KR100415377B1 - 가정용 벽걸이형 온수 보일러 열교환탱크의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가정에서 사용되는 벽걸이형 온수 보일러 열교환탱크의 구조에 관한 것으로, 단일의 나선형상으로 성형되어 가열수유입구를 통해 유입되는 가열수에 의해 간접 가열되는 온수열교환파이프가 내설된 가정용 온수 보일러의 열교환탱크에 있어서, 상기 열교환탱크(1)는 분리 성형된 상부몸체(1a)와 하부몸체(1b)가 결합되어 이루어지고, 상기 온수열교환파이프(12)의 내측에는 측면에 다수개의 유입구(8a)가 형성된 흡입파이프(8)가 가열수공급구(3)와 연결되도록 설치되어 이루어진 것이다.

Description

가정용 벽걸이형 온수 보일러 열교환탱크의 구조{A Structure of Heat-Exchange-Tank for Wall Type Household Hot-Water Boiler}

본 발명은 온수 보일러에 사용되는 열교환탱크에 관한 것으로, 특히 상/하부몸체로 이루어진 열교환탱크 내부에 흡입파이프 또는 원통을 설치하여 열교환탱크 내에서 가열수의 흐름이 보다 활발하고 다양하게 이루어지도록 구성되어 온수열교환파이프와 가열수 사이의 열교환 효율을 향상시킴은 물론 열교환탱크의 발청 및 부식을 방지할 수 있도록 된 가정용 벽걸이형 온수 보일러 열교환탱크의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 가정에서 사용되는 온수 보일러는 난방과 온수를 동시에 사용하도록 구성되는데, 이러한 온수 보일러는 공급되는 연료가 버너를 통하여 연소실에서 연소할 때 발생하는 높은 열로 보일러내의 물과 같은 열매체의 온도를 상승시켜 이 열매체를 난방기기로 순환시킴으로써 난방에 필요한 난방열을 얻는 장치인 동시에 필요할 때마다 항상 온수를 사용할 수 있는 역할을 겸하고 있다.

이러한 온수 보일러에 사용되는 종래 온수 열교환기의 대표적인 형태는 판형열교환기인데, 그 구조를 살펴보면 일정한 간격으로 포밍된 판재를 여러 장 겹치고 이 판재와 판재 사이를 용접이 가능한 다른 재질의 용접용 판재를 사용하여 밀착한 후, 브레이징(Brazing)용접하여 일측부는 난방수가 지나가고 일측부는 냉수가 병렬로 흐르도록 하여 서로 열교환이 이루어지도록 구성된다.

하지만 이 판형 열교환기는 각각의 유로가 협소하고 열교환 능력을 향상시키기 위해서 곡부를 많이 형성하여 이루어짐에 따라 열교환 능력은 향상되지만, 축열기능이 없음은 물론 여러 개의 접합부가 완전히 용접되어야 하나 용접상태가 불량하게 되면 난방수와 온수용 물이 혼합되는 등의 불량이 발생하거나 이물질에 의한 막힘현상 등에 의해서 열교환 능력이 떨어지는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로 개발된 공지의 온수 보일러용 열교환탱크(100)에 대해 살펴보면 도 5에서 보는 바와 같이, 단일 나선형상의 온수열교환파이프(103)가 내설되는 한편, 상부에는 가열수유입구(101)와 가열수공급구(102)가 마련되고, 측면에는 난방수공급구(106)가 마련되며, 하부에는 난방수환수구(107) 및 상기 온수열교환파이프(103)와 연결된 냉수급수구(104)와 온수출수구(105)가 각각 마련되어 이루어진다.

