KR20130101670A - 제2차공기를 제공하는 조합형 염공부 및 그 조합형 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너 - Google Patents

Abstract

공기와 가스가 혼합되는 예혼합기실과 상기 예혼합기실로부터 이송되는 가스를 분출하여 화염을 형성하는 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너로서, 2차공기가 유입되는 다수의 2차공기 유입개구를 가지는 동시에 상기 2차공기 유입개구에 연통하여 2차공기를 분출하는 다수의 2차공기용 공기홀과, 상기 예혼합기실에 연결되어 혼합가스를 통과시키는 다수의 염공홀이 형성된 염공부와, 송풍팬을 통하여 1차공기가 유입되는 동시에 통로 중간에 가스유로가 합류하여 상기 예혼합가스실로 연결되는 제1통로와, 상기 제1통로로부터 분지되어 상기 염공부의 상기 2차공기 유입개구에 연결되며, 2차공기 만이 공급되는 제2통로를, 구비한다.

Description

제2차공기를 제공하는 조합형 염공부 및 그 조합형 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너{FLAME HOLE PORTION OF ASSEMBLING TYPE PROVIDING SECONDARY AIR AND PREMIXED COMBUSTION GAS BURNER HAVING THE SAME}

본 발명은 다수의 염공핀과 가이드핀을 결합하여 이루어지는 염공부 및 그 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너에 관한 것으로서, 특히, 염공핀 및 가이드핀을 조합하여 염공홀 및 2차공기용 공기홀을 제공할 수 있는 조합형 염공부 및 그 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너에 관한 것이다.

분젠식 버너는 화염의 안정성이 우수하고 역화의 발생 위험성이 상대적으로 적다는 장점 때문에 현재까지도 가정용 보일러에 가스 출구부분이 슬릿형상인 버너로서 채용되어 왔다. 그러나 분젠식 버너는 구조적으로 공기비에 따라서 여전히 역화가능성이 존재하고, 버너의 화염이 길고 화염온도가 높을 뿐만 아니라, 연소에 필요한 공기량이 이론 공기량보다 훨씬 더 많은 양의 과잉공기 상태를 요구하는 예혼합 화염(Premixed Flame)을 형성하기 때문에 고온의 배기가스 배출로 인한 열손실량과 공해물질(NOx 및 CO 등)의 배출량이 많아서 가스 연소 기기의 효율 극대화와 공해물질의 저감화 등을 기하는 데에는 한계를 갖고 있다. 따라서 최근에는 NOx 발생이 적은 희박 예혼합 화염을 형성하는 버너와 혼용하여 사용함으로써 질소산화물의 발생을 현저히 줄이는 기술이 개발되어 있다.

이와 같은 분젠식 버너의 단점을 극복하기 위한 방식으로 변형식 예혼합 가스 연소 버너가 있다. 예혼합 가스 연소 버너는 분젠식 버너에 비해 화염의 길이가 상대적으로 짧고 열손실량도 적어 연소기기의 효율극대화는 물론 공해물질도 줄일 수 있는 장점이 있다.

그러나, 예혼합버너를 일반형 보일러에 적용할 경우, 효율이 좋은 반면 저부하 조건에서 응축수가 다량 발생하는 문제가 있다.

공지된 바와 같이, 가스보일러에서 흔히 사용하는 도시가스의 경우, 그 주성분이 메탄 CH4이다. 이 메탄 CH4을 연소시킬 경우 이론상 화학반응식은 1mol을 기준으로

CH4 + 2O2 → CO2 + 2 H2O + Q 로 표현할 수 있다.

따라서 메탄 1m3 기준으로 다시 정리하면

44.6 CH4 + 89.2 O2 → 44.6 CO2 + 89.2 H2O + 8,574 Kcal(메탄 발열량 : 8,574 Kcal/m3)가 되고, 이때 발생하는 수분의 양은 89.2 mol 이므로 약 1.61Kg이 되어 상당한 양이 된다.

즉, 가스 보일러는 필연적으로 수분을 발생시킬 수 밖에 없는 구조이다. 이러한 수분은 고부하 조건일 때는 배기가스의 온도가 상대적으로 높아 이산화탄소 CO2와 함께 수증기 형태로 배기연도를 통해 대기로 대부분 빠져나가지만 배기가스 온도가 상대적으로 낮은 저하부 조건일 경우에는 그 만큼 응축량이 많아 보일러 내부에 잔류하는 양도 많아진다. 이러한 응축수는 강 산성을 가지고 있어 보일러의 부식을 야기하는 주원인이 되고 있고, 더욱이 보일러 내의 연소조건도 저하시키는 원인이 된다.

