KR102116036B1

KR102116036B1 - 글라이딩 아크 점화기

Info

Publication number: KR102116036B1
Application number: KR1020180078267A
Authority: KR
Inventors: 조성권; 이대훈; 김관태; 송영훈
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2020-05-27
Also published as: KR20200005064A

Abstract

본 발명의 일 실시예는 기존 방식의 일반 버너 또는 연소 혼합물이 지나는 배관(점화기의 하우징 역할 담당)에 설치되는 글라이딩 아크 점화기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 측면에 따른 글라이딩 아크 점화기는, 연료와 공기의 혼합 유동장을 형성하는 하우징, 상기 혼합 유동장에 설치되고 고전압(HV)이 인가되는 전압전극, 및 상기 혼합 유동장에서 상기 전압전극과 방전갭을 형성하여 전기적으로 접지되는 접지전극을 포함하며, 상기 전압전극과 상기 접지전극은 상기 혼합 유동장에서 라인 상태로 형성된다.

Description

글라이딩 아크 점화기 {GLIDING ARC IGNITER}

본 발명은 글라이딩 아크 점화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 일반 버너에서 구조를 최소로 변화하여 점화로의 연소를 유도하는 글라이딩 아크 점화기에 관한 것이다.

기존 방식의 일반 버너는 연료와 공기의 혼합비가 연소조건에서 많이 벗어날수록 실화, 즉 불이 꺼지는 현상을 가지고 있다. 또한, 일반 버너는 스파크 점화기나 글로우 플러그 점화기 방식을 적용하고 있으며, 초기 점화 이후의 연소 안정화를 보염기의 구조에 의존하고 있다.

따라서 기존 방식의 일반 버너는 연소 혼합물의 조성 및 유량의 변화에 대하여 민감한 특성을 가지며, 연소 안정성의 확보에 어려움을 가지고 있다.

이에 비하여, 플라즈마 버너는 플라즈마를 점화원으로 활용하며, 플라즈마의 발생, 위치 변화 및 확장을 통하여, 기존 방식의 일반 버너에 비하여, 넓은 범위에서 실화를 일으키지 않는 점화를 가능하게 한다.

또한, 플라즈마 버너는 연소 혼합물의 조성 및 유량의 변화에 관계하지 않고 독립적으로 플라즈마를 발생시키며, 이를 통하여, 기존 방식의 일반 버너에 비하여, 연소의 안정성을 크게 확보할 수 있다.

그러나 플라즈마 버너는 플라즈마 발생을 위하여 복잡한 구조 및 구성을 포함하게 되며, 기존 방식의 일반 버너에 적용하기 위하여, 연료 공급부 및 플라즈마 발생부 등에 대한 설계 변경을 필요로 한다. 즉 기존 방식의 일반 버너를 플라즈마 버너로 설계 변경하는 데 많은 비용이 소요된다.

본 발명의 일 실시예는 기존 방식의 일반 버너 또는 연소 혼합물이 지나는 배관(점화기의 하우징 역할 담당)에 설치되는 글라이딩 아크 점화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예는 기존의 배관에 2개의 전극(전압전극과 접지전극)을 설치하는 구조로 플라즈마 버너의 특징을 구현하는 글라이딩 아크 점화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 글라이딩 아크 점화기는, 연료와 공기의 혼합 유동장을 형성하는 하우징, 상기 혼합 유동장에 설치되고 고전압(HV)이 인가되는 전압전극, 및 상기 혼합 유동장에서 상기 전압전극과 방전갭을 형성하여 전기적으로 접지되는 접지전극을 포함하며, 상기 전압전극과 상기 접지전극은 상기 혼합 유동장에서 라인 상태로 형성된다.

상기 하우징은 관통공에 설치되는 전기 절연부재를 더 포함하고, 상기 전압전극과 상기 접지전극은 상기 전기 절연부재를 라인 상태로 관통하여 상기 혼합 유동장에 배치될 수 있다.

