KR100418652B1 - 표면 연소 버너 - Google Patents

Abstract

(과제) 두께가 얇은 복수의 버너 매트(4)를 동일면 내에서 균일하게 접합할 수 있음과 아울러, 접합면의 이면에 도포한 접착제(6)에 의한 연소면(21)에서의 불균일한 연소를 방지할 수 있는 표면 연소 버너(1)를 제공한다.

(해결수단) 복수의 버너 매트(4)를 동일면 내에서 접합한 버너 엘리먼트(2)를 구비하는 표면 연소 버너(1)에 있어서,

버너 엘리먼트(2)는, 복수의 버너 매트(4)의 단면을 접합한 접합면(41)을 대략 중심으로 하는 버너 매트(4)의 이면에 버너 매트의 두께(D)보다 작은 폭(W)으로 접착제(6)를 도포하여 접착함으로써 형성된다.

Description

표면 연소 버너{SURFACE COMBUSTION BURNER}

본 발명은 복수의 버너 매트를 거의 동일면 내에서 접합한 버너 엘리먼트를 구비하는 표면 연소 버너에 관한 것이다.

섬유업이나 제지업 등에서는 건조용 버너로서, 예를 들면 폭이 2∼3ｍ인 큰 연소면을 가지는 버너 엘리먼트를 구비한 표면 연소 버너가 사용되고 있다. 이 버너 엘리먼트는 복수의 내열 섬유제의 버너 매트를 거의 동일면 내에서 접합한 구조를 가진다. 종래의 버너 엘리먼트는, 장방형상을 이루며 두께가 10㎜ 이상인 버너 매트를 이용하고 있으며, 접합되는 단면(접합면)에 내열 접착제를 도포하고서 맞대어 놓고, 서로 맞대는 방향으로 압접하여 접착(압착)함으로써 제조되고 있다.

버너 엘리먼트는 두께가 두꺼워 질수록 미리 혼합된 혼합기(즉, 연료가스와 공기의 혼합기)의 통기저항이 커지게 된다. 이 통기저항의 증대는 송풍기의 소비전력을 증대시켜 운전비용의 상승을 초래함과 아울러, 송풍기가 대형화된다. 따라서, 버너 엘리먼트는 가능한 한 얇게 형성하는 것이 운전비용의 저감 및 송풍기의 소형화의 관점에서 유리하다.

도 3c에 나타낸 바와 같이 버너 매트(4)의 두께를 얇게 하면, 접합면(41)에 내열 접착제(6)를 배치하고서 압접하여 접착하는 작업시에, 버너 매트(4)의 단면이 버클링 변형되어 접합면(41)에 접착불량이 발생하기 쉽다. 이 접착불량은, 표면 연소 버너의 연소면(21)에서의 연소가 불균일하게 됨으로써 천이나 종이의 건조(가열)가 고르지 않게 되는 원인이 된다. 또, 도 4b에 나타낸 바와 같이 접착제(6)는 혼합기의 통과를 방해하기 때문에, 폭(W)이 넓으면 접착제(6)의 전면(도면에서는 상면)에 위치하는 연소면(21)에서는 연소가 약해지거나 연소되지 않는 부분(22)이 발생하기 쉽다.

본 발명은 다음과 같은 목적을 가진다.

1) 두께가 얇은 복수의 버너 매트의 단면을 맞대어 놓고서 동일면 내에서 접합할 때에 버너 매트의 단면이 버클링 변형되어 접합면에 틈새가 생기는 것을 방지할 수 있으며, 두께가 얇고 면적이 넓은 버너 엘리먼트를 성형한다.

2) 접착제에 의해서 혼합기의 통과가 방해되는 부분으로 혼합기를 충분히 공급할 수 있게 하여, 버너 엘리먼트의 연소면에서 온도 분포가 고르지 않게 되는 것을 방지한다.

