KR900003476B1 - Ultra sonic combustion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 본 발명에 대한 초음파 연소 장치의 구성도.1 is a block diagram of an ultrasonic combustion apparatus according to the present invention.
제 2a 도는 본 발명 중 기화기통의 평단면도, b, c 도는 본 발명중 기화기의 종단면도.Figure 2a is a plan sectional view of the vaporizer cylinder in the present invention, b, c is a longitudinal sectional view of the vaporizer in the present invention.
제 3 도는 본 발명중 분리관에 대한 상세도.Figure 3 is a detailed view of the separation tube of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 기화통 3 : 점화 플러그1: vaporizer 3: spark plug
6 : 냉각통 8, 10 : 분사노즐6: cooling cylinder 8, 10: injection nozzle
9 : 써어미스터 14 : 2차공기 공급연결구9: Thermistor 14: Secondary air supply connector
18 : 분지관 21 : 수용초음파 무화 발생부18: branch pipe 21: receiving ultrasonic atomization unit
22 : 액체 연료용 초음파 부화 발생부 26 : 연소용 송풍기22: ultrasonic hatching generator for liquid fuel 26: blower for combustion
본 발명은 액체 연료수(水) 첨가 연소 장치에 관한 것으로, 특히 난방기의 연료로 공급할 때 완전 연소를 기할 수 있으며 연소 과정에서 가습 효과를 나타내도록 구성한 액체 연료수 첨가 초음파 연소 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid fuel water addition combustion device, and more particularly, to a liquid fuel water addition ultrasonic combustion device configured to have a complete combustion when supplied as a fuel of a heater and to exhibit a humidification effect in a combustion process.
액체 연료에 물을 첨가하였을 때에는 물리적 효과와 화학적 효과를 얻을 수 있는 것으로서 물리적 초음파무회 장치에서 미세한 유적(油滴)과 수적(水滴)을 기화기에 분사시켜 연소 초기에서 수적이 가열되어 급팽창하게 되면 그 효과로 유적이 폭발하여 연료의 미립화가 촉진된다. 이러한 현상을 미세폭발(Micro explosion)또는 2차 미립화라고 한다. 이때 미립자화된 연료가 공기와의 접촉 면적이 확대되기 때문에 연소성이 좋아진다. 이에 따라 일산화탄소(Co)와 매연 입자의 생성량이 감소하고 에너지 효율이 개선된다.When water is added to liquid fuel, physical and chemical effects can be obtained. The effect is to explode the remains and promote fuel atomization. This phenomenon is called micro explosion or secondary atomization. At this time, combustibility is improved because the atomized fuel expands the contact area with air. This reduces the amount of carbon monoxide (Co) and soot particles and improves energy efficiency.
그리고 화학적 효과로 탄화수소계 연료의 일산화탄소 생성원리와 질소산화물(NOx) 와 미연 탄소물질(Soot) 의 생성억제, 즉 H2O+C(연료) → H2+Co-28.1Kcal을 나타낸다.And the chemical principle of carbon monoxide generation of hydrocarbon fuels And the inhibition of the formation of nitrogen oxides (NOx) and unburned carbon materials (Soot), that is, H 2 O + C (fuel) → H 2 + Co-28.1Kcal).
특히 이 반응은 흡열 반응으로 연소 초기에 국부적으로 온도가 상승하여 질소 산화물(NOX)가 생성되는 것을 억제하고 동시에 미연탄소물질과 반응하여 이의 발생을 억제한다.In particular, this reaction is an endothermic reaction to locally increase the temperature at the beginning of combustion to suppress the generation of nitrogen oxides (NO X ) and at the same time to react with the unburned carbon material to suppress its occurrence.
그리고 연소시 물은And water during combustion
H2O + H+→ H2+ OH-(흡열) H 2 O + H + → H 2 + OH - ( endothermic)
H2O + O++→ OH+ OH-(흡열) H 2 O + O ++ → OH + OH - ( endothermic)
H2+ O++→ H++ OH-(흡 열) H 2 + O ++ → H + + OH - ( absorbing heat)
로 변환하고, 열산화탄소에서 이산화탄소(Co2)로의 변환될 때When converted from carbon dioxide to carbon dioxide (Co 2 )
Co+OH-→ Co2+H+(발열) b Co + OH - → Co 2 + H + ( exothermic) b
Co+O2→ Co2+ O++(발열) cCo + O 2 → Co 2 + O ++ (exothermic) c
과정으로 변환된다.Is converted into a process.
