KR19990012110A - 가스보일러의 콘덴싱열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스보일러의 콘덴싱열교환기이고 열교환핀, 열교환 핀튜브 및 연소실을 구성하는 벽면을 내식성을 가진 스테인레스로 채택하여 부식문제를 해소하고 열교환부 및 연소실 외벽에 동파이프를 감아서 방열손실의 방지 및 열을 흡수함으로써, 열효율을 극대화시킬 수 있는 콘덴싱 열교환기에 관한 것으로, 열교환기몸체(5)내에 열교환핀(1), 열교환 핀튜브(2), 연소실 벽면(3) 및 열교환부 벽면(4)이 스테인레스로서 브레이징용접되고, 상기 연소실 벽면(3) 및 열교환부 벽면(4)에 동파이프(6)가 여러 번 감겨져 브레이징용접되며, 상기 열교환 핀튜브(2)가 외부에서 연결파이프(7)가 각각 연결되어 브레이징용접된 것을 특징으로 하는 가스보일러의 콘덴싱열교환기.

Description

가스보일러의 콘덴싱열교환기
본 발명은 가스보일러의 콘덴싱열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환핀, 열교환 핀튜브 및 연소실을 구성하는 벽면을 내식성을 가진 스테인레스로 채택하여 부식문제를 해소하고 열교환부 및 연소실 외벽에 동파이프를 감아서 방열손실의 방지 및 열을 흡수함으로써 열효율을 극대화시킬 수 있는 콘덴싱 열교환기에 관한 것이다.
보통 가스보일러에서 콘덴싱 열교환기는 배기가스의 온도를 노점온도 이하로 낮추어 배기가스중에 응축잠열을 흡수하여 열효율을 향상시킬 수 있도록 되어 있다. 즉, 응축시 발생하는 수분과 배기가스중의 황산화물, 질소산화물 및 연소열에 의한 열교환기의 부식발생을 억제시키는 것이 향상문제로 대두되어 왔다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래의 콘덴싱 열교환기는 대부분 열교환기를 구성하는 열교환핀, 열교환 핀튜브 및 연소실을 구성하는 벽면 등을 알루미늄 합금주물 또는 주철재 등으로 사용하여 왔다.
그러나, 이러한 형태의 콘덴싱 열교환기등은 얼마간의 부식을 방지할 수 있지만, 완벽하게는 부식방지가 안되고 있으므로 내구년한을 보증하기 위해 그 두께가 두꺼운 주물형태를 취하게 되고, 또한 제작 가공도 어렵고 크기가 커질 뿐만 아니라 무게도 대형화되므로 제작비용의 고가화 및 가스보일러의 컴팩트화를 실현하는 데에 제약요인으로 작용되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 콘덴싱 열교환기가 가지고 있는 문제점을 해소하기 위해 발명한 것으로, 열교환핀, 열교환 핀튜브 및 연소실을 구성하는 벽면을 내식성을 가진 스테인레스로 재질로 사용하여 연소열에 의한 열화, 응축수 및 배기 가스중의 산화물에 의한 부식을 방지할 뿐만 아니라 브레이징용접에 의해 일체화시켜 제작 가공성을 용이하게 하고 그 두께를 1t 이하로 최소화시키므로 가볍고 콤팩트하게 제작 가능한 가스보일러의 콘덴싱열교환기를 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 상기 벽면을 구성하는 외곽부, 즉 연소실과 열교환부 벽면에 동파이프를 감아서 벽면에서 방열되는 열과 스테인레스가 가진 보유열을 흡수함으로하여 전열면적의 확대를 가능하게 하고 연소실에 의한 스테인레스 벽면의 열변형 방지 및 열효율의 극대화를 실현시킬 수 있는 콘덴싱열교환기를 제공할 수 있다.
