KR20050000127A - 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조에 관한 것으로, 본 발명은 내부에 연소실이 마련된 연소실하우징과, 상기 연소실 내에 마련된 가스버너와, 외주면에 전열핀을 갖는 열교환파이프로 이루어져 상기 연소실하우징 내에 마련되는 현열부열교환기와, 상기 현열부열교환기와 마찬가지로 외주면에 전열핀을 갖는 열교환파이프로 이루어져 현열부열교환기의 상부에서 상기 가스버너에 의한 연소열이 배기구를 향해 진행하는 방향을 따라 배치된 잠열부열교환기를 포함하는 콘덴싱 가스보일러에 있어서, 상기 현열부열교환기 및 잠열부열교환기의 열교환파이프가 각각 타원형 단면을 갖으면서 이 타원형 단면의 장 방향 쪽으로 연소실에 대해 수직하게 배열되고, 상기 전열핀이 전조 가공을 통해 열교환파이프의 외주면에 일체로 일정간격을 두고 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조를 제공한다.

이때, 상기 현열부 및 잠열부열교환기의 열교환파이프 외주면에 형성된 전열핀은 타원형 형상을 갖거나 사방 모서리가 라운드 진 사각형 형상을 갖는 것이 바람직하다.

Description

콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조{Structure of Heat Exchanger in Condensing Gas Boiler}

본 발명은 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 현열부 및 잠열부열교환기를 구성하는 열교환파이프의 단면을 타원형으로 형성하고, 그 외주면에 전조 가공을 통해 타원형 혹은 사각형 형상을 갖는 전열핀을 형성함과 아울러 상기 전열핀 상부에 배기저항체를 배치함으로써, 열교환파이프 및 전열핀 자체의 전열면적을 종래 보다 상대적으로 넓게 형성함과 아울러 배기저항체를 통해 배기가스의 유동을 극대화시켜 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 한 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조에 관한 것이다.

일반 가정이나 공공건물 등에 사용되는 보일러는 난방용이나 온수용으로 이용된다.

이러한 보일러는 제공되는 연료의 형태에 따라 기름보일러와 가스보일러로구분된다.

동일한 용량을 갖는 기름 및 가스보일러를 비교해 보면, 구입가격에 있어서 기름보일러가 가스보일러에 비해 저렴하나, 가스보일러가 기름보일러에 비해 연료 소모량이 적다는 이점이 있다.

그러나, 장기적으로 볼 때, 소비자가 부담해야 하는 경비는 기름 및 가스보일러 모두가 거의 동일하다 할 수 있다.

이에, 도시가스가 공급되는 지역이라면 가스보일러를 사용하고 도시가스가 공급되지 않는 기타의 지역에서는 기름보일러를 많이 이용하게 된다.

한편, 가스가 연소하는 과정에서 발생하는 수증기는 저온의 물체나 공기에 접할 때 물(H₂O)로 변하는 과정에서 열에너지를 발생시킨다.

이때, 발생하는 열을 가스보일러가 재 흡수하여 열효율을 높이도록 설계된 방식을 콘덴싱 가스보일러라 한다.

이러한 콘덴싱 가스보일러는 통상의 일반 가스보일러에 비해 그 열효율이 높을 뿐만 아니라 연료비가 현격하게 절감되기 때문에 근자에 들어서는 콘덴싱 가스보일러의 사용이 증가되고 있다.

이처럼 콘덴싱 가스보일러는 연소열을 이용하여 직접 난방수를 가열하고 아울러 배기가스의 응축잠열을 재차 흡수하므로 그 열효율을 높인 것이다.

도 1은 종래 상향 연소식 콘덴싱 가스보일러의 일 실시예로써, 콘덴싱 가스보일러의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상향 연소식 콘덴싱 가스보일러는 가스공급관(11)을 통하여 유입된 가스를 이용하여서 연소실(20) 내부에서 열을 발생하도록 하는 가스버너(10)와; 상기 가스버너(10)의 열을 받아서 열교환파이프(31)로 이동하는 난방수를 데워주는 현열부열교환기(30)와: 상기 현열부열교환기(30)에서 사용된 열을 이용하여서 열교환파이프(41)를 통하여 이동하는 난방수에 잠열을 제공하도록 하는 잠열부열교환기(40)를 갖추고 있는 구성으로 되어 있다.

