KR20140115831A - Plasma burner - Google Patents

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KR20140115831A
KR20140115831A KR1020130031021A KR20130031021A KR20140115831A KR 20140115831 A KR20140115831 A KR 20140115831A KR 1020130031021 A KR1020130031021 A KR 1020130031021A KR 20130031021 A KR20130031021 A KR 20130031021A KR 20140115831 A KR20140115831 A KR 20140115831A
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fuel nozzle
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KR1020130031021A
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이대훈
송영훈
김관태
이재옥
허민
강우석
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한국기계연구원
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Abstract

The object of the present invention is to provide a plasma burner for stabilizing the flame and increasing the processable fuel amount. A plasma burner according to an embodiment of the present invention includes: a first housing to supply a discharge air; electrodes installed on the inside of the first housing to set a discharge gap between the first housing; a first fuel nozzle installed in the first housing for supplying fuel to the discharge electrodes and for forming ignition flame by mixing with the discharge air; a second housing connected and extended to the first housing; a second fuel nozzle installed in the second housing for supplying fuel to the ignited flame; a third housing forming a space which is expanded farther than the second housing in the front of the second fuel nozzle; and an air nozzle installed in front of the second fuel nozzle for supplying air.

Description

플라즈마 버너 {PLASMA BURNER}Plasma Burner {PLASMA BURNER}

본 발명은 대유량의 연료를 처리하는 플라즈마 버너에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma burner for treating a large amount of fuel.

일반적으로 플라즈마 버너는 회전 아크를 기반으로 구성된다. 플라즈마 버너는 일측으로 방전 공기를 공급하고 방전 간극의 주위에 연료를 분사하여 플라즈마 방전으로 연료를 연소시킨다. 이 플라즈마 버너에서 유량은 방전 공기를 공급하는 통로의 크기 및 연료 공급 방식 등에 의하여 한정된다.Generally, a plasma burner is constructed based on a rotating arc. The plasma burner supplies the discharge air to one side and injects the fuel around the discharge gap to burn the fuel by the plasma discharge. In this plasma burner, the flow rate is limited by the size of the passage for supplying the discharge air, the fuel supply system, and the like.

본 발명의 목적은 처리 가능한 연료의 유량을 증대시키는 플라즈마 버너를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a plasma burner that increases the flow rate of the treatable fuel.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 버너는, 방전 공기를 공급하는 제1 하우징, 상기 제1 하우징에 내장되어 상기 제1 하우징과의 사이에 방전 간극을 설정하는 전극, 상기 제1 하우징에 설치되어 상기 방전 간극에 연료를 공급하고 상기 방전 공기를 혼합하여 착화 화염을 형성하는 제1 연료 노즐, 상기 제1 하우징에 확장 연결되는 제2 하우징, 상기 제2 하우징에 설치되어 착화된 화염에 연료를 공급하는 제2 연료 노즐, 상기 제2 연료 노즐의 전방에서 상기 제2 하우징 보다 확장된 공간을 형성하는 제3 하우징, 및 상기 제2 연료 노즐의 전방에 설치되어 공기를 공급하는 공기 노즐을 포함한다.A plasma burner according to an embodiment of the present invention includes a first housing for supplying discharge air, an electrode built in the first housing and setting a discharge gap between the first housing and the first housing, A first fuel nozzle which supplies fuel to the discharge gap and mixes the discharge air to form an ignition flame, a second housing extended to the first housing, a fuel supply unit A third housing forming a space which is larger than the second housing in front of the second fuel nozzle, and an air nozzle provided in front of the second fuel nozzle and supplying air.

상기 방전 간극은, 상기 제1 하우징의 원통부와 확장부의 경계에 형성될 수 있다.The discharge gap may be formed at a boundary between the cylindrical portion and the extended portion of the first housing.

상기 전극과 상기 원통부 사이 간격은 상기 방전 간극에 근접할수록 점진적으로 작아지고, 상기 전극과 상기 확장부 사이 간격은 상기 방전 간극에서 멀어질수록 점진적으로 커질 수 있다.The gap between the electrode and the cylindrical portion gradually decreases as the gap approaches the discharge gap, and the gap between the electrode and the enlarged portion gradually increases as the distance from the discharge gap increases.

상기 제1 연료 노즐은, 적어도 상기 제1 하우징의 직경 방향 일측에서 상기 제1 하우징의 내면에 원주 방향으로 연료를 분사하도록 설치될 수 있다.The first fuel nozzle may be installed to inject fuel in a circumferential direction at least at an inner side of the first housing at a radial side of the first housing.

상기 제1 연료 노즐은, 상기 제1 하우징의 직경 방향에 대하여 설정된 제1 각도로 경사지게 설치될 수 있다.The first fuel nozzle may be inclined at a first angle with respect to a radial direction of the first housing.

상기 제2 연료 노즐은, 적어도 상기 제2 하우징의 직경 방향 일측에서 상기 제2 하우징의 내면에 원주 방향으로 연료를 분사하도록 설치될 수 있다.The second fuel nozzle may be installed to inject fuel in a circumferential direction at least on the radially one side of the second housing to the inner surface of the second housing.