제 1 도는 본 발명의 실시예에 관한 가스보일러의 콘덴싱열교환기를 도시해 놓은 사시도,
제 2 도는 본 발명의 콘덴싱열교환기를 설명하기 위한 단면도 및 열교환 흐름도,
제 3 도는 본 발명의 콘덴싱열교환기에서 열교환핀을 도시해 놓은 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1:열교환핀
2:열교환 핀튜브
3:연소실 벽면
4:열교환부 벽면
5:열교환기몸체
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 콘덴싱열교환기는, 열교환기몸체(5)내에 열교환핀(1), 열교환 핀튜브(2), 연소실 벽면(3) 및 열교환부 벽면(4)이 스테인레스로서 브레이징용접되고, 상기 연소실 벽면(3) 및 열교환부 벽면(4)에 동파이프(6)가 여러 번 감겨져 브레이징용접되며, 상기 열교환 핀튜브(2)가 외부에서 연결파이프(7)가 각각 연결되어 브레이징용접된 것을 그 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
제 1 도는 본 발명의 실시예에 관한 가스보일러의 콘덴싱열교환기를 도시해 놓은 사시도로서, 본 발명의 가스보일러의 콘덴싱열교환기는 열교환핀(1), 열교환 핀튜브(2) 및 연소실을 구성하는 벽면(3, 4)을 내식성을 가진 스테인레스로 채택하여 부식문제를 해소하고 열교환부 및 연소실 외벽(4, 3)에 동파이프(6)를 감아서 방열손실의 방지 및 열을 흡수함으로써 열효율을 극대화시킬 수 있도록 되어 있다.
즉, 열교환기몸체(5)내에는 열교환핀(1), 열교환 핀튜브(2), 연소실 벽면(3) 및 열교환부 벽면(4)이 스테인레스로서 브레이징용접되므로, 연소가스중의 산화물, 연소열 및 응축수등으로부터 내식성을 확보하고 열효율을 극대화시키게 된다. 따라서, 스테인레스 재질을 브레이징용접하게 되므로 그 구조를 컴팩트화시키고 경량화시킬 수 있다.
상기 연소실 벽면(3) 및 열교환부 벽면(4)에 동파이프(6)가 여러 번 감겨져 브레이징용접되며, 상기 열교환 핀튜브(2)가 외부에서 연결파이프(7)가 각각 연결되어 브레이징용접된다. 그리고, 상기 열교환 핀튜브(2)중 현열을 흡수하는 1 열과 2 열내부에는 난류를 형성시키는 코일스프링(11)을 삽입시키게 된다.
열교환기를 구성하는 스테인레스 열교환핀(1)은 수직으로 다수개 체결되어 수평으로 결합된 열교환 핀튜브(2)에 전달되고, 이 열교환 핀튜브(2)는 내식성을 가진 스테인레스 재질로 연소열 및 열교환핀(1)으로부터 전달된 열을 흡수하여 내부를 흐르는 난방수에 열전달하게 된다.
제 3 도에 도시된 열교환핀(1)의 구성은 1 열의 3 개 핀튜브결합구(12j, 12i, 12h), 2 열의 3 개 배기가스 유로가이드(9c, 9e, 9d)와 그 사이의 2 개 핀튜브결합구(12f, 12g), 3 열의 3 개 핀튜브결합구(12e, 12d, 12c)와 그 사이의 2 개 배기가스 유로가이드(9f, 9g) 및 4 열의 3 개 배기가스 유로가이드(9a, 9h, 9b)와 그 사이의 2 개 핀튜브결합구(12a, 12b)로 이루어져 있다.
한편, 제 2 도(A)에 도시된 열교환기몸체(5)내에는 다수개의 스테인레스 열교환핀(1)과 1 열 - 4 열의 스테인레스 열교환 핀튜브(2a - 2j)가 각각 결합되어 브레이징용접되는 바, 1 열의 열교환 핀튜브(2j, 2i, 2h)과 2 열의 열교환 핀튜브(2f, 2g)는 현열을 흡수하게 되고, 3 열의 열교환 핀튜브(2e, 2d, 2c)과 4 열의 열교환 핀튜브(2a, 2b)는 현열 및 잠열(응축열)을 흡수하게 된다.
