KR102563876B1 - Water heating device and manufacturing method of smoke tube for water heating device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물 가열기 및 물 가열기용 연관의 제조 방법에 관한 것으로서, 물 가열기는, 물이 수용되게 마련되는 내부 공간을 갖는 바디, 상기 바디의 상기 내부 공간에 구비되고, 연소 반응이 일어나기 위한 소정 공간을 제공하는 연소실, 상기 연소실에 연결되어, 상기 연소 반응 중에 발생하는 연소 가스를 상기 연소실로부터 상기 바디의 외부로 안내하게 마련되고, 적어도 일부 구간에서 나선 형상으로 감겨 있는 연관 및 상기 연관의 내부에서 유동하는 상기 연소 가스를 난류화 하기 위해 상기 연관의 내부의 적어도 일부 구간에 구비되고, 상기 연관의 나선 형상에 대응되게 나선 형상으로 감겨 있는 터뷸레이터를 포함할 수 있다.The present invention relates to a water heater and a method for manufacturing a fire tube for the water heater, wherein the water heater includes a body having an internal space for accommodating water, provided in the internal space of the body, and a predetermined space for a combustion reaction to occur A combustion chamber that provides a combustion chamber, connected to the combustion chamber, provided to guide combustion gas generated during the combustion reaction from the combustion chamber to the outside of the body, and a fire tube wound in a spiral shape in at least a portion of the section and flowing inside the fire tube. In order to turbulentize the combustion gas, it may include a turbulator provided in at least some section inside the fire tube and wound in a spiral shape corresponding to the spiral shape of the fire tube.
Description
본 발명은 물 가열기 및 물 가열기용 연관 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a water heater and a method for manufacturing a fire tube for a water heater.
물 가열기는 물을 가열하는 장치이다. 예를 들어, 용기 내의 물을 가열하여 원하는 지역을 난방하는 보일러와, 가열된 물을 배출하는 온수기를 포함할 수 있다. A water heater is a device that heats water. For example, a boiler that heats water in a container to heat a desired area and a water heater that discharges heated water may be included.
물 가열기 중에서는 내부에 코일 형태의 연관을 포함하는 물 가열기가 존재한다. 이러한 물 가열기는 버너에서 가열된 가스가 코일형태의 연관을 지나가며, 물 가열기 내부 공간에 위치한 물이 데워지는 원리를 갖고 있다.Among the water heaters, there is a water heater that includes a fire tube in the form of a coil inside. This water heater has a principle in which gas heated by a burner passes through a coil-shaped fire tube, and water located in the inner space of the water heater is heated.
한편, 연관 내부에는 터뷸레이터가 위치할 수 있다. 터뷸레이터는 연관 내부에서 가스의 유동을 난류화 하여, 물 가열기 내부 공간에 위치한 물과 가스 사이의 열교환 효율을 높일 수 있다. Meanwhile, a turbulator may be located inside the association. The turbulator can turbulentize the flow of gas inside the fire tube, thereby increasing heat exchange efficiency between water and gas located in the space inside the water heater.
그러나, 코일 형태의 연관을 포함하는 물 가열기의 경우, 연관의 형태로 인하여 내부에 터뷸레이터를 위치하지 않는 형태로 양산되고 있어, 유동이 층류화 되어 열교환 효율이 낮아지는 문제가 있을 수 있다.However, in the case of a water heater including a coil-shaped fire tube, it is mass-produced in a form in which a turbulator is not located therein due to the shape of the fire tube, so that the flow becomes laminar and the heat exchange efficiency is lowered.
또한, 코일 형태의 연관을 포함하는 물 가열기의 경우, 내부에 터뷸레이터를 배치하지 않으므로, 전열성능 확보를 위해 연관의 길이가 길어져야 하며, 이로 인해 내부에 물이 들어갈 공간이 좁아지는 문제가 있을 수 있다.In addition, in the case of a water heater including a coil-type fire tube, since a turbulator is not disposed inside, the length of the fire tube must be long to secure heat transfer performance, which causes a problem in that the space for water to enter the inside is narrowed. can
또한, 코일 형태의 연관에 터뷸레이터를 배치하려고 하는 경우, 연관의 형태로 인하여 연관 내부에 터뷸레이터를 배치하는 것이 어려운 문제가 있었다.In addition, when attempting to place a turbulator on a coil-shaped link, it is difficult to place the turbulator inside the linkage due to the shape of the linkage.
본 발명의 과제는 코일 형태의 연관 내부에 터뷸레이터를 포함하는 온수기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a water heater including a turbulator inside a coil-shaped fire tube.
일 예에서 물 가열기는, 물이 수용되게 마련되는 내부 공간을 갖는 바디, 상기 바디의 상기 내부 공간에 구비되고, 연소 반응이 일어나기 위한 소정 공간을 제공하는 연소실, 상기 연소실에 연결되어, 상기 연소 반응 중에 발생하는 연소 가스를 상기 연소실로부터 상기 바디의 외부로 안내하게 마련되고, 적어도 일부 구간에서 나선 형상으로 감겨 있는 연관 및 상기 연관의 내부에서 유동하는 상기 연소 가스를 난류화 하기 위해 상기 연관의 내부의 적어도 일부 구간에 구비되고, 상기 연관의 나선 형상에 대응되게 나선 형상으로 감겨 있는 터뷸레이터를 포함할 수 있다.In one example, the water heater is connected to a body having an internal space in which water is accommodated, a combustion chamber provided in the internal space of the body, and providing a predetermined space for a combustion reaction to occur, and the combustion chamber, the combustion reaction A fire tube, which is provided to guide combustion gas generated during the combustion from the combustion chamber to the outside of the body and is wound in a spiral shape in at least a portion of the fire tube, and the inside of the fire tube to turbulize the combustion gas flowing inside the fire tube. It is provided in at least some sections and may include a turbulator wound in a spiral shape corresponding to the spiral shape of the association.
