KR19980033133A - 버너 - Google Patents

Abstract

공기의 예열이나 산소의 부가를 행하지 않고, 손쉽게 연소화염의 온도를 높일 수 있는 버너를 얻는다.

연소실(17)이 형성되어 있는 연소통(16)의 바깥둘레에, 같은 극이 연소실(17)의 주위에 존재하도록 복수의 자석(19)이 배설된다.

Description

버너

본 발명은, 예를 들어 용해로, 소각로, 금속로, 화학반응로 등에서 사용하기에 적합한 버너에 관한 것이다.

이러한 종류의 버너로서는, 연소버너나 플라즈마버너 등이 있다. 연소버너는 공기를 승압시키고, 이것을 연료와 혼합하여 연소시키고 있다. 이와 같은 연소버너는 연료로서 등유나 중유를 사용하고 있으며, 그 화염온도는 최고 1600∼1700℃이다. 이 이상의 고온을 필요로 할 경우에는 공기를 예열시킨다든지, 혹은 공기에 산소를 부가하여 배출가스량이 적어지도록 하여 고온을 얻을 수 있다.

한편, 고온을 얻을 수 있는 버너로서 플라즈마버너는, 공기, 질소, 아르곤, 수소, 헬륨 등을 방전전극으로 이루어지는 플라즈마 발생수단으로부터 작동가스로서 분사시킴으로써 고온을 얻고 있다.

그러나, 종래의 연소버너로서 화염온도를 높이기 위하여 공기의 예열을 행한 경우에는, 공기의 예열을 위한 열교환기가 필요하게 되어, 그 설치공간, 배출열 이용의 조건, 또는 열교환기의 비용이 들게되어, 손쉽게 행할 수 없다는 문제점이 있다.

한편, 화염온도를 높이기 위하여 산소의 부가를 행한 경우에는, 산소발생기 또는 산소를 구입해야 할 필요가 있어, 이것도 전술한 경우와 마찬가지로 간단히 행할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 플라즈마버너인 경우에는, 공기를 제외한 사용가스는 값이 비싼 가스이며, 더욱이 전력을 많이 필요로 하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 공기의 예열이나 산소의 부가를 행하지 않고, 손쉽게 연소화염의 온도를 높일 수 있는 버너를 얻기 위한 것에 있다.본 발명의 목적은, 공기의 예열이나 산소의 부가를 행하지 않고, 손쉽게 연소화염의 온도를 높일 수 있는 버너를 얻기 위한 것에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 버너에 있어서 실시형태의 일예를 나타낸 종단면도,

도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도,

도 3은 도 1에서 사용하는 연료 분사노즐의 종단면도,

도 4는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,

도 5는 버너에 있어서 각 자석의 자극이 N극인 경우의 화염 플라즈마의 소용돌이 흐름을 나타낸 설명도,

도 6은 버너에 있어서 각 자석의 자극이 S극인 경우의 화염 플라즈마의 소용돌이 흐름을 나타낸 설명도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 혼합실 2 : 혼합통

2a,2e : 플랜지부 2b : 통부

2c : 직경확대 단턱부 2d : 테이퍼통부

3 : 외통 3a,3b : 플랜지부

4 : 내통 5 : 공기공급부

6 : 플라즈마 발생수단 7 : 절연지지체

8 : 전극 9 : 선회날개

10 : 연료분사노즐 11 : 공기통로

12 : 연료통로 13 : 합류부

14 : 슬롯 15 : 노즐통

16 : 연소통 16a,16b : 플랜지부

17 : 연소실 18 : 점화플러그

19 : 전자석 20 : 철심

21 : 코일 22 : 직류전원

23 : 냉각통로 23a : 개구부

24 : 냉각자켓 외벽 24a : 배수구

25 : 냉각실 26 : 격리통

본 발명에 따른 버너는, 연소실이 형성되어 있는 연소통의 바깥둘레에, 같은 극이 연소실의 주위에 존재하도록 복수의 자석이 배설된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 연소통 내의 화염에, 자기밀러, 드리프트효과 등의 자기적 조작이 가해져서 화염이 집속되어, 통상의 연소버너나 플라즈마버너 보다도 고온의 연소화염이 얻어진다.

