KR20010069808A - 응축 가스보일러의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주열교환부와 부열교환부가 일체로 이루어지도록 가스 보일러를 구성하고, 상부의 연소버너에서 생성된 연소배기가스의 현열과 연소배기중의 수증기를 응축시켜 발생되는 잠열을 효과적으로 흡수할 수 있도록 파이프가 설치되며, 급수 및 배수되는 물이 열교환기 내부를 순환하도록 하여 열손실을 줄임으로써 열효율을 향상시키고, 가스 보일러를 소형화시킬 수 있도록 발명된 응축 가스 보일러의 열교환기에 관한 것이다.

본 발명은 응축 가스 보일러에 사용되는 열교환기에 있어서, 베이스 프레임의 상부에 일정한 거리를 유지하여 좌측 프레임 및 우측 프레임이 설치되고, 상기 좌측 프레임 및 우측 프레임을 연결하는 다수의 급,배수 파이프를 각각 평행하게 설치하여 직수 및 난방수가 열교환기 내부에서 순환되도록 설치함과 동시에 급,배수 파이프의 공급구와 배출구를 각각의 구역으로 분리시키도록 좌우측 프레임에 각각의 패킹홈이 형성되어져서 이루어지는 열교환기 몸체와; 상기 좌측 프레임에 형성된 패킹홈과 동일한 패킹홈이 형성되고, 상기 급,배수 파이프의 공급구와 배출구를 각각 포함하도록 영역을 분리하여 공급수와 배출수가 교호되어 열교환기 몸체 내부에서 순환이 이루어지도록 열교환기의 몸체 좌측부에 설치되는 좌측커버와; 상기 우측 프레임에 형성된 패킹홈과 동일한 패킹홈이 형성되고, 상기 급,배수 파이프의 공급구와 배출구를 각각 포함하도록 영역을 분리하여 공급수와 배출수가 교호되어 열교환기 내부 몸체에서 순환이 이루어지도록 열교환기의 몸체 우측부에 설치되는 우측커버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

응축 가스보일러의 열교환기{HEAT EXCHANGER OF GAS BOILER}

본 발명은 응축 가스 보일러의 열교환기에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 주열교환부와 부열교환부가 일체로 이루어지도록 가스 보일러를 구성하고, 상부의 연소버너에서 생성된 연소배기가스의 현열과 연소배기중의 수증기를 응축시켜 발생되는 잠열을 효과적으로 흡수할 수 있도록 파이프가 설치되며, 급수 및 배수되는 물이 열교환기 내부를 순환하도록 하여 열손실을 줄임으로써 열효율을 향상시키고, 가스 보일러를 소형화시킬 수 있도록 발명된 응축 가스 보일러의 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 가스 보일러에서 난방수와 직수 사이의 열교환은 하나의 통로를 형성하여 난방수를 이동시키고, 상기 난방수와 혼합되지 않도록 또 다른 통로를 형성하여 직수를 이동시켜, 난방수와 직수 사이의 온도 차이에 의한 열전달의 효과를 이용하였다.

또한, 열교환기의 구성은 현열을 흡수하는 주열교환기에 열전도율이 높은 구리판을 사용하고, 배기 가스중에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하여 열효율을 상승시키는 부열교환기는 응축수에 의한 부식방지를 위해 내식성이 있는 스테인레스로 제작하여 주열교환기와 부열교환기를 조립하여 사용하고 있었다.

그러나, 상기와 같은 기존의 열교환기는 열교환기 몸체의 외측으로 파이프가 인출되고, 다시 돌아서 들어가는 구조로 형성됨으로써 외기로 돌출된 파이프를 통해서 흐르는 유체가 열교환기의 외부에서 순환이 이루어짐으로써 열이 손실되어 열교환기의 열효율을 향상시키기에는 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열교환기의 주열교환부와 부열교환부를 하나의 몸체로 형성하고, 열교환기의 몸체에 연결되는 난방수,직수 등의 급,배수 파이프가 열교환기의 몸체 내부에 위치하도록 구성함으로써 파이프를 따라 흐르는 유체가 열교환기 내부를 순환하도록 하여 외기로 방출되는 열손실을 최소화하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 응축 가스 보일러를 보여주는 분해사시도