상기 전압전극과 상기 접지전극은 상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향으로 신장되어 서로 나란하게 배치되고, 상기 혼합 유동장에서 절곡되어 상기 혼합 유동장의 흐름 방향을 향하여 형성될 수 있다.

상기 전압전극과 상기 접지전극은 상기 방전갭 이후부터 서로의 사이가 점진적으로 벌어지도록 휘어지는 아크 확장부를 더 포함하며, 상기 아크 확장부는 상기 혼합 유동장의 흐름 방향의 하류를 향하여 개방될 수 있다.

상기 전압전극과 상기 접지전극은 상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향으로 신장되어 서로 나란하게 배치되고, 상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향을 향하여 형성될 수 있다.

상기 전압전극과 상기 접지전극은 상기 방전갭 이후부터 서로의 사이가 점진적으로 벌어지도록 휘어지는 아크 확장부를 더 포함하며, 상기 아크 확장부는 상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향으로 향하여 개방 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기는, 상기 혼합 유동장 내부와 외부에 걸쳐서 상기 전압전극과 상기 접지전극 사이에 설치되는 아크 발생 유도관을 더 포함하며, 상기 아크 발생 유도관은 글라이딩 아크의 발생을 유도 및 신장하도록 공기 또는 기상 연료를 공급할 수 있다.

상기 전압전극과 상기 접지전극은 상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향으로 돌출되고, 상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향을 향하여 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기는, 상기 혼합 유동장 외부에 걸쳐서 상기 전압전극과 상기 접지전극 사이에 설치되는 아크 발생 유도관을 더 포함하며, 상기 아크 발생 유도관은 글라이딩 아크의 발생을 유도 및 신장하도록 공기 또는 기상 연료를 공급할 수 있다.

상기 전압전극과 상기 접지전극은 글라이딩 아크의 발생을 유도 및 신장하도록 공기 또는 기상 연료를 공급하는 아크 유도홈을 적어도 일측에 구비할 수 있다.

상기 아크 유도홈은 상기 전압전극과 상기 접지전극의 서로 마주하여 대향면에 형성될 수 있다.

상기 전압전극 및 상기 접지전극은 원형 단면으로 형성되고, 상기 대향면에서 상기 아크 유도홈을 구비할 수 있다.

상기 전압전극 및 상기 접지전극은 사다리꼴 단면으로 형성되고, 상기 대향면에서 상기 아크 유도홈을 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기는, 연료와 공기의 혼합 유동장을 형성하고 전기적으로 접지되는 하우징, 및 상기 혼합 유동장에 설치되어 상기 하우징과의 사이에 방전갭을 형성하며 고전압(HV)이 인가되는 전압전극을 포함하며, 상기 전압전극은 상기 혼합 유동장에서 라인 상태로 형성된다.

상기 전압전극은 상기 방전갭을 형성하면서 상기 혼합 유동장의 흐름 방향으로 신장되는 신장부, 및 상기 신장부에서 절곡되어 나선 상태로 형성되는 나선부를 포함할 수 있다.

상기 나선부는 상기 혼합 유동장의 흐름 방향을 따라 설정된 범위를 가질 수 있다.

상기 나선부는 상기 혼합 유동장의 흐름 방향을 따라 가면서 점진적으로 좁아지면서 상기 하우징의 중심을 향할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기는, 전압전극과 접지전극을 혼합 유동장에서 라인 상태로 형성되므로 기존 방식의 일반 버너 또는 연소 혼합물이 지나는 배관(예, 하우징)에 효과적으로 설치될 수 있다. 따라서 전압전극 및 접지전극은 배관(예, 하우징)의 혼합 유동장 내에서 플라즈마 버너의 특징을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기의 구성도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기의 구성도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기의 구성도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기에서 전압전극과 접지전극 및 아크 유도홈의 관계를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제6실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기의 구성도이다.
도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ 선을 따라 자른 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기의 구성도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1실시예의 글라이딩 아크 점화기(1)는 글라이딩 아크를 발생 및 유도할 수 있도록 구성되는 하우징(10), 전압전극(20) 및 접지전극(30)을 포함한다.

