KR200210600Y1 - 브라운가스 연소화염의 가열판 가열에 의한 가열매체가열방식. - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 적은 비용의 동력원으로 다대한 에너지를 발생시키는 수소와 산소의 혼합가스 연소열로 관의 집합체로 이루어진 가열판, 또는 가열통을 가열하여 가열관 군, 또는 가열통에 주입된 매체를 가열하는 방식의 기술를 제공함에 있다.

이를 위하여 본 고안은 위 목적 달성을 위한 설비로서 내화재와 단열재로 처리된 함체내에 가열관, 가열판, 가열수단으로 토치 또는 버너가 장치되고, 함체 내부로 부터 함체 외의 상부로 돌출되게 관으로 장치된 배기의 배출구와 배기의 배출관에 장치된 배기량 배출조절 장치 등으로 구성되는 것을 특징으로 하는 브라운 가스의 열매체 가열관 가열방식의 기술이 제공된다.

Description

브라운가스 연소화염의 가열판 가열에 의한 가열매체 가열방식.{Heating formula of heat medium by Brown gas burning flame and heating board}

본 고안은 가열매체를 가열하기 위여 동력원으로 소수,산소의 혼합가스(이하 브라운 가스라칭함)를 가열판에 접촉연소하여 고열을 발생시켜 가열판에 장치한 가열관을 가열하는 방식과, 가열매체 가열의 목적을 위해 제작되는 가열설비에 관한 것이다.

일반적으로 산업 현장에서 사용되는 보일러, 히터, 각종물질의 가열에 있어 화석연료, 전기등이 사용되어 지고 있다.

그러나 위 동력원은 자원의 고갈, 공해의 발생, 안전성에 대한 문제점등으로 대체 에너지의 연구 개발이 활발한 시점이며, 근래에 들어 와서는 수소 프로젝트라 하여 수소의 사용에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

본 고안의 기술은 1971년 호주의 율 브라운 박사에 의하여 발견되고 개발되어 시중에 생산 판매 되고 있는 물분해 가스발생기에서 발생되는 수소와 산소의 혼합 가스의 열핵반응 연소특징을 이용하는 기술로서 열매체가 주입된 가열관 군 이 장치된 가열판을 가열하여 가열관들을 가열하므로서 열매체를 가열하는 방식의 기술이다.

그러나 종래에는 위 가스를 이용하는 기술에 있어 용접, 절단, 원적외선 발생 히터 등에 이용되고, 매체 가열로서 수통 중앙부에 가열체를 가열하여 발생된 고온으로 매체를 가열하는 방식의 보일러등이 개발되어 특허가 제안되어 특허가 허락 되어있다. 그러나 위 기술은 밀폐 분위기에서 가열이 계속 진행 되면 가열체가 용융되어 지는 문제점이 있다.

그리고 위 브라운 가스를 이용하여 열매체를 가열하는 방식의 기술은 아직 제안 되고 있지 않다.

이에 본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,

브라운 가스의 안정적인 열 핵반응 연소를 유도하여 열매체의 가열목적 온도를 유지시키며 열매체를 가열하는 방식의 설비를 제공함에 그 목적을 둔다.

또한 본 고안은 간단한 설비로서 기존의 화석연료, 전기등으로 열매체를 가열하는 설비에 비하여 경제적이며 환경 친화적인 설비를 제공함에 또 다른 목적을 갖는다.

도 1은 본 고안의 가열매체 가열 방식도.

도 2는 본 고안의 가열판 내부 가열관군 장치도.

도 3은 본 고안의 가열관군이 장치된 가열판도.

도 4는 본 고안의 가열판 평면도.

도 5는 본 고안의 또다른 형식으로 장치한 가열관 설치 방식도.

도 6은 본 고안의 사각,원형 가열상자내 가열관 장치도.

도 7은 본 고안의 가열된 매체의 순환방식도.

도 8은 본 고안의 가열통 가열에 의한 매체 가열방식과 매체순환 방식도.

도 9는 본 고안의 또다른 방식의 가열통에 장치된 가열판 가열 방식도.

