KR100345350B1 - 급탕기의 열교환기 - Google Patents

Abstract

(과제) 급수관에 의한 냉각효과를 저하시키는 일 없이 결로에 의한 부기체의 부식이나 손상을 확실하게 방지할 수 있는 급탕기의 열교환기를 제공한다.

(해결수단) 부기체는 판형상의 금속제 패널재의 단부 가장자리끼리를 서로 포개어 접합한 접합부에 의해서 통형상으로 형성되며,상기 접합부는, 상기 부기체의 외측둘레에 감겨진 상기 급수관이 상기 부기체의 외측둘레에 밀착되게 감겨지는 위치에서 평탄하게 접합되는 평탄부와; 상기 급수관이 상기 부기체의 외면으로부터 간격을 두고서 감겨지는 위치에서 상기 부기체의 외측으로 돌출형성되며, 상기 급수관에 맞닿아서 상기 간격을 유지시키는 돌출부를 구비하는 것이다.

Description

급탕기의 열교환기{HEAT EXCHANGER OF A HOT-WATER SUPPLIER}

본 발명은 공급된 물을 가열하여 탕수를 생성하는 급탕기의 열교환기에 관한 것이다.

급탕기의 열교환기에는 사각 통형상의 부기체(缶器體)내에 핀을 일체로 구비한 흡열관이 수납되어 있다. 상기 부기체에는, 개방된 하단부가 버너등의 연소장치에 연결되어 연소배기를 흡열관의 핀측으로 도입하기 위해서, 대략 그 하반부에 연소배기의 도입공간인 연소실이 형성되어 있다. 상기 흡열관은 상기 연소실의 상부에 수평방향으로 사행(蛇行)되게 설치되며, 그 상류단에는 급수관이 접속되고, 하류단에는 출탕관이 접속되어 있다.

이러한 종류의 열교환기에서는, 상기 연소실의 외벽을 형성하는 부기체의 하반부가 과도하게 고온으로 되는 것을 방지하기 위해서, 상기 부기체의 외측둘레에 급수관을 복수회 감아서 접촉시킴으로써 상기 부기체를 냉각시키는 것이 실시되고 있다.

그런데, 최근에는 비교적 낮은 온도의 불꽃을 형성하여 NO_X의 발생을 억제함과 아울러 콤팩트하게 소형화된 버너를 채용한 급탕기가 알려져 있다. 이러한 종류의 급탕기에서는, 버너의 소형화에 따라서 열교환기의 연소실의 높이 치수도 작아지기 때문에, 부기체의 연소실 주위에 급수관을 1회 감아서 접촉시키는 것만으로 부기체의 고온상승을 충분히 억제할 수 있도록 되어 있다.

한편, 이러한 종류의 열교환기에는 열교환 효율이 높은 흡열관이 설치되어있다. 즉, 도 4의 (a)에 종단면으로 나타낸 바와 같이, 열교환기(50)는 핀(51)의 하반부에 관통되게 설치된 복수열의 하단 흡열관(52)과, 핀(51)의 상반부에 관통되게 설치된 복수열의 상단 흡열관(53)을 구비하고 있다. 그리고, 각 하단 흡열관 (52)의 사이를 거쳐 상승하는 연소배기를 각 상단 흡열관(53)에 확실하게 맞닿게 하기 위해서, 각 하단 흡열관(52) 사이의 상측에 각 상단 흡열관(53)이 위치하도록 서로 엇갈리게 배열되어 있다. 이와 같은 배열로 각 하단 흡열관(52) 및 각 상단 흡열관(53)을 설치한 경우에는, 도 4의 (b)에 도 4의 (a)의 평면도를 모식적으로 나타낸 바와 같이, 하단 흡열관(52)의 상류단에 가상선으로 나타낸 부기체(54)의 일측벽(54a)을 사이에 두고 급수관(55)이 접속되고, 상단 흡열관(53)의 하류단에 타측벽(54b)을 사이에 두고 출탕관(56)이 접속된다.

