KR100820874B1 - 스팀을 발생시키기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산업현장에서 필수적인 고압의 스팀을 발생시키는 방법 및 그 방법에 적합한 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 고압의 스팀을 발생시키는 방법은 외부의 공기 또는 불활성기체를 고압으로 압축하여 고압용기의 내부로 공급하고, 상기 고압용기의 내부 온도를 상승시켜서, 고압용기의 내부를 소정의 압력 및 온도 상태를 형성시키는 단계와; 상기 고압용기의 내부 상태가 미리 설정된 압력 및 온도에 도달할 경우 외부에서 물을 공급하여 상기 고압용기의 내부에서 분사시키는 단계;를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의할 경우, 산업현장에서 사용되고 있는 스팀을 더욱 효율적이고 경제적으로 발생시킬 수 있다.
스팀, 스팀발생, 수증기, 유틸리티, 경제성, 효율성, 열에너지

Description

스팀을 발생시키기 위한 방법 및 장치{Method and Apparatus for Generating Steam}
도 1은 본 발명에 의한 스팀을 효율적으로 발생시키기 위한 장치를 개략적으로 도시한 개략도이고,
도 2는 본 발명에 의한 스팀 발생장치의 구체적인 실시예를 나타낸 것이며,
도 3은 본 발명에 의한 스팀 발생장치를 병렬 및 직렬로 연결한 실시예를 나타낸 것이다.
♠도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명♠
100 : 스팀 발생장치 110: 기체공급기,
120 : 고압용기, 130 : 열공급부,
140 : 물공급펌프, 150 : 분사노즐
본 발명은 산업현장에서 필수적인 고압의 스팀을 발생시키는 방법 및 그 방법에 적합한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산업현장에서 사용되고 있는 스팀을 더욱 효율적이고 경제적으로 생산할 수 있는 고온 스팀의 발생방법 및 그 발생장치에 관한 것이다.
일반적으로 산업현장에서는 고온ㆍ고압의 스팀을 얻기 위하여 공업용수를 보일러에 의해 고온ㆍ고압으로 가열한 다음, 고온ㆍ고압의 스팀을 생산하고 있다. 이러한 종래의 방법에 의할 경우, 통상적으로 얻어진 스팀은 그 온도가 140℃ 정도이고 그 압력은 약 12 Kgf/㎠ 정도를 유지하고 있는 것으로 알려져 있다. 산업현장에 따라 좀더 양질의 스팀을 필요로 할 경우, 그 스팀은 그의 온도가 약 180℃ 정도이고 그의 압력은 약 15 Kgf/㎠ 정도를 유지하고 있는 것으로 알려져 있다.
이러한 종래의 스팀 제조방식은 상압하에서 액상의 물이 100℃ 정도에서 기화되어 기상의 수증기로 상변화를 하게 되고, 기상의 수증기가 고압하에 있을 경우 그 내부에너지가 증가하여 온도가 올라가게 되는 현상을 이용한 것이다.
그러나, 이와 같은 종래의 방식에 의하여 스팀을 발생시키는 방법은 액상의 물을 그대로 보일러에서 가열하게 되므로, 보일러 내부의 물을 기화시키기 위하여 외부에서 많은 열량을 가해주어야 한다. 이는 스팀을 발생시키기 위해서는 보일러 내부에 들어있는 전체의 물을 가열하여 기화시켜주어야 하고, 또한 기화된 수증기를 다시 필요한 온도까지 더욱 가열해주어야 한다는 것을 의미한다. 따라서, 종래의 스팀 발생 방식은 과량의 에너지를 투여하여야 하고, 투여된 에너지의 양에 비하여 생성된 스팀의 양이 적다는 단점을 가지고 있다.