이러한 보일러 연소공간 내의 응축수의 발생을 억제하는 한 방법은 예혼합 가스의 공기비를 높이거나, 급기통로를 통해 2차공기를 추가로 공급하는 것인데, 이 경우 보일러의 격심한 소음의 발생이나, 화염이 커지기 때문에 이에 따른 배기가스의 배출로 인한 열손실량과 공해물질 NOx, CO 등의 발생을 상대적으로 다량 발생시킬 수 있다. 더욱이 원하는 응축수 감축도 그 만큼 효율적으로 억제하기 어렵다.

본 발명은 이와 같이 종래 예혼합 가스 연소 버너에서 발생하는 응축수의 문제를 해소하기 위한 것으로서, 특히 연소소음을 방지하고, 연소특성을 높이를 수 있으면서도 응축수의 발생을 억제할 수 있고, 더욱이 공해물질인 NOx, CO 등의 발생도 감소시킬 수 있는 효과를 제공하는 염공부와, 그 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 염공홀과 2차공기 제공용 공기홀을 기본적인 플레이트(또는 핀(fin))의 조합으로 형성할 수 있는 2차공기 제공이 가능한 조합형 염공부 및 이 염공부를 갖춘 예혼합기 가스 연소 버너를 제공하는 것이다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1구성특징은, 공기와 가스가 혼합되는 예혼합기실과 상기 예혼합기실로부터 이송되는 가스를 분출하여 화염을 형성하는 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너로서, 2차공기가 유입되는 다수의 2차공기 유입개구를 가지는 동시에 상기 2차공기 유입개구에 연통하여 2차공기를 분출하는 다수의 2차공기용 공기홀과, 상기 예혼합기실에 연결되어 혼합가스를 통과시키는 다수의 염공홀이 형성된 염공부와, 송풍팬을 통하여 1차공기가 유입되는 동시에 통로 중간에 가스유로가 합류하여 상기 예혼합가스실로 연결되는 제1통로와, 상기 제1통로로부터 분지되어 상기 염공부의 상기 2차공기 유입개구에 연결되며, 2차공기 만이 공급되는 제2통로를, 구비한다.

바람직하게는, 제1구성특징에서, 상기 염공부는 염공핀과 가이드핀을 가지며, 상기 염공핀에는 예혼합기실로부터 유입되는 예혼합가스를 통과시켜 분출하는 상기 염공홀과 상기 2차공기 유입개구를 통해 유입되는 2차공기를 통과시켜 분출하는 상기 공기홀이 가로방향 길이를 따라 배열되고, 상기 가이드 핀에는 상기 염공핀과 가로방향 및 세로방향길이가 같고, 상기 공기홀에 대응하는 위치에서 상기 공기홀과 연통하는 상기 2차공기 유입개구와 상기 염공홀에 대응하는 위치의 하부에서 상기 염공홀과 연통하도록 배열된 혼합가스 유입개구가 가로방향으로 배열되며, 상기 염공핀과 가이드핀이 병렬방향으로 적층하여 상기 다수의 염공홀 및 상기 다수의 공기홀을 형성하며, 상기 세로 방향은 가스 및 공기가 상승하는 상하방향이고, 상기 병렬방향은 상기 가로방향 및 상기 세로방향에 대해 동시 직각방향이다.

바람직하게는, 상기 염공핀의 공기홀과 염공홀은 교대로 하나씩 배열되며, 상기 가이드핀의 2차공기 유입개구와 혼합가스 유입개구는 상기 공기홀과 염공홀에 대응하는 위치에 각각 형성된다.

바람직하게는, 상기 염공부는 상기 염공핀과 가이드핀이 교대로 하나씩 병렬방향으로 적층되어 이루어진다.

바람직하게는, 상기 염공부는 가이드핀, 염공핀, 염공핀을 1조합으로 하여 반복된다.

바람직하게는, 상기 예혼합기실의 1차공기와 가스가 유입되는 예혼합기실의 입구 부근부터 예혼합기가 분출되는 예혼합기실의 출구 부근 사이에는 예혼합가스를 제1혼합기유로 및 제2혼합기 유로로 구분하는 분리벽이 형성되어 상기 예혼합기실로 들어오는 예혼합가스가 제1혼합기류 및 제2혼합기류로 분리되며, 상기 제1혼합기류 및 상기 제2혼합기류는 각각 상기 제1혼합기유로 및 상기 제2혼합기유로를 각각 통과하여 상기 예혼합기실의 출구 부근에서 합류한다.

