KR20040073109A

KR20040073109A - 수관식 열교환기

Info

Publication number: KR20040073109A
Application number: KR1020030009080A
Authority: KR
Inventors: 최진민
Original assignee: 최진민
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2004-08-19
Also published as: KR100460503B1

Abstract

본 발명은 수관식 열교환기에 관한 것으로, 상, 하측부에 각기 대응되어 난방수 토출구(14) 및 난방수 인입구(12)가 취부된 외피(10)와; 상기 외피(10)의 상단부에 내장된 하향연소 방식의 버너(80)와; 상기 난방수 인입구(12) 및 난방수 토출구(14)와 각기 대응되어 연통되어 있되, 상기 외피(10)의 내측 상하단부에 각기 형성된 상,하부물집(22)(24)과; 상기 외피(10)에 내장되어 있으며, 상기 버너(80)의 외주면을 기준으로 동심원 형태로 적어도 2열 이상 임의 거리 이격되어 있되, 각각의 동일 원주상에 각기 이격 배열되어 각기 대응된 상기 상,하부물집(22)(24)과 연통된 복수 개의 수관(32)(34)과; 복수 개의 통공(52)이 형성되어 있으며, 상기 수관(32)(34)의 각 열 사이에 배열된 내부전열판(50)과; 상기 최외곽 열의 수관(34)과 외피(10)의 내측벽 사이에 배열된 외부전열판(60)과; 고온의 연소가스가 연소실(70)을 따라 하향 유통되고 상기 통공들(52)을 통해 상기 수관들(32)(34)과 상기 외피(10) 사이를 통해 상향 유통되어 배기되도록 형성된 연도(40)를 포함하여 구성됨으로써, 내부수관 및 외부수관에 충전된 난방수를 균일하게 열전달되도록 하여 열효율을 개선함은 물론, 전열면적이 많은 부분으로 고온의 연소가스를 유도함으로써 컴팩트한 열교환기를 구현할 수 있음은 물론, 이로 인해 전체적인 보일러의 사이즈를 줄일 수 있는 특징이 있다.

Description

수관식 열교환기 {heat Exchanger}

본 발명은 수관식 열교환기에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 하향연소식 버너를 구비한 열교환기에 있어서, 고온의 연소가스를 전열면적이 많은 부분으로 유도하여 수관 내에 충전된 난방수의 열전달을 극대화하여 열효율을 개선하는 한편, 컴팩트한 열교환기를 구현할 수 있는 수관식 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 열교환기는 외피의 하부에 버너가 제공된 화실을 형성하고 상부경판 사이에 복수 개의 연관이 용접되어 제공되며, 연관의 외주면으로부터 임의 거리 이격되어 온수열 교환용 동코일이 설치되어 구성된다. 여기서, 종래의 열교환기는 버너의 가동에 따라 고온의 연소가스가 연관을 통해 상향으로 유통되면서 열교환기 내부의 열매체와 열교환된다.

이와 같은 열교환기는 관수용량은 풍부하나 단위 전열면적당 부피가 크기 때문에 보일러의 크기가 커지는 한편, 연소가스가 연관을 통해 직접 배기되기 때문에 연소효율이 매우 낮은 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출 본 발명의 목적은, 바람직한 노내압을 구현하여 완전연소를 구현할 수 있는 수관식 열교환기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 내부수관 및 외부수관에 충전된 난방수를 균일하게 열전달되도록 하여 열효율을 개선함은 물론, 전열면적이 많은 부분으로 고온의 연소가스를 유도함으로써 컴팩트한 열교환기를 구현할 수 있음은 물론, 이로 인해 전체적인 보일러의 사이즈를 줄일 수 있는 수관식 열교환기를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 상, 하측부에 각기 대응되어 난방수 토출구 및 난방수 인입구가 취부된 외피와; 상기 외피의 상단부에 내장된 하향연소 방식의 버너와; 상기 난방수 인입구 및 난방수 토출구와 각기 대응되어 연통되어 있되, 상기 외피의 내측 상하단부에 각기 형성된 상,하부물집과; 상기 외피에 내장되어 있으며, 상기 버너의 외주면을 기준으로 동심원 형태로 적어도 2열 이상 임의 거리 이격되어 있되, 각각의 동일 원주상에 각기 이격 배열되어 각기 대응된 상기 상,하부물집과 연통된 복수 개의 수관과; 복수 개의 통공이 형성되어 있으며, 상기 수관의 각 열 사이에 배열된 내부전열판과; 상기 최외곽 열의 수관과 외피의 내측벽 사이에 배열된 외부전열판과; 고온의 연소가스가 연소실을 따라 하향 유통되고 상기 통공들을 통해 상기 수관들과 상기 외피 사이를 통해 상향 유통되어 배기되도록 형성된 연도를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수관식 열교환기에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 내부전열판은 물집의 각기 대응된 상,하부면에 취부된 원통 형상이 바람직하다.

