KR100877435B1

KR100877435B1 - 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐

Info

Publication number: KR100877435B1
Application number: KR1020070089477A
Authority: KR
Inventors: 손복수
Original assignee: 손복수
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2009-01-07

Abstract

본 발명은 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐에 관한 것으로, 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐에 있어서, 선단 중앙에 결합공이 형성되고 상기 결합공 주변에 제1노즐공이 형성되며 후단으로 워터가스가 공급되는 제1노즐관; 및, 상기 제1노즐관의 내측으로 삽입되어 선단이 상기 제1노즐관의 결합공에 결합되며, 후단 외측에 상기 제1노즐관의 내측면에 지지되는 지지부재가 형성되며 후단으로 에멀전유가 공급되는 제2노즐관;을 포함하는 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐에 관한 것이다.

워터가스, 보조연료, 분사노즐, 지지부재,

Description

워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐{Injection nozzle of water-gas and support fuel}

본 발명은 2중관구조를 갖는 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐에 관한 것으로, 외부관의 내부로 삽입되는 내부관의 선단과 후단이 외부관의 내측면에 견고하게 삽입지지되게 함으로써 내구성을 향상시킨 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐에 관한 것이다.

최근 들어 환경과의 조화를 외면한 채 무분별하게 자연을 개발한 결과, 자연환경이 심각하게 오염되고 있으며, 대기오염의 경우 동·식물의 생존에 있어 막대한 피해를 주어 생태계를 위협할 뿐만 아니라 인류의 건강까지도 심각하게 위협하고 있는 실정이며, 특히 대기오염으로 인한 피해, 즉 아황산가스의 경우는 산성비의 생성원인이 되고, 질소화합물의 대기배출은 각종 성인병과, 암, 불치병 등의 주된 원인이 되고 있지만 자동차 엔진의 배기가스나 일반 산업현장 등지에서 배출되는 상기 유해공기의 배출량은 해마다 증가하고 있는 추세이며, 환경 호르몬 등과 같이 인체에 유해한 물질의 함유로 인해 국민들의 건강을 심각하게 위협하고 있는 실정이다.

이러한 대기오염으로 인한 막대한 피해를 방지하기 위해 친환경적인 에너지원에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는데, 특히 물을 전기분해하여 발생하는 수소와 산소를 이용할 수 있도록 하는 장치에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

물을 전기분해하여 워터가스를 발생하는 장치는 물이 전기분해되면서 얻어지는 산소 및 수소를 생산하기 위한 장치로서, 양전극 및 음전극이 설치된 전해조 내에 소량의 전해물질이 첨가된 물을 공급하고, 직류전압을 인가하여 무공해 에너지원인 워터가스를 발생시키게 된다.

이러한 워터가스는 통칭 산수소 혼성가스, 아쿠아 가스, 물가스 등으로도 불리는데, 물의 전기분해 방식으로 얻은 수소와 산소를 분리하지 않고 화학당량비 2:1로 섞어 둔 혼합기체이다.

또한, 수소와 산소가 2:1로 구성되어 있어 연소시 완전 연소하는 특성을 가지고 있는 무공해연료로서 아주 이상적인 연료이다.

그러나, 적외선 또는 원적외선은 전자 볼트로 표현되는 에너지레벨은 낮지만 많은 열을 가지고 있는 반면, 워터가스 연소 화염은 청색에 가까운 가시광선으로서 적외선에 비해 훨씬 높은 전자볼트로 표현되는 에너지레벨을 가지고 있지만, 열을 거의 수반하지 않는다.

이와 같이 워터가스는 무공해 청정 에너지원이지만 연소시 열 분위기가 없는 청색 불꽃만 발생하기 때문에 열 에너지로 이용하기 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 워터가스에 핵산이나 보조연료와 같은 열량이 우수한 연료들을 혼합하여 연소시키게 된다.