바람직하게는, 상기 2차공기 유입개구는 염공부 측면에 형성되며, 상기 제2통로의 출구단부는 상기 2차공기 유입개구에 연결되어 상기 2차공기가 염공부 측면으로 유입된다.

바람직하게는, 상기 제2통로는 상기 제1통로와 상기 예혼합기실 둘레를 따라서 구성된다.

바람직하게는, 상기 제2통로는 제1통로와는 별도의 배관으로 이루어져 상기 염공부의 2차공기 유입개구에 연결된다.

상기 송풍팬은 제1통로와 제2통로 공용으로 배치될 수도 있고, 제1통로와 제2통로 전용으로 각각 별도로 배치될 수도 있다.

바람직하게는, 상기 제1구성특징은 추가로 2차 공기 공급을 위한 급기로가 배치될 수 있다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제2구성특징은 공기와 가스가 혼합되는 예혼합기실을 갖는 예혼합 가스 연소 버너에 사용되며, 상기 예혼합기실로부터 이송되는 가스를 분출하여 화염을 형성하는 염공부로서, 상기 염공부는 염공핀과 가이드핀을 가지며, 상기 염공핀에는 예혼합기실로부터 유입되는 예혼합가스를 통과시켜 분출하는 염공홀과 2차공기 유입개구를 통해 유입되는 2차공기를 통과시켜 분출하는 공기홀이 가로방향 길이를 따라 배열되고, 상기 가이드 핀에는 상기 염공핀과 가로방향 및 세로방향길이가 같고, 상기 공기홀에 대응하는 위치에서 상기 공기홀과 연통하는 상기 2차공기 유입개구와 상기 염공홀에 대응하는 위치의 하부에서 상기 염공홀과 연통하도록 배열된 혼합가스 유입개구가 가로방향으로 배열되며, 상기 염공핀과 가이드핀이 병렬방향으로 적층하여 상기 다수의 염공홀 및 상기 다수의 공기홀을 형성하며, 상기 세로 방향은 가스 및 공기가 상승하는 상하방향이고, 상기 병렬방향은 상기 가로방향 및 상기 세로방향에 대해 동시 직각방향이다.

바람직하게는, 본 발명의 제2구성특징에서, 상기 염공핀의 2차공기홀과 염공홀은 교대로 하나씩 배열되거나, 2차공기홀, 염공홀, 염공홀, 2차공기홀이 교대로 하나씩 배열되고, 상기 가이드핀의 2차공기 유입개구와 혼합가스 유입개구는 상기 공기홀과 염공홀에 대응하는 위치에 형성된다.

바람직하게는 본 발명의 제2구성특징에서, 상기 염공부는 상기 염공핀과 가이드핀이 교대로 하나씩 병렬방향으로 적층되어 이루어진다.

바람직하게는, 본 발명의 제2구성특징에서, 상기 염공부는 가이드핀, 염공핀을 1조합으로 하여 반복된다.

이상과 같은 구성특징을 통해 본 발명은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 분젠식버너와 같이 2차공기를 공급하지만, 예혼합가스 연소버너의 특성을 보이므로 전체 화염의 높이를 낮출 수 있어 연소실의 높이를 낮게하고 연소실로부터의 방열손실을 줄여 효율을 높일 수 있다.

둘째, 2차공기를 1차공기 공급통로의 일부를 변형하여 이용할 수 있으므로, 2차공기 공급용 급기통로를 생략할 수 있어 급배기관의 구조를 단순화할 수 있다.

셋째, 화염을 낮게 유지하면서 2차공기가 제공되므로, 기본적으로 저부하 조건에서도 효율성 높은 연소가 가능하고, 공기비가 높아 배기가스의 이슬점온도를 낮출 수 있어 응축수의 발생을 억제할 수 있고, 결과적으로 연료비 절감은 물론 응축수 발생에 따른 문제가 없어 그 만큼 그에 따른 버너 자체의 내구력도 향상된다.

넷째, 저부하 조건에서도 연소효율이 좋아 NOx 와 CO 의 배출을 억제할 수 있다.

