KR101596159B1 - 편평 버너 - Google Patents

Abstract

(과제) 가늘고 긴 형상의 불꽃구멍부를 상단부에 가지는 편평 버너로서, 불꽃구멍부 내에 가로 방향에 병설한 복수의 정류판을 가지는 정류 부재(68)가 장착되고, 정류 부재는 전후 복수 개소에 정류판끼리를 맞닿게 하여 각 정류판 사이에 구획 형성되는 불꽃구멍 유로를 전후 방향으로 분단하는 맞닿음부를 가지는 것에 있어서, 불꽃구멍부의 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로에의 혼합기의 유입 방향이 전후 방향으로 크게 기울어도, 상기 불꽃구멍 유로 위에 형성되는 화염이 전후 방향으로 크게 기우는 것을 방지할 수 있도록 한다.
(해결수단) 불꽃구멍부의 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로를 구획 형성하는 가로 방향 내측의 정류판(68in)끼리의 맞닿음부(68c)의 적어도 하반부를, 가로 방향에서 본 형상이 역삼각형이 되도록 형성한다.

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 방향, 불꽃구멍부의 폭 방향을 가로 방향으로 하여 가로 방향에 대치하는 1쌍의 측판으로 구성되는 버너 본체에 하부의 혼합관부와, 혼합관부로부터의 혼합기(混合氣)를 불꽃구멍부로 유도하는 분포실부가 형성되고, 불꽃구멍부 내에 가로 방향에 병설한 복수의 정류판을 가지는 정류 부재가 장착되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 또한, 정류 부재는 전후 복수 개소에 정류판끼리를 맞닿게 하여 각 정류판 사이에 구획 형성되는 불꽃구멍 유로를 전후 방향으로 분단하는 맞닿음부를 가지고 있다.

그런데, 열원기의 소형화를 위해, 편평 버너의 분포실부의 상하 방향 치수를 짧게 하는 것이 요구되는 경우가 있다. 그러나, 분포실부의 상하 방향 치수를 짧게 하면, 편평 버너의 전방부나 후방부에서는 분포실부에서 불꽃구멍부로의 혼합기의 유입 방향이 상하 방향에 대해 전후 방향으로 크게 기운다. 여기서, 불꽃구멍부의 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로에서는 혼합기의 유속이 빨라지고, 상기 불꽃구멍 유로 위에 형성되는 화염이 커진다. 그리고, 버너 전방부나 후방부에서 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로로의 혼합기의 유입 방향이 전후 방향으로 크게 기울면, 상기 불꽃구멍 유로 위에 형성되는 큰 화염이 전후 방향으로 기울어서 연소케이스의 전면(前面)이나 후면이 강하게 가열되게 되어 연소케이스의 열손을 발생한다.

특허문헌 1: 일본국 특개평7-91620호 공보

본 발명은 이상의 점에 감안하여 불꽃구멍부의 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로에의 혼합기의 유입 방향이 전후 방향으로 크게 기울어도, 상기 불꽃구멍 유로 위에 형성되는 화염이 전후 방향으로 크게 기우는 것을 방지할 수 있도록 한 편평 버너를 제공하는 것을 그 과제로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 가늘고 긴 형상의 불꽃구멍부를 상단부에 가지는 편평 버너로서, 불꽃구멍부의 길이 방향을 전후 방향, 불꽃구멍부의 폭 방향을 가로 방향으로 하여 가로 방향에 대치하는 1쌍의 측판으로 구성되는 버너 본체에 하부의 혼합관부와, 혼합관부로부터의 혼합기를 불꽃구멍부로 유도하는 분포실부가 형성되고, 불꽃구멍부 내에 가로 방향에 병설한 복수의 정류판을 가지는 정류 부재가 장착되며, 정류 부재는 전후 복수 개소에 정류판끼리를 맞닿게 하여 각 정류판 사이에 구획 형성되는 불꽃구멍 유로를 전후 방향으로 분단하는 맞닿음부를 가지는 것에 있어서, 불꽃구멍부의 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로를 구획 형성하는 가로 방향 내측의 정류판끼리의 맞닿음부 중 적어도 소정의 전후 방향 부분에 존재하는 맞닿음부의 적어도 하반부는 가로 방향에서 본 형상이 역삼각형이 되도록 형성되고, 소정의 전후 방향 부분은 분포실부에서 불꽃구멍부로의 혼합기의 유입 방향이 상하 방향에 대해 소정 각도 이상 전후 방향으로 기우는 부분인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 불꽃구멍부의 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로에 혼합기가 전후 방향으로 크게 기운 상태로 유입된 경우, 맞닿음부의 역삼각형 부분에 충돌한 혼합기가 유입 방향과는 반대의 전후 방향으로 비교적 큰 속도 성분을 가지고 튀어오른다. 그리고 상기 튀어 오름의 흐름에 끌려서 맞닿음부로부터 떨어진 불꽃구멍 유로 부분에서도 혼합기의 흐름이 상방으로 향하게 된다. 이에 따라, 불꽃구멍부의 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로에의 혼합기의 유입 방향이 전후 방향으로 크게 기울어도, 상기 불꽃구멍 유로 위에 형성되는 화염이 전후 방향으로 크게 기우는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 발명에 있어서는 맞닿음부의 배치 피치가 상기 소정의 전후 방향 부분에서 좁혀지는 것이 바람직하다. 이에 따라, 전후 방향으로 기울어서 불꽃구멍 유로에 유입되는 혼합기의 흐름을 더욱 효과적으로 상방으로 향하게 할 수 있다.

