KR102624663B1 - 물 가열기 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 물 가열기는, 연료와 공기를 이용하여 연소반응을 일으키게 마련되는 버너; 내부에 상기 연소반응에 의해 생성된 화염이 위치하도록 마련되는 연소실; 상기 연소실을 상부에 내장하고, 물을 내장하도록 마련되는 외통; 및 및 상기 연소반응에 의해 생성된 연소가스가 내부를 통해 유동하도록 상기 연소실의 하단에 연통되고, 외부를 통해 유동하는 물이 상기 연소가스에 의해 가열되도록 상기 외통에 내장되는 연관을 포함하며, 상기 버너는, 상하방향을 가로지르는 일 방향을 따라 상기 외통 및 상기 연소실을 관통한다.
Description
본 발명은 물 가열기에 관한 것이다.
물 가열기는 용기 내의 물을 가열하여 원하는 영역을 난방하거나, 가열된 물을 이용해 온수를 형성하여 수요처에 제공하는 장치이다. 따라서 물을 데우기 위해, 물 가열기는 버너를 이용해 연소반응을 일으켜 화염과 연소가스를 발생시키고, 화염으로부터 전달되는 열과 연소가스가 전달하는 열을 이용해 물을 가열할 수 있는 구조를 일반적으로 가진다.
버너가 연소반응을 일으키기 위해서는 연료가 필요하다. 연료로는 화석연료의 일종인 액화석유가스나 액화천연가스 등이 사용될 수 있으나, 오일 타입의 경유나 등유 등이 사용될 수도 있다. 버너가 연소실의 내부에 화염을 발생시키고, 화염이 발생하는 방향을 따라서 연소가스가 유동할 수 있는 연관이 연장될 수 있다.
오일 타입의 연료를 이용하여 질소산화물의 발생이 적은 버너를 이용한 오일 보일러와 같은 물 가열기를 설계할 경우, 리프팅 현상이 일어나는 등의 이유로 착화가 원활하게 되지 못하고, 불완전연소가 일어나 질소산화물의 발생이 증대되는 경우가 발생할 수 있다. 불완전연소 발생시 그을음에 의해 노란색 화염이 형성될 가능성이 높고, 정해진 경로로 연소가스가 흐를 수 있도록 마련된 연관을 포함한 물 가열기 내부의 통로들이 그을음에 의해 막혀 원활한 물 가열기 운전이 방해될 수 있다. 또한 화염이 연관을 직접 바라보고 있어, 화염이 연관을 포함하는 열교환기에 직접적으로 닿을 수 있는데, 이 경우 비등으로 인한 소음이 발생할 수 있다.
그을음 및 비등 발생 문제를 해결하기 위해, 버너를 물 가열기의 하부에서 연관을 바라보지 않도록 배치할 수 있다. 그러나 그을음이 여전히 발생할 수 있다. 또한 물 가열기를 건물의 바닥면에 올려놓을 경우, 하부에 배치된 버너의 열에 의해 바닥면에 과도한 열이 가해진다는 문제가 있으므로, 무거운 내화시멘트인 캐스타블을 물 가열기의 바닥에 배치하여야 한다.
본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그을음에 의한 연관의 막힘이 저감되고, 경량화된 물 가열기를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 물 가열기는, 연료와 공기를 이용하여 연소반응을 일으키게 마련되는 버너; 내부에 상기 연소반응에 의해 생성된 화염이 위치하도록 마련되는 연소실; 상기 연소실을 상부에 내장하고, 물을 내장하도록 마련되는 외통; 상기 연소반응에 의해 생성된 연소가스가 내부를 통해 유동하도록 상기 연소실의 하단에 연통되고, 외부를 통해 유동하는 물이 상기 연소가스에 의해 가열되도록 상기 외통에 내장되는 연관; 및 상기 연소실을 단열하기 위해 상기 버너에 제공되는 공기가 통과하도록 마련되고 상기 연소실의 상단에 결합되는 단열부를 포함하며, 상기 버너는, 상하방향을 가로지르는 일 방향을 따라 상기 외통 및 상기 연소실을 관통하고, 상기 단열부는: 내부에 단열공간을 구비하는 외벽; 및 상기 외벽의 내측면 중 상기 연소실 측에 위치한 고온측면과, 상기 고온측면에 대향하는 저온측면을 서로 연결하는 복수의 냉각핀을 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 물 가열기는, 연료와 공기를 이용하여 연소반응을 일으키게 마련되는 버너; 내부에 상기 연소반응에 의해 생성된 화염이 위치하도록 마련되는 연소실; 물과 상기 연소실을 내장하도록 마련되는 외통; 상기 연소반응에 의해 생성된 연소가스가 내부를 통해 유동하도록 상기 연소실에 연통되고, 외부를 통해 유동하는 물이 상기 연소가스에 의해 가열되도록 상기 외통에 내장되는 연관; 및 상기 연소실에 결합되고, 상기 연소실을 단열하기 위해, 상기 버너에 제공되는 공기가 통과하도록 마련되는 단열부를 포함하고, 상기 단열부는: 내부에 단열공간을 구비하는 외벽; 및 상기 외벽의 내측면 중 상기 연소실 측에 위치한 고온측면과, 상기 고온측면에 대향하는 저온측면을 서로 연결하는 복수의 냉각핀을 구비한다.
이에 따라, 그을음에 의한 연관의 막힘이 저감될 수 있으며, 캐스타블이 필요하지 않아 물 가열기가 경량화 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 단열부 내부구조를 외부로 드러나도록 표현한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 종단면도의 일부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 단열부의 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 공냉판의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열부의 상판을 제거하여 상측으로부터 하방으로 바라본 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열부의 일부분을 절단하여 절단면과 내부 구조를 표시한 사시도이다.
도 10은 도 9의 일부분을 확대하여 도시한 상세도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 보일러의 화염형성부를 내부의 구조가 드러나도록 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 보일러의 화염형성부로부터 블로어튜브를 분해한 상황을 도시한 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 보일러의 화염형성부의 종단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 보일러의 플레임홀더, 점화 플러그, 연료노즐 및 화염형성 커버를 도시한 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 보일러의 화염형성부의 저면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 보일러의 플레임홀더를 도시한 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 버너에서 공기제공부와 관련된 부분들을 분해하여 도시한 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 공기제공부의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 단열부 내부구조를 외부로 드러나도록 표현한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 종단면도의 일부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 단열부의 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 공냉판의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열부의 상판을 제거하여 상측으로부터 하방으로 바라본 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열부의 일부분을 절단하여 절단면과 내부 구조를 표시한 사시도이다.
도 10은 도 9의 일부분을 확대하여 도시한 상세도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 보일러의 화염형성부를 내부의 구조가 드러나도록 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 보일러의 화염형성부로부터 블로어튜브를 분해한 상황을 도시한 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 보일러의 화염형성부의 종단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 보일러의 플레임홀더, 점화 플러그, 연료노즐 및 화염형성 커버를 도시한 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 보일러의 화염형성부의 저면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 보일러의 플레임홀더를 도시한 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 버너에서 공기제공부와 관련된 부분들을 분해하여 도시한 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 공기제공부의 분해사시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 분해사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 종단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)는 버너(20), 연소실(30), 외통(10), 연관(50) 및 단열부(40)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 상하 방향은 설명의 편의를 위해서 지칭된 것으로, 물 가열기(1)가 배열된 방향에 대해 상대적으로 결정되는 것이며, 상하방향이라 하여 반드시 연직방향을 의미하지는 않을 수 있다. 기준방향(D)은 상하방향을 가로지르는 일 방향으로, 본 발명의 일 실시예에서는 상하방향과 직교하는 것으로 설명하나, 그 방향이 이에 제한되는 것은 아니다.
물 가열기(1)는 열을 발생시킨 후 이로부터 발생한 연소가스와 물의 열교환을 통해 난방수를 가열하는 장치이다. 물 가열기(1)는 외함을 포함할 수 있고, 외함의 내부에 물 가열기(1)의 다른 구성요소들이 수용될 수 있다. 외함은 직육면체의 형상을 가질 수 있으나, 그 형상이 이에 제한되지는 않는다.
외통(10)
물 가열기(1)는 외통(10)을 포함할 수 있다. 외통(10)은 상면이 개방된 원기둥형으로 형성될 수 있으나, 그 형상이 이에 제한되지는 않는다. 외통(10)은 상하면이 개방된 원기둥형의 통벽부(11)와, 통벽부(11)의 하단(112)을 덮으며 통벽부(11)에 결합되는 하관판(13)을 포함할 수 있다. 통벽부(11)의 상단(111)에는 연소실(30)과 단열부(40)가 결합될 수 있다. 통벽부(11)의 상부의 일 개소에는, 통벽부(11)를 기준방향(D)을 따라 관통하는 개구를 가지고, 버너(20)가 결합될 수 있도록 기준방향(D)과 기준방향(D)의 반대방향을 따라 통벽부(11)로부터 돌출된 부분을 가지는 버너가이드(12)가 배치될 수 있다. 버너가이드(12)의 중심에 형성된 개구를 통해 후술할 블로어튜브(26)가 삽입될 수 있다.
