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KR100473083B1 - 콘덴싱보일러의 열교환기 - Google Patents

콘덴싱보일러의 열교환기 Download PDF

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KR100473083B1
KR100473083B1 KR10-2002-0049516A KR20020049516A KR100473083B1 KR 100473083 B1 KR100473083 B1 KR 100473083B1 KR 20020049516 A KR20020049516 A KR 20020049516A KR 100473083 B1 KR100473083 B1 KR 100473083B1
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주식회사 경동보일러
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Abstract

본 발명은 콘덴싱보일러의 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잠열교환기에서 열흡수력을 높이면서 외부로 열이 유출되는 것을 최대한 줄일 수 있도록 된 콘덴싱보일러의 열교환기에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 내부에 다수의 열교환파이프(150)가 수평배열되어 양단에 설치된 고정판(130)에 결합된 잠열교환기(100)와 다수의 열교환파이프(450)가 수평으로 설치결합된 현열교환기(400)를 구비한 콘덴싱보일러의 열교환기에 있어서, 상기 잠열교환기(100)의 열교환파이프(150)와 현열교환기(400)의 열교환파이프(450)가 서로 직각방향으로 배치되어 설치되고; 상기 잠열교환기(100)의 고정판(130) 외부 양측에는 열교환파이프(150)를 몇 개씩 묶은 관다발에 의해 유로군이 형성되도록 유로안내홈(210, 260)이 형성된 제1유로안내캡(200)과 제2유로안내캡(250)이 설치되며; 상기 잠열교환기(100)의 상부 열교환파이프와 하부 열교환파이프 사이에 유로형성을 위해 일단이 개구된 배기가스 안내판(140)이 수평방향으로 설치된 것; 을 특징으로 한다.