다른 예에서 상기 터뷸레이터는, 트위스티드 터뷸레이터일 수 있다.In another example, the turbulator may be a twisted turbulator.
또 다른 예에서 상기 터뷸레이터를 복수 개의 부분들로 구분하여, 상기 복수 개의 부분들 중 상기 연소 가스의 유동 방향을 기준으로 상류 측에 위치하는 부분들을 상류 부분들이라 하고, 상기 상류 부분들보다 하류 측에 위치하는 부분들을 하류 부분들이라 할 때, 상기 상류 부분들 중 적어도 일부의 피치는, 상기 하류 부분들 중 적어도 일부의 피치보다 길 수 있다.In another example, the turbulator is divided into a plurality of parts, and parts located on an upstream side based on the flow direction of the combustion gas among the plurality of parts are referred to as upstream parts, and a downstream side of the upstream parts When portions located at are referred to as downstream portions, a pitch of at least some of the upstream portions may be longer than a pitch of at least some of the downstream portions.
또 다른 예에서 상기 터뷸레이터를 복수 개의 나선 영역들로 구분하여, 상기 복수 개의 나선 영역들 중 응축수가 발생하는 지점을 기준으로 상류 측에 위치하는 영역들을 상류 나선 영역들이라 하고, 상기 상류 나선 영역들보다 하류 측에 위치하는 영역들을 하류 나선 영역들이라 하고, 나선에서 위상이 동일한 두 점을 연결한 길이를 나선피치라고 할 때, 상기 상류 나선 영역들 중 적어도 일부의 나선피치는, 상기 하류 나선 영역들 중 적어도 일부의 나선피치보다 짧을 수 있다. In another example, the turbulator is divided into a plurality of spiral regions, and regions located on an upstream side of the plurality of spiral regions based on a point where condensate occurs are referred to as upstream spiral regions, and the upstream spiral regions When regions located more downstream are referred to as downstream spiral regions, and a length connecting two points of the same phase in the spiral is referred to as a spiral pitch, the spiral pitch of at least some of the upstream spiral regions is It may be shorter than the helical pitch of at least some of them.
또 다른 예에서 상기 터뷸레이터는, 상기 연소 가스가 유입되는 상기 연관의 입구에서부터 상기 연소 가스의 유동 방향을 따라 소정 거리만큼 이격된 상기 연관 상의 소정 지점과, 상기 연소 가스가 배출되는 상기 연관의 출구 사이에 구비될 수 있다.In another example, the turbulator may include a predetermined point on the fire tube spaced apart by a predetermined distance along the flow direction of the combustion gas from the inlet of the fire tube into which the combustion gas is introduced, and an outlet of the fire tube through which the combustion gas is discharged. may be provided in between.
또 다른 예에서 상기 터뷸레이터는, 상기 연소 가스를 난류화 하기 위한 복수 개의 터뷸레이터 유닛이 연결되어 형성되고, 상기 복수 개의 터뷸레이터 유닛 중 적어도 두 개의 물리적 특성이 서로 상이하게 마련될 수 있다.In another example, the turbulator is formed by connecting a plurality of turbulator units for turbulizing the combustion gas, and at least two of the plurality of turbulator units may have different physical properties.
또 다른 예에서 상기 복수 개의 터뷸레이터 유닛은 상기 물리적 특성에 의거한 소정의 기준에 따라 배열될 수 있다. In another example, the plurality of turbulator units may be arranged according to a predetermined criterion based on the physical characteristics.
일 예에서 물 가열기에 적용되는 연관의 제조방법은, 직선 형태의 연관을 준비하는 단계, 트위스티드 터뷸레이터를 준비하는 단계, 상기 연관의 내부에 상기 트위스티드 터뷸레이터를 삽입하는 단계 및 상기 연관을 상기 트위스티드 터뷸레이터와 함께 나선 형상으로 감는 단계를 포함할 수 있다.In one example, the manufacturing method of the fire pipe applied to the water heater includes preparing a straight fire pipe, preparing a twisted turbulator, inserting the twisted turbulator into the fire pipe, and the twisted fire pipe. It may include winding into a spiral shape with a turbulator.
또 다른 예에서 상기 트위스티드 터뷸레이터를 준비하는 단계는, 적어도 두 개의 물리적 특성이 서로 상이하게 마련되는 복수 개의 터뷸레이터 유닛을 준비하는 단계, 상기 복수 개의 터뷸레이터 유닛을 상기 물리적 특성에 의거한 소정의 기준으로 배열해서 결합하는 단계를 포함할 수 있다. In another example, preparing the twisted turbulator may include preparing a plurality of turbulator units having at least two different physical properties, and combining the plurality of turbulator units into a predetermined condition based on the physical properties. It may include a step of arranging and combining based on a standard.
본 발명에 의하면, 나선형의 연관 내부에 유동을 난류화 할 수 있는 터뷸레이터를 배치하므로, 열교환 효율이 높아질 수 있다.According to the present invention, since the turbulator capable of turbulizing the flow is disposed inside the spiral fire tube, heat exchange efficiency can be increased.
또한, 본 발명에 의하면, 나선형의 연관 내부에 터뷸레이터를 효과적으로 배치할 수 있으므로 작업성이 증가될 수 있다.In addition, according to the present invention, workability can be increased because the turbulator can be effectively disposed inside the spiral linkage.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 바디 및 연관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 연소실 및 연관을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 터뷸레이터를 도시한 도면이다.