이때, 상기 현열부 및 잠열부열교환기(30,40)를 구성하는 열교환파이프 (31,41)의 외부에는 열교환 효율을 높이기 위해 다수의 전열핀(heat transfer fin:35)이 경납 용접 (braze welding)되어 있다.

여기서, 상기 가스버너(10)의 상부로는 현열부열교환기(30)가 배치되고, 상기 현열부열교환기(30)에 연결된 상태로 그 상부에 잠열부열교환기(40)가 배치된다.

그리고, 상기 현열부열교환기(30)와 상기 잠열부열교환기(40) 사이에 상기 잠열부열교환기(40)에서 맺혀진 응축수를 받아주도록 하는 응축수받이 격벽(50)이 형성되어 있고, 상기 응축수받이 격벽(50)의 중심부분에는 열기가 상기 현열부열교환기(30)에서 상기 잠열부열교환기(40)로 이동하도록 하는 통로(51)가 형성되어 있으며, 상기 응축수받이 격벽(50)의 측면부분에 모여진 응축수를 배출하도록 하는 응축수 수집통(사이폰관;60)이 설치되어 있다.

또한, 콘덴싱 가스보일러 내부의 일측에는 난방수가 팽창되는 체적을 보전하기 위하여 일정한 공간을 갖고 있는 상태에서 항상 일정량의 난방수가 저장되는 연질의 플라스틱재질의 시스턴탱크(70)가 구비되게 된다.

이와 같은 구성을 갖는 종래 콘덴싱 가스보일러를 작동하게 되면, 송풍팬(도시안됨)에 의해 공기가 공기흡입구(21)를 통해 상부로 공급됨과 아울러 가스공급관(11)을 통해 가스가 공급되면서 연소실(20)의 하부에 설치된 가스버너(10)가 점화되어 화염을 발생하게 된다.

이에 따라, 상기 가스버너(10)의 연소열이 직접적으로 현열부열교환기(30)에 전달되어, 그 내부 관로를 흐르는 난방수를 가열하게 되며, 배기덕트의 유로 상에 설치된 잠열부열교환기(40)는 배기가스 중의 잠열을 회수하여 난방수를 가열시키게 된다.

그리고, 상기 잠열부열교환기(40)를 통과한 배기가스는 배기구(80)를 통해서 외부로 방출되게 된다.

이때, 상기 잠열부열교환기(40)쪽에서 응축 잠열을 회수하는 과정에서 응축수가 발생하게 되는 데, 이 응축수는 자연스럽게 하부로 낙하하게 되어 응축수받이 격벽(50)에 받아지면서 응축수 배출통로를 통하여 외부로 배출되어져서 응축수수집통(60)에 모여지게 된다.

한편, 상기 현열부열교환기(30)에서 열을 받아 가열된 난방수는 난방배관(90)을 통과하면서 실내의 난방을 마치게 되고, 이렇게 난방을 마친 난방수는 난방수환수관(91)을 통해 상기 시스턴탱크(70)로 유입되어 체적의 변화를 발생시켜 압력이 완화된 다음, 순환펌프(도시안됨)의 작동에 의해 물공급관(92)을 통해 잠열부 열교환기(40)로 공급된 다음, 상기 현열부열교환기(30)를 지나면서 재차가열되어 난방수이송관(93)을 통해 다시 난방배관(90)으로 이동하게 된다.

이처럼 상기 콘덴싱 가스보일러에서는 상기한 과정의 반복적인 수행을 통해 난방수가 순환되면서 난방 운전을 하게 된다.

특히, 종래 일반적인 콘덴싱 가스보일러에서는 상기와 같이 현열 및 잠열을 흡수하는 과정 중 연소실 내부에서 응축과정이 이루어지므로 잠열을 흡수하는 잠열부열교환기(40)는 습한 환경에 있게 되며, 이러한 습한 환경은 배기가스 중의 수증기가 응축되면서 기체에서 액체로 변하게 되기 때문이다.

따라서, 통상적으로 가스보일러는 열효율을 고려하여 열교환기를 구성하는 열교환파이프의 재질을 동 재질로 사용하는 것이 바람직하나, 상기와 같이 응축 시 발생하는 산성수분과 배기가스 중의 황산화물, 질소산화물 및 연소열에 의해 부식이 발생할 수 있어 종래 콘덴싱 가스보일러에서는 이를 억제하기 위해 내식성을 갖춘 알루미늄 또는 스테인레스 재질로 현열부 및 잠열부열교환기(30,40)를 구성하는 것이 보통이었다.

