KR20170113069A - 예비혼합장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 유량 조절 밸브(6)가 설치된 가스 공급로(4)의 하류단이 팬(2)의 상류측에 있는 공기 공급로(3)에 형성된 가스 흡인부(31)에 접속되고, 가스 흡인부(31)보다 상류측에 있는 공기 공급로(3) 부분의 통기저항을 대소로 전환하는 공기저항 전환수단인 버터플라이 밸브(7)와, 유량 조절 밸브(6)보다도 하류측에 있는 가스 공급로(4) 부분의 통기저항을 대소로 전환하는 가스저항 전환수단(8)을 구비하는 예비혼합장치에 있어서, 버터플라이 밸브(7)를 폐쇄하였을 때의 바람소리에 의한 소음을 방지할 수 있도록 한다.
(해결수단) 가스 흡인부(31)보다도 상류측에 있는 공기 공급로(3) 부분에 공기 공급로(3)의 둘레벽면(32)과의 사이에 간격을 두고서 버터플라이 밸브(7)를 내장하는 내통(33)이 설치된다. 공기 공급로(3)의 둘레벽면(32)과 내통(33)의 외주면의 사이의 간격에 의해서 내통(33) 내의 메인 통로(3a)에 병렬로 된 서브 통로(3b)가 구성된다.

Description

예비혼합장치{PREMIXING DEVICE}

본 발명은 공기에 연료 가스를 혼합하고, 혼합기(混合氣)를 팬을 통해서 버너에 공급하는 예비혼합장치에 관한 것이다.

종래의 이러한 종류의 예비혼합장치로서는, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 연료 가스를 공급하며 유량 조절 밸브가 설치된 가스 공급로의 하류단이 팬의 상류측에 있는 공기 공급로에 형성된 가스 흡인부에 접속되고, 가스 흡인부보다 상류측에 있는 공기 공급로 부분의 통기저항을 대소(大小)로 전환하는 공기저항 전환수단과, 유량 조절 밸브보다도 하류측에 있는 가스 공급로 부분의 통기저항을 대소로 전환하는 가스저항 전환수단을 구비하는 것이 알려져 있다.

그런데, 유량 조절 밸브로서 비례 밸브를 이용하는 경우는, 요구 연소량에 대응한 양의 연료 가스가 공급되도록 비례 밸브가 제어되고, 또한 버너에 공급되는 혼합기의 공연비(空燃比)가 일정하게 되도록 요구 연소량에 대응하여 팬 회전수가 제어된다. 다만, 요구 연소량이 소정값 이하로 되어 팬 회전수가 송풍량의 비례 특성을 유지할 수 있는 하한 회전수 이하로 되거나, 비례 밸브 전류(비례 밸브에 대한 통전 전류)가 가스 공급량의 비례 특성을 유지할 수 있는 하한 전류 이하로 된 경우에는 요구 연소량에 대응한 양의 공기나 연료 가스를 공급할 수 없게 된다.

또, 유량 조절 밸브로서 2차 가스압을 대기압으로 유지하는 제로 거버너를 이용하는 것도 있다. 이 경우, 연료 가스의 공급량은 2차 가스압인 대기압과 공기 공급로 내의 부압의 차압(差壓)에 대응하여 변화한다. 그리고, 공기 공급로 내의 부압이 팬 회전수에 대응하여 변화하기 때문에, 연료 가스의 공급량은 팬 회전수, 즉 공기의 공급량에 대응하여 변화한다. 따라서, 요구 연소량에 대응하여 팬 회전수를 제어함으로써, 요구 연소량에 대응한 양의 공기 및 연료 가스가 버너에 공급되게 된다.

이것에서도 팬 회전수가 송풍량의 비례 특성을 유지할 수 있는 하한 회전수 이하로 되면, 요구 연소량에 대응한 양의 공기나 연료 가스를 공급할 수 없게 된다. 그렇기 때문에, 요구 연소량이 소정값 이하로 되었을 때에, 공기저항 전환수단으로 공기 공급로의 통기저항을 크게 하여 팬 회전수를 상기 하한 회전수 이하로 되지 않게 함으로써, 소정값 이하의 요구 연소량에 대응한 양의 공기를 공급할 수 있도록 할 필요가 있다. 또, 공기 공급로의 통기저항을 크게 하는 것만으로는, 공기 공급로 내의 부압의 증가로 인해 연료 가스의 공급량이 요구 연소량에 대응한 양을 넘기 때문에, 공기 공급로의 통기저항을 크게 하는 것에 맞추어 가스 공급로의 통기저항도 크게 할 필요가 있다.

