KR20180042296A - 연소장치 - Google Patents

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KR20180042296A
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가즈유키 아카기
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린나이가부시기가이샤
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Abstract

팬과 버너(1) 사이에 설치된 상류측의 급기실(3) 및 하류측의 혼합통로와, 가스 공급로(5)에 설치되어 2차 가스압을 급기실의 내압과 동등한 압력으로 조정하는 제로 가버너(zero governor)(51)를 구비한 연소장치에 있어서, 턴다운 비를 가급적 크게 할 수 있도록 한다.
제1 및 제2의 2개의 혼합통로(41, 42)와, 제1 혼합통로(41)의 협착부(41b)에 연통하는 제1 가스출구(541)와, 제2 혼합통로(42)의 협착부(42b)에 연통하는 제2 가스출구(542)와, 제1 혼합통로(41)의 공기입구(41a)의 개방도를 가변시키는 제1 공기 밸브(61)와, 제2 혼합통로(42)의 공기입구(42a)의 개방도를 가변시키는 제2 공기 밸브(62)와, 제1 가스출구(541)를 폐쇄 가능한 가스 밸브(55)를 구비한다. 제2 혼합통로(42)에만 공기를 유동시킴과 함께 제1 가스출구(541)를 폐쇄시키는 저능력 모드로, 팬 회전수를 소정의 하한치로 유지한 상태로 공기입구(42a)의 개방도를 하한 개방도까지 줄임으로써 연소량을 가급적으로 작게 할 수 있도록 한다.

Description

연소장치
본 발명은, 버너와, 버너에 1차 공기를 공급하는 연소 팬을 구비하는 연소장치에 관한 것이다.
종래, 이런 종류의 연소장치로서, 연소 팬과 버너와의 사이에 설치된 상류측의 급기실 및 하류측의 혼합통로와, 버너에 연료가스를 공급하는 가스 공급로에 설치한 2차 가스압을 급기실의 내압과 동등한 압력으로 조정하는 제로 가버너를 구비하며, 혼합통로에, 1차 공기의 유속을 빠르게 하여 내압을 급기실의 내압보다 저하시키는 협착부를 마련하며, 이 협착부에 가스 공급로의 하류 끝의 가스 유출구를 연통시킨 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이것으로는, 급기실의 내압과 협착부의 내압과의 차압이 연소 팬으로부터의 1차 공기의 송풍량에 비례하여 변화한다. 그리고, 협착부에 연통하는 가스 유출구로부터의 연료가스의 공급량은, 급기실의 내압과 동등한 2차 가스압과 협착부의 내압과의 차압, 즉, 연소 팬으로부터의 1차 공기의 송풍량에 비례하여 변화한다. 따라서, 요구 연소량에 따라 연소 팬의 회전수를 제어함으로써, 요구 연소량에 따른 양의 1차 공기 및 연료가스가 버너에 공급되게 된다.
단, 팬 회전수가 송풍량의 비례 특성을 유지할 수 있는 하한 회전수 미만이 되면, 요구 연소량에 따른 양의 1차 공기나 연료가스를 공급할 수 없게 된다. 여기서, 혼합통로의 상류 끝의 공기 유입구의 개방도를 가변시키는 공기조절 밸브를 설치하고, 요구 연소량이 팬 회전수의 하한치에 대응하는 소정치 미만이 되는 영역에서는, 팬 회전수를 하한 회전수로 유지한 상태로, 공기조절 밸브에 의해 공기 유입구의 개방도를 조절하여, 소정치 미만의 요구 연소량에 따른 양의 1차 공기 및 연료가스를 공급할 수 있도록 한 것도 생각되고 있다.
또, 종래, 가스 공급로에 비례 밸브를 설치한 연소장치도 알려져 있다. 이러한 비례 밸브 방식의 연소장치에서는, 연소 팬과 버너와의 사이 또는 연소 팬의 상류측에 혼합통로를 설치하고, 이 혼합통로에 가스 공급로의 하류 끝의 가스 유출구를 연통시킨다. 이것으로도, 팬 회전수가 송풍량의 비례 특성을 유지할 수 있는 하한 회전수 미만이 되면, 요구 연소량에 따른 양의 1차 공기를 공급할 수 없게 된다. 그 때문에, 상기 제로 가버너 방식의 연소장치와 마찬가지로, 혼합통로의 상류 끝의 공기 유입구의 개방도를 가변시키는 공기조절 밸브를 설치하고, 요구 연소량이 팬 회전수의 하한치에 대응하는 소정치 미만이 되는 영역에서는, 팬 회전수를 하한 회전수로 유지한 상태로, 공기조절 밸브에 의해 공기 유입구의 개방도를 조절하여, 소정치 미만의 요구 연소량에 따른 양의 1차 공기를 공급할 수 있도록 할 필요가 있다.
그러나, 공기 유입구의 개방도를 어느 한도를 넘어 줄이면, 공기조절 밸브의 미소 변위로 1차 공기량이 변동하여, 1차 공기량이 안정되지 않게 된다. 그 때문에, 공기 유입구의 개방도를 1차 공기량이 안정되는 소정의 하한 개방도 이상의 범위에서 조절해야 한다. 따라서, 연소량의 하한 역시 이 하한 개방도에 대응하는 값으로 되어, 턴다운 비를 그다지 크게 할 수 없다.
