KR20210037403A

KR20210037403A - 혼합 연소용 오일연료 분무 장치

Info

Publication number: KR20210037403A
Application number: KR1020190120003A
Authority: KR
Inventors: 박성영
Original assignee: 공주대학교 산학협력단
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-04-06
Also published as: KR102264596B1

Abstract

본 발명은 혼합 연소용 오일연료 분무 장치에 관한 것이다. 본 발명에서 오일연료 공급관(100)의 연료 유입구(120) 및 상기 연료 토출구(130) 사이에는 연료의 이동을 안내하는 복수 개의 연료 유로관(101)이 구비된다. 상기 연료 토출구(130)는 연료분무 노즐(300)과 연통된다. 상기 연료 유입구(120)의 단면적은 상기 연료 유입구(120)와 수평 방향으로 연결되는 상기 연료 유로관(101)의 일단의 단면적 보다 작고, 상기 연료 유로관(101)의 일단의 단면적은 상기 연료 유로관(101)의 중심의 단면적보다 작으며, 상기 연료 유로관(101)의 중심의 단면적은 상기 연료 토출구(130)와 연결되는 상기 연료 유로관(101)의 타단의 단면적보다 작거나 같다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 분사각이 넓게 분무되는 오일 연료와 LPG 또는 LNG등의 가스를 동시에 사용하는 혼소방식 점화가 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 불꽃의 온도가 너무 높게 상승되는 것을 방지할 수 있고, 연료비 절감 및 경유와 같은 오일연료에 의한 환경의 오염을 현저히 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

혼합 연소용 오일연료 분무 장치{OIL FUEL-INJECTION APPRATUS FOR MIXED-COMBUSTION}

본 발명은 혼합 연소용 오일연료 분무 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오일연료를 기체연료와 용이하게 혼합 연소하여 산화질소의 발생을 최소화 하고, 연료효율은 향상시킬 수 있는 혼합 연소용 오일연료 분무 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 산업용 퍼니스, 가마, 보일러를 비롯하여 소각로 등에 사용되는 가스 혼소식 오일버너는 오일연료와 기체연료 모두를 사용할 수 있다. 이와 같은 가스 혼소식 오일버너는 연소효율을 향상시키고 공해물질을 최소로 배출하도록 각종 신기술을 도입하여 많은 발전을 하였다.

특히, 그 성능에 따라 운전비용 및 환경오염에 영향을 크게 미치게 되므로 버너의 설정시 저과잉 공기로 연소가 가능하며, 화염이 짧으면서도 발열량이 높아야 한다. 그리고 분진과 SO4 및 NOx(산화질소) 등의 공해 물질의 발생이 적어야 하며 화염의 안정성 및 응답성이 높아야 한다.

이와 같이 연소가 잘 되기 위해서는 연료의 분사상태가 좋고 또한, 분사된 연료와 연소용 공기의 혼합이 완벽해야 하며, 연소용 공기량, 공기유속, 레지스터로 유입되는 공기의 균일성 및 보염기에서의 공기 회전 등이 연소에 큰 영향을 미치게 되며, 이러한 요인들은 연료분사노즐의 구조적 특징에 크게 좌우된다.

도 1에는 일반적으로 사용되는 가스혼소식 오일버너의 구성이 개략 단면도로 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 연료분사노즐(1)에는 연료가 공급되는 오일연료 공급관(10)이 구비된다. 상기 오일연료 공급관(10)의 선단에는 분사노즐(20)이 결합된다.

상기 분사노즐(20)의 외주면을 둘러서는 기체연료 유입관(40)이 설치된다. 상기 기체연료 유입관(40)을 통해서는 LPG 또는 LNG 등과 같은 기체 연료가 공급된다.

그리고 상기 분사노즐(20)과 인접한 위치에는 공기유입관(50)이 설치된다. 상기 공기유입관(50)을 통해서는 공기(Air)가 공급된다.

한편, 상기 분사노즐(20)에는 연료가 공급되는 방향으로 복수 개의 분사구(22)가 환형으로 형성된다. 상기 분사구(22)를 통해 연료가 분사되면, 연료가 분사노즐(20)의 전방을 향해 분사되므로 분사구(22)의 중간 부분(C)에는 연료가 분사되지 못하게 된다.

