KR101129775B1

KR101129775B1 - 연료 개질 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101129775B1
Application number: KR1020097015873A
Authority: KR
Inventors: 카오루 나리타; 신이치로 나리타; 카즈노리 세이케
Original assignee: 야시로 코교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2012-03-26
Also published as: TWI361858B; JP4787357B2; RU2009132710A; JPWO2008133050A1; CN101595204B; KR20090094399A; TW200942689A; CN101595204A; RU2429280C2; WO2008133050A1

Abstract

본 발명은 연료공급라인을 지나 내연기관에 공급되는 탄화수소계의 액체연료를 완전연소하기 쉬운 연료로 개질하는 것에 의해, 연비 저감을 가능하게 한 연료 개질 방법 및 장치를 제공한다. 연료 개질 장치는, 액체연료를 가득 채운 상태에서 축방향으로 흐르게 하는 관로를 형성하는 파이프수단과, 상기 파이프수단의 바깥둘레에 소정의 공간을 형성한 상태에서 상기 파이프수단의 전체둘레를 포위하는 원통부재과 관로의 내부에 원적외선을 조사하는 원적외선 조사수단에 의해 구성된다. 이것에 의해, 파이프수단의 바깥측 둘레주변에서 상기 파이프수단의 전체둘레를 가열하는 가열수단과, 상기 관로의 전체둘레에서 액체연료로 원적외선을 조사하는 원적외선 조사공정이 행해진다. 관로에는 유속생성수단이 설치된다. 이것에 의해, 관로를 흐르는 액체연료는 관로의 축선에 대하여 경사지게 서로 다른 방향을 향하는 복수의 유속을 생성하고, 관로의 중심부에 위치하는 액체연료와 바깥둘레측에 위치하는 액체연료를 혼합시키게 된다.

내연기관, 액체연료, 관로, 파이프수단, 원적외선 조사수단

Description

연료 개질 방법 및 장치{FUEL REFORMING METHOD AND DEVICE}

본 발명은, 연료공급라인을 지나 내연기관에 공급되는 탄화수소계의 액체연료를 완전연소하기 쉬운 연료로 개질하는 연료 개질 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래, 연료탱크에 저장된 액체연료는 펌프에 의해 연료공급라인을 통해 내연기관으로 공급된다. 연료는 공기와 혼합되고, 그 혼합기가 내연기관의 실린더에 공급되고, 디젤엔진의 경우는 자기착화에 의해 연소하고, 가솔린엔진의 경우는 점화에 의해 연소한다. 탄화수소계(석유계)의 액체연료는 고분자상태가 되고, 연료분자가 수개 ~ 수십개의 분자단위의 덩어리 상태가 된 클러스터(cluster)를 구성한다. 따라서, 연료와 공기의 혼합기가 실린더의 내부에서 연소할 때, 클러스터의 외측부분은 양호하게 연소하지만, 내측부분은 양호하게 연소하지 않고, 탄소화된다. 그렇기 때문에, 높은 연료효율을 얻기 어렵고, 연비가 좋지 않다.

또한, 가솔린이나 경유는 연료분자 외에도, 유황이나 방향족탄화수소 화합물 등의 불순물질을 포함하고 있고, 이것들이 연료분자와 결합한 클러스터를 형성한다고 생각되고 있다. 이들 불순물질은 양호하게 연소하지 않고, 불완전연소로 재를 생성하고, 그을음이 되어 실린더에 부착되고, 내연기관의 사용기간을 단축한다. 또 한, 재는 미연가스(NO_X?PM)와 함께 검은 연기를 포함하는 배기가스로 배출되고, 대기오염의 원인이 된다.

그런데, 액체연료에 원적외선을 조사하는 것에 의해, 액체연료 중 클러스터를 세분화하고, 완전연소하기 쉬운 저분자상태의 연료로 개질 가능하다는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 장치는 연료탱크와 내연기관 사이의 연료공급라인에 접속되고, 장치 내부에 설치한 유로를 액체연료가 통과할 때, 장치의 측면에 설치한 세라믹파우더가 액체연료를 향해 원적외선을 조사한다. 여기서, 클러스터를 미세화한 연료는 산소와 결합하기 쉬운 상태가 된다. 이것에 의해, 이론적으로는 내연기관에 의한 연료의 완전연소가 가능하게 되고, 연비가 향상하고, 대기오염물질의 배출이 감소한다.

특허문헌 1 : 일본특허공개공보 제2001-165007호

종래의 연료 개질 장치는 일단 연비의 향상은 기대할 수 있었지만, 실제로 연비의 저감률이 상당이 낮다. 이 장치의 연비 저감률이 낮은 이유는, 다음과 같은 점에 있다고 생각된다.

(1) 상온의 세라믹에서 발생하는 원적외선은 미량으로 충분하지 않다.

(2) 원적외선이 연료에 대하여 균일하게, 또한 효율적으로 조사되지 않는다.

(3) 연료에 포함된 기포가 세분화되지 않는다.

(4) 원적외선의 조사에 의해 연료에 포함된 클러스터가 오히려 미세화되었다고 하더라도, 장치를 통과한 후, 다시 분자가 결합하여 클러스터를 형성해버리기 때문에, 연료의 개질 상태가 안정하지 않다.

본 발명자들의 견해에 따르면, 세라믹은 가열 내지 가온(이하, 간단히 "가열"이라고 한다)하는 것에 의해 원적외선의 발생량이 증가한다. 따라서, 세라믹을 소정온도로 가열하는 것이 좋다. 또한, 원적외선의 조사와 동시에 액체연료 자체를 가열하면 클러스터의 미세화가 촉진된다. 그러나, 단순히 가열하면 좋은 것이 아니고, 가열에 의해 상승한 온도와 클러스터의 미세화의 사이에 특정관계가 발견되었다. 따라서, 가열온도의 유효범위를 알아내는 것이 중요하다.

그런데, 연료공급라인을 흐르는 액체연료는 내연기관의 회전수(rpm)를 올릴 때, 유량을 증대하여 유속을 올리기 때문에, 원적외선의 조사시간이 짧아진다. 이점에 관하여, 본 발명자들의 견해를 따르면, 연료 개질 효과를 얻기 위해서는, 내연기관의 회전수(rpm)에 따라, 액체연료의 외주 주변의 온도를 제어하는 것이 중요하다.

액체연료의 가열과 원적외선 조사를 양호하게 행하기 위해서는 액체연료에 복수의 유속을 생성시키고, 복수의 유속을 혼합시키는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 원적외선이 액체연료의 전체에 걸쳐 조사된다. 또한, 액체연료에 포함된 기포가 미세화된다.

위에서 서술한 원적외선의 조사와 액체연료의 가열과, 액체연료의 유속의 제어는 동시에 행하는 것이 바람직하고, 이것에 의해 연료의 개질을 상승(相乘)적으로 행하는 것이 가능하다.

또한, 원적외선의 조사에 의해 클러스터를 미세화한 후, 다시 분자가 결합하여 원래의 클러스터상태로 되돌아가는 것을 방지하기 위해서는, 액체연료를 통과시키는 파이프수단을 도전(導電)재료로 형성하고, 상기 파이프수단을 전기적으로 접지하는 것이 바람직하다.