또한, 종래의 방식은 상기의 보일러 내부에서 다량의 에너지가 공급되고 있음에도 불구하고, 공급되는 대부분의 에너지는 보일러 내부에 존재하는 물을 계속적으로 기화시켜서 수증기를 생성하여야 하므로, 생성된 수증기의 온도를 더욱 상승시킬 수 없게 되고, 이로 인하여 생성된 수증기의 온도는 일정한 한계(예컨대, 180℃)를 가지고 있으며, 그 이상의 고온의 수증기를 얻을 수 없는 단점이 있다.
또한, 종래의 방식에 의하여 스팀을 발생시키는 방법은 수증기 발생을 위하여 대형의 보일러 설비를 갖추어야 하므로, 투자비용이 많게 되는 단점이 있다.
또한, 종래의 방법에 의할 경우, 실제로 수증기를 생산하는 보일러 설비 등을 안전상 실제의 수증기 수요처로부터 멀리 떨어진 곳에 설치하고 있기 때문에, 일단 발생되어진 수증기를 실제 수증기의 수요처로 운반하기 위해서는 배관설비들을 비롯한 많은 유틸리티 설비를 필요로 하게 된다. 따라서, 종래의 방법은 투자비용과 더불어 고액의 유지관리비용을 필요로 하게 되고, 이는 원가의 상승이라는 문제점을 가지고 있다.
이와 같이, 종래의 통상적인 스팀 발생을 위한 방법은 투여된 에너지에 비하여 생산되어지는 스팀의 양이 적을 뿐만 아니라, 통상의 온도보다 더 높은 고온의 스팀을 필요로 할 경우, 더욱 많은 에너지를 필요로 하게 되고, 200℃ 이상의 초고온의 스팀을 얻을 수 없는 근본적인 한계를 가지고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 투여된 에너지를 미세한 물 입자에 보다 효율적으로 흡수시켜서, 산업현장에서 사용되어지는 수증기의 양을 대폭적으로 향상시키고, 그 수증기의 온도를 더욱 향상시킬 수 있는 고온 스팀의 효율적인 생산방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 투여된 에너지를 미세한 물 입자에 보다 효율적으로 흡수시켜서, 산업현장에서 사용되어지는 수증기의 양을 대폭적으로 향상시키고, 그 수증기의 온도를 더욱 향상시킬 수 있는 고온 스팀의 효율적인 생산장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 고온의 스팀을 발생시키는 방법 및 그 방법에 적합한 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 고온의 스팀을 발생시키는 방법은 자연상태의 공기와 불활성기체 및 이들의 압축된 기체로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 기체를 고압용기의 내부로 공급하고, 상기 고압용기의 내부 온도를 상승시켜서, 고압용기의 내부 기체를 고압력 및 고온도 상태로 전환시키는 단계와; 상기 고압용기의 내부 기체의 상태가 미리 설정된 고압력 및 고온도에 도달하였을 경우 외부에서 물을 공급하여 상기 고압용기의 내부에서 분사시키는 단계;를 포함하고 있는 것을 특징으 로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 고압용기의 내부 기체의 고압력은 약 5 kgf 이상으로 전환시키는 것이 바람직하고, 또한 상기 고압용기의 내부 기체의 고온도는 약 120 ℃ 이상으로 전환시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 고온 스팀의 발생장치는 자연상태의 공기와 불활성기체 및 이들의 압축된 기체로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 기체를 공급하는 기체공급기와; 상기 기체공급기에 연결되어 있고, 상기 기체공급기를 통하여 상기의 기체가 공급되어지는 유입구와, 상기 유입구를 통하여 공급된 기체를 그 내부에 포함하고 있는 몸체부와, 상기의 기체가 상기 몸체부의 내부에서 외부로 빠져나가게 되는 유출구로 구성된 고압용기와; 상기 고압용기의 내부에 고온의 열을 공급하는 열공급부와; 상기 고압용기의 외부에 위치하고 외부의 물을 상기 고압용기의 내부로 공급하는 물공급펌프와; 상기 물공급펌프로부터 공급된 물을 상기 고압용기의 내부에서 분사시켜주는 분사노즐을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
