(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2014년10월13일
(11) 등록번호 10-1448280
(24) 등록일자 2014년09월30일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
F02M 25/00 (2006.01) F02M 33/00 (2006.01)
F02D 19/08 (2006.01) F02M 43/00 (2006.01)
F02M 21/02 (2006.01) F23D 11/36 (2006.01)
B01F 3/04 (2006.01) B01F 1/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2014-0069618
(22) 출원일자 2014년06월09일
심사청구일자 2014년06월09일
(56) 선행기술조사문헌
JP5357358 B1*
KR100953746 B1*
KR100949692 B1
JP2011206689 A
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
김택중
부산광역시 강서구 녹산산업중로 293 (송정동)
주식회사 세명엔텍
부산광역시 강서구 녹산산업중로 293 (송정동)
(72) 발명자
김택중
부산광역시 강서구 녹산산업중로 293 (송정동)
(74) 대리인
김영옥
전체 청구항 수 : 총 5 항 심사관 : 송재욱
(54) 발명의 명칭 수소 또는 산수소의 초미세기포가 혼합된 혼합연료 제조장치
(57) 요 약
본 발명은 초미세기포발생장치를 이용하여 액체연료에 수소가스 또는 산수소가스를 극히 미세한 입자인 나노기포
나 마이크로기포로 혼합시킨 혼합연료를 제조할 수 있도록 한 수소 또는 산수소의 초미세기포가 혼합된 혼합연료
제조장치를 제공코자 하는 것으로서, 상기 본 발명의 혼합연료 제조장치는 액체연료탱크(A)에서 각종 액체연료가
(뒷면에 계속)
대 표 도
등록특허 10-1448280
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연료공급펌프(10)에 의해서 흡입되는 이젝터(11)와, 이젝터(11)와 연결되어 흡입된 액체연료에 수소가스 또는
산수소가스가 초미세기포의 상태로 혼합되도록 내부에 스풀이 설치된 다중 디졸빙존(20)로 구성된 초미세기포발
생장치(1)가 구비되며, 초미세기포발생장치(1)의 이젝터(11)로 액체연료가 흡입될 시 수소가스 또는 산수소가스
가 유입되도록 연결 설치된 가스공급장치(2)가 구비되며, 가스공급장치(2)가 연결된 가스혼합탱크(70)와 잔여가
스재이용장치(3)로 연계되어 가스공급장치(2)에서의 가스공급을 제어토록 구성된 혼합연료저장탱크(4)가 구비된
것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명에 의하면 액체연료의 연소효율을 극대화시켜서 완전연소를 촉진시키므로
대기오염을 방지할 수 있으며, 액체연료의 소비를 줄여서 화석연료를 절감시킬 수 있는 등 다수의 효과를 기대
할 수 있는 것이다.
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특허청구의 범위
청구항 1
액체연료탱크(A)에서 각종 액체연료가 연료공급펌프(10)에 의해서 흡입되는 이젝터(11)가 구비되며, 이젝터(1
1)와 연결되어 흡입된 액체연료에 수소가스 또는 산수소가스가 초미세기포의 상태로 혼합되도록 내부에 스풀이
설치된 다중 디졸빙존(20)이 구비된 초미세기포발생장치(1)와,
초미세기포발생장치(1)의 이젝터(11)로 액체연료가 흡입될 시 수소가스 또는 산수소가스가 유입되도록 연결 설
치된 가스공급장치(2)와,
초미세기포발생장치(1)의 디졸빙존(20)과 혼합연료배출관(40a)으로 연결되어 혼합연료가 저장되도록 구성되며,
버너(B)와 혼합연료공급관(4e)으로 연결되어 혼합연료가 공급되도록 구성된 혼합연료저장탱크(4)와,
가스공급장치(2)에 연결되어 이젝터(11)로 수소가스 또는 산수소가스를 공급토록 구성된 가스혼합탱크(70)와,
가스혼합탱크(70)와 혼합연료저장탱크(4)에 연계되어 가스공급장치(2)에서의 가스공급을 제어토록 구성된 잔여
가스재이용장치(3)로 이루어진 것을 특징으로 하는 수소 또는 산수소의 초미세기포가 혼합된 혼합연료
제조장치.