특허문헌 1: 일본 특허공개 특개소54-32840호 공보
본 발명은, 상기된 것을 감안하여, 턴다운 비를 가급적으로 크게 할 수 있도록 한 연소장치를 제공하는 것을 그 과제로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본원의 제1 발명은, 버너와, 버너에 1차 공기를 공급하는 연소 팬과, 연소 팬과 버너와의 사이에 설치된 상류측의 급기실 및 하류측의 혼합통로와, 버너에 연료가스를 공급하는 가스 공급로에 설치된 2차 가스압을 급기실의 내압과 동등한 압력으로 조정하는 제로 가버너(zero governor)를 구비하고, 혼합통로에, 1차 공기의 유속을 빠르게 하여 내압을 급기실의 내압보다 저하시키는 협착부를 설치하고, 이 협착부에 가스 공급로의 하류 끝의 가스 유출구를 연통시키는 연소장치로서, 혼합통로의 상류 끝의 공기 유입구의 개방도를 가변시키는 공기조절 밸브를 구비한 것에 있어서, 혼합통로로서, 제1 혼합통로와, 제1 혼합통로를 둘러싸는 통 형상의 제2 혼합통로가 설치되고, 가스 유출구로서, 제1 혼합통로에 설치된 제1 협착부에 연통하는 제1 가스 유출구와, 제2 혼합통로에 설치된 제2 협착부에 연통하는 제2 가스 유출구가 설치됨과 함께, 제1 가스 유출구로부터의 연료가스의 유출을 저지 가능한 가스 밸브가 설치되고, 공기조절 밸브로서, 제1 혼합통로의 상류 끝의 제1 공기 유입구의 개방도를 가변시키는 제1 공기조절 밸브와, 제2 혼합통로의 상류 끝의 제2 공기 유입구의 개방도를 가변시키는 제2 공기조절 밸브가 설치되고, 제어 모드로서, 제1 및 제2의 양쪽 공기조절 밸브에 의해 제1 및 제2의 양쪽 공기 유입구를 열고, 제1 및 제2의 양쪽 혼합통로에 1차 공기를 유동시키는 고능력 모드와, 제1 공기조절 밸브에 의해 제1 공기 유입구를 폐쇄하고, 제2 혼합통로에만 1차 공기를 유동시킴과 함께, 가스 밸브에 의해 제1 가스 유출구로부터의 연료가스의 유출을 저지하는 저능력 모드가 있고, 고능력 모드에는, 연소 팬의 회전수를 소정의 하한 회전수로 유지한 상태로, 제1 공기 유입구의 개방도를 소정의 하한 개방도 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 개방도 가변 모드와, 제1 공기 유입구의 개방도를 개방도 가변 모드에서의 최고 개방도 이상으로 유지한 상태로, 연소 팬의 회전수를 하한 회전수 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 팬 회전수 가변 모드가 포함되고, 저능력 모드에는, 연소 팬의 회전수를 소정의 하한 회전수로 유지한 상태로, 제2 공기 유입구의 개방도를 소정의 하한 개방도 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 개방도 가변 모드와, 제2 공기 유입구의 개방도를 개방도 가변 모드에서의 최고 개방도 이상으로 유지한 상태로, 연소 팬의 회전수를 하한 회전수 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 팬 회전수 가변 모드가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또, 본원의 제2 발명은, 버너와, 버너에 1차 공기를 공급하는 연소 팬과, 연소 팬과 버너와의 사이 또는 연소 팬의 상류측에 설치된 혼합통로와, 버너에 연료가스를 공급하는 가스 공급로에 설치된 비례 밸브를 구비하고, 혼합통로에 가스 공급로의 하류 끝의 가스 유출구를 연통시키는 연소장치로서, 혼합통로의 상류 끝의 공기 유입구의 개방도를 가변시키는 공기조절 밸브를 구비한 것에 있어서, 혼합통로로서, 제1 혼합통로와, 제1 혼합통로를 둘러싸는 통 형상의 제2 혼합통로가 설치되고, 가스 유출구로서, 제1 혼합통로에 연통하는 제1 가스 유출구와, 제2 혼합통로에 연통하는 제2 가스 유출구가 설치됨과 함께, 제1 가스 유출구로부터의 연료가스의 유출을 저지 가능한 가스 밸브가 설치되고, 공기조절 밸브로서, 제1 혼합통로의 상류 끝의 제1 공기 유입구의 개방도를 가변시키는 제1 공기조절 밸브와, 제2 혼합통로의 상류 끝의 제2 공기 유입구의 개방도를 가변시키는 제2 공기조절 밸브가 설치되고, 제어 모드로서, 제1 및 제2의 양쪽 공기조절 밸브에 의해 제1 및 제2의 양쪽 공기 유입구를 열고, 제1 및 제2의 양쪽 혼합통로에 1차 공기를 유동시킴과 함께, 비례 밸브에 의해 버너의 요구 연소량에 따른 양의 연료가스를 공급하는 고능력 모드와, 제1 공기조절 밸브에 의해 제1 공기 유입구를 폐쇄시키고, 제2 혼합통로에만 1차 공기를 유동시킴과 함께, 가스 밸브에 의해 제1 가스 유출구로부터의 연료가스의 유출을 저지한 상태로, 비례 밸브에 의해 