KR20170003855U

KR20170003855U - 잠열 열교환기

Info

Publication number: KR20170003855U
Application number: KR2020160002377U
Authority: KR
Inventors: 강창대
Original assignee: 대성쎌틱에너시스 주식회사
Priority date: 2016-05-02
Filing date: 2016-05-02
Publication date: 2017-11-13

Abstract

잠열 열교환기가 개시된다. 상기 잠열 열교환기는, 측면에 배기가스가 유입되는 가스유입구가 형성되고 상부면에 상기 유입된 배기가스가 배출되는 가스배출구가 형성되는 하우징, 상기 하우징의 내부공간에 결합되고, 상기 하우징의 내부공간에서 이동하는 상기 배기가스의 잠열을 흡수하는 복수의 열교환핀들 및 상기 열교환핀들 중 적어도 하나의 열교환핀을 둘러싸도록 상기 하우징의 내부공간에 결합되어 상기 배기가스의 이동경로를 제한하는 배기가이드를 구비하고, 상기 배기가이드는 상기 유입된 배기가스가 상기 열교환핀의 외부 표면을 따라 이동하도록 상기 배기가이드가 둘러싸는 적어도 하나의 열교환핀의 형상에 대응하는 굴곡이 형성될 수 있다.

Description

잠열 열교환기{Latent heat exchanger}

본 고안은 잠열 열교환기에 관한 것으로, 특히 배기가이드를 이용하여 배기가스와 열교환핀의 접촉 면적을 넓히고 응축수가 모일 수 있는 공간을 마련함으로써 열교환 효율을 향상시킨 잠열 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 가정에는 난방 및 온수를 제공받을 수단의 일환으로 여러 형태의 보일러가 설치되며, 근래에 들어서는 최소한의 연료 소모로 열효율을 극대화할 수 있는 콘덴싱 방식의 가스보일러가 점차적으로 대중화되고 있는 실정이다.

이와 같이 콘덴싱 가스보일러에 사용되는 열교환기는 통상적으로 버너에 의한 현열이 직접 접촉되는 현열 열교환기와, 현열 열교환기를 통과한 배기가스의 잠열을 이용하여 난방수를 예열한 후 상기 현열 열교환기로 난방수를 공급하는 잠열 열교환기로 나누어진다.

이러한 종래의 열교환기는 현열 열교환기와 잠열 열교환기가 하우징 내의 같은 공간에 상,하로 설치됨에 따라 현열 열교환기와 잠열 열교환기가 접하는 경계 부분에서 온도 변화에 따른 많은 양의 응축수가 발생하는 문제점이 발생하였고, 그로 인해 하부에 위치한 잠열 열교환부의 열교환 효율성이 상당히 저하되는 문제점이 발생하였다.

또한, 현열 열교환기와 잠열 열교환기가 하우징 내부의 같은 공간의 근접된 거리에 설치됨으로써, 배기가스에 포함되어 있는 잠열을 효율적으로 열교환시키지 못하는 문제점, 즉 하우징의 내부 공간 상에 현열 열교환기와 잠열 열교환기가 상,하로 위치함에 따라 배기가스와의 열교환 시간이 짧고 배기되는 시간은 길어 열교환이 효율적으로 이루어지 않는 문제점도 발생하였다.

이와 같은 종래의 잠열 열교환기는 대한민국 등록특허 제0975104호 등에 개시되어 있다.

