KR200490488Y1

KR200490488Y1 - 액체연료용 연소장치

Info

Publication number: KR200490488Y1
Application number: KR2020180000616U
Authority: KR
Inventors: 천용학
Original assignee: 천용학
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2019-11-20
Also published as: KR20190002099U

Abstract

본 고안은 액체연료용 연소장치에 관한 것이다. 본 고안에 따른 액체연료용 연소장치는, 주입되는 액체연료를 초음파 진동자에 의해 기화시키고, 유입되는 압축공기와 기화된 액체연료가 혼합되는 기화부를 포함하는 제1 챔버; 상기 기화부에서 혼합된 기화된 액체연료 및 압축공기가 주입되어 연소되는 연소부; 및 상기 연소부 내부에 공기를 공급하는 제2 챔버;를 포함한다. 본 고안에 따르면, 적은 연료로도 연소효율을 향상시킬 수 있고, 완전연소를 지향할 수 있는 효과를 가져온다.

Description

액체연료용 연소장치{DEVICE FOR COMBUSTING LIQUID FUEL}

본 발명은 액체연료용 연소장치에 관한 것이다.

통상적으로 연소장치는 연료를 효율적으로 연소시켜 고온의 열원을 얻는 장치이다. 그 유형으로는 연료의 유형에 따라 기체연료용 연소장치, 액체연료용 연소장치로 크게 나눌 수 있다.

여기서 액체연료용 연소장치는 액체연료가 기화된 상태로 연소실 내로 유입되고 함께 공급되는 공기와 혼합하여 연소가 수행된다. 이러한 액체연료용 연소장치는 석유난로, 기름보일러 등에서 사용되고 있다. 이 경우 연료의 연소효율을 증대시키는 것은 매우 중요하며, 또한, 연료를 최대한 완전연소시켜 유해물질을 방출하지 않도록 하는 것이 여전히 중요한 과제로 남아있다.

종래에 사용되어 온 대부분의 액체연료 연소장치는 그 연소 구조상 연료를 완전연소에 가깝게 연소시키는 것이 가능하지 않다. 따라서, 낮은 연소효율 내지 열효율로 인하여 실제의 난방효과 또는 열이용효과에 비해 지나치게 많은 양의 연료를 소모하고, 특히 불완전연소로 인한 유해성분의 배출이 큰 문제가 되고 있다.

따라서, 간단한 구성으로 연료를 적게 사용하면서도 열효율이 높고, 동시에, 완전연소를 지향할 수 있는 액체연료용 연소장치의 개발이 필요한 실정이다.

등록실용신안 제20-0185230호 (등록일자: 2000.03.30)

본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

적은 연료를 사용하면서도 연소효율이 높은 액체연료용 연소장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 간단한 구성을 통해 완전연소를 가능하게 하는 액체연료용 연소장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 본 고안의 목적을 달성하고, 후술하는 본 고안의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 고안의 특징은 다음과 같다.

본 고안에 따른 액체연료용 연소장치는, 주입되는 액체연료를 초음파 진동자에 의해 기화시키고, 유입되는 압축공기와 기화된 액체연료가 혼합되는 기화부를 포함하는 제1 챔버; 상기 기화부에서 혼합된 기화된 액체연료 및 압축공기가 주입되어 연소되는 연소부; 및 상기 연소부의 연소가 시작된 후에 연소부 내부에 공기를 공급하도록 구성되는 제2 챔버;를 포함한다.

바람직하게, 본 고안에 따른 액체연료용 연소장치는 상기 제1 챔버 및 연소부를 연결하여 유체연통하도록 구성하는 제1 유로를 더 포함하고, 상기 제1 유로에는 제1 유로를 개폐가능한 제1 밸브가 형성된다.

바람직하게, 상기 제1 밸브는 미리 설정된 시간이 경과하면 폐쇄되도록 구성된다.