다섯째, 염공부를 조합형태로 제공할 수 있어 2차공기 통로용 공기홀과 염공홀의 형상을 손쉽게 변형하거나 배열할 수 있어, 제조공정이 편리하여 비용 및 시간을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 예혼합 가스 연소 버너의 내부구조를 나타낸 개략 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예로서, 예혼합 가스 연소 버너의 염공부 및 그 염공부를 구성하는 염공핀과 가이드핀을 나타낸 분해 사시도.
도 3은 도 2의 일실시예에 따른 염공부의 배치상태를 나타낸 것으로서, (a)는 염공부를 위에서 아래로 볼 때의 염공홀 및 공기홀의 표면형상을 나타낸 평면 배열도이고, (b)는 염공부를 위에서 아래로 절단하였을 때 그 염공홀 및 공기홀의 측면 상태를 나타낸 측단면 배열도.
도 4a는 본 발명의 일실시예로서, 염공홀을 통해 혼합가스가 유입되어 방출되는 경로를 나타낸 염공부의 측단면도이고, 도 4b는 공기홀을 통해 2차공기가 유입되어 방출되는 과정을 나타낸 염공부의 측단면도.
도 5a는 본 발명의 일실시예로서 1차공기와 가스가 혼합하여 염공부로 방출되기까지의 과정을 설명하는 예혼합 가스 연소 버너의 측단면도이고, 도 5b는 2차공기가 유입되어 방출되기까지의 과정을 설명하는 예혼합 가스 연소 버너의 측단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예로서 예혼합기실에서 혼합가스가 분리되어 다시 결합하는 과정을 나타낸 평단면도 및 측단면도.

다음에 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 예혼합 가스 연소 버너의 전체적인 구성을 설명한다. 도 5a는 본 발명의 일실시예로서 1차공기와 가스가 혼합하여 염공부로 방출되기까지의 과정을 설명하는 예혼합 가스 연소 버너의 측단면도이고, 도 5b는 2차공기가 유입되어 방출되기까지의 과정을 설명하는 예혼합 가스 연소 버너의 측단면도를 각각 나타낸다.

도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 예혼합 가스 연소 버너는 기본적으로, 공기와 가스가 혼합되는 예혼합기실(50)과 예혼합기실(50)로부터 이송되는 혼합가스를 분출하여 화염을 형성하는 염공부(60), 그리고 송풍팬(도시생략)을 통하여 1차공기가 유입되는 한편 통로 중간에 가스유로(72)가 합류하여 예혼합기실(50)로 연결되는 제1통로(70), 이 제1통로(70)로부터 분지되어 염공부(60)의 2차공기 유입개구(61)(도 2 참조)로 연결되며, 2차공기 만이 공급되는 제2통로(74)로 이루어진다.

먼저, 염공부(60)에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 예혼합 가스 연소 버너의 내부구조를 나타낸 개략 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 일실시예로서, 예혼합 가스 연소 버너의 염공부 및 그 염공부를 구성하는 염공핀과 가이드핀을 나타낸 분해 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이 염공부(60)는 예혼합기실(50) 바로 위에 위치하며, 그 예혼합기실(50)로부터 혼합가스를 공급받아 그 상부표면으로 분출하여 화염을 형성하는 기능을 기본으로 한다. 본 발명에 따른 일실시예에 따르면 염공부(60)는 혼합가스를 분출하는 기능외에도, 2차공기를 공급하는 기능을 하며, 이 부분에서 본 발명은 종래기술에 비해 신규하다고 할 수 있으며, 보다 상세한 것은 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 염공부(60)는 가이드핀(64)과 염공핀(65)의 병렬방향 적층 조합으로 구성된다. 여기서 병렬방향이란 가이드핀과 염공핀의 가로방향(도면에서 볼 때 대략 좌우방향)과 세로방향(도면에서 볼 때 대략 세로방향: 혼합가스가 아래에서 위로 올라오는 방향과 일치)에 대해 모두 직각 이 되는 방향이며, 청구범위 기재에서도 그 방향의 의미가 같다.