청구항 2
청구항 1에 있어서;
디졸빙존(20)의 일측에 액체연료와 수소가스 또는 산수소가스가 유입될 시 내부의 스풀을 유출되는 쪽으로 이동
조절 및 제어하도록 결합 설치된 스풀조정볼트(25)와,
디졸빙존(20)에서 액체연료와 수소가스 또는 산수소가스가 혼합된 혼합연료가 유출되는 혼합연료배출관(40a)에
서 혼합연료유출제어밸브(40)와 혼합연료저장탱크(4) 사이에 위치하도록 설치된 압력조절밸브(40b)가 구비되어
스풀조정볼트(25)와 압력조절밸브(40b)의 조작에 의해서 수소가스 또는 산수소가스가 액체연료에 나노기포 상태
또는 마이크로기포 상태 중 어느 하나로 혼합되도록 한 것을 특징으로 하는 수소 또는 산수소의 초미세기포가
혼합된 혼합연료 제조장치.
청구항 3
청구항 1에 있어서;
상기 가스공급장치(2)는 수소가스탱크(2a) 또는 산수소가스발생장치(2b)에서 가스혼합탱크(70)로 연결된 유출배
관(70a)에 전자밸브#2(70b)와 함께 저압레귤레이터(70c)가 설치되며,
가스혼합탱크(70)의 상부에 미압센서(70d)가 설치되어 가스혼합탱크(70)에서 이젝터(11)로 수소가스 또는 산수
소가스가 공급된 후 가스혼합탱크(70) 내부의 압력에 따라서 가스공급장치(2)에서의 수소가스 또는 산수소가스
의 공급을 제어하면서 산수소가스발생장치(2b)의 작동을 제어토록 한 것을 특징으로 하는 수소 또는 산수소의
초미세기포가 혼합된 혼합연료 제조장치.
청구항 4
청구항 1에 있어서;
혼합연료저장탱크(4)의 내부에 혼합연료의 잔여가스 분리를 위한 2개의 격판(4a, 4b)이 구비되면서 혼합연료저
장탱크(4)에 혼합연료의 유면을 감지하여 수위에 따라서 연료공급펌프(10)를 제어하는 유면감지센서(4c)가 구비
되며,
가스혼합탱크(70)와 연결되어 격판(4a, 4b)에 의해서 분리된 잔여가스를 가스혼합탱크(70)로 공급토록 잔여가스
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이송관(4d)이 구비된 것을 특징으로 하는 수소 또는 산수소의 초미세기포가 혼합된 혼합연료 제조장치.
청구항 5
청구항 4에 있어서;
가스혼합탱크(70)에서 이젝터(11)로 수소가스 또는 산수소가스를 공급토록 연결된 가스공급배관에 혼합연료저장
탱크(4)의 유면감지센서(4c)와 전기적으로 배선 연결되게 설치되어 혼합연료저장탱크(4) 내부의 수위에 따라서
수소가스 또는 산수소가스의 공급을 제어토록 구성된 전자밸브#1(11a)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 수소 또
는 산수소의 초미세기포가 혼합된 혼합연료 제조장치.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 수소 또는 산수소의 초미세기포가 혼합된 혼합연료 제조장치에 관한 것으로서, 이를 보다 상세히 설[0001]
명하면 초미세기포발생장치를 이용하여 액체연료에 수소가스 또는 산수소가스를 극히 미세한 입자로 혼합시켜서
혼합연료를 제조할 수 있도록 한 수소 또는 산수소의 초미세기포가 혼합된 혼합연료 제조장치에 관한 것이다.
배 경 기 술
일반적으로 현재까지는 각종 연료의 연소효율증대와 연소 후 배기가스로 인한 대기환경개선을 위하여 디젤연료[0002]
나 중유의 사용을 줄이고, 액화가스연료나 천연가스연료를 사용함으로 연소효율을 증대시키면서 대기환경개선에
힘쓰고 있었으며, 과거 대기오염의 주범이었던 디젤엔진류의 지속적인 기술개발을 통해서 오염물질을 대폭 줄이
고 있는 것도 주지의 사실이며, 더불어 이미 자동차 연료부분에서는 천연가스연료에서 천연가스와 수소의 혼합
연료 및 더 나아가 대한민국 공개특허 1998년 제37048호(1998년 8월 5일자 공개)에 게재된 바와 같이 가솔린과
수소의 혼합 연소기관 및 수소 연소기관 등의 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.