도 10은 본 고안의 유동식 가열판 도.

＊도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명＊

1. 함체. 2. 단열재.

3. 내화재. 4. 배기 배출관.

5. 배기가스 조절장치. 6. 가열된 매체 배출구.

7. 가열관. 8. 함체내 상부 공간.

9. 산소,수소 혼합가스 토치. 10. 냉각된 매체 주입구.

11. 가열판내에 장치된 소구경 가열관군.

12. 산소,수소의 혼합가스 주입관.

13. 가열판. 14. 가열판 배기구.

15. 발열판 가열관군내 가열된 매체 집합 송출관.

16. 강제 순환 펌푸.

17. 가열통. 18. 매체 순환 가열관.

19. 매체 가열통. 20. 가열부 하부공간.

21. 브라운가스 발생기. 22. 상판.

23. 하판. 24. 좌판.

25. 우판.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 일정한 장소에 설치, 또는 내화(3), 단열재(2)로 처리된 함체(1)내,외에 가열부, 발열부, 가열수단, 배기배출부, 열매체 주입부, 가열매체 배출부, 수소,산소 혼합가스 발생부, 자동 제어부로 구성되고, 가열부는 매체 가열관(7,11), 발열부는 가열판(13), 가열수단은 토치 또는 버너(9), 배기 배출부는 가열판 배기배출공(14)과 배기 배출관(4), 배기배출 조절장치(5), 열매체주입과 배출부는 냉각 열매체 주입관(10), 가열된 매체 배출관(6), 브라운가스 발생기(21), 자동제어판(도시하지않음)으로 구성 된다.

이하 본 고안의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 열매체 가열설비의 정 단면도 이고, 도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 가열판의 평단면 가열관군의 장치 확대도 이다. 도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 가열관이 장치된 가열판도 이며, 도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 가열판의 평면도 이다. 도 5는 본 고안의 일실시예에 따른 또 다른 방식으로 가열관이 장치된 가열판도 이다. 도 6은 가열관이 장치된 원통형, 상자형의 가열로 단면도이고, 도 7은 본 고안의 실시예에 따른 가열판 또는 가열로에서 가열된 매체를 이용하여 다른 매체를 가열하는 가열매체 순환도 이며, 도 8은 본 고안의 실시예에 따른 가열통에 장치된 가열판을 가열하여 가열통속의 열매체를 가열하고 가열된 열매체를 이용하여 다른 열매체를 가열하는 가열매체 순환도 이다. 도 9는 본 고안의 일실시예에 따른 함체 내에 장치한 가열통에 가열판을 장치하고 가열통의 내부를 배기체가 통과하여 배기 되도록 배기관을 장치한 또 하나의 다른 방식의 가열 설비 정 단면도 이다. 도 10은 유동식 가열판 도이다.

상기 도면에 의하면 함체(1)내에 함체내부의 열이 함체에 전도 되지 않도록 단열재(2)와 내화벽(3)으로 단열 처리되고, 함체내부 공간(8) 상부층에 대 구경의 1개 이상의 파이프로 이루어진 매체 가열관 군(7), 또는 매체 가열통(도시 하지않음)이 장치되고, 함체 내부 하단부에 가열판(13), 또는 가열로(도6)가 장치된다. 가열판은 도 2, 도3, 도 4에서 도시한 바와 같이 소구경의 파이프로 1개 이상의 파이프관으로 이루어진 파이프군을 형성시켜 제조되고 각종 내화물질이나, 용융점이 높은 세라믹의 분말 가루를 물에 반죽하여 파이프군을 센드 위치형으로 덮어 판으로 성형 건조하여 제조하고, 또는 각종 용융점이 높은 철, 비철 금속의 용융물, 제철 스러그 용융물 등을 파이프군에 부어 판으로 형성 제조한 판 으로서 가열판 하부에서 발생되는 배기의 배출공(14)이 1개이상 청공되어 있다. 또한 가열로(도6)는 내화물 또는 세라믹으로 사각형, 직사각형등 상자형 내부 공간, 또는 원통형등의 통내부안에 소구경 파이프군을 장치한다. 위 가열판, 또는 가열로의 파이프 군은 상부의 대구경 가열관, 또는 가열통과 연결( 도시 하지 않음)되어 있다.

