KR100377334B1 - 연소기기의 배기가스 포집장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소기기의 배기가스 포집장치에 관한 것으로서, 배기가스중에 불균일하게 편재되어져 있는 CO량의 검출을 보다 정확하게 수행할 수 있도록 함으로서 검출치에 대한 신뢰성을 향상시킴과 아울러, 외부조건의 영향으로 인한 센서의 구조적, 특성적 취약성을 개선시킬 수 있도록 하기위한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 연소하우징(1)의 내부에는 가스버너(2) 및 열교환기(5)가 장착되어지고, 상기 연소하우징(1)의 상단에 설치되는 배기부(10)에는 외부로 배출되는 배기가스중에 포함된 CO량을 측정하기 위한 CO센서(11)가 부착되어져 있는 통상의 연소기기에 있어서: 상기 배기부(10)에는, 배출되어지는 배기가스를 혼합시킴과 동시에 상기 CO센서(11)측으로 안내하기 위한 가이드가 설치되고; 상기 CO센서(11)는 커버하우징(12)에 의해 배기가스와의 직접 접촉이 방지되되, 상기 커버하우징(12)에는 배기가스의 유입 및 유출이 가능한 복수의 통공(13)이 형성된 것;을 특징으로 한다.

Description

연소기기의 배기가스 포집장치{A EXHAUST GAS DSTECTION DEVICE OF GAS BURNER}

본 발명은 연소기기의 배기가스 포집장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연소기기에서 배출되어지는 배기가스내에 불완전연소로 인해 함유된 CO량을 측정함에 있어 연소배기가스중에 불균등하게 편재되어져 있는 일산화탄소를 균일하게 혼합시킨뒤 센서를 이용하여 함유량을 검출토록 하기위한 것이다.

일반적으로 연소기기에서 배출되는 배기가스는 이산화탄소(CO₂) 성분을 이룸이 바람직하나, 연소과정중 연료의 불완전연소가 발생하면 인체에 악영향을 주는 일산화탄소(CO)가 발생하게 된다.

그리고, 이러한 CO의 실내유입시 질식사가 발생할 수 있으며, 대기방출시에는 대기오염 등의 원인으로 작용하게 된다.

따라서, 불완전연소를 초기에 감지하여 CO의 발생을 방지하기 위한 장치가 개발되고 있으며 이에 대한 종래 일예로서 일본국 특원 평8-328522호에 제시된 기술이 있다.

상기 기술은 메인 버너의 일부인 화염구의 윗쪽에 화염을 검출하는 프레임 로드를 설치함과 동시에, 상단부가 열교환기의 아랫쪽에 있어서 내부 몸통 스커트 내로 개구되고 하부에 프레임 로드를 설치한 화염구를 향하여 개구된 되돌림관부를 구비한 환류관을 설치한 것이다. 상기 기술에 의하면, 실내의 산소 농도가 저하한 경우에는 불완전 연소상태로 되어 화염에 리프트를 생기게 하고, 또한 열교환기에 막힘이 생기게 된 경우에는 내부 몸통 스커트 내 상부의 압력이 상승하여 연소폐가스가 환류관을 통하여 화염구 부근으로 되돌려지기 때문에, 그 화염구에 생기는 화염에 리프트를 생성하고 어떤 경우에도 프레임 로드를 지나는 화염 전류가 감소하는 현상을 이용하여 가스 전자 밸브를 폐쇄하여 불완전 연소를 방지할 수 있는 기술특성을 갖게된다.

그러나, 상기 화염전류를 이용한 불완전연소 검출장치는 프레임 로드가 다수개의 화염구중 일측의 연소상태를 표본측정함으로 인해, 일부 화염구에서 불완전 연소가 이루어지더라도 이를 정상연소로 판정할 소지를 갖고 있다.

따라서, 불완전 연소 검출의 확실성이 저하되는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위한 종래 다른예로서, 연소실 상단의 배기통로 입구측에 CO센서를 설치함으로서 외부로 배출되는 배기가스의 CO량을 측정하고, 이 CO센서의 출력에 의해 불완전연소상태를 검출하여 이 검출된 상태에 의해 연소를 정지시키는 기술이 제안된바 있다.

