KR20190055884A

KR20190055884A - 관체형의 열교환기

Info

Publication number: KR20190055884A
Application number: KR1020170152683A
Authority: KR
Inventors: 김대현; 민승필
Original assignee: 주식회사 경동나비엔
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2019-05-24
Also published as: KR102359334B1

Abstract

본 발명에 따른 관체형의 열교환기는, 양단의 개구와, 상기 양단의 개구에 연통되는 내부의 중공을 갖는 외통; 상기 외통의 상단 측의 개구를 덮되, 열원을 위치시키기 위한 내부 공간을 제공하는 연소실; 상기 연소실로부터 하방으로 이격되고, 상기 외통의 하단 측의 개구를 덮는 하관판; 및 상기 연소실로부터 상기 하관판의 외측으로, 상기 열원에서 발생된 연소가스를 안내하기 위해, 상기 외통의 중공에 마련되는 복수 개의 연관을 포함하되, 상기 하관판은, 평판형의 평판부; 및 상기 평판부의 양면 중, 하방을 향해 있는 면인 하면을 따라, 상기 연관의 연소가스로부터 발생된 응축수가, 상기 하관판과 상기 외통의 내측면이 만나는 개소로 이동하는 것을 방지하기 위해, 상기 평판부로부터 하방으로 돌출되는 돌출부를 포함한다.

Description

관체형의 열교환기 {SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER}

본 발명은 관체형의 열교환기에 관한 것이다.

관체형의 열교환기, 그 중에서도 콘덴싱 방식을 사용하는 열교환기에서는 연소가스의 현열을 난방수 가열에 사용하고, 연소가스의 상변화에 따라 발생하는 잠열을 난방수 가열에 같이 사용한다. 따라서 연소가스의 상변화에 따라 연소가스가 응축하게 되고, 응축수가 발생한다.

응축수에는 연소가스 중에 포함되어 있는 각종 산화 이온이 같이 녹아들어있다. 따라서 응축수는 일반적으로 높은 산도를 가지는 산성 용액이다.

산성의 응축수가 열교환기의 구성품들에 접촉하고 있으면 부식이 일어나게 된다. 특히, 열교환기의 각 구성품들은 별도로 제작되어 용접을 통해서 조립되는 것이 일반적이다. 각 구성품들이 용접되어 결합되는 접합부에 응축수가 오랜 시간 접촉하고 있게 되면, 다른 위치에 비해서 더 심한 부식을 일으키고, 각 구성품이 분리될 수 있다. 응축수로부터 기인한 부식에 의해서, 열교환기의 수명이 단축되는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 열교환기의 용접부에 금속재질이 아닌 다른 재질의 팩킹을 덧씌우는 방법이 고안되었다. 그러나 팩킹을 덧씌우는 경우, 팩킹과 용접부의 사이로 응축수가 유입되어 부식이 동일하게 일어나고, 유입된 응축수의 제거가 어려워지는 등 일시적인 효과만을 보고 도리어 부식을 더욱 가속화시키는 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 응축수가 용접부에 도달하지 못하도록 하는 구조를 가지는 관체형의 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 관체형의 열교환기는, 양단의 개구와, 상기 양단의 개구에 연통되는 내부의 중공을 갖는 외통; 상기 외통의 상단 측의 개구를 덮되, 열원을 위치시키기 위한 내부 공간을 제공하는 연소실; 상기 연소실로부터 하방으로 이격되고, 상기 외통의 하단 측의 개구를 덮는 하관판; 및 상기 연소실로부터 상기 하관판의 외측으로, 상기 열원에서 발생된 연소가스를 안내하기 위해, 상기 외통의 중공에 마련되는 복수 개의 연관을 포함하되, 상기 하관판은, 평판형의 평판부; 및 상기 평판부의 양면 중, 하방을 향해 있는 면인 하면을 따라, 상기 연관의 연소가스로부터 발생된 응축수가, 상기 하관판과 상기 외통의 내측면이 만나는 개소로 이동하는 것을 방지하기 위해, 상기 평판부로부터 하방으로 돌출되는 돌출부를 포함한다.

