KR100226830B1 - 석유연소기의 기화식버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료공급장치에 의해 공급된 가연성 연료와 연소용 공기를 혼합하여 연소시키는 석유연소기의 기화식버너에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 기화기에 공급된 가연성 연료와 연소용 공기가 혼합된 다음 연소실내부로 균압을 유지한 상태에서 유입되어 균일하게 염공을 통해 외부로 분출되도록 한 것이다.

이를 위해, 일측에 노즐(3)이 일체로 형성된 기화기(1)와, 상기 노즐의 중심 축선상에 위치되게 니이들(4)의 선단부를 지지하는 니이들 지지수단과, 상기 기화기내의 기화가스가 유로(18a)를 통과하면서 느려지도록 상측에 확관부(18b)가 형성된 포트캡(18)과, 상기 포트캡의 저면에 고정되어 포트캡의 유로상으로 유입되는 기화가스의 압력을 균일하게 유지시켜 주도록 다수개의 통공을 갖는 판 또는 망상의 판으로 된 균압판(19)과, 상기 포토캡(18)의 외주면에 위치되게 설치되어 기화가스가 외부로 분출되도록 무수히 많은 염공(20)이 형성된 원추형상의 버너헤드(21)로 구성하여서 된 것이다.

Description

석유연소기의 기화식버너

본 발명은 연료공급장치에 의해 공급된 가연성 연료와 연소용 공기를 혼합하여 연소시키는 석유연소기의 기화식버너에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 기화기에 공급된 가연성 연료와 연소용 공기가 혼합된 다음 연소실내부로 균압을 유지한 상태에서 유입되어 균일하게 염공을 통해 외부로 분출되도록 한 것이다.

일반적으로 연료인 석유를 기화하여 연소시킴에 따라 얻어지는 열을 이용, 난방을 행하는 난방기기의 연소 시스템은 가연성 연료(석유)를 공급하는 연료공급장치와, 상기 연료공급장치에서 공급된 연료를 기화하여 연소시키는 기화식버너와, 상기 기화식버너에 외부의 공기를 공급하여 가연성 연료를 미립화시킴과 동시에 연소시 필요한 공기를 공급하는 공기공급장치로 크게 구성되어 있다.

상기 구성중 기화식버너는 도 1과 같이 바닥면이 닫힌 원통형인 컵형상의 기화기(1)의 상측에 점화초기 연료공급장치(도시는 생략함)로 부터 공급된 액체 가연성 연료를 기화시키기 위해 기화기를 예열하는 히터(2)가 내장되어 있고 상기 기화기(1)의 일측에는 공기공급장치(도시는 생략함)에 의해 외부의 연소용 공기를 기화기내부로 유입하여 가연성 연료를 작은 액적상태로 미립화시킴과 동시에 연소에 필요한 공기를 공급하는 노즐(3)이 설치되어 있으며 상기 노즐의 중심축상에는 가연성 연료를 기화기의 내부로 분사, 공급하는 니이들(4)이 설치되어 있다.

그리고 기화기(1)의 상측 개방부에는 기화기의 내부로 유입되어 미립화된 기화가스를 상부로 분출시키는 포트캡(5)이 얹혀져 있고 상기 포트캡의 상측에는 분출되는 기화가스가 균일하게 분포되어 분출되도록 하는 콘트롤 플레이트(6)가 설치되어 있으며 상기 콘트롤 플레이트의 외주면에는 무수히 많은 염공(7)이 형성된 버너헤드(8)가 설치되어 있다.

또한, 상기 버너헤드(8)의 일측에는 염공(7)을 통해 분출되는 기화가스를 초기에 점화시키기 위한 점화플러그(9)가 설치되어 있고 기화기(1)의 바닥면에는 기화기의 온도를 감지하여 상기 기화기에 내장된 히터(2)의 동작을 제어하는 온도센서(10)가 설치되어 있으며 버너헤드(8)의 외주면에는 연소가 진행시 발생되는 열을 기화기에 전달하여 히터(2)가 동작되지 않더라도 가연성 연료를 기화시키는 포트링(11)이 기화기(1)의 상면과 접속되게 설치되어 있다.

