KR200204761Y1 - 열효율을 높인 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 열효율을 높인 열교환기에 관한 것으로서, 특히, 열교환기의 구조에서 현열저탕조와 잠열저탕조를 수평으로 일체로 형성하면서 측면부에 배플을 다수 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.

Description

열효율을 높인 열교환기{Heat Exchanger Increasing The Heat Efficiency}

본 고안은 콘덴싱 난방장치의 열교환기 구조에 관한 것으로, 특히, 열교환기의 구조에서 현열저탕조와 잠열저탕조를 수평으로 일체로 형성하면서 측면부에 배플을 다수 형성하여서 현열수관을 통하여 통과한 열기가 하부로 통과하여 잠열수관을 거쳐서 잠열을 공급한 후 상부를 거쳐서 배기덕트로 배출되도록 하고, 내부에서 발생된 응축수를 하부커버에 모아주아서 배출하므로 전체적인 열교환기의 구조를 단순화하면서 열효율을 증대하도록 하는 열효율을 높인 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 가스 보일러는 제어방식이나 밀폐상태에 따라 여러가지 형식으로 나눌 수 있으며, 그 밖에도 난방수를 가열하는 방법에 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.

도 1은 콘덴싱 방식(밀폐식이 라고도 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.

그리고, 잠열부 열교환기(16)를 통과한 배기가스는 배기덕트(20)를 통해서 외부로 방출되며, 열교환 과정에서 발생된 응축수는 배기후드(18)에 모아진 다음 외부로 배출된다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

본 고안은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 열교환기의 구조에서 현열저탕조와 잠열저탕조를 수평으로 일체로 형성하면서 측면부에 배플을 다수 형성하여서 현열수관을 통하여 통과한 열기가 하부로 통과하여 잠열수관을 거쳐서 잠열을 공급한 후 상부를 거쳐서 배기덕트로 배출되도록 하고, 내부에서 발생된 응축수를 하부커버에 모아주아서 배출하므로 전체적인 열교환기의 구조를 단순화하면서 열효율을 증대하도록 하는 것이 목적이다.

도 1은 일반적인 현열부와 잠열부를 갖는 콘덴싱타입 난방장치의 구성을 보인 도면이고,

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.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

50 : 연소기 52 : 흡기덕트

54 : 가스버너 60 : 현열부

62 : 격벽 64 : 현열저장조

66 : 현열수관 68 : 배플

70 : 잠열부 72 : 물유입관

74 : 물배출관 78 : 잠열저장조

80 : 하부커버 82 : 배출구

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 열교환기에 물유입관으로 유입된 난방수를 저탕하는 현열저탕조 및 잠열저탕조를 배기가스의 이동을 안내하는 현열수관 및 잠열수관으로 구분되는 격벽을 수직으로 일정한 간격을 갖도록 형성하고, 상기 가스버너에서 발생된 열을 현열수관을 통하여 현열저탕조에 가하여 내부의 물을 가열하고, 상기 하부커버를 거쳐서 잠열수관을 통하여 180도 전환하여 이동하는 배기가스로 잠열저탕조에서 잠열을 응축한 후 배기덕트로 배출하도록 구성한 것을 열효율을 높인 열교환기를 제공함으로써 달성된다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 고안의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

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 열효울을 높인 열교환기의 사용 상태를 보인 도면이다.

본 고안에 따른 구성은, 가스공급관으로 공급된 가스를 점화트랜스(42)로 작동하여 점화플러그에 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(70)로 이루어진 난방장치에 있어서, 상기 현열부 열교환기(60)와 잠열부 열교환기(70)에 물유입관(72)으로 유입된 난방수를 저탕하는 현열저탕조(64) 및 잠열저탕조(78)를 배기가스의 이동을 안내하는 현열수관(66) 및 잠열수관(76)으로 구분되는 격벽(62)을 수직으로 일정한 간격을 갖도록 형성하고, 상기 가스버너(54)에서 발생된 열을 현열수관(66)을 통하여 현열저탕조(64)에 가하여 내부의 물을 가열하고, 상기 하부커버(80)를 거쳐서 잠열수관(76)을 통하여 180도 전환하여 이동하는 배기가스로 잠열저탕조(78)에서 잠열을 응축한 후, 배기덕트(84)로 배출하도록 구성한다.

