KR830001630B1 - 액체연료 연소기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

액체연료 연소기

제1도는 본 발명 실시예의 요부 단면도.

제2도는 본 발명의 다른 실시예의 요부 단면도.

제3도는 1차 공기유량을 조절하므로서 얻어지는 연료기화량과, 2차 공기의 합계유량을 조절하므로서 연소량을 변화시킨 경우의 공기·연료비율의 변하를 표시한 그래프.

제4도는 연소량에 대한 배기가스속의 일산화탄소와 탄산가스 농도를 표시한 그래프.

본 발명은 액체연료 연소기에 관한 것이다.

종래, 석유 등의 액체연료를 사용하는 액체연료 연소기에 있어서는, 연소량의 조절은 연소공급량을 조절하므로서 행하여지고 있었다.

이들의 조절장치로서는 예를 들면 밸브기구를 주체로 하는 것, 구동력 또는 구동동작 속도를 가변할 수 있는 연료공급펌프를 주체로 하는 것, 회전속도를 가변할 수 있는 원심식 무화기구를 주체로 하는 것 등이 종래부터 실용 혹은 제안되어 왔으나. 어느 경우도 그 조절장치는 그 주요한 기능 부분이 연료에 접촉하는 것을 피할 수 없고, 따라서 연료 속에 혼재하고 있는 수분이나 연료일부의 변질로 생성된 유기산 등에 의해서 부식되거나, 혹은 연료속의 분리성의 점착에 의해서 동작불량이 일어나거나 하는 등의 문제가 생기기 쉬운 결점이 있었다.

또, 상기와 같은 조절장치의 부착부에서 연료가 새는 일이 일어나기 쉬운 결점도 있었다.

또한, 이 부분의 유지도 어렵다는 결점도 있었다.

다음에, 연소를 이상적으로 행하고, 높은 연소효율과, 청정하여 일산화탄소나 그을음이 적은 배기가스, 및 높은 열교환효율을 얻기 위해서는, 일정한 공기·연료비를 유지하는 것이 바람직하다는 것은 널리 알려진 바와 같으나, 실제로는 연소량을 무단하게 변화시키는 것이 가능하고, 또한 연소량의 변화에 관계없이 대체로 일정한 공기·연료비를 유지하는 것은 극히 곤란하다고 되어 있으며, 경제적으로 실용할 수 있는 것은 볼 수 없었다.

또한, 이상적인 환경하에서 양호한 연소상황이 얻어지는 액체연료 연소기에 있어서도, 실용에 있어서는 공기취입구 또는 배기가스 배출고에서 초래되는 외부의 풍압의 영향을 받았을 경우, 혹은 어떠한 이유에 의해 기체유로의 저항이 변화된 경우 등에는, 공기공급량이 최적치로부터 변동되고, 그 결과 연소의 질적 상황을 악화시킨채 사용되는 일이 많았다.

여기서 말하는 연소의 질적악화라 함은 예를 들면 일산화탄소 등의 유독성분을 많이 함유한 가스를 배출하는 것, 그을음이 많이 발생하는 것, 발생된 그을음이 열교환기에 퇴적해서 열교환효율을 저하시키는 것, 발생된 그을음이 배기가스 유로에 퇴적해서 유로저항을 증대하고, 2차적으로 공기공급량을 감소하고, 가속적으로 연소상황을 악화시키는 것 등을 말한다.

그래서 본 발명의 제1의 목적은 연소량의 조절이 용이하고 종래의 제결점을 해소한 액체연료 연소기를 제공함에 있다.

본 발명의 제2의 목적은 연소량을 조절하였을 경우도 광범위에 결쳐 대체로 일정한 공기·연료비를 차등적으로 유지하는 액체연료 연소기를 제공함에 있다.

본 발명의 제3의 목적은 외부의 바람의 영향 등이 실용시에 미치는 환경조건하에 있어서도 자동적을 양호한 연소상황을 유지하는 액체연료 연소기를 제공함에 있다.

