KR100353432B1

KR100353432B1 - 혼합부 유닛

Info

Publication number: KR100353432B1
Application number: KR1020000041316A
Authority: KR
Inventors: 다나카아키오; 소부에츠토무
Original assignee: 린나이코리아 주식회사; 린나이가부시기가이샤
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2002-09-18
Also published as: KR20010029967A; CN1289024A; CN1153923C; JP2001090913A; JP3429460B2

Abstract

(과제) 연소용 1차공기와 연료가스가 충분히 혼합된 균일한 예혼합가스를 얻을 수 있는 혼합부 유닛을 제공한다.

(해결수단) 간격을 두고 병렬로 형성된 복수의 연소용 1차공기 취입구(28)와, 간격을 두고 병렬로 형성된 복수의 연료가스 취입구(14)를 구비한다. 연료가스 취입구(14)는, 연소용 1차공기에 의해서 각 연소용 1차공기 취입구(28,28)사이의 무(無)트임부(29)에 형성되는 부압영역에 면하도록 형성된다. 무트임부(29)에 연료가스를 확산시키는 확산수단을 구비한다. 확산수단은 무트임부(29)에 연료가스가 충돌하도록 경사져서 구비된 경사부재이다. 경사부재는 무트임부(29)를 상기와 같이 경사지도록 하여 형성한다. 연소용 1차공기와 연료가스가 직교할 때에 경사부재(29)는 연료가스 흐름에 대해서 10∼60°의 범위로 경사를 이루고 있다.

Description

혼합부 유닛{Air and fuel gas combination unit}

본 발명은 연료가스와 연소용 1차공기를 미리 소정의 비율로 혼합한 예혼합가스를 버너부에 공급하여 전(全)1차연소를 시키기 위해서, 연료가스와 연소용 1차공기를 혼합하는 혼합부 유닛에 관한 것이다.

종래에는 연료가스와 송풍팬에 의해서 강제적으로 보내지는 연소용 1차공기를 미리 소정의 비율로 혼합하여 예혼합가스로 하는 혼합부 유닛을 구비하여 상기 예혼합가스를 버너로 전(全)1차연소시키는, 전(全)1차연소형 연소장치가 알려져 있었다. 상기 전1차연소형 연소장치로서 예를 들어 도 6에 나타내는 구성을 구비하는 응축형 급탕장치를 생각할 수 있다.

도 6에 나타내는 급탕장치는, 하우징(1)의 상부에 구비된 연소장치(2)와, 연소장치(2)의 하측에 접속되는 연소실(3)과, 연소실(3)내에 구비되는 연소장치(2)에 의해서 가열되는 열교환기(4)로 이루어진다. 열교환기(4)는 급수관(6)에 의해서 공급되는 물을 통수관(5)내로 유통시켜서 부 열교환기(4b), 주 열교환기(4a)로 가열하고, 가열에 의해 얻은 온수를 급탕관(7)에서 부엌, 욕실등에 공급한다.

도 6에 나타내는 연소장치(2)는 병렬로 연속된 3개의 혼합부 유닛 11a(중앙),11b(좌우)와, 혼합부 유닛(11a, 11b)의 바닥면에 형성된 연소 플레이트(12a, 12b)로 이루어지는 연소부(13)를 구비하며, 연소 플레이트(12a,12b)를 전부 연소시키는 전연소와 일부를 연소시키는 부분연소가 전환이 가능하도록 되어 있다. 혼합부 유닛(11a,11b)은 상자형상으로 형성되어 있으며 배면에 연료가스 취입구(14), 천정면에 연소용 1차공기 도입구멍(15a,15b)을 구비하고 있다.

연소부(13)에 있어서, 중앙에 배치된 혼합부 유닛 11a와 그 양측에 배치된 혼합부 유닛 11b,11b는 연소실(3)의 상측에 연접된 연소용 공기 공급실(17)내에 수용되어 있으며, 연소용 공기 공급실(17)의 옆측에 접속된 송풍팬(18)에 의해서 연소용 1차공기가 공급된다. 상기 연소용 1차공기는 연소용 공기 공급실(17)로부터 연소용 1차공기 도입구멍(15a,15b)을 거쳐서 혼합부 유닛(11b,11b)내로 보내진다. 또한 연소용 공기 공급실(17)의 배면측에는 가스관(21)이 배설되어 있으며 매니 폴드(다기관)(22)를 거쳐서 혼합부 유닛 11b,11b의 연료가스 취입구(14)에 접속되어 있다.