또한 가열판(13) 또는 가열로(도6)는 함체의 내화벽체(3)와 완전히 밀착되게 장치하여 가열판 하부 공간은 완전 밀폐되어 배기공(14)을 통하여 함체내부 가열판 하부 공간(20)과 가열판 상부공간(8)이 통 하도록 되어 있다.

가열판, 가열로의 하부에는 브라운가스를 분사하는 가열수단으로서 토치(9) 또는 버너가 1개이상 상부를 향하여 장치되고, 가열판 상부의 함체의 정면,양측면, 후면으로 가열판 중앙을 향하여 위 가스를 분사하는 토치(9) 또는 버너가 장입 설치되어 있다. 그리고 함체내부 공간으로 부터 배기를 배출하는 배출장치(4)가 함체 내부로부터 합체 외부로 돌출되게 장치되어 있다. 또한 배출장치(4)에는 배기량을 자동 조절하는 배기량 배출 조절장치(5)가 장치되어 있다. 배기량 배출 조절장치는 시중에서 제작 판매되고 있다. 함체 측면 상부에는 함체내 공간 상부 열매체 가열관(7)에 연결(도시하지않음)되어 함체 밖으로 돌출되어 장치된 가열된 매체 배출관(6)이 장치되어 있고, 함체 하부 측면에는 함체내 가열판(13)속의 매체 가열파이프 군과 연결(도시하지않음)되어 함체측면 외부로 돌출되게 냉각된 열매체의 회수 주입관(10)이 장치되어 있다.

본 고안의 일실시예에 따라 각부의 작용과 운용기술을 상세히 설명하면 다음과 같다.

브라운가스를 토치 또는 버너(9)로 분사하며 점화 시키면 연소화염이 발생된다. 이 연소 화염을 가열판(13), 또는 가열노(도6)에 접촉시키면 가열판, 또는 가열노( 이하 가열판으로 통칭함) 표면의 위 가스 연소화염 접촉면에서 위 가스의 연소특징인 열핵반응 연소가 이루어저 가열판의 용융점 온도의 고온 열이 발생된다. 이때 유의 할점은 위 가스의 연소화염을 한곳에 고정시키면 가열판이 용융되진다. 가열판의 용융을 방지하기 위하여 위 가스분사 토치 또는 버너를 가열판에 이동시켜 가열한다. 즉 좌,우 또는 원형으로 토치 또는 버너를 이동시켜 토치로 부터 분사되는 화염의 중간 파란색 화염으로 가열판을 가열한다. 브라운가스의 수소원자와 산소원자가 접촉된 가열판의 표면 물질의 원자핵 속으로 흡수되어 발열하여 열핵반응 연소를 일르켜 가열판 표면의 물질 용융점 온도로 고온화 되고 가열판 안에 장치된 열매체 가열관(11) 군 은 가열판의 고온열를 흡수하여 가열관 군 안에 주입된 열매체를 가열 한다.

또한 가열판 하부의 빈공간(20)은 발열판을 가열한 브라운가스 연소 부산물인 배기체로서 수증기가 발생되고, 진공화 상태에서 압력이 발생되어 가열판에서 발생되는 고열에, 배기체로서 수증기는 위 브라운가스와 혼합되며 재연소하여 더욱 고온화 된다.

여기에서 주목 해야할 사항은 브라운 가스는 연소한후 수증기화 한다는 것 이고, 브라운가스와 희석 재연소 된다는 것은 본 가스를 발견한 율 브라운 박사의 연구 결과이며, 본 고안의 일실시예에 의하여 확인된 것이다. 또한 브라운가스의 특징중 하나는 (응폭)내파(implosion)특성으로 위 가스의 연소 화염이 퍼지지 않고 안으로 응축된다는 것을 주지 하여야 한다.