즉 종래의 열교환탱크(100)는 보일러의 주열교환기에서 가열된 가열수가 내부 순환펌프에 의해 가열수유입구(101)를 경유하여 열교환탱크(100) 내부로 유입되어 상기 온수열교환파이프(103)를 간접 가열시킨 후 다시 가열수공급구(102)를 통해 주열교환기 쪽으로 순환되는 구조로 이루어져 있으나, 통상 보일러 가동시에는 열교환탱크(100)의 내부에 항상 물(열매체)이 충만된 상태이므로 상기 가열수유입구(101)를 통해 고온의 가열수가 유입되어도 상부쪽에 있는 온수열교환파이프(103)나 순환라인쪽에 있는 온수열교환파이프(103)만 열교환이 이루어지고 다른 부분의 온수열교환파이프(103)는 제 역할을 못하게 되므로 온수열교환파이프(103)와 가열수의 열교환 효율이 낮아지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 열교환탱크 내부에 유입되는 가열수가 열교환탱크 내부에서 보다 활발하고 다양한 흐름을 형성하도록 하여 유입된 가열수와 온수열교환파이프 사이의 열교환 효율을 향상시키는 한편, 열교환탱크의 발청 및 부식을 방지할 수 있도록 된 가정용 벽걸이형 온수 보일러 열교환탱크의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환탱크의 단면도,

도 1a는 도 1의 A부분 확대도,

도 1b는 도 1의 B부분 확대도,

도 1c는 도 1에 도시된 흡입파이프의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 열교환탱크의 변형례를 나타낸 단면도,

도 2a는 도 2에 도시된 흡입파이프의 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 열교환탱크의 또 다른 변형례를 나타낸 단면도,

도 3a 및 도 3b는 도 3에 도시된 외측원통과 내측원통의 사시도들,

도 4는 본 발명에 따른 열교환탱크의 또 다른 변형례를 나타낸 단면도,

도 5는 종래기술에 따른 열교환탱크의 단면도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1 : 열교환탱크 1a : 상부몸체

1b : 하부몸체 1c : 결합부

2 : 가열수유입구 3 : 가열수공급구

4 : 냉수급수구 5 : 온수출수구

6 : 난방수공급구 7 : 난방수환수구

8,8' : 흡입파이프 8a : 유입구

8'a : 유입파이프 9 : 외측원통

9a,10a,11a : 유입구 10 : 내측원통

11 : 원통 12 : 온수열교환파이프

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 단일의 나선형상으로 성형되어 가열수유입구를 통해 유입되는 가열수에 의해 간접 가열되는 온수열교환파이프가 내설된 가정용 온수 보일러의 열교환탱크에 있어서, 상기 열교환탱크는 상부몸체와 하부몸체가 결합되어 이루어지고, 상기 온수열교환파이프의 내측에는 측면에 다수개의 유입구가 형성된 흡입파이프가 설치되어 이루어진다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환탱크의 단면도이고, 도 1a 및 도 1b는 도 1의 A,B부분 확대도이며, 도 1c는 도 1에 도시된 흡입파이프의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열교환탱크의 변형례를 나타낸 단면도이며, 도 2a는 도 2에 도시된 흡입파이프의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 열교환탱크의 또 다른 변형례를 나타낸 단면도이며, 도 3a 및 도 3b는 도 3에 도시된 외측원통과 내측원통의 사시도들이고, 도 4는 본 발명에 따른 열교환탱크의 또 다른 변형례를 나타낸 단면도이다.

본 발명은 단일의 나선형상으로 성형되어 가열수유입구를 통해 유입되는 가열수에 의해 간접 가열되는 온수열교환파이프가 내설된 가정용 온수 보일러의 열교환탱크에 있어서, 상기 열교환탱크(1)는 분리 성형된 상부몸체(1a)와 하부몸체(1b)가 결합되어 이루어지고, 상기 온수열교환파이프(12)의 내측에는 측면에 다수개의 유입구(8a)가 형성된 흡입파이프(8)가 가열수공급구(3)와 연결되도록 설치는 한편, 이 흡입파이프(8)의 유입구(8a)는 하부로 갈수록 상부의 직경보다 크게 형성되어 이루어진다.

