KR200159253Y1 - 튜브 히터의 연소실 과열방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 유류나 가스를 연소시켜 발생되는 열을 이용하여 난방용이나 기타 목적으로 활용되는 튜브 히터에 있어서 연소실 부분의 과열되는 현상을 방지하면서 연소시 발생되는 질소화합물을 저감시킬 수 있도록 한 과열 방지 장치에 관한 것으로, 종래에 있어서는 연소 중에 연소실 내, 외관 사이 기체의 정체 현상으로 연소실의 과열 현상을 예방하지 못하고 수명 단축의 요인이 되어 왔고 연소시 고온 내지 과열 발생으로 인하여 공해물질의 일종인 질소화합물이 과다하게 발생되는 문제점이 있었던 바, 이를 해소하기 위하여 본 고안은 버너의 선단부분과 인접한 내관부위에 다수의 통공 내지 가이더를 설치하여 내,외관부위에 다수의 통공 내지 가이더를 설치하여 내, 외관 사이 간극에서의 정체 현상을 없애고 기체의 유동을 유발시키되 희박한 산소의 저유속, 저온 기체를 고유속, 고온 부위에 공급하여 연소실의 과열 방지에 의한 내, 외관 수명 연장과 함께 질소화합물의 생성을 저감시키며, 연소실과 방열관 사이의 온도 편차를 줄여 열이 고르게 방사되도록 하여 히터 분야에 경제적으로 활용할 수 있는데 그 특징이 있다.

Description

튜브 히터의 연소실 과열방지 장치

본 고안은 유류나 가스를 연소시켜 발생되는 열을 이용하여 난방용이나 기타 목적으로 활용되는 튜브 히터에 있어서 연소실 부분이 과열되는 현상을 방지하면서 연소시 발생되는 질소 화합물을 저감시킬 수 있도록 할 과열 방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 난방용 히터는 전기를 이용하여 직접 가열에 의한 난방 방식이나 유류나 가스를 연료로 하여 이를 연소시켜 연소시 발생되는 열을 이용하여 난방을 행하는 방식이 주종을 이루고 있다. 이때 유류나 가스를 연료로 하는 난방용 히터 중 튜브 히터의 경우엔 제1도에 도시한 바와 같이 버너(1)의 전방에 내관(31) 및 외관(33)의 2중관 형태의 연소실(3)이 형성되고 길게 형성된 방열관(5)과 연소실(3)이 서로 연결되어 그 핵심부를 이루고 있다.

이와같은 2중관 형태의 구조를 채택하는 것은 내관(31)이 없이 외관(33)의 단일체 형태로 제작하게 되면 작동중 버너(1)로부터 분출되는 화염에 의하여 발생되는 열기의 온도가 높아 외관(33)이 견디지 못하고 쉽게 용융 파손되기 때문에 설치하게 된다. 그러나 이 경우에도 외관(33)과 내관(31) 사이의 간극(35)이 비좁기 때문에 연소 초기에는 관계없으나 시간이 경과하면서 간극(35)에 존재하고 있던 공기는 가열되게 되고 연소실(3)의 내측 선단부분(A)과의 온도차가 미미하게되어 공기의 순환이 전혀 없는 정체 현상으로 인하여 단순히 열전도에 의한 열전달 효과로 나타나 내,외관 (31,33) 모두 과열 현상이 발생하게 되며, 결국 내,외관(31,33)의 수명을 크게 연장시키지 못하고 그 수명이 단축되게 되는 불합리한 문제점이 발생하고 있다.

또한 버너(1)의 선단부분(B)과 연소실(3)의 선단부분(A)에 있어서 화염, 내부연소 가스 또는 공기의 혼합 상태인 기체의 흐름은 버너(1)의 선단부분(B)에서는 고유속, 저압상태를 유지하고 연소실(3)의 선단부분(A)에서는 저유속, 고압상태를 유지하게 되는데, 특히 버너(1)의 선단부분(B)에 있어서는 고온, 고유속 상태에서 연소가 이루어지므로 연료와 공기 중에 함유된 질소와 산소가 쉽게 결합되면서 공해 물질인 질소화합물(NOx)의 발생이 필연적으로 대두되는 문제점이 있다.

본 고안은 이와같은 종래의 문제점을 해소하고자 연구개발된 것으로서, 튜브형 히터에 있어서 내관과 외관을 갖는 연소실이 과열되는 현상을 방지하고 그 사용 수명을 연장시키면서, 초기 연소시 고온에서 발생되는 질소화합물의 량을 저감시킬 수 있도록 하고자 하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 상기 목적을 달성하고자 유류나 가스를 연료로 하여 버너를 이용 연소실에서 연소가 이루어지도록 하고 연소실과 긴 튜브가 연결되며, 내관과 외관의 다중관 형태의 연소실을 갖춘 튜브형 히터에 있어서, 버너의 선단부분과 인접한 내관부위에 다수의 통공을 형성하여 저유속 고압부분으로서 연소실의 선단부분의 기체가 내,외관 간극을 거쳐 상기 통공을 경유 고유속 저압부분으로서 버너의 선단부분으로 유동될 수 있게 이루어지는 과열 방지 장치를 제공한다.

