KR102323700B1

KR102323700B1 - 열교환기 및 이것을 구비한 연소장치

Info

Publication number: KR102323700B1
Application number: KR1020170130100A
Authority: KR
Inventors: 고지 니시노; 히데카츠 나루세
Original assignee: 린나이코리아 주식회사; 린나이가부시기가이샤
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2021-11-08
Also published as: JP2018063089A; JP6754663B2; CN107957139B; CN107957139A; KR20180041586A; US20180106498A1; US10365014B2

Abstract

(과제) 전열관(40)을 전열핀(1)의 관삽입구멍(10)에 확실하게 납땜 고정하여 생산성이 우수한 열교환기와 이것을 구비한 열효율이 높은 연소장치를 제공한다.
(해결수단) 전열관(40)이 삽입되는 관삽입구멍(10)과 상기 관삽입구멍(10)의 상측에 납땜재(4)를 유지시키는 납땜재 유지부(11)를 가지는 전열핀(1)을 구비하며, 전열관(40)을 관삽입구멍(10)에 삽입하였을 때, 관삽입구멍(10)의 상측 둘레 가장자리에 전열관(40)의 외주면에 접촉하지 않는 절결형상의 비접촉부(15,16)가 최상측 둘레 가장자리를 사이에 두고서 좌우에 형성되고, 비접촉부(15,16)의 사이에 전열관(40)의 외주면으로 향해서 연장 형성되는 납땜재 유도부(100)가 형성되어 있는 것.

Description

열교환기 및 이것을 구비한 연소장치{HEAT EXCHANGE DEVICE AND COMBUSTION DEVICE WITH THE SAME}

본 발명은 열교환기 및 이 열교환기를 구비한 연소장치에 관한 것이다.

급탕기나 난방용 열원기 등의 연소장치에 조립되는 종래의 열교환기에 있어서, 상하로 개방되어 있는 케이스체 내에 복수매의 박판형상의 전열핀을 소정의 간격을 두고서 직립상태로 병설함과 아울러, 각 전열핀에 형성된 관삽입구멍에 전열관을 각 전열핀에 대해서 직교하도록 삽입한 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 및 2 참조).

이들 전열핀이나 전열관은 열전도성이 높은 스테인리스계 금속으로 형성한 것이 알려져 있으며, 상기 전열핀과 전열관은 상기 스테인리스보다도 저융점의 금속계 납땜재(예를 들면, 니켈 납땜재)를 가열 용융시킴으로써 접합되어 있다.

도 6(A)는 종래의 열교환기가 구비하는 전열핀(2)의 일례를 나타내는 정면도이다. 도 6(A)에 나타낸 바와 같이 전열핀(2)에는 복수의 관삽입구멍(20)이 형성되어 있음과 아울러, 최상단에 위치하는 각 관삽입구멍(20)의 상측 영역에 전열핀(2)의 단부 가장자리를 잘라낸 납땜재 유지부(21)가 형성되어 있다. 납땜 공정에서는, 케이스체 내에 병설된 전열핀(2)의 관삽입구멍(20)에 전열관(30)을 삽입하여 가조립체를 제작한 후, 도 6(B)에 나타낸 바와 같이 납땜재 유지부(21)에 봉형상 또는 페이스트형상의 납땜재(3)를 도포 또는 얹어놓고, 가조립체를 납땜용 노(爐) 내에서 가열한다. 그러면, 가열에 의해서 용융되어 유동체로 된 납땜재(3)는 납땜재 유지부(21)에서 최상단의 관삽입구멍(20)에 삽입되어 있는 전열관(30)의 외주면 정상부로 흘러내린 후, 모세관 현상에 의해서 전열핀(2)의 관삽입구멍(20)과 전열관(30)의 외주면의 사이를 흘러내려간다. 그리고, 냉각 공정에서 납땜재(3)를 고체화함으로써, 전열관(30)이 전열핀(2)의 관삽입구멍(20)의 둘레 가장자리에 납땜재(3)에 의해서 납땜 고정된다.

