KR102020308B1 - Hybrid heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하이브리드 열교환기에 관한 것으로, 특히 연관형 열교환기에 비하여 용접 포인트를 줄여 높은 수압에 의한 리스크를 방지하고 수관형 열교환기의 유체 저장용량의 한계를 극복하면서 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 하이브리드 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid heat exchanger, in particular to a hybrid heat exchanger that can improve the heat exchange efficiency while reducing the welding point compared to the associated heat exchanger to prevent the risk of high hydraulic pressure and overcome the limitation of the fluid storage capacity of the water pipe-type heat exchanger It is about.
종래의 열교환기는 크게 수관형 열교환기와 연관형 열교환기로 구분할 수 있다. 수관형 열교환기는 다수의 수관을 형성하고 수관 속의 물을 물 밖에서 가열하는 방식으로, 핀튜브(fin-tube) 타입 또는 튜브를 수관코일로 구성하여 코일 가운데 버너가 배치된 시스템이 대표적으로 사용되어 왔다. 또한 연관형 열교환기는 가느다란 관을 다수 배관하고 그 속으로 열가스를 통하게 하여 관의 바깥쪽에 있는 물을 가열하는 방식이다. 그러나 수관형 튜브의 경우 열효율은 연관형보다 상대적으로 높으나, 관경 및 관 길이로 인해 부하가 커 작용압력에 따라 유체 유입부와 출구부의 압력차(pressure drop)가 큰 문제가 있다. 또한 연관형 열교환기의 경우 압력차는 상대적으로 적고 다량의 유체를 저장할 수 있는 장점이 있으나, 연관과 탱크 내외부를 용접하는 포인트가 많아 용접 리스크가 큰 문제가 있어 내구성에 대한 우려로 온수기 제품으로 활용이 적은 경향이 있다. 예를 들어, 수관형 열교환기의 경우 대한민국 등록특허 제10-0460503호(2004.08.19. 공개) 등에 개시되어 있고, 연관형 열교환기의 경우 대한민국 등록실용신안 제0132787호(1998.01.01. 공개) 등에 개시되어 있다.Conventional heat exchangers can be largely divided into water pipe-type heat exchanger and associated heat exchanger. A water pipe heat exchanger forms a plurality of water pipes and heats the water in the water pipe outside the water, and a fin-tube type or a tube is composed of water pipe coils, and a system in which a burner is disposed in the coil has been typically used. . In addition, associative heat exchanger is a way to heat the water on the outside of the tube by piping a number of thin tubes and the heat gas through them. However, in the case of the water tube type, the thermal efficiency is relatively higher than that of the associated type, but due to the diameter and the length of the tube, a large load causes a large pressure drop between the fluid inlet and the outlet depending on the working pressure. In addition, the associated heat exchanger has the advantage that the pressure difference is relatively small and can store a large amount of fluid, but there is a large welding risk due to the large number of points for welding the tube and the inside and outside of the tank. There is a small tendency. For example, a water pipe type heat exchanger is disclosed in Korean Patent No. 10-0460503 (published Aug. 19, 2004) and the like, and an associated heat exchanger is registered Korean Utility Model No. 0132787 (published Jan. 1, 1998). And the like.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 연관형 열교환기에 비하여 용접 포인트를 줄여 높은 수압에 의한 리스크를 방지하고 수관형 열교환기의 유체 저장용량의 한계를 극복하면서 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 하이브리드 열교환기를 제공하는데 있다.The problem to be solved by the present invention is to provide a hybrid heat exchanger that can improve the heat exchange efficiency while reducing the welding point compared to the associated heat exchanger to prevent the risk of high water pressure and overcome the limitation of the fluid storage capacity of the water pipe-type heat exchanger. have.