KR100738893B1 - 콘덴싱 보일러의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘덴싱 보일러의 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잠열교환부에서 발생된 응축수가 낙하되어 현열교환부 및 버너로 유입되는 것이 방지되도록 한 콘덴싱 보일러용 열교환기에 관한 것으로서, 버너의 상부측에 현열교환부와, 상기 현열교환부의 면적보다 넓게 형성되고 상기 현열교환부의 외측으로 돌출된 면에 잠열교환을 위한 잠열교환파이프가 구비된 잠열교환부가 차례대로 결합된 콘덴싱 보일러의 열교환기에 있어서, 상기 잠열교환부는: 상기 현열교환부의 상부측에 거치되면서 현열교환부의 외측으로 돌출되는 받침패널과, 상기 받침패널의 중앙부에 상기 현열교환부의 면적과 대응되는 연소가스유입공이 형성되고 상기 연소가스유입공을 따라 상부측으로 돌출되는 내부격벽으로 구성된 하부케이스와; 상기 연소가스유입공의 상면에 거치되고 상기 내부격벽의 상부측에 이격되어 고정되는 폐쇄패널과, 상기 폐쇄패널의 외측면이 하방으로 절곡되어 상기 내부격벽의 외측방으로 이격되어 고정되고 하면이 상기 받침패널의 상부측으로 이격되어 고정되는 분리격벽으로 구성된 중앙케이스와; 상기 폐쇄패널의 상부측에 이격되어 설치되고 중앙부에 배기공이 형성된 배기유도패널과, 상기 배기유도패널의 외측 모서리가 하방으로 절곡되면서 상기 분리패널의 외측방으로 이격되어 설치되고 하면이 상기 받침패널의 상면에 밀착되어 고정되는 기밀격벽으로 구성된 상부케이스;로 구성되며, 상기 내부격벽과 분리격벽의 사이공간에 상기 열교환파이프가 구비된다.

이에 따라, 응축수에 의해 현열교환부 및 버너가 부식되는 것을 방지하여 보일러의 수명이 더욱 늘어날 뿐만 아니라, 열교환기의 열효율이 저하되는 것을 방지하여 보일러의 작동 성능이 더욱 증대되는 효과를 가지게 된다.

콘덴싱 보일러, 열교환기, 버너, 응축수

Description

콘덴싱 보일러의 열교환기{a heat exchanger of a condensing boiler}

도 1은 본 발명의 일 실시예를 보인 분해사시도.

도 2는 도 1의 결합상태를 보인 종단면도.

도 3은 도 1의 결합상태를 보인 일부 절개 사시도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 보인 종단면도.

도 5는 통상적인 콘덴싱 보일러의 구조를 보인 개략도.

도 6은 종래 콘덴싱 보일러의 열교환기의 일 예를 보인 정면도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 버너

20 : 현열교환부

21 : 프레임 22 : 현열교환파이프

30 : 잠열교환부

31 : 잠열교환파이프 311 : 돌부

32 : 하부케이스

321 : 받침패널 322 : 연소가스유입공

323 : 내부격벽 324 : 드레인공

33 : 중앙케이스

331 : 폐쇄패널 332 : 분리격벽

34 : 상부케이스

341 : 배기공 342 : 배기유도패널

343 : 기밀격벽

본 발명은 콘덴싱 보일러의 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잠열교환부에서 발생된 응축수가 낙하되어 현열교환부 및 버너로 유입되는 것이 방지되도록 한 콘덴싱 보일러용 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러는 난방과 온수의 공급을 위하여 설치되는 장치로서, 각종 연료를 연소시키면서 발생하는 열을 이용하여 물을 데우고, 데워진 물을 직접 이용하거나, 가정 또는 각종 건물들의 난방에 이용되도록 하는 것으로서, 그 크기에 따라 가정용으로 이용되는 소형보일러에서 부터 산업용으로 이용되는 대형 보일러 까지 널리 개발되고 사용되고 있는 실정이다.

특히, 보일러의 내부에는 연소실과 직접 연결된 열교환기가 구비되고, 상기 열교환기로 난방수를 공급하는 물탱크가 구비되는데, 이러한 물탱크의 형식에 따라 개방형과 밀폐형으로 구분되어지고 있다.