여기서, 상기 열교환 핀튜브(2)중 현열을 흡수하는 1 열과 2 열내부에는 난류를 형성시키는 코일스프링(11)을 삽입시켜 순간비등을 방지할 뿐만 아니라 접촉효율을 높혀서 전열효과를 향상시킬 수 있다.
상기 2 열, 3 열, 4 열 열교환 핀튜브(2f - 2a)사이에는 배기가스 유로가이드(9a -9h)가 설치되어 배기가스와 열교환 핀튜브(2)의 접촉효율을 높혀 전달효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 제 2 도(A)에 도시된 열교환기몸체(5)에는 열교환부 및 연소실을 구성하는 벽면(4, 3)을 스테인레스로 사용하여 상기 열교환핀(1)와 열교환 핀튜브(2)와 브레이징용접에 의해 일체화되고, 이 열교환부 및 연소실 외벽(4, 3)에 동파이프(6)를 감아서 브레이징용접하여 방열손실의 방지 및 열을 흡수함으로써 열효율을 극대화시킬 수 있다. 상기 연소실 벽면(3)내에 버너에서 발생된 연소가스와 공기가 연소하는 연소실(8)이 형성되어 있다.
즉, 스테인레스 벽면(3, 4)의 열변형을 방지하고 방열되는 열을 흡수하여 내부에 흐르는 난방수에 전달하는 동파이프(6)가 감기어지는 바, 이 동파이프(6)는 하부의 동파이프(6a - 6d)가 열교환부 벽면(4)의 방열량을 흡수하고, 상부의 동파이프(6e - 6j)가 연소실벽면(3)의 방열량을 흡수하므로, 스테인레스 벽면(3, 4)의 온도를 100℃ 이하로 낮추어 열변형을 막고 방열되는 열손실을 동파이프(6)내부의 난방수에서 흡수하여 열효율을 극대화시킨다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 콘덴싱 열교환기작동을 제 2 도 (B)에 도시된 열교환흐름도에 의거하여 상세히 설명한다.
버너(10)에서 발생된 연소가스와 공기가 열교환기몸체(5)의 연소실(8)에서 연소하면서 부하에 따라 약 600 - 1200℃ 연소열이 얻어지게 된다. 이때 연소가스중의 황산화물 및 질소산화물등이 발생하게 된다.
상기 열교환기몸체(5)에서 발생된 연소열은 열교환 핀튜브(2)와 브레이징용접으로 일체화된 열교환핀(1 : 제 3 도참조)에서 흡수되어 1 열, 2 열, 3 열 및 4 열 열교환핀 튜브(2j - 2a)내를 흐르는 난방수에 열전달되어 저온수를 고온수로 만든다.
즉, 상기 열교환핀튜브(2j - 2a)의 각 열에서의 열흡수는 1 열의 열교환 핀튜브(2j, 2i, 2h)과 2 열의 열교환 핀튜브(2f, 2g)는 현열을 흡수하게 되고, 이때의 배기가스 온도(연소열)는 약 200 - 400℃ 로 낮아지게 된다.
배기가스는 다시 3 열의 열교환 핀튜브(2e, 2d, 2c)에서 열을 빼앗기고 일부는 응축되어 3 열의 열교환 핀튜브(2e, 2d, 2c)에서는 현열과 잠열을 흡수하게 된다.
상기 3 열의 열교환 핀튜브(2e, 2d, 2c)를 통과하는 배기가스는 마지막으로 4 열의 열교환 핀튜브(2a, 2b)에서 열을 빼앗기면서 응축되게 되며, 배기가스중에 함유하고 있던 잠열(응축열)을 내놓게 되고, 이것을 4 열의 열교환 핀튜브(2a, 2b)에서 흡수하게 된다.