그러나, 상기 알루미늄 또는 스테인레스 재질은 내식성이 좋은 반면 열전도도가 낮기 때문에, 동 재질로 형성하는 열교환기에 비해 동일 내지 유사한 열량을 얻기 위해서는 동 재질로 형성하는 열교환기에 비해 크기가 커지고 무게가 무거워지는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 콘덴싱 가스보일러에서 상기와 같이 열교환파이프(31,41)의 외주면에 브레이징 용접을 통해 전열핀(35)을 형성한 경우, 열전달 성능이 떨어져 열교환 효율이 낮다는 문제점이 있었다.

따라서, 보다 넓은 전열면적을 확보하기 위해 전열핀(35)을 더 많이 사용하게 되면, 사용하는 전열핀(35) 수만큼의 재료비가 상승하게 되고, 더불어 제품의 사이즈가 커지면서 전열핀(35)의 별도 생산, 용접 공정의 추가 등으로 인한 생산비용이 상승하는 문제점을 가지게 되는 것이다.

이에, 최근에는 콘덴싱 가스보일러에서 열교환 효율을 보다 향상시킬 수 있는 방안의 하나로, 상기 열교환파이프(31,41)의 외주면에 형성되는 다수의 전열핀(35)을 전조 가공을 통해 일체로 형성하는 방안이 제안되어 사용되고 있기도 하다.

그러나, 이와 같은 전조 가공을 통해 전열핀이 열교환파이프의 외주면에 일체로 형성되는 경우에도 열교환파이프가 원형 단면을 가지면서 전조 가공된 전열핀의 형상이 원형을 이루고 있기 때문에 동일한 규격에서 전열면적을 확대하는 데 한계가 있으며, 열교환파이프 및 전열핀의 사이즈를 보다 크게 하는 것은 전열면적을 확보하는 측면에서는 바람직할지 모르지만, 이 역시 상대적으로 제품의 사이즈가 커지면서 재료비 상승에 따른 생산비용이 상승한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 콘덴싱 가스보일러의 현열부 및 잠열부열교환기를 구성하는 열교환파이프의 단면을 타원형으로 형성하고, 그 외주면에 전조 가공을 통해 타원형 혹은 사각형 형상을 갖는 전열핀을 형성함과 아울러 상기 전열핀 상부에 배기저항체를 배치함으로써, 열교환파이프 및 전열핀 자체의 전열면적을 종래 보다 상대적으로 넓게 형성함과 아울러 배기저항체를 통해 배기가스의 유동을 극대화시켜 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 한 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 타원형 단면으로 이루어진 현열부 및 잠열부열교환기를 구성하는 열교환파이프의 외부는 알루미늄 재질의 파이프를 사용하고 내부는 열전달율이 좋은 동관을 이용한 이중구조로 구성하거나, 열교환파이프 전체를 동관으로 하면서 열교환파이프의 외부에 마련되는 전열핀을 전조 가공을 통해 형성함으로써, 뛰어난 열교환 능력 및 내부식성과 같은 재질의 특성을 최대한 활용할 수 있으면서 열교환파이프의 가공을 용이하게 하면서 경제적으로 생산할 수 있도록 한 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 상향 연소식 콘덴싱 가스보일러의 일 실시예로써, 콘덴싱 가스보일러의 구성을 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러의 개략적인 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 도 2의 현열부열교환기 영역의 확대도,

도 4는 본 발명에 따른 도 2의 잠열부열교환기 영역의 확대도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예로써, 콘덴싱 가스보일러의 구성 상태를 보여주는 도면,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 5의 현열부열교환기 영역의 확대도,

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 5의 잠열부열교환기 영역의 확대도,

도 8은 본 발명에 따른 열교환파이프에 전조 가공된 전열핀의 상태를 보여주는 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 연소실하우징 1a : 연소실하우징

