KR20180025609A - 버너 열 교환기 조립체 및 이를 포함하는 보일러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 버너 열 교환기 조립체 및 이를 포함하는 보일러에 관한 것으로, 배기구를 가지며 전면과 후면이 개방된 하우징, 상기 전면에 분리할 수 있게 결합된 전면커버, 상기 후면에 분리할 수 있게 결합된 후면커버, 상기 하우징 내부에 배치되어 있고 공급되는 연료용 가스와 공기의 혼합물을 연소시켜 연소 생성물을 생성하는 버너, 상기 하우징과 상기 버너 사이에 배치되어 있고 상기 연소 생성물과 열 교환하는 열매체가 유동하는 열 교환 파이프, 상기 하우징과 상기 열 교환 파이프 사이에 배치되어 상기 열 교환 파이프의 둘레를 일정 간격을 두고 감싸고 있으며 상기 전면커버 및 상기 후면커버와 연결되어 있고 하면에 상기 연소 생성물이 배출되는 개방부가 형성된 유도부재 및 상기 후면커버, 상기 전면커버 및 상기 하우징 내부를 통과하며 상기 버너와 연결되어 있고 연료용 가스와 공기 혼합물을 상기 버너로 공급하는 덕트부를 포함한다.

Description

버너 열 교환기 조립체 및 이를 포함하는 보일러{heat exchanger and boiler comprising the same}
본 발명은 버너 열 교환기 조립체 및 이를 포함하는 보일러에 관한 것이다.
가정에서 사용되는 보일러는 크게 기름보일러, 가스보일러 등이 있으며 보일러실, 베란다 등에 설치된다. 근래에 들어서 열효율을 극대화할 수 있는 콘덴싱 방식의 가스보일러가 대중화되고 있다.
콘덴싱 가스보일러는 통상적으로 보일러의 외형을 이루는 케이스(1a), 케이스(1a)의 내부에 배치되어 있는 열 교환기 조립체(2a), 송풍팬(3a), 펌프(도시하지 않음), 밸브(도시하지 않음), 제어부(도시하지 않음) 등을 포함한다(도 15 참조).
열 교환기 조립체(2a)는 배기구(211a)가 형성되어 있고 전면이 개방된 하우징(21a), 하우징(21a) 내부에 배치되어 있고 고온의 연소 생성물을 발생시키는 버너(24a), 버너(24a) 외측에 위치하고 연소 생성물과 열 교환하여 가열되는 난방수 또는 온수로 사용되는 열매체가 유동하는 열 교환 파이프(25a), 하우징(21a)의 개방된 부분에 결합되어 있고 버너(24a)가 결합된 커버(22a)를 포함한다.
커버(12a)에는 덕트(27a)가 기설정된 길이로 하부측으로 연장되어 있다. 덕트(27a)의 끝에는 덕트(27a)를 통해 연료용 가스와 공기 혼합물을 공급하는 송풍팬(3a)이 연결되어 있다. 송풍팬(3a)이 덕트(27a)에 직접 연결되므로 덕트(27a)는 송풍팬(3a)의 급기구(32a)에 맞추어 커버(22a)의 표면에서 기설정된 길이로 돌출되어야 했다.
송풍팬(3a)이 커버(12a) 아래에 위치하여 덕트(27a)와 연결되므로 외부면이 커버(22a)의 외부면을 기준으로 덕트(27a) 보다 더 돌출되어 있다. 송풍팬(3a)의 돌출된 부분에 의해 케이스(1a)의 폭(W1)이 증가되었다. 이에 보일러가 설치되는 보일러실, 베란다 등의 공간이 협소해졌다.
한편, 도 16을 참고하면 케이스(1a)의 폭을 최소화하기 위해 송풍팬(3a)를 하우징(21a) 아래에 배치하여 급기구(32a)가 케이스(1a) 전면을 향하도록 한 상태에서 덕트(27a)와 연결하였다. 이에 커버(22a)의 외부면을 기준으로 송풍팬(3a)의 외부면이 덕트(27a) 보다 더 돌출되지 않았다. 그러나 송풍팬(3a)의 급기구(32a) 부분이 케이스(1a)의 전면을 향하게 되어 덕트(27a)와 송풍팬(3a)의 분해, 결합이 불편하였다.
등록특허 제10-0575187호 (2006.04.24.)
