KR100356236B1 - 가스보일러의 버너 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스보일러에 사용되는 버너에 관한 것으로, 벤츄리파이프(51) 내부에 다수의 가이드날개(53a)를 갖춘 와류발생용 가이드부재(53)가 구비되어, 공기와 분사연료가 염공부재(52)의 내부공간(52e)을 향해서 벤츄리파이프(51) 내부를 흐르면서 1차적으로 혼합된 후, 와류발생용 가이드부재(53)의 가이드날개(53a) 사이의 혼합가스 유도로(53b)를 통과하면서 2차적으로 혼합되므로, 염공부재(52) 내부공간(52e)의 혼합가스가 전체적으로 균일하면서 고르게 혼합되도록 된 것이다.

Description

가스보일러의 버너{A burner of gas boiler}
본 발명은 가스보일러에 사용되는 버너에 관한 것으로, 연료와 공기가 상호 만족스럽게 혼합되어, 버너의 연소효율이 향상되고, 배기가스중의 유해가스 함유량이 감소되도록 하는 가스보일러의 버너에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 연소식 보일러중 하나인 가스보일러는 LNG나, LPG등의 액화가스를 연료로 사용하는 것으로, 일반적으로 등유 등의 액상연료를 사용하는 보일러에 비해서 연소효율이 높고 연료취급이 간편하여 널리 사용되고 있다.
도 1은 가스보일러의 일예를 개략적으로 도시한 도면으로서, 하향연소식 가스보일러의 요부 부분단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 버너를 도시한 도면인 바, 이를 참고하여 종래 버너를 갖춘 가스보일러의 연소 및 열교환에 대해서 개략적으로 설명해 보면, 우선 가스보일러를 가동시키면, 배기용 팬(90)이 작동되어, 프론트커버(20)의 공기유입 쳄버부(21)를 통해서 외부 공기가 유입되는데, 이중에서 일부분의 외부 공기는, 2차공기확산판(40)의 공기확산구멍(40a) → 제1열교환라인(71) → 후연소쳄버부(81) → 제2열교환라인(72) → 배기후드(82)를 따라서 흐른 후에, 배기구(100)를 통해서 외부로 배출되는 한편, 다른 일부분의 외부 공기는, 버너(50)를 구성하는 벤츄리파이프(51)의 혼합가스유입 쳄버부(51a)로 유도된다.
또한, 연료공급라인(30)으로부터 연속적으로 공급되는 연료가 프론트커버(20)의 연료유입라인(22)으로 유입된 후 연료분사노즐(23)을 통해서 혼합가스유입 쳄버부(51a)로 분사되어, 혼합가스유입 쳄버부(51a)의 내부로 유도된 공기와, 연료분사노즐(23)로부터 분사된 연료가 벤츄리파이프(51)의 제1확산 쳄버부(51b)와 가이드 쳄버부(51c) 및 제2확산 쳄버부(51d)를 따라서 흐르며 서로 혼합된 후, 염공부재(52)의 내부공간(52e)으로 유입되어 염공부재(52)의 염공(52f)을 통해서 제1열교환라인(71)으로 유출된다.
이러한 상태에서, 점화기(60)가 작동되어, 염공부재(52)의 염공(52f)을 통해서 유출되는 혼합가스가 점화봉(61)의 스파크에 의해 점화되는데, 상기 버너(50)의 벤츄리파이프(51)로 유도되는 공기는, 연소에 적합한 농도의 혼합가스가 형성되도록, 연료분사노즐(23)로부터 분사되어진 연료와 혼합되고, 또한 2차공기확산판(40)의 공기확산구멍(40a)을 통해서 제1열교환라인(71)으로 유도되는 공기는, 혼합가스가 가능한 한 완전히 연소되도록, 염공부재(52)의 염공(52f)을 통해서 제1열교환라인(71)으로 유출되면서 연소되는 혼합가스와 반응한다.