도 5는 트위스티드 터뷸레이터의 일 예시의 일부를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기에 적용되는 연관을 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 도 6에서 트위스티드 터뷸레이터를 준비하는 단계를 나타낸 순서도이다.1 is a diagram showing a body and a tube of a water heater according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a combustion chamber and fire tube of a water heater according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are views showing a turbulator of a water heater according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing part of an example of a twisted turbulator.
6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a fire relation applied to a water heater according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a flow chart showing the steps of preparing the twisted turbulator in Figure 6.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해서 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해선 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되면 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, the same components are to have the same numerals as much as possible even if they are displayed in different drawings. In addition, in describing an embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
<물 가열기의 구성><Configuration of water heater>
본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기는, 열교환 효율이 증대된 물 가열기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기는, 바디(10), 연소실(20), 연관(30) 및 터뷸레이터(40)를 포함할 수 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 바디(10) 및 연관(30)을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 연소실(20) 및 연관(30)을 도시한 도면이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 터뷸레이터(40)를 도시한 도면이다. 참고로, 도 2에는 설명의 편의를 위해, 바디(10)가 점선으로 도시되어 있고, 도 3 및 도 4에는 설명의 편의를 위해 연관(30)이 점선으로 도시되어 있다.A water heater according to an embodiment of the present invention relates to a water heater with increased heat exchange efficiency. The water heater according to an embodiment of the present invention may include a
바디(10)는, 물이 수용되게 마련되는 내부 공간(S)을 포함할 수 있다. 연소실(20)은 바디(10)의 내부 공간(S)에 구비될 수 있다. 도 2에 도시되어 있듯이, 연소실(20)은 바디(10)의 내부 공간(S) 중 상측에 위치할 수 있다. 다만, 이는 물 가열기의 종류에 따라 상이할 수 있다. 도 2에 도시된 물 가열기는 하향식 물 가열기로 이해될 수 있다.The
연소실(20)은 연소 반응이 일어나기 위한 소정 공간을 제공할 수 있다. 연관(30)은 연소실(20)에 연결되어, 연소 반응 중에 발생하는 연소 가스를 연소실(20)로부터 바디(10)의 외부로 안내할 수 있다. 연관(30)은 적어도 일부 구간에서 나선 형상으로 감겨 있을 수 있다. 연관(30)의 입구(31)에는, 연소 가스의 유동을 발생시키는 송풍기(미도시)가 구비될 수 있다.The
터뷸레이터(40)는, 연관(30)의 내부에서 유동하는 연소 가스를 난류화 하기 위해 연관(30)의 내부의 적어도 일부 구간에 구비될 수 있다. The
도 3 및 도 4에 도시되어 있듯이, 터뷸레이터(40)는, 연관(30)의 나선 형상에 대응되게 나선 형상으로 감겨 있을 수 있다.As shown in FIGS. 3 and 4 , the
예를 들어, 연관의 내부에 터뷸레이터가 포함되지 않은 물 가열기를 생각해 볼 수 있다. 이러한 경우, 연관 내의 연소 가스의 유동이 층류화 되어, 열교환 효율이 떨어질 수 있다.For example, consider a water heater that does not contain a turbulator inside the fire tube. In this case, the flow of combustion gas in the fire tube becomes laminar, and heat exchange efficiency may decrease.
본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기에는 연관(30)의 나선 형상에 대응되게 나선 형상으로 감겨있는 터뷸레이터(40)가 연관(30)의 내부에 배치되어 있으므로, 연관(30)의 내부에서 유동하는 연소 가스를 난류화하여 열교환 효율을 높일 수 있다.In the water heater according to an embodiment of the present invention, since the
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기에는 연관(30)의 나선 형상에 대응되게 나선 형상으로 감겨있는 터뷸레이터(40)가 연관(30)의 내부에 배치되어 있으므로, 터뷸레이터가 없는 경우에 비해 열교환 효율이 높으므로, 동일한 전열 성능 하에서는 터뷸레이터가 없는 경우에 비해 연관(30)의 길이를 작게 제작할 수 있어, 내부 공간(S)에서 연관(30)이 차지하는 부피가 적어질 수 있으므로, 내부 공간(S)에 더 많은 물을 담을 수 있다.In addition, in the water heater according to an embodiment of the present invention, since the
<트위스티드 터뷸레이터(41)><Twisted Turbulator (41)>
터뷸레이터(40)는 트위스티드 터뷸레이터(41)일 수 있다. 트위스티드 터뷸레이터(41)는 일 방향으로 연장되는 평판을, 일 방향을 향하는 소정의 축을 중심으로 꼬아서, 평판의 장변이 서로 대칭되는 이중 나선의 형태를 갖도록 만든 형태일 수 있다. 도 5는 트위스티드 터뷸레이터의 일 예시의 일부를 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 터뷸레이터(40)는 도 5의 트위스티드 터뷸레이터를 나선 형상으로 감은 형태로 이해될 수 있다.The
예를 들어, 트위스티드 터뷸레이터가 아닌 일반적인 판형의 터뷸레이터를 사용하는 경우를 생각해볼 수 있다. 이러한 경우, 나선 형상의 연관에 터뷸레이터를 삽입하기 위해 터뷸레이터를 나선 형상으로 감는 것이 용이하지 않을 수 있다. For example, a case of using a normal plate-shaped turbulator rather than a twisted turbulator can be considered. In this case, it may not be easy to wind the turbulator into a spiral shape in order to insert the turbulator into the spiral tube.
