KR100933582B1 - 연료 혼합판을 구비한 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료용 혼합가스를 연소시켜 화염을 발생시키는 버너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기와 연료 가스의 혼합율을 높일 수 있는 연료 혼합판을 구비함에 따라 혼합가스의 연소 특성을 향상시킨 연료 혼합판을 구비한 버너에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 혼합판을 구비한 버너는 공급된 공기와 연료 가스를 혼합하여 송풍시키는 송풍부와, 일측에는 상기 공급된 혼합가스가 공급되는 공급구가 형성되어 있고, 타측에는 공급된 혼합가스가 분출되는 분출구가 형성되어 있는 버너 케이스와, 상기 버너 케이스의 내부에서 공급구로부터 분출구를 향하는 방향으로 소정 간격마다 설치되며, 버너 케이스의 일측면과 타측면에 번갈아 가며 설치된 복수개의 연료 혼합판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 연료 혼합판은 버너 케이스의 내부를 복수개의 구역으로 구획하도록 공급구로부터 분출구를 향하는 방향으로 소정 간격마다 설치되며, 각각에는 상기 혼합가스가 통과할 수 있는 혼합공들이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

버너, 버너 케이스, 연료 혼합판, 슬로프, 혼합공

Description

연료 혼합판을 구비한 버너{Burner having fuel mixture plate}

본 발명은 연료용 혼합가스를 연소시켜 화염을 발생시키는 버너에 관한 것으로, 특히 공기와 연료 가스의 혼합율을 높일 수 있는 연료 혼합판을 구비함에 따라 혼합가스의 연소 특성을 향상시킬 수 있는 연료 혼합판을 구비한 버너에 관한 것이다.

일반적으로 버너는 공기와 연료 가스를 혼합한 연료용 혼합가스를 연소시켜 화염을 발생시키고, 이와 같이 발생된 화염을 이용하여 보일러에 내장된 배관들을 직간접적으로 가열함에 따라 난방수 및 온수 등을 공급할 수 있도록 하는 보일러의 일 구성품으로써 사용되며, 이러한 버너는 적절히 혼합된 공기와 연료 가스를 공급받음으로써 최적의 연소 상태를 유지시킬 필요가 있다.

이에 종래 기술에 따른 버너는, 도 1에 예시한 바와 같이, 송풍부(20)의 급기덕트(24)에 형성된 공기 공급공(25)과 연료분사노즐(26)을 통해 각각 공급받은 공기와 연료 가스를 구동모터(21)에 의해 작동하는 터보 팬(23)을 이용하여 혼합한 다음, 그 혼합된 연료용 혼합가스를 버너부(10)에 공급할 수 있도록 하였다.

따라서, 버너부(10)에서 버너 케이스(11)의 공급구(12)를 통해 공급된 상기 연료용 혼합가스를 분출구(13)의 상부에 설치된 슬릿판(14)의 염공(15)을 통해 분출시키고, 점화장치를 이용해 혼합가스를 점화함으로써 화염을 발생시킬 수 있었다.

그러나, 이상과 같은 종래의 구성에 있어서는, 공기와 연료 가스의 혼합이 임펠러(impeller)를 팬 덕트(22) 내에서 고속 회전시켜 기체를 방사상으로 흐르게 하는 터보 팬(23)에 의해 1차적으로만 이루어짐에 따라, 그 혼합이 충분하지 않았고 이와 같이 불충분한 혼합은 낮은 연료효율의 원인은 됨은 물론, 질소산화물(NOx) 등의 배출량 증가의 원인이 된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 공기와 연료 가스의 혼합율을 높일 수 있는 연료 혼합판을 구비함에 따라 연료용 혼합가스의 연소 특성을 향상시킬 수 있는 연료 혼합판을 구비한 버너를 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 혼합판을 구비한 버너는 연료용 혼합가스를 연소시켜 화염을 발생시키는 버너에 있어서, 공기를 공급받기 위한 공기 공급부와, 연료 가스를 공급받기 위한 연료 공급부 및 상기 공급된 공기와 연료 가스를 혼합하여 송풍시키는 팬을 구비한 송풍부와, 일측에는 상기 송풍부를 통해 송풍된 상기 혼합가스가 공급되는 공급구가 형성되어 있고, 타측에는 상기 공급된 혼합가스가 분출되는 분출구가 형성되어 있는 버너 케이스와, 상기 버너 케이스의 내부에서 상기 공급구로부터 분출구를 향하는 방향으로 소정 간격마다 설치되며, 상기 버너 케이스의 일측면과 상기 일측면과 마주보는 타측면에 번갈아 가며 설치된 복수개의 연료 혼합판 및 상기 분출구의 상부에 설치되며, 복수개의 염공들이 일정 간격마다 형성되어 있는 슬릿판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 복수개의 연료 혼합판들 중 적어도 어느 하나 이상은 슬로프 형상으로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

