본 발명이 기초하고 있는 목적은, 실질적으로 덜 귀하고 덜 비싼 물질, 이 경우에는 플라스틱으로 구성되었음에도 불구하고, 상기한 축방향 팽창 문제에 대한 화학적 저항이나 기계적 강도에 의한 어떠한 문제도 발생시키지 않는 케이싱이 설치된 것을 제안함으로써, 기구의 무게와 비용을 상당히 줄이는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 변형예에서, 플라스틱 케이싱이 와인딩의 턴을 통과하는 연소 가스에 의해 발생한 열로부터 최적으로 단열되는 것을 보장하고, 이에 상당하여, 간단하고 가볍고 값싼 수단, 이 예에서는 열막이(heat shield)의 기능을 수행하는 보호판(shroud)을 채용함으로써 케이싱이 노출되는 온도의 수준을 실질적으로 저감하는 것이다.
본 발명의 사상을 형성하는 응축 열교환기는 가스 또는 연료 연소기와 연관되도록 한다.
응축 열교환기는 나선형 와인딩을 형성하면서 단부와 단부를 이어서 배열된 하나의 튜브 또는 일단의 튜브들로 구성된 적어도 하나의 튜브 다발을 포함하고, 상기 튜브 또는 튜브들의 벽은 고 열전도성 물질로 이루어지고, 주축이 상기 나선의 축에 대하여 수직 또는 거의 수직하는 평탄화된 타원형의 단면을 가지고, 2개의 인접하는 턴을 분리하는 간극의 폭은 일정하고 상기 단면의 두께보다 작으며, 상기 다발은 가스 기밀 케이싱 내에 고정 설치되고, 상기 다발을 구성하는 상기 튜브 또는 튜브들 내에서 가열되는 유체, 특히 저온의 물을 순환하기 위한 수단이 제공되고, 상기 케이싱은 연소 가스의 배출을 위한 슬리브를 구비함으로써, 이 교환기는 상기 연소기에 의해 발생된 고온의 가스가 상기 턴을 분리하는 상기 간극을 거쳐 상기 다발을 반경 방향 또는 거의 반경 방향으로 통과하도록 배열된다.
본 발명에 따르면:
한편으로, 상기 케이싱은 내열성 플라스틱으로 이루어지고,
다른 한편으로, 상기 응축 열교환기는 축방향으로 상기 다발을 기계적으로 지지하기 위한 수단을 포함하고, 상기 수단은 순환하면서 상기 벽을 변형하는 경향이 있는 상기 유체의 내부 압력에 의한 추력 부하를 흡수할 수 있고, 상기 부하가 상기 케이싱에 전달되는 것을 방지한다.
따라서, 지금까지 케이싱에 부여된 두 가지 기능, 즉, 고온의 가스의 순환과 배출을 위한 외장체로서의 기능과 응축물의 수집과 배출을 위한 외장체로서의 기능,을 분리할 수 한편으로, 튜브 다발의 기계적인 안정성을 확보한다.
또한, 유리하지만 본 발명을 제한하지 않는 소정의 특징들에 따르면:
응축 열교환기는 상기 케이싱에 의해 유지되는 온도 프로브를 포함하고, 상기 프로브는 상기 프로브 근처에서 상기 케이싱 내의 온도가 소정치를 초과할 때 상기 연소기를 차단할 수 있고;
상기 지지 수단은 상기 나선의 축에 평행하게 상기 다발의 외측으로 연장하는 타이 세트를 포함하고, 상기 타이의 단부는 상기 다발의 양측의 2개의 면에 압착하는 베어링 부재에 고정되고;
상기 타이 세트의 단부 중 하나에 위치한 상기 베어링 부재는, 중심부가 절제되어 환상인, 원반 형상의 얇은 판이고;
상기 판은 상기 케이싱의 개방면을 부분적으로 차단하는 페이싱으로서 기능하고, 크림핑에 의해서 상기 케이싱 외주(外周)에 고정되고;
상기 타이의 단부는 상기 페이싱을 관통하여 약간 외측으로 돌출하고, 상기 단부가 관통함으로써 도어가 너트에 의해 상기 페이싱에 대하여 제거 가능하게 설치되고;
상기 도어는 상기 연소기에 고정되고;