여기서 상기 상부몸체(1a)와 하부몸체(1b)의 결합 및 열교환탱크(1)와 연결되는 각각의 배관들의 결합은 도 1a 및 도 1b에서 보는 바와 같이, 비용접 방식인 컬링(Curling)가공으로 연결된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 도 2 및 도 2a에서 보는 바와 같이, 상기 가열수공급구(3)에 유입파이프(8'a)가 부착된 흡입파이프(8')가 연결되되, 이 유입파이프(8'a)들의 직경은 하부로 갈수록 상부의 직경보다 크게 형성된다.

그리고 상기 유입구(8a)와 유입파이프(8'a)는 가열수유입구(2)에서 유입되는 가열수 유입방향의 반대편에 형성되어 위치된다.

이에 따라 주열교환기에서 가열된 가열수가 가열수유입구(2)를 통해 열교환탱크(1) 내부로 유입된 후, 유입구(8a) 또는 유입파이프(8'a)를 통해 흡입파이프(8,8')의 내부로 유입되는데, 이때 상기 유입구(8a) 또는 유입파이프(8'a)의 직경이 상이하므로 고온의 가열수가 다량 존재하는 열교환탱크(1)의 상부에서는 작은 직경의 유입구(8a) 또는 유입파이프(8'a)를 통해 소량의 물이 흡입파이프(8,8') 내부로 유입되는 반면, 하부로 내려갈수록 더 큰 직경의 유입구(8a) 또는 유입파이프(8'a)를 통해 상대적으로 저온의 물이 다량으로 흡입파이프(8,8') 내부로 유입되어 가열수공급구(3)를 통해 주열교환기 쪽으로 공급되는 과정을 되풀이하게 된다.

이에 따라 가열수유입구(2)에서 유입된 가열수가 열교환탱크(1)의 하부 쪽까지 원활하게 유동하게 되므로 상기 온수열교환파이프(12)와 가열수 사이의 열교환 효율이 향상되어, 온수 사용시에는 간접 가열된 상기 온수열교환파이프(12)에 각각 연결된 냉수급수구(4) 및 온수출수구(5)를 통해 온수를 사용할 수 있게 되고, 난방시에는 가열수가 난방수공급구(6) 및 난방수환수구(7)를 통해 실내로 연장된 배관을 순환하게 된다.

또한 흡입파이프(8,8')의 유입구(8a) 또는 유입파이프(8'a)는 가열수가 유입되는 방향의 반대 방향에 위치되므로 유입된 가열수가 곧바로 흡입파이프(8,8') 쪽으로 유입되는 것을 방지하여 보다 효율적인 열교환이 이루어지게 된다.

한편 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 열교환탱크(1)의 내부에 원통형상으로 하부에 다수개의 유입구(9a)가 형성된 외측원통(9)이 온수열교환파이프(12) 사이에 설치되고, 이 외측원통(9)의 직경보다 작게 형성되며상부에 다수개의 유입구(10a)가 형성된 내측원통(10)이 가열수공급구(3)와 연결되도록 설치되어 이루어진다.

이에 따라 도 3에서 보는 바와 같이, 가열수유입구(2)를 통해 유입되는 가열수가 외측원통(9)의 유입구(9a)를 통과하여 내측원통(10)에 유입구(10a)로 유입된 후 가열수공급구(3)를 통해 주열교환기 쪽으로 순환하도록 됨에 따라, 열교환탱크(1) 내부로 유입된 가열수가 전반적으로 크게 교반되는 효과가 발생하여 난류를 형성함에 따라 온수열교환파이프(12)와 가열수 사이의 열교환 효율을 높일 수 있게 된다.

그리고 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 열교환탱크(1) 내부에 단일의 원통(11)이 온수열교환파이프(12)의 내측에 근접되어 설치되는 한편, 상부는 가열수공급구(3)와 연결되도록 설치된다.

