KR100556119B1 - 물을 연료로 이용하는 연소시스템 및 연소방법 - Google Patents

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KR100556119B1 KR1020040006498A KR20040006498A KR100556119B1 KR 100556119 B1 KR100556119 B1 KR 100556119B1 KR 1020040006498 A KR1020040006498 A KR 1020040006498A KR 20040006498 A KR20040006498 A KR 20040006498A KR 100556119 B1 KR100556119 B1 KR 100556119B1
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Abstract

본 발명은 하단의 버너로부터 공급되는 열에 의해 외부로부터 적당한 양이 지속적으로 공급되는 물을 수소와 산소의 혼합가스로 분해하여 연소시키도록 함으로써 최소의 연료비로 최대의 열량을 얻을 수 있도록 한 물을 연료로 이용하는 연소시스템 및 연소방법에 관한 것이다.
상기의 본 발명은,
본체의 외주면에는 보온 단열층을 형성하고,
상기 보온 단열층의 내부 하단에는 외부로부터 소량씩 공급되는 물이 외부로 빠져나가는 열에 의해 얼마간 예열되도록 하는 물공급부를 설치하고,
상기 물공급부의 상단에는 과열증기 공급부를 형성하여 외부로 빠져나가는 열에 의해 물이 증기로 변환되도록 하고,
상기 과열증기 공급부의 내부에는 축열실을 형성하여 하단의 버너와 내부의 연소실에서 발생되는 열에 의해 과열증기 공급부에 다수 형성된 미세한 증기 공급구를 통하여 공급되어 내부의 공간을 통과하는 증기가 혼합가스로 변환되도록 하고,
상기 축열실의 내부에는 철크롬판으로 형성한 다수의 열전달 및 광반사 날개가 위치하는 연소실을 형성하여 상기의 혼합가스를 연소시키도록 하고,
상기 연소실의 내부에는 분해가스 생산실 및 팽창실을 형성하여 상기의 과열증기 공급부로부터 증기 공급관을 통한 과열증기를 공급받아 혼합가스로 변환하여 외부의 연소실로 공급하는 동시에 상단의 토출구로 토출시키도록 하고,
상기 연소실 및 분해가스 생산실의 하단에는 버너를 설치하고,
상기 버너의 화염이 상승하는 주위의 상면에는 원주상으로 채반을 설치하여 외부로부터 물공급부로 공급되는 물의 일부가 소량씩 흘러 증발되도록 하고,
상기 버너의 바로 상단에는 열확산판을 설치하여 화염과 열이 주위로 퍼지도록 하고,
상기 열확산판의 바로 위에는 철크롬망을 꼬아서 형성한 제1 재연소망을 넓게 형성하여 상승되는 혼합가스의 재연소가 넓은 범위에서 이루어지도록 하고,
상기 분해가스 생산실의 상단 공간에는 연소실의 열을 직접 전달받는 제2 재연소망을 설치하여 연소되지 않은 혼합가스의 완전한 연소가 이루어지도록 하고,
상기 연소실 및 분해가스 생산실의 상면과 본체의 상단에는 작은 열토출공을 각각 구비한 열가둠 조정판 및 열가둠 조정덮개를 설치하여 내부의 발화온도를 조절할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.

Description

물을 연료로 이용하는 연소시스템 및 연소방법{omitted}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 나타낸 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 본체 2 : 보온 단열층
3 : 물공급부 4 : 과열증기 공급부
5 : 축열실 6 : 버너
7 : 연소실 8 : 분해가스 생산실
9 : 팽창실 10 : 채반
11 : 열확산판 12 : 제1 재연소망
13 : 제2 재연소망 14 : 열가둠 조정판
15 : 열가둠 조정덮개
본 발명은 물을 연료로 이용하는 연소시스템 및 연소방법에 관한 것으로, 특히 하단의 버너로부터 공급되는 열에 의해 외부로부터 적당한 양이 지속적으로 공급되는 물을 수소와 산소의 혼합가스로 분해하여 연소시키도록 함으로써 최소의 연 료비로 최대의 열량을 얻을 수 있도록 한 물을 연료로 이용하는 연소시스템 및 연소방법에 관한 것이다.
일반적으로 난방이나 산업시설에서 불이나 열 또는 불과 열을 모두 필요로 하기 때문에 석탄을 비롯한 고체연료와 휘발유와 경유를 비롯한 액체연료 및 가스연료를 사용하고 있다.
그러나 한정된 자원에 비해 그 사용량이 급증되는 상태에서는 자원의 고갈이 필연적이므로 대체에너지를 사용하고자 하는 연구가 활발히 진행되어 왔다.
그리고 그와 같은 연구에 의하여 찾은 대체에너지 중에서 수소가스를 이용하고자 하는 방법이 사용에 편리할 것으로 판단되어 그에 대한 연구가 가장 활발하게 진행되고 있다.
즉, 일반적인 물을 순수한 물(순수수)로 처리한 후, 전해물질을 혼합한 상태에서 전기분해 방식에 의하여 수소가스를 얻도록 하였다.
그러나 상기와 같은 종래의 수소가스를 얻는 방법은 일반 물을 순수수로 만드는 과정에서 높은 비용이 소요되고, 값비싼 전해물질을 첨가한 상태에서 전기분해에 의하여 수소가스와 산소가스를 분리시킨 상태에서 다시 수소가스만 분리하여 수집하여야 하는 공정상의 복잡성과 함께 고비용이 소요되는 문제점이 있었다.
