KR20190074646A - 터뷸레이터 - Google Patents

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KR20190074646A
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임현묵
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Abstract

관의 내부를 유동하는 연소 가스와, 관과 접촉하는 난방수 사이에 열교환이 이뤄지는 열교환기의 관의 내부에 마련되어, 관의 길이 방향을 따라 유동하던 연소 가스의 유동 방향을 변경하기 위한 터뷸레이터는, 길이 방향을 따라 유동하던 연소 가스의 유동 방향을 변경하기 위한 패턴이 길이 방향을 따라 반복적으로 구비되는 난류 형성부를 포함하고, 패턴의 개별 길이와 패턴 사이의 간격 중 어느 하나인 기준 길이는, 난류 형성부를 길이 방향을 따라 복수 개의 영역으로 구획할 때, 복수 개의 영역 중 적어도 어느 2개의 영역에서 서로 다르게 설정된다.

Description

터뷸레이터{TURBULATOR}
본 발명은 터뷸레이터에 관한 것이다.
도 1은 연관(fire tube)식 열교환기를 개념적으로 나타낸 도면이다. 연관식 열교환기란, 가열되어 배기된 고온의 연소 가스가 다수 개의 관(1) 내부를 유동할 때, 관을 둘러싸는 본체(2)의 내부에 수용된 난방수와 열교환이 이뤄지는 열교환기를 의미한다.
열교환기에서 열교환 성능을 향상시키는 것은 매우 중요한데, 연관식 열교환기에서 열교환 성능을 높이기 위해서 관(1)의 내부에 터뷸레이터를 삽입하는 방법이 이용될 수 있다. 터뷸레이터는 관(1)의 내부를 유동하는 연소 가스가 난류를 형성하도록 하여 열교환 성능을 높이는 역할을 할 수 있다.
도 2는 종래의 터뷸레이터가 삽입된 관을 나타내는 부분 사시도이다. 도 2는 하나의 스트립이 길이 방향을 중심으로 뒤틀려서 형성된 터뷸레이터(twisted tape turbulator, 3)가 관(1) 내에 삽입된 상태를 나타낸 것으로서, 터뷸레이터(3)의 골과 골 사이의 간격(a)이 일정하게 형성되어 있다.
그러나 종래의 터뷸레이터(3)와 같이 골과 골 사이의 간격(a)이 일정한 경우, 연소 가스의 온도가 높은 연소 가스의 유입구(1a) 측에서는 압력 강하가 과도하게 발생할 수 있다. 이에 따라 관(1)을 유동하는 연소 가스를 일정 시간 내에 일정 유량만큼 배출하기 위해서는 연소 가스를 관(1) 내에서 압송하기 위한 팬에 큰 용량, 즉 더 좋은 성능이 요구되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 열교환기에 마련된 팬의 성능에 따라서 종래의 터뷸레이터(3)를 열교환기에 적용하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 과제는 연소 가스의 압력 강하량을 감소시킬 수 있는 형상의 터뷸레이터를 제공하는 것이다.
일 예에서, 관의 내부를 유동하는 연소 가스와, 관과 접촉하는 난방수 사이에 열교환이 이뤄지는 열교환기의 관의 내부에 마련되어, 관의 길이 방향을 따라 유동하던 연소 가스의 유동 방향을 변경하기 위한 터뷸레이터는, 길이 방향을 따라 유동하던 연소 가스의 유동 방향을 변경하기 위한 패턴이 길이 방향을 따라 반복적으로 구비되는 난류 형성부를 포함하고, 패턴의 개별 길이와 패턴 사이의 간격 중 어느 하나인 기준 길이는, 난류 형성부를 길이 방향을 따라 복수 개의 영역으로 구획할 때, 복수 개의 영역 중 적어도 어느 2개의 영역에서 서로 다르게 설정된다.
또 다른 예에서, 관의 내부를 유동하는 연소 가스와, 관과 접촉하는 난방수 사이에 열교환이 이뤄지는 열교환기의 관의 내부에 마련되어, 관의 길이 방향을 따라 유동하던 연소 가스의 유동 방향을 변경하기 위한 터뷸레이터는, 길이 방향을 따라 유동하던 연소 가스의 유동 방향을 변경하기 위한 난류 형성부를 포함하고, 관의 소정 부피에 대해 난류 형성부가 차지하는 부피를 기준 밀도라고 정의할 때, 기준 밀도는, 난류 형성부를 길이 방향을 따라 복수 개의 영역으로 구획할 때, 복수 개의 영역 중 적어도 어느 2개의 영역에서 서로 다르게 설정된다.
