KR20060017073A - 가스연소버너의 버너부 격막 설치구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스연소버너의 버너부 격막 설치구조에 관한 것으로, 본 발명은 하부에 연소용 공기를 공급하기 위한 공기흡입구를 갖추고 이 공기흡입구에 연계하여 송풍기가 장착되는 버너몸체와, 상기 버너몸체의 상단 연소면에 장착되면서 다수개의 염공이 형성된 염공부가 일정간격을 두고 배치되어 가스와 공기가 혼합된 상태로 공급될 때 이를 연소시키는 버너부와, 상기 버너몸체 일측에 가스공급관을 통해 공급되는 가스를 공급하기 위한 가스노즐이 설치되는 매니폴더를 갖춘 가스연소버너에 있어서, 상기 염공부의 수 및 장착위치에 맞춰 상기 버너몸체의 연소면에 일정간격을 두고 마련된 다수개의 고정턱이 설치되고, 상기 고정턱을 통해 설치됨과 동시에 상기 버너몸체의 하단 공기흡입구에서 상단 연소면에 걸쳐 각 단을 구획하는 격막이 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

이처럼 본 발명에 따라 출력범위가 동일한 염공부(버너 모듈)를 구성하기 위하여 격막을 사용함으로써, 상기 격막의 위치변경이 용이하여 버너 전체 출력변경이 수월하고 연소 표면적 조정이 용이한 구조를 제공할 수 있게 된다.

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Description

가스연소버너의 버너부 격막 설치구조{A Separation Plate Assembly Structure Of The Flame Unit At The Gas Burner}

도 1은 종래 분젠 가스버너의 사용 상태를 보여주는 하나의 실시예로써 개략적인 사용상태도.

도 2는 종래의 예혼합 가스연소버너를 급탕장치에 이용한 예를 보여주는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 가스연소버너의 전체 구성을 보인 분해사시도,

도 4는 본 발명에 따른 가스연소버너의 결합사시도,

도 5는 본 발명에 따른 가스연소버너의 버너몸체를 보여주는 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 가스연소버너의 버너몸체 내부 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 송풍기의 토출 형태를 보여주는 도면,

도 8은 본 발명에 따른 도 7에 도시된 송풍기의 토출 형태에 따라 격막의 설치 각도를 변경한 예를 도시한 도면,

도 9는 본 발명에 따른 가스연소버너의 다른 실시예를 보여주는 분해사시도,

도 10은 본 발명에 따른 가스연소버너의 다른 실시예를 보여주는 도 9의 결합사시도,

도 11은 본 발명에 따른 가스연소버너의 다른 실시예를 보여주는 도 10의 버 너몸체 내부 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 버너몸체 102 : 공기흡입구

103 : 연소면 104 : 고정턱

110 : 버너부 120 : 염공부

121 : 염공플레이트 122 : 염공

123 : 염공부 고정커버 124 : 볼트

125 : 염공부 지지가이드 130 : 송풍기

140 : 매니폴더 142 : 가스공급구

143 : 측면연결공 150 : 가스공급관

160 : 솔레노이드밸브 170 : 가스노즐

180 : 오리피스 190, 191 : 제1,2정류판

200, 200a,200b : 격막

본 발명은 가스연소버너의 버너부 격막 설치구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 출력범위가 동일한 염공부(버너 모듈)를 구성하기 위하여 격막을 사용함으로써, 상기 격막의 위치변경이 용이하여 버너 전체 출력변경이 수월하고 연소 표면적 조정이 용이한 구조를 갖는 가스연소버너의 버너부 격막 설치구조에 관한 것이 다.

주지하는 바와 같이 일반 가정에서 난방 및 온수공급을 위해 주로 사용하는 보일러는 사용연료에 따라 기름 보일러와 가스 보일러로 나눌 수 있고, 상기 기름 보일러와 가스 보일러에서는 각각 사용되는 연료인 기름 및 가스를 연소하기 위한 버너가 사용되게 된다.

즉, 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 예혼합형 버너와 확산형 버너로 나뉜다.

여기서, 상기 예혼합형 버너는 연료와 공기를 미리 혼합하여 연소시키며, 확산형 버너는 연료와 공기를 연소기로 따로 보내어 연소기 속에서 혼합하여 연소시키는 것이다.

현재 가정용 가스보일러에는 대부분 확산형 버너인 분젠 가스버너(Bunsen Gas Burner)가 사용되고 있는 실정이다.

이때, 상기 분젠 가스버너는 순간적으로 급속한 온도를 발생하도록 하기 위하여 공기를 급속하게 공급하여 화염의 온도를 높여 줄 수 있기 때문에 주로 사용하고 있다.

즉, 상기 분젠 가스버너는 순간적인 온도를 상승하기 용이하도록 하기 위하여 가스가 과잉 공급되는 주버너부와 공기가 과잉 공급되는 부버너부로 구성되어 화염의 강도와 화염의 길이를 조절 가능하도록 구성되어 있다.

