KR20110131732A - 역화방지 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료의 불완전 연소를 최소화시켜 연소 효율, 및 가열 성능을 높이고, 입자가 작은 고체 연료를 대량으로 연소시킬 수 있으며, 역화를 방지할 수 있는 역화방지 버너를 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 따른 역화방지 버너는, 관형상의 연소실; 상기 연소실의 중앙부에 위치하고, 상부가 하부보다 좁은 콘형상의 내부 공간 형성체; 상기 내부 공간 형성체의 상부에 내부가 서로 통하도록 연결되는 후기 연소 내관; 및 상기 연소실 내부에 연료를 공급할 수 있도록, 상기 연소실에 연결되는 연료 공급관을 포함할 수 있다.

Description

역화방지 버너{BACKFIRE PREVENTION BURNER}

본 발명은, 역화방지 버너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보일러 등을 가열하기 위한 역화방지 버너에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 보일러는 산업용 보일러에서부터 가정용 보일러에 이르기까지 다양한 구조가 존재한다. 일반적으로 가정용 보일러는 동절기나 이른 봄 또는 늦가을과 같이 기온이 낮은 계절에 실내공간을 쾌적하고 따뜻하게 난방시키기 위한 난방수단으로서, 밀폐된 용기 내의 물이나 열매체를 연소열 또는 그 밖의 열원에 의해 가열시켜 가열된 물 또는 증기와 같은 열매체가 난방라인으로 순환되면서 실내공간을 난방시키게 된다. 온수 가열을 위한 연료로는 기름이나 가스, 고체 연료 등이 사용될 수 있는데, 이 중에서 특히 입자가 작은 고체 연료의 경우에 고체 연료 사이의 공간이 적어 고체 연료와 공기와의 충분한 접촉이 이루어 지지 않음으로써 고체 연료의 불완전 연소, 및 연소 효율과 가열 성능 저하의 원인이 된다.

또한, 입자가 작은 고체 연료는 한 번에 대량으로 연소시키는 경우에 큰 용적으로 쌓여있는 고체 연료의 중심부로 공기가 미치지 못한다. 따라서, 고체 연료 더미의 외측만 연소되므로 고체 연료를 대량으로 연소시키는 역화방지 버너에 적용하기 불가능하다.

또한, 버너의 연소실 등의 금속으로 이루어지는 구성 요소가 과도한 고온에 노출되는 경우에 금속의 부식과 내구성 저하가 발생하는 문제점이 있다.

더하여, 배기구 측으로부터 불꽃이 역화하는 경우에 연소 효율이 저하되고, 특히 연료 공급관 측으로 역화함으로써 아직 버너 내부로 공급되지 않은 고체 연료를 발화시킬 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 입자가 작은 고체 연료를 대량으로 연소시킬 수 있는 역화방지 버너를 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 연속적으로 유입되는 고체 연료와 공기와의 접촉을 균일하게 최대화하여 불완전 연소를 최소화시킴으로써 연소 효율, 및 가열 성능을 높일 수 있는 역화방지 버너를 제공함에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 부식을 최소화시키고, 내구성을 높일 수 있는 역화방지 버너를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 역화로 인한 안전 사고를 방지할 수 있는 역화방지 버너를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

