KR102015582B1 - Combustion apparatus using direct injection for lpg - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LPG 저장탱크와, 상기 LPG 저장탱크에 연결배관을 통해 연결된 직접 분사 버너를 포함하는 LPG 직접 분사 연소장치로서, 상기 직접 분사 버너는 상기 연결배관으로 액상의 LPG를 공급받아 외부로 분사하도록 선단에 노즐공이 형성된 분사노즐; 및 상기 분사노즐 내에서 전후진되는 것으로 상기 분사노즐의 상기 노즐공을 개폐하는 노즐봉을 포함하고, 상기 노즐봉의 선단이 상기 분사노즐의 상기 노즐공을 막고 있는 상태에서 상기 노즐봉이 상기 분사노즐의 분사방향과 반대방향으로 후진하는 것으로 상기 노즐공의 개방이 이루어지는 것을 특징으로 한다. The present invention is an LPG direct injection combustion apparatus comprising an LPG storage tank and a direct injection burner connected to the LPG storage tank via a connecting pipe, wherein the direct injection burner is supplied with the liquid LPG to the connecting pipe to be sprayed to the outside. A spray nozzle having a nozzle hole formed at a tip thereof; And a nozzle rod which opens and closes the nozzle hole of the injection nozzle by being advanced back and forth within the injection nozzle, wherein the nozzle rod is connected to the injection nozzle while the tip of the nozzle rod is blocking the nozzle hole of the injection nozzle. The nozzle hole is opened by reversing in the direction opposite to the injection direction.

Figure R1020180125372
Figure R1020180125372

Description

LPG 직접 분사 연소장치{COMBUSTION APPARATUS USING DIRECT INJECTION FOR LPG}LPG Direct Injection Combustion System {COMBUSTION APPARATUS USING DIRECT INJECTION FOR LPG}

본 발명은 LPG 직접 분사 연소장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LPG 와 같은 액화 가스를 직접 분사하여 연소가 이루어지는 LPG 직접 분사 연소장치에 관한 것이다. The present invention relates to an LPG direct injection combustion apparatus, and more particularly, to an LPG direct injection combustion apparatus in which combustion is performed by directly injecting a liquefied gas such as LPG.

일반적으로, LPG는 프로판 가스(liquefied propane gas)를 주성분으로 하며, 석유 채굴 시 유전에서 원유와 함께 분출되는데, 영하 42℃ 또는 상온에서는 약 7~10 atm(기압)의 압력을 가하면 액화되는 특성을 갖는 연료이다. In general, LPG is composed mainly of liquefied propane gas, and is extracted with oil from oil fields when petroleum is mined. It is characterized by liquefaction when a pressure of about 7-10 atm (atm) is applied at minus 42 ° C or room temperature. Having fuel.

또한, LPG는 액화·기화가 용이하고, 기체가 액체로 변하면 체적이 작아지고, 상온(15℃) 하에서 액화하면 부피가 1/260~1/230의 부피로 줄어들어 저장과 운송에 편리하다. In addition, LPG is easy to liquefy and vaporize, and when the gas is turned into a liquid, the volume is reduced, and when liquefied at room temperature (15 ℃), the volume is reduced to a volume of 1/260 ~ 1/230 is convenient for storage and transportation.

이러한 LPG는 자동차 연료, 이동용 버너 연료, 취사나 대형 건물의 난방용이나 산업체의 공업 연료용 등으로 널리 사용되고 있다. Such LPG is widely used for automobile fuel, mobile burner fuel, cooking, heating of large buildings, industrial fuel for industrial use, and the like.

도 1은 종래의 LPG 기체분사 연소 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참고하면, LPG는 액체상태로 저장탱크(1)에 저장되며, 이는 연결관(2)을 통해 기화기(3)로 보내고, 기화기를 거쳐 기체로 변환한 후 압력조정기(4)를 통해 압력을 조정한 후 가스유량계를 거쳐 연소장치 또는 버너 등에 공급하여 가스를 연소시키게 된다. 1 is a view schematically showing a conventional LPG gas injection combustion device. Referring to Figure 1, LPG is stored in the storage tank (1) in a liquid state, which is sent to the vaporizer (3) through the connecting pipe (2), through the vaporizer and converted to gas through the pressure regulator (4) After adjusting the pressure, the gas is supplied to a combustion device or a burner through a gas flow meter to burn the gas.

종래의 LPG를 이용한 연소장치는 기체 연소방식이라 기화기(3)와 압력 조정기(4)의 설치가 필수적이며, 기화기(3)의 사용에 따른 아래와 같은 문제점이 발생한다. Since the conventional combustion apparatus using LPG is a gas combustion method, the installation of the vaporizer 3 and the pressure regulator 4 is essential, and the following problems occur due to the use of the vaporizer 3.

a. 기화기(3)의 내부가 부식되어 다른 가스 누출(기화기 내부가 액체로 채워져 있으며 액체를 가열하여 기화하는 방식의 경우에 해당)a. Other gas leaks due to corrosion of the inside of the carburetor 3 (for the case where the inside of the carburetor is filled with liquid and the liquid is heated to vaporize)

b. 기화기(3)에 공급되는 전기의 단전으로 인한 LPG 공급 중지(기화기 전기가 차단되면 안전을 위하여 기화기 작동이 멈추게 되어 이를 복구하는 동안 LPG를 사용할 수 없음)b. LPG supply stop due to power failure of carburetor (3) (If carburetor electricity is cut off, the carburetor stops for safety and LPG cannot be used while restoring it)

c. 기화기(3)의 사용시 아래와 같은 유지비용이 발생한다. c. The use of the vaporizer 3 incurs the following maintenance costs.

