KR100575188B1 - 열교환기용 열교환부재의 제조방법 및 그 열교환부재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더 상세하게는 열교환기에서 난방수가 순환되는 열교환부재를 연소열과 접촉되는 접촉면적을 최대한 넓게 가질 수 있도록 하여 열교환 효율을 극대화할 수 있도록 하기 위하여,

열교환기에서 연소열에 의해 난방수가 순환되면서 열교환이 이루어 지도록 구비되는 열교환부재를 제조하는 방법에 있어서, 판재 상에 난방수가 유입되어 순환되면서 열교환된 후 출수되는 순환로를 형성하는 순환로 형성단계와; 상기 순환로가 형성된 판재를 말아서 내부에 연소가 이루어지고 각 끝단이 일정 간격을 유지하여 연소가스가 배출되도록 밴딩하는 밴딩단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 열교환부재의 제조방법 및 그 열교환부재에 관한 것이다.

Description

열교환기용 열교환부재의 제조방법 및 그 열교환부재{Heat-exchanging member using heat exchanger and method for manufacturing thereof}

도 1은 본 발명의 제조단계를 개략적으로 나타낸 블럭도.

도 2은 본 발명이 열교환기에 설치된 상태의 개략적인 요부 종단면도.

도 3은 도 2에 따른 A-A선의 요부 단면도.

도 4는 본 발명의 열교환부재를 개략적으로 나타낸 요부 사시도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 요부 정단면도.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 요부 측단면도.

도 7은 종래 열교환기를 개략적으로 나타낸 요부 단면도.

도 8은 도 7에 따른 열교환부재를 개략적으로 나타낸 요부 사시도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 열교환부재

12 : 판재 12a : 플랜지부

14 : 유입구 15 : 배출구

16 : 순환로 18 : 연소공간부

19 : 배출부

20 : 간격조절수단

22 : 나선봉 22a : 너트

24 : 턴버클 24a : 체결봉

24b : 회전부재

30 : 배기공

100 : 열교환기

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더 상세하게는 열교환기에서 난방수가 순환되는 열교환부재를 연소열과 접촉되는 접촉면적을 최대한 넓게 가질 수 있도록 하여 열교환 효율을 극대화할 수 있도록 한 열교환기용 열교환부재의 제조방법 및 그 열교환부재에 관한 것이다.

일반적으로 가정에는 난방 및 온수를 제공받을 수단의 일환으로 여러 형태의 보일러가 설치되어 지고, 상기 보일러는 크게 기름보일러와 가스보일러로 나뉘어져 운전 중에 발생하는 소음이나 위험요소 등과 같은 보일러가 가지는 특성상 별도의 보일러실이나 또는 사용자와의 간섭이 최대한 발생하지 않는 베란다 등의 일측으로 설치하였다.

상기와 같이 사용되는 여러 보일러 중에서도 근래에 들어서는 최소한의 연료 소모로 열효율을 극대화할 수 있는 콘덴싱 방식의 가스보일러가 대중화되고 있는 실정으로, 본원에서는 이러한 콘덴싱 가스보일러에 적용된 일예로 설명하면 다음과 같다.

주지된 바와 같이 콘덴싱 가스보일러에 사용되는 공지의 열교환기는 통상적으로 버너에 의한 현열이 직접 접촉되는 현열 열교환부와 그 현열 열교환부에서 통과한 배기가스의 잠열을 이용하여 공급되는 난방수를 예열한 후 상기 현열 열교환부로 난방수를 공급하는 잠열 열교환부로 나누어 진다.

이렇게, 현열 열교환부와 잠열 열교환부로 구성되는 종래의 콘덴싱 방식의 열교환기는 통상적으로 하우징의 상부에 송풍팬과 연료공급노즐 및 버너가 설치되고, 상기 버너의 하측 하우징의 내부에는 난방수가 순환되는 각 열교환파이프의 외측에 각각의 열교환핀이 용접되는 각각의 열교환부재로 구성되는 현열 열교환기와 잠열 열교환부가 순차적으로 설치되며, 상기 하우징의 하부로 응축수 배출관 및 배기관이 연결되도록 구성된다.

그러나, 이같은 콘덴싱 가스보일러에 사용되는 콘덴싱 방식의 열교환기에 있어서는, 하우징의 상부에 위치하는 송풍팬과, 하우징의 내부에 상,하로 위치하는 현열 열교환기와 잠열 열교환기의 구조 상 부피가 상당히 커질 뿐만 아니라 그로 인해 보일러의 전체적인 부피 또한 커지는 문제점을 가지고 있었다.

