KR200437768Y1 - 보일러용 온수열교환기의 열교환판 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 보일러용 온수열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다단으로 적층되어 이들 사이를 지나는 난방수와 직수가 가열되는 보일러용 온수열교환기의 열교환판에 관한 것이다.
본 고안은 직수유로들과 난방수유로들이 상하에 교호적으로 형성되도록 다단으로 다수개를 적층하여 브레이징 접합하고 열교환면적을 증대시키기 위한 요철부가 일정간격으로 형성된 열교환판들과, 이 적층된 열교환판의 최상부에 배치되며 코너부위에 직수유로와 연통되는 직수 입ㆍ출구 및 난방수유로와 연통되는 난방수 입ㆍ출구가 형성된 상판과, 상기 상판의 직수 입,출구와 대응하는 상기 열교환판들의 코너부위에 직수유로들을 상호 연통시키는 제1,2연통공과, 상기 상판의 난방수 입,출구와 대응하는 상기 열교환판들의 코너부위에 난방수유로들을 상호 연통시키는 제3,4연통공과, 상기 열교환판들의 코너부위에는 제1 내지 제4연통공이 천공되며 상하로 이웃하는 열교환판들과 면접촉하면서 접합되도록 상기 요철부의 저부와 동일 높이로 제1,2단차 접합부가 단차지게 형성된 보일러용 온수열교환기에 있어서, 상기 열교환판들은 상부에 V자 형으로 다수개가 일정간격으로 형성된 요철부와, 상기 요철부의 상부에 일정간격으로 물이잘흐르도록 유로홈을 형성하고, 상기 요철부와 요철부 사이의 홈에 일정간격으로 돌출리브를 형성하여 난방수와 직수가 상기 유로홈을 통하여 직선으로도 통과하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
온수열교환기, 열교환판, 요철부, 유로홈, 돌출리브.

Description

보일러용 온수열교환기의 열교환판{Fin of heat exchanger for boiler}
도 1은 종래 보일러용 온수열교환기의 일부를 발췌하여 보인 단면도.
도 2는 본 고안의 실시 예에 따른 보일러용 온수열교환기의 분해사시도.
도 3은 본 고안에 따른 열교환판을 발췌하여 보인 사시도.
도 4는 본 고안에 따른 열교환판의 평면도.
도 5는 도 4의 A-A선 단면도.
도 6은 도 4의 B-B선 단면도.
도 7은 본 고안에 따른 난방수 흐름을 보인 단면도.
도 8은 본 고안에 따른 직수 흐름을 보인 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
10a, 10b:열교환판 11,12,13,14:연통공
20:상판 30:난방수유로
40:직수유로 50:요철부
51:유로홈 52:돌출리브
60:제1단차 접합부 75:제2단차 접합부
본 고안은 보일러용 온수열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다단으로 적층되어 이들 사이를 지나는 난방수와 직수가 가열되는 보일러용 온수열교환기의 열교환판에 관한 것이다.
일반적으로 보일러는 연료를 연소시켜 물을 가열하고 가열된 물이 소정의 난방지역을 순환하는 동안 난방을 행하는 난방관로와, 온수를 출탕하는 온수관로를 갖추고 있다. 난방관로에는 순환펌프의 동작으로 난방수가 순환하게 된다.
이 때, 난방수는 순환과정에서 버너를 통해 주열교환기에서 가열되어 삼방밸브 측으로 공급되며, 삼방밸브를 지난 난방수는 난방코일을 통과하면서 실질적인 난방기능을 수행하면서 복귀배관을 통해 되돌아온다. 그리고 온수관로에는 직수관을 통해 직수(수돗물)가 온수열교환기 내부를 경유하도록 구성되어 있다. 즉, 온수열교환기에는 난방수가 지나가며, 이로 인해 직수관을 통해 유입되는 직수는 온수열교환기 내부에서 난방수와 열교환되면서 온수로 배출된다.
