KR102455968B1

KR102455968B1 - 관체형의 열교환기

Info

Publication number: KR102455968B1
Application number: KR1020170176166A
Authority: KR
Inventors: 정인철; 박준길
Original assignee: 주식회사 경동나비엔
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2022-10-19
Also published as: KR20190074647A

Abstract

본 발명에 따른 관체형의 열교환기는, 양단에 개구가 형성되고, 내부에 상기 양단의 개구와 연통되는 중공이 마련되며, 일단 측에는 난방수가 상기 중공으로 유입되기 위한 입구가 구비되고, 타단 측에는 상기 난방수가 상기 중공에서 배출되기 위한 출구가 구비되는 원통형의 외통; 상기 외통의 일단 측의 개구를 덮는 하관판; 상기 외통의 타단 측의 개구를 덮되, 상기 난방수를 가열하는 열원을 위치시키기 위한 내부 공간을 제공하는 원통형의 연소실; 상기 열원에서 발생된 연소가스를 상기 연소실로부터 상기 하관판의 외측으로 안내하기 위한 복수 개의 연관들; 및 원형의 외주를 가지고, 상기 하관판과 상기 연소실의 사이에서, 상기 외통의 일단 측에서 타단 측을 향하는 방향인 기준방향을 가로지르게 배치되고, 상기 연관들이 관통하는 복수 개의 관통홀들이 형성되며, 상기 난방수가 유동하는 중심홀이 중심에 형성되는 격막을 포함하고, 상기 기준방향을 따라 상기 연소실과 상기 격막이 이격된 거리는, 상기 격막의 중심으로부터 반경외측으로 갈수록 감소한다.

Description

관체형의 열교환기 { SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER }

본 발명은 관체형의 열교환기에 관한 것이다.

열교환기의 일종으로 관체형(Shell and tube type)의 열교환기가 사용된다. 관체형의 열교환기는, 관과 같은 형태로 일 방향을 따라 길게 연장되어, 내부에서 난방수와 고온의 가스간의 열교환이 이루어지도록 형성된다. 열원에 의해 가열된 가스와 난방수가 서로 열 교환이 가능한 경계를 두고 흐르면, 난방수가 가스로부터 열을 전달받아 가열되는 방식이다.

이러한 난방수가 열교환기 내부를 지나갈 때, 난방수가 유동하지 않고 정체되는 유동 정체 영역이 발생하는 것은 전체 열교환기의 열효율 측면에서 바람직하지 않다. 특히나 열원을 수용하는 연소실에 인접한 영역은 전체 열교환기에서 가장 온도가 높은 영역으로, 난방수가 이 영역에서 유동하던 중 유속이 느려지면, 지나치게 높은 온도로 가열됨에 따라 비등하여 소음과 진동을 유발할 수 있다. 또한 난방수가 포함하는 칼슘 이온(Ca²⁺)이, 난방수가 과열될 경우 석출되기 용이해져 해당 영역에서 칼슘의 고착이 일어날 가능성이 높아진다.

본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 연소실 하부에서 난방수의 유속저하가 개선된 관체형의 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 관체형의 열교환기는, 양단에 개구가 형성되고, 내부에 상기 양단의 개구와 연통되는 중공이 마련되며, 일단 측에는 난방수가 상기 중공으로 유입되기 위한 입구가 구비되고, 타단 측에는 상기 난방수가 상기 중공에서 배출되기 위한 출구가 구비되는 원통형의 외통; 상기 외통의 일단 측의 개구를 덮는 하관판; 상기 외통의 타단 측의 개구를 덮되, 상기 난방수를 가열하는 열원을 위치시키기 위한 내부 공간을 제공하는 원통형의 연소실; 상기 열원에서 발생된 연소가스를 상기 연소실로부터 상기 하관판의 외측으로 안내하기 위한 복수 개의 연관들; 및 원형의 외주를 가지고, 상기 하관판과 상기 연소실의 사이에서, 상기 외통의 일단 측에서 타단 측을 향하는 방향인 기준방향을 가로지르게 배치되고, 상기 연관들이 관통하는 복수 개의 관통홀들이 형성되며, 상기 난방수가 유동하는 중심홀이 중심에 형성되는 격막을 포함하고, 상기 기준방향을 따라 상기 연소실과 상기 격막이 이격된 거리는, 상기 연소실과 상기 격막의 기준방향면의 일 개소가 상기 기준방향을 따라 이격된 거리와, 상기 격막의 중심으로부터 상기 일 개소까지 이르는 반경의 곱이 소정의 값을 유지하도록, 상기 격막의 중심으로부터 반경외측으로 갈수록 감소하고, 상기 복수 개의 관통홀 중 가장 반경외측에 위치하는 관통홀로부터 상기 격막의 반경외측 단부 사이 영역에는 구멍이 형성되지 않는다.

