KR101265515B1 - 조합형 염공부 및 그 조합형 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너 - Google Patents

조합형 염공부 및 그 조합형 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너 Download PDF

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Abstract

공기와 가스가 혼합되는 예혼합가스실과 상기 예혼합가스실로부터 이송되는 가스를 분출하여 화염을 형성하는 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너에 있어서, 염공부는, 2가지 이상의 염공홀이 가로방향길이를 따라 배열되는 제1 염공 플레이트와, 제1 염공 플레이트의 가로방향 및 세로방향 길이와 같고, 2가지 이상의 염공홀이 가로방향 길이를 따라 배열되는 동시에 제1염공 플레이트의 염공홀과는 그 배열순서가 다른 제2 염공플레이트와, 제1염공 플레이트와 제2염공 플레이트의 가로방향길이와 동일한 가로방향 길이를 갖는 동시에 세로방향 길이는 상이한 가이드 플레이트를 포함하며, 세로방향은 예혼합가스가 이동하는 방향인 상하방향이고, 제1염공 플레이트, 제2염공 플레이트 및 가이드 플레이트 중 하나 이상이 병렬방향 중첩 조합에 의해 염공부에서 염공홀의 표면 형상, 입체 형상, 염공홀의 전체 배열 패턴이 결정되며, 병렬방향은 가로방향 및 세로방향 모두에 대해 동시 직각이 되는 방향이다.

Description

조합형 염공부 및 그 조합형 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너{FLAME HOLE PORTION AND PREMIXED COMBUSTION GAS BURNER HAVING THE SAME}
본 발명은 다수의 염공 플레이트를 결합하여 이루어지는 염공부 및 그 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너에 관한 것으로서, 특히, 2가지 이상의 염공 플레이트 및 가이드 플레이트를 조합하여 염공 형상을 제조과정 또는 메인터너스 과정에서 용이하게 변경할 수 있는 조합형 염공 플레이트로 이루어진 염공부와 그 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너에 관한 것이다.
가스를 연소시켜서 고온을 얻는 장치로는 1855년 독일의 R.W. 분젠에 의해 발명된 이래 각종 가스버너의 기본이 되는 분젠식 가스버너가 있다. 이 분젠식 가스버너는 관으로 유도한 가스를 금속제 원통의 작은 구멍에서 분출시켜, 그 부근의 압력이 내려가는 것을 이용해 공기구멍에서 공기를 흡수하여 가스를 혼합하는 방식이며, 상단에 점화가 발생하면 가스는 연소되고, 흔히 사용하는 연료인 도시가스의 경우, 공기를 빨아들이면 불꽃은 빛나는 청록색 원뿔형을 중심으로 바깥쪽에 암청색, 또 그 바깥쪽에 담청색의 부분이 발생한다.
불꽃의 안쪽은 공기와 혼합된 가스가 연소해서 일산화탄소, 수소, 이산화탄소, 수증기 등의 혼합물이 되며, 환원성 불꽃으로 온도는 아래쪽에서 300℃, 앞 끝쪽에서 1,500℃이다. 불꽃의 바깥쪽은 수소나 일산화탄소가 주위의 공기와 반응하고 연소하여 이산화탄소와 수증기가 될 때 산화작용을 나타내는 산화성불꽃으로 온도가 높아 앞 끝쪽 가까이에서는 1,900~2,400℃에 이른다.
분젠식 버너는 화염의 안정성이 우수하고 역화가 발생할 위험성이 상대적으로 적다는 장점 때문에 현재까지도 가정용 보일러에 가스 출구부분이 슬릿형상인 버너로서 채용되어 왔다. 그러나 분젠식 버너는 구조적으로 공기비에 따라서 여전히 역화가능성이 존재하고, 버너의 화염이 길고 화염온도가 높을 뿐만 아니라, 연소에 필요한 공기량이 이론 공기량보다 훨씬 더 많은 양의 과잉공기 상태를 요구하는 예혼합 화염(Premixed Flame)을 형성하기 때문에 고온의 배기가스 배출로 인한 열손실량과 공해물질(NOx 및 CO 등)의 배출량이 많아서 가스 연소 기기의 효율 극대화와 공해물질을 저감화 등을 기하는 데에는 한계를 갖고 있다. 따라서 최근에는 NOx 발생이 적은 희박 예혼합 화염을 형성하는 버너와 혼용하여 사용함으로써 질소산화물의 발생을 현저히 줄이는 기술이 개발되어 있다.
이와 같은 분젠식 버너의 단점을 극복하기 위한 방식으로 예혼합 가스 연소 버너가 있다. 예혼합 가스 연소 버너는 분젠식 버너에 비해 화염의 길이가 상대적으로 짧고 열손실량도 적어 연소기기의 효율극대화는 물론 공해물질도 줄일 수 있는 장점이 있다.