따라서, 분사노즐(20)이 연소실(S)에 설치되어 연소과정을 수행하게 되면, 분사노즐(20)의 분사구(22)를 통해서 연료는 수평방향으로 길게 분사되고, 이때, 상기 공기유입관(50) 및 기체연료 유입관(40)을 통해 각각 공기 및 기체연료가 공급되더라도 공기 및 기체연료가 양 불꽃의 외곽 부분에만 공급되어 분사구(22)의 중간부분(B)에는 공기 및 기체연료가 원활하게 공급되지 않으면서 온도가 높아지게 되고, 환경 오염물질인 NOx(산화질소)의 발생량이 증가하게 되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1737235호(2017년05월18일 등록)

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 오일연료의 분무 액적의 크기를 감소시키는 것과 동시에 분무 각도가 증대되도록 함으로써 공기 및 LPG 또는 LNG 가스와 같은 기체연료가 용이하게 혼합될 수 있도록 구성되는 혼합 연소용 오일연료 분무 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 연소용 오일연료 분무 장치에 따르면, 일단에 오일연료의 유입을 위한 연료 유입구가 형성되며, 타단에 상기 연료 유입구로부터 유입된 오일연료가 토출되는 연료 토출구가 형성되고, 상기 연료 유입구 및 상기 연료 토출구 사이에 연료의 이동을 안내하는 연료 유로관이 구비되는 오일연료 공급관; 일단에 상기 연료 토출구와 연통되는 연결구가 형성되고, 타단에 오일연료가 외부로 분무되는 방향으로 분무구가 형성되어, 오일연료가 상기 연결구를 지나 상기 분무구를 통과하면서 무화(atomization)되도록 오일연료를 분무시키는 연료분무 노즐; 및 일단에 기체의 유입을 위한 기체 유입구가 형성되고, 타단이 상기 연료분무 노즐과 인접한 위치에 설치되어 상기 기체 유입구로부터 유입된 기체가 토출되는 기체 토출구가 형성되며, 상기 기체 유입구 및 상기 기체 토출구 사이에 기체의 이동을 안내하는 기체 유로가 형성되는 기체 공급관;을 포함하여 구성되고, 상기 분무구의 단면적은 상기 연결구의 단면적 보다 크게 형성되며, 상기 연료 유입구의 단면적은 상기 연료 유입구와 수평 방향으로 연결되는 상기 연료 유로관의 일단의 단면적 보다 작고, 상기 연료 유로관의 일단의 단면적은 상기 연료 유로관의 중심의 단면적보다 작으며, 상기 연료 유로관의 중심의 단면적은 상기 연료 토출구와 연결되는 상기 연료 유로관의 타단의 단면적보다 작거나 같고, 상기 기체 공급관은 기체가 유입되는 흡기관과 연결되며, 상기 흡기관은 기화된 LPG 또는 LNG 가스가 공급되는 가스공급관과 연결되어 기체와 LPG 또는 LNG 가스가 혼합된 상태로 상기 기체 공급관에 공급하는 것을 특징으로 한다.

상기 오일연료 공급관은, 상기 연료 유입구로부터 상기 연료 토출구를 향해 수평 방향으로 연장되는 센터 유로관, 및 상기 센터 유로관을 중심으로 좌측 및 우측에 각각 대응되게 형성되는 선회 유로관을 포함하여 구성되고, 상기 선회 유로관은 곡선으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 연료 유입구의 단면적은 상기 연료 유입구와 수평 방향으로 연결되는 상기 센터 유로관의 일단의 단면적 보다 작고, 상기 센터 유로관의 일단의 단면적은 상기 센터 유로관의 중심의 단면적보다 작으며, 상기 센터 유로관의 중심의 단면적은 상기 연료 토출구와 연결되는 상기 센터 유로관의 타단의 단면적보다 작거나 같은 것을 특징으로 한다.

상기 센터 유로관의 일단에서 상기 센터 유로관의 중심으로 향할수록 폭이 커지는 방향으로 테이퍼지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 선회 유로관은 상기 연료분무 노즐을 중심으로 방사상으로 복수 개가 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 연료 유입구는 가압된 오일연료 액체가 수용된 연료 탱크와 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 연료 탱크로부터 공급되는 오일연료, 상기 흡기관으로 공급되는 LPG 또는 LNG 가스, 및 기체의 공급량은 전자제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.