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상술한 바와 같은 본 발명에 따른 연료 혼합판을 구비한 버너에 의하면, 공기와 연료 가스의 혼합율을 높일 수 있는 연료 혼합판을 구비하여 추가적으로 연료의 혼합이 이루어지도록 함에 따라 연료용 혼합가스의 연소 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 연료용 혼합가스의 연소 특성이 향상됨에 따라 연료 효율이 높아짐은 물론, 질소산화물 등과 같은 환경 저해 오염물질의 배출을 감소시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 혼합판을 구비한 버너에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 혼합판을 구비한 버너를 나타낸 구성도로서, 도 2의 (a)는 연료 혼합판을 구비한 버너의 정단면도이고, 도 2의 (b)는 연료 혼합판을 구비한 버너의 측면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 혼합판을 구비한 버너는 크게 버너부(100)와 송풍부(20)를 포함하며, 버너부(100)는 버너 케이스(110)와, 상기 버너 케이스(110)의 내부에 설치된 연료 혼합판(121 내지 123)과, 상기 버너 케이스(110)의 상단부에 설치된 슬릿판(130) 및 점화장치(미도시) 등을 포함하여 구성되고, 송풍부(20)는 공기 공급부(25)와, 연료 가스를 공급받기 위한 연료 공급부(26) 및 팬(23) 등을 포함하여 구성된다.

여기서, 버너 케이스(110)는 버너의 외장을 형성함은 물론 후술할 송풍부(20)를 통해 공급된 혼합가스(이하, '1차 혼합가스'라 함)의 유동을 안내하기 위한 것으로, 그 하단부에는 송풍부(20)로부터 1차 혼합가스를 공급받도록 상기 송풍부(20)의 토출측과 연통하는 관통공 형상의 공급구(111)가 형성되어 있고, 상단부에는 연료 혼합판(121 내지 123)에 의해 추가로 혼합된 혼합가스(이하, '2차 혼합가스'라 함)가 분출될 수 있도록 분출구(112)가 형성되어 있다.

연료 혼합판(121 내지 123)은 송풍부(20)로부터 공급받은 1차 혼합가스를 2차로 추가 혼합하여 연료용 혼합가스의 혼합율을 높일 수 있도록 하는 것으로, 상기 버너 케이스(110)의 내부에서 공급구(111)로부터 분출구(112)를 향하는 방향으로 소정 간격마다 버너 케이스(110)의 일측면과 타측면에 번갈아 가며 설치된다.

즉, 예시된 바와 같이, 공급구(111)에서 배출구를 향하는 방향으로 소정 간격마다 설치된 제1연료 혼합판(121), 제2연료 혼합판(122) 및 제3연료 혼합판(123) 중 제1연료 혼합판(121)은 버너 케이스(110)의 일측면에 설치되고, 제2연료 혼합판(122)은 그와 마주보는 타측면에 설치되며, 제3연료 혼합판(123)은 다시 상기 제1연료 혼합판(121)과 같이 일측면에 설치된다.