상기 제2 연료 노즐은, 상기 제2 하우징의 직경 방향에 대하여 설정된 제2 각도로 경사지게 설치될 수 있다.The second fuel nozzle may be inclined at a second angle that is set with respect to the radial direction of the second housing.

상기 공기 노즐은, 적어도 상기 제2 하우징의 직경 방향 일측에서 상기 확장부의 내면에 원주 방향으로 공기를 분사하도록 설치될 수 있다.The air nozzle may be installed to inject air in a circumferential direction at least on the radially inner side of the extension part at least on the radial direction side of the second housing.

상기 공기 노즐은, 상기 제2 하우징의 직경 방향에 대하여 설정된 제3 각도로 경사지게 설치될 수 있다.The air nozzle may be inclined at a third angle set with respect to the radial direction of the second housing.

상기 제3 하우징은 배기가스 라인에 연결되어, 상기 제2 하우징에서 배출되는 미연소 연료를 상기 배기가스에 포함된 공기로 연소시킬 수 있다.The third housing may be connected to an exhaust gas line to burn the unburned fuel discharged from the second housing with air contained in the exhaust gas.

상기 제3 하우징은, 복수의 통기공들을 구비한 관체를 내장하며, 상기 관체는, 상기 제3 하우징의 길이 방향에서 양단을 개방하고 직경 방향에서 상기 통기공으로 연결될 수 있다.The third housing houses a tubular body having a plurality of ventilating holes, and the tubular body may be connected to the ventilating hole in the radial direction by opening both ends in the longitudinal direction of the third housing.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 버너는, 방전 공기를 공급하는 제1 하우징, 상기 제1 하우징에 내장 설치되어 상기 제1 하우징과의 사이에 방전 간극을 설정하는 전극, 상기 제1 하우징에 확장 연결되는 제2 하우징, 상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징에 순차적으로 설치되어 상기 방전 간극 및 상기 방전 간극의 전방에 연료를 순차적으로 공급하는 복수의 연료 노즐, 상기 연료 노즐의 전방에서 상기 제2 하우징 보다 확장된 공간을 형성하는 제3 하우징, 및 상기 연료 노즐의 전방에서 공기를 공급하는 공기 노즐을 포함한다.A plasma burner according to an embodiment of the present invention includes a first housing for supplying discharge air, an electrode installed in the first housing to set a discharge gap between the first housing and the first housing, A plurality of fuel nozzles sequentially disposed in the first housing and the second housing to sequentially supply fuel to the discharge gap and the discharge gap in front of the fuel nozzle; A third housing forming an expanded space than the housing, and an air nozzle supplying air in front of the fuel nozzle.

이와 같이 본 발명의 일 실시예는, 제1, 제2 하우징에 복수의 연료 노즐(예를 들면, 제1, 제2 연료 노즐)을 설치하여 방전 공기와 연료로 착화 화염을 형성하고, 착화 화염에 추가로 분사되는 연료를 미립화 증발시킨 후, 미립화 증발된 연료에 공기 노즐로 분사된 공기를 반응시켜 제3 하우징의 확장된 공간에서 화염을 더 형성하므로 처리 가능한 연료의 유량을 증대시킬 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, a plurality of fuel nozzles (for example, first and second fuel nozzles) are provided in the first and second housings to form an ignition flame with the discharge air and fuel, It is possible to increase the flow rate of the processable fuel by further reacting the air injected by the air nozzle to the atomized and vaporized fuel to form a flame in the expanded space of the third housing.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 버너의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 버너의 단면도이다.1 is an exploded perspective view of a plasma burner according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along a line II-II in Fig.
3 is a sectional view taken along the line III-III in Fig.
4 is a sectional view taken along the line IV-IV in Fig.
5 is a cross-sectional view of a plasma burner according to a second embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 버너의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 버너(100)는 제1 하우징(10), 제2 하우징(20), 제3 하우징(30), 전극(50), 제1, 제2 연료 노즐(61, 62) 및 공기 노즐(70)을 포함한다.FIG. 1 is an exploded perspective view of a plasma burner according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along a line II-II in FIG. 1 and 2, a plasma burner 100 according to a first embodiment of the present invention includes a first housing 10, a second housing 20, a third housing 30, an electrode 50, First and second fuel nozzles 61 and 62, and an air nozzle 70.

예를 들면, 제1 하우징(10)은 원통부(11)와 원통부(11)의 일측 단부에서 점진적으로 확대되는 확장부(12)를 포함한다. 원통부(11)에 방전 공기를 공급하는 공기 공급 포트(13)를 구비한다. 이 확장부(12)에는 연료를 공급하는 제1 연료 노즐(61)이 설치된다.For example, the first housing 10 includes a cylindrical portion 11 and an enlarged portion 12 that gradually expands at one side end of the cylindrical portion 11. And an air supply port (13) for supplying discharge air to the cylindrical portion (11). A first fuel nozzle (61) for supplying fuel is provided in the extension part (12).

