KR101299029B1 - 역화방지기구를 구비한 버너 - Google Patents

역화방지기구를 구비한 버너 Download PDF

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KR101299029B1 KR1020120002988A KR20120002988A KR101299029B1 KR 101299029 B1 KR101299029 B1 KR 101299029B1 KR 1020120002988 A KR1020120002988 A KR 1020120002988A KR 20120002988 A KR20120002988 A KR 20120002988A KR 101299029 B1 KR101299029 B1 KR 101299029B1
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    • F23M2700/008—Preventing outwards emission of flames or hot gases

Abstract

본 발명은 연소효율이 우수하고 화력이 높은 역화방지기구를 구비한 버너에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 케이스(1)의 일측에 배치되며 연료가 투입되는 다공판(12)이 형성된 버너본체(10)와, 연료투입구(14)를 통해 상기 버너본체(10)의 상부와 연통되는 연료공급부(4)와, 버너본체(10)의 하부로 연통되는 제1에어공급부(18)와, 상기 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, 연료투입구(14)에 연통되며 버너본체(10)쪽을 향해 공기를 주입하는 역화방지 에어주입구(15)와, 상기 연료투입구(14)의 내부에 배치되며 연료공급부(4)로부터 버너본체(10)쪽을 향하여만 열리도록 된 체크댐퍼(41)를 포함하는 버너가 제공된다.

Description

역화방지기구를 구비한 버너{Burner with anti-backfire device}
본 발명은 역화방지기구를 구비한 버너에 관한 것으로서, 좀 더 상세히는 목재칩이나 목재펠릿을 연료로 사용하는 버너에서 버너의 화염이 연료투입구를 따라 역화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 새로운 구조의 역화방지기구를 구비한 버너에 관한 것이다.
근래에 간벌한 목재나 폐목재를 분쇄한 목재칩 또는 이를 작은 덩어리 형태로 압출성형한 목재펠릿을 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.
한편, 목재칩이나 폐목재를 사용하는 버너의 경우에 버너 내부로 도입되는 풍량을 증대시켜서 화력을 증대시키는 경우, 버너 내부에서 발생한 과도한 화염이 연료의 투입통로를 따라 유입되어 연료투입구에 충전된 연료를 따라 역화되어, 화재의 위험이나 연기발생 기타 안전상의 문제를 야기하는 등의 문제가 있었다.
특허 제10-0887880호에는 사이클론집진기가 구비된 화목보일러가 개시된다. 실용 제20-0363447호에도 사이클론식 집진기가 구비된 소각로가 개시된다. 그러나 여기서 이들 사이클론은 단순히 집진용도로 사용되며 연소효율을 높이는 기능은 없다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 목재칩을 사용하는 버너의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 난로나 보일러 또는 열풍기로 사용될 수 있으며 도입되는 풍압을 증대시켜서 높은 화력으로 연소시키더라도 연료투입구를 통한 화염의 역화를 효과적으로 방지하여 화력이 우수하면서도 안전성도 우수한 새로운 구조의 역화방지기구를 구비한 버너를 제공하고자 하는 것이다. 또한, 본 발명은 목재칩이나 목재펠릿, 기타 연료를 거의 완전 연소시킬 수 있어서, 연소생성물인 재의 발생을 최소화하고 분진이나 그을음으로 인한 환경오염이 적으면서도 연료 사용량에 비해 강력한 화력과 열량을 얻을 수 있는 역화방지기구를 구비한 버너를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 케이스(1)의 일측에 배치되며 연료가 투입되는 다공판(12)이 형성된 버너본체(10)와, 케이스(1)의 타측에 배치되며 연료투입구(14)를 통해 상기 버너본체(10)의 상부와 연통되는 연료공급부(4)와, 상기 버너본체(10)의 하부로 연통되며 송풍기(5)에 접속되는 제1에어공급부(18)와, 버너본체(10)의 다공판(12)에 인접하게 형성되어 연료에 불을 붙이는 착화부(20)와, 버너본체(10)에서 상향연장되며 화염과 열기가 배출되는 화염배출구(24)와, 연료투입구(14)에 연통되며 버너본체(10)쪽을 향해 공기를 주입하는 역화방지 에어주입구(15)와, 연료투입구(14)의 내부에 배치되며 연료공급부(4)로부터 버너본체(10)쪽을 향하여만 개방되는 체크댐퍼(41)를 포함하고, 상기 화염배출구(24)의 외주면에서 측방으로 확장되어 화염배출구(24)를 부분적으로 확장시키는 짧은 원통형으로 이루어진 싸이클론부(30)와, 이 싸이클론부(30)의 둘레부 일측에 연통되어 싸이클론부(30)에 접선방향으로 외기를 공급하는 제2에어공급부(32)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역화방지기구를 구비한 버너가 제공된다.
