KR100188078B1 - 연료탱크가 분리되어 있는 버너조립체에 사용되는 연료관 - Google Patents

Abstract

버너기구는 버너조립체 및 이와 분리되어 있는 연료탱크, 그리고 버너조립체와 연료탱크를 연결하는 관으로 구성된다. 제한기(restrictor) 로드는 연료의 요동을 최소화하기 위하여 관내에 위치하고, 기화된 연료의 발생을 향상시키며 불꽃의 맥동을 감소시킨다. 제한기 로드는 관이 버너조립체로부터 분리되는 경우에 연료를 2차로 적으로 차단하는 밀봉밸브의 일부로서 기능한다.

Description

연료탱크가 분리되어 있는 버너조립체에 사용되는 연료관

제1도는 버너, 연료탱크 및 연료관으로 구성되는 캠프스토브의 사시도.

제2도는 버너 및 연료관의 분해사시도.

제3도는 연료탱크의 측면도.

제4도는 버너의 측면도 및 연료탱크의 배면도.

제5도는 연료관 및 버너 사이 연결부의 확대단면도.

제6도는 제한기 조립체의 단면도.

제7도는 제6도의 제한기 조립체의 일부분을 도시한 단면도.

제8도는 탐침의 단면도.

제9도는 제한기 조립체 스프링의 정면도.

제10도는 제한기 로드의 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

15 : 캠프 스토브 16 : 버너조립체

17 : 연료탱크 18 : 연료관

25 : 버너밸브 하우징 26 : 발생기 관

29 : 가스팁 30 : 손잡이

33 : 펌프와 밸브의 조립체 35 : 작동노브

36 : 펌프손잡이 37 : 제 1관

38 : 제 2관 40 : 엘보우

41 : 제 1 단부 이음쇠 42 : 제한기 조립체

43 : 관형 탐침 48 : 내부보어

53 : 제한기 로드 56 : O자 형상의 밀봉링

58 : 코일 스프링 62 : 클립

64 : 손잡이부 65 : 죠

71 : 탐침 이음쇠

본 발명의 버너조립체, 및 이로부터 분리되거나 떨어져 있는 연료탱크를 포함하는 버너기구의 관한 것이며, 특히 연료탱크와 버너조립체를 연결하는 연료관에 관한 것이다.

캠핑용으로 사용되는 캠프스토브와 같은 버너기구는 일반적으로 가열 불꽃을 만들기 위한 버너조립체 및 버너로 연료를 공급하기 위한 연료탱크로 구성된다. 몇몇의 버너기구는 버너조립체로부터 분리되어 길게 뻗은 관이나 호스로 버너조립체에 연결되어 있는 원격 연료 탱크를 갖추고 있다. 그러나, 관 또는 호스를 이용한 연결은 버너의 순간 점화 즉, 기화된 연료를 발생시키는 것을 어렵게 한다. 버너를 사용한 후에는, 잔류 연료가 관 내부에 남아있게 된다. 다음의 점화시기에, 상기 잔류 연료는 버너 내로 급속히 들어갈 수 있으며, 과도한 연료의 공급을 초래하거나 또는 연료의 기화를 느리게 할 수 있는 큰 노란색의 불꽃을 초래할 수 있다. 만약에 관이 버너조립체로부터 분리되면, 관 내부에 남아있는 잔류 연료가 관으로부터 배출될 수 있다. 연료 배출은 바람직하지 않으며 그리고 배출되는 연료는 버너기구를 다른 짐과 함께 운반하는 경우에 음식 또는 의류 등에 손상을 입힐 수 있다.

종래의 기술에 따른 원격 버너기구는 점화를 위한 예열을 하는데 발생기(generator)를 사용하였다. 알코올 또는 예열 페이스트가 이 발생기를 가열하는데 사용되었다. 미합중국 특허 제 1,718,413호 및 제 1,858,264호는 예열하지 않고서 짧은 연료 도관을 위한 즉시 점화 특징을 개시하고 있다. 그러나, 이 구조는 관 내부에 연료가 잔류할 수 있는 긴 도관 또는 관을 사용하기 때문에 순간 점화에는 실용성이 없다.

