KR102651403B1 - 버너 및 이를 포함하는 물 가열기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른, 연소반응에 의해 생성되는 연소가스의 유동방향인 기준방향을 기준으로 연소실의 상류측에 위치하는 물 가열기용 버너는, 상기 연소반응을 일으키기 위한 판형의 분배판을 포함하고, 상기 기준방향에 직교하는 일 방향을 길이방향이라 하고, 상기 기준방향과 상기 길이방향에 직교하는 방향을 폭방향이라 할 때, 상기 연소반응을 위한 연료와 공기의 혼합물이 통과하도록 상기 분배판이 상기 기준방향을 따라 관통되어 형성되는 복수의 관통홀이 상기 길이방향과 상기 폭방향을 따라 이격되어 배치되고, 상기 분배판은 상기 폭방향을 기준으로 중심에 위치하는 부분인 중심부분과, 상기 중심부분의 양측에 위치하는 외곽부분을 포함하고, 상기 외곽부분에 위치하는 관통홀의 면적의 합을 상기 외곽부분의 면적으로 나눈 관통밀도는, 상기 중심부분에 위치하는 관통홀의 면적의 합을 상기 중심부분의 면적으로 나눈 관통밀도보다 작다.

Description

버너 및 이를 포함하는 물 가열기 {BURNER AND WATER HEATING APPARATUS INCLUDING SAME}

본 발명은 버너와 이를 포함하는 물 가열기에 관한 것이다.

물 가열기는 연소반응에 의해 발생한 열을 물에 전달해 이를 난방 또는 온수공급에 사용하는 장치이다. 물이 유입되고, 유입된 물이 가열된 뒤 배출되는 과정이 물 가열기를 통해 이루어진다.

연소반응은 버너에서 일어날 수 있는데, 버너가 연소반응을 일으키기 위해서는, 연료가 필요하다. 연료가 버너에 형성된 관통홀을 통과하면서, 화염을 형성하기에 좋은 상태를 가지고, 점화가 일어나 연소반응과 함께 화염이 발생할 수 있다.

버너에서 발생하는 열은 물을 데우는데 사용되지만, 그 과정에서 물 가열기를 구성하는 다른 구성요소에 과도한 열을 전달하여, 다른 구성요소가 변형되거나 파손되어 제 기능을 수행하지 못할 수 있다. 특히, 버너에서 발생하는 화염의 가장자리가 퍼져나가는 형태를 가져, 연소실의 내벽을 과도하게 가열할 수 있고, 이는 연소성을 저해해 불완전 연소로 이어져, 버너에서의 연소반응시 일산화탄소가 과하게 발생할 수 있다. 불완전 연소가 일어남으로써, 물 가열기의 열효율이 저해될 수 있다.

본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 연소성이개선된 물 가열기용 버너와 이를 포함하는 물 가열기를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른, 연소반응에 의해 생성되는 연소가스의 유동방향인 기준방향을 기준으로 연소실의 상류측에 위치하는 물 가열기용 버너는, 상기 연소반응을 일으키기 위한 판형의 분배판을 포함하고, 상기 기준방향에 직교하는 일 방향을 길이방향이라 하고, 상기 기준방향과 상기 길이방향에 직교하는 방향을 폭방향이라 할 때, 상기 연소반응을 위한 연료와 공기의 혼합물이 통과하도록 상기 분배판이 상기 기준방향을 따라 관통되어 형성되는 복수의 관통홀이 상기 길이방향과 상기 폭방향을 따라 이격되어 배치되고, 상기 분배판은 상기 폭방향을 기준으로 중심에 위치하는 부분인 중심부분과, 상기 중심부분의 양측에 위치하는 외곽부분을 포함하고, 상기 외곽부분에 위치하는 관통홀의 면적의 합을 상기 외곽부분의 면적으로 나눈 관통밀도는, 상기 중심부분에 위치하는 관통홀의 면적의 합을 상기 중심부분의 면적으로 나눈 관통밀도보다 작고, 상기 외곽부분에 배치되는 관통홀은, 폭방향을 기준으로 가장 외측에 배치되는 외측 관통홀과, 상기 외측 관통홀보다 내측에 배치되는 내측 관통홀을 포함하고, 상기 외측 관통홀과 상기 내측 관통홀은 폭방향을 따라 봤을 때 길이방향을 따라 교번적으로 서로 이격되어 배치되고, 상기 외측 관통홀과 상기 내측 관통홀은 폭방향을 따라 봤을 때 번갈아가며 제1 간격 및 상기 제1 간격과 상이한 제2 간격만큼 이격되어 배치되고, 상기 중심부분에 위치하는 관통홀은, 폭방향을 따라 봤을 때 일정한 간격으로 이격되어 배치된다.

본 발명의 실시예에 따른 물 가열기는, 연료와 공기가 혼합되어 혼합물이 생성되는 믹스 챔버 및 상기 혼합물이 분출되며 연소반응을 일으키게 마련되는 판형의 분배판을 구비하는 버너, 내부에 상기 연소반응에 의해 생성된 화염이 위치하도록 마련되는 연소실, 상기 연소반응에 의해 발생하는 열을 이용해 물을 가열하는 열교환기 및 상기 연소실의 단열을 위해 상기 연소실의 외측에 물이 유동하도록 마련되는 연소실 단열배관을 포함하고, 상기 연소반응에 의해 생성된 연소가스가 유동하는 방향을 기준방향이라 하고, 상기 기준방향에 직교하는 일 방향을 길이방향이라 하고, 상기 기준방향과 상기 길이방향에 직교하는 방향을 폭방향이라 할 때, 상기 혼합물이 통과하도록 상기 분배판이 상기 기준방향을 따라 관통되어 형성되는 복수의 관통홀이 상기 길이방향과 상기 폭방향을 따라 이격되어 배치되고, 상기 분배판은 상기 폭방향을 기준으로 중심에 위치하는 부분인 중심부분과, 상기 중심부분의 양측에 위치하는 외곽부분을 포함하고, 상기 외곽부분에 형성되는 관통홀은, 상기 폭방향을 기준으로 상기 외곽부분에 배치되는 관통홀을 통과하는 혼합물에 의해 형성되는 화염의 외측 말단이 상기 연소실 단열배관과 접촉하고 있는 상기 연소실의 측벽의 일부분보다 내측에 위치하도록 배치되고, 상기 외곽부분에 배치되는 관통홀은, 폭방향을 기준으로 가장 외측에 배치되는 외측 관통홀과, 상기 외측 관통홀보다 내측에 배치되는 내측 관통홀을 포함하고, 상기 외측 관통홀과 상기 내측 관통홀은 폭방향을 따라 봤을 때 길이방향을 따라 교번적으로 서로 이격되어 배치되고, 상기 외측 관통홀과 상기 내측 관통홀은 폭방향을 따라 봤을 때 번갈아가며 제1 간격 및 상기 제1 간격과 상이한 제2 간격만큼 이격되어 배치되고, 상기 중심부분에 위치하는 관통홀을 폭방향을 따라 봤을 때 일정한 간격으로 이격되어 배치된다.

이에 따라, 버너의 연소성이 개선되어 불완전 연소 및 그 산물인 일산화탄소의 생성이 줄어든 연소반응이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 물 가열기를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 물 가열기의 종단면의 일부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 관통홀이 형성된 버너의 분배판의 형상을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 버너의 분배판의 형상을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 버너의 분배판의 형상을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 버너의 분배판의 형상을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 버너의 분배판의 형상을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 버너 프레임의 브라켓 걸림부가 분배판을 가린 형상을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 가림판이 분배판을 가린 형상을 나타낸 도면이다.
도 10은 예시적인 분배판을 이용한 버너에서 발생하는 화염 형상을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너에서 발생하는 화염 형상을 나타낸 도면이다.

