JP2018502272A

JP2018502272A - フィンレスタイプ二重管熱交換装置

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Publication number: JP2018502272A
Application number: JP2017552767A
Authority: JP
Inventors: ミョンフンチェ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2018-01-25
Also published as: KR101659786B1; US20170363359A1; KR20160077611A; WO2016104969A1; EP3239637A4; CN107110611A; EP3239637A1

Abstract

本発明はフィンレスタイプ二重管熱交換装置に関し、熱交換管の内側と外側とで二重に熱交換が行われるようにして、伝熱面積及び熱交換率を向上することがきるフィンレスタイプ二重管熱交換装置に関する。このために、本発明によるフィンレスタイプ二重管熱交換装置は、熱交換管をフィンレス形態二重管にして、バーナーで発生された火炎がフィンレス形態の二重管熱交換管の内側パイプを先に加熱して１次熱交換が行われ、内側パイプの流路に沿って排気ガスが温水タンクの内部に形成された２次熱交換空間に移動し、また、本装置の熱交換率を向上するために、内側パイプと外側パイプとが連結された両側面のチャンバーの中でバーナーで発生する火炎が先に加熱されるチャンバーに貫通されるように排気ガス流路を形成して温水タンクの内部に形成された２次熱交換空間に排気ガスが流入されるようにして、内側パイプの排気ガス流路を通じて流入された排気ガスと会って、温水タンクの内部に形成された２次熱交換空間に高い熱を均等に伝達して、熱交換装置の外側パイプと２次熱交換が行われることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明はフィンレスタイプ二重管熱交換装置に関し、熱交換管の内側パイプと外側パイプとで二重に熱交換が行われるようにして、伝熱面積を増加し、熱交換率を高めることができるフィンレスタイプ二重管熱交換装置に関する。

本発明は従来の問題点を解決するために案出されたもので、このために本発明によるフィンレスタイプ二重管熱交換装置は、熱交換管をフィンレス形態の二重管にして熱媒体である流体が外側パイプと内側パイプとの間で流れるようにしてバーナーで発生された火炎がフィンレス形態の二重管の熱交換管の内側パイプを先に加熱して１次的に熱交換が行われるようにし、また、高熱の燃焼ガスが二重管の内側パイプに形成された排気ガス流路を通じて放出され、放出された排気ガスが熱交換装置を囲んでいる温水タンクの内部に形成された２次熱交換空間に流入して熱交換装置の外側パイプと２次的に熱交換が行われるようにして、広い伝熱面積と熱交換率を高めることができるフィンレスタイプ二重管熱交換装置を提供し、また、本装置を熱交換率を高めるために内側パイプと外側パイプとが連結された両側面のチャンバーの中でバーナーで発生する火炎が先に加熱されるチャンバーに貫通された排気ガス流路を形成して温水タンクの内部に形成された２次熱交換空間に排気ガスを流して内側パイプの排気ガス流路を通じて流入された排気ガスと会うことにより温水タンクの内部に形成された２次熱交換空間に熱を均等に伝達して高い熱交換が行われるようにする熱交換器を提供することに目的がある。

最近、急速な経済成長と生活水準の向上につれてエネルギーの消費が大きく増加し、そこで、エネルギーの節約による高效率熱交換器が提案されたが、熱交換器は熱伝達を通じる熱交換が行われることができるように体積当たり熱吸収が行われる伝熱面積を広げるようにすることが好ましいが、排気ガス流路を形成する構造が熱交換管の外側面か内側面の片面のみで熱交換が行われて十分な熱交換が行われることができなかった。

つまり、単位熱交換管での燃焼ガスと接して熱交換が単位熱交換管の外側面か内側面の片面のみで熱交換が行われるため、十分な伝熱面積を有することができないという問題点があった。

前述した目的を達するために、本発明において、円形またはボックス形からなる二つのチャンバー１２３、１２４に複数の二重管外側パイプ１２１をチャンバーの内側面に貫通し付着し、

