KR101109856B1 - 열교환기 및 이를 구성하는 열교환배관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난방수유입구와 난방수유출구 사이의 유로를 형성하고 내부로는 난방수가 통과하면서 연소가스와의 접촉으로 열교환이 이루어지는 열교환배관과 상기 열교환배관의 양측 끝단이 삽입되어 결합되는 엔드플레이트의 제작을 용이하게 하고 정확한 치수로 상호 결합되도록 하는 열교환기의 구조에 관한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명의 열교환배관은, 내부를 통과하는 난방수가 난방수의 유동방향과 직각방향으로 이동하는 외측의 연소가스와 접촉되어 열교환이 이루어지도록 하는 전열체로써, 길이 방향의 양측 끝단이 엔드플레이트에 삽입되어 결합되는 열교환배관에 있어서, 표면에 열교환배관의 길이방향과 수직한 방향으로 전열핀들이 형성되게 되는 상기 열교환배관은 일정한 폭을 갖는 금속 박판이 절곡되어 그 단면이 원형, 타원형 또는 직사각형으로 이루어지는 중공부로 형성됨과 아울러, 상기 금속 박판의 폭 방향의 양측 끝단이 외측으로 일정 길이 돌출되어 서로 맞대어져 접하는 플랜지부를 형성하도록 절곡된 것을 특징으로 한다.

보일러, 열교환기, 난방수, 열교환배관, 엔드플레이트.

Description

열교환기 및 이를 구성하는 열교환배관{Heat exchanger and heat exchanging pipe composing thereof}

본 발명은 보일러에 사용되는 열교환기 및 이를 구성하는 열교환배관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 난방수유입구와 난방수유출구 사이의 유로를 형성하고 내부로는 난방수가 통과하면서 연소가스와의 접촉으로 열교환이 이루어지는 열교환배관의 제작을 용이하게 하고, 상기 열교환배관의 양측 끝단이 삽입되어 결합되는 엔드플레이트와 정확하게 상호 결합이 이루어지는 열교환기 및 이를 구성하는 열교환배관에 관한 것이다.

일반적으로 연소실 내에서 열교환배관 내부를 따라 흐르는 난방수를 버너를 이용하여 가열할 수 있는 구성을 가진 연소기기에는 크게 보일러와 온수기 등을 들 수 있다.

즉, 일반 가정이나 공공건물 등에 사용되는 보일러는 난방용이나 온수용으로 이용되고, 온수기는 냉수를 단시간 내에 소정의 온도로 가열하여 사용자가 편리하게 온수를 사용할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 보일러나 온수기와 같은 연소기기는 대부분 기름 혹은 가스를 연료로 사용하여 버너를 통해 연소시킨 다음, 이 연소과정에서 발생하는 연소열을 이용하여 물을 가열하고, 이 가열된 물(온수)을 사용자의 필요에 따라 제공할 수 있는 시스템을 가지고 있다.

상기와 같은 연소기기에는 버너로부터 발생한 연소열을 흡수하기 위하여 열교환기가 구비되어 있다.

도 1은 종래 U-튜브를 이용한 열교환기의 구조를 보여주는 정면개략도이고, 도 2는 종래 캡(Cap)을 이용한 열교환기의 구조를 보여주는 정면개략도이다.

열교환기(1,2)는 난방수가 유입되는 난방수유입구(10)와, 상기 난방수유입구(10)로부터 유입된 난방수가 내부를 통과하며 표면에서 연소가스와 접촉되어 열전달이 이루어지는 복수의 열교환배관(21,22,23)으로 이루어진 열교환부(20)와, 상기 열교환배관(21,22,23)을 통과하면서 가열된 난방수가 유출되는 난방수유출구(30)로 이루어진다.

상기 열교환배관(21,22,23)의 양측 끝단은 엔드플레이트(11,31)에 관통 형성된 배관삽입구멍에 삽입되어 용접결합되고, 상기 엔드플레이트(11,31)의 외측으로는 도 1에 도시된 U-튜브(12,14) 또는 도 2에 도시된 캡(32,34)을 통하여 열교환배관(21,22,23) 내부를 흐르는 난방수의 유로가 연결된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 캡(32,34)의 내측면과 엔드플레이트(11,31)의 외측면과의 사이에는 실링(35)을 구비하여 난방수가 유로 이외의 영역으로 새어나가지 못하도록 기밀을 유지하게 된다.