본 발명에 따른 터뷸레이터에 따르면, 과도한 압력 강하가 발생하는 것이 방지되어, 연소 가스를 압송하기 위해 열교환기에 마련된 팬에 과한 성능이 요구되지 않으므로, 열교환기의 열교환 성능은 향상시키면서도 터뷸레이터의 활용도를 높일 수 있다.
도 1은 연관식 열교환기를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 터뷸레이터가 삽입된 관을 나타내는 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 터뷸레이터가 삽입된 관을 나타내는 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 터뷸레이터의 변형례가 삽입된 관을 나타내는 부분 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 터뷸레이터의 다른 변형례가 삽입된 관을 나타내는 부분 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 터뷸레이터를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 터뷸레이터를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 터뷸레이터를 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해서 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.
실시예 1
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 터뷸레이터를 나타내는 사시도이다. 이하에서는 도 1 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예 1에 따른 터뷸레이터를 설명한다.
전술한 바와 같이, 도 1은 연관식 열교환기를 개념적으로 나타낸 도면이다. 즉, 도 1은 관(1)의 내부를 유동하는 연소 가스와, 관(1)과 접촉하는 난방수 사이에 열교환이 이뤄지는 열교환기를 나타낸다. 본 발명의 실시예 1에 따른 터뷸레이터는 관(1)의 내부에 마련되어, 관(1)의 길이 방향을 따라 유동하던 연소 가스의 유동 방향을 변경한다. 이하에서는 본 발명의 터뷸레이터가 연관식 열교환기에 적용되는 것을 기초로 설명하지만, 관의 내부에 난방수가 유동하는 열교환기에 본 발명의 터뷸레이터가 적용되지 못하는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 터뷸레이터(10)는 소정의 패턴(P)이 길이 방향을 따라 반복적으로 구비되는 난류 형성부(100)를 포함한다. 여기서 소정의 패턴(P)이란 길이 방향을 따라 유동하던 연소 가스의 유동 방향을 변경하기 위한 형상을 갖는 구성으로, 그 형상이 특별히 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예 1에 따른 터뷸레이터(10)는 twisted tape 형상의 터뷸레이터로서, 난류 형성부(100)는 하나의 스트립이 길이 방향을 따라 연속적으로 시계 방향이나 반시계 방향으로 뒤틀려서 형성될 수 있다. 이때 패턴(P)은 나사와 같이 뒤틀리게 형성되어 산과 골을 형성하는 난류 형성부(100)의 돌기들을 의미할 수 있다. 연소 가스는 길이 방향을 따라 유동하다가, 스트립의 형상을 따라 그 유동 방향이 변경됨으로써 난류를 형성하며 관(1)의 내부를 유동할 수 있고, 난방수와의 사이에 열교환이 이뤄지는 면적이 증가될 수 있다.
이때 패턴의 개별 길이와 패턴 사이의 간격 중 어느 하나로 정의되는 기준 길이는, 난류 형성부를 길이 방향을 따라 복수 개의 영역으로 구획할 때, 복수 개의 영역 중 적어도 어느 2개의 영역에서 서로 다르게 설정된다.
구획되는 영역의 개수는 특별히 한정되는 것은 아니나, 본 발명의 실시예 1에 따른 터뷸레이터(10)는 예를 들어 X 영역, Y 영역 및 Z 영역의 3개의 영역으로 구획할 수 있다. 그리고 기준 길이는 난류 형성부(100)의 골과 골 사이의 거리인 피치(l)에서 획득될 수 있다. 이때 3개의 영역 중 적어도 어느 2개의 영역에서는 기준 길이(l)가 서로 다르게 설정될 수 있다.
보다 구체적으로, 기준 길이(l)는 적어도 어느 2개의 영역에 있어, 동일 영역에서는 동일하게 설정될 수 있다. 그리고 연소 가스의 유입구(1a) 측의 영역에서 연소 가스의 유출구(1b) 측의 영역으로 갈수록 점차 짧아지게 설정될 수 있다. 즉, X, Y, Z 영역 중 적어도 어느 2개의 영역에 있어 기준 길이(l)는 동일 영역에서는 동일하게 설정될 수 있고, 연소 가스의 유입구(1a) 측의 영역에서 연소 가스의 유출구(1b) 측의 영역으로 갈수록 점차 짧아지게 설정될 수 있다.