이어서, 도 6의 요부단면을 확대하여 나타내는 도 7을 참조하여 혼합부 유닛(11a,11b)의 구성을 설명한다. 또 혼합부 유닛 11a와 11b는 도 6에 나타내는 바와 같이 그 폭방향의 길이가 다를 뿐, Ⅶ-Ⅶ선 단면의 구성은 동일하다. 그래서 도 7에서는 혼합부 유닛 11b을 예로 하여 설명한다.

혼합부 유닛(11b)은 연소부(13)를 형성하는 연소 플레이트(12b)와 반대측인 천정면에 연소용 1차공기 도입구멍(15b)을 구비함과 아울러, 천정과 서로 이웃하는 배면에 연료가스 취입구(14)를 구비하고 있다. 연료가스 취입구(14)와 연소용 1차공기 도입구멍(15b)은, 연소용 1차공기 도입구멍(15b)을 차폐하는 판상의 차폐부재(34)에 의해 가로막혀 있으며, 이 차폐부재(34)에 슬릿형상의 연소용 1차공기 취입구(28)가 간격을 두고 복수로 형성되어 있다.

이 때에, 연소용 1차공기 취입구(28)와 면하는 위치에 연료가스 취입구를 간격을 두고 복수로 형성하여 연소용 1차공기와 연료가스가 직접 충돌하는 구성을 생각할 수 있다. 그러나, 이렇게 하면 연소용 1차공기 취입구(28)에서 도입되는 연소용 1차공기의 흐름과 상기 연료가스 취입구로부터 도입되는 연료가스의 흐름이모두 층류이기 때문에 서로 혼합되기 어렵다는 문제가 있다. 그래서 연료가스 취입구(14)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 간격을 두고 복수로 형성된 연소용 1차공기 취입구(28,28)사이의 무트임부(29)와 면하는 위치에 간격을 두고 복수로 형성되어 있다.

상기 구성에 의하면, 차폐부재(34)에 형성된 연소용 1차공기 취입구(28)로부터 연료가스 취입구(14)측으로 분출하는 연소용 1차공기에 의해서, 무트임부(29)의 연소 플레이트(12b)측에 부압영역이 형성된다. 이 결과, 연소용 1차 공기취입구(28)에서 분출되는 연소용 1차공기의 일부가 그 부압영역으로 끌려들어가 공기흐름의 소용돌이를 형성함과 아울러, 연료가스 취입구(14)로부터 도입되는 연료가스도 부압영역에 끌려들어간다. 이 결과, 연소용 1차공기의 흐름과 연료가스의 흐름이 함께 난류(亂流)를 형성하므로 서로 잘 혼합되어 예혼합가스가 된다.

또한 예혼합 유닛(11b)내의 연소 플레이트(12b)측에는, 상기 부압영역에 끌려들어가서 혼합된 후 상기 연소용 1차공기의 흐름에 의해서 안내되는, 상기 예혼합가스를 더욱 균일하게 혼합하는 혼합판(30)이 형성되어 있다. 그리고, 혼합판(30)에 의해서 혼합된 예혼합가스는 혼합판(30)의 중앙에 구비된 슬릿형상의 통과구멍(32)으로부터 분출하여 다수의 작은 구멍(33)이 전체에 균일하게 분포된 분포판(31)을 통해서 연소 플레이트(12b)에 공급된다.

그러나 상기 혼합부 유닛(11a,11b)에서는, 연료가스 취입구(14)로부터 분출하는 연료가스의 유속이 비교적 클 때에는 상기 연료가스가 무트임부(29)에 형성되는 상기 부압영역을 관통해버리기 때문에 연소용 1차공기와 충분하게 혼합되지 않는 경우가 있다. 이 때문에, 혼합부 유닛(11a,11b)내에 있어서의 연료가스 취입구(14)와 반대측인 안쪽부분에서 상대적으로 과잉 공기율이 낮은 혼합기체, 즉 가스가 많은 혼합기체가 연소 플레이트(12a,12b)에 공급된다는 좋지 못한 상태가 발생한다.

본 발명은 이러한 좋지 못한 상태를 해소하여 연소용 1차공기와 연료가스가 충분히 혼합된 균일한 혼합가스를 버너에 공급할 수 있는 혼합부 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 혼합부 유닛을 이용하는 급탕장치의 설명적 단면도

도 2는 도 1의 요부를 확대하여 나타내는 Ⅱ-Ⅱ단면도

도 3은 도 2에 나타내는 차폐부재의 평면도

도 4는 도 2에 나타내는 혼합판의 평면도

도 5는 도 2에 나타내는 분포판의 평면도

도 6은 종래의 혼합부 유닛을 이용하는 급탕장치의 설명적 단면도

도 7은 도 6의 요부를 확대하여 나타내는 Ⅶ-Ⅶ단면도

(도면중 주요부분에 대한 부호의 설명)

