KR101586646B1

KR101586646B1 - 온수난방 잠열열교환기 및 이를 포함하는 콘덴싱 가스보일러

Info

Publication number: KR101586646B1
Application number: KR1020140031092A
Authority: KR
Inventors: 김영모
Original assignee: 주식회사 경동나비엔
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2016-01-19
Also published as: EP3128253A1; KR20150108200A; US10605484B2; EP3128253A4; JP2017512966A; US20170059205A1; CN106104168A; WO2015141995A1; JP6291590B2

Abstract

본 발명은 온수난방 잠열열교환기 및 이를 포함하는 콘덴싱 가스보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버너의 점화·연소로 인해 발생되는 연소가스를 이용하여 난방환수를 가열하는 콘덴싱 가스보일러의 잠열열교환기에 있어서, 내부에 난방환수가 이동하도록 난방환수이동유로가 형성된 복수개의 난방환수열교환부가 서로 인접배치되게 연결되고, 상기 각 난방환수열교환부사이에는 연소가스가 이동하도록 연소가스이동유로가 형성된 상부열교환부; 및 상기 상부열교환부의 하측에 위치하고, 내부에 직수가 이동하도록 직수이동유로가 형성된 복수개의 직수열교환부가 인접배치되게 연결되며, 상기 각 직수열교환부사이에는 연소가스가 이동하도록 연소가스이동유로가 형성된 하부열교환부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 온수난방 잠열열교환기 및 이를 포함하는 콘덴싱 가스보일러에 관한 것이다.
본 발명은 난방환수 또는 직수가 연소가스와 열교환되는 전열면적이 커지게 하고, 전열효율이 향상되게 하는 효과가 있다.
또한 잠열열교환기를 이용하여 직수를 1차적으로 미리 예열함으로써 직수를 가열하기 위해 사용되는 열량도 절약되게 하는 효과가 있고, 2개의 플레이트를 결합하여 하나의 열교환부를 구성함으로써 제조비용이 절감되고, 제조공정도 단순화되게 하는 효과가 있다.

Description

온수난방 잠열열교환기 및 이를 포함하는 콘덴싱 가스보일러 {A HOT WATER HEATING LATENT HEAT EXCHANGER AND A CONDENSING GAS BOILER COMPRISING THE SAME}

본 발명은 온수난방 잠열열교환기 및 이를 포함하는 콘덴싱 가스보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잠열열교환기를 이용하여 직수를 예열함으로써 빠르게 온수를 사용할 수 있게 하고, 배출되는 연소배기가스로부터 잠열을 회수하여 전열효율이 향상되게 할 뿐만 아니라 잠열열교환기의 구조를 개선함으로써 제조비용을 절감시키고, 전열면적이 커지게 하여 전열효율이 향상되게 하는 온수난방 잠열열교환기 및 이를 포함하는 콘덴싱 가스보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러는 가정이나 사무실 혹은 그 외 공장 등과 같은 다양한 건축물에 설치되어 공기와 가스가 혼합된 혼합연료를 연소시킴으로써 발생하는 열원과의 열교환을 통해 온수와 난방수를 공급한다.

이를 위해, 보일러는 공기와 가스를 각각 외부로부터 공급받아 혼합한 다음 그 혼합된 혼합연료를 버너에 공급하는 연료공급기와, 상기 연료공급기로부터 혼합연료를 공급받아 점화장치에 의해 연소시킴으로써 화염을 발생시키는 버너 및 난방환수가 버너로부터 공급된 열원과 열교환되도록 하여 난방환수를 난방수로 가열하는 열교환기를 포함한다.

특히, 최근에는 난방환수가 버너에서 발생된 현열과 1차로 열교환을 하는 현열열교환기 및 난방환수가 상기 현열열교환기에서 열교환을 마친 연소가스와 2차로 열교환을 하는 잠열열교환기를 구비한 콘덴싱 열교환기가 많이 사용되고 있으며, 이러한 콘덴싱 열교환기를 구비한 보일러를 콘덴싱 보일러라 한다.