그러나, 이러한 CO센서를 사용할 경우 다음과 같은 취약점을 가지고 있다.

첫째, 배기가스 유속의 영향을 심하게 받게된다. 즉, 센서는 내부히터에 의해 일정온도 이상을 유지함으로서 센서가 안정적으로 동작될 수 있으나, 배기되는 가스의 유속이 0.5m/s를 넘게될 경우 온도유지가 어려워 측정치에 대한 신뢰성이 저하된다.

둘째, 배기과정에서 외부와의 온도차로 인해 발생된 응축수가 흘러내려 센서에 접촉될 경우 파손이 일어나는 등, 수분에 치명적인 악영향을 받게된다.

셋째, 외부충격에 약하다.

넷째, 센서가 일측벽면에 부착되어 있으므로, 버너군중 연소조건이 악화된부분에서 국부적으로 불완전연소가 발생할 경우 정확한 CO량 측정이 불가능하게 된다.

따라서, CO센서를 사용하더라도 센서 특성상의 구조적 취약점 뿐만 아니라 CO량 측정의 한계로 인해 불완전연소의 검출에 대한 신뢰성이 저하될 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 배기가스중에 포함된 CO량의 측정을 보다 정확하게 수행할 수 있는 포집장치를 제공함으로서 센서의 구조적 취약성 개선 및 불완전연소의 검출에 대한 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적은,

연소하우징의 내부에는 가스버너 및 열교환기가 장착되어지고, 상기 연소하우징의 상단에 설치되는 배기부에는 외부로 배출되는 배기가스중에 포함된 CO량을 측정하기 위한 CO센서가 부착되어져 있는 통상의 연소기기에 있어서: 상기 배기부에는, 배출되어지는 배기가스를 상기 CO센서측으로 안내하기 위한 가이드가 설치되고; 상기 CO센서는 커버하우징에 의해 배기가스와의 직접 접촉이 방지되되, 상기 커버하우징에는 배기가스의 유입 및 유출이 가능한 복수의 통공이 형성된 것;을 특징으로 하는 연소기기의 배기가스 균일포집장치를 통해 이룰 수 있게된다.

한편, 상기 CO센서의 배기부 접촉면에는 배기부로 부터의 충격전달을 저감시키기 위한 완충부재가 부가적으로 구비되어짐이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기기 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 균일포집장치중 배기부의 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소기기 단면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에서 배기부 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 연소하우징 2 : 가스버너

3 : 송풍팬 5 : 열교환기

6 : 버너군 7 : 분출구

10 : 배기부 11 : 가스관

12 : 커버하우징 13a,b : 통공

14 : 완충부재 15 : 가이드프레임

16 : 가이드바 17 : 유입홀

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부도면을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일포집장치가 적용된 연소기기의 내부 단면도이고, 도 2는 상기 균일포집장치의 배기부 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 균일포집장치가 적용된 연소기기 단면도이고, 도 4는 상기 다른 실시예에 따른 배기부 평면도를 각각 나타낸다.

먼저, 본 발명의 일실시예가 적용된 연소기기의 전체적인 구성을 살펴보면 다음과 같다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 연소하우징(1) 하단에는 불꽃 점화에 의해 연소를 행하는 가스버너(2)가 배치되고, 그 저면에는 시로코형 또는 터보형 날개를 갖는 송풍팬(3)이 설치됨으로서 연소하우징(1) 내부로 연소용 공기를 공급할 수 있게된다. 상기 가스버너(2)는 불꽃을 형성하는 버너군(6)과, 이 버너군(6)의 하부에 위치하고 분출구(7)를 갖는 노즐관(8)으로 이루어진 상태에서 가스관(9)을 통하여 연료가스를 공급받게된다.

그리고, 상기 가스버너(2)의 상부에는 다수의 열교환용 핀과 난방튜브로 이루어진 열교환기(5)가 배설되어 있다.

한편, 연소하우징(1)의 상단에는 열교환을 행한 연소배기가스를 외부로 배출하는 배기부(10)가 설치진다.

