KR0132742B1

KR0132742B1 - 열교환장치

Info

Publication number: KR0132742B1
Application number: KR1019940033997A
Authority: KR
Inventors: 야기가즈오
Original assignee: 최창선; 린나이코리아주식회사; 나이또 스스무; 린나이 가부시기가이샤
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 1998-04-20
Also published as: KR950019607A; JPH07167586A

Abstract

본 발명은 통수관(11)의 외측둘레에 다수의 핀(12a,12a)을 설치한 주열교환부(1a)를 구성하고, 상기 통수관(11)에 있어서의 상기 주열교환부(1a)보다 상류측 부분이 되는 외측둘레에 다수의 핀(12b,12b)을 설치한 부열교환부(1b)를 구성하고, 배기통로에 있어서의 연소장치의 하류측에 주열교환부(1a)와 부열교환부(1b)를 이 순서로 순차 배치하여 설치함으로써, 전자의 주열교환부(1a)에서 연소배기의 현열을 흡수하고, 후자의 부열교환기(1b)에서 연소배기를 통수관(11)이나 핀(12b,12b)에 접속시켜 상기 연소배기에서 현열 및 잠열을 흡수하도록 한 열교환장치에 있어서, 열교환장치전체를 콤팩트하게 할 수 있도록 한 것으로서, 주 열교환부(1a)의 핀(12a,12a)을 동(銅)등의 열전도율이 높은 재료로 형성함과 아울러, 부열교환부(1b)에 있어서의 통수관(11)이나 핀(12b,12b)을 알루미늄합금등의 내식성이 풍부한 재료로 구성한 열교환장치이다.

Description

열교환장치

제1도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 설명도.

제2도는 본 발명의 타실시예를 나타낸 설명도.

제3도는 종래예를 나타낸 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 통수관 1a : 주열교환부

1b : 부열교환부 12a,12b : 핀

본 발명은 열교환장치, 특히 연소배기중의 수증기를 응축시켜 그 잠열(潛熱)을 열교환부에 흡열(吸熱)시킴으로써 열교환효율을 향상시키는 형식의 열교환장치에 관한 것이다.

상기한 형식의 열교환장치로서, 제3도에 나타낸 바와 같이, 가스버너(3)와 열교환기(1)가 조합된 것이 있다.

이 열교환기(1)는 주로 가스버너(3)의 연소배기의 현열(顯熱)을 흡열하는 주(主)열교환부(1a)와 그 하측에 설치되어 주로 가스버너(3)의 연소배기의 잠열을 흡열하는 부(副)열교환부(1b)로 구성되어 있으며, 일측의 주열교환부(1a)는 통수관(通水管)(11)과 그 외측둘레에 설치된 다수의 핀(fin)(12a,12a)으로 이루어지고, 타측의 부열교환부(1b)는 상기 통수관(11)에 있어서의 상기 주열교환부(1a)의 상류측 부분과 그 외측둘레에 설치된 다수의 핀(12b,12b)으로 이루어져 있다. 그리고, 상기 주열교환부(1a) 및 부열교환부(1b)를 구성하는 상기 통수관(11)이나 핀(12a,12b)은 후술하는 부식의 문제를 고려하여 알루미늄합금으로 형성되어 있다.

상기 가스버너(3)는 그 불꽃구멍부가 하향으로 설정되어 있으며, 그 불꽃 형성영역 근방에 상기 주열교환부(1a)가 위치하도록 되어 있다.