① 전기요금: 액체를 전기로 가열하며, 그 온수로 LPG를 가열하여 기화하는 방식이므로 많은 전기를 필요로 한다. ① Electricity charge: The liquid is heated by electricity, and LPG is heated and vaporized by the hot water, which requires a lot of electricity.

② 정기 검사비: 특정 설비검사 및 안전공사 검사품목에 해당되어 정기적으로 검사비 등이 추가로 발생한다. ② Regular inspection fee: In addition to the inspection of specific facility inspection and safety construction items, additional inspection fee is incurred regularly.

d. 기화기(3)를 설치하는 경우 그 용량에 따라 많은 면적을 차지하며, 전기를 사용하는 설비로서 모든 전기설비가 내압방폭 성능의 규격에 적합하게 시공되어야 하므로 시설비가 크게 소요된다. d. In the case of installing the vaporizer (3) occupies a large area according to its capacity, it is a facility that uses electricity, so all the electrical equipment must be constructed in accordance with the specifications of explosion-proof explosion-proof performance requires a large cost of equipment.

e. 기화기(3)를 통하여 기화된 LPG는 그 부피가 약 250배 팽창되어, 이를 이송하기 위해서는 가스배관의 관경이 커져 배관 공사비가 상승된다. e. LPG vaporized through the carburetor (3) is expanded about 250 times its volume, in order to transport this, the pipe diameter of the gas pipe is increased to increase the piping construction cost.

f. 기화된 LPG는 단위면적당 밀도가 낮아 일정 공간의 온도를 고온으로 올리는데 밀도가 높은 연료(액체연소)에 비해 비효율적인 문제점이 있다. f. Vaporized LPG has a low density per unit area, which raises the temperature of a certain space to a high temperature, which is inefficient compared to high density fuel (liquid combustion).

g. 기화된 LPG는 반드시 압력조정기(4)를 통해서 압력을 2 기압 이하로 낮추어 사용하여야 한다(배관내 압력이 2 기압 이상시 배관 내에서 재액화현상이 발생되지 않음). g. The vaporized LPG must be used by reducing the pressure to 2 atm or below through the pressure regulator (4) (when the pressure in the pipe is 2 atm or higher, reliquefaction does not occur in the pipe).

[선행기술 문헌] Prior Art Literature

특허 문헌 1: 대한민국 특허공개 제2003-0008508호(공개일자 2003년 01월 29일)Patent Document 1: Korean Patent Publication No. 2003-0008508 (published January 29, 2003)

특허문헌 2: 대한민국 특허등록 제0840535호(등록일자 2008년 06월 17일)Patent Document 2: Republic of Korea Patent Registration No. 0840535 (Registration Date June 17, 2008)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, LPG 저장탱크의 내부에 저장된 액상의 LPG를 직접분사 버너를 통하여 연소실 내에 직접분사한 후 공기와 혼합하여 연소시킴으로써 높은 화력을 얻을 수 있도록 한 LPG 직접 분사 연소장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was devised to solve the above problems, LPG in which the liquid LPG stored inside the LPG storage tank is directly injected into the combustion chamber through a direct injection burner and then mixed with air to burn the LPG to obtain a high thermal power It is an object to provide a direct injection combustion apparatus.

또한 본 발명은 기화기와 압력조정기의 설치없이 액상의 LPG를 연소시켜 기화기 및 압력조정기의 고장으로 인한 사용상 단점을 최소화하고, 전기요금을 감소시키며, 배관관경의 축소를 통해 시설의 유지비와 시공비용을 절감시킬 수 있는 LPG 직접 분사 연소장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. In addition, the present invention is to burn the liquid LPG without the installation of the vaporizer and the pressure regulator to minimize the disadvantages of use due to the failure of the vaporizer and the pressure regulator, to reduce the electricity bill, and to reduce the maintenance cost and construction cost of the facility by reducing the pipe diameter Another object is to provide an LPG direct injection combustor that can be saved.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 따르면, LPG 저장탱크와, 상기 LPG 저장탱크에 연결배관을 통해 연결된 직접 분사 버너를 포함하는 LPG 직접 분사 연소장치로서, 상기 직접 분사 버너는 상기 연결배관으로 액상의 LPG를 공급받아 외부로 분사하도록 선단에 노즐공이 형성된 분사노즐; 및 상기 분사노즐 내에서 전후진되는 것으로 상기 분사노즐의 상기 노즐공을 개폐하는 노즐봉을 포함하고, 상기 노즐봉의 선단이 상기 분사노즐의 상기 노즐공을 막고 있는 상태로부터 상기 노즐봉이 상기 분사노즐의 분사방향과 반대방향으로 후진함으로써 상기 노즐공의 개방이 이루어지는 LPG 직접 분사 연소장치가 제공된다. According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, LPG storage tank and LPG direct injection burner comprising a direct injection burner connected via a connecting pipe to the LPG storage tank, the direct injection burner is the An injection nozzle having a nozzle hole formed at a distal end to receive liquid LPG through the connection pipe and spray the liquid to the outside; And a nozzle rod which opens and closes the nozzle hole of the injection nozzle by being advanced back and forth within the injection nozzle, wherein the nozzle rod is connected to the injection nozzle while the tip of the nozzle rod is blocking the nozzle hole of the injection nozzle. An LPG direct injection combustion apparatus is provided in which the nozzle hole is opened by reversing in the direction opposite to the injection direction.