본 발명에 따른 역화방지 버너는, 관형상의 연소실; 상기 연소실의 중앙부에 위치하고, 상부가 하부보다 좁은 콘형상의 내부 공간 형성체; 상기 내부 공간 형성체의 상부에 내부가 서로 통하도록 연결되는 후기 연소 내관; 및 상기 연소실 내부에 연료를 공급할 수 있도록, 상기 연소실에 연결되는 연료 공급관을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 연료 공급관 내부에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 연료 공급관에 연결되는 하나 이상의 연료 공급부 송풍관; 상기 연료 공급관 내에 위치하고, 상기 연료 공급부 송풍관을 개폐하는 제1 체크 밸브; 및 상기 연료 공급관 내에 위치하고, 상기 연료 공급관 일측에 형성되는 구멍을 개폐하는 제2 체크 밸브를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상부가 하부보다 좁은 콘형상을 가지고, 상기 내부 공간 형성체와 소정 간격 이격되어 상기 내부 공간 형성체의 외측을 감싸며, 복수의 관통공이 형성되는 외부 공간 형성체; 및 상기 후기 연소 내관과 소정 간격 이격되어 상기 후기 연소 내관의 외측을 감싸고, 상기 외부 공간 형성체의 상부에 내부가 서로 통하도록 연결되며, 복수의 관통공이 형성되는 후기 연소 외관을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 외부 공간 형성체와 상기 내부 공간 형성체 사이에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 외부 공간 형성체에 연결되는 하나 이상의 제1 송풍관; 및 상기 후기 연소 외관과 상기 후기 연소 내관 사이에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 후기 연소 외관에 연결되는 하나 이상의 제2 송풍관을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 연소실에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 연소실에 연결되는 하나 이상의 제3 송풍관; 상기 연소실과 소정 간격 이격되어 상기 연소실의 외측을 감싸는 몸체; 및 상기 몸체와 상기 연소실의 사이에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 몸체에 연결되는 하나 이상의 제4 송풍관을 더 포함할 수 있고, 상기 연소실에는 복수의 관통공이 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 내지 제4 송풍관 중 적어도 하나 이상에 구비되어 상기 연료를 점화시키기 위한 히터; 상기 제1 내지 제4 송풍관 중 적어도 하나 이상에 공기를 강제 공급하기 위한 송풍부; 및 상기 제1 내지 제4 송풍관 중 적어도 하나 이상에 구비되어 공기의 유동을 제어하기 위한 밸브를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 연료 공급관 일측에 형성되는 구멍과 연결되고, 상기 제2 체크 밸브를 통하여 공기를 강제 공급하는 보조 송풍부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 체크 밸브에 공기를 강제 공급하도록, 상기 연료 공급관 일측에 형성되는 구멍과 상기 송풍기를 연결하는 연료 공급부 보조 송풍관을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 송풍부와 상기 제1 내지 제4 송풍관 사이에 위치하는 제3 체크 밸브를 더 포함할 수 있고, 상기 제3 체크 밸브는 제1 위치에서 상기 송풍부와 상기 제1 내지 제4 송풍관으로의 사이를 차단하고, 제2 위치에서 상기 송풍부와 상기 연료 공급부 보조 송풍관 사이를 차단할 수 있다.

바람직하게는, 상기 연료 공급관의 온도를 측정하는 연료 공급관 온도 측정부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 역화방지 버너는, 연료와 공기의 접촉을 최대화하여 고체 연료의 열분해 가스를 고온으로 연소시켜 불완전 연소를 최소화시킬 수 있으므로, 연소 효율, 및 가열 성능을 극대화가 가능하며, 이에 따라 이전에 적용이 불가능하였던 입자가 작은 고체 연료를 대량으로 연소시키는 버너를 가능하게 하는 효과가 있다. 또한, 고체 연료의 고온 열분해를 통하여 가스를 연소시켜 불완전 연소를 최소화시키고 연소 효율, 및 가열 성능을 높일 수 있으며, 온실 가스의 배출을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 고체 연료 연소 중에 분진, 및 이물질 제거가 실시간으로 가능하고, 점화 초기에 정상 연소 온도까지의 소요시간을 최소화시킬 수 있으므로 연소 효율, 및 가열 성능을 높일 수 있는 효과가 있다. 더하여, 고온에 노출되는 구성 요소의 과도한 온도 상승을 방지할 수 있으므로 구성 요소의 내구성을 높일 수 있으며, 연료 공급관 측으로의 역화를 방지할 수 있으므로 미투입 고체연료 발화와 이로 인한 화재 사고 및 장치 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 사시도,
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 평면도,
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 정면도,
도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 좌측면도,
도 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 우측면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 측면 투시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 연소실로 공급되는 공기의 유동을 나타내는 도면,
도 5a 및 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 연료 공급부 송풍관 측의 부분확대도, 및
도 6a 및 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 역화방지 버너의 연료 공급부 송풍관 측의 부분확대도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 사시도, 도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 평면도, 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 정면도, 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 좌측면도, 도 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 우측면도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 측면 투시도, 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 연소실로 공급되는 공기의 유동을 나타내는 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너는 내부 공간 형성체(120), 연소실(100), 및 송풍기(240)를 포함한다.