이에 따라, 관체형 열교환기의 연소실 하부에서의 유속저하가 방지되고, 비등 발생이 줄어들어 소음이 저감되고, 칼슘의 석출 및 고착을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기의 일부 영역을 절단한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기의 일부 영역에 대한 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기의 격막의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관체형의 열교환기의 일부 영역에 대한 종단면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기의 일부 영역을 절단한 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기(1)는, 외통(10), 연소실(20), 하관판(30), 연관(40) 및 평판 격막(50)을 포함한다.

외통(10)은 원통형으로 형성된, 본 관체형의 열교환기(1)의 본체로, 관체형의 열교환기(1)를 구성하는 구성요소들을 원통형의 내부 공간(24)에 수용한다.

외통(10)의 양단에는 개구가 형성되고, 내부에 상기 양단의 개구와 연통되는 중공(14)이 마련되며, 기준방향의 반대측에 위치한 일단 측에는 난방수가 상기 중공(14)으로 유입되기 위한 입구(12)가 구비되고, 기준방향측에 위치한 타단 측에는 난방수가 중공(14)에서 배출되기 위한 출구(13)가 구비된다. 입구(12)로 유입된 난방수는 중공(14)을 따라서 유동하며, 출구(13)를 통해 배출된다. 중공(14)에서 난방수가 유동하는 중에, 고온의 연관(40)과 연소실(20)로부터 열에너지를 전달받아 가열된다. 가열된 난방수가 출구(13)로 배출되어 보일러의 난방관을 통해 난방을 수행하게 된다.

외통(10)의 일단 측에서 타단 측을 향하는 방향은 본 명세서에서 기준방향(D)으로 칭한다. 따라서 기준방향(D)을 이용해 설명하면, 외통(10)은 기준방향(D)을 따라 연장되어 외통(10)의 벽이 되는 외통 연장부(11)를 포함하고, 외통 연장부(11)의, 기준방향(D) 말단과 이의 반대방향의 말단이 각각 개방된 원통형으로 형성된다. 기준방향(D)은 연직상방일 수 있다.

외통(10)의 타단 측의 개구는 연소실(20)에 의해 덮인다. 여기서 연소실(20)이 개구를 덮는다는 말은, 도면에 도시된 바와 같이 외통(10)의 타단에 위치한 개구의 테두리를 외부로부터 완전히 덮는다는 말일 수 있다. 그러나 개구의 테두리는 외부를 향해 돌출된 채로, 연소실(20)이 외통(10)의 개구 내부로 삽입되어 외통(10)의 중공(14)의 내주면에 결합됨으로써, 중공(14)을 외부와 차단하는 방식으로 결합되어도, 개구를 덮는다고 표현할 수 있다.

연소실(20)은 외통(10)의 타단 측의 개구를 덮는 원통형의 구성요소로, 난방수에 열전달을 하는 연소가스를 발생시키기 위한 열원이 연소실(20)의 내부 공간(24)에 배치되는 구성요소이다. 연소실(20)은, 가열을 통해 연소가스를 발생시키기 위한 열원을 외통(10)의 중공(14) 내에 위치시키기 위한 내부 용기로, 외통(10)의 타단 측에서 일단 측을 향해, 기준방향의 반대방향으로 연장되는 내부 공간(24)을 제공한다. 원통형으로 형성된 연소실(20)은 외통(10)의 타단 측에서 외통(10)의 일단 측을 향해 연장되나, 외통(10)의 일단에 도달하지는 않는다. 연소실(20)의 내부 공간(24)에는 열원이 배치되어, 연소실(20)을 가열해 난방수에 열을 전달할 수 있다. 또한 열원이 연소실(20)에 수용된 기체를 가열함으로써 연소가스를 생성할 수 있다. 열원의 가열로 인해 발생한 연소가스가 연소실(20)로부터 연관(40)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 이 과정에서 연관(40)을 통과하는 연소가스가 중공(14)을 통과하는 난방수를 데울 수 있다.

