KR19990071702A - 대기가스버너 - Google Patents

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KR19990071702A
KR19990071702A KR1019980703979A KR19980703979A KR19990071702A KR 19990071702 A KR19990071702 A KR 19990071702A KR 1019980703979 A KR1019980703979 A KR 1019980703979A KR 19980703979 A KR19980703979 A KR 19980703979A KR 19990071702 A KR19990071702 A KR 19990071702A
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유에르겐 스토쉐크
마르쿠스 빈츠레
미카엘 얀처
베아테 마우셔
토마스-엑카르트 프리링
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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 가열기기용, 특히 온수기용 대기 가스버너에 관한 것으로서,
a) 다수개의 노즐(12)을 구비한 하나의 가스공급장치(14)와,
b) 하나 이상의 연소가스-공기-혼합물용 흐름채널(18)을 구비한 인젝터배선(16)과,
c) 흐름 방향으로 상기 인젝터 배선(16)에 연결되어 있으며 넓어져가는 혼합분배기(24) 안으로 통하는 하나 이상의 우회영역(22)과,
d) 하나의 냉각튜브라인(32)에 의해 상호 연결되어 있고 그 사이에, 상기 연소기판(26)의 연소실측을 향한 쪽에서 발화될 수 있는 상기 연소가스-공기-혼합물을 통과시키기 위한 채널들, 내지 틈(34)으로 경계를 이루는 리브(30,31)로 구성되어 있으며, 상기 혼합분배기(24)의 배출구에 설치되는 하나의 연소기판(26)을 포함한다. 이로써 구조의 높이를 낮출 수 있는 컴팩트한 구성의 가스버너가 가능하게 되었으며, 이러한 구성을 통해 동시에 Nox-치수 및 CO-치수가 낮아졌다.

Description

대기 가스버너
이와 같은 원리에 따라 작동하는 가스버너가 공지된 바 있는데(FR-PS 2 199 853) 그 연소기판은 리브(rib)로 구성되어 있다. 여기서 연소기판의 온도 및 불꽃의 온도를 낮추기 위해 상기 리브는 냉매를 통과시키는 튜브시스템으로 셋팅되어 있다.
본 발명은 독립항의 유형에 따른 가열장치용 특히, 온수기용 대기 가스버너에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 가스버너의 종단면도.
도 2는 도 1의 가스버너를 A-A선을 따라 절개도시한 단면도.
도 3은 상기 연소기판을 도시한 확대 단면도.
도 4는 상기 연소기판의 평면도.
도 5 및 도 6은 인젝터의 두가지 실시예를 도시한 도면.
독립항의 요지를 포함하는 본 발명에 따른 배열은 구조의 높이가 낮은 컴팩트형 대기 가스버너가 가능하다는 효과를 갖는다. 이 가스버너는 동시에 불꽃냉각 및 연소가스를 연소기체와 완전하게 과화학양론식으로 예비혼합(공기량 λ > 1)함으로써 오염물질을 적게 방출하고, 특히 NOX 및 CO-치가 낮은 오염물질을 방출하게 된다. 상기한 가스버너의 우회영역에는 상기 연소가스-공기-혼합물을 소용돌이시켜서 부가적인 혼합이 시작된다. 이로써 인젝터 배선 내부의 흐름채널들을 그에 맞추어 좀 더 짧게 선택구성할 수 있다.
종속항에서 구현된 요지들을 통해 독립항에 따른 배열의 바람직한 구성들이 가능하다.
사실상 인젝터를 수평으로 배열시킴으로써 버너가 달린 가열기기의 구조높이가 전체적으로 낮아질 수 있게 되었다.
인젝터들을 흐름기술상 간단하게 구성했기 때문에 차후처리 없이도 다이캐스팅 기술로써 제조가 가능하다. 인젝터배선 내부에 내장된 직선으로 연장된, 수평단면이 일정한 흐름채널들에 의해 흐름저항을 감소시켰다.
