KR102312889B1 - 가스버너장치 - Google Patents

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Abstract

종래의 것에서는, 송풍팬에 의해서 가스버너의 1차측에 설치된 버너실에 공급되는 공기량과 가스량을 별개로 감소시키기 때문에, 감소시키기 전과 후는 공기와 가스와의 혼합비가 변화될 우려가 생긴다. 그로 인해, 공기량과 가스량을 빼기 전의 상태에서는 가스버너에 있어서 정상적으로 연소하고 있더라도, 양자를 빼낸 후에는 혼합비가 변화하여, 예를 들면 공기가 과잉이 되면 실화(失火)하고, 가스가 과잉이 되면 연소불량상태가 발생할 우려가 생긴다.
가스의 공급관의 출구에 있어서의 가스의 압력을 대기압으로 조압하여 공기와 가스가 동일한 부압에 의해서 송풍팬에 흡인되도록 구성하고, 송풍팬과 버너실과의 사이에, 상기 혼합기의 유로면적을 증감시켜 부압을 조절하는 능력전환기구를 설치했다.

Description

가스버너장치{Gas Burner}
본발명은, 연소용 공기를 송풍하는 송풍팬에 공기와 함께 가스를 흡인시키고, 공기와 가스의 혼합기를 가스버너에 공급하는 가스버너장치에 관한 것이다.
예혼합식이라고 불리는 가스버너에서는, 가스버너의 상류에 연소용 공기를 가스버너로 송풍하는 송풍팬을 구비하고 있고, 그리고, 이 송풍팬이 가스버너에 공급하는 공기중에 가스를 소정의 비율로 혼합시키고, 공기와 가스와의 혼합기를 가스버너에 공급하도록 구성되어 있다.
이와 같은 가스버너와 송풍팬을 구비한 가스버너장치로서, 예를 들면, 송풍팬의 상류측의 공기의 흡입부에 버터플라이밸브를 설치하여, 흡기저항을 전환하도록 구성하는 동시에, 버터플라이밸브의 하류에 가스를 분출시키는 가스통로를 개구시키고, 그 가스통로의 저항을 전환하는 밸브를 설치하며, 버터플라이밸브에 의해 흡기저항이 커진 상태로 가스통로의 저항이 커지도록, 버터플라이밸브와 가스통로의 밸브를 기계적으로 링크시킨 것이 알려져 있다（예를 들면, 특허문헌１참조）.
이런 종래의 것에서는, 통상은 버터플라이밸브는 완전히 열려 있지만, 송풍팬의 회전수의 하한치에 해당하는 발열량（인풋）보다 적은 발열량으로 가스버너를 연소시키고자 하는 경우에, 버터플라이밸브에서 공기류를 빼는 동시에, 가스의 분출량을 적게 하여, 송풍팬의 회전수를 하한치보다 높은 회전수로 운전시키면서 가스버너에서의 연소량을 작게 할 수 있다.
JP 2014-215007 A (도1)
상기 종래의 것에서는, 가스버너에 공급되는 공기량과 가스량을 별개로 감소시키기 때문에, 감소시키기 전과 후에서는 공기와 가스와의 혼합비가 변화할 우려가 생긴다. 그로 인해, 공기량과 가스량을 빼내기 전의 상태에서는 가스버너에 있어서 정상적으로 연소하고 있더라도, 양자를 빼낸 후에는 혼합비가 변화되어, 예를 들면 공기가 과잉되면 실화(失火)하고, 가스가 과잉되면 연소불량상태가 발생할 우려가 생긴다.
또한, 상기 종래 것에서는 가스통로의 저항을 2단계밖에 전환할 수 없기 때문에, 가스버너에 있어서의 연소량을 세밀하게 조절할 수 없다.