이러한 예혼합 가스 연소 버너에서 사용하는 염공부는 예혼합가스의 분출통로이면서 최종적으로는 화염을 형성하는 염공이 배열된 장치이다. 도 1은 예혼합 가스 연소 버너에서 전형적으로 염공부(6)가 위치하는 형태를 예시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 예혼합 가스 연소 버너에서는 공기를 흡입하는 공기흡입구(1)와 가스를 흡입하는 가스흡입구(2)가 형성되어 있으며, 이들 공기흡입구(1)와 가스흡입구(2)는 흡기관(3)으로 합류된다. 그리고, 공기는 송풍팬(4)의 흡입력에 의해 흡입되고, 가스는 가스압력 자체와 역시 송풍팬(4)의 흡입력으로 각각 흡입된다. 이와 같이 흡인된 공기와 가스는 송풍팬(4)을 지나면서 혼합되어 예혼합기실(5)에 연료공기 혼합기체로서 저장된다. 도 1에 도시한 바와 같이 염공부(6)는 예혼합기실(5) 위에 배치되어 예혼합기실(5)에 저장된 예혼합기를 염공홀을 통해 배출하면서 화염을 형성하게 된다.
화염은 염공부(6)의 염공의 표면 형상 뿐만 아니라 그 입체적인 염공 내부구조에 따라서 다양하게 나타날 수 있으며, 이 화염의 크기, 모양 등의 형상에 따라서 예혼합 가스 연소 버너의 전체 화염 모양이 정해지고, 그에 따라서 용도의 범위, 연소부하범위 등도 정해질 수 있다.
그 용도에 따라서 염공의 형상을 결정하기 위해서는 염공부(6)를 형성하는 염공 플레이트를 이용하게 된다. 이러한 염공 플레이트의 재질로는 스테인레스, 메탈 화이버, 세라믹 등이 사용된다. 스테인레스의 재질을 사용할 때는 스테인레스를 타공한 스테인레스 타공판의 형태로 염공 플레이트가 제조되며, 이 경우 염공형상이 단순하고, 소음에 취약하며 연소부하의 범위가 좁은 단점이 있다. 즉, 스테인레스 타공판을 재질로 사용하는 염공 플레이트의 경우 그 염공형상이 단순하여 염공부의 전체화염이 가운데만 지나치게 크게 되는 등의 화염 치우침의 현상이 발생하여 염공부 전체로 화염이 고르게 분포하지 못하고, 이에 따른 소음도 크며, 연소부하범위가 좁아져 결과적으로 연소특성이 저하된다.
메탈화이버 또는 세라믹을 이용한 염공 플레이트의 경우 염공형상을 다양화할 수 있으나 제작경비가 많이 소요되어 생산원가가 높아지는 단점이 있다.
더욱이 한번 성형된 종류의 염공 플레이트는 오로지 일정한 염공형상만을 갖는 염공부를 생산할 수 밖에 없어 그 염공부의 염공 형상이나 배열을 변경할 수 없다. 즉, 다른 염공형상 및 배열을 위해서는 다른 염공 플레이트를 성형할 수 밖에 없어 제조과정에서 염공부를 다양화하는데 어려움이 많고 제조 디자인의 경직성을 초래하며, 새로운 용도의 염공부를 생산하기 위해서는 추가의 염공 플레이트를 디자인하여야 하므로 그 만큼 시간과 비용도 추가된다.
본 발명은 이와 같이 종래 예혼합 가스 연소 버너에서 염공부의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 특히 연소소음을 방지하고, 연소특성을 높이를 수 있으면서도 제조비용이 낮은 염공부와, 그 염공부를 갖는 갖는 예혼합기 가스 연소 버너를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 염공부의 염공의 형상을 추가 염공 플레이트의 성형없이 기본적인 염공 플레이트 만으로도 다양하게 구성할 수 있는 조합형 염공부 및 이 염공부를 갖춘 예혼합기 가스 연소 버너를 제공하는 것이다.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1구성특징은, 공기와 가스가 혼합되는 예혼합가스실과 상기 예혼합가스실로부터 이송되는 가스를 분출하여 화염을 형성하는 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너로서, 상기 염공부는, 2가지 이상의 염공홀이 가로방향 길이를 따라 배열되는 제1 염공 플레이트와, 상기 제1 염공 플레이트의 가로방향 및 세로방향 길이와 같고, 2가지 이상의 염공홀이 가로방향 길이를 따라 배열되는 동시에 상기 제1염공 플레이트의 염공홀과는 그 배열순서가 다른 제2염공 플레이트와, 상기 제1염공 플레이트와 상기 제2염공 플레이트의 가로방향 길이와 동일한 가로방향 길이를 갖는 동시에 세로방향 길이는 상이한 가이드 플레이트를 포함하며, 상기 세로방향은 예혼합가스가 이동하는 방향인 상하방향이고, 상기 제1염공 플레이트, 상기 제2염공 플레이트 및 상기 가이드 플레이트 중 하나 이상이 병렬방향 중첩 조합에 의해 염공부에서 염공홀의 표면 형상, 입체 형상, 염공홀의 전체 배열 패턴이 결정되며, 상기 병렬방향은 상기 가로방향 및 상기 세로방향 모두에 대해 동시 직각이 되는 방향이다.
