KR100652882B1 - 가스연소버너의 염공부 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스연소버너의 염공부 구조에 관한 것으로, 본 발명은 하부에 연소용 공기를 공급하기 위한 송풍기가 장착되는 버너몸체와, 상기 버너몸체의 상단 연소면에 장착되면서 다수개의 염공이 형성된 염공부가 일정간격을 두고 배치되어 가스와 공기가 혼합된 상태로 공급될 때 이를 연소시키는 버너부와, 상기 버너몸체 일측에 가스공급관을 통해 공급되는 가스를 공급하기 위한 가스노즐이 설치되는 매니폴더를 갖춘 가스연소버너에 있어서, 상기 염공부가 다수개의 염공이 형성된 판재 형태의 염공플레이트를 나란히 연결하여 하나의 모듈 형태로 구성됨으로써, 상기 버너부에 장착될 때, 전체 염공부가 여러 조각으로 분리되는 구조를 갖으면서 버너의 출력범위가 동일한 수 개의 염공부를 병렬로 배치하여 필요 열량에 따라 염공부 수량을 달리하여 연소시키는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 염공부를 구성하는 염공플레이트는 디귿자형 판재의 상단면에 염공을 균일하게 타공함과 동시에, 상기 염공이 형성된 상단면을 제외한 좌우측면에는 요홈을 일정간격을 두고 다수개 형성하는 구조를 갖음으로써, 상기 염공의 크기 및 염공부를 구성하는 염공플레이트의 수량변경을 용이할 수 있는 것이다.

가스보일러, 가스버너, 염공부, 지지가이드, 고정커버, 격막

Description

가스연소버너의 염공부 구조{A Flame Unit Structure of Gas Burner}

도 1은 종래 선출원에 따른 예혼합 가스연소버너의 전체 구성을 보인 분해사시도.

도 2는 종래 선출원에 따른 도 1에 도시된 예혼합 가스연소버너의 조립상태를 보여주는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 가스연소버너의 전체 구성을 보인 분해사시도,

도 4는 본 발명에 따른 가스연소버너의 결합사시도,

도 5는 본 발명에 따른 가스연소버너의 버너몸체를 보여주는 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 하나의 염공부 구성을 보여주는 요부 분해 사시도,

도 7은 본 발명에 따른 가스연소버너의 버너몸체 내부 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 버너몸체 110 : 버너부

120 : 염공부 121 : 염공플레이트

122 : 염공 123 : 염공부 고정커버

123a : 볼트공 124 : 볼트

125 : 염공부 지지가이드 130 : 송풍기

140 : 매니폴더 142 : 가스공급구

143 : 측면연결공 150 : 가스공급관

160 : 솔레노이드밸브 170 : 가스노즐

180 : 오리피스 190, 191 : 제1,2정류판

200 : 격막

본 발명은 가스연소버너의 염공부 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 버너부의 염공부가 판재 형태의 염공플레이트로만 이루어져 그 구조 자체가 간단하면서도 염공부가 여러 조각으로 분리되어 열응력에 의한 변형 방지가 가능하고, 염공의 크기 및 수량 변경이 용이하여 버너 용량의 변경이 수월한 구조를 갖는 가스연소버너의 염공부 구조에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 기체연료를 연소시키는 가스버너는 가스연료와 연소용 공기를 혼합하는 방법에 따라 연소용 공기를 1차 또는 1, 2차 구분하여 공급하는 방식과 1차에서 미리 연료와 완전 혼합하여 공급하는 방식으로 분류되는 바, 후자의 버너 중 예혼합 가스버너의 경우에는 연소방식이 가스와 공기를 미리 연소 최적상태의 혼합비로 혼합시킨 다음 이를 염공면에 공급하여 연소시킬 수 있도록 한 것이다.

이처럼, 가스보일러 혹은 급탕기 등의 연소장치에 사용되어 예혼합 연소를 하는 예혼합 가스버너에 있어서, 불꽃이 형성되는 염공을 이르는 염공면은 세라믹 플레이트, 내열스테인레스 플레이트 및 메탈화이버(Matal Fibre)매트 등을 사용하고 있다.

즉, 종래의 예혼합 가스연소버너는 염공이 하나의 판재 혹은 원통에 가공된 형태의 염공부를 사용하거나, 직조 혹은 소결의 방법으로 제작된 메탈화이버 혹은 세라믹플레이트 등의 염공부를 사용하고 있었다.

