KR20020032494A - Gasboiler with Premixed flame burner - Google Patents

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KR20020032494A
KR20020032494A KR1020020019312A KR20020019312A KR20020032494A KR 20020032494 A KR20020032494 A KR 20020032494A KR 1020020019312 A KR1020020019312 A KR 1020020019312A KR 20020019312 A KR20020019312 A KR 20020019312A KR 20020032494 A KR20020032494 A KR 20020032494A
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임관호
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Abstract

PURPOSE: A gas boiler is provided to reduce the fail of the fire-ignition by allowing a mixing fluid of gas and air to be mixed while passing through the first and second mixing rods before the mixing fluid reaches a combustion section. CONSTITUTION: A hollow burner body(10) is vertically formed. A blower(12) is installed below the hollow burner body(10) so as to blow air. Gas is injected towards the blower(12) by a gas injection nozzle(21). The first mixing section(20) is positioned in an upper portion of the gas injection nozzle(21) so as to mix gas with air. A plurality of first mixing rods(26) are vertically arranged with respect to a flow direction of the mixing fluid so as to form the second mixing section(25). A plurality of second mixing rods(27) are arranged in parallel to the first mixing rods(26). The third mixing section(28) is formed at an upper portion of the second mixing rods(27). A flame holder(30) is positioned above the third mixing section(28). An ignition device(36) is positioned above the flame holder(30).

Description

예혼합 화염버너를 갖는 가스보일러{Gasboiler with Premixed flame burner}Gas boiler with premixed flame burner

본 발명은 가스보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스보일러에서 배출하는 일산화탄소의 양을 감소시키기 위해, 연소전에 미리 가스와 공기를 점화가능 혼합비에 가깝게 혼합시키는 구성을 가지는 예혼합 화염버너를 갖는 가스보일러에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas boiler, and more particularly, to reduce the amount of carbon monoxide emitted from a gas boiler, a gas having a premixed flame burner having a configuration of mixing gas and air in close proximity to an ignitable mixing ratio before combustion. It is about a boiler.

일반적으로 버너는 연료를 안전하고 효율이 좋게 연소시켜서 열을 얻는 장치로서, 연료의 종류에 따라서 가스연소용의 가스버너, 등유나 중유 등 액체연료의 연소용인 오일버너, 석탄연소용의 미분탄버너 등이 있다. 또한, 연료와 공기를 혼합하는 방법에 따라 예혼합형버너와 확산형버너로 나뉜다. 예혼합형버너는 연료와공기를 미리 혼합하여 연소시키며, 확산형버너는 연료와 공기를 연소기로 따로 보내어 연소기 속에서 혼합하여 연소시키는 것이다.In general, a burner is a device that burns fuel safely and efficiently to obtain heat.It is a gas burner for gas combustion, an oil burner for burning liquid fuel such as kerosene or heavy oil, a pulverized coal burner for coal combustion, etc., depending on the type of fuel. There is this. In addition, it is divided into a premixed burner and a diffusion burner according to a method of mixing fuel and air. Pre-mixed burners pre-mix fuel and air to combust, and diffusion-type burners send fuel and air to the combustor separately to mix and combust them in the combustor.

현재 가정용 가스보일러에 사용되는 대부분의 버너는 확산형 버너인 분젠버너이다.Most of the burners currently used in domestic gas boilers are bunsen burners which are diffusion type burners.

도 4는 종래 분젠버너의 개략적인 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 분젠 버너(50)의 연소과정은 가스와 1차 공기(46)가 혼합된 혼합가스가 연소(45)부에서 연소하고, 상기 연소를 돕기 위해 연소부(45)로 2차 공기(47)가 유입되어 확산연소가 일어난다.4 is a schematic cross-sectional view of a conventional Bunsen burner. As shown in FIG. 4, in the combustion process of the Bunsen burner 50, a mixed gas in which gas and primary air 46 are mixed is combusted in the combustion 45 part, and the combustion part 45 is used to assist the combustion. The secondary air 47 is introduced into the furnace to cause diffusion combustion.

확산연소의 경우 불꽃의 중심부에서는 산소가 부족하고 가스가 과잉상태이며, 불꽃의 가장자리에서는 가스가 부족하고 산소가 과잉상태가 되는데, 이때 가스와 산소의 농도차이에 의해서 그 중간지점을 향해 가스와 연료의 확산이 계속하여 일어나고 연소가 지속되는 것이다. 이때 불꽃의 중심부에서 발생한 일산화탄소중 확산연소 과정에서 이산화탄소로 산화되지 못한 일부가 일산화탄소로 그대로 외부로 방출되는 것이다.In the case of diffuse combustion, oxygen is insufficient at the center of the flame and gas is excessive. At the edge of the flame, gas is insufficient and oxygen is excessive. At this time, the gas and fuel are directed toward the intermediate point due to the difference in concentration of gas and oxygen. Diffusion continues and combustion continues. At this time, some of the carbon monoxide generated in the center of the flame is not oxidized to carbon dioxide during the diffusion combustion process is released as carbon monoxide as it is.

