KR890000294B1 - 펄스(pulse)연소장치 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도 내지 제3도는 본 발명의 한 실시예를 나타낸 것으로서,
제1도 펄스 연소식 급탕(給湯)장치의 요부의 개략적 구성을 나타낸 종단면도.
제2도 펄스 연소장치의 혼합실을 나타낸 단면 사시도.
제3도 펄스 연소장치의 연소량과 배기가스 중의 잔존산소(酸素)율 및 일산화 탄소농도와의 관계를 나타낸 특성도.
제4도 다른 실시예를 나타낸 것으로서 요부의 종단면도.
제5도 다른 실시예를 나타낸 것으로서 펄스 연소장치의 혼합실을 나타낸 단면 사시도.
제6도 펄스 연소장치 전체의 개략 구성도.
제7도 종래예의 요부의 개략구성을 나타낸 종단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
24, 42 : 혼합실 26, 43 : 공기공급로
27, 44 : 연료 공급로 34, 48 : 하류(下流)쪽 공기유입구
본 발명은 공기와 연료의 혼합기를 연소실내에서 펄스적으로 반복하여 폭발 연소시키는 펄스 연소장치의 개량에 관한 것이다. 최근, 예를 들면 급탕장치의 가열용 열원으로서 펄스 연소장치를 사용한 rjt이 개발되어 있다. 이 펄스 연소 장치는 제6도에 나타낸 바와같은 구성으로 되어 있다.
제6도 중에서 "1"은 연소실, "2"는 이 연소실(1)의 상류쪽에 연결시킨 원통 형상의 혼합실이다. 이들 연소실(1) 및 혼합실(2)에 의해서 펄스 연소용의 펄스 버너를 형성시키고 있다. 또한 혼합실(2)에는 공기공급 파이프(3) 및 연료공급 파이프(4)의 가 일단을 각각 연결시키고 있다. 또한 공기공급 파이프(3)에는 흡기 머플러(5) 및 공기 플래퍼 밸브(flapper valve)(6)등을 순차적으로 끼워 설치 시키고 있는 동시에 연료공급 파이프(4)에는 연료 플래퍼 밸브(7)등을 끼워 설치시키고 있다. 또한 연소실(1)의 하류쪽에는 말단파이프(8)의 한쪽끝을 연결시키고 있다. 이 말단파이프(8)의 다른끝 쪽에는 디커플러(decoupler)(9), 열교환기(10) 및 배기 머플러(muffler)(11)등을 순차적으로 연결시키고 있다.
또한 혼합실(2)에는 시동착화용의 점화플러그(plug)(12)를 장착시키고 있는 동시에, 공기공급 파이프(3)에는 표시하지 않은 연소 팬(fan)을 연결시키고 있다. 그리고 시동시에는 연소팬을 구동시겨서 흡기머플러(5)및 공기플래퍼 밸브(6)등을 순차적으로 끼워서 공기 공급파이그(3)에서 혼합실(2)내로 연소용 공기를 공급하는 동시에, 연료 플레퍼밸브(7)등을 끼워서 연료공급 파이프(4)에서 혼합실(2)내로 연료 가스를 공급한다. 혼합실(2)내로 유입시킨 공기 및 연료 가스를 이 혼합실(2)내에서 혼합시키는 동시에, 이 혼합기를 혼합실(2)에 장착시킨 점화플러그(12)에 의해 점화시켜서 연소실(1)내에서 폭발 연소시킨다. 이 폭발 연소에 의하여 연소실(1)내의 압력이 급격히 상승한다. 그리고, 연소실(1)내의 압력상승에 따라 공기플래퍼 밸브(6) 및 연료플래퍼 밸브(7)가 공기 및 연료 가스의 홉입구멍을 각각 폐쇄하여 공기 및 연료 가스의 공급을 정지시키는 동시에, 연소실(1)내의 연소 가스가 말단파이프(8)쪽에서 급격히 팽창하여 말단 파이프(8)에러 디커플서(9), 열교환기 (10) 및 배기 머플러(11)등을 순차적으로 끼워시 외부쪽으로 유출한다.
또한, 이 연소 가스가 연소실(1)에서 말단파이프(8)쪽으로 고속도로 유출될때의 관성력(慣性力)에 의해서 연소실(1)내의 압력이 급격히 저하되어 부압(負壓)이 된다.