따라서, 버너(50)를 통해 연소되어진 고온의 배기가스는, 제1열교환라인(71) → 후연소쳄버부(81) → 제2열교환라인(72)을 따라 흐르면서 제1열교환쳄버부(73)와 제2열교환쳄버부(74)에 고온의 열에너지를 전도하여, 제1·2열교환쳄버부(73,74)의 난방수를 가열시킨 후 배기후드(82)로 유입되어 배기구(100)를 통해서 외부로 배출된다.
그러나, 상기 종래 기술에 따르면, 연료분사노즐(23)로부터 분사되어진 연료와, 혼합가스유입 쳄버부(51a)로 유도되어진 프론트커버(20)로부터의 공기가 단지 버너(50)의 벤츄리파이프(51)를 따라서 염공부재(52)의 내부공간(52e)으로 유입되는 동안 서로 혼합되도록 되어 있어서, 분사연료와 공기의 혼합이 전체적으로 균일하면서 고르게 이루어지지 못하게 된다.
따라서, 혼합가스가 불완전연소되어 연소효율이 저하되고, 배기가스에 일산화탄소(CO)와 질산화물(NOX) 등의 유해가스 함유량이 증가되어 대기가 오염되는 문제가 발생되었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 발명된 것으로, 연료와 공기가 상호 만족스럽게 혼합되어, 버너의 연소효율이 향상되고, 배기가스중의 유해가스 함유량이 감소되도록 하는 가스보일러의 버너를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 가스보일러의 일예를 개략적으로 도시한 도면으로서, 하향연소식 가스보일러의 요부 부분단면도,
도 2는 종래 기술에 따른 버너를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 버너를 도시한 도면,
도 4는 도 3에 도시된 와류발생용 가이드부재의 일예를 도시한 사시도이다.
- 첨부도면의 주요 부분에 대한 용어설명 -
10 ; 보일러 본체, 10a ; 밀폐공간,
11 ; 밀폐판, 12 ; 제1받침판,
13 ; 제2받침판, 20 ; 프론트커버,
21 ; 공기유입 쳄버부, 22 ; 연료유입라인,
23 ; 연료분사노즐, 30 ; 연료공급라인,
40 ; 2차공기확산판, 40a ; 공기확산구멍,
50 ; 버너, 51 ; 벤츄리파이프,
51a ; 혼합가스유입 쳄버부, 51b ; 제1확산 쳄버부,
51c ; 가이드 쳄버부, 51d ; 제2확산 쳄버부,
52 ; 염공부재, 52a ; 다공성 분산판,
52b ; 다공성 분산망, 52c ; 가열망 부재,
52d ; 하부 밀폐판. 52e ; 내부공간,
52f ; 염공, 53 ; 와류발생용 가이드부재,
53a ; 가이드날개, 53b ; 혼합가스 유도로,
53c ; 첨부(尖部), 60 ; 점화기,
61 ; 점화봉, 70 ; 열교환기,
71 ; 제1열교환라인, 72 ; 제2열교환라인,
73 ; 제1열교환쳄버부, 74 ; 제2열교환쳄버부,
81 ; 후연소쳄버부, 82 ; 배기후드,
90 ; 배기용 팬, 100 ; 배기구.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 프론트커버로부터의 공기와, 연료분사노즐로부터의 분사연료가 유입되면서, 이들 공기와 분사연료를 염공부재의 내부공간으로 유도하는 벤츄리파이프와 ; 다수의 염공을 구비하면서 벤츄리파이프의 선단에 연결되어, 내부공간으로 유도되어진 혼합가스가 염공을 통해서 유출되는 염공부재로 이루어진 가스보일러용 버너에 있어서,
상기 벤츄리파이프 내부에 다수의 가이드날개를 갖춘 와류발생용 가이드부재가 구비되어, 염공부재의 내부공간을 향해서 벤츄리파이프 내부를 흐르는 공기와 분사연료가 가이드날개 사이의 혼합가스 유도로를 통과하면서 서로 혼합되는 것을 특징으로 하는 구조로 되어 있다.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 버너를 도시한 도면으로서, 도 2에 대한 대응도인 바, 종래 기술을 도시한 도 2와 동일한 부위에는 동일한 인출부호를 붙이면서 그 설명은 생략한다.
