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WO2011071247A2 - 연소실이 구비된 열교환기 및 이를 포함하는 연소기기 - Google Patents

연소실이 구비된 열교환기 및 이를 포함하는 연소기기 Download PDF

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Publication number
WO2011071247A2
WO2011071247A2 PCT/KR2010/007958 KR2010007958W WO2011071247A2 WO 2011071247 A2 WO2011071247 A2 WO 2011071247A2 KR 2010007958 W KR2010007958 W KR 2010007958W WO 2011071247 A2 WO2011071247 A2 WO 2011071247A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
combustion chamber
heat exchanger
heat exchange
heat
burner
Prior art date
Application number
PCT/KR2010/007958
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English (en)
French (fr)
Other versions
WO2011071247A3 (ko
Inventor
민태식
Original Assignee
주식회사 경동나비엔
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 경동나비엔 filed Critical 주식회사 경동나비엔
Publication of WO2011071247A2 publication Critical patent/WO2011071247A2/ko
Publication of WO2011071247A3 publication Critical patent/WO2011071247A3/ko

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    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
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    • F28D7/1692—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
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    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/12—Fins with U-shaped slots for laterally inserting conduits

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger having a combustion chamber and a combustion apparatus including the same, and more particularly, a combustion chamber is formed in a space surrounded by a heat exchange pipe of a heat exchanger in a combustion apparatus such as a boiler or a water heater, and thus does not have a combustion chamber separately.
  • the present invention relates to a heat exchanger having a combustion chamber and a combustion apparatus including the same so as to utilize an internal space of the heat exchanger as a combustion chamber.
  • a boiler used in a general home or a public building is used for heating or hot water
  • a water heater is a device configured to enable the user to conveniently use hot water by heating cold water to a predetermined temperature within a short time.
  • a combustion device such as a boiler or a water heater has a structure in which a combustion chamber is provided separately from the heat exchanger.
  • FIG. 1 is a front sectional schematic view showing a structure of a boiler in which a conventional combustion chamber and a heat exchanger are separately configured.
  • FIG. 1 shows a general configuration of a general upward combustion boiler.
  • a heat exchanger 40 having a plurality of heat exchange pipes 42 installed therein and a combustion chamber 30 below the heat exchanger 40 are provided.
  • a burner 20 for burning gas is provided under the combustion chamber 30. The burner 20 generates a flame by burning a mixed gas of gas and air supplied from the blower 10.
  • the flame ignited by the burner 20 generates heat in the combustion chamber 30, and the combustion gas of the flame is moved upwards and passes through the heat exchanger 40 to exchange heat with water flowing inside the heat exchange pipe 42.
  • the combustion gas passing through the heat exchanger 40 is exhausted to the outside through the upper exhaust flue 50.
  • the conventional combustion apparatus has a structure in which the heat exchanger 40 and the combustion chamber 30 are separated into separate spaces, and thus, the combustion chamber 30 occupies a large amount of space in the entire combustion apparatus. There was a problem in that the limit is achieved in miniaturization.
  • the combustion chamber 30 is provided separately from the heat exchanger 40, when the high temperature heat energy generated inside the combustion chamber 30 is transmitted to the outside of the combustion chamber 30, the combustion chamber 30 is connected to the peripheral device of the combustion chamber 30. In order to prevent heat damage, a device for cooling the combustion chamber 30 is required.
  • Wet type Although there is a combustion chamber cooling apparatus, there is a problem in that a large cost is required in the installation of the combustion chamber 30 cooling apparatus by any method.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and provides a heat exchanger having a combustion chamber having a structure capable of minimizing the volume occupied by the heat exchanger and the combustion chamber in a combustion apparatus such as a boiler or a water heater and a combustion apparatus comprising the same. Has its purpose.
  • Still another object of the present invention is to provide a heat exchanger and a combustion apparatus including the same, by providing a combustion chamber space inside the heat exchanger to reduce the installation cost of the combustion chamber cooling apparatus, which is required when a separate combustion chamber is provided. There is a purpose.
  • a plurality of heat exchange pipes having a predetermined length in a horizontal direction, the plurality of heat exchange pipes are provided spaced at a predetermined interval, A combustion chamber is formed in an inner space surrounded by the plurality of heat exchange pipes.
  • the plurality of heat exchange pipes may be configured to be arranged in a trapezoidal or arcuate shape.