이러한 문제점을 해소하고자 최소한의 부피를 가지면서 보다 효율적인 열교환이 이루어질 수 있도록 종래에도 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 전면이 개방된 하우징(110)의 내부에 격판(112)을 사이에 두고 연소가스가 통과할 수 있도록 일정 간격으로 난방수가 순화되는 열교환파이프가 코일형태로 감겨진 각각의 열교 환부재(122)(132)로 구성되는 현열 열교환부(120)와 잠열 열교환부(130)를 구비하고, 상기 하우징(110)의 전면 결합플랜지(115)에는 도어(140)가 다수의 고정볼트에 의해 폐쇄되도록 장착되는 열교환기(100)가 안출되어 사용되고 있다.

상기에서, 도어(140)에는 외측면에 밑단으로 장착된 터보팬(150)에 의해 연료가 공급되는 연료공급관(160)이 장착되고, 내측면에는 상기 연료공급관으로부터 공급된 연료를 착화시켜 상기 현열 교환부(120) 내에서 연소하도록 버너(170)가 상기 연료공급관(160)에 의해 패킹과 같이 고정되어 진다.

상기 잠열 열교환파이프에는 외부의 난방수가 공급되는 공급관(도시되지 않음)이 연결되고 현열 열교환파이프에도 외부로 히팅된 온수가 배출되는 배출관(도시되지 않음)이 연결되어진다.

그에 따라 열교환기의 전체적인 구조를 열교환파이프가 코일형태로 감겨진 열교환부재에 의해 원통형으로 형성함에 따라 구조를 보다 간단하게 구성함과 아울러 부피 또한 획기적으로 줄이면서 열교환 효율을 높일 수 있는 장점을 가지고 있었다.

그러나, 상기와 같은 열교환기에서의 현열 및 잠열 열교환부의 열교환부재는 일정 간격을 두고 열교환파이프가 코일형태로 감겨지도록 형성됨으로서, 상기 열교환부재의 제작시 열교환파이프를 코일형태로 권취시켜 제작함에 따라 상당히 번거럽고 오랜시간이 소요되는 불편한 문제점을 가지고 있었다.

또한, 상기 열교환부재인 열교환파이프를 코일형태로 형성시 연소열이 통과될 수 있도록 일정 간격을 유지하면서 제작함에 따라 제작시 더욱더 번거러운 문제 점을 가지고 있었을 뿐만 아니라 그 이격된 간격으로 인해 연소열에 의해 열교환 효율도 저하되는 문제점을 가지고 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래 제반 문제점을 해소하고자 안출한 것으로, 그 목적은 열교환기에서 난방수가 순환되는 열교환부재를 열과 접촉되는 접촉면적을 최대한 넓게 가질 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 연소 량에 따라 연소가스의 배출 량을 조절할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 연소가스가 보다 원활하게 배출될 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 열교환기에서 연소열에 의해 난방수가 순환되면서 열교환이 이루어 지도록 구비되는 열교환부재를 제조하는 방법에 있어서, 판재 상에 난방수가 유입되어 순환되면서 열교환된 후 출수되는 순환로를 형성하는 순환로 형성단계와; 상기 순환로가 형성된 판재를 말아서 내부에 연소가 이루어지고 각 끝단이 일정 간격을 유지하여 연소가스가 배출되도록 밴딩하는 밴딩단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 순환로를 형성 후 그 순환로 사이에 연소가스가 원활하게 배출이 이루어질 수 있도록 천공하는 배기공 형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

열교환기에서 연소열에 의해 난방수가 순환되면서 열교환이 이루어 지도록 구비되는 열교환부재에 있어서, 상기 열교환부재는 판재 상에 선단과 끝단으로 유 입구와 배출구가 형성되는 순환로를 형성하여 상기 판재를 말아서 내부에 연소공간부를 형성하고, 그 판재의 각 끝단이 이격되어 연소가스가 배출되는 배출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 배출부의 이격 거리는 간격조절수단에 의해 일정 폭으로 조절되는 것을 특징으로 한다.

상기 간격조절수단은 나선봉과 다수의 너트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 간격조절수단은 턴버클인 것을 특징으로 한다.

상기 순환로와 순환로 사이의 판재에는 다수의 배기공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 콘덴싱 가스보일러의 열교환기에 적용한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제조단계를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

열교환기에서 연소열에 의해 난방수가 순환되면서 열교환이 이루어 지도록 구비되는 열교환부재를 제조하는 방법에 있어서,

본 발명은 두장의 판재를 겹쳐 그 사이로 형성하거나 또는 한장의 판재 일면으로 별도의 부재를 부착시켜 상기 판재 상에 난방수가 유입되어 순환되면서 열교환된 후 출수되는 순환로를 형성하는 순환로 형성단계(S1)를 행한다.

