KR100708955B1 - 이물질 여과수단을 구비한 버너장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버너장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 외부로부터 공급받은 산화가스를 여과하여 이물질을 제거하는 사이클론 필터; 일측이 상기 사이클론 필터와 연통하도록 설치되며 상기 여과된 산화가스와 외부로부터 공급받은 연료를 혼합하는 예혼합기; 및 상기 예혼합기의 타측에 연통하도록 설치되어 예혼합기로부터 공급받은 혼합가스를 연소시키는 표면연소버너;를 포함하는 버너장치가 개시된다. 이로써, 버너에 흡입되는 산화가스 또는 산화가스 및 연료가스의 혼합가스에 존재하는 이물질을 효과적으로 여과하여 버너에 공급되는 가스의 청정도를 높일 수 있으며 버너의 유지,보수의 부담을 감소시키고 수명을 연장할 수 있다.

표면연소버너, 사이클론, 여과

Description

이물질 여과수단을 구비한 버너장치{Burner apparatus having means for filtering impurities}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 버너장치를 개략적으로 도시하는 단면도.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버너장치를 개략적으로 도시하는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...사이클론 필터 110...사이클론 몸체

120...가스공급관 130...가스배출관

140...집진통 200...예혼합기

210...승압부 211...흡입구

212...회전팬 220...혼합부

221...연료공급관 222...혼합챔버

223...혼합가스배출구 300...표면연소버너

310...연소실 320...분배기

330...다공판 340...다공성 매트

본 발명은 버너장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소와 산화가스를 미리 혼합하여 주입시키는 표면연소버너에 있어 산화가스 또는 연료의 청정도를 높여 제공할 수 있는 버너장치에 관한 것이다.

버너는 연료를 연소시켜 열 또는 고온을 얻는 기기로서 소형버너는 연료와 공기를 미리 혼합하여 연소시키는 예혼합형이 일반적이다. 예혼합형 버너는 일반적인 버너에 비하여 연소효율이 높고 공해물질이 적게 배출된다.

상기 예혼합형 버너 중에는 다공성 금속 섬유매트 등에 연료 및 공기의 혼합가스를 공급하여 연소시킴으로써 붉게 가열된 금속 섬유매트가 강력한 복사에너지를 방출하도록 한 표면연소버너가 있다. 상기 표면연소버너는 상기 금속 섬유매트의 후면에 다공판을 구비하는데 상기 다공판은 버너 내부로 분사된 혼합가스를 정류하는 기능을 한다.

그러나 상기 버너가 오염된 환경에서 운전될 때는 버너 내부로 분사된 혼합가스에 이물질이 섞일 수 있다. 이러한 이물질은 상기 금속 섬유매트의 기공부분을 막을 수 있어 버너의 소음을 유발하고 버너의 수명을 단축하는 주 요인이 되고 있 다.

또한 상기 혼합기체가 상기 다공판을 통과할 때 다공판의 기공부분을 막을 수도 있어 다공판의 주기적인 유지보수가 요구되고 있다. 이때 흡입가스의 청정도를 높이기 위하여 보다 조밀한 조직의 다공판을 사용하면 버너의 송풍동력을 높여야 하므로 에너지가 보다 많이 소비되는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 산화가스 또는 산화가스 및 연료의 혼합가스를 버너에 주입하기 전에 효과적으로 여과하여 버너 내부에 주입되는 가스의 청정도를 높일 수 있는 버너장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 버너장치는, 외부로부터 공급받은 산화가스를 여과하여 이물질을 제거하는 사이클론 필터; 일측이 상기 사이클론 필터와 연통하도록 설치되며 상기 여과된 산화가스와 외부로부터 공급받은 연료를 혼합하는 예혼합기; 및 상기 예혼합기의 타측에 연통하도록 설치되어 예혼합기로부터 공급받은 혼합가스를 연소시키는 표면연소버너;를 포함한다.

