KR101241788B1 - 예혼합 연소버너의 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 예혼합 연소버너의 냉각장치에 관한 것으로, 연소실 내부를 가열하는 버너부를 나열하고, 그 사이로 순환유체가 이동하는 압착튜브관을 위치시켜 버너표면과 순환유체가 열교환되면서 버너부의 열변형 및 역화를 방지하며, 버너의 화염온도를 낮추어 질소산화물 및 일산화탄소의 발생을 최소화할 수 있도록 발명된 것이다.
본 발명의 구성은, 열교환기(10)의 케이싱(11) 상부로, 버너부(20)가 구비된 상부덮개(12)가 결합되고,
상기 버너부(20)는 삽입통로(40)와 염공부(30)가 요철형상을 갖고 나열되게 연속 형성되며, 이 삽입통로(40)로 순환유체가 이동하는 압착튜브관(50)이 결합 고정되어 구성된 것에 있어서,
상기 염공부(30)는 상부덮개(12)에 조립되며, 압착튜브관(50)은 케이싱(11)에 형성되어, 상부덮개(12)와 케이싱(11) 결합 시에 압착튜브관(50)이 삽입통로(40)내에 위치되도록 결합되어 구성된다.
또, 상기 압착튜브관(50)은 몸체 양측으로 염공부(30)의 측면과 넓은 면적을 갖고 밀착되게 압착면(51)이 형성되며, 몸체 상하부는 호 형상을 갖는 장공형상으로 성형되며, 삽입통로(40)에 결합 고정된 상태에서 염공부(30)의 끝단보다 몸체 하부가 연장되어 돌출되게 성형시켜 구성한다.
또한, 상기 염공부(30)는, 몸체 좌,우 양단부로 유입방지돌출부(34)가 형성되고, 내열금속재질로 성형되는 메탈 화이버로 형성하게 된다.
그리고, 상기 압착튜브관(50)은, 열교환기(10)의 케이싱(11) 내벽면에 밀착되게 결합 성형되고, 열교환기(10)의 순환유체 공급부와 배출부에 연결되어 순환유체가 순환되게 한다.

Description

예혼합 연소버너의 냉각장치 {Premix burner of cooling device}
본 발명은 예혼합 연소버너의 냉각장치에 관한 것으로, 연소실 내부를 가열하는 버너부를 나열하고, 그 사이로 순환유체가 이동하는 압착튜브관을 위치시켜 버너표면과 순환유체가 열교환되면서 버너부의 열변형 및 역화를 방지하며, 버너의 화염온도를 낮추어 질소산화물 및 일산화탄소의 발생을 최소화할 수 있도록 발명된 것이다.
일반적으로, 가스 및 기타 연료를 공기와 혼합시켜 연소하는 예혼합 버너(Premix burner)는, 연료와 공기를 미리 혼합하여 연소시키므로 매연이 없는 고효율의 연소가 이루어진다.
일반적으로 가스 및 기타 연료를 공기와 혼합시켜 연소하는 버너에는, 연료와 공기의 혼합하는 방식에 따라 예혼합형 버너와 확산형 버너로 구분된다.
예혼합형 버너(Premix burner)는 연료와 공기를 미리 혼합하여 연소시키는 구성으로 연료비의 절감과 함께 고효율의 연소가 이루어진다.
그리고, 상기 예혼합형을 이용한 대표적인 연소버너로는 다수의 염공이 형성된 분젠 버너가 있으며, 이 분젠 버너는 화염안전성과 역화현상 등이 발생할 위험이 적다는 장점을 갖고 있어 보일러 등에 주로 사용되고 있다.
그러나, 상기의 예혼합형 분젠식 버너는, 화염이 길고 화염온도가 높을 뿐만 아니라, 연소에 필요한 공기량이 많게 되어 고온의 배기가스 배출로 인한 열손실량과 공해물질 배출에 따른 환경오염에 따라 사용에 어려움이 있었다.