정방형으로 배열된 4개의 타이가 있고, 상기 페이싱에 대향하는 면에 위치한 상기 베어링 부재는 한 쌍의 활 모양 또는 굽은 스트랩으로 구성되고, 이러한 스트랩은 상기 다발의 외형에 가능한 한 가깝게 따르도록 형성되고, 상기 다발의 2개의 정 반대의 영역에 압접하며, 상기 각각의 스트랩은 한 쌍의 인접하는 타이에 고정되고;
상기 케이싱을 구성하는 상기 플라스틱은 유리 섬유 강화 수지 또는 유리 박편 강화 수지를 기초로 한 복합물이고;
상기 수지는 폴리페닐렌 산화물, 폴리스티렌 및 폴리프로필렌의 합성물이고;
상기 응축 열교환기는, 단부와 단부를 이어서 위치하고 상호 연결된 동축 튜브로 이루어지는 2개의 다발을 포함하고, 그 중 하나는 제1 교환기로서, 다른 하나는 제2 교환기로서 작용하고, 디플렉팅 부재는 상기 2개의 다발 사이에 끼어, 상기 연소기에 의해 발생된 상기 고온의 가스는 우선 내측에서 외측으로 상기 턴을 분리하는 상기 간극을 지나서 상기 제1 교환기를 통과하고, 그 다음 상기 외측에서 상기 내측으로 상기 턴을 분리하는 상기 간극을 지나서 상기 제2 교환기를 통과하고;
상기 디플렉터는 상기 튜브 다발에 고정되고;
상기 연소기는 상기 제1 교환기로서 작용하는 상기 다발의 내부에 설치되기 때문에, 상기 디플렉터는 원반 형상이고 상기 연소기의 단부에 고정되고, 상기 디플렉터 주위에 상기 다발의 내부에 압착하는 단열 밀봉부가 설치되고;
상기 케이싱은, 함께 제공되고 용접에 의해 상호 고정된 2개의 성형된 반 셸로(half-shell) 구성되고;
상기 응축 열교환기는, 상기 튜브 또는 튜브들로 구성된 다발의 외부와 상기 플라스틱 케이싱의 내부에 배열된 보호판을 포함하고, 상기 보호판은 상기 배기 가스에 의해 발산된 열로부터 상기 케이싱을 단열할 수 있는 열막이로서 작용하고;
상기 보호판은 얇은 스테인레스강 시트로 이루어지고;
상기 보호판은 상기 플라스틱 케이싱의 내면에 형성되지만, 상기 보호판의 벽 내부로 스탬프된 일련의 보스에 의해 상기 플라스틱 케이싱으로부터 소정의 거리를 유지하고;
상기 보호판은, 함께 제공된 2개의 상보적인 라운드된 부분으로 구성되어, 상기 플라스틱 케이싱의 내면에 대하여 끼우는 환상(環狀)의 케이싱을 형성하고;
상기 라운드된 부분의 상호 마주보는 가장자리는 반원 또는 반타원형의 노치의 열(列)을 가지고, 이러한 노치는 상기 라운드된 부분이 맞대어진 때에 상기 와인딩을 구성하는 튜브 또는 튜브들의 직선상의 단부를 단단히 둘러쌀 수 있다.
본 발명의 다른 특징과 이점은, 제한되지 않은 예로써, 가능한 실시예를 나타내는 상세한 설명과 첨부 도면으로부터 분명하게 될 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 교환기는, 외장체의 경계를 정하는 셸(shell) 또는 케이싱(1)을 포함하고, 이 케이싱의 내부에는 일단의 튜브가 단부와 단부를 이어서 배열되고 연속적으로 연결되어 축 X-X'에 대한 나선형 와인딩으로 구성된 튜브형 다발(2)이 고정 설치되어 있다.
상기 튜브형 다발의 튜브는 넓은 쪽이 축 X-X'에 대하여 수직인 평탄화된 단면을 가진다.
튜브의 넓은 면 상에 제공된 보스(200)는 스페이서의 기능을 수행하는데, 각각의 턴 사이에 실질적으로 일정한 조정된 값을 갖는 간극을 정할 수 있게 한다.
이 와인딩은 가열되는 유체, 예컨대 물이 내부에 가로질러 가도록 되어 있다.
도시된 실시예에서, 함께 제공되고 연속적으로 연결된 3개의 나선형 튜브 부재가 있는데, 그 속에서 가열되는 유체가 좌측에서 우측으로 순환한다.