Description

콘덴싱보일러의 열교환기{heat exchanger of condensing boiler}
본 발명은 콘덴싱보일러의 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잠열교환기에서의 열흡수력을 높이면서 외부로의 열유출을 최대한 줄일 수 있도록 된 콘덴싱보일러의 열교환기에 관한 것이다.
근래에 생산되는 가정용 보일러는 열효율을 증대시키기 위해 버너의 열을 직접흡수하는 현열교환기와 연소공기에서 열을 흡수하는 잠열교환기를 구비하고 있는데, 이와 같이 현열교환기와 잠열교환기를 갖춘 보일러를 콘덴싱 보일러라 한다.
도 4는 종래 콘덴싱보일러의 현열교환기와 잠열교환기의 결합사시도를 도시한 것으로서, 현열교환기(400)는 버너에서 발생한 연소 현열을 흡수하게 되는 바, 이는 상하 배열된 열교환파이프(450)의 둘레에 브레이징 용접되어 현열을 흡수하는 열교환핀(460)과 내부에 열매체가 흐르고 외부의 열교환핀(460)으로부터 현열을 흡수하여 열매체에 전달하는 열교환파이프(450)로 구성되는 한편 동브레이징 가공에 의해 제작된다.
상기 하부의 잠열교환기(100)는 상기 현열교환기(400)에서 열교환을 마친 현열의 잔열 및 응축시 발생하는 응축잠열을 흡수하게 되는 바, 이는 상하 배열된 열교환파이프(150)의 둘레에 브레이징 용접되어 잠열을 흡수하는 열교환핀과 내부에 열매체가 흐르고 외부의 열교환핀으로부터 잠열을 흡수하여 열매체에 전달하는 열교환파이프(150)로 구성되는 한편 스테인레스 가공에 의해 제작된다.
따라서, 종래의 콘덴싱 보일러용 이중구조 열교환기는 버너 연소시 발생되는 연소열을 흡수하여 열매체에 전달하는 장치이므로 상부의 현열교환기(400)와 하부의 잠열교환기(100)로서 2중으로 구성하여, 현열을 흡수하는 현열교환기(400)는 동으로 해서 열전도도 및 열흡수율을 최적으로 확보하고, 잠열을 흡수하는 잠열교환기(100)는 스테인레스로 해서 응축수 및 연소배기가스 성분 중 황산화물, 질소산화물 등에 의한 부식으로부터 내식성을 확보할 수 있다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래 콘덴싱 보일러의 열교환기에서는 현열교환기(400)에 구비된 열교환파이프(450)와 잠열교환기(100)에 구비된 열교환파이프(150)가 내부를 흐르는 유체가 하나의 유로를 형성하여 순환될 수 있도록 상기 열교환파이프(150, 450)를 연결하는 연결관이 외부로 일부 돌출되어 있어, 외부의 차가운 공기의 접촉에 의해 열손실이 발생하여 효율적인 열교환을 저해하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 발명된 것으로서, 열교환기의 열교환파이프 양단에 열교환파이프의 유로가 몇 개의 유로군으로 나누어지도록 수 개의 유로안내홈이 형성된 유로안내캡을 설치결합하되 별도의 패킹을 설치하지 않으면서도 외부로 고온의 배출가스가 새어나가지 않도록 열교환기와 상기 유로안내캡을 브레이징용접한 콘덴싱보일러의 열교환기를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 콘덴싱보일러의 열교환기는, 내부에 다수의 열교환파이프(150)가 수평배열되어 양단에 설치된 고정판(130)에 결합된 잠열교환기(100)와 다수의 열교환파이프(450)가 수평으로 설치결합된 현열교환기(400)를 구비한 콘덴싱보일러의 열교환기에 있어서, 상기 잠열교환기(100)의 열교환파이프(150)와 현열교환기(400)의 열교환파이프(450)가 서로 직각방향으로 배치되어 설치되고; 상기 잠열교환기(100)의 고정판(130) 외부 양측에는 열교환파이프(150)를 몇 개씩 묶은 관다발에 의해 유로군이 형성되도록 유로안내홈(210, 260)이 형성된 제1유로안내캡(200)과 제2유로안내캡(250)이 설치되며; 상기 잠열교환기(100)의 상부 열교환파이프와 하부 열교환파이프 사이에 유로형성을 위해 일단이 개구된 배기가스 안내판(140)이 수평방향으로 설치된 것; 을 특징으로 한다.
또한, 상기 배기가스 안내판(140)의 몸체에 수개의 배기공(141)이 형성된 것을 특징으로 한다.또한, 상기 잠열교환기(100)의 본체(101), 고정판(130), 열교환파이프(150) 및 유로안내캡(200, 250)이 같은 재질로 이루어져 서로 브레이징용접된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 잠열교환기의 분리사시도를 도시한 것으로서, 잠열교환기(100)의 본체(101)는 전·후면 및 윗면이 개방되어 있으며, 일측면 하단에는 현열교환기(도시되지 않음)로부터 유입된 배출가스가 외부로 배출될 수 있도록 배기구(110)가 형성되어 있다.
상기 배기구(110)에는 보일러 외부에 설치결합된 배기덕트(도시되지 않음)와 연결되는 연결아답터(120)가 설치결합되어 상기 잠열교환기(100)에 유입된 배출가스를 배기덕트로 배출시킨다. 한편, 상기 잠열교환기(100)의 바닥면은 응축수의 배출이 용이하도록 상기 배기구(110)쪽으로 기울어져 있다.
상기 본체(101)의 전·후면에는 수개의 구멍(131)이 형성된 고정판(130)이 결합되어 열교환파이프(150)가 상기 구멍(131)에 각각 고정설치된다. 상기 고정판(130)에 형성된 구멍(131)은 상부와 하부의 크기가 다르게 형성되어 있어, 각각 다른 크기의 열교환파이프(150)가 결합된다.
한편, 잠열교환기(100)의 내부에는 상기 열교환파이프(150)외에 배출가스 흐름을 유도하는 안내판(140)이 수평하게 설치된다. 상기 안내판(140)은 상기 본체(101)의 바닥면의 폭과 같은 크기로 형성되되 길이는 짧게 형성되어, 상기 본체(101)의 일측면에 부착고정될 경우 연소가스가 잠열교환기(100)의 내부에서 일측면으로 유도되어 -주로 'U' 자형의 유로를 형성하면서- 배출된다.
따라서, 상기 안내판(140)은 현열교환기로부터 유입된 배출가스가 상기 본체(101) 내부에 설치된 열교환파이프(150)와 충분히 열교환된 후 배기구(110)로 배출될 수 있도록 상기 본체(101)의 배기구(110)가 형성된 측면에 부착되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 안내판(140)에는 일부 연소가스가 안내판(140)에 의해 수평방향으로 형성된 연도를 따라 배출되지 않고 수직으로 이동하여 바로 상기 본체(101)에 형성된 배기구(110)로 배출될 수 있도록 수개의 배기공(141)이 형성되어 있다.
열교환파이프(150)의 양단에 각각 결합되는 한쌍의 고정판(130) 외측으로는 복수의 열교환파이프(150)를 묶은 관다발에 의해 유로군이 형성될 수 있도록 일정크기의 유로안내홈(210, 260)이 형성된 제1유로안내캡(200)과 제2유로안내캡(250)이 결합된다.
본체(101)의 양측에 결합되는 상기 제1유로안내캡(200)과 제2유로안내캡(250)에는 입출공(220)과 배출공(270)이 각각 형성되어 있으며, 상기 입출공(220)과 배출공(270)에는 외부 배관이 용이하게 결합될 수 있도록 플랜지(300)가 결합된다.
한편, 상기 제1유로안내캡(200)과 제2유로안내캡(250)에 형성된 유로안내홈(210, 260)은 복수의 열교환파이프(150)로 이루어진 동일 관다발을 통해 흐르는 온수가 하나의 유로를 형성하여 상기 입출공(220)으로 유입된 온수가 상기 배출공(270)로 배출되도록 지그재그 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 잠열교환기의 결합사시도를 도시한 것으로서, 본체(101)와 열교환파이프(150)가 결합설치된 고정판(130) 및 유로안내캡(200, 250)은 같은 종류의 금속으로 형성되어 브레이징용접에 의해 결합된다.
따라서, 상기 부품들의 결합이 볼트와 같은 체결수단이 아닌 브레이징용접에 의해 이루어지므로 별도의 패킹부재가 필요없어 조립이 용이하며 외부로 배출가스가 유출되지 않는 장점이 있다.
아울러, 상기 열교환파이프(150)를 연결하는 수단이 개별적으로 결합되는 연결파이프에 의해 이루어지는 것이 아니라 하나의 몸체로 형성된 유로안내캡(200, 250)에 의해 이루어지므로 외부로 유출되는 열손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 부품들 - 본체(101), 열교환파이프(150), 고정판(130), 유로안내캡(200, 250) - 은 잠열교환기에서 발생할 수 있는 부식을 방지하기 위해 스테인레스 스틸재질을 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 현열교환기를 상기와 같은 구조로 제작할 경우에는 동(銅)과 같은 다른 재질을 사용할 수 있음은 이 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 있어서는 자명한 것이다.
도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 잠열교환기와 현열교환기의 결합단면도를 도시한 것으로서, 잠열교환기(100)의 열교환파이프(150)와 현열교환기(400)의 열교환파이프(450)가 다른 수평면상에서 서로 직각되게 상기 잠열교환기(100)와 현열교환기(400)가 결합되며, 상기 현열교환기(400) 위에 버너(500)가 결합된다.
상기 버너(500)에서 연소된 연소가스는 현열교환기(400)의 열교환파이프(450)와 잠열교환기(100)의 열교환파이프(150)를 지난 후, 상기 잠열교환기(100)에 형성된 배기구(110)로 배출된다.
한편, 상기 잠열교환기(100)를 통과하는 연소가스의 일부분은 안내판(140)에 의해 수평방향으로 이동하여 상기 배기구(110)로 배출되지만, 다른 일부는 상기 안내판(140)에 형성된 배기공(141)을 통해 수직방향으로 이동하여 상기 배기구(110)로 배출되므로, 연소가스가 상기 잠열교환기(100)에 설치된 모든 열교환파이프(150)을 순환하면서 열교환을 한 후 배출된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 콘덴싱보일러의 열교환기에 따르면, 일체로 형성된 유로안내캡을 사용하여 열교환기에서 유출되는 열량을 줄이고, 열교환기내부에 배기공이 형성된 안내판을 설치결합시켜 연소가스와 열교환파이프와의 열교환이 전체적으로 잘 이루어지도록 하여 보일러의 온수가열 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 잠열교환기 본체와 열교환파이프가 결합설치된 고정판 및 유로안내캡이 같은 종류의 금속으로 형성되어 브레징용접에 의해 결합되므로, 별도의 패킹부재가 필요없어 자재비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 잠열교환기의 분리사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 잠열교환기의 결합사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 잠열교환기와 현열교환기의 결합단면도
도 4는 종래 콘덴싱보일러의 현열교환기와 잠열교환기의 결합사시도
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 잠열교환기 101 : 본체
110 : 배기구 120 : 연결아답터
130 : 고정판 140 : 안내판
141 : 배기공 150 : 열교환파이프
200 : 제1유로안내캡 210, 260 : 유로안내홈
250 : 제2유로안내캡 300 : 플랜지
400 : 현열교환기 450 : 열교환파이프

