WO2015072759A1 - 과농 희박 연소장치 - Google Patents

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김성기
민명기
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    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the present invention relates to a super-lean lean combustor, and more particularly, by overcondensing and lean-combustion in a pair of neighboring salt holes simultaneously to reduce the amount of NOx generated while uniformly supplying fuel and air for combustion to the salt holes.
  • the present invention relates to a superrich lean burner.
  • premixed combustion in which gas fuel and combustion air are mixed in advance and then supplied to the combustion chamber, diffused combustion for separately supplying fuel and air, and premixed combustion and diffused combustion are mixed.
  • diffused combustion for separately supplying fuel and air
  • premixed combustion and diffused combustion are mixed.
  • the partial premixed combustion refers to the combustion produced by the Bunsen burner.
  • the Bunsen burner pre-mixes the primary air and the fuel, which is a part of the supplied air, and supplies the secondary air to the flame-generating part.
  • Conventional combustion gas appliances such as domestic gas boilers mainly employ Bunsen burners because of their advantages such as low flame stability and low risk of backfire.
  • the Bunsen burner has a long burn flame and high flame temperature, and the amount of air required for combustion requires a lot of excess air compared to the theoretical air amount, which leads to high heat loss and high emissions of NOx and CO. It had limitations in maximizing the efficiency of equipment and reducing pollutants.
  • Superrich-lean combustion avoids the condition that the excess air ratio of fuel and air having the highest flame temperature is 1 in premixed combustion, and simultaneously forms the fuel rich with low excess air ratio and the fuel lean with high excess air ratio.
  • Republic of Korea Patent No. 965277 is disclosed as an example of a combustion apparatus of such a concentrated-lean combustion method.
  • the combustion apparatus disclosed in Korean Patent No.965277 is provided with nozzles for supplying a supercondensation mixer and a lean mixer, respectively, so that the structure is complicated by many components, and a part of the air supplied from the blower is provided through a hole formed in the diaphragm. There is a problem that the supply of air is not constant because it is to be supplied.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, it is possible to provide a concentrated mixer and a lean mixer, respectively, with only one nozzle, and to provide an excessively lean burn apparatus that can uniformly supply the air supplied from the blower. There is this.
  • Another object of the present invention is to provide a super-lean lean combustor which can reduce manufacturing costs by differentiating the materials of parts exposed to flame and parts not exposed.
  • Still another object of the present invention is to provide a super-lean lean burn apparatus capable of maintaining a constant spacing between components by a simple configuration in joining a plate constituting a burner body and a salt hole member.
  • the concentrated lean burn apparatus of the present invention for solving the above-described problems, the first plate 110 and the second plate 120, which is provided to face each other and flows through the over-concentrated mixing channel flow path 173 therebetween,
  • the third plate 130 is provided so that the lean mixer flows through the lean mixing channel flow path 176 formed between the second plate 120, the first flame ball member 140 for burning the over-concentration mixer, the lean And a second flame ball member 150 for burning the mixer, and between the first plate 110 and the second plate 120, a part of the air supplied from the blower 300 and sprayed from the nozzle 710.
  • the air inlet 162 that the remainder is introduced, the air introduction passage 174 is the inlet air through the air inlet 162 flows is formed;
  • a plurality of distribution holes 122 are formed to penetrate a portion of the mixer passing through the mixer base flow passage diffusion unit 172 into the lean mixture base passage 176.
  • the air flow path introduction portion 174 extends in a horizontal direction from the air inlet 162 on one side, and the other side is formed to block the flow of air, and the air through hole 121 is a length direction of the air flow path introduction portion 174.
  • a plurality of the spaced apart is characterized in that formed.
  • the first plate 110 and the second plate 120 is made of steel and aluminum coated on the surface thereof, and the third plate 130, the first salt hole 140, and the second salt hole member ( 150 is characterized in that the stainless material.
  • the second salt hole member 150 has a plurality of upper portions in which a plurality of salt hole plates 152 are spaced apart from each other to form a second salt hole 151, and a surface contacting the third plate 130 is concave.
  • a plurality of lower grooves 154 recessed spaced downward from the groove 153 and the upper groove 153;
  • a plurality of upper embossing 131 protruding to be inserted into the upper groove 153 and a plurality of lower embossing 132 protruding to be inserted into the lower groove 154 are formed in the third plate 130;
  • the second flame hole 150 is interposed between the second plate 120 and the third plate 130, the upper groove 153 and the upper embossing 131, the lower groove 154 and the lower embossing Characterized in that it is fixed by the insertion coupling of (132).
  • the upper groove 153 is formed in a shape that is opened in an upward direction and closed in a downward direction
  • the lower groove 154 is formed in a shape that is closed in an upward direction and opened in a downward direction.
  • the third plate 130 is formed with a recess 133 formed concave in the direction of the distribution hole 122 at a position corresponding to the distribution hole 122.
  • the third plate 130 is characterized in that at least one dispersion embossing is formed in the lower portion of the concave portion 133 for dispersing the air ejected through the air through holes 121 in the horizontal direction.
  • the supergas and lean burn can be realized by the fuel gas supplied from one nozzle, so that the number of components can be simplified.
  • the parts exposed to the flame in the burner body may be made of stainless steel, which is highly resistant to corrosion, and the parts not exposed to the flame may reduce the manufacturing cost of the parts by applying aluminum to the steel material.
  • grooves and the embossing may be coupled between the plurality of plates constituting the burner body and the salt hole member so that the spacing between the components may be uniformly coupled by a simple configuration.
