KR20120084805A - 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

제1 연료유와 물이 혼합된 물 에멀전 연료를 순환 라인(15)으로 순환시켜 순환 라인(15)을 순환하는 물 에멀전 연료를 순환 라인(15)에 접속하는 디젤 기관(16)으로 공급할 수 있는 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치(11)로, 제1 연료유를 믹서(14)로 공급하는 연료 공급 펌프(P1)에 대하여 플래시 방지 펌프(P2)를 백업용으로서 순환 라인(15)에 접속하고 있고, 연료 공급 펌프(P1)가 제1 전기식 모터(M1)로 구동되고, 플래시 방지 펌프(P2)가 제2 공기식 모터(M2)로 구동되는 구성.

Description

플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치{FUEL SUPPLY DEVICE WITH ANTI-FLASH DEVICE}
본 발명은, 고정용 또는 이동용, 특히 선박용 디젤(diesel) 기관(엔진(engine))에 연료유 및 물이 혼합되어 있는 물 에멀전(emulsion) 연료를 공급하는 플래시(flash) 방지 장치를 가진 연료 공급 장치에 관한 것이다.
내연 기관의 배기 중의 NOx 삭감 기술로서, 연료유에 물을 혼합하고 교반하여 얻어지는 물 에멀전 연료가 있다. 이 물 에멀전 연료는, 내연 기관의 연료로서 사용함으로써 배기 중의 NOx 성분을 저감할 수 있는 것은 일반적으로 확인되어 있고, 선박용 디젤 기관에도 적용이 가능하다.
그런데, 이 선박용 디젤 기관에 있어서는, 시(C)중유를 연료유로서 사용할 수 있고, 물 에멀전 연료를 사용하는 경우, 베이스(base)가 되는 연료유로서 시(C)중유를 사용할 수 있다.
단, 이 시(C)중유를 베이스로 한 물 에멀전 연료는, 점도가 아주 높고, 디젤 기관에 공급하기 위해서는, 100℃ 이상으로 가열하여 점도를 낮출 필요가 있다. 하지만, 물 에멀전 연료는 물을 포함하기 때문에, 대기압 하에서 가열하면 수분이 증발해버린다. 이 때문에, 시(C)중유를 베이스로 한 물 에멀전 연료를 디젤 기관에 공급하는 연료 공급 장치에서는, 물 에멀전 연료를 가압 펌프(pump)로 가압할 필요가 있다.
그러나 이 연료 공급 장치에서는, 가압 펌프가 고장 나서 정상적으로 구동하지 못하게 되면, 공급관 내의 물 에멀전 연료의 공급압이 저하되고, 100℃ 이상 고온의 물 에멀전 연료에 포함되어 있는 수분이 일제히 증발(플래시(flash))하여 공급관이나 이 공급관에 접속하는 기기에 장해를 끼칠 가능성이 있다.
따라서 가압 펌프가 고장 나서 구동하지 못하게 되었을 때에, 예를 들면 특허문헌1에 개시되어 있는 바와 같은 버퍼 탱크(buffer tank)에, 공급관 내의 물 에멀전 연료를 이송하여 저류(貯留)하는 것을 생각할 수 있다. 이 버퍼 탱크는, 에멀전 연료 공급 장치에 설치되어 있다.
특허문헌1: 특개평 6-159149호 공보
그러나 상기 종래의 에멀전 연료 공급 장치에서는, 가압 펌프가 고장 나서 구동하지 못하게 되었을 때에, 순식간에 공급관 내의 물 에멀전 연료를 버퍼 탱크로 이송하여 저류할 수 없고, 이 이송 시간 중에 물 에멀전 연료에 포함되어 있는 수분의 일부가 증발하여 공급관이나 이 공급관에 접속되어 있는 기기에 장해를 끼칠 가능성이 있다. 또한, 이와 같이 하여 버퍼 탱크 내에 저류된 물 에멀전 연료는, 플래시로 인하여 그 구조가 붕괴되었기 때문에 성상이 안정되지 못한 것이 되어 있어 재이용이 곤란하고 폐기된다.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 물 에멀전 연료를 디젤 기관으로 공급하는 연료 공급 펌프 또는 연료 순환 펌프가 구동 불능이 되었을 때에, 플래시 방지 펌프를 구동하여 순환 라인(line) 내의 고온의 물 에멀전 연료의 압력을 고압으로 유지해서 고온의 물 에멀전 연료에 포함되어 있는 수분이 증발하는 것을 방지할 수 있는 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1 발명에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치는, 연료유와 물을 믹서로 혼합하여 얻어지는 물 에멀전 연료를, 소정의 순환 라인으로 순환시켜 상기 순환 라인을 순환하는 물 에멀전 연료를 상기 순환 라인에 접속하는 디젤 기관으로 공급할 수 있는 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치로, 연료유를 상기 믹서로 공급함과 아울러 상기 순환 라인 내의 물 에멀전 연료에 소정의 압력을 부여하는 연료 공급 펌프를 구비하고, 해당 연료 공급 펌프에 대하여 플래시 방지 펌프를 백업(back up)용으로서 상기 순환 라인에 접속하고 있고, 상기 연료 공급 펌프가 전기식 모터(motor)로 구동되고, 상기 플래시 방지 펌프가 유체식 모터로 구동되는 것을 특징으로 하는 것이다.