그런 다음 상기 순환로가 형성된 판재를 말아서 내부에 버너 등에 의해 연소가 이루어지고 각 끝단이 일정 간격을 유지하여 연소시 발생하는 연소가스가 배출 되도록 밴딩하는 밴딩단계(S2)로 이루어지는 것을 나타낸 것이다.

상기에서, 순환로를 형성 후 그 순환로 사이에 연소가스가 원활하게 배출이 이루어질 수 있도록 하나 또는 하나 이상 천공하는 배기공 형성단계(S1a)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 열교환부재의 경우에는 연소시 발생되는 연소열과의 접촉면적을 최대화할 수 있게 됨에 따라 상기 판재 상에 형성된 순환로를 통하여 순환되는 난방수를 단시간 내에 효율적으로 열교환이 이루어질 수 있는 조건을 가지게 되는 것이다.

도 2는 본 발명이 열교환기에 설치된 상태의 개략적인 요부 종단면도이고, 도 3은 도 2에 따른 A-A선의 요부 단면도이며, 도 4는 본 발명의 열교환부재를 개략적으로 나타낸 요부 사시도이다.

도시된 바와 같이 하우징(110)의 내부에 격판(112)을 사이에 두고 난방수가 순환되는 각각의 열교환부재(10)에 의해 연소에 의한 연소열이 직접 접촉되는 현열 열교환부(120)와 상기 현열 열교환부를 거쳐 배출되는 연소가스의 잠열에 의해 열교환하는 잠열 열교환부(130)를 구비하고, 상기 하우징의 전면에 다수의 고정볼트에 의해 외측면에 밑단으로 공기와 연료가 혼합된 상태의 연료로서 공급할 수 있도록 터보팬(150)이 장착되는 연료공급관(160)이 장착되며, 내측면에는 상기 현열 교환부에서 착화에 의해 공급되는 연료를 연소시키는 버너(170)가 상기 연료공급관(160)에 의해 패킹과 같이 고정되도록 장착되는 도어(140)를 구비한 콘덴싱 가스보일러의 열교환기(100)에 있어서,

본 발명은, 상기 열교환부재(10)를 판재(12) 상에 선단과 끝단으로 난방수가 유입되고 배출되는 각각의 유입구(14)와 배출구(15)가 형성되어 난방수가 순환되도록 순환로(16)를 형성하여 상기 판재를 말아서 내부에 상기 버너(170)에 의해 연료가 연소되는 연소공간부(18)를 형성하고, 그 판재의 각 끝단이 이격되어 연소가스가 배출되는 배출부(19)가 형성되는 것을 나타낸 것이다.

상기 판재 상에 형성되는 순환로는 한장의 평판 상에 일면으로 순환로를 형성하기 위한 별도의 부재를 부착시켜 형성할 수 있을 뿐만 아니라 두장의 평판을 겹쳐 그 사이로 순환로가 형성되도록 부착하여도 무방하다.

상기와 같이 구성됨에 따라 상기 현열 열교환부의 열교환부재 내부로 형성된 연소공간부에서 버너에 의해 연소가 이루어 지면 그 연소열은 상기 판상으로 형성된 열교환부재의 넓은 표면적인 전체를 가열함에 따라 상기 판상에 형성된 순환로에서 순환되는 난방수를 단시간 내에 보다 효율적으로 열교환이 이루어질 수 있는 조건을 가지게 되는 것이다. 이때, 연소시 발생되는 연소가스는 판재의 이격된 부분으로 형성된 배출부를 통하여 배출되어 진다.

또한, 상기 현열 열교환부를 거친 연소가스는 다시 잠열 열교환부의 열교환부재의 외측과 내측면에서 그 연소가스의 잠열에 의해 순환로에 순환되는 난방수를 예열하게 되는 데, 이때 상기 잠열 열교환부의 열교환부재 또한 판형태로 형성되어 접촉면적이 넓게 형성되어 연소가스의 잠열이 최대한 접촉되어 짐에 따라 보다 효열적인 열교환이 이루어질 수 있는 것이다. 이때, 잠열 열교환부의 열교환부재에 형성되는 배출부는 연소가스가 유입되는 역할을 한다.

따라서, 상기 현열 및 잠열 열교환부의 열교환부재를 열과 접촉될 수 있는 최대한의 표면적을 가질 수 있도록 형성하므로서, 연소에 따른 연소열 및 연소가스에 의한 잠열과 최대한 많이 접촉됨에 따라 단시간 내에 열교환 효율을 극대화할 수 있는 것이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 요부 정단면도이다.

