KR20120113943A

KR20120113943A - 에멀젼 생성장치 및 이를 이용하는 연소장치

Info

Publication number: KR20120113943A
Application number: KR1020110031640A
Authority: KR
Inventors: 이기문; 이혁; 최장수; 김말순
Original assignee: (주)경우이앤씨; 최장수
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2012-10-16

Abstract

본 발명의 목적은 이종 유체가 분리되지 않고 정량적으로 균질한 대용량의 에멀젼을 실시간으로 생성하는 에멀젼 생성장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 에멀젼 생성장치는, 비중이 다른 이종 유체의 혼합 에멀젼을 저장 및 공급하는 에멀젼 챔버, 각각 공급되는 이종 유체 또는 재순환되는 메인 재순환 에멀젼을 전단하고 충돌시켜 에멀젼을 생성하여 상기 에멀젼 챔버의 내부에 분사하도록 상기 에멀젼 챔버에 설치되는 에멀젼 생성부, 및 상기 에멀젼 챔버로부터 에멀젼의 일부를 흡입하여 가압 및 분쇄시켜 상기 메인 재순환 에멀젼을 생성하여 상기 에멀젼 생성부에 재공급하도록 상기 에멀젼 챔버에 연결되는 메인 재순환 관로에 설치되어 상기 에멀젼 생성부에 연결되는 에멀젼 재생성부를 포함한다.

Description

에멀젼 생성장치 및 이를 이용하는 연소장치 {Emulsion Generating Apparatus And Burner Using The Same}

본 기재는 이종 유체의 혼합 에멀젼을 생성하는 에멀젼 생성장치 및 이를 이용하는 연소장치에 관한 것이다.

에멀젼(emulsion, 乳狀液)은 두 액체를 혼합할 때, 한 액체가 미세한 입자로 되어 다른 액체 속에 분산되어 있는 상태이다. 예를 들면, 물과 기름(연료)처럼 서로 용해되기 어려운 두 액체를 섞으면 에멀젼이 되지만 불안정한 상태로 인하여 시간이 경과되면 다시 두 액체로 분리되므로 에멀젼을 안정화시키기 위하여, 유화제나 물리적인 장치가 사용된다.

최근 에멀젼의 응용분야가 점차 증가되고 있다. 몇 가지 예를 들면, 수성 도료용 에멀젼은 내수성, 내화학성, 안료 혼화성 및 기능성 특수 수성 도료로 응용 가능하다. 건축용 에멀젼은 각종 필러와 혼화성 시멘트, 안정성 기능성 물질 혼합, 바닥재용 접합체 및 신공법에 적용 가능하다. 에멀젼은 의류 및 보온재에 사용되는 에멀젼 물질, 기름과 물을 유화시키는 작용을 가지는 식품 첨가물, 마가린의 제조, 분말향료 및 유화성 향료의 제조공정에 응용 가능하다. 또한, 액체 연료의 연소효율을 높여 연료 사용량 및 가스 배출량을 줄이기 위하여 에멀젼 연료가 사용된다. 즉 에멀젼 연료는 등유, 경유, 바이오유, 폐유, 및 중질유와 같은 연료에 물을 혼합하여 형성되며, 오래 전부터 연구되어, 현재 일부 실용화되어 있다.

일례로써, 에멀젼 연료는 물과 연료를 안정적인 에멀젼 상태로 만들기 위하여 사용되는 수용성 고분자와 같은 특수 유화제나 계면활성제의 첨가물을 포함한다. 따라서 이 에멀젼 연료를 장기간 보존하는 경유, 산화 및 열화 현상이 발생된다. 그리고 유화제나 첨가물을 다량으로 사용하는 경우, 에멀젼 연료에서 용해 침전물이 발생되고, 에멀젼 연료의 유동성이 저하된다. 이로 인하여, 에멀젼 연료의 연소 에너지가 낮아지고, 유화제 공급장치가 요구되며, 에멀젼 연료의 가격이 높아진다.

따라서 유화제를 사용하지 않고, 물과 연료를 물리적으로 혼합하여 에멀젼 상태를 만드는 에멀젼 생성장치(예, 유수(油水) 교반장치 및 초음파장치)를 이용하는 유수(油水) 혼합 에멀젼 방식이 있다. 주로 사용되는 배치 형식의 에멀젼 챔버는 유수를 혼합하거나 에멀젼 생성을 위하여 큰 용량의 탱크로 이루어진다. 물과 기름은 별도의 배관을 통하여 튜브 또는 노즐 형식으로 에멀젼 챔버에 각각 공급되어, 에멀젼 챔버의 상부에 설치된 교반기를 통하여 혼합된다. 에멀젼 챔버는 그 하부 또는 측면에 초음파 장치를 구비하여 에멀젼을 생성한다. 에멀젼 챔버는 비중이 다른 물과 기름을 별도로 공급하여 혼합하므로 유수의 상부와 하부에서 물과 기름의 양을 상대적으로 비교할 때, 유수의 상부에 기름이 많고 하부에 물이 많다. 따라서 에멀젼 챔버는 균질하고 미세한 에멀젼을 생성하기 위하여 고속 교반기나 용량이 큰 초음파장치를 필요로 한다.

그리고 에멀젼 챔버는 유수를 혼합하거나 에멀젼을 생성하는 대용량의 탱크로써 단순 용기를 형성한다. 즉 에멀젼 챔버에 물과 기름이 공급되거나 에멀젼 챔버에서 에멀젼을 생성할 때, 에멀젼 챔버는 안정화 수단을 구비하지 않는다. 따라서 에멀젼 챔버로 물과 기름이 공급될 때, 에멀젼 챔버로 공기가 유입될 수 있고, 물과 기름의 충돌로 기포가 발생될 수 있다. 또한 고속의 교반 작용과 초음파 순환류에 의하여, 에멀젼 챔버 내에서 난류 현상 및 와류 현상이 발생될 수 있다. 따라서 에멀젼을 생성하여 토출할 때, 균질한 상태로의 에멀젼 공급이 어렵다. 따라서 에멀젼 챔버에서 유수 혼합 에멀젼을 연소장치까지 실시간으로 공급할 때, 유수의 분리가 일어나지 않고 설정된 양으로 균질하고 미세한 에멀젼 상태를 유지하기가 어렵다.

본 발명의 목적은 이종 유체가 분리되지 않고 정량적으로 균질한 대용량의 에멀젼을 실시간으로 생성하는 에멀젼 생성장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 정량적으로 균질한 에멀젼을 유수가 분리되지 않은 상태로 연소부까지 공급하는 에멀젼 생성장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 에멀젼 생성장치를 이용하는 연소장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에멀젼 생성장치는, 비중이 다른 이종 유체의 혼합 에멀젼을 저장 및 공급하는 에멀젼 챔버, 각각 공급되는 이종 유체 또는 재순환되는 메인 재순환 에멀젼을 전단하고 충돌시켜 에멀젼을 생성하여 상기 에멀젼 챔버의 내부에 분사하도록 상기 에멀젼 챔버에 설치되는 에멀젼 생성부, 및 상기 에멀젼 챔버로부터 에멀젼의 일부를 흡입하여 가압 및 분쇄시켜 상기 메인 재순환 에멀젼을 생성하여 상기 에멀젼 생성부에 재공급하도록 상기 에멀젼 챔버에 연결되는 메인 재순환 관로에 설치되어 상기 에멀젼 생성부에 연결되는 에멀젼 재생성부를 포함한다.

상기 이종 유체는 제1 유체와 제2 유체를 포함하며, 상기 에멀젼 생성부는, 상기 에멀젼 챔버의 상부, 측부 또는 하부에 설치되고, 상기 제1 유체를 공급하는 제1 통로와, 상기 제2 유체 또는 상기 메인 재순환 에멀젼을 선택적으로 공급하는 제2 통로를 포함하며, 상기 제1 통로는 상기 제1 유체를 공급하는 제1 관로에 연결되고, 상기 제2 통로는 상기 제2 유체를 공급하는 제2 관로에 연결될 수 있다.

상기 메인 재순환 관로와 상기 제2 관로는 상기 제2 통로를 종점으로 하는 공유 구간을 형성하며, 상기 에멀젼 재생성부는 상기 공유 구간에 설치될 수 있다.

상기 공유 구간의 시작점에는 상기 제2 유체 또는 상기 메인 재순환 에멀젼을 선택적으로 유통시키는 메인 절환밸브가 구비되고, 상기 에멀젼 재생성부는 상기 메인 절환밸브와 상기 에멀젼 생성부 사이에 설치될 수 있다.