상기 오일연료 공급관의 길이 대 직경 비율은 5:1 내지 10:1 인 것을 특징으로 한다.

상기 기체 공급관의 기체 토출구는 상기 연료분무 노즐과 연결되는 것을 특징으로 한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 연소용 오일연료 분무 장치에 따르면, 오일연료가 복수 개의 연결 유로관으로 구성되는 오일연료 공급관을 유동하며 분무 노즐을 통해 분무되므로, 그 분무 액적의 크기가 작고 넓게 퍼지면서 분무될 수 있다. 따라서 불꽃의 온도가 너무 높게 상승되는 것을 방지하는 것과 동시에 불꽃의 길이가 짧아지도록 함으로써, 연소 시 질소산화물(NOx)의 발생량을 현저히 감소시킬 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 연소용 오일연료 분무 장치에 따르면, 분무각이 넓게 분무되는 오일 연료와 LPG 또는 LNG등의 가스를 동시에 사용하는 혼소방식 점화가 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 연료비 절감 및 경유와 같은 오일연료에 의한 환경의 오염을 현저히 감소시킬 수 있는 효과도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적으로 사용되는 가스혼소식 오일버너의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 연소용 오일연료 분무 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 연소용 오일연료 분무 장치의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 연소용 오일연료 분무 장치의 형상과 유동해석을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 연소용 오일연료 분무 장치와 연소실을 나타내는 연결 구성도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 연소용 오일연료 분무 장치의 구성이 사시도로 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 혼합 연소용 오일연료 분무 장치에는 오일연료 공급관(100)이 구비된다. 본 실시예에서, 상기 오일연료 공급관(100)은 연료 유로관(110, 111), 연료 유입구(120) 및 연료 토출구(130)가 구비된다.

상기 연료 유입구(120)는 아래에서 설명될 연료 탱크(140)로부터 전달받은 오일연료(이하 '연료'라 칭함)가 유입되는 부분이고, 상기 연료 토출구(130)는 상기 연료 유입구(120)로부터 유입된 연료가 토출되는 부분이다. 그리고 상기 연료 유로관(110, 111)은 상기 연료 유입구(120) 및 연료 토출구(130) 사이에 구비된다.

본 실시예에서, 상기 오일연료 공급관(100)의 길이 대 직경 비율은 5:1 내지 10:1 인 것이 바람직하다. 이는 연료가 상기 오일연료 공급관(100)을 따라 이동하면서 유동이 균일하게 일어나도록 하기 위함이다.

본 실시예에서, 상기 오일연료 공급관(100)에는 연료 유로관(101)이 구비된다. 상기 연료 유로관(101)은 서로 다른 길이를 가지는 관으로 구성될 수 있다.

상기 연료 유로관(101)은 센터 유로관(110) 및 선회 유로관(111)으로 구성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센터 유로관(110)은 연료 유입구(120)로부터 상기 연료 토출구(130)를 향해 수평 방향으로 연장된다. 상기 센터 유로관(110)의 일단(110a)은 연료 유입구(120)와 연결되고, 타단(11b)은 연료 토출구(130)와 연결된다.

본 실시예에서, 상기 연료 유입구(120)의 단면적은 상기 센터 유로관(110)의 일단(110a)의 단면적보다 작다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연료 유입구(120)의 폭은 상기 센터 유로관(110)의 일단(110a)의 폭보다 작다. 그리고 상기 센터 유로관(110)의 일단(110a)의 단면적은 상기 센터 유로관(110)의 중심(110c)의 단면적보다 작다.

또한, 상기 센터 유로관(110)의 중심(110c)의 단면적은 상기 연료 토출구(130)와 연결되는 상기 센터 유로관(110)의 타단(110b)의 단면적보다 작거나 같을 수 있다. 즉, 상기 센터 유로관(110)의 중심(110c)의 폭은 연료 토출구(130)의 폭과 같거나 소 폭으로 큰 폭으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 연료 유입구(120)의 단면적은 상기 선회 유로관(111)의 단면적보다 작다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연료 유입구(120)의 폭은 상기 선회 유로관(111)의 일단(111a)의 폭보다 작다.

