KR0126902B1 - 저질소산화물 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주화구의 측방에 슬릿형상의 수화구를 갖추고, 어느 일측에 연료과잉의 혼합기체, 다른 측에 공기과잉의 혼합기체를 공급하는 저질소산화물 버너에서 연소의 안정화가 가능하도록 하면서, 발열량을 감소시킨 저부하연소시에 수화버너의 화염에 역화가 생기는 것이 방지될 수 있는 저질소산화물 버너를 제공하는 것으로, 공기과잉의 연료공기혼합기체를 연소시키는 주버너(1)의 주화구(11)의 측방에 연료과잉의 연료공기혼합기체를 연소시키는 수화구(12)를 갖춘 수화버너(2)를 구비한 저질소산화물버너(100)에서 상기 수화구(21)를 다수의 화염구열(32)로 구획함과 더불어 상기 수화구(21)를 부분적으로 막는 덮개(4)를 설치한 것이다.

Description

저질소산화물 버너

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 저질소산화물 버너를 이용한 가스급탕기의 연소부의 사시도.

제2도는 제1도에 도시된 주버너와 커버의 측면도.

제3도는 제1도에 도시된 주버너와 커버의 단면도.

제4도는 본 발명의 제1실시예에 따른 저질소산화물 버너의 단면도와 평면도.

제5도는 본 발명의 저질소산화물 버너를 장착한 가스급탕기의 개략도.

제6도는 본 발명의 제2실시예에 따른 저질소산화물 버너의 단면도와 평면도.

제7도는 본 발명의 제3실시예의 저질소산화물 버너의 단면도와 평면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 주버너2 : 수화버너

3 : 창4 : 덮개

5 : 주버너의 연료가스공급관6 : 수화버너의 연료가스공급관

11 : 주화구20 : 커버

21 : 수화구32 : 화염구열(화염구)

100 : 저질소산화물버너

본 발명은 가스급탕기 등에서 가열원으로 사용되는 저질소산화물 버너에 관한 것이다.

현재, 평평한 주버너의 주화구의 측방에 그 주화구가 개재되도록 수화구(袖火口)를 형성한 수화버너를 설치하여 주버너와 수화버너의 어느 일측에 연료과잉의 연료공기혼합기체(이하, 가스리치혼합기체라 함)를 공급하는 반면 다른 측에 공기과잉의 연료공기혼합기체(이하, 에어리치혼합기체라 함)를 공급하는 저질소산화물버너가 제안되어 있다.

이러한 저질소산화물 버너는 예컨대 공기과잉을 1.2보다 크게 설정하고 수화버너의 공기과잉율을 0.8보다 작게 설정하면 전체를 일정한 공연비로 연소시키는 경우 120ppm 정도의 질소산화물(NOx)이 배출됨에 비해 그 질소산화물의 배출량을 40-60ppm으로 저감시킬 수 있음이 알려져 있다.

급탕기 등에서 출탕조건에 따라 발열량을 크게 변화시키는 것이 필요하게 된다. 수화버너에 의해 가스리치혼합기체를 연소시키는 저질소산화물 버너에서는 수화버너내의 혼합기체의 유속이 작고 저부하연소시에는 혼합기체의 유속이 화염 전파속도 보다 작게 된다.

또, 수화구버너는 통상 버너의 외주를 따라 가늘고 길게 형성되므로 제조시의 치수의 오차, 경시적인 변형 등에 의해 수화구의 간격이 부분적으로 크게 되는 등의 이유로 균일한 연소가 어렵게 된다. 이 결과, 수화구의 전체 폭을 따라 균일한 연소화염을 얻기 어렵고, 화염이 부분적으로 수화구로부터 수화버너내로 흡입되는 역화가 발생되는 등 연소가 불안정해지기 쉽다.

따라서, 수화버너에서의 역화발생시, 내부에 화염이 흡입된 상태로 연소가 지속되면 버너를 구성하는 부품의 파열, 버너내부로의 매연의 부착, 실화(失火)), 소음발생 등의 문제가 발생하게 된다.