그 때문에 이 부압에 의해서 공기플래퍼 밸브(6) 및 연료플래퍼 밸브(7)가 열리므로, 재차 공기 및 연료 가스가 혼합실(2)내로 유입되는 동시에 말단파이프(8)내의 고온상태의 연소 가스의 일부가 연소실(1)쪽으로 역류되어 공기 및 연료 가스의 혼합기는 이 고온 상태의 역류 연소 가스 및 연소실(1) 벽면과의 접촉에 의해 착화되어서 재차 연소실(1)내에서 폭발 연소가 발생하여 이후는 동일한 작용으로 일정한 사이클로 혼합기의 폭발 연소를 펄스적으로 반복하도록 되어 있다.
또한 시동후 약 30초 정도 경과하여서 혼합기의 폭발연소가 안정되면 연소팬의 구동을 정지시키도록 되어있다. 종래의 구성에 있어서는 펄스연소의 연소량을 증감하는 경우에는 제7도에 나타낸 바와 같이 혼합실(2)의 내부지름 칫수(a) 및 혼합실(2)의 공기 유입구의 구경(口經) 칫수(b)를 변경하도록 하고 있었다. 그로 인해서, 한대의 펄스 버어너에 의해서 다른 용량의 연소량을 얻을 수 없으므로, 연소량에 따라서 펄스 버어너의 혼합실(2)을 각각 설계하지 않으면 안되며, 펄스 버어너의 종류가 증가됨에 따라 단가가 높아지는 문제가 있었다. 또한 공기 유입구는 혼합실(2)에서의 혼합기의 유통 방향에 대하여 상류쪽 둘레벽면에만 형성시키고 있었으므로 펄스버어너내의 양호한 연소범위가 비교적 좁은 문제가 있었다. 그로 인해서, 공기 공급량을 증가시켜도 완전 연소를 시키기 어렵고, 연소 효율이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명은 펄스 연소의 연소량의 변경을 비교적 용이하게 행할 수 있고, 단가 저하를 꾀할 수 있는 동시에 펄스 버어너 내의 양호한 연소 범위를 넓게 할 수가 있고, 공기 공급량을 증가시켜서 연소량을 증가시켰을 경우에 있어서도 완전 연소에 접근 할 수가 있어서, 연소효율의 향상을 꾀할 수가 있는 펄스연소 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다. 본 발명은 혼합기의 유통 방향에 대하여 상류쪽에 공기 공급로 및 연료 공급로를 각각 연결시킨 혼합실을 설치하고, 이 혼합실의 하류쪽에 공기 유입구를 형성하고, 이 공기 유입구를 전기 공기 공급로에 연결시킨 것을 특징으로 하는 것이다.
제1도 내지 제3도는 본 발명의 한 실시예를 나타낸 것이다. 제1도는 저탕조(貯湯槽)(21)내부에 수용시킨 물(피가열체)의 가열용 열원으로서 펄스 연소장치(22)를 사용한 펄스 연소식급탕 장치의 요부의 개략 구성을 나타낸 것이다.
제1도 중에서 "23"은 이 펄스 연소장치(22)의 연소실"24"는 이 연소실(23)의 상류쪽에 시일(seal)재를 끼워서 연결시킨 혼합실이며, 이들 연소실(23) 및 혼합실(24)에 의해 펄스 연소장치(22)의 펄스 버어너를 형성시키고 있다. 또한, 이 혼합실(24)에는 혼합기의 유통방향에 대하여 상류쪽 둘레벽면에 공기 공급로(26) 및 연료공급로(27)를 각각 연결시키고 있다.