그리고, 제1 내지 제3연료 혼합판(121 내지 123)은 상기한 바와 같이 그 설치면으로부터 마주보는 방향을 향해 돌출 설치되되, 혼합가스의 유동 통로를 형성할 수 있도록 그 마주보는 측면과는 접하지 않도록 적절한 길이로 이루어져 있다.

따라서, 송풍부(20)로부터 공급된 1차 혼합가스가 연료 혼합판(121 내지 123)을 따라 서서히 상승을 하면서 공기와 연료 가스의 2차 혼합이 이루어지고, 결국 높아진 연료용 혼합가스의 혼합율에 의해 상술한 바와 같이 연소 특성이 향상될 수 있게 한다.

단, 상기 제1 내지 제3연료 혼합판(121 내지 123) 중 어느 하나 이상은(일 예로, 도 2의 제1연료 혼합판(121) 및 제3연료 혼합판(123)) 일정 경사를 갖는 슬로프(slope) 형상으로 이루어져 있는 것이 바람직한데, 이와 같이 연료 혼합판(121, 123)을 슬로프 형상으로 하면 혼합 가스의 유동을 원활히 안내할 수 있게 한다.

슬릿판(130)은 연료 혼합판(121 내지 123)을 통과한 2차 혼합가스가 복수개의 개소를 통해 분리하여 분출될 수 있도록 안내하는 것으로, 이러한 슬릿판(130)에는 일정 간격마다 염공(131)들이 설치되어 있다. 따라서, 슬릿판(130)의 일측 상부에 설치된 점화장치를 통해 점화시 그 크기가 작은 여러 개의 화염을 제공할 수 있게 한다.

한편, 송풍부(20)는 상술한 바와 같은 버너부(100)에 1차 혼합가스를 공급하기 위한 것으로, 이러한 송풍부(20)는 급기덕트(24)에 장치된 공기 공급부(25)와 연료분사노즐 등과 같은 연료 공급부(26)을 통해 각각 공기와 연료 가스를 공급받아 구동모터(21)에 의해 작동하는 터보 팬(23)을 이용하여 상기 공기와 연료가스를 1차 혼합한 다음, 그 1차 혼합된 혼합가스를 버너 케이스(110)의 공급구(111)를 통해 공급할 수 있도록 구성된다.

단, 도 2에서의 송풍부(20)는 터보 팬(23)을 포함하여 이루어진 것을 일 예로 하였으나, 본 발명과 같이 버너 케이스(110) 내부에 설치된 연료 혼합판(121 내지 123)을 통해 추가로 2차 혼합이 가능하면, 송풍 기능과 연료 혼합 기능을 모두 구비한 터보 팬(23) 이외에 송풍 기능만을 구비한 기타 다른 일반 팬(미도시)을 사용하는 것도 가능하다는 장점이 있게 될 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 혼합판을 구비한 버너에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 혼합판을 구비한 버너를 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예 중 연료 혼합판의 제1 예를 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예 중 연료 혼합판의 제2 예를 나타낸 것이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예 중 연료 혼합판의 제3 예를 나타낸 것이다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 혼합판을 구비한 버너는 크게 버너부(200)와 송풍부(20)를 포함하며, 버너부(200)는 버너 케이스(210)와, 상기 버너 케이스(210)의 내부에 설치된 연료 혼합판(221, 222)과, 상기 버너 케이스(210)의 상단부에 설치된 슬릿판(230) 및 점화장치(미도시)를 포함하여 구성되고, 송풍부(20)는 공기 공급부(25)와, 연료 가스를 공급받기 위한 연료 공급부(26) 및 팬(23) 등을 포함하여 구성된다.

여기서, 버너 케이스(210)는 버너(200)의 외장을 형성함은 물론 송풍부(20)를 통해 공급된 1차 혼합가스의 유동을 안내하기 위한 것으로, 그 하단부에는 송풍부(20)의 토출측과 연통하는 관통공 형상의 공급구(211)가 형성되어 있고, 상단부에는 2차 혼합가스가 분출될 수 있도록 분출구(212)가 형성되어 있다.

