KR20110022049A - 열교환기 - Google Patents

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KR20110022049A
KR20110022049A KR1020117000801A KR20117000801A KR20110022049A KR 20110022049 A KR20110022049 A KR 20110022049A KR 1020117000801 A KR1020117000801 A KR 1020117000801A KR 20117000801 A KR20117000801 A KR 20117000801A KR 20110022049 A KR20110022049 A KR 20110022049A
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페터 얀 콜
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인터가스 히팅 에셋츠 비.브이.
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Abstract

열교환기 (10) 는 단일체의 열전도성 재료로 제조되며, 상기 열교환기는 유체와 열교환기 사이에서 유체를 안내하고 또한 열 전달하는 핀 (20) 을 포함하고, 상기 핀들 사이에는, 이러한 핀들 사이의 거리보다 작은 거리에 걸쳐 상기 핀들을 실질적으로 가로지르는 방향 또한 유체의 유동 방향을 실질적으로 가로지르는 방향으로 연장하는 횡방향 핀 (24) 이 제공되고, 상기 횡방향 핀은, 핀들 사이에서 유동하는 유체가 핀들 사이의 구불구불한 경로를 따르도록, 상호 인접한 핀들에 근접하게 또는 그 상에 교대로 배열되며, 측면 방향은 핀에 실질적으로 수직하게 놓여 있다.

Description

열교환기 {HEAT EXCHANGER}
본 발명은 단일체의 열전도성 재료로 제조되는 열교환기에 관한 것으로, 상기 열교환기는 유체와 열교환기 사이에서 유체를 안내하고 또한 열 전달하는 핀을 포함한다.
본 발명은 또한 물을 가열하는 물 가열 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 수도물 및 중앙의 가열 물을 가열하는 콤비 보일러 (combi-boiler) 에 관한 것이다.
본 발명은 또한 열교환기를 제조하는 방법에 관한 것이다.
다양한 냉각 및 가열 장치에는 열교환기가 사용된다. 공지된 열교환기로는, 예를 들어 중앙 가열 설치물 (CH 설치물) 에서 중앙 가열 물 (CH 물) 을 가열하는 보일러 및 수도물을 가열하는 온수기 (geyser) 또는 보일러가 있다.
공간 절약을 위해서, CH 설치물용 물 및 수도물 둘 다를 가열하는 복합식 장치, 소위 콤비 보일러 형태를 사용하는 것이 유리하다. 버너 등의 단일의 발열 장치만이 필요하기 때문에, 공간이 절약된다. 또한, 제 2 버너를 생략함으로써, 비용적인 면에서 유리하다.
다른 개선점으로는, 열교환기를 일체로 제조하여, 더 적은 단계로 제조하는 것이다.
열교환기는 또한 열전달을 증가시킴으로써 보다 콤팩트하게 형성되어, 더 작은 열교환기이면 충분할 수 있다. 열교환기에 핀을 형성하여, 열교환기의 접촉 표면을 확장함으로써, 열교환기의 열교환을 증가시키는 것은 공지되어 있다.
전술한 개선에도 불구하고, 가열 및 냉각 장치를 보다 콤팩트하게 형성하고 또한 경제적인 이유 및 기술적인 이유로 이러한 장치를 가능한 한 간단하게 유지하는 것이 여전히 필요하다.
그리하여, 본 발명의 목적은, 장치를 훨씬 복잡하게 형성하지 않으면서, 종래의 장치보다 더 콤팩트한 가열 또는 냉각 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에서는 단일체의 열전도성 재료로 제조되는 열교환기를 제공함으로써 상기 목적을 달성하고, 상기 열교환기는 유체와 열교환기 사이에서 유체를 안내하고 또한 열 전달하는 핀을 포함하고, 상기 핀들 사이에는, 이러한 핀들 사이의 거리보다 작은 거리에 걸쳐 상기 핀들을 실질적으로 가로지르는 방향 또한 유체의 유동 방향을 실질적으로 가로지르는 방향으로 연장하는 횡방향 핀이 제공되고, 상기 횡방향 핀은, 핀들 사이에서 유동하는 유체가 핀들 사이의 구불구불한 경로를 따르도록, 상호 인접한 핀들에 근접하게 또는 그 상에 교대로 배열되며, 측면 방향은 핀에 실질적으로 수직하게 놓여 있다.
