WO2020032642A1 - 가스 난방기용 응축수 트랩 - Google Patents

가스 난방기용 응축수 트랩 Download PDF

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WO2020032642A1
WO2020032642A1 PCT/KR2019/010003 KR2019010003W WO2020032642A1 WO 2020032642 A1 WO2020032642 A1 WO 2020032642A1 KR 2019010003 W KR2019010003 W KR 2019010003W WO 2020032642 A1 WO2020032642 A1 WO 2020032642A1
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condensate
core
trap
gas heater
heat exchanger
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PCT/KR2019/010003
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French (fr)
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박한샘
김주수
박장희
정용기
하도용
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엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the present invention relates to a condensate trap for a gas heater, and more particularly, by installing a backflow blocking mechanism in the flow path of the condensate trap to prevent outside air from flowing back into the heat exchanger, a gas to smoothly discharge condensate generated in the heat exchanger.
  • a condensate trap for a heater is installed in the flow path of the condensate trap to prevent outside air from flowing back into the heat exchanger, a gas to smoothly discharge condensate generated in the heat exchanger.
  • the gas heater is a device that heats the room by heat-exchanging the air supplied to the room with the flame and the hot combustion gas generated during the combustion of the fuel gas.
  • a condensate trap for the gas heater that collects and discharges the condensate generated in the heat exchanger and the exhaust pipe is required.
  • an air backflow prevention device is installed in a condensate trap for a gas heater to prevent backflow of external air, but when a negative pressure is formed inside the heat exchanger, there is a problem in that the backflow of air cannot be blocked.
  • the air backflow prevention device is integrally installed in the condensate trap for the gas heater and cannot be assembled and separated, there is a problem that the compatibility with other condensate traps for the gas heater is inferior and the maintenance and management are inconvenient.
  • a first object of the present invention is to provide a condensate trap for a gas heater that can block backflow of external air even when a negative pressure is formed inside the heat exchanger.
  • a second object of the present invention is to provide a condensate trap for a gas heater that is easy to assemble and separate from an air backflow blocking mechanism.
  • the condensate trap for gas heaters according to the present invention, the first inlet to which the condensate generated in the heat exchanger flows; A second inlet port through which condensate generated in the exhaust pipe flows; A first flow passage through which the condensed water introduced from the first inlet passes; A second flow passage through which the condensed water introduced from the second inlet passes; A discharge port through which the condensed water passing through the first and second flow paths is discharged to the outside; And a backflow blocking mechanism disposed on the first flow path to block backflow of air, the backflow blocking mechanism comprising: a housing; And a core installed to be movable in the housing to close the first flow path to block backflow of the air when the condensed water introduced from the first inlet is less than or equal to a predetermined amount.
  • the housing the tubular housing body formed with a through hole in the vertical direction; And upper and lower stoppers protruding radially inwardly on upper and lower portions of the housing body to limit upper and lower movements of the core.
  • the core may include a core head in contact with the upper stopper to close the through hole; And a core body positioned below the core head and formed to allow the bottom portion to contact the lower stopper.
  • the core body is formed in a hollow plate body shape of which the upper part is closed and the lower part is open, and at least one body on the side of the core body such that condensed water introduced from the first inlet passes through the hollow part of the core body. Holes may be formed.
  • the upper and lower fixing portion formed to protrude in the inner direction of the first flow path further comprises, the housing may be installed to be detachable between the upper, lower fixing portion.
  • the core is moved in the housing to close the first flow path, thereby preventing external air from flowing back to the heat exchanger even though a negative pressure is formed inside the heat exchanger.
  • the housing is detachably installed in the first flow path, it is possible to facilitate assembly and separation of the backflow blocking mechanism of air to the condensate trap for the gas heater.
  • FIG. 1 is a perspective view of a gas heater including a condensate trap for a gas heater according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a portion of a gas heater comprising a condensate trap for a gas heater according to the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view of a condensate trap for a gas heater according to the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of the condensate trap for the gas heater with the first cover removed in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along the YZ plane of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view of the condensate trap for the gas heater of FIG. 3 with the second cover removed.
  • FIG. 7 is a sectional view taken along the YZ plane of FIG.
  • FIG. 8 is a view illustrating a backflow blocking mechanism according to the present invention in FIG. 5.
  • FIG 9 is an assembly view of the backflow blocking mechanism according to the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing the upward or downward movement of the core according to the present invention.
  • the present invention can be described with reference to a spatial Cartesian coordinate system by X, Y and Z axes that are orthogonal to each other shown in FIG.
  • the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis are defined by using the up-down direction as the Z-axis direction and the X-axis direction as the direction in which the discharge port 23 extends.
  • Each axis direction (X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction) means both directions which each axis extends.
  • each axis direction (+ X-axis direction, + Y-axis direction, + Z-axis direction) means a positive direction which is either of the two directions in which each axis extends.
  • the sign "-" in front of each axis direction (-X-axis direction, -Y-axis direction, -Z-axis direction) means the negative direction which is the other direction of both directions which each axis extends.
  • 1 is a perspective view of a gas heater including a condensate trap for a gas heater according to the present invention.
  • 2 is a perspective view of a portion of a gas heater comprising a condensate trap for a gas heater according to the present invention.
  • a gas heater 1 including a condensate trap 10 for a gas heater according to the present invention will be described as follows.
  • the gas heater 1 is a device that heats the room by heat-exchanging air supplied to the room with a flame generated during combustion of the fuel gas R and the high-temperature combustion gas P.
  • the gas heater 1 is a heat exchanger in which a combustion unit 2 in which fuel gas R is combusted to generate combustion gas P and a gas flow path in which combustion gas P flows is formed. 3, a blowing fan 4, and an induction fan 5.
  • the fuel gas R may be combusted in the combustion unit 2 to generate flame and combustion gas P.
  • the fuel gas R is Liquefied Natural Gas (LNG), which is liquefied by cooling natural gas, or Liquefied Petroleum Gas (LPG), which is liquefied by pressurizing gas obtained as a by-product of petroleum refining process. Can be used.
  • LNG Liquefied Natural Gas
  • LPG Liquefied Petroleum Gas
  • the room By passing the air supplied to the room around the heat exchanger 3 through which the flame and the combustion gas P pass, the room can be heated.
  • the heat exchanger 3 may be composed of a primary heat exchanger and a secondary heat exchanger.
  • One end of the first heat exchanger may be disposed adjacent to the combustion unit 2.
  • the other end opposite to one end of the primary heat exchanger may be coupled to a coupling box (not shown).
  • the combustion gas P passing from one end of the first heat exchanger to the other end may be transferred to the second heat exchanger through the coupling box.
  • One end of the second heat exchanger may be connected to the coupling box.
  • Combustion gas P passing through the first heat exchanger may be introduced into one end of the second heat exchanger and pass through the second heat exchanger.
  • the secondary heat exchanger may exchange heat again the combustion gas P passing through the primary heat exchanger with the air passing around the secondary heat exchanger.
  • the efficiency of the gas heater (1) can be improved.
  • the combustion gas P passing through the secondary heat exchanger may be condensed through heat transfer with air passing around the secondary heat exchanger to generate condensed water.
  • water vapor contained in the combustion gas P may condense and change state into condensed water.
  • the gas heater 1 provided with the said primary heat exchanger and the said secondary heat exchanger is also called a condensing gas heater.
  • the condensate generated at this time may be collected in the condensate collector (unsigned). To this end, the other end opposite to one end of the secondary heat exchanger may be connected to one side of the condensate collector.
  • the other side of the condensate collector may be coupled to an induction fan (inducer, inducer) 5 to be described later.
  • induction fan 5 is described as being coupled to the condensate collector, but the induction fan 5 may be coupled to a mounting plate to which the condensate collector is coupled.
  • An opening may be formed in the condensate collector.
  • the other end of the secondary heat exchanger and the induction fan 5 may communicate with each other through the opening formed in the condensate collector.
  • combustion gas P passing through the other end of the second heat exchanger exits the induction fan 5 through the opening formed in the condensate collection unit, and then passes through the exhaust pipe 6 to the gas heater 1. It can be discharged to the outside.
  • the condensate generated by the secondary heat exchanger may be discharged to the outside of the gas heater 1 through the discharge port 23 and the discharge pipe after exiting the condensate trap 10 for the gas heater through the condensate collection unit. have.
  • the condensate trap 10 for the gas heater may be coupled to the other side of the condensate collector.
  • the condensate trap 10 for the gas heater may collect and discharge not only the condensate generated by the secondary heat exchanger, but also the condensate generated by the exhaust pipe 6 connected to the induction fan 5.
  • the condensed water generated when the condensed gas P, which is not condensed at the other end of the second heat exchanger, is condensed while passing through the exhaust pipe 6, is also collected by the condensed water trap 10 for the gas heater and discharged to the outlet ( 23 may be discharged to the outside of the gas heater (1).
  • the gas heater 1 When the gas heater 1 is operated, it may include a backflow blocking mechanism 60 to block backflow of air that may occur as a negative pressure is formed in the heat exchanger 3 relative to the external atmospheric pressure. This will be described later in detail.
  • Induction fan 5 may be in communication with the other end of the secondary heat exchanger through the opening formed in the condensate collection unit.
  • One end of the induction fan 5 may be coupled to the other side of the condensate collector, and the other end of the induction fan 5 may be coupled to the exhaust pipe 6.
  • the induction fan 5 may cause the combustion gas P to flow through the first heat exchanger, the coupling box, and the second heat exchanger, and be discharged to the exhaust pipe 6.
  • the induction fan 5 can be understood as an induced draft motor (IDM).
  • a blower fan 4 can blow air around the heat exchanger 3.
  • the air passing through the heat exchanger 3 by the blowing fan 4 may receive heat energy from the combustion gas P of a high temperature through the heat exchanger 3 to increase the temperature.
  • the indoors may be heated by supplying air having the elevated temperature to the room.
  • the blowing fan 4 may be located under the gas heater 1.
  • the air supplied to the room can move from the lower part of the gas heater 1 to the upper part by the blowing fan 4.
  • the blower fan 4 can be understood as an IBM (Indoor Blower Motor).
  • the gas heater 1 may comprise a case (unsigned).
  • the configurations of the gas heater 1 can be housed inside the case.