제2 하우징(20)은 제1 하우징(10)의 확장부(12)에 연결되며, 이때, 확장부(12)에 대응하여 확장 형성된다. 이 제2 하우징(20)에는 연료를 공급하는 제2 연료 노즐(62)이 설치된다.The second housing 20 is connected to the extended portion 12 of the first housing 10 and is extended to correspond to the extended portion 12 at this time. The second housing 20 is provided with a second fuel nozzle 62 for supplying fuel.

제1, 제2 하우징(10, 20)은 외측에 구비되는 플랜지(14, 24)를 서로 마주하여, 플랜지(14, 24)를 볼트(15), 너트(25)로 체결함으로써, 서로 연결된다. 이때, 제1 하우징(10)의 내면과 제2 하우징(20)의 내면은 전극(50)에서 멀어지면서 점진적으로 확장되는 구조를 가지고 경사면으로 연결된다.The first and second housings 10 and 20 are connected to each other by fastening the flanges 14 and 24 with the bolts 15 and the nuts 25 with the flanges 14 and 24 provided on the outside facing each other . At this time, the inner surface of the first housing 10 and the inner surface of the second housing 20 are connected to the inclined surface with a structure gradually expanding away from the electrode 50.

전극(50)은 제1 하우징(10)에 내장되어 제1 하우징(10)과의 사이에 방전 간극(G)을 설정한다. 이를 위하여, 전극(50)은 장착부(40)에 장착된다.The electrode 50 is embedded in the first housing 10 to set a discharge gap G between itself and the first housing 10. For this purpose, the electrode 50 is mounted on the mounting portion 40.

장착부(40)는 제1 하우징(10)의 원통부(11)의 단부에 결합되어 원통부(11)의 단부를 밀폐하며, 원통부(11)의 내부와 외부에 걸쳐서 설치된다. 장착부(40)는 외주면에 결합홈(41)을 형성하고, 제1 하우징(10)은 결합홈(41)에 결합되는 돌출부(101)를 구비한다.The mounting portion 40 is attached to an end portion of the cylindrical portion 11 of the first housing 10 to seal the end portion of the cylindrical portion 11 and is installed over the inside and outside of the cylindrical portion 11. The mounting portion 40 has an engaging groove 41 formed on an outer circumferential surface thereof and the first housing 10 has a protruding portion 101 engaging with the engaging groove 41.

따라서 장착부(40)와 원통부(11)의 일측은 결합홈(41)과 돌출부(101)에 의하여 밀폐되고, 장착부(40)와 원통부(11) 사이는 통로(P)를 형성한다. 통로(P)는 기체 공급 포트(13)에 연결되어 방전 공기를 제1 하우징(10)과 전극(50) 사이로 공급한다. 통로(P)는 방전 공기의 유량을 설정한다.Therefore, one side of the mounting portion 40 and the cylindrical portion 11 is sealed by the engagement groove 41 and the projection 101, and a passage P is formed between the mounting portion 40 and the cylindrical portion 11. [ The passage P is connected to the gas supply port 13 to supply the discharge air between the first housing 10 and the electrode 50. The passage P sets the flow rate of the discharge air.

전극(50)은 절연재(51)를 개재하여 장착부(40)의 내측 단부에 설치된다. 이때, 장착부(40)와 절연재(51)는 기밀 구조를 형성하여 장착부(40)와 절연재(51) 사이로 방전 공기의 누출을 방지한다. 또한 전극(50)과 제1 하우징(10) 사이에 방전 간극(G)을 설정한다. 방전 간극(G)은 원통부(11)와 확장부(12)의 경계에 형성된다.The electrode (50) is provided at the inner end of the mounting portion (40) via the insulating material (51). At this time, the mounting portion 40 and the insulating material 51 form a gas-tight structure to prevent leakage of the discharge air between the mounting portion 40 and the insulating material 51. Further, a discharge gap G is set between the electrode 50 and the first housing 10. The discharge gap G is formed at the boundary between the cylindrical portion 11 and the expanded portion 12.

장착부(40)의 내측에 구비되는 전선(52)을 통하여 방전을 위한 고전압(HV)이 전극(50)에 인가된다. 전극(50)에 대응하는 제1 하우징(10)은 접지된다. 따라서 제1 하우징(10)의 내면과 전극(50)의 외면 사이에 방전을 위한 고전압이 설정된다.A high voltage (HV) for discharging is applied to the electrode 50 through the electric wire 52 provided inside the mounting portion 40. The first housing 10 corresponding to the electrode 50 is grounded. Therefore, a high voltage for discharging is set between the inner surface of the first housing 10 and the outer surface of the electrode 50.

