KR100729277B1

KR100729277B1 - 가스혼합기

Info

Publication number: KR100729277B1
Application number: KR1020050099597A
Authority: KR
Inventors: 정정헌
Original assignee: 중앙아이엔티 주식회사
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2007-06-15
Also published as: KR20070043375A

Abstract

수소가스와 액화가스를 혼합하는 가스혼합기가 개시된다. 개시된 가스혼합기는, 연료가스를 만들 혼합공간이 마련된 챔버와, 혼합공간에 공기보다 가벼운 수소가스를 분사하는 제1분사관과, 혼합공간의 제1분사관 보다 높은 위치에서 공기보다 무거운 액화가스(LPG 또는 LNG)를 분사하는 제2분사관 및, 제1,2분사관을 통해 각각 분사되는 가스가 난방향으로 분사되며 섞이도록 유도하는 난사수단을 포함하여 구성된다. 이와 같은 구성의 가스혼합기는, 연료가 되는 이종가스의 혼합을 매우 균일하게 만들어 주므로, 이것을 채용하면 상당히 안정적인 보일러 시스템을 구현할 수 있다.

수소, LPG, 혼합, 회오리, 방사

Description

가스혼합기{Gas mixing device}

도 1은 종래의 가스혼합기 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 가스혼합기를 도시한 도면,

도 3은 도 2에 도시된 가스혼합기의 요부를 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 가스혼합기를 도시한 도면,

도 5는 도 4에 도시된 가스혼합기의 요부를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100,200...가스혼합기 110,210...제1분사관

110,210...제2분사관 130,230...챔버

140,240...유량계 150,250...분할용 철판

160,260...체크밸브

본 발명은 수소가스와 액화가스를 적정 비율로 혼합하여 연료 가스로 만들어주는 가스혼합기에 관한 것으로서, 특히 두 가스의 혼합이 균일하게 진행되도록 개선된 가스혼합기에 관한 것이다.

최근 산업용 보일러 등에 사용되는 연료로서, 수소가스와 액화가스가 혼합된 혼합가스가 각광을 받고 있다. 이것은 수소가스에 LPG(액화석유가스;liquefied petroleum gas)나 LNG(액화천연가스;liquefied natural gas)를 9:1 정도의 부피비율로 혼합한 것으로, 일반 석유를 사용하는 것에 비해 저공해, 고열량의 특성을 갖추고 있어서 사용처가 계속 증가하고 있는 추세이다.

도 1은 이와 같은 수소와 액화가스를 혼합하여 연료로 사용하는 보일러 시스템을 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 가스혼합기(10) 안에 수소가스와 LPG와 같은 액화가스가 각각 주입되어 섞이고, 그 섞여진 혼합가스가 노즐(20)을 통해 분사되면서 점화되는 구조로 이루어져 있다. 따라서, 혼합가스의 분사에 따라 점화된 화염이 주위의 열매체(미도시)를 가열하여 열량을 얻게 되는 것이다.

그런데, 기존의 가스혼합기(10)는 단순히 두 종류의 가스를 한 곳에 넣어서 섞여지게 하는 구조로 되어 있기 때문에, 전체적으로 균일한 혼합비가 이루어지기 어려운 단점이 있다. 예컨대, 수소와 LPG를 9:1의 부피비로 섞은 혼합가스를 만들려고 한다면, 각각의 주입관을 통해 들어오는 수소와 LPG의 양은 9:1의 비율로 들어오겠지만, 혼합기(10) 안에서 두 가스의 충돌이 활발한 곳에서는 그 비율이 대체적으로 유지되지만 그렇지 않은 곳에서는 국부적으로 혼합비가 편차가 매우 커지는 문제가 생기게 된다. 이렇게 혼합비의 편차가 심해진 가스를 연료로 하여 화염을 생성시키면, 화염의 크기가 일정하지 않고 들쭉날쭉해지기 때문에 열매체를 가열하는 보일러 시스템의 상태가 매우 불안정해지게 된다.

따라서, 보다 안정적으로 열매체를 가열하기 위해서는, 연료로 사용되는 이종 가스의 혼합비를 전체적으로 균일하게 만들 수 있는 새로운 형태의 가스혼합기가 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 연료가 되는 이종 가스의 혼합비를 전체적으로 균일하게 만들 수 있도록 개선된 가스혼합기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스혼합기는, 연료가스를 만들 혼합공간이 마련된 챔버; 상기 혼합공간에 공기보다 가벼운 제1가스를 분사하는 제1분사관; 상기 혼합공간의 상기 제1분사관 보다 높은 위치에서 공기보다 무거운 제2가스를 분사하는 제2분사관; 및, 상기 제1,2분사관을 통해 각각 분사되는 제1,2가스가 난방향으로 분사되며 섞이도록 유도하는 난사수단;을 포함하며, 상기 난사수단은, 상기 제1,2가스가 방사상으로 분사되도록 상기 제1,2분사관의 출측에 마련된 다수개의 분사공을 포함한다.