그리고 적어도 어느 2개의 영역 중 어느 하나의 영역인 최초 영역은, 복수 개의 영역 중 연소 가스의 유입구(1a) 측에 가장 근접하게 위치한 영역을 의미할 수 있다. 도 3에서는 X 영역을 최초 영역이라고 할 수 있다. 최초 영역(X)은 난류 형성부(100)에 의한 연소 가스의 압력 강하량을 감소시키기 위해, 기준 길이(l)가 가장 넓게 설정되는 영역일 수 있다. 또는 최초 영역(X)은, 소정의 기본 길이보다 길게 설정되는 영역일 수 있다. 이때 소정의 기본 길이란, 종래에 사용되던 터뷸레이터(3)의 기준 길이(a)일 수도 있고, 난류 형성부(100)의 기준 길이(l)들의 평균 기준 길이일 수도 있다. 예를 들어, 도 3에서의 기준 길이는 l1 = l2 = l3 > l4 = l5 = l6 > l7 = l8의 관계를 가질 수 있고, l1 = l2 = l3 > a(도 2 참조)의 관계를 만족할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 유입구(1a) 측에서는 연소 가스의 온도가 상대적으로 높기 때문에, 연소 가스의 부피가 커져 연소 가스에 압력 강하가 크게 발생할 수 있다. 그러나 최초 영역(X)에서 기준 길이(l)가 가장 넓게 설정됨으로써 압력 강하량을 감소시킬 수 있다. 따라서 최초 영역에서 기준 길이가 가장 넓게 설정되지 않은 터뷸레이터가 적용된 열교환기에 비해, 열교환기에 마련되어 연소 가스를 압송하는 팬 역시 상대적으로 낮은 성능을 갖는 것을 사용할 수 있다. 따라서 터뷸레이터 및 열교환기의 활용도가 향상될 수 있다.
또한, 적어도 어느 2개의 영역 중 어느 하나의 영역인 최후 영역은, 복수 개의 영역 중 연소 가스의 유출구(1b) 측에 가장 근접하게 위치한 영역을 의미할 수 있다. 도 3에서는 Z 영역을 최후 영역이라고 할 수 있다. 그리고 최후 영역(Z)은 소정의 기본 길이보다 짧게 형성되는 영역일 수 있다. 이때 소정의 기본 길이란, 종래에 사용되던 터뷸레이터(3)의 기준 길이(a)일 수도 있고(도 2 참조), 난류 형성부(100)의 기준 길이(l)들의 평균 기준 길이일 수도 있다. 또한, 최후 영역(Z)은 연소 가스 중에 포함된 수증기의 액화가 시작되는 위치에서부터 시작되는 영역일 수 있다. 예를 들어, 도 3에서의 기준 길이(l)는 l1 = l2 = l3 > l4 = l5 = l6 > l7 = l8의 관계를 가질 수 있고, a > l7 = l8의 관계를 만족할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 연소 가스의 온도가 상대적으로 고온인 연소 가스의 유입구(1a) 측에서는 연소 가스의 부피가 커서 압력 강하 역시 크게 발생할 수 있다. 그런데 연소 가스 중에 포함된 수증기의 액화가 시작되면, 수증기가 액화되어 발생한 물이 유로의 내면에 맺혀 연소 가스가 지나가는 유로가 상대적으로 좁아지기 때문에, 연소 가스의 유동이 어려워지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 연소 가스 중에 포함된 수증기의 액화가 시작되는 위치에서부터는 기준 길이의 크기가 감소하지 않는 것이 바람직할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 터뷸레이터의 변형례를 나타내는 사시도이다. 본 변형례에 따른 터뷸레이터(10')는 기준 길이(l')들의 관계에 있어서 전술한 실시예 1에 따른 터뷸레이터(10)와 차이가 있다. 본 변형례에 따른 터뷸레이터(10')의 기준 길이(l')는 연소 가스의 유입구(1a) 측에서 연소 가스의 유출구(1b) 측으로 갈수록 점차 짧아지게 설정될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 것과 같이, 각각의 기준 길이(l')들은 l1' > l2' > l3' > l4' > l5' > l6' > l7' > l8'의 관계를 가질 수 있다.
