KR101280074B1 - 물을 해리하여 연소시키는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물을 해리하여 연소시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 연소장치는, 공급되는 물을 해리를 위한 온도로 가열하는 가열수단; 물이 상기 가열수단을 경유하여 연소공간으로 공급되도록 하는 물공급수단; 및 상기 가열수단으로 향하는 물에 초음파를 가하여 물에 캐비테이션현상이 발생되도록 하는 초음파발생기를 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명의 연소방법은, 물에 초음파를 가하여 물에 캐비테이션 현상을 발생시킨 후 가열하여 해리시키고, 해리된 것을 연소공간으로 공급하여 연소시키는 방법인 것이다.
본 발명에 의하면, 오랫동안 가열하지 않더라도 해리가 종래보다 원활하게 이루어져 효율성이 우수하고, 연소장치의 크기를 소형화할 수 있는 특징이 있다.

Description

물을 해리하여 연소시키는 장치 및 방법{COMBUSTION APPARATUS}

본 발명은 물을 해리시켜 수소를 얻은 후 이 수소를 연소시키는 연소장치에 관한 것이다.

수소에너지는 화석연료와 달리 환경친화적인 에너지로서 주목을 받고 있는 실정이다.

수소를 에너지로 사용하는 자동차, 보일러, 발전기 등 다양한 분야에서 다양한 목적으로 수소를 연료로 사용하기 위한 기술이 개발되었으며, 안전성과 효율성을 높이기 위한 기술의 개발이 지속되고 있는 실정이다.

대부분의 경우 소정의 목적 달성을 위해 수소를 연소시키며, 연소시 발생되는 열이나 폭발력을 산업에 이용하고 있다.

수소를 얻는 방법으로서 물을 전기분해 하는 방법이 주로 사용되고 있으며, 물에 고온을 가하여 해리 현상이 발생되도록 하는 가열방법도 사용되고 있다.

가열방법을 통해 수소를 얻는 방법은, 수증기가 고온이 되면 수소와 산소로 열분해되는 성질(프랑스의 화학자 라부아지에가 주장한 원리로 금속관을 고열로 가열하여 적열(赤熱)시키고 그 금속관에 물을 통과시키면 수소가 발생함을 확인한 실험으로 500℃ 정도에서 탄소가 공급되면 물은 이산화탄소와 수소가스로 분해된다고 알려져 있음)을 이용하는 것이다.

물을 해리하여 연소시키는 기술 중 가장 널리 알려진 것이 유수혼합 연소장치이다.

즉, 화석연료와 해리된 물이 혼합되어 연소되도록 함으로써 연료를 절감하고, 화력을 높이도록 한 것이 유수혼합 연소장치이다.

본 출원의 발명자에 의해 안출된 한국 특허등록 제0951848호에도 물을 가열하여 해리시키고 화석연료인 오일과 함께 연소시키는 기술에 대하여 제시되어 있다.

수소만을 분리하여 연소시키는 기술도 안출되어 있으나 폭발의 위험성 등 안전성 문제가 있어 유수혼합 연소장치에 비하여 상대적으로 상용화 비율이 낮은 실정이다.

물을 가열함으로써 해리시키고 연소시키는 종래기술은, 해리될 정도로 물을 가열하기 위해서 상당한 시간이 소요되고, 이에 따라 물이 가열되면서 경유하게 되는 가열배관의 길이도 상당히 길어 그 효율성이 기대에 미치지 못한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 물을 오랫동안 가열하지 않더라도 해리가 원활하게 이루어져 효율성이 우수하고, 크기를 소형화할 수 있는, 물을 해리하여 연소시키는 장치를 제공하려는데 목적이 있다.

본 발명에서는 가열을 위해 공급되는 물에 초음파를 가함으로써 물을 오랫동안 가열하지 않더라도 해리가 더욱 원활하게 이루어져 효율성이 우수하고, 연소장치의 크기를 소형화할 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 장치는, 공급되는 물을 해리를 위한 온도로 가열하는 가열수단을 갖는다.

또, 물이 상기 가열수단을 경유하여 연소공간으로 공급되도록 하는 물공급수단(20)을 갖는다.

또, 가열수단으로 향하는 물에 초음파를 가하여 물에 캐비테이션현상이 발생되도록 하는 초음파발생기를 갖는다.

본 발명에서는 물에 초음파를 가하여 캐비테이션 현상을 발생시키고, 캐비테이션이 발생된 물을 고온으로 가열하여 해리시킨 후 연소시킴으로써 물을 오랫동안 가열하지 않더라도 해리가 종래보다 원활하게 이루어져 효율성이 우수하고, 연소장치의 크기를 소형화할 수 있는 특징이 있다.

본 발명의 구성요소인 가열수단이 연소공간에서 발생되는 열에 의해 물이 가열되도록 하는 형태인 경우 에너지 효율성이 더욱 우수한 특징이 있다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상이 적용된 온풍기를 도시한 개략도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 가열방법을 통해 물을 해리하여 연소시키는 장치에 관한 것이다.

따라서 종래와 같이 공급되는 물을 해리를 위한 온도로 가열하는 가열수단(10)을 갖는다.