여기서, 상기 제1,2가스는 각각 수소가스와 액화가스가 될 수 있다.

상기 난사수단은, 상기 제1,2분사관의 출측 내부에 각각 장착된 나선형의 스크류봉을 구비하여서, 상기 제1,2가스가 그 스크류봉의 나선을 따라 돌면서 분사되어 상기 혼합공간 안에서 회오리를 일으키며 섞이도록 구성될 수 있다.

상기 난사수단이, 상기 제1,2가스가 방사상으로 분사되도록 상기 제1,2분사관의 출측에 마련된 다수개의 분사공을 포함하여 구성되는 경우, 상기 제1분사관의 출측은 상기 혼합공간 내에서 하향 절곡되어 있고, 그 분사공은 하부측 1/3이 하향으로, 상부측 2/3가 상향으로 분사되게 형성되어 있으며, 상기 제2분사관의 출측은 상기 혼합공간 내에서 상향 절곡되어 있고, 그 분사공은 하부측 1/3이 하향으로, 상부측 2/3가 상향으로 분사되게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 혼합공간 내에서 상기 제1분사관과 제2분사관 사이 및 혼합된 가스가 나가는 토출구 영역 사이에는 다수개의 관통홀이 형성된 철판이 각각 설치될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 가스혼합기(100)를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 본 실시예의 가스혼합기(100)는, 혼합공간(131)이 마련된 챔버(130)와, 그 혼합공간(131)에 수소가스를 분사하는 제1분사관(110), 그리고 LPG와 같은 액화가스를 분사하는 제2분사관(120)을 구비하고 있다. 여기서 제2분사관(120)은 제1분사관(110) 보다 높은 위치에 설치되는데, 이것은 액화가스가 공기보다 무겁고 수소가스는 공기보다 가벼운 성질을 이용하여, 중간영역에서 두 가스가 자연스럽게 부딪히도록 유도하기 위한 배치이다.

그리고, 제1,2분사관(110)(120)을 통해 분사되는 수소가스와 액화가스는 단순히 일정한 직선 방향으로 분사되는 것이 아니라, 출구 측에 내장된 스크류봉(111)(121)의 나선을 따라 회오리를 일으키며 분사된다. 즉, 수소가스와 액화가스는 제1분사관(110)과 제2분사관(120)을 통해 혼합공간(131)으로 분사되는데, 이때 출구 근처에 내장된 스크류봉(111)(121)의 나선을 따라서 돌면서 분출되기 때문에, 마치 토네이도와 같은 회오리를 일으키며 분사되어 나오게 된다. 따라서, 혼합공간(131)에서는 수소가스와 액화가스가 동시에 회오리를 일으키면서 부딪히기 때문에, 어느 한 부위에서만 집중적으로 부딪히는 것이 아니라 전체적으로 충돌을 일으키며 뒤섞이게 된다. 따라서, 국부적인 혼합비의 편차가 거의 없어지게 된다.

참조부호 150은 제1,2분사관(110)(120) 사이와, 혼합가스의 토출관(132) 사이를 분할하는 철판을 나타내며, 이 철판(150)에는 방사상으로 형성된 다수개의 관통홀(151)이 형성되어 있어서 혼합공간(131) 내부를 연통시키고 있다.

참조부호 160은 역류를 방지하는 체크밸브를, 참조부호 140은 가스유량을 측정하는 유량계를 각각 나타낸다.

이와 같은 가스혼합기(100)를 가동시키게 되면, 일단 제1,2분사관(110)(120)을 통해서 연료로 혼합될 수소가스와 LPG가스가 각각 들어오게 된다. 이렇게 들어온 두 가스는 제1,2분사관(110)(120)을 통해 혼합공간(131)으로 분사되는데, 이때 각각의 스크류봉(111)(121)을 따라 회오리를 일으키면서 분사되므로, 혼합공간(131) 전체에 걸쳐서 균일한 혼합이 이루어지게 된다. 그리고, 두 가스가 부딪히는 양과 토출관(132)으로 빠져나가는 양은 상기 철판(150)의 관통홀(151)을 통해 어느 정도 규제가 되므로, 급속한 충돌에 의해 미처 제대로 섞이지도 않은 가스가 토출관(132)으로 빠져나가는 현상은 억제될 수 있다.

이후, 이렇게 혼합된 균일한 연료 가스는 토출관(132)을 통해 배출되어 소정 점화장치에 의해 점화됨으로써 열매체를 가열하는데 사용된다.

따라서, 이러한 가스혼합기(100)를 채용하게 되면, 매우 균일한 혼합비의 연료 가스를 생성할 수 있기 때문에, 화염의 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 보일러 시스템을 구현할 수 있게 된다.

다음으로 도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 가스혼합기(200)를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 본 실시예의 가스혼합기(200)도, 혼합공간(231)이 마련된 챔버(230)와, 그 혼합공간(231)에 수소가스를 분사하는 제1분사관(210), 그리고 LPG와 같은 액화가스를 분사하는 제2분사관(220)을 구비하고 있다.

