KR102611920B1 - 버너, 이를 포함하는 물 가열기 및 버너 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 물 가열기는, 연소반응을 위한 연료를 제공하도록 마련되는 연료제공부; 상기 연소반응을 위한 공기를 송기하도록 마련되는 공기제공부; 제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부; 및 상기 연료제공부, 상기 공기제공부 및 상기 점화부에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는: 점화를 위해 연료를 제공하고 스파크를 일으키도록 상기 연료제공부와 상기 점화부를 제어하고, 상기 스파크가 일어나 착화된 시점인 착화시점에 제공되는 공기의 유량보다, 상기 착화시점으로부터 소정의 지연시간 이후인 공기제공시점에 제공되는 공기의 유량이 더 많도록 상기 공기제공부를 제어한다.

Description

버너, 이를 포함하는 물 가열기 및 버너 제어방법 {BURNER, WATER HEATING APPARATUS AND CONTROL METHOD OF SAME}
본 발명은 버너와, 이를 포함하는 물 가열기와, 버너의 제어방법에 관한 것이다.
물 가열기는 용기 내의 유체를 가열하는 장치이다. 이러한 유체는 물일 수 있다. 물 가열기는 가열한 물을 수요처로 배출하거나, 난방을 위한 유로에 전달하여 원하는 영역을 난방할 수 있다.
물 가열기의 물을 데우기 위해, 물 가열기는 버너를 이용해 연소반응을 일으켜 화염과 연소가스를 발생시키고, 화염으로부터 전달되는 열과 연소가스가 전달하는 열을 이용해 물을 가열할 수 있는 구조를 일반적으로 가진다.
버너가 연소반응을 일으키기 위해서는 연료가 필요하다. 연료로는 화석연료의 일종인 액화석유가스나 액화천연가스 등이 사용될 수 있으나, 오일 타입의 경유나 등유 등이 사용될 수도 있다.
오일 타입의 연료를 이용하여 질소산화물의 발생이 적은 버너를 이용한 물 가열기를 설계할 경우, 연료와 함께 공기를 고속으로 급기하는 방법이 필요할 수 있다. 그러나 고속으로 급기된 공기와 연료가 만나 착화 시, 화염이 있어야 할 위치에 정확하게 위치하지 못해 화염이 불안정해질 수 있다. 이 경우 착화가 원활하게 되지 못하고, 불완전연소가 일어나 질소산화물의 발생이 증대될 수 있다. 또한 불완전연소 발생시 그을음에 의해 노란색 화염이 형성될 가능성이 높고, 정해진 경로로 연소가스가 흐를 수 있도록 마련된 물 가열기 내부의 통로들이 막힐 수 있다.
또한 오일 타입의 연료를 이용하는 물 가열기의 가동 시, 적정 공기비로 착화된 상태에서 급기량을 순간적으로 증가시키면 (이를 위해 송풍기의 풍량을 저단에서 고단으로 변경시킬 수 있음) 공기비가 크게 변동되어 화염의 실화 가능성이 높아질 수 있다.
그리고 착화 이후에도 공기비가 일정하게 유지되지 않으면 불완전연소로 인해 질소산화물의 발생이 증대될 수 있다.
본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 착화 시 화염의 안착률을 증대시켜 안정적인 연소를 구현한 버너, 이를 포함한 물 가열기 및 버너 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 버너는, 연소반응을 위한 연료를 제공하도록 마련되는 연료제공부; 상기 연소반응을 위한 공기를 송기하도록 마련되는 공기제공부; 제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부; 및 상기 연료제공부, 상기 공기제공부 및 상기 점화부에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는: 점화를 위해 연료를 제공하고 스파크를 일으키도록 상기 연료제공부와 상기 점화부를 제어하고, 상기 스파크가 일어나 착화된 시점인 착화시점에 제공되는 공기의 유량보다, 상기 착화시점으로부터 소정의 지연시간 이후인 공기제공시점에 제공되는 공기의 유량이 더 많도록 상기 공기제공부를 제어하고, 상기 착화시점부터 제공되는 연료의 유량과 시간의 관계가 선형적인 관계가 되고, 연료의 유량의 시간당 증가량은 상기 공기제공시점 이후에 변하도록 상기 연료제공부를 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 물 가열기는, 연소반응을 위한 연료를 제공하도록 마련되는 연료제공부와, 저단 및 고단 중 어느 하나의 세기에 따라 선택적으로 공기를 송기하도록 마련되는 공기제공부와, 제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부를 포함하는 버너구조체; 상기 버너구조체에서 일으키는 연소반응에 의한 열을 이용해 물을 가열하도록 마련되는 열교환기; 및 상기 버너구조체에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는: 점화를 위해 연료를 제공하고 스파크를 일으키도록 상기 연료제공부와 상기 점화부를 제어하고, 상기 스파크가 일어나 착화된 시점인 착화시점에는 저단으로 공기를 제공하다가, 소정의 시간 이후인 공기제공시점부터는 고단으로 공기를 제공하도록 상기 공기제공부를 제어하고, 상기 착화시점부터 제공되는 연료의 유량과 시간의 관계가 선형적인 관계가 되고, 연료의 유량의 시간당 증가량은 상기 공기제공시점 이후에 변하도록 상기 연료제공부를 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 버너 제어방법은, 소정의 유량의 공기를 제공하는 단계; 연료를 제공하는 단계; 스파크를 일으켜 제공된 공기와 연료를 발화시키는 단계; 및 스파크가 일어나 착화된 시점인 착화시점으로부터 소정의 시간 이후인 공기제공시점에, 상기 소정의 유량보다 큰 유량으로 공기를 제공하기 시작하는 단계를 포함하고, 상기 연료를 제공하는 단계에서, 상기 착화시점부터 제공되는 연료의 유량과 시간의 관계가 선형적인 관계가 되고, 연료의 유량의 시간당 증가량은 상기 공기제공시점 이후에 변한다.
이에 따라, 버너의 착화시 공기량이 급격하게 증가하여 화염이 실화(불꺼짐)되는 문제점을 방지하고 화염이 안정적으로 안착되어 안정적인 연소가 가능한 이점이 있다.