11a,11b - 혼합부 유닛 14 - 연료가스 취입구

28 - 연소용 1차공기 취입구 29 - 무트임부(확산수단)

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 혼합부 유닛은, 연소용 1차공기와 연료가스를 미리 소정의 비율로 혼합한 예혼합 가스를 버너부에 공급하여 전(全)1차연소시키기 위해서 간격을 두고 병렬로 형성된 복수의 연소용 1차공기 취입구와, 상기 연소용 1차공기 취입구로부터 도입되는 연소용 1차공기의 흐름과 교차하는 각도에서 연료가스를 도입함과 아울러 이 연소용 1차공기에 의해서 각 연소용 1차공기 취입구사이의 무트임부에 형성된 부압영역과 면하여 간격을 두고 병렬로 형성된 복수의 연료가스 취입구를 구비하며, 상기 연소용 1차공기 취입구로부터 도입되는 연소용 1차공기와 상기 연료가스 취입구에서 도입되는 연료가스를 혼합하는 혼합부 유닛에 있어서 각 연소용 1차공기 취입구사이의 무트임부에 이 연료가스 취입구로부터 도입되는 연료가스를 확산시키는 확산수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 혼합부 유닛에 의하면, 병렬로 형성된 복수의 연소용 1차공기 취입구로부터 분출되는 연소용 1차공기에 의해서 각 연소용 1차공기 취입구사이의 무트임부에 부압영역이 형성되며, 상기 연소용 1차공기의 일부가 상기 부압영역에 말려들어가서 공기흐름의 소용돌이를 형성한다. 이 때에 연료가스 취입구는 상기 연소용 1차공기의 흐름과 교차하는 각도에서 연료가스를 도입함과 아울러, 상기 무트임부에 형성되는 부압영역과 면하도록 형성되어 있다. 그래서, 상기 연료가스 취입구로부터 도입되는 연료가스는 상기 부압영역에 끌려들어가 상기 연소용 1차공기와 혼합되어 예혼합가스가 된다. 더욱이 본 발명의 혼합부 유닛에서는 상기 연료가스가 상기 무트임부에 구비되어 있는 확산수단에 의해서 확산되므로 상기 연료가스의 유속이 저감되어 상기 부압영역에 끌려들어가기 쉬워지므로 상기 연소용 1차공기와 한층 잘 혼합된다.

본 발명에 있어서 상기 확산수단은 각 연소용 1차공기 취입구사이의 무트임부에 상기 연료가스 취입구로부터 도입되는 연료가스가 충돌하도록 경사를 이루어 구비된 경사부재임을 특징으로 한다.

상기 경사부재는 상기와 같이 경사지게 함으로써 충돌한 가스흐름을 그 주변에 쉽게 확산할 수 있도록 함과 아울러, 상기 가스흐름을 경사에 따라서 안내하여 그 연료가스와 상기 연소용 1차공기가 혼합되기 쉬운 각도가 되도록 상기 가스흐름의 방향을 변경할 수 있다. 이 결과, 상기 연료가스 취입구로부터 도입되는 상기 연료가스와 상기 연소용 1차 공기취입구로부터 도입되는 연소용 1차공기와의 혼합을 촉진시킬 수 있다.

상기 경사부재는 각 연소용 1차공기 취입구사이의 무트임부에 별도의 부재를 경사지도록 하여 부착하고 상기 연료가스 취입구로부터 도입되는 연료가스가 그 별도의 부재에 충돌하도록 해도 좋으나, 상기 무트임부를 상기와 같이 경사지도록 형성함으로써 부품수나 공수(man-hour:한 사람의 작업자에 의해 행하여지는 일의 양을 시간으로 나타낼 때 쓰이는 단위)를 저감하여 제조를 용이하게 할 수 있으므로 바람직하다.

또한, 본 발명의 혼합부 유닛에 있어서 상기 연소용 1차공기 취입구로부터 도입되는 연소용 1차공기의 흐름과 상기 연료가스 취입구로부터 도입되는 연료가스의 흐름이 교차할 때에, 상기 경사부재는 상기 연료가스 취입구로부터 도입되는 가스흐름에 대해서 10∼60°의 범위로 경사져 있는 것을 특징으로 한다.