상기 에멀젼 재생성부는, 기어펌프, 나사펌프, 베인펌프 및 원심펌프 중 하나로 형성될 수 있다.

상기 기어펌프는, 외접 기어펌프, 내접 기어펌프 및 로브형 기어펌프 중 하나로 형성될 수 있다.

상기 기어펌프는, 복수의 기어열을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에멀젼 생성장치는, 상기 에멀젼 챔버로부터 에멀젼의 일부를 흡입하여 상기 에멀젼 생성부에서 전단하고 충돌시켜 서브 재순환 에멀젼을 생성하여 상기 에멀젼 챔버 내부에 분사하도록 상기 에멀젼 챔버와 상기 에멀젼 생성부를 연결하는 서브 재순환 관로를 더 포함할 수 있다.

상기 이종 유체는 제1 유체와 제2 유체를 포함하며, 상기 에멀젼 생성부는, 상기 에멀젼 챔버의 상부, 측부 또는 하부에 설치되고, 상기 제1 유체 또는 상기 서브 재순환 에멀젼을 선택적으로 공급하는 제1 통로와, 상기 제2 유체 또는 상기 메인 재순환 에멀젼을 선택적으로 공급하는 제2 통로를 포함하며, 상기 제1 통로는 상기 제1 유체를 공급하는 제1 관로에 연결되고, 상기 제2 통로는 상기 제2 유체를 공급하는 제2 관로에 연결될 수 있다.

상기 서브 재순환 관로와 상기 제1 관로는 상기 제1 통로를 종점으로 하는 공유 구간을 형성하며, 상기 공유 구간의 시작점에는 상기 제1 유체 또는 상기 서브 재순환 에멀젼을 선택적으로 유통시키는 서브 절환밸브가 구비될 수 있다.

상기 에멀젼 생성부는, 상기 제1 유체와 상기 서브 재순환 에멀젼 중 하나와 상기 제2 유체와 상기 메인 재순환 에멀젼 중 하나를 혼합하여 회전 전단시켜 초기 에멀젼을 생성하는 분사 전단부, 및 상기 분사 전단부에서 분사되는 초기 에멀젼을 충돌시켜 상기 에멀젼을 생성하는 충돌 분쇄부를 포함할 수 있다.

상기 분사 전단부는, 상기 제1 통로와 상기 제2 통로를 가지는 바디, 상기 제1 통로와 상기 제2 통로의 전방에 구비되어, 상기 제2 통로에 연결되는 내측 토출구로 상기 제2 유체 또는 상기 메인 재순환 에멀젼을 토출하는 와류자, 및 상기 와류자의 전방에서 상기 바디에 결합되어, 상기 내측 토출구와의 사이에 간격을 형성하여, 상기 와류자의 절개홈을 경유한 상기 제1 유체 또는 상기 서브 재순환 에멀젼을 상기 내측 토출구의 전방으로 유도하여 상기 내측 토출구로 토출되는 상기 제2 유체 또는 상기 메인 재순환 에멀젼와 균질하게 혼합 및 미립화하여 상기 제1 통로에 연결되는 외측 토출구로 토출하는 와류캡을 포함할 수 있다.

상기 충돌 분쇄부는, 상기 와류캡의 전방에 스페이서를 개재하여 적층 설치되는 다공체, 및 상기 다공체, 상기 스페이서 및 상기 와류캡을 수용하여 상기 바디에 결합되고 상기 에멀젼을 토출하는 챔버를 포함할 수 있다.

상기 에멀젼 챔버는, 에멀젼을 수용하는 본체부와, 상기 본체부의 하방에 형성되어, 상기 에멀젼을 형성하는 상기 제1 유체와 상기 제2 유체 중에서 비중이 큰 유체의 비율이 높은 에멀젼을 모으는 협소부를 포함할 수 있다.

상기 메인 재순환 관로는 상기 협소부에 연결되고, 상기 서브 재순환 관로는 상기 본체부에 연결될 수 있다.

상기 에멀젼 챔버는, 비중이 큰 유체의 비율이 높은 에멀젼을 통과시키는 다공을 가지고, 상기 본체부와 상기 협소부을 분할하여 설치되는 제1 분할판과, 상기 에멀젼 중에서 균질한 에멀젼을 통과시키는 다공을 가지고, 상기 제1 분할판에 교차하여 설치되어, 상기 본체부를 상기 에멀젼 생성부가 설치되는 순환영역과 균질한 에멀젼을 토출하는 안정영역으로 분할하는 제2 분할판을 포함할 수 있다.

상기 제1 분할판의 다공은, 상기 순환영역에 대응하는 제1 다공과, 상기 제1 다공의 일측에 형성되어, 상기 안정영역에 대응하는 제2 다공을 포함하며, 상기 제1 다공의 직경이 상기 제2 다공의 직경보다 클 수 있다.

상기 제1 분할판은 다공 원판으로 형성되고, 상기 제2 분할판은 상기 제1 분할판의 직경에 대응하여 설치될 수 있다.

상기 제2 분할판은 상기 제1 분할판 상에 다공 실린더로 형성될 수 있다.

상기 제1 분할판은 다공 원판으로 형성되고, 상기 순환영역은 상기 제2 분할판의 내측에 형성되고, 상기 안정영역은 상기 제2 분할판의 외측에 형성될 수 있다.

상기 제1 분할판의 다공은, 상기 순환영역에 대응하는 제1 다공과, 상기 안정영역에 대응하는 제2 다공을 포함하며, 상기 제1 다공의 직경이 상기 제2 다공의 직경보다 클 수 있다.

상기 제1 분할판은, 상기 순환영역에 대응하는 차단부와, 상기 안정영역에 대응하여 형성되는 다공을 가질 수 있다.

상기 제2 분할판은 상기 제1 분할판 상에 원뿔대 형상의 다공 관체로 형성될 수 있다.

상기 제1 분할판은 다공의 사각판으로 형성되고, 상기 제2 분할판은 상기 제1 분할판의 좌우 대칭선에 대응하여 설치될 수 있다.

상기 제1 분할판은 다공의 사각판으로 형성되고, 상기 제2 분할판은 상기 제1 분할판 상에 다공의 실린더로 형성될 수 있다.

상기 제1 분할판 및 상기 제2 분할판은, 다공판, 메시망 및 다공성 구조체로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에멀젼 생성장치는, 상기 안정영역에 설치되어 상기 에멀젼 챔버의 에멀젼 수위를 검출하는 레벨센서를 더 포함할 수 있다.

상기 에멀젼 생성부는, 상기 이종 유체의 혼합액, 상기 이종 유체의 에멀젼, 상기 메인 재순환 에멀젼 또는 상기 서브 재순환 에멀젼을 전단하고 충돌시켜 에멀젼을 생성하여 상기 에멀젼 챔버의 내부에 공급하도록 상기 에멀젼 챔버에 설치될 수 있다.

상기 에멀젼 생성부는, 상기 에멀젼 챔버에 설치되고 내부에 공간을 형성하는 바디, 상기 바디에 구비되어 상기 공간을 상기 에멀젼 챔버에 연통시키는 다공판, 및 상기 다공판을 향하여, 상기 이종 유체의 혼합액, 상기 이종 유체의 에멀젼, 상기 메인 재순환 에멀젼 또는 상기 서브 재순환 에멀젼을 분사하여 충돌 분쇄하도록 상기 바디에 장착되는 노즐을 포함할 수 있다.

상기 이종 유체는 제1 유체와 제2 유체를 포함하며, 상기 에멀젼 생성부는, 상기 제1 유체와 상기 제2 유체, 상기 서브 재순환 에멀젼 및 상기 메인 재순환 에멀젼 중 2가지를 각각 전단하고 충돌시켜 에멀젼을 생성하여 상기 에멀젼 챔버의 내부에 공급하도록 상기 에멀젼 챔버에 설치될 수 있다.

상기 에멀젼 생성부는, 상기 에멀젼 챔버에 설치되고 내부에 공간을 형성하는 바디, 상기 바디에 구비되어 상기 공간을 상기 에멀젼 챔버에 연통시키는 다공판, 및 상기 다공판을 향하여 상기 제1 유체와 상기 제2 유체를 각각 분사하거나 상기 서브 재순환 에멀젼과 상기 메인 재순환 에멀젼을 각각 분사하여, 충돌 분쇄하도록 상기 바디에 장착되는 제1 노즐과 제2 노즐을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연소장치는, 물과 연료를 혼합한 에멀젼을 생성하는 상기 에멀젼 생성장치, 상기 에멀젼 챔버에 구비되는 에멀젼 출구에 연결되어 상기 에멀젼에 포함되는 연료를 개질하는 초음파부, 및 상기 초음파부에 연결되어 공급되는 에멀젼을 연소시키는 연소부를 포함한다.