그리고 상기 선회 유로관(111)의 일단(111a)의 단면적은 상기 선회 유로관(111)의 중심(111c)의 단면적보다 작으며, 상기 선회 유로관(111)의 중심(111c)의 단면적은 상기 연료 토출구(130)와 연결되는 상기 선회 유로관(111)의 타단(111b)의 단면적보다 작거나 같을 수 있다.

또한, 상기 센터 유로관(110)의 일단(110a)에서 상기 센터 유로관(110)의 중심(110c)으로 향할수록 폭이 커지는 방향으로 테이퍼지게 형성될 수 있다.

상기 선회 유로관(111)은 상기 센터 유로관(110)을 중심으로 좌측 및 우측에 각각 대응되게 형성된다. 즉, 상기 선회 유로관(111)은 센터 유로관(110)을 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다. 여기서 상기 선회 유로관(111)은 곡선으로 이루어질 수 있다. 이는 상기 선회 유로관(111)을 통해 연료가 소정의 시간 동안 정체되면서 넓게 퍼져 나갈 수 있도록 하기 위함이다.

본 실시예에서, 상기 센터 유로관(110)의 중심(110c) 단면적은 상기 선회 유로관(111)의 중심(111c) 단면적보다 크게 형성될 수 있다. 이는 연료가 상기 선회 유로관(111) 보다 상기 센터 유로관(110)을 통해 원활하게 빠져나가도록 하기 위함이다.

본 실시예에서, 선회 유로관(111)은 두 개이지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 선회 유로관(111)은 상기 센터 유로관(110)을 중심으로 방사상으로 복수 개가 구비될 수도 있다.

이와 같이 구성되는 상기 오일연료 공급관(100)에 의하면, 상기 연료 유입구(120)에서 연료가 유입되면서 상기 센터 유로관(110)을 지나는 것과 동시에 상기 선회 유로관(111)을 지나면서 좌우 유동이 유발되고, 이 유동을 통해 상기 센터 유로관(110)의 내부에서도 연료가 좌우 유동하며 퍼지면서 연료 토출구(130)로 나가게 됨으로서, 연료의 분무각이 확장될 수 있게 된다.

또한, 연료가 상기 센터 유로관(110)의 타단(110b) 및 상기 선회 유로관(111)의 타단(111b)을 통과하며 동시에 상기 연료 토출구(130)로 나가므로, 즉, 상기 센터 유로관(110)을 통과하는 연료가 상기 연료 토출구(130)에서 상기 선회 유로관(111)을 통과한 연료와 만나면서 크게 유동되므로 서로 충돌하여 미립화가 일어나면서 분무각이 더욱 커질 수 있게 된다.

따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연료 유입구(120)를 지나 상기 센터 유로관(110)의 일단(110a) 및 선회 유로관(111)의 일단(111b)을 통과하면서 상기 센터 유로관(110)을 통과하는 연료의 유동이 발생하게 되고, 상기 센터 유로관(110)을 통과하는 연료가 상기 연료 토출구(130)에서 상기 선회 유로관(111)을 통과한 연료와 만나면서 서로 충돌하여 크게 유동되므로 유동의 각도를 크게 형성하게 된다.

이와 같이 연료가 상기 오일연료 공급관(100)을 통해 유동하여 분무각이 커지게 되면, 기체와 만났을 경우 서로 충돌하면서 최종적인 미립화가 일어나 연료의 액적의 크기가 작아지며 기체와 용이하게 혼합될 수 있고, 분무각이 더욱 넓어지게 된다.

따라서 연소효율을 더욱 높일 수 있고, 불꽃의 온도가 너무 높게 상승되는 것을 방지하는 것과 동시에 불꽃의 길이가 짧아지도록 함으로써, 연소 시 질소산화물(NOx)의 발생량을 현저히 감소시킬 수 있다.

한편, 상기 연료 유입구(120)는 연료 탱크(140)의 일측과 연통된다. 상기 연료 탱크(140)는 상기 연료 유입구(120)와 일체로 형성될 수 있다.

