KR20180034775A - 콘덴싱 보일러의 잠열 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘덴싱 보일러의 잠열 열교환기에 관한 것으로, 콘덴싱 보일러의 잠열 열교환기에서 바디와 흡열핀 구조를 개선하여 보일러의 열 효율 및 조립효율을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 1개의 몸체로 절곡하여 이음부위를 용접한 잠열 열교환기 바디(10)와; 입, 출수 파이프(71)(72)를 각각 용접 고정한 흡열핀(70)과; 상기 잠열 열교환기 바디(10)의 전면에 형성되어 입, 출수 파이프(71)(72)와 조립되도록 형성된 구멍(11)과; 상기 입, 출수 파이프(71)(72)와 연결되는 연결관(90)과; 상기 연결관(90)과 잠열 열교환기 바디(10)의 틈새에 조립되는 시일재(80)로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

콘덴싱 보일러의 잠열 열교환기{Latent Heat Exchanger of Condensing Boilers}

본 발명은 콘덴싱 보일러의 잠열 열교환기에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 콘덴싱 보일러의 잠열 열교환기에서 바디와 흡열핀의 구조를 개선하여 보일러의 열 효율 및 조립효율을 향상시킬 수 있도록 하는 콘덴싱 보일러의 잠열 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러는 연료를 연소시킬 때 발생하는 연소열을 이용하여 물을 가열하여 축열하고, 이렇게 축열된 물을 강제적으로 순환시키는 순환펌프에 의해 실내에 설치된 난방배관으로 순환시켜 실내난방 및 욕실과 부엌 등에 온수로 공급하는 기기이다.

이러한, 보일러는 제어방식이나 밀폐상태에 따라 여러 가지 형식으로 나눌 수 있으며, 그 밖에도 난방수를 가열하는 열원에 따라 콘덴싱 또는 비콘덴싱 형식으로 구분할 수 있다.

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

이러한, 콘덴싱 가스보일러는 연소가스가 하측으로 이동하면서 열을 공급하도록 하는 하향 연소방식과, 열이 상측으로 이동되면서 열을 공급하는 상향 연소방식의 가스보일러로 다시 구분할 수 있다.

통상적으로 하향 연소식 콘덴싱 가스보일러의 구성을 살펴보면, 대한민국 공개특허공보 10-2014-0084599호에서와 같이 연소실 내부에서 열을 발생하도록 하는 가스버너(도시는 생략함)와, 상기 가스버너의 열을 받아서 현열파이프로 이동하는 난방수를 데워주는 현열 열교환기(20')와, 상기 현열 열교환기(20')에서 사용된 배기열을 이용하여서 잠열파이프를 통하여 이동하는 난방수에 잠열을 제공하도록 하는 잠열 열교환기(30')를 갖추고 있다.

따라서, 가스버너의 하부로는 현열 열교환기(20')가 배치되고, 현열 열교환기(20')에 이어져 그 하부로 잠열 열교환을 위한 잠열 열교환기(30')가 배치된다.

또한, 가스보일러 내부에는, 상기 현열 열교환기(20')와 잠열 열교환기(30')에서 맺혀진 응축수는 모아서 배출하는 중화기와, 가스보일러 내부의 일 측에 난방수가 팽창되는 체적을 보전하기 위하여 일정한 공간을 갖는 시스턴 탱크도 구비된다.

이와 같은 구성을 갖는 콘덴싱 가스보일러를 작동하면, 송풍 팬에 의해 공기가 공급됨과 아울러 가스공급관을 통해 가스가 공급되어 현열 열교환기의 내부에 설치된 가스버너가 점화되므로 화염을 발생하게 된다.

이에 따라, 가스버너의 연소열이 직접적으로 현열 열교환기(20')에 전달되어 그 내부 관로를 흐르는 난방수를 가열하게 되며, 배기덕트의 유로 상에 설치된 잠열 열교환기(30')는 배기가스 중의 잠열을 회수하여 난방수를 가열시키게 된다.

그리고, 잠열 열교환기(30')를 통과한 배기가스는 배기덕트(35a')를 통해서 외부로 방출되게 된다.

이때, 상기 잠열 열교환기(30')에서 응축 잠열을 회수하는 과정에서 응축수가 발생하게 되는데, 이 응축수는 자연스럽게 하부로 낙하하게 되어 응축수받이 격판에 고인 다음 파이프를 통하여 외부로 배출되면서 중화기에 모여지게 된다.

한편, 현열 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 순환펌프(미도시)의 작동에 의해 물공급관을 통해 현열 열교환기(20')로 공급된 다음 현열 열교환기(20')를 지나면서 재차 가열되어 난방수 이송관을 통해 다시 난방배관으로 이동하게 된다.