그런데, 상기 하나의 판재 혹은 원통에 염공을 배치한 염공부의 경우 열응력에 의해 버너 연소면의 뒤틀림 등의 변형 가능성이 있었고, 심한 경우 염공이 소손되어 불완전 연소와 역화의 원인이 되기도 하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 세라믹 플레이트와 내열스테인레스 플레이트는 구조상 일정한 강성을 가지므로 버너내의 정류판과의 조립상에 어려움이 없다는 장점을 가지나, 특히, 소결의 방법으로 세라믹플레이트를 염공부 소재로 사용한 경우, 상향 연소 시 열교환기에서 발생한 응축수가 연소면에 떨어지면 염공부 표면이 물에 의해 손상되어 형상이 불 균일한 염공이 발생하여 불완전 연소의 발생 가능성이 있었다.

그리고, 직조의 방법으로 제작된 메탈화이버매트를 염공부로 사용한 경우에 있어서도 버너 조립 시 작업자가 메탈화이버를 잡아당겨 조립해야 함으로 메탈화이버매트에 국부적 혹은 전체적으로 커진 염공이 형성되어 화염의 불 균일함에 따른 불완전연소와 역화의 가능성이 존재하게 되는 위험성이 있었다.

특히, 상기 메탈화이버매트는 금속섬유를 직조형태로 만든 것으로써, 플렉시블한 성질을 가지고 있다.

따라서, 상기 메탈화이버매트는 이러한 문제로 버너내의 혼합가스가 메탈화 이버매트의 표면에서만 연소할 수 있도록 기밀을 유지하기 위하여 버너내의 정류판과 조립되는 엣지면을 용접 등에 의존하고 있어 가공작업이 복잡해진다.

즉, 이는 버너내의 매트지지 가이드에 플렉시블한 메탈화이버매트를 올려놓고 용접 등에 의존하여 조립하게 되므로, 가공 공정이 복잡하고 가공정밀도도 떨어지며 상기 메탈화이버매트가 플렉시블 함으로 처짐 등이 발생하게 되는 것이다.

그리고, 종래 예혼합 가스연소버너의 경우, 화염온도가 낮을 경우에는 버너화염의 불안정화를 야기 시킬 수 있고, 제작경비가 많이 소요됨과 동시에 제작에 어려움이 있으며, 단순한 구조로 설계되는 가정용 가스연소기기에서는 예혼합 가스연소의 안정적인 통제가 다소 곤란한 경우가 발생될 수 있었다.

또한, 상기 예혼합 가스연소 슬릿의 연소표면 재질을 세라믹이나 스테인리스 또는 금속섬유직조 조직인 다공체판 등을 사용할 경우에 있어서는 연료가스와 공기를 혼합시켜 주는 예혼합기의 구조가 커지게 되고, 다소 복잡해지기 때문에 예혼합기 내에서의 압력손실 증대로 인하여 송풍저항이 증대하게 될 뿐만 아니라, 이로 인하여 연소시에 일부 고부하 영역에서 이상소음이 발생하거나 가스버너의 주화염이 불안정해지기도 하였다.

특히, 기존의 예혼합 가스연소버너에 있어서, 튜브형태를 취하는 예혼합 가스연소 버너의 경우, 버너의 과로한 운전 시 열응력으로 인한 좌굴과 같은 변형을 방지하기 어려운 단점이 있으며, 과열로 인한 버너표면의 소손과 열에 의한 질소산화물(NO_X)의 과다 생성을 방지하기 어렵다는 단점을 가지고 있었다.

또한, 기존의 예혼합 가스연소 버너의 경우, 버너에서 과열이 일어나는 경우에도 이를 냉각시켜 주기 위한 냉각용 수관과 같은 별도의 구성요소를 부착하기 어려운 구조를 가지고 있다는 문제점이 있었다.

이에 본 출원인에 의해 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 새로운 형태의 가스연소버너가 제안된 바 있다.

즉, 본 출원인에 의해 2002년 10월 22일 자 출원된 특허출원 제2002-64496호(명칭: 냉각용 수관을 갖는 예혼합 가스연소버너)에 새로운 형태의 가스연소버너가 제안된 것이다.

상기 선 출원된 발명에 나타난 가스연소버너는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상단면에 다수개의 염공이 형성된 염공부(21)가 일정간격을 두고 배치되어 가스와 공기가 혼합된 상태로 공급될 때 이를 연소시키는 튜브형 버너(20)와, 상기 튜브형 버너(20)의 상단면에 형성된 염공부(21) 사이사이에 형성된 안착부(22)에 착탈 가능하게 배치되면서 다수의 염공으로 이루어진 염공부(31)를 갖는 플레이트형 버너(30)로 구성되어 있다.

그리고, 상기 가스연소버너는 하부에 형성된 공기흡입구(11)를 통해 송풍기(50)로부터 공기를 공급받을 수 있도록 저면에 송풍기(50)가 장착되는 본체케이싱(10)을 갖추고 있다.

이때, 상기 본체케이싱(10)에는 저면에 장착되는 상기 송풍기(50)와 튜브형 버너(20) 사이를 구획하는 격막(13)이 저면과 일정 간격을 두고 형성되어, 상기 격막(13) 위쪽에 튜브형 버너(20)가 안착되도록 되어 있다.

