KR101596158B1 - 편평 버너 - Google Patents

Abstract

(과제) 가늘고 긴 형상의 불꽃구멍부를 상단부에 가지는 편평 버너로서, 유입구(65a)와 그 후방에 인접하는 스로트부(65b)를 가지는 혼합관부(65)와, 유입구에 면하게 한 가스 노즐(71)로부터 분사되는 연료가스와 유입구로부터 유입되는 1차 공기의 혼합기를 혼합관부에서 불꽃구멍부로 유도하는 분포실부(66)를 구비하는 것에 있어서, 혼합관부의 길이를 짧게 해도, 연료 가스와 1차 공기의 혼합을 촉진할 수 있도록 한다.
(해결수단) 스로트부(65b)를 그 단면 중심(O2)이 유입구(65a)의 단면 중심(01)에 대해 상하 일방에 오프셋한 위치에 존재하도록 형성한다. 가스 노즐(71)은 그 노즐 구멍(71a)의 구멍 축이 스로트부(65b)의 단면 중심(O2)에서 유입구(65a)의 단면 중심(01)측으로 벗어난 상하 방향 위치를 통과하도록 배치된다.

Description

편평 버너{FLAT BURNER}

본 발명은 급탕용 열원기 등의 연소장치에 이용되는 편평 버너에 관한 것이다.

일반적으로, 급탕용 열원기에 있어서는 연소 팬으로 연소용 공기를 강제적으로 공급하는 연소케이스 내에 가늘고 긴 형상의 불꽃구멍부를 상단부에 가지는 편평 버너가 복수개 병설되어 있다.

종래, 이런 종류의 편평 버너는 불꽃구멍부의 길이 방향을 전후 방향으로 하여, 상하 방향에 긴 단면 형상인 유입구와 그 후방에 인접하는 유입구보다도 단면이 작은 스로트부를 가지는 혼합관부와, 유입구에 면하게 한 가스 노즐로부터 분사되는 연료가스와 유입구로부터 유입되는 1차 공기의 혼합기(混合氣)를 혼합관부에서 불꽃구멍부로 유도하는 분포실부를 구비하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 또한, 종래의 편평 버너에 있어서, 스로트부는 그 단면 중심이 유입구의 단면 중심과 동일한 상하 방향 위치에 존재하도록 형성되어 있다.

그런데 열원기의 소형화를 위해 편평 버너의 혼합관부의 길이를 짧게 하는 것이 요구되는 경우가 있다. 그러나 혼합관부의 길이를 짧게 하면, 연료가스와 1차 공기의 혼합이 불충분하게 되어 연소 성능에 악영향이 미치는 일이 있다.

특허문헌 1: 일본국 특개평7-91620호 공보

본 발명은 이상의 점에 감안하여, 혼합관부의 길이를 짧게 해도, 연료가스와 1차 공기의 혼합을 촉진할 수 있도록 한 편평 버너를 제공하는 것을 그 과제로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 가늘고 긴 형상의 불꽃구멍부를 상단부에 가지는 편평 버너로서, 불꽃구멍부의 길이 방향을 전후 방향으로 하여, 상하 방향에 긴 단면 형상인 유입구와 그 후방에 인접하는 유입구보다도 단면이 작은 스로트부를 가지는 혼합관부와, 유입구에 면하게 한 가스 노즐로부터 분사되는 연료가스와 유입구로부터 유입되는 1차 공기의 혼합기를 혼합관부에서 불꽃구멍부로 유도하는 분포실부를 구비하는 것에 있어서, 스로트부는 그 단면 중심이 유입구의 단면 중심에 대해 상하 일방에 오프셋한 위치에 존재하도록 형성되고, 가스 노즐은 그 노즐 구멍의 구멍 축이 스로트부의 단면 중심에서 유입구의 단면 중심측으로 벗어난 상하 방향 위치를 통과하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 유입구와 스로트부 사이의 통로부 중 상하 타방(스로트부의 단면 중심에 대한 유입구의 단면 중심의 오프셋 방향)측의 절반부에서는, 유입구로부터 유입되는 1차 공기가 스로트부를 향하여 상하 일방(유입구의 단면 중심에 대한 스로트부의 단면 중심의 오프셋 방향)으로 크게 경사져 흐르고, 또한, 노즐 구멍의 구멍 축이 유입구와 스로트부 사이의 통로부의 상하 타방측의 절반부를 통과한다. 그로 인해, 구멍 축을 따라서 흐르는 연료가스에 1차 공기가 각도를 가지고 충돌하며, 혼합관부의 길이가 짧더라도 연료가스와 1차 공기의 혼합이 촉진된다.

