KR102217835B1 - 소각용 3차원 연료 분무 인젝터 - Google Patents

소각용 3차원 연료 분무 인젝터 Download PDF

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박성영
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Abstract

본 발명은 소각용 3차원 연료 분무 인젝터에 관한 것이다. 본 발명에서 연료 공급관(100)의 연료 유입구(120) 및 상기 연료 토출구(130) 사이에는 연료의 이동을 안내하는 복수 개의 연료 유로관(101)이 구비된다. 상기 연료 토출구(130)는 분무 노즐(300)의 연결구(310)와 연통된다. 상기 분무 노즐(300)의 타단에는 외부로 연료가 분무되는 방향으로 분무구(320)가 형성되어, 연료가 상기 연결구(310)를 지나 상기 분무구(320)를 통과하면서 무화(atomization)되도록 연료 및 외부로부터 공급되는 기체를 분무시킨다. 상기 연료 유입구(120)의 단면적은 상기 연료 유입구(120)와 수평 방향으로 연결되는 상기 연료 유로관(101)의 일단의 단면적 보다 작고, 상기 연료 유로관(101)의 일단의 단면적은 상기 연료 유로관(101)의 중심의 단면적보다 작으며, 상기 연료 유로관(101)의 중심의 단면적은 상기 연료 토출구(130)와 연결되는 상기 연료 유로관(101)의 타단의 단면적보다 작거나 같다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 연료가 복수 개의 연결 유로관으로 구성되는 연료 공급관을 유동하며 분무 노즐을 통해 분무되므로, 그 분무 액적의 크기가 작고 넓게 퍼지면서 분무될 수 있는 이점이 있다.

Description

소각용 3차원 연료 분무 인젝터{3D fuel-injection injector for incineration}
본 발명은 소각용 3차원 연료 분무 인젝터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수 개 이상의 서로 다른 길이를 가지는 연료공급관 및 기체공급관을 통해 연료 및 기체를 효과적으로 분무할 수 있는 소각용 3차원 연료 분무 인젝터에 관한 것이다.
일반적으로, 산업용 퍼니스, 가마, 보일러를 비롯하여 소각로 등에 사용되는 버너는 오일연소량이 크다. 따라서 그 성능에 따라 운전비용 및 환경오염에 영향을 크게 미치게 되므로 버너의 설정시 저과잉 공기로 연소가 가능하며, 화염이 짧으면서도 발열량이 높아야 한다. 그리고 분진과 SO4 및 NOx(산화질소) 등의 공해 물질의 발생이 적어야 하며 화염의 안정성 및 응답성이 높아야 한다.
이와 같이 연소가 잘 되기 위해서는 연료의 분사상태가 좋고 또한, 분사된 연료와 연소용 공기의 혼합이 완벽해야 하며, 연소용 공기량, 공기유속, 레지스터로 유입되는 공기의 균일성 및 보염기에서의 공기 회전 등이 연소에 큰 영향을 미치게 되며, 이러한 요인들은 연료분사노즐의 구조적 특징에 크게 좌우된다.
일반적으로 오일연료를 분무하여 연소할 수 있는 종래의 분사노즐은 오일연료와 오일연료를 미립자하기 위한 무화(atomization)재의 혼합위치에 따라 내부혼합형, 외부혼합형, 및 중간혼합형 등으로 구분할 수 있다. 여기서, 무화재로는 압축공기 또는 수증기를 사용하는데, 기체는 밀도가 낮기 때문에 낮은 분사압력에서도 분사 속도가 낮은 액체와의 사이에 큰 상대속도가 생겨서 액체의 미립화가 일어난다.
도 1에는 일반적으로 사용되는 연료분사노즐이 개략 단면도로 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연료분사노즐(1)에는 연료가 공급되는 연료공급관(10)이 구비된다. 상기 연료공급관(10)의 선단에는 분사노즐(20)이 결합된다.
상기 분사노즐(20)에는 연료가 공급되는 방향으로 복수 개의 분사구(22)가 환형으로 형성된다. 상기 분사구(22)를 통해 연료가 분사되면, 연료가 분사노즐(20)의 전방을 향해 분사되므로 분사구(22)의 중간 부분(C)에는 연료가 분사되지 못하게 된다.