그러나 상기와 같이 워터가스와 보조연료와 같은 열량이 우수한 연료를 함께 분사시키는 종래의 노즐은

2중관구조로 이루어지는데, 내부관과 외부관이 선단에서만 연결되는 조립구조를 가지고 있으므로 내구성이 떨어지며, 외부로부터 가해지는 충격이나 작업중 가해지는 진동등에 의하여 내부관이 외부관의 내측에서 유격되므로 조립면으로 워터가스 또는 보조연료가 누설되어 안전사고를 초래하는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제1노즐관의 내측에 배치되는 제2노즐관의 선단과 후단이 상기 제1노즐관에 견고하게 지지되게 함으로써 유격됨을 방지하는 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 제2노즐관의 후단외측에 형성되어 제1노즐관의 내측면에 지지되는 지지부재의 판면에 통공을 다수 형성하여 워터가스의 공급에 방해가 되지 않도록 한 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 제1노즐관의 결합공의 내외측면에 제2노즐관의 걸림턱과 필터조립체의 돌출부가 밀착된 상태로 조립되게 함으로써 제1노즐관과 제2노즐관 및 필터조립체가 견고하게 고정되게 하는 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 내부에 필터가 형성되어 제2노즐관의 선단에 조립되는 필터조립체의 교환이 용이하도록 한 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐은, 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐에 있어서, 선단 중앙에 결합공이 형성되고 상기 결합공 주변에 제1노즐공이 형성되며 후단으로 워터가스가 공급되는 제1노 즐관;과, 상기 제1노즐관의 내측으로 삽입되어 선단이 상기 제1노즐관의 결합공에 결합되며, 후단 외측에 상기 제1노즐관의 내측면에 지지되는 지지부재가 형성되며 후단으로 보조연료가 공급되는 제2노즐관;을 포함하는 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐을 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 지지부재는 판면에 통공이 형성된 링형테두리인 것이 바람직하다.

본 발명 워터가스와 보조연료의 혼합 연소조즐은 일단은 상기 제1노즐관의 후단에 결합되고 타단은 워터가스 공급관에 결합되는 엘보형 제1연결관과, 일단은 상기 제2노즐관의 후단에 결합되고 타단은 보조연료 공급관에 결합되는 직선형 제2연결관을 포함하며, 상기 제1연결관은 상기 제2연결관이 관통되는 관통공을 형성하고, 상기 관통공에는 워터가스의 누출을 방지하는 씰링부재가 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 선단에 제2노즐공이 형성되고, 내측에 필터가 삽입되어 상기 제2노즐관의 선단에 결합되는 필터조립체를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제2노즐관은 선단에 상기 제1노즐공의 결합공 내측면에 걸려지는 걸림턱이 형성되고, 상기 필터조립체는 외측에 상기 제1노즐공의 결합공 외측면에 걸려지는 돌출부가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1노즐관의 결합공에는 씰링부재가 마련되는 것이 바람직하다.

본 발명 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐은 상기 제1노즐관의 외측을 감싸는 제3노즐관과, 상기 제3노즐관으로 외부공기를 공급하는 송풍팬을 더 구비하 는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐은 제1노즐관의 내부에 삽입되는 제2노즐관의 선단이 제1노즐관의 결합공에 삽입된 상태에서 후단외측으로 돌출되는 지지부재가 제1노즐관의 내측면에 지지되므로 내구성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 제2노즐관의 후단외측에 형성되어 제1노즐관의 내측면에 지지되는 지지부재의 판면에 통공을 다수 형성하여 워터가스의 공급에 방해가 되지 않는 효과도 있다

또한, 제1노즐관의 선단에 형성된 결합공으로 삽입되는 제2노즐관의 선단외측에 결합공 내측에 걸려지는 걸림턱을 형성하고, 결합공 외측으로부터 삽입되어 제2노즐관으로 조립되는 필터조립체의 외측에 결합공 외측에 걸려지는 돌출부를 형성하여 제2노즐관이 제1노즐관에 견고하게 조립되게 하는 효과도 있다.

또한, 내부에 필터가 형성된 필터조립체가 제2노즐관의 선단에 나사결합되도록 함으로써 필터의 교환이 용이한 효과도 있다.

또한, 제1노즐관의 외부를 감싸는 제3노즐관으로 외부공기를 공급함으로써 연소과정에서 발생되는 열이 전방으로 전달되게 함과 아울러 워터가스와 보조연료가 외부공기의 내에서 완전연소하도록 함으로써 연소효율을 향상시키는 효과도 있다.

이하, 본 발명 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

첨부도면중 도 1은 본 발명 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐의 사시도이고, 도 2는 본 발명 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐의 분해사시도이다.

상기 도면들에서 도시하는 바와 같은 본 발명 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐은 크게 제1노즐관(110)과, 상기 제1노즐관(110)의 내측으로 삽입되는 제2노즐관(120)과, 상기 제2노즐관(120)의 선단에 조립되는 필터조립체(130)와, 상기 제1노즐관(110)의 후단이 워터가스 공급관(A)과 연결되게 하는 제1연결관(140) 및, 상기 제2노즐관(120)의 후단이 보조연료 공급관(B)과 연결되게 하는 제2연결관(150)을 포함하여 구성된다.