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 제1 실시예에 따른 물 가열기(1)를 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 물 가열기(1)의 종단면의 일부를 나타낸 도면이다.

연소반응에 의해 생성된 연소가스가 유동하는 방향을 기준방향(D1)이라 하고, 기준방향(D1)에 직교하는 일 방향을 길이방향(D3)이라 하고, 기준방향(D1)과 길이방향(D3)에 직교하는 방향을 폭방향(D2)이라 한다.

기준방향(D1)을 따라 각 구성요소들이 나열될 수 있다. 여기서 기준방향(D1)이란 하방일 수 있다. 본 명세서에서 기준방향(D1), 폭방향(D2) 및 길이방향(D3)은 설명의 편의를 위해서 지칭된 것이다. 이러한 방향은 물 가열기(1)가 배열된 방향에 대해 상대적으로 결정될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 물 가열기(1)는 기준방향(D1)을 따라 가면서 버너(10), 연소실(20), 열교환기(30, 40)를 순서대로 가질 수 있다. 따라서 버너(10)에서 발생한 연소가스가 하방으로 유동하여 연소실(20), 열교환기(30, 40)를 거쳐 배출될 수 있다. 열교환기(30, 40)는 잠열 열교환기(40)와 현열 열교환기(30)를 포함할 수 있는데, 현열 열교환기(30)는 연소실(20)의 내부에 배치될 수 있다.

연소실(20)

본 발명의 제1 실시예에 따른 물 가열기(1)는 연소실(20)을 포함할 수 있다. 연소실(20)의 내부에는 버너(10)로부터 발생하는 연소반응에 의한 화염이 위치할 수 있다. 연소실(20)은 상하로 개방된 박스와 같은 형태로 형성될 수 있는데, 기준방향(D1)을 기준으로 상류측에는 버너(10)가 연결되고, 하류측에는 열교환기(30, 40)가 연결될 수 있다. 따라서 연소가스가 버너(10)에서 발생하여 연소실(20)을 거쳐 현열 열교환기(30) 및 잠열 열교환기(40)로 전달될 수 있다.

연소실(20)은 측벽(21)을 가질 수 있다. 연소실(20)의 측벽(21)은 길이방향(D3)을 따라 서로 이격된 2개의 일반측판과, 폭방향(D2)을 따라 서로 이격된 2개의 단열측판을 포함할 수 있다. 이러한 일반측판과 단열측판이 서로 결합되어 연소공간(200)이 형성될 수 있다. 길이방향(D3)을 따라 일반측판의 외측에는 연소실(20)의 외측으로 돌출된 부분인 유로캡을 구비하는 유로캡 플레이트(22)가 각각 결합될 수 있다. 따라서 일반측판과 유로캡 사이에 물이 유동할 수 있는 공간이 형성되고, 이러한 공간이 후술할 서로 인접한 단열배관들 또는 서로 인접한 현열 열교환배관(32)들에 연통되어, 단열배관들로 구성된 단열유로 또는 현열 열교환배관(32)들로 구성된 현열유로의 일부분을 형성할 수 있다.

열교환기(30, 40)

열교환기(30, 40)는 연소반응에 의해 발생하는 열을 이용해 물을 가열한다. 열교환기(30, 40)는 어떠한 열을 사용하느냐에 따라 현열 열교환기(30)와 잠열 열교환기(40)로 나뉠 수 있다.

열교환기(30, 40)는 하우징(70)을 가질 수 있다. 열교환기(30, 40)의 하우징(70)은 길이방향(D3)을 따라 서로 이격된 2개의 열교환 일반측판(71)과, 폭방향(D2)을 따라 서로 이격된 2개의 열교환 단열측판(72)을 포함할 수 있다. 이러한 열교환 일반측판(71)과 열교환 단열측판(72)이 서로 결합되어 하우징(70)의 내부공간이 형성될 수 있다. 길이방향(D3)을 따라 열교환 일반측판(71)의 외측에는 열교환기(30, 40)의 외측으로 돌출된 부분인 유로캡을 구비하는 열교환 유로캡 플레이트가 각각 결합될 수 있다. 따라서 열교환 일반측판(71)과 유로캡 사이에 물이 유동할 수 있는 공간이 형성되고, 이러한 공간이 서로 인접한 현열 단열배관(52)들, 서로 인접한 현열 열교환배관(32)들, 서로 인접한 잠열 열교환배관들 중 적어도 하나에 연통되어, 현열 열교환배관(32)들로 구성된 현열유로의 일부분 및 잠열 열교환배관들로 구성된 잠열유로의 일부분 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.

현열 열교환기(30)의 적어도 일부가 연소실(20) 내로 삽입될 수 있다. 연소실(20)의 내부에 현열 열교환기(30)가 배치될 수 있다. 따라서 후술할 현열 핀(31)이 연소실(20)의 내측면에 접촉할 수 있다. 현열 열교환기(30)는 연소실(20)의 내부공간인 연소공간(200)의 하부에 배치될 수 있다. 연소공간(200)의 상부에는 버너(10)에 의한 화염이 위치할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 물 가열기(1)는 단열배관(50)을 포함할 수 있고, 단열배관(50)은 연소실 단열배관(51)을 포함할 수 있다. 단열배관(50)은 현열 단열배관(52)을 포함할 수 있다. 현열 단열배관(52)은 폭방향(D2)을 기준으로 단열측판의 외측과 인접하게 배치될 수 있다. 단열배관(50)의 내부에서 물이 흘러 연소실(20)과 현열 열교환기(30)를 단열할 수 있다. 연소실 단열배관(51)이 연소실(20)을, 현열 단열배관(52)이 현열 열교환기(30)를 단열할 수 있다. 단열배관(50)은 잠열 열교환기(40)의 외측으로부터 잠열 열교환기(40)에 인접하게 배치되는 잠열 단열배관을 포함할 수 있다. 잠열 단열배관의 내부에서 물이 흘러 잠열 열교환기(40)를 단열할 수 있다.

현열 단열배관(52)은 현열 열교환기(30)에 인접하게 배치될 수 있다. 다만 현열 단열배관(52)이 열교환 단열측판(72)의 외측면에 접촉하므로, 현열 단열배관(52)은 열교환 단열측판(72)을 중심으로 하여 현열 열교환기(30)와 반대되는 위치에 배치될 수 있다. 이러한 배치가 가능하도록, 현열 단열배관(52) 중 일부는 길이방향(D3)에 직교하는 평면으로 자른 단면에서 폭방향(D2)을 기준으로 현열 열교환기(30)와 중첩될 수 있도록, 상하방향을 기준으로 현열 열교환기(30)와 유사한 높이에 배치될 수 있다.

현열 열교환기(30)는 버너(10)에서 발생한 연소반응에 의해 생성된 열을 전달받아 내부를 통해 유동하는 물을 가열하게 마련된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 현열 열교환기(30)는 핀튜브 타입의 열교환기인 것으로 설명하나, 판형 열교환기 등의 다른 종류의 열교환기가 현열 열교환기로 사용될 수도 있다.

현열 열교환기(30)는 현열 열교환배관(32)과 현열 핀(31)을 포함할 수 있다. 현열 열교환배관(32)은 연소반응에 의해 생성된 열을 전달받아 내부를 통해 유동하는 물을 가열하게 마련되는 배관이다. 현열 열교환배관(32)의 내부로 물이 흐르고, 주변에서는 연소가스가 유동하여 현열 열교환배관(32)을 매개로 열교환할 수 있다.