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 열교환기는, 내부 공간에 하향연소 방식의 버너 및 튜브관이 결합되고 상기 버너의 하부에 상기 튜브관이 위치하는 탱크내통, 상기 탱크내통의 외부를 둘러싸면서 결합되고, 내부 공간이 형성되어 있으며, 하부에 형성된 제 1 유입부를 통해 유입된 유체가 내부 공간을 통해 이동하고 상부에 형성된 제 1 배출부가 상기 튜브관과 연결되어 상기 유체를 상기 튜브관으로 배출하는 제 1 탱크외통 및 상기 버너의 위치에 대응하는 상기 탱크내통의 외부를 둘러싸며 상기 제 1 탱크외통의 상부에서 상기 제 1 탱크외통과 분리되어 결합되고, 내부에 빈 공간이 형성되어 있으며, 하부에 형성된 제 2 유입부를 통해 상기 튜브관으로부터 유입된 유체가 내부 공간을 통해 이동하고 상부에 형성된 제 2 배출부를 통해 상기 유체를 배출하는 제 2 탱크외통을 구비할 수 있다.Hybrid heat exchanger according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a tank and a tube of the burner and the tube of the down combustion method is coupled to the inner space and the tube tube is located below the burner, the tank It is coupled to surround the outside, the inner space is formed, the fluid introduced through the first inlet formed in the lower portion is moved through the inner space and the first outlet formed in the upper portion is connected to the tube tube and the fluid Surrounds the outside of the tank inner cylinder corresponding to the position of the first tank outer cylinder and the burner discharged into the pipe and is separated from the first tank outer cylinder at an upper portion of the first tank outer cylinder, and is formed with an empty space therein; The fluid flowing from the tube tube through the second inlet formed in the lower portion is moved through the inner space and formed at the
상기 제 1 탱크외통에서 상기 제 1 유입부를 통해 유입된 유체가 상기 제 1 배출부로 이동하면서 1차 열교환이 일어나고, 상기 제 1 탱크외통에서 상기 탱크내통의 튜브관으로 유입된 유체가 상기 튜브관을 통해 이동하면서 2차 열교환이 일어나며, 상기 튜브관에서 상기 제 2 탱크외통으로 유입된 유체가 상기 제 2 배출부로 이동하면서 3차 열교환이 일어날 수 있다.The first heat exchange occurs while the fluid introduced through the first inlet from the first tank outer portion moves to the first discharge portion, and the fluid introduced into the tube tube of the tank inner tube from the first tank outer tube passes through the tube tube. The secondary heat exchange occurs while moving through, and the third heat exchange may occur while the fluid introduced into the second tank outer tube from the tube tube moves to the second outlet.
상기 제 1 탱크외통은, 상기 탱크내통 중 상기 튜브관의 위치에 대응하는 부분을 둘러싸면서 결합될 수 있다. The first tank outer cylinder may be coupled to surround a portion corresponding to the position of the tube tube among the tank inner cylinder.
상기 튜브관은, 상기 탱크내통의 내부 공간에 나선형으로 결합되어 있고, 다수의 핀이 결합된 핀튜브(fin-tube) 형상을 가질 수 있다.The tube tube is spirally coupled to the inner space of the inner tank, and may have a fin tube shape in which a plurality of fins are coupled.
상기 제 1 탱크외통은, 상기 제 1 유입부를 통해 유입된 유체가 난류유동을 하면서 제 1 배출부로 이동하도록, 상기 제 1 탱크외통의 내부 공간 중 내벽과 외벽 사이의 일부분을 막도록 결합되는 제 1 유동가이드를 적어도 하나 더 포함할 수 있다.The first tank outer cylinder is coupled to block a portion between an inner wall and an outer wall of an inner space of the first tank outer cylinder so that the fluid introduced through the first inlet moves to the first outlet while performing turbulent flow. It may further include at least one flow guide.
상기 제 2 탱크외통은, 상기 제 2 유입부를 통해 유입된 유체가 난류운동을 하면서 제 2 배출부로 이동하도록, 상기 제 2 탱크외통의 내부 공간 중 일부분을 막도록 결합되는 제 2 유동가이드를 적어도 하나 더 포함할 수 있다.The second tank outer cylinder has at least one second flow guide coupled to block a portion of the inner space of the second tank outer cylinder so that the fluid introduced through the second inlet moves to the second outlet while performing turbulent motion. It may further include.