연소실(100)은 원통형이고, 연소실(100) 내부 중앙부에는 콘형상의 내부 공간 형성체(120)가 구성되며, 내부 공간 형성체(120)의 외측에는 내부 공간 형성체(120)와 소정 간격 이격되어 콘형상의 외부 공간 형성체(121)가 위치한다. 내부 공간 형성체(120)의 상단에는 후기 연소 내관(130)이 연결되는데, 내부 공간 형성체(120)와 내부에서 통하도록 연결된다. 또한, 후기 연소 내관(130)의 외측에는 후기 연소 내관(130)과 소정간격 이격되어 후기 연소 외관(131)이 위치하는데, 외부 공간 형성체(121)와 내부가 통하도록 외부 공간 형성체(121)의 상단과 연결된다. 또한, 후기 연소 외관(131)과 후기 연소 내관(130)의 상단은 서로 연결되는데, 연결 부위에는 복수의 관통공이 형성된다.

연소실(100)의 외측에는 연소실(100)과 소정 간격 이격되어 원통형의 연소실 외관(110)이 구성된다. 연소실 외관(110) 외측에는 연소실 외관(110)과 소정 간격 이격되어 내부 몸체(210)가 구성되고, 내부 몸체(210)의 외측에는 내부 몸체(210)와 소정 간격 이격되어 몸체(200)가 구성된다. 또한, 연소실(100)의 상부에는 연소실(100)과 통하도록 가스 배출 내관(140)이 연결되고, 가스 배출 내관(140)의 외측에는 가스 배출 내관(140)과 소정 간격 이격되어 가스 배출 외관(141)이 구성된다.

연소실(100)의 하부에는 하부 연소실(150)이 연결되는데, 하부 연소실(150)은 콘형상으로서 연소실(100) 내부로 투입되는 고체 연료는 하부 연소실(150)로부터 적층된다. 또한, 고체 연료가 연소된 분진은 하부 연소실(150) 하부로 배출될 수 있다. 하부 연소실(150)의 하단에는 한 쌍의 배출 롤러(160)가 구성되는데, 배출 롤러(160)의 정지 시에는 분진의 배출이 차단되고, 배출 롤러(160)의 회전 시에는 분진이 배출됨으로써 분진의 배출이 조절될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 하부 연소실(150)의 하부와 소정 간격을 가지는 온도 측정부가 위치하여 하부 연소실(150) 하부의 온도를 측정할 수 있는데, 본 발명의 일실시예에 따르면 온도 측정부는 온도 센서 또는 온도 측정용 광센서를 포함할 수 있다. 또한, 몸체(200)의 하부에는 배출부(220)가 연결되어 배출 롤러(160)를 통하여 배출되는 분진을 배출시킬 수 있다. 또한, 배출 롤러(160)는 서로 완전히 밀착되지 않아 배출 롤러(160) 사이의 틈이 존재하는데, 배출부(220)에 연결되는 연료 공급부 송풍관(260)을 통하여 강제 유입되는 공기가 하부 연소실(150) 내부로 유입되어 고체 연료의 연소를 돕는다.

연료 공급관(230)은 연소실(100) 내부로 고체 연료를 공급하기 위한 것으로, 일실시예에 따르면, 연료 공급관(230)의 내부에는 도시되지 않은 스크류가 구성되어 고체 연료를 공급할 수 있다. 또한, 연료 공급관(230)의 일측에는 연료 감지 센서(410)가 구비되어 고체 연료의 투입여부, 및 투입량을 감지할 수 있다.