  • the heat exchanger may include a heat transfer fin coupled to the outside of the heat exchange pipe, an end plate coupled to both ends of the heat exchange pipe, and a flow path cap coupled to the outside of the end plate to switch a flow path of water flowing inside the heat exchange pipe.
  • the combustion chamber comprises a space surrounded by the heat exchange pipe, the heat transfer fin, the end plate, and the flow path cap.
  • the front and rear both sides of the combustion chamber formed in the heat exchanger is formed by a combination of the end plate and the flow path cap, the upper and left and right sides of the combustion chamber is characterized in that formed by the combination of the heat exchange pipe and the heat transfer fins.
  • the inner space formed by the end plate and the flow path cap characterized in that formed to the lower end of the end plate and the flow path cap.
  • the heat transfer fin is characterized in that the portion in which the combustion gas flows is formed in a concave shape, the portion in which the combustion gas flows out is formed in a convex shape.
  • the heat transfer fin is formed with an insertion hole into which the heat exchange pipe is inserted, and the insertion hole is opened to the side into which the combustion gas flows, so that the combustion gas flowing into the lower end of the insertion hole is inserted into the insertion hole. Characterized in that it is made in direct contact with the lower end.
  • Combustion apparatus including a heat exchanger having a combustion chamber according to the present invention, the heat exchanger; And a burner installed at a lower side of the heat exchanger to form a combustion chamber space between the plurality of heat exchange pipes.
  • a burner support for supporting a burner is coupled to an upper end of the burner, and both ends of the burner support are installed at positions contacting both lower ends of the heat transfer fins coupled to the outside of the heat exchange pipe.
  • the burner flame portion of the upper convex shape is formed in the central portion of the burner support having a predetermined length.
  • the burner is characterized in that the premixed burner.
  • the internal space of the heat exchanger can be utilized as the combustion chamber even without a separate combustion chamber, thereby minimizing the volume of the combustion chamber in the combustion apparatus. Accordingly, there is an advantage that can reduce the production cost and increase the utilization of the installation space by miniaturizing the combustion device product.
  • the combustion chamber space is provided inside the heat exchanger, a separate cooling facility for cooling the combustion chamber is not required, thereby reducing the manufacturing cost of the combustion device.
  • FIG. 1 is a front sectional schematic view showing a structure of a boiler in which a conventional combustion chamber and a heat exchanger are separately configured;
  • Figure 2 is a front sectional schematic view showing the structure of a boiler equipped with a heat exchanger having a combustion chamber according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a heat exchanger having a combustion chamber according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a plan cross-sectional view of a heat exchanger having a combustion chamber according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a left side view of a heat exchanger having a combustion chamber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a right side view of a heat exchanger having a combustion chamber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram of a heat exchange pipe and a heat transfer fin of a heat exchanger having a combustion chamber according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front sectional schematic view showing a structure of a boiler having a heat exchanger having a combustion chamber according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view of a heat exchanger having a combustion chamber according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 6 is a plan sectional view of a heat exchanger having a combustion chamber according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a left side view of a heat exchanger having a combustion chamber according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is an embodiment of the present invention.
  • the right side view of the heat exchanger with a combustion chamber according to this is shown, respectively.
  • the heat exchanger 100 provided with the combustion chamber according to the present invention is configured to utilize the internal space surrounded by the plurality of heat exchange pipes 110 installed horizontally inside the heat exchanger 100 as the combustion chamber 105. It is done.
  • the heat exchanger 100 having the combustion chamber according to the present invention has a heat exchanger fin inserted into the heat exchanger pipe 110 and the heat exchanger pipe 110 to the upper side of the burner support 192 as shown in FIG. 2. Since 120 is installed in a trapezoidal structure, a combustion chamber 105 space is formed between the upper end of the burner support 192 and the lower end of the heat exchange pipe 110 and the heat transfer fins 120.
  • both ends of the burner support 192 may be coupled to both ends of the lower end of the heat transfer fin 120 in order to reduce the space of the combustion chamber 105.
  • the upper and left and right sides of the combustion chamber 105 space are formed by a combination of the heat exchange pipe 110 and the heat transfer fins 120, and the front and rear sides of the combustion chamber 105 space are end plates 130 and 160 which will be described later. ) And the flow path caps 140 and 170.