통벽부(11)에 둘러싸이는 중공(110)에서 물이 유동할 수 있다. 데워져야 할 물이 통벽부(11)의 하부에 위치한 외통 입구(14)를 통해 중공(110)으로 유입되어 상방으로 유동하며 연관(50)의 주변 및 연소실(30)의 주변에서 열을 전달받아 가열돼 통벽부(11)의 상부에 위치한 외통 출구(15)를 통해 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)는 온수 열교환기(81)를 포함할 수 있다. 온수 열교환기(81)는 중공(110)에 배치될 수 있다. 온수 열교환기(81)는 배관이 나선형으로 감겨 형성되는 코일 형식의 열교환기일 수 있다. 온수 열교환기(81)는 직수를 가열해 온수로 만들어 수요처에 사용 가능하도록 제공하는 역할을 한다. 온수 열교환기(81)는 전달받은 직수가 물 가열기(1)에서 가열된 물과 열교환해 가열되어 온수가 되도록 마련된다. 따라서 중공(110)에 온수 열교환기(81)가 배치되고, 내부로는 직수가 흐르도록 형성되어, 중공(110)에서 유동하는 가열된 물과 직수가 온수 열교환기(81)를 매개로 열교환하도록 할 수 있다. 온수 열교환기(81)는 연소실(30)을 둘러싼 나선형의 배관으로 형성될 수 있다. 따라서 온수 열교환기(81)는 중공(110)의 상부에 배치될 수 있다. 온수 열교환기(81)는 연관(50)을 더 둘러쌀 수 있다.
연소실(30)
외통(10)의 내부의 상측에 연소 반응이 일어나는 공간인 연소공간(300)을 제공하는 연소실(30)이 마련될 수 있다. 연소실(30)은 상면이 개방된 원기둥형으로 형성될 수 있으나, 그 형상이 이에 제한되지는 않는다. 연소공간(300)에 버너(20)의 일부분이 배치되어 연소반응을 통해 열과 연소가스를 생성할 수 있다. 버너(20)에 의해 생성된 화염이 연소공간(300)에 위치할 수 있다.
연소실(30)은 단열부(40)에 의해서 덮이는 개구를 상측에 구비할 수 있다. 단열부(40)는 이러한 개구를 덮으면서 연소실(30)의 상단부(32)와 결합될 수 있다. 연소실(30)은 상하면이 개방된 원기둥형의 중간부(31)와, 이러한 중간부(31)의 상단에 결합되는 상단부(32)를 포함할 수 있다. 상단부(32)는 중간부(31)로부터 상방으로 가면서 외측으로 경사진 깔때기와 같은 형태를 가질 수 있다. 연소실(30)의 상단부(32)는 통벽부(11)의 상단(111)과 만날 수 있다. 연소실(30)의 상단부(32)와 통벽부(11)의 상단(111)은, 단열부(40)에 같이 결합될 수 있다. 이러한 결합관계에 의해 연소실(30)의 기밀과 중공(110)의 수밀이 유지될 수 있다.
연소실(30)의 중간부(31)의 하단에는 바닥판(312)이 결합될 수 있다. 바닥판(312)은 중간부(31)의 하단에 형성되는 개구를 막을 수 있다. 바닥판(312)을 연관(50)의 상단이 관통할 수 있고, 바닥판(312)에 연관(50)이 결합될 수 있다.
중간부(31)의 외측면과 통벽부(11)의 내측면은 서로 이격될 수 있다. 따라서 이러한 사이 공간으로 물이 유동할 수 있다.
연관(50)
연소실(30)은 외통(10)에 내장되는 연관(50)의 일단과 연통될 수 있다. 중공(110)은 연소실(30)과 연관(50)의 주위로 난방수가 흐를 수 있게 마련된다. 연소실(30)에서 생성된 연소가스가 연관(50)을 통해 연관(50)의 타단으로 배출되는 동안, 연관(50)과 연소실(30) 주변의 중공(110)에서 유동하는 물이 연소가스로부터 열을 전달받아 가열되어 배출될 수 있다.
연관(50)은 상하방향을 따라 연장될 수 있고, 그 내부를 통해 물이 유동할 수 있다. 연관(50)은 복수 개로 구성될 수 있고, 상하면이 개방된 원기둥형의 파이프와 같이 형성될 수 있으나 그 형상이 이에 제한되지 않는다. 복수의 연관(50)은 연소실(30)의 바닥판(312)의 중심을 기준으로 방사형으로 배치될 수 있으나, 복수의 연관(50)의 배치가 이에 제한되지는 않는다.
연관(50) 내부에는 버플 플레이트(83)가 배치될 수 있다. 버플 플레이트(83)는 연관(50)을 통과하는 연소가스를 와류화하도록 형성될 수 있다. 버플 플레이트(83)는 연소가스가 흐르는 유로를 결정할 수 있는데, 이러한 연소가스가 흐르는 유로가 최대한 연관(50)의 내측면과 인접한 형상을 가지게 버플 플레이트(83)가 형성될 수 있다.
연관(50)은 연소가스가 내부에서 유동하게 마련되는 구성요소로, 도시된 것과 같이 물 가열기에 복수개가 배치될 수 있다. 연관(50) 내에는 버플 플레이트(83)가 삽입될 수 있다. 연관(50)의 상단은 연소실(30)과 연통될 수 있다. 연관(50)의 하단은 연소가스를 배출하도록, 하관판(13)을 관통하여 하관판(13)과 배출부(60) 사이에 형성되는 공간에 연통될 수 있다.
후술할 것과 같이 단열부(40)가 탈착이 용이하게 연소실(30) 및 외통(10)에 결합되고, 청색 화염을 생성하는 버너(20)를 이용하므로, 그을음이 잘 생기지 않거나, 그을음이 생겨 연관(50)을 막더라도 용이하게 청소작업을 수행할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)에서는 상술한 종류의 버너를 사용하지 않고 외통 및 연소실의 상단 구조를 용이하게 탈착할 수 없는 경우와 비교할 때, 더 직경이 작은 연관(50)을 더 많은 수량 구비하여 배치할 수 있다. 연관(50)의 수가 늘어날 수 있으므로, 보다 높은 열효율을 달성하는 것이 가능하다.
프로세서
물 가열기(1)는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 제어명령을 수행하는 논리 연산이 가능한 소자를 포함하는 구성요소로, CPU(Central Processing Unit) 등을 포함할 수 있다. 프로세서는 각종 구성요소들에 연결되어, 제어명령에 따른 신호를 각 구성요소들에 전달할 수 있고, 각종 센서 또는 획득부들에 연결되어 획득된 정보를 신호의 형태로 전달받을 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서, 프로세서는 물 가열기(1)가 포함하는 공기제공부(22), 점화부(24), 연료제공부 등에 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서는 각각의 구성요소들과 전기적으로 연결될 수 있으므로, 도선으로 연결되거나, 무선으로 통신 가능한 통신 모듈을 더 가져 상호 통신할 수 있다. 프로세서는 외함에 결합될 수 있다.
물 가열기(1)는 저장매체를 더 포함하여, 프로세서가 수행하는 제어명령들이 저장매체에 저장되어 활용될 수 있다. 저장매체는 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 서버, 휘발성 매체, 비휘발성 매체 등과 같은 장치일 수 있으나, 그 종류가 이에 제한되지는 않는다. 저장매체에는 이 밖에도 프로세서가 작업을 수행하기 위해 필요로 하는 데이터 등이 더 저장될 수 있다.
배출부(60)
배출부(60)는 외통(10)의 하측에 결합될 수 있다. 배출부(60)는 응축수와 연소가스의 배출을 위해 마련된다. 배출부(60)와 하관판(13)의 사이에 형성되는 공간이 연관(50)과 연통될 수 있다.
응축수받이(61)는 하관판(13)의 하측에 위치하여, 연관(50)으로부터 낙하하는 응축수가 낙하하면 응축수를 일측으로 가이드할 수 있다. 따라서 응축수받이(61)는 응축수를 그 자중을 이용해 가이드하기 위해, 상하방향에 직교하는 일측으로 가는 방향에 대해 하방으로 경사진 형상을 가질 수 있다.
연소가스의 응축이 일어나 응축수가 생성될 수 있다. 응축수는 연관(50) 에서 생성될 수 있다. 연소가스가 연관(50)을 하방으로 통과하는 과정에서 중공(110)에 위치한 물에 열을 전달하고, 연관(50)의 하측에 이르러서는 응축이 일어날 수 있다. 응축에 의해 형성된 응축수는 연관이 상하방향을 따라 연장되어 있으므로, 자중에 의해 하방으로 낙하할 수 있고, 응축수받이(61)에 낙하할 수 있다. 연소가스 역시 하방으로 유동해 응축수받이(61)와 하관판(13) 사이의 공간에 도달할 수 있다.
배출부(60)는 배수구(63)를 포함할 수 있다. 배수구(63)는 응축수받이(61)의 일측에 배치되어, 응축수받이(61)가 가이드한 응축수를 전달받을 수 있고, 전달받은 응축수를 하방을 향해 외부로 배출하는 역할을 한다. 배수구(63)에는 연소가스가 이를 통해 빠져나가지 않도록 트랩이 배치될 수 있고, 산성인 응축수를 중화시켜 배출시키기 위해 중화장치가 배치될 수 있다.
배출부(60)는 덕트(62)를 포함할 수 있다. 덕트(62)는 응축수받이(61)를 통과한 연소가스가 외부로 배출되기 위해 마련되는 통로이다. 덕트(62)는 상하방향을 따라 연장된 파이프형으로 형성될 수 있으며, 배수구(63)의 상측에 배치될 수 있으나, 그 형상 및 위치가 이에 제한되지는 않는다.