또, 혼합관부과 분포실부의 접속부가 불꽃구멍부의 전후 방향 중심보다도 후방에 위치할 경우, 불꽃구멍부의 전반부(前半部)에 공급되는 혼합기의 연료 농도가 엷어지기 쉽다. 이 경우, 스로트부의 단면 중심이 유입구의 단면 중심에 대해 하방으로 오프셋하고 있으면, 노즐 구멍의 구멍 축이 스로트부의 단면 중심보다도 상측을 통과하게 되고, 혼합관부의 후단의 상측 부분에서 분포실부의 전방측 부분으로 흐르는 혼합기의 연료 농도가 비교적 진하게 되어 불꽃구멍부의 전반부에 공급되는 혼합기의 연료 농도가 엷어지는 것을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 편평 버너를 구비하는 연소장치의 절단 측면도.
도 2는 실시형태의 편평 버너의 사시도.
도 3은 실시형태의 편평 버너의 분해 상태의 사시도.
도 4는 도 2의 IV-IV선으로 절단한 편평 버너의 단면도.
도 5는 도 4의 V-V선으로 절단한 편평 버너의 절단 측면도.
도 6은 실시형태의 편평 버너와 종래의 편평 버너의 불꽃구멍부의 전후 각부에 있어서의 혼합기의 연료 농도의 측정 결과를 나타내는 그래프.

도 1을 참조하여, “1”은 연소케이스를 나타내고 있다. 연소케이스(1)의 상면은 개방되어 있으며, 연소케이스(1)의 위에 도시를 생략한 열교환기 등의 피가열물이 설치된다. 연소케이스(1) 내에는 연소케이스(1) 내의 공간을 연소실(2)과 그 하측의 급기실(3)로 칸막이하는 칸막이 판(4)이 설치되어 있다. 급기실(3)의 바닥면에는 도면 밖의 연소 팬이 덕트(5)를 통하여 접속되어 있으며, 연소 팬에서 급기실(3)로 공기가 공급된다. 칸막이 판(4)에는 다수의 분포 구멍(4a)이 형성되어 있으며, 급기실(3)로 공급된 공기가 이들 분포 구멍(4a)을 통하여 연소실(2)에 2차 공기로서 공급되도록 하고 있다.

연소실(2) 내에는 본 발명의 실시형태의 편평 버너(6)가 복수개 병설되어 있다. 또, 칸막이 판(4)의 전방 가장자리에 입상부(41)를 구부려 형성함과 아울러, 입상부(41)의 전방측에 연소케이스(1)의 하부 전방면을 덮도록 하여 매니폴드(7)를 장착하고 있다. 매니폴드(7)에는 각 편평 버너(6)의 후술하는 혼합관부(65, 67)의 유입구(65a, 67a)에 면하는 가스 노즐(71, 72)이 설치되어 있다. 그리고 각 가스 노즐(71, 72)에서 각 유입구(65a, 67a)로 연료가스가 공급됨과 아울러, 급기실(3)로부터 입상부(41)와 매니폴드(7)의 사이에 구획 형성되는 공극을 통하여 각 유입구(65a, 67a)에 1차 공기가 공급되도록 하고 있다.