상기 연료 탱크(140)의 내부에는 연료 챔버(141)가 형성된다. 상기 연료 챔버(141)에는 가압된 연료 액체가 수용될 수 있다. 본 실시예에서, 연료는 경유 또는 중유 등을 사용할 수 있다. 경유나 중유를 사용하는 액상 연료의 분무 노즐은 연료의 점성이 높기 때문에 효율적인 무화(atomization)를 위하여 일차적으로 일정 온도로 가열하여 연료의 유동성을 증가시킨 후 높은 압력을 노즐에 가하여 미세 입자로 분사시키는 것이 바람직하다. 이렇게 형성된 미세 액적은 대개 다량의 잉여공기를 사용한 난류혼합 과정을 통하여 연소가 일어난다. 이 경우 중유는 (60~100) ℃ 온도 영역에서 (10~14) cSt 점도를 가진 상태에서 (20~25)Bar 의 압력으로 분사하여 미세 액적을 만들며, 경유는 20 ℃ 상온에서 점도가 (3~12) cSt 이어서 중유에 비하여 사전 가열의 필요성이 적다.

이를 위해 상기 연료 챔버(141)에는 히터(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 히터는 상기 연료 챔버(141)로부터 공급되는 연료를 재가열 하는 역할을 한다.

한편, 상기 연료 탱크(140)로부터 상기 오일연료 공급관(100)으로 공급되는 연료의 공급량은 아래에서 설명될 전자제어부(500)에 의해 제어될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 연료 유입구(120)와 반대되는 위치의 상기 연료 탱크(140)의 타측에는 연료 공급라인(L)이 연결될 수 있다. 상기 연결 공급라인(L)은 연료를 상기 연료 챔버(141) 내로 공급하기 위한 것이다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 혼합 연소용 오일연료 분무 장치에는 기체 공급관(200)이 구비될 수 있다. 상기 기체 공급관(200)은 상기 연료분무 노즐(300)을 중심으로 방사상으로 복수 개가 구비될 수 있다. 상기 기체 공급관(200)은 연료에 공기와 같은 기체를 공급하는 역할을 한다. 본 실시예에서는 공기 및 LPG 또는 LNG 가스가 혼합된 기체이다.

본 실시예에서, 상기 기체 공급관(200)의 일단에는 기체 유입구(210)가 형성된다. 상기 기체 유입구(210)는 기체의 유입을 위한 부분이다. 상기 기체 유입구(210)는 아래에서 설명될 흡기관(400)에 연결된다.

상기 기체 공급관(200)의 타단에는 기체 토출구(220)가 형성된다. 상기 기체 토출구(220)는 상기 기체 유입구(210)로부터 유입된 기체가 토출되는 부분이다. 상기 기체 토출구(220)는 연료분무 노즐(300)과 인접한 위치에 설치될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 기체 토출구(220)는 연료분무 노즐(300)과 연결될 수 있다. 이는 기체와 연료와의 혼합이 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다.

상기 기체 유입구(210) 및 상기 기체 토출구(220) 사이에는 기체 유로(230)가 형성된다. 상기 기체 유로(230)는 기체의 이동을 안내하는 역할을 한다.

본 실시예에서, 상기 기체 공급관(200)은 필요에 따라 복수 개로 구성되고, 선회 유로관(111)과 서로 교차되도록 배치될 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 상기 기체 공급관(200)은 상기 연료분무 노즐(300)과 인접한 위치에 구비되지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기체 공급관(200)과 동일한 구성으로 형성된 기체 공급관(200')이 연료가 분무되는 방향으로 연소실(S)에 소정 간격 이격되어 복수 개가 구비될 수 있다.

한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 혼합 연소용 오일연료 분무 장치에는 연료분무 노즐(300)이 구비된다. 상기 연료분무 노즐(300)은 연료가 무화(atomization)되도록 연료 및 기체를 분산시키는 역할을 한다.

상기 연료분무 노즐(300)의 일단에는 연결구(310)가 형성된다. 상기 연결구(310)는 상기 연료 토출구(130) 및 기체 토출구(220)와 연통된다.

상기 연료분무 노즐(300)의 타단에는 분무구(320)가 형성된다. 상기 분무구(320)는 외부로 분무되는 방향, 즉, 연소실(S)을 향해 분무되는 방향으로 형성된다. 본 실시예에서, 상기 분무구(320)의 단면적은 상기 연결구(310)의 단면적 보다 크게 형성된다. 따라서, 연료 및 기체가 상기 연결구(310) 및 분무구(320)를 통과하면서 넓게 퍼지게 되어 불꽃은 짧으면서 퍼지게 되는데, 이 과정에서 상기 기체 토출구(220)를 통해 유입되는 기체가 와류되면서 연료와 혼합이 잘될 수 있다.

