KR20080037753A - 성화대 연소 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스공급원으로부터 공급되는 생가스와 공기공급원으로부터 공급되는 공기를 혼합한 혼합가스를 버너로 공급하여 연소시키는 것에 의해 화력을 증대시킴과 동시에 그을음을 제거할 수 있고, 혼합가스의 혼합비를 조절하는 것에 의해 불꽃의 크기, 모양 및 색깔을 변화시킬 수 있으며, 가스 누출, 가스압 및 공기압 변화 등의 이상발생시 가스공급을 신속히 중단시켜 화재나 폭발의 위험을 예방할 수 있는 성화대 연소시스템에 관한 것으로, 성화대에 구비되어 불꽃을 형성하기 위한 메인버너와, 상기 메인버너에 가스를 공급하기 위한 가스공급부와, 상기 메인버너에 공기를 공급하기 위한 공기공급부와, 상기 가스공급부의 가스공급배관과 공기공급부의 공기공급배관을 연결하여 가스공급부와 공기공급부로부터 공급되는 가스와 공기를 혼합한 혼합공기를 메인버너에 공급하기 위한 제1 혼합기와, 상기 메인버너에 근접 설치되어 가스를 점화하기 위한 점화기와, 상기 점화기에 고전압을 인가하기 위한 전원공급부를 포함하여 구성된다.

Description

성화대 연소시스템{COMBUSTION SYSTEM OF FLAME}

도 1은 종래의 성화대 연소시스템을 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명의 성화대 연소시스템을 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명의 성화대 연소시스템에서 제어부의 제어구성을 나타낸 블럭도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 성화대 11 : 메인버너

12 : 점화기 13 : 보조버너

14 : 점화버너 20 : 기계실

30 : 가스공급부 31 : 가스공급배관

32 : 가스공급원 33 : 기화기

34 : 가스압조정기 35 : 개폐밸브

41 : 제1 혼합기 42 : 제2 혼합기

43 : 제3 혼합기 50 : 공기공급부

51 : 공기공급배관 52 : 공기공급원

53 : 공기압조정기 60 : 전원공급부

61 : 제어부 62 : 전원공급원

63 : 트랜스 64 : 점화스위치

65 : 스위치조작기 66 : 타이머

71,72 : 가스누출경보기 73 : 가스압검출센서

74 : 공기압검출센서 75 : 불꽃검출센서

본 발명은 성화대 연소시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스공급원으로부터 공급되는 생가스와 공기공급원으로부터 공급되는 공기를 혼합한 혼합가스를 버너로 공급하여 연소시키는 것에 의해 화력을 증대시킴과 동시에 그을음을 제거할 수 있고, 혼합가스의 혼합비를 조절하는 것에 의해 불꽃의 크기, 모양 및 색깔을 변화시킬 수 있으며, 가스 누출, 가스압 및 공기압 변화 등의 이상발생시 가스공급을 신속히 중단시켜 화재나 폭발의 위험을 예방할 수 있는 성화대 연소시스템에 관한 것이다.

종래의 성화대 연소시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 가스를 연소시켜 불꽃을 형성하는 성화대(110)와, 이 성화대(110)에 가스를 공급하기 위한 기계실(120)을 구비하고 있다.

성화대(110)는 화반(111)을 포함하는 구조물로 이루어지고, 상기 화반(111)에는 불꽃을 형성하기 위한 버너(112)와 점화기(113)가 구비되어 있으며, 기계실(120)에는 성화대(110)의 버너(112)에 가스를 공급하기 위한 가스공급부(130)와, 성화대(110)의 점화기(113)에 고전압을 인가하기 위한 전원공급부(140)를 구비하고 있다.

상기 성화대(110)의 버너(112)는 가스를 분출하는 다수개의 노즐(112a)이 형성되어 점화시 불꽃을 형성하게 되고, 버너의 형상, 노즐의 배치 및 배치 수에 따라 불꽃의 크기 및 모양을 형성하게 된다.

한편, 기계실(120)의 가스공급부(130)는, 액화가스가 저장된 다수의 가스용기를 연결하여 이루어지는 가스공급원(131)과, 가스공급원(131)으로부터 공급되는 액화가스를 기화시키는 기화기(132)와, 상기 기화기(132)에서 기화된 고압가스를 불꽃형성에 적합한 저압가스로 낮추기 위한 가스압조정기(133)와, 상기 가스압조정기(133)에서 가스압이 조정된 가스를 버너(12)에 공급하기 위한 가스공급배관(134)과, 상기 가스공급배관(134)에 설치되어 가스를 버너(112)에 공급하거나 공급을 차단하는 개폐밸브(135)로 구성되어 있다.

전원공급부(140)는, 상기 성화대(110)의 점화기(113)에 고전압을 인가하기 위해 전원공급원(141)으로부터 공급되는 상용전압을 승압시키는 트랜스(142)와, 상기 전원공급원(141)의 전원을 트랜스(142)에 공급 및 차단하는 점화스위치(141)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 성화대 연소시스템은, 가스공급부(130)의 개폐밸브(135)를 개폐하는 것에 의해 가스가 성화대(120)의 버너(112)로 공급되거나 차단되는 것으로, 개폐밸브(135)를 개방하게 되면, 가스공급원(131)인 가스용기내의 액 화가스가 기화기(132)를 통해 고압가스로 기화되고, 고압가스는 가스압조정기(133)의 고압밸브(133a), 중압밸브(133b) 및 저압밸브(133c)를 차례로 통과하면서 불꽃형성에 적합한 저압가스로 감압되어 버너(112)로 공급된다. 이어서 전원공급부(140)의 점화스위치(141)를 온 시키게 되면, 전원이 트랜스(142)에 공급되고, 트랜스(142)는 상용전압을 고전압으로 승압시켜 점화기(113)로 공급하게 되며, 점화기(113)는 고전압에 의해 스파크를 발생하게 된다.

