KR920009082B1 - 강제송풍식 연소장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

강제송풍식 연소장치

제1도는 본 발명의 강제송풍식 연소장치의 일실시예를 적용한 가스순간 온수기를 나타낸 측단면도.

제2도는 본 발명의 강제송풍식 연소장치의 일실시예를 적용한 가스순간 온수기를 나타낸 정면단면도.

제3도는 본 발명의 강제송풍식 연소장치의 일실시예를 적용한 가스순간 온수기를 나타낸 정면도.

제4도는 본 발명의 강제송풍식 연소장치의 일실시예를 적용한 가스순간 온수기에 부착된 배기판의 사시도

제5도는 본 발명의 강제송풍식 연소장치의 일실시예를 적용한 가스순간 온수기에 부착된 차폐판의 사시도.

제6도는 용기 I , II의 음향임피던스의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가스순간 온수기(강제순환식 연소장치) 2 : 연소부

4 : 배기부 5 : 소음억제수단

6 : 공급부 7 : 통상체(진동연소 억제수단)

8 : 차폐판(진동연소 억제수단) 20 : 연소케이스

22 : 연소판 23 : 연소실

41 : 배기통로 51 : 배기플레이트

51a : 압력진동개방구멍 61 : 스크롤케이싱

71 : 벨마우스상 흡입구

본 발명은 강제송풍식 연소장치에 관한 것으로 특히 연소가스와 1차 공기와를 미리 혼합시킨 혼합기를 전부 일차 공기 연소하는 강제송풍식 연소장치에 관한 것이다.

일반적으로 강제송풍식 연소장치는 연료가스와 1차 공기와를 미리 혼합시킨 혼합기를 전(全) 1차 공기 연소함과 동시에 다수개의 분출구멍이 형성된 연소판을 갖는 연소실 및 연소실내의 연소배기를 배출하는 배기부를 구비한 연소부와, 이 연소부에 연료가스와 1차 공기와를 공급하는 팬을 포함하는 공급부로 되어 팬으로써 연소용 공기를 강제 흡입시키기 때문에 고열량을 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다.

그러나 상대적으로 좁은 공간에서 연소가 이루어지는 것이므로 연소시 진동연소(공명음)와 이에 따른 연소소음이 발생하기 쉬운 경향이 있다. 또 배기부에서 압력손실이 있는 경우에는 진동연소가 대단히 발생하기 쉽다는 점도 분명하게 되어 있다.

또한 상기 구성으로 된 종래의 강제송풍식 연소장치에서는 연소소음 감소대책으로서 배기부의 개구(開口)면적을 작게 하는 방법이 사용되고 있으나 이 경우 연소실 내부가 더욱 밀폐되기 때문에 소음공명에 의해 진동연소는 더욱 심각하게 된다.

그러나 배기부의 개구면적을 진동연소가 발생하지 않을 정도로 크게 한 경우에는 연소소음이 중대한다는 문제점이 있었다.

또 진동연소는 배기부를 포함하는 연소부와 공급부가 일체로 되어 음향적 공명기를 구성하는 것에 의하여 발생한다고 생각할 수 있다. 따라서 배기부로써 연소소음을 억제하기 위한 형상변화는, 반드시 공급부 진동 연소를 억제하기 위해서 형상변화를 수반하지 않고서는 진동연소를 완전하게 방지할 수 있다.

본 발명은 연소부의 연소소음을 감소시킴과 아울러 진동연소를 완전히 방지할 수 있도록 한 강제송풍식 연소장치를 제공함을 목적으로 하는 것이다. 구비한 연소부와 상기 배기부에 설치된 소음억제수단에 수반하여 발생하는 진동연소를 억제하는 진동억제수단을 갖추고 상기 연소부에 연료가스와 1차 공기와를 강제적으로 공급하는 공급부와, 상기 연소부와 공급부와를 간격을 두고 구별짓는 연소판을 구비한 구성을 채용하였다.

상기 구성에 의하여 본 발명의 강제송풍식 순환장치는 다음과 같은 작용 및 효과가 있다.