천연가스와 수소의 혼합연소엔진(HCNG engine)은 천연가스에 비해서 연료소비율이 20% 저감되는 것으로 보고되[0003]
고 있으며, 가솔린기관에 액체수소를 직접 분사하여 연소할 경우 가솔린 대비 20%의 출력향상이 가능하며, 수소
의 혼합률이 높을수록 그에 비례하여 CO2는 저감되는 것으로 결과가 보고되었으나, 개발한 엔진의 고비용과 액화
수소의 저장 및 공급문제, 수소가스 충전소에 대한 법령의 강화 및 주민의 의식이 우호적이지 않아서 인프라구
축에 어려움이 예상되고 있었던 것이다.
상기와 같이 종래에는 가스연료와 수소 등을 혼합하거나 액체연료를 기화시킨 후 수소를 혼합하는 등의 기술은[0004]
다수 존재하고 있었으며, 그리고 많은 열원이 필요한 일반 산업계의 대형보일러나 연소로 등에 사용하는 액체연
료 등에 이를 적용하기 위해서는 내연기관의 엔진처럼 연료 주입계통의 구조를 많이 변경해야 하므로 과다한 비
용문제와 함께 수소연료의 대량 저장성 때문에 적용이 극히 어려운 현실이었다.
또한 물을 전기분해하여 발생되는 산수소가스(HHO gas; 산수소혼합가스(Oxyhydrogen gas) 또는 하이드록시가스[0005]
(Hydroxy gas)라고도 불리며, 통상 물을 전기분해해서 나오는 가스인 수소와 산소의 혼합비가 2:1인 혼합가스를
지칭함)를 자동차의 내연기관이나 일반적인 버너의 연소용공기와 혼입하여 연비를 올리는 실험이 많이 이루어졌
으나, 수소가스의 빠른 연소로 역화현상(逆火現象)에 대한 역화방지시설을 고려해야 하며, 연소용 공기와 지속
적으로 혼합해주기 위하여 지속적으로 물을 전기분해해야 하므로 그에 따른 전력소비를 고려하면 그 효율은 미
미한 수준이고, 버너의 구조를 변경하는데 소요되는 비용과 산수소가스의 발생장치를 구비해야 하는데 소용되는
비용 등의 부담으로 인하여 연료절감비용에 큰 도움을 주지 못하므로 적용을 꺼리는 것이 현실이었으며, 이로
인하여 널리 활성화되지 못하고 있었던 것이다.
본 발명에 사용되는 초미세기포발생장치는 통상적으로 물에 공기를 주입하여 산소농도를 높이거나 마이크로버블[0006]
을 형성시켜서 수중의 부유물질을 제거하는 용도로 주로 사용되고 있는 초미세기포 기체용해장치에 의한 것으로
서, 상기 초미세기포 기체용해장치로는 본 발명의 발명자에 의해서 개발되어 특허로 선 출원된 후 등록까지 된
대한민국 등록특허 제953746호(2010년 4월 19일자 공고)에 게재된 구조 중 일부를 사용한 것이다.
등록특허 10-1448280
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선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) KR 10-1998-0037048 A 1998. 8. 5. [0007]
(특허문헌 0002) KR 10-0953746 B1 2010. 4. 19.
발명의 내용
해결하려는 과제
이에 본 발명에서는 상기한 종래 기술들의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 종래 수[0008]
소가스나 산수소가스를 사용하기 위하여 내연기관이나 버너의 연료분사계통에서 인젝션장치를 위한 구조변경에
따른 문제점들과 역화방지시설 등을 따로 구비해야 하는 문제점 및 산수소가스의 발생장치의 지속적인 가동으로
전력소비가 많았던 문제점, 그리고 액체연료와 수소가스 또는 산수소가스의 혼합이 곤란하였던 문제점 등을 한
번에 해결할 수 있도록 수소가스 또는 산수소가스를 액체연료에 혼합 시 선 특허등록된 초미세기포 기체용해장
치의 초미세기포발생장치를 사용해서 혼합연료를 제조되도록 함으로써, 기존의 연료를 사용하는 내연기관이나
대형버너 등의 연료계통 및 노즐의 구조변경 없이 적용할 수 있도록 하여 연소효율을 극대화시킬 수 있도록 한
수소 또는 산수소의 초미세기포가 혼합된 혼합연료 제조장치를 제공코자 하는 것이다.
