KR100795595B1

KR100795595B1 - 가스 연소장치

Info

Publication number: KR100795595B1
Application number: KR1020060094365A
Authority: KR
Inventors: 조흥원; 김한섭
Original assignee: 화이버텍 (주)
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-01-21

Abstract

연료가스와 공기를 보다 균일하게 혼합시킴으로써 연소효율을 증대시키고 유해가스 배출량을 감소시킬 수 있는 가스 연소장치가 제공된다.

본 발명에 의한 가스 연소장치는, 연료가스 및 공기 흡입을 위한 흡입구와, 흡입된 연료가스와 공기를 토출하기 위한 토출구가 형성되는 본체; 상기 연료가스 및 공기를 상기 토출구로 토출시키는 송풍수단; 및 일면이 상기 연료가스 및 공기의 유동방향과 교차하는 방향으로 배열되어 상기 토출구와 이격되도록 결합되는 분배판;을 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 가스 연소장치는, 공급되는 연료가스와 공기를 고르게 혼합시킴으로써 상기 연료가스를 완전연소에 가깝게 연소시킬 수 있으므로, 에너지 효율을 증가시킬 수 있고 일산화탄소나 산화질소 등의 유해가스 배출량을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

가스, 연소, 분배판, 와류, 송풍, 혼합

Description

가스 연소장치{Gas combustion device}

도 1은 종래의 가스 연소장치가 적용된 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도 2는 본 발명에 의한 가스 연소장치의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 가스 연소장치의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 본체 102 : 제1 본체

104 : 제2 본체 110 : 덮개

112 : 연료가스 공급구 114 : 공기 공급구

116 : 결합나사 120 : 흡입구

130 : 토출구 140 : 믹싱부

200 : 송풍수단 210 : 송풍휠

220 : 모터 300 : 분배판

310 : 스페이서 400 : 연소부

410 : 메탈 화이버 500 : 점화수단

본 발명은 연소가스와 공기를 혼합하여 연소시키는 가스 연소장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 연료가스와 공기를 보다 균일하게 혼합시킴으로써 연소효율을 증대시키고 유해가스 배출량을 감소시킬 수 있도록 구성되는 가스 연소장치에 관한 것이다.

가스 연소장치는 LPG나 LNG 등의 연료가스를 연소시켜 열 또는 빛을 얻기 위한 것으로, 취사용으로 사용되는 가스 연소장치의 경우에는 연소효율을 높이기 위하여 연료가스와 공기를 미리 혼합한 후 염공을 통해 배출시켜 연소시키게 된다.

버너의 종류에 따라, 연료가스와 공기의 예혼합을 위해 버너 자체에 혼합챔버가 구비된 구조로 이루어지는 경우도 있으나, 요식업소 등에서 영업용으로 사용되는 버너의 경우에는 고화력이 요구되기 때문에 다량의 공기공급이 필요하여 별도의 공기펌프 등을 이용하여 흡입된 공기를 외부에서 연료가스와 혼합하여 버너로 공급하는 방식으로 사용되기도 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 가스 연소장치에 관하여 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 종래의 가스 연소장치 시스템은 연료가스가 유입되는 연료관(41)과, 상기 연료관(41)에 연결되며 상기 연료관(41)을 통과하는 연료가스의 양을 조절하는 유량 조절 밸브(42)와, 상기 연료가스와 혼합될 공기가 유입되어 상기 연료가스와 혼합되는 공기함(43)과, 연료가스와 공기의 혼합물로 구성된 연소가스가 통과하는 가스관(44)과, 상기 가스관(44)으로부터 유입되는 연소가스를 연소시키는 가스 연소장치(13) 및 상기 가스 연소장치(13)가 설비된 연소실(12)과, 상기 연료가스와 공기의 유입 구동원이 되는 팬(21) 및 상기 팬(21)을 구동시키는 모터(22)와 상기 모터(22)를 제어하는 제어부로 이루어져 있다.

상기 유량 조절 밸브(42)는 상기 연료관(41)을 관통하여 설치되어 상기 연료관(41)을 통과하는 연료가스량을 조절한다. 상기 공기함(43)은 공기가 유입되는 공기관을 관통하여 설치되며 상기 연료관(41)과도 연결되어 있어, 상기 유량 조절 밸브(42)를 통과한 연료가스와 공기가 혼합되어 연소가스가 생성된다.