  • a lower side opening (unsigned) may be formed at a side of the case lower side adjacent to the blowing fan 4. Air passing through the heat exchanger 3 through the lower side opening may be introduced into the case.
  • an upper side opening part (unsigned) may be formed at a side adjacent to the upper side of the heat exchanger 3. Air passing through the heat exchanger 3 around the upper side opening and having the temperature increased may be discharged to the outside of the case and supplied to the room.
  • a duct (not shown) for communicating the indoor space, which is a heating target space, and the gas heater 1 may be installed.
  • a filter (not shown) may be installed between the lower opening and the duct installed therein to filter foreign matter such as dust present in the air.
  • an opening (not shown) for the exhaust pipe through which the exhaust pipe 6 penetrates may be formed, but the position is not limited thereto.
  • the secondary heat exchanger is configured to further use the thermal energy of the combustion gas P passing through the primary heat exchanger, the primary heat exchanger as compared to the gas heater to which only the primary heat exchanger is applied. It can be easily understood that the efficiency of the gas heater applying the air and the secondary heat exchanger.
  • the present invention relates to a condensate trap 10 for a gas heater for collecting and discharging condensate generated in the heat exchanger 3 and the exhaust pipe 6, both the primary heat exchanger and the secondary heat exchanger are applied. Will be described based on the condensing gas heater 1.
  • the present invention is based on the condensate trap 10 for the gas heater, it can be easily understood that the present invention will be described based on the secondary heat exchanger in which condensate is generated in the heat exchanger 3.
  • FIGS. 1 to 9 a condensate trap 10 for a gas heater according to the present invention will be described.
  • FIG. 2 is a perspective view of a portion of a gas heater comprising a condensate trap for a gas heater according to the present invention.
  • 3 is a perspective view of a condensate trap for a gas heater according to the present invention.
  • 4 is a perspective view of the condensate trap for the gas heater with the first cover removed in FIG. 3.
  • 5 is a sectional view taken along the YZ plane of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view of the condensate trap for the gas heater of FIG. 3 with the second cover removed.
  • FIG. 7 is a sectional view taken along the YZ plane of FIG. 6.
  • the condensate trap 10 for a gas heater includes a first inlet 21 through which condensate generated in the heat exchanger 3 flows in and a condensate generated in the exhaust pipe 6.
  • the second inlet 22 the first passage through which the condensed water introduced from the first inlet 21 passes, the second passage through which the condensed water introduced from the second inlet 22 passes, and the first and second And a discharge port 23 through which the condensed water having passed through the two flow paths is discharged to the outside.
  • the condensate trap 10 for the gas heater may collect condensate generated by condensation of water vapor contained in the combustion gas P in the heat exchanger 3 or the exhaust pipe 6, and may be discharged to the outside of the gas heater 1. .
  • the condensate trap 10 for a gas heater may be connected to the condensate collector through a first inlet 21 and a first pipe 7 extending therefrom.
  • the condensate trap 10 for the gas heater may be connected to the heat exchanger 3 through the condensate collector to collect condensate generated by the heat exchanger 3.
  • the first inlet 21 is a heat exchanger condensate inlet.
  • the condensate trap 10 for the gas heater may be connected to the exhaust pipe 6 through the second inlet 22 and the second pipe 8 extending therefrom.
  • the condensate trap 10 for the gas heater is connected to the exhaust pipe 6 to collect the condensate generated in the exhaust pipe 6.
  • the second inlet 22 is the exhaust pipe condensate inlet.
  • the first and second inlets 21 and 22 may be formed on the upper portion of the condensate trap 10 for the gas heater, and the first and second pipes 7 and 8 may be formed respectively. May extend in the + Z axis direction from each of the first and second inlets 21 and 22.
  • the condensate generated in the heat exchanger 3 may be collected in the condensate trap 10 for the gas heater by passing through the first pipe 7 and the first inlet 21 in the ⁇ Z axis direction according to gravity.
  • the condensate generated in the exhaust pipe 6 may be collected in the condensate trap 10 for the gas heater by passing through the second pipe 8 and the second inlet 22 in the ⁇ Z axis direction according to gravity.
  • each of the first and second pipes 7 and 8 is formed long in the -Z axis direction from the condensate collection unit and the exhaust pipe 6, thereby condensate trap 10 for the gas heater.
  • ) May be disposed below the condensate collector and the exhaust pipe (6). This may be an arrangement to facilitate condensate collection and discharge of the condensate trap 10 for gas heaters.
  • cross sections of the first and second inlets 21 and 22 and the first and second pipes 7 and 8 are illustrated as being circular, but are not limited thereto.
  • the condensate trap 10 for a gas heater may include a plurality of flow paths formed by partition walls. Condensate collected in the condensate trap 10 for a gas heater may pass through the plurality of flow paths.
  • the first flow passage is a passage through which the condensed water introduced into the condensate trap 10 for the gas heater from the first inlet 21 passes.
  • the condensate generated by the heat exchanger 3 may pass through the first flow path.
  • the second flow path is a flow path through which the condensed water introduced from the second inlet 22 to the condensate trap 10 for the gas heater passes. Condensate generated in the exhaust pipe 6 may pass through the second flow path.
  • the condensate trap 10 for a gas heater may include a casing 40 forming an exterior, partition walls 44, and partition walls 45, 46, and 47 formed therein.
  • the casing 40 may include an edge 43 forming a side edge of the condensate trap 10 for a gas heater, and covers 41 and 42 coupled in the X-axis direction with respect to the edge 43.
  • a first trap in which the gas heater condensate trap 10 includes the first flow path therein. (Unsigned) and the 2nd trap (unsigned) containing the said 2nd flow path inside can be considered.
  • the first trap is coupled to the edge surface 43 formed by bending the plate a plurality of times, the first and second partition walls 45 and 46 disposed inside the edge surface 43, and the edge surface 43.
  • the first cover 41 may be included.
  • the second trap may include an edge surface 43 formed by bending a plate a plurality of times, a third partition wall 47 disposed inside the edge surface 43, and a second cover coupled to the edge surface 43 ( 42).
  • a partition wall 44 may be disposed between the first and second traps.
  • the first and second traps may be coupled to each other with the partition wall 44 therebetween.
  • the first and second traps may be integrally formed.
  • the first trap is disposed in the -X axis direction with respect to the partition wall 44
  • the second trap is disposed in the + X axis direction with respect to the partition wall 44.
  • the partition wall 44 may be a plate extending on the YZ plane.
  • the interior of the first trap from which the first cover 41 is removed from the edge 43 may be opened in the -X axis direction with respect to the partition wall 44.
  • the inside of the second trap from which the second cover 42 is removed from the edge 43 may be opened in the + X axis direction with respect to the partition wall 44.
  • the first and second traps having the first and second covers 41 and 42 coupled to the rim 43 have a first and second inlets 21 and 22 and an outlet ( Only through 23 can it communicate with the outside.
  • the first and second covers 41 and 42 may be detachably coupled to the edge surface 43 through the coupling portion (not shown).
  • the coupling part includes a hook (not shown) installed on one of the edge face 43 and the first and second covers 41 and 42, and one of the edge faces 43 and the first and second covers 41 and 42. It may include a hook hanger (not shown) installed on the other.
  • the first and second covers 41 and 42 may be detachably coupled to the edge surface 43 by a hook coupling between the hook and the hook hook, but is not limited thereto.
  • the first partition wall 45 forming the first flow path may extend from the circumference of the first inlet 21 in the ⁇ Z axis direction and may contact the lower end of the first trap.
  • the partition wall 44 forming the first flow path may extend in the ⁇ Z axis direction from a circumference of the first inlet 21 and may be spaced apart from a lower end of the first trap by a predetermined distance.
  • the first flow path may be formed by being surrounded by an edge surface 43 extending from the circumference of the first inlet 21, the partition wall 44, the first partition wall 45, and the first cover 41. .
  • a first inlet 21 is provided in the + Z axis direction, a lower end of the first trap is provided in the -Z axis direction, and an edge surface 43 in the + Y axis direction.
  • a first partition wall 45 is provided in the -Y axis direction, a partition wall 44 is provided in the + X axis direction, and a first cover 41 is provided in the -X axis direction. Can be.
  • the first flow path may extend from the first inlet 21 formed at the upper end of the first trap to the lower end of the first trap.
  • the condensed water introduced from the first inlet 21 may pass through the first flow path to reach a lower end of the first trap.
  • the partition wall 44 forming the first flow path is spaced apart from the lower end of the first trap by a predetermined distance, the condensed water reaching the lower end of the first trap is divided into the partition wall 44 and the lower end of the first trap. Can pass through.
  • the condensed water reaching the lower end of the first trap may flow in the + X-axis direction and may be collected in the confluence chamber 50, which will be described later.
  • the third partition wall 47 forming the second flow path extends from a portion of the rim surface 43 spaced a predetermined distance from the circumference of the second inlet 22. 2 may be in contact with the bottom of the trap.
  • the arrangement of the third partition 47 is not limited thereto.
  • the partition wall 44 forming the second flow path may extend in the ⁇ Z axis direction from a circumference of the second inlet 22, and may be spaced apart from the lower end of the second trap by a predetermined distance.
  • the second flow path may be formed by being surrounded by an edge surface 43 extending from the periphery of the second inlet 22, the partition wall 44, the third partition wall 47, and the second cover 42. .
  • a second inlet 22 is provided in the + Z axis direction, a lower end of the second trap is provided in the -Z axis direction, and a third partition wall in the + Y axis direction ( 47), an edge surface 43 is provided in the -Y axis direction, a second cover 42 is provided in the + X axis direction, and a partition wall 44 is provided in the -X axis direction.
  • an edge surface 43 is provided in the -Y axis direction
  • a second cover 42 is provided in the + X axis direction
  • a partition wall 44 is provided in the -X axis direction.
  • the second flow path may extend from the second inlet 22 formed at the upper end of the second trap to the lower end of the second trap.
  • the condensed water introduced from the second inlet 22 may pass through the second flow path to reach the bottom of the second trap.
  • the partition wall 44 forming the second flow path is spaced apart from the lower end of the second trap by a predetermined distance, the condensed water reaching the lower end of the second trap is divided into the partition wall 44 and the lower end of the second trap. Can pass through.