본 발명은 연비의 저감률을 대폭으로 향상시킨 연료 개질 방법 및 연료 개질 장치를 제공한다.

본 발명은, 다음과 같이 구성한 연료 개질 방법(청구항1)을 제공한다. 즉, 본 발명의 연료 개질 방법은 연료공급라인을 지나 내연기관에 공급되는 탄화수소계의 액체연료를 완전연소하기 쉬운 연료로 개질하는 연료 개질 방법에 있어서, 상기 연료공급라인의 도중에 설치한 파이프수단에 의해 형성된 관로에 액체연료를 가득 채운 상태로 상기 관로의 축방향으로 흐르게 하는 연료 유동공정과, 상기 파이프수단의 외주주변에서 상기 파이프수단의 전체둘레를 가열하는 가열공정과, 상기 관로의 전체둘레에서 액체연료에 원적외선을 조사하는 원적외선 조사공정과, 상기 원적외선의 조사환경을 흐르는 액체연료에 관하여, 관로의 축선에 대해 경사지게 서로 다른 방향으로 향하는 복수의 유속을 생성하는 것에 의해 상기 관로의 중심부에 위치하는 부분의 액체연료와 외주측에 위치하는 부분의 액체연료를 혼합시키는 유속생성공정으로 이루어진다.

그 결과, 본 발명의 연료 개질 방법에 의하면, 관로의 외주 주변을 가열하는 것에 의해, 관로를 흐르는 액체연료의 온도를 상승시킴과 동시에, 예를 들면, 세라믹으로 이루어진 원적외선 발생수단에서 다량의 원적외선을 발생시켜 액체연료에 조사하기 때문에, 액체연료에 포함된 분자의 클러스터를 적합하게 미세화하는 것이 가능하다. 또한, 이와 같은 원적외선 조사공정과 유속생성공정을 동시에 행하는 것에 의해, 관로의 중심부에 위치하는 액체연료부분과 외주측에 위치하는 액체연료부분을 혼합시키면서, 관로를 통과하는 액체연료의 전체에 대하여 균일하게, 가열과 원적외선 조사를 행하고, 이것에 의해 연료의 전체에 걸쳐 클러스터의 미세화를 행하여 연소효율을 향상한다.

상기 가열공정은 파이프수단의 전체둘레를 둘러싼 외측영역에서 발생시킨 원적외선을 상기 파이프수단에 조사하는 것에 의해 행해지고, 상기 원적외선 조사공정은 파이프수단을 투과한 원적외선을 관로에 진입시키는 것에 의해 행해진다(청구항 2).

원적외선의 발생수단은 2개의 발생수단에 의해 구성하여도 좋다. 이 경우, 파이프수단의 전체둘레를 둘러싼 외측영역에서 발생시킨 제 1의 원적외선을 상기 파이프수단에 조사하고, 파이프수단의 전체 내주면에서 발생시킨 제 2의 원적외선을 관로의 내부에 조사한다(청구항 3).

본 발명자들의 견해에 따르면, 액체연료에 포함된 클러스터의 미세화를 양호하게 행하기 위해서는 파이프수단의 주위 온도가 중요하고, 실험에 의하면 복수의 실험 예에 있어서 모두 관로의 외주 온도를 50 ~ 60℃로 유지했을 때 연료 개질의 효과를 확인했지만, 그 이외의 온도에서는 효과를 확인할 수 없었다. 따라서, 상기 가열공정은 관로의 외주 온도를 50 ~ 60℃로 유지하는 것이 바람직하다(청구항 4).

그런데, 내연기관의 회전수(rpm)을 올리기 위해서는, 액체연료의 유량을 증대시킬 필요가 있고, 그 결과, 관로를 흐르는 연료의 유속이 올라가기 때문에, 관로를 통과하는 연료에 대한 가열시간과 원적외선의 조사시간이 짧아진다. 그러나, 실험에 의하면, 복수의 실험 예에 있어서 모두 확인된 연비 저감률은, 관로의 외주 온도와 내연기관의 회전수(rpm) 사이에 비례적 관계는 볼 수 없다. 후술하는 바와 같이, 내연기관의 회전수(rpm)가 아이들링(idling)이 500(rpm)일 때는, 관로의 외주 온도를 50℃로 유지하는 것에 의해 양호한 연비 저감률이 확인되었다. 이러한 한편, 1000(rpm), 1200(rpm), 1500(rpm)일 때는, 관로의 외주 온도를 50℃ 또는 60℃로 유지한 상태에서 양호한 연비 저감효과를 나타내는데, 55℃로 유지하면 연비 저감효과가 급격히 저하하는 것이 확인되었다. 그 반대로, 1800(rpm)일 때는, 관로의 외주 온도를 55℃로 유지한 상태에서 양호한 연비 저감효과를 나타내는데, 50℃ 또는 60℃로 유지하면 연비 저감효과가 저하하는 것이 확인되었다. 또한, 거의 최대회전인 2000(rpm)일 때는, 관로의 외주 온도를 50℃로 유지한 상태에서 양호한 연비 저감효과를 나타내는데, 55℃ 또는 60℃로 유지하면 연비 저감효과가 저하하는 것이 확인되었다. 따라서, 내연기관의 회전수(rpm)에 따라서, 관로의 외주 온도를 50 ~ 60℃의 범위에서 제어하는 것이 바람직하다(청구항 5). 특히, 다음과 같이 제어하는 것이 바람직하다. 내연기관의 회전수(rpm)가 500(rpm)일 때는, 관로의 외주 온도를 50℃ ~ 60℃의 범위로 유지하도록 제어한다. 1000(rpm), 1200(rpm), 1500(rpm)일 때는 관로의 외주 온도를 50℃ 또는 60℃로 유지하도록 제어한다(결국, 55℃가 제외된다). 1800(rpm)일 때는, 관로의 외주 온도를 55℃로 유지하도록 제어한다(결국, 50℃ 및 60℃가 제외된다). 2000(rpm)일 때는, 관로의 외주 온도를 50℃로 유지하도록 제어한다(결구, 55℃ 및 60℃가 제외된다).

상기 유속생성공정에 의해 형성된 복수의 유속은 관로의 내부에서 서로 충돌시키게 된다(청구항 6). 이때, 복수의 유속은 관로의 축선에 대하여 상호 선회방향 및/또는 나선지름을 다르게 하는 복수의 나선유속을 형성하는 것이 바람직하다(청구항 7). 그 결과, 액체연료에 포함된 기포가 세분화하여 연료 중에 균일하게 분산되고, 완전연소하기 쉽도록 연료를 개질한다. 또한, 이와 같은 교반에 의해 액체연료의 전체에 걸쳐 가열과 원적외선 조사가 행해진다.