상기 배기부(10)의 일측면에는 배기가스중에 함유되어 있는 CO량을 검출하기 위한 CO센서(11)가 장착되어져 있으며, 상기 CO센서(11)는 배기가스 유속의 영향을받지 않고 적정온도를 유지할 수 있도록 커버하우징(12)에 의해 감싸진 상태를 이루게 되되, 상기 커버하우징(12)의 하면 및 측면에는 각각 복수의 유입공(13a) 및 유출공(13b)이 형성되었고, 그 하단에는 연소배기가스가 부딪히면서 혼합되도록 기류의 방향을 차단함으로서 상기 CO센서(11)측으로 안내하기 위한 가이드프레임(15)이 설치되었다.

상기 커버하우징(12) 저면에 형성된 유입공(13a)은 이를통해 유입되어지는 배기가스 유속의 영향이 CO센서(11)에 직접 미치지 않는 선단위치에 형성시킴이 바람직하다.

또한, 도 2에 도시된 바와같이 상기 CO센서(11)는 배기부(10)와의 접촉면에 완충부재(14)를 구비함으로서, 배기부(10)를 통해 전달되는 외부충격을 최소화시킬 수 있도록 하였다.

도면중 미설명 부호 15a는 가이드프레임(15)에 형성된 배기가스통과홀이고, 18은 점화기를 나타낸다.

이와같이 구성된 연소기기의 동작 및 작용효과를 살펴보기로 한다.

즉, 송풍팬(3)의 작동시 화살표를 따라 유입되는 공기에 의하여 가스버너(2)가 점화되면서 가스가 연소되면, 버너군(6)으로 부터 발생된 연소열은 열교환부(5)쪽으로 올라가면서 튜브를 따라 순환하는 난방수와의 열교환을 통해 이를 가열한다.

이후, 열교환을 수행한 배기가스는 열교환부(5)를 지나 상방으로 올라가면서 배기부(10)를 통해서 대기 중으로 방출되어지게 된다.

이때, 배기구 및 흡기부 막힘 또는 열교환기 막힘으로 연소용 공기의 유입량이 감소되거나, 이물질에 의한 노즐막힘 및 버너의 연소조건이 악화되게 되면 버너군(6)을 이루고 있는 각 버너중 일부분에서 국부적으로 불완전연소가 발생하게 되고, 이로인해 연소배기가스 중에는 CO가 불균등하게 혼합되어진 상태를 이루게 된다.

이러한 연소배기가스는 일정유속의 기류를 형성하면서 상승되어지면서 본 발명의 가이드프레임(15)에 부딪히게 된다.

즉, 일정유속으로 토출되어지는 상기 배기가스는 연소기의 중앙에 위치하고 있는 통과홀(15a)로 모여진 후, 가이드프레임(15)에 부딪히게 되면서 유속이 저하됨과 동시에 도면에서 화살표로 나타낸 바와같이 와류가 발생하게 된다. 이로인해 배기가스는 고르게 혼합되어질 수 있게 됨을 알 수 있다.

그리고, 상기 혼합되어진 연소배기가스는 센서(11)가 내장되어진 커버하우징(12)측으로 안내되어지게 되고, 이와같이 안내된 배기가스중 일부가 0.5m/s 이하의 저속으로 커버하우징(12)의 하면에 형성된 유입공(13a)을 통해 유입되어진 후 내부에서 확산되게 된다.

이때, CO센서(11)가 연소배기가스에 포함된 CO 함유량을 검출하여 소정시간동안 그 수치를 적산하게 되는데, 그 적산치가 소정의 판정치 이상이라고 판정된 경우에는 불완전연소가 진행중이라 판단한 연소제어수단(미도시)에 의해 연소정지동작이 이루어지고, 그렇지 않은 경우에는 일정 시간간격으로 상기 검출동작을 반복하게 된다.

그리고, 커버하우징(12)으로 유입되어졌던 상기 배기가스는 그 측면에 형성된 유출공(13b)을 통해 원활하게 유출되어진 후 다른 배기가스들과 함께 배출구를 통해 외부로 배출되어지게 된다

이와같은 동작이 이루어지는 본 발명의 연소기기는, 버너군(6)에서 국부적으로 CO가 발생하더라도 상승되어지던 배기가스가 가이드프레임(15)에 의해 고루게 혼합되어짐과 동시에 CO센서측으로 안내되어지게 되고, 이와같이 배기가스의 유속이 크게 저하되어진 상태에서 별도로 형성된 유입공(13a) 및 유출공(13b)을 통해 배기가스의 원활한 흐름이 이루어지면서 CO센서에 의한 확실한 검출치를 얻을 수 있게되는 것이다.

