KR100709386B1 - A micro cyclone combustor with the swirl air-issuing tubes - Google Patents

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최병일
한용식
김명배
고득용
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한국기계연구원
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Abstract

본 발명은 초소형 연소기에 관한 것으로, 연료와 공기를 별도로 연소실 내부로 공급하면서도 연료와 공기의 혼합이 충분히 이루어져 연소실내 균일한 연소가 가능하고 역화의 가능성이 없으며, 화염날림의 가능성을 낮추어 안정되게 연소시킬 수 있고, 연소기의 열을 벽면을 통해 유입공기로 재순환하여 예열시킴으로써 연소열 이용 효율향상과 화염 안정성을 높일 수 있는 사이클론 연소기에 관한 것이다. The present invention relates to an ultra-compact combustor, while supplying fuel and air separately into the combustion chamber, the fuel and air are sufficiently mixed to enable uniform combustion in the combustion chamber, and there is no possibility of backfire, and the combustion is stably lowered by reducing the possibility of flame blowing. The present invention relates to a cyclone combustor capable of improving combustion heat utilization efficiency and flame stability by preheating the recycled heat of the combustor to the inlet air through the wall.

이러한 본 발명에 따른 선회 유입관이 장착된 초소형 사이클론 연소기는 원통형 연소실이 내부에 형성된 연소기 몸체와 ; 상기 원통형 연소기 몸체 내부 측벽의 원주방향에 접선이 되도록 관통, 설치되어 연소실 내부로 공기를 공급하는 공기 유입관과 ; 상기 연소기 몸체 바닥 중앙을 관통하여 설치되어 연소실 내부에서 선회하는 공기의 흐름에 수직 방향으로 연료를 공급하는 연료 유입관과 ; 상기 연소기 몸체 측벽을 관통하여 설치되어 연료에 불꽃을 점화시키는 점화 코일를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. The micro cyclone combustor equipped with a turning inlet tube according to the present invention includes a combustor body having a cylindrical combustion chamber formed therein; An air inlet pipe penetrating and installed in the circumferential direction of the inner side wall of the cylindrical combustor to supply air into the combustion chamber; A fuel inlet pipe installed through the center of the bottom of the combustor and supplying fuel in a direction perpendicular to a flow of air turning inside the combustion chamber; And an ignition coil installed through the combustor body sidewall to ignite a flame in fuel.

연료 공급관, 공기 공급관, 튜브형 연소실, 사이클론 연소기, 점화 코일, 연소가스 배기관 Fuel supply pipe, air supply pipe, tubular combustion chamber, cyclone combustor, ignition coil, flue gas exhaust pipe

Description

선회 공기 유입관이 장착된 초소형 사이클론 연소기{A micro cyclone combustor with the swirl air-issuing tubes}A micro cyclone combustor with the swirl air-issuing tubes

도 1은 본 발명에 따른 사이클론 연소기의 일예를 도시한 부분 단면 사시도, 1 is a partial cross-sectional perspective view showing an example of a cyclone combustor according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 사이클론 연소기의 일예를 도시한 평면도, 2 is a plan view showing an example of a cyclone combustor according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 사이클론 연소기의 또 다른 일예를 도시한 평면도, 3 is a plan view showing another example of a cyclone combustor according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 사이클론 연소기의 또 다른 일예를 도시한 평면도, 4 is a plan view showing another example of a cyclone combustor according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 사이클론 연소기의 또 다른 일예를 도시한 평면도,5 is a plan view showing another example of a cyclone combustor according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 사이클론 연소기의 다른 일예를 도시한 사시도,6 is a perspective view showing another example of a cyclone combustor according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 사이클론 연소기의 또 다른 일예를 도시한 사시도,7 is a perspective view showing another example of a cyclone combustor according to the present invention;

도 8은 도 7 또는 도 8에 도시한 연소기의 단면도이다8 is a cross-sectional view of the combustor shown in FIG. 7 or 8.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>