연소부 측에는 배기부의 개구면적을 줄일 수 있도록 소음억제수단을 설치하였으므로 연소소음을 억제할 수 있음과 아울러 공급부측에는 진동연소 억제수단을 설치하였으므로 배기부의 소음억제수단의 형상변화에 따라서 발생되는 소음공명에 의한 진동연소를 확실하게 방지할 수 있다.

따라서 착화시에서부터 정상 연소시나 특히 소화시까지의 사이, 연제나 안정하고 양호한 연소를 행할 수가 있다.

본 발명의 강제송풍식 순환장치의 일실시예를 도면에 의거하여 설명한다. 제1도 내지 제3도는 본 발명의 강제송풍식 연소장치의 일실시예를 적용한 가스순간 온수기를 나타낸다.

본 실시예에서는 강제송풍식 연소장치를 전 1차 공기식의 가스순간 온수기(1)에 적용하였다. 이 가스순간 온수기(1)는 본체케이스(10)에 수납되어 있고 연소부(2)와, 연소가스와 1차 공기를 연소부(2)에 공급하는 공급부(6)와, 가스공급로(9)와, 전자제어장치(90)를 갖추고 있다.

본체케이스(10)는 1차 공기를 흡입하는 개구부(11) 및 연소배기를 배출하는 개구부(12)를 형성하고 있다.

연소부(2)는 상부에 열교환부(3) 및 배기부(4)가 설치된 연소케이스(20)와, 이 연소케이스(20)에 고정금구(21)를 끼워서 부착되고 다수의 분출공이 형성된 세라믹제의 연소판(22)을 갖춘 연소실(23)로 된다.

이 연소판(22)은 연소부(2)와 공급부(6)로 나뉘어져 있다.

열교환부(3)는 열교환 효율을 높이는 플레이트 팬체(31), 급수관(32) 및 급탕관(33)으로 이루고 연소판(22)과 배기부(4)와의 사이에 배치되어 급수관(32)의 상류에서 이동된 물을 연소실(23)내의 연소배기와 열교환하여 따뜻한 물로 되어 급탕관(33)으로부터 유출한다.

배기부(4)는 제4도에서도 도시한 바와 같이 입구부(41a), 절곡부(41b) 및 외부를 향하여 열려진 배기구(본 실시예에서는 종 : 39mm 횡 : 270mm : 41c)를 갖는 배기통로(41)와 이 배기통로(41)를 형성한 배기팬(42)과, 연소소음율 낮게 하는 소음억제수단(5)으로 된다.

배기팬(42)은 연소케이스(20) 상부에 부착되고 측면(43)에 설치된 지지틀(44)과, 상부(45)에 설치된 흡음재(46)를 지지하는 천정판(47)과, 상판(48)으로 된다.

지지틀(44)은 배기통로(41)의 배기구(41c)를 형성하도록 설치된 개구부 (44a), 이 개구부(44a)의 안쪽면에 설치된 내주연(44b)으로 된다.

천정판(47)은 원형상의 관통구멍이 흡음재(46)를 연통하도록 다수개가 뚫려 있다.

소음억제수단(5)은 상술한 배기통로(41)를 포함함과 동시에 배기통로(41)의 배기구(41c)를 덮개식으로 부착하도록 지지틀(44)의 플레이트 부착부(44c)에 부착되어진 배기플레이트(51)와, 배기통로(41)의 개구부(41c)를 덮개부착하는 배기후드(52)를 구비한다.

배기플레이트(51)는 연소실(23)내의 연소배기를 배출함과 동시에 압력진동을 개방하는 원구멍(

2.0mm ×1274개) : (51a)ㆍㆍㆍㆍ을 개구부(44a)에 전면에 걸쳐서 다수개 천설하고 있다.

배기후두(52)는 지지틀(44)의 외주연(44d)를 끼워넣도록 부착되고 전면(53)에 슬리트상의 배기공(본 실시예에서는 35mm ×10mm ×25개) : (54)ㆍㆍㆍㆍ을 형성하고 있다.

또 일부의 슬리트상의 배기공(본 실시예에서는 35mm ×10mm ×2개) : (56)은 경사면(55)에 걸쳐서 형성되어 있다.

여기에서 본 실시예에서는 연소실(23)내의 연소배기를 배출함과 동시에 압력진동을 개방하는 원구멍(

2.0mm ×1274개) : (51a)을 다수개 뚫은 이유를 설명한다.