1b : 단열재 2 : 가스버너

3 : 현열부열교환기 4 : 잠열부열교환기

3a,4a : 열교환파이프 3b,4b : 전열핀

3c : 난방수출구어댑터 4c : 난방수입구어댑터

5 : 배기저항체 6 : 배기흐름판

6a : 배기저항돌출부 7 : 응축수받이

8 : 배기구 9 : 연결부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 연소실이 마련된 연소실하우징과, 상기 연소실 내에 마련된 가스버너와, 외주면에 전열핀을 갖는 열교환파이프로 이루어져 상기 연소실하우징 내에 마련되는 현열부열교환기와, 상기 현열부열교환기와 마찬가지로 외주면에 전열핀을 갖는 열교환파이프로 이루어져 현열부열교환기의 상부에서 상기 가스버너에 의한 연소열이 배기구를 향해 진행하는 방향을 따라 배치된 잠열부열교환기를 포함하는 콘덴싱 가스보일러에 있어서, 상기 현열부열교환기 및 잠열부열교환기의 열교환파이프가 각각 타원형 단면을 갖으면서 이 타원형 단면의 장 방향 쪽으로 연소실에 대해 수직하게 배열되고, 상기 전열핀이 전조 가공을 통해 열교환파이프의 외주면에 일체로 일정간격을 두고 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 현열부열교환기 및 잠열부열교환기의 열교환파이프 외주면에 형성된 전열핀은 타원형 형상을 갖거나, 사방 모서리가 라운드 진 사각형 형상을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 잠열부열교환기는 상기 연소실하우징의 횡단면 수평축선에 대해 소정의 기울기를 가지고 경사 배치됨과 동시에, 상기 잠열부열교환기와 현열부열교환기는 상기 연소실하우징의 횡단면 수평축선에 대해 동일선상으로 배치되고; 상기 현열부열교환기와 잠열부열교환기 사이에는 평행하게 응축수받이가 마련되어 이 응축수받이의 일단이 상기 연소실하우징의 내측 일벽면에 접촉되고 타단은 연소실하우징의 내측 타벽면으로부터 이격 배치되며; 상기 잠열부열교환기의 상부 외벽에는 응축수 및 배기가스의 흐름을 동일 방향으로 유도하는 배기흐름판이 마련되어 이 배기흐름판의 일단은 연소실하우징의 내측 일벽면으로부터 이격되고 타단은 연소실하우징의 내측 타벽면에 접촉되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 현열부열교환기와 잠열부열교환기의 열교환파이프는 각각 그 내부가 동 재질의 파이프로 구성됨과 동시에 외부가 알루미늄 재질의 파이프로 구성된 이중구조를 갖거나, 상기 열교환파이프 전체가 동 재질의 파이프로 형성된 단일구조를 갖는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 현열부열교환기의 전열핀 상부에는 열교환 효율을 돕는 복수의 배기저항체가 배치되는 것이 바람직하며, 상기 응축수받이 및 상기 배기흐름판에는소정의 이격 간격을 두고 판면으로부터 돌출되어 배기가스의 흐름을 저지하는 복수의 배기저항돌출부가 형성되어 있는 것이 유리하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 대해 상세히 설명하며 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 부여한다.

도 2는 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러의 개략적인 구성도 이고, 도 3은 본 발명에 따른 도 2의 현열부열교환기 영역의 확대도 이고, 도 4는 본 발명에 따른 도 2의 잠열부열교환기 영역의 확대도 이다.

그리고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예로써, 콘덴싱 가스보일러의 구성 상태를 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 5의 현열부열교환기 영역의 확대도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 5의 잠열부열교환기 영역의 확대도이다.

또한, 도 8은 본 발명에 따른 열교환파이프에 전조 가공된 전열핀의 상태를 보여주는 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러는 외관을 형성하며 내부에 연소실(1)이 형성된 연소실하우징(1a)을 갖는다.

상기 연소실하우징(1a)의 측벽에는 연소실(1) 내의 열기가 외부로 방출되는 것을 저지하여 연소 효율을 높이기 위한 단열재(1b)가 감싸져 있고, 상기 연소실하우징(1a)의 상부에는 배기구(8)가 형성되어 있다.

상기 연소실하우징(1a) 내의 연소실(1) 하부에는 가스버너(2)가 마련되어 있다.

본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러는 하향 연소식이 아닌 상향 연소식을 채용하고 있는 바, 상기 가스버너(2)로는 분젠식 가스버너 등을 이용할 수 있을 것이다.

상기 연소실(1)의 상부에는 다수개의 열교환파이프(3a)가 서로 연결되어 이루어진 현열부열교환기(3)가 마련되어 있다.