상기 노즐봉의 선단은 원추형으로 이루어지고, 상기 노즐봉은 상기 노즐공을 개방한 상태에서 상기 노즐봉의 선단이 상기 노즐공의 외부측으로 노출되지 않는 것일 수 있다. The tip of the nozzle rod may be formed in a conical shape, and the tip of the nozzle rod may not be exposed to the outside of the nozzle hole in the state in which the nozzle hole is opened.

상기 분사노즐은 상기 연결배관과 LPG 공급관을 매개로 연통되고, 상기 LPG 공급관의 외측으로 배치되어 상기 LPG 공급관과 상기 분사노즐을 냉각하는 냉각용 공기를 공급하기 위한 노즐냉각용 공기공급관, 및 상기 노즐냉각용 공기공급관의 외측으로 배치되어 내부로 연소용 공기를 상기 분사노즐의 분사방향측으로 공급하는 연소용 공기공급관을 포함할 수 있다. The injection nozzle is in communication with the connecting pipe and the LPG supply pipe, and disposed outside the LPG supply pipe for nozzle cooling air supply pipe for supplying cooling air for cooling the LPG supply pipe and the injection nozzle, and the nozzle It may include a combustion air supply pipe disposed outside the cooling air supply pipe to supply the combustion air to the injection direction side of the injection nozzle therein.

상기 LPG 저장탱크의 내부에는 LPG를 상기 직접 분사 버너로 공급하기 위해 설치된 액중펌프, 및 상기 액중펌프의 구동을 제어하여 상기 연결배관 및 상기 연결배관에 연통된 배관들 내의 압력을 일정하게 유지하는 인버터를 더 포함하는 것일 수 있다. An inverter for maintaining a constant pressure in the connection pipe and the pipes connected to the connection pipe by controlling the operation of the submersible pump, and the submersible pump installed to supply LPG to the direct injection burner inside the LPG storage tank. It may be to include more.

상기 LPG 저장탱크와 상기 연결배관 사이에 설치된 분기관, 및 상기 분기관에 설치된 바이패스 릴리프 밸브를 더 포함하는 것일 수 있다. It may further include a branch pipe installed between the LPG storage tank and the connection pipe, and a bypass relief valve installed in the branch pipe.

상기 LPG 공급관은, 액상의 LPG가 공급되는 공급공이 형성되고, 상기 공급공에서 공급된 유체가 배출되는 배출공이 형성된 연료조절장치 중심축, 및 상기 연료조절장치 중심축의 상기 배출공에 연결된 유량조절대를 포함하고, 상기 유량조절대는 상기 분사노즐과 연결된 것일 수 있다. The LPG supply pipe is formed with a supply hole through which the liquid LPG is supplied, and a fuel regulator central axis having a discharge hole through which the fluid supplied from the supply hole is discharged, and a flow control unit connected to the discharge hole of the fuel regulator central axis. It includes, and the flow controller may be connected to the injection nozzle.

본 발명에 따르면, LPG 저장탱크에서 연결배관을 통해 액체상태의 LPG를 공급받아 연소시키도록 직접분사 노즐, 노즐냉각용 공기 공급부 및 연소용 공기 공급부를 포함하는 직접분사 버너를 구비함으로써, LPG 저장 탱크의 내부에 충전된 액상의 LPG를 직접분사 버너로 연소시켜 고온의 화력을 얻을 수 있다. According to the present invention, the LPG storage tank by providing a direct injection burner including a direct injection nozzle, a nozzle cooling air supply and a combustion air supply to burn and receive liquid LPG through the connecting pipe in the LPG storage tank. It is possible to obtain a high-temperature firepower by burning a liquid LPG filled in the inside of a direct injection burner.

또한 본 발명에 따르면, LPG 저장탱크로부터 LPG를 직접분사 버너로 직접 공급함으로써, 기화기와 압력조정기의 설치 없이 LPG를 연소시킴으로써 종래의 기화기 고장으로 인한 사용상 문제점을 최소화하고, 전기 소비율을 낮추고, 배관의 관경도 줄일 수 있어 시공비를 절감할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, by supplying the LPG directly from the LPG storage tank to the direct injection burner, by burning the LPG without the installation of the carburetor and the pressure regulator to minimize the use problems caused by the conventional carburetor failure, lower the electricity consumption rate, Since the diameter can be reduced, the construction cost can be reduced.

