KR101845347B1

KR101845347B1 - 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치

Info

Publication number: KR101845347B1
Application number: KR1020160103470A
Authority: KR
Inventors: 김성현; 김은식
Original assignee: 주식회사프라임; 김은식
Priority date: 2016-08-16
Filing date: 2016-08-16
Publication date: 2018-04-05
Also published as: KR20180019302A

Abstract

본 발명은 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상하 이격 배치되는 제 1 및 제 2연소실; 각각 상기 제 1 및 제 2연소실의 상측에 배치되는 한 쌍의 대류팬; 각 일단이 상기 제 1 및 제 2연소실과 연결되고 각 타단이 배출관과 연결되며 각각 상기 대류팬을 감싸는 구조로 구성되는 제 1 및 제 2전열관;을 포함하여 연소실로부터 배출되는 연소가스의 유동저항을 낮추어 연소성능을 증대시키고, 조리실의 온도를 고르게 분포시켜 요리의 질을 향상시키며, 전체적으로 스팀 컨벡션 오븐의 열효율을 향상시키는 장점이 있는 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치에 관한 것이다.

Description

스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치{HEAT EXCHANGER OF CONVECTION STEAM OVEN}

본 발명은 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소실과 연통하여 가열되는 전열관이 대류팬을 감싸는 구조로 구성되고, 공기가 대류팬에 의해 순환되어 가열된 전열관의 외면을 통과함으로써 열교환이 이루어지도록 구성되는 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 고온의 유체가 가진 열에너지를 저온유체로 보내는 장치를 말하며, 가열기, 냉각기, 증발기 등에 사용된다. 유체로는 기체 또는 액체가 사용되며 고체와 유체를 함께 사용하는 경우도 있다. 열 교환방식으로는 두 유체 사이에 격판이 있는 격판식, 축열기를 장착하여 열을 전달하는 축열식(재생식) 및 두 유체가 직접 접촉하여 열전달이 이루어지는 직접 접촉식 등이 있다.

격판식은 두 유체가 완전히 분리되어 있기 때문에 화학공업, 식품공업 등에서와 같이 유체의 혼합을 피해야 하는 경우나 연소가스로 가열하는 보일러 등에 쓰이고, 여기서 사용되는 전열면은 대체로 금속관이 쓰이며, 이중관식, 다관식 등이 보급되어 있다. 또한, 금속관의 한쪽면 또는 양면에 핀(fin)을 설치하는 경우도 있고, 물결모양의 판을 겹쳐서 격판으로 사용할 때도 많다. 격판식은 단위면적당 전열량에 한계가 있고 전열량에 비해 대형 구조를 갖는다.

축열식의 가장 일반적인 형식은 다공성 재질이나 물결모양의 금속판을 겹친 회전축열체를 두 유체속으로 교대로 통과시켜 열을 교환하는 방식이다. 장치의 규모에 비하여 전열량은 크지만 두 유체가 혼합되는 결점이 있다. 직접 접촉식은 가장 효과적으로 열 교환이 되지만 두 유체가 혼합되기 때문에 기체와 액체처럼 분리 가능한 유체 사이에서만 사용된다. 그리고, 최근에는 가스 또는 전기 오븐 등에 적용되는 컨벡션(대류) 방식의 열교환기가사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 열교환기를 갖춘 컨벡션 오븐을 보여주는 개략 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 컨벡션 오븐(1)은 외관을 형성하고 내부에 조리실(2)을 구비하는 본체부(3)와, 상기 본체부(3)의 전측부에 제공되어 상기 조리실(2)의 개구된 전면부를 개폐하는 도어(4)와, 상기 본체부(3)의 일측면에 제공되어 조리실(2)의 온도를 조절하는 조작부(5)와, 상기 본체부(3) 내에 설치되고 외부로부터 공급되는 연료 가스와 공기의 혼합 가스를 연소시켜 발생되는 고온의 연소가스와 주변 공기 간의 열교환을 통해 얻어지는 열풍을 상기 조리실(2) 내로 전달하는 열교환기(6)와, 상기 조리실(2)과 상기 열교환기(6)를 세척하는 세척부(미도시)를 포함하는 형태로 구성된다.