1 : 연소기 몸체1: combustor body

11 : 원통형 연소실11: cylindrical combustion chamber

2, 2a : 공기 유입관2, 2a: air inlet pipe

3 : 연료 유입관3: fuel inlet pipe

4 : 점화 코일4: ignition coil

5 : 외부 몸체5: outer body

6, 6a : 연소가스 배기관6, 6a: flue gas exhaust pipe

본 발명은 초소형 연소기에 관한 것으로서, 상세하게는 공급되는 공기의 방향이 원통형 연소실의 원주방향 내벽을 따라 선회되도록 하고 연료는 공기와 혼합되지 않은 상태로 선회하는 공기 흐름에 수직방향으로 분사하여 선회의 의해 공기와 연료의 혼합을 촉진시키는 연소기에 관한 것이다. 또한 본 발명은 공기 선회에 의해 예혼합 상태와 유사한 혼합조건을 만들어 초소형 연소기에 유리한 조건을 만들지만, 공기와 연료가 분리 분사되어 확산 화염을 형성시키므로 예혼합 화염이 가지고 있던 역화의 위험성을 원천적으로 제거하고, 안정적인 점화를 가능하게 하며, 화염 안정성을 증가시킬 수 있는 초소형 연소기에 관한 것이다. The present invention relates to an ultra-compact combustor, specifically, the direction of the supplied air is to be rotated along the circumferential inner wall of the cylindrical combustion chamber, and the fuel is rotated by injecting in a vertical direction to the air flow that is not mixed with air The present invention relates to a combustor that promotes mixing of air and fuel. In addition, the present invention creates a mixing condition similar to the premixed state by air turning to create an advantageous condition for the ultra-compact combustor, but since the air and fuel are separately injected to form a diffusion flame, the risk of backfire that the premixed flame has It relates to an ultra-compact combustor that can remove, enable stable ignition and increase flame stability.

소형 발전장치 등을 비롯하여 열원을 요구하는 장치에는 초소형 연소기가 사용되고 있다. 초소형 연소기를 제작하기 위하여 연소실 체적을 작게 하면 연소실 체적 대비 연소실 표면적의 비가 커지게 되어 연소기 표면을 통한 열손실이 증가하게 되고 화염안정성이 나빠지게 된다. Miniature combustors are used in devices that require a heat source, including small power generators. If the combustion chamber volume is reduced to produce a micro combustor, the ratio of the combustion chamber surface area to the combustion chamber volume is increased, resulting in increased heat loss through the combustor surface and worsening flame stability.

초소형 연소기에 확산 연소방식을 적용하면 화염의 반응강도가 낮아지는 어려움이 있어 연소기 크기를 줄이는데 한계가 있을 가능성이 높기 때문에 연소기 크기를 줄이기 위해서는 확산 연소 방식보다는 예혼합 연소방식이 더 적합한 것으로 알려져 있다. It is known that the premixed combustion method is more suitable than the diffusion combustion method in order to reduce the size of the combustor since the diffusion reaction method is applied to the micro combustor, and the reaction intensity of the flame is difficult to decrease.

그러나, 예혼합 연소방식도 연료-공기의 혼합기 유속이 연소속도보다 작으면 화염이 상류로 전파되는 역화 특성을 가지고 있어 실용적인 초소형 연소기에 적용하는데 큰 장애가 되고 있으며, 점화 순간에도 연소 압력에 의해 화염이 상류로 밀리게 되어 순간적인 역화가 발생하는 등 초소형 예혼합 연소기의 제작에는 많은 어려움이 있어, 주로 학술적인 연구단계에 있는 연소기들이 주류를 이루고 있다. However, the premixed combustion method also has a flashback characteristic in which the flame propagates upstream when the flow rate of the fuel-air mixture is lower than the combustion speed, which is a great obstacle to applying to a practical ultra-compact combustor. There are many difficulties in the production of ultra-premixed combustors, such as the momentary backfire, which causes them to be pushed upstream, and combustors in the academic research stage are mainly mainstream.

