KR20170132692A - 배기 덕트 - Google Patents

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KR20170132692A
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(과제) 혼합기를 하향으로 분출시키는 버너(1)와, 버너(1)의 하측에 설치된 연소 케이싱(3)을 구비하는 연소장치에 설치되는 배기 덕트(4)로서, 연소 케이싱(3)의 하부에 개방 형성된 배기구(35)에 접속되는 하부 유입구(41)를 갖는 상하 방향으로 긴 기립 덕트부(42)와, 기립 덕트부(42)의 상단으로부터 굴곡되어 앞쪽으로 연장되는 편평한 수평 덕트부(43)를 구비하는 것에 있어서, 수평 덕트부(43)의 상벽부(431)와 하벽부(432)의 공진을 억제해서 공명음에 의한 소음을 저감할 수 있도록 한다.
(해결수단) 수평 덕트부(43)의 상벽부(431)와 하벽부(432)의 고유 진동수를 다르게 한다. 예를 들면, 하벽부(432)를 버너 바디(11)에 고정해서 상벽부(431)와 하벽부(432)의 고유 진동수를 다르게 한다.

Description

배기 덕트{VENTILATION DUCT}
본 발명은, 혼합기를 하향으로 분출시켜서 연소시키는 버너와, 버너의 하측에 설치되며 연소 가스에 의해 가열되는 열교환기가 내장된 연소 케이싱을 구비하는 연소장치에 설치되는 배기 덕트에 관한 것이다.
종래, 이러한 종류의 배기 덕트로서, 연소 케이싱의 하부에 개방 형성된 연소 가스 배기구에 접속되는 하부 유입구를 갖는 상하 방향으로 긴 기립 덕트부와, 기립 덕트부의 상단으로부터 굴곡되어 앞쪽으로 연장되는 편평한 수평 덕트부를 구비하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
이러한 배기 덕트에서는, 기립 덕트부로부터 수평 덕트부로 연소 가스가 상하 방향의 운동 성분을 가지고 유입되기 때문에, 수평 덕트부의 상벽부와 하벽부가 진동하기 쉬워진다. 여기에서, 수평 덕트부의 상벽부와 하벽부는 동일한 고유 진동수를 갖고 있고, 배기 덕트를 통과하는 연소 가스 중에 포함되는 각종 주파수의 기체 진동 중 상벽부와 하벽부의 고유 진동수에 일치하는 주파수의 기체 진동에 대해 상벽부와 하벽부가 큰북과 같이 공진해서, 이 주파수의 공명음에 의한 소음이 커지게 된다.
특허문헌 1 : 일본국 특개2013-134010호 공보
본 발명은 상기한 점을 감안해, 수평 덕트부의 상벽부와 하벽부의 공진을 억제해서 소음을 저감할 수 있도록 한 배기 덕트를 제공하는 것을 그 과제로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 혼합기를 하향으로 분출시켜서 연소시키는 버너와, 버너의 하측에 설치되며 연소 가스에 의해 가열되는 열교환기가 내장된 연소 케이싱을 구비하는 연소장치에 설치되는 배기 덕트로서, 연소 케이싱의 하부에 개방 형성된 연소 가스 배기구에 접속되는 하부 유입구를 갖는 상하 방향으로 긴 기립 덕트부와, 기립 덕트부의 상단으로부터 굴곡되어 앞쪽으로 연장되는 편평한 수평 덕트부를 구비하는 것에 있어서, 본원의 제 1 발명은, 수평 덕트부의 상벽부와 하벽부의 고유 진동수를 다르게 하는 것을 특징으로 하고, 본원의 제 2 발명은, 수평 덕트부를 복수 부분으로 구분하고, 이 복수 부분들을 서로 인접하지 않는 제 1 부분과 제 2 부분으로 그루핑해서, 수평 덕트부의 상벽부와 하벽부의 제 1, 제 2 각 부분에 있어서의 고유 진동수를 다르게 하기 위하여, 제 1 부분에서는 상벽부에 보강용 돌출편을 형성하고, 제 2 부분에서는 하벽부에 보강용 돌출편을 형성하는 것을 특징으로 한다.