그래서, 상기 종래예에서는 요구 연소량이 소정값 이하로 되었을 때에, 공기저항 전환수단으로 공기 공급로의 통기저항을 크게 함과 아울러 가스저항 전환수단으로 가스 공급로의 통기저항을 크게 하여, 소정값 이하의 요구 연소량에 대응한 양의 공기나 연료 가스를 공급할 수 있도록 하고 있다.

여기서, 특허문헌 1에 기재된 것에 있어서, 공기저항 전환수단은 가스 흡인부보다도 상류측에 있는 공기 공급로 부분에 회동 가능하게 설치된 버터플라이 밸브로 구성되어 있다. 그런데, 이것에서는 버터플라이 밸브를 공기 공급로의 길이 방향에 직교하는 폐쇄 자세로 회동시켰을 때에, 공기 공급로 내의 유로가 공기 공급로의 둘레벽면과 버터플라이 밸브의 외주연(外周緣)의 사이의 환 형상 간격에서 급격하게 좁아지기 때문에, 공기의 흐름에 난류가 발생하여 환 형상 간격의 부분에서 바람 가르는 소리(이하 간단히 '바람소리'라 한다)가 발생하게 됨으로써 소음의 원인이 된다.

특허문헌 1 : 일본국 특개 2015－230113호 공보

본 발명은 이상과 같은 점을 감안하여, 공기저항 전환수단을 버터플라이 밸브로 구성함에도 불구하고 바람소리에 의한 소음을 방지할 수 있도록 한 예비혼합장치를 제공하는 것을 그 과제로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 공기에 연료 가스를 혼합하고, 혼합기를 팬을 통해서 버너에 공급하는 예비혼합장치로서, 연료 가스를 공급하며 유량 조절 밸브가 설치된 가스 공급로의 하류단이 팬의 상류측에 있는 공기 공급로에 형성된 가스 흡인부에 접속되고, 가스 흡인부보다 상류측에 있는 공기 공급로 부분의 통기저항을 대소(大小)로 전환하는 공기저항 전환수단과, 유량 조절 밸브보다도 하류측에 있는 가스 공급로 부분의 통기저항을 대소로 전환하는 가스저항 전환수단을 구비하고, 공기저항 전환수단은 가스 흡인부보다도 상류측에 있는 공기 공급로 부분에 회동 가능하게 설치된 버터플라이 밸브로 구성되는 것에 있어서, 가스 흡인부보다도 상류측에 있는 공기 공급로 부분에 공기 공급로의 둘레벽면과의 사이에 간격을 두고서 버터플라이 밸브를 내장하는 내통이 설치되고, 공기 공급로의 둘레벽면과 내통의 외주면의 사이의 간격에 의해서 내통 내의 메인 통로에 병렬로 된 서브 통로가 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 버터플라이 밸브를 폐쇄 자세로 회동시키면, 메인 통로가 거의 폐쇄됨에 의해서 공기가 흐르는 것이 실질적으로 서브 통로에 제한됨으로써 공기 공급로의 통기저항이 커지게 된다. 여기서, 서브 통로에 흐르는 공기는 내통의 외주면과 공기 공급로의 둘레벽면에 의해서 내외로 안내되어 층류(層流) 상태가 된다. 따라서, 버터플라이 밸브를 폐쇄 자세로 회동시켜도 바람소리에 의한 소음은 발생하지 않는다.

또, 본 발명에서는, 가스 흡인부의 상류측에 인접하는 공기 공급로 부분에, 내통이 배치된 공기 공급로 부분보다도 직경이 작은 벤튜리부가 형성되고, 서브 통로와 벤튜리부의 사이의 공기 공급로 부분의 둘레벽면이 벤튜리부를 향해서 직경이 축소되는 테이퍼면에 형성되는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 버터플라이 밸브를 폐쇄 자세로 회동시켜서 공기 공급로의 통기저항을 크게 하였을 때도, 서브 통로를 통과한 공기가 테이퍼면을 따라서 벤튜리부로 부드럽게 흘러들어감으로써 벤튜리부에 있어서의 부압이 확보된다. 따라서, 벤튜리부에 인접하는 가스 흡인부에서 연료 가스가 안정하게 흡인됨으로써 혼합기의 공연비가 일정하게 유지된다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 예비혼합장치를 나타내는 절단 측면도
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 절단 평면도
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 절단 단면도
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선 절단 단면도

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다.

도 1에 있어서, 도면부호 1은 혼합기가 분출되어 연소하는 연소면(1a)을 가지는 1차 완전 연소식 버너 등으로 이루어지는 버너이다. 버너(1)에는 팬(2)이 접속되어 있으며, 본 발명의 실시형태의 예비혼합장치(A)에 의해서 공기에 연료 가스를 혼합하고, 이 혼합기를 팬(2)을 통해서 버너(1)에 공급하도록 하고 있다.

