KR20220064226A - 저녹스 버너 - Google Patents

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KR20220064226A
KR20220064226A KR1020200150503A KR20200150503A KR20220064226A KR 20220064226 A KR20220064226 A KR 20220064226A KR 1020200150503 A KR1020200150503 A KR 1020200150503A KR 20200150503 A KR20200150503 A KR 20200150503A KR 20220064226 A KR20220064226 A KR 20220064226A
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KR1020200150503A
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이진우
하도용
정용기
박장희
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엘지전자 주식회사
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

저녹스 버너가 개시된다. 개시된 저녹스 버너는 저녹스 버너는 예혼합 화염과 확산 화염을 동시에 발생시킴으로써 녹스의 발생을 저감한다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 저녹스 버너는, 튜브의 일단에서 화염을 발생시키되, 튜브의 중앙부에서 예혼합 화염을 발생시키고, 튜브의 가장자리부에서 확산 화염을 발생시킨다. 이에 따라, 저녹스 버너의 전체 화염의 온도를 효과적으로 조절할 수 있고, 결론적으로 녹스의 발생을 효과적으로 저감할 수 있다.

Description

저녹스 버너{Burner}
본 발명은 녹스(NOX)의 발생을 감소시키는 버너에 관한 것이다.
질소 산화물은 일반적으로 NO와 NO2　를 의미하며, 통상 녹스(NOX)로 호칭된다. NO는 무색 및 무취의 유독성 기체이다. NO2　는 가시광선의 흡수체로 보라색 내지 청색 같은 단파를 흡수하기 때문에 갈색을 띠며 부식성이 있고 강한 질식성 악취를 가지는 유독성 기체이다.
녹스는 화석 연료가 연소할 때 다량으로 발생된다. 녹스는, 연소용 공기 중의 질소가 고온에서 유리되어 연소용 공기 중의 질소 분자를 산화시켜 생성되는 Thermal NOX　와, 연료에 존재하는 질소 성분이 연소 과정에서 산화되어 생성되는 Fuel NOX와, 연소 시 연료에서 발생되는 탄화 수소기가 연소용 공기 중의 질소와 반응하여 생성되는 Prompt NOX 등으로 구별된다.
녹스의 가장 큰 피해는 광화학적 스모그 생성에 관여하는 것으로, 햇빛의 존재 하에 탄화수소와 반응하여 광화학적 산화물과 오존을 생성한다. 또한, 오존 이외에 PAN(Peroxyacetylnitrate) 등과 같은 스모그 공해 물질은 기침, 눈의 자극, 두통과 목에 심한 자극 등을 일으킨다.
이에 따라, 녹스를 저감시키기 위한 저감 기술들이 연구 및 개발되어 왔다.
한편, 종래의 대화력 흡수식 냉온수기는 칠러(chiller)로 호칭되며, 물을 일정 온도로 제어하고, 온도 제어된 물을 순환시켜 발열원을 냉각하거나 온도를 조절하는 장치를 의미한다. 특히, 물의 온도를 제어하기 위해 버너(burner)가 사용된다. 버너 역시 화석 연료를 연소하므로, 녹스를 저감시켜야 한다.
종래의 대화력 흡수식 냉온수기에 사용되는 버너는 난류 확산 화염 형태의 버너이다. 대기 환경 규제로 인해 410RT 이상의 버너를 사용하는 대화력 흡수식 냉온수기는 "40ppm@O2 4%"의 규제를 만족하여야 한다.
버너 중 저녹스　버너는 연료와 산소가 결합하는 연소기 형태를 녹스의 생성을 억제할 수 있도록 개량한 버너이다. 저녹스 버너와 관련된 선행문헌으로서, 대한민국 등록특허 제10-0784881호(발명 명칭: 저녹스 버너)가 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 저녹스 버너의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2는 대한민국 등록특허 제10-0784881호의 도 3 및 도 5를 발췌한 것이다. 도 1 및 도 2에 표현된 도면 부호들은 도 1 및 도 2의 구성 요소에만 한정한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 저녹스 버너는 다수의 연료 노즐(4a, 4b)을 통해 분출되는 연료와 급기 통로(7)를 통해 급기되는 공기가 상호 직교한다. 이에 따라 급기 통로(7)를 통해 고속으로 급기되는 공기와 다수의 연료 노즐(4a, 4b)을 통해 고속으로 분출되는 연료가 상호 직교되게 혼합됨으로써 공기와 연료를 급속도로 혼합한다. 이에 따라, 연소 가스의 재순환(recirculation)이 효과적으로 이루어지도록 하며, 결과적으로 녹스를 저감한다.
이 때, 종래의 저녹스 버너에서 발생되는 화염은 화염의 길이 및 면적이 상대적으로 큰 확산 화염이다. 하지만, 큰 화염 길이 및 면적으로 인해, 확산 화염의 온도를 조절하는 것은 쉽지 않다. 특히, 부하가 변화될 때, 부하에 적합한 온도를 가지는 확산 화염을 발생시키는 것은 많은 시간이 소요되는 단점이 있다
본 발명의 목적은 녹스의 발생량을 현저하게 저감할 수 있는 저녹스 버너를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 화염의 온도를 효과적으로 조절할 수 있는 저녹스 버너를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 화염을 빠르게 형성시킬 수 있고, 동일한 열량을 발생시키면서도 화염의 길이를 감소시킬 수 있는 저녹스 버너를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 서로 다른 종류의 화염을 구분하여 발생시켜 부하 변동에 빠르게 대응할 수 있는 저녹스 버너를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저녹스 버너는 예혼합 화염과 확산 화염을 동시에 발생시킴으로써 녹스의 발생을 저감하는 것을 기술적 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 저녹스 버너는, 튜브의 일단에서 화염을 발생시키되, 튜브의 중앙부에서 예혼합 화염을 발생시키고, 튜브의 가장자리부에서 확산 화염을 발생시킨다. 이에 따라, 저녹스 버너의 전체 화염의 온도를 효과적으로 조절할 수 있고, 결론적으로 녹스의 발생을 효과적으로 저감할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저녹스 버너는 화염 분할 기술을 적용함으로써 화염의 온도를 저감시켜 녹스의 발생량을 저감할 수 있다. 여기서, 화염 분할은 튜브의 중앙부에서의 내부 화염 및 튜브의 가장자리부에서의 외부 화염을 별도로 구분하여 발생하는 것과 대응된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 저녹스 버너는 예혼합 화염 및 확산 화염을 발생시키는데 필요한 연료를 하나의 연료 공급관으로 공급할 수 있다. 