제1 발명에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치에 따르면, 전기 계통이 고장 나거나 연료 공급 펌프, 혹은 이것을 구동하는 전기식 모터가 고장 남으로써 연료 공급 펌프를 구동시킬 수 없는 상태가 되어 순환 라인 내의 고온, 고압의 물 에멀전 연료의 압력이 저하되고, 이 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 증발(플래시(flash))할 가능성이 발생하였을 때에, 이 연료 공급 펌프의 백업용으로서 설치되어 있는 플래시 방지 펌프(유체식 모터)를 구동시켜 순환 라인 내의 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 일제히 증발하지 않을 정도의 소정의 압력으로 유지할 수 있다. 이로써 순환 라인 내의 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 일제히 증발하는 것을 방지할 수 있다.
이 플래시 방지 펌프는, 유체식 모터로 구동되고, 이 유체식 모터를 구동하는 압력 유체는, 예를 들면 미리 압력 탱크에 저류되어 있는 압력 유체를 사용할 수 있다. 또한, 이 유체식 모터를 구동하는 압력 유체의 압력은, 미리 압력 탱크에 저류되어 있는 압력 유체의 압력에 의해 얻을 수도 있다.
더욱이, 연료 공급 펌프가 정지하고 디젤 기관도 정지하여 있는 상태에서는, 순환 라인 내의 물 에멀전 연료는, 거의 감소하지 않거나 감소량이 조금이므로 유체식 모터의 구동에 필요한 압력 유체의 양은 적고, 압력 탱크 내에 저류되어 있는 압력 유체의 감소량도 소량이다. 따라서 물 에멀전 연료를 장시간 소정의 압력으로 유지할 수 있다.
그리고 순환 라인 내의 물 에멀전 연료를 고온(예를 들면 100℃ 이상의 고온)으로 하여 디젤 기관으로 공급하고 있는 것은, 물 에멀전 연료의 점도를 작게 하여 공급하기 쉽게 하기 위함이다. 그리고 물 에멀전 연료를 고압으로 하는 것은, 디젤 기관에 필요하게 되는 조건을 충족하기 위함임과 아울러 물 에멀전 연료에 포함되어 있는 수분이 증발하지 않도록 하기 위함이다.
제2 발명에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치는, 연료유와 물을 믹서로 혼합하여 얻어진 물 에멀전 연료를, 소정의 순환 라인으로 순환시켜 상기 순환 라인을 순환하는 물 에멀전 연료를 상기 순환 라인에 접속하는 디젤 기관으로 공급할 수 있는 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치로, 상기 순환 라인에 직렬로 접속되어, 상기 믹서로 얻어진 물 에멀전 연료를 상기 순환 라인으로 순환시킴과 아울러 상기 순환 라인 내의 물 에멀전 연료에 소정의 압력을 부여하는 연료 순환 펌프를 구비하고, 해당 연료 순환 펌프에 대하여 플래시 방지 펌프를 백업용으로서 상기 순환 라인에 접속하고 있고, 상기 연료 순환 펌프는 전기식 모터로 구동되고, 상기 플래시 방지 펌프는 유체식 모터로 구동되는 것을 특징으로 하는 것이다.
제2 발명에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치에 따르면, 제1 발명과 마찬가지로, 전기 계통이 고장 나거나 연료 순환 펌프, 혹은 이것을 구동하는 전기식 모터가 고장 남으로써 연료 순환 펌프를 구동시킬 수 없는 상태가 되어 순환 라인 내의 고온, 고압의 물 에멀전 연료의 압력이 저하되고, 이 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 증발(플래시(flash))할 가능성이 발생하였을 때에, 이 연료 순환 펌프의 백업용으로서 설치되어 있는 플래시 방지 펌프(유체식 모터)를 구동시켜 순환 라인 내의 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 일제히 증발하지 않을 정도의 소정의 압력으로 유지할 수 있다. 이로써 순환 라인 내의 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 일제히 증발하는 것을 방지할 수 있다.
이 플래시 방지 펌프는, 유체식 모터로 구동되고, 이 유체식 모터를 구동하는 압력 유체는, 예를 들면 미리 압력 탱크에 저류되어 있는 압력 유체를 사용할 수 있다. 또한, 이 유체식 모터를 구동하는 압력 유체의 압력은, 미리 압력 탱크에 저류되어 있는 압력 유체의 압력에 의해 얻을 수도 있다.
본 발명에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치에 있어서, 상기 유체식 모터는 공기식 모터이고, 상기 공기식 모터에는, 압력 공기가 저류되는 압력 탱크가 접속되어 있는 것으로 할 수 있다.
이와 같이 하면, 연료 공급 펌프 또는 연료 순환 펌프를 구동할 수 없게 되었을 때에, 압력 탱크 내에 저류되어 있는 압력 공기가 공기식 모터에 공급되고 이 공기식 모터에 의해 플래시 방지 펌프를 구동할 수 있다.
본 발명에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치에 있어서, 상기 믹서가 상기 순환 라인에 직렬로 접속되어 있는 것으로 할 수 있다.
