KR20110136599A - 에너지 절약 및 저탄소화가 가능한 연료 등의 활성화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지 절약 및 저탄소화가 가능한 연료 등의 활성화장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 유입포트(2)가 형성된 제1 챔버(16)와 배출포트(4)가 형성된 제2 챔버(18)가 연결공(15)에 의해 서로 연통되도록 된 하우징(6)과, 제1 챔버(16)에 삽입되며 외주면에 나선홈(20)이 형성된 분쇄구(22)와, 제2 챔버(18)에 구비되며 서로 다른 지름의 짧은 원통형부재로 이루어져서 동축적으로 겹쳐지게 삽입되며 외주면에는 나선상의 유도홈(10)과 관통된 배출공(26)이 형성된 복수개의 연료유도관(8a,8b,8c,8d,8e,8f)을 포함하며, 하우징(6)의 제2 챔버(18)의 내주면과 상기 연료유도관(8a,8b,8c,8d,8e,8f)의 적어도 하나의 내주면에는 길이방향 또는 경사지게 연장되는 복수개의 분쇄홈(19,21)이 형성되는 에너지절약 및 저탄소화가 가능한 연료 등의 활성화장치가 제공된다.

Description

에너지 절약 및 저탄소화가 가능한 연료 등의 활성화장치 {Fuel activating apparatus for energy saving and low-carbonization}

본 발명은 에너지 절약 및 저탄소화가 가능한 연료 등의 활성화장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세히는 연료의 막힘이 방지되면서도 연료를 효과적으로 미분화하여 공기와의 신속하고 균일한 혼합이 가능하도록 하여, 에너지절약 및 저탄소화가 가능한 연료 등의 활성화장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 연료절감기는 연료로 사용되는 가솔린이나 디젤유의 입자를 미세하게 미분화하여 활성화시킴으로써, 연료를 엔진의 연소실로 분사하였을 때 공기 중의 산소와 원활히 혼합되어 완전연소될 수 있도록 하여, 에너지 효율을 높이고 연료소모를 줄일 수 있도록 하는 것이다. 도 1 및 도 2는 이러한 차량용 연료절감기를 도시한 것으로, 유입포트(2)가 형성된 제1 챔버(16)와 배출포트(4)가 형성된 제2 챔버(18)가 연결공(15)에 의해 서로 연통되도록 형성된 하우징(6)을 구비한다. 제1 챔버(16) 내에는 외주면에 나선홈(20)이 형성된 한 쌍의 분쇄구(22)와, 이 분쇄구(22)의 사이에 배치되는 오리피스(24)가 삽입되고, 제2 챔버(18)의 내부에는 서로 다른 지름으로 구성된 다수개의 연료유도관(8a,8b,8c,8d,8e,8f)이 서로 동축상으로 겹쳐지게 끼워진 상태로 삽입되어 배치된다.

각각의 연료유도관(8)은 길이가 짧은 원통형으로 구성되며 그 외주면에 나사방향으로 유도홈(10)이 형성되어, 연료가 유도홈(10)을 따라 나선방향으로 이동되도록 구성된다. 그리고 연료유도관(8)의 배출단측 둘레부에는 배출공(26)이 형성되어, 연료유도관(8)의 유도홈(10)을 통과한 연료는 배출공(26)을 통해 내측의 연료유도관(8)으로 순차 유도된다.

이러한 구조에 따르면, 하우징(6)의 유입포트(2)로 공급된 연료는 제1 챔버(16)의 분쇄구(22)의 나선홈(20)과 오리피스(24)를 통과하면서 1차로 분쇄되어 활성화되고, 다시 제2 챔버(18) 내의 각 연료유도관(8)에 형성된 유도홈(10)을 따라 빠른 속도로 이동되며, 이에 따라 발생되는 와류에 의해 압축 및 팽창을 반복하면서 서로 뒤섞여서 입자가 활성화된다. 그리고 이와 같이 입자가 활성화된 연료는 하우징(6)의 배출포트(4)를 통해 엔진에 공급된다.

