KR20140000803A

KR20140000803A - 콘덴싱 보일러의 2차 열교환기

Info

Publication number: KR20140000803A
Application number: KR1020120068099A
Authority: KR
Inventors: 윤희중; 정수호; 허석수
Original assignee: 린나이코리아 주식회사
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2014-01-06

Abstract

본 발명은 콘덴싱 보일러의 2차 열교환기에 관한 것으로, 특히 1차 현열 열교환기에 대하여 측면 배기구조로 배치되어 보일러 본체의 두께를 축소하고, 배기가스와 접촉되는 통로를 연장시켜 유효 전열면적을 높여 효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 응축수를 효과적으로 제거할 수 있도록 발명된 것이다.
본 발명의 구성은, 양측에서 측판(41)(42)이 세워지고, 상기 측판 사이에 배면판(43) 및 저면판(44)이 조립되고, 상부에는 배기구(45a)와 접속되는 상판(45)이 결합되어 내부가 빈 공간부를 갖는 케이싱(40)으로 구성하고, 이 케이싱(40)의 트여진 정면에서 열교환 파이프(50)가 상기 케이싱 내부에 위치되도록, 상기 열교환 파이프(50)가 배면부에 구비된 열교환판(46)을 조립시켜, 내부를 통과하는 배기가스와 열교환하는 횡방향 2차 열교환기(30)에 있어서;
상기 일측 측판(41)은, 1차 열교환기(20)의 측면에 세워지는 배기 가이드(21)에 접하며, 이 배기 가이드(21)에 연통되게 창(41a)이 트여지게 하고,
저면판(44)은, 이 측판(41)으로부터 타측 측판(42)을 항해 점차 하향지게 경사지며 그 단부에 응축수 드레인홀(44a)이 뚫어지며,
상기 상판(45)와 저면판(44) 사이에는 창(41a)을 통해 유입되는 배기가스를 하향지게 유도하는 유도판(60)이 상판(45)에 설치되되, 상기 유도판(60)은 열교환 파이프(50)의 사이에 수직되게 끼워져 좌,우 열교환 파이프(50)로 구분하면서 하단부에 통로(L)를 형성하고, 창(41a)방향의 우측 열교환 파이프(50) 상부를 덮어, 배기가스가 우측 열교환 파이프(50)의 상부에서 유도판(60)의 하부를 거쳐 좌측 열교환 파이프(50)의 상부 배기구(45a)로 배출되도록 한다.

Description

콘덴싱 보일러의 2차 열교환기{Structure of Forming Flow Channel of Heat Changer of Boiler}

본 발명은 콘덴싱 보일러의 2차 열교환기에 관한 것으로, 특히 1차 현열 열교환기에 대하여 측면 배기구조로 배치되어 보일러 본체의 두께를 축소하고, 배기가스와 접촉되는 통로를 연장시켜 유효 전열면적을 높여 효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 응축수를 효과적으로 제거할 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로, 보일러는 연료를 연소시킬 때 발생하는 연소열을 이용하여 물을 가열하고, 이 가열되어 축열된 물을 강제적으로 순환시키는 순환펌프에 의해 실내에 설치되어 있는 난방배관으로 순환시켜 실내를 난방하게 되며, 아울러 데워진 물을 욕실과 부엌 등에 온수로 공급하는 기기이다.

이러한, 보일러는 급배기 방식이나 난방수내의 공기배출 방식에 따라 여러 가지 형식으로 나눌 수 있으며, 그 밖에도 연소열의 회수 방식에 따라 콘덴싱과 비콘덴싱 형식으로 구분할 수 있다.

콘덴싱 방식은 가스버너에 의해 연소된 열을 이용하여 직접적으로 난방수를 가열하는 현열 열교환기와 함께 현열 열교환기를 통과한 배기가스의 응축 잠열을 재차 흡수하여 열효율을 극대화시키는 잠열 열교환기를 지니고 있는 것을 말한다.

비콘덴싱 방식은 현열 열교환기만 구비하고 있는 것을 말한다.