이와 같이 하면, 순환 라인에서 순환하는 물 에멀전 연료의 연료유와 물을 상시 적절하게 혼합할 수 있고, 이 상태를 유지할 수 있다. 그리고 믹서를 순환 라인에 직렬로 접속함으로써 믹서 내의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 증발하는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 물 입자가 증발하는 것을 방지할 수 있는 것은, 연료 공급 펌프 또는 연료 순환 펌프를 구동시킬 수 없을 때에, 플래시 방지 펌프의 구동에 의해 순환 라인 안을 고압으로 유지할 수 있고 이로써 믹서 내의 물 입자의 증발을 방지할 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치에 있어서, 상기 디젤 기관이 선박용 디젤 기관인 것으로 할 수 있다.
이와 같이 선박용 디젤 기관에 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치를 적용함으로써 물 에멀전 연료를 사용하는 선박용 디젤 기관의 보급에 공헌할 수 있고, 자연 환경의 보호를 도모할 수 있다.
제1 발명 및 제2 발명에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치에 따르면, 연료 공급 펌프 또는 연료 순환 펌프를 구동시킬 수 없는 상태가 되었을 경우에, 플래시 방지 펌프를 구동시켜 순환 라인 내에 수용되어 있는 고온의 물 에멀전 연료를 소정의 압력으로 유지할 수 있고, 이로써 순환 라인 내의 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 일제히 증발(플래시)하는 것을 방지할 수 있는 구성이므로 물 입자가 일제히 증발함으로 인하여 일어나는, 순환 라인이나 이 순환 라인에 접속되어 있는 각종 기기, 및 디젤 기관의 고장이나 장해를 회피할 수 있다.
그리고 순환 라인 내의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 증발하는 것을 방지할 수 있으므로 이 순환 라인 내의 물 에멀전 연료를 디젤 기관에 사용할 수 있어 경제적이다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치를 도시한 회로도이다.
도 2는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치를 도시한 회로도이다.
도 3은, 본 발명의 제3 실시예에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치를 도시한 회로도이다.
도 4는, 본 발명의 제4 실시예에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치를 도시한 회로도이다.
이하, 본 발명에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치(이하, 간단하게 「연료 공급 장치」라고 하는 경우도 있다.)의 제1 실시예를 도 1을 참조하여 설명한다. 이 연료 공급 장치(11)는, 도 1에 도시한 바와 같이 제1 연료 탱크(12)에 저류되어 있는 제1 연료유와, 물 탱크(13)에 저류되어 있는 물을 믹서(mixer)(14)에서 혼합하여 얻어진 물 에멀전 연료를, 고온, 고압 상태로 하여 소정의 순환 라인(15)으로 순환시키고, 이 순환 라인(15)을 순환하는 물 에멀전 연료를, 그 순환 라인(15)에 접속하는 디젤 기관(16)으로 공급할 수 있는 것이다. 그리고 도 1에 도시한 바와 같이 제1 연료유를 믹서(14)로 공급하는 연료 공급 펌프(P1)에 대하여, 플래시 방지 펌프(P2)를 백업(back up)용으로서 순환 라인(15)에 접속하고 있다.
이 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치(11)에 따르면, 전기 계통의 고장 등으로 인하여 제1 전기식 모터(M1)로 구동되는 연료 공급 펌프(P1)를 구동시킬 수 없게 되었을 경우에, 압력 공기에 의해 제2 공기식 모터(M2)를 구동하고, 이 제2 공기식 모터(M2)에 의해 플래시 방지 펌프(P2)를 구동시킬 수 있다.
이와 같이 플래시 방지 펌프(P2)를 구동시킴으로써 정전 때 등에 있어서도 순환 라인(15) 내의 고온의 물 에멀전 연료를 소정 이상의 압력으로 유지할 수 있어 고온의 물 에멀전 연료에 포함되는 수분의 증발을 방지할 수 있다.
더욱이, 순환 라인(15) 내의 물 에멀전 연료를 고온(100℃ 이상의 고온)으로 하여 디젤 기관(16)으로 공급하고 있는 것은, 물 에멀전 연료의 점도를 작게 하여 공급하기 쉽게 하기 위함이다. 그리고 물 에멀전 연료를 고압으로 하는 것은, 디젤 기관(16)에 필요하게 되는 조건을 충족하기 위함과 아울러 물 에멀전 연료에 포함되어 있는 수분이 증발하지 않도록 하기 위함이다.
도 1에 도시한 디젤 기관(16)(엔진)은, 고정용 또는 이동용 디젤 기관이고, 본 실시예에서는, 선박용 디젤 기관이다.
제1 연료 탱크(12)는, 제1 연료유를 저류할 수 있는 것이고, 히터(17)가 설치되어 있고, 이 히터(17)에 의해 제1 연료 탱크(12) 내의 제1 연료유를 예를 들면 약 80℃로 가열할 수 있도록 이루어져 있다. 그리고 이 제1 연료유는, 예를 들어 시(C)중유이다.
연료 공급 펌프(P1)는, 제1 연료 탱크(12) 내의 제1 연료유를 믹서(mixer)(14)로 공급함과 아울러 순환 라인(15) 내의 물 에멀전 연료에 소정의 압력을 부여할 수 있는 것이다. 그리고 이 연료 공급 펌프(P1)는, 제1 연료 탱크(12)의 출구와, 믹서(14)의 제1 입구를 접속하는 배관(18)의 도중에 설치되어 있다. 또한, 이 연료 공급 펌프(P1)는, 제1 전기식 모터(M1)로 구동되는 구성으로 이루어져 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이 이 배관(18)의 도중이며, 연료 공급 펌프(P1)의 하류측에, 체크 밸브(19)가 설치되어 있다. 이 체크 밸브(19)는, 제1 연료유, 및 순환 라인(15) 내의 물 에멀전 연료가 믹서(14) 측(순환 라인(15) 측)에서 제1 연료 탱크(12) 측으로 역류하는 것을 막고 있다.