이러한 기능을 하는 종래 보일러의 온수열교환기는 도 1에 도시한 바와 같이, 복수개의 직수유로(4)와 난방수유로(3)가 상하에 교호적으로 반복 형성되도록 다수개가 적층 접합된 열교환판(1)들과, 이 적층된 열교환판(1)의 최상부에 배치되며 코너부위에 직수유로(4)와 연통되는 직수 입ㆍ출구(2a)(2b)와 난방수유로(3)와 연통되는 난방수 입ㆍ출구(2c)(2d)가 형성된 상판(2)을 갖추고 있어서, 일명 '판형 열교환기'라 칭한다.
그리고 열교환판(1)들의 중심부위에는 직수유로(4)와 난방수유로(3)를 형성 하면서 전열면적을 극대화시키기 위해 빗살문양의 요철부(5)가 형성된다. 또한, 열교환판(1)들의 두 곳의 코너부에는 다단으로 형성된 직수유로(4)들이 연통되도록 제1연통공(1a)과 제2연통공(1b)이 천공되며, 열교환판(1)들의 나머지 두 곳의 코너부에도 다단으로 형성된 난방수유로(3)들이 상호 연통되도록 제3연통공(1c)과 제4연통공(1d)이 천공된다. 이 때, 직수유로(4)의 제1연통공(1a)은 직수 입구(2a)와, 이의 제2연통공(1b)은 직수 출구(2b)와 대응하게 이루어진다. 그리고 난방수유로(3)의 제3연통공(1c)은 난방수 입구(2c)와, 이의 제4연통공(1d)은 난방수 출구(2d)와 대응하게 이루어진다.
이러한 열교환판(1)들은 상하 면접부위가 브레이징(BRAZING) 용접수단을 통해 접합되는데, 이를 위해 제1 내지 제4연통공(1a ~ 1d) 주변에는 상하로 이웃하는 열교환판(1)들과 면접촉되도록 원형의 돌출부(1e)가 형성되어 있다.
이에 따라 난방수가 난방수 입구(2c)를 통해 온수열교환기 내부로 유입되면, 제3연통공(1c)들과 칸칸이 형성된 난방수유로(3)들을 순차적으로 지나면서 열교환되고 계속하여 제4연통공(1d)과 난방수 출구(2d)를 통해 빠져나간다(→화살표 방향 참조).
아울러 직수(수도물)가 직수 입구(2a)를 통해 온수열교환기 내부로 유입되면, 이것 역시 제1연통공(1a)과 칸칸이 형성된 직수유로(4)들을 지나면서 열교환되어 온수로 변하며 계속하여 직수 출구(2b)를 통해 배출된다(⇒ 화살표 방향 참조).
즉, 직수는 반복 형성된 직수유로(4)들을 순차적으로 지나면서 열교환판(1)들과 열교환되어 온수로 되며, 계속하여 제2연통공(1b)들과 상판(2)의 직수 출구(2b)를 통해 외부로 배출된다. 이 때, 제1연통공(1a)들과 제3연통공(1c)들을 통해 온수열교환기 내부로 유입되는 직수 및 난방수는 도 1에 화살표로 도시한 바와 같이, 흐름이 90도 급변하면서 난방수유로(3)들과 직수유로(4)들을 순차적으로 지나간다.
그러나, 이러한 종래 열교환기 구조에서는 제1 내지 제4 연통공(1a ~1d)들이 천공된 열교환판(1)들의 코너 접합부위가 취약한 단점이 있다. 즉, 상하로 이웃하는 열교환판(1)들을 접합하기 위해, 제1 내지 제4연통공(1a ~ 1d)들의 주변에는 돌출부(1e)가 원형으로 돌출되게 형성되어 있어서, 실제 용접부위는 링 형태로 이루어져 접합 면적을 넓히는데 그 한계가 있다.