이에 따라, 관체형의 열교환기의 하관판과 외통의 내측면이 만나는 개소에 형성되는 용접부에 응축수가 도달하지 않아, 부식에 의한 열교환기의 노후를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기의 일부 영역을 절개한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기의 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기의 하관판을 확대하여 도시한 종단면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기(1)의 일부 영역을 절개한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기(1)의 종단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기(1)는 외통(10), 연소실(20), 하관판(30) 및 연관(40)을 포함하고, 응축수 받이(60)를 더 포함할 수 있다.

외통(10)은 원통형으로 형성된, 본 관체형의 열교환기(1)의 본체로, 관체형의 열교환기(1)를 구성하는 구성요소들을 원통형의 내부 공간(24)에 수용한다.

외통(10)의 양단에는 개구가 형성되고, 내부에 상기 양단의 개구와 연통되는 중공(14)이 마련되며, 하단 측에는 난방수가 상기 중공(14)으로 유입되기 위한 입구(12)가 구비되고, 상단 측에는 상기 난방수가 상기 중공(14)에서 배출되기 위한 출구(13)가 구비된다. 입구(12)로 유입된 난방수는 중공(14)을 따라서 유동하며, 출구(13)를 통해 배출된다. 중공(14)에서 난방수가 유동하는 중에, 고온의 연관(40)과 연소실(20)로부터 열에너지를 전달받아 가열된다. 가열된 난방수가 출구(13)로 배출되어 보일러의 난방관을 통해 난방을 수행하게 된다.

외통(10)은, 연직 상하방으로 연장되어 외통(10)의 벽이 되는 외통 연장부(11)를 포함할 수 있고, 외통 연장부(11)의 상단과 하단이 각각 개방된 원통형으로 형성된다.

외통(10)의 상단 측의 개구는 연소실(20)에 의해 덮인다. 여기서 연소실(20)이 개구를 덮는다는 말은, 도면에 도시된 바와 같이 외통(10)의 상단에 위치한 개구의 테두리를 외부로부터 완전히 덮는다는 말일 수 있다. 그러나 개구의 테두리는 외부를 향해 돌출된 채로, 연소실(20)이 외통(10)의 개구 내부로 삽입되어 외통(10)의 중공(14)의 내주면에 결합됨으로써, 중공(14)을 외부와 차단하는 방식으로 결합되어도, 개구를 덮는다고 표현할 수 있다.

연소실(20)은 외통(10)의 상단 측의 개구를 덮는 원통형의 구성요소로, 난방수에 열을 전달하기 위해 연소가스(G)를 발생시키는 열원이 연소실(20)의 내부 공간(24)에 배치되는 구성요소이다. 연소실(20)은, 가열을 통해 연소가스(G)를 발생시키는 열원을 외통(10)의 중공(14) 내에 위치시키기 위한 내부 의 용기로, 외통(10)의 상단 측에서 하단 측을 향해 연장되는 내부 공간(24)을 제공한다. 원통형으로 형성된 연소실(20)은 외통(10)의 상단 측에서 외통(10)의 하단 측을 향해 연장되나, 외통(10)의 하단에 도달하지는 않는다. 연소실(20)의 내부 공간(24)에는 열원이 배치되어, 연소가스(G)를 가열해 난방수에 열을 전달할 수 있다. 또한 열원이 연소실(20)에 수용된 기체를 가열함으로써 연소가스(G)를 생성할 수 있다. 열원의 가열로 인해 발생한 연소가스(G)가 연소실(20)로부터 연관(40)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 이 과정에서 연관(40)을 통과하는 연소가스(G)가 중공(14)을 통과하는 난방수를 데울 수 있다.

