KR102564961B1 - 연소장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연소실에 증폭된 공기를 공급하여 화염온도의 고온 발생이 가능하고 화염분출안내관의 공간 전체에 화염을 확산 분출되도록 하여 강한 화력을 발생시킬 수 있는 구성으로 이루어진 연소 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 하우징의 내부에 구비되어 외부로 부터 액체 또는 기체 연료를 분사하는 분사노즐과, 상기 분사노즐로부터 분사되는 연료와 외부로 부터 공급되는 공기와 혼합되어 연소가 이루어지는 연소실과, 상기 연소실의 후방에 구비되어 연료와 외부공기가 혼합되어 화염을 생성하도록 하는 공기공급부와, 상기 하우징의 후방 측부에 고압 공기를 증폭시켜 공급하고 화염분출안내관의 벽면을 따라 공기 흐름이 유도되어 화염분출안내관에 화염이 확산 분출되도록 하는 고압증폭확산부가 구비되어 있는 연소장치를 특징으로 한다.

Description

연소장치 {COMBUSTION APPARATUS}
본 발명은 연소장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 연소실에 증폭된 공기를 공급하여 화염온도의 고온 발생이 가능하고 화염분출안내관의 공간 전체에 화염을 확산 분출되도록 하여 강한 화력을 발생시킬 수 있는 구성으로 이루어진 연소 장치에 관한 것이다.
일반적으로 연소장치는 연료를 안전하고 효율적으로 연소시켜 고온의 열을 얻는 장치로서 연료의 종류에 따라 가스연소용의 가스버너, 등유나 중유 등과 같은 액체연료의 연소용인 오일버너 등이 있다.
그리고 연소장치에서는 액체 또는 기체상의 연료가 분무 또는 기화 상태로 연소실 내로 공급되며, 공급된 연료는 외부로부터 공급되는 공기와 혼합되면서 연소가 이루어진다.
종래에 연료와 공기를 잘 혼합하기 위한 여러 가지 방법이 제안되어 있으나, 이들 대부분은 연소를 위한 공기흐름을 선회공기류로 만들어 연료와 공기가 잘 혼합되게 하는 것이다. 이를 위해, 연소실 내로 공급되는 공기의 통로에 다수의 노즐을 형성하여 연소실 내에서 공기의 소용돌이가 형성되도록 공기를 공급함으로써 선회공기류를 만들기도 하며, 공기를 연소화염의 축방향으로 공급하면서 그 통로에 날개를 설치하여 선회공기류를 만들기도 한다.
그리고 노즐을 통해 공급되는 공기를 예열하여 공급하면 연소효율을 높일 수 있으므로, 공기가 연소실 내로 들어가기 전에 예열될 수 있도록 공기공급라인이 연도를 통과하거나 별도의 열교환기를 통과하면서 예열되기도한다.
또한, 연료와 공기를 혼합시키는 방법에 따라 예혼합형(豫混合型)버너와 확산형버너로 분류하기도 한다. 이때, 가정용 또는 화학실험용인 소형버너는 연료와 공기를 미리 혼합하여 연소시키는 예혼합형이 일반적이고, 공업용 대형버너는 연료와 공기를 따로따로 연소기로 보내어 연소기 속에서 혼합하여 연소시키는 확산형이 주로 이용된다.
그러나, 종래의 이러한 구조의 연소장치는 선회공기류를 공급하기 위한 노즐, 공기예열장치 및 단열재가 각각 별도로 구성되어 있어서, 연소장치의 크기가 커지고 장치가 복잡해지는 단점이 있었다.
KR 제10-1284290호 KR 제10-1133434호 KR 제10-1055057호 KR 제10-0969857호 KR 제10-0941573호
본 발명의 연소장치는 하우징의 후방 측부에 고압 공기를 증폭시켜 공급하고 연소실의 벽면을 따라 공기 흐름이 유도되어 화염분출안내관의 공간 전체에 화염을 확산 분출되도록 하는 고압증폭확산부가 구비되어 분사노즐을 통해 생성된 화염의 진행방향으로 증폭된 공기를 공급하여 화염온도의 고온 발생이 가능하고 강한 화력을 발생시키며 연소장치의 구조가 간단하면서 소형화를 할 수 있는 연소장치를 제공함에 있다.