이와 같이 본 발명의 실시예들에 따르면, 에멀젼 챔버에 에멀젼 생성부를 구비하여 에멀젼을 생성하고, 에멀젼 챔버 내의 일부 에멀젼을 메인 재순환 관로에 설치되는 에멀젼 재생성부에서 메인 재순환 에멀젼을 생산하여 에멀젼 생성부로 재순환시킴으로써 정량적으로 균질한 대용량의 에멀젼을 실시간으로 생성하는 효과가 있다. 이 에멀젼 생성장치에 초음파부 및 버너부를 연속적으로 연결하여 유수가 분리되지 않은 상태로 균질한 에멀젼을 버너부까지 공급하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에멀젼 생성장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 에멀젼 챔버에 설치되는 에멀젼 생성부의 단면도이다.
도 3은 도 2의 에멀젼 생성부의 와류자의 단면 사시도(a) 및 평면도(b)이다.
도 4는 도 1의 에멀젼 생성부에 연결되는 에멀젼 재생성부의 단면도이다.
도 5는 도 1의 에멀젼 챔버에 설치되는 분할판의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에멀젼 생성장치에서 에멀젼 챔버의 구성도이다.
도 7은 도 6의 에멀젼 챔버에 설치되는 분할판의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 에멀젼 생성장치의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 에멀젼 생성장치의 에멀젼 챔버에 설치되는 분할판의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 에멀젼 생성장치의 에멀젼 챔버에 설치되는 분할판의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 에멀젼 생성장치의 에멀젼 챔버에 설치되는 분할판의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 제7 실시예에 따른 에멀젼 생성장치의 에멀젼 챔버에 설치되는 분할판의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제8 실시예에 따른 에멀젼 생성장치의 부분 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제9 실시예에 따른 에멀젼 생성장치의 부분 단면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예의 에멀젼 생성장치를 이용하는 연소장치의 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에멀젼 생성장치(100)의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 제1 실시예의 에멀젼 생성장치(100)는 비중이 서로 다른 이종(異種)의 유체를 혼합한 에멀젼을 저장하여 공급하는 에멀젼 챔버(10), 에멀젼을 생성하여 에멀젼 챔버(10)에 공급하는 에멀젼 생성부(20), 및 에멀젼 챔버(10) 내의 일부 에멀젼을 유입하여 에멀젼을 재생성하여 에멀젼 생성부(20)로 재순환 공급하는 에멀젼 재생성부(30)를 포함한다.

이종 유체는 비중이 서로 달라서 서로 잘 용해되지 않는 제1 유체와 제2 유체를 포함한다. 예를 들면, 제1, 제2 유체의 비중을 상대적으로 비교할 때, 제1 유체는 비중이 크고, 일례로, 물일 수 있고 제2 유체는 비중이 작으며, 일례로 석유계의 연료일 수 있다. 이 경우, 에멀젼은 연료 속에 물 미립자를 적량적으로 혼합하여 이루어진다.

따라서 혼합 에멀젼을 방치하면, 에멀젼 챔버(10) 내에서 비중이 큰 물이 하부로 침강하고 비중이 작은 연료가 상부로 부상하게 된다. 이로 인하여, 에멀젼 챔버(10) 내부의 높이 방향을 따라 에멀젼에서 물과 연료의 균질한 비율(설정된 범위 내에서 연료 속에 혼합된 설정된 입자 크기를 가지는 물의 비율)이 깨어진다. 예를 들면, 에멀젼은 균질한 상태에 비하여, 에멀젼 챔버(10)의 하부에서 물의 비율이 높아지고 상부에서 연료의 비율이 높아진다.

에멀젼 재생성부(30)는 이와 같이 물의 비율이 높은 부분의 에멀젼을 혼합 분쇄 가압하여 에멀젼 생성부(20)로 재순환시킴으로써 에멀젼 챔버(10) 내부에 저장되어 공급 대기 중인 에멀젼에서 물과 연료의 비율을 균질하게 조절 및 유지시킨다.

즉 에멀젼 재생성부(30)는 에멀젼 챔버(10)로부터 에멀젼의 일부를 흡입하여 가압 및 분쇄시켜 에멀젼(편의상, "메인 재순환 에멀젼" 이라 한다)을 재생성하여 에멀젼 생성부(20)로 재공급한다. 따라서 에멀젼 재생성부(30)는 에멀젼 챔버(10)와 에멀젼 생성부(20)를 연결하는 메인 재순환 관로(11)에 설치된다.

에멀젼 생성부(20)는 기본적으로 제1, 제2 유체를 전단하고 충동시켜 혼합 에멀젼을 생성하여 에멀젼 챔버(10) 내부에 분사하도록 에멀젼 챔버(10)의 상부에 설치된다. 이에 더하여, 에멀젼 생성부(20)는 에멀젼 재생성부(30)에서 재순환되는 메인 재순환 에멀젼을 전단하고 충돌시켜 에멀젼을 더 생성한다. 또한 에멀젼 생성부는 에멀젼 챔버의 측부 또는 하부에 설치되어 에멀젼을 에멀젼 챔버의 내부로 분사할 수도 있다(미도시).

에멀젼 생성부(20)는 제1 통로(PT1)로 제1 관로(L1)에 연결되어 제1 유체를 공급 받고, 제2 통로(PT2)로 제2 관로(L2)에 연결되어 제2 유체를 공급 받는다. 또한, 에멀젼 생성부(20)는 에멀젼 재생성부(30)에 메인 재순환 관로(11)로 연결된다. 제1, 제2 관로(L1, L2)는 유량조절밸브(R1, R2)를 구비하여 제1, 제2 유체 공급부(S1, S2)에 각각 연결된다.

그리고 메인 재순환 관로(11)와 제2 관로(L2)는 부분적으로 공유 구간(CS1)을 형성하여 에멀젼 생성부(20)의 제2 통로(PT2)에 연결된다. 따라서 제2 통로(PT2)는 제2 유체 또는 메인 재순환 에멀젼을 선택적으로 공급한다. 공유 구간(CS1)은 에멀젼 생성부(20)에 대한 제2 관로(L2)와 메인 재순환 관로(11)의 연결 구조를 단순화시킨다.

도시하지 않았지만, 메인 재순환 관로와 제1 관로가 부분적으로 공유 구간을 형성하여 에멀젼 생성부에 연결될 수 있고, 메인 재순환 관로가 제1, 제2 관로와 각각 독립적으로 에멀젼 생성부의 제1, 제2 통로에 선택적으로 연결될 수 있다.

예를 들면, 메인 재순환 관로(11)와 제2 관로(L2)의 공유 구간(CS1)은 제2 통로(PT2)를 종점으로 하고, 메인 절환밸브(V1)를 시작점으로 한다. 에멀젼 재생성부(30)는 공유 구간(CS1)에 설치된다. 따라서 에멀젼 재생성부(30)는 메인 재순환 관로(11)로 에멀젼을 흡입하여 혼합 가압 분쇄하여 메인 재순환 에멀젼을 생성하거나, 제1 유체를 흡입하여 가압 분쇄하여 에멀젼 생성부(20)로 공급한다.

메인 절환밸브(V1)는 메인 재순환 관로(11)와 제2 관로(L2)의 연결점(즉 공유 구간 시작점)에 설치되어, 제2 유체 또는 메인 재순환 에멀젼을 선택적으로 유통시킨다. 따라서 에멀젼 재생성부(30)는 공유 구간(CS1)의 메인 절환밸브(V1)와 에멀젼 생성부(20) 사이에 설치된다.

메인 재순환 관로(11) 및 에멀젼 재생성부(30)는 물의 비율이 높은 부분의 에멀젼을 에멀젼 생성부(20)로 재순환시켜서 에멀젼 챔버(10) 내부의 에멀젼에서 물과 연료의 비율을 균질하게 재조절 및 유지하는 데 기여한다.

또한, 제1 실시예의 에멀젼 생성장치(100)는 연료의 비율이 높은 부분의 에멀젼을 에멀젼 생성부(20)로 재순환시켜서 에멀젼 챔버(10) 내부의 에멀젼에서 물과 연료의 비율을 균질하게 조절 및 유지시킬 필요도 있을 수 있다.