연료의 서어지(surge)에 의해서 연료가 흘러넘치게 되고 순간 점화가 늦어질 수 있는데, 이러한 연료 서어지를 최소화하기 위해서 작은 지름의 모세관이 종래의 일부 설계 사양에서 사용되기도 하였다. 그러나, 이들 모세관들은 깨지기 쉬워서 버너기구의 견고함이 요구되는 캠핑용으로는 적당하지 않다.

예컨대 미합중극 특허 제 1,958,400호에 개시되어 있는 바와 같이, 코일과 같은 유동제한기(flow restrictor)는 기화된 연료를 제공하는 발생기 내부에 오랫동안 사용되어 왔다. 그러나, 유동을 제한하는데 요구되는 발생기 내부의 좁은 틈새는 비실용적이다. 왜냐하면, 발생기 내부에서 점차로 증가하는 탄소가 연료유동을 빠르게 봉쇄하기 때문이다.

미합중국 특허 제 3,900,281호에는 버너 및 이와 분리된 연료탱크로 구성되는 여행용 스토브가 개시되어 있다. 그러나, 연결관에는 어떠한 유동 제한기도 제공되어 있지 않고, 연결관이 분리되는 경우에 연결관으로부터의 연료의 누설을 방지하기 위한 밀봉이 제공되어 있지 않다. 미합중국 특허 제 3,900,281호에 따라서 제작, 판매된 여행용 스토브는 버너와 연료탱크를 연결하는 연료관에 케이블을 갖추고 있다. 케이블을 설치한 목적은 탱크 상에 위치해 있는 연료밸브를 조정함에 따라 반응하는 불꽃의 반응도를 높이기 위해서 관에 있는 연료의 양을 감소시키는데 있으며, 또한 밸브가 폐쇄된 후에도 계속해서 연소하는 불꽃의 연소시간을 줄이는데 있다. 이와 같은 스토브는 순간 점화의 특징을 가지고 있지 않다.

이하에서, 본 발명에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 액체 연료 버너기구는, 불꽃을 제공하기 위한 버너와, 내부에서 액체 연료를 기화시키기 위해 상기 버너와 열교환 관계에 있는 발생기(generator)를 포함하는 버너조립체와, 액체 연료를 보유하기 위해 상기 버너로부터 분리된 연료탱크와, 상기 연료탱크 상의 연료밸브와, 상기 연료 탱크를 가압하기 위한 수단과, 가압된 액체 연료를 상기 버너조립체로 운반하기 위하여 상기 연료밸브 및 상기 버너조립체를 연결하고, 상기 연료밸브에 연결되는 상류 단부와 상기 버너조립체에 연결되는 하류 단부와 그리고 연료가 통하여 유동하는 내부보어를 가지고 있는 연료관과, 그리고 상기 연료관을 통하는 연료의 유동을 제한하고, 상기 연료관 하류 단부의 가압된 하류방향 연료의 압략을 감소시키고, 상기 밸브가 열려질 때 액체 연료의 서어지를 감소시키기 위해서, 상기 연료관 내의 하류 단부에 인접한 상기 연료관의 상기 보어 내부에 위치되는 유동제한 수단을 포함한다.

이와 같이, 본 발명은 연료탱크 및 버너의 가스팁 오리피스 사이에 위치하는 연료관 내에 간단한 유동제한 수단 즉, 유동제한기(flow restrictor)를 갖추고 있다. 이 유동제한기는 점화시에 상기한 서어지 효과(surge effect)를 감소시키고, 황색 불꽃 또는 연기 발생의 원인이 되는 액체연료의 과도한 공급을 제한하며, 연소하는 동안의 불꽃 맥동(flame pulsation)을 감소시킨다. 이러한 제한기를 갖춤에 따라서, 야영 및 짐을 싸는데 편리하게 사용할 수 있는 크기의 연료관을 얻을 수 있게 되었다. 연료탱크는 연료를 공급하기 위해서 공기로 가압되며, 상기 제한기(restrictor)는 버너기구를 켜는 경우에, 연료 및 공기의 초기 서어지(surge) 동안에 손실되는 가압된 공기 양을 감소시킨다. 이에 따라, 점화하는데 필요한 펌프질의 횟수가 줄어들게 된다. 제한기에 의해서 조성되는 압력 강하는 연료의 기화 공정을 향상시킨다. 연료 및 공기의 혼합물은 압력이 감소된 영역에서 부분적으로 기화되고, 이것에 의하여 순간 점화가 개선된다. 제한기는 또한, 연료관이 버너로 부터 분리되는 경우, 연료의 2차적 차단을 제공하는 밀봉부를 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에 따르면, 본 발명은 가방에 넣고 다닐 수 있는 캠프스토브(15)와 관련하여 설명될 것이다. 그러나, 본 발명의 다른 연료 연소형 기구에 사용될 수 있음을 알게될 것이다. 캠프스토브(15)는 버너조립체(16), 연료탱크(17) 및 연료 호스 또는 연료관(18)으로 구성되는데, 이 연료관(18)은 상기 연료탱크(17)와 상기 버너조립체(16)를 연결하는 것으로 적절한 가요성을 가질 수도 있다.