과제의 해결 수단
상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 수소 또는 산수소의 초미세기포가 혼합[0009]
된 혼합연료 제조장치를 구성하되, 상기 본 발명의 혼합연료 제조장치는 액체연료탱크에서 각종 액체연료가 연
료공급펌프에 의해서 흡입되는 이젝터와, 이젝터와 연결되어 흡입된 액체연료에 수소가스 또는 산수소가스가 초
미세기포의 상태로 혼합되도록 내부에 스풀이 설치된 다중 디졸빙존로 구성된 초미세기포발생장치가 구비되며,
초미세기포발생장치의 이젝터로 액체연료가 흡입될 시 수소가스 또는 산수소가스가 유입되도록 연결 설치된 가
스공급장치가 구비되며, 가스공급장치가 연결된 가스혼합탱크와 잔여가스재이용장치로 연계되어 가스공급장치에
서의 가스공급을 제어토록 구성된 혼합연료저장탱크가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 디졸빙존의 일측에 액체연료와 수소가스 또는 산수소가스가 유입될 시 내부의 스풀을 유출되는 쪽으로 이[0010]
동조절 및 제어하도록 결합 설치된 스풀조정볼트와, 디졸빙존에서 액체연료와 수소가스 또는 산수소가스가 혼합
된 혼합연료가 유출되어 혼합연료저장탱크로 연결 구성된 혼합연료배출관에 설치된 압력조절밸브가 더
구비된다.
그리고 상기 가스공급장치는 수소가스탱크 또는 산수소가스발생장치에서 가스혼합탱크로 연결된 유출배관에 전[0011]
자밸브#2와 함께 저압레귤레이터가 설치되며, 가스혼합탱크의 상부에 미압센서가 설치된 것이며, 혼합연료저장
탱크의 내부에 혼합연료의 잔여가스 분리를 위한 2개의 격판이 구비되면서 혼합연료저장탱크에 혼합연료의 유면
을 감지하여 수위에 따라서 연료공급펌프를 제어하는 유면감지센서가 구비되며, 가스혼합탱크와 연결되어 격판
에 의해서 분리된 잔여가스를 가스혼합탱크로 공급토록 잔여가스이송관이 구비되며, 가스혼합탱크에서 이젝터로
수소가스 또는 산수소가스를 공급토록 연결된 가스공급배관에 혼합연료저장탱크의 유면감지센서와 전기적으로
배선 연결되게 설치된 전자밸브#1가 더 구비되도록 할 수도 있다.
발명의 효과
상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 본 발명의 혼합연료 제조장치는 초미세기포발생장치에 의해[0012]
서 수소가스 또는 산수소가스를 나노기포나 마이크로기포의 형태로 생성시켜서 각종 액체연료에 혼합시킨 것으
로서, 액체연료에 수소가스 또는 산수소가스를 초미세기포 형태로 약 6% 내외로 함유시켜서 혼합연료의 연소 시
연소효율을 높여 내연기관의 연비증가나 버너의 화염온도 상승으로 연료절감을 실현하며, 불완전연소를 최소화
시켜서 배기가스의 감소에도 큰 도움을 주어 CO2 저감정책에 기여할 수 있으며, 대기오염을 유발하는 중유를 완
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전연소화하여 사용토록 함으로써, 국가적이고 전 세계적인 에너지 대책과 대기오염대책에 도움을 줄 수 있도록
한다.