케이싱(1)에 고정된 매니폴드(manifold)(15, 16)에 의하여, 가열되는 저온의 유체의 공급 및 고온의 유체의 배출을 위해 장치를 파이프에 종래의 방법으로 연결할 수 있다.
또한 이 매니폴드는 순환되는 유체를 튜브형 부재에서 근방의 와인딩으로 전달한다.
각각의 튜브형 부재는 일직선상의 단부, 즉 직선축을 가진다. 이 경우, 일직선상의 단부는, 단면이 서서히 변화하고, 그 중 돌출 단부는 원형이다.
도 2에 도시된 예에서는, 2개의 단부가 평행하게 배열되고 와인딩의 동일 측상에 위치한다.
도 10 및 도 11에 도시된 제3 실시예에서 또한 유사한 배열이 제공됨을 알 수 있다.
반대로, 본 발명의 제2 실시예의 경우에는, 도 5 및 도 6에 도시되었듯이, 튜브형 와인딩의 2개의 단부가 동일면에서 연장하고, 그 개구부는 상호 반대로 향하고 있는데, 이는 이미 언급한 유럽 특허 0 678 186 의 도 24에 도시된 것에 따른 배열이다.
튜브형 부재의 입구 및 출구 개구부(20, 21)는 도 2에서 볼 수 있듯이, 케이싱(1)에 형성된 임시 개구부에서 밀봉되는 방식으로 적절히 크림프(crimp) 되어있고; 매니폴드(15, 16)는 이 높이에서 고정된다.
본 발명의 주요한 특성에 따라서, 케이싱(1)은 플라스틱으로 이루어진다.
이것은 예컨대 로토몰딩(rotomolding) 또는 사출성형에 의해 얻어진다.
케이싱은 함께 열 밀봉되는 2개의 반(半) 셸로 구성되고, 열 밀봉은 반 셸 중 하나의 내부에 튜브형 다발이 설치된 후에 행해진다.
케이싱(1)은 그 일측면, 이 예에서는 도 1에서 좌측이, 개방된다.
기구의 사용 중에, 연소된 가스에 포함된 증기의 일부가 튜브의 벽에 접촉하여 응축한다.
참조부호(10)는 외장체의 저벽을 나타내는데; 공지된 방식으로, 이 바닥은 경사져 있어, 응축물이 출구 오리피스(orifice)(13)를 향하여 배출될 수 있도록 한다.
케이싱의 후벽은 참조부호(11)를 나타내는데; 이것은 후술할, 연소된 가스와 연도 가스가 유통하는 채널을 형성하는 홈부(110)를 구비하여, 그것들을 배출 슬리브(12)를 향하여 전달한다.
물론, 오리피스(13)는 응축물 배관에 연결되고, 슬리브(12)는 연도 가스 배관, 예컨대 연도 덕트(duct)에 연결된다. 이 관과 덕트는 도시되지 않았다.
케이싱의 개방측은 페이싱(facing) 부재(3)에 의해 차단된다. 페이싱 부재(3)는 케이싱 입구 근방의 주변 플랜지(14) 상에 가스 기밀 방식으로 크림프된 림(rim)(30)에 의해 그 주변 전체에 걸쳐 고정된다.
밀봉부, 예컨대 도시되지 않은 실리콘 밀봉부가 이 수준에서 유리하게 제공될 수 있다.
예컨대 스테인레스강으로 이루어진 페이싱 판(3)은 통상 제거 가능한 도어(door)(4)에 의해 막혀있다.
본 실시예에서, 도어(4)는 두 부분이 있는데; 내열성 플라스틱이나 금속으로 이루어진 외부 판(40) 및 절연, 예컨대 세라믹기(ceramic-based)의 물질로 이루어진 내부 판(41)으로 구성된다.
이러한 2개의 판의 중심부에는 개구부가 관통하고, 이 개구부에는, 도시하지 않은 수단에 따라서 도어(4)에 고정된 연소기(6), 예를 들면 가스 연소기가 끼워 관통되고 있다.
연소기(6)에 연결된 적절한 수단이 가스 및 공기(프로판+공기와 같은) 연료 혼합물이 기구로 공급될 수 있게 한다.
이 수단은 특히, 도어에 고정되어 가스 혼합물을 연소기에 공급할 수 있는 팬(fan), 또는 도어에 연결된 가요성 관으로 구성될 수 있다.