이를 위하여, 에멀젼 챔버(10)와 에멀젼 생성부(20)는 서브 재순환 관로(12)로 연결된다. 서브 재순환 관로(12)는 에멀젼 챔버(10)로부터 에멀젼의 일부(물에 비하여 연료의 비율이 높은 에멀젼)를 흡입하여 에멀젼 생성부(20)로 공급한다. 에멀젼 생성부(20)는 서브 재순환 관로(12)로 재공급되는 에멀젼을 전단하고 충돌시켜 에멀젼 챔버(10)에 분사하므로 에멀젼(편의상, "서브 재순환 에멀젼"이라 한다)을 재생성한다.

그리고 서브 재순환 관로(12)와 제1 관로(L1)는 부분적으로 공유 구간(CS2)을 형성하여, 에멀젼 생성부(20)의 제1 통로(PT1)에 연결된다. 따라서 제1 통로(PT1)는 제1 유체 또는 서브 재순환 에멀젼을 선택적으로 공급한다. 공유 구간(CS2)는 에멀젼 생성부(20)에 대한 제1 관로(L1)와 서브 재순환 관로(12)의 연결 구조를 단순화시킨다.

예를 들면, 서브 재순환 관로(12)와 제1 관로(L1)의 공유 구간(CS2)은 제1 통로(PT1)를 종점으로 하고, 서브 절환밸브(V2)를 시작점으로 한다. 따라서 서브 절환밸브(V2)는 제1 유체 또는 서브 재순환 에멀젼을 선택적으로 유통시킨다. 유량조절밸브(R3)는 서브 재순환 관로(12)에 설치되어 서브 재순환 에멀젼의 재순환량을 조절한다.

제1, 제2 유체 공급부(S1, S2)는 펌프를 구비하여 제1, 제2 유체를 각각 가압 공급할 수도 있고, 일측에만 펌프를 구비하여 제1, 제2 유체 중 어느 하나를 가압 공급하고 나머지 하나를 자흡 공급할 수도 있다.

또한, 메인 재순환 에멀젼은 에멀젼 재생성부(30)에 의하여 가압 공급된다. 따라서 서브 재순환 에멀젼은 에멀젼 생성부(20)에 가압 또는 자흡 공급 될 수 있다. 서브 재순환 에멀젼이 가압 공급되는 경우, 서브 재순환 관로에 펌프를 구비할 수도 있다(미도시).

도 1에서와 같이, 메인 재순환 관로(11)는 제2 관로(L2)에 연결되고, 단속밸브(미도시)를 구비하여 제1 관로(L1)에 더 연결될 수 있다. 따라서 유량조절밸브(R1)의 조절을 수반하여, 메인 재순환 관로(11)로 공급되는 메인 재순환 에멀젼은 제1 관로(L1)를 통하여 에멀젼 생성부(20)의 제1 통로(PT1)로 공급될 수도 있다.

한편, 에멀젼 챔버(10)는 에멀젼을 수용하는 본체부(103)와, 본체부(103)의 하방에 형성되는 협소부(104)를 포함한다. 예를 들면, 본체부(103)는 원통 형상으로 이루어지고, 협소부(104)는 본체부(103)에 연결되는 원추대 형상으로 이루어질 수 있다. 협소부(104)는 하방으로 가면서 좁아지므로 에멀젼을 형성하는 물과 연료 중에서 물의 비율이 높은 에멀젼을 하부에 모을 수 있게 한다. 메인 재순환 관로(11)는 협소부(104)의 하단 제1 출구(131)에 연결되어 메인 재순환 에멀젼 생성을 가능하게 하고, 서브 재순환 관로(12)는 본체부(103)의 일측 제2 출구(132)에 연결되어 서브 재순환 에멀젼의 생성을 가능하게 한다.

이에 더하여, 에멀젼 챔버(10)는 본체부(103)와 협소부(104)를 분할하여 설치되는 제1 분할판(101)과, 제1 분할판(101)에 교차하여 설치되는 제2 분할판(102)를 포함한다. 즉 제1 분할판(101)은 본체부(103)와 협소부(104)의 경계인 에멀젼 챔버(10) 내에 수평으로 설치되고, 에멀젼 챔버(10) 내의 본체부(103)에서 협소부(104)로 침강하는 물의 비율이 높은 에멀젼을 통과시키는 다공을 가진다. 예를 들면, 제1 분할판(101)은 본체부(103)와 협소부(104)의 경계에 용접으로 설치될 수 있다.

제2 분할판(102)은 본체부(103) 내에서 제1 분할판(101)에 수직으로 설치되고, 본체부(103) 내의 에멀젼 중에서 균질한 에멀젼을 에멀젼 생성부(20) 측에서 제3 출구(133) 측으로 통과시키는 다공을 가진다. 예를 들면, 제2 분할판(102)은 제1 분할판(101)에 용접으로 설치되고, 본체부(103)에 용접으로 고정될 수 있다. 따라서 제2 분할판(102)은 본체부(103)를 에멀젼 생성부(20)가 설치되는 순환영역(A1)과 균질한 에멀젼을 토출하는 안정영역(A2)으로 분할한다. 즉 순환영역(A1)의 에멀젼 중에서 균질한 에멀젼은 토출에 따라서 제2 분할판(102)의 다공을 통과하여 안정영역(A2)으로 이동된다. 서브 재순환 관로(12)는 본체부(103)의 안정영역(A2)에 연결되어 연료의 비중이 많은 에멀젼을 재순환시킨다.

도 2는 도 1의 에멀젼 챔버(10)에 설치되는 에멀젼 생성부(20)의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 에멀젼 생성부(20)는 제1, 제2 통로(PT1, PT2)로 제1, 제2 관로(L1, L2)에 연결된다. 에멀젼 생성부(20)는 내부에서 제1, 제2 유체의 흐름에 대하여 위치 또는 시각적으로 먼저 일어나는 초기 에멀젼을 생성하는 분사 전단부(21)와, 분사 전단부(21)에서 분사되는 초기 에멀젼을 충돌시켜 에멀젼을 생성하는 충돌 분쇄부(22)를 포함한다. 즉 에멀젼 생성부(20)에서, 충돌 분쇄부(22)는 제1, 제2 유체 또는 초기 에멀젼의 진행에 따라 분사 전단부(21)에 이어서 위치한다.

분사 전단부(21)는 제1 통로(PT1)로 공급되는 제1 유체와 서브 재순환 에멀젼 중 하나와 제2 통로(PT2)로 공급되는 제2 유체와 메인 재순환 에멀젼 중 하나를 혼합하여 회전 전단시켜 초기 에멀젼을 생성한다. 일례로써 설명하면, 분사 전단부(21)는 바디(23)에 와류자(24)를 개재하여 결합되는 와류캡(25)을 포함한다.

바디(23)는 제1 통로(PT1)와 제2 통로(PT2)를 가진다. 제1 통로(PT1)는 바디(23)의 외곽 측에 복수로 구비되어 바디(23)의 길이 방향으로 관통 형성된다. 제2 통로(PT2)는 바디(23)의 중심에서 바디(23)의 길이 방향으로 길게 형성된다. 즉 제2 통로(PT2)는 제1 통로들(PT1)의 내측에 위치한다.

와류자(24)는 제1, 제2 통로(PT1, PT2)의 전방에 구비되어, 내측 토출구(231)로 제2 유체 또는 메인 재순환 에멀젼을 토출하고, 절개홈(245)를 구비하여 제1 유체 또는 서브 재순환 에멀젼을 경유시킨다. 내측 토출구(231)는 도시된 바와 같이, 제2 통로(PT2)에 일체로 연결 구조로 형성될 수도 있고, 도시하지 않았지만 제2 통로(PT2)에 연결되도록 와류자(24)의 중심에 일체로 연결되는 구조로 형성될 수도 있다.

도 3은 도 2의 에멀젼 생성부(20)의 와류자(24)의 단면 사시도(a) 및 평면도(b)이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 와류자(24)는 제2 통로(PT2)에 연결된 내측 토출구(231)에 설치되는 허브(241), 및 허브(241)에 연결되어 내측 토출구(231)의 외주에 와류실(242)을 형성하도록 확장되는 확장부(243)를 포함한다. 즉 와류실(242)은 내측 토출구(231)의 외주면과 이에 마주하는 확장부(243)의 내주면 사이의 공간으로 설정되어, 제1 통로(PT1)로 공급되는 제1 유체 또는 서브 재순환 에멀젼을 와류시킨다.