예혼합 연소방식에서 점화방식의 단점을 극복하기 위해 연소기 외부의 넓은 공간에서 연소시킨 후 연소기에 고온 혼합기를 공급시켜 연소실 내부로 화염을 이동시켜 안정화시키는 복잡한 방법을 사용하기도 하지만, 이러한 방법은 초소형 연소기를 실용화하는데 있어서는 장애 요인으로 작용할 수 있으며, 예혼합 연소방식은 근본적으로 화염이 전파되는 특성을 가지고 있어 역화의 위험성이 있기 때문에 연소기의 안정성 확보를 위해서는 역화 방지를 위한 추가적인 장치가 필요하다.In order to overcome the shortcomings of the ignition method in the premixed combustion method, a complicated method of stabilizing by moving the flame into the combustion chamber by supplying a high temperature mixer to the combustor after burning it in a large space outside the combustor may be used. Can be an obstacle to the practical use, and the premixed combustion method has a propagation characteristic of the flame, and therefore, there is a risk of backfire. Therefore, an additional device is required to prevent backfire to secure the stability of the combustor.

또한, 화염 안정성을 높이기 위해서 촉매를 사용하여 초소형 연소기를 구성하는 경우도 많지만 촉매를 사용할 경우에는 연소기 제작비가 높아지게 되어 경제적으로 부담이 되며, 장시간 사용하지 않을 경우 별도의 복잡한 과정을 거쳐 촉매를 환원시켜주어야 다시 사용이 가능하게 되는 큰 단점이 있다. In addition, in order to increase flame stability, a small combustor is often used by using a catalyst, but when a catalyst is used, a combustor manufacturing cost becomes high, which is economically burdensome, and when the catalyst is not used for a long time, the catalyst is reduced through a separate complicated process. There is a big disadvantage to be able to use it again.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 발명된 것으로, 공급되는 공기가 연소실의 내부에서 선회하면서 하류로 흐르게 됨으로써 연소기 배기구 방향으로의 축방향 속도성분을 줄이게 되어 화염날림이 발생할 가능성을 줄이고 화염 안정성을 향상시킨 초소형 사이클론 연소기를 제공함을 목적으로 한다.The present invention has been invented to solve the above problems, the supply air flows downstream while turning inside the combustion chamber to reduce the axial velocity component toward the combustor exhaust port to reduce the possibility of flame flying and improve flame stability It is an object of the present invention to provide an ultra-compact cyclone combustor.

또한, 연료와 공기를 별도의 유입관을 통해 공급하여 확산화염을 형성시킴으로써 예혼합 화염이 가지고 있는 역화의 위험성을 배제시켰고, 점화 초기의 연소 압력에 의하여 순간적으로 상류로 역화되는 것을 원천적으로 차단하여 안정된 점화를 달성할 수 있는 초소형 사이클론 연소기를 제공함을 목적으로 한다. In addition, by supplying fuel and air through separate inlet pipes to form a diffusion flame, the risk of backfire of the premixed flame is eliminated. It is an object to provide an ultra-compact cyclone combustor capable of achieving stable ignition.

또한, 초소형 연소기의 연소실에서 외부로 손실되는 열을 유입공기로 재순환시킬 수 있도록 공기 유입관을 연소기 몸체에 붙은 선회형 구조로 배열함으로써 연소기로 유입되는 공기의 온도를 높이게 되어 연소열 이용 효율 상승과 함께 화염 안정성을 향상시킬 수 있는 초소형 사이클론 연소기를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, by arranging the air inlet tube in a swirl structure attached to the combustor body to recirculate heat lost to the inlet air from the combustion chamber of the micro combustor, the temperature of the air flowing into the combustor is increased to increase the efficiency of using the combustion heat. It is an object of the present invention to provide an ultra-compact cyclone combustor capable of improving flame stability.