바람직하게 상기 사이클론 필터는, 원추형상영역을 구비하는 사이클론 몸체; 상기 사이클론 몸체의 상부에에 피여과가스를 접선방향으로 공급하는 가스공급관; 여과된 가스를 배출하도록 상기 사이클론 몸체 상면에 구비된 가스배출관; 및 상기 사이클론 몸체의 하부에 구비되어 여과된 이물질을 포집하는 집진통;을 포함하고, 상기 가스배출관이 상기 예혼합기와 연통되도록 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 외부로부터 공급받은 산화가스 및 연료를 혼합하는 예혼합기; 상기 예혼합기와 연통하도록 설치되어 예혼합기에서 혼합된 가스를 여과하여 이물질을 제거하는 사이클론 필터; 및 상기 사이클론 필터와 연통하도록 설치되어 사이클론 필터로부터 여과된 혼합가스를 공급받아 연소시키는 표면연소버너;를 포함하는 버너장치가 개시된다.

본 발명에 따르면 상기 사이클론 필터는, 원추형상영역을 구비하는 사이클론 몸체; 상기 사이클론 몸체의 상부에 피여과가스를 접선방향으로 공급하는 가스공급관; 여과된 가스를 배출하도록 상기 사이클론 몸체에 구비된 가스배출관; 및 상기 사이클론 몸체 하부에 설치되어 여과된 이물질을 포집하는 집진통;을 포함하고, 상기 가스공급관은 상기 예혼합기와 연통되며, 상기 가스배출관은 상기 표면연소버너와 연통되도록 하는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게, 상기 사이클론 필터는 금속 또는 플라스틱으로 이루어지도록 한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람 직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 버너장치를 도시하는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 버너장치는 사이클론 필터(100), 사이클론 필터(100)와 연통되도록 설치되는 예혼합기(200) 및 예혼합기(200)와 연통되도록 설치되는 표면연소버너(300)를 포함한다.

사이클론 필터(100)는 외부로부터 산화가스 예컨데, 공기를 공급받아 산화가스 중에 존재하는 이물질을 여과하는 것이다.

사이클론 필터(100)는 산화가스를 여과하는 공간을 제공하는 사이클론 몸체(110)를 포함한다. 상기 사이클론 몸체(110)는 원추형상영역(112)를 구비한다. 바람직하게 사이클론 몸체(110) 상부에는 원통형상영역(111)이 원추형상영역(112)과 상호 접합된 상태로 구비될 수 있다.

원통형상영역(111)의 측면에는 사이클론 몸체(110) 내부로 피여과가스를 주입시키는 가스공급관(120)이 마련된다. 가스공급관(120)은 후술하는 바와 같이 사이클론 몸체(110) 내부에서 강한 와류를 형성하도록 하기 위하여 사이클론 몸체(110)의 외주부에 접선방향으로 구비되는 것이 바람직하다.

원통형상영역(111)의 상면에는 여과된 산화 가스를 배출시키는 가스배출관(130)이 구비된다. 가스배출관(130)은 후술하는 바와 같이 예혼합기(200)와 연통된 다.

바람직하게, 가스배출관(130)은 사이클론 몸체(110) 내부로 연장 형성되어 보텍스파인더(131)를 구성할 수 있다. 보텍스파인더(131)는 가스공급관(120)을 통해 주입된 가스가 직접 가스배출관(130)측으로 배출되지 않도록 공급가스와 배출가스를 분리하는 역할을 한다.

원추형상영역(111)의 하방에는 추출된 이물질(10)을 포집하는 집진통(140)이 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 사이클론 필터(100)는 플라스틱 또는 금속 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따르면, 상기 버너장치는 사이클론 필터(100)와 연통되도록 설치되는 예혼합기(200)를 포함한다. 예혼합기(200)는 산화가스와 연료가스를 미리 혼합하여 버너에 공급하는 역할을 하는 것으로서, 승압부(210) 및 혼합부(220)를 포함한다.

승압부(210)는 주입된 산화가스의 압력을 높게 만드는 것으로서 흡입구(211) 및 회전 가능하도록 설치된 회전팬(212)을 구비한다. 흡입구(211)는 가스배출구(130)와 연통되어 사이클론 필터(100)를 통해 이물질을 여과시킨 산화가스를 공급받는다. 회전팬(212)은 흡입구(211)를 통해 공급받은 산화가스를 회전운동에 의해 승압시키고 혼합부(220)에 이송한다.

