KR20040069659A - 연료효율 및 배기가스의 청정상태를 향상시키는 연료활성장치 - Google Patents

연료효율 및 배기가스의 청정상태를 향상시키는 연료활성장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 연료탱크에서 유입된 연료를 물리적 및 화학적으로 활성화시키고, 연료에 포함된 탄화수소 화합물 중에서 탄소와 수소와의 결합구조를 활성화시킨 상태로 연소실에 유입시킴에 의해 연소효율이 향상되고, 유해 배기가스의 발생량을 감소시키도록 함과 동시에 연료의 소비효율을 극대화할 수 있는 본 출원인의 선등록권인 등록번호 20-0227785호의 기술을 개량한 연료효율 및 배기가스의 청정상태를 향상시키는 연료 활성장치에 관한 것이다.
이에 따른 본 발명의 구성은, 상부에 연료탱크로부터의 연료를 유입시키는 인입포트(10a)와 하부에 유입된 연료를 엔진측으로 배출시키는 배출포트(10a')를 갖는 상, 하부 케이스(10)(10')와;
상기 상부 케이스(10)의 연료 인입측 내부 선단부에 다단형태로 설치되고, 각 외주면에 스크류 형상을 갖는 안내유로(11a)의 형성에 의해 인입포트(10a)로 유입된 연료를 와류, 변류시키고 유속을 증속시켜 연료를 미세 활성화시키는 상부 원뿔 스크류(11)와;
상기 상부 케이스(10)의 내부에 일정 등간격을 갖도록 백금 매쉬관(12)에 의해 지지되고, 상호간에 서로 밀어내려는 척력이 작용되도록 상하로 나란히 배치되는 자력 활성부재(13)와;
상부 원뿔 스크류(11)와 자력 활성부재(13)사이, 자력 활성부재(13) 간의 공간층 및 백금 매쉬관(12) 내부의 공간층에 각각 충진되어, 미세 활성화된 연료에 음이온 및 원적외선 복사에너지를 포함시켜 연료분자의 진동 및 회전을 활성화시키는 음이온 발생 충진재(14)와;
상기 자력 활성부재(13)의 후방부에 설치되고, 상부 원뿔 스크류(11) 및 음이온 발생 충진재(14)를 거친 미세 활성화 연료에 재차 다량의 음이온 및 원적외선 복사에너지를 포함시켜 연료분자의 진동 및 회전을 활성화시키는 음이온 발생제재(15)와;
상기 음이온 발생제재(15)의 후방부쪽의 하부 케이스(10') 내부에 동심원상으로 중첩되게 다수 설치되고, 각각의 외주면에 스크류 형상의 안내유로(16a)가 구비되어 상기 상부 원뿔 스크류(11)를 거친 연료를 재차 와류, 변류시켜 연료를 미세 활성화시키는 원통 스크류(16); 및
상기 원통 스크류(16)와 소정 이격되어 동심원상에서 다단형태로 설치되고, 각 외주면에 스크류형상의 안내유로(17a)가 형성된 하부 원뿔 스크류(17);를 포함하여 이루어진 것이다.

Description

연료효율 및 배기가스의 청정상태를 향상시키는 연료 활성장치{Fuel activiation apparatus}
본 발명은 연료효율 및 배기가스의 청정상태를 향상시키는 연료 활성장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 연료탱크에서 유입된 연료를 물리적 및 화학적으로 활성화시키고, 연료에 포함된 탄화수소 화합물 중에서 탄소와 수소와의 결합구조를 활성화시킨 상태로 연소실에 유입시킴에 의해 연소효율이 향상되고, 유해 배기가스의 발생량을 감소시키도록 함과 동시에 연료의 소비효율을 극대화할 수 있는 본 출원인의 선등록권인 등록번호 20-0227785호의 기술을 개량한 연료효율 및 배기가스의 청정상태를 향상시키는 연료 활성장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에서 흡입되는 공기와 연료는 그 중량비율이 14.1:1일 때 이론상 완전연소가 되는 것으로 알려져 있다.