음향임피던스 특성이 상위한 두 가지 형상의 용기 I, II를 제6도에 나타내었다.

제6도의 용기 I의 음향임피던스(Z₁)은 다음과 같이 증명할 수 있다.

[식 1]

여기에서

이것은 한 개의 원구멍이 임피던스(음향질향) m₁이다.

W : 각 진동수

D₁: 한 개의 원구멍 직경

C : 용기 I의 음향 캐퍼시던스

: 이 a는 음속

V : 용기 I의 용적

p : 기체의 밀도

제6도의 용기 II의 음향임피던스(Z₂)는 다음과같이 증명할 수 있다.

[식 2]

여기에서

m₂: 임피던스(음향질량)

D₂: 1개의 원구멍의 직경(등가면적을 얻는 원구멍 직경)

1₁과 1₂에 대해서는 양면의 개구단 보장을 행하는것에 의하여 다음과 같이 증명할 수가 있다.

1₁: 1+0.6D₁

1₂: 1+0.6D₂

공명이 발생하는 조건(고유진동수)은 임피던스가 0이 될 수가 있고,

에서 증명할 수 있개 때문에, 예를 들면 같은 개구면적에도 n개에 분할한 때의 고유진동수는 다음과 같이 된다.

1개일 때의 고유진동수는 다음과 같이 된다.

따라서,

판두께 1＜D₁,D₂로 하면,

으로 되며, 같은 개구면적에서도 작은 원구멍으로 세분화한 만큼 각 진동수는 크게 된다는 것을 알 수 있다.

즉 음향임피던스가 작게 되고 큰 개구가 같은 음향특성을 갖는 진동연소는 발생하기가 어렵게 된다. 따라서 개구면적을 1개의 것보다도 작게 할 수 있다. 따라서 진동연소의 발생을 방지하면서 연소소음의 발생도 억제할 수 있는 방법으로서 개구분를 분산시키는 것은 유효한 방법이라는 것이 확인가능하다. 공급부(6)는 와권현상의 스크롤케이싱(61)과, 팬(62)과, 이팬(62)의 구동용 모터(63)로 된다. 스크롤케이싱(61)의 측면(64)에는 배기부(4)의 소음억제수단(5)에 따라서 발생하는 진동연소를 감소시키는 진동연소 억제수단인 통상체(7) 및 차폐판(8)과, 이 차폐판(8)을 덮는 방진네트(65)가 체결되어 있다.

통상체(7)는 외측으로 열려진 밸로우즈상의 흡입구(71)를 형성한 것이고 선단부(72)가 팬(62)의 풍량 및 개구면적을 고려한 소정의 치수만 팬(62)내에 끼워져 있다.

차폐판(8)은 제5도에 도시한 바와 같이 벨로우즈상의 흡입구(71)의 중심에 뽀족단(81)이 위치한 원추상부(82)와 이 원추상부(82)의 타단(83)으로부터 외주측에 연설시킨 원판부(84)와 이 원판부(84)로부터 수직방향으로 낙하한 3개의 L자형으로 부착된 다리부(85)와 원판부(84)로부터 돌설된 3개의 L자형 방진넷트 부착부 (86)으로 된다.

L자형 부착다리부(85)가 3가의 L자형 방진넷트 부착부(86)으로부터 외주측에 연설되어 있기 때문에 차폐판(8)과 방지넷트(65)를 미리 조립한 후에 스크롤케이싱(61)으로 부착할 수가 있다.

가스공급로(9)는 스크롤케이싱(61)과 동시에 일체 형성되고 연료가스의 토출을 행하는 가스분출노즐(91)과 이 가스분출노즐(91)에 연료가스의 공급을 행하는 가스공급배관(92)과, 가스제어 유닛트(93)로 된다.

가스제어유닛트(93)는 가스분출노즐(91)과 가스공급배관(92)과의 사이에 설치되고 통전, 비통전에 의하여 개폐하는 전자식 개폐변(93a)과, 이 개폐변(93a)의 하류측에 설치되고 가스유량의 조절을 행하는 가버너변(도시없음) 및 이 가버너변의 하류측에 설치되고 통전량에 부응하여 개구비(開口比)가 가변하는 전자식 비례제어변(93b)과를 구비하고 있다. 가스분출노즐(91)의 타단부에는 연료가스의 공급압 및 유량조절을 위한 오리피스(94)가 부착되어 있다.

