KR102369983B1 - 고효율 열교환기 - Google Patents

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Abstract

온수를 공급하는 열교환기에 관한 것으로, 내부에 가열공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버에 연결되어 냉수가 유입되는 냉수유입부; 상기 가열공간에 배치되어, 냉수가 가열되기 위한 열에너지를 상기 가열공간으로 공급하는 버너; 상기 냉수유입부와 연결되어 냉수가 유입되고, 상기 버너를 둘러싸도록 상기 가열공간에 배치되어, 상기 버너의 열에너지를 공급받아 냉수를 온수로 가열하는 열교환부; 상기 열교환부를 둘러싸도록 배치되어, 상기 열교환부에서 가열된 온수가 유입되고 저장되는 온수탱크; 및 상기 온수탱크와 연결되어 저장된 온수를 외부로 배출하는 온수배출부;를 포함하고, 상기 온수탱크의 온수가 상기 온수배출부를 통해 외부로 배출됨과 동시에 상기 열교환부에서 가열된 온수가 상기 온수탱크에 저장되는 것을 특징으로 한다.

Description

고효율 열교환기{HEAT EXCHANGER WITH HIGH EFFICIENCY}
순간식 열교환기와 저탕식 열교환기의 장점을 구비한 하이브리드 형태의 고효율 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 유체간의 열교환을 통해 에너지를 전달하는 기기로써, 가정에서 가스보일러나 가스온수기로 사용하는 것부터 산업용으로 사용하는 것까지 그 종류 및 크기가 다양하다.
이러한 종래의 열교환기 중 특히 온수를 공급하기 위한 열교환기는 크게 저탕식 열교환기와 순간식 열교환기로 나누어진다.
저탕식 열교환기는 온수가 저장되는 공간을 구비하는 온수탱크가 배치되고, 온수탱크 내의 온수가 설정온도를 지속적으로 유지할 수 있도록 가열하는 열교환기 이다. 이러한 저탕식 열교환기의 경우, 사용자가 온수를 사용하고자 하는 경우, 즉시 온수를 공급할 수 있는 효과가 있다.
그러나 저탕식 열교환기의 경우, 온수탱크 내부의 온수를 소비하는 과정에서 동시에 온수탱크 내에 냉수가 유입되어 저장되고, 저장된 냉수를 가열하기 위해서는 오랜 시간이 소모되는 문제가 있다.
또한, 냉수 가열에 오랜 시간이 소모됨에 따라 사용자가 온수탱크에 기존에 저장된 온수량보다 많은 양의 온수를 사용하는 경우, 가열되지 않는 냉수나 미온수가 공급되고, 온수 사용을 위해서는 온수탱크 내의 냉수가 온수로 가열될때까지 일정시간 기다려야하는 문제가 있다.
저탕식 열교환기의 이러한 문제점을 해결하기 위해 순간식 열교환기가 사용될 수 있다. 순간식 열교환기는 내부에 온수탱크를 배치하지 않고, 물이 공급되는 유로에 열교환부를 배치하여, 냉수가 공급됨과 동시에 온수로 가열되도록 할 수 있다. 이에 따라, 저탕식 열교환기의 문제점을 극복하여 지속적인 온수사용이 가능한 장점이 있고, 대부분의 가정에서는 이러한 순간식 열교환기를 사용하여 온수를 사용하고 있는 실정이다.
그러나 순간식 열교환기의 경우, 온수탱크가 배치되지 않았기 때문에 사용자가 온수 사용을 위해 작동시키는 경우, 초기에 온수가 생성되어 공급될때까지 냉수가 공급되는 문제가 있다. 일 예로, 겨울과 같이 추운 날에 사용자가 온수사용을 위해 샤워기를 동작시키는 경우, 샤워기에서 초반 일정시간동안 냉수가 공급되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제는 온수가 저장되는 온수탱크가 없기 때문에, 내부 유로에 잔존하던 냉수가 외부로 배출되고, 열교환부의 가열부가 가열되기 까지 일정시간이 소요되기 때문이다. 즉, 사용자는 온수 사용을 위해 일정시간 기다려야될 뿐만 아니라, 사용되지 않는 일부 냉수가 외부로 배출되어 낭비되는 문제가 있다.
