KR101204531B1

KR101204531B1 - 가스 버너 시스템

Info

Publication number: KR101204531B1
Application number: KR1020110048240A
Authority: KR
Inventors: 민태식
Original assignee: 주식회사 경동나비엔
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2012-11-23
Also published as: JP2014517242A; CN103562640B; WO2012161428A3; JP5749856B2; WO2012161428A2; EP2716969A2; CN103562640A; EP2716969A4

Abstract

본 발명은 하나의 버너 시스템을 이용하여 연소 부하의 크기에 알맞도록 다양한 연소방식의 가스 버너를 선택적으로 운용할 수 있도록 함으로써 화염 온도와 관계없이 버너의 연소안정성을 향상시킬 수 있는 가스 버너 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
이를 구현하기 위한 본 발명은, 송풍기로부터 공급된 공기와 연소용 가스의 혼합유체를 연소시키는 버너와, 상기 버너의 연소가 이루어지는 연소실을 구비하는 가스 보일러 또는 온기수용 버너 시스템에 있어서, 상기 버너는 다수의 개별 버너들의 집합으로 이루어지고; 상기 다수의 개별 버너들은 2개 이상의 그룹으로 이루어진 복수의 버너군으로 구분되며; 상기 송풍기로부터 상기 각각의 버너군에 공급되는 공기와 가스의 혼합유체가 공급되는 유로는 서로 독립적으로 형성되어, 상기 각각의 버너군에 공급되는 공기와 가스의 혼합유체는 서로 혼입되지 않고 개별적으로 공급량의 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

가스 버너 시스템{GAS BURNER SYSTEM}

본 발명은 보일러 또는 온수기에 사용되는 가스 버너 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스 버너를 분할된 다수의 버너군으로 형성하고 각 버너군으로 공급되는 공기와 가스의 혼합유체의 유로를 독립적으로 형성함으로써 하나의 가스 버너 시스템으로 다양한 연소방식의 가스 버너를 구현함과 아울러 혼합유체가 연소실의 측벽을 경유하여 버너로 공급되도록 함으로써 연소실의 냉각구조를 간소화할 수 있는 가스 버너 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 가스 보일러 또는 온수기는 가스와 공기의 혼합유체의 연소과정에서 발생하는 연소열을 이용하여 물을 가열시키고, 가열된 물을 배관을 따라 순환시킴으로써 실내 난방용으로 사용하거나 온수용으로 사용할 수 있도록 하는 난방장치이다.

이러한 가스 보일러 또는 온수기에 구비되는 가스 버너를 연소방식에 따라 구분하면, 가스와 공기를 따로 버너에 공급하는 확산연소와, 가스와 공기를 미리 혼합한 후에 혼합유체를 버너에 공급하는 예혼합연소 및 확산연소와 예혼합연소 방식을 혼합한 부분예혼합연소로 구분된다.

상기 예혼합연소 방식의 전일차버너는, 가스와 공기의 혼합비율이 일정하게 공급되는 버너로서, 작은 체적에 고부하를 얻을 수 있고, CO, NOx 등의 공해물질의 발생량이 적은 장점이 있으나, 안정적인 연소가 이루어지는 공기비의 범위가 작아 제어하기 어려운 단점이 있다.

상기 부분예혼합연소는 분젠버너에 의해 이루어지는 연소를 일컫는데, 상기 분젠버너는 공급되는 공기의 일부인 1차공기와 연료를 미리 혼합하여 버너의 염공으로 공급하고, 이와는 별도로 2차공기를 염공으로 공급하여 완전연소를 유도하는 것이다.

상기 확산연소는 화염안정성은 우수하지만 CO, NOx 등의 공해물질이 많이 발생되는 단점이 있고, 상기 예혼합버너의 경우 CO, NOx 등의 공해물질의 발생은 적으나 저부하영역에서 연소시킬 때 역화가 발생할 수 있고 부하를 증가시키면 혼합가스의 기류속도가 커져 화염이 날리게 되어 불안정한 화염이 형성되는 단점이 있다.

상기 분젠버너는 확산연소와 예혼합연소의 장점을 채택한 것으로서, 공해물질의 발생을 적게 하면서도 화염 안정성을 좋게 할 수 있으나, 열효율성이 떨어지는 단점이 있다.

한편, 상기 분젠버너의 구조를 변경한 것으로서 린-리치버너(LEAN-RICH BURNER)가 있다. 상기 린-리치버너는 일측엔 공기 과잉 연소가 이루어지는 화염부가 구비되고, 타측엔 가스 과잉 연소가 이루어지는 화염부가 교대로 구비된 것으로, 2개의 화염부로부터 분출되는 혼합가스가 서로의 연소에 관여함으로써 작은 체적의 버너로 안정된 고부하 연소가 가능하고 공해물질의 발생량을 줄일 수 있는 장점이 있다.

그러나 일반적인 린-리치버너는 공기 과잉 혼합기가 유입되는 가스관과 가스 과잉 혼합기가 유입되는 가스관으로 구성된 2중 가스관 구조로 되어 있어 구조가 복잡하고 제조단가가 높아지는 단점이 있다.

상기와 같이 종래 가스 보일러 또는 온수기용 가스 버너는, 연소방식에 따라 어느 하나의 방식으로만 운용되도록 그 종류가 특정되어 있어, 연소 부하에 적합한 방식으로 버너 시스템을 운용할 수 없는 문제점이 있다.

