KR20120063096A - 에멀전 연료유 제조 및 공급장치와 이를 이용한 에멀전 연료유 제조 및 공급방법 - Google Patents

에멀전 연료유 제조 및 공급장치와 이를 이용한 에멀전 연료유 제조 및 공급방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 연료유 제조 및 공급장치는 연료유 공급탱크 및 물 공급탱크와, 연료유 공급탱크와 물 공급탱크에서 연료유와 물을 공급받아 초음파 발생기에 의하여 에멀전 연료유를 제조하는 복수개의 혼합탱크와, 연료유 공급탱크와 물 공급탱크에 각각 연결되고 분기되어 복수개의 혼합탱크로 연결되는 연료유 공급관과 물 공급관과, 연료유 공급관과 물 공급관에 설치되어 연료유와 물의 공급량을 조절하는 유량조절밸브와, 혼합탱크에 설치되어 일정 레벨로 연료유와 물이 공급되면 유량조절밸브를 제어하여 연료유와 물의 공급을 중단시키는 레벨 조절기와, 연료유 공급관과 물 공급관에 설치되어 연료유와 물을 가열하는 가열장치와, 복수개의 혼합탱크에서 제조된 에멀전 연료유를 연소기로 공급하는 에멀전 연료유 공급관과, 에멀전 연료유 공급관에 잔류한 미사용 연료를 복수개의 혼합탱크 중 적어도 하나에 재공급하는 재공급 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

에멀전 연료유 제조 및 공급장치와 이를 이용한 에멀전 연료유 제조 및 공급방법{Producing and feeding equipment for emulsion fuel oil and producing and feeding methode using the same}
본 발명은 에멀전 연료유 제조 및 공급장치와 이를 이용한 에멀전 연료유 제조 및 공급방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초음파를 이용하여 물과 연료유를 에멀전 상태로 혼합함으로써 연료유의 연소효율을 향상시키고, 불완전 연소로 인한 유해가스 배출을 방지할 수 있는 에멀전 연료유 제조 및 공급장치와 방법에 관한 것이다.
화석연료란 지각에 파묻힌 동식물의 유해가 오랜 세월에 걸쳐 화석화하여 만들어진 연료로서 현재 인류가 이용하고 있는 석유나 석탄이 모두 화석연료에 해당한다. 화석연료 중 큰 비중을 차지하는 석유는 난방의 연료로 널리 이용되고 있으나 매장량이 한정되어 있어 최근 국제시세가 급등하는 추세에 있다. 석유는 원유에서 추출되는데, 정유과정에서 끓는점에 따라 휘발유, 경유, 등유, 벙커씨유와 같이 분류되어 용도에 따라 다양한 제품으로 출시된다. 이 중 등유나 벙커씨유는 공장이나 비닐하우스 등의 난방에 쓰이는 연료유나 내연기관의 연료유로로 널리 이용된다. 그러나 등유나 벙커씨유와 같은 연료유는 석탄과 같은 대체가능한 연료에 비하여 가격이 상대적으로 높고, 휘발유와 같은 연료유에 비하여 상대적으로 높은 인화점으로 인하여 연소시에 매연이나 그을음이 발생하는 등 환경오염 문제를 유발하고 있다. 따라서 최근에는 종래의 연료유를 대체하기 위하여 연료유에 물을 혼합하여 제조한 에멀전 연료유가 대안으로서 떠오르고 있다.
에멀전 연료유의 기본 개념은 연료유와 물을 혼합하여 연료유에 물을 균일하게 분산시킨 것이다. 에멀전 연료유가 연소되는 과정을 살펴보면, 연소과정에서 발생된 연소열이 물 입자를 기화시키고 기화된 물 입자가 수증기가 되어 연소유를 확산시켜 무화현상을 일으킴으로써 연료유의 완전 연소를 돕게 된다. 등유나 벙커씨유와 같이 인화점이 상대적으로 높은 연료유는 일반적으로 불완전 연소되기 쉽고, 이로 인하여 연소효율이 낮게 되는 동시에 매연이 발생하게 되는데, 이를 물과 혼합하여 에멀전 연료유로 제조하면 연소효율이 높아지는 동시에 완전 연소가 유도되어 환경오염 물질의 방출이 줄어들게 된다.
