KR200319810Y1 - 자성체를 활용한 연료 활성화기기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자성체를 활용하여 연료를 활성화하는 기기에 관한 것으로서, 관체(30) 내부에 자성체가 격납되는 연료의 유입관(31)과 연료의 이동관(32)으로 이루어지는 구조로서, 상기 연료의 이동관(32)을 사각기둥 상으로 형성하여 연료의 이동관(32) 양측에 다수의 자성체(33)를 설치한 구성으로 자성체가 연료의 이동관 을 향하는 자속을 단극으로 설치함으로써 강화된 자력에 의해 연료의 분자 구조를 정렬함과 더불어 연료의 이동관 내에 삽입 설치한 구리 합금 도선에 자력에 의한 유도된 전류가 흐르도록 하여 전하를 공급, 연료의 활성화를 극대화 함으로써 그에 따라 완전 연소를 촉진하여 자동차량의 내연기관의 엔진의 출력을 높이고 소음과 진동을 줄이며, 배기가스의 오염도를 감소시키고 연비는 높이고 연료를 절감함과 더불어 수명을 연장하는 효과가 있다.

또한 연료의 활성화로 각종 보일러에 적용하여 사용시 연소 효율을 증대시켜 연료의 소모와 배관 고장을 줄일 수 있는 장점을 갖는 환경 친화적인 유용한 고안이다.

Description

자성체를 활용한 연료 활성화기기{Apparatus for activating fuel utilized magnetic substance}

본 고안은 자성체를 활용 연료를 활성화하는 기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화석연료(휘발유, 경유, 디젤)를 사용하는 디젤엔진과 같은 각종 내연기관 및 가정용, 산업용 보일러나 온풍기와 같은 난방기기의 연료를 자성체에 의한 자력으로 활성화함으로써 연료의 완전연소를 도모하여 엔진의 출력 및 연소효율을 높이고, 소음과 매연을 저감함과 더불어 높은 연비와 엔진의 내부수명을 연장할 수 있는 자성체를 활용한 연료 활성화기기에 관한 것이다.

환경문제가 심각해짐에 따라 화석연료를 이용하는 각종 엔진들에서 배출되는 배기가스, 특히 디젤엔진을 포함한 각종 차량으로부터 배출되는 불완전 연소에 의한 배기가스에 대한 규제가 점점더 엄격해지고 있는 실정이다.

그에 따라 배기가스의 오염도를 줄이기 위하여 배기관에 집진기 또는 불완전 연소된 입자를 포집하는 포집기 등을 부착하거나, 연소 촉진을 위하여 연료 첨가물등 촉매를 사용하는 방법 등이 제시되고 있으며, 또한 엔진 연료를 예열함으로써 불완전 연소 생성물의 배출을 경감하는 방안이 제안된 바 있다.

그러나, 집진기나 포집기 등은 일정기간이 지나면 불완전 연소가스의 집진 및 포집 기능이 현저히 떨어져 주기적으로 교체해 주어야 하는 등 비경제적이면서 번거로운 단점이 있으며, 촉매를 사용하는 경우 엔진 연료에 일정량의 촉매를 계속적으로 공급해야 하기 때문에 불편할 뿐만 아니라 비경제적인 문제점이 있다.

가솔린 엔진이나 디젤 엔진에서는 실린더 안에 가솔린 연료나 디젤연료를 주입하여 압축한 다음 점화플러그로 점화 및 폭발시키고 있으나, 동절기에는 연료 탱크 안에 저장하고 있는 연료가 냉각되어 연료탱크에서 엔진노즐에 이르기까지의 연료흐름이 둔화되고 또 실린더 안에서의 압축효율이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 엔진 연료를 예열함으로써 불완전 연소가스를 줄이도록 한 구성의 "연소기관의 예열장치"가 국내 실용신안등록 출원 제88-9681호로 출원된 바 있으나 이는 실린더로 유입되는 연료를 플런저(Plunger)의 입구에 전열히터를 갖는 정체공간을 형성하여 공급연료가 직접 가열되도록 한 구성으로 화재의 위험성이 있다.

또한, 디젤엔진의 경우 공급되는 연료의 온도가 연료계통의 분위기에 따라 변화하게 되는데, 연료의 온도가 너무 높으면 분무되는 연료의 절대량이 적어져서 엔진의 출력이 저하되고, 연료의 온도가 너무 낮으면 연료의 증발 및 기화가 불량하여 연소가 불량해진다. 또한 연료의 유동성이 나빠지면 엔진 정지 현상도 초래되며, 연료의 온도변화는 결국 연료의 불완전 연소를 유발하여 대기오염을 일으키는 요인이 된다.

또한 산업용 보일러나 가정용 보일러 및 온풍기와 같이 난방수단으로서도 연료를 많이 사용하고 있으나 효과적인 연소 효율을 얻지 못하여 연료의 낭비를 초래하고 있는 실정이다.