특히, 저녹스 버너는 연료 공급관으로 공급되는 연료 중 일부를 바이패스시켜 예혼합 화염을 발생시키고, 연료 공급관으로 공급되는 연료 중 나머지를 이용하여 확산 화염을 발생시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저녹스 버너는, 일단이 연소실에 노출되고 공기를 안내하는 튜브, 상기 튜브의 내부에 배치되고, 상기 안내된 공기 중 일부의 공기가 내부로 유입되는 가이드부, 상기 가이드부의 외부에 배치되고, 연료 포트가 일단에 형성된 외부 연료관, 상기 외부 연료관으로 연료를 공급하는 연료 챔버 및 상기 연료 챔버의 내부에 존재하는 연료 중 일부의 연료를 상기 가이드부로 공급하는 연료 전달부를 포함하되, 상기 일부의 연료와 상기 일부의 공기가 상기 가이드부의 내부에서 혼합되어 상기 가이드부의 일단에서 예혼합 화염인 내부 화염이 발생하고, 상기 연료 포트에서 분사된 연료와 상기 안내된 공기 중 나머지 공기에 기초하여 상기 연료 포트에서 확산 화염인 외부 화염이 발생된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 저녹스 버너는, 일단이 연소실에 노출되고 공기를 안내하는 튜브, 상기 튜브의 내부에 배치되고, 연료를 공급하며, 일단의 측면에 제1 포트가 형성되는 연료 공급관, 상기 연료 공급관의 내부에서 상기 연료 공급관을 관통하도록 배치되며, 상기 안내된 공기 중 일부의 공기가 내부로 유입되며, 일단에 제2 포트가 형성되는 공기 공급관 및 상기 연료 공급관의 내부에 존재하는 연료 중 일부의 연료를 상기 공기 공급관으로 공급하는 연료 전달부를 포함하되, 상기 일부의 연료와 상기 일부의 공기가 상기 공기 공급관의 내부에서 혼합되어 상기 제1 포트에서 예혼합 화염인 내부 화염이 발생하고, 상기 연료 포트에서 분사된 연료와 상기 안내된 공기 중 나머지 공기에 기초하여 상기 제2 포트에서 확산 화염인 외부 화염이 발생된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 저녹스 버너는, 일단이 연소실에 노출되고 공기를 안내하는 튜브, 상기 튜브의 내부에 배치되고, 상기 안내된 공기 중 일부의 공기가 내부로 공급되는 공기 공급관, 상기 튜브의 내부에 배치되고, 연료가 내부로 공급되고, 상기 안내된 공기 중 나머지 공기가 외부로 공급되는 연료 공급관 및 상기 연료 공급관의 내부에 존재하는 연료 중 일부의 연료를 상기 공기 공급관으로 공급하는 연료 전달부를 포함하되, 상기 일부의 연료와 상기 일부의 공기가 상기 공기 공급관의 내부에서 혼합되어 상기 공기 공급관의 일단에서 예혼합 화염인 제1 화염이 발생하고, 상기 연료 공급관에서 분사된 연료와 상기 나머지 공기에 기초하여 상기 연료 공급관의 일단에서 확산 화염인 제2 화염이 발생된다.
본 발명에 따르면, 예혼합 화염을 유발함으로써, 화염을 빠르게 형성시킬 수 있고, 동일한 열량을 발생시키면서도 화염의 길이를 감소시킬 수 있으며, 결론적으로 녹스의 발생량을 저감할 수 있다.
본 발명에 따르면, 예혼합 화염을 튜브의 중앙부에 유발함으로써, 예혼합 화염의 가스량의 제어를 빠르게 수행할 수 있고, 결론적으로 부하 변동에 빠르게 대응할 수 있다.
본 발명에 따르면, 예혼합 화염과 확산 화염을 동시에 발생시킴으로써, 화염의 온도를 낮출 수 있으며, 결론적으로 녹스의 발생량을 저감시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 예혼합 화염 및 확산 화염을 발생시키는데 필요한 연료를 하나의 연료 공급관으로 공급함으로써, 저녹스 버너의 내부 구조를 단순화할 수 있으며, 저녹스 버너의 생산 단가를 감소시킬 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1 및 도 2는 종래의 저녹스 버너의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 저녹스 버너의 사시도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너 헤드의 사시도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너 헤드의 분해 사시도를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부의 사시도를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너 헤드를 상부에서 바라면 단면도를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 버너 헤드의 사시도를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 버너 헤드의 분해 사시도를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 버너 헤드를 측면에서 바라면 단면도를 도시한 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하에서는 첨부되는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저녹스 버너를 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 저녹스 버너의 사시도를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 저녹스 버너는 버너 하우징(110) 및 버너 헤드(120)를 포함한다.
버너 하우징(110)은 저녹스 버너의 몸체를 구성한다. 버너 하우징(110)의 내부에 송풍기(미도시)가 배치되어 외부의 공기를 버너 헤드(120)로 공급할 수 있다. 또한, 버너 하우징(110)의 내부에는 연료를 공급하기 위한 구성 요소들이 배치될 수 있다.
버너 헤드(120)는 버너 하우징(110)와 결합되며, 화염을 발생한다. 버너 헤드(120)의 일단은 연소실(미도시)에 배치되어 연소실 내부로 화염을 발생한다.
버너 헤드(120)는 튜브 또는 블라스터 튜브(201)를 포함한다. 블라스터 튜브(201)는 일단이 연소실에 노출되고, 숭풍기에서 제공된 공기를 연소실로 안내한다. 블라스터 튜브(201) 내에는 화염을 발생하기 위한 구성 요소들이 배치되며, 블라스터 튜브(201)의 형상에 기초하여 화염의 최종 형상이 결정된다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너 헤드(120)의 사시도를 도시한 도면이다. 도 5은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너 헤드(120)의 분해 사시도를 도시한 도면이다. 설명의 편의를 위해, 도 4 및 도 5에서, 블라스터 튜브(201)는 도시하지 않았다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너 헤드(120)는 메인 연료관(210), 연료 챔버(220), 연료 전달부(230), 외부 연료관(240), 가이드부(250), 외부 디퓨저(260), 스월러(270), 이그나이터(291), 염검지봉(292)을 포함한다. 이 때, 도 4 내지 도 5에 도시된 상기 구성 요소들은 도 3에 도시된 블라스터 튜브(201)의 내부 공간에 배치된다.
메인 연료관(210)은 버너 헤드(120)로 연료를 공급한다. 메인 연료관(210)의 내부는 비어있고, 비어있는 내부 공간으로 연료가 유동할 수 있다. 연료는 기체 상태의 연료일 수 있다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 메인 연료관(210)은 L자 형상일 수 있다. 메인 연료관(210)의 적어도 일부는 블라스터 튜브(201) 내부에 배치될 수 있다. 메인 연료관(210)의 일단은 연료 챔버(220)의 타단과 연결될 수 있고, 메인 연료관(210)의 타단으로 연료가 공급될 수 있다.
연료 챔버(220)는 메인 연료관(210)에서 공급된 연료를 가이드부(250) 및 외부 연료관(240)으로 전달 내지 공급한다. 특히, 연료 전달부(230)를 통해 연료가 가이드부(250)로 공급된다. 연료 챔버(220)의 일단은 외부 연료관(240) 및 연료 전달부(230)와 서로 연결되고, 연료 챔버(220)의 타단은 메인 연료관(210)의 일단과 서로 결합된다. 일례로, 연료 챔버(220)의 일단에서 외부 연료관(240)이 분기될 수 있으며, 연료 챔버(220)의 타단은 메인 연료관(210)의 일단의 내부에 삽입될 수 있다.
