KR200185284Y1 - 액체연료와 물을 연료로 하는 가정용 난로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 액체연료와 물을 연료로 사용하는 가정용 난로에 관한 것으로, 연소연료저장탱크와, 연소연료를 예열하기 위한 예열실과, 예열된 연소연료를 연소시키는 연소실과, 연소연료를 상기 연소연료저장탱크로부터 예열실로 공급하기 위한 공급수단과, 상기 연료의 공급 및 연소를 제어하는 제어수단으로 이루어진 가정용 난로에 있어서, 상기 연소연료저장탱크는 물저장탱크 및 액체연료저장탱크로 이루어지고, 상기 예열실은 상기 물저장탱크로부터 공급되는 물을 수증기로 증발시키는 증발실과 상기 액체연료저장탱크로부터 공급되는 연료를 기체연료로 기화시키는 기화실로 이루어지고, 상기 공급수단은 물공급펌프 및 액체연료공급펌프와, 상기 공급펌프에 의해 각각 물과 액체연료의 공급량을 각각 조절하기 위한 수량조절노즐 및 유량조절노즐로 이루어지며, 상기 증발실 및 기화실에서 각각 생성된 수증기와 기체연료를 혼합시켜서 생성된 혼합연료를 상기 연소실로 공급하는 혼합실을 더 포함하는 것을 특징으로 하므로, 연료의 소모량을 감소시키고 또한 유해가스의 생성량을 감소시킬 수 있다.

Description

액체연료와 물을 연료로 하는 가정용 난로{A home heater using water and oil as a fuel}

본 고안은 액체연료와 물을 연료로 사용하는 가정용 난로에 관한 것으로서, 특히 물을 수증기로 증발시키고 액체연료를 기체연료로 기화시킨 후, 생성된 수증기와 기체연료가 혼합되어 있는 혼합연료를 연소시킴으로써 액체연료의 소모량을 감소시키고 또한 유해가스의 발생량을 감소시킬 수 있는 가정용 난로에 관한 것이다.

오늘날, 가정용 난로에 사용되는 액체연료의 소모량을 감소시키기 위하여, 액체연료와 물이 혼합되어 있는 혼합연료를 사용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 즉, 액체연료에 물을 첨가함으로써 그을음 또는 질산화가스(NOx) 등의 유해가스생성을 억제시키고 특히 디젤엔진에서의 매연(soot) 발생 등을 방지하기 위한 연구가 진행되고 있다.

그러나, 이러한 혼합연료를 사용함에 있어서, 액체연료와 물의 적절한 혼합비율을 조정하는 것이 어려울 뿐만 아니라 혼합연료를 처리하기 위한 별도의 시설을 필요로 하므로 고가의 설치비를 필요로 하고, 또한 액체연료와 물이 적정 비율로 혼합되지 않은 혼합연료가 불완전 연소함으로써 유해가스의 발생량을 증가시키는 문제점이 야기된다.

그리고, 액체연료와 물이 기화되는 기화실은, 액체연료와 물이 공급되기 전에, 일정한 온도로 상승되어져야 하나, 기화실을 예열시키는 수단이 기화실 외부에 장착되어 있어 예열에 소요되는 시간 및 에너지의 낭비를 유발시키는 문제점이 야기된다.

본 고안은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 버너의 연료로서 액체연료를 기화시켜서 생성된 기체연료와 물을 증발시켜서 생성된 수증기가 혼합된 혼합연료를 연소시킴으로써, 액체연료의 소모량을 감소시키고, 유해가스의 생성량을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 연소효율을 향상시킬 수 있는 가정용 난로를 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은 기화실로 공급되는 액체연료와 물의 공급을 제어하여 적절한 연소온도를 제어할 수 있는 가정용 난로를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따르면, 연소연료저장탱크와, 연소연료를 예열하기 위한 예열실과, 예열된 연소연료를 연소시키는 연소실과, 연소연료를 상기 연소연료저장탱크로부터 예열실로 공급하기 위한 공급수단과, 상기 연료의 공급 및 연소를 제어하는 제어수단으로 이루어진 가정용 난로에 있어서, 상기 연소연료저장탱크는 물저장탱크 및 액체연료저장탱크로 이루어지고, 상기 예열실은 상기 물저장탱크로부터 공급되는 물을 수증기로 증발시키는 증발실과 상기 액체연료저장탱크로부터 공급되는 연료를 기체연료로 기화시키는 기화실로 이루어지고, 상기 공급수단은 물공급펌프 및 액체연료공급펌프와, 상기 공급펌프에 의해 각각 물과 액체연료의 공급량을 각각 조절하기 위한 수량조절노즐 및 유량조절노즐로 이루어지며, 상기 증발실 및 기화실에서 각각 생성된 수증기와 기체연료를 혼합시켜서 생성된 혼합연료를 상기 연소실로 공급하는 혼합실을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 가정용 난로를 개략적으로 도시한 측면도.