배출부(60)는 덕트 리브(64)를 포함할 수 있다. 덕트 리브(64)는 덕트(62)로부터 외측으로 돌출되어 형성되는 부분으로, 외통(10) 또는 외함에 결합된 리브 받침대(82)에 안착되어, 덕트를 안정적으로 지지할 수 있다.
배출부(60)는 덕트 어댑터(65)를 포함할 수 있다. 덕트 어댑터(65)는 외함의 외부로 연결되는 연도에 연결될 수 있고, 덕트(62)와 급기 연결관에 연결될 수 있는 어댑터이다. 연도는 동심원을 그리는 두 개의 배관이 하나의 배관을 형성하는 이중배관 형태로 형성될 수 있는데, 내부배관을 통해서는 연소가스가 배출될 수 있고, 내부배관의 외측면과 외부배관의 내측면 사이의 공간을 통해서는 외함의 외부로부터 공기가 급기될 수 있다. 덕트 어댑터(65) 역시 이중배관 형태로 형성되어, 연도의 내부배관은 덕트(62)로 연결되도록, 연도의 외부배관과 내부배관 사이의 공간은 단열부(40)와 덕트 어댑터(65)를 연결하는 급기 연결관에 연결되도록 할 수 있다. 따라서 덕트 어댑터(65)를 이용함으로써, 하나의 연도를 통해 연소가스의 배기와 급기가 동시에 이루어질 수 있다. 또한 연소가스의 잔열을 이용해 급기되는 공기를 일차적으로 예열할 수 있다.
단열부(40)
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 단열부(40) 내부구조를 외부로 드러나도록 표현한 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 종단면도의 일부분을 확대하여 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 단열부(40)의 분해사시도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 공냉판(42)의 사시도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열부(40)의 상판을 제거하여 상측으로부터 하방으로 바라본 도면이다.
단열부(40)는 연소실(30)을 단열하기 위해 연소실(30)의 상단에 결합될 수 있다. 단열부(40)는 연소실(30)을 단열하기 위해, 공기가 통과하는 공냉구조를 가질 수 있다. 단열부(40)에 제공되는 공기는, 버너(20)에 제공되기 위한 공기일 수 있다. 따라서 버너(20)에 제공될 공기가 단열부(40)를 통과하여 연소실(30)의 단열에 사용되고, 이후 버너(20)로 제공될 수 있다. 단열부(40)가 존재하므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)에서는 캐스타블이 요구되지 않아 무게가 감소해 경량화될 수 있고, 물 가열기(1)가 안착되거나 설치되는 다른 구조물에 대한 과열 및 그로부터 비롯되는 열변형이 일어나지 않을 수 있다.
단열에 공기가 사용되므로, 연소실(30)에서 발생한 열을 전달받아 공기가 가열될 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)는 별도의 예열장치 없이도, 버너(20)로 제공되기 위한 공기가 버너(20)에서 사용되기 적합하도록 예열되는 효과를 가질 수 있다. 연도와 덕트 어댑터(65)를 거치면서 일차적으로 공기가 예열되고, 단열부(40)를 거치면서 이차적으로 공기가 예열되어 버너(20)에 공급될 수 있다. 따라서 사용에 적합한 온도로 공기가 공급되어, 버너(20)의 효율이 상승할 수 있다.
단열부(40)는 덕트 어댑터(65)와 급기 연결관을 통해 연결될 수 있다. 급기 연결관의 일단이 덕트 어댑터(65)에, 급기 연결관의 타단이 단열 입구(47)에 연결되어, 공기를 단열부(40)로 전달할 수 있다.
단열부(40)는 버너(20)와 급기관(70)을 통해 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)는 급기관(70)을 포함할 수 있다. 급기관(70)은 단열부(40)로부터 버너(20)로 공기를 급기하기 위해 마련되는 구성요소로, 파이프형으로 형성될 수도 있고, 가요성의 호스로 형성될 수도 있다. 급기관(70)의 일단이 단열 출구(48)에, 급기관(70)의 타단이 공기제공부(22)에 연결되어, 공기를 버너(20)로 급기할 수 있다. 즉 단열 입구(47)를 통해 단열부(40)에 유입된 공기는 단열유로를 통해 단열부(40) 내부에서 유동하여 냉각을 실시한 뒤 단열 출구(48)를 통해 배출될 수 있다.
단열부(60)는 공냉판(42)과 커버(41)를 포함할 수 있다. 공냉판(42)에 커버(41)가 덮이고, 공냉판(42)에 커버(41)가 결합됨으로써 공냉판(42)과 커버(41) 사이에 단열유로가 형성될 수 있다. 공냉판(42)은 연소실(30)에 결합될 수 있고, 커버(41)는 상측으로부터 하방으로 공냉판(42)에 덮이며 결합될 수 있다. 공냉판(42)이 포함하는 고온측판(421)으로부터 외측으로 돌출되어 형성되는 공냉 결합부(425)와, 커버(41)가 포함하는 둘레벽(4112)으로부터 외측으로 돌출되어 형성되는 커버 결합부(415)가 서로 겹쳐질 수 있는데, 두 결합부(415, 425) 모두 단열 체결구(84)가 체결될 수 있는 구멍을 가져, 단열 체결구(84)가 두 결합부(415, 425)를 서로 체결할 수 있다. 이러한 두 결합부(415, 425)는 통벽부(11)의 상단(111)으로부터 외측으로 돌출되어 형성되는, 구멍이 형성된 외통 결합부(16)에 더 겹쳐지고, 단열 체결구(84)에 의해 같이 결합될 수 있다. 따라서 상술한 결합부들(16, 415, 425)이 하나의 단열 체결구(84)에 의해 체결될 수 있어, 결합이 용이하고, 분해 역시 단열 체결구(84)의 해제 이후 단열부(40)를 들어올리는 것 만으로도 간단하게 수행할 수 있다. 분해가 용이하므로, 연관(50)에 그을음이 쌓인다 하더라도 단열부(40)를 용이하게 분리하여 청소를 수행할 수 있다.
커버(41)는 커버벽부(411)를 포함할 수 있다. 커버벽부(411)는 공냉판(42)을 덮는 부분으로, 둘레벽(4112)과 저온측판(4111)을 포함할 수 있다. 저온측판(4111)은 고온측판(421)으로부터 상방으로 이격되어 배치되고, 상하방향에 직교하는 판형으로 형성되는 판일 수 있다. 저온측판(4111)의 하면은 저온측면으로 지칭될 수 있다. 저온측판(4111)은 단열부(40)의 가장 상측에 위치하여, 외부의 공기와 만나 냉각될 수 있다. 둘레벽(4112)은 저온측판(4111)의 둘레를 따라 하방으로 돌출되어 단열공간(400)의 측면을 정의하도록 형성될 수 있다. 둘레벽(4112)의 하단은 고온측판(421)의 상면인 고온측면에 접촉할 수 있다.
커버(41)는 관형의 단열 출구관(412)을 포함할 수 있다. 단열 출구관(412)에는 단열 출구(48)가 형성될 수 있다. 단열 출구관(412)이 급기관(70)에 연결되어 단열부(40)를 통과한 공기가 급기관(70)으로 전달될 수 있다. 커버(41)의 일측에는 단열 입구(47)가 형성될 수 있다. 그러나 커버가 공냉판에 안착되었을 때, 커버와 공냉판의 사이에 단열 입구가 형성될 수도 있다.
공냉판(42)은 상하방향에 직교하는 판형으로 형성되는 고온측판(421)을 포함할 수 있다. 고온측판(421)은 원판형으로 형성될 수 있다. 고온측판(421)이 연소실(30)의 상단의 개구를 덮을 수 있다.
공냉판(42)은 냉각핀(423)을 포함할 수 있다. 냉각핀(423)은 복수로 구성될 수 있다. 냉각핀은 고온측면과 고온측면에 대향하는 저온측면을 서로 연결할 수 있다. 냉각핀(423)은 고온측판(421)으로부터 상방으로 돌출된 원기둥의 형상을 가질 수 있다. 돌출된 냉각핀(423)의 상단이 저온측판(4111)에 접촉할 수 있다. 복수의 냉각핀(423)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 냉각핀(423)이 배치됨에 따라, 전열면적이 넓어져 공기에 의한 연소실(30)의 열교환이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 또한 냉각핀(423)이 외부의 공기와 만나는 저온측판(4111)에 닿아, 열을 저온측판(4111)에 전달해 외부 공기에 의한 냉각이 이루어질 수도 있다.
커버(41)와 공냉판(42)은 단열공간(400)을 둘러싸는 외벽을 구성할 수 있다. 즉 외벽의 내부에 단열공간(400)이 구비된다. 공냉판(42)은 단열공간(400)에 배치되는 격벽(422)을 구비할 수 있다. 격벽(422)은 고온측판(421)으로부터 상방으로 돌출되되, 외벽 중 둘레벽(4112)의 내측면에 접촉할 수 있고, 저온측판(4111)의 내측면에 접촉할 수 있다.
격벽(422)은 제1 격벽(4221)과 제2 격벽(4222)을 포함할 수 있다. 각 격벽은 상방에서 바라봤을 때, 곡선형의 프로파일을 가질 수 있다. 각 격벽(4221, 4222)은 둘레벽(4112)의 내측면의 서로 다른 위치로부터 내측을 향해 연장될 수 있다. 제1 격벽(4221)은 단열 입구(47)와 인접하게 위치하고, 제2 격벽(4222)은 단열 출구(48)와 인접하게 위치할 수 있다. 순서대로 둘레벽(4112)과 제1 격벽(4221) 사이, 제1 격벽(4221)과 제2 격벽(4222) 사이, 제2 격벽(4222)과 둘레벽(4112) 사이의 공간을 따라 공기가 유동할 수 있다.