또한, 착화 후에도 일정한 공기비를 유지할 수 있어, 안정적인 연소가 가능하고 질소산화물의 발생이 저감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 내부구조의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 내부 구조가 드러나도록 표시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 버너구조체를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 버너구조체에서 화염형성부를 분리한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 화염형성부를 내부의 구조가 드러나도록 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 화염형성부로부터 블로어튜브를 분해한 상황을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 화염형성부의 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 플레임홀더, 점화 플러그, 연료노즐 및 화염형성 커버를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 화염형성부의 저면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 플레임홀더를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 버너에서 블로어와 관련된 부분들을 분해하여 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 블로어의 분해사시도이다.
도 13은 예시적인 물 가열기의 공기제공부, 연료제공부 및 점화부의 제어정도를 세로축으로 하고 시간을 가로축으로 하여 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 공기제공부, 연료제공부 및 점화부의 제어정도를 세로축으로 하고 시간을 가로축으로 하여 나타낸 도면이다.
도 15는 예시적인 물 가열기와 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 버너에서 착화 후 시간에 따른 산소비율을 각각 가로축과 세로축으로 하여 표시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 내부구조의 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 내부 구조가 드러나도록 표시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 물 가열기(1)는, 열을 발생시킨 후 이로부터 발생한 연소가스와 물의 열교환을 통해 물을 가열하는 장치이다. 물 가열기(1)는 연소실(30), 버너구조체(20), 연관(40) 및 프로세서(P)를 포함한다. 물 가열기(1)는 케이스(10), 외함(60) 및 버플 플레이트(50)를 포함할 수 있다. 케이스(10)는 원통형으로 형성될 수 있으나, 그 형상이 이에 제한되지 않는다. 버너는 버너구조체(20)와 프로세서(P)를 포함할 수 있다.
다른 구성요소들을 내장하는 케이스(10)의 내부에 연소 반응이 일어나는 공간인 연소공간(300)을 제공하는 연소실(30)이 마련될 수 있고, 연소공간(300)에 버너구조체(20)가 배치되어 연소반응을 통해 열과 연소가스를 생성할 수 있다. 연소실(30)은 케이스(10)의 하측에 마련될 수 있으나 그 위치가 이에 제한되지는 않는다.
연소실(30)은 연관(40)의 일단과 연통될 수 있다. 연소실(30)과 연관(40)의 외부에 배치되어 연소실(30)과 연관(40)의 주위로 물이 흐를 수 있게 마련되는 중공(70)이 케이스(10) 내에 형성될 수 있다. 연소실(30)에서 생성된 연소가스가 연관(40)을 통해 연관(40)의 타단으로 배출되는 동안, 연관(40)과 연소실(30) 주변의 중공(70)에서 유동하는 물이 연소가스로부터 열을 전달받아 가열되어 배출될 수 있다.
연관(40)은 도 1의 상하방향을 따라 연장될 수 있고, 그 내부를 통해 물이 유동할 수 있다. 연관(40) 내부에는 버플 플레이트(50)가 배치될 수 있다. 버플 플레이트(50)가 배치되어, 연관(40) 내에서 유동하는 연소가스가 유동하는 경로가 결정될 수 있다.
연관(40)은 연소가스가 내부에서 유동하게 마련되는 구성요소로, 도시된 것과 같이 물 가열기에 복수개가 배치될 수 있다. 연관(40) 내에는 버플 플레이트(50)가 삽입된다. 연관(40)의 일단은 연소실(30)과 연통될 수 있다. 연관(40)은 중공(70)을 가로질러 연관(40)의 타단이 외부로 연소가스를 배출하도록 배치될 수 있다. 연관(40)의 일단은 하측에 위치한 하단일 수 있고, 타단은 상측에 위치한 상단일 수 있다.
버너구조체(20)는 공기와 연료로부터 연소반응을 일으키게 마련된다. 물 가열기(1)의 버너구조체(20)가 사용하는 연료는 오일 타입일 수 있다. 즉 물 가열기(1)는 오일 보일러일 수 있다. 연료가 분사되는 버너구조체(20)의 말단은 연소실(30)에 위치하여, 연소실(30)의 연소공간(300)에서 연소반응이 일어나도록 할 수 있다.
외함(60)은 도 1에서 설명된 물 가열기(1)의 내부구조들을 내장하는 구성요소이다. 외함(60)은 도시된 것과 같이 직육면체의 형상을 가질 수 있으나, 그 형상이 이에 제한되지는 않는다. 외함(60)에는 프로세서(P)가 설치될 수 있다.
프로세서(P)는 제어명령을 수행하는 논리 연산이 가능한 소자를 포함하는 구성요소로, CPU(Central Processing Unit) 등을 포함할 수 있다. 프로세서(P)는 각종 구성요소들에 연결되어, 제어명령에 따른 신호를 각 구성요소들에 전달할 수 있고, 각종 센서 또는 획득부들에 연결되어 획득된 정보를 신호의 형태로 전달받을 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서, 프로세서(P)는 물 가열기(1)가 포함하는 공기제공부(22), 점화부(24), 연료노즐(23) 등에 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서(P)는 각각의 구성요소들과 전기적으로 연결될 수 있으므로, 도선으로 연결되거나, 무선으로 통신 가능한 통신 모듈을 더 가져 상호 통신할 수 있다.
물 가열기(1)는 저장매체를 더 포함하여, 프로세서(P)가 수행하는 제어명령들이 저장매체에 저장되어 활용될 수 있다. 저장매체는 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 서버, 휘발성 매체, 비휘발성 매체 등과 같은 장치일 수 있으나, 그 종류가 이에 제한되지는 않는다. 저장매체에는 이 밖에도 프로세서(P)가 작업을 수행하기 위해 필요로 하는 데이터 등이 더 저장될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 버너구조체(20)를 나타낸 사시도이다.
버너구조체(20)는 연소반응을 일으키는 구성요소로, 연료노즐(23), 점화부(24) 및 공기제공부(22)를 포함한다. 버너구조체(20)는 하우징(21), 플레임홀더(25), 튜브프레임(28), 블로어튜브(26) 및 연료펌프(27)를 더 포함할 수 있다.