상기 열교환배관(21,22,23) 사이는 소정의 간격으로 이격되어 있어 그 사이 로 고온의 연소가스가 통과하면서 열전달이 이루어지며, 열전달 효율을 향상시키기 위하여 상기 열교환배관(21,22,23)의 표면에는 전열핀(25)이 다수 형성되어 있다.

상기 열교환기(1,2)에 사용되는 열교환배관(21,22,23)은 다양한 재질과 구조로 제작될 수 있다.

일례로서, 동(brass)을 재료로 하여 제작되는 열교환배관의 경우에는 재료비가 고가(高價)일 뿐만 아니라, 사용중 열교환배관의 표면에 맺히는 응축수로 인해 열교환배관이 부식되는 문제점이 있으므로 콘덴싱 보일러의 잠열교환기에는 사용이 부적합하여 사용환경이 제한되는 문제점이 있다.

한편, 열교환배관을 제작하는 공정은 조관(造管), 열처리, 인발, 절단 등 일련의 공정을 거치게 되는데, 스테인리스(stainless)를 재료로 하여 제작되는 열교환배관의 경우에는 그 재료의 특성상 열교환배관의 형상을 정확하게 제작하기가 어려운 문제점이 있다.

만일 열교환배관의 형상이 정확한 치수로 제작되지 않을 경우에는, 열교환배관의 표면에 전열핀을 조립하거나, 열교환배관과 엔드플레이트를 조립하기가 어렵게 되는 문제점이 있다.

또한, 열교환배관과 전열핀, 열교환배관과 엔드플레이트는 전기용접이나 브레이징(brazing)용접으로 결합시키게 되는데, 열교환배관의 치수가 정확하지 않으면 용접이 잘 되지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 제작이 용이할 뿐만 아니라 엔드플레이트에 정확한 치수로 용접결합 가능한 열교환배관을 포함하는 열교환기 및 이를 구성하는 열교환배관을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 열교환배관은, 내부를 통과하는 난방수가 난방수의 유동방향과 직각방향으로 이동하는 외측의 연소가스와 접촉되어 열교환이 이루어지도록 하는 전열체로써, 길이 방향의 양측 끝단이 엔드플레이트에 삽입되어 결합되는 열교환배관에 있어서, 표면에 열교환배관의 길이방향과 수직한 방향으로 전열핀들이 형성되게 되는 상기 열교환배관은 일정한 폭을 갖는 금속 박판이 절곡되어 그 단면이 원형, 타원형 또는 직사각형으로 이루어지는 중공부로 형성됨과 아울러, 상기 금속 박판의 폭 방향의 양측 끝단이 외측으로 일정 길이 돌출되어 서로 맞대어져 접하는 플랜지부를 형성하도록 절곡된 것을 특징으로 한다.

상기 플랜지부는 코킹 또는 해밍에 의한 기계가공 처리된 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 플랜지부는 전기용접 또는 브레이징용접 처리된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 열교환기는 상기 어느 하나의 열교환배관이 간격을 두고 복수개 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열교환기 및 이를 구성하는 열교환배관에 의하면, 열교환기의 열교환배관의 제작에 있어서 금속 박판의 양측 끝단이 서로 접하도록 플랜지부 를 형성하고, 플랜지부의 일정부분을 코킹 또는 해밍에 의한 기계가공으로 결합하거나, 전기용접 또는 브레이징용접을 통해 기밀이 유지되도록 견고하게 결합함으로써 열교환배관의 단면 둘레의 길이를 정확하게 제조하기에 용이하고, 열교환배관과 엔드플레이트간에 정확한 치수로 결합시킬 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 열교환배관과 엔드플레이트의 구조에 대한 예시도이다.

도시된 도면에서, 도 3의 (a),(c),(e)의 열교환배관(51,52,53)은 각각 도 3의 (b), (d), (f)의 엔드플레이트(71,72,73)에 관통 형성되어 있는 배관삽입구멍(81,82,83)에 삽입되어 결합된다.

도 3의 (a),(c),(e)의 열교환배관(51,52,53)은 그 단면의 형상이 서로 다르게 구성될 수 있음을 보이고 있으나, 각각의 열교환배관(51,52,53)에 돌출 형성된 플랜지부(61,62,63)를 포함하는 구성은 공통적이다.