연소 가스의 온도가 상대적으로 고온인 연소 가스의 유입구(1a) 측에서는 기준 길이(l')를 상대적으로 길게 설정하여 압력 강하량을 감소시키되, 연소 가스의 유출구(1b) 측으로 갈수록 연소 가스의 온도가 점차 감소함에 따라 기준 길이(l')를 짧게 설정함으로써 연소 가스와 난방수 사이의 열교환 성능은 향상시킬 수 있다. 따라서 전술한 바와 같이 연소 가스를 압송하는 팬에 큰 용량이 요구되지 않아 상대적으로 낮은 성능을 갖는 팬이 마련된 열교환기에도 본 변형례의 터뷸레이터(10')를 적용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 터뷸레이터의 다른 변형례를 나타내는 사시도이다. 본 변형례에 따른 터뷸레이터(10") 역시 기준 길이(l")들의 관계에 있어서 전술한 실시예 1에 따른 터뷸레이터(10)와 차이가 있다. 본 변형례에 따른 터뷸레이터(10")의 기준 길이(l")는 연소 가스의 유입구(1a) 측에서 연소 가스의 유출구(1b) 측으로 갈수록 점차 짧아지게 설정되다, 소정 위치에서부터 일정하게 설정될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 것과 같이, 각각의 기준 길이(l")들은 l1" > l2" > l3" > l4" > l5" > l6" > l7" = l8"의 관계를 가질 수 있다. 이때 소정 위치는, 연소 가스 중에 포함된 수증기의 액화가 시작되는 위치에 기초해서 결정될 수 있다.
즉, 연소 가스의 온도가 상대적으로 고온인 연소 가스의 유입구(1a) 측에서는 기준 길이(l")를 상대적으로 길게 설정하여 압력 강하량을 감소시키되, 연소 가스의 유출구(1b) 측으로 갈수록 연소 가스의 온도가 점차 감소함에 따라 기준 길이(l")를 짧게 설정함으로써 연소 가스와 난방수 사이의 열교환 성능은 향상시킬 수 있다. 또한, 연소 가스 중의 수증기의 액화가 시작되는 위치에 기초하여 기준 길이(l")를 일정하게 설정함으로써 연소 가스 중에 포함된 수증기의 액화가 시작되어 연소 가스가 유동하기 어려워지는 문제를 방지할 수 있다.
실시예 2
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 터뷸레이터를 나타내는 사시도이다. 본 발명의 실시예 2에 따른 터뷸레이터(angular turbulator, 20)는 난류 형성부(200)의 형상에 있어서 실시예 1에 따른 터뷸레이터와 차이가 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 난류 형성부(200)는 제1 경사부(210)와 제2 경사부(230)의 연결 형상을 하나의 패턴으로 하여 형성될 수 있다. 제1 경사부(210)는 연소 가스의 유입구(1a) 측에서 연소 가스의 유출구(1b) 측을 향해 상측으로 경사진 부분을 말하고, 제2 경사부(230)는 연소 가스의 유입구(1a)에서 연소 가스의 유출구(1b) 측을 향해 하측으로 경사진 부분을 말한다. 그리고 기준 길이(m)는 패턴의 개별 길이, 즉 연결 형상의 길이 방향에 따른 길이에서 획득될 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 터뷸레이터(20)는, 연소 가스가 난류 형성부(200)의 제1 경사부(210)와 제2 경사부(230)를 따라 난류를 형성하며 관(1) 내를 유동하도록 하여, 연소 가스와 난방수 사이의 열교환 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 6에는 각각의 기준 길이(m)들은 m1 > m 2 > m 3 > m 4 > m 5 > m 6 > m 7 = m 8의 관계를 가지고 있는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 실시예 1 및 실시예 1의 변형례들과 같이 m1 = m 2 = m 3 > m 4 = m 5 = m 6 > m 7 = m 8 또는 m1 > m 2 > m 3 > m 4 > m 5 > m 6 > m 7 > m 8의 관계를 가질 수도 있다. 또한, 이에 따라 발생하는 효과 역시 실시예 1과 실질적으로 동일하게 나타날 수 있다.