상기 가스관(44)은 상기 공기함에서 혼합 생성된 연소가스가 이동하는 통로가 되며 일측이 연소실(12)에 연결되어 있다. 또한 상기 팬(21)은 연소성 가스의 연소실로의 유입을 발생시키는 동력원이 되며, 또한 상기 연소실에서 연소 후 생성된 가스를 배출시키는 동력원도 된다. 이와 같은 팬(21)은 모터(22)에 의하여 구동되는데, 상기 모터는 제어부에 의하여 그 속도가 제어된다.

상기 가스 연소장치에 공급된 연소가스가 연료가스와 공기의 이론적인 혼합물일 때, 즉 공급된 양의 연료가스를 완전하게 연소시키는데 필요한 정확한 양의 공기만이 공급될 때, 가스 연소장치는 최고의 열효율을 낼 수 있고 일산화탄소나 산화질소 등 바람직하지 않은 방사물 즉, 유해가스의 배출량을 최소로 생성하며 연료가스를 연소시키게 된다.

이때, 종래의 가스 연소장치는 연료가스와 공기가 하나의 유로에서 만나 연소실(12)까지 가는 동안 서로 혼합되도록 구성되어 있어, 상기 연료가스와 공기가 고르게 혼합되지 아니하게 된다. 따라서 종래의 가스 연소장치는 연료가스와 공기가 정확한 비율로 공급되더라도 상기 연료가스와 공기가 고르게 혼합되지 아니함에 따라 불완전 연소를 하게 될 뿐만 아니라 각종 유해가스를 배출한다는 문제점이 있다.

상기 연료가스와 공기의 혼합이 보다 균일하게 이루어질 수 있도록 상기 연료가스와 공기의 유로를 길게 형성할 수도 있으나, 이와 같은 경우 가스 연소장치가 커지게 된다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 연료가스와 공기가 고르게 혼합될 수 있으며 제품의 소형화를 구현할 수 있도록 구성되는 가스 연소장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 가스 연소장치는,

연료가스 및 공기 흡입을 위한 흡입구와, 흡입된 연료가스와 공기를 토출하 기 위한 토출구가 형성되는 본체;

상기 연료가스 및 공기를 상기 토출구로 토출시키는 송풍수단; 및

일면이 상기 연료가스 및 공기의 유동방향과 교차하는 방향으로 배열되어 상기 토출구와 이격되도록 결합되는 분배판;

을 포함하여 구성된다.

상기 본체는 오목한 형상의 믹싱부를 구비하고, 상기 토출구는 상기 믹싱부의 바닥면에 형성된다.

상기 분배판은 내측면이 상기 믹싱부의 바닥면과 이격되고 외측단이 상기 믹싱부의 내벽과 이격된다.

상기 믹싱부는 외측으로 갈수록 폭이 넓어지도록 측벽이 경사지게 형성된다.

상기 분배판은, 양단이 상기 분배판의 내측면과 상기 믹싱부의 바닥면에 각각 결합되는 스페이서에 의해 고정된다.

상기 송풍수단은,

다수의 송풍날개를 구비하여 상기 본체 내에 결합되는 송풍휠과, 상기 송풍휠을 회전시키는 모터를 포함하여 구성된다.

상기 송풍날개는 너비방향이 상기 송풍휠의 회전축과 평행하도록 배치되어 상기 송풍휠의 회전축을 중심으로 원형으로 배열되고,

상기 흡입구는 상기 송풍휠의 회전축과 대응되는 부위에 형성되며,

상기 토출구는 상기 송풍날개의 외측단과 대응되는 부위에 형성된다.

본 발명에 의한 가스 연소장치는, 상기 분배판의 외측면과 이격되며 상기 분배판을 덮도록 상기 본체에 결합되고, 상기 분배판과 대응되는 부위에는 상기 연료가스 및 공기가 통과할 수 있도록 직조되는 메탈 화이버가 마련되는 연소부를 더 포함한다.

이때, 본 발명에 의한 가스 연소장치는, 상기 연료가스 연소 시 상기 메탈 화이버가 가열되도록 상기 메탈 화이버를 지나는 연료가스를 점화시키는 점화수단을 더 포함할 수 있다.