따라서, 분사노즐(20)이 연소실(S)에 설치되어 연소과정을 수행하게 되면, 분사노즐(20)의 분사구(22)를 통해서 분사되는 연료에 의해 불꽃이 상하, 양측으로 나누어지고, 이때, 공기유입관(40)을 통해 공기(Air)와 같은 기체가 공급되더라도 공기가 양 불꽃의 외곽 부분에만 공급되어 분사구(22)의 중간부분(B)에는 공기가 원활하게 공급되지 않으면서 온도가 높아지게 되고, 환경 오염물질인 NOx(산화질소)의 발생량이 증가하게 되는 문제점이 있다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0191094호(2000년08월16일 등록)
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 연료를 분무할 때 분무 각도가 증대되는 것과 동시에 기체가 원활하게 혼합될 수 있도록 구성되는 소각용 3차원 연료 분무 인젝터를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 소각용 3차원 연료 분무 인젝터에 따르면, 일단에 연료의 유입을 위한 연료 유입구가 형성되며, 타단에 상기 연료 유입구로부터 유입된 연료가 토출되는 연료 토출구가 형성되고, 상기 연료 유입구 및 상기 연료 토출구 사이에 연료의 이동을 안내하는 복수 개의 연료 유로관이 구비되는 연료 공급관; 일단에 상기 연료 토출구와 연통되는 연결구가 형성되고, 타단에 연료가 외부로 분무되는 방향으로 분무구가 형성되어, 연료가 상기 연결구를 지나 상기 분무구를 통과하면서 무화(atomization)되도록 연료 및 기체를 분무시키는 분무 노즐; 및 일단에 기체의 유입을 위한 기체 유입구가 형성되고, 타단에 상기 연결구와 연통되어 상기 기체 유입구로부터 유입된 기체가 토출되는 기체 토출구가 형성되며, 상기 기체 유입구 및 상기 기체 토출구 사이에 기체의 이동을 안내하는 기체 유로가 형성되는 기체 공급관;을 포함하여 구성되고, 상기 분무구의 단면적은 상기 연결구의 단면적 보다 크게 형성되며, 상기 연료 유입구의 단면적은 상기 연료 유입구와 수평 방향으로 연결되는 상기 연료 유로관의 일단의 단면적 보다 작고, 상기 연료 유로관의 일단의 단면적은 상기 연료 유로관의 중심의 단면적보다 작으며, 상기 연료 유로관의 중심의 단면적은 상기 연료 토출구와 연결되는 상기 연료 유로관의 타단의 단면적보다 작거나 같은 것을 특징으로 한다.
상기 연료 유로관은, 상기 연료 유입구로부터 상기 연료 토출구를 향해 수직 방향으로 연장되는 센터 유로관, 및 상기 센터 유로관을 중심으로 좌측 및 우측에 각각 대응되게 형성되는 선회 유로관을 포함하여 구성되고, 상기 선회 유로관은 곡선으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 센터 유로관의 중심 단면적은 상기 선회 유로관의 중심 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 연료 유입구는 가압된 연료 액체가 수용된 연료 챔버와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 센터 유로관의 일단에서 상기 센터 유로관의 중심으로 향할수록 폭이 커지는 방향으로 테이퍼지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 선회 유로관은 상기 분무 노즐을 중심으로 방사상으로 복수 개가 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 연료 공급관의 길이 대 직경 비율은 5:1 내지 10:1 인 것을 특징으로 한다.