또한 현재 액체연료로 가동되는 기존의 내연기관이나 버너는 구조변경이나 새로운 장치의 부가 없이 본 발명에[0013]
의해서 제조된 혼합연료를 사용하는 것만으로도 연료절감과 화석연료 등에 의한 대기오염저감에 크게 일조할 수
있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에서 제공하는 혼합연료의 제조장치를 보인 입체도[0014]
도 2a 내지 2b는 본 발명 중 수소저장탱크 및 산수소가스발생장치의 토출측 제어장치의 입체도
도 3은 본 발명에서 제공하는 나노기포 및 마이크로기포 조절부의 입체도
도 4a는 본 발명 중 혼합연료저장탱크와 수소가스 및 산수소가스 잔여기체의 이송 및 재순환 제어부의 입체도
도 4b는 본 발명 중 저장탱크 세부 구성을 보인 예시도
도 4c는 액체연료펌프와 가스흡입용 이젝터 및 가스제어용 전자밸브의 구성도
도 5는 본 발명에서 제공하는 액체연료와 수소가스 또는 산수소가스 혼합연료 제조장치의 구체적인 시스템 블록
도
도 6a 내지 6b는 본 발명 혼합연료의 제조장치를 이용하여 물속에 발생시킨 나노기포와 마이크로기포의 비교사
진
도 7a 내지 7b는 본 발명 혼합연료의 제조장치에 의해서 경유를 액체연료로 하여 나노기포와 마이크로기포가 각
각 혼합된 상태를 보인 비교사진
도 8a 내지 8d는 본 발명에 포함된 초미세기포발생장치에서 발생한 나노기포를 입도분석기로 측정한 데이터
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
상기 도면들과 함께 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.[0015]
본 발명은 각종 액체연료에 수소(가스) 또는 산수소(가스)를 초미세기포 형태로 잔류시켜서 혼합연료로 사용함[0016]
으로써, 연소효율을 높여 연료점감 및 배출되는 유해가스에 의한 대기오염을 줄일 수 있는 액체연료와 수소(H)
또는 산수소(HHO)의 초미세기포가 혼합된 혼합연료의 제조장치에 관한 것이다.
상기 본 발명인 혼합연료의 제조장치는 도 1에 도시된 바와 같이 초미세기포발생장치(1)와, 수소가스 또는 산수[0017]
소가스를 공급하는 가스공급장치(2)와, 잔여가스재이용장치(3)와, 혼합연료저장탱크(4)로 대분되게 이루어진다.
상기 초미세기포발생장치(1)는 일측으로 휘발유, 경유, 등유, 중유 등의 화석연료나 다양한 유기성 폐기물을 이[0018]
용한 폐기물재생유 등의 각종 액체연료가 저장된 액체연료탱크(A)로부터 액체연료가 흡입되게 연료흡입관(10a)
이 연결되며 연료흡입관(10a)에 액체연료의 흡입 시 그 흡입력에 의해서 수소가스 또는 산수소가스가 흡입되게
이젝터(11)가 설치된 연료공급펌프(10)가 구비되며, 상기 연료공급펌프(10)와 연통되게 배관 구성되어 유입되는
연료 및 가스의 흐름에 따라 이동되는 스풀이 이동되게 내입되면서 수소가스 또는 산수소가스를 연료에 초미세
기포로 용해되게 혼화시켜서 유출시키도록 구성된 초미세기포 다중 디졸빙존(20)이 구비된다.
상기 디졸빙존(20)은 일측에 가스와 연료가 유입될 시 내부의 스풀을 유출되는 쪽으로 조절 및 제어하는 스풀조[0019]
정볼트(25)가 결합 설치되면서, 타측에 가스와 연료가 역세척에 의해서 역방향으로 유입될 시 내부의 스풀을 애
초 가스와 연료가 유입되는 쪽으로 조절 및 제어하는 역세척조정볼트(26)가 결합 설치된다.
상기 연료공급펌프(10)와 다중 디졸빙존(20)의 사이에 설치되어 연료공급펌프(10)에서 공급되는 연료와 가스를[0020]
디졸빙존(20)의 양측 중 어느 하나로 선택 이송되도록 구성된 연료이송방향제어밸브(30)가 구비되며, 다졸빙존
(20)에서 액체연료와 수소가스 또는 산수소가스가 혼합된 혼합연료가 유출되게 연결된 혼합연료배출관(40a)상에
연료이송방향제어밸브(30)와 배관 연결되게 설치되어 연료이송방향제어밸브(30)에서 연료와 가스를 디졸빙존
(20)으로 공급할 시 혼합연료유출제어밸브(40)를 거쳐서 공급되도록 하여 다중 디졸빙존(20)의 역세척이 이루어
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지도록 구성된 혼합연료유출제어밸브(40)가 구비된 것이다.