연소실(20)의 하단은 상관판(21)에 의해 덮인다. 상관판(21)에는 후술할 연관(40)이 통과할 수 있는 상관판 관통홀(22)이 형성될 수 있다. 상관판(21)은 연소실(20)과 분리 가능할 수도 있고, 연소실(20)과 상관판(21)이 일체로 형성될 수도 있다.

연소실(20)의 상단은 외통(10)의 상단에 상응하는 직경으로 형성되어, 외통(10)의 상단과 결합하여 외통(10)의 상단을 닫아 밀폐된 외통(10)의 중공(14)을 형성할 수 있다. 그러나 외통(10)의 상단 측에서 외통(10)의 하단 측으로 연장되는 연소실 연장부(23)의 직경은 외통(10)의 직경보다 작도록 형성될 수 있다. 따라서 연소실(20)은 연소실 연장부(23)에서 연소실(20)의 상단으로 이어지면서 테이퍼진 형상을 가질 수 있다.

연소실 연장부(23)의 직경이 외통(10)의 직경보다 작게 형성되어, 외통(10)의 내주면과 연소실(20)의 외주면 간에 유동 공간이 형성될 수 있다. 유동 공간을 통해서 중공(14)으로부터 난방수가 유동할 수 있다. 외통(10)의 상단에 형성되는 외통(10)의 출구(13)는, 유동 공간에 연통될 수 있다. 따라서 유동 공간에서 유동하는 난방수는 외통(10)의 출구(13)를 통해서 배출될 수 있다. 유동 공간에서 유동하는 난방수가 열원에 의해 가열된 연소실(20)로부터 최종적으로 열을 전달받고, 외통(10)에 형성된 출구(13)를 통해 배출되는 것이다.

연관(40)은 하관판(30)과 연소실(20) 사이에 복수 개가 배치되고, 상기 연소실(20)의 내부 공간(24) 및 하관판(30)의 하측과 연통되는 관형의 구성요소이다. 따라서 복수 개의 연관(40)들은 열원에서 발생된 연소가스(G)를 연소실(20)의 내부 공간(24)으로부터 외통(10)의 중공(14)을 거쳐 하관판(30)의 하측으로 안내한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연관(40)은 연직 상하방을 따라 연장된다. 따라서 가열된 연소가스(G)가 연관(40)을 통해서 하방으로 이동한다. 연소가스(G)의 이동 과정에서, 외통(10)의 중공(14)을 통해 상방으로 이동하는 난방수와, 하방으로 이동하는 연소가스(G)의 열교환이 연관(40)을 통하여 이루어진다.

연관(40)은 복수로 구성되되, 외통(10)과 연소실(20)의 원형의 횡단면의 중심으로부터 방사상으로 배치될 수 있다. 상기 원형의 횡단면의 중심은 후술할 원판형의 격막(50)의 중심과 동일할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예와 같이 연관(40)이 하나의 원주를 따라서 일정 간격을 두고 배치될 수 있다. 그러나 연관(40)은 2개의 서로 직경이 다른 원주를 따라서 일정 간격을 두고 배치되어, 2단으로 배치될 수도 있으며 그 배치는 이에 제한되지 않는다.

이 밖에, 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기(1)는 격막(50)을 더 포함할 수 있다.

외통(10)의 내부에 형성되는 외통(10)의 중공(14)에는 격막(50)이 배치된다. 격막(50)은 원판형으로 형성되는 구성요소로, 하관판(30)과 연소실(20)의 사이에서 연직 상하방을 가로지르게 배치된다. 본 발명의 일 실시예에서는 격막(50)이 연직 상하방과 직교하도록 배치되었으나, 그 배치되는 방향이 이에 제한되는 것은 아니다.

격막(50)에는 연관(40)의 위치에 대응하는 위치에 관통홀이 형성되어, 연관(40)이 통과하도록 할 수 있다. 격막(50)이 중공(14)을 복수의 영역으로 구분지음에 따라, 중공(14)의 내부를 유동하는 난방수가 이동하는 유로를 형성할 수 있다. 격막(50)은 도시된 것과 같이 복수 개가 배치되어, 난방수의 유로를 보다 복잡하게 형성할 수 있다.