연료 챔버(220)는 제1 연료 챔버(221), 제2 연료 챔버(222) 및 연결 부재(223)를 포함한다. 제1 연료 챔버(221) 및 제2 연료 챔버(222)는 서로 결합될 수 있고, 제2 연료 챔버(222) 및 연결 부재(223)는 서로 결합될 수 있다. 제1 연료 챔버(221)는 연료 챔버(220)의 타단과 대응되고, 제2 연료 챔버(222) 및 연결 부재(223)는 연료 챔버(220)의 일단과 대응될 수 있다.
제1 연료 챔버(221)는 제1 바디부(221a) 및 제1 연결부(221b)를 포함한다. 제1 연결부(221b)는 제1 바디부(221a)의 일단과 연결된다. 제1 바디부(221a)는 메인 연료관(210)의 일단의 내부에 삽입될 수 있다. 일례로, 메인 연료관(210)의 일단 및 제1 바디부(221a) 각각은 내부가 비어있는 원기둥 형상일 수 있다. 이 경우, 메인 연료관(210)의 일단과 대응되는 원기둥의 직경이 제1 바디부(221a)와 대응되는 원기둥의 직경보다 크며, 결론적으로 제1 바디부(221a)가 메인 연료관(210)의 내부로 삽입될 수 있다. 제1 연결부(221b)는 링 형상일 수 있으며, 아래에서 설명하는 제2 연결부(222b)와 결합된다.
제2 연료 챔버(222)는 제2 바디부(222a) 및 제2 연결부(222b)를 포함한다. 제2 연결부(222b)는 제2 바디부(222a)의 타단과 결합된다. 제2 연결부(222b)는 제1 연결부(221b)와 연결된다. 따라서, 연료가 제1 연료 챔버(221)에서 제2 연료 챔버(222)로 전달 내지 공급된다.
제2 연결부(222b)는 제1 연결부(221b)와 유사하게 링 형상일 수 있다. 제2 바디부(222a)는 제2 연결부(222b)와 결합되며, 외부 연료관(240)이 제2 바디부(222a)의 측면에서 분기될 수 있다.
연결 부재(223)는 블라스터 튜브(201)의 중심부에 배치될 수 있으며, 제2 연료 챔버(222)과 가이드부(250)를 연결한다. 연결 부재(223)의 일단은 가이드부(250)와 연결되고, 연결 부재(223)의 타단은 제2 연료 챔버(222)의 일단, 즉 제2 바디부(222a)와 서로 연결된다. 연결 부재(223)는 내부가 막혀있는 원기둥 형상일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 연결 부재(223)의 측면에는 가이드부(250), 이그나이터(291) 및 염검지봉(292)을 설치하기 위한 결합부를 포함할 수 있다.
연료 챔버(220)의 내부에 존재하는 연료는 외부 연료관(240) 및 가이드부(250)로 전달 내지 공급될 수 있다. 외부 연료관(240)은 블라스터 튜브(201)의 가장자리부에 배치될 수 있고, 가이드부(250)는 블라스터 튜브(201)의 중심부에 배치될 수 있다.
외부 연료관(240)은 복수 개일 수 있다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 4개의 외부 연료관(240)이 블라스터 튜브(201)의 가장자리부에 방사상으로 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 4개 이상의 외부 연료관(240) 또는 2~3개의 외부 연료관(240)이 블라스터 튜브(201) 내에 배치될 수 있다.
복수 개의 외부 연료관(240) 각각은 확산 화염인 외부 화염(즉, 제2 화염)을 발생시키기 위한 복수 개의 외부 연료 포트(241)를 포함한다. 복수 개의 외부 연료 포트(241) 각각에서 연료가 분사된다. 복수 개의 외부 연료관(240) 각각에 대해, 외부 연료 포트(241)는 외부 연료관(240)의 일단의 측면에 형성될 수 있으며, 외부 연료 포트(241)의 연료 분사 방향은 외부 연료관(240)의 축과 수직한 방향일 수 있다. 일례로, 2개의 외부 연료 포트(241)가 대향하여 복수 개의 외부 연료관(240) 각각의 일단의 측면에 형성될 수 있으며, 외부 연료관(240)의 개수가 4개인 경우 8개의 외부 연료 포트(241)가 존재할 수 있다.
외부 연료 포트(241)에서 분사된 연료는 블라스터 튜브(201)의 내부로 안내된 공기와 혼합되고, 공기 및 연료의 혼합 가스가 점화되어 외부 연료 포트(241)에서 확산 화염인 외부 화염(즉, 제2 화염)이 발생될 수 있다.
가이드부(250)는 블라스터 튜브(210)의 내부의 중심부에 배치된다. 일례로, 가이드부(250)는 방사상으로 배치된 외부 연료관(240)의 내부에 배치될 수 있다. 즉, 외부 연료관(240)는 가이드부(260)의 외부에 배치될 수 있다.
가이드부(250)는 연료 챔버(220)와 서로 연결될 수 있다. 즉, 연료 챔버(220)의 연결 부재(223)의 일단과 가이드부(250)의 타단의 중심부는 서로 연결될 수 있다.
블라스터 튜브(201)를 통해 안내된 공기 중 일부의 공기는 가이드부(250)의 내부로 유입된다. 그리고, 연료 챔버(220)의 내부에 존재하는 연료 중 일부의 연료가 가이드부(250)의 내부로 공급된다. 이 때, 일부의 연료의 공급은 연료 전달부(230)를 통해 수행될 수 있다. 한편, 블라스터 튜브(201)를 통해 안내된 공기 중 나머지 공기는 외부 연료관(240)으로 유입되고, 연료 챔버(220)의 내부에 존재하는 연료 중 나머지 연료는 외부 연료관(240)으로 공급된다.
가이드부(250)의 내부에 유입된 공기 및 연료는 점화 전에 미리 혼합된다. 미리 혼합된 공기 및 연료의 혼합 가스가 점화되어 가이드부(250)의 일단의 내부에서 예혼합 화염인 내부 화염(즉, 제1 화염)이 발생된다. 즉, 가이드부(250)는 내부 화염을 발생시키고, 내부 화염이 발생하는 공간과 외부 화염이 발생하는 공간을 구분짓는 기능을 수행한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부(250)의 사시도를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 일례로 가이드부(250)는 내부가 비어있는 원기둥 형상일 수 있다.
가이드부(250)의 타단으로 공기가 유입된다. 가이드부(250)의 일단은 뚫려있고, 가이드부(250)의 타단에는 내부 디퓨저(251)(즉, 제2 디퓨저)가 배치된다. 내부 디퓨저(251)는 가이드부(250)의 내부로 공기를 확산시킨다.