현열 열교환배관(32)은 길이방향(D3)을 따라 연장되되 폭방향(D2)을 따라 나열될 수 있다. 현열 열교환배관(32)의 양단은 상술한 것과 같이 유로캡이 형성하는 공간에 연통되어 현열유로를 형성할 수 있다. 현열 열교환배관(32) 중 폭방향(D2)을 따라 양단에 위치한 현열 열교환배관(32) 중 하나는 잠열 열교환기(40)에 연결되어 현열유로의 입구가 될 수 있고, 다른 하나는 현열 단열배관(52)과 연결되어 현열유로의 출구가 될 수 있다.

현열 열교환배관(32)이 연장된 길이방향(D3)에 직교하는 평면으로 현열 열교환배관(32)을 자른 단면에서, 현열 열교환배관(32)의 내부공간의 형태는, 상하방향을 따라 연장된 장공의 형태일 수 있다. 현열 열교환배관(32)의 내부공간은, 단면에서 상하방향에 따른 길이를 폭방향(D2)에 따른 폭으로 나눈 값이 2 이상인 형태를 가질 수 있다.

현열 핀(31)은 현열 열교환배관(32)이 연장된 방향에 직교하는 판형으로 형성될 수 있다. 현열 핀(31)은 복수 개일 수 있고, 현열 열교환배관(32)에 의해 관통될 수 있다. 현열 핀(31)을 이용하여, 현열 열교환기(30)는 전열면적을 확대할 수 있다.

현열 핀(31)의 상부는 현열 열교환배관(32)의 둘레를 따라 형성되어, 상방으로 돌출된 형태를 가질 수 있다. 현열 핀(31)의 하부에는 길이방향(D3)을 따라 개방된 루버 홀과, 루버 홀의 둘레로부터 길이방향(D3)을 따라 돌출된 루버가 형성되어 연소가스의 흐름을 현열 열교환배관(32) 주변으로 가이드할 수 있다.

현열 단열배관(52)은 연소실 단열배관(51)과 연결되어 현열유로를 연소실단열배관(51)들이 형성하는 연소실 유로와 연결할 수 있다. 그러나 현열 열교환배관(32)과 연소실 단열배관(51)이 직접 연결되어 연소실 유로와 현열유로가 연결될 수도 있다.

잠열 열교환기(40)는 기준방향(D1)을 기준으로 현열 열교환기(30)의 하류측에 배치되어, 연소반응에 의해 생성되어 유동하는 연소가스의 잠열을 이용해 내부를 통해 유동하는 물을 가열하게 마련된다. 연소가스는 현열 열교환기(30)를 거쳐 잠열 열교환기(40)로 전달될 수 있다. 물은 잠열 열교환기(40)에서 먼저 가열되고, 현열 열교환기(30)에 의해 이차적으로 가열될 수 있다. 따라서 잠열 열교환기(40)가 포함하는 열교환배관은 현열 열교환기(30)의 현열 열교환배관(32)과 연통되어, 가열된 물을 현열 열교환기(30)로 전달할 수 있다.

잠열 열교환기(40)는 복수의 잠열판이 적층되어 형성되는 판형 열교환기일 수 있고, 현열 열교환기(30)와 유사하게 열교환배관과 열교환배관에 의해 관통되는 핀을 포함하는 핀튜브 타입의 열교환기일 수 있으나, 그 종류가 이에 제한되지는 않는다.

물은 물 가열기(1) 외부의 난방이 필요한 난방대상에 위치한 난방배관으로 전달되어 난방을 제공할 수 있다. 열을 난방대상에 전달한 후, 물이 물 가열기(1)로 복귀하여 순환하는 폐회로가 형성될 수 있다. 또한 물은 순환배관에 의해 온수 열교환기로 전달되어 온수를 생성하는데 사용될 수도 있다.

연소실 단열배관(51)은, 복수로 구성될 수 있다. 복수의 연소실 단열배관은 도 2에서 연소실(20)의 좌우측에 인접하여, 상하로 이격되어 배치될 수 있다. 도면에선 연소실 단열배관(51)이 총 4개 배치되되, 연소실(20)의 좌측에 2개가 서로 상하로 이격되어 배치되고, 연소실(20)의 우측에 2개가 서로 상하로 이격되어 배치되는 것으로 도시하였다.

연소실 단열배관(51)들 중 가장 하측에 위치한 연소실 단열배관(51)의 하단은, 현열 열교환기(30)가 포함하는 현열 핀(31)의 상단보다 상측에 위치할 수 있다. 이 때 버너(10)의 하단으로부터 현열 핀(31)의 상단까지 이르는 거리는 80mm 이상 85mm 이하일 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 일산화탄소의 ??칭(quenching) 현상이 줄어들 수 있다.

일산화탄소의 ??칭 현상이란, 연소를 통해 발생한 일산화탄소가 연소실(20) 내의 고온 영역에서 산소를 만나 이산화탄소로 변환되어 배출되지 못하고, 온도가 상대적으로 낮은 현열 열교환기(30)에 접촉하면서 일산화탄소 상태 그대로 배출되는 현상을 의미한다.

연소실의 단열측판(212g)의 외측면에 연소실 단열배관(51)이 접촉하여, 연소실(20)을 단열할 수 있다. 연소실 단열배관(51)을 통해 난방수가 흘러, 연소반응에 의해 생성된 열이 측벽(21)을 통해 연소실(20)의 외부 영역으로 전달되는 양을 감소시킬 수 있다.

연소실 단열배관(51)이 접촉하는 측벽(21)의 일부인 단열측판의 일부분은, 연소실 단열배관(51)의 외관에 대응되도록, 내측으로 볼록하게 돌출된 형상을 가질 수 있다. 따라서 단열측판이 단순한 평판형으로 형성되는 경우보다, 연소실 단열배관(51)의 외측면이 단열측판과 보다 넓은 영역에 걸쳐 접촉할 수 있다.

연소실 유로는 병렬로 형성되는 부분과 직렬로 형성되는 부분 중 적어도하나를 포함할 수 있다. 연소공간(200)의 주변으로 물이 흘러 단열하도록 하는 연소실 유로는 유로캡 플레이트(22)에 형성되는 유로캡과 연소실 단열배관(51)이 연결되어 형성할 수 있다.

어댑터(60)

본 발명의 제1 실시예에 따른 물 가열기(1)는 어댑터(60)를 포함할 수 있다. 어댑터(60)는 현열유로와 연소실 유로를 연결할 수 있다. 어댑터는 현열유로의 출구와 연소실 유로의 입구를 연결할 수 있다. 현열유로의 출구는 상술한 것과 같이 현열 열교환배관(32) 중 하나의 말단이 형성하거나 이러한 현열 열교환배관(32)중 하나의 말단과 이에 연결된 유로캡이 형성할 수도 있고, 현열 단열배관(52) 중 하나의 말단이 형성할 수도 있다. 연소실 유로의 입구는 연소실 단열배관(51) 중 하나의 말단이 형성하거나, 이러한 연소실 단열배관(51) 중 하나의 말단과 이에 연결된 유로캡이 형성할 수도 있다.

어댑터(60)는, 난방수 배출구(33)와 연소실 공급구(23)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 난방수 배출구(33)는 현열유로의 출구거나, 현열 단열배관(52)의 말단일 수 있다. 연소실 공급구(23)는 연소실 유로의 입구이다. 난방수 배출구(33)와 연소실 공급구(23)는 각각 열교환기(30, 40)와 연소실(20)로부터 외측으로 돌출된 형태를 가질 수 있다. 어댑터(60)가 난방수 배출구(33)와 연소실 공급구(23)에 분리 가능하게 결합되기 위해, 난방수 배출구(33)와 연소실 공급구(23)는 제3 방향을 기준으로 물 가열기(1)의 동일한 방향 측에 배치될 수 있다.

