KR101534591B1 - 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산소와 수소가 혼합된 수산소 혼합가스가 분사되면서 화염을 발생하는 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐에 관한 것으로서, 본체부와, 유동통로와, 분사구를 포함한다. 본체부는 산소와 수소가 혼합된 수산소 혼합가스를 공급하는 공급라인에 결합되고, 내부에 공급라인으로부터 공급되는 수산소 혼합가스가 일시적으로 수용되는 수용공간을 구비한다. 유동통로는 본체부를 관통하여 형성되어 수용공간과 연통되고, 수용공간으로부터 전달된 수산소 혼합가스가 유동된다. 분사구는 유동통로와 연통되게 형성되어 유동통로에서 전달된 수산소 혼합가스가 외부로 분사되고, 수산소 혼합가스의 유동 방향을 따라 직사각형 형상의 단면을 가지며, 유동통로 측에서 외부로 갈수록 단면적이 커지도록 테이퍼지게 형성된다. 그리고, 분사구는 2개 마련되고, 2개의 분사구는 서로 교차되게 배치된다.

Description

수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐{Injection nozzle for emission flame using oxyhydrogen gas}

본 발명은 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산소와 수소가 혼합된 수산소 혼합가스가 분사되면서 화염을 발생하는 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐에 관한 것이다.

도 1은 종래의 분사노즐과, 종래의 분사노즐에서 발생하는 화염의 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.

일반적으로, 화염을 발생시키기 위하여 산소와 수소가 혼합된 수산소 혼합가스를 분사하는 분사노즐(10)의 분사구(11)는 단순히 원통 형상의 분사홀만 형성되어 수산소 혼합가스가 직통으로 분사되는 구조로 이루어진다. 이러한 분사노즐(10)은 수산소 혼합가스를 점화하여 연소시킬 때 수산소 혼합가스의 빠른 확산속도 및 화염속도에 의하여 직선형 화염(1)이 발생되며, 직선형 화염(1)은 가열 대상물의 국부만을 고온으로 가열한다.

직선형 화염(1)은 가열 대상물의 국부만을 고온으로 가열하기 때문에 가열되는 부분이 용융되면서 훼손될 수 있고, 발열면적이 한정되기 때문에 발열량이 낮아 발열효율이 저하될 수 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발열면적을 증가시킬 수 있는 원뿔형 화염(2)을 발생시켜 가열 대상물을 가열하지만, 원뿔형 화염(2)으로 가공 대상물을 가공하면 다수 개의 노즐을 사용하여 가열 대상물을 가열할 때 화염과 화염 사이에 공간(3)이 발생하면서 가공 대상물 전체적으로 균일하게 열전달이 이루어지지 않고, 가열되지 않는 공간에 수분이 발생하면서 2차 연소가 수행되지 않으며, 가열효율이 저하되는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다수 개가 교차되게 배치된 직사각형 형상의 단면을 가진 분사구에서 발생하는 화염으로 가공 대상물을 가열함으로써, 가열 대상물을 전체적으로 균일하게 가열할 수 있고, 가열효율을 증가시킬 수 있는 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐은, 산소와 수소가 혼합된 수산소 혼합가스를 공급하는 공급라인에 결합되고, 내부에 상기 공급라인으로부터 공급되는 수산소 혼합가스가 일시적으로 수용되는 수용공간을 구비하는 본체부; 상기 본체부를 관통하여 형성되어 상기 수용공간과 연통되고, 상기 수용공간으로부터 전달된 수산소 혼합가스가 유동되는 유동통로; 및 상기 유동통로와 연통되게 형성되어 상기 유동통로에서 전달된 수산소 혼합가스가 외부로 분사되고, 상기 수산소 혼합가스의 유동 방향을 따라 직사각형 형상의 단면을 가지며, 상기 유동통로 측에서 외부로 갈수록 단면적이 커지도록 테이퍼지게 형성되는 분사구;를 포함하며, 상기 분사구는 2개 마련되고, 상기 2개의 분사구는 서로 교차되게 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐은, 상기 2개의 분사구는 서로 직교하게 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐은, 상기 분사구는, 상기 직사각형 형상의 단면에서 짧은 변 측에 형성되며 서로 마주보는 한 쌍의 제1면과, 상기 직사각형 형상의 단면에서 긴 변 측에 형성되며 서로 마주보는 한 쌍의 제2면을 포함하고, 상기 한 쌍의 제1면 사이의 각도는 3°~ 170°이며, 상기 한 쌍의 제2면 사이의 각도는 2°~ 110°일 수 있다.