상기 초미세기포발생장치(1)의 이젝터(11)로 수소가스 또는 산수소가스를 자동으로 공급하는 가스공급장치(2)를[0021]
구비하되, 상기 가스공급장치(2)는 도 2a에 도시된 바와 같이 연료공급펌프(10)에 의해서 액체연료가 이젝터
(11)를 통과하는 동안 액체연료의 유속에 의해 부압(-)이 발생되면 가스혼합탱크(70)내의 수소가스가 이젝터
(11)를 통해 연료공급펌프(10)로 유입되며, 가스혼합탱크(70)내의 수소가스가 소진되어 부압(-)이 되면 수소가
스탱크(2a)의 유출배관(70a)에 전자밸브#2(70b)와 함께 저압레귤레이터(70c)를 장착함에 의해서 수소가스가 자
동으로 공급되어 수소가스탱크(2a)에서 초미세기포발생장치(1)가 기포화할 수 있는 양만큼의 가스만 배출되도록
구성되는 것이다.
가스공급장치(2)의 다른 실례로는 도 2b에 도시된 바와 같이 수소가스탱크(2a) 대신에 물을 일반적으로 전기분[0022]
해하여 산수소가스를 발생시키는 산수소가스발생장치(2b)를 사용할 수 있으며, 산수소가스발생장치(2b) 유출배
관(70a)에 전자밸브#2(70b)와 함께 저압레귤레이터(70c)가 설치되고 가스혼합탱크(70) 상부에 미압센서(70d)를
설치하여 정압이 되면, 산수소가스발생장치(2b)의 작동을 중단시켜서 산수소발생설비의 소비전력낭비를 줄일 수
있도록 구성되는 것이다.
상기 초미세기포발생장치(1)의 이젝터(11)로 수소가스탱크(2a)나 산수소가스발생장치(2b) 등이 연결 구성된 본[0023]
발명은 도 3에 도시된 바와 같이 적용되는 액체연료의 종류에 따라서 나노기포와 마이크로기포를 선택적으로 제
조하기 위하여 다중 디졸빙존(20)에 결합 설치된 스풀조정볼트(25)와 더불어 혼합연료배출관(40a)에 압력조절밸
브(40b)를 설치하여 혼합연료배출관(40a)이 혼합연료저장탱크(4)에 연결되는 구조이다.
스풀조정볼트(25)를 조정하여 디졸빙존(20)의 압력을 정해진 고압까지 높이고 그 후단의 압력조절밸브(40b)를[0024]
완전히 개방하여 토출하면 눈에 보이지 않는 나노입자의 크기로 기포가 존재하며, 스풀조정볼트(25)를 조정하여
디졸빙존(20)의 압력을 정해진 저압까지 낮추고 압력조절밸브(40b)로 정해진 일정 압력까지 높이면 마이크로입
자의 크기로 기포가 형성되어 우윳빛을 나타내며, 이것은 디졸빙존(20)에서 일정 고압에서 반복적으로 수축과
팽창하는 동안 나노기포로 잘게 쪼개져 존재하여 토출되며, 일정 저압에서 1차 디졸빙존(20)이 수축과 팽창하는
동안 잘게 쪼개진 버블을 고압으로 유지시키다가 압력조절밸브(40b) 후단에서 급격히 대기압으로 개방하면 마이
크로기포가 형성되는 것이다.
