【発明の詳細な説明】 【０００１】 【技術分野】 本発明は、粘性が高くて品質が低い液体燃料に超音波を加えて良質の乳化油に改質する液体燃料の超音波改質システムに関する。 【０００２】 【背景技術】 粘性が高くて質が低い液体燃料は燃焼する過程において多くの量の有害ガスを発生させる。 これは燃料の微粒子化を難しくして燃料の発火点を高めるためである。 発火点が高い燃料は燃焼効率を減少させて燃料の不完全燃焼を招くことになる。 特に、質が低い液体燃料は非可燃性不純物質が多量含まれているので、更に燃料の燃焼効率の悪化をきたすことになる。 【０００３】 一方、燃焼効率が悪化されると、粘性が低く高品質の液体燃料に比べて相対的に多くの量の燃料が消費される。 また、粘性が高くて質が低い液体燃料の燃焼時に発生する有害ガスは、呼吸器を通じて人体に流入して発癌成分として作用したり肺に蓄積されて慢性肺疾患を起こす。 特に、燃焼ガスに含まれている一酸化炭素（ＣＯ）と炭化水素（ＨＣ）は、人体への酸素供給を妨害し、粘膜や眼を刺激させる等の人体に致命的な影響を与える。 【０００４】 従って、燃焼効率を向上させることにより有害ガスの排出量と燃料の消費率を低減できるように、高粘性、低品質の液体燃料を良質の乳化油に改質する液体燃料改質システムの開発が至急要求されるものである。 【０００５】 このような要求に応じて、本発明者は、通常の超音波霧化器を利用して、粘性が高くて品質が低い液体燃料に超音波を加えることによって、良質の乳化油(emu
lsified oil)に改質する液体燃料の超音波改質システムを開発した。 【０００６】 【発明の要約】 本発明の目的は、超音波を利用して粘性が高くて品質が低い液体燃料を良質の乳化油に改質することによって、燃料の消費率と有害ガスの発生量を低減させることができる液体燃料の超音波改質システムを提供することにある。 【０００７】 このような目的を達成するために、本発明の超音波改質システムは、粘性が高くて品質が低い液体燃料を貯蔵する燃料タンクと;水を貯蔵する水タンクと;上記燃料タンクと水タンクとから供給される液体燃料と水とを攪拌する攪拌装置と;
超音波発生器と超音波振動部を有し、上記攪拌装置から供給される液体燃料と水の混合物に超音波振動エネルギーを加えて良質の乳化油に改質する超音波改質装置とを含むことを特徴とする。 【０００８】 上記超音波改質装置は、燃料と水の混合物が順に通過するように通路を通じて順次的に連通される多数のシリンダを備え、これらのシリンダ内には上記超音波振動部がそれぞれ配置される。 【０００９】 【発明を実施するための最良の形態】 以下、本発明による液体燃料の超音波改質システムに対する望ましい実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。 【００１０】 先ず、図１を参照すれば、本発明による液体燃料の超音波改質システムは、液体燃料を貯蔵することができる燃料タンク１０と水を貯蔵することができる水タンク２０とを備えている。 また、本発明の超音波改質システムは、攪拌装置３０
と超音波改質装置４０とを備えている。 攪拌装置３０は、燃料タンク１０と水タンク２０とから供給される液体燃料と水とを混合するものであり、超音波改質装置４０は、攪拌装置３０によりある程度混合された液体燃料と水とに超音波を加えて乳化させるものである。 その他にも、本発明の超音波改質システムは、超音波改質装置４０から排出される液体燃料に所定の圧力を付与するポンプ８０と、
前記ポンプ８０から排出される液体燃料をバーナーＢの燃焼室に噴射するノズル９０とを備えている。 【００１１】 前記燃料タンク１０は、図２に示すように、燃料注入口１１と燃料排出口１２
とを有する。 燃料注入口１１にはこの燃料注入口１１を開放可能に閉鎖するキャップ１３が配設され、キャップ１３には燃料タンク１０内の圧力を調節する圧力調節バルブ１４が設置されている。 そして燃料タンク１０の底面にはこの燃料タンク１０の底面に集まった燃料のかすなどを排出できるドレインバルブ１５が設置され、また燃料タンク１０の側壁には前記攪拌装置３０と超音波改質装置４０
とから発生される蒸発燃料ガスを燃料タンク１０にリターンさせるリターンパイプ１６と、燃料タンク１０内の残留燃料量を表す流量計１７が設置されている。 【００１２】 一方、燃料タンク１０の外面周りには液体燃料を加熱する加熱手段、例えば、