따라서 기화식 버너시스템에 전원이 인가되어 연소장치가 작동하면 기화기(1)에 매설되어 있는 히터(2)가 발열하게 되므로 액체 가연성 연료가 기화될 수 있을 정도로 상기 기화기(1)를 예열시킨다.

그후, 기화기(1)의 예열이 완료되면 연소용 공기 공급장치에 의해 연소용 공기가 분사수단의 노즐(3)을 통해 기화기(1)의 내부로 공급됨과 동시에 연료 공급장치의 구동에 의해 액체 가연성 연료가 니이들(4)을 통해 기화기(1)의 내부로 분사되므로 이미 기화기의 내부로 공급 분사되어 예열되어 있던 공기에 의해 작은 액적 상태로 미립화된다.

이와 같이 기화기(1)의 내부로 분사된 액체 연료 액적 및 액체 연료 기화증발가스와 연소용 공기는 기화기의 내부에서 기화가스로 만들어진 다음 포트캡(5)에 형성된 유로를 따라 콘트롤 플레이트(6)측으로 이동되므로 기화가스의 압력이 균일하게 분포된 상태로 버너헤드(8)의 염공(7)을 통해 외부로 분출된다.

이러한 상태에서 사용자가 버튼(도시는 생략함)을 눌러 버너헤드(8)의 일측에 설치된 점화플러그(9)에서 스파크를 발생시키면 분출되는 기화가스에 점화가 이루어지게 되므로 상기 기화가스의 연소에 따른 연소열로 난방을 행하게 된다.

그러나 이러한 종래의 기화식버너는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 연소용 공기와 가연성 연료가 잘 혼합되도록 기화기(1)와 노즐(3)의 접합부위에 세라믹 접착제를 도포하지만, 고온 및 고열에 의해 시간이 흐름에 따라 세라믹 접착제의 접착부위에서 기공이 발생되어 연소용 공기가 누설되었으므로 연소에 따른 연소용 공기의 양이 부족하게 되었고, 이에 따라 불완전연소가 이루어지게 되므로 미연소가스가 다량 발생되었다.

둘째, 콘트롤 플레이트(6)는 기화가스가 균일하게 분포되어 분출되도록 설치된 것이지만, 상기 콘트롤 플레이트의 설치로 인해 기화기(1)내부에서 연소용 공기와 가연성 연료가 정체되는 현상을 초래하게 되므로 기화기의 온도가 저하되었고, 이에 따라 기화기(1)내에서 타르(tar)가 발생되므로 불완전연소의 원인이 되었다.

셋째, 포트캡(5)을 통해 기화가스가 상부로 분출될 때 기화기내의 고온에 의해 가연성 연료가 증발되지 못하고 구상비등화되어 액적상태로 분출되므로 미연소에 따른 그으름이 발생되었다.

넷째, 노즐(3)의 중심축선상에 고정 설치되는 니이들(4)의 선단부를 지지하는 수단이 구비되어 있지 않으므로 상기 니이들이 노즐의 중심축상에서 일측으로 편중되게 설치될 가능성이 농후하게 되는데, 이런 경우에는 가연성 연료가 일측으로 편중되게 분사되어 미립화 및 연료증발특성을 현저하게 저하시키게 되므로 연소효율을 저하시킴은 물론 미연소가스를 다량 발생시키게 된다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 그 구성을 대폭 개선하여 기화기의 내부에서 연소용 공기와 가연성 연료가 미립화된 상태에서 균압을 유지하면서 연소실측으로 빠져나와 버너헤드에 형성된 염공을 통해 분출되도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 분 발명의 형태에 따르면, 일측에 노즐이 일체로 형성된 기화기와, 상기 노즐의 중심축선상에 위치되게 니이들의 선단부를 지지하는 니이들 지지수단과, 상기 기화기내의 기화가스가 유로를 통과하면서 느려지도록 상측에 확관부가 형성된 포트캡과, 상기 포트캡의 저면에 고정되어 포트캡의 유로상으로 유입되는 기화가스의 압력을 균일하게 유지시켜 주도록 다수개의 통공을 갖는 판 또는 망상의 판으로 된 균압판과, 상기 포토캡의 외주면에 위치되게 설치되어 기화가스가 외부로 분출되도록 무수히 많은 염공이 형성된 원추형상의 버너헤드로 구성하여서 된 석유연소기의 기화식버너가 제공된다.