한편, 가스 보일러나 온수기에는 연소실 내부에서 발생된 열에너지가 연소실 외부로 전달되는 경우에 연소실 주변 장치에 열 손상을 일으키는 것을 방지하기 위하여 연소실 냉각장치가 구비된다. 종래 연소실 냉각장치로는 연소실의 내벽에 단열재를 부착하는 건식 연소실 냉각장치와, 연소실의 외벽에 난방수배관이 감겨진 습식 연소실 냉각장치가 알려져 있으나, 건식의 경우 열효율이 낮은 문제점이 있고, 습식의 경우 구조가 복잡하고 제작이 용이하지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하나의 버너 시스템을 이용하여 연소 부하의 크기에 알맞도록 다양한 연소방식의 가스 버너를 선택적으로 운용할 수 있도록 함으로써 연소 부하의 크기에 따른 화염 온도와 관계없이 버너의 연소안정성을 향상시킬 수 있는 가스 버너 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 연소실 냉각구조를 간단하게 구성하면서도 연소실의 과열을 효과적으로 방지함과 동시에 보일러의 열효율을 향상시킬 수 있는 가스 버너 시스템을 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 가스 버너 시스템은, 송풍기로부터 공급된 공기와 연소용 가스의 혼합유체를 연소시키는 버너와, 상기 버너의 연소가 이루어지는 연소실을 구비하는 가스 보일러 또는 온기수용 버너 시스템에 있어서, 상기 버너는 다수의 개별 버너들의 집합으로 이루어지고; 상기 다수의 개별 버너들은 2개 이상의 그룹으로 이루어진 복수의 버너군으로 구분되며; 상기 송풍기로부터 상기 각각의 버너군에 공급되는 공기와 가스의 혼합유체가 공급되는 유로는 서로 독립적으로 형성되어, 상기 각각의 버너군에 공급되는 공기와 가스의 혼합유체는 서로 혼입되지 않고 개별적으로 공급량의 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

이 경우 상기 각각의 버너군에 공급되는 가스의 농도가 일정하도록 구성할 경우 전일차버너의 구현이 가능하다.

또한 상기 버너군 중에서 일부의 버너군에는 가스를 공급하지 않고, 나머지 버너군에는 가스가 공급되는 것으로 구성할 경우 분젠버너의 구현이 가능하다.

또한 상기 버너군은 제1버너군과 제2버너군으로 구성되고, 상기 제1버너군을 구성하는 개별 버너들과 상기 제2버너군을 구성하는 개별 버너들은 상기 연소실 내부에 교번으로 배치되며, 상기 제1버너군과 제2버너군 중 어느 하나의 버너군에는 가스의 농도가 상대적으로 리치(Rich)하고, 나머지 하나의 버너군에는 가스의 농도가 상대적으로 린(Lean)한 것으로 구성할 경우 린-리치버너의 구현이 가능하다.

또한 상기 복수의 버너군에는 하나의 송풍기로부터 공기가 공급되는 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 복수의 버너군 각각에는 각각의 송풍기로부터 공기가 개별적으로 공급되는 것으로 구성될 수 있다.

상기 버너군은 제1버너군과 제2버너군으로 구성되고, 상기 제1버너군을 구성하는 개별 버너들과 상기 제2버너군을 구성하는 개별 버너들은 상기 연소실 내부에 교번으로 배치되며, 상기 가스 버너 시스템은, 상기 송풍기의 출구측에 연통되는 연소실 하판; 상기 연소실 하판의 상측으로 이격 배치되어 상기 송풍기로부터 공급되는 공기의 유로를 상기 연소실의 전후방과 양측방으로 구획하는 유로차단부재; 상기 유로차단부재의 상측에 위치하고, 외벽과 내벽의 이중벽으로 이루어진 연소실 바디; 상기 유로차단부재의 전방측과 후방측에 각각 구비되어, 상기 송풍기로부터 상기 연소실 하판과 상기 유로차단부재 사이의 공간으로 공급된 유체가 상기 연소실 바디의 전후방에 위치한 상기 외벽과 내벽 사이 공간을 경유한 후 상기 제1버너군으로 공급되도록 유로를 형성하는 제1유로가이드와 제2유로가이드; 상기 유로차단부재와 상기 연소실 바디 사이의 공간을 상하로 구획하도록 배치되어 상기 송풍기로부터 공급된 유체가 상기 연소실 바디의 양측방에 위치한 상기 외벽과 내벽 사이 공간을 경유한 후 상기 제2버너군으로 공급되도록 유로를 형성하는 제3유로가이드;를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 연소실 하판에는, 상기 송풍기로부터 공급된 공기를 상기 연소실 하판과 상기 유로차단부재 사이의 공간으로 공급하는 제1송풍기 연결구와, 상기 송풍기로부터 공급된 공기를 상기 유로차단부재와 상기 제3유로가이드 사이의 공간으로 공급하는 제2송풍기 연결구가 구비되고, 상기 제1송풍기 연결구와 상기 제2송풍기 연결구에는 제1가스연결구와 제2가스연결구가 각각 연결된 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 제1송풍기 연결구를 통해 상기 연소실 하판과 상기 유로차단부재 사이의 공간으로 유입된 유체는, 상기 유로차단부재의 전후방에 각각 상하로 관통된 제1통풍구와 제2통풍구를 통해 상기 연소실 바디의 외벽과 상기 제1유로가이드 사이 공간 및 상기 연소실 바디의 외벽과 상기 제2유로가이드 사이의 공간으로 유입됨과 동시에 상기 유로차단부재의 측벽에 의해 양측방으로의 이동은 차단되고, 상기 제2송풍기 연결구를 통해 상기 유로차단부재와 상기 제3유로가이드 사이 공간으로 유입된 유체는, 상기 유로차단부재의 양측방으로 이동되어 상기 연소실 바디의 외벽과 상기 제3유로가이드 사이의 공간으로 유입됨과 동시에 상기 제1유로가이드와 상기 제2유로가이드에 의해 전후방으로의 이동이 차단되는 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 제1유로가이드와 상기 제2유로가이드는, 상기 제2송풍기 연결구를 통해 상기 유로차단부재와 상기 제3유로가이드 사이 공간으로 유입된 유체의 전후방 이동을 차단함과 동시에 상기 제1버너군 측으로 유체가 통과하는 통공이 일정 간격으로 형성된 제1수직부와, 상기 제1수직부의 하단에서 외측으로 연장되며 상기 유로차단부재 상에 안착되는 수평부, 및 상기 수평부의 외측단으로부터 상향으로 절곡되어 상기 연소실 바디의 외벽와 내벽 사이에 배치되는 제3수직부로 이루어지고, 상기 제3유로가이드는 상기 연소실 바디의 바닥면과 상기 연소실 하판 사이 공간을 상하로 구획하는 수평부와, 상기 수평부의 양측단으로부터 상향으로 절곡되어 상기 연소실 바디의 외벽과 내벽 사이에 배치되는 수직부로 구성될 수 있다.