그리고, 급수관(55)과 출탕관(56)은 도시하지 않은 급탕기 본체의 내부에 있어서 전기적인 부품이 사용되고 있는 제어부로부터 되도록 멀리 떨어진 위치에 배관하는 것이 바람직하기 때문에, 급수관(55)과 출탕관(56)은 모두 부기체(54)의 동일한 측방에 배관된다.

이상과 같이, 여러 조건을 만족하도록 급수관(55)을 배치하면, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 냉각을 위해서 연소실(57)에 대응하는 부기체(54)의 위치에 급수관(55)이 1회 감겨지고, 또한 이 급수관(55)을 출탕관(56)과 동일한 측방에 배관할 필요가 있기 때문에, 도 4의 (b)에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 부기체(54)에는 급수관(55)이 ½회 더 감겨지게 된다.

그러나, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 부기체(54)에 1회 감겨진 급수관(55a)은 부기체(54)의 표면 온도가 비교적 높게 되는 연소실(57)에 대응하는 위치에 설치되지만, 반면에 ½회 더 감겨진 급수관(55b)은 부기체(54)의 표면 온도가 비교적 낮게 되는 상기 핀(51) 근방에 비교적 긴 거리에 걸쳐서 맞닿기 때문에, 이 위치의 부기체(54)의 온도를 일층 저하시킴으로써 부기체(54)에 결로가 발생하게 되고, 또한 이 때의 결로에 의해서 부기체(54)에 저온부식이 발생할 우려가 있다.

본 발명은 상기한 문제점에 감안하여 이루어진 것으로서, 급수관에 의한 냉각효과를 저하시키는 일 없이 결로에 의한 부기체의 부식이나 손상을 확실하게 방지할 수 있는 급탕기의 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 관한 일 실시형태의 열교환기를 나타낸 종단면 설명도

도 2에 있어서, (a)는 도 1의 Ⅱa-Ⅱa선 단면 설명도, (b)는 도 1의 Ⅱb-Ⅱb선 단면 설명도

도 3은 접합부의 성형공정을 나타낸 설명도

도 4는 종래의 열교환기를 나타낸 설명도

도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 - 열교환기 2 - 부기체(缶器體)

3 - 핀 4 - 흡열관

5 - 연소실 6 - 급수관

7 - 출탕관 8 - 접합부

9 - 돌출부 10 - 평탄부

17a - 외측 절곡부 18a - 내측 절곡부

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 버너의 연소실이 대략 하반부에 형성된 사각 통형상의 부기체와; 상기 부기체의 대략 상반부에 수납된 핀을 일체로 구비하는 흡열관과; 상기 부기체의 일측벽을 관통하는 상기 흡열관의 상류단에 접속된 급수관과; 상기 부기체의 타측벽을 관통하는 상기 흡열관의 하류단에 접속된 출탕관; 상기 연소실에 대응하는 부기체의 외측둘레에 상기 급수관을 감아 붙이되, 이 부기체의 외측둘레에 감겨지는 상기 급수관 중, 상기 핀의 수납위치에 근접하여 감겨지는 부분을 상기 부기체의 외면으로부터 간격을 두고서 감아 붙인 것에 있어서;상기 부기체는 판형상의 금속제 패널재의 단부 가장자리끼리를 서로 포개어 접합한 접합부에 의해서 통형상으로 형성되며, 상기 접합부는, 상기 부기체의 외측둘레에 감겨진 상기 급수관이 상기 부기체의 외측둘레에 밀착되게 감겨지는 위치에서 평탄하게 접합되는 평탄부와; 상기 급수관이 상기 부기체의 외면으로부터 간격을 두고서 감겨지는 위치에서 상기 부기체의 외측으로 돌출형성되며, 상기 급수관에 맞닿아서 상기 간격을 유지시키는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 급수관은 상기 연소실에 대응하는 부기체의 외측둘레에 감겨져 있기 때문에, 연소실에 대응하는 비교적 온도가 높은 부기체의 부분을 냉각시킴으로써 이 위치에 있는 부기체의 표면 온도가 과도하게 고온으로 되는 것을 방지한다. 이 때, 본 발명에 있어서는 상기 핀의 수납위치에 근접하여 감겨지는 급수관이 상기 간격에 의해서 상기 부기체의 외면으로부터 떨어져 있다. 따라서, 상기 핀의 수납위치에 대응하는 비교적 온도가 낮은 부기체의 부분에는 상기 급수관이 접촉되지 않기 때문에, 이 위치에 있는 부기체의 표면 온도가 과도하게 저하되는 일이 없으므로 부기체에 결로가 발생하는 것을 방지할 수 있음과 아울러 저온부식에 의한 부기체의 손상을 방지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 부기체에 형성되는 상기 접합부에 상기 평탄부와 상기 돌출부를 형성한다. 상기 접합부는 상기 부기체를 형성할 때에 금속제 패널재의 단부 가장자리끼리를 서로 포개어 접합함으로써 형성되며, 상기 부기체는 상기 접합부에 의해서 통형상으로 형성된다.