따라서 점화기(113)에서 발생한 스파크가 버너(112)의 노즐(112a)로 분출되는 가스를 점화하여 연소시키게 되므로 버너(112)에 불꽃을 형성하게 되고, 이 불꽃은 버너(112)의 형상, 노즐(112a)의 배치 및 배치수에 의해 일정한 형상과 모양으로 표현된다.

그러나, 상기한 종래의 성화대 연소시스템은, 가스공급부(130)의 가스압조정기(133)에서 가스압을 낮게 감압하는 경우, 가스공급량이 저감되어 가스소비량을 감소시킬 수 있지만, 버너(112)에서 형성되는 불꽃의 세기는 약하여 원하는 모양이나 크기의 불꽃을 형성하기 어렵고, 불꽃의 힘이 약해 강풍이나 폭우에 쉽게 실화(失火)되는 단점이 있으며, 이를 위해 가스압을 높이는 경우, 그 만큼 많은 양의 가스가 공급되므로 연료소비량을 증대시켜 성화대의 운영비용을 상승시키는 단점이 있다.

따라서 종래에는 상기와 같은 장,단점을 고려하여 적절한 가스압으로 공급될 수 있도록 가스압조정기(133)에서 감압한 후, 고정적으로 사용하고 있었으며, 이로 인해 버너(112)에서 형성되는 불꽃의 모양, 크기 및 불꽃의 색깔은 변화 없이 항상 일정하여, 보는 사람으로 하여금 흥미를 느끼게 할 수 없었고, 축제분위기의 중요한 행사에서 성화대 불꽃의 화려함이나 변화에 대한 기대를 바라는 관중들의 욕구를 충족시킬 수 없었다.

또한 버너(112)로 공급되는 가스는 가스공급부(130)로부터 공급되는 생가스만 공급되고, 가스의 연소에 필요한 산소는 버너(112) 주변의 공기로부터 공급받기 때문에, 가스의 연소가 지속될수록 버너(112) 주변의 산소량이 점점 감소되고, 이로써 가스연소에 필요한 산소가 부족하게 되면, 역시 실화의 염려가 있을 뿐만 아니라 불완전연소에 의해 그을음이 발생하여 보기에도 좋지 않으며, 유해가스로 인해 주변 환경을 오염시키는 문제가 있었다.

또한, 성화대(110)의 사용을 중단하기 위해 가스공급부(130)의 개폐밸브(135)를 폐쇄하게 되면, 성화대(110)의 버너(112) 및 가스공급배관(134) 내에 배출되지 않은 가스가 잔류하게 되므로, 나중에 잔류가스의 누출로 인해 화재 등의 안전사고를 유발할 염려가 있었다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 생가스와 공기를 혼합한 혼합가스를 버너에 공급하는 것에 의해 가스공급량을 증가시키지 않고도 불꽃의 세기를 강하게 하여 강풍이나 폭우에 의해 쉽게 실화되는 것을 방지할 수 있고, 가스연소시 산소를 충분히 공급하여 완전 연소시키는 것에 의해 불완전연소에 의한 그을음이나 유해가스의 발생을 방지할 수 있는 성화대 연소 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 버너로 공급되는 생가스와 공기의 혼합비, 공급압을 조정하는 것에 의해 불꽃의 크기, 모양 및 색깔을 변화시켜 보는 사람으로 하여금 호기심과 흥미를 일으킬 수 있도록 하고, 축제분위기의 중요한 행사에서 성화대 불꽃의 화려함이나 변화에 대한 기대를 바라는 관중들의 욕구를 충족시킬 수 있는 성화대 연소시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 가스의 누출, 버너로 공급되는 가스압 또는 공기압의 이상 변화, 버너의 불꽃 실화를 검출하여 가스의 공급을 즉각 중단시킬 수 있도록 하는 것에 의해 화재나 폭발 등의 안전사고를 예방할 수 있는 성화대 연소시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 성화대의 사용 중단시 버너 및 가스공급배관 내에 잔류하는 가스를 완전히 배출시킬 수 있도록 하여 잔류가스에 의한 화재 등의 안전사고를 예방할 수 있는 성화대 연소시스템을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 성화대에 구비되어 불꽃을 형성하기 위한 메인버너와, 상기 메인버너에 가스를 공급하기 위한 가스공급부와, 상기 메인버너에 공기를 공급하기 위한 공기공급부와, 상기 가스공급부의 가스공급배관과 공기공급부의 공기공급배관을 연결하여 가스공급부와 공기공급부로부터 공급되는 가스와 공기를 혼합한 혼합공기를 메인버너에 공급하기 위한 제1 혼합기와, 상 기 메인버너에 근접 설치되어 가스를 점화하기 위한 점화기와, 상기 점화기에 고전압을 인가하기 위한 전원공급부를 포함하는 성화대 연소시스템에 특징이 있다.