그런데, 종래의 이러한 연료절감기는 제1 챔버(16)나 제2 챔버(18)의 내주면이나, 각 연료유도관(8)의 내주면이 매끄러운 표면을 갖도록 형성되므로, 연료가 이 제2 챔버(18)의 내주면과 연료유도관(8)의 외주면 사이, 또는 외측 연료유도관(8a)과 내측 연료유도관(8b) 사이의 틈새로 흐를 때, 연료의 흐름통로의 일측면이 매끄러운 만곡면으로 형성되므로, 연료가 하우징(6)의 매끄러운 내주면을 따라 원활하게 이송되게 되어, 상대적으로 연료의 분쇄효율이 낮아지는 문제점이 있었다. 한편, 연료 속에 이물질이 포함된 경우에는 제2 챔버(18)의 내주면과 연료유도관(8)의 외주면 사이의 틈새에 끼워져서 연료공급이 원활하지 못하고 막히는 경우도 발생될 수 있었다.

이러한 문제점은 차량용 연료절감기로 사용되는 경우뿐만 아니라, 다른 연료를 사용하는 보일러용 연료공급계통, 폐유나 폐수 등의 소각 또는 연료화를 위한 미분화장치에 적용하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 연료절감기 등의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명은 연료의 막힘이 방지되면서도 연료를 효과적으로 분쇄 및 미분화하여 공기와의 신속하고 균일한 혼합이 가능하도록 하여, 에너지절약 및 저탄소화가 가능한 연료 등의 활성화장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 유입포트(2)가 형성된 제1 챔버(16)와 배출포트(4)가 형성된 제2 챔버(18)가 연결공(15)에 의해 서로 연통되도록 된 하우징(6)과, 상기 하우징(6)의 제1 챔버(16)에 삽입되며 외주면에 나선홈(20)이 형성된 분쇄구(22)와, 상기 하우징(6)의 제2 챔버(18)에 구비되며 서로 다른 지름의 짧은 원통형부재로 이루어져서 동축적으로 겹쳐지게 삽입되며 외주면에는 나선상의 유도홈(10)과 관통된 배출공(26)이 형성된 복수개의 연료유도관(8a,8b,8c,8d,8e,8f)을 포함하며, 상기 하우징(6)의 제2 챔버(18)의 내주면과 상기 연료유도관(8a,8b,8c,8d,8e,8f)의 적어도 하나의 내주면에는 길이방향 또는 경사지게 연장되는 복수개의 분쇄홈(19,21)이 형성된 것을 특징으로 하는 에너지절약 및 저탄소화가 가능한 연료 등의 활성화장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 하우징(6)의 제1 챔버(16)의 내주면에는 길이방향 또는 경사방향으로 연장되는 복수개의 분쇄홈(17)이 형성된 것을 특징으로 하는 에너지절약 및 저탄소화가 가능한 연료 등의 활성화장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 연료유도관(8)의 둘레면에는 상기 유도홈(10)과 교차되는 연결홈(12,14)이 더 형성되어, 하우징(6) 내부를 흐르는 연료가 상기 유도홈(10)과 연결홈(12,14)으로 분산되어 연료의 유속과 유체저항을 낮출 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 에너지절약 및 저탄소화가 가능한 연료 등의 활성화장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 원통형의 하우징(6)의 제2 챔버(18)의 내주면과, 외주면에 나선상의 유도홈(10)이 형성되며 동축적으로 겹쳐지게 제2 챔버(18)에 배치되는 연료유도관(8)의 내주면에 길이방향 또는 경사지게 연장되는 분쇄홈(19,21)을 형성함으로써, 유입포트(2)로 공급된 연료가 연료유도관(8)의 외주면의 나선상의 유도홈(10)을 따라 빠른 속도로 이동되며 이에 따라 발생되는 와류에 의해 압축 및 팽창을 반복하면서 서로 뒤섞여서 연료입자가 활성화됨과 더불어, 하우징(6)의 제2 챔버(18) 내주면의 분쇄홈(19)과 연료유도관(8)의 유도홈(10) 또는 외측 연료유도관(8)의 분쇄홈(21)과 내측 연료유도관(8)의 유도홈(10)의 상대운동에 따라, 연료의 분쇄작용이 더욱 촉진되어, 연료가 더욱 작은 입자로 미분화될 수 있어서, 연료의 활성화가 촉진되어 공기와의 혼합비율이 더욱 균일하게 촉진될 수 있어서, 연소효율이 증대될 수 있다.