연소실(20)은 상관판(21)을 포함한다. 연소실(20)의 일단에 위치한 면이 상관판(21)이 된다. 상관판(21)은 상관판(21)에는 후술할 연관(40)이 통과할 수 있는 상관판 관통홀(22)이 형성될 수 있다. 즉 상관판(21)은 연관(40)에 의해 외부와 연통될 수 있다. 상관판(21)은 연소실(20)과 분리 가능할 수도 있고, 연소실(20)과 상관판(21)이 일체로 형성될 수도 있다. 상관판(21)은 기준방향(D)에 수직한, 수평한 원형으로 형성될 수 있으나, 그 형태는 이에 제한되지 않는다.

연소실(20)의 타단은 외통(10)의 타단에 상응하는 직경으로 형성되어, 외통(10)의 타단과 결합하여 외통(10)의 타단을 닫아 밀폐된 외통(10)의 중공(14)을 형성할 수 있다. 그러나 외통(10)의 타단 측에서 외통(10)의 일단 측으로 연장되는 연소실 연장부(23)의 직경은 외통(10)의 직경보다 작도록 형성될 수 있다. 따라서 연소실(20)은 연소실 연장부(23)에서 연소실(20)의 타단으로 이어지면서 테이퍼(taper)진 형상을 가질 수 있다.

연소실 연장부(23)의 직경이 외통(10)의 직경보다 작게 형성되어, 연소실 연장부(23)가 외통(10)의 내주면으로부터 이격될 수 있다. 따라서 외통(10)의 내주면과 연소실 연장부(23)의 외주면 사이에 유동 공간(15)이 형성될 수 있다. 유동 공간(15)을 통해서 중공(14)으로부터 난방수가 유동할 수 있다. 외통(10)의 타단에 형성되는 외통(10)의 출구(13)는, 유동 공간(15)에 연통될 수 있다. 따라서 유동 공간(15)에서 유동하는 난방수는 출구(13)로 안내되어, 외통(10)의 출구(13)를 통해서 배출될 수 있다. 유동 공간(15)에서 유동하는 난방수가 열원에 의해 가열된 연소실(20)로부터 최종적으로 열을 전달받고, 외통(10)에 형성된 출구(13)를 통해 배출되는 것이다.

연관(40)은 하관판(30)과 연소실(20) 사이에 복수 개가 배치되고, 상기 연소실(20)의 내부 공간(24) 및 하관판(30)의 기준방향측인 일측과 연통되는 관형의 구성요소이다. 따라서 복수 개의 연관(40)들은 열원에서 발생된 연소가스를 연소실(20)의 내부 공간(24)으로부터 외통(10)의 중공(14)을 거쳐 하관판(30)의 일측으로 안내한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연관(40)은 연직 상하방을 따라 연장된다. 이 경우 기준방향(D)은 연직 상방이다. 따라서 가열된 연소가스가 연관(40)을 통해서 하방으로 이동한다. 연소가스의 이동 과정에서, 외통(10)의 중공(14)을 통해 상방으로 이동하는 난방수와, 하방으로 이동하는 연소가스의 열교환이 연관(40)을 통하여 이루어진다.

연관(40)은 복수로 구성되되, 외통(10)과 연소실(20)의 원형의 횡단면의 중심으로부터 방사상으로 배치될 수 있다. 상기 원형의 횡단면의 중심은 후술할 원판형의 평판 격막(50)의 중심과 동일할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예와 같이 연관(40)이 하나의 원주를 따라서 일정 간격을 두고 배치될 수 있다. 그러나 연관(40)은 2개의 서로 직경이 다른 원주를 따라서 일정 간격을 두고 배치되어, 2단으로 배치될 수도 있으며 그 배치는 이에 제한되지 않는다.

이 밖에, 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기(1)는 평판 격막(50)을 더 포함할 수 있다.

외통(10)의 내부에 형성되는 외통(10)의 중공(14)에는 평판 격막(50)이 배치된다. 평판 격막(50)은 원판형으로 형성되는 구성요소로, 하관판(30)과 연소실(20)의 사이에서 기준방향(D)을 가로지르게 배치된다. 본 발명의 일 실시예에서는 평판 격막(50)이 연직 상하방과 직교하도록 배치되었으나, 그 배치되는 방향이 이에 제한되는 것은 아니다.