또한 가정에서 사용되고 있는 난방 및 온수 보일러는 사용 연료에 따라 기름보일러와 가스보일러로 나눌 수 있는데, 이 중에서 최근에는 대기오염이 적고 사용이 편리한 가스보일러가 주로 사용되고 있다.

도 1은 종래의 콘덴싱 가스보일러 중 하향식 콘덴싱 가스보일러를 나타내는 도면으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 콘뎅싱 가스보일러는 하부에 난방환수유입관(1)과 난방수공급관(8)이 연결되고 난방환수유입관(1)을 통해 유입되는 난방환수를 저장하는 팽창탱크(3)와, 상기 팽창탱크(3)에 연결된 난방환수배출관(2)을 통해 배출된 난방환수를 순환시키는 순환펌프(4)와, 상기 순환펌프(4)에 의해 압송된 난방환수가 연소가스의 온도저하로 인해 응축수가 생성될 때 발생하는 잠열과 열교환되도록 하는 잠열열교환기(5)와, 상기 잠열열교환기(5)를 통해 1차적으로 예열된 난방환수에 버너(7)의 열에너지를 전달하기 위한 현열열교환기(6)와, 난방가동시에는 난방수공급관(8)으로 난방수를 공급하고, 온수사용시에는 온수열교환기(9)측으로 난방수를 공급하는 삼방밸브(10) 및 온수사용시 직수를 가열시켜 온수소요처로 온수를 공급하는 온수열교환기(9)등으로 구성된다.

도 1에 도시된 종래의 콘덴싱 가스보일러의 동작과정을 살펴보면, 난방소요처에 열을 빼앗긴 난방환수는 난방환수유입관(1)을 지나 팽창탱크(3)에 유입되고 팽창탱크(3)를 지나 난방환수배출관(2)으로 배출된 난방환수는 순환펌프(4)를 거쳐 잠열열교환기(5)로 공급되어 잠열열교환기(5)에 설치된 열교환파이프(5a)를 지나면서 연소가스의 온도저하로 응축수가 생성될때 발생하는 잠열과 열교환됨으로써 온도가 1차적으로 상승한다.

또한 잠열열교환기(5)에서 온도가 상승한 난방환수는 현열열교환기(6)를 통해 연소가스와 2차적으로 열교환되어 온도가 상승하게 되며, 이때 발생된 응축수는 응축수배수로(13)를 통해 외부로 배출되게 된다.

한편, 현열열교환기(6)에서 2차로 가열된 난방환수는 난방수공급관(8)을 통해 난방소요처로 공급되는 데 이때 난방수공급관(8)에는 삼방밸브(10)가 구비되어 삼방밸브(10)를 통해 난방수를 온수열교환기(9)로 공급하여 직수유입관(11)을 통해 유입되는 직수를 온수로 가열시킨 후 온수배출관(12)을 통해 배출되게 하거나 난방소요처로 공급하여 열을 제공하게 된다.

하지만 상기와 같이 구성된 종래의 콘덴싱 가스보일러는 난방수만을 이용하여 직수를 온수로 가열하기 때문에 직수를 가열하는 데 오랜 시간이 걸릴 뿐만 아니라 직수를 온수로 가열하는 데 지나치게 많은 열량이 소모되는 문제점이 있었다.

또한 난방환수배출관(2)과 연결되어 난방환수가 이동하면서 열교환되는 열교환파이프(5a)의 단면이 원형으로 되어 있어 난방환수와 잠열이 열교환되는 전열면적이 적어 전열효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.