도 2는 본 발명의 응축 가스 보일러의 열교환기의 구조를 보여주는 사시도

도 3은 본 발명의 열교환기 좌측커버의 구조를 보여주는 측면도

도 4는 본 발명의 열교환기 우측커버의 구조를 보여주는 측면도

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 :우측 프레임 12 : 좌측 프레임

14,16 : 파이프 18,19,21,22 : 패킹홈

20 : 고정나사

100 : 흡기구 102 : 연소버너

104 : 열교환기 106 : 배기구

108 : 우측커버 110 : 좌측커버

본 발명은 응축 가스 보일러에 사용되는 열교환기에 있어서, 베이스 프레임의 상부에 일정한 거리를 유지하여 좌측 프레임 및 우측 프레임이 설치되고, 상기 좌측 프레임 및 우측 프레임을 연결하는 다수의 급,배수 파이프를 각각 평행하게 설치하여 직수 및 난방수가 열교환기 내부에서 순환되도록 설치함과 동시에 급,배수 파이프의 공급구와 배출구를 각각의 구역으로 분리시키도록 좌우측 프레임에 각각의 패킹홈이 형성되어져서 이루어지는 열교환기 몸체와; 상기 좌측 프레임에 형성된 패킹홈과 동일한 패킹홈이 형성되고, 상기 급,배수 파이프의 공급구와 배출구를 각각 포함하도록 영역을 분리하여 공급수와 배출수가 교호되어 열교환기 몸체 내부에서 순환이 이루어지도록 열교환기의 몸체 좌측부에 설치되는 플랫형의 좌측커버와; 상기 우측 프레임에 형성된 패킹홈과 동일한 패킹홈이 형성되고, 상기 급,배수 파이프의 공급구와 배출구를 각각 포함하도록 영역을 분리하여 공급수와 배출수가 교호되어 열교환기 내부 몸체에서 순환이 이루어지도록 열교환기의 몸체 우측부에 설치되는 플랫형의 우측커버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기 몸체는 5° - 20°의 각도로 일정방향으로 기울어져서 설치되는 것을 특징으로 하고, 상기 좌.우측 커버가 설치되는 열교환기 몸체의 패킹홈에는 좌측 및 우측 커버와 동일한 형상을 갖는 각각의 고무패킹이 끼워져서 설치되는 것을

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 응축 가스 보일러를 보여주는 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 응축 가스 보일러의 열교환기의 구조를 보여주는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 열교환기 좌측커버의 구조를 보여주는 측면도이며, 도 4는 본 발명의 열교환기 우측커버의 구조를 보여주는 측면도이다.

먼저, 도 1은 본 발명의 열교환기(104)가 적용되는 응축 가스 보일러의 구조를 보여주는 것으로서, 공기와 가스를 공급하는 흡기구(100)와, 상기 흡기구(100)의 내측에 설치되어 화염을 분사시키는 연소버너(102)와, 상기 연소버너(104)의 하부에 설치되어 연소버너(102)의 화염 및 배기가스에 의해 뜨거워진 물을 난방수로 공급하고, 직수를 급수하기 위한 열교환기(104)와, 상기 열교환기(104)의 하부에 결합 설치되어 상기 연소버너(102)에서 발생된 배기가스 및 응축수를 배출하기 위한 배기구(106)를 포함하여 이루어진다.

상기 흡기구(100)와 배기구(106)는 상호 반대방향으로 기울여져서 대칭을 이루면서 결합되도록 형성되어 있고, 상기 열교환기(104)도 일측방향으로 기울어져서형성되어 있으므로 상기 흡기구(100)와 배기구(106) 사이에 일측방향으로 기울어져서 설치되어 연소가스에 의해 발생하는 응축수를 일방향으로 안내하여 손쉽게 배출할 수 있도록 설치된다.

상기 열교환기의 설치시 기울어진 각도는 바람직하기로는 5° - 20°가 좋으며, 사용용도에 따라 변경 가능하다.

상기 열교환기(104)는 열교환기 몸체(8)와, 상기 열교환기 몸체(8)의 좌,우측부에 설치되는 우측커버(108) 및 좌측커버(110)로 이루어진다.

상기 우측커버(108) 및 좌측커버(110)는 평평한 모양이 되도록 플랫형으로 형성한다.