확장부(243)는 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 절개홈들(245)을 가진다. 절개홈들(245)은 제1 통로(PT1)로 공급되는 제1 유체(또는 서브 재순환 에멀젼)를 통과시켜 와류실(242)에 블레이드 형상의 와류를 유도한다. 블레이드 형상의 제1 유체(또는 서브 재순환 에멀젼)의 와류는 내측 토출구(231)로 토출되는 제2 유체(또는 메인 재순환 에멀젼)를 전단시켜, 에멀젼을 보다 균질하게 할 수 있다.

절개홈들(245)은 와류자(24)의 직경 방향에 대하여 기설정된 제1 각도(θ1)로 형성되고(도 3의 (b)), 와류자(24)의 축방향에 대하여 기설정된 제2 각도(θ2)로 형성된다(도 3의 (a)). 제1, 제2 각도(θ1, θ2)에 의하여, 절개홈(245)은 확장부(243)에서 와류실(242) 측 허브(241)에 부분적으로 연장하여 형성된다.

제1 각도(θ1)는 제1 유체(또는 서브 재순환 에멀젼)가 와류실(242)에서 원주 방향으로 회전하는 제1 작용력(F1)을 유도한다. 제2 각도(θ2)는 제1 유체(또는 서브 재순환 에멀젼)이 와류실(242)에서 와류실(242)의 중심으로 모이고 토출되는 제2 작용력(F2)을 유도한다. 제1, 제2 각도(θ1, θ2)를 가지는 절개홈(245)에 의하여, 제1 유체(또는 서브 재순환 에멀젼)는 제1, 제2 작용력(F1, F2)을 받고 토출되는 초기 에멀젼에서 회전 전단력을 가지게 된다.

제1 유체(또는 서브 재순환 에멀젼)가 가압 상태일 때, 회전 전단력을 가지는 제1 유체(또는 서브 재순환 에멀젼)의 토출로 인하여, 내측 토출구(231)의 전방에 부압이 형성된다. 따라서 가압 공급되는 제1 유체(또는 서브 재순환 에멀젼)는 가압 공급되는 제2 유체(또는 메인 재순환 에멀젼)을 내측 토출구(231)의 전방에서 더 효과적으로 회전 전단하면서 초기 에멀젼을 더욱 균질하게 한다.

와류캡(25)은 와류자(24)의 전방에서 바디(23)에 결합되어, 내측 토출구(231)와의 사이에 간격(G)을 형성하는 외측 토출구(251)를 구비한다. 따라서 와류캡(25)은 절개홈(245)을 경유한 제1 유체(또는 서브 재순환 에멀젼)를 내측 토출구(231)의 전방으로 유도하여 내측 토출구(231)로 토출되는 제2 유체(또는 메인 재순환 에멀젼)와 균질하게 혼합 및 미립화하여 외측 토출구(251)로 토출한다. 외측 토출구(251)로 토출되는 에멀젼이 초기 에멀젼이다.

또한, 와류캡(25)의 외측 토출구(251)와 내측 토출구(231) 사이에 형성되는 간격(G)은 초기 에멀젼의 분사 방향으로 가면서 점진적으로 좁아진다. 따라서 간격(G)은 제1 유체(또는 서브 재순환 에멀젼)의 흐름을 강하게 형성하고, 제2 유체(또는 메인 재순환 에멀젼)가 토출되는 내측 토출구(231) 전방에 형성되는 부압을 강하게 형성한다. 따라서 초기 에멀젼이 더 균질한 에멀젼으로 변환되고, 외측 토출구(251)로 토출되는 에멀젼이 더 미립화될 수 있다.

충돌 분쇄부(22)는 분사 전단부(21)에 이어 설치되며, 와류캡(25)의 전방에 스페이서(26)를 개재하여 적층 설치되는 다공체(27)와 다공체(27)의 전방에서 에멀젼을 토출하는 챔버(28)를 포함한다. 챔버(28)는 다공체(27), 스페이서(26) 및 와류캡(25)을 순차적으로 수용하여 바디(23)에 결합되고, 다공체(27)에 충돌되고 다공체(27)를 통과하면서 생성되는 에멀젼을 에멀젼 챔버(10) 내부에 토출한다. 즉 챔버(28)는 토출구(281)를 에멀젼 챔버(10) 내부에 위치하도록 에멀젼 챔버(10)에 설치된다.

도 4는 도 1의 에멀젼 생성부(20)에 연결되는 에멀젼 재생성부(30)의 단면도이다. 도 1 및 도 4를 참조하면, 에멀젼 재생성부(30)는 기어펌프, 나사펌프, 원심펌프 또는 베인펌프로 형성될 수 있다. 기어펌프는 외접 기어펌프, 내접 기어펌프 또는 로브형 기어펌프로 형성될 수 있다.

편의상, 도 4에 외접 기어펌프가 예시되어 있고, 열거된 에멜젼 재생성부(30)의 예들은 유사한 작동으로 에멀젼을 재생성한다. 예를 들면, 외접 기어펌프로 이루어지는 에멀젼 재생성부(30)는 하우징(32)에 내장되어 서로 외접하는 제1 기어(33)와 제2 기어(34)의 치차 결합 사이를 통하여 일측으로 메인 재순환 에멀젼(또는 제2 유체)를 유입하여 다른 일측으로 재생성한 에멀젼을 토출한다. 이 과정에서 메인 재순환 에멀젼은 제1, 제2 기어(33, 34)의 사이 및 제1, 제2 기어(33, 34)와 하우징(32)의 내면 사이에서 혼합 분쇄 가압되면서 에멀젼을 생성한다. 또한, 기어펌프는 기어열을 복수(예를 들면, 3열 내지 6열)로 구비하여 기어 사이에서 혼합 분쇄의 회수를 증가시키고 더 가압하여 에멀젼의 미립화를 더 구현할 수 있다.

도 5는 도 1의 에멀젼 챔버(10)에 설치되는 분할판의 평면도이다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 제1 분할판(101)의 다공(H)은 순환영역(A1)에 대응하는 제1 다공(H1)과, 제1 다공(H1)의 일측에 형성되어, 안정영역(A2)에 대응하는 제2 다공(H2)을 구비한다. 제1 다공(H1)의 직경은 제2 다공(H2)의 직경보다 크게 형성될 수 있다.

안정영역(A2)에 비하여, 순환영역(A1)에서 에멀젼의 균질도가 낮기 때문에 제2 유체(예를 들면, 물) 미립자의 크기 편차가 넓게 존재한다. 따라서 순환영역(A1)의 에멀젼은 큰 직경의 제1 다공(H1)을 통하여 본체부(103)에서 협소부(104)로 용이하게 유도되고, 안정영역(A2)의 에멀젼은 작은 직경의 제2 다공(H2)을 통하여 본체부(103)에서 협소부(104)로 유도되기 어렵다.

제1 분할판(101)은 에멀젼 챔버(10) 본체부(103)의 원통에 대응하는 원판에 다공을 형성한 다공 원판으로 형성될 수 있다. 제2 분할판(102)은 제1 분할판(101)의 직경에 대응하고 본체부(103)의 높이에 대응하는 사각판에 다공을 형성한 다공 사각판으로 형성될 수 있다. 제2 분할판(102)은 다공을 형성하여 에멀젼의 이동을 가능하게 하면서, 안정영역(A2)의 에멀젼이 순환영역(A1)의 에멀젼 순환에 영향을 적게 받고 에멀젼 상태를 유지할 수 있게 한다. 따라서 본체부(103) 내의 에멀젼 중 균질한 에멀젼은 제2 분할판(102)의 다공을 경유하여 순환영역(A1)에서 안정영역(A2)으로 이동되고, 불균질한 에멀젼은 순환영역(A1)에서 제1 다공(H1)을 통하여 협소부(104)로 유도된다. 또한 안정영역(A2) 내의 에멀젼은 제3 출구(133)로 토출 공급되거나, 저장되었다가 불균질한 상태로 변화되면 제2 다공(H2)을 통하여 협소부(104)로 유도된다.

제1, 제2 분할판(101, 102)은 다공판, 즉 다공 원판 및 다공 사각판으로 각각 형성되며, 도시하지 않았지만, 메시망 또는 다공성 구조체로 형성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 에멀젼 챔버(10)는 레벨센서(105))를 구비하여, 에멀젼의 레벨에 따라 컨트롤러(106)가 제1, 제2 유체 공급부(S1, S2)의 구동을 제어할 수 있게 한다. 레벨센서(105)는 안정영역(A2)에 설치되어, 최종적으로 토출될 에멀젼의 레벨을 검출한다.