이 경우, 공기공급로(26)에 연결시킨 혼합실(24)의 내부둘레면의 공기 유입구(28)는 제2도에 나타낸 바와같이 연료 공급로(27)에 연결시킨 혼합실(24)의 내부 둘레면의 연료 유입구(29)와 혼합실(24)의 둘레방향에 따라서 대략 동등한 위치이며 또한, 연료 유입구(29)와 서로 대향하는 방향, 혹은 연료 유입구(29)와 서로 대향하는 방향에서 소정의 각도를 벗어난 방향에 배치시켜서 적당한 유선(流線)을 얻도록 하고 있다. 또한 혼합실(24)의 둘레벽에는 한쪽끝을 공기 공급로(26)에 연결시키고, 다른쪽 끝을 연소실(23)과의 접합끝면쪽에 연결시킨 세로구멍(30)을 형성시키는 동시에 혼합기의 유통방향에 대하여 하류쪽에 위치하는 부분에 세로구멍(30)과 연결되게 뚫린 상태로 혼합실(24)의 둘레벽을 관통시킨 가로구멍(31)을 형성시키고 있다. 또한 세로구멍(30)에 있어서의 연소실(23)의 접합단면쪽에 제1막힌마개(32), 가로구멍(31)에 있어서의 혼합실(24)의 둘레벽 바깥면쪽에 제2막힌마개(33)를 각각 끼워 붙이고 있다. 그리고 혼합실(24)에는 혼합기의 유통방향에 대하여 하류족 둘레벽면에 세로구멍(30) 및 가로구멍(31)을 끼워서 공기 공급로(26)에 연결시킨 하류쪽 공기 유입구(34)를 형성시키고 있다.
또한 "35"는 공기공급로(26)에 연결시킨 공기 플래퍼 밸브, "36"은 혼합실(24)에 장착시킨 시동 착화용 점화 플러그이다. 그런데, 상기 구성의 것에 있어서는 펄스 버어너의 혼합실(24)에는 혼합기의 유통 방향에 대하여 상류쪽 둘레벽면에 공기공급로(26) 및 연료공급로(27)를 각각 연결시키고 있는 동시에 혼합기의 유통 방향에 대하여 하류쪽에 위치하는 혼합실(24) 둘레벽면에 세로구멍(30) 및 가로구멍(31)을 끼워서 공기공급로(26)에 연결시킨 하류쪽 공기 유입구(34)를 형성시켰으므로, 펄스 연소중에는 공기플래퍼 밸브(35)에서 공기공급로(26)쪽에 공급되어진 연소용 공기의 일부를 혼합기의 유통방향에 대하여 상류쪽에 위치하는 공기유입구(28)에서 혼합실(24)내로 유입시키고, 나머지를 세로구멍(30) 및 가로구멍(31)을 순차적으로 끼워서 혼합기의 유통방향에 대하여 하류쪽에 위치하는 하류쪽 공기 유입구(34)로부터 혼합실(24)내로 유입시킬 수가 있다.
그로 인해서, 혼합실(24)내로 유입시킨 공기를 혼합기의 유통방향에 따라서 비교적 넓은 범위에 걸쳐서 적당한 상태로 분배할 수가 있으므로, 종래와 같이 혼합기의 유통방향에 대하여 상류쪽에 위치하는 공기 유입구(28)에서만 혼합실(24)내로 공기를 유입시켰을 경우에 비하여 펄스버어너내의 양호한 연소 범위를 넓게 할수가 있다. 또한, 제3도는 연료 가스로서 메탄(CH4)가스를 사용하여 연소량과 배기 가스중의 잔존 산소율 및 일산화탄소 농도와의 관계를 측정하여 펄스 연소장치의 연소 효율을 조사한 실험결과를 나타낸 것으로서 동일한 도면중에서 실선으로 나타낸 특성곡선(A1)(A2)가 본 발명 구성의 펄스연고장치, 동일한 도면중에서 점선으로 나타낸 특성곡선(B1)(B2)가 종래구성의 펄스연료장치에 따른 실험결과이다. 이 실험 결과에서도 명백한 바와 같이 본 발명구성의 펄스 연소장치에서는 종래구성의 펄스 연소장치에 비하여 동일한 연소량의 경우의 배기가스 중의 잔존산소율 및 일산화탄소 농도가 함께 낮아져 있으며, 완전 연소에 근사해져 있다.