혼합부(220)는 외부로부터 연료가스를 공급받기 위한 연료공급관(221)을 구비한다. 연료공급관(221)은 절곡 형성되어 그 말단이 승압부(210) 측을 향하도록 설치되는 것이 바람직하다. 또한 혼합부(220)는 연료가스와 산화가스가 상호 혼합되는 공간인 혼합챔버(222)를 구비한다.

본 실시예에 따른 버너장치는 예혼합기(200)와 연통되도록 설치되는 표면연소버너(300)를 포함한다. 표면연소버너(300)는 다공성 매트에 연료 및 산화가스를 공급하여 연소시킴으로써 강력한 복사에너지를 방출하도록 한 것이다.

표면연소버너(300)는 버너 내부를 구성하는 연소실(310)을 구비한다. 연소실(310)의 일단에는 예혼합기(200)와 연결되어 예혼합기(200)로부터 혼합가스를 공급받아 연소실(310)로 분사시키는 분배기(320)가 마련된다. 연소실(310) 타단에는 상기 분사된 혼합가스를 정류시키는 다공판(330)이 구비되고, 다공판(330)의 전면에는 상기 정류된 혼합가스를 공급받아 연소가 이루어지는 다공성 매트(340)를 구비한다.

바람직하게 다공성 매트(340)는 연소로 인한 복사에너지를 발생시키는 것으로서 세라믹 타일, 금속 섬유(metal fiber) 등으로 구성될 수 있다.

이하 상기와 같은 구성을 갖는 버너장치의 작동에 대해 설명한다.

먼저, 사이클론 필터(100)의 가스공급관(120)을 통해 산화가스가 사이클론 몸체(110) 내부로 공급된다. 산화가스는 사이클론 몸체(110) 외주면의 접선방향으로 형성된 가스공급관(120)을 통해 주입되어 사이클론 몸체(110) 내부에 강한 와류를 형성하면서 주입된다.

주입된 산화가스는 원통형상영역(111)의 내벽을 따라 돌며 강한 원심력을 가지고 선회유동하게 된다. 선회유동은 원추형상영역(112)까지 유지되면서 밀도가 상 이한 이물질(10) 입자들을 원심력에 의해 벽면측으로 밀어내어 이물질(10)을 유동기체로부터 분리한다. 이물질(10)이 제거된 유동기체는 최종적으로 원추형상영역(112)의 하단부에서 상부로 상승하여 가스배출관(130)측으로 배출된다. 한편 분리된 이물질(10) 입자들은 사이클론 몸체(110)의 내벽을 타고 하부로 내려와 집진통(140)에 포집된다.

상기와 같이 산화가스 중에 포함된 이물질(10)은 여과되고, 이물질이 포함되지 않은 청정한 산화가스만이 가스배출관(130)을 통하여 예혼합기(200)의 흡입관(211)으로 유입된다. 예혼합기의 회전팬(212)의 회전운동에 의해 여과된 산화가스의 흡입관(211)으로 유입이 용이하게 된다.

예혼합기(200)로 유입된 여과산화가스는 회전팬(212)의 회전 동작에 의하여 가압되어 혼합부(220)로 이송된다. 이때 혼합부(220)에 설치된 연료공급관(221)을 통해 상기 가압된 여과산화가스보다 고압상태인 연료가스가 혼합챔버(222) 내부를 흐른다. 이때 연료가스는 여과산화가스가 흐르는 방향과 방대향향으로 분사되어 상기 여과산화가스와 연료가스는 용이하게 혼합된다.

혼합부(220)에서 혼합된 가스는 분배기(320)로 공급되어 연소에 적합하도록 균일한 압력과 유동을 갖고 연소실(310)로 분사된다.

상기 분사된 혼합가스는 다공판(330)을 거치면서 더욱 골고루 확산되도록 정류된다.

상기 정류된 혼합가스는 다공성 매트(340) 상에 전달되고 다공성 매트(340) 상에서 연소에 의해 높은 열부하가 발생되어 가열이 이루어진다.