실시예 3
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 터뷸레이터를 나타내는 사시도이다. 본 발명의 실시예 2에 따른 터뷸레이터(30)는 난류 형성부(300)의 형상에 있어서 전술한 실시예들과 차이가 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예 3에 따른 난류 형성부(300)는, 적어도 하나의 돌출편(310, 320)과 관통공(330)이 구비된 평판을 하나의 패턴으로 하여 형성될 수 있다. 평판은 길이 방향을 따라 연장될 수 있다. 돌출편(310, 320)은 평판의 양면으로부터 돌출되게 형성되어 연소 가스의 유동 방향을 변경할 수 있고, 관통공(330)은 일면을 따라 유동하던 연소 가스가 타면으로 이동하기 위한 공간을 제공할 수 있다.
도 7에 도시된 것과 같이, 평판의 일면에 구비된 돌출편(310)들은 연소 가스의 유입구(1a) 측에서 연소 가스의 유출구(1b) 측을 향해 상측으로 경사지게 형성될 수 있고, 평판의 타면에 구비된 돌출편(320)은 연소 가스의 유입구(1a) 측에서 연소 가스의 유출구(1b) 측을 향해 하측으로 경사지게 형성될 수 있다. 또한, 돌출편들(310, 320)은 평판의 일부가 절개되어 절곡됨으로써 평판에 절개 구멍(미도시)을 형성하며 돌출되게 형성될 수도 있다.
관통공(330)은 도 7에 도시된 것과 같이 돌출편들(310, 320)의 유출구(1b) 측 말단에 마련되어, 평판의 일면에서 돌출편(310)의 형상을 따라 유동하던 연소 가스가 타면으로 이동하는 공간을 제공할 수 있고, 또한 평판의 타면에서 돌출편(310)의 형상을 따라 유동하던 연소 가스가 일면으로 이동하는 공간을 제공할 수 있다.
연소 가스는 이러한 패턴에 의해 관(1) 내에서 난류를 형성하며 유동할 수 있고, 난방수와의 열교환 성능이 향상될 수 있다.
이때 기준 길이(n)는 패턴의 개별 길이, 즉 평판의 길이 방향에 따른 길이에서 획득될 수 있다. 도 7에 도시된 것과 같이, 각 기준 길이(n)들은 n1 > n 2 > n 3 > n 4 > n 5 > n 6 > n 7 = n 8의 관계를 가질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 실시예 1 및 실시예 1의 변형례들과 같이 n1 = n 2 = n 3 > n 4 = n 5 = n 6 > n 7 = n 8 또는 n1 > n 2 > n 3 > n 4 > n 5 > n 6 > n 7 > n 8의 관계를 가질 수도 있다. 또한, 이에 따라 발생하는 효과 역시 실시예 1과 실질적으로 동일하게 나타날 수 있다.
실시예 4
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 터뷸레이터를 나타내는 사시도이다. 본 발명의 실시예 4에 따른 터뷸레이터(40)는 전술한 실시예들에 따른 터뷸레이터들과 마찬가지로, 길이 방향을 따라 유동하던 연소 가스의 유동 방향을 변경하기 위한 난류 형성부(400)를 포함한다.
본 발명의 실시예 4에 따른 터뷸레이터(40)는 와이어 형상의 터뷸레이터(40)(wire turbulator)로서, 난류 형성부(400)는 규칙적으로 또는 불규칙적으로 꼬여 길이 방향을 따라 연장된 와이어 형상일 수 있다. 그리고 관(1)의 소정 부피에 대해 난류 형성부(400)가 차지하는 부피로 정의되는 기준 밀도는, 난류 형성부(400)를 길이 방향을 따라 복수 개의 영역으로 구획할 때, 동일 영역에서는 동일하게 설정되되, 적어도 어느 2개의 영역에서는 서로 다르게 설정된다.
보다 구체적으로, 도 8에 도시된 것과 같이 난류 형성부(400)를 X, Y, Z 영역으로 구획할 수 있고, 3개의 영역 중 적어도 어느 2개의 영역에 있어, 기준 밀도는 동일 영역에서는 동일하게 설정될 수 있다. 또한, 기준 밀도는, 연소 가스의 유입구(1a) 측에서 연소 가스의 유출구(1b) 측의 영역으로 갈수록 점차 증가하게 설정될 수 있다.
