KR20110003509A - 화장실용 소각시스템 및 버너 - Google Patents

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Abstract

예비혼합 풀 공기 유형의 버너를 가지는 가스 소각식 화장실이 개시된다. 버너 (9)는 제1단에서 폐쇄되며 제2단에서 제1연소공기출구를 가지고 공기공급채널(17)과 연결되는 외부공기실(20), 제1단에 인접하게 최소한 하나의 공기공급개구를 가지고 제2단에서 제2 연소가스출구를 가지는 외부실(20) 보다 더 작은 직경을 가지는 내부가스혼합실(21), 가스공급노즐(16), 및 제2 연소가스출구 근처에 다공판 및/또는 스크린 형태의 역화방지시스템(23, 24, 25)을 포함한다

Description

화장실용 소각시스템 및 버너{AN INCINERATION SYSTEM AND BURNER FOR A TOILET}
본 발명은 공급된 열로 대변을 소각시키는 소위 소각식 화장실에 관한 것이다.
소각식 화장실은 공중 하수시설이 미비한 장소 또는 임시적 성격의 건물 예를들면 객실 및 근로자 막사에서 특히 적용된다. 소각 열은 전기적으로 또는 가스버너에 의해 공급된다.
노르웨이 특허번호 321,144로부터 상기 언급된 유형의 전기식 화장실이 개시된다. 화장지가 사용되어야 한다. 이후 화장지를 소각실에 넣는다. 소각실 상부에 있는 전기식 가열요소는 조사 및 대류에 의해 휴지를 소각시킨다. 악취는 백금촉매를 이용하여 배기가스로부터 제거되며 배기가스는 벤투리 시스템을 통하여 제거되어 플라스틱 배기관으로 지붕 외부로 방출된다. 팬은 화장실 압력 저압을 유지하여 화장실은 악취가 없도록 유지된다. 그러나 본 입증된 시스템은 전기 시설을 이용할 수 있어야 한다.
SE 528,821에 의하면 가스버너가 구비된 상응된 시스템이 개시되며 이는 주 전기시설이 없는 장소에서 적용될 수 있다. 화장실은 팬 및 제어시스템용 전력만이 요구된다. 이는 태양패널 등으로부터 12V DC로 공급될 수 있고 프로판 가스는 이동식 가스통에서 제공될 수 있다. 본 화장실은 전기식 화장실로부터 전기식 가열요소 및 기타 구동 설비가 가스버너로 대치되도록 설계될 수 있다.
본 발명에 의하면 가스 소각식 화장실에 대하여, 대기압 및 통풍조건 및 가스 이송압력과 무관하게 안정된 소각 및 화염 및 가스누출에 대한 향상된 안전성이 보장되는 개선된 소각시스템이 제공된다.
본 시스템은 첨부 특허청구범위에서 정의된 소각시스템에 의해 달성된다.
특히, 청구항 제1항에 의하면, 제1단에서 폐쇄되며 타단에서 제1연소출구를 가지고 공기공급채널과 연결되는 외부실, 제1단에 인접하게 최소한 하나의 공기공급개구를 가지고 타단에서 제2 연소가스출구를 가지는 외부실 보다 더 작은 직경을 가지는 내부실, 가스공급노즐, 및 제2 연소가스출구에 다공판 및/또는 스크린 형태의 최소한 하나의 체크 장벽을 포함하는 버너를 가지는 소각시스템이 제공된다.
또한 소각시스템은 하향 개구들을 가지는 반달 형태의 튜브 형상의 화염확산기를 포함한다. 화염확산기는 소각실 내에 장착되며 제2연소가스출구와 연결된다.
본 발명의 이점 및 특성들은 첨부 도면들을 참고하면 명백하여질 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 소각식 화장실 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 화장실에 있는 소각시스템 요소들을 도시한 것이다.
도 3은 가스버너 단면도이다.
도 1은 본 발명에 의한 화장실 단면을 보이며, 대변 소각용 소각실 (2)을 포함한 화장실 좌석 (1)을 도시한다. 소각실 (2)은 단열벽을 가지며, 가스버너로부터의 연소가스를 태워 가열되는 화염확산기 (3)를 포함한다. 배기가스는 방출팬 (5)에 의해 채널 (4)를 통하여 배출된다. 본 채널에 촉매 (6)가 배치된다.
소각시스템 주요요소들은 도 2에 도시된 바와 같이 소각실 및 배기시스템을 포함하며, 도 3에는 버너 자체의 상세도가 제공된다.
도 2에 도시된 소각시스템에서, 공기는 외부로부터 (화살표 (7)로 표기) 공급팬 (8)을 통하여 버너 (9)로 공급되며 여기서 공기는 가스와 혼합된다. 가스는, 화살표 (10)에 의해 표기된 바와 같이, 통에서 이송될 수 있다. 가스공급은 솔레노이드 밸브 (11)에 의해 조절된다. 버너 (9) 외부, 채널 (12)에서, 가스/공기 혼합물은 점화플러그 (13)에 의해 점화된다. 화염 (burning gas)은 화염확산기 (3) (화염확산기는 저면 도시)로 이동된다. 배기가스 (15)는 촉매 (6), 채널 (4) 및 방출팬 (5)를 통하여 소각실 (2)로부터 배출된다.