바람직하게, 상기 연소부는 연소부 내부의 연소온도를 감지하는 온도센서를 포함하고, 상기 제1 밸브는 온도센서의 측정에 기초하여 미리 설정된 온도에 도달하면 폐쇄되도록 구성된다.

바람직하게, 상기 제2 챔버는 외부의 공기가 유입되어 연소부에 공급하도록 구성되는 공기유입부를 포함하고, 외부의 공기는 상기 제2 챔버와 연결되는 공기주입펌프에 의해 제2 챔버 내로 공급된다.

바람직하게, 상기 제2 챔버는 제2 챔버 내부에 공급되는 공기가 과충전되는 경우 배출할 수 있도록 구성되는 방출밸브를 포함한다.

바람직하게, 본 고안에 따른 액체연료용 연소장치는 상기 제2 챔버 및 연소부를 연결하여 서로 유체연통하도록 구성되는 제2 유로를 포함하고, 상기 제2 유로에는 제2 유로 내의 흐름을 개폐가능한 제2 밸브가 형성된다.

바람직하게, 상기 제2 밸브는 제1 밸브가 폐쇄된 후에 개방되도록 형성된다.

바람직하게, 상기 제2 유로는 연소부의 외주면을 둘러싸도록 구성된다.

본 고안에 따르면, 적은 연료를 사용하면서도 연소효율이 높은 액체연료용 연소장치가 제공된다.

또한, 본 고안에 따르면, 간단한 구성을 통해 완전연소를 가능하게 하여 오염을 방지하는 액체연료용 연소장치가 제공된다.

본 고안의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 액체연료용 연소장치를 도시하고,
도 2는 본 고안에 따른 액체연료용 연소장치의 제1 챔버를 도시하고,
도 3은 본 고안에 따른 액체연료용 연소장치의 제어부의 제1 챔버 제어도를도시하고,
도 4는 본 고안에 따른 액체연료용 연소장치의 제어부의 연소부 제어도를 도시하고,
도 5는 본 고안에 따른 액체연료용 연소장치의 제어부의 제2 챔버 제어도를 도시한다.

고안의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 고안의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 고안의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 고안의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 고안에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 고안의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 고안을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 고안에 따른 액체연료용 연소장치는 액체연료를 기화하고 압축공기와 혼합시키도록 구성되는 제1 챔버; 상기 제1 챔버에서 혼합된 액체연료와 압축공기가 점화 및 연소되는 연소부; 상기 연소부에 공기를 주입하도록 구성되는 제2 챔버를 포함한다. 본 고안에 따르면, 연료와 혼합되는 압축공기와는 별도로 연소부에 산소를 공급하는 수단을 마련하여 연소효율을 높이는 효과를 제공한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 대해 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 고안에 따른 액체연료용 연소장치(1)는 제1 챔버(100), 연소부(200) 및 제2 챔버(300)를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 챔버(100)는 연료저장부(110), 기화부(120), 체크밸브(130), 분무기(124) 및 압축기(140)를 포함할 수 있다.

연료저장부(110)에는 액체연료가 저장되며, 액체연료는, 바람직하게, 석유일 수 있다. 연료저장부(110)에 저장되는 액체연료는 연료저장부(110)의 하부에 형성되는 연료배출부(112)를 통해 기화부(120)로 전달된다. 연료배출부(112)와 기화부(120) 사이에는 체크밸브(130)가 마련된다.

기화부(120)는 연료유입부(122), 분무기(124) 및 압축공기주입부(126)를 포함한다. 연료저장부(110)의 연료배출부(112)로부터 공급되는 액체연료는 기화부(120)의 연료유입부(122)를 통하여 기화부(120) 내부로 유입된다. 액체연료가 기설정된 용량만큼 유입되면 체크밸브(130)가 작동하여 연료배출부(112)를 차단하도록 구성된다.