바람직하게는, 상기 2가지 이상의 염공홀 중 하나는 예혼합 가스가 이동하는 방향인 상기 상하방향으로 볼 때 일부구간의 폭이 좁은 협관부와 양옆으로 확대된 확관부를 갖는 제1염공홀이고, 나머지 다른 하나는 상하방향으로 전구간의 폭이 일정한 협관부를 갖는 제2염공홀이다.
바람직하게는, 상기 제1염공홀의 확관부의 폭은 상기 협관부의 폭에 비해 1.5배 내지 3배 크다.
바람직하게는, 상기 제1염공홀의 협관부는 혼합가스가 이동하는 방향인 상기 상하방향으로 볼 때 입구측에 위치하고, 상기 확관부는 출구측에 위치한다.
바람직하게는, 상기 병렬 방향 중첩조합은 가이드 플레이트, 제1염공 플레이트, 가이드 플레이트, 제2염공 플레이트 순으로된 1조의 조합이 반복배열되는 중첩 조합을 포함한다.
바람직하게는, 상기 병렬 방향 중첩조합은 가이드 플레이트, 제1염공 플레이트, 제2염공 플레이트 순으로된 1조의 조합이 반복배열되는 중첩 조합을 포함한다.
바람직하게는, 상기 병렬 방향 중첩조합은 가이드 플레이트, 제1염공 플레이트, 제2염공 플레이트, 제1염공 플레이트 순으로된 1조의 조합이 반복 배열되는 중첩 조합을 포함한다.
바람직하게는, 상기 가이드 플레이트의 세로방향 길이는 혼합기가 이동하는 방향인 상기 제1염공 플레이트 또는 제2염공 플레이트에 형성되는 염공홀의 상하방향 길이 보다 작은 설계값을 가지고 있어, 상기 예혼합 가스실로부터 혼합기가 상승하여 상기 가이드 플레이트 하단에 도달하면 상기 병렬방향 양측으로 가스의 흐름이 변경되어 상기 제1염공 플레이트의 염공홀과 상기 제2염공 플레이트의 염공홀로 유입된다.
바람직하게는, 상기 병렬방향 중첩조합에는 상기 제1염공 플레이트와 상기 제2염공 플레이트와는 다른 염공홀 모양 또는 다른 염공홀 배열을 갖는 한가지 이상의 염공플레이트가 포함된다.
바람직하게는, 상기 제1염공 플레이트, 상기 제2염공 플레이트 및 상기 가이드 플레이트의 재질은 스테인레스와 같이 열에 잘 견디며 녹이 발생되지 않는 재질이 선택된다.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제2구성특징은 공기와 가스가 혼합되는 예혼합가스실과 상기 예혼합가스실로부터 이송되는 가스를 분출하여 화염을 형성하는 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너에서 사용되는 염공부로서,
상기 염공부는, 2가지 이상의 염공홀이 가로방향길이를 따라 배열되는 제1 염공 플레이트와, 상기 제1 염공 플레이트의 가로방향 및 세로방향 길이와 같고, 2가지 이상의 염공홀이 가로방향 길이를 따라 배열되는 동시에 상기 제1염공 플레이트의 염공홀과는 그 배열순서가 다른 제2 염공플레이트와, 상기 제1염공 플레이트와 상기 제2염공 플레이트의 가로방향길이와 동일한 가로방향 길이를 갖는 동시에 세로방향 길이는 상이한 가이드 플레이트를 포함하며, 상기 세로방향은 예혼합 가스가 이동하는 방향인 상하방향이고, 상기 제1염공 플레이트, 상기 제2염공 플레이트 및 상기 가이드 플레이트 중 하나 이상이 병렬방향 중첩 조합에 의해 염공부에서 염공홀의 표면 형상, 입체 형상, 염공홀의 전체 배열 패턴이 결정되며, 상기 병렬방향은 상기 가로방향 및 상기 세로방향 모두에 대해 동시 직각이 되는 방향이다.