본 발명은 하우징의 내부에 구비되어 외부로 부터 액체 또는 기체 연료를 분사하는 분사노즐과, 상기 분사노즐로부터 분사되는 연료와 외부로 부터 공급되는 공기와 혼합되어 연소가 이루어지는 연소실과, 상기 연소실의 후방에 구비되어 연료와 외부공기가 혼합되어 화염을 생성하도록 하는 공기공급부와, 상기 하우징의 후방 측부에 고압 공기를 증폭시켜 공급하고 화염분출안내관의 벽면을 따라 공기 흐름이 유도되어 화염분출안내관에 화염이 확산 분출되도록 하는 고압증폭확산부가 구비되어 있는 연소장치를 특징으로 한다.
상기 하우징은 관체로 된 제1,2연결부재로 이루어져 있고, 상기 제1,2연결부재에 각각 형성된 제1,2나사부를 나사 결합하되 제1연결부재의 제1나사부에 간격조절링이 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제2연결부재의 후단에는 공기유입관체가 설치되고, 공기유입관체는 후방으로 점차적으로 확관된 형태로 구비되고 후단은 공기공급부의 공기량조절부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 고압증폭확산부는 제1,2연결부재의 연결부분 내측에 구비되되 상기 제1연결부재는 외주면에 제1나사부가 형성되어 간격조절링 및 제2연결부재의 제2나사부를 각각 결합하고 제1나사부의 후단은 고압공기유입실과 유체흐름가이드가 구비되며, 상기 제2연결부재는 내주면에 제2나사부가 형성되고 제2나사부의 후방으로 내향된 유체흐름안내턱이 형성되며, 제2연결부재의 일측에 고압공기유입구멍이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 유체흐름가이드와 유체흐름안내턱 사이는 이격된 간극부가 형성되되 고압공기유입실과 연접되는 부분은 곡면부가 구비되고 화염분출안내관과 연접되는 부분은 면접촉되는 경사각으로 이루어진 가이드부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 연소장치는 고압 공기를 증폭시켜 공급하고 화염분출안내관의 벽면을 따라 공기 흐름이 유도되도록 하는 고압증폭확산부에 의해 화염분출안내관의 전체에 균등한 압력의 화염이 확산 분출되도록 한 수단으로 구조가 간단하면서 고온의 강한 화력을 발생시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 연소장치의 전체적인 구성을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 연소장치에서 고압증폭확산부 부분을 나타낸 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 연소장치에서 제1연결부재의 제1나사부에 나사결합된 간격조절링으로 제2연결부재의 결합간격을 조절하는 것을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 연소장치에서 고압증폭확산부 및 공기유입부의 구성을 나타낸 확대 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 연소장치에서 고압증폭확산부의 작용상태를 나타낸 확대 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 연소장치에서 공기유입부의 공기량 조절상태를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 연소장치에서 공기유입부의 공기량조절부재 구성을 나타낸 측면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 연소장치는, 하우징(100)의 내부에 구비되어 외부로 부터 액체 또는 기체 연료를 분사하는 분사노즐(140)과, 상기 분사노즐(140)로부터 분사되는 연료와 외부로 부터 공급되는 공기와 혼합되어 연소가 이루어지는 연소실(150)과, 상기 연소실(150)의 후방에 구비되어 연료와 외부공기가 혼합되어 화염을 생성하도록 하는 공기공급부(170)와, 상기 하우징(100)의 후방 측부에 구비되어 고압 공기를 증폭시켜 공급하고 화염분출안내관(160)의 벽면을 따라 공기 흐름이 유도되어 화염분출안내관(160)의 전체에 균등한 압력의 화염이 확산 분출되도록 하는 고압증폭확산부(200)가 구비되어 강한 화력을 발생시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 하우징(100)은 관체로 된 제1,2연결부재(110)(120)로 이루어져 있고, 상기 제1,2연결부재(110)(120)에 각각 형성된 제1,2나사부(111)(121)를 나사 결합하되 제1연결부재(110)의 제1나사부(111)에 간격조절링(130)이 결합되어 간격조절링(130)의 나사결합 위치에 의해 제1,2연결부재(110)(120)의 결합간격을 조절할 수 있도록 되어 있다.
상기 제1연결부재(110)는 중간부가 점차적으로 확관되는 형태로 이루어지되 제1연결부재(110)의 내측에 연소실(150)이 구비되고 연소실(150)의 화염은 확관된 화염분출안내관(160)을 거쳐 선단으로 분출이 되며, 상기 제2연결부재(120)의 일측에는 고압증폭확산부(200)에 고압공기를 공급하기 위한 고압공기 유입수단이 구비되고 제2연결부재(120)의 후단에는 공기공급부(170)를 설치하기 위한 공기유입관체(180)가 설치된다.