열교환배관(51,52,53)의 형상은 도 3의 (a)와 같은 원형으로 구성되거나, 연소가스와 접촉되는 열교환배관(52,53)의 변의 폭이 높이에 비해 큰 장방형으로서 도 3의 (c)와 같은 계란형 또는 도 3의 (e)와 같은 사각형으로 구성될 수 있다.

열교환배관(51,52,53)의 제작은, 우선 일정한 폭을 가진 금속 박판을 절곡시킨 후 양측 끝단이 외측으로 일정길이 돌출되도록 플랜지부(61,62,63)를 형성한다.

상기 플랜지부(61,62,63)는 각각의 상하 부재(61a,61b,62a,62b,63a,63b)가 서로 수평으로 맞대어져 접하도록 형성되며, 코킹(Caulking) 또는 해밍(Hamming)에 의해 기계가공 처리하여 결합시킬 수 있다.

즉, 특수하게 제작된 코킹 정 또는 해머로 상기 플랜지부(61,62,63)를 두들겨서 틈새를 메움으로써 기밀을 유지하도록 한다.

상기 플랜지부(61,62,63)는 각각의 상하 부재(61a,61b,62a,62b,63a,63b)의 연결부위에 전기용접 또는 브레이징용접 처리를 하여 견고하게 결합시킬 수도 있다.

그 후, 각각의 열교환배관(51,52,53)의 양측 끝단을 엔드플레이트(71,72,73)에 관통 형성된 배관삽입구멍(81,82,83)에 삽입하고, 접하는 부분에 전기용접 또는 브레이징용접 처리를 하여 완전한 기밀이 유지되도록 견고하게 결합시킨다.

그 다음으로는, 상기 각각의 열교환배관(51,52,53)의 유로가 서로 연결되도록 하기 위하여 상기 엔드플레이트(71,72,73)의 외측면에는 도 1과 도 2에 도시된 U-튜브(12,14) 또는 캡(32,34)을 결합시키게 되며, 결합시에는 상기한 바와 마찬가지로 엔드플레이트(71,72,73)의 외측면과 상기 U-튜브(12,14) 또는 캡(32,34)이 접하는 부위에 전기용접 또는 브레이징용접 처리하여 결합시킨다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정?변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

도 1은 종래 U-튜브를 이용한 열교환기의 구조를 보여주는 정면개략도,

도 2는 종래 캡(Cap)을 이용한 열교환기의 구조를 보여주는 정면개략도,

도 3은 본 발명에 따른 열교환배관과 엔드플레이트의 구조에 대한 예시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1,2 : 열교환기 10 : 난방수유입구

11,31 : 엔드플레이트 12,14 : U-튜브

20 : 열교환부 21,22,23 : 열교환배관

25 : 전열핀 32,34 : 캡

51,52,53 : 열교환배관 61,62,63 : 플랜지부

71,72,73 : 엔드플레이트 81,82,83 : 배관삽입구멍

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 내부를 통과하는 난방수가 난방수의 유동방향과 직각방향으로 이동하는 외측의 연소가스와 접촉되어 열교환이 이루어지도록 하는 전열체인 열교환배관과,

   상기 열교환배관이 간격을 두고 복수개가 길이 방향의 양측 끝단이 삽입되어 결합되는 엔드플레이트를 포함하여 이루어진 가스보일러 또는 가스온수기의 열교환기에 있어서,

   표면에 열교환배관의 길이방향과 수직한 방향으로 전열핀들이 형성되게 되는 상기 열교환배관은 일정한 폭을 갖는 스테인레스 재질의 금속 박판이 절곡되어 그 단면이 원형, 타원형 또는 직사각형으로 이루어지는 중공부로 형성됨과 아울러, 상기 금속 박판의 폭 방향의 양측 끝단이 길이방향을 따라 외측으로 일정 길이 절곡돌출되는 평탄부가 서로 맞대어지되, 절곡돌출되는 평탄부가 코킹, 해밍, 전기용접 또는 브레이징용접에 의하여 접하여진 플랜지부가 형성되어, 열교환배관과 엔드플레이트간에 정확하게 용접이 될 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기.

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