분무기(124)는 기화부(120) 내에 있는 액체연료를 분무화시키며, 기화부(120)의 외부 또는 내부에 설치될 수 있다. 바람직하게, 분무기(124)는 초음파 진동자일 수 있고, 연료의 공급량 조절을 위하여 초음파 진동자는 복수 개 구비될 수 있다. 분무기(124)의 작동은 제어부(400)에 의해 제어된다.

기화부(120)의 내부에서 분무기(124)에 의해 분무화된 연료는 압축공기주입부(126)를 통해 주입되는 압축공기와 혼합된다. 압축공기는 압축기(140)로부터 주입되는 압축공기주입부(126)를 통해 기화부(120) 내부로 유입되며, 압축기(140)의 작동은 제어부(400)의 제어로 작동된다.

압축공기와 혼합되는 분무화된 연료는 제1 유로(150)를 통해 연소부(200)로 유입된다. 제1 유로(150)는 기화부(120)와 연소부(200)를 유체연통하도록 하는 통로에 해당한다.

제1 유로(150)에는 제1 밸브(152)가 장착될 수 있다. 제1 밸브(152)는, 바람직하게, 솔레노이드 밸브일 수 있다. 압축공기와 혼합된 연료가 연소부(200)에 유입되는 것을 차단하고자 할 때 제1 밸브(152)가 폐쇄되어 유입을 방지하도록 구성된다. 제1 밸브(152)의 개폐는 제어부(400)에 의해 작동된다.

연소부(200)는 제1 챔버(100)로부터 유입되는 혼합된 압축공기 및 연료를 연소하도록 구성된다. 연소부(200)의 일측은 제1 유로(150) 및 제2 유로(350)와 연통하도록 구성되며, 연소부(200)의 타측은 개방되어 연소된 기체를 외부로 배출시키도록 구성된다.

연소부(200)는 스파그 플러그(210) 및 온도센서(230)를 포함한다.

스파크 플러그(210)는 연소부(200)의 입구 내측에 배치되어 제1 유로(150)를 통해 주입되는 혼합된 압축공기 및 연료를 점화시킨다. 스파크 플러그(210)의 점화는 제어부(400)의 제어에 의해 이루어진다.

온도센서(230)는 연소부(200)의 내부에 배치되고, 복수 개가 포함될 수 있다. 온도센서(230)는, 바람직하게, 바이메탈일 수 있다. 온도센서(230)는, 제어부(400)에서 온도를 제어하도록 연소부(200) 내부의 온도를 측정하여 제어부(400)에 전달한다.

본 고안에 따른 액체연료용 연소장치(1)는, 또한, 제2 챔버(300)를 포함한다. 제2 챔버(300)는 외부 내지는 다른 구성요소와 특정 구성요소를 통해 연통하도록 구성되는 경우를 제외하고는 밀폐된 용기이다.

제2 챔버(300)는 제2 챔버(300) 내로 공기가 유입되는 공기유입부(310) 및 제2 챔버(300) 내의 공기를 배출시키는 공기유출부(330)를 포함한다.

공기유입부(310)를 통하여 제2 챔버(300) 내부에 압축된 공기가 유입된다. 압축된 공기의 유입은 공기유입부(310)와 연결되는 공기주입펌프(312)에 의해 수행된다. 공기주입펌프(312)는, 바람직하게, 진동펌프일 수 있고, 공기주입펌프(312)의 작동은 제어부(400)에 의해 제어된다.

공기유출부(330)는 제2 챔버(300) 내에 공기가 과충전되는 경우 제2 챔버(300)로부터 공기를 배출시킨다. 공기유출부(330)에 연결되는 방출밸브(332)의 작동에 의해 제2 챔버(300) 내부의 공기를 배출시키도록 구성되며, 방출밸브(332)는 제어부(400)에 의해 작동이 제어된다.