도 4a내지 도4c는 혼합연료저장탱크(4)와 이에 연계된 잔여가스재이용장치(3)를 나타낸 것으로서, 혼합연료저장[0025]
탱크(4)는 도 4a 내지 4b에서와 같이 초미세기포발생장치(1)의 다중 디졸빙존(20) 유출쪽으로 배관 연결된 혼합
연료배출관(40a)과 가스공급장치(2)와 연결된 가스혼합탱크(70)로 연결되는 잔여가스이송관(4d), 버너(B)쪽으로
혼합연료를 공급토록 연결된 혼합연료공급관(4e)을 제외하면 밀폐구조를 갖는 것으로서, 내부에 잔여가스의 분
리를 위해 전방에서 상부가 개구되게 설치된 격판(4a)와 후방에서 하부가 개구되게 설치된 격판(4b)이 전후로
이격되게 설치된 2개의 격판(4a, 4b)이 구비되며, 혼합연료의 유면(油面)을 감지하여 혼합연료의 수위를 감지하
도록 유면감지센서(4c)를 두어 고수위에서는 연료공급펌프(10)를 가동 중지시키며 저수위에서는 연료공급펌프
(10)를 가동시켜서 일정 유면구간을 유지할 수 있도록 제어하여 혼합연료저장탱크(4) 내부에 항상 일정한 양의
혼합연료가 배출되어 있도록 한 구조이다.
이때 혼합연료저장탱크(4) 내부의 유면이 고수위일 때는 이젝터(11)와 연결된 가스공급배관에 유면감지센서[0026]
(4c)와 전기적으로 배선 연결되게 설치된 전자밸브#1(11a)가 먼저 닫히고 연료공급펌프(10)가 중지되며, 저수위
일 때는 반대로 연료공급펌프(10)가 먼저 가동된 후 전자밸브#1(11a)가 열리도록 제어하여 가스공급배관에 액체
연료가 유입되지 않도록 한 구조이다.
상기 혼합연료저장탱크(4)는 잔여가스이송관(4d)을 통하여 가스혼합탱크(70)와 연결되어 있으며, 가스혼합탱크[0027]
(70)가 부압(-)이 되어 수소가스저장탱크(2a)나 산수소가스발생장치(2b)에서 가스가 공급될 때까지 혼합연료저
장탱크(4) 내부에서 혼합연료가 격판(4a, 4b)을 지나면서 발생된 잔여가스를 소진하여 가스의 낭비나 전력소비
를 줄일 수 있도록 한 구조이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 액체연료에 수소 또는 산수소의 초미세기포가 혼합된 혼합연료 제조장치에 의하[0028]
여 도 5에서와 같이 액체연료탱크(A)에서부터 흡입되는 각종 액체연료에 수소가스 또는 산수소가스를 초미세기
포로 혼합한 혼합연료를 제조하여 버너(B)로 공급하는 방법을 설명하는 블록도이며, 이러한 본 발명은 액체연료
탱크(A)에서 각종 액체연료가 흡입되는 초미세기포발생장치(1), 초미세기포발생장치(1)의 이젝터(11)로 수소가
스 또는 산수소가스가 유입되도록 연결 설치된 가스공급장치(2), 가스공급장치(2)의 가스혼합탱크(70)와 잔여가
스재이용장치(3)로 연계되어 가스공급장치(2)에서의 가스공급을 제어토록 구성된 혼합연료저장탱크(4)로 이루어
등록특허 10-1448280
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져서 연소효율을 극대화하여 완전연소를 촉진시키므로 대기오염을 방지할 수 있으며, 액체연료의 소비를 줄여서
화석연료를 절감시킬 수 있도록 한 것이다.
도 6a 내지 도 6b에서와 같이 본 발명의 혼합연료 제조장치에 액체연료 대신 물을 작동유체로 통과시켜서 나노[0029]
기포와 마이크로기포의 생성상태를 보다 명확하게 보이도록 한 사진에 의하면, 상술한 바에서와 같이 스풀조정
볼트(25)와 압력조절밸브(40b)의 조작에 의해서 물속에 수소가스 또는 산수소가스가 나노기포 형태로 존재할 시
도 6a의 사진처럼 거의 투명하게 보일 정도로 맑으며, 상술한 바에서와 같이 스풀조정볼트(25)와 압력조절밸브
(40b)의 다른 조작에 의해서 물속에 수소가스 또는 산수소가스가 마이크로기포 형태로 존재할 시 도 6b의 사진
처럼 상부가 우윳빛으로 보이며, 이와 같이 마이크로기포보다 작은 입자의 크기를 갖는 나노기포로 존재할 시
액체에 보다 잘게 용해되어 있으면서 보다 장시간 존재하게 되는 것이다.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 혼합연료 제조장치에 액체연료인 경유(輕油)를 작동유체로 통과하였을 때 나노기[0030]
포와 마이크로기포의 생성상태를 나타낸 사진이며, 도 6a 내지 6b의 물을 작동유체로 시험했을 때와 같은 결과
를 나타내는 것임을 알 수 있는 것으로 나노기포의 경우 입자가 너무 작아서 빛이 굴절되지 못하므로 눈에 잘
보이지 않는 것이며, 마이크로기포의 경우 나노기포에 비해서 입자가 크므로 빛이 굴절되어 하얀 우윳빛으로 보
이는 것이다.