이상과 같은 구성특징을 통해 본 발명은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 기본이 되는 염공 플레이트의 종류를 2가지 이상으로 하고, 가이드 플레이트와 함께 다양한 형태의 조합을 이룰 수 있어, 염공부의 염공홀의 형상을 화염이 형성되는 출구측의 표면 모양에서 다양화할 수 있을 뿐만 아니라, 혼합 가스의 통로가 되는 염공홀 내부의 형상에서도 변경할 수 있는 이점이 있다. 이에 따라서, 별도의 염공부의 성형틀의 제조없이도 제조과정이나 메인터넌스 과정에서 기본적인 염공 플레이트 만으로 다양한 조합으로 다양한 염공부를 제공할 수 있어, 전체적으로 예혼합 가스 연소 버너의 사용 범위를 저렴한 비용으로 확대할 수 있고, 디자인의 용이성을 제공할 수 있다.
둘째, 염공부에서 개별적 염공홀의 다양한 입체적, 표면적 염공 모양과, 그 염공홀의 다양한 배열을 제공할 수 있어, 예혼합 가스연소 버너에서 화염의 안정성및 연소소음을 손쉽게 방지할 수 있다. 즉, 보다 구체적으로는 제1염공홀에 확관부를 형성하여 입체적 모양의 변화를 통해 혼합가스의 유로가 되는 협관부 에서 확관부로 급격히 유로의 단면적을 확장하고, 이 확장된 확관부에서 와류를 형성할 수 있다. 이 경우, 보염특성이 양호하여 출력이 크거나 공기비가 큰 운전조건에서 화염이 비산(飛散)되는 현상을 억제할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상대적으로 출구면적이 큰 제1염공홀과 상대적으로 작은 출구면적을 가진 제2염공홀을 교차 배치하여 작은 크기의 제2염공홀에서 형성되는 화염이 파일럿 화염의 특성을 갖추도록 하여 화염의 안정성을 좋게 하고, 연소소음을 방지하도록 할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 저렴한 스테인레스 재질을 사용하여도 다양한 염공 모양 및 배열을 통해 충분히 연소소음 억제와 화염의 안정성을 확보할 수 있으므로, 이 경우 만으로도 비용면에서도 큰 이점이 있다.
도 1은 통상적인 예혼합 가스 연소 버너에서 염공부의 배치를 보여주는 개략 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예로서, 예혼합 가스 연소 버너의 염공부를 구성하는 염공 플레이트와 가이드 플레이트를 각각 나타낸 정면도.
도 3은 염공 플레이트에 형성된 제1염공홀의 형태와 염공홀에 흐르는 혼합가스의 와류현상을 나타낸 개략 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예로서 염공 플레이트와 가이드 플레이트의 병렬방향 중첩 조합을 나타낸 개략 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 일실시예로서, 염공 플레이트와 가이드 플레이트의 일조합예로 완성된 염공부의 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 염공 플레이트와 가이드 플레이트의 특정 조합예를 통해 염공부에서 혼합가스의 유동 상태를 예시하는 도면으로서, (a)는 염공부의 일부 평면도, (b)는 그 측단면도, (c)는 그 밑면도, (d)는 그 우측면도를 각각 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예로서, 염공 플레이트와 가이드 플레이트의 또 다른 조합예를 보여주는 염공부의 측면도.
도 8은 본 발명에 따른 일실시예로서, 염공 플레이트와 가이드 플레이트의 또 다른 일조합예로 완성된 염공부의 평면도.
도 9는 본 발명의 일실시예로서, 염공 플레이트와 가이드 플레이트의 또 다른 조합예를 보여주는 염공부의 측면도.
도 10은 본 발명에 따른 일실시예로서, 염공 플레이트와 가이드 플레이트의 또 다른 일조합예로 완성된 염공부의 평면도.
다음에 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예로서, 예혼합 가스 연소 버너의 염공부를 구성하는 염공 플레이트와 가이드 플레이트를 각각 나타낸 정면도로서, 부호 8a는 제1염공 플레이트, 부호 8b는 제2염공 플레이트, 부호 9는 가이드 플레이트를 각각 나타낸다. 각 플레이트의 재질은 스테인레스로 이루어지며, 필요에 따라서 열에 견디고 녹이 슬지 않는 다른 재질로 사용할 수도 있다.
제1염공 플레이트(8a)에는 도면(도 2)을 기준으로 볼 때 좌측으로 부터 제1염공홀(10)과 제2염공홀(11)의 순으로 교호로 반복 배치된다. 제1염공홀(10)과 제2염공홀(11)은 예를들면 피어싱 공정으로 형성할 수 있으며, 물론 이 공정을 통해 제1염공홀(10) 또는 제2염공홀(11)과는 다른 다양한 모양의 염공홀을 형성할 수 있다.