본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기는 트위스티드 터뷸레이터를 사용하므로, 판형의 터뷸레이터를 사용하는 경우에 비해 나선 형상의 연관의 형상에 대응되게 터뷸레이터를 나선 형상으로 감는 것이 용이할 수 있다. 따라서, 나선 형상의 연관 내부에 나선 형상의 트위스티드 터뷸레이터를 배치시킬 수 있으므로, 열교환 효율이 증대될 수 있다.Since the water heater according to an embodiment of the present invention uses a twisted turbulator, it may be easier to wind the turbulator in a spiral shape to correspond to the shape of the spiral pipe than when using a plate-shaped turbulator. Therefore, since the spiral twisted turbulator can be disposed inside the spiral fire tube, heat exchange efficiency can be increased.
<상류 부분들(42) 및 하류 부분들(43)><
이하에서는, 도 3을 참고하여 터뷸레이터의 상류 부분들(42) 및 하류 부분들(43)에 관하여 상술한다. 터뷸레이터(40)의 상류 부분들(42) 중 적어도 일부의 피치(P1)는, 터뷸레이터(40)의 하류 부분들(43) 중 적어도 일부의 피치(P2)보다 길게 형성될 수 있다. 피치(P)는 도 3 및 도 5에 도시되어 있듯이, 트위스티드 터뷸레이터(41)의 이중 나선 모양을 갖는 장변 상에서 위상이 동일한 두 점을 이은 길이로 이해할 수 있다.Hereinafter, the
상류 부분들(42)이란, 터뷸레이터(40)를 복수 개의 부분들로 구분하여, 복수 개의 부분들 중 연소 가스의 유동 방향(D)을 기준으로 상류 측에 위치하는 부분들을 의미할 수 있다. 하류 부분들(43)이란, 상류 부분들(42)보다 하류 측에 위치하는 부분들을 의미할 수 있다. 예를 들어, 전체 터뷸레이터(40)의 길이에서 50% 지점을 기준으로 상류 부분들(42)과 하류 부분들(43)을 구분할 수 있다. The
상류 부분들(42)과 하류 부분들(43)을 구분하는 또 다른 기준의 일 예로, 전체 터뷸레이터(40)에서 피치(P)의 증감율이 10% 이상인 지점을 기준으로 상류 부분들(42)과 하류 부분들(43)을 구분할 수 있다. 이 때, 터뷸레이터(40)의 상류 부분들(42) 중 적어도 일부의 피치(P1)가, 터뷸레이터(40)의 하류 부분들(43) 중 적어도 일부의 피치(P2)보다 길게 형성될 수 있다.As another example of a criterion for distinguishing the
이에 대해 자세히 설명하면, 연관(30)에서 상류 부분들(42)이 배치된 구간은 연관(30)에서 하류 부분들(43)이 배치된 구간에 비해 연소 가스의 온도가 높을 수 있다. 연소 가스의 온도가 높음은 밀도가 낮음을 의미할 수 있다. 다시 말해, 연관(30)에서 상류 부분들(42)이 배치된 구간은 연관(30)에서 하류 부분들(43)이 배치된 구간에 비해 연소 가스의 밀도가 낮을 수 있다. In detail, the combustion gas temperature may be higher in a section in which the
즉, 동일한 질량의 연소 가스를 기준으로 하면, 상류 부분들(42)이 배치된 구간에서의 연소 가스의 부피가 하류 부분들(43)이 배치된 구간에서의 연소 가스의 부피보다 크다. That is, based on the same mass of combustion gas, the volume of combustion gas in the section where the
따라서, 터뷸레이터(40)의 상류 부분들(42) 중 적어도 일부의 피치(P1)가, 터뷸레이터(40)의 하류 부분들(43) 중 적어도 일부의 피치(P2)보다 길게 형성되어, 상류 부분들(42)의 연소 가스에 대한 저항을 줄일 수 있다. Therefore, the pitch P1 of at least some of the
터뷸레이터의 특정 부분의 피치가 상대적으로 길게 형성된다는 것은, 같은 기준 길이 내에서 터뷸레이터가 꼬인 횟수가 상대적으로 적음을 의미할 수 있다. 이는, 터뷸레이터가 난류화를 상대적으로 적게 발생시키는 것으로 이해할 수 있다.The formation of a relatively long pitch of a specific part of the turbulator may mean that the number of times the turbulator is twisted within the same reference length is relatively small. It can be understood that the turbulators cause relatively little turbulence.
