KR101659786B1

KR101659786B1 - 핀리스 타입 이중관 열 교환장치

Info

Publication number: KR101659786B1
Application number: KR1020140187731A
Authority: KR
Inventors: 최명헌
Original assignee: 최명헌
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2016-09-26
Also published as: EP3239637A1; JP2018502272A; WO2016104969A1; KR20160077611A; EP3239637A4; CN107110611A; US20170363359A1

Abstract

● 본 발명(고안)은 핀리스 타입 이중관 열 교환장치에 것으로 열 교환관 내측과 외측에서 이중으로 열 교환이 이루어질 수 있도록 하여 전열면적 및 열교환율을 높일 수 있는 핀리스 타입 이중관 열 교환장치 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 핀리스 타입 이중관 열 교환장치는 열 교환관를 핀리스 형태의 이중관으로 하여 버너에서 발생된 화염이 핀리스 형태의 이중관중 내측파이프를 먼저 가열하여 1 차 열교환이 이루어 지면서 내측파이프 유로을 따라 배기가스가 온수탱크 내부에 형성된 2 차 열교환공간 으로 이동되며
동시에 또한 본장치의 열교환율 높이기 위해 내측파이프와 외측파이프가 연결된 양 측면의 챔버중 버너에서 발생하는 화염에 먼저 가열되는 챔버에 관통되도록 배기가스유로을 형성하여 온수탱크내부에 형성된 2 차 열교환공간 으로 배기가스을 보네 내측파이프 배기가스유로을 통하여 유입된 배기가스와 만나게 하여 온수탱크 내부에 형성된 2 차 열교환 공간에 고른열을 전달 하여 열교환장치 외측파이프와 2 차 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

핀리스 타입 이중관 열 교환장치{omitted}

본 발명(고안)은 핀리스 타입 이중관 열 교환장치에 관한 것으로 열 교환관 내측파이프 과 외측파이프 에서 이중으로 열 교환이 이루어질 수 있도록 하여 전열면적을 늘리고 열 교환율을 높일 수 있는 핀리스 타입 이중관 열 교환장치 관한 것이다.

최근 급속한 경제 성장과 생활수준 향상으로 에너지 소비가 크게 늘어나면서 에너지 절약에 따른 고 효율 열 교환기가 제안되었으나 열 교환기는 열 전달을 통한 열 교환이 이루어질 수 있도록 체적당 열 흡수가 이루어지는 전열면적을 넓힐 수 있도록 하는 것이 바람직하나 배기가스유로를 형성하는 구조가 열 교환관의 외 측면 이나 내 측면의 한 면에서만 열 교환이 이루어지도록 되어있어 충분한 열 교환이 이루어질 수 없었다.

즉 단위 열 교환관 에서의 연소가스와 접하여 열 교환이 면이 단위 열 교환관의 외 측면 이거나 내 측면의 한 면에서 만이 열 교환이 이루어지므로 충분한 전열면적을 가질 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명(고안)은 위와 같이 종래의 문제점을 해결하기를 위해 안출된 것으로서 이를 위해 본 발명에 따른 핀리스 타입 이중관 열 교환장치는 열교환관을 핀리스 형태의 이중 관으로 하여 열매체인 유체가 외측파이프와 내측파이프 사이로 흐르도록 하여 버너에서 발생된 화염이 핀리스 형태의 이중 관의 열 교환관 내측파이프를 먼저 가열하여 1 차 열 교환이 이루어 지도록 하며 또한 고열의 연소가스가 이중 관의 내측파이프에 형성된 배기가스유로로 통하여 방출되며 방출된 배기가스가 열교환장치을 감싸고 있는 온수탱크 내부에 형성된 2차열교환공간으로 흘러 들어 열 교환장치의 외측파이프와 2차 열 교환이 이루어질 수 있도록 하여 넓은 전열면적과 열 교환율을 높일 수 있는 핀리스 타입 이중관 열 교환장치를 제공하고 또한 본장치을 열 교환율 높이기 위해 내측파이프와 외측파이프가 연결된 양 측면의 챔버중 버너에서 발생하는 화염이 먼저 가열되는 챔버에 관통된 배기가스유로를 형성하여 온수탱크 내부에 형성된 2차열교환공간으로 배기가스를 흘러보네 내측파이프의 배기가스유로를 통하여 유입된 배기가스와 만나게 하여 온수탱크 내부에 형성된 2차열교환공간에 고른열을 전달하여 높은 열 교환이 이루어지도록 하는 열 교환기를 제공하는데 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명(고안)에 있어서, 원형 또는 박스형태로 이루어진 두 개의 챔버(123, 124)에 다수의 이중관 외측파이프(121)를 챔버 내 측면에 관통하여 부착하며

