KR101475398B1 - 보일러 열교환용 혼합관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러 열교환용 혼합관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환 하우징 내부에서의 불균일한 열원을 서로 갖는 현열공간부와 잠열공간부에 균일한 온도의 열원이 제공되도록 열원상승부에 의해 혼합상승시켜 열교환관의 열교환을 전체적으로 고르게 하여 열교환 효율을 향상시키고, 열교환시 또는 사용환경에 따라 열교환관의 팽창길이를 제한하며, 열원상승부에 의해 배기 가스의 압력 손실을 저감시켜 보일러에 구비된 배풍용 휀 풍압을 낮출 수 있는 보일러 열교환용 혼합관에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 보일러 열교환기용 혼합관은 열교환 하우징, 상기 열교환 하우징 내부 중앙에 구비되어 방사형태로 열원을 제공하는 연소부, 상기 열교환 하우징 내측에 구비되며, 상기 연소부 외부에 적어도 하나 이상 소정거리 이격 구비되어 상기 연소부의 열원에 의해 난방수 또는 온수로 열교환 하는 나선형의 열교환관을 포함하는 보일러용 열교환기에 있어서, 상기 열교환 하우징과 상기 열교환관 사이에 구비되어 방사형태로 제공되는 상기 연소부 열원이 상기 열교환 하우징 내벽에 직접적으로 접하는 것을 차단하고, 상기 열교환관 전체적으로 고르게 열교환을 이루도록 열원의 혼합상승작용을 유발하는 열원상승부 및 상기 열원상승부재가 상기 열교환 하우징 내측에 고정 구비되도록 하며, 상기 열교환관이 열교환시에 상기 연소부의 열원에 의해 팽창하여 길이가 증대하는 것을 방지하는 고정부를 포함하며, 상기 열원상승부는 일측이 상기 열교환 하우징을 바라보고, 타측이 상기 열교환관을 바라보도록 구비되며, 전체적으로 판 형태의 띠 형상을 갖도록 수직길이방향으로 길이를 갖는 몸체 및 상기 몸체 타측에 상기 연소부의 열원을 혼합상승시키는 음각의 상승홈이 형성되고, 상기 몸체 일측에 상기 상승홈에 의해 돌출 형성된 돌출부를 포함하는 사선 형상의 패턴을 포함한다.

Description

보일러 열교환용 혼합관{Mixing tube boiler heat exchanger}

본 발명은 보일러 열교환용 혼합관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환 하우징 내부에서의 불균일한 열원을 서로 갖는 현열공간부와 잠열공간부에 균일한 온도의 열원이 제공되도록 열원상승부에 의해 혼합상승시켜 열교환관의 열교환을 전체적으로 고르게 하여 열교환 효율을 향상시키고, 열교환시 또는 사용환경에 따라 열교환관의 팽창길이를 제한하며, 열원상승부에 의해 배기 가스의 압력 손실을 저감시켜 보일러에 구비된 배풍용 휀 풍압을 낮출 수 있는 보일러 열교환용 혼합관에 관한 것이다.

일반적으로 보일러의 열교환기는 열교환 하우징 중앙내부에 구비되는 연소부와 연소부 외부에 단면이 오발형상인 나선형 열교환관을 구비하여 연소부에서 제공하는 고온의 열원을 이용하여 열교환관 내부에 유입되는 직수를 난방수 또는 온수로 열교환하게 된다.

이와 같은 종래의 보일러용 열교환기는 도 1에 도시한 바와 같이, 연소부에 의해 고온의 열원이 존재하는 현열공간부와 상기 현열공간부를 통하여 1차로 열교환이 이루어진 비교적 저온의 열원을 제공받는 잠열공간부로 구성된다.