제1염공홀(10)은 혼합가스의 출구가 되는 상단(81) 측 부근에서 폭이 넓은 확관부(17)(도 3 참조)와 혼합가스의 입구가 되는 하단(82) 측 부근에서 상대적으로 확관부의 폭보다 좁은 협관부(18)(도 3 참조)를 포함한다. 이에 대해 제2염공홀(11)은 입구측에서 출구측에 이르는 전체의 폭이 일정한 협관부만으로 이루어진다.
제1염공홀(10)이 확관부(17)를 갖는 이유는 염공홀의 표면 모양(즉, 염공부 상단에 표현되는 염공홀의 모양)을 다양화하기 위한 이유도 있고, 도 3에 도시한 바와 같이 입체적 모양의 변화를 통해 혼합가스의 유로가 되는 협관부(18) 에서 확관부(17)로 급격히 유로의 단면적을 확장하여 이 확장된 확관부(17)에서 와류를 형성하기 위한 이유도 있다. 이와 같이 와류가 형성될 경우 보염특성이 양호하여 출력이 크거나 공기비가 큰 운전조건에서 화염이 비산(飛散)되는 현상을 억제할 수 있다. 또한, 상대적으로 출구면적이 큰 제1염공홀(10)과 상대적으로 작은 출구면적을 가진 제2염공홀(11)을 교차 배치하여 작은 크기의 제2염공홀(11)에서 형성되는 화염이 파일럿 화염의 특성을 갖추도록 하여 화염의 안정성을 좋게 하고, 연소소음을 방지하도록 할 수 있다.
제1염공 플레이트(8a)는 다른 개체(예를들면, 제2염공 플레이트(8b) 또는 가이드 플레이트(9) 등)와 연결하기 위한 체결공(12, 13)을 가지고 있으며, 필요에 따라서 그 개수는 적절히 정할 수 있다.
제2염공 플레이트(8b)도 동일한 형태의 제1염공홀(10)과 제2염공홀(11)을 포함하지만, 염공홀이 좌측부터 제2염공홀(11), 제1염공홀(10) 순으로 교호로 배열되며, 이것은 제1염공 플레이트(8a)와는 반대되는 염공홀의 배열이 된다. 즉, 제1염공 플레이트(8a)와 제2염공플레이트(8b)를 마주 보도록 하였을 때 서로 마주 보는 염공홀의 종류는 서로 다르다.
제2염공 플레이트(8b)의 가로방향 길이와 세로방향 길이(즉 상단(83)에서 하단(84)까지의 길이)는 제1염공 플레이트(8a)의 대응 길이와 같다.
역시 제2염공 플레이트(8a)도 다른 개체(예를들면 제1염공 플레이트(8a) 또는 가이드 플레이트(9) 등)와 연결하기 위한 대응 체결공(12a, 13a)을 가지고 있으며, 필요에 따라서 그 개수는 적절히 정할 수 있다.
가이드 플레이트(9)는 다른 개체와의 결합을 위한 대응 체결공(14, 15)만을 가지고 있으며, 가로방향(도면을 기준으로 좌우방향)의 길이는 제1염공 플레이트(8a) 및 제2염공 플레이트(8b)의 가로 길이와 동일하지만 세로방향(도면을 기준으로 상하방향)의 길이, 즉 하단(92)에서 상단(91)까지의 길이는 제1염공 플레이트(8a) 및 제2염공 플레이트(8b)의 세로길이 보다는 작다.