버너의 요구 연소량에 따른 양의 연료가스를 공급하는 저능력 모드가 있고, 고능력 모드에는, 연소 팬의 회전수를 소정의 하한 회전수로 유지한 상태로, 제1 공기 유입구의 개방도를 소정의 하한 개방도 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 개방도 가변 모드와, 제1 공기 유입구의 개방도를 개방도 가변 모드에서의 최고 개방도 이상으로 유지한 상태로, 연소 팬의 회전수를 하한 회전수 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 팬 회전수 가변 모드가 포함되고, 저능력 모드에는, 연소 팬의 회전수를 소정의 하한 회전수로 유지한 상태로, 제2 공기 유입구의 개방도를 소정의 하한 개방도 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 개방도 가변 모드와, 제2 공기 유입구의 개방도를 개방도 가변 모드에서의 최고 개방도 이상으로 유지한 상태로, 연소 팬의 회전수를 하한 회전수 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 팬 회전수 가변 모드가 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 제1 발명 및 제2 발명 중 어느 쪽에서도, 저능력 모드에서는 제2 혼합통로에만 1차 공기가 유동하기 때문에, 저능력 모드에 있어서의 개방도 가변 모드에서 제2 공기 유입구의 개방도를 하한 개방도까지 줄였을 때의 1차 공기량은, 혼합통로를 제1 및 제2의 양쪽 혼합통로로 나누지 않고, 혼합통로의 단일의 공기 유입구의 개방도를 하한 개방도로 좁혔을 경우의 1차 공기량에 비해, 상당히 적어지게 된다. 따라서, 연소량의 하한을 상당히 작게 하여, 턴다운 비를 가급적 크게 할 수 있다.
또, 본 발명에 있어서는, 제1 및 제2의 양쪽 공기 유입구에 대향하는 방향을 X축 방향, X축 방향 중 제1 및 제2의 양쪽 공기 유입구에 접근하는 방향을 X축 플러스 방향으로 하고, 제1 및 제2의 양쪽 공기조절 밸브를 X축 방향으로 이동시키는 공통의 액추에이터를 구비하는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 제1 및 제2의 각각의 공기조절 밸브를 이동시키는 각각 별도의 액추에이터를 설치하는 것에 비해, 비용 절감을 도모할 수 있다.
또한, 이 경우는, 고능력 모드와 저능력 모드에서의 제어가 가능해지도록, 제1 및 제2의 양쪽 공기조절 밸브를 X축 플러스 방향으로 이동시켰을 때, 제2 공기조절 밸브가 제2 공기 유입구를 폐쇄하는 전폐(全閉)위치에 도달하기 전에, 제1 공기조절 밸브가 제1 공기 유입구를 폐쇄하는 전폐위치에 도달하도록 하고, 제1 공기조절 밸브와 제2 공기조절 밸브와의 사이에 스프링을 설치하여, 제1 공기조절 밸브가 전폐위치에 도달한 후에는, 스프링을 압축하면서 제2 공기조절 밸브가 X축 플러스 방향으로 이동하도록 하고, 또한, 제1 공기조절 밸브가 전폐위치에 도달한 시점에서 제2 공기조절 밸브는, 제2 공기 유입구의 개방도가 저능력 모드에 있어서의 개방도 가변 모드에서의 최고 개방도 이상이 되는 위치에 있을 것이 필요하다.
또, 본 발명에 있어서, 가스 밸브는, 제1 공기조절 밸브에 기계적으로 연결되는, 제1 가스 유출구를 폐쇄 가능한 밸브로 구성되어, 제1 공기조절 밸브가 상기 제1 공기 유입구를 폐쇄하는 전폐위치에 도달했을 때, 가스 밸브에 의해 제1 가스 유출구가 폐쇄 되도록 하는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 구조를 간소화시켜 비용 절감을 도모할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태의 연소장치를 나타내는 사시도.
도 2는, 도 1의 II－II 선으로 절단한 단면도.
도 3은, 도 2의 III－III 선으로 절단한 단면도.
도 4는, 실시형태의 연소장치에 있어서의 버너 연소량의 변화 특성을 나타내는 그래프.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시형태의 연소장치는, 버너(1)와, 버너(1)에 1차 공기를 공급하는 연소 팬(2)을 구비하고 있다. 버너(1)는, 일면이 개방된 상자 형상의 버너 몸체(11)의 개방면에 다수의 화염구멍(12)을 형성한 연소판(13)을 장착하고, 버너 몸체(11) 내에 공급되는 1차 공기와 연료가스와의 혼합기체를 화염구멍(12)으로부터 분출시켜 연소시키도록 한 전(全) 1차 연소식 버너로 구성되어 있다. 또, 연소 팬(2)은, 팬 케이싱(21)에 모터(22)로 회전 구동되는 날개차를 수납한 원심형 팬으로 구성되어 있다.