熱線１８が配置され、また熱線１８の周りには燃料タンク１０と外部を遮断する断熱材１９が配置されている。 熱線１８はその一側に設置されている温度調節器１８aにより作動され、温度調節器１８aは燃料タンク１０に貯蔵されている液体燃料が常に１００℃程度に維持されるように熱線１８の温度を制御する。 液体燃料を加熱する理由は液体燃料の活性度を増加させるためである。 【００１３】 そして、水タンク２０は高粘性、低品質の液体燃料を良質の乳化油に改質するのに必要な水を供給するものであって、図３に示すように、水注入口２１と水排出口２２とを有する。 水注入口２１には水注入口２１を開放可能に閉鎖するキャップ２３が配設され、キャップ２３には水タンク２０内の負圧を解消するための圧力調節バルブ２４が設置されている。 そして、水タンク２０の底面には、水タンク２０の底面に集まった異物質などを排出させることができるドレインバルブ２５が設置され、水タンク２０の側壁には水タンク２０内の残留燃料量を表す流量計２６が設置されている。 【００１４】 一方、水タンク２０の外面周りには水を加熱する熱線２７が配置され、熱線２
７の周りには水タンク２０と外部を遮断するための断熱材２８が配置されている。 熱線２７はその一側に設置される温度調節器２７aにより作動され、温度調節器２７aは水タンク２０に貯蔵されている水が常に１００℃程度に維持されるように熱線２７の温度を制御する。 水を加熱する理由は、水を飽和水で作って高粘性液体燃料との混合がより容易に行われるようにするためである。 併せて、水タンク２０には、加熱された水が１０〜２０体積%の割合で液体燃料と混合され得るように水の流量と圧力を調節する流量調節装置２９aと圧力調節装置２９bとがそれぞれ設置されている。 【００１５】 一方、攪拌装置３０は、液体燃料と水とを混合させるものであって、図４に示すように攪拌室３１を備え、この攪拌室３１は二つの流入口３２と一つの排出口３３とを有する。 流入口３２は燃料タンク１０の燃料排出口１２と水タンク２０
の水排出口２２にそれぞれ接続されて液体燃料と水とが供給され、排出口３３は混合された液体燃料と水とを排出する。 また、攪拌装置３０には、攪拌室３１の負圧を解消するための圧力調節バルブ３４と、攪拌室３１の底面に集まった異物質を排出するためのドレインバルブ３５とが設置されている。 一方、二つの流入口３２と燃料タンク１０、及び水タンク２０の排出口１２，２２は連結管３６により連結され、この連結管３６の外面周りには熱線３６aと断熱材３６bが配設されている。 【００１６】 また、攪拌装置３０は攪拌器３７を有する。 この攪拌器３７は、攪拌室３１に配置され、液体燃料と水とを攪拌する攪拌翼３７aと、この攪拌翼３７aを回転させる攪拌モータ３７bからなっている。 このような攪拌装置の外面には前記燃料タンク１０及び水タンク２０と同様に断熱材３９が設置されている。 【００１７】 一方、超音波改質装置４０は、攪拌装置３０により攪拌された液体燃料と水との混合物に超音波を加えて高粘性、低品質の燃料を良質の乳化油に改質する役割を果たす。 通常、高粘性、低品質の燃料を良質の乳化油に改質するためには、それに水を混ぜた後、石鹸のような界面活性剤を添加して液体燃料と水との界面張力を減少させることによって、分散媒である液体燃料内に分散相である水を微粒状に散在(Water in oil)させる、いわゆる、エマルジョン化(emulsification)させる過程を経る。 しかし、本発明によれば、石鹸のような界面活性剤の代りに、
本発明者の韓国特許第１１０３５４号の超音波発生装置及び超音波振動子を利用して液体燃料と水とに超音波を加えることによって、分散相である水を極微粒化させて分散媒である液体燃料の内に微粒状で散在(Water in oil)させるようになる。 【００１８】 このような原理を有する超音波改質装置４０は、図５と図６に示すように、上部ケース５０、下部ケース６０及び加熱板７０からなるケース４１を有する。 上部ケース５０には冷却室５２が形成されており、冷却室５２の一側には外部の空気を冷却室５２に取込む冷却ファン５３が設置されている。 また、上部ケース５
０の上面には多数の貫通穴５５が形成されており、上部ケース５０の側面には超音波発生器５６が設置されている。 貫通穴５５には後述する超音波振動部６５と前記超音波発生器５６とを電気的に連結するコネクタが配置されている。 【００１９】 そして、下部ケース６０には多数のシリンダ６２が形成されており、それぞれのシリンダ６２の内には超音波振動部６５が配置されている。 シリンダ６２はその入口６２aを通じて流入された燃料と水との混合物がそれぞれのシリンダ６２
を全部順に通過しながら、最終的には出口６２bを通じて排出されるように通路６３により互いに連通している。 これは、シリンダ６２を通過する液体燃料と水との混合物がより多くの超音波振動エネルギーの照射を受けるようにするためのものである。 そして、シリンダ６２の一側には燃料の改質過程において発生する蒸発燃料ガスを燃料タンク１０にリターンさせるリターン穴６４が形成されている。 このリターン穴６４は連結管により燃料タンク１０のリターンパイプ１６と連結されている。 【００２０】 一方、下部ケース６０のシリンダ６２に配置される超音波振動部６５は、図６