바람직한 실시형태에 있어서, 열교환기는 단일체의 금속, 예를 들어 알루미늄으로 제조된다. 그리하여, 주조 기술을 적용하여 상기 열교환기가 간단한 방식으로 제조될 수 있다.
본원에 따른 상기 열교환기가 사용되면, 이 열교환기상의 핀은 유체 유동에 배치하는 것이 매우 적절하다. 이러한 경우에, 핀들은, 이러한 핀들의 종방향 축선이 유체의 유동 방향에 놓이도록 배치된다. 그리하여, 유체와 열교환기간의 접촉 표면이 확장되고, 그럼으로써 유체와 열교환기간의 열전달도 증가된다.
그 후, 상기 핀에 배열된 횡방향 핀은, 핀들 사이의 유체가 이동하는 경로가 연장되도록 보장해준다. 또한, 핀을 통하는 통로는 더 작게 형성되어, 핀 사이의 유체의 유동 속도가 더 커진다. 더 작아진 통로로 인해, 핀들 사이의 유체가 이동되는 경로가 길어지는 효과와 유동 속도가 증가되는 효과는 대부분 서로 상쇄된다. 놀랍게도, 유체와 열교환기간의 열교환 정도는, 열교환기에 이용가능한 접촉 표면의 변경에 의해서보다는 증가된 유동 속도에 의해 보다 더 크게 영향을 받는다. 그리하여, 열교환기의 전체 크기를 변경하지 않으면서, 횡방향 핀을 배열하도록 핀들을 더 멀리 배치하여 접촉 표면을 저감시켜, 유동 속도를 높게 하는 것이 유리한 것으로 나타났다.
다른 유리한 실시형태에 있어서, 횡방향 핀이 없는 상황에 비하여 유체의 유동 속도를 증가시킴으로써 열교환 효과가 훨씬 더 증가되는 것으로 나타났다. 팬을 사용하여 유동 속도를 향상시키는 것이 유리하다. 횡방향 핀은 없지만 대략 동일한 열교환 표면을 가진 열교환기와 비교할 때, 핀들 사이의 유체의 체류 시간이 더 짧아짐에도 불구하고, 핀에 횡방향 핀이 형성된 경우에 유체의 유동 속도가 높아짐에 따라 열교환도 더 증가된다.
또 다른 실시형태에 있어서, 횡방향 핀은 상호 인접한 2 개의 핀들 사이의 거리의 대부분에 걸쳐 상류측보다는 하류측에서 연장한다. 하류측에서는, 유체가 더 냉각되어, 더 작은 체적을 가지고, 그럼으로써 유동 속도 또한 열전달이 감소한다. 횡방향 핀을 더 연장하여 하류측에서 통로의 크기를 줄임으로써, 상기 효과를 보상할 수 있고, 더 큰 유동 속도 및 그로 인한 더 큰 열 전달이 유지된다.
다른 실시형태에 있어서, 본원에 따른 열교환기는 제 2 유체를 안내하는 제 1 도관을 더 포함하고, 상기 제 1 도관은 열교환기의 단일체의 열전도성 재료에 리세스가공된다. 제 2 도관은 제 2 유체를 각각 냉각 및 가열시키는데 매우 적합하다.
특정 바람직한 실시형태에 있어서, 열교환기의 핀을 따라 진행하는 제 1 유체로부터의 열은, 특히 핀을 통하여 열교환기에 전달된다. 핀에 근접하게 배열되는 횡방향 핀은, 유체 체적 단위당 열교환기에 가능한 최대의 열량을 전달할 수 있도록, 유체와 열교환기간의 더 큰 열전달에 대한 책임이 있다. 열교환기는 또한 도관의 제 2 유체에 열전달한다. 그럼으로써, 제 1 유체로부터 제 2 유체로의 간접적인 열전달이 효과적으로 실현된다.
특정 다른 실시형태에 있어서, 열전달 방향은 이전의 실시형태에 기재된 방향 반대이다. 이러한 경우에, 제 1 도관을 통하여 유동하는 제 2 도관은 열교환기로 열을 버린다. 그 후, 열교환기는 핀들 사이에서 유동하는 제 1 유체를 가열한다.