즉, 제1 내지 제4연통공(1a ~ 1d)들을 지나는 난방수 및 직수의 흐름은 90도 급변하는 과정에서 용접부위(원형태의 돌출부;1e)에 상당한 하중을 가하는데, 용접부위가 취약한 경우 제1 내지 제4연통공(1a ~ 1d) 주변이 손상될 우려가 있으며 심한 경우 직수와 난방수가 혼류(混流)될 우려가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본원 출원인이 개발하여 선출원한 실용신안등록 20-0310318호와 실용신안등록 20-0324980호에 개시되어 있다.
상기와 같은 보일러용 온수열교환기는 열교환판을 한개씩 교차되어 조립하여 브레이징 용접을 하면 각 판과 판사이에 물이 지나갈 수 있는 통로가 형성되므로 난방수와 직수가 판사이를 통과 할 때 유로저항이 발생되어 입구와 출구의 압력손 실이 발생되어 이 압력손실은 난방수를 순환시키기 위한 펌프에 부하를 주게되거나 보다 큰 용량의 펌프를 사용하여야 하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 본 고안의 목적은 보일러용 온수열교환기의 난방수와 직수가 열교환판 사이를 통과 할 때 유로저항이 발생되지 않도록 하여 입구와 출구에 압력손실이 발생되지 않도록 하는 보일러용 온수열교환기의 열교환판을 제공함에 있다.
본 고안의 다른 목적은 보일러용 온수열교환기의 난방수와 직수가 열교환판 사이를 통과 할 때 유로저항이 발생되지 않도록 하여 입구와 출구에 압력손실이 발생되지 않도록 하여 난방수를 순환시키기 위한 펌프에 부하를 주지 않도록 하는 보일러용 온수열교환기의 열교환판을 제공함에 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 보일러용 온수열교환기에 압력손실이 없도록 하여 난방수를 순환시키기 위한 펌프를 작은 용량의 펌프를 사용할 수 있는 보일러용 온수열교환기의 열교환판을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 직수유로들과 난방수유로들이 상하에 교호적으로 형성되도록 다단으로 다수개를 적층하여 브레이징 접합하고 열교환면적을 증대시키기 위한 요철부가 일정간격으로 형성된 열교환판들과, 이 적층 된 열교환판의 최상부에 배치되며 코너부위에 직수유로와 연통되는 직수 입ㆍ출구 및 난방수유로와 연통되는 난방수 입ㆍ출구가 형성된 상판과, 상기 상판의 직수 입,출구와 대응하는 상기 열교환판들의 코너부위에 직수유로들을 상호 연통시키는 제1,2연통공과, 상기 상판의 난방수 입,출구와 대응하는 상기 열교환판들의 코너부위에 난방수유로들을 상호 연통시키는 제3,4연통공과, 상기 열교환판들의 코너부위에는 제1 내지 제4연통공이 천공되며 상하로 이웃하는 열교환판들과 면접촉하면서 접합되도록 상기 요철부의 저부와 동일 높이로 제1,2단차 접합부가 단차지게 형성된 보일러용 온수열교환기에 있어서, 상기 열교환판들은 상부에 V자 형으로 다수개가 일정간격으로 형성된 요철부와, 상기 요철부의 상부에 일정간격으로 물이잘흐르도록 유로홈을 형성하고, 상기 요철부와 요철부 사이의 홈에 일정간격으로 돌출리브를 형성하여 난방수와 직수가 상기 유로홈을 통하여 직선으로도 통과하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
이하 본 고안의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 고안은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 본 고안의 도면중 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하였음을 유의해야 한다.