이때, 상기 분젠 가스버너에 있어서 주버너에는 공기과잉을 1.2보다 크게 설정하고, 부버너에서는 공기과잉률을 0.8보다 작게 설정하는 것이 보통이다.

이와 같이 설정하게 되면, 전체를 일정한 공연비로 연소시키는 경우 120ppm 정도의 질소산화물(NO_x)이 배출됨에 비하여 그 질소산화물의 배출량을 40~60ppm으로 저감시킬 수 있음이 알려져 있다.

도 1은 종래 분젠 가스버너의 사용 상태를 보여주는 하나의 실시예로써 개략적인 사용상태도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 분젠 가스버너(50)의 연소과정은 가스와 송풍기(42)에 의해 공급되는 1차 공기(46)가 혼합되어, 이 혼합된 혼합가스가 연소부(45)에서 연소하고, 상기 연소를 돕기 위해 연소부(45)로 2차 공기(47)가 유입되어 확산연소가 일어난다.

이처럼 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 일산화탄소 중 확산연소 과정에서 이산화탄소로 산화되지 못한 일부가 일산화탄소로 그대로 외부로 방출되는 것이다.

한편, 전술한 바와 같이 종래 연소가스와 송풍팬에 의해 강제적으로 공급되 는 연소용 1차공기를 미리 소정의 비율로 혼합하여 예비혼합가스로 하고, 이 예비혼합가스를 버너로 모두 1차 연소시키는 예혼합 가스연소버너가 알려져 있다.

상기 예혼합 가스연소버너에서는 상기 버너를 복수로 구분하고, 구분된 버너 전부를 연소시키는 전체연소와 일부를 연소시키는 부분연소를 전환자재하게 한 것이 있다.

도 2는 종래의 예혼합 가스연소버너를 급탕장치에 이용한 예이다.

도 2에 도시한 급탕장치는, 연소실(41)하부에 예혼합 가스연소버너(42)를 구비함과 동시에, 상방에 급수관(43)에 의해 공급되는 물을 연소장치(42)로 가열하여 뜨거운 물을 만들고, 얻어진 뜨거운 물을 급탕관(44)을 통해 부엌, 욕실 등에 공급하는 열교환기(45)를 구비한다.

예혼합 가스연소버너(42)는, 연소부(46) 내부를 구획벽(47)으로 구분하여, 중앙에 혼합부(48a), 그 양측에 혼합부(48b,48b)를 형성함과 동시에, 혼합부(48a)에는 버너부로서의 연소플레이트(49a)를, 혼합부(48b)에는 연소플레이트(49b)를 설치하였다.

여기서, 상기 혼합부(48a,48b)는 가스관(50)으로부터 공급되는 연료가스와 송풍팬(51)에 의해 강제적으로 공급되는 연소용 1차공기를 혼합하여 예비혼합가스로 하고, 이 예비혼합가스를 각각 연소플레이트(49a,49b)에 공급하여 연소시키는 것이다.

상기 예혼합 가스연소버너(42)에는, 혼합부(48a,48b) 유입구 부분에 송풍팬(51)이 접속되어 있다.

또한, 가스관(50)은 주가스밸브(52)의 하측에서 제1가스관(53)과 제2가스관(54)으로 분기(分岐)되고, 상기 제1가스관(53)은 제1전자밸브(55)를 통하여 송풍팬(51)의 공기흡입구(51a)내로 통하고, 상기 제2가스관(54)은 제2전자밸브(56)를 통하여 혼합부(48a) 유입구 부분에 면하는 위치로 통해 있다.

따라서, 상기 연소장치(42)에 의하면, 주가스밸브(52)와 제1전자밸브(55)를 열고 제2전자밸브(56)를 닫은 상태에서는, 제1가스관(53)으로부터 공급되는 연료가스가 송풍팬(51)으로부터 공급되는 연소용 1차공기와 혼합부(48a,48b)에서 혼합되어 예비혼합가스로 되고, 이 예비혼합가스가 각 연소플레이트(49a,49b)에 공급되어 전체연소가 이루어진다.

또한, 주가스밸브(52)와 제2전자밸브(56)를 열고 제1전자밸브(55)를 닫은 상태에서는, 제2가스관(54)으로부터 공급되는 연료가스가 송풍팬(51)으로부터 공급되는 연소용 1차공기와 혼합부(48a)에서 혼합되어 예비혼합가스로 되고, 이 예비혼합가스가 연소플레이트(49a)에 공급되어 연소플레이트(49a)에 의해서만 부분연소가 이루어진다. 또한, 이때, 연소플레이트(49b)에는 혼합부(48b)를 통하여 송풍팬(51)에 의해 공기만이 공급된다.

상기 종래의 예혼합 가스연소버너(42)에서는, 상기 연소부(46)는 알루미늄주조 등으로 만들어진 구획벽(47)에 의해 구분되는 혼합부(48a,48b)가 일체로 형성된다.