상기 본체는, 상기 흡입구를 덮도록 결합되며 연료가스 공급구와 공기 공급구가 형성되는 덮개를 더 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 가스 연소장치의 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 가스 연소장치의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명에 의한 가스 연소장치의 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 가스 연소장치는, 연료가스 및 공기가 지나도록 내부에 유동로가 형성되는 본체(100)와, 상기 본체(100) 내부로 지나는 상기 연료가스 및 공기를 유동시키는 송풍수단(200)과, 상기 본체(100)에서 토된 연료가스 및 공기를 보다 고르게 혼합시키기 위한 분배판(300)과, 상기 분배판(300)을 지난 연료가스 및 공기가 연소되는 연소부(400)와, 상기 연소부(400)에 스파크를 발생시켜 상기 연소부(400) 내의 연료가스 및 공기를 연소시키는 점화수단(500)을 포함하여 구성된다.

상기 본체(100)는 외부로부터 연료가스와 공기를 공급받은 후 이들을 고르게 혼합하여 토출시키기 위한 케이스와 같은 구성요소로서, 연료가스와 공기 흡입을 위한 흡입구(120) 및 흡입된 연료가스와 공기를 토출하기 위한 토출구(130)가 형성된다. 본 발명에 의한 가스 연소장치는 하나의 흡입구(120)에 연료가스와 공기가 동시에 흡입되도록 구성될 수도 있으나, 연료가스와 공기의 흡입량을 보다 정확하게 조절할 수 있도록 연료가스 공급구와 공기 공급구가 별도로 마련됨이 바람직하다. 즉, 본 발명에 의한 가스 연소장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 연료가스 공급구 및 공기 공급구가 형성되어 상기 흡입구(120)를 덮도록 결합되는 덮개(110)를 추가로 구비할 수 있다. 상기 덮개(110)는 본 실시예와 같이 별도의 결합나사(116)에 의해 상기 본체(100)의 측면에 결합될 수 있고, 상기 본체(100)와 일체로 형성될 수도 있다.

이때 상기 연료가스 공급구에는 가스밸브와 같이 연료가스 공급을 위한 별도의 연료가스 공급수단이 연결되어야하지만, 상기 공기 공급구는 별도의 공기 공급수단이 연결될 수도 있고 별도의 공기 공급수단이 연결되지 아니할 수도 있다. 이는, 상기 공기 공급구에 별도의 공기 공급수단이 연결되지 아니하더라도, 상기 송풍수단(200)의 동작에 의해 상기 본체(100) 내부에 송풍압이 형성될 때 본체(100) 내외부 간의 압력차에 의해 외부 공기가 상기 공기 공급구를 통해 본체(100) 내부로 흡입될 수 있기 때문이다.

또한 상기 본체(100)는 송풍수단(200)이 장착되는 제1 본체(102)와 분배판(300)이 장착되는 제2 본체(104)를 포함하여 구성되고, 상기 제1 본체(102)와 제2 본체(104)가 결합되는 부위에는 연료가스와 공기가 새지 아니하도록 별도의 개스킷(106)이 마련된다. 이때, 상기 본체(100)를 제1 본체(102)와 제2 본체(104)로 구분한 것은 제조상의 편의를 위한 것이므로, 상기 제1 본체(102)와 제2 본체(104)는 하나의 구성요소가 되도록 일체로 제작될 수 있다.

상기 송풍수단(200)은, 다수의 송풍날개(212)를 구비하여 상기 본체(100) 내에 회전 가능한 구조로 결합되는 송풍횔(210)과, 연료가스와 공기가 상기 흡입구(120)를 통해 흡입된 후 상기 토출구(130)로 토출되도록 상기 송풍횔(210)을 회전시키는 모터(220)를 포함한다.

상기 송풍날개(212)는 폭이 상기 송풍횔(210)의 회전축과 평행하도록 형성되어 상기 송풍횔(210)의 회전축을 중심으로 원형으로 배열된다. 즉, 상기 송풍 횔(210)은 가장자리 부위에만 송풍날개(212)가 결합되어 회전축 부위에는 빈 공간이 형성된다. 이때 상기 흡입구(120)는 상기 송풍횔(210)의 회전축과 대응되는 부위에 형성되고, 상기 토출구(130)는 상기 송풍날개(212)의 외측단과 대응되는 부위에 형성된다. 따라서 상기 흡입구(120)를 통해 본체(100) 내부로 흡입된 연료가스와 공기는 상기 송풍횔(210)의 회전축 부위 즉, 상기 송풍횔(210)의 가운데 부위에 형성된 빈 공간으로 흡입된 후, 송풍횔(210)의 송풍압에 의해 각 송풍날개(212) 사이를 지나 토출관을 통해 토출되는데, 이와 같은 과정을 거치면서 상기 연료가스와 공기는 보다 고르게 혼합된다.