에멀전 연료유를 제조하는데 널리 이용되는 방법은 유화제를 이용하는 것이다. 연료유와 물을 일정 비율로 혼합하고 혼합유를 유화기 내에서 고속 회전시켜 에멀전 상태의 연료유를 제조하는데, 이때 유화기 내에는 친수성 계면활성제와 친유성 계면활성제가 적정 비율로 혼합된 유화제가 첨가되어 연료유와 물의 혼합이 일어나게 한다. 그러나 이와 같이 유화제를 이용하여 에멀전 연료유를 제조하는 종래의 방법은 에멀전 상태가 장시간 유지되지 못하고 유수분리 현상이 쉽게 발생되는 문제점이 있고, 이러한 유수분리 현상에 따라 에멀전 연료유가 불완전 연소되어 연소기의 내벽 눌러 붙는 백화현상이 야기될 수도 있다. 또한, 유화제는 석유화학 공정을 통하여 제조되는 물질이므로 에멀전 연료유의 제조비용을 증가시키고, 유화제에 포함된 물질이 연소되는 과정에서 또 다른 오염물질이 발생되는 문제점도 가지고 있다.
최근에는 유화제 대신에 초음파를 이용하여 에멀전 연료유를 제조하는 방법도 소개되고 있다. 이 방법은 고주파의 미세진동을 가지는 초음파를 물과 연료유의 혼합유에 가하여 물과 연료유가 혼합되도록 유도하는 기술이다. 액체에 초음파를 가하게 되면 충격파에 의하여 액체의 입자간 결합이 끊어지게 되는데, 물과 연료유의 혼합유에 초음파를 가하면 물 입자와 물 입자간의 결합 또는 연료유 입자와 연료유 입자간의 결합이 파괴되면서 물 입자가 매우 작은 입자로 분쇄되어서 연료유 입자가 물 입자를 둘러싼 상태가 만들어지게 된다. 그러나 초음파를 이용하여 에멀전 연료유를 제조하던 종래의 기술은 물과 연료유가 지속적으로 유입되는 조건에서 초음파 분쇄가 일어나고, 이와 동시에 제조된 에멀전 연료유가 연속적으로 연소기로 공급되므로 미처 에멀전화 되지 못한 혼합유가 연소기로 공급되는 문제점을 가지고 있었다. 또한, 연소기의 가동을 중단한 후에 재가동하는 경우에는, 연소기 전단에 남아 있던 에멀전 연료유가 유수분리된 상태로 연소기로 유입되므로 초기 연소효율이 낮을 뿐 아니라 연소기 내로 직접 물이 공급되어 연소기의 고장을 유발하기도 하였다. 따라서, 상기의 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방식의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치의 개발 필요성이 크다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 에멀전 연료유의 제조 후에 연소기까지 공급되는 시간을 단축하여 유수분리된 연료유가 연소기로 공급되는 것을 방지할 수 있고, 교반과정에서 연료유와 물을 예비 혼합함으로써 초음파에 의한 연료의 에멀전화가 효과적으로 이루어지게 하며, 초음파를 가하는 과정에서 연료유와 물의 공급을 중단하여 연료유와 물의 혼합도를 균일하게 유지할 수 있고, 연소기의 재가동시에 유수분리된 연료가 연소기로 공급되는 것을 방지할 수 있는 에멀전 연료유 제조 및 공급장치를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상기의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치를 이용하여 에멀전 연료유를 제조하고 공급하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여, 연료유 공급탱크 및 물 공급탱크와, 연료유 공급탱크와 물 공급탱크에서 연료유와 물을 공급받아 초음파 발생기에 의하여 에멀전 연료유를 제조하는 복수개의 혼합탱크와, 연료유 공급탱크와 물 공급탱크에 각각 연결되고 분기되어 복수개의 혼합탱크로 연결되는 연료유 공급관 및 물 공급관과, 연료유 공급관과 물 공급관에 설치되어 연료유와 물의 공급량을 조절하는 유량조절밸브와, 혼합탱크에 