종래 기술의 컨벡션 방식의 열교환기(6)에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 종래의 열교환기(6)는 소실(7)의 일단부에서 화염을 제공하면 연소가스가 열교환부(8)를 거쳐 배기실(9)의 배기구(9a)를 통해 배출되고, 이러한 배출과정에서 상기 열교환부(8)에서 주위로 대류 방식의 열교환이 이루어지게 되어 있다.

그러나, 종래의 열교환기(6)는 버너(미도시)를 이용하여 사각 박스(Box) 형태의 연소실(7)의 중앙 또는 측면에서 화염을 분사하여 열교환기(6)의 연소실(7)과 열교환부(8)의 방열 파이프(8a)가 가열되면 대류팬(10)으로 조리실(2) 내로 고온의 공기를 강제 대류시켜 열교환이 이루어지는 구조를 갖는다. 그 때문에, 사각 박스 형태의 연소실(7)은 주변 공기와의 열교환이 잘 이루어지지 않는 사각지대가 발생하여 그러한 부분에 국부 과열이 발생하여 열교환기(6)의 내구성에 좋지 않은 영향을 주었다. 또한 종래의 열교환기(6)는 위와 같은 사각 박스 형태의 연소실(7)을 갖는 데다 다관 형태의 방열 파이프(8a)를 포함하는 구조였기 때문에, 사각 박스 형태의 연소실(7)에서 여러 개의 원형 방열 파이프(8a)로 고온의 연소가스가 지나가면서 배기저항이 크게 발생하는 문제가 있다.

JP2001182940

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 연소실로부터 배출되는 연소가스의 유동저항을 낮추어 연소성능을 증대시키고, 조리실의 온도를 고르게 분포시켜 요리의 식감을 향상시키며, 전체적으로 스팀 컨벡션 오븐의 열효율을 향상시키는 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치를 제공하고자 함이다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제에 의한 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치는 상하 이격 배치되는 제 1 및 제 2연소실; 각각 상기 제 1 및 제 2연소실의 상측에 배치되는 한 쌍의 대류팬; 각 일단이 상기 제 1 및 제 2연소실과 연결되고 각 타단이 배출관과 연결되며 각각 상기 대류팬을 감싸는 구조로 구성되는 제 1 및 제 2전열관;을 포함하여 구성되는 것이 특징이다.

이때, 상기 연소실은 버너; 상기 버너가 내재되며 상기 제 1 및 제 2전열관과 연통하도록 구성되며 몸체;를 포함하여 구성되는 것이 특징이다.

또한, 상기 제 1 및 제 2전열관은 각각 그 일단이 상기 제 1 및 제 2연소실의 몸체와 연결된 상태로 상기 대류팬을 감싸도록 각각 이웃하는 구간과는 다른 각도를 향하는 직선구간인 제 1 내지 제 11구간을 포함하여 구성되는 것이 특징이다.

아울러, 상기 제 1 및 제 2전열관 정면의 가로방향을 x축, 세로방향을 y축이라 가정할 때, 상기 제 1구간은 상기 제 1 및 제 2연소실과 연결된 상태로 y축의 +방향으로 연장되고, 상기 제 2구간은 상기 제 1구간의 끝단으로부터 x축의 +방향으로 연장되며, 상기 제 3구간은 상기 제 2구간의 끝단으로부터 y축의 -방향으로 연장되되, 상기 제 1구간보다 길이가 짧게 구성되고, 상기 제 4구간은 상기 제 3구간의 끝단으로부터 z축의 -방향으로 연장되며, 상기 제 5구간은 상기 제 4구간의 끝단으로부터 y축의 +방향으로 연장되되, 상기 제 3구간과 동일 길이로 나란하게 구성되고, 상기 제 6구간은 상기 제 5구간의 끝단으로부터 x축의 -방향으로 연장되되, 상기 제 2구간과 동일 길이로 나란하게 구성되며, 상기 제 7구간은 상기 제 6구간의 끝단으로부터 y축의 -방향으로 연장되어 상기 제 1구간과 나란하게 구성되고, 상기 제 8구간은 상기 제 7구간의 끝단으로부터 x축의 +방향으로 연장되되, 상기 제 2 및 제 6구간 보다 길게 구성되며, 상기 제 9구간은 상기 제 8구간의 끝단으로부터 y축의 +방향으로 연장되되, 상기 제 3 및 제 5구간보다 길게 구성되고, 상기 제 10구간은 상기 제 9구간의 끝단으로부터 x축의 -방향으로 연장되며, 상기 제 11구간은 상기 제 10구간의 끝단으로부터 y축의 +방향으로 연장되어 상기 배출관과 연통하는 것이 특징이다.