연소 팬(2)과 버너(1)와의 사이에는, 상류측의 급기실(3)과 하류측의 혼합통로인 제1 혼합통로(41)와 제1 혼합통로(41)를 둘러싸는 통 형상의 제2 혼합통로(42)가 설치되어 있다. 또한, 급기실(3)은, 팬 케이싱(21)에 접속된 급기 케이스(31) 내에 형성되어 있다. 또, 급기 케이스(31) 내의 혼합통로의 설치부에는, 내외 2겹의 통(41, 42)이 설치되어 있고, 내통(41)의 내부 공간에 제1 혼합통로(41)가 구성되고, 내통(41)과 외통(42) 사이의 통 형상 공간에 제2 혼합통로(42)가 구성되어 있다. 제1 및 제2의 각각의 혼합통로(41, 42)에는, 급기실(3)에 연통하는 상류 끝의 제1 및 제2의 각각의 공기 유입구(41a, 42a)로부터 1차 공기가 유입된다. 더욱이, 제1 혼합통로(41)에는, 후술하는 컵 형상의 가스 밸브(55)의 외주면과 내통(41)의 내주면과의 사이에 위치하는 제1 협착부(41b)가 설치되고, 제2 혼합통로(42)에는, 외통(42)의 내주면에 형성된 직경방향 내측으로의 직경감소부와 내통(41)의 외주면과의 사이에 위치하는 제2 협착부(42b)가 설치되어 있다. 그리고, 이들 제1 및 제2의 각각의 협착부(41b, 42b)에 있어서 1차 공기의 유속을 빠르게 할 수 있어, 각각의 협착부(41b, 42b)의 내압이 급기실(3)의 내압보다 낮아지도록 하고 있다.
도 2, 도 3을 참조하면, 버너(1)에 연료가스를 공급하는 가스 공급로(5)에는, 급기실(3)의 내압이 검압 통로(51a)를 통하여 제어압으로서 입력되고, 2차 가스압(하류측에 공급되는 연료가스의 압력)을 급기실(3)의 내압과 동등한 압력으로 조정하는 제로 가버너(zero governor)(51)가 설치되어 있다. 또, 제1 혼합통로(41) 내에 내통(41)과 동심인 유저(有底) 통형상의 가스통(52)을 설치함과 함께, 외통(42)의 통 벽부 내에 대략 환 형상의 가스실(53)을 형성하고, 가스 공급로(5)를 제로 가버너(51)의 하류측에서 2개의 통로(5a, 5b)로 분기시켜, 한 쪽의 분기 통로(5a)를 가스통(52)에 접속시키고, 다른 한 쪽의 분기 통로(5b)를 가스실(53)에 접속시키고 있다. 그리고, 가스통(52)의 일단에 제1 가스 유출구(541)를 설치하고, 더욱이, 제1 가스 유출구(541)를 폐쇄 가능한 컵 형상의 가스 밸브(55)를 설치하여, 제1 가스 유출구(541)가 가스 밸브(55) 주위의 제1 협착부(41b)에 가스 밸브(55)의 내측 공간을 통하여 연통하도록 하고 있다. 또, 외통(42)에, 가스실(53)에 접속되는 제2 가스 유출구(542)가 제2 협착부(42b)에 연통하도록 원주방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있다.
여기서, 급기실(3)의 내압과 제1 및 제2의 각각의 협착부(41b, 42b)의 내압과의 차압은, 제1 및 제2의 각각의 혼합통로(41, 42)에 흐르는 1차 공기량에 비례하여 변화한다. 그리고, 제1 및 제2의 각각의 협착부(41b, 42b)에 연통하는 제1 및 제2의 각각의 가스 유출구(541, 542)로부터의 연료가스의 공급량은, 급기실(3)의 내압과 동등한 2차 가스압과 제1 및 제2의 각각의 협착부(41b, 42b)의 내압과의 차압, 즉, 제1 및 제2의 각각의 혼합통로(41, 42)에 흐르는 1차 공기량에 비례하여 변화한다. 따라서, 요구 연소량에 따라 연소 팬(2)의 회전수를 제어함으로써, 요구 연소량에 따른 양의 1차 공기 및 연료가스가 버너(1)에 공급되게 된다. 단, 연소 팬(2)의 회전수가 송풍량의 비례 특성을 유지할 수 있는 하한 회전수 미만이 되면, 요구 연소량에 따른 양의 1차 공기나 연료가스를 공급할 수 없게 된다.
그래서, 제1 공기 유입구(41a)의 개방도를 가변시키는 제1 공기조절 밸브(61)와, 제2 공기 유입구(42a)의 개방도를 가변시키는 제2 공기조절 밸브(62)를 설치하고 있다. 제1 및 제2의 양쪽 공기 유입구(41a, 42a)에 대향하는 방향을 X축 방향, X축 방향 중 제1 및 제2의 양쪽 공기 유입구(41a, 42a)에 접근하는 방향을 X축 플러스 방향, 양쪽 공기 유입구(41a, 42a)로부터 이격되는 방향을 X축 마이너스 방향이라 하고, 제1 및 제2의 양쪽 공기조절 밸브(61, 62)는, 공통의 액추에이터(7)에 의해 X축 방향으로 이동된다.