도 1은 종래의 LPG 기체분사 연소장치를 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 직접 분사 연소장치를 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 직접 분사 연소장치의 직접분사 버너를 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 직접 분사 연소장치의 직접분사 버너의 측면도, 및
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LPG 직접 분사 연소장치의 직접분사 버너의 작동상태를 보여주는 상태도이다. 1 is a schematic view showing a conventional LPG gas injection combustion apparatus,
2 is a block diagram showing an LPG direct injection combustion apparatus according to an embodiment of the present invention,
3 is a block diagram showing a direct injection burner of the LPG direct injection combustion apparatus according to an embodiment of the present invention,
Figure 4 is a side view of the direct injection burner of the LPG direct injection combustion apparatus according to an embodiment of the present invention, and
5a and 5b is a state diagram showing the operating state of the direct injection burner of the LPG direct injection combustion apparatus according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 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. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는다. 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 첨부된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the present invention. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own inventions. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. In addition, unless there is another definition in the technical terms and scientific terms used, it has the meaning that is commonly understood by those of ordinary skill in the art. In the following description and the accompanying drawings, descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted. The accompanying drawings are provided by way of example so as to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms. Also, like reference numerals denote like elements throughout the specification. It should be noted that the same elements in the figures are represented by the same numerals wherever possible.

<제1 실시예><First Embodiment>

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 LPG 직접 분사 연소장치(100)는 LPG 저장탱크(10)와, 상기 LPG 저장탱크(10)에 연결된 연결배관(11)을 통해 액상의 LPG를 공급받아 연소시키는 직접분사 버너(20)를 포함한다. 2 to 4, the LPG direct injection combustion apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention includes an LPG storage tank 10 and a connection pipe 11 connected to the LPG storage tank 10. It includes a direct injection burner 20 for receiving the liquid LPG through the combustion.

상기한 구성에서 직접분사 버너(20)는, LPG공급관(21), 노즐봉(22), 노즐 냉각용 공기공급관(23), 연소용 공기공급관(24)을 포함한다. In the above configuration, the direct injection burner 20 includes an LPG supply pipe 21, a nozzle rod 22, a nozzle cooling air supply pipe 23, and a combustion air supply pipe 24.

LPG 공급관(21)은 연결배관(11)에 연결되어 액상의 LPG가 공급되는 통로로서의 역할을 한다. 이때 LPG 공급관(21)의 단부에 노즐공(21ca)이 형성된 분사노즐(21c)이 연결될 수도 있다. LPG supply pipe 21 is connected to the connecting pipe 11 serves as a passage for supplying the liquid LPG. At this time, the injection nozzle 21c having the nozzle hole 21ca formed at the end of the LPG supply pipe 21 may be connected.

도 3에서 연료조절장치 중심축(21a)은 유량 조절대(21b)의 말단에 연결되고, 상부에는 LPG액이 공급되는 공급공(21aa)이 형성되고, 측면으로는 공급공(21aa)에서 공급된 유체가 배출되는 배출공(21ab)이 형성된다. In FIG. 3, the central axis 21a of the fuel regulator is connected to the end of the flow controller 21b, and a supply hole 21aa for supplying LPG liquid is formed at an upper portion thereof, and a supply hole 21aa is provided at a side thereof. A discharge hole 21ab through which the fluid is discharged is formed.

또한 연료조절장치 중심축(21a)에 형성된 배출공(21ab)의 반대측으로는 LPG 누출방지커버(25)가 설치되는데, LPG 누출방지커버(25)의 중앙에는 노즐봉(22)이 결합된다. 이때 유량조절대(21b)는 연료조절장치 중심축(21a)의 배출공(21ab)에 연결된다. 또한 분사노즐(21c)은 유량조절대(21b)에 연결되고, 그 단부에 노즐공(21ca)이 형성된다.In addition, the LPG leak prevention cover 25 is installed on the opposite side of the discharge hole 21ab formed in the central axis 21a of the fuel control device, and the nozzle rod 22 is coupled to the center of the LPG leak prevention cover 25. At this time, the flow controller 21b is connected to the discharge hole 21ab of the central axis 21a of the fuel regulator. In addition, the injection nozzle 21c is connected to the flow controller 21b, and a nozzle hole 21ca is formed at the end thereof.

이때 분사노즐(21c)의 노즐공(21ca)은 원형공으로 가공되고, 노즐봉(22)의 단부는 원추형으로 가공되어 분사노즐(21c)의 개방시 노즐봉(22)이 노즐공(21ca)의 안쪽으로 이동함으로써, 분사노즐(21c) 외측으로 노즐봉(22)의 선단이 노출되지 않도록 함으로써 LPG의 자연 기화열(아이싱 현상)의 발생을 최대한 억제하도록 한다. At this time, the nozzle hole 21ca of the injection nozzle 21c is processed into a circular hole, and the end of the nozzle rod 22 is processed into a conical shape so that the nozzle rod 22 is opened at the nozzle hole 21ca when the injection nozzle 21c is opened. By moving inward, the tip of the nozzle rod 22 is not exposed to the outside of the injection nozzle 21c, so that generation of natural vaporization heat (icing phenomenon) of the LPG is suppressed as much as possible.