연소기(6)는 폐단부(closed end)의 원통형 튜브인데, 그 벽은 연료 혼합물이 튜브 외부로 반경 방향으로 유통할 수 있는 다수의 작은 구멍이 뚤려있다.
이 벽의 외면은 연소면을 구성한다. 예컨대 스파크 발생 전극을 포함하는 기존 타입의 이그니션(ignition) 시스템(도시되지 않음)이 물론 연소기에 결합되어 있다.
연소기는 와인딩(2)의 중심과 동축상에 위치하지만, 그 전체 길이 이상으로 연장하지는 않는다.
실제로, 튜브형 다발(2)은 두 부분으로 세분되는데, 하나(2a)는 디플렉터(deflector)(7)의 좌측에 위치하고 다른 하나(2b)는 그 우측에 위치한다.
디플렉터(7)는 단열성, 예컨대 세라믹기, 물질로 이루어진 원반인데; 그 주 변 가장자리가 다발의 2개의 인접하는 턴 사이에 삽입된 얇은 스테인레스강 판(70)의 형상으로 있는 보강재에 의해 유지된다.
본 교환기는 우수한 효율성을 수행할 수 있게 하는 상기한 유럽 특허의 도 8에 도시된 것과 같은 2중 열교환기이다.
다발의 부분(2b)은 도 1에서 볼 때 우측에서 좌측으로 순환하는 유체를 예열하도록 되어 있다. 부분(2a)은 실제 가열을 하도록 되어 있다.
본 발명의 필수적인 특성에 의하면, 튜브형 다발(2)의 턴들은 기계적인 지지 시스템에 의해서 서로 압착되는 상태로 공고히 유지되어 있다.
이것에 수반하고 필요한 것은, 스테인레스강 원통형 막대로 형성되고, 다발의 2개의 반대측의 단부 각각에 있어서 베어링(bearing) 부재와 결합된, 4개의 타이(tie)(5) 세트이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 타이(5)는 가상의 이등변 사다리꼴의 4개의 꼭지점에 배열된다. 일측에서(도 1 및 도 3에서 우측), 그 단부(51)는, 중심에 개구부(300)가 형성된 스테인레스강으로 이루어진 원반의 환상(環狀) 판(30)에, 예컨대 용접에 의해 고정된다.
도 1 및 도 3에서 좌측에 상당하는 반대측에서는, 타이(5)는 상기한 참조부호인 페이싱(3)에 고정된다.
이 측에서, 타이(5)의 단부는 나사 결합하는데; 그것들은 페이싱 판(3)의 주변에 형성된 적합한 오리피스를 통하여 관통한다.
이 나사부(50)에 나사 결합한 너트(500)는 타이에 장력을 부여하고 있고, 이에 의해 다발(2)의 마지막 턴에 대항하여 판(30)에(우측에서 좌측으로) 힘을 가하고, 이에 상응하여 다발의 첫번째 턴에 대항하여 페이싱(3)에(반대 방향으로) 힘을 가한다.
따라서, 다발(2)은 베어링 부재(3, 30) 사이에서 축방향으로 압축력을 받는다.
단부(50)는 상대적으로 길게 되어 있어; 도 3에 도시된 바와 같이, 소정의 길이에 걸쳐 너트(500) 이상으로 돌출함을 알 것이다.
그 이유는, 단부(50)는 페이싱(3)에 대하여 도어(4)를 중심잡고 고정하는 기능을 또한 갖기 때문이다.
이 때문에, 도어를 구성하는 판(40)은, 그 직경이 절연부(41)의 직경보다 크고, 4개의 구멍이 있다. 그리고, 이러한 구멍에 의하여 단부(50)가 맞물릴 수 있다.
고정은 유리하게 자기 잠금 너트인 너트(400)에 의해 수행되어, 특히 진동 효과로 부주의하게 느슨해지는 위험을 줄이게 한다.
판(40)에 형성된 적절한 홈 내에 수용된 환상의 립(lip) 밀봉부(42)는 연소 배기가스를 기밀시킨 상태로 판(40)을 페이싱(3)의 외면에 대하여 압착시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 타이(5)는 다발(2)의 외부에 배열된다.
도 3을 보면, 페이싱(3), 타이(5) 및 단부 베어링 부재(3, 30)에 의해 형성된 조립체는 독립적인 조립체를 형성함이 분명해질 것이다.