그러나, 상기와 같이 복수의 혼합부를 일체로 형성하면, 예혼합 가스연소버너의 기종에 따라, 상기 버너부의 수나 상기 버너부를 전체연소 또는 부분연소시킬 때의 화력 등의 상위점에 대응하여 기종마다 연소부를 각각 설치하지 않으면 안되어, 번잡함과 동시에 주조용 금형을 별개로 제조해야 하므로 코스트가 증대된다는 문제가 있다.

그리고, 상기 예혼합 가스연소버너 외에도 종래의 다단제어 가스연소버너 중 버너몸체와 매니폴더에 각 단(段)의 구획이 고정된 경우에는 보일러 출력변경이 불가능하다는 문제점이 있었다.

또한, 이미 구획이 나뉘어진 버너를 단순히 가스입력량과 송풍공기량 조정만으로 출력을 감소시키자 하여도 연소면의 면적이 고정되어 있으므로 혼합기의 유속이 감소하여 불완전연소와 역화의 가능성이 높아져 버너 연소특성이 불량해 진다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 예혼합 가스연소버너 및 다단제어 가스연소버너의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 출력범위가 동일한 염공부(버너 모듈)를 구성하기 위하여 격막을 사용함으로써, 상기 격막의 위치변경이 용이하여 버너 전체 출력변경이 수월하고 연소 표면적 조정이 용이한 구조를 갖는 가스연소버너의 버너부 격막 설치구조를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하부에 연소용 공기를 공급하기 위한 공기흡입구를 갖추고 이 공기흡입구에 연계하여 송풍기가 장착되는 버너몸체와, 상기 버너몸체의 상단 연소면에 장착되면서 다수개의 염공이 형성된 염공부 가 일정간격을 두고 배치되어 가스와 공기가 혼합된 상태로 공급될 때 이를 연소시키는 버너부와, 상기 버너몸체 일측에 가스공급관을 통해 공급되는 가스를 공급하기 위한 가스노즐이 설치되는 매니폴더를 갖춘 가스연소버너에 있어서, 상기 염공부의 수 및 장착위치에 맞춰 상기 버너몸체의 연소면에 일정간격을 두고 마련된 다수개의 고정턱이 설치되고, 상기 고정턱을 통해 설치됨과 동시에 상기 버너몸체의 하단 공기흡입구에서 상단 연소면에 걸쳐 각 단을 구획하는 격막이 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 가스연소버너의 버너부 격막 설치구조를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 염공부의 수에 따라 격막을 설치하여 각 단을 구획할 때, 격막의 설치각도를 조절하여 각 단별 상기 공기흡입구의 단면적을 조정함으로써, 균일한 공기량을 공급하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 염공부의 수를 줄여 출력을 변경할 때, 상기 감소된 염공부의 수에 맞춰 격막의 수를 줄임과 동시에 염공이 가공되지 않은 판재를 이용하여 염공부의 연소면 일부를 마감함으로써, 염공부의 단위면적 당 염공부하를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 가스연소 버너는, 하부에 형성된 공기흡입구를 통해 송풍기로부터 공기를 공급받을 수 있도록 저면에 송풍기가 장착되는 본체케이싱과, 상기 본체케이싱 내부에 안착되면서 상단면에 다수개의 염공이 형성된 염공부가 일정간격을 두고 배치되어 가스와 공기가 혼합된 상태로 공급될 때 이를 연소시키는 버너와, 상기 버너에 가스와 공기를 혼합하여 공급할 수 있도록 일정간격을 두고 배열되어 있는 다수개의 혼합기 공급관과, 상기 혼합기 공급관의 전면에 설치되어 상기 각각의 버너에 독립적으로 공급되는 버너 연소에 필요한 가스와 공기의 혼합 및 유량분배 역할을 하는 벤츄리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 가스연소버너의 전체 구성을 보인 분해사시도 이고, 도 4는 본 발명에 따른 가스연소버너의 결합사시도 이며, 도 5는 본 발명에 따른 가스연소버너의 버너몸체를 보여주는 사시도 이고, 도 6은 본 발명에 따른 가스연소버너의 버너몸체 내부 단면도이다.

그리고, 도 7은 본 발명에 따른 송풍기의 토출 형태를 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 도 7에 도시된 송풍기의 토출 형태에 따라 격막의 설치 각도를 변경한 예를 도시한 도면이다.

본 발명이 적용되는 가스연소버너는, 하부에 연소용 공기를 공급하기 위한 송풍기(130)가 장착되는 버너몸체(100)와, 상기 버너몸체(100)에 장착되면서 상단면에 다수개의 염공(122)이 형성된 염공부(120)가 일정간격을 두고 배치되어 가스와 공기가 혼합된 상태로 공급될 때 이를 연소시키는 버너부(110)를 갖는다.