상기와 같이 열교환핀 튜브(2j - 2a)와 열교환핀(1)으로부터 열교환된 난방수는 다시 열교환부 및 연소실 외벽(4, 3)에 감은 동파이프(6a - 6j)내부를 흐르면서 벽면(3, 4)에 보유하고 있던 열을 전도받아 다시 한 번 열교환을 하게 되며, 동시에 연소실벽면(3)의 온도를 100℃ 이하로 유지시켜 스테인레스 벽면의 방열 손실 방지 및 열변형을 방지하게 된다. 또한, 열교환부를 구성하는 각부의 부품이 스테인레스로 이루어져 내식성을 갖게 된다.
그리고 열교환 핀튜브(2a)에는 난방환수(저온수)가, 동파이프(6j)에는 난방공급(고온수)이 각각 이루어진다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 열교환핀, 열교환 핀튜브 및 연소실을 구성하는 벽면을 내식성을 가진 스테인레스 재질로 사용하여 연소열에 의한 열화, 응축수 및 배기 가스중의 산화물에 의한 부식을 방지할 뿐만 아니라 브레이징용접에 의해 일체화시켜 제작 가공성을 용이하게 하고 그 두께를 1t 이하로 최소화시키므로 가볍고 콤팩트하게 제작 가능한 가스보일러의 콘덴싱열교환기를 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 열교환기몸체(5)내에 열교환핀(1), 열교환 핀튜브(2), 연소실 벽면(3) 및 열교환부 벽면(4)이 스테인레스로서 브레이징용접되고, 상기 연소실 벽면(3) 및 열교환부 벽면(4)에 동파이프(6)가 여러 번 감겨져 브레이징용접되며, 상기 열교환 핀튜브(2)가 외부에서 연결파이프(7)가 각각 연결되어 브레이징용접된 것을 특징으로 하는 가스보일러의 콘덴싱열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 열교환핀(1)은 1 열의 3 개 핀튜브결합구(12j, 12i, 12h), 2 열의 3 개 배기가스 유로가이드(9c, 9e, 9d)와 그 사이의 2 개 핀튜브결합구(12f, 12g), 3 열의 3 개 핀튜브결합구(12e, 12d, 12c)와 그 사이의 2 개 배기가스 유로가이드(9f, 9g) 및 4 열의 3 개 배기가스 유로가이드(9a, 9h, 9b)와 그 사이의 2 개 핀튜브결합구(12a, 12b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스보일러의 콘덴싱열교환기.
  3. 제 1 항에 있어서, 열교환 핀튜브(2)중 현열을 흡수하는 1 열과 2 열내부에 난류를 형성시키는 코일스프링(11)을 삽입시키게 된 것을 특징으로 하는 가스보일러의 콘덴싱열교환기.
  4. 열교환기몸체(5)내에는 다수개의 스테인레스 열교환핀(1)과 1 열 - 4 열의 스테인레스 열교환 핀튜브(2a - 2j)가 각각 결합되어 브레이징용접되며, 1 열의 열교환 핀튜브(2j, 2i, 2h)과 2 열의 열교환 핀튜브(2f, 2g)는 현열을 흡수하게 되고, 3 열의 열교환 핀튜브(2e, 2d, 2c)과 4 열의 열교환 핀튜브(2a, 2b)는 현열 및 잠열(응축열)을 흡수하게 된 것을 특징으로 하는 가스보일러의 콘덴싱열교환기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 2 열, 3 열, 4 열 열교환 핀튜브(2f - 2a)사이에는 배기가스 유로가이드(9a -9h)가 설치되어 배기가스와 열교환 핀튜브(2)의 접촉효율을 높힌 것을 특징으로 하는 가스보일러의 콘덴싱열교환기.
  6. 스테인레스 벽면(3, 4)의 열변형을 방지하고 방열되는 열을 흡수하여 내부에 흐르는 난방수에 전달하는 동파이프(6)가 감기어져, 이 동파이프(6)는 하부의 동파이프(6a - 6d)가 열교환부 벽면(4)의 방열량을 흡수하고, 상부의 동파이프(6e - 6j)가 연소실벽면(3)의 방열량을 흡수한 것을 특징으로 하는 가스보일러의 콘덴싱열교환기.
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