하우징(10)은 일측으로 유입되는 연료와 공기의 혼합 유동장(MF)이 형성되고 혼합 유동장(MF)이 흐르는 공간을 제공하며, 발생되는 글라이딩 아크가 혼합 유동장(MF)에 작용하고 이에 따라 혼합 유동장(MF)이 유동 가스(FG)로 변환되며 변환된 유동 가스(FG)가 다른 일측으로 공급되게 하는 공간을 제공한다.

기존 방식의 일반 버너에 제1실시예의 글라이딩 아크 점화기(1)를 설치하는 경우, 하우징(10)은 기존 방식의 일반 버너에서 연소 혼합물이 지나는 배관일 수 있다. 따라서 변환된 유동 가스(FG)는 기존 방식의 일반 버너로 공급된다.

전압전극(20) 및 접지전극(30)은 하우징(10)에 설치되어, 일반 버너(미도시)에 플라즈마 버너의 특성을 구현할 수 있게 한다.

즉, 기존 방식의 일반 버너에서 회전 유동장을 구현하거나, 공급되는 연료와 공기의 혼합 유동장의 유로를 변경하는 것과 같은, 구성을 변경하지 않고도, 제1실시예는 연소 혼합물, 즉 혼합 유동장(MF)이 존재하는 영역에 전압전극(20) 및 접지전극(30)을 설치할 수 있도록 구성된다.

이로서, 기존 방식의 일반 버너 및 배관은 플라즈마 버너의 특성을 가질 수 있게 된다. 따라서 제1실시예는 최소의 비용으로 기존 방식의 일반 버너에 플라즈마 버너의 특성을 가지게 할 수 있다.

전압전극(20)은 하우징(10) 내부의 혼합 유동장(MF)에 설치되고, 고전압(HV)이 인가되어 접지전극(30)과 함께 글라이딩 아크(GA)를 발생시킨다. 발생된 글라이딩 아크(GA)는 혼합 유동장(MF)에 작용한다. 이를 위하여, 접지전극(30)은 혼합 유동장(MF)에서 전압전극(20)과의 사이에 방전갭(G)을 형성하고, 전기적으로 접지된다.

일례로써, 전압전극(20)과 접지전극(30)은 혼합 유동장(MF)에서 라인 상태로 형성된다. 하우징(10) 내에 설치되는 라인 상태는 하우징(10) 내의 혼합 유동장(MF)에서 전압전극(20)과 접지전극(30)의 설치를 용이하게 한다.

또한, 하우징(10) 내에 설치되는 라인 상태는 기존 방식의 일반 버너 및 배관의 변형 및 가공을 최소화 하면서 글라이딩 아크 점화기(1)의 구성을 가능하게 하고, 혼합 유동장(MF)의 흐름 방해를 최소화 한다.

한편, 하우징(10)은 일측에 형성되는 관통공(11)을 구비하고, 관통공(11)에 설치되는 전기 절연부재(12)를 더 포함한다. 관통공(11)은 혼합 유동장(MF)을 향하게 된다. 따라서 전압전극(20)과 접지전극(30)은 전기 절연부재(12)를 라인 상태로 관통하여, 적어도 일부가 혼합 유동장(MF)에 배치된다.

전압전극(20)과 접지전극(30)은 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향(x축 방향)에 교차하는 방향(y축 방향)으로 신장되어 서로 나란하게 배치되고, 혼합 유동장(MF)에서 절곡되어 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향(x축 방향)을 향하여 형성된다. 플라즈마 아크 방전을 일으키는 방전갭(G)은 절곡된 이후 부분에서 형성될 수 있다.

전압전극(20)과 접지전극(30)은 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향(x축 방향)에서 방전갭(G) 이후로부터 서로의 사이가 점진적으로 벌어지도록 휘어지는 아크 확장부(21, 31)를 더 포함한다. 아크 확장부(21, 31)는 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향(x축 방향)의 하류를 향하여 개방된다.