그런데 본발명은, 상기의 문제점을 감안하여, 가스버너에 공급시키는 혼합기량을 빼내어도 혼합비가 변화되는 일이 없는 가스버너장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본발명에 의한 가스버너장치는, 염공을 갖는 버너의 상류측에 설치된 버너실에, 공기와 가스의 혼합기를 공급하는 예혼합식가스버너에 있어서, 상기버너실에 연결된 송풍팬을 구비하고, 이 송풍팬의 흡입구측에 가스의 공급관의 출구를 향하게 하고, 이 흡입구를 통하여 송풍팬에 흡인되는 공기류에 가스의 공급관의 출구로부터 가스를 흡인시키고, 공기와 가스를 송풍팬내에서 혼합하여 상기혼합기로 하는 것에 있어서, 상기가스의 공급관의 출구에 있어서의 가스의 압력이 대기압으로 조압(調壓)되어 있고, 상기 송풍팬과 상기버너실과의 사이에, 상기 혼합기의 유로면적을 증감시키는 능력전환기구를 설치하고, 상기 능력전환기구는, 상기혼합기의 유로면적이 최대가 되는 상태에서 한쪽으로부터 좁혀가는 셔터부재를 구비하고, 상기 혼합기의 유로면적이 최대일 때에 있어서의 혼합기류의 중심선상에 위치하여 버너실내를 2분하는 구획판을 설치하고, 유로면적이 최소일 때에 있어서의 혼합기류의 구획판으로 구획된 한쪽의 공간내에 유입하여, 그 한쪽의 공간에 연통하는 염공에서의 연소를 확보하도록 한 것을 특징으로 한다.
송풍팬을 회전시키면 흡입구내에 부압이 발생한다. 흡입구의 주변의 공기는 그 부압에 의해서 송풍팬내에 흡인되지만, 가스의 공급관의 출구에 있어서의 가스의 압력이 대기압으로 조압되어 있기 때문에, 흡입구내의 부압에 의해서 가스도 공기와 마찬가지로 송풍팬내에 흡인된다. 즉, 흡기와 가스는 동일한 장소에 발생하는 부압에 의해서 흡인되기 때문에, 송풍팬의 회전수가 변화하여 흡입구의 부압이 변화한 경우, 공기와 가스와의 흡인량은 변화되지만, 공기와 가스와의 비율은 변화하지 않는다. 그리고, 혼합기의 유로면적을 증감시켜서 흡입구의 부압을 변화시킨 경우도 마찬가지로 공기와 가스와의 비율은 변화하지 않는다
그리고, 상기 능력전환기구는, 상기 혼합기의 유로면적이 최대가 되는 상태로 직사각형 형상을 하고 있고, 이 직사각형 형상의 유로를 한쪽으로부터 좁혀가는 셔터부재를 구비하도록 구성하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 혼합기의 유로의 단면이 원형을 하고 있는 경우, 그 원형의 직경을 변화시킴으로써 유로면적을 증감시키도록 구성하면, 유로면적의 오차는 직경의 치수오차의 2승이 되어 나타나기 때문에, 유로면적이 편차량이 커지지만, 상기 구성에 의하면, 유로면적의 오차는 작아진다.
그런데, 가스버너에 대한 혼합기의 공급량을 적게 하면, 가스버너의 각 염공으로부터의 혼합기의 분출속도가 한계치보다 늦어지고, 가스버너에서 실화가 발생할 우려가 있다. 그래서, 이와 같은 경우에는, 상기 혼합기의 유로면적이 최대일 때에 있어서의 혼합기류의 중심선상에 위치하여 버너실내를 2분하는 구획판을 설치하고, 유로면적이 최소일 때에 있어서의 혼합기류의 대부분이 구획판으로 구획된 한쪽의 공간 내에 유입하여, 그 한쪽의 공간에 연통되는 염공에서의 연소를 확보하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이상의 설명으로부터 밝힌 바와 같이, 본발명은, 가스버너로의 혼합기의 공급량을 증감시키더라도, 공기와 가스와의 혼합비가 변화하지 않기 때문에, 가스버너로 안정된 연소를 실현할 수 있다.