또한 본 발명의 상기 가스공급부는 액화가스가 저장된 가스용기들로 이루어지는 가스공급원과, 상기 가스공급원으로부터 공급되는 액화가스를 기화시키는 기화기와, 기화기에서 기화된 고압가스를 저압가스로 조정하는 가스압조정기와, 가스공급을 공급 및 차단하는 개폐밸브로 구성되고, 상기 공기공급부는 송풍기로 이루어지는 공기공급원과, 공기공급원으로부터 공급되는 공기압을 조정하는 공기압조정기로 구성된 성화대 연소시스템에 특징이 있다.

또한 본 발명의 상기 가스공급부는 연소가스를 공급하기 위한 가스공급원과, 상기 가스공급원으로부터 공급되는 가스압을 조정하는 가스압조정기와, 가스공급을 공급 및 차단하는 개폐밸브로 구성되고, 상기 공기공급부는 송풍기로 이루어지는 공기공급원과, 공기공급원으로부터 공급되는 공기압을 조정하는 공기압조정기로 구성된 성화대 연소시스템에 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 성화대에 구비되어 불꽃을 형성하기 위한 보조버너와, 상기 가스공급부의 가스공급배관과 공기공급부의 공기공급배관을 연결하여 가스공급부와 공기공급부로부터 공급되는 가스와 공기를 혼합한 혼합가스를 보조버너에 공급하기 위한 제2 혼합기를 더욱 구비하는 성화대 연소시스템에 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 성화대의 점화기에 근접 설치된 점화버너와, 상기 가스공급부의 가스공급배관과 공기공급부의 공기공급배관을 연결하여 가스공급부와 공기공급부로부터 공급되는 가스와 공기를 혼합한 혼합가스를 점화버너에 공급하기 위한 제3 혼합기를 더욱 구비하는 성화대 연소시스템에 특징이 있다.

또한 본 발명의 상기 전원공급부는, 상기 점화기로 공급되는 전원을 스파크 발생을 위한 고전압으로 승압시키는 트랜스와, 상기 전원과 트랜스 사이에 구비되어 전원을 공급 및 차단하는 점화스위치와, 상기 점화스위치를 온(ON)시키기 위한 점화신호를 원거리에서 송출하기 위한 스위치조작기와, 상기 스위치조작기로부터 점화신호가 입력될 때 점화스위치를 온시키는 제어부로 이루어지는 성화대 연소시스템에 특징이 있다.

또한, 본 발명의 상기 제어부는 점화스위치의 온,오프시간을 설정하기 위한 타이머를 구비하며, 제어부는 상기 타이머에 의해 설정된 온,오프 설정시간에 의거하여 점화스위치의 온,오프동작을 반복적으로 제어하는 성화대 연소시스템에 특징이 있다.

또한, 본 발명의 상기 타이머는, 점화스위치를 온시키기 위한 제1 타이머와 점화스위치를 오프시키기 위한 제2 타이머를 더욱 구비하며, 상기 제1 타이머는 3초~10분 범위내로 설정되고, 제2 타이머는 1분~3분 범위내로 설정되는 성화대 연소시스템에 특징이 있다.

또한, 본 발명은, 상기 가스공급부가 구비되는 기계실의 내부와, 버너가 구비되는 성화대의 내부에 가스누출경보기를 각각 구비하여 제어부와 전기적으로 연결하고, 제어부는 상기 각각의 가스누출경보기로부터 가스누출신호가 출력될 때 가스공급부의 개폐밸브를 폐쇄하는 성화대 연소시스템에 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 가스공급부의 가스공급배관에 설치된 가스압검출센 서와, 공기공급부의 공기공급배관에 설치된 공기압검출센서를 구비하여 제어부와 전기적으로 연결하고, 제어부는 상기 가스압검출센서 또는 공기압검출센서로부터 검출된 가스압 또는 공기압이 미리 설정된 기준범위를 벗어날 때 개폐밸브를 폐쇄하는 성화대 연소시스템에 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 성화대와 근접한 위치에 불꽃검출센서를 구비하여 제어부와 전기적으로 연결하고, 제어부는 상기 불꽃검출센서로부터 불꽃이 검출되지 않을 때 개폐밸브를 폐쇄하는 성화대 연소시스템에 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 성화대 연소시스템을 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 성화대 연소시스템에서 제어부의 구성을 나타낸 블록도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 성화대 연소시스템은, 성화대(10)에 설치된 메인버너(11) 및 점화기(12)와, 기계실(20)에 설치된 가스공급부(30), 제1 혼합기(41), 공기공급부(50) 및 전원공급부(60)를 구비하고 있다.

메인버너(11)는 성화대(10)에 불꽃을 형성하기 위한 것으로, 성화대(10)와 제1 혼합가스공급배관(21)으로 연결되어 제1 혼합기(41)에서 혼합된 혼합가스를 공급받도록 되어 있으며, 혼합가스를 분출하는 다수개의 노즐(11a)이 구비되어 노즐(11a)의 배치 및 형성수에 따라 불꽃의 크기 및 모양을 형성하도록 되어 있다.

점화기(12)는 전원공급부(60)로부터 고전압을 인가받아 스파크를 발생하는 것으로, 메인버너(11)의 노즐(11a)로부터 분출되는 혼합가스를 점화할 수 있도록 되어 있다.

