KR101185034B1

KR101185034B1 - 버너

Info

Publication number: KR101185034B1
Application number: KR20110075700A
Authority: KR
Inventors: 황석중
Original assignee: (주)한성고주파
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2012-09-21
Also published as: CN103703315A; WO2013018954A1; JP2014524006A; US20140158108A1; EP2738459A1; EP2738459A4

Abstract

본 발명은 목재 보일러 등에 설치되어 간단한 구조에 의해 그을음의 발생이 적으면서도 높은 화력을 내어 열효율이 우수한 버너에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 보일러, 난로, 열풍기 또는 소각로 등의 케이스 내부에 설치되는 버너에 있어서, 투입된 연료가 쌓이는 다공판(12)이 내부에 형성된 버너본체(10)와, 이 버너본체(10)의 상부 일측에 연통되는 연료투입구(14)와, 버너본체(10)의 하부로 연통되며 공기를 공급하는 제1에어공급부(18)와, 버너본체(10)의 다공판(12)에 인접하게 형성되어 연료에 불을 붙이는 착화부(20)와, 버너본체(10)의 상부 타측에서 연장되며 연소에 따른 화염과 열기가 배출되는 화염배출구(24)와, 상기 화염배출구(24)의 외주면에서 측방으로 확장되어 화염배출구(24)를 부분적으로 확장하는 짧은 원통으로 된 싸이클론부(30)와, 상기 싸이클론부(30)의 둘레부 일측에 연통되어 싸이클론부(30)에 접선방향으로 외기를 공급하는 제2에어공급부(32)를 포함하는 버너가 제공된다.

Description

버너 {Burner}

본 발명은 버너에 관한 것으로서, 좀 더 상세히는 목재칩이나 목재 펠릿을 연료로 이용하는 목재 보일러 등의 내부에 설치되어 간단한 구조에 의해 그을음의 발생이 적으면서도 높은 화력을 내어 열효율이 우수한 새로운 구조의 버너에 관한 것이다.

근래에 간벌한 목재나 폐목재를 분쇄한 목재칩 또는 이를 작은 덩어리 형태로 압출성형한 목재 펠릿을 연료로 사용하는 보일러나 난로 또는 열풍기나 기타 가연성 폐기물에 대한 소각장치가 사용되고 있다. 그런데, 이러한 보일러 등은 버너 본체 내부로 목재칩이나 목재펠릿 기타 가연성 재료를 투입하여 착화시키고 공기를 주입하여 연소시키는 경우에, 충분한 공기가 공급되지 못하면 연료가 불완전하게 연소되어 그을음이 많이 발생되고 충분한 화력이나 열량을 얻을 수 없는 문제점이 있었다. 한편, 충분한 화력이나 열량을 얻기 위해 버너 본체 내로 강하게 공기를 주입하는 경우에는 버너의 화력은 증대되지만 버너의 그릴 위에 쌓여있던 아직 타지 않았거나 부분적으로만 연소된 목재칩이나 목재펠릿이 버너 내부로 유입된 강한 공기 흐름에 의해 날려서 연도를 통해 외부로 배출되어 버려서, 목재칩이나 펠릿이 연소에 충분히 사용되지도 못한 채 연료입자나 불완전연소 생성물 또는 그을음이 버너 밖으로 비산해 버림으로써 결과적으로 충분한 화력이나 열효율을 얻지 못하고 비산된 그을음 등으로 주변 환경이 오염되는 문제점이 있었다.