또한 전열면적이 커지도록 하기 위해 열교환파이프(5a)를 다수개 구성한다 할지라도 잠열열교환기의 크기상의 제한으로 인해 열교환파이프(5a)의 개수를 증가시키는 데 제한을 받게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 잠열열교환기를 이용하여 직수를 예열함으로써 빠르게 온수를 사용할 수 있게 하고, 배출되는 연소배기가스로부터 잠열을 회수하여 전열효율이 향상되게 할 뿐만 아니라 잠열열교환기의 구조를 개선함으로써 제조비용을 절감시키고, 전열면적이 커지게 하여 전열효율이 향상되게 하는 온수난방 잠열열교환기 및 이를 포함하는 콘덴싱 가스보일러에 관한 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 버너의 점화·연소로 인해 발생되는 연소가스를 이용하여 난방환수를 가열하는 온수난방 잠열열교환기에 있어서, 내부에 난방환수가 이동하도록 난방환수이동유로가 형성된 복수개의 난방환수열교환부가 서로 인접배치되게 연결되고, 상기 각 난방환수열교환부사이에는 연소가스가 이동하도록 연소가스이동유로가 형성된 상부열교환부; 및 상기 상부열교환부의 하측에 위치하고, 내부에 직수가 이동하도록 직수이동유로가 형성된 복수개의 직수열교환부가 인접배치되게 연결되며, 상기 각 직수열교환부사이에는 연소가스가 이동하도록 연소가스이동유로가 형성된 하부열교환부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 온수난방 잠열열교환기를 제공함으로써 달성된다.

또한 상기 각 난방환수열교환부와 상기 각 직수열교환부는 2개의 플레이트가 적층되어 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 각 난방환수열교환부의 하단과 상기 각 직수열교환부의 상단은 브레이징 용접을 통해 연결된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 난방환수열교환부와 상기 직수열교환부는 2개의 플레이트가 적층되어 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 각 플레이트의 외측면에는 전열면적이 증가되도록 요철부가 형성된 것을 특징으로 한다.

전술한 본 발명의 다른 목적은, 버너의 점화·연소로 인해 발생되는 연소가스를 이용하여 난방환수를 가열하는 콘덴싱 가스보일러에 있어서, 제1항에 기재된 잠열열교환기; 팽창탱크로부터 배출된 난방환수를 상기 잠열열교환기로 유입시키는 난방환수배출관; 직수를 상기 잠열열교환기로 유입시키는 직수유입관; 상기 잠열열교환기를 통해 가열된 난방수를 현열열교환기로 유입시키는 난방수유입관; 상기 잠열열교환기를 통해 가열된 온수를 배출하는 온수배출관; 및 상기 온수배출관을 통해 온수를 공급받아 재차 가열하는 온수열교환기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 가스보일러를 제공함으로써 달성된다.

상술한 바와 같이 본 발명인 온수난방 잠열열교환기 및 이를 포함하는 콘덴싱 가스보일러는, 난방환수가 이동하면서 연소가스와 열교환되는 복수개의 난방환수열교환부와, 직수가 이동하면서 열교환되는 복수개의 직수열교환부가 상하 2개의 열로 구성되도록 하여 잠열열교환기를 구성할 때 보다 많은 개수의 난방환수열교환부와 직수열교환부가 사용되도록 함으로써 난방환수 또는 직수가 연소가스와 열교환되는 전열면적이 커지게 하고 전열효율이 향상되게 하는 효과가 있다.

또한 복수개의 난방환수열교환부가 인접배치되도록 연결하고, 복수개의 직수열교환부가 인접된 하부에 배치되도록 연결할 뿐만 아니라, 각 난방환수열교환부사이와, 각 직수열교환부사이에 연소가스이동유로를 형성시킴으로써 난방환수 또는 직수가 난방환수열교환부 또는 직수열교환부를 이동하면서 연소가스이동유로를 지나는 연소가스와 열교환될때 난방환수열교환부 또는 직수열교환부의 양측을 지나가는 연소가스와 열교환되도록 함으로써 난방환수 또는 직수가 연소가스와 2개의 플레이트를 통해 열교환되도록 하여 전열면적이 커지게 하고 전열효율이 향상되게 하는 효과가 있다.

또한 잠열열교환기를 이용하여 직수를 1차적으로 미리 예열함으로써 난방수를 이용하여 직수를 온수로 가열시키는 데 소요되는 시간을 단축시키고 직수를 가열하기 위해 사용되는 열량도 절약되게 하는 효과가 있다.