도 3에 의하면, 본 발명에 따른 버너(50)는, 프론트커버(20)로부터의 공기와, 연료분사노즐(23)로부터의 분사연료가 유입되면서, 이들 공기와 분사연료를 염공부재(52)의 내부공간(52e)으로 유도하는 벤츄리파이프(51)와 ; 다수의 염공(52f)을 구비하면서 벤츄리파이프(51)의 선단에 연결되어, 내부공간(52e)으로 유도되어진 혼합가스가 염공(52f)을 통해서 유출되는 염공부재(52) 및 ; 염공부재(52)의 내부공간(52e)을 향해서 벤츄리파이프(51) 내부를 흐르는 공기와 분사연료가 서로 균일하면서 고르게 혼합되도록, 벤츄리파이프(51) 내부에 설치되는 다수의 가이드날개(53a)를 갖춘 와류발생용 가이드부재(53)로 이루어진 구조로 되어 있다.
도 3에 도시된 본 실시예의 경우, 상기 벤츄리파이프(51)는, 프론트커버(20)로부터의 공기와, 연료분사노즐(23)로부터의 분사연료가 유입되는 혼합가스유입 쳄버부(51a)와, 혼합가스유입 쳄버부(51a)로부터 멀어질수록 직경이 확대되어지는 제1확산 쳄버부(51b), 직경이 일정하게 유지되는 가이드 쳄버부(51c) 및, 가이드 쳄버부(51c)로부터 멀어질수록 직경이 확대되어지는 제2확산 쳄버부(51d)가 순차적으로 연통되는 구조를 이루는 것이 적용되었고, 와류발생용 가이드부재(53)는 벤츄리파이프(51)의 제2확산 쳄버부(51d) 내부에 설치되었다. 또한, 상기 와류발생용 가이드부재(53)로는, 전체 형상이 원추형태를 이루고, 가이드날개(53a)가 첨부(53c)를 중심으로 등간격을 이루면서 방사상으로 형성되며, 각각의 날개는 동일한 임의의 각을 이루면서 경사지게 형성되어진 것을 이용하였다.
따라서, 상기 연료공급라인(30)으로부터 연속적으로 공급되는 연료가 프론트커버(20)의 연료유입라인(22)으로 유입된 후 연료분사노즐(23)을 통해서 혼합가스유입 쳄버부(51a)로 분사되어, 혼합가스유입 쳄버부(51a)의 내부로 유도된 공기와, 연료분사노즐(23)로부터 분사된 연료가 벤츄리파이프(51)의 제1확산 쳄버부(51b)와 가이드 쳄버부(51c) 및 제2확산 쳄버부(51d)를 따라서 흐르면서 서로 1차적으로 혼합되면서, 상기 와류발생용 가이드부재(53)의 가이드날개(53a)들 사이의 혼합가스 유도로(53b)를 통과하면서 2차적으로 혼합된 후, 염공부재(52)의 내부공간(52e)으로 유입되어 염공부재(52)의 염공(52f)을 통해서 제1열교환라인(71)으로 유출된다.
이러한 상태에서, 점화기(60)가 작동되어, 염공부재(52)의 염공(52f)을 통해서 유출되는 혼합가스가 점화봉(61)의 스파크에 의해 점화되는데, 본 발명에 따르면, 염공부재(52)의 내부공간(52e)으로 유입되는 혼합가스는 공기와 분사연료가 2차적으로 혼합된 상태이므로, 종래 버너에 비해서 공기와 분사연료의 혼합비가 전체적으로 보다 균일하면서 고른 상태를 유지하게 되어, 연소효율이 증가되고, 이에 따라 배기가스의 유해가스 함유량이 감소하게 된다.