유리한 다른 실시형태에 있어서, 횡방향 핀은 핀과 횡방향 핀간의 충분한 열 접촉이 있도록 핀상에 배열된다. 이는, 횡방향 핀이 열교환기와 제 1 유체 간의 접촉 표면을 확장하는데 기여하는 추가의 효과를 나타낸다.
다른 실시형태에 있어서, 횡방향 핀은 핀을 실질적으로 가로지르는 방향으로 연장한다.
또 다른 실시형태에 있어서, 본원은 제 3 유체를 안내하는 제 2 도관을 더 포함하는 열교환기를 제공하고, 상기 제 2 도관은 열교환기의 단일체의 열전도성 재료에 리세스가공된다. 제 2 도관의 장점은, 3 개의 유체간에 열교환이 실시될 수 있다는 것이다. 유리한 방식으로 적용되는 보다 특정 실시형태로서는, CH 물 및 수도물 둘 다를 가열하는 이하 언급되는 콤비 보일러이다.
다른 실시형태에 있어서, 열교환기의 제 1 도관 및 제 2 도관은 상이한 형태를 가진다. 이러한 도관들은 가장 긴 가능한 보유 시간을 얻도록 열교환기를 통하여 가장 긴 가능한 경로를 한정한다. 그럼으로써 보다 더 양호한 열교환이 얻어진다. 콤팩트한 열교환기를 얻기 위해서, 열교환기를 통한 단일의 직선의 통로가 아니라 굽힙부 또는 대안으로 단일의 굽힘 통로에 의해 서로 연결되는 다수의 직선의 통로로서 도관을 실현하는 것이 유리하다. 제조시 공학적인 이유로 통상적으로 굽힘 형상의 파이프 피스에 의해 열교환기 외측에 상호 연결되는 다수의 직선의 통로를 실현하는 것이 보다 더 간단하지만, 굽힘부는 열교환기 자체에 추가로 배열될 수 있다.
바람직한 실시형태에 있어서, 본 발명에서는 열교환기를 제공하는데, 상기 도관은 제 2 열전도성 재료로 된 중공 안내부를 포함하고, 상기 중공 안내부는 열교환기에 의해 실질적으로 밀접하게 장착되도록 포위된다. 이러한 실시형태는, 예를 들어 중공 안내부로서 파이프를 사용하여 제조될 수 있다. 그 후에, 열교환기는 예를 들어 몰드에 파이프를 배치함으로써 파이프의 적어도 일부 주변에 주조되고, 그런 다음 열교환기는, 파이프의 용융점 보다 낮은 온도에서 예를 들어 용융 금속으로 몰드를 충전함으로써 형성된다. 이러한 방식으로, 열교환기내에 놓인 도관에서 가능한 한 굽힙부를 가지는 것이 더 용이해진다.
특정 실시형태에 있어서, 상기 횡방향 핀은 2 개의 상호 인접한 핀들 사이의 거리의 절반보다 상당히 작은 핀들 사이의 공간안으로 연장하는 열교환기가 제공된다.
다른 실시형태에 있어서, 상기 횡방향 핀은 핀들 사이의 공간에서 인접한 핀들 사이의 중간 위치까지 연장하는 열교환기가 제공된다.