따라서 아크 확장부(21, 31)는 방전갭(G)에서 플라즈마 아크 방전을 일으키고, 글라이딩 아크(GA)를 확장하면서 혼합 유동장(MF)의 흐름을 방해하지 않게 된다.

제1실시예에서 아크 확장부(21, 31)는 y축 방향으로 방전갭(G)을 형성하여 배치되어 있다. 도시하지 않았으나, 아크 확장부(21, 31)는 하우징(10)의 직경 방향(y축 방향)에 대응하는 다양한 방향으로 방전갭을 형성하여 배치될 수 있다.

접지전극(30)이 전기적으로 접지된 상태에서 전압전극(20)에 고전압(HV)이 인가되면, 방전갭(G)에서 플라즈마 아크 방전이 일어나고, 아크 확장부(21, 31)를 경유하는 혼합 유동장(MF)에 의하여, 글라이딩 아크(GA)가 발생되어 서로의 사이가 점진적으로 벌어지는 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향(x축 방향)의 하류로 유도된다.

이와 같이, 제1실시예의 글라이딩 아크 점화기(1)는 전압전극(20)과 접지전극(30)을 라인 상태로 형성하여 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향(x축 방향)에 교차하는 방향(y축 방향)으로 배치하고, 아크 확장부(21, 31)를 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향으로 배치하여 확장하므로 기존 방식의 일반 버너 및 배관(하우징(10)에 대응)의 변형 및 가공을 최소화 하면서 기존 방식의 일반 버너에 플라즈마 버너의 특성을 부여할 수 있게 된다.

즉 유도되는 글라이딩 아크(GA)는 하우징(10) 내의 혼합 유동장(MF)에 작용하여, 혼합 유동장(MF)을 유동 가스(FG)로 변환시킨다. 유동 가스(FG)가 기존 방식의 일반 버너 및 배관으로 공급되므로 일반 버너는 플라즈마 버너의 특성을 가질 수 있게 된다.

따라서 제1실시예의 글라이딩 아크 점화기(1)는 넓은 범위의 연료와 공기의 혼합비에서 실화를 일으키지 않고 점화를 가능하게 하며, 연소 혼합물의 조성 및 유량의 변화에 관계하지 않고, 점화 및 연소의 안정성을 확보할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명한다. 제1실시예 및 기 설명된 실시예들과 비교하여 동일한 구성을 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기의 구성도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 제2실시예의 글라이딩 아크 점화기(2)에서, 전압전극(40) 및 접지전극(50)은 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향(x축 방향)에 교차하는 방향(y축 방향)으로 신장되어 서로 나란하게 배치되고, 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향에 교차하는 방향(y축 방향)을 향하여 형성된다.

전압전극(40) 및 접지전극(50)은 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향(x축 방향)에서 방전갭(G2) 이후로부터 서로의 사이가 점진적으로 벌어지도록 휘어지는 아크 확장부(41, 51)를 더 포함한다. 아크 확장부(41, 51)는 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향(x축 방향)에 교차하는 방향(y축 방향)으로 향하여 개방된다.

따라서 아크 확장부(41, 51)는 플라즈마 아크 방전을 일으키고, 글라이딩 아크(GA2)를 확장하면서 혼합 유동장(MF)의 흐름을 방해하지 않게 된다.

제2실시예의 글라이딩 아크 점화기(2)는 아크 발생 유도관(60)을 더 포함한다. 아크 발생 유도관(60)은 혼합 유동장(MF) 내부와 외부에 걸쳐서 전압전극(40)과 접지전극(50) 사이에 설치된다.

아크 발생 유도관(60)은 전압전극(40)와 접지전극(50) 사이 및, 아크 확장부(41, 51) 사이에서 글라이딩 아크(GA2)의 발생을 유도 및 신장하도록 공기 또는 기상 연료를 공급한다.

아크 확장부(41, 51)에서 플라즈마 아크 방전을 일으킬 때, 아크 발생 유도관(60)은 공기 또는 기상 연료를 공급하여, 글라이딩 아크(GA2)를 y축 방향으로 확장시킨다.

