KR101043697B1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 일측면에 흡기구(11)가 형성되고 이 흡기구(11) 인접 내부공간에 버너(10a)가 마련된 연소실(10); 상기 연소실(10)과 일정높이 이격된 상부에 배치되고 일측면에 배기구(21)가 마련된 배기실(20); 및 상기 연소실(10)과 배기실(20)을 연통시켜 연소실(10)의 연소가스가 배기실(20)로 안내되는 동안 주위와 열 교환이 이루어지도록 하는 열교환부(30)를 포함하여 구성된다. 따라서, 연소실의 양측에 열교환부를 설치하고 연소실 중앙에서 화염을 발생시켜 열분포가 고르게 되도록 함으로써, 열효율이 대폭 향상되고, 또한, 흡기구와 배기구가 같은 방향을 향하도록 하여 열교환기를 내통의 일측면에만 설치할 수 있도록 함으로써, 조립성이 향상되며, 또한, 연소실 내부에 차열부재를 마련함으로써, 화재의 우려가 있는 적열을 미연에 차단할 수 있는 등의 효과를 얻는다.

열교환기, 연소실, 배기실, 차열부재, 무두볼트

Description

열교환기{Heat exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소실의 양측에 열교환부를 설치하고 연소실 중앙에서 화염을 발생시켜 열분포가 고르게 되도록 함으로써, 열효율이 대폭 향상되고, 또한, 흡기구와 배기구가 같은 방향을 향하도록 하여 열교환기를 내통의 일측면에만 설치할 수 있도록 함으로써, 조립성이 향상되며, 또한, 연소실 내부에 차열부재를 마련함으로써, 화재의 우려가 있는 적열을 미연에 차단할 수 있는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 고온의 유체가 가진 열에너지를 저온유체로 보내는 장치를 말하며, 가열기, 냉각기, 증발기 등에 사용된다. 유체로는 기체나 액체가 사용되며 고체와 유체를 함께 사용하는 경우도 있다. 열 교환 방식으로는 두 유체 사이에 격판이 있는 격판식, 축열기를 장착하여 열을 전달하는 축열식(재생식) 및 두 유체가 직접 접촉하는 열전달이 이루어지는 직접 접촉식 등이 있다.

격판식은 두 유체가 완전히 분리되어 있기 때문에 화학공업, 식품공업 등에서와 같이 유체의 혼합을 피해야 하는 경우나 연소가스로 가열하는 보일러 등에 쓰이고, 여기서 사용되는 전열면은 대체로 금속관이 쓰이며, 이중관식, 다관식 등이 보급되어 있다. 또한, 금속관의 한쪽면 또는 양면에 핀을 설치하는 경우도 있고, 물결모양의 판을 겹쳐서 격판으로 사용할 때도 많다. 격판식은 단위면적당 전열량에 한계가 있고 전열량에 비해 대형 구조를 갖는다.

축열식의 가장 일반적인 형식은 다공성 재질이나 물결모양의 금속판을 겹친 회전축열체를 두 유체속으로 교대로 통과시켜 열을 교환하는 방식이다. 장치의 규모에 비하여 전열량은 크지만 두 유체가 혼합되는 결점이 있다.

직접 접촉식은 가장 효과적으로 열 교환이 되지만 두 유체가 혼합되기 때문에 기체와 액체처럼 분리 가능한 유체 사이에서만 사용된다.

그리고, 최근에는 전기오븐 등에 적용되는 컨벡션(대류) 방식의 열교환기가 사용되고 있다.

일례로 종래 기술의 컨벡션 방식의 열교환기에 대해 개략적으로 살펴보면, 연소실의 일단부에서 화염을 제공하면 연소가스가 열교환부를 거쳐 배기실의 배기구를 통해 배출되는 동안 열교환부에서 주위로 대류 방식의 열교환이 이루어지도록 하는 구성으로 되어 있다.