응축수 받이(60)는 응축수(C)를 수용하고 배출하는 구성요소로, 하관판(30)의 하측에 위치한다. 응축수 받이(60)의 받이부는 하관판(30)으로부터 하방으로 이격되어 위치하여, 응축수 받이(60)의 내부에 공간을 형성하고, 상기 공간에 응축수(C)와 연소가스(G)가 수용된다. 따라서 응축수 받이(60)는, 하관판(30)의 하면이나 연관의 내부(41)로부터 낙하하는 응축수(C)를 수용할 수 있다. 응축수 받이(60)는 응축수(C)를 수용해 응축수 받이(60)의 외측에 연직하방으로 연통되어 형성된 배수구(61)로 배출한다. 응축수(C)가 아닌 기상의 연소가스(G)는, 응축수 받이(60)의 외측에 연직상방으로 연통되어 형성된 배기구(62)를 통해 배출된다.

응축수 받이(60)는 외통(10)의 외주면을 감싸며 외통(10)의 하단에 결합될 수 있다. 응축수 받이(60)의 내주면의 적어도 일부 영역과, 외통(10)의 외주면의 하단과 인접한 영역이 결합될 수 있는데, 그 사이에는 팩킹(70)이 배치됨으로써 응축수 받이(60)를 단단히 외통(10)에 결합시킬 수 있다. 또한 후술할 하관판(30)의 안착부(342)가 안착되어, 응축수(C)나 연소가스(G)가 외부로 빠져나가지 못하도록 기밀을 유지하는 접촉부(63)를 가장 외측에 포함할 수 있다.

팩킹(70)은 탄성을 가지는 소재로 구성될 수 있으며, 외통(10)의 외주면의 하단을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 팩킹(70)이 외통(10)의 외주면과 응축수 받이(60)의 내주면 사이에 배치됨으로써, 응축수 받이(60)의 내부에 형성된 공간의 기밀을 유지할 수 있다. 탄성이 있는 팩킹(70)이 외통(10)의 외주면을 내측으로 압박하고, 응축수 받이(60)의 내주면을 외측으로 압박함으로써 그 경계면을 통해 연소가스(G)나 응축수(C)가 빠져나갈 수 없도록 하는 것이다.

하관판(30)

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관체형의 열교환기(1)의 하관판(30)을 확대하여 도시한 종단면도이다.

하관판(30)은 외통(10)의 하단을 덮는 구성요소이다. 외통(10)의 상단을 연소실(20)이 덮고, 외통(10)의 하단을 하관판(30)이 덮음으로써 중공(14)이 정의된다. 따라서 하관판(30)이 외통(10)의 내부에 배치되는 중공(14)과 외부를 구분할 수 있다. 하관판(30)에는 후술할 복수의 연관(40)이 각각 통과할 수 있는 관통공(38)이 형성될 수 있다.

하관판(30)은 본 발명의 일 실시예에서는 외통(10)과 별도로 구성되는 것으로 도시하였으나, 외통(10)의 일단에 배치되는 하관판(30)은 외통(10)과 일체로 형성될 수도 있다.

하관판(30)은 평판부(34)와 돌출부(33)를 포함한다. 따라서 평평한 평판부(34)에 돌출되어있는 돌출부(33)에 의해, 응축수(C)가 이동하는 것을 제한할 수 있다.

평판부(34)

평판부(34)는 편평한 하관판(30)을 이루는 구성요소로, 원형의 납작한 판으로 형성될 수 있다. 평판부(34)는, 연관(40)이 연통되어 응축수(C)를 배출하는 관통공(38)이 형성되는 내부영역(32)과, 상기 내부영역(32)과 상기 외통(10)의 내측면 사이에 위치하는 외부영역(31)을 포함할 수 있다. 따라서 연관(40)에서 배출된 응축수(C)가 평판부(34)의 내부영역(32)으로부터 배출된다. 배출된 응축수(C)는 평판부(34)의 하면을 따라서 내부영역(32)으로부터 외부영역(31)으로 이동하려 한다.

