KR20230063168A - 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 버너는, 연소반응을 위한 연료를 연소공간에 소정의 방향인 기준방향을 따라 제공하도록 마련되는 복수의 연료노즐을 구비하는 연료제공부; 상기 연소반응을 위한 공기를 송기하도록 마련되는 공기제공부; 제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부; 상기 복수의 연료노즐에 의해 분사된 연료가 상기 공기제공부에 의해 제공된 공기와 함께 섞여 상기 연소공간에 도달하도록, 상기 연료노즐의 위치에 대응되는 위치에 배치되고 기준방향을 따라 개구되는 혼합통로를 구비하는 복수의 혼합부를 포함하는 믹서; 및 상기 믹서와 함께 상기 연료노즐 및 상기 점화부를 둘러싸고, 상기 공기제공부와 연결되어 상기 공기제공부에 의해 압송된 공기가 유동하는 내부 공간과, 상기 연소공간을 향해 개구되되 상기 믹서가 위치하는 개구인 배출개구를 가지는 블로어튜브를 포함하고, 상기 혼합통로는, 기준방향을 따라 형성되는 구간인 혼합구간을 가진다.

Description

버너 {BURNER}

본 발명은 물 가열기용 버너에 관한 것이다.

물 가열기는 연소반응에 의해 발생한 열을 물에 전달해 이를 난방 또는 온수공급에 사용하는 장치이다. 물이 유입되고, 유입된 물이 가열된 뒤 배출되는 과정이 물 가열기를 통해 이루어진다.

연소반응은 버너에서 일어날 수 있는데, 버너가 연소반응을 일으키기 위해서는, 연료와 공기가 필요하다. 연료와 공기가 공급되고 혼합되어 화염을 형성하기에 좋은 상태를 가지고, 버너에서 점화가 일어나 연소반응과 함께 화염이 발생할 수 있다.

연료와 공기의 혼합을 위해서 다양한 수단이 사용될 수 있다. 그러나 질소 산화물 배출량을 줄이기 위해 새로운 구조를 도입할 경우, 연소안정성에서 손해가 발생할 수 있다. 연소안정성은 연료인 가스와 공기의 혼합정도에 영향을 받는데, 연료와 공기의 혼합이 충분히 이루어지지 않아 연소안정성이 확보되지 않을 경우, 불완전 연소로 인한 일산화탄소 발생 가능성이 높아지고, 실화의 발생 가능성이 높아질 수 있다. 반대로 연소안정성을 우선시 한 구조를 도입할 경우, 질소 산화물 배출량의 저감이 원하는 정도만큼 이루어지지 않을 수 있다. 따라서 엄격해진 질소 산화물(NOx) 배출 규정을 만족하면서도 동시에 연소안정성을 확보할 수 있는 버너 구조의 고안이 필요한 실정이다.

본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 질소 산화물의 배출량은 저감되면서도 공기와 연료의 혼합이 원활하게 일어나 화염안정성을 높여 실화를 저감시킬 수 있는 물 가열기용 버너를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 버너는, 연소반응을 위한 연료를 연소공간에 소정의 방향인 기준방향을 따라 제공하도록 마련되는 복수의 연료노즐을 구비하는 연료제공부; 상기 연소반응을 위한 공기를 송기하도록 마련되는 공기제공부; 제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부; 상기 복수의 연료노즐에 의해 분사된 연료가 상기 공기제공부에 의해 제공된 공기와 함께 섞여 상기 연소공간에 도달하도록, 상기 연료노즐의 위치에 대응되는 위치에 배치되고 기준방향을 따라 개구되는 혼합통로를 구비하는 복수의 혼합부를 포함하는 믹서; 및 상기 믹서와 함께 상기 연료노즐 및 상기 점화부를 둘러싸고, 상기 공기제공부와 연결되어 상기 공기제공부에 의해 압송된 공기가 유동하는 내부 공간과, 상기 연소공간을 향해 개구되되 상기 믹서가 위치하는 개구인 배출개구를 가지는 블로어튜브를 포함하고, 상기 혼합통로는, 기준방향을 따라 형성되는 구간인 혼합구간을 가진다.

본 발명의 실시예에 따른 버너는, 연소반응을 위한 연료를 연소공간에 소정의 방향인 기준방향을 따라 제공하도록 마련되는 복수의 연료노즐을 구비하는 연료제공부; 상기 연소반응을 위한 공기를 송기하도록 마련되는 공기제공부; 제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부; 상기 복수의 연료노즐에 의해 분사된 연료가 상기 공기제공부에 의해 제공된 공기와 함께 섞여 상기 연소공간에 도달하도록, 상기 연료노즐의 위치에 대응되는 위치에 배치되고 기준방향을 따라 개구되는 혼합통로를 구비하는 복수의 혼합부와, 상기 복수의 연료노즐을 각각 둘러싸고 기준방향에 대해 경사진 방향을 따라 연장되는 복수의 스월날개를 포함하는 믹서; 및 상기 믹서와 함께 상기 연료노즐 및 상기 점화부를 둘러싸고, 상기 공기제공부와 연결되어 상기 공기제공부에 의해 압송된 공기가 유동하는 내부 공간과, 상기 연소공간을 향해 개구되되 상기 믹서가 위치하는 개구인 배출개구를 가지는 블로어튜브를 포함한다.