그러나 실제의 자동차용 엔진에서는 연소효율이 100%가 되지 못하기 때문에 시동성이나 엔진효율을 떨어뜨리지 않기 위해서 더 많은 연료를 투입하게 된다. 따라서 필요이상으로 투입된 연료는 무의미한 연소를 일으키거나 배기가스에 섞여서 그대로 대기중으로 방출되어 대기오염의 주범이 된다. 즉 연료는 연료대로 소비되고 불완전 연소시 배출되는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 그리고 산화질소(NOx)가 과대하게 생성된다는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 동일한 연료 투입량으로도 엔진효율을 최대화하고, 또한 연료의 연소를 거의 완전에 가깝게 하여 불완전 연소시 배출되는 여러 가지 산화 배기가스를 최소화하기 위한 연료 활성장치를 고안하여 특허청에 출원하여 등록(등록번호 20-0227785호)을 받은 바 있다.
첨부도면 도 1 내지 도 2 를 통해 본 출원인의 선등록 기술내용을 살펴보면 다음과 같다.
종래의 연료 활성장치는 대체로 원통콘(corn) 형상을 갖고, 서로 나사결합방식으로 조립되며, 상, 하부에 연료탱크로부터의 연료가 인입되는 인입포트(110)와 배출되어 엔진으로 투입되는 배출포트(210)를 갖는 두랄루민 재질의 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200)가 구비되고, 인입포트(110)측의 상부 케이스(100)의 내부에는 상부 원뿔 스크류(300)와 상부 원통 스크류(400)가 순차적으로 위치되고, 상기 상부 케이스(100)와 맞대응 결합되는 하부 케이스(200)에는 상부 케이스(100)의 스크류 부재(300)(400)의 역순으로 배치되는 하부 원뿔 스크류(500)와 하부 원통 스크류(600)가 구비되어 있다.
상기 원뿔 스크류(300)(400)와 원통 스크류(500)(600)는 그 외주면에 유입되는 연료의 이동속도를 이상적으로 빠르게 하고, 또한 연료의 입자를 세분화하여 활성화시키기 위해 스크류 형상의 가이드 요부가 형성되고, 내주면에는 소정의 내경을 갖도록 형성되는 형태로써, 동심원을 갖는 각각 스크류 부재의 다수가 각 내경에 내입하여 끼워지는 형태를 취하고 있다.
한편, 서로 대향되는 상부 원통 스크류(500)와 하부 원통 스크류(600) 사이에는 상부 원뿔 스크류(300) 및 상부 원통 스크류(400)를 거친 미세 분자의 연료가 원적외선 복사 에너지를 흡수하여 공명 및 공진 현상에 의해 분자구조 자체가 활성화될 수 있도록 알갱이 다발로 이루어진 복사 활성부재(700)가 구비되어 있다.
또한 상기 케이스(100)(200)의 코어에는 미세 분자 상태의 연료가 다시 재결합되는 것을 방지하기 위해 척력의 자기장을 형성시키는 자력 활성부재(800)가 구비된 구조로 되어 있다.
그러나 이와 같은 종래의 연료 활성장치는 본 출원인이 실험을 거듭한 결과 다음과 같은 문제점이 발생되었다.
먼저, 연료가 대향되게 배치된 원뿔 스크류와 원통 스크류를 거치면서 연료 활성화가 높은 미세 입자로 변환되는 과정에서 유속은 빠르지만 저항이 너무 커 제대로 연료공급이 되지 않는 문제점이 발생되었고,
또한 복사 활성부재가 장치 중앙부 한군데만 위치되어 미세 입자의 연료가 원적외선 복사에너지를 제대로 받지 못한 상태로 엔진으로 공급되기 때문에 기대치만큼 연료 활성화 및 배기가스의 감소를 이루지 못하였다.