와인딩(2)의 튜브의 내부 압력의 작용에 의하여 발생하는 경향이 있는 팽창은, 축방향의 추력 부하(load)를 충분히 흡수하는 타이와 베어링 부재에 의해 억제된다.
이 조립체를 포함하는 케이싱의 벽에 대하여 이 추력은 전달되지 않는다.
튜브의 단부(20,21)가 그것들을 수용하는 케이싱에 제공된 하우징(housing) 내에 설치된 결과로써, 튜브형 다발은 케이싱 내부에 간단히 유지될 수 있다.
또한, 디플렉팅 파티션(deflecting partition)(8)이 와인딩(2)의 후부(後部) 상에 제공되고, 이 파티션은 중앙 개구부(300)의 하방으로 후부의 환상 판(30)과 부분적으로 겹친다.
이 파티션은 유리하게 케이싱 내부에 다발을 올바르게 유지하는 역할을 한다.
그것은 케이싱의 내부벽에 고정되고 슬리브(12) 하방에서 경사지게 늘어난다. 그것은 바람직하게 다발의 상부를 둘러싸면서 원호를 형성하는 외형을 가진 활모양이다.
연소기(6)에 의해 발생된 고온의 가스는 다발(2)의 첫번째 부분(2a)(디플렉터(7)의 좌측에 위치)을 통과하는데, 내부로부터 외부를 향하여 튜브의 간극 사이에서 반경 방향으로 통과한다.
파티션(8)의 존재로 인하여, 그것들은 슬리브(12)를 통하여 즉시 빠져나갈 수 없다.
그것들은 교환기의 후부(2b)(디플렉팅 판(7)의 우측에 위치)를 통하여 통과해야 하는데, 이 때는 외부로부터 내부를 향하고, 튜브형 다발 내에서 순환하는 물을 예열한다.
마지막으로, 냉각된 가스는 벽(110)에 의해 경계가 정해진 후부의 채널을 통해 빠져나가 배출 슬리브(12)에 이른다.
케이싱을 구성하는 플라스틱은 약 150℃ 내지 160℃의 온도를 계속적으로 견디도록 선택된다.
이것은 유리하게 유리 섬유 강화 또는 유리 박편(flake) 강화 수지를 기초로 한 복합물이다.
특별히 적합한 타입의 수지로서는 고온의 연소 가스와 응축물에 의한 화학적 손상을 견디기에 적합한 물질로서, 폴리페닐렌 산화물, 폴리스티렌, 폴리프로필렌의 합성물이 있다.
케이싱(1)의 벽은, 큰 기계적 응력에 노출되지 않기 때문에, 비교적 얇게 예컨대 2mm 내지 4mm 두께로 할 수 있다.
유지 목적을 위해, 교환기의 전부(前部)의 내부에 용이하게 접근할 수 있는데, 이것은 연도 가스로 인해 실제로 손상에 노출되는 유일한 부분이며; 이를 위해 필요한 모든 것은 너트(400)를 풀고 도어(4)와 그것에 고정된 연소기(6)에 의해 형성된 조립체를 축방향으로 빼내는 것이다.
클리닝 후에, 이 조립체를 재설치하는 것은 마찬가지로 용이하다.
이 분해 및 재조립 작동은 도어의 일시적인 제거에도 불구하고, 유효한 타이(5)에 의해 수행되는 지지 기능에 아무런 영향이 없다.
이 장치의 변형 실시예에서는, 연소기(6)의 단부에 원반형의 디플렉터(7)를 고정할 수 있다.
그 경우에, 도어(4), 연소기(6) 및 디플렉터(7)는 분해될 수 있는 조립체를 형성하여, 예열을 수행하는 후부를 포함하는 와인딩의 내부 공간 전체에 대하여 클리닝의 목적에서 접근할 수 있다.
물론, 그러한 상황을 가정할 때, 디플렉팅 원반(7) 둘레 전체에 고 단열성의 환상의 밀봉부를 제공할 필요가 있고, 이 밀봉부는 다발의 내면에 접합하는 것에 의하여, 가스가 부분(2b)을 향하여 이 수준에서 직접 유통하는 것을 방지한다.