그러나, 상기한 종래의 열교환기는 현열공간부에 의해 1차적으로 열교환된 열원이 잠열공간부에 제공되는 방식에 의해 열교환 하우징 내부에서 서로 불균일한 열원을 제공받게 되어 특히 잠열공간부에 위치하는 열교환관의 열교환 효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 열교환 하우징 내부의 현열공간부와 잠열공간부 사이의 불균일한 연소부 고온의 열원을 열교환관에 균일하게 제공하게 함으로써, 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 보일러 열교환기용 혼합관을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 보일러 열교환기용 혼합관은 열교환 하우징, 상기 열교환 하우징 내부 중앙에 구비되어 방사형태로 열원을 제공하는 연소부, 상기 열교환 하우징 내측에 구비되며, 상기 연소부 외부에 적어도 하나 이상 소정거리 이격 구비되어 상기 연소부의 열원에 의해 난방수 또는 온수로 열교환 하는 나선형의 열교환관을 포함하는 보일러용 열교환기에 있어서, 상기 열교환 하우징과 상기 열교환관 사이에 구비되어 방사형태로 제공되는 상기 연소부 열원이 상기 열교환 하우징 내벽에 직접적으로 접하는 것을 차단하고, 상기 열교환관 전체적으로 고르게 열교환을 이루도록 열원의 혼합상승작용을 유발하는 열원상승부 및 상기 열원상승부가 상기 열교환 하우징 내측에 고정 구비되도록 하며, 상기 열교환관이 열교환시에 상기 연소부의 열원에 의해 팽창하여 길이가 증대하는 것을 방지하는 고정부를 포함하며, 상기 열원상승부는 일측이 상기 열교환 하우징을 바라보고, 타측이 상기 열교환관을 바라보도록 구비되며, 전체적으로 판 형태의 띠 형상을 갖도록 수직길이방향으로 길이를 갖는 몸체 및 상기 몸체 타측에 상기 연소부의 열원을 혼합상승시키는 음각의 상승홈이 형성되고, 상기 몸체 일측에 상기 상승홈에 의해 돌출 형성된 돌출부를 포함하는 사선 형상의 패턴을 포함한다.

또한 상기 패턴은 상기 돌출부의 외면이 상기 열교환 하우징의 내벽에 서로 접하도록 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 열원상승부는 상기 몸체 타측에 상기 열교환 하우징 내부에서 열교환시에 상기 패턴에 발생하는 응축수를 배출할 수 있도록 음각형상의 배출패턴을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 배출패턴은 상기 패턴의 하단 또는 상단과 서로 이어지도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 고정부는 상기 열원상승부 및 상기 열교환 하우징이 서로 고정결합하도록 하는 브라켓부재 및 상기 브라켓부재와 결합하여 열교환시에 상기 열교환관의 팽창길이를 제한하고, 열교환시에 상기 열원상승부의 형상을 유지하는 가압봉을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 브라켓부재는 하면이 상기 열교환 하우징과 고정결합하고, 측면이 상기 열원상승부와 고정결합하는 제1브라켓 및 측면이 상기 열원상승부와 고정결합하고, 상부에 상기 가압봉과 탈부착 가능하게 결합하는 제2브라켓을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제2브라켓은 상면에 상기 가압봉과 탈부착 가능하게 결합하는 체결고리를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제1브라켓은 상기 열원상승부 내측 하단에 구비되고, 상기 제2브라켓은 상기 제1브라켓과 수직방향으로 서로 마주보게 이웃하도록 구비되어 상기 열원상승부에 적어도 둘 이상 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 가압봉은 전체적으로 원기둥 형상의 바(Bar) 형태로 구비되어 양측이 각각 상기 브라켓부재와 탈부착 가능하게 결합하고, 하면이 상기 열교환관의 상면과 접하도록 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 열교환 하우징 내부의 현열공간부와 잠열공간부 사이의 불균일한 연소부 고온의 열원을 열교환관에 균일하게 제공할 수 있는 열원상승부의 구성을 사용함으로써, 열교환 효율의 향상 및 열교환 하우징 내벽에 열차단을 할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 고정부를 통하여 열교환 하우징과 열원상승부의 고정 설치는 물론, 고온의 열원에 의한 열교환 또는 외부에서 열교환관 내부로 유입되는 직수의 압력에 의한 열교환관의 팽창길이를 제한하여 열교환 하우징 내부에 다수로 구비되는 열교환관의 간격을 유지하게 함으로써 열효율을 향상시키고, 상기 열원상승부의 형상을 유지하는 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 열교환기를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 보일러 열교환기용 혼합관을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 보일러 열교환기용 혼합관의 열원상승부를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 보일러 열교환기용 혼합관의 고정부를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 보일러 열교환기용 혼합관이 구비된 열교환기를 도시한 분해 사시도.
도 6은 도 5에 대한 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보일러 열교환기용 혼합관(이하, '보일러 열교환기용 혼합관'은 간략히 '혼합관'이라 함)에 대하여 설명한다.