아래의 표 1은 종래 기술에 따른 버너와, 본 발명에 따른 버너의 배기가스중의 유해가스 함유량을 비교한 데이타로서, 이를 참고해 보면, 일산화탄소(CO)와, 질산화물(NOX)들의 함유량이 크게 감소되었음을 알 수 있으며, 배기가스의 유해가스 함유량과 연소효율은 반비례하므로, 종래 기술에 따른 버너에 비해서 본 발명에 따른 버너의 연소효율이 높다는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 버너 종래 기술에 따른 버너
[ppm] R[mg/m3] [ppm] R[mg/m3]
CO 4 7 682 1008
SO2 0 0 0 0
NO 55 110 76 120
NO2 0 0 0 0
NOX 55 169 76 184
한편, 본 실시예의 염공부재(52)로는, 다공성 분산판(52a)과, 다공성 분산망(52b)이 2중으로 둘레면을 이루고, 다공성 분산판(52a)의 개구면에는 하부 밀폐판(52d)이 취부되어 염공부재(52)의 내부공간(52e)이 외부와 차단되며, 메탈화이버 재질의 가열망 부재(52c)가 둘레면의 외면을 감싸는 구조를 이루는 것을 사용하였다.
이상 상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 벤츄리파이프 내부에 다수의 가이드날개를 갖춘 와류발생용 가이드부재가 구비되어, 공기와 분사연료가 염공부재의 내부공간을 향해서 벤츄리파이프 내부를 흐르면서 1차적으로 혼합된 후, 와류발생용 가이드부재의 가이드날개 사이의 혼합가스 유도로를 통과하면서 2차적으로 혼합되므로, 염공부재 내부공간의 혼합가스가 전체적으로 균일하면서 고르게 혼합된다.
따라서, 버너의 연소효율이 증가되어 유지비용이 감소되고, 배기가스의 유해가스 함유량이 감소되어 대기오염이 억제되는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 실시예에 한정되지 않고 이하의 청구범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.

Claims (3)

  1. 프론트커버(20)로부터의 공기와, 연료분사노즐(23)로부터의 분사연료가 유입되면서, 이들 공기와 분사연료를 염공부재(52)의 내부공간(52e)으로 유도하는 벤츄리파이프(51)와 ; 다수의 염공(52f)을 구비하면서 벤츄리파이프(51)의 선단에 연결되어, 내부공간(52e)으로 유도되어진 혼합가스가 염공(52f)을 통해서 유출되는 염공부재(52)로 이루어진 가스보일러용 버너에 있어서,
    상기 벤츄리파이프(51) 내부에 다수의 가이드날개(53a)를 갖춘 와류발생용 가이드부재(53)가 구비되어, 염공부재(52)의 내부공간(52e)을 향해서 벤츄리파이프(51) 내부를 흐르는 공기와 분사연료가 가이드날개(53a) 사이의 혼합가스 유도로(53b)를 통과하면서 서로 혼합되는 것을 특징으로 하는 가스보일러용 버너.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 벤츄리파이프(51)는, 프론트커버(20)로부터의 공기와, 연료분사노즐(23)로부터의 분사연료가 유입되는 혼합가스유입 쳄버부(51a)와, 혼합가스유입 쳄버부(51a)로부터 멀어질수록 직경이 확대되어지는 제1확산 쳄버부(51b), 직경이 일정하게 유지되는 가이드 쳄버부(51c) 및, 가이드 쳄버부(51c)로부터 멀어질수록 직경이 확대되어지는 제2확산 쳄버부(51d)가 순차적으로 연통되는 구조를 이루고, 와류발생용 가이드부재(53)가 제2확산 쳄버부(51d)의 내부에 배치되어진 것을 특징으로 하는 가스보일러용 버너.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서, 상기 와류발생용 가이드부재(53)는, 전체 형상이 원추형태를 이루고, 가이드날개(53a)가 첨부(53c)를 중심으로 등간격을 이루면서 방사상으로 형성되며, 각각의 날개는 동일한 임의의 각을 이루면서 경사지게 형성되어진 것을 특징으로 하는 가스보일러용 버너.
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