또한, 연소기는 금속 사각기둥 내에 원통형의 연소실을 만들고 연료와 공기공급관을 연결하고 점화 코일만을 설치하여 제작하거나, 일반 금속 튜브에 공기와 연료를 공급할 수 있는 작은 유입관들을 설치하고 점화 코일만을 설치함으로서 구성될 수 있는 등 그 구성이 매우 단순하고 제작이 용이하여 제작 단가가 낮은 초소형 사이클론 연소기를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the combustor may be manufactured by forming a cylindrical combustion chamber in a metal square pillar, connecting fuel and air supply pipes, and installing only an ignition coil, or installing small inlet pipes for supplying air and fuel to a general metal tube, and installing only an ignition coil. It is an object of the present invention to provide an ultra-compact cyclone combustor having a low manufacturing cost because the configuration thereof is very simple and easy to manufacture.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선회 노즐이 장착된 초소형 사이클론 연소기는 내부에 원통형의 연소실을 갖는 연소기 몸체와 ; 상기 연소기 몸체의 측벽을 관통하여 설치되어 원통형 연소실 내부로 공기를 공급하는 공기 유입관과 ; 상기 원통형 연소실 바닥의 중앙을 관통하여 설치되어 연소실 내부의 선회하는 공기흐름에 수직방향으로 연료를 공급하는 연료 공급관과 ; 상기 연소기 몸체의 측벽을 관통하여 설치되어 연료에 불꽃을 일으키는 점화 코일을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. The micro cyclone combustor equipped with a revolving nozzle according to the present invention for achieving the above object is a combustor body having a cylindrical combustion chamber therein; An air inlet pipe installed through the side wall of the combustor body to supply air into the cylindrical combustion chamber; A fuel supply pipe installed through the center of the bottom of the cylindrical combustion chamber and supplying fuel in a direction perpendicular to a swirling air flow in the combustion chamber; It is characterized by comprising an ignition coil installed through the side wall of the combustor body to generate a spark in the fuel.

또한 다른 일 양상에 따른 본 발명의 연소기는 상기 연소기 몸체의 배기구 부근에 부착되어 연소기 표면적을 증가시키고 배기가스 열을 회수할 수 있는 연소기 외부 몸체와 ; 연소기 외부 몸체에 설치되어 연소 배기가스를 배출하는 연소가스 배기관를 더 구비함을 특징으로 한다. In addition, the combustor of the present invention according to another aspect is attached to the exhaust port of the combustor body and the combustor outer body which can increase the combustor surface area and recover the exhaust gas heat; It is characterized in that it further comprises a combustion gas exhaust pipe is installed on the outer body of the combustor for exhausting combustion exhaust gas.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce.

도 1은 본 발명에 따른 초소형 사이클론 연소기의 일예를 도시한 부분 단면 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 초소형 사이클론 연소기의 일예를 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 초소형 사이클론 연소기의 다른 일예를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 초소형 사이클론 연소기의 또 다른 일예를 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 초소형 사이클론 연소기의 또 다른 일예를 도시한 평면이고, 도 6은 본 발명에 따른 초소형 사이클론 연소기의 또 다른 일예를 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 초소형 사이클론 연소기의 또 다른 일예를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7 또는 도 8에 도시한 연소기의 단면도이다. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing an example of a micro cyclone combustor according to the present invention, Figure 2 is a plan view showing an example of a micro cyclone combustor according to the present invention, Figure 3 is another of the micro cyclone combustor according to the present invention 4 is a plan view showing another example of the ultra-compact cyclone combustor according to the present invention, Figure 5 is a plan view showing another example of the ultra-compact cyclone combustor according to the present invention, Figure 6 7 is a perspective view showing another example of the ultra-compact cyclone combustor according to the present invention, Figure 7 is a perspective view showing another example of the ultra-compact cyclone combustor according to the present invention, Figure 8 is a It is a cross section.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 선회 공기 유입관이 장착된 초소형 사이클론 연소기는 원통형의 연소실(11)을 갖는 연소기 몸체(1)의 측벽에 공기 유입관(2)을 설치하고, 바닥에는 연료 유입관(3)을 설치하여 구성되며, 측벽의 일측에 점화 코일(4)이 설치되어 있다. As shown, the micro cyclone combustor equipped with the swinging air inlet tube according to the present invention is provided with an air inlet tube 2 on the side wall of the combustor body 1 having a cylindrical combustion chamber 11, and a fuel inlet tube at the bottom. (3) is provided and the ignition coil 4 is provided in one side of the side wall.

상기 연소기 몸체(1)는 도 1내지 도 5에 도시한 바와 같이 그 내부에 형성된 연소실(11)이 평면에서 도시하였을 때 원형을 이루게 형성되어 있으며, 바깥면은 도 1, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이 사각형상을 이루거나 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이 원형을 이룰 수 있다. The combustor body 1 is formed in a circular shape when the combustion chamber 11 formed therein is shown in a plan view as shown in FIGS. 1 to 5, and an outer surface thereof is illustrated in FIGS. 1, 2 and 4. As shown in the figure, it may have a quadrangular shape or a circle as shown in FIGS. 3 and 5.