이에 따라 도 4에서 보는 바와 같이, 온수열교환파이프(12)와 근접되게 설치된 원통(11)으로 인해 가열수유입구(2)에서 유입되는 가열수가 열교환탱크(1)의 내측면과 원통(11)의 외측면 사이로 흐르면서 이 열교환탱크(1)의 내측면과 원통의 외측면 사이에 위치된 온수열교환파이프(12)를 타고 내려오게 되고, 이어서 유입구(11a)를 통해 원통(11)의 내부로 가열수가 유입된 후, 다시 가열수공급구(3) 쪽으로 출수되어 주열교환기 쪽으로 공급되는 구조이므로 가열수가 온수열교환파이프(12)와 보다 많이 접촉하게 되어 열교환 효율이 향상된다.

또한, 상기 온수열교환파이프(12)는 2중 나선형상으로 성형되고, 상기 열교환탱크(1)의 상부몸체(1a)와 하부몸체(1b)의 끝단이 결합된 부분인 결합부(1c)의결속력을 확실히 하기 위해 클립과 같은 결속부재를 통해 단단히 고정시킬 수 있음은 물론이다.

한편, 열교환탱크(1)의 상부몸체(1a)와 하부몸체(1b)의 기밀성을 높이기 위해 다양한 종류의 기밀부재를 사용할 수 있음은 당연하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 열교환탱크 내에 흡입파이프 또는 원통이 설치되어 열교환탱크 내에 유입되는 가열수의 흐름이 보다 다양하게 이루어짐에 따라 온수열교환파이프와 가열수 사이의 열교환 효율이 향상됨은 물론, 종래의 열교환탱크에 내설된 온수열교환파이프의 전체 길이를 줄여도 동일한 열교환 능력을 유지할 수 있으므로 제작원가를 절감할 수 있는 한편, 열교환탱크를 구성하는 상/하부몸체의 결합 및 이 열교환탱크와 결합되는 각각의 배관이 비용접 방식으로 결합되어 아연, 니켈 도금된 일반철판으로 성형되어도 발청 및 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 단일의 나선형상으로 성형되어 가열수유입구를 통해 유입되는 가열수에 의해 간접 가열되는 온수열교환파이프가 내설된 가정용 온수 보일러의 열교환탱크에 있어서,

   상기 열교환탱크(1)는 분리 성형된 상부몸체(1a)와 하부몸체(1b)가 결합되어 이루어지고, 상기 온수열교환파이프(12)의 내측에는 측면에 다수개의 유입구(8a)가 형성된 흡입파이프(8)가 가열수공급구(3)와 연결되도록 설치되는 한편, 이 흡입파이프(8)의 유입구(8a)는 하부로 갈수록 상부의 직경보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 가정용 벽걸이형 온수 보일러 열교환탱크의 구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가열수공급구(3)에 유입파이프(8'a)가 부착된 흡입파이프(8')가 연결되되, 이 유입파이프(8'a)들의 직경은 하부로 갈수록 상부의 직경보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 가정용 벽걸이형 온수 보일러 열교환탱크의 구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 열교환탱크(1)의 내부에 원통형상으로 하부에 다수개의 유입구(9a)가 형성된 외측원통(9)이 온수열교환파이프(12) 사이에 설치되고, 이 외측원통(9)의 직경보다 작게 형성되며 상부에 다수개의 유입구(10a)가 형성된 내측원통(10)이 가열수공급구(3)와 연결되도록 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 가정용 벽걸이형 온수 보일러 열교환탱크의 구조.
4. 제 1항에 있어서, 상기 열교환탱크(1) 내부에 단일의 원통(11)이 온수열교환파이프(12)의 내측에 근접되어 설치되는 한편, 상부는 가열수공급구(3)와 연결되도록 설치된 것을 특징으로 하는 가정용 벽걸이형 온수 보일러 열교환탱크의 구조.
5. 제 1항 내지 제 3항에 있어서, 상기 온수열교환파이프(12)가 2중 나선형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가정용 벽걸이형 온수 보일러 열교환탱크의 구조.