상기 유속생성공정은 관로에 상류측의 유실(流室)과 하류측의 유실(流室)을 형성하고, 상류측의 유실에서 액체연료의 유동압력을 축적하고, 상류측의 유실에서 하류측의 유실로 진입하는 액체연료에 의해 복수의 유속을 생성하고, 상기 복수의 유속을 하류측의 유실에서 혼합시키는 것에 의해 행해진다(청구항 8). 그 결과, 내연기관의 회전수(rpm)를 올리기 위해서, 액체연료의 유량을 증가시켜 유속을 올리면, 그것에 따라 교반효과가 증대한다.

또한, 본 발명은, 다음과 같이 구성한 연료 개질 장치(청구항 9)를 제공한다. 즉, 본 발명의 연료 개질 장치는 연료공급라인을 지나 내연기관에 공급되는 탄화수소계의 액체연료를 완전연소하기 쉬운 연료로 개질하는 연료 개질 장치에 있어서, 상기 연료공급라인의 상류측라인과 하류측라인 사이에 접속되어 액체연료를 가득 채운 상태에서 축방향으로 흐르게 하는 관로를 형성하는 파이프수단과, 상기 파이프수단의 외주에 소정공간을 형성한 상태에서 상기 파이프수단의 전체둘레를 포위하는 원통부재과, 관로의 내부에 원적외선을 조사하는 원적외선 조사수단으로 이루어지고, 상기 원통부재은 원통상태의 원적외선 발생수단과, 상기 원적외선 발생수단을 가열하는 히터를 구비하고, 상기 원적외선 발생수단에서 발생하는 원적외선을 상기 소정공간을 통하여 상기 파이프수단에 조사하는 것에 의해, 상기 파이프수단을 가열하도록 구성되고, 상기 관로는 상기 관로를 흐르는 액체연료의 흐름에 관하여, 축선에 대하여 경사지게 서로 다른 방향을 향하는 복수의 유속을 생성하고, 관로의 중심부에 위치하는 부분의 액체연료와 외주측에 위치하는 부분의 액체연료를 혼합시키는 유속생성수단을 설치하고 있고, 상기 원적외선 조사수단에 의해, 가열된 파이프수단의 관로 내에서 복수의 유속을 혼합하면서 흐르는 액체연료를 향해서 원적외선을 조사하도록 구성된다.

상기 파이프수단은 원적외선의 투과를 허용하는 금속제의 파이프부재에 의해 형성됨과 동시에 상기 파이프부재의 외주면에 원적외선 흡수층을 형성하고, 상기 원적외선 조사수단은, 상기 원통부재에 설치한 원통형상의 세라믹층으로 이루어진 원적외선 발생수단에 의해 구성되고, 상기 원적외선 발생수단이 발생하는 원적외선을 상기 소정공간을 통하여 상기 파이프수단의 원적외선 흡수층에 흡수시키는 것에 의해 파이프부재를 가열하고, 상기 파이프부재를 투과한 원적외선을 관로 내부의 액체연료에 조사하도록 구성된다(청구항 10). 일반적으로, 금속표면의 원적외선 흡수율은, 금속표면이 원래 재질 그대로이면 15% 미만이지만, 도장 등의 표면처리에 의해 15% 이상으로 향상하고, 검은색 도장이면 40% 또는 그 이상으로 향상하는 것을 알 수 있다. 이것에 의해, 원통부재에 설치된 원적외선 발생수단에서 조사된 원적외선은 파이프수단의 표면의 흡수층에 적합하게 흡수되고, 그 방사전열에 의해 파이프수단을 가열하고, 또한, 흡수된 원적외선은 상기 파이프수단을 투과하여 관로에 진입한다.

상기 원적외선 조사수단은, 2개의 발생수단에 의해 구성되어도 좋다. 이 경우, 상기 원통부재에 설치된 원적외선 발생수단에 의해 구성된 제 1의 원적외선 조사수단과 상기 파이프수단의 내주면에 설치된 원적외선 발생수단에 의해 구성된 제 2의 원적외선 조사수단으로 이루어진다(청구항 11).

내연기관의 회전수(rpm)를 측정하는 계측수단과, 상기 계측수단의 계측결과에 근거하여 히터를 제어하는 제어수단을 설치하고, 관로의 외주 온도를 50 ~ 60℃의 범위로 제어하는 것이 바람직하다(청구항 12).

파이프수단은 도전성 파이프부재에 의해 형성되고, 상기 파이프부재를 전기적으로 접지한다(청구항 13). 실험에 의하면, 전기적 접지를 해제하면, 연비 저감효과가 대폭으로 저하하는 것이 확인되었다. 액체연료에 포함된 연료 분자의 클러스터는, 원적외선에 의해 미세화되는 것이 알려져 있지만, 원적외선에서 해방된 상태로 방치하면 다시 분자가 결합하여 클러스터로 되돌아 가는 것이 알려져 있다. 이 점에 관하여, 관로를 구성하는 파이프부재를 전기적으로 접지하면, 이것에 의해 연료분자의 클러스터를 미세화할 때 발생하는 전자 e^-를 외부에 방전하고, 또는 미세화할 때에 필요로 하는 전자 e^-를 외부에서 대전하기 때문에, 클러스터를 미세화한 상태에서 분자가 안정하는 것에 의해, 클러스터의 복원을 방해한다고 추측된다.

상기 유속생성수단은 생성한 복수의 유속을 관로 내부에서 서로 충돌시키도록 구성된다(청구항 14). 이것에 의해 액체연료가 교반되고, 관로의 중심부에 위치하는 부분의 액체연료와 외주측에 위치하는 부분의 액체연료가 혼합된다.

상기 유속생성수단은 관로를 차단하는 격벽으로 관통하여 설치한 복수의 오리피스(orifice)에 의해 구성되고, 상기 오리피스의 축선을 관로의 축선에 대하여 경사지게 서로 다른 방향을 향하도록 형성하는 것에 의해, 상기 오리피스를 통과하는 액체연료가 서로 다른 방향을 향하여 흐르는 복수의 유속을 생성하도록 구성된다(청구항 15). 이것에 의해 오리피스를 통과하는 액체연료의 복수의 유속이 하류측에서 서로 충돌하고, 액체연료를 적합하게 교반한다.

이때, 관로의 내부에 상기 격벽에 의해 구분되어 이루어진 상류측의 유실과 하류측의 유실의 한 쌍으로 이루어진 유로실을 구성하고, 상류측의 유실에서 액체연료의 유동압력을 축적하고, 격벽의 오리피스를 통과하는 것에 의해 생성된 복수의 유속을 하류측의 유실에서 혼합시키는 것이 바람직하다(청구항 16). 관로의 내부지름은 연료공급라인의 내부지름보다 크게 형성되어 있기 때문에, 관로를 흐르는 액체연료의 유속은 연료공급라인을 흐르는 액체연료의 유속보다 느리지만, 상류측의 유실에서 유동압력을 축적한 액체연료가 오리피스를 통과할 때 유속을 올리는 것에 의해, 복수의 유속이 하류측의 유실에서 적합하게 혼합하게 된다.