플래시 방지 펌프(P2)는, 연료 공급 펌프(P1)의 백업용으로서, 이 연료 공급 펌프(P1)와 병렬하도록 배관(20,21)에 설치되어 있다. 요컨대, 플래시 방지 펌프(P2) 및 플래시 방지 펌프(P1) 각각의 흡입구는, 배관(20)에서 접속되고, 각각의 토출구는 배관(21)에서 접속되어 있다. 그리고 이 플래시 방지 펌프(P2)는, 제2 공기식 모터(M2)(유체식 모터)로 구동되는 구성으로 이루어져 있다.
그리고 도 1에 도시한 바와 같이 제2 공기식 모터(M2)에는, 압력 공기가 저류되어 있는 압력 탱크(22)의 출구가 배관(23)을 개재하고 접속되어 있다. 이로써, 연료 공급 펌프(P1)를 구동할 수 없게 되었을 때에, 압력 탱크(22) 내에 저류되어 있는 압력 공기가 제2 공기식 모터(M2)로 공급되고, 이 제2 공기식 모터(M2)에 의해 플래시 방지 펌프(P2)를 구동할 수 있도록 이루어져 있다.
이들 플래시 방지 펌프(P2), 제2 공기식 모터(M2), 및 압력 탱크(22)가 플래시 방지 장치를 구성하는 것이다.
물 탱크(13)는, 물을 저류할 수 있는 것이고, 이 물 탱크(13)의 출구에 물 공급 펌프(P4)가 접속되어 있다.
물 공급 펌프(P4)는, 물 탱크(13) 내의 물을 믹서(14)로 공급할 수 있는 것이고, 물 탱크(13)의 출구와, 믹서(14)의 제2 입구를 접속하는 배관(24)의 도중에 설치되어 있다. 그리고 이 물 공급 펌프(P4)는, 제4 전기식 모터(M4)로 구동되는 구성으로 이루어져 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 이 배관(24)의 도중이며, 물 공급 펌프(P4)의 하류측에, 히터(25) 및 체크 밸브(26)가 이 순서로 설치되어 있다. 히터(25)는, 이 배관(24) 안을 통과하는 물을 예를 들면 약 90℃로 가열할 수 있도록 이루어져 있다. 그리고 체크 밸브(26)는, 물, 및 순환 라인(15) 내의 물 에멀전 연료가 믹서(14) 측(순환 라인(15) 측)에서 물 탱크(13) 측으로 역류하는 것을 막고 있다.
다음에, 도 1에 도시한 순환 라인(15)에 대하여 설명한다. 이 순환 라인(15)은, 고리형으로 접속된 배관으로 형성되고, 물 에멀전 연료가 이 순환 라인(15)을 반시계 방향으로 흐르도록 구성되어 있다. 이 순환 라인(15)에 의해 순환 라인(15)을 순환하는 물 에멀전 연료를, 순환 라인(15)에 접속하는 디젤 기관(16)으로 공급할 수 있다. 이 순환 라인(15)에는, 믹서(14), 연료 순환 펌프(P3), 히터(27), 디젤 기관(16)(감압 밸브(28)), 및 리턴 챔버(return chamber)(29)가 설치되어 있다.
믹서(14)는, 연료 공급 펌프(P1)에 의해 공급되어 오는 제1 연료유와, 물 공급 펌프(P4)에 의해 공급되어 오는 물을 혼합하여 교반함으로써 물 에멀전 연료를 만들 수 있는 것이다. 이 믹서(14)에서 만들어진 물 에멀전 연료는, 믹서(14)의 하류에 설치되어 있는 연료 순환 펌프(P3)로 공급된다.
연료 순환 펌프(P3)는, 순환 라인(15) 내의 물 에멀전 연료를 소정의 압력으로 승압하여 순환시킬 수 있는 것이고, 이 연료 순환 펌프(P3)는, 제3 전기식 모터(M3)로 구동되는 구성으로 이루어져 있다
히터(27)는, 연료 순환 펌프(P3)에서 토출되어 오는 물 에멀전 연료를 예를 들면, 약 150℃로 가열할 수 있도록 이루어져 있다.
디젤 기관(16)은, 순환 라인(15)에 접속되어 물 에멀전 연료가 공급되도록 구성되어 있다. 그리고 디젤 기관(16)에는, 연료 분사 펌프(미도시)가 설치되고, 이 연료 분사 펌프는, 순환 라인(15)에서 공급되는 물 에멀전 연료를 분사 압력까지 승압하여 디젤 기관(16)의 연료 분사 밸브에서 기관(16)의 연소실로 분사할 수 있는 것이다.
그리고 이 디젤 기관(16)에 대하여 배치되어 있는 순환 라인(15)에는, 도 1에 도시한 바와 같이 감압 밸브(28)가 설치되어 있다. 이 감압 밸브(28)는, 디젤 기관(16)에서 되돌아오는 연료를, 배관(18)에서 공급되는 연료와 동등한 압력으로 하기 위하여 기능하고 있다.