제2도에 따르면, 상기 버너조립체(16)는 기부(19), 지지칼라(20), 버너팬(21), 버너(22) 및 불받이(23)로 구성된다. 이것들은 보울트(24) 및 너트(24a)에 의해서 함께 고정된다. 버너밸브 하우징(25)이 상기 기부(19) 위에 장착되고, 발생기 관(26)은 너트(28)에 의해 버너밸브 하우징 상에서 나삿니를 갖춘 니플(27)에 연결된다. 발생기 관의 상부 단부는 버너 주위로 구부러져서 가스팁(29)으로 마무리되는 형상을 갖추고 있다. 작동손잡이(30)는 버너의 불꽃크기를 조정할 수 있도록 하우징(25) 내에서 버너밸브에 연결된다. 버너조립체에 대한 사항은 널리 공지되어 있다.

연료탱크(17)는 연료병(32) 및 펌프와 밸브의 조립체(33)로 구성된다. 펌프와 밸브의 조립체(33)는 연료병 내로 나사 연결되는 하우징(34), 밸브를 개방 및 패쇄시키는데 사용되는 작동노브(35), 및 연료병 내로 공기를 주입하는데 사용되는 펌프손잡이(36)로 구성된다. 제3도에 따르면, 제 1관(37)은 연료병의 축에 대하여 임의의 각도로 하우징(34)으로부터 연장되어 펌프에 연결되어 있다. 엘(L)자 형상의 제 2관(38)은 하우징의 목부분으로부터 뻗어 있다.

상기 연료탱크 조립체는 연료병이 수평으로 놓이는 경우에 사용하도록 고안되었으며, 제 1관(37) 및 제 2관(38)의 단부는 제3도에 도시된 바와 같이 윗쪽으로 뻗어 있다. 연료의 높이는 선(39)으로 표시되고, 제 1관(37) 및 제 2관(38)의 단부는 연료 윗쪽의 공기가 있는 공간 내로 뻗어 있다. 엘(L)자 형상의 제2관(38)은 연료에 잠기는 엘보우(40)를 포함한다. 밸브가 개방되는 경우에, 연료는 엘보우(40)에 제공된 작은 오리피스를 통해서 제 2관(38)을 통과하여 유동할 수 있다. 엘보우(40)에 있는 오리피스는 가스팁(29)에 제공되어 있는 오리피스보다 크다. 공기가 있는 공간은 펌프손잡이(37)를 왕복시킴에 따라서 가압된다. 상기 노브(35)를 돌려서 밸브가 열리게 되면, 연료 및 공기의 혼합물이 제 2관(38)을 통과하여 밸브를 지나고 연료관(18) 내로 유동한다. 펌프 및 밸브에 대한 사항은 이미 공지된 것이기에, 여기에서는 자세히 언급되지 않는다.