후술할 연관 결합부(37)와 돌출부(33)의 사이에, 평판부(34)는 평평하게 형성된 내부 평탄면(341)을 포함할 수 있다. 또한 평판부(34)는, 후술할 돌출부(33)와 융기부(36)의 사이에 위치하고, 하면이 응축수 받이(60)와 접촉하는 안착부(342)를 더 포함할 수 있다. 안착부(342)는 도면에 도시된 바와 같이 평판부(34)의 일부로, 돌출부(33)와 융기부(36)의 사이에 평평하게 형성되는 영역이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하관판(30)은 원형으로 형성되므로, 안착부(342)도 원환형으로 형성될 수 있다.

안착부(342)의 하면은 응축수 받이(60)의 상면의 일부 영역인 접촉부(63)와 접촉함으로써, 응축수 받이(60)의 내측면과 하관판(30)이 형성하는 공간이 외부와 연통되지 않도록 기밀을 유지할 수 있다. 안착부(342)의 하면과 응축수 받이(60)의 상면의 일부 영역인 접촉부(63)가 서로 접촉함에 따라, 그 사이로 응축수 받이(60)에 수용된 응축수(C)나 연소가스(G)가 통과하지 못한다.

연관 결합부(37)

하관판(30)은, 하관판(30)과 연관(40)이 만나는 개소인 관통공(38)에서 연직 하방을 향해 연장됨으로써, 연관(40)의 외측면과 평행하게 접촉하여 결합되는 연관 결합부(37)를 더 포함할 수 있다. 연관 결합부(37)는 그 말단이 연직 하방을 향해 연장됨으로써, 연관(40)의 외측면과 평행하게 접촉하여 결합된다. 하관판(30)은 주로 얇은 금속재질로 형성되므로, 연관(40)이 통과하는 관통공(38)을 형성하기 위해 펀칭 등의 방식을 이용하면 버링(burring)이 일어난다. 하관판(30)을 단순히 연관(40)의 외측면에 접촉시켜 용접 등의 방식으로 결합하기에는 두께가 충분하지 않으나, 이와 같이 버링이 일어난 영역을 용접 등의 방식으로 접합하는 경우, 일정한 길이만큼 서로 평행하게 접촉하여 보다 강하게 결합될 수 있다.

돌출부(33)

돌출부(33)는 평판부(34)로부터 돌출되는 구성요소이다. 평판부(34)의 양면 중, 하방을 향해 있는 면인 하면을 따라, 연관(40)의 연소가스(G)로부터 발생된 응축수(C)가, 상기 하관판(30)과 상기 외통(10)의 내측면이 만나는 개소로 이동하는 것을 방지하는 구성요소이다. 하관판(30)과 외통(10)의 내측면이 만나는 개소는 자세히 후술하나, 외통 용접부(35)로 칭한다.

돌출부(33)는 외부영역(31)에서, 평판부(34)로부터 하방으로 돌출되어 형성된다. 따라서 돌출부(33)의 하단은 평판부(34)보다 하방에 위치하게 된다. 또한 돌출부(33)는 내부영역(32)을 에워싸도록 형성된다. 응축수(C)가 평판부(34)의 하면을 따라 외통 용접부(35)로 이동할 때, 하방으로 돌출된 돌출부(33)를 만나면서 돌출부(33)를 따라 돌출부(33)의 하단으로 이동한다. 돌출부(33)의 하단에 도달한 응축수(C)는 돌출부(33)를 넘어서 외통 용접부(35)로 이동하지 못한다. 외통 용접부(35)로 가기 위해서는, 응축수(C)가 돌출부(33)로부터 연직 상방으로 이동해야 하나, 이는 응축수(C)에 작용하는 중력의 반대 방향이기 때문이다. 따라서 응축수(C)는 평판부(34)의 하면을 진행하면서 돌출부(33)를 넘어 더 외측으로 진행하지 못하고, 돌출부(33)의 하단에 모이다가 돌출부(33)로부터 하방으로 낙하하게 된다. 낙하하는 응축수(C)를 응축수 받이(60)가 받아 수용하고, 배수구(61)로 배출한다.