  • the condensed water reaching the lower end of the second trap may be collected in the confluence chamber 50 to be described later by flowing in the -X axis direction.
  • the joining chamber 50 may be formed inside the first and second traps.
  • the joining chamber 50 may be formed so as not to be blocked by the partition wall 44 disposed between the first and second traps. That is, the joining chamber 50 may be a space shared by the first and second traps.
  • the condensed water passing through the first flow path and reaching the lower end of the first trap may flow in the + X-axis direction and flow into the lower end of the second trap.
  • the condensed water introduced into the lower end of the second trap may be collected in the confluence chamber 50 formed inside the second trap.
  • the condensed water that has passed through the second flow path to reach the bottom of the second trap may flow in the -X axis direction and flow into the bottom of the first trap.
  • the condensed water introduced into the lower end of the first trap extends from the lower end of the first trap in the + Z-axis direction and passes through the second partition wall 46 spaced a predetermined distance from the upper end of the first trap. It can be collected in the joining chamber 50 formed inside the first trap.
  • the second partition wall 46 is a condensate (ie, heat exchanger) in which the pressure of the condensate (that is, the condensate generated in the exhaust pipe 6) introduced through the second inlet 22 is introduced through the first inlet 21. It can be understood that it is designed in consideration of the fact that it is higher than the pressure of the condensate generated in the group 3).
  • the position of the discharge port 23 may be formed at a position corresponding to the confluence chamber 50. have.
  • all of the condensed water introduced from the first and second inlets 21 and 22 may be collected in the confluence chamber 50 and discharged to the outside of the gas heater condensate trap 10 through the discharge port 23.
  • the pressure of the combustion gas (P) at the combustion gas outlet of the heat exchanger (3) may be lower than the atmospheric pressure.
  • the heat exchanger 3 is prevented by the external air flowing back to the first inlet 21.
  • the generated condensate may be collected into the condensate trap 10 for the gas heater through the first inlet 21 and may not be discharged to the outside.
  • FIG. 8 is a view in which a backflow blocking device according to the present invention is added to FIG. 5.
  • 9 is an assembly view of the backflow blocking mechanism according to the present invention.
  • 10 is a diagram showing the upward or downward movement of the core according to the present invention.
  • the condensate trap 10 for a gas heater according to the present invention includes a backflow blocking mechanism 60.
  • the backflow blocking mechanism 60 may be disposed on the first flow path to block backflow of air.
  • the backflow blocking mechanism 60 is installed to be movable within the housing 70 and the housing 70, and closes the first flow path to block backflow of air when the condensate flowing from the first inlet 21 is less than or equal to a predetermined amount.
  • Core 80 is installed to be movable within the housing 70 and the housing 70, and closes the first flow path to block backflow of air when the condensate flowing from the first inlet 21 is less than or equal to a predetermined amount.
  • the core 80 may open the first flow path when the condensate accumulated in the housing 70 exceeds the predetermined amount, which will be described later.
  • the housing 70 is formed such that its outer surface is in close contact with each of the edge surface 43, the partition wall 44, the first partition wall 45, and the first cover 41 that form the first flow path and face the first flow path. Can be.
  • the housing 70 may also have a rectangular cross section of the XY plane so that the cross section of the XY plane of the first flow path of the present invention corresponds to a rectangular shape.
  • the cross-sectional shape of the first flow path and the cross-sectional shape of the housing 70 are not limited thereto.
  • the inside of the housing 70 may be full except for a portion where the core 80 is installed. That is, when the backflow blocking mechanism 60 is installed in the first flow path, the first flow path may be opened or closed according to the position of the core 80 in the housing 70, which will be described later in detail.
  • the housing 70 may be detachably coupled to the first flow path.
  • the housing 70 may be fixed to the first flow path by fixing parts 61 and 62 installed in the first flow path.
  • the fixing parts 61 and 62 are members protruding inwardly of the first flow path, and the housing 70 includes the upper fixing part 61 and the lower fixing part 62. It may be installed to be removable between.
  • the shape and position of the fixing parts 61 and 62 are not limited thereto, and the housing 70 is fixed to the first flow path by the fixing parts 61 and 62 according to various fixing and fastening methods such as screwing. Of course it can be.
  • the housing 70 is installed in the first flow path so that the upper and lower fixing parts 61 and 62 are positioned at the upper and lower ends of the housing 70 in which the core 80 is installed, and then the edge of the first trap.
  • the backflow blocking mechanism 60 can be provided.
  • the housing 70 is not integrally formed with the first flow path, but is detachably coupled to the first flow path, so that the housing 70 has high compatibility with other condensate traps for gas heaters, and is easy to assemble and separate. There is a convenient advantage.
  • the housing 70 may include a housing body 72, an upper stopper 73, and a lower stopper 74.
  • the housing body 72 may have a tubular shape in which a through hole 71 is formed in the vertical direction.
  • the first inlet 21 Condensed water introduced from the can pass only through the through-hole (71).
  • the upper and lower stoppers 73 and 74 may protrude in the radially inward direction to the upper and lower portions of the housing body 72 to limit the upper and lower movements of the core 80.
  • the core 80 may move up and down in the through hole 71, but each of the up and down movements may be limited by the up and down stoppers 73 and 74.
  • the outer surface of the core 80 may be spaced apart from the inner surface of the housing 70 except for the upper and lower stoppers 73 and 74.
  • the first flow path When the first flow path is open, the first flow path flows in from the first inlet 21 through a space between the outer surface of the core 80 and the inner surface of the housing 70 except for the upper and lower stoppers 73 and 74. Condensate can pass through.
  • the outer surface of the core 80 is sufficiently spaced apart from the inner surface of the housing 70 except for the upper and lower stoppers 73 and 74.
  • the upper stopper 73 is positioned above the housing body 72 and is in contact with the core 80 moved upward by a predetermined distance to move upward of the core 80. Can be limited.
  • the upper stopper 73 determines the opening and closing of the first flow path in accordance with the contact with the core head 81 to be described later, and can prevent the core 80 from moving upward from the housing 70.
  • the upper stopper 73 may be formed in the shape of a single leaf hyperbolic surface. That is, the upper stopper 73 may be formed so that the inner surface is rounded.
  • the shape of the upper stopper 73 is not limited to this, and may be another shape that restricts the upward movement of the core 80.
  • the lower stopper 74 is located at the lower side of the housing body 72 and is in contact with the core 80 moved downward by a predetermined distance to move the lower portion of the core 80. Can be limited.
  • the lower stopper 74 may be in contact with the core body 82 to be described later to prevent the core 80 from being separated downward from the housing 70.
  • the lower stopper 74 may be formed in the shape of a single leaf hyperbolic surface. That is, the lower stopper 74 may be formed so that the inner surface is rounded.
  • the shape of the lower stopper 74 is not limited to this, and may be another shape that restricts the downward movement of the core 80.
  • the core 80 may include a core head 81 and a core body 82.
  • the core head 81 may be in contact with the upper stopper 73. That is, the core 80 moved upward by a predetermined distance may no longer move upward because the core head 81 contacts the upper stopper 73.
  • the core head 81 may be formed of a plate body having a flat upper surface. As a result, the core head 81 may be in contact with the upper stopper 73 to close the through hole 71 to close the first flow path.
  • the through hole 71 may be opened to open the first flow path.
  • the core head 81 may be formed in a truncated cone shape when the upper stopper 73 has a single leaf hyperbolic shape, but is not limited thereto.
  • the core body 82 may be positioned below the core head 81 and may be formed so that the bottom portion thereof may contact the lower stopper 74.
  • the core 80 moved downward by a predetermined distance may no longer move downward because the bottom surface of the core body 82 contacts the lower stopper 74.
  • the core body 82 may be formed in a hollow plate body shape in which an upper portion is closed and a lower portion is opened.
  • At least one body hole 83 may be formed at a side of the core body 82 so that condensed water introduced from the first inlet 21 may pass through the hollow portion of the core body 82.
  • the core body 82 may have a hollow hexagonal shape, and the body hole 83 may be formed in a circular shape, but is not limited thereto.
  • the hollow part of the core body 82 may communicate with the through hole 71 and the first flow path through the body hole 83.
  • the core head 81 is separated from the upper stopper 73.
  • the through-hole 71 and the first flow path are not in contact with each other, the condensed water introduced from the first inlet 21 may pass on the first flow path through the housing 70.
  • the core head 81 of the present invention moves upwardly so as to contact the upper stopper 73 when the condensed water introduced from the first inlet 21 is equal to or less than a predetermined amount, thereby passing through the through hole 71 and the first.
  • the flow path can be closed.
  • the upward force transmitted to the core 80 by the external air introduced through the second inlet 22 and the outlet 23 is the weight of the core 80 itself and the first inlet 21. If the sum of the weight of condensate accumulated between the core heads 81 and the downward force transmitted from the heat exchanger 3 to the cores 80 is greater than the core (81), the core ( 80 may move upwards, such that the core head 81 may be in close contact with the upper stopper 73.
  • the core head 81 moves downward so as not to come into contact with the upper stopper 73 so that the through hole 71 and the first flow path are formed. Can be opened.
  • the upward force transmitted to the core 80 by the external air introduced through the second inlet 22 and the outlet 23 is the weight of the core 80 itself and the first inlet 21. If the sum of the weight of condensate accumulated between the core heads 81 and the downward force transmitted from the heat exchanger 3 to the core 80 is lower than the core (81), the core ( The lower surface of the core body 82 may be in close contact with the lower stopper 74 by moving the lower portion 80.
  • the backflow blocking mechanism 60 May open the first flow path.
  • the core 80 should be able to move upward so that the core head 81 contacts the upper stopper 73.
  • the core in the upward direction (left side term in Equation 1 below) transmitted to the core 80 is greater than the downward force (right side term in Equation 1 below) transmitted to the core 80.
  • 80 can be designed.
  • a flow is the first flow path cross section
  • P atm is atmospheric pressure
  • P HE is the internal pressure of the heat exchanger 3
  • P core is the density of the core 80
  • V core is the volume of the core 80.
  • g is gravity acceleration.
  • the core 80 may close the first flow path to block the external air from flowing back to the first inlet 21.
  • the core 80 should be able to move downward so that the core head 81 deviates from the upper stopper 73.