도 5는 일반적인 콘덴싱 가스 보일러의 개략 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이 통상의 콘덴싱 가스 보일러는, 버너(1a)를 포함하는 연소부(1)의 상부측에 버너(1a)의 연소열에 의해서 직접적으로 가열되는 현열 열교환부(2)가 구비되고, 상기 현열 열교환부(2)의 상부측에는 현열 열교환부(2)를 통과한 배기가스에 의해서 가열되는 잠열 열교환부(3)가 구비된다.

그리고, 상기 현열 열교환부(2)의 온수와 직수관(4)을 통해 공급된 냉수가 서로 열교환이 이루어지는 온수 열교환기(5)가 구비되는 것이며, 상기 온수 열교환기(5)와 현열 열교환부(2)의 사이에는 현열 열교환부(2)로부터 나오는 온수를 온수 열교환기(5) 또는 난방수 공급관(6)에 선택적으로 공급하는 삼방밸브(7)가 구비된다.

또한, 잠열 열교환부(3)와 물탱크(8)의 사이에는 순환펌프(9)가 구비되고, 상기 물탱크(8)는 난방수 환수관(10)과 연결되며, 상기 난방수 환수관(10)은 온수 열교환기(5)와 연결되어 냉수와 열교환된 온수를 물탱크(8) 측으로 회수할 수 있도록 구성되어 있다.

이와같이 구성된 통상의 콘덴싱 가스 보일러는, 먼저 순환펌프(9)의 작동에 의해서 난방후, 환수되는 물이 잠열 열교환부(3) 측으로 유입되고, 이 유입된 잠열 열교환부(3)의 난방수는 현열 열교환부(2)를 통과한 배기가스와 열교환을 이루어 예열된다.

이 예열된 난방수는 다시 현열 열교환부(2)의 내부로 유입되어 버너(1a)에 의한 직접 가열이 이루어지고, 이 가열된 온수는 삼방밸브(7)의 작동에 의해서 온수 열교환기(5) 또는 난방수 공급관(6) 측으로 보내져 직수관(4)을 통하여 공급된 냉수와 열교환을 이루거나 난방을 하게 되는 것이다.

또한, 상술한 잠열 열교환부(3) 및 현열 열교환부(4)는 도 6에서 도시된 것과 같이 동일한 면적으로 형성되어 버너(10)의 상부측으로 적층되어 결합되는데, 이에 따라, 잠열 열교환부의 내측에 응축수가 형성될 경우에는 응축수가 현열 열교환부 및 버너로 흘러들어 보일러가 쉽게 부식되거나, 열교환 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 잠열교환부에서 발생된 응축수가 낙하되어 현열교환부 및 버너로 유입되는 것이 방지되도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 간단한 구성으로 열의 순환이 원활하게 이루어지면서 잠열 열교환이 이루어지도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 잠열교환부의 내측 상면에 맺힌 응축수가 상면을 따라 흐르면서 잠열교환부의 외측방으로 이동되도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 잠열교환부의 내측에 고인 응축수가 열교환기의 외부로 원활히 배출되도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 열교환파이프의 제작이 간편하면서도 열교환 효율이 극대화되도록 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 버너의 상부측에 현열교환부와, 상기 현열교환부의 면적보다 넓게 형성되고 상기 현열교환부의 외측으로 돌출된 면에 잠열교환을 위한 잠열교환파이프가 구비된 잠열교환부가 차례대로 결합된 콘덴싱 보일러의 열교환기에 있어서, 상기 잠열교환부는: 상기 현열교환부의 상부측에 거치되면서 현열교환부의 외측으로 돌출되는 받침패널과, 상기 받침패널의 중앙부에 상기 현열교환부의 면적과 대응되는 연소가스유입공이 형성되고 상기 연소가스유입공을 따라 상부측으로 돌출되는 내부격벽으로 구성된 하부케이스와; 상기 연소가스유입공의 상면에 거치되고 상기 내부격벽의 상부측에 이격되어 고정되는 폐쇄패널과, 상기 폐쇄패널의 외측면이 하방으로 절곡되어 상기 내부격벽의 외측방으로 이격되어 고정되고 하면이 상기 받침패널의 상부측으로 이격되어 고정되는 분리격벽으로 구성된 중앙케이스와; 상기 폐쇄패널의 상부측에 이격되어 설치되고 중앙부에 배기공이 형성된 배기유도패널과, 상기 배기유도패널의 외측 모서리가 하방으로 절곡되면서 상기 분리패널의 외측방으로 이격되어 설치되고 하면이 상기 받침패널의 상면에 밀착되어 고정되는 기밀격벽으로 구성된 상부케이스;로 구성되며, 상기 내부격벽과 분리격벽의 사이공간에 상기 열교환파이프가 구비된 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 폐쇄패널은, 외측면이 하방으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 받침패널에 드레인공이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열교환파이프는; 외측면에 다수의 돌부를 갖는 금속재의 주름관으로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 더욱 상세하 게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 보인 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 결합상태를 보인 종단면도로서, 도시된 바와 같이 본 발명은 버너(10)의 상부측으로 현열교환부(20)와 잠열교환부(30)가 차례대로 결합된 콘덴싱 보일러의 열교환기에 있어서, 상기 잠열교환부(30)를 현열교환부(20)의 면적보다 넓게 형성하고, 현열교환부(20)의 외측으로 돌출된 면에 잠열교환을 위한 열교환파이프를 구비하여 잠열교환부(30)에서 발생된 응축수가 낙하되어 현열교환부(20) 및 버너(10)로 유입되는 것이 방지되도록 한 것이다.