예비혼합장치(A)는 팬(2)의 상류측에 있는 공기 공급로(3)와 연료 가스를 공급하는 가스 공급로(4)를 구비하고 있다. 가스 공급로(4)의 상류부에는 도 4에 나타낸 바와 같이 개폐 밸브(5)와 비례 밸브나 제로 거버너로 이루어지는 유량 조절 밸브(6)가 설치되어 있다. 또한, 가스 공급로(4)의 하류단은 공기 공급로(3)에 형성된 가스 흡인부(31)에 접속되어 있다. 또, 예비혼합장치(A)는 가스 흡인부(31)보다 상류측에 있는 공기 공급로(3) 부분의 통기저항을 대소로 전환하는 공기저항 전환수단과, 유량 조절 밸브(6)보다도 하류측에 있는 가스 공급로(4) 부분의 통기저항을 대소로 전환하는 가스저항 전환수단을 구비하고 있다.

도 2 및 도 3에도 나타낸 바와 같이, 공기저항 전환수단은 공기 공급로(3) 내에 축(71)을 중심으로 하여 회동 가능하게 설치되며 원판으로 이루어지는 버터플라이 밸브(7)로 구성되어 있다. 버터플라이 밸브(7)의 축(71)에는 스테핑 모터 등의 액추에이터(72)가 연결되어 있다. 그리고, 요구 연소량이 소정값 이하로 되었을 때에 액추에이터(72)의 작동에 의해서 버터플라이 밸브(7)를 도 3에 가상선으로 나타낸 공기 공급로(3)의 길이 방향을 따르는 개방 자세에서 도 1 내지 도 3에 실선으로 나타낸 공기 공급로(3)의 길이 방향에 직교하는 폐쇄 자세가 되도록 회동시킨다.

가스 공급로(4)에는, 가스 흡인부(31)에 연통하는 하류단의 가스실(41)의 상류측에 위치하며 가스실(41)에 상시 연통하는 통로 부분(42)에 대해서 병렬로 된 밸브실(81)이 형성되어 있다. 그리고, 밸브실(81) 내에, 이 밸브실(81)의 하단의 밸브 시트(82)에 형성되어 통로 부분(42)에 연통하는 밸브 구멍(83)을 개폐하는 전환 밸브(8)가 설치되어 있으며, 이 전환 밸브(8)에 의해서 가스저항 전환수단이 구성된다. 전환 밸브(8)를 폐쇄하면, 밸브실(81)을 통한 가스의 흐름이 차단되어 가스 공급로(4)의 통기저항이 커지게 된다.

전환 밸브(8)는 버터플라이 밸브(7)의 회동에 수반하여 연동기구(9)를 통해서 개폐 동작된다. 이 연동기구(9)는 도 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 버터플라이 밸브(7)의 축(71)에 연결된 캠(91)과, 전환 밸브(8)에 연결되며 일단이 캠(91)에 맞닿음 가능한 로드(92)로 구성되어 있다. 버터플라이 밸브(7)를 개방 자세로 회동시키면, 캠(91)에 의해서 로드(92)가 밀어 올려져서 전환 밸브(8)가 밸브 스프링(84)의 탄지력에 저항하여 개방되고, 또 버터플라이 밸브(7)를 폐쇄 자세로 회동시키면, 캠(91)에 의한 로드(92)의 밀어 올려짐이 해제되어 전환 밸브(8)가 밸브 스프링(84)의 탄지력에 의해서 폐쇄된다.

여기서, 본 실시형태에서는, 가스 흡인부(31)보다도 상류측에 있는 공기 공급로(3) 부분에, 공기 공급로(3)의 둘레벽면(32)과의 사이에 간격을 두고서 버터플라이 밸브(7)를 내장하는 내통(33)이 설치되어 있다. 그리고, 공기 공급로(3)의 둘레벽면(32)과 내통(33)의 외주면의 사이의 간격에 의해서 내통(33) 내의 메인 통로(3a)에 병렬로 된 서브 통로(3b)가 구성된다. 또한, 내통(33)의 하류단(도 1 및 도 3에서 상단)의 플랜지부(33a)에는 서브 통로(3b)의 출구가 되는 원호 형상의 투공(33b)이 복수 형성되어 있다.