연료관(18)의 한쪽 단부(상류 단부)에는 상기 하우징(34)에 부착되는 제 1단부 이음쇠(41)가 제공되어 있고, 다른쪽 단부(하류 단부)에는 버너밸브 하우징(25)에 연결되도록 채택된 제한기 조립체(42)(restrictor assembly)가 제공되어 있다. 제5도 내지 제10도에 따르면, 상기 제한기 조립체(42)는 가늘어지는 외부단부(44)(즉, 제 2단부)를 갖추고 있는 관형 탐침(43), 원통형 중앙부(45), 및 원뿔형 나삿니(47)를 갖추고 있는 내부단부(46)(즉, 제1 단부)로 구성된다. 상기 나삿니(47)는 연료관의 내부 보어(48) 내에서 마찰에 의해 보유될 수 있는 크기로 이루어져 있다. 도시된 상기 특정의 연료관(18)은 고무관(49) 및 짜여진 외부피복(50)을 포함하고 있다. 상기 탐침의 나사 단부가 고무관 내로 삽입된 후에, 탐침을 보호하기 위해서 호스의 단부 위로 페룰(ferrule)(51)이 제공된다.

제한기 로드(53)는 탐침의 보어를 통하도록 설치된다. 연료 및 공기의 혼합물이 연료관을 통해서 버너로 유동할 수 있는 환형공간(54)을 제공하기 위해서 상기 로드의 지름은 탐침의 내부지름보다 약간 작게 이루어져 있다. 밀봉 수단으로서 오(O)자 형상의 밀봉링(56)이 제한기 로드의 내부단부(즉, 제 1단부)에 장착되고, 상기 로드 위로 나사연결되는 너트(57)에 의해서 보유된다. 스프링 수단으로서 코일 스프링(58)이 너트(59)에 의해서 로드의 외부단부(즉, 제 2단부)에 보유된다. 코일스프링(58)의 내부단부는 탐침의 보어 내에서 쇼울더(60)와 결합한다(제8도 참조). 탐침이 버너밸브 하우징과 연결되지 않는 경우에, 코일스프링은 탐침의 보어를 밀봉하도록 탐침의 내부단부에 마주대하여 오(O)자 형상의 링을 탄성적으로 민다.

걸쇠(latch)수단으로서 제공되는 한쌍의 엘(L)자 형상의 리테이닝 클립(retaining clip)(62)이 탐침 상에 장착되어 있는 클립하우징(63) 상에 선회가 가능하게 장착된다. 각각의 클립은 손잡이부(64) 및 래칭(latching) 부분이 되는 죠(65)로 구성된다. 클립은 핀(66) 상에 선회 가능하게 장착되는데, 이 핀(66)은 클립하우징에 제공된 구멍(67)을 통해서 설치된다. 스프링(68)이 클립하우징에 제공된 구멍(69) 내로 설치되어 있고, 클립의 죠(65)를 탐침을 향하여 탄성적으로 민다.

관형 이음쇠(70)(제5도 참조)는 버너밸브 하우징(25)에 제공되어 있는 구멍 내로 설치되어 경납땜에 의해서 고착된다. 관형 탐침 이음쇠(71)는 상기 이음쇠(70)내로 나사 연결되고, 상기 이음쇠(70) 내에서 쇼울더(73)에 마주하고 있는 오(O)자 형상의 링(72)을 포함한다. 상기 탐침 이음쇠 주위의 홈(74)은 상기 죠(65)를 수용할 수 있는 크기를 갖추고 있다.

연료관은 탐침(43)을 이음쇠(71)의 보어 내로 삽입함에 따라 버너조립체에 연결된다. 제한기 로드(53)가 버너밸브 하우징(25)과 맞물리게 됨에 따라, 제한기 로드는 탐침 내부에서 미끄러져서 코일스프링(58)을 압축한다. 오(O)자 형상의 링(72)은 탐침에 마주하여 밀봉하고, 이음쇠(70 및 71)를 통해 연료가 누설되는 것을 방지한다. 탐침은 죠(65)가 상기 탐침 이음쇠(71)를 해체할 수 있도록 클립(62)의 손잡이부(64)를 압축함으로써 버너밸브 하우징에 제거가능하게 연결된다. 손잡이부는 죠(65)가 탐침 이음쇠(71) 내에 있는 홈(74)과 정렬되는 경우 이완된다(제5도 참조).