등록특허 제10-0887880호는 연도에 사이클론 집진기가 구비된 화목보일러가 개시된다. 등록실용 제20-0363447호도 사이클론식 집진기가 구비된 소각로가 개시된다. 그러나 여기서 이들 사이클론은 단순히 집진용도로 사용되며 연소효율을 높이는 기능은 없다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 목재 보일러 등의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명은 간단한 구조를 가지면서 보일러나 난로, 열풍기 또는 소각로의 케이스 내부에 설치되어 목재칩이나 목재펠릿, 기타 연료를 효율적으로 완전연소에 가깝게 연소시킬 수 있어서, 그을음으로 인한 환경오염을 방지하고 연료의 사용량 대비 강력한 화력과 열량을 얻을 수 있도록 된 새로운 구조의 버너를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 보일러, 난로, 열풍기 또는 소각로 등의 케이스 내부에 설치되는 버너에 있어서, 투입된 연료를 연소시키는 버너에 있어서, 투입된 연료가 쌓이는 다공판(12)이 내부에 형성된 버너본체(10)와, 상기 버너본체(10)의 상부 일측에 연통되는 연료투입구(14)와, 버너본체(10)의 하부로 연통되며 공기를 공급하는 제1에어공급부(18)와, 버너본체(10)의 다공판(12)에 인접하게 형성되어 연료에 불을 붙이는 착화부(20)와, 버너본체(10)의 상부 타측에서 연장되며 연소에 따른 화염과 열기가 배출되는 화염배출구(24)와, 상기 화염배출구(24)의 외주면에서 측방으로 확장되어 화염배출구(24)를 부분적으로 확장하는 짧은 원통으로 된 싸이클론부(30)와, 상기 싸이클론부(30)의 둘레부 일측에 연통되어 싸이클론부(30)에 접선방향으로 외기를 공급하는 제2에어공급부(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 화염배출구(24) 내의 싸이클론부(30)의 버너본체(10)쪽을 향한 부위에는 공기흐름 단면적을 제한하는 테이퍼진 내통체(34)가 형성된 것을 특징으로 하는 버너가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 연료투입구(14)는 튜브형상으로 연장형성되고, 이 튜브형상의 연료투입구(14)의 중간에는 버너본체(10)를 향해 가압공기를 주입하는 역화방지 에어주입구(15)가 형성된 것을 특징으로 하는 버너가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 싸이클론부(30)의 외주면에는 미세한 통공(31)이 형성되어 연소후 생성된 재가 배출되는 것을 특징으로 하는 버너가 제공된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 버너본체(10)의 다공판(12) 위로 투입된 연료가 에어공급부(18)로부터 공급되는 공기의 산소에 의해 연소된 후 그 화염과 열기가 화염배출구(24)로 배출될 때, 제1에어공급부(18)로부터 강한 압력으로 공기를 세차게 불어 넣더라도, 이 공기흐름에 의해 불에 타던 연료더미로부터 비산된 연료입자나 불완전 연소물 또는 그을음이 화염배출구(24)를 통해 배출되려다가, 싸이클론부(30)의 제2에어공급부(32)로부터 접선방향으로 유입되는 선회공기에 의해 발생되는 원심력에 의해 연료입자나 불완전 연소생성물 또는 그을음이 싸이클론부(30)로 유도되어 고속으로 선회하면서 새롭게 유입된 공기에 의해 재차 연소되므로 완전연소에 가까운 연소가 이루어지며, 그을음이나 연기 기타 불완전 연소생성물이 화염배출구(24)로 배출되는 것이 억제된다. 이와 같이 본 발명에 따르면 제1에어공급부(18)를 통해 강력한 힘으로 에어를 버너본체(10) 내로 공급하더라도 그을음이나 기타 불완전 연소생성물이 화염배출구(24)를 통해 배출되지 않고, 싸이클론부(30)에서 포획되어 재차 연소되므로, 제1에어공급부(18)에 더하여 제2에어공급부(32)에 의해 충분한 공기가 공급되므로 완전연소에 가까운 연소가 가능하여 연료의 사용량 대비 강력한 화력과 열랑을 얻을 수 있으면서도, 그을음이나 연기 등의 배출로 인한 환경오염도 방지되는 효율적인 버너를 달성할 수 있다.

또한, 화염배출구(24) 내의 싸이클론부(30)의 버너본체(10)를 향한 부위에는 공기의 통과단면적을 제한하는 테이퍼진 내통체(34)가 구비되므로, 싸이클론부(30)에서 발생되는 선회공기가 배출될 때 버너본체(10)를 향해서 역류하기 보다는 화염배출구(24)의 외측으로 배출되므로 화염배출구(24)를 통해 원활한 화염 및 공기의 배출이 가능하게 된다.

아울러, 연료투입구(14)는 튜브형상으로 배치되고 그 중간에 역화방지 에어주입구(15)가 형성되어, 이를 통해 버너본체(10)를 향해 가압공기를 주입함으로써, 버너본체(10) 내의 화염이 연료투입구(14)를 통해 역화되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 싸이클론부(30)의 외주면에는 미세한 통공(31)이 형성되어 싸이클론부(30)에서 포획된 불환전연소물이 완전히 연소된 후에 생기는 재가 미세한 통공(31)을 통해 외부로 배출되므로, 싸이클론부(30) 내부가 재로 축적되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 외관도
도 2는 상기 실시예의 단면도
도 3은 본 발명의 장치를 열풍발생기에 적용한 상태도