  • the mixing of the mixer is made uniform by forming the recess and the dispersion embossing on the third plate.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the combustion apparatus of the present invention is coupled
  • Figure 2 is a perspective view showing a state in which the combustion device of Figure 1 disassembled
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a burner assembly and a gas nozzle assembly disassembled in the combustion device of FIG. 1;
  • Figure 4 is a perspective view showing a state in which the burner assembly and the gas nozzle assembly in the combustion device of Figure 1
  • FIG. 5 is a perspective view showing a burner body of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a state in which the burner body of FIG. 5 is disassembled
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG.
  • FIG. 8 is a view showing a process in which fuel gas and air flow into the burner body in the combustion device of FIG.
  • 9 (a) and 9 (b) are perspective views showing a state in which the first and second flame hole members are coupled to the first, second and third plates in the combustion apparatus of FIG.
  • FIG. 10 shows a flow of air flowing through a space between a second plate and a third plate.
  • combustion apparatus 100 burner body
  • first plate 120 second plate
  • burner base 211 first inlet hole
  • bottom plate 220 burner cover
  • blower 400 heat exchanger assembly
  • gas nozzle assembly 710 nozzle
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the combustion apparatus of the present invention is coupled
  • FIG. 2 is a perspective view showing a disassembled state of the combustion apparatus of FIG. 1
  • the burner 1 of the present invention comprises a plurality of burner bodies 100 and a burner including a burner base 210 and a burner cover 220 for supporting the burner body 100 in front and rear of the burner body 100.
  • Heat exchanger assembly 400 the burner assembly 200 is heat-exchanged, the combustion chamber 300 is coupled to the bottom is coupled to the blower 300 and provides a combustion space in which combustion occurs in the upper space of the burner assembly 200 Body 500, cover assembly 600 coupled to the open one side of the combustion chamber body 500, the nozzle 710 for supplying fuel gas to the burner body 100 is provided with the cover assembly 600 To the gas nozzle assembly 700 coupled to the lower side of the It is done.
  • the burner body 100 is provided with a plurality of adjacent, the flame hole member 140, 150 (FIG. 5) for generating a flame by burning the mixer flowing in the inner space is provided at the upper end.
  • Burner base 210 has a cross-sectional shape of approximately 'b' shape, the side plate 213 for supporting the front edge of the burner body 100 and the bottom plate 214 for supporting the lower end of the burner body 100. ), And the burner cover 220 is coupled to and supported by the rear edge of the burner body 100.
  • the side plate 213 is formed at a position corresponding to the mixer inlet 161 of the burner body 100, and a portion of the fuel gas injected from the nozzle 710 and the air supplied from the blower 300 are mixed and introduced.
  • the first inlet hole 211 is formed in a plurality spaced apart in the horizontal direction so as to correspond to the air inlet 162 of the burner body 100 so that the rest of the air supplied from the blower 300 flows in
  • a plurality of second inflow holes 212 are formed spaced apart in the horizontal direction.
  • the gas nozzle assembly 700 is positioned to cover the first inlet hole 211 and the second inlet hole 212 of the side plate 213, and has the same number of nozzles as the plurality of first inlet holes 211. 710 are provided spaced apart in the horizontal direction.
  • the blower 300 is coupled to the bottom of the combustion chamber body 500, the air supplied from the blower 300 to the lower space of the bottom surface of the burner base 210 of the burner assembly 200 through the blower outlet 310 Inflow.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a burner body of the present invention
  • Figure 6 is a perspective view showing a state in which the burner body of Figure 5 is disassembled
  • Figure 7 is a cross-sectional view AA of Figure 5
  • Figure 8 is a fuel gas and air in the combustion apparatus of Figure 1
  • 9 (a) and 9 (b) are perspective views showing a state in which the first and second flame hole members are coupled to the first, second and third plates in the combustion apparatus of FIG.
  • FIG. 10 is a view illustrating a flow of air flowing in a space between the second plate and the third plate, and hereinafter with reference to FIGS. 5 to 10. The configuration and flow path of the mixer will be described.
  • the burner body 100 is provided to face each other, and the lean mixer is disposed through a space between the first plate 110 and the second plate 120 and the second plate 120 through which the super-concentrator flows through the space therebetween. It is provided with a third plate 130 provided to flow, the first flame ball member 140 for burning the over-concentrator, and the second flame ball member 150 for burning the lean mixer.
  • the first plate 110 and the second plate 120 is formed so that the mixer and the flow path portion through which the air flows outward and are not in contact with each other, and the mixer and the portion where the air does not flow are formed in contact with each other so as to be blocked.
  • the edges are coupled to each other, the upper end portion is provided with a first flame hole member 140.
  • a flow path formed between the first plate 110 and the second plate 120 and flowing with the over-concentrator is a mixer into which a portion of the fuel gas injected from the nozzle 710 and the air supplied from the blower 300 are introduced.
  • the inlet 161, the mixer flow path introduction portion 171 extending in the horizontal direction to flow the super-concentrator introduced through the mixer inlet 161, and extends upward from the mixer flow path introduction portion 171 to have a cross-sectional area upward.
  • the mixing base flow path spreading unit 172 widening toward the direction, and the mixing base flow path spreading unit 172 extends to the upper side of the first salt hole member 140 is composed of a super-concentration mixing flow path 173 for supplying the over-concentration mixer.
  • Some of the over-concentrators that have passed through the mixing channel flow path diffusion unit 172 may be formed of the second plate 120 and the first through a plurality of distribution holes 122 spaced apart at regular intervals in the width direction of the second plate 120. It is ejected to the space between the three plates 130.
  • a flow path formed between the first plate 110 and the second plate 120 to form a lean mixer is formed at a lower side of the mixer inlet 161 to supply air supplied from the blower 300.