따라서 외벽에 의해 정의되는 단열공간(400)에서 격벽(422)에 의해 형성된 공기가 흐르는 경로가 단열유로가 된다. 외부로부터 유입된 공기가 버너(20)로 유동하는 경로인 단열유로가 외벽의 내측면과 격벽(422)의 외측면에 의해 정의될 수 있다.
단열유로는 격벽(422)에 의해 굴곡진 형상을 가질 수 있다. 단열유로가 도 5 및 도 8에서 굵은 화살표로 도시되었다. 굴곡진 단열유로를 따라서 공기가 유동하면서, 최대한 넓은 면적의 고온측면에 접촉할 수 있다. 단열유로의 출구에서의 단면적은, 단열유로의 입구에서의 단면적보다 클 수 있다. 단열유로의 단면적은 입구에서 출구로 갈수록 커질 수 있다. 즉 도 8에 표시된 단열유로상의 위치인 P1, P2, P3, P4, P5 및 P6에서의 단면적이, P1에서 P6으로 갈수록 커질 수 있다.
P1은 단열 입구(47)의 위치일 수 있다. P2는 단열부(40)로 유입된 공기가 일차적으로 방향을 전환하기 직전의 위치일 수 있다. P3은 유입된 공기가 일차적으로 방향을 전환한 직후의 위치일 수 있다. P4는 일차적으로 방향을 전환한 공기가 이차적으로 방향을 전환하기 직전의 위치일 수 있다. P5는 공기가 이차적으로 방향을 전환한 후의 위치일 수 있다. P6은 단열 출구(48)의 위치일 수 있다.
P1의 단면적을 100%로 놓았을 때, P2의 단면적은 106~110%일 수 있고, 바람직하게는 108%일 수 있다. P3에서의 단면적은 P1의 단면적의 114%~118%일 수 있고, 바람직하게는 116%일 수 있다. P4에서의 단면적은 P1의 단면적의 121%~125%일 수 있고, 바람직하게는 123%일 수 있다. P5에서의 단면적은 P1의 단면적의 129%~133%일 수 있고, 바람직하게는 131%일 수 있다. P6에서의 단면적은 P1의 단면적의 137%~141%일 수 있고, 바람직하게는 139%일 수 있다. 단열유로의 단면적이 입구에서 출구로 갈수록 커져, 버너(20)에 대한 급기 저항이 줄어들 수 있어, 단열유로를 거쳐 공기를 제공받아야 하는 공기제공부(22)의 부하를 저감할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열부(40)의 일부분을 절단하여 절단면과 내부 구조를 표시한 사시도이다. 도 10은 도 9의 일부분을 확대하여 도시한 상세도이다.
커버(41)는 커버 플랜지(416)을 포함할 수 있다. 커버 플랜지(416)는 커버벽부(4111)로부터 하방으로 돌출되어 형성될 수 있다. 공냉판(42)은, 고온측판(421)으로부터 하방으로 돌출되는 공냉 플랜지(424)를 포함할 수 있다. 공냉 플랜지(424)는 고온측판(421)의 둘레로부터 하방으로 돌출되는 공냉 플랜지 수직부(4241)와, 공냉 플랜지 수직부(4241)의 하단으로부터 외측으로 돌출된 공냉 플랜지 수평부(4242)를 포함할 수 있다. 커버 플랜지(416)는 공냉 플랜지 수평부(4242)에 안착될 수 있다. 커버 플랜지(416)의 내측면은 공냉 플랜지 수직부(4241)의 외측면에 접촉할 수 있다. 이러한 접촉구조로 인해, 커버(41)와 공냉판(42)의 경계에서 기밀이 유지될 수 있다.
단열부(40)는 단열재(43)를 포함할 수 있다. 단열재(43)는 연소실(30)의 단열을 위해 공냉판(42)과 연소실(30)의 사이에 배치될 수 있다. 단열재(43)에 의해 단열이 이루어지므로, 도 5에서 파선인 화살표로 도시된 것과 같이 연소실(30)로부터 올라오는 열이 단열공간(400)으로 전달되는 것이 방해될 수 있다. 단열재(43)는 단열을 위한 글라스울이나 우레탄 폼을 포함하는 재질로 구성될 수 있으나, 그 종류가 이에 제한되지 않는다.
단열재(43)는 단열 몸체(431)와 단열 테이퍼부(432)를 포함할 수 있다. 단열 몸체(431)는 원판형으로 형성될 수 있다. 단열 테이퍼부(432)는 단열 몸체(431)의 하단으로부터 하방으로 돌출되되, 하방으로 갈수록 상하방향에 직교하는 평면으로 자른 단면적이 줄어드는 테이퍼진 형상을 가질 수 있다. 단열 테이퍼부(432)가 이러한 형상을 가져, 단열재(43)는 연소실(30)의 상부에 형성된 테이퍼진 형태의 개구에 용이하게 삽입될 수 있다.
단열부(40)는 고정대(44)를 포함할 수 있다. 고정대(44)는 연소실(30)을 바라보는 공냉판(42)의 하면에 결합될 수 있다. 고정대(44)는 단열재(43)가 낙하하여 연소실(30)의 내부로 이탈하지 않도록 단열재(43)의 연소실(30)을 바라보는 면이 걸릴 수 있는 걸림벽(442)을 구비한다. 걸림벽(442)은 단열 테이퍼부(432)의 경사면과 접촉하여 단열 테이퍼부(432)를 둘러싸되, 이러한 경사면을 하측으로부터 상방으로 지지하여, 단열재(43)가 공냉판(42)으로부터 이탈되지 않도록 할 수 있다.
고정대(44)는 단열재(43)를 둘러쌀 수 있고, 단열재(43)의 하면을 가리지 않을 수 있다. 고정대(44)는 단열 몸체(431)의 외측면을 둘러싸는 환형의 고정 수직부(441)를 포함할 수 있다. 고정 수직부(441)의 상단으로부터 외측으로 돌출된 고정 수평부(442)를 고정대(44)가 포함할 수 있다. 고정 수평부(442)는 고온측판(421)의 하면에 접촉할 수 있고, 고온측판(421)에 체결되어 고정될 수 있다.
단열부(40)는 누름판(46)을 포함할 수 있다. 누름판(46)은 단열재(43)를 고정대(44)에 대해 가압하도록 단열재(43)와 공냉판(42)의 사이에 배치될 수 있다. 누름판(46)이 고온측판(421)과 단열재(43)의 사이에 배치됨에 따라, 단열재(43)는 누름판(46)과 걸림벽(442) 사이에 샌드위치된 상황이 된다. 따라서 누름판(46)과 걸림벽(442)이 상하방향을 기준으로 내측으로 단열재(43)를 가압하여 고정하는 상황에 놓일 수 있다. 누름판(46)은 가운데 상하방향으로 개방된 구멍이 뚫린 도넛과 같은 판형으로 형성될 수 있으나, 그 형상이 이에 제한되지는 않는다.
단열부(40)는 단열 패킹(45)을 포함할 수 있다. 단열 패킹(45)은 연소실(30)의 기밀이 유지되도록 연소실(30)과 공냉판(42)의 사이에 배치될 수 있다. 단열 패킹(45)은 탄성을 가지는 소재로 형성되어, 연소실(30)의 상단, 통벽부(11)의 상단(111) 및 고온측판(421)에 접촉해 그 사이에서 발생할 수 있는 누설을 방해할 수 있다. 단열 패킹(45)은 환형으로 형성되어, 고정대(44)와 단열재(43)를 둘러쌀 수 있다.
단열 패킹(45)은 패킹 내측부(451), 패킹 상측부(452) 및 패킹 외측부(453)를 포함할 수 있다. 패킹 내측부(451)은 고정 수직부(441)의 외측면에 접촉할 수 있다. 패킹 상측부(452)는 패킹 내측부(451)의 상단으로부터 외측으로 연장될 수 있다. 패킹 상측부(452)는 고정 수평부(443)의 하면 및 고온측판(421)의 하면에 접촉할 수 있다. 패킹 외측부(453)는 패킹 상측부(452)의 외측으로부터 하방으로 연장될 수 있다. 패킹 외측부(453)는 공냉 플랜지(424)의 내측면에 접촉할 수 있다. 단열 패킹(45)은 단면이 하방을 향해 개방된 'U'자 형으로 형성되어, 내측에 연소실(30)의 상단과 통벽부(11)의 상단(111)이 삽입되어 접촉되도록 마련될 수 있다. 단열 패킹(45)에 물 가열기(1)의 상측에 위치하는 구성요소들이 접촉하여, 기밀이 유지될 수 있다.
패킹 내측부(451), 패킹 상측부(452) 및 패킹 외측부(453)로부터 외측으로 돌기와 같은 날개가 복수 개 돌출되어, 단열 패킹(45)과 다른 구성요소 사이의 기밀이 보다 용이하게 유지될 수 있다.
버너(20)
버너(20)는 공기와 연료로부터 연소반응을 일으키게 마련된다. 물 가열기(1)의 버너(20)가 사용하는 연료는 오일 타입일 수 있다. 연료가 분사되는 버너(20)의 말단은 연소실(30)에 위치하여, 연소실(30)의 연소공간(300)에서 연소반응이 일어나도록 할 수 있다. 버너(20)는 기준방향(D)을 따라 버너가이드(12)에 삽입되어, 외통(10) 및 연소실(30)을 관통할 수 있다.