액추에이터(7)는, 모터(71)와, 그 출력측 이송나사기구(72)로 구성되어 있다. 이송나사기구(72)는, 모터(71)에 의해 회전 구동되는 너트(73)와, 너트(73)에 나사결합하는 수컷 나사부를 가지는 로드(74)와, 로드(74)를 회전멈춤 상태로 X축 방향으로 이동 가능하게 삽입관통 지지하는 가이드 슬리브(75)로 구성되며, 모터(71)의 작동으로 로드(74)가 X축 방향으로 진퇴한다. 또, 로드(74)로부터 X축 플러스 방향으로 돌출하는 로드(74)에 대해 슬라이딩 가능한 신축 로드(76)를 설치하고, 신축 로드(76)에 제1 공기조절 밸브(61)를 고정시킴과 함께, 제1 공기조절 밸브(61)보다 X축 마이너스 방향에 위치시켜, 로드(74)에 제2 공기조절 밸브(62)를 고정시키고, 더욱이, 제1 공기조절 밸브(61)와 제2 공기조절 밸브(62)와의 사이에 스프링(77)을 설치하고 있다. 그리고, 액추에이터(7)의 작동으로 제1 및 제2의 양쪽 공기조절 밸브(61, 62)를 X축 플러스 방향으로 이동시켰을 때, 제2 공기조절 밸브(62)가 제2 공기 유입구(42a)를 폐쇄하는 전폐(全閉)위치에 도달하기 전에, 제1 공기조절 밸브(61)가 제1 공기 유입구(41a)를 폐쇄하는 전폐위치에 도달하고, 제1 공기조절 밸브(61)가 전폐위치에 도달한 후에는, 스프링(77)을 압축시키면서 제2 공기조절 밸브(62)가 X축 플러스 방향으로 이동하도록 하고 있다.
또, 가스 밸브(55)가 제1 공기조절 밸브(61)에 기계적으로 연결되도록, 신축 로드(76)에 가스 밸브(55)를 고정시키고 있다. 그리고, 제1 공기조절 밸브(61)가 제1 공기 유입구(41a)를 폐쇄하는 전폐위치에 도달했을 때, 가스 밸브(55)에 의해 제1 가스 유출구(541)가 폐쇄되도록 하고 있다. 또한, 로드(74)에 대해 신축 로드(76)를 빠짐방지시키기 위해서, 신축 로드(76)의 X축 마이너스 방향의 끝부에는, 로드(74)에 형성한 X축 방향으로 기다란 슬릿(74a)에 걸어맞춰지는 크로스 핀(76a)이 설치되어 있다.
본 실시형태의 연소장치에서는, 도면에 도시하지 않은 컨트롤러가 실시하는 제어 모드로서, 제1 및 제2의 양쪽 공기조절 밸브(61, 62)에 의해 제1 및 제2의 양쪽 공기 유입구(41a, 42a)를 열고, 제1 및 제2의 양쪽 혼합통로(41, 42)에 1차 공기를 유동시키는 고능력 모드와, 제1 공기조절 밸브(61)에 의해 제1 공기 유입구(41a)를 폐쇄하여, 제2 혼합통로(42)에만 1차 공기를 유동시킴과 함께, 가스 밸브(55)에 의해 제1 가스 유출구(541)를 폐쇄하여, 제1 가스 유출구(541)로부터의 연료가스의 유출을 저지하는 저능력 모드가 있다.
고능력 모드에는, 연소 팬(2)의 회전수를 소정의 하한 회전수로 유지한 상태로, 제1 공기 유입구(41a)의 개방도를 소정의 하한 개방도 이상의 범위에서 버너(1)의 요구 연소량에 따라 가변시키는 개방도 가변 모드와, 제1 공기 유입구(41a)의 개방도를 개방도 가변 모드에서의 최고 개방도 이상으로 유지한 상태로, 연소 팬(2)의 회전수를 하한 회전수 이상의 범위에서 버너(1)의 요구 연소량에 따라 가변시키는 팬 회전수 가변 모드가 포함된다. 또, 저능력 모드에는, 연소 팬(2)의 회전수를 소정의 하한 회전수로 유지한 상태로, 제2 공기 유입구(42a)의 개방도를 소정의 하한 개방도 이상의 범위에서 버너(1)의 요구 연소량에 따라 가변시키는 개방도 가변 모드와, 제2 공기 유입구(42a)의 개방도를 개방도 가변 모드에서의 최고 개방도 이상으로 유지한 상태로, 연소 팬(2)의 회전수를 하한 회전수 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 팬 회전수 가변 모드가 포함된다.
