KR20140084599A - 버너 플랜지의 과열이 방지되는 가스 보일러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 가스 보일러에 관한 것으로, 예혼합된 가스를 연소시키며, 둘레 방향을 따라 버너 플랜지가 형성된 버너; 상기 버너에 상기 예혼합된 가스를 공급하도록 상기 버너의 상부에서 안착 결합되며, 상기 버너 플랜지와 형합하여 상기 버너 플랜지와 면접촉되는 챔버 플랜지가 형성된 가스 공급 챔버; 및 상기 가스 공급 챔버에서 상기 버너로 공급된 상기 예혼합된 가스가 상기 가스 공급 챔버와 상기 버너 사이로 누설되는 것을 방지하도록 상기 버너와 상기 가스 공급 챔버 사이에 설치되는 실링부재를 포함한다.

Description

버너 플랜지의 과열이 방지되는 가스 보일러{Gas boiler which prevents overheat of a burner flange}
본 발명은 가스 보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스 공급 챔버로부터 예혼합된 가스를 공급받아 연소시켜 버너의 과열을 방지할 수 있는 구조로 형성된 가스 보일러에 관한 것이다.
일반 가정에서 난방 및 온수공급을 위해 주로 사용하는 보일러는 사용연료에 따라서, 기름 보일러와 가스 보일러로 나눌 수 있다. 가스 보일러는 액화석유가스(LPG)를 원료로 사용하는 경우도 있으나, 경유나 등유에 비해 황분을 거의 함유하고 있지 않기 때문에 대기오염을 최소화할 수 있는 청정연료인 LNG를 대부분 사용하고 있다. 기름 보일러와 가스 보일러는 유류와 가스가 산화되면서 발생하는 열을 이용하여 유체를 가열하고, 열교환이 이루어지도록 가열된 유체를 순환시키도록 함으로써, 실내온도를 높이고, 동시에 온수를 사용하게 된다.
한편, 최근에는 열교환기의 윗면 또는 측면에 버너를 설치하여 연소가스 흐름을 하향식으로 하고 열교환기의 배기가스 온도를 노점온도 이하로 낮출 수 있도록 응축 열교환기를 적용한 콘덴싱 보일러가 많이 사용되고 있는 추세이다.
그런데 가스 보일러에서 버너가 연소할 때, 저부하 열량인 경우 연소에 의해 발생되는 버너의 불꽃이 짧아지는 문제점이 있고, 버너의 불꽃이 짧아지면 불꽃은 버너의 표면을 과열시키는 문제를 발생시킬 수 있다. 특히, 콘덴싱 보일러와 같이 하향식의 경우, 버너의 불꽃이 버너의 표면에 거의 붙은 상태가 되기 때문에 버너의 표면(특히, 버너의 플랜지) 과열은 더욱 가중되는 문제점이 발생된다. 그리고 이런 고온의 환경에서는 실링부재 재질을 선택하는 폭이 좁아지는 문제점이 있다.
대한민국등록특허 제10-0242970호
본 발명은 예혼합된 가스와 열교환을 하며 버너가 과열되는 것을 방지하고, 버너와 가스 공급 챔버 사이가 면밀한 면 접촉이 되면서 가스가 누설되는 것을 방지하며 재질 선택의 폭을 넓힌 팩킹이 포함되는 가스 보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 예혼합된 가스를 연소시키며, 둘레 방향을 따라 버너 플랜지가 형성된 버너; 상기 버너에 상기 예혼합된 가스를 공급하도록 상기 버너의 상부에서 안착 결합되며, 상기 버너 플랜지와 형합하여 상기 버너 플랜지와 면접촉되는 챔버 플랜지가 형성된 가스 공급 챔버; 및 상기 가스 공급 챔버에서 상기 버너로 공급된 상기 예혼합된 가스가 상기 가스 공급 챔버와 상기 버너 사이로 누설되는 것을 방지하도록 상기 버너와 상기 가스 공급 챔버 사이에 설치되는 실링부재를 포함하는 가스 보일러를 제공한다.
본 발명에 따른 가스 보일러는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 버너의 버너 플랜지와 가스 공급 챔버의 챔버 플랜지가 형합되어 면접촉되어, 작동 시 버너 자체의 열이 가스 공급 챔버의 챔버 플랜지로 방열되므로, 버너(특히, 버너의 플랜지)의 과열이 방지된다.