상기 현열부열교환기(3)는 가스버너(2)에 의해 연소된 열을 이용하여 직접 난방수를 가열한다.

상기 현열부열교환기(3)는 배기 흐름이 원활해 질 수 있을 뿐만 아니라 전열면적이 최대로 이루어질 수 있도록 연소실하우징(1a)의 횡단면 수평축선에 대해 소정의 기울기를 가지고 배치될 수도 있고, 수평하게 배치될 수도 있다.

이러한 상기 현열부열교환기(3)는 내부식성을 가질 수 있도록 그 내부는 동 재질의 파이프로 채용하고, 외부는 알루미늄 재질의 파이프로 형성하여 이중구조를 갖으며, 외부의 알루미늄 재질 파이프의 외주면에는 전조 가공을 통해 전열핀(3b)을 형성하여 사용될 수 있다.

물론, 경우에 따라서는 상기 현열부열교환기(3)는 응축수에 의한 부식의 영향을 거의 받지 않기 때문에, 현열부열교환기(3)를 내부 및 외부의 이중구조로 나누지 않고, 전체를 단일구조로 하여 열교환 효율이 좋은 동 재질의 파이프로 구성하고, 그 외주면에 전조 가공을 통해 전열핀(3b)을 형성할 수도 있다.

특히, 본 발명에 따라 상기 현열부열교환기(3)를 구성하는 다수개의 열교환파이프(3a)는 보다 넓은 전열면적을 확보하여 열교환 효율을 보다 향상시키고자 하는 목적으로 타원형 단면을 갖는 파이프로 채용하고 있다.

또한, 전조가공을 통해 형성되는 상기 전열핀(3b) 또한 그 형상이 타원형 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

물론, 상기 전열핀(3b)은, 본 발명의 다른 실시예로 보여주는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 사방 모서리가 라운드 진 사각형 형상으로 형성할 수도 있다.

그리고, 이렇게 전조가공을 통해 형성된 상기 전열핀(3b)은 핀의 높이에 따라 크게 9㎜ 이상의 하이핀(high fin) 및 하이핀 보다 핀 높이가 순차적으로 낮은 미들핀(middle fin), 로우핀(low fin) 등으로 구분되어 형성될 수 있다.

상기 현열부열교환기(3)의 일단에는 난방수가 배출되는 난방수출구어댑터 (3c)가 장착되어 있다.

한편, 본 발명에 따른 현열부열교환기(3)의 전열핀(3b) 상부에는 배기 저항에 따른 현열부열교환기(3) 후면에 이르기까지 최대한의 열교환 효율이 이루어지도록 복수의 배기저항체(5)가 마련되어 있다.

상기와 같이 전열핀(3b) 상부에 배기저항체(5)를 배치하는 이유는, 상기 현열부열교환기(3)의 외주면에 전조가공을 통해 전열핀(3b)을 형성한 경우, 현열부열교환기(3)를 지나가는 배기 흐름에 저항 역할을 하는 부분이 없어 고온의 배기가스의 유동을 극대화시킬 수는 없기 때문으로, 상기와 같이 배기저항체(5)를 배기가스의 흐름 방향에 거스르게 현열부열교환기(3) 상부에서 서로 좌우 인접한 전열핀(3b) 사이에 배치함으로써, 고온의 연소열 및 배기가스의 유동을 극대화시킬수 있고 이에 따라 열교환 효율을 높일 수 있도록 하기 위함이다.

이때, 각 배기저항체(5)는 배기흐름을 위해 인접한 전열핀(3b) 사이에 상호 이격 배치되어 있으며 대략 "Ｖ" 형상을 이룬다.

물론, 본 발명에 따른 상기 배기저항체(5)는 도시된 것과는 다른 형상이 채용될 수 있음은 자명하다.

그리고, 상기 현열부열교환기(3)의 상부에는 역시 다수개의 열교환파이프 (4a)가 서로 연결되어 이루어진 잠열부열교환기(4)가 마련되어 있다.

상기 잠열부열교환기(4)는, 상기 현열부열교환기(3)와 마찬가지로, 연소실하우징(1a)의 횡단면 수평축선에 대해 소정의 기울기를 가지고 경사 배치됨과 아울러, 상기 가스버너(2)에 의한 연소열이 배기구(8)를 향해 진행하는 수직방향을 따라 현열부열교환기(3)와 연소실하우징(1a)의 횡단면 수평축선에 대해 동일선상에 나란하게 배치되어 있다.