제1 혼합기(41)는 상기 가스공급부(30)의 가스공급배관(31)과 공기공급부(50)의 공기공급배관(51)을 연결하여 가스공급부(30)와 공기공급부(50)로부터 공급되는 가스와 공기를 혼합한 혼합공기를 메인버너(11)에 공급하도록 구성된 것으로, 가스공급부(30)의 가스공급배관(31)을 공기공급부(50)의 공기공급배관(51)에 직각방향으로 연결한 벤츄리관으로 이루어진다. 따라서 공기공급배관(51)으로 흐르는 공기압에 의해 가스공급배관(31)으로 공급되는 가스가 공기공급배관(51)으로 유입되도록 하는 벤츄리관의 벤츄리효과에 의해 가스와 공기가 혼합되도록 한 구성이다.

기계실(20)의 가스공급부(30)는 액화가스를 공급하기 위한 가스공급원(32)과, 상기 가스공급원(32)으로부터 공급되는 액화가스를 기화시키는 기화기(33)와, 기화기(33)에서 기화된 고압가스를 저압가스로 조정하는 가스압조정기(34)와, 가스공급을 공급 및 차단하는 개폐밸브(35)로 구성되는 것으로, 상기 가스공급원(32)은 액화가스가 충진된 다수개의 가스용기를 연결하여 이루어지고, 상기 가스압조정기(34)는 통상의 고압밸브(33a), 중압밸브(33b) 및 저압밸브(33c)를 차례로 연결하여 이루어지는 것으로, 기화기(33)에서 기화된 고압가스를 단계적으로 낮추어 성화대(10)의 불꽃형성에 적합한 저압가스로 감압시키거나, 불꽃의 세기, 크기 및 모양 등을 조절할 수 있도록 되어 있으며, 상기 개폐밸브(35)는 후술하는 전원공급부(60)의 제어부(61)에서 개폐하는 동작이 가능하도록 전자식 밸브를 사용한다.

이때, 본 실시예에서는 상기 가스공급원(32)으로서, 액화가스를 저장한 복 수개의 가스용기를 연결하여 구성함으로써 기계실(20)에 기화기(33)를 구비한 것으로 구성하였으나, 가스공급원(32)의 다른 실시예로서 도시가스를 사용할 수 있다. 이 경우, 도시가스 자체가 기화된 상태로 공급되는 것이므로, 기계실(20)에 구비되는 기화기(33)의 구성은 생략한다.

공기공급부(50)는 공기공급원(52)과, 공기공급원(52)으로부터 공급되는 공기압을 조정하는 공기압조정기(53)와, 공기공급원(52)와 공기압조정기(53) 사이에 구비된 역류방지밸브(54)로 구성된 것으로, 공기공급원(52)은 송풍기로 이루어지고, 공기압조정기(53)는 공기탱크(53a)와 이 공기탱크(53a) 일측에 구비된 배기밸브(53b)로 이루어진다. 따라서 공기공급원(52)인 송풍기로부터 공급되어 공기탱크(53a)내에 저장된 공기의 공기압은 배기밸브(53b)의 개방정도에 따라 조정된다. 즉 배기밸브(53b)의 개방정도가 클수록 외부로 배출되는 공기량이 증가되어 공기탱크(53a)내 공기의 공기압이 낮아지므로, 이를 이용하여 공급되는 공기압을 조절하여 불꽃의 세기, 크기 및 모양 등을 조정할 수 있도록 되어 있다.

전원공급부(60)는, 상기 점화기(12)에 고압선(24)으로 연결되어 전원공급원(62)로부터 인가되는 전원의 전압을 고전압, 즉 스파크 발생을 위한 15,000V로 승압시키는 트랜스(63)와, 전원공급원(62)과 트랜스(63) 사이에 구비되어 전원을 공급 및 차단하는 점화스위치(64)와, 상기 점화스위치(64)를 온(ON)시키기 위한 점화신호를 원거리에서 송출하는 스위치조작기(65)와, 상기 스위치조작기(65)로부터 점화신호가 입력될 때 점화스위치(64)를 온시켜 트랜스(63)에 전원을 공급하는 제어부(61)로 이루어진다.

따라서 스위치조작기(65)를 조작하여 점화신호를 제어부(61)에 출력하는 것에 의해 제어부(61)가 점화스위치(64)를 온(ON)시키게 되고, 이로써 전원이 트랜스(63)로 공급되어 점화기(12)에 고전압을 인가시키는 것에 의해 점화기(12)에서 스파크가 발생하여 메인버너(11)를 점화시킬 수 있도록 되어 있다.

그리고 상기 제어부(61)는 점화스위치(64)의 온,오프 시간을 설정하기 위한 타이머(66)를 구비하며, 제어부(61)는 상기 타이머(66)에 의해 설정된 온,오프 설정시간에 의거하여 점화스위치(64)의 온,오프 동작을 반복적으로 제어하도록 되어 있다.

이때, 상기 타이머(66)는, 점화스위치(64)를 온 시키기 위한 제1 타이머(66a)와 점화스위치(64)를 오프 시키기 위한 제2 타이머(66b)로 구성하여, 상기 제1 타이머(66a)는 3초~10분 범위내로 설정하고, 제2 타이머(66b)는 1분~3분 범위내로 설정하는 것이 바람직하다.