여기서, 제1 및 제2의 각각의 공기 유입구(41a, 42a)의 하한 개방도는, 제1 및 제2의 각각의 공기조절 밸브(61, 62)의 미소 변위에 의한 1차 공기량의 변동을 발생시키지 않는 개방도 범위의 하한을 의미한다. 또, 제1 및 제2의 각각의 공기 유입구(41a, 42a)의 둘레 가장자리와 제1 및 제2의 각각의 공기조절 밸브(61, 62)와의 사이의 간극의 면적이 제1 및 제2의 각각의 협착부(41b, 42b)의 단면적과 동일해지는 개방도를 전개(全開) 개방도로 하고, 본 실시형태에서는, 고능력과 저능력의 각각의 모드에 있어서의 개방도 가변 모드에서의 최고 개방도를 전개 개방도로 하고, 팬 회전수 가변 모드에서는 제1 및 제2의 각각의 공기 유입구(41a, 42a)의 개방도를 전개 개방도 이상으로 유지하고 있다. 또, 제1 공기조절 밸브(61)가 전폐위치에 도달한 시점에서 제2 공기조절 밸브(62)는, 제2 공기 유입구(42a)의 개방도가 저능력 모드에 있어서의 개방도 가변 모드에서의 최고 개방도 이상, 즉, 전개 개방도 이상이 되는 위치에 있어, 고능력 모드에서는, 제2 공기 유입구(42a)의 개방도가 전개 개방도 이상으로 유지된다. 또, 제1 공기 유입구(41a)의 개방도가 하한 개방도가 되는 위치까지 제1 공기조절 밸브(61)가 X축 플러스 방향으로 이동하여도, 제1 가스 유출구(541)로부터의 연료가스의 유출량이 가스 밸브(55)에 의해 규제되는 것은 아니다.
도 4는, 고능력과 저능력의 각각의 모드에 있어서의 버너(1)의 연소량의 변화 특성을 나타내고 있다. 고능력 모드에 있어서의 개방도 가변 모드에서 제1 공기 유입구(41a)의 개방도를 하한 개방도로부터 전개 개방도까지 증가시키면, 도 4의 선 A1을 따라 점 a1로부터 점 a2 상태에 변화하고, 고능력 모드에 있어서의 팬 회전수 가변 모드에서 연소 팬(2)의 회전수를 하한 회전수(Nmin)로부터 소정의 상한 회전수(Nmax)까지 증가시키면, 도 4의 선 A2를 따라 점 a2로부터 점 a3 상태로 변화한다. 또, 저능력 모드에 있어서의 개방도 가변 모드에서 제2 공기 유입구(42a)의 개방도를 하한 개방도로부터 전개 개방도까지 증가시키면, 도 4의 선 B1을 따라 점 b1로부터 점 b2 상태로 변화하고, 저능력 모드에 있어서의 팬 회전수 가변 모드에서 연소 팬(2)의 회전수를 하한 회전수(Nmin)로부터 소정의 상한 회전수(Nmax)까지 증가시키면, 도 4의 선 B2를 따라 점 b2로부터 점 b3 상태로 변화한다.
본 실시형태에 의하면, 저능력 모드에서는 제2 혼합통로(42)에만 1차 공기가 유동하기 때문에, 저능력 모드에 있어서의 개방도 가변 모드에서 제2 공기 유입구(42a)의 개방도를 하한 개방도까지 줄였을 때의 1차 공기량은, 혼합통로를 제1 및 제2의 양쪽 혼합통로로 나누지 않고, 혼합통로의 단일의 공기 유입구의 개방도를 하한 개방도로 줄였을 경우의 1차 공기량에 비해, 상당히 적어지게 된다. 따라서, 저능력 모드에서의 최소 연소량인 도 4의 점 b1에서의 연소량 Qb1을 상당히 작게 할 수 있다. 그리고, 고능력 모드에서의 최대 연소량인 도 4의 점 a3에서의 연소량 Qa3과 연소량 Qb1과의 비인 턴다운 비를 가급적 크게 할 수 있다.
또한, 요구 연소량의 증가로 저능력 모드로부터 고능력 모드로 전환할 때는, 연소 팬(2)의 회전수를 전환 회전수(Nch)로 변화시킨 다음, 제1 공기 유입구(41a)의 개방도가 하한 개방도가 되도록 제1 공기조절 밸브(61)를 이동시킨다. 이것에 의하면, 제1 공기 유입구(41a)의 개방도를 하한 개방도로 유지한 상태로 연소 팬(2)의 회전수를 가변시켰을 경우의 특성선인 도 4의 선 A3 상의 점 a4 상태로 이행하고, 저능력 모드로부터 고능력 모드로의 전환시 연소량의 대폭적인 변화를 억제할 수 있다. 그 후, 요구 연소량에 따라 연소 팬(2)의 회전수 및 제1 공기 유입구(41a)의 개방도를 적절히 조절한다. 또, 요구 연소량의 감소로 고능력 모드로부터 저능력 모드로 전환할 때는, 제1 공기 유입구(41a)의 개방도를 하한 개방도로 한 다음, 연소 팬(2)의 회전수를 전환 회전수(Nch)로 변화시키고, 계속해서 제1 공기조절 밸브(61)를 전폐위치로 이동시킨다. 이것에 의하면, 도 4의 선 B2 상의 점 b4 상태로 이행하고, 그 후, 요구 연소량에 따라 연소 팬(2)의 회전수 및 제2 공기 유입구(42a)의 개방도를 적절히 조절한다.
그런데, 상기 실시형태에서는, 가스 공급로(5)에 제로 가버너(51)를 설치하고 있지만, 제로 가버너를 대신하여 비례 밸브를 설치할 수도 있다. 이 경우는, 비례 밸브에 공급하는 전류(비례 밸브 전류)를 제어하여, 연료가스의 공급량을 고능력 모드에 있어서의 도 4의 점 a1에서의 최소 연소량 Qa1에 대응하는 양으로부터 점 a3에서의 최대 연소량 Qa3에 대응하는 양까지 비례 밸브에 의해 가변한다. 또, 저능력 모드에서는, 제1 가스 유출구(541)가 가스 밸브(55)에 의해 폐쇄되기 때문에, 비례 밸브 전류가 같아도 연료가스의 공급량은 고능력 모드보다 적어지게 된다. 그리고, 연료가스의 공급량을 저능력 모드에 있어서의 도 4의 점 b1에서의 최소 연소량 Qb1에 대응하는 양으로부터 점 b3에서의 최대 연소량 Qb3에 대응하는 양까지 비례 밸브에 의해 가변한다.