현열 열교환기와 잠열 열교환기를 각각 갖추고 있는 콘덴싱 가스보일러는 가스가 하측으로 이동하면서 열을 공급하도록 한 하향 연소방식과, 열을 상측으로 이동하면서 열을 공급하도록 하는 상향 연소방식의 가스보일러로 구분할 수 있다.

통상적인 상향 연소식 콘덴싱 가스보일러의 구조는 도 1에서와 같이 가스를 이용하여서 연소실 내부에서 열을 발생하도록 하는 가스버너(10)와, 상기 가스버너(10)의 열을 받아서 현열 파이프로 이동하는 난방수를 데워주는 1차(현열) 열교환기(20)와, 상기 1차 열교환기(20)에서 사용된 배기열을 잠열파이프를 통하여 이동하는 난방수를 데워주는 2차(잠열) 열교환기(30)를 갖추고 있다.

따라서, 가스버너(10)의 상부로는 1차 열교환기(20)가 배치되고, 1차 열교환기(20)에 이어져 그 상부로 2차 열교환을 위한 2차 열교환기(30)가 배치된다.

이와 같은 구성을 갖는 콘덴싱 가스보일러를 작동하게 되면, 송풍팬에 의해 공기가 공급됨과 아울러 가스공급관을 통해 가스가 공급되면서 연소실의 하부에 설치된 가스버너(10)가 점화되어 화염이 발생하게 된다.

이에 따라 가스버너(10)의 연소열이 직접적으로 1차 열교환기(20)에 전달되어 그 내부 관로를 흐르는 난방수를 가열하게 되며, 배기덕트의 유로 상에 설치된 2차 열교환기(30)는 배기가스 중의 잠열을 회수하여 난방수를 가열시키게 된다.

그리고, 2차 열교환기(30)를 통과한 배기가스는 배기구를 통해서 외부로 방출되게 된다.

이때, 상기 2차 열교환기(30)쪽에서 응축 잠열을 회수하는 과정에서 응축수가 발생하게 되는데, 이 응축수는 자연스럽게 하부로 낙하하게 되어 응축수받이 격판에 받아지면서 파이프를 통하여 외부로 배출되어져서 중화기에 모여지게 된다.

한편, 1차 열교환기(20)에서 열을 받아 가열된 난방수는 난방배관을 통과하면서 실내의 난방을 마치게 되고, 이렇게 난방을 마친 난방수는 난방수환수관을 통해 시스턴 탱크로 유입되어 체적의 변화를 발생시켜 압력이 완화된 다음, 순환펌프의 작동에 의해 물 공급관을 통해 2차 열교환기(30)로 공급된 다음 1차 열교환기(20)를 지나면서 재차 가열되어 난방수 이송관을 통해 다시 난방배관으로 이동하게 된다.

이러한 과정을 반복적으로 수행하여 난방수가 순환되면서 난방운전을 하게 된다.

한편, 상기한 종래의 상향 연소식 콘덴싱 가스보일러의 2차 열교환기의 경우 후면에 연소가스의 유입구 및 상부로의 유도 통로가 형성되고, 전면 하단부에 배출구 및 상부로의 배출유도 통로를 갖는 구조로 되어 있다.

따라서, 2차 열교환기의 전면에 형성된 배출 유도 통로가 별도로 형성되며, 이 통로 확보를 위하여 본체의 두께가 두꺼워지는 단점이 있었다.