하우징(21)은 버너구조체(20)의 구성요소들을 감싸거나 각 구성요소와 결합된 뒤 케이스(10)와 결합되어 버너구조체(20)의 구성요소들의 케이스(10)에 대한 상대적인 위치를 고정하는 구성요소이다. 하우징(21)은 공기제공부(22)와 화염형성부가 결합되고, 케이스(10)에 결합되어 연소실(30)의 개구를 덮는 연소실 커버(211) 및 연소실 커버(211)에 결합되어 화염형성부를 덮는 화염형성 커버(212)를 포함할 수 있다. 또한 연소실 커버(211)에는 공기제공부(22)가 케이스(10)의 외측에서 결합되도록 마련되는 블로어 결합부(213)가 형성될 수 있다.
연료펌프(27)는 외부로부터 제공받거나 별도의 연료탱크에 저장된 연료를 연료공급관(273)을 통해 연료노즐(23)로 압송하는 장치이다. 따라서 연료펌프(27)는 연료를 가압할 수 있는 장치를 포함하는 연료압력형성부(271)와, 전력에 의해 구동됨에 따라 이러한 연료압력형성부(271)가 구동될 수 있는 동력을 생성하여 제공하는 연료모터(272)를 포함할 수 있다.
버너구조체(20)는 화염확인부를 더 포함할 수 있다. 화염확인부는 연소반응에 의해 형성된 화염의 유무를 확인할 수 있는 구성요소로, 프로세서(P)에 전기적으로 연결될 수 있다. 화염확인부는 화염에 의한 자외선의 발생여부를 확인할 수 있는 UV센서를 포함할 수 있으나, 화염확인부가 화염을 확인하기 위해 포함할 수 있는 수단은 이에 제한되지 않는다. 화염확인부는 화염형성 커버(212)를 관통하여, 화염형성 커버(212)에 결합될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 버너구조체(20)에서 화염형성부를 분리한 상태를 나타낸 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 화염형성부를 내부의 구조가 드러나도록 도시한 사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 화염형성부로부터 블로어튜브(26)를 분해한 상황을 도시한 사시도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 화염형성부의 종단면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 플레임홀더(25), 점화부(24), 연료노즐(23) 및 화염형성 커버(212)를 도시한 사시도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 화염형성부의 저면도이다.
화염형성부는 플레임홀더(25), 튜브프레임(28), 블로어튜브(26), 연료노즐(23) 및 점화부(24)를 포함할 수 있다. 화염형성부에서 연료와 공기가 섞이며 화염이 일어나 연소실(30)의 연소공간(300)에 화염이 배치되도록 할 수 있다.
화염형성부 - 연료노즐(23)
연료제공부는 연료노즐(23)과 연료펌프(27)를 포함할 수 있다. 연료노즐(23)은 연소공간(300)에 오일 타입의 연료를 분무하는 구성요소이다. 따라서 연료노즐(23)은 연료공급관(273)을 통해 연료펌프(27)와 연결되어, 연료펌프(27)로부터 오일 타입의 연료를 전달받을 수 있고, 연료펌프(27)가 연료를 압송한 그 압력으로 연소공간(300)에 연료를 분무한다. 연소공간(300)에 연료노즐(23)이 연료를 분무하는 방향을 기준방향(D)이라 하자. 기준방향(D)은 버너구조체(20)가 케이스(10)에 삽입되는 방향일 수 있고, 연료노즐(23)이 연장되는 방향일 수 있다.
연료노즐(23)이 연료를 분무하는 유량은, 연료펌프(27)에 의해서 결정될 수 있다. 연료노즐(23)은 화염형성 커버(212)를 관통하여 배치될 수 있다. 연료노즐(23)의 기준방향(D)측 말단이자 연료가 분사되는 출구가 형성되는 부분인 노즐 내측단(231)은 도시된 것과 같이 연소실(30)의 내측에 위치할 수 있고, 기준방향(D)을 따라 하우징(21)을 관통하는 기둥형의 노즐 몸체(232)로부터 연장되면서 기준방향(D)에 직교한 평면으로 자른 단면에서의 단면적이 줄어드는 형태를 가질 수 있다.
화염형성부 - 점화부(24)
점화부(24)는 분무된 연료와 분사된 공기가 혼합된 혼합 물질을 발화시키는 구성요소이다. 본 발명의 일 실시예에서는 점화부(24)를 점화 플러그인 것으로 설명하나, 점화 플러그가 아닌 다른 방식으로 점화를 실시하는 장치가 점화부(24)로 사용될 수도 있다. 점화부(24)는 전기 스파크를 일으켜 혼합 물질이 점화되어 발화하도록 할 수 있다. 오일 타입의 연료가 분무되고, 공기가 분사되어 화염형성부 및 연소공간(300)에서 혼합되어 혼합 물질을 형성한 상황에서 전기 스파크가 발생함에 따라, 화염이 형성될 수 있다.
플러그 몸체(242)는 하우징(21)을 기준방향(D)을 따라 관통하고, 점화부(24)의 기준방향(D) 반대측 말단은 프로세서(P) 또는 전원에 전기적으로 연결될 수 있다. 점화부(24)의 기준방향(D)측 말단인 플러그 내측단(241)은 연소실(30)의 내측에서 노즐 내측단(231)과 인접하게 배치될 수 있다. 연료노즐(23)은 기준방향(D)을 따라 바라볼 때 블로어튜브(26)의 중심에 배치될 수 있는데, 점화부(24)는 이러한 연료노즐(23)의 주변에 배치될 수 있다. 플러그 내측단(241)은 플러그 몸체(242)로부터 기준방향(D)을 따라 가면서 노즐 내측단(231)에 가까워지는 방향으로 경사진 형태를 가질 수 있다. 플러그 내측단(241)에서 스파크가 형성될 수 있다.