가열판 하부의 빈공간은 약 0,5㎏/㎤이상의 압력이 발생되고 고온의 배기열은 가열판에 청공된 배기구(14)를 통하여 상승하여 가열판 상부 공간(8)으로 배출 되고, 가열판 상부면을 가열하여 발생된 열과 희석하게 된다.

그리고 함체밖 상부에 장치된 배기 배출관(4)의 배출조절장치(5)는 배출관을 밀폐시킨 상태에서 함체내 빈공간(8)에 모인 열은 함체내 발생된 압력과 가열판의 계속되는 가열로 더욱 고온화 되고 상부로 상승되며 함체내 상부층에 장치한 대구 경 매체 가열관을 가열하여 가열관에 주입된 열매체에 흡수되어 열매체는 가열된다.

그리고 원하는 온도에 이르면 함체 외부에 장치된 자동제어시스템(도시하지 아니 하였음)의 자동제어 지시에 따라 브라운 가스 공급이 단절되고 자동배기배출장치(5)를 열어 함체내부의 압력을 해지 시킴과 동시, 함체 내부에서 발생되는 브라운가스 열핵반응 연소로 과열되는 열을 배출시켜 위 가스의 열핵반응 연소를 중지시켜 본 고안에서 원하는 온도를 유지 시킨다.

위의 방식으로 열매체 가열관에 주입되어 가열된 열매체는 매체 배출관(6)을 통하여 사용처로 배출되며, 사용처에서 열를 제공하여 냉각된 열매체는 순환 펌프(16)에 의하여 회수되어 열매체 회수 주입관(10)을 통하여 함체내 장치된 가열판에 장치된 매체 가열관 군에 주입 가열된다.

또한 본 고안은 도 9에서 도시한 바와 같이 또 다른 방식에 의한 열매체를 가열하는 기술이 제공된다.

함체(1)내에 열매체 가열관 대신 와형 또는 입형의 열매체 가열통(19)을 함체 중앙을 중심으로 하여 상부공간(8)과 하부공간(20)으로 공기가 통하지 못하도록 완벽하게 장치하고, 열매체 가열통은 하부 중앙부를 반원형 바가지 형태로 파이게 제작하여 고온의 용융점을 갖는 세라믹종류 또는 특수 금속으로 반원형 바가지형으로 제작된 가열판(13)을 위 바가지 형태로 파여진 부분에 장치하고, 열매체 가열통에는 배기의 배출관(14)이 가열판(13)으로 부터 소구경 파이프가 가열통 내부를 통과하여 가열통 상부측 외부로 부체살 모양으로 2개이상 장치한다. 그리고 함체 하부공간에 장치된 수소,산소의 혼합가스를 분사하는 토치(9) 또는 버너로 위 가스를 분사하여 연소시켜 연소 화염을 가열판에 접촉시켜 열핵반응 연소에 의한 고온을 발생시켜 함체 하부공간(20)에서 가열통의 하부면을 가열하여 가열통안에 주입된 열매체를 가열하며, 배기관(14)으로 배출되는 배기열에 가열통내에 주입된 열매체가 가열됨과 동시에 함체내 상부공간(8)에서 배출이 정체되는 고온의 열에 가열통 상부가 가열된다. 이상의 운영기술은 도1의 열매체 가열관을 가열하는 기술과 동일하다.

본 고안은 도10에서 도시한 바와 같이 또 다른 방식으로 열매체 가열관 군의 장치와 가열판의 장치, 그리고 가열방식의 기술이 제공된다.

본 고안의 가열판부를 함체 하부에 장치하고, 가열판은 와형으로 장치할시 상판(22)과 하판(23), 입형으로 장치할시 좌판(24)과 우판(25) 이중으로 제조하여 상판과 하판 사이에 열매체 가열관군(11,도2)을 장치하고 가열판의 각판이 좌우 이동, 또는 회전등 유동 할수 있도록 유동장치(도시하지않음)된다. 브라운 가스를 토치 또는 버너로 가열판의 상부에서 상판을 또는 하부에서 하판을 측면에서 좌,우판을 가열한다. 그리고 가열판의 한지점을 연속적으로 가열하면 위 가스의 열핵반응 연소 특성으로 가열판이 용융된다.