제 1 발명에 따르면, 수평 덕트부의 상벽부와 하벽부가 상이한 고유 진동수를 가지는 것에 의해, 상벽부와 하벽부의 공진이 억제되어 공명음에 의한 소음이 저감된다. 또한, 제 2 발명에 따르면, 수평 덕트부의 제 1 부분에서의 상벽부와 하벽부의 고유 진동수가 상이함과 동시에, 제 2 부분에서의 상벽부와 하벽부의 고유 진동수가 상이하기 때문에, 제 1, 제 2 각 부분에 있어서 상벽부와 하벽부의 공진이 억제되어 공명음에 의한 소음이 저감된다.
또, 제 1 발명에 있어서, 상벽부와 하벽부의 고유 진동수를 다르게 하기 위해서는, 상벽부와 하벽부 중 한쪽을 다른 부품에 고정하거나, 상벽부와 하벽부 중 한쪽에 보강용 돌출편을 형성하거나, 상벽부와 하벽부를 비중이 상이한 재료로 형성하면 된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태의 배기 덕트를 구비하는 연소장치의 사시도
도 2는 도 1의 연소장치의 절단 측면도
도 3은 제 1 실시형태의 배기 덕트의 비스듬히 아래쪽에서 본 사시도
도 4의 (a)는 제 2 실시형태의 배기 덕트의 비스듬히 위쪽에서 본 사시도, 도 4의 (b)는 제 2 실시형태의 배기 덕트의 비스듬히 아래쪽에서 본 사시도
도 5의 (a)는 제 3 실시형태의 배기 덕트의 비스듬히 위쪽에서 본 사시도, 도 5의 (b)는 제 3 실시형태의 배기 덕트의 비스듬히 아래쪽에서 본 사시도.
도 1, 도 2는 열원기로 이루어지는 연소장치를 나타내고 있다. 이 연소장치는, 혼합기를 하향으로 분출시켜서 연소시키는 버너(1)와, 버너(1)의 하측에 설치되며 혼합기의 연소로 생성되는 연소 가스에 의해 가열되는 급탕용의 열교환기(3)가 내장된 연소 케이싱(2)과, 연소 가스를 외부로 배기하는 배기 덕트(4)를 구비하고 있다.
버너(1)는, 하향으로 개구되는 상자형의 버너 바디(11)와, 버너 바디(11)의 하향의 개구면을 덮는 연소판(12)을 구비하고 있다. 버너 바디(11)의 상부에는, 측방으로 개구되는 유입구(13)가 형성되어 있으며, 도시하지 않은 팬으로부터 유입구(13)를 통해서 혼합기가 버너 바디(11) 내부로 공급되고, 이 혼합기가 연소판(12)에 설치된 혼합기 분출부(14)로부터 하향으로 분출되어 모두 일차 연소된다. 또, 연소판(12)은 중앙부에 큰 개구부를 갖고 있으며, 이 개구부에 내열 섬유인 직포(織布, 14a)를 장착함과 함께 그 위에 다수의 분포 구멍을 형성한 분포판(14b)을 중첩시켜서, 직포(14a)와 분포판(14b)에 의해 혼합기 분출부(14)를 구성하고 있다.
연소 케이싱(2)은, 상단부가 버너 바디(11)의 하면 주연부에 체결되는 상하 양면이 개방된 상부 케이싱(21)과, 상부 케이싱(21)의 하단에 체결되는 편평한 트레이 형상의 중간 케이싱(22)과, 중간 케이싱(22)의 저판부(22a)에 체결되는 상판부(23a)를 갖는 상하 양면이 폐색된 하부 케이싱(23)으로 구성되어 있다. 중간 케이싱(22)의 저판부(22a) 및 하부 케이싱(23)의 상판부(23a)의 앞 부분에는, 중간 케이싱(22)의 내부 공간과 하부 케이싱(23)의 내부 공간을 연이어 통하게 하는 통기구(24)가 형성되며, 또한 연소 케이싱(2)의 하부, 즉 하부 케이싱(23)에는 후면에 연소 가스 배기구(25)가 개방 형성되어 있다. 그리고, 연소 가스가 상부 케이싱(21) 내부로부터 중간 케이싱(22) 내부와 통기구(24)와 하부 케이싱(23) 내부와 배기구(25)를 통해서 배기 덕트(4)로 흐르도록 하고 있다.