설명에 앞서, 도 2는 본 발명에 따른 보일러 열교환기용 혼합관을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 보일러 열교환기용 혼합관의 열원상승부를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 보일러 열교환기용 혼합관의 고정부를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 보일러 열교환기용 혼합관이 구비된 열교환기를 도시한 분해 사시도이고, 도 6은 도 5에 대한 단면도이다.

먼저, 본 발명에 따른 혼합관(10)은 크게 상부커버(310)와 하부커버(320)의 결합으로 이루어진 열교환 하우징(300)의 내부에 구비되는 열원상승부(100) 및 고정부(200)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

좀더 상세히 설명하면, 상기 열원상승부(100)는 열교환 하우징(300)과 열교환관(400) 사이에 구비된다. 열원상승부(100)는 열교환 하우징(300) 내부 중앙에 위치하여 열원이 방사형태로 제공되는 연소부(500)의 열원이 열교환 하우징(300) 내벽에 직접적으로 부딪치는 것을 차단하고, 상기 열교환 하우징(300) 내부에 구비된 열교환관(400) 전체에 열원이 적용되도록 열원의 혼합상승작용 즉, 열교환 하우징(300) 내부의 현열공간부(330)와 잠열공간부(340)에서의 고온의 열원과 저온의 열원이 서로 혼합 및 상승하는 작용을 유발하도록 하여 열교환 효율을 극대화하는 구성으로 몸체(110), 결합공(120), 패턴(130) 및 배출패턴(140)을 포함한다.

여기서, 몸체(110)는 일측이 열교환 하우징(300)을 바라보고, 타측이 열교환관(400)을 바라보도록 구비되며, 전체적으로 판 형태의 띠 형상을 갖도록 수직길이방향으로 길이를 갖는다. 이때, 몸체(110)의 수직길이는 적어도 열교환 하우징(300) 내부에 설치된 열교환관(400)의 외면을 전체적으로 커버 가능한 길이를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 몸체(110)는 도시되지는 않았지만, 열교환관(400)의 외면에 설치가 용이하도록 두 분체가 서로 탈부착 가능하게 구비되어 열교환관(400) 외면을 감싸도록 서로 암수형태 또는 체결수단을 통하여 체결될 수 있다.

또한 결합공(120)은 몸체(110)에 다수가 천공 형성되어 열교환관(400)에 형성된 직수가 유입되는 유입구 또는 상기 유입구를 통해 유입된 직수가 열교환되어 온수나 난방수가 배출되는 배출구가 몸체(110) 외부로 노출될 수 있도록 하여 외부에서 결합이 용이하도록 한다.

또한 패턴(130)은 열교환관(400)을 바라보는 몸체(110) 측면에 음각으로 형성되어 열교환 하우징(300) 내부의 현열공간부(330)에 위치하는 고온의 열원이 상기 열교환 하우징(300) 내부의 잠열공간부(340)에 위치하는 저온의 열원과 혼합상승하도록 유도한다. 이때, 패턴(130)은 몸체(110) 측면에 사선 형태로 음각형성된 상승홈(131)과 상기 상승홈(131)의 음각형성으로 인하여 몸체(110) 외부로 돌출 형성된 돌출부(133)를 포함하는 것이 바람직하다.

아울러, 상승홈(131)의 사선 각도는 하단에서 상단방향으로 30˚내지 70˚의 기울기를 갖도록 형성되며, 돌출부(133)의 외면은 열교환 하우징(300)의 내벽과 서로 접하도록 구비되어 열교환시에 열원상승부(100)의 전체적인 형상 변형이 이루어지지 않도록 지지하도록 한다.