또, 응축수가 발생하는 경우 원활한 배출이 이루어지지 못하여 잠열 파이프에 피막역할을 하여 열효율을 저하시킬 뿐만 아니라 지속하여 응축수를 더 생성시키는 원인이 되었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 1차 열교환기의 배기가스가 2차 열교환기의 측면에서부터 상부 배기구로 이동되도록 배치하여, 보일러 전체 부피를 줄일 수 있도록 2차 열교환기의 중앙부에 연소가스가 상부에서 하부로 유도되도록 유도판을 부착하였으며, 다시 하부에서 상부로 유도되는 과정에서 관체 사이를 통과하도록 하여 별도의 유도 통로를 구성하지 않고도 2차 열교환기의 두께를 줄일 수 있도록 한 콘덴싱 보일러의 2차 열교환기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 배기가스가 2차에 걸쳐 잠열 파이프를 통과하도록 배기 통로를 형성하여 배기가스 접촉길이 연장으로 인해 유효 전열면적을 높여 효율을 극대화시킬 수 있는 콘덴싱 보일러의 2차 열교환기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 잠열 파이프에서 응측수를 효과적으로 제거할 수 있도록 하고, 파이프의 정렬이 배기가스에 지그재그식으로 배치하여 보일러 두께으 초박형을 실현할 수 있도록 한 콘덴싱 보일러의 2차 열교환기를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

양측에서 측판(41)(42)이 세워지고, 상기 측판 사이에 배면판(43) 및 저면판(44)이 조립되고, 상부에는 배기구(45a)와 접속되는 상판(45)이 결합되어 내부가 빈 공간부를 갖는 케이싱(40)으로 구성하고, 이 케이싱(40)의 트여진 정면에서 열교환 파이프(50)가 상기 케이싱 내부에 위치되도록, 상기 열교환 파이프(50)가 배면부에 구비된 열교환판(46)을 조립시켜, 내부를 통과하는 배기가스와 열교환하는 횡방향 2차 열교환기(30)에 있어서;

상기 일측 측판(41)은, 1차 열교환기(20)의 측면에 세워지는 배기 가이드(21)에 접하며, 이 배기 가이드(21)에 연통되게 창(41a)이 트여지게 하고,

저면판(44)은, 이 측판(41)으로부터 타측 측판(42)을 항해 점차 하향지게 경사지며 그 단부에 응축수 드레인홀(44a)이 뚫어지며,

상기 상판(45)와 저면판(44) 사이에는 창(41a)을 통해 유입되는 배기가스를 하향지게 유도하는 유도판(60)이 상판(45)에 설치되되, 상기 유도판(60)은 열교환 파이프(50)의 사이에 수직되게 끼워져 좌,우 열교환 파이프(50)로 구분하면서 하단부에 통로(L)를 형성하고, 창(41a)방향의 우측 열교환 파이프(50) 상부를 덮어, 배기가스가 우측 열교환 파이프(50)의 상부에서 유도판(60)의 하부를 거쳐 좌측 열교환 파이프(50)의 상부 배기구(45a)로 배출되도록 구성한다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명은, 1차 열교환기의 측면부로부터 배기가스가 2차 열교환기의 내부로 유입되도록 하고, 2패스 또는 다단 패스 통로를 거치며 충분한 열교환 거리를 갖도록 할 수 있다.

따라서, 보일러 전체의 두께를 줄일 수 있고, 유효 전열면적을 높여 효율을 극대화 시킬 수 있는 것이다.

도 1은 종래 가스보일러의 1차 및 2차 열교환기 설치 구조를 보인 장치도.
도 2는 본 발명인 열교환기의 사시도.
도 3은 본 발명의 설치상태 종단면도.
도 4는 본 발명인 열교환 파이프의 병렬조립된 상태를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명인 열교환 파이프의 사시도.
도 6은 본 발명의 2차 열교환기의 내부로 배기가스의 흐름을 도시한 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명인 콘덴싱 보일러의 2차 열교환기는, 특히 1차 현열 열교환기에 대하여 측면 배기구조로 배치되어 보일러 본체의 두께를 축소하고, 배기가스와 접촉되는 통로를 연장시켜 유효 전열면적을 높여 효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 응축수를 효과적으로 제거할 수 있도록 발명된 것이다.

우선 본 발명이 적용되는 콘덴싱 보일러는 상향 연소식 콘덴싱 보일러 중에서 주로 가스를 연료로 사용하는 가스 보일러로서 가스를 연소시켜서 연소실 내부에서 열을 발생하도록 하는 가스버너(10)와, 상기 가스버너(10)의 열을 받아서 난방수를 데워주는 1차 열교환기(20)와, 상기 1차 열교환기(20)에서 사용된 열을 이용해, 난방수에 잠열을 제공하도록 하는 2차 열교환기(30)을 갖추고 있다.