도 1은 표면 연소 버너의 단면도

도 2는 표면 연소 버너의 정면도 및 요부 확대 사시도

도 3은 버너 엘리먼트의 단면도

도 4는 버너 매트의 접합부의 단면도

도 5는 다른 실시예의 표면 연소 버너의 정면도

* 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 - 표면 연소 버너 10 - 버너 보디

2 - 버너 엘리먼트 3 - 걸림구

4 - 버너 매트 41 - 접합면

5 - 보강판 6 - 접착제

1A - 표면 연소 버너

본 발명은 복수의 버너 매트를 동일면 내에서 접합한 버너 엘리먼트를 구비하는 표면 연소 버너에 있어서, 상기 버너 엘리먼트는, 복수의 버너 매트의 단면을 접합시키고, 이 접합시킨 접합면을 대략 중심으로 하는 상기 버너 매트의 이면을 버너 매트의 두께보다 작은 폭으로 접착제에 의해서 접착하여 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 복수의 버너 매트의 단면을 맞대어 놓고서 동일면 내에서 접합할 때에, 접합면을 대략 중심으로 하는 버너 매트의 이면을 접착제로 접착하고있으며, 버너 매트를 접합면 방향으로 압축하는 것을 필요로 하지 않는다. 따라서, 버너 매트의 단면이 버클링 변형되어 접합면에 접착불량이 발생하는 문제점을 회피할 수 있다. 또, 접착제의 폭이 버너 매트의 두께보다 좁기 때문에, 접착제의 전방으로도 혼합기가 충분히 돌아 들어갈 수 있다. 따라서, 버너 엘리먼트의 표면(연소면)에서 연소가 균일하게 됨으로써, 연소면에서 온도 분포가 고르지 않게 되는 것을 유효하게 방지할 수 있다. 이 결과, 섬유업이나 제지업 등에서 사용되는 큰 연소면의 건조용 버너로서 매우 적당하다.

청구항 2에 기재된 발명에서는, 복수의 버너 매트를 동일면 내에서 접합하고, 이면에 통기구멍을 가지는 보강판을 겹친 버너 엘리먼트를 구비하는 표면 연소 버너에 있어서, 상기 버너 엘리먼트는, 복수의 버너 매트의 단면을 접합시키고, 이 접합면을 대략 중심으로 하는 버너 매트의 이면과 상기 보강판을 버너 매트의 두께보다 작은 폭으로 접착제에 의해서 접착하여 형성된 것을 특징으로 한다.

이 구성에서는, 복수의 버너 매트의 단면 및 보강판을 3점 접착할 수 있기 때문에, 접합작업이 용이함과 아울러, 버너 엘리먼트의 구조강도가 크고, 내구성이 우수하다. 따라서, 착탈시에 굽힘 외력이나 부주의한 충격력에 의해서 연소면이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에서는, 버너 매트의 두께가 5㎜ 이하이기 때문에, 혼합기의 통기저항을 작게 할 수 있어 버너의 운전비용의 저감 및 송풍기의 소형화를 실현할 수 있다. 버너 매트의 두께는 내구성의 관점에서 2.5㎜ 이상인 것이 필요하고, 3.0∼4.0㎜의 범위가 최적합하다.

(발명의 실시형태)

도 1 및 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 표면 연소 버너(1)를 나타낸 것으로서, 전면에 개구부를 가지며 편평하고 가로측이 긴 장방형상을 이루는 버너 보디(10)와, 상기 개구부를 막도록 버너 보디(10)에 착탈 가능하게 부착되며 편평하고 장방형상의 카세트 구조를 가지는 버너 엘리먼트(2)로 이루어진다. 버너 엘리먼트(2)의 전면(도면에서는 상면)은 연소면(21)으로 되어 있다. 또한, 버너 엘리먼트(2)는 용도에 따라서 장방형상 이외의 형상을 이루는 것도 있으며, 도 5에는 본 발명의 다른 실시예로서 마름모꼴 형상의 버너 매트(4A)를 이용한 버너 엘리먼트 (2A)를 가지는 표면 연소 버너(1A)를 나타내고 있다.

버너 보디(10)는 중공의 외틀부(11)와, 이 외틀부(11)의 후면을 막는 배면판 (12)을 가진다. 외틀부(11)는 단면 장방형상의 2중 구조를 가지며, 내주면에는 배면판(12)의 내벽을 따르는 단턱부(13)가 형성되어 있다. 외틀부(11)의 배면에는 냉각 공기 흡입구(14)가 형성되고, 전면에는 냉각 공기 분출구(15)가 소정 간격으로 형성되어 있다.

외틀부(11)의 전면에는 버너 엘리먼트(2)를 버너 보디(10)에 고정시키기 위한 복수의 걸림구(3)가 체결되어 있다. 걸림구(3)는 그 단면이 대략 Ｌ자 형상을 이루며, 외틀부(11)의 전면에 맞닿는 누름부(31)와, 외틀부(11)의 외측면에 맞닿는 위치결정부(32)로 이루어진다. 누름부(31)에는 체결구멍(33)이 형성되어 있으며, 나사(34)에 의해서 외틀부(11)의 전벽에 체결되어 있다.