또한, 가스 공급로(5)에 비례 밸브를 설치한 경우에는, 제1 및 제2의 각각의 혼합통로(41, 42)에 제1 및 제2의 각각의 협착부(41b, 42b)가 설치되지 않아도 좋다. 더욱이, 제1 및 제2의 각각의 혼합통로(41, 42)를, 연소 팬(2)과 버너(1)와의 사이가 아니라, 연소 팬(2)의 상류측에 설치해도 좋다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 및 제2의 각각의 공기조절 밸브(61, 62)를 각각 별도의 액추에이터로 이동시키는 것도 가능하고, 또, 제1 가스 유출구(541)로부터의 연료가스의 유출을 저지하는 가스 밸브로서, 가스통(52)에 접속되는 분기 통로(5a)에 전자 밸브를 설치하는 것도 가능하다. 단, 상기 실시형태와 같이, 제1 및 제2의 양쪽 공기조절 밸브(61, 62)를 공통의 액추에이터(7)로 이동시키도록 하고, 또, 제1 공기조절 밸브(61)에 기계적으로 연결되는, 제1 가스 유출구(541)를 폐쇄 가능한 밸브로 가스 밸브(55)를 구성하면, 비용 절감을 도모할 수 있어 유리하다. 또, 상기 실시형태에서는, 액추에이터(7)를 모터(71) 및 이송 나사 기구(72)로 구성하고 있지만, 전자 솔레노이드 등의 다른 액추에이터를 이용하는
1…버너, 2…연소 팬, 3…급기실, 41…제1 혼합통로, 41a…제1 공기 유입구, 41b…제1 협착부, 42…제2 혼합통로, 42a…제2 공기 유입구, 42b…제2 협착부, 5…가스 공급로, 51…제로 가버너(zero governor), 541…제1 가스 유출구, 542…제2 가스 유출구, 55…가스 밸브, 61…제1 공기조절 밸브, 62…제2 공기조절 밸브, 7…액추에이터, 77…스프링.

Claims (4)

  1. 버너와, 버너에 1차 공기를 공급하는 연소 팬과, 연소 팬과 버너와의 사이에 설치된 상류측의 급기실 및 하류측의 혼합통로와, 버너에 연료가스를 공급하는 가스 공급로에 설치된 2차 가스압을 급기실의 내압과 동등한 압력으로 조정하는 제로 가버너(zero governor)를 구비하고, 혼합통로에, 1차 공기의 유속을 빠르게 하여 내압을 급기실의 내압보다 저하시키는 협착부를 설치하고, 이 협착부에 가스 공급로의 하류 끝의 가스 유출구를 연통시키는 연소장치로서, 혼합통로의 상류 끝의 공기 유입구의 개방도를 가변시키는 공기조절 밸브를 구비한 것에 있어서,
    혼합통로로서, 제1 혼합통로와, 제1 혼합통로를 둘러싸는 통 형상의 제2 혼합통로가 설치되고,
    가스 유출구로서, 제1 혼합통로에 설치된 제1 협착부에 연통하는 제1 가스 유출구와, 제2 혼합통로에 설치된 제2 협착부에 연통하는 제2 가스 유출구가 설치됨과 함께, 제1 가스 유출구로부터의 연료가스의 유출을 저지 가능한 가스 밸브가 설치되고,
    공기조절 밸브로서, 제1 혼합통로의 상류 끝의 제1 공기 유입구의 개방도를 가변시키는 제1 공기조절 밸브와, 제2 혼합통로의 상류 끝의 제2 공기 유입구의 개방도를 가변시키는 제2 공기조절 밸브가 설치되고,
    제어 모드로서, 제1 및 제2의 양쪽 공기조절 밸브에 의해 제1 및 제2의 양쪽 공기 유입구를 열고, 제1 및 제2의 양쪽 혼합통로에 1차 공기를 유동시키는 고능력 모드와, 제1 공기조절 밸브에 의해 제1 공기 유입구를 폐쇄하고, 제2 혼합통로에만 1차 공기를 유동시킴과 함께, 가스 밸브에 의해 제1 가스 유출구로부터의 연료가스의 유출을 저지하는 저능력 모드가 있고,
    고능력 모드에는, 연소 팬의 회전수를 소정의 하한 회전수로 유지한 상태로, 제1 공기 유입구의 개방도를 소정의 하한 개방도 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 개방도 가변 모드와, 제1 공기 유입구의 개방도를 개방도 가변 모드에서의 최고 개방도 이상으로 유지한 상태로, 연소 팬의 회전수를 하한 회전수 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 팬 회전수 가변 모드가 포함되고,
    저능력 모드에는, 연소 팬의 회전수를 소정의 하한 회전수로 유지한 상태로, 제2 공기 유입구의 개방도를 소정의 하한 개방도 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 개방도 가변 모드와, 제2 공기 유입구의 개방도를 개방도 가변 모드에서의 최고 개방도 이상으로 유지한 상태로, 연소 팬의 회전수를 하한 회전수 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 팬 회전수 가변 모드가 포함되는 것을 특징으로 하는 연소장치.