도 2는 도 1의 가열실과 연소실을 화살표(A) 방향에서 관찰한 정면도.

도 3은 종래 실시예와 본 고안의 실시예의 결과를 비교하여 나타낸 표.

도 4는 일반 난로와 본 발명의 실시예에 따른 난로의 열량, 오일 소모량, 물소모량 및 절감율을 비교하여 나타낸 그래프.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 가정용 난로

12 : 물저장탱크

14 : 액체연료저장탱크

16 : 증발실

18 : 기화실

20 : 혼합실

22 : 연소실

24 : 물공급펌프

26 : 액체연료공급펌프

28 : 수량조절노즐

30 : 유량조절노즐

이하, 첨부 도면을 참고하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하면 하기와 같다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 가정용 난로를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 가정용 난로의 정면도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 고안의 실시예에 따른 가정용 난로(10)는 물저장탱크(12)와, 연소연료저장탱크(14)와, 물공급펌프(24)에 의해 물저장탱크(12)로부터 공급되는 물을 수증기로 증발시키는 증발실(16)과, 액체연료공급펌프(26)에 의해 액체연료저장탱크(14)로부터 공급되는 액체연료를 기체연료로 기화시키는 기화실(18)과, 증발실(16) 및 기화실(18)에서 각각 생성된 수증기와 기체연료를 혼합시켜서 혼합연료를 생성시키는 혼합실(20)과, 혼합실(20)로부터 공급되는 혼합연료를 연소시키는 연소실(22)로 이루어진다.

도 1을 참조하면, 물저장탱크(12)와 연소연료저장탱크(14)는 발연체가 내장된 격벽(13)에 의해 분리되어 있다. 물저장탱크(12)에는 물공급펌프(24)에 의해 공급되는 물을 여과시키기 위한 제1필터(12a)가 내장되어 있고, 연소연료 저장탱크(14)에는 연소연료공급펌프(26)에 의해 공급되는 연소연료를 여과시키기 위한 제2필터(14a)가 내장되어 있다.

한편, 물저장탱크(12)로부터의 물이 증발실로 공급되는 공급경로, 예를 들어 공급파이프에는 물의 공급량을 조절하기 위한 수량조절노즐(28)이 설치되어 있다. 이 수량조절노즐(28)에는 솔레노이드 밸브가 내장되어 있으며, 솔레노이드 밸브의 작용에 의하여 물 공급량이 조절된다.

또한, 액체연료저장탱크(14)의 액체연료가 기화실로 공급되는 공급경로, 예를 들어 공급파이프에는 액체연료의 공급량을 조절하기 위한 유량조절노즐(30)이 설치되어 있다. 이 유량조절노즐(30)에는 솔레노이드 밸브가 내장되어 있으며, 솔레노이드 밸브의 작용에 의하여 액체연료 공급량이 조절된다.

본 고안의 실시예에 따른 가정용 난로(10) 본체의 일측에는 물과 액체연료의 공급량 및 기체연료와 액체연료의 혼합비를 제어하기 위한 제어판넬(11)이 설치되어 있다.

한편, 도 2를 참조하면, 증발실(16)과 기화실(18)은 대경의 중공형 제1원통부재(15)와 상기 제1원통부재(15)와 동심원상으로 설치되는 소경의 중공형 제2원통부재(17) 사이의 공간에 2개의 격벽(P1, P2)을 설치함으로써 나누어진 작은 공간을 각각 차지하고 있다.

그리고, 연소실(22)은 제1원통부재(15)와 동심원상으로 설치되고 제2원통부재(17)의 직경보다 작은 직경의 중공형 제3원통부재(19)의 중공부를 차지하고 있다.

이때, 제1원통부재(15)와 제2원통부재(17) 사이의 내부공간은 밀폐된 상태로 유지되어 있으므로, 증발실(16)은 물저장탱크(12)로부터 물이 유입되는 제1유입부(Iw)와 수증기가 배출되는 제1배출부(Ow)를 제외하고는 밀폐되어 있고, 또한 기화실(18)도 액체연료가 유입되는 제2유입부(Io)와 기체연료가 배출되는 제2배출부(Oo)를 제외하고는 밀폐되어 있다.

그리고, 제3원통부재(19)의 일단은 연소실(22)에서 상기 혼합연료가 연소되어 발생되는 화염이 방출될 수 있도록 개방되어 있다.

이하, 본 고안에 따른 가정용 난로의 작동상태를 물공급단계, 액체연료공급단계 및 혼합연료연소단계로 구분하여 설명한다.