또한 종래 자력 활성부재의 위치가 장치의 코어부분에 한정되어 자기장에 의한 척력이 제대로 형성되지 않아 미세 입자의 연료가 재결합되는 것을 충분히 막지 못하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기의 제반문제를 해결하기 위해 창출된 것으로서 그 목적은, 연료탱크로부터 유입되는 연료를 미세 입자상태로 변환시키되 그 흐름을 원활하게 하기 위해 유속에 따른 저항을 최소화하고, 또한 미세 입자상태의 연료가 음이온이나 원적외선의 복사에너지를 충분히 머금을 수 있도록 복사 활성부재를 다단으로 구성하며, 또한 자력 활성부재에서 발생되는 척력 자기장이 상기 복사 활성부재 전체의 범위에 미치도록 배치하여 미세 입자의 연료가 재결합되는 것을 방지함과 동시에 복사 활성부재에 머무는 시간을 증대시키도록 함으로써, 엔진의 연소효율을 향상하고 배기가스의 청정화를 꾀하도록 하는 연료효율을 향상시키는 연료 활성장치를 제공함에 있다.
도 1 은 종래 연료 활성장치를 도시한 사시도.
도 2 는 종래 연료 활성장치의 내부구조를 도시한 측단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 연료효율 및 배기가스의 청정상태를 향상시키는 연료 활성장치의 내부구조를 보이기 위한 분리 사시도.(상부 케이스의 내부 구성도)
도 4 는 본 발명에 따른 연료효율 및 배기가스의 청정상태를 향상시키는 연료 활성장치의 내부구조를 보이기 위한 분리 사시도.(하부 케이스의 내부 구성도)
도 5 는 본 발명 연료 활성장치의 측단면도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
10, 10': 상부 케이스,10a: 인입포트,
10a': 배출포트,11: 상부 원뿔 스크류,
11a: 안내유로,12: 백금 매쉬관,
13: 자력 활성부재,14: 음이온 발생 충진재,
15: 음이온 발생제재,15a: 백금망 케이스,
16: 원통 스크류,16a: 안내유로,
17: 하부 원뿔 스크류,17a: 안내유로,
18: 백금망,
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
상부에 연료탱크로부터의 연료를 유입시키는 인입포트와 하부에 유입된 연료를 엔진측으로 배출시키는 배출포트를 갖는 상, 하부 케이스와,
상기 상부 케이스의 연료 인입측 내부 선단부에 다단형태로 설치되고, 각 외주면에 스크류 형상을 갖는 안내유로의 형성에 의해 인입포트로 유입된 연료를 와류, 변류시키고 유속을 증속시켜 연료를 미세 활성화시키는 상부 원뿔 스크류와,
상기 상부 케이스의 내부에 일정 등간격을 갖도록 백금 매쉬관에 의해 지지되고, 상호간에 서로 밀어내려는 척력이 작용되도록 상하로 나란히 배치되는 자력 활성부재와,
상부 원뿔 스크류와 자력 활성부재사이, 자력 활성부재 간의 공간층 및 백금 매쉬관 내부의 공간층에 각각 충진되어, 미세 활성화된 연료에 음이온 및 원적외선 복사에너지를 포함시켜 연료분자의 진동 및 회전을 활성화시키는 음이온 발생 충진재와,
상기 자력 활성부재의 후방부에 설치되고, 상부 원뿔 스크류 및 음이온 발생 충진재를 거친 미세 활성화 연료에 재차 다량의 음이온 및 원적외선 복사에너지를 포함시켜 연료분자의 진동 및 회전을 활성화시키는 음이온 발생제재와,
상기 음이온 발생제재의 후방부쪽의 하부 케이스 내부에 동심원상으로 중첩되게 다수 설치되고, 각각의 외주면에 스크류 형상의 안내유로가 구비되어 상기 상부 원뿔 스크류를 거친 연료를 재차 와류, 변류시켜 연료를 미세 활성화시키는 원통 스크류 및
상기 원통 스크류와 소정 이격되어 동심원상에서 다단형태로 설치되고, 각 외주면에 스크류형상의 안내유로가 형성된 하부 원뿔 스크류를 포함하여 이루어진 특징을 갖는다.