이와 같이 가이드 플레이트(9)의 세로길이를 상대적으로 염공 플레이트의 세로길이 보다 작게 한 이유는 제1염공홀(10)과 제2염공홀(11)의 입구측 통로를 형성하기 위해서이다. 즉, 도 4를 참조하면, 도면을 기준으로 좌측으로부터 가이드 플레이트(9), 제1염공 플레이트(8a), 가이드 플레이트(9), 제2염공 플레이트(8) 순으로 배열된 각 플레이트들이 배열된 것을 볼 수 있다. 각 플레이트들은 모두 체결공(12, 13, 12a, 13a, 14, 15)을 통해 상단(81, 91, 83)(도 2 참조)을 기준으로 일평면을 이루도록 고정 정렬되어 있으므로, 상대적으로 세로 길이가 작은 가이드 플레이트(9)의 하단(92)은 허공에 떠있는 형태가 된다. 이 가이드 플레이트(9)의 하단 아래의 공간을 통해 예혼합기실(5)(도 1 참조)로부터 혼합가스가 상승하여 흘러와 가이드 플레이트(9)의 하단(92) 천장에 이르면 혼합가스는 좌우방향(도 4를 기준으로 볼 때, 이 방향은 각 플레이트가 병렬로 적층되는 방향이므로 이하 "병렬방향"이라 함)으로 흘러 바로 옆의 제1염공 플레이트(8a) 또는 제2염공 플레이트 각각의 제1염공홀(10) 또는 제2염공홀(11)의 입구측으로 들어간다. 즉, 가이드 플레이트(9)의 하단(92) 아래에 공간이 없으면 가이드 플레이트(9)가 제1염공홀(10) 또는 제2염공홀(11)의 입구측을 폐쇄하기 때문에 가이드 플레이트(9)의 세로방향 길이가 짧아야 한다. 그리고 이 가이드 플레이트(9)의 세로방향 길이는 최소한 제1염공홀(10) 또는 제2염공홀(11)의 상하방향(혼합가스가 상승하는 방향)의 길이 보다는 작아야만 제1염공홀(10)과 제2염공홀(11)의 입구가 가이드 플레이트(9)에 의해 폐쇄되지 않는 것을 알 수 있다. 따라서 가이드 플레이트(9)의 세로방향 길이는 염공홀들의 길이 치수 보다는 작게 설계되며, 그 치수는 예혼합 가스 연소 버너의 용도에 따라서 적당히 결정된다. 이에 따라서, 염공홀 하단부는 염공부 전체의 염공홀이 서로 연결되어 유체흐름의 안정을 부여하는 정류판(整流板) 역할을 하게 된다.
도 6은 가이드 플레이트(9), 제1염공 플레이트(8a), 가이드 플레이트(9), 제2염공 플레이트(8b)가 열거순으로 1조를 이룬 단일 조합체에서 혼합가스의 이동 경로를 도시한 도면으로서, (a)는 염공부의 일부 평면도, (b)는 그 측단면도, (c)는 그 밑면도, (d)는 그 우측면도를 각각 나타낸 도면이다.
예혼합기실(5)(도 1 참조)로부터 나온 혼합가스는 상승하다가 가이드 플레이트(9)의 하단(92)을 만나면 병렬방향(즉 도 6의 (d)를 기준으로 할 때 좌우 방향)으로 갈라지면서 염공홀 속으로 유입된다. 도 6의 (d)를 참조하면 가운데 2개의 화살표 경로로 표시된 부분이 혼합가스가 예혼합기실(5)로부터 나와 상승하면서 도면을 기준으로 왼쪽화살표는 가이드 플레이트(9)의 하단(92)에서 좌측으로 90도 꺽어지고, 오른쪽 화살표는 우측으로 90도 꺽어져서 각각 염공홀로 유입되는 것을 확인할 수 있다. 이 때 좌측으로 혼합가스가 유입되는 염공홀을 제1염공홀(10)이라 하면 도 6의 플레이트 조합으로 볼 때, 우측으로 혼합가스가 유입되는 염공홀은 제2염공홀(11)이 된다. 물론 그 반대도 성립한다. 도 6의 (c)는 가이드 플레이트(9)의 하단(92)으로 유입되는 혼합가스의 모습을 염공부 하단부에서 보여주는 도면이다.
도 6의 (b) 및 (d)에서 확인하는 바와같이, 각 염공홀로 유입된 혼합가스는 제1염공홀(10) 및 제2염공홀(11) 내를 타고 올라가 결국에는 염공홀 상단으로 분출된다. 도 6의 (a)는 제1염공 플레이트(8a) 및 제2염공 플레이트(8b)의 상단에서 각 제1염공홀(10) 및 제2염공홀(11)로 분출되는 혼합가스의 모습을 나타낸다.
다음에, 본 발명의 일실시예에 따라서 각 플레이트를 조합하여 이루어지는 염공부의 구성예를 설명한다. 본 발명에 따른 염공 플레이트와 가이드 플레이트를 조합하여 염공부(6)에서 다양한 형태의 염공홀 모양 및 배열을 실현할 수 있다.
다시, 도 4를 참조한다. 도 4는 본 발명에 따른 일실시예로서 염공 플레이트와 가이드 플레이트의 병렬방향 중첩 조합을 나타낸 개략 측면도이며, 도면을 볼 때, 왼쪽부터, 가이드 플레이트(9), 제1염공 플레이트(8a), 가이드 플레이트(9), 제2염공 플레이트(8b)가 열거순으로 1조를 이루어 병렬방향으로 적층되면서 여러 조합이 반복되는 패턴을 나타낸다.