이러한 과정을 반복적으로 수행하여 난방수가 순환되면서 난방 운전을 하게 된다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 0001) 대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2014-0084599호(2014.07.07.공개)

(특허문헌 0002) 대한민국 등록특허공보 10-1135231호(2012.04.03.등록)

그러나 이러한 종래의 잠열 열교환기의 바디는 일체로 절곡되어 맞닿는 부위를 볼트(36')에 의해 체결하도록 되어 있어 볼트가 부식되지 않도록 산성의 응축수와 반응하지 않는 고가의 시일(seal)(도시는 생략함)을 사용하여야 되었으므로 보일러의 생산원가가 상승되는 요인으로 작용되었고, 또한 시일이 파손 시에는 체결부위를 통해 누수가 발생되는 치명적인 결함이 있었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 잠열 열교환기의 바디는 물론이고 흡열핀의 구조를 개선하여 브레이징작업을 실시하지 않고도 바디에 흡열핀을 보다 용이하게 조립할 수 있도록 함에 따라 보일러의 열 효율을 높이고 조립성을 향상시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 1개의 몸체로 절곡하여 이음부위를 용접한 잠열 열교환기 바디와; 입, 출수 파이프를 각각 용접 고정한 흡열핀과; 상기 잠열 열교환기 바디의 전면에 형성되어 입, 출수 파이프와 조립되도록 형성된 구멍과; 상기 입, 출수 파이프와 연결되는 연결관과; 상기 연결관과 잠열 열교환기 바디의 틈새에 조립되는 시일재로 구성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 잠열 열교환기가 제공된다.

본 발명은 종래에 비하여 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 바디의 내부에 흡열핀을 브레이징하지 않고 조립할 수 있어 조립에 따른 작업성은 물론이고 서비스성을 향상시킬 수 있게 되는 장점을 갖는다.

둘째, 잠열 열교환기 바디가 하나의 몸체로 이루어져 용접되어 있어 발생된 응축수가 잠열 열교환기 바디의 외부로 누수되는 현상을 근본적으로 해소할 수 있게 된다.

셋째, 시일재가 내측으로는 난방수의 시일과, 외측으로는 연소가스를 시일하는 2중 시일기능을 갖음으로써, 난방수는 물론이고 연소가스가 바디의 외부로 누설되는 현상을 근본적으로 차단할 수 있게 된다.

도 1은 종래 하향 연소식 콘덴싱 가스보일러의 구성을 나타낸 사시도
도 2는 본 발명이 적용된 하향 연소식 콘덴싱 가스보일러의 구성을 나타낸 사시도
도 3은 본 발명을 설명하기 위한 잠열 열교환기 바디의 분해 사시도
도 4는 본 발명의 바디와 흡열핀이 조립된 상태의 분해 사시도
도 5는 본 발명의 잠열 열교환기가 조립된 상태의 사시도
도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 저면 사시도
도 7은 도 6의 조립상태 종단면도
도 8은 본 발명의 잠열 열교환기와 고정구를 분해하여 나타낸 사시도
도 9는 본 발명의 흡열핀을 나타낸 사시도

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

도 2는 본 발명이 적용된 하향 연소식 콘덴싱 가스보일러의 구성을 나타낸 사시도이고 도 3은 본 발명을 설명하기 위한 잠열 열교환기 바디의 분해 사시도이며 도 5는 본 발명의 잠열 열교환기가 조립된 상태의 사시도로써, 본 발명은 잠열 열교환기를 구성하는 바디(10)가 1개의 몸체로 절곡되어 이음부위가 용접 고정되어 있는데, 상기 바디(10)의 전면에는 상호 어긋나게 2개의 구멍(11)이 형성되어 있다.

그리고 상기 바디(10)의 내부에 설치되는 흡열핀(70)에는 바디(10)에 형성된 구멍(11)과 대응되게 입, 출수 파이프(71)(72)가 각각 용접 고정되어 있어 상기 흡열핀(70)을 바디(10)에 조립하면 입, 출수 파이프(71)(72)가 바디(10)의 전면에 형성된 구멍(11)을 통해 바디(10)의 외부로 노출된다.

도 9는 본 발명의 흡열핀을 나타낸 사시도로써, 상기 흡열핀(70)은 흡열핀 외관편(73)과 복수 개의 흡열핀 내관편(74) 그리고 흡열핀 파이프 조립부 외관편(75)으로 구성되어 상호 일체화되게 용접 고정되어 있다.

상기 바디(10)의 외부로 입, 출수 파이프(71)(72)가 노출되고 나면 각각의 입, 출수 파이프(71)(72)에 시일재(80)를 대고 연결관(90)을 연결함으로써, 본 발명의 잠열 열교환기(60)의 조립이 완료되도록 구성되어 있다.

이때, 바디(10)에 밀착되게 입, 출수 파이프(71)(72)에 설치되는 시일재(80)가 내측으로는 난방수의 시일과, 외측으로는 연소가스를 시일하는 2중 시일기능을 갖도록 되어 있어 완벽한 기밀을 유지하는 역할을 하게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 저면 사시도이고 도 7은 도 6의 조립상태 종단면도로써, 상기 바디(10)의 내부에 흡열핀(70)을 고정구(100)에 의해 고정할 수 있도록 되어 있다.