물론 연소기 몸체(1)의 바깥면의 형성은 원형이나 사각 이외에 팔각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. Of course, the outer surface of the combustor body 1 may be formed in various shapes such as an octagon other than a circle or a square.

상기 연소실(11)이 내부에 있는 연소기 몸체(1)는 내열성이 우수한 SUS 등의 금속이나, SiC, Si3N4와 같은 세라믹, 또는 Al2O3 등으로 만들어질 수 있으며, 연소 배기가스가 배출될 수 있도록 상방은 개방되고 바닥은 밀폐되어 있다. The combustor body 1 inside the combustion chamber 11 may be made of a metal such as SUS having excellent heat resistance, a ceramic such as SiC, Si 3 N 4 , or Al 2 O 3 . The top is open and the bottom is closed for discharge.

상기 연소기 몸체(1)의 바닥을 관통하여 상기 연료 유입관(3)이 설치되며, 연료 유입관의 상부는 평평하게 막혀 있으며, 막혀있는 상부 바로 아래 부분에 연료가 180ㅀ 간격으로 반경방향으로 분사되는 2개의 작은 구멍이 있다. 이 연료분사 구멍은 90ㅀ 간격으로 4개를 설치하거나 균일한 각도로 배열된 다수의 작은 구멍이 설치될 수도 있다.The fuel inlet tube 3 is installed through the bottom of the combustor body 1, and the upper portion of the fuel inlet tube is flatly blocked, and the fuel is radially injected at intervals of 180 ㅀ to a portion directly below the blocked upper portion. There are two small holes to be made. The fuel injection holes may be provided with four holes at 90 ㅀ intervals or a plurality of small holes arranged at uniform angles.

상기 연소기 몸체(1)의 측벽을 관통하여 공기 유입관(2)이 설치되며, 이 공기 유입관(2)의 끝에는 별도의 노즐을 부착하지 않은 통상의 금속 튜브를 사용하여 연소기 전체의 제작, 조립이 용이하다. The air inlet pipe 2 is installed through the side wall of the combustor body 1, and the end of the air inlet pipe 2 is manufactured and assembled using a conventional metal tube without a separate nozzle. This is easy.

다만 본 발명의 연소기에 설치된 공기 유입관(2)은 도 2내지 도 5에 도시한 바와 같이 공기가 유입되는 구멍이 연료 유입관(3)을 향하여 형성된 것이 아니라 연소실의 원주방향 벽면과 접선방향으로 설치되어 유입된 공기가 벽면을 따라 원주방향으로 회전되도록 설치되어 있다.However, the air inlet pipe 2 installed in the combustor of the present invention has a hole in which air is introduced, as shown in FIGS. 2 to 5, not formed toward the fuel inlet pipe 3, but tangentially with the circumferential wall surface of the combustion chamber. Installed air is installed to rotate circumferentially along the wall.

또한 본 발명의 연소기에는 상기 공기 유입관(2)의 반대쪽에 제2 공기 유입관(2a)이 더 설치되어 있다. In addition, the combustor of the present invention is further provided with a second air inlet pipe (2a) on the opposite side of the air inlet pipe (2).

상기 제2 공기 유입관(2a)은 도시한 바와 같이 상기 연료 유입관(3)을 중심으로 상기 공기 유입관(2)과 대각선을 이루는 방향에 설치되어 있으며, 이들 각각에 의해 공급되는 공기는 서로 반대 방향에서 유입되어 연소실 벽면을 따라 같은 원주방향으로 선회하게 된다.As shown in the drawing, the second air inlet pipe 2a is disposed in a direction diagonal to the air inlet pipe 2 with respect to the fuel inlet pipe 3, and the air supplied by each of them is mutually It flows in the opposite direction and turns in the same circumferential direction along the combustion chamber wall.