상기 버너(10)는 연료를 연소시켜 화염을 발생시키고 화염의 온도에 의해 보일러가 고온으로 작동되면서 보일러의 난방 작동이 수행되도록 하는 것으로서, 연료를 연소시켜 화염을 발생시키는 통상의 버너(10)로 구성된다.

상기 현열교환부(20)는 상기 버너(10)에서 발생된 연소열에 의해 보일러의 순환수가 가열되도록 하는 것으로서, 상기 버너(10)의 상부측에 결합되어 연소열이 현열교환부(20)의 프레임(21)의 내측으로 유입되도록 하고, 프레임(21)의 내측 및 외측으로 순환수가 통과되는 현열교환파이프(22)가 다수 회 왕복되는 형태로 배열되도록 함으로써, 연소열이 직접 현열교환파이프(22)에 맞닿아 현열교환파이프(22)의 내측을 흐르는 순환수가 가열되도록 한다.

상기 잠열교환부(30)는 상기 버너(10)에서 발생된 고온의 연소가스에 포함된 열을 이용하여 순환수가 가열되도록 하는 것으로서, 연소가스가 대류하면서 고온의 연소가스가 원활하게 유입되도록 상기 현열교환부(20)의 상부측에 결합되고, 연소 가스가 잠열교환부(30)의 내측으로 유입되면서 잠열교환부(30)의 내측에 구비된 잠열교환파이프(31)의 내측으로 흐르는 저온의 순환수와 고온의 연소가스가 열교환하여 순환수가 가열되도록 한다.

또한, 상기 잠열교환부(30)는 상기 현열교환부(20)의 평면상 면적보다 넓게 형성되도록 하고, 내측 중앙부에 상기 현열교환부(20)의 면적과 대응되는 크기로 형성되어 현열교환부(20)의 상부측에 결합되는 연소가스유입공(322)을 형성하며, 상기 현열교환부(20)의 외측방으로 돌출된 면에 잠열교환파이프(31)를 구비하여 연소가스와 순환수의 열교환과정에서 발생된 응축수가 수직 하방으로 낙하되더라도 연소가스유입공(322)을 통해 현열교환부(20)의 내측으로 유입되지 않도록 함으로써, 응축수에 의해 현열교환부(20) 및 버너(10)가 부식되는 것을 방지하여 보일러의 수명이 더욱 늘어날 뿐만 아니라, 열교환기의 열효율이 저하되는 것을 방지하여 보일러의 작동 성능이 더욱 증대되게 되는 것이다.

더불어, 상기 잠열교환부(30)는 상기 현열교환부(20)의 상부측에 결합되고 연소가스유입공(322) 및 내부격벽(323)이 형성된 하부케이스(32)와, 상기 하부케이스(32)의 상부측에 결합되고 연소가스의 누출을 방지하는 폐쇄패널(331) 및 연소가스가 잠열교환부(30)의 내측에서 상,하로 순환되도록 하는 받침패널(321)로 구성된 중앙케이스(33)와, 상기 중앙케이스(33)의 상부측에 결합되고 배기공(341)으로 연소가스가 유도되어 배출되도록 하는 상부케이스(34)로 구성되도록 하여 잠열교환부(30)의 제작 및 유지와 보수가 간편해지도록 한다.