  • the burner flame hole 195 having a convex upward shape is formed in a central portion of the burner support 192 installed below the heat exchanger 100.
  • the burner flame hole 195 is formed of a metal fiber of a mesh structure, and a plurality of flame holes 195a are formed on a surface thereof, such that a mixed gas of air and fuel supplied from a lower side of the burner 190 is burned. When the flame is formed, a flame is formed upward through the salt hole 195a.
  • the burner 190 is preferably a pre-mixed burner 190 for burning the pre-mixed gas pre-mixed with the combustion gas and air in the mixing chamber.
  • the flame length can be formed short, and the flame density can be formed high, the combustion chamber 105 between the burner flame hole 195 and the heat exchange pipe 110. It is suitable for reducing the space.
  • the burner flame hole 195 is convexly formed upward, the flame is radially formed above the burner flame hole 195, and thus, the heat exchange pipe 110 and the heat transfer fins 120 installed on the combustion chamber 105. It also plays a role in transmitting combustion heat evenly throughout.
  • the plurality of heat transfer fins 120 are installed side by side at a predetermined interval in the front-rear direction.
  • the heat transfer fin 120 has a concave shape at the lower end of which the combustion gas flows in, and an upper end at which the combustion gas flows out.
  • a plurality of insertion holes 122 corresponding to the outer circumferential surface shape of the heat exchange pipe 110 are formed in the heat transfer fin 120 so that the heat exchange pipe 110 is fitted, so that the lower end of the insertion hole 122 is opened.
  • the combustion gas flowing into the lower end of the insertion hole 122 while the heat exchange pipe 110 is coupled to the heat transfer fin 120 is in direct contact with the lower end of the heat exchange pipe 110. Accordingly, the heat of combustion of the combustion gas may be directly transmitted to the water flowing inside the heat exchange pipe 110 without passing through the heat transfer fins 120.
  • the front side end of the heat exchange pipe 110 is fitted into the insertion hole 130a of the end plate 130, and the rear side end of the heat exchange pipe 110 is fitted into the insertion hole 160a of the end plate 160. .
  • the flow path cap (140; 141, 142, 143) for switching the flow path of the water flowing inside the heat exchange pipe 110 is welded.
  • the flow path caps 170; 171 and 172 are welded to the rear side of the rear end plate 160.
  • the heating water is introduced into the inner space 141a of the flow path cap 141 through the heating water inlet 141b and moved to the rear side as shown by the arrow through the heat exchange pipes 111a, 111b and 111c.
  • the flow path is switched in the inner space 171a of the rear side flow path cap 171 and moved to the front side through the heat exchange pipes 112a, 112b, and 112c.
  • Water flowing into the inner space 142a of the front side flow path cap 142 is converted to a flow path again and moved to the rear side through the heat exchange pipes 113a, 113b, and 113c, and inside the flow path cap 172 on the rear side.
  • the water flowing into the space 172a is again converted into a flow path and moved to the front side through the heat exchange pipes 114a, 114b, and 114c, and collected in the internal space 143a of the front side flow path cap 143, and then the heating water outlet.
  • the formed inner spaces 171a and 172a are formed to the lower ends of the end plates 130 and 160 and the flow path caps 140 and 170, and the end plates 130 and 160 and the flow path caps 140 and 170 are overheated by the heat of the burner 190. prevent.
  • FIG. 7 is a block diagram of a heat exchange pipe and a heat transfer fin of a heat exchanger having a combustion chamber according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 An embodiment of a trapezoidal shape having a predetermined angle between both lower and upper ends of the heating fins 120 is illustrated and described, but the shape of the heating fins 120 is above the burner support 192. If it has a structure that can be provided with a space may be made of other shapes, for example, as shown in Figure 7 may be composed of a heat transfer fin 220 and the heat exchange pipe 210 is coupled to the arcuate shape. have.