화염형성부 - 블로어튜브(26)
블로어튜브(26)는 연소실(30)의 내측으로 삽입된 연료노즐(23)과 점화부(24)의 일부분을 둘러싸고 공기제공부(22)와 연결되는 부분이다. 블로어튜브(26)는 공기제공부(22)에 의해 압송된 공기가 유동하는 내부 공간과, 연소공간(300)을 향해 개방된 개구인 배출개구를 가질 수 있다. 따라서 연료노즐(23)에 의해서 분무되는 연료와 공기제공부(22)에 의해 압송되는 공기는 배출개구를 통해 연소공간(300)으로 배출될 수 있고, 스파크가 일어나면서 화염을 형성할 수 있다. 배출개구는 플레임홀더(25)에 의해 적어도 일부가 덮일 수 있다.
블로어튜브(26)는 원기둥형태의 외관을 가지고 기준방향(D) 반대측 말단이 하우징(21)에 결합되는 직관부(262)를 포함할 수 있다. 블로어튜브(26)는 직관부(262)의 기준방향(D)측 말단으로부터 기준방향(D)을 따라가면서, 기준방향(D)에 직교하는 평면으로 자른 단면의 단면적이 줄어드는 부분인 테이퍼부(261)를 포함할 수 있다. 즉 테이퍼부(261)는 블로어튜브(26)의 기준방향(D)측 말단과 인접한 영역인 튜브 말단영역에 해당할 수 있다. 테이퍼부(261)의 내측에 플레임홀더(25)가 배치될 수 있다. 직관부(262)의 내측에는 튜브프레임(28)이 배치되고, 직관부(262)의 내측면에 튜브프레임(28)이 결합될 수 있다.
블로어튜브(26)의 테이퍼부(261)의 내측면과 플레임홀더(25)의 외측면은 소정의 간격을 두고 서로 이격될 수 있다. 즉 블로어튜브(26)와 플레임홀더(25)는 서로 접촉하지 않을 수 있고, 배출개구를 플레임홀더(25)가 전부 가리지 않을 수 있다. 상기 소정의 간격은 0.8mm 이상 1.8mm 이하일 수 있으나, 버너구조체(20)가 발생시키는 열량 또는 기타 특성에 따라 달라질 수 있다. 기준방향(D)을 따라 블로어튜브(26)와 플레임홀더(25)를 바라볼 때, 배출개구와 플레임홀더(25)는 동심원을 형성할 수 있다.
화염형성부 - 튜브프레임(28)
튜브프레임(28)은 화염형성부 내의 구성요소들의 상대적인 위치를 고정하기 위해 배치되는 구성요소이다. 튜브프레임(28)은 블로어튜브(26)의 직관부(262)의 내측면에 결합되는 튜브연결부(281)와, 튜브연결부(281)에 연결되되 플레임홀더(25)에 결합되는 홀더연결부(282)를 포함할 수 있다. 따라서 튜브프레임(28)은 블로어튜브(26)와 플레임홀더(25)가 서로 접촉하지 않고 이격되되, 기준방향(D)을 따라 바라볼 때 동심원을 그릴 수 있는 상대적인 위치관계가 유지될 수 있도록 한다.
튜브연결부(281)는 직관부(262)의 내측면에 접촉하며 결합될 수 있도록 원판형으로 형성될 수 있다. 튜브연결부(281)의 중심에는 개구가 형성되어 연료노즐(23)이 삽입 및 고정될 수 있다. 홀더연결부(282)는 튜브연결부(281)로부터 기준방향(D)을 따라 돌출되어 플레임홀더(25)에 결합될 수 있도록, 기둥과 같은 형태로 형성될 수 있고, 안정적으로 플레임홀더(25)를 지지할 수 있도록 복수 개 배치될 수 있다. 홀더연결부(282)의 기준방향(D)측 말단은 플레임홀더(25)에 형성되는 결합공(256)에 삽입되거나, 결합공(256)에 삽입된 체결구와 체결되어 플레임홀더(25)와 결합될 수 있다.
튜브프레임(28)은 블로어튜브(26)와 플레임홀더(25)의 상대적인 위치관계의 유지를 위한 것이므로, 무게를 줄이기 위해 형성되는 다수의 구멍을 포함할 수 있다. 이러한 구멍 중 하나를 점화부(24)가 관통할 수 있다.
화염형성부 - 플레임홀더(25)
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 플레임홀더(25)를 도시한 사시도이다.
플레임홀더(25)는 원활한 화염형성을 위해 배치되는 구성요소이다. 플레임홀더(25)는 홀더판(251)과 홀더둘레부(252)를 포함할 수 있다. 플레임홀더(25)는 홀더판(251)에 형성되는 중심개구(253), 와류개구(254), 결합공(256) 및 와류날개(255)를 더 포함할 수 있다.
홀더판(251)은 판형으로 형성되어, 블로어튜브(26)에 형성되는 배출개구를 적어도 일부 가리도록 배치되는 구성요소이다. 본 발명의 일 실시예에서는 홀더판(251)이 원판형으로 형성되는 것으로 도시하였으나, 그 형태가 이에 제한되지는 않는다.
홀더둘레부(252)는 홀더판(251)의 둘레로부터 기준방향(D)을 따라 연장된 부분으로, 본 발명의 일 실시예에서는 홀더판(251)이 원판형으로 형성되므로, 홀더판(251)의 원주를 따라 기준방향(D)으로 돌출된 원환의 형태를 가질 수 있다. 그러나 홀더둘레부(252)의 형태가 이에 제한되지는 않는다.
중심개구(253)는 연료노즐(23)에 의해 분무된 연료가 연소공간(300)에 도달하도록 홀더판(251)의 중심에 형성되는 개구이다. 중심개구(253)를 통해서 공기가 배출될 수도 있다. 중심개구(253)는 원형으로 형성될 수 있으나, 도시된 것과 같이 둘레의 일부분이 직선형으로 형성되는 불완전한 원형으로 형성될 수 있으며, 그 형상이 이에 제한되지는 않는다.