버너 (9)는 소위 예비혼합 풀 공기 버너 (premix full air burner)이며, 가스 및 공기는 연소구역 바로 전에 혼합된다. 이는 교정 노즐 (16)을 통하여 가스가 공급되는 버너헤드 후측에서 일어난다. 연소공기는 채널 (17)을 통하여 팬 (8)으로부터 공급된다. 화장실 압력조건이 매우 가변적이고 버너 (7)를 교란시키지 않기 위한 안정적 공기공급을 위하여 팬 (8)이 필요하다.
버너는 두 개의 동심 채널들 (18), (19), 즉 두 개의 챔버들, 채널 (18), (19) 사이 환형 제1 외부공기실 (20), 및 내부 채널 (19) 내측 제2 내부가스혼합실 (21)을 형성하는 두 개의 관들로 구성된다. 공기공급채널 (17)은 외부실 (20)에 연통된다. 내부실 (21)에는 다수의 개구들 (22)가 노즐 (16) 쪽 후측에 제공된다. 개구들 (22)로 인하여 외부실 (20)로부터의 연소공기가 공유될 수 있다. 가스 및 공기는 내부실 (21)에서 혼합물이 점화되기 전에 혼합된다.
가스는 튜브 (12)에 있는 점화플러그 (13)의 불꽃에 의해 점화된다. 본 플러그 (13)은 이온화 화염보호대 (ionizing fire guard)를 위한 센서로 기능할 수도 있다. 선택적으로 점화 (글로) 플러그 또는 기타 적합한 기구가 가스 점화용으로 사용될 수 있다.
예비혼합 가스가 점화플러그 (13)에 이르기 전에, 두 개의 다공판 (23, 24) 및 금속섬유로 편직된 특정 스크린 (25)을 포함한 역화 방지시스템을 통과하여야 한다. 연소는 본 스크린 (25) 외부에서 발생된다. 스크린 (25)를 통과하면서 큰 압력강하로 인하여 화염은 안정화되며 잡음 및 역화 현상 없이 연소될 수 있다.
공기 및 가스는 두 단계로 혼합된다. 상기된 바와 같은 제1단계에서 요구 공기량의 약 70%가 공급된다.
제2단계에서 2차 공기는 직접 화염에 공급된다. 본 공기는 내부 채널 (19) 및 외부 채널 (18) 사이 외부실 (20) 및 버너 스크린 (25) 자체 주위 영역에 있는 개구들을 통하여 전달된다. 1차 및 2차 공기량의 합은 약 10-15% 과잉 공기를 제공하여야 한다.
이러한 방식으로 공기공급을 공유하여 다음과 같은 이점들이 얻어진다.
- 불꽃 중시에서 더욱 포화된 혼합물이 제공되어 연소온도가 더욱 낮아진다.
- 이론적으로 더욱 청정한 배기가스가 제공되며, 더욱 소량의 이산화질소가 더욱 낮은 온도에서 형성된다.
- 2차 공기는 외부 튜브를 식혀 점화플러그의 열부하를 낮춘다.
- 더욱 낮은 압력강하가 버너에 걸쳐 일어나므로 연소공기 팬에 대한 부하가 낮아진다.
- 버너는 더욱 순환적인 공기 및 가스 압력 변동에 대처할 수 있다.
버너헤드 (9)로부터 뜨거운 가스는 반달 형태 튜브 형상의 화염확산기 (3)을 통하여 화장실 소각실 (2)로 전달된다. 가스는 본 튜브 개구들 (26) (도 2)을 통하여 유출된다. 개구들 (26)은 하향 지향되어 폐기물로 토출된다. 본 튜브는 작열되고 또한 복사를 통하여 열전달을 제공한다. 버너는 과잉공기로 작동되며 이는 뜨거운 가스가 충분한 산소를 함유하여 폐기물을 소각한다는 것을 의미한다. 본 조사 및 블로잉 (blowing) 조합에 의해 최소 가스를 이용하여 매우 효과적인 소각이 가능하다.
배기가스 및 배출: 버너 (9) 배기가스 및 폐기물 배기가스가 혼합되므로 촉매 (6)을 통과하는 배기량은 통상의 전기식 화장실과 비교하여 거의 2배이다. 소각실 (2)에서 형성되는 과잉압력을 방지하고 악취 가스 방출을 방지하기 위하여, 적합한 치수의 배출시스템이 필요하다. 도 1에서의 화장실은 팬/벤투리 시스템에 기반한 것이다. 고압팬 및 배출기에 기반한 시스템도 가능하며 만족스럽게 작동된다.
버너조절: 버너 (9)는 조절유닛 (미도시) 및 조합된 점화유닛/화염보호대와 함께 제어된다. 본 점화유닛은 조절유닛으로부터의 신호에 따라 화염을 점화 및 소화시키고 솔레노이드 밸브 (11)를 통하여 가스공급을 개방 및 닫는다. 화염 점화뿐 아니라, 점화유닛은 화염에서의 이온화를 감지하여 화염보호대로 기능한다. 화염이 소화되면, 점화유닛은 이를 기록하고 7초 후에 가스공급을 끊는다. 이는 위험 함량의 가스가 화장실로 유입되는 것을 방지한다 (화염이 없으면-가스는 없다).
소각실 (2) 온도는 열전요소에 의해 조절된다. 최대온도 540℃에 이르기까지 버너 (9)는 점화가 유지된다. 조절유닛에 있는 프로그램에 의해 조절된 일정시간 동안 본 온도가 유지된다. 본 일정시간 동안 버너 (9)는 간헐적으로 소화 및 점화되어 온도가 평균 약 520℃ 주위로 유지되도록 한다. 프로그램 시간이 종료되면, 버너 (9)는 소화된다. 방출팬 (5)만이 화장실이 식을 때까지 작동된다.