이하 본 발명의 실시예를 도면에 따라 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명 실시예의 요부 단면도, 또 제2도는 본 발명의 다른 실시예의 요부 단면도이다.

이들의 실시예는 길죽한 직선형상의 연소부를 형성하는 액체연료 연소기이며, 제1도 및 제2도는 길이직선방향의 대략 중앙의 종단면도로 표시한 것이다.

먼저 제1도에 있어서, (1)은 적당한 내열성재질 예를 들면 실리카 알루미나계의 내화물에 의해서 형성되는 다공체로서, 그 일부에 연료기화부분(1a), 또 다른 일부에 연료수급부분(1b)을 가지고 있으며, 또한 1차공기가 통과하기 위한 복수개의 1차 공기구멍(1)을 형성한 것이다.

(2)는 한쌍의 흡상재로서, 연료를 흡상하기에 적합한 재질에 의해 형성되어 있으며, 그 하부는 보조탱크(3)의 액체연료 예를 들면 석유에 침지되어 있고, 그 상부는 다공체(1)의 연료수습부분(1b)에 밀착되어 있다.

(4)는 연공급관이고, 도시되어 있지 않는 주탱크로부터 보조탱크(3)에 석유를 공급하는 통로로서 착설된 것이다. 즉, 도시되어 있지 않는 주탱크속의 석유는 먼저 연료공급관(4)을 통하여 보조탱크(3)에 들어가, 흡재(2)에 흡상되어서 다공체(1)의 연료수급부분(1b)을 지나서, 그후 연료기화부분(1a)에 이르도록 되어 있다.

(5)는 공기공급관이고, 도시되어 있지 않는 송풍기에 통하고 있다.

(6)은 덤퍼 등의 공기유량 조절장치로, 외부에서 수동 또는 자동으로 조작되도록 구성되어 있다.

(7)은 주공기실, (8)은 1차 공기비율 조정판, (9)는 1차 공기실, (10)은 1차 연소공간, (11)은 2차 공기실, (12)는 복수개의 작은 구멍으로 되어 있는 2차 공기구멍, (13)은 2차 연소공간이다.

즉, 도시되지 않은 송풍기에 의해서 보내지는 공기는, 먼저 공기공급관(5) 및 공기유량 조절장치(6)를 거쳐서 주공기실(7)에 들어가고, 다음에 1차공기는 주공기실(7)에서 1차 공기비율조절판(8)을 거쳐서 1차 공기실(9)에 들어가고, 그뒤 1차공기구멍(1c)에서 1차 연소공간(10)에 공급되도록 되어 있다. 또 2차 공기는 주공기실(7)에서 2차 공기실(11)에 들어가고, 다음에 2차 공기구멍(12)에서 2차연소공간(13)에 공급된다.

또한, (14)는 열교환기의 일부로서, 연소에 따라서 얻어진 고온가스는 열교환된 후 외부에 배출되어 열교환기(14)에서 얻어지는 열에너지는 난방용, 급탕용 등의 용도에 사용된다.

또, (k)는 단열작용을 행하는 단열체이다.

다음에 제2도에 있어서, (21)은 예를 들면 실리카알루미나를 주체로 하는 다공체로, 연료기화부분(21a)과 연료수급부(21b)를 가지고 있으나, 제1도의 실시예에서 보인 1차 공기구멍(1c)에 상당하는 부분은 다공체(21)에는 존재하지 않는다.

(22)는 흡상재, (23)은 보조탱크, (24)는 연료공급관이고, 도시되어 있지 않는 주탱크에 통하고 있다.

즉, 주탱크 속의 액체연료는 예를 들면 석유는 먼저 연료공급관(24)을 통해서 보조탱크(23)에 도입되고, 다음에 흡상재(22) 및 다공체(21)의 연료수급부분(21b)을 거쳐서, 그후 연료기화부분(21a)에 이른다.

(25)는 공기공급관으로, 도시되어 있지 않는 송풍기에 통하고 있다.