또한 다수의 이중관 내측파이프(122)가 이중 관의 외측파이프(121)를 관통하여 챔버(123, 124)의 외 측면에 관통되도록 부착하여 외측파이프(121)와 내측파이프(122) 사이로 열매체유로(125)가 형성되도록 하여 양쪽의 챔버(123, 124)로 열매체인 유체가 유동하도록 하며

또한 관통된 내측파이프(122)의 내 측면이 배기가스유로(126)로 형성되어 버너(110)에서 발생된 화염이 이중관 형태의 열 교환관 내측파이프(122)를 타고 방출되면서 1 차 열 교환이 이루어 지며

또한 고열의 연소가스가 이중 관의 내측파이프(122)에 형성된 배기가스유로(126)로 통하여 방출되어 온수탱크(130) 내부에 형성되어 있는 2차열교환공간(150)으로 유입되어 외측파이프(121)를 가열하여 2 차 열 교환이 이루어질 수 있도록 하여 전열면적을 높일 수 있으며 또한 본 장치의 열 교환율 높이기 위해 내측파이프(122)와 외측파이프(121)가 연결된 양 측면의 챔버(123, 124)중 버너에서 발생하는 화염이 먼저 가열되는 제1챔버(123)에 관통되는 배기가스관로(126a)를 형성하여 온수탱크(130) 내부에 형성된 2차열교환공간(150)으로 배기가스가 흘러 들도록 하여 내측파이프(122)에서 방출된 배기가스와 같이 외측파이프(121)를 가열하여 2 차 열 교환이 이루어질 수 있도록 만나게 하여 온수탱크 내부에 형성된 2차열교환공간에 높은 열을 고루 전달 하는 열 교환장치에 있어서.

상기 열교환 관은 파이프를 이중 관으로 하여 내측파이프(122)를 외측파이프(121)에 관통하여 위치하게 하여 외측파이프와 내측파이프 사이로 하여 열매체유로(125)를 형성하며,

이때 상기 파이프 양쪽 끝 단면에는 원형 또는 각 형태의 상자 모양으로 형성된 챔버(123, 124)을 연결하게 하고 챔버와 열 교환 관을 연결할 때 이중 관의 내측파이프(122)는 챔버의 안쪽 측면에 관통하게 연결하고 이중 관의 외측파이프(121)는 챔버의 끝단 쪽 양 측면을 관통하여 설치하여 외측파이프(121)와 내측파이프(122) 사이로 열매체유로(125)를 형성하고, 챔버의 내부에 격벽(129)을 형성하여 열매체인 유체가 챔버(123, 124)간에 교류가 이루어지도록 하며,

또한 양쪽에 설치된 챔버(123, 124)의 끝 단면을 관통하여 설치된 이중 관의 내측파이프의 내 측면으로 배기가스유로(126)가 형성되어 배기가스가 열 교환관 양쪽에 설치된 챔버를 통과하여 배출 될 수 있게 하며

또한 챔버의 어느 한쪽에 열 매체 공급 및 배출 배관를 연결하기 위한 공급 관(127)이 외 측면에 돌출되어 있고 양쪽 챔버 내부에 공급관(127) 및 배출관(128) 사이에 격벽(129)을 두어 격벽(129)에 의해 공급관 측 격실과 배출관 측 격실로 구분 되며.

