KR200204759Y1 - Heat exchanger increasing the heat efficiency - Google Patents
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Abstract
본 고안은, 열효율을 높인 열교환기에 관한 것으로서, 특히, 열교환기의 구조에서 현열부 열교환기와 잠열부 열교환기를 격벽으로 구분하여 형성하고, 상기 격벽을 통과하는 물이동파이프를 연결하여서 형성한 후, 상기 물이동파이프의 외주면에 배플을 형성하여서 현열수관을 통하여 통과한 열기가 하부로 통과하여 잠열수관을 거쳐서 잠열을 공급한 후 상부를 거쳐서 배기덕트로 배출되도록 하고, 내부에서 발생된 응축수를 하부커버에 모아 주어서 배출하므로 전체적인 열교환기의 구조를 단순화하면서 열효율을 증대하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 고안에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger having a high thermal efficiency, and in particular, in the heat exchanger structure, the sensible heat exchanger and the latent heat exchanger are formed by partitions, and are formed by connecting a water transfer pipe passing through the partitions. Baffles are formed on the outer circumferential surface of the water transfer pipe so that the heat passing through the sensible water pipe passes downward to supply latent heat through the latent heat pipe, and then discharges through the upper portion to the exhaust duct. It is related to a very useful and effective design to increase the thermal efficiency while simplifying the overall heat exchanger structure by collecting and discharging.
Description
본 고안은 난방장치의 열교환기 구조에 관한 것으로, 특히, 열교환기의 구조에서 현열부 열교환기와 잠열부 열교환기를 격벽으로 구분하여 형성하고, 상기 격벽을 사이에 두고 각각 현열파이프 와 잠열파이프를 격벽이 형성된 방향으로 설치하여서 현열수관을 통하여 통과한 열기가 하부로 통과하여 잠열수관을 거쳐서 잠열을 공급한 후 배기덕트로 배출되도록 하고, 내부에서 발생된 응축수를 하부커버에 모아 주어서 배출구로 배출하므로 전체적인 열교환기의 구조를 단순화하면서 열효율을 증대하도록 하는 열효율을 높인 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger structure of a heating device, and in particular, in the heat exchanger structure, the sensible heat exchanger and the latent heat exchanger are formed by partitions, and the partition wall is formed between the sensible heat pipe and the latent heat pipe, respectively. It is installed in the formed direction, and the heat passing through the sensible water pipe passes downward to supply latent heat through the latent heat pipe, and then discharges it to the exhaust duct, and collects the condensed water generated in the lower cover and discharges it to the discharge port. The present invention relates to a heat exchanger having a high thermal efficiency to increase the thermal efficiency while simplifying the structure of the group.
일반적으로, 가스 보일러는 제어방식이나 밀폐상태에 따라 여러가지 형식으로 나눌 수 있으며, 그 밖에도 난방수를 가열하는 열원에 따라 콘덴싱과 비콘덴싱 형식으로 구분할 수 있다. 이 중에서 콘덴싱 방식은 버너에 의해 연소된 열을 이용하여 직접적으로 난방수를 가열하는 현열부 열교환기와 함께, 현열부 열교환기를 통과한 배기가스의 잠열을 이용하여 난방수를 가열하는 잠열부 열교환기를 지니고 있으며, 비콘덴싱 방식은 현열부 열교환기만 구비하고 있다.In general, the gas boiler can be divided into various types according to the control method or the sealed state, and can be divided into condensing and non-condensing depending on the heat source for heating the heating water. Among them, the condensing method has a sensible heat exchanger that directly heats the heating water by using the heat burned by the burner, and a latent heat exchanger that heats the heating water by using latent heat of exhaust gas passing through the sensible heat exchanger. In the non-condensing method, only the sensible heat exchanger is provided.