연료 혼합판(221, 222)은 송풍부(20)로부터 공급받은 1차 혼합가스를 2차로 혼합하여 연료용 혼합가스의 혼합율을 높일 수 있도록 하기 위한 것으로, 버너 케이스(210)의 내부를 복수개의 구역으로 구획하도록 공급구(211)로부터 분출구(212)를 향하는 방향으로 소정 간격마다 설치되며, 각각에는 혼합가스가 통과할 수 있는 혼합공(221a, 222a)들이 형성되어 있다.

즉, 예시된 바와 같이, 공급구(211)에서 배출구를 향하는 방향으로 소정 간 격으로 제4연료 혼합판(221)과 제5연료 혼합판(222)이 설치되고, 이들 제4연료 혼합판(221)과 제5연료 혼합판(222)에는 제4혼합공(221a)들과 제5혼합공(221a)들이 각각 형성되어 있으며, 제4연료 혼합판(221)과 제5연료 혼합판(222)은 제4혼합공(221a)과 제5혼합공(221a)을 통해서만 혼합가스가 통과할 수 있도록 버너 케이스(210)의 내측면에 밀착 설치된다.

따라서, 1차 혼합가스가 송풍부(20)로부터 공급구(211)를 통해 공급되면, 그 공급된 1차 혼합가스는 제4혼합공(221a)과 제5혼합공(221a)을 순차적으로 통과해 서서히 상승하면서 공기와 연료 가스의 2차 혼합이 이루어지고, 결국 높아진 연료용 혼합가스의 혼합율에 의해 상술한 바와 같이 연소 특성이 향상될 수 있게 한다.

단, 본 발명에 있어서 상기 복수개의 연료 혼합판(221, 222)들 중 적어도 어느 하나의 연료 혼합판(221 또는 222)에 형성된 혼합공(221a 또는 222a)은 그 외 다른 연료 혼합판(221 또는 222)에 형성된 혼합공(221a 또는 222a)과 비교하여 그 형성 위치가 다르도록 하여, 혼합 가스가 직선 방향으로 상승하는 것이 아닌 요동치면서 상승(혹은, 지그재그 방향으로 상승)될 수 있도록 함으로써, 혼합가스의 혼합 특성을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도 3 및 도 4와 같이, 제4연료 혼합판(221)에 형성된 제4혼합공(221a)은 제5연료 혼합판(222)에 형성된 제5혼합공(221a)과 비교하여 X축은 일치하지만 Y축은 일치하지 않는 위치에 형성하여 혼합가스가 상승 도중에 Y축 방향으로 요동을 치게 한다.

물론, 도시하지는 않았지만 상술한 바와 유사하게 Y축은 일치하지만 X축은 일치하지 않도록 하거나, X축과 Y축 모두 일치하지 않도록 할 수도 있음은 당업자 에게 자명한 것이다.

또한, 도 5를 통해 알 수 있는 바와 같이, 제6연료 혼합판(321)과 제7연료 혼합판(322)에 제6혼합공(321a)과 제7혼합공(322a)을 각각 형성하되, 상기 혼합가스가 유입되는 제6혼합공(321a)과 제7혼합공(322a)의 일측 직경(D1, D3)과 혼합가스가 분출되는 제6혼합공(321a)과 제7혼합공(322a)의 타측 직경(D2, D4)을 서로 다르도록 하여(D1≠D2, D3≠D4) 혼합가스가 혼합공(321a, 322a)의 일측을 통해 유입시와 타측을 통해 배출시의 유동 속도가 다르도록 할 수 있다.

단, 이러한 경우에는 화염과 가장 근접하는 제7연료 혼합판(322)에 형성된 제7혼합공(322a)은 유입측인 일측 직경(D3)보다 배출측인 타측의 직경(D4)을 더욱 크게(D3＜D4) 하여 분출속도가 감소하도록 하고 가급적 화염이 흔들리는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 6을 통해 알 수 있는 바와 같이, 제8연료 혼합판(421)과 제9연료 혼합판(422)에 제8연료 혼합공(421a)과 제9연료 혼합공(422a)을 각각 형성하되, 상기 제8연료 혼합공(421a)과 제9연료 혼합공(422a)이 일정 각도 기울어지도록 형성함으로써 혼합율을 높일 수도 있음은 자명하다.