  2. 버너와, 버너에 1차 공기를 공급하는 연소 팬과, 연소 팬과 버너와의 사이 또는 연소 팬의 상류측에 설치된 혼합통로와, 버너에 연료가스를 공급하는 가스 공급로에 설치된 비례 밸브를 구비하고, 혼합통로에 가스 공급로의 하류 끝의 가스 유출구를 연통시키는 연소장치로서, 혼합통로의 상류 끝의 공기 유입구의 개방도를 가변시키는 공기조절 밸브를 구비한 것에 있어서,
    혼합통로로서, 제1 혼합통로와, 제1 혼합통로를 둘러싸는 통 형상의 제2 혼합통로가 설치되고,
    가스 유출구로서, 제1 혼합통로에 연통하는 제1 가스 유출구와, 제2 혼합통로에 연통하는 제2 가스 유출구가 설치됨과 함께, 제1 가스 유출구로부터의 연료가스의 유출을 저지 가능한 가스 밸브가 설치되고,
    공기조절 밸브로서, 제1 혼합통로의 상류 끝의 제1 공기 유입구의 개방도를 가변시키는 제1 공기조절 밸브와, 제2 혼합통로의 상류 끝의 제2 공기 유입구의 개방도를 가변시키는 제2 공기조절 밸브가 설치되고,
    제어 모드로서, 제1 및 제2의 양쪽 공기조절 밸브에 의해 제1 및 제2의 양쪽 공기 유입구를 열고, 제1 및 제2의 양쪽 혼합통로에 1차 공기를 유동시킴과 함께, 비례 밸브에 의해 버너의 요구 연소량에 따른 양의 연료가스를 공급하는 고능력 모드와, 제1 공기조절 밸브에 의해 제1 공기 유입구를 폐쇄시키고, 제2 혼합통로에만 1차 공기를 유동시킴과 함께, 가스 밸브에 의해 제1 가스 유출구로부터의 연료가스의 유출을 저지한 상태로, 비례 밸브에 의해 버너의 요구 연소량에 따른 양의 연료가스를 공급하는 저능력 모드가 있고,
    고능력 모드에는, 연소 팬의 회전수를 소정의 하한 회전수로 유지한 상태로, 제1 공기 유입구의 개방도를 소정의 하한 개방도 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 개방도 가변 모드와, 제1 및 제2의 양쪽 공기 유입구의 개방도를 개방도 가변 모드에서의 최고 개방도 이상으로 유지한 상태로, 연소 팬의 회전수를 하한 회전수 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 팬 회전수 가변 모드가 포함되고,
    저능력 모드에는, 연소 팬의 회전수를 소정의 하한 회전수로 유지한 상태로, 제2 공기 유입구의 개방도를 소정의 하한 개방도 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 개방도 가변 모드와, 제2 공기 유입구의 개방도를 개방도 가변 모드에서의 최고 개방도 이상으로 유지한 상태로, 연소 팬의 회전수를 하한 회전수 이상의 범위에서 버너의 요구 연소량에 따라 가변시키는 팬 회전수 가변 모드가 포함되는 것을 특징으로 하는 연소장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 양쪽 공기 유입구에 대향하는 방향을 X축 방향, X축 방향 중 제1 및 제2의 양쪽 공기 유입구에 접근하는 방향을 X축 플러스 방향으로 하고, 상기 제1 및 제2의 양쪽 공기조절 밸브를 X축 방향으로 이동시키는 공통의 액추에이터를 구비하여, 제1 및 제2의 양쪽 공기조절 밸브를 X축 플러스 방향으로 이동시켰을 때, 제2 공기조절 밸브가 제2 공기 유입구를 폐쇄하는 전폐(全閉)위치에 도달하기 전에, 제1 공기조절 밸브가 제1 공기 유입구를 폐쇄하는 전폐위치에 도달하도록 하고, 제1 공기조절 밸브와 제2 공기조절 밸브와의 사이에 스프링을 설치하여, 제1 공기조절 밸브가 전폐위치에 도달한 후에는, 스프링을 압축하면서 제2 공기조절 밸브가 X축 플러스 방향으로 이동하도록 하고, 또한, 제1 공기조절 밸브가 전폐위치에 도달한 시점에서 제2 공기조절 밸브는, 제2 공기 유입구의 개방도가 상기 저능력 모드에 있어서의 개방도 가변 모드에서의 최고 개방도 이상이 되는 위치에 있는 것을 특징으로 하는 연소장치.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 밸브는, 상기 제1 공기조절 밸브에 기계적으로 연결되는, 상기 제1 가스 유출구를 폐쇄 가능한 밸브로 구성되고, 제1 공기조절 밸브가 상기 제1 공기 유입구를 폐쇄하는 전폐위치에 도달했을 때, 가스 밸브에 의해 제1 가스 유출구가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 연소장치.
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