평판 격막(50)에는 연관(40)의 위치에 대응하는 위치에 평판 관통홀이 형성되어, 연관(40)이 통과하도록 할 수 있다. 평판 격막(50)이 중공(14)을 복수의 영역으로 구분지음에 따라, 중공(14)의 내부를 유동하는 난방수가 이동하는 유로를 형성할 수 있다. 평판 격막(50)은 도시된 것과 같이 복수 개가 배치되어, 난방수의 유로를 보다 복잡하게 형성할 수 있다.

하관판(30)은 외통(10)의 일단을 덮는 구성요소이다. 외통(10)의 타단을 연소실(20)이 덮고, 외통(10)의 일단을 하관판(30)이 덮음으로써 중공(14)이 정의된다. 따라서 하관판(30)이 외통(10)의 내부에 배치되는 중공(14)과 외부를 구분할 수 있다. 하관판(30)에는 후술할 복수의 연관(40)이 각각 통과할 수 있는 관통공이 형성될 수 있다.

일 실시예에 따른 격막(60)

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기(1)의 일부 영역에 대한 종단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기(1)는, 격막(60)을 포함한다. 격막(60)은 상술한 평판 격막(50)과 유사하게 형성되는 구성요소로, 중공(14) 내에서 평판 격막(50)들과 연소실(20) 사이에 배치되어 중공(14)을 구분한다. 따라서 평판 격막(50)과 격막(60) 중 연소실(20)에 가장 인접하게 위치한 구성요소는 격막(60)이 된다. 격막(60)은 하관판(30)과 연소실(20)의 사이에서, 기준방향(D)을 가로지르게 배치된다. 격막(60)은 원형의 외주를 가지도록 형성되고, 격막의 외주(63)는 외통(10)의 내주면에 결합될 수 있다.

격막(60)에는 연관(40)들이 관통하는 복수 개의 관통홀(62)들이 형성되며, 난방수가 유동할 수 있는 중심홀(61)이 중심에 형성된다. 중심홀(61)을 통해, 기준방향(D)으로 난방수가 유동하여 격막(60)의 기준방향(D)측 공간에 위치하고, 격막(60)의 중심으로부터 반경외측으로 점차 유동하여 퍼진다. 중심홀(61)은 본 발명의 일 실시예에서 원형으로 1개 형성되도록 표현하였으나, 복수의 중심홀(61)이 각각 소정의 간격을 두고 서로 이격되어 격막(60)의 중심에 배치될 수 있다. 따라서 복수로 중심홀(61)이 구성될 때, 그 형태는 원형이 아니라 일 방향으로 연장된 장공의 형태일 수 있다.

격막(60)은 연소실(20)과 서로 이격되어 배치된다. 기준방향(D)을 따라 연소실(20)과 격막(60)이 이격된 거리는, 격막(60)의 중심으로부터 반경외측으로 갈수록 감소한다. 기준방향(D)을 따라 격막(60)이 바라보는 연소실(20)의 구성요소는 상관판(21)이 될 것이므로, 격막(60)으로부터 기준방향(D)을 따라 상관판(21)에 이르는 거리가, 기준방향(D)을 따라 연소실(20)과 격막(60)이 이격된 거리가 된다.

따라서 격막(60)의 중심에 인접한 일 개소에서 측정한 연소실(20)과 격막(60)이 이격된 거리(H1)는, 격막의 외주(63)에 인접한 타 개소에서 측정한 연소실(20)과 격막(60)이 이격된 거리(H2)보다 크다. 격막(60)의 중심으로부터 격막(60)의 중심에 인접한 일 개소에 이르는 반경(R1)이, 격막(60)의 중심으로부터 격막의 외주(63)에 인접한 타 개소에 이르는 반경(R2)에 비해 작기 때문에, 반경외측 방향은 일 개소로부터 타 개소로 가는 방향이다. 따라서 일 개소에서 타 개소로 가며 중심으로부터의 반경이 커질수록(R1->R2), 격막(60)과 연소실(20)의 이격거리가 줄어든다(H1->H2).