また、複数の二重管の内側パイプ１２２が二重管の外側パイプ１２１を貫通してチャンバー１２３、１２４の外側面に貫通されるように付着されて、外側パイプ１２１と内側パイプ１２２との間に熱媒体流路１２５が形成されるようにして、両方のチャンバー１２３、１２４に熱また、貫通された内側パイプ１２２の内側面が排気ガス流路１２６に形成されて、バーナー１１０で発生した火炎が二重管形態の熱交換管の内側パイプ１２２に沿って放出されながら１次的に熱交換が行われ、媒体である流体が流動するようにし、

また、高熱の燃焼ガスが二重管の内側パイプ１２２に形成された排気ガス流路１２６を通じて放出され、温水タンク１３０の内部に形成されている２次熱交換空間１５０に流入されて外側パイプ１２１を加熱して２次熱交換が行われるようにして伝熱面積を増加することができ、また、本装置の熱交換率を高めるために、内側パイプ１２２と外側パイプ１２１とが連結された両側面のチャンバー１２３、１２４の中のバーナーで発生する火炎が先に加熱される第１チャンバー１２３に貫通される排気ガス管路１２６ａを形成して温水タンク１３０の内部に形成された２次熱交換空間１５０に排気ガスが流入されるようにして、内側パイプ１２２で放出された排気ガスと一緒に外側パイプ１２１を加熱して２次熱交換が行われるように会って、温水タンクの内部に形成された２次熱交換空間に高い熱を均等に伝達する熱交換装置において、

上記熱交換管はパイプを二重管にして内側パイプ１２２を外側パイプ１２１に貫通するように位置させて外側パイプと内側パイプとの間に熱媒体流路１２５を形成し、
この時、上記パイプの両側末端には円形または各形態のボックス形に形成されたチャンバー１２３、１２４を連結し、チャンバーと熱交換管とを連結する時、二重管の内側パイプ１２２はチャンバーの内側側面に貫通するように連結し、二重管の外側パイプ１２１はチャンバーの末端の両側面を貫設して外側パイプ１２１と内側パイプ１２２との間に熱媒体流路１２５を形成し、チャンバーの内部に隔壁１２９を形成して熱媒体である流体がチャンバー１２３、１２４の間で交流が行われるようにし、

また、両方に設置されたチャンバー１２３、１２４の末端面を貫設した二重管の内側パイプの内側面に排気ガス流路１２６が形成されて、排気ガスが熱交換管の両側に設置されたチャンバーを通過して排出されることができるようにし、

また、チャンバーの何れか一側に熱媒体の供給管及び排出管を連結するための供給管１２７が外側面に突出され、両方チャンバーの内部に供給管１２７と排出管１２８との間に隔壁１２９を形成して隔壁１２９によって供給管側の隔室と排出管の側隔室とに分けられ、

また、上記フィンレスタイプ二重管熱交換器は、バーナー１１０で発生された火炎が二重管の熱交換管の内側パイプを先に加熱して１次熱交換が行われ、また、高熱の燃焼ガスが二重管の内側パイプ１２２に形成された排気ガス流路１２６を通じて放出され、温水タンク１３０の内部に形成されている２次熱交換空間１５０に流入されて、外側パイプ１２１を加熱して２次熱交換が行われるようにし、それにより、伝熱面積を増加することができ、また、本装置の熱交換率を高めるために、内側パイプと外側パイプとが連結された両側面のチャンバーの中でバーナーで発生する火炎が先に加熱されるチャンバー１２３に貫通される排気ガス管路１２６ａを形成して温水タンクの内部に形成された２次熱交換空間１５０に排気ガスが流入されるようにして、内側パイプ１２２で放出された排気ガスと一緒に外側パイプ１２１を加熱して２次熱交換が行われることができるように会って、温水タンクの内部に形成された２次熱交換空間に高い熱を均等に伝達することを特徴とする。