일례로써, 상기 몸체는 상기 제 1 및 제 2전열관과의 연결부위를 향해 직경이 작아지며, 상기 제 1구간과는 예각을 이루도록 구성되는 것이 특징이다.

또한, 상기 제 1 및 제 2전열관의 상기 제 8구간은 상기 몸체의 기울기와 평행한 것이 특징이다.

한편, 상기 제 3구간 및 제 5구간의 하단에는 상호 대칭되도록 제 1절단면이 형성되고, 상기 제 4구간의 양단에는 각각 상기 제 3구간 및 제 5구간의 제 1절단면과 연통하여 결합되도록 제 2절단면이 형성되되, 상기 제 4구간은 그 양단에 각각 y축의 +방향으로 돌출되며 상기 제 3구간 및 제 5구간의 내주연에 대응하는 외주연을 갖는 돌출단이 형성되고, 상기 제 4구간의 관 내측에는 한 쌍의 상기 돌출단을 연결하는 이음관이 구성되는 것이 특징이다.

이때, 상기 이음관의 양측은 상기 제 3 및 제 5구간을 향해 굽은 형태로 구성되는 것이 특징이다.

다른 예로써, 상기 제 4구간은 양단이 각각 제 3구간 및 제 5구간의 하단에 연통하여 결합되되, 양단의 중심을 수직으로 자른 단면이 반원호 형태를 취하며, 양단 간을 상호 연결하는 보강대가 구성되는 것이 특징이다.

한편, 상기 전열관의 제 8구간은 상기 제 7구간의 끝단으로부터 x축의 +방향으로 연장되되, z축의 +방향으로 기울기를 형성시켜 상기 제 8구간이 상기 제 3구간의 중심과 제 5구간의 중심 사이를 통과하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치는 연소실과 연통하여 가열되는 전열관이 대류팬을 감싸는 구조로 구성되고, 공기가 대류팬에 의해 순환되어 가열된 전열관의 외면을 통과함으로써 열교환이 이루어지도록 구성되어 연소실로부터 배출되는 연소가스의 유동저항을 낮추어 연소성능을 증대시키고, 조리실의 온도를 고르게 분포시켜 요리의 식감을 향상시키며, 전체적으로 스팀 컨벡션 오븐의 열효율을 향상시키는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 열교환기를 구비하는 컨벡션 오븐을 보여주는 개략 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 스팀 컨벡션 오븐의 열교환 장치를 나타내는 사시도.
도 3은 도 1의 정면도.
도 4는 본 발명의 일 구성인 전열관을 개략적으로 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 구성인 제 4구간의 일 실시 예를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일 구성인 제 4구간의 다른 실시 예를 나타내는 도면.
도 7은 도 6의 평면도와 그 AA선 단면을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 일 구성인 제 8구간의 일 실시 예를 나타내는 도면.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 스팀 컨벡션 오븐의 열교환 장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 1의 정면도이며, 도 4는 본 발명의 일 구성인 전열관을 개략적으로 나타내는 도면이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 일 구성인 제 4구간의 일 실시 예를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 구성인 제 4구간의 다른 실시 예를 나타내는 도면이며, 도 7은 도 6의 AA선 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 구성인 제 8구간의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치는 오븐 내 조리실로 열풍이 공급되어지도록 구성되는 것으로, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 제 1연소실(100) 및 제 2연소실(100'), 대류팬(200), 제 1전열관(300) 및 제 2전열관(300')을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 제 1연소실(100) 및 제 2연소실(100')은 각각 버너(110) 및 몸체(120)를 포함하여 구성되는 것으로, 상기 버너(110)는 연소가스를 생성하도록 구성되고, 상기 몸체(120)는 도 2에서와 같이 원통형으로 마련되어 그 내부에 상기 버너(110)가 구비된 상태로 이하의 전열관으로 연소가스가 공급되도록 각 연소실(100,100')의 몸체(120)는 각각 제 1전열관(300) 및 제 2전열관(300')에 연통하도록 구성된다.

