KR101810134B1 - 보일러용 열교환기의 전열 핀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핀 타입 열교환기에 있어 핀과 핀 사이를 흐르는 배기가스의 속도를 일정하게 또는 빠르게 흐르도록 하는 보일러용 열교환기의 전열 핀에 관한 것으로, 핀의 구조를 개선하여 열교환기의 파이프 주위로 배기가스를 모아 열 교환효율을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 흡열관이 통과되는 복수 개의 관통공(21)이 형성된 보일러용 열교환기의 전열 핀에 있어서, 상기 관통공(21) 사이에 배기가스(30)가 흐르는 방향을 따라 배기가스 통로(31)의 단면적이 배기가스(30)의 흐름방향으로 갈수록 상협하광되도록 점진적으로 좁아지게 플랜지(22)를 형성하되, 상기 플랜지(22)를 원형 또는 타원형으로 형성하며 플랜지(22)의 높이를 전열 핀 간의 이격거리에 대응되도록 형성함과 함께 상기 플랜지(22)는 상대적으로 배기가스(30)가 흐르는 전방부에 위치한 제1 플랜지와, 후방부에 위치한 제2 플랜지로 형성되고, 상기 제2 플랜지는 제1 플랜지보다 배기가스 통로(31)의 단면적을 더 좁게 형성한 것을 특징으로 한다.

Description

보일러용 열교환기의 전열 핀 {A heat transfer pin of heat exchanger for a boiler}

본 발명은 핀 타입 열교환기에 있어 핀과 핀 사이를 흐르는 배기가스의 속도를 일정하게 또는 빠르게 흐르도록 하는 보일러용 열교환기의 전열 핀에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 핀의 구조를 개선하여 열교환기의 파이프 주위로 배기가스를 모아 열 교환효율을 향상시킬 수 있도록 하는 보일러용 열교환기의 전열 핀에 관한 것이다.

일반적으로, 콘덴싱 가스 보일러는 버려지는 열을 다시 보일러가 흡수하여 재활용함으로써 열손실을 줄일 수 있도록 설계된 보일러로서, 열효율이 우수하고 연료비를 현저하게 줄일 수 있는 특성 및 효과가 있어 널리 보급되고 있는 실정이다.

도 1은 일반적인 콘덴싱 가스 보일러의 개략 구성도로써, 버너(1a)를 포함하는 연소부(1)의 상부측에 버너(1a)의 연소열에 의해서 직접적으로 가열되는 현열 열교환부(2)가 구비되어 있고, 상기 현열 열교환부(2)의 상부측에는 현열 열교환부(2)를 통과한 배기가스에 의해서 가열되는 잠열 열교환부(3)가 구비되어 있다.

그리고, 상기 현열 열교환부(2)의 온수와 직수관(4)을 통해 공급된 냉수가 서로 열교환이 이루어지는 온수 열교환기(5)가 구비되어 있고, 상기 온수 열교환기(5)와 현열 열교환부(2)의 사이에는 현열 열교환부(2)로부터 나오는 온수를 온수 열교환기(5) 또는 난방수 공급관(6)에 선택적으로 공급하는 삼방밸브(7)가 구비되어 있다.

또한, 잠열 열교환부(3)와 물탱크(8)의 사이에는 순환펌프(9)가 구비되어 있어 있는데, 상기 물탱크(8)는 난방수 환수관(10)과 연결되어 있으며, 상기 난방수 환수관(10)은 온수 열교환기(5)와 연결되어 냉수와 열교환된 온수를 물탱크(8) 측으로 회수할 수 있도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 통상의 콘덴싱 가스 보일러는, 먼저 순환펌프(9)의 작동에 의해서 난방 후, 환수되는 물이 잠열 열교환부(3) 측으로 유입되고, 이 유입된 잠열 열교환부(3)의 난방수는 현열 열교환부(2)를 통과한 배기가스와 열교환을 이루어 예열된다.

이와 같이 예열된 난방수는 다시 현열 열교환부(2)의 내부로 유입되어 버너(1a)에 의한 직접 가열이 이루어진 다음, 삼방밸브(7)의 작동에 의해서 온수 열교환기(5) 또는 난방수 공급관(6) 측으로 보내져 직수관(4)을 통하여 공급된 냉수와 열교환을 이루거나 난방을 하게 되는 것이다.