둘째, 버너와 가스 공급 챔버 사이에 설치되는 실링부재에 의해 가스 공급 챔버에서 버너로 공급되는 예혼합된 가스가 버너와 가스 공급 챔버 사이로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 실링부재의 몸체로부터 경사지게 돌출 형성된 돌기가 버너와 가스 공급 챔버의 결합 시, 몸체를 향해 뉘여 질 수 있어 버너 플랜지와 챔버 플랜지가 형합되면서 면 접촉이 더욱 안정적으로 이루어져, 버너 플랜지와 챔버 플랜지의 열교환을 통해 버너의 과열을 방지할 수 있다. 따라서 실링부재의 재질 선택의 폭이 넓어지는 효과를 가질 수 있다.
넷째, 버너와 가스 공급 챔버 사이에 방열핀을 설치하여 가스 공급 챔버로부터 공급되는 저온의 예혼합된 가스에 의해 냉각되는 방열핀에 의하여 버너의 과열을 더욱 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 보일러의 전체 구조가 도시된 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 일 실시예에 따른 가스 보일러의 단면을 부분 확대 도시한 부분 확대 단면도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 실링부재의 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 보일러의 단면을 부분 확대 도시한 부분 확대 단면도이다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 방열핀의 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 방열핀의 변형예에 따른 사시도이다.
도 1 내지 도 4에 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 보일러가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 가스 보일러는, 버너(110), 가스 공급 챔버(130) 및 실링부재(150)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 가스 보일러는 도 1에 도시된 바와 같은 형상 및 구조로 이루어져 있으며, 도 1을 통해 상기 가스 보일러 내에서 상기 버너(110) 및 상기 가스 공급 챔버(130)의 정확한 위치를 파악할 수 있다. 상기 버너(110)는 예혼합된 가스를 공급받아 연소시키는 역할을 한다. 상기 버너(110)는 후술될 가스 공급 챔버(130)로부터 공기와 가스가 미리 연소 최적상태의 혼합비로 혼합된 상기 예혼합된 가스를 공급받는다. 이러한 예혼합된 가스는 완전 연소시킬 수 있으며, 연소효율이 높고 적은 공기비로도 완전 연소를 실현시킬 수 있는 효과를 가질 수 있다. 상기 버너(110)는 일반적으로 메탈 화이버 버너가 적용될 수 있다. 상기 메탈 화이버 버너는 제10-2002-0069530호에 상기 메탈 화이버 버너의 일 예가 개시되어 있다.
한편, 전술한 바와 같은 상기 버너(110)는 그 형태가 한정될 필요 없이 다양하게 형성될 수 있으며, 상기 버너(110)의 측면에는 둘레 방향을 따라 버너 플랜지(111)가 형성된다.
상기 가스 공급 챔버(130)는 전술한 바와 같이, 상기 버너(110)에 의해 연소될 상기 예혼합된 가스를 상기 버너(110)로 공급하는 역할을 하는 것이다. 이와 같은 상기 가스 공급 챔버(130)는 상기 버너(110)의 상부에서 안착되어 결합된다. 상기 가스 공급 챔버(130)에는 상기 가스 공급 챔버(130)가 상기 버너(110)의 상부에서 안착되어 결합하면, 상기 버너 플랜지(111)와 형합되는 챔버 플랜지(131)가 형성되어 있고, 상기 버너 플랜지(111)와 상기 챔버 플랜지(131)는 형합에 의해 면접촉이 이루어진다.
상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130)는 금속 소재로 형성되는 것이 일반적이며, 상기 버너 플랜지(111)와 상기 챔버 플랜지(131)가 형합됨으로써, 상기 가스 공급 챔버(130)에서 상기 버너(110)로 공급되는 상기 예혼합된 가스가 새어나가는 것을 방지할 수 있다. 그러나 상기 버너 플랜지(111)와 상기 챔버 플랜지(131)의 형합에 의한 결합으로는 상기 예혼합된 가스가 새어나가는 것을 완벽하게 차단하지 못하기 때문에 상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130) 사이에는 가스의 누설을 방지할 수 있는 구성이 필요하다.