큰 직경을 가진 짧은 흐름채널들을 통해 각 위치간의 허용오차에 대한 감도가 낮은 노즐흐름채널이 형성되었다. 이러한 구성을 통해 조립비용을 좀 더 절감하였다.
실린더형으로 구성된 흐름채널들에 대한 바람직한 대안으로서 장공형 흐름채널들을 구성하였다. 이 장공형 흐름채널들의 유입영역에는 다수개의 노즐들이 배치되어 있다. 극한상황에서 상기 인젝터 배선은 단지 장공형으로 구성된 흐름채널 하나만을 구비할 수도 있다. 이 흐름채널에는 유입영역에 가스공급을 담당하는 전체 노즐들이 배치되어 있다. 따라서 흐름저항, 위치허용오차에 대한 감도 및 제조단가를 더욱 줄일 수 있다.
상기 버너를 저렴한 가격에 제조하기 위해서, 인젝터배선, 우회영역 및 혼합분배기를 일체형으로 구성하면 효과적이다.
표면을 확장시키고, 냉각튜브시스템과 연결되어 있는 리브들로 인해 연소기판의 온도를 혼합분배기와 연소기판간의 탄성 압축에 이용할 수 있는 정도까지로 제한할 수 있다.
냉매를 안내하는 튜브를 구리로 구성하면 열전도성이 향상된다. 반면에 상기 연소기판의 리브들은 높은 열부하 때문에 특히 보석으로 구성되어 있다.
리브들로 구성된 연소기판들에 있어서 소정 리브들의 연소실측의 엣지를 다른 리브들의 연소실측 엣지에 대향하여 뒤로 물러나도록 오프셋배치하면 좋다. 이를 통해 상기 연소기판의 연소실측 벽면의 뚜렷한 각인주조구성이 이루어지게 된다. 상기 연소기판에서 불꽃루트(flame root)부분은 큰 측부영역을 거쳐 인접한 금속판리브에 닿게 되어 이로써 효과적으로 냉각된다.
뒤로 물러나도록 오프셋배치 되지 않은 두 금속판리브들 사이에 각각 하나 또는 다수개의 뒤로 물러나도록 오프셋배치된 적절하게 축소된 리브를 배치함으로써 상기 연소기판을 각인구조로 구성할 수 있다. 본 발명의 실시예는 도면에 도시되어 있으며, 이하의 설명에서 다른 효과들과 더불어 상술하기로 한다.
도 1은 노즐(12)을 구비한 가스공급장치(14)를 포함하고 있는 가스버너(10)을 도시한다. 상기 가스공급장치는 수평방향으로 정렬된 가스버너(10) 인젝터 배선(16)에 대향하도록 흐름방향으로, 상기 노즐(12)들에 각각 소정간격을 두고 실린더형 흐름채널(18)들이 대향배치되도록 이격되어 있다. 여기서 상기 노즐(12)들은 상기 흐름채널(18)의 중앙축 높이에 배치되어 있다. 상기 흐름채널(18)의 중앙축들은 사실상 직선형태로 연장되어 있다. 이 때 상기 흐름의 횡단면은 유입부로서 구성된 유입영역 내부 연장부(20)에 이르기까지 사실상 일정하게 유지된다. 상기 인젝터(16) 내부에 설치된 흐름채널(18)의 길이 대 직경의 비율은 4:1 미만이다. 종래의 가스버너용 인젝터 배선과는 달리, 본 발명에서는 인수가 10 내지 12에 달한다. 연소가스-공기-혼합물의 흐름방향으로 인젝터배선(16)에 연결되어 있는 90°인 우회영역(22)은 일측으로 깔대기형태로 넓어져가는 혼합분배기(24) 안으로 통한다. 그 배출구에는 상기 혼합분배기(24)에 대향하도록 압축밀폐된 연소기판(26)이 배치되어 있다.