도 5 내지 도 7에 도시된 본 발명의 제2 실시예에서, 기구가 180도 회전되어 있지만(페이싱이 도 5의 우측에 위치) 방금 설명된 것과 유사한 구성이 한번 더 개시된다.
제1 실시예의 부재와 동일하거나 유사한 부재는 동일한 참조부호을 사용하였고, 그 특징과 기능에 대한 설명은 다시 하지 않는다.
이 교환기는 제1 실시예에서 보다 더 축방향으로 밀집되어 있다.
전술하였듯이, 튜브의 직선 단부는 와인딩의 접선방향으로 연장하고, 그 축은 측면으로 배치되는 동일한 세로 평면에 포함된다.(도 6 참조)
또한, 페이싱(3)의 반대 측에, 타이(5)는 환상의 판(30)이 아니라 한 쌍의 굽은 평탄 막대(30a, 30b)에 고정되는데, 그 중앙 부분은 대응하는 최후 턴의, 비교적 한정된 면적을 가지는 소정각의 영역에 대해 접해 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 타이는 이 때 정방형으로 배치되고, 굽은 막대(30a, 30b)는 이러한 타이의 한쪽을 쌍으로 연결하고 있고, 와인딩의 정반대의 2개의 영역에 가능한 한 근접하고 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 파티션(8)은 주 교환기를 구성하는 부분(2a)의 출구에 위치한 튜브의 근방에서, 튜브 와인딩 위에 위치한 홈부(80)를 가진다.
온도 프로브(probe)(9)는 이 홈부에 설치된다.
이 프로브는 케이싱에 대하여 밀봉 가능하게 설치된 열 회선 차단기이다. 이 목적을 위하여, 프로브(9)는 유리하게 저면이 개방된 홈부(80) 내부로 설치된 스테인레스강 컵(cup)내의 서클립(circlip)에 의해 유지되고, 적절한 밀봉부가 컵과 홈부(80)의 벽 사이에 밀봉을 한다.
이 프로브는 연소기 제어 장치에 연결되고, 감지된 온도가 소정치, 예컨대 160℃를 초과할 때 연소기가 차단되도록 설계된다.
예컨대 튜브 중 하나의 장애에 의해, 예컨대 튜브의 물이 없거나 튜브 내에 순환하는 물이 부족한 경우, 비정상적이 과열이 뜻하지 않게 발생할 수 있다.
어떠한 안전 조치도 없는 경우, 연소기 주위에 위치한 튜브를 떠나 플라스틱 케이싱의 내부와 접촉하게 되는 연도 가스의 온도가 매우 많이 상승하게 된다. 연도 가스가 튜브에 더 이상 열을 충분히 전달할 수 없는 일이 발생한다.
그러면, 플라스틱의 기계적인 안정성에 관한 문제 및 심지어 케이싱에 화재가 나서 케이싱에 심각한 손상을 주는 문제가 있을 수 있다.
도 8에 도시된 변형예에서, 프로브(9')는 열에 민감한 가용성 부재(92')를 포함한다.
보일러에 공급하는 전력 회로가 이 열 가용성 부재(92')를 통하여 연결된 2개의 단말(90', 91')에 연결된다.
온도가 비정상적으로 상승하는 경우, 예컨대 160℃를 초과한 경우, 이 부재(92')는 녹아서 2개의 단말(91', 90') 사이의 전기 회로를 단선하여, 연소기 제어가 차단되게 한다.
도 9는 연소기(6)에 의해 발생된 고온의 가스의 순환을 나타내는데, 연소기(6)에는 가연성 혼합물(G+A)이 공급된다.
점화된 후에, 연소기는 예컨대 1000℃ 온도의 연소 가스를 발생하는데, 이것은 화살표 (F1)로 표시된 것처럼 반경 방향으로 외부로 퍼진다.
이 연소 가스는 내부로부터 외부로(화살표 F2) 교환기(2a)의 첫 번째 부분에서의 간극을 통하여 반경 방향으로 통과한다.
이 통과 중에, 연소 가스의 열의 많은 부분이 튜브의 벽을 통하여 그 속에서 순환하는 물에 전달되는데, 그 결과 다발 부분(2b)을 떠나는 고온의 가스의 온도는 실례로서 약 110℃ 내지 140℃ 이다.
디플렉터(6)의 존재는 연소 가스(F1)가 축방향으로 빠져나가지 못하게 한다.