본 발명에 의한 고온의 스팀을 발생시키는 방법은 먼저 외부의 기체를 고압용기의 내부로 공급한다. 상기의 기체는 공기 또는 불활성기체가 바람직하다. 상기의 기체는 고온ㆍ고압에서도 안정된 상태를 유지할 수 있는 기체로서, 공급된 열을 다른 물질과 열교환할 수 있는 매체로서의 기능을 수행하게 된다. 상기의 불활성기체로서는 질소가스가 가장 바람직하다. 또한, 상기의 고압용기는 상기의 기체를 공 급하는 유입구와 상기의 기체를 그의 내부에 보관할 수 있도록 밀폐된 몸체부와 상기의 기체를 배출할 수 있는 유출구를 가지고 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 고온의 스팀을 발생시키는 방법은 상기의 고압용기를 가열하여 그 내부의 기체를 가열시킨다. 상기 고압용기의 내부에서 밀폐된 상태로 보관된 기체는 상기 고압용기로부터 열에너지를 공급받음에 따라 점점 그의 내부에너지가 상승하게 된다. 내부에너지가 상승된 상기의 기체는 점점 상기 고압용기의 내부 온도 및 내부 압력을 고온고압으로 전환시키게 된다. 통상적으로 상기 고압용기의 최종적인 내부 온도 및 내부 압력은 초기에 공급된 기체의 온도 및 압력에 따라 차이가 있게 마련이지만, 최종적인 압력은 약 5 kgf/㎠ 이상이고, 그 온도는 약 120 ℃ 이상으로 전환되는 것이 바람직하다. 그러나, 양질의 스팀을 발생시키기 위해서는 최종적인 압력은 약 10 kgf/㎠ 이상이거나, 그 온도는 약 200 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 상기 고압용기의 최종적인 압력이 높을수록, 또는 그의 최종적인 온도가 높을수록, 최종적으로 생성된 스팀의 품질은 양호한 결과를 가져오게 된다.
본 발명에 의한 고온의 스팀을 발생시키는 방법은 상기 고압용기의 내부 조건이 미리 설정된 고압력 또는 고온도에 도달하였을 경우 외부에서 상기 고압용기의 내부로 물을 공급한다. 본 발명에 있어서, 상기의 미리 설정된 고압력이라 함은 최초에 공급된 기체의 압력에 비하여 상승된 압력으로서 약 5 kgf/㎠ 이상을 말하고, 상기의 미리 설정된 고온도라 함은 역시 최초에 공급된 기체의 온도에 비하여 상승된 온도로서 약 120 ℃ 이상을 말한다. 그러나, 양질의 스팀을 발생시키기 위해서는 최종적인 압력은 약 10 kgf/㎠ 이상이거나, 그 온도는 약 200 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 고압용기의 최종적인 압력이 높을수록, 또는 그의 최종적인 온도가 높을수록, 최종적으로 생성된 스팀의 품질은 양호한 결과를 가져오게 되기 때문이다.
본 발명에 의한 고온의 스팀을 발생시키는 방법은 상기 고압용기의 내부 압력 또는 내부 온도가 미리 설정된 조건에 도달하였을 경우, 외부에서 공급된 상기의 물을 상기 고압용기의 내부에서 분사시킨다. 상기의 물은 분사노즐에 의하여 고압용기의 내부로 분사시키는 것이 바람직하다. 이때, 분사노즐에 의하여 분사된 물은 고압용기의 내부에서 미세한 알갱이로 쪼개지고, 그 상태에서 상기 고압용기의 내부 조건에 그대로 노출되어지게 된다. 미세한 알갱이 상태의 물은 그의 전 표면을 통하여 상기 고압용기의 고온열을 받아들이게 되고, 순간적으로 기체분자로 기화되어지면서 급속하게 팽창하게 되고, 그와 동시에 밀폐된 고압용기의 내부에서 고압으로 전환되어지게 된다. 이들은 서로 상승작용을 일으켜서 순식간에 상기 고압용기의 내부를 고온ㆍ고압의 수증기로 가득 채우게 되고, 양질의 수증기를 발생시키게 되는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의한 고온 스팀의 제조방법은 아래와 같은 스팀 발생장치(100)를 통하여 더욱 구체적이고 상세하게 설명되어질 수 있다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 기술사상이 이에 한정되는 것이 아님은 당연하다.