그리고, 상기 가스연소버너는 가스공급관(150)으로부터 공급되는 연료가스와 송풍기(130)에 의해 강제적으로 공급되는 연소용 1차공기를 혼합하여 예혼합가스로 형성하고, 이렇게 형성된 예혼합가스를 다수개의 염공(122)이 형성된 염공부(120)가 일정간격으로 배치된 버너부(110)에 공급하여 연소시키는 예혼합 가스연소버너 의 일종이다.

또한, 다수개의 분리된 염공부(120)를 갖는 버너부(110) 및 가스공급구(142)가 다수개 마련되어 필요에 따라 전체 연소 및 부분 연소를 실시하여 다단제어가 가능한 가스연소버너이다.

즉, 본 발명이 적용되는 가스연소버너는 버너몸체(100) 상단에 다수개의 염공플레이트(121)로 이루어진 염공부(120)가 병렬로 나란하게 배치된 상태로 장착되어 버너부(110)를 구성하고, 상기 버너몸체(100)의 하단에는 연소용 공기를 직선방향을 공급할 수 있도록 송풍기(130)가 장착되며, 상기 버너몸체(100) 전면에는 가스공급관(150)이 연결되는 가스공급구(142)가 마련된 일체형 매니폴더(140)가 마련되는 구조를 갖는다.

여기서, 상기 버너부(110)는 전체 염공부(120)를 각각 분리 가능하도록 버너몸체(100)의 연소면에 다수개의 염공(122)이 형성된 세트화 된 염공부(120)가 일정간격을 두고 배치되어 가스와 공기가 혼합된 상태로 공급될 때 이를 연소시킬 수 있는 구조를 갖추고 있는 것이다.

이때, 상기 염공부(120)는 디귿자형 판 형상을 가지고 있는 염공플레이트(121)를 여러 개를 모아 하나로 세트화 한 것으로서, 상단 내측면을 따라 일정간격을 두고 균일한 크기로 형성된 다수개의 염공(122) 갖는 염공플레이트(121)가 나란히 배치된 구조로 되어 있다.

즉, 상기 버너부(110)는 판 형상을 하나의 단위로 하는 여러 개의 염공부(120)가 병렬로 연결 배치되는 구조를 갖는 것이다.

특히, 상기 염공부(120)를 형성하는 다수개의 염공(122)은 그 자체가 염공플레이트(121) 상에 균일하게 타공됨에 따라 단위 버너의 성능이 균일하게 나타나게 된다.

물론, 상기 염공(122) 크기는 필요에 따라 다양하게 염공플레이트(121) 상에 타공할 수 있다.

이로 인해 상기 염공(122) 크기에 따른 염공플레이트(121)의 배열을 조합하게 되면 다양한 염공부하를 갖는 염공부(120)를 구성할 수 있게 되는 것이다.

특히, 상기 염공부(120) 자체는 상기와 같은 구조를 갖는 염공플레이트(121)를 몇 개 모아서 하나의 모듈 형태로 구성함에 따라 가스연소버너에서 전체 염공부(120)가 여러 조각으로 분리된 구조로 배치되는 결과를 가져오게 되고, 이는 염공부(120)에서 이상 연소로 인하여 염공부(120) 표면이 적열되는 경우에도 열응력에 의한 뒤틀림 정도를 최소화할 수 있는 요인으로 작용하게 된다.

따라서, 종래 주지 공용되고 있는 기존의 예혼합 가스연소버너와 비교할 때 상대적으로 버너의 균일한 운전 성능을 유지하는 데 탁월한 효과를 가진다 할 것이다.

또한, 상기와 같이 염공부(120)가 모듈화 되어 각각 분리 가능하기 때문에 그때그때 필요에 따라 가스연소버너의 최대 출력량을 고려하여 장착되는 염공부(120)의 수를 조합하여 장착할 수 있다.

이는 상기 염공부(120)가 장착되는 수에 따라 가스연소버너의 최대 출력량이 결정됨을 의미하게 되는 것이다.

이처럼 상기 염공부(120)는 요구되는 출력 범위(용량 변경)에 따라 염공부(120)의 염공(122) 크기 및 염공플레이트(121) 수량을 수월하게 변경함으로써, 버너의 용량 변경이 용이함은 물론 단(段) 조정이 수월하다는 장점을 가진다.

한편, 상기 버너몸체(100)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 그 내부가 공기 유동을 위한 유로가 공기흡입구(102)로부터 연소면(103)까지 곡부가 없는 수직 상방향으로 구성되도록 전후 좌우 방향으로 점차 넓어지는 형태를 갖는 구조를 취하고 있다.

이처럼, 상기 버너몸체(100) 내부에 혼합기 형성을 위한 와류생성구조 및 유로 곡부를 형성하지 않기 때문에 유동 저항을 배제하여 압력 손실을 최소화할 수 있게 된다.