이에 따라, 분할된 화염의 형성에 따라 질소 산화물의 배출량은 저감되면서도 공기와 연료가 원활하게 혼합되어 연소안정성이 확보될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너의 믹서가 배치된 단부영역을 기준방향의 반대방향을 따라 바라본 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너의 단부영역의 단면도이다.
도 4는 도 3에서 연료노즐과 인접한 영역을 확대하여 도시한 상세도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 노즐 캡의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 노즐 캡의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 노즐 캡의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 노즐 캡의 사시도이다.
도 9는 도 8의 노즐 캡을 다른 각도에서 바라본 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 노즐 캡의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 노즐 캡의 측면도이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 노즐 캡과 인접한 영역을 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 노즐 캡의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 버너의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 버너의 믹서가 배치된 단부영역을 기준방향의 반대방향을 따라 바라본 도면이다.
도 16은 본 발명의 제6 실시예에 따른 버너의 단부영역의 단면도이다.
도 17은 도 16에서 연료노즐과 인접한 영역을 확대하여 도시한 상세도이다.
도 18은 본 발명의 제6 실시예에 따른 노즐 캡의 사시도이다.
도 19는 본 발명의 제6 실시예에 따른 버너의 단부영역의 단면을 나타낸 사시도이다.
도 20은 본 발명의 제6 실시예에 따른 스월부의 사시도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

예시적으로, 복수의 연료 노즐을 사용하는 것을 고려할 수 있다. 그러나 복수의 연료 노즐에 하나의 큰 스월러 사용시, 화염이 분할되지 않고 통합되어 복수의 연료 노즐을 사용하는 취지가 몰각되며, 각각의 연료 노즐에 대응되는 스월러를 배치한다 하여도 공기와 연료의 혼합이 원활하게 일어나지 않아 화염 안정성이 저하돼 실화 발생의 가능성이 높아진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너(1)의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너(1)의 믹서(10)가 배치된 단부영역을 기준방향(D)의 반대방향을 따라 바라본 도면이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너(1)의 단부영역의 단면도이다. 도 4는 도 3에서 연료노즐(21)과 인접한 영역을 확대하여 도시한 상세도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 물 가열기는 버너(1), 연소실 및 열교환기를 가질 수 있다. 버너(1)에서 발생한 연소반응에 의해 연소가스가 연소실에 채워지고, 연소실에 연결된 열교환기에서 물을 가열한 뒤 배출될 수 있다. 열교환기는 연소가스의 현열을 이용하는 현열 열교환기와, 연소가스의 응축에 따라 발생하는 잠열을 이용하는 잠열 열교환기를 포함할 수도 있으나, 현열 열교환기만을 포함할 수도 있다.

기준방향(D)을 따라 각 구성요소들이 나열될 수 있다. 여기서 기준방향(D)이란 공기와 연료가 공급되는 방향을 의미하나, 설명의 편의를 위해서 지칭된 것이어서 물 가열기가 배열된 방향에 대해 상대적으로 결정될 수 있다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연소반응을 일으키기 위한 버너(1)는, 연료제공부(20), 공기제공부(50), 점화부(30), 믹서(10) 및 블로어튜브(40)를 포함한다. 버너(1)는 하우징(60)을 포함할 수 있다.

하우징(60)은 버너(1)의 구성요소들을 감싸거나 각 구성요소와 결합된 뒤 물 가열기의 케이스와 결합되어 물 가열기의 케이스에 대한 버너(1)의 구성요소들의 상대적인 위치를 고정하는 구성요소이다. 하우징(60)은 케이스에 결합되어 연소실의 개구를 덮고, 블로어튜브(40)가 결합되는 연소실 조립부(62)를 포함할 수 있다. 하우징(60)은 연소실 조립부(62)와 결합되고, 공기제공부(50) 및 연료제공부(20)에 결합되어 공기와 연료가 지나가는 통로를 둘러싸는 하우징 몸체(61)를 포함할 수 있다.

공기제공부(50)

공기제공부(50)는 외부로부터 공급된 공기를 연소반응을 위해 송기하기 위한 장치이다. 따라서 공기제공부(50)는 공기를 압송할 수 있는 블로어일 수 있다. 공기제공부(50)는 공기를 압축시켜 믹서(10)를 거쳐 연소공간까지 전달하기 위한 임펠러와, 임펠러를 회전시키기 위한 회전 구동력을 생성하여 임펠러에 전달하는 블로어 모터를 포함할 수 있다. 공기제공부(50)는 하우징 몸체(61)와 연결되어, 하우징 몸체(61)를 통해 공기를 블로어튜브(40)로 송기할 수 있다.

블로어 모터의 제어를 통해 공기제공부(50)가 제공하는 공기의 압력 또는 속도를 제어할 수 있다. 연료를 공기가 끌고가는 방식으로 연소공간으로의 연료와 공기 분사가 이루어질 수 있다. 따라서 연료제공부(20)에 의해 일정한 압력으로 연료가 제공될 경우, 물 가열기는 블로어 모터를 제어함에 따라 연료와 공기의 혼합비를 조절할 수 있다. 공기의 유동 속도에 따라서 끌려나가는 연료의 양이 달라질 수 있기 때문이다.