또, 상기 분젠식 버너는 화염온도가 낮을 경우에는 버너 화염이 불안정화되어 소화되기 쉬우며 화염온도가 너무 높은 경우 버너부가 과열되어 버너표면의 변형과 질소산화물, 일산화탄소의 배출이 증가와 역화하기 쉬운 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해소하여 간격을 두고 나열 형성된 버너 사이로 화염의 온도와 버너표면 온도를 흡열하는 순환유체가 흐르도록 하여 열교환 효율 상승 및 버너부의 변형을 방지하도록 한 예혼합 연소버너의 냉각장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 연소실 내부의 화염온도를 초기에 낮추어 질소산화물의 발생을 억제하고, 이산화탄소의 열적 평형농도를 낮추며, 역화현상을 방지하도록 한 예혼합 연소버너의 냉각장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 응축수가 버너부의 염공으로 흐르는 것을 방지하면서, 연소범위를 확장시킬 수 있도록 한 예혼합 연소버너의 냉각장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 열교환기(10)의 케이싱(11) 상부로, 버너부(20)가 구비된 상부덮개(12)가 결합되고,
상기 버너부(20)는 삽입통로(40)와 염공부(30)가 요철형상을 갖고 나열되게 연속 형성되며, 이 삽입통로(40)로 순환유체가 이동하는 압착튜브관(50)이 결합 고정되어 구성된 것에 있어서,
상기 염공부(30)는 상부덮개(12)에 조립되며, 압착튜브관(50)은 케이싱(11)에 형성되어, 상부덮개(12)와 케이싱(11) 결합 시에 압착튜브관(50)이 삽입통로(40)내에 위치되도록 결합되는 것이다.
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또, 상기 압착튜브관(50)은 몸체 양측으로 염공부(30)의 측면과 넓은 면적을 갖고 밀착되게 압착면(51)이 형성되며, 몸체 상하부는 호 형상을 갖는 장공형상으로 성형되며, 삽입통로(40)에 결합 고정된 상태에서 염공부(30)의 끝단보다 몸체 하부가 연장되어 돌출되게 성형시켜 구성한다.
또한, 상기 염공부(30)는, 몸체 좌,우 양단부로 결로의 유입방지돌출부(34)가 형성된다.
그리고, 상기 압착튜브관(50)은, 열교환기(10)의 케이싱(11) 내벽면에 밀착되게 결합 성형되고, 열교환기(10)의 순환유체 공급부와 배출부에 연결되어 순환유체가 순환되게 한다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 의하면, 버너부와 순환유체의 열교환으로 버너부가 과열되지 않게 되어 열변형이 방지되고, 버너부가 일정온도로 유지되어 질소산화물, 일산화탄소의 발생량을 감소시킬 수 있게 된다.
또, 버너부의 온도를 낮추어 역화현상을 미연에 방지하고, 응축수의 염공침투를 방지하여 상품성을 향상시키게 된다.
그리고, 연소실의 버너부와 연소실 하우징에 압착튜브관이 설치됨으로써, 열교환 효율 상승 및 연소범위를 확장시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명인 예혼합 연소버너의 냉각장치를 도시한 정단면도.
도 2는 본 발명의 연소버너부를 도시한 저면사시도.
도 3은 본 발명인 예혼합 연소버너의 냉각장치를 일부 확대 도시한 단면도.
이하, 첨부된 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성과 작동 례를 살펴보면 다음과 같다.
본 발명인 예혼합 연소버너의 냉각장치는, 연소실 내부를 가열하는 버너부를 나열하고, 그 사이로 순환유체가 이동하는 압착튜브관을 위치시켜 버너표면과 순환유체가 열교환되면서 버너부의 열변형 및 역화를 방지하며, 버너의 화염온도를 낮추어 질소산화물 및 일산화탄소의 발생을 최소화할 수 있도록 발명된 것이다.
일반적인 예혼합 열교환기(10)는 공기와 연료가스를 혼합해 상부덮개(12)에 구비된 밴츄리관을 통해 연소 버너부(20)로 공급되도록 하며, 이 연료가스가 케이싱(11) 내부에서 버너부(20)를 이용해 점화, 연소되면서, 현열 및 잠열 열교환부의 순환유체와 열교환 되는 구성을 갖고 있다.
본 발명인 예혼합 연소 버너부(20)는 상부덮개(12)의 하부에서 삽입통로(40)와 염공부(30)가 요철형상을 갖고 나열되게 연속 형성되어, 케이싱(11) 상부에 밀폐되도록 결합된다.