즉, 상기와 같이 상기 튜브형 버너(20)와 플레이트형 버너(30)로 이루어진 예혼합 가스연소 버너가 상기 본체케이싱(10)에 마련된 격막(13) 위에 병렬로 배치되게 되는 것이다.

그리고, 상기 본체케이싱(10)의 전면부에는 상기 튜브형 버너(20)와 플레이트형 버너(30)에 가스와 공기를 혼합하여 공급할 수 있도록 튜브형 버너(20)의 내부에 삽입되어 일정간격으로 두고 배열되어 있는 다수개의 혼합기 공급관(40)을 갖추고 있고, 상기 혼합기 공급관(40)의 전면에는 상기 각각의 버너에 독립적으로 공급되는 버너 연소에 필요한 가스와 공기의 혼합 및 유량분배 역할을 하는 벤츄리(60)가 설치되는 구성으로 되어 있다.

상기 혼합기 공급관(40)은 가스와 공기가 혼합되어 버너에 혼합기 형태로 공급하는 역할을 하는 것이다.

또한, 상기 각 벤츄리(60)의 전단에는 공기와 가스를 공급할 수 있는 매니폴더(90)가 마련되어 공기와 가스를 혼합하기 위한 별도의 장치가 필요 없도록 구성되어 있고, 가스는 상기 벤츄리(60) 전단에 근접 설치된 노즐로부터 공급된다.

여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 튜브형 버너(20)는 전면이 개구되고 내부가 중공된 튜브형상을 가지고 있는 것으로서, 그 상단면 양쪽 가장자리선 및 내측면을 따라 일정간격을 두고 균일한 크기로 형성된 다수개의 염공으로 이루어진 염공부(21)가 배치되고, 이 염공부(21) 사이사이에 상기 플레이트형 버너(30)를 교대로 장착하기 위한 안착부(22)가 형성된 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 튜브형 버너(20)는 하나의 튜브형상을 하나의 단위로 하여 여 러 개의 튜브형 버너(20)를 병렬로 연결 배치할 수 있다.

이때, 튜브형 버너(20)의 몸체 측면에는 상기 플레이트형 버너(30)와 고정 결합하기 위한 수관(70, )이 끼움 삽입될 수 있는 복수개의 끼움공(23)이 일정 간격을 두고 형성되어 있다.

또한, 상기 플레이트형 버너(30)는 저면에 일정한 곡률을 갖고 돌출된 핀구조물(32)이 형성된 평판 형태의 판재로 이루어진 버너이다.

즉, 상기 플레이트형 버너(30)는 튜브형 버너(20)와 마찬가지로 판재의 상면 양쪽 가장자리선을 따라 균일한 크기의 슬릿 형태로 일정간격을 두고 형성된 다수개의 염공으로 이루어진 염공부(31)가 배치되는 구조로 되어 있다.

또한, 상기 플레이트형 버너(30)의 저면에 형성된 핀구조물(32)에는 상기 튜브형 버너(20)에 형성된 끼움공(23)과 대응하여 상기한 수관(70)이 관통 삽입될 수 있는 또 따른 끼움공(33)이 형성되어 있다.

즉, 상기 튜브형 버너(20)에 플레이트형 버너(30)가 장착될 때, 튜브형 버너(20)와 플레이트형 버너(30) 사이를 견고하게 고정하면서 버너의 과로 운전으로 버너에 열응력이 존재하여 좌굴과 같은 병형이 발생되지 않도록 냉각시켜 주기 위한 물이 순환하는 라인으로 구성된 냉각용 수관(70)이 마련된다.

다시 말해, 상기 플레이트형 버너(30)는 튜브형 버너(20)의 안착부(22)에 단순히 끼움 조립되는 상태로 장착되어 설치되게 되는 데, 이때, 상기 수관(70)이 본체케이싱(10)의 측면에 형성된 삽입공(12)을 통해 관통 삽입되어 상기 튜브형 버너(20)의 측면에 형성된 끼움공(23)과 플레이트형 버너(30) 저면의 핀구조물(32)에 대응 형성된 끼움공(33)을 거쳐서 끼워져 조립됨으로써, 튜브형 버너(20)와 플레이트형 버너(30) 사이를 견고하게 고정하게 되고, 이와 동시에 수관(70)을 따라 순환하는 물에 의해 과열된 버너를 냉각시킬 수 있게 된다.

이러한 구조를 갖는 튜브형 버너(20)와 플레이트형 버너(30)는 상기 플레이트형 버너(30)가 튜브형 버너(20)의 안착부(22)에 장착되어 하나의 예혼합 가스연소 버너를 구성하게 된다.