점화부(30)

점화부(30)는 제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련된다. 점화부(30)의 기준방향(D)측 말단이 스파크를 일으킬 수 있는데, 이러한 점화부(30)의 기준방향(D)측 말단인 점화 내측단이 연소공간에 배치되도록 후술할 믹서(10)의 중심개구(110)를 관통할 수 있다. 중심노즐(26)이 점화 내측단과 같이 믹서(10)의 중심개구(110)를 관통할 수 있다. 중심개구(110)를 통해서 송기된 공기가 배출될 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 물 가열기가 포함할 수 있는, 연료를 분사하는 중심노즐(26)에 대해서는, 그 위치와 결합되는 부분을 제외하고는 연료노즐(21)에 대한 설명이 적용될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에서는 점화부(30)를 점화 플러그인 것으로 설명하나, 점화 플러그가 아닌 다른 방식으로 점화를 실시하는 장치가 점화부(30)로 사용될 수도 있다.

점화부(30)는 전기 스파크를 일으켜 연료와 공기의 혼합물이 점화되도록 할 수 있다. 공기와 중심노즐(26)에 의해서 분사된 연료가 믹서(10)를 거치며 혼합되어 혼합물을 형성한 상황에서 전기 스파크가 발생함에 따라, 화염이 형성될 수 있다.

점화부(30)의 기준방향(D)측 말단인 점화 내측단은 연소실의 내측에서 중심노즐(26)의 기준방향(D)측 말단과 인접하게 배치될 수 있고, 연료노즐(21)의 기준방향(D)측 말단인 노즐 내측단과 인접하게 배치될 수 있다. 점화부(30)는 기준방향(D)을 따라 바라볼 때 블로어튜브(40)의 중심에 배치될 수 있는데, 연료노즐(21)은 이러한 점화부(30)의 주변에 배치될 수 있다. 점화 내측단에서 스파크가 형성될 수 있다. 점화 내측단은 기준방향(D)을 따라 바라볼 때 믹서(10)의 정중앙에 위치하지 않을 수 있는데, 스파크를 일으켜 믹서 중심부(11)에서 화염이 일어나도록 한 뒤, 인접한 혼합부(12)에 화염이 전이되고 화염이 인접한 다른 혼합부(12)로 전이되어 믹서(10)의 둘레방향을 따라 번져나가도록 할 수 있다.

블로어튜브(40)

블로어튜브(40)는 연소실의 내부로 삽입되는 연료노즐(21)과 점화부(30)의 일부분을 둘러싸고 공기제공부(50)와 연결되는 부분이다. 블로어튜브(40)는 공기제공부(50)에 의해 압송된 공기가 유동하는 내부 공간과, 연소공간을 향해 기준방향(D)을 따라 개방된 개구인 배출개구를 가질 수 있다. 따라서 연료노즐(21)에 의해서 분사되는 연료와 공기제공부(50)에 의해 압송되는 공기는 배출개구를 통해 연소공간으로 배출될 수 있고, 스파크가 일어나면서 화염을 형성할 수 있다. 배출개구에 믹서(10)가 위치하여, 배출개구는 믹서(10)에 의해 적어도 일부가 덮일 수 있다.

블로어튜브(40)는 기준방향(D)을 따라 개방된 원기둥형태의 외관을 가질 수 있다. 블로어튜브(40)의 기준방향(D) 반대측 말단은 하우징(60)에 결합된다. 블로어튜브(40)의 기준방향(D)측 말단에는 믹서(10)가 배치된다. 기준방향(D)을 따라 블로어튜브(40)와 믹서(10)를 바라볼 때, 배출개구와 믹서(10)는 동심원을 형성할 수 있다.

믹서(10)

믹서(10)는 원활한 화염형성을 위해 배치되는 구성요소이다. 믹서(10)는 연료제공부(20)에 의해 분사된 연료가 공기제공부(50)에 의해 제공된 공기와 함께 섞여 연소공간에 도달하도록 할 수 있다.

연료와 공기가 잘 섞이도록, 믹서(10)는 복수의 혼합부(12)를 가진다. 혼합부(12)는 복수의 연료노즐(21)의 위치에 대응되는 위치에 배치된다. 혼합부(12)는 기준방향(D)을 따라 개구되는 혼합통로(120)를 구비한다. 따라서 각 혼합통로(120)를 통해 연료노즐(21)이 분사한 연료와 공기가 혼합되면서 연소공간으로 배출된다. 복수의 혼합부(12)가 결합되어 환형의 구조를 형성할 수 있다.

혼합통로(120)는 혼합구간(R)을 가진다. 혼합구간(R)은 연료와 공기가 잘섞이도록 기준방향(D)을 따라 소정의 길이를 가지며 형성되는 구간이다. 혼합구간(R)은 기준방향(D)을 따라 가면서 기준방향(D)에 직교하는 평면으로 자른 단면적이 줄어들다가 증가하는 형상을 가질 수 있다. 이러한 혼합구간(R)의 형상에 의해, 벤추리 효과에 따른 압력감소가 혼합구간(R)의 병목구간에서 일어날 수 있다. 압력감소에 따라 혼합통로(120)에 위치한 연료와 공기가 잘 섞여 기준방향(D)을 따라 상대적으로 상류측에서 안정적으로 실화 없이 화염이 형성될 수 있다.