상기 제1노즐관(110)은 선단이 마감되고 후단은 개구된 통형 관체(111)의 선단 중앙에 관통형성되는 결합공(112)과, 상기 결합공(112)의 주변으로 다수 형성되는 제1노즐공(113) 및, 상기 관체(111)의 후단 내측에 형성되는 나사부(114)를 포함한다. 또한, 상기 결합공(112) 상에는 링형홈부(112a)가 형성되고, 상기 링형홈부(112a)로 링형의 씰링부재(S)가 마련된다.

상기 제2노즐관(120)은 상기 제1노즐관(110)의 내측으로 삽입되어 선단이 상기 제1노즐관(110)의 결합공(112)에 결합되는 것으로, 후단 외측에 상기 제1노즐관(110)의 내측면에 지지되는 지지부재(121)가 형성되고, 선단 외측에는 상기 제1노즐공(112)의 결합공에 걸려지는 걸림턱(122)이 형성되며, 선단내측과 후단내측에 나사부(123,124)가 형성된다.

여기서, 상기 지지부재(121)는 제1노즐관(110)의 내측면으로 삽입된 제2노즐관(120)의 후단이 제1노즐관(110)에 지지되게 하는 것으로서, 링형테두리 형상으로 이루어지며며, 제1노즐관(110)의 후단으로부터 제공되는 워터가스가 선단의 제1노즐공(113)으로 공급되도록 판면에 통공(121a)이 다수 형성된다.

상기 필터조립체(130)는 선단에 제2노즐공이 형성되고 내측에 필터가 삽입되어 후단이 상기 제2노즐관의 선단에 결합되는 것으로, 후단외측에 나사부가 형성되며, 선단외측으로는 제1노즐관의 결합공 외측에 걸려지는 돌출부가 형성된다.

상기 제1연결관(140)은 중앙이 구부러진 엘보형의 관체로서, 일단은 상기 제1노즐관의 후단에 결합되고 타단은 워터가스 공급관에 결합도록 양단외측에 나사부가 형성되며, 일단의 연결부의 중심으로부터 연장된 선상의 후단측에 몸체를 관통하는 관통공이 형성되고, 관통공 상에는 링형홈부가 형성되며, 상기 링형홈부로 링형의 씰링부재가 마련된다.

상기 제2연결관은 직선형의 관체로서, 일단은 상기 제2노즐관의 후단에 결합되고 타단은 상기 제1연결관의 관통공을 관통하여 보조연료 공급관에 결합되는 것으로, 양단 외측에 나사부가 형성된다.

한편, 본 실시예에서는 상기 지지부재(121)가 판면에 통공(121a)이 형성된 링형테두리의 형상을 갖는 것으로 설명하였으나 링형테두리로 한정하는 것은 아니며, 제2노즐관(120)의 후단을 제1노즐관(110)의 내측에 지지하면서 워터가스를 통과시키기 위한 구조, 즉 워터가스가 통과하도록 일부영역이 개구되고 외연부가 제1노즐관(110)의 내측에 지지되는 형태의 링형테두리 또는, 제2노즐관(120)의 후단외 측에서 소정간격으로 이격되어 배치되어 끝단부가 제1노즐관(110)의 내측면에 지지되는 다수의 지지대 등의 형태로도 사용될 수 있을 것이다.

또한, 상기의 보조연료는 워터가스의 부족한 열량을 보충하기 위한 것으로서, 경유나 휘발유등의 화석연료 또는 경유와 물과 첨가제를 소정의 비율로 혼합시킨 에멀전유 등이 사용되며, 별도의 기화기를 통해 기화시켜 공급한다.

이하, 상기의 구성을 갖는 본 발명 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐의 결합 및 작용을 설명한다.

첨부도면중 도 3은 본 발명 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐의 결합단면도이다.

상기 도면에서 도시하는 바와같이 제1노즐관(110)의 내측으로 제2노즐관(120)이 삽입되고, 상기 제2노즐관(120)의 선단으로는 필터조립체(130)가 결합되고, 제2노즐관(120)의 후단으로는 제2연결관(150)이 결합되며, 제1노즐관(110)의 후단으로는 제1연결관(140)이 결합된다.