도 1은 콘덴싱 방식(밀폐식이라고도 칭함)의 가스 보일러를 도시한 구성도이다. 여기에 예시한 가스 보일러(2)는 외기의 온도변화에 따라 공기량을 조절하여 항상 일정량의 공기가 공급될 수 있도록 하는 공기비례제어 방식으로, 송풍기(10)와 버너(12)가 연소기(4)의 상부에 배치되어 있다. 연소기(4)의 상부에는 송풍기(10)의 작동에 따라 흡기덕트(6)를 통해 흡입된 급기와 가스를 연소시키는 버너(12)가 설치되어 있으며, 버너(12) 아래에는 차례대로, 현열부 열교환기(14)와 잠열부 열교환기(16)가 배치되어 있다. 현열부 열교환기(14)는 버너에서 발생된 현열이 직접적으로 접촉되어 열교환되는 과정에서 난방수를 가열하게 되며, 잠열부 열교환기(16)는 배기가스와의 열접촉시 발생되는 잠열을 이용하여 난방수를 가열시킨다.1 is a configuration diagram showing a gas boiler of a condensing method (also called a sealed type). The gas boiler 2 exemplified herein is an air proportional control method in which a certain amount of air is always supplied by adjusting an air amount according to a change in temperature of the outside air, and the blower 10 and the burner 12 include the combustor 4. It is arranged at the top of the. The upper part of the combustor 4 is provided with the burner 12 which combusts the air supply and gas sucked in through the intake duct 6 according to the operation of the blower 10, and below the burner 12 in turn, the sensible heat part The heat exchanger 14 and the latent heat exchanger 16 are arranged. The sensible heat exchanger 14 heats the heating water in the process of exchanging heat by directly contacting the sensible heat generated from the burner, and the latent heat exchanger 16 uses latent heat generated during thermal contact with the exhaust gas. Heat the heating water.
그리고, 잠열부 열교환기(16)를 통과한 배기가스는 배기덕트(20)를 통해서 외부로 방출되며, 열교환 과정에서 발생된 응축수는 배기후드(18)에 모아진 다음 외부로 배출된다.The exhaust gas passing through the latent heat exchanger 16 is discharged to the outside through the exhaust duct 20, and the condensed water generated in the heat exchange process is collected in the exhaust hood 18 and then discharged to the outside.
또한, 보일러의 좌측 하부에는 난방수를 순환시키는 순환펌프(22)가 배치되어 있다. 순환펌프(22)가 작동되면, 실내의 난방을 마친 난방수는 라인(L1)을 통해서 난방수 여과기(24)로 유입하게 된다. 난방수 여과기(24)에서는 난방수에 포함되어 있는 불순물을 제거하게 되며, 여과된 난방수는 상부의 기수 분리기(26)로 보내진다. 기수 분리기(26)는 난방수에 포함되어 있는 공기를 배출하기 위한 것으로, 상부의 에어벤트를 통해서 공기를 배출하게 된다.Moreover, the circulation pump 22 which circulates heating water is arrange | positioned in the lower left part of a boiler. When the circulation pump 22 is operated, the heating water which has finished heating in the room flows into the heating water filter 24 through the line L1. The heating water filter 24 removes impurities contained in the heating water, and the filtered heating water is sent to the upper water separator 26. The water separator 26 is for discharging air contained in the heating water, and discharges the air through the upper air vent.
이때, 난방수 여과기(24)와 기수 분리기(26)사이에는 난방수의 압력이 과도하게 상승되는 것을 막기 위한 과압방지밸브(32)가 설치되어 있어, 난방수의 일부를 팽창탱크(48)로 보내 압력을 조절하게 된다. 기수 분리기(24)를 통과한 난방수는 순환펌프(22)의 작동으로 라인(L2)을 통해서 잠열부 열교환기(16)로 공급된 다음, 현열부 열교환기(14)를 지나면서 가열되어 라인(L3)으로 배출된다. 라인(L3)을 통해 배출된 난방수는 삼방밸브(28)의 작동에 따라 실내로 공급된다.At this time, an overpressure preventing valve 32 is installed between the heating water filter 24 and the water separator 26 to prevent the pressure of the heating water from being excessively increased, and a part of the heating water is transferred to the expansion tank 48. To control the pressure. The heating water passing through the water separator 24 is supplied to the latent heat exchanger 16 through the line L2 by the operation of the circulation pump 22, and then heated while passing through the sensible heat exchanger 14. Discharged to (L3). Heating water discharged through the line (L3) is supplied to the room according to the operation of the three-way valve (28).