이와같이 구성된 열교환장치는, 가스버너(3)를 연소시키고, 부열교환부(1b)측에 위치하는 통수관(11)에서 수돗물을 공급하면, 이 통수관(11)내를 흐르는 통수(通水)는 가스버너(3)의 발생열량을 통수관(11)이나 핀(12a,12b)으로부터 흡열하여 더운 물이 되어 주열교환부(1a)에서 외부로 취출되는데, 이러한 흡열작용중에서 가스버너(3)의 연소배기의 현열을 흡열하는 작용은 주로 주열교환부(1a)에서 행해지고 있으며, 부열교환부(1b)에서는 주로 가스버너(3)의 연소배기중의 수증기를 응축시켜 그 잠열을 흡열하는 작용이 행해진다. 즉, 부열교환부(1b)에서는 주열교환부(1a)에서 현열을 빼앗기어 냉각된 연소배기를 그 노점온도이하로 되어 있는 부열교환부(1b)에 있어서의 통수관(11)이나 핀(12b,12b)에 접촉시킴으로써 드레인을 발생시키고, 이때의 잠열을 통수관(11)내를 흐르는 통수에 흡열시킴으로써 열효율을 향상시키고 있는 것이다. 한편, 상기 부열교환부(1b)에는 상기한 바와같은 드레인이 부착되고 또한 이 드레인에는 연소배기중의 부식성 성분(질소산화물등)이 용융되어 있으나, 이 부열교환부(1b)는 내식성이 우수한 알루미늄합금으로 형성되어 있기 때문에 쉽게 부식되지 않는다. 그러나, 상기한 열교환장치는 장치전체가 대형화된다는 문제점이 있다. 즉, 상기한 종래의 열교환장치는, 부식의 원인이 되는 드레인이 현저하게 발생하는 부열교환부(1b)와 상기 드레인이 거의 발생하지 않는 주열교환부(1a)가 획일적으로 내식성이 우수한 알루미늄합급으로 형성되어 있다. 그런데, 알루미늄합금은 열전도율이 비교적 작은(약 0.52cal/℃cm·sec) 것이어서 소정의 열효율을 얻기 위해서는 통수관(11)이나 핀(12a,12b)의 표면적을 크게 하지 않으면 안된다. 따라서, 상기한 드레인이 거의 발생하지 않는 주열교환부(1a)에 위치하는 통수관(11)이나 핀(12a,12a)의 표면적도 크게 하지 않으면 안되게 되어 장치 전체가 크게 되는 것이다.

본 발명은, 상기한 바와같이 「통수관(11)의 외측둘레에 다수의 핀(12a,12a)을 설치한 주열교환부(1a)를 구성하고, 상기 통수관(11)에 있어서의 상기 주열교환부(1a)보다 상류측 부분이 되는 외측둘레에 다수의 핀(12b,12b)을 설치한 부열교환부(1b)를 구성하고, 배기통로에 있어서의 연소장치의 하류측에 주열교환부(1a)와 부열교환부(1b)를 이 순서로 순차 배치하여 설치함으로써, 전자의 주열교환부(1a)에서 연소배기의 현열을 흡수하고, 후자의 부열교환기(1b)에서 연소배기를 통수관(11)이나 핀(12b,12b)에 접속시켜 상기 연소배기에서 현열 및 잠열을 흡수하도록 한 열교환장치에 있어서, 열교환장치 전체를 콤팩트하게 할 수 있도록 하는 것을 그 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 구성된 본 발명의 기술적수단은, 「주열교환부(1a)의 핀(12a,12a)을 동(銅)등의 열전도율이 높은 재료로 형성함과 아울러, 부열교환부(1b)에 있어서의 통수관(11)이나 핀(12b,12b)을 알루미늄합금 등의 내식성이 풍부한 재료로 구성한」것이다.

본 발명의 상기 기술적수단은 다음과 같은 작용을 한다.

주열교환부(1a)에 있어서의 핀(12a,12a)이 동등의 열전도율이 높은 재료로 형성되어 있기 때문에, 상술한 종래의 것과 같은 열효율을 확보하면서 그 표면적을 작게 할 수 있으므로, 상기 주열교환부(1a)를 작게할 수 있다. 또한, 상기한 것에서는 주열교환부(1a)에 있어서의 핀(12a,12a)의 재료를 선택함에 있어서 그 내식성을 고려하고 있지 않으나, 이 주열교환부(1a)는 오로지 현열만을 흡수하는 것이어서 드레인이 거의 발생하지 않기 때문에 상기핀(12a,12a)이 부식될 염려가 없다. 또, 부식성 성분이 용융된 드레인이 상술한 종래예에서 설명한 바와같이 부열교환부(1b)에서 발생하지만, 이 부열교환부(1b)의 통수관(11)이나 핀(12b,12b)은 상술한 종래의 것과 마찬가지로 알루미늄합금의 내식성이 양호한 재료로 형성되어 있는 것이므로 이 부열교환부(1b)의 부식에 대처할 수 있다. 본 발명은 상기한 구성으로 되어 있기 때문에 다음과 같은 특유한 효과를 가진다. 열전도율이 높은 재료로 된 핀(12a,12a)을 채용함으로써 주열교환부(1a)를 소형화할 수 있기 때문에, 그만큼 열교환장치를 콤팩트한 것으로 할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

제1도에 나타낸 실시예는 급탕기에 본 발명을 실시한 것이다. 이 급탕기는, 급탕기 본체의 하부에 열교환기(1)를 수용하는 부기체(缶器體)(6)를 설치하고, 이 부기체(6)의 상부에 가스버너(3)를 구비함과 아울러 그 상부에 급기실(42)을 구비하는 급기상자(7)를 설치하고, 이 급기상자(7)의 상부에 팬(4)을 설치하고, 상기 열교환기(1)의 연소배기의 흐름에 있어서의 하류측에 형성되는 배기통로(21)가 급탕기 본체를 상하로 주행하는 태양으로 형성된 것이다.