도 4의 조합으로 플레이트가 조합될 경우 염공부(6) 표면에 외관상 표현되는 염공의 개별모양 및 염공 배열 패턴은 도 5에 도시한 바와 같이 된다. 즉, 각 염공의 모양은 서로 이격되어 있으며, 제1염공홀(10)과 제2염공홀(11)이 상호간 앞뒤, 양옆으로 다른 종류가 포위하는 규칙적인 모양이 된다. 염공홀들의 입체적인 모양 및 그 배열은 염공부의 일부이긴 하지만 도 6의 (b) 및 (d)를 참조하면 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 또 다른 일실시예로서 염공 플레이트와 가이드 플레이트의 병렬방향 중첩 조합을 나타낸 개략 측면도이며, 도면을 기준으로 볼 때, 왼쪽부터, 가이드 플레이트(9), 제1염공 플레이트(8a), 제2염공 플레이트(8b)가 열거순으로 1조를 이루어 병렬방향으로 적층되면서 여러 조합이 반복되는 패턴을 나타낸다.
도 7의 조합으로 플레이트가 조합될 경우 염공부(6) 표면에 외관상 표현되는 염공의 개별모양 및 염공 배열 패턴은 도 8에 도시한 바와 같이 된다. 즉, 각 염공의 모양은 제1염공홀(10)과 제2염공홀(11)이 1조로 결합되어 한글 모음 "ㅗ" 자형상을 한 염공이 규칙적으로 배열된 모양이 된다.
도 9은 본 발명에 따른 또 다른 일실시예로서 염공 플레이트와 가이드 플레이트의 병렬방향 중첩 조합을 나타낸 개략 측면도이며, 도면을 기준으로 볼 때, 왼쪽부터, 가이드 플레이트(9), 제1염공 플레이트(8a), 제2염공 플레이트(8b), 제1염공 플레이트(8a)가 열거순으로 1조를 이루어 병렬방향으로 적층되면서 여러 조합이 반복되는 패턴을 나타낸다.
도 9의 조합으로 플레이트가 조합될 경우 염공부(6) 표면에 외관상 표현되는 염공의 개별모양 및 염공 배열 패턴은 도 10에 도시한 바와 같이 된다. 즉, 각 염공의 모양은 제1염공홀(10) 2개와 제2염공홀(11) 하나가 제1조를 이룬 한문 공(工)자 모양과 제1염공홀(10) 하나와 제2염공홀(11) 하나가 1조로를 이룬 십자형 모양 "十" 이 번갈아가면서 교호로 배열된 모양이 된다.
이와 같이 염공 플레이트와 가이드 플레이트의 조합형태에 따라서 다양한 형태의 염공 배열 및 개별 염공홀의 표면적, 입체적 모양이 형성되는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 당분야의 통상의 기술자에 의해 여러 가지 변경 및 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들면, 조합으로 사용되는 플레이트의 종류는 상기 실시예에서는 2가지이지만, 3가지 이상을 사용하여도 본 발명의 기술적 사상을 실현할 수 있음은 자명한 것이다. 역시 상기 실시예에서는 각 염공 플레이트의 염공홀의 모양은 2가지가 반복된 배열패턴이지만, 3가지 이상의 염공홀이 규칙과 불규칙을 반복하는 패턴으로 구성할 수도 있다. 그 밖에도 플레이트의 조합도 상기 실시예 이외에도 예를들면 가이드 플레이트, 제1염공 플레이트, 제1염공플레이트, 제2염공플레이트, 제2염공플레이트, 가이드 플레이트의 열거순으로 된 1조를 반복하는 패턴 등과 같이 여러 가지 다양한 조합이 그 용도에 따라 실현 가능하다. 즉, 본 발명의 요지는 일정한 기본 플레이트를 이용하여 여러 가지 조합을 이루어 제조과정 또는 메인터넌스 과정에서 다양한 형태의 염공을 형성할 수 있는 염공부 또는 이 염공부를 이용한 예혼합기 연소버너를 제공하는 것으로서, 상기 언급한 변형예와 그 밖에도 명백히 예상할 수 있는 다양한 변형 및 변경예는 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1. 공기흡입구, 2. 가스흡입구, 3. 흡기관, 4. 송풍팬,
5. 예혼합기실, 6. 염공부, 7. 화염, 8a. 제1염공 플레이트,
8b. 제2염공 플레이트, 9. 가이드 플레이트,
10. 제1염공홀, 11. 제2염공홀,
12. 13, 12a, 13a, 14, 15. 체결공
16. 화염, 17. 확관부, 18. 협관부, 19. 혼합가스의 와류
81. 제1염공 플레이트의 상단, 82. 제2염공 플레이트의 하단,
83. 제2염공 플레이트의 상단, 84. 제2염공 플레이트의 하단
91. 가이드 플레이트의 하단, 92. 가이드 플레이트의 상단

Claims (11)

  1. 공기와 가스가 혼합되는 예혼합가스실과 상기 예혼합가스실로부터 이송되는 가스를 분출하여 화염을 형성하는 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너에 있어서,