또한 2개의 플레이트를 결합하여 하나의 열교환부를 구성함으로써 제조공정을 단순화시키고, 제조비용을 절감시키는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 콘덴싱 가스보일러의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러의 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러의 열교환기를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러의 내부에 잠열열교환기가 구비된 상태를 나타내는 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러에 사용되는 잠열열교환기를 나타내는 사시도.
도 6은 (a) 난방환수열교환부에 형성된 난방환수유입구와 난방환수배출구 및 직수열교환부에 형성된 직수유입구와 직수배출구를 나타내는 사시도 (b) 난방환수열교환부에 형성된 난방수유입구와 난방수배출구 및 직수열교환부에 형성된 온수유입구와 온수배출구를 나타내는 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러에 사용되는 잠열열교환기를 나타내는 측면도.
도 8은 도 7의 AA'선을 따르는 단면도.
도 9는 도 7의 BB'선을 따르는 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러에 사용되는 잠열열교환기의 다른 실시예를 나타내는 개략도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 온수난방 잠열열교환기 및 이를 포함하는 콘덴싱 가스보일러에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러의 개략적인 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러는 난방환수유입관(20)을 통해 유입된 난방환수를 저장하는 팽창탱크(40)와, 상기 팽창탱크(40)로부터 난방환수배출관(30)을 통해 배출된 난방환수를 순환시키는 순환펌프(50)와, 상기 순환펌프(50)에 의해 압송된 난방환수와 직수유입관(60)을 통해 유입된 직수가 연소가스의 온도저하로 인해 응축수가 생성될 때 발생하는 잠열과 열교환되도록 하는 잠열열교환기(100)와, 상기 잠열열교환기(100)를 통해 1차적으로 예열된 난방수에 버너(90)의 열에너지를 전달하기 위한 현열열교환기(130)와, 상기 잠열열교환기(100)를 통해 1차적으로 예열된 난방수를 상기 현열열교환기(130)로 공급하는 난방수유입관(180)과, 난방가동시에는 난방수공급관(150)으로 난방수를 공급하고 온수사용시에는 온수열교환기(80)측으로 난방수를 공급하는 삼방밸브(140)와, 직수를잠열열교환기(100)로 공급하는 직수유입관(60)과, 잠열열교환기(100)를 통해 가열된 온수를 온수열교환기(80)로 유입시키는 온수배출관(70)과, 온수열교환기(80)를 통해 재차 가열된 온수를 공급하는 온수공급관(160)등으로 구성된다.

따라서 난방환수배출관(30)과 직수유입관(60)을 통해 난방환수와 직수가 잠열열교환기(100)로 유입되어 1차적으로 예열된 다음 난방환수는 현열열교환기(130)로 유입되어 재차 가열되고, 온수는 온수배출관(70)을 지나 온수열교환기(80)를 거치면서 난방수와 열교환되어 온수로 가열되게 된다.

본 발명의 경우 직수가 난방수에 의해서만 가열되는 것이 아니라 1차적으로잠열열교환기(100)를 거쳐 예열되게 됨으로써 직수를 온수로 가열하는 시간을 단축시킬 뿐만 아니라 직수를 가열할 때 소모되는 열량도 절약되게 된다.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러의 열교환기를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러의 내부에 잠열열교환기가 구비된 상태를 나타내는 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러에 사용되는 잠열열교환기를 나타내는 사시도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 잠열열교환기(100)는 난방환수가 이동하면서 연소가스와 열교환되는 상부열교환부(110)와, 직수가 이동하면서 연소가스와 열교환되는 하부열교환부(120)로 구성된다.

상기 상부열교환부(110)는 복수개의 난방환수열교환부(111)가 브레이징 용접 등을 통해 인접배치되도록 연결되며, 상기 각 난방환수열교환부(111)사이에는 연소가스가 지나가도록 연소가스이동유로(101)가 형성된다.

상기 하부열교환부(120)는 복수개의 직수열교환부(121)가 브레이징 용접 등을 통해 인접배치되도록 연결되며, 상기 각 직수열교환부(121)사이에도 연소가스가 지나가도록 연소가스이동유로(101)가 형성된다.