도시된 바와 같이 상기한 구성에서, 상기 열교환부재의 연소공간부에서 연소되는 연소 량에 따라 연소가스의 배출되는 량을 보다 원활하게 조절할 수 있도록 하기 위하여,

상기 판재의 각 끝단이 이격되어 형성되는 배출부(19)의 이격 거리는 그 내부의 연소공간부에서 연소되는 연소 량에 따라 연소가스가 원활하게 배출될 수 있도록 간격조절수단(20)에 의해 일정 폭으로 조절되는 것을 나탄내 것이다.

상기에서, 간격조절수단(20)은 도 5a에서와 같이 판재의 각 끝단에 형성된 플랜지부(12a)에 통공을 형성한 후 그 통공에 나선봉(22)을 삽입하여 플랜지를 사이에 두고 각각의 너트(22a)를 체결하면서 필요로 하는 이격 거리 만큼 조절하여 고정시킴에 따라 상기 배출구의 간격을 조절할 수 있는 것이다.

또한, 상기 간격조절수단(20)은 도 5b에서와 같이 상기 판재의 각 끝단에 형성된 플랜지부(12a)로 왼나사와 오른나사가 형성된 각각의 체결봉(24a)을 고정하고 상기 체결봉과 나사 체결되는 회전부재(24b)를 회전시킴에 따라 상기 배출부의 폭을 조절할 수 있는 공지의 턴버클(24)를 설치함으로써, 상기 배출부의 간격을 보다 간편하게 조절할 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 요부 측단면도이다.

도시된 바와 같이 상기한 구성에서, 상기 배출부의 폭을 조절할 수 있는 범위는 한정되어 짐에 따라 상기 현열 및 잠열 열교환부의 연소공간부에서 연소에 따른 연소가스를 보다 원활하게 배출하기 위하여,

상기 판재(12) 상에 형성되는 순환로(16)와 순환로(16) 사이의 판재(12)에는 다수의 배기공(30)을 형성함에 따라 상기 연소공간부에서 연소되는 연소가스가 일부는 배출부를 통하여 배출되고 일부는 상기 배기공을 통하여 배출되도록 하므로서, 연소가스의 배출이 보다 원활하게 이루어질 수 있는 조건을 가지게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 열교환기에서 난방수가 순환되는 열교환부재를 연소열과 접촉되는 접촉면적을 최대한 가질 수 있도록 판형태로 형성하므로서, 단시간 내에 열교환 효율을 극대화시킬 수 있는 효과와 함께 그로 인한 연료 또한 절감할 수 있는 효과를 가지는 것이다.

또한, 연소가스가 배출되는 배출부의 폭을 조절할 수 있도록 하므로서, 연소 량에 따라 연소가스의 배출 량을 원활하게 조절할 수 있는 효과도 갖는다.

또, 배출부 이외의 연소가스가 배출될 수 있는 배기공을 더 형성함으로서, 연소가스의 배출이 보다 원활하게 이루어질 수 있는 효과도 갖는다.

Claims (7)

1. 열교환기에서 연소열에 의해 난방수가 순환되면서 열교환이 이루어 지도록 구비되는 열교환부재를 제조하는 방법에 있어서,

   판재 상에 난방수가 유입되어 순환되면서 열교환된 후 출수되는 순환로를 형성하는 순환로 형성단계(S1)와;

   상기 순환로가 형성된 판재를 말아서 내부에 연소가 이루어지고 각 끝단이 일정 간격을 유지하여 연소가스가 배출되도록 밴딩하는 밴딩단계(S2)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 열교환부재의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 순환로를 형성 후 그 순환로 사이에 연소가스가 원활하게 배출이 이루어질 수 있도록 천공하는 배기공 형성단계(S1a)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 열교환부재의 제조방법.
3. 열교환기에서 연소열에 의해 난방수가 순환되면서 열교환이 이루어 지도록 구비되는 열교환부재에 있어서,

   상기 열교환부재(10)는 판재(12) 상에 선단과 끝단으로 유입구(14)와 배출구(15)가 형성되는 순환로(16)를 형성하여 상기 판재를 말아서 내부에 연소공간부(18)를 형성하고, 그 판재의 각 끝단이 이격되어 연소가스가 배출되는 배출부(19)가 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 열교환부재.
4. 제3항에 있어서, 상기 배출부(19)의 이격 거리는 간격조절수단(20)에 의해 일정 폭으로 조절되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 열교환부재.
5. 제4항에 있어서, 상기 간격조절수단(20)은 나선봉(22)과 다수의 너트(22a)로 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 열교환부재.
6. 제4항에 있어서, 상기 간격조절수단(20)은 턴버클(24)인 것을 특징으로 하는 열교환기용 열교환부재.
7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 순환로(16)와 순환로(16) 사이의 판재(12)에는 다수의 배기공(30)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 열교환부재.

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