열교환기를 위한 가장 큰 가능한 접촉 표면을 형성하도록, 열교환기에는 가능한 가장 많은 개수의 핀이 제공되어야 한다. 하지만, 소정 크기의 열교환기에서, 핀의 개수가 증가하면, 이 핀들이 서로 더 근접하게 배치되어, 핀들 사이의 통로가 상당히 좁아진다. 핀들 사이의 통로가 너무 좁아지면, 이러한 핀들 사이의 유체 관류에 역효과를 준다. 특히, 유체가, 예를 들어 연소 가스 등의 기체 함유 가스 혼합물인 경우에, 핀들 사이의 통로가 너무 좁으면, 이러한 핀들 사이에서의 응축물이 유체의 관류를 방해할 것이다. 또한, 핀을 가진 열교환기를 제조하기 위한 선택된 기술에서도 핀들 사이의 거리에 대한 제한을 부과한다. 이러한 핀들 사이의 횡방향 핀의 배열은 상기 효과를 더 향상시킨다. 그리하여, 소정의 설계에 대하여, 유체의 양호한 관류를 또한 보장하기 위해서는 핀들 사이의 최소 거리가 필요하다. 횡방향 핀이 존재함으로써 이러한 최소 거리를 증가시킨다. 횡방향 핀이 핀들을 가로지르는 방향으로 더 연장하면, 상기 최소 거리는 또한 더 증가한다. 그리하여, 핀이 연장하는 상기 거리는 또한 실시의 이유로 제한된다. 출원인은 실험을 통하여, 횡방향 핀이 연장하는 거리보다 작은 핀들 사이의 최소 거리가 3 ㎜ 임을 알았다. 이러한 경우에, 선택된 사출 성형 기법은 제한 요인인 것으로 발견되었다. 하지만, 이러한 거리가 작아지면, 핀들 사이의 유체 관류는 소정의 순간에 역효과를 발생하게 된다.
본원에 따른 특정 실시형태에 있어서, 물을 가열하는 물 가열 장치가 제공되고, 이 장치는 열을 발생시키는 가열 부재; 상기 가열 부재에 의해 발생하는 열을 흡수하는 열교환기; 열교환기에 주조되는 유체용 도관의 공급측에 연결되고 또한 물의 공급 도관에 연결될 수 있는 공급부 연결 수단; 및 열교환기에 주조되는 유체용 도관의 배출측에 연결되고 또한 가열된 물의 배출 도관에 연결될 수 있는 배출부 연결 수단을 포함한다. 대표적인 실시형태에서, 가열 부재는 가스를 연소시키는 버너를 포함한다. 고온 연소 가스는 열교환기를 따라, 특히 핀들 사이에서 안내되고, 그로 인해 이 고온 연소 가스는 핀 및 이러한 방식으로 열교환기로 열을 버린다. 공급부 연결 수단에 연결되는 물 공급부는 열교환기내의 도관에 물을 공급한다. 열교환기로부터의 열은 도관내의 물을 가열한다. 그 후, 가열된 물은 배출부 연결 수단에 연결되는 배출부를 통하여 열교환기의 도관을 빠져나간다.
보다 특정한 실시형태에 있어서, 상기 물 가열 장치는 수도물용 고온 물 가열 장치를 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 물 가열 장치는 중앙 가열을 위해 CH 물을 가열하는 CH 보일러를 포함한다.
또 다른 실시형태에 있어서, 본원은 수도물 및 CH 물을 가열하는 콤비 보일러로서, 고온 물 가열 장치를 포함하고, 상기 고온 물 가열 장치는 열교환기를 포함하며, 수도물을 안내하는 제 1 도관이 제공되고, CH 물을 안내하는 제 2 도관이 제공된다. 종래 기술의 콤비 보일러에서는 열교환기에 의해 흡수된 열이 CH 물 또는 수도물을 가열하는데 사용되는지를 선택하도록 일반적으로 3 방향 밸브를 사용하기 때문에, 상기 실시형태는 매우 유리하다. 열교환기에 CH 물 뿐만 아니라 수도물용 도관을 제공함으로써, 3 방향 밸브는 생략될 수 있고, 또한 CH 물 및 수도물 둘 다를 동시에 가열할 수 있다.