또한 상기 연소실 바디의 바닥면 상에는, 상기 제1버너군을 구성하는 개별 버너들의 하측에 결합되며 상단면에 통공이 형성된 제1정류기, 및 상기 제2버너군을 구성하는 개별 버너들의 하측에 결합되며 하단면에 통공이 형성된 제2정류기가 안착되도록 상기 연소실 바디 바닥면의 전후방에 각각 구비된 제1지지판과 제2지지판 및 그 사이에 일정 간격으로 배치된 다수의 격판이 구비되고, 상기 제1송풍기 연결구를 통해 공급된 유체는, 상기 제1유로가이드와 제2유로가이드에 형성된 통공과, 이에 대응하는 위치의 상기 제1지지판과 제2지지판에 형성된 통공을 통해 상기 제1정류기 내로 유입된 후에 상기 제1정류기의 상단면에 형성된 통공을 통해 상기 제1버너군으로 공급되고, 상기 제2송풍기 연결구를 통해 공급된 유체는, 상기 연소실 바디의 바닥면에 형성된 통공 및 상기 제2정류기 하단면에 형성된 통공을 통해 상기 제2정류기 내로 유입된 후에 상기 제2버너군으로 공급되는 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 제1버너군을 구성하는 개별 버너의 상단에는 연직방향에 대하여 양측으로 경사진 제1염공이 형성되고, 상기 제2버너군을 구성하는 개별 버너의 상단에는 연직방향으로 제2염공이 형성된 것으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 가스 버너 시스템에 의하면, 가스 버너를 분할된 다수의 버너군으로 형성함과 아울러 각 버너군으로 공급되는 공기와 가스의 혼합유체의 유로를 독립적으로 형성하고, 각 버너군으로 공급되는 가스와 공기의 혼합비율을 조절하여 연소 부하의 크기에 적합한 연소방식을 선택적으로 운용함으로써 가스 버너의 연소안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 가스와 공기의 혼합유체가 연소실의 측벽을 경유한 후에 버너에 공급되도록 연소실 냉각유로를 형성함으로써 연소실 냉각구조를 간소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 버너 시스템이 구비된 가스 보일러의 외관 사시도,
도 2는 도 1의 분해 사시도,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 가스 버너 시스템의 연소실 하판의 구성도,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 가스 버너 시스템의 유로차단부재의 구성도,
도 5a 내지 도 5h는 본 발명에 따른 가스 버너 시스템의 연소실 바디의 구성도,
도 6a와 도 6b는 본 발명에 따른 가스 버너 시스템의 정류기와 버너의 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 가스 버너 시스템의 외관 사시도,
도 8은 도 7의 A-A 단면도,
도 9은 도 7의 B-B 단면도,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 버너 시스템이 구비된 가스 보일러의 외관 사시도이다.

본 발명에 따른 가스 버너 시스템은, 가스 보일러 또는 온수기에 구비되는 버너를 다수의 개별 버너들의 집합으로 구성하고, 상기 개별 버너들은 2개 이상의 그룹으로 이루어진 복수의 버너군으로 구분되며, 각각의 버너군으로 공급되는 공기와 가스의 혼합유체가 공급되는 유로를 서로 독립적으로 형성하여, 각각의 버너군에 공급되는 공기와 가스의 혼합유체의 공급량을 개별적으로 조절 가능하도록 구성함으로써 하나의 가스 버너 시스템을 이용하여 연소 부하에 적합한 다양한 연소방식을 구현할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 버너 시스템이 구비된 가스 보일러의 외관 사시도, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다.