한편, 도 6은 (a) 난방환수열교환부에 형성된 난방환수유입구와 난방환수배출구 및 직수열교환부에 형성된 직수유입구와 직수배출구를 나타내는 사시도 (b) 난방환수열교환부에 형성된 난방수유입구와 난방수배출구 및 직수열교환부에 형성된 온수유입구와 온수배출구를 나타내는 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 상부열교환부(110)를 구성하는 상기 난방환수열교환부(111)는 스태인리스재질로 이루어진 제1난방환수열교환플레이트(112)와 제2난방환수열교환플레이트(113)의 2개의 플레이트(112,113)가 적층되어 형성되고, 내부에는 난방환수가 이동하면서 상기 난방환수열교환부(111)사이에 형성된 연소가스이동유로(101)를 지나가는 연소가스와 열교환되도록 난방환수이동유로(111a)가 형성된다.

상기 제1난방환수열교환플레이트(112)의 일측에는 상기 난방환수배출관(30)을 이동하는 난방환수가 상기 난방환수열교환부(111)의 내부로 유입되도록 난방환수유입구(112a)가 형성되고, 상기 난방환수유입구(112a)에는 난방환수유입홀(112a-1)이 형성되어 난방환수는 상기 난방환수유입홀(112a-1)을 통과하여 상기 난방환수열교환부(111)의 내부로 유입되게 된다.

또한 상기 제1난방환수열교환플레이트(112)의 타측에는 상기 난방환수열교환부(111)의 내부에 형성된 난방환수이동유로(111a)를 이동하면서 연소가스와 열교환되어 온도가 상승한 난방수가 상기 난방환수열교환부(111)의 외부로 배출되도록 난방수배출구(112b)가 형성되고, 상기 난방수배출구(112b)에는 난방수배출홀(112b-1)이 형성되어 온도가 상승한 난방수는 상기 난방수배출홀(112b-1)을 통과하여 상기 난방환수열교환부(111)의 외부로 배출되게 된다.

한편, 상기 제2난방환수열교환플레이트(113)의 일측에는 상기 난방환수유입구(112a)를 통해 유입된 난방환수중 상기 난방환수이동유로(111a)로 이동하지 않은 난방환수가 상기 난방환수열교환부(111)의 외부로 배출되도록 난방환수배출구(113a)가 형성되고, 상기 난방환수배출구(113a)에는 난방환수배출홀(113a-1)이 형성되어 난방환수가 상기 난방환수배출홀(113a-1)을 통과하여 상기 난방환수열교환부(111)의 외부로 배출되게 된다.

또한 상기 제2난방환수열교환플레이트(113)의 타측에는 온도가 상승한 난방수가 상기 난방환수열교환부(111)의 내부로 유입되도록 난방수유입구(113b)가 형성되고, 상기 난방수유입구(113b)에는 난방수유입홀(113b-1)이 형성되어 난방수가 상기 난방수유입홀(113b-1)을 통과하여 상기 난방환수열교환부(111)로 유입된 다음 상기 난방수배출구(112b)에 형성된 상기 난방수배출홀(112b-1)을 통해 외부로 배출되게 된다.

이외에 상기 각 플레이트(112,113)의 외측면에는 난방환수 또는 직수와 연소가스의 전열면적이 커지게 하여 전열효율이 향상되게 하는 요철부(112c)가 상기 난방환수열교환부(111)의 길이방향을 따라 형성된다.

한편, 상기 하부열교환부(120)는 복수개의 직수열교환부(121)가 브레이징 용접 등을 통해 인접배치되도록 연결되고, 상기 각 직수열교환부(121)사이에는 연소가스가 지나가도록 연소가스이동유로(101)가 형성된다.

상기 하부열교환부(120)를 구성하는 상기 직수열교환부(121)는 상기 난방환수열교환부(111)와 동일하게 스태인리스재질로 이루어진 제1직수열교환플레이트(122)와 제2직수열교환플레이트(123)의 2개의 플레이트가 적층되어 형성되고, 내부에는 직수가 이동하면서 연소가스와 열교환되도록 직수이동유로(121a)가 형성된다.

상기 제1직수열교환플레이트(122)의 일측에는 직수유입관(60)을 이동하는 직수가 상기 직수열교환부(121)의 내부로 유입되도록 직수유입구(122a)가 형성되고, 상기 직수유입구(122a)에는 직수유입홀(122a-1)이 형성되어, 직수는 상기 직수유입홀(122a-1)을 통과하여 상기 직수열교환부(121)의 내부로 유입되게 된다.