상기 납땜 공정에 있어서, 이상적으로는 도 6(B)에 나타낸 바와 같이 관삽입구멍(20)과 납땜재 유지부(21)의 중심이 케이스체의 상하방향의 수직선과 일치하도록 전열핀(2)의 수평자세를 유지한 채로 노 내에 수용된다. 이러한 이상적인 상태라면, 납땜재 유지부(21)에서 흘러내리는 납땜재(3)는 도 6(B)의 실선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 납땜재 유지부(21)에서 전열관(30)의 외주면 정상부(31)로 흘러내림과 동시에, 외주면 정상부(31)에서 전열관(30)의 외주면의 좌우 양측으로 균등하게 흘러내려간다. 이것에 의해서, 전열관(30)의 외주면의 거의 전면에 납땜재가 넓게 퍼짐으로써, 전열관(30)을 전열핀(2)의 관삽입구멍(20)에 납땜 고정할 수 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특개 2011-231993호 공보 특허문헌 2 : 일본국 특개 2001-153468호 공보

그러나, 실제의 납땜 공정에서는 도 6(C)에 나타낸 바와 같이, 전열핀(2)이 케이스체 내에 있어서 약간 경사진 자세로 노 내에 수용되는 일이 있다. 이와 같은 경사상태에서는 납땜재 유지부(21)에서 흘러내린 납땜재(3)가 도 6(C)에 점선으로 나타내는 화살표와 같이 전열관(20)의 외주면의 좌우 어느 일측으로만 흘러가게 된다. 이 경사상태에서 납땜재를 냉각시켜 고체화하면, 전열관(30)은 전열핀(2)의 관삽입구멍(20) 내에서 납땜재(3)가 흐르는 편측의 소정 부분만이 납땜됨으로써, 납땜 불량이 발생한다는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감한하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 노 내에 있어서의 전열핀의 자세에 관계없이, 납땜재 유지부에서 흘러내리는 납땜재를 전열관의 외주면의 거의 전체에 균등하게 넓게 퍼지도록 하여 전열관을 관삽입구멍에 확실하게 납땜 고정하여, 생산성이 우수한 열교환기 및 열효율의 높은 연소장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 국면에 의하면, 연소배기가스가 상하로 흐르는 케이스체의 대향하는 2개의 측벽 사이에 상기 측벽에 평행하게 복수매 병설되는 전열핀을 구비한 열교환기로서,

상기 전열핀은 복수의 전열관이 삽입되는 복수의 관삽입구멍과, 상기 관삽입구멍의 상측에 납땜재를 유지시키는 납땜재 유지부를 가지며,

상기 전열관을 관삽입구멍에 삽입하였을 때, 상기 관삽입구멍의 상측 둘레 가장자리에는 상기 전열관의 외주면에 접촉하지 않는 절결(切缺)형상의 비접촉부가 최상측 둘레 가장자리를 사이에 두고서 좌우에 형성되고, 상기 좌우의 비접촉부의 사이에 상기 전열관의 외주면으로 향해서 연장 형성되는 납땜재 유도부가 형성되어 있는 열교환기가 제공된다.

이것에서는 납땜재 유도부의 좌우 양측에 관삽입구멍의 둘레 가장자리가 전열관의 외주면에 접촉하지 않는 비접촉부가 형성된 구성으로 되어 있다.

따라서, 전열핀의 수평자세가 유지된 이상적인 상태라면, 납땜재 유지부에서 흘러내리는 납땜재는 우선 상기 납땜재 유도부로 흘러내리고, 그 흘러내린 위치{이하, '낙하위치"라 한다}에서 전열관의 외주면을 따라서 좌우 양측으로 균등하게 흐르게 된다.

이것에 대해서, 전열핀이 상하방향으로 경사져 있는 경사상태로 케이스체 내에 수용되어 있는 경우, 납땜재는 상기 낙하위치에서 전열관의 외주면의 좌우 어느 일측으로 치우쳐서 흐르게 된다. 상기 전열핀에 의하면, 납땜재 유지부의 하측에 위치하는 관삽입구멍의 둘레 가장자리에 있어서의 납땜재 유도부의 좌우에 형성되는 비접촉부에 의해서 관삽입구멍의 둘레 가장자리와 전열관의 외주면의 사이에 일정한 공간이 형성되기 때문에, 납땜재 유지부에서 흘러내려온 납땜재는 곧바로 모세관 현상에 의해서 관삽입구멍의 둘레 가장자리와 전열관의 외주면의 사이를 흐르는 일 없이, 좌우 어느 일측의 비접촉부에 의해서 납땜재의 흐름이 일단 저지됨으로써, 상기 공간 내에 납땜재가 저류(貯留)되게 된다. 이 저류된 납땜재는 납땜재 유지부에서 납땜재 유도부를 거쳐서 새롭게 흘러내려오는 납땜재에 의해서 밀리게 됨으로써, 일부는 관삽입구멍의 둘레 가장자리와 전열관의 외주면의 사이로 흘러가지만, 다른 일부는 상기 낙하위치 측으로 역류하게 된다. 그리고, 역류된 납땜재는 상기 낙하위치를 넘어서 반대측의 전열관의 외주면을 따라서 흘러간다. 이와 같이, 전열핀이 상하방향으로 경사진 상태로 노 내에 수용되어 있는 경우에서도 납땜재가 전열관의 편측으로만 흐르는 결점을 회피할 수 있으며, 납땜재를 전열관의 외주면의 거의 전체에 균등하게 넓게 퍼지게 할 수 있다.