이는 주로 소형버너에서 문제되는데, 대형버너에서는 내부의 연소공간이 크기때문에, 발생한 일산화탄소가 900도 이상 되는 곳에 일정시간 머물 수 있게 되고 이 때 일산화탄소가 산소와 결합하여 이산화탄소로 되지만, 가정용 가스보일러에서는 연소공간이 협소하여 900도 이상에서 머무는 시간이 너무 짧아 이산화탄소로 산화되지 못한 일산화탄소의 배출이 크고, 버너의 최적조건에서도 배기가스 중에 일산화탄소의 농도가 150ppm 이하로 될 수 없다.This is mainly a problem in the small burner. In the large burner, the combustion space inside is large, so that the carbon monoxide generated stays at a certain time where the carbon monoxide is more than 900 degrees. At this time, the carbon monoxide is combined with oxygen to form carbon dioxide. Due to the narrow space, the residence time at 900 degrees or more is so short that the emission of carbon monoxide, which cannot be oxidized to carbon dioxide, is large, and the concentration of carbon monoxide in the exhaust gas cannot be lower than 150 ppm even under optimal conditions of the burner.

따라서, 배기가스의 배출이 원활하지 못한 경우 또는 배기가스가 건물의 내부로 침투하는 경우에는, 산업현장의 경우 작업환경이 악화되어 일의 능률이 떨어짐은 물론 근무자의 건강을 크게 위협하고 심지어는 생명을 잃게될 수도 있으며, 가정에서도 건강 및 생명을 위협하는 등의 간과할 수 없는 문제점을 가지고 있었다.Therefore, when the exhaust gas is not discharged smoothly or when the exhaust gas penetrates the inside of the building, the work environment is deteriorated in the industrial field, which reduces work efficiency and greatly threatens the health of workers and even lives. It could be lost, and at home there was a problem that cannot be overlooked such as threatening health and life.

또한, 가스가 완전연소에 의해 이산화탄소로 산화하지 못하고 일부가 일산화탄소로 배출된다는 것은, 보일러가 일산화탄소가 이산화탄소로 산화될 때 생성되는 열을 얻어내지 못한다는 것이므로, 보일러의 효율이 떨어지는 문제가 있었다.In addition, the fact that the gas is not oxidized to carbon dioxide by the complete combustion and part of the carbon monoxide is discharged, because the boiler does not obtain the heat generated when the carbon monoxide is oxidized to carbon dioxide, there is a problem that the efficiency of the boiler is lowered.

또한, 점화가 이루어지려면 점화온도 이외에도 가스와 산소의 혼합비가 일정기준에 달해야만 점화가 이루어지는데, 종래의 가스보일러에서 가스와 산소를 실제 혼합할 때 혼합비를 제어하는 것이 어려워 점화가 불량한 문제가 있었다.In addition, in order to ignite, in addition to the ignition temperature, the ignition is performed only when the mixing ratio of gas and oxygen reaches a certain standard. In the conventional gas boiler, it is difficult to control the mixing ratio when the gas and oxygen are actually mixed. .

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 가스와 공기의 1차 혼합기체가 연소부에 도달하기 전에, 제1 혼합봉 및 제2 혼합봉을 거치면서 각각의 혼합봉에서 생기는 난류유동에 의해서 2차로 혼합되도록 하여, 점화 가능 혼합비에 가까운 상태에서 연소가 일어나도록 하는 예혼합 화염버너를 갖는 가스보일러를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to mix each of the mixture through the first mixing rod and the second mixing rod before the primary mixed gas of gas and air reaches the combustion section It is to provide a gas boiler having a premixed flame burner that allows the secondary mixing by the turbulent flow generated from the rod, so that combustion occurs near the ignitable mixing ratio.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 수직방향으로 세워진 내부가 빈 버너몸체(10); 버너몸체(10)의 하부에 설치되어 공기를 유입하는 송풍기(12); 송풍기(12)를 향하여 가스(22)를 분사하는 가스분사노즐(21); 가스분사노즐(21)의 상부에 위치하며 가스(22)와 공기가 혼합되는 제1 혼합부(20); 가스(22)와 공기가 혼합된 혼합기체의 진행방향에 대해 수직방향으로 복수개가 배열되어 제2 혼합부(25)를 형성하는 제1 혼합봉(26); 제1 혼합봉(26)의 상부에 제1 혼합봉(26)과 평행한 방향으로 복수개가 배열되어 제2 혼합부(25)를 형성하는 제2 혼합봉(27); 제2 혼합봉(27)의 상부에 형성된 제3 혼합부(28); 제3 혼합부(28)의 상부에 위치하며, 혼합기체가 통과할 수 있도록 복수개의 연소부 진입구(31)가 형성된 판형상의 플레임 홀더(30); 및 플레임 홀더(30)의 상부에 위치하는 점화장치(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 예혼합 화염버너를 갖는 가스보일러에 의해서 달성된다.An object of the present invention as described above, the burner body 10 is built up in the vertical direction; A blower 12 installed below the burner body 10 to introduce air; A gas injection nozzle 21 for injecting the gas 22 toward the blower 12; A first mixing unit 20 disposed above the gas injection nozzle 21 and mixing the gas 22 and air; A plurality of first mixing rods 26 arranged in a vertical direction with respect to a traveling direction of the mixed gas in which the gas 22 and air are mixed to form a second mixing portion 25; A second mixing rod 27 arranged on the upper portion of the first mixing rod 26 in a direction parallel to the first mixing rod 26 to form a second mixing portion 25; A third mixing unit 28 formed on an upper portion of the second mixing rod 27; A plate-shaped flame holder 30 positioned above the third mixing unit 28 and having a plurality of combustion unit inlets 31 formed therein to allow the mixed gas to pass therethrough; And an ignition device (36) positioned above the flame holder (30).