이때, 튜브형 버너(20)의 염공부(21)는 플레이트형 버너(30)간의 중간에 위치하게 되고, 튜브형 버너(20)의 염공부(21)는 플레이트형 버너(30)간 화염 전파를 용이하게 하며, 상기 튜브형 버너(20)를 병렬로 연결하였을 때에는 최 좌측과 최 우측의 염공부(21)가 튜브형 버너(20)간 화염 전파도 용이하게 하는 역할을 하게 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 선출원에 따른 가스연소버너는, 버너의 출력범위가 동일한 수 개의 튜브형 버너(20)와 플레이트형 버너(30)로 이루어진 예혼합 가스연소버너를 병렬로 배치하여 필요 열량에 따라 버너 수량을 달리하여 연소시킬 수 있도록 구성하여 버너의 다단 제어가 가능한 구성을 취하고 있다.

특히, 버너의 출력은 염공부가 배치된 플레이트의 수량에 지배를 받음으로 플레이트의 수량과 염공의 크기에 따라 버너의 용량 변경이 용이하게 된다.

또한, 상기 염공부가 여러 조각으로 분리되어 있음으로 버너 표면이 적열되는 경우에도 열팽창에 의한 뒤틀림 정도를 최소화하여 기존의 예혼합 가스연소버너와 비교하여 버너의 운전 성능 유지가 탁월하다는 장점을 가진다.

다시 말해, 상기 플레이트형 버너(30)의 하단에 형성된 핀구조물(32)에 냉각용 수관(70)을 관통되게 배치함으로써, 버너에서 과열이 일어나는 경우에 버너 상부 염공부(31)에 발생한 과열이 핀구조물(32)을 통하여 방출되고, 이때 냉각용 수관(70)을 통해 물을 공급하여 이를 냉각시켜 주어 버너의 과로 운전으로 버너에서 열응력에 의한 좌굴과 같은 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점을 가지는 것이다.

또한, 상기와 같은 냉각 작용을 통해 화염온도를 강하시키게 되면, 보다 더 질소산화물(NO_X)의 발생량을 줄일 수 있고, 버너 표면의 적열에 의한 소손을 방지할 수 있는 장점도 가진다.

특히, 상기 냉각용 수관(70)은 플레이트형 버너(30)가 튜브형 버너(20)의 안착부(22)에 장착되어 설치될 때, 튜브형 버너(20)와 플레이트형 버너(30) 사이를 고정하는 역할을 병행하게 된다.

그러나, 상기 선 출원된 가스연소버너의 경우에는 튜브형 버너(20)와 플레이트형 버너(30)로 조합되어 있어 그 염공부 구조가 복잡하고, 열응력에 의한 좌굴과 같은 변형이 발생되는 것을 방지하기 위해 별도의 수관(70)을 이용하기 때문에 조립 가공 및 배치구조 자체가 복잡해지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 가스연소버너의 염공부의 문제점을 감안하여 새로운 형태의 가스연소버너를 제공하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 버너부의 염공부가 판재 형태의 염공플레이트로만 이루어져 그 구조 자체가 간단하면서도 염공부가 여러 조각으로 분리되어 열응력에 의한 변형 방지가 가능하고, 염공의 크기 및 수량 변경이 용이하여 버너 용량의 변경이 수월한 구조를 갖는 가스연소버너의 염공부 구조를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하부에 연소용 공기를 공급하기 위한 송풍기가 장착되는 버너몸체와, 상기 버너몸체의 상단 연소면에 장착되면서 다수개의 염공이 형성된 염공부가 일정간격을 두고 배치되어 가스와 공기가 혼합된 상태로 공급될 때 이를 연소시키는 버너부와, 상기 버너몸체 일측에 가스공급관을 통해 공급되는 가스를 공급하기 위한 가스노즐이 설치되는 매니폴더를 갖춘 가스연소버너에 있어서, 상기 염공부가 다수개의 염공이 형성된 판재 형태의 염공플레이트를 나란히 복수개 연결하여 하나의 모듈 형태로 구성됨으로써, 상기 버너부에 장착될 때, 전체 염공부가 여러 조각으로 분리되는 구조를 갖으면서 버너의 출력범위가 동일한 수 개의 염공부를 병렬로 배치하여 필요 열량에 따라 염공부 수량을 달리하여 연소시키는 것을 특징으로 하는 가스연소버너의 염공부 구조를 제공함으로써 달성된다.

이때, 상기 염공부를 구성하는 염공플레이트는 디귿자형 판재의 상단면에 염공을 균일하게 타공함과 동시에, 상기 염공이 형성된 상단면을 제외한 좌우측면에는 요홈을 일정간격을 두고 다수개 형성하는 구조를 갖음으로써, 상기 염공의 크기 및 염공부를 구성하는 염공플레이트의 수량변경을 용이할 수 있는 것이다.