본 발명의 목적은 편평한 주화구의 양측에 수화구를 갖추어 주화구에 가스리치혼합기체를 공급하고 수화구에 에어리치혼합기체를 공급하는 저질소산화물 버너에서 연소의 안정화가 가능하도록 해서 발열량을 억제시킨 저부하연소시에 부분적으로 화염이 발생되지 않는 부분이 생기거나 수화버너의 화염에서 역화의 발생을 방지할 수 있는 저질소산화물 버너를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 저질소산화물 버너는 공기과잉의 연료공기혼합기체를 연소하는 주버너의 주화구의 측방향에 연소과잉의 연료공기혼합기체를 연소하는 수화구를 형성한 수화버너가 구비된 저질소산화물 버너에 있어서, 상기 수화구를 다수의 화염구로 구획함과 더불어 상기 수화구를 부분적으로 막는 덮개를 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 화구에서의 불균일한 연소, 역화의 발생이 쉬운 가스리치연소의 수화버너에는 수화구를 다수의 화염구로 구획함과 더불어 부분적으로 막아서 개구면적을 축소하는 덮개가 설치된다. 그 때문에 수화구의 면적이 감소되고 개방부분으로부터 분출되는 분류(噴流)가 증속(增速)되어 역화발생이 방지될 수 있음에 더하여 수화구의 변형발생이 억제된다. 그 결과, 버너를 구성하는 부품의 과열, 버너내부로의 매연 부착, 실화, 소음발생 등의 문제가 해소될 수 있다.

또, 첨부된 특허청구범위의 제2항과 제3항에 기재되어 있는 본 발명의 실시예에서는 덮개가 수화버너와 일체로 동시형성될 수 있으므로 제조비용이 저감될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 저질소산화물 보너(100)를 도시되지 않은 프레임체에 고정시켜 소정간격의 열로 배열되어 이루어진 급탕기의 연소부를 나타낸다. 저질소산화물버너(100)는 상단에 병설된 슬릿군으로 이루어진 가늘고 긴 주화구(11)를 갖추는 한편 측부에 혼합기체의 흡입구(12)가 배치된 편평한 버너(1)와, 수화구(11)의 양측에 편평하면서 주화구(11)의 전체 폭에 걸쳐 주화구(21,21)가 형성되는 동시에 측부에 혼합기체의 공통흡입구(22)가 배치된 수화구버너(2)를 갖추고 있다.

제1도와 제4도에 도시된 바와 같이 주화구(11)와 수화구(21,21)에는 수화버너(2)의 외주연을 가교적으로 연장시켜 형성된 창(3)을 부가적으로 갖춘 덮개(4)가 배설되어 있다. 상기 창(3)은 상기 주화구(11)를 구성하는 4개의 슬릿의 부분집합군의 상측을 개방하는 다수의 구형(矩形) 창(31)과, 수화구(21,21)의 각각을 다수의 화염구로 구획함과 더불어 상기 수화구(21,21)를 부분적으로 막는 슬릿형상의 화염구열(32,32)로 이루어진다.

주버너(1)는 주화구(11)로 되는 금속판의 중심위치에 병렬된 슬릿군을 압형함과 더불어 중심선을 포함하는 직교면을 대칭면으로 하여 그 양측을 대칭적으로 팽출시킨 팽창부(A)를 성형하고, 제2(A)도와 제3(A) 및 (3)에 도시된 바와 같이 상기 팽창부(1A)를 제외한 상기 중심선을 기준(도면의 상부주연부)으로 하여 '그'자 형상으로 절곡한 다음 평판부분(1B)을 중첩시켜 스포트용접하여서 된다.

그에 따라, 상단에는 병렬로 배치된 슬릿군으로 이루어진 상기 주화구(11)가 형성되고, 금속판의 팽창부(1A)에 의해 일측단에 연료가스와 1차공기의 흡입구(12)가 설치되는 한편, 내부에는 흡입구(12)로부터 주화구(11)에 연결되는 유로(13)가 형성되어 있다.

또, 유로(13)의 상측에는 입구(14)와 출구(16)를 갖춘 유로(15)가 상기 유로(13)와 동일한 형태로 형성되어 있고, 출구(16)는 절출개구해서 이루어지게 된다. 또, 평판부분(1B)의 주변은 가스누출을 방지하기 위해 중첩시켜 U자형으로 굴곡시키는 것이 바람직하게 된다.

수화버너(2)는 다음과 같은 형태로 형성되는 바, 금속판의 중심위치에 가교부분인 덮개(4)를 남겨두고, 상기 주화구(11)에 대응한 다수의 압형된 구형 창(31)을 연설하는 동시에, 구형 창(31)의 양측에 평행하게 슬릿형 화염구열(32,32)을 설치하게 된다(제1도와 제4도 참조).