  • the height of the condensate accumulated on the core head 81 may be limited to a predetermined height. have.
  • the core so that the force in the upward direction (left side term in Equation 3 below) transmitted to the core 80 is smaller than the force in the downward direction (right side term in Equation 3 below) transmitted to the core 80. 80 can be designed.
  • p water is the density of the condensate and h water is the maximum height of the condensate that may accumulate above the core head 81.
  • Equation 3 The above Equation 3 can be summarized as in Equation 4 below.
  • the core 80 should be kept in contact with the lower stopper 74 so that the condensate generated by the operation of the gas heater 1 can be smoothly collected and discharged into the condensate trap 10 for the gas heater. do.
  • the density of the core 80 is adjusted to the condensed water as shown in Equation 5 below so that the core 80 may contact the lower stopper 74 without floating. It can be made larger than the density of.
  • the core 80 opens the through hole 71 and the first flow path, and condensate generated in the heat exchanger is collected in the confluence chamber 50 through the housing 70 to discharge the outlet 23. Can be discharged to the outside.

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Abstract

본 발명은 열교환기 및 배기관에서 생성된 응축수를 수집하여 배출하는 가스 난방기용 응축수 트랩에 있어서, 상기 열교환기에서 생성된 응축수가 유입되는 제1 유입구; 상기 배기관에서 생성된 응축수가 유입되는 제2 유입구; 상기 제1 유입구로부터 유입된 응축수가 통과하는 제1 유로; 상기 제2 유입구로부터 유입된 응축수가 통과하는 제2 유로; 상기 제1 및 제2 유로를 통과한 응축수가 외부로 배출되는 토출구; 및 상기 제1 유로 상에 배치되어 공기의 역류를 차단하는 역류 차단 기구를 포함하고, 상기 역류 차단 기구는, 하우징; 및 상기 하우징 내에 이동 가능하도록 설치되어 상기 제1 유입구로부터 유입된 응축수가 소정량 이하이면 상기 제1 유로를 폐쇄하여 상기 공기의 역류를 차단하는 코어를 포함하는 가스 난방기용 응축수 트랩에 관한 것이다.

Description

가스 난방기용 응축수 트랩
본 발명은 가스 난방기용 응축수 트랩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 응축수 트랩의 유로에 역류 차단 기구를 설치하여 외기가 열교환기 내부로 역류하는 것을 차단함으로써, 열교환에서 생성된 응축수가 원활히 배출되도록 하는 가스 난방기용 응축수 트랩에 관한 것이다.
일반적으로 가스 난방기는 실내에 공급되는 공기를 연료가스의 연소 시 발생되는 화염 및 고온의 연소가스와 열교환시킴으로써 실내를 난방하는 기기이다.
특히, 연소가스에 포함된 수증기가 응축될 때까지 연소가스와 실내 공기를 열교환시키는 콘덴싱(condensing) 가스 난방기의 경우, 열교환기 및 배기관에서 생성된 응축수를 수집하여 배출하는 가스 난방기용 응축수 트랩이 필요하다.
종래 기술에 따른 가스 난방기용 응축수 트랩은 외부 대기 압력 대비 열교환기 내부에 음압이 조성된 경우, 외부 공기가 열교환기로 역류함에 따라 열교환기에서 생성된 응축수가 배출되지 못하는 문제가 있었다.
이와 같은 문제를 해결하고자, 가스 난방기용 응축수 트랩에 공기 역류 방지 장치를 설치하여 외부 공기의 역류를 방지하였으나, 열교환기 내부에 음압이 조성되면 공기의 역류를 원천적으로 차단할 수 없는 문제가 있었다.
또한, 상기 공기 역류 방지 장치는 가스 난방기용 응축수 트랩에 일체형으로 설치되어 조립과 분리가 불가능함으로써, 다른 가스 난방기용 응축수 트랩과의 호환성이 떨어지고 보수 및 관리가 불편한 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 제1 과제는, 열교환기 내부에 음압이 조성된 경우에도, 외부 공기의 역류를 차단할 수 있는 가스 난방기용 응축수 트랩을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 제2 과제는, 공기의 역류 차단 기구의 조립과 분리가 용이한 가스 난방기용 응축수 트랩을 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 가스 난방기용 응축수 트랩은, 상기 열교환기에서 생성된 응축수가 유입되는 제1 유입구; 상기 배기관에서 생성된 응축수가 유입되는 제2 유입구; 상기 제1 유입구로부터 유입된 응축수가 통과하는 제1 유로; 상기 제2 유입구로부터 유입된 응축수가 통과하는 제2 유로; 상기 제1 및 제2 유로를 통과한 응축수가 외부로 배출되는 토출구; 및 상기 제1 유로 상에 배치되어 공기의 역류를 차단하는 역류 차단 기구를 포함하고, 상기 역류 차단 기구는, 하우징; 및 상기 하우징 내에 이동 가능하도록 설치되어 상기 제1 유입구로부터 유입된 응축수가 소정량 이하이면 상기 제1 유로를 폐쇄하여 상기 공기의 역류를 차단하는 코어를 포함한다.
상기 하우징은, 상하 방향으로 관통홀이 형성된 관체형의 하우징 바디; 및 상기 하우징 바디의 상, 하측부 각각에 반경 내측 방향으로 돌출되어 상기 코어의 상, 하측 이동을 제한하는 상, 하측 스토퍼를 포함할 수 있다.
상기 코어는, 상기 상측 스토퍼와 접촉되어 상기 관통홀을 폐쇄하는 코어 헤드; 및 상기 코어 헤드의 하측에 위치되고, 저면부가 상기 하측 스토퍼와 접촉될 수 있도록 형성된 코어 바디를 포함할 수 있다.
상기 코어 바디는, 상측부는 폐쇄되고 하측부는 개방되는 중공의 판체부 형상으로 형성되고, 상기 코어 바디의 측면에는, 상기 제1 유입구로부터 유입된 응축수가 상기 코어 바디의 중공부로 통과되도록 적어도 하나의 바디홀이 형성될 수 있다.
상기 제1 유로의 내측 방향으로 돌출되게 형성된 상, 하측 고정부를 더 포함하고, 상기 하우징은, 상기 상, 하측 고정부 사이에 착탈 가능하도록 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 제1 유입구로부터 유입된 응축수가 소정량 이하이면 코어가 하우징 내에서 이동되어 제1 유로를 폐쇄함으로써, 열교환기 내부에 음압이 조성되었더라도 외부 공기가 열교환기로 역류하는 것을 차단할 수 있다.
둘째, 하우징이 제1 유로에 탈착 가능하게 설치됨으로써, 가스 난방기용 응축수 트랩에 공기의 역류 차단 기구의 조립과 분리를 용이하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가스 난방기용 응축수 트랩을 포함하는 가스 난방기의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가스 난방기용 응축수 트랩을 포함하는 가스 난방기의 일부의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가스 난방기용 응축수 트랩의 사시도이다.
도 4는 도 3에서 제1 커버가 제거된 가스 난방기용 응축수 트랩의 사시도이다.
도 5는 도 4의 YZ 평면 단면도이다.
도 6은 도 3에서 제2 커버가 제거된 가스 난방기용 응축수 트랩의 사시도이다.
도 7은 도 6의 YZ 평면 단면도이다.
도 8은 도 5에 본 발명에 따른 역류 차단 기구를 추가한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 역류 차단 기구의 조립도이다.
도 10은 본 발명에 따른 코어의 상측 또는 하측 이동을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 코어의 조건을 설명하는 도면이다.
본 발명은, 도 3 등에 도시된 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축에 의한 공간 직교 좌표계를 기준으로 설명될 수 있다. 본 명세서에서, 상하 방향을 Z축 방향으로 하고, 토출구(23)가 연장 형성되는 방향을 X축 방향으로 하여 X축, Y축 및 Z축을 정의한다. 각 축 방향(X축 방향, Y축 방향, Z축 방향)은, 각 축이 뻗어나가는 양쪽 방향을 의미한다. 각 축 방향의 앞에 '+'부호가 붙는 것(+X축 방향, +Y축 방향, +Z축 방향)은, 각 축이 뻗어나가는 양쪽 방향 중 어느 한 방향인 양의 방향을 의미한다. 각 축방향의 앞에 '-'부호가 붙는 것(-X축 방향, -Y축 방향, -Z축 방향)은, 각 축이 뻗어나가는 양쪽 방향 중 나머지 한 방향인 음의 방향을 의미한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 가스 난방기용 응축수 트랩을 포함하는 가스 난방기의 사시도이다. 도 2는 본 발명에 따른 가스 난방기용 응축수 트랩을 포함하는 가스 난방기의 일부의 사시도이다.
도 1 및 2를 참조하여, 본 발명에 따른 가스 난방기용 응축수 트랩(10)을 포함하는 가스 난방기(1)를 설명하면 다음과 같다.
가스 난방기(1)는, 실내에 공급되는 공기를 연료가스(R)의 연소 시 발생되는 화염 및 고온의 연소가스(P)와 열교환시킴으로써 실내를 난방하는 기기이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가스 난방기(1)는, 연료가스(R)가 연소되어 연소가스(P)가 생성되는 연소부(2), 연소가스(P)가 유동되는 가스 유로가 형성된 열교환기(3), 송풍팬(4) 및 유도팬(5)을 포함한다.
연소부(2)에서 연료가스(R)가 연소되어 화염 및 연소가스(P)가 생성될 수 있다. 일반적으로, 연료가스(R)로는 천연가스를 냉각하여 액화한 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas) 또는 석유 정제 공정의 부산물로 얻은 가스를 가압하여 액화한 액화석유가스(LPG; Liquefied Petroleum Gas)를 사용할 수 있다.
실내에 공급되는 공기를 화염 및 연소가스(P)가 통과하는 열교환기(3) 주위로 통과시킴으로써, 실내를 난방할 수 있다.
열교환기(3)는 제1차 열교환기와, 제2차 열교환기로 구성될 수 있다.
상기 제1차 열교환기는 일단이 연소부(2)와 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제1차 열교환기의 일단과 반대되는 타단은, 커플링 박스(미도시)에 결합될 수 있다. 상기 제1차 열교환기의 일단으로부터 타단으로 통과하는 연소가스(P)는 상기 커플링 박스를 통해 상기 제2차 열교환기로 전달될 수 있다.