이때 (b)의 변환 경우가 대부분이고 (c)의 변환은 아주 느리고 무시할 정도이다.At this time, the conversion of (b) is most often the conversion of (c) is very slow and negligible.
상기의 변환과정(a) 반응에 의해 생성된 수산화(OH)기가 (b)의 반응을 촉진시켜 일산화탄소의 양을 억제하는 효과가 있다. 또한 상기의 (a) 반응에 의해 생성된 수산화기는 매연 입자의 생성인자를 미리 억제시키면서 축중합반응(Polymerization)과 탄소 핵의 생성을 억제하여 매연입자의 생성량을 감소시킨다.Hydroxide (OH) groups generated by the conversion process (a) above promote the reaction of (b), thereby suppressing the amount of carbon monoxide. In addition, the hydroxyl group produced by the reaction (a) above suppresses the generation factor of the soot particles, while inhibiting polymerization and the production of carbon nuclei, thereby reducing the amount of soot produced.
그리고 일산화탄소(Co)가 이산화탄소(Co2)로 변환되는 과정에서 생성되는 염이산소(H2O)가 분해되는 과정에서 필요로 하는 열보다 크므로 화염 온도가 통상의 연료만을 단독으로 연소시킬 때의 화염 온도보다 높아지는 효과가 있으며 또한 무화된 물과 연료가 1차 공기와 혼합하여 기화기로 공급될(1차 공기+수적) 노즐과(2차공기+유적) 노즐을 충돌 선회, 분사시켜 유적과 수적 및 공기와의 혼합 효과를 증대시키므로 연소의 안정화를 도모하여 완전 연소를 할 수 있어 에너지가 절감되는 효과가 있다.And since the salt produced in the process of converting carbon monoxide (Co) to carbon dioxide (Co 2 ) is greater than the heat required in the process of decomposing oxygen (H 2 O), when the flame temperature is burned only by ordinary fuel alone It has the effect of higher than the flame temperature of and the atomized water and fuel are mixed with the primary air and the nozzle (secondary air + water droplet) and the nozzle (secondary air + oil) which will be supplied to the carburetor are collided and sprayed. Since the effect of mixing with water and air is increased, the combustion can be stabilized and complete combustion can be performed, thereby saving energy.
상기의 효과를 얻기에 가장 적당한 구성을 제 1 도로서 설명하면 다음과 같다.The most suitable configuration for obtaining the above effects will be described with reference to FIG. 1 as follows.
온도를 상승시키기 위한 선기 예열 히터(2)가 감긴 기화기통(1)의 상부에 연소 작용을 하는 버어너(4)의 정유판(5)을 설치하고 하단에는 예열 온도를 감지하고 일정 온도 범위를 유지하도록 하는 써어미스터(9)를 설치하여 양측면에는 각각의 초음파 무화발생부 (21)(22)용 노즐(8)(10)을 설치한다.Install the oil refinery plate 5 of the burner 4 which burns on the upper part of the vaporization cylinder 1 in which the preheating heater 2 wound up to raise the temperature, and detects the preheating temperature at the lower end and Thermistors 9 to be held are provided and nozzles 8 and 10 for the ultrasonic atomization units 21 and 22 are provided on both sides.
그리고 기화기통(1)의 둘레에는 점화 플러그(3)가 구성된 냉각통(6)을 설치하여 측면에는 2차 공기 공급 연결구(14)를 고정하기 위한 인입구(7)를 설치한다.And around the vaporization cylinder (1) is installed a cooling cylinder (6) consisting of a spark plug (3), and an inlet (7) for fixing the secondary air supply connector (14) on the side.
또한 상기의 초음파 무화 발생부(21)(22)는 각각 물과 액체 연료용인 것으로, 일정한 용량이면서 카트리지식의 공급 탱크(11)(12) 가 착탈될 수 있는 구조를 갖추었고, 이들의 초음파 무화발생부의 집수실 바닥에는 초음파 진동자(20)(23)를 설치하기 위한 기동 보호통(19)(24)을 형성하며 그 내부에 초음파 진동자(20)(23)를 설치하여 물과 액체 연료가 기둥 보호통(19)(24)의 하단에 뚫린 구멍으로 들어가 초음파 진동자(20)(23)의 물과 액체 연료는 무화 상태가 된다.In addition, the ultrasonic atomization generators 21 and 22 are for water and liquid fuel, respectively, and have a structure in which the cartridge type supply tanks 11 and 12 can be detached from each other. On the bottom of the collection chamber, start protective cylinders 19 and 24 for installing the ultrasonic vibrators 20 and 23 are formed, and ultrasonic vibrators 20 and 23 are installed therein, so that water and liquid fuel are in the column protective cylinder. The water and the liquid fuel of the ultrasonic vibrators 20 and 23 enter the holes drilled in the lower ends of the (19) and (24) phases.