또한, 순간식 열교환기의 온수공급을 중단하는 경우, 기존에 가열된 온수가 모두 사용되지 않고 내부 유로에 일부 남아있는 상태로 온도가 식기 때문에, 에너지가 낭비되는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 작동시 온수를 바로 공급함과 동시에 내부에 저장된 온수가 모두 소비되는 경우에도 지속적인 온수가 공급될 수 있는 고효율 열교환기를 제공하는데 있다. 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 고효율 열교환기는, 내부에 가열공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버에 연결되어 냉수가 유입되는 냉수유입부; 원통형상으로 형성되며,상기 가열공간에 배치되어, 냉수가 가열되기 위한 열에너지를 상기 가열공간으로 공급하는 버너; 상기 냉수유입부와 연결되어 냉수가 유입되고, 상기 버너를 둘러싸도록 상기 가열공간에 배치되어, 상기 버너의 열에너지를 공급받아 냉수를 온수로 가열하는 열교환부; 상기 열교환부를 둘러싸도록 배치되어, 상기 열교환부에서 가열된 온수가 유입되고 저장되는 온수탱크; 및 상기 온수탱크와 연결되어 저장된 온수를 외부로 배출하는 온수배출부;를 포함하고, 상기 온수탱크의 온수가 상기 온수배출부를 통해 외부로 배출됨과 동시에 상기 열교환부에서 가열된 온수가 상기 온수탱크에 저장되며, 상기 열교환부는, 상기 버너의 주위를 따라 서로 일정간격 이격되도록 상기 가열공간에 배치되고, 상기 버너에서 분출되는 열원에 직접 접촉되어, 유입된 냉수가 흘러가면서 직접 가열되는 유로를 제공하는 하나 이상의 열교환파이프; 및 상기 냉수유입부와 상기 하나 이상의 열교환파이프 사이에 배치되어 유입된 냉수를 상기 열교환파이프로 분배하는 분배부;를 포함하고, 상기 열교환부는 일단이 상기 분배부에 연결되고 타단이 상기 온수탱크에 연결되며, 상기 버너가 상기 가열공간에 상기 열에너지를 공급하면, 상기 열교환파이프에서 냉수가 온수로 직접 가열됨과 동시에 상기 온수탱크 내의 저장된 온수가 간접 가열되어 가열된 상태의 온도가 유지되는 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 버너의 하측에 연결되어 버너에서 열원을 분출하기 위해 배기가스가 유입되는 가스유입부; 상기 가열공간의 하측에 배치되어 상기 버너로부터 발생된 배기가스가 배출되는 가스배출부; 및 상기 가열공간의 하단에 배치되어 상기 버너로부터 발생된 응축수가 배출되는 응축수배출부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 온수탱크의 외면을 커버하는 단열재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고효율 열교환기는 종래의 열교환기에 비해 아래와 같은 효과가 있다.
온수가 가열된 온도를 유지하면서 온수탱크의 저장공간에 저장되어 있기 때문에, 사용자가 온수를 사용하기 위해 열교환기를 작동시키는 경우, 즉시 온수가 공급되는 효과가 있다.
이로 인해, 사용자가 별도의 시간을 온수가 가열되기를 기다릴 필요가 없을 뿐 아니라, 적은 에너지로 온수의 온도를 유지하고 있기 때문에 에너지가 절약되는 효과가 있다.
또한, 온수탱크 내의 온수가 외부로 배출됨과 동시에 냉수유입부로 유입된 냉수가 열교환부의 복 수개의 열교환파이프를 통과하면서 버너에 의해 가열되고, 가열된 온수가 온수탱크로 공급됨에 따라, 사용자가 지속적으로 온수를 사용할 수 있는 효과가 있다.