배면판(12)의 소정 위치에는 연소용 공기 및 연료가스의 혼합기가 공급되는혼합기 공급구(16)가 형성되어 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이 냉각 공기가 송풍기(17)에 의해서 냉각 공기 흡입구(14)로 공급되고, 도 2b에 나타낸 바와 같이 냉각 공기 분출구(15)에서 분출됨과 아울러 걸림구(3)의 틈새에서 전방으로 분출된다. 냉각 공기에 의한 버너 보디(10)의 냉각은 버너 보디(10)의 내열성을 보호하기 위한 것이다. 송풍기(18)에 의해서 혼합기 공급구(16)로 연소용 공기가 공급되고, 혼합기(19)에 의해서 연료가스와 혼합되어 혼합가스의 공급이 이루어진다.

버너 엘리먼트(2)는 4장의 버너 매트(4)를 동일면 내에서 가로로 길게 접합함과 아울러, 버너 매트(4)의 접합체의 이면에 거의 동일한 면적의 보강판(5)을 겹친 구조를 가진다. 버너 매트(4)는 직경 25㎛의 탄화규소(SiC) 섬유를 편입하여 부직포상으로 형성된다. 버너 매트(4)는, 본 실시예에서는 두께 3.5㎜, 밀도 약 4∼5ｇ/d㎡의 매트재를 절단하여 형성하며, 폭 650㎜, 높이 260㎜의 장방형상을 이룬다.

버너 매트(4)의 접합은, 단면을 접합함과 아울러 접합면(41)을 대략 중심으로 하는 버너 매트(4)의 이면에, 버너 매트(4)의 두께(D=3.5㎜)보다 좁은 폭(W=2.0㎜)으로 접착제(6)를 도포하여 보강판(5)에 3점 접착함으로써 행해진다. 도 3a 및 도 4a에 나타낸 바와 같이, 접착제(6)의 일부는 접합면(41)으로 칩입하기 때문에, 접착제(6)의 단면은 대략 Ｔ자 형상이 된다.

상기 접착시에 버너 매트(4)를 접합면 방향으로 강하게 압접하면, 버너 매트(4)의 단면이 버클링 변형되어 도 3c에 나타낸 바와 같이 솟아오름으로써, 접합면(41)에 접착불량이 발생하기 쉽다. 이 접합면(41)의 접착불량은 버너 매트(4)의 두께가 10㎜ 이상에서는 발생하기 어렵고, 5㎜ 이하에서는 발생하기 쉽고, 5㎜∼10㎜ 사이에서는 접착불량의 발생정도가 압접력에 비례하고 있다. 본 실시예에서는 두께가 3.5㎜(즉, 5㎜ 이하)이기 때문에, 접착시에 버너 매트(4)를 접합면 방향으로 압접하지 않는다.

버너 매트(4)의 두께(D)와 접착제(6)의 폭(W)과의 관계는, 도 4a에 나타낸 바와 같이 "D＞W"이면, 혼합기가 접착제(6)의 전방으로 충분히 돌아 들어간다. 따라서, 버너 엘리먼트(2)의 연소면(21)에서는 균일한 온도로 연소됨으로써 온도의 불균일이 발생하지 않는다. 이것에 대해서, 도 4b에 나타낸 바와 같이 "D＜W"이면, 혼합기가 접착제(6)의 전방으로 충분히 돌아 들어갈 수 없기 때문에, 버너 엘리먼트(2)의 연소면(21)에는 연소가 불충분한 부분(22)이 발생하기 쉽다.

또한, 버너 매트(4)의 재질, 두께, 밀도, 크기는 가열의 용도에 따라서 적절히 선정할 수 있음과 아울러 장방형상 이외의 평면형상으로 하여도 되나, 두께가 5㎜ 이하인 것이, 통기저항을 작게 하여 송풍기(18)의 토출압을 저감시키고, 운전비용을 저감시키는 관점에서 바람직하다.

보강판(5)은 두께 1㎜의 철판이 사용되며, 본 실시예에서는 그 전면에 직경 2㎜의 원형 통기구멍(51)이 4㎜ 간격으로 격자상으로 형성된 펀칭 메탈이 사용되고 있다. 원형 통기구멍(51)의 크기, 개수 및 패턴은 통기저항이 소정 범위로 된다면 임의로 설정할 수 있으나, 너무 크면 청소시에 버너 매트(4) 이면의 노출부를 쉽게 손상시키게 되므로, 원형 구멍인 경우에는 1㎜ 이상, 8㎜ 이하인 것이 바람직하다.