혼합구간(R)의 기준방향(D)측 말단을 기준방향(D)에 직교하는 평면으로 자른 단면의 외측 경계(122)의 길이는, 내측 경계(121)의 길이보다 크게 형성될 수 있다. 이러한 외측 경계(122)와 내측 경계(121)는, 믹서(10)의 중심을 기준으로 반경 방향을 따라 상대적으로 외측에 위치하는지, 아니면 내측에 위치하는지에 따라 명명된 것이다. 외측 경계(122)와 내측 경계(121)를 연결하기 위해, 상기 단면의 2개의 측부 경계(123)는 내측으로 가면서 서로 가까워질 수 있다. 즉 혼합구간(R)의 단면이, 테이퍼진 형상을 가질 수 있다.

혼합구간(R)은, 기준방향(D)을 따라 가면서 단면적이 줄어드는 감소구간(R1)과, 기준방향(D)을 따라 가면서 단면적이 증가하는 증가구간(R2)을 포함한다. 감소구간(R1)과 증가구간(R2)의 경계에 형성되는 개구인 혼합개구(1200)는 원형으로 형성될 수 있다. 연료노즐(21)의 기준방향(D)측 말단은, 감소구간(R1)에 배치될 수 있다. 감소구간(R1)에서 혼합부(12)의 내측면들은 기준방향을 따라 가면서 서로 가까워질 수 있고, 증가구간(R2)에서 혼합부(12)의 내측면들은 기준방향을 따라 가면서 서로 멀어질 수 있다.

믹서(10)는 믹서 중심부(11)를 포함할 수 있다. 믹서 중심부(11)는 기준방향(D)을 따라 봤을 때 원형으로 형성될 수 있는데, 믹서 중심부(11)의 원형의 둘레를 따라 복수의 혼합부(12)가 나열되고, 이러한 둘레에 혼합부(12)가 결합될 수 있다. 따라서 믹서(10)가 기준방향(D)을 따라 봤을 때 전체적으로 원형의 외관을 가지기 위해, 상술한 혼합부(12)의 혼합구간(R)의 내측 경계(121)의 길이가 외측 경계(122)의 길이보다 작게 형성될 수 있다. 상술한 혼합부(12)가 결합하여 형성하는 환형의 구조 중심에 믹서 중심부(11)가 위치하는 형태가 될 수 있다.

믹서(10)는, 믹서 중심부(11)를 기준방향(D)을 따라 관통하는 중심개구(110)를 포함할 수 있다. 이러한 중심개구(110)를 통해 점화부(30)의 점화 내측단과 중심노즐(26)이 믹서(10)를 관통하며 배치될 수 있다. 혼합부(12)에 의해 연료와 공기가 혼합되어 배출되면, 혼합물에 점화 내측단이 스파크를 일으켜 화염을 형성해야 하기 때문에, 점화부(30)가 연료노즐(21)보다 기준방향(D)을 따라 더 깊숙하게 연소공간에 삽입될 수 있다.

믹서(10)가 상술한 설명과 같은 형태를 가지기 위해, 믹서(10)는 기준방향을 따라 개구된 원기둥 형태의 내통과, 내통과 동심원을 이루되 내통의 직경보다 큰 직경을 가져 내통을 둘러싸는 외통을 포함할 수 있다. 내통과 외통을 잇는 격벽이 형성되고, 이러한 내통의 외측면, 격벽 및 외통의 내측면이 혼합부(12)를 형성할 수 있다. 격벽은 외통과 내통의 반경방향을 따라 연장되어 내통과 외통을 이을 수 있다. 내통의 내측면에 격막이 배치되고, 이러한 격막에 중심개구(110)가 형성되어 내통의 내측면과 격막이 믹서 중심부(11)를 형성할 수 있다.

연료제공부(20)

연료제공부(20)는 연료를 연소반응을 위해 제공하는 구성요소로, 연료를 연소공간에 기준방향(D)을 따라 제공할 수 있다. 연료제공부(20)가 제공하는 연료는 기체타입의 연료가스일 수 있다. 연료제공부(20)는 연료노즐(21)을 포함할 수 있다. 연료노즐(21)은 연료를 분사하는 구성요소이다. 연료제공부(20)는 저가스압 스위치(22)를 포함할 수 있다. 저가스압 스위치(22)는 연료의 압력이 소정의 임계압력 이하인지를 확인하는 구성요소로, 물 가열기의 구성요소들을 제어하는 프로세서에 신호를 전달할 수 있다. 연료의 압력이 임계압력 이하인 것으로 확인될 경우, 신호를 저가스압 스위치(22)로부터 전달받은 프로세서는 오류상태임을 알 수 있고, 디스플레이 등의 수단을 통해 사용자에게 상태를 알릴 수 있다.