한편, 상기 연료분무 노즐(300)의 분무구(320)에는 다공판(미도시)이 선택적으로 결합될 수 있다. 상기 다공판은 복수 개의 관통공이 형성되어, 액체 및 기체가 혼합되어 분무될 때 상기 관통공을 통과하면서 분무각이 더욱 넓어지도록 하기 위함이다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기체 공급관(200)의 기체 유입구(210)는 흡기관(400)과 연결된다. 상기 흡기관(400)은 외부로부터 공기를 흡입하여 상기 기체 공급관(200)으로 공급하는 역할을 하는 것으로, 믹서(미도시) 및 분배기(미도시)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 흡기관(400)을 통해 외부에서 유입된 공기는 믹서에서 LPG 또는 LNG 가스와 혼합된 상태로 분배기를 통해 상기 기체 공급관(200)으로 공급되는 것이다.

상기 흡기관(400)에는 가스공급관(410)이 연결된다. 상기 가스공급관(410)은 LPG 또는 LNG 가스를 공급하는 역할을 한다. 본 실시예에서 LPG 또는 LNG 가스는 기화기(Vaporizer) 등을 통해 기체 상태로 공급된다. 이는 LPG 또는 LNG 가스가 공기와 혼합이 용이하도록 하기 위함이다.

본 실시예에서, 상기 가스공급관(410)의 일측에는 가스공급차단밸브(420)가 구비될 수 있다. 상기 가스공급차단밸브(420)는 LPG 또는 LNG 가스를 공급 또는 차단하는 역할을 한다. 상기 가스공급차단밸브(420)는 전자제어부(500)에 의해 제어된다. 즉, 전자제어부(500)에 의해 상기 가스공급차단밸브(420)가 제어됨에 따라 LPG 또는 LNG 가스의 공급량이 조절될 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 혼합 연소용 오일연료 분무 장치에는 전자제어부(500)가 구비될 수 있다. 상기 전자제어부(500)는 상기 연료 탱크(140)로부터 공급되는 오일연료, 상기 흡기관(400)으로 공급되는 LPG 또는 LNG 가스, 및 기체의 공급량을 제어하는 역할을 한다. 따라서, 전자제어부(500)의 제어에 의해 상기 흡기관(400)으로 공기 및 LPG 또는 LNG 가스가 공급되거나 공기 만 공급될 수도 있다. 이와 같이 되면, 혼합 연소 뿐만 아니라 1종류의 연료만을 연소시키는 전소로 사용할 수도 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 혼합 연소용 오일연료 분무 장치에 의하면, 연료가 센터 유로관(110) 및 복수 개의 선회 유로관(111)으로 구성되는 오일연료 공급관(100)을 유동하며 연료분무 노즐(300)을 통해 분무되므로, 그 분무 액적의 크기가 작고 넓게 퍼지면서 분무될 수 있다.

따라서 연소 효율을 높일 수 있으므로, 불꽃의 온도가 너무 높게 상승되는 것을 방지하는 것과 동시에 불꽃의 길이가 짧아지도록 함으로써, 연소 시 질소산화물(NOx)의 발생량을 현저히 감소시킬 수 있다.

특히, 분사각이 넓게 분무되는 오일 연료와 LPG 또는 LNG등의 가스를 동시에 사용하는 혼소방식 점화가 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 연료비 절감 및 경유와 같은 오일연료에 의한 환경의 오염을 현저히 감소시킬 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

100: 오일연료 공급관 110: 센터 유로관
111: 선회 유로관 120: 연료 유입구
130: 연료 토출구 140: 연료 챔버
200: 기체 공급관 210: 기체 유입구
220: 기체 토출구 230: 기체 유로
300: 연료분무 노즐 310: 연결구
320: 분무구
400: 흡기관 410: 가스공급관
420: 가스공급차단밸브
500: 전자제어부
S: 연소실