이하에서 본 발명의 다양한 실시예들의 에멀젼 생성장치에 대하여 설명한다. 다양한 실시예들을 제1 실시예와 비교하여, 서로 동일한 구성에 대한 도시 및 설명을 생략하고, 서로 다른 구성에 대하여 도시하고 설명한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에멀젼 생성장치(200)에서 에멀젼 챔버(10)의 구성도이다. 제1 실시예의 제2 분할판(102)은 사각 다공판으로 형성된다. 이에 비하여, 도 6을 참조하면, 제2 실시예에서 제1 분할판(201)은 다공 원판으로 형성되고, 제2 분할판(202)은 제1 분할판(101) 상에 설치되는 다공 실린더로 형성된다. 따라서 순환영역(A21)은 에멀젼 생성부(20)에 대응하도록 제2 분할판(202)의 둘레 내측에 설정되고, 안정영역(A22)은 순환영역(A21)의 외측에 대응하도록 제2 분할판(202)의 둘레 외측에 설정된다.

도 7은 도 6의 에멀젼 챔버(10)에 설치되는 분할판의 평면도이다. 도 7을 참조하면, 제1 분할판(201)은 순환영역(A21)에 대응하는 중앙부에 제1 다공(H1)을 형성하고, 안정영역(A22)에 대응하는 외곽부에 제2 다공(H2)을 형성한다. 제1 다공(H1)의 직경이 제2 다공(H2)의 직경보다 크게 형성된다. 따라서 순환영역(A21)의 에멀젼은 큰 직경의 제1 다공(H1)을 통하여 본체부(103)에서 협소부(104)로 용이하게 유도되고, 안정영역(A22)의 에멀젼은 작은 직경의 제2 다공(H2)을 통하여 본체부(103)에서 협소부(104)로 유도되기 어렵다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 에멀젼 생성장치(300)의 구성도이다. 제2 실시예의 제2 분할판(202)은 다공 실린더로 형성된다. 이에 비하여 도 8을 참조하면, 제2 분할판(302)은 제1 분할판(201) 상에 원뿔대 형상의 다공 관체로 형성된다. 순환영역(A31)은 에멀젼 생성부(20)에 대응하도록 제2 분할판(302) 둘레의 내측에 설정되고, 안정영역(A32)은 순환영역(A31)의 외측에 대응하도록 제2 분할판(302) 둘레의 외측에 설정된다.

순환영역(A31)은 상부가 좁고 하부가 넓은 관체를 형성하고, 안정영역(A32)는 원통 형상의 에멀젼 챔버(10) 내에서 상부가 넓고 하부가 좁은 구조를 형성하여, 순환영역(A31)과 안정영역(A32)은 에멀젼 챔버(10)의 높이 방향에서 서로 포개어지는 영역을 형성한다. 따라서 순환영역(A31)에서 안정영역(A32)으로 균질한 에멀젼이 이동하고, 또한 안정영역(A32)에서 불균질해진 에멀젼이 중력 방향에서 순환영역(A31)으로 이동되므로 안정영역(A32)의 에멀젼이 더 균질해 질 수 있다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 에멀젼 생성장치의 에멀젼 챔버에 설치되는 분할판의 평면도이다. 제2 실시예에서 제1 분할판(201)은 순환영역(A21)과 안정영역(A22)에 제1, 제2 다공(H1, H2)을 각각 형성한다. 이에 비하여, 도 9를 참조하면, 제1 분할판(401)은 순환영역(A21)에 대응하는 차단부(41)와, 안정영역(A22)에 대응하여 형성되는 다공(H42)을 가진다. 따라서 순환영역(A21)에서 안정영역(A22)으로 균질한 에멀젼이 이동한다. 그리고 순환영역(A21)으로 공급된 에멀젼은 제2 분할판(202) 및 안정영역(A22)을 경유하지 않고 배출될 수 없으므로 균질한 에멀질이 순환영역(A21)에서 협소부(104)로 불필요하게 배출되는 것을 방지할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 에멀젼 생성장치의 에멀젼 챔버에 설치되는 분할판의 평면도이다. 제1 실시예에서 제1 분할판(101)은 다공의 원판으로 형성되고, 제2 분팔판(102)이 제1 분할판(101)의 직경에 대응하여 설치된다.

이에 비하여, 도 10을 참조하면, 제5 실시예에서, 제1 분할판(501)은 다공의 사각판으로 형성되고. 제2 분할판(502)은 제1 분할판(501)의 좌우 대칭선에 대응하여 설치된다. 제1 분할판(501)은 사각 관체 형상의 에멀젼 챔버(미도시)에 대응하여 설치될 수 있으므로 에멀젼 챔버의 다양한 형상을 가능하게 한다.

도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 에멀젼 생성장치의 에멀젼 챔버에 설치되는 분할판의 평면도이다. 도 11을 참조하면, 제6 실시예에서, 제1 분할판(601)은 제5 실시예(도 11)의 제1 분할판(501)과 같이 다공의 사각판으로 형성되고, 제2 분할판(602)은 제2 실시예(도 6)의 제2 분할판(202)과 같이 다공의 실린더로 형성된다.

제1 분할판(601)은 사각 관체 형상의 에멀젼 챔버(미도시)에 대응하여 설치될 수 있고, 제2 분할판(202)은 제1 분할판(601) 상에 설치되므로 에멀젼 챔버와 제1, 제2 분할판(601, 202)의 다양한 조합을 가능하게 한다.

도 12는 본 발명의 제7 실시예에 따른 에멀젼 생성장치의 에멀젼 챔버에 설치되는 분할판의 평면도이다. 도 12를 참조하면, 제7 실시예에서, 제1 분할판(701)은 다공의 사각판으로 형성되고. 제2 분할판(202)은 제1 분할판(701) 상에 다공의 실린더로 형성된다.

제1 분할판(701)은 제4 실시예(도 9)에 도시된 바와 같이, 순환영역(A71)에 대응하는 차단부(41)와, 안정영역(A72)에 대응하여 형성되는 다공(H71)를 포함한다. 제1 분할판(701)은 사각 관체 형상의 에멀젼 챔버(미도시)에 대응하여 설치될 수 있고, 제2 분할판(202)은 제1 분할판(701) 상에 설치되므로 에멀젼 챔버와 제1, 제2 분할판(701, 202)의 다양한 조합을 가능하게 한다.

도 13은 본 발명의 제8 실시예에 따른 에멀젼 생성장치의 부분 단면도이다. 도 13을 참조하면, 에멀젼 생성부(820)는 이종 유체의 혼합액이나 이종 유체의 에멀젼을 직접 공급받아서 에멀젼을 전단하고 충돌시켜 에멀젼을 생성하여 에멀젼 챔버(810)의 내부에 공급하도록 형성된다. 또한 에멀젼 생성부는 메인 재순환 에멀젼 또는 서브 재순환 에멀젼을 공급받아서 전단하고 충돌시켜 에멀젼을 생성할 수도 있다(미도시).

예를 들면, 에멀젼 생성부(820)는 바디(821)와 바디(821)에 구비되는 다공판(822)과 노즐(823)을 포함한다. 바디(821)는 에멀젼 챔버(810)에 설치되고, 노즐(823)에서 분사되는 이종 유체의 혼합액, 이종 유체의 에멀젼, 메인 재순환 에멀젼 또는 서브 재순환 에멀젼을 수용하는 내부 공간을 형성한다. 다공판(822)은 바디(821)의 일측에 구비되어 공간을 에멀젼 챔버(810)에 연통시켜, 노즐(823)에서 분사되는 이종 유체의 혼합액, 이종 유체의 에멀젼, 메인 재순환 에멀젼 또는 서브 재순환 에멀젼을 전단하고 충돌시켜 에멀젼을 생성한다. 노즐(823)은 이종 유체의 혼합액, 이종 유체의 에멀젼, 메인 재순환 에멀젼 또는 서브 재순환 에멀젼을 가압 상태로 공급받아서 다공판(822)을 향하여 분사하여 에멀젼을 생성한다. 따라서 제1, 제2 관로에 연결되어 이종 유체를 혼합하는 혼합부(미도시), 및 메인, 서브 재순환 관로는 노즐에 선택적인 절환 구조로 연결될 수 있다(미도시).

도 14는 본 발명의 제9 실시예에 따른 에멀젼 생성장치의 부분 단면도이다. 도 14를 참조하면, 에멀젼 생성부(920)는 이종 유체, 즉 제1, 제2 유체를 각각 공급받아서 이종 유체로 혼합하여 전단하고 충돌하여 에멀젼을 생성하여 에멀젼 챔버(910)의 내부에 공급하도록 형성된다. 또한 에멀젼 생성부(920)는 제1, 제2 유체 대신에 서브, 메인 재순환 에멀젼을 각각 공급받아서 전단하고 충돌시켜 에멀젼을 생성할 수도 있다.