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Abstract

본 발명은 보일러나 온수기 등 연소기기에서 열교환기의 열교환배관에 의해 둘러싸인 공간에 연소실이 형성되어 연소실을 별도로 구비하지 않더라도 열교환기의 내부 공간을 연소실로 활용할 수 있도록 하는 연소실이 구비된 열교환기 및 이를 포함하는 연소기기에 관한 것이다. 이를 실현하기 위한 본 발명의 연소실이 구비된 열교환기는, 소정의 길이를 갖는 복수의 열교환배관이 수평방향으로 설치된 열교환기에 있어서, 상기 복수의 열교환배관은 소정간격 이격되어 설치되고, 상기 복수의 열교환배관에 의해 둘러싸인 내부 공간에 연소실이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

연소실이 구비된 열교환기 및 이를 포함하는 연소기기
본 발명은 연소실이 구비된 열교환기 및 이를 포함하는 연소기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보일러나 온수기 등 연소기기에서 열교환기의 열교환배관에 의해 둘러싸인 공간에 연소실이 형성되어 연소실을 별도로 구비하지 않더라도 열교환기의 내부 공간을 연소실로 활용할 수 있도록 하는 연소실이 구비된 열교환기 및 이를 포함하는 연소기기에 관한 것이다.
일반 가정이나 공공건물 등에 사용되는 보일러는 난방용이나 온수용으로 이용되고, 온수기는 냉수를 단시간 내에 소정의 온도로 가열하여 사용자가 편리하게 온수를 사용할 수 있도록 구성된 장치이다.
일반적으로 이러한 보일러나 온수기 등의 연소기기에는 열교환기와는 별도로 연소실이 구비된 구조로 이루어져 있다.
도 1은 종래 연소실과 열교환기가 별도로 구성된 보일러의 구조를 보여주는 정단면개략도이다.
도 1에는 일반적인 상향 연소식 보일러의 일반적인 구성을 나타낸 것으로, 종래 보일러는 복수의 열교환배관(42)이 내부에 설치된 열교환기(40)와, 상기 열교환기(40)의 하측으로 연소실(30)이 별도로 마련되고, 상기 연소실(30) 하부에는 가스를 연소시키는 버너(20)가 구비된다. 상기 버너(20)에서는 가스와 송풍기(10)로부터 공급된 공기의 혼합가스를 연소시켜 화염을 발생시킨다.
상기 버너(20)에서 발화되는 화염은 연소실(30) 내에서 열을 발생시키고, 이러한 화염의 연소가스는 상측으로 이동되어 열교환기(40)를 통과하면서 열교환배관(42) 내부를 흐르는 물과 열교환되며, 열교환기(40)를 통과한 연소가스는 상측의 배기연도(50)를 통하여 외부로 배기된다.
이와 같이 종래의 연소기기는 열교환기(40)와 연소실(30)이 각각 별도의 공간으로 분리된 구조로 이루어짐에 따라서, 연소기기 전체에서 연소실(30)이 많은 공간을 차지하게 되므로 연소기기 제품의 소형화를 이루는데 한계가 따르는 문제점이 있었다.
또한 종래의 연소기기는 연소실(30)이 열교환기(40)와는 별도로 구비됨에 따라서 연소실(30) 내부에서 발생된 고온의 열에너지가 연소실(30) 외부로 전달되는 경우에는 연소실(30) 주변 장치에 열 손상을 일으키게 되므로 이를 방지하기 위하여 연소실(30)을 냉각시키는 장치가 필요하게 된다.
이러한 연소실(30) 냉각장치로는, 연소실(30)의 내벽에 단열재를 사용하는 건식(Dry type) 연소실 냉각장치와, 연소실(30)의 외벽에 동파이프로 이루어진 난방수배관이 감겨진 습식(Wet type) 연소실 냉각장치가 있으나, 어느 방식에 의하더라도 연소실(30) 냉각장치 설치에 있어서 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 보일러나 온수기 등 연소기기에서 열교환기와 연소실이 차지하는 부피를 최소화할 수 있는 구조를 갖는 연소실이 구비된 열교환기 및 이를 포함하는 연소기기를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 열교환기 내부에 연소실 공간을 마련함으로써 별도의 연소실을 구비할 경우에 소요되던 연소실 냉각장치의 설치비용을 절감할 수 있도록 하는 열교환기 및 이를 포함하는 연소기기를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 연소실이 구비된 열교환기는, 소정의 길이를 갖는 복수의 열교환배관이 수평방향으로 설치된 열교환기에 있어서, 상기 복수의 열교환배관은 소정간격 이격되어 설치되고, 상기 복수의 열교환배관에 의해 둘러싸인 내부 공간에 연소실이 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 복수의 열교환배관은 사다리꼴 또는 아치형으로 배열된 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 열교환기는, 상기 열교환배관의 외측에 결합되는 전열핀과, 상기 열교환배관의 양단이 결합되는 엔드플레이트 및 상기 엔드플레이트의 외측으로 결합되어 상기 열교환배관 내부를 흐르는 물의 유로를 전환하는 유로캡을 포함하고, 상기 연소실은 상기 열교환배관과 상기 전열핀과 상기 엔드플레이트 및 상기 유로캡에 의해 둘러싸인 공간으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 상기 열교환기에 형성된 연소실의 전후 양측은 상기 엔드플레이트와 유로캡의 조합물에 의해 형성되고, 상기 연소실의 상측과 좌우 양측은 상기 열교환배관과 전열핀의 