본 고안이 해결하고자 하는 과제는 배기가이드를 이용하여 배기가스와 열교환핀의 접촉 면적을 넓히고 응축수가 모일 수 있는 공간을 마련함으로써 열교환 효율을 향상시킨 잠열 열교환기를 제공하는데 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 고안의 일 실시예에 따른 잠열 열교환기는, 측면에 배기가스가 유입되는 가스유입구가 형성되고 상부면에 상기 유입된 배기가스가 배출되는 가스배출구가 형성되는 하우징, 상기 하우징의 내부공간에 결합되고, 상기 하우징의 내부공간에서 이동하는 상기 배기가스의 잠열을 흡수하는 복수의 열교환핀들 및 상기 열교환핀들 중 적어도 하나의 열교환핀을 둘러싸도록 상기 하우징의 내부공간에 결합되어 상기 배기가스의 이동경로를 제한하는 배기가이드를 구비하고, 상기 배기가이드는 상기 유입된 배기가스가 상기 열교환핀의 외부 표면을 따라 이동하도록 상기 배기가이드가 둘러싸는 적어도 하나의 열교환핀의 형상에 대응하는 굴곡이 형성될 수 있다.

상기 배기가이드는 상기 배기가이드가 복수의 열교환핀들을 둘러싸는 경우 이웃하는 열교환핀들 사이의 공간에 응축수가 모일 수 있는 홈이 형성될 수 있다.

상기 배기가이드는 상기 열교환핀들 중 가장 측면에 위치하는 열교환핀을 제외한 열교환핀들을 둘러싸도록 상기 하우징의 내부공간에 결합될 수 있다.

상기 열교환핀들은 복수의 상기 열교환핀들을 포함하는 열교환핀 그룹이 2열로 이루어져 있고, 상기 배기가이드는 상기 2열 중 상부에 있는 열에 포함되는 적어도 하나의 열교환핀의 상부를 둘러싸면서 상기 가장 측면에 위치하는 열교환핀들에 이웃하는 열교환핀들의 측면을 둘러쌀 수 있다.

본 고안의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 잠열 열교환기는 하우징의 내부 공간에 형성되는 배기가이드의 형상을 변형하여 배기가스가 열교환핀의 외부 표면을 따라 이동하도록 함으로써 배기가스와 열교환핀의 접촉 면적을 넓혀 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 고안의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 잠열 열교환기는 하우징의 내부 공간에 형성되는 배기가이드에 응축수가 모일 수 있는 홈을 형성함으로써 응축수로 인하여 열교환 효율이 감소하는 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.

본 고안의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 고안의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 잠열 열교환기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 잠열 열교환기의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 잠열 열교환기 내부에서 배기가스가 이동하는 경로를 설명하기 위한 도면이다.

본 고안과 본 고안의 동작상의 이점 및 본 고안의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 고안의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 고안을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 고안의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 잠열 열교환기(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 잠열 열교환기(100)의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 잠열 열교환기(100) 내부에서 배기가스가 이동하는 경로를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 잠열 열교환기(100)는 하우징(110), 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_3, 120_4, 120_5, 120_6) 및 배기가이드(130)를 구비할 수 있다. 하우징(110)은 측면에 배기가스가 유입되는 가스유입구(113)가 형성되고 상부면에 상기 유입된 배기가스가 배출되는 가스배출구(115)가 형성될 수 있다.

하우징(110)은 내부에 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_3, 120_4, 120_5, 120_6)이 위치할 수 있도록 빈 공간이 형성될 수 있다. 즉, 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_3, 120_4, 120_5, 120_6)은 하우징(110)의 내부 공간에 결합되고, 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_3, 120_4, 120_5, 120_6) 각각은 하우징(110)의 내부공간에서 이동하는 배기가스의 잠열을 흡수할 수 있다. 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_3, 120_4, 120_5, 120_6)은 내부에 온수가 흐르며, 하우징(110)의 내부를 이동하는 배기가스로부터 열을 흡수하여 상기 온수의 온도를 높여 배출할 수 있다. 잠열 열교환기(100)는 널리 알려져 있는 다양한 종류의 열교환핀을 사용할 수 있으므로 상기 열교환핀의 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 그리고, 도 1 내지 도 3에서는 잠열 열교환기(100)에 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_3, 120_4, 120_5, 120_6)이 6개 결합된 경우에 대하여 도시하고 있으나, 본 고안이 이 경우에 한정되는 것은 아니며 다른 개수의 열교환핀들이 결합되는 경우에도 이하에서 설명하는 것과 같은 배기가이드(130)를 이용함으로써 본 고안과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