上述した本発明によるフィンレスタイプ二重管熱交換装置は、熱交換管を二重管にして熱媒体である流体が熱交換を二重に行うことができるようにして、伝熱面積と熱交換率を高めることができるようにした。

また、以上のように熱交換率を高めることにより、エネルギーの節約に大きく寄与することができる。

本発明の実施例によるフィンレスタイプ二重管熱交換装置を装着した状態でバーナーで発生した熱流れを示した状態図である。本発明の実施例によるフィンレスタイプ二重管熱交換装置を装着した状態で熱媒体（温水）流れを示した状態図である。フィンレスタイプ二重管熱交換装置の正断面図である。フィンレスタイプ二重管熱交換装置の正面図である。温水タンクの正断面図である。本発明によるフィンレスタイプ二重管熱交換装置の構成による供給及び排出管が付着されたチャンバー側と二重管が付着されたことを示した平面図及び断面図である。本発明によるフィンレスタイプ二重管熱交換装置の構成による供給及び排出管が付着された反対側のチャンバーに二重管が付着されたことを示した平面図及び断面図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例によるフィンレスタイプ二重管熱交換器について詳しく説明する。

本発明によるフィンレスタイプ二重管熱交換器は下記のように構成される。

両側に配置される第１チャンバー１２３と第２チャンバー１２４；
両側がそれぞれ上記第１チャンバー１２３と第２チャンバー１２４の内面１２３ａ、１２４ａに貫通して結合されて、第１チャンバー１２３と第２チャンバー１２４とを連通させる複数の外側パイプ１２１；
上記外側パイプ１２１の内部を貫通し、両側がそれぞれ第１チャンバー１２３と第２チャンバー１２４の外面１２３ｂ、１２４ｂに貫通して結合される複数の内側パイプ１２２；
上記第２チャンバー１２４と外側パイプ１２１とを内部に備える温水タンク１３０；
上記第１チャンバー１２３に備えられ、それぞれ熱媒体が供給及び排出される熱媒体供給管１２７と排出管１２８；
上記第１チャンバー１２３の内部空間を上記熱媒体供給管１２７側と排出管１２８側に分離させる隔壁１２９；
上記第１チャンバー１２３の外面側で熱源を供給するバーナー１１０；を含んで構成され、
上記バーナー１１０の熱源は上記内側パイプ１２２の排気ガス流路１２６を通過しながら加熱した後、上記温水タンク１３０の煙突１３４に向けて移動しながら上記外側パイプ１２１の外面を通過して加熱し、
上記熱媒体供給管１２７に流入された熱媒体は第１チャンバー１２３の供給管１２７側に連結される熱媒体流路１２５を通過しながら１次的に熱交換され、第１チャンバー１２４を経て排出管１２８側に連結される熱媒体流路１２５を通過して２次的に熱交換される。

上記第１チャンバー１２３にはｎ個の上記隔壁１２９が備えられ、上記第２チャンバー１２４にはｎ−１個の上記隔壁１２９が備えられ、上記熱媒体供給管１２７に流入された熱媒体は第１チャンバー１２３と第２チャンバー１２４とをｎ回行き交いながら２ｎ次的に熱交換される。

上記温水タンク１３０は連結配管１３２を通じて上記第１チャンバー１３２と連結されて熱媒体を受けて内部に貯蔵する温水チャンバー１３１と、外部に排出する排出連結具１３３とが形成される。

上記第１チャンバー１２３には内外面を貫通して上記バーナー１１０の熱源が上記温水タンク１３０の内部の２次熱交換空間１５０に流入されて、煙突１３４に向けて移動しながら上記外側パイプ１２１の外面を通過して加熱するようにする排気ガス管路１２６ａが形成される。