조합물에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 엔드플레이트와 상기 유로캡에 의하여 형성된 내부공간은, 상기 엔드플레이트와 상기 유로캡의 하단부까지 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전열핀은 연소가스가 유입되는 부분은 오목한 형상으로 형성되고, 상기 연소가스가 유출되는 부분은 볼록한 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전열핀에는 상기 열교환배관이 삽입되는 삽입구멍이 형성되고, 상기 삽입구멍은 연소가스가 유입되는 측으로 개방되어, 상기 삽입구멍의 하단부로 유입되는 연소가스가 상기 삽입구멍에 삽입된 열교환배관의 하단부에 직접 접촉되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연소실이 구비된 열교환기를 포함하는 연소기기는, 상기 열교환기; 상기 열교환기의 하측에 설치되어 상기 복수의 열교환배관과의 사이에 연소실 공간을 형성하는 버너;를 포함하여 구성된다.
또한 상기 버너의 상단부에는 버너를 지지하는 버너 지지대가 결합되어 있고, 상기 버너 지지대의 양단은 상기 열교환배관의 외측에 결합되는 전열핀의 양단 하측에 접촉되는 위치에 설치된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 버너 지지대의 중앙부에는 상측으로 볼록한 형상의 버너 염공부가 소정의 길이로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 버너는 예혼합식 버너인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연소실이 구비된 열교환기 및 이를 포함하는 연소기기에 의하면, 별도의 연소실을 구비하지 않더라도 열교환기의 내부 공간을 연소실로 활용할 수 있게 되어 연소기기에서 연소실이 차지하는 부피를 최소화할 수 있고, 이에 따라 연소기기 제품을 소형화함으로써 제작비 절감 및 설치 공간의 활용도를 높일 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면 열교환기 내부에 연소실 공간이 마련됨으로써 연소실의 냉각을 위한 별도의 냉각설비를 요하지 않게 되므로 연소기기의 제작비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 연소실과 열교환기가 별도로 구성된 보일러의 구조를 보여주는 정단면개략도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연소실이 구비된 열교환기가 설치된 보일러의 구조를 보여주는 정단면개략도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연소실이 구비된 열교환기의 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 연소실이 구비된 열교환기의 평단면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 연소실이 구비된 열교환기의 좌측면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 연소실이 구비된 열교환기의 우측면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소실이 구비된 열교환기의 열교환배관과 전열핀의 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 송풍기 20,190 : 버너
30,105 : 연소실 40,100 : 열교환기
42,110 : 열교환배관 50 : 배기연도
120 : 전열핀 130,160 : 엔드플레이트
140,141,142,143,170,171,172 : 유로캡
192 : 버너 지지대 195 : 버너 염공부
195a : 염공
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연소실이 구비된 열교환기가 설치된 보일러의 구조를 보여주는 정단면개략도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연소실이 구비된 열교환기의 분해 사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 연소실이 구비된 열교환기의 평단면도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 연소실이 구비된 열교환기의 좌측면도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 연소실이 구비된 열교환기의 우측면도를 각각 나타낸다.
본 발명에 따른 연소실이 구비된 열교환기(100)는 열교환기(100)의 내부에 수평으로 설치되는 복수의 열교환배관(110)에 의해 둘러싸인 내부 공간을 연소실(105)로 활용 가능하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 연소실이 구비된 열교환기(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 버너 지지대(192)의 상측으로 열교환배관(110)과 상기 열교환배관(110)의 외측에 삽입되는 전열핀(120)이 사다리꼴 구조로 설치됨으로써, 버너 지지대(192)의 상단과 열교환배관(110) 및 전열핀(120)의 하단 사이에 연소실(105) 공간이 형성된 것이다.