본 고안의 실시 예에 따른 보일러용 온수열교환기는 도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 온수열교환기는 직수유로들과 난방수유로들이 상하에 교호적으로 형성되도록 다단으로 다수개를 적층하여 브레이징 접합하고 열교환면적을 증대시키기 위한 요철부(50)가 일정간격으로 형성된 열교환판(10a)(10b)들과, 이 적층된 열교 환판(10a)(10b)의 최상부에 배치되며 코너부위에 직수유로와 연통되는 직수 입ㆍ출구(21)(22) 및 난방수유로와 연통되는 난방수 입ㆍ출구(23)(24)가 형성된 상판(20)과, 상기 상판(20)의 직수 입,출구(21)(22)와 대응하는 상기 열교환판(10a)(10b)들의 코너부위에 직수유로들을 상호 연통시키는 제1,2연통공(11)(12)과, 상기 상판(20)의 난방수 입,출구(23)(24)와 대응하는 상기 열교환판(10a)(10b)들의 코너부위에 난방수유로들을 상호 연통시키는 제3,4연통공(13)(14)과, 상기 열교환판(10a)(10b)들의 코너부위에는 제1 내지 제4연통공(11)(12)(13)(14)이 천공되며 상하로 이웃하는 열교환판(10a)(10b)들과 면접촉하면서 접합되도록 상기 요철부(50)의 저부와 동일 높이로 제1,2단차 접합부(60)(75)가 단차지게 형성된 보일러용 온수열교환기에 있어서,
상기 열교환판(10a)(10b)들은 상부에 V자 형으로 다수개가 일정간격으로 형성된 요철부(50)와, 상기 요철부(50)의 상부에 일정간격으로 물이 잘 흐르도록 유로홈(51)을 형성하고, 상기 요철부(50)와 요철부(50) 사이의 홈에 일정간격으로 돌출되게 돌출리브(52)를 형성하여 난방수와 직수가 상기 유로홈(51)을 통하여 직선으로도 통과하도록 형성된 것이다.
상기 유로홈(51)은 상측은 넓고 하측은 좁게 형성되며, 이 유로홈은 양측면 사이의 각도가 90도가 되게 경사진 것이다.
상기 돌출리브(52)는 상기 유로홈(51)의 바닥면과 동일한 위치까지 돌출되게 형성된 것이다.
상기 직수 입ㆍ출구(21)(22)와, 난방수 입ㆍ출구(23)(24)에는 직수 배관(미 도시) 및 난방수 배관(미도시)이 연결된다.
상기 직수 입ㆍ출구(21)(22)와 난방수 입ㆍ출구(23)(24)는 상판(20)의 코너부위에 대각방향으로 대응하게 형성되며, 상기 입,출구는 사용자가 선택적으로 바꾸어 사용할 수 도 있다.
상기 열교환판(10a)(10b)들은 이들 사이에 난방수유로(30)와 직수유로(40)를 수평방향으로 상호 번갈아가면서 형성함과 동시에 열교환 면적을 증대시키기 위한 요철부(50)가 전역에 걸쳐 포밍 가공되어 있다. 이 때, 요철부(50)는 V자 형상의 빗살문양으로, 이 요철부(50)의 방향이 일정하도록 상호 이웃하는 열교환판(10a)(10b)들을 적층함으로써, 열교환판(10a,10b)들 사이에는 난방수유로(30)와 직수유로(40)가 번갈아가면서 형성된다.
그리고 도 3 내지 도 8를 참조하면, 열교환판(10a)(10b)들에는 상판(20)의 직수 입구(21)와 대응하는 일측 코너부위에 직수유로(40)들을 상호 연통시키는 제1연통공(11)들과, 상판(20)의 직수 출구(22)와 대응하는 타측 코너부위에 직수유로(40)들을 상호 연통시키는 제2연통공(12)들이 형성되어 있다. 또한, 열교환판(10a)(10b)들에는 상판(20)의 난방수 입구(23)와 대응하는 일측 코너부위에 난방수유로(30)들을 상호 연통시키는 제3연통공(13)들과, 상판(20)의 난방수 출구(24)와 대응하는 타측 코너부위에 난방수유로(30)들을 상호 연통시키는 제4연통공(14) 들이 형성되어 있다.