버너(20)는, 청색 화염을 생성하도록 마련될 수 있다. 이러한 화염의 형성이 가능하도록, 버너(20)는 아래의 구성요소들을 포함할 수 있다.
버너(20)는 연료노즐(23), 점화부(24) 및 공기제공부(22)를 포함한다. 버너(20)는 하우징(21), 플레임홀더(25), 튜브프레임(28), 블로어튜브(26) 및 연료펌프(27)를 더 포함할 수 있다.
하우징(21)은 버너(20)의 구성요소들을 감싸거나 각 구성요소와 결합된 뒤 외통(10)와 결합되어 버너(20)의 구성요소들의 외통(10)에 대한 상대적인 위치를 고정하는 구성요소이다. 하우징(21)은 공기제공부(22)와 화염형성부가 결합되고, 외통(10)에 결합되어 연소실(30)의 개구를 덮는 연소실 커버(211) 및 연소실 커버(211)에 결합되어 화염형성부를 덮는 화염형성 커버(212)를 포함할 수 있다. 또한 연소실 커버(211)에는 공기제공부(22)가 외통(10)의 외측에서 결합되도록 마련되는 블로어 결합부(213)가 형성될 수 있다.
연료펌프(27)는 외부로부터 제공받거나 별도의 연료탱크에 저장된 연료를 연료공급관(273)을 통해 연료노즐(23)로 압송하는 장치이다. 따라서 연료펌프(27)는 연료를 가압할 수 있는 연료 임펠러(224) 등의 장치를 포함하는 연료압력형성부(271)와, 전력에 의해 구동됨에 따라 이러한 연료압력형성부(271)가 구동될 수 있는 동력을 생성하여 제공하는 연료모터(272)를 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 화염형성부를 내부의 구조가 드러나도록 도시한 사시도이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 화염형성부로부터 블로어튜브(26)를 분해한 상황을 도시한 사시도이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 화염형성부의 종단면도이다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 플레임홀더(25), 점화부(24), 연료노즐(23) 및 화염형성 커버(212)를 도시한 사시도이다. 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 화염형성부의 저면도이다.
화염형성부는 플레임홀더(25), 튜브프레임(28), 블로어튜브(26), 연료제공부 및 점화부(24)를 포함할 수 있다. 화염형성부에서 연료와 공기가 섞이며 화염이 일어나 연소실(30)의 연소공간(300)에 화염이 배치되도록 할 수 있다.
화염형성부 - 연료노즐(23)
연료제공부는 연료를 연소반응을 위해 제공하는 구성요소로, 연료노즐(23)과 연료펌프(27)를 포함할 수 있다. 연료노즐(23)은 연소공간(300)에 오일 타입의 연료를 제공하는 구성요소이다. 따라서 연료노즐(23)은 연료공급관(273)을 통해 연료펌프(27)와 연결되어, 연료펌프(27)로부터 오일 타입의 연료를 전달받을 수 있고, 연료펌프(27)가 연료를 압송한 그 압력으로 연소공간(300)에 연료를 분무한다. 연소공간(300)에 연료노즐(23)이 연료를 분무하는 방향을 기준방향(D)이라 하자. 기준방향(D)은 상하방향을 가로지르는 일 방향으로, 버너(20)가 외통(10)에 삽입되는 방향일 수 있고, 연료노즐(23)이 연장되는 방향일 수 있다.
연료노즐(23)이 연료를 분무하는 유량은, 연료펌프(27)에 의해서 결정될 수 있다. 연료노즐(23)은 화염형성 커버(212)를 관통하여 배치될 수 있다. 연료노즐(23)의 기준방향(D)측 말단이자 연료가 분사되는 출구가 형성되는 부분인 노즐 내측단(231)은 버너가이드(12)의 내측에 위치할 수 있고, 기준방향(D)을 따라 하우징(21)을 관통하는 기둥형의 노즐 몸체(232)로부터 연장되면서 기준방향(D)에 직교한 평면으로 자른 단면에서의 단면적이 줄어드는 형태를 가질 수 있다.
화염형성부 - 점화부(24)
점화부(24)는 분무된 연료와 분사된 공기가 혼합된 혼합 물질을 발화시키는 구성요소이다. 본 발명의 일 실시예에서는 점화부(24)를 점화 플러그인 것으로 설명하나, 점화 플러그가 아닌 다른 방식으로 점화를 실시하는 장치가 점화부(24)로 사용될 수도 있다. 점화부(24)는 전기 스파크를 일으켜 혼합 물질이 점화되도록 할 수 있다. 오일 타입의 연료가 분무되고, 공기가 분사되어 화염형성부 및 연소공간(300)에서 혼합되어 혼합 물질을 형성한 상황에서 전기 스파크가 발생함에 따라, 화염이 형성될 수 있다.
플러그 몸체(242)는 하우징(21)을 기준방향(D)을 따라 관통하고, 점화부(24)의 기준방향(D) 반대측 말단은 프로세서 또는 전원에 전기적으로 연결될 수 있다. 점화부(24)의 기준방향(D)측 말단인 플러그 내측단(241)은 노즐 내측단(231)과 인접하게 배치될 수 있다. 연료노즐(23)은 기준방향(D)을 따라 바라볼 때 블로어튜브(26)의 중심에 배치될 수 있는데, 점화부(24)는 이러한 연료노즐(23)의 주변에 배치될 수 있다. 플러그 내측단(241)은 플러그 몸체(242)로부터 기준방향(D)을 따라 가면서 노즐 내측단(231)에 가까워지는 방향으로 경사진 형태를 가질 수 있다. 플러그 내측단(241)에서 스파크가 형성될 수 있다.
화염형성부 - 블로어튜브(26)
블로어튜브(26)는 버너가이드(12)의 내측으로 삽입된 연료노즐(23)과 점화부(24)의 일부분을 둘러싸고 공기제공부(22)와 연결되는 부분이다. 블로어튜브(26)는 공기제공부(22)에 의해 압송된 공기가 유동하는 내부 공간과, 연소공간(300)을 향해 개방된 개구인 배출개구를 가질 수 있다. 따라서 연료노즐(23)에 의해서 분무되는 연료와 공기제공부(22)에 의해 압송되는 공기는 배출개구를 통해 연소공간(300)으로 배출될 수 있고, 스파크가 일어나면서 화염을 형성할 수 있다. 배출개구는 플레임홀더(25)에 의해 적어도 일부가 덮일 수 있다.
블로어튜브(26)는 원기둥형태의 외관을 가지고 기준방향(D) 반대측 말단이 하우징(21)에 결합되는 직관부(262)를 포함할 수 있다. 블로어튜브(26)는 직관부(262)의 기준방향(D)측 말단으로부터 기준방향(D)을 따라가면서, 기준방향(D)에 직교하는 평면으로 자른 단면의 단면적이 줄어드는 부분인 테이퍼부(261)를 포함할 수 있다. 즉 테이퍼부(261)는 블로어튜브(26)의 기준방향(D)측 말단과 인접한 영역인 튜브 말단영역에 해당할 수 있다. 테이퍼부(261)의 내측에 플레임홀더(25)가 배치될 수 있다. 직관부(262)의 내측에는 튜브프레임(28)이 배치되고, 직관부(262)의 내측면에 튜브프레임(28)이 결합될 수 있다.
블로어튜브(26)의 테이퍼부(261)의 내측면과 플레임홀더(25)의 외측면은 소정의 간격을 두고 서로 이격될 수 있다. 즉 블로어튜브(26)와 플레임홀더(25)는 서로 접촉하지 않을 수 있고, 배출개구를 플레임홀더(25)가 전부 가리지 않을 수 있다. 상기 소정의 간격은 0.8mm 이상 1.8mm 이하일 수 있으나, 버너(20)가 발생시키는 열량 또는 기타 특성에 따라 달라질 수 있다. 기준방향(D)을 따라 블로어튜브(26)와 플레임홀더(25)를 바라볼 때, 배출개구와 플레임홀더(25)는 동심원을 형성할 수 있다.
화염형성부 - 튜브프레임(28)
튜브프레임(28)은 화염형성부 내의 구성요소들의 상대적인 위치를 고정하기 위해 배치되는 구성요소이다. 튜브프레임(28)은 블로어튜브(26)의 직관부(262)의 내측면에 결합되는 튜브연결부(281)와, 튜브연결부(281)에 연결되되 플레임홀더(25)에 결합되는 홀더연결부(282)를 포함할 수 있다. 따라서 튜브프레임(28)은 블로어튜브(26)와 플레임홀더(25)가 서로 접촉하지 않고 이격되되, 기준방향(D)을 따라 바라볼 때 동심원을 그릴 수 있는 상대적인 위치관계가 유지될 수 있도록 한다.
튜브연결부(281)는 직관부(262)의 내측면에 접촉하며 결합될 수 있도록 원판형으로 형성될 수 있다. 튜브연결부(281)의 중심에는 개구가 형성되어 연료노즐(23)이 삽입 및 고정될 수 있다. 튜브연결부(281)는 프레임 체결구를 이용해 블로어튜브(26)의 직관부(262)에 결합될 수 있다. 홀더연결부(282)는 튜브연결부(281)로부터 기준방향(D)을 따라 돌출되어 플레임홀더(25)에 결합될 수 있도록, 기둥과 같은 형태로 형성될 수 있고, 안정적으로 플레임홀더(25)를 지지할 수 있도록 복수 개 배치될 수 있다. 홀더연결부(282)의 기준방향(D)측 말단은 플레임홀더(25)에 형성되는 결합공(256)에 삽입되거나, 결합공(256)에 삽입된 단열 체결구(84)와 체결되어 플레임홀더(25)와 결합될 수 있다.