계속해서, 도 2를 참조하여 설명하면 하기와 같다.

상기 열교환기(104)는 전술한 바와 같이, 열교환기 몸체(8)와, 그 좌우측부에 설치되는 좌,우측 커버(108,110)로 이루어지며, 상기 열교환기 몸체(8) 내부에는 다수의 프레임로 구성된 열교환기 프레임과 상기 다수의 프레임로 이루어진 프레임을 연결하는 다수의 급,배수 파이프들로 구성되어 있다.

상기 좌, 우측 커버(108,110)는 상기 열교환기 프레임 각각에 구비된 고정나사(20)에 체결되어져서 고정된다.

그리고, 상기 다수의 급,배수 파이프들은 각각의 그 기능에 따라 파이프의 직경이 서로 다르고, 열교환기의 종류에 따라 다양한 구경의 파이프들을 사용할 수 있다.

좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 열교환기 몸체(8) 내부에는 한 쌍의 좌,우측 프레임(10,12)가 일정한 거리를 유지하며 베이스 프레임(15)의 상부에 고정되어 있고, 상기 좌,우측 프레임(10,12)을 다수의 급,배수 파이프(14,16)가 연결하고 있다.

상기 급,배수 파이프(14,16)는 직경이 서로 다른 다수의 파이프로 이루어져 있으며, 가운데 부분에는 직경이 큰 파이프가 설치 고정되어 있고, 그 주변에는 직경이 작은 파이프들이 설치 고정되어 있으며, 상기 파이프의 직경은 열교환기의 성능과 크기에 비례하여 사용되어 진다.

또한, 상기 급, 배수 파이프(14,16)들은 물이 공급되는 공급구(13)와 배출구(15)로 분리되어 열교환기 내부에서 직수의 공급과 난방수의 배출이 원할하게 교환되며 순환되도록 나누어진다.

상기 우측 프레임(10)은 그 외측면에 다수의 구역을 분리하여 각각의 구역에 급,배수 파이프(14,16)가 위치할 수 있도록 패킹홈(19;도면에 미도시됨)이 형성되어 있고, 상기 좌측 프레임(12)의 외측면에도 다수의 구역으로 분리하는 패킹홈(18)이 형성되어 있고, 상기 패킹홈(18)으로 분리된 다수의 구역에는 급,배수 파이프(14,16)의 각각 위치되며, 상기 패킹홈(18,19)에 의해 나뉘어진 구역에는 상기 급,배수 파이프(14,16)가 각각 분리되어 구역내에 포함되도록 형성되어져 그 파이프 통로를 통하여 급수되거나 배수되어 진다.

상기 패킹홈(18,19)에는 각각의 패킹홈(18,19)와 동일하게 형성된 패킹(111,112)이 끼워져서 설치된다. 즉, 상기 우측 프레임(10)의 패킹홈(19)에는 패킹(111)이 끼워지고, 상기 좌측 프레임(12)의 패킹홈(18)에는 패킹(112)이 끼져서 기밀 및 수밀을 유지한다.

계속해서, 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 열교환기에 설치되는 좌,우측 커버(108,110)의 구조를 설명한다.

우선, 도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 열교환기에 적용되는 우측 커버(108)는 상기 다수의 급,배수 파이프(14,16)들을 각각의 구역으로 분리하기 위한 패킹홈(21)이 형성되어 있고, 상기 패킹홈(21)은 상기 파이프 통로들을 하나 또는 두개 또는 다수개씩 분리하고 있다.

상기 패킹홈(21)은 상기 급,배수 파이프(14,16)의 통로를 각각의 구역으로 나누게 되는 바, 상기 구역들은 제 1구역(24), 제 2구역(25), 제 3구역(26), 제 4구역(27) 및 제 5구역(28), 제 6구역(29), 제 7구역(30), 제 8구역(31) 그리고, 제 9구역(32), 제 10구역(33), 제 11구역(34), 제 12구역(35),제 13구역(36), 제 14구역(37)으로 구획되어 진다. 상기 각각의 구역들은 그 둘레는 패킹에 의해 막혀지고, 유체가 이동할 수 있도록 소정의 챔버로 이루어져 있으므로 유체가 원할하게 이동된다.