연료노즐(21)은 복수로 구성된다. 연료노즐(21)이 복수로 구성되어, 분할된 화염을 형성해 질소 산화물 배출량을 저감할 수 있다. 복수의 연료노즐(21)은 기준방향(D)을 따라 봤을 때, 점화부(30)를 중심에 두고 점화부(30)를 둘러싸며 서로 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 연료노즐(21)은 점화부(30)를 중심으로 해서 서로 등각을 이루며 배치될 수 있다. 따라서 기준방향(D)을 따라 봤을 때 복수의 연료노즐(21)이 배치된 위치를 이은 도형은 정다각형이 될 수 있다. 본 명세서의 도면에서는 연료노즐(21)의 개수가 6개인 것으로 도시하였으나, 그 개수는 이에 제한되지 않을 수 있다.

연료노즐(21)의 개수에 대응하여 혼합부(12)의 개수가 결정될 수 있고, 각 혼합부(12)가 하나씩의 혼합통로(120)를 포함하므로 혼합통로(120)의 개수 역시 연료노즐(21)의 개수에 대응하여 결정될 수 있다. 각 혼합부(12)는, 기준방향(D)의 반대방향을 따라 봤을 때 혼합개구(1200) 내에 연료노즐(21)이 위치하도록 배치될 수 있다.

상술한 것과 같이 연료노즐(21)의 기준방향(D)측 말단은, 혼합구간(R) 중 기준방향(D)을 따라 가면서 단면적이 줄어드는 구간인 감소구간(R1)에 위치할 수 있다. 따라서 연료노즐(21)에 의해 기준방향(D)을 기준으로 혼합개구(1200)의 상류측에서 분사되는 연료가 벤추리 효과에 의해 공기와 잘 섞일 수 있다.

연료노즐(21)은 노즐 몸체(211)와 노즐 캡(212)을 포함할 수 있다. 노즐 몸체(211)는 기준방향(D)을 따라 연장되는 부분이고, 노즐 캡(212)은 노즐 몸체(211)의 기준방향(D)측 말단을 덮으며 노즐 몸체(211)의 기준방향(D)측 말단에 결합될 수 있다. 노즐 몸체(211)의 기준방향(D)측 말단에는 연료가 분사되도록 분사개구(2110)가 개구되어 형성될 수 있다. 노즐 몸체(211)의 분사개구(2110)에 대응되는 노즐 캡(212) 상의 위치에 캡 개구(2120)가 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 노즐 캡(212)의 사시도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 노즐 몸체(211)의 기준방향(D) 말단의 기준방향(D)을 바라보는 면에는, 분사개구(2110)가 기준방향(D)을 따라 개구되어 형성된다. 이러한 분사개구(2110)를 통해 연료가 기준방향(D)을 따라 분사될 수 있다. 이러한 분사개구(2110)의 형상에 따라, 캡 개구(2120) 역시 기준방향(D)을 따라 개구되어 형성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 노즐 캡(212b)의 사시도이다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 노즐 캡(212b)의 측면도이다. 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 노즐 캡(212c)의 사시도이다. 도 9는 도 8의 노즐 캡(212c)을 다른 각도에서 바라본 사시도이다. 도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 노즐 캡(212d)의 사시도이다. 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 노즐 캡(212d)의 측면도이다.

본 발명의 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예에 따른 물 가열기는, 연료노즐의 형상을 제외하고는 제1 실시예에 따른 물 가열기와 동일 또는 유사하다. 따라서 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예의 물 가열기의 연료노즐의 형상을 제외한 다른 부분에 대해서, 제1 실시예의 물 가열기의 구성요소들에 대한 설명이 적용될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예에 따른 노즐 몸체의 기준방향(D) 말단에는, 분사개구가 기준방향(D)을 가로지르는 방향을 따라 개구되어 형성된다. 이러한 분사개구를 통해 연료가 기준방향(D)을 가로지르는 방향을 따라 분사될 수 있다. 이러한 분사개구의 형상에 따라, 캡 개구(2120b, 2120c, 2120d) 역시 기준방향(D)을 가로지르는 방향을 따라 개구되어 형성될 수 있다. 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예에 따른 분사개구는 복수 개로 구성될 수 있고, 복수 개의 분사개구가 노즐 몸체의 기준방향(D) 말단의 둘레를 따라 이격되어 배치될 수 있으며, 노즐 캡(212b, 212c, 212d)의 캡 개구(2120b, 2120c, 2120d) 역시 대응되는 개수로 구성되어 캡 몸체(2121b, 2121c, 2121d) 상의 대응되는 위치에 배치될 수 있다.

제2 실시예에 따른 분사개구의 형상은 원형일 수 있고, 캡 개구(2120b) 역시 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 제3 실시예에 따른 분사개구의 형상은 노즐 몸체의 기준방향(D)측 말단의 둘레를 따라 연장된 장공형일 수 있고, 캡 개구(2120c) 역시 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 제4 실시예에 따른 분사개구의 형상은 기준방향(D)을 따라 연장된 장공형일 수 있고, 캡 개구(2120d) 역시 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 노즐 캡(212e)과 인접한 영역을 도시한 단면도이다. 도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 노즐 캡(212e)의 사시도이다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 물 가열기는, 연료노즐(21e)의 형상을 제외하고는 제1 실시예에 따른 물 가열기와 동일 또는 유사하다. 따라서 제5 실시예의 물 가열기의 연료노즐(21e)의 형상을 제외한 다른 부분에 대해서, 제1 실시예의 물 가열기의 구성요소들에 대한 설명이 적용될 수 있다.