본 발명에 따른 가스 버너 시스템이 적용되는 가스 보일러는, 연소용 공기를 공급하는 송풍기(100), 상기 송풍기(100) 출구측에 연통되는 연소실 하판(200), 상기 연소실 하판(200)의 상측으로 이격 배치되어 상기 송풍기(100)로부터 공급되는 공기와 가스의 혼합유체의 유로를 연소실(C)의 전후방과 양측방으로 구획하는 유로차단부재(300), 상기 유로차단부재(300)의 전방측과 후방측에 구비되어 송풍기(100)로부터 공급된 공기와 가스의 혼합유체의 유로를 연소실(C)의 전방측과 후방측으로 각각 유도하는 제1유로가이드(410)와 제2유로가이드(420), 상기 연소실(C)의 하측과 양측을 둘러싸도록 구비되어 송풍기(100)로부터 공급된 공기와 가스의 혼합유체의 유로를 연소실(C)의 양측방으로 유도하는 제3유로가이드(430), 상기 유로차단부재(300)의 상측에 위치하고 내부에는 복수의 그룹으로 구성된 정류기(600)와 버너(700)가 안착되며 내부에 연소실(C)을 형성하는 연소실 바디(500), 상기 연소실 바디(500)의 상측으로 연결판(750)을 사이에 두고 결합되어 연소실(C)에서 발생한 연소열과 난방수 간에 열교환이 이루어지는 열교환기(800), 상기 열교환기(800)의 상측으로 결합되어 열교환을 마친 배기가스가 배출되는 덕트(900)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 가스 보일러의 구성 중 송풍기(100)로부터 공급되는 공기와 연소용 가스의 혼합유체가 연소실(C) 내부에 구비된 버너(700)에 공급되는 구조를 중심으로 하여 본 발명을 구성하는 개별 구성요소의 구성 및 결합관계를 설명한다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 가스 버너 시스템의 연소실 하판의 구성도로서, 도 3a는 평면도, 도 3b는 정면도, 도 3c는 저면도, 도 3d는 도 3a의 A-A 단면도를 각각 나타낸 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 가스 버너 시스템은, 하나의 송풍기(100)로부터 공급되는 공기를 버너(700)를 구성하는 복수의 버너군에 분할 공급하도록 구성된 것으로, 상기 송풍기(100)의 출구측에 연통되는 연소실 하판(200)은, 평판 형상으로 이루어지고 중앙에는 격판(213)을 사이에 두고 좌우 대칭된 반원 형상의 제1송풍기연결공(211)과 제2송풍기연결공(212)이 형성된 플레이트부(210), 상기 제1송풍기연결공(211)과 제2송풍기연결공(212)에 연통되도록 플레이트부(210)의 저면에서 하측으로 연장되어 송풍기(100)의 출구측에 연통되는 제1송풍기연결구(221)와 제2송풍기연결구(222), 상기 제1송풍기연결구(221)의 일측에 연결되는 제1가스연결구(231), 상기 제2송풍기연결구(222)의 일측에 연결되는 제2가스연결구(232)를 포함하여 구성된다.

따라서 상기 송풍기(100)로부터 제1송풍기연결구(221)와 제2송풍기연결구(222)로 분할 공급된 공기는, 상기 제1가스연결구(231)와 제2가스연결구(232)를 통해 개별적으로 공급량이 조절되어 공급되는 연소용 가스와 혼합되어 제1송풍기연결공(211)과 제2송풍기연결공(212)을 통해 상측으로 이송된다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 가스 버너 시스템의 유로차단부재의 구성도로서, 도 4a는 평면도, 도 4b는 정면도, 도 4c는 우측면도, 도 4d는 도 4a의 A-A 단면도를 각각 나타낸 것이다.

상기 연소실 하판(200)의 상측에 결합되는 유로차단부재(300)는, 상기 연소실 하판(200)의 플레이트부(210)의 상측에 나란하게 수평으로 배치되며 중앙부에는 상기 연소실 하판(200)의 제2송풍기연결공(212)과 상하 대응되는 위치에 반원 형상의 제2송풍기연결공(311)이 형성된 플레이트부(310)와, 상기 플레이트부(310)의 가장자리 측단 둘레에 결합되는 측벽(320)과, 상기 측벽(320)의 상단에서 외측으로 연장되는 플랜지부(330)와, 상기 제2송풍기연결공(311)의 가장자리부에서 하측으로 연장되어 상기 연소실 하판(200)의 제2송풍기연결공(212)에 삽입되는 제2송풍기연결구(340)를 포함한다.

그리고 플레이트부(310)의 전방 측단과 후방 측단에는 상하로 개통된 제1통풍구(350)와 제2통풍구(360)가 형성되어 있고, 상기 제1통풍구(350)의 후방측과 제2통풍구(360)의 전방측에는 제1유로가이드(410)와 제2유로가이드(420)가 안착되는 제1유로가이드 안착홈(370)과 제2유로가이드 안착홈(380)이 각각 형성되어 있다.

따라서 연소실 하판(200)의 상측에 유로차단부재(300)가 결합된 경우, 상기 측벽(320)에 의해 연소실 하판(200)의 플레이트부(210)와 유로차단부재(300)의 플레이트부(310) 사이에는 상하로 이격된 공간이 마련된다.

그리고 송풍기(100)로부터 연소실 하판(200)의 제1송풍기연결구(221)를 통해 공급된 혼합유체는 연소실 하판(200)의 제1송풍기연결공(211)을 통과하여 연소실 하판(200)과 유로차단부재(300) 사이의 공간으로 유입되고, 송풍기(100)로부터 연소실 하판(200)의 제2송풍기연결구(222)를 통해 공급된 혼합유체는 유로차단부재(300)의 제2송풍기연결구(340)을 통해 유로차단부재(300)의 제2송풍기연결공(311)을 통과하여 유로차단부재(300)의 플레이트부(310) 상측으로 유입된다.

따라서 송풍기연결구(220)의 제1송풍기연결구(221)와 제2송풍기연결구(222)를 통해 공급되는 혼합유체는 상기 연소실 하판(200)과 유로차단부재(300)의 결합구조에 의해 유로차단부재(300)의 플레이트부(310)를 기준으로 상하로 분리된다.

도 5a 내지 도 5h는 본 발명에 따른 가스 버너 시스템의 연소실 바디의 구성도로서, 도 5a는 평면도, 도 5b는 정면도, 도 5c는 저면도, 도 5d는 도 5a의 A-A 단면도, 도 5e는 도 5a의 B-B 단면도, 도 5f는 도 5a의 C-C 단면도, 도 5g는 도 5a의 D-D 단면도, 도 5h는 도 5a의 E-E 단면도이다.