전자제어장치(90)는 가스순간 온수기(1)가 사용된 때에 ON하는 기동스위치(도시없음), 사용자에 의하여 조작되고 급탕관(33)으로부터 유촐하는 탕온의 설정을 행하는 온도조절용 볼륨(도시없음) 등의 압력에 부응하여 점화시에 연소판(22)의 하류에서 불꽃을 날리는 스파크전극(95), 팬(62) 구동용 모터(63) 및 가스제어유닛트(93) 등의 통전, 비통전의 제어를 행한다. 96은 연소판(22)의 하류의 불꽃의 산소공급 상태를 검출하는 서모컵플을 나타낸다.

본 실시예에서의 가스순간 온수기(1)의 작동을 도면에 의거하여 설명한다.

가스순간 온수기(1)는, 기동스위치가 ON되면 구동용 모터(63)가 통전되어 팬(62)이 회전한다.

그리고 전자제어장치(90)는 가스제어유닛트(93)의 개폐변(93a)에 출력하여 개폐변(93a)을 개변함과 동시에 비례제어변(93b)에 출력하여 비례제어변(93b)의 열림정도를 제어한다.

또 스크롤케이싱(61)의 바깥에 존재하여 있는 1차 공기는 팬(62)의 흡연력에 의하여 방진넷트(65)에서 먼지나 티끌을 제거하여 통상체(7) 및 차폐판(8)으로 1차 공기의 유량을 조이면서 빨아들인다. 통상체(7) 및 벨로우즈 흡입구(71)의 상류에 차폐판(8)을 설치하는 것에 의하여 1차 공기의 유량이 조여지고 배기부(4)에서 압력손실이 생겨도 진동연소를 방지할 수 있다. 예를 들면, 소음대책을 위하여 배기통로(41)의 배기구(41c)의 개구면적을 작게하기도 하고 배기통로(41)의 길이를 길게 하기도 하고 배기통로(41)에 절곡부(41b)를 설치하기도 하여 배기부(4)에서 압력 손실을 발생시켜도 진동연소를 방지할 수 있다.

또 팬(62)의 소음대책으로서 본 실시예에서는 선단부(72)가 팬(62)의 송풍량, 흡입량(71)의 개구면적 및 팬(62)의 소음을 고려한 소정치수만 팬(62) 내에 끼운 통상체(7)를 설치하고 있다.

더우기 벨로우즈상 흡입구(71)의 상류에 차폐판(8)을 설치하고 있기 때문에 팬(62)의 소음이 직접 외부로 새어나오지 않아 팬(62)의 소음을 감소할 수 있다.

그리고 전자제어장치(90)는 스피크전극(95)에 불꽃방전을 행하는 출력을 하고 이 불꽃방전에 의하여 점화되고 연소를 시작한다.

그후 연소실(23)의 연소배기는 열교환부(3)를 통과하여 배기부(4)의 입구부(41a)에 유입한다. 여기에서 열교환부(3)는 급수관(32)의 상류에서 보내어진 물을 연소실(23)내의연소배기와 열교환하여 따뜻한 물이 되어 급탕관(33)으로 유출한다. 그리고 연소배기는 배기통로(41)의 배기구(41c)에 설치된 배기 플레이트(51)의 원구멍(51a)으로부터 토출되고 배기후드(52)의 배기공(54)ㆍㆍㆍㆍ로부터 토출한다.

여기에서 본 실시예에서는 배기통로(41)의 배기구(41c)에 원구멍(

2.0m× 1274개=4000m㎡ : (51a)을 다수개 뚫은 배기플레이트(51)를 덮개식으로 부착하고 있기 때문에 음향임피던스가 작게되고, 배기플레이트(51)를 덮개식으로 부착하지 않은 배기구와 같은 음향특성을 갖는 진동연소는 발생하기가 어렵게 된다. 또 배기통로(41)의 개구면적이 작게 되기 때문에 연소소음을 저하시켜 옥외배치한 때도 비나 바람의 침입을 방지할 수가 가능하게 된다.