본 발명은 보일러를 슬림화할 수 있도록 하는 기술을 제공한다.
본 발명은 배출되는 연소 생성물과 버너로 공급되는 연료용 가스와 공기의 혼합물이 열 교환될 수 있도록 하는 기술을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 버너 열 교환기 조립체는, 연료용 가스와 공기의 혼합물을 연소하여 연소 생성물을 발생시키는 버너, 상기 연소 생성물이 통과하고 상기 연소 생성물과 유동하는 열매체와 열 교환 시키는 열 교환 파이프 및 상기 버너와 상기 열 교환 파이프를 감싸며 상기 열 교환 파이프를 통과한 상기 연소 생성물이 배출되는 배출구를 가지는 하우징을 포함하는 버너 열 교환기 조립체에 있어서, 상기 하우징 내부에는 상기 열 교환 파이프를 통과한 상기 연소 생성물과 상기 연료용 가스와 공기의 혼합물을 열 교환시키는 급배기 열 교환기가 배치되어 있고, 상기 연료용 가스와 공기의 혼합물은 상기 급배기 열 교환기를 거친 후에 상기 버너로 공급되며, 상기 급배기 열 교환기를 통과한 상기 연소 생성물은 상기 배기구로 배출된다.
본 발명의 한 실시예에 따른 버너 열 교환기 조립체는, 배기구를 가지며 전면과 후면이 개방된 하우징, 상기 전면에 분리할 수 있게 결합된 전면커버, 상기 후면에 분리할 수 있게 결합된 후면커버, 상기 하우징 내부에 배치되어 있고 공급되는 연료용 가스와 공기의 혼합물을 연소시켜 연소 생성물을 생성하는 버너, 상기 하우징과 상기 버너 사이에 배치되어 있고 상기 연소 생성물과 열 교환하는 열매체가 유동하는 열 교환 파이프, 상기 하우징과 상기 열 교환 파이프 사이에 배치되어 상기 열 교환 파이프의 둘레를 일정 간격을 두고 감싸고 있으며 상기 전면커버 및 상기 후면커버와 연결되어 있고 하면에 상기 연소 생성물이 배출되는 개방부가 형성된 유도부재 및 상기 후면커버, 상기 전면커버 및 상기 하우징 내부를 통과하며 상기 버너와 연결되어 있고 연료용 가스와 공기 혼합물을 상기 버너로 공급하는 덕트부를 포함한다.
상기 덕트부는, 상기 후면커버에서 하부측으로 수직하게 연장되어 있고 송풍팬이 결합될 수 있으며 후면유로를 가지는 후면덕트, 상기 전면커버에 형성되어 있고 상기 버너와 연결된 전면유로를 가지는 전면덕트 및 상기 하우징 내부에서 상기 후면유로와 상기 전면유로를 연결하는 하부유로를 가지는 하부덕트를 포함하며, 상기 송풍팬을 통해 공급되는 연료용 가스와 공기 혼합물은 상기 후면유로, 하부유로 및 전면유로를 통해 상기 버너로 공급될 수 있다.
상기 열 교환기는 상기 전면 덕트는 개방부를 가지며 상기 개방부에 결합된 덕트커버를 더 포함할 수 있다.
상기 열 교환 파이프를 가상의 수평 중심을 기준으로 상부측과 하부측으로 나눌 때 상기 유도부재의 개방부는 상기 하부측에 위치하고 상기 하부덕트는 개방부를 이루는 상기 유도부재의 양단부와 떨어질 수 있다.
상기 덕트부는, 상기 후면커버에서 하부측으로 수직하게 연장되어 있고 송풍팬이 결합될 수 있으며 후면유로를 가지는 후면덕트, 상기 전면커버에 형성되어 있고 상기 버너와 연결된 전면유로를 가지는 전면덕트 및 상기 하우징 내부에서 상기 후면유로와 상기 전면유로를 연결하는 급배기 열 교환기를 포함하고, 상기 급배기 열 교환기는 상기 개방부를 이루는 상기 유도부재의 단부와 연결되어 있고 상기 연소 생성물은 상기 급배기 열 교환기를 통과하며 상기 급배기 열 교환기 내부를 유동하는 연료용 가스와 공기는 상기 연소 생성물과 열 교환하여 예열될 수 있다.