이를 위해, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 고정구(100)에 걸림공(101)이 형성되어 있고 바디(10)에는 상기 걸림공(101)에 끼워지는 절곡편(12)이 형성되어 있어 상기 고정구(100)를 바디(10)에 지지되도록 구성되어 있고 상기 고정구(100)의 타측에는 도 8과 같이 흡열핀(70)의 바닥면을 지지하는 흡열핀 고정편(102)이 형성되어 있어 고정구(100)가 바디(10)에 고정된 상태에서 흡열핀(70)을 지지하게 된다.

이에 따라, 브레이징작업을 실시하지 않고도 바디(10)의 내부에 흡열핀(70)을 설치할 수 있는 장점을 갖는다.

본 발명의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 잠열 열교환기 바디(10)를 도 3과 같이 1개의 몸체로 절곡하기 전에 전면에 2개의 구멍(11)을 천공한 다음 후면을 맞대기 스폿 용접을 실시함과 동시에 흡열핀 외관편(73)과 복수 개의 흡열핀 내관편(74) 그리고 흡열핀 파이프 조립부 외관편(75)으로 구성되어 상호 일체화되게 용접 고정된 흡열핀(70)에 입, 출수 파이프(71)(72)를 각각 용접 고정하게 된다.

이와 같이 흡열핀(70)에 입, 출수 파이프(71)(72)를 고정하고 나면 상기 흡열핀(70)을 바디(10)의 내부에 조립하여 입, 출수 파이프(71)(72)가 바디(10)에 형성된 구멍(11)을 통해 외부로 노출되도록 한다.

상기한 바와 같이 바디(10)의 내부에 흡열핀(70)을 조립할 때 흡열핀(70)의 배면에 별도의 고정구(100)를 도 7과 같이 집어넣어 고정구(100)에 형성된 걸림공(101)이 바디(10)에 형성된 절곡편(12)에 걸리도록 하면 고정구(100)가 바디(10)에 고정되는데, 이때 상기 걸림공(101)의 반대편에 형성된 흡열핀 고정편(102)에 흡열핀(70)의 바닥면이 얹혀져 지지되므로 별도의 브레이징작업을 실시하지 않고도 바디(10)의 내부에 흡열핀(70)을 설치할 수 있게 되는 장점을 갖는다.

그 후, 바디(10)에 형성된 구멍(11)을 통해 바디(10)의 외부로 노출된 입, 출수 파이프(71)(72)에 2중 시일기능을 갖는 시일재(80)를 각각 대고 연결관(90)을 연결 고정함에 따라 본 발명의 잠열 열교환기(60)의 조립이 완료된다.

이에 따라, 잠열 열교환기 바디(10)의 상, 하부에 도 2와 같이 연결 플랜지(40)(50)를 각각 위치시킴으로써, 현열 열교환기(20) 및 닥트(30)를 조립할 수 있게 되는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 잠열 열교환기 바디 12 : 절곡편
20 : 현열 열교환기 30 : 닥트
40, 50 : 연결 플랜지 60 : 잠열 열교환기
70 : 흡열핀 73 : 흡열핀 외관편
74 : 흡열핀 내관편 75 : 흡열핀 파이프 조립부 외관편
80 시일재 90 : 연결관
100 : 고정구 101 : 걸림공
102 : 흡열핀 고정편

Claims (6)

1개의 몸체로 절곡하여 이음부위를 용접한 잠열 열교환기 바디(10)와;
입, 출수 파이프(71)(72)를 각각 용접 고정한 흡열핀(70)과;
상기 잠열 열교환기 바디(10)의 전면에 형성되어 입, 출수 파이프(71)(72)와 조립되도록 형성된 구멍(11)과;
상기 입, 출수 파이프(71)(72)와 연결되는 연결관(90)과;
상기 연결관(90)과 잠열 열교환기 바디(10)의 틈새에 조립되는 시일재(80)로 구성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 잠열 열교환기.

청구항 1에 있어서,
상기 시일재(80)가 내측으로는 난방수의 시일과, 외측으로는 연소가스를 시일하는 2중 시일기능을 갖는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 잠열 열교환기.

청구항 1에 있어서,
상기 흡열핀(70)은 상기 바디(10)의 내부 후면과 흡열핀(70) 사이에 조립된 고정구(100)에 의해 고정하는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 잠열 열교환기.

청구항 3에 있어서,
상기 고정구(100)에 걸림공(101)을 형성하고 바디(10)에는 상기 걸림공(101)에 끼워지는 절곡편(12)을 형성하여 고정구(100)가 바디(10)에 지지되도록 한 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 잠열 열교환기.

청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 고정구(100)에 흡열핀 고정편(102)을 형성하여 상기 흡열핀 고정편(102)이 흡열핀(70)의 바닥면을 지지하는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 잠열 열교환기.

청구항 1에 있어서,
상기 흡열핀(70)은 흡열핀 외관편(73)과 복수 개의 흡열핀 내관편(74) 그리고 흡열핀 파이프 조립부 외관편(75)으로 용접 고정된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 잠열 열교환기.

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