상기 대류팬(200)은 공기의 흐름을 유발시켜 상기 제 1연소실(100) 및 제 2연소실(100')에 의해 가열된 제 1전열관(300) 및 제 2전열관(300')과 공기 간 열교환 작용이 이뤄지게 하고 또한 이렇게 가열된 공기를 오븐 내 조리실로 유입시키게 된다.

이러한 대류팬(200)은 한 쌍이 마련되어 각각 상기 제 1연소실(100) 및 제 2연소실(100')의 상측에 배치된다.

또한, 상기 제 1전열관(300)은 일단이 상기 제 1연소실(100)과 연결되고 타단은 제 1전열관(300)을 통과하는 연소가스가 배출되도록 배출관이 연결되는 것으로, 도면에 도시된 바와 같이 상기 제 1전열관(300)은 일단과 타단이 각각 제 1연소실(100)과 배출관에 연결되되 그 사이 구간에서는 상기 대류팬(200)을 감싸도록 구성된다.

상기와 같이 제 1전열관(300)이 대류팬(200)을 감싸도록 구성시킴으로써, 대류팬(200)에 의해 대류가 형성되는 공기가 제 1연소실(100)의 작용에 의해 연소가스가 통과하여 가열되는 제 1전열관(300)의 외면과의 열교환이 이뤄져 열교환 효율을 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 제 2전열관(300')은 상기 제 1연소실(100)의 하측에 배치되는 것으로, 상기 제 1전열관(300)과 동일한 구조로써 일단이 상기 제 2연소실(100')과 연결되고 타단은 제 2전열관(300')을 통과하는 연소가스가 배출되도록 배출관이 연결되며 도시된 바와 같이 일단과 타단 사이에서 대류팬(200)을 감싸도록 구성된다.

상기 실시 예에서와 같이 본 명세서에서는 연소실(100,100'), 대류팬(200) 및 전열관(300,300')을 포함하여 구성되는 열교환장치가 한 쌍의 유닛으로 마련되고 상하 이격되어 구성되는 것을 나타낸 예를 설명하나, 본 발명에서는 스팀 컨벡션 오븐의 사이즈에 따라 하나의 열교환장치 유닛 적용될 수 있으며, 경우에 따라 두 개 이상의 열교환장치 유닛이 적용될 수 있음은 자명한 바이다.

이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 일 구성인 전열관(300,300')에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

설명에 앞서, 제 1전열관(300) 및 제 2전열관(300')은 상하 배치 구조로, 도 2 등에 도시된 바와 같이, 대류팬(200)을 감싸면서 일단과 타단이 각각 연소실(100,100')과 배출관에 연결되는 상호 동일한 구조를 갖는 것으로 설명의 편의를 위해 그 대표 예로써 제 1전열관(300)을 설명하고 제 2전열관(300')은 그와 동일한 구성인 것으로써 제 2전열관(300')은 제 1전열관(300)의 설명으로 대신한다.

도시된 바와 같이 본 실시 에에 따른 제 1전열관(300)은 그 일단이 제 1연소실(100)의 몸체(120)와 연결된 상태로 상기 대류팬(200)을 감싸도록 이웃하는 구간과는 다른 각도를 향하는 직선구간인 제 1 내지 제 11구간(⑪)을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

설명에 앞서 본 실시 예를 설명하기 위한 도 4는 제 1전열관(300)의 전체적인 형상 및 구조가 도면에 모두 나타나게 하기 위해 제 1전열관(300)의 실제 직경(외경) 보다 작게 표시한 것이다.

