KR100557870B1 - 가스보일러용 열교환기의 급수파이프 고정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 가스보일러용 열교환기의 급수파이프 고정방법에 의하면; 나선형 급수파이프(44)를 사각 케이싱(41) 외벽(41a)에 끼워 가조립하는 단계(S1)와, 사각 케이싱(41)의 개방단부에 플랜지(41c)를 형성하는 단계(S2)와, 사각 케이싱(41)의 외벽(41a)을 소성 변형시켜 직선 구간을 따라 안착 그루브(41b)를 형성하는 단계(S3)와, 안착 그루브(41b)를 따라 급수파이프(44)를 접합하는 용접단계(S4)를 포함한다.

이에 따라 나선형으로 밴딩된 급수파이프(44)의 외주 일부가 안착 그루브(41b)를 따라 수용되어 면접촉된 상태이며 이러한 상태에서 용접단계(S4)을 실시하기 때문에, 이의 용접 작업을 보다 용이하게 할 수 있는 작용효과가 있다. 또한, 나선형 급수파이프(44)가 면접촉됨으로써, 사각 케이싱(41) 외벽(41a)과의 열교환이 보다 용이하게 이루어짐은 물론이며 급수파이프(44)를 통해 물을 공급받는 열교환부(43) 역시 열교환 효율이 향상되는 장점이 있다. 또한, 버너(50) 열에 의해 직접 가열되는 사각 케이싱(41)의 과열이 효과적으로 방지되는 장점이 있다.

Description

가스보일러용 열교환기의 급수파이프 고정방법{FEEDING-PIPE FIXING METHOD OF HEAT EXCHANGER FOR GAS BOILER}

도 1은 종래 가스보일러의 열교환기 구조를 보인 것이다.

도 2는 본 발명이 적용되는 가스보일러의 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 가스보일러용 열교환기를 보인 사시도이다.

도 4는 도 3의 Ⅳ - Ⅳ선에 따른 단면도로, 급수파이프의 접합구조를 보인 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 급수파이프의 고정방법 블록도이다.

도 6은 본 발명에 따른 가조립 단계를 개략적으로 보인 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 플랜지 형성단계를 개략적으로 보인 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 그루브 형성단계를 개략적으로 보인 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

41..사각 케이싱 41b..안착 그루브

43..열교환부 44..급수파이프

S1..가조립 단계 S2..플랜지 형성단계

S3..그루브 형성단계 S4..용접 단계

본 발명은 가스보일러용 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사각 케이싱내의 열교환부로 공급되는 물을 예열함과 동시에 케이싱의 과열을 방지하기 위해 케이싱 외벽에 고정 배치되는 가스보일러용 열교환기의 급수파이프 고정방법에 관한 것이다.

일반적으로 가정에서 난방 및 온수공급을 위해 사용하는 보일러는 연료에 따라 기름보일러와 가스보일러로 대별된다. 또한, 가스보일러는 액화석유가스(LPG)를 원료로 사용하는 경우도 있으나, 경유나 등유에 비해 황분을 거의 함유하고 있지 않아 대기오염을 최소화할 수 있는 액화천연가스(LNG)를 대부분 사용하고 있다.

이러한 가스보일러는 제어방식이나 밀폐상태 또는 난방수를 가열하는 열원에 따라 콘덴싱과, 비콘덴싱 방식으로 구분할 수 있다. 콘덴싱 방식은 버너에 의해 연소된 열을 이용하여 직접적으로 난방수를 가열하는 현열부 열교환기와, 이 현열부 열교환기를 통과한 배기가스의 잠열을 이용하여 난방수를 가열하는 잠열부 열교환기를 구비한다. 그리고 비콘덴싱 방식은 현열부 열교환기만 갖추고 있다.

비콘덴싱 방식의 가스보일러에 사용되는 종래 열교환기는 도 1에 도시한 바와 같이, 상하부가 개방되며 내부에는 버너(미도시)를 설치할 수 있도록 연소실(미도시)이 형성된 사각케이싱(1)과, 이 사각케이싱(1)의 내부 상측에 수용 배치되며 다수의 현열핀(2a) 및 난방수 유동관(2b)으로 이루어진 열교환부(2)와, 사각케이싱(1)의 외부 하측에 나선형으로 권선되며 열교환부(2)의 난방수 유동관(2b)과 연결된 급수파이프(3)를 갖추고 있다.

따라서 버너로 가열되는 열교환부(2)의 난방수 유동관(2b)에는 급수파이프(3)를 통해 물이 공급되는데, 물탱크(미도시)로부터 공급되는 물은 급수파이프(3)를 지나면서 사각케이싱(1)의 외벽과 열교환되어 일차로 가열된 상태이기 때문에 열교환부(2)에서는 물이 보다 빨리 히팅된다. 또한, 버너에 의해 사각케이싱(3) 역시 가열되는데, 사각케이싱(1)의 외벽은 물탱크로부터 차가운 물이 유입되는 급수파이프(3)가 감싸고 있기 때문에 이의 과열이 방지된다.