또한 상기 제1직수열교환플레이트(122)의 타측에는 상기 직수열교환부(121)의 내부에 형성된 직수이동유로(121a)를 이동하면서 연소가스와 열교환되어 온도가 상승한 온수가 상기 직수열교환부(121)의 외부로 배출되도록 온수배출구(122b)가 형성되고, 상기 온수배출구(122b)에는 온수배출홀(122b-1)이 형성되어 상기 온수배출홀(122b-1)을 통과하여 온수가 상기 직수열교환부(121)의 외부로 배출되게 된다.

한편, 상기 제2직수열교환플레이트(123)의 일측에는 상기 직수유입구(122a)를 통해 유입된 직수 중 상기 직수이동유로(121a)로 이동하지 않은 직수가 상기 직수열교환부(121)의 외부로 배출되도록 직수배출구(123a)가 형성되고, 상기 직수배출구(123a)에는 직수배출홀(123a-1)이 형성되어 직수가 상기 직수배출홀(123a-1)을 통과하여 상기 직수열교환부(121)의 외부로 배출되게 된다.

또한 상기 제2직수열교환플레이트(123)의 타측에는 온도가 상승한 온수가 상기 직수열교환부(121)로 유입되도록 온수유입구(123b)가 형성되고, 상기 온수유입구(123b)에는 온수유입홀(123b-1)이 형성되어 온수가 상기 온수유입홀(123b-1)을 통과하여 상기 직수열교환부(121)로 유입된 다음 온수배출구(122b)에 형성된 온수배출홀(122b-1)을 통해 직수열교환부(121)의 외부로 배출되게 된다.

이외에 상기 각 플레이트(122,123)의 외측면에는 직수와 연소가스와의 전열면적이 커지게 하여 전열효율이 향상되게 하는 요철부(122c)가 상기 직수열교환부(121)의 길이방향을 따라 형성된다.

따라서, 잠열열교환기(100)의 상부에는 난방환수가 이동하는 복수개의 난방환수열교환부(111)가 서로 인접배치되게 연결된 상부열교환부(110)가 형성되고, 하부에는 직수가 이동하는 복수개의 직수열교환부(121)가 서로 인접배치되게 연결된 하부열교환부(120)가 형성되어, 난방환수배출관(30)을 이동하는 난방환수는 상부열교환부(110)를 지나가면서 난방환수열교환부(111)사이를 지나가는 연소가스와 열교환되어 1차적으로 온도가 상승한 다음 난방수유입관(180)을 통해 현열열교환기(130)로 제공되고, 직수유입관(60)을 이동하는 직수는 하부열교환부(120)를 지나면서 직수열교환부(121)사이를 지나는 연소가스와 열교환되어 온도가 1차적으로 상승한 후 온수배출관(70)을 거쳐 온수열교환기(80)로 제공되고, 온수열교환기(80)를 통해 2차적으로 온도가 상승하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 경우, 난방환수가 이동하면서 연소가스와 열교환되는 복수개의 난방환수열교환부(111)와, 직수가 이동하면서 연소가스와 열교환되는 복수개의 직수열교환부(121)가 상하 2개의 열로 구성되도록 하여 잠열열교환기(100)를 구성할 때 보다 많은 개수의 난방환수열교환부(111)와 직수열교환부(121)가 사용되도록 함으로써 난방환수 또는 직수가 연소가스와 열교환되는 전열면적이 커지게 하고 전열효율이 향상되게 한다.

또한 복수개의 난방환수열교환부(111)가 서로 인접배치되도록 연결하고, 복수개의 직수열교환부(121)가 서로 인접배치되도록 연결할 뿐만 아니라, 각 난방환수열교환부(111)사이와, 각 직수열교환부(121)사이에 연소가스이동유로(101)를 형성시킴으로써 난방환수와 직수가 난방환수열교환부(111)와 직수열교환부(121)를 이동하면서 연소가스이동유로(101)를 지나는 연소가스와 열교환될 때 각 열교환부(111,121)의 양측을 지나가는 연소가스와 열교환되도록 함으로써 난방환수 또는 직수가 연소가스와 2개의 플레이트(112,113,122,123)를 통해 열교환되도록 하여 전열면적이 커지게 하고 전열효율이 향상되게 한다.