이러한 본 실시 예에 따른 제 1전열관(300)을 보다 구체적으로 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제 1전열관(300) 정면의 가로방향을 x축, 세로방향을 y축이라 가정할 때, 제 1구간(①)은 상기 제 1연소실(100)과 연결된 상태로 y축의 +방향으로 상기 대류팬(200)의 직경보다 길게 연장된다.

또한, 제 2구간(②)은 상기 제 1구간(①)의 끝단으로부터 x축의 +방향으로 상기 대류팬(200)의 직경보다 길게 연장되며, 제 3구간(③)은 상기 제 2구간(②)의 끝단으로부터 y축의 -방향으로 연장되되, 상기 제 1구간(①)보다 길이가 짧게 구성된다.

아울러, 상기 제 4구간(④)은 상기 제 3구간(③)의 끝단으로부터 z축의 -방향으로 연장되는 것으로, 이때, 그 길이는 도 5(a)에서와 같이 상기 제 3구간(③)과 이하의 제 5구간(⑤) 간 미세하게 이격되는 정도록 구성시킴이 바람직하다.

상기와 같이 제 3구간(③)과 제 5구간(⑤) 간 미세한 간격을 갖게 구성함으로써 대류팬(200)의 작용에 기해 제 3구간(③)과 제 5구간(⑤)을 통과하는 공기에 대한 열교환 효율을 증가시킬 수 있게 되는 것이다.

이어서, 상기 제 5구간(⑤)은 상기 제 4구간(④)의 끝단으로부터 y축의 +방향으로 연장되되, 상기 제 3구간(③)과 동일 길이로 나란하게 구성되고, 상기 제 6구간(⑥)은 상기 제 5구간(⑤)의 끝단으로부터 x축의 -방향으로 연장되되, 상기 제 2구간(②)과 동일 길이로 나란하게 구성된다.

따라서, 상기 제 2구간(②)과 제 6구간(⑥), 그리고 제 3구간(③)과 제 5구간(⑤)은 제 4구간(④)을 중심으로 대칭된 구조를 갖게 되며, 제 3구간(③)과 제 5구간(⑤) 간 간격만큼 제 2구간(②)과 제 6구간(⑥) 간 간격이 형성되므로 제 2구간(②)과 제 6구간(⑥)을 통과하는 공기에 대한 열교환 효율 역시 증가할 수 있게 된다.

상기 제 7구간(⑦)은 상기 제 6구간(⑥)의 끝단으로부터 y축의 -방향으로 연장되어 상기 제 1구간(①)과 나란하게 구성되는 것으로 제 1구간(①)과 제 7구간(⑦)의 간격을 통과하는 공기 역시 상기 제 2구간(②)과 제 6구간(⑥), 제 3구간(③)과 제 5구간(⑤)과 마찬가지로 열효율이 증가 될 수 있게 된다.

상기 제 8구간(⑧)은 상기 제 7구간(⑦)의 끝단으로부터 x축의 +방향으로 연장되되, 상기 제 2 및 제 6구간(⑥) 보다 길게 구성하여, 이하의 제 9구간(⑨)이 제 3구간(③) 및 제 5구간(⑤) 보다 x축의 +방향에 위치할 수 있어 상호 간 간섭이 없도록 구성된다.

이때, 상기 제 8구간(⑧)을 통과하는 연소가스는 제 1 내지 제 7구간(⑦)을 통과한 이후이므로 연소가스의 온도가 저하될 수 있는 바, 제 8구간(⑧)은 제 1연소실(100)에 인접 구성되므로 제 8구간(⑧)을 통과하는 연소가스를 재가열하여 열교환 효율을 개선시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 제 9구간(⑨)은 상기 제 8구간(⑧)의 끝단으로부터 y축의 +방향으로 연장되되, 상기 제 3 및 제 5구간(⑤)보다 길이가 길게 구성하여 이하의 제 10 구간이 상기 제 2 및 제 6구간(⑥) 보다 y축의 +방향에 위치할 수 있어 마찬가지로 상호 간 간섭이 없도록 구성된다.