그 다음, 부분적으로 냉각된 가스는 외부에서 내부로(화살표 F3) 교환기의 두 번째 부분(2b)을 통하여 통과한다.
따라서 열의 부가적인 부분이 튜브 내에서 순환하는 물에 전달된다. 기구로부터 빠져나온 가스(화살표 F4, F5)의 온도는 실례로서 약 65℃ 내지 70℃ 이다.
물에 관하여는, 그것은 통상 대기 온도로부터 약 80℃의 온도로 가열된다.
물론, 물은 연도 가스의 흐름과 반대 방향으로 흐르면서, 교환기의 영역(2b) 에서 예열되고, 영역(2a)에서 실제 가열된다.
도 10 내지 도 12에 도시된 실시예에서, 교환기는 연소기가 제공되지 않는다.
케이싱은 외부 소스로부터 오는 고온의 가스를 위한 흡입 슬리브(E)를 포함한다.
이 슬리브는 튜브(2)로 이루어지는 와인딩 내측에 있다.
이것은 상기한 유럽 특허의 도 19의 사상을 형성한 것과 유사한 배열을 포함한다.
동일한 참조부호가 제1 실시예의 부재와 동일한 부재를 나타내도록 사용되고, 부재가 유사하지만 동일하지 않을 때는 적당하게 프라임을 붙였다.
예열이 없는 단일 교환기가 이 경우에 포함된다.
슬리브(E)를 통하여 케이싱의 내측 외장체에 들어가는 고온의 가스는 튜브형 다발(2)의 내부로부터 외부로 반경 방향으로 빠져나가면서, 그 안에서 순환하는 유체를 가열시키고; 냉각된 가스는 슬리브(12)를 통하여 빠져나간다.
와인딩을 구성하는 튜브형 부재는 평행하게 배열되고, 입구 및 출구 매니폴드(15', 16')는 각각 튜브의 입구 또는 출구에서 수집과 배분을 위해 제공한다.
케이싱(1')은 플라스틱으로 구성된다.
기계적으로 다발을 지지하기 위한 수단은 제1 실시예와 유사하다.
그것들은 그 단부에서, 예컨대 용접에 의해 2개의 판(30, 3')에 고정되는 4개의 타이 세트를 포함한다.
흡입 슬리브(E) 측에 위치한 판(30)은 원반으로서, 그 중심은 슬리브(E)에 의해 경계가 정해지는 가스 입구 통로로 되는 개구부(300)를 가진다.
저면 판(3')은 컷아웃(cutout) 되지 않은 원반이다.
이 원반은 와인딩의 후부를 차단하여, 모든 고온의 가스가 턴 사이의 간극을 통하여 떠나도록 한다.
케이싱 저면 벽이 고온의 가스에 노출되는 판(3')을 직면하지 않도록, 간극(j)이 2개의 부재 사이에 제공된다.
물론, 이 기구는 또한 온도 프로브가 설치되어, 프로브가 소정의 초과 온도를 감지했을 때 고온의 가스가 들어오지 못하도록 설계된다.
처음의 2개의 실시예로 돌아가서, 채용되는 연소기는 반드시 원통 형상일 필요가 없고; 여전히 도어에 고정되지만, 평탄 또는 반구 형상이어도 된다.
플라스틱 케이싱을 사용함으로써 얻어지는 질량 절감은 동일한 수행을 하는 유사한 기구로서 케이싱이 금속으로 구성된 경우에 비해 약 20%이다.
도 13 및 도 14에 도시된 교환기 변형예는 도 5 내지 도 7을 참조하여 이미 설명된 것과 구성이 유사하여, 이 구조는 다시 설명하지 않는다.
그러나, 후술하는 바와 같이, 그것은 열막이 기능을 수행하는 보호판을 포함한다.
특히, 와인딩(2)을 둘러싸는 케이싱(1)의 벽의 환상 부분의 내부에 보호판(100)이 설치된다. 보호판은 예컨대 두께가 약 0.3mm 내지 0.4mm인 얇은 스테인레스강 시트(sheet)로 이루어진다.