상기 탱크내통은, 내부의 빈 공간 중 상기 버너와 상기 튜브관 사이에 복수의 관통홀이 형성된 제 1 연소가이드가 결합되고 상기 탱크내통 하단과 연소가스 배출부 사이에 복수의 관통홀들이 형성된 제 2 연소가이드가 결합될 수 있다.The tank may include a second combustion guide having a plurality of through holes formed between the burner and the tube tube in an empty space therein and having a plurality of through holes formed between the lower end of the tank and the combustion gas discharge unit. Combustion guides can be combined.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 하이브리드 열교환기는 제 1 탱크외통의 제 1 배출부와 튜브관의 연결부분 및 제 2 탱크외통의 제 2 유입부와 상기 튜브관의 연결부분만 용접을 하면 되므로 기존의 연관형 열교환기에 비하여 용접포인트를 줄여 높은 수압에 의한 리스크를 방지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 하이브리드 열교환기는 상기 튜브관 뿐 아니라 상기 제 1 탱크외통 및 상기 제 2 탱크외통에서도 유체에 열교환이 일어나도록 함으로써 다량의 유체를 저장할 수 있어 열교환기의 유체 저장용량을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본 발명은 열효율의 높은 수관형 열교환기의 장점과 수관형보다 상대적으로 유입부와 배출부의 압력차가 작아 압력강하(pressure drop)를 줄일 수 있는 연관형 열교환기의 장점만을 채용하고 기존의 수관형 및 연관형 열교환기의 단점을 보완할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 하이브리드 열교환기는 유체가 이동하면서 3차에 걸쳐 열교환이 일어나고, 효율이 가장 낮은 1차 열교환을 거친 후 보다 효율이 높은 2차 열교환을 거치고, 이후에 가장 효율이 높은 3차 열교환을 거침으로써 열교환 효율을 극대화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the hybrid heat exchanger welds only a connection between the first outlet portion of the first tank outer tube and the tube tube and a second inlet portion of the second tank outer tube and the tube tube. Therefore, there is an advantage in that the risk of high water pressure can be prevented by reducing the welding point as compared to the conventional associated heat exchanger. In addition, the hybrid heat exchanger according to an embodiment according to the technical idea of the present invention can store a large amount of fluid by the heat exchange occurs in the fluid not only in the tube tube, but also in the first tank outer cylinder and the second tank outer cylinder heat exchanger There is an advantage to maximize the fluid storage capacity. Therefore, the present invention employs only the advantages of the heat exchanger having high thermal efficiency and the associated heat exchanger which can reduce the pressure drop due to the smaller pressure difference between the inlet and the outlet than the water pipe type. There is an advantage to compensate for the shortcomings of the tubular and associated heat exchangers. In addition, the hybrid heat exchanger according to an embodiment of the present invention according to the spirit of the present invention heat exchange occurs three times as the fluid is moved, after the first heat exchange with the lowest efficiency after the second heat exchange with higher efficiency, Heat exchange efficiency can be maximized by going through the third most efficient heat exchanger.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시에에 따른 하이브리드 열교환기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 하이브리드 열교환기에서 유체의 흐름을 표시한 도면이다.