상기 분무 노즐의 분무구에는 복수 개의 관통공이 형성되는 다공판이 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 기체 공급관의 기체 토출구는 상기 센터 유로관의 타단과 인접한 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 연료 챔버의 일면에 구비되어 연료를 일정 온도로 가열하는 히터가 구비되는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소각용 3차원 연료 분무 인젝터에 따르면, 연료가 복수 개의 연결 유로관으로 구성되는 연료 공급관을 유동하며 분무 노즐을 통해 분무되므로, 그 분무 액적의 크기가 작고 넓게 퍼지면서 분무될 수 있다. 따라서 불꽃의 온도가 너무 높게 상승되는 것을 방지하는 것과 동시에 불꽃의 길이가 짧아지도록 함으로써, 연소 시 질소산화물(NOx)의 발생량을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 소각용 3차원 연료 분무 인젝터에 따르면, 연료를 재가열하여 연료공급관을 통과시킴으로써 기체와 잘 혼합되도록 하는 것과 동시에 더 미세하게 무화를 시켜 연소효율을 더욱 높일 수 있는 효과도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적으로 사용되는 연료분사노즐을 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소각용 3차원 연료 분무 인젝터의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소각용 3차원 연료 분문 인젝터의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소각용 3차원 연료 분무 인젝터의 형상과 유동해석을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 소각용 3차원 연료 분무 인젝터의 구성이 사시도로 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 소각용 3차원 연료 분무 인젝터에는 연료 공급관(100)이 구비된다. 본 실시예에서, 상기 연료 공급관(100)은 연료 유로관(110, 111), 연료 유입구(120) 및 연료 토출구(130)가 구비된다.
상기 연료 유입구(120)는 아래에서 설명될 연료 챔버(140)로부터 전달받은 연료가 유입되는 부분이고, 상기 연료 토출구(130)는 상기 연료 유입구(120)로부터 유입된 연료가 토출되는 부분이다. 그리고 상기 연료 유로관(110, 111)은 상기 연료 유입구(120) 및 연료 토출구(130) 사이에 구비된다.
본 실시예에서, 상기 연료 공급관(100)의 길이 대 직경 비율은 5:1 내지 10:1 인 것이 바람직하다. 이는 연료가 상기 연료 공급관(100)을 따라 이동하면서 유동이 균일하게 일어나도록 하기 위함이다.
본 실시예에서, 상기 연료 공급관(100)에는 연료 유로관(101)이 구비된다. 상기 연료 유로관(101)은 서로 다른 길이를 가지는 관으로 구성될 수 있다.
상기 연료 유로관(101)은 센터 유로관(110) 및 선회 유로관(111)으로 구성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센터 유로관(110)은 연료 유입구(120)로부터 상기 연료 토출구(130)를 향해 수평 방향으로 연장된다. 상기 센터 유로관(110)의 일단(110a)은 연료 유입구(120)와 연결되고, 타단(11b)은 연료 토출구(130)와 연결된다.
본 실시예에서, 상기 연료 유입구(120)의 단면적은 상기 센터 유로관(110)의 일단(110a)의 단면적보다 작다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연료 유입구(120)의 폭은 상기 센터 유로관(110)의 일단(110a)의 폭보다 작다. 그리고 상기 센터 유로관(110)의 일단(110a)의 단면적은 상기 센터 유로관(110)의 중심(110c)의 단면적보다 작다.
또한, 상기 센터 유로관(110)의 중심(110c)의 단면적은 상기 연료 토출구(130)와 연결되는 상기 센터 유로관(110)의 타단(110b)의 단면적보다 작거나 같을 수 있다. 즉, 상기 센터 유로관(110)의 중심(110c)의 폭은 연료 토출구(130)의 폭과 같거나 소 폭으로 큰 폭으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 연료 유입구(120)의 단면적은 상기 선회 유로관(111)의 단면적보다 작다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연료 유입구(120)의 폭은 상기 선회 유로관(111)의 일단(111a)의 폭보다 작다.
그리고 상기 선회 유로관(111)의 일단(111a)의 단면적은 상기 선회 유로관(111)의 중심(111c)의 단면적보다 작으며, 상기 선회 유로관(111)의 중심(111c)의 단면적은 상기 연료 토출구(130)와 연결되는 상기 선회 유로관(111)의 타단(111b)의 단면적보다 작거나 같을 수 있다.
또한, 상기 센터 유로관(110)의 일단(110a)에서 상기 센터 유로관(110)의 중심(110c)으로 향할수록 폭이 커지는 방향으로 테이퍼지게 형성될 수 있다.
한편, 상기 선회 유로관(111)은 상기 센터 유로관(110)을 중심으로 좌측 및 우측에 각각 대응되게 형성된다. 즉, 상기 선회 유로관(111)은 센터 유로관(110)을 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다. 여기서 상기 선회 유로관(111)은 곡선으로 이루어질 수 있다. 이는 상기 선회 유로관(111)을 통해 연료가 소정의 시간 동안 정체되면서 넓게 퍼져 나갈 수 있도록 하기 위함이다.