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 외관도이고, 도 2는 상기 실시예의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 장치를 열풍발생기에 적용한 상태도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 버너(2)는 케이스 형태의 버너본체(10)의 내부 하측에는 대략 수평방향으로 다공판(12)이 배치되고, 이 다공판(12)의 하부에는 외부로부터 공기가 유입되는 제1에어공급부(18)가 형성된다. 이 다공판(12)은 투입된 연료가 쌓여서 연소되는 곳으로서, 도시된 실시예에는 평탄한 판형태로 도시되지만, 그 형태나 배치는 사용하는 연료에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이 제1에어공급부(18)는 도시안된 팬이나 블로워가 접속되어 버너본체(10)로 공기를 공급한다. 그리고 이 제1에어공급부(18)의 상부, 다공판(12)의 바로 위쪽에는 착화부(20)가 형성된다. 이 착화부(20)에는 도시안된 적절한 착화수단이 장착되는데, 이러한 착화수단으로는 예를 들면 가스토치나 전기히터가 사용될 수 있다. 다공판(12)과 제1에어공급부(18) 및 착화부(20)의 배치나 위치관계도 사용 연료나 연소조건에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

그리고 버너본체(10)의 상부 일측에는 튜브형상의 연료투입구(14)가 형성된다. 이 연료투입구(14)의 형태는 다양하게 구성될 수 있으나, 목재칩이나 목재펠릿과 같은 작은 알갱이의 연료를 용이하게 투입하도록 하고, 역화를 방지하기 위해서는 연료투입구(14)의 입구와 버너본체(10)와의 간격을 유지하는 것이 바람직한데, 이를 고려하여 연료투입구(14)는 길다란 튜브형태로 제작하는 것이 바람직하다. 이 연료투입구(14)의 중간에는 역화방지 에어주입구(15)가 형성되는데, 이 역화방지 에어주입구(15)는 연료투입구(14)에 대하여 버너본체(10)쪽을 향하도록 접속되어 이를 통해 가압공기를 주입시킴으로써, 버너본체(10) 내에서 화염이 이 연료투입구(14)를 따라 올라와서 역화되는 것을 방지한다.

버너본체(10)의 타측에는 대략 경사방향으로 상향연장되는 원통형의 화염배출구(24)가 형성된다. 이 화염배출구(24)는 버너본체(10) 내에서 연소되어 생성되는 화염과 열기를 외부로 배출하는 것으로서, 그 위치나 토출방향은 적절하게 선택될 수 있다. 그런데 본 발명에 따르면 이 화염배출구(24)의 중간에, 바람직하게는 버너본체(10)와 근접한 부위에 소정 두께의 디스크형상으로 이루어져서 화염배출구(24)의 외주면에서 반경방향으로 확장되는 짧은 원통의 싸이클론부(30)를 구비한다. 이러한 싸이클론부(30)에 의해 화염배출구(24)의 배출 단면적이 짧은 구간만큼 확장된다. 그리고 이 싸이클론부(30)의 일측에는 이 싸이클론부(30)에 대하여 접선방향으로 연통되는 제2에어공급부(32)가 형성된다. 이 제2에어공급부(32)에는 팬 또는 블로워가 연결되어 강한 흐름의 에어가 공급된다. 이와 같이 외부에서 유입된 강력한 에어흐름에 의해 싸이클론부(30) 내부를 따라서 선회하는 공기흐름이 형성된다.