이는 점화스위치(64)를 온 시키는 시간이 3초미만으로 설정되는 경우, 점화기(12)의 스파크 발생시간이 너무 짧아 점화에 실패할 염려가 있고, 3분보다 길게 설정하는 경우는, 트랜스(63)의 가동시간이 길어져 과열될 염려가 있기 때문이다. 또한 점화스위치(64)를 오프시키는 시간이 1분미만으로 설정되는 경우, 트랜스(63)를 충분히 냉각시킬 수 없고, 3분보다 길게 설정하는 경우는 불꽃의 실화시 가스가 과다 누출되어 화재나 폭발의 위험이 있기 때문이다.

상기와 같은 점화스위치(64)의 온,오프 시간설정은 타이머(66)를 이용한 것에 한정하는 것은 아니고, 제어부(61)로서 마이콤을 이용하는 경우, 마이콤에 직 접 점화스위치(64)의 온,오프 시간을 미리 프로그램 설정하여 실행시킬 수도 있다.

또한 본 발명은 상기 성화대(10)에 구비되어 불꽃을 형성하기 위한 보조버너(13)와, 성화대(10)의 점화기(12)에 근접 설치된 점화버너(14)를 더욱 구비하고 있다.

상기 보조버너(13)는 상기 가스공급부(30)의 가스공급배관(31)과 공기공급부(50)의 공기공급배관(51)을 연결하여 가스공급부(30)와 공기공급부(50)로부터 공급되는 가스와 공기를 혼합한 혼합가스를 공급하기 위한 제2 혼합기(42)와 제2 혼합가스공급배관(22)으로 연결되며, 다수개의 노즐(13a)이 구비되어 메인버너(11)와 함께 불꽃의 크기 및 모양을 형성하게 된다. 이때 상기 제2 혼합기(42)는 제1 혼합기(41)와 마찬가지로 벤츄리관으로 구성한다.

상기 점화버너(14)는 상기 가스공급부(30)의 가스공급배관(31)과 공기공급부(50)의 공기공급배관(51)을 연결하여 가스공급부(30)와 공기공급부(50)로부터 공급되는 가스와 공기를 혼합한 혼합가스를 공급하기 위한 제3 혼합기(43)와 제3 혼합가스공급배관(23)으로 연결되어 있다.

이때, 본 실시예에서는, 점화기(12)로 점화버너(14)를 점화시키고, 점화버너(14)의 불꽃으로 메인버너(11) 및 보조버너(13)를 점화시킬 수 있도록 점화기(12)의 스파크 발생위치를 점화버너(14)에 가장 근접하도록 배치하고, 점화버너(14)로 공급되는 가스공급비율을 메인버너(11)나 보조버너(13)로 공급되는 가스공급비율보다 높게 하여 공기보다 생가스를 많이 공급함으로써 점화기(12)의 스파크에 의해 확실한 점화가 이루어지도록 한다.

이를 위해 제3 혼합기(43)와 연결되는 공기공급배관(51)에 조절밸브(51a)를 설치하여 제3 혼합기(43)로 공급되는 공기량을 감소시킬 수 있도록 구성하는 것이 바람직하며, 상기 제3 혼합기(43)는 제1 및 제2 혼합기(41,42)와 마찬가지로 벤츄리관으로 구성하고, 제1 내지 제3 혼합기(41,42,43)는 가스공급배관(31) 및 공기공급배관(51)으로부터 분기하여 병렬로 연결한다.

또한 본 발명은 상기 가스공급부(30)가 구비되는 기계실(20) 내부와, 메인버너(11), 보조버너(13) 및 점화버너(14)가 구비되는 성화대(10) 내부에 가스누출경보기(71,72)가 각각 구비되어 제어부(61)와 전기적으로 연결되어 있고, 가스공급부(30)의 가스공급배관(31)과 공기공급부(50)의 공기공급배관(51)에는 가스압검출센서(73)와 공기압검출센서(74)가 각각 구비되어 제어부(61)와 전기적으로 연결되어 있으며, 성화대(10)에 근접한 위치의 구조물(A)에 불꽃검출센서(75)가 구비되어 제어부(61)와 전기적으로 연결되어 있다.

이때, 상기 성화대(10) 및 기계실(20)에 각각 구비되는 가스누출경보기(71,72)는, 공급되는 가스로서 공기보다 무거운 LPG를 사용할 경우, 성화대(10) 및 기계실(20)의 하부에 설치하는 것이 바람직하고, 공기보다 가벼운 LNG를 사용할 경우, 성화대(10) 및 기계실(20)의 상부에 설치하는 것이 바람직하다.

따라서 가스누출경보기(71,72)는, 기계실(20) 또는 성화대(10)에서의 가스누출시 경보를 울림과 동시에, 가스검출신호를 제어부(61)로 출력하여 제어부(61)가 가스공급부(30)의 개폐밸브(35)를 폐쇄할 수 있도록 하고, 가스압검출센서(73)와 공기압검출센서(74)는 가스공급배관(31)과 공기공급배관(51)으로 공급되는 가스 압 또는 공기압을 검출하여 검출신호를 제어부(61)에 출력함으로써 공급되는 가스압 또는 공기압이 제어부(61)에 미리 설정하여 입력한 기준범위를 벗어날 때 제어부(61)가 개폐밸브(35)를 폐쇄할 수 있도록 하며, 불꽃검출센서(75)는 메인버너(11) 및 보조버너(13)의 불꽃에 의한 빛을 검출하여 제어부(61)에 출력함으로써 제어부(61)가 상기 불꽃검출센서(75)로부터 검출신호가 출력되지 않을 때 개폐밸브(35)를 폐쇄할 수 있도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 성화대 연소시스템에 의한 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 성화대(10)를 점화시키고자 하는 경우, 가스공급부(30)의 개폐밸브(35)를 개방하여 가스를 공급함과 동시에, 공기공급원(52)인 송풍기를 구동하여 공기를 발생시키면, 가스공급부(30)의 가스공급배관(31)과 공기공급부(50)의 공기공급배관(51)을 통해 가스와 공기가 제1 내지 제3 혼합기(41,42,43)로 공급되며, 제1 내지 제3 혼합기(41,42,43)에서 가스와 공기가 혼합된 혼합가스는 각각의 제1 내지 제3 혼합가스공급배관(21,22,23)을 통해 메인버너(11), 보조버너(13) 및 점화버너(14)로 공급된다.