그리고, 보일러의 중간 하부에는 난방수의 열을 이용하여 온수를 얻는 열교환기가 도시되어 있다. 온수흐름스위치(36)의 작동에 따라 라인(L6)을 통해 유입된 냉수는 온수 열교환기(34)를 지나는 과정에서 가열된 다음, 라인(L7)을 통해서 배출된다.In the middle of the boiler, a heat exchanger for obtaining hot water using heat of heating water is illustrated. In accordance with the operation of the hot water flow switch 36, the cold water introduced through the line (L6) is heated in the process of passing through the hot water heat exchanger 34, and then discharged through the line (L7).
또한, 보일러의 우측 하부에는 가스 공급장치가 설치되어 있다. 가스밸브(44)의 작동에 따라 라인(L8)을 통해 유입된 가스는 라인(L9)을 통해서 연소기(4)상부의 노즐(8)로 공급된다. 이때, 가스의 공급량은 공기비례제어 전자밸브(46)의 작동에 따라 가변됨으로써 외기의 변화에 따른 공급량을 보상하게 된다. 이렇게 공급된 가스는 점화 트랜스(42) 및 점화봉을 통해 전달되는 스파크에 의해 점화되어 연소되는데, 이러한 일련의 연소과정은 사용자가 조작하는 실내온도 조절기(38)의 입력신호를 받는 콘트롤러(40)에 의해서 제어된다.In addition, a gas supply device is installed at the lower right side of the boiler. According to the operation of the gas valve 44, the gas introduced through the line L8 is supplied to the nozzle 8 above the combustor 4 through the line L9. At this time, the supply amount of gas is varied according to the operation of the air proportional control solenoid valve 46 to compensate for the supply amount according to the change of the outside air. The gas thus supplied is ignited and combusted by the spark delivered through the ignition transformer 42 and the ignition rod. This series of combustion processes the controller 40 receiving the input signal from the room temperature controller 38 operated by the user. Controlled by
그런데, 상기한 바와 같이, 현열부 열교환기와 잠열부 열교환기는 별도의 개체로 제작한 후에 조립 부재를 사용하여 일체로 형성하도록 하는 구성으로서, 열교환면적의 확보가 충분하지 못하고 별도의 구조를 제작하여 조립하여 사용하므로 제작성 및 조립성이 저하되는 문제점을 지닌다.However, as described above, the sensible heat exchanger and the latent heat exchanger are configured to be integrally formed by using an assembly member after being manufactured as a separate object. The heat exchange area is not secured enough, and a separate structure is manufactured and assembled. Since it is used to have a problem that deterioration in manufacturability and assembly.
또한, 주열교환기의 하측 방향이나 일측면 방향으로 흐를 수 있는 구조의 배기덕트를 구성하여 배기가스를 유도한 후, 별도의 하부의 배수장치를 통하여 응축수를 배출하도록 하였으나, 이는 별도의 배기덕트 및 배수장치를 설치하여야 하므로 공간을 충분하게 활용하지 못할 뿐만 아니라 난방장치의 구성이 커지는 문제점을 지닌다.In addition, the exhaust duct of the structure that can flow in the downward direction or one side direction of the main heat exchanger was configured to induce the exhaust gas, and to discharge the condensed water through a separate drainage device, which is a separate exhaust duct and drainage Since the device must be installed, not only does not make enough use of space, but also has a problem that the configuration of the heating device becomes large.