제1도는 종래의 기화식버너를 나타낸 종단면도

제2도는 본 발명의 기화식버너를 나타낸 종단면도

제3도는 본 발명의 포트캡에 균압판이 고정된 상태의 종단면도

제4도는 가이드콘에 의해 양분된 미립화된 기화가스가 균압판을 통과하여 연소실내부로 유입되는 상태도

제5도는 제2도의 A부 확대도

제6도는 니이들 가이드를 나타낸 측면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 기화기 3 : 노즐

4 : 니이들 13 : 노즐홀더

14 : 니이들 가이드 15 : 본체

16 : 보스 17 : 리브

18 : 포트캡 18a : 유로

18b : 확관부 19 : 균압판

20 : 염공 21 : 버너헤드

22 : 포트링 23 : 버너커버

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 첨부된 도면 도 2 내지 도 6을 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 기화식버너를 나타낸 종단면도이고 도 3은 본 발명의 포트캡에 균압판이 고정된 상태의 종단면도이며 도 4는 가이드콘에 의해 양분된 미립화된 기화가스가 균압판을 통과하여 연소실내부로 유입되는 상태도로써, 본 발명은 기화기(1)의 일측에 노즐(3)을 일체로 형성하여 종래와 같이 노즐을 기화기에 조립하므로 인해 발생되는 조립오차 및 틈새의 발생을 방치하도록 되어 있고 상기 노즐의 중심축선상에는 가연성 연료가 기화기(1)의 내부에 형성된 가이드콘(12)에 의해 정확히 양분되도록 선단부가 니이들 지지수단에 지지되게 니이들(4)이 설치되어 있다.

상기 니이들 지지수단을 본 발명의 일 실시예에서는 도 5에 도시한 바와 같이 기화기(1)의 일측에 보울트와 같은 체결부재에 의해 고정 설치되어 니이들(4)의 일단을 지지함과 동시에 연소용 공기를 유입하는 노즐홀더(13)와, 상기 노즐홀더의 내부에 고정되어 니이들(4)의 선단부를 지지하는 니이들 가이드(14)로 구성하도록 되어 있다.

상기한 니이들 가이드(14)는 도 6과 같이 본체(15)의 중심부에 니이들(4)이 끼워지는 보스(16)가 형성되어 있고 상기 보스는 본체(15)에 복수개의 리브(17)에 의해 연결되어 있다.

그리고 상기 기화기(1)의 개방부에 얹혀져 설치되는 포트캡(18)의 상측에 기화가스가 유로(18a)따라 연소실측으로 이동시 속도가 느려지도록 확관부(18b)가 형성되어 있고, 상기 포트캡의 저면에는 기화기(1)에서 포트캡의 유로(18a)상으로 유입되는 기화가스의 압력을 균일하게 유지시켜 주도록 다수개의 통공을 갖는 판 또는 망상의 판으로 된 균압판(19)이 고정되어 있으며, 상기 포토캡(18)의 외주면에는 기화가스가 외부로 분출되도록 무수히 많은 염공(20)이 형성된 원추형상의 버너헤드(21)가 설치되어 있다.

상기 포트캡(18)의 형상은 도 3에 도시한 바와 같이 하부, 즉 기화가스가 유입되는 유로(18a)는 원형의 구멍으로 직경(φ1)이 상측에 형성된 확관부(18b)의 직경(φ2)보다 작게 형성되어 있다.

