KR100834102B1 - 기화기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 내부에 공간부를 형성한 상태로 일측에 공기가 주입되는 공기주입구와, 내부에서 기화된 연료가 배출되는 연료배출구가 형성된 몸체와; 몸체 내측에 결합 되고, 외부에서 공급되는 에너지에 의해 열을 발생시키는 적어도 하나 이상의 열발생기와; 열발생기에 외삽된 상태로 열발생기를 감싸도록 형성되는 전열덮개와; 전열덮개 외주면에 구비되며, 몸체 내부로 공급되는 액체연료를 열에 의해 기화시키는 복수개의 기화핀; 및 기화핀의 상부면으로 액체연료를 공급하는 연료공급관을 포함하는 기화기 장치가 개시된다.

개시된 기화기 장치에 의하면 다단으로 구비되는 복수개의 접시형 또는 볼록형의 기화핀에 의해 액체연료의 기화효율을 향상시키고, 열발생기에서 발생되는 열을 최대한 이용하므로 인하여 열에너지의 손실을 줄여 에너지 소비효율을 극단적으로 증가시키며, 액체연료와 열발생기의 직접적인 접촉을 차단하여 열발생기의 높은 표면온도에 의한 화재 및 폭발의 위험성을 줄일 수 있다.

액체연료, 기화핀, 열발생기, 기화기

Description

기화기 장치{Fuel vaporizer}

도 1은 종래의 기화기 장치를 나타낸 측단면도,

도 2는 본 발명에 따른 기화기 장치를 나타낸 사시도,

도 3은 도 2의 측단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...기화기 장치 200...몸체

210...공기주입구 220...연료배출구

230...발열판 300...열발생기

400...단열덮개 500...기화핀

510...유동공 520,520a,520b...접시형핀

530,530a,530b...볼록형핀 600...연료공급관

610...연료유입구 700...온도조절장치

본 발명은 기화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열발생기에서 발생하는 고온의 열을 차단하여 화재 및 폭발을 방지함과 동시에 열발생기에서 전도되는 전 열면적을 극대화하여 기화효율을 높이고, 구조가 간단하여 설치공간을 최소화할 수 있는 기화기 장치에 관한 것이다.

일반적으로 기화기는 열매체를 이용하여 액화연료를 가스 소비처에서 사용할 수 있는 형태인 기체가스로 변환시켜 주는 장치로서, 주위온도를 이용하여 액화연료를 가열하는 자연식 기화기와 열매체를 강제로 액화연료에 접촉시켜 기화시키는 강제식 기화기로 크게 구분되며, 자연식 기화기는 추운날씨에 충분한 전열작용이 이루어지지 않는 관계로 강제식 기화기가 주로 사용된다.

최근에는 상기 강제식 기화기 중 열매체에 안정된 열 공급이 가능하고, 온도조절이 용이한 전기식 기화기가 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래의 전기식 기화기를 나타낸 측단면도이다.

도시한 바와 같이, 전기식 기화기(10)는 밀폐된 몸체(20)와, 상기 몸체(20) 내부에 설치되는 연료탱크(30)와, 상기 연료탱크(30)로 액체연료를 공급하는 연료공급관(40)이 구비된다.

그리고, 상기 몸체(20) 하부에는 상기 몸체(20) 내부의 열교환매체(물 또는 공기)를 가열하는 히터(50)가 구비되며, 상기 몸체(20) 상부에는 기화된 연료가 배출되는 개폐밸브(60)가 구비된다.

이러한, 종래의 전기식 기화기(10)는 상기 연료공급관(40)으로부터 액체연료가 공급되면 상기 히터(50)가 작동되면서 상기 몸체(20) 내부의 열교환매체를 가열하게 되고 가열된 열교환매체에 의해 상기 연료탱크(30) 내부에 공급된 액체연료가 상변화에 의해 기화되어 상기 개폐밸브(60)를 통해 외부로 배출된다.