또한 상기 분배판(300)은 내측면이 상기 연료가스 및 공기의 유동방향과 직교하며 상기 토출구(130)와 이격되도록 결합되어, 상기 토출구(130)를 통해 토출되는 연료가스 및 공기는 상기 분배판(300)의 내측면에 부딪힌 후 상기 분배판(300)의 외측단과 제2 본체(104)의 내벽 사이를 지나 연소부(400)로 공급된다. 이때 상기 연료가스와 공기는 상기 분배판(300)에 부딪혀 유동 방향이 변경됨에 따라 와류를 발생하게 되는데, 이와 같은 와류에 의해 상기 연료가스와 공기는 한층 더 고르게 혼합된다.

상기 언급한 바와 같이 본 발명에 의한 가스 연소장치는, 본체(100) 내부로 공급되는 연료가스와 공기를 상기 송풍횔(210)을 지나는 과정에서 한 번 혼합시키고 상기 분배판(300)을 지나는 과정에서 한 번 더 혼합시키므로, 연소부(400)로 공급되는 연료가스와 공기는 매우 고르게 혼합된 상태가 된다. 따라서 상기 연소 부(400)로 공급되는 연료가스는 완전연소에 가깝게 연소되므로, 에너지 효율이 향상될 뿐만 아니라 일산화탄소나 산화질소와 같은 유해가스의 배출량이 현저히 감소된다.

또한 상기 분배판(300)에 의해 와류가 발생하는 공간이 확보될 수 있도록, 상기 본체(100)는 상기 토출구(130)가 형성되는 면에 오목한 형상의 믹싱부(140)가 형성되고, 상기 토출구(130)는 상기 믹싱부(140)의 바닥면에 형성된다. 이와 같이 토출구(130)와 분배판(300) 사이에 일정 공간이 확보되면 상기 연료가스와 공기의 와류가 충분하게 발생될 수 있으므로, 상기 연료가스와 공기의 혼합이 보다 원활하게 이루어질 수 있다는 장점이 있다. 이때 상기 토출구(130)에서 상기 연소부(400)까지의 연료가스 및 공기 유로가 확보될 수 있도록 상기 분배판(300)은 내측면이 상기 믹싱부(140)의 바닥면과 이격되고 외측단이 상기 믹싱부(140)의 내벽과 이격되며, 상기 분배판(300)의 외측단과 상기 믹싱부(140)의 측벽 사이를 지나는 연료가스 및 공기의 흐름이 보다 원활해질 수 있도록 상기 믹싱부(140)는 외측으로 갈수록 폭이 넓어지도록 측벽이 경사지게 형성됨이 바람직하다.

본 실시예에서 상기 분배판(300)은 내측면이 연료가스 및 공기의 유동방향과 직교하도록 배치되어 있지만, 상기 분배판(300)은 일면이 상기 연료가스 및 공기의 유동방향과 직각 이외의 각도로 교차하도록 배치될 수도 있다.

또한 상기 분배판(300)이 믹싱부(140)의 측벽에 결합되면 연료가스와 공기가 상기 분배판(300)의 외측단과 믹싱부(140)의 측벽 사이를 지날 때 유동 저항 및 소음이 발생될 우려가 있으므로, 상기 분배판(300)은 양단이 상기 분배판(300)의 내 측면과 상기 믹싱부(140)의 바닥면에 각각 결합되는 스페이서(310)에 의해 고정되도록 구성된다. 물론 상기 스페이서(310) 역시 연료가스와 공기의 유로에 설치되므로 연료가스와 공기의 유동 저항을 발생시키기는 하지만, 상기 스페이서(310)가 장착되는 공간은 상기 연료가스와 공기가 와류를 발생시키는 공간이므로 크게 문제가 되지 아니한다. 상기 스페이서(310)는 체결볼트(312) 및 체결너트(314)에 의해 상기 믹싱부(140)의 바닥에 결합될 수도 있고, 용접이나 브레이징 등 기타 여러 종류의 결합방법으로 결합될 수도 있다.