송풍기(240)는 연소실(100), 하부 연소실(150) 등에 외부의 신선한 공기를 공급하기 위한 것으로, 복수의 송풍관(250)으로 공기를 공급한다. 송풍관(250)은 연소실(100), 하부 연소실(150), 내부 몸체(210), 후기 연소 외관(131), 가스 배출 외관(141), 외부 공간 형성체(121), 및 연료 공급관(230)에 각각 연결된다. 또한, 연소실(100)에 연결되는 송풍관(250b)에는 제2, 및 제3 히터(301, 302)및 가 구성되고, 하부 연소실(150)에 연결되는 송풍관(250e)에는 제1 히터(300)가 구성되어 연소실(100), 및 하부 연소실(150)에 투입되는 고체 연료를 점화시킨다. 또한, 각각의 송풍관(250)에는 밸브(420)가 구성되는데, 각각의 밸브(420)를 개별적으로 작동시킴으로써 각각의 송풍관(250)을 통한 공기 공급량을 독립적으로 조절할 수 있다. 따라서, 고체 연료의 투입량, 연소 상황, 및 연소 진행 단계 등에 따른 최적의 연소가 가능하다.

한편, 연소실(100), 하부 연소실(150), 외부 공간 형성체(121), 후기 연소 외관(131), 및 가스 배출 내관(140)에는 복수의 관통공이 형성되는데, 본 발명의 일실시예에 따르면, 관통공은 고체 연료가 통과할 수 없는 지름을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 연소실 외관(110)에 복수의 관통공이 형성되는데, 본 발명의 일실시예에 따르면, 공기의 원할한 흐름을 위하여 연소실 외관(110)의 관통공은 연소실(100)의 관통공보다 큰 지름을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 작동은 다음과 같다. 송풍기(240)로부터 공급되는 공기가 연료 공급관(230)의 일측에 구성되는 연료 공급부 송풍관(260)을 통하여 공급되고, 제1 체크 밸브(271)는 연료 공급부 송풍관(260)을 통하여 공급되는 공기에 의하여 개방된다. 펠릿 등의 고체 연료는 제1 체크 밸브(271)를 지나 연소실(100) 내부로 투입된다. 투입되는 고체 연료는 하부 연소실(150)로부터 적층되어 연소실(100) 내부에 쌓이게 되는데, 이때 연소실(100) 중앙부에 구성되는 내부 공간 형성체(120)의 내측에는 고체 연료가 쌓이지 못하고 공간이 형성된다.

투입된 고체 연료는 제1 내지 제3 히터(300, 301, 302)에 의해 점화되는데, 송풍기로부터의 공기는 제3 체크 밸브(273)를 개방시키고, 송풍관(250b, 250e)을 통하여 연소실(100), 및 하부 연소실(150)로 유입되는 공기가 가열됨으로써 고체 연료가 점화된다. 한편, 고체 연료의 효율적인 발화를 위하여 하부 연소실(150)에만 고체 연료를 쌓고, 하부 연소실(150)의 고체 연료가 점화된 후에 고체 연료를 더 투입하여 연소실에 고체 연료를 쌓을 수 있다. 이와 같은 경우에, 제1 히터(300)를 먼저 작동시켜 하부 연소실(150)의 고체 연료를 점화시킨 후, 제2, 및 제3 히터(301, 302)를 작동시켜 연소실(100)의 고체 연료를 점화시킬 수 있다. 점화가 종료된 후에는 제1 내지 제3 히터(300, 301, 302)의 작동을 중지시킨다.

한편, 고체 연료의 원할하고, 완전한 연소를 위하여 공기가 공급되는데, 외부 공간 형성체(121)에 연결되는 송풍관(250c)을 통하여 이송되는 공기는 외부 공간 형성체(121)의 관통공을 통하여 고체 연료에 공급된다. 후기 연소 외관(131)에 연결되는 송풍관(250d)을 통하여 이송되는 공기는 후기 연소 외관(131)의 관통공을 통하여 고체 연료에 공급된다. 또한, 내부 몸체(210)에 연결되는 송풍관(250a)을 통하여 이송되는 공기는 연소실 외관(110), 연소실(100), 및 하부 연소실(150)의 관통공을 통하여 고체 연료에 공급된다. 그리고, 제1 내지 제3 히터(300, 301, 302)가 구성되는 송풍관(250b, 250e)을 통하여 연소실(100), 및 하부 연소실(150)에 공기가 공급된다. 각각의 송풍관(250)은 원할한 공기 공급을 위하여 구성되는 위치와 개수가 변경될 수 있으며, 제1 내지 제3 히터(300, 301, 302) 또한 점화 성능을 고려하여 위치와 개수가 변경될 수 있다.