아울러 사용시 분사노즐(21c)의 단부에 발생하는 미세한 결빙은 직접분사 버너(20)의 연소시 발생되는 복사열로 해빙될 수 있다. In addition, the fine freezing generated at the end of the injection nozzle 21c during use may be thawed by the radiant heat generated during the combustion of the direct injection burner 20.

구체적으로 LPG 공급관(21)의 노즐공(21ca)의 반대측에 결합된 유량조절 손잡이(26)에 의해 노즐봉(22)이 전,후진되면서 노즐공(21ca)의 토출면적을 변화시킬 수 있다. Specifically, the nozzle bar 22 is moved forward and backward by the flow control knob 26 coupled to the opposite side of the nozzle hole 21ca of the LPG supply pipe 21 to change the discharge area of the nozzle hole 21ca.

한편 LPG 저장탱크(10)의 내부에는 액중펌프(30)가 설치되도록 배관 내의 압력을 LPG 증기압 이상으로 유지하는데, 이는 배관 내 압력이 상온(20℃)에서 증기압(7.4kg/cm2) 이하일 경우 배관 내에서 기포(베이퍼록 현상)가 발생되어 분사가 일정하게 되지 않기 때문이다. On the other hand, the pressure in the pipe is maintained above the LPG vapor pressure so that the submersible pump 30 is installed inside the LPG storage tank 10, which is when the pressure in the pipe is below the vapor pressure (7.4kg / cm 2 ) at room temperature (20 ° C). This is because air bubbles (vapor lock phenomenon) are generated in the pipe and spraying is not made constant.

또한 액중펌프(30)에 인버터(inverter)를 설치하여 분사노즐(21c)의 압력이 설정압력 이하이면 액중펌프(30)가 가압하여 압력을 올리고, 설정압력 이상이면 액중펌프(30)의 회전을 줄여 압력을 낮추도록 하여 분사노즐(21c)에 도달하는 압력을 일정하게 유지한다. In addition, an inverter (inverter) is installed in the submersible pump 30 to pressurize the submersible pump 30 when the pressure of the injection nozzle 21c is lower than or equal to the set pressure. Reduce the pressure to keep the pressure reaching the injection nozzle 21c constant.

아울러 연결배관(11)에 체크밸브(12)를 설치하여 직접분사 버너(20) 측으로 액상의 LPG가 이송될 수 있으나 LPG 저장탱크(10) 측으로는 이송되지 못하게 함으로써 액중펌프(30)의 성능을 향상시킨다. In addition, by installing the check valve 12 in the connection pipe 11 can be transferred to the liquid injection LPG directly to the burner (20) side LPG storage tank 10 by preventing the performance of the submerged pump (30) Improve.

이때 LPG 저장탱크(10)와 연결배관(11) 사이에 분기관을 설치하고, 분기관에 바이패스 릴리프 밸브(14)를 설치하여 액중펌프(30)의 인버터 고장으로 인한 이상 압력 발생시 배출압보다 초과되는 LPG는 바이패스 릴리프 밸브(14)를 통해 LPG 저장탱크(10)로 유입되도록 한다. At this time, a branch pipe is installed between the LPG storage tank 10 and the connecting pipe 11, and a bypass relief valve 14 is installed in the branch pipe so that an abnormal pressure caused by an inverter failure of the submersible pump 30 is lower than the discharge pressure. The excess LPG is allowed to enter the LPG storage tank 10 through the bypass relief valve 14.

또한 연결배관(11) 상에 스트레이너(13)를 이중으로 설치하여 사용 중에도 어느 하나의 스트레이너(13)를 통해 청소할 수 있도록 한다. In addition, a double strainer 13 is installed on the connection pipe 11 so that it can be cleaned through any one strainer 13 during use.

한편 노즐봉(22)은 LPG 공급관(21)의 내측 중앙에 동심축 상에 설치된다. On the other hand, the nozzle rod 22 is provided on the concentric shaft in the inner center of the LPG supply pipe 21.

노즐냉각용 공기공급관(23)은 LPG 공급관(21)의 외측에 동심축 상에 설치되어 내부에 LPG 공급관(21)을 냉각시키도록 하는 냉각용 공기를 공급하는 것으로서, 저온 공급공(23a)을 통해 냉각용 공기가 공급되어 LPG 공급관(21)의 과열로 인하여 관내에서 LPG가 기화되는 것을 방지한다. The nozzle cooling air supply pipe 23 is installed on the outer side of the LPG supply pipe 21 on a concentric shaft to supply cooling air for cooling the LPG supply pipe 21 therein, and supplies the low temperature supply hole 23a. Cooling air is supplied through the LPG supply pipe 21 to prevent the LPG from vaporizing due to overheating of the LPG supply pipe 21.

연소용 공기공급관(24)은 노즐냉각용 공기공급관(23)과 동심축 상에 설치되고, 내부에 연소용(고온) 공기를 공급하는 것으로, 고온 공급공(24a)을 통해 공급되는 연소용 공기는 연료의 절감을 위해 연소시 발생되는 폐열을 활용할 수 있다.The combustion air supply pipe 24 is installed concentrically with the nozzle cooling air supply pipe 23 and supplies combustion air (high temperature) therein, and combustion air supplied through the high temperature supply hole 24a. Can utilize the waste heat generated during combustion to save fuel.