그리고, 2차 열교환기(30)에서 맺혀진 응축수를 받아 모여진 응축수는 중화기로 보내게 된다.

상기 2차 열교환기(30)은 속이 빈 함체 형상의 케이싱(40)로 형성되어 내부로 1차 열교환기(20)을 통과한 배기가스가 이동되며, 그 잠열에 의해 열교환 파이프(50)를 2차 가열하여 열교환이 이루어지는 것으로, 양측에서 측판(41)(42이 세워지고, 상기 측판 사이에 배면판(43) 및 저면판(44)가 조립되고, 상부에는 배기구(45a)와 접속되는 상판(45)이 결합된다.

또, 상기 케이싱(40)의 트여진 정면에서 열교환 파이프(50)가 상기 케이싱 내부에 위치되도록, 상기 열교환 파이프(50)가 배면부에 구비된 열교환판(46)을 조립하여, 내부를 통과하는 배기가스와 열교환하게 된다.

상기 2차 열교환기(30)의 일측 측판(41)에는 1차 열교환기(20)의 측면에서 상부를 향해 세워지는 배기 가이드(21)에 접한 상태로 비스 또는 용접 등에 의해 체결되는데, 이 측판(41)에는 배기 가이드(21)를 통해 이동되는 배기가스가 통과할 수 있도록 창(41a)이 트여진다.

저면판(44)은 상기 측판(41)으로부터 타측 측판(42)을 향해 점차 하향지게 경사지며, 그 단부 구석으로 저면을 향해 응축수 드레인홀이 뚫어져 2차 열교환기(30) 내부에서 형성된 응축수가 유도된 후 드레인 될수 있도록 한다.

이 저면판(44)와 상판(45) 사이에서, 측판(41)의 상단 높이에 형성된 창(41a)을 통해서 유입되는 배기가스를 하향지게 유도하기 위한 유도판(60)이 상판(45) 저부에 세워지게 설치된다.

상기 유도판(60)은, 일단부가 상판(45)에 비스나 리벳에 의해 고정 부착되고, 케이싱(40) 내부에서 하향 경사지게 성형되면서, 케이싱 내부를 배기가스 유입공간과 배기가스 배출공간으로 좌우 구분하도록 수직방향으로 절곡 성형된다.

또, 상기 유도판(60)은 열교환 파이프(50)의 사이에 수직되게 끼워져 좌,우 열교환 파이프(50)로 구분하면서 하단부에 통로(L)를 형성하고, 배기가스 유입공간인 창(41a)방향의 우측 열교환 파이프(50) 상부를 덮어, 배기가스가 우측 열교환 파이프(50)의 상부에서 유도판(60)의 하부를 거쳐 좌측 열교환 파이프(50)의 상부 배기구(45a)로 배출되게 유도한다.

본 발명의 열교환 파이프(50)는, 스테인레스 파이프를 3회 180도 절곡하여 M형태로 제작한 것으로, 케이싱(40)의 열교환판(46)에 입,출구부가 상,하부로 위치되게 조립한 것으로, 다수의 파이프를 열교환판(46)에 병렬로 조립한다.

이때, 상기 병렬로 연결된 열교환 파이프(50)의 중앙 부분에 유도판(60)이 케이싱(40) 하부와 10~30mm의 통로(L)를 두고 설치한 것으로, 배기가스의 흐름이 케이싱(40)의 배기가스 유입부에서 통로(L)를 거쳐 다시 배기가스 배출부로 이동되는 것이다.

그리고, 상기 열교환 파이프(50)는 케이싱(40) 내부에서 유도판(60)에 의해 배기가스 유입부와 배기가스 배출부로 구분된 공간에서, 상기 배기가스 유입부에 열교환 파이프(50)가 더 많이 장착하게 된다.