도 1은 본 발명에 의한 고온의 스팀 발생장치(100)를 개략적으로 도시한 개 략도이다.
본 발명에 의한 스팀 발생장치(100)는 자연상태의 공기와 불활성기체 및 이들의 압축된 기체로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 기체를 공급하는 기체공급기(110)를 포함하고 있다. 본 발명에 있어서, 상기의 기체공급기(110)는 자연상태의 공기를 직접 압축하여 공급하는 압축기이거나, 미리 압축된 공기 또는 불활성기체를 충진한 고압탱크일 수도 있다. 본 발명에 있어서, 상기의 기체공급기(110)에 의해 공급되는 기체 중에서 공기는 저압으로 압축하여 사용할 경우에 적합한 반면에, 상기의 불활성기체는 고압으로 압축하여 사용할 경우에 적합하다. 고압으로 압축하여 사용할 경우엔, 장치의 안전을 위하여 상기의 불활성기체가 선호될 수 있다. 불활성기체로서는 질소가스가 가장 적합하다.
본 발명에 의한 스팀 발생장치(100)는 상기 기체공급기(110)에 연결되어 있는 고압용기(120)를 포함하고 있다. 상기의 고압용기(120)는 그 내부에 공급된 기체분자들과 물분자들이 서로 열교환을 거쳐서 고온ㆍ고압의 수증기를 발생시키는 공간을 제공하고 있다. 상기의 고압용기(120)는 산업현장에서 사용되고 있는 실린더형 용기가 바람직하다. 상기의 고압용기(120)는 상기 기체공급기(110)에 의하여 상기의 기체를 공급시킬 수 있는 유입구(122)를 포함하고 있다. 또한, 상기의 고압용기(120)는 상기의 기체분자들과 물분자들이 서로 열교환을 할 수 있는 공간을 형성하는 몸체부(124)를 포함하고 있다. 또한, 상기의 고압용기(120)는 그 내부의 기체들이 외부로 빠져나가게 되는 유출구(126)를 포함하고 있다.
본 발명에 의한 스팀 발생장치(100)는 상기 고압용기(120)에 열에너지를 공 급하는 열공급부(130)를 포함하고 있다. 상기의 열공급부(130)는 상기 몸체부(124)의 외면에 부착되어 감겨있는 히터밴드가 바람직하며, 열매체를 이용한 파이프를 사용할 수도 있다. 상기의 열공급부(130)는 전기에너지를 열에너지로 전환시켜서 고온의 열을 상기 고압용기(120)의 몸체부(124)에 공급하게 된다. 상기의 열공급부(130)에 의하여 고온의 열이 상기 고압용기(120)로 전달되어지면, 그 내부에 존재하는 기체(즉, 공기 또는 불활성기체)는 그 내부에너지가 증가되어지게 된다. 이때, 상기 고압용기(120)의 몸체부(124)의 부피가 일정하므로, 자연스럽게 상기의 기체는 그의 압력이 증가하게 됨과 동시에 그의 온도가 함께 상승하게 된다. 상기 고압용기(120)의 내부 조건은 최초에 공급된 기체의 압력 및 온도에 따라 달라질 수 있지만, 가장 낮은 압력 및 온도로 공급되었을 경우를 기준으로 할 때, 최종적인 압력은 약 5 kgf 이상이고, 그 온도는 약 120 ℃ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 스팀 발생장치(100)는 상기 고압용기(120)의 외부에서 고압용기(120)의 내부로 물을 공급하는 물공급펌프(140)를 포함하고 있다. 상기의 물공급펌프(140)는 고압으로 물을 공급할 수 있는 물펌프 또는 물 부스터가 바람직하다. 그 이유는 상기 고압용기(120)의 내부에 공급된 기체가 고온ㆍ고압의 상태에 있으므로, 상기 고압용기(120)의 내부 압력에 비하여 더 높은 고압으로 물을 공급해주어야 하기 때문이다. 상기의 물은 정제된 물 또는 공업용수를 이용하는 것이 바람직하다. 외부에서 공급된 물은 상기 고압용기(120)의 내부에서 스팀을 발생시키는 원재료로서 사용되어진다. 상기 고압용기(120)의 내부 압력이 높을수록 그의 내부 온도는 높게 상승되어 있고, 그 내부 온도가 높을수록 외부에서 공급된 물에 대하여 충분한 열에너지를 공급할 수 있으므로, 고품질의 스팀을 생산할 수 있게 된다.