상기 연소용 1차공기의 흐름과 연료가스의 흐름이 교차할 때에는 상기 경사부재가 상기 연료가스 취입구로부터 도입되는 연료가스흐름에 대해서 10∼60°의 범위로 경사져 있음으로써, 상기 연료가스가 상기 확산수단에 충돌했을 때에 그 여료가스를 확산시킴과 아울러 상기 연료가스와 상기 연소용 1차공기가 혼합되기 쉬운 각도가 되도록 상기 연료가스를 안내하여 상기 연료가스의 흐름의 방향을 변경할 수 있다. 상기 확산수단의 상기 연료가스흐름에 대한 경사각도가 10°미만에서는 상기 연료가스흐름의 상기 확산수단에 대한 충돌각도가 낮아져 상기 가스흐름을 충분하게 확산시킬 수가 없다. 또한, 상기 경사각도가 60°를 넘으면 상기 부압영역이 형성되기 어려워짐과 아울러 상기 확산수단에 의해서 안내되는 상기 연료가스의 흐름의 방향이 부적절해져서 상기 연료가스가 혼합부 유닛의 내부에 충분하게 퍼지지않아 상기 연소용 1차공기와의 혼합이 불충분해지는 경우가 있다.

(발명의 실시형태)

이어서, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 혼합부 유닛을 이용하는 급탕장치의 설명적 단면도이며, 도 2는 도 1의 요부를 확대하여 나타내는 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이며, 도 3은 도 2에 나타내는 차폐판의 평면도, 도 4는 도 2에 나타내는 혼합판의 평면도, 도 5는 도 2에 나타내는 분포판의 평면도이다.

도 1에 나타내는 급탕장치는, 응축형으로서 하우징(1)의 상부에 구비된 연소장치(2)와, 연소장치(2)의 하측에 접속되는 연소실(3)과, 연소실(3)내에 구비되며 연소장치(2)에 의해서 가열되는 열교환기(4)로 이루어져있다.

열교환기(4)는 수평방향으로 복수열, 수직방향으로 복수단으로 구불구불하게 형성된 통수관(5)을 구비하며, 연소실(3) 상측의 연소장치(2)와 가까운 측에서 연소배기의 현열을 주로 흡수하여 통수관(5)에 유통되는 물을 가열하는 주 열교환기(4a)와, 연소실(3) 하측의 연소장치(2)와 먼 측에서 연소배기의 잠열을 주로 흡수하여 통수관(5)에 유통되는 물을 가열하는 부 열교환기(4b)로 이루어진다. 통수관(5)은 부열교환기(4b)측에서 급수관(6)과 접속되며, 주 열교환기 (4a)측에서 급탕관(7)과 접속되어 있다. 또한, 통수관(5)의 주 열교환기(4a) 및 부열교환 기(4b)를 구성하는 부분에는 상기 현열 및 잠열을 흡수하기 위해서 다수의 핀(8a,8b)이 부착되어 있다.

열교환기(4)는, 급수관(6)에 의해서 공급되는 물을 통수관(5)내에 유통시켜서 부 열교환기(4b), 주 열교환기(4a)로 가열하고 가열에 의해서 얻은 온수를 급탕관(7)으로부터 부억, 욕실등에 공급하도록 되어 있다. 이러한 열교환기(4)에서는 연소배기의 잠열까지도 흡수되므로 통수관(5)에 유통되는 물을 효율좋게 가열할 수 있다.

또, 상기 연소배기는 상기 잠열이 흡수된 결과, 함유하는 수증기가 결로하여 드레인을 발생시키므로 연소실(3)의 하부에는 드레인 제거수단(9)이 형성되어 있다. 또, 연소실(3)의 배면측에는 상기 연소배기를 배출하는 배기구(도시하지 않음)가 형성되어 있다.

연소장치(2)는 병렬로 연결된 3개의 혼합부 유닛{11a(중앙),11b(좌우)}과 혼합부 유닛(11a,11b)의 바닥면에 형성된 연소 플레이트(12a,12b)로 이루어지는 연소부(13)를 구비하며, 연소 플레이트(12a,12b)를 전부 연소시키는 전연소와 일부를 연소시키는 부분연소를 전환할 수 있도록 되어 있다. 혼합부 유닛(11a,11b)은, 상자형상으로 형성되어 있으며 배면에 연료가스 취입구(14), 천정면에 연소용 1차공기 도입구멍(15a,15b)을 구비하고 있다.

혼합부 유닛 11a과 11b는, 연소 플레이트(12a,12b)와 연소용 1차공기 도입구멍(15a,15b)을 연결하는 방향에 일치하는 높이나 도면의 앞뒤방향에 일치하는 깊이가 같고, 연료가스 취입구(14)가 병설되어 있는 방향의 폭이 서로 다른 것 이외는 완전히 동일한 형상을 이루고 있어, 연료가스 취입구(14)가 형성되어 있는 면을 동일방향으로 하여 동종(同種) 또는 이종(異種)의 복수의 혼합부 유닛(11a,11b)을 선택적으로 연결할 수 있도록 구성되어 있다. 또 혼합부 유닛 11a에는 4개의 연료가스 취입구(14)가 형성되며, 혼합부 유니트 11b에는 6개의 연료가스 취입구(14)가 형성되어 있다.