본 발명의 일실시예로서 염공핀(65)은 도 2의 도면을 기준으로 좌측부터 공기홀(63)과 염공홀(62)이 열거순으로 1조합을 이루어 반복되는 구성을 가지고 있다. 공기홀(63)은 2차공기가 통과하는 구멍이고, 염공홀(62)은 예혼합기실(60)로부터 올라오는 혼합가스(1차공기 + 가스)가 통과하는 구멍이 된다. 일실시예로서 가이드핀(64)은 좌측으로부터 2차공기 유입개구(61)와 혼합가스 유입개구(66)가 열거순으로 반복되는 구조이다. 여기서 2차공기 유입개구(61)는 염공핀(65)의 공기홀(63)의 위치와 대향하여 그 공기홀(63)과 연통한다. 가이드핀(64)의 혼합가스 유입개구(66)는 염공핀(65)의 염공홀(62)의 하단부와 연통하도록 연결되어 있다. 이러한 구성에 의해 도 4a에 도시한 바와 같이 예혼합기실(50)로부터 올라오는 혼합가스는 먼저 가이드핀(64)의 혼합가스 유입개구(66)에 들어와 그 상단(66a)에 도달하면 좌우방향(도 4a의 가운데 가이드핀(64)를 기준으로 할 때, 상기 병렬방향에 해당함)로 분리되어 염공홀(62) 내부로 들어가고 결과적으로 염공홀 출구(62a)(도 2 참조)로 나온다. 도 4b는 2차공기가 염공부(60)에서 흐르는 과정을 나타낸다. 2차공기의 경우는 가이드핀(64)의 2차공기 유입개구(61)(도 4b의 경우 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 된 쇄선 화살표를 통과하는 부분에 해당)를 통과하여 염공핀(65)의 공기홀(63)로 유입되고 결과적으로 공기홀 출구(63a)로 빠져나온다.

이와 같이 가이드핀(64)과 염공핀(65)의 조합으로 구성된 염공부(60)의 배열상태를 도 3에 도시하고 있다. 즉, 도 3은 도 2의 일실시예에 따른 염공부의 배치상태를 나타낸 것으로서, (a)는 염공부를 위에서 아래로 볼 때의 염공홀 및 공기홀의 표면형상을 나타낸 평면 배열도이고, (b)는 염공부를 위에서 아래로 절단하였을 때 그 절단면에서의 염공홀 및 공기홀의 측면 상태를 나타낸 측단면 배열도를 각각 나타낸다.

도 3의 (a)에서 확인하는 바와 같이 짙은 색으로 표시된 염공부(60)의 염공홀(62)의 출구(62a)는 크고 길게 되어 있고, 공기홀(63)의 출구(63a)는 작고 짧게 형성되어 있다. 즉, 도 3의 실시예의 경우, 염공홀(62)과 공기홀(63)이 교차로 배열되고, 각 홀의 사이에는 일정한 간격이 있음을 알 수 있다. 그러나, 이러한 홀 표면 형상이나 배열은 그 용도에 따라 여러 가지 변형이 가능함을 알 수 있다. 예를들면 염공홀과 공기홀의 출구형상을 원형으로 할 수도 있고, 그 배열도 가이드핀, 염공핀, 염공핀의 열거순을 1조합으로 하여 반복할 수도 있다. 중요한 것은 염공홀과 공기홀을 염공핀과 가이드핀의 조합으로 생성할 수 있다는 점이 본 발명의 신규한 내용이다.

도 3의 (b)는 염공홀(62) 및 공기홀(63)의 측면배열을 나타낸 것으로서, 염공홀(62)은 출구(62a)가 역시 길고, 공기홀(63)은 그 출구(63a)가 작게 열리도록 설계된 것을 알 수 있다. 여기서도 염공핀(65)의 염공홀(62)의 하부가 가이드핀(64)의 혼합가스 유입개구(66)와 대응하고, 염공핀(65)의 공기홀(63)은 가이드핀(64)의 2차공기 유입개구(61)와 대응하는 것을 알 수 있다.

각 홀들의 측면형상이나 배열도 역시 그 용도에 따라 얼마든지 변경할 수 있으며, 도 3은 그 일실시예에 지나지 않는다.

염공핀(65)과 가이드핀(64)의 조합으로 완성된 염공부(60)의 외관은 도 2의 우측에 부분 사시도로서 예시되어 있는 바와 같다. 부호로는 도시되어 있지 않지만, 2차공기 유입개구(61), 혼합가스 유입개구(66), 염공홀 출구(62a), 공기홀 출구(63a)가 외관으로 나타나 있음을 확인할 수 있다.

다음에, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 제1통로(70) 및 제2통로(74)에 대하여 설명한다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 제1통로(70)는 공기유로(80)로부터 유입되는 1차공기와 가스유로(72)로부터 유입되는 가스가 혼입되어 지나가는 통로이다. 즉, 긴 화살표는 1차공기가 들어오는 상태를 나타내고 측면의 짧은 화살표는 가스유로(72)를 통해 가스가 들어오는 상태를 예시하고 있다. 이와 같이 유입된 1차공기 및 가스는 혼합되면서 예혼합기실(50)로 유입된다.