또한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 상기 음이온 발생제재 및 음이온 발생 충진재는 La2O34.10 중량%, CeO28.00 중량%, ZrO255.00 중량%, Fe2O30.26 중량%, Nd 4.20 중량%, Pr 1.20 중량%, ThO22.9 중량%, Al2O31.00 중량%, SiO219.54 중량%, P2O53.20중량%, IGloss 0.6 중량%의 조성비를 갖고, 다공성 결정체 알갱이로 형성된 특징을 갖는다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거 보다 상세하게 설명한다.
도 3 은 본 발명에 따른 연료효율 및 배기가스의 청정상태를 향상시키는 연료 활성장치의 내부구조를 보이기 위한 분리 사시도이고, 도 4 는 본 발명 연료 활성장치의 측단면도이다.
본 발명의 구성은, 상부에 연료탱크로부터의 연료를 유입시키는 인입포트(10a)가 형성되고 전체적으로 원추형상을 갖는 상부 케이스(10)가 구비된다. 상기 상부 케이스(10)의 하단부에는 후술되는 하부 케이스와의 대칭 결합을 위한 나사결합부가 형성된다. 상기의 상부 케이스(10)는 일반적으로 내식성과 내마모성이 강한 두랄루민 재질로 이루어짐이 바람직하다.
한편, 앞서 기술한 바와 같이 상기 상부 케이스(10)와 나사결합하기 위해 상부 대향측에 별도의 나사결합부가 형성되고, 그 하부에 인입포트(10a)로 유입된 연료를 엔진측으로 배출시키는 배출포트(10a')를 갖는 하부 케이스(10')가 구비된다. 상기 하부 케이스(10')는 상부 케이스(10)와 거의 동일한 형상을 갖고 재질 또한 상부 케이스(10)에 준한다.
또한 상기 상부 케이스(10)의 연료 인입측 내부 선단부에는 다단형태로 각각 설치되고, 각 외주면에 스크류 형상을 갖는 안내유로(11a)의 형성에 의해 인입포트(10a)로 유입된 연료를 와류, 변류시키고 유속을 증속시켜 연료를 미세 활성화시키는 상부 원뿔 스크류(11)가 구비된다.
또한 상기 상부 케이스(10)의 내부에 일정 등간격을 갖도록 백금 매쉬관(12)에 의해 지지되고, 상호간에 서로 밀어 내려는 척력이 작용되도록 극이 같은 방향으로 상, 하로 나란히 자력 활성부재(13)가 배치된다.
또한 상기 상부 원뿔 스크류(11)와 자력 활성부재(13) 사이, 자력 활성부재(13) 간의 공간층 사이 및 백금 매쉬관(12) 내부의 공간층에는 미세 활성화된 연료에 음이온 및 원적외선 복사에너지를 포함시켜 연료분자의 진동 및 회전을 활성화시키는 음이온 발생 충진재(14)가 충진된다.
또한 상기 자력 활성부재(13) 사이의 공간층, 즉 상부 케이스(10)와 하부 케이스(10') 사이에는 상부 원뿔 스크류(12)를 거친 미세 활성화 연료에 다량의 음이온 및 원적외선 복사에너지를 포함시켜 연료분자의 진동 및 회전을 활성화시키는 음이온 발생제재(15)가 백금망 케이스(15a)에 의해 수납된 상태로 구비된다.
한편, 상기 음이온 발생 충진재(14) 및 음이온 발생제재(15)는 구체적으로 La2O34.10 중량%, CeO28.00 중량%, ZrO255.00 중량%, Fe2O30.26 중량%, Nd 4.20 중량%, Pr 1.20 중량%, ThO22.9 중량%, Al2O31.00 중량%, SiO219.54 중량%, P2O53.20중량%, IGloss 0.6 중량%의 조성비를 갖고, 다공성 결정체 알갱이로 형성된다.