제5 실시예에 따른 노즐 캡(212e)은 캡 몸체(2121e)와 날개(2122e)를 포함할 수 있다. 캡 몸체(2121e)는 노즐 몸체(211e)를 둘러싸며 결합된다. 날개(2122e)는 복수로 구성될 수 있고, 캡 몸체(2121e)의 둘레에 결합될 수 있다. 복수의 날개(2122e)는 캡 몸체(2121e)의 둘레를 따라서 나열될 수 있다. 날개(2122e)는 기준방향(D)에 대해 경사진 면을 기준방향(D) 반대측에 가질 수 있다. 이러한 날개(2122e)의 형상에 의해 날개(2122e) 주변을 지나가는 공기에 회전 흐름이 생기고, 공기와 연료의 혼합이 원활하게 일어날 수 있다. 도 12 및 도 13에 표시된 곡선형의 화살표는, 날개(2122e)에 의해 형성될 수 있는 공기의 흐름 방향을 나타낸다.

제6 실시예

도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 버너(1f)의 사시도이다. 도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 버너(1f)의 믹서(10f)가 배치된 단부영역을 기준방향(D)의 반대방향을 따라 바라본 도면이다. 도 16은 본 발명의 제6 실시예에 따른 버너(1f)의 단부영역의 단면도이다. 도 17은 도 16에서 연료노즐(21f)과 인접한 영역을 확대하여 도시한 상세도이다. 도 18은 본 발명의 제6 실시예에 따른 노즐 캡(212f)의 사시도이다. 도 19는 본 발명의 제6 실시예에 따른 버너(1f)의 단부영역의 단면을 나타낸 사시도이다. 도 20은 본 발명의 제6 실시예에 따른 스월부(13f)의 사시도이다.

본 발명의 제6 실시예에 따른 물 가열기는 스월부(13f)가 더 배치된다는 점에서 주된 차이가 있고, 이를 제외하고는 제1 실시예에 따른 물 가열기와 동일 또는 유사하다. 따라서 제6 실시예의 물 가열기의 스월부(13f)를 제외한 다른 부분에 대해서, 제1 실시예의 물 가열기의 구성요소들에 대한 설명이 적용될 수 있으며, 이하에서는 차이가 있는 부분에 대해 상술한다.

본 발명의 제6 실시예에 따른 물 가열기의 버너(1f)의 믹서(10f)는 스월부(13f)를 포함할 수 있다. 스월부(13f)는 공기제공부(50f)에 의해 블로어튜브(40f)를 따라 제공되어 스월부(13)F를 통과하는 공기에 회전하는 흐름을 형성하기 위해서 마련된다. 스월부(13f)는 스월판(131f)과 스월날개(132f)를 포함할 수 있다.

스월판(131f)은 혼합부(12f)의 기준방향(D) 반대측 단부에 결합될 수 있다. 스월판(131f)은 원판형으로 형성되되 복수의 개구를 가져 공기 또는 연료노즐이 통과하도록 형성될 수 있다. 스월판(131f)에 형성되는 개구 중 복수의 통과개구(130f)는 복수의 연료노즐(21f)이 형성되는 위치에 배치되어, 복수의 연료노즐(21f)이 각각 복수의 통과개구(130f)를 통과할 수 있다.

복수의 스월날개(132f)는 공기의 흐름을 형성하도록 복수의 통과개구(130f)를 각각 둘러싸고 형성된다. 스월날개(132f)는 스월판(131f)으로부터 기준방향(D)에 대해 경사진 방향을 따라 연장될 수 있다. 스월날개(132f)가 기준방향(D)에 대해 경사진 방향은, 통과개구(130f)를 둘러싸는 가상의 원의 원주방향 중 시계방향 또는 반시계방향 중 일 방향일 수 있다. 도 20에 도시된 것과 같이, 기준방향(D)을 따라 바라봤을 때 스월날개(132f)가 경사진 방향은 반시계방향일 수 있으나, 그 방향이 이에 제한되는 것은 아니다. 복수의 스월날개(132f)는 스월판(131f)을 관통하고 통과개구(130f)를 둘러싸고 형성되는 복수의 스월개구(1320f)의 일 경계로부터 돌출된 형상을 가질 수 있다. 스월개구(1320f)를 통해 공기가 통과하며 스월날개(132f)에 의해 가이드되어, 연료노즐(21f) 주변에서 회전하는 공기의 흐름이 형성될 수 있다. 스월부(13f)에 의해 연료제공부(20f)와 공기제공부(50f)에 의해 각각 제공된 연료 및 공기가 혼합부(12f)에서 더 잘 섞일 수 있다.