본 발명에 의한 스팀 발생장치(100)는 상기 물공급펌프(140)로부터 공급된 물을 상기 고압용기(120)의 내부에서 분사시켜주는 분사노즐(150)을 포함하고 있다. 상기의 분사노즐(150)은 상기 물공급펌프(140)로부터 공급된 물을 상기 고압용기(120)의 내부에서 미세한 물방울 알갱이로 분사시켜주기 위한 것이다. 상기의 분사노즐(150)에서 분사된 미세한 물방울 알갱이는 분사되자마자 고온ㆍ고압의 환경에 놓이게 된다. 상기의 고온ㆍ고압의 환경은 고압용기(120)의 내부에서 고온의 열을 공급받은 기체(공기 또는 불활성기체)에 의하여 형성된 것이다.
본 발명에 있어서, 상기의 미세한 물방울 알갱이들은 이러한 고온ㆍ고압의 환경 속에서 그의 모든 표면을 통하여 고온의 열에너지를 흡수하게 된다. 따라서, 상기의 분사노즐(150)에서 분사된 미세한 물방울 알갱이들은 순간적으로 그 내부에너지가 급격하게 상승하게 되고, 상기의 물방울 알갱이들은 기체분자들(수증기)로 전환되어지면서 그의 부피는 급격하게 팽창하게 된다. 이로 인하여 상기 고압용기(120)는 매우 짧은 시간 내에 다량의 스팀을 발생시키게 되고, 이러한 스팀은 점차적으로 그 부피를 증가시키게 되므로, 한정된 공간 내에서 초고압의 스팀을 발생시키고 그와 동시에 초고온의 스팀을 생성하게 되는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 좀더 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예로서 상기의 스팀 발생장치(100)를 보다 구체적으로 도시한 것이다.
본 발명에 의한 상기 스팀 발생장치(100)에 사용될 고압용기(120)로서 길이 1200 밀리미터(㎜), 부피 40 리터(l)의 실린더를 선택하고, 그의 외부에 열공급부(130)로서 히터밴드를 설치하였다. 상기 고압용기(120)의 아래쪽에 기체 공급배관(10)을 연결하였고, 상기 기체 공급배관(10)에 기체공급기(110)로서 압축공기를 충진시킨 고압탱크를 연결시켰다. 상기의 기체 공급배관(10)에 상기 압축공기의 공급량을 제어할 수 있는 압축공기용 개폐밸브(12)를 설치하였고, 상기 실린더 내부의 스팀이 역류되는 것을 방지하기 위한 체크밸브(14)를 설치하였다.