한편, 도 6에 도시되지 않았지만, 가이드부(250)의 측면에는 연료 전달부(230)와의 연결을 위한 연결 홀(미도시)이 더 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가이드부(250)의 일단의 크기는 가이드부(250)의 타단의 크기보다 클 수 있다. 이 때, 가이드부(250)의 일단과 가이드부(250)의 타단을 연결하는 단차부(252)가 가이드부(250)에 형성될 수 있다. 단차부(252)는 스월러(270)를 가이드부(250)의 내부에서 지지하는 기능을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부 디퓨저(251)는 가이드부(250)와 일체로 형성될 수도 있고, 가이드부(250)와 별개로 형성되어 가이드부(250)의 타단에 설치될 수 있다. 내부 디퓨저(251)는 중심부가 막혀있고, 가장자리부에 복수 개의 제2 공기 홀(251a)이 형성된다. 일례로써, 복수 개의 제2 공기 홀(251a)은 가장자리부에서 방사상으로 형성될 수 있다.
내부 디퓨저(251)의 중심부와 연결 부재(223)는 서로 연결될 수 있다. 복수 개의 제2 공기 홀(251a)은 공기를 통과시켜 가이드부(250)의 내부로 전달한다. 즉, 복수 개의 제2 공기 홀(251a)은 가이드부(250)의 내부로 공기를 확산한다. 복수 개의 제2 공기 홀(251a) 각각은 동일한 크기(직경)을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가이드부(250)는 교체 가능할 수 있으며, 교체 후의 가이드부(250)의 제2 공기 홀(251a)의 크기는 교제 전의 가이드부(250)의 제2 공기 홀(251a)의 크기와 서로 다를 수 있다. 가이드부(250)를 교체함으로써 가이드부(250)의 내부로 공급되는 공기의 양이 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 공기 홀(251a)의 크기에 기초하여 내부 화염이 기 설정된 농도 이상인 과농으로 연소될 수 있다. 즉, 제2 공기 홀(251a)의 크기가 기 설정된 크기 이하인 경우, 제2 공기 홀(251a)로 통과하는 공기의 양이 감소하며, 이에 따라 내부 화염이 과농으로 연소될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수 개의 제2 공기 홀(251a)의 크기의 총합은 가이드부(250)의 타단의 크기의 25% 이하일 수 있고, 이 경우 내부 화염이 과농으로 연소될 수 있다.
외부 디퓨저(260)(즉, 제1 디퓨저)는 블라스터 튜브(201)의 내부에 배치되고, 가이드부(250)의 일단 및 외부 연료관(240)의 일단을 안착시키고, 블라스터 튜브(201)의 내부로 안내된 공기 중 나머지 공기를 가이드부(240)의 외부에서 확산한다. 확산된 나머지 공기는 외부 연료관(240)에 형성된 외부 연료 포트(241)로 전달 내지 공급된다.
외부 디퓨저(260)는 전체적으로 링 형상일 수 있다. 외부 디퓨저(260)의 중심부는 뚫려있고, 외부 디퓨저(260)의 중심부에 가이드부(250)의 일단이 안착 내지 삽입될 수 있다. 외부 디퓨저(260)의 가장자리부에는 외부 연료관(240)를 안착시키는 복수 개의 안착 홀(261) 및 공기를 통과시키는 복수 개의 제1 공기 홀(262)이 형성될 수 있다.
보다 상세하게, 도 5을 참조하면, 복수 개의 안착 홀(261) 각각의 내부로 복수 개의 외부 연료관(240)이 안착될 수 있다. 따라서, 외부 연료 포트(241)가 형성된 외부 연료관(240)의 일단은 외부 디퓨저(260)의 외부로 돌출되어 배치될 수 있고, 외부 연료 포트(241)가 외부 디퓨저(260)의 외부에 배치될 수 있다. 여기서, 외부 디퓨저(260)의 외부는, 외부 디퓨저(260)를 기준으로, 연료 챔버(220)가 배치되는 방향과 대향하는 방향이다.
복수 개의 제1 공기 홀(262)은 블라스터 튜브(201)에서 안내된 공기를 통과시킨다. 즉, 복수 개의 제1 공기 홀(262)은 공기를 확산하여 복수 개의 외부 연료관(240)으로 제공한다. 복수 개의 제1 공기 홀(262)은 외부 디퓨저(260)의 가장자리부에서 방사상으로 형성될 수 있다. 이 때, 복수 개의 제1 공기 홀(262)은 복수 개의 안착 홀(261) 사이에서 형성될 수 있다.
복수 개의 외부 연료관(240) 각각의 외부 연료 포트(241)에서 분사된 연료와 복수 개의 제1 공기 홀(262)로 통과한 공기가 만나서 혼합되고, 공기 및 연료의 혼합 가스가 점화되어 확산 화염인 외부 화염이 발생한다. 즉, 외부 화염은 외부 연료 포트(241)에서 분사된 연료 및 제1 공기 홀(262)로 통과한 공기에 의해 가이드부(250)의 일단의 외부에서 발생한다.
이 때, 외부 연료 포트(241)는 외부 연료관(240)의 측면에 배치되고, 제1 공기 홀(262)은 외부 연료관(240)의 축 방향으로 형성된다. 따라서, 외부 연료 포트(241)에서 분사된 연료와 제1 공기 홀(262)로 통과한 공기는 수직으로 교차하여 빠르게 공기 및 연료의 혼합 가스가 생성된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 공기 홀(262)의 크기에 기초하여 외부 화염이 기 설정된 농도 이하의 희박으로 연소될 수 있다. 즉, 제1 공기 홀(262)의 크기가 기 설정된 크기 이상인 경우, 제1 공기 홀(262)로 통과하는 공기의 양이 증가하여 외부 화염이 희박으로 연소될 수 있다.
연료 전달부(230)는 연료 챔버(220)의 내부에 존재하는 연료 중 일부의 연료를 가이드부(250)로 공급한다. 연료 전달부(230)의 일단은 연료 챔버(220)의 측면과 연결되고, 연료 전달부(230)의 타단은 가이드부(250)의 타단의 측면과 연결된다. 이 때, 상기 일부의 연료는 연료 전달부(230)의 일단에서 연료 전달부(230)의 타단으로 전달된다.
일부의 연료를 전달하기 위해, 연료 전달부(230)는 제1 연료 호스(231), 제2 연료 호스(232) 및 연료 펌프(233)를 포함한다. 제1 연료 호스(231)의 일단은 연료 챔버(220)와 연결되고, 제1 연료 호스(231)의 타단은 연료 펌프(233)와 연결된다. 제2 연료 호스(232)의 일단은 가이드부(250)와 연결되고, 제2 연료 호스(232)의 타단은 연료 펌프(233)와 연결된다. 일례로, 제1 연료 호스(231)의 일단은 제2 연료 챔버(222)와 연결될 수 있고, 제2 연료 호스(222)의 일단은 가이드부(250)의 타단의 측면과 연결될 수 있다.