종래의 관체형 열교환기는 연소실(20)에 가장 인접하게 배치된 격막(60)과 연소실(20)간의 거리가 일정하도록, 원통형의 연소실(20)과 원판형의 격막(60)을 사용하였다. 이에 따라 중심홀(61)을 통해 유동하는 난방수가 반경외측으로 퍼져나감에 따라, 난방수가 확산되는 단면적이 반경에 비례해 증가하면서 유속이 감소했다. 유속의 감소에 따라 난방수의 과열로 인한 비등 소음이 발생하고, 칼슘이 석출되기 쉬웠다.

그러나 본 발명에서는 이러한 격막(60)과 연소실(20)간의 거리관계에 의해, 중심홀(61)을 통해 유입된 난방수가 확산되는 단면적이 반경에 비례해 증가하지 않고, 일정하게 유지되거나 감소할 수 있다. 반경이 증가함에 따라 해당 개소에서의 격막(60)과 연소실(20)간의 거리를 감소시키기 때문이다. 이에 따라 본 발명의 관체형의 열교환기(1)에서는, 난방수가 확산될 때 유속의 감소가 일어나지 않아 비등 소음과 칼슘 석출 문제가 개선될 수 있다.

다만 격막(60)과 연소실(20)의 간격이 지나치게 좁을 경우, 난방수가 원활하게 유동하지 못하고 지나치게 큰 압력손실이 일어난다. 따라서 비등을 억제할 수 있는 적절한 수준으로 격막(60)과 연소실(20)의 이격 거리를 유지해야 한다.

격막(60)의 중심홀(61)을 통해 유동한 난방수는 반경외측으로 퍼져나가고, 격막의 외주(63)와 인접한 영역에서 유동 공간(15)으로 안내되어, 유동 공간(15)에서 기준방향(D)을 따라 유동한다. 유동 공간(15)은 외통(10)의 출구(13)로 이어지므로, 유동 공간(15)에서 유동하는 난방수는 연소실(20)의 외주면을 따라 열교환한 뒤 출구(13)로 배출된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기(1)의 격막(60)의 사시도이다.

연소실(20)의 일측면인 상관판(21)은 기준방향(D)에 직교할 수 있다. 따라서 격막(60)은 도 2 및 도 3과 같이 전체적으로 'V'자 형으로 형성될 수 있다.

다르게 표현하면, 도시된 바와 같이, 격막(60)은 난방수가 유동할 수 있도록 평행한 두 면이 개방되되, 두 면 중 단면적이 넓은 면이 외통(10)을 바라보도록 배열된 원뿔기둥의 형태로 형성된다. 마치 구멍이 많이 뚫린 깔때기와 같은 형태가 되는 것이다.

따라서 도 2를 참조하면, 격막(60)을 기준방향(D)과 나란한 평면으로 자른 종단면에서 격막(60)의 프로파일이, 기준방향(D)으로 갈수록 폭이 넓어지는 테이퍼(taper)진 형상을 가지게 된다.

다른 실시예에 따른 격막(70)

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관체형의 열교환기의 일부 영역에 대한 종단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 관체형의 열교환기는, 전술한 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기(1)와 비교했을 때, 격막(70)의 구조에 있어 차이가 있다. 참고로, 전술한 구성과 동일한 또는 상당한 구성에 대해서는 동일한 또는 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다른 실시예에 따른 관체형의 열교환기가 포함하는 격막(70)이 기준방향(D)을 따라 연소실(20)과 이격된 거리는, 연소실(20)과 격막(70)의 기준방향(D)면의 일 개소가 상기 기준방향(D)을 따라 이격된 거리와, 격막(70)의 중심으로부터 상기 일 개소까지 이르는 반경의 곱이 소정의 값을 유지하도록, 격막(70)의 중심으로부터 반경외측으로 갈수록 감소한다.

따라서 격막(70)의 중심에 인접한 일 개소에서 측정한 연소실(20)과 격막(70)이 이격된 거리(H3)와 격막(70)의 중심으로부터 일 개소까지 이르는 반경(R3)의 곱(H3R3)은, 격막의 외주(73)에 인접한 타 개소에서 측정한 연소실(20)과 격막(70)이 이격된 거리(H4)와 격막(70)의 중심으로부터 타 개소까지 이르는 반경(R4)의 곱(H4R4)과 같다(H3R3=H4R4). 일 개소에서 난방수가 확산되는 단면적은 2πR3H3이고, 타 개소에서 난방수가 확산되는 단면적은 2πR4H4이다. 따라서 난방수가 확산되는 단면적을 일정하게 유지하기 위해서는, 해당 개소에서의 반경과 이격 거리의 곱을 일정하게 유지하면 되는 것이다.