예를 들면, 에멀젼 생성부(920)는 바디(921), 다공판(922) 및 제1, 제2 노즐(923, 924)를 포함한다. 바디(821)는 에멀젼 챔버(910)에 설치되고, 제1, 제2 노즐(923, 924)에서 각각 분사되는 제1, 제2 유체 또는 서브, 메인 재순환 에멀젼을 수용하는 내부 공간을 형성한다, 다공판(922)은 바디(921)의 일측에 구비되어 공간을 에멀젼 챔버(910)에 연통시켜, 제1, 제2 노즐(923, 924)에서 분사되는 제1, 제2 유체 또는 서브, 메인 재순환 에멀젼을 전단하고 충돌시켜 에멀젼을 생성한다. 제1, 제2 노즐(923, 924)은 제1, 제2 유체 각각 또는 서브, 메인 재순환 에멀젼 각각을 가압 상태로 공급받아서 다공판(922)을 향하여 분사하여 에멀젼을 생성한다. 따라서 제1, 제2 관로 각각과 서브, 메인 재순환 관로 각각은 제1, 제2 노즐에 선택적인 절환 구조로 연결될 수 있다(미도시).

도 15는 본 발명의 일 실시예의 에멀젼 생성장치를 이용하는 연소장치(800)의 구성도이다. 연소장치(800)에는 제1 내지 제7 실시예의 에멀젼 생성장치들 중 하나가 이용될 수 있으며, 편의상 제1 실시예의 에멀젼 생성장치(100)를 적용하여 설명한다.

연소장치(800)는 제1, 제2 유체인 연료와 물을 혼합한 에멀젼을 생성하는 에멀젼 생성장치(100)와, 에멀젼 챔버(10)에 구비되는 제3 출구(133)에 연결되어 에멀젼에 포함되는 연료를 개질하는 초음파부(801), 및 초음파부(801)에 연결되어 공급되는 에멀젼을 연소시키는 연소부(802)를 포함한다.

초음파부(801)는 에멀젼 챔버(10)에서 공급되는 균질의 에멀젼에 초음파를 가하여 에멀젼을 더 균질한 에멀젼으로 재생하여 연소부(802)까지 균질한 에멀젼을 공급할 수 있게 하면서 에멀젼에 포함되는 연료를 개질하여 연소부(802)에서 안정된 연소를 가능하게 한다.

또한, 연소장치(800)는 초음파부(801)와 연소부(802) 사이에 연소 잔량의 에멀젼을 저장하는 저장부(803)를 더 구비할 수 있다. 저장부(803)는 메인, 서브 재순환 관로(11, 12)에 연결되어(미도시), 메인, 서브 재순환 에멀젼으로 다시 공급될 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10 : 에멀젼 챔버 11 : 메인 재순환 관로
12 : 서브 재순환 관로 20, 820, 920 : 에멀젼 생성부
21 :분사 전단부 22 : 충돌 분쇄부
23, 821, 921 : 바디 24 : 와류자
25 : 와류캡 26 : 스페이서
27 : 다공체 28 : 챔버
30 : 에멀젼 재생성부 32 : 하우징
33, 34 : 제1, 제2 기어 41 : 차단부
100, 200, 300 : 에멀젼 생성장치
101, 201, 401, 501, 601, 701 : 제1 분할판
102, 202, 302, 502, 602 : 제2 분할판
103 : 본체부 104 : 협소부
105 : 레벨센서 106 : 컨트롤러
131, 132, 133 : 제1, 제2, 제3 출구 231 : 내측 토출구
241 : 허브 242 : 와류실
243 : 확장부 245 : 절개홈
251 : 외측 토출구 281 : 토출구
800 : 연소장치 801 : 초음파부
802 : 연소부 803 : 저장부
822, 922 : 다공판 823, 923, 924 : 노즐, 제1, 제2 노즐
A1, A21, A31, A71 : 순환영역 A2, A22, A32, A72 : 안정영역
CS1, CS2 : 공유 구간 F1, F2 : 제1, 제2 작용력
G : 간격 H, H42, H71 : 다공
H1 : 제1 다공 H2 : 제2 다공
L1, L2 : 제1, 제2 관로 PT1, PT2 : 제1, 제2 통로
R1, R2, R3 : 유량조절밸브 S1, S2 : 제1, 제2 유체 공급부
V1, V2 : 메인, 서브 절환밸브 θ1, θ2 : 제1, 제2 각도