더구나 수소가스를 저장할 때 70Kg압력의 용기에 -50℃의 온도에서 액화한 상태로 저장하여야 하므로 저장시에도 고비용이 소요되는 단점이 있었다.
그리고 액화한 상태의 수소가스를 사용하는 방법이 소형 핵융합로나 수소전지 등의 일부 분야에만 한정되어 있으므로 그 사용범위가 작은 문제점이 있었다.
더구나 수소가스를 연소시킬 때 1루베당 2,500Kcal 정도의 열량만 얻을 수 있는 반면에 수소가스와 산소가스 등의 혼합가스를 연소시킬 때에는 8,000Kcal 이상의 높은 열량을 얻을 수 있게 된다.
물에서 수소가스를 빼내는 것은 만드는 공정에 해당하여 과정 중에 손실이 필연적으로 발생하는 반면에 물을 분해하여 수소가스와 산소가스를 만든 후 이를 연소시키게 되면 30,000Kcal 이상의 열량을 얻을 수 있어 이를 이용하고자 하는 연구도 활발히 진행되고 있다.
상기의 물을 분해하여 얻는 수소가스와 산소가스의 혼합가스를 연소함으로써 높은 열량을 얻을 수 있는 반면에, 불이 역류하면서 연소하는 백화이어(back fire) 현상이 발생하여 연속적으로 연소시킬 수 있는 시간이 최대 13분 정도로 매우 짧아 실제로 이용하지 못하는 단점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 하단의 버너로부터 공급되는 열에 의해 외부로부터 적당한 양이 지속적으로 공급되는 물을 수소와 산소의 혼합가스로 분해하여 연소시키도록 함으로써 최소의 연료비로 최대의 열량을 얻을 수 있도록 한 물을 연료로 이용하는 연소시스템 및 연소방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 물을 연료로 이용하는 연소시스템 및 연소방법은,
본체의 외주면에는 보온 단열층을 형성하고,
상기 보온 단열층의 내부 하단에는 외부로부터 소량씩 공급되는 물이 외부로 빠져나가는 열에 의해 얼마간 예열되도록 하는 물공급부를 설치하고,
상기 물공급부의 상단에는 과열증기 공급부를 형성하여 외부로 빠져나가는 열에 의해 물이 증기로 변환되도록 하고,
상기 과열증기 공급부의 내부에는 축열실을 형성하여 하단의 버너와 내부의 연소실에서 발생되는 열에 의해 과열증기 공급부에 다수 형성된 미세한 증기 공급구를 통하여 공급되어 내부의 공간을 통과하는 증기가 혼합가스로 변환되도록 하는 동시에 외부의 과열증기 공급부로도 열을 전달하도록 하고,
상기 축열실의 내부에는 다수의 철크롬판을 각각 꼬아서 형성한 열전달 및 광반사 날개가 위치하는 연소실을 형성하여 상기의 축열실을 통과하여 공급되는 혼합가스를 연소시키도록 하고,
상기 연소실의 내부에는 분해가스 생산실을 형성하여 상기의 과열증기 공급부로부터 가느다란 증기 공급관을 통하여 과열증기를 공급받아 혼합가스로 변환하여 외부의 연소실로 공급하는 동시에 내부의 공간인 팽창실로 증기 공급관을 통해 공급되는 과열증기를 급팽창시켜 분자분해가 원활히 이루어지는 혼합가스를 내부의 공간을 통해 상기의 연소실로 공급하는 동시에 상단의 토출구로 토출시키도록 하고,
상기 연소실 및 분해가스 생산실의 하단에는 외부로 인출이 가능하도록 한 버너를 설치하고,
상기 버너의 화염이 상승하는 주위의 상면에는 원주상으로 채반을 설치하여 외부로부터 물공급부로 공급되는 물의 일부가 소량씩 흘러 증발되도록 하고,
상기 버너의 바로 상단에는 화염과 열이 주위로 퍼지도록 하는 열확산판을 위치시키고,
상기 열확산판의 바로 위에는 철크롬망을 꼬아서 형성한 제1 재연소망을 넓게 형성하여 상승되는 혼합가스의 재연소가 넓은 범위에서 이루어지도록 하고,
상기 분해가스 생산실의 상단 공간에는 연소실의 열을 직접 전달받는 제2 재연소망을 설치하여 내부에서 연소되지 않은 혼합가스의 완전한 연소가 이루어지도록 하고,
상기 연소실 및 분해가스 생산실의 상면에는 작은 열토출공을 구비한 열가둠 조정판을 설치하여 내부의 열을 선택적으로 조절할 수 있도록 하고,
상기 열가둠 조정판의 상단인 본체의 상면에는 다수의 열토출공을 갖는 열가둠 조정덮개를 설치하여 내부의 발화온도를 조절할 수 있도록 구성하되,
본 발명의 물을 분해하면서 연소시키는 과정은,
첫째, 열에 의한 분해.
열을 이용하여 물을 구성하는 소분자간의 해리 엔달피가 늘어나도록 함으로써 분자가 이탈되는 현상을 일으키도록 한다.
둘째, 빛에 의한 분해.
연소시 발생하는 빛과 철크롬과 같은 금속이 고온에서 발생하는 빛에는 엄청난 파형 에너지가 존재하게 되고, 이를 이용하여 분자간 분해와 함께 혼합가스화하는 변화를 촉진시키도록 한다.
상기의 빛 에너지는 엽록소의 이온교환막이 공기 중의 탄산가스와 뿌리로부터의 H2O를 공급받아 분자분해 및 분자결합의 변환에 의한 탄소동화작용을 일으키도록 하는 에너지원이 되는 것과 같이 저열에서도 물의 H2O를 비롯하여 물에 포함된 다른 분자들의 분자간 결합상태를 분리시키는 이온교환의 에너지로 작용하게 된다.