이 경우에, 고온으로 되는 연소통의 주위에 배치되는 각 자석 내에는 냉각통로를 형성함으로써, 각 자석을 고온으로부터 보호할 수 있다.

(실시형태)

도면은 본 발명에 따른 버너의 실시형태의 일예를 나타낸 것이다.

본 예의 버너는 플라즈마 버너로서, 혼합실(1)이 형성되는 혼합통(2)을 가진다. 이 혼합통(2)은 플랜지부(2a)를 기단(基端)에 가지는 통부(2b)와, 이 통부(2b)의 선단에 연이어 형성되어 있는 직경확대 단차부(2c)와, 이 직경확대 단차부(2c)의 바깥둘레에 연이어 형성되어 입구측으로부터 출구측으로 향하여 내경이 서서히 작아지는 테이퍼통부(2d)와, 이 테이퍼통부(2d)의 선단 바깥둘레에 마련된 플랜지부(2e)로서 이루어져 있다.

혼합실(1)의 입구측에서의 혼합통(2)에는, 외통(3)과 내통(4)으로 이루어지는 이중구조의 공기공급부(5)가 설치되어 있다. 이 공기공급부(5)에는 가압된 공기가 외부로부터 공급되도록 되어 있다. 외통(3)은 양끝단에 플랜지부(3a,3b)를 가지며, 플랜지부(3a)가 혼합통(2)의 플랜지부(2a)에 겹쳐져서 접속되어 있다. 내통(4) 내에는 이 내통(4)의 내부로 흐르는 공기류를 플라즈마화시켜서 플라즈마류를 발생시키는 플라즈마 발생수단(6)이 설치되어 있다.

본 예에서는, 플라즈마 발생수단(6)이, 도 2에 나타낸 바와 같이, 내통(4)의 안둘레를 따라 고리형상의 절연지지체(7)가 부착되고, 이 절연지지체(7)에는 복수개의 봉형상의 전극(8)이 관통하여 지지되며, 이들 전극(8)을 양극으로 하고 내통(4)을 음극으로 하여, 이들 전극 사이에 고전압을 인가함으로써, 내통(4)의 내부로 흐르는 공기류를 플라즈마화하도록 되어 있으나, 이것에 한정되는 것은 아니다.

외통(3)과 내통(4)의 사이에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 선회날개(9)가 나선상으로 배치되어, 이들 외통(3)과 내통(4) 사이에 흐르는 공기류를 선회류로 하여 플라즈마류를 에워싸서 집속시키도록 되어 있다. 내통(4)은 이 선회날개(9)에 의해 외통(3)에 지지되어 있다.

혼합통(2)의 직경확대 단차부(2c)에는, 혼합실(1) 내의 플라즈마류의 주위로 연료를 분출시켜서 선회류에 혼합시키는 복수의 연료분사노즐(10)이 관통하여 설치되어 있다. 이 연료분사노즐(10)은 도 3에 나타낸 바와 같이 공기통로(11)에 1차공기로서 압축공기가 흐르면, 그 동작압력에 의해 연료통로(12)와의 합류부(13)가 부압으로 되고, 연료가 흡인 안개화되어 슬롯(14)으로부터 연료와 공기의 혼합류가 노즐통(15)의 외부로 분사되는 구조로 되어 있다.

혼합실(1)의 출구측에서 혼합통(2)의 플랜지부(2e)에는, 플랜지부(16a)를 통하여 연소통(16)이 접속되고, 내부에 통형상의 연소실(17)이 형성되어 있다. 연소통(16)의 다른끝단에도 플랜지부(16b)가 마련되어 있다. 이러한 연소통(16)에는 이것을 관통하여 복수개의 점화플러그(18)가 접속되어 있다.

상기 연소통(16)의 바깥둘레에는, 같은 극(본 예에서는 N극)이 연소실(17)의 주위에 존재하도록 4개의 전자석(19)이 90°간격으로 배설되어 있다. 이들 전자석(19)은 철심(20)에 코일(21)이 도 4에 나타낸 바와 같이 동일방향으로 감겨져 장착되고, 각 코일(21)은 직렬접속되어, 직류전원(22)으로부터 여자전류가 공급되도록 되어 있다.