리턴 챔버(29)는, 디젤 기관(16)에서 소비되지 않은 물 에멀전 연료를, 순환 라인(15)을 통하여 믹서(14)로 되돌리기 위하여 설치된 방이다.
덧붙여, 도 1에 도시한 연료 공급 펌프(P1), 플래시 방지 펌프(P2), 및 물 공급 펌프(P4) 각각의 토출압은, 예를 들면 약 0.6㎫이고, 연료 순환 펌프(P3)의 토출압은 예를 들면 약 1.2㎫이다. 그리고 히터(17)에 의해 가열된 제1 연료유의 온도는, 예를 들면 약 80℃이고, 히터(25)에 의해 가열된 물의 온도는, 예를 들면 약 90℃이다. 그리고 히터(27)에 의해 가열된 물 에멀전 연료의 온도는, 예를 들면 약 150℃이다.
다음에, 상기와 같이 구성된 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치(11)의 작용을 설명한다. 이 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치(11)에 따르면, 전기 계통이 고장(예를 들면 정전)나거나 또는 도 1에 도시한 연료 공급 펌프(P1), 혹은 이것을 구동하는 제1 전기식 모터(M1)가 고장 남으로써 연료 공급 펌프(P1)를 구동시킬 수 없는 상태가 되어 순환 라인(15) 내의 고온, 고압의 물 에멀전 연료의 압력이 저하되고, 이 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 증발(플래시)하는 가능성이 발생하였을 때에, 이 연료 공급 펌프(P1)의 백업용으로서 설치되어 있는 플래시 방지 펌프(P2)(제2 공기식 모터(M2))를 구동시켜 순환 라인(15) 내에 수용되어 있는 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 일제히 증발하지 않을 정도의 소정의 압력으로 유지할 수 있다. 이로써, 순환 라인(15) 내의 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 일제히 증발하는 것을 방지할 수 있다.
그 결과, 물 입자가 일제히 증발함으로써 일어나는, 순환 라인(15)이나 이 순환 라인(15)에 접속되어 있는 믹서(14), 연료 순환 펌프(P3), 히터(27) 등의 각종 기기, 및 디젤 기관(16)의 고장이나 장해를 회피할 수 있다.
그리고 순환 라인(15) 내의 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 증발하는 것을 방지할 수 있으므로 이 순환 라인(15) 내의 물 에멀전 연료를, 디젤 기관(16)에 사용할 수 있어 경제적이다.
또한, 연료 공급 펌프(P1)가 정지하고, 디젤 기관(16)도 정지하고 있는 상태에서는, 순환 라인(15) 내의 물 에멀전 연료는, 거의 감소하지 않거나 감소량이 조금이므로 제2 공기식 모터(M2)의 구동에 필요한 압력 공기의 양은 적고, 압력 탱크(22) 내에 저류되어 있는 압력 공기의 감소량도 소량이다. 따라서 물 에멀전 연료를 장시간 소정의 압력으로 유지할 수 있다.
단, 상기 실시예에서는, 제2 공기식 모터(M2)를 사용하였지만, 이를 대신하여 유압식 모터를 사용할 수 있다. 이 유압식 모터에서 사용하는 압유는, 압력 탱크(22)에 저류되고, 이 압력 탱크(22)의 압력은, 특별히 준비되어 있는 압력 탱크 내의 압력 공기의 압력에 의해 얻도록 할 수 있다.
다음에, 도 1에 도시한 플래시 방지 펌프(P2) 및 제2 공기식 모터(M2)를 구동시킬 경우, 및 이것들을 구동하기 위한 장치에 대하여 설명한다. 이 플래시 방지 펌프(P2) 및 제2 공기식 모터(M2)를 구동시키는 목적은, 순환 라인(15) 내의 고온, 고압의 물 에멀전 연료의 압력이 저하되어서 이 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 증발할 가능성이 발생하였을 때에, 순환 라인(15) 내의 고온의 물 에멀전 연료를 고압으로 유지하여 이 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 일제히 증발하지 않을 정도의 소정의 압력으로 유지할 수 있다.
따라서 플래시 방지 펌프(P2) 및 제2 공기식 모터(M2)를 구동시킬 경우로서, 예를 들면 전기 계통이 고장(정전)나서 제1 전기식 모터(M1) 및 제3 전기식 모터(M3) 모두가 정지하고, 이로써 연료 공급 펌프(P1) 및 연료 순환 펌프(P3) 모두를 구동시킬 수 없는 경우가 있다.
그리고 이와 같이 전기 계통의 고장(예를 들면 정전) 등으로 인하여 연료 공급 펌프(P1) 및 연료 순환 펌프(P3) 모두를 구동할 수 없게 되었을 경우에, 플래시 방지 펌프(P2) 및 제2 공기식 모터(M2)를 자동적으로 구동시키는 장치로서, 압력 탱크(22)의 압력 공기의 출구에 전자(電磁) 밸브를 설치하여 전기 계통에 고장 등이 일어났을 때에 자동적으로 이 전자 밸브가 개방하도록 하는 장치로 할 수 있다.