따라서, 배기가스가 배출되는 동안 상기 잠열부열교환기(4)를 따라 차례대로 열교환이 이루어져 끝단부까지 최대한 많은 열교환이 이루어짐으로써, 배기가스에 의한 잠열 및 응축 조건을 만들어 전열면적을 최대화시켜 열교환 효율을 향상시킬 수 있으며, 동시에 장치의 컴팩트화를 이룰 수 있다.

그리고, 상기 잠열부열교환기(4)는, 응축수에 의한 부식의 우려가 크기 때문에, 현열부열교환기(3)와 마찬가지로, 열교환파이프(4a)가 내부식성을 가질 수 있도록 그 내부는 동 재질의 파이프로 채용하고, 외부는 알루미늄 재질의 파이프로 형성하여 이중구조를 갖으며, 외부의 알루미늄 재질 파이프의 외주면에는 전조가공을 통해 전열핀(4b)을 형성하여 사용하는 것이 바람직하다.

물론, 상기 열교환파이프(4a) 전체를 단일구조로 하여 열교환 효율이 좋은 동 재질의 파이프로만 구성할 수도 있다.

특히, 본 발명에 따라 상기 잠열부열교환기(4)를 구성하는 열교환파이프(4a)는, 상기 현열부열교환기(3)를 구성하는 열교환파이프(3a)와 마찬가지로, 보다 넓은 전열면적을 확보하여 열교환 효율을 보다 향상시키고자 하는 목적으로 타원형 단면을 갖는 파이프로 채용하고 있다.

물론, 상기 잠열부열교환기(4)에 형성되는 전열핀(4b) 역시, 현열부열교환기 (3)의 전열핀(3b)과 마찬가지로, 그 형상이 타원형 형상이나 사방 모서리가 라운드 진 사각형 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시예에서 잠열부열교환기(4)는 측방향을 따라 일렬로 배열되어 있으나, 2단, 다중구조 및 다중 배열 방식으로 구성할 수도 있으며, 필요에 따라 달리 분리하여 배열할 수도 있을 것이다.

상기 잠열부열교환기(4)의 일단에는 난방수가 입수되는 난방수입구어댑터 (4c)가 마련되어 있다.

이때, 상기 현열부 및 잠열부열교환기(3,4)는 연결부(9)를 통해 서로 연결되어 있고, 그들 사이에는 응축수받이(7)가 서로 평행하게 마련되어 있다.

상기 응축수받이(7)는 그 일단이 연소실하우징(1a)의 내측 일벽면에 접촉되고 타단이 연소실하우징(1a)의 내측 타벽면으로부터 이격 배치된다.

이때, 상기 타벽면으로부터 이격 배치된 소정간격 사이로는 배기의 흐름이이루어진다.

그리고, 상기 응축수받이(7)의 일단에는 잠열부열교환기(4)의 열교환 작용 시 발생하여 응축수받이(7)에 모인 응축수를 배출시키는 응축수배출구가 형성되어 있다.

상기 잠열부열교환기(4)의 외벽에는 현열부열교환기(3)를 거친 배기의 흐름을 안내하는 배기흐름판(6)이 설치되어 있다.

상기 배기흐름판(6)은 잠열부열교환기(4)와의 사이에서 배기가스의 흐름을 응축수가 떨어지는 방향과 동일하도록 유도하는 배기가스의 유로 역할을 한다.

즉, 상기 배기흐름판(6)은 그 일단이 연소실하우징(1a)의 내측 일벽면으로부터 이격되고 타단이 연소실하우징(1a)의 내측 타벽면에 접촉되어 상기 잠열부열교환기(4)와 서로 평행하게 마련된다.

상기 응축수받이(7)와 배기흐름판(6)은 열효율이 저하되는 것을 방지하기 위해 이중의 공기층을 가지며, 그 측벽이 단열재질로 이루어져 있다.

한편, 상기 응축수받이(7)와 배기흐름판(6)에는 잠열부열교환기(4)의 전역에서 열교환이 이루어질 수 있도록 소정의 이격 간격을 두고 잠열부열교환기(4)를 향해 판면으로부터 돌출된 복수의 배기저항돌출부(6a)가 형성되어 있다.

상기 배기저항돌출부(6a)들은 배기가스의 흐름을 최대한 저지시킴으로써, 잠열부열교환기(4)에 의한 열교환 효율이 높도록 한다.