물론 이때, 상기 공기흡입구(102)에서 연소면(103)까지는 가스와 연소용 1차공기가 충분히 예혼합될 수 있도록 충분한 거리(공간)를 확보함은 당연하다.

또한, 상기 버너몸체(100)의 내부에는 가스와 연소용 공기를 균일하게 혼합시켜 주는 제1정류판(190) 및 제2정류판(191)이 마련되고, 혼합기를 고르게 분배하기 위한 격막(200)이 형성되어 있다.

이때, 상기 제1정류판(190)은 상기 공기흡입구(102) 쪽에 설치되어 평판형상을 갖는 것으로, 그 중앙에 연소용 1차공기가 통과하는 통공 형상의 구멍(190a)을 구비하고 있다.

그리고, 상기 제2정류판(191)은 상기 염공부(120)의 바로 아래쪽에 설치되어 평판형상을 갖는 것으로서, 그 전체에 균일하게 상기 제1정류판(190)의 구멍(190a) 보다 상대적으로 작은 크기로 분포하는 다수의 작은 소공(191a)을 구비하고 있다.

따라서, 상기 공기흡입구(102)를 통해 유입된 연소용 1차공기가 상기 제1정류판(190)에 충돌하여 상기 구멍(190a)을 통해 충분히 정류된 상태에서 후술하는 상기 가스노즐(170)에서 공급되는 가스와 혼합하게 된다.

그리고, 이렇게 상기 제1정류판(190)을 통과한 연소용 1차공기와 가스가 버너몸체(100) 내부의 유로 상에 확보된 충분한 거리(공간)를 통해 예혼합된 상태에서 상기 제2정류판으로 유입되게 되고, 상기 제1정류판(190)을 거쳐 충분히 혼합된 상기 예혼합가스(혼합기)가 소공(191a)에 의해 균일하게 분포되어, 상기 염공부(120)의 염공플레이트(121)에 유도되도록 되어 있다.

한편, 본 발명은 상기 제1정류판(190) 및 제2정류판(191)과 함께 상기와 같이 혼합기를 고르게 분배해 주기 위해 버너몸체(100) 내부에 설치되는 격막(200)에 관한 것이다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 격막(200)은 상기 버너몸체(100)의 연소면(103) 부근에 일정간격을 두고 마련된 다수개의 고정턱(104)에 끼우거나 안착시켜 버너몸체(100) 내부를 필요에 따라 여러 구역으로 구획하는 역할을 하는 것이다.

다시 말해, 상기 격막(200)은 버너몸체(100)의 연소면(103)에 장착되는 염공부(120) 수를 고려하여 버너몸체(100) 내부를 하단 공기흡입구(102)로부터 상단 연소면(103)까지 사이를 구획하여 버너몸체(100) 내부가 염공부(120) 수에 맞춰 다단으로 구획되고, 이렇게 구획된 각 단에 따라 각각 분리된 염공부(120)로 혼합기가 고르게 분산 공급될 수 있도록 하는 것이다.

그리고, 상기 격막(200)은 상기 연소면(103)에 일정간격을 두고 형성된 다수개의 고정턱(104)에 지지 고정될 수 있기 때문에 위치변경이 용이하게 된다.

물론, 상기 고정턱(104)의 간격은 연소면(103)에 장착되는 염공부(120)의 수 및 장착 위치에 맞춰 사전에 설계되어 마련되어 있다.

따라서, 상기 가스연소버너의 전체 출력이 결정되거나 출력변경이 요구될 때 상기 염공부(120) 수가 결정되고, 이렇게 결정된 염공부(120)의 수에 따라 그 장착 위치가 결정되면, 그에 따라 각 단을 구획하는 상기 격막(200)의 설치 개수 및 설치위치가 결정되는 것이다.

한편, 상기 염공부(120)에 혼합기를 공급하기 위해 필요한 연소용 1차 공기를 공급할 때, 상기 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 버너몸체(100)의 하단에 설치되어 수직 상 방향으로 공기를 토출하는 송풍기(130)를 사용하는 경우, 도시된 바와 같은 상기 송풍기(130)의 구조적인 특성에서 기인하여 상기 송풍기(130)의 토출공기량이 출구 단면적 전반에 걸쳐 고르지 않고 특정영역(예를 들어, 도 7의 A영역)으로 편중되어 상기 버너부(110)의 염공부(120) 각 단으로 공기량을 균일하게 공급하지 못하게 될 수 있다.

그리고, 실질적으로 본 발명의 바람직한 실시예에 도시된 상기 가스연소버너의 경우에 상기 송풍기(130)의 토출구로부터 상기 격막(200) 하단부에 부착되는 있는 제1정류판(190)까지의 거리는 대략 25㎜ 정도이므로 상기 송풍기(130) 출구에서 불균일한 양으로 토출되는 공기가 평균값으로 각 단으로 공급될 수 있는 충분한 거 리라고 할 수 없다.