본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기는 상류 부분들(42) 중 적어도 일부의 피치(P)가 하류 부분들(43) 중 적어도 일부의 피치(P)에 비해 길게 형성되므로, 상대적으로 고온의 연소 가스가 위치하는 상류 부분들(42) 측에 비해 상대적으로 저온의 연소 가스가 위치하는 하류 부분들(43) 측에서 난류화가 더 많이 발생하여, 열교환 효율이 증대될 수 있다.In the water heater according to an embodiment of the present invention, since the pitch P of at least some of the
또한, 터뷸레이터(40)는 연소 가스를 유동시키기 위해 송풍기가 생성하는 바람에 대한 저항으로 작용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기는 상류 부분들(42) 중 적어도 일부의 피치(P)가 하류 부분들(43) 중 적어도 일부의 피치(P)에 비하여 길게 형성되므로, 연관 중 상류 부분들(42)이 위치한 부분은 연관 중 하류 부분들(43)이 위치한 부분에 비해 층류의 성격이 강한 유동이 발생할 수 있다. 따라서, 터뷸레이터의 상류 부분들(42)이 발생시킬 수 있는 송풍기에 대한 저항을 줄일 수 있어 송풍기 부하를 감소시킬 수 있다.In addition, the
전술한 송풍기 부하를 더욱 감소시키기 위해, 터뷸레이터(40)는, 연관(30) 상의 소정 지점(33)과, 연소 가스가 배출되는 연관(30)의 출구(32) 사이에 구비될 수 있다. 연관(30) 상의 소정 지점(33)은, 연소 가스가 유입되는 연관(30)의 입구(31)에서부터 연소 가스의 유동 방향(D)을 따라 소정 거리만큼 이격된 지점을 의미할 수 있다. In order to further reduce the blower load described above, the
유동 방향(D)은 도 3 및 도 4에 도시되어 있듯이, 연관(30)의 형태를 따라 연소 가스가 유동하는 방향으로 이해할 수 있다. 이하에서, 상류 및 하류라는 표현은 연관(30) 내 연소 가스의 유동 방향(D)을 기준으로 하여 상술한다. As shown in FIGS. 3 and 4 , the flow direction D can be understood as a direction in which combustion gas flows along the shape of the
예를 들어, 터뷸레이터(40)의 재질은 다양하게 구성될 수 있다. 터뷸레이터(40)가 고열로 인해 산화 또는 부식이 발생하는 영역은 터뷸레이터(40)의 재질에 따라 다르므로, 연관(30) 내에서 터뷸레이터(40)의 산화 또는 부식이 발생하지 않을 수 있는 온도가 형성되는 구간에 터뷸레이터를 배치할 수 있다.For example, the material of the
예를 들어, x강종이 고온 산화로 부식되는 온도는 600도이고, 터뷸레이터가 없는 상태에서의 연관(30)의 입구(31)의 온도가 1100도, 출구(32)의 온도가 100도인 경우, x강종으로 제작한 터뷸레이터는 연관(30)의 하류 50% 지점에서부터 출구(32)까지의 구간에 배치될 수 있다. 즉, x강종의 경우, 소정 지점은 연관(30)의 하류 50% 지점일 수 있다.For example, when the temperature at which x steel species are corroded by high temperature oxidation is 600 degrees, the temperature of the
또 다른 예를 들어 y강종이 고온 산화로 부식되는 온도는 300도라고 하고, 터뷸레이터가 없는 상태에서의 연관(30)의 입구(31)의 온도가 1100도, 출구(32)의 온도가 100도인 경우, y강종으로 제작한 터뷸레이터는 연관(30)의 하류 20% 지점에서부터 출구(32)까지의 구간에 배치될 수 있다. 즉, y강종의 경우, 소정 지점은 연관(30)의 하류 20% 지점일 수 있다.As another example, the temperature at which y steel species are corroded by high-temperature oxidation is 300 degrees, the temperature of the
이러한 경우, 연관(30) 내에서 터뷸레이터(40)의 산화 또는 부식이 발생하지 않을 수 있는 온도가 형성되는 구간에 터뷸레이터(40)를 배치할 수 있으므로, 터뷸레이터(40)의 산화 또는 부식이 감소될 수 있다.In this case, since the
또한, 이러한 경우, 입구(31)에서 소정 지점(33)까지는 터뷸레이터(40)가 배치되지 않으므로, 송풍기 부하가 더욱 감소될 수 있다.Also, in this case, since the
<상류 나선 영역들(44) 및 하류 나선 영역들(45)><
이하에서는, 도 4를 참고하여, 터뷸레이터(40)의 상류 나선 영역들(44) 및 하류 나선 영역들(45)에 관하여 상술한다. 터뷸레이터(40)의 상류 나선 영역들(44) 중 적어도 일부의 나선피치(HP1)는, 하류 나선 영역들(45) 중 적어도 일부의 나선피치(HP2)에 비하여 짧게 형성될 수 있다. Hereinafter, with reference to FIG. 4 , the
상류 나선 영역들(44)은, 터뷸레이터(40)를 복수 개의 나선 형상을 갖는 영역들로 구분하여, 복수 개의 나선 형상 영역들 중 응축수가 발생하는 지점을 기준으로 상류 측에 위치하는 영역들을 의미할 수 있다. 하류 나선 영역들(45)은 상류 나선 영역들(44)보다 하류 측에 위치하는 영역들을 의미할 수 있다. The
예를 들어, 바디(1)의 내부 공간(S)에 채워진 물의 온도가 상대적으로 낮은 경우, 상대적으로 응축수가 발생하는 지점이 상대적으로 연관(30)의 상류에 형성될 수 있으므로, 하류 나선 영역들(45)의 길이가 상대적으로 길어지는 것으로 이해될 수 있다. For example, when the temperature of the water filled in the internal space S of the
또 반대로, 바디(1)의 내부 공간(S)에 채워진 물의 온도가 상대적으로 높은 경우, 상대적으로 응축수가 발생하는 지점이 상대적으로 연관(30)의 하류에 형성될 수 있으므로, 하류 나선 영역들(45)의 길이가 상대적으로 짧아지는 것으로 이해될 수 있다.Conversely, when the temperature of the water filled in the internal space S of the
상류 나선 영역들(44)과 하류 나선 영역들(45)을 구분하는 또 다른 기준의 일 예로, 전체 터뷸레이터(40)에서 전체 길이의 50%가 되는 지점을 기준으로 상류 나선 영역들(44)과 하류 나선 영역들(45)을 구분할 수도 있다. As another example of a criterion for distinguishing the
또 다른 예로, 터뷸레이터(40)의 두께가 변화하는 부분을 기준으로 상류 나선 영역들(44)과 하류 나선 영역들(45)을 구분할 수도 있다.As another example, the
또 다른 예로, 터뷸레이터(40)의 강종이 변화하는 부분을 기준으로 상류 나선 영역들(44)과 하류 나선 영역들(45)을 구분할 수도 있다.As another example, the
또 다른 예로, 나선피치(HP)의 증감율이 10% 이상인 부분을 기준으로, 상류 나선 영역들(44)과 하류 나선 영역들(45)을 구분할 수도 있다. 이하에서는, 나선피치(HP)에 관하여 상술한다.As another example, the
나선피치(HP)란, 도 4에 도시되어 있듯이, 나선에서 위상이 동일한 두 점을 연결한 길이를 의미할 수 있다. 즉, 나선피치가 짧은 나선의 부분은 나선피치가 긴 나선의 부분에 비해, 나선을 따라 이동하는 점의 자취가 그리는 기울기가 완만한 것으로 이해될 수 있다.As shown in FIG. 4 , the spiral pitch (HP) may mean a length connecting two points having the same phase in the spiral. That is, it can be understood that the part of the spiral having a short helical pitch has a gentle slope drawn by the locus of points moving along the spiral, compared to the part of the spiral having a long helical pitch.