상기 점화 코일(4)은 연소실(11) 내부로 공급된 연료에 불꽃을 일으키기 위해 연소기 몸체(1)의 측벽을 관통하여 설치되며, 외부로는 점화스위치와 연결된다.The ignition coil 4 is installed through the side wall of the combustor body 1 to spark the fuel supplied into the combustion chamber 11, and is connected to the ignition switch to the outside.

상기와 같이 구성된 연소기의 상기 공기 유입관(2, 2a)들은 연소기 몸체(1)의 외면에 밀착되어 연소기 몸체(1)를 감싸도록 설치될 수 있다. The air inlet pipes 2 and 2a of the combustor configured as described above may be installed to be in close contact with the outer surface of the combustor body 1 to surround the combustor body 1.

도 4 및 도 5에 공기 유입관(2)을 연소기 몸체(1)의 외벽에 밀착된 상태로 구성된 연소기의 일예를 각각 도시하였다. 4 and 5 show an example of a combustor in which the air inlet pipe 2 is in close contact with the outer wall of the combustor body 1, respectively.

이와 같이 공기 유입관(2)을 연소기 몸체(1)의 외벽에 밀착시켜 구성함으로써 연소실(11)에서 연료가 연소될 때 발생되는 열이 연소기 몸체(1)을 통해 상기 공기 유입관(2)에 전달되고 이 열에 의해 공기가 가열되며, 가열된 공기가 연소실(11)의 내부에 공급됨으로써 열 재순환 효과를 가져와 연소열의 이용 효율을 높일 수 있게 된다. As such, the air inlet pipe 2 is configured to be in close contact with the outer wall of the combustor body 1 so that heat generated when the fuel is combusted in the combustion chamber 11 is transferred to the air inlet pipe 2 through the combustor body 1. The heat is transmitted and the air is heated by the heat, and the heated air is supplied to the inside of the combustion chamber 11 to bring about a heat recycling effect, thereby increasing the utilization efficiency of the combustion heat.

도 6 및 도 7에 연소기 몸체(1)의 배기구 부근에 외부 연소기 외부 몸체(5) 를 부착한 상태로 구성된 연소기의 일예를 각각 도시하였다. 6 and 7 show an example of a combustor configured in a state where an external combustor outer body 5 is attached to the vicinity of an exhaust port of the combustor body 1.

이와 같이 연소기 외부 몸체(5)를 연소기 몸체(1)의 배기구 부근에 부착시켜 구성함으로써 연소실 내부에 형성되어 있는 화염이 외부에 직접 노출되지 않도록 하여 안전성을 높일 수 있으며, 고온의 배기가스가 가진 열을 그대로 배출하지 않고 연소기 외부 몸체(5)로 전달되도록 하여 연소기 외부 몸체(5)의 표면 온도를 높이게 되어 초소형 연소기 전체가 히터로도 사용할 수 있도록 하며, 연소기 외부 몸체(5) 표면에 열전소자(Thermoelectric module)를 부착하여 전기발전에 유리한 구조로 구성할 수도 있게 된다.In this way, by attaching the combustor outer body 5 near the exhaust port of the combustor body 1, the flame formed in the combustion chamber is not directly exposed to the outside, thereby increasing safety, and the heat of the hot exhaust gas. It is transmitted to the combustor outer body (5) without discharging as it is to increase the surface temperature of the combustor outer body (5) so that the entire ultra-compact combustor can also be used as a heater, the thermoelectric element (3) on the surface of the combustor outer body (5) By attaching a thermoelectric module, it is possible to construct a structure that is advantageous for electric power generation.

또한, 상기 연소기 외부 몸체(5)에 연소가스 배기관(6, 6a)을 부착하여 연소가스의 배기통로로 이용하며, 직경이 작은 관을 연소가스 배기관(6, 6a)으로 사용한다면 배기관의 외부 표면적이 증가하기 때문에 연소가스 배기관(6, 6a)에서 외부로의 열손실이 증가하므로 배기관을 통과하는 동안 배기가스의 온도가 낮아져 사용상 안전성을 높일 수 있다.In addition, when the combustion gas exhaust pipes 6 and 6a are attached to the combustor outer body 5 and used as an exhaust passage of the combustion gas, and a small diameter pipe is used as the combustion gas exhaust pipes 6 and 6a, the external surface area of the exhaust pipe is used. Because of this increase, the heat loss from the combustion gas exhaust pipes 6 and 6a to the outside increases, so that the temperature of the exhaust gas is lowered while passing through the exhaust pipe, thereby improving safety in use.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 기술되었지만, 후술하는 청구범위에 의해 제시되는 본 발명의 범주와 기술적 사상을 벗어남이 없이 많은 수정 및 변형이 가능하다. While the invention has been described with reference to the preferred embodiments, many modifications and variations are possible without departing from the scope and spirit of the invention as set forth by the claims below.