따라서, 상기 송풍기(130)에서 토출되는 영역별 공기량 편중을 보정해 주지 않으면, 각 단에서의 연소성능이 서로 상이할 수밖에 없는 요인을 가지고 있다 할 것이다.

특히, 상기 혼합기를 형성하는 가스와 공기 중 가스량은 상기 가스공급관(150)을 거쳐 후술하는 가스노즐(170)을 통해 분사될 때, 유량(가스량)을 제어할 수 있는 밸브 조절을 통해 균일하게 공급하게 됨으로 버너 각 단별 공기비를 균일하게 유지하려면 공기 공급량이 같아야만(균일하게 공급되어야만) 하는 것이다.

그러므로, 각 단별 연소성능을 동일하게 유지하고자 하는 본 발명에 따른 가스연소버너의 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 염공부(120)의 각 단별 입구 단면적을 상기한 격막(200;200a,200b) 설치구조를 통해 송풍기(130)의 토출유량이 많은 영역(b)은 좁게, 그리고 적은 영역(a)은 넓게 하여 버너 각 단의 공기량이 균일하게 공급될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

특히, 상기한 버너 각 단을 구획하는 격막(200a,200b)의 설치각도를 조정하는 방법 외에도 상기 공기흡입구(102)에서의 단면적 조정은 상기 제1정류판(190)의 균일한 크기로 타공되는 구멍(190a) 수량을 조정하거나, 서로 다른 크기의 구멍(190a)을 배치하는 방법을 사용할 수 있고, 상기한 방법들을 동시에 병행 사용할 수도 있을 것이다.

즉, 상기 제1정류판(190)의 구멍(190a)을 균일하게 타공할 경우에는 송풍기(130)의 토출유량이 많은 영역(b)은 적은 영역(a)에 비해 상대적으로 적은 수량을 형성하거나, 상기 제1정류판(190)의 구멍(190a)의 크기를 달리 배치하는 경우에는 송풍기(130)의 토출유량이 많은 영역(b)은 적은 영역(a)에 비해 상대적으로 작게 형성하는 것이다.

한편, 본 발명의 바람직한 제1실시예를 보여주는 첨부된 도 3에는 3개의 가스공급구(142)가 나란하게 형성되어 있는 바, 중앙의 가스공급구(142)에 가스공급관(150)이 연결되고, 좌우 측의 가스공급구(142)에는 가스노즐(170)과 연계된 솔레노이드밸브(160)가 전면의 개구된 부위를 통해 설치되는 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 3개의 가스공급구(142)는 각각 인접한 측벽에 형성된 측면연결공(143)을 통해 서로 연통되어 있기 때문에, 중앙의 가스공급구(142)에 연결된 가스공급관(150)으로부터 가스를 공급받게 되면, 좌 우측 가스공급구(142)로도 가스가 분산 공급될 수 있게 된다.

그리고, 상기 중앙 가스공급구(142)에서 양측의 가스공급구(142)로의 가스 공급은 상기 솔레노이드밸브(160)의 개폐를 통해 선택적으로 공급되도록 되어 있다.

상기 솔레노이드밸브(160)의 몸체에 형성된 개폐공(161)과 상기 가스공급구(142)의 측벽에 형성된 측면연결공(143)은 서로 대향되게 일치되는 구조로 되어 있어 솔레노이드밸브(160)의 작용에 의해 솔레노이드밸브(160) 의 몸체에 형성된 개폐공(161)이 개방 및 차단됨에 따라 가스공급 여부가 결정되게 되는 것이다.

이는 본 발명에 따른 가스연소버너를 이용하여 다단제어(2단,3단, ...)를 실시할 때 가스공급량을 조절할 수 있는 기능을 부여하게 된다.

그리고, 상기 솔레노이드밸브(160)에는 가스노즐(170)이 연결되어 가스 공급이 가능하도록 구성되어 있는 바, 상기 가스노즐(170)은 솔레노이드밸브(160)에 연결된 상태에서 가스공급구(142)를 통해 상기 송풍기(130)의 공기공급유로 상에 놓이도록 연장 설치되어, 상기 버너몸체(100) 내부에서 송풍기(130)를 통해 연소용 공기와 가스노즐(170)을 통해 공급되는 가스가 서로 만나 염공부(120)로 공급되는 과정에서 예혼합되도록 되어 있다.

특히, 상기 가스공급구(142)는 가스공급관(150)과 연결되면서 상기 송풍기(130)를 통해 공급되는 연소용 공기의 공기공급유로와는 독립적인 형태를 취하고 있는 상태에서 버너몸체(100) 내부의 공기흡입구에서 연소면에 이르는 과정에서 가스와 연소용 공기가 예혼합되게 된다.

한편, 상기 매니폴더(140)에 설치된 솔레노이드밸브(160)와 가스노즐(170) 사이에는 가스 유량을 제어할 수 있는 오리피스(180)가 설치되어 있는 바, 사용하는 가스 종류(LNG, LPG)에 따라 열량 변경(LNG↔LPG)이 필요할 경우에 가스노즐(170)의 교체 없이 오리피스(180)만을 교체하여 열량 변경이 가능하다는 특징이 있다.