스월판(131f)의 중심에는 스월판(131f)이 개구되어 형성되는 중심노즐개구(133f)와 중심주변개구(134f)가 형성될 수 있다. 중심노즐개구(133f)를 통해서는 중심노즐(26f)이 관통할 수 있고, 중심주변개구(134f)를 통해서는 송기된 공기가 스월판(131f)을 관통해 중심노즐(26f)의 주변으로 전달될 수 있다.

제6 실시예에 따른 연료노즐(21f)은 제2 실시예에 따른 연료노즐과 유사한 형상 및 배치의 캡 개구(2120f)를 가질 수 있다. 연료노즐(21f)의 기준방향측 말단과 인접하게 위치하는 캡 개구(2120f)는, 기준방향(D)을 기준으로 혼합통로(120f)의 중간에 있는 감소구간과 증가구간의 경계에 위치할 수 있다. 연료노즐(21f)의 노즐 몸체(211f)에 연결되는 캡 몸체(212f)에는 기준방향(D)을 따라 연장되되 연료노즐(21f)의 내측으로 파인 홈부(2123f)가 형성될 수 있다. 홈부(2123f)는 캡 개구(2120f)의 기준방향(D) 반대측에 형성될 수 있다. 제6 실시예에서는, 노즐 캡(212f)이 노즐 몸체(211f)의 기준방향(D)측 말단에 결합되고, 노즐 몸체(211f)는 혼합통로(120f)로 삽입되지 않되 노즐 캡(212f)만이 혼합통로(120f)에 삽입될 수도 있다. 홈부(2123f)가 형성되어, 연료노즐(21f)을 공구 등을 이용하여 조립할 때 파지가 용이해져 조립성이 향상될 수 있다.

제6 실시예에 따른 혼합통로(120f)의 기준방향(D)측 말단은, 기준방향(D)으로 가면서 기준방향(D)에 직교하는 평면으로 자른 단면적이 줄어드는 구간을 가질 수 있다.

제6 실시예에 따른 점화부(30f)는 결합부(12f)들의 사이에서 믹서(10f)에 결합될 수 있다. 점화부(30f)는 기준방향(D)으로 가면서 믹서(10f)의 내측으로 절곡되어, 점화부(30f)의 말단이 믹서 중심부(11f)로부터 기준방향(D)측으로 이격된 개소에 위치할 수 있다.

믹서 중심부(11f)의 기준방향(D)측 말단은, 혼합부(12f)의 기준방향(D)측 말단보다 기준방향(D)의 반대측으로 후퇴하여 위치할 수 있다. 즉 혼합부(12f)가 믹서 중심부(11f)보다 기준방향(D)을 따라 더 돌출된 형상을 가질 수 있다. 혼합부(12f)의 반경 외측 경계가, 혼합부(12f) 내부의 공간과 믹서 중심부(11f) 내부의 공간의 경계보다 기준방향(D)을 따라 더 돌출되어 배치될 수 있다. 이러한 형상에 의해 믹서 중심부(11f)에서 착화된 화염이 연료노즐(21f)과 빠르게 만나 용이한 화염 전이가 일어날 수 있어, 착화성이 개선될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1, 1f : 버너
10, 10f : 믹서
11, 11f : 믹서 중심부
12, 12f : 혼합부
13f : 스월부
20, 20f : 연료제공부
21, 21e, 21f : 연료노즐
22 : 저가스압 스위치
23 : 연료밸브
24 : 연료분배부
25 : 연료배관
26, 26f : 중심노즐
30, 30f : 점화부
40, 40f : 블로어튜브
50, 50f : 공기제공부
60 : 하우징
61 : 하우징 몸체
62 : 연소실 조립부
110 : 중심개구
120, 120f : 혼합통로
121 : 내측 경계
122 : 외측 경계
123 : 측부 경계
130f : 통과개구
131f : 스월판
132f : 스월날개
133f : 중심노즐개구
134f : 중심주변개구
211, 211e, 211f : 노즐 몸체
212, 212b, 212c, 212d, 212e, 212f : 노즐 캡
1200 : 혼합개구
1320f : 스월개구
2110 : 분사개구
2120, 2120b, 2120c, 2120d, 2120e, 2120f : 캡 개구
2121, 2121b, 2121c, 2121d, 2121e, 2121f : 캡 몸체
2122e : 날개
2123f : 홈부
D : 기준방향
R : 혼합구간
R1 : 감소구간
R2 : 증가구간

Claims (15)