이에 따라 상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130) 사이에 실링부재가 설치되는데, 실링부재의 설치에 의해 상기 버너와 상기 가스 공급 챔버가 형합되지 못하고 미세하게 벌어지는 문제점이 발생될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 실링부재(150)는 이러한 문제를 해결하여 상기 버너(110)의 상기 버너 플랜지(111)와 상기 가스 공급 챔버(130)의 상기 챔버 플랜지(131)가 완전히 형합되어 결합되며 버너 플랜지(111)와 챔버 플랜지(131)의 면접촉이 이루어질 수 있도록 한다. 상기 실링부재(150)가 설치되는 위치는 보다 구체적으로는 상기 버너 플랜지(111)와 상기 챔버 플랜지(131)가 형합될 때, 상기 버너 플랜지(111)와 상기 챔버 플랜지(131) 사이에 설치된다. 따라서 상기 챔버 플랜지(131)에는 상기 실링부재(150)가 설치될 수 있도록 홈(133)이 형성되어 있다.
상기 실링부재(150)는 몸체(151)와, 상기 몸체(151)에 형성된 돌기(153)를 포함한다. 상기 몸체(151)는 상기 홈(133)에 삽입될 수 있도록, 상기 홈(133)의 높이보다는 작은 두께를 갖도록 형성된다. 상기 몸체(151)는 단면이 원형 또는 사각형의 형상인 기둥 형태로 형성될 수 있으며, 이 외에도 다양한 형태로 형성될 수 있다.
이와 같은 상기 몸체(151)에는 상기 몸체(151)로부터 돌출되는 복수 개의 돌기(153)가 형성된다. 상기 돌기(153)는 상기 실링부재(150)가 상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130) 사이에 설치될 때, 일부는 상기 가스 공급 챔버(130)의 상기 챔버 플랜지(151)에 형성된 상기 홈(133)의 내면을 향해 경사지게 형성되고, 다른 일부는 상기 버너(110)의 상기 버너 플랜지(111)를 향해 경사지게 형성된다.
특히 도 4를 참조하면, 상기 복수 개의 돌기(153) 중 상기 홈(133)의 내면을 향해 형성되는 상기 돌기(153)는 상기 몸체(151)로부터 상향 경사지게 형성되고, 상기 버너 플랜지(111)를 향해 형성되는 상기 돌기(153)는 상기 몸체(151)로부터 하향 경사지게 형성된다. 즉, 상기 복수 개의 돌기(153)들이 상기 가스 공급 챔버(130)와 상기 버너(110)의 내부를 향한 방향으로 형성되는 것이다.
이와 같은 상기 실링부재(150)는 상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130) 사이에 설치될 때, 상기 복수 개의 돌기(153)들이 상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130) 내부를 향하도록 배치하여 설치한다. 상기 복수 개의 돌기(153)에 의해 상기 실링부재(150)는 상기 가스 공급 챔버(130)에 형성된 상기 홈(133)의 높이보다 더 크게 형성된다. 그러나 상기 실링부재(150)가 연성의 성질을 갖는 고무 소재로 형성되기 때문에 상기 돌기(153)가 유연하게 움직일 수 있어 상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130) 사이에 설치될 수 있다. 즉, 상기 실링부재(150)가 상기 홈(133)에 설치될 때에는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실링부재(150)의 상기 복수 개의 돌기(153)들이 상기 몸체(151)를 향한 화살표 방향으로 뉘어지며 상기 홈(133)에 설치된다.
이에 따라 상기 실링부재(150)가 설치되어도 상기 버너(110)의 상기 버너 플랜지(111)와 상기 가스 공급 챔버(130)의 상기 챔버 플랜지(131)가 완벽하게 형합되어 결합될 수 있으며, 상기 버너 플랜지(111)와 상기 챔버 플랜지(131)가 면접촉이 이루어질 수 있다. 상기 버너 플랜지(111)와 상기 챔버 플랜지(131)의 면접촉에 의해 상기 버너는 저부하 열량에서 연소 시 버너의 불꽃이 짧아 버너의 표면이 과열될 때 상기 버너 플랜지(111)와 상기 챔버 플랜지(131)의 열교환이 이루어져 상기 버너(110)가 과열되는 것을 방지하는 효과를 가질 수 있다.