또한, 제1 혼합봉(26) 및 제2 혼합봉(27)은 원형단면을 갖고, 제2 혼합봉(27)은 제1 혼합봉(26)보다 직경이 큰 것으로 하는 것이 바람직하다.The first mixing rod 26 and the second mixing rod 27 preferably have a circular cross section, and the second mixing rod 27 preferably has a larger diameter than the first mixing rod 26.

또한, 플레임 홀더(30)는 판의 형상이고 동일 크기의 상기 연소부 진입구(31)가 균일하게 배열 형성된 플레임 홀더 본체(33); 및 플레임 홀더 본체(33)에서 제3 혼합부(28) 방향의 면에 형성되며, 각각의 연소부진입구(31) 사이에 위치하여 서로 연결되는 냉각수 파이프(32)를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the flame holder 30 has a shape of a plate and a flame holder main body 33 in which the combustion part inlet 31 of the same size is uniformly arranged; And a coolant pipe 32 formed on the surface of the flame holder main body 33 in the direction of the third mixing part 28 and positioned between the combustion inlet portions 31 and connected to each other.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 가스분사노즐(21)은 복수개가 형성되는 것이 바람직하다.In addition, in order to achieve the above object, it is preferable that a plurality of gas injection nozzles 21 are formed.

본 발명의 그밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 예혼합 화염버너를 갖는 가스보일러의 일부를 생략한채 개략적으로 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view schematically showing a part of a gas boiler having a premixed flame burner according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플레임 홀더의 정면도,2 is a front view of the flame holder according to an embodiment of the present invention,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플레임 홀더의 배면도,3 is a rear view of the flame holder according to an embodiment of the present invention,

도 4는 종래 분젠버너의 개략적인 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view of a conventional Bunsen burner.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 예혼합 화염을 갖는 가스보일러의 구성에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a configuration of a gas boiler having a premixed flame will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 예혼합 화염버너를 갖는 가스보일러의 개략적인 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 버너몸체(10)는 혼합기체(23)의 진행방향을 따라 수직으로 형성되어 있다. 송풍기(12)는 가스(22)와 공기를 1차로 혼합시키기 위해 버너몸체(10)의 최하부에 형성되어 있다. 가스분사노즐(21)은 송풍기(12)를 통해 유입되는 공기의 흐름과 반대방향으로 가스(22)를 분사하도록 송풍기(12)를 향해서 설치되며, 효과적 혼합을 위해 여러 위치에서 나누어 분사하도록 한다. 가스분사노즐(21)의 수와 내경은 연료에 따라 다르다. 천연가스를 연료로 하여 2000kcal의 열을 얻도록 할 때는 내경이 1.34mm인 가스분사노즐(21) 13개를 사용한다.1 is a schematic cross-sectional view of a gas boiler having a premixed flame burner according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the burner body 10 is vertically formed along the advancing direction of the mixed gas 23. The blower 12 is formed in the lowermost part of the burner body 10 in order to mix gas 22 and air primarily. The gas injection nozzle 21 is installed toward the blower 12 to inject the gas 22 in a direction opposite to the flow of air flowing through the blower 12, and is divided and sprayed at various positions for effective mixing. The number and inner diameter of the gas injection nozzle 21 differ depending on the fuel. In order to obtain 2000 kcal of heat using natural gas as fuel, 13 gas injection nozzles 21 having an inner diameter of 1.34 mm are used.