본원의 다른 양태에 따라서, 열교환기의 제조 방법을 제공하고, 상기 방법은, 단일체의 열전도성 재료로 열교환기를 제조하기 위한 몰드를 제공하는 단계로서, 상기 몰드는 적어도 유체를 안내하기 위해서 주조용 도관의 공급부를 수용하는 개구부와, 유체를 안내하기 위해서 주조용 도관의 배출부를 수용하는 개구부를 포함하고, 상기 몰드는 열교환기상에 핀을 일체로 형성하기 위한 리세스를 포함하며, 상기 핀용 리세스에는, 유사하게, 핀들 상에 또는 핀들에 근접하게 횡방향 핀을 형성하기 위한 리세스가 형성되어, 이 횡방향 핀이 핀들간의 거리보다 작은 거리에 걸쳐 핀을 실질적으로 가로지르는 방향으로 또한 형성하기 핀들 사이에서 유동되는 유체의 예상되는 유동 방향을 실질적으로 가로지르는 방향으로 연장하고, 상기 횡방향 핀은, 형성하기 위한 핀들 사이에서 유동하는 유체가 핀들 사이의 구불구불한 경로를 따르도록, 상호 인접하게 형성하기 위해 핀들에 근접하게 또는 그 상에 교대로 배열되며, 측면 방향은 핀에 실질적으로 수직하게 놓여 있는 단계; 몰드에 유체를 안내하는 도관을 배열하는 단계로서, 공급용 몰드의 개구부에 의해 상기 도관의 공급부가 수용되고, 배출용 몰드의 개구부에 의해 상기 도관의 배출부가 수용되는 단계; 유체용 도관에 제거가능한 실질적으로 비압축성 코어를 배열하는 단계; 적어도 하나의 열전도성 재료 또는 적어도 몰드에서 열전도성 재료로 변환될 수 있는 재료로 몰드를 충전하는 단계; 단일체의 열전도성 재료로부터 열교환기를 얻기 위해서 상기 몰드의 충전물을 처리하는 단계; 열교환기로부터 몰드를 제거하는 단계; 및 유체용 도관으로부터 코어를 제거하는 단계를 포함한다.
상기 방법이 적용되는 적절한 공정으로는, 예를 들어 본원에 따른 열교환기를 형성하는 사출 성형 공정이며, 예를 들어 알루미늄 등의 용융 금속은 압력 하에서 예를 들어 그 내에 배열된 구리 도관으로 몰드안에 도입된다. 그 후, 액상의 금속은 몰드내에서 응고되고, 그럼으로써 열교환기는 그 형태를 얻게 되며, 횡방향 핀을 가진 핀들은 몰드의 형상에 의해 형성된다.
상기 방법을 위한 다른 적절한 공정에서, 사출 성형이 아니라 대기압에서의 주조에 사용된다. 본원에 따른 방법은 몰드를 사용하여 열교환기를 형성하는 어떠한 공정에 적용될 수 있음이 당업자에게 명백하다. 예를 들어, 몰드를 미립자로 충전하는 것을 상정할 수 있고, 그 후 이 미립자는 몰드내에서 미립자가 용융되는 온도까지 가게 된다. 다시 한번 냉각 및 응고시킨 후에, 핀 및 단일편으로 제조되는 횡방향 핀을 가진 열교환기가 얻어진다. 대안으로, 선택적으로 예를 들어 열 처리 등의 다른 처리 후에, 서로 반응부안으로 유입하는 2 종류의 물질이 몰드에 도입될 수 있고, 그럼으로써 본원에 따라서 열교환기가 얻어진다.
본 발명의 다른 실시형태 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명된다.
도 1 은 CH 물 및 수도물용 공급 및 배출 도관이 형성된 본 발명에 따른 열교환기의 투영도,
도 2 는 외부 도관이 없는 도 1 의 열교환기의 투영도,
도 3 은 도 1 의 열교환기의 "절취된" 핀의 투영도, 및
도 4a ~ 도 4c 는 본원에 따른 횡방향 핀의 3 가지 구성의 개략도.
열교환기 (10) (도 1) 는 단일체의 알루미늄으로 제조된다. 열교환기 (10) 는 사출 성형에 의해 제조된다.