또한, 상기 염공부를 다단제어를 구현하는 예혼합 가스연소버너에 적용할 경우, 균일하게 타공된 염공을 사용하여 버너 각 단의 성능이 균일하게 구현되는 것이다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 가스연소버너의 전체 구성을 보인 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 가스연소버너의 결합사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 가스연소버너의 버너몸체를 보여주는 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 하나의 염공부 구성을 보여주는 요부 분해 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 가스연소버너의 버너몸체 내부 단면도이다.

본 발명이 적용되는 가스연소버너는, 하부에 연소용 공기를 공급하기 위한 송풍기(130)가 장착되는 버너몸체(100)와, 상기 버너몸체(100)에 장착되면서 상단면에 다수개의 염공(122)이 형성된 염공부(120)가 일정간격을 두고 배치되어 가스와 공기가 혼합된 상태로 공급될 때 이를 연소시키는 버너부(110)를 갖는다.

그리고, 상기 가스연소버너는 가스공급관(150)으로부터 공급되는 연료가스와 송풍기(130)에 의해 강제적으로 공급되는 연소용 1차공기를 혼합하여 예혼합가스로 형성하고, 이렇게 형성된 예혼합가스를 다수개의 염공(122)이 형성된 염공부(120)가 일정간격으로 배치된 버너부(110)에 공급하여 연소시키는 예혼합 가스연소버너의 일종이다.

또한, 다수개의 분리된 염공부(120)를 갖는 버너부(110) 및 가스공급구(142) 가 다수개 마련되어 필요에 따라 전체 연소 및 부분 연소를 실시하여 다단제어가 가능한 가스연소버너이다.

여기서, 상기와 같은 구성을 갖는 가스연소버너에 있어서, 다단제어를 구현할 수 있는 버너부(110)의 구성을 보다 상세히 살펴보면, 상기 버너부(110)에는 전체 염공부(120)를 각각 분리 가능하도록 버너몸체(100)의 연소면에 다수개의 염공(122)이 형성된 세트화 된 염공부(120)가 일정간격을 두고 배치되어 가스와 공기가 혼합된 상태로 공급될 때 이를 연소시킬 수 있는 구조를 갖추고 있다.

즉, 상기 염공부(120)는 디귿자형 판 형상을 가지고 있는 염공플레이트(121)를 여러 개를 모아 하나로 세트화 한 것으로서, 상단 내측면을 따라 일정간격을 두고 균일한 크기로 형성된 다수개의 염공(122) 갖는 염공플레이트(121)가 나란히 배치된 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 버너부(110)는 판 형상을 하나의 단위로 하는 여러 개의 염공부(120)가 병렬로 연결 배치되는 구조를 갖는 것이다.

특히, 상기 염공부(120)를 형성하는 다수개의 염공(121)은 그 자체가 염공플레이트(121) 상에 균일하게 타공됨에 따라 단위 버너의 성능이 균일하게 나타나게 된다.

물론, 상기 염공(122) 크기는 필요에 따라 다양하게 염공플레이트(121) 상에 타공할 수 있다.

이로 인해 상기 염공(122) 크기에 따른 염공플레이트(121)의 배열을 조합하게 되면 다양한 염공부하를 갖는 염공부(120)를 구성할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 상기 염공플레이트(121)에 있어서, 상기 염공(122)이 형성된 상단면을 제외한 좌우측면에는 요홈(121a)을 일정간격을 두고 다수개 형성함으로써, 열응력들에 의한 뒤틀림을 정도를 최소화할 수 있도록 하고 있다.

특히, 상기 염공부(120) 자체는 상기와 같은 구조를 갖는 염공플레이트(121)를 몇 개 모아서 하나의 모듈 형태로 구성함에 따라 가스연소버너에서 전체 염공부(120)가 여러 조각으로 분리된 구조로 배치되는 결과를 가져오게 되고, 이는 염공부(120)에서 이상 연소로 인하여 염공부(120) 표면이 적열되는 경우에도 열응력에 의한 뒤틀림 정도를 최소화할 수 있는 요인으로 작용하게 된다.

따라서, 종래 주지 공용되고 있는 기존의 예혼합 가스연소버너와 비교할 때 상대적으로 버너의 균일한 운전 성능을 유지하는 데 탁월한 효과를 가진다 할 것이다.

또한, 상기와 같이 염공부가 모듈화 되어 각각 분리 가능하기 때문에 그때그때 필요에 따라 가스연소버너의 최대 출력량을 고려하여 장착되는 염공부(120)의 수를 조합하여 장착할 수 있다.

이는 상기 염공부(120)가 장착되는 수에 따라 가스연소버너의 최대 출력량이 결정됨을 의미하게 되는 것이다.