설치되어 일정 레벨로 연료유와 물이 공급되면 유량조절밸브를 제어하여 연료유와 물의 공급을 중단시키는 레벨 조절기와, 연료유 공급관과 물 공급관에 설치되어 연료유와 물을 가열하는 가열장치와, 복수개의 혼합탱크에서 제조된 에멀전 연료유를 연소기로 공급하는 에멀전 연료유 공급관과, 에멀전 연료유 공급관에 잔류한 미사용 연료를 복수개의 혼합탱크 중 적어도 하나에 재공급하는 재공급 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 에멀전 연료유 제조 및 공급장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수개의 혼합탱크는 교반 수단을 구비할 수 있다.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 상기의 에멀전 연료유 공급장치를 이용하여 복수개의 혼합탱크에서 교번하여 에멀전 연료유의 제조가 이루어지고, 제조된 에멀전 연료유가 교번하여 연소기로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 에멀전 연료유의 제조 및 공급방법을 제공한다.
본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치는 아래의 효과를 가진다.
1. 본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치는 복수개의 혼합탱크를 이용하여 에멀전 연료유의 제조와 공급이 교번하여 이루어질 수 있으므로, 에멀전 연료유의 제조에서 연소기 공급까지 소요되는 시간을 단축하여 유수분리된 연료유가 연소기로 공급되는 것을 방지할 수 있다.
2. 본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치는 혼합탱크에 교반수단을 구비시켜서, 교반과정에서 연료유와 물을 예비혼합함으로써 초음파에 의한 연료유의 에멀전화가 효과적으로 이루어지게 할 수 있다.
3. 본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치는 초음파를 가하는 과정에서 연료유와 물의 공급을 중단하여 연료유와 물의 혼합도를 균일하게 유지한 상태로 연소기로 에멀전 연료유를 공급할 수 있다.
4. 본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치는 에멀전 연료유 공급관에 잔류한 미사용 연료를 복수개의 혼합탱크 중 적어도 하나에 재공급하는 재공급 장치를 구비하고 있으므로, 연소기의 재가동시에 유수분리된 연료가 연소기로 공급되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 2와 도 3은 본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치에 적용되는 혼합탱크의 구현예들을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치에 적용되는 초음파 발생기의 구현예들을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치에 적용되는 재공급 장치의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치는 연료유 공급탱크 및 물 공급탱크와, 연료유 공급탱크와 물 공급탱크에서 연료유와 물을 공급받아 초음파 발생기에 의하여 에멀전 연료유를 제조하는 복수개의 혼합탱크와, 연료유 공급탱크와 물 공급탱크에 각각 연결되고 분기되어 복수개의 혼합탱크로 연결되는 연료유 공급관과 물 공급관과, 연료유 공급관과 물 공급관에 설치되어 연료유와 물의 공급량을 조절하는 유량조절밸브와, 혼합탱크에 설치되어 일정 레벨로 연료유와 물이 공급되면 유량조절밸브를 