に示すように、シリンダ６２の上部に配置される振動子６６と、振動子６６の下部に配置されるホーン６７と、シリンダ６２の底面に配置される反射板６８とで構成されている。 【００２１】 振動子６６は、超音波発生器６９から伝えられる超音波によって特定周波数、
例えば、２８KHz/２００Wで振動し、ホーン６７は超音波振動エネルギーを液体燃料に集中させる役割を有する。 反射板６８は、振動子６６とホーン６７により振動する液体燃料と水との混合物が衝突しながら圧力波と空洞現象を起こすようにする機能を有する。 【００２２】 このような本発明のシステムによれば、入口６２aを通じてシリンダ６２内部に流入された液体燃料と水との混合物は、シリンダ６２を順に通過しながら超音波振動エネルギーにより乳化油(emulsified oil, 油中水滴(Water in oil))に改質されることになる。 特に、乳化油に内包された水滴は、シリンダ６２を複数回反復通過しながら、より微粒化されて液体燃料をより良質の乳化油に改質させる 役割を有する。 良質の乳化油は微小爆発燃焼(microexplosion)を促進させて燃料の燃焼効率を向上させる。 一方、燃料中の軟質分は、超音波エネルギーを受ければガスに変換されるが、このガスは揮発分と共にリターン穴６４を通じて燃料タンク１０にリターンされる。 超音波改質装置４０にはシリンダ６２内部のガスを吸入して燃料タンク１０に移送させるリターンポンプ(図示せず)が設置されている。 【００２３】 そして、図５と図６に示すように、下部ケース６０の下部には加熱板７０が配置されているが、この加熱板７０には熱線７２が設置されて上記下部ケース６０
を常に一定の温度に加熱するようになる。 【００２４】 また、図１を詳察すれば、ポンプ８０は超音波改質装置４０から排出される液体燃料に所定の圧力を付与するものであり、ノズル９０は前記ポンプ８０から所定圧により排出される良質の乳化油をバーナーBの燃焼室に噴射するものである。 【００２５】 このような構成を有する本発明の超音波改質システムの作動を、図１と図６とを参照して説明すれば次の通りである。 まず、燃料タンク１０及び水タンク２０
で適切に加熱した液体燃料と水とが攪拌装置３０に流入すると、攪拌装置３０では液体燃料と水とを適当に攪拌させる。 続いて、攪拌装置３０で攪拌された液体燃料と水との混合物は超音波改質装置４０に流入され、超音波改質装置４０に流入された液体燃料と水との混合物はケース４１のシリンダ６２を順に通過しながら良質の乳化油に改質されるものである。 そして、良質の乳化油に改質された液体燃料は、ポンプ８０により加圧されてノズル９０を通じて外部に排出される。 【００２６】 一方、本明細書では、液体燃料を水と混合した後、その混合物に超音波エネルギーを印加して良質の乳化油に改質することについて説明したが、高粘性、低品質の液体燃料を水と混合させずに直接超音波改質装置に導入して良質の液体燃料に改質することも可能である。 【００２７】 以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明はこの例のみに限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲を逸脱しない範囲内で、当業者は種々の改変をなし得るであろう。 【００２８】 【産業上の利用可能性】 以上説明したように、本発明の液体燃料の超音波改質システムは、超音波を利用して粘性が高くて質が低い液体燃料を、粘性が低く質が高い良質の乳化油に改質することによって、燃焼効率が良い液体燃料を提供することができる。 【００２９】 また、本発明の超音波改質システムは、液体燃料の燃焼時に一酸化炭素COと炭化水素HCの発生を最大限に抑制することができる。 【００３０】 さらに、本発明の超音波改質システムは、粘性と引火点の高い植物性油を粘性と引火点が低い乳化油に改質して石油の代替エネルギーを生産するのに利用することができる。 【図面の簡単な説明】 【図１】 図１は、本発明による液体燃料の超音波改質システムの構成を概略的に示す図である。 【図２】 図２は、本発明のシステムを構成する燃料タンクの断面図である。 【図３】 図３は、本発明のシステムを構成する水タンクの断面図である。 【図４】 図４は、本発明のシステムを構成する攪拌装置の断面図である。 【図５】 図５は、本発明のシステムを構成する超音波改質装置の分解斜視図である。 【図６】 図６は、図５の超音波改質装置の結合状態を示す断面図である。

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