(26)은 덤퍼 등의 공기유량 조절장치, (27)은 주공기실, (28)은 공기공급관(25)에서 주공기실(27)에 통하는 공기도입구멍, (29)는 압력조정판, (30)은 보조공기실이다.

또, (31)은 복수개의 작은 구멍으로 되어 있는 1차 공기구멍, (32)는 1차 연소공간, (33)은 복수개의 작은 구멍으로 되어 있는 2차 공기구멍, (34)는 2차 연소공간, (35)는 열교환기의 일부이다.

또 (k')는 단열작용을 행하는 단열체이다.

즉, 도시되어 있지 않는 송풍기에서 보내지는 공기는, 먼저 공기공급관(25) 및 공기유량 조절장치(26)를 거쳐, 다음에 공기도입구멍(28)에서 주공기실(27), 압력조정판(29), 보조공기실(30)을 지난다.

그리고, 이 보조공기실(30)에서 1차공기는 1차 공기구멍(31)을 통해서 1차 연소공간(32)에 공급되고, 또 2차공기는 2차 공기구멍(33)을 통해서 2차 연소공간(34)에 공급된다.

또한, 제1도 및 제2도에 표시한 화살표는 공기의 유통방향을 나타낸 것이다.

또, 제1도의 실시예와 제2도의 실시예에서, 특히 다른 부분은, 제1도에서는 1차공기가 다공체(1)에 형성된 1차공기실(1c)을 통해서 1차 연소공간(10)에 공급되나, 제2도에서는 1차공기가 1차 연소공간(32)을 형성하는 벽면에 형성된 1차 공기구멍(31)을 통해서 1차 연소공간(32)에 공급되는 점이 있다.

이 2개의 실시예는 상기한 바와 같이 구체적인 구성에서의 차이는 볼 수 있으나, 효과 및 효과를 유도하기 위한 작용에 대해서는 사상적으로 동일하다고 할 수 있다.

다음에 본 발명의 액체연료 연소기의 효과에 대하여 설명한다.

본 발명의 제1의 효과는, 제1도, 제2도의 실시예 각기의 공기유량 조절장치(6), (26)로 공기유량을 조절하므로서, 자동적으로 연료기화량을 조절할 수 있는 것에 있다.

또한, 제1도와 제2도에 표시한 실시예에서는 어느 것도 1차공기와 2차공기의 합인 공기유량을 조절하도록 구성되어 있으나, 그 이유는 초기에 설명한 본 발명의 효과의 전부를 동시에 신현하기 때문이고, 본 발명의 제1의 효과만을 얻기 위해서는 단지 1차공기의 유량을 조정하면 된다.

즉, 제3도에 표시한 A선은 1차공기유량을 조절하므로서 얻어지는 연료기화량(연소량)을 표시한 것이다.

여기서 보이는 바와 같이, 연소량은 공기유량에 대해서 대략 비례적으로, 또한 무단으로 조절할 수 있는 것으로서, 이 점에 대하여는 뒤에 상세히 설명한다.

물론, 이 효과에 의해 연료공급량을 직접 조절하는 종래 예에서 볼 수 있는 상기의 제결점은 완전히 해소되었다.

본 발명의 제2의 효과는, 1차공기와 2차공기의 합에 상당하는 공기유량을 조절하므로서, 상기의 제1의 효과와 함께, 연소량의 변화에 관계없이 대체로 일정한 공기·연료비가 자동적으로 얻어지는 것에 있으며, 따라서 연소량을 가변해서 운전하였을 경우도 연소배기가스가 극히 청정하며, 격심한 독성을 나타내는 일산화탄소 농도가 극히 낮고, 그을음은 실용상 전혀 생성되지 않으며, 열교환효율도 높은 레벨을 유지한다.

즉, 제3도에 표시한 B선은 1차공기와 2차공기의 합의 유량을 조절하므로서 연소량을 변화시킨 경우의 공기·연료비의 변화를 나타낸 것이다.