여기서 상기 연소실(105) 공간의 축소를 위하여 상기 버너 지지대(192)의 양단은 상기 전열핀(120)의 하부 양단에 결합되도록 구성함이 바람직하다.
이와 같이 상기 연소실(105) 공간의 상측과 좌우 양측은 상기 열교환배관(110)과 전열핀(120)의 조합물에 의해 형성되며, 상기 연소실(105) 공간의 전후 양측은 후술되는 엔드플레이트(130,160)와 유로캡(140,170)의 조합물에 의해 형성된다.
한편 상기 열교환기(100)의 하측에 설치되는 버너 지지대(192)의 중앙부에는 상측으로 볼록한 형상의 버너 염공부(195)가 소정의 길이로 형성되어 있다.
상기 버너 염공부(195)는 그물망 구조의 메탈 파이버(Metal fiber)로 이루어진 것으로 표면에는 다수의 염공(195a)이 형성되어 있어, 버너(190)의 하측으로부터 공급되는 공기와 연료의 혼합가스가 연소될 때, 상기 염공(195a)을 통해 상측으로 화염을 형성하게 된다.
여기서 상기 버너(190)는 연소용가스와 공기를 혼합실에서 미리 혼합한 예혼합가스를 연소시키는 예혼합(Pre-mixed)식 버너(190)가 사용됨이 바람직하다.
상기 예혼합식 버너(190)를 사용할 경우, 화염 길이를 짧게 형성할 수 있고, 화염 밀도를 높게 형성할 수 있게 되므로, 상기 버너 염공부(195)와 열교환배관(110) 사이의 연소실(105) 공간을 축소시키기에 적합하다.
그리고 상기 버너 염공부(195)가 상측으로 볼록하게 형성됨에 따라서 버너 염공부(195)의 상측에 방사상으로 화염을 형성하게 되므로 연소실(105) 상측에 설치된 열교환배관(110)과 전열핀(120) 전체에 연소열을 고르게 전달하는 역할도 하게 된다.
이하, 도 3을 참조하여 열교환기(100) 내부 구성요소 간의 결합관계를 설명한다.
복수의 열교환배관(110)의 외측에는 복수의 전열핀(120)이 전후방향으로 일정 간격 이격되어 나란히 설치된다.
상기 전열핀(120)은 연소가스가 유입되는 하단부는 오목하고, 연소가스가 유출되는 상단부는 볼록한 형상을 갖는다.
그리고 상기 전열핀(120)에는 열교환배관(110)의 외주면 형상에 대응되는 복수의 삽입구멍(122)이 형성되어 열교환배관(110)이 끼워지게 되는데, 상기 삽입구멍(122)의 하단부는 개방되도록 하여 열교환배관(110)이 전열핀(120)에 결합된 상태에서 상기 삽입구멍(122)의 하단부로 유입되는 연소가스는 열교환배관(110)의 하단부에 직접 접촉하게 된다. 이에 따라서 열교환배관(110) 내부를 흐르는 물에 연소가스의 연소열이 전열핀(120)을 통하지 않고 직접 전달될 수 있게 된다.
한편 열교환배관(110)의 전방 측단은 엔드플레이트(130)의 삽입구멍(130a)에 끼워져 결합되고, 열교환배관(110)의 후방 측단은 엔드플레이트(160)의 삽입구멍(160a)에 끼워져 결합된다.
그리고 상기 전방측 엔드플레이트(130)의 전방측에는 열교환배관(110) 내부를 흐르는 물의 유로를 전환하기 위한 유로캡(140;141,142,143)이 용접결합된다.
이와 마찬가지로, 상기 후방측 엔드플레이트(160)의 후방측에는 유로캡(170;171,172)이 용접결합된다.
도 4를 참조하면, 난방수는 난방수 유입구(141b)를 통해 유로캡(141)의 내부공간(141a)으로 유입되어 열교환배관(111a,111b,111c)을 통해 화살표시와 같이 후방측으로 이동되고, 후방측 유로캡(171)의 내부공간(171a)에서 유로가 전환되어 열교환배관(112a,112b,112c)을 통해 전방측으로 이동된다.