한편 LPG 공급관(21)의 노즐공(21ca)에서 분출되는 액상의 LPG는 노즐냉각용 공기와 연소용 공기가 혼합되면서 연소된다. 여기서 도 3에서 미설명 부호 27은 보호 커버(27)로서 LPG 노출방지 커버를 보호하는 역할을 한다. Meanwhile, the liquid LPG ejected from the nozzle hole 21ca of the LPG supply pipe 21 is combusted while mixing the nozzle cooling air and the combustion air. Here, reference numeral 27 in FIG. 3 serves as a protective cover 27 to protect the LPG exposure preventing cover.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 LPG 직접분사 연소장치(100)은, LPG 저장탱크(10)의 내부에 충전된 액상의 LPG가 연결배관(11)을 통해 직접분사 버너(20)로 공급된다. In the LPG direct injection combustion apparatus 100 according to the present invention configured as described above, the liquid LPG filled in the LPG storage tank 10 is supplied to the direct injection burner 20 through the connection pipe 11.

또한 직접분사 버너(20)의 LPG 공급관(21)을 통해 공급되는 액상의 LPG는 분사노즐(21ca)을 통과하면서 분사노즐(21c)의 노즐공(21ca)을 통해 LPG의 분사가 이루어진다. In addition, the LPG of the liquid phase supplied through the LPG supply pipe 21 of the direct injection burner 20 passes through the injection nozzle 21ca, and LPG is injected through the nozzle hole 21ca of the injection nozzle 21c.

그리고 LPG 공급관(21)에 동심축상으로 설치된 노즐냉각용 공기 공급관(23)에 공급되는 냉각용 공기에 의해 노즐공(21ca)을 통하여 분사된 LPG와 주위 물체의 사이에서 기화열에 의해 결빙되는 현상(아이싱 현상)을 방지한다. And a phenomenon of freezing by the heat of vaporization between the LPG injected through the nozzle hole 21ca by the cooling air supplied to the nozzle cooling air supply pipe 23 concentrically installed in the LPG supply pipe 21 and the surrounding object ( Icing phenomenon).

또한 노즐냉각용 공기공급관(23)의 외측에는 연소용 공기가 연소용 공기 공급관(24)을 통해 공급되어, 노즐공(21ca) 단부에서 액상의 LPG가 냉각용 공기 및 연소기 공기가 혼합되면서 연소가 가능한 상태를 이루게 되며, 외부에 제공되는 점화원에 의해 직접분사 버너(20)의 연소가 이루어진다. In addition, combustion air is supplied to the outside of the nozzle cooling air supply pipe 23 through the combustion air supply pipe 24, so that the liquid LPG is mixed with the cooling air and the combustor air in the liquid phase LPG at the end of the nozzle hole 21ca. It is possible to achieve the state, the combustion of the direct injection burner 20 by the ignition source provided to the outside.

그리고 LPG 공급관(21)의 내부에 설치된 노즐봉(22)과 노즐공(21ca)의 토출면적은 유량조절 손잡이(26)를 이용하여 노즐공(22)을 전,후진시킴으로써 조절이 가능하다. The discharge area of the nozzle rod 22 and the nozzle hole 21ca provided in the LPG supply pipe 21 can be adjusted by moving the nozzle hole 22 forward and backward using the flow adjusting knob 26.

한편 직접분사 버너(20)를 통하여 LPG의 분출시 연결배관(11)의 압력이 LPG 증기압 이하로 낮아지면 배관 내 액상의 LPG가 기화되는 현상(베이퍼록 현상)이 발생한다. 따라서 저장탱크(10)의 내부에 설치된 액중 펌프(30)를 인버터로 구동제어함으로써 연결배관(11)의 압력을 LPG의 증기압 이상으로 높여 직접분사 버너(20)에 공급할 수 있다. 즉 액중펌프(30)의 인버터 설정압력은 35℃ 상태의 프로판 증기압으로 유지되도록 설정하여, 배관 내의 액상의 LPG가 기화되는 현상(베이퍼록 현상)을 방지할 수도 있다. On the other hand, when the pressure of the connecting pipe 11 is lowered below the LPG vapor pressure when the LPG is ejected through the direct injection burner 20, the phenomenon of vaporizing the liquid LPG in the pipe (vapor lock phenomenon) occurs. Therefore, by driving the submersible pump 30 installed inside the storage tank 10 by an inverter, the pressure of the connecting pipe 11 can be increased to be higher than the vapor pressure of LPG and supplied to the direct injection burner 20. In other words, the inverter set pressure of the submersible pump 30 may be set to be maintained at a propane vapor pressure of 35 ° C. to prevent vaporization (vapor lock phenomenon) of LPG in the liquid phase in the pipe.

이때 연결배관(11)의 체크밸브(12)에 의해 LPG 저장탱크(10) 측으로의 역류를 방지할 수도 있다. At this time, the check valve 12 of the connection pipe 11 may prevent the reverse flow to the LPG storage tank 10 side.