또한, 이 전자 밸브가 전원 계통 등의 고장 때에 자동적으로 개방하도록 하는 장치로서 예를 들면 전원 계통이 정상인 때에는 밸브 폐쇄 상태가 되어 있고, 전원 계통이 고장인 때에는 밸브 개방 상태가 되는 기능을 가진 전자 밸브가 구비된 것으로 할 수 있다. 또한, 전원 계통이 정상인 때에는, 밸브 폐쇄 상태가 되어 있고, 전원 계통이 고장인 때에는 배터리(battery)에 의해 밸브 개방 상태가 되도록 구성하여도 좋다.
더욱이, 전기 계통의 고장(예를 들면 정전) 이외의 원인으로 인하여 연료 공급 펌프(P1)를 구동시킬 수 없게 되었을 경우에, 플래시 방지 펌프(P2) 및 제2 공기식 모터(M2)를 구동시키도록 하기 위한 장치로서는, 연료 공급 펌프(P1)의 토출구와 접속하는 배관(18)에 압력계를 설치하여 연료 공급 펌프(P1)의 토출 압력이 소정 이하가 되었을 때에, 플래시 방지 펌프(P2) 및 제2 공기식 모터(M2)를 구동시키도록 하는 장치로 할 수 있다.
또한, 제2 공기식 모터(M2)의 구동 및 정지는, 미도시한 소정의 제어 장치에 의해 행해지도록 구성되어 있다.
더욱이, 도 1에 도시한 실시예에서는, 믹서(14)가 순환 라인(15)에 직렬로 접속되어 있다. 이와 같이 하면, 순환 라인(15)에서 순환하는 물 에멀전 연료의 제1 연료유와 물을 상시 적절하게 혼합할 수 있고, 이러한 상태를 유지할 수 있다. 그리고 믹서(14)를 순환 라인(15)에 직렬로 접속함으로써 믹서(14) 내의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 증발하는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 물 입자가 증발하는 것을 방지할 수 있는 것은, 연료 공급 펌프(P1)를 구동시킬 수 없을 때에, 플래시 방지 펌프(P2)의 구동에 의해 순환 라인(15) 안을 고압으로 유지할 수 있고, 이에 따라 믹서(14) 내의 물 입자의 증발을 방지할 수 있기 때문이다.
그리고 도 1에 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치(11)는, 선박용 디젤 기관(16)에 사용되고 있다. 이와 같이, 이 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치(11)를 선박용 디젤 기관(16)에 사용함으로써 물 에멀전 연료를 사용하는 선박용 디젤 기관의 보급에 공헌할 수 있어 자연 환경의 보호를 도모할 수 있다.
다음에, 도 2에 도시한 본 발명에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치(31)인 제2 실시예를 설명한다. 이 도 2에 도시한 제2 실시예와, 도 1에 도시한 제1 실시예가 상위한 점은, 도 1에 도시한 제1 실시예에서는, 연료 공급 펌프(P1) 및 제1 전기식 모터(M1)에 대하여 플래시 방지 펌프(P2) 및 제2 공기식 모터(M2)를 백업용으로서 순환 라인(15)에 접속하고, 이 제2 공기식 모터(M2)에 압력 탱크(22)를 접속한 구성으로 하였지만, 도 2에 도시한 제2 실시예에서는, 연료 순환 펌프(P3) 및 제3 전기식 모터(M3)에 대하여 플래시 방지 펌프(P2) 및 제2 공기식 모터(M2)를 백업용으로서 순환 라인(15)에 접속하고 이 제2 공기식 모터(M2)에 압력 탱크(22)를 접속한 구성으로 한 점이다.
이것 이외에는 제1 실시예와 동등하고 같게 작용하므로 동등 부분을 동일 도면부호로 표시하고 이것들의 설명을 생략하다.
플래시 방지 펌프(P2)는, 연료 순환 펌프(P3)의 백업용으로서, 이 연료 순환 펌프(P3)와 병렬하도록 순환 라인(15)에 설치되어 있다. 요컨대, 플래시 방지 펌프(P2) 및 연료 순환 펌프(P3) 각각의 흡입구는, 배관(20)에서 접속되고, 각각의 토출구는 배관(21)에서 접속되어 있다. 그리고 이 플래시 방지 펌프(P2)는 제2 공기식 모터(M2)로 구동되는 구성으로 이루어져 있다.
그리고 도 2에 도시한 바와 같이 제2 공기식 모터(M2)에는, 압력 공기가 저류되는 압력 탱크(22)의 출구가 배관(23)을 개재하여 접속되고, 연료 순환 펌프(P3)를 구동할 수 없게 되었을 때에 압력 탱크(22) 내에 저류되어 있는 압력 공기가 제2 공기식 모터(M2)에 공급되고, 이 제2 공기식 모터(M2)에 의해 플래시 방지 펌프(P2)를 구동할 수 있도록 되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 제2 실시예의 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치(31)에 따르면, 제1 실시예와 마찬가지로, 예를 들면 전기 계통의 고장(정전)으로 인하여 연료 순환 펌프(P3) 및 연료 공급 펌프(P1) 모두를 구동시킬 없는 상태가 되어 순환 라인(14) 내의 고온, 고압의 물 에멀전 연료의 압력이 저하되고, 이 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 증발할 가능성이 발생하였을 때에, 이 연료 순환 펌프(P3)의 백업용으로서 설치되어 있는 플래시 방지 펌프(P2) 및 제2 공기식 모터(M2)를 구동시켜 순환 라인(15) 내의 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 일제히 증발하지 않을 정도의 소정의 압력으로 유지할 수 있다. 이로써 순환 라인(15) 내의 고온의 물 에멀전 연료에 혼합되어 있는 물 입자가 일제히 증발하는 것을 방지할 수 있다.