상기 각각의 구역들에는 급,배수 파이프(14,16)의 통로들이 포함되어 있고, 바람직하기로는 한 쌍씩 포함되고, 직경이 작은 파이프와 직경이 큰 파이프들은 그 파이프를 통과하는 유체의 급수되는 양과 배수되는 양과의 흐름을 평형하게 맞추도록 포함시키게 된다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 열교환기(104)를 좌측면에서 덮고 있는 좌측커버(110)는 상기 우측커버(108)와 마찬가지로 상기 다수의 급,배수파이프(14,16)들을 각각의 구역으로 분리하기 위한 패킹홈(22)이 형성되어 있고, 상기 패킹홈(22)은 상기 파이프 통로들을 하나 또는 두개 또는 다수개씩 분리하고 있다.

상기 패킹홈(22)은 상기 급,배수 파이프(14,16)의 통로를 각각의 구역으로 나누게 되는 바, 상기 구역들은 제 1구역(40), 제 2구역(41), 제 3구역(42), 제 4구역(43) 및 제 5구역(44), 제 6구역(45), 제 7구역(46), 제 8구역(47) 그리고, 제 9구역(48), 제 10구역(49)으로 구획되어 진다.

상기 각각의 구역들에는 급,배수 파이프(14,16)의 통로들이 포함되어 있고, 바람직하기로는 한 쌍씩 포함되고, 직경이 작은 파이프와 직경이 큰 파이프들은 그 파이프를 통과하는 유체의 급수되는 양과 배수되는 양과의 흐름을 평형하게 맞추도록 포함시키게 된다.

상기와 같이 형성된 좌,우측 커버(108,110)는 상기 열교환기 몸체(10)에 구비된 고정나사(20)에 체결되어 결합이 이루어지고, 상기 패킹홈(21,22)에 패킹(111,112)가 결합되어 기밀 및 수밀을 유지하도록 설치되어 진다.

이와 같이 설치된 열교환기는 그 내부에서 급수 및 배수가 순환하게 됨으로써 가열된 난방수가 외부로 순환되지 않으므로 외기와 접촉하여 열이 손실되는 것을 방지하게 된다.

상기 급수 및 배수에 따른 직수 및 난방수의 흐름은 하기와 같이 이루어진다.

우선, 도 3에 도시된 상기 우측커버(108)의 다수의 공급 파이프 중 어느 하나의 공급구(13)를 통해 초기의 직수가 공급되면, 열교환기 몸체의 파이프를 통과하는 동안 배기가스에 의해 가열되어 좌측 커버(110)의 소정의 구역에 포함되어 있는 배출구(15)로 배출되고, 배출된 유체(난방수)는 상기 동일 구역에 포함되어 있는 공급구(13)를 통해서 우측커버(108)의 배출구(15)로 배출된다.

그리고, 상기 공급구(15)를 통해 우측커버(108)로 흘러 들어온 유체는 상기 배출구(15)와 동일한 구역내에 있는 위치한 공급구(13)로 흘러 들어가서 반대측에 위치하고 있는 좌측커버(110)의 또 다른 구역의 배출구(15)를 통해 배출이 이루어진다.

상기한 바를 살펴볼 때, 각각의 구역 내에는 공급구(13)와 배출구(15)가 함께 포함되어 있다.

상기 우측커버(108)에 있는 공급구와 배출구는 상기 좌측커버(110)에 있는 공급구와 배출구와 연결되되, 상기 우측커버(108)의 공급구는 상기 좌측커버의 배출구와 통하고, 상기 배출구와 동일 영역 내에 위치하는 공급구는 우측커버의 배출구와 통함과 동시에 상기 배출구가 위치하는 영역에 다른 공급구가 함께 포함되도록 형성되어 있다. 따라서, 상기와 같은 구조에 의해 연속적으로 공급과 배출이 이루어져 순환되는 것이다.

다시 말하면, 한 번 공급된 직수는 초기(예를들어, 우측커버)의 파이프 공급구(13)를 통해 공급되어지면, 반대쪽(좌측커버쪽)에서는 배출구(15)를 통해 배출되고, 상기 배출구(15)와 동일한 구역에 포함되어 있는 다른 파이프의 공급구(13)를 통해 공급되어 그 반대쪽(우측커버쪽)에 위치한 배출구(15)를 통해 배출되고, 상기배출구(15)와 동일한 구역내에 포함되어 있는 공급구(13)를 통해 다시 공급되는 연속적인 순환동작을 수행하게 되는 것이다.