아크 발생 유도관을 구비하지 않는 제1실시예에 비하여, 아크 발생 유도관(60)을 구비한 제2실시예는 공기 또는 기상 연료를 발생된 글라이딩 아크(GA2)에 공급하므로 글라이딩 아크(GA2)를 필요한 방향(예, y축 방향)으로 더욱 확장시킬 수 있다. 따라서 기존 방식의 일반 버너에 플라즈마 버너의 특성을 부여함에 있어서, 제1실시예에 비하여, 제2실시예는 유동 가스(FG)를 더 풍부하게 공급하여 연소 안정성을 더 우수하게 구현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기의 구성도이다. 도 5를 참조하면, 제3실시예의 글라이딩 아크 점화기(3)에서, 전압전극(70)과 접지전극(80)은 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향(x축 방향)에 교차하는 방향(y축 방향)으로 돌출되어 방전갭(G3)을 형성하고, 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향에 교차하는 방향(y축 방향)을 향하여 형성된다.

제3실시예의 전압전극(70)과 접지전극(80)은 제2실시예의 전압전극(40)와 접지전극(50) 및, 아크 확장부(41, 51)보다 혼합 유동장(MF)의 흐름 방해를 더욱 줄일 수 있다.

제3실시예의 글라이딩 아크 점화기(3)의 아크 발생 유도관(90)은 혼합 유동장(MF)의 외부에 걸쳐서 전압전극(70)과 접지전극(80) 사이에 설치된다. 제3실시예의 아크 발생 유도관(90)은 제2실시예의 아크 발생 유도관(60)보다 혼합 유동장(MF)의 흐름 방해를 더욱 줄일 수 있다.

아크 발생 유도관(90)은 전압전극(70)과 접지전극(80) 사이에서 글라이딩 아크(GA3)의 발생을 유도 및 신장하도록 공기 또는 기상 연료를 공급한다.

전압전극(70)과 접지전극(80)에서 플라즈마 아크 방전을 일으킬 때, 아크 발생 유도관(90)은 공기 또는 기상 연료를 공급하여, 글라이딩 아크(GA3)를 y축 방향으로 확장시킨다.

제3실시예는 전압전극(70)과 접지전극(80)의 금속 일부만을 하우징(10) 내부로 노출시켜 방전갭(G3)을 형성시킨 뒤, 발생되는 글라이딩 아크(GA3)의 길이를 혼합 유동장(MF)의 내부로 길어지게 함으로써 연소 혼합물 또는 연료와 공기가 혼합된 혼합 유동장(MF)을 점화시킨다. 따라서 불완전 연소 생성물인 카본(carbon)이나 기타 물질들로부터 글라이딩 아크 점화기(3)가 보호될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기의 구성도이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 제4실시예의 글라이딩 아크 점화기(4)에서, 전압전극(42) 및 접지전극(52)은 적어도 일측에 아크 유도홈(43, 53)을 구비한다.

제4실시예에서, 아크 유도홈(43, 53)은 전압전극(42) 및 접지전극(52) 각각에 형성되어, 방전갭(G4)에서 글라이딩 아크(GA4)의 발생을 유도 및 신장하도록 공기 또는 기상 연료를 공급한다.

일례로써, 아크 유도홈(43, 53)은 전압전극(42)과 접지전극(52)의 서로 마주하여 대향면에 형성된다. 더 구체적으로 보면, 전압전극(42)과 접지전극(52)은 원형 단면으로 형성되고, 아크 유도홈(43, 53)은 서로의 대향면에 구비된다.

따라서 아크 유도홈(43, 53)으로 공급되는 공기 또는 기상 연료를 전압전극(42)과 접지전극(52) 사이로 공급한다.

제4실시예의 아크 유도홈(43, 53)은 제2실시예의 아크 발생 유도관(60)보다 혼합 유동장(MF)의 흐름 방해를 더욱 줄일 수 있다. 아크 유도홈(43, 53)은 전압전극(42)과 접지전극(52) 사이에서 글라이딩 아크(GA4)의 발생을 유도 및 신장하도록 공기 또는 기상 연료를 공급한다.