먼저, 제1노즐관(110)과 제2노즐관(120)의 결합상태를 살펴보면, 제1노즐관(110)의 내측으로 제2노즐관(120)이 삽입됨에 있어서 제2노즐관(120)의 선단은 제1노즐관(110)의 선단 결합공(112)에 삽입되고, 제2노즐관(120)의 후단은 후단 외측에 형성된 지지부재(120)의 외연부가 제1노즐관(110)의 내측면에 밀착되면서 지지되어 제2노즐관(120)의 선단과 후단이 제1노즐관(110)에 지지되어 유격이 방지된다.

또한, 상기 제1노즐관(110)의 결합공(112) 내측으로 제2노즐관(120)의 선단 외측에 형성된 걸림턱(122)이 밀착지지되어 제2노즐관(120)의 삽입위치가 고정되고, 제1노즐관(110)의 결합공(112) 외측으로부터 삽입되는 필터조립체(130)가 상기 제2노즐관(120)에 조립되는데, 이때, 상기 필터조립체(130)의 외측에 형성된 돌출부(134)가 상기 결합공(112)의 외측에 밀착되어 제2노즐관(120)이 상기 제1노즐관(110)에 결합된다.

상기와 같은 제2노즐관(120)과 필터조립체(130)의 결합은 제2노즐관(120)의 선단내측에 형성된 나사부(123)와 필터조립체(130)의 후단외측에 형성된 나사부(133)가 나사결합됨에 의해 이루어진다.

한편, 상기 제1노즐관(110)의 결합공(112)에 형성된 링형홈부(112a)에는 탄성을 갖는 링형의 씰링부재(S)가 삽입되어 결합공(112)과 제2노즐관(120)의 사이에서 압축되므로 결합부위를 통해 워터가스가 유출되는 것이 방지된다.

이어서, 상기와 같이 조립된 제1노즐관(110)과 제2노즐관(120)의 후단으로 각각 조립되는 제1연결과(140)과 제2연결관(150)의 조립상태를 살펴보면, 제2노즐관(120)의 후단 내측에 형성된 나사부(124)로 제2연결관(150)의 선단 외측에 형성된 나사부(152)가 나사결합되면서 제2노즐관(120)의 후단으로 제2연결관(150)이 조립되고, 상기 제1노즐관(110)의 후단 내측에 형성된 나사부(114)로 제1연결관(140)의 일단 외측에 형성된 나사부(142)가 나사결합되면서 제1노즐관(110)의 후단으로 제1연결관(140)이 조립되며, 엘보형 관체(141)로 형성된 상기 제1연결관(140)의 중앙부 후단으로 형성된 관통공(144)으로 직선형 관체(151)인 제2연결관(150)의 후단 이 관통되어 노출된다.

또한, 상기 관통공(144)의 내측에 형성된 링형홈부(144a)로 탄성을 갖는 링형의 씰링부재(S)가 삽입되어 조립면사이에서 압축되므로 관통공(144)과 제2연결관(150) 사이로 워터가스가 유출되는 것이 방지된다.

한편, 상기 제1연결관(140)의 타단 외측에 형성된 나사부(143)로는 워터가스 공급관(A)이 조립되고, 제2연결관(150)의 후단 외측에 형성된 나사부(153)로는 보조연료 공급관(B)이 조립되어 워터가스와 보조연료를 각각 공급하게 된다.

상기와 같이 조립된 상태에서 보조연료 공급관(B)을 통해 제2연결관(150)으로 공급되는 보조연료는 제2노즐관(120)내부를 통과한 뒤, 필터조립체(130)의 내부에 삽입된 필터(132)를 통과하면서 이물질이 걸러진 상태로 선단의 제2노즐공(131)을 통해 분사된다.

또한, 워터가스 공급관(A)을 통해 제1연결관(140)으로 공급되는 워터가스는 제1노즐관(110)을 통과하게 되는데 이때, 상기 제2노즐관(120)의 후단을 제1노즐관(110)의 내측면에 지지하는 지지부재(121)의 통공(121a)을 통과하여 제1노즐관(110)선단의 제1노즐공(112)을 통해 분사된다.