이 경우의 m치는 공기과잉율이라고도 불리우는 수치이며, 연료량에 대하여 당량의 이론 공기량을 1.0으로 하는 비율로 표시한 것이다. 따라서, 제3도 B선은 연소량이 약 5000kcal/hr에서 약 1000kcal/hr에 이르는 전영역에서 대체로 일정한 공기·연료비가 얻어지는 것을 나타내고 있으며, 그 값은 화학량론상의 당량비로서 연료 1에 대한 공기는 약 1.6~1.9의 범위내에 있다.

또, 제4도 A선은 연소량에 대한 배기사스중의 일산화탄소의 농도를 나타낸 것으로, 대부분의 영역에서 거의 0을 나타내고 있으며, 이곳은 사용한 계측기의 성능에서 1ppm이하의 농도라고 할 수 있다.

또한, 제4도 B선은 연소량에 대한 배기가스 중의 탄산가스 농도를 나타낸 것으로, 전영역에서 대체로 일정한 탄산가스 농도인 것은 공기·연료비가 대체로 일정하다는 것을 나타내고 있다.

본 발명의 제3의 효과는 실용에 있어서 주어지는 예를 들면 바람의 영향 등에 의해서 표준적인 조건에서 벗어난 환경조건하에 있어서, 본 발명의 액체연료 연소기는 연소의 질적 상황을 악화하는 일없이 동작할 수 있는 점에 있으며, 예를 들어 공기취입구 또는 배기가스 배출구에서 주어지는 외부 풍압의 영향으로 공기유량이 변동된 경우도 하등의 결점이 생기는 일없이 운전할 수 있는 것은 제3도 및 제4도에 표시된 데이터에 의해 명백한 것이다.

이상의 설명에서 명백한 바와 같이 제1도, 제2도에 표시한 실시예에서는 다음의 효과를 달성할 수 있다.

즉, 연소량의 공기유량에 따라서 조절할 수 있으므로 연소량을 무단으로, 또한 광범위하게 조절할 수 있다.

연소량의 조절에 관계없이 자동적으로 일정한 공기·연료비를 유지하므로 연소배기가스가 청정하고, 연소량의 조절에 관계없이 상기의 청정도를 무너지게 하지 않는다.

실용시에 바람 등 외부에서 주어지는 조건에 다라서 연소를 질적으로 악화시키지 않는다.

이와 같은 특성을 가진 액체연료 연소기는 연소분야의 기술자편에서나 수요자편에 있어서도 장기간에 걸쳐서 계속 요망되고 있던 것으로, 본 발명은 이들의 모든 것을 한꺼번에 실현시키는 것이며, 더우기 본 발명에서는 이들 고가인 부품, 재료, 구성을 사용하지 않고 극히 염가로 제작할 수 있는 점에 있는 것이다.

여기서 본 발명의 원리상의 설명을 가하면 다음과 같다.

액체연료의 기화량은 다공체(1) 및 (21)의 연료기화부분(1a) 및 (21a)에 함유되는 액체상 상태로 연료의 증기압과, 이것이 접하는 1차 연소공간(10) 및 (32)의 기체상의 증기압의 차에 비례하여 자연적으로 제어되고 있다.

또 액체연료의 기화에 요하는 감열(sensible heat) 및 숨은열은 기화량에 비례해서 요구된다.

그래서, 1차공기는 1차 연소공간(10) 및 (32)에 도입하면 1차 공기량에 비례하는 발열 및 1차 공기량에 비례하는 기체액체 양증기압의 차압이 생기게 되는 것이다.

즉, 1차 공기량을 2배로 증대하면, 1차연소가 2배가 되고, 이것에 의한 발열이 2배가 되어, 기체액체양 증기압의 차도 2배가 되므로 액체연료의 기화량은 자동적으로 2배로 증대하여, 새로이 연료기화부분(1a) 및 (21a)에 보내져 오는 저온의 액체연료의 온도를 높혀서 연료기화부분(1a) 및 (21a)에서의 정상의 온도를 유지하는데에 요하는 열량도 2배가 되고, 기화시에 생기는 숨은열을 보충하는 데에 요하는 열량도 2배가 되므로, 계속적으로 2배의 기화량이 유지된다.