상기 급배기 열 교환기는, 상기 후면유로와 상기 전면유로를 연결하는 혼합물 유동유로가 내부에 형성된 복수의 튜브를 포함하며, 상기 복수의 튜브는 일 방향으로 배열되어 있으며 배열 방향의 일측과 타측에 위치한 튜브는 상기 유도부재와 연결되어 있고, 이웃한 튜브 사이에는 상기 열 교환 파이프를 통과한 연소 생성물이 상기 연료용 가스와 공기의 혼합물과 열 교환을 위해 통과하는 연소물 유동유로가 형성되어 있으며 상기 연소물 유동유로는 상기 후면유로 및 상기 전면유로와 연결되어 있지 않다.
상기 송풍팬의 급기구는 상기 후면커버를 향하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 보일러는 전술한 바와 같은 열 교환기, 상기 열 교환기가 내부에 배치되어 있는 케이스 및 상기 케이스 내부에 배치되어 상기 열 교환기의 덕트부와 연결되어 있으며 상기 열 교환기의 버너로 연료용 가스와 공기 혼합물을 공급하는 송풍팬을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 송풍팬의 급기구가 후면덕트와 연결되므로 전면커버로부터 전면덕트가 돌출되는 정도를 최소화할 수 있고, 열 교환기를 측면에서 볼 때 송풍팬이 하우징을 벗어나는 케이스 전면으로 돌출되는 정도를 최소화할 수 있어 케이스를 슬림화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유도공간의 연소 생성물은 사이공간을 통해 배기공간으로 유입될 수 있다. 연소 생성물이 사이공간을 통과할 때 연소 생성물과 연료용 가스와 공기의 혼합물이 열 교환될 수 있다. 연소 생성물이 고온이므로 연료용 가스와 공기의 혼합물은 예열될 수 있다. 예열된 연료용 가스와 공기 혼합물이 버너로 공급되므로 연료용 가스와 공기 혼합물의 연소 효율이 높아질 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 보일러를 나타낸 개략도.
도 2는 도 1의 버너 열 교환기 조립체 및 송풍팬을 나타낸 사시도.
도 3은 도 2를 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도.
도 4는 도 2의 하우징과 전면커버를 분리한 사시도.
도 5는 도 3의 분리 사시도.
도 6은 도 4의 하우징, 열 교환 파이프, 유도부재 및 버너 정면도.
도 7은 도 5의 후면커버 외부면 사시도.
도 8은 도 5의 전면커버 외부면 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버너 열 교환기 조립체를 나타낸 분해 사시도.
도 10은 도 9의 하부덕트 부분을 나타낸 확대도.
도 11은 후면유로와 하부유로의 연결 상태를 나타낸 사시도.
도 12는 도 9의 전면커버 외부면 사시도.
도 13은 도 9의 하우징, 열 교환 파이프 및 버너 정면도.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버너 열 교환기 조립체 내부를 나타낸 개략도.
도 15 및 도 16은 종래의 열 교환기와 송풍팬의 결합 구조를 나타낸 개략도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 실시예에 따른 버너 열 교환기 조립체는 본 발명의 실시예인 보일러에 적용될 수 있는 바, 이하에서는 버너 열 교환기 조립체가 적용된 보일러 위주로 설명한다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 보일러에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 보일러를 나타낸 개략도이다.
도 1을 참고하면, 보일러(100)는 케이스(1), 버너 열 교환기 조립체(2) 및 송풍팬(3)을 포함한다.
케이스(1)는 보일러의 전체적인 외형을 형성하며 전면이 개방되어 있고 내부에 마련된 설치면(11)을 갖는다. 케이스(1)의 전면에는 커버(12)가 분리할 수 있게 결합되어 있다. 케이스(1)의 상면과 하면에는 구멍(도시하지 않음)들이 형성되어 있으며, 구멍의 개수는 케이스(1) 내부에 배치되는 구성요소에 따라 달라질 수 있다.
케이스(1)는 후면이 보일러실, 베란다 등의 벽과 마주한 상태로 설치될 수 있으며 설치 시 벽으로부터 기설정된 거리(L)만큼 돌출된다.
다음으로 도 2 내지 도 8을 참고하여 버너 열 교환기 조립체(2) 및 송풍팬(3)에 대해서 설명한다.