빛에는 파장 에너지와 열 에너지를 숨겨서 이동시키므로 분자들이 분해될 때 순간적으로 빛을 수반한 열 에너지가 발생되면서 고파워의 에너지 상태가 된다.
셋째, 분자운동에 의한 분해.
고온의 연소시스템 내에서 물이나 물에 포함된 분자들이 서로 분리되는 상태이므로 분리된 분자들이 이동하는 중에 마찰을 하게 되면서 마찰열이 발생하게 되고, 이 마찰열은 내부의 압력이 팽창되는 상태에서 빛 에너지가 인가됨에 따라 운동 에너지를 상승시키는 역할을 하여 분자들의 분해를 더욱 활성화시키게 된다.
넷째, 전자운동에 의한 분해.
물에 포함된 분자에서 양성자(O+)와 전자(H-) 및 자유전자(-) 등으로 분리되고, 상기의 분리된 양성자(O+)와 전자(H-) 및 자유전자(-)는 연소시스템 내의 고온과 고압의 분위기에서 활발한 전자운동을 일으켜 분자들의 분해활동이 왕성하게 일어나도록 한다.
다섯째, 소폭발에 의한 분해.
화약의 연료가 되는 질산이 질소와 산소에 의해 내부에서 일부 생성되고, 온 도의 상승에 의하여 내부의 압력이 급격히 팽창하면서 큰 팽창력이 생성될 시에는 폭발과 같은 상태가 된다.
그러므로 내부의 에너지 소스에 의하여 분해된 혼합가스가 질산과 만나면서 순간적인 팽창인 폭발을 일으키고, 폭발시의 열과 에너지 소스는 또 다른 혼합가스를 생성하도록 함으로써 이 생성된 혼합가스가 급격한 팽창인 폭발을 일으키게 되는 현상이 연소시스템의 내부에서 도미노 현상과 같이 연속적으로 일어나게 되어 혼합가스의 생성 및 연소를 활성화시켜 주게 된다.
여섯째, 자기장에 의한 분해.
축열실과 연소실의 철크롬 성분 및 재연소를 위하여 설치한 구조의 철크롬 성분에서는 고온에서 열에 의해 빛과 함께 자장대가 형성되어 자기장 운동이 연소시스템의 내부에서 일어나도록 하여 물분자를 비롯한 내부의 물질에 인가됨으로써 분해 및 연소가 활성화된다.
일곱째, 고열산화 빛에 의한 분해.
아르곤 용접이나 산소 용접에서 가스와 산소가 고온에서 만날 때 빛이 발생되는 것과 마찬가지로 연소시스템의 내부에서 연소시 산소와 만나면서 발생하는 빛이 고열산화의 상태에서 발생하는 빛과 동일하므로 분자간의 결합상태를 분리시키는 동시에 연소가 더욱 활발히 이루어지도록 하여 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 전체구성을 개략적으로 나타낸 것으로서,
본체(1)의 외주면에는 보온 단열층(2)을 형성하고,
상기 보온 단열층(2)의 내부 하단에는 외부로부터 급수관(31)을 통해 소량씩 공급되는 물이 외부로 빠져나가는 열에 의해 얼마간 예열되도록 하는 물공급부(3)를 원주상으로 설치하고,
상기 물공급부(3)의 상단에는 과열증기 공급부(4)를 원주상으로 형성하여 외부로 빠져나가는 열에 의해 물이 증기로 변환되도록 하고,
상기 과열증기 공급부(4)의 내부에는 축열실(5)을 원주상으로 형성하여 하단의 버너(6)와 내부의 연소실(7)에서 발생되는 열에 의해 과열증기 공급부(4)에 다수 형성된 미세한 증기 공급구(41)를 통하여 공급되어 내부의 공간(51)을 통과하는 증기가 혼합가스로 변환되도록 하는 동시에 외부의 과열증기 공급부(4)로도 열을 전달하도록 하고,
상기의 축열실(5)에는 알루미나, 몰리브덴, 세라믹, 지르코늄, 화산암들의 재료들을 각각 세라믹화 한 작은 알갱이(52)들을 다수개씩 혼합하는 동시에 철크롬재의 철사를 짧게 자르면서 형성한 철크롬 조각(53)을 다수 섞이도록 혼합하여 내부에 공간(51)이 자연스럽게 형성되어 내부의 축열된 열에 의해 공급되는 증기가 혼합가스의 상태로 변환된 후 공간(51)을 통해 배출되도록 하고,
상기 축열실(5)의 내부에는 다수의 철크롬판을 각각 꼬아서 형성한 열전달 및 광반사 날개(71)가 위치하는 연소실(7)을 원주상으로 형성하여 상기 축열실(5)의 공간(51)을 통과하여 공급되는 혼합가스를 연소시키도록 하고,
상기 연소실(7)의 내부에는 분해가스 생산실(8)을 원주상으로 형성하여 상기 의 과열증기 공급부(4)로부터 가느다란 증기 공급관(42)의 상하로 다수 형성한 토출구멍을 통하여 과열증기를 공급받아 혼합가스로 변환하여 외부의 연소실(7)로 공급하도록 하고,
상기의 분해가스 생산실(8)에는 알루미나, 몰리브덴, 세라믹, 지르코늄, 화산암들의 재료들을 각각 세라믹화 한 작은 알갱이(82)들을 다수개씩 혼합하는 동시에 철크롬 재의 철사를 짧게 자르면서 형성한 철크롬 조각(83)을 다수 섞이도록 혼합하여 내부에 공간(81)이 자연스럽게 형성되어 내부의 축열된 열에 의해 공급되는 증기가 혼합가스의 상태로 변환된 후 공간(81)을 통해 배출되도록 하고,