배기가이드(130)는 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_3, 120_4, 120_5, 120_6) 중 적어도 하나의 열교환핀을 둘러싸도록 하우징(110)의 내부공간에 결합되어 배기가스의 이동경로를 제한할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것과 같이 배기가이드(130)가 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_5)을 둘러싸도록 하우징(110)의 내부공간에 결합될 수 있다. 다만, 본 고안의 배기가이드(130)가 반드시 도 3에 도시된 것과 같이 열교환핀들을 둘러싸면서 결합되어야 하는 것은 아니며, 이하에서 설명하는 것과 같이 배기가이드(130)가 배기가스의 이동경로를 제한할 수 있다면 다른 방식으로 열교환핀들과 결합되거나 다른 개수의 열교환핀들과 결합될 수 있다.

배기가이드(130)는 상기 유입된 배기가스가 열교환핀(120_1, 120_2, 120_5)의 외부 표면을 따라 이동하도록 하기 위한 형상을 가질 수 있다. 즉, 배기가이드(130)는 배기가이드(130)가 둘러싸는 열교환핀(120_1, 120_2, 120_5)의 형상에 대응하도록 굴곡이 형성되어 있을 수 있다. 즉, 본 고안의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 배기가이드(130)는 수평방향에서 수직방향으로 단순하게 구부러져 있는 것이 아니라, 하우징(110)에 설치된 열교환핀(120_1, 120_2. 120_5)의 형상을 따라 굴곡이 형성될 수 있다. 예를 들어, 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_3, 120_4, 120_5, 120_6)이 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 결합되어 있는 경우, 배기가이드(130)가 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_5)의 형상에 따라 굴곡을 가지도록 형성됨으로써 도 3에 도시된 것과 같이 유입된 배기가스가 상기 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_5)의 외부 표면을 따라 이동하게 되어 열교환율을 극대화시킬 수 있다.

또한, 배기가이드(130)는 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_3, 120_4, 120_5, 120_6) 중 가장 측면에 위치하는 열교환핀(120_3, 120_6)을 제외한 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_4, 120_5)을 둘러싸도록 하우징(110)의 내부 공간에 결합될 수 있다. 즉, 배기가이드(130)가 가장 측면에 위치하는 열교환핀(120_3, 120_6)을 제외한 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_4, 120_5)을 둘러싸도록 하우징(110)에 결합됨으로써, 도 3에 도시된 것과 같이 배기가이드(130)가 둘러싸는 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_4, 120_5)을 통과한 배기가스가 배기가이드(130)가 둘러싸지 않는 열교환핀들(120_3, 120_6)을 통과하여 가스배출구(115)로 배출될 수 있다. 이 과정에서 앞서 설명한 것과 같이 배기가이드(130)의 굴곡진 형상에 의하여 열교환율이 극대화될 수 있다.