연소부(13)에 있어서, 중앙에 배치된 혼합부 유닛 11a와 그 양측에 배치된 혼합부 유닛 11b,11b는 혼합부 유닛(11a,11b)의 천정면에 부착된 연결부재(16)에 의해서 연결되어 있으며 연소실(3)의 상측에 연접된 연소용 공기 공급실(17)내에 수용되어 있다. 연소용 공기 공급실(17)의 옆측에는 송풍팬(18)이 접속되어 있어 연소용 공기 공급실(17)을 통해서 혼합부 유닛(11a,11b)내로 연소용 1차공기가 보내진다.

이와 같이 송풍팬(18)이 연소용 공기 공급실(17)의 옆측에 접속되어 있을 시에, 혼합부 유닛 11a의 양측에 배치된 2개의 혼합부 유닛 11b의 연소용 1차 공기 도입구멍(15b)을 동일한 크기로 하면, 송풍팬(18)에서 가까운 측과 먼측에서 도입되는 공기의 양이 달라져 연료가스 취입구(14)로부터 도입되는 연료가스에 대해서 적절한 양의 연소용 1차공기를 공급할 수 없다. 그래서 송풍팬(18)에 대한 위치관계에 있어서 2개의 혼합부 유닛 11b의 연소용 1차공기 도입구멍(15)의 크기를 변화시키는 방법을 생각할 수 있다. 그러나 연소용 1차공기 도입구멍(15b)의 크기를 변화시키면 혼합부 유닛 11b가 2종류가 필요하게 되는데 2종류의 혼합부 유닛 11b의 배치를 잘못하게 되면 연료가스 취입구(14)로부터 도입되는 연료가스에 대해서 적절할 양의 연소용 1차공기를 공급할 수 없다.

그래서 본 실시형태에서는 2개의 혼합부 유닛 11b의 연소용 1차공기 도입구멍(15b)의 크기는 동일하게 해두고, 연결부재(16)에 혼합부 유닛 11a의 연소용 1차공기 도입구멍(15a)과 연통하는 공기 공급량 조정구멍 19a와, 혼합부 유닛 11b의 연소용 1차공기 도입구멍(15b)과 연통하는 공기 공급량 조정구멍 19b,19c를 형성한다. 그리고, 송풍팬(18)에 가까운 측의 공기 공급량 조정구멍 19b를 송풍팬(18)에서 먼 측의 공기 공급량 조정구멍(19c)보다 크게 하여 2개의 혼합부 유닛 11b에 있어서 연료가스와 연소용 1차공기와의 비가 동일해지도록 하고 있다. 이 결과, 혼합부 유닛 11b의 종류를 늘리지 않고도 송풍팬(18)과의 위치관계에 관계없이 적절한 양의 연소용 1차공기를 혼합부 유닛 11b에 공급할 수 있고 혼합부 유닛 11b를 2종류로 하여 그 배치를 잘못하게 되는 일도 없다.

또한 본 실시형태에서는, 혼합부 유닛 11a에 대한 공기 공급량 조정구멍 19a는 혼합부 유닛 11a에 있어서의 연료가스와 연소용 1차공기와의 비가 혼합부 유닛 11b의 경우와 동일해지도록 설정되어 있다.

또 송풍팬(18)이 연소용 공기 공급실(17)의 옆측에 접속되어 있으면 연소용 1차공기가 공기 공급량 조정구멍(19a,119b,19c)으로부터 혼합부 유닛(11a,11b)의 내부에 도입될 때에, 송풍팬(18)에 가까운 측에서 먼 측을 향하여 혼합부 유닛(11a,11b)의 비스듬하게 경사진 안쪽으로 안내되어 도입되므로 연료가스와 혼합되기 어려워진다. 그래서 본 실시형태에서는 각 공기 공급량 조정구멍 (19a,19b,19c)의 둘레에 혼합부 유닛(11a,11b)의 내부에 돌출하도록 세워서 형성된 버링(burring)(20)을 구비하여 연소용 공기 공급실(17)로부터 도입되는 연소용 1차공기가 혼합부 유닛(11a,11b)의 중앙부에 지향되도록 하고 있다.

또한, 연소용 공기 공급실(17)의 배면측에는 가스관(21)이 배설되어 있으며, 매니 폴드(22)를 통해서 혼합부 유닛 11b,11b의 연료가스 취입구(14)에 접속되어 있다. 매니 폴드(22)에는 혼합부 유닛(11b,11a,11b)에 대응하여 전자(電磁)밸브 (23a,23b,23c)가 형성되어 개폐에 의해서 각 혼합부 유닛(11a,11b)에 대한 연료가스의 공급 또는 폐지를 택일적으로 제어할 수 있도록 되어 있다.