즉, 사용자는 온수탱크 내의 온수를 활용하여 즉시에 온수를 공급함과 동시에 지속적으로 열교환부에서 냉수가 온수로 가열됨에 따라 지속적인 사용이 가능하여, 저탕식 열교환기와 순간식 열교환기의 장점을 모두 아우를 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 상단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 상단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 열교환기(100) 작동 시 순간적으로 온수가 공급됨과 동시에 지속적으로 온수가 공급될 수 있는 특징을 가진 열교환기(100)에 관한 것이다. 이하에서는 이러한 하이브리드식 열교환기(100)를 간략하게 “열교환기(100)”라 호칭한다.
또한, 발명의 용이한 설명을 위해 본 발며의 실시예인 열교환기(100)를 기준으로 좌측, 우측, 상측, 하측을 각각 좌우상하로 정의한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(100)의 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(100)의 상단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(100)는 작동되면서 내부에 저장되어 있던 온수를 외부로 공급함과 동시에 순간적으로 냉수를 온수로 가열하여 내부에 저장함으로써, 처음부터 지속적으로 따뜻한 온수를 공급할 수 있는 효과를 가진 장치로써, 이러한 효과를 달성하기 위해 냉수유입부(111), 온수배출부(112), 열교환부(120), 온수탱크(130), 버너(140), 가스유입부(161), 가스배출부(162), 응축수배출부(180) 및 단열재를 포함할 수 있다.
냉수유입부(111)는 외부에서 공급되는 냉수가 열교환기(100)로 유입될 수 있는 부분이다. 상세히, 냉수유입부(111)는 열교환기(100)의 하측에 생성되어 호스 등으로 연결될 수 있는 개구가 형성될 수 있다. 이 경우, 외부에서 냉수가 공급되면 생성된 개구를 통해 냉수유입부(111)로 냉수가 유입될 수 있다.
열교환부(120)는 냉수유입부(111)로부터 유입된 냉수가 버너(140)로부터 열에너지를 전달받아 열교환을 통해 가열될 수 있는 유로를 제공하는 수단이다. 상세히, 열교환부(120)는 버너(140)를 감싸는 형태로 형성되어, 버너(140)로부터 공급되는 열에너지를 간접적으로 냉수에 전달할 수 있다.
열교환부(120)는, 버너(140)를 감싸는 형태로 형성된 복 수개의 열교환파이프(122)와, 냉수유입부(111)로부터 유입된 냉수를 복 수개의 열교환파이프(122)로 분배하기 위한 분배부(121)를 포함할 수 있다.
분배부(121)는 냉수유입부(111)와 연결되고 내부에 튜브형상의 유로가 형성된 수단으로, 상단에 복 수개의 열교환파이프(122) 하단이 연결될 수 있다. 이를 통해, 냉수유입부(111)로 유입된 냉수가 튜브형상의 유로를 채운 뒤 복 수개의 열교환파이프(122)로 각각 분배되어 유입될 수 있다.
복 수개의 열교환파이프(122)는 튜브 형상의 분배부(121) 상단에서 분배부(121) 내부 튜브형상의 유로를 따라 일정간격 이격되도록 배치될 수 있다. 또한, 복 수개의 열교환파이프(122)는 버너(140)를 감싸도록 배치되어, 버너(140)로부터 공급되는 열에너지를 외면으로 공급받고, 가열된 외면을 통해 내부에 흐르는 냉수에 간접적으로 열에너지를 공급하여 냉수를 열교환시킴으로써 온수로 가열할 수 있다.
이를 위해, 복 수개의 열교환파이프(122)는 스테인리스, 알루미늄 등 녹이 슬지않고 열 전도율이 높은 금속이 사용될 수 있고, 이에 대한 한정은 없다.