연료 펌프(233)가 구동되는 경우, 연료 챔버(220)의 내부에 존재하는 연료 중 일부의 연료가 제1 연료 호스(231)로 추출되어 제2 연료 호스(232)로 전달된다. 제2 연료 호스(232)의 일단은 가이드부(250)와 서로 연결되어 있으므로, 상기 일부의 연료가 가이드부(250)의 내부로 공급된다.
이 때, 가이드부(250)이 축 방향으로 상기 일부의 공기가 유입되고, 제2 연료 호스(232)의 일단은 가이드부(250)의 측면과 연결되므로, 상기 일부의 공기와 상기 일부의 연료는 가이드부(250)의 내부에서 수직으로 교차할 수 있다. 따라서, 상기 일부의 공기와 상기 일부의 연료는 빠르게 혼합될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 일부의 공기와 상기 일부의 연료는 점화 전에 가이드부(250)의 내부에서 미리 혼합될 수 있다. 따라서, 미리 혼합된 공기 및 연료의 혼합 가스가 점화되어 예혼합 화염인 내부 화염이 발생할 수 있다.
스월러(270)는 공기와 연료가 더욱 신속하고 균일하게 혼합되도록 하여 공기 및 연료의 혼합 가스의 연소 반응을 촉진시키는 기능을 수행한다. 스월러(270)는 가이드부(250)의 일단의 내부에 설치되며, 내부 화염의 형상을 결정할 수 있다.
이 때, 상기에서 언급한 바와 같이, 가이드부(250)의 일단의 내부에 삽입된 스월러(270)는 단차부(252)와 접촉하여 지지된다. 따라서, 스월러(270)가 가이드부(250)의 내부에서 안전하게 장착될 수 있다.
스월러(270)의 중심부는 막혀있고, 스월러(270)의 가장자리부에는 공기를 회전시키기 위한 복수 개의 날개부(271)가 형성된다. 날개부(271)의 형상에 따라 스월러(270)로 유입된 공기에 각운동량이 발생하고, 이에 따라 공기 및 연료의 혼합 가스는 가이드부(250)의 축을 기준으로 가이드부(250)의 일단에서 회전된다. 따라서, 공기 및 연료의 혼합 가스가 더욱 신속하고 균일하게 혼합될 수 있다. 그리고, 내부 화염은 공기 및 연료의 혼합 가스가 점화되어 가이드부(250)의 일단의 내부에서 발생할 수 있다.
이그나이터(igniter)(291)는 공기 및 연료의 혼합 가스를 점화시키는 기능을 수행한다. 이그나이터(291)는 제1 홀더(293)와 결합되며, 이그나이터(291)와 결합된 제1 홀더(293)는 연결 부재(223)에 형성된 결합부에 결합될 수 있다.
염검지봉(292)은 내부 화염의 세기에 따라 자체 저항값이 변하여 전류량을 변화한다. 변화된 전류에 따라 내부 화염의 상태를 파악하여 저녹스 버너를 제어할 수 있다. 염검지봉(292)는 제2 홀더(294)와 결합되며, 염검지봉(292)와 결합된 제2 홀더(294)는 연결 부재(223)에 형성된 결합부에 결합될 수 있다.
이하, 내부 화염 및 외부 화염이 발생하는 개념을 보다 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너 헤드(120)를 상부에서 바라면 단면도를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 메인 연료관(210)의 내부로 공급된 연료는 연료 챔버(220)로 유입되고, 연료 챔버(220)의 측면에는, 복수 개의 외부 연료관(240)이 분기되고, 연료 전달부(230)가 연결된다. 연료 전달부(230)는 가이드부(250)와도 연결된다. 따라서, 연료 챔버(220)의 내부에 존재하는 연료 중 일부의 연료는 연료 전달부(230)를 통해 가이드부(250)의 내부로 공급되고, 연료 챔버(220)의 내부에 존재하는 연료 중 나머지 연료는 복수 개의 외부 연료관(240)으로 공급된다. 공급된 나머지 연료는 복수 개의 외부 연료관(240) 각각의 일단에 형성된 외부 연료 포트(241)로 분사된다.
또한, 도 7을 참조하면, 블라스터 튜브(201)의 내부로 안내된 공기는 가이드부(250) 및 외부 디퓨저(260)로 유입된다. 안내된 공기 중 일부의 공기는 가이드부(250)의 타단으로 유입된다. 즉, 일부의 공기는 내부 디퓨저(251)에 형성된 제2 공기 홀(251a)를 통과하여 가이드부(250)의 내부로 확산된다. 안내된 공기 중 나머지 공기는 외부 디퓨저(260)에 형성된 제1 공기 홀(262)를 통과하여 가이드부(250)의 외부로 확산된다.
외부 연료 포트(241)에서 분사된 연료는 외부 디퓨저(260)에 형성된 제1 공기 홀(262)로 통과된 공기와 만난다. 가이드부(250)에 형성된 제2 공기 홀(251a)로 통과된 공기는 연료 전달부(230)를 통해 공급된 공기와 가이드부(250)의 내부에서 미리 혼합된다. 이그나이터(291)는 제1 공기 홀(262)로 유입된 공기에 기초하여 외부 연료 포트(241)에서 분사된 연료를 점화시키고, 이에 따라 확산 화염인 외부 화염이 발생한다. 발생된 외부 화염에 기초하여 미리 혼합된 공기 및 연료의 혼합 가스가 점화됨으로써 가이드부(250)의 일단에서 예혼합 화염인 내부 화염이 발생한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 저녹스 버너는 다음과 같은 특징을 가진다.
먼저, 종래의 저녹스 버너는, 폭발의 가능성을 방지하기 위해 일반적으로 확산 화염을 발생시킨다. 이 때, 여러 요인에 의해 저녹스 버너의 부하가 변화하고, 이에 따라 저녹스 버너의 최적 운전점 역시 변화하는데, 확산 화염은 온도를 쉽게 제어하지 못하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 저녹스 버너는 화염이 발생되는 공간의 인근에서 공기와 연료가 미리 혼합되므로, 폭발의 가능성이 감소하고, 화염의 온도를 빠르고 용이하게 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 저녹스 버너는 내부에 예혼합 화염을 발생시킴으로써, 화염을 빠르게 형성시킬 수 있고, 화염의 온도를 용이하게 조절할 수 있으며, 예혼합 화염의 가스량의 제어를 빠르게 수행할 수 있으며, 결론적으로 부하 변동에 빠르게 대응할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 저녹스 버너는 동일한 열량을 발생시키면서도 화염의 길이를 감소시킬 수 있으며, 결론적으로 녹스의 발생량을 저감할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 저녹스 버너는 예혼합 화염(즉, 내부 화염)과 확산 화염(즉, 외부 화염)을 동시에 발생시킴으로써, 화염의 온도를 낮출 수 있으며, 결론적으로 녹스의 발생량을 저감시킬 수 있다. 특히, 예혼합 화염 및 확산 화염을 발생시키는데 필요한 연료를 하나의 연료 공급관(즉, 메인 연료관(210) 및 연료 챔버(220))으로 공급함으로써, 저녹스 버너의 내부 구조를 단순화할 수 있으며, 저녹스 버너의 생산 단가를 감소시킬 수 있다.