예를 들면, 전극(50)은 타원체로 형성되며, 타원체는 제1 하우징(10)의 내측에서 원통부(11)와 확장부(12)의 경계에 대응한다. 따라서 전극(50)과 원통부(11) 사이 간격은 방전 간극(G)에 근접할수록 점진적으로 작아지고, 전극(50)과 확장부(12) 사이 간격은 방전 간극(G)에서 멀어질수록 점진적으로 커진다.For example, the electrode 50 is formed of an ellipsoid, and the ellipsoid corresponds to the boundary between the cylindrical portion 11 and the expanded portion 12 on the inner side of the first housing 10. The gap between the electrode 50 and the cylindrical portion 11 gradually decreases as the distance from the gap G approaches the discharge gap G and the distance between the electrode 50 and the enlarged portion 12 gradually increases as the distance from the discharge gap G increases .

공기 노즐(70)은 제1, 제2 연료 노즐(61, 62)의 전방에 설치되어, 공기를 공급한다. 따라서 공기 노즐(70)은 도시된 바와 같이, 제2 하우징(20)에 설치되며, 도시하지 않았지만 제3 하우징(30)에 설치될 수도 있다. 공기 노즐(70)은 공기의 유량을 추가로 설정한다.The air nozzle 70 is provided in front of the first and second fuel nozzles 61 and 62 to supply air. Accordingly, the air nozzle 70 is installed in the second housing 20, as shown in the figure, and may be installed in the third housing 30, though not shown. The air nozzle 70 further sets the flow rate of the air.

제1 연료 노즐(61)은 방전 간극(G)에 연료를 공급하여 방전 공기와 혼합되어 착화 화염을 형성한다. 제2 연료 노즐(62)은 착화된 화염에 연료를 공급하여 미립화 증발시킨다. 제2 연료 노즐(62)은 제1 연료 노즐(61)에 의하여 설정되는 연료량을 추가로 설정한다.The first fuel nozzle 61 supplies fuel to the discharge gap G to mix with the discharge air to form an ignition flame. The second fuel nozzle 62 supplies fuel to the ignited flame to atomize and evaporate. The second fuel nozzle 62 further sets the amount of fuel set by the first fuel nozzle 61. [

제3 하우징(30)은 제2 하우징(20)의 단부에서 제2 하우징(20)보다 확장된 공간을 형성하여 연결된다. 또한 도시하지 않았지만 제3 하우징과 제2 하우징의 연결은 제1 하우징과 제2 하우징에서와 같이 플랜지로 연결될 수 있다.The third housing 30 is connected at an end of the second housing 20 by forming a space which is larger than the second housing 20. Although not shown, the connection between the third housing and the second housing may be connected by a flange as in the first housing and the second housing.

공기 노즐(70)은 제2 연료 노즐(62)의 전방에서 공기를 추가 공급하여, 미립화 증발된 연료와 공기를 반응시켜 더 형성되는 화염을 제3 하우징(30)의 공간으로 분출할 수 있게 한다. 따라서 처리 가능한 연료의 유량이 증대될 수 있다.The air nozzle 70 further supplies air in front of the second fuel nozzle 62 to react the atomized vaporized fuel with the air to jet the further formed flame into the space of the third housing 30 . Thus, the flow rate of the processable fuel can be increased.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도이다. 도 3을 참조하면, 제1 연료 노즐(61)은 제1 하우징(10)에 설치되어 방전 간극(G) 및 그 주위에 연료를 공급한다.3 is a sectional view taken along the line III-III in Fig. Referring to FIG. 3, the first fuel nozzle 61 is installed in the first housing 10 to supply the fuel to the discharge gap G and its surroundings.

예를 들면, 제1 연료 노즐(61)은 1쌍으로 형성되어 확장부(12)의 직경 방향 양측에서 확장부(12)의 내면에 원주 방향으로 연료를 분사하도록 설치된다. 즉 제1 연료 노즐(61)은 확장부(12) 내면의 접선 방향 또는 접선에 교차하는 설정각(θ11) 방향으로 연료를 분사한다.For example, the first fuel nozzles 61 are formed as a pair and are installed to inject fuel in the circumferential direction on the inner surface of the expanded portion 12 on both sides in the radial direction of the expanded portion 12. That is, the first fuel nozzle 61 injects the fuel in the tangential direction on the inner surface of the expansion portion 12 or in the direction of the set angle? 11 intersecting the tangential line.

따라서 제1 연료 노즐(61)에서 분사된 연료는 방전 간극(G) 및 이의 전방에 분사되어 공급되는 방전 공기와 혼합되면서 제1 하우징(10)과 전극(50) 사이에 인가되는 고전압에 의하여 플라즈마를 발생시키면서 착화 화염을 형성한다. 이때 제1 연료 노즐(61)은 확장부(12) 내에서 원주 방향으로 스월을 발생시키므로 연료와 방전 공기의 균일한 혼합을 가능하게 한다.The fuel injected from the first fuel nozzle 61 is mixed with the discharge gap G and the discharge air supplied to the front of the discharge gap G so that the plasma is generated by the high voltage applied between the first housing 10 and the electrode 50 To form an ignition flame. At this time, the first fuel nozzle 61 generates a swirl in the circumferential direction within the expansion portion 12, thereby enabling uniform mixing of the fuel and the discharge air.