상기 가스 공급 챔버(130)에서 상기 버너(110)로 공급되는 상기 예혼합된 가스는 상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130) 사이로 새어나갈 수 있으나, 본 발명에서와 같이 상기 실링부재(150)가 상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130) 사이에 설치되면, 상기 실링부재(150)에 의해 새어나가는 것이 방지될 수 있다. 특히, 상기 실링부재(150)에 형성된 복수 개의 돌기(153)들이 상기 가스 공급 챔버(130)와 상기 버너(110)의 내부를 향하도록 설치되기 때문에 상기 복수 개의 돌기(153)들이 상기 예혼합된 가스가 새어나가는 것을 한번 더 방지하는 효과를 가질 수 있다.
도 5 내지 도 8에 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 보일러가 도시되어 있다. 전술한 실시예와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타내며, 이하에서는 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다.
버너에서 상기 예혼합된 가스를 연소할 때, 저부하 열량일 경우 불꽃이 짧아져 버너의 표면을 과열시키는 문제점이 발생될 수 있다. 상기 가스 보일러는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 방열핀(170)을 더 포함한다. 상기 방열핀(170)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130) 사이에 설치된다. 보다 구체적으로는, 상기 방열핀(170)의 일단은 상기 버너 플랜지(111)에 고정되고, 타단은 상기 가스 공급 챔버(130)의 내부를 향해 연장 형성된다. 상기 가스 공급 챔버(130)의 내부를 향해 연장되는 상기 방열핀(170)의 타단은 상기 가스 공급 챔버(130)에서 공급되는 상기 예혼합된 가스와 접촉되며, 상기 예혼합된 가스는 저온이기 때문에 상기 예혼합된 가스에 의해 냉각된 상기 방열핀(170)이 상기 버너(110)의 상기 버너 플랜지(111)에 고정된 상기 방열핀(170)의 일단을 통해 열교환이 이루어져 상기 버너(110)를 냉각시킬 수 있다.
상기 방열핀(170)의 구체적인 형상을 도 7을 참조하여 살펴보면, 상기 버너 플랜지(111)와 고정되며, 상기 버너(110)의 내부를 향한 방향으로 연장되는 제1 플레이트(171)와, 상기 제1 플레이트(171)의 선단으로부터 연장 형성되되, 상기 방열핀(170)이 상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130) 사이에 설치될 때, 상기 가스 공급 챔버(130)를 향한 방향으로 상향 경사지게 절곡되는 제2 플레이트(172)를 포함한다.
상기 예혼합된 가스와 접촉하는 상기 제2 플레이트(172)는 상기 예혼합된 가스와의 접촉 면적을 증가시키기 위해서 볼록부(172a)와 오목부(172b)가 교번되면서 복수 회 절곡 형성된다. 도 7을 참조하면, 상기 볼록부(172a)와 상기 오목부(172b)나사산과 같은 형상으로 뾰족하게 절곡 형성된다.
도 8은, 방열핀(170′)의 변형예가 도시된 것이다. 도 8을 참조하면, 상기 방열핀(170′)은 전술한 방열핀(170)과 마찬가지로 제1 플레이트(171′), 제2 플레이트(172′)를 포함하나, 상기 제2 플레이트(172′)에 형성되는 볼록부(172a′)와 오목부(172b′)의 형상이 다르게 형성된다. 도 7에 도시된 바와 같은 상기 방열핀(170)의 볼록부(172a)와 오목부(172b)는 전술하였듯이, 나사산과 같은 형태로 뾰족하게 형성되지만, 도 8에 도시된 바와 같은 상기 방열핀(170′)의 볼록부(172a′)와 오목부(172b′)는 곡면 형상으로 형성된다.