또한 상기 핀리스 타입 이중관 열 교환기는 버너(110)에서 발생된 화염이 이중 관의 열 교환관 내측파이프를 먼저 가열하여 1 차 열 교환이 이루어 지며 또한 고열의 연소가스가 이중 관의 내측파이프(122)에 형성된 배기가스유로(126)로 통하여 방출되어 온수탱크(130) 내부에 형성되어 있는 2차열교환공간(150)으로 유입되어 외측파이프(121)를 가열하여 2 차 열 교환이 이루어질 수 있도록 하여 전열면적을 높일 수 있으며 또한 본 장치의 열 교환율 높이기 위해 내측파이프와 외측파이프가 연결된 양 측면의 챔버중 버너에서 발생하는 화염이 먼저 가열되는 챔버(123)에 관통되는 배기가스관로(126a)를 형성하여 온수탱크 내부에 형성된 2차열교환공간(150) 으로 배기가스가 흘러 들도록 하여 내측파이프(122)에서 방출된 배기가스와 같이 외측파이프(121)를 가열하여 2 차 열 교환이 이루어질 수 있도록 만나게 하여 온수탱크 내부에 형성된 2차열교환공간에 높은 열을 고루 전달 하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명(고안)에 따른 핀리스 타입 이중관 열 교환장치는 열 교환 관을 이중 관으로 하여 열매체인 유체가 열 교환을 이중으로 이루어질 수 있도록 하여 전열면적과 열 교환율을 높일 수 있게 하였다.

또한 이상과 같이 열 교환율을 높임으로써 에너지 절약에 크게 기여할 수 있다.

도 1. 본 발명(고안)에 따른 실시 예에 따른 핀리스 타입 이중관 열 교환장치를 장착한 상태에서 버너에서 발생한 열 흐름을 나타낸 상태도 이다.
도 2. 본 발명(고안)에 따른 실시 예에 따른 핀리스 타입 이중관 열 교환장치를 장착한 상태에서 열매체(온수) 흐름을 나타낸 상태도 이다.
도 3.은 핀리스 타입 이중관 열 교환장치의 정단면도.
도 4.는 핀리스 타입 이중관 열 교환장치의 정면도.
도 5. 온수탱크 정 단면도.
도6. 본 발명(고안)에 따른 핀리스 타입 이중관 열 교환장치 구성에 따른 공급 및 배출 관이 부착된 챔버쪽 과 이중 관이 부착된 것을 나타낸 평면도 및 단면도.
도7.은 본 발명(고안)에 따른 핀리스 타입 이중관 열 교환장치 구성에 따른 공급 및 배출 관이 부착된 반대쪽 챔버에 이중 관이 부착된 것을 나타낸 평면도 및 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예 에 따른 핀리스 타입 이중관 열 교환기에 대해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 핀리스 타입 이중관 열 교환기는 아래와 같이 구성된다.
양측으로 배치되는 제1챔버(123)와 제2챔버(124);
양측이 각각 상기 제1챔버(123)와 제2챔버(124)의 내면(123a, 124a)에 관통결합되어 제1챔버(123)와 제2챔버(124)를 연통시키는 복수의 외측파이프(121);
상기 외측파이프(121)의 내부를 관통하고, 양측이 각각 제1챔버(123)와 제2챔버(124)의 외면(123b, 124b)에 관통결합되는 복수의 내측파이프(122);
상기 제2챔버(124)와 외측파이프(121)를 내장하는 온수탱크(130);
상기 제1챔버(123)에 구비되고, 각각 열매체가 공급 및 배출되는 열매체 공급관(127)과 배출관(128);
상기 제1챔버(123)의 내부공간을 상기 열매체 공급관(127)측과 배출관(128)측으로 분리시키는 격벽(129);
상기 제1챔버(123)의 외면측에서 열원을 공급하는 버너(110);를 포함하여 이루어져서,
상기 버너(110)의 열원은 상기 내측파이프(122)의 배기가스유로(126)를 통과하며 가열한 후에 상기 온수탱크(130)의 연도(134)를 향해 이동하면서 상기 외측파이프(121)의 외면을 통과하며 가열하고,
상기 열매체 공급관(127)으로 유입된 열매체는 제1챔버(123)의 공급관(127)측에 연결되는 열매체유로(125)를 통과하면서 1차로 열교환되고, 제1챔버(124)를 거쳐 배출관(128) 측에 연결되는 열매체유로(125)를 통과하면서 2차로 열교환된다.
상기 제1챔버(123)에는 n개의 상기 격벽(129)이 구비되고, 상기 제2챔버(124)에는 n-1개의 상기 격벽(129)이 구비되어서, 상기 열매체 공급관(127)으로 유입된 열매체는 제1챔버(123)와 제2챔버(124)를 n번 오가면서 2n차로 열교환된다.
상기 온수탱크(130)는 연결배관(132)을 통해 상기 제1챔버(132)와 연결되어 열매체를 공급받아 내부에 저장하는 온수챔버(131)와, 외부로 배출하는 배출연결구(133)가 형성된다.
상기 제1챔버(123)에는 내외면을 관통하여 상기 버너(110)의 열원이 상기 온수탱크(130)의 내부 2차열교환공간(150)으로 유입되어 연도(134)를 향해 이동하면서 상기 외측파이프(121)의 외면을 통과하며 가열하도록 하는 배기가스관로(126a)가 형성된다.