상기 분해가스 생산실(8)의 내부 원통형 공간인 팽창실(9)에서는 증기 공급관(43)을 통해 공급되는 과열증기를 급팽창시켜 분자분해가 원활히 이루어지는 혼합가스를 외부에 위치하는 상기의 분해가스 생산실(8)을 통하여 연소실(7)로 공급하는 동시에 상단의 토출구(91)로 토출시키도록 하고,
상기 연소실(7) 및 분해가스 생산실(8)의 하단에는 외부로 인출이 가능하도록 한 버너(6)를 설치하고,
상기 버너(6)의 화염이 상승하는 주위의 상면에는 원주상으로 채반(10)을 설치하여 외부로부터 물공급부(4)로 공급되는 물의 일부가 소량씩 흘러 증발되도록 하고,
상기 버너(6)의 바로 상단에는 화염과 열이 주위로 퍼지도록 하며 철크롬 등의 재질로 성형되는 열확산판(11)을 위치시키고,
상기 열확산판(11)의 바로 위에는 철크롬망을 꼬아서 형성한 제1 재연소망(12)을 넓게 형성하여 상승되는 혼합가스의 재연소가 넓은 범위에서 이루어지도록 하고,
상기 분해가스 생산실(8)의 상단 공간에는 연소실(7)의 열을 직접 전달받는 제2 재연소망(13)을 설치하여 내부에서 연소되지 않은 혼합가스의 완전한 연소가 이루어지도록 하고,
상기 연소실(7) 및 분해가스 생산실(8)의 상면은 작은 열토출공(141)을 구비한 열가둠 조정판(14)으로 선택적으로 개폐시키도록 하여 내부의 열을 선택적으로 조절할 수 있도록 하고,
상기 열가둠 조정판(14)의 상단인 본체(1)의 상면은 다수의 열토출공(151)을 갖는 열가둠 조정덮개(15)로 선택적으로 개폐시키도록 하여 내부의 발화온도를 조절할 수 있도록 구성한 것이다.
상기 본체(1)의 하단에는 도면에 도시하지 않은 공기공급통로를 형성하여 내부에서 연소가 이루어지는 중에 필요한 공기가 외부에서 자동으로 공급되어 안정된 연소가 이루어지도록 한다.
이와 같이 구성한 본 발명의 물을 연료로 이용하는 연소시스템은 처음 얼마동안에는 버너(1)의 연소열을 축열하는 중에 급수관(31)을 통해 물공급부(3)로 공급되는 소량의 물을 혼합가스로 변환하면서 연소시키도록 하고, 내부가 충분히 축열된 상태에서는 버너(6)를 제거한 상태에서도 축열실(5) 및 분해가스 생산실(8)에 축열된 열로 공급되는 물을 혼합가스로 변환하면서 연소시키도록 함으로써 물을 이용하는 지속적인 연소가 가능하도록 한 물을 이용하는 연소방법에도 그 특징이 있 는 것으로서,
물이 비점 온도까지 올라갈 때의 체적 변화는 10% 미만이지만, 기화시기인 1,800∼2,000℃까지 상승하게 되면 최대 10,000배까지 변화되므로 물공급부(3)를 통해 물이 소량씩 공급되도록 하면서 증기화 및 혼합가스화 되도록 하는 중에 연소되도록 하여야 한다.
먼저, 버너(6)를 작동시킨 상태에서 버너(6)의 발화열에 의해 물공급부(3)를 통하여 공급되는 중에 예열된 물이 상단의 과열증기 공급부(4)로 공급되어서는 내부기화가 진행될 때 증기의 상태가 습포화증기, 포화증기, 건포화증기 및 과열증기의 상태로 변화하게 된다.
그리고 과열증기의 상태에서 더 가열되어 증기가 H2O 및 혼합물에서 H2와 O2 및 혼합물의 상태로 되면서 혼합가스로 변화된다.
과열증기에서 변환된 혼합가스가 순간적으로 연소할 때 10,000Kcal부터 30,000Kcal의 열량을 발생하게 된다.
그러나 물공급부(3)를 통해 공급되는 물을 변화시켜 과열증기와 연소가 가능한 혼합가스로 변환하는 시간이 단축되어야 고효율과 높은 생산력을 갖는 연소시스템이 가능하게 되므로 충분한 열을 축열한 상태에서 소량씩 공급되는 물을 빨리 혼합가스로 변환하는 중에 연소시키도록 하여야 한다.
그러므로 버너(6)가 작동하여 연소가 진행되면, 그 화력이 위쪽의 열확산판(11)을 거쳐 제1 재연소망(12)으로 전달되어 버너(6)에서 연소되지 않은 불완전연소가스까지 연소시키도록 한다.
상기 버너(6)의 화력은 연소실(6)의 철크롬판을 각각 꼬아서 형성한 다수의 열전달 및 광반사 날개(71)가 위치하는 연소실(7)로 전달되어 내부로 공급되는 혼합가스를 연소시키도록 한다.
그리고 상시 연소실(7)의 상단에 위치하는 제2 재연소망(13)에 의해 내부에서 미처 연소되지 않은 연소되지 않은 혼합가스의 완전한 연소가 이루어지도록 하고, 외부로 열을 방출하는 상태를 작은 열토출공(141)을 구비한 열가둠 조정판(14)과 다수의 열토출공(151)을 갖는 열가둠 조정덮개(15)를 개폐시키는 상태에 의해 선택적으로 조절할 수 있도록 한다.
