KR100237234B1 - 분사액체의 무화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러의 연료분사구에서 분사되는 액체분사연료 및 소화기노즐에서 분사되는 소화수를 넓게 퍼지면서 미세하게 무화(霧化)되도록 하는 분사액체의 무화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코안다노즐부를 구비한 무화장치의 내측에서 와류가 형성되도록 압축공기를 내향경사방향으로 압입시켜서 분사액체가 아주 작은 미세한 입자로 무화되면서 넓게 퍼져나가도록 함으로서, 보일러의 경우에는 액체분사연료가 연소기에서 완전연소가 이루어질 수 있도록 하고, 소화기의 노즐에 적용할 경우에는 선박 및 건물의 실내등과 같은 좁은 공간에서 발생되는 화재를 효과적으로 진압할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 본 발명에 의한 분사액체의 무화장치는, 보일러의 분사구(1) 및 소화기의 노즐에서 분사되는 분사액체를 무화 분사시키는 분사액체의 무화장치를 구성함에 있어서, 상부 중심부에 상광하협 형태의 유입구멍(32)이 형성되고, 그 유입구멍(32)의 말단부에는 하측으로 갈수록 넓어지는 코안다노즐부(35)를 형성하며 그 하측에 확산공간부(34)를 구비한 디퓨저(3)의 상면에는 다수개의 스파이럴슬릿(31)이 일정간격으로 배열형성되고, 디퓨저(3)의 하부일측 소정위치에는 다수개의 압축공기유입구멍(33)이 내향경사지게 형성되며, 상기 다수개의 압축공기유입구멍(33)의 선단부에는 디퓨저(3)의 내측에서 와류를 형성하게하는 하부압축공기압입구(5)가 내향경사지게 설치되고, 상기 디퓨저(3)의 상부에는 상부중심부에 분사구(1)로 부터 분사되는 분사액체가 유입구멍(32)으로 유입되게하는 분사구멍(21)이 상광하협 형태로 형성되며, 일측 소정위치에는 상부압축공기압입구(4)가 내향경사지게 설치된 캡형태의 상부터버(2)가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

분사액체의 무화장치

본 발명은 보일러의 연료분사구에서 분사되는 액체분사연료 및 소화기노즐에서 분사되는 소화수를 넓게 퍼지면서 미세하게 무화(霧化)되도록 하는 분사액체의 무화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코안다노즐부를 구비한 무화장치의 내측에서 와류가 형성되도록 압축공기를 내향경사방향으로 압입시켜 분사액체가 아주 작은 미세한 입자로 무화되면서 넓게 퍼져나가도록 함으로서, 보일러의 경우에는 액체분사연료가 연소기에서 완전연소가 이루어질 수 있도록 하고, 소화기의 노즐에 적용할 경우에는 선박 및 건물의 실내등과 같은 좁은 공간에서 발생되는 화재를 효과적으로 진압할 수 있도록 하기 위한 것이다.

일반적으로 보일러의 연소기로 연료를 공급하는 분사구나 소화기의 소화기노즐(이하, 분사구로 통칭함)은 내경이 선단부로 갈수록 좁아지는 노즐형태로 형성되어서 고압으로 분사되는 분사액체는 노즐형태의 분사구에서 액적상태로 멀리 분사되게 된다.