또한 2개의 플레이트(112,113,122,123)를 결합하여 하나의 열교환부(111,121)를 구성함으로써 제조공정을 단순화시키고, 제조비용을 절감시킨다.

한편, 도 10은 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러에 사용되는 잠열열교환기의 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 각 난방환수열교환부(111')의 하단과 상기 각 직수열교환부(121')의 상단은 브레이징 용접을 통해 서로 연결되지만 상기 난방환수열교환부(111)와 상기 직수열교환부(121)를 각 각 별도로 구성하지 않고 면적이 큰 2개의 플레이트(112',113')를 적층하여 상부에는 난방환수이동유로(111a')가 형성되도록 하고 하부에는 직수이동유로(121a')가 형성되도록 하여 난방환수열교환부(111')와 직수열교환부(121')가 일체가 되도록 구성함으로써 난방환수열교환부(111)와 직수열교환부(121)가 용접을 통해 연결됐을 때 용접된 연결부위가 외부의 충격이나 보일러의 장시간 사용으로 인해 파손되는 것을 방지할 수도 있다.

이하 본 발명에 따른 콘덴싱 보일러에 구성된 잠열열교환기를 난방환수와 직수가 이동하면서 열교환되는 과정을 도 7 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 난방환수배출관(30)을 이동하는 난방환수는 상부열교환부(110)를 구성하는 복수개의 난방환수열교환부(111)로 유입되는 데 난방환수는 난방환수열교환부(111)의 난방환수유입구(112a)에 형성된 난방환수유입홀(112a-1)을 통과하여 첫번째 위치한 난방환수열교환부(111)의 내부로 유입된다.

첫번째 위치한 난방환수열교환부(111)의 내부로 유입된 난방환수중 일부는 난방환수이동유로(111a)를 지나가면서 난방환수열교환부(111)사이를 지나가는 연소가스와 열교환되는 데 이때 연소가스의 온도저하로 인해 응축수가 생성될 때 발생하는 응축잠열과 열교환되게 된다.

응축잠열과 열교환되어 온도가 상승한 난방수는 난방수배출구(112b)에 형성된 난방수배출홀(112b-1)을 통과한 후 난방수배출구(112b)에 연결된 난방수유입관(180)을 거쳐 현열열교환기(130)로 제공되게 된다.

또한 난방환수이동유로(111a)를 이동하지 않은 나머지 난방환수는 두번째 위치한 난방환수열교환부(111)로 이동한 다음 일부는 난방환수이동유로(111a)를 이동하면서 연소가스와 열교환된 후 첫번째 위치한 난방환수열교환부(111)의 난방수유입구(113b)에 형성된 난방수유입홀(113b-1)을 지나 난방수배출홀(112b-1)을 통과한 후 난방수유입관(180)을 통해 현열열교환기(130)로 제공되고, 나머지 일부는 다음위치의 난방환수열교환부(111)로 이동하여 상기와 같은 과정을 반복하게 된다.

한편, 상부열교환부(110)의 하측에 위치한 하부열교환부(120)에는 직수유입관(60)을 이동하는 직수가 유입되게 되는데 직수는 첫번째 위치한 직수열교환부(121)의 직수유입구(122a)에 형성된 직수유입홀(122a-1)을 통과하여 직수열교환부(121)의 내부로 유입되고, 유입된 직수중 일부는 직수이동유로(121a)를 이동하면서 각 직수열교환부(121)사이에 형성된 연소가스이동유로(101)를 지나는 연소가스와 열교환 되는데, 이때 직수도 연소가스의 온도저하로 응축수가 생성될 때 발생하는 응축잠열과 열교환되게 된다.

응축잠열과 열교환되어 온도가 상승한 온수는 온수배출구(122b)에 형성된 온수배출홀(122b-1)을 통과하여 외부로 배출된 후 온수배출구(122b)에 연결된 온수배출관(70)을 거쳐 온수열교환기(80)로 제공되게 된다.