어댑터(60)는 상하에 각각 서로 연결되는 어댑터 열교환기부(61)와 어댑터 연소실측부(62)를 가져, 각각이 난방수 배출구(33)와 연소실 공급구(23)에 연결됨에 따라 난방수 배출구(33)와 연소실 공급구(23)의 연결이 이루어지도록 할 수 있다. 어댑터 열교환기부(61)는 난방수 배출구(33)에 결합되는 일단인 어댑터 열교환기측 연결부를 가질 수 있고, 어댑터 연소실측부(62)는 연소실 공급구(23)에 결합되는 일단인 어댑터 연소실측 연결부를 가질 수 있다.

어댑터(60)는 어댑터 오링을 포함할 수 있다. 어댑터 오링은 어댑터 열교환기부(61)와 어댑터 연소실측부(62)가 연결되는 영역에서 어댑터 열교환기부(61)와 어댑터 연소실측부(62) 사이에 배치되는 부재로, 탄성을 가져 어댑터 열교환기부(61)와 어댑터 연소실측부(62) 사이의 수밀을 유지할 수 있다.

어댑터 열교환기부(61)는 어댑터 연소실측부(62)의 내측으로 삽입되어 결합될 수 있다. 난방수가 어댑터(60)를 통해 흐를 때, 어댑터 오링에 의해서도 수밀을 유지하지 못하는 상황이 발생한다 하더라도, 바로 난방수가 누출되는 상황을 방지하기 위함이다.

어댑터 열교환기부(61)와 어댑터 연소실측부(62)가 서로 결합되는 부분에는 어댑터 클립이 배치되어, 두 부분을 내측으로 가압하여 보다 견고하게 결합할 수 있다. 또한 어댑터(60)가 각 난방수 배출구(33)와 연소실 공급구(23)에 결합되는 부분에도 별도의 클립이 배치되어 결합을 보다 견고하게 할 수 있다.

어댑터 열교환기부(61)와 어댑터 연소실측부(62)는 'L'자로 꺾인 형태를 가질 수 있다. 따라서 두 부재가 결합하여 형성하는 어댑터(60)는 각진 'U'자 형으로 형성될 수 있다.

어댑터(60)가 아닌 엘보우 파이프가 배치되어 난방수 배출구(33)와 연소실 공급구(23)를 연결할 수도 있다.

측판 패킹(82)

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 물 가열기(1)의 내측에서, 현열 단열배관(52)과 연소실 단열배관(51) 사이의 위치에 배치되는 측판 패킹(82)을 물 가열기(1)가 포함해, 하우징(70)의 내측면에 접촉할 수 있다. 측판 패킹(82)은 연소실(20)을 향해 더 연장되어, 측벽(21)의 내측면에 더 접촉할 수 있다.

현열 단열배관(52)과 연소실 단열배관(51) 사이의 영역은 단열 또는 냉각이 이루어지지 않아 과열될 위험이 있다. 단열재를 사용하여 연소실(20)을 단열하는 경우, 이러한 과열 가능 영역이 단열재에 의해 가려져, 과열될 위험이 상대적으로 적을 수 있다. 그러나 본 발명의 제1 실시예와 같이 과열 가능 영역이 노출되는 경우, 과열로 인해 변색이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 측판 패킹(82)이 과열 가능 영역에 배치 및 접촉되어, 하우징(70)으로 열이 전달되는 것을 방해할 수 있다.

물 가열기(1)는 패킹 브라켓(81)을 더 포함할 수 있다. 패킹 브라켓(81)은 측판 패킹(82)이 하우징(70)의 내측면에 접촉하도록, 하우징(70)의 내측면과 함께 측판 패킹(82)을 샌드위치하여 지지하는 브라켓이다. 즉 측판 패킹(82)은 하우징(70)의 내측면과 패킹 브라켓(81) 사이에 게재될 수 있다. 패킹 브라켓(81)의 말단이 상방으로 가면서 연소공간(200)의 내측으로 경사지게 형성되어, 측판 패킹(82)이 패킹 브라켓(81)과 하우징(70)의 사이에 형성된 공간으로 삽입되는 것을 가이드 할 수 있다.

하우징(70)을 사이에 두고 패킹 브라켓(81)과 측판 패킹(82)이 현열 단열배관(52)과 만날 수 있다. 현열 단열배관(52)에 의해서 이에 간접적으로 접촉하고 있는 패킹 브라켓(81)의 냉각이 이루어질 수 있어, 과열 가능 영역으로 열전달 되는 것을 방해하는 측판 패킹(82)의 작용을 도울 수 있다.

버너(10)

버너(10)는 공기와 연료로부터 연소반응을 일으키게 마련된다. 따라서 버너(10)는 믹스 챔버(11)와, 점화 플러그와, 블로어(14)와, 연료 펌프와, 고정 프레임(12)과, 분배판(13)을 포함할 수 있다.

블로어(14)는 전력을 인가받아 작동하여 공기를 소정의 압력으로 압송하기 위해 마련된다. 따라서 임펠러와 모터 등을 블로어(14)가 포함할 수 있으나, 블로어(14)를 구성하는 구성요소들이 이에 제한되지는 않는다. 연료 펌프는 믹스 챔버(11)로 연료를 압송하여 공급할 수 있다.

믹스 챔버(11)는 블로어(14)로부터 공기를 전달받고 연료를 전달받아 혼합물을 형성하는 공간을 제공하는 구성요소로, 기준방향(D1)을 따라 연소실(20)의 상류측에 형성되는 개구를 덮을 수 있다. 기준방향(D1)을 따라 믹스 챔버(11)의 하류측에는 중심에 개구가 형성된 고정 프레임(12)이 결합될 수 있다. 고정 프레임(12)은 연소실(20)과 믹스 챔버(11)의 사이에 위치할 수 있다.

고정 프레임(12)은 프레임 커버(121)를 포함할 수 있다. 고정 프레임(12)은 프레임 브라켓(122)을 포함할 수 있다. 프레임 커버(121)가 믹스 챔버(11)와 연소실(20)의 사이에 고정될 수 있고, 프레임 커버(121)가 연소실(20)의 상단을 덮을 수 있다. 프레임 브라켓(122)은 프레임 커버(121)에 결합될 수 있다. 프레임 브라켓(122)은 연소실(20)의 내부로 일부가 노출될 수 있다.

프레임 브라켓(122)은 브라켓 고정부(1221)를 포함할 수 있다. 브라켓 고정부(1221)는 폭방향(D2)과 길이방향(D3)을 기준으로 프레임 브라켓(122)의 가장 외측에 위치하고, 프레임 커버(121)에 결합될 수 있다. 브라켓 고정부(1221)는 프레임 커버(121)의 내측으로 삽입되어 고정될 수도 있다. 브라켓 고정부(1221)는 프레임 커버(121)에 체결구를 통해 결합될 수 있다. 브라켓 고정부(1221)는 폭방향(D2)과 길이방향(D3)으로 연장되어 형성될 수 있다.

프레임 브라켓(122)은 브라켓 연결부(1222)를 포함할 수 있다. 브라켓 연결부는 브라켓 고정부(1221)와 브라켓 걸림부(1223)를 연결할 수 있다. 브라켓 연결부(1222)는 기준방향(D1) 및 길이방향(D3)으로 연장된 측면과, 기준방향(D1) 및 폭방향(D2)으로 연장된 측면을 가져, 브라켓 고정부(1221)의 내측단과 브라켓 걸림부(1223)의 외측단을 연결할 수 있다.