또, 본 발명에 있어서는 가로 방향 내측의 정류판끼리를 맞닿음부의 배치 피치의 중간 하부에서 맞닿게 하는 서브 맞닿음부를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 서브 맞닿음부 중 상기 소정의 전후 방향 부분에 존재하는 서브 맞닿음부를 상하 방향에 대해 혼합기의 유입 방향과는 반대의 전후 방향으로 기울이는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 전후 방향으로 기울어서 불꽃구멍 유로에 유입되는 혼합기의 흐름을 더욱 확실하게 상방으로 향하게 할 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 본 발명의 작용을 설명하는 설명도.
도 7은 도 5에 대응하는 제 2 실시형태의 편평 버너의 절단 측면도.
도 8은 도 5에 대응하는 제 3 실시형태의 편평 버너의 절단 측면도.

도 1을 참조하여, “1”은 급탕용 열원기 등의 연소장치를 구성하는 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 상세하게 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 형성되고 있다.

혼합관부(65)는 버너 본체(61)의 하부 전방 가장자리에 위치하는 유입구 (65a)에서 후방으로 연장되어 있으며, 그 후단부가 상방으로 굴곡하여 분포실부 (66)에 연통하고 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.

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 방향에 병설한 복수의 정류판을 가지는 정류 부재(68)가 장착되어 있다. 본 실시형태에서는 가로 방향 내측의 2장의 정류판 (68in, 68in)과 가로 방향 외측의 2장의 정류판(68out, 68out)으로 정류 부재(68)를 구성하고 있다. 버너 본체(61)의 불꽃구멍부(63)에는 그 상하 방향 중간 부에 위치시켜서 정류 부재(68)를 가로 방향 양측에서 끼워 넣는 협착부(63a)가 형성되어 있다. 이에 따라, 협착부(63a) 상측의 측판(61a)의 부분과 외측 정류판(68out)의 사이에 혼합기가 분출되지 않는 폐색 공극(63b)이 구획 형성된다.

정류 부재(68)는 버너 캡(62)의 브리지부(62b)에 합치하는 전후 복수 개소에 내측과 외측의 정류판(68in, 68out)끼리를 맞닿게 하여 양 정류판(68in, 68out) 사이에 구획 형성되는 불꽃구멍 유로를 전후 방향으로 분단하는 상하 1쌍의 맞닿음부 (68a, 68b)와, 2장의 내측 정류판(68in, 68in)끼리를 맞닿게 하여 내측 정류판 (68in, 68in) 사이에 구획 형성되는 불꽃구멍부(63)의 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로를 전후 방향으로 분단하는 맞닿음부(68c, 도 5 참조)를 가지고 있으며, 또한, 내측 정류판(68in, 68in)끼리를 맞닿음부(68c)의 배치 피치의 중간 하부에서 맞닿게 하는 서브 맞닿음부(68d)를 가지고 있다. 또, 내측 정류판(68in, 68in)은 전후 양단의 연결부(68e)에서 연결되고, 내측과 외측의 정류판(68in, 68out)은 그 하측 가장자리의 전후 복수 개소에 설치한 연결부(68f)에서 연결되어 있다.