삭제
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 체크댐퍼(41)의 회동축(42)에 구비되며 댐퍼의 차단을 검출하는 댐퍼검출수단(44)과, 이 댐퍼검출수단(44)의 검출신호에 따라 상기 제1에어공급부(18)의 에어공급을 차단 또는 저감시키는 컨트롤러(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역화방지기구를 구비한 버너가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 체크댐퍼(41)의 회동축(42)에는 웨이트밸런스(46)가 구비되어 댐퍼가 계폐동작하는 임계풍압을 조절하도록 된 것을 특징으로 하는 역화방지기구를 구비한 버너가 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 연료공급부(4)로부터 버너본체(10)로 목재칩 등의 연료를 공급하는 연료투입구(14)에 버너본체(10)쪽을 향하도록 공기를 주입하는 역화방지 에어주입구(15)와, 버너본체(10)쪽을 향해서면 개방되는 체크댐퍼(41)를 설치함으로써, 제1에어공급부(18)를 통해 공급되는 풍량을 증대시켜서 버너의 화력을 높이더라도, 버너본체(10) 내에서 증대된 에어압력에 의해 화염이 연료투입구(14)를 통해 역화되지 않아서 화력이 우수하면서도 안정성이 뛰어난 버너를 달성할 수 있다.
아울러 화염배출구(24)의 외주면에 확장된 싸이클론부(30)를 형성하고 제2에어공급부(32)를 통해 이 싸이클론부(30)에 접선방향의 에어를 공급함으로써, 버너본체(10)의 하부를 통해 제1에어공급부(18)로부터 강한 압력으로 공기를 불어넣더라도 싸이클론부(30)의 선회공기에 의해 형성되는 원심력에 의해 연료입자, 불완전 연소생성물 또는 그을음이 곧바로 배출되지 못하고 측방의 싸이클론부(30)로 유도되어 제2에어공급부로부터 공급된 공기에 의해 재차 연소되므로 완전연소에 가까운 연소가 이루어진다. 이와 같이, 제1에어공급부(18)를 통해 강력한 힘으로 버너본체(10) 내로 에어를 공급하더라도 그을음이나 기타 불완전 연소생성물이 화염배출구(24)를 통해 배출되지 않고, 싸이클론부(30)에서 포획되어 재차 연소되고, 제1에어공급부(18)에 더하여 제2에어공급부(32)에 의해 충분한 양의 공기가 공급되므로 완전연소에 가까운 연소가 가능하여, 연료의 사용량 대비 매우 높은 화력과 열량을 얻을 수 있고, 그을음이나 연기 등의 배출로 인한 환경오염도 대폭 방지되어 열효율이 우수하면서도 친환경적인 난방장치를 달성할 수 있다.
또한, 체크댐퍼(41)의 회동축(42)에는 체크댐퍼(41)의 차단여부를 검출하는 댐퍼검출수단(44)이 구비되어, 만일 이 댐퍼검출수단(44)이 체크댐퍼(41)가 차단된 것을 검출하면 컨트롤러(40)가 제1에어공급부(18)로의 에어공급을 차단 또는 저감시킴으로써, 버너본체(10) 내부가 고압에 의해 과부하가 걸리는 것을 방지하여 안전성을 높일 수 있다.
또한, 체크댐퍼(41)의 회동축(42)에는 웨이트밸런스(46)가 구비되어 체크댐퍼(41)의 개폐하중을 조절하여 댐퍼의 개폐동작시의 풍압을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 외관도
도 2는 상기 실시예의 정단면도
도 3은 상기 실시예의 요부 사시도
도 4는 상기 실시예의 체크댐퍼의 구성도
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 외관도이고, 도 2는 상기 실시예의 정단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예의 요부사시도이고, 도 4는 체크댐퍼의 구성도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따르면, 대략 사각형 형태의 케이스(1)의 일측 상부에는 목재펠릿이나 톱밥, 목재칩 기타의 연료가 투입되어 저장되는 연료공급부(4)가 배치되고, 케이스(1)의 하부에는 본 발명에 따른 버너본체(10)가 설치된다. 연료공급부(4)로부터 연료투입구(14)를 통해 공급된 연료는 버너본체(10) 내부에 형성된 다공판(12) 위로 투입된다. 연료공급부(4)에는 모터(6)와 스크류(7)가 구비되어 목재펠릿 등의 연료를 소정량씩 공급한다. 상기 버너본체(10) 내부의 다공판(12) 위에는 출몰가능한 스크래퍼(13)가 구비되어, 목재펠릿 등에 함유된 광물질 등과 같은 비가연성 연소생성물이 다공판(12) 위에 잔류하는 것을 긁어서 외부로 배출한다. 버너본체(10)의 하측에는 외부로부터 공기가 유입되는 제1에어공급부(18)가 형성된다. 제1에어공급부(18)의 상부, 다공판(12)의 바로 위쪽에는 착화부(20)가 형성된다. 이 착화부(20)는 바람직하게는 전기히터나 가스토치가 사용될 수 있다.