상기 제2차 열교환기의 일단은 상기 커플링 박스와 연결될 수 있다. 상기 제1차 열교환기를 통과한 연소가스(P)는 상기 제2차 열교환기의 일단으로 유입되어, 상기 제2차 열교환기를 통과할 수 있다.
상기 제2차 열교환기는 상기 제1차 열교환기를 통과한 연소가스(P)를 상기 제2차 열교환기 주위를 통과하는 공기와 다시 한번 열교환시킬 수 있다.
즉, 상기 제2차 열교환기를 통해 상기 제1차 열교환기를 통과한 연소가스(P)의 열에너지를 추가로 이용함으로써, 가스 난방기(1)의 효율이 향상될 수 있다.
상기 제2차 열교환기를 통과하는 연소가스(P)는 상기 제2차 열교환기 주위를 통과하는 공기와의 열전달 과정을 통해 응축되어, 응축수를 생성할 수 있다. 다시 말해, 연소가스(P)에 포함된 수증기가 응축되어 응축수로 상태 변화할 수 있다.
이러한 이유 때문에, 상기 제1차 열교환기 및 상기 제2차 열교환기를 구비한 가스 난방기(1)는, 콘덴싱(condensing) 가스 난방기로도 불리운다.
이때 생성된 응축수는 응축수 수집부(미부호)에 수집될 수 있다. 이를 위해, 상기 제2차 열교환기의 일단과 반대되는 타단은 상기 응축수 수집부의 일측면에 연결될 수 있다.
상기 응축수 수집부의 타측면에는 후술하는 유도팬(인듀서, inducer)(5)이 결합될 수 있다. 이하에서는, 간략한 설명을 위하여 유도팬(5)이 상기 응축수 수집부에 결합되는 것으로 설명하나, 유도팬(5)은 상기 응축수 수집부가 결합된 마운팅 플레이트에 결합될 수도 있다.
상기 응축수 수집부에는 개구부가 형성될 수 있다. 상기 응축수 수집부에 형성된 개구부를 매개로, 상기 제2차 열교환기의 타단과 유도팬(5)은 서로 연통될 수 있다.
즉, 상기 제2차 열교환기의 타단을 통과한 연소가스(P)는, 상기 응축수 수집부에 형성된 개구부를 통해 유도팬(5)으로 빠져나간 후, 배기관(6)을 거쳐 가스 난방기(1) 외부로 배출될 수 있다.
상기 제2차 열교환기에서 생성된 응축수는, 상기 응축수 수집부를 통해 가스 난방기용 응축수 트랩(10)으로 빠져나간 후, 토출구(23) 및 토출관을 거쳐 가스 난방기(1)의 외부로 배출될 수 있다.
이때, 가스 난방기용 응축수 트랩(10)은 상기 응축수 수집부의 타측면에 결합될 수 있다. 가스 난방기용 응축수 트랩(10)은 상기 제2차 열교환기에서 생성된 응축수뿐만 아니라, 유도팬(5)에 연결된 배기관(6)에서 생성된 응축수도 함께 수집하여 배출할 수 있다.
즉, 상기 제2차 열교환기의 타단에서 미처 응축되지 못한 연소가스(P)가, 배기관(6)을 통과하며 응축되는 경우에 생성되는 응축수도 가스 난방기용 응축수 트랩(10)으로 수집되어 토출구(23)를 거쳐 가스 난방기(1) 외부로 배출될 수 있다.
가스 난방기(1) 작동 시, 외부 대기 압력 대비 열교환기(3) 내부에 음압이 조성됨에 따라 발생할 수 있는 공기의 역류를 차단하는 역류 차단 기구(60)를 포함할 수 있다. 이에 관하여는, 추후에 상세히 설명하도록 한다.
유도팬(5)은 상기 응축수 수집부에 형성된 개구부를 매개로, 상기 제2차 열교환기의 타단과 연통될 수 있다.
유도팬(5)의 일단은 상기 응축수 수집부의 타측면에 결합되며, 유도팬(5)의 타단은 배기관(6)에 결합될 수 있다.
유도팬(5)은 연소가스(P)가 상기 제1차 열교환기, 상기 커플링 박스 및 상기 제2차 열교환기를 통과하여, 배기관(6)으로 배출되는 유동을 일으킬 수 있다. 이 점에서, 유도팬(5)은 IDM(Induced Draft Motor)으로 이해될 수 있다.
송풍팬(블로어, blower)(4)은 열교환기(3) 주위로 공기를 통과시킬 수 있다. 송풍팬(4)에 의하여 열교환기(3) 주위를 통과하는 공기는, 열교환기(3)를 매개로 고온의 연소가스(P)로부터 열에너지를 전달 받아 온도가 상승될 수 있다. 상기 온도가 상승된 공기가 실내에 공급됨으로써, 실내가 난방될 수 있다.
송풍팬(4)은 가스 난방기(1)의 하부에 위치할 수 있다.
실내에 공급되는 공기는, 송풍팬(4)에 의하여 가스 난방기(1)의 하부로부터 상부로 이동할 수 있다. 이 점에서, 송풍팬(4)은 IBM(Indoor Blower Motor)으로 이해될 수 있다.
가스 난방기(1)는 케이스(미부호)를 포함할 수 있다. 상기한 가스 난방기(1)의 구성들은 상기 케이스 내부에 수용될 수 있다. 상기 케이스 하부에는 송풍팬(4)과 인접한 측면에 하부측 개구부(미부호)가 형성될 수 있다. 상기 하부측 개구부를 통해 열교환기(3) 주위를 통과하는 공기가 상기 케이스 내부로 유입될 수 있다.
상기 케이스 상부에는, 열교환기(3) 상측과 인접한 측면에 상부측 개구부(미부호)가 형성될 수 있다. 상기 상부측 개구부를 통해 열교환기(3) 주위를 통과하며 온도가 상승한 공기가 상기 케이스 외부로 배출되어 실내로 공급될 수 있다.
상기 하부측 개구부 및 상기 상부측 개구부에는, 난방 대상 공간인 실내 공간과 가스 난방기(1)를 연통시키는 덕트(미부호)가 설치될 수 있다.
상기 하부측 개구부와 이에 설치되는 상기 덕트 사이에는 공기에 존재하는 먼지 등의 이물질을 걸러내는 필터(filter)(미도시)가 설치될 수 있다.
상기 케이스 상부에는, 배기관(6)이 관통하는 배기관용 개구부(미부호)가 형성될 수 있으나, 위치가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기한 대로, 상기 제2차 열교환기는 상기 제1차 열교환기를 통과한 연소가스(P)의 열에너지를 추가로 이용하는 구성이므로, 상기 제1차 열교환기만을 적용한 가스 난방기에 비하여, 상기 제1차 열교환기 및 상기 제2차 열교환기를 적용한 가스 난방기의 효율이 우수할 것임을 쉽게 이해할 수 있다.
본 발명은, 열교환기(3) 및 배기관(6)에서 생성된 응축수를 수집하여 배출하는 가스 난방기용 응축수 트랩(10)에 관한 것이므로, 상기 제1차 열교환기 및 상기 제2차 열교환기가 모두 적용된, 콘덴싱 가스 난방기(1)를 기준으로 설명한다.
다만, 본 발명이 가스 난방기용 응축수 트랩(10)을 주제로 삼고 있으므로, 열교환기(3) 중 응축수가 생성되는 상기 제2차 열교환기를 중심으로 본 발명이 설명될 것임을 쉽게 이해할 수 있다.
이하에서는, 도 1 내지 9를 참고하여, 본 발명에 따른 가스 난방기용 응축수 트랩(10)을 설명하기로 한다.
먼저, 가스 난방기용 응축수 트랩(10)의 구조를 상세히 설명한 후, 본 발명에 따른 역류 차단 기구(60)를 뒤이어 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 가스 난방기용 응축수 트랩을 포함하는 가스 난방기의 일부의 사시도이다. 도 3은 본 발명에 따른 가스 난방기용 응축수 트랩의 사시도이다. 도 4는 도 3에서 제1 커버가 제거된 가스 난방기용 응축수 트랩의 사시도이다. 도 5는 도 4의 YZ 평면 단면도이다. 도 6은 도 3에서 제2 커버가 제거된 가스 난방기용 응축수 트랩의 사시도이다. 도 7은 도 6의 YZ 평면 단면도이다.
도 2 내지 7에 도시된 바와 같이, 가스 난방기용 응축수 트랩(10)은, 열교환기(3)에서 생성된 응축수가 유입되는 제1 유입구(21)와, 배기관(6)에서 생성된 응축수가 유입되는 제2 유입구(22)와, 제1 유입구(21)로부터 유입된 응축수가 통과하는 제1 유로와, 제2 유입구(22)로부터 유입된 응축수가 통과하는 제2 유로와, 상기 제1 및 제2 유로를 통과한 응축수가 외부로 배출되는 토출구(23)를 포함한다.
가스 난방기용 응축수 트랩(10)은, 연소가스(P)에 포함된 수증기가 열교환기(3) 또는 배기관(6)에서 응축됨으로써 생성된 응축수를 수집하여 가스 난방기(1) 외부로 배출할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가스 난방기용 응축수 트랩(10)은 제1 유입구(21) 및 이로부터 연장 형성된 제1 배관(7)을 통해 상기 응축수 수집부와 연결될 수 있다. 가스 난방기용 응축수 트랩(10)은 상기 응축수 수집부를 매개로 열교환기(3)와 연결되어, 열교환기(3)에서 생성된 응축수를 수집할 수 있다.
즉, 제1 유입구(21)는 열교환기 응축수 유입구이다.
가스 난방기용 응축수 트랩(10)은 제2 유입구(22) 및 이로부터 연장 형성된 제2 배관(8)을 통해 배기관(6)과 연결될 수 있다. 가스 난방기용 응축수 트랩(10)은 배기관(6)과 연결되어, 배기관(6)에서 생성된 응축수를 수집할 수 있다.
즉, 제2 유입구(22)는 배기관 응축수 유입구이다.
도 3 내지 7에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 유입구(21, 22)는 가스 난방기용 응축수 트랩(10)의 상부에 형성될 수 있고, 제1 및 제2 배관(7, 8) 각각은 제1 및 제2 유입구(21, 22) 각각으로부터 +Z축 방향으로 연장 형성될 수 있다.