이 플래시 방지 펌프(P2)는, 제2 공기식 모터(M2)로 구동되고, 이 제2 공기식 모터(M2)를 구동하는 압력 공기는, 미리 압력 탱크(22)에 저류되어 있는 압력 공기를 사용하고 있다.
다음에, 도 3에 도시한 본 발명에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치(33)인 제3 실시예를 설명한다. 이 도 3에 도시한 제3 실시예와, 도 1에 도시한 제1 실시예가 상위한 점은, 이하와 같다.
도 1에 도시한 제1 실시예에서는, 제1 연료 탱크(12) 내의 제1 연료유(예를 들면 시(C)중유)와, 물 탱크(13) 내의 물을 믹서(14)로 혼합하여 물 에멀전 연료를 만들고, 이 물 에멀전 연료를 순환 라인(15)을 통하여 디젤 기관(16)으로 공급하는 구성이다.
이에 반하여, 도 3에 도시한 제3 실시예에서는, 제1 연료 탱크(12) 내의 제1 연료유(예를 들면 시(C)중유)와, 물 탱크(13) 내의 물을 믹서(14)로 혼합하여 물 에멀전 연료를 만들고, 이 물 에멀전 연료를 순환 라인(15)을 통하여 디젤 기관(16)으로 공급할 수 있음과 아울러 제2 연료 탱크(34)(히터(17) 장착) 내의 제2 연료유(예를 들면 에이(A)중유)와 물 탱크(13) 내의 물과, 첨가제 탱크(35) 내의 첨가제(예를 들면 계면 활성제)를 믹서(14)로 혼합하여 물 에멀전 연료를 만들고, 이 물 에멀전 연료를 순환 라인(15)을 통하여 디젤 기관(16)으로 공급할 수 있는 구성이다.
이 도 3에 도시한 제3 실시예에서는, 제1 연료 탱크(12)의 출구와, 연료 공급 펌프(P1)의 흡입구를 접속하는 배관(18)의 도중에, 3방향 절환 밸브(36)가 설치되어 있다. 그리고 이 3방향 절환 밸브(36)에는, 제2 연료 탱크(34)의 출구가 배관(37)을 개재하고 접속되어 있다. 따라서 이 3방향 절환 밸브(36)를 교체함으로써 제1 연료유 또는 제2 연료유를 연료 공급 펌프(P1)에 의해 믹서(14)로 공급할 수 있다.
그리고 도 3에 도시한 바와 같이 첨가제 탱크(35)의 출구가 배관(38)을 개재하고 물 공급 펌프(P4)의 토출구와 접속하는 배관(24)에 접속되어 있다. 이 배관(38)의 도중에는, 밸브(39)가 설치되어 있다.
이것 이외에는 제1 실시예와 동등하고 같게 작용하므로 동등 부분을 동일 도면부호로 표시하고 이것들의 설명을 생략한다.
이와 같이 이 도 3에 도시한 연료 공급 장치에 대해서도 플래시 방지 장치를 설치할 수 있다.
다음에, 도 4에 도시한 본 발명에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치(41)인 제4 실시예를 설명한다. 이 도 4에 도시한 제4 실시예와, 도 2에 도시한 제2 실시예가 상위한 점은, 도 3에 도시한 제3 실시예와, 도 1에 도시한 제1 실시예가 상위한 점과 같다. 그리고 그 상위한 부분은, 도 3에 도시한 제3 실시예의 것과 동등 구성이고, 같게 작용하므로 동등 부분을 동일 도면부호로 표시하고 이것들의 설명을 생략한다.
그리고 이것 이외에는, 제2 실시예와 동등하고 같게 작용하므로 동등 부분을 동일 도면부호로 표시하고 이것들의 설명을 생략한다.
이와 같이 이 도 4에 도시한 연료 공급 장치에 대해서도 플래시 방지 장치를 설치할 수 있다.
단, 도 1 및 도 2에 도시한 제1 실시예 및 제2 실시예에서는, 제1 연료유(예를 들면 시(C)중유)와 물을 믹서(14)로 혼합하여 물 에멀전 연료를 만들고, 이 물 에멀전 연료를 순환 라인(15)을 통하여 디젤 기관(16)으로 공급하는 것으로서 설명하였지만, 이것 이외에 물을 공급하지 않고 제1 연료유만을 순환 라인(15)을 통하여 디젤 기관(16)으로 공급할 수 있다.
그리고 도 3 및 도 4에 도시한 제3 실시예 및 제4 실시예에서는, 제1 연료유(예를 들면 시(C)중유), 제2 연료유(예를 들면 에이(A)중유), 물, 및 첨가제(예를 들면 계면 활성제) 중 미리 정한 것 끼리를 믹서(14)로 혼합하여 물 에멀전 연료를 만들고, 이 물 에멀전 연료를 순환 라인(15)을 통하여 디젤 기관(16)으로 공급하는 것으로서 설명하였지만, 이것 이외에 물 에멀전 연료를 만들지 않고 제1 연료유 또는 제2 연료유만을 순환 라인(15)을 통하여 디젤 기관(16)으로 공급할 수 있다.