이어서, 전원공급부(60)의 스위치조작기(65)를 조작하여 점화신호를 제어부(61)로 송출하면, 제어부(61)는 점화스위치(64)를 온 시키게 되므로 전원이 트랜스(63)로 공급되고, 트랜스(63)는 전압을 15,000V로 승압시켜 점화기(12)로 공급하게 되므로 점화기(12)에서 스파크가 발생하여 메인버너(11), 보조버너(13) 또는 점화버너(14)로부터 분출되는 가스에 점화시킬 수 있게 된다.

이때, 메인버너(11)와 보조버너(13)는 성화대(10)에 불꽃을 형성하기 위한 것으로, 통상적으로 생가스만 공급하는 경우, 가스압조정기(34)에서 조정되는 공급가스압이 낮기 때문에, 불꽃의 세기가 약하여 폭우나 강풍에 의한 실화의 염려가 높지만, 생가스와 함께 공기가 공급되므로, 공기의 공급압에 의해 불꽃의 세기가 강해지게 되고, 이로써 폭우나 강풍에 의한 실화를 방지할 수 있으며, 가스의 공급압을 종전 그대로 유지할 수 있어 가스공급량은 증가되지 않으므로 가스사용량을 줄일 수 있다.

또한, 메인버너(11)와 보조버너(13)에는 공기를 혼합한 혼합가스가 공급되므로, 가스연소시 필요한 버너 주변의 산소가 부족한 경우에도 혼합가스의 공기에 포함된 산소에 의해 연소가 이루어지므로, 연소에 필요한 산소의 공급이 충분하여 산소부족으로 실화될 염려가 없을 뿐만 아니라, 가스의 완전연소에 의해 그을음 및 유해가스의 발생이 방지되므로 주변 환경이 오염되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 메인버너(11)와 보조버너(13)에 의해서는, 보조버너(13)를 메인버너(11)의 안쪽에 보다 높게 배치함으로써 불꽃의 높이를 보다 높게 하여 불꽃의 형상을 보다 화려하게 할 수 있는 등, 성화대(10)의 시공시 메인버너(11)와 보조버너(13)의 배치를 설정하는 것에 의해 불꽃을 형상을 다양하게 변경시킬 수 있다.

가스공급부(30)의 가스압조정기(34)와 공기공급부(50)의 공기압조정기(53)에 의해서는, 공급되는 가스압과 공기압을 조절하는 것에 의해 불꽃의 모양 및 색깔을 변화시킬 수 있는 것으로, 예를 들어 공기압조정기(53)의 배기밸브(53b)를 조절하면, 공기탱크(53a)내의 공기압이 증감되고, 이로써 불꽃의 세기가 조절되어 불 꽃의 크기나 모양이 변화되며, 가스압조정기(34)의 고압밸브(34a), 중압밸브(34b) 및 저압밸브(34c)를 조절하여 공급되는 가스압을 조절하는 것에 의해 가스공급량을 증감시키게 되면, 불꽃의 색깔을 푸른색과 붉은색 사이에서 변화시킬 수 있다.

또한, 메인버너(11) 및 보조버너(13)에는 혼합공기가 공급되는 것이므로 그 만큼 생가스만 공급될 때보다 점화기(12)의 스파크로 점화시킬 수 있는 성공률이 낮다. 점화버너(14)는 이를 보완하기 위한 것으로, 제3 혼합기(43)와 연결된 공기공급배관(51)의 조절밸브(51a)를 조절하여 점화버너(14)로 공급되는 공기공급량의 비율을 최소화하는 것에 의해 상대적으로 생가스의 공급비율을 높일 수 있고, 이로써 점화기(12)의 스파크에 의한 점화 성공율을 높일 수 있다. 따라서, 점화기(12)로 점화버너(14)를 점화시키고, 점화버너(14)의 불꽃으로 메인버너(11) 및 보조버너(13)를 점화하여 성화대(10)에 불꽃을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은 성화대(10)를 점화하기 위한 점화스위치(64)의 조작이 스위치조작기(65)에 의해 원거리에서 조작 가능하므로, 행사개최를 위한 초기의 성화대(10) 점화식 때, 관리자가 행사를 보면서 또는 점화 지시자의 사인을 보고 점화할 수 있어 점화가 지연되는 일 없이 사인과 동시에 정확하게 점화시킬 수 있다.