와류개구(254)는 홀더판(251)에 형성되는 다른 개구로, 복수로 형성될 수 있다. 와류개구(254)는 중심개구(253)의 주변에 방사형으로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 4개의 와류개구(254)가 등각인 90도를 형성하며 배치되는 것으로 도시한 도면을 바탕으로 설명하나, 그 개수와 배치가 이에 제한되지는 않는다. 와류개구(254)가 형성됨에 따라, 공기제공부(22)에 의해 블로어튜브(26)로 제공된 공기가 연소공간(300)으로 이동하며 와류를 형성해 연료와 함께 화염을 형성할 수 있다.
와류날개(255)는 와류개구(254)와 인접하게 홀더판(251)에 배치되는 부분이다. 와류날개(255)는 와류날개(255)의 개수와 대응되는 개수를 가질 수 있다. 와류날개(255)는 와류개구(254)의 둘레로부터 돌출되되, 와류개구(254)를 통해 배출되는 공기가 동일한 방향으로 회전하게 공기를 가이드하도록 배치될 수 있다.
와류날개(255)는 와류개구(254)의 둘레로부터 연소공간(300)의 외측, 즉 기준방향(D)의 반대방향으로 돌출될 수 있다. 와류날개(255)는 기준방향(D)의 반대방향에 대해 일 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 구체적으로, 플레임홀더(25)를 기준방향(D)을 따라 바라봤을 때, 와류개구(254) 각각의 둘레는, 중심개구(253)로부터 방사형으로 연장된 시계방향측 모서리와 반시계방향측 모서리를 가질 수 있다. 복수의 와류날개(255)는 복수의 와류개구(254)의 시계방향측 모서리들 또는 반시계방향측 모서리들 중 공통된 방향의 모서리들로부터 돌출되되, 기준방향(D)의 반대방향에 대해 반시계방향 또는 시계방향으로 경사진 형상을 가질 수 있다. 따라서 플레임홀더(25)를 기준방향(D)을 따라 바라봤을 때, 와류날개(255)는 와류개구(254)를 적어도 일부 가릴 수 있다. 도면에서 드러난 본 발명의 일 실시예에서는, 복수의 와류개구(254)의 시계방향측 모서리들로부터 돌출되되, 기준방향(D)의 반대방향에 대해 반시계방향으로 경사진 형상을 가진다.
상술한 와류날개(255)와 와류개구(254)의 형상에 의해, 블로어튜브(26)의 내부 공간으로부터 플레임홀더(25)를 거쳐 배출되는 공기가, 와류날개(255)의 형상을 따라 회오리쳐 와류를 형성할 수 있고, 분무된 연료와 함께 혼합 물질을 보다 잘 생성할 수 있다. 따라서 화염이 원활하게 형성되어, 화염이 플레임홀더(25)로부터 떨어져 나가는 리프팅 현상의 발생이 저감될 수 있다.
홀더판(251)에는 결합공(256)이 형성되어, 상술한 튜브프레임(28)의 홀더연결부(282)와 결합될 수 있다. 결합공(256)은 복수로 형성될 수 있고, 플레임홀더(25)가 균형있게 지지되도록, 홀더판(251)의 중심을 기준으로 서로 등간격 및 등각을 형성하며 배치될 수 있다.
공기제공부(22)
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 버너구조체(20)에서 공기제공부(22)와 관련된 부분들을 분해하여 도시한 사시도이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 공기제공부(22)의 분해사시도이다.
공기제공부(22)는 외부로부터 공급된 공기를 연소공간(300)에 압송하기 위한 장치이다. 공기제공부(22)는 공기를 압축시켜 블로어튜브(26)로 전달하기 위한 임펠러(224)와, 임펠러(224)를 회전시키기 위한 회전 구동력을 생성하여 임펠러(224)에 전달하는 블로어 모터(223)를 포함할 수 있다. 공기제공부(22)는 블로어 결합부(213)에 내장되는 임펠러(224)를 덮을 수 있는 임펠러 커버(222)와, 임펠러 커버(222)에 안착된 블로어 모터(223)를 덮는 모터 커버(221)를 포함할 수 있다.
모터 커버(221)는 내부에 블로어 모터(223)를 내장할 수 있도록 형성될 수 있다. 모터 커버(221)는 블로어 모터(223)를 내장한 채로 하우징(21)에 결합 및 고정될 수 있다. 모터 커버(221)는 블로어 모터(223)를 내장하는 모터 내장부(2211)와, 외부로부터 공기가 유입되는 통로가 되는 공기유입부(2212)를 포함할 수 있다. 공기유입부(2212)를 통해 외부로부터 공기가 모터 내장부(2211)에 유입될 수 있고, 유입된 공기가 임펠러(224)로 전달되어 블로어튜브(26)로 압송될 수 있다.
블로어 모터(223)는 고정자(2232)와, 샤프트(2234)와, 회전자(2233)와, 모터프레임을 포함할 수 있다. 모터프레임 내에 고정자(2232)와 회전자(2233)가 배치되고, 모터프레임이 임펠러 커버(222)에 결합되어 블로어 모터(223)를 다른 구성요소들에 대해 고정시킬 수 있다. 고정자(2232)는 환형으로 형성되되 복수 회 전도성의 코일을 감은 형태로 형성될 수 있다. 회전자(2233)는 고정자(2232)의 중심에 기준방향(D)을 따라 개방되어 형성된 개구에 삽입되되, 전도성의 물질로 형성될 수 있다. 전원이 블로어 모터(223)에 인가되면, 고정자(2232)와 회전자(2233)의 전자기적 상호작용에 의해 회전자(2233)가 기준방향(D)을 축방향으로 회전할 수 있다.
회전자(2233)의 중심에는 기준방향(D)을 따라 연장되는 샤프트(2234)가 삽입된다. 샤프트(2234)는 후술할 임펠러(224)의 동력전달부(2242)에 결합되어, 회전자(2233)의 회전을 임펠러(224)로 전달할 수 있다. 즉 임펠러(224) 역시 기준방향(D)을 축방향으로 회전할 수 있다.