따라서 본 발명의 구성의 펄스 연소장치에서는 공기 공급량을 증가시켜서 연소량을 증가시켰을 경우라 하더라도 종래에 비하여 완전연소에 접근시킬 수가 있고 연소효율의 향상을 꾀할 수 있다. 또한 공기 공급로(26), 세로구멍(30) 및 가로구멍(31)의 내부지름 칫수를 적절하게 설정하므로서 공기 공급량을 설정할 수가 있으므로 펄스 연소의 연소량을 증감하는 경우에, 반드시 종래와 같이 혼합실(24)의 내부지름 칫수를 변경할 필요가 없고, 한대의 펄스 버어너로서 다른 용량의 연소량을 얻을 수가 있고, 펄스 연소의 연소량의 변경을 비교적 용이하게 행할 수 있다. 그 때문에 펄스 버어너의 종류를 종래에 비해서 줄일 수가 있고, 단가저하를 꾀할 수가 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를들어, 제4도 및 제5도에 나타낸 바와같이 한쪽끝을 폐쇄시키고 다른쪽을 연소실(41)에 연결시킨 두께가 두꺼운 원통형상의 혼합실(42)을 설치하고, 이 혼합실(42)에서의 혼합기의 유통방향에 대하여 상류쪽 둘레벽면에 공기공급로(43) 및 연료공급료(44)를 연결시키는 동시에 혼합시의 유통방향에 대하여 하류쪽(연소실(41)쪽)에 위치하는 혼합실(42)둘레벽면에 환상(環狀)의 큰지름(45)을 형성하고, 이 큰지름(45)과 공기 공급로(43)의 사이를 연결 구멍(46)을 통해서 연결시키고, 또한 한쪽끝 쪽에 플랜지(flange)(47)를 형성시키는 동시에 둘레면에 여러개의 하류쪽 공기유입구(48)를 형성시킨 두께가 얇은 원통형상의 급기통(給氣筒)(49)을 설치하고, 이 급기통(49)의 플랜지(47)의 바깥둘레 가장자리 부분을 혼합실(42)의 연소실(41)쪽과의 결합단면, 급기통(49)와 다른쪽 끝 가장자리 부분을 큰지름(45)의 안바닥면 내부둘레 부위에 각각 굳게 붙이고 이 급기통(49)과 혼합실(42)의 큰지름(45)의 사이에 고리형성의 공기통로(50)를 형성하고 펄스 연소중에는 공기 플래퍼 밸브 쪽으로 부터 공기공급로(43)쪽에 공급된 연소용 공기의 일부를 혼합기의 유통방향에 대하여 상류쪽에 위치하는 공기 유입구(51)에서 혼합실(42)내로 유입시키고, 나머지를 연결 구멍(46)을 통해 공기통로(50)내로 유입시켜서 이 공기통로(50)에서 혼합기의 유통방향에 대하여 하류쪽에 위치하는 급기통(49)의 각하류쪽 공기 유입구(48)로 부터 혼합실(42)내로 유입시키는 구성으로 해도 좋다.
이 경우에는 급기통(49)의 각 하류쪽 공기 유입구(48)로 부터 혼합실(42)내로 유입시키는 공기를 혼합실(42)의 둘레방향에 따라서 대략 균일하게 분산시킬 수가 있고, 펄스 버어너 내부의 양호한 연소 범위를 한층 넓게 할 수가 있다. 또한 기자 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러가지로 변형실시가 가능한 것은 물론이다.
본 발명에 따르면 혼합기의 유통방향에 대하여 상류쪽에 공기공급로 및 연료 공급로를 각각 연결시킨 혼합실을 설치하고, 이 혼합실의 하류쪽에 공기 유입구를 형성하고, 이 공기유입구를 전술한 공기 공급로에 연결시겼으므로, 펄스연소의 연소량의 변경을 비교적 용이하게 행할 수가 있고, 가격 저하를 도모할 수 있는 동시에 양호한 연소범위를 넓게할 수가 있고, 공기 공급량을 증가시켜서 연소량을 증가시킨 경우라 하더라도 완전연소시킬수가 있고, 연소효율의 향상을 도모할 수가 있다.
Claims (2)
- 연소실과 이 연소실에 연결되어 혼합기의 유통방향에 대하여 상류쪽에 공기공급로 및 연료공급로를 각각 연결시킨 혼합실을 구비하여서 된 펄스연소장치에 있어서, 이 혼합실의 하류쪽에 공기유입구를 형성하고,이 공기유입구를 전기 공기공급로에 연결시킨 것을 특징으로 하는 펄스 연소장치.
- 특허청구범위 제1항기재의 펄스 연소장치에 있어서 혼합실은 공기공급로, 공기유입로 및 이들 공기공급로와 공기유입구의 사이를 연결시킨 연결로를 각각 일체적으로 형성시킨 것을 특징으로 하는 펄스 연소장치.
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