그러나, 이러한 종래의 전기식 기화기(10)에서 열교환매체가 공기로 사용될 경우 액체연료가 직접 상기 히터(50)에 접촉되어 화재 및 폭발의 위험이 발행하며, 열교환매체가 물로 사용될 경우에는 화재 및 폭발에 대한 위험은 낮지만, 비열이 높아 온도가 상승 되는 속도가 느린 관계로 기화효율이 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 열교환매체와 열발생기의 직접적인 접촉이 되지 않도록 하여 화재 및 폭발에 대한 위험성을 최소화함과 동시에 기화효율을 향상시킬 수 있는 기화기 장치를 제공함이 그 목적이다.

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

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기화기 장치는 내부에 공간부를 형성한 상태로 일측에 공기가 주입되는 공기주입구와; 내부에서 기화된 연료가 배출되는 연료배출구가 형성된 몸체와; 상기 몸체 내측에 결합 되고, 외부에서 공급되는 에너지에 의해 열을 발생시키는 적어도 하나 이상의 열발생기와; 상기 열발생기에 외삽된 상태로 상기 열발생기를 감싸도록 형성되는 전열덮개와; 상기 전열덮개 외주면에 구비되며, 상기 몸체 내부로 공급되는 액체연료를 열에 의해 기화시키는 복수개의 기화핀; 및 상기 기화핀 상측에 위치하며, 상기 기화핀의 상부면으로 액체 연료를 공급하는 연료공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체 하부 바닥면에는 상기 열발생기로부터 전도되는 열에 의해 바닥에 떨어지는 액체연료를 가열하여 기화시키는 발열판이 더 구비되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 기화핀은, 하측으로 갈수록 점차적으로 좁아지는 깔때기 형상으로 형성되며, 중앙부에는 유동하는 연료가 하부로 떨어지도록 복수개의 관통공이 형성된 복수개의 접시형핀을 포함할 수 있다.

게다가, 상기 기화핀은, 상기 접시형핀에서 떨어지는 연료가 가장자리로 유동 될 수 있도록 경사면을 가지는 볼록형핀을 포함하는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 접시형핀 및 볼록형핀은 서로 교대하여 다단으로 상기 전열덮개의 외주면에 형성될 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 기화핀의 표면 온도를 조절하는 온도조절장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연료공급관은 상기 기화핀 상측의 가장자리에 대응하는 링 모양으로 형성되고, 상기 연료공급관의 하부면에는 다수의 연료유입구가 형성될 수 있다.

더구나, 상기 연료공급관은 예열장치에 의해 예열된 상태의 액체연료를 상기 기화핀의 상측으로 공급하는 것이 바람직하다.

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 아니되며, 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 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 기화기 장치를 나타낸 사시도 및 측단면도이다.

도면을 참조하면 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기화기 장치(100)는 공기주입구(210)와 기화된 연료가 배출되는 연료배출구(220)가 구비된 몸체(200)와, 상기 몸체(200) 내부에서 열을 발생시키는 열발생기(300)를 구비하고 있다.

그리고, 상기 열발생기(300)에는 전열덮개(400)가 외삽 되며, 상기 전열덮개(400)에는 복수개의 기화핀(500)이 끼워져 있다.

또한, 상기 기화핀(500) 상부에는 액체연료를 공급하는 연료공급관(600)을 구비하고 있다.

상기 몸체(200)는 액체연료가 기화되어 외부로 배출되도록 내부에 공간부를 가지는 부재이다.

이러한, 상기 몸체(200)는 일측에 공기주입구(210)가 형성되며, 상부에는 기 화된 연료가 배출되는 연료배출구(220)가 형성된다.

따라서, 상기 몸체(200) 내부의 공간부에 액체연료가 기화되면 상기 공기주입구(210)에서 주입되는 공기에 의해 기화된 연료가 상기 연료배출구(220)를 통해 외부로 배출하게 된다.

상기 열발생기(300)는 외부에서 공급되는 전력 등의 에너지에 의해 열을 발생시키는 부재이다.

이러한, 상기 열발생기(300)는 상기 몸체(200) 내측 하부에서 적어도 하나 이상으로 구비되며, 상기 열발생기(300)의 하단부는 외부의 전원공급부(미도시)와 연결된다.

따라서, 외부에 구비된 전원공급부로부터 전원을 공급받으면 상기 열발생기(300)는 액체연료를 기화시키기 위한 열을 발생하게 된다.