상기 유로차단부재(300)의 상측에 결합되는 연소실 바디(500)는, 내부에 연소실(C)을 형성하는 것으로, 연소실 측벽(510)은 연소실 외벽(510a)과 그 내측으로 이격되어 배치된 내벽(510b)의 이중벽 구조로 이루어지고, 상기 외벽(510a)과 내벽(510b) 사이의 일부 영역에는 도 5e와 도 5f에 도시된 바와 같이 제1유로가이드 걸림부(510c)와 제2유로가이드 걸림부(510d) 및 제3유로가이드 걸림부(510e)가 형성되어 있어 제1유로가이드(410)와 제2유로가이드(420) 및 제3유로가이드(430)의 상단에 각각 상기 제1유로가이드 걸림부(510c)와 제2유로가이드 걸림부(510d) 및 제3유로가이드 걸림부(510e)가 안착될 경우 그 걸린 부위의 측부에 개통되는 공간을 통해 혼합유체가 통과하게 된다.

그리고 상기 연소실 측벽(510)의 하단에는 외측으로 플랜지부(515)가 연장되어 유로차단부재(300)의 플랜지부(330)에 체결된다.

연소실 바디(500)의 바닥면의 전방측과 후방측 가장자리부에는 전면 단열재(571)와 후면 단열재(572)가 안착되는 전면 단열재 안착부(511)와 후면 단열재 안착부(512)가 마련되고, 연소실 바디(500)의 바닥면의 양측 가장자리부에는 측면 단열재(573,574)가 안착되는 측면 단열재 안착부(513,514)가 마련되어 있다.

상기 전면 단열재 안착부(511)의 후방측면과 후면 단열재 안착부(512)의 전방측면에는 제1지지판(530)과 제2지지판(540)이 각각 설치되고, 제1지지판(530)과 제2지지판(540) 사이에는 양측방향으로 일정 간격 이격된 다수의 격판(520)이 결합되어 있다. 상기 제1지지판(530)과 제2지지판(540)에는 제1유로가이드(410)와 제2유로가이드(420)에 형성된 통공(411a,421a)에 대응하는 위치에 통공(531,541)이 형성되어 있다.

상기 격판(520) 사이에는 바닥면이 막힌 제1정류기 안착부(550)와, 바닥면에 통공(561)이 형성된 제2정류기 안착부(560)가 교대로 형성되어 있다. 상기 제1정류기 안착부(550) 상에는 제1정류기(610)와 제1버너군(710)을 구성하는 개별 버너가 삽입되고, 상기 제2정류기 안착부(560) 상에는 제2정류기(620)와 제2버너군(720)을 구성하는 개별 버너가 삽입된다.

상기 연소실 바디(500)의 전방측과 후방측에 구비되는 제1유로가이드(410)와 제2유로가이드(420)는, 도 2에 도시된 바와 같이 서로 대칭된 형상으로 이루어진 것으로, 상기 제2송풍구 연결구(222)를 통해 유로차단부재(300)와 제3유로가이드(430) 사이 공간으로 유입된 유체의 전후방 이동을 차단함과 동시에 제1버너군(710) 측으로 유체가 통과하는 통공(411a,421a)이 형성된 제1수직부(411,421)와, 상기 제1수직부(411,421)의 하단에서 외측으로 연장되며 유로차단부재(300) 상에 안착되는 수평부(412,422)와, 상기 수평부(412,422)의 외측단으로부터 상향으로 절곡되어 연소실 바디(500)의 외벽(510a)과 내벽(510b) 사이에 배치되는 제3수직부(413,423)로 구성된다.

그리고 상기 연소실 바디(500)의 양측과 하측을 둘러싸도록 구비되는 제3유로가이드(430)는, 도 2에 도시된 바와 같이 연소실 바디(500)의 바닥면과 연소실 하판(200) 사이의 공간을 상하로 구획하는 수평부(431)와, 상기 수평부(431)의 양측단으로부터 상향으로 절곡되어 상기 연소실 바디(500)의 외벽(510a)과 내벽(510b) 사이에 배치되는 수직부(432,433)로 구성된다.

도 6a와 도 6b는 본 발명에 따른 가스 버너 시스템의 정류기와 버너의 구성도로서, 도 6a는 정류기와 버너의 결합 사시도, 도 6b는 도 6a의 A-A 단면도이다.

상기 연소실 바디(500) 내부의 격판(520) 사이에 삽입되는 정류기(600)와 버너(700)는, 제1정류기(610)와 제2정류기(620)의 그룹 및 이들 상측에 결합되는 제1버너군(710)과 제2버너군(720)의 집합으로 이루어지며, 상기 버너(700)의 전방 상단부와 후방 상단부는 도 2에 도시된 버너 고정판(731,732)에 의해 연소실 바디(500)의 내벽(510b)에 고정된다.

상기 제1정류기(610)는 하부가 개방되어 있고 상단면에는 통공(611)이 형성된 형상으로 이루어지고, 제1정류기(610)의 상측에 결합되는 제1버너군(710)을 구성하는 개별 버너들은 하부가 개방되어 있고 상단에는 연직방향에 대하여 양측으로 경사진 방향으로 제1염공(711)이 형성되어 있다.

상기 제1정류기(610)의 내부의 일측으로는 제1유로가이드(410)의 통공(411a) 및 제1지지판(530)의 통공(531)을 통해 연소실 바디(510)의 전방측을 경유한 혼합유체가 유입되고, 제1정류기(610)의 내부의 타측으로는 제2유로가이드(420)의 통공(421a) 및 제2지지판(540)의 통공(541)을 통해 연소실 바디(510)의 후방측을 경유한 혼합유체가 유입되도록 연소실 하판(200)과 유로차단부재(300) 사이의 공간과 연통되어 있다.