프레임 브라켓(122)은 브라켓 걸림부(1223)를 포함할 수 있다. 중심의 개구를 둘러싸고, 버너 프레임(21)이 포함하는 브라켓 걸림부(1223)가 형성될 수 있다. 브라켓 걸림부(1223)에는 분배판(13)의 외측 부분이 결합될 수 있다. 분배판(13)의 외측 부분이란 분배판(13)의 폭방향(D2) 및 길이방향(D3) 양단을 의미할 수 있다. 브라켓 걸림부(1223)는 분배판(13)에 형성되는 연소영역을 둘러싸고 형성될 수 있다. 브라켓 걸림부(1223)는 폭방향(D2) 및 길이방향(D3)을 따라 연장되어, 분배판(13)이 브라켓 걸림부(1223)의 중심에 형성되는 개구를 가려 폐쇄하는 상태로 분배판(13)을 내측에 고정시킬 수 있으며, 폭방향(D2) 및 길이방향(D3)과 기준방향(D1)의 중간 방향으로 비스듬하게 연장될 수도 있다.

연소실(20)의 내부공간인 연소공간(200)에서 기준방향(D1)의 반대방향을 따라 바라볼 때, 브라켓 걸림부(1223)에 의해서 분배판(13)의 둘레에 형성되는 영역은 가려지고, 연소영역의 적어도 일부가 노출된다. 따라서 브라켓 걸림부(1223)의 내측단과 분배판(13)의 하면(221)의 경계에 위치한 외측지점(P1)으로부터 연소영역이 형성되고, 연소반응이 수반하는 화염이 연소공간(200)으로 뻗어나갈 수 있다.

기준방향(D1)을 기준으로 분배판(13)의 가장 하류측에 위치한 면에서 연소반응이 발생하여, 화염이 뻗어나간다. 이와 같이 분배판(13)의 영역 중 연소반응이 발생하는 영역을 연소영역이라 하자. 연소영역에서 혼합물이 연소하여 화염이 발생하며, 연소영역이 아닌 분배판(13)의 다른 지점에서는, 화염이 발생하여 연소공간(200)으로 연장되지 못한다. 연소영역의 임의의 지점에서 그은 법선(N1)이, 연소실(20)의 내측면에 접촉하지 않도록 연소영역이 마련될 수 있다. 도시된 것과 같이, 측판 패킹(82)에 법선(N1)이 도달하지 않도록 연소영역이 마련될 수 있다. 연소영역의 임의의 지점에서 그은 법선(N1)이, 연소실(20)의 내측면에 접촉하기 전에, 기준방향(D1)을 기준으로 열교환기(30, 40)의 상류측에 닿을 수 있다.

여기서 법선(N1)이란, 곡면으로 형성되는 연소영역에 존재하는 일 지점에서 가상의 접평면을 형성했을 때, 그 접평면에 직교하고 상기 일 지점을 지나가는 직선을 의미한다. 본 발명의 제1 실시예와 같이 평면에서 소정의 형상을 그 평면에 수직한 방향으로 연장함으로써 형성되는 연소영역의 경우, 상기 평면에서 상기 소정의 형상의 일 지점인 외측지점(P1)에서 그은 접선에 수직하고, 상기 일 지점을 지나가는 직선이 법선(N1)이다.

연소영역에서 그은 법선(N1)이 연소실(20)의 내측면에 접촉하지 않으므로, 연소영역에서 형성되는 화염은 연소실(20)의 내측면에 닿지 않거나, 닿는다 하더라도 매우 미약한 영향만을 미칠 수 있다. 따라서 화염이 동반하는 열의 열량 중 연소실(20)의 측판에 전달되는 양이 감소하여, 연소실(20)이 지나치게 과열되는 것을 방지할 수 있다.

분배판(13)는 도시된 것과 같이, 일 단면에서 기준방향(D1)을 따라 볼록하게 형성된 프로파일이, 일 단면에 수직한 방향으로 연장되어 형성되는 곡면일 수 있다. 이러한 일 단면에 수직한 방향이 길이방향(D3)일 수 있다.

이러한 연소영역의 형상에 의해, 연소영역의 임의의 지점에서의 법선(N1)이 연장되는 방향은 길이방향(D3)을 따라 갈수록 변화하는 것이 아니라, 폭방향(D2)을 따라 갈수록 변화할 것이다.

연소영역은, 폭방향(D2)을 기준으로 가장 외측에 위치하는 외측지점(P1)에서 그은 법선(N1)이, 연소실(20)의 내측면에 접촉하지 않도록 마련될 수 있다. 연소영역의 외측지점(P1)으로부터 기준방향(D1)과 나란하게 연장된 직선과, 외측지점(P1)에서의 법선(N1)이 형성하는 예각의 크기를 θ라 하자. 법선(N1)이 형성되는 외측지점(P1)으로부터 폭방향(D2)을 따라 연소실(20)의 내측면에 이르는 거리를 L이라 하고, 기준방향(D1)을 따라 법선(N1)이 형성되는 외측지점(P1)으로부터 연소실(20)의 내측면의 가장 하류측에 위치한 지점에 이르는 거리를 H라 하자. 이러한 상황에서, 연소영역과 연소실(20)의 내측면이 부등식인 아래 수학식 1을 만족하도록, 버너(10)가 마련될 수 있다.

제1 실시예에 대해 설명하면서, 외측지점(P1)에서의 법선(N1)의 각도와 길이관계를 설명하였으나, 외측지점(P1)이 아닌 임의의 지점에 대해서도 동일한 부등식을 만족하도록 버너(10)가 마련될 수 있다.

점화 플러그는 믹스 챔버(11)에서 공기와 연료의 혼합에 의해 형성되는 혼합물에 스파크를 일으켜 점화하도록 마련된다.

분배판(13)은 점화된 화염이 고정될 수 있도록 마련된다. 분배판(13)는 판형으로 형성될 수 있다. 분배판(13)을 통해 혼합물이 분출되며 연소반응이 일어날 수 있다. 분배판(13)의 폭방향(D2) 및 길이방향(D3) 양단이 고정 프레임(12)에 결합되어, 분배판(13)이 고정 프레임(12)의 개구를 폐쇄하는 형태로 배치될 수 있다. 기준방향(D1)을 따라 분배판(13)의 하류측에는 화염이 고정되도록 금속 섬유가 촘촘하게 짜여 형성되는 매트가 배치될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너(10)의 분배판(13)의 형상을 나타낸 도면이다.

혼합물이 통과하도록 기준방향(D1)을 따라 분배판(13)이 관통되어 복수의 관통홀(131, 132)이 형성될 수 있다. 복수의 관통홀(131, 132)이 분배판(13) 상에서 길이방향(D3)과 폭방향(D2)을 따라 이격되어 배치될 수 있다. 관통홀(131, 132)은 폭방향(D2)을 따라 연장된 슬릿 형태로 형성될 수 있다. 폭방향(D2)을 따라 동일한 위치에 배치되되 길이방향(D3)을 따라 소정의 간격인 이격간격마다 이격되어 배치된 관통홀(131, 132)들을 묶어 하나의 관통홀 열을 형성할 수 있다. 관통홀 열이 폭방향(D2)을 따라 복수 개 형성될 수 있다. 하나의 관통홀 열에 포함된 관통홀(131, 132)들은 동일한 이격간격을 가질 수 있는데, 서로 다른 관통홀 열에 포함된 관통홀(131, 132)들은 서로 다른 이격간격을 가질 수 있다.

분배판(13)은 폭방향(D2)을 기준으로 중심에 위치하는 부분인 중심부분(A11)과, 중심부분(A11)의 양측에 위치하는 외곽부분(A12)을 포함한다. 즉 외곽부분(A12)은 중심부분(A11)에 의해 구분되는 두 부분으로 나뉠 수 있다. 외곽부분(A12)에 위치하는 관통홀(131, 132)은 외곽 관통홀(132), 중심부분(A11)에 위치하는 관통홀(131, 132)은 중심 관통홀(131)로 지칭한다. 폭방향(D2)을 기준으로 외곽부분(A12)의 폭의 합은, 중심부분(A11)의 폭보다 작거나 같을 수 있다.