또 초음파 무화 발생부의 집수실 바닥에는 카트리지식 물탱크(11)와 액체연료 공급 탱그(12)가 안착될 때 탱크의 유출 밸브가 맞닿아 눌려지는 돌출구(21a)를 형성하되, 안착되기에 용이한 고무팩킹(16)을 집수실 상측에 설치하여, 고무팩킹(16) 위에 탱크가 안착되었을 때 집수실에 외부의 공기가 유통할 수 있는 공기 통로를 고무 팩킹과 안착부에 형성하는 구조를 갖춘다.But also formed to the bottom ultrasonic mist generating unit home Susilo cartridge type water tank 11 and the liquid fuel supply taenggeu dolchulgu (21 a) which is the outlet valve of the tank abuts pressed when the 12 is seated, easy to be mounted One rubber packing (16) is installed above the collection chamber, and when the tank is seated on the rubber packing (16), it has a structure that forms an air passage through which the outside air can flow to the collection chamber in the rubber packing and seating unit. .
이러한 초음파 무화 발생부(21)(22)의 측면과 상부에 1차 공기공급관(30)(32)과 수적 및 유적 공급관(13)(15)을 호스밴드 등으로 연결하여 1차 공기 공급관(30)(32)은 공기 공급 조절나사(17)(17")가 설치된 분지관(18)의 좌우측 일입구(30')(32')에 연결하고, 수적 및 유적 공급관(13)(15)은 상술한 분사노즐(8)(10)에 호스밴드로 연결 교정한다.The primary air supply pipe 30 is connected to the primary air supply pipes 30 and 32 and the drop and drop supply pipes 13 and 15 to the side and the upper side of the ultrasonic atomization generator 21 and 22 by a hose band. 32 is connected to the left and right inlets 30 'and 32' of the branch pipe 18 in which the air supply adjusting screws 17 and 17 "are installed, and the water and waste supply pipes 13 and 15 are The connection is corrected by the hose band to the above-described injection nozzles (8) and (10).
그리고 분지관(l8)의 상인입구(14')에는 냉각통(6)의 냉각 및 2차 공기인 입구(7)에 연결한 2차 공기공급 연결구(14)을 연결하고 하인입구에는 송풍기(26)의 송풍관(26')을 연결하되 상측의 인입구에 공기 공급 조절나사(17')를 설치 하여서 된 것이다.A secondary air supply connector 14 connected to the cooling inlet 6 of the cooling tube 6 and the inlet 7 which is secondary air is connected to the merchant inlet 14 'of the branch pipe l8, and a blower 26 is connected to the servant inlet. ) Is connected to the blower pipe 26 ', but the air supply adjusting screw (17') is installed in the upper inlet.
또한 카트리지식 물공급 탱크(11)와 기름 공급탱크(l2)에는 압축 스프링에 의해 항상 탱크의 유출공을 막과 무화 발생부(21)(22)의 돌출구(21a)(22a)에 의해 눌러서 유출공이 열리는 유출 밸브(11a)(12a)를 설치하여서 된 것이다. 상기의 구성으로 이루어진 본 발명에 전원을 인가시켜 도시하지 않은 동작 스위치를 온 시키면 전기예열 히터(2)에 의하여 기화기통(1)의 온도가 230∼240℃ 정도로 예열 완료시키면, 이 온도를 예열 검지 써어미스터(9)가 감지하여 일정 온도가 유지된다.In addition, the cartridge type water supply tank 11 and the oil supply tank l2 are always provided with a compression spring so that the outflow hole of the tank is blocked by the projections 21 a and 22 a of the atomization generating sections 21 and 22. pressing the hayeoseo will install the outlet hole will open the outlet valve (11 a) (12 a) . When the operation switch (not shown) is turned on by applying power to the present invention having the above configuration, when the temperature of the vaporization cylinder 1 is preheated to about 230 to 240 ° C. by the electric preheater 2, the preheating detection is performed. The thermistor 9 detects and maintains a constant temperature.