그러나, 이러한 종래 기술의 열교환기는 연소실의 일단부에서 화염이 공급되기 때문에 열분포가 고르지 못하게 되어 열효율이 떨어지게 되고, 또한, 흡기구와 배기구가 다른 방향을 향하기 때문에 흡기구와 배기구에 연결되는 흡기관 및 배기관을 설치하기 위해 이들이 향하는 내통의 최소한 두개의 벽면이 필요하기 때문에 그 설치작업이 어렵고 복잡하게 되어 결과적으로 조립성이 떨어지며, 또한, 연소실에 별도의 차열부재가 마련되어 있지 않기 때문에 적열에 의한 화재의 우려가 있는 등의 문제점을 갖고 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 연소실의 양측에 열교환부를 설치하고 연소실 중앙에서 화염을 발생시켜 열분포가 고르게 되도록 함으로써, 열효율이 대폭 향상되고, 또한, 흡기구와 배기구가 같은 방향을 향하도록 하여 열교환기를 내통의 일측면에만 설치할 수 있도록 함으로써, 조립성이 향상되며, 또한, 연소실 내부에 차열부재를 마련함으로써, 화재의 우려가 있는 적열을 미연에 차단할 수 있도록 하는 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열교환기는 일측면에 흡기구가 형성되고 이 흡기구 인접 내부공간에 버너가 마련된 연소실; 상기 연소실과 일정높이 이격된 상부에 배치되고 일측면에 배기구가 마련된 배기실; 및 상기 연소실과 배기실을 연통시켜 연소실의 연소가스가 배기실로 안내되는 동안 주위와 열 교환이 이루어지도록 하는 열교환부를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기에 있어서, 상기 배기실은 연소실의 정 중앙 직립 상부에 배치되고, 상기 열교환부는 그 하단부가 연소실의 상면 양단부와 각각 연통되어 직립 상방으로 연장되고 그 상단부가 중앙의 배기실로 절곡 연통되는 관체 구조로 된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기에 있어서, 상기 관체는 서로 일정간격 이격된 복수개로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기에 있어서, 상기 연소실의 흡기구와 배기실의 배기구는 같은 방향을 향해 형성되어 오븐 내통의 일측면에만 설치되도록 된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기에 있어서, 상기 버너는 연소실의 정 중앙에 배치되어 연소가스가 양측 열교환부로 고르게 분산되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기에 있어서, 상기 연소실의 내부에 버너에 의한 적열을 방지하기 위한 차열부재가 더 구비된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기에 있어서, 상기 차열부재는 바닥면이 버너의 저면에 배치되고 그 상면이 개방된 박스 형상으로 그 일측 벽면에 흡기구와 연통되는 연통공이 형성된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기에 있어서, 상기 차열부재의 바닥면은 중앙을 기준으로 그 양측이 상향 경사진 경사면을 갖는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명의 열교환기는 연소실의 양측에 열교환부를 설치하고 연소실 중앙에서 화염을 발생시켜 열분포가 고르게 되도록 함으로써, 열효율이 대폭 향상되고, 또한, 흡기구와 배기구가 같은 방향을 향하도록 하여 열교환기를 내통의 일측면에만 설치할 수 있도록 함으로써, 조립성이 향상되며, 또한, 연소실 내부에 차열부재를 마련함으로써, 화재의 우려가 있는 적열을 미연에 차단할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기는 일측면에 흡기구(11)가 형성되고 이 흡기구(11) 인접 내부공간에 버너(10a)가 마련된 연소실(10)과, 이 연소실(10)과 일정높이 이격된 상부에 배치되고 일측면에 배기구(21)가 마련된 배기실(20) 및 상기 연소실(10)과 배기실(20)을 연통시켜 연소실(10)의 연소가스가 배기실(20)로 안내되는 동안 주위와 열 교환이 이루어지도록 하는 열교환부(30)를 포함하는 구성으로 되어 있다.

상기 연소실(10)은 내부공간을 갖는 사각박스 형상으로, 상기 버너(10a)는 연소실(10)의 정 중앙에 배치되어 연소가스가 양측 열교환부(30)로 고르게 분산되도록 하고, 이에 대응되는 흡기구(11) 역시 일측 벽면 중앙에 형성되어 있다.

상기 배기실(20)은 연소실(10)의 정 중앙 직립 상부에 배치되는 사각박스 형상으로, 상기 배기구(21)는 일측 벽면에 흡기구(11)와 같은 방향을 향해 형성되어 오븐 내통(40)의 일측면을 통해 외부의 흡기관(12) 및 배기관(22)과 연결되도록 되 어 있다.

상기 열교환부(30)는 그 하단부가 연소실(10)의 상면 양단부와 각각 연통되어 직립 상방으로 연장되고 그 상단부가 중앙의 배기실(20)로 절곡 연통되는 관체(31) 구조로서, 이 관체(31)는 서로 일정간격 이격된 복수개로 이루어져 있다.

그리고, 상기 연소실(10)의 내부에는 버너(10a)에 의한 적열을 방지하기 위한 차열부재(50)가 더 구비되어 있다.

상기 차열부재(50)는 바닥면이 버너(10a)의 저면에 배치되고 그 상면이 개방된 박스 형상으로 그 일측 벽면에 흡기구(11)와 연통되는 연통공(51)이 형성되어 있고, 그 바닥면은 중앙을 기준으로 그 양측이 상향 경사져서 연소가스가 열교환부(30)로 용이하게 안내되도록 하는 경사면(52)이 마련되어 있다.