외곽 관통홀(132)의 면적의 합을 외곽부분(A12)의 면적으로 나눈 관통밀도는, 중심 관통홀(131)의 면적의 합을 중심부분(A11)의 면적으로 나눈 관통밀도보다 작을 수 있다. 외곽부분(A12)의 관통밀도는 중심부분(A11)의 관통밀도의 70% 이하일 수 있다. 따라서 분배판(13)을 통과하는 혼합물의 양이 외곽부분(A12) 보다는 중심부분(A11)으로 집중되어, 중심부분(A11)에서 강한 화염이 형성될 수 있다.

외곽 관통홀(132)은, 폭방향(D2)을 기준으로 외곽 관통홀(132)을 통과하는 혼합물에 의해 형성되는 화염의 외측 말단이 연소실 단열배관(51)과 접촉하고 있는 연소실(20)의 측벽(21)의 일부분보다 내측에 위치하도록 배치될 수 있다. 즉 형성되는 화염의 외측부분의 크기를 줄여, 연소실 단열배관(51) 또는 연소실(20)의 측벽(21)에 화염이 직접적으로 접촉하지 않도록 하여, 과열이 일어나 불완전 연소가 발생하는 것을 막고, 화염이 날리는 것을 방지할 수 있다

중심부분(A11)에 배치되는 관통홀 열의 이격간격과, 외곽부분(A12)에 배치되는 관통홀 열의 이격간격이 서로 상이할 수 있다. 중심부분(A11)의 이격간격이 외곽부분(A12)의 이격간격보다 작을 수 있다.

외곽 관통홀(132)은, 폭방향(D2)을 기준으로 가장 외측에 배치되는 외측 관통홀(1321)과, 외측 관통홀(1321)보다 내측에 배치되는 내측 관통홀(1322)을 포함할 수 있다. 외측 관통홀(1321)과 내측 관통홀(1322)은 폭방향(D2)을 따라 봤을 때 길이방향(D3)을 따라 교번적으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 외측 관통홀(1321)과 내측 관통홀(1322)은 번갈아가며 제1 간격 및 제2 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다. 따라서 하나의 외측 관통홀(1321)과 내측 관통홀(1322)이 인접하게 위치하고, 이로부터 소정의 이격간격만큼 이격된 위치에 다른 외측 관통홀(1321)과 내측 관통홀(1322)이 위치하는 방식으로 외곽 관통홀(132)이 배치될 수 있다.

외곽 관통홀(132)의 개수는, 중심 관통홀(131)의 개수보다 적을 수 있다. 외곽 관통홀(132)의 면적의 합은, 중심 관통홀(131)의 면적의 합보다 작을 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에서, 2개의 외곽부분(A12)의 폭은, 각각 분배판(13)의 폭의 25%이고, 중심부분(A11)의 폭은, 분배판(13)의 폭의 50%이다. 본 발명의 제1 실시예에서, 중심 관통홀(131)의 개수는, 외곽 관통홀(132)의 개수의 2배이다. 본 발명의 제1 실시예에서, 외곽 관통홀(132)의 면적의 합은, 전체 관통홀(131, 132)의 면적의 합의 33.6%이고, 중심 관통홀(131)의 면적의 합은, 전체 관통홀(131, 132)의 면적의 합의 66.3%이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 버너의 분배판(13b)의 형상을 나타낸 도면이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 버너의 분배판(13b)의 형상은, 구체적인 크기 등에서 제1 실시예에 따른 버너(10)의 분배판(13)의 형상과 차이가 있다. 제2 실시예에 따른 버너의 분배판(13b)의 형상을 제외한 제2 실시예에 따른 물 가열기의 나머지 구성요소는 제1 실시예에 따른 물 가열기(1)에 대해 설명하였던 내용이 그대로 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 제2 실시예에서, 외곽부분(A22)의 폭은, 각각 분배판(13b)의 폭의 13.3%이고, 중심부분(A21)의 폭은, 분배판(13b)의 폭의 73.4%이다. 본 발명의 제2 실시예에서, 중심 관통홀(131b)의 개수는, 외곽 관통홀(132b)의 개수의 5.5배이다. 본 발명의 제2 실시예에서, 외곽 관통홀(132b)의 면적의 합은, 전체 관통홀(131b, 132b)의 면적의 합의 15.4%이고, 중심 관통홀(131b)의 면적의 합은, 전체 관통홀(131b, 132b)의 면적의 합의 84.6%이다. 제2 실시예의 중심부분(A21)의 관통홀 열의 개수가, 제1 실시예의 중심부분(A11)의 관통홀 열의 개수보다 많다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 버너의 분배판(13c)의 형상을 나타낸 도면이다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 버너의 분배판(13c)의 형상은, 구체적인 크기 등에서 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 분배판의 형상과 차이가 있다. 제3 실시예에 따른 버너의 분배판(13c)의 형상을 제외한 제3 실시예에 따른 물 가열기의 나머지 구성요소는 제1 실시예에 따른 물 가열기(1)에 대해 설명하였던 내용이 그대로 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 제3 실시예에서, 외곽부분(A32)의 폭은, 각각 분배판(13c)의 폭의 9.5%이고, 중심부분(A31)의 폭은, 분배판(13c)의 폭의 81.0%이다. 본 발명의 제3 실시예에서, 중심 관통홀(131c)의 개수는, 외곽 관통홀(132c)의 개수의 8.5배이다. 본 발명의 제3 실시예에서, 외곽 관통홀(132c)의 면적의 합은, 전체 관통홀(131c, 132c)의 면적의 합의 10.6%이고, 중심 관통홀(131c)의 면적의 합은, 전체 관통홀(131c, 132c)의 면적의 합의 89.4%이다.

즉 본 발명의 실시예들에 따른 버너의 외곽부분(A12, A22, A32)의 폭은, 각각 분배판(13, 13b, 13c)의 폭의 9.5% 이상 25% 이하이고, 중심부분(A11, A21, A31)의 폭은, 분배판(13, 13b, 13c)의 폭의 50% 이상 81% 이하일 수 있다. 또한 본 발명의 실시예들에 따른 버너의 중심 관통홀(131, 131b, 131c)의 개수는, 외곽 관통홀(132, 132b, 132c)의 개수의 2배 이상 8.5배 이하일 수 있다. 또한 본 발명의 실시예들에 따른 버너의 외곽 관통홀(132, 132b, 132c)의 면적의 합은, 분배판(13, 13b, 13c)에 배치되는 관통홀(131, 131b, 131c, 132, 132b, 132c)의 면적의 합의 10.6% 이상 33.6% 이하일 수 있다. 또한 본 발명의 실시예들에 따른 버너의 중심 관통홀(131, 131b, 131c)의 면적의 합은, 분배판(13, 13b, 13c)에 배치되는 관통홀(131, 131b, 131c, 132, 132b, 132c)의 면적의 합의 66.3% 이상 89.4% 이하일 수 있다. 제3 실시예의 중심부분(A31)의 관통홀 열의 개수가, 제2 실시예의 중심부분(A21)의 관통홀 열의 개수보다 많다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 버너의 분배판(13d)의 형상을 나타낸 도면이다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 버너의 분배판(13d)의 형상은, 구체적인 크기 등에서 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 분배판의 형상과 차이가 있다. 제4 실시예에 따른 버너의 분배판(13d)의 형상을 제외한 제4 실시예에 따른 물 가열기의 나머지 구성요소는 제1 실시예에 따른 물 가열기(1)에 대해 설명하였던 내용이 그대로 적용될 수 있다.