이어서, 도 2를 참조하여 혼합부 유닛(11a,11b)의 구성을 설명한다. 혼합부 유닛(11a,11b)은 도 1에 나타내는 바와 같이 그 폭방향의 길이가 다를 뿐, Ⅱ-Ⅱ선 단면의 구성은 동일하다. 그래서 도 2에서는 혼합부 유닛 11b를 예로 하여 설명한다.

혼합부 유닛(11b)은, 앞뒤방향으로 관통하는 다수의 불꽃구멍(24)을 구비하는, 세라믹등으로 이루어지는 연소 플레이트(12b)가 바닥면에 부착되어 연소부(13)를 형성하고 있으며 연소 플레이트(12b)에서 떨어져 반대편을 이루는 위치에 연료가스 취입구(14)와 연소용 1차공기 도입구멍(15b)을 구비하고 있다. 연소용 1차공기 도입구멍(15b)은, 연소용 1차공기와 연료가스를 우선 혼합부 유닛(11b)의 일측의 단부에서 혼합시키고, 그런 후에 혼합부 유닛(11b)의 중앙부에서 더욱 잘 혼합할 수 있도록 천정면의 연료가스 취입구(14)측에 편위된 부분에 형성되어 있다.

연소용 공기 공급실(17)의 연료가스 취입구(14)에 대향하는 벽면(17a)의 배면에는 전술한 바와 같이 가스관(21)에 연통하는 매니 폴드(22)가 형성되어 있다. 매니 폴드(22)는 연소용 공기 공급실(17)의 벽면(17a)을 관통하는 가스 공급부(25)를 구비하고, 가스 공급부(25)의 선단에는 연료가스 취입구(14)로서의 노즐(26)이부착되어 있다.

상기 연료가스 취입구(14)와 연소용 1차공기 도입구멍(15b)은, 연소용 1차공기 도입구멍(15b)을 차폐하는 차폐부재(27)에 의해서 가로막혀 있으며, 차폐부재(27)에는 도 3(a)에 나타내는 바와 같이 슬릿형상의 연소용 1차공기 취입구(28)가 간격을 두고 복수로 형성되어 있다. 이 때, 연료가스 취입구(14)는 간격을 두고 복수로 형성된 연소용 1차공기 취입구(28,28)사이의 무트임부(29)에 면하는 위치에 간격을 두고 복수로 형성되어 있다. 여기서 무트임부(29)는 노즐(26)로부터 도입되는 연료가스 흐름의 방향에 대해서 θ의 각도로 경사져서 형성되어 있다. 무트임부(29)의 연료가스 흐름의 방향에 대한 경사각(θ)은 10∼60°의 범위에서 적절하게 선택할 수 있으며 예를 들어 14°로 설정된다.

또, 차폐부재(27)에 형성되는 연소용 1차공기 취입구(28)는, 도 3(a)에 나타내는 스릿형상의 것을 도 3(b)에 나타내는 바와 같이 더욱 분할해도 되고, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이 다수의 작은 구멍으로 형성되도록 해도 된다.

또한 혼합부 유닛(11b)내의 연소 플레이트(12b)측에는 혼합부 유닛(11b)내에서 혼합된 예혼합가스를 더욱 균일하게 혼합하여 연소 플레이트(12b)로 공급하기 위해서 혼합판(30)과 분포판(31)이 형성되어 있다.

혼합판(30)은 연소 플레이트(12b)측에서 본 평면도인 도 4에 나타내는 바와 같이 평판형상으로서 그 중앙에 연료가스 및 연소용 1차공기가 통과하는 슬릿형상의 통과구멍(32)을 구비하며, 혼합부 유닛(11b)내에서 혼합된 예혼합가스가 혼합판(30)에 충돌하여 더욱 충분하게 혼합된 후, 통과구멍(32)에서 분포판(31)측으로 인도되도록 되어 있다. 또한, 분포판(31)은 연소 플레이트(12b)측에서 본 평면도인 도 5에 나타내는 바와 같이, 평판형상으로서 그 전체에 균일하게 분포하는 다수의 작은 구멍(33)을 구비하며 혼합판(30)에 의해서 충분히 혼합된 상기 예혼합 가스가 작은 구멍에 의해서 균일하게 분포하여 연소 플레이트(12b)에 인도되도록 되어 있다.

이어서, 도 1 및 도 2에 나타내는 혼합부 유닛(11a,11b)의 작용에 대해서 설명한다.