한편, 상기 흡기구(11)와 배기구(21)의 테두리에는 원주방향을 따라 복수의 무두볼트(13a,23a)를 갖는 플랜지판(13,23)이 마련되어 내통(40) 외측의 흡기관(12) 및 배기관(22)의 플랜지판(12a,22a)과 결합되도록 되어 있다.

그리고, 무두볼트(13a,23a)를 통한 결합 후 다시 용접을 하여 열교환기와 내통(40) 간의 결합이 더욱 견고히 되도록 할 수도 있을 것이다.

미 설명부호 60은 열교환부(30)의 대류에 의한 열교환이 보다 더 활발하게 이루어지도록 하는 대류팬을 나타낸 것이다.

이러한 구성에 따른 본 발명의 일 실시예인 열교환기는 연소실(10)의 내부에 차열부재(50)를 설치하고 일정높이 상부 중앙에 배기실(20)을 배치하여 열교환부(30)의 관체(31)들로 상기 연소실(10)과 배기실(20)을 연결시킴으로써 열교환기 의 조립이 완성된다.

그런 다음, 흡기구(11) 및 배기구(21)의 플랜지판(13,23)을 내통(40)의 해당 벽면에 대고 이들의 무두볼트(13a,23a)가 내통(40) 외부로 돌출되도록 하여 외부의 흡기관(12) 및 배기관(22)의 플랜지판(12a,22a)에 결합되도록 함으로써, 오븐으로의 열교환기의 장착이 완료된다.

이러한 상태에서 버너(10a)를 통한 화염을 발생시키면 연소가스는 차열부재(50)의 경사면(52)을 타고 연소실(10) 양측의 열교환부(30)로 안내되어 이 열교환부(30)의 관체(31)들을 경유하는 동안 열 교환이 이루어지고, 이렇게 열교환부(30)을 거쳐 배기실(20)로 안내된 후 최종적으로 배기구(21)를 통해 외부의 배기관(22)으로 배기가스가 배출되면서 오븐의 내통(40) 내부에서 조리물을 컨벡션 방식으로 조리할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 차열부재를 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 연소가스가 배기실로 안내되는 과정을 개략 정면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기가 오븐의 내통에 장착된 상태를 나타낸 사시도이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : 연소실 10a : 버너

11 : 흡기구 12 : 흡기관

12a : 플랜지판 13 : 플랜지판

13a : 무두볼트 20 : 배기실

21 : 배기구 22 : 배기관

22a : 플랜지판 23 : 플랜지판

23a : 무두볼트 30 : 열교환부

31 : 관체 40 : 내통

50 : 차열부재 51 : 연통공

52 : 경사면 60 : 대류팬

Claims (8)

1. 일측면에 흡기구(11)가 형성되고 이 흡기구(11) 인접 내부공간에 버너(10a)가 마련된 연소실(10);

   상기 연소실(10)과 일정높이 이격된 상부에 배치되고 일측면에 배기구(21)가 마련된 배기실(20); 및

   상기 연소실(10)과 배기실(20)을 연통시켜 연소실(10)의 연소가스가 배기실(20)로 안내되는 동안 주위와 열 교환이 이루어지도록 하는 열교환부(30);

   를 포함하여 구성되고,

   상기 연소실(10)의 흡기구(11)와 배기실(20)의 배기구(21)는 같은 방향을 향해 형성되어 오븐 내통(40)의 일측면에만 설치되도록 하며,

   상기 버너(10a)는 연소실(10)의 정 중앙에 배치되어 연소가스가 양측 열교환부(30)로 고르게 분산되도록 하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 배기실(20)은 연소실(10)의 정 중앙 직립 상부에 배치되고,

   상기 열교환부(30)는 그 하단부가 연소실(10)의 상면 양단부와 각각 연통되어 직립 상방으로 연장되고 그 상단부가 중앙의 배기실(20)로 절곡 연통되는 관체(31) 구조로 된 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 관체(31)는 서로 일정간격 이격된 복수개로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 연소실(10)의 내부에 버너(10a)에 의한 적열을 방지하기 위한 차열부재(50)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 열교환기.
7. 제6항에 있어서,

   상기 차열부재(50)는 바닥면이 버너(10a)의 저면에 배치되고 그 상면이 개방된 박스 형상으로 그 일측 벽면에 흡기구(11)와 연통되는 연통공(51)이 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
8. 제7항에 있어서,

   상기 차열부재(50)의 바닥면은 중앙을 기준으로 그 양측이 상향 경사진 경사 면(52)을 갖는 것을 특징으로 하는 열교환기.

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