또한 성화대(10)의 최초 점화 후에도 제어부(61)에 구비된 타이머(66)의 온,오프 시간을 설정해 두면, 점화스위치(64)가 설정시간 동안 온,오프를 반복하여 점화기(12)의 스파크를 간헐적으로 발생시킬 수 있고, 이로써 강풍이나 폭우에 의해 불꽃이 실화되는 경우에도, 재 점화가 자동으로 이루어질 수 있다.

예를 들면, 점화스위치(64)를 온 시키기 위한 제1 타이머(66a)를 5분으로 설정하고, 오프 시키기 위한 제2 타이머(66b)를 2분으로 설정하여 두면, 제어부(61)는 점화스위치(64)의 온 시간을 카운팅하여 설정시간인 5분이 되었는가를 판단한 후, 5분이 된 경우, 점화스위치(64)를 오프시켜 점화기(12)의 스파크 발생을 중단시키도록 제어하고, 이어서 스위치 오프 시간을 카운팅하여 설정시간인 2분이 되었는가를 판단한 후, 2분이 된 경우, 점화스위치(64)를 온 시켜 점화기(12)에 스파크가 발생하도록 제어하며, 이러한 제어를 반복함으로써 점화스위치(64)의 온,오프 동작을 자동적으로 수행하게 된다.

따라서, 점화기(12)는 5분 동안 스파크를 발생하고, 2분 동안 스파크 발생을 중단하는 동작을 반복하게 되고, 이로써 5분 동안의 스파크 발생에 의해 성화대(10)가 실화되는 경우, 재 점화가 자동으로 이루어질 수 있고, 이어서 2분 동안 전원이 차단되어 트랜스(63)가 동작하지 않게 되므로 트랜스(63)가 지속적으로 동작하여 과열되는 것을 방지할 수 있으며, 트랜스(63)가 냉각될 수 있는 시간을 충분히 가질 수 있다.

한편, 본 발명은 가스누출, 가스압 또는 공기압의 이상변화, 불꽃의 실화 등이 발생할 때, 자동적으로 가스공급을 중단시킴으로써 이로 인한 화재 및 폭발의 위험을 방지할 수 있는 것으로, 즉, 성화대(10) 또는 기계실(20)에 가스가 누출되는 경우, 가스누출경보기(71,72)가 가스누출을 검출하여 경보를 울림으로써 관리자에게 인식시킴과 동시에, 검출신호를 제어부(61)에 출력하게 되고, 제어부(61)는 가스공급부(30)의 개폐밸브(35)를 폐쇄하여 가스공급을 중단시키게 된다.

가스공급배관(31)과 공기공급배관(51)에 설치된 가스압검출센서(73)와 공 기압검출센서(74)는, 공급되는 가스압과 공기압을 각각 검출하여 제어부(61)로 출력하고, 제어부(61)는 미리 설정하여 둔 기준범위와 비교하여 기준범위를 벗어난 경우, 이상상태인 것으로 판정하고, 가스공급부(30)의 개폐밸브(35)를 폐쇄하여 가스공급을 중단시키게 된다.

성화대(10)의 불꽃을 검출하는 불꽃검출센서(75)는, 불꽃의 빛을 검출하여 제어부(61)로 출력하고, 제어부(61)는 불꽃검출센서(75)로부터 검출신호가 입력되지 않을 때, 성화대(10)가 실화된 것으로 판단하고, 가스공급부(30)의 개폐밸브(35)를 폐쇄하여 가스공급을 중단시키게 된다.

이어서, 성화대(10)의 사용을 끝내고자 하는 경우, 먼저 가스공급부(30)의 개폐밸브(35)를 폐쇄하게 되면, 공기공급부(50)로부터 공기만 공급되므로, 메인버너(11), 보조버너(13), 점화버너(14) 및 제1 내지 제3 혼합가스공급배관(21,22,23)내에 있는 가스를 모두 배출시켜 연소시킬 수 있고, 가스는 더 이상 공급되지 않으므로 불꽃은 꺼지게 되며, 그 후 전원공급부(60)의 스위치조작기(65)를 조작하여 점화스위치(64)를 오프시키고, 공기공급원(52)인 송풍기의 구동을 정지시킴으로써 성화대(10)의 사용을 마칠 수 있다.

본 발명의 권리범위는 지금까지 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 성화대 연소시스템에 의하면, 생가스와 공기를 혼합하여 공급하는 것에 의해 메인버너와 보조버너에서 형성되는 불꽃의 세기가 강해지게 되므로, 강풍이나 폭우에 의해 불꽃이 쉽게 실화되는 것이 방지되고, 가스연소시 필요한 산소가 충분히 공급되어 가스를 완전 연소시킬 수 있게 되므로 불완전연소에 의한 그을음이나 유해가스의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 메인버너와 보조버너로 공급되는 생가스와 공기의 혼합비 및 공급압을 조정하는 것에 의해 불꽃의 크기, 모양 및 색깔을 변화시킬 수 있게 되므로, 보는 사람으로 하여금 호기심과 흥미를 일으킬 수 있고, 축제분위기의 중요한 행사에서 성화대 불꽃의 화려함이나 변화에 대한 기대를 바라는 관중들의 욕구를 충족시킬 수 있다.

또한, 가스의 누출상태, 버너로 공급되는 가스압이나 공기압의 변화 또는 버너의 불꽃을 검출하여 이상 발생시 가스의 공급을 즉각 중단시킬 수 있게 되므로, 이상 발생으로 인해 화재나 폭발 등의 안전사고를 예방할 수 있고, 성화대의 사용 중단시 버너 및 가스배관내에 잔류하는 가스를 완전히 배출시킬 수 있게 되므로, 잔류가스에 의한 화재 등의 안전사고를 예방할 수 있다.