상기 열교환판(10b)들의 제3연통공(13)과 제4연통공(14) 주변에는 상,하부에 위치한 열교환판(10a)과 면접촉하면서 접합되어 난방수가 직수유로(40)내로 유입되 는 것을 방지하기 위한 제1단차 접합부(60)가 형성되고 그 반대 측인 제1연통공(11)과 제2연통공(12) 주변에는 요철부(50)의 표면과 동일한 면을 같는 접합부(65)가 형성되어 있다.
또한, 난방수유로(30)를 형성하면서 상부에 위치한 열교환판(10a)들의 제1연통공(11)과 제2연통공(12) 주변에도 하부에 열교환판(10b)과 면접촉하면서 접합되어 직수가 난방수유로(30)내로 유입되는 것을 방지하기 위한 제2단차 접합부(75)가 형성되고 그 반대 측인 제3연통공(13)과 제4연통공(14) 주변에는 요철부(50)의 표면과 동일한 면을 같는 접합부(70)가 형성되어 있다.
상기 제1단차 접합부(60)와 제2단차 접합부(75)들은 열교환판(10a)(10b)들의 코너부위에서 서로 대각방향으로 형성되면서 그 중앙부위에 제1 내지 제4연통공(11,12,13,14)이 천공되어 있는데, 이들을 통해 난방수유로(30)와 직수유로(40)가 상호 연통되지 않도록 교호적으로 반복 형성된다.
또한, 이러한 제1단차 접합부(60)와 제2단차 접합부(75)들은 열교환판(10a)(10b)들의 코너부위가 일체로 소정 깊이로 단차지게 함몰되어 이루어져 있다. 이 때, 제1단차 접합부(60)와 제2단차 접합부(75)의 단차 깊이는 요철부(50)의저부와 동일 높이로 형성되는데, 이것은 열교환판(10a)(10b)들의 적층 시 상호 대응하는 코너 부위를 면접촉시키기 위함이다.
보일러의 주열교환기(미도시)에서 가열된 난방수가 삼방밸브(미도시)를 통해 난방수 입구(23)를 통해 온수열교환기내로 유입되면, 도 7에 도시한 바와 같이, 이것은 제3연통공(13)들을 통해 다수의 난방수유로(30)로 분배된다.
그리고 분배된 난방수는 난방수유로(30)들을 지나면서 제4연통공(14)을 통해 합류되며, 계속하여 난방수 출구(24)를 통해 외부로 배출된다(화살표 → 방향 참조).
이 때, 난방수 입구(23)를 통해 제3연통공(13)으로 유입된 난방수의 흐름이 요철부(50)의 상부에 일정간격으로 형성된 유로홈(51)과 요철부(50)와 요철부(50)의 사이에 형성된 홈에 일정간격으로 형성된 돌출리브(52)에 의해 난방수는 직선방향으로 흐르게 되어 열교환판(10b)의 코너부위에서도 충격하중을 받지 않게된다. 또한, 요철부(50)를 지나 열교환 작용을 마친 난방수가 제4연통공(14)을 통해 압력손실이 되지 않고 출구(24)로 빠져나가게 된다.
아울러, 직수가 직수 입구(21)를 통해 온수열교환기내로 유입되면, 제1연통공(11)들을 통해 다수의 직수유로(40)로 분배된다. 이때, 직수의 흐름은 요철부(50)의 상부에 일정간격으로 형성된 유로홈(51)과 요철부(50)와 요철부(50)의 사이에 형성된 홈에 일정간격으로 형성된 돌출리브(52)에 의해 직수는 직선방향으로 흐르게 되어 열교환판(10a)의 코너부위에서도 충격하중을 받지 않게된다. 그리고 분배된 직수는 유로홈(51)들을 통하여 직수유로(40)들을 지나면서 열교환되어 온수로 변하며, 계속하여 제2연통공(12)을 통해 합류되면서 직수 출구(22)를 통해 도 8과 같이 수도꼭지(미도시)측으로 배출된다(화살표 ⇒ 방향 참조).