이는 확관부(18b)의 직경(2φ)보다 유로(18a)의 직경(φ1)을 작게 형성하여 기화기(1)의 내부에 일정한 정체부하를 주므로써 기화기의 내부로 공급된 가연성 연료와 연소용 공기가 완전하게 혼합되도록 하기 위함이다.

또한, 유로(18a)의 높이(1)가 확관부(18b)의 높이(2)보다 훨씬 길게 형성되어 있는데, 이는 기화가스가 유로(18a)를 따라 상측으로 이동될 때 유속을 감소시켜 기화기의 상측으로 이동되는 기화가스가 고속으로 분출되지 않도록 하므로써 연소가 안정적으로 이루어지도록 하기 위함이다.

만약, 상측으로 이동되는 기화가스의 유속이 빠를 경우에는 기화가스가 염공(20)을 통과하면서 파열음을 발생시킴과 동시에 연소상태를 저하시키게 된다.

상기 포트캡(18)의 저면에 고정, 설치된 균압판(19)의 면적은 포트캡(18)의 유로(18a)보다 넓게 형성되어 있다.

이는 기화기내부에 있던 액적이 직접 포트캡(18)의 유로(18a)를 통해 상측으로 분출되는 것을 미연에 방지하기 위함이다.

한편, 버너헤드(21)의 외주면으로 설치되어 연소열을 기화기(1)에 전달하는 포트링(22)의 외측으로는 기화기(1)가 외부로 노출되므로 인해 열원을 빼앗기지 않도록 상기 기화기의 상면을 폐홰하는 버너커버(23)가 설치되어 있다.

이는 온도가 낮을 경우에도 기화기(1)의 온도가 급격히 떨어지는 것을 방지함은 물론 버너헤드(21)의 상측으로 설치되는 라디에이터(24)에서 전도되는 복사열을 차단하여 기화기의 온도가 급격하게 상승하는 것을 예방하기 위함이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 기화식 버너시스템에 전원이 인가되어 연소장치가 작동하면 기화기(1)에 매설되어 있는 히터(2)가 발열하게 되므로 액체 가연성 연료가 기화될 수 있을 정도로 기화기(1)를 예열시킨다.

그후, 기화기(1)의 예열이 완료되면 연소용 공기 공급장치에 의해 연소용 공기가 분사수단의 노즐(3)을 통해 기화기(1)의 내부로 공급됨과 동시에 연료 공급장치의 구동에 의해 액체 가연성 연료가 니이들(4)을 통해 기화기(1)의 내부로 분사되므로 이미 기화기의 내부로 공급 분사되어 예열되어 있던 연소용 공기에 의해 상기 가연성 연료가 아주 액적으로 미립화된다.

이와 같이 미립화된 액적은 기화기(1)의 내벽면에 충돌하면서 얇게 퍼져 증발된다.

증발된 기화가스는 포트캡(18)의 저면에 고정된 균압판(19)을 거치면서 정류화되어 포트캡(18)의 유로(18a)를 따라 상측으로 유출되는데, 상기 기화가스가 유로(18a)를 따라 상측으로 유출될 때 상기 포트캡(18)의 내경이 달리 형성되어 있으므로 기화기(1)에서의 고온, 고압의 난류형 기류가 평활되면서 일정한 층류형 기류로 변환됨과 동시에 유속이 감소된다.

즉, 유로(18a)의 직경(φ1)에 비해 확관부(18b)의 직경(φ2)이 크게 형성되어 있으므로 유속은 단면적에 반비례함을 감안하여 볼 때 (Q =AV)확관부(18b)에서는 유속이 1차 감소된 상태로 유출된다.

상기 포트캡(18)을 통과하면서 유속이 1차 감속된 기화가스는 원추형 버너헤드(21)의 상면에 부딪혀 유속이 2차로 감속됨과 동시에 상기 원추형의 형상에 의해 기화가스가 방사상으로 균일하게 분포되므로 버너헤드(21)의 염공(20)을 통해 외부로 분출된다.