도 2는 도 1의 버너 열 교환기 조립체 및 송풍팬을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2를 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이며, 도 4는 도 2의 하우징과 전면커버를 분리한 사시도이고, 도 5는 도 3의 분리 사시도이며, 도 6은 도 4의 하우징, 열 교환 파이프, 유도부재 및 버너 정면도이고, 도 7은 도 5의 후면커버 외부면 사시도이며, 도 8은 도 5의 전면커버 외부면 사시도이다.
먼저, 도 2 내지 도 5를 참고하면, 버너 열 교환기 조립체(2)는 하우징(21), 전면커버(22), 후면커버(23), 버너(24), 열 교환 파이프(25), 유도부재(26) 및 덕트부(27)를 포함하며 케이스(1) 내부에 위치하여 설치면(11)(도 1 참조)에 배치되어 있다. 버너 열 교환기 조립체(2)는 고온의 연소 생성물과 난방수 또는 온수로 사용되는 열매체와 열교환이 이루어지도록 한다.
하우징(21)은 버너 열 교환기 조립체(2)의 외형을 형성하며 세워진 상태로 케이스(1) 내부에 배치되어 있다. 하우징(21)의 내부는 전면에서 후면 방향으로 관통되어 있다. 하우징(21)의 상부측에는 내부와 연결된 배기구(212)가 형성되어 있으며, 배기구(212)는 케이스(1)의 상면에 형성된 구멍과 연결되어 있다.
하우징(21)의 하면 일측에는 제1 포트(213)가 형성되어 있고 타측에는 제2 포트(214)가 형성되어 있다. 제1 포트(213)와 제2 포트(214)는 하우징(21) 하면을 관통한다. 또한, 하우징(21)의 하측 중앙에는 응축수가 배출되는 응축수 배출구(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
제1 포트(213)와 제2 포트(214) 사이의 하우징(21) 하면 부분은 하부측으로 돌출되어 있다. 돌출된 부분에 의해 하우징(21)의 하부에는 하우징(21) 내부와 연결된 덕트공간(215)이 형성되어 있다.
전면커버(22)는 하우징(21)의 전면에 분리할 수 있게 결합되어 있고, 후면커버(23)는 하우징(21)의 후면에 분리할 수 있게 결합되어 있다. 전면커버(22)와 후면커버(23)에 의해 하우징(21)의 개방된 전면과 후면은 닫힌다. 전면커버(22)는 케이스(1)의 전면 부분에 위치하며 후면커버(23)는 케이스(1)의 설치면(11)과 마주한다(도 1 참조).
버너(24)는 외부에서 공급되는 연료용 가스와 공기의 혼합물을 연소시켜 고온의 연소 생성물을 발생시킨다. 버너(24)는 공지된 열 교환기에 적용되는 버너 구성이 적용될 수 있는바, 상세한 구조에 대한 설명은 생략한다.
한편, 버너(24)의 주변에는 연료용 가스와 공기의 혼합물에 불을 붙이는 이그나이터(도시하지 않음), 연료용 가스와 공기의 혼합물의 연소 유부를 측정하는 센서(도시하지 않음)들이 배치되어 있다.
열 교환 파이프(25)는 버너(24) 외부 둘레를 따라 배치되어 있고, 열 교환 파이프(25)와 버너(24) 사이에 연소 생성물이 발생되는 연소공간(215c)이 형성되어 있다.
열 교환 파이프(25)는 정면에서 바라본 모양이 환형인 루프형 슬리브(251)가 후면커버(23)에서 전면커버(22) 방향으로 복수 적층되어 형성되어 있다. 이웃한 루프형 슬리브(251) 사이에 틈새가 형성되어 연소공간(215c)의 연소 생성물이 틈새를 통해 루프형 슬리브(251)를 통과할 수 있다.
루프형 슬리브(251)들의 내부는 서로 연결되어 있고 일측 루프형 슬리브(251)에는 열매체가 유입되는 유입구(251a)가 형성되어 있다. 유입구(251a) 부분은 제1 포트(213)를 관통하여 하우징(21) 외부로 노출되어 있다.
타측 루프형 슬리브(251)에는 유입구(251a)를 통해 유입되어 내부를 유동하면서 연소 생성물과 열 교환되어 가열된 열매체가 유출되는 유출구(251b)가 형성되어 있다. 유출구(251b) 부분은 제2 포트(214)를 관통하여 하우징(21) 외부로 노출되어 있다(도 6 참조).