상기 급수관은 상기 연소실에 대응하는 위치에 있어서의 부기체의 외측둘레에 감겨져 있다. 상기 급수관 중, 상기 핀의 수납위치에 대응하는 비교적 온도가 낮은 부기체의 부분에 감겨지는 급수관이 상기 돌출부에 맞닿아 있기 때문에, 상기 급수관을 상기 부기체의 외면으로부터 떨어뜨린 상태로 확실하게 유지시킬 수 있다.

한편, 연소실에 대응하는 비교적 온도가 높은 부기체의 부분에 감겨지는 급수관은 상기 접합부의 평탄부에 의해서 상기 부기체에 밀착되기 때문에, 해당 위치의 부기체를 확실하게 냉각시킬 수 있다.

또, 본 발명의 상기 접합부의 일례를 들면, 상기 접합부는 상기 패널재의 일측 단부 가장자리를 따라서 외측으로 되접은 외측 절곡부와 타측 단부 가장자리를 따라서 내측으로 되접은 내측 절곡부를 서로 걸어맞추고서 압착함에 의해서 형성되며, 상기 평탄부는 상기 내측 절곡부의 부기체의 외측을 평탄하게 하고 또한 상기 외측 절곡부를 부기체의 내측으로 돌출시킴에 의해서 형성되고, 상기 돌출부는 상기 내측 절곡부를 부기체의 외측으로 돌출시키고 또한 상기 외측 절곡부의 부기체의 내측을 평탄하게 함에 의해서 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 외측 절곡부와 상기 내측 절곡부를 서로 걸어맞추고서 압착하는 접합구조는 일반적으로 로크 심(lock seaming)이라 불리우는 접합방법인데, 본 발명에서는 상기 외측 절곡부측을 부기체의 내측으로 돌출시킴에 의해서 상기 평탄부를 형성하고, 상기 내측 절곡부측을 부기체의 외측으로 돌출시킴에 의해서 상기 돌출부를 형성한다. 이와 같이 돌출방향을 변경시킴으로써 극히 간단하게 돌출부와 평탄부를 형성할 수 있다.

(발명의 실시형태)

본 발명에 관한 일 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태의 열교환기를 나타낸 종단면 설명도이고, 도 2에 있어서 (a)는 도 1의 Ⅱa- Ⅱa선 단면 설명도이고, (b)는 도 1의 Ⅱb-Ⅱb선 단면 설명도이고, 도 3에 있어서 (a) 내지 (c)는 접합부의 성형공정을 간략하게 나타낸 설명도이다.