이어, 중심선을 대칭면으로 하여 그 양측을 대칭적으로 팽출시킨 팽창부(2A)를 성형하고, 상기 팽창부(2A)를 제외한 부분의 중심선을 기준으로 해서 '그'자형으로 절곡하여 제2(B)도 및 제3도(A)와 (B)에 도시된 바와 같이 커버(20)를 형성하게 된다.

또, 제1도와 제2도(B) 및 제3도(A),(B)에 도시된 바와 같이 커버(20)를 주버너(1)에 덮고, 커버(20)의 평판부분(2B)을 상기 주버너(1)의 평판부분(1B)에 중첩시켜 스포트용접하는 한편, 주버너(1)와 동일한 형태로 평판부분(2B)의 주변은 가스누출을 방지하기 위해 중첩시켜 U자형으로 절곡시키는 것이 바람직하게 된다.

팽창부(2A)는 상기 주버너(1)의 주화구(11), 흡입구(12) 및 유로(13,15)를 포함하면서 상기 수화구(21,21)와 연료가스와 1차공기의 공통흡입구(22) 및 그 공통흡입구(22)로부터 수화구(21,21)에 연결되는 유로(23)를 형성하게 된다.

슬릿형 화염구열(32,32)은 수화구(21,21)를 다수의 화염구로 구획하는 동시에 수화구(21,21)를 부분적으로 막아서 그 개구면적을 단축시키게 되고, 상기 화염구열(32,32)은 각 슬릿의 폭이 0.5mm 이하이고 길이가 3-4mm로 설정되어 고체벽의 소염작용에 의해 화염의 내부로의 전파를 저지하게 된다.

제5도는 본 발명이 적용되는 급탕기를 나타내는 바, 저질소산화물버너(100)군에서 주버너(1)의 흡입구(12) 및 열 및 수화버너(2)의 공통흡입구(22)의 열에 대응해서 연료가스공급관(5,6)이 병설되고, 각 공급관(5,6)에서는 노즐(51,61)의 열이 설치됨과 더불어 연료가스의 유량을 제어하는 비례밸브(51,61)가 설치되어 있다.

노즐(51)에서 분출된 연료가스는 1차 공기를 유입하는 흡입구(12)로부터 유로(13)로 흘러 제4도에 도시된 바와 같이 주화구(11)에서 연소되고, 노즐(61)에서 분사된 연료가스는 1차공기를 유입하는 공통흡입구(22)로부터 유로(23)로 흘러 화염구열(32,32)에서 연소된다.

주버너(1)의 연소조건으로서의 공기과잉율은 예컨대 1.4의 희박공연비로 되도록 설정되고, 수화버너(2)의 공기과잉율은 0.5 이하로 연료리치공연비로 설정한다. 이에 따라, 전체를 공기과잉율 1의 이론공연비로 연소한 경우에 발생하는 120ppm NOx 배출량이 40-60ppm으로 저감될 수 있다.

급탕기의 급탕온도의 설정에 대응해서 최대 30,000Kcal로부터 최저 3,000Kcal까지 연소량이 증감된다. 이 연소부하의 저감에 따라 주버너(1)와 수화버너(2)내의 혼합기체에서 유속은 저하된다. 이 경우, 주화구(11)에서의 혼합기체의 유속은 최저부하시에도 화염전파속도 이상을 유지하도록 설정되지만, 수화구(21)에서의 혼합기체의 유속은 화염전파속도 이하로 된다.

그러므로, 본 발명에서는 수화구(21)와 덮개(4)에 의해 개구비율이 역화되지 않는 정도로 좁기 때문에 유속은 화염전파속도 이상으로 유지되고, 화염은 슬릿형상의 수화구(21)로부터 버너내부에 침입하여 내부에 화염이 전파되는 것을 저지할 수 있게 된다.

제6도(A)와 (B)는 본 발명의 제2실시예를 나타내는 도면으로, 제2실시예에서는 제1실시예의 창(3)을 갖춘 덮개(4) 대신에 다수의 가교(7)에 의해 수화버너(2)의 수화구(21,21)를 다수의 화염구열(32)로 구획하는 동시에 수화구(21,21)를 부분적으로 막는 구성이다.