계속하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 저녹스 버너는 가이드부(250)를 사용하여 서로 다른 공간에서 내부 화염 및 외부 화염을 발생시킨다. 따라서, 화염이 한 곳에서 집중적으로 발생하지 않고 분할되어 발생됨으로써 화염의 온도가 낮아지며, 낮아진 화염의 온도에 따라 녹스의 발생량이 저감된다.
또한, 외부 연료 포트(241)에서의 연료 분사 방향과 공기의 진행 방향은 서로 수직하며, 스월러(270)를 통해 공기 및 연료의 혼합 가스가 가이드부(250)의 축을 기준으로 회전한다. 따라서, 빠르게 연료와 공기가 혼합되는 혼합 촉진이 발생하며, 이에 따라 미연소 가스의 발생이 감소하며, 화염의 온도가 낮아져서 녹스의 발생량을 저감시킬 수 있다.
그리고, 내부 화염은 가이드부(250)의 내부에 설치된 내부 디퓨저(251)의 제2 공기 홀(251a)에서 공급되는 공기에 기초하여 발생하고, 외부 화염은 가이드부(250)에 외부에 설치된 외부 디퓨저(260)의 제1 공기 홀(262)에서 공급되는 공기에 기초하여 발생한다. 이 때, 제2 공기 홀(251a) 및 제1 공기 홀(262)의 크기와, 가이드부(250)의 배치를 이용하여 내부 화염은 과농하게 연소되고 외부 화염은 희박하게 연소하도록 제어될 수 있다. 따라서, 연소 반응 지연 효과가 발생할 수 있고, 이에 따라 연료를 대부분 연소시킬 수 있으며, 화염의 온도가 낮아지며, 결론적으로 녹스의 발생량을 저감시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 저녹스 버너에 포함된 버너 헤드(820)의 사시도를 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 버너 헤드(120)의 분해 사시도를 도시한 도면이다.
버너 헤드(820)는 도 3에서 설명한 내용과 유사하게 버너 하우징(110)와 결합될 수 있으며, 블라스터 튜브(201)를 포함한다. 이 때, 설명의 편의를 위해, 도 8 및 도 9에서, 블라스터 튜브(201)는 도시하지 않았다.
도 8 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 버너 헤드(820)는 연료 공급관(910), 제1 포트(920), 공기 공급관(930), 제2 포트(940), 디퓨저(950), 연료 전달부(960)를 포함한다. 이 때, 도 8 및 도 9에 도시된 상기 구성 요소들은 블라스터 튜브(201)의 내부 공간에 배치된다. 한편, 설명의 편의를 위해 이그나이터 및 염검지봉은 도 8 및 도 9에서 생략하였다.
연료 공급관(910)은 버너 헤드(820)로 연료를 공급한다. 연료 공급관(910)의 내부는 비어있고, 비어있는 내부 공간으로 연료가 유동할 수 있다. 연료는 기체 상태의 연료일 수 있다.
연료 공급관(910)의 일단에는 제1 관통 홀(911)이 형성될 수 있다. 제1 관통 홀(911)로 공기 공급관(930)의 일단이 관통되어 배치될 수 있다. 연료 공급관(910)의 타단으로 연료가 공급된다.
연료 공급관(910)의 일단과 타단 사이에는 제2 관통 홀(912)이 형성될 수 있다. 제2 관통 홀(912)의 내부로 공기 공급관(930)의 타단이 관통되어 배치될 수 있다.
연료 공급관(910)의 일단의 측면에는 복수 개의 제1 포트(920)가 형성된다. 제1 포트(920)는 연료 공급관(910)의 축 방향과 수직한 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 연료 공급관(910)으로 공급된 연료는 제1 포트(920)에서 분사된다.
공기 공급관(930)은 블라스터 튜브(201)로 안내된 공기 중 일부의 공기를 공급한다. 공기 공급관(930)의 적어도 일부는 공기 공급관(930)의 내부에 배치될 수 있다. 공기 공급관(930)의 일단은 연료 공급관(910)의 일단에 형성된 제1 관통 홀(911)을 관통하여 배치될 수 있다. 공기 공급관(930)의 타단은 연료 공급관(910)의 일단과 타단 사이에는 제2 관통 홀(912)을 관통하여 배치될 수 있다.
공기 공급관(930)의 일단에는 제2 포트(940)가 형성될 수 있다. 제2 포트(940)는 공기 공급관(940)의 축 방향과 동일한 방향으로 형성될 수 있다. 공기 공급관(930)의 타단으로는 상기 일부의 공기가 유입된다. 제2 포트(940)는 아래에서 설명하는 공기 및 연료의 혼합 가스가 분사된다.
디퓨저(950)는 블라스터 튜브(201)로 안내된 공기 중 나머지 공기를 연료 공급관(910)의 외부에서 확산한다. 디퓨저(950)는 연료 공급관(910)의 일단의 외부에 배치된다. 특히, 디퓨저(950)는 제1 포트(920)와 인접하게 배치되며, 제1 포트(920)로 상기 나머지 공기를 공급한다.
디퓨저(950)는 전체적으로 링 형상일 수 있다. 디퓨저(950)의 중심부는 뚫려있고, 디퓨저(260)의 중심부에 연료 공급관(910)이 안착될 수 있다. 디퓨저(950)의 가장자리부에는 공기를 통과시키는 복수 개의 공기 홀(951)이 형성될 수 있다. 복수 개의 공기 홀(951)은 디퓨저(950)의 가장자리부에서 방사상으로 형성될 수 있다.
제1 포트(920)에서 분사된 연료는 블라스터 튜브(201)의 내부로 안내된 공기와 혼합되고, 공기 및 연료의 혼합 가스가 점화되어 제1 포트(920)에서 확산 화염인 외부 화염(즉, 제2 화염)이 발생될 수 있다.
연료 전달부(960)는 연료 공급관(910)의 내부에 존재하는 연료 중 일부의 연료를 공기 공급관(930)으로 공급한다. 연료 전달부(960)의 일단은 연료 공급관(910)의 측면과 연결되고, 연료 전달부(960)의 타단은 공기 공급관(930)의 타단의 측면과 연결된다. 이 때, 상기 일부의 연료는 연료 전달부(960)의 일단에서 연료 전달부(960)의 타단으로 전달된다.
일부의 연료를 전달하기 위해, 연료 전달부(960)는 제1 연료 호스(961), 제2 연료 호스(962) 및 연료 펌프(963)를 포함한다. 제1 연료 호스(961)의 일단은 연료 공급관(910)과 연결되고, 제1 연료 호스(961)의 타단은 연료 펌프(963)와 연결된다. 제2 연료 호스(962)의 일단은 공기 공급관(930)과 연결되고, 제2 연료 호스(962)의 타단은 연료 펌프(963)와 연결된다.