또한 액중펌프(30)에서 인버터의 고장으로 과도하게 펌핑되는 LPG는 연결배관(11) 상에 바이패스 릴리프 밸브(14)에 의해 다시 LPG 저장탱크(10)로 회수될 수도 있다.In addition, LPG pumped excessively due to the failure of the inverter in the submersible pump 30 may be recovered back to the LPG storage tank 10 by the bypass relief valve 14 on the connection pipe (11).

<제2 실시예>Second Embodiment

이하 본 발명의 제2 실시예를 노즐봉(22)의 이동에 따른 LPG 토출량 제어를 중심으로 설명한다. Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described focusing on LPG discharge amount control according to the movement of the nozzle rod 22.

본 발명의 직접분사 버너(20)는 전술한 일실시예에서와 같이 원추형의 노즐봉(22)이 제공되어, 이 원추형 노즐봉(22)이 분사노즐(21c)의 내측에서 전진하면서 노즐공(21ca)을 막아서 폐쇄할 수 있다(도 5a의 상태). The direct injection burner 20 of the present invention is provided with a cone-shaped nozzle rod 22 as in the above-described embodiment, so that the cone-shaped nozzle rod 22 advances inside the injection nozzle 21c and the nozzle hole ( 21ca) can be closed by closing (state of FIG. 5A).

또한 원추형의 노즐봉(22)은 분사노즐(21c)의 내측으로 후진(구체적으로 분사노즐의 분사방향과 반대방향으로 이동)하면서 노즐공(21ca)을 개방시킬 수 있다(도 5b의 상태). In addition, the cone-shaped nozzle rod 22 can open the nozzle hole 21ca while moving backward (specifically, moving in the direction opposite to the injection direction of the injection nozzle) of the injection nozzle 21c (state of FIG. 5B).

구체적으로 노즐봉(22)은 분사노즐(21c)의 내측으로 후진할 때(즉 노즐공을 개방하고자 할 때), 노즐봉(22)의 원추형 단부가 분사노즐(21c)의 내측으로 인입됨으로써 분사노즐(21c)의 외부로 노즐봉(22)의 선단이 노출되지 않는다(도 5b 참조).Specifically, when the nozzle bar 22 is retracted to the inside of the injection nozzle 21c (that is, when the nozzle hole is to be opened), the cone-shaped end of the nozzle bar 22 is jetted by drawing the inside of the injection nozzle 21c. The tip of the nozzle rod 22 is not exposed to the outside of the nozzle 21c (see FIG. 5B).

이와 같이 본 발명의 직접분사 버너(20)는 노즐봉(22)의 단부가 노즐공(21ca) 개방시 분사노즐의 내측으로 완전히 인입됨으로써, 특히 LPG 분사시(연소시)에 노즐봉(22)의 단부가 LPG액 내에 위치(즉 액상의 LPG가 공급되는 분사노즐(21c)의 내부에 위치)된다. 따라서 분사영역 내에 노즐봉(22)의 일부가 위치하는 것을 방지함으로써 아이싱 현상(노즐봉 선단에 얼름이 생성되는 현상)을 방지할 수 있다.  As described above, the direct injection burner 20 of the present invention has the end of the nozzle rod 22 fully introduced into the injection nozzle when the nozzle hole 21ca is opened, and thus the nozzle rod 22 is particularly used during LPG injection (combustion). The end of is positioned in the LPG liquid (that is, inside the injection nozzle 21c to which the liquid LPG is supplied). Therefore, the icing phenomenon (phenomena where ice is formed at the tip of the nozzle rod) can be prevented by preventing a part of the nozzle rod 22 from being placed in the injection region.

이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다. Although the present invention has been illustrated and described with respect to specific embodiments thereof, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and a person skilled in the art to which the present invention pertains has the present invention described in the following claims. Various changes may be made without departing from the spirit of the technical idea of the invention.

100: LPG 직접 분사 연소장치
10: LPG 저장탱크
11: 연결배관
12: 체크밸브
13: 스트레이너
14: 바이패스 릴리프 밸브
20: 직접분사 버너
21: LPG 공급관
21a: 연료조절장치 중심축
21aa: 공급공
21ab: 배출공
21b: 유량조절대
21c: 분사노즐
21ca: 노즐공
22: 노즐봉
23: 노즐냉각용 공기공급관
23a: 저온공급공
24: 연소용 공기공급관
24a: 고온공급공
25: LPG 누출방지커버
26: 유량조절 손잡이
30: 액중펌프100: LPG Direct Injection Combustor
10: LPG Storage Tank
11: Connection piping
12: check valve
13: strainer
14: bypass relief valve
20: direct injection burner
21: LPG Supply Line
21a: central axis of fuel regulator
21aa: supply hole
21ab: vent hole
21b: flow controller
21c: spray nozzle
21ca: nozzle ball
22: nozzle rod
23: nozzle supply air supply pipe
23a: low temperature supply hole
24: combustion air supply pipe
24a: high temperature supply hole
25: LPG Leakage Cover
26: flow control knob
30: submersible pump

Claims (6)