편평 버너(6)는 도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 버너 본체(61)와, 버너 본체(61)의 상부에 씌운 버너 캡(62)을 구비하고 있다. 버너 본체(61)의 상부에는 상방으로 개구하는 가늘고 긴 형상의 불꽃구멍부(63)가 형성되어 있다. 또, 버너 캡(62)에 의해, 불꽃구멍부(63)의 양 사이드에 위치하는 점화 불꽃구멍부(64)가 형성되어 있다. 그리고 이론 공연비보다 연료 농도가 희박한 담(淡)-혼합기를 불꽃구멍부(63)로부터 분출시킴과 아울러, 이론 공연비보다 연료 농도가 진한 농(濃)-혼합기를 점화 불꽃구멍부(64)로부터 분출시키고, 소위 농담 연소를 실행하도록 하고 있다.

이하, 불꽃구멍부(63)의 길이 방향을 전후 방향, 불꽃구멍부(63)의 폭 방향을 가로 방향으로 하여 편평 버너(6)의 구성에 대해서 상세히 서술한다. 버너 본체 (61)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 가로 방향에 대치하는 1쌍의 측판(61a, 61a)으로 구성되어 있다. 또한, 양 측판(61a, 61a)은 1장의 판을 버너 본체(61)의 하측 가장자리가 절곡선(折曲線)으로 합장(合掌) 상태로 접어 구부리는 것에 의해 형성되어 있다. 그리고 각 측판(61a)의 프레스가공에 의해, 버너 본체(61)에 상단부의 불꽃구멍부(63)와, 하부의 혼합관부(65)와, 혼합관부(65)로부터의 혼합기를 불꽃구멍부(63)로 유도하는 분포실부(66)가 형성되어 있다.

도 5도 참조하여, 혼합관부(65)는 버너 본체(61)의 하부 전방 가장자리에 위치하는, 상하 방향으로 긴 단면 형상의 유입구(65a)와, 유입구(65a)의 후방에 인접하는 유입구(65a)보다도 단면이 작은 스로트부(65b)를 가지고 있으며, 혼합관부 (65)의 후단부가 상방으로 굴곡하여 분포실부(66)에 접속되어 있다. 또, 버너 본체 (61)의 전방부에는 혼합관부(65)와 분포실부(66)의 사이에 위치시켜서 점화용의 혼합관부(67)가 형성되어 있다. 상기 혼합관부(67)는 버너 본체(61)의 전방 가장자리에 위치하는 유입구(67a)에서 후방으로 조금 연장되어 종단(終端)하고 있으며, 그 후단부 측면에 통풍 구멍(67b)이 개설(開設)되어 있다.

혼합관부(65)와 분포실부(66)의 접속부는 불꽃구멍부(63)의 전후 방향 중심보다도 후방에 위치하고 있다. 또, 분포실부(66)의 상부에는 가로 폭을 좁힌 스로틀부(66a)가 형성되어 있다. 스로틀부(66a)의 가로 폭은, 혼합관부(65)와 분포실부 (66)의 접속부의 바로 위에 위치하는 부분에서 전방으로 향하여 점차 넓어지고 있다. 이에 따라, 불꽃구멍부(63)로 유입되는 혼합기의 전후 방향 유량 분포가 균등화된다.

버너 캡(62)은 버너 본체(61)의 1쌍의 측판(61a, 61a)의 외측에 씌워지는 1쌍의 측판(62a, 62a)과, 양 측판(62a, 62a)을 그 상방 가장자리에서 연결하는 전후 복수 개소의 브리지부(62b)를 가지고 있다. 그리고 버너 본체(61)의 측판(61a)과 버너 캡(62)의 측판(62a)의 사이에, 상단부의 점화 불꽃구멍부(64)와, 점화용 혼합관부(67)로부터 통풍 구멍(67b)을 통하여 버너 본체(61)의 외측으로 유출되는 혼합기를 점화 불꽃구멍부(64)로 유도하는 통로가 구획 형성된다. 또, 버너 캡(62)의 측판(62a)의 전후 복수 개소에는 버너 본체(61)의 측판(61a)의 외측면에 맞닿아서 점화 불꽃구멍부(64)를 전후 방향으로 분단하는 오목부(62c)가 형성되어 있다.