연료 펌프(963)가 구동되는 경우, 연료 공급관(910)의 내부에 존재하는 연료 중 일부의 연료가 제1 연료 호스(961)로 추출되어 제2 연료 호스(962)로 전달된다. 제2 연료 호스(962)의 일단은 공기 공급부(930)와 서로 연결되어 있으므로, 상기 일부의 연료가 공기 공급부(930)의 내부로 공급된다.
공기 공급부(930)의 내부에 유입된 공기 및 연료는 점화 전에 미리 혼합된다. 미리 혼합된 공기 및 연료의 혼합 가스가 점화되어 공기 공급부(930)의 제2 포트(940)에서 예혼합 화염인 내부 화염(즉, 제1 화염)이 발생된다.
이 때, 공기 공급부(930)의 축 방향으로 상기 일부의 공기가 유입되고, 제2 연료 호스(962)의 일단은 공기 공급부(930)의 측면과 연결되므로, 상기 일부의 공기와 상기 일부의 연료는 공기 공급부(930)의 내부에서 수직으로 교차할 수 있다. 따라서, 상기 일부의 공기와 상기 일부의 연료는 빠르게 혼합될 수 있다.
이하, 내부 화염 및 외부 화염이 발생하는 개념을 보다 상세하게 설명한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 버너 헤드(820)를 측면에서 바라면 단면도를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 연료 공급관(910)으로 공급된 연료는 제1 포트(920)로 전달됨과 함께 연료 전달부(960)를 통해 공기 공급관(930)으로도 전달된다. 즉, 연료 공급관(910)의 내부에 존재하는 연료 중 일부의 연료는 연료 전달부(960)를 통해 공기 공급관(930)의 내부로 공급되고, 연료 공급관(910)의 내부에 존재하는 연료 중 나머지 연료는 제1 포트(920)으로 공급된다. 공급된 나머지 연료는 제1 포트(920) 각각에서 분사된다.
또한, 도 10을 참조하면, 블라스터 튜브(201)의 내부로 안내된 공기는 공기 공급관(930)의 내부 및 연료 공급관(910)의 내부로 공급된다. 안내된 공기 중 일부의 공기는 공기 공급관(930)의 타단으로 유입된다. 안내된 공기 중 나머지 공기는 디퓨저(950)에 형성된 공기 홀(951)를 통과하여 제1 포트(920)로 제공된다.
공기 공급관(930)으로 유입된 상기 일부의 공기와 연료 전달부(960)에서 공급된 상기 일부의 연료는 공기 공급관(930)의 내부에서 미리 혼합된다. 그리고, 제1 포트(920)에서 분사된 연료는 공기 홀(951)로 통과된 상기 나머지 공기와 만난다.
이그나이터는 공기 홀(951)로 유입된 공기에 기초하여 제1 포트(920)에서 분사된 연료를 점화시키고, 이에 따라 확산 화염인 외부 화염(즉, 제2 화염)이 발생한다. 발생된 외부 화염에 기초하여 제2 포트(940)에서 출력된 공기 및 연료의 혼합 가스가 점화됨으로써 제2 포트(940)에서 예혼합 화염인 내부 화염(즉, 제1 화염)이 발생한다.
요컨대, 본 발명의 제2 실시예에 따른 저녹스 버너는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 저녹스 버너와 유사하게, 폭발의 가능성이 감소하고, 화염의 온도를 빠르고 용이하게 제어할 수 있고, 화염의 온도를 용이하게 조절할 수 있고, 예혼합 화염의 가스량의 제어를 빠르게 수행할 수 있고, 부하 변동에 빠르게 대응할 수 있고, 동일한 열량을 발생시키면서도 화염의 길이를 감소시킬 수 있고, 화염의 온도를 낮출 수 있으며, 결론적으로 녹스의 발생량을 저감시킬 수 있다. 특히, 예혼합 화염 및 확산 화염을 발생시키는데 필요한 연료를 하나의 연료 공급관(910)으로 공급함으로써, 저녹스 버너의 내부 구조를 단순화할 수 있으며, 저녹스 버너의 생산 단가를 감소시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 저녹스 버너 110: 버너 하우징
120: 버너 헤드 201: 블라스터 튜브
210: 메인 연료관 211: 관통 홀
220: 연료 챔버 221: 제1 연료 챔버
221a: 제1 바디부 221b: 제1 연결부
221c: 연결 홀 222: 제2 연료 챔버
222a: 제2 바디부 222b: 제2 연결부
230: 내부 연료관 231: 내부 연료 포트
240: 외부 연료관 241: 외부 연료 포트
250: 가이드부 251: 내부 디퓨저
252: 단차부 251a: 제2 공기 홀
260: 외부 디퓨저 261: 안착 홀
262: 제1 공기 홀 270: 스월러
271: 날개부 280: 위치 이동부
291: 이그나이터 292: 염검지봉
293: 제1 홀더 294: 제2 홀더
810: 제1 내부 재순환 820: 제2 내부 재순환
830: 연소실

Claims (17)

  1. 일단이 연소실에 노출되고, 공기를 안내하는 튜브;
    상기 튜브의 내부에 배치되고, 상기 안내된 공기 중 일부의 공기가 내부로 유입되는 가이드부;
    상기 가이드부의 외부에 배치되고, 연료 포트가 일단에 형성된 외부 연료관;
    상기 외부 연료관으로 연료를 공급하는 연료 챔버; 및
    상기 연료 챔버의 내부에 존재하는 연료 중 일부의 연료를 상기 가이드부로 공급하는 연료 전달부;를 포함하되,
    상기 일부의 연료와 상기 일부의 공기가 상기 가이드부의 내부에서 혼합되어 상기 가이드부의 일단에서 예혼합 화염인 내부 화염이 발생하고, 상기 연료 포트에서 분사된 연료와 상기 안내된 공기 중 나머지 공기에 기초하여 상기 연료 포트에서 확산 화염인 외부 화염이 발생되는, 저녹스 버너.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부의 일단 및 상기 외부 연료관의 일단을 안착시키고, 상기 연료 포트로 상기 나머지 공기를 통과시키는 제1 디퓨저;를 더 포함하되,
    상기 제1 디퓨저를 통과한 공기가 상기 외부 연료관의 연료 포트로 제공되는, 저녹스 버너.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 디퓨저의 중심부는 뚫려있고, 상기 제1 디퓨저의 중심부에 상기 가이드부의 일단이 안착되고,
    상기 제1 디퓨저의 가장자리부에는 상기 외부 연료관을 안착시키는 안착 홀 및 상기 공기를 통과시키는 제1 공기 홀이 형성되는, 저녹스 버너.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연료 포트는 상기 연료관의 일단의 측면에 형성되고,
    상기 연료 포트가 형성된 외부 연료관의 일단은 상기 제1 디퓨저에서 돌출되어 배치되고,
    상기 연료 포트에서 분사된 연료와 상기 제1 공기 홀로 통과한 공기는 수직으로 교차하고,