상기 열교환기(1)는 주로 가스버너(3)의 연소배기의 현열을 흡열하는 주열교환부(1a)와, 그 하측에 설치되어 주로 가스버너(3)의 연소배기의 잠열을 흡열하는 부열교환부(1b)로 구성되어 있다. 일측의 주열교환부(1a)는 환형상의 핀(12a,12a)을 구비시킨 통수관(11)으로 되어 있고, 타측의 부열교환부(1b)는 통수경로에 있어서의 주열교환부(1a)의 상류측에 위치하며 또 환형상의 핀(12b,12b)을 구비시킨 통수관(11)으로 되어 있다. 또한, 상기 부기체(6)의 하단에는 드레인배출구(8)가 형성되어 있으며, 부열교환부(1b)에서 발생하는 드레인이 이 드레인배출구(8)에서 외부로 배출된다.

상기 주열교환부(1a)의 통수관(11)은 3단으로 구성되어 각 단이 가로 2열 혹은 3열로 사행형상으로 배치되어 있으며, 이 주열교환부(1a)의 통수관(11)과 이것이 관통하는 핀(12a,12a)은 열전도율이 높은 동(銅)(동의 열전도율은 약 0.93cal/℃cm·sec)으로 형성되어 있다. 타측의 부열교환부(1b)의 통수관(11)은 가로 3열로 사행형상으로 배치된 1단구성으로 되어 있으며, 이 부열교환부(1b)의 통수관(11)과 이것이 관통하는 핀(12b,12b)은 내식성이 양호한 알루미늄합금으로 형성되어 있다. 그리고, 열교환기(1)의 주열교환부(1a)는 상술한 종래의 것에 비해 콤팩트하게 구성되어 있다. 즉, 주열교환부(1a)에 있어서의 통수관(11)과 핀(12a,12a)의 흡열면적이, 구성재료의 열전도율 관계에서, 상술한 종래의 것과 동등한 열효율을 확보하면서 종래의 것보다 작게 설정되어 있는 것이다.

상기 가스버너(3)는 일차공기 연소방식으로서 다공(多孔)플레이트(31)와 그 상측에 형성된 혼합실(32)로 구성되며, 이 혼합실(32)에는 가스노즐(33)이 설치되어 있다.

상기 배기통로(21)는 급탕기의 상기 부기체(6)의 하단개구부에서 인출되어 있으며, 그 하류단의 배기구(2)는 급탕기의 상부로 개구되어 있다.

따라서, 팬(4)을 작동시켜 혼합실(32)로 일차공기를 공급함과 동시에 가스노즐(33)에서 가스를 공급하여 가스버너(3)를 연소시키고 통수관(11)으로 수돗물을 공급하면, 상술한 종래의 것과 마찬가지로 가스버너(3)에서 발생된 연소배기는 열교환기(1)의 주열교환부(1a)→부열교환부(1b)→배기통로(21)를 흘러서 배기구(2)에서 외부로 배출된다. 한편, 주열교환부(1a)나 부열교환부(1b)의 통수관(11)내를 흐르는 통수는 가스버너(3)의 발생열량을 상기 핀(12a,12b)이나 통수관(11)에서 흡수하고, 상단의 통수관(11)에서 더운물이 되어 외부로 취출된다. 이때의 흡수작용중에서 가스버너(3)의 연소배기의 현열을 흡열하는 작용은 주로 주열교환부(1a)에서 행해지고 있으며, 부열교환부(1b)에서는 주로 가스버너(3)의 연소배기를 응축시켜서 그 잠열을 흡열하는 작용이 행해진다. 즉, 부열교환부(1b)에서는 주로 주열교환부(1a)에서 현열을 빼앗기어 냉각된 연소배기를 그 노점온도이하로 되어 있는 부열교환부(1b)에 위치하는 통수관(11)이나 핀(12b,12b)에 접촉시킴으로써 드레인을 발생시키고, 그때의 잠열을 이 통수관(11)내를 흐르는 통수에 흡수시키고 있는 것이다. 이때 부열교환부(1b)에는 드레인이 발생하는데 이 부열교환부(1b)가 내식성이 높은 알루미늄합금으로 형성되어 있기 때문에, 이 부열교환부(1b)가 부식되는 일이 없다. 또한 주열교환부(1a)는, 콤팩트하게 형성하기 위하여, 열전도율이 좋은 동으로 형성하고 있으며, 따라서 내식성이 약하나 이 주열교환부(1a)에는 드레인이 발생하지 않기 때문에 부식의 문제는 발생하지 않는다.