온수탱크(130)는 열교환부(120)를 감싸는 형태로 형성되어 내부에 열교환부(120)를 통과한 온수가 저장되는 저장공간을 제공할 수 있는 수단이다. 상세히, 온수탱크(130)는 복 수개의 열교환파이프(122)의 상단과 연결되고, 내부에 상하로 일정길이만큼 연장된 튜브형상의 저장공간이 형성될 수 있다. 이 경우, 복 수개의 열교환파이프(122)에서 열교환을 통해 가열된 온수가 내부로 집결하여 저장될 수 있다.
또한, 온수탱크(130)는 내부에 가열공간(150)이 형성될 수 있다. 상세히, 온수탱크(130)는 상기 복 수개의 열교환파이프(122)의 타단과 연결됨과 동시에, 상기 복 수개의 열교환파이프(122) 주위를 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 온수탱크(130)가 외부에 노출되는 면을 제1 면, 온수탱크(130)가 복 수개의 열교환파이프(122)를 감싸는 면을 제2 면으로 정의하면, 제1 면 및 제2 면에 의해 온수탱크(130)의 외면이 결정되고, 그 내부에는 저장공간이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 복 수개의 열교환파이프(122) 주위를 감싸면서 생성되는 공간을 가열공간(150)으로 정의한다.
즉, 복 수개의 열교환파이프(122)는 가열공간(150)에서 분배부(121)의 연장방향으로 따라 일정간격 이격되도록 배치될 수 있다.
버너(140)는 열교환기(100)의 중심, 상세히는 가열공간(150)의 중심에 배치되어 가열공간(150)에 열에너지를 공급할 수 있다. 상세히, 버너(140)는 원통형상으로 형성되어 그 중심축이 열교환기(100)의 중심축, 상세히는 가열공간(150)의 중심축에 일치하도록 배치될 수 있다.
또한, 버너(140)는 가스유입부(161)로부터 유입된 가스를 공급받아 외부의 가열공간(150)으로 불꽃 등 열원을 분출할 수 있고, 분출된 열원에 의해 가열공간(150)에 열에너지가 공급될 수 있다.
이 경우, 열교환부(120) 중 복 수개의 열교환파이프(122)가 버너(140)의 외면에서 일정간격 이격된 상태로 버너(140)의 외면을 감싸도록 배치됨에 따라, 버너(140)에서 분출되는 열원은 복 수개의 열교환파이프(122) 외면을 직접 가열할 수 있고, 이에 따라 복 수개의 열교환파이프(122) 내부의 유로에 유동하는 냉수가 열교환되어 온수로 가열될 수 있다. 다. 일 예로, 버너(140)에서 분출되는 불꽃이 복 수개의 열교환파이프(122) 외면에 직접 접촉하여 내부의 냉수를 가열할 수 있다.
추가적으로, 버너(140)는 온수탱크(130)를 간적접으로 가열할 수 있다. 상세히, 버너(140)가 가열공간(150)에 열원을 분출하여 가열공간(150) 내부의 공기를 가열할 수 있고, 가열된 공기는 온수탱크(130)의 외면을 가열할 수 있다. 이에 따라, 온수탱크(130) 내부에 저장된 온수는 가열된 상태의 온도를 유지할 수 있다.
즉, 버너(140)는 열교환부(120)의 복 수개의 열교환파이프(122)와 온수탱크(130)에 열원을 직/간접적으로 각각 공급함으로써, 유입되는 냉수를 가열함과 동시에 온수탱크(130)에 저장된 온수도 가열된 상태로 유지할 수 있다.
또한, 버너(140)는 설정된 시간간격마다 설정시간만큼 동작할 수 있다. 상세히, 버너(140)는 온수탱크(130) 내부의 온수가 설정온도를 계속하여 유지할 수 있도록 하기 위해 일정하게 동작이 반복될 수 있고, 일 예로, 온수탱크(130) 내부의 온수를 40도로 유지시키기 위해서 설정된 시간간격인 10분마다 설정시간인 1분씩 동작할 수 있다.