Claims (4)

  1. 내부에 다수의 열교환파이프(150)가 수평배열되어 양단에 설치된 고정판(130)에 결합된 잠열교환기(100)와 다수의 열교환파이프(450)가 수평으로 설치결합된 현열교환기(400)를 구비한 콘덴싱보일러의 열교환기에 있어서,
    상기 잠열교환기(100)의 열교환파이프(150)와 현열교환기(400)의 열교환파이프(450)가 서로 직각방향으로 배치되어 설치되고;
    상기 잠열교환기(100)의 고정판(130) 외부 양측에는 열교환파이프(150)를 몇 개씩 묶은 관다발에 의해 유로군이 형성되도록 유로안내홈(210, 260)이 형성된 제1유로안내캡(200)과 제2유로안내캡(250)이 설치되며;
    상기 잠열교환기(100)의 상부 열교환파이프와 하부 열교환파이프 사이에 유로형성을 위해 일단이 개구된 배기가스 안내판(140)이 수평방향으로 설치된 것; 을 특징으로 하는 콘덴싱보일러의 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 배기가스 안내판(140)의 몸체에 수개의 배기공(141)이 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱보일러의 열교환기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 잠열교환기(100)의 본체(101), 고정판(130), 열교환파이프(150) 및 유로안내캡(200, 250)이 같은 재질로 이루어져 서로 브레이징용접된 것을 특징으로 하는 콘덴싱보일러의 열교환기.
  4. 삭제
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