본 실시예에서, 상기 센터 유로관(110)의 중심(110c) 단면적은 상기 선회 유로관(111)의 중심(111c) 단면적보다 크게 형성될 수 있다. 이는 연료가 상기 선회 유로관(111) 보다 상기 센터 유로관(110)을 통해 원활하게 빠져나가도록 하기 위함이다.
본 실시예에서, 선회 유로관(111)은 두 개이지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 선회 유로관(111)은 상기 센터 유로관(110)을 중심으로 방사상으로 복수 개가 구비될 수도 있다.
이와 같이 구성되는 상기 연료 공급관(100)에 의하면, 상기 연료 유입구(120)에서 연료가 유입되면서 상기 센터 유로관(110)을 지나는 것과 동시에 상기 선회 유로관(111)을 지나면서 좌우 유동이 유발되고, 이 유동을 통해 상기 센터 유로관(110)의 내부에서도 연료가 좌우 유동하며 퍼지면서 연료 토출구(130)로 나가게 됨으로서, 연료의 분무각이 확장될 수 있게 된다.
또한, 연료가 상기 센터 유로관(110)의 타단(110b) 및 상기 선회 유로관(111)의 타단(111b)을 통과하며 동시에 상기 연료 토출구(130)로 나가므로, 즉, 상기 센터 유로관(110)을 통과하는 연료가 상기 연료 토출구(130)에서 상기 선회 유로관(111)을 통과한 연료와 만나면서 서로 충돌하여 크게 유동되므로 서로 충돌하여 미립화가 일어나면서 분무각이 더욱 커질 수 있게 된다.
따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연료 유입구(120)를 지나 상기 센터 유로관(110)의 일단(110a) 및 선회 유로관(111)의 일단(111b)을 통과하면서 상기 센터 유로관(110)을 통과하는 연료의 유동이 발생하게 되고, 상기 센터 유로관(110)을 통과하는 연료가 상기 연료 토출구(130)에서 상기 선회 유로관(111)을 통과한 연료와 만나면서 크게 유동되므로 유동의 각도를 크게 형성하게 된다.
이와 같이 연료가 상기 연료 공급관(100)을 통해 유동하여 분무각이 커지게 되면, 기체와 만났을 경우 서로 충돌하면서 최종적인 미립화가 일어나 연료의 액적의 크기가 작아지며 기체와 용이하게 혼합될 수 있고, 분무각이 더욱 넓어지게 된다.
따라서 연소효율을 더욱 높일 수 있고, 불꽃의 온도가 너무 높게 상승되는 것을 방지하는 것과 동시에 불꽃의 길이가 짧아지도록 함으로써, 연소 시 질소산화물(NOx)의 발생량을 현저히 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 연료 유입구(120)는 연료 챔버(140)와 연결된다. 상기 연료 챔버(140)에는 가압된 연료 액체가 수용될 수 있다. 본 실시예에서, 연료는 경유 또는 중유 등을 사용할 수 있다. 경유나 중유를 사용하는 액상 연료의 분무 노즐은 연료의 점성이 높기 때문에 효율적인 무화(atomization)를 위하여 일차적으로 일정 온도로 가열하여 연료의 유동성을 증가시킨 후 높은 압력을 노즐에 가하여 미세 입자로 분사시키는 것이 바람직하다. 이렇게 형성된 미세 액적은 대개 다량의 잉여공기를 사용한 난류혼합 과정을 통하여 연소가 일어난다. 이 경우 중유는 (60~100) ℃ 온도 영역에서 (10~14) cSt 점도를 가진 상태에서 (20~25)Bar 의 압력으로 분사하여 미세 액적을 만들며, 경유는 20 ℃ 상온에서 점도가 (3~12) cSt 이어서 중유에 비하여 사전 가열의 필요성이 적으나, 본 실시예에서는 중유의 경우 선택적으로 가열할 수도 있다.