온수배출부(112)는 온수탱크(130) 내에 저장된 온수를 외부로 배출할 수 있는 수단이다. 상세히, 열교환기(100)는 생성한 온수를 활용하여 바닥 등 건축물 내부 공간의 온도를 올리거나, 샤워 등을 위해 외부로 온수를 공급할 수 있고, 온수배출부(112)는 이를 위해 외부로 온수를 배출할 수 있다.
사용자는 온수배출부(112)를 온/오프 작동시킬 수 있고, 온의 경우에는 온수가 외부로 배출될 수 있고, 오프의 경우에는 온수의 외부배출이 중지될 수 있다. 온수배출부(112)의 작동방식은 전자밸브일 수 있으나, 수동밸브나 스위치 등 그 온오프 작동방식에는 제한이 없음을 밝혀둔다.
가스유입부(161)는 버너(140)의 하측에 연결되어 버너(140)에서 열원을 분출하기 위해 필요한 가스가 유입될 수 있는 수단이다. 상세히, 가스유입부(161)는 버너(140)의 열원 분출을 위한 에너지원인 가스, 일 예로 천연가스가 유입될 수 있고, 유입된 가스는 버너(140)로 공급될 수 있다.
가스배출부(162)는 가열공간(150)의 하측에 배치되어 버너(140)로부터 열원을 분출한 뒤 발생한 배기가스가 외부로 배출할 수 있는 수단이다. 상세히, 버너(140)에서 가스를 사용하여 열원을 가열공간(150)으로 분출하는 경우, 열원과 더불어 배기가스가 가열공간(150)으로 유출될 수 있고, 유출된 배기가스를 외부로 효율적으로 배출시키기 위해서 가스배출부(162)는 가열공간(150)의 하측에 배치될 수 있다.
응축수배출부(180)는 가열공간(150)의 하단에 배치되어 버너(140)에서 열원을 발생시키며 발생하는 응축수를 외부로 배출할 수 있는 수단이다. 상세히, 응축수배출부(180)는 가열공간(150)의 하단에 배치되어, 하측으로 갈수록 직경이 좁아지는 원뿔형태일 수 있고, 하단에는 외부로 응축수가 배출되기 위한 배출유로가 형성될 수 있다. 이는, 응축수가 중력에 의해 아래로 유동함과 동시에 배출유로를 통해 효율적으로 외부로 배출되도록 하기 위함이다.
단열재는 온수탱크(130) 내부의 온수가 외부환경에 의해 온도가 떨어지지 않도록 온수탱크(130) 외부를 커버하는 수단이다. 상세히, 단열재는 열의 흐름이 차단될 수 있는 소재, 일 예로 스티로폼과 같은 소재가 사용될 수 있고, 온수탱크(130) 외면에서 발생하는 열이 외부로 배출되지 않도록 열의 흐름을 차단할 수 있다.
아래에서는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(100)의 동작에 대해 설명한다.
열교환기(100)는 전원이 켜져 있는 상태에서, 온수탱크(130) 내부에 온수가 저장되는 상태를 유지하도록 버너(140)가 설정된 시간간격마다 설정시간만큼 동작되는 상태로 유지될 수 있다.
이 상태에서 사용자가 온수 사용을 위해 밸브를 여는 경우, 일 예로, 샤워를 위해 샤워꼭지를 온 작동시키는 경우, 온수탱크(130) 내부의 온수가 온수배출부(112)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
이와 동시에, 냉수유입부(111)를 통해 냉수가 유입되고, 유입된 냉수는 열교환부(120)의 분배부(121)를 거쳐 복 수개의 열교환파이프(122)에 동시 다발적으로 유입될 수 있다. 또한, 가스유입부(161)를 통해 가스가 유입되면서, 유입된 가스를 활용하여 버너(140)가 열원을 가열공간(150)으로 분출할 수 있고, 복 수개의 열교환파이프(122) 내부유로를 흐르는 냉수가 버너(140)가 분출하는 열원의 열에너지에 의해 온수로 가열될 수 있다.