또한 배출패턴(140)은 상술한 패턴(130)이 형성된 몸체(110) 측면에 음각 형성되며, 열교환 하우징(300) 내부에서 열교환시에 발생하는 응축수를 수집 및 배출하도록 구비된다. 이때, 몸체(110) 측면에 음각 형성된 배출패턴(140)은 상승홈(131) 하단 또는 상기 상승홈(131) 상단과 이어지도록 하여 상기 승강홈(131)에서 생성되는 응축수가 배출패턴(140)에 수집될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명에 따른 보일러 열교환기용 혼합관(10)의 열원상승부(100)는 종래와는 차별적으로 연소부(500)에서 방사형태로 제공되는 고온의 열원이 제공되면, 몸체(110)에 음각 형성된 패턴(130) 승강홈(131)의 기울기에 의해 열교환 하우징(300) 내부의 현열공간부(330)에 위치하는 고온의 열원이 비교적 저온의 열원이 존재하는 잠열공간부(340)까지 혼합 상승하여 열교환관(400)에 전체적으로 분포되어 열교환 효율을 높이는 것이 가능하게 되는 것이다.

아울러, 열교환 하우징(300) 외부가 플라스틱의 재질로 형성되는 경우에는 열원상승부(100)를 통해 열원차단의 효과 및 열원상승부(100)에 의해 열원의 선회가 가능하여 배기 가스 압력 손실을 저감시켜 보일러에 설치된 배풍용 팬(미도시)의 풍압을 낮출 수 있는 효과도 가질 수 있게 된다.

그리고, 상기 고정부(200)는 열원상승부(100)가 열교환 하우징(300) 내측에 고정 구비되도록 하며, 열교환관(400)이 열교환시에 연소부(500)의 열원에 의해 팽창하여 길이가 증대하는 것을 방지하기 위한 구성으로 제1브라켓(211) 및 제2브라켓(213)을 포함하는 브라켓부재(210)와 가압봉(220)을 포함한다. 이때, 브라켓부재(210)는 열원상승부(100)에 적어도 둘 이상 구비되어 열교환시에 몸체(110)와 열교환 하우징(300)의 고정력을 증대시키는 것이 바람직하다.

여기서, 제1브라켓(211)은 하면이 열교환 하우징(300)의 하부커버(320) 상면과 체결수단에 의해 고정결합하고, 일측이 열교환관(400)을 바라보는 몸체(110)의 측면에 고정결합한다.

또한 제2브라켓(213)은 열원상승부(100)에 설치된 제1브라켓(211)과 수직길이방향으로 서로 마주보게 이웃하도록 고정설치되며, 상면에 체결고리(215)가 형성되어 가압봉(220)과 탈부착 가능하게 결합한다. 이때, 제1 및 제2브라켓(211,213)은 각각 전체적으로 'ㄴ'자 형상으로 절곡 형성되는 것이 바람직하다.

또한 가압봉(220)은 전체적으로 원기둥 형상으로 수평방향으로 길이를 갖는 바(Bar) 형태로 형성되며, 양끝단이 각각 제2브라켓(213)의 체결고리(215)와 탈부착 가능하게 결합한다. 이때, 가압봉(220)은 하면이 열교환관(400)의 상면과 서로 접하도록 설치되어 열교환시에 상기 열교환관(400)이 수직길이방향으로 팽창되어 길이변화가 이루어지지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명에 따른 보일러 열교환기용 혼합관(10)의 고정부(200)는 열교환시에 열교환 하우징(300) 내부에 설치된 열원상승부(100)가 브라켓부재(210)를 통해 고정 설치될 수 있도록 하고, 상기 브라켓부재(210)에 탈부착 가능하게 설치된 수평방향으로 길이를 갖는 가압봉(220)에 의해 열교환관(400)이 열교환시 또는 사용환경 즉, 외부에서 열교환관(400) 내부로 유입되는 직수의 압력(약 0.5~1.5bar)에 의한 팽창길이를 제한하여 열교환 하우징(300) 내부에 다수로 구비되는 각각의 열교환관(400) 사이의 간격을 일정하게 유지함으로써, 열교환의 효율을 향상시킬 수 있음은 물론, 열원상승부(100)의 몸체(110)를 수평방향으로 지지하고 있는 형태로 설치되어 상기 몸체(110)의 전체적인 형상유지가 가능하게 된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