도 3은 도 1의 하이브리드 열교환기(100)에서 연소가스의 흐름을 표시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to better understand the drawings cited in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.
1 is a view for explaining the configuration of a hybrid heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the flow of fluid in the hybrid heat exchanger of FIG.
3 is a view showing the flow of the combustion gas in the
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the drawings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시에에 따른 하이브리드 열교환기(100)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the configuration of a
도 1을 참조하면, 하이브리드 열교환기(100)는 탱크내통(110), 제 1 탱크외통(120) 및 제 2 탱크외통(130)을 구비할 수 있다. 하이브리드 열교환기(100)는 보일러, 온수기 등에 이용될 수 있으나, 본 발명의 하이브리드 열교환기가 이 경우에 한정되는 것은 아니며 연소가스를 이용하여 유체의 온도를 상승시켜 배출시켜야 하는 다양한 장치에 적용될 수 있다.Referring to FIG. 1, the
탱크내통(110)은 빈 공간인 내부 공간을 포함하고 있으며, 상기 내부 공간에 버너(111) 및 튜브관(113)이 결합될 수 있다. 버너(111)는 하향연소 방식의 버너일 수 있으며, 버너(111)의 하부에 튜브관(113)이 위치할 수 있다. 튜브관(113)은 탱크내통(110) 중 상기 내부 공간에 나선형으로 결합되어 있을 수 있다. 예를 들어, 튜브관(113)은 도 1에 도시된 것과 같이 버너(111)의 하부와 탱크내통(110)의 하부인 연소가스 배출부 사이에 나선형으로 형성될 수 있다. 또한 예를 들어, 튜브관(111)은 나선형으로 형성된 부분의 안쪽에도 나선형으로 형성된 이중 나선형 형상으로 탱크내통(110)의 내부 공간에 결합될 수도 있다. 이와 같이 튜브관(113)이 이중 나선형 형상을 가짐으로써 튜브관(113)으로 유입된 유체(예를 들어, 물 등)가 하부 방향으로 이동하였다가 다시 상부 방향으로 이동하여 튜브관(113)의 상부 측에서 유체가 배출될 수 있다. 유체의 이동경로에 대하여는 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 또한, 튜브관(111)은 일반적인 관형상을 가질 수도 있지만, 핀튜브(fin-tube) 형상일 수도 있다. 즉, 본 발명의 튜브관(111)은 튜브관에 열교환 효율을 증대시킬 수 있는 핀이 다수 결합된 핀튜브 형상을 가짐으로써, 제 1 탱크외통(120)과 제 2 탱크외통(130)의 부족한 전열면적을 보완하여 열교환 효율을 증대시킬 수 있다.The tank
튜브관(113)은 제 1 탱크외통(120)의 제 1 배출부(125) 및 제 2 탱크외통(130)의 제 2 유입부(131) 사이에 결합되어 있을 수 있다. 즉, 제 1 탱크외통(120)의 제 1 배출부(125)를 통해 제 1 탱크외통(120)의 유체가 튜브관(113)으로 유입되고, 튜브관(113)을 통해 이동하면서 열교환이 일어난 유체는 제 2 유입부(131)를 통해 제 2 탱크외통(130)으로 배출될 수 있다. 또한, 탱크내통(110)의 상기 내부 공간에는 제 1 연소가이드(115) 및 제 2 연소가이드(117)가 결합될 수 있다. 제 1 연소가이드(115)는 복수의 관통홀이 형성된 판 형상을 가지고 버너(111)와 튜브관(113) 사이에 결합될 수 있다. 그리고 제 2 연소가이드(117)는 복수의 관통홀이 형성된 판 형상을 가지고 튜브관(130)과 상기 연소가스 배출부 사이에 형성될 수 있다. 상기 연소가스 배출부는 탱크내통(110)의 하단을 통해 연소가스가 하이브리드 열교환기(100)의 외부로 배출되는 공간일 수 있다. 제 1 연소가이드(115) 및 제 2 연소가이드(117)는 탱크내통(110)의 내부 공간을 구분하도록 탱크내통(110)의 내부 공간에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 배기가스가 버너(111)가 위치한 공간에서 제 1 연소가이드(115)의 관통홀들을 통하여만 튜브관(113)이 위치한 공간으로 이동되도록 함으로써, 버너(111)에서 연소된 상기 연소가스가 고르게 분포되면서 이동되어 하이브리드 열교환기(100)의 열효율이 증가될 수 있다. 마찬가지로, 상기 배기가스가 튜브관(130)이 위치한 공간에서 제 2 연소가이드(117)의 관통홀들을 통하여만 하이브리드 열교환기(100) 외부 공간으로 이동되도록 함으로써, 상기 연소가스의 고른 분포로 하이브리드 열교환기(100)의 열효율이 증가될 수 있다.The