또한 상기 음이온 발생제재(15)의 후방부쪽의 하부 케이스(10') 내부에는 동심원상으로 중첩되게 다수 설치되고, 각각의 외주면에 스크류 형상의 안내유로(16a)가 구비되어 상기 상부 원뿔 스크류(11)를 거친 연료를 재차 와류, 변류시켜 연료를 미세 활성화시키는 원통 스크류(16)가 구비되며,
또한 배출포트(10a')와 근접하는 하부 케이스(10')의 내하부에는 상기 원통 스크류(16)와 소정 이격되어 동심원상에서 다단형태로 설치되고, 각 외주면에 스크류형상의 안내유로(17a)가 형성된 하부 원뿔 스크류(17)가 배치된다.
한편, 구성과 구성이 마주하는 부분에는 음이온 발생을 더욱 촉진하기 위해 백금망(18)을 개재시키도록 함이 바람직하다. 상기 백금망(18)은 음이온 발생의 촉매제로 이용된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
연료탱크에 조장된 연료가 상기 상부 케이스(10) 상부에 형성된 인입포트(10a)를 통해 유입되면 상부 원뿔 스크류(11)의 각 외주면에 형성된 안내유로(11a)를 따라 일정 이상의 유속과 와류형태의 흐름에 의해 상기 연료의 유동력 및 운동에너지가 증가되어 연료 자체가 활성화된다. 유체인 경우 회오리 형상으로 배수되는 것이 가장 이상적이며 배수속도도 빠르다.
상기 상부 원뿔 스크류(11)의 안내유로(11a)를 거친 연료는 백금망(18)을 거쳐 상기 상부 원뿔 스크류(11)와 자력 활성부재(13) 사이 및 백금 매쉬관(12) 내부에 충진된 음이온 발생 충진재(14)를 거치고, 이 후 상기 자력 활성부재(13) 사이의 음이온 발생 충진재(14)를 거치게 된다.
이 때 미세하게 분리된 미세 입자의 연료는 다공질의 라틴, 악티늄 계열의 원소입자로 구성된 음이온 발생 충진재(14)에 머물면서 1차적으로 음이온 및 원적외선의 복사에너지를 취하게 된다.
이 과정에서 자력 활성부재(13)는 서로 미는 방향의 척력 자기장이 작용되면서 상기 연료가 백금 매쉬관(12)을 따라 바로 배출되지 않고 그 측방향의 음이온 발생 충진재(14)에 보다 오랫동안 머물도록 한 것이다.
이 후 연료는 백금 매쉬관(12)을 거쳐 백금망 케이스(15a)에 수납된 음이온 발생제재(15)를 거치게 되면서 재차 음이온 및 원적외선의 복사에너지를 취하게 된다.
이 때 미세 활성연료가 상기 음이온 발생 충진재(14) 및 음이온 발생제재(15)를 통과하는 동안 연속적으로 발생되는 음이온 및 복사에너지를 흡수함에 의해 연료 분자 내부에서 공명 및 공진이 발생하여 회전 및 진동운동이 활발해지고, 분자운동이 가속화되어 쉽게 기화할 수 있도록 더욱 활성화된다.
또한 연료의 구성요소인 탄소화합물 즉, C-H, C-C, C=C 등의 결합구조가 상기 음이온 및 원적외선 복사 에너지를 흡수하여 공명 및 공진현상에 의해 분자구조 자체가 활성화되어 산소와 결합하기 쉬운 상태로 됨과 동시에 분자 체적이 증가하여 연소가 용이한 연료로 변환된다.
이 후 원통 스크류(16)의 안내유로(17a)를 통과한 미세 활성화 연료는 상기 상부 원뿔 스크류(11)에서와 동일한 연료 활성화 과정을 거친 후 하부 케이스(10')의 배출포트(10a')를 통해 엔진측으로 유입된다.
