WO2022145758A1 - 물 가열기 및 물 가열기용 버플 조립체 - Google Patents

물 가열기 및 물 가열기용 버플 조립체 Download PDF

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WO2022145758A1
WO2022145758A1 PCT/KR2021/018016 KR2021018016W WO2022145758A1 WO 2022145758 A1 WO2022145758 A1 WO 2022145758A1 KR 2021018016 W KR2021018016 W KR 2021018016W WO 2022145758 A1 WO2022145758 A1 WO 2022145758A1
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buffle
water heater
reference direction
combustion gas
combustion
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/018016
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English (en)
French (fr)
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박준규
권태성
하종수
유정기
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주식회사 경동나비엔
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/0005—Details for water heaters
    • F24H9/001—Guiding means
    • F24H9/0026—Guiding means in combustion gas channels
    • F24H9/0031—Guiding means in combustion gas channels with means for changing or adapting the path of the flue gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/34—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water chamber arranged adjacent to the combustion chamber or chambers, e.g. above or at side
    • F24H1/36—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water chamber arranged adjacent to the combustion chamber or chambers, e.g. above or at side the water chamber including one or more fire tubes
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    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation

Definitions

  • the present invention relates to a water heater and a buffle assembly for the water heater.
  • a water heater is a device that heats water.
  • it may include a boiler for heating a desired area by heating the water in the container, and a water heater for discharging the heated water.
  • the water heater has a heat exchanger capable of supplying heat to the water.
  • the natural exhaust heat exchanger receives fuel through a gas supply pipe without a separate blower, burns it using the surrounding air, and discharges exhaust gas by buoyancy caused by the heat of the air. Therefore, the exhaust resistance of a natural exhaust heat exchanger is a very important design factor compared to a heat exchanger that supplies fuel and air by a blower.
  • the exhaust resistance is affected by the buffle structure.
  • Representative examples of the buffle structure include a plate-type buffle and an aluminum-inserted buffle.
  • the buffles may be damaged due to high-temperature oxidation, which may cause a decrease in efficiency, and there is a problem that there is a risk of fire due to overheating.
  • the heat exchange efficiency is superior to that of the plate type buffle. Because the heat transfer was not smooth, damage to the buffle could occur due to the high-temperature exhaust heat. Therefore, there was a problem in that the cost was increased due to the complicated production process, such as inserting an aluminum buffalo into the pipe first and increasing the adhesion through the drawing process of the pipe for the adhesion of the surface.
  • the water heater includes a combustion chamber providing a combustion space that is a space in which a combustion reaction takes place, and in order to heat water flowing from the outside using the combustion gas generated by the combustion reaction, the combustion gas flows through the inside in a reference direction
  • a pipe connected to the combustion chamber to flow along and extending along the reference direction, a burner provided to cause the combustion reaction, and an inside of the pipe for turbulizing the combustion gas flowing in the pipe a buffle assembly, wherein the buffle assembly is disposed on an inlet side of the tube, a first buffle arranged to lower a temperature of the combustion gas, and a reference direction side of the first buffle, the first buffle It may include a second buffle provided to turbulence the flow of the combustion gas past.
  • the first buffle may include an outer member in contact with the inner surface of the association, an inner member disposed inside the outer member, and a plurality of connecting members connecting the outer member and the inner member.
  • the inner member may have a tubular shape extending along the reference direction, and the plurality of connecting members may be provided to each extend from the inner member in a radially outward direction of the inner member to contact the outer member. .
  • any one of the plurality of connecting members is referred to as a first connecting member, and the other one disposed closest to the first connecting member in a clockwise direction is referred to as a second connecting member, and the first connecting member is referred to as a first connecting member.
  • the reference area is, It may include a first area adjacent to the first connection member and a second area spaced apart from the first area and adjacent to the second connection member.
  • the plurality of connecting members may be provided to extend from the inner member to be in contact with the outer member so that each has a curved shape when viewed along the reference direction.
  • the plurality of connecting members may be formed to be convex toward any one of a clockwise direction or a counterclockwise direction.
  • the first buffle is at least one of an outer protrusion protruding from the inner surface of the outer member, an inner protrusion protruding from the outer surface of the inner member, and a connecting protrusion protruding from the outer surface of the plurality of connecting members.
  • the water heater when the first buffle is press-fitted to the tube, so that the length of the plurality of connecting members can be reduced, the plurality of connecting members, the outer member with respect to the inner member It can be arranged to be sexually supportive.
  • the second buffle may include a body portion extending along the reference direction and a plurality of prongs protruding from the body portion.
  • the body portion includes a pair of vertical members extending along the reference direction and a plurality of horizontal members connecting between the pair of vertical members, the plurality of prongs, the plurality of horizontal members can be extended from each.
  • a direction in which the plurality of horizontal members extend is referred to as a first direction
  • a direction perpendicular to the reference direction and the first direction is referred to as a second direction
  • a direction opposite to the second direction is referred to as a third direction.
  • the plurality of prongs when viewed from the side of the first direction, a first prong member extending obliquely in a direction opposite to the reference direction along the second direction and the third direction along the A second prong member extending obliquely in a direction opposite to the reference direction and disposed on the first direction side or the opposite direction side of the first prong member may be included, respectively.
  • the first angle between the plurality of prongs and the vertical member is a first angle between the first and second angles between the vertical member and the other positioned on the reference direction side compared to the one above. may be less than or equal to the angle.
  • the first buffle may be made of an aluminum material.
  • the second buffle may be a twisted turbulator.
  • the first buffle includes an opening defined by the outer member, the inner member, and the plurality of connecting members, and the size of the cross-sectional area of the opening is the size of the cross-sectional area in the flow path of the association.
  • the divided value may be about 0.58 to 0.8.
  • the buffle assembly for a water heater is provided to be disposed on an inlet side of a pipe of a water heater, is provided to lower the temperature of combustion gas, and includes a tubular first buffle extending along a reference direction that is an extension direction of the pipe, and the a body portion extending in a reference direction, and a plurality of prong portions protruding from the body portion and arranged at predetermined intervals along the reference direction, disposed on the reference direction side of the first buffle, the first It may include a second buffle provided to turbulence the combustion gas that has passed the buffle.
  • the possibility that the second buffle is oxidized at high temperature can be reduced.
  • the first buffle can be press-fitted to the tube, the insertion process is simplified, and the installation cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a water heater according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the water heater of FIG. 1 as viewed from above.
  • FIG 3 is a diagram illustrating a tube and buffle assembly of a water heater according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the first buffle according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 4 viewed from the reference direction.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a process of inserting a plurality of first buffles into a plurality of associations.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a first buffle according to a second embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of FIG. 7 as viewed from the reference direction.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating a first buffle according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of FIG. 9 viewed from the reference direction.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating a first buffle according to a fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of FIG. 11 viewed from the reference direction.
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating a first buffle according to a fifth embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of FIG. 13 as viewed from the reference direction.
  • FIG. 15 is a perspective view illustrating a first buffle according to a sixth embodiment.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of FIG. 15 viewed from the reference direction.
  • 17 is a perspective view of a second buffle according to the first embodiment.
  • Fig. 18 is a cross-sectional view of the second buffle according to the first embodiment inserted into the tube;
  • 19 is a view showing a second buffle according to the second embodiment inserted into the association.
  • a water heater according to an embodiment of the present invention relates to a water heater in which high-temperature oxidation of buffles is prevented.
  • 1 is a cross-sectional view of a water heater according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the water heater of FIG. 1 as viewed from above.
  • the water heater according to an embodiment of the present invention may include a combustion chamber 10 , a flue 20 , a burner 30 , and a buffle assembly 40 .
  • the combustion chamber 10 may provide a combustion space that is a space in which a combustion reaction occurs.
  • the tube 20 is connected to the combustion chamber 10 and may extend along a reference direction D.
  • the tube 20 may be a tube through which the combustion gas flows along the reference direction D to heat water flowing from the outside using the combustion gas generated by the combustion reaction.
  • the burner 30 may be provided to cause a combustion reaction.
  • the buffle assembly 40 may be provided on the inside of the pipe 20 to turbulence the combustion gas flowing in the pipe 20 .
  • the buffle assembly 40 may include a first buffle 50 and a second buffle 60 .
  • the first buffle 50 may be disposed on the inlet side of the tube 20 ( FIG. 1 ).
  • the first buffle 50 may be provided to lower the temperature of the combustion gas.
  • the second buffle 60 may be disposed on the reference direction D side of the first buffle 50 .
  • the second buffle 60 may be provided to turbulence the flow of combustion gas passing through the first buffle 50 .
  • the first buffle 50 disposed at the inlet of the pipe 20 lowers the temperature of the combustion gas, so that the possibility that the second buffle 60 is oxidized at a high temperature can be reduced.
  • a first buffle of various embodiments may be presented.
  • FIGS. 4 and 5 a specific shape of the first buffle 50 according to the first embodiment will be described in detail.
  • 4 is a perspective view illustrating the first buffle 50 according to the first embodiment.
  • 5 is a cross-sectional view of FIG. 4 viewed from the reference direction (D) side.
  • the first buffle 50 may include an outer member 51 , an inner member 52 , and a plurality of connecting members 53 .
  • the outer member 51 may be in contact with the inner surface of the tube 20 (FIG. 1).
  • the inner member 52 may be disposed inside the outer member 51 .
  • the plurality of connecting members 53 may connect the outer member 51 and the inner member 52 .
  • the first buffle 50 may be made of aluminum.
  • the material of the first buffle 50 is not limited thereto, and may be appropriately selected as needed by those skilled in the art within the range of metals having thermal conductivity that meets the standards, such as copper and brass.
  • the inner member 52 may have a tubular shape extending along the reference direction (D, FIG. 1 ).
  • the outer member 51 may have a tubular shape extending along the reference direction D, and may have a length in the reference direction D corresponding to the length in the reference direction D of the inner member 52 .
  • the plurality of connection members 53 may be provided to extend from the inner member 52 in a radially outward direction of the inner member 52 to contact the outer member 51 .
  • the plurality of connecting members 53 may be provided to elastically support the outer member 51 with respect to the inner member 52 . As the plurality of connecting members 53 elastically support the outer member 51 with respect to the inner member 52 , when the first buffle 50 is press-fitted into the tube 20 ( FIG. 1 ), the plurality of connecting members The length of the member 53 may be reduced.
  • the first buffle 50 is moved to the inside of the tube 20 (FIG. 2).
  • it can be elastically pressurized, so that the first buffle 50 can be press-fitted into the tube 20 ( FIG. 2 ).
  • the process of inserting the first buffle 50 into the tube 20 ( FIG. 2 ) is simplified, and the installation cost can be reduced.
  • the first buffle 50 can be in close contact with the tube 20 ( FIG. 2 ).
  • FIG. 6 conceptually illustrates a process of inserting the plurality of first buffers 50 into the plurality of associations 20 .
  • the plurality of first buffles 50 are coupled to the press-fitting jig (J). Then, by moving the press-fitting jig (J) toward the inlet 21 of the pipe 20, the plurality of first buffers 50 are press-fit together so that they are respectively disposed in the plurality of pipe 20. Thereafter, the press-fitting jig (J) is separated. According to this exemplary process, since the plurality of first buffles 50 can be simultaneously press-fitted and placed in the tube 20 , the working time can be reduced.
  • the ratio of the cross-sectional area of the passage of the pipe 20 to the cross-sectional area of the openings of the first buffle 50 may be designed to be about 0.58 to 0.8.
  • the process of deriving this value will be described in detail.
  • the diameter of the pipe 20 may be about 49.6 mm
  • the cross-sectional area of the passage in the pipe 20 may be about 1931 mm 2
  • the cross-sectional area occupied by the first buffle 50 may be about 395 mm 2 to 803 mm 2 .
  • the sum of the cross-sectional areas of the openings defined by the outer member 51 , the inner member 52 and the plurality of connecting members 53 in the first buffle 50 is the first in the cross-sectional area of the flow path in the tube 20 .
  • the ratio of the cross-sectional area in the flow passage of the tube to the cross-sectional area of the openings of the first buffle 50 can be derived to be about 0.58 to 0.8.
  • the first buffle 50 may be designed such that a value obtained by dividing the cross-sectional area of the openings of one first buffle 50 by the amount of heat per hour is 0.52 mm 2 ⁇ h/kcal to 0.87 mm 2 ⁇ h/kcal.
  • the amount of heat generated per hour in the combustion chamber of the water heater may be designed to be 10,586 kcal/h to 13,015 kcal/h.
  • an hourly calorific value of about 1764 kcal/h to 2169 kcal/h may be applied to one pipe 20 . Accordingly, when the cross-sectional area of 1128 mm 2 to 1536 mm 2 of the openings of the first buffle 50 is divided by the amount of heat per hour applied to one pipe of 1764 kcal/h to 2169 kcal/h, respectively, 0.52 mm 2 ⁇ h/kcal to 0.87 mm 2 ⁇ h/kcal can be derived.
  • the amount of heat may vary, and accordingly, the number of the tubes 20 may also vary. Even in such a case, the value obtained by dividing the cross-sectional area of the openings of one first buffle 50 by the amount of heat per hour applied to one pipe is 0.52 mm 2 h/kcal to 0.87 mm 2 h/kcal designed to be maintained it is preferable
  • FIG. 7 is a perspective view showing the first buffle 50a according to the second embodiment.
  • 8 is a cross-sectional view of FIG. 7 viewed from the reference direction (D) side.
  • the first buffle 50a according to the second embodiment is different from the first buffle 50 according to the first embodiment in including the reference area A. As shown in FIG.
  • the reference area A is a first area A1 adjacent to the first connecting member 53' and a second area A2 spaced apart from the first area A1 and adjacent to the second connecting member 53''. ) may be included. For example, a separation space S may be formed between the first area A1 and the second area A2 .
  • the reference area (A) is a point where the first connecting member 53' is in contact with the outer member 51a, the first point 54, and the second connecting member 53'' is in contact with the outer member 51a. It may be an area of the outer member 51a located between the second points 55 .
  • the first connecting member 53' is any one of the plurality of connecting members 53a, and the second connecting member 53'' is disposed closest to the first connecting member 53' in a clockwise direction. It can be another one that has been
  • FIGS. 9 and 10 are perspective views showing the first buffle 50b according to the third embodiment.
  • 10 is a cross-sectional view of FIG. 9 viewed from the reference direction (D) side.
  • the first buffle 50b according to the third embodiment is different from the first buffle 50a according to the second embodiment in that there are a plurality of spaced spaces S' and S''.
  • FIGS. 11 and 12 are perspective views showing the first buffle 50c according to the fourth embodiment.
  • 12 is a cross-sectional view viewed from the reference direction (D) side of FIG.
  • the first buffle 50c according to the fourth embodiment is different from the first buffle 50 according to the first embodiment in the shape of the plurality of connecting members 54c.
  • the plurality of connection members 53c may be provided to extend from the inner member 52c to be in contact with the outer member 51c so that each of the connecting members 53c has a curved shape when viewed along the reference direction D.
  • the plurality of connecting members 53c may be convex toward any one of a clockwise direction or a counterclockwise direction when viewed along the reference direction D.
  • FIGS. 13 and 14 are perspective views illustrating the first buffle 50d according to the fifth embodiment.
  • 14 is a cross-sectional view of FIG. 13 viewed from the reference direction (D) side.
  • the first buffle 50d according to the fifth embodiment is different from the shape of the first buffle 50c according to the fourth embodiment in including the separation space S'''.
  • the first buffle 50e according to the sixth embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 15 and 16 .
  • 15 is a perspective view showing the first buffle 50e according to the sixth embodiment.
  • 16 is a cross-sectional view of FIG. 15 viewed from the reference direction.
  • the first buffle 50e according to the sixth embodiment includes at least one of the outer protrusion 56, the inner protrusion 57, and the connecting protrusion 58, in other embodiments 50 and 50a of the first buffle. ⁇ 50d) is different from the shape.
  • the first buffle 50 according to Embodiment 1 further includes an outer protrusion 56, an inner protrusion 57, and a connecting protrusion 58, but in another embodiment A case in which the first buffles 50 and 50a to 50d according to the above further include at least one of an outer protrusion, an inner protrusion, and a connecting protrusion will also fall within the scope of the present invention.
  • the second buffle may include various embodiments.
  • the second buffle 60 according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 17 and 18 .
  • 17 is a perspective view of the second buffle 60 according to the first embodiment.
  • 18 is a cross-sectional view of the second buffle 60 according to the first embodiment inserted into the tube.
  • the second buffle 60 may include a body 61 and a plurality of prongs 62 .
  • the body portion 61 may extend along the reference direction D.
  • the plurality of prongs 62 may protrude from the body 61 .
  • the body portion 61 may include a pair of vertical members 61a and a plurality of horizontal members 61b.
  • the pair of vertical members 61a may extend along the reference direction D.
  • the plurality of horizontal members 61b may connect between the pair of vertical members 61a.
  • the body portion 61 may have a shape such as a ladder.
  • the plurality of prongs 62 may extend from the plurality of horizontal members 61b, respectively.
  • the plurality of prongs 62 may include a first prong member 62a and a second prong member 62b.
  • the first prong member 62a extends obliquely in the direction opposite to the reference direction D along the second direction D2 when viewed from the first direction D1 ( FIG. 17 ).
  • the first direction D1 may be a direction in which the plurality of horizontal members 61b extend.
  • the second direction D2 may be one direction orthogonal to the reference direction D and the first direction D1 .
  • the third direction D3 may be opposite to the second direction D2 .
  • the second prong member 62b extends obliquely in the direction opposite to the reference direction D along the third direction D3 when viewed from the side of the first direction D1 ( FIG. 17 ).
  • the second prong member 62b may be disposed on the side in the first direction D1 or the opposite direction of the first prong member 62a.
  • any one first forked member is disposed on the reference direction (D) side of any one of the second forked members, and another second forked member is disposed on the reference direction (D) side of any one of the first forked members can be placed.
  • the 'V' shape may be inverted.
  • the first angle AN1 may be smaller than or equal to the second angle AN2 .
  • the first angle AN1 may be an angle formed by any one of the plurality of prongs 62 with the vertical member 61a.
  • the second angle AN2 may be an angle between the vertical member 61a and the other positioned on the reference direction D side compared to any one of them. The small angle between the two may mean that the flow resistance with respect to the combustion gas flowing in the reference direction D is small.
  • the density of air at the inlet side of a relatively hot pipe may be about 2.5 times that of the air at the outlet side. Therefore, it may be desirable to design the flow resistance at the inlet side of the flue gas to be smaller than the flow resistance at the outlet side of the flue.
  • the first angle AN1 may be formed to be smaller than or equal to the second angle AN2, the flow resistance at the inlet is smaller than the flow resistance at the outlet.
  • the second buffle 60 ′ according to the second embodiment may be a twisted turbulator.
  • the twisted turbulator may refer to a turbulator having a spiral shape by twisting a flat plate extending in one direction about an axis in the extending direction.
  • a buffle assembly for a water heater may include a first buffle 50 ( FIG. 1 ) and a second buffle 60 .
  • the first buffle 50 may be provided to be disposed on the inlet side of the tube of the water heater to lower the temperature of the combustion gas.
  • the first buffle 50 may have a tubular shape extending along the reference direction D.
  • the second buffle 60 may include a body part 61 and a plurality of prong parts 62 .
  • the body portion 61 may extend along the reference direction D.
  • the plurality of prongs 62 may protrude from the body 61 and may be arranged at predetermined intervals along the reference direction D.
  • the second buffle 60 may be disposed on the reference direction D side of the first buffle 50 .
  • the second buffle 60 may be provided to turbulence the combustion gas passing through the first buffle 50 .

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Abstract

본 발명은 물 가열기 및 물 가열기용 버플 조립체에 관한 것으로서, 물 가열기는, 연소 반응이 일어나는 공간인 연소공간을 제공하는 연소실, 상기 연소 반응에 의해 발생된 연소 가스를 이용해 외부에서 유동하는 물을 가열하기 위해, 상기 연소 가스가 내부를 통해 기준 방향을 따라 유동하도록 상기 연소실에 연결되고 상기 기준 방향을 따라 연장되는 연관, 상기 연소 반응을 일으키도록 마련되는 버너 및 상기 연관의 내부에서 유동하는 상기 연소 가스를 난류화 하기 위해 상기 연관의 내부에 구비되는 버플 조립체를 포함하고, 상기 버플 조립체는, 상기 연관의 입구 측에 배치되고, 상기 연소 가스의 온도를 낮추게 마련되는 제1 버플 및 상기 제1 버플의 상기 기준 방향 측에 배치되고, 상기 제1 버플을 지난 연소 가스의 유동을 난류화하게 마련되는 제2 버플을 포함할 수 있다.

Description

물 가열기 및 물 가열기용 버플 조립체
본 발명은 물 가열기 및 물 가열기용 버플 조립체에 관한 것이다.
물 가열기는 물을 가열하는 장치이다. 예를 들어, 용기 내의 물을 가열하여 원하는 지역을 난방하는 보일러와, 가열된 물을 배출하는 온수기를 포함할 수 있다.
물 가열기는 물에 열을 공급할 수 있는 열 교환기를 구비한다. 그 중 자연 배기식 열교환기는 별도의 송풍기가 없이 가스 공급관을 통해 연료를 공급받아 버너에서 주변의 공기를 이용해 연소를 하고 공기의 열에 의한 부력으로 배기가스를 배출한다. 따라서 송풍기에 의해 연료와 공기를 공급하는 열교환기에 비해서 자연 배기식 열교환기의 배기저항은 매우 중요한 설계 인자이다.
한편, 배기 저항은 버플 구조에 영향을 받는다. 버플 구조의 대표적인 예시로, 플레이트형 버플 및 알루미늄 삽입형 버플이 있다. 플레이트형 버플의 경우 제작 단가가 저렴하지만 1,000도에 이르는 연소 배기열에 노출되므로 고온 산화로 인해 버플이 파손되어 효율의 저하를 야기할 수 있고 과열로 인한 화재의 위험도 있는 문제가 있었다.
또한, 알루미늄 삽입형 버플의 경우, 열교환 효율이 플레이트형 버플보다 우수한 장점이 있지만, 버플 외측면과 연관 내측면의 밀착이 되지 않을 경우 연관과 버플 사이 틈에 발생하는 응축수로 알루미늄 버플이 산화될 수 있고 열전달이 원활하지 않아서 고온의 배기열로 인한 버플의 손상이 발생할 수 있었다. 따라서 면의 밀착을 위해서 먼저 연관에 알루미늄 버플을 삽입하고 연관의 인발 공정을 통해 밀착도를 올리는 등 복잡한 생산 공정으로 원가가 상승되는 문제가 있었다.
본 발명의 과제는 버플의 고온 산화가 방지되는 물 가열기 및 물 가열기용 버플 조립체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 과제는 생산 공정이 단순화되는 물 가열기 및 물 가열기용 버플 조립체를 제공하는 것이다.
일 예에서 물 가열기는, 연소 반응이 일어나는 공간인 연소공간을 제공하는 연소실, 상기 연소 반응에 의해 발생된 연소 가스를 이용해 외부에서 유동하는 물을 가열하기 위해, 상기 연소 가스가 내부를 통해 기준 방향을 따라 유동하도록 상기 연소실에 연결되고 상기 기준 방향을 따라 연장되는 연관, 상기 연소 반응을 일으키도록 마련되는 버너 및 상기 연관의 내부에서 유동하는 상기 연소 가스를 난류화 하기 위해 상기 연관의 내부에 구비되는 버플 조립체를 포함하고, 상기 버플 조립체는, 상기 연관의 입구 측에 배치되고, 상기 연소 가스의 온도를 낮추게 마련되는 제1 버플 및 상기 제1 버플의 상기 기준 방향 측에 배치되고, 상기 제1 버플을 지난 연소 가스의 유동을 난류화하게 마련되는 제2 버플을 포함할 수 있다.
다른 예에서 상기 제1 버플은, 상기 연관의 내면에 접하는 외측부재, 상기 외측부재의 내측에 배치되는 내측부재 및 상기 외측부재와 상기 내측부재를 연결하는 복수 개의 연결부재를 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 내측부재는, 상기 기준 방향을 따라 연장되는 관형이고, 상기 복수 개의 연결부재는, 상기 내측부재로부터 상기 내측부재의 반경 외측 방향으로 각각 연장되어 상기 외측부재에 접하게 마련될 수 있다.
또 다른 예에서 상기 복수 개의 연결부재 중 어느 하나를 제1 연결부재라 하고, 시계 방향을 기준으로, 상기 제1 연결부재에 가장 인접하게 배치된 다른 하나를 제2 연결부재라 하며, 제1 연결부재가 상기 외측부재와 접하는 지점인 제1 지점과 상기 제2 연결부재가 상기 외측부재와 접하는 지점인 제2 지점 사이에 위치한 상기 외측부재의 영역을 기준영역이라 할 때, 상기 기준영역은, 상기 제1 연결부재에 인접한 제1 영역 및 상기 제1 영역으로부터 이격되고, 제2 연결부재에 인접한 제2 영역을 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 복수 개의 연결부재는, 상기 기준 방향을 따라서 바라볼 때, 각각이 곡선의 형상을 가지도록 상기 내측부재로부터 각각 연장되어 상기 외측부재에 접하게 마련될 수 있다.
또 다른 예에서 상기 복수 개의 연결부재는, 시계 방향 또는 시계 반대 방향 중 어느 한 방향을 향해 볼록하게 형성될 수 있다.
또 다른 예에서 상기 제1 버플은, 상기 외측부재의 내면에서 돌출되는 외측돌기, 상기 내측부재의 외면에서 돌출되는 내측돌기 및 상기 복수 개의 연결부재의 외면에서 돌출되는 연결돌기 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 물 가열기는, 상기 제1 버플이 상기 연관에 압입될 때, 상기 복수 개의 연결부재의 길이가 줄어들 수 있도록, 상기 복수 개의 연결부재는, 상기 내측부재에 대해 상기 외측부재를 탄성적으로 지지하게 마련될 수 있다.
또 다른 예에서 상기 제2 버플은, 상기 기준 방향을 따라 연장되는 바디부 및 상기 바디부에서 돌출되는 복수 개의 갈래부를 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 바디부는, 상기 기준 방향을 따라 연장되는 한 쌍의 세로부재 및 상기 한 쌍의 세로부재 사이를 연결하는 복수 개의 가로부재를 포함하고, 상기 복수 개의 갈래부는, 상기 복수 개의 가로부재로부터 각각 연장될 수 있다.
또 다른 예에서 상기 복수 개의 가로부재가 연장되는 방향을 제1 방향이라 하고, 상기 기준 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 일 방향을 제2 방향이라 하며, 상기 제2 방향의 반대 방향을 제3 방향이라 할 때, 상기 복수 개의 갈래부는, 상기 제1 방향 측에서 바라 볼 때, 상기 제2 방향을 따라 상기 기준 방향의 반대 방향을 향해 경사지게 연장되는 제1 갈래부재 및 상기 제3 방향을 따라 상기 기준 방향의 반대 방향을 향해 경사지게 연장되고, 상기 제1 갈래부재의 상기 제1 방향 측 또는 그 반대 방향 측에 배치되는 제2 갈래부재를 각각 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 복수 개의 갈래부 중 어느 하나가 상기 세로부재와 이루는 사이각인 제1 사이각은, 상기 어느 하나에 비해 상기 기준 방향 측에 위치한 다른 하나가 상기 세로부재와 이루는 사이각인 제2 사이각보다 작거나 같을 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 제1 버플은, 알루미늄 재질일 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 제2 버플은, 트위스티드 터뷸레이터일 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 제1 버플은, 상기 외측부재, 상기 내측부재 및 상기 복수 개의 연결부재들에 의해 정의되는 개구를 포함하고, 상기 개구의 단면적의 크기를 상기 연관의 유로 내 단면적의 크기로 나눈 값은, 약 0.58 내지 0.8일 수 있다.
일 예에서 물 가열기용 버플 조립체는, 물 가열기의 연관의 입구 측에 배치되게 마련되어, 연소 가스의 온도를 낮추게 마련되고, 상기 연관의 연장 방향인 기준 방향을 따라 연장되는 관형의 제1 버플 및 상기 기준 방향을 따라 연장되는 바디부와, 상기 바디부에서 돌출되고 상기 기준 방향을 따라 소정의 간격으로 배열되는 복수 개의 갈래부를 포함하고, 상기 제1 버플의 상기 기준 방향 측에 배치되며, 상기 제1 버플을 지난 연소 가스를 난류화 하게 마련되는 제2 버플을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 연관 입구에 배치되는 제1 버플이 연소 가스의 온도를 낮춰주어, 제2 버플이 고온 산화될 우려가 감소할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 제1 버플을 연관에 압입할 수 있으므로, 삽입 공정이 단순화되어, 설치 비용이 절감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 단면도이다.
도 2는 도 1의 물 가열기를 상측에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 연관 및 버플 조립체를 도시한 도면이다.
도 4는 실시예 1에 따른 제1 버플을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4를 기준 방향 측에서 바라본 단면도이다.
도 6은 복수 개의 제1 버플을 복수 개의 연관에 삽입하는 과정을 개념적으로 도시한 것이다.
도 7은 실시예 2에 따른 제1 버플을 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7을 기준 방향 측에서 바라본 단면도이다.
도 9는 실시예 3에 따른 제1 버플을 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9를 기준 방향 측에서 바라본 단면도이다.
도 11은 실시예 4에 따른 제1 버플을 도시한 사시도이다.
도 12는 도 11을 기준 방향 측에서 바라본 단면도이다.
도 13은 실시예 5에 따른 제1 버플을 도시한 사시도이다.
도 14는 도 13을 기준 방향 측에서 바라본 단면도이다.
도 15는 실시예 6에 따른 제1 버플을 도시한 사시도이다.
도 16은 도 15를 기준 방향 측에서 바라본 단면도이다.
도 17은 실시예 1에 따른 제2 버플의 사시도이다.
도 18은 연관에 삽입된 실시예 1에 따른 제2 버플의 단면도이다.
도 19는 연관에 삽입된 실시예 2에 따른 제2 버플을 도시한 도면이다.
본 출원은 2020년 12월 31일에 출원된 한국특허출원 제10-2020-0189566호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해서 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해선 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되면 그 상세한 설명은 생략한다.
<물 가열기의 구성>
본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기는, 버플의 고온 산화가 방지되는 물 가열기에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 단면도이다. 도 2는 도 1의 물 가열기를 상측에서 바라본 모습을 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기는, 연소실(10), 연관(20), 버너(30) 및 버플 조립체(40)를 포함할 수 있다.
연소실(10)은 연소 반응이 일어나는 공간인 연소공간을 제공할 수 있다. 연관(20)은, 연소실(10)에 연결되고 기준 방향(D)을 따라 연장될 수 있다. 연관(20)은 연소 반응에 의해 발생된 연소 가스를 이용해 외부에서 유동하는 물을 가열하기 위해, 연소 가스가 내부를 통해 기준 방향(D)을 따라 유동하는 관일 수 있다. 버너(30)는 연소 반응을 일으키도록 마련될 수 있다. 버플 조립체(40)는, 연관(20)의 내부에서 유동하는 연소 가스를 난류화 하기 위해 연관(20)의 내부에 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 연관(20) 및 버플 조립체(40)를 도시한 도면이다. 버플 조립체(40)는, 제1 버플(50) 및 제2 버플(60)을 포함할 수 있다. 제1 버플(50)은 연관(20, 도 1)의 입구 측에 배치될 수 있다. 제1 버플(50)은 연소 가스의 온도를 낮추게 마련될 수 있다.
제2 버플(60)은 제1 버플(50)의 기준 방향(D) 측에 배치될 수 있다. 제2 버플(60)은 제1 버플(50)을 지난 연소 가스의 유동을 난류화하게 마련될 수 있다.
본 발명에 의하면, 연관(20) 입구에 배치되는 제1 버플(50)이 연소 가스의 온도를 낮춰주어, 제2 버플(60)이 고온 산화될 우려가 감소할 수 있다.
<제1 버플 - 실시예 1>
다양한 실시예의 제1 버플이 제시될 수 있다. 이하에서는, 도 4 및 도 5를 참고하여, 실시예 1에 따른 제1 버플(50)의 구체적인 형상에 관하여 상술한다. 도 4는 실시예 1에 따른 제1 버플(50)을 도시한 사시도이다. 도 5는 도 4를 기준 방향(D) 측에서 바라본 단면도이다.
제1 버플(50)은 외측부재(51), 내측부재(52) 및 복수 개의 연결부재(53)를 포함할 수 있다. 외측부재(51)는 연관(20, 도 1)의 내면에 접할 수 있다. 내측부재(52)는 외측부재(51)의 내측에 배치될 수 있다. 복수 개의 연결부재(53)는 외측부재(51)와 내측부재(52)를 연결할 수 있다. 제1 버플(50)은 알루미늄 재질일 수 있다.
다만, 제1 버플(50)의 재질은 이에 한정되는 것은 아니고, 구리, 황동 등 기준을 충족하는 열전도도를 갖는 금속의 범위 안에서 통상의 기술자에 필요에 의해 적절히 선택될 수 있다.
내측부재(52)는, 기준 방향(D, 도 1)을 따라 연장되는 관형일 수 있다. 외측부재(51)는 기준 방향(D)을 따라 연장되는 관형이고, 내측부재(52)의 기준 방향(D) 길이에 대응되는 기준 방향(D) 길이를 가질 수 있다. 복수 개의 연결부재(53)는, 내측부재(52)로부터 내측부재(52)의 반경 외측 방향으로 각각 연장되어 외측부재(51)에 접하게 마련될 수 있다.
복수 개의 연결부재(53)는, 내측부재(52)에 대해 외측부재(51)를 탄성적으로 지지하게 마련될 수 있다. 복수 개의 연결부재(53)가 내측부재(52)에 대해 외측부재(51)를 탄성적으로 지지함에 따라, 제1 버플(50)이 연관(20, 도 1)에 압입될 때, 복수 개의 연결부재(53)의 길이가 줄어들 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수 개의 연결부재(53)가 내측부재(52)에 대해 외측부재(51)를 탄성적으로 지지함에 따라, 제1 버플(50)을 연관(20, 도 2)의 내측으로 압입될 때, 탄성적으로 가압될 수 있으므로, 제1 버플(50)을 연관(20, 도 2)에 압입할 수 있게 된다. 따라서, 연관(20, 도 2)에 제1 버플(50)을 삽입하는 공정이 단순화되어, 설치 비용이 절감될 수 있다. 또한, 제1 버플(50)이 연관(20, 도 2)에 밀착될 수 있게 된다.
이하에서는, 도 6을 참고하여, 복수 개의 제1 버플(50)을 복수 개의 연관(20)에 압입하는 과정의 일 예에 관하여 상술한다. 도 6은 복수 개의 제1 버플(50)을 복수 개의 연관(20)에 삽입하는 과정을 개념적으로 도시한 것이다.
먼저 압입 지그(J)에 복수 개의 제1 버플(50)을 결합시킨다. 그리고, 압입 지그(J)를 연관(20)의 입구(21) 쪽으로 이동시켜, 복수 개의 제1 버플(50)이 복수 개의 연관(20) 내에 각각 배치되도록 함께 압입한다. 이후, 압입 지그(J)를 분리한다. 이러한 일 예의 과정에 따르면, 복수 개의 제1 버플(50)을 동시에 압입하여, 연관(20) 내에 배치시킬 수 있으므로, 작업 시간이 절감될 수 있다.
이하에서는, 연관(20)과 제1 버플(50)의 단면적에 대한 일 예에 관하여 상술한다. 일 예로, 연관(20)의 유로 내 단면적과 제1 버플(50)의 개구들의 단면적의 비율은, 약 0.58 내지 0.8이 되도록 설계될 수 있다. 이하에서는 이 값의 도출 과정에 관하여 상술한다.
이하의 설명은, 연관(20) 및 제1 버플(50)을 기준 방향(D)을 따라 바라 볼 때를 기준으로 한다. 일 예로, 연관(20)의 직경은 약 49.6mm이고, 연관(20) 내 유로의 단면적은 약 1931mm2일 수 있다. 또한, 제1 버플(50)이 차지하는 단면적은 약 395 mm2 내지 803 mm2 일 수 있다. 이때, 제1 버플(50)에서 외측부재(51), 내측부재(52) 및 복수 개의 연결부재(53)에 의해 정의되는 개구들의 단면적의 합은, 연관(20) 내 유로의 단면적에서 제1 버플의 단면적을 뺀 값인 1128mm2 내지 1536 mm2 일 수 있다. 따라서, 연관의 유로 내 단면적과 제1 버플(50)의 개구들의 단면적의 비율은 약 0.58 내지 0.8로 도출될 수 있다.
한편, 제1 버플(50)은 한 개의 제1 버플(50)의 개구들의 단면적을 시간당 열량으로 나눈 값이 0.52 mm2·h/kcal 내지 0.87 mm2·h/kcal 가 되도록 설계될 수 있다. 이를 위해 일 예로, 연관(20)이 6개인 물 가열기를 가정할 때, 물 가열기의 연소실에서 만들어 내는 시간 당 열량이 10,586kcal/h 내지 13,015kcal/h 로 설계될 수 있다.
더욱 자세하게는, 연관(20)이 6개인 경우를 가정할 때, 연관(20) 하나당 약 1764kcal/h 내지 2169kcal/h의 시간 당 열량이 가해질 수 있다. 따라서, 한개의 제1 버플(50)의 개구들의 단면적인 1128mm2 내지 1536 mm2 를 한 개의 연관에 가해지는 시간 당 열량인 1764kcal/h 내지 2169kcal/h로 각각 나누게 되면 0.52 mm2·h/kcal 내지 0.87 mm2 ·h/kcal를 도출할 수 있다.
여기서, 성능에 따라, 열량이 가변될 수 있고, 그에 따라 연관(20)의 개수 역시 가변될 수 있다. 그런 경우에도 한 개의 제1 버플(50)의 개구들의 단면적을 한 개의 연관에 가해지는 시간당 열량으로 나눈 값이 0.52 mm2·h/kcal 내지 0.87 mm2·h/kcal가 유지될 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다.
<제1 버플 - 실시예 2>
이하에서는, 도 7 및 도 8을 참고하여, 실시예 2에 따른 제1 버플(50a)의 구체적인 형상에 관하여 상술한다. 도 7은 실시예 2에 따른 제1 버플(50a)을 도시한 사시도이다. 도 8은 도 7을 기준 방향(D) 측에서 바라본 단면도이다. 실시예 2에 따른 제1 버플(50a)은, 기준영역(A)을 포함함에 있어 실시예 1에 따른 제1 버플(50)과 차이가 있다.
기준영역(A)은, 제1 연결부재(53')에 인접한 제1 영역(A1) 및 제1 영역(A1)으로부터 이격되고, 제2 연결부재(53'')에 인접한 제2 영역(A2)을 포함할 수 있다. 일 예로 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2) 사이에는 이격공간(S)이 형성될 수 있다. 기준영역(A)은 제1 연결부재(53')가 외측부재(51a)와 접하는 지점인 제1 지점(54)과 제2 연결부재(53'')가 외측부재(51a)와 접하는 지점인 제2 지점(55) 사이에 위치한 외측부재(51a)의 영역일 수 있다. 제1 연결부재(53')는 복수 개의 연결부재(53a) 중 어느 하나이고, 제2 연결부재(53'')는 시계 방향을 기준으로, 제1 연결부재(53')에 가장 인접하게 배치된 다른 하나일 수 있다.
<제1 버플 - 실시예 3>
이하에서는, 도 9 및 도 10을 참고하여, 실시예 3에 따른 제1 버플(50b)의 구체적인 형상에 관하여 상술한다. 도 9는 실시예 3에 따른 제1 버플(50b)을 도시한 사시도이다. 도 10은 도 9를 기준 방향(D) 측에서 바라본 단면도이다. 실시예 3에 따른 제1 버플(50b)은, 이격공간(S', S'')이 복수 개임에 있어 실시예 2에 따른 제1 버플(50a)과 차이가 있다.
<제1 버플 - 실시예 4>
이하에서는, 도 11 및 도 12를 참고하여, 실시예 4에 따른 제1 버플(50c)의 구체적인 형상에 관하여 상술한다. 도 11은 실시예 4에 따른 제1 버플(50c)을 도시한 사시도이다. 도 12는 도 11을 기준 방향(D) 측에서 바라본 단면도이다. 실시예 4에 따른 제1 버플(50c)은 복수 개의 연결부재(54c)의 형상에 있어 실시예 1에 따른 제1 버플(50)과 차이가 있다.