예열 완료 후 연소용 송풍기(26)가 작동된다(통상 이 과정을 프리퍼어지라고 함). 상기의 프리퍼어지 과정을 약 10∼20초간 행한 후 수(水)용 초음파 무화발생부(21)와 액체 연료(Oil)용 초음파 무화발생부(22) 및 도시되지 않은 통상의 정화 변압기 등에 통전이 되어 작동하여 공기의 점화 플러그 방전에 의하여 착화시켜서연소를 진행한다.After completion of the preheating, the combustion blower 26 is activated (commonly referred to as prepurge). After performing the above preperge process for about 10 to 20 seconds, the ultrasonic atomization generator 21 for water, the ultrasonic atomization generator 22 for liquid fuel (Oil), and an ordinary purifying transformer (not shown) are applied. It operates by igniting by spark plug discharge of air and proceeds with combustion.
상기의 착화 공정은 연소용 송풍기(26)에 의해 흡입되는 외부 공기는 필터(27)에서 여과되어 송풍관을 거치고 분지관(18)에서 일부는 1차 공급관(32)를 통하여 액체 연료 초음파 무화 발생부(22)로 공급되고 또 다른 일부는 1차 공급관(30)을 통하여 수용 초음파 무화 발생부(21)로 공급된다.In the ignition process, the external air sucked by the combustion blower 26 is filtered by the filter 27 and passed through a blower tube, and a part of the branched tube 18 is formed through the primary supply pipe 32. 22 and another part is supplied to the receiving ultrasonic atomization generator 21 through the primary supply pipe 30.
여기에서 진동자(20)(23)에 의해 분무화된 수적+1차 공기 또는 유적+1차 공기는 공급관(l3)(15)을 통하여 분사노즐(8)(10)에서 예열 되어 있는 기화기통(1)으로 분사된다.Here, the droplet + primary air or oil droplet + primary air atomized by the vibrators 20 and 23 is preheated in the injection nozzles 8 and 10 through the supply pipe l3 and 15. Sprayed into 1).
연소용 송풍기(26)에 의해 1차 공기를 각각의 무화발생부(21)(22)에 공급하면서, 일부의 공기는 2차 공기공급 연결구(14)와 인입구(7)를 통하여 냉각통(6)으로 공급된다. 공급된 공기는 기화기통(1)을 냉기시키면서위로 올라가 버어너(4) 부위에서 연소 반응을 추진시키고 배기 가스로 빠져 나간다.While supplying the primary air to each atomization section 21 and 22 by the combustion blower 26, some of the air is cooled through the secondary air supply connector 14 and the inlet 7. Is supplied. The supplied air rises while cooling the vaporization cylinder 1, promotes a combustion reaction at the burner 4 portion, and exits the exhaust gas.
상기의 과정에서 기화기통(1)으로 분사되는 수적+1차 공기와 유적+1차 공기는 제 2a 도와 같이 분사 노즐(8)(10)의 설치각(Q)(Q2)의 설치각 즉 0。∼15℃ 정도로 기울어져 분사되고 수적+1차 공기가 유적+1차 공기에 h1=h2이거나 h1=h2×1.1=1.25 정도의 높이로 공급되어 충돌, 선회 작용으로 완벽한 혼합체가 된다. 위의 본사 과정에서 수적+1차 공기가 유적+l차 공기보다 낮게 위치하는 것은 기화하기 어려운 소량의 유적이 낙차되는 것을 기화하기 쉬운 수적이 보완하여 줌으로써 유적의 낙하량을 감소시키기 위한 것이다.In the above process, the dropping water + primary air and the oil drop + primary air injected into the vaporization cylinder 1 are the installation angles of the installation angles Q and Q2 of the spray nozzles 8 and 10, i.e. 0 It is inclined at about -15 ℃ and sprayed, and water droplets + primary air is supplied to the remains + primary air at a height of h 1 = h 2 or h 1 = h 2 × 1.1 = 1.25. do. In the above headquarters process, the drop + primary air is positioned lower than the drop + primary air in order to reduce the drop amount of the drop by supplementing the drop of the drop which is difficult to vaporize.
이렇게 하여 형성된 유적+수적+1차 공기(연소공기)의 혼합체는 순차적으로 기화되면서 전술한 물리적 효과(미세폭발)을 일으키면서 정유판(5)을 통과해 버어너(4)에 연소된다.The mixture of oil droplets + droplets + primary air (combustion air) thus formed is burned in the burner 4 through the oil refinery plate 5 while evaporating sequentially, causing the above-described physical effect (microexplosion).