제 1 탱크외통(120)은 탱크내통(110)의 외부를 둘러싸면서 결합되고, 내부 공간이 형성되어 있을 수 있다. 또한, 제 1 탱크외통(120)의 하부에는 제 1 유입부(121)가 형성되어 제 1 유입부(121)를 통해 하이브리드 열교환기(100)의 외부에서 유체가 유입될 수 있다. 그리고, 제 1 탱크외통(120)의 상부에는 튜브관(113)과 연결된 제 1 배출부(125)가 형성되어 제 1 배출부(125)를 통해 튜브관(113)으로 유체가 배출될 수 있다. 제 1 유입부(121)를 통해 하이브리드 열교환기(100)의 외부에서 유입된 유체는 제 1 탱크외통(120)의 내부 공간을 이동하면서 1차 열교환이 일어나고, 1차 열교환이 일어난 유체는 제 1 배출부(125)를 통해 튜브관(113)으로 전달될 수 있다. 즉, 제 1 탱크외통(120)의 내부 공간을 이동하는 유체는 버너(111)에서 연소된 연소가스가 이동하면서 1차 열교환이 일어나 유체의 온도가 상승한 상태로 튜브관(113)에 전달될 수 있다.The first tank
제 1 탱크외통(120)에는 제 1 유입부(121)를 통해 유입된 유체가 난류유동을 하면서 제 1 배출부(125)로 이동하도록, 제 1 탱크외통(120)의 내부 공간의 일부분을 막도록 결합되는 제 1 유동가이드(123)가 적어도 하나 포함될 수 있다. 예를 들어, 제 1 유동가이드(123)는 제 1 탱크외통(120)의 내부 공간의 폭보다 좁은 판 형상을 가지고 제 1 탱크외통(120)의 내부 공간에 결합될 수 있다. 따라서 제 1 탱크외통(120)의 내부 공간 전체로 유체가 이동하지 않고 제 1 유동가이드(123)가 설치된 부분을 통과하는 경우 좁은 폭의 공간으로 유체가 이동함으로써 난류유동이 일어나 열교환 효율이 향상될 수 있다.The first tank
제 1 탱크외통(120)으로부터 튜브관(113)으로 유입된 유체는 튜브관(113)을 따라 이동하면서 2차 열교환이 일어나고, 2차 열교환이 일어난 유체는 제 2 유입부(131)를 통해 제 2 탱크외통(130)으로 전달될 수 있다. 즉, 제 1 탱크외통(120)의 내부 공간을 따라 이동하면서 1차 열교환이 일어난 유체는 튜브관(113)을 따라 이동하면서 버너(111)에서 연소된 연소가스에 의하여 2차 열교환이 일어나 유체의 온도가 보다 상승한 상태로 제 2 탱크외통(130)에 전달될 수 있다. 이와 같이 튜브관(113)을 이용한 2차 열교환은 제 1 탱크외통(120)을 이용한 1차 열교환보다 열효율이 높으므로, 1차 열교환 이후의 유체에 비하여 2차 열교환 이후의 유체는 온도 상승의 폭이 크게 된다.The fluid introduced into the
제 2 탱크외통(130)은 버너(111)의 위치에 대응하는 탱크내통(110)의 외부를 둘러싸면서 결합되고, 제 1 탱크외통(120)의 상부에서 제 1 탱크외통(120)과 분리되어 결합되며, 내부 공간이 형성되어 있을 수 있다. 즉, 제 2 탱크외통(130)은 탱크내통(110) 중 버너(111)가 있는 위치의 외부를 둘러싸도록 결합됨으로써, 제 2 탱크외통(130)의 내부 공간을 이동하는 유체는 가장 높은 온도의 연소가스를 이용하여 열교환이 일어날 수 있다. 이 경우, 제 1 탱크외통(120)은 탱크내통(110) 중 튜브관(113)의 위치에 대응하는 부분을 둘러싸며 결합될 수 있다. 그리고 제 2 탱크외통(130)은 제 1 탱크외통(120)과 분리되어 결합됨으로써, 제 1 탱크외통(120)의 내부 공간의 유체가 제 2 탱크외통(130)의 내부 공간으로 유입되지 않도록 한다. 제 1 탱크외통(120)과 제 2 탱크외통(130)이 분리되지 않고 일체로 형성하는 경우, 가장 높은 온도의 연소가스가 가장 낮은 온도의 유체와 열교환 됨으로써 열교환기의 열충격에 의한 열변형 및 내구성이 현격히 저하되는 문제가 있다. 이에 본 발명은 제 1 탱크외통(120)과 제 2 탱크외통(130)을 분리하여 연소가스 흐름과 유체의 흐름을 반대로 형성함으로써, 제 2 탱크외통(130)에 유입되는 높은 온도의 유체가 가장 높은 온도의 연소가스와 열교환이 일어나도록 하여 열교환기의 열충격에 의한 열변형을 방지하고 내구성을 높일 수 있다.The second tank
제 2 탱크외통(130)의 하부에는 제 2 유입부(131)가 형성되어 제 2 유입부(131)를 통해 튜브관(113)의 유체가 유입되고, 제 2 탱크외통(130)의 상부에는 제 2 배출부(135)가 형성되어 제 2 배출부(135)를 통해 상기 유체가 하이브리드 열교환기(100) 외부로 배출될 수 있다. 제 2 유입부(131)를 통해 튜브관(113)으로부터 유입된 유체는 제 2 탱크외통(130)의 내부 공간을 이동하면서 3차 열교환이 일어나고, 3차 열교환이 일어난 유체는 제 2 배출부(135)를 통해 하이브리드 열교환기(100) 외부로 배출될 수 있다. 즉, 제 2 탱크외통(130)의 내부 공간을 이동하는 유체는 버너(111)에서 연소된 연소가스가 이동하면서 3차 열교환이 일어나 유체의 온도가 최대로 상승한 상태로 하이브리드 열교환기(100) 외부로 배출될 수 있다.A