본 고안은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 열교환기의 구조에서 현열부 열교환기와 잠열부 열교환기를 격벽으로 구분하여 형성하고, 상기 격벽을 사이에 두고 각각 현열파이프 와 잠열파이프를 격벽이 형성된 방향으로 설치하여서 파이프의 외주면에 배플을 형성하여서 현열수관을 통하여 통과한 열기가 하부로 통과하여 잠열수관을 거쳐서 잠열을 공급한 후 배기덕트로 배출되도록 하고, 내부에서 발생된 응축수를 하부커버에 모아 주어서 배출구로 배출하므로 전체적인 열교환기의 구조를 단순화하면서 열효율을 증대하는 것이 목적이다.The present invention has been made in view of this point, and in the heat exchanger structure, the sensible heat exchanger and the latent heat exchanger are formed as partition walls, and the sensible pipe and the latent heat pipe are formed in the direction in which the partition walls are formed. By installing a baffle on the outer circumferential surface of the pipe, the heat passing through the sensible water pipe passes downward to supply latent heat through the latent heat pipe, and then discharges it to the exhaust duct. The purpose is to increase the thermal efficiency while simplifying the overall heat exchanger structure.
도 1은 일반적인 현열부와 잠열부를 갖는 콘덴싱타입 난방장치의 구성을 보인 도면이고,1 is a view showing the configuration of a condensing type heating device having a typical sensible heat and latent heat,
도 2는 본 고안에 따른 열효율 높인 열교환기를 갖는 난방장치의 구성을 보인 도면이고,2 is a view showing the configuration of a heating apparatus having a heat exchanger having a high heat efficiency according to the present invention,
도 3은 본 고안에 따른 열효율을 높인 열교환기의 사용 상태를 보인 도면이며,3 is a view showing a state of use of a heat exchanger having a high thermal efficiency according to the present invention,
도 4는 본 고안에 따른 열효율을 높인 열교환기의 사용 상태를 보인 도면이다.4 is a view showing a state of use of a heat exchanger having a high thermal efficiency according to the present invention.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on the main parts of the drawing
50 : 연소기 52 : 흡기덕트50: combustor 52: intake duct
54 : 가스버너 56 : 점화플러그54 gas burner 56 spark plug
60 : 현열부 열교환기 62 : 현열파이프60: sensible heat exchanger 62: sensible pipe
64 : 잠열핀 66 : 현열수관64: latent heat fin 66: sensible heat pipe
68 : 고정나사 70 : 하부커버68: set screw 70: lower cover
72 : 배출구 75 : 격벽72: outlet 75: bulkhead
80 : 잠열부열환기 82 : 잠열파이프80: latent heat of heat ventilation 82: latent heat pipe
84 : 물유입관 88 : 잠열수관84: water inlet pipe 88: latent heat water pipe
90 : 배기덕트90: exhaust duct
이러한 목적은, 가스공급관으로 공급된 가스를 점화트랜스로 작동하여 점화플러그에 불꽃을 발생시키는 가스버너와; 상기 가스버너의 열을 발생하여 파이프로 이동하는 물을 데워주는 현열부 열교환기와, 상기 현열부 열교환기에서 데워진 열을 일시적으로 저장하면서 배기가스로 재차 파이프로 이동하는 물에 잠열을 응축시키도록 하는 잠열부 열교환기로 이루어진 난방장치에 있어서, 상기 현열부 열교환기와 잠열부 열교환기의 현열수관 및 잠열수관을 격벽으로 구분하여 형성하고, 상기 격벽에 대한 수평 방향으로 현열파이프 및 잠열파이프를 설치하고, 상기 현열파이프 및 잠열파이프의 외주면에 잠열핀 및 현열핀을 각각 형성한 열효율을 높인 열교환기를 제공함으로써 달성된다.This object includes a gas burner for generating sparks in the spark plug by operating the gas supplied to the gas supply pipe as an ignition transformer; A sensible heat exchanger that generates heat of the gas burner to heat the water moving to the pipe, and condenses latent heat to the water moving to the pipe again with exhaust gas while temporarily storing the heat heated by the sensible heat exchanger. In the heating device consisting of a latent heat exchanger, a sensible water pipe and a latent water pipe of the sensible heat exchanger and the latent heat exchanger are formed by partitions, and install sensible pipes and latent heat pipes in a horizontal direction with respect to the partitions. It is achieved by providing a heat-efficient heat exchanger having a latent heat fin and a sensible heat fin respectively formed on the outer circumferential surface of the sensible heat pipe and the latent heat pipe.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 고안의 구성에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention.