또한 직수이동유로(121a)를 이동하지 않은 나머지 직수는 두번째 위치한 직수열교환부(121)로 이동한 다음 일부는 연소가스와 열교환되어 온도가 상승한 후 첫번째 위치한 직수열교환부(121)의 온수유입구(123b)에 형성된 온수유입홀(123b-1)을 지나 온수배출구(122b)에 형성된 온수배출홀(122b-1)을 통과한 다음 온수배출관(70)을 통해 온수열교환기(80)로 제공되게 되고, 나머지는 다음 위치의 직수열교환부(121)로 제공된 후 상기와 같은 과정을 반복하게 된다.

상기와 같은 과정을 거치면서 난방환수는 잠열열교환기(100)의 상부에 형성된 상부열교환부(110)를 통해 1차로 온도가 상승한 다음 현열열교환기(130)로 제공되어 2차로 온도가 상승하게 되고, 직수는 잠열열교환기(100)의 하부에 형성된 하부열교환부(120)를 통해 1차로 온도가 상승한 다음 온수열교환기(80)로 제공되어 2차로 온도가 상승하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있고, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

1,20: 난방환수유입관 2,30: 난방환수배출관
3,40: 팽창탱크 4,50: 순환펌프
5,100: 잠열열교환기 6,130: 현열열교환기
7,90: 버너 8,150: 난방수공급관
9,80: 온수열교환기 10,140: 삼방밸브
11,60: 직수유입관 12,160: 온수공급관
70: 온수배출관 13,170: 응축수배수로
180: 난방수유입관 100: 잠열열교환기
101: 연소가스이동유로 110: 상부열교환부
111: 난방환수열교환부 111a: 난방환수이동유로
112: 제1난방환수열교환플레이트 113: 제2난방환수열교환플레이트
112a: 난방환수유입구 112a-1: 난방환수유입홀
112b: 난방수배출구 112b-1: 난방수배출홀
113a: 난방환수배출구 113a-1: 난방환수배출홀
113b: 난방수유입구 113b-1: 난방수유입홀
120: 하부열교환부 121: 직수열교환부
121a: 직수이동유로 122: 제1직수열교환플레이트
123: 제2직수열교환플레이트 122a: 직수유입구
122a-1: 직수유입홀 122b: 온수배출구
122b-1: 온수배출홀 123: 직수배출구
123a-1: 직수배출홀 123b: 온수유입구
123b-1: 온수유입홀
112c,122c:요철부

Claims

버너의 점화·연소로 인해 발생되는 연소가스를 이용하여 난방환수를 가열하는 온수난방 잠열열교환기에 있어서,
내부에 난방환수가 이동하도록 난방환수이동유로가 형성된 복수개의 난방환수열교환부가 서로 인접배치되게 연결되고, 상기 각 난방환수열교환부사이에는 연소가스가 이동하도록 연소가스이동유로가 형성된 상부열교환부; 및
상기 상부열교환부의 하측에 위치하고, 내부에 직수가 이동하도록 직수이동유로가 형성된 복수개의 직수열교환부가 인접배치되게 연결되며, 상기 각 직수열교환부사이에는 연소가스가 이동하도록 연소가스이동유로가 형성된 하부열교환부;를 포함하되,
상기 난방환수열교환부와 상기 직수열교환부는 전후방으로 적층되는 2개의 일체형 플레이트 사이의 상부와 하부에 형성된 것을 특징으로 하는 온수난방 잠열열교환기.
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제1항에 있어서,
상기 각 플레이트의 외측면에는 전열면적이 증가되도록 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 온수난방 잠열열교환기.
버너의 점화·연소로 인해 발생되는 연소가스를 이용하여 난방환수를 가열하는 콘덴싱 가스보일러에 있어서,
제1항에 기재된 잠열열교환기;
팽창탱크로부터 배출된 난방환수를 상기 잠열열교환기로 유입시키는 난방환수배출관;
직수를 상기 잠열열교환기로 유입시키는 직수유입관;
상기 잠열열교환기를 통해 가열된 난방수를 현열열교환기로 유입시키는 난방수유입관;
상기 잠열열교환기를 통해 가열된 온수를 배출하는 온수배출관; 및
상기 온수배출관을 통해 온수를 공급받아 재차 가열하는 온수열교환기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 가스보일러.