또한, 상기 복수의 유로실을 관로의 상류측과 하류측에 배치하고, 상츄륵의 유로실과 하류측의 유로실 사이를 규제판에 의해 차단하고, 상기 규제판에 정류(整流) 오리피스를 개설하는 것이 바람직하다(청구항 17). 이것에 의해 상류측의 유로실(상기 유로실에 설치된 하류측의 유실)에서 생성된 복수의 유속은 정류 오리피스를 통과하는 것에 의해 관로의 축선방향을 따라 흐르도록 정류(整流)되고, 하류측의 유로실(상기 유로실에 설치된 상류측의 유실)에 충전된다.

도 1은, 본 발명의 연료 개질 장치를 내연기관의 연료공급라인에 접속한 상태를 나타내는 설명도이다.

도 2는, 본 발명의 연료 개질 장치의 1 실시형태의 일부를 파단(破斷)하여 나타낸 사시도이다.

도 3은, 본 발명의 연료 개질 장치의 1 실시형태를 나타낸 종단면도이다.

도 4는, 본 발명의 연료 개질 장치의 본질적 부분을 단면으로 나타낸 사시도이다.

도 5는, 오리피스를 설치한 격벽을 나타낸 정면도이다.

도 6은, 본 발명을 사용한 실험 1의 결과를 나타낸 표이다.

도 7은, 실험 1의 결과를 나타낸 그래프이다.

도 8은, 본 발명을 사용한 실험 2의 결과를 나타낸 표이다.

도 9는, 실험 2의 결과를 나타낸 그래프이다.

도 10은, 본 발명을 사용한 실험 3의 결과를 나타내는 표이다.

도 11은, 실험 3의 결과를 나타내는 그래프이다.

도 12는, 본 발명의 연료 개질 장치의 다른 실시형태를 나타내는 종단면도이 다.

이하, 도면에 근거하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 선박용 디젤엔진으로 대표되는 내연기관(1)과 탄화수소계(석유계)의 액체연료(2)를 저장하는 연료탱크(3)는 서로 연료공급라인(4)과 연료귀환라인(5)에 의해 연결된다. 연료공급라인(4)에 펌프(6)가 설치되고, 연료탱크(3)의 액체연료(2)를 내연기관(1)에 공급한다. 내연기관(1)은 조속기(governor, 1a)에 의해 연료분사량을 제어하고, 나머지 분의 액체연료를 귀환라인(5)으로 되돌린다. 이 경우, 액체연료는 일본의 세제(稅制)상 "A중유(重油)"로 칭해지는 경유이다.

본 발명의 연료 개질 장치(7)는 상기 연료공급라인(4)에 있는 펌프(6)의 상류측에 설치되고, 연료공급라인(4)의 상류측라인(4a)과 하류측라인(4b) 사이에 접속되고, 액체연료(2)를 가득 찬 상태에서 통과시키는 관로(8)를 구비한다. 도 1에 나타낸 예의 경우, 연료 개질 장치(7)는 2개의 관로(8)를 병렬로 설치했지만, 1개라도 좋고, 또는 3개 이상도 좋다.

도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 연료 개질 장치(7)는 스테인레스 등의 도전성 금속판에 의해 형성된 케이싱(9)과, 상기 케이싱(9)의 내부에 배치된 파이프부재(10) 및 원통부재(11)를 설치한다.

파이프부재(10)는 내부지름(D1)을 약 85㎜φ, 축방향의 전체길이(L1)를 약 400㎜로 하는 철제 파이프이고, 두께가 얇게 형성되어 있고, 실험 예의 경우 두께는 약 2㎜이다. 이것에 의해 파이프부재(10)는 도전성을 갖고, 또한 원적외선의 투 과를 허용하는 것으로 되어 있다.

원통부재(11)는 내부지름(D2)을 약 145㎜φ로 하는 니켈크롬합금 등의 전기저항체로 이루어진 금속제 히터(11a)를 구성하고, 상기 파이프부재(10)와 동일 중심상에 배치되고, 상기 원통부재(11)와 파이프부재(10) 사이에 이간(離間) 거리(S)를 약 30㎜로 한 공간(13)을 형성한다. 또한, 원통부재(11)는 반으로 나누어진 상태로 분할된 반원통부재를 대향시키는 것에 의해 전체가 원통상태가 되도록 형성하는 것이 가능하다.

파이프부재(10)와 원통부재(11)는 동일 중심상에 배치된 상태에서, 양단을 플랜지(12a, 12b)에 의해 연결하고, 상기 플랜지(12a, 12b)를 케이싱(9)의 엔드플레이트(end plate, 9a, 9b)에 고정설치한다. 상기 플랜지(12a, 12b)는 직접 또는 간접으로 연료공급라인(4)의 상류측라인(4a)와 하류측라인(4b)의 각각에 접속된다. 이것에 의해, 파이프부재(10)는 상류측에서 하류측을 향하여 축방향으로 액체연료(2)를 가득 찬 상태로 흐르게 하는 관로(8)를 구성한다. 도시한 바와 같이, 파이프부재(10)의 내부지름(D1)에 의해 형성된 관로(8)의 직경(도시한 예의 경우, 약 85㎜φ)은 연료공급라인(4a, 4b)의 내부지름(도시한 예의 경우, 약 40㎜φ)보다도 상당히 크게, 1.5 ~ 2.5배(도시한 예의 경우, 약 2배)로 형성된다.

상기 히터(11a)를 구성하는 원통부재(11)는 내주면의 거의 전면에 용사(thermal spraying) 형성된 세라믹층에 의한 원적외선 발생수단(14)이 형성되고, 히터(11a)에 전류공급 제어수단(15)이 접속된다. 케이싱(9)의 외부에 전원 케이블(16)이 설치되고, 상기 전원케이블(16)에서 공급된 교류전류를 퓨즈(fuse)가 부착된 정류기(17)에 의해 직류전류에 정류한 후, 전류공급 제어수단(15)에 공급된다. 전류공급 제어수단(15)에는 케이싱(9)의 외부에서 조작가능한 설정온도 조절수단(18)이 설치되어 있다. 또한, 케이싱(9)의 외측에는 전원스위치(19)와 전원의 켜짐?꺼짐 상태를 표시하는 전원램프(20)가 설치되어 있다. 따라서, 전원스위치(19)를 켜짐으로 하면, 전원공급 제어수단(15)에서 공급된 전류에 의해 히터(11a)가 발열하고, 이것에 의해 가열된 원적외선 발생수단(14)에서 다량의 원적외선이 발생하고, 파이프부재(10)를 향하여 조사한다. 이것에 의해, 상기 공간(13)이 히터(11a)에 의해 가열될 뿐만 아니라, 공간(13)을 통하여 조사되는 원적외선의 복사열에 의해 파이프부재(10)가 가열된다. 또한, 이간(離間) 거리(S)를 24㎜ 이하로 하면, 원적외선 발생수단(14)과 파이프부재(10)가 너무 가깝고, 파이프부재(10)가 받는 원적외선의 복사열이 충분하지 않고, 36㎜ 이상으로 하면, 원적외선이 파이프부재(10)를 양호하게 투과하지 않는다. 따라서, 이간(離間) 거리(S)는 25 ~ 36㎜의 범위가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