또, 불꽃구멍부(63) 내에는 가로 방향으로 병설한 복수의 정류판(68a)을 가지는 정류 부재(68)가 장착되어 있다. 정류 부재(68)에는 버너 캡(62)의 브리지부 (62b)에 합치하는 전후 복수 개소에 정류판(68a)끼리를 맞닿게 하여 각 정류판 (68a) 사이에 구획 형성되는 불꽃구멍 유로를 전후 방향으로 분단하는 맞닿음부 (68b)가 형성되어 있다. 또, 버너 본체(61)의 불꽃구멍부(63)에는 그 상하 방향 중간부에 위치시켜서 정류 부재(68)를 가로 방향 양측에서 끼워 넣는 협착부(63a)가 형성되어 있다. 이에 따라, 협착부(63a) 상측의 측판(61a)의 부분과 외측의 정류판 (68a)의 사이에 혼합기가 분출되지 않는 폐색 공극(63b)이 구획 형성된다.

그런데 혼합관부(65)의 길이를 짧게 하면, 연료가스와 1차 공기의 혼합이 불충분하게 되어 연소 성능에 악영향이 미치는 일이 있다. 또, 혼합관부(65)와 분포실부(66)의 접속부가 불꽃구멍부(63)의 전후 방향 중심보다도 후방에 위치하고 있는 경우, 혼합관부(65)의 스로트부(65b)의 단면 중심이 유입구(65a)의 단면 중심과 동일한 상하 방향 위치에 존재하고, 가스 노즐(71)을 그 노즐 구멍(71a)의 구멍 축이 유입구(65a) 및 스로트부(65b)의 단면 중심을 통과하도록 배치한 종래의 편평 버너에서는 도 6에 b선으로 나타내는 바와 같이, 불꽃구멍부(63)의 전반부에 공급되는 혼합기의 연료 농도가 엷어진다.

그래서, 본 실시형태에서는 도 5에 명시하는 바와 같이, 스로트부(65b)를 그 단면 중심(02)이 유입구(65a)의 단면 중심(01)에 대해 하방으로 오프셋한 위치에 존재하도록 형성함과 아울러, 가스 노즐(71)을 그 노즐 구멍(71a)의 구멍 축이 스로트부(65b)의 단면 중심(02)에서 유입구(65a)의 단면 중심(01)측으로 벗어난 상하 방향 위치를 통과하도록 배치하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는 노즐 구멍(71a)의 구멍 축이 유입구(65a)의 단면 중심(01)을 통과하도록 하고 있지만, 노즐 구멍 (71a)의 구멍 축은 스로트부(65b)의 단면 중심(02)보다도 상측이면 유입구(65a)의 단면 중심(01)의 하측이나 상측에 위치하고 있어도 좋다.

본 실시형태에 따르면, 유입구(65a)와 스로트부(65b) 사이의 통로부 중 스로트부(65b)의 단면 중심(02)에 대한 유입구(65a)의 단면 중심(01)의 오프셋 방향인 상측의 절반부에서는, 유입구(65a)로부터 유입되는 1차 공기가 스로트부(65b)를 향하여 하방으로 크게 경사져 흐르고, 또한, 노즐 구멍(71a)의 구멍 축이 유입구 (65a)와 스로트부(65b) 사이의 통로부의 상측의 절반부를 통과한다. 그로 인해, 구멍 축을 따라서 흐르는 연료가스에 1차 공기가 각도를 가지고 충돌하여 혼합관부 (65)의 길이가 짧더라도 연료가스와 1차 공기의 혼합이 촉진된다.