또한, 도3에서와 같이 열교환기의 우측부의 공급구(13)는 좌측부에서는 배출구(15)가 되고, 도 4에서와 같이 열교환기의 좌측부의 공급구(13)는 우측부에서는 배출구(15)가 된다. 그리고, 상기 공급구(13)와 배출구(15)는 흐르는 유체가 교호되도록 구역이 나누어지게 되는 것이다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 도 3에서 도시된 제 13구역(36)에 포함되어 있는 공급구(13)에 펌프(미도시된)로부터 직수가 소구경의 파이프(14)들로 유입되고, 좌우 양측으로 분리되어 있는 제 3구역(26)과 제 4구역(27)의 소구경 파이프(14)들을 통하여 순환이 이루어지면서 상기 가운데 부분에 위치하는 다수의 구역에 있는 대구경 파이프(16)들로 흐르게 된다.

상기 대구경 파이프(16)들로 유입된 직수는 상기 연소버너(102)의 배기가스에 의해 발생하는 현열을 흡수하여 직수를 가열시키고, 가열된 직수는 난방수로 소정의위치, 즉 제 1구역(25)에 있는 대구경 파이프(16)의 배출구(15)를 통해 배출이 이루어진다.

이상과 같은 본 발명의 열교환기는 열교환기 내측에서 유체의 순환동작이 모두 이루어지므로 외기와 접촉하여 열손실이 일어나지 않는 장점이 있다.

이상에서와 같이 기술된 본 발명은 상기에 기술된 바와 같은 바람직한 일실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 다양하게 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경실시는 본 발명의 핵심요소로 기재된청구범위 내에 존재한다고 할 것이다.

이와 같은, 본 발명의 열교환기는 종래에 사용되고 있는 주열교환부와 부열교환부를 단일한 몸체의 열교환기내에서 이루어지도록 구성함으로써 소형화시킬 수 있는 효과가 있고, 직수 및 난방수의 공급시 가열된 난방수가 파이프를 통해서 흐를 때, 외기와 접촉하지 않으므로써 열손실이 방지되어 열효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 응축 가스 보일러에 사용되는 열교환기에 있어서,

   베이스 프레임의 상부에 일정한 거리를 유지하여 좌측 프레임 및 우측 프레임이 설치되고, 상기 좌측 프레임 및 우측 프레임을 연결하는 다수의 급,배수 파이프를 각각 평행하게 설치하여 직수 및 난방수가 열교환기 내부에서 순환되도록 설치함과 동시에 급,배수 파이프의 공급구와 배출구를 각각의 구역으로 분리시키도록 좌우측 프레임에 각각의 패킹홈이 형성되어져서 이루어지는 열교환기 몸체와;

   상기 좌측 프레임에 형성된 패킹홈과 동일한 패킹홈이 형성되고, 상기 급,배수 파이프의 공급구와 배출구를 각각 포함하도록 영역을 분리하여 공급수와 배출수가 교호되어 열교환기 몸체 내부에서 순환이 이루어지도록 열교환기의 몸체 좌측부에 설치되는 플랫형의 좌측커버와;

   상기 우측 프레임에 형성된 패킹홈과 동일한 패킹홈이 형성되고, 상기 급,배수 파이프의 공급구와 배출구를 각각 포함하도록 영역을 분리하여 공급수와 배출수가 교호되어 열교환기 내부 몸체에서 순환이 이루어지도록 열교환기의 몸체 우측부에 설치되는 플랫형의 우측커버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 응축 가스보일러의 열교환기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 열교환기 몸체는 5° - 20°의 각도로 일정방향으로기울어져서 설치되는 것을 특징으로 하는 응축 가스보일러의 열교환기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 좌.우측 커버가 설치되는 열교환기 몸체의 패킹홈에 좌측 및 우측 커버와 동일한 형상을 갖는 각각의 고무패킹이 끼워져서 설치되는 것을 특징으로 하는 응축 가스보일러의 열교환기.