아울러, 상기 제 10구간(⑩)은 상기 제 9구간(⑨)의 끝단으로부터 x축의 -방향으로 연장되며, 상기 제 11구간(⑪)은 상기 제 10구간(⑩)의 끝단으로부터 y축의 +방향으로 연장되어 상기 배출관과 연통하도록 구성된다.

상기와 같이 제 1전열관(300)은 길게 구성되어 연통되는 하나의 관으로 제 1연소실(100)이 연소가스를 제공하되 제 1전열관(300)은 제 1구간(①) 내지 제 11구간(⑪)이 대류팬(200)을 감싸는 구조로 되어, 도 1에 도시된 종래기술과 같이 다수의 전열관에 연소가스를 제공하는 하나의 연소실이 물리도록 구성된 것에 비해 버너(110)의 용량을 줄일 수 있어 연료소모를 줄여주고 또한, 각 구간을 순환하는 연소가스가 재가열될 수 있으며 연소가스의 체류시간을 늘려 결과적으로 열교환 효율을 더욱 증대시킬 수 있으며, 아울러 조리실로 유입되는 공기의 온도 분포를 고르게 하여 요리의 질을 개선할 수 있게 된다.

이때, 모든 구간과 구간 사이에는 전열관(300,300')의 내측에서 이웃하는 구간으로 연소가스가 원활이 유동할 수 있도록 라운드 형태를 취하도록 구성시킴이 바람직하다.

한편, 본 실시 예에 따른 열교환장치에 있어서 상기 몸체(120)는 제 1구간(①)과 상호 예각구조를 취하도록 기울기를 부여하여 일반적으로 열교환장치가 마련되는 공간이 적은 스팀 컨벡션 오븐에 있어 공간성을 개선할 수 있으며, 또한, 도 3에서와 같이 제 1전열관(300)과의 연결부위를 향해 직경이 작아지도록 구성함으로써 버너(110)를 수용하는 몸체(120)로부터 제공되는 연소가스가 상기 몸체(120)와 예각 구조인 제 1구간(①)으로 유입되는 각도를 보다 완만하게 하여 연소가스의 유동저항을 제어함으로써 원만한 흐름을 도모할 수 있게 된다.

또한, 상기에서 언급하였던 바와 같이 제 8구간(⑧)이 제 1연소실(100)에 인접 구성되어 제 8구간(⑧)을 통과하는 연소가스를 재가열하도록 구성되는 바, 본 실시 예에서는 상기 제 8구간(⑧)이 상기 몸체(120)의 기울기와 평행하도록 구성함으로써 열효율이 개선될 수 있게 된다.

이하, 도 5를 참조하여 제 4구간(④)의 제 1실시 예에 대해 살펴본다.

먼저, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 상기 제 3구간(③) 및 제 5구간(⑤)의 하단에는 상호 대칭되도록 제 1절단면(310)이 형성된다.

또한, 제 4구간(④)의 양단 역시 상기 제 3구간(③) 및 제 5구간(⑤)의 제 1절단면(310)과 연통하여 결합될 수 있도록 그에 상응하는 각도로 절단된 제 2절단면(320)을 형성시켜 상호 간 견고한 결합구조를 갖게 된다.

이때, 도 5(b)에서와 같이 제 4구간(④)의 양단에는 각각 y축의 +방향으로 돌출되며 상기 제 3구간(③) 및 제 5구간(⑤)의 내주연에 대응하는 외주연을 갖게 하여 제 3구간(③) 및 제 5구간(⑤)에 삽입되는 돌출단(330)이 형성되어 상호간 밀폐구조를 갖게 되며, 또한, 상기 제 4구간(④)의 관 내측에는 한 쌍의 상기 돌출단(330)을 연결하는 이음관(340)을 구성함으로써 열교환 효율을 증가시키면서도 견고한 연통구조를 제공할 수 있게 되는 것이다.