10: 혼합관
100: 열원상승부 110: 몸체
120: 결합공 130: 패턴
131: 상승홈 133: 돌출부
140: 배출패턴 200: 고정부
210: 브라켓부재 211: 제1브라켓
213: 제2브라켓 215: 체결고리
220: 가압봉 300: 열교환 하우징
310: 상부커버 320: 하부커버
330: 현열공간부 340: 잠열공간부
400: 열교환관 500: 연소부

Claims (9)

1. 열교환 하우징, 상기 열교환 하우징 내부 중앙에 구비되어 방사형태로 열원을 제공하는 연소부, 상기 열교환 하우징 내측에 구비되며, 상기 연소부 외부에 적어도 하나 이상 소정거리 이격 구비되어 상기 연소부의 열원에 의해 난방수 또는 온수로 열교환 하는 나선형의 열교환관을 포함하는 보일러용 열교환기에 있어서,
   상기 열교환 하우징과 상기 열교환관 사이에 구비되어 방사형태로 제공되는 상기 연소부 열원이 상기 열교환 하우징 내벽에 직접적으로 접하는 것을 차단하고, 상기 열교환관 전체적으로 고르게 열교환을 이루도록 열원의 혼합상승작용을 유발하는 열원상승부; 및 상기 열원상승부가 상기 열교환 하우징 내측에 고정 구비되도록 하며, 상기 열교환관이 열교환시에 상기 연소부의 열원에 의해 팽창하여 길이가 증대하는 것을 방지하는 고정부;를 포함하며,
   상기 열원상승부는 일측이 상기 열교환 하우징을 바라보고, 타측이 상기 열교환관을 바라보도록 구비되며, 전체적으로 판 형태의 띠 형상을 갖도록 수직길이방향으로 길이를 갖는 몸체; 및 상기 몸체 타측에 상기 연소부의 열원을 혼합상승시키는 음각의 상승홈이 형성되고, 상기 몸체 일측에 상기 상승홈에 의해 돌출 형성된 돌출부를 포함하는 사선 형상의 패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 열교환기용 혼합관.
2. 제1항에 있어서,
   상기 패턴은
   상기 돌출부의 외면이 상기 열교환 하우징의 내벽에 서로 접하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 보일러 열교환기용 혼합관.
3. 제1항에 있어서,
   상기 열원상승부는
   상기 몸체 타측에 상기 열교환 하우징 내부에서 열교환시에 상기 패턴에 발생하는 응축수를 배출할 수 있도록 음각형상의 배출패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 열교환기용 혼합관.
4. 제3항에 있어서,
   상기 배출패턴은
   상기 패턴의 하단 또는 상단과 서로 이어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 보일러 열교환기용 혼합관.
5. 제1항에 있어서,
   상기 고정부는
   상기 열원상승부 및 상기 열교환 하우징이 서로 고정결합하도록 하는 브라켓부재; 및
   상기 브라켓부재와 결합하여 열교환시에 상기 열교환관의 팽창길이를 제한하고, 열교환시에 상기 열원상승부의 형상을 유지하는 가압봉;을 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 열교환기용 혼합관.
6. 제5항에 있어서,
   상기 브라켓부재는
   하면이 상기 열교환 하우징과 고정결합하고, 측면이 상기 열원상승부와 고정결합하는 제1브라켓; 및
   측면이 상기 열원상승부와 고정결합하고, 상부에 상기 가압봉과 탈부착 가능하게 결합하는 제2브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 열교환기용 혼합관.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2브라켓은
   상면에 상기 가압봉과 탈부착 가능하게 결합하는 체결고리;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 열교환기용 혼합관.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제1브라켓은 상기 열원상승부 내측 하단에 구비되고, 상기 제2브라켓은 상기 제1브라켓과 수직방향으로 서로 마주보게 이웃하도록 구비되어 상기 열원상승부에 적어도 둘 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 보일러 열교환기용 혼합관.
9. 제5항에 있어서,
   상기 가압봉은
   전체적으로 원기둥 형상의 바(Bar) 형태로 수평방향의 길이를 갖도록 구비되어 양측이 각각 상기 브라켓부재와 탈부착 가능하게 결합하고, 하면이 상기 열교환관의 상면과 접하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 보일러 열교환기용 혼합관.

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