그러나, 상기 노즐형태의 분사구에서 분사되는 분사액체는 분사구의 중앙부분에서 분출되는 분사액체는 액적상태로 다량이 분사되므로 보일러의 경우에는 연소효율이 저하되는 문제가 있고, 소화기의 경우에는 분출되는 물줄기가 굵고 길게 뻗쳐 나가기 때문에 먼거리의 화재진압에는 효과가 있으나, 선박의 실내나 건물의 실내와 같이 좁은 공간에서는 물줄기가 한곳으로 집중되므로 소화수의 소비량은 맣으나 화재진압에는 비효율적인 문제점을 지니고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결 하기위한 것으로서, 본 발명의 목적은 분사구에서 분사되는 분사액체가 코안다효과와 와류에 의해 미세한 입자로 무화되면서 넓게 퍼지면서 분사되어 보일러의 연소효율을 대폭 향상 시킬 수 있슴은 물론이고, 소화기에 적용할 경우에는 화재진압을 효과적으로 수행할 수 있도록 하는 분사액체의 무화장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 보일러의 분사구(1) 및 소화기의 노즐에서 분사되는 분사액체를 무화 분사시키는 분사액체의 무화장치를 구성함에 있어서, 상부 중심부에 상광하협 형태의 유입구멍(32)이 형성되고, 상기 유입구멍(32)의 말단부에는 하측으로 갈수록 넓어지는 코안다노즐부(35)를 형성하며 그 하측에 확산공간부(34)를 구비한 디퓨저(3)의 상면에는 분사구(1)에서 분사되는 분사액체가 유입구멍(32)으로 회전식으로 유입되도록 다수개의 스파이럴슬릿(31)이 일정간격으로 배열형성되고, 디퓨저(3)의 하부일측 소정위치에는 확산공간부(34)에서 확산되면서 무화되는 분사액체입자 중의 큰 입자를 와동시켜 미립화하는 하부압축공기압입구(5)가 내향경사지게 설치된다.

그리고, 상기 디퓨저(3)의 상부에는 상부중심부에 분사구(1)로 부터 분사되는 분사액체가 유입구멍(32)으로 유입되게하는 분사구멍(21)이 상광하협 형태로 형성되며, 일측 소정위치에는 분사구(1)에서 분사되는 분사액체가 유입구멍(32)으로 회전식으로 유입되도록 압축공기를 주입시키는 상부압축공기압입구(4)가 내향경사지게 설치된 상부커버(2)가 설치된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 나타내는 단면도.

도 2는 도 1의 "A-A"선 단면도.

도 3은 도 1의 "B-B"선 단면도.

도 4는 도 1의 "a"부를 발췌하여 확대도시한 평면도.

도 5는 본 발명의 제이실시예를 나타내는 단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1. 분사구

2. 상부커버 21. 분사구멍 22. 에어챔버

3. 디퓨저 31. 스파이럴슬릿 32. 유입구멍

33. 압축공기압입구멍 34. 확산공간부 35. 코안다노즐부

4. 상부압축공기압입구 41. 스파이럴홈

5. 하부압축공기압입구 51. 스파이럴홈

6. 패킹 10. 무화장치

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 나타내는 단면도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 "A-A"선 및 "B-B"선 단면도이며, 도 4는 도 1의 "a"부를 발췌하여 확대도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 제이실시예를 나타내는 단면도이다.

도 1내지 도 4에서 보는 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 분사액체의 무화장치는 분사액체를 분사공급하는 분사구(1)의 선단부에 설치되며, 상기 분사액체의 무화장치는 압축공기가 내측으로 압입되는 상협하광형태의 디퓨저(3)와, 디퓨저(3)의 상부에 설치되며 압축공기가 내측으로 유입되는 캡형태의 상부커버(2)로 이루어진다.

상기 디퓨저(3)는 상부 중심부에 소정깊이의 상광하협 형태의 유입구멍(32)이 형성되고, 그 유입구멍(32)의 말단부에는 하측으로 갈수록 넓어지는 코안다노즐부(35)가 형성되어 코안다노즐부(35)를 통과하는 분사액체가 코안다노즐부(35)의 내벽으로 부착되게하며, 그 하측에는 확산공간부(34)가 형성되어 상기 분사액체가 하측으로 확산되도록 되어있다.

그리고, 상기 디퓨저(3)의 상면에는 도 4와 같이 분사구(1)에서 분사되는 분사액체가 유입구멍(32)으로 회전식으로 유입되도록 하는 다수개의 스파이럴슬릿(31)이 일정간격으로 배열형성되어 있다.

또한, 상기 디퓨저(3)의 하부일측 소정위치에는 다수개의 압축공기유입구멍(33)이 내향경사지게 형성되며, 이 다수개의 압축공기유입구멍(33)의 주입측 선단부에는 디퓨저(3)의 내측에서 와류를 형성하게하는 하부압축공기압입구(5)가 내향경사지게 설치되어 확산공간부(34)에서 확산되면서 무화되는 분사액체입자 중의 큰 입자를 와동(渦動)시키도록 설치되어 있다.