도면을 참고하면, 외곽부분(A42)에 배치되는 관통홀인 외곽 관통홀(132d)의 면적은, 중심부분(A41)에 배치되는 관통홀인 중심 관통홀(131d)의 면적보다 작을 수 있다. 구체적으로, 외곽 관통홀(132d)이 폭방향(D2)을 따라 가지는 폭은, 중심 관통홀(131d)이 폭방향(D2)을 따라 가지는 폭보다 작을 수 있다. 외곽 관통홀(132d) 중 폭방향(D2)을 따라 외측에 위치하는 외측 관통홀의 폭이, 내측에 위치하는 내측 관통홀의 폭보다 작을 수 있다.

도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 버너의 분배판(13e)의 형상을 나타낸 도면이다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 버너의 분배판(13e)의 형상은, 구체적인 크기 등에서 제1 실시예 내지 제4 실시예에 따른 분배판의 형상와 차이가 있다. 제5 실시예에 따른 버너의 분배판(13e)의 형상을 제외한 제5 실시예에 따른 물 가열기의 나머지 구성요소는 제1 실시예에 따른 물 가열기(1)에 대해 설명하였던 내용이 그대로 적용될 수 있다.

도면을 참고하면, 외곽부분(A52)에 배치되는 관통홀인 외곽 관통홀(132e)의 면적은, 중심부분(A51)에 배치되는 관통홀인 중심 관통홀(131e)의 면적보다 작을 수 있다. 구체적으로, 외곽 관통홀(132e)이 길이방향(D3)을 따라 가지는 두께는, 중심 관통홀(131e)이 길이방향(D3)을 따라 가지는 두께보다 작을 수 있다. 외곽 관통홀(132e) 중 폭방향(D2)을 따라 외측에 위치하는 외측 관통홀의 폭이, 내측에 위치하는 내측 관통홀의 폭보다 작을 수 있다.

도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 버너 프레임의 브라켓 걸림부(1223f)가 분배판(13)을 가린 형상을 나타낸 도면이다.

본 발명의 제6 실시예에 따른 물 가열기는 브라켓 걸림부(1223f)의 일부가 외곽 관통홀(132)의 일부를 가린다는 점에서만 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 물 가열기와 차이가 있다. 제6 실시예에 따른 브라켓 걸림부(1223f)의 형상을 제외한 제6 실시예에 따른 물 가열기의 나머지 구성요소는 제1 실시예에 따른 물 가열기(1)에 대해 설명하였던 내용이 그대로 적용될 수 있다.

버너 프레임의 브라켓 걸림부(1223f)의 폭방향 내측단은, 외곽부분(A12)에 배치되는 관통홀인 외곽 관통홀(132)의 일부분을 덮을 수 있다. 브라켓 걸림부(1223f)의 폭방향 내측단은, 외측 관통홀(1321)의 적어도 일부 면적을 덮을 수 있다. 브라켓 걸림부(1223f)의 폭방향 내측단은, 내측 관통홀(1322)의 일부 면적을 덮을 수도 있다. 따라서 외곽 관통홀(132)의 전체 면적이 줄어드는 효과를, 브라켓 걸림부(1223f)가 외곽 관통홀(132)을 덮어 가질 수 있다.

도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 가림판(90g)이 분배판(13)을 가린 형상을 나타낸 도면이다.

본 발명의 제7 실시예에 따른 물 가열기는 가림판(90g)을 더 가진다는 점에서만 제1 실시예 내지 제6 실시예에 따른 물 가열기와 차이가 있다. 제7 실시예에 따른 물 가열기의 다른 구성요소는 제1 실시예에 따른 물 가열기(1)에 대해 설명하였던 내용이 그대로 적용될 수 있다.

물 가열기는 가림판(90g)을 포함할 수 있다. 가림판(90g)은 스테인리스를 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 가림판(90g)은 관통홀 중 분배판(13)의 폭방향 양단에 인접한 일부를 덮을 수 있다. 가림판(90g)은 2개의 부분으로 나뉘어 서로 폭방향(D2)을 따라 이격되어 배치될 수 있다. 가림판(90g)은 분배판(13)에 결합되거나, 브라켓 걸림부(1223)에 결합되어 고정될 수 있다.

즉, 가림판(90g)은, 외곽부분(A12)에 배치되는 관통홀인 외곽 관통홀(132) 의 일부분을 덮을 수 있다. 가림판(90g)은 외측 관통홀(1321)의 적어도 일부 면적을 덮을 수 있다. 가림판(90g), 내측 관통홀(1322)의 일부 면적을 덮을 수도 있다. 따라서 외곽 관통홀(132)의 전체 면적이 줄어드는 효과를, 가림판(90g)이 외곽 관통홀(132)을 덮어 가질 수 있다.

도 10은 예시적인 분배판을 이용한 버너(B)에서 발생하는 화염 형상을 나타낸 도면이다. 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너(10)에서 발생하는 화염 형상을 나타낸 도면이다.

관통홀의 개수가 조절되지 않고 균등하게 배치된 분배판을 사용하는 예시적인 경우를 생각할 수 있다. 예시적인 분배판을 포함하는 버너(B)를 사용해 연소반응을 통해 화염(F1)을 형성할 경우, 도 10에서와 같이 폭방향을 기준으로 외측에 형성되는 화염(F11)이 날려 매우 크게 형성되고, 연소실의 측벽에 접촉해 상술하였던 불완전 연소를 일으킬 수 있다.

도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 분배판(13)을 사용할 경우 얻을 수 있는 화염(F2)의 형상을 표현한 것인데, 도 10과 비교하여 폭방향(D2)을 기준으로 외측에 형성되는 화염이 줄어들었음을 확인할 수 있다. 따라서 연소실 단열배관(51)과 접촉하는 연소실(20) 측벽(21)의 일부분에 화염이 도달하지 않을 수 있고, 예시적인 버너(10)에 의해서 발생할 수 있는 불완전 연소의 문제가 저감되고 일산화탄소 발생이 감소하며 물 가열기(1)의 효율이 증가할 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 : 버너
11 : 믹스 챔버
12 : 고정 프레임
13, 13b, 13c, 13d, 13e : 분배판
14 : 블로어
20 : 연소실
21 : 측벽
22 : 유로캡 플레이트
23 : 연소실 공급구
24 : 연소실 플랜지
30 : 현열 열교환기
31 : 현열 핀
32 : 현열 열교환배관
33 : 난방수 배출구
40 : 잠열 열교환기
50 : 단열배관
51 : 연소실 단열배관
52 : 현열 단열배관
60 : 어댑터
61 : 어댑터 열교환기부
62 : 어댑터 연소실측부
70 : 하우징
71 : 열교환 일반측판
72 : 열교환 단열측판
73 : 열교환기 플랜지
81 : 패킹 브라켓
82 : 측판 패킹
90g : 가림판
121 : 프레임 커버
122 : 프레임 브라켓
131, 131d, 131e : 중심 관통홀
132, 132d, 132e : 외곽 관통홀
200 : 연소공간
1221 : 브라켓 고정부
1222 : 브라켓 연결부
1223, 1223f : 브라켓 걸림부
1321 : 외측 관통홀
1322 : 내측 관통홀
A11, A21, A31, A41, A51 : 중심부분
A12, A22, A32, A42, A52 : 외곽부분
B : 예시적인 버너
D1 : 기준방향
D2 : 폭방향
D3 : 길이방향
F1, F2, F11 : 화염
P1 : 외측지점
N1 : 법선

Claims (17)