본 발명의 내부전열판은 하측부에 복수 개의 통공에 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 내부전열판은 하측 방향으로 갈수록 통공의 크기가 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 외부전열판은 하부물집의 상부면에 취부된 원통 형상이 바람직하다.

본 발명의 외부전열판의 상단부는 내부전열판의 최상부에 형성된 통공 보다는 적어도 더 높게 위치되는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 의한 수관식 열교환기를 개략적으로 나타내는 단면도.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 단면도.

도 3은 도 2의 "A" 부분의 요부확대도.

<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>

10 : 외피 12 : 난방수 인입구

14 : 난방수 토출구 22 : 하부물집

24 : 상부물집 32 : 내부수관

34 : 외부수관 40 : 연도

50 : 내부전열판 52 : 통공

60 : 외부전열판 70 : 연소실

80 : 버너 100 : 열교환기

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 수관식 열교환기를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 단면도이고, 도 3은 도 2의 "A" 부분의 요부확대도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 수관식 열교환기는 외피(10)의 내측 상부에 하향연소식 버너(80)가 제공되어 있으며, 난방수 인입구 및 토출구(12)(14)와 각기 대응되어 연통되도록 외피(10)의 하,상부에 취부된 물질(24)(22)이 2열의 수관(32)(34)과 각기 대응되어 연통됨으로써, 고온의 연소가스가 내부수관(32)으로 격리된 연소실(70)을 통해 하향으로 유통되어 수관들(32) (34) 사이에 배열된 내부전열판(50)의 통공(52) 사이를 통과한 다음 수관들(32) (34) 사이 및 외부수관(34)과 외피(10)의 내측면 사이에 형성된 연도(40)를 경유하여 배기되는 구성을 갖는다. 여기서, 외부전열판(60)은 외부수관(34)과 외피(10)의 내측벽 사이에 제공되어 있다.

외피(10)는 일정한 두께를 갖는 다수의 판재로 조립되어 전술된 구성요소들이 내장될 수 있는 공간부를 형성하고 있으며, 스테인레스 스틸로 제작되어 원가절감을 할 수 있다. 그리고, 외피(10)의 상하부에는 외부로 돌출되어 다른 배관과 연통되는 난방수 토출구 및 난방수 인입구(14)(12)가 취부되어 있다.

상하부물집(24)(22)은 외피(10)의 내측 상하부에 취부되어 있으며, 버너(80)의 외주면으로부터 임의 거리 이격된 2열의 수관들(32)(34)과 각기 대응되어 연통되어 있다. 그리고, 상하부물집(24)(22)은 각기 외피(10)에 취부된 난방수 토출구 및 난방수 인입구(14)(12)와 대응되어 연통되어 있다.

연소실(70)은 외피(10)의 상하부면 및 내부수관(32)로 이루어지며 버너(80)의 하부에 형성되는 공간이다. 여기서, 버너(80)는 공지의 구성요소로써 상세한 설명은 생략하기로 하며, 마이컴(MICOM)과 같은 보일러 제어수단과 전기적 또는 전자적으로 연결되어 있다.

수관(32)(34)은 버너(80)의 외주면을 기준으로 하여 임의 거리 이격된 2열로 배열되어 있으며, 동일한 원주상에는 복수 개로 임의 거리 이격되어 각기 대응된 상하부물집(24)(22)과 연통되어 있다. 여기서, 수관(32)(34)은 버너(80)를 기준으로 하여 이격되어 있되 외피(10)에 내장되어 있다.

내부전열판(50)은 내부수관(32)과 외부수관(34) 사이에 배열되어 있으며, 상단 및 하단부는 각기 대응된 물집(22)(24)의 상,하부면에 취부된 원통 형상이다. 여기서, 내부전열판(50)의 형상은 수관(32)(34)의 형상이나 전체적인 열교환기의 형상에 대응하여 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 내부전열판(50)은 하측부에 복수 개의 통공(52)이 형성되어 있으며, 특히 하측 방향으로 내려갈수록 통공(52)의 크기가 더 크게 형성되어 있다. 따라서, 본 발명의 내부전열판(50)은 통공(52)을 경유하는 연소가스의 양을 상부 또는 하부에 무관하게 일정하게 유지하도록 형성되어 있다.

외부전열판(60)은 외부수관(34)과 외피(10) 사이에 배열되어 있으며, 외피(10)의 외주면에 밀착되거나 이격되도록 설치되어 전술된 통공(52)을 통해 유입된 고온의 연소가스를 임의 시간 차단하여 외부수관(34)을 가열하는 전열면적을 개선하고 있다. 그리고, 외부전열판(60)은 하단부는 하부물집(22)의 상부면에 취부되어 있으며 상단부는 내부전열판(50)의 최상단 통공(52)의 형성 위치보다는 더 높게 위치되어 있다.