돌출부(33)는 평판부(34)와 별도로 구성되어 평판부(34)에 결합되는 방식으로 형성될 수도 있으나, 본 발명의 일 실시예와 같이 평판부(34)를 절곡하여, 평판부(34)와 일체로 형성될 수 있다. 또는 평판부(34)와 돌출부(33)를 일체로 포함하도록, 평판부(34)와 절곡부가 형성되어있는 하관판(30)의 형상을 가진 금형을 이용해 사출성형 방식으로 하관판(30)이 형성될 수도 있다.

하관판(30)의 종단면에서 돌출부(33)는, 평판부(34)로부터 기울기가 연속적으로 변하는 프로파일을 가질 수 있다. 따라서 하관판(30)의 종단면상에서 돌출부(33)와 평판부(34)의 경계에 꼭지점이 생기지 않도록 할 수 있다. 돌출부(33)와 평판부(34)의 경계의 프로파일이 서로 불연속적인 기울기 변화를 가지도록 연결되면, 그 경계에서 일정한 각이 생겨나게 된다. 각이 형성된 부위에 응축수(C)가 머무르게 되면, 다른 부위에 비해서 상대적으로 부식이 잘 일어나 외부 충격에 취약하게 될 수 있다. 따라서 이러한 문제를 극복하기 위해, 평판부(34)와 돌출부(33)가 부드럽게 이어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하관판(30)과 평판부(34)는 원형으로 형성된다. 따라서 평판부(34)의 일 영역에서 하방으로 돌출되어 응축수(C)가 반경 외측으로 이동하는 것을 저지하는 돌출부(33)는, 원환형으로 형성될 수 있다. 즉, 원형의 평판부(34)와 동심원을 그리는 돌출부(33)가, 평판부(34)의 일 영역에서 하방으로 돌출되어 형성될 수 있다.

돌출부(33)가 하방으로 돌출됨에 따라, 하관판(30)의 상면에서 돌출부(33)에 해당하는 영역에는 오목한 원환형의 홈이 형성될 수 있다.

외통 용접부(35)

하관판(30)의 외측 말단은 외통(10)의 내측면과 만나서, 서로 결합된다. 하관판(30)과 외통(10)은 서로 수밀하도록 결합되어, 외통(10)의 중공(14)을 통해 이동하는 난방수가 하관판(30)과 외통(10)의 접합면을 통해 새어나오지 않도록 한다. 이러한 하관판(30)과 외통(10)의 내측면이 만나 결합되는 개소를 외통 용접부(35)라 한다.

외통 용접부(35)는 그 말단이 연직 하방을 향해 연장됨으로써, 외통(10)의 내측면과 평행하게 접촉하여 결합된다. 하관판(30)은 주로 얇은 금속재질로 형성되므로, 단순히 그 외측 말단을 외통(10)의 내측면에 접촉시켜 용접 등의 방식으로 결합하기에는 두께가 충분하지 않다. 따라서 하관판(30)과 외통(10)이 충분히 강하게 결합될 수 있도록, 하관판(30)의 외측 말단을 외통(10)의 내측면과 평행하게 절곡하여, 일정한 길이만큼 서로 평행하게 접촉하도록 버링한 후, 외통(10)과 하관판(30)을 서로 용접하여 결합할 수 있다. 본 발명의 돌출부(33)는 이러한 용접에 의해 형성되는 하관판(30)과 외통(10)의 결합지점인 외통 용접부(35)가 응축수(C)에 의한 부식으로부터 취약한 점을 극복하기 위해, 응축수(C)가 외통 용접부(35)에 도달하지 못하도록 저지하는 역할을 한다.