1. 연소반응에 의해 생성되는 연소가스의 유동방향인 기준방향을 기준으로 연소실의 상류측에 위치하는 물 가열기용 버너에 있어서,
   상기 연소반응을 일으키기 위한 판형의 분배판을 포함하고,
   상기 기준방향에 직교하는 일 방향을 길이방향이라 하고, 상기 기준방향과 상기 길이방향에 직교하는 방향을 폭방향이라 할 때,
   상기 연소반응을 위한 연료와 공기의 혼합물이 통과하도록 상기 분배판이 상기 기준방향을 따라 관통되어 형성되는 복수의 관통홀이 상기 길이방향과 상기 폭방향을 따라 이격되어 배치되고,
   상기 분배판은 상기 폭방향을 기준으로 중심에 위치하는 부분인 중심부분과, 상기 중심부분의 양측에 위치하는 외곽부분을 포함하고,
   상기 외곽부분에 위치하는 관통홀의 면적의 합을 상기 외곽부분의 면적으로 나눈 관통밀도는, 상기 중심부분에 위치하는 관통홀의 면적의 합을 상기 중심부분의 면적으로 나눈 관통밀도보다 작고,
   상기 외곽부분에 배치되는 관통홀은, 폭방향을 기준으로 가장 외측에 배치되는 외측 관통홀과, 상기 외측 관통홀보다 내측에 배치되는 내측 관통홀을 포함하고,
   상기 외측 관통홀과 상기 내측 관통홀은 폭방향을 따라 봤을 때 길이방향을 따라 교번적으로 서로 이격되어 배치되고,
   상기 외측 관통홀과 상기 내측 관통홀은 폭방향을 따라 봤을 때 번갈아가며 제1 간격 및 상기 제1 간격과 상이한 제2 간격만큼 이격되어 배치되고,
   상기 중심부분에 위치하는 관통홀은, 폭방향을 따라 봤을 때 일정한 간격으로 이격되어 배치되는, 버너.
2. 제1항에 있어서,
   상기 외곽부분의 관통밀도는, 상기 중심부분의 관통밀도의 70% 이하인, 버너.
3. 제1항에 있어서,
   상기 폭방향을 기준으로 상기 외곽부분의 폭은, 상기 중심부분의 폭보다 작은, 버너.
4. 제3항에 있어서,
   상기 외곽부분의 폭은, 각각 상기 분배판의 폭의 9.5% 이상 25% 이하이고,
   상기 중심부분의 폭은, 상기 분배판의 폭의 50% 이상 81% 이하인, 버너.
5. 제1항에 있어서,
   상기 관통홀의 개수는,
   상기 외곽부분에 배치되는 관통홀의 개수는, 상기 중심부분에 배치되는 관통홀의 개수보다 적은, 버너.
6. 제5항에 있어서,
   상기 중심부분에 배치되는 관통홀의 개수는, 상기 외곽부분에 배치되는 관통홀의 개수의 2배 이상 8.5배 이하인, 버너.
7. 제1항에 있어서,
   상기 외곽부분에 배치되는 관통홀의 면적의 합은, 상기 중심부분에 배치되는 관통홀의 면적의 합보다 작은, 버너.
8. 제7항에 있어서,
   상기 외곽부분에 배치되는 관통홀의 면적의 합은, 상기 분배판에 배치되는 관통홀의 면적의 합의 10.6% 이상 33.6% 이하이고,
   상기 중심부분에 배치되는 관통홀의 면적의 합은, 상기 분배판에 배치되는 관통홀의 면적의 합의 66.3% 이상 89.4% 이하인, 버너.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 외곽부분에 배치되는 관통홀의 면적은, 상기 중심부분에 배치되는 관통홀의 면적보다 작은, 버너.
12. 제1항에 있어서,
    상기 외곽부분에 배치되는 관통홀이 폭방향을 따라 가지는 폭은, 상기 중심부분에 배치되는 관통홀이 폭방향을 따라 가지는 폭보다 작은, 버너.
13. 제1항에 있어서,
    상기 외곽부분에 배치되는 관통홀이 길이방향을 따라 가지는 두께는, 상기 중심부분에 배치되는 관통홀이 길이방향을 따라 가지는 두께보다 작은, 버너.
14. 제1항에 있어서,
    중심에 개구가 형성되고, 상기 개구를 상기 분배판이 폐쇄하는 형태로 상기 분배판이 배치되도록 상기 분배판의 폭방향 및 길이방향 양단이 결합되는 버너 프레임을 더 포함하고,
    상기 버너 프레임의 폭방향 내측단은, 상기 외곽부분에 배치되는 관통홀 의 일부분을 덮는, 버너.
15. 제1항에 있어서,
    상기 외곽부분에 배치되는 관통홀 중 상기 분배판의 폭방향 양단에 인접한 관통홀의 일부분을 덮고, 스테인리스를 포함하는 재질로 형성되는 가림판을 더 포함하는, 버너.
16. 제1항에 있어서,
    상기 분배판은, 상기 연소반응이 발생하는 영역인 연소영역을 구비하고,
    상기 연소영역은, 길이방향에 직교하는 평면으로 자른 단면에서, 하방으로 볼록하게 형성된 프로파일을 가지고,
    상기 연소영역은, 상기 폭방향을 기준으로 가장 외측에 위치하는 2개의 외측지점 중 적어도 하나에서 그은 법선이, 상기 연소실의 내측면에 접촉하지 않도록 형성되는, 버너.
17. 연료와 공기가 혼합되어 혼합물이 생성되는 믹스 챔버 및 상기 혼합물이 분출되며 연소반응을 일으키게 마련되는 판형의 분배판을 구비하는 버너;
    내부에 상기 연소반응에 의해 생성된 화염이 위치하도록 마련되는 연소실;
    상기 연소반응에 의해 발생하는 열을 이용해 물을 가열하는 열교환기; 및
    상기 연소실의 단열을 위해 상기 연소실의 외측에 물이 유동하도록 마련되는 연소실 단열배관을 포함하고,
    상기 연소반응에 의해 생성된 연소가스가 유동하는 방향을 기준방향이라 하고, 상기 기준방향에 직교하는 일 방향을 길이방향이라 하고, 상기 기준방향과 상기 길이방향에 직교하는 방향을 폭방향이라 할 때,
    상기 혼합물이 통과하도록 상기 분배판이 상기 기준방향을 따라 관통되어 형성되는 복수의 관통홀이 상기 길이방향과 상기 폭방향을 따라 이격되어 배치되고,
    상기 분배판은 상기 폭방향을 기준으로 중심에 위치하는 부분인 중심부분과, 상기 중심부분의 양측에 위치하는 외곽부분을 포함하고,
    상기 외곽부분에 형성되는 관통홀은, 상기 폭방향을 기준으로 상기 외곽부분에 배치되는 관통홀을 통과하는 혼합물에 의해 형성되는 화염의 외측 말단이 상기 연소실 단열배관과 접촉하고 있는 상기 연소실의 측벽의 일부분보다 내측에 위치하도록 배치되고,
    상기 외곽부분에 배치되는 관통홀은, 폭방향을 기준으로 가장 외측에 배치되는 외측 관통홀과, 상기 외측 관통홀보다 내측에 배치되는 내측 관통홀을 포함하고,
    상기 외측 관통홀과 상기 내측 관통홀은 폭방향을 따라 봤을 때 길이방향을 따라 교번적으로 서로 이격되어 배치되고,
    상기 외측 관통홀과 상기 내측 관통홀은 폭방향을 따라 봤을 때 번갈아가며 제1 간격 및 상기 제1 간격과 상이한 제2 간격만큼 이격되어 배치되고,
    상기 중심부분에 위치하는 관통홀을 폭방향을 따라 봤을 때 일정한 간격으로 이격되어 배치되는, 물 가열기.

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