더구나 최근에는 차량의 급격한 증가로 인한 연료의 소비증가가 매년 극도로 증가하므로 에너지의 소비량을 줄이고자 하는 연구와 노력들을 많이 하고 있고, 그에 따라 차량의 제조회사에서는 연료절감을 위한 차량의 개발에도 연구를 집중하고있는 현실이다. 따라서 새로 출고되는 차량들은 배기가스의 까다로운 규제조건에도 맞고, 연비도 많이 개선되었다고 할 수 있으나 연수가 지나가면 갈 수록 연비가 줄어들고, 연료의 소비가 증가할 뿐만 아니라 배기가스도 증가하게 되어 환경오염을 유발하게 된다.

상기한 실정을 감안하여 연료를 절감하고자 안출한 "내연기관 및 난방기기의 연료 활성화 장치"가 실용신안등록 제20-0303210호로서 등록되어 있는 바, 이는 도 1에 도시한 바와 같이 관체(4)의 내부에 자기장(磁氣場)으로 공급연료를 활성화시키는 도너츠 형상의 영구자석(6)과, 맥섬석(10)과 바이오세라믹(12)과, 연료중의 불순물을 여과시키는 걸름망(16) 설치하고, 관체(4)의 양측에 유입관(18)과 유출관(20)을 갖는 마구리판을 패킹(26)(28)으로 수밀유지되게 체결하여 구성된 것으로서, 맥섬석(10)과 바이오세라믹(12)에 의한 연료의 활성화는 어느 정도 기대할 수 있으나, 2,000 Gauss 전후의 도너츠 형상의 다수의 영구자석(6)의 사용에 의한 연료의 활성화는 거의 기대할 수 없는 것이다.

즉, 다수의 영구자석(6)을 서로 다른 자극끼리 접촉시켜 연접한 구성이기 때문에 유입관(18) 쪽을 향하는 자극이 N,S교대로 이루어진 바이폴(Bipole) 방식으로 유입관(18) 내부를 흐르는 연료에 가해지는 자력이 미미하게 되고 그에 따라 자력에 의한 연료의 활성화는 거의 기대할 수 없는 것이다.

본 고안은 상기한 실정을 감안하여 종래의 연료활성화기기의 결점 및 문제점들을 해결하고자 안출한 것으로서, 연료의 이동관을 사각기둥 상으로 형성하고, 그양측면에 다수의 자석을 설치하되, 모노폴(Monopole) 방식으로 연료의 이동관을 향하는 자극을 일치시킴으로써 자력에 의한 연료의 활성화를 극대화한 자력을 이용한 연료 활성화기기를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 연료의 활성화로 완전 연소를 촉진하여 엔진의 출력을 높이고 소음과 매연을 줄이며, 연비는 높이고 엔진 및 난방기기의 수명을 연장함을 목적으로 한다.

본 고안의 또 다른 목적은 연료의 활성화를 난방기기의 난방의 목적으로 사용되는 연료의 연소효율을 증대시켜 연료의 소모를 줄일 수 있도록 하는 것이다.

또한 연료의 이동관 내에 삽입 설치한 도선에 자력에 의한 유도 전류가 흐르도록 하여 전계에 의한 연료의 활성화를 더욱더 증대할 수 있도록 하는 것이다.

상기 목적은 연료공급관의 일부에 본 고안 자성체를 활용한 연료 활성화기기를 설치함으로써 달성된다.

도 1은 종래 내연기관 및 난방기기의 연료 활성화 장치의 단면도,

도 2는 본 고안 자성체를 이용한 연료 활성화기기의 분해사시도,

도 3은 본 고안 자성체를 이용한 연료 활성화기기의 단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

30 : 관체 31 : 연료의 유입관

32 : 연료의 이동관 33 : 자성체

34 : 자성체지지대 35 : 전계유도코일

36 : 결합부 37, 37' : 패킹

38 : 연료 도입관 39 : 연료의 유출관

40 : 체결구

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안 자성체를 활용한 연료 활성화기기는 관체(30) 내부에 격납되는 연료의 유입관(31)과 연료의 이동관(32)으로 이루어지는 연료활성화기기에 있어서, 상기 연료의 이동관(32)을 사각기둥 상으로 형성하여 연료의 이동관(32) 양측 자석지지대(34) 안쪽에 다수의 자성체(33)를 설치하여 연료의 이동관(32)을 향하는 자속이 단극의 자속인 것을 특징으로 한다.

상기 연료의 이동관(32)은 비철금속이고, 연료의 이동관(32)의 양측 자석지지대(34) 안쪽에 다수의 자성체(33)를 설치하며, 상기 연료의 이동관(33) 내에는연료의 유동에 따라 움직임이 자유로운 전계유도코일(35)을 삽입 설치 한다.

여기서 전계유도코일(35)은 전류가 잘 흐르는 것이면 재질에 구애받지 않지만 부식되지 않는 구리와 아연의 합금코일을 사용한다.