또, 좌우의 비접촉부 사이에는 납땜재 유도부가 외주면을 향해서 연장 형성되어 있기 때문에, 상기 납땜재 유도부의 연장 단부가 전열관의 외주면에 거의 접촉하도록 하여 두면, 열효율의 저하도 억제할 수 있다.

상기 열교환기에 있어서, 바람직하게는, 상기 관삽입구멍의 둘레 가장자리에는 상기 전열핀의 편면측으로 향해서 돌출되는 플랜지와 상기 플랜지가 결핍된 플랜지 결핍부가 형성되며, 상기 플랜지 결핍부는 상기 납땜재 유지부의 하측에 형성되고, 상기 비접촉부는 상기 플랜지와 상기 플랜지 결핍부의 경계에 각각 형성되어 있다.

관삽입구멍의 둘레 가장자리에 전열핀의 편면측으로 향해서 돌출되는 플랜지를 형성함으로써, 관삽입구멍의 둘레 가장자리에 전열관을 더 견고하게 납땜 고정할 수 있다. 또, 관삽입구멍의 둘레 가장자리에는 플랜지가 형성되어 있지만, 납땜재 유지부의 하측에는 플랜지가 결핍된 플랜지 결핍부가 형성되어 있기 때문에, 납땜재 유지부에서 흘러내리는 납땜재를 납땜재 유도부에서 전열관의 외주면으로 직접 흘러내리게 할 수 있다. 그리고, 비접촉부는 플랜지와 플랜지 결핍부의 경계에 형성되어 있기 때문에, 플랜지 결핍부에서 전열관의 외주면을 따라서 흘러내려온 납땜재는 플랜지에 의해서 확실하게 저지됨으로써, 비접촉부와 전열관의 외주면의 사이의 공간에 확실하게 저류된다. 이와 같이, 비접촉부에 납땜재를 많이 또한 확실하게 저류시킬 수 있기 때문에, 전열핀이 상하방향으로 경사진 상태로 노 내에 설치되어 있더라도, 납땜재를 전열관의 외주면의 거의 전체에 더 균등하게 넓게 퍼지게 할 수 있다.

상기 열교환기에 있어서, 바람직하게는, 상기 전열관의 단면 및 상기 관삽입구멍은 각각 장축이 상하방향을 따라서 형성되는 대략 타원형상을 이루며, 상기 비접촉부는 상기 장축에 대해서 대략 선대칭인 위치에 형성된다.

이것에서는 전열관의 단면 및 관삽입구멍이 세로측이 긴 타원형상을 이루기 때문에, 전열관의 외주면의 형상이 원형인 것에 비해서 상하방향으로 뾰족한 형상이 된다. 따라서, 전열관의 외주면으로 흘러내린 납땜재가 그 좌우 양측으로 흐르기 쉬워지게 되므로, 납땜재를 전열관의 외주면에 더 균등하게 넓게 퍼지게 할 수 있다. 이것에 의해서 소량의 납땜재로 전열관을 관삽입구멍에 확실하게 납땜 고정할 수 있다.

상기 열교환기에 있어서, 바람직하게는, 상기 케이스체 내에서 상기 비접촉부는 상기 연소배기가스의 상류측에 위치하도록 형성된다.

이것에서는 케이스체 내의 고온이 되는 상류측에 비접촉부가 위치하도록 전열핀이 세트되기 때문에, 열에 의한 전열핀의 변형을 비접촉부에서 흡수할 수 있다.

또, 본 발명의 다른 국면에 의하면, 상기 열교환기를 구비한 연소장치가 제공된다.