각 전자석(19)의 철심(20) 내에는, 냉각수가 흐르는 냉각통로(23)가 형성되어 있다. 연소통(16)의 바깥둘레에는 냉각자켓 외벽(24)이 동심으로 배치되어 있다. 이 냉각자켓 외벽(24)의 양끝단은 연소통(16)의 플랜지부(16a,16b)에 접속되고, 연소통(16)과 냉각자켓 외벽(24)의 사이에 냉각실(25)이 형성되어 있다. 이 냉각실(25)에는 철심(20)의 냉각통로(23)의 개구부(23a)로부터 냉각수가 공급되도록 되어 있다. 냉각실(25) 내의 냉각수는 냉각자켓 외벽(24)의 배수구(24a)로부터 배수되도록 되어 있다. 점화플러그(18)의 소정부위에는 냉각수로부터 격리되도록 격리통(26)이 설치되어 있다.

이와 같이 연소통(16)의 주위에 복수의 전자석(19)을 그의 같은 극이 존재하도록 배치하면, 연소통(16) 내의 화염에 자기밀러, 드리프트효과 등의 자기적조작이 가해져서 화염이 집속되어, 통상의 연소버너나 플라즈마버너 보다도 고온의 연소화염이 얻어진다.

도 5, 도 6은 연소통(16)의 화염에 대한 전자석(19)의 작용을 나타낸 설명도로서, 도 5에 나타낸 바와 같이 연소통(16)의 주위에 각 전자석(19)의 N극이 존재하는 경우에는, 화염이 지면의 표면쪽에서 이면방향으로 흐르도록 하면, 동 도면에 나타낸 바와 같이 화염의 소용돌이 흐름이 발생한다. 즉 연소통(16) 내의 주위에서는 좌측으로 도는 소용돌이가 생기고, 중심에서는 이들 소용돌이 작용에 의해 우측으로 도는 소용돌이가 생긴다. 또한 전자석(19)의 극성을 역으로 하여 도 6에 나타낸 바와 같이 연소통(16)의 주위에 각 전자석(19)의 S극이 존재하도록 하면, 연소통(16) 내의 주위에서는 우측으로 도는 소용돌이가 생기고, 중심에서는 이들 소용돌이의 작용에 의해 좌측으로 도는 소용돌이가 생긴다. 이 연소통(16) 내에 발생하는 소용돌이의 작용에 의해 화염이 집속된다.

본 예에서는, 자석으로서 전자석(19)을 사용하고 있으므로, 여자전류를 조정함으로써 화염 플라즈마의 집속을 조정할 수 있으며, 화염 플라즈마의 온도도 조정할 수 있다. 또한 고온으로 되는 연소통(16)의 주위에 냉각자켓 외벽(24)을 배치하여 냉각수로서 냉각시키면, 각 전자석(19)을 고온으로부터 보호할 수 있게 된다. 특히 철심(20) 내에 냉각통로(23)를 설치하면 효과적으로 철심(20)의 냉각을 행할 수 있다.

본 발명에 따른 버너는, 상기 구성의 플라즈마버너에 한정되는 것이 아니며, 다른 구성으로 이루어지는 플라즈마버너에도 적용하여도 좋고, 또 연료버너에 적용하여도 좋으며, 어떠한 버너에 적용하더라도 연소실을 형성하고 있는 연소통의 바깥둘레에, 같은 극이 연소실의 주위에 존재하도록 복수의 자석을 배설함으로써, 연소통 내의 화염에 자기밀러, 드리프트효과 등의 자기적조작이 가해져서 화염이 집속되어, 통상의 연소버너나 플라즈마버너 보다도 고온의 연소화염이 얻어진다.

상기 예에서는, 연소통(16)의 주위에 전자석(19)을 배치하였지만, 전자석(19)에 대신하여 영구자석을 마찬가지의 극성으로 배치하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 버너는, 연소실을 형성하고 있는 연소통의 바깥둘레에, 같은 극이 연소실의 주위에 존재하도록 복수의 자석을 배설한 것이므로, 연소통 내의 화염에 자기밀러, 드리프트효과 등의 자기적조작이 가해져서 화염이 집속되어, 통상의 연소버너나 플라즈마버너 보다도 고온의 연소화염을 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 연소실이 형성되어 있는 연소통의 바깥둘레에, 같은 극이 연소실의 주위에 존재하도록 복수의 자석이 배설된 것을 특징으로 하는 버너.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 자석 내에는 냉각통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 버너.