이를 위해, 상기 연료 챔버(140)에는 히터(H)가 구비될 수 있다. 상기 히터(H)는 상기 연료 챔버(140)로부터 공급되는 연료를 재가열 하는 역할을 한다. 본 실시예에서, 히터(H)는 상기 연료 챔버(140) 내에 구비되지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 연료 챔버(140)의 외측면에 구비될 수도 있다. 상기 히터(H)는 전기적 저항 발열체일 수 있다. 여기서 전기적 저항 발열체란 전기 저항에 의하여 열을 발생시키는 장치로, 통상적으로 사용되는 코일 등에 전기를 흐르게 하는 코일 장치 등이 될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 소각용 3차원 연료 분무 인젝터에는 기체 공급관(200)이 구비될 수 있다. 상기 기체 공급관(200)은 연료에 공기와 같은 기체를 공급하는 역할을 한다.
본 실시예에서, 상기 기체 공급관(200)의 일단에는 기체 유입구(210)가 형성된다. 상기 기체 유입구(210)는 기체의 유입을 위한 부분이다.
상기 기체 공급관(200)의 타단에는 기체 토출구(220)가 형성된다. 상기 기체 토출구(220)는 아래에서 설명될 분무 노즐(300)의 연결구(310)와 연통된다. 상기 기체 토출구(220)는 상기 기체 유입구(210)로부터 유입된 기체가 토출되는 부분이다. 상기 기체 토출구(220)는 상기 센터 유로관(110)의 타단(110b)과 인접한 위치에 설치될 수 있다. 또는 상기 기체 토출구(220)는 상기 선회 유로관(111)의 타단(111b) 사이에 설치될 수 있다. 이는 기체가 연료와 혼합이 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다.
상기 기체 유입구(210) 및 상기 기체 토출구(220) 사이에는 기체 유로(230)가 형성된다. 상기 기체 유로(230)는 기체의 이동을 안내하는 역할을 한다.
본 실시예에서, 상기 기체 공급관(200)은 하나만 구비되지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기체 공급관(200)은 필요에 따라 복수 개로 구성될 수 있으며, 이때, 기체 공급관(200)은 선회 유로관(111)과 서로 교차되도록 배치될 수 있다.
상기 기체 공급관(200)의 일단에는 기체 챔버(240)가 연결된다. 상기 기체 챔버(240)에는 가압된 기체가 수용될 수 있다. 본 실시예에서, 기체는 공기이지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 수증기일 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 소각용 3차원 연료 분무 인젝터에는 분무 노즐(300)이 구비된다. 상기 분무 노즐(300)은 연료가 무화(atomization)되도록 연료 및 기체를 분산시키는 역할을 한다.
상기 분무 노즐(300)의 일단에는 연결구(310)가 형성된다. 상기 연결구(310)는 상기 연료 토출구(130) 및 기체 토출구(220)와 연통된다.
상기 분무 노즐(300)의 타단에는 분무구(320)가 형성된다. 상기 분무구(320)는 외부로 분무되는 방향, 즉, 연소실(S)을 향해 분무되는 방향으로 형성된다. 본 실시예에서, 상기 분무구(320)의 단면적은 상기 연결구(310)의 단면적 보다 크게 형성된다. 따라서, 연료 및 기체가 상기 연결구(310) 및 분무구(320)를 통과하면서 넓게 퍼지게 되어 불꽃은 짧으면서 퍼지게 되는데, 이 과정에서 상기 기체 토출구(220)를 통해 유입되는 기체가 와류되면서 연료와 혼합이 잘될 수 있다.
한편, 상기 분무 노즐(300)의 분무구(320)에는 다공판(미도시)이 선택적으로 결합될 수 있다. 상기 다공판은 복수 개의 관통공이 형성되어, 액체 및 기체가 혼합되어 분무될 때 상기 관통공을 통과하면서 분무각이 더욱 넓어지도록 하기 위함이다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 소각용 3차원 연료 분무 인젝터에 의하면, 연료가 센터 유로관(110) 및 복수 개의 선회 유로관(111)으로 구성되는 연료 공급관(100)을 유동하며 분무 노즐(300)을 통해 분무되므로, 그 분무 액적의 크기가 작고 넓게 퍼지면서 분무될 수 있다.