튜브프레임(28)은 블로어튜브(26)와 플레임홀더(25)의 상대적인 위치관계의 유지를 위한 것이므로, 무게를 줄이기 위해 형성되는 다수의 구멍을 포함할 수 있다. 이러한 구멍 중 하나를 점화부(24)가 관통할 수 있다.
예시적인 버너의 경우, 플레임홀더와 블로어튜브는 복수의 구성요소를 매개로 하여 결합되어 서로간의 상대적인 위치가 유지될 수 있다. 따라서 예시적인 버너에서는 플레임홀더와 블로어튜브 사이의 구성요소들의 결합관계에 따라서 누적된 공차만큼 플레임홀더와 블로어튜브가 상대적 위치에 있어 차이를 가질 수 있었다. 본 발명의 일 실시예에 따른 버너(20)의 화염형성부는 블로어튜브(26)와 플레임홀더(25)를 직접적으로 연결하는 튜브프레임(28)을 블로어튜브(26)의 내측에 배치하여, 블로어튜브(26)와 플레임홀더(25)의 상대적인 위치가 다른 구성요소들의 결합관계에 영향을 받지 않고 균일하게 유지될 수 있다.
화염형성부 - 플레임홀더(25)
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 플레임홀더(25)를 도시한 사시도이다.
플레임홀더(25)는 원활한 화염형성을 위해 배치되는 구성요소이다. 플레임홀더(25)는 홀더판(251)과 홀더둘레부(252)를 포함할 수 있다. 플레임홀더(25)는 홀더판(251)에 형성되는 중심개구(253), 와류개구(254), 결합공(256) 및 와류날개(255)를 더 포함할 수 있다.
홀더판(251)은 판형으로 형성되어, 블로어튜브(26)에 형성되는 배출개구를 적어도 일부 가리도록 배치되는 구성요소이다. 본 발명의 일 실시예에서는 홀더판(251)이 기준방향(D)에 직교하는 원판형으로 형성되는 것으로 도시하였으나, 그 형태가 이에 제한되지는 않는다.
홀더둘레부(252)는 홀더판(251)의 둘레로부터 기준방향(D)을 따라 연장된 부분으로, 본 발명의 일 실시예에서는 홀더판(251)이 원판형으로 형성되므로, 홀더판(251)의 원주를 따라 기준방향(D)으로 돌출된 원환의 형태를 가질 수 있다. 그러나 홀더둘레부(252)의 형태가 이에 제한되지는 않는다.
홀더둘레부(252)의 기준방향(D)측 말단은, 블로어튜브(26)의 기준방향(D)측 말단으로부터 기준방향(D)의 반대방향을 따라 소정 간격 이격된 위치에 배치될 수 있다. 상술한 소정 간격은, 기준방향(D)을 따라 연료노즐(23)으로부터 홀더판(251)에 이르는 거리의 2.3배 이상 3.6배 이하일 수 있다.
플레임홀더(25)는 튜브프레임(28)에 의해, 홀더둘레부(252)의 외측면이 블로어튜브(26)의 튜브 말단영역에 해당하는 테이퍼부(261)의 내측면과 소정의 간격인 이격간격(W1)을 두고 이격되는 위치에 배치될 수 있다. 플레임홀더(25)의 외측면과 테이퍼부(261)의 내측면이 서로 이격된 간격 중 가장 작은 간격이 이격간격(W1)이 되도록, 튜브프레임(28)이 플레임홀더(25)와 블로어튜브(26)를 고정할 수 있다. 따라서, 홀더둘레부(252)의 외측면과 블로어튜브(26)의 내측면의 사이에 이격간격(W1)만큼의 두께를 가지는 환형의 둘레개구가 형성될 수 있다. 도 16에, 둘레개구에 대응되는 영역이 A3으로 지칭되어 있다.
중심개구(253)는 연료노즐(23)에 의해 분무된 연료가 연소공간(300)에 도달하도록 홀더판(251)의 중심에 형성되는 개구이다. 중심개구(253)를 통해서 공기가 배출될 수도 있다. 중심개구(253)는 원형으로 형성될 수 있으나, 도시된 것과 같이 둘레의 일부분이 직선형으로 형성되는 불완전한 원형으로 형성될 수 있다. 중심개구(253)는 원형영역과 돌출영역을 포함할 수 있다. 원형영역은 원형으로 형성되고 복수의 와류개구(254)와 연결되는 부분이다. 돌출영역은 원형영역의 둘레 중 일부분으로부터 원형영역의 반경외측으로 돌출되는 부분이다. 점화부(23)의 기준방향(D)측 말단은 돌출영역과 인접하게 위치할 수 있다. 그러나 중심개구(253)의 형상은 이에 제한되지는 않는다. 도 16에, 중심개구(253)에 대응되는 영역이 A1으로 지칭되어 있다.
와류개구(254)는 홀더판(251)에 형성되는 다른 개구로, 복수로 형성될 수 있다. 와류개구(254)는 중심개구(253)의 주변에 방사형으로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 4개의 와류개구(254)가 등각인 90도를 형성하며 배치되는 것으로 도시한 도면을 바탕으로 설명하나, 그 개수와 배치가 이에 제한되지는 않는다. 와류개구(254)가 형성됨에 따라, 공기제공부(22)에 의해 블로어튜브(26)로 제공된 공기가 연소공간(300)으로 이동하며 와류를 형성해 연료와 함께 화염을 형성할 수 있다. 도 16에, 와류개구(254)에 대응되는 영역이 A2로 지칭되어 있다.
와류날개(255)는 와류개구(254)와 인접하게 홀더판(251)에 배치되는 부분이다. 와류날개(255)는 와류날개(255)의 개수와 대응되는 개수를 가질 수 있다. 와류날개(255)는 와류개구(254)의 둘레로부터 돌출되되, 와류개구(254)를 통해 배출되는 공기가 동일한 방향으로 회전하게 공기를 가이드하도록 배치될 수 있다.
와류날개(255)는 와류개구(254)의 둘레로부터 연소공간(300)의 외측, 즉 기준방향(D)의 반대방향으로 돌출될 수 있다. 와류날개(255)는 기준방향(D)의 반대방향에 대해 일 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 구체적으로, 플레임홀더(25)를 기준방향(D)을 따라 바라봤을 때, 와류개구(254) 각각의 둘레는, 중심개구(253)로부터 방사형으로 연장된 시계방향측 모서리와 반시계방향측 모서리를 가질 수 있다. 복수의 와류날개(255)는 복수의 와류개구(254)의 시계방향측 모서리들 또는 반시계방향측 모서리들 중 공통된 방향의 모서리들로부터 돌출되되, 기준방향(D)의 반대방향에 대해 반시계방향 또는 시계방향으로 경사진 형상을 가질 수 있다. 따라서 플레임홀더(25)를 기준방향(D)을 따라 바라봤을 때, 와류날개(255)는 와류개구(254)를 적어도 일부 가릴 수 있다. 도면에서 드러난 본 발명의 일 실시예에서는, 복수의 와류개구(254)의 시계방향측 모서리들로부터 돌출되되, 기준방향(D)의 반대방향에 대해 반시계방향으로 경사진 형상을 가진다.
와류날개(255)가 홀더판(251)과의 사이에 형성하는 각도인 θ는, 20도 이상 45도 이하일 수 있으며, 바람직하게는 30도일 수 있다. θ가 20도보다 작은 각도를 가지게 될 경우, 지나치게 강한 와류가 형성되며 공기량이 많아져 착화성이 떨어질 수 있다. 반면 θ가 45도보다 큰 각도를 가지게 될 경우, 와류가 매우 약하게 형성되어 공기량이 희박해져 착화성이 떨어질 수 있다. 따라서 적절한 공기와 연료 비율이 형성될 수 있도록 와류날개(255)가 형성될 수 있다.
상술한 와류날개(255)와 와류개구(254)의 형상에 의해, 블로어튜브(26)의 내부 공간으로부터 플레임홀더(25)를 거쳐 배출되는 공기가, 와류날개(255)의 형상을 따라 회오리쳐 와류를 형성할 수 있고, 분무된 연료와 함께 혼합 물질을 보다 잘 생성할 수 있다. 따라서 화염이 원활하게 형성되어, 화염이 플레임홀더(25)로부터 떨어져 나가는 리프팅 현상의 발생이 저감될 수 있다.
홀더판(251)에는 결합공(256)이 형성되어, 상술한 튜브프레임(28)의 홀더연결부(282)와 결합될 수 있다. 결합공(256)은 복수로 형성될 수 있고, 플레임홀더(25)가 균형있게 지지되도록, 홀더판(251)의 중심을 기준으로 서로 등간격 및 등각을 형성하며 배치될 수 있다.