한편, 상기 현열 열교환부(2)와 잠열 열교환부(3)는 각각 난방수가 순환되는 사형(巳型)의 흡열관(11)으로 구성되어 있고, 상기 흡열관(11)은 열교환의 효율을 높이기 위하여 다수의 전열핀(12)에 형성된 관통공을 차례로 통과되게 고정되어 있다.

상기 전열핀(12)은 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 관통공을 갖는 판상의 핀(121)으로 형성되어 있고, 상기 관통공은 제1 흡열부(122)를 구성하는 제1 관통공(123)과, 제2 흡열부(124)를 구성하는 제2 관통공(125)으로 구성되어 있으며, 상기 제1 관통공(123)과 제2 관통공(125)은 서로 교호되게 배치 구성되어 있다.

그리고, 배기가스에 의해서 직접 가열되는 제1 흡열부(122)에 대한 과도한 열교환 작용을 억제하기 위해서 제1 관통공(123)의 사이에 절개부(126)가 형성되어 열접촉 면적이 축소되도록 구성되어 있고, 제2 관통공(125)의 사이에는 서로 크기를 달리하는 오프셋 핀(127)과 보조 오프셋 핀(128)이 상.하로 배치 구성되어 있다.

상기 오프셋 핀(127)과 보조 오프셋 핀(128)은 모두 렌싱(lancing) 방식, 즉 핀(121)을 소정의 면적으로 상, 하부만을 절개하고 나머지 부분을 전방측으로 절곡하는 방식에 의해서 형성되어 있고, 상기 보조 오프셋 핀(128)은 상부측 오프셋 핀(127)에 대한 배기류의 간섭이 일어나지 않도록 오프셋 핀(127)의 길이보다 짧게 형성되어 있다.

이러한 종래의 보일러용 열교환기의 전열핀은 핀(121)의 표면에 형성되는 배기류의 경계층이 핀(121)과 분리된 보조 오프셋 핀(128) 및 오프셋 핀(127) 부분에서 중단되고 상기 보조 오프셋 핀(128) 및 오프셋 핀(127)의 단부에서 새로운 경계층이 형성됨으로써 흡열량의 증가 및 촉진을 가져오게 된다.

그리고, 상기 보조 오프셋 핀(128)에 의해서 흡열된 열은 핀(121)과 일체로 연결된 보조 오프셋 핀(128)의 양단부를 통해서 핀(121)에 전도되는데, 이때 상기 보조 오프셋 핀(128)은 제2 흡열부(124)를 구성하는 제2 관통공(125)에 인접해 있기 때문에 이 흡열된 열은 제2 관통공(125)을 삽입 관통하는 흡열관의 내측으로 전도됨으로써 열교환 효율의 상승은 물론 제2 흡열부(124)의 흡열관에서 발생되는 드레인 현상을 방지할 수 있게 되는 것이다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 0001) 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 20-0411648호(2006.03.09.등록)

그러나 이러한 구조를 갖는 종래의 보일러용 열교환기의 전열 핀은 배기가스가 통과되는 배기가스 통로의 단면적이 동일, 즉, 관통공의 플랜지에 의해 형성되는 배기가스 통로의 단면적이 동일하여 배기가스가 플랜지 사이를 흐를 때 배기가스의 온도가 떨어지면서 배기가스의 속도가 저하되므로 열교환 효율이 저하되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 안출한 것으로써, 핀 타입 열교환기에 있어 핀과 핀 사이를 흐르는 배기가스의 속도를 일정하게 또는 빠르게 흐르도록 핀의 구조를 개선하여 열교환기의 파이프 주위로 배기가스를 모아 열 교환효율을 향상시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 흡열관이 통과되는 복수 개의 관통공이 형성된 보일러용 열교환기의 전열 핀에 있어서, 상기 관통공 사이에 배기가스가 흐르는 방향을 따라 배기가스 통로의 단면적이 배기가스의 흐름방향으로 갈수록 상협하광되도록 점진적으로 좁아지게 플랜지를 형성하되, 상기 플랜지를 원형 또는 타원형으로 형성하며 플랜지의 높이를 전열 핀 간의 이격거리에 대응되도록 형성함과 함께 상기 플랜지는 상대적으로 배기가스가 흐르는 전방부에 위치한 제1 플랜지와, 후방부에 위치한 제2 플랜지로 형성되고, 상기 제2 플랜지는 제1 플랜지보다 배기가스 통로의 단면적을 더 좁게 형성한 것을 특징으로 하는 보일러용 열교환기의 전열 핀이 제공된다.