이것에서는 전열핀과 전열관의 사이에 납땜 불량을 저감시켜서 확실하게 전열관을 전열핀의 관삽입구멍에 납땜 고정할 수 있기 때문에, 생산성이 우수한 열교환기를 구비한 열효율이 높은 연소장치를 제공할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 전열핀이 상하방향으로 경사진 상태로 노 내에 수용되었다 하더라도 납땜재를 전열관의 외주면의 거의 전체에 균등하게 넓게 퍼지게 할 수 있기 때문에, 전열핀의 관삽입구멍과 전열관의 외주면을 확실하게 납땜 고정할 수 있다. 또, 전열핀과 전열관의 납땜 불량을 저감할 수 있기 때문에, 생산성이 우수한 열교환기 및 열효율이 높은 연소장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 열교환기를 구비한 급탕장치의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기에 구비되는 전열핀의 전체 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기에 구비되는 전열핀의 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기에 구비되는 전열핀이 상하방향으로 경사진 상태를 나타내는 부분 확대도이다.
도 6은 종래의 열교환기가 구비하는 전열핀의 설명도로서, (A)는 정면도, (B)는 전열핀이 상하방향으로 경사지지 않은 상태를 나타내는 부분 확대도, (C)는 전열핀이 상하방향으로 경사진 상태를 나타내는 부분 확대도이다.

본 발명의 실시형태에 관한 열교환기 및 이것을 구비한 연소장치에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.

도 1에 나타내는 것은 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기(51)이며, 케이스체(5)의 대향하는 전후의 측벽(501, 502) 사이에 흡열용의 박판형상의 전열핀(1)을 양 측벽(501,502)에 평행하게 다수 병렬하고 있다. 또한, 본 명세서에서는 전방측의 측벽(501)의 외측면을 열교환기(51)의 정면으로 하고, 케이스체(5)를 정면측에서 보았을 때의 안길이방향을 전후방향, 폭방향을 좌우방향, 높이방향을 상하방향이라 한다.

이런한 종류의 열교환기(51)는, 예를 들면 도 2에 모식도로 나타낸 바와 같은 본 발명의 연소장치에 상당하는 급탕장치에 사용된다. 이 급탕장치에서는, 상부 영역에 하향의 연소면(33a)을 가지는 버너(33)가 구비된 기체(器體)(53)와, 이것에 연통하고 또한 모터(M)의 구동에 의해서 공기와 연료가스의 혼합기를 기체(53) 내의 버너(33)로 보내는 팬(34a)이 구비된 팬 케이스(34)가 케이싱(55) 내에 설치되어 있다.

상측의 열교환기(51)는 기체(53)의 중간부에 설치된 현열 회수형의 열교환기이고, 하측의 열교환기(52)는 잠열 회수형의 열교환기이다. 이 급탕장치에서는 하측의 열교환기(52)의 상류측에 연결되는 급수관(38)으로부터의 물을 열교환기(52)에서 버너(33)로부터의 연소배기가스의 잠열로 가열한 후, 상측의 열교환기(51)에서 연소배기가스의 현열로 가열하여 열교환기(51)의 하류측에 연결되는 출탕관(39)에서 소정의 설정온도로 가열된 온수가 출탕되는 구성으로 되어 있다.

또한, 도 1에 나타내는 케이스체(5)는 기체(53)의 일부를 구성하고 있고, 케이스체(5)의 상측에 연소면(33a)이 하향인 버너(33)가 설치되어 있는 것이기 때문에, 연소배기가스는 케이스체(5)의 상부 개구(503)에서 하측으로 흐르는 구성으로 되어 있다.

전열관(40)은 장축(長軸)이 상하방향으로 위치하는 세로측이 긴 타원형상을 이루고 있다. 전열관(40)은 케이스체(5) 내의 대략 하반부 영역의 공간에 상하 2단이고 또한 상단측과 하단측에서 중심 상호가 좌우방향으로 반피치 편심된 위치가 되도록 소위 지그재그형상으로 병설되어 있다. 또, 전열관(40)은 전후의 측벽(501, 502)을 관통하고 있으며, 외측으로 돌출된 전열관(40)의 단부를 2개씩 둘러싸도록 케이스체(5)의 전후의 측벽(501, 502)에 각각 커버부(5a)가 고정되어 있다. 이것에 의해서 전열관(40)에 통수되는 유체는 커버부(5a)를 통해서 사행하면서 흘러간다.