상기 제2정류기(620)는 하단면에 통공(621)이 형성되어 있고 상부는 개방된 형상으로 이루어지고, 제2정류기(620)의 상측에 결합되는 제2버너군(720)을 구성하는 개별 버너들은 하부가 개방되어 있고 상단에는 연직방향으로 제2염공(721)이 형성되어 있다.

상기 제2정류기(620)의 내부는, 연소실 바디(500)의 바닥면에 형성된 통공(561) 및 제2정류기(620)의 하단면에 형성된 통공(621)을 통해 연소실 바디(510)의 양측을 경유한 혼합유체가 유입되도록 연소실 바디(500)의 바닥면과 제3유로가이드(430) 사이의 공간과 연통되어 있다.

상기와 같이 버너(700)를 제1버너군(710)과 제2버너군(720)의 그룹으로 구성하고 교번으로 배치함과 아울러 제1버너군(710)의 상단에 구비된 제1염공(711)을 통하여 혼합유체가 연직방향에 대하여 경사지게 분출되도록 구성하고, 제2버너군(720)의 상단에 구비된 제2염공(721)을 통하여 혼합유체가 연직방향으로 분출되도록 구성함으로써 화염의 리프팅(Lifting)을 최소화하여 화염의 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.

이하에서는 상기와 같은 결합구조를 갖는 가스 버너 시스템에서 혼합유체의 흐름 경로를 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명에 따른 가스 버너 시스템의 외관 사시도, 도 8은 도 7의 A-A 단면도, 도 9은 도 7의 B-B 단면도이다.

도 8을 참조하면, 송풍기(100)로부터 제1송풍기연결구(221)로 공급된 공기는 제1가스연결구(231)를 통해 공급된 연소용 가스와 제1송풍기연결구(221) 내부 공간(S1)에서 혼합된 후, 상측의 연소실 하판(200)과 유로차단부재(300) 사이 공간(S2)으로 유입되어 연소실(C)의 전방측과 후방측으로 분할되어 이동하게 된다.

연소실(C)의 전방측으로 이동된 혼합유체는, 연소실 바디(500)의 외벽(510a)과 제1유로가이드(410) 사이 공간(S3)을 따라 상향으로 이동하고, 제1유로가이드(410)의 상단부를 통과하면서 흐름방향이 전환되어 제1유로가이드(410)와 연소실 바디(500)의 내벽(510b) 사이 공간(S4)을 따라 하향으로 이동하게 되며, 그 후 제1유로가이드(410)의 통공(411a)과 제1지지판(530)의 통공(531)을 통과하여 제1정류기(610) 내부로 유입되며, 제1정류기(610) 상단면에 형성된 통공(611)을 통과하여 상측의 제1버너군(710)으로 공급된다.

이와 동시에, 연소실(C)의 후방측으로 이동된 혼합유체는, 연소실 바디(500)의 외벽(510a)과 제2유로가이드(420) 사이 공간(S5)을 따라 상향으로 이동하고, 제2유로가이드(420)의 상단부를 통과하면서 흐름방향이 전환되어 제2유로가이드(420)와 연소실 바디(500)의 내벽(510b) 사이 공간(S6)을 따라 하향으로 이동하게 되며, 그 후 제2유로가이드(420)의 통공(421a)과 제2지지판(540)의 통공(541)을 통과하여 제1정류기(610) 내부로 유입되며, 제1정류기(610) 상단면에 형성된 통공(611)을 통과하여 상측의 제1버너군(710)으로 공급된다.

도 9를 참조하면, 송풍기(100)로부터 제2송풍기연결구(222)로 공급된 공기는 제2가스연결구(232)를 통해 공급된 연소용 가스와 제2송풍기연결구(222) 내부 공간(S7)에서 혼합된 후, 상측의 유로차단부재(300)와 제3유로가이드(430)의 수평부(431) 사이의 공간(S8)으로 유입되고, 양측방으로 분할되어 이동하게 된다.

연소실 바디(500)의 외벽(510a)과 제3유로가이드(430)의 수직부(432,433) 사이의 공간(S9-1,S9-2)을 따라 상향으로 이동한 후에, 제3유로가이드(430)의 상단부에서 흐름방향이 전환되어 제3유로가이드(430)의 수직부(432,433)와 연소실 바디(500)의 내벽(510b) 사이의 공간(S10-1,S10-2)을 따라 하향으로 이동하여, 연소실 바디(500)의 바닥면과 제3유로가이드(430)의 수평부(431) 사이의 공간(S11)으로 이동한 후, 연소실 바디(500)의 바닥면에 형성된 통공(561)과 제2정류기(620)의 통공(621)을 통과하여 제2정류기(620) 내부로 유입되어 그 상측의 제2버너군(720)으로 공급된다.

상기와 같이 본 발명에서는 송풍기(100)로부터 공급된 공기와 연소용 가스의 혼합유체의 흐름 경로를 독립적으로 구성함으로써, 제1버너군(710)과 제2버너군(720)으로 공급되는 혼합유체의 공기와 가스의 혼합비율을 개별적으로 조절할 수 있게 된다.

따라서 연소부하가 큰 경우에는, 제1버너군(710)으로 공급되는 혼합유체와 제2버너군(720)으로 공급되는 혼합유체의 공기와 가스의 혼합비율을 일정하게 조절함으로써 전일차버너의 연소방식을 선택할 수 있다.