  • the mixer inlet 161 and the air inlet 162 After flowing in the horizontal direction toward the () and is distributed through the mixer inlet 161 and the air inlet 162 is introduced into the burner body 100, the fuel air injected from the nozzle 710 is the mixer inlet 161 After being mixed with the air introduced through the mixed gas flow path introduction unit 171, the mixed gas flow path diffusion unit 172, the super-concentration mixed gas flow path 173 sequentially and through the first salt hole 141 of the first flame ball member 140 Eruption causes overburning.
  • the air introduced into the air flow path introduction unit 174 through the air inlet 162 is ejected through the air through-hole 121 to flow through the air flow path 175, which flows through the air flow path 175 Air is mixed with the mixer ejected through the plurality of distribution holes 122, and the lean mixer thus produced is ejected through the second flame hole 151 of the second flame hole member 150, thereby making lean combustion.
  • the present invention can implement both the concentrated combustion and the lean combustion simultaneously with only one nozzle 710 without using two nozzles, thereby simplifying the structure of the combustion device.
  • the air supplied through the blower outlet 310 is diffused along the space under the burner base 210 and then introduced into the air flow path introduction portion 174 through the air inlet 162, the air flow path introduction portion Since the air of 174 is ejected into the air passage 175 through the air through 121, the amount of air passing through the air inlet 162 and the air through 121 is limited to the air in each of the plurality of burner bodies 100. Is uniformly supplied, and the amount of air ejected through the plurality of air through holes 121 along the longitudinal direction of the air flow path introduction portion 174 becomes uniform, thereby providing air to the front and rear of the second flame hole member 150. The supply is made uniform. In this case, since the air supply amount is controlled only by adjusting the size of one air inlet 162, the design is improved.
  • the ratio of the mixer supplied to the first flame ball member 140 with excessive combustion and the second flame ball member 150 with lean combustion is about 2: 8 so that many mixers as the second flame ball member 150 are provided. Since it is supplied, the flame formed at the salt hole surface of the second flame hole member 150 is also much larger than the flame formed at the first flame hole member 140.
  • the third plate 130, the first flame hole member 140 and the second flame hole member 150 is made of a stainless material to improve the corrosion resistance, the size of the flame of the components constituting the burner body 100 Since the first plate 110 and the second plate 120 that are not directly in contact with the flame are made of aluminum coated on the surface of the steel plate, manufacturing cost can be reduced.
  • the third plate 130 is formed with a recess 133 concave in the direction of the dispensing hole 122 at a position corresponding to the dispensing hole 122.
  • the distance between the plate 120 and the third plate 130 is narrowed at the portion where the distribution hole 122 is formed.
  • the mixer supplied to the second flame member 150 is directed toward the third plate 130, and the concave portion 133 as described above. ) Is formed so that the gap between the second plate 120 and the third plate 130 is narrowed, the mixer is evenly supplied to the second flame hole member 150.
  • the second flame hole member 150 may be disposed downward from the upper grooves 153 and the upper grooves 153 which are concave on the surface 150a in contact with the third plate 130.
  • a plurality of lower grooves 154 spaced apart from each other are formed, and the third plate 130 is inserted into the upper embossing 131 and the lower grooves 154 protruding to be inserted into the upper grooves 153.
  • a plurality of protruding lower embossing 132 is formed.
  • the upper groove 153 has a shape in which the upper direction is open and the lower direction is closed
  • the lower groove 154 has a shape in which the upper direction is closed and the downward direction is open.
  • the second flame hole 150 is interposed between the second plate 120 and the third plate 130, the upper embossing 131 is inserted into the upper groove 153, the lower groove ( The second embossing member 150 is fixedly coupled between the second plate 120 and the third plate 130 by inserting the lower embossing 132 into the 154.
  • the upper groove 153 is open upward and the lower groove 154 is open downward to facilitate the assembly.
  • the second salt hole member 150 and the second plate 120 and the third plate 130 are combined by a simple configuration to reduce the manufacturing cost, the second salt hole member 150 ) And the gap between the second plate 120 and the third plate 130 can be kept constant.
  • the first scattering embossing 134 and the first plate 130 are formed in the third plate 130 to be concave in the direction of the second plate 120 under the recess 133.
  • Two-dispersion embossing 135 is formed.
  • the air blown out through the air through hole 121 is dispersed in the horizontal direction by the first dispersion embossing 134 and the second dispersion embossing 135 and then flows upward through the air flow path 175. , And evenly mixed with the mixer introduced through the distribution hole 122 in a predetermined ratio.

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Abstract

본 발명의 과농 희박 연소장치는, 서로 대향되게 구비되어 그 사이의 과농혼합기유로를 통해 과농혼합기가 흐르는 제1플레이트와 제2플레이트, 상기 제2플레이트와의 사이에 형성된 희박혼합기유로를 통해 희박혼합기가 흐르도록 구비된 제3플레이트, 상기 과농혼합기를 연소시키는 제1염공부재, 상기 희박혼합기를 연소시키는 제2염공부재를 구비하되, 상기 제1플레이트와 제2플레이트 사이에는, 송풍기로부터 공급된 공기 중 일부와 노즐로부터 분사된 연료가스가 도입되는 혼합기유입구, 상기 혼합기유입구를 통해 유입된 과농혼합기가 상기 과농혼합기유로로 흐르도록 하는 혼합기유로도입부와 혼합기유로확산부, 상기 송풍기로부터 공급된 공기 중 나머지가 도입되는 공기유입구, 상기 공기유입구를 통해 유입된 공기가 흐르는 공기유로도입부가 형성되고, 상기 제2플레이트에는, 상기 공기유로도입부의 공기가 상기 제2플레이트와 제3플레이트 사이에 형성된 공기유로로 분출되도록 관통된 복수의 공기통공, 상기 혼합기유로확산부를 통과한 혼합기의 일부가 상기 희박혼합기유로로 분출되도록 관통된 복수의 분배구멍이 형성된다.