제어하여 연료유와 물의 공급을 중단시키는 레벨 조절기와, 연료유 공급관과 물 공급관에 설치되어 연료유와 물을 가열하는 가열장치와, 복수개의 혼합탱크에서 제조된 에멀전 연료유를 연소기로 공급하는 에멀전 연료유 공급관과, 에멀전 연료유 공급관에 잔류한 미사용 연료를 복수개의 혼합탱크 중 적어도 하나에 재공급하는 재공급 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치의 특징은 연료유 공급탱크와 물 공급탱크에 연결된 혼합탱크가 복수개로 구비되어서 복수개의 혼합탱크 중 어느 하나에서 에멀전 연료유가 연소기로 공급되는 동안에 다른 혼합탱크에서 에멀전 연료유의 제조가 이루어지도록 하여, 제조된 에멀전 연료유가 오랜 기간 동안 저장되지 않고 연소기로 공급될 수 있도록 한 것이다. 즉, 에멀전 연료유가 제조되는 동안 연료유와 물이 혼합탱크로 연속적으로 공급되고 배출되는 종래의 장치에서는 혼합탱크 내의 에멀전화가 균일하게 이루어지지 못하므로 에멀전화가 완전히 이루어지지 못한 상태의 연료유가 연소기로 공급될 우려가 있었다. 이와 같이 에멀전화가 완전히 이루어지지 못한 상태의 연료유가 연소기로 공급되면 연소효율이 낮아질 뿐 아니라, 물이 연소기로 직접 투입되어서 연소기 고장의 원인이 되기도 한다. 그러나 본 발명의 연료유 제조 및 공급장치는 복수개의 혼합탱크를 구비하여 어느 하나의 혼합탱크에 연료유와 물을 적정량으로 투입하고 연료유와 물의 공급을 중단시킨 상태에서 에멀전 연료유를 제조하게 되므로 에멀전 연료유의 에멀전화를 균일하게 유지할 수 있게 되는 것이다. 또한, 어느 하나의 혼합탱크에서 제조된 에멀전 연료유를 연소기로 공급하는 동안에 다른 혼합탱크에서는 새로운 에멀전 연료유를 제조하므로 에멀전 연료유의 공급이 중단되지 않고 연속적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치의 또 다른 특징은 재공급 장치를 이용하여 에멀전 연료유 공급관에 저장되었던 연료를 다시 혼합탱크로 공급하는 것이다. 에멀전 연료유는 일정 시간이 경과하면 유수분리 형상이 일어나게 되는데, 연료유 제조 및 공급장치를 장시간 사용하지 않고 방치하면 에멀전 연료유 공급관에 잔류한 연료에서는 유수분리 현상이 발생하고 유수분리된 연료가 연소기로 공급되면 연소기의 고장 등을 일으킬 수 있다. 따라서, 재공급 장치를 이용하여 유수분리된 연료를 다시 혼합탱크로 공급하고 에멀전 연료유를 제조한 후에 이를 연소기로 공급하면 이러한 문제점을 해결할 수 있다.
아래에서는 도면을 이용하여 상기와 같은 특징들을 포함한 에멀전 연료유 제조 및 공급장치의 구성과 작동에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치의 구성을 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 에멀전 연료유 제조 및 공급장치의 기본 구성은 연료유 공급탱크(101)와 물 공급탱크(102)에 저장된 연료유와 물이 혼합탱크 1(103)과 혼합탱크 2(104)로 공급되고, 각 혼합탱크(103, 104)에서 제조된 에멀전 연료유가 연소기(107)로 공급되는 것으로 이루어진다. 연료유 공급탱크(101)와 물 공급탱크(102)는 에멀전 연료유의 원료가 되는 연료유와 물이 저장되는 부분으로서, 연료유와 물의 혼합비를 고려하여 서로 다른 크기로 형성될 수 있다. 연소기는 난방을 위한 보일러 장치나 히터가 될 수 있고, 연소과정에서 발생된 열량을 운동에너지로 변환시키는 내연기관이 될 수도 있다. 연료유로는 주로 석유에서 유래한 휘발유, 경유, 등유, 벙커씨유나, 폐식용유나 폐동식물성 유지를 이용한 대체연료 등이 이용될 수 있으나, 상대적으로 인화점이 높아 불완전연소가 되기 쉬운 등유, 벙커씨유, 대체연료 등의 활용도가 상대적으로 높다. 