공기제공부(22)와 연료제공부에 의해서 각각 공기와 연료가 제공될 때, 중심개구(253)를 통과하는 기체의 유량과, 복수의 와류개구(254)를 통과하는 기체의 유량과, 둘레개구를 통과하는 기체의 유량의 합을 총통과유량이라 하자. 중심개구(253)를 통과하는 기체의 유량을 총통과유량으로 나눈 값은 0.285 이상 0.395 이하일 수 있다. 복수의 와류개구(254)를 통과하는 기체의 유량을 총통과유량으로 나눈 값은 0.131 이상 0.181 이하일 수 있다. 둘레개구를 통과하는 기체의 유량을 총통과유량으로 나눈 값은 0.424 이상 0.584 이하일 수 있다. 이러한 유량분배가 이루어질 수 있도록, 중심개구(253), 복수의 와류개구(254), 둘레개구 및 복수의 와류날개(255)가 형성될 수 있고, 블로어튜브(26)와 플레임홀더(25)가 튜브프레임(28)을 통해 고정될 수 있다.
복수의 와류개구(254)는, 그 면적이 중심개구(253)의 면적 및 둘레개구의 면적보다 크도록 형성될 수 있다. 복수의 와류개구(254)의 면적과, 중심개구(253)의 면적과, 둘레개구의 면적의 합을 총개구면적이라 할 때, 중심개구(253)의 면적을 총개구면적으로 나눈 값은 0.235 이상 0.287 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 중심개구(253)의 면적보다 큰 면적의 중심개구를 가지는 예시적인 물 가열기를 생각할 수 있다. 중심개구(253)의 면적 차이로 인해, 예시적인 물 가열기에서보다, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)에서는 연료와 공기가 빠르게 배출되어 청색화염을 생성하기 용이할 수 있다. 그러나 이에 따라 리프팅 현상 발생의 위험이 커질 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)에서는 와류날개(255)가 홀더판(251)과 이루는 각도가 상술한 것과 같이 형성되어 강한 와류를 형성하여 청색 화염이 안정적으로 형성될 수 있다. 또한 중심개구(253), 와류개구(254) 및 둘레개구를 통과하는 유량이 상술한 것과 같이 분배되어, 청색 화염이 안정적으로 형성될 수 있다.
공기제공부(22)
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 버너(20)에서 공기제공부(22)와 관련된 부분들을 분해하여 도시한 사시도이다. 도 18는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 공기제공부(22)의 분해사시도이다.
공기제공부(22)는 외부로부터 공급된 공기를 연소공간(300)에 압송하기 위한 장치이다. 따라서 공기제공부(22)는 블로어일 수 있다. 공기제공부(22)는 공기를 압축시켜 블로어튜브(26)로 전달하기 위한 임펠러(224)와, 임펠러(224)를 회전시키기 위한 회전 구동력을 생성하여 임펠러(224)에 전달하는 블로어 모터(223)를 포함할 수 있다. 공기제공부(22)는 블로어 결합부(213)에 내장되는 임펠러(224)를 덮을 수 있는 임펠러 커버(222)와, 임펠러 커버(222)에 안착된 블로어 모터(223)를 덮는 모터 커버(221)를 포함할 수 있다.
모터 커버(221)는 내부에 블로어 모터(223)를 내장할 수 있도록 형성될 수 있다. 모터 커버(221)는 블로어 모터(223)를 내장한 채로 하우징(21)에 결합 및 고정될 수 있다. 모터 커버(221)는 블로어 모터(223)를 내장하는 모터 내장부(2211)와, 외부로부터 공기가 유입되는 통로가 되는 공기유입부(2212)를 포함할 수 있다. 공기유입부(2212)를 통해 외부로부터 공기가 모터 내장부(2211)에 유입될 수 있고, 유입된 공기가 임펠러(224)로 전달되어 블로어튜브(26)로 압송될 수 있다.
블로어 모터(223)는 고정자(2232)와, 샤프트(2234)와, 회전자(2233)와, 모터프레임을 포함할 수 있다. 모터프레임 내에 고정자(2232)와 회전자(2233)가 배치되고, 모터프레임이 임펠러 커버(222)에 결합되어 블로어 모터(223)를 다른 구성요소들에 대해 고정시킬 수 있다. 고정자(2232)는 환형으로 형성되되 복수 회 전도성의 코일을 감은 형태로 형성될 수 있다. 회전자(2233)는 고정자(2232)의 중심에 기준방향(D)을 따라 개방되어 형성된 개구에 삽입되되, 전도성의 물질로 형성될 수 있다. 전원이 블로어 모터(223)에 인가되면, 고정자(2232)와 회전자(2233)의 전자기적 상호작용에 의해 회전자(2233)가 기준방향(D)을 축방향으로 회전할 수 있다.
회전자(2233)의 중심에는 기준방향(D)을 따라 연장되는 샤프트(2234)가 삽입된다. 샤프트(2234)는 후술할 임펠러(224)의 동력전달부(2242)에 결합되어, 회전자(2233)의 회전을 임펠러(224)로 전달할 수 있다. 즉 임펠러(224) 역시 기준방향(D)을 축방향으로 회전할 수 있다.
임펠러 커버(222)는 환형의 판형으로 형성될 수 있다. 임펠러 커버(222)는 블로어 결합부(213)에 내장되는 임펠러(224)를 덮으며 하우징(21)에 결합될 수 있다. 임펠러 커버(222)의 상면에 블로어 모터(223)가 결합될 수 있고, 모터 커버(221)가 결합될 수 있다. 모터 커버(221)를 통해 유입된 공기는 임펠러 커버(222)의 중심에 형성된 구멍을 통해서 임펠러(224)의 중심으로 전달 될 수 있다. 샤프트(2234)는 임펠러 커버(222)의 중심에 형성된 구멍을 통과하여 임펠러(224)의 동력전달부(2242)에 결합될 수 있다.
임펠러(224)는 회전함으로써 유입된 공기를 압축하여 송기한다. 따라서 임펠러(224)는 특수한 형상을 가질 수 있는데, 완만한 원뿔 또는 원뿔대형으로 형성된 몸체의 외측면에 나선형의 날개가 복수 개 서로 이격되어 배치되는 방식으로 형성될 수 있다. 그러나 임펠러(224)의 형상이 이에 제한되지는 않는다.
임펠러(224)의 입구는 원뿔의 꼭지점 또는 원뿔대의 상면에 해당하는 영역이다. 즉 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(224)의 중심에 형성되는 동력전달부(2242)와 슈라우드(2241) 사이에 형성되는 환형의 구멍이 임펠러(224)의 입구로 작용할 수 있다. 임펠러(224)의 입구를 통해 유입된 공기가 임펠러(224)의 회전에 따라 날개와 날개 사이의 공간을 통해 임펠러(224)의 반경 방향으로 형성되는 임펠러(224)의 출구로 전달되고, 압축된 상태에서 배출될 수 있다. 임펠러(224)는 날개를 덮는 슈라우드(2241)를 더 포함할 수 있다. 하우징(21)에는 블로어 결합부(213)와 블로어튜브(26)를 연통하는 공기통로가 형성될 수 있다. 임펠러(224)의 출구는 이러한 공기통로로 압축된 공기를 송기한다.
공기제공부(22)는 복수의 서로 다른 풍속으로 공기가 블로어튜브(26)에 압송되도록 제어될 수 있다. 프로세서는 공기제공부(22)가 저단 또는 고단으로 작동하도록 공기제공부(22)를 제어할 수 있다. 프로세서는 블로어 모터(223)에 상이한 크기의 전류를 제공함으로써 블로어 모터(223)가 저단 또는 고단으로 작동되도록 제어할 수 있다. 저단에서 프로세서는 블로어 모터(223)에 소정의 저단 전류를, 고단에서 프로세서는 블로어 모터(223)에 저단 전류보다 큰 고단 전류를 제공할 수 있다. 프로세서는, 착화시점에는 저단으로, 착화 이후에는 고단으로 작동하도록 공기제공부(22)를 제어할 수 있다.
저단은 소정의 풍속인 저단 풍속으로 공기를 제공하도록, 블로어 모터(223)가 저단 속도로 회전하는 상태를 의미한다. 저단 속도는 버너(20)의 저단 공기비 또는 발생시키는 열량에 따라 정해질 수 있다. 고단은 저단 풍속보다 큰 고단 풍속으로 공기를 제공하도록, 블로어 모터(223)가 저단 속도보다 큰 고단 속도로 회전하는 상태를 의미한다. 여기서 저단 속도는 고단 속도의 20% 내지 60%인 속도일 수 있다. 예를 들어 저단 속도는 1400 rpm 이상 2600rpm 이하일 수 있고, 고단 속도는 3000rpm 이상 3400rpm 이하일 수 있다. 공기제공부(22)가 상술한 것과 같이 착화 시점 및 착화 이후 서로 다르게 제어되어, 착화시 지나치게 강한 공기의 풍속으로 인해 발생할 수 있는 화염의 리프팅 현상을 방지하되, 착화 이후에는 높은 열량을 얻을 수 있도록 강한 풍속으로 공기를 제공할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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 기술 사상의 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.