Description

과농 희박 연소장치
본 발명은 과농 희박 연소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이웃하는 한 쌍의 염공에서 과농연소와 희박연소가 동시에 이루어짐으로써 NOx의 발생량을 저감시키는 한편 연소에 필요한 연료 및 공기를 염공에 균일하게 공급할 수 있는 과농 희박 연소장치에 관한 것이다.
일반적으로 기체연료의 연소방식에는, 가스연료와 연소용 공기를 미리 혼합한 후에 연소실에 공급하는 예혼합연소와, 연료와 공기를 따로 공급하는 확산연소 및, 예혼합연소와 확산연소 방식을 혼합한 부분예혼합연소가 있다.
상기 부분예혼합연소는 분젠버너에 의해서 이루어지는 연소를 일컫는데, 상기 분젠버너는 공급되는 공기의 일부인 1차공기와 연료를 미리 혼합하여 공급하고 이와는 별도로 2차공기를 화염발생부분에 공급하여 완전연소를 유도하는 것이다. 종래의 가정용 가스보일러 등의 연소기기에는 화염안정성과 역화현상 등이 발생할 위험성이 적다는 장점을 이유로 분젠버너를 주로 채용하고 있다.
그러나 분젠버너는 구조적으로 버너의 화염이 길고 화염온도가 높을 뿐만 아니라 연소에 필요한 공기량이 이론공기량에 비해 많은 과잉공기가 필요하기 때문에 고온의 배기가스로 인한 열손실과 NOx 및 CO의 배출량이 많아 연소기기의 효율 극대화와 공해물질 저감화에 한계성을 지니고 있었다.
이러한 NOx의 발생량을 줄이는 연소방법의 하나로 과농-희박 연소(Lich-lean combustion)가 알려져 있다.
과농-희박 연소는 예혼합연소에서 화염온도가 가장 높은 연료와 공기의 과잉공기비가 1인 조건을 피해 과잉공기비가 낮은 과농연소(fuel rich)와 과잉공기비가 높은 희박연소(fuel lean)를 동시에 형성하여 화염온도를 낮춤으로써 NOx의 발생량을 낮추는 한편, 희박연소시 발생될 수 있는 화염의 날림 등의 불안전 현상을 과농연소에 의한 화염이 안정하게 유지시켜 주는 역할을 한다.
이와 같은 과농-희박 연소 방식의 연소장치의 일례로 대한민국 등록특허 제965277호가 공개되어 있다.
그러나 대한민국 등록특허 제965277호에 개시된 연소장치는 과농 혼합기와 희박 혼합기를 공급하기 위한 노즐이 각각 구비되어 있어 구성 부품이 많아 구조가 복잡하고, 송풍기로부터 공급된 공기의 일부는 격판에 형성된 구멍을 통해 공급되도록 되어 있어 공기의 공급이 일정하지 못한 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 하나의 노즐만으로 과농 혼합기와 희박 혼합기를 각각 공급할 수 있고, 송풍기로부터 공급된 공기를 균일하게 공급할 수 있는 과농 희박 연소장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 화염에 노출되는 부품과 노출되지 않는 부품의 재질을 상이하게 함으로써 제조 원가를 절감할 수 있는 과농 희박 연소장치를 제공하고자 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 버너본체를 구성하는 플레이트와 염공부재를 결합함에 있어서 간단한 구성에 의해 구성 부품간의 간격이 일정하게 유지되도록 할 수 있는 과농 희박 연소장치를 제공하고자 함에 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과농 희박 연소장치는, 서로 대향되게 구비되어 그 사이의 과농혼합기유로(173)를 통해 과농혼합기가 흐르는 제1플레이트(110)와 제2플레이트(120), 상기 제2플레이트(120)와의 사이에 형성된 희박혼합기유로(176)를 통해 희박혼합기가 흐르도록 구비된 제3플레이트(130), 상기 과농혼합기를 연소시키는 제1염공부재(140), 상기 희박혼합기를 연소시키는 제2염공부재(150)를 구비하되, 상기 제1플레이트(110)와 제2플레이트(120) 사이에는, 송풍기(300)로부터 공급된 공기 중 일부와 노즐(710)로부터 분사된 연료가스가 도입되는 혼합기유입구(161), 상기 혼합기유입구(161)를 통해 유입된 과농혼합기가 상기 과농혼합기유로(173)로 흐르도록 하는 혼합기유로도입부(171)와 혼합기유로확산부(172), 상기 송풍기(300)로부터 공급된 공기 중 나머지가 도입되는 공기유입구(162), 상기 공기유입구(162)를 통해 유입된 공기가 흐르는 공기유로도입부(174)가 형성되고; 상기 제2플레이트(120)에는, 상기 공기유로도입부(174)의 공기가 상기 제2플레이트(120)와 제3플레이트(130) 사이에 형성된 공기유로(175)로 분출되도록 관통된 복수의 공기통공(121), 상기 혼합기유로확산부(172)를 통과한 혼합기의 일부가 상기 희박혼합기유로(176)로 분출되도록 관통된 복수의 분배구멍(122)이 형성된다.