Claims (7)

  1. 가스버너 (9), 소각실 (2) 및 방출팬 (5)을 포함하는 화장실 소각시스템에 있어서, 버너 (9)는, 제1단에서 폐쇄되며 제2단에서 제1연소공기출구를 가지고 공기공급채널(17)과 연결되는 외부공기실(20), 제1단에 인접하게 최소한 하나의 공기공급개구(22)를 가지고 제2단에서 제2 연소가스출구를 가지는 외부실(20) 보다 더 작은 직경을 가지는 내부가스혼합실(21), 가스공급노즐(16), 및 제2 연소가스출구에 다공판 및/또는 스크린 형태의 역화방지시스템(23, 24, 25)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 화장실 소각시스템.
  2. 제1항에 있어서, 하향 개구들(26)을 가지는 반달 형태의 튜브 형상의 화염확산기(3)를 더욱 포함하며, 화염확산기는 소각실 (2)내에 장착되며 제2연소가스출구와 연결되는, 화장실 소각시스템.
  3. 제1항에 있어서, 다공판 형태의 제1 및 제2 체크 장벽들 (23, 24) 및 편직된 금속스크린으로 제조된 제3의 체크 장벽 (25)을 포함하는, 화장실 소각시스템.
  4. 제1항에 있어서, 내부실 (21)의 제2단 외부에 배치되는 점화플러그 (13)를 포함하는, 화장실 소각시스템.
  5. 제4항에 있어서, 점화플러그 (13)는 공기 및 가스 혼합물을 점화하며 이온화 화염보호대를 위한 센서로 기능하는, 화장실 소각시스템.
  6. 제1항에 있어서, 공기를 외부실 (20)로 전달하는 공급팬이 더욱 포함되는, 화장실 소각시스템.
  7. 화장실용 버너에 있어서,
    제1단에서 폐쇄되며 제2단에서 제1연소공기출구를 가지고 공기공급채널(17)과 연결되는 외부공기실(20), 제1단에 인접하게 최소한 하나의 공기공급개구를 가지고 제2단에서 제2 연소가스출구를 가지는 외부실(20) 보다 더 작은 직경을 가지는 내부가스혼합실(21), 가스공급노즐(16), 및 제2 연소가스출구 근처에 다공판 및/또는 스크린 형태의 역화방지시스템(23, 24, 25)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 화장실용 버너.
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