반경의 크기는 반경외측으로 갈수록 커지므로(R3->R4), 다른 실시예에서도 일 실시예와 같이, 해당 개소에서 격막(70)과 연소실(20)이 기준방향(D)을 따라 이격된 거리는 감소한다(H3->H4). 일 개소에서 타 개소로 가며 중심으로부터의 반경이 커질수록(R3->R4), 격막(70)과 연소실(20)의 이격거리가 줄어든다(H3->H4).

따라서 본 발명의 다른 실시예에서는 중심홀(71)을 통해 유입된 난방수가 확산되는 단면적이 반경에 비례해 증가하지 않고, 일정하게 유지된다. 그로 인해 반경과 이격 거리는 서로 반비례하는 관계에 놓이므로, 기준방향(D)과 나란한 평면으로 자른 단면에서 격막(70)의 프로파일이, 격막(70)의 중심을 기준으로 대칭되고 기준방향(D)으로 돌출된 두 곡선의 형태로 형성된다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 관체형의 열교환기 10 : 외통
11 : 외통 연장부 12 : 입구
13 : 출구 14 : 중공
15 : 유동 공간 20 : 연소실
21 : 상관판 22 : 상관판 관통홀
23 : 연소실 연장부 24 : 내부 공간
30 : 하관판 40 : 연관
50 : 평판 격막 60, 70 : 격막
61, 71 : 중심홀 62 : 관통홀
63, 73 : 격막의 외주 D : 기준방향

Claims

양단에 개구가 형성되고, 내부에 상기 양단의 개구와 연통되는 중공이 마련되며, 일단 측에는 난방수가 상기 중공으로 유입되기 위한 입구가 구비되고, 타단 측에는 상기 난방수가 상기 중공에서 배출되기 위한 출구가 구비되는 원통형의 외통;
상기 외통의 일단 측의 개구를 덮는 하관판;
상기 외통의 타단 측의 개구를 덮되, 상기 난방수를 가열하는 열원을 위치시키기 위한 내부 공간을 제공하는 원통형의 연소실;
상기 열원에서 발생된 연소가스를 상기 연소실로부터 상기 하관판의 외측으로 안내하기 위한 복수 개의 연관들; 및
원형의 외주를 가지고, 상기 하관판과 상기 연소실의 사이에서, 상기 외통의 일단 측에서 타단 측을 향하는 방향인 기준방향을 가로지르게 배치되고, 상기 연관들이 관통하는 복수 개의 관통홀들이 형성되며, 상기 난방수가 유동하는 중심홀이 중심에 형성되는 격막을 포함하고,
상기 기준방향을 따라 상기 연소실과 상기 격막이 이격된 거리는, 상기 연소실과 상기 격막의 기준방향면의 일 개소가 상기 기준방향을 따라 이격된 거리와, 상기 격막의 중심으로부터 상기 일 개소까지 이르는 반경의 곱이 소정의 값을 유지하도록, 상기 격막의 중심으로부터 반경외측으로 갈수록 감소하고,
상기 복수 개의 관통홀 중 가장 반경외측에 위치하는 관통홀로부터 상기 격막의 반경외측 단부 사이 영역에는 구멍이 형성되지 않는, 관체형의 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 연소실은,
상기 외통의 타단으로부터 상기 기준방향의 반대방향으로 연장되되 외주면이 상기 외통의 내주면으로부터 이격되는 연소실 연장부를 포함함으로써, 상기 연소실 연장부의 외주면과 상기 외통의 내주면의 사이에, 상기 중심홀을 통과한 난방수를 상기 외통의 출구로 안내하는 유동 공간을 형성하는, 관체형의 열교환기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 중심홀은, 복수로 구성되어, 각각 소정의 간격을 두고 이격되어 배치되는, 관체형의 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 격막은,
상기 기준방향과 나란한 평면으로 자른 단면의 프로파일이, 상기 기준방향으로 갈수록 폭이 넓어지는 테이퍼(taper)진 형상을 가지는, 관체형의 열교환기.
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