이때 전술한 물의 화학적 효과를 나타내며 초기에 약간의 물리적 효과도 동반한다.It represents the chemical effects of water described above and is accompanied by some physical effects initially.
이와 같은 연소 장치에서 분지관(18)은 제 3 도와 같이 나무가지 형상으로 구성되어 있으며 사용하고자 하는 연소 기기의 용도에 호환성을 가질 수 있도록 가고정된 각 연결구(14)(30)(32)에 맞는 1차 및 2차 공기 공급 조절 나사(17)(17')(17")를 나사식으로 설치하여 각 연소 기기의 상태에 적당한 또는 그의 연소 특성에 맞게 공기 공급량을 조정한다.In such a combustion device, the branch pipe 18 is formed in the shape of a tree branch as shown in FIG. 3 and is connected to each of the connectors 14, 30 and 32 temporarily fixed so as to be compatible with the intended use of the combustion device. Matching primary and secondary air supply adjusting screws 17, 17 ', 17 "are threaded to adjust the air supply to suit the condition of each combustion device or its combustion characteristics.
연소 장치의 사용 도중에는 사용중에 변동되는 발열량에 따른 전체 풍량 조절은 회전수 센서(33)을 이용하여 모우터 자체의 회전수를 변화시켜 제어한다.During the use of the combustion device, the overall air volume control according to the amount of heat generated during use is controlled by changing the rotation speed of the motor itself using the rotation speed sensor 33.
이와 같은 연소 과정에 의한 본 발명의 작용 효과는, 진동자를 이용한 초음파 무화장치에서 발생되는 유적과 수적은 공히 10mm이하의 초미립자이고, 물 첨가량은 물/액체 연료 체적비가 0.1∼0.4정도인 관계로 물리적 화학적 효과에 의해서 배기 가스층의 질소산화물(NOX), 미연 탄소물질(Soot), 일산화 탄소, 매연 입자 등이 감소하므로 쾌적 환경을 조성한다.The effect of the present invention by the combustion process is that the oil droplets generated in the ultrasonic atomizer using the vibrator and the water droplets are both ultra fine particles of 10 mm or less, and the amount of water added is 0.1 to 0.4 because the volume ratio of water / liquid fuel Nitrogen oxide (NO X ), unburned carbon material (Soot), carbon monoxide, soot particles, etc. of the exhaust gas layer is reduced by the chemical effect to create a comfortable environment.
그리고 물의 첨가에 따른 물리적 효과 및 화학적 효과에 의해서 연소 휴율효율이 증대되며 또한 에너지가 절감된다. 또한 기화기에서 수적+1차 공기(연소용 공기)와 유적+1차 공기(연소용 공기)를 충돌, 선회, 분사시킴으로서 혼합 효과를 증대시킨다.In addition, combustion pause efficiency is increased and energy is saved by the physical and chemical effects of water addition. The vaporizer also enhances the mixing effect by colliding, turning and spraying water droplets + primary air (combustion air) and oil field + primary air (combustion air).
따라서, 수 첨가 효과를 더욱 극대화 할 수 있으며 또한 연소의 안정화를 도모하여 완전 연소를 피할 수 있는 효과가 있다. 또한 연소 과정에 물을 첨가하기 때문에 수분에 의한 가습 효과가 증대되어 별도의 가습 장치가 필요 없는 효과를 기대할 수 있다.Therefore, the effect of adding water can be further maximized, and the effect of stabilizing combustion can be avoided. In addition, since water is added to the combustion process, the humidification effect due to moisture is increased, so that an effect that does not require a separate humidifying device can be expected.
이상에서와 같이 본 발명은 액체 연료와 물을 초음파로 무화시켜서 이들이 예열된 기화기통에서 혼합되게 구성하므로서 발열 효과가 증대되면서 완전 연소가 이루어질 뿐만 아니라 동시에 가습 효과가 발생되는 간단한 구조로 된 장치이므로 사용과 취급이 편리할 뿐만 아니라 제작이 편리한 효과와 함께 에너지를 절감할 수있는 이점이 있는 것이다.As described above, the present invention is configured to mix the liquid fuel and water with ultrasonic waves so that they are mixed in the preheated vaporization cylinder, so that the heat generation effect is increased, the combustion is completed, and at the same time, the device has a simple structure that generates a humidification effect. Not only is it convenient to handle, but it is also easy to manufacture and has the advantage of saving energy.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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G160 | Decision to publish patent application | ||
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GRNT | Written decision to grant | ||
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |