KR102403219B1 - 벨마우스, 이를 포함하는 급기 조립체 및 이를 이용한 급기 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 벨마우스는, 물 가열기의 외부로부터 내부로 공기를 안내하는 급기 덕트로부터 상기 공기가 유입되어 통과하도록 형성되는 상류측 구멍과, 상기 상류측 구멍에서의 공기의 압력을 이용하는 차압획득장치에 연결되도록 마련되는 상류 측정부를 구비하는 상류 몸체부; 상기 공기의 유동방향을 기준으로 상기 상류 몸체부의 하류측에 위치하고, 통과하는 상기 공기의 압력을 감압시키는 구조를 가지는 차압발생부; 및 상기 차압발생부를 통과한 공기가 통과하도록 형성되는 하류측 구멍과, 상기 하류측 구멍을 통과하여 상기 물 가열기의 송풍기로 향하는 공기의 압력과 상기 상류측 구멍에서의 공기의 압력의 차압을 획득하는 상기 차압획득장치와 연결되도록 마련되는 하류 측정부를 구비하는 하류 몸체부를 포함한다.

Description

벨마우스, 이를 포함하는 급기 조립체 및 이를 이용한 급기 제어 시스템 {BELLMOUTH, AIR SUPPLY ASSEMBLY INCLUDNG THE SAME AND AIR SUPPLY CONTROL SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 물 가열기의 벨마우스, 이를 포함하는 급기 조립체 및 이를 이용한 급기 제어 시스템에 관한 것이다.
물 가열기는 연소반응에 의해 발생한 열을 물에 전달해 이를 난방 또는 온수공급에 사용하는 장치이다. 물이 유입되고, 유입된 물이 가열된 뒤 배출되는 과정이 물 가열기를 통해 이루어진다.
연소반응은 버너에서 일어날 수 있는데, 버너가 연소반응을 일으키기 위해서는, 연료가스와 공기가 필요하다. 연소반응에 사용하는 공기로, 물 가열기 주변의 공기가 활용될 수 있다. 따라서 물 가열기 주변의 공기를 흡기하여 버너에 제공하는 방식으로 공기 공급이 이루어질 수 있다.
버너가 안정적으로 연소를 수행하기 위해서, 제공되는 공기의 유량이 안정적으로 유지되어야 한다. 그러나 환경이 항상 일정하게 유지되기는 어려우므로, 버너에 공기를 제공하는 송풍기가 상황에 따라서 다르게 작동해, 환경 변화에도 버너에 제공하는 공기의 유량을 안정적으로 유지시킬 필요가 있다.
본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 버너로 제공되는 공기의 유량을 안정적으로 유지시킬 수 있도록 형성되는, 물 가열기의 벨마우스, 이를 포함하는 급기 조립체 및 이를 이용한 급기 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 벨마우스는, 물 가열기의 외부로부터 내부로 공기를 안내하는 급기 덕트로부터 상기 공기가 유입되어 통과하도록 형성되는 상류측 구멍과, 상기 상류측 구멍에서의 공기의 압력을 이용하는 차압획득장치에 연결되도록 마련되는 상류 측정부를 구비하는 상류 몸체부; 상기 공기의 유동방향을 기준으로 상기 상류 몸체부의 하류측에 위치하고, 통과하는 상기 공기의 압력을 감압시키는 구조를 가지는 차압발생부; 및 상기 차압발생부를 통과한 공기가 통과하도록 형성되는 하류측 구멍과, 상기 하류측 구멍을 통과하여 상기 물 가열기의 송풍기로 향하는 공기의 압력과 상기 상류측 구멍에서의 공기의 압력의 차압을 획득하는 상기 차압획득장치와 연결되도록 마련되는 하류 측정부를 구비하는 하류 몸체부를 포함하고, 상기 상류 몸체부는, 내주면이 상기 상류측 구멍을 정의하는 상류 고리부와, 상기 상류 고리부의 둘레로부터 상기 유동방향을 따라 돌출되어 상기 상류 고리부와 함께 상기 하류 몸체부가 삽입될 수 있는 삽입공간을 형성하는 상류 둘레부를 더 포함하고, 상기 상류 둘레부가 반경방향으로 개구되어 형성되는 측정부 삽입구를 상기 하류 측정부가 통과한다.
본 발명의 실시예에 따른 급기 제어 시스템은, 물 가열기의 버너에 공기를 압송하는 송풍기; 상기 물 가열기의 외부로부터 유입된 공기를 상기 송풍기로 전달하는 벨마우스; 상기 벨마우스에 연결되어, 상기 벨마우스를 통과하는 공기의 차압을 획득하는 차압획득장치; 및 상기 획득된 차압을 전달받아 상기 획득된 차압에 따라 상기 송풍기를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 벨마우스는: 상기 유입된 공기가 통과하도록 형성되고 상류 몸체부에 의해 정의되는 상류측 구멍과, 상기 공기의 유동방향을 기준으로 상기 상류측 구멍의 하류측에 위치하여, 통과하는 상기 공기의 압력을 감압시키는 구조를 가지는 차압발생부와, 상기 차압발생부를 통과한 공기가 통과하도록 형성되고 하류 몸체부에 의해 정의되는 하류측 구멍을 포함하고, 상기 차압획득장치가 획득하는 차압은, 상기 상류측 구멍에서의 압력과 상기 하류측 구멍에서의 압력의 차이이고, 상기 상류 몸체부는, 내주면이 상기 상류측 구멍을 정의하는 상류 고리부와, 상기 상류 고리부의 둘레로부터 상기 유동방향을 따라 돌출되어 상기 상류 고리부와 함께 상기 하류 몸체부가 삽입될 수 있는 삽입공간을 형성하는 상류 둘레부를 포함하고, 상기 하류 몸체부는 상기 차압획득장치와 연결되는 하류 측정부를 포함하고, 상기 상류 둘레부가 반경방향으로 개구되어 형성되는 측정부 삽입구를 상기 하류 측정부가 통과한다.
본 발명의 실시예에 따른 급기 조립체는, 유입된 공기를 하방으로 가이드하는 덕트 몸체부와, 상기 덕트 몸체부로부터 도달한 공기가 수평방향과 나란한 일 방향으로 유동하도록 가이드하는 방향변경부와, 상기 방향변경부에서 변경된 상기 공기의 유동방향을 따라 상기 방향변경부로부터 연장되는 안정부를 포함하는 급기 덕트; 상기 방향변경부에 배치되고, 상기 방향변경부의 내측면 하단이 연직방향에 대해 가지는 경사보다 완만한 경사를 형성하는 가이드부; 및 상기 안정부로부터 전달된 공기가 통과하도록 형성되고, 통과하는 상기 공기의 압력을 감압시키는 구조를 가지는 차압발생부와, 상기 공기의 유동방향을 기준으로 상기 차압발생부의 상류측의 압력과 상기 차압발생부의 하류측의 압력의 차압을 획득하는 차압획득장치에 연결되도록 마련되는 측정부를 포함하는 벨마우스를 포함하고, 상기 유동방향을 기준으로 상기 안정부의 길이는, 상기 방향변경부의 길이보다 크다.
이에 따라, 주변 환경의 변화에도 안정적으로 버너에 전달되는 유량을 유지하여, 안정적으로 물 가열기가 작동하도록 할 수 있다.
도 1은 예시적인 벨마우스의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 내부구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 급기 조립체와 송풍기를 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨마우스를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨마우스를 나타낸 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 벨마우스의 상류 몸체부가 급기 덕트에 결합되는 형태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 벨마우스의 상류 몸체부가 가지는 급기 덕트와의 결합 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 급기 덕트의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 급기 덕트의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 급기 덕트의 측면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 급기 덕트의 내부의 일부분의 모습을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 급기 덕트의 내부에 가이드부가 배치된 모습을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 예시적인 벨마우스(100)의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 내부구조를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 급기 조립체와 송풍기(30)를 나타낸 분해사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기는 케이스(50)를 포함하고, 이러한 케이스(50) 내에 다른 구성요소들이 내장되거나 결합되는 방식으로 고정되어, 물 가열기의 구성요소들을 지지할 수 있다. 외부로부터 급기 덕트(20)를 통해 공기가 유입되어 벨마우스(10)와 송풍기(30)에 전달되고, 송풍기(30)가 버너(81)로 공기를 압송할 수 있다.
예시적인 벨마우스(100)는, 송풍기(30)와 급기 덕트(20)를 연결하되, 벨마우스(100)의 구멍(101)을 통과하며 감압된 공기의 압력을 차압획득장치(40)가 획득할 수 있도록 차압획득장치(40)와 호스 등으로 연결되는 측정부를(102) 포함한다. 예시적인 물 가열기에서의 차압획득장치(40)는, 벨마우스(100)에서 발생한 음압과 케이스(50) 내부의 압력을 획득하여, 그 차압에 기초하여 프로세서(70)가 송풍기(30)를 제어하도록 하고, 버너(81)로 제공되는 공기의 유량을 제어하도록 할 수 있다.
그러나 케이스(50)의 내부공간(500)의 압력이 변화하는 경우, 적절하게 송풍기(30)를 제어하기 어려울 수 있다. 특히 이러한 상황은, 강제급배기와 강제배기 방식이 혼용되거나 선택적으로 사용될 수 있는 물 가열기에서 발생할 수 있다. 구체적으로 강제급배기 방식으로 운전되는 상황에서는 케이스(50)의 내부공간(500)의 압력이 대기압과 같이 유지되다가, 강제배기 방식으로 운전되는 상황에서는 케이스(50)의 내부공간(500)의 압력이 대기압보다 낮은 압력을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기는, 버너(81), 열교환기(82), 송풍기(30), 벨마우스(10), 차압획득장치(40), 급기 덕트(20) 및 프로세서(70)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 벨마우스(10)와 급기 덕트(20)의 형상 및 차압획득장치(40)가 연결되는 위치에 의해, 프로세서(70)는 케이스(50) 내부의 압력이 변화하는 상황에서도 안정적인 유량의 공기를 버너(81)로 전달하도록 송풍기(30)를 제어할 수 있다.
급기 덕트(20)는 물 가열기의 외부로부터 내부로 공기가 유입될 수 있도록 마련된 구성요소이다. 급배기관(83)과 연결된 급기 덕트(20)가 물 가열기의 외부로부터 내부로 공기를 안내하고, 벨마우스(10)와 송풍기(30)를 통해 버너(81)로 공기가 전달될 수 있다. 급배기관(83)은 급기와 배기가 가능하도록 이중배관의 형태로 형성될 수 있다.
급기 덕트(20)는 물 가열기의 상측에서 외부로부터 유입되는 공기를 전달받아, 공기를 하방으로 이동시켜 벨마우스(10)를 통해 배출할 수 있다. 따라서 급기 덕트(20)는 상하방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있고, 공기를 내부를 통해 전달하도록 빈 공간을 내부에 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위해 상하방향으로 그 방향을 표현하였으나, 이는 예시적인 것이며, 물 가열기가 배열된 방식에 따라 변경될 수 있다.
급기 덕트(20)는 덕트 몸체부(21), 방향변경부(22) 및 안정부(23)를 포함할 수 있다. 또한 급기 덕트(20)는 급기구(29)와 배출구(25)를 포함할 수 있다. 급기 덕트(20)의 각 구성요소에 대한 구체적인 설명은, 도 8에 대한 설명에서 후술한다.
프로세서(70)는, 송풍기(30)와 차압획득장치(40)에 전기적으로 연결되어, 차압획득장치(40)가 획득한 압력으로부터 산출된 차압값을 이용하여 송풍기(30)를 제어하는 구성요소이다. 프로세서(70)는 FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit)이나 CPU(Central Processing Unit)과 같은 마이크로프로세서를 포함할 수 있으나, 포함하는 연산장치의 종류는 이에 제한되지 않는다.
또한 프로세서(70)는 각 구성요소들의 제어를 위한 명령을 프로세서(70)에서 생성하기 위한 기초가 되는 복수의 제어명령(instruction)을 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 프로세서(70)가 메모리로부터 제어명령을 수신하고 각 구성요소를 제어하기 위한 전기적 신호를 수신한 제어명령을 기초로 생성하도록, 프로세서(70)는 프로그램될 수 있다. 메모리는 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 휘발성 매체, 비휘발성 매체 등과 같은 데이터 스토어일 수 있으나, 그 종류는 이에 제한되지 않는다.
버너(81)는 연료가스를 급기된 공기와 함께 연소시키는 구성요소이다. 연소반응에 의해 열과 연소가스가 생성될 수 있다.
열교환기(82)는 버너(81)의 연소반응에 의해 생성된 열을 난방수에 전달하는 구성요소이다. 열교환기(82)는 튜브와, 튜브가 수용되는 내부공간을 형성하는 하우징을 포함할 수 있다. 튜브를 통해 물이 흐르는 중, 튜브의 주변에 연소가스가 유동하고 버너(81)의 연소반응에 의해 생성된 열이 전달되어, 물이 가열될 수 있다.
차압획득장치(40)는 차압을 획득하는 장치이다. 차압획득장치(40)는 벨마우스(10)에 연결되어, 벨마우스(10)를 통과하는 공기의 차압을 획득한다. 구체적으로, 차압획득장치(40)는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨마우스(10)에 형성된 상류 측정부(111)와 하류 측정부(131)에 각각 연결되어, 상류 측정부(111)에서의 공기의 압력과 하류 측정부(131)에서의 공기의 압력을 획득하고, 그 차압값을 전기적 신호의 형태로 프로세서(70)로 전달하거나, 획득한 압력값을 각각 전기적 신호로 프로세서(70)에 전달해, 프로세서(70)에서 차압을 산출하도록 한다.
차압획득장치(40)는 다이아프램을 이용해 두 지점 사이의 차압을 획득하는 장치일 수 있으나, 압력 또는 차압을 획득하는 방식이 이에 제한되지는 않는다.
송풍기(30)는 급기 덕트(20)에 의해서 유입된 공기를 버너(81)로 압송하는 구성요소이다. 따라서 송풍기(30)는 송풍기 몸체(31)에 형성된 송풍구(33)를 버너(81)를 향하도록 하여 버너(81)와 연결될 수 있고, 벨마우스(10)를 통해 급기 덕트(20)와 연결될 수 있다. 송풍기(30)의 작동에 따라서 물 가열기에서의 공기의 흐름이 생길 수 있다. 송풍기(30)는 모터와 같이 전력 등을 이용하여 구동력을 발생시키는 구동부(32)를 포함하고, 이로부터 발생한 구동력을 이용해 공기의 압송을 실시한다.
벨마우스(10)
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨마우스(10)를 나타낸 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨마우스(10)를 나타낸 분해사시도이다.
벨마우스(10)는 급기 덕트(20)와 송풍기(30)를 연결하는 구성요소로, 상류 몸체부(11), 하류 몸체부(13) 및 그 사이에 위치한 차압발생부(12)를 포함할 수 있다.
상류 몸체부(11)는 공기의 유동방향(D1)을 기준으로 벨마우스(10)의 가장 상류측에 위치하는 구성요소이다. 이하 상류 몸체부(11)에서의 공기가 유동하는 공기의 유동방향(D1)을 줄여 유동방향(D1)이라 한다. 이러한 유동방향(D1)은 상하방향에 직교하는 일 방향일 수 있다. 상류 몸체부(11)가 급기 덕트(20)와 직접적으로 접촉하여 연결될 수 있다.
상류 몸체부(11)는 상류측 구멍(110)과 상류 측정부(111)를 포함할 수 있다. 급기 덕트(20)의 배출구(25)로부터 배출된 공기가 유입되어 상류측 구멍(110)을 통과할 수 있다. 따라서 상류측 구멍(110)을 정의하는, 환형의 상류 고리부(112)를 상류 몸체부(11)가 포함할 수 있고, 상류 고리부(112)의 둘레로부터 유동방향(D1)을 따라 돌출되는 상류 둘레부(113)를 포함할 수 있다. 상류 고리부(112)와 급기 덕트(20)의 배출구(25)가 만날 수 있다.
상류측 구멍(110)은 원형으로 형성될 수 있다. 따라서 상류 고리부(112)의 내주면이 원형으로 형성되어 상류측 구멍(110)을 정의할 수 있다.
상류 측정부(111)는 차압획득장치(40)에 연결되도록 마련되는 상류 몸체부(11)의 일부분이다. 상류 측정부(111)가 상류 고리부(112)로부터 돌출된 형태로 형성되어, 이러한 상류 측정부(111)를, 차압획득장치(40)에 일단이 연결된 호스의 타단이 둘러싸며 연결될 수 있다. 따라서, 호스를 매개로 상류 측정부(111)와 차압획득장치(40)가 서로 연결될 수 있다.
상류 측정부(111)는 상류측 구멍(110)으로부터 차압획득장치(40)로 공기를 안내하기 위해, 상류 고리부(112)로부터 유동방향(D1)을 가로지르는 방향으로 연장될 수 있다. 상류측 구멍(110)을 정의하는 상류 고리부(112)의 내측면으로부터 상류 측정부(111)의 외측 말단까지 뚫린 구멍이, 상류측 구멍(110)의 공기를 상류 측정부(111)에 연결된 차압획득장치(40)에 전달하여, 상류측 구멍(110)에서의 압력이 차압획득장치(40)에서 이용될 수 있도록 한다.
상류 측정부(111)는, 상류측 구멍(110)으로부터 차압획득장치(40)로 상기 공기를 안내하기 위해, 유동방향(D1)을 가로지르는 방향을 따라 연장될 수 있다. 상류 측정부(111)가 돌출된 방향은, 유동방향(D1)에 직교하는 방향일 수 있다.
상류 둘레부(113)는 상류 고리부(112)와 함께 하류 고리부(132)가 삽입될 수 있는 삽입공간을 형성할 수 있다. 상류 둘레부(113) 역시 환형으로 형성될 수 있고, 하류 고리부(132)의 외측면이 원기둥형으로 형성될 수 있으므로, 삽입공간은 원기둥형으로 형성될 수 있다.
상류 둘레부(113)가 반경방향으로 개구되어 측정부 삽입구(1131)가 형성될 수 있다. 하류 몸체부(13)와 상류 몸체부(11)가 결합될 때, 하류 측정부(131)가 측정부 삽입구(1131)를 통과할 수 있다. 따라서 하류 몸체부(13)에서 하류 측정부(131)가 형성되는 위치에 대응되는 상류 둘레부(113) 상의 위치에 측정부 삽입구(1131)가 형성될 수 있다.
유동방향(D1)에 수직한 평면으로 상류 둘레부(113)를 자른 단면에서의 내측 프로파일의 단면적은, 상류측 구멍(110)의 단면적보다 클 수 있다. 따라서 하류 고리부(132)가 삽입공간으로 삽입될 때, 유동방향(D1)의 반대방향으로 더 이동하는 것이 상류 고리부(112)의 유동방향(D1)을 바라보는 면에 의해 막힐 수 있다. 또한 하류 고리부(132)가 유동방향(D1)에 직교하는 다른 방향으로 이탈하려는 것은, 상류 둘레부(113)의 내측면에 의해 막힐 수 있다.
상류 몸체부(11)는 상류 결합부(114)를 더 포함할 수 있다. 상류 결합부(114)는 상류 둘레부(113)로부터 외측으로 돌출되어 형성될 수 있고, 체결구가 체결될 수 있는 구멍을 가질 수 있다. 상류 결합부(114)가 가지는 구멍이 후술할 하류 결합부(134)의 구멍과 일치하도록, 상류 결합부(114)가 하류 결합부(134)를 덮을 수 있다. 이러한 상태에서 체결구가 각 구멍을 관통하며 체결됨에 따라, 상류 몸체부(11)와 하류 몸체부(13)가 결합될 수 있다.
차압발생부(12)는 통과하는 공기의 압력을 감압시키는 구조를 가지는 벨마우스(10)의 구성요소이다. 차압발생부(12)는 공기의 유동방향(D1)을 기준으로 상류 몸체부(11)의 하류측에 위치하고, 하류 몸체부(13)의 상류측에 위치한다. 따라서 차압발생부(12)를 기준으로, 차압발생부(12)의 하류측에서의 압력이 상류측에서의 압력보다 작다.
차압발생부(12)는, 공기가 상류측 구멍(110)으로부터 하류측 구멍(130)으로 유동하도록, 유동방향(D1)을 따라 관통된 차압구멍(120)을 포함할 수 있다. 또한 차압구멍(120)의 직경은, 상류측 구멍(110)의 직경 및 후술할 하류측 구멍(130)의 직경보다 작을 수 있다. 따라서 차압발생부(12)는 원환형으로 형성되어, 그 중심에 원형의 차압구멍(120)을 가지고 그 전후로 압력의 변화가 일어나도록 하는 오리피스(orifice)판일 수 있다.
차압발생부(12)는, 삽입공간에 하류 고리부(132)가 삽입됨에 따라, 삽입공간에서 상류 고리부(112) 및 하류 고리부(132)의 사이에 고정된다. 상류 몸체부(11)와 하류 몸체부(13)가 서로 체결되거나 결합되어, 차압발생부(12)가 이탈하지 않도록 고정될 수 있다.
하류 몸체부(13)는 공기의 유동방향(D1)을 기준으로 벨마우스(10)의 가장 하류측에 위치하는 구성요소이다. 하류 몸체부(13)가 송풍기(30)와 직접적으로 접촉하여 연결될 수 있다.
하류 몸체부(13)는 하류측 구멍(130)과 하류 측정부(131)를 포함할 수 있다. 하류측 구멍(130)은 차압발생부(12)를 통과한 공기가 통과하도록 형성된다.
차압발생부(12)를 통과한 공기가 하류측 구멍(130)을 통과할 수 있다. 따라서 하류측 구멍(130)을 정의하는, 환형의 하류 고리부(132)를 하류 몸체부(13)가 포함할 수 있다.
하류측 구멍(130)은 원형으로 형성될 수 있다. 따라서 하류 고리부(132)의 내주면이 원형으로 형성되어 하류측 구멍(130)을 정의할 수 있다.
상류측 구멍(110)의 직경은, 하류측 구멍(130)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 또한 상류측 구멍(110), 하류측 구멍(130) 및 차압구멍(120)은, 동심원을 형성할 수 있다.
하류 몸체부(13)는 하류 결합부(134)를 더 포함할 수 있다. 하류 결합부(134)는 하류 고리부(132)로부터 외측으로 돌출되어 형성될 수 있고, 체결구가 체결될 수 있는 구멍을 가져, 상술한 것과 같이 상류 결합부(114)와 결합될 수 있다.
하류 몸체부(13)는 하류 판(133)을 더 포함할 수 있다. 하류 판(133)은 하류 고리부(132)를 둘러싸는 형태로 형성될 수 있고, 유동방향(D1)을 기준으로 하류 고리부(132)의 말단의 반경방향 외측에 배치될 수 있다. 하류 판(133)은 송풍기(30)에 결합될 수 있다.
하류 측정부(131)는 차압획득장치(40)에 연결되도록 마련되는 하류 몸체부(13)의 일부분이다. 하류 측정부(131)가 하류 고리부(132)로부터 돌출된 형태로 형성되어, 이러한 하류 측정부(131)를, 차압획득장치(40)에 일단이 연결된 호스의 타단이 둘러싸며 연결될 수 있다. 따라서, 호스를 매개로 하류 측정부(131)와 차압획득장치(40)가 서로 연결될 수 있다.
상류 측정부(111)와 하류 측정부(131)가 차압획득장치(40)에 연결되므로, 차압획득장치(40)가 두 측정부 사이의 차압을 측정한다. 상류 측정부(111)는 상류측 구멍(110)에, 하류 측정부(131)는 하류측 구멍(130)에 연결되므로, 차압획득장치(40)는 상류측 구멍(110)의 압력과 하류측 구멍(130)의 압력의 차압을 획득할 수 있다.
하류 측정부(131)는, 하류측 구멍(130)으로부터 차압획득장치(40)로 공기를 안내하기 위해, 유동방향(D1)을 가로지르는 방향을 따라 연장될 수 있다. 한편 상류 측정부(111)가 연장된 방향과 하류 측정부(131)가 연장된 방향은, 서로 나란하지 않을 수 있다.
하류 고리부(132)는 상술한 것과 같이 삽입공간에 삽입되어 차압발생부(12)를 고정시킬 수 있다. 하류 고리부(132)가 환형으로 형성되어, 삽입공간에 삽입될 때 차압발생부(12)를 고정시킴과 동시에, 상류측 구멍(110), 하류측 구멍(130) 및 차압구멍(120)의 중심이 일치하도록 나열시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 급기 제어 시스템은 송풍기(30), 벨마우스(10), 차압획득장치(40) 및 프로세서(70)를 포함할 수 있다. 이러한 벨마우스(10)의 형상 및 차압획득장치(40)와의 연결관계를 가져, 본 발명의 일 실시예에 따른 급기 제어 시스템은, 케이스(50)의 내부공간(500)의 압력을 차압 산출을 위해 사용하지 않고, 벨마우스(10)의 전후에서 차압발생부(12)에 의해 얼마만큼의 차압이 형성되었는지 만을 확인한다. 이에 따라, 송풍기(30)는 케이스(50)의 내부공간(500)의 압력의 변화와 무관하게 제어될 수 있고, 차압발생부(12) 전후의 차압이 일정하게 유지되도록 송풍기(30)가 작동하여 물 가열기가 원활하게 운전될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 벨마우스(10)의 상류 몸체부(11)가 급기 덕트(20)에 결합되는 형태를 나타낸 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 벨마우스(10)의 상류 몸체부(11)가 가지는 급기 덕트(20)와의 결합 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 벨마우스(10)의 상류 몸체부(11)는, 상류 고리부(112)로부터 외측으로 돌출된 복수의 벨마우스 고정부(115)를 포함할 수 있다. 벨마우스 고정부(115)가 급기 덕트(20)에 결합 및 고정될 수 있다. 벨마우스 고정부(115)는 도시된 것과 같이 2개로 형성되어 서로 소정의 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다.
벨마우스 고정부(115)는 도시된 것과 같이 구멍을 포함하여, 이러한 구멍을 관통하는 체결구에 의해 급기 덕트(20)에 결합 및 고정될 수 있다. 체결구로는 나사 등이 사용될 수 있으나, 그 종류가 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예의 변형예에서, 상류 몸체부(11)는 벨마우스 고정돌기(1161)를 더 포함할 수 있다. 이러한 돌기는 도 6에서 도시된 3개의 지점에 이르도록, 상류 고리부(112)로부터 외측으로 돌출된 3개의 고정돌기 연결부(116)에 각각 형성될 수 있다. 3개의 지점이 서로 이격되어 배치되고, 서로간의 간격을 유사하게 유지함에 따라, 벨마우스(10)가 편심되는 정도가 적도록, 급기 덕트(20)에 안정적으로 고정할 수 있다.
급기 덕트(20)는, 복수의 벨마우스 고정돌기(1161)가 삽입됨에 따라 상기 벨마우스(10)가 소정의 위치에 고정되도록, 복수의 벨마우스 고정돌기(1161)의 위치에 대응되는 위치에 형성되는 결합홀(26)을 더 포함할 수 있다. 따라서 도 7에 도시된 것과 같이, 상류 몸체부(11)가 급기 덕트(20)에 접근함에 따라, 벨마우스 고정돌기(1161)가 결합홀(26)에 삽입되어, 벨마우스(10)를 소정의 각도로 소정의 위치에 배치 및 고정시킬 수 있다.
급기 덕트(20)
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 급기 덕트(20)의 측면도이다.
급기 덕트(20)의 급기구(29)를 통해 공기가 덕트 몸체부(21)의 내부로 유입되고, 덕트 몸체부(21)를 따라 하방으로 가이드되어 유동한 공기가 방향변경부(22)에서 그 흐르는 방향을 변경한다. 방향변경부(22)에서 수평방향으로 공기가 흐르는 방향이 변경된다. 방향변경부(22)에서 유동방향(D1)이 변경된 공기는, 유동방향(D1)을 따라 방향변경부(22)로부터 연장되는 안정부(23)를 통해 수평방향을 따라 유동한다. 안정부(23)의 끝에 형성된 안정부 말단(24)이 둘러싸서 정의하는 배출구(25)를 통해, 벨마우스(10)의 상류측 구멍(110)으로 공기가 배출된다. 안정부 말단(24)은 원환형으로 형성되되 안정부(23)의 다른 부분에 대해 단차진 구조를 가질 수 있으며, 벨마우스(10)와 접촉할 수 있다.
공기가 덕트 몸체부(21)를 통해 하방으로 유동하다가, 방향변경부(22)를 통과하며 향하는 방향을 변경하고, 안정부(23)에서는 수평방향과 나란한 일 방향을 유동방향(D1)으로 하여 유동할 수 있다. 따라서 공기가 흐르는 방향이 변경되자 마자 벨마우스(10) 및 송풍기(30)에 제공되면, 안정적인 차압값을 차압획득장치(40)가 획득하기 어려워진다. 이러한 문제점은, 유동방향(D1)을 기준으로 안정부(23)의 길이(A1)를 방향변경부(22)의 길이(B1) 이상으로 선택함으로써 상당 부분 해결할 수 있다. 공기가 방향의 변경 없이 소정의 거리를 지나가며 유동함으로써, 차압값이 안정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 벨마우스(10)가 이와 같은 급기 덕트(20)와 결합되어 급기 조립체를 형성해, 안정적인 차압값을 차압획득장치(40)에 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 급기 덕트(202)의 측면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 급기 덕트(202)는, 유동방향(D1)을 기준으로 안정부(232)의 길이(A2)가 방향변경부(222)의 길이(B2)보다 짧게 형성될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 급기 덕트(203)의 측면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 급기 덕트(203)는, 유동방향(D1)을 기준으로 안정부(233)의 길이(A3)가 방향변경부(223)의 길이(B3)의 2배 이상이 되도록 형성될 수 있다. 방향변경부(223)의 길이(B3)는 안정부 말단(243)과 인접한 원기둥 형의 부분의 길이보다 클 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 급기 덕트(20)의 내부의 일부분의 모습을 도시한 도면이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 급기 덕트(20)의 내부에 가이드부(27)가 배치된 모습을 도시한 도면이다.
상술한 것과 같이 안정부(23)의 길이를 조절함에 따라 차압값이 안정될 수 있지만, 설계 치수상의 문제 등으로 안정부(23)의 길이를 늘리는 방식으로 차압값의 안정도를 늘리는 것이 제약을 받을 수 있다. 이를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 급기 덕트(20)는 가이드부(27)를 더 포함할 수 있다.
가이드부(27)는 방향변경부(22)에 배치되고, 방향변경부(22)의 내측면 하단이 연직방향에 대해 가지는 경사보다 완만한 경사를 형성할 수 있다. 가이드부(27)는 탄성을 가지는 재질로 형성될 수 있고, 방향변경부(22)의 내측면의 일부분을 덮도록 형성될 수 있다.
가이드부(27)는 유동방향(D1)의 반대방향으로 돌출되는 형태의 가이드 고정돌기(272)를 가질 수 있다. 방향변경부(22)의 내측면에는, 가이드 고정돌기(272)가 삽입될 수 있는 삽입홀(281)이 형성될 수 있다. 삽입홀(281)에 가이드 고정돌기(272)가 삽입됨에 따라, 가이드부(27)가 방향변경부(22)에 잘 고정될 수 있다.