또 배기플레이트(51)에 있어서, 작은 원구멍(51a)을 다수개 뚫은 본 실시예의 배기구(41c)의 실질적인 개구면적(개구비 : 35%)인 쪽이 배기플레이트(51)를 덮개부착하지 않은 배기구의 개구면적보다 작게 되기 때문에 연소소음의 통과량을 저하시킬 수가 있기 때문에, 진동연소 발생을 방지하면서 연소소음의 발생도 저하시킬 수가 있다.

그리고 본 실시예에서는, 착화시에서부터정상 연소시나 특히 소화때까지의 사이에 항상 안정하고 양호한 연소를 행할 수가 있다. 본 실시예에 의하여 공급부에 있는 스스로를 케이싱의 흡입구의 구멍의 한 개이고 배기구의 구멍은 다수개가열려있는 것은 진동연소의 저감(低減)효과가 좋다는 것을 확인할 수 있다.

따라서 압력진동을 개방하는 원구멍(51a)을 설치한 배기플레이트(51)를 배기구(41c)에 덮개부착시킨 것에 의한 배기구(4)의 연소소음 억제를 위한 형성변화에 따라서 발생하는 진동연소를 억제하기 위하여 공급부에 있어서, 벨로우즈상 흡입구(71)에 통상체(7) 및 차폐판(8)을 설치하고 있기 때문에 진동연소를 완전하게 방지할 수 있다.

본 실시예에서는 압력진동을 개방하는 구멍을 플레이트 설치하였으나 배기플레이트, 배기팬, 배기통 등의 배기통로의 구성물을 설치하여도 좋다.

본 실시예에서는 배기팬을 연소케이스와 별체로 형성하였으나 배기팬과 연소케이스가 일체적으로 형성되어 있어도 좋다.

본 실시예에서는 압력진동을 개방하는 구멍의 형상을 작게한 원구멍으로 다수개 뚫은 구멍을 적용하였으나 타원형,다각형도 좋다.

또 1개의 구멍의 크기는 본 실시예의 배기후드에 있어서는, 원구멍의 경우에서는

=2.0mm-2.5mm, 직사각형으로 된 구멍의 경우는 한 변이 08mm-1.4mm가 바람직하나 한 개의 구멍크기는 연소소음이 저하하는 범위내에서 여러 종류의 크기로 할 수 있다.

본 실시예에서는 스크롤케이싱의 벨로우즈상 흡입구에 연설된 통상부를 원통으로 형성하였으나 통상부의 중앙부가 만곡한 형상도 좋다.

본 실시예에서는 공급부의 억제수단으로서 스크롤케이싱이 벨로우즈상 흡입구에 통상체 및 차폐판을 설치하였으나 또는 차폐판의 일방이 설치되어 있으면 좋다.

본 발명의 강제송풍식 연소장치를 난방장치 또는 기타 강제송풍식 연소장치에 적용하여도 좋다.

Claims (5)

1. 연소판을 경계로 연소부와 공급부로 구분지어지는 강제송풍식 연소장치에 있어서, 전 일차공기 연소를 행하는 연소실 및 연소소음을 저감하는 소음억제수단을 가진 배기부로 이루어진 연소부와, 상기 배기부에 설치한 소음억제수단에 의해 발생하는 진동연소를 억제하는 진동연소 억제수단을 가진 공급부로 구성되는 강제송풍식 연소장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 소음억제수단은 배기통로 및 배기후드와, 배기통로의 개구부를 덮개부착하는 복수개의 구멍이 형성된 배기플레이트인 것을 특징으로 하는 강제송풍식 연소장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 공급부는 팬을 가지며 외부를 향하여 흡입구가 개구한 스크롤케이싱을 구비한 것을 특징으로 하는 강제송풍식 연소장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 진동연소 억제수단은 상기 흡입구로부터 상기 팬내에 끼워맞추도록 연설된 통상체인 것을 특징으로 하는 강제송풍식 연소장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 진동연소 억제수단은 상기 흡입구 상류에 설치한 차폐판인 것을 특징으로 하는 강제송풍식 연소장치.

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