1. 물공급단계

물저장탱크(12)에는 적정량의 물이 저장되어 있으며, 물공급펌프(24)에 의하여 상기 탱크(12) 내의 물은 물공급라인(2)을 따라서 제1유입부(Iw)를 통하여 증발실(16)로 공급된다. 물공급라인(2) 상에 설치된 수량조절노즐(28)을 제어판넬(11)에 의하여 제어함으로써, 증발실(16)로 공급되는 물의 공급량은 조절된다. 또한, 물저장탱크(12)에 내장되어 있는 제1필터(12a)에 의하여 물에 함유되어 있는 불순물이 제거된다.

그리고, 증발실(16)에 물이 과잉으로 공급되는 것을 방지하기 위하여, 상기 탱크(12)로부터 물의 공급량이 적정량을 초과하는 경우에 그 초과량을 상기 탱크(12)로 순환시키기 위한 제1귀환라인이 수량조절노즐(28)과 물저장탱크(12) 사이에 설치되어 있다.

상기된 바와 같이, 증발실(16)에 공급되는 물은 도시되어 있지 않은 예열수단에 의하여 예열되며, 그 결과 수증기가 생성된다. 이때, 생성되는 수증기는 부피팽창을 하므로, 증발실(16) 내의 압력이 상승하게 된다. 이러한 압력상승효과에 의해, 증발실(16) 내의 수증기는 제1배출부(Ow)를 통해 배출된 후 제1분사노즐을 통해 후술하는 혼합실(20)로 공급된다.

2. 액체연료공급단계

액체연료저장탱크(14)에는 적정량의 액체연료가 저장되어 있으며, 액체연료공급펌프(26)에 의하여 상기 액체연료는 액체연료공급라인(6)을 따라서 상기 탱크(14)로부터 제2유입부(Io)를 통하여 기화실(18)로 공급된다. 그리고, 액체연료공급라인(6) 상에 설치된 유량조절노즐(30)을 제어판넬(11)에 의하여 제어함으로써, 기화실(18)로 공급되는 액체연료의 공급량은 조절된다.

또한, 액체연료저장탱크(14)에 내장되어 있는 제2필터(14a)에 의하여 액체연료에 함유되어 있는 불순물이 제거된다.

본 고안의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 펌프(26)에 의하여 액체연료가 과잉으로 공급되는 것을 방지하기 위하여, 액체연료의 적정 공급량을 초과하는 초과량을 상기 탱크(14)로 귀환시키기 위한 제2귀환라인이 상기 탱크(14)와 유량조절밸브(30) 사이에 설치된다.

상기된 바와 같이, 기화실(18)에 공급된 액체연료는 도시되어 있지 않은 제2예열수단에 의하여 예열되어 기체연료로 기화된다. 이때, 생성된 기체연료는 팽창하면서 상승되는 압력효과에 의해 제2배출부(Oo)를 통해 배출된 후 제2분사노즐을 통해 혼합실(20)로 공급되며, 상술된 바와 같이 증발실(16)로부터 공급된 수증기와 기체연료는 혼합되어, 혼합연료가 생성된다.

본 고안의 바람직한 실시예에 따르면, 혼합실로 유입되는 기체연료와 수증기의 유입량은 7:3 내지 6:4의 비율로 유지한다. 즉, 혼합연료에 있어서, 기체연료와 수증기의 혼합비율은 7:3 내지 6:4의 비율을 유지하도록 하는 것이 바람직하다.

3. 혼합연료연소단계

상술된 바와 같이, 혼합실(20)에 공급된 수증기와 기체연료가 혼합되어 생성된 혼합연료는 혼합실(20)로부터 연소실(22)로 공급된 후, 연소실(22) 내의 점화기(도시되어 있지 않음)에 의하여 연소된다. 이때, 대체적으로 혼합실(20)의 후방에 위치하는 공기공급수단으로부터 연소실(22)로 강제 유입되는 공기는 혼합연료의 연소를 도와준다.

따라서, 증발실(16)과 기화실(18)이 충분히 예열될 정도로 상기 혼합연료의 연소가 이루어지면, 상기 예열수단들의 작동은 중지되고, 이 후에는 연소실(22)로부터 공급되는 열량에 의하여 증발실(16) 내의 물을 예열시키고 또한 기화실(18) 내의 액체연료를 기화시킨다.

도 1을 다시 참조하면, 물공급라인(2)과 액체연료공급라인(6) 각각의 일단은, 도면의 편의상, 증발실(16)과 기화실(18)의 각각의 하단에 접속되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 공급라인(2, 6)들 각각의 일단은 증발실(16)과 기화실(18)의 중간위치에 각각 접속될 수 있다는 것을 알 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4에는 일반난로와 본 고안의 실시예에 따른 가정용 난로의 발열량, 오일 소모량 및 물소모량이 비교하여 나타나 있다.