복수 개의 연결부재(53c)는, 기준 방향(D)을 따라서 바라볼 때, 각각이 곡선의 형상을 가지도록 내측부재(52c)로부터 각각 연장되어 외측부재(51c)에 접하게 마련될 수 있다. 더욱 자세하게는, 복수 개의 연결부재(53c)는, 기준 방향(D)을 따라서 바라 볼 때, 시계 방향 또는 시계 반대 방향 중 어느 한 방향을 향해 볼록하게 형성될 수 있다.
<제1 버플 - 실시예 5>
이하에서는, 도 13 및 도 14를 참고하여, 실시예 5에 따른 제1 버플(50d)에 관하여 상술한다. 도 13은 실시예 5에 따른 제1 버플(50d)을 도시한 사시도이다. 도 14는 도 13을 기준 방향(D) 측에서 바라본 단면도이다. 실시예 5에 따른 제1 버플(50d)은, 이격 공간(S''')을 포함함에 있어 실시예 4에 따른 제1 버플(50c)의 형상과 차이가 있다.
<제1 버플 - 실시예 6>
이하에서는, 도 15 및 도 16을 참고하여, 실시예 6에 따른 제1 버플(50e)에 관하여 상술한다. 도 15는 실시예 6에 따른 제1 버플(50e)을 도시한 사시도이다. 도 16은 도 15을 기준 방향 측에서 바라본 단면도이다. 실시예 6에 따른 제1 버플(50e)은, 외측돌기(56), 내측돌기(57) 및 연결돌기(58) 중 적어도 어느 하나를 포함함에 있어 제1 버플의 다른 실시예들(50, 50a~50d)의 형상과 차이가 있다.
제1 버플(50e)은, 외측부재(51e)의 내면에서 돌출되는 외측돌기(56), 내측부재(52e)의 외면에서 돌출되는 내측돌기(57) 및 복수 개의 연결부재(53e)의 외면에서 돌출되는 연결돌기(58) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 도 15에서는, 일 예로써, 실시예 1에 따른 제1 버플(50)이 외측돌기(56), 내측돌기(57) 및 연결돌기(58)를 더 포함하는 모습이 도시되어 있지만, 다른 실시예들에 따른 제1 버플들(50, 50a~50d)이 외측돌기, 내측돌기 및 연결돌기 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 경우도 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
<제2 버플 - 실시예 1>
제2 버플은 다양한 실시예를 포함할 수 있다. 이하에서는, 도 17 및 도 18을 참고하여, 실시예 1에 따른 제2 버플(60)에 관하여 자세히 상술한다. 도 17은 실시예 1에 따른 제2 버플(60)의 사시도이다. 도 18은 연관에 삽입된 실시예 1에 따른 제2 버플(60)의 단면도이다. 제2 버플(60)은 바디부(61) 및 복수 개의 갈래부(62)를 포함할 수 있다. 바디부(61)는 기준 방향(D)을 따라 연장될 수 있다. 복수 개의 갈래부(62)는 바디부(61)에서 돌출될 수 있다.
바디부(61)는, 한 쌍의 세로부재(61a) 및 복수 개의 가로부재(61b)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 세로부재(61a)는 기준 방향(D)을 따라 연장될 수 있다. 복수 개의 가로부재(61b)는 한 쌍의 세로부재(61a) 사이를 연결할 수 있다. 일 예로, 바디부(61)는 사다리와 같은 형상일 수 있다.
복수 개의 갈래부(62)는, 복수 개의 가로부재(61b)로부터 각각 연장될 수 있다. 더욱 자세하게는, 복수 개의 갈래부(62)는 제1 갈래부재(62a) 및 제2 갈래부재(62b)를 포함할 수 있다. 도 18에 도시되어 있듯이, 제1 갈래부재(62a)는 제1 방향(D1, 도 17) 측에서 바라 볼 때, 제2 방향(D2)을 따라 기준 방향(D)의 반대 방향을 향해 경사지게 연장될 수 있다. 제1 방향(D1)은 복수 개의 가로부재(61b)가 연장되는 방향일 수 있다. 제2 방향(D2)은 기준 방향(D) 및 제1 방향(D1)에 직교하는 일 방향일 수 있다. 제3 방향(D3)은 제2 방향(D2)의 반대 방향일 수 있다.
도 18에 도시되어 있듯이, 제2 갈래부재(62b)는 제1 방향(D1, 도 17) 측에서 바라 볼 때, 제3 방향(D3)을 따라 기준 방향(D)의 반대 방향을 향해 경사지게 연장될 수 있다. 제2 갈래부재(62b)는 제1 갈래부재(62a)의 제1 방향(D1) 측또는 그 반대 방향 측에 배치될 수 있다. 일 예로, 어느 하나의 제2 갈래부재의 기준 방향(D)측에는 어느 하나의 제1 갈래부재가 배치되고, 어느 하나의 제1 갈래 부재의 기준 방향(D) 측에는 다른 하나의 제2 갈래부재가 배치될 수 있다.
일 예로, 제1 갈래부재(62a) 및 제2 갈래부재(62b)를 제1 방향(D1) 측에서 바라보면, 'V'자를 거꾸로 한 형태일 수 있다.
<제1 사이각, 제2 사이각>
도 18에 도시되어 있듯이, 제1 사이각(AN1)은 제2 사이각(AN2)보다 작거나 같게 형성될 수 있다. 제1 사이각(AN1)은, 복수 개의 갈래부(62) 중 어느 하나가 세로부재(61a)와 이루는 사이각일 수 있다. 제2 사이각(AN2)은 어느 하나에 비해 기준 방향(D) 측에 위치한 다른 하나가 세로부재(61a)와 이루는 사이각일 수 있다. 사이각이 작다는 것은 기준 방향(D)으로 유동하는 연소 가스에 대한 유동 저항이 작음을 의미할 수 있다.
공기의 밀도는 온도에 따라 달라지므로, 상대적으로 고온인 연관의 입구 측의 공기 밀도는 출구 측의 공기 밀도의 약 2.5배 정도일 수 있다. 따라서 연소가스에 대한 연관의 입구 쪽의 유동 저항이 연관의 출구 쪽의 유동 저항보다 더 작게 설계되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기는, 제1 사이각(AN1)이 제2 사이각(AN2)보다 작거나 같게 형성될 수 있으므로, 입구 쪽의 유동 저항이 출구 쪽의 유동 저항보다 작게 형성될 수 있다.
<제2 버플 - 실시예 2>
도 19는 연관에 삽입된 실시예 2에 따른 제2 버플(60')을 도시한 도면이다. 실시예 2에 따른 제2 버플(60')은 트위스티드 터뷸레이터일 수 있다. 트위스티드 터뷸레이터는 도 19에 도시되어 있듯이, 일 방향으로 연장되는 평판을 연장 방향을 향하는 축을 중심으로 꼬아서 나선 형태로 만든 형태를 갖는 터뷸레이터를 의미할 수 있다.