고체 연료가 열분해되면서 생성되는 고온의 가스는 가스 배출 내관(140)을 통하여 배출되는데, 이때 가스는 불완전 연소 가스가 섞여 있으며, 불완전 연소 가스를 완전 연소시키는 것이 바람직하다. 내부 공간 형성체(120)는 고체 연료의 중앙부에 위치하므로, 내부 공간 형성체(120) 내부는 매우 높은 온도이며, 강한 화염과 완전 연소 가스가 발생된다. 내부 공간 형성체(120) 내부에서 발생되는 고온의 완전 연소 가스는 후기 연소 내관(130)을 따라 배출되며, 내부 공간 형성체(120) 내부의 강한 화염 또한 후기 연소 내관(130)을 따라 분출된다.

이때, 가스 배출 내관(140)을 지나는 불완전 연소 가스는 후기 연소 내관(130)으로부터 분출되는 고온의 화염, 가스 배출 외관(141)에 연결되는 송풍관(250g)으로부터 공급되어 가스 배출 내관(140)의 관통공을 통하여 유입되는 공기, 및 후기 연소 내관(130)과 후기 연소 외관(131) 사이의 연결 부위에 형성되는 관통공을 통하여 유입되는 공기에 의해 완전 연소된다.

연소된 고체 연료의 분진과, 고체 연료에 묻어있는 모래 등의 이물질은 하부 연소실(150)의 하부로 배출된다. 연소된 고체 연료의 분진, 및 이물질은 연소 중인 고체 연료보다 온도가 낮다. 따라서, 온도 측정부에서 측정되는 온도가 소정 값 이하이면 하부 연소실(150)의 하부 내측에 분진이 쌓여있는 것으로 볼 수 있으며, 이 경우에 배출 롤러(160)가 작동된다. 배출 롤러(160)의 작동에 따라 하부 연소실(150) 하부의 분진이 배출부(220)로 배출되는데, 이때 분진, 및 분진 중의 이물질 등이 롤러에 의하여 보다 조밀하게 분쇄된다. 분진의 배출 중에 온도 측정부(400)에서 측정되는 온도가 소정 값 이상이면 연소 중인 고체 연료로 볼 수 있으며, 배출 롤러(160)의 작동이 멈춘다.

한편, 연소되는 고체 연료의 중앙부는 외측보다 온도가 더욱 높으며, 고체 연료의 중앙부에 위치하는 외부 공간 형성체(121) 등의 금속이 과도한 고온에 노출되는 경우에 부식, 내구성 저하 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이격되는 외부 공간 형성체(121)와 내부 공간 형성체(120)의 사이, 및 후기 연소 외관(131)과 후기 연소 내관(130)의 사이에 공기가 흐르도록 하여 과도한 온도 상승을 방지할 수 있다.

마찬가지로 연소실(100)과 연소실 외관(110)의 사이, 하부 연소실(150)과 내부 몸체(210)의 사이, 및 가스 배출 내관(140)과 가스 배출 외관(141)의 사이에 흐르는 공기에 의해 금속으로 이루어진 구성 요소들의 과도한 고온 노출을 방지하여 부식, 및 내구성 저하를 방지할 수 있다.