또한, 연료 속에 비교적 크기가 큰 이물질이 함유되어 있는 경우에도, 이러한 이물질이 하우징(6)의 내주면과 연료유도관(8)의 외주면 사이의 좁은 틈새에 끼이지 않고, 하우징(6)과 연료유도관(8)의 분쇄홈(19,21)을 통해 빠져 나올 수 있기 때문에, 이물질로 인한 연료공급이 차단되거나 연료계통이 막히는 일이 방지된다.

도 1은 종래의 연료절감기를 도시한 부분단면도
도 2는 종래의 연료절감기의 연료유도관을 도시한 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예의 연료절감기의 부분단면도
도 4는 상기 실시예의 하우징의 단면도
도 5는 상기 실시예의 연료유도관의 사시도

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 일 실시예의 연료절감기의 부분단면도이고, 도 4는 상기 실시예의 하우징의 단면도이며, 도 5는 상기 실시예의 연료유도관의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 양단에 유입포트(2)가 형성된 제1 챔버(16)와 배출포트(4)가 형성된 제2 챔버(18)를 포함하며, 제1 챔버(16)와 제2 챔버(18)가 격벽에 형성된 연결공(15)에 의해 연통되는 원통형 하우징(6)을 포함한다.

상기 하우징(6)의 제1 챔버(16) 내에는 외주면에 나선홈(20)이 형성된 한 쌍의 분쇄구(22)와, 이 분쇄구(22)의 사이에 배치되는 오리피스(24)가 구비된다. 그리고 제2 챔버(18)의 내부에는 외주면에 나선상의 유도홈(10)이 형성되며 서로 다른 지름으로 구성되어 서로 동축상으로 끼워진는 복수개 연료유도관(8)이 삽입된다. 번호 26은 연료유도관(8)의 배출단측 둘레부에 형성된 배출공으로서, 연료유도관(8)의 유도홈(10)과 연결홈(12,14)을 통과한 연료는 배출공(26)을 통해 내측의 연료유도관(8) 쪽으로 순차 이동하여, 상기 배출포트(4)를 통해 배출된다.

상기 하우징(6)의 제1 챔버(16)와 제2 챔버(18)의 내주면에는 길이방향을 따라 복수개의 분쇄홈(17,19)이 형성된다. 도시된 실시예에서는 이들 분쇄홈(17,19)이 길이방향을 따라 형성되는 것으로 도시되었으나, 이 유도홈(7)은 경사지게 배치되거나 만곡된 경사방향, 즉 나선상으로 배치될 수도 있을 것이다.

그리고 상기 연료유도관(8)의 외주면에는 상기 유도홈(10)과 교차되는 복수개의 연결홈(12,14)이 연료유도관(8)의 길이방향으로 더 형성된다. 이 연결홈(12,14)은 연료유도관(8)의 길이방향 양단 중에서, 연료가 유입되는 유입단에서부터 연료유도관(8)의 길이방향 중간부까지 연장된 유입단측 연결홈(12)과, 연료유도관(8)의 중간부부터 연료가 배출되는 배출단까지 연장된 배출단측 연결홈(14)으로 구성된 것으로, 이 유입단측 연결홈(12)과 배출단측 연결홈(14)은 상호 일치되지 않도록 연료유도관(8)의 둘레면에 일정간격으로 분산되어 형성되어 상기 유도홈(10)으로 상호 연결된다.

따라서 상기 유입포트(2)로 유입된 연료는 상기 분쇄구(22)의 나선홈(20)과 오리피스(24)를 통과하여 1차로 입자가 활성화 된 후, 제2 챔버(18)에 배치된 각 연료유도관(8)을 통과한 후, 2차로 입자가 활성화된 후 배출포트(4)를 통해 배출된다. 이때, 연료유도관(8)의 사이를 흐르는 연료는 상기 유도홈(10)과 연결홈(12,14)으로 분산되어 흐르게 된다. 또한, 상기 유도홈(10)과 연결홈(12,14)이 상호 교차되어 유도홈(10)과 연결홈(12,14)을 흐르는 연료는 서로 충돌하여 뒤섞이면서 와류의 발생이 촉진되어 와류에 의해 발생되는 압축 및 팽창운동이 활발하게 이루어져 연료의 입자가 더욱 활성화된다.