연관(30) 중 하류 측에 위치한 부분은 연소 가스의 온도가 상대적으로 낮으므로, 연관(30) 중 하류 측에 위치한 부분에 비해 응축수가 더 많이 발생할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 열 교환기는 상류 나선 영역들(44) 중 적어도 일부의 나선피치(HP1)가 하류 나선 영역들(45) 중 적어도 일부의 나선피치(HP2)에 비하여 짧게 형성되므로, 연관(30) 중 하류에 위치한 영역이 하류 나선 영역들(45) 중 적어도 일부에 대응되어 기울기가 크게 형성될 수 있어, 응축수의 배출에 유리할 수 있다.Since the combustion gas temperature is relatively low in a portion located on the downstream side of the
일 예로, 하류 나선 영역들(45)의 기울기가 3˚ 이하로 형성되는 경우, 응축수가 발생했을 경우, 표면 장력으로 인해 응축수가 배출되지 않고 고여있게 되어, 연관(30)이 부식되는 등 연관(30)의 내구성에 문제가 있을 수 있다. 따라서, 하류 나선 영역들(45) 중 적어도 일부는 하류 나선 영역들(45)의 기울기가 3˚ 이하로 될 수 있는 나선피치를 가질 수 있다.For example, when the slope of the
<터뷸레이터(40) 유닛><Turbulator (40) unit>
터뷸레이터(40)는, 연소 가스를 난류화 하기 위한 복수 개의 터뷸레이터 유닛(40')이 연결되어 형성될 수 있다. 복수 개의 터뷸레이터 유닛(40') 중 적어도 두 개의 물리적 특성은 서로 상이하게 마련될 수 있다. 물리적 특성은 예를 들어, 외형, 재질, 길이, 두께, 질량, 부피, 강도, 밀도, 피치(P, 도 5) 등을 모두 포함할 수 있다. The
예를 들어 연관(30)의 상류 영역은 연소 가스가 배출되는 연관(30)의 하류 영역보다 온도가 상대적으로 높으므로 터뷸레이터(40)가 산화 부식될 가능성이 있다. 따라서, 연관의 상류 영역에 배출되는 터뷸레이터의 두께는 연관의 하류 영역에 배출되는 터뷸레이터의 두께보다 상대적으로 두꺼울 수 있다. 또는, 연관의 상류 영역에 배출되는 터뷸레이터의 내열 성능은 연관의 하류 영역에 배출되는 터뷸레이터의 내열 성능보다 상대적으로 좋을 수 있다.For example, since the temperature of the upstream region of the
복수 개의 터뷸레이터 유닛(40')은 물리적 특성에 의거한 소정의 기준에 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 피치가 긴 터뷸레이터 유닛들은 상대적으로 상류 측에 배치되고, 피치가 짧은 터뷸레이터 유닛은 상대적으로 하류 측에 배열될 수 있다. 또는, 질량이 큰 터뷸레이터 유닛들은 상대적으로 상류 측에 배치되고, 질량이 작은 터뷸레이터 유닛들은 상대적으로 하류 측에 배치될 수 있다. The plurality of
복수 개의 터뷸레이터 유닛 중 적어도 두 개의 물리적 특성이 서로 상이하게 마련됨에 따라, 사용자의 필요에 따라, 원하는 터뷸레이터의 형태를 제작하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 연관(30)의 상류 측에는 피치가 긴 터뷸레이터 유닛들을 배치하고, 연관(30)의 하류 측에는 피치가 짧은 터뷸레이터 유닛을 배치하기를 희망하는 경우, 이러한 형태의 터뷸레이터를 제작할 수 있다.As the physical properties of at least two of the plurality of turbulator units are provided to be different from each other, a desired turbulator may be manufactured and used according to the needs of the user. For example, when a user desires to place turbulator units having a long pitch on the upstream side of the
<연관의 제조방법><Manufacturing method of pipe>
이하에서는, 도 6 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기에 적용되는 연관의 제조 방법에 관하여 상술한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기에 적용되는 연관을 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다. 도 7은 도 6에서 트위스티드 터뷸레이터를 준비하는 단계를 나타낸 순서도이다.Hereinafter, a method for manufacturing a pipe applied to a water heater according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7 . 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a fire relation applied to a water heater according to an embodiment of the present invention. Figure 7 is a flow chart showing the steps of preparing the twisted turbulator in Figure 6.
물 가열기의 일반적인 구성은 전술한 바와 같으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 또한, 이해를 위해, 도 1 내지 도 5를 참고할 수 있다.Since the general configuration of the water heater is as described above, a detailed description thereof will be omitted. Also, for understanding, reference may be made to FIGS. 1 to 5 .