제1 혼합부(20)는 송풍기(12)로부터 유입되는 공기와 가스(22)가 충분한 혼합을 하여 제2 혼합부(25)에 도달하도록 하기 위해, 가스분사노즐(21)로부터 약 50mm 정도의 구간에 걸쳐 형성된다.The first mixing unit 20 is about 50 mm from the gas injection nozzle 21 in order to sufficiently mix the air and the gas 22 flowing from the blower 12 to reach the second mixing unit 25. It is formed over the interval.

제1 혼합봉(26)은, 통과하는 혼합기체(23)가 만드는 와류에 의해서 공기와 가스(22)의 2차 혼합이 이루어지도록 한 것으로, 가스분사노즐(21)로부터 위로 약 70mm 정도의 위치에서 혼합기체(23)가 모두 거쳐갈 수 있도록 버너몸체(10)의 내부 전체에 나란히 형성되어 있다. 제1 혼합봉(26)은 스테인레스 스틸의 재질로 이루어져 있으며, 직경 2mm, 각각의 제1 혼합봉(26)은 4mm 정도의 간격으로 하나의 열에 50개 정도가 배치되며, 각각의 열은 3mm 정도의 간격을 가지고 3내지 4열이 배치된다.The first mixing rod 26 is a secondary mixing of the air and the gas 22 by the vortex generated by the mixing gas 23 passing through, the position of about 70mm upward from the gas injection nozzle 21 In the inside of the burner body 10 is formed side by side so that all the mixed gas 23 passes through. The first mixing rods 26 are made of stainless steel, the diameter of 2mm, each of the first mixing rods 26 are arranged in one row at intervals of about 4mm, each row is about 3mm 3 to 4 columns are arranged at intervals of.

제2 혼합봉(27)은, 연소부(35) 진입 직전에 형성된 제3 혼합부(28)로 유입되는 혼합기체(23)를 점화 가능 혼합비에 가깝게 혼합시키는 것으로서, 재질은 스테인레스 스틸이고, 직경 1mm, 각각의 제2 혼합봉(27)은 2mm 정도의 간격으로 1열에 약 100개 정도가 배치되며 각각의 열마다 3mm 정도의 간격을 가지고 2내지 3열이 배치된다.The second mixing rod 27 mixes the mixed gas 23 flowing into the third mixing portion 28 formed just before the combustion portion 35 is close to the ignitable mixing ratio, and is made of stainless steel and has a diameter. 1 mm, each of the second mixing rods 27 are arranged in about 100 rows in one row at intervals of about 2 mm, and two to three rows are disposed at intervals of about 3 mm in each row.

제3 혼합부(28)는 연소부(35)에 이르기전의 최종 혼합부로서 오로지 기체의 확산에 의한 혼합이 이루어지는 구간으로, 완전연소에서 요구되는 기체분자 규모의 혼합을 위해 제2 혼합봉(27)으로부터 50mm 정도의 구간에 걸쳐 형성된다.The third mixing unit 28 is a final mixing unit before reaching the combustion unit 35, and is a section in which mixing is performed only by diffusion of gas, and the second mixing rod 27 is used for mixing at the molecular scale required for complete combustion. ) Is formed over a section of about 50 mm.

플레임 홀더(30)는 위치마다 다른 혼합기체(23)의 유입속도를 균일하게 변화시키고 플레임 홀더(30)의 후방에서의 연소를 방지하기 위한 것으로, 제2 혼합봉(27) 상부로 70mm 정도의 위치에 형성되며, 버너몸체(10)의 내부를 크게 연소부(35)와 혼합부(20,25,28)로 차단한다.The flame holder 30 is used to uniformly change the inflow velocity of the mixed gas 23 according to positions and prevent combustion at the rear of the flame holder 30. The flame holder 30 is about 70 mm above the second mixing rod 27. It is formed in the position, the inside of the burner body 10 is largely blocked by the combustion section 35 and the mixing section (20, 25, 28).