이러한 싸이클론부(30)에 따르면, 버너본체(10) 내에서 연료를 태울 때, 완전연소를 위해 버너본체(10)로 충분한 양의 공기를 공급하기 위해 제1에어공급부(18)로부터 상대적으로 강력한 힘으로 에어를 공급하더라도, 버너본체(10)에 있던 아직 타지 않은 연료입자나 부분적으로 탄 연료입자 또는 그을음과 같은 불완전연소 생성물이 이러한 강력한 공기흐름에 의해 부상되어 화염배출구(24)로 빠져나오려고 할 때, 제2에어공급부(32)로부터 싸이클론부(30)로 유입된 공기에 의해 형성되는 싸이클론에 의해 싸이클론부(30) 부위에서 원심력이 작용하여 배출가스에 포함된 부분연소된 연료나 그을음 등의 입자들이 화염배출구(24)로 배출되지 못하고 싸이클론부(30)의 외측, 즉 측방으로 유도되어 선회되면서, 제2에어공급부(32)에 의해 외부에서 도입된 신선한 공기에 의해 충분한 산소가 보충되므로 이 싸이클론부(30)에서 다시 연소되므로, 불완전연소생성물 등이 그대로 배출되지 않고 재차 연소됨으로 인해 완전연소가 가능하다. 이와 같이 본 발명의 버너는 제1에어공급부(18)에 강한 바람으로 충분한 에어를 공급하여 버너본체(10) 내에서 연소효율을 높임과 동시에, 싸이클론부(30)에 의해 비산된 연료입자나 불완전 연소생성물을 포획하여 제2에어공급부(32)를 통해 에어를 추가적으로 공급하여 재차 연소시킴으로써, 완전연소가 가능하면서도 그을음이나 분진의 배출이 대폭 감소하여 친환경적인 버너를 달성할 있다. 제1에어공급부(18)와 제2제어공급부(32)를 통해 공급되는 풍량의 크기나 비율 등은 사용하는 연료의 종류나 요구되는 연소조건에 따라 적절하게 선택된다.
또한 본 발명에 따르면, 싸이클론부(30)의 입구측, 즉 버너본체(10)를 향한 부위에는 공기흐름 단면적을 제한하는 테이퍼진 내통체(34)가 구비된다. 이 테이퍼진 내통체(34)는 싸이클론부(30)에서 버너본체(10)를 향하는 공기통로의 단면적을 줄여서 싸이클론부(30)에 의해 형성된 선회하는 공기흐름이 싸이클론부(30)에서 빠져나올 때, 버너본체(10)쪽을 향해 역류하여 버너본체(10)로부터 배출가스가 배출되는 것을 방해하는 것을 억제하고 화염배출구(24)의 바깥쪽으로 더 원활하게 배출되도록 유도한다. 한편, 싸이클론부(30)의 외주면에는 미세한 통공(31)이 형성되는데, 이는 싸이클론부(30)에서 추가적으로 공급된 에어에 의해 불완전 연소생성물 등이 재차 연소되고 남은 재가 싸이클론부(30) 내에 축적되지 않고, 이 미세한 통공(31)릍 통해 외부로 배출되도록 한다.

삭제

또한 연료투입구(14)는 튜브형상으로 연장형성되고, 이 튜브형상의 연료투입구(14)의 중간에는 버너본체(10)를 향해 경사지게 연통되는 역화방지 에어주입구(15)가 형성된다. 이 역화방지 에어주입구(15)를 통해 가압공기를 공급함으로써, 버너본체(14)에서 발생된 화염이 연료투입구(14)를 통해 역화되는 것을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 버너(2)를 열풍기(1)에 적용한 사용예를 보여준다. 이 버너(2)는 열풍기의 케이스(1) 내에 설치되어 이 버너(2)에서 나온 열기는 핀튜브로 이루어진 열교환기(4)를 거쳐서 소요의 수용처로 공급된다. 본 발명에 따른 버너는 이러한 열풍기 이외에도 보일러나 난로 등의 케이스 내부에 설치되는 등, 다양한 용도로 사용될 수 있음을 물론이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims

보일러, 난로, 열풍기 또는 소각로 등의 케이스 내부에 설치되는 버너에 있어서, 투입된 연료가 쌓이는 다공판(12)이 내부에 형성된 버너본체(10)와, 상기 버너본체(10)의 상부 일측에 연통되는 연료투입구(14)와, 버너본체(10)의 하부로 연통되며 공기를 공급하는 제1에어공급부(18)와, 버너본체(10)의 다공판(12)에 인접하게 형성되어 연료에 불을 붙이는 착화부(20)와, 버너본체(10)의 상부 타측에서 연장되며 연소에 따른 화염과 열기가 배출되는 화염배출구(24)와, 상기 화염배출구(24)의 외주면에서 측방으로 확장되어 화염배출구(24)를 부분적으로 확장하는 짧은 원통으로 된 싸이클론부(30)와, 상기 싸이클론부(30)의 둘레부 일측에 연통되어 싸이클론부(30)에 접선방향으로 외기를 공급하는 제2에어공급부(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항에 있어서, 상기 화염배출구(24) 내의 싸이클론부(30)의 버너본체(10)쪽을 향한 부위에는 공기흐름 단면적을 제한하는 테이퍼진 내통체(34)가 형성된 것을 특징으로 하는 버너.
제1항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연료투입구(14)는 튜브형상으로 연장형성되고, 이 튜브형상의 연료투입구(14)의 중간에는 버너본체(10)를 향해 가압공기를 주입하는 역화방지 에어주입구(15)가 형성된 것을 특징으로 하는 버너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 싸이클론부(30)의 외주면에는 미세한 통공(31)이 형성되어 연소후 생성된 재가 배출되는 것을 특징으로 하는 버너.