또한, 온수탱크(130) 내부의 온수가 외부로 배출되면서 온수탱크(130)에 남은 저장공간에 복 수개의 열교환파이프(122) 내부유로를 흐르면서 가열된 온수가 공급될 수 있고, 이에 따라 온수탱크(130) 내부의 저장공간은 언제나 온수가 저장된 상태를 유지할 수 있다.
버너(140)의 동작에 의해 발생된 배기가스와 응축수는 각각 가스배출부(162)와 응축수배출부(180)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(100)의 상기와 같은 동작을 통해, 사용자가 온수를 사용하고자 하는 경우, 저탕식 열교환기(100)와 동일하게 온수탱크(130)에 저장된 온수가 바로 공급되어 필요한 경우 즉시에 온수를 사용할 수 있는 효과가 있다.
이와 더불어, 온수탱크(130) 저장공간에 기 저장되어 있던 온수를 사용하는 시간동안, 버너(140)와 복 수개의 열교환 파이프를 통해 열교환기(100)로 유입되는 냉수가 온수로 가열되어 온수탱크(130)의 저장공간에 지속적으로 공급될 수 있고, 이에 따라 순간식 열교환기(100)와 같이 지속적인 온수사용이 가능한 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 상단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 구성에 대해 설명한다. 다른 실시예에 따른 열교환기는 도 3 및 4에 도시된 열교환기로, 다른 구성은 모두 동일하나 일 실시예에 따른 열교환부(120)의 구성 중 복 수개의 열교환파이프(122)의 형상이 달라지고 구성이 추가되는 바 이에 대해 설명하고, 동일한 구성에 대한 반복설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기(100)는 열교환부(120)의 복 수개의 열교환파이프(122)로부터 연결되어 가열된 온수를 취합하여 온수탱크(130)로 공급할 수 있는 취합부(123)를 더 포함할 수 있다.
상세히, 병합부(123)는 튜브형상을 가질 수 있고, 내주면이 복 수개의 열교환파이프(122)에 연결되고, 일측에 온수탱크(130)에 연결되어 가열된 온수를 공급할 수 있는 공급부가 형성될 수 있다.
또한, 병합부(123)의 구성이 추가되기 위해 복 수개의 열교환파이프(122)의 형상 역시 변경될 수 있다. 상세히, 열교환부(120)의 구성 중 복 수개의 열교환파이프(122)는 직선형태의 파이프가 아닌 U자 형태를 거꾸로 뒤집은 형상의 파이프일 수 있다.
더욱 상세히, 복 수개의 열교환파이프(122)는 분배부(121)로부터 일단이 연결되고, 일단으로부터 상측으로 연장되다가 상단에서 다시 하측으로 구부러져 타단이 취합부(123)의 내주면에 연결될 수 있다. 이 경우, 복 수개의 열교환파이프(122)는 분배부(121)로부터 일단이 연결되어 상측으로 연장된 파이프를 제1 열교환파이프부(122a) 및 제1 열교환파이프부(122a)의 상단에서부터 하측으로 연장되어 타단이 취합부(123)에 연결된 제2 열교환파이프부(122b)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기(100)는, 열교환부(120)의 분배부(121)에서 복 수개의 열교환파이프(122)로 냉수가 공급되면, 공급된 냉수는 제1 열교환파이프부(122a)를 통과하여 상측으로 이동하는 과정에서 버너(140)를 통해 1차적으로 가열되고, 제2 열교환파이프부(122b)를 통해 하측으로 이동하는 과정에서 2차적으로 가열될 수 있다.
즉, 복 수개의 열교환파이프(122)를 U자 형상으로 제조하여 내부에 흐르는 냉수를 2차에 걸쳐 가열할 수 있기 때문에, 기존에 사용되는 버너(140)의 용량을 기존보다 작게 설정하여 사용해도 열교환효율이 높게 나올 수 있고, 이에 따라 에너지가 절약될 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 구성에 대해 설명한다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 측단면도이고, 도 6은 상단면도이다.