분포실부(66)의 상부에는 가로 폭을 좁힌 스로틀부(66a)가 형성되어 있다. 스로틀부(66a)의 가로 폭은 혼합관부(65)로부터의 혼합기의 유입 개소인 분포실부 (66)의 후방부에서 전방으로 향하여 점차 넓어지고 있다. 이에 따라, 불꽃구멍부 (63)로 유입되는 혼합기의 전후 방향 유량 분포가 균등화된다.

그런데, 분포실부(66)의 상하 방향 치수를 짧게 하면, 버너 전방부의 도 5에 A로 나타내는 부분에서는, 분포실부(66)에서 불꽃구멍부(63)로의 혼합기의 유입 방향이 상하 방향에 대해 전방으로 소정 각도(예를 들면, 10∼15°) 이상 기울고, 또, 버너 후방부의 도 5에 B로 나타내는 부분에서는, 분포실부(66)에서 불꽃구멍부 (63)로의 혼합기의 유입 방향이 상하 방향에 대해 후방으로 소정 각도(예를 들면, 5∼10°) 이상 기운다. 여기서, 불꽃구멍부(63)의 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로에서는 혼합기의 유속이 빠르고, 상기 불꽃구멍 유로 위에 형성되는 화염이 커진다. 그리고, 버너 전방부나 후방부에서 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로에의 혼합기의 유입 방향이 전후 방향으로 크게 기울면, 상기 불꽃구멍 유로 위에 형성되는 큰 화염이 전후 방향으로 기울어서 연소케이스(1)의 전면이나 후면이 강하게 가열되게 되어 연소케이스(1)의 열손을 발생한다.

그래서, 본 실시형태에서는 내측 정류판(68in, 68in)끼리의 맞닿음부(68c)의 하반부를 도 5에 나타내는 바와 같이, 가로 방향에서 본 형상이 역삼각형이 되도록 형성하고 있다. 이에 따르면, 불꽃구멍부(63)의 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로에 혼합기가 전후 방향으로 크게 기운 상태에서 유입된 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 맞닿음부(68c)의 하반부의 역삼각형 부분에 충돌한 혼합기가 유입 방향과는 반대의 전후 방향으로 비교적 큰 속도 성분을 가지고 튀어오른다. 그리고, 상기 튀어 오름의 흐름에 끌려서 맞닿음부(68c)로부터 떨어진 불꽃구멍 유로 부분에서도 혼합기의 흐름이 상방으로 향하게 된다. 그로 인해, 버너 전방부와 후방부의 A, B로 나타내는 부분에서, 불꽃구멍부(63)의 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로에의 혼합기의 유입 방향이 전후 방향으로 크게 기울어도, 상기 불꽃구멍 유로 위에 형성되는 화염이 전후 방향으로 크게 기우는 것을 방지할 수 있어 연소케이스 (1)의 열손을 발생하지 않는다.

또한, 상기 실시형태에서는 내측 정류판(68in, 68in)끼리의 모든 맞닿음부 (68c)를 역삼각형의 하반부를 가지는 것으로 형성하고 있지만, 버너 전방부와 후방부의 A, B로 나타내는 부분, 즉, 분포실부(66)에서 불꽃구멍부(63)로의 혼합기의 유입 방향이 상하 방향에 대해 소정 각도 이상 전후 방향으로 기우는 부분에 존재하는 맞닿음부(68c)만을 역삼각형의 하반부를 가지는 것으로 형성해도 좋다. 또, 이들 맞닿음부(68c)의 하반부뿐만 아니라 상하 전체를 역삼각형으로 형성해도 좋다. 또한, 서브 맞닿음부(68d)를 생략하는 것도 가능하지만, 서브 맞닿음부(68d)를 설치하면, 혼합기의 흐름을 더욱 효율 좋게 상방으로 향하게 할 수 있어 유리하다.