Claims

일단에 오일연료의 유입을 위한 연료 유입구가 형성되며, 타단에 상기 연료 유입구로부터 유입된 오일연료가 토출되는 연료 토출구가 형성되고, 상기 연료 유입구 및 상기 연료 토출구 사이에 연료의 이동을 안내하는 연료 유로관이 구비되는 오일연료 공급관;
일단에 상기 연료 토출구와 연통되는 연결구가 형성되고, 타단에 오일연료가 외부로 분무되는 방향으로 분무구가 형성되어, 오일연료가 상기 연결구를 지나 상기 분무구를 통과하면서 무화(atomization)되도록 오일연료를 분무시키는 연료분무 노즐; 및
일단에 기체의 유입을 위한 기체 유입구가 형성되고, 타단이 상기 연료분무 노즐과 인접한 위치에 설치되어 상기 기체 유입구로부터 유입된 기체가 토출되는 기체 토출구가 형성되며, 상기 기체 유입구 및 상기 기체 토출구 사이에 기체의 이동을 안내하는 기체 유로가 형성되는 기체 공급관;을 포함하여 구성되고,
상기 분무구의 단면적은 상기 연결구의 단면적 보다 크게 형성되며,
상기 연료 유입구의 단면적은 상기 연료 유입구와 수평 방향으로 연결되는 상기 연료 유로관의 일단의 단면적 보다 작고,
상기 연료 유로관의 일단의 단면적은 상기 연료 유로관의 중심의 단면적보다 작으며,
상기 연료 유로관의 중심의 단면적은 상기 연료 토출구와 연결되는 상기 연료 유로관의 타단의 단면적보다 작거나 같고,
상기 기체 공급관은 기체가 유입되는 흡기관과 연결되며,
상기 흡기관은 기화된 LPG 또는 LNG 가스가 공급되는 가스공급관과 연결되어 기체와 LPG 또는 LNG 가스가 혼합된 상태로 상기 기체 공급관에 공급하는 것을 특징으로 하는 혼합 연소용 오일연료 분무 장치.
제 1항에 있어서,
상기 오일연료 공급관은,
상기 연료 유입구로부터 상기 연료 토출구를 향해 수평 방향으로 연장되는 센터 유로관, 및
상기 센터 유로관을 중심으로 좌측 및 우측에 각각 대응되게 형성되는 선회 유로관을 포함하여 구성되고,
상기 선회 유로관은 곡선으로 이루어진 것을 특징으로 하는 혼합 연소용 오일연료 분무 장치.
제 2항에 있어서,
상기 연료 유입구의 단면적은 상기 연료 유입구와 수평 방향으로 연결되는 상기 센터 유로관의 일단의 단면적 보다 작고,
상기 센터 유로관의 일단의 단면적은 상기 센터 유로관의 중심의 단면적보다 작으며,
상기 센터 유로관의 중심의 단면적은 상기 연료 토출구와 연결되는 상기 센터 유로관의 타단의 단면적보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 혼합 연소용 오일연료 분무 장치.
제 3항에 있어서,
상기 센터 유로관의 일단에서 상기 센터 유로관의 중심으로 향할수록 폭이 커지는 방향으로 테이퍼지게 형성되는 것을 특징으로 하는 혼합 연소용 오일연료 분무 장치.
제 4항에 있어서,
상기 선회 유로관은 상기 연료분무 노즐을 중심으로 방사상으로 복수 개가 배치되는 것을 특징으로 하는 혼합 연소용 오일연료 분무 장치.
제 5항에 있어서,
상기 연료 유입구는 가압된 오일연료 액체가 수용된 연료 탱크와 연결되는 것을 특징으로 하는 혼합 연소용 오일연료 분무 장치.
제 6항에 있어서,
상기 연료 탱크로부터 공급되는 오일연료, 상기 흡기관으로 공급되는 LPG 또는 LNG 가스, 및 기체의 공급량은 전자제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 혼합 연소용 오일연료 분무 장치.
제 7항에 있어서,
상기 오일연료 공급관의 길이 대 직경 비율은 5:1 내지 10:1 인 것을 특징으로 하는 혼합 연소용 오일연료 분무 장치.
제 8항에 있어서,
상기 기체 공급관의 기체 토출구는 상기 연료분무 노즐과 연결되는 것을 특징으로 하는 혼합 연소용 오일연료 분무 장치.