예를 들어, 도 8에 도시된 것과 같이, X, Y, Z 각각의 영역 내에서는 기준 밀도가 동일하게 설정되되, 동일한 부피를 갖는 관(1)의 소정의 부피(V1, V2)에 대해 X 영역과 Z 영역의 난류 형성부(400)가 차지하는 부피는 서로 다르게 설정될 수 있다. 즉, X 영역의 기준 밀도가 Z 영역의 기준 밀도보다 작게 설정될 수 있다.
또한, 실시예 1의 변형례에서 설명한 것과 같이, 기준 밀도는 연소 가스의 유입구(1a) 측에서 연소 가스의 유출구(1b) 측으로 갈수록 점차 증가하도록 설정될 수도 있고, 연소 가스의 유입구(1a) 측에서 연소 가스의 유출구(1b) 측으로 갈수록 점차 증가하다가, 소정의 위치에서부터 일정하게 설정될 수도 있다. 이때 소정의 위치는 연소 가스 중에 포함된 수증기의 액화가 시작되는 위치에 기초하여 설정될 수 있다.
난류 형성부(400)는, 길이 방향을 따라 관(1) 내를 유동하던 연소 가스가 와이어들에 의해 그 유동이 방해를 받아 유동 방향이 변경되게 하며, 연소 가스와 난방수 사이의 열교환 성능을 향상시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 연소 가스의 유입구(1a) 측에서는 기준 밀도가 상대적으로 작게 설정됨으로써, 연소 가스의 온도가 상대적으로 고온인 영역에서는 연소 가스의 압력 강하량이 감소되게 할 수 있다. 따라서 기준 밀도가 모두 일정하게 설정된 터뷸레이터(40)에 비해 상대적으로 낮은 성능의 팬을 구비하는 열교환기에도 본 발명의 실시예 4에 따른 터뷸레이터(40)를 적용할 수 있다.
또한, 난류 형성부(400)는 연소 가스 중에 포함된 수증기의 액화가 시작되는 위치에서부터 기준 밀도가 일정하게 설정됨으로써, 연소 가스 및 액화된 수증기가 유동하기 어려워지는 문제를 방지할 수 있다.
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: 관
1a: 유입구
1b: 유출구
2: 본체
3: 터뷸레이터
10: 터뷸레이터
100: 난류 형성부
20: 터뷸레이터
200: 난류 형성부
210: 제1 경사부
230: 제2 경사부
30: 터뷸레이터
300: 난류 형성부
310: 돌출편
320: 돌출편
330: 관통공
40: 터뷸레이터
400: 난류 형성부

Claims (15)

  1. 관의 내부를 유동하는 연소 가스와, 상기 관과 접촉하는 난방수 사이에 열교환이 이뤄지는 열교환기의 상기 관의 내부에 마련되어, 상기 관의 길이 방향을 따라 유동하던 상기 연소 가스의 유동 방향을 변경하기 위한 터뷸레이터에 있어서,
    상기 길이 방향을 따라 유동하던 상기 연소 가스의 유동 방향을 변경하기 위한 패턴이 상기 길이 방향을 따라 반복적으로 구비되는 난류 형성부를 포함하고,
    상기 패턴의 개별 길이와 상기 패턴 사이의 간격 중 어느 하나인 기준 길이는, 상기 난류 형성부를 상기 길이 방향을 따라 복수 개의 영역으로 구획할 때, 상기 복수 개의 영역 중 적어도 어느 2개의 영역에서 서로 다르게 설정되는, 터뷸레이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준 길이는,
    상기 적어도 어느 2개의 영역에 있어,
    동일 영역에선 동일하게 설정되되, 상기 연소 가스의 유입구 측의 영역에서 상기 연소 가스의 유출구 측의 영역으로 갈수록 점차 짧아지게 설정되는 터뷸레이터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 어느 2개의 영역 중 어느 하나의 영역인 최초 영역은,
    상기 복수 개의 영역 중,
    상기 연소 가스의 유입구 측에 가장 근접하게 위치하되,
    상기 난류 형성부에 의한 상기 연소 가스의 압력 강하량을 감소시키기 위해, 상기 기준 길이가 가장 넓게 설정되는 영역인, 터뷸레이터.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 어느 2개의 영역 중 어느 하나의 영역인 최후 영역은,
    상기 복수 개의 영역 중, 상기 연소 가스의 유출구 측에 가장 근접하게 위치하되, 상기 연소 가스 중에 포함된 수증기의 액화가 시작되는 위치에서부터 시작되는 영역인, 터뷸레이터.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 어느 2개의 영역 중 어느 하나의 영역인 최초 영역은,