버터플라이 밸브(7)를 폐쇄 자세로 회동시키면, 메인 통로(3a)가 거의 폐쇄됨에 의해서 공기가 흐르는 것이 실질적으로 서브 통로(3b)에 제한됨으로써 공기 공급로(3)의 통기저항이 커지게 된다. 여기서, 서브 통로(3b)에 흐르는 공기는 내통(33)의 외주면과 공기 공급로(3)의 둘레벽면(32)에 의해서 내외로 안내되어 층류 상태가 된다. 따라서, 버터플라이 밸브(7)를 폐쇄 자세로 회동시켜도 바람소리에 의한 소음은 발생하지 않는다.

또, 가스 흡인부(31)의 상류측에 인접하는 공기 공급로(3) 부분에는, 내통(33)이 배치된 공기 공급로(3) 부분보다도 직경이 작은 벤튜리부(34)가 형성되어 있다. 벤튜리부(34)의 하류측에 인접하는 공기 공급로(3) 부분은 벤튜리부(34)보다도 직경이 큰 통부(35)에 의해서 둘러싸여져 있다. 그리고, 벤튜리부(34)의 하류단부를 통부(35)의 상류단부에 환 형상의 간격을 두고서 삽입하여, 이 간격에 의해서 가스실(41)에 연통하는 가스 흡인부(31)가 구성되도록 하고 있다. 또한, 가스실(41)은 통부(35)와 이 통부(35)를 둘러싸는 외벽면(41a)의 사이의 간격으로 구성되어 있다.

또, 서브 통로(3b)와 벤튜리부(34)의 사이의 공기 공급로(3) 부분의 둘레벽면은 벤튜리부(34)를 향해서 직경이 축소되는 테이퍼면(36)에 형성되어 있다. 이것에 의하면, 버터플라이 밸브(7)를 폐쇄 자세로 회동시켜서 공기 공급로(3)의 통기저항을 크게 하였을 때도, 서브 통로(3b)를 통과한 공기가 테이퍼면(36)을 따라서 벤튜리부(34)로 부드럽게 흘러들어감으로써 벤튜리부(34)에 있어서의 부압이 확보된다. 따라서, 벤튜리부(34)에 인접하는 가스 흡인부(31)에서 연료 가스가 안정하게 흡인됨으로써 혼합기의 공연비가 일정하게 유지된다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는 가스저항 전환수단을 밸브 구멍(83)을 개폐하는 전환 밸브(8)로 구성하고 있으나, 가스 공급로(4)의 도중에 형성된 밸브 구멍(83)의 개방 정도를 가변하는 니들 밸브 등으로 가스저항 전환수단을 구성하는 것도 가능하다.

A : 예비혼합장치 1 : 버너
2 : 팬 3 : 공기 공급로
3a : 메인 통로 3b : 서브 통로
31 : 가스 흡인부 32 : 공기 공급로의 둘레벽면
33 : 내통 34 : 벤튜리부
36 : 테이퍼면 4 : 가스 공급로
6 : 유량 조절 밸브 7 : 버터플라이 밸브
8 : 전환 밸브(가스저항 전환수단)

Claims (2)

1. 공기에 연료 가스를 혼합하고, 혼합기를 팬을 통해서 버너에 공급하는 예비혼합장치로서,
   연료 가스를 공급하며 유량 조절 밸브가 설치된 가스 공급로의 하류단이 팬의 상류측에 있는 공기 공급로에 형성된 가스 흡인부에 접속되고, 가스 흡인부보다 상류측에 있는 공기 공급로 부분의 통기저항을 대소(大小)로 전환하는 공기저항 전환수단과, 유량 조절 밸브보다도 하류측에 있는 가스 공급로 부분의 통기저항을 대소로 전환하는 가스저항 전환수단을 구비하고,
   공기저항 전환수단은 가스 흡인부보다도 상류측에 있는 공기 공급로 부분에 회동 가능하게 설치된 버터플라이 밸브로 구성되는 것에 있어서,
   가스 흡인부보다도 상류측에 있는 공기 공급로 부분에 공기 공급로의 둘레벽면과의 사이에 간격을 두고서 버터플라이 밸브를 내장하는 내통이 설치되고, 공기 공급로의 둘레벽면과 내통의 외주면의 사이의 간격에 의해서 내통 내의 메인 통로에 병렬로 된 서브 통로가 구성되는 것을 특징으로 하는 예비혼합장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 가스 흡인부의 상류측에 인접하는 상기 공기 공급로 부분에, 상기 내통이 배치된 공기 공급로 부분보다도 직경이 작은 벤튜리부가 형성되고, 상기 서브 통로와 벤튜리부의 사이의 공기 공급로 부분의 둘레벽면이 벤튜리부를 향해서 직경이 축소되는 테이퍼면에 형성되는 것을 특징으로 하는 예비혼합장치.

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