연료공급부(4)의 하부에는 송풍기(5)가 배치된다. 이 송풍기(5)에서 나온 공기는 제1에어공급부(18)와, 후술하는 싸이클론부(30)로 연통되는 제2에어공급부(32) 및 역화방지 에어주입구(15)로 공급된다. 연료공급부(4)로부터 연료를 버너본체(4)로 공급하는 연료투입구(14)는 길다란 튜브형태로 구성된다. 이 연료투입구(14)에는 역화방지 에어주입구(15)가 형성되는데, 이 역화방지 에어주입구(15)는 연료투입구(14)에 대하여 버너본체(10) 쪽을 향하도록 접속되어 이를 통해 송풍기(5)로부터 가압공기를 주입하여 버너본체(10) 내에서 화염이 이 연료투입구(14)를 따라 올라와서 역화되는 것을 저지시킨다.
버너본체(10)의 상부에는 원통형의 화염배출구(24)가 상향연장된다. 이 화염배출구(24)는 버너본체(10에서 연소되어 생성된 화염과 열기를 외부로 배출한다. 본 발명에 따르면 화염배출구(24)의 중간에 소정 두께의 짧은 원통형상 또는 디스크형상으로 이루어져서 화염배출구(24)의 외주면에서 반경방향으로 확장되는 싸이클론부(30)가 형성된다. 이 싸이클론부(30)에 의해 화염배출구(24)의 배출 단면적이 짧은 구간만큼 확장된다. 싸이클론부(30)의 일측에는 이 싸이클론부(30)에 대하여 접선방향으로 연통되는 제2에어공급부(32)가 형성된다. 제2에어공급부(32)에는 송풍기(5)가 접속되어 강한 흐름의 에어가 공급되어 싸이클론부(30) 내부를 따라서 선회하는 공기흐름이 형성된다. 이러한 싸이클론부(30)를 구비함으로써, 완전연소를 위해 제에어공급부(18)로부터 버너본체(10)로 강력한 힘으로 에어를 공급하더라도, 버너본체(10)에 있던 미연소 연료입자나 그을음과 같은 불완전연소 생성물이 이러한 강력한 공기흐름에 의해 부상되어 화염배출구(24)로 빠져나오려고 할 때, 싸이클론부(30)의 선회공기에 의한 원심력이 작용하여 배출가스에 포함된 미연소 연료나 그을음 등의 입자들이 화염배출구(24)로 곧바로 배출되지 못하고 싸이클론부(30)의 측방으로 유도되어 선회되고, 제2에어공급부(32)에 의해 보충된 신선한 공기에 의해 싸이클론부(30)에서 재차 연소된다. 이에 따라 싸이클론부(30)에서의 불완전연소 생성물의 포획 및 재연소 작용에 의해 불완전연소 생성물의 배출이 억제되고 완전연소가 가능하다.
버너본체(10)와 싸이클론부(30) 사이에는 싸이클론부(30 쪽으로 갈수록 단면적이 좁아지는 테이퍼부(34)가 형성된다. 이 테이퍼부(34)는 싸이클론부(30)에서 버너본체(10)를 향하는 공기통로의 단면적을 줄여서 싸이클론부(30)에서 형성된 선회 공기가 싸이클론부(30)에서 빠져나올 때, 버너본체(10)쪽으로 역류하여 버너본체(10)로부터 배출가스가 배출되는 것을 방해하는 것을 억제하고, 화염배출구(24)의 바깥쪽으로 원활하게 배출되도록 유도한다. 한편, 싸이클론부(30)의 외주면에는 미세한 통공(31)이 형성되어 싸이클론부(30)에서 연소된 후 남는 소량의 재가 싸이클론부(30) 내에 축적되지 않고 외부로 배출되도록 한다.