그리고, 상기 디퓨저(3)의 상부에 설치되는 캡형태의 상부커버(2)는 상부중심부에 분사구(1)로 부터 분사되는 분사액체가 디퓨저(3)의 유입구멍(32)으로 유입되게하는 분사구멍(21)이 상광하협 형태로 형성되며, 일측 소정위치에는 분사구(1)에서 분사되는 분사액체가 유입구멍(32)으로 회전식으로 유입되도록 압축공기를 주입시키는 상부압축공기압입구(4)가 내향경사지게 설치되어 있다.

이때, 상기 디퓨저(3)의 상면과 상부커버(2)의 내측 저면과는 미세한 틈새를 두고 설치되어 상부커버(2)의 내측과 디퓨저(3)의 상부외주연 사이에는 에어쳄버(22)가 형성되게 된다.

도 5에 도시된 본 발명의 제이실시예는 도 1내지 도 4에 도시된 일실시예의 분사액체의 무화장치와 동일하나, 단지 다른점은 상부압축공기압입구(4)와 하부압축공기압입구(5)의 내주연에 스파이럴홈(41)(51)이 각각 형성되어서 각각의 상부압축공기압입구(4)와 하부압축공기압입구(5)로 압입되는 압축공기가 와류를 일으키며 압입될 수 있도록 되어 있다.

도면부호중 미설명부호 "6"은 패킹이고, "10"은 무화장치이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 1내지 도 4에 도시된 일실시예의 분사액체의 무화장치부터 살펴보기로 한다.

분사구(1)로 부터 분사액체가 분사되면, 이 분사되는 분사액체는 상부커버(2)의 분사구멍(21)을 통해 상부커버(2)의 내측으로 유입되면서 디퓨저(3)의 유입구멍(32)으로 유입되게 된다.

이때, 상부커버(2)의 일측에 내향경사지게 설치된 상부압축공기압입구(4)로 부터 압축공기가 경사방향으로 상부커버(2)의 내측 즉, 에어챔버(22)로 유입되기 때문에 이 압축공기는 도 2 및 도 4에서와 같이 상부커버(2)의 내주면을 따라 회전식으로 유입되며, 이렇게 유입되는 압축공기는 미세한 틈새를 구비한 에어챔버(22)에서 압축되면서 디퓨저(3)의 상면과 상부커버(2)의 내측저면과의 미세한 틈새를로 빠져나가게 된다.

상기 틈새는 디퓨저(3)의 상면과 상부커버(2)의 내측저면과의 틈새를 말하며, 상기 틈새로 빠져나가는 압축공기는 에어챔버(22)에서 압축되어 회전하면서 유입되므로 디퓨저(3)의 상면에 형성된 다수개의 스파이럴슬릿(31)을 통하여 디퓨저(3)의 중앙상부에 형성된 유입구멍(32)으로 회전식으로 액적입자가 분쇄되어 흩어지면서 유입이 이루어 진다.

상기한 바와 같이 분사구(1)에서 분사되는 분사액체가 직진하여 디퓨저(3)의 유입구멍(32)으로 분사유입되는 상황에서 상부압축공기압입구(4)로 부터 유입되는 압축공기가 회전식으로 유입구멍(32)로 유입되므로 유입구멍(32)로 유입되는 분사액체가 와류를 일으키며 디퓨저(3)의 코안다노즐부(35)를 통해 확산공간부(34)로 확산되어 분사액체가 미세하게(1 마이크로미터 이하) 흩어지면서 퍼져 나가게 된다.

상기와 같이 하측으로 갈수록 직경이 확대되는 코안다노즐부(35)에서 상기 분사액체는 상협하광형태의 내벽면으로 부착되려는 성질(코안다이론)에 의해 퍼져나가면서 미립화 되어 무화되고, 이렇게 무화되는 분사액체는 상기 회전식으로 유입되는 압축공기에 의해 확산공간부(34)의 하측으로 소용돌이 형태로 하향확산됨에 따라 유입구멍(32)로 분사유입되는 분사액체는 아주 작은 미립자로 무화되면서 하강하게 된다.