상기 공기유로도입부(174)는 일측의 상기 공기유입구(162)로부터 수평방향으로 연장되어 타측은 공기의 흐름이 막히도록 형성되고, 상기 공기통공(121)은 상기 공기유로도입부(174)의 길이방향을 따라 복수개가 이격되어 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1플레이트(110)와 제2플레이트(120)는 스틸 재질로서 그 표면에 알루미늄 코팅이 이루어지고, 상기 제3플레이트(130)와 제1염공부재(140) 및 제2염공부재(150)는 스테인리스 재질인 것을 특징으로 한다.
상기 제2염공부재(150)는, 복수의 염공플레이트(152) 일부분이 서로 이격되어 제2염공(151)을 형성하고, 상기 제3플레이트(130)에 접하는 면이 오목하게 형성된 복수의 상부홈(153)과 상기 상부홈(153)으로부터 하측으로 이격되어 오목하게 형성된 복수의 하부홈(154)으로 이루어지고; 상기 제3플레이트(130)에는 상기 상부홈(153)에 삽입되도록 돌출된 상부엠보싱(131)과 상기 하부홈(154)에 삽입되도록 돌출된 하부엠보싱(132)이 각각 복수개 형성되어; 상기 제2염공부재(150)는 상기 제2플레이트(120)와 제3플레이트(130) 사이에 개재되어 상기 상부홈(153)과 상부엠보싱(131), 상기 하부홈(154)와 하부엠보싱(132)의 삽입결합에 의해 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부홈(153)은 상방향으로 개방되고 하방향으로 폐색된 형상으로 이루어지고, 상기 하부홈(154)은 상방향으로 폐색되고 하방향으로 개방된 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제3플레이트(130)에는 상기 분배구멍(122)에 대응되는 위치에 상기 분배구멍(122) 방향으로 오목하게 형성된 오목부(133)가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제3플레이트(130)에는 상기 오목부(133)의 하부에 상기 공기통공(121)을 통해 분출된 공기를 수평방향으로 분산시키기 위한 적어도 하나의 분산엠보싱이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 과농 희박 연소장치에 의하면, 하나의 노즐에서 공급되는 연료가스로 과농연소와 희박연소를 구현할 수 있어 구성부품의 개수를 간단하게 할 수 있다.
또한 버너본체 중에서 화염에 노출되는 부품은 내식성에 강한 스테인리스 재질로 하고, 화염에 노출되지 않는 부품은 스틸 재질에 알루미늄 코팅을 함으로써 부품의 제조 원가를 절감할 수 있다.
또한 버너본체를 구성하는 복수의 플레이트와 염공부재 사이에 홈과 엠보싱에 의한 결합이 되도록 함으로써 간단한 구성에 의해 구성부품간의 간격이 일정하게 결합되도록 할 수 있다.
또한 제3플레이트에 오목부와 분산엠보싱을 형성함으로써 혼합기의 혼합이 균일하게 이루어진다.
도 1은 본 발명의 연소장치가 결합된 상태를 보여주는 사시도,
도 2는 도 1의 연소장치가 분해된 상태를 보여주는 사시도,
도 3은 도 1의 연소장치에서 버너조립체와 가스노즐조립체가 분해된 상태를 보여주는 사시도,
도 4는 도 1의 연소장치에서 버너조립체와 가스노즐조립체가 결합된 상태를 보여주는 사시도,
도 5는 본 발명의 버너본체를 보여주는 사시도,
도 6은 도 5의 버너본체가 분해된 상태를 보여주는 사시도,
도 7은 도 5의 A-A단면도,
도 8은 도 1의 연소장치에서 연료가스와 공기가 버너본체에 유입되어 유동하는 과정을 보여주는 도면,
도 9(a)와 (b)는 도 1의 연소장치에서 제1,2염공부재가 제1,2,3플레이트에 결합된 상태를 보여주는 사시도와 제2염공부재가 분해된 상태를 보여주는 사시도,
도 10은 제2플레이트와 제3플레이트 사이 공간을 유동하는 공기의 흐름을 보여주는 도면.
** 부호의 설명 **
1 : 연소장치 100 : 버너본체
110 : 제1플레이트 120 : 제2플레이트
121 : 공기통공 122 : 분배구멍
130 : 제3플레이트 140 : 제1염공부재
150 : 제2염공부재 161 : 혼합기유입구
162 : 공기유입구 171 : 혼합기유로도입부
172 : 혼합기유로확산부 173 : 과농혼합기유로
174 : 공기유로도입부 175 : 공기유로
176 : 희박혼합기유로 200 : 버너조립체
210 : 버너베이스 211 : 제1유입구멍
212 : 제2유입구멍 213 : 측판
214 : 바닥판 220 : 버너커버
300 : 송풍기 400 : 열교환기조립체
500 : 연소실몸체 600 : 커버조립체
700 : 가스노즐조립체 710 : 노즐
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 연소장치가 결합된 상태를 보여주는 사시도, 도 2는 도 1의 연소장치가 분해된 상태를 보여주는 사시도, 도 3은 도 1의 연소장치에서 버너조립체와 가스노즐조립체가 분해된 상태를 보여주는 사시도, 도 4는 도 1의 연소장치에서 버너조립체와 가스노즐조립체가 결합된 상태를 보여주는 사시도이다.
본 발명의 연소장치(1)는, 복수의 버너본체(100)와 상기 버너본체(100)의 전후방에서 버너본체(100)를 지지하기 위한 버너베이스(210)와 버너커버(220)로 이루어진 버너조립체(200), 상기 버너본체(100)에 연소용 공기를 공급하기 위한 송풍기(300), 상기 버너조립체(200)의 상부에 구비되어 상기 버너본체(100)에서 연소에 의해 생성된 연소가스의 열교환이 이루어지는 열교환기조립체(400), 상기 버너조립체(200)가 내부에 수용되고 저면에는 상기 송풍기(300)가 결합되며 상기 버너조립체(200)의 상측 공간에서 연소가 이루어지는 연소공간을 제공하는 연소실몸체(500), 상기 연소실몸체(500)의 개방된 일측면에 결합되는 커버조립체(600), 상기 버너본체(100)에 연료가스를 공급하기 위한 노즐(710)이 구비되어 상기 커버조립체(600)의 하측에 결합되는 가스노즐조립체(700)로 이루어진다.