도 3을 다시 참고하면, 열 교환 파이프(25)의 전면은 전면커버(22)와 접하고 후면은 후면커버(23)와 접한다. 이에 열 교환 파이프(25)와 전면커버(22) 사이, 열 교환 파이프(25)와 후면커버(23) 사이에는 연소 생성물이 통과할 수 있는 틈새가 발생하지 않는다. 연소공간(215c)의 연소 생성물은 이웃한 루프형 슬리브(251)의 틈새로만 통과할 수 있다.
유도부재(26)는 열 교환 파이프(25)의 외부 둘레와 하우징(21)의 내부 둘레 사이에 간격을 두고 배치되어 있다. 유입구(251a)와 유출구(251b) 부분은 유도부재(26) 하면을 관통한 후 제1 포트(213) 및 제2 포트(214)를 관통한다.
유도부재(26) 배치로 유도부재(26)와 하우징(21) 사이에는 배기구(212)와 연결된 배기공간(217)이 형성되어 있고, 유도부재(26)와 열 교환 파이프(25) 사이에는 루프형 슬리브(251)를 통과한 연소 생성물이 유입되는 유도공간(216)이 형성되어 있다.
유도부재(26)의 전면은 전면커버(22)와 접하고 후면은 후면커버(23)와 연결되어 일체로 형성되어 있다. 유도부재(26)를 가상의 수평 중심(262)을 기준으로 상부측과 하부측으로 나눌 때 하부측 적어도 일부분에는 개방부(261)가 형성되어 있다.
개방부(261)는 유도공간(216)과 배기공간(217)을 연결하며 유도공간(216)의 연소 생성물은 개방부(261)를 통해 배기공간(217)으로 유입될 수 있다. 일부 연소 생성물은 덕트공간(215)으로 유입된 후에 배기공간(217)을 통해 배출될 수 있다.
한편, 열 교환 파이프(25) 상부측 부분을 통과한 연소 생성물은 유도부재(26)에 의해 배기구(212)로 바로 배출되지 못하고 유도공간(216)을 따라 이동한 후 개방부(261)를 통해 배기공간(217)으로 유입된다. 연소 생성물이 유도부재(26)에 의해 막히므로 상부측으로 이동한 연소 생성물은 정체되고 저항이 발생한다. 그러나 개방부(261)와 이웃한 열 교환 파이프(25) 하부측은 상부측 보다 저항이 작다. 따라서 연소공간(215c)의 고온 연소 생성물은 상부측 보다 저항이 작은 열 교환 파이프(25) 하부측을 통과한 후 배기공간(217)으로 유입되어 배기구(212)로 배출된다.
이에 연소공간(215c)에서 발생한 연소 생성물이 열 교환 파이프(25) 상부측 부분으로만 통과하지 않고 상부측 보다 저항이 작은 하부측 부분으로도 통과하게 된다. 이에 연소공간(215c)의 연소 생성물은 열 교환 파이프(25)를 전체적으로 통과하게 되어 연소 생성물과 열매체의 열효율이 높아질 수 있다.
도 3을 다시 참고하면, 덕트부(27)는 후면덕트(271), 전면덕트(272) 및 하부덕트(273)를 포함하며 연료용 가스와 공기 혼합물을 버너(24)로 공급될 수 있다.
후면덕트(271)는 후면커버(23)에서 하부측으로 수직하게 연장되어 있고 내부에는 후면유로(271a)가 형성되어 있다. 후면커버(23) 적어도 일부분에는 후면유로(271a)를 확인할 수 있는 점검창(231)(도 7 참조)이 형성되어 있다.
전면덕트(272)는 전면커버(22)의 표면 중앙에서 수직하게 돌출되어 상하 방향으로 형성되어 있으며 버너(24) 내부와 연결된 전면유로(272a)를 갖는다. 전면덕트(272)에는 덕트커버(272b)가 분리할 수 있게 결합되어 있고, 덕트커버(272b) 분리 시 전면유로(272a) 및 버너(24)를 점검할 수 있다(도 8 참조).