그러나 이러한 종래 가스보일러의 열교환기 구조에서는 급수파이프(3)가 사각케이싱(1)의 외벽과 선접촉으로 접합되기 때문에, 열교환 효율을 높이거나 사각케이싱(1)의 과열을 방지하는데 그 한계가 있다.

즉, 원형단면을 갖는 급수파이프(3)가 사각케이싱(1)의 외벽을 나선형으로 감싸면서 선접촉(先接觸)되며, 이 접촉상태를 유지시키기 위해 스폿용접 등을 실시한다. 이에 따라 사각케이싱(1)와 급수파이프(3)와의 선접촉으로 인해 열전달 효율이 그다지 높지 않으며 용접 작업성 역시 난해한 단점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로; 본 발명의 목적은 사각케이싱의 외벽에 나선형으로 권선된 급수파이프를 고정하는 방법을 개선하여 급수파이프의 열교환 효율을 높이며 용접 작업성을 향상시킬 수 있는 가스보일러용 열교환기의 급수파이프 고정방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

내부에 연소실이 형성되며 상하부가 개방된 사각 케이싱의 하부측 외벽에 나선형으로 밴딩된 급수파이프를 고정하는 방법에 있어서,

나선형의 급수파이프를 사각 케이싱의 하부측 외벽에 끼워 가조립하는 가조립 단계와, 이 가조립 단계 이후에 나선형의 급수파이프 외주 일부가 수용되어 면접촉하도록 사각 케이싱의 하부 외벽에 직선구간을 따라 안착 그루브를 오목하게 형성하는 그루브 형성단계와, 이 그루브 형성단계 이후에 나선형의 급수파이프를 안착 그루브를 따라 접합하는 용접단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 가조립단계와 그루브 형성단계 사이에 사각 케이싱의 개방부위에 외향 플랜지를 형성하는 플랜지 형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 용접단계에서는 나선형의 급수파이프를 브레이즈 용접하는 것을 특징으로 한다.

이러한 고정방법에 의하면, 사각 케이싱과 급수파이프의 접촉면적이 증대됨으로써, 열교환 효율이 보다 높아지는 것은 물론이며 접합 작업성 역시 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명이 적용되는 비콘덴싱 방식 가스보일러는 도 2에 도시한 바와 같이, 물탱크(10)의 물을 펌프(20)를 통해 물공급관(30)으로 순환시켜 주열교환기(40)에서 버너(50)를 통해 가열하고, 이 가열된 물을 삼방향밸브(60)의 제어 작동으로 온 수열교환기(70) 또는 온수공급관(80)으로 선택 공급하여 온수공급 및 난방을 수행한다. 그리고 온수열교환기(70)와 온수공급관(80)으로 공급되어 가열된 물은 온수 공급 및 난방을 위한 열교환을 행한 후 다시 순환되어 펌프(20)에 의해 주열교환기(40)로 제공되는 순환작동을 한다.

이러한 기능을 하는 주열교환기(40)는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 외형 몸체를 이루며 상하부가 개방되게 형성된 사각 케이싱(41)과, 이 사각 케이싱(41)의 상부측에 수용 설치되는 열교환부(43)와, 사각 케이싱(41)의 하부측 외벽(41a)에 권선되어 물을 예열하면서 열교환부(43)측으로 안내하는 급수파이프(44)를 갖추고 있는데, 각 구성요소들의 상세한 구조는 다음과 같다.

먼저, 사각 케이싱(41)은 금속(동) 플레이트를 밴딩하여 상하부가 개방된 사각통 형상으로 제작되며, 이의 내부에는 버너(50)가 수용되어 가스 연료가 연소되는 연소실(42)이 형성된다. 또한, 사각 케이싱(41)의 개방단부에는 버너(50) 등과 같은 다른 부품과의 결합을 위해 플랜지(41c)가 마련된다.

열교환부(43)는 사각 케이싱(41)의 연소실(42) 상부공간에 수용 설치되는 것으로, 병렬로 배치되는 다수의 현열핀(43a)과, 이 현열핀(43a)들을 수회 관통하면서 리턴밴드를 통해 연계된 난방수 유동관(43b)으로 이루어져 있다. 이에 따라 연소실(42)의 연소열에 의해 난방수 유동관(43b)을 지나는 물이 히팅되게 된다. 이 때, 난방수 유동관(43b)을 지나는 물은 다수의 현열핀(43a)들에 의해 열교환 작용이 보다 원활하게 이루어진다.