상기 버너본체(100)는 복수개가 인접하게 구비되고, 그 내부 공간을 유동하는 혼합기를 연소시켜 화염을 생성하는 염공부재(140,150; 도 5)가 상단부에 구비된다.
상기 버너베이스(210)는 단면 형상이 대략 'ㄴ'자 형상으로서, 상기 버너본체(100)의 전방측 가장자리를 지지하는 측판(213)과 버너본체(100)의 하단부를 지지하는 바닥판(214)으로 이루어지고, 상기 버너커버(220)는 상기 버너본체(100)의 후방측 가장자리가 결합되어 지지된다.
상기 측판(213)에는, 상기 버너본체(100)의 혼합기유입구(161)에 대응되는 위치에 형성되어 노즐(710)에서 분사된 연료가스와 송풍기(300)에서 공급된 공기의 일부가 혼합되어 유입되도록 수평방향으로 이격되어 복수 개 형성된 제1유입구멍(211)과, 상기 버너본체(100)의 공기유입구(162)에 대응되는 위치에 형성되어 송풍기(300)에서 공급된 공기의 나머지가 유입되도록 수평방향으로 이격되어 복수 개 형성된 제2유입구멍(212)이 형성되어 있다.
상기 가스노즐조립체(700)는 상기 측판(213)의 제1유입구멍(211)과 제2유입구멍(212)을 덮도록 위치하되, 상기 복수의 제1유입구멍(211)과 동일한 개수의 노즐(710)이 수평방향으로 이격되어 구비된다.
상기 송풍기(300)는 상기 연소실몸체(500)의 저면에 결합되고, 송풍기(300)로부터 공급된 공기는 송풍기출구(310)를 통해 버너조립체(200)의 버너베이스(210) 저면의 하측 공간으로 유입된다.
도 5는 본 발명의 버너본체를 보여주는 사시도, 도 6은 도 5의 버너본체가 분해된 상태를 보여주는 사시도, 도 7은 도 5의 A-A단면도, 도 8은 도 1의 연소장치에서 연료가스와 공기가 버너본체에 유입되어 유동하는 과정을 보여주는 도면, 도 9(a)와 (b)는 도 1의 연소장치에서 제1,2염공부재가 제1,2,3플레이트에 결합된 상태를 보여주는 사시도와 제2염공부재가 분해된 상태를 보여주는 사시도, 도 10은 제2플레이트와 제3플레이트 사이 공간을 유동하는 공기의 흐름을 보여주는 도면으로서, 이하 도 5 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 버너본체의 구성 및 혼합기의 유동경로에 대해 설명한다.
버너본체(100)는, 서로 대향되게 구비되어 그 사이의 공간을 통해 과농혼합기가 흐르는 제1플레이트(110)와 제2플레이트(120), 상기 제2플레이트(120)와의 사이 공간을 통해 희박혼합기가 흐르도록 구비된 제3플레이트(130), 상기 과농혼합기를 연소시키는 제1염공부재(140), 상기 희박혼합기를 연소시키는 제2염공부재(150)를 구비한다.
상기 제1플레이트(110)와 제2플레이트(120)는, 혼합기 및 공기가 흐르는 유로부분은 외측방향으로 돌출되어 서로 접촉하지 않도록 성형되고, 혼합기 및 공기가 흐르지 않는 부분은 폐색되도록 서로 접촉되게 성형된 박판으로서, 가장자리가 서로 결합되고, 상단부에는 제1염공부재(140)가 구비된다.
상기 제1플레이트(110)와 제2플레이트(120)의 사이에 형성되어 과농혼합기가 흐르는 유로는, 노즐(710)에서 분사된 연료가스와 송풍기(300)에서 공급된 공기의 일부가 유입되는 혼합기유입구(161), 상기 혼합기유입구(161)를 통해 유입된 과농혼합기가 흐르도록 하기 위해 수평방향으로 연장된 혼합기유로도입부(171), 상기 혼합기유로도입부(171)에서 상방향으로 연장되어 단면적이 상방향으로 갈수록 넓어지는 혼합기유로확산부(172), 상기 혼합기유로확산부(172)의 상측으로 연장되어 상기 제1염공부재(140)에 과농혼합기를 공급하는 과농혼합기유로(173)로 이루어진다.
상기 혼합기유로확산부(172)를 통과한 과농혼합기 중 일부는, 상기 제2플레이트(120)의 폭 방향으로 일정간격 이격되어 형성된 복수의 분배구멍(122)을 통해 제2플레이트(120)와 제3플레이트(130) 사이의 공간으로 분출된다.
또한 상기 제1플레이트(110)와 제2플레이트(120)의 사이에 형성되어 희박혼합기를 형성하기 위한 유로는, 상기 혼합기유입구(161)의 하측에 형성되어 상기 송풍기(300)에서 공급된 공기의 나머지가 유입되는 공기유입구(162), 상기 공기유입구(162)를 통해 유입된 공기가 흐르도록 수평방향으로 연장된 공기유로도입부(174), 상기 공기유로도입부(174)에 유입된 공기가 상기 제2플레이트(120)와 제3플레이트(130) 사이의 공간으로 분출되도록 상기 공기유로도입부(174)의 길이방향을 따라 상기 제2플레이트(120)에 관통형성된 복수의 공기통공(121), 상기 공기통공(121)을 통해 분출된 공기가 상방향으로 흐르도록 형성된 공기유로(175), 상기 공기유로(175)의 상측으로 연장되어 제2염공부재(150)에 희박혼합기를 공급하기 위한 희박혼합기유로(176)로 이루어진다.