제 2 탱크외통(130)에는 제 2 유입부(131)를 통해 유입된 유체가 난류유동을 하면서 제 2 배출부(135)로 이동하도록, 제 2 탱크외통(130)의 내부 공간의 일부분을 막도록 결합되는 제 2 유동가이드(133)가 적어도 하나 포함될 수 있다. 예를 들어, 제 2 유동가이드(133)는 제 2 탱크외통(130)의 내부 공간의 폭보다 좁은 판 형상을 가지고 제 2 탱크외통(130)의 내부 공간에 결합될 수 있다. 따라서 제 2 탱크외통(130)의 내부 공간 전체로 유체가 이동하지 않고 제 2 유동가이드(133)가 설치된 부분을 통과하는 경우 좁은 폭의 공간으로 유체가 이동함으로써 난류유동이 일어나 열교환 효율이 향상될 수 있다.The second tank
도 2는 도 1의 하이브리드 열교환기(100)에서 유체의 흐름을 표시한 도면이고, 도 3은 도 1의 하이브리드 열교환기(100)에서 연소가스의 흐름을 표시한 도면이다.2 is a view showing the flow of the fluid in the
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제 1 탱크외통(120)의 제 1 유입부(121)를 통하여 하이브리드 열교환기(100)의 외부에서 유체가 유입될 수 있다. 상기 유체는 보일러, 온수기 등의 외부에서 유입되는 직수일 수도 있고 다른 열교환기 등을 거친 온수일 수도 있다. 제 1 유입부(121)를 통해 유입된 유체는 제 1 탱크외통(120)의 내부 공간을 하부에서 상부 방향으로 이동하면서 1차 열교환이 일어날 수 있다. 즉, 탱크내통(110)의 상부에서 하부 방향으로 이동하는 연소가스(②)에 의하여 제 1 탱크외통(120)의 내부 공간을 이동하는 유체의 1차 열교환이 일어날 수 있다. 1 to 3, fluid may be introduced from the outside of the
이와 같이 1차 열교환이 일어난 유체는 제 1 탱크외통(120)의 제 1 배출부(125)를 통해 튜브관(113)으로 유입되어 튜브관(113)을 따라 이동하면서 2차 열교환이 일어날 수 있다. 이 경우에도 탱크내통(110)의 상부에서 하부 방향으로 이동하는 연소가스(②)에 의하여 튜브관(113)을 통해 이동하는 유체의 2차 열교환이 일어나면서 온도가 더욱 상승할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 것과 같이 튜브관(113)이 핀튜브(fin-tube) 구조를 가짐으로써 튜브관에 열교환 효율을 증대시킬 수 있는 핀이 다수 결합되어 제 1 탱크외통(120)과 제 2 탱크외통(130)의 부족한 전열면적을 보완하여 열교환 효율을 증대시킬 수 있다. 또한, 튜브관(113)이 이중 나선형 구조인 경우, 튜브관(113)에 유입된 유체는 먼저 외측에 있는 튜브관(113)을 통해 상부에서 하부 방향으로 이동한 후 내측에 있는 튜브관(113)을 통해 하부에서 상부 방향으로 이동함으로써 열교환 효율을 높일 수 있다. 이 경우도 도 2에 도시된 것과 같이 튜브관(113)이 핀튜브(fin-tube) 구조를 가지고 이중 나선형 구조로 형성됨으로써, 열교환 효율을 더욱 높일 수도 있다. 다만, 본 발명이 이 경우에 한정되는 것은 아니며 내측에 있는 튜브관을 통해 상부에서 하부 방향으로 이동한 후 외측에 있는 튜브관을 통해 하부에서 상부 방향으로 이동할 수도 있고, 이중 나선형 구조 뿐 아니라 다른 구조를 가지고 있을 수도 있다. As such, the fluid in which the primary heat exchange occurs is introduced into the
이와 같이 2차 열교환이 일어나 온도가 상승한 유체는 제 2 유입부(131)를 통해 제 2 탱크외통(130)의 내부공간으로 유입되며, 제 2 탱크외통(130)의 내부 공간을 하부에서 상부 방향으로 이동하면서 3차 열교환이 일어날 수 있다. 즉, 탱크내통(110)의 상부에서 하부 방향으로 이동하는 연소가스(①)에 의하여 제 2 탱크외통(130)의 내부 공간을 이동하는 유체의 3차 열교환이 일어나서 가장 높은 온도의 유체가 제 2 배출부(135)로 배출될 수 있다. 그리고 연소가스(③)은 제 2 연소가이드(117)를 거쳐 탱크내통(110) 하단의 상기 연소가스 배출부로 배출될 수 있다.As such, the fluid having the second heat exchanger having the elevated temperature is introduced into the inner space of the second tank