물 가열기에 적용되는 연관(30)을 제조하는 방법은, 도 6에 도시되어 있듯이, 직선 형태의 연관을 준비하는 단계(S100), 트위스티드 터뷸레이터를 준비하는 단계(S200), 연관의 내부에 트위스티드 터뷸레이터를 삽입하는 단계(S300) 및 연관을 트위스티드 터뷸레이터와 함께 나선 형상으로 감는 단계(S400)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6, the method of manufacturing the
예를 들어, 직선 형태의 연관을 준비한 후, 나선 형상으로 감은 후 직선 형태의 트위스티드 터뷸레이터를 삽입하는 방법을 생각해볼 수 있다. 이 경우, 연관의 나선 형상으로 인해 직선 형태의 트위스티드 터뷸레이터를 삽입하기 어려울 수 있다.For example, a method of preparing a straight pipe, winding it into a spiral shape, and then inserting a straight twisted turbulator can be considered. In this case, it may be difficult to insert a straight twisted turbulator due to the spiral shape of the linkage.
본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기에 적용되는 연관의 제조 방법에 의하면, 직선 형태의 연관의 내부에 트위스티드 터뷸레이터를 삽입한 후, 연관과 트위스티드 터뷸레이터를 함께 나선 형상으로 감게 되므로, 트위스티드 터뷸레이터가 내부에 배치되는 연관을 효율적으로 제작할 수 있다.According to the method of manufacturing a fire tube applied to a water heater according to an embodiment of the present invention, after inserting a twisted turbulator into a straight fire pipe, the fire pipe and the twisted turbulator are wound together in a spiral shape, so that the twisted turbulator is It is possible to efficiently manufacture a relationship in which a radiator is placed inside.
도 7에 도시되어 있듯이, 트위스티드 터뷸레이터를 준비하는 단계는, 적어도 두 개의 물리적 특성이 서로 상이하게 마련되는 복수 개의 터뷸레이터 유닛을 준비하는 단계(S210) 및 복수 개의 터뷸레이터 유닛을 물리적 특성에 의거한 소정의 기준으로 배열해서 결합하는 단계(S220)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 7, the step of preparing the twisted turbulator is the step of preparing a plurality of turbulator units having at least two different physical properties (S210) and the plurality of turbulator units based on the physical properties It may include a step of arranging and combining according to a predetermined standard (S220).
예를 들어, 사용자가 연관의 상류 측에는 피치가 상대적으로 긴 터뷸레이터 유닛들이 배치되고, 연관의 하류 부분에는 피치가 상대적으로 짧은 터뷸레이터 유닛들이 배치될 수 있는 트위스티드 터뷸레이터를 준비하고자 하는 경우, 피치가 상대적으로 긴 복수 개의 터뷸레이터 유닛들 및 피치가 상대적으로 짧은 복수 개의 터뷸레이터 유닛을 준비한 후, 이들을 피치의 길이에 따라 배열한 후, 서로 연결할 수 있다.For example, when a user wants to prepare a twisted turbulator in which turbulator units having a relatively long pitch are disposed on the upstream side of the linkage, and turbulator units having a relatively short pitch can be disposed on the downstream part of the linkage, the pitch After preparing a plurality of turbulator units having a relatively long pitch and a plurality of turbulator units having a relatively short pitch, arranging them along the length of the pitch, it is possible to connect them to each other.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 바디
20: 연소실
30: 연관
31: 입구
32: 출구
33: 소정 지점
40: 터뷸레이터
40' 터뷸레이터 유닛
41: 트위스티드 터뷸레이터
42: 터뷸레이터의 상류 부분들
43: 터뷸레이터의 하류 부분들
44: 상류 나선 영역들
45: 하류 나선 영역들
D: 유동 방향
HP: 나선피치
HP1: 상류 나선 영역들 중 적어도 일부의 나선피치
HP2: 하류 나선 영역들 중 적어도 일부의 나선피치
P: 피치
P1: 상류 부분들 중 적어도 일부의 피치
P2: 하류 부분들 중 적어도 일부의 피치
S: 내부 공간10: body
20: combustion chamber
30: Association
31: entrance
32: exit
33: predetermined point
40: Turbulator
40' turbulator unit
41: Twisted Turbulator
42: Upstream parts of the turbulator
43: downstream parts of the turbulator
44 upstream helix regions
45: downstream helix regions
D: flow direction
HP: Spiral Pitch
HP1: spiral pitch of at least some of the upstream spiral regions
HP2: spiral pitch of at least some of the downstream spiral regions
P: Pitch
P1: pitch of at least some of the upstream parts
P2: pitch of at least some of the downstream parts
S: interior space
Claims (9)
상기 바디의 상기 내부 공간에 구비되고, 연소 반응이 일어나기 위한 소정 공간을 제공하는 연소실;
상기 연소실에 연결되어, 상기 연소 반응 중에 발생하는 연소 가스를 상기 연소실로부터 상기 바디의 외부로 안내하게 마련되고, 적어도 일부 구간에서 나선 형상으로 감겨 있는 연관; 및
상기 연관의 내부에서 유동하는 상기 연소 가스를 난류화 하기 위해 상기 연관의 내부의 적어도 일부 구간에 구비되고, 상기 연관의 나선 형상에 대응되게 나선 형상으로 감겨 있는 터뷸레이터를 포함하고,
상기 터뷸레이터를 복수 개의 나선 영역들로 구분하여, 상기 복수 개의 나선 영역들 중 응축수가 발생하는 지점을 기준으로 상류 측에 위치하는 영역들을 상류 나선 영역들이라 하고, 상기 상류 나선 영역들보다 하류 측에 위치하는 영역들을 하류 나선 영역들이라 하고,
나선에서 위상이 동일한 두 점을 연결한 길이를 나선피치라고 할 때,
상기 상류 나선 영역들 중 적어도 일부의 나선피치는, 상기 하류 나선 영역들 중 적어도 일부의 나선피치보다 짧은, 물 가열기.A body having an inner space provided to accommodate water;
a combustion chamber provided in the internal space of the body and providing a predetermined space for a combustion reaction to occur;
a pipe connected to the combustion chamber, provided to guide combustion gas generated during the combustion reaction from the combustion chamber to the outside of the body, and wound in a spiral shape in at least a portion of the section; and
A turbulator provided in at least a part of the inside of the fire pipe to turbulize the combustion gas flowing inside the fire pipe and wound in a spiral shape corresponding to the spiral shape of the fire pipe,
The turbulator is divided into a plurality of spiral regions, and regions located upstream of the point where condensate water is generated are called upstream spiral regions, and The regions located are called downstream spiral regions,
When the length connecting two points of the same phase in a spiral is called the spiral pitch,
A spiral pitch of at least some of the upstream spiral regions is shorter than a spiral pitch of at least some of the downstream spiral regions.