<물 가열기용 버플 조립체>
이하에서는 전술한 물 가열기에 적용될 수 있는 물 가열기용 버플 조립체에 관하여 상술한다. 이해를 위하여, 전술한 도 1 내지 도 18을 참고할 수 있다. 물 가열기용 버플 조립체는 제1 버플(50, 도 1) 및 제2 버플(60)을 포함할 수 있다. 제1 버플(50)은 물 가열기의 연관의 입구 측에 배치되게 마련되어, 연소 가스의 온도를 낮추게 마련될 수 있다. 제1 버플(50)은, 기준 방향(D)을 따라 연장되는 관형일 수 있다.
제2 버플(60, 도 17)은, 바디부(61)와 복수 개의 갈래부(62)를 포함할 수 있다. 바디부(61)는 기준 방향(D)을 따라 연장될 수 있다. 복수 개의 갈래부(62)는 바디부(61)에서 돌출되고 기준 방향(D)을 따라 소정의 간격으로 배열될 수 있다. 제2 버플(60)은 제1 버플(50)의 기준 방향(D) 측에 배치될 수 있다. 제2 버플(60)은 제1 버플(50)을 지난 연소 가스를 난류화 하게 마련될 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 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 연소 반응이 일어나는 공간인 연소공간을 제공하는 연소실;
    상기 연소 반응에 의해 발생된 연소 가스를 이용해 외부에서 유동하는 물을 가열하기 위해, 상기 연소 가스가 내부를 통해 기준 방향을 따라 유동하도록 상기 연소실에 연결되고 상기 기준 방향을 따라 연장되는 연관;
    상기 연소 반응을 일으키도록 마련되는 버너; 및
    상기 연관의 내부에서 유동하는 상기 연소 가스를 난류화 하기 위해 상기 연관의 내부에 구비되는 버플 조립체를 포함하고,
    상기 버플 조립체는,
    상기 연관의 입구 측에 배치되고, 상기 연소 가스의 온도를 낮추게 마련되는 제1 버플; 및
    상기 제1 버플의 상기 기준 방향 측에 배치되고, 상기 제1 버플을 지난 연소 가스의 유동을 난류화하게 마련되는 제2 버플을 포함하는, 물 가열기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 버플은,
    상기 연관의 내면에 접하는 외측부재;
    상기 외측부재의 내측에 배치되는 내측부재; 및
    상기 외측부재와 상기 내측부재를 연결하는 복수 개의 연결부재를 포함하는, 물 가열기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 내측부재는, 상기 기준 방향을 따라 연장되는 관형이고,
    상기 복수 개의 연결부재는,
    상기 내측부재로부터 상기 내측부재의 반경 외측 방향으로 각각 연장되어 상기 외측부재에 접하게 마련되는, 물 가열기.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수 개의 연결부재 중 어느 하나를 제1 연결부재라 하고, 시계 방향을 기준으로, 상기 제1 연결부재에 가장 인접하게 배치된 다른 하나를 제2 연결부재라 하며,
    제1 연결부재가 상기 외측부재와 접하는 지점인 제1 지점과 상기 제2 연결부재가 상기 외측부재와 접하는 지점인 제2 지점 사이에 위치한 상기 외측부재의 영역을 기준영역이라 할 때,
    상기 기준영역은,
    상기 제1 연결부재에 인접한 제1 영역; 및
    상기 제1 영역으로부터 이격되고, 제2 연결부재에 인접한 제2 영역을 포함하는, 물 가열기.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수 개의 연결부재는,
    상기 기준 방향을 따라서 바라볼 때, 각각이 곡선의 형상을 가지도록 상기 내측부재로부터 각각 연장되어 상기 외측부재에 접하게 마련되는, 물 가열기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수 개의 연결부재는,
    시계 방향 또는 시계 반대 방향 중 어느 한 방향을 향해 볼록하게 형성되는, 물 가열기.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 버플은,
    상기 외측부재의 내면에서 돌출되는 외측돌기;
    상기 내측부재의 외면에서 돌출되는 내측돌기; 및
    상기 복수 개의 연결부재의 외면에서 돌출되는 연결돌기 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는, 물 가열기.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 버플이 상기 연관에 압입될 때, 상기 복수 개의 연결부재의 길이가 줄어들 수 있도록, 상기 복수 개의 연결부재는, 상기 내측부재에 대해 상기 외측부재를 탄성적으로 지지하게 마련되는, 물 가열기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 버플은,
    상기 기준 방향을 따라 연장되는 바디부; 및
    상기 바디부에서 돌출되는 복수 개의 갈래부를 포함하는, 물 가열기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 바디부는,
    상기 기준 방향을 따라 연장되는 한 쌍의 세로부재; 및
    상기 한 쌍의 세로부재 사이를 연결하는 복수 개의 가로부재를 포함하고,
    상기 복수 개의 갈래부는,
    상기 복수 개의 가로부재로부터 각각 연장되는, 물 가열기.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 복수 개의 가로부재가 연장되는 방향을 제1 방향이라 하고, 상기 기준 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 일 방향을 제2 방향이라 하며, 상기 제2 방향의 반대 방향을 제3 방향이라 할 때,
    상기 복수 개의 갈래부는,
    상기 제1 방향 측에서 바라 볼 때,
    상기 제2 방향을 따라 상기 기준 방향의 반대 방향을 향해 경사지게 연장되는 제1 갈래부재; 및
    상기 제3 방향을 따라 상기 기준 방향의 반대 방향을 향해 경사지게 연장되고, 상기 제1 갈래부재의 상기 제1 방향 측 또는 그 반대 방향 측에 배치되는 제2 갈래부재를 각각 포함하는, 물 가열기.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 복수 개의 갈래부 중 어느 하나가 상기 세로부재와 이루는 사이각인 제1 사이각은,
    상기 어느 하나에 비해 상기 기준 방향 측에 위치한 다른 하나가 상기 세로부재와 이루는 사이각인 제2 사이각보다 작거나 같은, 물 가열기.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 버플은, 알루미늄 재질인 물 가열기.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 버플은, 트위스티드 터뷸레이터인 물 가열기.
  15. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 버플은,
    상기 외측부재, 상기 내측부재 및 상기 복수 개의 연결부재들에 의해 정의되는 개구를 포함하고,
    상기 개구의 단면적의 크기를 상기 연관의 유로 내 단면적의 크기로 나눈 값은, 약 0.58 내지 0.8인, 물 가열기.
  16. 물 가열기의 연관의 입구 측에 배치되게 마련되어, 연소 가스의 온도를 낮추게 마련되고, 상기 연관의 연장 방향인 기준 방향을 따라 연장되는 관형의 제1 버플; 및
    상기 기준 방향을 따라 연장되는 바디부와, 상기 바디부에서 돌출되고 상기 기준 방향을 따라 소정의 간격으로 배열되는 복수 개의 갈래부를 포함하고, 상기 제1 버플의 상기 기준 방향 측에 배치되며, 상기 제1 버플을 지난 연소 가스를 난류화 하게 마련되는 제2 버플을 포함하는, 물 가열기용 버플 조립체.
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