불이 붙은 성냥을 버너에 유지시키면서 불꽃 조정용 손잡이(30)를 최고위치까지 회전시키고 작동 노브(35)를 돌려서 연료밸브를 열면, 버너에 불이 붙게 된다. 연료와 공기의 혼합물이 연료병으로부터 연료관을 통해서 유동한다. 탐침 내에 있는 제한기 로드(53)는 버너로 이동하는 연료와 공기의 유동은 느리게 하고, 연료밸브가 열릴 때에 서어지(surge) 효과를 감소시킨다. 또한, 코일스프링(58)도 연료와 공기 혼합물의 유동을 제한한다. 서어지 효과를 최소화하게 되면, 버너로 액체연료과 과도하게 공급될 가능성도 감소하게 된다. 제한기 로드는 또한 연료 및 공기 혼합물이 최초로 요동하는 동안에 연료병으로부터 손실될 수 있는 가압된 공기의 양을 감소시키고, 따라서 불을 붙이기 위해 요구되는 펌프질의 횟수가 감소되고 작업자가 보다 편리하게 버너를 사용할 수 있게 된다.

제한기 로드에 의해 조성되는 연료와 공기 혼합물의 압력강하는 연료의 기화 공정을 향상시킨다. 제한기 로드 앞의 연료통로 부분은 고압영역이고, 제한기 로드(53), 및 가스팁(29)에 제공되어 있는 오리피스 사이의 연료 통로부분은 저압영역이다. 연료 및 공기의 혼합물은 저압영역에서 부분적으로 기화된다. 이것에 의하여, 특히 저온에서의 순간 점화가 개선된다.

유동을 제한하기 위한 다른 수단은 비이드와 같은 보강재, 다공성 플라스틱 로드 및 다른 다공성 재료, 오리피스, 스크린, 코일스프링 및 환형 제한기를 포함한다. 그러나, 상기한 특정의 제한기 수단은 일관성있고 신뢰성 있는 결과를 제공한다.

발생기 관(26)이 버너의 불꽃에 의해 가열된 후에는, 발생기 관 내에서 연료 및 공기 혼합물의 기화가 이루어진다. 필요한 열을 얻도록 불꽃을 조정하기 위해서 불꽃조정용 손잡이(30)를 돌린다. 제한기 로드(53) 및 코일 스프링(58)에 의해 제공되는 연료 및 공기 혼합물의 유동의 제한은 그 후에 연소가 진행되는 동안에 불꽃 맥동(pulsation)을 줄이는 작용을 수행한다.

스프링이 장착된 제한기 로드(53) 및 오(O)자 형상의 밀봉링(56)은 연료관이 버너조립체로부터 분리되는 경우에 연료의 누설을 최소화시키는 2차적인 봉쇄기능을 제공한다. 탐침이 버너밸브 하우징 밖으로 빠져나온 때에는, 코일스프링이 오(O)자 형상의 밀봉링(56)을 밀어서 탐침의 내부단부의 밀봉되게 맞물리도록 한다(제6도 참조). 그러므로, 연료 호스는 캠프스토브를 운반하고자 하는 경우, 호스 밖으로 배출됨이 없이 버너로부터 분리될 수 있다.

본 발명이 실시예 1에서, 탐침(43)의 내부 지름은 0.127㎝(0.05 inch)이고, 쇼울더(60)에 의해서 제공된 보어의 방사상 확대단부 지름은 0,244㎝(0.096 inch)이다. 제한기 로드의 지름은 0.157㎝(0.062inch)이다. 코일스프링(58)은 0.03㎝(0.012inch) 지름의 와이어 스테인레스강으로 형성되고, 0.224㎝(0.088inch)의 외부지름을 갖는다.

본 발명의 실시예 1에 대한 상기 내용은 설명을 목적으로 발표되었지만, 해당기술분야의 술련된 당업자들은 본 발명의 사상 및 영역에서 이탈하지 않는 다양한 수정 및 변경이 가능함을 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