따라서 연소 효율을 높일 수 있으므로, 불꽃의 온도가 너무 높게 상승되는 것을 방지하는 것과 동시에 불꽃의 길이가 짧아지도록 함으로써, 연소 시 질소산화물(NOx)의 발생량을 현저히 감소시킬 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 연료 공급관 101: 연료 유로관
110: 센터 유로관 111: 선회 유로관
120: 연료 유입구 130: 연료 토출구
200: 기체 공급관 210: 기체 유입구
220: 기체 토출구 230: 기체 유로
300: 분무 노즐 310: 연결구
320: 분무구 H: 히터
S: 연소실

Claims (10)

  1. 일단에 연료의 유입을 위한 연료 유입구가 형성되며, 타단에 상기 연료 유입구로부터 유입된 연료가 토출되는 연료 토출구가 형성되고, 상기 연료 유입구 및 상기 연료 토출구 사이에 연료의 이동을 안내하는 복수 개의 연료 유로관이 구비되는 연료 공급관;
    일단에 상기 연료 토출구와 연통되는 연결구가 형성되고, 타단에 연료가 외부로 분무되는 방향으로 분무구가 형성되어, 연료가 상기 연결구를 지나 상기 분무구를 통과하면서 무화(atomization)되도록 연료 및 기체를 분무시키는 분무 노즐; 및
    일단에 기체의 유입을 위한 기체 유입구가 형성되고, 타단에 상기 연결구와 연통되어 상기 기체 유입구로부터 유입된 기체가 토출되는 기체 토출구가 형성되며, 상기 기체 유입구 및 상기 기체 토출구 사이에 기체의 이동을 안내하는 기체 유로가 형성되는 기체 공급관;을 포함하여 구성되고,
    상기 분무구의 단면적은 상기 연결구의 단면적 보다 크게 형성되며,
    상기 연료 유입구의 단면적은 상기 연료 유입구와 수평 방향으로 연결되는 상기 연료 유로관의 일단의 단면적 보다 작고,
    상기 연료 유로관의 일단의 단면적은 상기 연료 유로관의 중심의 단면적보다 작으며,
    상기 연료 유로관의 중심의 단면적은 상기 연료 토출구와 연결되는 상기 연료 유로관의 타단의 단면적보다 작거나 같고,
    상기 연료 유로관은,
    상기 연료 유입구로부터 상기 연료 토출구를 향해 수평 방향으로 연장되는 센터 유로관, 및
    상기 센터 유로관을 중심으로 좌측 및 우측에 각각 대응되게 형성되는 선회 유로관을 포함하여 구성되고,
    상기 선회 유로관은 곡선으로 이루어지며,
    상기 기체 공급관의 기체 토출구는 상기 센터 유로관의 타단과 인접한 위치에 설치되고,
    상기 연료 유입구에서 연료가 유입되면서 상기 센터 유로관을 지나는 것과 동시에 상기 선회 유로관을 지나는 것을 특징으로 하는 소각용 3차원 연료 분무 인젝터.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 센터 유로관의 중심 단면적은 상기 선회 유로관의 중심 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 소각용 3차원 연료 분무 인젝터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 연료 유입구는 가압된 연료 액체가 수용된 연료 챔버와 연결되는 것을 특징으로 하는 소각용 3차원 연료 분무 인젝터.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 센터 유로관의 일단에서 상기 센터 유로관의 중심으로 향할수록 폭이 커지는 방향으로 테이퍼지게 형성되는 것을 특징으로 하는 소각용 3차원 연료 분무 인젝터.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 선회 유로관은 상기 분무 노즐을 중심으로 방사상으로 복수 개가 배치되는 것을 특징으로 하는 소각용 3차원 연료 분무 인젝터.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 연료 공급관의 길이 대 직경 비율은 5:1 내지 10:1 인 것을 특징으로 하는 소각용 3차원 연료 분무 인젝터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 분무 노즐의 분무구에는 복수 개의 관통공이 형성되는 다공판이 결합되는 것을 특징으로 하는 소각용 3차원 연료 분무 인젝터.
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 연료 챔버의 일면에 구비되어 연료를 일정 온도로 가열하는 히터가 구비되는 것을 특징으로 하는 소각용 3차원 연료 분무 인젝터.
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