한편, 연소부하가 작은 경우에는, 제1버너군(710)과 제2버너군(720) 중 어느 하나의 버너군에는 예혼합유체를 공급하고, 나머지 하나의 버너군에는 가스의 공급을 중단하고 공기만이 공급되도록 함으로써 분젠버너의 연소방식을 선택함으로써 화염의 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 연소부하가 상대적으로 중간인 경우에는, 제1버너군(710)과 제2버너군(720) 중 어느 하나의 버너군에는 가스의 농도가 상대적으로 높은 리치 연소(RICH COMBUSTION)가 이루어지도록 하고, 나머지 하나의 버너군에는 가스의 농도가 상대적으로 낮은 린 연소(LEAN COMBUSTION)가 이루어지도록 가스의 공급량을 개별적으로 조절함으로써, 린-리치버너의 연소방식을 선택할 수 있다.

또한, 상기와 같이 혼합유체가 연소실 바디(500)의 측벽(510)을 경유하면서 연소실(C)을 냉각시킨 후에 버너(700)로 공급되도록 혼합유체의 유로를 형성함으로써, 종래기술에 비하여 연소실(C)의 냉각구조를 보다 간소화할 수 있는 이점이 있다.

상기 실시예에서는 송풍기(100)가 하나인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 도 10에 도시된 바와 같이 각 버너군(710,720)으로 공기를 공급하는 송풍기(100,100a)를 각각 구비하여, 공급되는 공기량 또한 개별적으로 조절하는 것으로 구성할 수도 있다.

이러한 구성에 의하면, 연소부하가 낮은 경우에는 각 버너군(710,720) 중 일부의 버너군에만 혼합유체를 공급하고, 나머지 버너군에는 가스 뿐만 아니라 공기의 공급 또한 중단되도록 조절함으로써 에너지를 절감할 수 있는 이점이 있다.

상기에서는 버너(700)를 다수의 개별 버너들의 집합으로 이루어진 2개의 버너군(710,720)으로 구성한 경우를 예로 들어 설명하였으나, 버너군의 수는 이에 한정되지 않으며, 버너군의 수를 복수로 달리 구성할 수 있음은 물론이다.

100,100a : 송풍기 200 : 연소실 하판
210 : 플레이트부 211 : 제1송풍기연결공
212 : 제2송풍기연결공 213 : 격판
220 : 송풍기연결구 221 : 제1송풍기연결구
222 : 제2송풍기연결구 231 : 제1가스연결구
232 : 제2가스연결구 300 : 유로차단부재
310 : 플레이트부 320 : 측벽
330 : 플랜지부 340 : 제2송풍기연결구
350 : 제1통풍구 360 : 제2통풍구
370 : 제1유로가이드 안착홈 380 : 제2유로가이드 안착홈
410 : 제1유로가이드 411,421 : 제1수직부
412,422 : 수평부 413,423 : 제2수직부
420 : 제2유로가이드 430 : 제3유로가이드
500 : 연소실 바디 510 : 연소실 측벽
510a : 외벽 510b : 내벽
510c : 제1유로가이드 걸림부 510d : 제2유로가이드 걸림부
511 : 전면 단열재 안착부 512 : 후면 단열재 안착부
513,514 : 측면 단열재 안착부 515 : 플랜지부
520 : 격판 530 : 제1지지판
531 : 통공 540 : 제2지지판
541 : 통공 550 : 제1정류기 안착부
560 : 제2정류기 안착부 561 : 통공
571,572,573,574 : 단열재 600 : 정류기
610 : 제1정류기 611 : 통공
620 : 제2정류기 621 : 통공
700 : 버너 710 : 제1버너군
711 : 제1염공 720 : 제2버너군
721 : 제2염공 731,732 : 버너 고정판
750 : 연결판 800 : 열교환기
900 : 덕트