이때, 상기 솔레노이드밸브(160)와 오리피스(180) 사이에는 밸브용 오(O)링(162)과 밸브시트용 패킹(163)이 매개되게 된다.

이처럼 본 발명은 가스연소버너에서 공기와 가스를 독립된 유로를 통해 각각 공급할 수 있도록 매니폴더(140)가 마련되고, 이 매니폴더(140)에는 연소에 필요한 가스를 분배하는 역할을 하는 가스노즐(170)이 장착될 뿐이다.

이때, 가스는 상기 매니폴더몸체(141)에 설치된 가스공급구(142) 쪽으로 연결된 가스공급관(150)으로부터 공급된다.

즉, 상기 매니폴더(140)에서는 상기 가스공급관(150)에서 가스공급구(142)를 통해 유입 공급되는 가스가 가스노즐(170)을 거쳐 버너몸체(100)의 내부로 분산 공급되고, 상기 송풍기(130)로부터 공급되는 공기가 버너몸체(100) 내부로 곧바로 공급되면서 상기 버너몸체(100) 내부를 통과하는 과정에서 상기 제1정류판(190) 및 제2정류판(191) 등을 거치면서 공기와 가스가 혼합되어 혼합기 형태로 버너부(110)로 공급되게 되는 것이다.

이때, 상기 버너몸체(100)의 연소면(103)에 형성된 걸림턱(101)을 통해 지지 안착되어 버너부(110)를 구성하는 세트화 된 염공부(120)를 설치할 때, 가공공차, 조립 공차 등으로 인해 발생 가능한 염공부(120) 틈새를 최소화하여 혼합기 누설을 방지함과 아울러, 염공부(120)에서 이상 연소 시 발생할 수 있는 염공부(120)의 변형을 최소화할 수 있도록 하기 위해 상기 염공부(120)의 좌, 우측에 염공부 지지가이드(125)가 설치되어 있다.

이때, 상기 염공부 지지가이드(125)는 상기 염공부(120)의 염공플레이트(121)에 대응되는 길이로 구비되어 염공플레이트(121)의 양측면에 나란하게 배치되게 된다.

특히, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 염공부(120)의 좌 우측에 설치되는 염공부 지지가이드(125) 상호 간에는 염공부(120)가 좌, 우측으로 열팽창 할 경우 그 팽창량을 흡수할 공간을 확보하도록 충분한 이격거리(h)를 두고 설치되게 된다.

그리고, 상기와 같은 염공부 지지가이드(125)와 함께 상기 염공부(120)를 보다 견고하고 고정하여 혼합기 누설이 없도록 하기 위해 좌우 양단에 염공부 고정커버(123)를 마련한다.

즉, 상기 염공플레이트(121) 몇 개를 모아서 하나로 세트화시킨 상기 염공부(120)의 양 측면을 박판 등으로 가공한 염공부 고정커버(123)와 볼트(124)를 사용하여 고정하는 것이다.

여기서, 상기 염공부 고정커버(123)는 대략 기역자 형상을 갖는 것으로, 볼트를 체결하여 조일 수 있는 볼트공(123a)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 염공부 고정커버(123)는 세트화된 염공부(120) 별로 각각 분리 고정함으로써 열응력에 따른 변형을 최소화 할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 염공부 고정커버(123)는 다수의 염공플레이트(121)로 구성된 염공부(120) 설치 시 가공 공차, 조립 공차 등에 의해 발생할 수 있는 염공부(120) 틈새를 최소화시켜 줄 수 있기 때문에 혼합기 누설을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명이 적용되는 가스연소버너의 일실시예로 도시한 도 3 내지 도 6에는 3개의 염공부(120)가 병렬로 배치되어 있는 상태가 도시되어 있으나, 이에 한정하지 않음은 물론, 필요 열량에 따라 염공부 수량을 달리하여 연소시킬 수 있는 구성을 취할 수 있음은 자명하다.

즉, 도 9는 본 발명에 따른 가스연소버너의 다른 실시예를 보여주는 분해사시도 이고, 도 10은 본 발명에 따른 가스연소버너의 다른 실시예를 보여주는 도 8의 결합사시도 이며, 도 11은 본 발명에 따른 가스연소버너의 다른 실시예를 보여 주는 도 9의 버너몸체 내부 단면도이다.

도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스연소버너는 염공부(120)를 2개 갖추고 있는 구조이다.

이와 같이 염공부(120)를 2개로 하는 경우는 상기한 3개의 염공부(120)를 구비한 가스연소버너에 비해 당연히 최대 출력이 감소하게 되는 것이다.

특히, 도 9에 도시된 바와 같이, 출력감소에 따른 연소면 면적의 감소는 염공(122)이 가공되지 않은 염공플레이트(121')를 사용하여 연소면을 일부를 마감하고 있다.