이때, 요철부(50)의 유로홈(51)를 지나 열교환 작용을 마친 온수가 제2연통공(12)을 통해 압력손실이 되지 않고 출구(22)로 빠져나가게 된다.
상기 온수열교환기의 난방수와 직수가 열교환판 사이를 통과 할 때 요철 부(50)의 유로홈(51)과 돌출리브(52)에 의해 유로저항이 발생되지 않도록 하여 입구와 출구에 압력손실이 발생되지 않아 난방수를 순환시키기 위한 펌프에 부하를 주지 않게 된다.
상기와 같이 보일러용 온수열교환기에 압력손실이 없도록 하여 난방수를 순환시키기 위한 펌프를 작은 용량의 펌프를 사용할 수 있다.
본 고안의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 고안의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 고안에 의하면, 보일러용 온수열교환기의 난방수와 직수가 열교환판 사이를 통과 할 때 유로저항이 발생되지 않도록 하여 입구와 출구에 압력손실이 발생되지 않는 이점이 있다.
또한, 보일러용 온수열교환기의 난방수와 직수가 열교환판 사이를 통과 할 때 요철부의 유로홈과 돌출리브에 의해 유로저항이 발생되지 않도록 하여 입구와 출구에 압력손실이 발생되지 않아 난방수를 순환시키기 위한 펌프에 부하를 주지 않는 이점이 있다.
또한, 보일러용 온수열교환기에 압력손실이 없도록 하여 난방수를 순환시키기 위한 펌프를 작은 용량의 펌프를 사용할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 직수유로들과 난방수유로들이 상하에 교호적으로 형성되도록 다단으로 다수개를 적층하여 브레이징 접합하고 열교환면적을 증대시키기 위한 요철부(50)가 일정간격으로 형성된 열교환판(10a)(10b)들과, 이 적층된 열교환판(10a)(10b)의 최상부에 배치되며 코너부위에 직수유로와 연통되는 직수 입ㆍ출구(21)(22) 및 난방수유로와 연통되는 난방수 입ㆍ출구(23)(24)가 형성된 상판(20)과, 상기 상판(20)의 직수 입,출구(21)(22)와 대응하는 상기 열교환판(10a)(10b)들의 코너부위에 직수유로들을 상호 연통시키는 제1,2연통공(11)(12)과, 상기 상판(20)의 난방수 입,출구(23)(24)와 대응하는 상기 열교환판(10a)(10b)들의 코너부위에 난방수유로들을 상호 연통시키는 제3,4연통공(13)(14)과, 상기 열교환판(10a)(10b)들의 코너부위에는 제1 내지 제4연통공(11)(12)(13)(14)이 천공되며 상하로 이웃하는 열교환판(10a)(10b)들과 면접촉하면서 접합되도록 상기 요철부(50)의 저부와 동일 높이로 제1,2단차 접합부(60)(75)가 단차지게 형성된 보일러용 온수열교환기에 있어서,
    상기 열교환판(10a)(10b)들은 상부에 V자 형으로 다수개가 일정간격으로 형성된 요철부(50)와, 상기 요철부(50)의 상부에 일정간격으로 물이 잘 흐르도록 유로홈(51)을 형성하고, 상기 요철부(50)와 요철부(50) 사이의 홈에 일정간격으로 돌출되게 돌출리브(52)를 형성하여 난방수와 직수가 상기 유로홈(51)을 통하여 직선으로도 통과하도록 형성된 것을 특징으로 하는 보일러용 온수열교환기의 열교환판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유로홈(51)은 상측은 넓고 하측은 좁게 형성되며, 이 유로홈은 양측면 사이의 각도가 90도가 되게 경사진 것을 특징으로 하는 보일러용 온수열교환기의 열교환판.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 돌출리브(52)는 상기 유로홈(51)의 바닥면과 동일한 위치까지 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 보일러용 온수열교환기의 열교환판.
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