전열핀(1)은 스테인리스제의 금속판으로 이루어지며, 케이스체(5)의 전후의 측벽(501, 502) 사이에 병설되어 있다. 전열핀(1)에는 도 3에 나타낸 바와 같이 전열관(40)을 삽입하기 위한 복수(여기서는 13개)의 관삽입구멍(10)이 버링가공에 의해서 형성되어 있다. 관삽입구멍(10)은 전열관(40)이 거의 접촉상태로 삽입되는 크기의 세로측이 긴 타원형상으로 형성되어 있다(장축：25㎜, 단축：15㎜). 또, 관삽입구멍(10)은 전열관(40)의 배치와 마찬가지로 상하 2단이고 또한 중심 상호가 하단측과 상단측에서 좌우방향으로 반피치 편심된 위치가 되는 지그재그형상으로 병설되어 있다.

또한, 상하단의 관삽입구멍(10)에 의해서 둘러싸이는 범위에, 케이스체(5)의 상부 개구(503)에서 전열핀(1) 상호 사이로 도입되는 연소배기가스의 흐름을 편향시키기 위한 복수(여기서는 7개)의 버링구멍(12)이 형성되어 있다.

전열핀(1)의 상단부 가장자리에는 상단측의 관삽입구멍(10)의 상측 둘레 가장자리를 따르는 대략 원호형상의 산형상부(13)와, 인접하는 산형상부(13) 상호 사이에 위치하고 또한 하단측의 관삽입구멍(10)의 상측 둘레 가장자리 근방까지 잘라낸 골형상부(14)가 형성되어 있다. 한편, 전열핀(1)의 하단부 가장자리에는 인접하는 2개의 하단측의 관삽입구멍(10) 상호 사이가 상측으로 오목한 대략 타원 원호형상으로 잘라낸 절결부가 형성되어 있다(R1.5).

또한, 산형상부(13)의 정상부 중앙 및 골형상부(14)의 저부 중앙에는 각각 대략 반원 원호형상의 오목부가 형성되어 있다. 이들 오목부는 페이스트형상의 납땜재(4)를 도포하기 위한 납땜재 유지부(11)를 구성한다.　

상하단의 관삽입구멍(10)의 둘레 가장자리에는, 납땜재 유지부(11)의 하측을 제외하고, 전열핀(1)의 편면측(여기서는 전방측)으로 향해서 돌출되는 플랜지(17)가 돌출 형성되어 있으며, 전열관(40)을 관삽입구멍(10)에 삽입하였을 때, 전열관(40)의 외주면이 플랜지(17)의 내주면에 거의 접촉하는 구성으로 되어 있다.

또한, 플랜지(17)에 있어서, 관삽입구멍(10)의 단축의 좌우측 둘레 가장자리 및 하측 둘레 가장자리 중앙에 위치하는 개소에는 외측으로 절곡(折曲)되어 이루어지는 절곡편(19)이 형성되어 있다.

또, 관삽입구멍(10)의 둘레 가장자리에 있어서, 플랜지(17)가 형성되어 있지 않은 플랜지 결핍부(17a)에는, 전열관(40)을 관삽입구멍(10)에 삽입하였을 때, 관삽입구멍(10)의 둘레 가장자리가 전열관(40)의 외주면에 거의 접촉하도록 납땜재 유도부(100)가 연장 형성되어 있으며, 납땜재 유도부(100)의 좌우 양측에 관삽입구멍(10)의 둘레 가장자리가 전열관(40)의 외주면에 접촉하지 않는 비접촉부(15, 16)가 연속해서 형성되어 있다.

더 상세하게는 도 4에 나타낸 바와 같이, 관삽입구멍(10)의 둘레 가장자리에 있어서, 납땜재 유지부(11)의 하측에서 좌우의 양 측방에 위치하고 또한 납땜재 유지부(11)의 중심과 관삽입구멍(10)의 중심을 연결하는 가상선(1a)에 대해서 대칭인 각 위치에 대략 삼각형상으로 잘라낸 1쌍의 비접촉부(15, 16)가 형성되어 있으며, 비접촉부(15, 16) 사이에 납땜재 유도부(100)가 연장 형성되어 있다.

따라서, 비접촉부(15, 16)는 플랜지(17)와 플랜지 결핍부(17a)의 경계에 위치하는 관삽입구멍(10)의 둘레 가장자리에 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 비접촉부(15, 16)의 외측 단부 가장자리 사이의 거리(L1)는 4㎜, 내측 단부 가장자리 사이의 거리(L2)는 2.6㎜로 설정되어 있다.