또한, 점화기의 스파크가 타이머의 설정시간 동안 반복하여 발생되므로 강풍이나 폭우에 의해 성화대의 버너가 실화되는 경우에도 즉시 자동적으로 재점화 되고, 이로써 재점화로 인한 번거로움과 실화여부를 항상 감시해야 하는 관리유지상의 불편함이 해소되는 유용한 발명인 것이다.

Claims (11)

1. 성화대에 구비되어 불꽃을 형성하기 위한 메인버너와, 상기 메인버너에 가스를 공급하기 위한 가스공급부와, 상기 메인버너에 공기를 공급하기 위한 공기공급부와, 상기 가스공급부의 가스공급배관과 공기공급부의 공기공급배관을 연결하여 가스공급부와 공기공급부로부터 공급되는 가스와 공기를 혼합한 혼합공기를 메인버너에 공급하기 위한 제1 혼합기와, 상기 메인버너에 근접 설치되어 가스를 점화하기 위한 점화기와, 상기 점화기에 고전압을 인가하기 위한 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 성화대 연소시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가스공급부는 액화가스가 저장된 가스용기들로 이루어지는 가스공급원과, 상기 가스공급원으로부터 공급되는 액화가스를 기화시키는 기화기와, 기화기에서 기화된 고압가스를 저압가스로 조정하는 가스압조정기와, 가스공급을 공급 및 차단하는 개폐밸브로 구성되고, 상기 공기공급부는 송풍기로 이루어지는 공기공급원과, 공기공급원으로부터 공급되는 공기압을 조정하는 공기압조정기로 구성됨을 특징으로 하는 성화대 연소시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 가스공급부는 도시가스를 공급하기 위한 가스공급원과, 상기 가스공급원으로부터 공급되는 고압의 가스를 저압으로 조정하는 가스압조정기와, 가스공급을 공급 및 차단하는 개폐밸브로 구성되고, 상기 공기공급부는 송풍기로 이루어지는 공기공급원과, 공기공급원으로부터 공급되는 공기압을 조정하는 공기압조정기로 구성됨을 특징으로 하는 성화대 연소시스템.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 성화대에 구비되어 불꽃을 형성하기 위한 보조버너와, 상기 가스공급부의 가스공급배관과 공기공급부의 공기공급배관을 연결하여 가스공급부와 공기공급부로부터 공급되는 가스와 공기를 혼합한 혼합가스를 보조버너에 공급하기 위한 제2 혼합기를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 성화대 연소시스템.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 성화대의 점화기에 근접 설치된 점화버너와, 상기 가스공급부의 가스공급배관과 공기공급부의 공기공급배관을 연결하여 가스공급부와 공기공급부로부터 공급되는 가스와 공기를 혼합한 혼합가스를 점화버너에 공급하기 위한 제3 혼합기를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 성화대 연소시스템.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전원공급부는, 상기 점화기로 공급되는 전원을 스파크 발생을 위한 고전압으로 승압시키는 트랜스와, 상기 전원과 트랜스 사이에 구비되어 전원을 공급 및 차단하는 점화스위치와, 상기 점화스위치를 온(ON)시키기 위한 점화신호를 원거리에서 송출하기 위한 스위치조작기와, 상기 스위치조작기로부터 점화신호가 입력될 때 점화스위치를 온시키는 제어부로 이루어짐 을 특징으로 하는 성화대 연소시스템.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제어부는 점화스위치의 온,오프시간을 설정하기 위한 타이머를 구비하며, 제어부는 상기 타이머에 의해 설정된 온,오프 설정시간에 의거하여 점화스위치의 온,오프동작을 반복적으로 제어함을 특징으로 하는 성화대 연소시스템.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 타이머는, 점화스위치를 온시키기 위한 제1 타이머와 점화스위치를 오프시키기 위한 제2 타이머를 더욱 구비하며, 상기 제1 타이머는 3초~10분 범위내로 설정되고, 제2 타이머는 1분~3분 범위내로 설정됨을 특징으로 하는 성화대 연소시스템.
9. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 가스공급부가 구비되는 기계실의 내부와, 버너가 구비되는 성화대의 내부에 가스누출경보기를 각각 구비하여 제어부와 전기적으로 연결하고, 제어부는 상기 각각의 가스누출경보기로부터 가스누출신호가 출력될 때 가스공급부의 개폐밸브를 폐쇄함을 특징으로 하는 성화대 연소시스템.
10. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 가스공급부의 가스공급배관에 설치된 가스압검출센서와, 공기공급부의 공기공급배관에 설치된 공기압검출센서를 구비하여 제어부와 전기적으로 연결하고, 제어부는 상기 가스압검출센서 또는 공기압검 출센서로부터 검출된 가스압 또는 공기압이 미리 설정된 기준범위를 벗어날 때 개폐밸브를 폐쇄함을 특징으로 하는 성화대 연소시스템.
11. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 성화대와 근접한 위치에 불꽃검출센서를 구비하여 제어부와 전기적으로 연결하고, 제어부는 상기 불꽃검출센서로부터 불꽃이 검출되지 않을 때 개폐밸브를 폐쇄함을 특징으로 하는 성화대 연소시스템.

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