연료유 공급탱크(101)와 물 공급탱크(102)는 각각 연료유 공급관(202)과 물 공급관(203)을 통하여 혼합탱크들(103, 104)에 연결되는데, 연료유 공급관(202)과 물 공급관(203)은 스테인레스 스틸이나 동 재질의 파이프, 또는 내열성 고분자 수지로 이루어진 파이프가 될 수 있다. 연료유 공급관(202)과 물 공급관(203)에는 온-오프 밸브(111, 112)가 설치될 수 있고, 추가로 가열장치(108, 109)가 설치될 수 있다. 가열장치는 상온에서 점도가 높은 벙커씨유와 같은 연료유를 가열하여 점도를 낮춤으로써, 연료유가 공급관 내에서의 원활하게 이송될 수 있도록 하고, 혼합탱크(103, 104)에서 연료유와 물의 혼합이 용이하게 이루어지도록 한다. 가열온도는 연료유의 종류에 따라 다르지만, 벙커씨유의 경우에는 80 내지 90℃로 가열되는 것이 적당하다. 도면에서는 가열장치의 설치 위치를 온-오프 밸브(111, 112)의 후단으로 도시하였지만, 가열장치의 설치 위치는 연료유 공급관(202)과 물 공급관(203) 내에서 다양하게 변형할 수 있다. 연료유와 물이 혼합탱크 1(103)과 혼합탱크 2(104)로 공급되기 위해서는 연료유 공급관(202)과 물 공급관(203)이 분기되어 혼합탱크 1(103)과 혼합탱크 2(104)에 연결되어야 한다. 연료유 공급관(202)과 물 공급관(203)이 분기되는 위치에는 3방향 밸브(113, 114)가 설치될 수 있고, 3방향 밸브의 제어를 통하여 연료유와 물이 혼합탱크 1(103) 또는 혼합탱크 2(104)로 공급되도록 조절할 수 있다. 연료유 공급관(202)과 물 공급관(203)에는 유량조절 밸브(115, 116, 117, 118)가 설치될 수 있다. 유량조절 밸브(115, 116, 117, 118)는 연료유와 물의 공급량을 조절하여 연료유와 물의 혼합비를 조절하기 위하여 필요하다. 다만, 도면에서는 유량조절 밸브(115, 116, 117, 118)가 3방향 밸브(113, 114)와 혼합탱크들(103, 104) 사이에 설치된 것으로 도시하였지만, 연료류 및 물의 유량을 조절할 수 있다면 유량조절 밸브의 설치 위치는 다양하게 변화될 수 있다. 혼합탱크 1(103)과 혼합탱크 2(104)는 연료유와 물이 혼합되어 에멀전 연료유가 제조되는 부분으로서, 혼합탱크 1(103)과 혼합탱크 2(104)에는 각각 초음파 발생기 1(105)과 초음파 발생기 2(106)가 설치될 수 있고, 초음파 발생기는 혼합탱크의 외부 또는 내부에 설치될 수 있다. 초음파 발생기를 포함한 혼합탱크의 상세한 구성에 대해서는 도 2 내지 도 4를 이용하여 다시 설명하기로 한다. 혼합탱크 1(103)과 혼합탱크 2(104)에는 에멀전 연료유 공급관(212)이 연결되어서 연소기로 에멀전 연료유를 공급한다. 에멀전 연료유 공급관(212)에는 온-오프 밸브(119, 120)와 3방향 밸브(121)가 설치될 수 있다. 연소기에서 에멀전 연료유가 연소되는 고정에서 에멀전 연료유 공급관으로 열이 전달되므로 에멀전 연료유는 가열된 상태로 연소기로 공급될 수 있다. 다만, 도면에는 도시하지 않았지만, 필요한 경우에는 에멀전 연료유 공급관에 가열장치가 추가로 구비될 수 있다. 에멀전 연료유 공급관(212)에는 재공급 관(124, 125)이 연결되어 각각 혼합탱크 1(103)과 혼합탱크 2(104)로 연결될 수 있는데, 각각의 재공급 관(124, 125)에는 액체 펌프(122, 123)가 연결될 수 있다. 도면에서는 밸브, 펌프, 가열장치 등의 설치 위치만을 간단하게 도시하였지만, 상기 밸브, 펌프, 가열장치 등은 별도의 콘트롤러를 이용하여 제어될 수 있다.