열교환기(3)는, 상부 케이싱(21) 내에 배치되며 다수의 흡열핀(31a)과 이 흡열핀(31a)들을 관통하는 복수 개의 흡열 파이프(31b)로 이루어지는 핀 앤드 튜브형의 메인 열교환기(31)와, 하부 케이싱(23) 내에 배치되며 전후 방향으로 사행(蛇行)해서 연장되는 상하 복수 개의 흡열 파이프(32a)로 이루어지는 잠열 회수형의 서브 열교환기(32)로 구성되어 있다. 상부 케이싱(21)의 횡 방향 일측과 타측의 측판부(21a)의 외면에는, 서로 인접하는 2개의 흡열 파이프(31b, 31b)의 접속로를 각 측판부(21a)와의 사이에 구획 형성하는 접속 덮개(31c)가 복수 부착되어 있으며, 모든 흡열 파이프(31b)가 직렬로 접속된다. 또한, 상류단의 흡열 파이프(31b)에 접속되는 접속로를 횡 방향 일측의 측판부(21a)와의 사이에 구획 형성하는 접속 덮개(31c)에는 접속구(31d)가 형성되어 있다.
또한, 하부 케이싱(23)의 횡 방향 일측의 측판부(23b)에는, 서브 열교환기(32)의 상하 복수 개의 흡열 파이프(32a)의 전단부끼리를 접속하는 접속로를 측판부(23b)와의 사이에 구획 형성하는 유입측 헤더 덮개(32b)와, 상하 복수 개의 흡열 파이프(32a)의 후단부끼리를 접속하는 접속로를 측판부(23b)와의 사이에 구획 형성하는 유출측 헤더 덮개(32c)가 설치되어 있다. 유입측 헤더 덮개(32b)에는 급수로를 접속하는 입수구(32d)가 형성되고, 유출측 헤더 덮개(32c)에는 상기 접속구(31d)에 도시하지 않은 배관을 통해서 접속되는 접속구(32e)가 형성되어 있다. 그리고, 급수로로부터의 물이 입수구(32d)로부터 서브 열교환기(32)를 경유해서 메인 열교환기(31)로 흐르도록 하고 있다. 또한, 상부 케이싱(21)의 메인 열교환기(31)보다 위쪽 부분에는, 당해 부분의 과열을 방지하기 위하여, 메인 열교환기(31)를 통과한 물이 흐르는 상하 복수의 수관(水管)으로 구성되는 워터 재킷(33)이 설치되고, 워터 재킷(33)의 하류단에 급탕로가 접속되어 있다.
도 3도 참조해서, 배기 덕트(4)는, 배기구(25)에 접속되는 하부 전면(前面)의 유입구(41)를 갖는 상하 방향으로 긴 기립 덕트부(42)와, 기립 덕트부(42)의 상단으로부터 굴곡되어 앞쪽으로 연장되는 편평한 수평 덕트부(43)를 구비하고 있다. 그리고, 배기구(25)로부터의 연소 가스가 기립 덕트부(42)와 수평 덕트부(43)를 통해서 수평 덕트부(43)의 전단의 유출구(44)로부터 외부로 배출되도록 하고 있다. 또, 배기 덕트(4)는 수지제이며, 연소 케이싱(2)의 후측에 위치하는 기립 덕트부(42)에 대한 연소 케이싱(2)으로부터의 입열(heat input, 入熱)을 억제해서 내열성을 확보하기 위해, 기립 덕트부(42)의 앞쪽에 차열판(45)이 부착되어 있다.
그런데, 기립 덕트부(42)의 상단에 수평 덕트부(43)를 갖는 배기 덕트(4)에서는, 기립 덕트부(42)로부터 수평 덕트부(43)로 연소 가스가 상하 방향의 운동 성분을 가지고 유입되기 때문에, 수평 덕트부(43)의 상벽부(431)와 하벽부(432)가 진동하기 쉬워진다. 그리고, 상벽부(431)와 하벽부(432)가 동일한 고유 진동수를 갖고 있으면, 배기 덕트(4)를 통과하는 연소 가스 중에 포함되는 각종 주파수의 기체 진동 중 상벽부(431)와 하벽부(432)의 고유 진동수에 일치하는 주파수의 기체 진동에 대해 상벽부(431)와 하벽부(432)가 큰북과 같이 공진해서, 이 주파수의 공명음에 의한 소음이 커지게 된다.