이상에서 상세히 기술한 바와 같이, 본 발명은 연료와는 별도로 공급되는 공기가 연소실의 내부에서 원주방향으로 선회하게 함으로써 공급되는 연료와 보다 고르게 혼합되어 균일한 연소가 가능하면서도, 역화의 가능성을 원천적으로 배제하였 고 점화를 용이하게 하였으며, 선회 유동에 의한 축방향 속도성분의 감소를 유도하여 화염날림 가능성을 줄여 화염의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다. As described in detail above, the present invention allows the air supplied separately from the fuel to circulate in the circumferential direction inside the combustion chamber so that the fuel is more evenly mixed with the supplied fuel, thereby allowing for uniform combustion, but fundamentally preventing the possibility of backfire. It eliminates and facilitates ignition, and induces a reduction in the axial velocity component due to swirling flow, thereby reducing the possibility of flame blowing and improving the stability of the flame.

또한, 연소기의 연소실에 공급되는 공기를 연소실 자체에서 발생되는 열을 재순환하여 예열시킴으로서 연소기 열이용 효율을 증가시킬 수 있고, 선회에 의한 화염 안정성 증가효과 외에도 열 재순환을 통한 고온 공기 공급에 의해서도 화염 안정성을 더욱 증가시킬 수 있다.In addition, by preheating the air supplied to the combustion chamber of the combustor by recirculating the heat generated from the combustion chamber itself, it is possible to increase the efficiency of combustion of the combustor, and in addition to the effect of increasing the flame stability by turning, flame stability is also achieved by supplying hot air through heat recirculation. Can be further increased.

또한, 연소실 형태를 원통형으로 함으로써 연소실 내부 가공이 용이하고, 노즐과 같이 복잡한 장치가 아니더라도 연소기 몸체에 공기와 연료를 공급할 수 있는 단순한 유입관과 점화 코일만을 설치함으로서 구성될 수 있어 구성이 단순하여 전체 연소기 제작이 용이하고 제작 단가가 낮은 초소형 사이클론 연소기를 제공할 수 있는 효과가 있다. In addition, the cylindrical shape of the combustion chamber is easy to process inside the combustion chamber, and can be configured by installing only a simple inlet pipe and an ignition coil that can supply air and fuel to the combustor body, even if it is not a complicated device such as a nozzle. It is easy to manufacture a combustor and it is effective to provide a micro cyclone combustor with a low manufacturing cost.

본 발명을 통해 제작되는 초소형 연소기는 고온을 필요로 하는 휴대용 연료전지의 개질기나 히터, 초소형 열전 발전의 열원 또는 연소열이 필요한 초소형 장치의 열원 공급용으로 활용 가능하며, 극초소형 가스터빈용 연소기로 직접 이용이 가능하다. The ultra-compact combustor manufactured by the present invention can be used as a reformer or a heater of a portable fuel cell requiring a high temperature, a heat source for ultra-small thermoelectric power, or a heat source for a micro device requiring combustion heat, and is directly used as a combustor for an ultra-small gas turbine. Available.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 문언에 의해서만 제한 해석될 수 있다.While the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many various obvious modifications are possible without departing from the scope of the invention from this description. Accordingly, the invention can only be construed limited by the words of the appended claims.