도 5 및 도 6을 참고하면 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기는, 도 3 및 4의 실시예에 따른 열교환기에서 복 수개의 열교환 파이프(122)만 단일 열교환파이프(125)로 변경될 수 있다. 이 경우, 단일 열교환파이프(125)는 일단이 분배부(121)와 연결되고, 타단이 병합부(123)와 연결될 수 있다.
또한, 단일 열교환파이프(125)는 일단으로부터 버너(140) 주위를 감싸도록 제1 코일 형태로 상측으로 연장될 수 있고, 버너(140)의 상단에서 제1 코일 형태를 감싸는 제2 코일 형태로 하측으로 회전하면서 연장되어 타단이 병합부(123)로 연결될 수 있다. 즉, 단일 열교환파이프(125)는 하나의 유로를 구비하고, 내부에 흐르는 냉수가 버너(140)를 감싸면서 상측으로 이동하는 과정에서 1차적으로 가열되고, 하측으로 이동하는 과정에서 2차적으로 가열되어 온수탱크(130)로 공급될 수 있다.
즉, 하나의 유로를 가진 단일 열교환파이프(125)의 경우, 온수 공급속도는 다른 실시예의 열교환기보다 조금 낮지만, 열교환효율이 훨씬 높기 때문에 연료비가 절감될 수 있는 효과가 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 ... 열교환기 111 ... 냉수유입부
112 ... 온수배출부 120 ... 열교환부
130 ... 온수탱크 140 ... 버너
150 ... 가열공간 161 ... 가스유입부
162 ... 가스배출부

Claims (6)

  1. 내부에 가열공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버에 연결되어 냉수가 유입되는 냉수유입부;
    원통형상으로 형성되며, 상기 가열공간에 배치되어, 냉수가 가열되기 위한 열에너지를 상기 가열공간으로 공급하는 버너;
    상기 냉수유입부와 연결되어 냉수가 유입되고, 상기 버너를 둘러싸도록 상기 가열공간에 배치되어, 상기 버너의 열에너지를 공급받아 냉수를 온수로 가열하는 열교환부;
    상기 열교환부를 둘러싸도록 배치되어, 상기 열교환부에서 가열된 온수가 유입되고 저장되는 온수탱크; 및
    상기 온수탱크와 연결되어 저장된 온수를 외부로 배출하는 온수배출부;를 포함하고,
    상기 온수탱크의 온수가 상기 온수배출부를 통해 외부로 배출됨과 동시에 상기 열교환부에서 가열된 온수가 상기 온수탱크에 저장되며,
    상기 열교환부는,
    상기 버너의 주위를 따라 서로 일정간격 이격되도록 상기 가열공간에 배치되고, 상기 버너에서 분출되는 열원에 직접 접촉되어, 유입된 냉수가 흘러가면서 직접 가열되는 유로를 제공하는 하나 이상의 열교환파이프; 및
    상기 냉수유입부와 상기 하나 이상의 열교환파이프 사이에 배치되어 유입된 냉수를 상기 열교환파이프로 분배하는 분배부;를 포함하고,
    상기 열교환부는 일단이 상기 분배부에 연결되고 타단이 상기 온수탱크에 연결되며,
    상기 버너가 상기 가열공간에 상기 열에너지를 공급하면, 상기 열교환파이프에서 냉수가 온수로 직접 가열됨과 동시에 상기 온수탱크 내의 저장된 온수가 간접 가열되어 가열된 상태의 온도가 유지되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 버너의 하측에 연결되어 버너에서 열원을 분출하기 위해 배기가스가 유입되는 가스유입부;
    상기 가열공간의 하측에 배치되어 상기 버너로부터 발생된 배기가스가 배출되는 가스배출부; 및
    상기 가열공간의 하단에 배치되어 상기 버너로부터 발생된 응축수가 배출되는 응축수배출부;를 더 포함하는 열교환기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환파이프는 U자 형상인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환파이프는 일단에서부터 타단까지 상기 버너 외면을 둘러싸도록 연장된 코일 형상인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 온수탱크의 외면을 커버하는 단열재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
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