상기 응축수받이(7)와 배기흐름판(6) 역시, 현열부열교환기(3) 및 잠열부열교환기(4)와 마찬가지로 경사 배치된다.

이러한 구성에 의해, 상기 가스버너(2)가 동작되어 연소되면, 난방수는 상기 잠열부열교환기(4)에 연결된 난방수입구어댑터(4c) 쪽을 통해 유입되어 잠열부열교환기(4)를 통과하는 동안 배기가스의 잠열에 의해 열교환 된 다음, 상기 현열부열교환기(3)로 유입되어 현열부열교환기(3)에서 현열에 의해 가열된다.

그리고, 이렇게 가열된 난방수는 난방수출구어댑터를 통해 도시되지 않은 난방배관으로 유입되어 난방배관을 따라 이동하면서 실내를 난방하게 된다.

한편, 이와 같이 난방수가 가열되는 과정에서 상기 가스버너(2)의 연소 시 발생한 연소열 및 배기가스는 먼저 아래쪽에 위치한 현열부열교환기(3)를 통과하면서 열교환 된다.

그리고, 상기 현열부열교환기(3)를 통과한 배기가스가 상호 이격 배치된 배기저항체(5)를 통과하여 응축수받이(7)로 향한다.

상기 배기가스는 응축수받이(7)의 하부에서 연소실하우징(1a)의 타벽면으로부터 이격 배치된 소정 간격 사이로 유도된다.

이렇게 유도된 배기가스는 배기흐름판(6)의 하부에 설치된 잠열부열교환기 (4)들과 차례로 열교환 된다.

이때, 상기 응축수받이(7)와 배기흐름판(6)에 마련된 각 배기저항돌출부(6a)로 인해 잠열부열교환기(4)에 의한 열교환 효율은 보다 높아질 수 있게 된다.

상기 잠열부열교환기(4)의 열교환 작용 시 발생하는 응축수는 응축수받이(7)에 모인 후, 응축수배출구를 통해 배출된다.

그리고, 상기 잠열부열교환기(4)를 차례로 거치면서 열교환된 배기가스는 배기흐름판(6)의 일단과 연소실하우징(1a)의 내측 일벽면 사이의 이격 간격으로 유도된 후, 상측으로 부상하여 연소실하우징(1a)의 상부 배기구(8)를 통해 외부로 배출된다.

이와 같이 본 발명의 콘덴싱 가스보일러에 의하면, 연소에 의한 연소열 및 배기가스에 의해 현열부 및 잠열부열교환기(3,4)에서 열교환이 일어날 때, 상기 현열부 및 잠열부열교환기(3,4)를 구성하는 각각의 열교환파이프(3a,4a)가 타원형 단면을 갖음과 아울러 타원형으로 형성된 전열핀(3b,4b)의 상부에 배기저항체(5)가 마련됨에 따라 연소열과 배기가스의 접촉면적이 크게 넓어지게 되고, 결과적으로 종래 동일한 규격의 열교환기에 비해 전열면적이 상대적으로 넓어지면서 열교환 효율이 크게 향상되는 장점을 가지게 되는 것이다.

또한, 상기 열교환파이프(3a,4a)의 내부는 동(銅) 재질의 파이프를 사용하고, 외부는 알루미늄 재질의 파이프를 사용하여 이중구조로 형성한 상태에서 상기 알루미늄 재질의 파이프 외주면에 전조 가공을 통해 전열핀(3b,4b)을 형성함으로써, 뛰어난 열교환 능력 및 내부식성과 같은 재질의 특성을 최대한 활용할 수 있는 장점을 가진다.

이와 같이 본 발명은 전열면적을 최대화하고 현열 및 응축 조건을 만들어 열교환 효율을 향상시키며 장치의 컴팩트화 및 내식성을 확보할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조에 의하면, 상기 현열부 및 잠열부열교환기를 구성하는 각각의 열교환파이프의 단면을 타원형으로 형성하고, 그 외주면에 전조 가공을 통해 타원형 혹은 사각형 형상을 갖는 전열핀을 형성함과 아울러 상기 전열핀 상부에 배기저항체를 배치함으로써, 열교환파이프 및 전열핀 자체의 전열면적을 종래 보다 상대적으로 넓게 형성함과 아울러 배기저항체를 통해 배기가스의 유동을 극대화시켜 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