도 1에 나타내는 급탕장치에서는, 부엌 또는 욕실 등에 구비되어 있는 온수마개(도시하지 않음)를 열면 급수관(6)으로부터 통수관(5), 급탕관(7)으로 급수가 개시되며, 이것을 유수센서(도시하지 않음)로 검지함으로써 연소장치(2)의 연소운전이 개시된다. 상기 연소운전이 개시되면, 송풍팬(18)에서 연소용 공기 공급실(17)에 연소용 1차공기가 보내지며, 이 연소용 1차공기는 공기 공급량 조정구멍(19a,19b,19c), 연소용 1차공기 도입구멍(15a,15b)을 통해서 혼합부 유닛(11a,11b)내로 도입된다. 동시에 가스관(21)에 구비된 원(元)가스밸브(도시하지 않음)가 열려, 가스관(21)에서 매니 폴드(22)로 연료가스가 보내져 이 연료가스가 가스 공급부(25)와 연료가스 취입구(14)의 노즐(26)을 통해서 혼합부 유닛(11a,11b)내부로 도입된다.

상기 연소용 1차공기 취입구(28)로부터 혼합부 유닛(11a,11b)내부로 연소용 1차공기가 도입되면 무트임부(29)의 연소 플레이트(12a,12b)측에 다른 부분보다 기압이 낮은 부압영역이 형성되며, 상기 연소용 1차공기의 일부가 그 부압영역으로끌려들어가 소용돌이를 일이켜서 난류(亂流)를 형성한다. 이 때, 연료가스는 상기 노즐(26)로부터 상기 연소용 1차공기와 직교하는 각도에서 혼합부 유닛(11a,11b)내부로 도입되며 상기와 같이 경사져서 형성된 무트임부(29)에 충돌하여 주변에 확산되어, 유속이 저감된다. 이 결과, 상기 연료가스는 상기 부압영역에 끌려들어가기 쉬워져, 상기 난류에 의해서 상기 연소용 1차공기와 혼합된다.

또한 상기 연료가스는 무트임부(29)로 안내되어 흐름의 방향이 변화되며 혼합부 유닛(11a,11b)의 중앙부에 지향되도록 되어있으므로 연료가스와 연소용 1차공기가 한층 잘 혼합된다.

여기서, 상기 무트임부(29)의 경사각이 10°미만일 때에는 연소용 1차공기 취입구(28)로부터 도입되는 연소용 1차공기에 의해서 상기 부압영역이 형성되기 쉬워지는 반면, 상기 노즐(26)로부터 도입되는 연료가스의 무트임부(29)에 대한 충돌각도가 낮아져, 그 연료가스가 확산되기 어려워진다. 또한 상기 무트임부(29)의 경사각이 60°를 넘을 때에는 상기 노즐(26)로부터 도입되는 연료가스가 확산되기 쉬워지는 반면, 상기 부압영역이 형성되기 어려워진다. 또한 상기 무트임부(29)에 의해 안내되는 상기 연료가스의 흐름의 방향이 부적절해져, 그 연료가스가 혼합부 유닛(11a,11b)내부에 확산되기 어려워 상기 연소용 1차공기와의 혼합이 불충분해진다.

따라서, 상기 무트임부(29)의 경사각은 상기 부압영역에 의해서 연료가스와 연소용 1차공기를 혼합하는 효과와, 상기 연료가스 흐름이 충돌하여 확산하는 효과와의 양방의 효과를 얻기 위해서, 10∼60°의 범위, 바람직하게는 약 14°로 설정된다.

이 결과, 혼합부 유닛(11a,11b)내에서 연료가스와 연소용 1차공기가 충분하게 혼합된 예혼합가스를 얻을 수 있다.

상기와 같이 연료가스 및 연소용 1차공기가 혼합된 예혼합가스는, 이어서 혼합판(30)에 충돌하여 혼합판(30)으로부터 차폐부재(27)측의 공간에서 더욱 충분하게 혼합된 후, 혼합판(30)에 형성된 통과구멍(32)으로부터 분포판(31)측으로 인도된다. 분포판(31)에는 그 전체에 작은 구멍(33)이 균일하게 형성되거 있기 때문에 혼합판(30)에 의해 충분하게 혼합된 상기 예혼합 가스가 작은구멍(33)에 의해서 균일하게 분포된 상태에서 연소 플레이트(12a,12b)측에 공급되며, 불꽃구멍(24)에서 연소실(3)측으로 분출된다. 그리고 연소 플레이트(12a,12b)의 연소실(3)측에 형성된 점화플러그(도시하지 않음)에 의해서 점화되어 전1차연소된다.