이때 필요한 경우엔 연료가 고온에서 연소될때 질소화합물이 쉽게 생성되는 현상을 예방하기 위하여 초기 화염의 온도를 낮추어 질소와 산소의 합성을 방해하고자 불완전 연소가스를 초기 화염에 혼합시킬 수있도록 상기 통공에 가이더를 각각 설치하여 저유속 고압부분의 연소가스를 고유속 저압부분의 고온부위에 공급하여 초기 화염의 온도를 낮추면서 연소실과 연결되는 방열관에서 나머지 연소가 이루어지도록 하고 연소실과 방열관 사이의 온도 편차를 줄이며 연소실의 과열현상을 방지하고 질소화합물의 생성을 억제시킬 수 있는 과열방지 장치를 제공한다.

제1도는 종래의 튜브 히터에 있어서 연소실을 중심으로 나타낸 종단면도.

제2도는 본 고안의 바람직한 일례로서 연소실을 중심으로 나타낸 종단면도.

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도.

제4도는 본 고안의 변형예로서 제3도에 대응되게 표현한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 버너 2 : 연소실

5 : 방열관 20 : 통공

31 : 내관 33 : 외관

B : 버너 선단 부분

다음은 첨부된 도면에 의거 본 고안의 바람직한 예에 대하여 보다 상세히 살펴보고자 한다.

본 고안 제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이, 본 고안은 유류나 가스를 연료로 버너(1)를 이용하여 연소실(3)에서 연소가 이루어지도록 하고 연소실(3)과 긴 방열관(5)이 연결되며 내관(31)과 외관(33)과 같은 다중관 형태의 연소실(3)을 갖는 튜브형 히터에 있어서, 버너(1)의 선단부분(B)과 인접한 내관(31) 부위에 다수의 통공(20)을 형성하여 이루어지는 과열 방지 장치를 제공한다.

이때 필요한 경우엔 상기 통공(20)엔 튜브나 기타 형태의 가이더(22)를 내측에 고정 설치할 수 있다.

또한 전술한 통공(20)이나 가이더(22)는 제3도에 도시한 바와 같이 90°간격으로 4개를 설치하거나 제4도에 도시한 바와 같이 그 수효를 가감하여 상황에 맞도록 설치하여 활용할 수 있다.

물론 전술한 실시예는 내,외관(31,33)의 2중관 형태로 한 예를 중심으로 설명하였으나 3중관이나 그 이상의 다중관 형태인 경우에도 전술한 원리를 그대로 적용하여 활용할 수 있겠다.

그리하여 버너(1)를 가동시키면 연소실(3)을 통한 연소가 이루어져 방열관(5)을 통한 2차 연소 내지 연소 가스의 배출은 정상적으로 유지되며, 버너(1)의 선단부분 (B)은 고온, 고유속, 저압 상태를 유지하고 연소실(3)의 선단부분(A)은 저온, 저유속, 고압 상태를 유지하게 되므로, 연소실(3)의 선단부분(A)에 있던 기체의 일부는 양측의 압력차에 의하여 내, 외관(31,33)사이 간극(35)를 거쳐 통공(20)을 통하여 버너(1)의 선단부분(B)으로 공급되고 이와같은 기체의 흐름이 계속적으로 이루어지게 된다. 따라서 내, 외관(31,33) 사이 간극(35)에 위치한 기체가 정체하지 않고 계속적으로 유동되면서 어느 한 부위가 과열되는 국부 과열 현상을 방지하게 되고 외관(33)에 있어서 과열이 발생할 염려가 없게 된다.

특히, 통공(20) 부위에 가이더(22)가 설치되게 되면, 저유속, 고압 상태로서 상대적으로 저온 상태이면서 연소후 산소가 희박한 상태를 유지하고 있던 기체 상태의 연소 가스가 간극(35), 통공(20) 및 가이더(22)를 거치면서 버너(1)의 선단부분(B)으로서 고온, 고속, 저압상태의 화염 중심부에 공급되게 되므로 내측 화염과 함께 혼합되어 화염의 온도를 강하시키게 되고 연소실(3)과 연결되는 방열관(5)에서 나머지 연소가 이루어지게 되며 연소실(3)과 방열관(5) 사이의 온도 편차를 줄이고 연소실(3)의 과열현상을 방지하면서 결국 질소화합물의 생성을 억제시켜 그 량을 저감시킬 수 있게 된다.

이상 살펴본 바와 같이 본 고안인 과열 방지 장치는 버너(1)의 선단부분(B)과 인접한 내관(31) 부위에 다수의 통공(20)을 형성하고 필요시 가이더(22)를 마련하여 연소실(3) 내부에 있어서 내, 외관(31,33)사이의 기체 유동이 가능하도록 함으로서 초기 연소시에 연소실(3)의 과열 현상을 예방하고 방열관(5)을 통한 열 분산 효과를 증대시키면서, 연소시 발생되는 질소화합물의 량을 저감시킬 수 있는 우수한 효과를 갖는다.

Claims (2)

1. 제1항에 있어서, 유류나 가스를 연료로 버너(1)를 이용하여 연소실(3)에서 연소가 이루어지도록 하고 연소실(3)과 긴 방열관(5)이 연결되며 내관(31)과 외관(33)과 같은 다중관 형태의 연소실(3)을 갖는 튜브형 히터에 있어서, 버너(1)의 선단부분(B)과 인접한 내관 (31) 부위에 다수의 통공(20)을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 과열 방지 장치.
2. 상기 통공(20)엔 튜브나 기타 형태의 가이더(22)를 내측에 고정 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 과열 방지 장치.