이처럼 상기 염공부(120)는 요구되는 출력 범위(용량 변경)에 따라 염공부(121)의 염공(122) 크기 및 염공플레이트(121) 수량을 수월하게 변경함으로써, 버너의 용량 변경이 용이함은 물론 단(段) 조정이 수월하다는 장점을 가진다.

한편, 본 발명이 적용되는 가스연소버너는 버너몸체(100) 상단에 다수개의 염공플레이트(121)로 이루어진 염공부(120)가 병렬로 나란하게 배치된 상태로 장착되어 버너부(110)를 구성하고, 상기 버너몸체(100)의 하단에는 연소용 공기를 직선방향을 공급할 수 있도록 송풍기(130)가 장착되며, 상기 버너몸체(100) 전면에는 가스공급관(150)이 연결되는 가스공급구(142)가 마련된 일체형 매니폴더(140)가 마련되는 구조를 갖는다.

이때, 상기 버너몸체(100)는 그 내부가 공기 유동을 위한 유로가 공기흡입구로부터 연소면까지 곡부가 없는 수직 상방향으로 구성되도록 전후 좌우 방향으로 점차 넓어지는 형태를 갖는 구조를 취하고 있다.

이처럼, 상기 버너몸체(100) 내부에 혼합기 형성을 위한 와류생성구조 및 유로 곡부를 형성하지 않기 때문에 유동 저항을 배제하여 압력 손실을 최소화할 수 있게 된다.

물론 이때, 상기 공기흡입구에서 연소면까지는 가스와 연소용 1차공기가 충분히 예혼합될 수 있도록 충분한 거리(공간)를 확보함은 당연하다.

또한, 상기 버너몸체(100)의 내부에는 가스와 연소용 공기를 균일하게 혼합시켜 주는 1차 정류판(190) 및 2차 정류판(191)이 마련되고, 혼합기 분배를 위한 격막(200)이 형성되어 있다.

이때, 상기 제1정류판(190)은 상기 공기흡입구(102) 쪽에 설치되어 평판형상을 갖는 것으로, 그 중앙에 연소용 1차공기가 통과하는 통공 형상의 구멍(190a)을 구비하고 있다.

그리고, 상기 제2정류판(191)은 상기 염공부(120)의 바로 아래쪽에 설치되어 평판형상을 갖는 것으로서, 그 전체에 균일하게 상기 제1정류판(190)의 구멍(190a)보다 상대적으로 작은 크기로 분포하는 다수의 작은 소공(191a)을 구비하고 있다.

따라서, 상기 공기흡입구(102)를 통해 유입된 연소용 1차공기가 상기 제1정류판(190)에 충돌하여 상기 구멍(190a)을 통해 충분히 정류된 상태에서 상기 가스노즐(170)에서 공급되는 가스와 혼합하게 된다.

그리고, 이렇게 상기 제1정류판(190)을 통과한 연소용 1차공기와 가스가 버너몸체(100) 내부의 유로 상에 확보된 충분한 거리(공간)를 통해 예혼합된 상태에서 상기 제2정류판으로 유입되게 되고, 상기 제1정류판(190)을 거쳐 충분히 혼합된 상기 예혼합가스(혼합기)가 소공(191a)에 의해 균일하게 분포되어, 상기 염공부(120)의 염공플레이트(121)에 유도되도록 되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 보여주는 첨부된 도 3에는 3개의 가스공급구(142)가 나란하게 형성되어 있는 바, 중앙의 가스공급구(142)에 가스공급관(150)이 연결되고, 좌우 측의 가스공급구(142)에는 가스노즐(170)과 연계된 솔레노이드밸브(160)가 전면의 개구된 부위를 통해 설치되는 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 3개의 가스공급구(142)는 각각 인접한 측벽에 형성된 측면연결공(143)을 통해 서로 연통되어 있기 때문에, 중앙의 가스공급구(142)에 연결된 가스공급관(150)으로부터 가스를 공급받게 되면, 좌 우측 가스공급구(142)로도 가스가 분산 공급될 수 있게 된다.

그리고, 상기 중앙 가스공급구(142)에서 양측의 가스공급구(142)로의 가스 공급은 상기 솔레노이드밸브(160)의 개폐를 통해 선택적으로 공급되도록 되어 있 다.

상기 솔레노이드밸브(160)의 몸체에 형성된 개폐공(161)과 상기 가스공급구(142)의 측벽에 형성된 측면연결공(143)은 서로 대향되게 일치되는 구조로 되어 있어 솔레노이드밸브(160)의 작용에 의해 솔레노이드밸브(160) 의 몸체에 형성된 개폐공(161)이 개방 및 차단됨에 따라 가스공급 여부가 결정되게 되는 것이다.