그리고 전방측 유로캡(142)의 내부공간(142a)으로 유입된 물은 다시 유로가 전환되어 열교환배관(113a,113b,113c)을 통해 후방측으로 이동되고, 후방측의 유로캡(172)의 내부공간(172a)으로 유입된 물은 다시 유로가 전환되어 열교환배관(114a,114b,114c)을 통해 전방측으로 이동되며, 전방측 유로캡(143)의 내부공간(143a)에서 취합된 뒤에 난방수 유출구(143b)를 통해 유출된다.
상기 전방측의 엔드플레이트(130)와 유로캡(140;141,142,143)에 의하여 형성된 내부공간(141a,142a,143a)과, 상기 후방측의 엔드플레이트(160)와 유로캡(170;171,172)에 의하여 형성된 내부공간(171a,172a)은 상기 엔드플레이트(130,160)와 유로캡(140,170)의 하단부까지 형성되어, 버너(190)의 열에 의하여 상기 엔드플레이트(130,160)와 유로캡(140,170)이 과열되는 것을 방지한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소실이 구비된 열교환기의 열교환배관과 전열핀의 구성도이다.
상기에서는 전열핀(120)의 양측 하단부와 상단부 사이에 일정각도를 갖는 사다리꼴 형상의 실시예를 도시하고 설명하였으나, 상기 전열핀(120)의 형상은 버너 지지대(192)의 상측으로 연소실(105) 공간이 마련될 수 있는 구조를 갖는 것이라면 기타의 형상으로 이루어지더라도 무방하며, 일례로 도 7에 도시된 바와 같이 아치형으로 이루어진 전열핀(220)과 이에 결합되는 열교환배관(210)으로 구성될 수 있다.
또한 본 명세서에서 도시되고 설명된 열교환배관의 형상과 개수 및 이에 결합되는 엔드플레이트와 유로캡의 구성은 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

Claims (11)

  1. 소정의 길이를 갖는 복수의 열교환배관이 수평방향으로 설치된 열교환기에 있어서,
    상기 복수의 열교환배관은 소정간격 이격되어 설치되고, 상기 복수의 열교환배관에 의해 둘러싸인 내부 공간에 연소실이 형성된 것을 특징으로 하는 연소실이 구비된 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 열교환배관은 사다리꼴 또는 아치형으로 배열된 것을 특징으로 하는 연소실이 구비된 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는, 상기 열교환배관의 외측에 결합되는 전열핀과, 상기 열교환배관의 양단이 결합되는 엔드플레이트 및 상기 엔드플레이트의 외측으로 결합되어 상기 열교환배관 내부를 흐르는 물의 유로를 전환하는 유로캡을 포함하고, 상기 연소실은 상기 열교환배관과 상기 전열핀과 상기 엔드플레이트 및 상기 유로캡에 의해 둘러싸인 공간으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연소실이 구비된 열교환기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열교환기에 형성된 연소실의 전후 양측은 상기 엔드플레이트와 유로캡의 조합물에 의해 형성되고, 상기 연소실의 상측과 좌우 양측은 상기 열교환배관과 전열핀의 조합물에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 연소실이 구비된 열교환기.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 엔드플레이트와 상기 유로캡에 의하여 형성된 내부공간은, 상기 엔드플레이트와 상기 유로캡의 하단부까지 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 전열핀은 연소가스가 유입되는 부분은 오목한 형상으로 형성되고, 상기 연소가스가 유출되는 부분은 볼록한 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 연소실이 구비된 열교환기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전열핀에는 상기 열교환배관이 삽입되는 삽입구멍이 형성되고, 상기 삽입구멍은 연소가스가 유입되는 측으로 개방되어, 상기 삽입구멍의 하단부로 유입되는 연소가스가 상기 삽입구멍에 삽입된 열교환배관의 하단부에 직접 접촉되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 연소실이 구비된 열교환기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 기재된 열교환기;
    상기 열교환기의 하측에 설치되어 상기 복수의 열교환배관과의 사이에 연소실 공간을 형성하는 버너;
    를 포함하는 연소기기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 버너의 상단부에는 버너를 지지하는 버너 지지대가 결합되어 있고,
    상기 버너 지지대의 양단은 상기 열교환배관의 외측에 결합되는 전열핀의 양단 하측에 접촉되는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 연소기기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 버너 지지대의 중앙부에는 상측으로 볼록한 형상의 버너 염공부가 소정의 길이로 형성된 것을 특징으로 하는 연소기기.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 버너는 예혼합식 버너인 것을 특징으로 하는 연소기기.
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