한편, 고체 연료가 주로 연소되는 연소실(100)은 공기의 공급, 및 흐름이 매우 중요한데, 도 4를 참조하면, 내부 몸체(210)로 공급되는 공기는 연소실 외관(110)의 관통공을 통과하고, 연소실(100)의 관통공을 지나 고체 연료로 공급된다. 이는 공기가 상대적으로 직경이 큰 연소실 외관(110)의 관통공과 상대적으로 직경이 작은 연소실(100)의 관통공을 순차적으로 통과하도록 함으로써, 공기의 유속을 느리게 하고, 고체 연료와 공기의 접촉을 균일하게 극대화하기 위한 것이다. 공기의 유속을 저하시킴으로써 공기의 유속이 빠를 경우에 발생할 수 있는 고체 연료의 흩날림을 방지할 수 있고, 고체 연료와 공기의 접촉을 균일하게 극대화함으로써 연소 효율 증가, 및 불완전 연소의 감소가 가능하다. 또한, 공기가 연소실(100) 외면에 골고루 도달함으로써 연소실(100)의 과도한 온도 상승을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 도 4에서는 내부 몸체(210)에 연결되는 송풍관(250a)을 통하여 공급되는 공기 유동의 이해를 돕기 위하여 장치의 구성을 간략하게 과장하여 나타내었다.

도 5a 및 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 역화방지 버너의 연료 공급부 송풍관 측의 부분확대도이다. 연소가 진행될 때 버너 외측의 기압이 버너 내측보다 높은 경우 등에 역화 현상이 발생할 수 있다. 이러한 경우에, 특히 화염이 연료 공급관(230) 측으로 역류하는 경우에 연료 공급관(230) 측이 가열되고, 연소실(100)로 미쳐 공급되지 못한 고체 연료를 발화시킬 수 있으며, 이로 인하여 도시되지 않은 연료 공급 장치 등의 손상과 화재 사고가 발생할 수 있다. 도 5a를 참조하면, 송풍기(240)가 작동하고, 제1 및 제3 체크 밸브(271, 273)가 개방되며, 송풍기(240)로부터 공급되는 공기는 제1 및 제3 체크 밸브(271, 273)를 지나 연소실(100)측으로 공급된다. 이때, 보조 송풍기(280)는 정지되어 있고, 제2 체크 밸브(272)는 폐쇄되어 있는 상태이다.

한편, 도 5b를 참조하면, 송풍기(240)가 정지된 상태에서 제3 체크 밸브는 폐쇄된 상태이고, 화염이 연료 공급관(230)으로 역화하는 경우에 연료 공급관(230)의 온도는 상승된다. 따라서, 연료 공급관 온도 측정부(290)에 의해 연료 공급관(230)의 온도가 소정값 이상으로 측정되는 경우에, 보조 송풍기(280)가 작동한다. 보조 송풍기(280)는 연료 공급부 송풍관(260)을 관통하여 제2 체크 밸브(272) 측과 연결되며, 공기가 제2 체크 밸브(272)를 통하여 연료 공급관(230) 내부로 공급되어 화염을 저지함으로써 역화가 방지된다. 한편 본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 내지 제3 체크 밸브(271, 272, 273)는 공기의 유동에 의해 개방되고, 공기의 유동이 없을 시에는 자중에 의해서 폐쇄되거나, 또는 도시되지 않은 탄성 부재, 무게추 등에 의해 폐쇄될 수 있다. 또한, 제1 체크 밸브(271)는 고체 연료에 의해 역시 개발될 수 있다.

도 6a 및 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 역화방지 버너의 연료 공급부 송풍관 측의 부분확대도로서, 연료 공급부 보조 송풍관(261)이 연료 공급부 송풍관(260)을 관통하여 제2 체크 밸브(272) 측으로 직접 연결된다. 송풍기(240)를 통하여 연소실(100) 내에 공기를 강제 공급할 때에는 제3 체크 밸브(273)가 개방되는데, 도 6a를 참조하면 제3 체크 밸브(273)가 오른쪽으로 완전히 회전하는 경우에, 제3 체크 밸브(273)가 연료 공급부 보조 송풍관(261)을 폐쇄하고, 송풍기(240)가 작동하여 연소실(100) 측으로 외기를 공급한다.

도 6b를 참조하면, 연소실(100) 측으로의 강제 공기 공급을 중단하는 경우에는, 송풍기(240)가 정지하고 제3 체크 밸브(273)는 상기와 반대 방향으로 회전하여 폐쇄되고, 연료 공급부 보조 송풍관(261)은 개방된다. 이때 연료 공급관 온도 측정부(290)에 의해 역화가 감지되면 송풍기(240)가 작동하고, 외기가 연료 공급부 보조 송풍관(261) 및 제2 체크 밸브(272)를 통하여 연료 공급관(230) 내부로 공급되어 화염을 저지함으로써 역화가 방지된다. 한편, 제3 체크 밸브(273)는 모터 등의 작동 수단(미도시)에 의해 자동으로 회전하여 개폐될 수 있다.