이는 본 발명에 따른 가스연소버너를 이용하여 다단제어(2단,3단, ...)를 실시할 때 가스공급량을 조절할 수 있는 기능을 부여하게 된다.

그리고, 상기 솔레노이드밸브(160)에는 가스노즐(170)이 연결되어 가스 공급이 가능하도록 구성되어 있는 바, 상기 가스노즐(170)은 솔레노이드밸브(160)에 연결된 상태에서 가스공급구(142)를 통해 상기 송풍기(130)의 공기공급유로 상에 놓이도록 연장 설치되어, 상기 버너몸체(100) 내부에서 송풍기(130)를 통해 연소용 공기와 가스노즐(170)을 통해 공급되는 가스가 서로 만나 염공부(120)로 공급되는 과정에서 예혼합되도록 되어 있다.

특히, 상기 가스공급구(142)는 가스공급관(150)과 연결되면서 상기 송풍기(130)를 통해 공급되는 연소용 공기의 공기공급유로와는 독립적인 형태를 취하고 있는 상태에서 버너몸체(100) 내부의 공기흡입구에서 연소면에 이르는 과정에서 가스와 연소용 공기가 예혼합되게 된다.

한편, 상기 매니폴더(140)에 설치된 솔레노이드밸브(160)와 가스노즐(170) 사이에는 가스 유량을 제어할 수 있는 오리피스(180)가 설치되어 있는 바, 사용하는 가스 종류(LNG, LPG)에 따라 열량 변경(LNG↔LPG)이 필요할 경우에 가스노즐 (170)의 교체 없이 오리피스(180)만을 교체하여 열량 변경이 가능하다는 특징이 있다.

이때, 상기 솔레노이드밸브(160)와 오리피스(180) 사이에는 밸브용 오(O)링(162)과 밸브시트용 패킹(163)이 매개되게 된다.

이처럼 본 발명은 가스연소버너에서 공기와 가스를 독립된 유로를 통해 각각 공급할 수 있도록 매니폴더(140)가 마련되고, 이 매니폴더(140)에는 연소에 필요한 가스를 분배하는 역할을 하는 가스노즐(170)이 장착될 뿐이다.

이때, 가스는 상기 매니폴더몸체(141)에 설치된 가스공급구(142) 쪽으로 연결된 가스공급관(150)으로부터 공급된다.

즉, 상기 매니폴더(140)에서는 상기 가스공급관(150)에서 가스공급구(142)를 통해 유입 공급되는 가스가 가스노즐(170)을 거쳐 버너몸체(100)의 내부로 분산 공급되고, 상기 송풍기(130)로부터 공급되는 공기가 버너몸체(100) 내부로 곧바로 공급되면서 상기 버너몸체(100) 내부를 통과하는 과정에서 공기와 가스가 혼합되어 혼합기 형태로 버너부(110)로 공급되게 되는 것이다.

이때, 본 발명은 상기 버너몸체(100)의 연소면에 형성된 걸림턱(101)을 통해 지지 안착되어 버너부(110)를 구성하는 세트화 된 염공부(120)를 설치할 때, 가공공차, 조립 공자 등으로 인해 발생 가능한 염공부(120) 틈새를 최소화하여 혼합기 누설을 방지함과 아울러, 염공부(120)에서 이상 연소 시 발생할 수 있는 염공부(120)의 변형을 최소화할 수 있도록 하기 위해 상기 염공부(120)의 좌, 우측에 염공부 지지가이드(125)가 설치되어 있다.

이때, 상기 염공부 지지가이드(125)는 상기 염공부(120)의 염공플레이트(121)에 대응되는 길이로 구비되어 염공플레이트(121)의 양측면에 나란하게 배치되게 된다.

특히, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 염공부(120)의 좌 우측에 설치되는 염공부 지지가이드(125) 상호 간에는 염공부(120)가 좌, 우측으로 열팽창 할 경우 그 팽창량을 흡수할 공간을 확보하도록 충분한 이격거리(h)를 두고 설치되게 된다.

그리고, 상기와 같은 염공부 지지가이드(125)와 함께 상기 염공부(120)를 보다 견고하고 고정하여 혼합기 누설이 없도록 하기 위해 좌우 양단에 염공부 고정커버(123)를 마련한다.

즉, 상기 염공플레이트(121) 몇 개를 모아서 하나로 세트화시킨 상기 염공부(120)의 양 측면을 박판 등으로 가공한 염공부 고정커버(123)와 볼트(124)를 사용하여 고정하는 것이다.

여기서, 상기 염공부 고정커버(123)는 대략 기역자 형상을 갖는 것으로, 볼트를 체결하여 조일 수 있는 볼트공(123a)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 염공부 고정커버(123)는 세트화된 염공부(120) 별로 각각 분리 고정함으로써 열응력에 따른 변형을 최소화 할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 염공부 고정커버(123)는 다수의 염공플레이트(121)로 구성된 염공부(120) 설치 시 가공 공차, 조립 공차 등에 의해 발생할 수 있는 염공부(120) 틈새를 최소화시켜 줄 수 있기 때문에 혼합기 누설을 방지할 수 있다.