원통부재(11)의 내측의 P점에는 열전대(thermo couple)로 이루어진 온도센서(21)가 설치되어 있고, 온도측정신호를 전류공급 제어수단(15)에 입력한다. 전류공급 제어수단(15)은 온도센서(21)로부터 온도측정신호를 수초의 간격, 예를 들면, 2초의 간격으로 감시하고, P점의 온도가 50 ~ 60℃의 범위에서 설정온도로 유지되도록 히터(11a)에 대한 전류의 공급을 제어한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 내연기관(1)과 연료 개질 장치(7) 사이에는 내연기관(1)의 회전수(rpm)를 측정하는 측정기(22)와 상기 측정기(22)의 측정신호를 받아 상기 전류공급 제어수단(15)을 제어하는 제어기(23)가 설치되어 있다. 이것에 의해, 내연기관(1)의 회전수(rpm)에 대응하여 상기 P점의 온도가 50 ~ 60℃의 범위에서 제어된다. 제어기(23)에는 내연기관(1)의 정보가 데이터로서 기록되어 있고, 해당 내연기관의 회전수(rpm)에 따른 가장 양호한 연비 저감률이 얻어지는 온도데이터에 근거하여, P점의 온도가 50 ~ 60℃의 범위에서 최적온도를 유지하도록 전류공급 제어수단(15)을 제어한다.

관로(8)를 구성하는 파이프부재(10)는 외주면의 전면에 내열성의 검은색 도료를 도장하는 것에 의해 원적외선 흡수층(24)을 형성한다. 일반적으로, 금속표면의 원적외선 흡수율은 금속표면이 원래 재질 그대로이면 15% 미만이지만, 도장 등의 표면처리에 의해 15% 이상으로 향상하고, 검은색 도장이면 40% 또는 그 이상으로 향상하는 것이 알려져 있다. 파이프부재(10)를 검은색으로 도장하는 것에 의해, 원통부재(11)에 설치된 원적외선 발생수단(14)에서 조사되는 원적외선은, 파이프부재(10)의 표면에서 거의 반사하지 않고, 흡수층(24)에 적합하게 흡수되고, 그 방사전열에 의해 파이프부재(10)를 가열한다. 또한, 파이프 부재(10)의 두께를 2㎜이하로 형성하는 것에 의해, 원적외선의 투과를 허용하기 때문에, 상기 흡수층(24)에 흡수된 원적외선이 상기 파이프 부재(10)를 투과하여 관로(8)에 진입한다.

케이싱(9)은 내면에 단열재(도시하지 않음)를 첨가하여 설치하고, 히터(11a)의 열이 케이싱(9) 외부로 새는 것을 방지한다. 위에서 서술한 바와 같이 모두 도전성의 금속에 의해 형성된 파이프부재(10)와 케이싱(9)은 서로 전기적으로 접속되어 있고, 또한 케이싱(9)을 외부에서 전기적으로 접지한다. 이것에 의해, 관로(8) 를 통과하는 액체연료가 전기적으로 접지된다.

관로(8)의 내부에는 철 등의 금속판으로 이루어진 격벽(25)에 의해 구분되어 있루어진 상류측의 유실(26)과 하류측의 유실(27)의 한 쌍으로 이루어진 유로실(28)이 형성되고, 이와 같은 유로실(28)의 복수(도시한 예의 경우는, 제 1 유로실(28a)과 제 2 유로실(28b)의 2개)를 상류측와 하류측에 배치하고, 서로 이웃하는 제 1 유로실(28a)의 유실(27)과 제 2 유로실(28b)의 유실(26) 사이에 철 등의 금속판으로 이루어진 규제벽(29)을 설치한다.

상기 격벽(25)은 내부지름을 약 5 ~ 10㎜φ로 한 다수의 오리피스(30)를 관통하여 설치하고, 상기 오리피스(30)의 축선을 관로(8)의 축선에 대하여 경사지게 함과 동시에, 복수의 오리피스(30)의 축선이 서로 다른 방향을 향하도록 형성되어 있다. 도시한 예의 경우, 도 5에 나타낸 바와 같이, 격벽(25)의 지름방향으로 연장하는 중심선(C)에 의해 2개로 나누어진 좌우의 제 1 영역(R1)과 제 2 영역(R2)의 서로에 있어서, 오리피스(30a, 30b)의 축선이 다른 방향으로 경사지도록 형성된다. 제 1 영역(R1)에 형성된 오리피스(30a)는 관로(8)의 상류에서 하류로 향하는 축선에 대하여 시계방향으로 경사하는 각도로 형성되고, 반대로, 제 2 영역(R2)에 형성된 오리피스(30b)는, 상기 축선에 대하여 반시계방향으로 경사하는 각도로 형성되어 있다. 따라서, 관로(8)를 흐르는 액체연료는 상류측의 유실(26)에서 유동압력이 축적되고, 이 상태에서 오리피스(30)를 통과한는 것에 의해, 하류측의 유실(27)의 유실(27)의 내부에 있어서, 오리피스(30a)에 의해 형성된 시계방향의 과류(F1)와, 오리피스(30b)에 의해 형성된 반시계방향의 과류(F2)를 생성하고, 이들 과류(F1. F2)를 상기 유실(27)의 하류측에서 서로 충돌시킨다.

상기 규제벽(29)은 중앙에 내부지름을 약 20 ~ 40 ㎜φ로 한 정류 오리피스(31)를 관통하여 설치한다. 따라서, 상류측의 제 1 유로실(28)의 유실(27)에서 생성된 복수의 유속(F1, F2)은, 정류 오리피스(31)를 통과하는 것에 의해 관로(8)의 축선방향을 따라 흐르도록 정류되고, 하류측의 제 2 유로실(28b)의 유실(26)에 충전된다. 제 2 유로실(28b)에 충전된 상태에서 흐르는 액체연료는 제 1 유로실(28a)에 대하여 위에서 서술한 바와 같이, 오리피스(30)를 통과하는 것에 의해 생성된 과류(F1, F2)를 하류측의 유실(27)의 내부에서 충돌시킨다.

액체연료가 관로(8)를 통과하는 동안, 히터(11a)를 제어하는 것에 의해 P점의 온도가 50 ~ 60℃의 범위에서 최적온도로 유지되고, 원적외선 발생수단(14)에서 발생한 원적외선이 공간(13)을 통하여 파이프부재(10)에 조사된다. 원적외선은 파이프부재(10)의 흡수층(24)에 흡수되고, 상기 파이프부재(10)를 가열함과 동시에, 상기 파이프부재(10)를 투과하여 관로(8)에 진입한다. 따라서, 액체연료는 적당 온도로 가열됨과 동시에, 원적외선의 조사를 받는 것에 의해 연료분자의 클러스터가 미세화된다.

파이프부재(10)가 전기적으로 접지되어 있기 때문에, 원적외선의 조사에 의해 연료분자의 클러스터가 미세화될 때에 발생하는 전자 e^-는 외부로 방전된다. 또는, 미세화될 때에 필요로 하는 전자 e^-는 외부에서 대전된다. 그 결과, 클러스터를 미세화한 상태에서 분자가 안정한다.