1. 액체 연료 버너기구로서, 불꽃을 제공하기 위한 버너와, 내부에서 액체 연료를 기화시키기 위해 상기 버너와 열교환 관계에 있는 발생기(generator)를 포함하는 버너조립체와, 액체 연료를 보유하기 위해 상기 버너로부터 분리된 연료탱크와, 상기 연료탱크 상의 연료밸브와, 상기 연료탱크를 가압하기 위한 수단과, 가압된 액체 연료를 상기 버너조립체로 운반하기 위하여 상기 연료밸브 및 상기 버너조립체를 연결하고, 상기 연료밸브에 연결되는 상류 단부와 상기 버너조립체에 연결되는 하류 단부와 그리고 연료가 통하여 유동하는 내부보어를 가지고 있는 연료관과, 그리고 상기 연료관을 통하는 연료의 유동을 제한하고, 상기 연료관 하류 단부의 가압된 하류방향 연료의 압력을 감소시키고, 상기 밸브가 열려질 때 액체 연료의 서어지를 감소시키기 위해서, 상기 연료관 내의 하류 단부에 인접한 상기 연료관의 상기 보어 내부에 위치되는 유동제한 수단을 포함하는 액체 연료 버너기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 유동제한 수단이 상기 보어 내부의 로드를 포함하는 버너기구.
3. 제1항에 있어서, 상기 유동제한 수단이 관형 탐침 및 이 관형 탐침의 보어 내에 위치하는 로드를 포함하고 있으며, 상기 관형 탐침이 보어와, 상기 관의 보어 내로 삽입되는 제 1단부와, 그리고 상기 버너조립체에 연결되기에 적합한 제 2단부를 가지고 있는 버너기구.
4. 제3항에 있어서, 상기 로드가 상기 탐침의 보어 내에서 왕복할 수 있으며, 또한 상기 로드가 상기 탐침의 제 1단부를 지나서 뻗어있는 제 1단부 및 상기 탐침의 제 2단부를 지나서 뻗어있는 제 2단부와, 상기 탐침의 제 1단부에서 상기 탐침의 보어를 밀봉하기 위하여 상기 로드의 제 1단부상에 장착되어 있는 밀봉 수단과, 그리고 상기 탐침의 제 1단부에 마주대하여 상기 밀봉 수단을 탄성적으로 밀도록 상기 탐침의 제 2단부 상에 제공되는 스프링 수단을 포함하는 버너기구.
5. 제4항에 있어서, 상기 프르링 수단이 상기 로드의 제 2단부 상에 부착되어 상기 탐침의 보어 내로 뻗게 되는 코일스프링을 포함하는 버너기구.
6. 제4항에 있어서, 상기 버너조립체로부터 상기 탐침이 분리되는 경우의 밀봉위치 및 상기 버너조립체에 상기 탐침이 연결되는 경우의 개방위치 사이에서 상기 로드가 왕복할 수 있으며, 상기 로드가 상기 밀봉위치에 있는 경우에 상기 밀봉 수단이 상기 탐침의 제 1단부와 맞물리고, 상기 로드가 상기 개방위치에 있는 경우 상기 밀봉수단이 상기 탐침의 제 1단부로부터 이격되는 버너기구.
7. 제6항에 있어서, 상기 탐침을 상기 버너조립체에 제거가능하게 걸리도록 위하여 상기 관 상에 제공되는 걸쇠(latch) 수단을 더 포함하는 버너기구.
8. 제6항에 있어서, 상기 버너조립체가 상기 관을 상기 버너조립체에 연결하기 위하여 상기 탐침의 제 2단부가 내부로 삽입될 수 있는 관형 이음쇠를 포함하고 있으며, 상기 관형 이음쇠는 상기 걸쇠 수단에 의해 맞물릴 수 있는 홈을 가지고 있는 버너기구.
9. 제8항에 있어서, 상기 걸쇠 수단이 상기 탐침 상에 선회가 가능하게 장착되는 엘(L)자 형상의 한쌍의 클립을 포함하고 있으며, 각각의 상기 클립이 상기 탐침의 상기 보어에 대하여 평행하게 설치되는 손잡이부와, 상기 손잡이부에 대하여 수직하게 상기 탐침을 향하여 설치되는 래칭(latching) 부분과, 그리고 상기 래칭 부분을 상기 탐침을 향하여 탄성적으로 밀기 위한 스프링 수단을 포함하는 버너기구.
10. 제4항에 있어서, 상기 밀봉 수단이 상기 로드의 제 1단부상에 장착되는 오(O)자 형상의 링을 포함하는 버너기구.
11. 제3항에 있어서, 상기 탐침의 제 1단부가 상기 관 내부에서 상기 제 1단부를 보유하기 위한 나삿니를 포함하는 버너기구.
12. 제3항에 있어서, 상기 관이 가요성이 있는 버너기구.
13. 제1항에 있어서, 상기 관이 가요성이 있는 버너기구.