도 8a 내지 8d는 초미세기포 기체용해장치에서 발생한 나노기포를 입도분석기로 측정한 데이터로서, 이에 의하[0031]
면 초미세기포 기체용해장치에서 초미세기포발생장치(1)를 통해서 발생한 고농도의 기포수를 Beckman Coulter
LS 13320 이란 입도분석기로 측정한 결과 도 8a 내지 8d의 기포크기별 분포도 그래프 및 측정된 부피율을 나타
낸 데이터에서와 같이 대부분의 기포가 0.04 ~ 0.34㎛(40 ~ 340㎚,나노미터)의 범위에서 82% 발생되고 일부
1.0~2.6㎛의 범위에서 18%정도 생성된 것을 알 수 있으며, 이는 상기의 도 6a와 도 7a의 사진에서와 같이 나노
기포는 물에서나 경유에서도 같은 형태로 나타나므로, 수소 또는 산수소는 나노기포는 물론이고 마이크로기포로
도 본 발명에 의해서 액체연료와 혼합되어 혼합연료로 제조된다.
이와 같은 수소 또는 산수소의 초미세기포는 휘발유, 경유, 등유 등의 점도가 낮은 액체연료의 경우 기포가 비[0032]
교적 장시간 존재하는 나노기포로 수소가스 또는 산수소가스를 함유하고, 벙커A유나 벙커C유 등의 점도가 높은
액체연료의 경우는 다른 유종에 비하여 유속에 의한 가스유입량이 적으므로 생성되는 기포도 높은 점도에 의해
유면으로 상승하기 어려워 파열되지 않으므로 저압에서 생성되는 마이크로기포로 함유되어 수소가스 또는 산수
소가스량을 높이는 것이 좋다.
그리고 정제되지 않은 폐기물 재생유를 액체연료로 사용할 경우에는 이물질을 함유하는 경우가 많으므로 디졸빙[0033]
존(20)이 막히는 경우가 발생하는바, 이 경우에는 본 발명에 쓰인 특허 제 10-0953746호의 자동 역세척 기능으
로 이물질을 제거할 수 있으므로 재생유에도 적용 가능함을 알 수 있는 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하고 있으나, 본 발명의 기술범주에 벗어나지 않[0034]
는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 설명된 실시 예에 국한되어
정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
부호의 설명
A:액체연료탱크 B:버너[0035]
1:초미세기포발생장치 10:연료공급펌프
10a:연료흡입관 11:이젝터
11a:전자밸브#1 20:(다중)디졸빙존
25:스풀조정볼트 26:역세척조정볼트
30:연료이송방향제어밸브 40:혼합연료유출제어밸브
40a:혼합연료배출관 40b:압력조절밸브
70:가스혼합탱크 70a:유출배관
70b:전자밸브#2 70c:저압레귤레이터
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70d:미압센서 2:가스공급장치
2a:수소가스탱크 2b:산수소가스발생장치
3:잔여가스재이용장치 4:혼합연료저장탱크
4a, 4b:격판 4c:유면감지센서
4d:잔여가스이송관 4e:혼합연료공급관
도면
도면1
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도면2a
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도면2b
도면3
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도면4a
도면4b
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도면4c
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도면5
도면6a
등록특허 10-1448280
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도면6b
도면7a
도면7b
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도면8a
등록특허 10-1448280
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도면8b
등록특허 10-1448280
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도면8c
등록특허 10-1448280
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도면8d
등록특허 10-1448280
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