슬릿판(230)은 연료 혼합판(221, 222)을 통과한 2차 혼합가스가 복수개의 개소를 통해 분리하여 분출될 수 있도록 안내하는 것으로, 이러한 슬릿판(230)에는 일정 간격마다 염공(231)들이 설치되어 있다. 따라서, 점화장치를 통해 점화시 그 크기가 작은 여러 개의 화염을 제공할 수 있게 된다.

한편, 송풍부(20)는 상술한 바와 같은 버너부(100)에 1차 혼합가스를 공급하기 위한 것으로, 이러한 송풍부(20)는 급기덕트(24)에 장치된 공기 공급부(25)와 연료분사노즐 등과 같은 연료 공급부(26)을 통해 각각 공기와 연료 가스를 공급받아 구동모터(21)에 의해 작동하는 터보 팬(23)을 이용하여 상기 공기와 연료가스를 1차 혼합한 다음, 그 1차 혼합된 혼합가스를 버너 케이스(210)의 공급구(211)를 통해 공급할 수 있도록 구성된다.

단, 본 발명은 버너 케이스(210) 내부에 설치된 연료 혼합판(221, 222)을 통해 추가로 2차 혼합이 가능하여, 송풍 기능과 연료 혼합 기능을 모두 구비한 터보 팬(23) 이외에 송풍 기능만을 구비한 기타 다른 일반 팬을 사용하는 것이 가능하게 됨은 이미 위에서 설명한 바 있다.

이러한 본 발명의 연료 혼합판을 구비한 버너는 공기와 연료 가스의 혼합율을 높일 수 있는 연료 혼합판을 구비하여 추가적으로 연료 혼합이 이루어지도록 함에 따라 연료용 혼합가스의 연소 특성을 향상시키는데 기여할 수 있다.

또한, 연료용 혼합가스의 연소 특성이 향상됨에 따라 연료 효율을 높임은 물론, 질소산화물 등과 같은 환경 저해 오염물질의 배출을 감소시키는 데에도 기여할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 버너를 나타낸 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 혼합판을 구비한 버너를 나타낸 구성되이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 혼합판을 구비한 버너를 나타낸 구성도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예 중 연료 혼합판의 제1 예를 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예 중 연료 혼합판의 제2 예를 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예 중 연료 혼합판의 제3 예를 나타낸 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20: 송풍부 23: 터보 팬

25: 공기 공급공 26: 연료분사노즐

110, 210: 버너 케이스 121~123: 연료 혼합판

221, 222: 연료 혼합판 221a, 222a: 혼합공

130, 230: 슬릿판 131, 231: 염공

Claims (6)

1. 연료용 혼합가스를 연소시켜 화염을 발생시키는 버너에 있어서,

   공기를 공급받기 위한 공기 공급부와, 연료 가스를 공급받기 위한 연료 공급부 및 상기 공급된 공기와 연료 가스를 혼합하여 송풍시키는 팬(fan)을 구비한 송풍부와;

   일측에는 상기 송풍부를 통해 송풍된 혼합가스가 공급되는 공급구가 형성되어 있고, 타측에는 상기 공급된 혼합가스가 분출되는 분출구가 형성되어 있는 버너 케이스와;

   상기 버너 케이스의 내부에서 상기 공급구로부터 분출구를 향하는 방향으로 소정 간격마다 설치되며, 상기 버너 케이스의 일측면과 상기 일측면과 마주보는 타측면에 번갈아 가며 설치된 복수개의 연료 혼합판; 및

   상기 분출구의 상부에 설치되며, 복수개의 염공들이 일정 간격마다 형성되어 있는 슬릿판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 혼합판을 구비한 버너.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수개의 연료 혼합판들 중 적어도 어느 하나 이상은 슬로프(slope) 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 연료 혼합판을 구비한 버너.
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