상기 현열부열교환기와 잠열부열교환기를 서로 평행하게 설치함과 동시에 연소실하우징의 수직방향에 대해 소정의 기울기를 갖도록 설치하여 배기가스의 흐름을 응축수가 떨어지는 방향과 동일하도록 유도함은 물론, 열교환파이프의 재질을 외부는 알루미늄 재질의 파이프로 이루어지고 내부는 열전달율이 좋은 동 재질의 파이프(동관)로 이루어진 이중구조를 갖는 열교환파이프를 사용하거나, 열교환파이프 전체가 동관으로만 이루어진 단일구조를 갖는 열교환파이프를 사용함으로써, 전열면적을 최대화하고 현열 및 응축 조건을 만들어 열교환 효율을 향상시키며 장치의 컴팩트화 및 내식성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 내부에 연소실이 마련된 연소실하우징과, 상기 연소실 내에 마련된 가스버너와, 외주면에 전열핀을 갖는 열교환파이프로 이루어져 상기 연소실하우징 내에 마련되는 현열부열교환기와, 상기 현열부열교환기와 마찬가지로 외주면에 전열핀을 갖는 열교환파이프로 이루어져 현열부열교환기의 상부에서 상기 가스버너에 의한 연소열이 배기구를 향해 진행하는 방향을 따라 배치된 잠열부열교환기를 포함하는 콘덴싱 가스보일러에 있어서,

   상기 현열부열교환기 및 잠열부열교환기의 열교환파이프가 각각 타원형 단면을 갖으면서 이 타원형 단면의 장 방향 쪽으로 연소실에 대해 수직하게 배열되고, 상기 전열핀이 전조 가공을 통해 열교환파이프의 외주면에 일체로 일정간격을 두고 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 현열부열교환기 및 잠열부열교환기의 열교환파이프 외주면에 형성된 전열핀은 타원형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 열교환기 구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 현열부열교환기 및 잠열부열교환기의 열교환파이프 외주면에 형성된 전열핀은 사방 모서리가 라운드 진 사각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 열교환기 구조.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 잠열부열교환기는 상기 연소실하우징의 횡단면 수평축선에 대해 소정의 기울기를 가지고 경사 배치됨과 동시에, 상기 잠열부열교환기와 현열부열교환기는 상기 연소실하우징의 횡단면 수평축선에 대해 동일선상으로 배치되고;

   상기 현열부열교환기와 상기 잠열부열교환기 사이에는 평행하게 응축수받이가 마련되어 이 응축수받이의 일단이 상기 연소실하우징의 내측 일벽면에 접촉되고 타단은 연소실하우징의 내측 타벽면으로부터 이격 배치되며;

   상기 잠열부열교환기의 상부 외벽에는 응축수 및 배기가스의 흐름을 동일 방향으로 유도하는 배기흐름판이 마련되어 이 배기흐름판의 일단은 연소실하우징의 내측 일벽면으로부터 이격되고 타단은 연소실하우징의 내측 타벽면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조.
5. 제4항에 있어서,

   상기 현열부열교환기 및 잠열부열교환기의 열교환파이프는 각각 그 내부가 동 재질의 파이프로 구성됨과 동시에 외부가 알루미늄 재질의 파이프로 구성된 이중구조를 갖는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조.
6. 제4항에 있어서,

   상기 현열부열교환기 및 잠열부열교환기의 열교환파이프는 전체가 동 재질의 파이프로 형성된 단일구조를 갖는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조.
7. 제4항에 있어서,

   상기 현열부열교환기의 열교환파이프는 전체가 동 재질의 파이프로 형성된 단일구조를 갖고, 상기 잠열부열교환기의 열교환파이프는 내부가 동 재질의 파이프로 구성됨과 동시에 외부가 알루미늄 재질의 파이프로 구성된 이중구조를 갖는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 현열부열교환기의 전열핀 상부에는 열교환 효율을 돕는 복수의 배기저항체가 배치되는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 배치구조.
9. 제8항에 있어서,

   상기 응축수받이 및 상기 배기흐름판에는 소정의 이격 간격을 두고 판면으로부터 돌출되어 배기가스의 흐름을 지연시켜 잠열부열교환기와의 접촉시간을 연장시켜주는 복수의 배기저항돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 가스보일러의 열교환기 구조.