본 실시형태의 열교환기(1)는, 도시하지는 않았으나 급탕기 내부에 있어서 비교적 낮은 온도의 불꽃을 형성하여 NO_X의 발생을 억제하고 비교적 콤팩트하게 소형화된 버너의 상부에 형성되는 것이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 열교환기(1)는 사각 통형상의 부기체(2)를 구비하고 있으며, 이 부기체(2)의 내부에는 복수개의 핀(3)을 일체로 구비한 흡열관 (4)이 수납되어 있다. 이 흡열관(4)은 상기 부기체(2)의 대략 상반부에 설치되어 있다. 또한, 부기체(2)의 내부에 있어서, 상기 흡열관(4)의 핀(3)의 하측{부기체(2)의 대략 하반부}에는 공간이 형성되어 있으며, 이 공간은 상기 부기체(2)를 버너의 상부에 연결함에 의해서 버너의 연소실(5)이 된다.

상기 부기체(2)의 일측벽을 관통하는 흡열관(4)의 상류단에는 이 흡열관(4)내로 물을 공급하는 급수관(6)이 접속되어 있다. 또, 상기 부기체(2)의 타측벽을 관통하는 흡열관(4)의 하류단에는 이 흡열관(4)으로부터 탕수를 도출하는 출탕관 (7)이 접속되어 있다. 상기 흡열관(4)은 상기 핀(3)을 수평방향으로 관통하여 상하 2열로 사행하는 1개의 도관으로 형성되어 있으며, 상단위치에 있는 흡열관(4a)은 하단위치에 있는 흡열관(4b) 사이의 상측에 위치하도록 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 상기 급수관(6)은 도 1에 있어서의 하단의 좌단측에 위치하는 흡열관(4b)에 접속되고. 상기 출탕관(7)은 도 1에 있어서의 상단의 좌단측에 위치하는 흡열관(4a)에 접속된다.

상기 급수관(6)은 부기체(2)의 타측벽측{상기 출탕관(7)이 배관된 측}에서 이 부기체(2)의 외면을 따라서 상기 연소실(5)에 대응하는 위치에 감겨진 후, 상기 흡열관(4b)에 접속된다. 상기 급수관(6) 중, 하측에 감겨지는 제 1 권취부(6a)는 부기체(2)의 외면에 밀착되게 감겨져 있다. 이 제 1 권취부(6a)의 상측에 위치함과 아울러 부기체(2)를 통해서 핀(3) 근방에 감겨지는 제 2 권취부(6b)는 부기체 (2)의 외면으로부터 소정의 간격을 두고서 감겨져 있다. 그리고, 상기 제 2 권취부(6b)는 부기체(2)의 제조시에 형성되는 접합부(8)에 맞닿아 있다.

상기 접합부(8)는 부기체(2)의 상단에서 상기 급수관(6)의 제 2 권취부(6b)가 맞닿는 위치에 걸쳐서 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이 부기체(2)의 외면에서 돌출되는 돌출부(9)를 형성하고 있으며, 이 돌출부(9)의 정상부(頂上部)에 상기 급수관(6)의 제 2 권취부(6b)를 맞닿게 함으로써 상기 급수관(6)의 제 2 권취부(6b)와 부기체(2)의 외면과의 간격(x)을 확실하게 유지시키고 있다. 또, 상기 접합부(8)는 상기 돌출부(9)의 하단에서 부기체(2)의 하단에 걸쳐서 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이 부기체(2)의 내측으로 돌출되게 함으로써 부기체(2)의 외면을 평탄하게 한 평탄부(10)를 형성하고 있다. 이 평탄부(10)에는 상기 급수관(6)의 제 1 권취부 (6a)가 감겨진다. 따라서, 상기 제 1 권취부(6a)는 부기체(2)의 외면에 밀착된다.