전압전극(42)과 접지전극(52)의 방전갭(G4)에서 플라즈마 아크 방전을 일으킬 때, 아크 유도홈(43, 53)은 별도의 추가 구성 없이, 공기 또는 기상 연료를 공급하여, 글라이딩 아크(GA4)를 y축 방향으로 확장시킨다.

도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기에서 전압전극과 접지전극 및 아크 유도홈의 관계를 도시한 단면도이다. 도 8을 참조하면, 제5실시예의 글라이딩 아크 점화기(5)에서, 전압전극(44) 및 접지전극(54)은 적어도 일측에 아크 유도홈(45, 55)을 구비한다.

전압전극(44) 및 접지전극(54)은 사다리꼴 단면으로 형성되고, 아크 유도홈(45, 55)은 서로의 대향면에 구비된다. 따라서 아크 유도홈(45, 55)으로 공급되는 공기 또는 기상 연료를 전압전극(44)과 접지전극(54) 사이로 공급한다.

제5실시예의 아크 유도홈(45, 55)은 제2실시예의 아크 발생 유도관(60)보다 혼합 유동장(MF)의 흐름 방해를 더욱 줄일 수 있다. 또한 제5실시예의 전압전극(44) 및 접지전극(54)은 제4실시예의 전압전극(42) 및 접지전극(52)과 상이에 구조를 예시한다. 즉 전압전극 및 접지전극은 다양한 구조의 아크 유도홈을 구비하여 형성될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제6실시예에 따른 글라이딩 아크 점화기의 구성도이고, 도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 제6실시예의 글라이딩 아크 점화기(6)는 하우징(16)을 접지전극으로 사용한다.

즉 하우징(16)은 연료와 공기의 혼합 유동장(MF)을 형성하고 전기적으로 접지된다. 전압전극(26)은 혼합 유동장(MF)에 설치되어 하우징(16)의 내면과의 사이에 방전갭(G6)을 형성하며 고전압(HV)에 연결된다.

전압전극(26)은 혼합 유동장(MF)에서 라인 상태로 형성된다. 하우징(16) 내에 설치되는 라인 상태는 하우징(16) 내의 혼합 유동장(MF)에서 전압전극(26)의 설치를 용이하게 한다. 도시하지 않았으나, 접지전극이 라인 상태로 형성되어 혼합 유동장에 설치되고, 하우징을 전압전극으로 사용할 수도 있다. 이 경우, 하우징의 전기 절연이 요구된다.

제1실시예와 비교할 때, 제6실시예의 하우징(16) 내에 설치되는 라인 상태는 기존 방식의 일반 버너 및 배관의 변형 및 가공을 더욱 최소화 하면서 글라이딩 아크 점화기(6)의 구성을 가능하게 하고, 혼합 유동장(MF)의 흐름 방해를 더욱 줄인다.

하우징(16)의 관통공(11)은 혼합 유동장(MF)을 향하게 된다. 따라서 전압전극(26)은 전기 절연부재(12)를 라인 상태로 관통하여, 적어도 일부가 혼합 유동장(MF)에 배치된다.

전압전극(26)은 신장부(261)와 나선부(262)를 포함한다. 신장부(261)는 하우징(16)의 내면과의 사이에 방전갭(G6)을 형성하면서 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향으로 신장된다.

나선부(262)는 신장부(261)에서 절곡되어 나선 상태로 형성된다. 예를 들면, 나선부(262)는 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향(x축 방향)을 따라 설정된 범위를 가진다. 그리고 나선부(262)는 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향(x축 방향)을 따라 가면서 점진적으로 좁아지면서 하우징(16)의 중심을 향하게 된다.