도 5b는 제1통로(70)의 둘레에 환형으로 되어 최종적으로 염공부(60)의 2차공기 유입개구(61)에 연결되는 제2통로(74)의 진행과정을 예시하고 있다. 즉 공기유로(80)로부터 유입되는 공기는 1차공기로서 제1통로(70)를 통해 유입되지만 나머지 공기는 2차공기로서 제2통로(74)를 통해 공급된다. 제2통로(74)의 입구부(74a)는 본 실시예에서는 1차통로(70)의 둘레에 형성되고 출구부(74b)는 예혼합기실(50)의 둘레에 형성되어 있다. 출구부(74b)의 출구단부(74c)는 염공부(60) 측면에 위치하는 2차공기 유입개구(61)에 연결된다.

본 실시예에서는 2차공기 공급용 제2통로(74)가 제1통로(70)의 둘레와 예혼합기실(50)의 둘레에 환형으로 구성되어 있지만, 별도의 배관을 통해 염공부(60)의 2차공기 유입개구(61)에 도달하도록 구성할 수도 있다. 또한, 송풍기는 도시를 생략하고 있지만, 제1통로 및 제2통로 공용으로 송풍기를 배치할 수도 있고, 각각 전용으로 별도로 배치할 수도 있으며, 이것은 그 용도나 사용환경에 따라서 결정된다.

다음에 예혼합기실(50)에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 일실시예로서 예혼합기실(50)에서 혼합가스가 분리되어 다시 결합하는 과정을 나타낸 평단면도 및 측단면도를 나타낸다. 예혼합기실(50)은 제1통로(70)에 연결된 입구(51)와 예혼합가스를 분리하여 이동시키기 위한 분리벽(57), 그리고 예혼합가스를 염공부(60)로 전달하기 위한 출구(52)를 포함한다. 분리벽(57)을 통해 예혼합기실(50) 내부에는 제1혼합기유로(53)와 제2혼합기유로(54)가 형성된다. 분리벽(57)은 도 1에서도 예혼합기실(50) 내부에 일부 예시되어 있다. 이와 같이 분리벽(57)을 설치하는 이유는 혼합가스가 예혼합기실(50)로 유입되어오면 제1혼합기유로(53)와 제2혼합기유로(54)로 나누어 흐르게 하여 다시 결합시키고 결과적으로 혼합가스가 더욱 용이하게 혼합되도록 하기 위함이다.

다음에 본 발명의 일실시예에 따른 예혼합 가스 연소 버너의 동작에 대하여 설명한다.

먼저 1차공기와 가스의 흐름에 대하여 설명한다. 도 5a에 도시한 바와 같이, 송풍팬(도시 생략)의 힘으로 공기유로(80)를 통해 공기가 유입되면, 1차공기가 제1통로(70)로 들어가고 제1통로(70) 중간에 있는 가스유로(70)를 통해 가스가 1차공기에 합류하여 섞이면서 혼합가스는 도 6에 도시한 바와 같이 예혼합기실(50)의 입구(51)로 유입된다, 그러면 분리벽(57)에 의해 나누어진 제1혼합기유로(53)와 제2혼합기유로(54)를 통해 혼합가스는 제1혼합기류(55)와 제2혼합기류(56)로 각각 분리되어 흐르고 나서 최종적으로 예혼합기실의 출구(52) 부근에서 2개의 혼합기류(55)(56)가 합류한다. 이와 같이 분리되어 다시 합류하는 과정에서 혼합기류는 더욱 잘 혼합이 이루어진다.

이후, 예혼합기실 출구(52)를 나온 혼합가스는 도 4a에 도시한 바와 같이 염공부(60)의 가이드핀(64)의 혼합가스 유입개구(66)에 도달하고, 유입개구(66)의 상단(66a)에 충돌하면서 좌우방향(도 4a를 기준으로 좌우방향이 됨, 상기 병렬방향에 해당)으로 흐름방향을 바꾸면서 염공핀(65)의 염공홀(62)의 하단으로 유입되어 상승하다가 염공홀 출구(62a)로 나온다(도 2, 도 3 및 도 4a 부호 "62a" 참조). 그 결과 염공홀 출구(62a)에서 화염을 형성한다.

한편, 제1통로(70)에서부터 최종 염공부(60)까지의 혼합가스 흐름과 병행하여 동시에 이루어지는 제2통로(74)를 통한 2차공기의 흐름은 다음과 같다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 송풍팬(도시생략)의 힘으로 공기유로(80)에서 공기가 유입되면, 제1통로(70)로 유입되는 1차공기를 제외하고는 나머지는 2차공기로 되어 제1통로(70) 둘레에 형성된 제2통로(74)로 유입된다. 즉, 제2통로에는 2차공기 만이 유입된다.