다음은 본 실시형태의 전열핀(1)과 전열관(40)의 접합방법에 대해서 설명한다.

우선, 케이스체(5) 내에 전후의 측벽(501, 502)과 평행하게 복수의 전열핀(1)을 병설하여 수용한다. 이 때, 각 전열핀(1)에는 플랜지(17)가 형성되어 있기 때문에, 플랜지(17)의 돌출량 만큼의 간극을 유지한 상태에서 절곡편(19)에 의해서 인접하는 전열핀(1)이 맞닿아 적층된다. 그리고, 전후의 측벽(501, 502)에 형성된 관도입구멍(도시생략)에서 전열관(40)을 케이스체(5) 내로 도입하여, 각 전열핀(1)에 형성된 관삽입구멍(10)에 전열관(40)을 삽입한다. 이 때, 상술한 바와 같이, 관삽입구멍(10)과 전열관(40)은 동일한 형상 및 사이즈로 형성되어 있기 때문에, 관삽입구멍(10)의 둘레 가장자리 중 비접촉부(15, 16)의 형성영역을 제외한 범위는 전열관(40)의 외주면에 거의 접촉한다. 환언하면, 관삽입구멍(10)의 둘레 가장자리와 전열관(40)의 외주면은 비접촉부(15, 16) 이외는 거의 접촉상태로 되어 있기 때문에, 열효율을 향상시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 케이스체(5) 내에서 관삽입구멍(10)에 전열관(40)을 삽입한 전열핀(1)의 산형상부(13)의 정상부 중앙 및 골형상부(14)의 저부 중앙에 형성되어 있는 납땜재 유지부(11)에 페이스트형상의 납땜재(4)를 도포한다.

이 때, 납땜재 유지부(11)는 모두 상측으로 개방되도록 형성되어 있기 때문에, 전열핀(1), 케이스체(5)나 납땜재의 충전기 등에 방해되는 일이 없으며, 전열핀(1)의 상측에서 각 납땜재 유지부(11)에 납땜재(4)를 용이하게 또한 확실하게 도포할 수 있다. 또, 모든 납땜재 유지부(11)에 적절히 납땜재(4)가 도포되었는지의여부를 육안이나 검사 카메라에 의해서 용이하게 확인할 수 있다.

상기한 바와 같이 납땜재가 도포된 가조립체를 제작한 후, 납땜용 노 내에서 납땜재를 가열 용융시킨다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 케이스체(5) 내에서 전열핀(1)이 상하방향으로 경사지는 일 없이 전열핀(1)의 수평자세가 유지된 이상적인 상태인 경우, 가열에 의해서 용융된 납땜재(4)는 납땜재 유지부(11)에서 그 직하에 위치하고 또한 가상선(1a) 상에 위치하는 전열관(40)의 외주면 정상부(41)로 흘러내린다. 그리고, 납땜재(4)는 모세관 현상에 의해서 전열관(40)의 외주면과 이것에 거의 접촉하고 있는 납땜재 유도부(100)의 사이로 침입하여 도 4의 화살표로 나타낸 바와 같이 그 좌우 양측으로 대략 균등하게 흘러가며, 비접촉부(15, 16)를 넘어서 전열관(40)의 외주면과 플랜지(17)의 내주면의 거의 접촉영역으로 흘러간다.

그러나, 전열핀(1), 전열관(40)이나 케이스체(5) 등의 부품은 제조시의 치수 오차를 가지고 있다. 또, 상기한 가조립체의 제작에 있어서, 모든 전열핀(1) 및 전열관(40)이 이상적인 상태를 형성하도록 케이스체(5) 내에 수용하는 것은 매우 어렵다. 그렇기 때문에, 실제의 가조립체에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이 상기 가상선(1a)이 좌우 어느 일측으로 경사지도록, 전열핀(1)이 상하방향으로 경사진 상태로 케이스체(5) 내에 수용되기 쉽다. 이와 같은 경사상태에서는 가열에 의해서 용융된 납땜재(4)가 전열관(40)의 외주면 중 가상선(1a)이 통과하는 위치보다도 좌우 어느 일측으로 치우친 위치에 흘러내리게 된다. 그리고, 납땜재 유지부(11)의 하측에는 전열관(40)의 외주면에 거의 접촉하는 납땜재 유도부(100)가 형성되어 있기 때문에, 도 5의 실선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 납땜재(4)는 모세관 현상에 의해서 좌우 어느 일측으로 치우친 납땜재 유도부(100)를 따라서 흘러간다.