본 발명에 따른 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐은, 상기 분사구는 4개 마련되고, 4개의 분사구는 서로 교차되게 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐은, 상기 4개의 분사구는 이웃하는 분사구 사이의 각도가 동일하게 배치될 수 있다.

본 발명의 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐에 따르면, 다수 개의 노즐을 사용하여 가열 대상물을 가열해도 화염과 화염 사이에 공간이 발생하는 것을 최소화할 수 있으며, 가열 대상물 전체적으로 균일하게 열전달이 이루어지면서 가열 대상물을 균일하게 가열할 수 있고 가열효율이 증가될 수 있다.

도 1은 종래의 분사노즐과, 종래의 분사노즐에서 발생하는 화염의 형태를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 도 2의 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐의 단면을 도시한 도면이고,
도 4는 도 2의 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐에서 테이퍼지게 형성된 분사구의 각도를 도시한 도면이고,
도 5는 도 2의 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐에서 분사되는 화염의 형태를 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐에서 4개의 분사구가 서로 교차되게 형성된 상태를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐의 단면을 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐에서 테이퍼지게 형성된 분사구의 각도를 도시한 도면이고, 도 5는 도 2의 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐에서 분사되는 화염의 형태를 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐은 산소와 수소가 혼합된 수산소 혼합가스가 분사되면서 화염을 발생하는 것으로서, 본체부(110)와, 유동통로(120)와, 분사구(130)를 포함한다.

상기 본체부(110)는 산소와 수소가 혼합된 수산소 혼합가스를 공급하는 공급라인(L)에 결합되고, 내부에 공급라인(L)으로부터 공급되는 수산소 혼합가스가 일시적으로 수용되는 수용공간(111)을 구비한다.

도면에는 도시되지 않았지만, 공급라인(L)은 수산소 혼합가스를 발생시키는 가스 발생기와 연결될 수 있고, 가스 발생기에서 발생되는 수산소 혼합가스가 공급라인을 통하여 공급되며 공급된 수산소 혼합가스는 수용공간(111)에 일시적으로 수용된다.

여기서, 본체부(110)는 높은 온도의 화염으로부터 형태가 변형되는 것을 방지하기 위하여, 화염의 온도를 견딜수 있는 고온 내성을 가진 재질로 제작되는 것이 바람직하다.

상기 유동통로(120)는 본체부(110)를 관통하여 형성되어 수용공간(111)과 연통되고, 수용공간(111)으로부터 전달된 수산소 혼합가스가 유동된다.

즉, 수용공간(111)에 수용된 수산소 혼합가스를 본체부(110)의 외부로 분사하면서 화염을 발생시키기 위하여, 수용공간(111)으로부터 전달된 수산소 혼합가스가 유동되면서 본체부(110)의 외부로 분사된다. 이때, 유동통로(120)의 직경은 화염의 사용장소 및 용도에 따라 변경될 수 있다.

상기 분사구(130)는 유동통로(120)와 연통되게 형성되어 유동통로(120)에서 전달된 수산소 혼합가스가 외부로 분사되고, 수산소 혼합가스의 유동 방향을 따라 직사각형 형상의 단면을 가지며, 유동통로(120) 측에서 외부로 갈수록 단면적이 커지도록 테이퍼지게 형성된다.

도 4를 참조하면, 분사구(131)는 직사각형 형상의 단면에서 짧은 변 측에 형성되며 서로 마주보는 한 쌍의 제1면(131a)과, 직사각형 형상의 단면에서 긴 변 측에 형성되며 서로 마주보는 한 쌍의 제2면(131b)을 포함한다. 여기서, 한 쌍의 제1면(131a) 사이의 각도(α)는 3°~ 170°이고, 한 쌍의 제2면(131b) 사이의 각도(β)는 2°~ 110°이다. 제1면(131a) 사이의 각도(α)와 제2면(131b) 사이의 각도(β)는 화염의 사용장소 및 용도에 따라 변경될 수 있으며, 제1면(131a) 사이의 각도(α)와 제2면(131b) 사이의 각도(β)에 따라 제1면(131a)의 크기와 제2면(131b)의 크기가 결정될 수 있다.

본 실시예에서, 분사구(130)는 2개 마련되고, 2개의 분사구는 서로 교차되게 배치된다. 구체적으로, 분사구(130)는 제1분사구(131)와 제2분사구(132)로 마련되고, 제1분사구(131)와 제2분사구(132)가 서로 직교하게 배치되면서 십자 형태로 형성될 수 있으며, 2개의 분사구가 서로 교차되게 배치된 형태의 분사구(130)에서 분사되는 수산소 혼합가스는 직사각형 형태로 분사되면서 화염을 발생하며 가열 대상물을 가열한다.