도 1.과 같이 본 발명(고안)에 따른 실시 예에 따른 핀리스 타입 이중관 열 교환장치(120)는 열 교환관(121, 122)을 핀리스 형태 이중 관으로 하여 상기 버너(110)에서 발생된 화염이 이중 관의 열 교환관 내측파이프(122)를 먼저 가열하여 1 차 열 교환이 이루어 지며 또한 고열의 연소가스가 이중 관의 내측파이프(122)에 형성된 배기가스유로(126)로 통하여 방출되어 온수탱크(130) 내부에 형성되어 있는 2차열교환공간(150)으로 유입되어 외측파이프(121)를 가열하여 2 차 열 교환이 이루어질 수 있도록 하며 내측파이프와 외측파이프가 연결된 양 측면의 챔버(123, 124)중 버너(110)에서 발생하는 화염이 먼저 가열되는 챔버(123)에 관통되는 배기가스유로(126)를 형성하여 온수탱크(130)내부에 형성된 2차열교환공간(150) 으로 배기가스가 흘러 들도록 하여 내측파이프(122)에서 방출된 배기가스와 같이 외측파이프(121)를 가열하여 2 차 열 교환이 이루어질 수 있도록 만나게 하여 온수탱크 내부에 형성된 2차열교환공간에 높은 열을 고루 전달 하도록 한다.

또한 도 2.와 같이 외측파이프(121)와 내측파이프(122) 사이로 열매체 유로(125)을 형성하여 양쪽의 챔버(123, 124)에서 챔버(123, 124)로 열 매체(온수)(140)가 유동하도록 하고 가열된 열 매체(온수)(140)가 온수탱크(130)로 유동하도록 하여 온수탱크(130)내 측면에 열 교환장치 (120)사이에 형성된 2차열교환공간(150)내 열이 온수탱크(130)온수에 온도가 유지되도록 하여 온수를 적정한 온도로 제공 할 수 있게 한다.

즉 본 발명의 열 교환장치(120)는 열 교환 부을 이루는 열 교환관(121, 122)을 핀리스 형태의 이중 관으로 배치하여 열매체(140)인 온수(140)가 외측파이프(121)과 내측파이프(122) 사이에 흐르도록 하며 관 양측 단면에 챔버(123, 124)을 두어 열매체(140)가 공급 및 배출을 하도록 하였다.

이때 상기 핀리스 타입 이중관 열 교환장치(120)는 도 3 도 4 도 6 도 7 을 통해 알 수 있는 봐와 같이 열 교환장치 몸체를 구성하는 양 측면에 부착된 챔버(123, 124)와 챔버(123, 124)에 연결된 다수의 이중 관 형태의 열 교환관(121, 122)을 포함하여 구성한다.

그리고 열매체(140)인 유체가 챔버(123, 124)에서 내측파이프(122)과 외측파이프(121) 사이에 흐르도록 하기 위하여 외측파이프(121)은 챔버(123, 124)의 관이 부착된 방향 내 측면을 관통하여 챔버(123, 124)에 부착하며 내측파이프(122)은 챔버(123, 124)의 관이 부착된 방향 외 측면을 관통하여 챔버(123, 124)에 부착하여 챔버(123, 124)내 유체(140)가 챔버(123)와 챔버(124)사이로 유동하게 되도록 유체관로(125)을 형성한다.

또한 그렇게 함으로써 내측파이프(122)의 내 측면으로 배기가스유로(126)가 형성되어 배기가스가 열교환관(121, 122) 양쪽에 설치된 챔버(123, 124)을 통과하여 배출 될 수 있게 한다.