상기 분사노즐(140)의 후단은 공기유입관체(180)에 설치되는 공기공급부(170)의 공기량조절부재(172) 중앙을 관통하는 형태로 설치되어 연료공급관(미도시)과 연결되고, 분사노즐(140)의 선단은 연소실(150)에서 연료분사가 이루어지도록 하여 화염분출안내관(160)으로 화염이 분출되도록 되어 있다.
상기 화염분출안내관(160)은 하우징(100)의 연소실(150)에서 화염이 분출되는 진행방향으로 제1연결부재(110)가 점차적으로 확관이 이루어진 다음 선단 부분에서는 일직선상으로 화염을 분출할 수 있도록 되어 있다.
상기 공기유입관체(180)는 후방으로 점차적으로 확관된 형태로 구비되어 전단은 제2연결부재(120)와 연결되고 후단은 공기공급부(170)를 구성하는 공기량조절부재(172)가 설치된다.
상기 공기량조절부재(172)는 원판상의 중앙부에서 방사상으로 형성된 다수의 통기구멍(174)과, 상기 통기구멍(174)과 대응된 외측의 공기조절판(176)이 구비되어 공기조절판(176)을 회전시켜 통기구멍(174)의 크기를 조절하는 수단으로 공기 유입량을 조절할 수 있도록 되어 있다.
상기 고압증폭확산부(200)는 제1,2연결부재(110)(120)의 나사결합되는 연결부분 내측에 구비되어 고압공기공급부(210)를 통해 유입되는 고압 공기를 증폭시키고 화염분출안내관(160)의 벽면을 따라 고압 공기의 흐름이 유도되어 화염분출안내관(160)의 전체에 균등한 압력의 화염이 확산 분출되도록 하는 구성으로 되어 있다.
상기에서 화염분출안내관(160)에 화염이 확산 분출된다라고 하는 것은 화염이 중앙부분으로 집속되지 않고 화염분출안내관(160)의 전체 공간에 고압 공기가 균등한 압력으로 밀집된 강한 화력이 발생되도록 한 것을 의미한다.
상기 제1연결부재(110)는 외주면에 제1나사부(111)가 형성되어 간격조절링(130) 및 제2연결부재(120)의 제2나사부(121)를 각각 결합할 수 있도록 되어 있고 제1나사부(111)의 후단은 오목하게 형성된 고압공기유입실(230)과 상향된 돌출환턱으로 이루어진 유체흐름가이드(240)가 구비된다.
상기 제2연결부재(120)는 내주면에 제2나사부(121)가 형성되고 제2나사부(121)의 후방으로 내향되게 형성되어 유체흐름가이드(240)의 가이드부(242) 외측면과 일정간극을 갖도록 하는 유체흐름안내턱(250)이 형성된다.
또한, 상기 제2연결부재(120)의 일측에 고압공기유입구멍(220)이 형성되어 콘프레셔 등으로 이루어진 고압공기공급부(210)에 의해 유입되는 고압 공기를 고압공기유입실(230)로 유입될 수 있도록 되어 있다.
상기 유체흐름가이드(240)는 고압공기유입실(230)과 연접되는 부분은 곡면부(241)가 구비되고, 화염분출안내관(160)과 연접되는 부분은 면접촉되는 경사각으로 이루어진 가이드부(242)가 구비되어 고압공기유입실(230)에 유입된 고압 공기가 유체흐름가이드(240)의 곡면부(241)를 따라 유체흐름이 이루어진 다음 직선으로 각을 이루는 가이드부(242)를 면접촉되어 선회된 다음 화염분출안내관(160)의 벽면을 따라 고압 공기의 흐름이 유도될 수 있도록 한다.
그리고, 유체흐름가이드(240)와 유체흐름안내턱(250) 사이는 이격된 간극부(260)가 형성되어 간극부(260)를 통해 고압 공기가 증폭됨과 아울러 유체흐름가이드(240)의 가이드부(242)와 면접촉되는 경사각을 통해 선회되어 화염분출안내관(160)의 벽면을 따라 고압 공기의 흐름이 유도될 수 있도록 하는 코안다 효과를 얻을 수 있도록 함에 있다.
즉, 상기 유체흐름가이드(240)의 가이드부(242) 외측면과 유체흐름안내턱(250) 사이의 간극부(260)를 통해 고압 공기를 증폭시켜 유체흐름이 이루어지도록 하되 제1연결부재(110)의 제1나사부(111)에 결합되는 간격조절링(130)의 나사결합 위치에 의해 제1,2연결부재(110)(120)가 연결되는 설치간격을 조절할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의한 고압증폭확산부(200)는 화염이 분출되어 화염이 진행되는 반대쪽에 위치하는 분사노즐(140)의 후방에 설치되어 화염의 영향을 받지 않게 되므로 고압증폭확산부(200)가 화염 부식이 발생되는 것을 방지하게 된다.