그래서, 본 실시형태에서는, 수평 덕트부(43)의 상벽부(431)와 하벽부(432)의 고유 진동수를 다르게 하도록 했다. 구체적으로는, 수평 덕트부(43)의 하벽부(432)를 다른 부재인 버너 바디(11)에 고정해서, 하벽부(432)의 고유 진동수를 상벽부(431)의 고유 진동수보다 높게 했다. 즉, 버너 바디(11)의 상면에 유입구(13)의 위쪽으로 돌출되는 돌기부(15)를 형성함과 함께, 하벽부(432)에 돌기부(15)에 중첩되는 리브(433)를 설치하고, 리브(433)를 돌기부(15)에 비스(433a)에 의해 고정하고 있다. 이와 같이 하벽부(432)를 버너 바디(11)에 고정해서, 상벽부(431)와 하벽부(432)의 고유 진동수를 다르게 하면, 상벽부(431)와 하벽부(432)의 공진이 억제되어 공명음에 의한 소음이 저감된다.
또, 하벽부(432)에는, 리브(433)의 설치 개소를 보강하기 위하여, 이 설치 개소를 횡단하는 전후 3개의 돌출편(434)이 형성되어 있다. 단, 리브(433)를 돌기부(15)에 고정하지 않는 한, 리브(433) 및 돌출편(434)만으로는 하벽부(432)의 고유 진동수를 상벽부(431)의 고유 진동수보다 별로 높게 할 수 없어, 상벽부(431)와 하벽부(432)의 공진을 충분하게는 억제할 수 없다.
다음으로, 도 4에 나타내는 제 2 실시형태의 배기 덕트(4)에 대하여 설명한다. 제 2 실시형태의 배기 덕트(4)의 기본적인 구조는 상기 제 1 실시형태의 것과 특별히 다르지 않으며, 제 1 실시형태와 같은 부재, 같은 부위에 상기와 동일한 부호를 부여하고 있다.
제 2 실시형태에서는, 수평 덕트부(43)의 하벽부(432)에 전면(全面)에 걸쳐 귀갑(龜甲) 격자 형상의 보강용 돌출편(435)을 형성하고 있다. 이것에 의하면, 제 1 실시형태와 같이 하벽부(432)를 버너 바디(11)에 고정하지 않아도, 하벽부(432)의 고유 진동수와 상벽부(431)의 고유 진동수의 차가 커져, 상벽부(431)와 하벽부(432)의 공진을 충분히 억제할 수 있다. 또, 제 2 실시형태에 있어서, 수평 덕트부(43)의 하벽부(432)에, 버너 바디(11)에 고정되는 제 1 실시형태와 동일한 리브를 형성하는 것도 가능하다.
다음으로, 도 5에 나타내는 제 3 실시형태의 배기 덕트(4)에 대하여 설명한다. 제 3 실시형태의 배기 덕트(4)도 기본적인 구조는 제 1 실시형태의 것과 특별히 다르지 않으며, 제 1 실시형태와 같은 부재, 같은 부위에 상기와 동일한 부호를 부여하고 있다.
제 3 실시형태에서는, 수평 덕트부(43)를 복수 부분, 예를 들면 전후 4개의 부분으로 구분하고, 이 4개의 부분들을 서로 인접하지 않는 2부분씩의 제 1 부분(43a)과 제 2 부분(43b)으로 그루핑하고 있다. 그리고, 제 1 부분(43a)에서는 상벽부(431)에 귀갑 격자 형상의 보강용 돌출편(435)을 형성하고, 제 2 부분(43b)에서는 하벽부(432)에 귀갑 격자 형상의 보강용 돌출편(435)을 형성하고 있다.