또한, 제1 연료 노즐(61)은 확장부(12)의 직경 방향에 대하여 설정된 제1 각도(θ1)로 경사지게 설치될 수 있다(도 2 참조). 따라서 제1 연료 노즐(61)에서 분사되는 연료는 확장부(12) 내에서 원주 방향으로 스월을 발생시키면서 동시에 확장부(12)의 길이 방향으로 분사력을 발생시킨다. 따라서 제1 하우징(10)에서 토출되는 착화 화염은 제2 하우징(20)을 향하여 고속으로 토출될 수 있다.Further, the first fuel nozzle 61 may be inclined at a first angle? 1 set with respect to the radial direction of the expansion portion 12 (see FIG. 2). Accordingly, the fuel injected from the first fuel nozzle 61 generates a swirl in the circumferential direction within the expansion part 12, and at the same time, generates a spraying force in the longitudinal direction of the expansion part 12. Accordingly, the ignition flames ejected from the first housing 10 can be ejected at a high speed toward the second housing 20.

다시 도 2 및 도 4를 참조하면, 제2 연료 노즐(62)은 제2 하우징(20)의 직경 방향 양측에서 제2 하우징(20)의 내면에 원주 방향으로 연료를 분사하도록 설치된다. 즉 제2 연료 노즐(62)은 제2 하우징(20) 내면의 접선 방향 또는 접선에 교차하는 설정각(θ12) 방향으로 연료를 분사한다(도 4 참조).Referring again to FIGS. 2 and 4, the second fuel nozzle 62 is installed to inject fuel in the circumferential direction on the inner surface of the second housing 20 on both sides in the radial direction of the second housing 20. That is, the second fuel nozzle 62 injects the fuel in the tangential direction of the inner surface of the second housing 20 or the direction of the set angle? 12 intersecting the tangent line (see FIG. 4).

따라서 제2 연료 노즐(62)은 착화 화염이 진행되는 전방에 설치되어 착화 화염에 연료를 공급하여, 추가로 공급되는 연료를 미립화 및 증발시킬 수 있게 한다. 이때 제2 연료 노즐(62)은 제2 하우징(20) 내에서 원주 방향으로 스월을 발생시키므로 연료와 착화 화염의 균일한 혼합을 가능하게 한다.Therefore, the second fuel nozzle 62 is installed in front of the ignition flame to supply fuel to the ignition flame, thereby enabling further atomization and evaporation of the fuel to be supplied. At this time, the second fuel nozzle 62 generates a swirl in the circumferential direction in the second housing 20, thereby enabling uniform mixing of the fuel and the ignition flame.

또한 제2 연료 노즐(62)은 제2 하우징(20)의 직경 방향에 대하여 설정된 제2 각도(θ2)로 경사지게 설치된다(도 2 참조). 따라서 제2 연료 노즐(62)에서 분사되는 연료는 제2 하우징(20) 내에서 원주 방향으로 스월을 발생시키면서 동시에 제2 하우징(20)의 길이 방향으로 분사력을 발생시킨다. 따라서 제2 하우징(20)에서 토출되는 착화 화염과 미립화 및 증발되는 연료는 제3 하우징(30)을 향하여 고속으로 토출될 수 있다.Further, the second fuel nozzle 62 is inclined at a second angle? 2 set with respect to the radial direction of the second housing 20 (see FIG. 2). Accordingly, the fuel injected from the second fuel nozzle 62 generates a swirling force in the circumferential direction in the second housing 20 while generating a spraying force in the longitudinal direction of the second housing 20. Accordingly, the ignition flame discharged from the second housing 20 and the fuel atomized and evaporated can be discharged toward the third housing 30 at high speed.

도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 단면도이다. 도 4를 참조하면, 공기 노즐(70)은 제2 연료 노즐(62)의 전방에 설치되어 플라즈마 방전으로 발생된 착화 화염에 의하여 미립화 및 증발되어 제2 하우징(20)으로부터 토출되는 연료에 공기를 공급한다.4 is a sectional view taken along the line IV-IV in Fig. Referring to FIG. 4, the air nozzle 70 is disposed in front of the second fuel nozzle 62, and is atomized and evaporated by the ignition flame generated by the plasma discharge, so that air is supplied to the fuel discharged from the second housing 20 Supply.

예를 들면, 공기 노즐(70)은 1쌍으로 형성되어 제2 하우징(20)의 직경 방향 양측에서 제2 하우징(20)의 내면에 원주 방향으로 공기를 분사하도록 설치된다. 즉 공기 노즐(70)은 제2 하우징(20) 내면의 접선 방향 또는 접선에 교차하는 설정각(θ13) 방향으로 연료를 분사한다.For example, the air nozzles 70 are formed as a pair and are installed to inject air in the circumferential direction on the inner surface of the second housing 20 on both sides in the radial direction of the second housing 20. That is, the air nozzle 70 injects the fuel in the tangential direction of the inner surface of the second housing 20 or in the direction of the set angle? 13 intersecting the tangential line.