도 2는 본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치에 적용되는 혼합탱크의 일 구현예를 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 혼합탱크 몸체(201)의 상부에는 연료유 공급관(202)과 물 공급관(203)이 연결되고, 교반기(209)와 레벨 조절기(206)가 설치된다. 혼합탱크 몸체(201)의 하부에는 에멀전 연료유 공급관(212)이 연결되고, 초음파 진동기(210)가 설치되며, 초음파 진동기(210)는 초음파 입력기(211)에 연결된다. 레벨 조절기(206)는 혼합 탱크로 공급되는 연료유와 물의 양을 조절하기 위한 수단인데, 적정량의 연료유와 물이 혼합탱크로 공급되면 콘트롤러(207)가 유량조절 밸브(204, 205)를 오프(off)시키게 된다. 혼합탱크에 공급되는 연료유와 물의 적정량은 초음파 입력기의 출력, 연료유와 물의 혼합비, 혼합 시간 등을 고려하여 결정하게 되는데, 지나치게 많은 양의 연료유와 물이 공급되면 초음파로 인한 압력으로 역류가 일어나게 될 수 있으므로 역류 방지 또한 레벨 조절기(206) 설치의 목적이 된다. 교반기(209)는 상부에 연결된 모터(208)로 작동하게 되는데, 교반기(209)는 연료유 공급관(202)과 물 공급관(203)에서 유입된 연료유와 물을 1차적으로 예비 혼합하는 기능을 수행한다. 연료유는 물에 비하여 비중이 상대적으로 낮아서 물 위에 뜨게 되는데, 교반기(209)는 거시적 관점에서 연료유와 물을 혼합시킨다. 초음파는 미시적 관점에서 연료유와 물간의 혼합이 일어나게 하는데, 연료유와 물에 초음파가 가해지면 연료유 입자와 연료유 입자 간 및 물 입자와 물 입자 간의 결합을 파괴하여 미세화된 물 입자를 연료유가 둘러싼 형태의 에멀전 연료유가 생성되게 한다.
도 3은 본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치에 적용되는 혼합탱크의 다른 구현예를 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, 혼합탱크 몸체(201), 연료유 공급관(202), 물 공급관(203), 유량조절 밸브(204, 205), 레벨 조절기(206), 콘트롤러(207), 초음파 진동기(210), 초음파 입력기(211) 및 에멀전 연료유 공급관(212)에 대한 구성은 도 2와 유사하다. 차이가 있는 부분은 순환장치(216)인데, 순환장치(216)는 혼합탱크 몸체(201)의 하부에 일단이 연결되고 상부에 다른 일단이 연결된 순환 관(214)과 순환 관(214)에 설치된 순환 펌프(215)로 이루어진다. 순환 펌프(215)가 작동하면 혼합탱크 하부에 있던 연료가 혼합탱크 상부로 공급된다. 이러한 과정은 에멀전 연료유의 제조과정에서 지속적으로 이루어질 수 있는데, 순환 펌프는 도 2에 도시된 교반기의 기능을 대체하여 연료유와 물이 거시적 관점에서 혼합될 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치에 적용되는 초음파 발생기의 구현예들을 나타낸 것이다. 도 4의 (a)를 참조하면, 혼합탱크(201)의 하부에 플레이트 타입의 초음파 진동기(210)가 설치되고 있고, 플레이트 타입의 초음파 진동기에는 초음파 입력기(211)가 연결되어 있다. 플레이트 타입의 초음파 진동기(210)에서 발생된 초음파는 연료유와 물에 전달되어서 물 입자를 미세화하여 에멀전 연료유를 제조한다. 도 4의 (b)를 참조하면, 혼합탱크(201)의 상부에서 혼 타입의 초음파 진동기(210a)가 하부로 연장되어 설치되고, 초음파 진동기에는 초음파 입력기(211a)가 연결된다. 혼 타입의 초음파 진동기(210a)를 이용하면 초음파 진동기의 설치 높이를 조절할 수 있다는 장점이 있는데, 혼합탱크에 공급되는 연료유와 물의 공급 높이에 따라 초음파 진동기의 설치 높이를 조절하여 에멀전 연료유의 제조효율을 향상시킬 수 있다. 