여기서 본 발명에 있어 작용상 핵심사항은 연료가 인입포트(10a)를 통해 유입될 때 유속은 빨라지되 반대급부로 발생되는 유속저항에 의해 제대로 연료를 엔진측에 공급시키지 못하는 문제점과 연료 활성화를 제대로 이루지 못하는 문제점을 원통 스크류의 제한 설치와 그 원통 스크류 대신 음이온 발생 충진재를 추가로 구성함으로써 연료의 효율을 획기적으로 증가시킬 수 있다는 점이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상과 같은 본 발명은, 연료를 세립화하고 유속을 증대시키도록 한 스크류 부재를 원뿔 스크류와 하나의 원통 스크류에 한정시킴과 동시에 이 후 발생되는 공간층에 음이온 및 원적외선의 복사에너지가 다량 배출되는 음이온 발생제재를 충진하였기 때문에 연료의 빠른 유속에 의한 저항을 감소시켜 엔진에 활성화된 연료의 공급이 이루어짐과 동시에 다단계의 음이온 발생제재 및 음이온 발생 충진재를 거쳐 거의 포화상태의 음이온 및 원적외선이 머금기 때문에 거의 완전연소가 이루어져 불완전 연소시 발생되는 일산화탄소, 탄화수소 및 산화질소 등 인체에 치명적인 배출가스를 획기적으로 감소시켜 환경오염이 대폭 감소되는 환경 친화적인 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 상부에 연료탱크로부터의 연료를 유입시키는 인입포트(10a)와 하부에 유입된 연료를 엔진측으로 배출시키는 배출포트(10a')를 갖는 상, 하부 케이스(10)(10')와;
    상기 상부 케이스(10)의 연료 인입측 내부 선단부에 다단형태로 설치되고, 각 외주면에 스크류 형상을 갖는 안내유로(11a)의 형성에 의해 인입포트(10a)로 유입된 연료를 와류, 변류시키고 유속을 증속시켜 연료를 미세 활성화시키는 상부 원뿔 스크류(11)와;
    상기 상부 케이스(10)의 내부에 일정 등간격을 갖도록 백금 매쉬관(12)에 의해 지지되고, 상호간에 서로 밀어내려는 척력이 작용되도록 상하로 나란히 배치되는 자력 활성부재(13)와;
    상부 원뿔 스크류(11)와 자력 활성부재(13)사이, 자력 활성부재(13) 간의 공간층 및 백금 매쉬관(12) 내부의 공간층에 각각 충진되어, 미세 활성화된 연료에 음이온 및 원적외선 복사에너지를 포함시켜 연료분자의 진동 및 회전을 활성화시키는 음이온 발생 충진재(14)와;
    상기 자력 활성부재(13)의 후방부에 설치되고, 상부 원뿔 스크류(11) 및 음이온 발생 충진재(14)를 거친 미세 활성화 연료에 재차 다량의 음이온 및 원적외선 복사에너지를 포함시켜 연료분자의 진동 및 회전을 활성화시키는 음이온 발생제재(15)와;
    상기 음이온 발생제재(15)의 후방부쪽의 하부 케이스(10') 내부에 동심원상으로 중첩되게 다수 설치되고, 각각의 외주면에 스크류 형상의 안내유로(16a)가 구비되어 상기 상부 원뿔 스크류(11)를 거친 연료를 재차 와류, 변류시켜 연료를 미세 활성화시키는 원통 스크류(16); 및
    상기 원통 스크류(16)와 소정 이격되어 동심원상에서 다단형태로 설치되고, 각 외주면에 스크류형상의 안내유로(17a)가 형성된 하부 원뿔 스크류(17);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 연료효율 및 배기가스의 청정상태를 향상시키는 연료 활성장치
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 음이온 발생 충진재(14) 및 음이온 발생제재(15)는 La2O34.10 중량%, CeO28.00 중량%, ZrO255.00 중량%, Fe2O30.26 중량%, Nd 4.20 중량%, Pr 1.20 중량%, ThO22.9 중량%, Al2O31.00 중량%, SiO219.54 중량%, P2O53.20중량%, IGloss 0.6 중량%의 조성비를 갖고, 다공성 결정체 알갱이로 형성됨을 특징으로 하는 연료효율 및 배기가스의 청정상태를 향상시키는 연료 활성장치.
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