또, 노즐 구멍(71a)의 구멍 축이 스로트부(65b)의 단면 중심(02)보다도 상측을 통과하게 된다. 그 결과, 혼합관부(65)의 후단의 상측 부분에서 분포실부(66)의 전방측 부분으로 도 5의 화살표(a)와 같이 흐르는 혼합기의 연료 농도가 비교적 진하게 되어, 도 6에 a선으로 나타내는 바와 같이, 불꽃구멍부(63)의 전반부에 공급되는 혼합기의 연료 농도가 엷어지는 것을 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는 점화용 혼합관부(67)에서의 연료가스와 1차 공기의 혼합을 촉진하기 위해, 상기 혼합관부(67)의 후반부를 비스듬히 하방으로 굴곡시키고 있다. 또한, 점화용 혼합관부(67)를 이와 같이 굴곡시켜도, 스로트부(65b)의 단면 중심을 유입구(65a)의 단면 중심에 대해 하방으로 오프셋시키는 것에 의해, 혼합관부(65, 67) 사이에 소요의 밀봉값{측판(61a, 61a)끼리의 중첩값}을 확보할 수 있다.

그런데 칸막이 판(4)의 입상부(41)의 전방면에는 일반적으로 도시를 생략한 댐퍼가 장착되고, 댐퍼로 유입구(65a)의 일부를 폐색하여 유입구(65a)로의 1차 공기의 공급량을 제한하도록 하고 있다. 이 경우, 댐퍼로 유입구(65a)의 상부를 폐색하면, 스로트부(65b)의 단면 중심을 유입구(65a)의 단면 중심에 대해 하방으로 오프셋시키는 것의 의의가 없어지기 때문에, 댐퍼는 유입구(65a)의 하부를 폐색하도록 구성해야 한다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 혼합관부(65)와 분포실부(66)의 접속부가 불꽃구멍부(63)의 전후 방향 중심보다도 전방에 위치하고, 불꽃구멍부(63)의 전반부에서 혼합기의 연료 농도가 엷어진다고 하는 문제점을 발생하지 않는 경우는, 스로트부(65b)를 그 단면 중심이 유입구(65a)의 단면 중심에 대해 상방으로 오프셋한 위치에 존재하도록 형성하고, 가스 노즐(71)을 그 노즐 구멍(71a)의 구멍 축이 스로트부(65b)의 단면 중심에서 하방으로 벗어난 상하 방향 위치를 통과하도록 배치해도 좋다.

또, 상기 실시형태의 편평 버너(6)는 버너 캡(62)을 구비하는 농담 연소식 버너이지만, 버너 캡을 생략한 농담 연소식이 아닌 편평 버너에도 마찬가지로 본 발명을 적용할 수 있다.

6: 편평 버너 63: 불꽃구멍부
65: 혼합관부 65a: 유입구
65b: 스로트부 66: 분포실부
71: 가스 노즐 71a: 노즐 구멍

Claims (2)

1. 가늘고 긴 형상의 불꽃구멍부를 상단부에 가지는 편평 버너로서, 불꽃구멍부의 길이 방향을 전후 방향으로 하여, 상하 방향에 긴 단면 형상의 유입구와 그 후방에 인접하는 유입구보다도 단면이 작은 스로트부를 가지는 혼합관부와, 유입구에 면하게 한 가스 노즐로부터 분사되는 연료 가스와 유입구로부터 유입되는 1차 공기의 혼합기를 혼합관부에서 불꽃구멍부로 유도하는 분포실부를 구비하고,
   스로트부는, 그 단면 중심이 유입구의 단면 중심에 대해 상하 일방에 오프셋한 위치에 존재하도록 형성되며,
   가스 노즐은, 그 노즐 구멍의 구멍 축이 스로트부의 단면 중심에서 유입구의 단면 중심측으로 벗어난 상하 방향 위치를 통과하도록 배치되고,
   상기 혼합관부와 상기 분포실부의 접속부가 상기 불꽃구멍부의 전후 방향 중심보다도 후방에 위치하는 것에 있어서,
   상기 스로트부의 단면 중심은 상기 유입구의 단면 중심에 대해 하방으로 오프셋되도록 하는 것을 특징으로 하는 편평버너.
2. 삭제

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