열교환기 (10) 는 다수의 핀 (20) 을 포함한다 (도 2 및 도 3 참조). 이러한 열교환기 (10) 에 근접하게 버너 또는 버너 그룹 (12) 이 배열된다. 이러한 버너 (12) 는, 이 버너 (12) 로부터의 고온 연소 가스가 핀 (20) 을 따라 유동하여 핀 (20) 으로 열 전달되어 열교환기 (10) 를 가열하도록 핀 (20) 에 대하여 위치된다. 핀 (20) 에는 이 핀 (20) 에 수직하게 놓인 횡방향 핀 (24) 이 형성되어 있다. 횡방향 핀 (24) 은 또한 연소 가스의 유동 방향에 수직하게 놓인다. 연소 가스와 열교환기 (10) 간의 접촉 표면을 확장하는 것 이외에, 횡방향 핀 (24) 은 특히 통로를 줄이는데 사용되어, 연소 가스가 더 큰 유동 속도를 얻게 된다. 또한, 횡방향 핀은 열교환기 (10) 내에서 연소 가스가 이동하는 경로를 연장하는데 사용되어, 열교환기 (10) 의 치수를 증가시키지 않고서도, 핀 (20) 들 사이에서 연소 가스의 보유 시간이 다소 증가된다. 이러한 방안으로, 연소 가스로부터 열교환기 (10) 로 더 많은 양의 열이 전달되게 된다.
버너 (12) 주변의 연소 가스의 유동에 대한 어떠한 가능한 역효과를 가능한 한 방지하기 위해서, 횡방향 핀 (24) 은 버너 (12) 에 근접한 핀 (20) 에는 배열되지 않는다. 하지만, 다른 실시형태에 있어서, 횡방향 핀 (24) 은 핀 (20) 의 전체 길이에 걸쳐 배열된다.
도시한 실시형태에서 열교환기는 약 500 × 300 × 100 ㎜ 의 치수를 가진다. 열교환기 (10) 를 나오는 (R) 연소 가스의 온도는, 60℃ 의 물 공급 온도 및 80℃ 의 물 배출 온도에서 또한 전체 부하 가열 작동시에 최대 70℃ 이다. 비교해보면, 횡방향 핀 (24) 이 없지만 열교환을 위한 유사한 표면적을 가진 유사한 열교환기에서, 연소 가스는 열교환기 (10) 를 나올 때 (R) 110℃ 의 온도를 가진다. 횡방향 핀 (24) 을 가진 열교환기 (10) 에서는 연소 가스로부터 상당히 더 많은 열을 흡수한다. 횡방향 핀이 없는 열교환기의 효율은, 전체 부하 CH 및 (열교환기의) 공급시에 60℃ 및 (열교환기의) 배출시에 80℃ 인 물 온도에서, 96.5% (Hi) 이다. 하지만, 횡방향 핀을 가진 열교환기는 98.0% (Hi) 의 효율을 가진다. "Hi" 라는 용어는 결정된 효율에서 천연 가스의 최저 발열량 (calorific value) 을 사용하는 것을 말한다.
열교환기 (10) 는 제 1 그룹의 도관 (16) 주변에서 주조되고, 이러한 도관 (16) 은 구리로 제조된다. 이러한 도관 (16) 은 CH 물을 가열하도록 열교환기 (10) 를 통하여 CH 물을 안내하도록 되어 있다. 제 2 그룹의 도관 (18) 은 수도물용이다. 제 2 그룹의 도관 (18) 은 또한 구리로 제조된다.
제 1 그룹의 도관은 U 굽힘부를 사용하여 열교환기 (10) 외측에 상호 연결되어, 이러한 도관들은 함께 CH 물을 위한 기다란 도관을 형성한다. CH 물용 공급 도관 (CVk) 은, 예를 들어 하우스의 CH 시스템으로부터 나오는 CH 물의 복귀 유동을 열교환기로 안내하기 위해서 제 1 도관 (16) 에 부착된다. 그 후, CH 물은, 제 1 도관 (16) 및 U 굽힘부를 통하여 제 2 도관 (16) 으로 가게 되고, 또한 다시 U 굽힘부를 통하여 제 3 도관 (16) 으로 가며, 계속하여 배출 도관 (CVw) 에 연결되는 최종 도관 (16) 까지 가게 된다. 열교환기 (10) 에서 가열된 CH 물은 상기 배출 도관 (CVw) 을 통하여 라디에이터로 CH 시스템으로 되돌아간다. CH 물의 순환은 공지된 방식으로 상기 도관에 포함된 펌프에 의해 발생하게 된다.