또한, 상기 몸체(200) 하부 바닥면에는 상기 열발생기(300)로부터 전도되는 열에 의해 기화가 이루어지지 않고 바닥에 떨어지는 소량의 액체연료를 가열하여 2차 기화시키는 발열판(230)이 더 구비된다.

상기 전열덮개(400)는 상기 열발생기(300)에서 발생 되는 열이 전도되는 부재이다.

이러한, 상기 전열덮개(400)는 상기 열발생기(300)를 감싸도록 상기 열발생기(300)와 대응되는 형상으로 상기 열발생기(300)의 외주면에 외삽 된다.

여기서, 상기 전열덮개(400)는 상기 열발생기(300)에 발생하는 열의 전도성, 내식성 및 내열성이 우수한 금속 또는 비금속의 다양한 재질로 사용될 수 있다.

또한, 상기 전열덮개(400)는 액체연료와 상기 열발생기(300)와의 직접적인 접촉을 차단하여 화재 및 폭발을 방지하게 된다.

상기 기화핀(500)은 상기 전열덮개(400)의 외주면에 구비되는 부재이다.

이러한, 상기 기화핀(500)은 상기 전열덮개(400)의 개수에 대응하는 관통공이 형성되어 상기 전열덮개(400)의 외주면에 결합 된다.

여기서, 상기 기화핀(500)은 전열면적을 증가시키기 위한 얇은 원형, 동심원 또는 각형의 판 형상으로서, 그 중심축과 가장자리 사이에는 경사면이 형성되어 있다.

그리고, 상기 기화핀(500)은 하측으로 갈수록 점차적으로 좁아지는 깔때기 형상으로 형성되며 기화핀의 임의의 위치 또는 중앙부에 복수개의 유동공(510)이 형성되어 공급되는 액체연료가 하부의 기화핀으로 유동 될 수 있도록 하는 복수개의 접시형핀(520)과, 상기 접시형핀(520)에서 유동공(510)을 통과하여 이동된 액체연료가 가장자리로 유동하면서 기화될 수 있도록 경사면을 가지는 복수개의 볼록형핀(530)을 구비한다.

여기서, 상기 접시형핀(520)과 볼록형핀(530)은 서로 교대하면서 다단으로 상기 전열덮개(400)의 외주면에 결합 된다.

따라서, 상기 전열덮개(400)의 최상부에 끼워지는 상기 접시형핀(520)으로 액체연료가 공급되면 액체연료는 상기 접시형핀(520)의 표면열에 의하여 기화되며, 이때 기화되고 남은 잔류 액체연료는 중앙부로 유동 되면서, 상기 유동공(510)을 통하여 하부에 구비된 상기 볼록형핀(530)으로 떨어진다.

그리고, 떨어진 액체연료는 상기 볼록형핀(530)의 표면열에 의하여 기화됨과 동시에 경사면을 따라 가장자리로 유동 되면서 하부에 구비된 또 다른 접시형핀(520a)으로 떨어지게 된다.

즉, 액체연료는 교대하면서 다단으로 구비된 복수개의 상기 접시형핀(520,520a,520b) 및 볼록형핀(530,530a,530b)으로 유동하게 되고, 이때, 상기 열발생기(300)로부터 상기 전열덮개(400)로 전도된 열에 의해 상기 기화핀(500)이 가열되면서 상기 기화핀(500)으로 유동하는 액체연료를 기화시키게 된다.

상기 연료공급관(600)은 상기 기화핀(500)으로 액체연료를 공급하는 부재이다.

이러한, 상기 연료공급관(600)은 상기 몸체(200) 내측의 상기 기화핀(500) 상측에 위치하고, 상기 기화핀(500)의 형상에 대응하는 링 모양으로 형성된다.

그리고, 상기 연료공급관(600)에는 내부로 유입되는 액체연료가 상기 기화핀(500)의 가장자리로 골고루 공급될 수 있도록 하부면에 상기 기화핀(500)으로 향하는 복수개의 연료유입구(610)가 형성된다.

따라서, 상기 연료공급관(600) 내부로 유입되는 액체연료는 상기 연료유입구(610)를 통해 상기 전열덮개(400)의 최상부에 끼워진 상기 접시형핀(520)의 가장자리로 공급된다.