상기 염공부(30)는 연료가스가 분사되도록 일정한 간격으로 염공(31)이 형성된 몸체를 갖고, 상부덮개(12)의 하부에서 염공부(30)가 다수개 나열되도록 설치하여 오목한 삽입통로(40)와 볼록한 염공부(30)로 구분되도록 한다.
이때, 상기 염공부(30)는 금속재질로 성형되며, 몸체 하부로 절곡 형성되어 염공(31)이 배열된 전면판(32)과, 이 전면판(32) 양측에서 절개된 측판(33) 하부의 끝단을 내측으로 절곡시켜 전면판(32)을 고정하도록 구성된다.
또, 염공부(30)의 몸체는 하부로 절곡된 전면판(32)과 측판(33)을 제외한 상부면이 상부덮개(12)에 용접 결합되어진다.
따라서, 상부덮개(12) 하부로 결합되는 버너부(20)는, 다수개의 염공부(30)를 나열 결합시키는 구성만으로, 삽입통로(40)와 염공부(30)가 요철형상을 갖게 하며, 케이싱(11)상부로 결합되어 연료가스를 연소시키도록 한다.
그리고, 케이싱(11)의 몸체에는 좌우 양측이 납작하게 눌려진 압착튜브관(50)이 몸체 상부로 상기 삽입통로(40)와 동일한 개수를 갖고 관통되게 결합된다.
이 압착튜브관(50)은 케이싱(11)내부에서 버너부(20)와 열교환하는 현열, 잠열 열교환부의 순환유체가 내부로 흐르도록 하며, 몸체 좌우 폭이 삽입통로(40)의 폭보다 작게 성형되어, 상부덮개(12) 결합 시 삽입통로(40)에 위치되면서, 좌우 압착면(51)이 염공부(30)의 측판(33)과 밀착되도록 한다.
즉, 상기 압착튜브관(50)은 염공부(30)의 측판(33)과 넓은 면적으로 밀착되도록 몸체가 눌려진 압착면(51)이 형성되며, 몸체 상하부는 호 형상을 갖는 장공형상으로 성형된 것이다.
이때, 상기 압착튜브관(50)은 연소가스의 흐름방향으로 장축을 갖고 형성되며, 그 길이가 염공부(30)의 돌출높이보다 길도록 하여 압착면(51)과의 밀착부위를 증대시키면서 과냉각시 압착튜브관(50)에 발생되는 결로가 염공부(30)로 침투되는 것을 방지하게 된다.
또, 염공부(30)의 측판(33) 끝단부에도, 유입방지돌출부(34)를 형성시켜 압착튜브관(50)에서 발생되는 결로의 염공부(30)침투를 이중으로 방지하게 되어 안전성이 향상되도록 한다.
그리고, 케이싱(11)의 상부에서 현열,잠열 열교환부와 소정거리를 두고 압착튜브관(50)을 위치시켜 그 사이로 연소실이 형성되며, 이 연소실의 내벽을 따라 압착튜브관(50)의 압착면(51)이 밀착되도록 결합한다.
이와 같이 구성된 예혼합 연소 버너부(20)를 냉각하기 위한 연소가스 및 순환유체의 흐름과 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
열교환기(10)의 케이싱(11) 상부로 순환유체가 흐르는 압착튜브관(50)이 다수개 관통되게 설치된다.
그리고, 케이싱(11) 상부에서 염공부(30)가 다수개 결합되어 요철형상을 갖는 버너부(20)가 케이싱(11)내부에 삽입되게 상부덮개(12)를 결합시킨다.
이때, 상기 버너부(20)의 삽입통로(40)에 압착튜브관(50)이 위치되도록 결합하며, 이 압착튜브관(50)의 압착면(51)과 염공부(30)의 측판(33)은 밀착되어 결합되도록 한다.
따라서, 케이싱(11)과 상부덮개(12)가 결합된 열교환기(10)로 연료가스가 공급되면, 버너부(20)의 염공부(30)에서 연소가 이루어지면서, 이 연소열로 열교환부의 순환유체와 열교환되고, 버너부(20)의 몸체온도는 증가하게 된다.