이에 더하여 본 발명에 따르면, 원통형 하우징(6)의 제1 챔버(16)와 제2 챔버(18)의 내주면에 길이방향을 따라 복수개의 분쇄홈(17,19)이 형성되고, 연료유도관(8)의 내주면에도 복수개의 분쇄홈(21)이 형성되므로, 연료유도관(8)의 외주면의 나선상의 유도홈(10)을 따라 이송되는 연료가, 하우징(6)이나 외측 연료유도관(8) 내주면의 분쇄홈(17,19)의 상대운동에 따른 분쇄작용에 의해 더욱 연료입자가 더욱 잘게 분쇄되어 미분화되므로, 연료의 활성화가 촉진되어 공기와의 혼합이 더욱 균일하게 촉진될 수 있어서, 연소효율이 증대된다.

또한, 연료 속에 이물질이 함유되어 있는 경우에는, 이 이물질이 하우징(6)의 내주면과 연료유도관(8) 또는 분쇄구(22)의 외주면 사이의 좁은 틈새, 또는 연료유도관(8)의 내외주면 사이의 좁은 틈새에 끼이지 않고, 하우징(6)의 분쇄홈(17,19)이나 연료유도관(8)의 분쇄홈(21)을 통해서 빠져 나올 수 있기 때문에, 이물질로 인한 연료공급의 차단이나 막힘 현상이 줄어들게 된다.

그리고 상기 연결홈(12,14)은 유입단측 연결홈(12)과 배출단측 연결홈(14)으로 나뉘어져 유도홈(10)으로 상호 연결되므로, 연료가 흐르는 통로의 중간부가 좁아져서 연결홈(12,14)을 통해 흐르는 연료의 압력을 적절하게 유지할 수 있다. 또한, 상기 유도홈(10)과 연결홈(12,14)이 상호 교차되어 와류의 발생이 더욱 원활히 이루어질 뿐 아니라, 내부의 압력이 적절한 수준으로 유지되므로, 연료의 압축 및 팽창운동이 활발하게 이루어져 연료입자의 활성화가 더욱 활성화되는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 차량용 연료절감기에 적용되는 것을 예시하여 설명하였으나, 본 발명은 차량용 연료절감기 이외에도, 다른 연료를 사용하는 보일러용 연료공급계통, 선박용 연료공급게통, 폐유나 폐수 기타 각종 유체의 소각 또는 연료화를 위한 미분화장치 등에도 적용될 수 있음은 물론이다.

Claims (3)

1. 유입포트(2)가 형성된 제1 챔버(16)와 배출포트(4)가 형성된 제2 챔버(18)가 연결공(15)에 의해 서로 연통되도록 된 하우징(6)과, 상기 하우징(6)의 제1 챔버(16)에 삽입되며 외주면에 나선홈(20)이 형성된 분쇄구(22)와, 상기 하우징(6)의 제2 챔버(18)에 구비되며 서로 다른 지름의 짧은 원통형부재로 이루어져서 동축적으로 겹쳐지게 삽입되며 외주면에는 나선상의 유도홈(10)과 관통된 배출공(26)이 형성된 복수개의 연료유도관(8a,8b,8c,8d,8e,8f)을 포함하며, 상기 하우징(6)의 제2 챔버(18)의 내주면과 상기 연료유도관(8a,8b,8c,8d,8e,8f)의 적어도 하나의 내주면에는 길이방향 또는 경사지게 연장되는 복수개의 분쇄홈(19,21)이 형성된 것을 특징으로 하는 에너지절약 및 저탄소화가 가능한 연료 등의 활성화장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징(6)의 제1 챔버(16)의 내주면에는 길이방향 또는 경사방향으로 연장되는 복수개의 분쇄홈(17)이 형성된 것을 특징으로 하는 에너지절약 및 저탄소화가 가능한 연료 등의 활성화장치.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연료유도관(8)의 둘레면에는 상기 유도홈(10)과 교차되는 연결홈(12,14)이 더 형성되어, 하우징(6) 내부를 흐르는 연료가 상기 유도홈(10)과 연결홈(12,14)으로 분산되어 연료의 유속과 유체저항을 낮출 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 에너지절약 및 저탄소화가 가능한 연료 등의 활성화장치.

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