점화장치(36)는, 혼합기체(23)에 불꽃(37)을 일으켜 점화를 시키는 것으로서 플레임 홀더(30)의 상부에 설치되며, 점화장치(36)를 포함한 플레임 홀더(30)의 상부는 불꽃(37)에 의해 열을 발생시키는 연소부(35)를 형성한다.The ignition device 36 is installed above the flame holder 30 by causing the flame 37 to ignite the mixed gas 23, and the upper part of the flame holder 30 including the ignition device 36 is sparked. The combustion section 35 which generates heat by 37 is formed.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플레임 홀더(30)의 정면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 플레임 홀더(30)는, 가로5mm 세로1mm 정도의 치수를 가지는 연소부 진입구(31)가 다수개 형성되어 유입하는 혼합기체의 속도를 10m/s내지 30m/s으로 조절하고 있으며, 내화성을 갖는 스테인레스 스틸로 형성되는 0.3mm 정도 두께를 갖는 판형상인 플레임 홀더 본체(33) ; 및 플레임 홀더 본체(33)의 후방의 온도를 낮춤으로써 플레임 홀더 본체(33) 후방에서의 연소를 방지하기 위해 플레임 홀더 본체(33)의 일면에 공기를 냉각시키는 코일(도면에 미도시)이 형성된 냉각수 파이프(32)로 구성되어 있다.2 is a front view of the flame holder 30 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the flame holder 30 has a plurality of combustion part entrance openings 31 having a dimension of about 5 mm in length and 1 mm in length, and the speed of the mixed gas flowing therein is 10 m / s to 30 m / s. A flame holder body 33 which is in the shape of a plate having a thickness of about 0.3 mm which is adjusted and formed of stainless steel having fire resistance; And a coil (not shown) for cooling air on one surface of the flame holder main body 33 to prevent combustion at the rear of the flame holder main body 33 by lowering the temperature at the rear of the flame holder main body 33. The cooling water pipe 32 is comprised.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플레임 홀더(30)의 배면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각수 파이프(32)는 혼합기체(23)의 연소부(35)로의 유입을 가로막지 않도록 플레임 홀더 본체(33)에서 연소부 진입구(31)를 피하여 설치되며, 효과적인 냉각을 위해 플레임 홀더 본체(33)의 전면에 걸쳐 통과하고 연결된다.3 is a rear view of the flame holder 30 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the coolant pipe 32 is installed to avoid the combustion inlet 31 from the flame holder body 33 so as not to block the inflow of the mixing gas 23 into the combustion section 35. Passed and connected across the front of the flame holder body 33 for cooling.

플레임 홀더(30)는 불꽃(37)으로부터 받는 복사열 때문에 온도가 올라가고, 플레임 홀더(30) 뒷면에 있는 혼합봉(26,27)들로 복사열을 전달하며, 복사열을 전달받은 혼합봉(26,27)들은 공기에 의해 냉각되는 과정에 의해 결국 열이 플레임 홀더(30)로부터 공기로 전달된다. 그러나 위의 과정보다 공기가 플레임 홀더(30)를 지나면서 플레임 홀더(30)를 직접 냉각시키는 과정이 열을 더 많이 전달한다. 이와 별도로 공기와 플레임 홀더(30)를 냉각시키기 위해 냉각수 파이프(32)가 있다. 냉각수 파이프(32)는 공기를 냉각시킬 뿐 아니라 플레임 홀더(30)와 직접 복사열을 교환함으로써 플레임 홀더(30)를 냉각시킨다. 도면에 도시하지는 않았지만 냉각수 파이프(32)를 흐르는 물은 난방수가 열교환기(도면에 미도시)로 들어가기 전에 상기 냉각수 파이프(32)를 먼저 지나도록 배관되어 있으므로 별도의 순환펌프를 요하지 않는다.The flame holder 30 rises in temperature due to the radiant heat received from the flame 37, transmits radiant heat to the mixing rods 26 and 27 at the back of the flame holder 30, and receives the mixed rods 26 and 27. ) Are eventually transferred from the flame holder 30 to air by a process that is cooled by air. However, the process of directly cooling the flame holder 30 while the air passes through the flame holder 30 transfers more heat than the above process. Separately there is a coolant pipe 32 for cooling the air and flame holder 30. The coolant pipe 32 not only cools the air but also cools the flame holder 30 by exchanging radiant heat directly with the flame holder 30. Although not shown in the drawings, the water flowing through the coolant pipe 32 does not require a separate circulation pump because the water is piped through the coolant pipe 32 first before the heating water enters the heat exchanger (not shown).

이하에서는 본 발명에 따른 예혼합 화염버너를 갖는 가스보일러의 동작방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of operating a gas boiler having a premixed flame burner according to the present invention will be described.

송풍기(12)를 통해 예혼합 화염버너로 유입되는 공기는, 송풍기(12)를 나올때의 난류유동에 의해, 가스분사노즐(21)로부터 분사된 가스(22)와 1차로 혼합된다. 이때 공기와 가스(22)의 혼합이 충분히 일어날 수 있도록, 가스분사노즐(21) 다수개에서 공기의 흐름을 거스르는 방향으로 가스(22)를 분사하며, 가스(22)와 공기의 혼합기체(23)가 생성된다.The air flowing into the premixed flame burner through the blower 12 is primarily mixed with the gas 22 injected from the gas injection nozzle 21 by turbulent flow when exiting the blower 12. At this time, in order to sufficiently mix the air and the gas 22, the gas 22 is injected in a direction against the flow of air from a plurality of gas injection nozzles 21, and the gas 22 and the mixed gas 23 of the air 23 ) Is generated.