이때, 하향확산되며 무화되는 분사액체입자중에 비교적 입자가 큰 분사액체입자는 코안다노즐부의 영향과 원심력에 의해 확산공간부(34)의 내벽측으로 붙으면서 하향확산하게 되는데, 디퓨저(3)의 하부일측에 내향경사지게 설치된 하부압축공기압입구(5)를 통해 확산공간부(34)의 하단부 내주면방향으로 압축공기가 압입되므로 도 3에서 보는 바와 같이 회전을 하면서 와동을 가속화시켜 상기 입자가 큰 분사액체가 미세하게 쪼개지며 미세한 입자화 된다.

이렇게, 상기 하부압축공기압입구(5)를 통해 확산공간부(34)의 내주면으로 압입되는 압축공기는 다수개의 작은 압축공기유입구멍(33)을 통해 확산공간부(34)의 내측으로 빠른 속도로 유입되므로 상기 큰 분사액체입자가 빠른 속도로 유입되는 압축공기에 의해 미세하게 쪼개지면서 미세한 입자로 무화되는 것이다.

상기와 같이 미세한 입자로 무화되며 넓게 퍼져 나가기 때문에 분사액체를 소화기의 소화수로 적용할 경우에 선박이나 건물의 실내와 같은 비교적협소한 공간에서 발생된 화재를 효과적으로 진압할 수 있고, 보일러에 적용할 경우에는 상기 무화된 분사액체가 도면에 도시되지 않은 연소기로 유입되면서 완전연소가 되게 되는 것이다.

그리고, 도 5에 도시된 본 발명의 제이실시예의 경우에는 일실시예와 동일하게 작용이 이루어지나, 상부압축공기압입구(4)와 하부압축공기압입구(5)의 내주연에 각기 스파이럴홈(41)(51)이 형성되어 있어서 상기 상하부압축공기압입구(4)(5)를 통하여 유입되는 압축공기가 와류를 일으키며 압입되므로 코안다노즐부(35)부터 확산공간부(34)의 내측에서 와류를 강력하게 일으켜서 분사액체를 더욱더 완벽하게 분쇄 무화시킬 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 분사액체의 무화장치는, 디퓨저이 내측상부에서 이루어지는 코안다효과와 와류가 형성되도록 압입되는 압축공기에 의해 분사구에서 분사되는 분사액체가 압축공기와 완벽하게 혼합되면서 완벽하게 무화가 되어 연소기에서 완전연소가 가능하게 하는 매우 특출한 효과가 있는 것이다.

또한, 선박의 실내나 건물의 실내와 같이 협소한 공간에서 화재가 발생하였을 경우에 무화된 분사액체가 미세하게 무화되면서 넓게 확산되므로 화재진압시 소화수의 소모량을 절감시키면서도 효과적으로 화재를 진압시킬 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 보일러의 분사구(1) 및 소화기의 노즐에서 분사되는 분사액체를 무화 분사시키는 분사액체의 무화장치를 구성함에 있어서,

   상부 중심부에 상광하협 형태의 유입구멍(32)이 형성되고, 그 유입구멍(32)의 말단부에는 하측으로 갈수록 넓어지는 코안다노즐부(35)를 형성하며 그 하측에 확산공간부(34)를 구비한 디퓨저(3)의 상면에는 다수개의 스파이럴슬릿(31)이 일정간격으로 배열형성되고, 디퓨저(3)의 하부일측 소정위치에는 다수개의 압축공기유입구멍(33)이 내향경사지게 형성되며, 상기 다수개의 압축공기유입구멍(33)의 선단부에는 디퓨저(3)의 내측에서 와류를 형성하게하는 하부압축공기압입구(5)가 내향경사지게 설치되고,

   상기 디퓨저(3)의 상부에는 상부중심부에 분사구(1)로 부터 분사되는 분사액체가 유입구멍(32)으로 유입되게하는 분사구멍(21)이 상광하협 형태로 형성되며, 일측 소정위치에는 상부압축공기압입구(4)가 내향경사지게 설치된 캡형태의 상부커버(2)가 설치된 것을 특징으로 하는 분사액체의 무화장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 상하부압축공기압입구(4)(5)의 내주연에는 스파이럴홈(41)(51)이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 분사액체의 무화장치.