상기 하부케이스(32)는 상기 현열교환부(20)의 상부측에 수평으로 거치되면 서 현열교환부(20)의 외측으로 돌출되고 중앙부에 상기 현열교환부(20)의 면적과 대응되는 연소가스유입공(322)이 형성된 받침패널(321)이 형성되고, 상기 연소가스유입공(322)을 따라 상방으로 돌출되는 돌출되는 내부격벽(323)으로 구성하여 연소가스유입공(322)을 통해 현열교환부(20)를 통과한 연소가스가 잠열교환부(30)의 내측으로 유입되도록 한다.

상기 중앙케이스(33)는 상기 연소가스유입공(322)의 상면에 거치되고 상기 내부격벽(323)의 상부측에 이격되어 고정되는 폐쇄패널(331)이 형성되고, 상기 폐쇄패널(331)의 외측면이 하방으로 절곡되어 상기 내부격벽(323)의 외측방으로 이격되어 고정되고 하면이 상기 받침패널(321)의 상부측으로 이격되어 고정되는 분리격벽(332)으로 구성되도록 하여, 연소가스유입공(322)을 통해 잠열교환부(30)의 내측으로 유입된 연소가스가 폐쇄패널(331)의 하면과 맞닿으면서 내부격벽(323) 및 분리격벽(332)의 사이 공간으로 유입되도록 한다.

상기 상부케이스(34)는 상기 폐쇄패널(331)의 상부측에 이격되어 설치되고 중앙부에 배기공(341)이 형성된 배기유도패널(342)이 형성되고, 상기 배기유도패널(342)의 외측 모서리가 하방으로 절곡되면서 상기 분리패널의 외측방으로 이격되어 설치되고 하면이 상기 받침패널(321)의 상면에 밀착되어 고정되는 기밀격벽(343)이 형성되어, 상술한 바와 같이 내부격벽(323) 및 분리격벽(332)의 사이공간으로 유입된 연소가스가 다시 분리격벽(332)과 기밀격벽(343)의 사이 공간으로 유입된 후에 폐쇄패널(331)과 배기유도패널(342)의 사이 공간으로 흐르면서 배기공(341)을 통해 잠열교환부(30)의 외측으로 배출되도록 한다.

또한, 상기 내부격벽(323)과 분리격벽(332)의 사이공간에 잠열교환파이프(31)를 코일형상으로 감거나 지그재그형상으로 구비함으로써, 현열교환부(20)의 외측방에 구비된 내부격벽(323)과 분리격벽(332)의 사이 공간에서 열교환이 이루어지면서 이 때 발생되는 응축수는 받침패널(321)로 떨어지게 되어 현열교환부(20)의 내측으로 응축수가 유입되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

더불어, 분리격벽(332)의 외측으로는 이격되어 설치되는 기밀격벽(343)을 구비하여 열교환을 거친 연소가스가 분리격벽(332)과 기밀격벽(343)사이를 순환하여 빠져나가도록 함으로서, 열교환이 이루어지는 연소가스의 급격한 온도저하를 방지할 수 있게 되어 열손실을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

더불어, 상기 받침패널(321)에는 받침패널(321)에 고인 응축수가 잠열교환부(30)의 외부로 배출되도록 하는 드레인공(324)을 형성함으로써, 잠열교환부(30)가 응축수에 의해 부식되는 것을 방지하면서, 응축수가 열교환에 미치는 영향이 최소화되도록 하는 것이 바람직하다.

도 3은 도 1의 결합상태를 보인 일부 절개 사시도로서, 상술한 잠열교환파이프(31)는 외측면에 다수의 돌부(311)를 갖는 금속재의 주름관으로 형성하여 잠열교환파이프(31)의 제작과 설치가 더욱 간편할 뿐만 아니라, 열 효율이 더욱 증대되도록 한다.

이에 따라, 잠열교환파이프(31)의 외측에 별도의 열교환용 핀 등을 결합하는 번거로움이 없어져 잠열교환파이프(31)의 제작과 설치가 더욱 간편하게 이루어지게 되는 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 보인 종단면도로서, 본 실시예는 상술한 실시예의 구성요소를 모두 포함하되, 상기 폐쇄패널(331)이 중앙을 기준으로 한 외측방이 하방으로 경사지게 형성되도록 한다.