또한 상기 실시예는 다음과 같은 변경이 가능하다.

① 상기 실시예에서는 부열교환부(1b)를 알루미늄합금으로 형성하였으나, 이것을 스테인리스강으로 형성하여도 된다. 또, 주열교환부(1a)에 있어서의 통수관(11)과 핀(12a,12a)을 동으로 형성하였으나, 이 통수관(11)을 알류미늄합금등으로 형성하고 핀(12a,12a)을 동으로 형성하여도 된다. 또한, 상기 어느 것의 경우에도 동 대신에 동합금을 이용하는 것도 가능하다.

② 상기 실시예에서는 통수관(11)을 사행형상으로 만곡시켜서 4단 구성이 되도록 하고, 그 중에서 최하단을 부열교환부(1b)로 하고 그 외의 3단을 주열교환부(1a)로 하였으나, 주열교환부(1a)의 현열 흡수능력에 따라서는 잠열을 흡수하는 부열교환부(1b)가 하측으로부터 2단, 3단등의 복수단이 된다. 이 경우, 해당 부열교환부(1b)에 있어서의 각 단의 통수관(11) 및 핀(12b,12b)을 알루미늄합금등으로 형성한다. 이와같이, 부열교환부(1b)가 복수단으로 구성되는 경우는, 하측으로부터 2단째 혹은 3단째등의 통수관(11)에서 급수하여도 된다. 또, 상기 실시예의 경우도 포함하여 더운 물의 취출은 상측으로부터 2단째 혹은 3단째등에서 하여도 된다. 또, 제2도에 나타낸 바와같이 부기체(6)와 배기통로(21)사이에 통수관(11)의 최상류단에 연통되게 접속시키고 또한 복수의 핀(12b,12b)을 구비시킨 편평한 직사각형상 단면을 가지는 보조통수관(11a)을 개재시켜 이 보조통수관(11a)에 수돗물을 공급하도록 하여도 된다. 그리고 이 보조통수관(11a)과 핀(12b,12b)을 부열교환부(1b)로 하고, 그 외의 것을 주열교환부(1a)로 하는 것이다. 이러한 경우, 이 보조통수관(11a) 및 핀(12b,12b)을 알루미늄합금으로 형성한다.

③ 상기 실시예에서는 팬(4)을 공급통로측에 형성하였으나, 이것을 배기통로(21)측에 형성하여도 된다.

④상기 실시예에서는 급탕기에 본 발명을 실시하였으나, 가열된 물을 순환시키는 방식의 난방기등의 열교환장치에도 본 발명을 채용하는 것이 가능하다.

Claims

통수관(11)의 외측 둘레에 다수의 핀(12a,12a)을 설치한 주열교환부(1a)를 구성하고, 상기 통수관(11)에 있어서의 상기 주열교환부(1a)보다 상류측 부분이 되는 외측둘레에 다수의 핀(12b,12b)을 설치한 부열교환부(1b)를 구성하고, 배기통로에 있어서의 연소장치의 하류측에 주열교환부(1a)와 부열교환부(1b)를 순서로 순차 배치하여 설치함으로써, 전자의 주열교환부(1a)에서 연소배기의 현열을 흡수하고, 후자의 부열교환부(1b)에서 연소배기를 통수관(11)이나 핀(12b,12b)에 접속시켜 상기 연소배기에서 현열 및 잠열을 흡수하도록 한 열교환장치에 있어서, 상기 주열교환부(1a)의 핀(12a,12a)을 동으로 형성함과 아울러, 부열교환부(1b)의 통수관(11)이나 핀(12b,12b)을 알루미늄재로 성형함을 특징으로 하는 열교환장치.
제 1항에 있어서, 상기 주열교환부(1a)에 있어서의 통수관(11)은 동으로 성형함을 특징으로 하는 열교환장치.