그리고, 수소가스와 액화가스가 단순히 일정한 직선 방향으로 분사되지 않고 난사되게 하는 수단으로서, 제1,2분사관(210)(220)의 출구 측에 방사상으로 마련 된 다수개의 분사공(211)(221)들을 구비하고 있다. 즉, 수소가스와 액화가스가 이와 같이 방사상으로 형성된 분사공(211)(221)을 통해 난사되면서 나오게 함으로써, 혼합비의 편차를 최소화하고자 한 것이다. 여기서, 제1분사관(210)의 출측의 하향 절곡되어 있고, 제2분사관(220)은 상향 절곡되어 있는데, 이것은 전술한 바와 같이 두 가스의 비중차에 의해 부딪히게 되는 중간영역을 가급적 넓혀주기 위해 출측을 상호 반대쪽으로 벌려놓은 것이다. 그리고, 제1,2분사관(210)(220) 모두 하부측 1/3의 분사공은 하향으로, 상부측 2/3의 분사공은 상향으로 분사방향이 형성되어 있다. 이것은 혼합공간(231)에 가스가 방사상으로 퍼지게 하는 구조가 된다.

참조부호 250은 제1,2분사관(210)(220) 사이와 혼합가스의 토출관(232) 사이를 분할하는 철판을 나타내며, 참조부호 260은 역류를 방지하는 체크밸브를, 참조부호 240은 가스유량을 측정하는 유량계를 각각 나타낸다.

마찬가지로, 이와 같은 가스혼합기(200)를 가동시키게 되면, 제1,2분사관(210)(220)을 통해서 연료로 혼합될 수소가스와 LPG가스가 각각 들어오게 된다. 이렇게 들어온 두 가스는 제1,2분사관(210)(220)을 통해 혼합공간(231)으로 분사되는데, 이때 각각의 분사공(211)(221)을 통해 혼합공간(231)에 방사상으로 가스가 퍼지게 된다. 따라서, 혼합공간(231) 전체에 걸쳐서 균일한 혼합이 이루어지게 된다. 그리고, 두 가스가 부딪히는 양과 토출관(232)으로 빠져나가는 양은 상기 철판(250)의 관통홀(251)을 통해 어느 정도 규제가 되므로, 급속한 충돌에 의해 미처 제대로 섞이지도 않은 가스가 토출관(232)으로 빠져나가는 현상은 억제될 수 있다.

이후, 이렇게 혼합된 균일한 연료 가스는 토출관(232)을 통해 배출되어 소정 점화장치에 의해 점화됨으로써 열매체를 가열하는데 사용된다.

따라서, 본 실시예의 가스혼합기도, 매우 균일한 혼합비의 연료 가스를 생성할 수 있기 때문에, 화염의 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 보일러 시스템을 구현할 수 있게 해준다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가스혼합기는, 연료가 되는 이종가스의 혼합을 매우 균일하게 만들어 주므로, 이것을 채용하면 상당히 안정적인 보일러 시스템을 구현할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims

연료가스를 만들 혼합공간이 마련된 챔버;

상기 혼합공간에 공기보다 가벼운 제1가스를 분사하는 제1분사관;

상기 혼합공간의 상기 제1분사관 보다 높은 위치에서 공기보다 무거운 제2가스를 분사하는 제2분사관;

상기 제1,2분사관을 통해 각각 분사되는 제1,2가스가 난방향으로 분사되며 섞이도록 유도하는 난사수단;을 포함하며,

상기 난사수단은, 상기 제1,2가스가 방사상으로 분사되도록 상기 제1,2분사관의 출측에 마련된 다수개의 분사공을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스혼합기.
제1항에 있어서,

상기 제1가스는 수소가스이고, 상기 제2가스는 액화가스인 것을 특징으로 하는 가스혼합기.
제1항에 있어서,

상기 난사수단은,

상기 제1,2분사관의 출측 내부에 각각 장착된 나선형의 스크류봉을 구비하여서, 상기 제1,2가스가 그 스크류봉의 나선을 따라 돌면서 분사되어 상기 혼합공간 안에서 회오리를 일으키며 섞이도록 된 것을 특징으로 하는 가스혼합기.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제1분사관의 출측은 상기 혼합공간 내에서 하향 절곡되어 있고, 그 분사공은 하부측 1/3이 하향으로, 상부측 2/3가 상향으로 분사되게 형성되어 있으며,

상기 제2분사관의 출측은 상기 혼합공간 내에서 상향 절곡되어 있고, 그 분사공은 하부측 1/3이 하향으로, 상부측 2/3가 상향으로 분사되게 형성된 것을 특징으로 하는 가스혼합기.
제1항에 있어서,

상기 혼합공간 내에서 상기 제1분사관과 제2분사관 사이 및 혼합된 가스가 나가는 토출구 영역 사이에는 다수개의 관통홀이 형성된 철판이 각각 설치된 것을 특징으로 하는 가스혼합기.