제 2 그룹의 도관 (18) 은 제 1 그룹의 도관 (16) 과 유사한 방식으로 U 굽힘부를 통하여 서로 연결된다. 그리하여, 버너 (12) 로부터 나오는 연소 가스로부터 열교환기 (10) 에 의해 흡수되는 열을 사용하여 수도물을 가열하기 위해서, 수도물을 위한 충분히 긴 도관이 형성된다. 수도물은 공급 도관 (TWk) 을 통하여 제 1 도관 (18) 에 유입하고, 이 공급 도관은 예를 들어 공중 상수도 공급 시스템에 연결된다. 그 후, 수도물은, U 굽힘부를 통하여 제 2 도관 (18) 으로 안내되고, 최종 도관 (18) 으로부터의 가열된 수도물이 열교환기를 나가서 배출 도관 (Tww) 을 통하여 예를 들어 하우스의 배출 지점까지 안내될 때까지 계속 된다.
횡방향 핀 (24) 이 핀 (20) 들 사이의 공간에서 연장하는 범위까지 증가시킴에 따라 이러한 횡방향 핀 (24) 의 효과는 증가된다. 도 4a 및 도 4b 를 비교하면, 도 4a 에서는 횡방향 핀 (24) 이 상호 인접한 핀 (20) 들 사이의 거리 중 제한된 부분에 걸쳐 연장한다. 도 4b 에서는 횡방향 핀 (24) 이 더 연장하고, 그로 인해 연소 가스가 따라 가는 구불구불한 경로 (32) 는 도 4a 보다 더 긴 경로를 한정하며, 그럼으로써 핀 (20) 사이의 보유 시간이 증가된다. 하지만, 횡방향 핀 (24) 들이 너무 멀리 연장하게 되면, 연소 가스의 유동은 너무 많이 방해를 받는다.
또한, 연소 가스와 (핀 (20) 을 통한) 열교환기 (10) 간의 접촉 표면을 가능한 한 크게 하기 위해서, 결정된 치수로 된 열교환기 (10) 에는 최대로 가능한 개수의 핀 (20) 이 제공되는 것이 유리하다. 핀 (20) 은 본원에서 서로 근접하게 놓여 있다. 하지만, 핀 (20) 이 너무 근접하게 함께 놓이면, 핀 (20) 간의 연소 가스 유동은 또한 너무 많이 방해를 받고, 그럼으로써 열교환기에서는 열을 덜 전달한다. 도 4a 및 도 4b 에 대하여 도 4c 를 비교해본다.
열교환기의 효과는 도 4b 에서 가장 크다. 이 도면에서, 통로는 50% 에 달하고, 또한 이동되는 경로가 가장 길다. 그 효과는 도 4a 에서 가장 작다. 도 4a 에서의 통로는 도 4c (및 도 4b) 에서보다 작고, 이동되는 경로는 도 4c 에서 이동되는 경로와 동일하다.
출원인은 실험을 통하여, 연소 가스 유동을 너무 많이 방해하지 않도록, 핀 (20) 과 횡방향 핀 (24) 사이에 3 ㎜ 의 최소 공간이 필요함을 알았다.
상기 설명에 기재되고 또한 도면에 도시된 실시형태는 단지 예시적으로 기재한 것이다. 본 발명의 범위내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함을 당업자에게 명백하다. 본원에 따른 새로운 실시형태를 얻기 위해, 기재되고 도시한 실시형태를 조합할 수 있음을 당업자에게 명백하다. 그리하여, 추구하는 보호범위는 이하의 청구범위에 의해 한정된다.