혼합된다는 의미에서는 혼합하는 규모가 중요한데, 예를 들어 1mm 규모로 혼합된다고 할 때는 혼합된 기체의 어떤 1mm 부분을 분석해도 고르게 섞여 있다는 것을 의미하며, 이는 1mm 이하 예를 들면 0.1mm 부분을 분석하면 고르게 섞여있지 않을 수 있음을 의미한다.In the sense of mixing, the mixing scale is important. For example, when mixing on a 1 mm scale, it means that any 1 mm portion of the mixed gas is mixed evenly. This means that when analyzing 1 mm or less, for example, 0.1 mm portion, It may not be mixed.

혼합기체(23)가 1차 혼합부(20)를 통과후 제1 혼합봉(26)을 지날때 제1 혼합봉(26)의 앞에서는 층류 흐름이 일어나지만, 제1 혼합봉(26)의 뒤에서는 여러 크기의 와류가 발생하고, 이 때 와류의 크기는 제1 혼합봉(26)의 직경에 따라 결정되며, 가장 큰 것이 제1 혼합봉의 직경의 50% 정도가 된다. 와류에 의한 공기의 파동으로 인해 가스(22)와 공기는 제1 혼합봉(26)의 직경의 규모로 혼합된다.Laminar flow occurs in front of the first mixing rod 26 when the mixed gas 23 passes the first mixing rod 26 after passing through the primary mixing portion 20, In the back, various sizes of vortices occur, where the size of the vortices is determined by the diameter of the first mixing rod 26, the largest being about 50% of the diameter of the first mixing rod. Due to the pulsation of air by the vortex, the gas 22 and the air are mixed on the scale of the diameter of the first mixing rod 26.

혼합기체(23)의 속도를 크게 감소시키지 않으면서 충분한 혼합을 하기 위해, 같은 열에 위치한 각각의 제1 혼합봉(26) 사이의 간격은 4mm 정도로 하고, 제1 혼합봉(26)을 다열로 배치한다.In order to achieve sufficient mixing without significantly reducing the speed of the mixing gas 23, the distance between each of the first mixing rods 26 positioned in the same row is about 4 mm, and the first mixing rods 26 are arranged in multiple rows. do.

혼합기체(23)가 제2 혼합봉(27)을 지날때에는, 제2 혼합봉(27)의 후부에서 발생하는 와류에 의해 가스(22)와 공기의 2차 혼합이 일어난다. 제2 혼합봉(27)을거쳐간 혼합기체(23)는 연소부(35)의 직전에 위치한 제3 혼합부(28)로 유입되므로, 제2 혼합봉(27)에서는 점화가 가능한 혼합비에 가깝도록 충분한 혼합이 이루어져야 한다. 이를 고려하여 제2 혼합봉(27)의 직경은 1mm 정도가 되고 다열로 배치하며, 이를 거쳐간 혼합기체(23)는 1mm 정도의 규모까지 혼합된다.When the mixed gas 23 passes the second mixing rod 27, secondary mixing of the gas 22 and air occurs due to the vortex generated at the rear of the second mixing rod 27. Since the mixed gas 23 passing through the second mixing rod 27 flows into the third mixing unit 28 located immediately before the combustion unit 35, the second mixing rod 27 is closer to the mixing ratio that can be ignited. Sufficient mixing must be achieved. In consideration of this, the diameter of the second mixing rod 27 is about 1 mm and is arranged in multiple rows, and the mixed gas 23 through the mixing is mixed up to a scale of about 1 mm.

제3 혼합부(28)에 도달한 혼합기체(23)는 1mm정도의 규모까지 혼합된 것으로, 이후에 제3 혼합부(28)에서는 기체의 확산에 의한 혼합이 일어난다. 제3 혼합부(28)에 도달한 기체는 두 기체가 완전히 혼합되기 위하여 확산할 거리가 무척 작기 때문에 순식간에 점화가능 혼합비로 혼합된다.The mixed gas 23 reaching the third mixing part 28 is mixed up to a scale of about 1 mm, and then mixing occurs by diffusion of gas in the third mixing part 28. The gas that reaches the third mixing section 28 is mixed at an instant ignitable mixing ratio because the distance to diffuse for the two gases to be completely mixed is very small.

최종 혼합을 거친 혼합기체(23)는 플레임 홀더(30)로 진입하는데, 이때 혼합기체(23)의 속도는 위치마다 차이가 있으며 연소부(35)에서의 고른 연소를 위해서는 혼합기체(23)의 속도를 균일화해줄 필요가 있다. 연소부 진입구(31)는 유로 면적의 급격한 감소를 통해서, 혼합기체(23)에 큰 압력강하를 일으키고 연소부 진입구(31)를 통과한 후에는 혼합기체(23)의 속도가 거의 균일해진다.After the final mixing, the mixed gas 23 enters the flame holder 30, where the speed of the mixed gas 23 varies from position to position, and for the even combustion in the combustion section 35, You need to equalize the speed. The combustion part inlet 31 causes a large pressure drop in the mixed gas 23 through the drastic reduction of the flow path area, and after passing through the combustion part inlet 31, the speed of the mixed gas 23 becomes almost uniform.