이 보호판은 예컨대 약 2mm의 소정의 공간 (j)(도 13 참조)을 가지고, 케이싱의 내면에 접해있다. 이 분리는 시트 내부로 스탬프된(stamped) 작은 사이즈의 컵으로 구성된 복수의 베어링 스터드(stud)(101)에 의해 제공되어, 보호판의 외측에 돌출되는 보스를 형성한다. 보호판을 구성하는 두 부분에서 시트의 전개된 모습을 나타내는 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 이들 보스(101)는 시트의 표면에서 균일한 기하학적 분포를 가지며, 이 예에서는 정삼각형과 같이 배열된다.
공간(j) 및 실질상 점 영역인 매우 작은 영역에 의해 케이싱(1)에 대항하여 유지하는 보스(101)의 존재는, 보호판(100)에 의해 흡수되는 열이 그것을 둘러싸는 벽으로 전달되는 것을 상당히 감소할 수 있다.
보호판은, 그 앞측의 단부가 페이싱(3)에 접합하고, 그 뒤측의 단부가 파티션(8-8')에 기대 접해있다.
실질적으로 와인딩(2)의 길이와 일치하는 보호판의 축방향 길이는 도 13에서 (K)로 나타낸다.
도시된 실시예에서, 보호판(100)은 도 15 및 도 16에서 각각 참조부호 (100a, 100b)로 나타낸 2개의 처음의 평탄하고 분리된 부분에 의해 형성된다.
이것들은 각각 길이가 (L1, L2)이고 폭이 (K)인 스테인레스강 시트의 스트립(strip)이다.
세로 방향의 가장자리에서, 각각의 스트립(100a, 100b)은, 튜브의 단부가 관통하는 벽의 높이에 있어서 튜브의 단부의 단면 형상과 상보적 관계를 이루고, 실질적으로 반원 또는 반타원의 형상을 가지는 일련의 4개의 노치(notch)(102)를 가진다.
스트립(100a)의 길이(L1)는 스트립(100b)의 길이(L2) 보다 상당히 크다.
합(L1+L2)은 케이싱(1)의 내부 벽의 둘레와 거의 일치하고(공간 (j)을 허용한다), 스트립(100a, 100b)은 케이싱(1)의 벽의 만곡에 적합하도록 라운드(round) 처리된 후에 케이싱의 내부 벽에 대항하여 압착된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 이 케이싱은 그 외형이 원과 라운드된 코너를 가진 정방형의 중간 정도 되는 단면을 가진다.
짧은 부재(100b)는 튜브의 개구부(20', 21')가 위치한 쪽에서 이들 개구부의 외측(도 14에서 좌측)에 위치하고, 긴 부재(100a)는 다른 쪽에 위치한다.
그것들은 세로 방향의 가장자리(X-X'에 평행하다)에 함께 제공되고, 적절히 형성되고 위치된 노치(102)에 의해 약간의 간극을 가지며 와인딩(2)을 구성하는 튜브의 단부 또는 개구부를 단단히 둘러싼다.
시트로 이루어지는 2개의 스트립은, 그 탄성에 의하여, 특별한 고정수단을 사용하지 않고 보스(101)에 의해 케이싱의 내면에 대하여 가까이 압착된다. 이렇게 그것들은, 비교적 밀봉되는 상태로, 교환기에서 순환하는 고온의 가스로부터 케이싱의 상기 내면을 단열하여, 열막이 또는 등온 막이의 기능을 수행하는 보호판을 형성한다.
도 13에 도시된 실시예와 같이, 케이싱(1)의 벽이 온도 프로브(9)를 격납하는 내부로 돌출하는 홈부(80)를 가진다면, 보호판이 홈 벽부가 삽입된 적절한 개구부에 의한 영역을 가로지르는 것은 말할 필요가 없다. 따라서, 이 영역에서 열적으로 보호되지 않는 케이싱의 벽은, 보호막에 의해 보호되는 벽의 잔여 부분 보다 높은 온도에 노출된다.
실제로, 이 영역은 매우 제한된 영역이고, 그곳에서 발생하는 과잉 열은 덜 뜨거운 인접하는 벽으로 열 전달이 되어 제거되므로, 어떤 어려운 점도 발생하지 않는다.
보호판의 존재는 케이싱의 벽이 노출되는 온도를 약 15℃ 내지 20℃로 감소시키는 효과가 있어, 보호판이 제공되지 않은 앞서 설명한 실시예에 사용될 수 있는 것보다 덜 귀하고 덜 비싼 플라스틱을 사용할 수 있도록 하고, 안정성과 내구성을 향상시킬 수 있도록 한다.