1. 연소반응을 위한 연료를 연소공간에 소정의 방향인 기준방향을 따라 제공하도록 마련되는 복수의 연료노즐을 구비하는 연료제공부;
   상기 연소반응을 위한 공기를 송기하도록 마련되는 공기제공부;
   제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부;
   상기 복수의 연료노즐에 의해 분사된 연료가 상기 공기제공부에 의해 제공된 공기와 함께 섞여 상기 연소공간에 도달하도록, 상기 연료노즐의 위치에 대응되는 위치에 배치되고 기준방향을 따라 개구되는 혼합통로를 구비하는 복수의 혼합부를 포함하는 믹서; 및
   상기 믹서와 함께 상기 연료노즐 및 상기 점화부를 둘러싸고, 상기 공기제공부와 연결되어 상기 공기제공부에 의해 압송된 공기가 유동하는 내부 공간과, 상기 연소공간을 향해 개구되되 상기 믹서가 위치하는 개구인 배출개구를 가지는 블로어튜브를 포함하고,
   상기 혼합통로는, 기준방향을 따라 형성되는 구간인 혼합구간을 가지는, 버너.
2. 제1항에 있어서,
   상기 믹서는, 상기 복수의 연료노즐이 각각 통과하는 복수의 통과개구를 구비하는 스월판과, 공기의 흐름을 형성하도록 상기 복수의 통과개구를 각각 둘러싸고 상기 스월판으로부터 기준방향에 경사진 방향을 따라 연장되는 복수의 스월날개를 포함하는 스월부를 더 포함하는, 버너.
3. 제2항에 있어서,
   상기 스월판은, 상기 복수의 혼합부의 기준방향 반대측 단부에 결합되는, 버너.
4. 제1항에 있어서,
   상기 믹서는, 상기 복수의 혼합부가 결합되는 원형의 둘레를 가지는 믹서 중심부를 더 포함하고,
   상기 복수의 혼합부는, 상기 믹서 중심부의 둘레를 따라 나열되는, 버너.
5. 제4항에 있어서,
   상기 믹서는, 상기 믹서 중심부를 기준방향을 따라 관통하는 중심개구를 더 포함하고,
   상기 점화부는, 스파크를 일으키는 기준방향측 말단이 상기 연소공간에 배치되도록 상기 중심개구를 관통하는, 버너.
6. 제4항에 있어서,
   상기 혼합부의 기준방향측 말단은, 상기 믹서 중심부의 기준방향측 말단보다 기준방향을 따라 더 돌출되는, 버너.
7. 제1항에 있어서,
   상기 혼합구간은, 기준방향을 따라 가면서 기준방향에 직교하는 평면으로 자른 단면적이 줄어들다가 증가하는 구간인, 버너.
8. 제7항에 있어서,
   상기 혼합구간은, 기준방향을 따라 가면서 단면적이 줄어드는 감소구간과, 기준방향을 따라 가면서 단면적이 증가하는 증가구간을 포함하고,
   상기 감소구간과 상기 증가구간의 경계에 형성되는 개구는 원형으로 형성되는, 버너.
9. 제7항에 있어서,
   상기 혼합구간의 기준방향측 말단의 단면의 외측 경계의 길이는, 내측 경계의 길이보다 크게 형성되는, 버너.
10. 제7항에 있어서,
    상기 연료노즐의 기준방향측 말단은, 상기 혼합구간 중 기준방향을 따라 가면서 단면적이 줄어드는 구간에 위치하는, 버너.
11. 제1항에 있어서,
    상기 연료노즐은, 기준방향을 따라 연장되는 노즐 몸체와, 상기 연료가 분사되도록 상기 노즐 몸체의 기준방향측 말단에 기준방향을 따라 개구되는 개구인 분사개구를 포함하는, 버너.
12. 제1항에 있어서,
    상기 연료노즐은, 기준방향을 따라 연장되는 노즐 몸체와, 상기 연료가 분사되도록 상기 노즐 몸체의 기준방향측 말단에 기준방향을 가로지르는 방향을 따라 개구되는 개구인 분사개구를 포함하는, 버너.
13. 제12항에 있어서,
    상기 분사개구는, 복수로 구성되고,
    원형, 상기 노즐 몸체의 기준방향측 말단의 둘레를 따라 연장된 장공형, 기준방향을 따라 연장된 장공형 중 어느 하나의 형태를 가지는, 버너.
14. 제1항에 있어서,
    상기 연료노즐은, 기준방향을 따라 연장되는 노즐 몸체와, 상기 노즐 몸체의 기준방향측 말단에 결합되는 노즐 캡을 포함하고,
    상기 노즐 캡은, 상기 노즐 몸체를 둘러싸는 캡 몸체와, 상기 캡 몸체의 둘레에 결합되는 복수의 날개를 포함하는, 버너.
15. 연소반응을 위한 연료를 연소공간에 소정의 방향인 기준방향을 따라 제공하도록 마련되는 복수의 연료노즐을 구비하는 연료제공부;
    상기 연소반응을 위한 공기를 송기하도록 마련되는 공기제공부;
    제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부;
    상기 복수의 연료노즐에 의해 분사된 연료가 상기 공기제공부에 의해 제공된 공기와 함께 섞여 상기 연소공간에 도달하도록, 상기 연료노즐의 위치에 대응되는 위치에 배치되고 기준방향을 따라 개구되는 혼합통로를 구비하는 복수의 혼합부와, 상기 복수의 연료노즐을 각각 둘러싸고 기준방향에 대해 경사진 방향을 따라 연장되는 복수의 스월날개를 포함하는 믹서; 및
    상기 믹서와 함께 상기 연료노즐 및 상기 점화부를 둘러싸고, 상기 공기제공부와 연결되어 상기 공기제공부에 의해 압송된 공기가 유동하는 내부 공간과, 상기 연소공간을 향해 개구되되 상기 믹서가 위치하는 개구인 배출개구를 가지는 블로어튜브를 포함하는, 버너.

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