보강판(5)은 철 이외의 금속이어도 되고, 원형 통기구멍(51) 대신에 슬릿을형성하여도 된다. 버너 엘리먼트(2)의 가장자리부는 세라믹 울(wool)제로 된 두께 2㎜의 개스킷(23,23)을 사이에 두고서 단면 대략 ㄷ자 형상의 버너 엘리먼트 외틀부(25)에 끼워져 지지되며, 카셋트 구조로 되어 있다.

버너 엘리먼트(2)는, 버너 엘리먼트 외틀부(25)가 누름부(31)와 단턱부(13)와의 사이에 세라믹 울제로 된 두께 2㎜의 개스킷(24,24)을 두고서 끼워져 지지됨으로써, 버너 보디(10)에 착탈 가능하게 유지되어 있다. 따라서, 버너 엘리먼트(2)는 버너 매트(4)에 걸림구(3)가 접촉되는 일 없이 버너 보디(10)에 고정된다.

도 3b는 제 2 실시예에 관한 버너 엘리먼트(2)를 나타낸 것이다. 본 실시예에서는 보강판(5)을 사용하지 않고, 버너 매트(4)의 단면을 직접 접착제(6)로 접착하여 접합하고 있다. 버너 매트(4)는 평균직경 약 2㎛의 탄화규소(SiC) 섬유를 편입하여 부직포상으로 형성되며, 두께 5.0㎜, 밀도 4∼5ｇ/d㎡의 매트재를 절단하여 형성하며, 폭 650㎜, 높이 260㎜의 장방형상을 이룬다.

본 실시예에서는 보강판(5)을 구비하고 있지 않은 만큼 버너 엘리먼트(2)를 경량화할 수 있음과 아울러 제조비용의 저감이 가능하게 된다. 이 구성에서도 버너 매트(4)의 두께는 5㎜ 이하로 하여 통기저항의 저감을 도모하고 있으며, 토출압이 낮은 송풍기(18)의 사용이 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 청구항 1에 기재된 발명에서는, 복수의 버너 매트의 단면을 맞대어 놓고서 동일면 내에서 접합할 때에, 접합면을 대략 중심으로 하는버너 매트의 이면을 접착제로 접착하고 있으며, 버너 매트를 접합면 방향으로 압축하는 것을 필요로 하지 않는다. 따라서, 버너 매트의 단면이 버클링 변형되어 접합면에 접착불량이 발생하는 문제점을 회피할 수 있다. 또, 접착제의 폭이 버너 매트의 두께보다 좁기 때문에, 접착제의 전방으로도 혼합기가 충분히 돌아 들어갈 수 있다. 따라서, 버너 엘리먼트의 표면(연소면)에서 연소가 균일하게 됨으로써, 연소면에서 온도 분포가 고르지 않게 되는 것을 유효하게 방지할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명에서는, 복수의 버너 매트의 단면 및 보강판을 3점 접착할 수 있기 때문에, 접합작업이 용이함과 아울러, 버너 엘리먼트의 구조강도가 크고, 내구성이 우수하다. 따라서, 착탈시에 굽힘 외력이나 부주의한 충격력에 의해서 연소면이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에서는, 버너 매트의 두께가 5㎜ 이하이기 때문에, 혼합기의 통기저항을 작게 할 수 있어 버너의 운전비용의 저감 및 송풍기의 소형화를 실현할 수 있다.

Claims (3)

1. 복수의 버너 매트를 동일면 내에서 접합한 버너 엘리먼트를 구비하는 표면 연소 버너에 있어서,

   상기 버너 엘리먼트는, 복수의 버너 매트의 단면을 접합시키고, 이 접합시킨 접합면을 대략 중심으로 하는 상기 버너 매트의 이면을 버너 매트의 두께보다 작은 폭으로 접착제에 의해서 접착하여 형성된 것을 특징으로 하는 표면 연소 버너.
2. 복수의 버너 매트를 동일면 내에서 접합하고, 이면에 통기구멍을 가지는 보강판을 겹친 버너 엘리먼트를 구비하는 표면 연소 버너에 있어서,

   상기 버너 엘리먼트는, 복수의 버너 매트의 단면을 접합시키고, 이 접합시킨 접합면을 대략 중심으로 하는 버너 매트의 이면과 상기 보강판을 버너 매트의 두께보다 작은 폭으로 접착제에 의해서 접착하여 형성된 것을 특징으로 하는 표면 연소 버너.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 버너 매트의 두께가 5㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 표면 연소 버너.