제2 챔버(300)는 제2 유로(350)를 통해 연소부(200)와 유체연통하도록 구성된다. 즉, 제2 챔버(300) 내부의 압축공기가 제2 유로(350)를 유동하여 연소부(200)에 공급된다. 제2 챔버(300) 내부에는 연료가 포함되며 자연 기화된 연료는 상기 압축공기와 함께 연소부(200)에 공급된다.

제2 유로(350)에는 제2 밸브(352)가 마련된다. 제2 챔버(300) 내의 공기가 연소부(200)에 도달하는 것을 차단하고자 할 때 제어부(400)의 지시에 의해 제2 밸브(352)가 폐쇄되어 제2 유로(350)의 흐름을 차단한다. 바람직하게, 제2 밸브(352)는 개폐가 가능하도록 구성되는 솔레노이드 밸브일 수 있다.

또한, 제2 유로(350)는 연소부(200)를 에워싸도록 구성될 수 있다(미도시).예를 들어, 연소부(200)의 외면을 코일형태로 둘러싸도록 형성될 수 있다. 이로 인하여 연소부(200)에 제2 챔버(300)의 공기가 공급됨에 있어서, 예열된 공기가 연소부(200)에 공급되도록 한다. 제1 챔버(100)의 작동 중 연소부(200)의 연소를 통해서 방출되는 열을 활용하여 제2 챔버(300)로부터 공급되는 공기를 예열시킨다. 예열된 공기는 연소효율을 증대시키고, 또한, 연소부(200)의 열을 재활용하는 효과를 가져온다.

본 고안에 따른 액체연료용 연소장치(1)의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 액체연료용 연소장치(1)는 제어부(400)에 의해 제어된다. 전원이 입력되면 제어부(400)는 연료저장부(110)내에 저장된 액체연료를 기화부(120)의 내부로 유입되도록 한다. 기화부(120)의 내부에 유입된 액체연료가 일정 양에 도달하면 제어부(400)는 체크밸브(130)를 동작시켜 연료저장부(110)로부터 연료 유입을 차단한다.

그 다음, 제어부(400)는 분무기(124)를 작동시켜 기화부(120) 내에 저장된 액체연료를 분무화시킨다. 분무기(124)가 복수 개 포함되는 경우에는 제어부(400)는 분무기(124) 중 적어도 하나를 작동시키거나 선택적으로 복수 개 또는 전부 작동시킬 수 있다. 압축기(140)를 통해 기화부(120) 내에 압축공기를 주입하여 분무화된 액체연료와 혼합시키고 혼합된 분무화된 연료를 제1 유로(150)를 통해 연소부(200)로 공급한다. 연소부(200)의 내부 입구측에는 스파크 플러그(210)가 마련되어 제어부(400)가 점화를 지시하면 연소장치(1)의 연소가 시작된다.

그 다음, 연소부(200)로의 연료 혼합물의 공급이 미리 설정된 시간만큼 계속되도록 구성된다. 미리 설정된 시간은, 바람직하게, 2 내지 3분, 더욱 바람직하게는 3 내지 5분일 수 있다. 미리 설정된 시간이 경과하면 제어부(400)는 제1 밸브(152)를 차단하도록 제어함으로써, 연료 혼합물이 더 이상 연소부(200)에 공급되지 않도록 한다.

본 고안의 다른 실시예에 따르면, 연소 중 연소부(200)에 설치되는 온도센서(230)에 의해 미리 설정된 온도가 탐지되면 제어부(400)는 제1 밸브(152)를 차단하도록 제어한다. 이에 의해 혼합 연료가 더 이상 연소부(200)에 공급되지 않도록 제어한다.