열교환기(3)에서 생성된 응축수는, 중력에 따라 -Z축 방향으로 제1 배관(7) 및 제1 유입구(21)를 통과하여 가스 난방기용 응축수 트랩(10)에 수집될 수 있다.
배기관(6)에서 생성된 응축수는, 중력에 따라 -Z축 방향으로 제2 배관(8) 및 제2 유입구(22)를 통과하여 가스 난방기용 응축수 트랩(10)에 수집될 수 있다.
이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 배관(7, 8) 각각을 상기 응축수 수집부 및 배기관(6)으로부터 -Z축 방향으로 길게 형성하여, 가스 난방기용 응축수 트랩(10)이 상기 응축수 수집부 및 배기관(6)보다 아래에 배치되도록 할 수 있다. 이는 가스 난방기용 응축수 트랩(10)의 응축수 수집 및 배출을 용이하게 하기 위한 배치일 수 있다.
도 2 등에서 제1 및 제2 유입구(21, 22), 제1 및 제2 배관(7, 8)의 단면이 원형인 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
가스 난방기용 응축수 트랩(10)은 격벽에 의해 형성된 복수의 유로를 포함할 수 있다. 가스 난방기용 응축수 트랩(10)에 수집된 응축수는 상기 복수의 유로를 통과할 수 있다.
도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 유로는 제1 유입구(21)로부터 가스 난방기용 응축수 트랩(10)에 유입된 응축수가 통과하는 유로이다. 상기 제1 유로에는 열교환기(3)에서 생성된 응축수가 통과할 수 있다.
도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2 유로는 제2 유입구(22)로부터 가스 난방기용 응축수 트랩(10)에 유입된 응축수가 통과하는 유로이다. 상기 제2 유로에는 배기관(6)에서 생성된 응축수가 통과할 수 있다.
가스 난방기용 응축수 트랩(10)은 외관을 이루는 케이싱(40)과, 내부에 형성된 구획벽(44), 격벽(45, 46, 47)을 포함할 수 있다.
케이싱(40)은 가스 난방기용 응축수 트랩(10)의 측면 테두리를 이루는 테두리면(43)과, 테두리면(43)에 대해 X축 방향으로 결합되는 커버(41, 42)를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 유로를 포함하여, 가스 난방기용 응축수 트랩(10)의 내부 구조를 구체적으로 설명하기 위하여, 가스 난방기용 응축수 트랩(10)이 내부에 상기 제1 유로를 포함하는 제1 트랩(미부호)과, 내부에 상기 제2 유로를 포함하는 제2 트랩(미부호)을 포함하는 것을 고려할 수 있다.
상기 제1 트랩은, 플레이트가 복수 회 절곡되어 형성된 테두리면(43)과, 테두리면(43)의 내측에 배치된 제1 및 제2 격벽(45, 46)과, 테두리면(43)에 결합되는 제1 커버(41) 포함할 수 있다.
상기 제2 트랩은, 플레이트가 복수 회 절곡되어 형성된 테두리면(43)과, 테두리면(43)의 내측에 배치된 제3 격벽(47)과, 테두리면(43)에 결합되는 제2 커버(42)를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 트랩 사이에는, 구획벽(44)이 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 트랩은 구획벽(44)을 사이에 두고 서로 결합될 수 있다. 상기 제1 및 제2 트랩은 일체로 형성될 수 있다.
도 4 및 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 트랩은 구획벽(44)을 기준으로 -X축 방향으로 배치되고, 상기 제2 트랩은 구획벽(44)을 기준으로 +X축 방향으로 배치될 수 있다. 이때, 구획벽(44)은 YZ 평면 상에서 연장 형성되는 플레이트일 수 있다.
도 4 내지 7에 도시된 바와 같이, 테두리면(43)으로부터 제1 커버(41)가 제거된 상기 제1 트랩의 내부는 구획벽(44)을 기준으로 -X축 방향으로 개방될 수 있고, 테두리면(43)으로부터 제2 커버(42)가 제거된 상기 제2 트랩의 내부는 구획벽(44)을 기준으로 +X축 방향으로 개방될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 테두리면(43)에 제1 및 제2 커버(41, 42)가 결합된 상기 제1 및 제2 트랩은 제1 및 제2 유입구(21, 22), 토출구(23)를 통해서만 외부와 연통될 수 있다.
제1 및 제2 커버(41, 42)는 결합부(미부호)를 통해서 테두리면(43)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
상기 결합부는 테두리면(43)과 제1 및 제2 커버(41, 42) 중 어느 하나에 설치된 후크(미도시)와, 테두리면(43)과 제1 및 제2 커버(41, 42) 중 다른 하나에 설치된 후크 걸이(미도시)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 커버(41, 42)는 상기 후크 및 후크 걸이 간의 후크 결합에 의해 테두리면(43)에 탈착 가능하게 결합될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
가스 난방기용 응축수 트랩(10)의 내부에는, 제1 내지 제3 격벽(45, 46, 47), 구획벽(44), 테두리면(43), 제1 및 제2 커버(41, 42)로 둘러싸인, 상기 제1 및 제2 유로와 합류실(50)이 형성될 수 있다.
상기 제1 유로를 형성하는 제1 격벽(45)은 제1 유입구(21)의 둘레로부터 대체적으로 -Z축 방향으로 연장 형성되어 상기 제1 트랩의 하단과 접촉될 수 있다.
상기 제1 유로를 형성하는 구획벽(44)은 제1 유입구(21)의 둘레로부터 대체적으로 -Z축 방향으로 연장 형성되되 상기 제1 트랩의 하단과 소정 거리 이격될 수 있다.
상기 제1 유로는 제1 유입구(21)의 둘레로부터 연장 형성된 테두리면(43), 구획벽(44), 제1 격벽(45) 및 제1 커버(41)로 둘러싸이는 것에 의해 형성될 수 있다.
상기 제1 유로를 기준으로, +Z축 방향으로는 제1 유입구(21)가 구비되고, -Z축 방향으로는 상기 제1 트랩의 하단이 구비되고, +Y축 방향으로는 테두리면(43)이 구비되고, -Y축 방향으로는 제1 격벽(45)이 구비되고, +X축 방향으로는 구획벽(44)이 구비되고, -X축 방향으로는 제1 커버(41)가 구비될 수 있다.
상기 제1 유로는 상기 제1 트랩의 상단에 형성된 제1 유입구(21)로부터 상기 제1 트랩의 하단까지 연장 형성될 수 있다.
도 4에서 도면 부호 11a로 도시된 화살표의 방향과 같이, 제1 유입구(21)로부터 유입된 응축수는 상기 제1 유로를 통과하여 상기 제1 트랩의 하단에 도달할 수 있다.
이때, 상기 제1 유로를 형성하는 구획벽(44)이 상기 제1 트랩의 하단과 소정 거리 이격되므로, 상기 제1 트랩의 하단에 도달한 응축수는 구획벽(44)과 상기 제1 트랩의 하단 사이로 통과할 수 있다.
도 4 및 6에서 도면 부호 11b로 도시된 화살표의 방향과 같이, 상기 제1 트랩의 하단에 도달한 응축수는 +X축 방향으로 유동하여 후술하는 합류실(50)에 수집될 수 있다.
도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2 유로를 형성하는 제3 격벽(47)은 제2 유입구(22)의 둘레로부터 소정 거리 이격된 테두리면(43)의 일부분으로부터 연장 형성되어 상기 제2 트랩의 하단과 접촉될 수 있다. 다만, 제3 격벽(47)의 배치가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 유로를 형성하는 구획벽(44)은 제2 유입구(22)의 둘레로부터 대체적으로 -Z축 방향으로 연장 형성되되 상기 제2 트랩의 하단과 소정 거리 이격될 수 있다.
상기 제2 유로는 제2 유입구(22)의 둘레로부터 연장 형성된 테두리면(43), 구획벽(44), 제3 격벽(47) 및 제2 커버(42)로 둘러싸이는 것에 의해 형성될 수 있다.
상기 제2 유로를 기준으로, +Z축 방향으로는 제2 유입구(22)가 구비되고, -Z축 방향으로는 상기 제2 트랩의 하단이 구비되고, +Y축 방향으로는 제3 격벽(47)이 구비되고, -Y축 방향으로는 테두리면(43)이 구비되고, +X축 방향으로는 제2 커버(42)가 구비되고, -X축 방향으로는 구획벽(44)이 구비될 수 있다.
상기 제2 유로는 상기 제2 트랩의 상단에 형성된 제2 유입구(22)로부터 상기 제2 트랩의 하단까지 연장 형성될 수 있다.
도 6에서 도면 부호 12a로 도시된 화살표의 방향과 같이, 제2 유입구(22)로부터 유입된 응축수는 상기 제2 유로를 통과하여 상기 제2 트랩의 하단에 도달할 수 있다.
이때, 상기 제2 유로를 형성하는 구획벽(44)이 상기 제2 트랩의 하단과 소정 거리 이격되므로, 상기 제2 트랩의 하단에 도달한 응축수는 구획벽(44)과 상기 제2 트랩의 하단 사이로 통과할 수 있다.
도 4에서 도면 부호 12b로 도시된 화살표의 방향과 같이, 상기 제2 트랩의 하단에 도달한 응축수는 -X축 방향으로 유동하여 후술하는 합류실(50)에 수집될 수 있다.
합류실(50)은 상기 제1 및 제2 트랩의 내부에 형성될 수 있다. 합류실(50)은 상기 제1 및 제2 트랩 사이에 배치된 구획벽(44)에 의해 가로막히지 않도록 형성될 수 있다. 즉, 합류실(50)은 상기 제1 및 제2 트랩에서 공유되는 공간일 수 있다.
상기 제1 유로를 통과하여 상기 제1 트랩의 하단에 도달한 응축수는 +X축 방향으로 유동하여 상기 제2 트랩의 하단으로 유입될 수 있다. 상기 제2 트랩의 하단에 유입된 응축수는 상기 제2 트랩의 내부에 형성된 합류실(50)에 수집될 수 있다.