상기와 같이 산화가스와 연료가스의 혼합이 이루어지기 전에 산화가스 중에 존재하는 이물질을 사이클론 필터를 이용하여 제거함으로써 표면연소버너(300) 내부에 존재하는 다공판(330) 및 다공성 매트(340)의 기공이 막히지 않고 장기간 사용하게 하여 버너의 수명을 연장시킨다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버너장치를 도시하는 단면도이다. 도 2에서, 앞서 도시한 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가르킨다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 버너장치는 산화가스와 연료가스를 혼합시키는 예혼합기(200)를 포함한다. 예혼합기(200)는 외부로부터 산화가스를 공급받는 흡입구(211) 및 공급받은 산화가스를 승압시키는 회전팬(212)을 구비한다. 또한 외부로부터 연료가스를 공급받는 연료공급관(221) 및 연료가스와 산화가스를 혼합하는 공간인 혼합챔버(222)를 구비한다.

상기 버너장치는 예혼합기(200)에서 혼합된 가스가 배출되는 혼합가스배출관(223)과 연통되도록 설치된 사이클론 필터(100)를 포함한다. 사이클론 필터(100)는 상술한 바와 같이, 사이클론 몸체(110), 가스공급관(120), 가스배출관(130) 및 집진통(140)을 포함한다. 더욱 구체적으로 가스공급관(120)은 예혼합기(200)의 혼합가스배출관(223)과 직접 연통되어 예혼합기(200)에서 혼합된 가스를 사이클론 필터(100)에 주입시킬 수 있도록 설치된다.

따라서 산화가스 및 연료가스 중에 존재하는 이물질을 동시에 사이클론 필터(100)를 통해서 여과할 수 있다.

본 실시예에 따른 버너장치는, 사이클론 필터(100)의 가스배출관(130)과 연통되도록 설치된 표면연소버너(300)를 포함한다. 사이클론 필터(100)를 통해서 이물질이 제거된 산화가스 및 연료가스의 혼합가스는 가스배출관(130)을 통해서 배출되어 표면연소버너(300)로 공급되는 것이다.

상기 예혼합기(200), 사이클론 필터(100), 및 표면연소버너(300)의 구성에 관한 보다 상세한 설명은 상술한 실시예에서와 중복되므로 생략하기로 한다.

이하 상기와 같은 구조를 갖는 버너장치의 작동에 대해 설명한다.

먼저, 예혼합기(200)의 흡입구(211) 통해 외부로부터 산화가스가 공급된다. 산화가스는 회전팬(212)의 회전운동으로 승압되고 혼합챔버(222)로 이동된다. 한편 연료공급관(221)을 통해 상기 산화가스의 이송방향과 반대방향으로 주입된 연료가스는 혼합챔버(222)에서 산화가스와 혼합된다.

상기 혼합가스는 혼합가스배출관(223)을 통해 배출되고 이와 연통되도록 설치된 사이클론 필터(100)의 가스공급관(120)을 통해 사이클론 몸체(110) 내부로 주입된다. 사이클론 몸체(110) 외주면의 접선방향에 따라 주입된 혼합가스는 몸체(110) 내벽을 따라 선회유동을 형성하며 하부로 이동한다. 이때 혼합가스 내에 존재하는 밀도가 상이한 이물질(10)을 원심력에 의해 선회유동에서 분리되고 이물질(10)이 제거된 혼합가스는 상부로 상승하여 가스배출관(130)을 통하여 배출된다.

상기와 같이 이물질이 여과된 혼합가스는 표면연소버너(300)에 주입되고, 분배기(320)를 통해 적절한 압력과 유동을 갖고 연소실(310)로 분사된다. 분사된 혼합가스는 다공판(330)을 지나면서 정류되어 다공성 매트(340) 상에서 연소된다.

따라서, 예혼합기(200)와 표면연소버너(300) 사이에 개재되어 상호 연통되도록 설치된 사이클론 필터(100)는 산화가스뿐 아니라 연료가스 내에 존재하는 이물질까지도 효과적으로 제거하여 청정한 혼합가스만이 표면연소버너의 연소에 관여하게 된다.