또한, 상기 연료공급관(600)은 예열장치(미도시)에 의하여 예열된 상태의 액체연료를 상기 기화핀(500) 상부면으로 공급함으로써 액체연료의 기화효율을 향상 시키게 된다.

이와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 기화기 장치(100)의 작동을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 외부의 전력 등과 같은 에너지공급부로부터 전원이 상기 열발생기(300)로 공급되면, 상기 열발생기(300)는 열을 방출하게 된다.

여기서, 상기 열발생기(300)에 방출되는 열은 상기 열발생기(300)에 외삽된 상기 전열덮개(400)로 열이 전도되고, 상기 전열덮개(400)로 전도된 열은 다시 복수개의 상기 기화핀(500)으로 전도되어 가열하게 된다.

이런 상태에서, 상기 연료공급관(600)으로부터 액체연료가 공급되면, 연료는 상기 연료공급관(600)의 연료유입구(610)를 통해 하부로 떨어지게 된다.

이때, 떨어지는 액체연료는 상기 전열덮개(400)의 최상부에 구비된 상기 접시형핀(520)의 가장자리에 떨어지게 됨과 동시에 상기 접시형핀(520)의 중앙부로 이동한다.

여기서, 이동하는 액체연료의 일부는 상기 접시형핀(520)의 가열온도에 의해 기화되며, 나머지 일부는 상기 유동공(510)을 통해 하부에 구비된 볼록형핀(530)으로 떨어진다.

그리고, 상기 볼록형핀(530)으로 떨어진 액체연료는 볼록형핀(530)의 경사면을 따라 가장자리로 이동하고, 이동하는 액체연료 중 일부는 상기 볼록형핀(530)의 표면열에 의해 기화되며, 나머지 일부는 하부에 구비된 접시형핀(520a)으로 떨어지게 된다.

여기서, 떨어지는 액체연료는 상기 접시형핀(520a)의 가장자리로 떨어지고, 다시 접시형핀(520a)의 중앙부로 이동하면서 기화되고, 기화되지 않은 액체연료는 상기 유동공(610)을 통해 하부에 구비된 볼록형핀(530a)으로 떨어진다.

따라서, 상기 연료공급관(600)에서 공급된 연료는 교대하면서 다단으로 형성된 복수개의 상기 접시형핀(520,520a,520b) 및 볼록형핀(530,530a,530b)에 의해 단계적으로 하부로 떨어지고, 경사면을 따라 이동하면서 각각의 상기 접시형핀(520,520a,520b) 및 볼록형핀(530,530a,530b)의 열에 의해 기화된다.

한편, 상기 복수개의 기화핀(500)에 의해 기화되지 못하고 상기 몸체(200)의 바닥면으로 떨어진 액체연료는 상기 열발생기(300)로부터 열이 전도되어 가열된 발열판(230)에 의해 기화됨으로써, 상기 몸체(200) 내부로 유입된 액체연료는 전부 기화되게 된다.

여기서, 복수개의 상기 기화핀(530) 및 상기 발열판(230)에 의해 기화된 연료는 상기 몸체(200)의 공기주입구(210)로부터 유입되는 공기의 유동에 의해 상승하면서 상기 몸체(200) 상부에 구비된 연료배출구(220)를 통해 외부로 배출된다.

이와 같이, 상기 기화기 장치(100)는 상기 연료공급관(600)을 통해 상기 몸체(200) 내부로 유입된 액체연료가 다단으로 구비된 복수개의 상기 기화핀(500)을 단계적으로 유동하면서 기화된다.

또한, 상기 기화핀(500)에서 기화되지 못하고 상기 몸체(200) 바닥으로 떨어진 액체연료는 상기 발열판(230)에 의해 기화됨으로써 상기 몸체(200) 내부로 유입된 액체연료는 모두 기화시킬 수 있게 된다.