상기 제2 유로를 통과하여 상기 제2 트랩의 하단에 도달한 응축수는 -X축 방향으로 유동하여 상기 제1 트랩의 하단으로 유입될 수 있다. 상기 제1 트랩의 하단에 유입된 응축수는, 상기 제1 트랩의 하단으로부터 대체적으로 +Z축 방향으로 연장 형성되되 상기 제1 트랩의 상단과 소정 거리 이격된 제2 격벽(46)을 지나서, 상기 제1 트랩의 내부에 형성된 합류실(50)에 수집될 수 있다.
여기서, 제2 격벽(46)은 제2 유입구(22)를 통해 유입된 응축수(즉, 배기관(6)에서 생성된 응축수)의 압력이 제1 유입구(21)를 통해 유입된 응축수(즉, 열교환기(3)에서 생성된 응축수)의 압력보다 높다는 점을 고려하여 설계된 것으로 이해될 수 있다.
상기 제2 트랩의 테두리면(43)에 결합되는 제2 커버(42)에 토출구(23)가 형성되는 경우에는, 토출구(23)의 위치는 합류실(50)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
즉, 제1 및 제2 유입구(21, 22)로부터 유입된 응축수는 모두 합류실(50)에 수집되어 토출구(23)를 통해 가스 난방기용 응축수 트랩(10)의 외부로 배출될 수 있다.
한편, 연소가스(P)는 열교환기(3) 내부에 형성된 유로를 통과하면서 점차 감압되므로, 열교환기(3)의 연소가스 배출구에서의 연소가스(P)의 압력은 대기압보다 낮을 수 있다.
가스 난방기(1) 작동 시 열교환기(3) 내부에 대기압 대비 음압이 조성됨에 따라, 제2 유입구(22) 및 토출구(23)를 통해 유입되는 외부 공기가 제1 유입구(21)로 역류할 수 있다.
그러므로, 가스 난방기(1) 작동 초기 단계, 즉 제1 유입구(21)로부터 소정량 이상의 응축수가 유입되지 않은 경우에는, 제1 유입구(21)로 역류하는 상기 외부 공기로 인하여 열교환기(3)에서 생성된 응축수가 제1 유입구(21)를 통해 가스 난방기용 응축수 트랩(10)으로 수집되어 외부로 배출되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
이하에서는 상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
도 8은 도 5에 본 발명에 따른 역류 차단 기구를 추가한 도면이다. 도 9는 본 발명에 따른 역류 차단 기구의 조립도이다. 도 10은 본 발명에 따른 코어의 상측 또는 하측 이동을 도시하는 도면이다.
도 8 내지 10를 참고하면, 본 발명에 따른 가스 난방기용 응축수 트랩(10)은, 역류 차단 기구(60)를 포함한다.
역류 차단 기구(60)는 상기 제1 유로 상에 배치되어 공기의 역류를 차단할 수 있다.
역류 차단 기구(60)는 하우징(70) 및 하우징(70) 내에 이동 가능하도록 설치되어 제1 유입구(21)로부터 유입된 응축수가 소정량 이하이면 상기 제1 유로를 폐쇄하여 공기의 역류를 차단하는 코어(80)를 포함한다.
여기서, 코어(80)는 하우징(70)에 고이는 응축수가 상기 소정량을 초과하면 상기 제1 유로를 개방할 수 있으며, 보다 상세히는 후술하도록 한다.
하우징(70)은 그 외측면이, 상기 제1 유로를 형성하고 이와 대향하는 테두리면(43), 구획벽(44), 제1 격벽(45) 및 제1 커버(41) 각각에 밀착되도록 형성될 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 상기 제1 유로의 XY 평면의 단면이 사각형인 것에 대응되도록, 하우징(70) 역시 XY 평면의 단면이 사각형일 수 있다. 다만, 상기 제1 유로의 단면 형상 및 하우징(70)의 단면 형상이 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다.
하우징(70) 중 코어(80)가 설치되는 부분 이외는 속이 꽉 차 있을 수 있다. 즉, 상기 제1 유로에 역류 차단 기구(60)가 설치된 경우, 상기 제1 유로는 하우징(70) 내의 코어(80)의 위치에 따라 개방되거나 폐쇄될 수 있으며, 보다 상세히는 후술하도록 한다.
하우징(70)은 상기 제1 유로에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 하우징(70)은 상기 제1 유로에 설치된 고정부(61, 62)에 의해 상기 제1 유로에 고정될 수 있다.
도 4, 5 및 8에 도시된 바와 같이, 고정부(61, 62)는 상기 제1 유로의 내측 방향으로 돌출된 부재로서, 하우징(70)은 상측 고정부(61) 및 하측 고정부(62) 사이에 착탈 가능하도록 설치될 수 있다.
다만, 고정부(61, 62)의 형상 및 위치가 이에 한정되는 것은 아니고, 나사 결합 등 다양한 고정, 체결 방식을 따르는 고정부(61, 62)에 의해 하우징(70)이 상기 제1 유로에 고정될 수 있음은 물론이다.
상기 제1 및 제2 트랩에 각각 제1 커버(41) 및 제2 커버(42)가 결합되는 경우에, 역류 차단 기구(60)가 설치되는 방법을 설명하면 다음과 같다.
코어(80)가 설치된 하우징(70)의 상단 및 하단에 상, 하측 고정부(61, 62)가 위치하도록, 하우징(70)을 상기 제1 유로에 설치한 다음에, 상기 제1 트랩의 테두리면(43)에 제1 커버(41)를 결합시킴으로써, 역류 차단 기구(60)를 설치할 수 있다.
이로써, 하우징(70)은 상기 제1 유로와 일체형으로 형성되지 않고, 상기 제1 유로에 탈착 가능하게 결합되므로, 다른 가스 난방기용 응축수 트랩과의 호환성이 높고, 조립과 분리가 용이하여 보수와 관리가 편리한 장점이 있다.
도 8 내지 10에 도시된 바와 같이, 하우징(70)은 하우징 바디(72), 상측 스토퍼(73) 및 하측 스토퍼(74)를 포함할 수 있다.
하우징 바디(72)는 상하 방향으로 관통홀(71)이 형성된 관체형일 수 있다.
하우징 바디(72) 중 관통홀(71) 이외의 부분은 속이 꽉 차 있고 상기한 대로 하우징 바디(72)의 외측면은 상기 제1 유로를 형성하는 구성들에 밀착되므로, 제1 유입구(21)로부터 유입된 응축수는 관통홀(71)을 거쳐서만 통과할 수 있다.
상, 하측 스토퍼(73, 74)는 하우징 바디(72)의 상, 하측부 각각에 반경 내측 방향으로 돌출되어 코어(80)의 상, 하측 이동을 제한할 수 있다.
즉, 코어(80)는 관통홀(71) 내에서 상하로 이동할 수 있으나, 상, 하측 이동 각각은 상, 하측 스토퍼(73, 74)에 의해 제한될 수 있다.
코어(80)의 외측면은 상, 하측 스토퍼(73, 74)를 제외한 하우징(70)의 내측면과 소정 간격 이격될 수 있다.
상기 제1 유로가 개방된 경우, 코어(80)의 외측면과 상, 하측 스토퍼(73, 74)를 제외한 하우징(70)의 내측면 사이의 공간을 통해, 제1 유입구(21)로부터 유입된 응축수가 통과할 수 있다.
그러므로, 코어(80)의 외측면은 상, 하측 스토퍼(73, 74)를 제외한 하우징(70)의 내측면과 충분히 이격되도록 함이 바람직하다.
도 10(a)에 도시된 바와 같이, 상측 스토퍼(73)는 하우징 바디(72)의 상측부에 위치하고, 소정의 거리만큼 상측으로 이동한 코어(80)와 접촉되어 코어(80)의 상측 이동을 제한할 수 있다.
상측 스토퍼(73)는 후술하는 코어 헤드(81)와의 접촉 여부에 따라 상기 제1 유로의 개폐를 결정짓고, 하우징(70)으로부터 코어(80)가 상측 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
일 예로써, 상측 스토퍼(73)는 단엽 쌍곡면의 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상측 스토퍼(73)는 내측면이 라운딩되게 형성될 수 있다.
이 경우, 상측 스토퍼(73)의 내측면이 각지게 형성된 경우에 비하여, 코어 헤드(81)와의 접촉에 따른 상측 스토퍼(73)의 손상을 방지하는 데 유리할 수 있다.
다만, 상측 스토퍼(73)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니고, 코어(80)의 상측 이동을 제한하는 다른 형상일 수도 있다.
도 10(c)에 도시된 바와 같이, 하측 스토퍼(74)는 하우징 바디(72)의 하측부에 위치하고, 소정의 거리만큼 하측으로 이동한 코어(80)와 접촉되어 코어(80)의 하측 이동을 제한할 수 있다.
하측 스토퍼(74)는 후술하는 코어 바디(82)와 접촉되어 하우징(70)으로부터 코어(80)가 하측 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
일 예로써, 하측 스토퍼(74)는 단엽 쌍곡면의 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 하측 스토퍼(74)는 내측면이 라운딩되게 형성될 수 있다.
이 경우, 하측 스토퍼(74)의 내측면이 각지게 형성된 경우에 비하여, 코어 바디(82)와의 접촉에 따른 하측 스토퍼(74)의 손상을 방지하는 데 유리할 수 있다.
다만, 하측 스토퍼(74)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니고, 코어(80)의 하측 이동을 제한하는 다른 형상일 수도 있다.
코어(80)는 코어 헤드(81)와 코어 바디(82)를 포함할 수 있다.
코어 헤드(81)는 상측 스토퍼(73)와 접촉될 수 있다. 즉, 상측으로 소정 거리 이동한 코어(80)는, 코어 헤드(81)가 상측 스토퍼(73)에 접촉되어 더 이상 상측으로 이동할 수 없을 수 있다.
코어 헤드(81)는 상측면이 평평한 판체부로 형성될 수 있다. 그 결과, 코어 헤드(81)는 상측 스토퍼(73)와 접촉되어 관통홀(71)을 폐쇄하여 상기 제1 유로를 폐쇄할 수 있다.
코어 헤드(81)가 상측 스토퍼(73)에 접촉되어 있지 않은 경우, 관통홀(71)은 개방되어 상기 제1 유로가 개방될 수 있다.