입자가 작은 고체 연료는 입자 사이의 공간이 크지 못하다. 적은 양의 고체 연료를 연소시키는 경우에는 문제가 없으나, 고체 연료를 한번에 대량으로 연소시키는 경우에는 큰 용적으로 쌓여있는 고체 연료의 중심부로 공기가 미치지 못한다. 따라서, 고체 연료 더미의 외 측만 연소되고 중심부는 연소가 곤란하므로, 현재 입자가 작은 고체 연료를 대량으로 연소시키는 역화방지 버너를 구현하기가 매우 곤란하다. 또한, 연료를 대량으로 연소시키는 경우에 연소실 등과 같은 금속 등으로 이루어진 구성 요소가 과도한 고온에 노출되므로 구성 요소의 부식과 내구성 저하를 유발한다.

본 발명에 따른 역화방지 버너는, 연속적으로 유입되는 고체 연료 더미의 외측은 물론 중심부 또한 공기와 최대로 균일하게 접촉할 수 있도록 하여, 불완전 연소를 최소화시키고 연소 효율, 및 가열 성능을 높임으로써 입자가 작은 고체 연료를 대량으로 연소시킬 수 있는 역화방지 버너를 구현할 수 있다.

또한, 고체 연료의 고온 열분해 가스를 연소시킴으로써 불완전 연소를 최소화시키고 연소 효율, 및 가열 성능을 높일 수 있으며, 온실 가스의 배출 또한 최소화시킬 수 있다.

또한, 연료를 대량으로 연소시키는 경우에 온도가 과도하게 상승하는데, 이에 따라 금속 또는 내화재로 제작되는 연소실 등이 과도한 고온에 노출됨으로써 부식, 및 내구성 저하가 발생한다. 하지만, 본 발명에 따른 역화방지 버너는, 고체 연료에 공급되는 공기가 연소실 등의 금속으로 제작된 구성 요소와 충분히 균일하게 접촉함으로써 구성 요소를 냉각시킬 수 있다. 따라서, 구성 요소가 과도한 고온에 노출되는 것을 방지함으로써 부식과 내구성 저하를 방지할 수 있다.

또한, 고체 연료가 연소된 후 발생하는 분진, 및 이물질이 연소실 내부에 적체되는 경우에 고체 연료로의 공기 공급이 원활하지 않은 등, 연소 효율이 저하되는 문제가 발생한다. 하지만, 본 발명에 따른 역화방지 버너는, 고체 연료 연소 중에 분진, 및 이물질 제거가 실시간으로 그리고, 자동으로 제거되므로 연소 효율을 높일 수 있다.

또한, 고체 연료와 공기와의 접촉 면적이 매우 크고, 균일하게 접촉하는 것이 가능하므로, 점화 초기에 정상 연소 온도까지의 소요시간을 최소화시킬 수 있다. 따라서, 연소 효율, 및 가열 성능을 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 연료 공급관 측으로의 역화를 확실하게 방지하는 것이 가능하므로, 미투입 고체 연료의 발화, 연료 공급관 측의 내구성 저하 및 연소 효율 저하를 방지할 수 있고, 특히 화재 사고 발생을 방지할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

100: 연소실 110: 연소실 외관
120: 내부 공간 형성체 121: 외부 공간 형성체
130: 후기 연소 내관 131: 후기 연소 외관
140: 가스 배출 내관 141: 가스 배출 외관
150: 하부 연소실 160: 배출 롤러
200: 몸체 210: 내부 몸체
220: 배출부 230: 연료 공급관
240: 송풍기 250a~250g: 송풍관
260: 연료 공급부 송풍관 261: 연료 공급부 보조 송풍관
271: 제1 체크 밸브 272: 제2 체크 밸브
273: 제3 체크 밸브 280: 보조 송풍기
290: 연료 공급관 온도 측정부
300: 제1 히터 301: 제2 히터
302: 제3 히터 410: 연료 감지 센서
420: 밸브