상기의 버너(6)와 제1 재연소망(12)과 연소실(7) 및 제2 재연소망(13)의 연소에 의한 열량은 급수관(31)을 통해 물공급부(3)로 공급되는 물을 예열시켜 과열증기 공급부(4)로 이동되어서는 열을 충분히 받은 상태에서 습포화증기, 포화증기, 건포화증기 및 과열증기의 상태로 점차 변환되도록 한다.
상기의 과열증기 공급부(4)에서 변화되는 증기는 다수 형성된 미세한 증기 공급구(41)를 통하여 축열실(5)로 공급되는 동시에 가느다란 증기 공급관(42)의 상하로 다수 형성한 토출구멍들을 통하여 분해가스 생산실(8)로 공급되도록 하면서 가느다란 증기 공급관(42)을 통하여 내부의 원통형 공간인 팽창실(9)에 공급되도록 한다.
상기의 과열증기 공급부(4)의 내부에 설치되는 축열실(5)에는 알루미나, 몰리브덴, 세라믹, 지르코늄, 화산암들의 재료들을 각각 세라믹화 한 작은 알갱이(52)들을 다수개씩 혼합하는 동시에 철크롬 재의 철사를 짧게 자르면서 형성한 철크롬 조각(53)을 다수 섞이도록 혼합하여 내부에 공간(51)이 자연스럽게 형성되어 내부의 축열된 열에 의해 내부로 공급되는 증기가 혼합가스의 상태로 변환된 후 공간(51) 및 외면의 토출구멍들을 통해 연소실(7)로 배출되도록 한다.
원주상으로 형성되는 상기의 축열실(5)은 하단의 버너(6)와 내부의 연소실(7)에서 발생되는 열에 의해 과열증기 공급부(4)에 다수 형성된 미세한 증기 공급구(41)를 통하여 내부로 공급되어 공간(51)을 통과하는 증기가 혼합가스로 변환되도록 하는 동시에 외부의 과열증기 공급부(4)로도 열을 전달하도록 한다.
상기 연소실(7)의 내부에 설치되는 분해가스 생산실(8)에는 알루미나, 몰리브덴, 세라믹, 지르코늄, 화산암들의 재료들을 각각 세라믹화 한 작은 알갱이(82)들을 다수개씩 혼합하는 동시에 철크롬 재의 철사를 짧게 자르면서 형성한 철크롬조각(83)을 다수 섞이도록 혼합하여 내부에 공간(81)이 자연스럽게 형성되어 내부의 축열된 열에 의해 공급되는 증기가 혼합가스의 상태로 변환된 후 공간(81) 및 외면의 토출구멍들을 통해 연소실(7)로 배출되도록 한다.
원주상으로 형성되는 상기의 분해가스 생산실(8)은 외부의 연소실(7)과 하단의 버너(6)의 열에 의해 과열증기 공급부(4)로부터 가느다란 증기 공급관(42)의 상하로 다수 형성한 토출구멍을 통하여 공급되는 과열증기를 혼합가스로 변환하여 외부의 연소실(7)로 공급하도록 한다.
상기 분해가스 생산실(8)의 내부 원통형 공간인 팽창실(9)에는 하단의 버너(5)와 외부의 분해가스 생산실(8)을 통하여 전달되는 연소실(7)의 열에 의하여 증기 공급관(43)을 통해 공급되는 과열증기를 급팽창시켜 분자분해가 원활히 이루어지는 혼합가스로 변환시킨 후 외부에 위치하는 상기의 분해가스 생산실(8)을 통하여 연소실(7)로 공급하는 동시에 상단의 토출구(91)로 토출시켜 상단의 제2 재연소망(13)에서 완전 연소가 이루어지도록 한다.
얼마동안 버너(6)에 의한 연소가 이루어지도록 한 후에 내부의 축열실(5)과 연소실(7) 및 분해가스 생산실(8)에 충분한 열이 축열되거나 발열온도를 유지하게 되면, 상기 연소실(7) 및 분해가스 생산실(8)의 하단에 설치되는 버너(6)를 외부로 인출하여 제거한 상태에서 순수하게 물만 연료로 사용하여 혼합가스로 변환시키는 중에 연소가 이루어지도록 한다.
그 때에는 버너(6)가 제거됨으로 인해 내부의 발열온도가 낮아지게 되므로 이를 보상하는 데 내부의 연소열이 소비되므로 외부로 열량이 거의 발생하지 않는 상태가 된다. 그리고 내부의 온도가 얼마동안 상승된 상태에서는 새로 공급되는 물을 혼합가스로 분해시키면서 연소시키는 동작이 계속 진행하게 된다.
상기의 과정도 버너(6)를 내장한 상태에서 축열실(5)과 분해가스 생산실(8)에 축열된 열량과 연소실(7)의 연소열에 의해서만 버너(6)를 추가한 상태와 거의 동일한 환경에서 물을 분해시키면서 완전한 연소가 이루어지게 된다.
상기의 연소시스템에서 물을 분해하는 과정은,
첫째, 열에 의한 분해.
연소시스템 본체(1)의 내부에서 물공급부(3)에서 얼마간 예열된 후 과열증기 공급부(4)에서 외부로 발생되는 열에 의해 습포화증기, 포화증기, 건포화증기 및 과열증기의 상태로 변환하게 된다.