또, 도 7에 나타내는 제 2 실시형태와 같이, 맞닿음부(68c)의 배치 피치를 버너 전방부와 후방부의 A, B로 나타내는 부분에서 좁혀도 좋다. 이에 따르면, A, B로 나타내는 부분에서 혼합기의 흐름을 한층 확실하게 상방으로 향하게 할 수 있다.

또, 도 8에 나타내는 제 3 실시형태와 같이, A, B로 나타내는 부분에 존재하는 서브 맞닿음부(68d)를 상하 방향에 대해 혼합기의 유입 방향과는 반대의 전후 방향으로 기울여도 좋다. 즉, 혼합기의 유입 방향이 상하 방향에 대해 전방으로 기우는 A로 나타내는 부분에 존재하는 서브 맞닿음부(68d)를 상하 방향에 대해 후방으로 기울이고, 혼합기의 유입 방향이 상하 방향에 대해 후방으로 기우는 B로 나타내는 부분에 존재하는 서브 맞닿음부(68d)를 상하 방향에 대해 전방으로 기울인다. 이 경우도, A, B로 나타내는 부분에서 혼합기의 흐름을 한층 확실하게 상방으로 향하게 할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는 내측 정류판(68in, 68in)끼리의 맞닿음부(68c)의 적어도 하반부를 역삼각형으로 형성하고 있지만, 내측 정류판(68in, 68in)끼리의 맞닿음부(68c)뿐만 아니라, 내측과 외측의 정류판 (68in, 68out)끼리의 맞닿음부(68a)의 적어도 하반부를 역삼각형으로 형성해도 좋다.

또, 상기 실시형태의 정류 부재(68)는 4장판 구조의 것이지만, 2장의 내측 정류판의 사이에 중앙의 정류판을 가지는 5장판 구조의 것으로 해도 좋다. 이 경우는, 불꽃구멍부의 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로가 중앙 정류판과 각 내측 정류판의 사이에 구획 형성되게 되기 때문에, 중앙 정류판과 각 내측 정류판의 맞닿음부의 적어도 하반부를 역삼각형으로 형성한다.

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 61: 버너 본체
61a: 측판 63: 불꽃구멍부
65: 혼합관부 66: 분포실부
68: 정류 부재 68in: 내측 정류판
68c: 맞닿음부 68d: 서브 맞닿음부

Claims (4)

1. 가늘고 긴 형상의 불꽃구멍부를 상단부에 가지는 편평 버너로서, 불꽃구멍부의 길이 방향을 전후 방향, 불꽃구멍부의 폭 방향을 가로 방향으로 하여 가로 방향에 대치하는 1쌍의 측판으로 구성되는 버너 본체에 하부의 혼합관부와, 혼합관부로부터의 혼합기를 불꽃구멍부로 유도하는 분포실부가 형성되고, 불꽃구멍부 내에 가로 방향에 병설한 복수의 정류판을 가지는 정류 부재가 장착되며, 정류 부재는 전후 복수 개소에 정류판끼리를 맞닿게 하여 각 정류판 사이에 구획 형성되는 불꽃구멍 유로를 전후 방향으로 분단하는 맞닿음부를 가지는 것에 있어서,
   불꽃구멍부의 가로 방향 중앙 근처의 불꽃구멍 유로를 구획 형성하는 가로 방향 내측의 정류판끼리의 맞닿음부 중 적어도 소정의 전후 방향 부분에 존재하는 맞닿음부의 형상은 하측으로 협소하게 되는 역삼각형이 되도록 형성되고, 소정의 전후 방향 부분에 존재하는 맞닿음부 끼리는 각각 상하 방향에 대하여 평행하게 형성한 것을 특징으로 하는 편평 버너.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 맞닿음부의 배치 피치가 상기 소정의 전후 방향 부분에서 좁혀지는 것을 특징으로 하는 편평 버너.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 가로 방향 내측의 정류판끼리를 상기 맞닿음부의 배치 피치의 중간 하부에서 맞닿게 하는 서브 맞닿음부를 가지는 것을 특징으로 하는 편평 버너.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 서브 맞닿음부 중 상기 소정의 전후 방향 부분에 존재하는 서브 맞닿음부는, 상하 방향에 대해 혼합기의 유입 방향과는 반대의 전후 방향으로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 편평 버너.

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