여기에서, 상기 가정용 난로에 유입되는 물의 온도는 16℃ 정도이고, 상기 가정용 난로에서 가열되어 방출되는 물의 온도는 70℃로 유지하여 시간당 380(ℓ)의 고온수를 방출하였다. 그리고, 가정용 난로의 발열량은 시간당 20,000㎉/ℓ이다.

본 고안에 따른 가정용 난로를 사용하면, 종래 실시예에 따른 가정용 난로를 사용한 경우에 비하여, 연료소모량이 약 35% 내지 45% 정도 감소되고, 전력소모량도 약 80% 정도 감소되었음을 알 수 있다. 또한, 오일 소모량 및 물소모량도 상대적으로 많이 저감되었음을 알 수 있다. 특히, 배기가스 중 CO 가스의 방출량이 10ppm 이하로 저감되었음을 알 수 있다.

이러한 작동이 진행되는 본 고안에 다음 기능을 부가시킴으로서 보다 효율적인 연소기능을 얻을 수 있다.

1. 상술한 동작을 시작하기 전에 공기조절기를 작동시켜 연소실(22) 내에 잔류하는 폐가스를 제거한다.

2. 증발기(16)와 기화기(18) 내부에 온도 센서 등을 장착시킴으로써, 증발기(16)와 기화기(18) 각각의 내부 온도가 적정한 상태에 도달하였을 경우 물과 액체연료를 공급하게 한다.

온도 센서는 측정된 신호를 제어수단에 전달하며, 이 제어수단은 온도 센서에서 전달된 신호에 따라 증발기(16)와 기화기(18)로 물과 액체연료를 각각 공급하는 공급펌프(24, 26)를 작동시킴으로서 연료의 낭비 없이 물과 액체연료를 효과적으로 예열시킬 수 있다.

3. 물저장탱크(12) 및 액체연료저장탱크(14) 내에 레벨 센서를 각각 구비시켜서, 물과 액체연료가 적정 수위 이하로 낮아질 경우 물과 액체연료를 각 탱크에 공급할수 있으며, 따라서 액체연료와 물의 고갈로 인한 연소기의 작동 중지를 예방할 수 있다.

상술한 기능들은 감지수단(센서 등)과 작동 수단(펌프 등)에 접속된 제어수단에 의하여 충분히 얻을 수 있음은 물론이며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

따라서, 본 고안에 따르면, 수증기와 기체연료의 혼합연료를 연소실로 공급하여 연소시킴으로써, 증발실과 기화실에서의 예열 시간을 크게 단축시킬 수 있고, 연소효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 연소가 진행되는 과정에서 발생된 연소열을 이용하여 연소실 주위의 증발실과 기화실을 가열함으로써, 기화기 가열에 요구되는 예열수단의 작동을 정지시킬지라도 증발실과 기화실의 기능을 지속적으로 얻을 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 고안의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 고안이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 요지로부터 벗어남이 없이 본 고안에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

Claims (3)

1. 연소연료저장탱크와, 연소연료를 예열하기 위한 예열실과, 예열된 연소연료를 연소시키는 연소실과, 연소연료를 상기 연소연료저장탱크로부터 예열실로 공급하기 위한 공급수단과, 상기 연료의 공급 및 연소를 제어하는 제어수단으로 이루어진 가정용 난로에 있어서,

   상기 연소연료저장탱크는 물저장탱크 및 액체연료저장탱크로 이루어지고,

   상기 예열실은 상기 물저장탱크로부터 공급되는 물을 수증기로 증발시키는 증발실과 상기 액체연료저장탱크로부터 공급되는 연료를 기체연료로 기화시키는 기화실로 이루어지고,

   상기 공급수단은 물공급펌프 및 액체연료공급펌프와, 상기 공급펌프에 의해 각각 물과 액체연료의 공급량을 각각 조절하기 위한 수량조절노즐 및 유량조절노즐로 이루어지며,

   상기 증발실 및 기화실에서 각각 생성된 수증기와 기체연료를 혼합시켜서 생성된 혼합연료를 상기 연소실로 공급하는 혼합실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가정용 난로.
2. 제1항에 있어서, 상기 수량조절노즐 및 유량조절노즐은 상기 혼합연료의 혼합비가 3:7 내지 4:6의 비율로 유지되도록 조작되는 것을 특징으로 하는 가정용 난로.
3. 제1항에 있어서, 상기 물저장탱크와 액체연료저장탱크는 발열체가 내장된 격벽으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 가정용 난로.