따라서 본 발명은 열효율의 높은 수관형 열교환기의 장점과 수관형보다 상대적으로 유입부와 배출부의 압력차가 작아 압력강하(pressure drop)를 줄일 수 있는 연관형 열교환기의 장점만을 채용하고 기존의 수관형 및 연관형 열교환기의 단점을 보완할 수 있다. 유체가 이동하면서 3차에 걸쳐 열교환이 일어나고, 효율이 가장 낮은 1차 열교환을 거친 후 보다 효율이 높은 2차 열교환을 거치고, 이후에 가장 효율이 높은 3차 열교환을 거침으로써 열교환 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 튜브관(113) 뿐 아니라 제 1 탱크외통(120) 및 제 2 탱크외통(130)의 내부공간에 있는 유체에서 열교환이 발생하므로 다량의 유체를 저장할 수 있어 열교환기의 유체 저장용량을 극대화시킬 수 있다.Therefore, the present invention adopts only the advantages of the heat exchanger having high thermal efficiency and the associated heat exchanger which can reduce the pressure drop due to the smaller pressure difference between the inlet and the outlet than the water pipe type. And the disadvantages of the associated heat exchanger. As the fluid moves, heat exchange occurs three times, after the first heat exchange with the lowest efficiency, and after the second heat exchange with higher efficiency, and afterwards through the third heat exchange with the highest efficiency, the heat exchange efficiency can be maximized. have. In addition, heat exchange occurs in the fluid in the inner space of the first tank
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, optimal embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (7)
상기 탱크내통의 외부를 둘러싸면서 결합되고, 내부 공간이 형성되어 있으며, 하부에 형성된 제 1 유입부를 통해 유입된 유체가 내부 공간을 통해 이동하고 상부에 형성된 제 1 배출부가 상기 튜브관과 연결되어 상기 유체를 상기 튜브관으로 배출하는 제 1 탱크외통; 및
상기 버너의 위치에 대응하는 상기 탱크내통의 외부를 둘러싸며 상기 제 1 탱크외통의 상부에서 상기 제 1 탱크외통과 분리되어 결합되고, 내부에 빈 공간이 형성되어 있으며, 하부에 형성된 제 2 유입부를 통해 상기 튜브관으로부터 유입된 유체가 내부 공간을 통해 이동하고 상부에 형성된 제 2 배출부를 통해 상기 유체를 배출하는 제 2 탱크외통을 구비하고,
상기 버너에서 연소된 연소가스가 상기 탱크내통의 상부에서 하부방향으로 이동하고,
상기 제 1 탱크외통에서 상기 제 1 유입부를 통해 유입된 유체가 상기 제 1 탱크외통의 내부 공간을 통해 상기 제 1 배출부로 이동하면서 1차 열교환이 일어나고, 상기 제 1 배출부에서 상기 탱크내통의 튜브관으로 유입된 유체가 상기 튜브관을 통해 이동하면서 상기 1차 열교환보다 효율이 높은 2차 열교환이 일어나며, 상기 튜브관에서 상기 제 2 탱크외통으로 유입된 유체가 상기 제 2 탱크외통의 내부 공간을 통해 상기 제 2 배출부로 이동하면서 상기 2차 열교환보다 효율이 높은 3차 열교환이 일어나는 것을 특징으로 하는 하이브리드 열교환기.Inner tank of the burner and tube tube of the combustion method is coupled to the inner space and the tube tube is located below the burner;
It is coupled to surround the outside of the tank, the inner space is formed, the fluid flowing through the first inlet formed in the lower portion is moved through the inner space and the first discharge portion formed in the upper is connected to the tube tube A first tank outer cylinder for discharging fluid into the tube tube; And
Surrounding the outside of the tank inner cylinder corresponding to the position of the burner and separated and coupled to the first tank outer cylinder at the upper portion of the first tank outer cylinder, an empty space is formed therein, the second inlet formed at the bottom And a second tank outer cylinder through which the fluid introduced from the tube tube moves through the inner space and discharges the fluid through a second discharge part formed at an upper portion thereof.