이 때, 납땜재 유도부(100)의 좌우에는 관삽입구멍(10)의 둘레 가장자리가 전열관(40)의 외주면에 접촉하지 않는 비접촉부(15, 16)가 형성되어 있기 때문에, 납땜재(4)는 예를 들면 일측의 비접촉부(15)에 의해서 일단 저지되어 이 비접촉부(15)에 저류(貯留)되게 된다. 그리고, 비접촉부(15)에 저류된 납땜재(4)는 납땜재 유지부(11)에서 새롭게 흘러내려오는 납땜재(4)에 밀려서 비접촉부(15)에서 넘치게 됨으로써, 일부는 실선의 화살표로 나타내는 방향으로 모세관 현상에 의해서 비접촉부(15)를 넘어서 관삽입구멍(10)의 둘레 가장자리에 형성되어 있는 플랜지(17)와 전열관(40)의 외주면의 사이로 흘러가지만, 다른 일부는 점선의 화살표로 나타내는 바와 같이 납땜재가 흘러내린 낙하위치로 향해서 역방향으로 흐르기 시작한다. 그리고, 납땜재(4)가 상기 낙하위치를 넘어서 전열관(40)의 외주면 중 가장 높게 위치하는 외주면 정상부(41)에 도달한 후에는 타측의 비접촉부(16) 측으로 흘러내려간다. 그리고, 비접촉부(16) 측으로 흘러내려간 납땜재(4)는 모세관 현상에 의해서 비접촉부(16)를 넘은 타방측의 관삽입구멍(10)의 둘레 가장자리에 형성되어 있는 플랜지(17)와 전열관(40)의 외주면의 사이로 흘러간다.

이와 같이, 납땜재 유지부(11)의 하측에 위치하는 관삽입구멍(10)의 둘레 가장자리에는 전열관(40)의 외주면에 거의 접촉상태로 되어 있는 납땜재 유도부(100)와, 납땜재 유도부(100)의 좌우에 위치하는 비접촉부(15, 16)가 형성되어 있기 때문에, 전열핀(1)이 상하방향으로 경사진 상태로 납땜 공정에 제공되어 납땜재 유지부(11)에서 흘러내려오는 납땜재(4)가 비접촉부(15, 16)의 어느 일측으로만 흐르더라도, 이것을 비접촉부(15 또는 16)에 의해서 일단 저지하여 비접촉부(15 또는 16)에 저류시키고, 타측으로 밀어 되돌릴 수 있다. 이것에 의해서, 전열핀(1)이 상하방향으로 경사진 상태로 노 내에 수용되었을 경우에서도 납땜재(4)가 전열관(40)의 편측으로만 흘러서 납땜 불량이 되는 결점을 회피할 수 있으며, 전열관(40)의 외주면의 거의 전체에 납땜재를 균등하게 넓게 퍼지게 할 수 있다. 따라서, 어느 전열핀(1)에 있어서도 전열관(40)을 관삽입구멍(10)에 확실하게 납땜 고정할 수 있어 납땜 불량을 큰 폭으로 저감할 수 있다. 또, 비접촉부(15, 16)의 사이에 형성되어 있는 납땜재 유도부(100)가 전열관(40)의 외주면에 거의 접촉되어 있기 때문에, 열효율의 저하도 억제할 수 있다.

특히, 비접촉부(15, 16)는 관삽입구멍(10)의 둘레 가장자리에서 전열핀(1)의 편면측(전방측)으로 돌출되는 플랜지(17)와 납땜재 유지부(11)의 하측의 플랜지 결핍부(17a)의 경계에 형성되어 있기 때문에, 납땜재 유지부(11)에서 흘러내려오는 납땜재(4)를 확실하게 비접촉부(15, 16) 및 플랜지(17)에 의해서 저지하여 비접촉부(15, 16)에 저류시킬 수 있다. 또, 비접촉부(15, 16)를 넘은 납땜재(4)는 플랜지(17)의 내주면과 전열관(40)의 외주면의 사이로 침입하기 때문에, 더 강고하게 전열관(40)을 관삽입구멍(10)에 납땜 고정할 수 있다.