상기 연소부(400)는 상기 분배판(300)의 외측면과 이격되며 상기 분배판(300)을 덮도록 상기 제2 본체(104)에 결합되며, 상기 연료가스 및 공기가 통과할 수 있도록 직조되는 메탈 화이버(410)(Metal fiber)가 상기 분배판(300)과 대응되는 지점에 결합된다. 상기 연소부(400)와 제2 본체(104)가 결합되는 부위에는 연료가스 및 공기의 유출을 방지하기 위한 개스킷(420)이 추가로 구비된다.

또한 상기 점화수단(500)은 상기 메탈 화이버(410)의 외측면과 인접한 부위에 스파크를 발생시킬 수 있도록 상기 연소부(400)의 일측에 장착된다. 따라서 상기 연료가스는 메탈 화이버(410) 주변에서 연소되고, 이에 따라 상기 메탈 화이버(410)는 고온으로 가열되어 방사열을 발생시키게 된다. 이와 같이 상기 메탈 화이버(410)가 가열됨에 따라 발생되는 방사열을 이용하는 본 발명에 의한 가스 연소장치는 가스가 연소될 때 발생하는 화염을 직접 이용하는 종래의 가스 연소장치에 비해 높은 열효율을 얻을 수 있다는 장점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

또한, 본 발명에 의한 가스 연소장치는, 가열된 메탈 화이버에서 방출되는 방사열을 이용하므로 열효율이 향상된다는 장점이 있다.

Claims

연료가스 및 공기 흡입을 위한 흡입구(120)와, 흡입된 연료가스와 공기를 토출하기 위한 토출구(130)가 형성되는 본체(100);

상기 연료가스 및 공기를 상기 토출구(130)로 토출시키는 송풍수단(200); 및

일면이 상기 연료가스 및 공기의 유동방향과 교차하는 방향으로 배열되어 상기 토출구(130)와 이격되도록 결합되는 분배판(300);을 포함하며,

상기 본체(100)는 오목한 형상의 믹싱부(140)를 구비하고, 상기 토출구(130)는 상기 믹싱부(140)의 바닥면에 형성되고,

상기 분배판(300)은, 양단이 상기 분배판(300)의 내측면과 상기 믹싱부(140)의 바닥면에 각각 결합되는 스페이서(310)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 가스 연소장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 분배판(300)은,

내측면이 상기 믹싱부(140)의 바닥면과 이격되고 외측단이 상기 믹싱부(140)의 내벽과 이격되는 것을 특징으로 하는 가스 연소장치.
제1항에 있어서,

상기 믹싱부(140)는,

외측으로 갈수록 폭이 넓어지도록 측벽이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 연소장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 송풍수단(200)은,

다수의 송풍날개(212)를 구비하여 상기 본체(100) 내에 결합되는 송풍휠(210)과, 상기 송풍휠(210)을 회전시키는 모터(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 연소장치.
제6항에 있어서,

상기 송풍날개(212)는 폭이 상기 송풍휠(210)의 회전축과 평행하도록 형성되어 상기 송풍휠(210)의 회전축을 중심으로 원형으로 배열되고,

상기 흡입구(120)는 상기 송풍휠(210)의 회전축과 대응되는 부위에 형성되며,

상기 토출구(130)는 상기 송풍날개(212)의 외측단과 대응되는 부위에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 연소장치.
제1항에 있어서,

상기 분배판(300)의 외측면과 이격되며 상기 분배판(300)을 덮도록 상기 본체(100)에 결합되고, 상기 분배판(300)과 대응되는 부위에는 상기 연료가스 및 공기가 통과할 수 있도록 직조되는 메탈 화이버(410)가 마련되는 연소부(400);

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 연소장치.
제8항에 있어서,

상기 연료가스 연소 시 상기 메탈 화이버(410)가 가열되도록 상기 메탈 화이버(410)를 지나는 연료가스를 점화시키는 점화수단(500);

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 연소장치.
제1항에 있어서,

상기 본체(100)는,

상기 흡입구(120)를 덮도록 결합되며 연료가스 공급구(112)와 공기 공급구(114)가 형성되는 덮개(110)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 연소장치.