이러한 상태에서 사용자가 버튼(도시는 생략함)을 눌러 버너헤드(21)의 일측에 설치된 점화플러그(9)에서 스파크를 발생시키면 분출되는 기화가스에 점화가 이루어지게 되므로 상기 기화가스의 연소에 따른 연소열로 난방을 행하게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 다음과 같은 효과를 얻게 된다.

첫째, 포트캡(18)의 저면에 화염의 안정성과 연소성능을 향상시키기 위한 균압판(19)이 고정되어 있고, 포트캡(18)의 내부에는 직경이 다른 유로(18a)와 확관부(18b)가 형성되어 있으며, 버너헤드(21)의 상부는 원추형으로 형성되어 있으므로 기화기(1)내의 기화가스가 연소실측으로 균일하게 분출되고, 이에 따라 연소상태가 안정되고 균일하게 유지되므로 완전연소가 가능하여 연소시 발생되는 유해가스를 대폭 줄이게 된다.

둘째, 기화기(1)의 내부에서 유로저항을 줄이게 되므로 연소실에서 발생되는 유체음을 현저히 줄이게 되고, 이에 따라 정숙 운전이 가능해지게 된다.

셋째, 연소용 공기를 기화기(1)의 내부에 공급하는 노즐(3)이 기화기와 일체로 형성되어 있어 부품의 조립에 따른 조립오차를 줄이게 됨은 물론 종래에 비해, 부품수가 줄어들게 되므로 재료비를 절감하게 된다.

넷째, 가연성 연료를 분사하는 니이들(4)이 니이들 지지수단에 의해 노즐(3)의 중심축선상에 정확히 위치되므로 가연성 연료의 미립화가 균일하게 이루어짐은 물론 미립화된 연료가 균일하게 증발되므로 연소성능이 향상된다.

Claims (6)

1. 일측에 노즐이 일체로 형성된 기화기와, 상기 노즐의 중심축선상에 위치되게 니이들의 선단부를 지지하는 니이들 지지수단과, 상기 기화기내의 기화가스가 유로를 통과하면서 느려지도록 상측에 확관부가 형성된 포트캡과, 상기 포트캡의 저면에 고정되어 포트캡의 유로상으로 유입되는 기화가스의 압력을 균일하게 유지시켜 주도록 다수개의 통공을 갖는 판 또는 망상의 판으로 된 균압판과, 상기 포토캡의 외주면에 위치되게 설치되어 기화가스가 외부로 분출되도록 무수히 많은 염공이 형성된 원추형상의 버너헤드로 구성하여서 됨을 특징으로 하는 석유연소기의 기화식버너
2. 제2항에 있어서, 니이들 지지수단은 기화기의 일측에 고정 설치되어 연소용 공기를 유입하는 노즐홀더와, 상기 노즐홀더의 내부에 고정되어 니이들을 지지하는 니이들 가이드로 구성됨을 특징으로 하는 석유연소기의 기화식버너.
3. 제2항에 있어서, 니이들 가이드의 본체 중심부에 니이들이 끼워지는 보스를 형성하여 상기 본체와 보스를 복수개의 리브에 의해 연결함을 특징으로 하는 석유연소기의 기화식버너.
4. 제1항에 있어서, 포트캡의 저면에 고정되는 균압판의 면적이 포트캡의 유로보다 넓게 형성됨을 특징으로 하는 석유연소기의 기화식버너.
5. 제1항에 있어서, 버너헤드의 외주면으로 설치되어 연소열을 기화기에 전달하는 포트링의 외측으로 버너커버를 설치함을 특징으로 하는 석유연소기의 기화식버너.
6. 제1항에 있어서, 포트캡의 유로길이를 확관부의 길이보다 길게 설정함을 특징으로 하는 석유연소기의 기화식버너.