도 3 내지 도 6을 참조하면, 하부덕트(273)는 하우징(21) 내부에 위치하여 덕트공간(215)에 배치되어 있다. 하부덕트(273) 내부에는 후면유로(271a)와 전면유로(272a)를 연결하는 하부유로(273a)가 형성되어 있다. 덕트공간(215)으로 유입된 연소 생성물은 하부덕트(273)의 외부 둘레와 접할 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, 송풍팬(3)은 케이스(1) 내부에 위치하여 하우징(21) 하부측에 배치되어 있다. 송풍팬(3)은 흡기구(31)와 급기구(32)를 가지며 급기구(32) 후면커버(23)를 향하도록 배치되어 후면덕트(271)와 분리할 수 있게 결합되어 있다. 송풍팬(3)은 연료용 가스와 공기 혼합물을 덕트부(27) 내부로 공급한다. 연료용 가스와 공기 혼합물은 후면유로(271a), 하부유로(273a) 및 전면유로(272a)를 통해 버너(24) 내부로 공급될 수 있다. 공기와 연료는 버너(24)를 통해 연소될 수 있다.
송풍팬(3)의 급기구(32)가 후면덕트(271)와 연결되므로 전면커버(22)로부터 전면덕트(272)가 돌출되는 정도를 최소화할 수 있고, 버너 열 교환기 조립체(2)를 측면에서 볼 때 송풍팬(3)이 하우징(21)을 벗어나는 정도를 최소화할 수 있어 케이스(1)를 슬림화할 수 있다(도 1 참조).
아울러, 송풍팬(3)의 급기구(32)가 후면덕트(271)를 향하게 되어 송풍팬(3)과 후면덕트(271)의 분리 결합이 용이해졌다.
다음으로 도 9 내지 도 13을 참고하여 열 교환기의 다른 실시예에 대해서 설명한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열 교환기를 나타낸 분해 사시도이고, 도 도 10은 도 9의 하부덕트 부분을 나타낸 확대도이며, 도 11은 후면유로와 하부유로의 연결 상태를 나타낸 사시도이고, 도 12는 도 9의 전면커버 외부면 사시도이며, 도 13은 도 9의 하우징, 열 교환 파이프 및 버너 정면도이다.
도 9 내지 도 13을 참고하면 본 실시예에 따른 버너 열 교환기 조립체(2)는 하우징(21), 전면커버(22), 후면커버(23), 버너(24), 열 교환 파이프(25), 유도부재(26) 및 덕트부(27)를 포함한다. 하우징(21), 전면커버(22), 후면커버(23), 버너(24), 열 교환 파이프(25) 및 유도부재(26)는 도 1 내지 도 8의 실시예에 따른 하우징, 전면커버, 후면커버, 버너, 열 교환 파이프 및 유도부재와 같은 구성 및 작용을 가지므로 중복된 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 덕트부(27)는 송풍팬(3)과 연결된 후면유로(271a)를 가지는 후면덕트(271), 버너(24)와 연결된 전면유로(272a)를 가지는 전면덕트(272) 및 덕트공간(215)에 위치하며 혼합물 유동유로(274a)와 연소물 유동유로(274b)를 가지는 급배기 열 교환기(274)를 포함한다. 후면덕트(271)와 전면덕트(272)는 도 1 내지 도 8의 실시예에 따른 후면덕트 및 전면덕트와 같은 구성 및 작용을 가지므로 중복된 설명은 생략한다.
급배기 열 교환기(274)는 혼합물 유동유로(274a)가 내부 길이 방향을 따라 형성된 튜브(274c)가 덕트공간(215)에서 일 방향으로 간격을 두고 복수 배열되어 형성된다. 일측의 튜브(274c)와 타측의 튜브(274c)는 개방부(261)를 이루는 유도부재(26)의 단부와 연결되어 있다. 연소물 유동유로(274b)는 이웃한 튜브(274c) 사이에 형성되어 있다.
혼합물 유동유로(274a)는 후면유로(271a)와 전면유로(272a)를 연결한다. 이에 송풍팬(3)에서 공급되는 연료용 가스와 공기의 혼합물은 후면유로(271a), 혼합물 유동유로(274a) 및 전면유로(272a)를 유동하여 버너(24)로 공급될 수 있다.
연소물 유동유로(274b)는 유도공간(216)과 배기공간(217)을 연결한다. 이에 유도공간(216)의 연소 생성물은 연소물 유동유로(274b)를 통해 배기공간(217)으로 유입될 수 있다. 아울러, 연소물 유동유로(274b)가 후면유로(271a) 및 전면유로(272a)와 연결되어 있지 않아 연소물 유동유로(274b)의 연소 생성물은 후면유로(271a) 또는 전면유로(272a)로 유입되지 않는다.