도 5를 참조하면, 직사각형 형상의 단면을 가지며 2개가 서로 교차된 분사구(130)에서 분사되는 수산소 혼합가스는 십자 형태로 분사되면서 십자 형태의 화염(F)을 발생시켜 가열 대상물을 가열한다. 이와 같은 분사구(130)를 사용하면, 다수 개의 분사노즐을 사용하여 가공 대상물을 가열할 때 다수 개의 화염을 발생시켜도 화염과 화염 사이에 공간이 크게 발생하지 않으며 가열 대상물을 균일하게 가열할 수 있다.

따라서, 직사각형 형상의 단면을 가지며 2개가 서로 교차된 분사구(130)에서 수산소 혼합가스를 분사하면서 가열 대상물을 가열함으로써, 다수 개의 노즐을 사용하여 가열 대상물을 가열해도 화염과 화염 사이에 공간이 발생하는 것을 최소화할 수 있으며, 가열 대상물 전체적으로 균일하게 열전달이 이루어지면서 가열 대상물을 균일하게 가열할 수 있고 가열효율이 증가될 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐에서 4개의 분사구가 서로 교차되게 형성된 상태를 도시한 도면이다.

도 6에 있어서, 도 2 내지 도 5에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가진 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 6을 참조하면, 분사구(230)는 4개 마련되고, 4개의 분사구는 서로 교차되게 배치된다. 구체적으로, 분사구(230)는 제1분사구(231), 제2분사구(232), 제3분사구(233), 제4분사구(234)가 마련되며, 4개의 분사구에서 이웃하는 분사구들 사이의 각도는 동일하다.

그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 분사구는 4개 이상으로 다수 개를 포함할 수 있으며, 다수 개의 분사구는 서로 교차되게 형성될 수 있고, 다수 개의 분사구에서 이웃하는 분사구들 사이의 각도는 동일하다.

상술한 바와 같이 구성된 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐은, 직사각형 형상의 단면을 가지며 2개가 서로 교차된 분사구에서 수산소 혼합가스를 분사하면서 가열 대상물을 가열함으로써, 다수 개의 노즐을 사용하여 가열 대상물을 가열해도 화염과 화염 사이에 공간이 발생하는 것을 최소화할 수 있으며, 가열 대상물 전체적으로 균일하게 열전달이 이루어지면서 가열 대상물을 균일하게 가열할 수 있고 가열효율이 증가될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

110 : 본체부
120 : 유동통로
130 : 분사구
131a : 제1면
131b : 제2면
L : 유동라인

Claims (5)

1. 산소와 수소가 혼합된 수산소 혼합가스를 공급하는 공급라인에 결합되고, 내부에 상기 공급라인으로부터 공급되는 수산소 혼합가스가 일시적으로 수용되는 수용공간을 구비하는 본체부;
   상기 본체부를 관통하여 형성되어 상기 수용공간과 연통되고, 상기 수용공간으로부터 전달된 수산소 혼합가스가 유동되는 유동통로; 및
   상기 유동통로와 연통되게 형성되어 상기 유동통로에서 전달된 수산소 혼합가스가 외부로 분사되고, 상기 수산소 혼합가스의 유동 방향을 따라 직사각형 형상의 단면을 가지며, 상기 유동통로 측에서 외부로 갈수록 단면적이 커지도록 테이퍼지게 형성되는 분사구;를 포함하며,
   상기 분사구는 2개 마련되고, 상기 2개의 분사구는 서로 교차되게 배치되는 것을 특징으로 하는 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐.
2. 제1항에 있어서,
   상기 2개의 분사구는 서로 직교하게 배치되는 것을 특징으로 하는 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐.
3. 제1항에 있어서,
   상기 분사구는,
   상기 직사각형 형상의 단면에서 짧은 변 측에 형성되며 서로 마주보는 한 쌍의 제1면과, 상기 직사각형 형상의 단면에서 긴 변 측에 형성되며 서로 마주보는 한 쌍의 제2면을 포함하고,
   상기 한 쌍의 제1면 사이의 각도는 3°~ 170°이며,
   상기 한 쌍의 제2면 사이의 각도는 2°~ 110°인 것을 특징으로 하는 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐.
4. 제1항에 있어서,
   상기 분사구는 4개 마련되고, 4개의 분사구는 서로 교차되게 배치되는 것을 특징으로 하는 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐.
5. 제4항에 있어서,
   상기 4개의 분사구는 이웃하는 분사구 사이의 각도가 동일하게 배치되는 것을 특징으로 하는 수산소 혼합가스를 이용한 화염 방사용 분사노즐.

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