따라서 공기 노즐(70)에서 분사된 공기는 제2 하우징(20) 내에서 착화 화염과 미립화 및 증발된 연료의 외곽으로 분사되고, 제3 하우징(30)에서 착화 화염, 미립화 및 증발된 연료와 혼합되어 더 연소 작용하여 화염을 형성하고 유지시킨다. 이때 공기 노즐(70)은 제2 하우징(20) 내에서 원주 방향으로 스월을 발생시키므로 착화 화염, 미립화 및 증발된 연료와 공기의 균일한 혼합을 가능하게 한다.Therefore, the air injected from the air nozzle 70 is injected into the outer portion of the ignition flame and atomized and evaporated fuel in the second housing 20, and mixed with the ignition flame, atomized and evaporated fuel in the third housing 30 So that the flame is formed and maintained. At this time, the air nozzle 70 generates a swirl in the circumferential direction in the second housing 20, thereby enabling uniform mixing of the ignition flame, atomization, and evaporated fuel and air.

또한, 공기 노즐(70)은 제2 하우징(20)의 직경 방향에 대하여 설정된 제3 각도(θ3)로 경사지게 설치된다(도 2 참조). 이와 같이, 공기 노즐(70)의 제3 각도(θ3)는 제2 하우징(20)에 공기 노즐(70)을 수직한 상태로 고정될 수 있다. Further, the air nozzle 70 is provided so as to incline at a third angle? 3 set with respect to the radial direction of the second housing 20 (see FIG. 2). The third angle? 3 of the air nozzle 70 can be fixed in a state where the air nozzle 70 is perpendicular to the second housing 20.

따라서 공기 노즐(70)에서 분사되는 공기는 제2 하우징(20) 내에서 원주 방향으로 스월을 발생시키면서 동시에 제2 하우징(20)의 길이 방향으로 분사력을 발생시킨다. 따라서 제2 하우징(20)에서 토출되는 착화 화염과 미립화 및 증발된 연료는 제3 하우징(30)의 확대된 공간에 고속으로 토출될 수 있다.Accordingly, the air injected from the air nozzle 70 generates swirl in the circumferential direction in the second housing 20, and at the same time, generates a spraying force in the longitudinal direction of the second housing 20. Therefore, the ignition flame discharged from the second housing 20 and the fuel atomized and evaporated can be discharged at high speed into the enlarged space of the third housing 30. [

도시하지는 않았지만, 공기 노즐은 제3 각도를 조절할 수 있는 구조로 제2 하우징에 설치될 수 있다. 화염의 위치와 길이에 따라 공기 노즐의 분사 방향, 즉 제3 각도가 조절되어 연소 특성을 최적화할 수 있다.Although not shown, the air nozzle may be installed in the second housing with a structure capable of adjusting the third angle. The injection direction of the air nozzle, that is, the third angle is adjusted according to the position and length of the flame, so that the combustion characteristic can be optimized.

예를 들면, 제3 각도가 크게 설정되면, 배기가스의 유입 방향으로 화염을 형성할 수 있다. 또한, 제3 각도가 작게 설정되면, 확장된 제3 하우징(30)의 이전(제2 하우징(20) 내)에서 연소를 촉진할 수 있다.For example, when the third angle is set to be large, the flame can be formed in the direction in which the exhaust gas flows. Further, when the third angle is set to be small, combustion can be promoted in the previous (in the second housing 20) of the extended third housing 30.

이와 같은 플라즈마 버너(100)는 제1 연료 노즐(61)에 더하여, 제2 연료 노즐(62)과 공기 노즐(70)을 구비하므로 연료의 처리량을 증대시킬 수 있다. 편의상, 제1 실시예는 연료 노즐로 2개의 제1, 제2 연료 노즐(62)을 예시하고 있으나, 더 많은 개수의 연료 노즐을 구비할 수 있다.The plasma burner 100 has the second fuel nozzle 62 and the air nozzle 70 in addition to the first fuel nozzle 61, so that the throughput of the fuel can be increased. For convenience, the first embodiment illustrates two first and second fuel nozzles 62 with fuel nozzles, but may include a greater number of fuel nozzles.

이하 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 제1 실시예와 비교하여 동일한 구성에 대하여 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described. The same configuration as that of the first embodiment will be omitted and different configurations will be described.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 버너의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 제2 실시예에 따른 플라즈마 버너(200)는 제1 실시예의 플라즈마 버너(100)의 제3 하우징(30)에 배기가스 라인(80)을 더 연결하여 구성된다.5 is a cross-sectional view of a plasma burner according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the plasma burner 200 according to the second embodiment is constructed by further connecting an exhaust gas line 80 to the third housing 30 of the plasma burner 100 of the first embodiment.

제3 하우징(30)은 배기가스 라인(80)에 연결되어, 제2 하우징(20)에서 배출되는 화염에 포함된 미연소 연료를 배기가스에 포함된 공기로 더 연소시킬 수 있게 한다.The third housing 30 is connected to the exhaust gas line 80 so as to further burn the unburned fuel contained in the flame discharged from the second housing 20 into the air contained in the exhaust gas.