도 2는 본 고안에 따른 열효율 높인 열교환기를 갖는 난방장치의 구성을 보인 도면이고, 도 3은 본 고안에 따른 열효율을 높인 열교환기의 사용 상태를 보인 도면이며, 도 4는 본 고안에 따른 열효율을 높인 열교환기의 사용 상태를 보인 도면이다.2 is a view showing a configuration of a heating apparatus having a heat exchanger having a high heat efficiency according to the present invention, Figure 3 is a view showing a state of use of a heat exchanger having a high heat efficiency according to the present invention, Figure 4 is a thermal efficiency according to the present invention The figure which shows the use condition of the elevated heat exchanger.
본 고안에 따른 구성은, 가스공급관으로 공급된 가스를 점화트랜스(42)로 작동하여 점화플러그(56)에 불꽃을 발생시키는 가스버너(54)와; 상기 가스버너(54)의 열을 발생하여 파이프로 이동하는 물을 데워주는 현열부 열교환기(60)와, 상기 현열부 열교환기(60)에서 데워진 열을 일시적으로 저장하면서 배기가스로 재차 파이프로 이동하는 물에 잠열을 응축시키도록 하는 잠열부 열교환기(80)로 이루어진 난방장치에 있어서, 상기 현열부 열교환기(60)와 잠열부 열교환기(80)의 현열수관(66) 및 잠열수관(88)을 격벽(75)으로 구분하여 형성하고, 상기 격벽(75)에 대한 수평 방향으로 현열파이프(62) 및 잠열파이프(82)를 설치하고, 상기 현열파이프(62) 및 잠열파이프(82)의 외주면에 잠열핀(64) 및 현열핀(86)을 각각 형성한다.The configuration according to the present invention, the gas burner 54 for operating the gas supplied to the gas supply pipe to the ignition transformer 42 to generate a spark in the spark plug 56; The sensible heat exchanger 60 generates heat of the gas burner 54 and heats the water moving to the pipe, and temporarily stores heat heated by the sensible heat exchanger 60 as an exhaust gas. In the heating device consisting of a latent heat exchanger 80 to condense the latent heat to the moving water, the sensible heat pipe 66 and the latent heat pipe of the sensible heat exchanger 60 and the latent heat exchanger 80 ( 88 is formed by dividing the partition wall 75, and install the sensible heat pipe 62 and the latent heat pipe 82 in the horizontal direction with respect to the partition wall 75, the sensible heat pipe 62 and the latent heat pipe 82 On the outer circumferential surface of the latent heat fins 64 and sensible heat fins 86 are formed, respectively.
그리고, 상기 현열부 교환기(60) 및 잠열부 열교환기(80)의 하부에는 고정나사(68)에 의하여 하부커버(70)를 고정하여 응축수(95)를 배출구(72)를 통하여 배출하도록 구성한다.The lower cover 70 is fixed to the lower part of the sensible heat exchanger 60 and the latent heat exchanger 80 by a fixing screw 68 to discharge the condensed water 95 through the outlet 72. .
상기 격벽(70)은 상기 연소기(50)의 흡기덕트(52)의 일측면부로 수직방향으로 하부로 연장하여 현열부 열교환기(60)와 잠열부 교환기(80)를 차단하도록 한다.The partition wall 70 extends downward in the vertical direction to one side portion of the intake duct 52 of the combustor 50 to block the sensible heat exchanger 60 and the latent heat exchanger 80.
이하, 첨부도면에 의거하여 본 고안의 작용 및 효과를 살펴 보도록 한다.Hereinafter, look at the operation and effects of the present invention based on the accompanying drawings.
도 4에 도시된 바와 같이, 난방장치의 연소기(50)를 작동하여 가스관을 통하여 가스를 공급하고, 점화플러그를 작동하여 가스를 점화시키도록 한다.As shown in FIG. 4, the combustor 50 of the heating device is operated to supply gas through the gas pipe, and the spark plug is operated to ignite the gas.
그리고, 상기 송풍기(10)의 팬으로 공기를 송풍하여서 가스버너(12)의 불꽃이 하측으로 공급되도록 하여서 열기를 발생하도록 한다.Then, the air is blown to the fan of the blower 10 so that the flame of the gas burner 12 is supplied downward to generate heat.