그리고 급수파이프(44)는 사각 케이싱(41)의 하부 외벽(41a)에 일정한 간격 을 유지하면서 3회 정도 나선형으로 권선 배치된 후 접합되는 것으로, 이의 일단은 펌프(20) 출구측인 물공급관(30)과 연결되며, 이의 타단은 열교환부(3)의 난방수 유동관(43b) 입구측과 리턴밴드를 통해 연결된다. 따라서 펌프(20)측에서 토출되는 물은 나선형으로 밴딩된 급수파이프(44)를 지난 후 열교환부(43)의 난방수 유동관(43b)으로 공급되게 된다.

도 3과 도 4를 참조하면, 이러한 급수파이프(44)의 접합 작업성 및 열교환 효율을 높이기 위해, 사각 케이싱(41)의 하부 외벽(41a)에는 안착 그루브(41b;groove)가 오목하게 마련된다. 즉, 안착 그루브(41b)는 사각 케이싱(41)의 외벽(41a)에 일정한 간격으로 성형되어 있어서, 나선형으로 밴딩된 급수파이프(44)의 외주 일부가 안착 수용되어 면접촉(面接觸)하게 된다. 본 발명의 실시 예에서는 사각 케이싱(41)의 외벽(41a) 하부에 급수파이프(44)를 나선형으로 밴딩하여 배치한 후 지그장치를 통해 사각 케이싱(41)의 외벽(41a) 직선구간을 따라 안착 그루브(41b)를 성형하였다.

이와 같은 주열교환기(40)를 제조하기 위한 본 발명에 따른 가스보일러용 열교환기(40)의 급수파이프(44) 고정방법은 도 5에 도시한 바와 같이, 사각 케이싱(41) 하부 외벽에 급수파이프(44)를 끼워 가조립하는 가조립단계(S1)와, 이 가조립단계(S1)를 거친 후 사각 케이싱(41)의 하단 개방부에 플랜지(41c)를 마련하는 플랜지 형성단계(S2)와, 이 플랜지 형성단계(S2)를 거친 후 사각 케이싱(41) 외벽을 포밍하여 안착 그루브(41b)를 성형하는 그루브 형성단계(S3)와, 이 그루브 형성단계(S3) 이후에 안착 그루브(41b)를 따라 급수파이프(44)를 접합하는 용접단계(S4)를 포함한다.

도 6을 참조하면, 가조립단계(S1)는 사각 케이싱(41)의 하부 외벽(41a)에 나선형으로 밴딩된 급수파이프(44)를 끼워 가조립하는 것이다. 이 때, 3단 정도로 밴딩된 나선형 급수파이프(44)는 내부공간이 사각 케이싱(41)의 외벽(41a) 사이즈와 대체로 동일하게 구성되며, 사각 케이싱(41)의 하측 개방단부에는 플랜지(41c;도 3과 도 4참조)를 구성하기 이전이다. 이에 따라 나선형태로 밴딩된 급수파이프(44)를 외부에서 손쉽게 끼워 가조립할 수 있으며, 일단 가조립되면 잘 움직이지 않고 그 위치가 그대로 유지된다.

그리고 플랜지 형성단계(S2)는 가조립 단계(S1)를 거친 후 사각 케이싱(41)의 개방단부에 플랜지(41c)를 형성하는 단계이다. 즉, 도 7과 같이, 사각케이싱(41)의 개방단부에 외향 플랜지(41c)를 형성한 후 보강 플랜지(41d)를 부설함으로써, 급수파이프(44)의 이탈을 방지하는 것은 물론이며 가스보일러를 이루는 다른 부품과 연계하여 사각 케이싱(41)을 고정할 수 있게 된다.

한편, 그루브 형성단계(S3)는 나선형 급수파이프(44)를 가조립하고 플랜지(41c)를 형성한 상태에서 사각 케이싱(41)의 외벽(41a)에 안착 그루브(41b)를 성형하는 단계로, 도 8에 도시한 바와 같이, 급수파이프(44)를 잡고 사각 케이싱(41) 벽면을 내부에서 외측으로 소성 변형시켜 안착 그루브(41b)를 성형하는 것이다. 즉, 외측 치공구(미도시)를 통해 급수파이프(44)를 잡아 고정한 후 내측 치공구(미도시)를 통해 급수파이프(44) 주변과 대응하는 사각 케이싱(41) 벽면을 내부에서 외측으로 소성 변형시킨다. 이에 따라 사각 케이싱(41)의 외벽(41a) 직선 구간을 따라 안착 그루브(41b)가 형성되며, 여기에 급수파이프(44)의 외주 일부가 안착 수용된다.