고정수단(28)에 의해서 상기 혼합분배기(24) 맞은편에 고정된 연소기판(26)은 서로 길이가 다른 금속판 내지는 리브(30,31)(도 3)들로 구성되어 있다. 이 리브들은 냉각튜브라인(32)에 의해 상호 연결되어 있으며 그 사이에는 연소가스-기체-혼합물을 통과시키기 위한 채널들 내지는 틈(34)들이 경계를 이루고 있다. 상기 혼합물은 연소기판(26)에서 연소실쪽으로 향하고 있는 쪽에서 발화가능하다. 상기 보석으로 이루어진 리브(30,31)는 구리로 이루어진 냉각튜브라인(32)과 높은 열전도성으로 접촉하고 있으며, 이러한 접촉을 통해서 단단한 구성요소로 연결되어 있다. 상기 틈새(34)의 폭(a)은 이른바 해제간격보다 작다. 따라서 불꽃은 연소기판(26) 내지는 그 앞에 놓인 혼합분배기영역으로 소급되어 넘어가지 못한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연소기판(26)은 두 개의 짧은 리브(31)가 각각 두 개의 긴 리브(30) 사이에 위치하도록 구성되어 있다. 이때 상기한 배열은 상기 짧은 리브(31)들의 연소실측 엣지(36)가 상기 긴 리브(30)들의 엣지에 대향하여 뒤로 물러나 있도록 구성되어 있다. 이로써 상기 연소기판(26)의 연소실측 벽에는 넓은 사이공간(40)이 있는 급한 계단모양의 표면구조가 이루어진다. 상기 사이공간은 양측면이 상기 긴 리브(30)의 벽영역(42)으로 제한되어 있다. 상기 연소기판(26)은 측면에 상기 연소실안으로 튀어나온 단부금속판(44,46)으로 둘러막혀 있다. 이 금속판들은 연소시에 발생하는 불꽃이 튀는 것을 방지한다. 도 4는 상기 연소기판(26)을 평면도시한 것이며 냉각튜브라인의 진행을 알 수 있게 한다.
상기 가스버너(10)는 아래의 방식에 따라 작동한다.
가스노즐(12)에 의해서 연소가스가 인젝터 배선(16)의 흐름채널(18) 안으로 주입된다. 여기서 상기 연소가스흐름을 통해 주변공기가 함께 합쳐지게 된다. 상기 전체 버너시스템(노즐압력부, 인젝터, 우회영역, 연소기판 등등)은 공기초과량(λ>1)으로써의 연소에 필요한 연소기체는 이미 완전히 1차공기흡입 단계에 (이른바 예비혼합연소원리) 들어가도록 제어된다. 유입통로로서 구성된 흐름채널(18) 유입부에 있는 연장부(20)는 연소기체가 상기 흐름채널(18) 안으로 마찰을 줄이며 유입될 수 있도록 한다. 상기 흐름채널(18) 내부에서 형성된 연소가스-기체-혼합물은 우회영역(22)으로 유입된다. 상기 우회영역은 상기 연소가스가 연소기체와 더욱 잘 혼합될 수 있도록 소용돌이를 시키는 영역이다. 상기 우회영역(22)에 연결된 깔대기모향으로 점점 넓어지는 혼합분배기(24)에 의해서 상기 혼합물을 분배하는 작용 이외에도 균질화작용이 시작된다; 그 밖에도 속도를 감소시켜서 역동적인 압력의 상당부분을 연소에 필요한 정지한 압력으로 변환시킨다.
상기 연소가스-기체-혼합물이 연소기판(26)에 도달한 이후에 상기 혼합물은 흐름 끝에 놓인 상기 리브(30,31)의 엣지(36,38)에 내지는 그 사이에서 불꽃이 형성되는 가운데 여기된다. 이 때 상기 불꽃의 뿌리로부터 나온 반응열이 리브(30,31)를 거쳐 튜브라인(32)안에 있는 가열시킬 물로 전해진다. 상기 불꽃의 뿌리들은 이 때 특히 잘 냉각된다. 왜냐하면 이 뿌리들은 상기 리브(30)의 벽부분(42)과 측면접촉을 하게 되기 때문이다. 상기 리브(30,31)의 열전도성은 측정 및 재료선택을 통해 버너의 표면온도가 예를 들어 400℃가 되도록 버너의 성능을 정한다.