코어 헤드(81)는 상측 스토퍼(73)의 형상이 단엽 쌍곡면인 경우, 원뿔대 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
코어 바디(82)는 코어 헤드(81)의 하측에 위치되고, 저면부가 하측 스토퍼(74)와 접촉될 수 있도록 형성될 수 있다.
즉, 하측으로 소정 거리 이동한 코어(80)는, 코어 바디(82)의 저면부가 하측 스토퍼(74)에 접촉되어 더 이상 하측으로 이동할 수 없을 수 있다.
코어 바디(82)는 상측부는 폐쇄되고 하측부는 개방되는 중공의 판체부 형상으로 형성될 수 있다.
코어 바디(82)의 측면에는 제1 유입구(21)로부터 유입된 응축수가 상기 코어 바디(82)의 중공부로 통과되도록 적어도 하나의 바디홀(83)이 형성될 수 있다.
일 예로써, 도 9에 도시된 바와 같이, 코어 바디(82)는 속이 빈 육각형의 형상이고, 바디홀(83)은 원형으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 코어 바디(82)의 중공부는 바디홀(83)을 매개로 관통홀(71) 및 상기 제1 유로와 연통될 수 있다.
그리고, 상기한 대로, 코어(80)의 외측면은 상, 하측 스토퍼(73, 74)를 제외한 하우징(70)의 내측면과 소정 간격 이격되므로, 코어 헤드(81)가 상측 스토퍼(73)와 미접촉되어 관통홀(71) 및 상기 제1 유로가 개방된 경우에는, 제1 유입구(21)로부터 유입된 응축수는 하우징(70)을 거쳐 상기 제1 유로 상에서 통과할 수 있다.
상기한 대로, 본 발명의 코어 헤드(81)는, 제1 유입구(21)로부터 유입된 응축수가 소정량 이하이면 상측 스토퍼(73)와 접촉되도록 상측으로 이동하여 관통홀(71) 및 상기 제1 유로를 폐쇄할 수 있다.
구체적으로, 제2 유입구(22) 및 토출구(23)를 통해 유입되는 외부 공기에 의해 코어(80)에 전달되는 상측 방향의 힘이, 코어(80) 자체의 무게와 제1 유입구(21)와 코어 헤드(81) 사이에 고인 응축수의 무게와 열교환기(3) 내부로부터 코어(80)에 전달되는 하측 방향의 힘의 합보다 큰 경우에는, 도 10(a)에 도시된 바와 같이, 코어(80)가 상측으로 이동하여 코어 헤드(81)가 상측 스토퍼(73)와 밀착될 수 있다.
이로써, 가스 난방기(1) 작동 시 열교환기(3) 내부에 음압이 조성되더라도, 제2 유입구(22) 및 토출구(23)를 통해 유입되는 외부 공기가 제1 유입구(21)로 역류하는 것을 차단할 수 있다.
상기한 대로, 코어 헤드(81)는, 제1 유입구(21)로부터 유입된 응축수가 상기 소정량을 초과하면 상측 스토퍼(73)와 미접촉되도록 하측으로 이동하여 관통홀(71) 및 상기 제1 유로를 개방할 수 있다.
구체적으로, 제2 유입구(22) 및 토출구(23)를 통해 유입되는 외부 공기에 의해 코어(80)에 전달되는 상측 방향의 힘이, 코어(80) 자체의 무게와 제1 유입구(21)와 코어 헤드(81) 사이에 고인 응축수의 무게와 열교환기(3) 내부로부터 코어(80)에 전달되는 하측 방향의 힘의 합보다 작은 경우에는, 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 코어(80)가 하측으로 이동하여 코어 바디(82)의 저면부가 하측 스토퍼(74)와 밀착될 수 있다.
즉, 열교환기(3)에서 생성된 응축수가 가스 난방기용 응축수 트랩(10)에 충분히 수집되어 상기 외부 공기가 제1 유입구(21)로 역류하는 문제가 발생되지 않는 조건에서는 역류 차단 기구(60)가 상기 제1 유로를 개방할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 코어의 조건을 설명하는 도면이다.
이하에서는, 도 11을 참조하여, 상기의 작동을 원활하게 수행하기 위한 코어(80)의 조건에 대해 설명하기로 한다.
첫째, 가스 난방기(1)의 작동 초기 단계에서 공기의 역류를 차단할 필요가 있는 경우, 코어 헤드(81)가 상측 스토퍼(73)에 접촉되도록 코어(80)가 상측 이동할 수 있어야 한다.
즉, 코어(80)에 전달되는 상측 방향으로의 힘(하기의 식 1에서 좌변 항)이, 코어(80)에 전달되는 하측 방향으로의 힘(하기의 식 1에서 우변 항)보다 크도록 코어(80)가 설계될 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2019010003-appb-M000001
여기서 Aflow는 상기 제1 유로 단면적이고, Patm은 대기압이고, PHE는 열교환기(3)의 내부 압력이고, Pcore는 코어(80)의 밀도이고, Vcore는 코어(80)의 부피이고, g는 중력 가속도이다.
그리고, 상기의 식 1은 하기의 식 2와 같이 정리할 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2019010003-appb-M000002
상기와 같은 조건에서, 코어(80)는 상기 제1 유로를 폐쇄하여 외부 공기가 제1 유입구(21)로 역류하는 것을 차단할 수 있다.
둘째, 가스 난방기(1)의 작동에 따라 코어 헤드(81) 위로 응축수가 소정 높이만큼 고이면, 코어 헤드(81)가 상측 스토퍼(73)로부터 벗어나도록 코어(80)가 하측 이동할 수 있어야 한다.
상기 제1 유로 상의 하우징(70) 및 상측 스토퍼(73)의 위치는 고정부(61, 62)의 위치에 의해 정해지므로, 코어 헤드(81) 위로 고이는 응축수의 높이는, 소정의 높이로 제한될 수 있다.
즉, 코어(80)에 전달되는 상측 방향으로의 힘(하기의 식 3에서 좌변 항)이, 코어(80)에 전달되는 하측 방향으로의 힘(하기의 식 3에서 우변 항)보다 작도록 코어(80)가 설계될 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2019010003-appb-M000003
여기서, pwater는 응축수의 밀도이고, hwater는 코어 헤드(81) 위로 고일 수 있는 응축수의 최대 높이다.
그리고, 상기의 식 3은 하기의 식 4와 같이 정리할 수 있다.
수학식 4
Figure PCTKR2019010003-appb-M000004
셋째, 가스 난방기(1)의 작동에 따라 생성된 응축수가 가스 난방기용 응축수 트랩(10)으로 원활하게 수집되어 배출될 수 있도록, 코어(80)가 하측 스토퍼(74)와 접촉된 상태로 유지되어야 한다.
즉, 응축수가 누적되어 코어(80)가 응축수에 잠긴 경우, 코어(80)가 부유하지 않고 하측 스토퍼(74)에 접촉될 수 있도록, 하기의 식 5와 같이, 코어(80)의 밀도를 응축수의 밀도보다 크게 할 수 있다.
수학식 5
Figure PCTKR2019010003-appb-M000005
상기와 같은 조건에서, 코어(80)는 관통홀(71) 및 상기 제1 유로를 개방하여 열교환기에서 생성된 응축수가 하우징(70)을 거쳐 합류실(50)에 수집되어 토출구(23)를 통해 외부로 배출되도록 할 수 있다.
본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 열교환기 및 배기관에서 생성된 응축수를 수집하여 배출하는 가스 난방기용 응축수 트랩에 있어서,
    상기 열교환기에서 생성된 응축수가 유입되는 제1 유입구;
    상기 배기관에서 생성된 응축수가 유입되는 제2 유입구;
    상기 제1 유입구로부터 유입된 응축수가 통과하는 제1 유로;
    상기 제2 유입구로부터 유입된 응축수가 통과하는 제2 유로;
    상기 제1 및 제2 유로를 통과한 응축수가 외부로 배출되는 토출구; 및
    상기 제1 유로 상에 배치되어 공기의 역류를 차단하는 역류 차단 기구를 포함하고,
    상기 역류 차단 기구는,
    하우징; 및
    상기 하우징 내에 이동 가능하도록 설치되어 상기 제1 유입구로부터 유입된 응축수가 소정량 이하이면 상기 제1 유로를 폐쇄하여 상기 공기의 역류를 차단하는 코어를 포함하는 가스 난방기용 응축수 트랩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상하 방향으로 관통홀이 형성된 관체형의 하우징 바디; 및
    상기 하우징 바디의 상, 하측부 각각에 반경 내측 방향으로 돌출되어 상기 코어의 상, 하측 이동을 제한하는 상, 하측 스토퍼를 포함하는 가스 난방기용 응축수 트랩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상, 하측 스토퍼 각각은,
    내측면이 라운딩되게 형성된 가스 난방기용 응축수 트랩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 코어는,
    상기 상측 스토퍼와 접촉되어 상기 관통홀을 폐쇄하는 코어 헤드; 및
    상기 코어 헤드의 하측에 위치되고, 저면부가 상기 하측 스토퍼와 접촉될 수 있도록 형성된 코어 바디를 포함하는 가스 난방기용 응축수 트랩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 코어 헤드는,
    상측면이 평평한 판체부로 형성된 가스 난방기용 응축수 트랩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코어 바디는,
    상측부는 폐쇄되고 하측부는 개방되는 중공의 판체부 형상으로 형성되고,
    상기 코어 바디의 측면에는,
    상기 제1 유입구로부터 유입된 응축수가 상기 코어 바디의 중공부로 통과되도록 적어도 하나의 바디홀이 형성된 가스 난방기용 응축수 트랩.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 코어의 외측면은,
    상기 상, 하측 스토퍼를 제외한 상기 하우징의 내측면과 소정 간격 이격되는 가스 난방기용 응축수 트랩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유로의 내측 방향으로 돌출되게 형성된 상, 하측 고정부를 더 포함하고,
    상기 하우징은,
    상기 상, 하측 고정부 사이에 착탈 가능하도록 설치되는 가스 난방기용 응축수 트랩.
  9. 제1항에 있어서,
    일측에 상기 토출구가 형성된 커버를 더 포함하는 가스 난방기용 응축수 트랩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 코어의 밀도는,
    상기 열교환기 및 배기관에서 생성된 응축수의 밀도보다 높은 가스 난방기용 응축수 트랩.
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