임펠러 커버(222)는 환형의 판형으로 형성될 수 있다. 임펠러 커버(222)는 블로어 결합부(213)에 내장되는 임펠러(224)를 덮으며 하우징(21)에 결합될 수 있다. 임펠러 커버(222)의 상면에 블로어 모터(223)가 결합될 수 있고, 모터 커버(221)가 결합될 수 있다. 모터 커버(221)를 통해 유입된 공기는 임펠러 커버(222)의 중심에 형성된 구멍을 통해서 임펠러(224)의 중심으로 전달 될 수 있다. 샤프트(2234)는 임펠러 커버(222)의 중심에 형성된 구멍을 통과하여 임펠러(224)의 동력전달부(2242)에 결합될 수 있다.
임펠러(224)는 회전함으로써 유입된 공기를 압축하여 송기한다. 따라서 임펠러(224)는 특수한 형상을 가질 수 있는데, 완만한 원뿔 또는 원뿔대형으로 형성된 몸체의 외측면에 나선형의 날개가 복수 개 서로 이격되어 배치되는 방식으로 형성될 수 있다. 그러나 임펠러(224)의 형상이 이에 제한되지는 않는다.
임펠러(224)의 입구는 원뿔의 꼭지점 또는 원뿔대의 상면에 해당하는 영역이다. 즉 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(224)의 중심에 형성되는 동력전달부(2242)와 슈라우드(2241) 사이에 형성되는 환형의 구멍이 임펠러(224)의 입구로 작용할 수 있다. 임펠러(224)의 입구를 통해 유입된 공기가 임펠러(224)의 회전에 따라 날개와 날개 사이의 공간을 통해 임펠러(224)의 반경 방향으로 형성되는 임펠러(224)의 출구로 전달되고, 압축된 상태에서 배출될 수 있다. 임펠러(224)는 날개를 덮는 슈라우드(2241)를 더 포함할 수 있다. 하우징(21)에는 블로어 결합부(213)와 블로어튜브(26)를 연통하는 공기통로가 형성될 수 있다. 임펠러(224)의 출구는 이러한 공기통로로 압축된 공기를 송기한다.
공기제공부(22)는 복수의 서로 다른 풍속으로 공기가 블로어튜브(26)에 압송되도록 제어될 수 있다. 프로세서(P)는 공기제공부(22)가 저단 또는 고단으로 작동하도록 공기제공부(22)를 제어할 수 있다. 프로세서(P)는 블로어 모터(223)에 상이한 크기의 전류를 제공함으로써 블로어 모터(223)가 저단 또는 고단으로 작동되도록 제어할 수 있다. 저단에서 프로세서(P)는 블로어 모터(223)에 소정의 저단 전류를, 고단에서 프로세서(P)는 블로어 모터(223)에 저단 전류보다 큰 고단 전류를 제공할 수 있다. 프로세서(P)는, 착화시점에는 저단으로, 착화 이후에는 고단으로 작동하도록 공기제공부(22)를 제어할 수 있다.
저단은 소정의 풍속인 저단 풍속으로 공기를 제공하도록, 블로어 모터(223)가 저단 속도로 회전하는 상태를 의미한다. 저단 속도는 버너구조체(20)의 저단 공기비 또는 발생시키는 열량에 따라 정해질 수 있다. 고단은 저단 풍속보다 큰 고단 풍속으로 공기를 제공하도록, 블로어 모터(223)가 저단 속도보다 큰 고단 속도로 회전하는 상태를 의미한다. 여기서 저단 속도는 고단 속도의 20% 내지 60%인 속도일 수 있다. 예를 들어 저단 속도는 1400 rpm 이상 2600rpm 이하일 수 있고, 고단 속도는 3000rpm 이상 3400rpm 이하일 수 있다. 공기제공부(22)가 상술한 것과 같이 착화 시점 및 착화 이후 서로 다르게 제어되어, 착화시 지나치게 강한 공기의 풍속으로 인해 발생할 수 있는 화염의 리프팅 현상을 방지하되, 착화 이후에는 높은 열량을 얻을 수 있도록 강한 풍속으로 공기를 제공할 수 있다.
도 13은 예시적인 물 가열기의 공기제공부, 연료제공부 및 화염의 상태를 세로축으로 하고 시간을 가로축으로 하여 나타낸 그래프이다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 공기제공부(22), 연료제공부 및 화염의 상태를 세로축으로 하고 시간을 가로축으로 하여 나타낸 도면이다. 도 15는 예시적인 물 가열기와 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 버너에서 착화 후 시간에 따른 연소가스의 산소비율을 각각 가로축과 세로축으로 하여 표시한 그래프이다.
도 13에 도시된 그래프는 각각 예시적인 물 가열기의 공기제공부가 제공하는 공기의 유량(얇은 실선), 화염확인부에 의해서 확인되는 화염의 상태(굵은 실선) 및 연료제공부가 제공하는 연료의 유량(점선)을 시간에 따라 나타낸 것이다. 도 14에서는 도 13과 동일한 자료에 대한 그래프를 나타낸 것이되, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 공기제공부(22) 및 연료제공부에 대한 자료라는 점에서 도 13과 차이가 있다. 화염의 상태는 높은 값을 가질수록 더 약한 화염의 세기가 확인되었음을 의미한다.
도 15에서는 예시적인 물 가열기의 버너에서 착화 후 연소가스에서 확인할 수 있는 시간에 따른 퍼센티지로 나타낸 산소비율(얇은 실선)과, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 버너에서 착화 후 연소가스에서 확인할 수 있는 시간에 따른 산소비율(굵은 실선)을 나타낸 것이다. 산소비율은 버너에서 공기제공부(22)와 연료제공부가 제공하는 공기 및 연료에 의해서 연소반응을 일으킴에 따라 발생하는 연소가스 중 산소의 조성비를 의미한다. 다만 도 15에서의 수치는 예시를 위해 제시한 것으로, 물 가열기(1)의 안정적인 연소를 위한 산소비율이 반드시 이 수치에 제한되지는 않는다.
이하 서술할 프로세서(P)의 제어내용을 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 제어방법이 수행될 수 있다.