그러면, 상기 물유입관(81)을 통하여 유입된 물이 현열파이프(62)와 잠멸파이프(82)의 내부를 각각 이동하게 된다.Then, the water introduced through the water inlet pipe 81 is moved inside the sensible heat pipe 62 and the latent pipe 82, respectively.
상기 현열파이프(62)로 이동하는 물은, 상기 격벽(70)으로 분리된 부분 중에서 현열부 열교환기(60)인 현열수관(61)에 배치된 부분을 통과하는 열기에 의하여 현열을 공급받게 된다.The water moving to the sensible heat pipe 62 is supplied with sensible heat by the heat passing through the portion disposed in the sensible water pipe 61 which is the sensible heat exchanger 60 among the portions separated by the partition wall 70. .
이 때, 상기 현열파이프(62)의 외주면에 형성된 현열파이프(62)에 의하여 급속하게 현열을 공급받아서 급속하게 온도가 상승하게 된다.At this time, the sensible heat is rapidly supplied by the sensible heat pipe 62 formed on the outer circumferential surface of the sensible heat pipe 62 and the temperature rises rapidly.
한편, 상기 연소기(50)의 현열수관(66)을 통하여 이동한 배기가스는 하부커버(70)에서 부딪쳐서 180도 방향을 전환하여서 상기 잠열부 열교한기(80)의 부분에 설치된 잠열파이프(82)로 재차 이동하면서 이동하는 물에 잠열을 공급하여 응축(Condensing)을 하게 된다.On the other hand, the exhaust gas moved through the sensible water pipe 66 of the combustor 50 is hit by the lower cover 70 to change the direction of 180 degrees to the latent heat pipe 82 installed in the portion of the latent heat bridge cooler 80 Condensing is performed by supplying latent heat to the moving water while moving back to the furnace.
상기 잠열부 열교환기(80)의 잠열수관(88)을 통하여 이동되는 배기가스는 배기덕트(90)를 통하여 외부로 배출되어진다.Exhaust gas that is moved through the latent heat pipe 88 of the latent heat exchanger 80 is discharged to the outside through the exhaust duct 90.
그리고, 상기 현열파이프(62) 및 잠열파이프(82)를 통하여 이동하는 물과 배기가스가 온도차이에 의하여 발생된 물방울이 상기 하부커버(80)에서 응축수(95)로 수집되어서 배출구(92)를 통하여 외부로 배출되어진다.Water droplets generated by the temperature difference between the water and the exhaust gas moving through the sensible heat pipe 62 and the latent heat pipe 82 are collected by the condensed water 95 from the lower cover 80 to discharge the outlet 92. Is discharged to the outside.
따라서, 상기한 바와 같이, 본 고안에 따른 열효율을 높인 열교환기를 사용하게 되면. 열교환기의 구조에서 현열부 열교환기와 잠열부 열교환기를 격벽으로 구분하여 형성하고, 상기 격벽을 사이에 두고 물이동파이프를 연결하여서 형성한 후, 상기 물이동파이프의 외주면에 배플을 형성하여서 현열수관을 통하여 통과한 열기가 하부로 통과하여 잠열수관을 거쳐서 잠열을 공급한 후 상부를 거쳐서 배기덕트로 배출되도록 하고, 내부에서 발생된 응축수를 하부커버에 모아 주어서 배출하므로 전체적인 열교환기의 구조를 단순화하면서 열효율을 증대하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 고안이다.Therefore, as described above, when using a heat exchanger having a high thermal efficiency according to the present invention. In the structure of the heat exchanger, the sensible heat exchanger and the latent heat exchanger are formed by separating the partition wall, and formed by connecting the water transfer pipe with the partition interposed therebetween, and forming a baffle on the outer circumferential surface of the water transfer pipe. The heat passed through the bottom passes through the latent heat pipe and supplies the latent heat to the exhaust duct through the upper part, and the condensate generated inside is collected and discharged in the lower cover, which simplifies the structure of the entire heat exchanger and heat efficiency. It is a very useful and effective design to increase the
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