한편, 상기 실린더의 상부에는 외부에서 물을 공급하는 물 공급배관(20)을 연결하였고, 상기의 물 공급배관(20)에 물공급펌프(140)로서 물 부스터를 설치하였다. 또한, 상기 물 공급배관(20)에 물의 공급량을 제어할 수 있는 물 개폐밸브(22)를 설치하였고, 상기 실린더 내부의 스팀에 의해 물이 역류되는 것을 방지하기 위해 체크밸브(24)를 설치하였다. 상기의 실린더 상부에는 그 내부에서 생성된 스팀이 외부로 배출되어지는 스팀 배출배관(30)를 설치하였고, 스팀의 배출량을 제어할 수 있는 스팀 개폐밸브(32)를 설치하였다.
또한, 상기의 실린더에는 그 내부 온도를 측정할 수 있는 온도측정용 센서(166)와 그 내부 압력을 측정할 수 있는 압력측정용 센서(168)를 각각 설치하였다.
이러한 상태에서, 상기 개폐밸브(12)를 열어 5 kgf/㎠ 의 압축공기를 상기의 실린더 내부로 공급하였고, 상기의 히터밴드에 전원을 공급하여 실린더 내부 공기의 온도를 300℃까지 상승시키는 과정에서, 상기의 물 부스터에 의해 물의 압력을 250 kgf/㎠ 까지 압축하여 상기 물 개폐밸브(22)를 열고 물을 실린더의 내부에서 분사시켰다. 이때, 실린더의 내부 압력은 물이 분무됨에 따라 상승되기 시작하였고, 스팀의 압력이 30 kgf/㎠ 까지 도달되는데 걸리는 시간은 30초 정도 소요되었다. 실린더 내부의 스팀의 온도는 물이 분무되어 수증기가 발생될 경우 약간 저하되는 경향을 보여주었지만, 상기의 물 부스터에 의한 물의 공급을 잠시 중단하고 물의 분무를 정지하는 동안 다시 상승하는 경향을 보여주었다. 예컨대, 상기 실린더 내부의 스팀의 압력이 28 kgf/㎠ 으로 낮아질 경우, 상기 물 개폐밸브(22)를 닫고 10초 정도 대기하는 동안, 상기 실린더 내부의 스팀의 압력은 34 kgf/㎠ 이상으로 상승하였고, 그 스팀의 온도는 300℃ 이상으로 상승하였다.
상기 실린더의 내부에서 생성된 스팀을 이용하기 위하여, 상기 스팀 개폐밸브(32)를 열어 실린더 내부의 압력이 10 kgf/㎠ 으로 낮아질때 까지 스팀을 배출하였고, 실린더 내부의 온도는 300℃ 에서 220℃ 까지 떨어졌다. 이때, 상기 스팀 개폐밸브(32)를 닫고 스팀의 배출을 중단하였으며, 상기 실린더 내부의 온도는 다시 상승되기 시작하였다.
이와 같은 과정을 반복함으로써, 상기 실린더에 의하여 고온의 스팀을 대량으로 생성할 수 있었다.
본 발명의 다른 실시예로서, 고압의 불활성기체를 이용하는 경우는 다음과 같았다.
역시 고압용기(120)로서 상기의 실린더를 사용하였고, 그의 외벽에 열공급부(130)로서 히터밴드를 설치하였으며, 불활성기체로서 질소가스를 사용하였다. 기체공급기(110)로서 압축기를 사용하여 상기의 질소가스를 실린더의 내부에 18 kgf/㎠ 압력으로 공급하였고, 실린더의 온도를 가열하여 370℃ 정도까지 상승시켰다, 그 상태에서, 실린더의 내부 압력은 약 21 kgf/㎠ 까지 상승되었다. 이때, 분사노즐(150)을 통하여 물을 분무시켰다. 상기 실린더의 내부에서 곧바로 수증기가 발생되었고 그로 인하여 압력이 증가하였다. 실린더 내부의 압력이 고압의 상태를 유지하고 있으므로, 상기 물의 압력은 상기 실린더 내부의 압력에 비하여 더 고압으로 공급되어야 하였다. 공급되는 물의 압력을 일정하게 유지하고 균일하게 분무되어지도록 하기 위하여, 물공급펌프(140)로서 물 부스터를 이용하였고, 물을 압축하여 저장용기(142)에 저장한 다음, 일정한 압력으로 분무하였다. 분무시간이 70초 정도 되면 실린더 내부의 질소기체와 수증기가 혼합되어진 상태에서 그들의 압력이 30 kgf/㎠ 까지 상승되었다.