위에서 서술한 바와 같이 가열과 원적외선 조사의 환경 중에서, 액체연료는 유로실(28)의 상류측 유실(26)에서 유동압력을 축적하고, 격벽(25)의 오리피스(30)를 통과하여 하류측의 유실(27)에 진입할 때, 관로(8)의 축선에 대하여 경사짐과 동시에 서로 다른 방향을 향하여 흐르는 복수의 유속(F1, F2)을 생성한다. 복수의 유속(F1, F2)은, 상기 유실(27)의 하류측에서 서로 충돌시키게 되고, 이것에 의해, 관로(8)의 중심부와 외주측을 흐르는 액체연료를 서로 혼합한다. 이와 같은 작용은, 제 1 유로실(28a)과 제 1 유로실(28b)의 복수의 유로실에서 반복하여 행해진다. 그 결과, 관로(8)를 흐르는 액체연료의 전체가 균일하게 가열되고, 동시에 원적외선의 조사를 받는다. 또한, 복수의 유속(F1, F2)이 충돌하는 것에 의해, 액체연료에 포함된 기포가 세분화되고, 액체연료의 전체에 균일하게 분산된다.

내연기관의 회전수(rpm)를 올리기 위해서 조절판(throttle)을 열면, 액체연료의 유량이 증대하고, 연료공급라인(4)을 흐르는 연료의 유속이 올라가기 때문에, 액체연료가 관로(8)를 직선으로 통과할 때, 연료 개질 장치의 내부에 있어서 액체연료에 대한 가열시간과 원적외선의 조사시간이 짧아진다. 이점에 관하여, 본 발명은 위에서 서술한 바와 같이, 관로(8)의 내부지름을 연료공급라인(4)의 내부지름보다도 상당히 크게 형성하고, 오리피스(30)를 설치한 격벽(25)에 의해 구분되어 이루어진 유실(26, 27)로 이루어진 유로실(28a, 28b)을 설치한다. 따라서, 액체연료의 유량의 증대에 대응하여, 상류측의 유실(26)에서 유동압력을 높이고, 오리피스(30a, 30b)의 통과에 의해 생성된 과류(F1, F2)의 세기를 증가시켜 강하게 충돌시키는 것에 의해 교반하고, 이렇게 하여, 액체연료에 대한 가열과 원적외선의 조 사를 적합하게 행한다.

본 발명의 연료 개질 장치의 실제 기계와, 어선에 탑재된 선박용 디젤엔진을 사용하는 것에 의해, 연비 비교실험을 행하였기 때문에 그 결과를 보고한다. 어선의 우현과 좌현에 같은 선박용 디젤엔진을 2개 탑재하고, 한편의 엔진의 연료공급라인에는 본 발명의 연료 개질 장치를 접속하는데, 다른 편 엔진의 연료공급라인에는 본 발명의 연료 개질 장치를 접속하지 않은 상태에서, 2개의 엔진을 소정의 같은 회전수(rpm)로 구동하고, 500(rpm), 1000(rpm) 1200(rpm), 1500(rpm), 1800(rpm), 2000(rpm)의 6가지로 구동했을 때의 1시간 당 연료 소비량(연비)을 계측하고 비교하였다. 액체연료는 1개의 연료탱크에서 2개의 엔진에 공급되는 동일 경유(A중유)로 하였다. 연료 소비량은 도 1에 "IN"으로 나타내는 위치에서 유량계에 의해 계량한 연료 공급량으로부터, 도 1에 "OUT"으로 나타내는 위치에서 유량계에 의해 계량한 연료 귀환량을 뺀 값을 단위 리터로 기록하였다. 또한, 상기 엔진 회전수(rpm)의 6가지에 대하여, 연료 개질 장치(1)의 P점 온도를 50℃, 55℃, 60℃의 3가지로 유지한 상태에서, 각각의 연비를 계측하였다.

이와 같은 실험을 형식이 다른 3종류의 선박용 디젤엔진에 대하여 행한 결과에 대하여, 실험 1을 도 6 및 도 7에 나타내고, 실험 2를 도 8 및 도 9에 나타내고, 실험 3을 도 10 및 도 11에 나타낸다. 또한, 도 6, 8, 10의 표에 있는 "A"는 본 발명의 연료 개질 장치를 사용한 엔진의 연비를 나타내고, "B"는 본 발명의 연료 개질 장치를 사용하지 않은 엔진의 연비를 나타내고 있고, B에 대한 A의 연비저감률을 %로 나타낸다.

<실험 1> 도 6 및 도 7에 나타낸 실험 1은, 코마쯔디젤사 제품의 선박용 디젤엔진 "6M125AP-3"(최대출력 : 463.4kw(630ps)2300rpm)에 대하여 행하였다. 그 결과, 어업조업시의 정박중 회전수에 상당하는 아이들링 500(rpm)에서는, P점의 온도를 50℃, 55℃, 60℃중 어떤 것으로 유지한 경우에도, 본 발명의 연료 개질 장치를 사용하는 것에 의해, 사용하지 않는 경우에 비하여 8 ~ 9% 이상의 연비저감률이 확인되었다. 한편, 순행시 속도의 회전수에 상당하는 1000(rpm), 1200(rpm), 1500(rpm)에서는 P점의 온도를 50℃ 또는 65℃로 유지한 상태에서 15 ~ 25%의 양호한 연비 저감이 확인되었는데, 55℃로 유지하면, 연비 저감효과는 있지만, 50℃ 또는 60℃로 유지한 경우에 비하여 저하하는 것이 확인되었다. 이와 반대로, 1800(rpm)일 때는 P점 온도를 55℃로 유지한 상태에서 12% 이상의 양호한 연비 저감이 확인되었지만, 50℃ 또는 60℃로 유지하면 3% 이하로 저하하는 것이 확인되었다. 또한, 최대회전에 가까운 2000(rpm)일 때는, P점의 온도를 50℃로 유지한 상태에서 13% 이상의 양호한 연비 저감이 확인되었지만, 55℃ 또는 60℃로 유지하면 3% 이하로 저하하는 것이 확인되었다.

도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 실험 1에 사용한 기종의 엔진의 경우, P점의 온도는 엔진 회전수가 500(rpm)일 때는 50℃(50℃가 최적이지만 55℃ 또는 60℃에서도 양호하다), 1000(rpm)일 때는 60℃(60℃가 최적이지만 50℃에서도 양호하다), 1200(rpm)일 때는 50℃(50℃가 최적이지만 60℃에서도 양호하다), 1500(rpm)일 때는 60℃(60℃가 최적이지만, 50℃에서도 양호하다), 1800(rpm)일 때는 55℃, 2000(rpm)일 때는 50℃로 각각 유지하는 것에 의해, 최고 양호한 연비저감률이 얻 어진다. 따라서, 이와 같은 데이터에 근거한 프로그램을 제어기(23)에 짜 넣고, 엔진의 회전수(rpm)에 대응하여 P점을 최적인 온도로 유지하도록 전류공급 제어수단(15)에 지령을 주어, 히터(11a)를 제어하도록 구성하는 것이 좋다.