또한, 용접단계(S4)는 안착 그루브(41b)에 외부 일부가 수용 설치된 나선형 급수파이프(44)를 접합하는 단계로(도 4참조), 본 발명의 실시 예에서는 경랍(硬蠟)을 이용하여 사각 케이싱(41)과 급수파이프(44)는 녹이지 않고 접합하는 브레이즈 용접(braze welding)을 하였다. 이에 따라 브레이즈 용접부위(W;도 4참조)를 통해 사각 케이싱(41)의 외벽(41a)과 급수파이프(44)의 외주 일부가 보다 확실하게 면접촉 상태를 이루게 된다. 또한, 급수파이프(44)가 안착 그루브(41b)를 따라 안착 수용되어 면접촉된 상태이기 때문에, 이의 용접 작업을 용이하게 실시할 수 있다.

이와 같이, 나선형 급수파이프(44)를 사각 케이싱(41)의 하부 외벽(41a)에 끼워 조립하는 가조립단계(S1)와, 사각 케이싱(41)의 플랜지 형성단계(S2)와, 사각 케이싱(41)의 직선구간을 따라 안착 그루브(41b)를 형성하는 그루브 형성단계(S3)와, 안착 그루브(41b)를 따라 수용 설치된 급수파이프(44)를 브레이즈 용접하는 용접단계(S4) 등과 같은 일련의 단계를 거치면, 급수파이프(44)의 외주 일부가 사각 케이싱(41)의 외벽(41a)을 따라 면접촉된 상태로 접합된다.

따라서 나선형 급수파이프(44)는 안착 그루브(41b)를 따라 면접촉 상태로 유지됨으로써, 이의 접합 작업이 용이하게 이루어짐은 물론이며, 사각 케이싱(41) 외벽(41a)과 보다 넓은 면적으로 접합된다.

또한, 본 발명에 따른 주열교환기가 가스보일러에 장착된 경우 나선형 급수 파이프(44)를 지나는 물은 사각 케이싱(41)과의 열교환이 보다 원활하게 이루어지며 이로 인해 높은 온도로 예열된 물이 열교환부(43)의 난방수 유동관(43b)으로 공급된다. 아울러 버너(50) 열에 의해 사각 케이싱(41) 역시 직접 가열되는데, 이의 외벽(41a)이 나선형 급수파이프(44)와 보다 용이하게 열교환됨으로써 이의 과열이 방지된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가스보일러용 열교환기의 급수파이프 고정방법에 의하면; 나선형 급수파이프를 사각 케이싱 외벽에 끼워 가조립하는 단계와, 사각 케이싱의 개방단부에 플랜지를 형성하는 단계와, 사각 케이싱의 외벽을 소성 변형시켜 직선 구간을 따라 안착 그루브를 형성하는 단계와, 안착 그루브를 따라 급수파이프를 접합하는 용접단계를 포함한다. 이에 따라 나선형으로 밴딩된 급수파이프의 외주 일부가 안착 그루브를 따라 수용되어 면접촉된 상태이며 이러한 상태에서 용접단계를 실시하기 때문에, 이의 용접 작업을 보다 용이하게 할 수 있는 작용효과가 있다.

또한, 나선형 급수파이프가 면접촉됨으로써, 사각 케이싱 외벽과의 열교환이 보다 용이하게 이루어짐은 물론이며 급수파이프를 통해 물을 공급받는 열교환부 역시 열교환 효율이 향상되는 장점이 있다. 또한, 버너 열에 의해 직접 가열되는 사각 케이싱의 과열이 효과적으로 방지되는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 내부에 연소실(42)이 형성되며 상하부가 개방된 사각 케이싱(41)의 하부측 외벽에 나선형으로 밴딩된 급수파이프(44)를 고정하는 방법에 있어서,

   나선형의 상기 급수파이프(44)를 상기 사각 케이싱(41)의 하부측 외벽(41a)에 끼워 가조립하는 가조립 단계(S1)와,

   상기 가조립 단계(S1) 이후에 나선형의 상기 급수파이프(44) 외주 일부가 수용되어 면접촉하도록 상기 사각 케이싱(41)의 하부 외벽(41a)에 직선구간을 따라 안착 그루브(41b)를 오목하게 형성하는 그루브 형성단계(S3)와,

   상기 그루브 형성단계(S3) 이후에 나선형의 상기 급수파이프(44)를 상기 안착 그루브(41b)를 따라 접합하는 용접단계(S4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스보일러용 열교환기의 급수파이프 고정방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가조립단계(S1)와 상기 그루브 형성단계(S3) 사이에 상기 사각 케이싱(41)의 개방부위에 외향 플랜지(41c)를 형성하는 플랜지 형성단계(S2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스보일러용 급수파이프 고정방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 용접단계(S4)에서는 나선형의 상기 급수파이프(44)를 브레이즈 용접하 는 것을 특징으로 하는 가스보일러용 열교환기의 급수파이프 고정방법.

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