한편, 상기 제2 플레이트(172, 172′)는 도 7 및 도 8에 도시된 형상에 한정되지 않고, 상기 예혼합된 가스와의 접촉 면적을 증가시킬 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 방열핀(170, 170′)은 상기 예혼합된 가스와 접촉하면 쉽게 냉각될 수 있고, 상기 방열핀(170, 170′)이 고정된 상기 버너(110)와도 열교환이 이루어질 수 있어야 하기 때문에 열전달 효율이 좋은 금속 소재 또는 열전도성 플라스틱 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130) 사이에 상기 방열핀(170, 170′)을 설치하면, 전술하였던 바와 같이, 상기 방열핀(170, 170′)이 상기 가스 공급 챔버(130)에서 공급하는 상기 예혼합된 가스와 접촉하면서 냉각되고, 상기 방열핀(170)과 상기 버너(110)와의 열교환을 통해 상기 버너(110)를 냉각시킬 수 있다. 특히, 저부하의 열량일 경우, 상기 버너(110)가 상기 예혼합된 가스를 연소시킬 때 불꽃이 짧아져 상기 버너(110)의 표면을 과열시킬 수 있는데 상기 방열핀(170)이 이러한 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상기 버너(110) 표면이 과열되면, 상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130) 사이에 상기 예혼합된 가스의 누설을 방지하기 위해 설치되는 실링부재(150)의 소재의 선택의 폭이 좁아진다. 특히, 상기 버너(110)의 표면이 과열될 때, 내열성이 강화된 소재를 이용한 실링부재를 구비하여야 하며, 이는 실링부재의 선택 범위가 좁아질 뿐 아니라 고 기능성의 소재를 사용함에 따라 재료 혹은 원가 부담의 문제로 이어질 수 있다. 따라서 상기 방열핀(170)을 상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130) 사이에 구비하면, 열교환을 통해 상기 버너(110) 표면을 과열을 방지할 수 있기 때문에 상기 버너(110)와 상기 가스 공급 챔버(130) 사이에 설치되는 상기 실링부재(150)에 사용되는 소재의 선택 범위가 넓어질 수 있으며, 비용 절감의 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110: 버너 111: 버너 플랜지
130: 가스 공급 챔버 131: 챔버 플랜지
133: 홈
150: 실링부재 151: 몸체
153: 돌기 170: 방열핀

Claims (6)

  1. 예혼합된 가스를 연소시키며, 둘레 방향을 따라 버너 플랜지가 형성된 버너;
    상기 버너에 상기 예혼합된 가스를 공급하도록 상기 버너의 상부에서 안착 결합되며, 상기 버너 플랜지와 형합하여 상기 버너 플랜지와 면접촉되는 챔버 플랜지가 형성된 가스 공급 챔버; 및
    상기 가스 공급 챔버에서 상기 버너로 공급된 상기 예혼합된 가스가 상기 가스 공급 챔버와 상기 버너 사이로 누설되는 것을 방지하도록 상기 버너와 상기 가스 공급 챔버 사이에 설치되는 실링부재를 포함하는 가스 보일러.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 공급 챔버에는 상기 챔버 플랜지에 상기 실링부재가 설치되는 홈이 형성되는 가스 보일러.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 실링부재는,
    상기 홈에 삽입되는 몸체; 및
    상기 몸체로부터 일부는 상기 가스 공급 챔버를 향해 돌출되고, 또 다른 일부는 상기 버너를 향해 돌출되는 복수 개의 돌기를 포함하며,
    상기 복수 개의 돌기는,
    상기 몸체로부터 연장이 시작되되, 일부는 상기 가스 공급 챔버를 향해 상향 경사지게 돌출되며, 다른 일부는 상기 버너를 향해 하향 경사지게 돌출되며,
    상기 실링부재가 상기 홈에 설치되어 상기 버너와 상기 가스 공급 챔버가 결합 시, 상기 복수 개의 돌기가 상기 몸체 방향으로 뉘여 눌리는 가스 보일러.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 공급 챔버와 상기 버너 사이에 설치되되, 일단은 상기 버너 플랜지에 고정되고 타단은 상기 가스 공급 챔버를 향해 연장되어 상기 예혼합된 가스와 열교환하여 상기 버너를 냉각시키는 방열핀을 더 포함하는 가스 보일러.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 방열핀은,
    상기 버너 플랜지로부터 상기 버너의 내부를 향해 연장 형성되는 제1 플레이트; 및
    상기 제1 플레이트의 선단으로부터 연장되되, 상기 가스 공급 챔버를 향해 상향 경사지게 형성되는 제2 플레이트를 포함하는 가스 보일러.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 방열핀은 상기 예혼합된 가스와의 접촉 면적이 증가되도록 상기 제2 플레이트에 오목부와 돌출부가 교번되게 복수 회 절곡 형성되어 있는 가스 보일러.
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