이와 같은 구성에 의한 연소장치에서 연료가스와 공기의 유동경로를 살펴보면, 송풍기(300)에서 공급되는 공기는 버너베이스(210) 하부의 공간으로 유입된 후 상기 혼합기유입구(161)와 공기유입구(162)를 향해 수평방향으로 유동한 후 혼합기유입구(161)와 공기유입구(162)를 통해 분산되어 버너본체(100) 내부로 유입되고, 노즐(710)에서 분사된 연료공기는 상기 혼합기유입구(161)를 통해 유입되는 공기와 혼합되어 혼합기유로도입부(171), 혼합기유로확산부(172), 과농혼합기유로(173)를 순차 거친 후 제1염공부재(140)의 제1염공(141)을 통해 분출되면서 과농 연소가 이루어진다.
또한 상기 공기유입구(162)를 통해 공기유로도입부(174)로 유입된 공기는 공기통공(121)을 통해 분출되어 공기유로(175)를 통해 유동하게 되고, 상기 공기유로(175)를 통해 유동하는 공기는 상기 복수의 분배구멍(122)을 통해 분출된 혼합기와 혼합되고, 이렇게 생성된 희박혼합기는 제2염공부재(150)의 제2염공(151)을 통해 분출되면서 희박 연소가 이루어진다.
이와 같이 본 발명은 2개의 노즐을 사용할 필요가 없이 하나의 노즐(710)만으로 과농 연소와 희박 연소를 동시에 구현할 수 있어 연소 장치의 구조를 간단하게 할 수 있다.
또한 종래 기술의 경우 송풍기로부터 공급된 공기의 일부는 격판(본원발명의 버너베이스에 대응됨)에 형성된 구멍을 통해 상방향으로 공급되도록 하였으나, 이 경우 공기를 복수의 버너본체에 균일하게 공급하거나 하나의 버너본체에서도 전방과 후방에 균일하게 공급하기 위해 각 구멍의 크기를 서로 상이하게 설계하여야 하지만, 격판의 전체 면적에 형성된 모든 구멍에 대한 크기를 일일이 설정하기는 매우 어려운 문제점이 있었다.
이에 반해 본원발명은 송풍기출구(310)를 통해 공급되는 공기는 버너베이스(210) 하부의 공간을 따라 확산된 후 공기유입구(162)를 통해 공기유로도입부(174)에 유입되고, 상기 공기유로도입부(174)의 공기는 공기통공(121)을 통해 공기유로(175)로 분출되므로, 공기유입구(162)와 공기통공(121)에서 공기의 통과량이 제한되어 복수의 버너본체(100) 각각에 공기의 공급이 균일하게 이루어지고, 공기유로도입부(174)의 길이방향을 따라 복수의 공기통공(121)을 통해 분출되는 공기량이 균일하게 되어 제2염공부재(150)의 전방과 후방에 공기의 공급이 균일하게 이루어진다. 이 경우 공기의 공급량 조절은 하나의 공기유입구(162) 크기만 조절하면 되므로 설계 용이성이 향상된다.
한편, 과농 연소가 이루어지는 제1염공부재(140)와 희박 연소가 이루어지는 제2염공부재(150)로 공급되는 혼합기의 비율은 2 : 8 정도로 제2염공부재(150)로 많은 혼합기가 공급되므로, 제2염공부재(150)의 염공면에서 형성되는 화염도 제1염공부재(140)에서 형성되는 화염에 비하여 훨씬 크게 된다.
따라서 제3플레이트(130)와 제1염공부재(140) 및 제2염공부재(150)는 내식성을 향상시키기 위하여 스테인레스 재질로 구성하고, 버너본체(100)를 구성하는 부품 중 화염의 크기가 작아 화염에 직접 닿지 않는 제1플레이트(110)와 제2플레이트(120)는 스틸 재질의 플레이트 표면에 알루미늄 코팅이 이루어진 것을 사용함으로써 제조 원가를 절감할 수 있다.
도 6과 도 7을 참조하면, 제3플레이트(130)에는 상기 분배구멍(122)에 대응되는 위치에 상기 분배구멍(122) 방향으로 오목하게 형성된 오목부(133)가 형성되어 있어, 제2플레이트(120)와 제3플레이트(130) 사이의 간격은 상기 분배구멍(122)이 형성된 부분에서 좁아진다.
만약 제2플레이트(120)와 제3플레이트(130) 사이의 간격이 넓게 되면 제2염공부재(150)로 공급되는 혼합기가 제3플레이트(130) 측으로 쏠리게 되는데, 상기와 같이 오목부(133)가 형성되어 제2플레이트(120)와 제3플레이트(130) 사이의 간격이 좁아지게 되면 혼합기가 제2염공부재(150)에 골고루 공급된다.
또한, 도 9를 참조하면, 제2염공부재(150)는 제3플레이트(130)에 접하는 면(150a)에 오목하게 형성된 복수의 상부홈(153)과 상기 상부홈(153)으로부터 하측으로 이격되어 오목하게 형성된 복수의 하부홈(154)이 형성되어 있고, 상기 제3플레이트(130)에는 상기 상부홈(153)에 삽입되도록 돌출된 상부엠보싱(131)과 상기 하부홈(154)에 삽입되도록 돌출된 하부엠보싱(132)이 각각 복수개 형성되어 있다.