플레임 홀더(30)를 통과한 혼합기체(23)는 연소부(35)에 위치하여 불꽃(37)을 발생시키는 점화장치(36)에 의해서 점화되고, 연소를 지속함으로써 보일러의 가동에 필요한 열을 발생시킨다. 이때 플레임 홀더(30)의 후방에서는 연소가 일어나지 않도록 하기 위해 플레임 홀더(30)의 후방에 냉각수 파이프(32)가 설치되어 있고, 냉각수 파이프(32)에 의해서 플레임 홀더(30) 후방의 온도는 점화온도에 이르지 못하므로 연소가 일어나지 않는다.The mixed gas 23 passing through the flame holder 30 is ignited by the ignition device 36 which is located in the combustion section 35 and generates the flame 37, and continues combustion to thereby heat the boiler. Generate. In this case, in order to prevent combustion from occurring at the rear of the flame holder 30, a coolant pipe 32 is installed at the rear of the flame holder 30, and the temperature of the flame holder 30 is ignited by the coolant pipe 32. No combustion occurs because the temperature is not reached.

도 1에는 도시하지 않았지만, 혼합기체(23)가 연소부(35)에서 연소된 후에,연소가스는 보일러의 내부를 통해 열교환기(도면에 미도시)로 유입하여 열교환기(도면에 미도시)와 열교환을 하고, 열교환을 마친 연소가스는 연소가스 배출구(도면에 미도시)를 통해 외부로 배출된다.Although not shown in FIG. 1, after the mixed gas 23 is combusted in the combustion unit 35, the combustion gas flows into the heat exchanger (not shown) through the inside of the boiler, thereby exchanging heat exchanger (not shown). Heat exchange with the, and the combustion gas after the heat exchange is discharged to the outside through the combustion gas outlet (not shown in the figure).

한편, 본 발명은 가정용 가스보일러 뿐만 아니라 연구용, 산업용 소형가스보일러에도 물론 적용이 가능하다.On the other hand, the present invention can of course be applied not only to domestic gas boilers, but also to research and industrial small gas boilers.

한편, 본 발명의 실시예에서 혼합봉(26,27)은 스테인레스 스틸의 재질로 400개를 사용하였으나 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 동 또는 그외의 재질을 사용할 수 있고, 혼합봉(26, 27)의 배치도 2종류 치수의 혼합봉을 2단계로 배치한 것에만 국한되지 않고 치수를 더욱 세분화하여 3종류, 4종류 등의 치수로 3단계, 4단계 등으로 배치하는 것이 가능하다. 혼합봉 사이의 간격의 경우도 사용환경에 따라 간격을 좁게 배치하는 대신 열수를 줄이거나, 간격을 넓게 하는 대신 열수를 증가시키는 것이 모두 선택될 수 있다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, the mixing rods 26 and 27 used 400 as the material of stainless steel, but can be used copper or other materials without departing from the spirit and scope of the present invention, the mixing rod (26) 27) is not limited to arranging two types of mixing rods in two stages, and the dimensions can be further subdivided and arranged in three stages, four stages, and the like in three or four kinds. In the case of the spacing between the mixing rods, depending on the use environment, it may be selected to reduce the number of rows instead of narrowly spaced, or to increase the number of rows instead of widening the interval.

플레임 홀더(30)의 경우도, 플레임 홀더 본체(33)의 재질은 세라믹 등을 사용할 수 있고, 연소부 진입구(31)의 형상도 사각형에 한정되지 않으며, 원형이나 타원형 나선형 등 기타 변형된 형상을 포함한다.In the case of the flame holder 30, the material of the flame holder main body 33 may be made of ceramics, and the shape of the combustion inlet 31 is not limited to the quadrangle, and other deformed shapes such as a circular or an elliptical spiral may be used. Include.

상기한 구성의 본 발명에 따른 예혼합 화염버너를 갖는 가정용 가스보일러에 의하면, 가스와 공기의 혼합기체가 연소부에 도달하기전에 제1 혼합봉 및 제2 혼합봉에 의해서 충분한 혼합이 이루어지므로, 연소부에서 일어나는 연소가 완전연소에 가깝게 되고, 따라서 보일러의 효율이 향상됨은 물론 일산화탄소의 배출량이 현저하게 감소하는 효과가 있다.According to the domestic gas boiler having the premixed flame burner according to the present invention having the above-described configuration, since sufficient mixing is performed by the first mixing rod and the second mixing rod before the mixed gas of gas and air reaches the combustion section, Combustion occurring in the combustion unit is close to complete combustion, and thus, the efficiency of the boiler is improved and the carbon monoxide emissions are significantly reduced.