1 : 물 가열기
10 : 외통
11 : 통벽부
12 : 버너가이드
13 : 하관판
14 : 외통 입구
15 : 외통 출구
16 : 외통 결합부
20 : 버너
21 : 하우징
22 : 블로어
23 : 연료노즐
24 : 점화 플러그
25 : 플레임홀더
26 : 블로어튜브
27 : 연료펌프
28 : 튜브프레임
30 : 연소실
40 : 단열부
41 : 커버
42 : 공냉판
43 : 단열재
44 : 고정대
45 : 단열 패킹
46 : 누름판
47 : 단열 입구
48 : 단열 출구
50 : 연관
60 : 배출부
61 : 응축수받이
62 : 덕트
63 : 배출구
64 : 덕트 리브
65 : 덕트 어댑터
70 : 급기관
81 : 온수 열교환기
82 : 리브 받침대
83 : 버플 플레이트
84 : 단열 체결구
110 : 중공
111 : 통벽부 상단
112 : 통벽부 하단
211 : 연소실 커버
212 : 화염형성 커버
213 : 블로어 결합부
221 : 모터 커버
222 : 임펠러 커버
223 : 블로어 모터
224 : 임펠러
231 : 노즐 내측단
232 : 노즐 몸체
241 : 플러그 내측단
242 : 플러그 몸체
251 : 홀더판
252 : 홀더둘레부
253 : 중심개구
254 : 와류개구
255 : 와류날개
256 : 결합공
261 : 테이퍼부
262 : 직관부
271 : 연료압력형성부
272 : 연료모터
273 : 연료공급관
281 : 튜브연결부
282 : 홀더연결부
300 : 연소공간
312 : 연소실의 바닥판
400 : 단열공간
411 : 커버벽부
412 : 단열 출구관
415 : 커버 결합부
416 : 커버 플랜지
421 : 고온측판
422 : 격벽
423 : 냉각핀
424 : 공냉 플랜지
425 : 공냉 결합부
431 : 단열 몸체
432 : 단열 테이퍼부
441 : 고정 수직부
442 : 걸림벽
443 : 고정 수평부
451 : 패킹 내측부
452 : 패킹 상측부
453 : 패킹 외측부
2211 : 모터 내장부
2212 : 공기유입부
2231 : 모터 프레임
2232 : 고정자
2233 : 회전자
2234 : 샤프트
2241 : 슈라우드
2242 : 동력전달부
2243 : 임펠러 출구
4111 : 저온측판
4112 : 둘레벽
4221 : 제1 격벽
4222 : 제2 격벽
4241 : 공냉 플랜지 수직부
4242 : 공냉 플랜지 수평부
D : 기준방향
P : 프로세서
10 : 외통
11 : 통벽부
12 : 버너가이드
13 : 하관판
14 : 외통 입구
15 : 외통 출구
16 : 외통 결합부
20 : 버너
21 : 하우징
22 : 블로어
23 : 연료노즐
24 : 점화 플러그
25 : 플레임홀더
26 : 블로어튜브
27 : 연료펌프
28 : 튜브프레임
30 : 연소실
40 : 단열부
41 : 커버
42 : 공냉판
43 : 단열재
44 : 고정대
45 : 단열 패킹
46 : 누름판
47 : 단열 입구
48 : 단열 출구
50 : 연관
60 : 배출부
61 : 응축수받이
62 : 덕트
63 : 배출구
64 : 덕트 리브
65 : 덕트 어댑터
70 : 급기관
81 : 온수 열교환기
82 : 리브 받침대
83 : 버플 플레이트
84 : 단열 체결구
110 : 중공
111 : 통벽부 상단
112 : 통벽부 하단
211 : 연소실 커버
212 : 화염형성 커버
213 : 블로어 결합부
221 : 모터 커버
222 : 임펠러 커버
223 : 블로어 모터
224 : 임펠러
231 : 노즐 내측단
232 : 노즐 몸체
241 : 플러그 내측단
242 : 플러그 몸체
251 : 홀더판
252 : 홀더둘레부
253 : 중심개구
254 : 와류개구
255 : 와류날개
256 : 결합공
261 : 테이퍼부
262 : 직관부
271 : 연료압력형성부
272 : 연료모터
273 : 연료공급관
281 : 튜브연결부
282 : 홀더연결부
300 : 연소공간
312 : 연소실의 바닥판
400 : 단열공간
411 : 커버벽부
412 : 단열 출구관
415 : 커버 결합부
416 : 커버 플랜지
421 : 고온측판
422 : 격벽
423 : 냉각핀
424 : 공냉 플랜지
425 : 공냉 결합부
431 : 단열 몸체
432 : 단열 테이퍼부
441 : 고정 수직부
442 : 걸림벽
443 : 고정 수평부
451 : 패킹 내측부
452 : 패킹 상측부
453 : 패킹 외측부
2211 : 모터 내장부
2212 : 공기유입부
2231 : 모터 프레임
2232 : 고정자
2233 : 회전자
2234 : 샤프트
2241 : 슈라우드
2242 : 동력전달부
2243 : 임펠러 출구
4111 : 저온측판
4112 : 둘레벽
4221 : 제1 격벽
4222 : 제2 격벽
4241 : 공냉 플랜지 수직부
4242 : 공냉 플랜지 수평부
D : 기준방향
P : 프로세서
Claims (16)
- 연료와 공기를 이용하여 연소반응을 일으키게 마련되는 버너;
내부에 상기 연소반응에 의해 생성된 화염이 위치하도록 마련되는 연소실;
상기 연소실을 상부에 내장하고, 물을 내장하도록 마련되는 외통;
상기 연소반응에 의해 생성된 연소가스가 내부를 통해 유동하도록 상기 연소실의 하단에 연통되고, 외부를 통해 유동하는 물이 상기 연소가스에 의해 가열되도록 상기 외통에 내장되는 연관; 및
상기 연소실을 단열하기 위해 상기 버너에 제공되는 공기가 통과하도록 마련되고 상기 연소실의 상단에 결합되는 단열부를 포함하며,
상기 버너는, 상하방향을 가로지르는 일 방향을 따라 상기 외통 및 상기 연소실을 관통하고,
상기 단열부는:
내부에 단열공간을 구비하는 외벽; 및
상기 외벽의 내측면 중 상기 연소실 측에 위치한 고온측면과, 상기 고온측면에 대향하는 저온측면을 서로 연결하는 복수의 냉각핀을 구비하는, 물 가열기. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 단열부는, 상기 단열공간에 형성되는 격벽을 더 구비하고,
외부로부터 유입된 공기가 상기 버너로 유동하는 경로인 단열유로가 상기 외벽의 내측면과 상기 격벽의 외측면에 의해 정의되는, 물 가열기. - 제4항에 있어서,
상기 단열유로의 출구에서의 단면적은, 상기 단열유로의 입구에서의 단면적보다 큰, 물 가열기. - 제4항에 있어서,
상기 단열유로는 굴곡진 형상을 가지는, 물 가열기. - 삭제
- 제4항에 있어서,
상기 격벽은, 상기 외벽의 내측면에 접촉하는, 물 가열기. - 제1항에 있어서,
상기 단열부는,
상기 연소실에 결합되는 공냉판; 및
상기 공냉판을 덮으며 상기 공냉판에 결합됨으로써 내부에 단열유로를 형성하는 커버를 포함하는, 물 가열기. - 제9항에 있어서,
상기 단열부는, 상기 연소실의 단열을 위해 상기 공냉판과 상기 연소실의 사이에 배치되는 단열재를 더 포함하는, 물 가열기. - 제10항에 있어서,
상기 단열부는,
상기 공냉판의 상기 연소실을 바라보는 면에 결합되고, 상기 단열재가 상기 연소실의 내부로 이탈하지 않도록 상기 단열재의 상기 연소실을 바라보는 면이 걸릴 수 있는 걸림벽을 구비하는 고정대를 더 포함하는, 물 가열기. - 제11항에 있어서,
상기 단열부는,
상기 단열재를 상기 고정대에 대해 가압하도록 상기 단열재와 상기 공냉판의 사이에 배치되는 누름판을 더 포함하는, 물 가열기. - 제9항에 있어서,
상기 단열부는, 상기 연소실의 기밀이 유지되도록 상기 연소실과 상기 공냉판의 사이에 배치되는 단열 패킹을 더 포함하는, 물 가열기. - 제1항에 있어서,
상기 연소실은, 상기 단열부에 의해서 덮이는 개구를 상측에 구비하는, 물 가열기. - 제1항에 있어서,
상기 버너는, 청색 화염을 생성하도록 마련되는 버너인, 물 가열기. - 연료와 공기를 이용하여 연소반응을 일으키게 마련되는 버너;
내부에 상기 연소반응에 의해 생성된 화염이 위치하도록 마련되는 연소실;
물과 상기 연소실을 내장하도록 마련되는 외통;
상기 연소반응에 의해 생성된 연소가스가 내부를 통해 유동하도록 상기 연소실에 연통되고, 외부를 통해 유동하는 물이 상기 연소가스에 의해 가열되도록 상기 외통에 내장되는 연관; 및
상기 연소실에 결합되고, 상기 연소실을 단열하기 위해, 상기 버너에 제공되는 공기가 통과하도록 마련되는 단열부를 포함하고,
상기 단열부는:
내부에 단열공간을 구비하는 외벽; 및
상기 외벽의 내측면 중 상기 연소실 측에 위치한 고온측면과, 상기 고온측면에 대향하는 저온측면을 서로 연결하는 복수의 냉각핀을 구비하는, 물 가열기.
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|---|---|---|---|
| KR1020200188123A KR102624663B1 (ko) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | 물 가열기 |
| EP21218240.6A EP4023940A1 (en) | 2020-12-30 | 2021-12-29 | Water heating apparatus |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| KR1020230197341A Division KR20240005668A (ko) | 2020-12-30 | 2023-12-29 | 물 가열기 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220096019A KR20220096019A (ko) | 2022-07-07 |
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ID=79185810
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|---|---|---|---|
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