도 4의 (c)를 참조하면, 혼합탱크(201)의 하부에는 플레이트 타입의 초음파 진동기(210)가 설치되고, 혼합탱크(201)의 상부에는 혼 타입의 초음파 진동기(210a)가 설치된다. 이와 같이 혼합탱크(201)의 상부와 하부에서 동시에 초음파를 발생시키면 에멀전 연료유의 제조효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 혼 타입의 초음파 진동기(210a)에 연결된 초음파 입력기(211a)와 플레이트 타입의 초음파 진동기(210)에 연결된 초음파 입력기(211)는 서로 다른 주파수를 발생시킬 수 있는데, 2가지의 초음파 입력기가 발생시키는 초음파의 주파수가 정수배가 되도록 설정하면 초음파에 의한 에멀전화 효과를 증대시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치에 적용되는 재공급 장치의 기능을 설명하기 위한 도면이다. 재공급 장치는 에멀전 연료유 공급관에 잔류한 미사용 연료를 복수개의 혼합탱크 중 적어도 하나에 재공급하는 기능을 한다. 에멀전 연료유 제조 및 공급장치는 일정 시간 가동된 후에 다시 재가동되어 작동될 수 있는데, 가동이 중단되고 재가동되는 시간이 길어지면 이미 제조된 에멀전 연료유에서는 유수분리 현상이 발생할 수 있다. 만약 유수분리 현상이 발생된 연료유가 연소기로 공급되면 에멀전화가 일어나지 않은 연료의 연소로 연소효율이 낮아질 뿐 아니라, 연소기 내로 직접 물이 투입되는 결과가 발생되므로 연소기의 고장이 유발될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 재공급 장치를 이용하여 유수분리된 연료를 혼합탱크로 재공급하여 다시 에멀전화를 진행한 후에 이를 연소기로 공급하게 된다. 재공급 장치의 구성은 다음과 같다. 도 5를 참조하면, 혼합탱크 1(103) 및 혼합탱크 2(104)는 에멀전 연료유 공급관(212)을 통하여 연소기(107)에 연결되고, 에멀전 연료유 공급관(212)은 재공급 관(125)을 통하여 다시 혼합탱크 2(104)에 연결되어 있다. 에멀전 연료유 공급관(212)은 혼합탱크 1(103) 및 혼합탱크 2(104)에 연결되어서 연장되다가 3방향 밸브(121)에서 하나의 관으로 통합되어서 연소기(107)로 연결된다. 다만, 혼합탱크 1(103) 및 혼합탱크 2(104)에서 제조된 에멀전 연료유가 연소기로 공급될 수 있다면 혼합탱크와 연소기와의 연결관계는 다양하게 변형이 가능하다. 예를 들면, 3방향 밸브(121)의 구성이 생략되고 혼합탱크 1(103) 및 혼합탱크 2(104)에서 2개의 에멀전 연료유 공급관이 직접 연소기로 연결되거나, 도 1에서와 같이 에멀전 연료유 공급관(212)에 온-오프 밸브(도 1의 119, 120)가 추가로 설치될 수도 있다. 재공급 관(125)도 3방향 밸브(121a)를 통하여 에멀전 연료유 공급관(212)에 연결될 수 있는데, 재공급 관에 저장된 연료를 혼합탱크로 재공급할 수 있는 기능이 유지된다면 재공급 관(125)에 대한 구성도 다양하게 변형이 가능하다. 예를 들면, 혼합탱크 1(103)과 에멀전 연료유 공급관(212) 사이에도 재공급 관이 추가로 설치되고 재공급관들과 에멀전 연료유 공급관이 4방향 밸브로 연결되거나, 에멀전 연료유 공급관(212)의 서로 다른 위치에 2개의 3방향 밸브를 설치하여 각각의 재공급 관을 연결할 수도 있다. 또한, 재공급 관(125)에는 연료의 이송을 위한 액체 펌프(123)가 설치될 수 있고, 밸브들의 제어를 위한 콘트롤러(미도시)를 추가로 설치할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 일 구현예를 이용하여 설명한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에서 설명된 구현예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 구현예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 함은 자명할 것이다.