또한, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기의 고압용기(120)를 복수로 연결하여 다량의 스팀을 효율적으로 생성시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예로서 상기의 고압용기(120)를 5개 연결한 것을 예시적으로 나타낸 것이다. 본 실시예는 1개의 고압용기(120)만을 이용할 경우, 상기 고압용기(120)에서 발생된 스팀을 모두 배출할 경우, 다음 공정에서 스팀을 다시 발생시키는 동안, 순간적으로 스팀을 공급할 수 없게 되는 현상을 방지하 기 위한 것이다.
본 실시예에 있어서, 상기의 고압용기(120)는 아래에 특별히 한정된 것을 제외하고는 모두 상기 실시예와 동일한 것을 사용하였고, 그 상부와 그 하부는 서로 병렬로 연결하였으며, 전체적으로는 2개씩 짝을 이룬 고압용기(120)들이 직렬로 연결된 형태를 이루도록 하였다.
또한, 본 실시예에서 각각의 고압용기(120)에는 그의 외부에 열공급부(130)로서 히터밴드를 설치하였고, 각각의 고압용기(120)의 상부에 물 공급배관(20)을 각각 설치하고 그의 단부에 각각 분사노즐(150)을 결합시켰다. 상기의 분사노즐(150)은, 상기 고압용기(120)의 내부에서 가열되어져서 외부에서 그의 내부로 공급되어 분사되어지는 과정에서 어느 정도 예열되어지도록 하기 위해, 고압용기의 중앙부 방향으로 깊게 설치하였다.
또한, 본 실시예에 있어서는 고압용기(120)들을 서로 연결할 때 그 연결된 배관을 "U" 자 형상으로 실린더의 중앙부를 향하여 굴곡지게 형성하여 그 높낮이를 조정하여 설치하였다. 이는 선행하는 고압용기(120)와 그에 연결된 후행하는 고압용기(120) 사이의 압력차이를 이용하기 위한 것이었다. 즉, 고압용기(120) 내에서 스팀을 발생하는 리드타임이 길어질 경우, 배관의 높낮이에 따른 압력간섭효과를 두어 스팀이 출구를 통하여 배출되더라도, 선행하는 고압용기(120)에서는 필요한 압력을 계속 유지하면서 연속적으로 스팀을 생산하여 공급할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이러한 경우에는 제일 마지막에 연결된 최종 고압용기(120)에 대해서만 스팀을 배출하는 스팀 개폐밸브(32)를 설치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 스팀 발생장치를 이용하여 스팀을 발생시킬 경우, 수득된 스팀은 외부에서 물을 분무시킬 당시에 상기 고압용기(120)의 내부 온도 및 압력 조건에 따라, 그리고 물을 분무시킨 이후에 상기 고압용기(120)의 가열 정도에 따라, 생성되어질 수증기의 양 및 질을 조절할 수 있게 된다. 통상적으로 상기 고압용기(120)의 내부 온도 및 압력을 고온ㆍ고압으로 유지한 상태에서 물을 분무시킬 경우, 보다 풍부하고 고온ㆍ고압의 스팀을 얻을 수 있게 된다.
본 발명에 의하여 얻어진 고온ㆍ고압의 스팀은 산업현장의 각종 열매체로서 다양하게 사용될 수 있다.
본 발명에 의한 스팀 발생장치를 사용할 경우, 다양한 온도 범위를 갖는 스팀을 얻을 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 스팀 발생장치를 사용할 경우, 종래의 방식으로는 불가능하였던 초고온(예컨대, 200℃ 이상)의 스팀을 얻을 수 있는 장점도 있다.