Claims

송풍기로부터 공급된 공기와 연소용 가스의 혼합유체를 연소시키는 버너와, 상기 버너의 연소가 이루어지는 연소실을 구비하는 가스 보일러 또는 온기수용 버너 시스템에 있어서,
상기 버너는 다수의 개별 버너들의 집합으로 이루어지고;
상기 다수의 개별 버너들은 2개 이상의 그룹으로 이루어진 복수의 버너군으로 구분되며;
상기 송풍기로부터 상기 각각의 버너군에 공급되는 공기와 가스의 혼합유체가 공급되는 유로는 서로 독립적으로 형성되어, 상기 각각의 버너군에 공급되는 공기와 가스의 혼합유체는 서로 혼입되지 않고 개별적으로 공급량의 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 가스 버너 시스템.
제1항에 있어서,
상기 각각의 버너군에 공급되는 가스의 농도가 일정한 것을 특징으로 하는 가스 버너 시스템.
제1항에 있어서,
상기 버너군 중에서 일부의 버너군에는 가스를 공급하지 않고, 나머지 버너군에는 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 가스 버너 시스템.
제1항에 있어서,
상기 버너군은 제1버너군과 제2버너군으로 구성되고,
상기 제1버너군을 구성하는 개별 버너들과 상기 제2버너군을 구성하는 개별 버너들은 상기 연소실 내부에 교번으로 배치되며,
상기 제1버너군과 제2버너군 중 어느 하나의 버너군에는 가스의 농도가 상대적으로 리치(Rich)하고, 나머지 하나의 버너군에는 가스의 농도가 상대적으로 린(Lean)한 것을 특징으로 하는 가스 버너 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 버너군에는 하나의 송풍기로부터 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 가스 버너 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 버너군 각각에는 각각의 송풍기로부터 공기가 개별적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 가스 버너 시스템.
제1항에 있어서,
상기 버너군은 제1버너군과 제2버너군으로 구성되고,
상기 제1버너군을 구성하는 개별 버너들과 상기 제2버너군을 구성하는 개별 버너들은 상기 연소실 내부에 교번으로 배치되며,
상기 가스 버너 시스템은,
상기 송풍기의 출구측에 연통되는 연소실 하판;
상기 연소실 하판의 상측으로 이격 배치되어 상기 송풍기로부터 공급되는 공기의 유로를 상기 연소실의 전후방과 양측방으로 구획하는 유로차단부재;
상기 유로차단부재의 상측에 위치하고, 외벽과 내벽의 이중벽으로 이루어진 연소실 바디;
상기 유로차단부재의 전방측과 후방측에 각각 구비되어, 상기 송풍기로부터 상기 연소실 하판과 상기 유로차단부재 사이의 공간으로 공급된 유체가 상기 연소실 바디의 전후방에 위치한 상기 외벽과 내벽 사이 공간을 경유한 후 상기 제1버너군으로 공급되도록 유로를 형성하는 제1유로가이드와 제2유로가이드;
상기 유로차단부재와 상기 연소실 바디 사이의 공간을 상하로 구획하도록 배치되어 상기 송풍기로부터 공급된 유체가 상기 연소실 바디의 양측방에 위치한 상기 외벽과 내벽 사이 공간을 경유한 후 상기 제2버너군으로 공급되도록 유로를 형성하는 제3유로가이드;를 포함하는 가스 버너 시스템.
제7항에 있어서,
상기 연소실 하판에는,
상기 송풍기로부터 공급된 공기를 상기 연소실 하판과 상기 유로차단부재 사이의 공간으로 공급하는 제1송풍기 연결구와, 상기 송풍기로부터 공급된 공기를 상기 유로차단부재와 상기 제3유로가이드 사이의 공간으로 공급하는 제2송풍기 연결구가 구비되고;
상기 제1송풍기 연결구와 상기 제2송풍기 연결구에는 제1가스연결구와 제2가스연결구가 각각 연결된 것;을 특징으로 하는 가스 버너 시스템.
제8항에 있어서,
상기 제1송풍기 연결구를 통해 상기 연소실 하판과 상기 유로차단부재 사이의 공간으로 유입된 유체는, 상기 유로차단부재의 전후방에 각각 상하로 관통된 제1통풍구와 제2통풍구를 통해 상기 연소실 바디의 외벽과 상기 제1유로가이드 사이 공간 및 상기 연소실 바디의 외벽과 상기 제2유로가이드 사이의 공간으로 유입됨과 동시에 상기 유로차단부재의 측벽에 의해 양측방으로의 이동은 차단되고,
상기 제2송풍기 연결구를 통해 상기 유로차단부재와 상기 제3유로가이드 사이 공간으로 유입된 유체는, 상기 유로차단부재의 양측방으로 이동되어 상기 연소실 바디의 외벽과 상기 제3유로가이드 사이의 공간으로 유입됨과 동시에 상기 제1유로가이드와 상기 제2유로가이드에 의해 전후방으로의 이동이 차단되는 것을 특징으로 하는 가스 버너 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제1유로가이드와 상기 제2유로가이드는, 상기 제2송풍기 연결구를 통해 상기 유로차단부재와 상기 제3유로가이드 사이 공간으로 유입된 유체의 전후방 이동을 차단함과 동시에 상기 제1버너군 측으로 유체가 통과하는 통공이 일정 간격으로 형성된 제1수직부와, 상기 제1수직부의 하단에서 외측으로 연장되며 상기 유로차단부재 상에 안착되는 수평부, 및 상기 수평부의 외측단으로부터 상향으로 절곡되어 상기 연소실 바디의 외벽와 내벽 사이에 배치되는 제3수직부로 이루어지고,
상기 제3유로가이드는 상기 연소실 바디의 바닥면과 상기 연소실 하판 사이 공간을 상하로 구획하는 수평부와, 상기 수평부의 양측단으로부터 상향으로 절곡되어 상기 연소실 바디의 외벽과 내벽 사이에 배치되는 수직부로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스 버너 시스템.
제10항에 있어서,
상기 연소실 바디의 바닥면 상에는, 상기 제1버너군을 구성하는 개별 버너들의 하측에 결합되며 상단면에 통공이 형성된 제1정류기, 및 상기 제2버너군을 구성하는 개별 버너들의 하측에 결합되며 하단면에 통공이 형성된 제2정류기가 안착되도록 상기 연소실 바디 바닥면의 전후방에 각각 구비된 제1지지판과 제2지지판 및 그 사이에 일정 간격으로 배치된 다수의 격판이 구비되고,
상기 제1송풍기 연결구를 통해 공급된 유체는, 상기 제1유로가이드와 제2유로가이드에 형성된 통공과, 이에 대응하는 위치의 상기 제1지지판과 제2지지판에 형성된 통공을 통해 상기 제1정류기 내로 유입된 후에 상기 제1정류기의 상단면에 형성된 통공을 통해 상기 제1버너군으로 공급되고,
상기 제2송풍기 연결구를 통해 공급된 유체는, 상기 연소실 바디의 바닥면에 형성된 통공 및 상기 제2정류기 하단면에 형성된 통공을 통해 상기 제2정류기 내로 유입된 후에 상기 제2버너군으로 공급되는 것을 특징으로 하는 가스 버너 시스템.
제11항에 있어서,
상기 제1버너군을 구성하는 개별 버너의 상단에는 연직방향에 대하여 양측으로 경사진 제1염공이 형성되고,
상기 제2버너군을 구성하는 개별 버너의 상단에는 연직방향으로 제2염공이 형성된 것을 특징으로 하는 가스 버너 시스템.