아울러, 상기 이음관(340)은 제 3구간(③)을 통과하는 연소가스가 제 5구간(⑤)으로 원활히 유입될 수 있도록 상기 이음관(340)의 양측은 도 5(b)에서와 같이 상기 제 3구간(③) 및 제 5구간(⑤)을 향해 굽은 형태를 취하도록 하여 그 내부를 통과하는 연소가스의 유동저항을 제어하여 원활한 흐름을 도모하도록 구성시킴이 바람직하다.

이어서, 이하에서는 도 6 내지 도 7을 참조하여 제 4구간(④)의 제 2실시 예를 설명한다.

본 실시 예에 따른 제 4구간(④)은 도 6에 도시된 바와 같이 그 양단이 각각 제 3구간(③) 및 제 5구간(⑤)의 하단에 연통하여 결합되는 것으로, 이때, 도 7에서와 같이 양단의 중심을 수직방향으로 자른 AA선의 단면을 보면 그 단면이 반원호 형태를 취한상태로 양단이 제 3구간(③) 및 제 5구간(⑤)을 향하도록 하여 상기 실시 예와 마찬가지로 제 3구간(③)을 통과하여 제 5구간(⑤)으로 유입되는 연소가스의 유동저항을 줄여 원활한 흐름을 도모함과 아울러 제 3구간(③) 및 제 5구간(⑤) 간의 간격을 좁혀 그 틈새를 통과하는 공기에 대한 열교환 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 제 4구간(④)의 양단 간 사이에는 보강대(350)를 구성함으로써 지속적으로 고온의 연소가스가 통과하는 전열관에 대한 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 제 4구간(④)의 경우 다양한 방식으로 제작될 수 있으나 양단 간 좁은 간격으로 굽은 형태를 취하도록 구성되어야 하는바, 바람직하게는 정밀 주조방식으로 제작될 수 있다.

이어서, 상기 제 1전열관(300)의 제 8구간(⑧)은 상기에서 언급하였던 바와 같이 상기 제 7구간(⑦)의 끝단으로부터 x축의 +방향으로 연장되되, 이때 제 8구간(⑧)이 도 6에 도시된 바와 같이 z축의 +방향으로 기울도록 하여 상기 제 8구간(⑧)이 상기 제 3구간(③)의 중심과 제 5구간(⑤)의 중심 사이를 통과하도록 구성함으로써 상기 대류팬(200)의 작용에 기해 대류하는 공기가 도시된 바와 같이 삼각 구조로 배치되는 제 3구간(③), 제 5구간(⑤) 및 제 9구간(⑨)을 통과하게 되므로 가열 열교환 효율이 배가될 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 제 1전열관(300)과 제 2전열관(300')의 상호 보완적 열교환 구조를 갖게 되는 바, 제 2전열관(300')의 제 10구간(⑩)이 제 1연소실(100)에 인접배치되는 구조로 구성되므로(도 1참조) 비교적 온도가 저하된 제 2전열관(300')의 제 10구간(⑩)을 통과하는 연소가스가 제 1연소실(100)에 의해 재가열될 수 있게 되며, 이후 재가열된 연소가스가 통과하는 제 2전열관(300')의 제 11구간(⑪)은 제 1전열관(300)의 제 1구간(①) 및 제 7구간(⑦)에 인접되므로 제 1전열관(300)이 감싸는 대류팬(200)에 의한 열교환 작용시 대류하는 공기가 삼각 구조로 배치되는 제 1전열관(300)의 제 1구간(①), 제 7구간(⑦) 및 제 2전열관(300')의 11구간을 통과하게 되어 열효율이 개선되게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100 : 제 1연소실 100' : 제 2연소실
200 : 대류팬 300 : 제 1전열관
300' : 제 2전열관