또한, 상기 각 실시예에서는, 본 발명에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치(11,31,33,41)를 선박용 디젤 기관(16)에 적용하였지만, 이것 이외의 고정용 또는 이동용 디젤 기관에 적용할 수 있다.
더욱이, 예를 들면 도 1(또는 도 2)에 도시한 제1 실시예(또는 제2 실시예)에서는, 연료 공급 펌프(P1)(또는 연료 순환 펌프(P3))가 고장 나서 구동할 수 없을 경우라도 연료 순환 펌프(P3)(또는 연료 공급 펌프(P1))가 구동할 수 있을 때에는, 이 연료 순환 펌프(P3)(또는 연료 공급 펌프(P1))의 구동에 의해 순환 라인(15) 내의 물 에멀전 연료를 고압으로 유지할 수 있으므로 이와 같이 연료 공급 펌프(P1)(또는 연료 순환 펌프(P3))를 구동할 수 없을 경우라도 플래시 방지 펌프(P2)를 구동시킬 필요는 없다.
그러나 순환 라인이 도 1(또는 도 2)의 구성과 상위한 구성이며, 연료 순환 펌프(P3)(또는 연료 공급 펌프(P1))의 구동에 의해 순환 라인 내의 물 에멀전 연료를 고압으로 유지할 수 없을 경우에는, 이 연료 순환 펌프(P3)(또는 연료 공급 펌프(P1))가 구동할 수 있는 상태이어도 연료 공급 펌프(P1)(또는 연료 순환 펌프(P3))를 구동할 수 없을 때에는 플래시 방지 펌프(P2)를 구동시키도록 할 필요가 있다.
그리고 상기 각 실시예에서는 1쌍의 연료 공급 펌프(P1) 및 제1 전기식 모터(M1)와, 1쌍의 연료 순환 펌프(P3) 및 제1 전기식 모터(M3)가 구비된 것으로 하였지만, 각각을 복수 쌍씩 구비한 것으로 하여도 좋다.
이상과 같이 본 발명에 따른 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치는, 물 에멀전 연료를 디젤 기관으로 공급하는 연료 공급 펌프 또는 연료 순환 펌프가 구동 불능이 되었을 때에, 플래시 방지 펌프를 구동하여 순환 라인 내의 고온의 물 에멀전 연료의 압력을 고압으로 유지하고, 고온의 물 에멀전 연료에 포함되어 있는 수분이 증발하는 것을 방지할 수 있는 우수한 효과를 가지며, 이와 같은 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치에 적용하는데 적합하다.
11,31,33,41: 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치
12: 제1 연료 탱크
13: 물 탱크
14: 믹서
15: 순환 라인
16: 디젤 기관
17,25,27: 히터
18,20,21,23,24,37,38: 배관
19,26: 체크 밸브
22: 압력 탱크
28: 감압 밸브
29: 리턴 챔버
34: 제2 연료 탱크
35: 첨가제 탱크
36: 3방향 절환 밸브
39: 밸브
P1: 연료 공급 펌프
P2: 플래시 방지 펌프
P3: 연료 순환 펌프
P4: 물 공급 펌프
M1: 제1 전기식 모터
M2: 제2 공기식 모터
M3: 제3 전기식 모터
M4: 제4 전기식 모터

Claims (5)

  1. 연료유와 물을 믹서로 혼합하여 얻어진 물 에멀전 연료를, 소정의 순환 라인으로 순환시켜 상기 순환 라인을 순환하는 물 에멀전 연료를 상기 순환 라인에 접속하는 디젤 기관으로 공급할 수 있는 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치로서,
    연료유를 상기 믹서로 공급하면서, 상기 순환 라인 내의 물 에멀전 연료에 소정의 압력을 부여하는 연료 공급 펌프를 구비하고,
    해당 연료 공급 펌프에 대하여 플래시 방지 펌프가 백업용으로서 상기 순환 라인에 접속하고 있고,
    상기 연료 공급 펌프가 전기식 모터로 구동되고,
    상기 플래시 방지 펌프가 유체식 모터로 구동되는 것을 특징으로 하는 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치.
  2. 연료유와 물을 믹서로 혼합하여 얻어진 물 에멀전 연료를, 소정의 순환 라인으로 순환시켜 상기 순환 라인을 순환하는 물 에멀전 연료를 상기 순환 라인에 접속하는 디젤 기관으로 공급할 수 있는 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치로서,
    상기 순환 라인에 직렬로 접속되어, 상기 믹서로 얻어진 물 에멀전 연료를 상기 순환 라인으로 순환시키면서, 상기 순환 라인 내의 물 에멀전 연료에 소정의 압력을 부여하는 연료 순환 펌프를 구비하고,
    해당 연료 순환 펌프에 대하여 플래시 방지 펌프가 백업용으로서 상기 순환 라인에 접속하고 있고,
    상기 연료 순환 펌프는 전기식 모터로 구동되고,
    상기 플래시 방지 펌프는 유체식 모터로 구동되는 것을 특징으로 하는 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유체식 모터는 공기식 모터이고,
    상기 공기식 모터에는, 압력 공기가 저류되는 압력 탱크가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 믹서가 상기 순환 라인에 직렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 디젤 기관이 선박용 디젤 기관인 것을 특징으로 하는 플래시 방지 장치를 가진 연료 공급 장치.
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