따라서 하우징(16)이 전기적으로 접지된 상태에서 전압전극(26)에 고전압(HV)이 인가되면, 신장부(261)의 방전갭(G6)에서 플라즈마 아크 방전이 일어난다. 그리고 나선부(262)에 의하여 하우징(16)의 내면과의 사이 갭이 증가함에 따라 글아이딩 아크(GA6)의 길이가 하우징(16)의 직경 방향을 따라 신장되면서 동시에 나선을 따라 혼합 유동장(MF)의 흐름 방향(x축 방향)의 하류로 유도 및 신장된다.

혼합 유동장(MF)에 포함된 연료와 공기의 연소 혼합물은 하우징(16)의 내면 외측에서 글라이딩 아크(GA6)로 인하여 점화가 유도된다. 따라서 제6실시예의 글라이딩 아크 점화기(6)는 도우넛 형태의 초기 점화 및 연소를 시작하면서, 기존 방식의 일반 버너가 플라즈마 버너의 특성을 가지게 한다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1, 2, 3, 4, 5, 6: 글라이딩 아크 점화기 10, 16: 하우징
11: 관통공 12: 전기 절연부재
20, 26, 40, 42, 44, 70: 전압전극 21, 31, 41, 51: 아크 확장부
30, 50, 52, 54, 80: 접지전극 43, 45, 53, 55: 아크 유도홈
60, 90: 아크 발생 유도관 261: 신장부
262: 나선부 G, G2, G3, G4, G6: 방전갭
GA, GA2, GA3, GA4, GA6: 글라이딩 아크 FG: 유동 가스
HV: 고전압 MF: 혼합 유동장