Claims

상하 이격 배치되는 제 1 및 제 2연소실; 각각 상기 제 1 및 제 2연소실의 상측에 배치되는 한 쌍의 대류팬; 각 일단이 상기 제 1 및 제 2연소실과 연결되고 각 타단이 배출관과 연결되며 각각 상기 대류팬을 감싸는 구조로 구성되는 제 1 및 제 2전열관;을 포함하는 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 연소실은 버너; 및 상기 버너가 내재되며 상기 제 1 및 제 2전열관과 연통하도록 구성되며 몸체;를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2전열관은 각각 그 일단이 상기 제 1 및 제 2연소실의 몸체와 연결된 상태로 상기 대류팬을 감싸도록 각각 이웃하는 구간과는 다른 각도를 향하는 직선구간인 제 1 내지 제 11구간을 포함하되,
상기 제 1 및 제 2전열관 정면의 가로방향을 x축, 세로방향을 y축이라 가정할 때, 상기 제 1구간은 상기 제 1 및 제 2연소실과 연결된 상태로 y축의 +방향으로 연장되고, 상기 제 2구간은 상기 제 1구간의 끝단으로부터 x축의 +방향으로 연장되며, 상기 제 3구간은 상기 제 2구간의 끝단으로부터 y축의 -방향으로 연장되되, 상기 제 1구간보다 길이가 짧게 구성되고, 상기 제 4구간은 상기 제 3구간의 끝단으로부터 z축의 -방향으로 연장되며, 상기 제 5구간은 상기 제 4구간의 끝단으로부터 y축의 +방향으로 연장되되, 상기 제 3구간과 동일 길이로 나란하게 구성되고, 상기 제 6구간은 상기 제 5구간의 끝단으로부터 x축의 -방향으로 연장되되, 상기 제 2구간과 동일 길이로 나란하게 구성되며, 상기 제 7구간은 상기 제 6구간의 끝단으로부터 y축의 -방향으로 연장되어 상기 제 1구간과 나란하게 구성되고, 상기 제 8구간은 상기 제 7구간의 끝단으로부터 x축의 +방향으로 연장되되, 상기 제 2 및 제 6구간 보다 길게 구성되며, 상기 제 9구간은 상기 제 8구간의 끝단으로부터 y축의 +방향으로 연장되되, 상기 제 3 및 제 5구간보다 길게 구성되고, 상기 제 10구간은 상기 제 9구간의 끝단으로부터 x축의 -방향으로 연장되며, 상기 제 11구간은 상기 제 10구간의 끝단으로부터 y축의 +방향으로 연장되어 상기 배출관과 연통하며,
상기 제 3구간 및 제 5구간의 하단에는 상호 대칭되도록 45°의 경사각을 갖는 제 1절단면이 형성되고, 상기 제 4구간의 양단에는 각각 상기 제 3구간 및 제 5구간의 제 1절단면과 연통하여 결합되도록 상기 제 1절단면의 경사각과 동일한 경사각을 갖는 제 2절단면이 형성되되, 상기 제 4구간은 그 양단에 상기 제 2절단면으로부터 각각 y축의 +방향으로 돌출되며 상기 제 3구간 및 제 5구간의 내주연에 대응하는 외주연을 갖는 돌출단이 형성되고, 상기 제 4구간의 관 내측에는 서로 나란한 한 쌍의 상기 돌출단을 곡관형태로 연결하는 이음관이 구성되는 것을 특징으로 하는 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치.
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제 1항에 있어서,
상기 몸체는 상기 제 1 및 제 2전열관과의 연결부위를 향해 직경이 작아지며,
상기 제 1구간과는 예각을 이루도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치.
제 5항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2전열관의 상기 제 8구간은 상기 몸체의 기울기와 평행한 것을 특징으로 하는 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치.
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제 1항에 있어서,
상기 제 8구간은 상기 제 7구간의 끝단으로부터 x축의 +방향으로 연장되되, z축의 +방향으로 기울기를 형성시켜 상기 제 8구간이 상기 제 3구간의 중심과 제 5구간의 중심 사이를 통과하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스팀 컨벡션 오븐의 열교환장치.