여기서, 연소장치(2)는 매니 폴드(22)에서 혼합부 유닛(11a,11b)으로의 연료가스의 공급 또는 폐지를 전자밸브(23a,23b,23c)에 의해서 제어하여 연소플레 이트(12a,12b)의 전연소와 부분연소를 변환가능하도록 하고 있다. 이 결과, 급수관(9)에서 공급되는 물이 통수관(5)을 통과하는 사이에 주 열교환기(4a) 및 부 열교환기(4b)에서 상기 전연소 또는 부분연소에 대응하는 열량으로 가열되어 온수가 되며, 급탕관(7)에서 출탕된다.

이어서, 본 실시형태의 혼합부 유닛(11a,11b)을 이용하는 연소장치(2)와 도 6 및 도 7에 나타내는 종래의 혼합부 유닛(11a,11b)을 이용하는 연소장치(2)로 전1차연소를 실행했을 때의 연소배기 중의 일산화탄소(CO) 농도를 비교한 결과를 표 1에 나타낸다. 연소조건은 인풋 38000kcal/시, 과잉 공기율 λ= 1.28이다. 측정된 일산화탄소 농도는, λ= 1.0인 경우로 환산하여 나타낸다.

	CO농도(ppm)
본 실시형태	1 2 7
종 래 예	1 4 0

상기 연소장치(2)에서는 상기 예혼합가스가 부분적으로 가스가 많아지면 연소배기 중의 일산화탄소 농도가 높아지는데, 표 1에서 명확하게 알 수 있듯이 본 실시형태에서는 종래예와 비교하여 일산화탄소 농도가 13ppm저하하고 있다. 이것은 종래예를 100%로 하면 약 9%의 저하에 상당한다. 따라서 본 실시형태에 의하면 상기 종래예와 비교해서 연료가스와 연소용 1차공기가 잘 혼합되어 설정대로의 균일한 과잉 공기율의 예혼합가스를 얻을 수 있임이 분명하다.

또, 본 실시형태에서는 차폐부재(27)의 무트임부(29)를 연료가스흐름에 반해서 경사지도록 하고 있으나 별도로 무트임부(29)에 연료가스흐름에 반해서 경사하는 부재를 부착하도록 해도 된다.

또한 본 실시형태에서는 복수의 혼합부 유닛(11a,11b)을 구비하여, 연소 플레이트(12a,12b)의 전연소와 부분연소를 변화가능하도록 한 연소장치(2)의 예에 대해서 설명하고 있으나 본 발명의 혼합부 유닛은 단수로 이용하도록 해도 된다.

본 실시형태에 의하면 상기 종래예와 비교해서 연료가스와 연소용 1차공기가 잘 혼합되어 설정대로의 균일한 과잉 공기율의 예혼합가스를 얻을 수 있임이 분명하다.

Claims

연소용 1차공기와 연료가스를 미리 소정의 비율로 혼합한 예혼합가스를 버너부에 공급하여 전(全)1차연소시키기 위해서 간격을 두고 병령로 형성된 복수의 연소용 1차공기 취입구와, 이 연소용 1차공기 취입구로부터 도입되는 연소용 1차공기의 흐름과 교차하는 각도에서 연료가스를 도입함과 아울러 상기 연소용 1차공기에 의해서 각 연소용 1차공기 취입구의 사이의 무트임부에 형성되는 부압영역에 면하여 간격을 두고 병렬로 형성된 복수의 연료가스 취입구를 구비하여 상기 연소용 1차공기 취입구로부터 도입되는 연소용 1차공기와 상기 연료가스 취입구로부터 도입되는 연료가스를 혼합하는 혼합부 유닛으로서,

각 연소용 1차공기 취입구의 사이의 무트임부에 이 연료가스 취입구로부터 도입되는 연료가스를 확산시키는 확산수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 혼합부 유닛.
청구항 1에 있어서,

상기 확산수단을 각 연소용 1차공기 취입구사이의 무트임부에, 상기 연료가스 취입구로부터 인도되는 연료가스가 충돌하도록 경사지게 하여 구비된 경사부재임을 특징으로 하는 혼합부 유닛.
청구항 2에 있어서,

상기 경사부재는 각 연소용 1차공기 취입구사이의 무트임부를 상기 연료가스 취입구로부터 인도되는 연료가스가 충돌하도록 경사지게 하여 형성한 것을 특징으로 하는 혼합부 유닛.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,

상기 연소용 1차공기 취입구로부터 도입되는 연소용 1차공기의 흐름과 상기 연료가스 취입구로부터 도입되는 연료가스의 흐름이 직교할 때에, 상기 경사부재는 상기 연료가스 취입구로부터 도입되는 가스흐름에 대해서 10∼60°의 범위에서 경사가 져있는 것을 특징으로 하는 혼합부 유닛.