상기 가교(7)의 수량과 폭은 각 수화구(21)를 역화되지 않는 개구비로 막으면서 등간격으로 5개소 이상의 화염구열(32)을 분산시켜 형성되도록 설정하는 것이 바람직하게 된다.

제7도(A)와 (B)는 본 발명의 제3실시예를 나타내는 도면으로, 본 실시예에서는 제1실시예의 창(3)을 갖춘 덮개(4)에서 창(3)이 주버너(1)의 주화구(11)를 구성하는 슬릿에 대응된 위치에 양 수화구(21,21)를 포함하는 넓은 폭의 슬릿(8)을 설치함에 의해 형성된다.

본 발명의 제2 및 제3실시예에서도 제1실시예와 동일한 형태의 효과를 얻을 수 있게 된다.

또, 저질소산화물버너(100)의 구조로서는 유로(15)가 주화구(11)에 연결되고, 유로(13)가 수화구(21)에 연결된 구성이어도 좋다(즉, 유로(15)와 유로(13)를 반대로 해도 좋다). 또, 출구(16)를 갖춘 유로는 그 부분을 절취부로 하여도 좋다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 버너를 구성하는 부품의 과열, 버너내부로의 매연의 부착, 실화, 소음의 발생등이 해소되는 저질소산화물 버너가 제공될 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 가스급탕기의 가열원을 구성하면서, 공기과잉의 연료공기혼합기체를 연소하는 주버너(1)에서의 주화구(11)의 측방에 연소과잉의 연료공기혼합기체를 연소하는 수화구(21)를 형성한 수화버너(2)를 구비한 저질소산화물 버너에 있어서, 상기 주화구(11)와 수화구(21,21)에는 상기 수화버너(2)의 외주연을 가교적으로 연장시켜 형성된 창(3)을 갖추고서 상기 수화구(21,21)를 다수의 화염구열(32,32)로 구획하면서 상기 수화구(21,21)를 부분적으로 막는 덮개(4)를 설치한 것을 특징으로 하는 지절소산화물 버너.
2. 편평한 주화구(11)를 갖춘 주버너(1)와 그 양측에 형성된 슬릿형상의 수화구(21,21)를 갖춘 수화버너(2)를 갖추고, 상기 주버너(1)에서 공기과잉의 연료공기혼합기체를 연소하고, 상기 수화버너(2)에서 연료과잉의 연료공기혼합기체를 연소하는 저질소산화물 버너에 있어서, 상기 수화버너(2)는 금속판의 중심위치에 상기 수화구(21,21)로 되는 다수의 압형된 구형 창(3)의 슬릿군을 열설함과 더불어 그 양측에 상기 수화구(21,21)로 되는 작은 구멍열을 설치하고, 중심선을 대칭면으로 하여 그 양측을 대칭적으로 팽창시킨 팽창부(2A)를 성형하며, 이 팽창부(2A)를 제외한 상기 중심선을 기준으로 절곡된 커버(20)를 성형하여 그 커버(20)를 상기 주버너(1)에 덮음으로써 구성되고, 상기 수화구(21,21)를 부분적으로 막는 덮개(4)는 상기 작은 구멍열이 설치된 금속 부분이 상기 수화구(21,21)를 덮어서 형성된 것을 특징으로 하는 저질소산화물버너.
3. 편평한 주화구(11)를 갖춘 주버너(1)와 그 양측에 슬릿형상의 수화구(21,21)가 형성된 수화버너(2)를 구비하여 상기 주버너(1)에서 공기과잉의 연료공기혼합기를 연소하고 상기 수화버너(2)에서 연료과잉의 연료공기혼합기를 연소하는 저질소산화물 버너에 있어서, 상기 수화버너(2)는 금속판의 중심위치에 상기 수화구(21,21)로 되는 다수의 압형된 구형 창(3)을 연설함과 더불어 중심선을 대칭면으로 해서 그 양측을 대칭적으로 팽창시킨 팽창부(2A)를 성형하고, 상기 팽창부(2A)를 제외한 상기 중심선을 기준으로 절곡된 커버(20)를 성형하며, 상기 커버(20)를 상기 주버너(1)에 덮음으로써 형성되고, 상기 수화구(21,21)를 부분적으로 막는 덮개(4)는 상기 다수의 압형된 구형창(3) 사이의 가교부분(7)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 저질소산화물 버너.