이는, 연소가스가 열교환이 이루어지면서 냉각되어 체적이 감소하게 되므로, 이에 따라 연소가스의 흐름 속도가 배기가스 유입부와 균일하도록 한다.

그리고, 상기 유도판(60)은 열교환 파이프(50) 사이의 배기가스 이동 공간보다 열교환 파이프(50)의 외경에 더 근접되게 다단 절곡시켜 형성하여 유도판(60)으로 과도한 연소가스가 흐르는 것을 방지함과 아울러 열교환 파이프(50)의 열교환 효율을 증대시키게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분양에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10-버너 20-1차 열교환기
30-2차 열교환기 40-케이싱
41,42-측판 41a-창
44-저면판 45-상판
46-열교환판 50-열교환 파이프
60-유도판

Claims

양측에서 측판(41)(42)이 세워지고, 상기 측판 사이에 배면판(43) 및 저면판(44)이 조립되고, 상부에는 배기구(45a)와 접속되는 상판(45)이 결합되어 내부가 빈 공간부를 갖는 케이싱(40)으로 구성하고, 이 케이싱(40)의 트여진 정면에서 열교환 파이프(50)가 상기 케이싱 내부에 위치되도록, 상기 열교환 파이프(50)가 배면부에 구비된 열교환판(46)을 조립시켜, 내부를 통과하는 배기가스와 열교환하는 횡방향 2차 열교환기(30)에 있어서;
상기 일측 측판(41)은, 1차 열교환기(20)의 측면에 세워지는 배기 가이드(21)에 접하며, 이 배기 가이드(21)에 연통되게 창(41a)이 트여지게 하고,
저면판(44)은, 이 측판(41)으로부터 타측 측판(42)을 항해 점차 하향지게 경사지며 그 단부에 응축수 드레인홀(44a)이 뚫어지며,
상기 상판(45)와 저면판(44) 사이에는 창(41a)을 통해 유입되는 배기가스를 하향지게 유도하는 유도판(60)이 상판(45)에 설치되되, 상기 유도판(60)은 열교환 파이프(50)의 사이에 수직되게 끼워져 좌,우 열교환 파이프(50)로 구분하면서 하단부에 통로(L)를 형성하고, 창(41a)방향의 우측 열교환 파이프(50) 상부를 덮어, 배기가스가 우측 열교환 파이프(50)의 상부에서 유도판(60)의 하부를 거쳐 좌측 열교환 파이프(50)의 상부 배기구(45a)로 배출되도록 구성한 것을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 2차 열교환기.
청구항 1에 있어서, 상기 케이싱(40)의 일측 측판(41)에 형성된 창(41a)은 상단부에 형성하고, 배기구(45a)는 상판(45)에 구비되며, 중앙의 유도판(60)이 케이싱(40) 하부와 10~30mm의 통로(L)를 두고 설치되어, 배기가스의 흐름이 상단부에서 하단부를 거쳐 다시 상단부로 이동되는 것을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 2차 열교환기.
청구항 1에 있어서, 상기 유도판(60)은, 케이싱(40) 내부에서 상부가 하향경사지게 성형되면서, 케이싱(40) 내부를 배기가스 유입공간과 배기가스 배출공간으로 좌우 구분하도록 수직방향으로 절곡시켜 형성함을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 2차 열교환기.
청구항 3에 있어서, 상기 유도판(60)은 열교환 파이프(50) 사이의 배기가스 이동 공간보다 열교환 파이프(50)의 외경에 더 근접되게 다단 절곡시켜 형성함을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 2차 열교환기.
청구항 1에 있어서, 상기 열교환 파이프(50)는, 열교환판(46)의 상,하부에 입,출구부(51a)(51b)가 이 조립되는 M형 파이프로 형성됨을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 2차 열교환기.
청구항 1에 있어서, 상기 열교환 파이프(50)은 케이싱(40) 내부에서 유도판(60)에 의해 배기가스 유입부와 배기가스 배출부로 구분된 공간에서, 상기 배기가스 유입부에 열교환 파이프(50)이 더 많이 장착됨을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 2차 열교환기.