10 : 열교환기
12 : 버너
14 : 연소 가스
16 : CH 물 도관
18 : 수도물 도관
20 : 핀
24 : 횡방향 핀
32 : 유체 유동 방향
34 : 유체 통로의 직경

Claims (9)

  1. 단일체의 열전도성 재료로 제조되는 열교환기로서,
    상기 열교환기는 유체와 열교환기 사이에서 유체를 안내하고 또한 열 전달하는 핀을 포함하고,
    상기 핀들 사이에는, 이러한 핀들 사이의 거리보다 작은 거리에 걸쳐 상기 핀들을 실질적으로 가로지르는 방향 또한 유체의 유동 방향을 실질적으로 가로지르는 방향으로 연장하는 횡방향 핀이 제공되고,
    상기 횡방향 핀은, 핀들 사이에서 유동하는 유체가 핀들 사이의 구불구불한 경로를 따르도록, 상호 인접한 핀들에 근접하게 또는 그 상에 교대로 배열되며,
    측면 방향은 핀에 실질적으로 수직하게 놓여 있는 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 유체를 안내하는 제 1 도관을 더 포함하고,
    상기 제 1 도관은 열교환기의 단일체의 열전도성 재료에 리세스가공되는 열교환기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 3 유체를 안내하는 제 2 도관을 더 포함하고,
    상기 제 2 도관은 열교환기의 단일체의 열전도성 재료에 리세스가공되는 열교환기.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 도관은 제 2 열전도성 재료로 된 중공 안내부를 포함하고, 상기 중공 안내부는 열교환기에 의해 실질적으로 밀접하게 장착되도록 포위되는 열교환기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡방향 핀은 2 개의 상호 인접한 핀들 사이의 거리의 절반보다 상당히 작게 핀들 사이의 공간안으로 연장하는 열교환기.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡방향 핀은 핀들 사이의 공간에서 인접한 핀들 사이의 중간 위치까지 연장하는 열교환기.
  7. 물을 가열하는 물 가열 장치로서,
    열을 발생시키는 가열 부재,
    상기 가열 부재에 의해 발생하는 열을 흡수하는 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 열교환기,
    열교환기에 주조되는 유체용 도관의 공급측에 연결되고 또한 물의 공급 도관에 연결될 수 있는 공급부 연결 수단, 및
    열교환기에 주조되는 유체용 도관의 배출측에 연결되고 또한 가열된 물의 배출 도관에 연결될 수 있는 배출부 연결 수단을 포함하는 물 가열 장치.
  8. 수도물 및 CH 물을 가열하는 콤비 보일러로서,
    제 7 항에 따른 고온 물 가열 장치를 포함하고,
    상기 고온 물 가열 장치는 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 열교환기를 포함하며,
    수도물을 안내하는 제 1 도관이 제공되고, CH 물을 안내하는 제 2 도관이 제공되는 콤비 보일러.
  9. 열교환기의 제조 방법으로서,
    단일체의 열전도성 재료로 열교환기를 제조하기 위한 몰드를 제공하는 단계로서, 상기 몰드는 적어도
    - 유체를 안내하기 위해서 주조용 도관의 공급부를 수용하는 개구부와,
    - 유체를 안내하기 위해서 주조용 도관의 배출부를 수용하는 개구부를 포함하고,
    상기 몰드는 열교환기상에 핀을 일체로 형성하기 위한 리세스를 포함하며, 상기 핀용 리세스에는, 유사하게, 핀들 상에 또는 핀들에 근접하게 횡방향 핀을 형성하기 위한 리세스가 형성되어, 이 횡방향 핀이 핀들간의 거리보다 작은 거리에 걸쳐 핀을 실질적으로 가로지르는 방향으로 또한 형성하기 위한 핀들 사이에서 유동되는 유체의 예상되는 유동 방향을 실질적으로 가로지르는 방향으로 연장하고, 상기 횡방향 핀은, 형성하기 위한 핀들 사이에서 유동하는 유체가 핀들 사이의 구불구불한 경로를 따르도록, 상호 인접하게 형성하기 위해 핀들에 근접하게 또는 그 상에 교대로 배열되며, 측면 방향은 핀에 실질적으로 수직하게 놓여 있는 단계,
    몰드에 유체를 안내하는 도관을 배열하는 단계로서, 공급용 몰드의 개구부에 의해 상기 도관의 공급부가 수용되고, 배출용 몰드의 개구부에 의해 상기 도관의 배출부가 수용되는 단계,
    유체용 도관에 제거가능한 실질적으로 비압축성 코어를 배열하는 단계,
    적어도 하나의 열전도성 재료 또는 적어도 몰드에서 열전도성 재료로 변환될 수 있는 재료로 몰드를 충전하는 단계,
    단일체의 열전도성 재료로부터 열교환기를 얻기 위해서 상기 몰드의 충전물을 처리하는 단계,
    열교환기로부터 몰드를 제거하는 단계, 및
    유체용 도관으로부터 코어를 제거하는 단계를 포함하는 열교환기의 제조 방법.
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