2차공기는 제1통로(70)의 둘레에 형성된 입구부(74a)와 예혼합기실(50) 둘레에 형성된 출구부(74b)를 거쳐 최종적으로 출구단부(74c)에 도달한다. 출구단부(74c)는 염공부(60) 측면에 형성된 2차공기 유입개구(61)와 연통하도록 배열되어 있다. 따라서, 2차공기는 2차공기 유입개구(61)를 통과하여 도 4b에 도시한 바와 같이 염공핀(65) 내의 공기홀(63)을 타고 상승하다가 공기홀 출구(63a)로 나와서 화염에 대해 부족한 공기를 보충하는 2차공기의 역할을 수행하게 된다.

결과적으로 본 발명에 따른 예혼합 가스 연소 버너는 화염이 형성되는 최하층 부분에서 2차공기를 공급하게 되어 전체화염이 2차공기에 끌리면서 낮은 형태의 연소화염을 형성하게 된다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 당분야의 통상의 기술자에 의해 여러 가지 변경 및 변형이 가능함은 물론이다. 예를들면, 조합으로 사용되는 염공핀과 가이드핀의 종류는 각각 상기 실시예에서는 1가지 이지만, 필요에 따라서 염공홀과 공기홀이 형성되는 한 여러 가지를 사용하여도 본 발명의 기술적 사상을 실현할 수 있음은 자명한 것이다. 역시 상기 실시예에서는 각 염공핀의 염공홀 및 공기홀 모양도 1가지가 반복된 배열패턴이지만, 2가지 이상의 염공홀과 공기홀이 규칙과 불규칙을 반복하는 패턴으로 구성할 수도 있다. 역시 송풍팬의 개수도 1차공기와 2차공기 전용으로 별도로 구성할 수도 있고, 1차공기 및 2차공기 모두 통용되는 공용으로 구성할 수도 있다. 그리고, 또한, 2차공기를 운반하는 제2통로가 상기 실시예에서는 혼합가스 통로인 제1통로 둘레와 예혼합기실 둘레에 형성된 구성이지만 별도의 배관을 통해 염공부의 2차공기 유입개구로 연결할 수도 있다. 그 밖에도 2차공기를 염공부에서만 제공할 수도 있고, 염공부와 종래의 급기부를 모두 갖추고 필요에 따라서 적절히 선택하는 형태를 취할 수도 있다. 즉, 명백히 예상할 수 있는 다양한 변형 및 변경예는 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

50. 예혼합기실, 51. 예혼합기실의 입구, 52. 예혼합기실의 출구
53. 제1혼합기유로, 54. 제2혼합기유로, 55. 제1혼합기류
56. 제2혼합기류, 57. 분리벽, 60. 염공부
61. 2차공기 유입개구, 62. 염공홀, 63. 2차공기용 공기홀
64. 가이드핀, 65. 염공핀, 66. 혼합가스 유입개구, 66a. 상단
70. 제1통로, 72. 가스유로, 74. 제2통로, 74a 제2통로 입구부
74b. 제2통로 출구부, 74c. 출구단부

Claims (16)