연소 생성물이 연소물 유동유로(274b)를 통과할 때 연료용 가스와 공기의 혼합물과 열 교환될 수 있다. 연소 생성물이 고온이므로 연료용 가스와 공기의 혼합물의 온도는 상승할 수 있다. 이에 연료용 가스와 공기의 혼합물은 예열될 수 있다. 예열된 연료용 가스와 공기의 혼합물이 버너(24)로 공급되므로 연소 효율이 높아질 수 있다.
이외 다른 구성은 도 1 내지 도 8의 실시예의 구성이 그대로 적용될 수 있다.
도 14를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 버너 열 교환기 조립체는 연료용 가스와 공기의 혼합물을 연소하여 연소 생성물을 발생시키는 버너(24), 연소 생성물이 통과하고 연소 생성물과 유동하는 열매체와 열 교환 시키는 열 교환 파이프(25) 및 버너(24)와 열 교환 파이프(25)를 감싸며 연료용 가스와 공기의 혼합물이 주입되는 주입구(275)와 열 교환 파이프(25)를 통과한 연소 생성물이 배출되는 배기구(212)를 가지는 하우징(21)을 포함하는 버너 열 교환기 조립체에 있어서, 하우징(21) 내부에는 열 교환 파이프(25)를 통과한 연소 생성물과 연료용 가스와 공기의 혼합물을 열 교환시켜 연료용 가스와 공기의 혼합물을 예열하는 급배기 열 교환기(274)가 배치되어 있고, 예열된 연료용 가스와 공기의 혼합물은 버너(24)로 공급되며, 급배기 열 교환기(274)를 통과한 연소 생성물은 배기구(212)로 배출된다.
급배기 열 교환기(274)에는 연료용 가스와 공기의 혼합물이 유동하는 혼합물 유동유로(274a)와 연소 생성물이 유동하는 연소물 유동유로(274b)가 형성되어 있다.
이외 다른 구성은 도 1 내지 도 13의 실시예의 구성이 그대로 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 보일러 1: 케이스
11: 설치면 12: 커버
2: 버너 열 교환기 조립체 21: 하우징
211: 배치공간 212: 배기구
213: 제1 포트 214: 제2 포트
215: 덕트공간 216: 유도공간
217: 배기공간 22: 전면커버
23: 후면커버 231: 점검창
24: 버너 25: 열 교환 파이프
251: 루프형 슬리브 251a: 유입구
251b: 유출구 215c: 연소공간
26: 유도부재 261: 개방부
262: 가상의 수평 중심 27: 덕트부
271: 후면덕트 271a: 후면유로
272: 전면덕트 272a: 전면유로
273: 하부덕트 273a: 하부유로
273b: 사이공간 274: 급배기 열 교환기
274a: 혼합물 유동유로 274b: 연소물 유동유로
274c: 튜브
3: 송풍팬 31: 흡기구
32: 급기구 L: 거리

Claims (9)

  1. 연료용 가스와 공기의 혼합물을 연소하여 연소 생성물을 발생시키는 버너,
    상기 연소 생성물이 통과하고 상기 연소 생성물과 유동하는 열매체와 열 교환 시키는 열 교환 파이프 및
    상기 버너와 상기 열 교환 파이프를 감싸며 상기 연료용 가스와 공기의 혼합물이 주입되는 주입구와 상기 열 교환 파이프를 통과한 상기 연소 생성물이 배출되는 배출구를 가지는 하우징
    을 포함하는 버너 열 교환기 조립체에 있어서,
    상기 하우징 내부에는 상기 열 교환 파이프를 통과한 상기 연소 생성물과 상기 연료용 가스와 공기의 혼합물을 열 교환시켜 상기 연료용 가스와 공기의 혼합물을 예열하는 급배기 열 교환기가 배치되어 있고, 예열된 상기 연료용 가스와 공기의 혼합물은 상기 버너로 공급되며, 상기 급배기 열 교환기를 통과한 상기 연소 생성물은 상기 배기구로 배출되는
    버너 열 교환기 조립체.