또한, 전열관(40)의 단면은 세로측이 긴 타원형상을 가지기 때문에, 원형의 전열관에 비해서 납땜재(4)가 하측으로 흐르기 쉽다. 그렇기 때문에, 소량의 납땜재(4)로 전열관(40)을 관삽입구멍(10)에 확실하게 납땜 고정할 수 있다.

본 발명의 실시형태의 전열핀(1)을 도 2에 나타내는 급탕장치의 현열 열교환기(51)에 적용할 경우, 케이스체(5) 내에 상단측의 관삽입구멍(10)이 상측에 위치하도록 도 3에 나타내는 방향으로 수용된다. 이 급탕장치에서는 버너(33)에서의 연소배기가스가 케이스체(5) 내를 상부 개구(503)에서 하측으로 향해서 흐르기 때문에, 전열핀(1)의 상부 개구(503)측이 더 고온으로 가열된다. 그 결과, 전열핀(1)의 상부 영역이 열변형되기 쉬워진다. 그러나, 비접촉부(15, 16)가 상부 개구(503)측에 위치하도록 전열핀(1)을 케이스체(5) 내에 수용하면, 고온의 연소배기가스와의 접촉에 의해서 전열핀(1)의 상부 영역에 열변형이 생기더라도 이 열변형을 이들 비접촉부(15, 16)에서 흡수할 수 있기 때문에, 열효율의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 납땜재 유도부(100)가 전열관(40)의 외주면에 거의 접촉하도록 연장 형성되어 있으나, 납땜재 유도부(100)와 전열관(40)의 외주면의 사이에 약간의 간극을 형성하는 구성으로 하여도 좋다.

또한, 열교환기(51)는 상기한 바와 같은 급탕장치의 외에 콘덴싱 급탕기, 저탕식 급탕 시스템의 열원기, 욕조 재가열 기능을 가지는 급탕기, 급탕 기능만 가지는 급탕기, 급탕 난방용 열원기, 온수 난방기 등의 연소장치에 조립되는 열교환기에 적용할 수 있다.

1 : 전열핀 100 : 납땜재 유도부
10 : 관삽입구멍 11 : 납땜재 유지부
15, 16 : 비접촉부 150 : 접촉부
17 : 플랜지 17a : 플랜지 결핍부
4 : 납땜재 40 : 전열관
5 : 케이스체 51 : 열교환기
501, 502 : 측벽

Claims

연소배기가스가 상하로 흐르는 케이스체의 대향하는 2개의 측벽 사이에 상기 측벽에 평행하게 복수매 병설되는 전열핀을 구비한 열교환기로서,
상기 전열핀은 복수의 전열관이 삽입되는 복수의 관삽입구멍과, 상기 관삽입구멍의 상측에 납땜재를 유지시키는 납땜재 유지부를 가지며,
상기 전열관을 관삽입구멍에 삽입하였을 때, 상기 관삽입구멍의 상측 둘레 가장자리에는 상기 전열관의 외주면에 접촉하지 않는 절결형상의 비접촉부가 최상측 둘레 가장자리를 사이에 두고서 좌우에 형성되고,
상기 좌우의 비접촉부의 사이에 상기 전열관의 외주면으로 향해서 연장 형성되는 납땜재 유도부가 형성되고,
상기 관삽입구멍의 둘레 가장자리에는 상기 전열핀의 편면측으로 향해서 돌출되는 플랜지와 상기 플랜지가 결핍된 플랜지 결핍부가 형성되고,
상기 플랜지 결핍부는 상기 납땜재 유지부의 하측에 형성되고,
상기 비접촉부는 상기 플랜지와 상기 플랜지 결핍부의 경계에 각각 형성되어 있는 열교환기.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 전열관의 단면 및 상기 관삽입구멍은 각각 장축이 상하방향을 따라서 형성되는 타원형상을 이루며,
상기 비접촉부는 상기 장축에 대해서 선대칭인 위치에 형성되어 있는 열교환기.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 케이스체 내에서, 상기 비접촉부는 상기 연소배기가스의 상류측에 위치하도록 형성되어 있는 열교환기.
삭제
청구항 3에 있어서,
상기 케이스체 내에서, 상기 비접촉부는 상기 연소배기가스의 상류측에 위치하도록 형성되어 있는 열교환기.
삭제
청구항 1, 청구항 3, 청구항 5 또는 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 열교환기를 구비한 연소장치.