이때에는 물을 구성하는 소분자들이 비열온도에 도달하도록 하게 되면 소분자간의 해리 엔달피가 늘어나도록 하여 분자가 이탈되는 현상을 일으키도록 하는 것으로 시스템의 내부에서 가장 활동적으로 발생하는 작용이고, 물에 포함된 철, 아연, 구리, 세레늄 등의 원소들이 아직 분리되지 않은 상태이다.
그리고 상기의 증기가 축열실(5)과 분해가스 생산실(8)과 연소실(7) 및 팽창실(9)에서 고온의 열을 받게 되면 혼합가스의 성분으로 분리된다.
예컨대 물(담수)의 경우에는 물을 구성하는 산소와 수소 외에 산소와 탄산가스를 비롯하여 철, 아연, 구리 및 셀레늄과 같은 금속 성분을 함유하고 있으므로, 물 속에 함유된 산소분자는 산소의 끓는점 온도 -182.96℃ 이상의 온도에서 물에서 쉽게 분리된다.
철(Fe)의 녹는점 온도가 1535℃, 끓는점 온도가 2750℃ 이고, 아연(Zn)의 녹는점 온도가 419.6℃, 끓는점 온도가 907℃ 이며, 구리(Cu)의 녹는점 온도가 1084.5℃, 끓는점 온도가 2595℃ 이고, 셀레늄(Se)의 녹는점 온도가 144℃, 끓는점 온도가 684.8℃ 이므로 내부의 온도가 높아짐에 따라 물에 포함된 모든 분자가 분리되면서 혼합가스의 상태로 변화된다.
둘째, 빛에 의한 분해.
상기의 연소시스템에서 연소가 진행되는 동안 발생하는 빛과 축열실(5)과 연소실(7)과 분해가스 생산실(8)과 제1 및 제2 재연소망(12)(13)의 재질인 철크롬이 고온으로 가열될 때 발생하는 빛에는 엄청난 파형 에너지가 존재하게 되고, 이를 이용하여 물을 이루는 수소분자와 산소분자의 분자간 분해와 함께 물에 혼합된 분자들을 모두 혼합가스화 하는 변화를 촉진시키도록 한다.
상기의 빛 에너지는 엽록소의 이온교환막이 공기 중의 탄산가스와 뿌리로부터의 H2O를 공급받아 분자분해 및 분자결합의 변환에 의한 탄소동화작용을 일으키도록 하는 에너지원이 되는 것과 같이 저열에서도 물의 수소분자(H2)와 산소분자(O)를 비롯하여 물에 포함된 다른 분자들의 분자간 결합상태를 분리시키는 이온교환의 에너지로 작용하게 된다.
상기의 연소시 발생하는 빛과 철크롬이 고온에서 발생하는 빛에는 태양과 비슷한 파장 에너지와 열 에너지를 지닌 채 이동하므로 물을 이루고 있는 수소분자와 산소분자가 분해될 때에는 물론, 물에 혼합된 분자들이 분해될 때에도 순간적으로 빛을 수반한 열 에너지가 발생되면서 고파워의 에너지 상태가 된다.
셋째, 분자운동에 의한 분해.
고온의 연소시스템 내의 과열증기 공급부(4)에서 물이 증기의 상태로 변환되는 중에 축열실(5)과 분해가스 생산실(8) 및 팽창실(9)로 공급되어서는 연소실(7)에서 직접 전달되거나 축열된 열에 의하여 물을 구성하는 산소분자(O)와 수소분자(H)가 분리되거나 물에 포함된 산소(O)와 탄산가스(CO)를 비롯하여 철(Fe), 아연(Zn), 구리(Cu) 및 셀레늄(Se)과 같은 금속 성분의 분자들이 서로 분리되는 상태가 되고, 이들 분리된 분자들이 이동하는 중에 상호간 마찰을 하게 되면서 마찰열이 발생하게 된다.
상기의 분자간 마찰열은 연소시스템 본체(1)에서 축열실(5)이나 분해가스 생산실(8)의 좁은 공간(51)(81)을 통과하여 연소실(7)로 이동하게 되면 그 압력이 순간적으로 급팽창되는 상태가 되고, 그때 연소시의 빛에너지와 철크롬 재질의 열전달 및 광반사 날개(71)에서 발생되는 빛 에너지가 인가됨에 따라 운동 에너지를 상승시키는 역할을 하여 분자들의 분해를 더욱 활성화시키게 된다.
넷째, 전자운동에 의한 분해.
물이 분자로 분해되는 중에 물에 포함된 양성자(O+)와 전자(H-) 및 자유전자(-) 등으로 분리되고, 상기의 분리된 양성자(O+)와 전자(H-) 및 자유전자(-)는 연소 시스템 내의 고온과 고압의 분위기에서 활발한 전자운동을 일으켜 분자들의 분해활동이 왕성하게 일어나도록 한다.
다섯째, 소폭발에 의한 분해.
본 연소시스템 본체(1)에서 연소가 진행되는 중에 외부로부터 공기의 유입이 지속적으로 이루어지고 공기 중에 70% 이상을 차지하는 질소가 산소와 반응하면서 화약의 연료가 되는 질산이 내부에서 일부 생성된다.
연소실(7)을 비롯한 내부의 온도가 급격히 상승함에 따라 연소실(7)과 축열실(5) 및 분해가스 생산실(8)과 같은 내부의 압력이 급격히 팽창하면서 이동하는 중에 큰 팽창력이 생성될 시에는 폭발과 같은 상태가 된다.