Claims

연료와 공기의 혼합 유동장을 형성하는 하우징;
상기 혼합 유동장에 설치되고 고전압(HV)이 인가되는 전압전극; 및
상기 혼합 유동장에서 상기 전압전극과 방전갭을 형성하여 전기적으로 접지되어 글라이딩 아크를 발생시키는 접지전극
을 포함하며,
상기 전압전극과 상기 접지전극은
상기 글라이딩 아크를 상기 혼합 유동장에 작용시키도록 상기 혼합 유동장에서 라인 상태로 형성되고, 상기 방전갭 이후에 아크 확장부를 더 포함하며,
상기 아크 확장부는
상기 방전갭으로부터 서로의 사이가 점진적으로 벌어지도록 휘어지는
글라이딩 아크 점화기.
제1항에 있어서,
상기 하우징은
관통공에 설치되는 전기 절연부재를 더 포함하고,
상기 전압전극과 상기 접지전극은
상기 전기 절연부재를 라인 상태로 관통하여 상기 혼합 유동장에 배치되는
글라이딩 아크 점화기.
제1항에 있어서,
상기 전압전극과 상기 접지전극은
상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향으로 신장되어 서로 나란하게 배치되고,
상기 혼합 유동장에서 절곡되어 상기 혼합 유동장의 흐름 방향을 향하여 형성되는
글라이딩 아크 점화기.
제3항에 있어서,
상기 아크 확장부는
상기 혼합 유동장의 흐름 방향의 하류를 향하여 개방되는
글라이딩 아크 점화기.
제1항에 있어서,
상기 전압전극과 상기 접지전극은
상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향으로 신장되어 서로 나란하게 배치되고,
상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향을 향하여 형성되는
글라이딩 아크 점화기.
제5항에 있어서,
상기 아크 확장부는
상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향으로 향하여 개방되는
글라이딩 아크 점화기.
제6항에 있어서,
상기 혼합 유동장 내부와 외부에 걸쳐서 상기 전압전극과 상기 접지전극 사이에 설치되는 아크 발생 유도관을 더 포함하며,
상기 아크 발생 유도관은
글라이딩 아크의 발생을 유도 및 신장하도록 공기 또는 기상 연료를 공급하는 글라이딩 아크 점화기.
연료와 공기의 혼합 유동장을 형성하는 하우징;
상기 혼합 유동장에 설치되고 고전압(HV)이 인가되는 전압전극; 및
상기 혼합 유동장에서 상기 전압전극과 방전갭을 형성하여 전기적으로 접지되는 접지전극
을 포함하며,
상기 전압전극과 상기 접지전극은
상기 혼합 유동장에서 라인 상태로 형성되고,
상기 전압전극과 상기 접지전극은
상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향으로 돌출되고,
상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향을 향하여 형성되며,
상기 전압전극과 상기 접지전극은
글라이딩 아크의 발생을 유도 및 신장하도록 공기 또는 기상 연료를 공급하는 아크 유도홈을 적어도 일측에 구비하는 글라이딩 아크 점화기.
제8항에 있어서,
상기 혼합 유동장 외부에 걸쳐서 상기 전압전극과 상기 접지전극 사이에 설치되는 아크 발생 유도관을 더 포함하며,
상기 아크 발생 유도관은
글라이딩 아크의 발생을 유도 및 신장하도록 공기 또는 기상 연료를 공급하는 글라이딩 아크 점화기.
연료와 공기의 혼합 유동장을 형성하는 하우징;
상기 혼합 유동장에 설치되고 고전압(HV)이 인가되는 전압전극; 및
상기 혼합 유동장에서 상기 전압전극과 방전갭을 형성하여 전기적으로 접지되는 접지전극
을 포함하며,
상기 전압전극과 상기 접지전극은
상기 혼합 유동장에서 라인 상태로 형성되고,
상기 전압전극과 상기 접지전극은
상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향으로 신장되어 서로 나란하게 배치되고,
상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향을 향하여 형성되며,
상기 전압전극과 상기 접지전극은
상기 방전갭 이후로부터 서로의 사이가 점진적으로 벌어지도록 휘어지는 아크 확장부를 더 포함하며,
상기 아크 확장부는
상기 혼합 유동장의 흐름 방향에 교차하는 방향으로 향하여 개방되고,
상기 전압전극과 상기 접지전극은
글라이딩 아크의 발생을 유도 및 신장하도록 공기 또는 기상 연료를 공급하는 아크 유도홈을 적어도 일측에 구비하는
글라이딩 아크 점화기.
제10항에 있어서,
상기 아크 유도홈은
상기 전압전극과 상기 접지전극의 서로 마주하여 대향면에 형성되는
글라이딩 아크 점화기.
제11항에 있어서,
상기 전압전극 및 상기 접지전극은 원형 단면으로 형성되고,
상기 대향면에서 상기 아크 유도홈을 구비하는
글라이딩 아크 점화기.
제11항에 있어서,
상기 전압전극 및 상기 접지전극은 사다리꼴 단면으로 형성되고,
상기 대향면에서 상기 아크 유도홈을 구비하는
글라이딩 아크 점화기.
연료와 공기의 혼합 유동장을 형성하고 전기적으로 접지되는 하우징; 및
상기 혼합 유동장에 설치되어 상기 하우징과의 사이에 방전갭을 형성하며 고전압(HV)이 인가되는 전압전극;
을 포함하며,
상기 전압전극은
상기 혼합 유동장에서 라인 상태로 형성되고,
상기 혼합 유동장의 흐름 방향으로 가면서 나선 상태로 형성되는
글라이딩 아크 점화기.
연료와 공기의 혼합 유동장을 형성하고 전기적으로 접지되는 하우징; 및
상기 혼합 유동장에 설치되어 상기 하우징과의 사이에 방전갭을 형성하며 고전압(HV)이 인가되는 전압전극;
을 포함하며,
상기 전압전극은
상기 혼합 유동장에서 라인 상태로 형성되고,
상기 전압전극은
상기 방전갭을 형성하면서 상기 혼합 유동장의 흐름 방향으로 신장되는 신장부, 및
상기 신장부에서 절곡되어 나선 상태로 형성되는 나선부
를 포함하는 글라이딩 아크 점화기.
제15항에 있어서,
상기 나선부는
상기 혼합 유동장의 흐름 방향을 따라 설정된 범위를 가지는
글라이딩 아크 점화기.
제16항에 있어서,
상기 나선부는
상기 혼합 유동장의 흐름 방향을 따라 가면서 점진적으로 좁아지면서 상기 하우징의 중심을 향하는
글라이딩 아크 점화기.