이와 같이 된 본 발명의 연소장치는 하우징(100)의 내부에 구비되어 있는 분사노즐(1)을 통해 액체 또는 기체연료를 분사됨과 아울러 공기공급부(170)를 통해 연소실(150)로 유입되는 외부 공기는 분사되는 연료와 혼합되어 연소실(150)에서 화염을 생성한 다음 화염분출안내관(160)을 통해 화염 분출이 이루어지게 된다.
상기와 같이 화염분출안내관(160)의 화염은 고압 공기를 증폭시켜 공급하고 화염분출안내관(160)의 벽면을 따라 공기 흐름이 유도되도록 하는 고압증폭확산부(200)에 의해 화염분출안내관(160)의 전체에 균등한 압력의 화염이 확산 분출되도록 한 수단으로 고온의 강한 화력을 발생시키게 된다.
즉, 고압증폭확산부(200)는 제1,2연결부재(110)(120)의 나사결합되는 연결부분 내측에 구비되어 고압공기공급부(210)에 고압공기유입구멍(220)을 통해 고압공기유입실(230)로 유입된 다음 상향된 돌출환턱으로 이루어진 유체흐름가이드(240)를 따라 유체흐름이 이루어지게 될 때 유체흐름가이드(240)와 유체흐름안내턱(250)의 사이에 형성된 간극부(260)를 통해 증폭된 고압 공기는 화염분출안내관(160)의 벽면을 따라 강한 공기 흐름이 유도되는 작용으로 화염분출안내관(160)의 선단으로 고온의 화염이 확산 분출되도록 하는 것이다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
100 : 하우징 110 : 제1연결부재
111 : 제1나사부 120 : 제2연결부재
121 : 제2나사부 130 : 간격조절링
140 : 분사노즐 150 : 연소실
160 : 화염분출안내관 170 : 공기공급부
172 : 공기량조절부재 174 : 통기구멍
176 : 공기조절판 180 : 공기유입관체
200 : 고압증폭확산부 210 : 고압공기공급부
220 : 고압공기유입구멍 230 : 고압공기유입실
240 : 유체흐름가이드 241 : 곡면부
242 : 가이드부 250 : 유체흐름안내턱
260 : 간극부

Claims (5)

  1. 하우징(100)의 내부에 구비되어 외부로 부터 액체 또는 기체 연료를 분사하는 분사노즐(140)과, 상기 분사노즐(140)로부터 분사되는 연료와 외부로 부터 공급되는 공기와 혼합되어 연소가 이루어지는 연소실(150)과, 상기 연소실(150)의 후방에 구비되어 연료와 외부공기가 혼합되어 화염을 생성하도록 하는 공기공급부(170)와, 상기 하우징(100)의 후방 측부에 고압 공기를 증폭시켜 공급하고 화염분출안내관(160)의 벽면을 따라 공기 흐름이 유도되어 화염분출안내관(160)에 화염이 확산 분출되도록 하는 고압증폭확산부(200)가 구비되고,
    상기 하우징(100)은 관체로 된 제1,2연결부재(110)(120)로 이루어져 있고, 상기 제1,2연결부재(110)(120)에 각각 형성된 제1,2나사부(111)(121)를 나사 결합하되 제1연결부재(110)의 제1나사부(111)에 간격조절링(130)이 결합되며,
    상기 고압증폭확산부(200)는 제1,2연결부재(110)(120)의 연결부분 내측에 구비되되 제1나사부(111)의 후단은 오목하게 형성된 고압공기유입실(230)과 상향된 돌출환턱으로 이루어진 유체흐름가이드(240)가 구비되며, 상기 제2연결부재(120)는 내주면에 제2나사부(121)가 형성되고 제2나사부(121)의 후방으로 내향된 유체흐름안내턱(250)이 형성되며, 제2연결부재(120)의 일측에 고압공기유입구멍(220)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연소장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2연결부재(120)의 후단에는 공기유입관체(180)가 설치되고, 공기유입관체(180)는 후방으로 점차적으로 확관된 형태로 구비되고 후단은 공기공급부(170)의 공기량조절부재(172)가 설치되는 것을 특징으로 하는 연소장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 유체흐름가이드(240)와 유체흐름안내턱(250) 사이는 이격된 간극부(260)가 형성되되 고압공기유입실(230)과 연접되는 부분은 곡면부(241)가 구비되고 화염분출안내관(160)과 연접되는 부분은 면접촉되는 경사각으로 이루어진 가이드부(242)가 구비되는 것을 특징으로 하는 연소장치.




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