    상기 외부 화염은 상기 연료 포트에서 분사된 연료 및 상기 제1 공기 홀로 통과한 공기에 의해 상기 가이드부의 일단의 외부에서 발생하는, 저녹스 버너.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외부 연료관은 복수 개이고, 상기 복수 개의 외부 연료관은 상기 튜브의 내부에서 방사상으로 배치되고, 상기 복수 개의 외부 연료관 각각의 일단의 측면에는 적어도 하나의 외부 연료 포트가 형성되고,
    상기 안착 홀은 복수 개이고, 상기 복수 개의 안착 홀 각각의 내부로 상기 복수 개의 외부 연료관이 안착되고,
    상기 복수 개의 제1 공기 홀은 상기 제1 디퓨저의 가장자리부에서 방사상으로 형성되는, 저녹스 버너.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연료 전달부의 일단은 상기 연료 챔버의 측면과 연결되고, 상기 연료 전달부의 타단은 상기 가이드부의 타단의 측면과 연결되고,
    상기 일부의 연료는 상기 연료 전달부의 일단에서 상기 연료 전달부의 타단으로 전달되는, 저녹스 버너.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연료 전달부는, 제1 연료 호스, 제2 연료 호스 및 연료 펌프를 포함하되,
    상기 제1 연료 호스의 일단은 상기 연료 챔버와 연결되고, 상기 제1 연료 호스의 타단은 상기 연료 펌프와 연결되고,
    상기 제2 연료 호스의 일단은 상기 가이드부와 연결되고, 상기 제2 연료 호스의 타단은 상기 연료 펌프와 연결되고,
    상기 연료 펌프의 구동에 의해, 상기 제1 연료 호스로 상기 일부의 연료가 추출되어 상기 제2 연료 호스를 통해 상기 가이드부의 내부로 공급되는, 저녹스 버너.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 연료 호스의 일단은 상기 가이드부의 타단의 측면과 연결되고, 상기 가이드부의 타단으로 상기 일부의 공기가 유입되고,
    상기 제2 연료 호스의 일단에서 공급된 상기 일부의 연료와 상기 일부의 공기는 수직으로 교차하는, 저녹스 버너.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부의 일단의 내부에 설치되는 스월러;를 더 포함하되,
    상기 혼합된 공기 및 연료의 혼합 가스가 상기 스월러를 통과하여 상기 스월러의 외부에서 회전하고, 상기 회전된 혼합 가스가 점화되어 상기 가이드부의 일단의 내부에서 상기 내부 화염이 발생하는, 저녹스 버너.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부의 타단에는, 가장자리부에 복수 개의 제2 공기 홀이 형성된 제2 디퓨저가 배치되고,
    상기 제2 디퓨저의 중심부는 상기 연료 챔버의 일단과 연결되고, 상기 복수 개의 제2 공기 홀로 상기 일부의 공기가 통과하는, 저녹스 버너.
  11. 일단이 연소실에 노출되고, 공기를 안내하는 튜브;
    상기 튜브의 내부에 배치되고, 연료를 공급하며, 일단의 측면에 제1 포트가 형성되는 연료 공급관;
    상기 연료 공급관의 내부에서 상기 연료 공급관을 관통하도록 배치되며, 상기 안내된 공기 중 일부의 공기가 내부로 유입되며, 일단에 제2 포트가 형성되는 공기 공급관; 및
    상기 연료 공급관의 내부에 존재하는 연료 중 일부의 연료를 상기 공기 공급관으로 공급하는 연료 전달부;를 포함하되,
    상기 일부의 연료와 상기 일부의 공기가 상기 공기 공급관의 내부에서 혼합되어 상기 제1 포트에서 예혼합 화염인 내부 화염이 발생하고, 상기 연료 포트에서 분사된 연료와 상기 안내된 공기 중 나머지 공기에 기초하여 상기 제2 포트에서 확산 화염인 외부 화염이 발생되는, 저녹스 버너.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 공기 공급관의 일단은 상기 연료 공급관의 일단을 관통하여 배치되고, 상기 공기 공급관의 타단은 상기 튜브의 타단과 연통되도록 상기 연료 공급관의 일부를 관통하여 배치되는, 저녹스 버너.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 연료 전달부의 일단은 상기 연료 공급관의 측면과 연결되고, 상기 연료 전달부의 타단은 상기 공기 공급관 중 상기 연료 공급관의 외부에 배치된 공기 공급관의 일부의 측면과 연결되는, 저녹스 버너.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 연료 전달부는, 제1 연료 호스, 제2 연료 호스 및 연료 펌프를 포함하되,
    상기 제1 연료 호스의 일단은 상기 연료 공급관과 연결되고, 상기 제1 연료 호스의 타단은 상기 연료 펌프와 연결되고,
    상기 제2 연료 호스의 일단은 상기 공기 공급관과 연결되고, 상기 제2 연료 호스의 타단은 상기 연료 펌프와 연결되고,
    상기 연료 펌프의 구동에 의해, 상기 제1 연료 호스로 상기 일부의 연료가 추출되어 상기 제2 연료 호스를 통해 상기 공기 공급관의 내부로 공급되는, 저녹스 버너.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 연료 호스의 일단에서 공급된 연료와 상기 공기 공급관으로 유입된 공기는 수직으로 교차하는, 저녹스 버너.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 연료관의 일단의 외부와 결합되고, 상기 안내된 공기를 확산시키는 디퓨저;를 더 포함하되,
    상기 제2 포트는 상기 연료 공급관의 축과 수직한 방향으로 형성되고,
    상기 디퓨저에 의해 확산된 공기와 상기 제2 포트에서 분사된 연료에 기초하여 상기 외부 화염이 발생되는, 저녹스 버너.
  17. 일단이 연소실에 노출되고, 공기를 안내하는 튜브;
    상기 튜브의 내부에 배치되고, 상기 안내된 공기 중 일부의 공기가 내부로 공급되는 공기 공급관;
    상기 튜브의 내부에 배치되고, 연료가 내부로 공급되고, 상기 안내된 공기 중 나머지 공기가 외부로 공급되는 연료 공급관; 및
    상기 연료 공급관의 내부에 존재하는 연료 중 일부의 연료를 상기 공기 공급관으로 공급하는 연료 전달부;를 포함하되,
    상기 일부의 연료와 상기 일부의 공기가 상기 공기 공급관의 내부에서 혼합되어 상기 공기 공급관의 일단에서 예혼합 화염인 제1 화염이 발생하고, 상기 연료 공급관에서 분사된 연료와 상기 나머지 공기에 기초하여 상기 연료 공급관의 일단에서 확산 화염인 제2 화염이 발생되는, 저녹스 버너.
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KR102509551B1 (ko) * 2022-08-22 2023-03-16 (주)에사코리아 산업용 저녹스 버너

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