도 1 내지 도 3의 실시예에는 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_3, 120_4, 120_5, 120_6)이 2열로 형성되어 있고, 각 열에는 복수의 열교환핀들을 포함하는 열교환핀 그룹으로 형성될 수 있다. 다만, 이와 같이 열교환핀들이 2열로 형성된 경우로 본 고안이 한정되는 것은 아니며, 1열로 형성되거나 3열 이상으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 열교환핀들이 하우징(110)에 1열로 형성된 경우(열교환핀들(120_1, 120_2, 120_3)만 하우징(110)에 결합된 경우)에는 배기가이드(130)가 열교환핀들(120_1, 120_2)의 형상에 대응하는 굴곡이 형성되어 열교환핀들(120_1, 120_2)을 둘러싸고 가장 측면에 위치하는 열교환핀(120_3)을 배기가이드(130)가 둘러싸지 않음으로써 이상에서 설명한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 다른 예로, 상기 열교환핀들이 2열 이상의 복수열로 이루어진 경우, 상부열의 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_3)과 하부열의 열교환핀들(120_4, 120_5, 120_6) 사이에는 공간이 적으므로 상기 배기가스가 상기 열교환핀들 사이를 통과하면서 열교환이 잘 일어날 수 있으나, 상부열의 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_3)의 상부에는 공간이 많으므로 열교환핀들(120_1, 120_2, 120_3)의 상부 공간을 통과하는 배기가스를 이용한 열교환 효율이 현저하게 낮아지게 된다. 따라서, 본 고안에서는 배기가이드(130)가 상기 2열 중 상부에 있는 열에 포함되는 열교환핀(120_1, 120_2)의 상부를 둘러싸면서 가장 측면에 위치하는 열교환핀들(120_3, 120_6)에 이웃하는 열교환핀들(120_2, 120_4)의 측면을 둘러싸도록 하우징(110)에 결합됨으로써, 상부열의 열교환핀들(120_1, 120_2)을 상부 공간에서도 열교환율을 높일 수 있게 된다. 또한, 배기가이드(130)가 없다면 가스유입구(113)를 통해 유입된 배기가스가 상기 열교환핀들을 모두 거치지 않고 가스배출구(115)로 배출되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 고안에서는 배기가이드(130)를 하우징(110)에 결합시킴으로써 상기 배기가스의 경로를 제한함과 동시에 배기가이드(130)에 굴곡을 형성하여 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 하였다.

또한, 배기가이드(130)는 응축수가 모일 수 있는 홈(H)이 형성될 수 있다. 홈(H)은 배기가이드(130)가 복수의 열교환핀들(120_1, 120_2)을 둘러싸는 경우 이웃하는 열교환핀들 사이의 공간에 형성될 수 있다. 상기 응축수로 인하여 열효율이 떨어지는 것을 방지하기 위하여 상기 응축수를 따로 분리해야 할 필요가 있으며, 이를 위하여 본 고안에서는 배기가이드(130) 중 이웃하는 열교환핀들(120_1, 120_2) 사이의 공간에 홈(H)을 형성함으로써 상기 응축수로 인한 문제를 해결할 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 고안을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 실용신안등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

측면에 배기가스가 유입되는 가스유입구가 형성되고 상부면에 상기 유입된 배기가스가 배출되는 가스배출구가 형성되는 하우징;
상기 하우징의 내부공간에 결합되고, 상기 하우징의 내부공간에서 이동하는 상기 배기가스의 잠열을 흡수하는 복수의 열교환핀들; 및
상기 열교환핀들 중 적어도 하나의 열교환핀을 둘러싸도록 상기 하우징의 내부공간에 결합되어 상기 배기가스의 이동경로를 제한하는 배기가이드를 구비하고,
상기 배기가이드는,
상기 유입된 배기가스가 상기 열교환핀의 외부 표면을 따라 이동하도록 상기 배기가이드가 둘러싸는 적어도 하나의 열교환핀의 형상에 대응하는 굴곡이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 잠열 열교환기.
제1항에 있어서, 상기 배기가이드는,
상기 배기가이드가 복수의 열교환핀들을 둘러싸는 경우 이웃하는 열교환핀들 사이의 공간에 응축수가 모일 수 있는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 잠열 열교환기.
제1항에 있어서, 상기 배기가이드는,
상기 열교환핀들 중 가장 측면에 위치하는 열교환핀을 제외한 열교환핀들을 둘러싸도록 상기 하우징의 내부공간에 결합되는 것을 특징으로 하는 잠열 열교환기.
제3항에 있어서, 상기 열교환핀들은,
복수의 상기 열교환핀들을 포함하는 열교환핀 그룹이 2열로 이루어져 있고,
상기 배기가이드는,
상기 2열 중 상부에 있는 열에 포함되는 적어도 하나의 열교환핀의 상부를 둘러싸면서 상기 가장 측면에 위치하는 열교환핀들에 이웃하는 열교환핀들의 측면을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 잠열 열교환기.