図１のように、本発明の実施例によるフィンレスタイプ二重管熱交換装置１２０は、熱交換管１２１、１２２をフィンレス形態二重管にして、上記バーナー１１０で発生された火炎が二重管熱交換管の内側パイプ１２２を先に加熱して１次熱交換が行われ、また高熱の燃焼ガスが二重管の内側パイプ１２２に形成された排気ガス流路１２６を通じて放出され、温水タンク１３０の内部に形成されている２次熱交換空間１５０に流入されて外側パイプ１２１を加熱して２次熱交換が行われるようにして、内側パイプと外側パイプとが連結された両側面のチャンバー１２３、１２４の中でバーナー１１０で発生する火炎が先に加熱されるチャンバー１２３に貫通される排気ガス流路１２６を形成して温水タンク１３０の内部に形成された２次熱交換空間１５０に排気ガスが流入されるようにして、内側パイプ１２２で放出された排気ガスと一緒に外側パイプ１２１を加熱して２次熱交換が行われることができるように会って、温水タンクの内部に形成された２次熱交換空間に高い熱を均等に伝達するようにする。

また、図２のように、外側パイプ１２１と内側パイプ１２２との間に熱媒体流路１２５を形成して両側のチャンバー１２３、１２４からチャンバー１２３、１２４に熱媒体（温水）１４０が流動するようにして、加熱された熱媒体（温水）１４０が温水タンク１３０に流動するようにして、温水タンク１３０内の側面に熱交換装置１２０の間に形成された２次熱交換空間１５０内の熱が温水タンク１３０の温水に温度が保持されるようにして、温水を適正な温度で提供することができるようにする。

即ち、本発明の熱交換装置１２０は熱交換部を構成する熱交換管１２１、１２２をフィンレス形態の二重管で配置して、熱媒体１４０である温水１４０が外側パイプ１２１と内側パイプ１２２との間で流れるようにし、管の両側断面にチャンバー１２３、１２４を形成して熱媒体１４０が供給及び排出されるようにした。

この時、上記フィンレスタイプ二重管熱交換装置１２０は、図３、図４、図６、図７を通じて分かるように、熱交換装置の本体を構成する両側面に付着されたチャンバー１２３、１２４と、チャンバー１２３、１２４に連結された複数の二重管形態の熱交換管１２１、１２２とを含んで構成する。

そして、熱媒体１４０である流体がチャンバー１２３、１２４から内側パイプ１２２と外側パイプ１２１との間に流れるようにするために、外側パイプ１２１はチャンバー１２３、１２４の管が付着された方向内側面を貫通してチャンバー１２３、１２４に付着され、内側パイプ１２２はチャンバー１２３、１２４の管が付着された方向外側面を貫通してチャンバー１２３、１２４に付着され、チャンバー１２３、１２４内の流体１４０がチャンバー１２３とチャンバー１２４との間で流動するように流体管路１２５を形成する。

また、このようにすることにより、内側パイプ１２２の内側面に排気ガス流路１２６が形成されて、排気ガスが熱交換管１２１、１２２の両方に設置されたチャンバー１２３、１２４を通過して排出されることができるようにする。

また、本発明は熱交換を高めるために、内側パイプ１２２と外側パイプ１２１が連結された両側面のチャンバー１２３、１２４の中でバーナー１１０で発生する火炎が先に加熱されるチャンバー１２３に貫通された排気ガス管路１２６ａを形成して温水タンク１３０の内部に形成された２次熱交換空間１５０にバーナー１１０の排気ガスを直接送って内側パイプ１２２の排気ガス流路１２６を通じて流入された排気ガスと会って温水タンク１３０の内部に形成された２次熱交換空間１５０に均等に熱を伝達するようにする。

従って、本発明のフィンレスタイプ二重管熱交換器１２０は、バーナー１１０で発生された高熱を火炎と排気ガスで二重熱交換が行われるので、伝熱面積が広くなり、熱交換率が向上することができる。