이는 연소면 단위면적에 대한 염공부하를 출력에 따라 일정하게 유지시켜 출력이 서로 다른 가스연소버너가 동일한 성능을 발휘할 수 있도록 하기 위함이다.

그리고, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 가스공급구(142)도 상기 2개의 염공부(120)에 맞춰 2개만을 구성하고 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따라 3개의 염공부(120)를 갖춘 가스연소버너의 경우에는 전술한 바와 같이 3개의 가스공급구(142)를 마련하여 중앙의 가스공급구(142)에 가스공급관(150)을 연결하고, 좌우측에 솔레노이드밸브(160)를 이용하여 선택적으로 개폐 가능하도록 되어 있으나, 상기와 같이 2개의 염공부(120)를 갖는 경우에는 상기 중앙 가스공급구(142)를 폐쇄하고 좌우측의 2개의 가스공급구(142)에 각각 가스공급관(150)과 솔레노이드밸브(160)를 연결함으로써, 가스를 공급을 선택적으로 제어할 수 있도록 하고 있다.

또한, 상기 버너몸체(100) 내부에서 혼합기를 고르게 분배하는 격막(200) 역 시 도 11에 도시된 바와 같이, 2개의 염공부(120) 사이에 하나만 설치하도록 되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 버너의 출력범위가 동일한 수 개의 염공부를 병렬로 배치하여 필요 열량에 따라 염공부 수량을 달리하여 연소시킬 수 있도록 구성함과 동시에 상기 격막의 위치변경 및 수량 변경 등을 통해 버너 전체 출력변경이 수월하고 연소 표면적 조정이 용이하도록 함으로써, 가스연소버너의 다단 제어가 가능한 구성을 취하고 있는 것이다.

또한, 이러한 가스연소버너는 전형적인 예혼합 가스연소버너의 구조를 갖추고 있기 때문에 기존의 예혼합 가스연소버너의 장점을 그대로 가지게 된다.

즉, 전체적인 화염의 길이를 줄여주고 동시에 화염의 온도를 낮추어서 동일면적에 대한 부하를 줄여주어 일산화탄소 및 질소산화물 등의 공해물질의 발생을 최소한도로 줄여 줄 수 있는 것이다.

또한, 상기 가스연소버너는 종래의 분젠버너와 비교할 때 상대적으로 크기가 작은 고부하 버너조립체로 제작이 용이하고, 전부하 목표열량에 따라 단위 버너의 수량을 가감할 수 있음으로 설계 변경이 용이한 구조적 특징을 갖게 된다.

Claims (5)

1. 하부에 연소용 공기를 공급하기 위한 공기흡입구를 갖추고 이 공기흡입구에 연계하여 송풍기가 장착되는 버너몸체와, 상기 버너몸체의 상단 연소면에 장착되면서 다수개의 염공이 형성된 염공부가 일정간격을 두고 배치되어 가스와 공기가 혼합된 상태로 공급될 때 이를 연소시키는 버너부와, 상기 버너몸체 일측에 가스공급관을 통해 공급되는 가스를 공급하기 위한 가스노즐이 설치되는 매니폴더와, 상기 버너몸체의 공기흡입구 및 연소면 사이에 각각 제1정류판 및 제2정류판을 갖춘 가스연소버너에 있어서,

   상기 염공부의 수 및 장착위치에 맞춰 상기 버너몸체의 연소면에 일정간격을 두고 마련된 다수개의 고정턱이 설치되고,

   상기 고정턱을 통해 설치됨과 동시에 상기 버너몸체의 하단 공기흡입구에서 상단 연소면에 걸쳐 각 단을 구획하는 격막이 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 가스연소버너의 버너부 격막 설치구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 염공부의 수에 따라 격막을 설치하여 각 단을 구획할 때, 격막의 설치각도를 조절하여 각 단별 상기 공기흡입구의 단면적을 조정함으로써, 균일한 공기량을 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 가스연소버너의 버너부 격막 설치구조.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 염공부의 수를 줄여 출력을 변경할 때, 상기 감소된 염공부의 수에 맞춰 격막의 수를 줄임과 동시에 염공이 가공되지 않은 판재를 이용하여 염공부의 연소면 일부를 마감함으로써, 염공부의 단위면적 당 염공부하를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 가스연소버너의 버너부 격막 설치구조.
4. 제2항에 있어서,

   상기 제1정류판의 균일한 크기로 타공되는 구멍 수량을 조정하거나 서로 다른 크기의 구멍을 배치함으로써, 각 단별로 균일한 공기량을 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 가스연소버너의 버너부 격막 설치구조.
5. 제3항에 있어서,

   필요에 따라 버너의 단수를 가감 변경하여 격막을 사용하지 않고 1단버너로서 사용 가능하게 한 것을 특징으로 하는 가스연소버너의 버너부 격막 설치구조.

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