Claims (6)

원통형의 연소실(11)을 갖는 연소기 몸체(1)와 ; A combustor body 1 having a cylindrical combustion chamber 11; 상기 연소기 몸체(1)의 측벽을 관통하여 설치되어 연소실(11)의 내부로 공기를 공급하는 공기 유입관(2)과 ; An air inlet pipe 2 installed through the side wall of the combustor body 1 to supply air to the inside of the combustion chamber 11; 상기 연소기 몸체(1)의 바닥 중앙을 관통하여 설치되고, 상기 공기유입관(2)에 의해 공급되어 연소실(11)의 내부에서 공급된 공기에 연료를 공급하는 연료 유입관(3)과 ; A fuel inlet pipe (3) installed through the center of the bottom of the combustor body (1) and supplied by the air inlet pipe (2) to supply fuel to air supplied from the inside of the combustion chamber (11); 상기 연소기 몸체(1)의 측벽을 관통하여 설치되어 연료에 불꽃을 점화시키는 점화 코일(4)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 선회 공기 유입관이 장착된 초소형 사이클론 연소기.An ultra-compact cyclone combustor equipped with a swirling air inlet tube, characterized in that it comprises an ignition coil (4) installed through the side wall of the combustor body (1) to ignite the flame in the fuel. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 유입관(2)은 연소실(11) 내부에서 공기가 선회하도록 연소실 내부의 원주방향 벽면과 접선을 이루도록 형성됨을 특징으로 하는 선회 공기 유입관이 장착된 초소형 사이클론 연소기. 2. The micro cyclone combustor according to claim 1, wherein the air inlet pipe (2) is formed to tangentially form a circumferential wall surface in the combustion chamber so that the air flows inside the combustion chamber (11). 제 2 항에 있어서, 상기 연료 유입관(3)에는 상기 공기 유입관(2)을 통해 연소실(11)의 내부에 공급되어 연소실(11)의 내부에서 선회하는 공기에 혼합될 수 있도록 반경 방향으로 연료를 분사하는 하나 이상의 분사 구멍(31)이 형성됨을 특징으로 하는 선회 공기 유입관이 장착된 초소형 사이클론 연소기. The fuel inlet pipe (3) according to claim 2, wherein the fuel inlet pipe (3) is supplied to the inside of the combustion chamber (11) through the air inlet pipe (2) in a radial direction so that it can be mixed with the air turning inside the combustion chamber (11). Small cyclone combustor equipped with a slewing air inlet tube, characterized in that one or more injection holes (31) for injecting fuel are formed. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연소기 몸체(1)의 외부에는 상기 연소기 몸체(1)의 내부에서 연소되고 배출되는 고온 배기가스의 열 에너지를 전달받아 가열되는 외부 몸체(5)가 상기 연소기 몸체(1)의 개방된 단부와 소정 간격으로 이격되게 덥도록 더 설치되며, According to any one of claims 1 to 3, The outer body of the combustor body (1) is heated by receiving the heat energy of the hot exhaust gas that is combusted and discharged inside the combustor body (1) 5) is further installed so as to be spaced apart from the open end of the combustor body 1 at a predetermined interval, 상기 외부 몸체(5)에는 연소 배기가스를 배출하는 연소가스 배기관(6)이 설치됨을 특징으로 하는 선회 공기 유입관이 장착된 초소형 사이클론 연소기. Miniature cyclone combustor with a swing air inlet pipe, characterized in that the outer body (5) is provided with a combustion gas exhaust pipe (6) for discharging combustion exhaust gas. 제 4 항에 있어서, 상기 연소기 본체(1)에는 상기 공기 유입관(2)의 상기 연료 유입관(3)을 중심으로 대각선 방향에 제2 공기 유입관(2a)이 더 설치됨을 특징으로 하는 선회 공기 유입관이 장착된 초소형 사이클론 연소기. The turning body according to claim 4, wherein the combustor body (1) is further provided with a second air inlet pipe (2a) in a diagonal direction with respect to the fuel inlet pipe (3) of the air inlet pipe (2). Ultra-compact cyclone combustor with air inlet tube. 제 5 항에 있어서, 상기 공기 유입관(2, 2a)들은 연소기 몸체(1)의 외부 벽면에 밀착되게 연소기 몸체(1)를 감싸도록 설치됨을 특징으로 하는 선회 공기 유입관이 장착된 초소형 사이클론 연소기. 6. The micro cyclone combustor according to claim 5, wherein the air inlet tubes (2, 2a) are installed to surround the combustor body (1) in close contact with the outer wall of the combustor body (1). .
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