1. 공기와 가스가 혼합되는 예혼합기실과 상기 예혼합기실로부터 이송되는 가스를 분출하여 화염을 형성하는 염공부를 갖는 예혼합 가스 연소 버너에 있어서,
   2차공기가 유입되는 다수의 2차공기 유입개구를 가지는 동시에 상기 2차공기 유입개구에 연통하여 2차공기를 분출하는 다수의 2차공기용 공기홀과, 상기 예혼합기실에 연결되어 혼합가스를 통과시키는 다수의 염공홀이 형성된 염공부와,
   송풍팬을 통하여 1차공기가 유입되는 동시에 통로 중간에 가스유로가 합류하여 상기 예혼합가스실로 연결되는 제1통로와,
   상기 제1통로로부터 분지되어 상기 염공부의 상기 2차공기 유입개구에 연결되며, 2차공기 만이 공급되는 제2통로를,
   구비하는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
2. 제1항에 있어서,
   상기 염공부는 염공핀과 가이드핀을 가지며,
   상기 염공핀에는 예혼합기실로부터 유입되는 예혼합가스를 통과시켜 분출하는 상기 염공홀과 상기 2차공기 유입개구를 통해 유입되는 2차공기를 통과시켜 분출하는 상기 공기홀이 가로방향 길이를 따라 배열되고,
   상기 가이드 핀에는 상기 염공핀과 가로방향 및 세로방향길이가 같고, 상기 공기홀에 대응하는 위치에서 상기 공기홀과 연통하는 상기 2차공기 유입개구와 상기 염공홀에 대응하는 위치의 하부에서 상기 염공홀과 연통하도록 배열된 혼합가스 유입개구가 가로방향으로 배열되며,
   상기 염공핀과 가이드핀이 병렬방향으로 적층하여 상기 다수의 염공홀 및 상기 다수의 공기홀을 형성하며,
   상기 세로 방향은 가스 및 공기가 상승하는 상하방향이고, 상기 병렬방향은 상기 가로방향 및 상기 세로방향에 대해 동시 직각방향인 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
3. 제2항에 있어서,
   상기 염공핀의 공기홀과 염공홀은 교대로 하나씩 배열되며, 상기 가이드핀의 2차공기 유입개구와 혼합가스 유입개구는 상기 공기홀과 염공홀에 대응하는 위치에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
4. 제2항에 있어서,
   상기 염공부는 상기 염공핀과 가이드핀이 교대로 하나씩 병렬방향으로 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
5. 제2항에 있어서,
   상기 염공부는 가이드핀, 염공핀을 1조합으로 반복되는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 예혼합기실의 1차공기와 가스가 유입되는 예혼합기실의 입구 부근부터 예혼합기가 분출되는 예혼합기실의 출구 부근 사이에는 예혼합가스를 제1혼합기유로 및 제2혼합기 유로로 구분하는 분리벽이 형성되어 상기 예혼합기실로 들어오는 예혼합가스가 제1혼합기류 및 제2혼합기류로 분리되며, 상기 제1혼합기류 및 상기 제2혼합기류는 각각 상기 제1혼합기유로 및 상기 제2혼합기유로를 각각 통과하여 상기 예혼합기실의 출구 부근에서 합류하는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 2차공기 유입개구는 염공부 측면에 형성되며, 상기 제2통로의 출구단부는 상기 2차공기 유입개구에 연결되어 상기 2차공기가 염공부 측면으로 유입되는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소버너.
8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2통로는 상기 제1통로와 상기 예혼합기실 둘레를 따라서 구성된 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
   
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2통로는 제1통로와는 별도의 배관으로 이루어져 상기 염공부의 2차공기 유입개구에 연결되는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송풍팬은 제1통로와 제2통로 공용으로 배치되는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송풍팬은 제1통로와 제2통로 전용으로 각각 별도로 배치되는 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    2차 공기 공급을 위한 급기로가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 예혼합 가스 연소 버너.
13. 공기와 가스가 혼합되는 예혼합기실을 갖는 예혼합 가스 연소 버너에 사용되며, 상기 예혼합기실로부터 이송되는 가스를 분출하여 화염을 형성하는 염공부에 있어서, 상기 염공부는 염공핀과 가이드핀을 가지며,
    상기 염공핀에는 예혼합기실로부터 유입되는 예혼합가스를 통과시켜 분출하는 염공홀과 2차공기 유입개구를 통해 유입되는 2차공기를 통과시켜 분출하는 공기홀이 가로방향 길이를 따라 배열되고,
    상기 가이드 핀에는 상기 염공핀과 가로방향 및 세로방향길이가 같고, 상기 공기홀에 대응하는 위치에서 상기 공기홀과 연통하는 상기 2차공기 유입개구와, 상기 염공홀에 대응하는 위치의 하부에서 상기 염공홀과 연통하도록 배열된 혼합가스 유입개구가 가로방향으로 배열되며,
    상기 염공핀과 가이드핀이 병렬방향으로 적층하여 상기 다수의 염공홀 및 상기 다수의 공기홀을 형성하며,
    상기 세로 방향은 가스 및 공기가 상승하는 상하방향이고, 상기 병렬방향은 상기 가로방향 및 상기 세로방향에 대해 동시 직각방향인 것을 특징으로 하는 염공부.
14. 제13항에 있어서,
    상기 염공핀의 2차공기홀과 염공홀은 교대로 하나씩 배열되거나, 2차공기홀, 염공홀, 염공홀, 2차공기홀이 교대로 하나씩 배열되고, 상기 가이드핀의 2차공기 유입개구와 혼합가스 유입개구는 상기 공기홀과 염공홀에 대응하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 염공부.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 염공부는 상기 염공핀과 가이드핀이 교대로 하나씩 병렬방향으로 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 염공부.
16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 염공부는 가이드핀, 염공핀을 1조합으로 반복되는 것을 특징으로 하는 염공부.

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