제 3 실시형태에 따르면, 수평 덕트부(43)의 제 1 부분(43a)에서는, 상벽부(431)의 고유 진동수가 하벽부(432)의 고유 진동수보다 높아지고, 제 2 부분(43b)에서는, 하벽부(432)의 고유 진동수가 상벽부(431)의 고유 진동수보다 높아진다. 그 때문에, 제 1, 제 2 각 부분(43a, 43b)에 있어서 상벽부(431)와 하벽부(432)의 공진이 억제되어 공명음에 의한 소음이 저감된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조해서 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 수평 덕트부(43)의 상벽부(431)와 하벽부(432)를 비중이 상이한 재료로 형성해서, 상벽부(431)와 하벽부(432)의 고유 진동수를 다르게 해도 된다. 또한, 상기 실시형태에서는, 보강용 돌출편(435)을 귀갑 격자 형상으로 형성하고 있지만, 보강용 돌출편(435)의 형상은 임의이다. 또한, 상기 실시형태에서는, 배기구(25)를 연소 케이싱(2)의 하부 후면에 개방 형성하고 있지만, 연소 케이싱(2)의 하부 하면에 배기구를 개방 형성하고, 배기 덕트(4)의 기립 덕트부(42)의 하부를 연소 케이싱(2)의 하면을 따르도록 L자 형상으로 굴곡시키고, 이 굴곡부의 상면에 배기구에 접속되는 유입구를 개방 형성해도 된다.
1 : 버너 2 : 연소 케이싱
3 : 열교환기 4 : 배기 덕트
41 : 유입구 42 : 기립 덕트부
43 : 수평 덕트부 43a : 제 1 부분
43b : 제 2 부분 431 : 상벽부
432 : 하벽부 435 : 보강용 돌출편

Claims (5)

  1. 혼합기를 하향으로 분출시켜서 연소시키는 버너와, 버너의 하측에 설치되며 연소 가스에 의해 가열되는 열교환기가 내장된 연소 케이싱을 구비하는 연소장치에 설치되는 배기 덕트로서,
    연소 케이싱의 하부에 개방 형성된 연소 가스 배기구에 접속되는 하부 유입구를 갖는 상하 방향으로 긴 기립 덕트부와, 기립 덕트부의 상단으로부터 굴곡되어 앞쪽으로 연장되는 편평한 수평 덕트부를 구비하는 것에 있어서,
    수평 덕트부의 상벽부와 하벽부의 고유 진동수를 다르게 하는 것을 특징으로 하는 배기 덕트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평 덕트부의 상벽부와 하벽부 중 한쪽이, 상벽부와 하벽부의 고유 진동수를 다르게 하기 위하여, 다른 부품에 고정되는 것을 특징으로 하는 배기 덕트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평 덕트부의 상벽부와 하벽부 중 한쪽에, 상벽부와 하벽부의 고유 진동수를 다르게 하기 위하여, 보강용 돌출편이 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 덕트.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평 덕트부의 상벽부와 하벽부가, 상벽부와 하벽부의 고유 진동수를 다르게 하기 위하여, 비중이 상이한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 덕트.
  5. 혼합기를 하향으로 분출시켜서 연소시키는 버너와, 버너의 하측에 설치되며 연소 가스에 의해 가열되는 열교환기가 내장된 연소 케이싱을 구비하는 연소장치에 설치되는 배기 덕트로서,
    연소 케이싱의 하부에 개방 형성된 연소 가스 배기구에 접속되는 하부 유입구를 갖는 상하 방향으로 긴 기립 덕트부와, 기립 덕트부의 상단으로부터 굴곡되어 앞쪽으로 연장되는 편평한 수평 덕트부를 구비하는 것에 있어서,
    수평 덕트부를 복수 부분으로 구분하고, 이 복수 부분들을 서로 인접하지 않는 제 1 부분과 제 2 부분으로 그루핑해서, 수평 덕트부의 상벽부와 하벽부의 제 1, 제 2 각 부분에 있어서의 고유 진동수를 다르게 하기 위하여, 제 1 부분에서는 상벽부에 보강용 돌출편을 형성하고, 제 2 부분에서는 하벽부에 보강용 돌출편을 형성하는 것을 특징으로 하는 배기 덕트.
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