도1은, 본발명의 일실시예의 구성을 나타내는 도면이다.
도2는, 송풍팬의 측면도이다.
도3은, 송풍팬의 내부구조를 나타내는 도면이다.
도4는, 송풍팬의 회전수와 가스버너의 인풋과의 관계를 나타내는 도면이다.
도1 및 도2를 참조하여, １은 급탕장치에 장착되는 가스버너이고, 도면에 나타내지 않는 염공이 하방을 향하여 형성되어 있다. 따라서, 이 가스버너(1)에는 상방으로부터 가스와 공기와의 혼합기가 공급되고, 가스버너(1)의 하면에 불꽃이 형성된다.
가스버너(1)의 하부에는 열교환기(11)가 접속되어 있고, 순환하는 물을 이 열교환기(11)에서 가열하여 급탕하도록 구성되어 있다. 12는 가스버너(1)의 상부에 취부된 1차실이고, 이 1차실에 대하여 덕트(23)를 통하여 송풍팬(2)으로부터 가스와 공기와의 혼합기가 공급된다.
송풍팬(2)은 소위 터빈식이고, 내부의 터빈이 모터(21)에 의해서 회전하면, 흡입구(22)내에 부압이 발생하기 때문에, 흡입구(22)내를 통하여 외부의 공기가 송풍팬(2)으로 흡인된다. 또한, 이 흡입구(22)에는 가스의 공급관(3)이 접속되어 있다. 이 공급관(3)에는 제로거버너라고 불리는 조압장치(31)가 접속되어 있고, 일정한 양압(陽壓)으로 공급되는 가스의 압력을 대기압까지 감압하여 공급관(3)에서 흡입구(22)로 공급하도록 구성되어 있다. 따라서, 송풍팬(2)이 정지하고 있고, 흡입구(22)내에 부압이 생기지 않은 상태에서는, 공급관(3)에서 흡입구(22)로 가스는 흐르지 않지만, 송풍팬(2)이 동작하여 흡입구(22)에 부압이 발생하면, 그 부압의 크기에 비례하는 유량의 가스가 공급관(3)에서 흡입구(22)내로 흡인된다.
그리고, 흡입구(22)내에 흡인된 가스는 흡입구(22)를 통하여 흡인된 공기와 송풍팬(2)내에서 혼합되고, 덕트(23)에서 가스버너(1)로 공급된다. 그리고, 송풍팬(2)의 회전수는 모터(21)의 회전수에 대응하지만, 송풍팬(2)의 회전수의 높낮이에 의해서 흡입구(22)의 부압의 크기가 증감된다. 단, 흡입구(22)의 부압의 크기가 증감하여, 흡인되는 공기량이 증감하더라도, 공급관(3)에서의 가스의 흡인량도 증감하기 때문에, 가스버너(1)로 공급되는 혼합기의 혼합비율은 항상 일정하게 된다.
도3을 참조하여, 24는 터빈이고, 이 터빈(24)에서 송출되는 혼합기는 덕트(23)를 통하여 1차실(12)내로 흐른다. 이 덕트(23)와 1차실(12)과의 사이에 직사각형 형상의 개구(25)를 설치했다. 그리고, 이 개구(25)를 한쪽으로부터 도중까지 폐쇄하는 셔터(4)를 능력전환기구로서 설치했다.
셔터(4)가 완전히 열려 있으면, 덕트(23)로부터의 혼합기는 화살표Ａ, Ｂ로 나타내는 흐름이 되어, 1차실(12)내의 전영역으로 흘러들어간다. 한편, 셔터(4)를 요동시키고, 개구(25)를 절반폐쇄하면, 혼합기는 화살표 Ｂ로 나타내는 흐름이 되고, 1차실(12)내를 분할하는 구획판(13)에 의해서 분할된 편측의 공간내에 흘러들어가게 된다.