Claims (11)

1. 관형상의 연소실;
   상기 연소실의 중앙부에 위치하고, 상부가 하부보다 좁은 콘형상의 내부 공간 형성체;
   상기 내부 공간 형성체의 상부에 내부가 서로 통하도록 연결되는 후기 연소 내관; 및
   상기 연소실 내부에 연료를 공급할 수 있도록, 상기 연소실에 연결되는 연료 공급관
   을 포함하는 역화방지 버너.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연료 공급관 내부에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 연료 공급관에 연결되는 하나 이상의 연료 공급부 송풍관;
   상기 연료 공급관 내에 위치하고, 상기 연료 공급부 송풍관을 개폐하는 제1 체크 밸브; 및
   상기 연료 공급관 내에 위치하고, 상기 연료 공급관 일측에 형성되는 구멍을 개폐하는 제2 체크 밸브
   를 더 포함하는 역화방지 버너.
   
3. 제2항에 있어서,
   상부가 하부보다 좁은 콘형상을 가지고, 상기 내부 공간 형성체와 소정 간격 이격되어 상기 내부 공간 형성체의 외측을 감싸며, 복수의 관통공이 형성되는 외부 공간 형성체; 및
   상기 후기 연소 내관과 소정 간격 이격되어 상기 후기 연소 내관의 외측을 감싸고, 상기 외부 공간 형성체의 상부에 내부가 서로 통하도록 연결되며, 복수의 관통공이 형성되는 후기 연소 외관
   을 더 포함하는 역화방지 버너.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 외부 공간 형성체와 상기 내부 공간 형성체 사이에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 외부 공간 형성체에 연결되는 하나 이상의 제1 송풍관; 및
   상기 후기 연소 외관과 상기 후기 연소 내관 사이에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 후기 연소 외관에 연결되는 하나 이상의 제2 송풍관
   을 더 포함하는 역화방지 버너.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 연소실에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 연소실에 연결되는 하나 이상의 제3 송풍관;
   상기 연소실과 소정 간격 이격되어 상기 연소실의 외측을 감싸는 몸체; 및
   상기 몸체와 상기 연소실의 사이에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 몸체에 연결되는 하나 이상의 제4 송풍관
   을 더 포함하고, 상기 연소실에는 복수의 관통공이 형성되는 역화방지 버너.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 내지 제4 송풍관 중 적어도 하나 이상에 구비되어 상기 연료를 점화시키기 위한 히터;
   상기 제1 내지 제4 송풍관 중 적어도 하나 이상에 공기를 강제 공급하기 위한 송풍부; 및
   상기 제1 내지 제4 송풍관 중 적어도 하나 이상에 구비되어 공기의 유동을 제어하기 위한 밸브
   를 더 포함하는 역화방지 버너.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 연료 공급관 일측에 형성되는 구멍과 연결되고, 상기 제2 체크 밸브를 통하여 공기를 강제 공급하는 보조 송풍부
   를 더 포함하는 역화방지 버너.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 제2 체크 밸브에 공기를 강제 공급하도록, 상기 연료 공급관 일측에 형성되는 구멍과 상기 송풍기를 연결하는 연료 공급부 보조 송풍관
   을 더 포함하는 역화방지 버너.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 송풍부와 상기 제1 내지 제4 송풍관 사이에 위치하는 제3 체크 밸브
   를 더 포함하고,
   상기 제3 체크 밸브는 제1 위치에서 상기 송풍부와 상기 제1 내지 제4 송풍관으로의 사이를 차단하고, 제2 위치에서 상기 송풍부와 상기 연료 공급부 보조 송풍관 사이를 차단하는 역화방지 버너.
   
10. 제7항에 있어서,
    상기 연료 공급관의 온도를 측정하는 연료 공급관 온도 측정부
    를 더 포함하는 역화방지 버너.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 연료 공급관의 온도를 측정하는 연료 공급관 온도 측정부
    를 더 포함하는 역화방지 버너.

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