또한, 종래의 가스보일러에서 가스와 공기의 실제혼합비가 점화 가능 혼합비보다 높거나 낮아서 점화가 불량하였으나, 본 발명에서는 가스와 공기가 완전히 혼합된 상태에서 연소부에 도달하므로 점화의 실패가 현저히 감소한다.In addition, in the conventional gas boiler, the actual mixing ratio of gas and air is higher or lower than the ignition possible mixing ratio, but the ignition is poor. However, in the present invention, the failure of the ignition is significantly reduced because the gas and air reach the combustion unit in a completely mixed state. .

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.

Claims (4)

예혼합 화염버너를 갖는 가스보일러에 있어서,In a gas boiler having a premixed flame burner, 수직방향으로 세워진 내부가 빈 버너몸체(10);An empty burner body 10 which is erected in a vertical direction; 상기 버너몸체(10)의 하부에 설치되어 공기를 유입하는 송풍기(12);A blower 12 installed at a lower portion of the burner body 10 to introduce air; 상기 송풍기(12)를 향하여 가스(22)를 분사하는 가스분사노즐(21);A gas injection nozzle 21 for injecting a gas 22 toward the blower 12; 상기 가스분사노즐(21)의 상부에 위치하며 상기 가스(22)와 공기가 혼합되는 제1 혼합부(20);A first mixing unit 20 disposed above the gas injection nozzle 21 and mixing the gas 22 with air; 상기 가스(22)와 공기가 혼합된 혼합기체의 진행방향에 대해 수직방향으로 복수개가 배열되어 제2 혼합부(25)를 형성하는 제1 혼합봉(26);A plurality of first mixing rods 26 arranged in a direction perpendicular to a traveling direction of the mixed gas in which the gas 22 and air are mixed to form a second mixing portion 25; 상기 제1 혼합봉(26)의 상부에 상기 제1 혼합봉(26)과 평행한 방향으로 복수개가 배열되어 제2 혼합부(25)를 형성하는 제2 혼합봉(27);A second mixing rod (27) arranged on the upper portion of the first mixing rod (26) in a direction parallel to the first mixing rod (26) to form a second mixing portion (25); 상기 제2 혼합봉(27)의 상부에 형성된 제3 혼합부(28);A third mixing unit 28 formed on an upper portion of the second mixing rod 27; 상기 제3 혼합부(28)의 상부에 위치하며, 상기 혼합기체가 통과할 수 있도록 복수개의 연소부 진입구(31)가 형성된 판형상의 플레임 홀더(30); 및A plate-shaped flame holder (30) positioned above the third mixing portion (28) and having a plurality of combustion portion entry ports (31) formed therein to allow the mixed gas to pass therethrough; And 상기 플레임 홀더(30)의 상부에 위치하는 점화장치(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 예혼합 화염버너를 갖는 가스보일러.Gas boiler having a pre-mixed flame burner, characterized in that it comprises an ignition device (36) located on top of the flame holder (30). 제 1항에 있어서, 상기 제1 혼합봉(26) 및 제2 혼합봉(27)은 원형단면을 갖고, 상기 제1 혼합봉(26)은 상기 제2 혼합봉(27)보다 직경이 큰 것을 특징으로 하는 예혼합 화염버너를 갖는 가스보일러.The method of claim 1, wherein the first mixing rod 26 and the second mixing rod 27 has a circular cross section, the first mixing rod 26 has a larger diameter than the second mixing rod 27 A gas boiler having a premixed flame burner. 제 1항에 있어서, 상기 플레임 홀더(30)는,The method of claim 1, wherein the flame holder 30, 판의 형상이고 동일 크기의 상기 연소부 진입구(31)가 균일하게 배열 형성된 플레임 홀더 본체(33); 및A flame holder body 33 having a plate shape and having the same size combustion chamber entry holes 31 arranged uniformly; And 상기 플레임 홀더 본체(33)에서 상기 제3 혼합부(28) 방향의 면에 형성되며, 각각의 상기 연소부진입구(31) 사이에 위치하여 서로 연결되는 냉각수 파이프(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 예혼합 화염버너를 갖는 가스보일러.It is characterized in that it comprises a coolant pipe 32 is formed on the surface of the flame holder body 33 in the direction of the third mixing portion 28, located between each combustion inlet 31 and connected to each other. Gas boiler having a premixed flame burner. 제 1항에 있어서, 상기 가스분사노즐(21)은 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 예혼합화염 버너를 갖는 가스보일러.The gas boiler according to claim 1, wherein a plurality of the gas injection nozzles (21) are formed.
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