    상기 복수 개의 영역 중, 상기 연소 가스의 유입구 측에 가장 근접하게 위치하되, 상기 기준 길이가 소정의 기본 길이보다 길게 설정되는 영역이고,
    상기 적어도 어느 2개의 영역 중 다른 하나의 영역인 최후 영역은,
    상기 복수 개의 영역 중, 상기 연소 가스의 유출구 측에 가장 근접하게 위치하되, 상기 기준 길이가 소정의 기본 길이보다 짧게 설정되는 영역인, 터뷸레이터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준 길이는, 상기 연소 가스의 유입구 측에서 상기 연소 가스의 유출구 측으로 갈수록 점차 짧아지게 설정되는, 터뷸레이터.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준 길이는, 상기 연소 가스의 유입구 측에서 상기 연소 가스의 유출구 측으로 갈수록 점차 짧아지게 설정되다, 소정 위치에서부터 일정하게 설정되는, 터뷸레이터.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 소정 위치는, 상기 연소 가스 중에 포함된 수증기의 액화가 시작되는 위치에 기초해서 결정되는, 터뷸레이터.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준 길이는, 상기 연소 가스의 온도와, 상기 열교환기에 마련되어 상기 연소 가스를 압송하는 팬의 성능 중의 적어도 어느 하나에 기초해서 설정되는, 터뷸레이터.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 난류 형성부는, 하나의 스트립이 상기 길이 방향을 따라 연속적으로 시계 방향이나 반시계 방향으로 뒤틀려서 형성되고,
    상기 기준 길이는, 상기 난류 형성부의 골과 골 사이의 거리인 피치에서 획득되는, 터뷸레이터.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 난류 형성부는, 상기 연소 가스의 유입구 측에서 상기 연소 가스의 유출구 측을 향해 상측으로 경사진 제1 경사부와, 상기 유입구 측에서 상기 유출구 측을 향해 하측으로 경사진 제2 경사부의 연결 형상을 하나의 패턴으로 하여 형성되고,
    상기 기준 길이는, 상기 연결 형상의 상기 길이 방향에 따른 길이에서 획득되는, 터뷸레이터.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 난류 형성부는, 상기 길이 방향을 따라 연장되고, 양면에 상기 연소 가스의 유동 방향을 변경하기 위한 적어도 하나의 돌출편이 돌출되며, 일면을 따라 유동하던 상기 연소 가스가 타면으로 이동하기 위한 공간을 제공하는 적어도 하나의 관통공이 구비되는 평판을 하나의 패턴으로 하여 형성되고,
    상기 기준 길이는, 상기 평판의 상기 길이 방향에 따른 길이에서 획득되는, 터뷸레이터.
  13. 관의 내부를 유동하는 연소 가스와, 상기 관과 접촉하는 난방수 사이에 열교환이 이뤄지는 열교환기의 상기 관의 내부에 마련되어, 상기 관의 길이 방향을 따라 유동하던 상기 연소 가스의 유동 방향을 변경하기 위한 터뷸레이터에 있어서,
    상기 길이 방향을 따라 유동하던 상기 연소 가스의 유동 방향을 변경하기 위한 난류 형성부를 포함하고,
    상기 관의 소정 부피에 대해 상기 난류 형성부가 차지하는 부피를 기준 밀도라고 정의할 때, 상기 기준 밀도는, 상기 난류 형성부를 상기 길이 방향을 따라 복수 개의 영역으로 구획할 때, 상기 복수 개의 영역 중 적어도 어느 2개의 영역에서 서로 다르게 설정되는, 터뷸레이터.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 기준 밀도는,
    상기 적어도 어느 2개의 영역에 있어,
    동일 영역에선 동일하게 설정되되, 상기 연소 가스의 유입구 측의 영역에서 상기 연소 가스의 유출구 측의 영역으로 갈수록 점차 증가하게 설정되는 터뷸레이터.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 난류 형성부는, 규칙적으로 또는 불규칙적으로 꼬여 상기 길이 방향을 따라 연장된 와이어 형상이고,
    상기 기준 밀도는, 상기 소정의 부피에 대해 상기 와이어가 차지하는 부피에 의해 획득되는, 터뷸레이터.
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