또한, 본 발명에 의한 스팀 발생장치를 사용할 경우, 대용량의 보일러를 사용할 필요가 없으므로, 설비비용을 대폭적으로 절약할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 스팀 발생장치를 사용할 경우, 투여된 열을 미세한 물방울 알갱이에 직접 접촉시켜서 스팀을 얻게 되므로, 열효율이 극대화되어지게 되고, 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 특히, 대용량의 보일러를 사용할 필요가 없으므로, 화석연 료를 사용하지 않아 환경오염의 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 열효율의 극대화로 인한 에너지 절감의 특장점도 가지고 있는 것이다.
이상에서 본 발명에 의한 스팀 발생방법 및 그 장치를 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다.
또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

Claims (5)

  1. 고압의 스팀을 발생시키는 방법에 있어서,
    외부의 공기 또는 불활성기체를 고압용기(120)의 내부로 공급하되, 상기 고압용기(120)는 그 내부의 고압력에 대응할 수 있도록 실린더 형으로 구성된 것을 사용하며, 상기 고압용기(120)의 외부몸체를 고온열로 가열하여 그 내부의 기체의 온도를 상승시킴으로써, 상기 고압용기(120)의 내부 기체로 하여금 소정의 압력 및 온도를 형성하고 유지시키는 단계와;
    상기 고압용기(120)의 내부 기체의 상태가 미리 설정된 압력 및 온도에 도달하였을 경우, 외부에서 물을 상기 고압용기(120)의 내부로 공급함으로써, 상기 고압용기(120)의 내부에서 상기의 물을 분사시키는 단계;를 포함하고 있는 것을 특징으로 한 고압의 스팀을 발생시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기의 소정의 압력 및 온도 상태라 함은 상기 고압용기의 내부 압력이 5 kgf/㎠ 이상이고, 상기 고압용기의 내부 온도가 120 ℃ 이상인 것을 특징으로 한 고압의 스팀을 발생시키는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기의 미리 설정된 압력 및 온도 상태라 함은 상기 고압용기의 내부 압력이 5 kgf/㎠ 이상이고, 상기 고압용기의 내부 온도가 120 ℃ 이상인 것을 특징으로 한 고압의 스팀을 발생시키는 방법.
  4. 자연상태의 공기와 불활성기체 및 이들의 압축된 기체로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 기체를 공급하는 기체공급기(110)와;
    상기 기체공급기(110)에 연결되어 있고 상기 기체공급기를 통하여 상기의 기체가 공급되어지는 유입구와, 상기 유입구를 통하여 공급된 기체를 그 내부에 포함하고 있으며 고압의 환경에서 견딜 수 있는 실린더형의 몸체부와, 상기의 기체가 상기 몸체부의 내부에서 수증기와 함께 외부로 빠져나가게 되는 유출구로 구성된 고압용기(120)와;
    상기 고압용기(120)의 외부를 감싸고 있으면서 고온의 열을 발생하고, 발생된 고온의 열을 상기 고압용기(120)의 내부로 공급하는 열공급부(130)와;
    상기 고압용기(120)의 외부에 위치하면서 외부의 물을 상기 고압용기(120)의 내부로 공급하는 물공급펌프(140)와;
    상기 물공급펌프(140)로부터 공급된 물을 상기 고압용기(120)의 내부에서 고르게 분사시켜주는 분사노즐(150);을 포함하고 있는 것을 특징으로 한 고압의 스팀을 발생시키기 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기의 고압용기(120)는 그 상부와 그 하부에서 서로 병렬로 연결되어 있고, 전체적으로는 2개씩 짝을 이루어 직렬로 연결된 형태를 취하는 것을 특징으로 한 고압의 스팀을 발생시키기 위한 장치.
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