상기 상부홈(153)은 상방향이 개방되고 하방향이 폐색된 형상이고, 상기 하부홈(154)은 상방향이 폐색되고 하방향이 개방된 형상이다.
상기 제2염공부재(150)는 상기 제2플레이트(120)와 제3플레이트(130) 사이에 개재되어, 상기 상부홈(153)에 상부엠보싱(131)이 삽입되도록 하고, 상기 하부홈(154)에 하부엠보싱(132)이 삽입되도록 함으로써 제2염공부재(150)가 제2플레이트(120)와 제3플레이트(130) 사이에서 고정결합된다. 이 경우 상부홈(153)은 상방향으로 개방되고 하부홈(154)은 하방향으로 개방된 형상으로 되어 있어 조립이 용이해진다.
이와 같은 구성에 의하면, 간단한 구성에 의해 제2염공부재(150)와 제2플레이트(120) 및 제3플레이트(130)가 결합되어 제조 비용을 절감할 수 있고, 제2염공부재(150)와 제2플레이트(120) 및 제3플레이트(130) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
한편, 도 6, 도 7, 도 10을 참조하면, 제3플레이트(130)에는 상기 오목부(133)의 하부에 제2플레이트(120) 방향으로 오목하게 형성된 제1분산엠보싱(134)과 제2분산엠보싱(135)이 형성되어 있다.
따라서 상기 공기통공(121)을 통해 분출된 공기는 상기 제1분산엠보싱(134)과 제2분산엠보싱(135)에 의해 수평방향으로 분산된 후 공기유로(175)를 통해 상방향으로 유동하게 되므로, 분배구멍(122)을 통해 유입된 혼합기와 일정 비율로 골고루 혼합된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

Claims (7)

  1. 서로 대향되게 구비되어 그 사이의 과농혼합기유로(173)를 통해 과농혼합기가 흐르는 제1플레이트(110)와 제2플레이트(120), 상기 제2플레이트(120)와의 사이에 형성된 희박혼합기유로(176)를 통해 희박혼합기가 흐르도록 구비된 제3플레이트(130), 상기 과농혼합기를 연소시키는 제1염공부재(140), 상기 희박혼합기를 연소시키는 제2염공부재(150)를 구비하되,
    상기 제1플레이트(110)와 제2플레이트(120) 사이에는, 송풍기(300)로부터 공급된 공기 중 일부와 노즐(710)로부터 분사된 연료가스가 도입되는 혼합기유입구(161), 상기 혼합기유입구(161)를 통해 유입된 과농혼합기가 상기 과농혼합기유로(173)로 흐르도록 하는 혼합기유로도입부(171)와 혼합기유로확산부(172), 상기 송풍기(300)로부터 공급된 공기 중 나머지가 도입되는 공기유입구(162), 상기 공기유입구(162)를 통해 유입된 공기가 흐르는 공기유로도입부(174)가 형성되고;
    상기 제2플레이트(120)에는, 상기 공기유로도입부(174)의 공기가 상기 제2플레이트(120)와 제3플레이트(130) 사이에 형성된 공기유로(175)로 분출되도록 관통된 복수의 공기통공(121), 상기 혼합기유로확산부(172)를 통과한 혼합기의 일부가 상기 희박혼합기유로(176)로 분출되도록 관통된 복수의 분배구멍(122)이 형성된 과농 희박 연소장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공기유로도입부(174)는 일측의 상기 공기유입구(162)로부터 수평방향으로 연장되어 타측은 공기의 흐름이 막히도록 형성되고, 상기 공기통공(121)은 상기 공기유로도입부(174)의 길이방향을 따라 복수개가 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 과농 희박 연소장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1플레이트(110)와 제2플레이트(120)는 스틸 재질로서 그 표면에 알루미늄 코팅이 이루어지고, 상기 제3플레이트(130)와 제1염공부재(140) 및 제2염공부재(150)는 스테인리스 재질인 것을 특징으로 하는 과농 희박 연소장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2염공부재(150)는, 복수의 염공플레이트(152) 일부분이 서로 이격되어 제2염공(151)을 형성하고, 상기 제3플레이트(130)에 접하는 면이 오목하게 형성된 복수의 상부홈(153)과 상기 상부홈(153)으로부터 하측으로 이격되어 오목하게 형성된 복수의 하부홈(154)으로 이루어지고;
    상기 제3플레이트(130)에는 상기 상부홈(153)에 삽입되도록 돌출된 상부엠보싱(131)과 상기 하부홈(154)에 삽입되도록 돌출된 하부엠보싱(132)이 각각 복수개 형성되어;
    상기 제2염공부재(150)는 상기 제2플레이트(120)와 제3플레이트(130) 사이에 개재되어 상기 상부홈(153)과 상부엠보싱(131), 상기 하부홈(154)와 하부엠보싱(132)의 삽입결합에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 과농 희박 연소장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상부홈(153)은 상방향으로 개방되고 하방향으로 폐색된 형상으로 이루어지고, 상기 하부홈(154)은 상방향으로 폐색되고 하방향으로 개방된 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 과농 희박 연소장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제3플레이트(130)에는 상기 분배구멍(122)에 대응되는 위치에 상기 분배구멍(122) 방향으로 오목하게 형성된 오목부(133)가 형성된 것을 특징으로 하는 과농 희박 연소장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3플레이트(130)에는 상기 오목부(133)의 하부에 상기 공기통공(121)을 통해 분출된 공기를 수평방향으로 분산시키기 위한 적어도 하나의 분산엠보싱이 형성된 것을 특징으로 하는 과농 희박 연소장치.
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