<실험 2> 도 8 및 도 9에 나타낸 실험 2는, 코마쯔디젤사 제품의 선박용 디젤엔진 "6M125A-3"(최대출력 : 434kw(590ps)2200rpm)에 대하여 행하였다. 그 결과, 어업조업시의 정박중 회전수에 상당하는 아이들링 500(rpm)에서는, P점의 온도를 50℃로 유지한 상태에서 10% 이상의 연비저감률이 확인되었다. 한편, 순행시 속도의 회전수에 상당하는 1000(rpm), 1200(rpm), 1500(rpm)에서는 P점의 온도를 50℃또는 60℃로 유지한 상태에서 15 ~ 25%의 양호한 연비 저감이 확인되었는데, 55℃로 유지하면, 연비 저감효과는 있지만, 50℃ 또는 60℃로 유지한 경우에 비하여 저하하는 것이 확인되었다. 이와 반대로, 1800(rpm)일 때는 P점 온도를 55℃로 유지한 상태에서 4% 이상의 연비 저감이 확인되었지만, 50℃ 또는 60℃로 유지하면 저하하는 것이 확인되었다. 또한, 최대회전에 가까운 2000(rpm)일 때는, P점의 온도를 50℃로 유지한 상태에서 13% 이상의 양호한 연비 저감이 확인되었지만, 55℃ 또는 60℃로 유지하면 저하하는 것이 확인되었다.

도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 실험 2에 사용한 기종의 엔진의 경우, P점의 온도는 엔진 회전수가 500(rpm)일 때는 50℃, 1000(rpm)일 때는 60℃(60℃가 최적이지만 50℃에서도 양호하다), 1200(rpm)일 때는 50℃(50℃가 최적이지만 60℃에서도 양호하다), 1500(rpm)일 때는 60℃(60℃가 최적이지만, 50℃에서도 양호하다), 1800(rpm)일 때는 55℃, 2000(rpm)일 때는 50℃로 각각 유지하는 것에 의해, 최고 양호한 연비저감률이 얻어진다. 즉, 실험 1의 엔진과 같은 결과가 된다. 따라서, 이와 같은 데이터에 근거한 프로그램을 제어기(23)에 짜 넣고, 엔진의 회전수(rpm)에 대응하여 P점을 최적인 온도로 유지하도록 전류공급 제어수단(15)에 지령을 주어, 히터(11a)를 제어하도록 구성하는 것이 좋다.

<실험 3> 도 10 및 도 11에 나타낸 실험 3은, 코마쯔디젤사 제품의 선박용 디젤엔진 "6M122AP-1"(최대출력 : 441㎾(600ps)2300rpm)에 대하여 행하였다. 그 결과, 어업조업시의 정박중 회전수에 상당하는 아이들링 500(rpm)에서는, P점의 온도를 50℃로 유지한 상태에서 약 20%의 뛰어난 연비저감률이 확인되었지만, 55℃ 또는 60℃에서는 저하하는 것이 확인되었다. 한편, 순행시 속도의 회전수에 상당하는 1000(rpm), 1200(rpm), 1500(rpm)에서는 P점의 온도를 50℃ 또는 60℃로 유지한 상태에서 15 ~ 32%의 양호한 연비 저감이 확인되었는데, 55℃로 유지하면 연비 저감효과는 있지만, 50℃ 또는 60℃로 유지한 경우에 비하여 저하하는 것이 확인되었다. 이와 반대로, 1800(rpm)일 때는 P점 온도를 55℃로 유지한 상태에서 7% 이상의 연비 저감이 확인되었지만, 50℃ 또는 60℃로 유지하면 저하하는 것이 확인되었다. 또한, 최대회전에 가까운 2000(rpm)일 때는, P점의 온도를 50℃로 유지한 상태에서 12% 이상의 양호한 연비 저감이 확인되었지만, 55℃ 또는 60℃로 유지하면 저하하는 것이 확인되었다.

도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 실험 3에 사용한 기종의 엔진의 경우, P점의 온도는 엔진 회전수가 500(rpm)일 때는 50℃, 1000(rpm)일 때는 50℃(50℃가 최적이지만 60℃에서도 양호하다), 1200(rpm)일 때는 60℃(60℃가 최적이지만 50℃ 에서도 양호하다), 1500(rpm)일 때는 60℃(60℃가 최적이지만, 50℃에서도 양호하다), 1800(rpm)일 때는 55℃, 2000(rpm)일 때는 50℃로 각각 유지하는 것에 의해, 최고 양호한 연비저감률이 얻어진다. 따라서, 이와 같은 데이터에 근거한 프로그램을 제어기(23)에 짜 넣고, 엔진의 회전수(rpm)에 대응하여 P점을 최적인 온도로 유지하도록 전류공급 제어수단(15)에 지령을 주어, 히터(11a)를 제어하도록 구성하는 것이 좋다.

도 12는, 본 발명에 관한 연료 개질 장치(1)의 다른 실험형태를 나타내고 있다. 위에서 서술한 실시형태와 서로 다른 부분만을 설명하면, 원통부재(11)는 세라믹에 의해 형성되고, 상기 원통부재(11)와 파이프부재(10) 사이의 공간(13)에 히터(11b)를 설치한다. 따라서, 히터(11b)에 의해 가열된 원통부재(11)가 내주면에서 원적외선을 발생하는 제 1의 원적외선 발생수단(14a)을 구성한다. 또한, 철제의 파이프부재(10)는 내주면의 거의 전면에 용사(溶射) 형성된 세라믹층에 의해, 제 2의 원적외선 발생수단(14b)을 구성한다. 따라서, 이 실시형태에 의하면, 제 1의 원적외선 발생수단(14a)에서 파이프부재(10)를 향하여 제 1의 원적외선이 조사되고, 파이프부재(10)를 가열함과 동시에, 제 1의 원적외선의 일부를 파이프부재(10)에 투과시켜 관로(8)에 진입시킨다. 또한, 제 2의 원적외선 발생수단(14b)에서 제 2의 원적외선이 관로(8)의 내부에 조사된다. 그 밖의 구성 및 작용은 위에서 서술한 실시형태와 동일하다.