    상기 염공부는, 2가지 이상의 염공홀이 가로방향 길이를 따라 배열되는 제1 염공 플레이트와, 상기 제1 염공 플레이트의 가로방향 및 세로방향 길이와 같고, 2가지 이상의 염공홀이 가로방향 길이를 따라 배열되는 동시에 상기 제1염공 플레이트의 염공홀과는 그 배열순서가 다른 제2염공 플레이트와, 상기 제1염공 플레이트와 상기 제2염공 플레이트의 가로방향 길이와 동일한 가로방향 길이를 갖는 동시에 세로방향 길이는 상이한 가이드 플레이트를 포함하며,
    상기 세로방향은 예혼합가스가 이동하는 방향인 상하방향이고, 상기 제1염공 플레이트, 상기 제2염공 플레이트 및 상기 가이드 플레이트 중 하나 이상이 병렬방향 중첩 조합에 의해 염공부에서 염공홀의 표면 형상, 입체 형상, 염공홀의 전체 배열 패턴이 결정되며, 상기 병렬방향은 상기 가로방향 및 상기 세로방향 모두에 대해 동시 직각이 되는 방향인 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2가지 이상의 염공홀 중 하나는 예혼합 가스가 이동하는 방향인 상기 상하방향으로 볼 때 일부구간의 폭이 좁은 협관부와 양옆으로 확대된 확관부를 갖는 제1염공홀이고, 나머지 다른 하나는 상하방향으로 전구간의 폭이 일정한 협관부를 갖는 제2염공홀인 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1염공홀의 확관부의 폭은 상기 협관부의 폭에 비해 1.5배 내지 3배 큰 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1염공홀의 협관부는 혼합가스가 이동하는 방향인 상기 상하방향으로 볼 때 입구측에 위치하고, 상기 확관부는 출구측에 위치하는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 병렬 방향 중첩조합은 가이드 플레이트, 제1염공 플레이트, 가이드 플레이트, 제2염공 플레이트 순으로된 1조의 조합이 반복배열되는 중첩 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 병렬 방향 중첩조합은 가이드 플레이트, 제1염공 플레이트, 제2염공 플레이트 순으로된 1조의 조합이 반복배열되는 중첩 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 병렬 방향 중첩조합은 가이드 플레이트, 제1염공 플레이트, 제2염공 플레이트, 제1염공 플레이트 순으로된 1조의 조합이 반복 배열되는 중첩 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가이드 플레이트의 세로방향 길이는 혼합기가 이동하는 방향인 상기 제1염공 플레이트 또는 제2염공 플레이트에 형성되는 염공홀의 상하방향 길이 보다 작은 설계값을 가지고 있어, 상기 예혼합 가스실로부터 혼합기가 상승하여 상기 가이드 플레이트 하단에 도달하면 상기 병렬방향 양측으로 가스의 흐름이 변경되어 상기 제1염공 플레이트의 염공홀과 상기 제2염공 플레이트의 염공홀로 유입되는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 병렬방향 중첩조합에는 상기 제1염공 플레이트와 상기 제2염공 플레이트와는 다른 염공홀 모양 또는 다른 염공홀 배열을 갖는 한가지 이상의 염공플레이트가 포함되는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1염공 플레이트, 상기 제2염공 플레이트 및 상기 가이드 플레이트의 재질은 스테인레스로 구성되는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
  11. 공기와 가스가 혼합되는 예혼합가스실과 상기 예혼합가스실로부터 이송되는 가스를 분출하여 화염을 형성하는 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너에서 사용되는 염공부에 있어서,
    상기 염공부는, 2가지 이상의 염공홀이 가로방향길이를 따라 배열되는 제1 염공 플레이트와, 상기 제1 염공 플레이트의 가로방향 및 세로방향 길이와 같고, 2가지 이상의 염공홀이 가로방향 길이를 따라 배열되는 동시에 상기 제1염공 플레이트의 염공홀과는 그 배열순서가 다른 제2 염공플레이트와, 상기 제1염공 플레이트와 상기 제2염공 플레이트의 가로방향길이와 동일한 가로방향 길이를 갖는 동시에 세로방향 길이는 상이한 가이드 플레이트를 포함하며,
    상기 세로방향은 예혼합 가스가 이동하는 방향인 상하방향이고, 상기 제1염공 플레이트, 상기 제2염공 플레이트 및 상기 가이드 플레이트 중 하나 이상이 병렬방향 중첩 조합에 의해 염공부에서 염공홀의 표면 형상, 입체 형상, 염공홀의 전체 배열 패턴이 결정되며, 상기 병렬방향은 상기 가로방향 및 상기 세로방향 모두에 대해 동시 직각이 되는 방향인 것을 특징으로 염공부.
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