셔터(4)가 완전히 열려 있으면, 가스버너(1)의 전면에 해당하는 영역(a)에 불꽃이 형성되지만, 셔터(4)로 개구(25)의 절반을 폐쇄하면, 불꽃은 주로 영역(ｂ)에 집중되어 형성되게 된다.
그리고, 셔터(4)가 완전히 열려 있으면 덕트(23)로부터 1차실(12)내로의 저항은 작지만, 셔터(4)에 의해서 개구(25)의 절반을 폐쇄하면, 덕트(23)로부터 1차실(12)로의 저항이 커지고, 송풍팬(2)의 회전수가 동일하더라도, 개구(25)가 완전열림상태에 있어서의 혼합기의 유량보다, 개구(25)가 절반폐쇄되어 있는 상태에서의 혼합기의 유량은 감소하게 된다.
도4를 참조하여, 개구(25)가 완전열림 상태에서의 송풍팬(2)의 회전수와 가스버너(1)로의 인풋과의 관계는 Ｌ1로 나타내는 것이 된다. 여기에서, 가스버너(1)로의 인풋과는 혼합기의 공급량에 비례한다.
가스버너(1)에서의 연소량을 저하시키는, 즉 인풋을 저하시키는 경우에는, 송풍팬(2)의 회전수를 저하시켜도 좋다. 단, 송풍팬(2)의 회전수에는 하한치(RL)가 설정되어 있고, 이 하한치(RL)보다 저속으로 회전시킬 수 없다. 그로 인해, 개구(25)가 완전히 열려 있으면, 인풋의 하한치는 ＣＬ１이 되고, 이 이하로 인풋을 작게 할 수 없다.
그런데, 다시 인풋을 내리고 싶은 경우에는, 개구(25)를 셔터(4)에 의해서 절반폐쇄한다. 그러면, 송풍팬(2)과 인풋과의 상관관계가 Ｌ2로 나타내는 것이 된다. 그로 인해, 송풍팬(2)의 회전수를 하한치(RL)까지 내려가면, 인풋을 ＣＬ2까지 감소시킬 수 있다.
그리고, 본발명은 상기한 형태로 한정되는 것이 아닌, 본발명의 요지를 일탈하지 않는 범위내에 있어서 여러 변경을 가해도 상관없다.
1 가스버너 2 송풍팬
3 공급관 4 셔터
11 열교환기 13 구획판
21 모터 22 흡입구
23 덕트 24 터빈
25 개구 31 조압장치

Claims (3)

  1. 염공을 갖는 버너의 상류측에 설치된 버너실에, 공기와 가스의 혼합기를 공급하는 예혼합식가스버너에 있어서, 상기버너실에 연결된 송풍팬을 구비하고, 이 송풍팬의 흡입구측에 가스의 공급관의 출구를 향하게 하고, 이 흡입구를 통하여 송풍팬에 흡인되는 공기류에 가스의 공급관의 출구로부터 가스를 흡인시키고, 공기와 가스를 송풍팬내에서 혼합하여 상기혼합기로 하는 것에 있어서, 상기가스의 공급관의 출구에 있어서의 가스의 압력이 대기압으로 조압(調壓)되어 있고, 상기 송풍팬과 상기버너실과의 사이에, 상기 혼합기의 유로면적을 증감시키는 능력전환기구를 설치하고, 상기 능력전환기구는, 상기혼합기의 유로면적이 최대가 되는 상태에서 한쪽으로부터 좁혀가는 셔터부재를 구비하고, 상기 혼합기의 유로면적이 최대일 때에 있어서의 혼합기류의 중심선상에 위치하여 버너실내를 2분하는 구획판을 설치하고, 유로면적이 최소일 때에 있어서의 혼합기류의 구획판으로 구획된 한쪽의 공간내에 유입하여, 그 한쪽의 공간에 연통하는 염공에서의 연소를 확보하도록 한 것을 특징으로 하는 예혼합식가스버너.
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