이와 같이, 제 1 권취부(6a)가 상기 연소실(5)에 대응하는 부기체(2)의 외면에 밀착되게 감겨짐으로써 부기체(2)가 과도하게 고온으로 되는 것이 방지된다. 뿐만 아니라 제 2 권취부(6b)가 부기체(2)의 외면으로부터 간격을 두고서 감겨짐으로써, 핀(3) 근방에 있어서 부기체(2)의 표면 온도가 비교적 낮은 부분이 과도하게 냉각되는 일이 없기 때문에, 부기체(2) 표면에서의 결로 발생이나 이 결로에 의한 부기체(2)의 저온부식 등을 확실하게 방지할 수 있다.

이어서, 상기 접합부(8)에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 실시형태의 부기체(2)는 2장의 금속제 패널재를 각각 'ㄷ'자형상으로 절곡하여 대향시키고, 서로 대향하는 단부 가장자리끼리를 접합함에 의해서 사각 통형상으로 형성한 것이다. 따라서, 도 1에 나타낸 바와 같이 부기체(2)에는 전측벽 (2a)과 후측벽(2b) 양측에 접합부(8)가 형성된다.

상기 접합부(8)는 도 3의 (a)에 나타낸 1쌍의 금형(11,12)에 의해서 형성된다. 제 1 금형(11)은 평활한 제 1 압압면(13)과 상기 접합부(8)의 평탄부(10)에 대응하는 홈형상의 제 1 성형오목부(14)를 구비하고 있으며, 제 2 금형(12)은 평활한 제 2 압압면(15)과 상기 접합부(8)의 돌출부(9)에 대응하는 홈형상의 제 2 성형오목부(16)를 구비하고 있다.

상기 금형(11,12)에 의해서 접합부(8)를 형성할 때에는, 우선 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 일측 패널재(17)의 단부 가장자리를 부기체(2)의 외면측 방향으로 되접어서 외측 절곡부(17a)를 형성하고, 타측 패널재(18)의 단부 가장자리를 부기체(2)의 내면측 방향으로 되접어서 내측 절곡부(18a)를 형성한다. 그리고, 외측절곡부(17a)와 내측 절곡부(18)를 서로 걸어맞춘다. 이어서, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 외측 절곡부(17a)와 내측 절곡부(18a)의 걸어맞춰진 부위를 양 금형(11, 12) 사이에 위치시키고, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이 상기 걸어맞춰진 부위를 양 금형(11,12)으로 눌러 붙인다. 이와 같이 하면, 외측 절곡부(17a)와 내측 절곡부(18a)는 서로 누름접촉되어 로크 심이라 불리우는 구조의 접합부(8)가 형성된다.

이 때, 상기 제 1 금형(11)에 형성된 제 1 성형오목부(14)와 상기 제 2 금형 (12)에 형성된 제 2 압압면(15)의 누름접촉에 의해서, 도 3의 (c)에 파선으로 나타낸 바와 같이 외측 절곡부(17a)가 부기체(2)의 내면측으로 돌출되도록 형성된다. 따라서, 부기체(2)의 외면이 평탄하게 되는 평탄부(10)가 형성된다. 또, 상기 제 2 금형(12)에 형성된 제 2 성형오목부(16)와 상기 제 1 금형(11)에 형성된 제 1 압압면(13)의 누름접촉에 의해서, 도 3의 (c)에 실선으로 나타낸 바와 같이 내측 절곡부(18a)가 부기체(2)의 외면측으로 돌출되도록 형성된다. 따라서, 부기체(2)의 외면에서 돌출되는 돌출부(9)가 형성된다. 이와 같이, 상기 평탄부(10)와 상기 돌출부(9)가 연속해서 형성된 접합부(8)가 용이하게 형성된다.