도 13과 도 15를 참조하면, 예시적인 물 가열기에서는 점화를 위해 스파크가 일어나 착화가 되는 P2의 시점인 착화시점(t1)에 공기제공부는 공기를 고단으로 송기하도록, 점화부는 스파크를 일으키도록 프로세서에 의해 제어될 수 있다. 그러나 이러한 제어가 이루어질 경우, 착화시점(t1)에 지나치게 많은 산소가 빠르게 공급된 후, 산소 공급량이 유지되는 상황에서 연소가스 중 산소가 아닌 기체가 차지하는 비중이 높아지면서, 연소가스 중 산소의 조성비가 지속적으로 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 고속으로 급기된 공기와 연료가 만나 발화 시, 화염이 있어야 할 위치에 정확하게 위치하지 못해 화염이 불안정해지거나 실화(불꺼짐)가 발생할 수 있다.
따라서 도 14와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 프로세서(P)는, 점화를 위해 연료를 제공하고 스파크를 일으키도록 연료제공부와 점화부(24)를 제어하고, 스파크가 일어나 착화된 시점인 착화시점(t1)에 제공되는 공기의 유량보다, 착화시점(t1)으로부터 소정의 지연시간 이후인 공기제공시점(t2)에 제공되는 공기의 유량이 더 많도록 공기제공부(22)를 제어할 수 있다. 달리 표현하여, 착화시점(t1)에는 저단으로 공기를 제공하다가, 소정의 시간 이후인 공기제공시점(t2)부터는 고단으로 공기를 제공하도록 공기제공부(22)를 프로세서(P)가 제어할 수 있다. 스파크가 일어나기 전에도 저단으로 공기가 제공될 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)에서는 최초 P1 위치의 산소비율을 얻을 수 있다. 도 13과 도 14의 굵은 실선의 그래프가 높은 위치에서 유지되다가 착화시점(t1)에 소정의 위치로 하강하여 유지되는 것을 볼 때, 착화시점(t1) 이전에는 화염이 존재하지 않다가, 착화시점(t1) 이후부터 착화되어 화염이 존재함을 알 수 있다.
공기제공시점(t2)은 산소비율에 따라서 결정될 수 있다. 구체적으로, 착화시점(t1) 이후 처음으로 도 15의 P3에 위치한 산소비율인 공기제공 산소비율에 도달할 때, 공기제공시점(t2)에 도달한 것으로 보고, 프로세서(P)는 공기제공부(22)가 고단으로 작동하도록 제어할 수 있다. 공기제공 산소비율은, P4에 위치한, 물 가열기(1)가 최종적으로 도달하고자 하는 산소비율인 목표산소비율보다 높을 수 있다. 목표산소비율에 도달한 이후부터, 프로세서(P)는 제공되는 연료의 유량과 공기의 유량이 고정되도록 연료제공부와 공기제공부(22)를 제어할 수 있다.
프로세서(P)는 이러한 공기제공 산소비율이 달성될 수 있는 공기제공시점(t2)과 착화시점(t1)의 간격인 지연시간(t2-t1)을 실험적으로 얻어 저장하였다가 사용할 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)가 산소비율을 획득할 수 있고 프로세서(P)에 전기적으로 연결되는 수단을 더 포함하여, 산소비율을 프로세서(P)가 모니터링 해 공기제공 산소비율에 도달할 때 공기제공부(22)가 고단으로 작동하도록 제어할 수도 있다.
공기를 착화시점(t1)으로부터 지연하여 증가시켜 제공함에 따라, 도 15에 도시된 것과 같이 예시적인 물 가열기에 비해 비교적 일정한 산소비율을 유지할 수 있다. 따라서 착화시점(t1)에 화염이 날아가거나 플레임홀더(25)에 정상적으로 유지되지 못하는 리프팅 현상이 일어나는 상황이 저감될 수 있고, 착화 이후로 안정적인 연소가 이루어질 수 있다.
프로세서(P)는 제공되는 연료의 유량이 착화시점(t1)부터 시간의 흐름에 따라 증가하도록 연료제공부를 제어할 수 있다. 프로세서(P)는 점화를 위해 스파크를 일으키도록 점화부(24)가 제어되는 착화시점(t1)으로부터 소정시간 전인 연료제공시점(t3)에, 연료를 제공하는 것을 시작하도록 연료제공부를 제어할 수 있다. 이후 프로세서(P)는 제공되는 연료의 유량이 연료제공시점(t3)부터 시간의 흐름에 따라 증가하도록 연료제공부를 제어할 수 있다.
프로세서(P)는, 착화시점(t1)부터 공기제공시점(t2)까지 제공되는 연료의 유량의 시간당 증가량인 제1 증가량보다, 공기제공시점(t2)부터 제공되는 연료의 유량의 시간당 증가량인 제2 증가량이 크도록 연료제공부를 제어할 수 있다. 프로세서(P)는, 착화시점(t1)부터 공기제공시점(t2)까지 제공되는 연료의 유량과 시간의 관계 및 공기제공시점(t2)부터 제공되는 연료의 유량과 시간의 관계가 선형적인 관계가 되도록 연료제공부를 제어할 수 있다. 즉 도 14에서 연료의 유량 그래프는 선형으로 형성될 수 있다. 제2 증가량이 제1 증가량보다 커서, 도 14에서 연료의 유량 그래프가 가지는 기울기가, 공기제공시점(t2)을 기준으로 상승할 수 있다.
도 13과 도 14의 공기 유량 그래프의 가장 왼쪽에서 확인할 수 있듯이, 프로세서(P)는 공기제공부(22)의 작동을 시작할 때, 고단의 상태로 작동이 시작되도록 공기제공부(22)를 제어할 수 있다. 또한 프로세서(P)는 공기제공부(22)가 고단으로 작동을 시작한 시점으로부터 소정의 시간 이후 저단으로 작동하도록 공기제공부(22)를 제어할 수 있다. 공기제공부(22)가 작동을 시작하는 순간부터 저단으로 작동할 경우, 작동이 원활하게 이루어지지 않을 수 있기 때문에, 고단으로 작동을 시작해 원활한 작동상태를 만들어둔 뒤 원하는 제어를 실시하는 것이다.