Claims

비중이 다른 이종 유체의 혼합 에멀젼을 저장 및 공급하는 에멀젼 챔버;
각각 공급되는 이종 유체 또는 재순환되는 메인 재순환 에멀젼을 전단하고 충돌시켜 에멀젼을 생성하여 상기 에멀젼 챔버의 내부에 분사하도록 상기 에멀젼 챔버에 설치되는 에멀젼 생성부; 및
상기 에멀젼 챔버로부터 에멀젼의 일부를 흡입하여 가압 및 분쇄시켜 상기 메인 재순환 에멀젼을 생성하여 상기 에멀젼 생성부에 재공급하도록 상기 에멀젼 챔버에 연결되는 메인 재순환 관로에 설치되어 상기 에멀젼 생성부에 연결되는 에멀젼 재생성부
를 포함하는 에멀젼 생성장치.
제1 항에 있어서,
상기 이종 유체는 제1 유체와 제2 유체를 포함하며,
상기 에멀젼 생성부는,
상기 에멀젼 챔버의 상부, 측부 또는 하부에 설치되고,
상기 제1 유체를 공급하는 제1 통로와,
상기 제2 유체 또는 상기 메인 재순환 에멀젼을 선택적으로 공급하는 제2 통로를 포함하며,
상기 제1 통로는 상기 제1 유체를 공급하는 제1 관로에 연결되고,
상기 제2 통로는 상기 제2 유체를 공급하는 제2 관로에 연결되는
에멀젼 생성장치.
제2 항에 있어서,
상기 메인 재순환 관로와 상기 제2 관로는 상기 제2 통로를 종점으로 하는 공유 구간을 형성하며,
상기 에멀젼 재생성부는 상기 공유 구간에 설치되는
에멀젼 생성장치.
제3 항에 있어서,
상기 공유 구간의 시작점에는 상기 제2 유체 또는 상기 메인 재순환 에멀젼을 선택적으로 유통시키는 메인 절환밸브가 구비되고,
상기 에멀젼 재생성부는 상기 메인 절환밸브와 상기 에멀젼 생성부 사이에 설치되는
에멀젼 생성장치.
제1 항에 있어서,
상기 에멀젼 재생성부는,
기어펌프, 나사펌프, 베인펌프 및 원심펌프 중 하나로 형성되는
에멀젼 생성장치.
제5 항에 있어서,
상기 기어펌프는,
외접 기어펌프, 내접 기어펌프 및 로브형 기어펌프 중 하나로 형성되는
에멀젼 생성장치.
제5 항에 있어서,
상기 기어펌프는,
복수의 기어열을 포함하는 에멀젼 생성장치.
제1 항에 있어서,
상기 에멀젼 챔버로부터 에멀젼의 일부를 흡입하여 상기 에멀젼 생성부에서 전단하고 충돌시켜 서브 재순환 에멀젼을 생성하여 상기 에멀젼 챔버 내부에 분사하도록 상기 에멀젼 챔버와 상기 에멀젼 생성부를 연결하는 서브 재순환 관로
를 더 포함하는 에멀젼 생성장치.
제8 항에 있어서,
상기 이종 유체는 제1 유체와 제2 유체를 포함하며,
상기 에멀젼 생성부는,
상기 에멀젼 챔버의 상부, 측부 또는 하부에 설치되고,
상기 제1 유체 또는 상기 서브 재순환 에멀젼을 선택적으로 공급하는 제1 통로와,
상기 제2 유체 또는 상기 메인 재순환 에멀젼을 선택적으로 공급하는 제2 통로를 포함하며,
상기 제1 통로는 상기 제1 유체를 공급하는 제1 관로에 연결되고,
상기 제2 통로는 상기 제2 유체를 공급하는 제2 관로에 연결되는
에멀젼 생성장치.
제9 항에 있어서,
상기 서브 재순환 관로와 상기 제1 관로는 상기 제1 통로를 종점으로 하는 공유 구간을 형성하며,
상기 공유 구간의 시작점에는 상기 제1 유체 또는 상기 서브 재순환 에멀젼을 선택적으로 유통시키는 서브 절환밸브가 구비되는
에멀젼 생성장치.
제9 항에 있어서,
상기 에멀젼 생성부는,
상기 제1 유체와 상기 서브 재순환 에멀젼 중 하나와 상기 제2 유체와 상기 메인 재순환 에멀젼 중 하나를 혼합하여 회전 전단시켜 초기 에멀젼을 생성하는 분사 전단부, 및
상기 분사 전단부에서 분사되는 초기 에멀젼을 충돌시켜 상기 에멀젼을 생성하는 충돌 분쇄부
를 포함하는 에멀젼 생성장치.
제11 항에 있어서,
상기 분사 전단부는,
상기 제1 통로와 상기 제2 통로를 가지는 바디,
상기 제1 통로와 상기 제2 통로의 전방에 구비되어, 상기 제2 통로에 연결되는 내측 토출구로 상기 제2 유체 또는 상기 메인 재순환 에멀젼을 토출하는 와류자, 및
상기 와류자의 전방에서 상기 바디에 결합되어, 상기 내측 토출구와의 사이에 간격을 형성하여, 상기 와류자의 절개홈을 경유한 상기 제1 유체 또는 상기 서브 재순환 에멀젼을 상기 내측 토출구의 전방으로 유도하여 상기 내측 토출구로 토출되는 상기 제2 유체 또는 상기 메인 재순환 에멀젼와 균질하게 혼합 및 미립화하여 상기 제1 통로에 연결되는 외측 토출구로 토출하는 와류캡
을 포함하는 에멀젼 생성장치.
제12 항에 있어서,
상기 충돌 분쇄부는,
상기 와류캡의 전방에 스페이서를 개재하여 적층 설치되는 다공체, 및
상기 다공체, 상기 스페이서 및 상기 와류캡을 수용하여 상기 바디에 결합되고 상기 에멀젼을 토출하는 챔버
를 포함하는 에멀젼 생성장치.
제8 항에 있어서,
상기 에멀젼 챔버는,
에멀젼을 수용하는 본체부와,
상기 본체부의 하방에 형성되어, 상기 에멀젼을 형성하는 상기 제1 유체와 상기 제2 유체 중에서 비중이 큰 유체의 비율이 높은 에멀젼을 모으는 협소부
를 포함하는 에멀젼 생성장치.
제14 항에 있어서,
상기 메인 재순환 관로는 상기 협소부에 연결되고,
상기 서브 재순환 관로는 상기 본체부에 연결되는
에멀젼 생성장치.
제14 항에 있어서,
상기 에멀젼 챔버는,
비중이 큰 유체의 비율이 높은 에멀젼을 통과시키는 다공을 가지고, 상기 본체부와 상기 협소부을 분할하여 설치되는 제1 분할판과,
상기 에멀젼 중에서 균질한 에멀젼을 통과시키는 다공을 가지고, 상기 제1 분할판에 교차하여 설치되어, 상기 본체부를 상기 에멀젼 생성부가 설치되는 순환영역과 균질한 에멀젼을 토출하는 안정영역으로 분할하는 제2 분할판
을 포함하는 에멀젼 생성장치.
제16 항에 있어서,
상기 제1 분할판의 다공은,
상기 순환영역에 대응하는 제1 다공과,
상기 제1 다공의 일측에 형성되어, 상기 안정영역에 대응하는 제2 다공을 포함하며,
상기 제1 다공의 직경이 상기 제2 다공의 직경보다 큰
에멀젼 생성장치.
제16 항에 있어서,
상기 제1 분할판은 다공 원판으로 형성되고,
상기 제2 분할판은 상기 제1 분할판의 직경에 대응하여 설치되는
에멀젼 생성장치.
제16 항에 있어서,
상기 제2 분할판은
상기 제1 분할판 상에 다공 실린더로 형성되는
에멀젼 생성장치.
제19 항에 있어서,
상기 제1 분할판은 다공 원판으로 형성되고,
상기 순환영역은 상기 제2 분할판의 내측에 형성되고,
상기 안정영역은 상기 제2 분할판의 외측에 형성되는
에멀젼 생성장치.
제20 항에 있어서,
상기 제1 분할판의 다공은,
상기 순환영역에 대응하는 제1 다공과,
상기 안정영역에 대응하는 제2 다공을 포함하며,
상기 제1 다공의 직경이 상기 제2 다공의 직경보다 큰
에멀젼 생성장치.
제20 항에 있어서,
상기 제1 분할판은,
상기 순환영역에 대응하는 차단부와,
상기 안정영역에 대응하여 형성되는 다공
을 가지는 에멀젼 생성장치.
제16 항에 있어서,
상기 제2 분할판은
상기 제1 분할판 상에 원뿔대 형상의 다광 관체로 형성되는
에멀젼 생성장치.
제16 항에 있어서,
상기 제1 분할판은 다공의 사각판으로 형성되고,
상기 제2 분할판은 상기 제1 분할판의 좌우 대칭선에 대응하여 설치되는
에멀젼 생성장치.
제16 항에 있어서,
상기 제1 분할판은 다공의 사각판으로 형성되고,
상기 제2 분할판은 상기 제1 분할판 상에 다공의 실린더로 형성되는
에멀젼 생성장치.
제25 항에 있어서,
상기 제1 분할판의 다공은,
상기 순환영역에 대응하는 제1 다공과,
상기 안정영역에 대응하는 제2 다공을 포함하며,
상기 제1 다공의 직경이 상기 제2 다공의 직경보다 큰
에멀젼 생성장치.
제26 항에 있어서,
상기 제1 분할판은,
상기 순환영역에 대응하는 차단부와,
상기 안정영역에 대응하여 형성되는 다공
을 가지는 에멀젼 생성장치.
제16 항에 있어서,
상기 제1 분할판 및 상기 제2 분할판은,
다공판, 메시망 및 다공성 구조체로 형성되는
에멀젼 생성장치.
제16 항에 있어서,
상기 안정영역에 설치되어 상기 에멀젼 챔버의 에멀젼 수위를 검출하는 레벨센서
를 더 포함하는 에멀젼 생성장치.
제8 항에 있어서,
상기 에멀젼 생성부는,
상기 이종 유체의 혼합액, 상기 이종 유체의 에멀젼, 상기 메인 재순환 에멀젼 또는 상기 서브 재순환 에멀젼을 전단하고 충돌시켜 에멀젼을 생성하여 상기 에멀젼 챔버의 내부에 공급하도록 상기 에멀젼 챔버에 설치되는
에멀젼 생성장치.
제30 항에 있어서,
상기 에멀젼 생성부는,
상기 에멀젼 챔버에 설치되고 내부에 공간을 형성하는 바디,
상기 바디에 구비되어 상기 공간을 상기 에멀젼 챔버에 연통시키는 다공판, 및
상기 다공판을 향하여, 상기 이종 유체의 혼합액, 상기 이종 유체의 에멀젼, 상기 메인 재순환 에멀젼 또는 상기 서브 재순환 에멀젼을 분사하여 충돌 분쇄하도록 상기 바디에 장착되는 노즐
을 포함하는 에멀젼 생성장치.
제8 항에 있어서,
상기 이종 유체는 제1 유체와 제2 유체를 포함하며,
상기 에멀젼 생성부는,
상기 제1 유체와 상기 제2 유체, 상기 서브 재순환 에멀젼 및 상기 메인 재순환 에멀젼 중 2가지를 각각 전단하고 충돌시켜 에멀젼을 생성하여 상기 에멀젼 챔버의 내부에 공급하도록 상기 에멀젼 챔버에 설치되는
에멀젼 생성장치.
제32 항에 있어서,
상기 에멀젼 생성부는,
상기 에멀젼 챔버에 설치되고 내부에 공간을 형성하는 바디,
상기 바디에 구비되어 상기 공간을 상기 에멀젼 챔버에 연통시키는 다공판, 및
상기 다공판을 향하여 상기 제1 유체와 상기 제2 유체를 각각 분사하거나 상기 서브 재순환 에멀젼과 상기 메인 재순환 에멀젼을 각각 분사하여, 충돌 분쇄하도록 상기 바디에 장착되는 제1 노즐과 제2 노즐
을 포함하는 에멀젼 생성장치.
물과 연료를 혼합한 에멀젼을 생성하는 제1항 또는 제8항의 에멀젼 생성장치;
상기 에멀젼 챔버에 구비되는 에멀젼 출구에 연결되어 상기 에멀젼에 포함되는 연료를 개질하는 초음파부; 및
상기 초음파부에 연결되어 공급되는 에멀젼을 연소시키는 연소부
를 포함하는 연소장치.