또한, 커버하우징(12)에 의해 보호되는 CO센서(11)는 상기와 같은 유속의 영향을 받지 않게됨과 동시에, 응축수 유입으로 인한 센서의 파손을 미연에 방지할 수 있게됨을 알 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드 구조를 나타낸 것이다.

즉, CO센서(11)가 내장되어져 있는 커버하우징(12)의 유입공(13a)을 통해 내부가 연통되어진 상태에서 수평방향으로 돌출되어진 가이드바(16)를 적어도 하나이상 구비하되, 그 저면에는 다수의 배기가스 유입홀(17)을 형성시킨 것이다.

이와같이 구성된 상태에서 열교환부(5)를 통과하여 상승되어지던 연소배기가스 기류는 가이드바(16)의 저면에 부딪히면서 혼합되어질 수 있게된다.

그리고 상기 혼합기류는 유입홀(17)을 통해 가이드바(16) 내부로 유입된 후유입공(13a)을 통해 커버하우징(12) 내부로 유입될 수 있도록 한 것이다.

이러한 가이드구조 역시 가이드바(16)에 의해 배기가스가 균일하게 혼합된 후 그중 일부가 CO센서측으로 유입되어지게 됨으로서, 더욱 확실하게 CO량 수치를 검출할 수 있게됨을 알 수 있다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 2가지 실시예가 설명되었지만 본 발명의 배기가스 균일포집장치가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는것은 자명한 사실이다.

그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와같은 본 발명은, 연소기기 내에서 열교환을 수행한 후 외부로 배기되어지는 연소배기가스의 CO함유량을 센서를 이용해 검출함에 있어, 가이드구조를 이용하여 배기가스를 균일하게 혼합시킴과 동시에 센서측으로 안내함으로서 버너의 일부분에서 국부적으로 CO가 발생되더라도 효과적으로 CO발생량을 검출할 수 있게되는 것이다.

특히, 외부조건으로 부터 센서를 보호함과 동시에 확산되어진 배기가스의 유입 및 유출이 원활히 이루어질 수 있도록 복수의 통공이 형성된 커버하우징 구조를 적용함으로서 상기 센서가 배기가스의 유속 및 응축수에 의해 받는 악영향이 방지되는 가운데 센서 검출치에 대한 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 부가적으로 완충부재에 의해 충격전달이 크게 감소되어짐으로서 센서의 구조적, 특성적 성능저하가 크게 개선되어지는 효과를 나타내게 된다.

Claims (3)

1. 연소하우징(1)의 내부에는 가스버너(2) 및 열교환기(5)가 장착되어지고, 상기 연소하우징(1)의 상단에 설치되는 배기부(10)에는 외부로 배출되는 배기가스중에 포함된 CO량을 측정하기 위한 CO센서(11)가 부착되어져 있는 통상의 연소기기에 있어서:

   상기 배기부(10)에는,

   배출되어지는 배기가스의 기류를 차단시킴과 동시에 차단되어진 기류를 상기 CO센서(11)측으로 안내하기 위한 가이드가 설치되고;

   상기 CO센서(11)는 커버하우징(12)에 의해 배기가스와의 직접 접촉이 방지되되, 상기 커버하우징(12)에는 배기가스의 유입 및 유출이 가능한 통공(13a,13b)이 저면과 측면에 각각 복수개 형성된 것;을 특징으로 하는 연소기기의 배기가스 포집장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 가이드는,

   상기 커버하우징(12) 저면에 형성된 유입통공(13a)을 통해 내부가 연통되어진 상태에서 수평방향으로 일정길이를 이루되, 저면에는 다수의 배기가스 유입홀(17)이 형성된 가이드바(16)인 것을 특징으로 하는 연소기기의 배기가스 포집장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 CO센서(11)의 배기부 접촉면에는, 배기부(10)로 부터의 충격전달을 저감시키기 위한 완충부재(14)가 구비되어진 것을 특징으로 하는 연소기기의 배기가스 포집장치.