배기가스 라인(80)은 제3 하우징(30)에 복수의 유입구(81)로 연결되어, 제3 하우징(30)으로 내부로 배기가스의 과도한 유입을 방지한다. 또한 제3 하우징(30)은 내부 공간에 복수의 통기공들(31)을 구비한 관체(32)를 내장한다. 관체(32)는 제3 하우징(30)의 길이 방향에서 양단을 개방하여 제2 하우징(20) 내부에서 화염 및 배기가스의 흐름을 가능하게 하고, 직경 방향에서 내부와 외부를 통기공(31)으로 연결한다.The exhaust gas line 80 is connected to the third housing 30 by a plurality of inlets 81 to prevent excessive inflow of exhaust gas into the third housing 30. In addition, the third housing 30 houses a tubular body 32 having a plurality of ventilation holes 31 in its inner space. The tubular body 32 opens both ends in the longitudinal direction of the third housing 30 to enable flame and exhaust gas to flow inside the second housing 20, .

따라서 배기가스 라인(80)으로 공급되는 엔진의 배기가스는 유입구(81)를 통하여 제3 하우징(30)으로 유입되고, 관체(32)의 통기공들(31)을 통하여 관체(32)의 내부로 유입된다. 이때 배기가스의 유입량이 제어되어 화염에 포함된 미연소 연료가 안정적으로 연소될 수 있다.The exhaust gas of the engine supplied to the exhaust gas line 80 flows into the third housing 30 through the inlet port 81 and flows into the inside of the tubular body 32 through the air vents 31 of the tubular body 32 Lt; / RTI > At this time, the inflow amount of the exhaust gas is controlled so that the unburned fuel contained in the flame can be stably burned.

즉 관체(32)의 통기공들(31)은 배기가스의 유입 경로를 다변화하여 배기가스의 유속을 낮추어, 대용량 적용 조건에 따라 배기가스가 과도하게 유입되는 것을 방지하여 관체(32) 내에서 화염을 안정화시킬 수 있다. 공기 노즐(70)에 더하여, 관체(32) 및 통기공들(31)은 화염의 추가적인 안정을 구현한다.In other words, the air vents 31 of the tubular body 32 vary the inflow path of the exhaust gas to lower the flow rate of the exhaust gas to prevent the exhaust gas from being excessively introduced according to the large capacity application conditions, Can be stabilized. In addition to the air nozzle 70, the tubular body 32 and the air vents 31 provide additional stability of the flame.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

10: 제1 하우징 11: 원통부
12: 확장부 13: 공기 공급 포트
14, 24: 플랜지 15: 볼트
20: 제2 하우징 25: 너트
30: 제3 하우징 31: 통기공
32: 관체 40: 장착부
41: 결합홈 50: 전극
51: 절연재 52: 전선
61, 62: 제1, 제2 연료 노즐 70: 공기 노즐
80: 배기가스 라인 81: 유입구
100, 200: 플라즈마 버너 101: 돌출부
G: 방전 간극 P: 통로
θ1, θ2, θ3: 제1, 제2, 제3 각도 θ11, θ12, θ13: 설정각10: first housing 11: cylindrical portion
12: extension part 13: air supply port
14, 24: flange 15: bolt
20: second housing 25: nut
30: third housing 31: vent hole
32: tube 40:
41: coupling groove 50: electrode
51: Insulation material 52: Wires
61, 62: first and second fuel nozzles 70: air nozzle
80: exhaust gas line 81: inlet
100, 200: Plasma burner 101: Projection
G: discharge gap P: passage
? 1,? 2,? 3: first, second and third angles? 11,? 12,? 13:

Claims (12)