그러므로 가열판을 유동 시켜 브라운가스의 연소화염이 가열판의 한 위치에 연속적으로 접촉 가열되지 못 하도록 한다.

이상 에서와 같이 본 고안에 따른 브라운가스 연소화염과 가열판에 의한 고온 열발생 방식과 열매체 가열설비에 의하면 물를 동력원으로 하여 저비용으로 고온의 에너지를 발생하고, 저비용으로 발생시킨 고온의 열로 열매체를 가열하여 보일러, 히터등 각종산업에 사용하는데 경제성에 있어 아주 효과 적이며, 또한 물를 비폭발성, 비공해성으로 가스화 하여 사용하므로 안전성과 환경성에 있어 아주 효과적인 에너지 생산 방식을 제공한다.

Claims (4)

1. 수소,산소의 혼합가스인 브라운 가스의 연소화염과 가열판을 이용하여 열매체를 가열하는 방식의 설비에 있어서, 함체내에 열매체 가열판 또는 가열노, 가열관 또는 가열통, 가스토치 또는 버너가 장치되고, 열매체 회수 주입관 장치, 가열된 매체 배출관, 배기 배출관, 배기 배출관에 장치된 배기의 배출량 자동 조절장치로 구성되어, 브라운가스의 연소 화염으로 가열판을 가열하여 가열판에서 위 가스의 열핵반응 연소를 유도하여 가열판의 용융점에 이르는 고온을 발열시켜 가열판에 장치된 열매체 가열관을 가열하고, 함체내에 고온을 유지 하도록 배기배출량을 조절하여 함체내 압력을 일정하게 발생 유지시켜 일정온도로 함체내부 공간에 장치된 열매체 가열관을 가열하는 방식을 특징으로 하는 브라운 가스 연소화염의 가열판 가열에 의한 열매체 가열방식.
2. 청구항1에 있어 가열판은 2개 이상의 소구경 파이프를 이중, 삼중 이상 층으로 조합하고 고온의 용융점을 갖는 수산화 알루미나, 도석, 고령토, 점토등 각종 세라믹 종류의 분말를 물에 반죽하여 판으로 조합된 파이프 군에 부어, 원형, 타원형, 삼삭형, 사각형등 각종 형태의 판으로 성형하여 건조하여 제조되고, 또는 각종 금속을 용융하여 판형으로 제조된 파이프 군에 부어 판으로 제조 하고 또는 위 각종 세라믹으로 원통형, 삼각형,사각형의 통을 제조하여 제조된 통속에 소구경 파이프관들을 장치하여 열매체 가열관 가열노를 제조하는 방식을 특징으로 하는 브라운 가스 연소화염의 가열판 가열에 의한 열매체 가열 방식.
3. 청구항 1, 청구항 2에 있어 가열판은 유동장치인 것과 와형장치에 있어 상판과 하판, 입형장치에 있어 우판과 좌판으로 제조하고, 상판과 하판사이 좌판과 우판사이에 열매체 가열관을 장치하는 것과 가열 가스화염이 한지점에 고정 가열되지 않도록 가열판을 유동시키는 방식을 특징으로 하는 브라운 가스 연소화염의 가열판 가열에 의한 열매체 가열방식.
4. 청구항 1에 있어 가열통은 가열통의 하부 중심면을 반원형으로 파이게 하여 제조하고 반원형의 파인 가열통면의 외측으로부터 가열통안으로 잠입되어 다시 가열통 상부면 외부로 돌출되게 배기관이 1개이상 장치되고, 가열통 하부의 반원형으로 파여진 면에 고온의 용융점을 갖는 세라믹으로 반원형의 판을 제조하여 부착하고 브라운 가스 연소화염으로 가열판을 가열하여 발생시킨 고열로 가열통을 가열하여 가열통 내에 주입된 열매체를 가열하는 방식을 특징으로 하는 브라운 가스 연소화염의 가열판 가열에 의한 열매체 가열방식.