또, 1차공기와 2차공기의 합을 조절하였을 경우는 1차공기통로와 2차공기통로의 저항비에 따라서 1차공기량과 2차공기량은 자동적으로 정해지고, 상기의 양 통로가 고정되어 있는 경우는 양공기의 합인 유량을 조절하여도 양 공기의 유량비는 불변이다.

즉, 양공기의 합인 유량을 2배고 증대하였을 경우는 1차공기량도 2차공기량도 다같이 2배로 증대하므로, 1차공기가 2배가 되므로서 초래되는 2배의 연료기화량과 총공기의 비는 조절 전후에서 일정비를 나타낸다.

이와 같은 원리에 의해, 본 발명의 효과는 실현되었다고 할 수 있다.

또, 다공체(1) 및 (21)에 의한 모세관 흡상력을 이용하여 연료기화부분(1a) 및 (21a)에의 연료공급을 행하도록 구성한 이유는, 이 연소공급능력은 극히 유연성과 적응성이 풍부하고, 잠재적인 흡상능력을 설계시 고려하는 것만으로, 표면상으로는 연료기화량의 변화에 관계없이, 완전히 기화량과 같은 공급량을 확보할 수 있는 성질을 갖는 것에 주목한 이유에 의한 것이다.

만약 가령 상기와 같은 성질을 인공적인 송유기구와 그 제어기구에 구한다면 극히 복잡하고 고가인 기구를 채용하지 않을 수 없을 것이다.

그리고 또 이와 같은 인공적인 시스템은 극히 고가임에도 불구하고 고장나기 쉽고, 고장에 된 경우는 불필요한 부분에 액체연료가 넘쳐서 화염의 원인을 발생시키거나, 공기·연료비를 난잠하게 해서 유독가스를 대량으로 배출하는 것과 같은 중대한 결점을 2차적으로 발생하게 된다고 아니할 수 없다.

또한, 제1도, 제2도의 실시예에서는 공기공급은 송풍기에 의한 경우를 나타냈으나, 연소가스의 부력을 이용한 공기공급방식이라도 지장은 없다.

또, 이들의 실시예에 있어서의 점화는 연료기화부분(1a) 및 (21a)의 임의의 일점에 근접해서 착설한 전기발열소자에 의해 점화되나, 다른 적당한 점화방법이라도 지장은 없다.

또한, 이들의 실시예에 있어서의 소화는 보조탱크(3) 및 (23)에의 연료공급을 정지해서 행하여지나. 이 방법에 의하면 소화조작후 실제로 소화될 때까지에 수분간을 요하므로 공기를 완전히 공급 정지하는 방법을 병합하면 10초간으로 완잔히 소화한다.

또, 연소중에 정전에 의해 송풍기의 운전이 정지되었을 때는 약2분으로 완전히 소화하고, 하등의 정비를 행하지 않고 정전이 해소된 후에 사용할 수 있다.

Claims (1)

1. 연료를 액체상 상채로 함유하는 연료수급부분 및 이 연료수급부분에 연속된 연료기화부분을 가진 다공체와, 이 다공체에 연료를 공급하는 연료공급부를 갖춘 액체연료 연소기에 있어서, 상기 다공체(1)의 연료기화부분(1a)에 접하는 1차 연소공간(10)과, 이 1차 연소공간(10)에 하류측에 형성한 2차 연소공간(13)과, 상기 1차 연소공간(10)에 1차 공기를, 상기 2차 연소공간(13)에 2차 공기를 각각 공급하는 공기공급부(5)와, 상기 1차공기와 2차공기중 적어도 1차공기의 유량을 조절하는 공기유량조절부(6)를 구비한 것을 특징으로 하는 액체연료 연소기.

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