Combustion gas combusted in the burner moves from the upper portion of the inner tank to the lower direction,
The first heat exchange occurs while the fluid introduced from the first tank outer cylinder through the first inlet moves to the first outlet through the inner space of the first tank outer cylinder, and the tube of the inner tank is connected to the first outlet. As the fluid introduced into the tube moves through the tube tube, a secondary heat exchange occurs with higher efficiency than the primary heat exchange, and the fluid introduced into the second tank outer tube from the tube tube forms an inner space of the second tank outer cylinder. And a third heat exchange having higher efficiency than the second heat exchange occurs while moving to the second discharge portion.
상기 탱크내통 중 상기 튜브관의 위치에 대응하는 부분을 둘러싸면서 결합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 열교환기.The method of claim 1, wherein the first tank outer cylinder,
Hybrid heat exchanger characterized in that coupled to the tank surrounding the portion corresponding to the position of the tube tube.
상기 탱크내통의 내부 공간에 나선형으로 결합되어 있고, 다수의 핀이 결합된 핀튜브(fin-tube) 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 열교환기.The method of claim 1, wherein the tube tube,
The hybrid heat exchanger is helically coupled to the inner space of the tank, and has a fin tube shape in which a plurality of fins are coupled.
상기 제 1 유입부를 통해 유입된 유체가 난류유동을 하면서 제 1 배출부로 이동하도록, 상기 제 1 탱크외통의 내부 공간 중 일부분을 막도록 결합되는 제 1 유동가이드를 적어도 하나 더 포함할는 것을 특징으로 하는 하이브리드 열교환기.The method of claim 1, wherein the first tank outer cylinder,
And at least one first flow guide coupled to block a portion of the inner space of the first tank outer cylinder such that the fluid introduced through the first inlet moves to the first outlet while performing turbulent flow. Hybrid heat exchanger.
상기 제 2 유입부를 통해 유입된 유체가 난류운동을 하면서 제 2 배출부로 이동하도록, 상기 제 2 탱크외통의 내부 공간 중 일부분을 막도록 결합되는 제 2 유동가이드를 적어도 하나 더 포함할는 것을 특징으로 하는 하이브리드 열교환기.The method of claim 1, wherein the second tank outer cylinder,
And at least one second flow guide coupled to block a portion of the inner space of the second tank outer cylinder so that the fluid introduced through the second inlet moves to the second outlet while performing turbulent motion. Hybrid heat exchanger.
내부의 빈 공간 중 상기 버너와 상기 튜브관 사이에 복수의 관통홀이 형성된 제 1 연소가이드가 결합되고 상기 탱크내통 하단과 연소가스 배출부 사이에 복수의 관통홀들이 형성된 제 2 연소가이드가 결합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 열교환기.The tank inner cylinder,
A first combustion guide having a plurality of through holes formed between the burner and the tube tube in an empty space therein and a second combustion guide having a plurality of through holes formed between the lower end of the inner cylinder and the combustion gas discharge unit; Hybrid heat exchanger, characterized in that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190009075A KR102020308B1 (en) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | Hybrid heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020190009075A KR102020308B1 (en) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | Hybrid heat exchanger |
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Publication Number | Publication Date |
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KR102020308B1 true KR102020308B1 (en) | 2019-09-16 |
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ID=68067184
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KR1020190009075A KR102020308B1 (en) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | Hybrid heat exchanger |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR102020308B1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09303832A (en) * | 1996-05-14 | 1997-11-28 | Daikin Ind Ltd | Ice making apparatus |
JP2005321170A (en) * | 2004-05-11 | 2005-11-17 | Noritz Corp | Instantaneous heating device and hot water supply device |
KR20170113501A (en) * | 2017-09-08 | 2017-10-12 | 주식회사 경동나비엔 | Tube frame type heat exchanger |
-
2019
- 2019-01-24 KR KR1020190009075A patent/KR102020308B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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