그리고, 상기 현열저탕조(64)와 상기 잠열저탕조(78)의 격벽(62)에는 배플(68)을 형성하도록 한다.

그리고, 상기 현열저탕조(64)과 잠열저탕조(78)의 구성 단면은, 모서리가 각이지지 않은 직사각형상의 단면을 갖도록 구성하며, 상기 격벽(62)의 외주면에 형성되는 배플(68)은 일정한 간격을 갖도록 형성하여 구성한다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 고안의 작용 및 효과를 살펴 보도록 한다.

도 도 4에 도시된 바와 같이, 난방장치의 연소기(50)를 작동하여 가스관을 통하여 가스를 공급하고, 점화플러그를 작동하여 가스를 점화시키도록 한다.

그리고, 송풍기(10)의 팬으로 공기를 송풍하여서 가스버너(12)의 불꽃이 하측으로 공급되도록 하여서 열기를 발생하도록 한다.

그러면, 상기 물유입관(72)을 통하여 유입된 물이 현열저탕조(64)로 유입되어지게 되고, 상기 가스버너(54)에서 발생한 열기는 현열부(60)의 현열저탕조(64)의 격벽(62) 사이로 공급되어서 내부에 저장된 물을 데워 주게 된다.

이 때, 상기 격벽(62)의 외주면에 돌출된 배플(68)은, 현열저탕조(64)에 저장된 물에 열을 효율적으로 가하도록 보조하는 역할을 하게 된다.

한편, 상기 현열저탕조(64)의 현열수관(66)을 통하여 이동한 배기가스는 하부커버(80)에서 부딪쳐서 180도 방향을 전환하여서 잠열부(70)의 잠열저탕조(78)의 잠열수관(760 사이로 공급되어서 배플(68a)을 통하여 고온의 열을 공급하여서 잠열저탕조(78)에 저장된 물이 물배출관(74)으로 배출되어서 난방수 및 온수로 공급되어 지기 전에 배기가스에서 발생된 열을 이차적으로 가하여서 잠열을 응축 시키도록 한다.

상기 잠열수관(76)을 통하여 이동되는 배기가스는 배기덕트(84)를 통하여 외부로 배출되어진다.

그리고, 상기 하부커버(80)에는 상기 현열저탕조(66)와 상기 잠열저탕조(78)에서 응축되면서 발생된 물방울이 상기 하부커버(80)에서 응축수(90)로 수집되어서 배출구(82)를 통하여 외부로 토출되어진다.

따라서, 상기한 바와 같이, 본 고안에 따른 열효율을 높인 열교환기를 사용하게 되면. 열교환기의 구조에서 현열저탕조와 잠열저탕조를 수평으로 일체로 형성하면서 측면부에 배플을 다수 형성하여서 현열수관을 통하여 통과한 열기가 하부로 통과하여 잠열수관을 거쳐서 잠열을 공급한 후 상부를 거쳐서 배기덕트로 배출되도록 하고, 내부에서 발생된 응축수를 하부커버에 모아주아서 배출하므로 전체적인 열교환기의 구조를 단순화하면서 열효율을 증대하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 고안이다.

Claims (2)

1. 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 열교환기에 물유입관으로 유입된 난방수를 저탕하는 현열저탕조 및 잠열저탕조를 배기가스의 이동을 안내하는 현열수관 및 잠열수관으로 구분되는 격벽을 수직으로 일정한 간격을 갖도록 형성하고, 상기 가스버너에서 발생된 열을 현열수관을 통하여 현열저탕조에 가하여 내부의 물을 가열하고, 상기 하부커버를 거쳐서 잠열수관을 통하여 180도 전환하여 이동하는 배기가스로 잠열저탕조에 잠열을 응축한 후, 배기덕트로 배출되도록 구성한 것을 특징으로 하는 열효율을 높인 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 현열저탕조와 상기 잠열저탕조의 격벽에는 배플을 형성하는 것을 특징으로 하는 열효율을 높인 열교환기.