급기 덕트(20)는, 제2 판(20b)과 제1 판(20a)이 서로에 대해 압착되어 형성되는 방식으로 형성되어, 제2 판(20b)과 제1 판(20a)이 이격된 부분이 빈 공간을 형성하여 공기가 흐르는 통로를 만들 수 있다. 여기서 제1 판(20a)은 제2 판(20b)에 대해 상대적으로 유동방향(D1)측에 위치하는 판이고, 배출구(25)와 안정부(23)가 위치하는 판이다. 제2 판(20b)에는 방향변경부(22)가 위치할 수 있다.
제2 판(20b)과 제1 판(20a)이 결합하여 급기 덕트(20)가 만들어질 수 있으므로, 일체의 제1 판(20a)은 방향변경부(22)와 덕트 몸체부(21)의 일부분을 서로 연결되게 형성할 수 있고, 일체의 제2 판(20b)은 안정부(23)와 덕트 몸체부(21)의 일부분을 서로 연결되게 형성할 수 있다.
가이드부(27)는 가이드 고정부(271)를 포함할 수 있다. 가이드 고정부(271)는 제2 판(20b)과 제1 판(20a)이 서로 이격되어 형성되는 삽입홈(28)에 삽입되어 고정될 수 있다. 즉 가이드 고정부(271)를 사이에 두고 제2 판(20b)과 제1 판(20a)이 서로를 향해 가압되어 가이드 고정부(271)를 고정해, 가이드부(27)가 이탈하지 않도록 할 수 있다. 삽입홀(281)은 삽입홈(28)을 형성하는 제2 판(20b)의 일부분에 형성될 수 있고, 가이드 고정돌기(272)는 가이드 고정부(271)에 형성되어서, 보다 강하게 가이드부(27)가 제2 판(20b) 및 제1 판(20a)에 고정되도록 할 수 있다.
제2 판(20b)과 제1 판(20a)의 사이에 가이드부(27)를 위치시킨 상태에서 제2 판(20b)과 제1 판(20a)을 서로에 대해 압착할 때, 가이드부(27)가 압력에 의해 원하는 자리로부터 이탈되는 것을 방지할 필요가 있다. 이를 위해, 배출구(25)를 통과하는 압착지그가 사용될 수 있다. 압착지그는 배출구(25)의 형상을 단면으로 가지는 입체로 형성될 수 있는데, 배출구(25)가 원형으로 형성될 수 있으므로, 압착지그 역시 원기둥 형태로 형성될 수 있다. 압착지그가 배출구(25)를 통과하고 제2 판(20b)을 가압하여, 가이드부(27)가 급기 덕트(20)의 내측으로 가압과정에서 이탈하는 것을 방지하는 가이드 역할을 수행할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 벨마우스
11 : 상류 몸체부
12 : 차압발생부
13 : 하류 몸체부
20, 202, 203 : 급기 덕트
20a : 제1 판
20b : 제2 판
21 : 덕트 몸체부
22, 222, 223 : 방향변경부
23. 232. 233 : 안정부
24, 243 : 안정부 말단
25 : 배출구
26 : 결합홀
27 : 가이드부
28 : 삽입홈
29 : 급기구
30 : 송풍기
31 : 송풍기 몸체
32 : 구동부
33 : 송풍구
40 : 차압획득장치
50 : 케이스
70 : 프로세서
81 : 버너
82 : 열교환기
83 : 급배기관
100 : 예시적인 벨마우스
101 : 예시적인 벨마우스의 구멍
102 : 예시적인 벨마우스의 측정부
110 : 상류측 구멍
111 : 상류 측정부
112 : 상류 고리부
113 : 상류 둘레부
114 : 상류 결합부
115 : 벨마우스 고정부
116 : 고정돌기 연결부
120 : 차압구멍
130 : 하류측 구멍
131 : 하류 측정부
132 : 하류 고리부
133 : 하류 판
134 : 하류 결합부
271 : 가이드 고정부
272 : 가이드 고정돌기
281 : 삽입홀
500 : 케이스의 내부공간
1131 : 측정부 삽입구
1161 : 벨마우스 고정돌기
D1 : 유동방향

Claims (14)

  1. 물 가열기의 외부로부터 내부로 공기를 안내하는 급기 덕트로부터 상기 공기가 유입되어 통과하도록 형성되는 상류측 구멍과, 상기 상류측 구멍에서의 공기의 압력을 이용하는 차압획득장치에 연결되도록 마련되는 상류 측정부를 구비하는 상류 몸체부;
    상기 공기의 유동방향을 기준으로 상기 상류 몸체부의 하류측에 위치하고, 통과하는 상기 공기의 압력을 감압시키는 구조를 가지는 차압발생부; 및
    상기 차압발생부를 통과한 공기가 통과하도록 형성되는 하류측 구멍과, 상기 하류측 구멍을 통과하여 상기 물 가열기의 송풍기로 향하는 공기의 압력과 상기 상류측 구멍에서의 공기의 압력의 차압을 획득하는 상기 차압획득장치와 연결되도록 마련되는 하류 측정부를 구비하는 하류 몸체부를 포함하고,
    상기 상류 몸체부는, 내주면이 상기 상류측 구멍을 정의하는 상류 고리부와, 상기 상류 고리부의 둘레로부터 상기 유동방향을 따라 돌출되어 상기 상류 고리부와 함께 상기 하류 몸체부가 삽입될 수 있는 삽입공간을 형성하는 상류 둘레부를 더 포함하고,