  2. 배기구를 가지며 전면과 후면이 개방된 하우징,
    상기 전면에 분리할 수 있게 결합된 전면커버,
    상기 후면에 분리할 수 있게 결합된 후면커버,
    상기 하우징 내부에 배치되어 있고 공급되는 연료용 가스와 공기의 혼합물을 연소시켜 연소 생성물을 생성하는 버너,
    상기 하우징과 상기 버너 사이에 배치되어 있고 상기 연소 생성물이 통과하고 상기 연소 생성물과 열 교환하는 열매체가 유동하는 열 교환 파이프,
    상기 하우징과 상기 열 교환 파이프 사이에 배치되어 상기 열 교환 파이프의 둘레를 일정 간격을 두고 감싸고 있으며 상기 전면커버 및 상기 후면커버와 연결되어 있고 하면에 상기 연소 생성물이 배출되는 개방부가 형성된 유도부재 및
    상기 후면커버, 상기 전면커버 및 상기 하우징 내부를 통과하며 상기 버너와 연결되어 있고 연료용 가스와 공기 혼합물을 상기 버너로 공급하는 덕트부
    를 포함하는 버너 열 교환기 조립체.
  3. 제2항에서,
    상기 덕트부는,
    상기 후면커버에서 하부측으로 수직하게 연장되어 있고 송풍팬이 결합될 수 있으며 후면유로를 가지는 후면덕트,
    상기 전면커버에 형성되어 있고 상기 버너와 연결된 전면유로를 가지는 전면덕트 및
    상기 하우징 내부에서 상기 후면유로와 상기 전면유로를 연결하는 하부유로를 가지는 하부덕트
    를 포함하며,
    상기 송풍팬을 통해 공급되는 연료용 가스와 공기 혼합물은 상기 후면유로, 하부유로 및 전면유로를 통해 상기 버너로 공급되는
    버너 열 교환기 조립체.
  4. 제3항에서,
    상기 전면 덕트는 개방부를 가지며 상기 개방부에 결합된 덕트커버를 더 포함하는 버너 열 교환기 조립체.
  5. 제3항에서,
    상기 열 교환 파이프를 가상의 수평 중심을 기준으로 상부측과 하부측으로 나눌 때 상기 유도부재의 개방부는 상기 하부측에 위치하고 상기 하부덕트는 개방부를 이루는 상기 유도부재의 양단부와 떨어져 있는 버너 열 교환기 조립체.
  6. 제2항에서,
    상기 덕트부는,
    상기 후면커버에서 하부측으로 수직하게 연장되어 있고 송풍팬이 결합될 수 있으며 후면유로를 가지는 후면덕트,
    상기 전면커버에 형성되어 있고 상기 버너와 연결된 전면유로를 가지는 전면덕트 및
    상기 하우징 내부에서 상기 후면유로와 상기 전면유로를 연결하는 급배기 열 교환기
    를 포함하고,
    상기 급배기 열 교환기는 상기 개방부를 이루는 상기 유도부재의 단부와 연결되어 있고 상기 연소 생성물은 상기 급배기 열 교환기를 통과하며 상기 급배기 열 교환기 내부를 유동하는 연료용 가스와 공기의 혼합물은 상기 연소 생성물과 열 교환하여 예열되는
    버너 열 교환기 조립체.
  7. 제6항에서,
    상기 급배기 열 교환기는,
    상기 후면유로와 상기 전면유로를 연결하는 혼합물 유동유로가 내부에 형성된 복수의 튜브를 포함하며, 상기 복수의 튜브는 일 방향으로 배열되어 있으며 배열 방향의 일측과 타측에 위치한 튜브는 상기 유도부재와 연결되어 있고, 이웃한 튜브 사이에는 상기 열 교환 파이프를 통과한 연소 생성물이 통과하는 연소물 유동유로가 형성되어 있으며, 상기 연소물 유동유로는 상기 후면유로 및 상기 전면유로와 연결되어 있지 않는
    버너 열 교환기 조립체.
  8. 제3항에서,
    상기 송풍팬의 급기구는 상기 후면커버를 향하도록 배치된 버너 열 교환기 조립체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 선택된 어느 한 항에 정의되어 있는 버너 열 교환기 조립체,
    상기 버너 열 교환기 조립체가 내부에 배치되어 있는 케이스 및
    상기 케이스 내부에 배치되어 상기 버너 열 교환기 조립체의 덕트부와 연결되어 있으며 상기 버너 열 교환기 조립체의 버너로 연료용 가스와 공기 혼합물을 공급하는 송풍팬
    을 포함하는 보일러.
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