도 15에서 확인할 수 있듯이, 예시적인 물 가열기를 이용할 경우 착화시점(t1)에 산소비율이 급격히 증가하고, 제공되는 연료의 유량이 증가하면서 P4에 위치한 목표산소비율에 도달할 때까지 지속적으로 산소비율이 감소할 수 있다. 따라서 안정적으로 연소가 이루어지는 것이 아니라, 착화시점(t1)에 폭발적으로 화염이 터져나오고, 이후 화염이 불안정하게 유지되다가 시간이 지나며 서서히 안정을 찾게 될 수 있다.
그러나 상술한 것과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 버너가 제어됨에 따라, P1의 착화시점(t1)으로부터 P3을 거쳐 목표산소비율이 달성되는 P4에 도달할 때까지 변화의 폭이 크지 않게 형성될 수 있다. 따라서 착화시점(t1)과 공기제공시점(t2)에 폭발적인 화염이 형성되는 것이 방해될 수 있고, 안정적인 화염이 점진적으로 강해지는 형태의 연소를 달성할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 물 가열기
10 : 케이스
20 : 버너
21 : 하우징
22 : 공기제공부
23 : 연료노즐
24 : 점화부
25 : 플레임홀더
26 : 블로어튜브
27 : 연료펌프
28 : 튜브프레임
30 : 연소실
40 : 연관
50 : 버플 플레이트
60 : 외함
70 : 중공
211 : 연소실 커버
212 : 화염형성 커버
213 : 블로어 결합부
221 : 모터 커버
222 : 임펠러 커버
223 : 블로어 모터
224 : 임펠러
231 : 노즐 내측단
232 : 노즐 몸체
241 : 플러그 내측단
242 : 플러그 몸체
251 : 홀더판
252 : 홀더둘레부
253 : 중심개구
254 : 와류개구
255 : 와류날개
256 : 결합공
261 : 테이퍼부
262 : 직관부
271 : 연료압력형성부
272 : 연료모터
273 : 연료공급관
281 : 튜브연결부
282 : 홀더연결부
300 : 연소공간
2211 : 모터 내장부
2212 : 공기유입부
2231 : 모터 프레임
2232 : 고정자
2233 : 회전자
2234 : 샤프트
2241 : 슈라우드
2242 : 동력전달부
2243 : 임펠러 출구
D : 기준방향
P : 프로세서

Claims (10)

  1. 연소반응을 위한 연료를 제공하도록 마련되는 연료제공부;
    상기 연소반응을 위한 공기를 송기하도록 마련되는 공기제공부;
    제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부; 및
    상기 연료제공부, 상기 공기제공부 및 상기 점화부에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는:
    점화를 위해 연료를 제공하고 스파크를 일으키도록 상기 연료제공부와 상기 점화부를 제어하고, 상기 스파크가 일어나 착화된 시점인 착화시점에 제공되는 공기의 유량보다, 상기 착화시점으로부터 소정의 지연시간 이후인 공기제공시점에 제공되는 공기의 유량이 더 많도록 상기 공기제공부를 제어하고,
    상기 착화시점부터 제공되는 연료의 유량과 시간의 관계가 선형적인 관계가 되고, 연료의 유량의 시간당 증가량은 상기 공기제공시점 이후에 변하도록 상기 연료제공부를 제어하는, 버너.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    제공되는 연료의 유량이 상기 착화시점부터 시간의 흐름에 따라 증가하도록 상기 연료제공부를 제어하는, 버너.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 착화시점으로부터 소정시간 전인 연료제공시점에, 연료를 제공하는 것을 시작하도록 상기 연료제공부를 제어하고,
    제공되는 연료의 유량이 상기 연료제공시점부터 시간의 흐름에 따라 증가하도록 상기 연료제공부를 제어하는, 버너.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 착화시점부터 상기 공기제공시점까지 제공되는 연료의 유량의 시간당 증가량보다, 상기 공기제공시점부터 제공되는 연료의 유량의 시간당 증가량이 크도록 상기 연료제공부를 제어하는, 버너.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연료제공부는, 오일 타입의 연료를 분무하는 방식으로 제공하도록 마련되는, 버너.
  7. 연소반응을 위한 연료를 제공하도록 마련되는 연료제공부와, 저단 및 고단 중 어느 하나의 세기에 따라 선택적으로 공기를 송기하도록 마련되는 공기제공부와, 제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부를 포함하는 버너구조체;
    상기 버너구조체에서 일으키는 연소반응에 의한 열을 이용해 물을 가열하도록 마련되는 열교환기; 및
    상기 버너구조체에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는:
    점화를 위해 연료를 제공하고 스파크를 일으키도록 상기 연료제공부와 상기 점화부를 제어하고, 상기 스파크가 일어나 착화된 시점인 착화시점에는 저단으로 공기를 제공하다가, 소정의 시간 이후인 공기제공시점부터는 고단으로 공기를 제공하도록 상기 공기제공부를 제어하고,
    상기 착화시점부터 제공되는 연료의 유량과 시간의 관계가 선형적인 관계가 되고, 연료의 유량의 시간당 증가량은 상기 공기제공시점 이후에 변하도록 상기 연료제공부를 제어하는, 물 가열기.
  8. 소정의 유량의 공기를 제공하는 단계;
    연료를 제공하는 단계;
    스파크를 일으켜 제공된 공기와 연료를 발화시키는 단계; 및
    스파크가 일어나 착화된 시점인 착화시점으로부터 소정의 시간 이후인 공기제공시점에, 상기 소정의 유량보다 큰 유량으로 공기를 제공하기 시작하는 단계를 포함하고,
    상기 연료를 제공하는 단계에서, 상기 착화시점부터 제공되는 연료의 유량과 시간의 관계가 선형적인 관계가 되고, 연료의 유량의 시간당 증가량은 상기 공기제공시점 이후에 변하는, 버너 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연료를 제공하는 단계에서 제공되는 연료의 유량은, 시간의 흐름에 따라 증가하는, 버너 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연료를 제공하는 단계는,
    시간당 제1 증가량만큼 증가하는 유량으로 연료를 제공하는 단계; 및
    상기 공기제공시점 이후, 시간당 제2 증가량만큼 증가하는 유량으로 연료를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 증가량은 상기 제1 증가량보다 큰, 버너 제어방법.
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