또, 물이 가열수단(10)을 경유하여 연소공간으로 공급되도록 하는 물공급수단(20)을 갖는다.

물이 연소 가능한 상태로 해리되도록 하는 가열수단(10) 및 상기와 같은 물공급수단(20)은 이미 공지된 기술이므로 이 부분에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

그런데 본 발명은 종래와 달리 물을 오랫동안 가열하지 않더라도 해리가 원활하게 이루어져 효율성이 우수하고, 크기를 소형화할 수 있도록 하려는 목적을 갖는다. (종래기술에서는 해리를 위해 물을 오랫동안 가열해야 하는 이유로 물이 가열되면서 유동되는 배관의 길이가 길고 이로 인하여 소형화에 어려움이 있었던 것임)

본 출원의 발명자는 오랜 연구와 노력 끝에 해리를 위한 가열수단(10)으로 향하는 물에 초음파를 가하여 물에 캐비테이션현상이 발생되도록 함으로써 본 발명의 목적을 달성하는 구조를 안출하였다.

즉, 물에 초음파를 가하여 물에 캐비테이션 현상을 발생시킨 후 가열하여 해리시키고, 해리된 것을 연소공간으로 공급하여 연소시키는 것이다.

물에 초음파를 가할 경우 진공상태이면서 마이크로 미터(㎛) 크기인 기포형태의 캐비티가 발생되는데 캐비티는 빠르게(수 마이크로 초 단위) 발생과 소멸(터지는 현상)을 반복한다.

이와 같이 캐비티가 발생되는 것을 캐비테이션 현상이라고 한다.

일반적으로 캐비티 내부는 5,000℃ 정도의 고온과 1,000기압의 조건을 가지며, 캐비티가 터질 때 상당한 충격파와 라디칼이 생성되는 것으로 알려져 있다.

따라서 단순히 물을 가열하는 것보다는 캐비테이션 현상이 발생된 물을 가열하는 것이 가열시간을 단축할 수 있으며, 가열시간이 단축되기 때문에 가열을 위한 가열배관(11)의 길이도 짧게 구현(가열수단의 크기를 줄일 수 있는 것임)할 수 있는 등의 이유로 연소장치를 종래보다 소형화할 수 있는 것이다.

따라서 본 발명의 연소장치는, 가열수단(10)으로 향하는 물에 초음파를 가하여 물에 캐비테이션현상이 발생되도록 하는 초음파발생기(30)를 갖는다.

수중에 초음파를 가하여 캐비테이션 현상을 유발하기 위한 초음파발생기는 널리 공지된 것이므로 초음파발생기(30)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명의 구성요소인 가열수단(10)은 도 1과 같이 연소공간에서 발생되는 열에 의해 물이 가열되도록 하는 형태로 구현하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상이 온풍기에 적용된 경우를 도시한 것이다.

도면부호 11은 물이 공급되는 과정에서 연소시 발생되는 열과 열교환되어 가열되도록 하는 가열배관이다.

또, 도면부호 12는 연소버너, 13은 물이 저장되어 있는 물탱크이다.

또, 도면부호 40은 연소공간형성용 하우징, 41은 단열재이고, 50은 송풍팬이다.

또, 도면부호 60은 해리를 위해 물을 가열하는 초기에 오일이나 가스 등의 화석연료를 연소시켜 열을 발생시키고 이 열을 통해 물을 가열하기 위한 화석연료가 저장되어 있는 화석연료저장탱크이다.

또, 도면부호 70은 컨트롤박스이고, 72는 온도감지센서이다.

10. 가열수단 11. 가열배관
12. 연소버너 13. 물탱크
20. 물공급수단 30. 초음파발생기
40. 연소공간형성용 하우징 41. 단열재
50. 송풍팬 60. 화석연료저장탱크
70. 컨트롤박스 72. 온도감지센서

Claims (4)

1. 삭제
2. 물을 해리하여 연소시키는 장치에 있어서,
   공급되는 물을 해리를 위한 온도로 가열하는 가열수단(10);
   물이 상기 가열수단(10)을 경유하여 연소공간으로 공급되도록 하는 물공급수단(20); 및
   상기 가열수단(10)으로 향하는 물에 초음파를 가하여 물에 캐비테이션현상이 발생되도록 하는 초음파발생기(30);를 포함하여 구성되고,
   상기 가열수단(10)은 연소공간에서 발생되는 열에 의해 물이 가열되도록 하는 것을 특징으로 하는, 물을 해리하여 연소시키는 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   보일러, 온풍기, 동력을 발생시키는 엔진 중 어느 하나에 적용된 것을 특징으로 하는, 물을 해리하여 연소시키는 장치.
   
4. 가열방법을 통해 물을 해리하여 연소시키는 장치에 있어서,
   물에 초음파를 가하여 물에 캐비테이션 현상을 발생시킨 후 가열하여 해리시키고, 해리된 것을 연소공간으로 공급하여 연소시키되 연소공간에서 발생되는 열에 의해 물이 가열되어 해리되도록 하는 것을 특징으로 하는, 물을 해리하여 연소시키는 방법.
   

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