비록 상기 버너장치의 구체적인 구성이 한정된 실시예와 도면에 의해 개시되었으나 이러한 구조에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상은 표면연소버너에 주입되는 산화가스 또는 산화가스 및 연료가스의 혼합가스에 존재하는 이물질을 제거하는 여과수단을 구비한 버너장치 자체에 있는 것이므로 이러한 발명의 사상을 달성하는 범위 내에서 다양한 균등물이 있음이 이해되어야 한다.

본 발명의 실시예에서 연료로서 연료가스만을 기술하고 있으나 본 발명의 연료는 이에 한정되지 않으며 액체연료를 사용하는 등 다양한 변형예가 채용가능한 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 발명의 실시예에서 연료공급관의 절곡 방향을 일정한 방향으로 기술하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 연료를 효과적으로 공급할 수 있는 다양한 변형예가 채용가능한 것으로 이해되어야 한다.

이상에서의 설명에서와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버너장치는 버너에 흡입되는 산화가스 또는 산화가스 및 연료의 혼합가스에 존재하는 이물질을 효과적으로 여과하여 버너에 공급되는 가스의 청정도를 높일 수 있다. 이로써 버너의 유지보수의 부담을 감소시키고 수명을 연장할 수 있다.

Claims (5)

1. 외부로부터 공급받은 산화가스를 여과하여 이물질을 제거하는 사이클론 필터;

   일측이 상기 사이클론 필터와 연통하도록 설치되며 상기 여과된 산화가스와 외부로부터 공급받은 연료를 혼합하는 예혼합기; 및

   상기 예혼합기의 타측에 연통하도록 설치되어 예혼합기로부터 공급받은 혼합가스를 연소시키는 표면연소버너;를 포함하되,

   상기 사이클론 필터는 원추형상영역을 구비하는 사이클론 몸체와, 상기 사이클론 몸체의 상부에 피여과 산화가스를 접선방향으로 공급하는 가스공급관과, 여과 산화가스를 배출하도록 상기 사이클론 몸체 상면에 구비된 가스배출관과, 상기 가스배출관으로부터 연장 형성되어 피여과 산화가스와 여과 산화가스를 분리시키기 위한 보텍스파인더와, 상기 사이클론 몸체의 하부에 구비되어 여과된 이물질을 포집하기 위한 집진통을 구비하고,

   상기 예혼합기는 가스배출관과 연통되어 여과 산화가스를 흡입 및 승압시키기 위한 승압부와, 상기 승압부측으로 그 말단이 절곡 형성된 연료공급관이 구비되어, 상기 여과 산화가스의 이송방향과 반대방향으로 연료를 공급하기 위한 혼합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너장치.
2. 삭제
3. 외부로부터 공급받은 산화가스 및 연료를 혼합하는 예혼합기;

   상기 예혼합기와 연통하도록 설치되어 예혼합기에서 혼합된 가스를 여과하여 이물질을 제거하는 사이클론 필터; 및

   상기 사이클론 필터와 연통하도록 설치되어 사이클론 필터로부터 여과된 혼합가스를 공급받아 연소시키는 표면연소버너;를 포함하되,

   상기 예혼합기는 피여과 산화가스를 흡입 및 승압시키기 위한 승압부와, 상기 승압부측으로 그 말단이 절곡 형성된 연료공급관이 구비되어, 상기 피여과 산화가스의 이송방향과 반대방향으로 연료를 공급하기 위한 혼합부를 포함하고,

   상기 사이클론 필터는 원추형상영역을 구비하는 사이클론 몸체와, 상기 사이클론 몸체의 상부에 피여과 혼합가스를 접선방향으로 공급하는 가스공급관과, 여과 혼합가스를 배출하도록 상기 사이클론 몸체 상면에 구비된 가스배출관과, 상기 가스배출관으로부터 연장 형성되어 피여과 혼합가스와 여과 혼합가스를 분리시키기 위한 보텍스파인더와, 상기 사이클론 몸체의 하부에 구비되어 여과된 이물질을 포집하기 위한 집진통을 포함하는 것을 특징으로 하는 버너 장치.
4. 삭제
5. 제1항 또는 제3항 중 선택된 어느 한 항에 있어서,

   상기 사이클론 필터는 금속 또는 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 버너장치.

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