방전 공기를 공급하는 제1 하우징;
상기 제1 하우징에 내장되어 상기 제1 하우징과의 사이에 방전 간극을 설정하는 전극;
상기 제1 하우징에 설치되어 상기 방전 간극에 연료를 공급하고 상기 방전 공기와 혼합하여 착화 화염을 형성하는 제1 연료 노즐;
상기 제1 하우징에 확장 연결되는 제2 하우징;
상기 제2 하우징에 설치되어 착화된 화염에 연료를 공급하는 제2 연료 노즐;
상기 제2 연료 노즐의 전방에서 상기 제2 하우징 보다 확장된 공간을 형성하는 제3 하우징; 및
상기 제2 연료 노즐의 전방에 설치되어 공기를 공급하는 공기 노즐
을 포함하는 플라즈마 버너.
A first housing for supplying discharge air;
An electrode embedded in the first housing to set a discharge gap between the first housing and the first housing;
A first fuel nozzle installed in the first housing to supply fuel to the discharge gap and mix with the discharge air to form an ignition flame;
A second housing extending to the first housing;
A second fuel nozzle installed in the second housing and supplying fuel to the ignited flame;
A third housing forming an expanded space in front of the second fuel nozzle, the third housing being larger than the second housing; And
An air nozzle provided in front of the second fuel nozzle for supplying air,
≪ / RTI >
제1항에 있어서,
상기 방전 간극은,
상기 제1 하우징의 원통부와 확장부의 경계에 형성되는 플라즈마 버너.
The method according to claim 1,
The discharge gap
Wherein the first and second housings are formed at the boundary between the cylindrical portion and the extended portion of the first housing.
제2항에 있어서,
상기 전극과 상기 원통부 사이 간격은 상기 방전 간극에 근접할수록 점진적으로 작아지고,
상기 전극과 상기 확장부 사이 간격은 상기 방전 간극에서 멀어질수록 점진적으로 커지는 플라즈마 버너.
3. The method of claim 2,
Wherein the gap between the electrode and the cylindrical portion gradually decreases as the gap approaches the discharge gap,
Wherein a gap between the electrode and the extension portion gradually increases as the distance from the discharge gap increases.
제1항에 있어서,
상기 제1 연료 노즐은,
적어도 상기 제1 하우징의 직경 방향 일측에서 상기 제1 하우징의 내면에 원주 방향으로 연료를 분사하도록 설치되는 플라즈마 버너.
The method according to claim 1,
Wherein the first fuel nozzle
Wherein at least a radial direction of the first housing is arranged to inject fuel in a circumferential direction on the inner surface of the first housing.
제4항에 있어서,
상기 제1 연료 노즐은,
상기 제1 하우징의 직경 방향에 대하여 설정된 제1 각도로 경사지게 설치되는 플라즈마 버너.
5. The method of claim 4,
Wherein the first fuel nozzle
Wherein the first and second housings are inclined at a first angle with respect to the radial direction of the first housing.
제4항에 있어서,
상기 제2 연료 노즐은,
적어도 상기 제2 하우징의 직경 방향 일측에서 상기 제2 하우징의 내면에 원주 방향으로 연료를 분사하도록 설치되는 플라즈마 버너.
5. The method of claim 4,
Wherein the second fuel nozzle
And is arranged to inject fuel in a circumferential direction on at least a radial side of the second housing to the inner surface of the second housing.
제6항에 있어서,
상기 제2 연료 노즐은,
상기 제2 하우징의 직경 방향에 대하여 설정된 제2 각도로 경사지게 설치되는 플라즈마 버너.
The method according to claim 6,
Wherein the second fuel nozzle
Wherein the first and second housings are inclined at a second angle that is set with respect to the radial direction of the second housing.
제6항에 있어서,
상기 공기 노즐은
적어도 상기 제2 하우징의 직경 방향 일측에서 상기 확장부의 내면에 원주 방향으로 공기를 분사하도록 설치되는 플라즈마 버너.
The method according to claim 6,
The air nozzle
Wherein at least a radial side of the second housing is arranged to inject air in a circumferential direction on the inner surface of the extension portion.
제7항에 있어서,
상기 공기 노즐은,
상기 제2 하우징의 직경 방향에 대하여 설정된 제3 각도로 경사지게 설치되는 플라즈마 버너.
8. The method of claim 7,
The air nozzle
Wherein the first and second housings are inclined at a third angle that is set with respect to the radial direction of the second housing.
제1항에 있어서,
상기 제3 하우징은 배기가스 라인에 연결되어,
상기 제2 하우징에서 배출되는 미연소 연료를 상기 배기가스에 포함된 공기로 연소시키는 플라즈마 버너.
The method according to claim 1,
The third housing is connected to an exhaust gas line,
And burning the unburned fuel discharged from the second housing with air contained in the exhaust gas.
제10항에 있어서,
상기 제3 하우징은,
복수의 통기공들을 구비한 관체를 내장하며,
상기 관체는,
상기 제3 하우징의 길이 방향에서 양단을 개방하고 직경 방향에서 상기 통기공으로 연결되는 라즈마 버너.
11. The method of claim 10,
The third housing may include:
A tubular body having a plurality of vent holes is built in,
The tubular body,
Wherein both ends of the third housing are opened in a longitudinal direction of the third housing and connected to the air holes in the radial direction.
방전 공기를 공급하는 제1 하우징;
상기 제1 하우징에 내장 설치되어 상기 제1 하우징과의 사이에 방전 간극을 설정하는 전극;
상기 제1 하우징에 확장 연결되는 제2 하우징;
상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징에 순차적으로 설치되어 상기 방전 간극 및 상기 방전 간극의 전방에 연료를 순차적으로 공급하는 복수의 연료 노즐;
상기 연료 노즐의 전방에서 상기 제2 하우징 보다 확장된 공간을 형성하는 제3 하우징; 및
상기 연료 노즐의 전방에서 공기를 공급하는 공기 노즐
을 포함하는 플라즈마 버너.A first housing for supplying discharge air;
An electrode installed in the first housing to set a discharge gap between the first housing and the first housing;
A second housing extending to the first housing;
A plurality of fuel nozzles sequentially disposed in the first housing and the second housing to sequentially supply fuel in front of the discharge gap and the discharge gap;
A third housing which forms an expanded space in front of the fuel nozzle in the second housing; And
An air nozzle for supplying air in front of the fuel nozzle
≪ / RTI >
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