그러므로 내부의 에너지 소스에 의하여 물이 분해된 수소분자와 산소분자를 비롯하여 물에 혼합된 상태의 분자들에 의한 혼합가스가 질산과 만나면서 순간적인 팽창인 폭발을 일으키고, 폭발시의 열과 에너지 소스는 또 다른 증기가 혼합가스로 변환되도록 함으로써 이 생성된 혼합가스가 급격한 팽창인 폭발을 일으키게 되는 현상이 연소시스템의 내부에서 도미노 현상과 같이 연속적으로 일어나게 되어 혼합가스의 생성 및 연소를 활성화시켜 주게 된다.
여섯째, 자기장에 의한 분해.
축열실(5)과 분해가스 생산실(8)의 철크롬 조각(53)(83), 연소실(7)의 열전달 및 광반사 날개(71)에 의한 철크롬 성분 그리고 제1 및 제2 재연소망(12)(13)의 철크롬 성분에서는 고온으로 가열되는 중에 열에 의하여 빛과 함께 자장대가 형성되고, 이 자장대에 의한 자기장 운동이 연소시스템 본체(1)의 내부에서 일어나므로 이 자기장 운동이 일어나는 범위를 이동하는 분자들에 전자파 및 자기파와 같은 힘이 작용하게 되어 증기상태의 물분자를 비롯한 내부의 연소를 위한 물질들에 인가됨으로써 분해 및 연소가 활성화되도록 한다.
일곱째, 고열산화 빛에 의한 분해.
아르곤 용접이나 산소 용접에서 가스와 산소가 고온에서 만날 때 빛이 발생되는 것과 마찬가지로 연소시스템 본체(1)의 내부에서 연소가 진행될 때, 연소시 발생하는 빛이 산소와 만나면서 고열산화의 상태에서 발생하는 빛과 동일하므로 분자간의 결합상태를 분리시키는 동시에 연소가 더욱 활발히 이루어지도록 한다.
이상 기술한 바와 같이 본 발명의 물을 연료로 이용하는 연소시스템 및 연소방법에 의하여서는, 열을 이용하여 물을 구성하는 소분자간의 해리 엔달피가 늘어 나도록 함으로써 분자가 이탈되는 현상을 일으키도록 한다.
연소시 발생하는 빛과 철크롬과 같은 금속이 고온에서 발생하는 빛에는 엄청난 파형 에너지가 존재하게 되고, 이를 이용하여 분자간 분해와 함께 혼합가스화하는 변화를 촉진시키도록 한다.
상기의 빛 에너지는 저열에서도 물의 H2O를 비롯하여 물에 포함된 다른 분자들의 분자간 결합상태를 분리시키는 이온교환의 에너지로 작용하게 된다.
빛에는 파장 에너지와 열 에너지를 숨겨서 이동시키므로 분자들이 분해될 때 순간적으로 빛을 수반한 열 에너지가 발생되면서 고파워의 에너지 상태가 된다.
고온의 연소시스템 내에서 물이나 물에 포함된 분자들이 서로 분리되는 상태이므로 분리된 분자들이 이동하는 중에 마찰을 하게 되면서 마찰열이 발생하게 되고, 이 마찰열은 내부의 압력이 팽창되는 상태에서 빛 에너지가 인가됨에 따라 운동 에너지를 상승시키는 역할을 하여 분자들의 분해를 더욱 활성화시키게 된다.
물에 포함된 분자에서 양성자(O+)와 전자(H-) 및 자유전자(-) 등으로 분리되고, 상기의 분리된 양성자(O+)와 전자(H-) 및 자유전자(-)는 연소시스템 내의 고온과 고압의 분위기에서 활발한 전자운동을 일으켜 분자들의 분해활동이 왕성하게 일어나도록 한다.
화약의 연료가 되는 질산이 질소와 산소에 의해 내부에서 일부 생성되고, 온도의 상승에 의하여 내부의 압력이 급격히 팽창하면서 큰 팽창력이 생성될 시에는 폭발과 같은 상태가 된다.
그러므로 내부의 에너지 소스에 의하여 분해된 혼합가스가 질산과 만나면서 순간적인 팽창인 폭발을 일으키고, 폭발시의 열과 에너지 소스는 또 다른 혼합가스를 생성하도록 함으로써 이 생성된 혼합가스가 급격한 팽창인 폭발을 일으키게 되는 현상이 연소시스템의 내부에서 도미노 현상과 같이 연속적으로 일어나게 되어 혼합가스의 생성 및 연소를 활성화시켜 주게 된다.
축열실과 연소실의 철크롬 성분 및 재연소를 위하여 설치한 구조의 철크롬성분에서는 고온에서 열에 의해 빛과 함께 자장대가 형성되어 자기장 운동이 연소시스템의 내부에서 일어나도록 하여 물분자를 비롯한 내부의 물질에 인가됨으로써 분해 및 연소가 활성화된다.