그 다음, 제1 밸브(152)가 폐쇄되고 나면, 제어부(400)는 제2 밸브(352)를 개방하여 제2 챔버(300) 내의 공기가 연소부(200)로 주입되도록 한다. 즉, 제2 밸브(352)는 연소부(200)에서 연소가 시작되고 난 후에 개방되도록 구성되어 완전연소를 위한 혼합공기, 즉, 상기 연소부(200)의 연소로부터 발생된 열은 상기 연소부(200)의 외주면을 감싸고 있는 제2 유로(350)와 상기 제2 유로(350)와 연통된 제2 챔버(300)로 전달되고, 이에 의해 생성되는 자연 기화된 연료가 혼합된 공기를 연소부(200)에 공급되도록 한다. 이로 인해 충분한 양의 산소를 연소부(200)에 공급하여 제1 챔버(100)에서의 연료 공급이 없더라도 계속해서 연소가 유지되도록 한다. 따라서, 연료절감의 효과를 가져오는 동시에 연소효율을 향상시킨다.

다시 말해, 본 고안에 따른 액체연료용 연소장치(1)는 제2 챔버(300)를 포함하여 연료효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 제1 챔버(100)는, 전술한 탐지된 온도에 기초하여 또는 미리 설정된 시간동안만 작동하도록 하고 제1 밸브(152)를 폐쇄하고 제2 밸브(352)를 개방하여 산소공급을 통한 연소를 가능하게 함으로써 소량의 연료만 소모되도록 하며, 연료와 공기의 혼합을 향상시킨다. 또한, 제2 챔버(300)의 구성에 의해 간단한 방식으로 연소부(200)에 충분한 양의 공기를 제공함으로써, 연소장치(1)의 완전 연소가 가능하게 하며, 적은 연료 사용 대비 연료효율을 향상시키는 효과를 제공한다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

1: 액체연료용 연소장치 100: 제1 챔버
110:연료저장부 112: 연료배출부
120: 기화부 122: 연료유입부
124: 분무기 126: 압축공기주입부
130: 체크밸브 140: 압축기
150: 제1 유로 152: 제1 밸브
200: 연소부 210: 스파크 플러그
230: 온도센서 300: 제2 챔버
310: 공기유입부 312: 공기주입펌프
330: 공기유출부 332: 방출밸브
350: 제2 유로 352: 제2 밸브
400: 제어부

Claims

주입되는 액체연료를 분무기에 의해 기화시키고, 유입되는 압축공기와 기화된 액체연료가 혼합되는 기화부를 포함하는 제1 챔버;
상기 기화부에서 혼합된 기화된 액체연료 및 압축공기가 주입되어 연소되며, 내부의 연소온도를 감지하는 온도센서를 포함하는 연소부;
내부에 연료가 포함되어, 상기 연소부의 연소가 시작된 후에 생성되는 자연 기화된 연료가 혼합된 공기를 상기 연소부 내부에 공급하는 제2 챔버;
상기 제1 챔버 및 연소부를 연결하여 유체연통하도록 구성하는 제1 유로; 및
상기 제2 챔버와 상기 연소부를 연결하여 서로 유체연통하도록 구성되되 상기 연소부의 외주면을 둘러싸도록 구성되는 제2 유로;를 포함하고,
상기 제1 유로에는 제1 유로를 개폐가능한 제1 밸브가 형성되어, 상기 제1 밸브는 미리 설정된 시간이 경과하거나 상기 온도센서의 측정에 기초하여 미리 설정된 온도에 도달하면 폐쇄되도록 구성되고,
상기 제2 유로에는 유로의 흐름을 개폐가능한 제2 밸브가 형성되어, 상기 제2 밸브는 상기 제1 밸브가 폐쇄된 후에 개방되도록 구성되며,
상기 제2 챔버는 외부의 공기가 유입되어 상기 연소부에 공급하도록 구성되는 공기유입부를 포함하고, 외부의 공기는 상기 제2 챔버와 연결되는 공기주입펌프에 의해 상기 제2 챔버 내로 공급되는 것을 특징으로 하는 액체연료용 연소장치.
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청구항 1에 있어서, 상기 제2 챔버는 내부에 공급되는 공기가 과충전되는 경우 배출할 수 있도록 구성되는 방출밸브를 포함하는 것인 액체연료용 연소장치.
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