여기서, 연소가스의 배기 경로인 연도(40)를 살펴보면, 버너(80)의 가동에 의해 고온의 연소가스는 연소실(70)을 따라 하향 유통되고 내부수관(32)의 틈새를 경유하여 내부전열판(50)의 통공(52)을 통과한 후 외부전열판(60)에 차단되고 이후 수관들(32)(34) 사이 및 외부수관(34)과 외피(10) 사이를 통해 상향 유통되고 최종적으로 외피(10)의 내측벽과 상부물집(24) 간의 틈새를 통해 대기로 배기된다.

이상에서 설명된 본 발명은 일실시예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임이 자명하다.

이상의 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 이점(利點) 및 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 구성은 연소실을 따라 하향 유통된 고온의 연소가스가 내부전열판의 하측부에 형성된 통공을 경유하되, 바람직한 노내압을 구현하여 완전연소를 구현하기 위하여 내부전열판의 상부에서 하부까지 일정하게 연소가스가 통공을 통해 빠져나가도록 하방으로 갈수록 통공의 크기를 크게 형성되어 있다.

둘째, 본 발명의 구성은 내부전열판에 통공을 형성하여 고온의 연소가스에의해 내부수관 및 외부수관에 충전된 난방수가 균일하게 열전달되도록 구성하여 열효율을 개선한 효과가 있다.

셋째, 종래의 보일러는 연관을 사용하므로 관수용량은 풍부하나 전열면적은 상대적으로 적은 단점을 개선하기 위하여 본 발명의 구성은, 전열면적이 많은 부분으로 고온의 연소가스를 유도함으로써 컴팩트한 열교환기를 구현할 수 있음은 물론, 이로 인해 전체적인 보일러의 사이즈를 줄일 수 있는 이점이 있다.

넷째, 본 발명의 구성은 주열교환기와 별도로 축열탱크 사이에 순환펌프를 내장하여 물을 순환시킴으로써 온수 열교환 능력을 개선하고 급속 난방을 가능케 할 수 있는 이점이 있다.

다섯째, 본 발명의 구성은 외피를 스테인레스 스틸으로 제작하여 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims

상, 하측부에 각기 대응되어 난방수 토출구(14) 및 난방수 인입구(12)가 취부된 외피(10)와;

상기 외피(10)의 상단부에 내장된 하향연소 방식의 버너(80)와;

상기 난방수 인입구(12) 및 난방수 토출구(14)와 각기 대응되어 연통되어 있되, 상기 외피(10)의 내측 상하단부에 각기 형성된 상,하부물집(22)(24)과;

상기 외피(10)에 내장되어 있으며, 상기 버너(80)의 외주면을 기준으로 동심원 형태로 적어도 2열 이상 임의 거리 이격되어 있되, 각각의 동일 원주상에 각기 이격 배열되어 각기 대응된 상기 상,하부물집(22)(24)과 연통된 복수 개의 수관(32)(34)과;

복수 개의 통공(52)이 형성되어 있으며, 상기 수관(32)(34)의 각 열 사이에 배열된 내부전열판(50)과;

상기 최외곽 열의 수관(34)과 외피(10)의 내측벽 사이에 배열된 외부전열판 (60)과;

고온의 연소가스가 연소실(70)을 따라 하향 유통되고 상기 통공들(52)을 통해 상기 수관들(32)(34)과 상기 외피(10) 사이를 통해 상향 유통되어 배기되도록 형성된 연도(40)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수관식 열교환기.
제1항에 있어서,

상기 내부전열판(50)은 상기 물집(22)(24)의 각기 대응된 상,하부면에 취부된 원통 형상인 것을 특징으로 하는 수관식 열교환기.
제2항에 있어서,

상기 내부전열판(50)은 하측부에 복수 개의 통공(52)에 형성된 것을 특징으로 하는 수관식 보일러.
제1항에 있어서,

상기 내부전열판(50)은 하측 방향으로 갈수록 상기 통공(52)의 크기가 더 큰 것을 특징으로 하는 수관식 보일러.
제1항에 있어서,

상기 외부전열판(60)은 상기 하부물집(22)의 상부면에 취부된 원통 형상인 것을 특징으로 하는 수관식 열교환기.
제5항에 있어서,

상기 외부전열판(60)의 상단부는 상기 내부전열판(50)의 최상부에 형성된 통공(52) 보다는 적어도 더 높게 위치되는 것을 특징으로 하는 수관식 열교환기.