以上、本発明の特定実施例について説明したが、本発明の思想及び範囲はこのような特定実施例に限定されるのではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で多様に修正及び変形が可能であることを本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば理解すべきである。

１１０：バーナー
１２０：熱交換装置
１２１：外側熱交換管
１２２：内側熱交換管
１２３：熱媒体供給及び排出管が付着されたチャンバー
１２４：チャンバー
１２５：熱媒体流動管路
１２６：排気ガス管路
１２７：熱媒体供給管
１２８：熱媒体排出管
１２９：隔壁
１３０：温水タンク
１３１：温水チャンバー
１３２：熱交換装置と温水タンク連結配管
１３３：温水タンク排出連結具
１３４：煙突
１４０：チャンバー熱媒体隔室
１５０：熱交換器と温水タンクとの間の排気ガスチャンバー

Claims

両側に配置される第１チャンバー（１２３）と第２チャンバー（１２４）；
両側がそれぞれ前記第１チャンバー（１２３）と第２チャンバー（１２４）の内面（１２３ａ、１２４ａ）に貫通して結合されて、第１チャンバー（１２３）と第２チャンバー（１２４）とを連通させる複数の外側パイプ（１２１）；
前記外側パイプ（１２１）の内部を貫通し、両側がそれぞれ第１チャンバー（１２３）と第２チャンバー（１２４）の外面（１２３ｂ、１２４ｂ）に貫通して結合される複数の内側パイプ（１２２）；
前記第２チャンバー（１２４）と外側パイプ（１２１）を内部に備える温水タンク（１３０）；
前記第１チャンバー（１２３）に備えられ、それぞれ熱媒体が供給及び排出される熱媒体供給管（１２７）と排出管（１２８）；
前記第１チャンバー（１２３）の内部空間を前記熱媒体供給管（１２７）側と排出管（１２８）側に分離させる隔壁（１２９）；
前記第１チャンバー（１２３）の外面側で熱源を供給するバーナー（１１０）；を含んで構成され、
前記バーナー（１１０）の熱源は前記内側パイプ（１２２）の排気ガス流路（１２６）を通過して加熱した後、前記温水タンク（１３０）の煙突（１３４）に向けて移動しながら前記外側パイプ（１２１）の外面を通過して加熱し、前記熱媒体供給管（１２７）に流入された熱媒体は第１チャンバー（１２３）の供給管（１２７）側に連結される熱媒体流路（１２５）を通過しながら１次的に熱交換され、第１チャンバー（１２４）を経て排出管（１２８）側に連結される熱媒体流路（１２５）を通過しながら２次的に熱交換されることを特徴とするフィンレスタイプ二重管熱交換装置。
前記第１チャンバー（１２３）にはｎ個の前記隔壁（１２９）が備えられ、前記第２チャンバー（１２４）にはｎ−１個の前記隔壁（１２９）が備えられて、前記熱媒体供給管（１２７）に流入された熱媒体は第１チャンバー（１２３）と第２チャンバー（１２４）とをｎ回行き交いながら２ｎ次的に熱交換されることを特徴とする請求項１に記載のフィンレスタイプ二重管熱交換装置。
前記温水タンク（１３０）は、連結配管（１３２）を通じて前記第１チャンバー（１３２）と連結されて熱媒体を受けて内部に貯蔵する温水チャンバー（１３１）と、
外部に排出する排出連結具（１３３）とが形成されることを特徴とする請求項１に記載のフィンレスタイプ二重管熱交換装置。
前記第１チャンバー（１２３）には内外面を貫通して前記バーナー（１１０）の熱源が前記温水タンク（１３０）の内部の２次熱交換空間（１５０）に流入されて煙突（１３４）に向けて移動しながら前記外側パイプ（１２１）の外面を通過して加熱するようにする排気ガス管路（１２６ａ）が形成されることを特徴とする請求項１〜３の中の何れか一項に記載のフィンレスタイプ二重管熱交換装置。