    상기 상류 둘레부가 반경방향으로 개구되어 형성되는 측정부 삽입구를 상기 하류 측정부가 통과하는, 벨마우스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차압발생부는, 상기 공기가 상기 상류측 구멍으로부터 상기 하류측 구멍으로 유동하도록, 상기 유동방향을 따라 관통된 차압구멍을 포함하는, 벨마우스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차압구멍의 직경은, 상기 상류측 구멍의 직경 및 상기 하류측 구멍의 직경보다 작은, 벨마우스.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 상류측 구멍의 직경은, 상기 하류측 구멍의 직경보다 작은, 벨마우스.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 상류측 구멍, 상기 하류측 구멍 및 상기 차압구멍은, 동심원을 형성하는, 벨마우스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상류 측정부는, 상기 상류측 구멍으로부터 상기 차압획득장치로 상기 공기를 안내하기 위해, 상기 유동방향을 가로지르는 방향을 따라 연장되고,
    상기 하류 측정부는, 상기 하류측 구멍으로부터 상기 차압획득장치로 상기 공기를 안내하기 위해, 상기 유동방향을 가로지르는 방향을 따라 연장되는, 벨마우스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상류 측정부가 연장된 방향과 상기 하류 측정부가 연장된 방향은, 서로 나란하지 않은, 벨마우스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하류 몸체부는, 내주면이 상기 하류측 구멍을 정의하는 하류 고리부를 더 포함하고,
    상기 차압발생부는, 상기 삽입공간에 상기 하류 고리부가 삽입됨에 따라, 상기 삽입공간에서 상기 상류 고리부 및 상기 하류 고리부의 사이에 고정되는, 벨마우스.
  9. 물 가열기의 버너에 공기를 압송하는 송풍기;
    상기 물 가열기의 외부로부터 유입된 공기를 상기 송풍기로 전달하는 벨마우스;
    상기 벨마우스에 연결되어, 상기 벨마우스를 통과하는 공기의 차압을 획득하는 차압획득장치; 및
    상기 획득된 차압을 전달받아 상기 획득된 차압에 따라 상기 송풍기를 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 벨마우스는:
    상기 유입된 공기가 통과하도록 형성되고 상류 몸체부에 의해 정의되는 상류측 구멍과, 상기 공기의 유동방향을 기준으로 상기 상류측 구멍의 하류측에 위치하여, 통과하는 상기 공기의 압력을 감압시키는 구조를 가지는 차압발생부와, 상기 차압발생부를 통과한 공기가 통과하도록 형성되고 하류 몸체부에 의해 정의되는 하류측 구멍을 포함하고,
    상기 차압획득장치가 획득하는 차압은, 상기 상류측 구멍에서의 압력과 상기 하류측 구멍에서의 압력의 차이이고,
    상기 상류 몸체부는, 내주면이 상기 상류측 구멍을 정의하는 상류 고리부와, 상기 상류 고리부의 둘레로부터 상기 유동방향을 따라 돌출되어 상기 상류 고리부와 함께 상기 하류 몸체부가 삽입될 수 있는 삽입공간을 형성하는 상류 둘레부를 포함하고,
    상기 하류 몸체부는 상기 차압획득장치와 연결되는 하류 측정부를 포함하고,
    상기 상류 둘레부가 반경방향으로 개구되어 형성되는 측정부 삽입구를 상기 하류 측정부가 통과하는, 물 가열기의 급기 제어 시스템.
  10. 유입된 공기를 하방으로 가이드하는 덕트 몸체부와, 상기 덕트 몸체부로부터 도달한 공기가 수평방향과 나란한 일 방향으로 유동하도록 가이드하는 방향변경부와, 상기 방향변경부에서 변경된 상기 공기의 유동방향을 따라 상기 방향변경부로부터 연장되는 안정부를 포함하는 급기 덕트;
    상기 방향변경부에 배치되고, 상기 방향변경부의 내측면 하단이 연직방향에 대해 가지는 경사보다 완만한 경사를 형성하는 가이드부; 및
    상기 안정부로부터 전달된 공기가 통과하도록 형성되고, 통과하는 상기 공기의 압력을 감압시키는 구조를 가지는 차압발생부와, 상기 공기의 유동방향을 기준으로 상기 차압발생부의 상류측의 압력과 상기 차압발생부의 하류측의 압력의 차압을 획득하는 차압획득장치에 연결되도록 마련되는 측정부를 포함하는 벨마우스를 포함하고,
    상기 유동방향을 기준으로 상기 안정부의 길이는, 상기 방향변경부의 길이보다 큰, 급기 조립체.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 방향변경부의 내측면에는, 상기 가이드부가 포함하는 가이드 고정돌기가 삽입될 수 있는 삽입홀이 형성되는, 급기 조립체.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 급기 덕트는, 제1 판과 제2 판이 서로에 대해 압착되어 형성되고,
    상기 가이드부는, 상기 제1 판과 상기 제2 판이 서로 이격되어 형성되는 삽입홈에 삽입되어 고정되는 가이드 고정부를 포함하는, 급기 조립체.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 벨마우스는, 복수의 벨마우스 고정돌기를 가지고,
    상기 급기 덕트는, 상기 복수의 벨마우스 고정돌기가 삽입됨에 따라 상기 벨마우스가 소정의 위치에 고정되도록, 상기 복수의 벨마우스 고정돌기의 위치에 대응되는 위치에 결합홀을 가지는, 급기 조립체.
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