그리고, 버너부(20)는 염공부(30)가 다수개 나열되어 그 사이로 순환유체가 흐르는 압착튜브관(50)이 염공부(30)의 측판(33)에 밀착되게 결합되어 있어, 온도가 증가하는 염공부(30)와 순환유체는 열교환이 이루어지도록 하였다.
따라서, 순환유체와 열교환 된 염공부(30)의 표면온도는 감소되면서, 고온의 화염온도도 낮추게 되어 염공부(30)의 열변형과 질소산화물 및 일산화탄소의 발생을 억제할 수 있는 것이다.
또, 염공부(30)의 높이보다 압착튜브관(50)의 높이가 크게 형성되어 차가운 순환유체와 열교환 시 발생되는 응축수가 염공부(30)로 침투되지 않도록 해 연료가스의 완전연소가 이루지도록 한다.
또한, 염공부(30)의 측판(33) 끝단으로 유입방지돌출부(34)가 형성되도록 해, 상기 압착튜브관(50)의 높이와 함께 이중의 응축수 침투방지구조를 갖게되어 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 압착튜브관(50)은 케이싱(11)의 연소공간부에 내벽을 따라 밀착되게 결합시킴으로써, 연소 공간부의 온도를 낮추어 질소산화물 및 일산화탄소의 발생을 더욱 억제하도록 하였다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 - 열교환기 11 - 케이싱
12 - 상부덮개 20 - 버너부
30 - 염공부 31 - 염공
32 - 전면판 33 - 측판
34 - 유입방지 돌출부 40 - 삽입통로
50 - 압착튜브관 51 - 압착면

Claims (10)

  1. 열교환기(10)의 케이싱(11) 상부로, 버너부(20)가 구비된 상부덮개(12)가 결합되고,
    상기 버너부(20)는 삽입통로(40)와 염공부(30)가 요철형상을 갖고 나열되게 연속 형성되며, 이 삽입통로(40)로 순환유체가 이동하는 압착튜브관(50)이 결합 고정되어 구성된 것에 있어서,
    상기 염공부(30)는 상부덮개(12)에 조립되며, 압착튜브관(50)은 케이싱(11)에 형성되어, 상부덮개(12)와 케이싱(11) 결합 시에 압착튜브관(50)이 삽입통로(40)내에 위치되도록 결합됨을 특징으로 한 예혼합 연소버너의 냉각장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 염공부(30)는, 몸체 하부로 절곡 형성되어 염공(31)이 배열된 전면판(32)과, 이 전면판(32) 양측에서 절개된 측판(33) 하부의 끝단을 내측으로 절곡시켜 전면판(32)을 고정시켜 구성됨을 특징으로 한 예혼합 연소버너의 냉각장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 압착튜브관(50)은, 몸체 양측으로 염공부(30)의 측면과 넓은 면적을 갖고 밀착되게 압착면(51)이 형성되며, 몸체 상하부는 호 형상을 갖는 장공형상으로 성형되어 케이싱(11)에 상단부에 관통되게 형성됨을 특징으로 한 예혼합 연소버너의 냉각장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 압착튜브관(50)은, 삽입통로(40)에 결합 고정된 상태에서 염공부(30)의 끝단보다 몸체 하부가 연장되어 돌출되게 성형됨을 특징으로 한 예혼합 연소버너의 냉각장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 염공부(30)는, 몸체 좌,우 측판(33)의 끝단부로 유입방지돌출부(34)가 형성됨을 특징으로 한 예혼합 연소버너의 냉각장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 압착튜브관(50)은, 열교환기(10)의 케이싱(11) 내벽면을 따라 다수개 관통되어 성형됨을 특징으로 한 예혼합 연소버너의 냉각장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 압착튜브관(50)은, 열교환기(10)의 유체 공급부와 배출부에 연결되어 순환유체가 순환됨을 특징으로 한 예혼합 연소버너의 냉각장치.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 압착튜브관(50)의 단축폭은 버너부(20)의 삽입통로(40) 폭보다 크지 않게 성형됨을 특징으로 한 예혼합 연소버너의 냉각장치.
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