본 발명의 보일러용 열교환기의 전열 핀은 배기가스가 통과되는 배기가스 통로의 단면적이 배기가스가 흐르는 방향을 따라 점진적으로 좁아지게 형성되어 있어 열교환기의 파이프 주위로 배기가스를 모아 주게 되므로 열 교환효율을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 콘덴싱 가스 보일러의 개략 구성도
도 2는 종래 보일러용 열교환기의 전열 핀을 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 전열 핀의 사시도
도 4는 도 3의 정면도
도 5는 본 발명의 전열 핀이 복수 개 적층된 상태도

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 전열 핀의 사시도이고 도 4는 도 3의 정면도이며 도 5는 본 발명의 전열 핀이 복수 개 적층된 상태도로써, 본 발명에서 전열 핀(20)에 흡열관(도시는 생략함)이 통과되는 복수 개의 관통공(21)이 형성된 구성은 종래의 보일러용 열교환기와 동일하다.

다만, 본 발명은 배기가스(30)가 흐르는 방향을 따라 배기기스 통로(31)의 단면적이 점진적으로 좁아지게 플랜지(22)를 형성하여서 된 것을 특징으로 한다.

즉, 도 4에 나타낸 바와 같이 관통공(21) 사이에 형성되어 배기가스(30)가 유입되는 플랜지(22) 사이의 폭(B)이 배출 측으로 갈수록 점진적으로 좁아지는 폭(A)으로 형성되어 있다.

이에 따라, Q(유량) = A(단면적)·V(속도)이어서, 유체의 이동속도(V)= 유량(Q)/단면적(A)이 성립되어 단면적이 넓은 입구로 유입된 배기가스(30)가 단면적이 점진적으로 좁아지는 배출 측으로 이동하면서 전열 핀(20)을 빠르게 통과되므로 배기가스(30)의 속도가 늦어지는 현상을 근본적으로 해소할 수 있게 된다.

이러한 구성은 상기 배기가스(30)의 흐름방향으로 갈수록 플랜지(22)가 상광하협되게 형성되어 각도가 점진적으로 작아지게 함으로써 실현 가능한 데 배기가스(30)의 흐름방향으로 면적이 좁아지는 형상에 의해 배기가스(30)가 흡열관 주변으로 유도되므로 열 교환효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 플랜지(22)를 갖는 전열 핀(20)이 배기가스를 흡열관 측으로 유도할 수 있는 형상으로 이루어져 있는데, 이는 배기가스의 배출 시 열 효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 관통공(21)에 설치되는 흡열관이 원형 또는 타원형 등으로 적용 가능함은 이해 가능한 것이다.

이러한 현상은 도 5에 나타낸 바와 같이 복수 개의 전열 핀(20)의 사이를 통과하는 모든 배기가스(30)가 동일하게 적용되는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

20 : 전열 핀 21 : 관통공
22 : 플랜지 30 : 배기가스
31 : 배기가스 통로

Claims (4)

1. 흡열관이 통과되는 복수 개의 관통공(21)이 형성된 보일러용 열교환기의 전열 핀에 있어서, 상기 관통공(21) 사이에 배기가스(30)가 흐르는 방향을 따라 배기가스 통로(31)의 단면적이 배기가스(30)의 흐름방향으로 갈수록 상협하광되도록 점진적으로 좁아지게 플랜지(22)를 형성하되, 상기 플랜지(22)를 원형 또는 타원형으로 형성하며 플랜지(22)의 높이를 전열 핀 간의 이격거리에 대응되도록 형성함과 함께 상기 플랜지(22)는 상대적으로 배기가스(30)가 흐르는 전방부에 위치한 제1 플랜지와, 후방부에 위치한 제2 플랜지로 형성되고, 상기 제2 플랜지는 제1 플랜지보다 배기가스 통로(31)의 단면적을 더 좁게 형성한 것을 특징으로 하는 보일러용 열교환기의 전열 핀.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제

Images