상기와 같이 제1노즐공(112) 및 제2노즐공(131)으로 분사되는 보조연료 및 워터가스는 분사와 동시에 서로 혼합되면서 점화하여 연소되며, 워터가스가 분사되는 제1노즐공(112)이 보조연료가 분사되는 제2노즐공(131)의 외측을 둘러싸도록 형성되어 있어 보조연료가 워터가스 내에서 혼합됨과 동시에 완전연소하게 되므로 워터가스의 부족한 열량을 보충하게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐은 제1노즐관(110)의 내부에 삽입되는 제2노즐관(120)의 선단이 제1노즐관(110)의 결합공(112)에 삽입된 상태에서 후단이 지지부재(121)를 통해 제1노즐관(110)의 내측면에 지지되므로 유격됨이 없으므로 내구성이 향상되는 잇점을 제공한다.

또한, 제2노즐관(120)의 후단외측에 형성되어 제1노즐관(110)의 내측면에 지지되는 지지부재(121)의 판면에 통공(121a)을 다수 형성하여 워터가스의 공급에 방해가 되지 않도록 하는 효과도 있다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 노즐은 일반적인 건타입 버너GUN TYPE BURNER), 보일러등의 연소장치에 적용될 수 있다. 특히, 도 4에서 도시하는 바와 같이 본 발명 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐이 건타입 버너에 적용되는 경우, 상술한 바와 같이 제1,제2노즐관(110,120)의 선단에 위치하는 제1,제2노즐공(111,131)을 통해 분사되는 보조연료 및 워터가스가 착화연소되는 상태에서, 제1노즐관(110)의 외측으로 배치되는 제3노즐관(160)의 선단 사이공간으로 송풍팬(162)에 의해 외부공기가 공급되어 상기 보조연료 및 워터가스의 연소과정에서 발생되는 열이 전방으로 전달되게 한다.

즉, 건타입 버너의 송풍팬(162)을 통해 외부공기의 공급량을 제어함으로써 노즐의 선단에서 착화되어 발생하는 열이 전달되는 거리 및 속도를 조절할 수 있다.

또한, 상기 제1,제2노즐관(110,120)의 제1,제2노즐공(111,131)으로부터 분사 되는 보조연료 및 워터가스는 제1노즐관(110)을 감싸는 제3노즐관(160)으로부터 공급되는 외부공기의 내에서 완전연소하게 되므로 연소효율이 향상된다.

도 1은 본 발명 워터가스와 보조연료 증기의 혼합 분사노즐의 사시도,

도 2는 본 발명 워터가스와 보조연료 증기의 혼합 분사노즐의 분해사시도,

도 3은 본 발명 워터가스와 보조연료 증기의 혼합 분사노즐의 결합단면도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110:제1노즐관, 112:결합공, 113:제1노즐공,

120:제2노즐관, 121:지지부재, 121a:통공,

122:걸림턱, 130:필터조립체, 131:제2노즐공,

132:필터, 134:돌출부, 140:제1연결관,

144:관통공, 150:제2연결관, 160:제3노즐관,

162:송풍팬

Claims

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워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐에 있어서,

선단 중앙에 결합공이 형성되고 상기 결합공 주변에 제1노즐공이 형성되며 후단으로 워터가스가 공급되는 제1노즐관;

상기 제1노즐관의 내측으로 삽입되어 선단이 상기 제1노즐관의 결합공에 결합되며, 후단 외측에 상기 제1노즐관의 내측면에 지지되는 지지부재가 형성되며 후단으로 보조연료가 공급되는 제2노즐관; 및,

선단에 제2노즐공이 형성되고, 내측에 필터가 삽입되어 상기 제2노즐관의 선단에 결합되는 필터조립체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐.
제 3항에 있어서,

상기 제2노즐관은 선단에 상기 제1노즐공의 결합공 내측면에 걸려지는 걸림턱이 형성되고, 상기 필터조립체는 외측에 상기 제1노즐공의 결합공 외측면에 걸려지는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐.
제 4항에 있어서,

상기 제1노즐관의 결합공에는 씰링부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐.
제 3항에 있어서,

일단은 상기 제1노즐관의 후단에 결합되고 타단은 워터가스 공급관에 결합되는 엘보형 제1연결관과, 일단은 상기 제2노즐관의 후단에 결합되고 타단은 보조연료 공급관에 결합되는 직선형 제2연결관을 포함하며, 상기 제1연결관은 상기 제2연결관이 관통되는 관통공을 형성하고, 상기 관통공에는 워터가스의 누출을 방지하는 씰링부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐.
제 3항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1노즐관의 외측을 감싸는 제3노즐관과, 상기 제3노즐관으로 외부공기를 공급하는 송풍팬을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 워터가스와 보조연료의 혼합 분사노즐.