이에 따라, 폐쇄패널(331)에 응축수가 맺힐 경우에는 응축수가 폐쇄패널(331)의 하면을 따라 흐르면서 분리격벽(332)을 거쳐 받침패널(321)로 흘러들게 되어 응축수가 수직으로 낙하하면서 연소가스유입공(322)을 통해 현열교환부(20)로 흘러드는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 잠열교환부를 현열교환부의 면적보다 넓게 형성하여 잠열교환부에서 발생된 응축수가 낙하되어 현열교환부 및 버너로 유입되는 것이 방지되도록 함으로서, 응축수에 의해 현열교환부 및 버너가 부식되는 것을 방지하여 보일러의 수명이 더욱 늘어날 뿐만 아니라, 열교환기의 열효율이 저하되는 것을 방지하여 보일러의 작동 성능이 더욱 증대되는 효과를 가지게 된다.

또한, 본 발명은 잠열교환부를 하부케이스와 중앙케이스 및 상부케이스의 간단한 구성으로 구성하여 열의 순환이 원활하게 이루어지면서 잠열 열교환이 이루어지도록 함으로서, 열교환기의 제작이 더욱 간편해질 뿐만 아니라, 각각의 케이스의 사이 공간을 따라 열이 지그재그로 순환함으로써, 열손실이 최소화되면서 열교환 효율이 극대화되는 효과를 가지게 된다.

또한, 본 발명은 폐쇄패널을 하방으로 경사지게 형성하여 잠열교환부의 내측 상면에 맺힌 응축수가 상면을 따라 흐르면서 잠열교환부의 외측방으로 이동되도록 함으로서, 응축수가 수직으로 낙하하여 연소가스유입공을 통해 현열교환부 및 버너로 유입되는 것을 방지하는 효과를 가지게 된다.

또한, 본 발명은 받침패널에 드레인공을 형성하여 잠열교환부의 내측에 고인 응축수가 열교환기의 외부로 원활히 배출되도록 함으로서, 잠열교환부의 내측에 응축수가 고여 잠열교환부가 부식되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 응축수에 의해 잠열교환부의 열 교환 효율이 저감되는 것을 방지하는 효과를 가지게 된다.

또한, 본 발명은 열교환파이프를 금속재의 주름관으로 형성하여 열교환파이프의 제작이 간편하면서도 열교환 효율이 극대화되도록 함으로서, 열교환파이프의 제작공정 및 조립공정이 더욱 간소화되어 열교환기의 제작 시간이 단축될 뿐만 아니라, 열교환기의 유지와 보수가 더욱 편리해지는 효과를 가지게 된다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 버너(10)의 상부측에 현열교환부(20)와, 상기 현열교환부(20)의 면적보다 넓게 형성되고 상기 현열교환부(20)의 외측으로 돌출된 면에 잠열교환을 위한 잠열교환파이프(31)가 구비된 잠열교환부(30)가 차례대로 결합된 콘덴싱 보일러의 열교환기에 있어서,

   상기 잠열교환부(30)는:

   상기 현열교환부(20)의 상부측에 거치되면서 현열교환부(20)의 외측으로 돌출되는 받침패널(321)과, 상기 받침패널(321)의 중앙부에 상기 현열교환부(20)의 면적과 대응되는 연소가스유입공(322)이 형성되고 상기 연소가스유입공(322)을 따라 상부측으로 돌출되는 내부격벽(323)으로 구성된 하부케이스(32)와;

   상기 연소가스유입공(322)의 상면에 거치되고 상기 내부격벽(323)의 상부측에 이격되어 고정되는 폐쇄패널(331)과, 상기 폐쇄패널(331)의 외측면이 하방으로 절곡되어 상기 내부격벽(323)의 외측방으로 이격되어 고정되고 하면이 상기 받침패널(321)의 상부측으로 이격되어 고정되는 분리격벽(332)으로 구성된 중앙케이스(33)와;

   상기 폐쇄패널(331)의 상부측에 이격되어 설치되고 중앙부에 배기공(341)이 형성된 배기유도패널(342)과, 상기 배기유도패널(342)의 외측 모서리가 하방으로 절곡되면서 상기 분리패널의 외측방으로 이격되어 설치되고 하면이 상기 받침패널(321)의 상면에 밀착되어 고정되는 기밀격벽(343)으로 구성된 상부케이스(34);로 구성되며,

   상기 내부격벽(323)과 분리격벽(332)의 사이공간에 상기 잠열교환파이프(31)가 구비된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러용 열교환기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 폐쇄패널(331)은,

   외측면이 하방으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러용 열교환기.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 받침패널(321)에 드레인공(324)이 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러용 열교환기.
5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 잠열교환파이프(31)는;

   외측면에 다수의 돌부(311)를 갖는 금속재의 주름관으로 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러용 열교환기.

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