또한, 연료투입구(14)의 내부에는 체크댐퍼(41)가 구비된다. 이 체크댐퍼(41)는 상단 회동축(42)에 지지되어 연료공급부(4)로부터 버너본체(10) 쪽을 향해 열리도록 구성된다. 그리고 회동축(42)의 일단에는 나사축(47)에 나사결합되는 웨이트(48)로 이루어진 웨이트밸런스(46)가 구비된다. 이 웨이트밸런스(46)는 체크댐퍼(41)의 자중을 조절하여 댐퍼 개폐작동시의 풍압을 조절한다. 이러한 구성에 따라, 연료공급부(4)로부터의 연료나 역화방지 에어주입구(15)로부터 공급되는 공기는 체크댐퍼(41)를 밀어 개방하여 버너본체(10)로 공급되지만, 역으로 버너본체(10)로부터의 화염이나 열기의 흐름은 체크댐퍼(41)를 폐쇄시켜서 그 흐름이 차단된다. 따라서 역화로 인한 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
또한 이 회동축(42)의 웨이트밸런스(42)를 이루는 나사축(47)의 끝단에는 근접스위치로 이루어진 댐퍼검출수단(44)이 구비된다. 이 댐퍼검출수단(44)은 예를 들어 체크댐퍼(41)의 차단여부를 검출하여 그 신호를 컨트롤러(40)로 보낸다. 즉, 화염배출구(24)가 막히거나 기타 어떠한 이유로 버너본체(10) 내부의 압력이 증대되어 화염이 연료투입구(14)를 통해 역류하는 경우에는 체크댐퍼(41)가 자동으로 차단됨과 동시에 컨트롤러(40)가 송풍기(5)의 동작을 차단하여 버너의 연소동작을 정지 또는 저감시킨다.
또한, 케이스(1)의 상측에는 버너본체(10)의 화염배출구(24)와 연통되며 둘레부에 나선상의 방열핀(27)이 형성된 복수개의 열교환튜브(26)가 배치되는 열교환실(25)이 형성된다. 그리고 이 열교환튜브(26)의 타측에는 케이스(1)의 외부로 돌출되는 연도(29)가 형성된다. 열교환실(25)의 내측에는 팬(32)이 구비되어, 열교환실(25)에서 발생된 열을 외부로 신속하게 방출시킨다. 이에 따라, 버너본체(10)에서 배출된 열기가 열교환실(25)의 열교환튜브(26)를 통해 외부공기와 열교환함으로써, 장치 주변의 공기를 가열시켜서 난방작동을 행할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 본 발명의 난방장치를 난로에 적용하는 것을 예시하여 설명하였으나, 열교환실(25)에 덕트를 연결하여 이 열교환실(25)에서 가열된 열기를 원하는 것으로 공급함으로써 열풍기를 달성할 수 있음은 물론이다. 또한 케이스(1) 내의 열교환실(25)을 가열조로 구성하여 물을 순환시킴으로써 온수를 공급하는 보일러로 사용할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 케이스(1)의 일측에 배치되며 연료가 투입되는 다공판(12)이 형성된 버너본체(10)와, 케이스(1)의 타측에 배치되며 연료투입구(14)를 통해 상기 버너본체(10)의 상부와 연통되는 연료공급부(4)와, 상기 버너본체(10)의 하부로 연통되며 송풍기(5)에 접속되는 제1에어공급부(18)와, 버너본체(10)의 다공판(12)에 인접하게 형성되어 연료에 불을 붙이는 착화부(20)와, 버너본체(10)에서 상향연장되며 화염과 열기가 배출되는 화염배출구(24)와, 연료투입구(14)에 연통되며 버너본체(10)쪽을 향해 공기를 주입하는 역화방지 에어주입구(15)와, 연료투입구(14)의 내부에 배치되며 연료공급부(4)로부터 버너본체(10)쪽을 향하여만 개방되는 체크댐퍼(41)를 포함하고, 상기 화염배출구(24)의 외주면에서 측방으로 확장되어 화염배출구(24)를 부분적으로 확장시키는 짧은 원통형으로 이루어진 싸이클론부(30)와, 이 싸이클론부(30)의 둘레부 일측에 연통되어 싸이클론부(30)에 접선방향으로 외기를 공급하는 제2에어공급부(32)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역화방지기구를 구비한 버너.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 체크댐퍼(41)의 회동축(42)에 구비되며 댐퍼의 차단을 검출하는 댐퍼검출수단(44)과, 이 댐퍼검출수단(44)의 검출신호에 따라 상기 제1에어공급부(18)의 에어공급을 차단 또는 저감시키는 컨트롤러(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역화방지기구를 구비한 버너.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 체크댐퍼(41)의 회동축(42)에는 웨이트밸런스(46)가 구비되어 댐퍼가 계폐동작하는 임계풍압을 조절하도록 된 것을 특징으로 하는 역화방지기구를 구비한 버너.
  4. 삭제
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