101: 연료유 공급탱크 102: 물 공급탱크
103: 혼합탱크 1 104: 혼합탱크 2
105: 초음파 발생기 1 106: 초음파 발생기 2
107: 연소기 108, 109: 가열 장치
111, 112, 119, 120: 온-오프 밸브 113, 114, 121: 3방향 밸브
115, 116, 117, 118: 유량조절 밸브 122, 123: 액체 펌프
124, 125: 재공급 관
201: 혼합탱크 몸체 202: 연료유 공급관
203: 물 공급관 204, 205: 유량조절 밸브
206: 레벨 조절기 207: 콘트롤러
208: 모터 209: 교반기
210: 초음파 진동기 211: 초음파 입력기
212: 에멀전 연료유 공급관 213: 에멀전 연료유
214: 순환 관 215: 순환 펌프
216: 순환 장치

Claims (3)

  1. 연료유 공급탱크와 물 공급탱크;
    연료유 공급탱크와 물 공급탱크에서 연료유와 물을 공급받아 초음파 발생기에 의하여 에멀전 연료유를 제조하는 복수개의 혼합탱크;
    연료유 공급탱크와 물 공급탱크에 각각 연결되고 분기되어 복수개의 혼합탱크로 연결되는 연료유 공급관과 물 공급관;
    연료유 공급관과 물 공급관에 설치되어 연료유와 물의 공급량을 조절하는 유량조절밸브;
    혼합탱크에 설치되어 일정 레벨로 연료유와 물이 공급되면 유량조절밸브를 제어하여 연료유와 물의 공급을 중단시키는 레벨 조절기;
    연료유 공급관과 물 공급관에 설치되어 연료유와 물을 가열하는 가열장치;
    복수개의 혼합탱크에서 제조된 에멀전 연료유를 연소기로 공급하는 에멀전 연료유 공급관; 및
    에멀전 연료유 공급관에 잔류한 미사용 연료를 복수개의 혼합탱크 중 적어도 하나에 재공급하는 재공급 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에멀전 연료유 제조 및 공급장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    복수개의 혼합탱크는 교반 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 에멀전 연료유 제조 및 공급장치.
  3. 청구항 1의 에멀전 연료유 제조 및 공급장치를 이용하여, 복수개의 혼합탱크에서 교번하여 에멀전 연료유의 제조가 이루어지고, 제조된 에멀전 연료유가 교번하여 연소기로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 에멀전 연료유의 제조 및 공급방법.

KR1020100124132A 2010-12-07 2010-12-07 에멀전 연료유 제조 및 공급장치와 이를 이용한 에멀전 연료유 제조 및 공급방법 KR20120063096A (ko)

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KR20200102231A (ko) * 2019-02-21 2020-08-31 동명대학교산학협력단 다방향 초음파 조사 가능한 에멀젼 제조장치

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