연소시스템의 내부에서 연소시 산소와 만나면서 발생하는 빛이 고열산화의 상태에서 발생하는 빛과 동일하므로 분자간의 결합상태를 분리시키는 동시에 연소가 더욱 활발히 이루어지도록 하는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 본체(1)의 외주면에 형성되는 보온 단열층(2)의 내부 하단에는 외부로부터 소량씩 공급되는 물을 예열시키는 물공급부(3)를 원주상으로 설치하고,
    상기 물공급부(3)의 상단에는 과열증기 공급부(4)를 원주상으로 형성하고,
    상기 과열증기 공급부(4)의 내부에는 축열실(5)을 원주상으로 형성하여 과열증기 공급부(4)에 다수 형성된 미세한 증기 공급구(41)를 통하여 공급되어 내부의 공간(51)을 통과하는 증기가 산소와 수소의 혼합가스로 변환시키도록 하고,
    상기 축열실(5)의 내부에는 다수의 철크롬판을 각각 꼬아서 형성한 열전달 및 광반사 날개(71)가 위치하는 연소실(7)을 원주상으로 형성하고,
    상기 연소실(7)의 내부에는 분해가스 생산실(8)을 원주상으로 형성하여 상기의 과열증기 공급부(4)로부터 가느다란 증기 공급관(42)의 상하로 다수 형성한 토출구멍을 통하여 과열증기를 공급받도록 하고,
    상기 분해가스 생산실(8)의 내부에는 원통형 공간의 팽창실(9)을 형성하여 증기 공급관(43)을 통해 공급되는 과열증기를 급팽창시켜 분자분해가 원활히 이루어지는 산소와 수소의 혼합가스를 외부에 위치하는 상기의 분해가스 생산실(8)을 통하여 연소실(7)로 공급하는 동시에 상단의 토출구(91)로 토출시키도록 하고,
    상기 연소실(7) 및 분해가스 생산실(8)의 하단에는 외부로 인출이 가능하도록 한 버너(6)를 설치하고,
    상기 버너(6)의 화염이 상승하는 주위의 상면에는 원주상으로 채반(10)을 설치하여 외부로부터 물공급부(4)로 공급되는 물의 일부가 소량씩 흘러 증발되도록 하고,
    상기 버너(6)의 바로 상단에는 화염과 열이 주위로 퍼지도록 하는 열확산판(11)을 위치시키고,
    상기 열확산판(11)의 바로 위에는 철크롬망을 꼬아서 형성한 제1 재연소망(12)을 넓게 형성하고,
    상기 분해가스 생산실(8)의 상단 공간에는 연소실(7)의 열을 직접 전달받는 제2 재연소망(13)을 설치하고,
    상기 연소실(7) 및 분해가스 생산실(8)의 상면은 작은 열토출공(141)을 구비한 열가둠 조정판(14)으로 선택적으로 개폐시키도록 하고,
    상기 열가둠 조정판(14)의 상단인 본체(1)의 상면은 다수의 열토출공(151)을 갖는 열가둠 조정덮개(15)로 선택적으로 개폐시키도록 설치하여 구성됨을 특징으로 하는 물을 연료로 이용하는 연소시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기의 축열실(5) 및 분해가스 생산실(8)에는 알루미나, 몰리브덴, 세라믹, 지르코늄, 화산암들의 재료들을 각각 세라믹화 한 작은 알갱이들을 다수개씩 혼합하는 동시에 철크롬 재의 철사를 짧게 자르면서 형성한 철크롬 조각을 다수 섞이도록 혼합하여 내부에 공간이 자연스럽게 형성되어 내부의 축열된 열에 의해 공급되는 증기가 산소와 수소의 혼합가스의 상태로 변환된 후 공간을 통해 배출되도록 함을 특징으로 하는 물을 연료로 이용하는 연소시스템.
  3. 버너(6)의 발화열에 의해 물공급부(3)를 통하여 공급되는 물을 예열시키는 과정과,
    상기의 물공급부(3)에서 예열된 물이 상단의 과열증기 공급부(4)로 공급되어서는 습포화증기, 포화증기, 건포화증기 및 과열증기의 상태로 변화하도록 하는 과정과,
    상기의 과열증기 공급부(4)에서 변화되는 증기는 다수 형성된 미세한 증기 공급구(41)를 통하여는 축열실(5)로 공급되는 동시에 가느다란 증기 공급관(42)의 상하로 다수 형성한 토출구멍들을 통하여 분해가스 생산실(8)로 공급되도록 하면서 가느다란 증기 공급관(42)을 통하여 내부의 원통형 공간인 팽창실(9)에 공급되도록 하는 과정과,
    상기의 축열실(5)에서 내부의 공간(51)을 통해 이동하는 증기가 산소와 수소의 혼합가스의 상태로 변환된 후 공간(51) 및 외면의 토출구멍들을 통해 연소실(7)로 배출되도록 하는 과정과,
    상기의 분해가스 생산실(8)에서 내부의 공간(81)을 통해 이동하는 증기가 산소와 수소의 혼합가스의 상태로 변환된 후 공간(81) 및 외면의 토출구멍들을 통해 연소실(7)로 배출되도록 하는 과정과,
    상기의 팽창실(9)에서 증기 공급관(43)을 통해 공급되는 과열증기를 급팽창시켜 분자분해가 원활히 이루어지는 산소와 수소의 혼합가스로 변환시킨 후 상기의 분해가스 생산실(8)을 통하여 연소실(7)로 공급하는 동시에 상단의 토출구(91)로 토출시키는 과정과,
    상기 버너(6)의 화력이 제1 재연소망(12)을 통하여 전달되는 연소실(6)과 상단의 제2 재연소망(13)에서 상기의 산소와 수소의 혼합가스들을 완전히 연소시키는 과정에 의해 구성됨을 특징으로 하는 물을 연료로 이용하는 연소방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    내부의 축열실(5)과 분해가스 생산실(8)에 충분한 열이 축열되는 동시에 연소실(7)이 최고의 발열온도를 유지하게 되면, 버너(6)를 제거한 상태에서 물만 공급하여도 이를 산소와 수소의 혼합가스로 변환시키는 중에 연소가 이루어지도록 함을 특징으로 하는 물을 연료로 이용하는 연소방법.
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