여기서, 본 발명에 의한 기화기 장치(100)는 온도조절장치(700)를 더 포함하여 상기 접시형핀(520,520a,520b) 및 볼록형핀(530,530a,530b)의 표면온도가 액체연료의 기화에 최적인 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 온도조절장치(700)는 일반적인 히터의 온도조절장치처럼 열발생기(300)에서 발생한 열량(전기히터인 경우에는 전력)을 제어하는 장치로서, 예를 들면 도시된 바와 같이, 기화핀(500)의 저면에 온도를 측정할 수 있는 온도측정센서(710)를 부착하고, 이 온도측정센서(710)로부터 측정되어진 기화핀(500)의 표면 온도에 따라 열발생기(300)의 출력 에너지를 제어하여 기화핀(500)의 표면온도를 항상 일정한 상태로 유지시키기 위한 장치를 의미한다.
즉, 부착된 온도측정센서(710)로부터의 온도 신호는 열발생기(300)의 입력전원 측에 설치된 온도조절장치(700)로 전달되고, 미리 설정된 기화핀(500)의 표면온도보다 측정된 기화핀(500)의 표면온도가 높으면 열발생기(300)로 들어가는 전원을 차단하여 열발생기(300)로부터 발생되는 열량을 감소시키고, 이와 반대로 미리 설정된 기화핀(500)의 표면온도보다 측정된 기화기 표면온도가 낮으면 열발생기(300)로 들어가는 전원을 연결하여 기화기 표면에서의 온도를 항상 일정하게 유지하여 주게 된다.

이렇게 온도조절장치(700)는 열발생기(300)에 공급되는 에너지의 양을 조절함으로써 상기 접시형핀(520,520a,520b) 및 볼록형핀(530,530a,530b)의 표면온도를 조절하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 기화기 장치에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 접시형핀과 볼록형핀이 상호 교대로 구비된 복수개의 기화핀이 다단으로 으로 설치되어 공급된 액체 연료가 기화기 몸체의 바닥면에 떨어지기 전에 기화되며, 간혹 기화기 바닥에 떨어지는 액체연료는 발열판에 의해 재차 기화되면서 기화기 내로 공급된 액체연료 전부를 기화하기 때문에 열원의 에너지 손실이 없어 경제적이며, 기화효율이 좋다.

둘째, 접시형핀과 볼록형핀을 이용하여 액체연료를 기화함으로써 열발생기가 가지는 가열온도를 최대한 기화에 이용할 수 있기 때문에 낮은 에너지로도 다량의 연료를 기화시킬 수 있다.

셋째, 전열덮개에 의해 열발생기와 액체연료의 직접적인 접촉이 없어 화재 및 폭발의 위험성이 적으며, 공급되는 전력 및 요구되는 기화량에 따라 열발생기의 개수를 조절하여 사용할 수 있음으로 효율적이다.

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

Claims (8)

1. 내부에 공간부를 형성한 상태로 일측에 공기가 주입되는 공기주입구와, 내부에서 기화된 연료가 배출되는 연료배출구가 형성된 몸체와;

   상기 몸체 내측에 결합 되고, 외부에서 공급되는 에너지에 의해 열을 발생시키는 적어도 하나 이상의 열발생기와;

   상기 열발생기에 외삽된 상태로 상기 열발생기를 감싸도록 형성되는 전열덮개와;

   상기 전열덮개 외주면에 구비되며, 상기 몸체 내부로 공급되는 액체연료를 열에 의해 기화시키는 복수개의 기화핀; 및

   상기 기화핀 상측에 위치하며, 상기 기화핀의 상부면으로 액체연료를 공급하는 연료공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 몸체 하부 바닥면에는 상기 열발생기로부터 전도되는 열에 의해 바닥에 떨어지는 액체연료를 가열하여 기화시키는 발열판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기화기 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 기화핀은,

   하측으로 갈수록 점차적으로 좁아지는 깔때기 형상으로 형성되며, 중앙부에는 유동하는 연료가 하부로 떨어지도록 복수개의 관통공이 형성된 복수개의 접시형핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 기화핀은,

   상기 접시형핀에서 떨어지는 연료가 가장자리로 유동 될 수 있도록 경사면을 가지는 볼록형핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 접시형핀 및 볼록형핀은 서로 교대하여 다단으로 상기 전열덮개의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 기화기 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 기화핀의 표면 온도를 조절하는 온도조절장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기 장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 연료공급관은 상기 기화핀 상측의 가장자리에 대응하는 링 모양으로 형성되고, 상기 연료공급관의 하부면에는 다수의 연료유입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 기화기 장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 연료공급관으로 공급되는 액체연료를 예열하는 예열장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기 장치.

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