상기 터뷸레이터는, 트위스티드 터뷸레이터인, 물 가열기.The method of claim 1,
The turbulator is a twisted turbulator, a water heater.
상기 터뷸레이터를 복수 개의 부분들로 구분하여, 상기 복수 개의 부분들 중 상기 연소 가스의 유동 방향을 기준으로 상류 측에 위치하는 부분들을 상류 부분들이라 하고, 상기 상류 부분들보다 하류 측에 위치하는 부분들을 하류 부분들이라 할 때,
상기 상류 부분들 중 적어도 일부의 피치는, 상기 하류 부분들 중 적어도 일부의 피치보다 긴, 물 가열기. The method of claim 2,
The turbulator is divided into a plurality of parts, parts located upstream of the plurality of parts based on the flow direction of the combustion gas are referred to as upstream parts, and parts located downstream of the upstream parts When these are the downstream parts,
A pitch of at least some of the upstream portions is longer than a pitch of at least some of the downstream portions.
상기 터뷸레이터는, 상기 연소 가스가 유입되는 상기 연관의 입구에서부터 상기 연소 가스의 유동 방향을 따라 소정 거리만큼 이격된 상기 연관 상의 소정 지점과, 상기 연소 가스가 배출되는 상기 연관의 출구 사이에 구비되는, 물 가열기.The method of claim 1,
The turbulator is provided between a predetermined point on the link spaced apart from the inlet of the link through which the combustion gas flows by a predetermined distance along the flow direction of the combustion gas and the outlet of the link through which the combustion gas is discharged , water heater.
상기 터뷸레이터는, 상기 연소 가스를 난류화 하기 위한 복수 개의 터뷸레이터 유닛이 연결되어 형성되고,
상기 복수 개의 터뷸레이터 유닛 중 적어도 두 개의 물리적 특성이 서로 상이하게 마련되는, 물 가열기. The method of claim 1,
The turbulator is formed by connecting a plurality of turbulator units for turbulizing the combustion gas,
At least two physical properties of the plurality of turbulator units are provided to be different from each other, the water heater.
상기 복수 개의 터뷸레이터 유닛은 상기 물리적 특성에 의거한 소정의 기준에 따라 배열되는, 물 가열기.The method of claim 6,
Wherein the plurality of turbulator units are arranged according to a predetermined criterion based on the physical properties.
직선 형태의 연관을 준비하는 단계;
트위스티드 터뷸레이터를 준비하는 단계;
상기 연관의 내부에 상기 트위스티드 터뷸레이터를 삽입하는 단계; 및
상기 연관을 상기 트위스티드 터뷸레이터와 함께 나선 형상으로 감는 단계를 포함하고,
상기 트위스티드 터뷸레이터를 복수 개의 나선 영역들로 구분하여, 상기 복수 개의 나선 영역들 중 응축수가 발생하는 지점을 기준으로 상류 측에 위치하는 영역들을 상류 나선 영역들이라 하고, 상기 상류 나선 영역들보다 하류 측에 위치하는 영역들을 하류 나선 영역들이라 하고,
나선에서 위상이 동일한 두 점을 연결한 길이를 나선피치라고 할 때,
상기 상류 나선 영역들 중 적어도 일부의 나선피치는, 상기 하류 나선 영역들 중 적어도 일부의 나선피치보다 짧은, 연관의 제조방법.In the manufacturing method of the fire pipe applied to the water heater,
preparing a linear association;
preparing a twisted turbulator;
inserting the twisted turbulator into the interior of the tube; and
winding the linkage into a spiral shape with the twisted turbulator;
The twisted turbulator is divided into a plurality of spiral regions, and regions located upstream of the point where condensate is generated among the plurality of spiral regions are referred to as upstream spiral regions, and regions located downstream of the upstream spiral regions The regions located at are called downstream spiral regions,
When the length connecting two points of the same phase in a spiral is called the spiral pitch,
The spiral pitch of at least some of the upstream spiral regions is shorter than the spiral pitch of at least some of the downstream spiral regions.
상기 트위스티드 터뷸레이터를 준비하는 단계는,
적어도 두 개의 물리적 특성이 서로 상이하게 마련되는 복수 개의 터뷸레이터 유닛을 준비하는 단계;
상기 복수 개의 터뷸레이터 유닛을 상기 물리적 특성에 의거한 소정의 기준으로 배열해서 결합하는 단계를 포함하는, 연관의 제조방법.
The method of claim 8,
The step of preparing the twisted turbulator,
Preparing a plurality of turbulator units having at least two different physical properties;
Arranging and combining the plurality of turbulator units on a predetermined basis based on the physical characteristics.
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