한편, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 가스연소버너는, 버너의 출력범위가 동일한 수 개의 염공부(120)를 병렬로 배치하여 필요 열량에 따라 염공부(120) 수량을 달리하여 연소시킬 수 있도록 구성하여 가스연소버너의 다단 제어가 가능한 구성을 취하고 있는 것이다.

또한, 이러한 가스연소버너는 전형적인 예혼합 가스연소버너의 구조를 갖추고 있기 때문에 기존의 예혼합 가스연소버너의 장점을 그대로 가지게 된다.

즉, 전체적인 화염의 길이를 줄여주고 동시에 화염의 온도를 낮추어서 동일면적에 대한 부하를 줄여주어 일산화탄소 및 질소산화물 등의 공해물질의 발생을 최소한도로 줄여 줄 수 있는 것이다.

또한, 상기 가스연소버너는 종래의 분젠버너와 비교할 때 상대적으로 크기가 작은 고부하 버너조립체로 제작이 용이하고, 전부하 목표열량에 따라 단위 버너의 수량을 가감할 수 있음으로 설계 변경이 용이한 구조적 특징을 갖게 된다.

이때, 본 발명이 적용되는 가스연소버너의 일실시예로 도시한 도 5에는 3개의 염공부(120)가 병렬로 배치되어 있는 상태가 도시되어 있으나, 이에 한정하지 않음은 물론, 필요 열량에 따라 염공부 수량을 달리하여 연소시킬 수 있는 구성을 취할 수 있음은 자명하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 염공부는 요구되는 출력 범위(용량 변경)에 따라 염공크기 및 염공플레이트 수량을 수월하게 변경함으로써, 버너의 용량 변경이 용이함은 물론 단(段) 조정이 수월하다는 장점을 가짐에 따라 수월한 다단제어를 구현할 수 있는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 버너부의 염공부가 판재 형태의 염공플레이트로만 이루어져 그 구조 자체가 간단하면서도 염공부가 여러 조각으로 분리되어 열응력에 의한 변형 방지가 가능하고, 염공의 크기 및 수량 변경이 용이하여 버너 용량의 변경이 수월한 구조를 갖는 장점을 가진다.

특히, 버너의 출력범위가 동일한 수 개의 염공부를 병렬로 배치하여 필요 열량에 따라 버너 수량을 달리하여 연소할 수 있도록 구성함으로써, 전부하 목표열량에 따라 단위버너의 수량을 가감할 수 있음으로 설계변경이 용이한 다단제어가 가능한 가스연소버너를 구현할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 공지된 종래 분젠 가스버너와 비교하여 크기가 작은 고부하 버너조립체 제작이 용이하다는 효과를 기대할 수 있는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 하부에 연소용 공기를 공급하기 위한 송풍기가 장착되는 버너몸체와, 상기 버너몸체의 상단 연소면에 장착되면서 다수개의 염공이 형성된 염공부가 일정간격을 두고 배치되어 가스와 공기가 혼합된 상태로 공급될 때 이를 연소시키는 버너부와, 상기 버너몸체 일측에 가스공급관을 통해 공급되는 가스를 공급하기 위한 가스노즐이 설치되는 매니폴더를 갖추고, 상기 염공부가 다수개의 염공이 형성된 판재 형태의 염공플레이트를 나란히 연결하여 하나의 모듈 형태로 구성됨으로써, 상기 버너부에 장착될 때, 전체 염공부가 여러 조각으로 분리되는 구조를 갖으면서 버너의 출력범위가 동일한 수 개의 염공부를 병렬로 배치하여 필요 열량에 따라 염공부 수량을 달리하여 연소시킬 수 있는 가스연소버너에 있어서,

   상기 염공부는 다수개의 염공플레이트로 구성되되;

   상기 염공플레이트는 디귿자형 판재의 상단면에 염공이 균일하게 타공됨과 동시에 상기 염공이 형성된 상단면을 제외한 좌우측면에는 요홈이 일정간격을 두고 다수개 형성되는 구조를 갖으며,

   상기 염공부를 구성할 때 상기 염공플레이트의 수량을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 가스연소버너의 염공부 구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기 염공부가 다단제어를 구현하는 예혼합 가스연소버너에 적용될 경우, 요구되는 출력 범위(용량 변경)에 따라 염공크기 및 염공플레이트의 수량을 변경 설계함으로써, 버너 각 단의 성능이 균일하게 구현되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 가스연소버너의 염공부 구조.
4. 삭제

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