Claims

연료공급라인(4)을 지나 내연기관(1)에 공급된 탄화수소계의 액체연료(2)를 완전연소하기 쉬운 연료로 개질하는 연료 개질 방법에 있어서,

상기 연료공급라인(4)의 도중에 설치한 파이프부재(10)에 의해 형성된 관로(8)에 액체연료(2)를 가득 채운 상태에서 상기 관로(8)의 축방향으로 흐르게 하는 연료유동공정과,

상기 파이프부재(10)의 외주에 형성된 공간(13)을 히터(11a,11b)로 가열함과 동시에 상기 공간(13)을 통해 소정 거리(S) 만큼 이격된 위치에서 상기 파이프부재(10)의 전체 외주로 향하여 원적외선을 발생시키는 것에 의해, 상기 공간(13)의 열과 상기 원적외선의 복사열에 의해 파이프부재(10)의 전체 외주를 가열하는 가열공정 및 상기 파이프부재(10)를 투과하여 진입하는 원적외선을 상기 관로(8)의 전체 외주에서 액체연료(2)로 원적외선을 조사하는 원적외선 조사공정과,

상기 원적외선의 조사환경을 흐르는 액체연료(2)에 관하여, 관로(8)의 축선에 대하여 경사짐과 동시에 서로 평행하지 않도록 다른 방향으로 향해 흐르는 복수의 유속(F1,F2)을 생성하고,

복수의 유속(F1,F2)을 하류측으로 충돌시키고 정류 오리피스(31)를 통과시키는 것에 의해 액체연료의 흐름을 관로(8)의 축선방향으로 이어지도록 정류 후에 다시 관로(8)의 축선에 대하여 경사짐과 동시에 상호 평행하지 않도록 다른 방향으로 복수의 유속(F1,F2)을 생성하고, 복수의 유속(F1,F2)을 하류측으로 충돌시키는 것을 특징으로 하는 연료 개질 방법.
제 1항에 있어서, 상기 파이프부재(10)와, 상기 파이프부재(10)의 외주에 동심원 형상으로 배치되는 원통부재(11)의 사이에, 상기 파이프부재(10)와 원통부재(11)의 이격 거리(S)를 25 ~ 36mm의 범위로 하는 공간(13)을 형성하고,

상기 원통부재(11)에 의해 히터(10a)를 형성함과 동시에 상기 원통부재(11)의 내주면의 전체면에 설치된 세라믹층에 의해 원적외선발생수단(14)을 형성하고,

상기 가열공정 및 원적외선조사공정은 상기 원통부재(11)의 히터(11a)에 의해 상기 공간(13)을 가열함과 동시에 상기 원통부재(11)의 원적외선 발생수단(14)으로부터 상기 공간(13)을 통해 파이프부재(10)에 원적외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 연료 개질 방법.
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제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 가열공정에서 관로(8)의 외주 온도를 50 ~ 60℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 연료 개질방법.
제 1항 또는 2항에 있어서, 내연기관(1)의 회전수(rpm)에 대응하여, 관로(8)의 외주 온도를 50 ~ 60℃의 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 개질 방법.
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연료공급라인(4)을 지나 내연기관(1)에 공급된 탄화수소계의 액체연료(2)를 완전연소하기 쉬운 연료로 개질하는 연료 개질 장치에 있어서,

상기 연료공급라인(4)의 상류측라인(4a)과 하류측라인(4b) 사이에 접속되어 액체연료(2)를 가득 채운 상태에서 축방향으로 흐르게 하는 관로(8)를 형성하는 파이프부재(10)와,

상기 파이프부재(10)의 외주에 소정의 이격거리(S) 만큼 이격하여 배치된 것에 의해 소정 공간(13)을 형성한 상태에서 상기 파이프부재(10)의 전체 외주를 포위하는 원통부재(11)와,

상기 원통부재(11)의 내주면에 설치되는 원적외선 발생수단(14)과,

상기 원적외선 발생수단(14) 및 상기 공간(13)을 가열하는 히터(11a,11b)를 구비하고,

상기 히터로 가열되는 공간(13)의 열과 상기 원적외선의 복사열에 의해 파이프부재(10)의 전체 외주를 가열함과 동시에 파이프부재(10)를 투과하여 진입하는 원적외선을 상기 관로의 전체 외주로부터 액체연료로 조사시키도록 구성되고,

상기 관로(8)는, 격벽(25)에 의해 구성되는 상류측의 유실(26)과 하류측의 유실(27)을 구비하는 유로실(28)을 설치하고,

상기 격벽(25)에 복수의 오리피스(30)를 형성함과 동시에 복수의 오리피스(30)의 축선을 관로(8)의 축선에 대해 경사지고 동시에 상호 평행하지 않도록 다른 방향으로 향해 형성하고,

상기 오리피스(30)를 통과하는 액체연료(2)에 의해 복수의 유속(F1,F2)을 생성하고 생성된 복수의 유속(F1,F2)을 하류측의 유실(27)에 있어서 충돌시키도록 구성되고,

상기 유로실(28)의 한 쌍을 상류측과 하류측에 배치하는 것에 의해 제1 유로실(28a)과 제2 유로실(28b)을 구성함과 동시에 상기 제1 유로실(28a)과 제2 유로실(28b)의 사이에 설치된 규제벽(29)의 중앙에 정류 오리피스(31)를 형성하고, 상기 제1 유로실(28a)의 하류측의 유실(27)에서 상기 제2 유로실(28b)의 상류측 유실(26)로 유입하는 액체연료의 흐름을 상기 정류오리피스(31)에 의해 관로(8)의 축선방향으로 향해 정류하도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 개질 장치.
제 9항에 있어서, 상기 파이프부재(10)는 원적외선의 투과를 허용하는 금속제 파이프부재에 의해 형성됨과 동시에,

상기 파이프부재(10)의 외주면에 내열성의 흑색도료를 도장하는 것에 의해 원적외선 흡수층(24)을 형성하고,

상기 파이프부재(10)와, 상기 파이프부재(10)의 외주에 동심원 형상으로 배치되는 원통부재(11)의 사이에, 상기 파이프부재(10)와 원통부재(11)의 이격 거리(S)를 25 ~ 36mm의 범위로 하는 공간(13)을 형성하고,

상기 원통부재(11)에 의해 히터(10a)를 형성함과 동시에 상기 원통부재(11)의 내주면의 전체면에 설치된 세라믹층에 의해 원적외선발생수단(14)을 형성하고,

상기 원통부재(11)의 히터(11a)에 의해 상기 공간(13)을 가열함과 동시에 상기 원통부재(11)의 원적외선 발생수단(14)으로부터 상기 공간(13)을 통해 파이프부재(10)에 원적외선을 원적외선 흡수층(24)에 흡수시키는 것에 의해 파이프부재(10)를 가열하고, 상기 파이프부재(10)를 투과한 원적외선을 관로(8) 내부의 액체연료(2)에 조사하도록 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 개질 장치.
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제 9항 또는 10항에 있어서, 내연기관(1)의 회전수(rpm)를 측정하는 계측수단(22)과, 상기 계측수단의 계측결과에 근거하여, 히터를 제어하는 제어수단(23)을 구비하고, 관로(8)의 외주 온도를 50 ~ 60℃의 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 개질 장치.
제 9항 또는 10항에 있어서, 상기 파이프부재(10)를 도전성의 파이프부재에 의해 구성함과 동시에 상기 파이프부재(10)를 전기적으로 접지하고 관로(8)를 통과하는 액체연료를 전기적으로 접지시키도록 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 개질 장치.
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제 9항 또는 10항에 있어서, 상기 복수의 오리피스(30)는 관로(8)의 상류에서 하류로 향하는 축선에 대하여 시계방향으로 경사지는 각도로 형성되는 오리피스(30a)와, 상기 관로(8)의 상류에서 하류로 향하는 축선에 대하여 반시계방향으로 경사지는 각도로 형성되는 오리피스(30b)를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 개질장치.
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