본 고안 자성체를 활용한 연료 활성화기기는 연료의 이동관(32)의 양측 자석지지대(34) 안쪽에 설치한 다수의 자성체(33)에 의한 강한 자력으로 연료의 이동관(33) 내에는 자계가 형성되고, 이 자계에 의해 연료의 이동관(32) 내에 설치한 전계유도코일(35)에는 전류가 흐르게 된다.

그에 따라 연료의 탄소간 공유결합이 탈리되어 연료가 크래킹(cracking)되게 되므로 비중이 낮아져 비점 및 발화점이 낮아지는 활성화가 이루어지게 된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안 자성체를 활용한 연료 활성화기기를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 고안 자성체를 이용한 연료 활성화기기의 분해사시도, 도 3은 본 고안 자성체를 이용한 연료 활성화기기의 단면도로서, 내화학성의 비철금속으로 형성된 관체(30)의 내부에 격납되는 연료의 이동관(32) 양측 자석지지대(34) 안쪽에 다수의 자성체(33)가 설치되고, 연료의 이동관(32) 내부에 전계유도코일(35)이 내장 설치되어 자성체의 강력한 자력으로 유도전류가 흐르도록 하여 전계에 의한 연료활성화를 증대한다.

상기 자성체(33) 하나는 약 4,000 ∼ 4,500 Gauss의 자력을 갖는 것으로 이러한 자석을 연료의 이동관(32) 양측에 도 3에 도시한 바와 같이 다수개를 설치하되, 연료의 이동관(32) 상부에 설치한 자성체(33) 들의 이동관(32) 측이 S극이 되고, 연료의 이동관(32) 하부에 설치한 자성체(33) 들의 이동관(32) 측도 S극으로 되며, 연료의 이동관(32) 내에 강력한 자계와 전계가 형성되어 이동하는 연료에 의해 전계유도코일(35)에 전류가 흐르게 된다.

도 2에 도시한 바와 같이 관체 결합부(36)가 형성된 패킹(37)에 연료 도입관 (38)과 연료의 유입관(31)의 일단을 체결함과 더불어 연료의 유출관(39)과 연료의 이동관(32)의 일단을 체결하고, 유입관(31)과 연료의 이동관(32)의 타단을 체결구 (40)에 체결한 상태에서 자성체(33)를 연료의 이동관(32) 양측에 다수 설치하고, 이를 자성체지지대(34)로 고정한 후 그 상태에서 결합부(36)를 관체(30)에 체결한 다음 상기 체결구(40) 측 관체(30)에 패킹(37')을 체결한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 고안 자력을 이용한 연료 활성화기기에서 연료는 도 3에 도시한 바와 같이 화살표 방향으로 흐르게 된다. 즉, 연료 도입관(38)으로 도입된 연료는 유입관(31)을 거쳐 체결구(40)의 공간부를 지나 연료의 이동관(32)을 통과 한 후 유출관(39)으로 흐르게 된다.

이와 같이 흐르는 연료의 유동에 의해 연료의 이동관(32) 내의 전계유도코일 (35)이 움직이게 되고, 이때 연료의 이동관(32) 내에는 다수의 자성체 (33)에 의해 강력한 자계가 형성되므로 전계유도코일(35)에는 플레밍의 왼손법칙에 의해 전류가 흐르게 되고, 그에 따라 연료는 탄소간 공유결합이 탈리되어 연료가 크래킹( cracking) 되게 되므로 비중이 낮아져 비점 및 발화점이 낮아지는 활성화가 이루어지게 된다.

상기한 바와 같이 작용하는 본 고안은 연료의 이동관을 사각기둥 상으로 형성하고, 그 양 측면에 다수의 자성체를 설치함으로써 연료의 이동관을 향하는 자극을 단극으로 일치시킴으로써 강력한 자력에 의해 연료를 활성화 함과 더불어 연료의 이동관 내에 삽입 설치한 전계유도코일에 자력에 의한 전류를 흐르도록 하여 연료의 활성화를 극대화 함으로써 연료의 완전 연소를 촉진하여 엔진의 출력을 높이고 소음과 매연을 줄이며, 연비는 높이고 엔진 및 난방기기의 수명을 연장하게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 관체(30) 내부에 격납되는 연료의 유입관(31)과 연료의 이동관(32)로 이루어지는 연료활성화기기에 있어서, 상기 연료의 이동관(32)을 사각기둥 상으로 형성하여 연료의 이동관(32) 양측 자석지지대(34) 안쪽에 다수의 자성체(33)을 설치하여 연료의 이동관(32)을 향하는 자속이 단극의 자속인 것을 특징으로 하는 자성체를 활용한 연료 활성화기기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 자성체(33)가 4,000 ∼ 4,500 Gauss의 자력을 갖는 것임을 특징으로 하는 자성체를 활용한 연료 활성화기기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 연료의 이동관(32) 내에 연료의 유동에 따라 움직임이 자유로운 전계유도코일(35)이 삽입된 것을 특징으로 하는 자성체를 활용한 연료 활성화기기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 전계유도코일(35)이 구리와 아연의 합금코일인 것을 특징으로 하는 자성체를 활용한 연료 활성화기기.