LPG 저장탱크, 및 상기 LPG 저장탱크에 연결배관을 통해 연결된 직접 분사 버너를 포함하는 LPG 직접 분사 연소장치로서,
상기 직접 분사 버너는,
상기 연결배관으로 액상의 LPG를 공급받아 외부로 분사하도록 선단에 노즐공이 형성된 분사노즐; 및
상기 분사노즐 내에서 전후진되는 것으로 상기 분사노즐의 상기 노즐공을 개폐하는 노즐봉을 포함하고,
상기 노즐봉의 선단이 상기 분사노즐의 상기 노즐공을 막고 있는 상태로부터 상기 노즐봉이 상기 분사노즐의 분사방향과 반대방향으로 후진함으로써 상기 노즐공의 개방이 이루어지며,
상기 노즐공을 통해 분사되는 상기 액상의 LPG가 기화열에 의해 상기 노즐봉의 일부에서 결빙되지 않도록, 상기 노즐공을 개방한 상태에서 상기 노즐봉의 선단이 상기 노즐공의 외부측으로 노출되지 않으며,
상기 분사노즐은 상기 연결배관에 LPG 공급관을 매개로 연통되고,
상기 LPG 공급관의 외측을 따라 노즐냉각용 공기공급관이 배치되어 상기 LPG 공급관과 상기 분사노즐을 냉각하고,
상기 노즐냉각용 공기공급관의 외측을 따라 연소용 공기공급관이 배치되어 연소용 공기를 상기 분사노즐의 분사방향측으로 공급하고,
상기 연소용 공기공급관은 상기 LPG 공급관과 동심축 상에 설치되고,
상기 연소용 공기공급관에는 연소시 발생된 폐열을 회수하여 공급하는 고온 공급공이 형성된 것을 특징으로 하는 LPG 직접 분사 연소장치. An LPG direct injection combustion apparatus comprising an LPG storage tank and a direct injection burner connected to the LPG storage tank through a connection pipe,
The direct injection burner,
A spray nozzle having a nozzle hole formed at a tip thereof to receive liquid LPG from the connection pipe and spray the liquid to the outside; And
It includes a nozzle rod for opening and closing the nozzle hole of the injection nozzle to be advanced back and forth in the injection nozzle,
Opening of the nozzle hole is performed by reversing the nozzle rod in a direction opposite to the spraying direction of the spray nozzle from the state where the tip of the nozzle rod is blocking the nozzle hole of the spray nozzle.
The tip of the nozzle rod is not exposed to the outside of the nozzle hole while the nozzle hole is opened so that the liquid LPG injected through the nozzle hole does not freeze at a part of the nozzle rod by the vaporization heat.
The injection nozzle is in communication with the connecting pipe via the LPG supply pipe,
A nozzle cooling air supply pipe is disposed along the outside of the LPG supply pipe to cool the LPG supply pipe and the injection nozzle,
A combustion air supply pipe is disposed along the outside of the nozzle cooling air supply pipe to supply combustion air to the injection direction of the injection nozzle,
The combustion air supply pipe is installed on the concentric shaft with the LPG supply pipe,
LPG direct injection combustion apparatus characterized in that the combustion air supply pipe is formed with a high temperature supply hole for recovering and supplying the waste heat generated during combustion. 제1항에 있어서,
상기 노즐봉의 선단은 원추형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 LPG 직접 분사 연소장치. The method of claim 1,
LPG direct injection combustion apparatus, characterized in that the tip of the nozzle rod made of a conical shape. 삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 LPG 저장탱크의 내부에는 LPG를 상기 직접 분사 버너로 공급하기 위해 설치된 액중펌프, 및
상기 액중펌프의 구동을 제어하여 상기 연결배관 및 상기 연결배관에 연통된 배관들 내의 압력을 일정하게 유지하는 인버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LPG 직접 분사 연소장치.The method according to claim 1 or 2,
A submersible pump installed in the LPG storage tank to supply LPG to the direct injection burner, and
LPG direct injection combustion apparatus characterized in that it further comprises an inverter for controlling the driving of the submersible pump to maintain a constant pressure in the connection pipe and the pipes in communication with the connection pipe. 제4항에 있어서,
상기 LPG 저장탱크와 상기 연결배관 사이에 설치된 분기관, 및
상기 분기관에 설치된 바이패스 릴리프 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LPG 직접 분사 연소장치.The method of claim 4, wherein
A branch pipe installed between the LPG storage tank and the connection pipe, and
LPG direct injection combustion apparatus further comprises a bypass relief valve installed in the branch pipe. 제1항에 있어서,
상기 LPG 공급관은,
액상의 LPG가 공급되는 공급공이 형성되고, 상기 공급공에서 공급된 유체가 배출되는 배출공이 형성된 연료조절장치 중심축, 및
상기 연료조절장치 중심축의 상기 배출공에 연결된 유량조절대를 포함하고,
상기 유량조절대는 상기 분사노즐과 연결된 것을 특징으로 하는 LPG 직접 분사 연소장치.
The method of claim 1,
The LPG supply pipe,
A central axis of the fuel regulator having a supply hole through which a liquid LPG is supplied and a discharge hole through which the fluid supplied from the supply hole is discharged,
A flow controller connected to the discharge hole of the central axis of the fuel regulator;
LPG direct injection combustion apparatus, characterized in that the flow controller is connected to the injection nozzle.
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