도 5 및 도 6은 두가지 다른 인젝터배선을 도시하고 있다. 이 인젝터들에서는 실린더형 흐름채널(18)들이 장공형 흐름채널들로 보충되어 있다. 여기서 도 6에 따른 인젝터배선은 단지 하나의 장공형 흐름채널(58)만을 구비하고 있다. 후자의 경우에 있어서 모든 노즐들(12)은 상기 흐름채널(58)에 설치되어 있다.
상기 버너를 특히 저렴한 가격에 제조하려면 인젝터배선(16), 우회영역(22) 및 혼합분배기(24)를 하나의 다이캐스팅부로서 제조하면 된다.

Claims (12)

  1. a) 다수개의 노즐(12)을 구비한 하나의 가스공급장치(14)와,
    b) 하나 이상의 연소가스-공기-혼합물용 흐름채널(18)을 구비한 인젝터배선(16)과,
    c) 흐름 방향으로 상기 인젝터배선(16)에 연결되어 있으며 넓어져가는 혼합분배기(24) 안으로 통하는 하나 이상의 우회영역(22)과,
    d) 하나의 냉각튜브라인(32)에 의해 상호 연결되어 있고 그 사이에, 상기 연소기판(26)의 연소실측을 향한 쪽에서 발화될 수 있는 상기 연소가스-공기-혼합물을 통과시키기 위한 채널들, 내지 틈(34)으로 경계를 이루는 리브(30,31)로 구성되며, 상기 혼합분배기(24)의 배출구에 설치되는 하나의 연소기판(26)을 포함하는 가열장치용 특히, 온수기용 대기 가스버너.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 인젝터배선(16)은 수평으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 가스버너.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 인젝터배선(16) 내부에 구성된 흐름채널(18)은 일정한 흐름횡단면을 갖고 있으며 이 때 상기 흐름채널(18)의 중앙축은 직선으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 가스버너.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 흐름채널(18)의 길이 대 높이의 비율은 4:1 미만인 것을 특징으로 하는 가스버너.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 인젝터배선(16)은 다수개의 실린더형으로 구성된 흐름채널(18)을 구비하고 있는데, 그 흐름채널은 유입영역에 각각 하나의 가스공급용 노즐(12)이 설치되어 있으며 상기 흐름채널(18) 직경 대 노즐(12) 외경의 비율은 2:1 이상인 것을 특징으로 하는 가스버너.
  6. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 인젝터배선(16)은 다수개의 장공형으로 구성된 흐름채널(18)을 구비하는데, 이 때 하나의 흐름채널(18)에서 유입영역에는 다수개의 노즐(12)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스버너.
  7. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전체 인젝터배선(16)은 단지 하나의 장공형으로 구성된 흐름채널(18)만을 구비하는데, 이 흐름채널은 유입영역에 가스공급을 위한 전체 노즐(12)들이 전부 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스버너.
  8. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 인젝터배선(16), 우회영역(22), 및 혼합분배기(24)들은 하나의 구성부재로 병합되어 있는 것을 특징으로 하는 가스버너.
  9. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합분배기(24)의 맞은 편에 있는 연소기판(26)은 탄성 팩킹에 의해 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 가스버너.
  10. 제 1항 내지 제 9항중 어느 한 항에 있어서, 상기 연소기판(26)의 리브들(30,31)은 보석으로 이루어져 있는 반면, 냉매를 안내하는 튜브(32)는 구리로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 가스버너.
  11. 제 1항 내지 제 10항중 어느 한 항에 있어서, 소정 금속판리브(31)의 연소실측 엣지(36)는 다른 금속판리브(30)의 연소실측 엣지(38)에 대향하도록 뒤로 물러나서 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 가스버너.
  12. 제 11항에 있어서, 두 개의 서로 뒤로 물러나 오프셋되어 있는 금속판 리브(30) 사이에는 각각 두 개의 짧은 금속판리브(31)가 나란히 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스버너.
KR1019980703979A 1996-10-04 1997-09-04 대기가스버너 Withdrawn KR19990071702A (ko)

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