또한, 본 실시형태의 열교환기(1)는 상기 버너의 소형화에 따라서 콤팩트하게 형성되기 때문에 부기체(2)의 높이 치수가 비교적 낮게 형성된다. 따라서, 상기 급수관(6)이 부기체(2)의 외측둘레에 1½회 감겨진 것을 나타내었다. 이러한 종류의 콤팩트한 열교환기(1)의 경우에는, 부기체(2)의 외측둘레에 급수관(6)을 감아 붙였을 때, 서로 인접하는 급수관(6)의 간격이 비교적 좁아지게 되고 또한 급수관(6)의 전체 길이도 비교적 짧아지게 되기 때문에, 핀(3) 근방에 감겨진 제 2 권취부(6b)의 냉각작용도 커지게 된다. 따라서, 제 2 권취부(6b)와 부기체(2)의 외면과의 사이에 간격을 형성함에 의해서 핀(3) 근방의 온도저하를 방지하는 것은, 특히 상기한 바와 같은 콤팩트한 열교환기(1)에 있어서 매우 적합한 것이 된다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시형태와 같이 콤팩트한 열교환기(1)에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 비교적 대형의 열교환기에 있어서도 핀 근방에 감겨지는 급수관을 부기체의 외면으로부터 간격을 두고서 감겨지도록 함으로써 부기체의 표면 온도가 불필요하게 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 결로나 이 결로에 의한 부기체의 저온부식 등을 방지할 수 있는 것은 물론이다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 급수관의 제 1 권취부가 연소실에 대응하는 부기체의 외면에 밀착되게 감겨짐으로써 부기체가 과도하게 고온으로 되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 급수관의 제 2 권취부가 부기체의 외면으로부터 간격을 두고서 감겨짐으로써, 핀 근방에 있어서 부기체의 표면 온도가 비교적 낮은 부분이 과도하게 냉각되는 일이 없기 때문에, 부기체 표면에서의 결로 발생이나 이 결로에 의한 부기체의 저온부식 등을 확실하게 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 버너의 연소실이 대략 하반부에 형성된 사각 통형상의 부기체와; 상기 부기체의 대략 상반부에 수납된 핀을 일체로 구비하는 흡열관과; 상기 부기체의 일측벽을 관통하는 상기 흡열관의 상류단에 접속된 급수관과; 상기 부기체의 타측벽을 관통하는 상기 흡열관의 하류단에 접속된 출탕관과;

   상기 연소실에 대응하는 부기체의 외측둘레에 상기 급수관을 감아 붙이되, 이 부기체의 외측둘레에 감겨지는 상기 급수관 중, 상기 핀의 수납위치에 근접하여 감겨지는 부분을 상기 부기체의 외면으로부터 간격을 두고서 감아 붙인 것에 있어서;

   상기 부기체는 판형상의 금속제 패널재의 단부 가장자리끼리를 서로 포개어 접합한 접합부에 의해서 통형상으로 형성되며,

   상기 접합부는, 상기 부기체의 외측둘레에 감겨진 상기 급수관이 상기 부기체의 외측둘레에 밀착되게 감겨지는 위치에서 평탄하게 접합되는 평탄부와; 상기 급수관이 상기 부기체의 외면으로부터 간격을 두고서 감겨지는 위치에서 상기 부기체의 외측으로 돌출형성되며, 상기 급수관에 맞닿아서 상기 간격을 유지시키는 돌출부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 급탕기의 열교환기.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 접합부는 상기 패널재의 일측 단부 가장자리를 따라서 외측으로 되접은 외측 절곡부와 타측 단부 가장자리를 따라서 내측으로 되접은 내측 절곡부를 서로 걸어맞추고서 압착함에 의해서 형성되며,

   상기 평탄부는 상기 내측 절곡부의 부기체의 외측을 평탄하게 하고 또한 상기 외측 절곡부를 부기체의 내측으로 돌출시킴에 의해서 형성되고,

   상기 돌출부는 상기 내측 절곡부를 부기체의 외측으로 돌출시키고 또한 상기 외측 절곡부의 부기체의 내측을 평탄하게 함에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 급탕기의 열교환기.