또한 본발명은 열교환율 높이기 위해 내측파이프(122)와 외측파이프(121)가 연결된 양측면의 챔버(123, 124)중 버너(110)에서 발생하는 화염이 먼저 가열되는 챔버(123)에 관통된 배기가스관로(126a)을 형성하여 온수탱크(130)내부에 형성된 2차열교환공간(150)으로 버너(110)의 배기가스를 직접 보네 내측파이프(122) 배기가스유로(126)을 통하여 유입된 배기가스와 만나게 하여 온수탱크(130) 내부에 형성된 2차열교환공간(150)에 고른열을 전달 되도록 한다.

따라서 본 발명의 핀리스 타입 이중관 열 교환기(120)는 버너(110)에서 발생된 고열을 화염과 배기가스로 이중 열교환이 이루어 지게 됨으로 전열면적은 넓어지고 열교환율은 높아질 수 있도록 한다.

이상 본발명의 특정 실시 예에 대해 상술하였다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시 예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능 하다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭＞
110: 버너
120:열교환 장치 121:외측열교환관 122:내측열교환관 123: 열매체 공급 및 배출 관이 부착된 챔버 124:챔버 125;열매체 유동관로 126:배기가스관로 127:열매체공급관 128:열매체배출관 129:격벽
130:온수탱크 131:온수 챔버 132:열교환 장치와 온수탱크 연결 배관 133:온수탱크 배출 연결구 134:연도
140:챔버열매체 격실
150:열교환기 와 온수탱크 사이 배기가스 챔버

Claims

양측으로 배치되는 제1챔버(123)와 제2챔버(124);
양측이 각각 상기 제1챔버(123)와 제2챔버(124)의 내면(123a, 124a)에 관통결합되어 제1챔버(123)와 제2챔버(124)를 연통시키는 복수의 외측파이프(121);
상기 외측파이프(121)의 내부를 관통하고, 양측이 각각 제1챔버(123)와 제2챔버(124)의 외면(123b, 124b)에 관통결합되는 복수의 내측파이프(122);
상기 제1챔버(123)에 구비되고, 각각 열매체가 공급 및 배출되는 열매체 공급관(127)과 배출관(128);
상기 제1챔버(123)의 내부공간을 상기 열매체 공급관(127)측과 배출관(128)측으로 분리시키는 격벽(129);을 포함하는 열교환기 유닛(120)과

상기 제1챔버(123)의 외면측에서 열원을 공급하는 버너(110);와,

상기 제2챔버(124)와 외측파이프(121)를 내장하여서 상기 내측파이프(122)의 내면과 연도(134)를 연결하는 유로를 형성하는 온수탱크(130);를 포함하여 이루어지고,

상기 제1챔버(123)에는 내외면을 관통하는 배기가스관로(126a)가 형성되어서,

상기 버너(110)의 열원은 상기 내측파이프(122)의 배기가스유로(126)를 통과하며 가열한 후에 상기 온수탱크(130)의 내부 2차열교관공간(150)으로 유입되고 상기 온수탱크(130)의 측면에 구비되는 연도(134)를 향해 이동하면서 상기 외측파이프(121)의 외면을 가열하고, 더불어 상기 버너(110)의 열원 중 일부는 상기 배기가스관로(126a)를 통과하여 상기 온수탱크(130)의 내부 2차열교관공간(150)으로 유입되고 상기 연도(134)를 향해 이동하면서 상기 외측파이프(121)의 외면을 가열하고,
상기 열매체 공급관(127)으로 유입된 열매체는 제1챔버(123)의 공급관(127)측에 연결되는 열매체유로(125)를 통과하면서 1차로 열교환되고, 제2챔버(124)를 거쳐 배출관(128) 측에 연결되는 열매체유로(125)를 통과하면서 2차로 열교환되는 것을 특징으로 하는 핀리스 타입 이중관 열 교환장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1챔버(123)에는 n개의 상기 격벽(129)이 구비되고, 상기 제2챔버(124)에는 n-1개의 상기 격벽(129)이 구비되어서, 상기 열매체 공급관(127)으로 유입된 열매체는 제1챔버(123)와 제2챔버(124)를 n번 오가면서 2n차로 열교환되는 것을 특징으로 하는 핀리스 타입 이중관 열 교환장치.
제 1 항에 있어서,
상기 온수탱크(130)는 연결배관(132)을 통해 상기 제1챔버(123)와 연결되어 열매체를 공급받아 내부에 저장하는 온수챔버(131)와, 외부로 배출하는 배출연결구(133)가 형성되는 것을 특징으로 하는 핀리스 타입 이중관 열 교환장치.
삭제