외통 용접부(35)의 말단과 돌출부(33)의 사이에는, 상방으로 돌출된 융기부(36)가 더 형성될 수 있다. 따라서 외통 용접부(35)의 가장 말단과 평판부(34)의 하면의 높이가 동일하게 유지될 수 있다. 또한 하관판(30)의 직경이 외통(10)의 하단의 직경보다 크게 형성되어, 융기부(36)와 외통 용접부(35)를 포함하는 하관판(30)의 영역이 용수철과 같이 압축되어 외통(10)의 하단에 인접한 외통(10)의 내측면을 가압하며 결합될 수 있다. 하관판(30)의 말단이 외통(10)의 내측면을 가압하며 결합됨에 따라, 하관판(30)과 외통(10)의 내측면 간의 결합이 보다 강하게 이루어질 수 있다.

융기부(36)의 형상에 따라, 융기부(36)의 하면에는 상방으로 오목하게 파인 원환형의 홈이 형성될 수 있다. 만일 응축수(C)가 안착부(342)까지 넘어온다 하더라도, 융기부(36)의 하면에 형성된 홈을 따라 안착부(342) 이상의 높이로 중력을 극복해서 상승하지 못하고 응축수 받이(60)로 낙하할 수 있다. 따라서 응축수(C)가 융기부(36)를 넘어서 외통 용접부(35)에 접촉하지 못할 수 있다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 하관판(30)의 외부영역(31)을 살펴보면, 반경 내측으로부터 연직 하방을 향하여 관통공(38)에서 연관(40)과 결합되는 연관 결합부(37)가 배치되고, 연관 결합부(37)에서 반경 외측으로 연장되는 내부 평탄면(341)이 배치된다. 내부 평탄면(341)으로부터 연속적인 기울기 변화를 가지는 돌출부(33)가 하방으로 돌출되어 형성되고, 돌출부(33)의 반경 외측 단부가 연속적인 기울기 변화를 가지면서 반경 외측으로 연장되는 안착부(342)로 이어진다. 안착부(342)로부터 상방으로 돌출된 융기부(36)가 형성되고, 융기부(36)로부터 연직 하방으로 연장되는 외통 용접부(35)가 외통(10)의 내측면에 결합된다. 따라서 응축수(C)는 내부 평탄면(341)과 돌출부(33)까지 이를 수 있으나, 돌출부(33)에 의해 가로막혀 더 이상 외통 용접부(35)로 접근하지 못하고 낙하하게 된다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 관체형의 열교환기 10 : 외통
11 : 외통 연장부 12 : 입구
13 : 출구 14 : 중공
20 : 연소실 21 : 상관판
22 : 상관판 관통홀 23 : 연소실 연장부
24 : 내부 공간 30 : 하관판
31 : 외부영역 32 : 내부영역
33 : 돌출부 34 : 평판부
35 : 외통 용접부 36 : 융기부
37 : 연관 결합부 38 : 관통공
40 : 연관 41 : 연관의 내부
50 : 격막 60 : 응축수 받이
61 : 배수구 62 : 배기구
63 : 접촉부 70 : 팩킹
341 : 내부 평탄면 342 : 안착부
C : 응축수 G : 연소가스

Claims

양단의 개구와, 상기 양단의 개구에 연통되는 내부의 중공을 갖는 외통;
상기 외통의 상단 측의 개구를 덮되, 열원을 위치시키기 위한 내부 공간을 제공하는 연소실;
상기 연소실로부터 하방으로 이격되고, 상기 외통의 하단 측의 개구를 덮는 하관판; 및
상기 연소실로부터 상기 하관판의 외측으로, 상기 열원에서 발생된 연소가스를 안내하기 위해, 상기 외통의 중공에 마련되는 복수 개의 연관을 포함하되,
상기 하관판은,
평판형의 평판부; 및
상기 평판부의 양면 중, 하방을 향해 있는 면인 하면을 따라, 상기 연관의 연소가스로부터 발생된 응축수가, 상기 하관판과 상기 외통의 내측면이 만나는 개소로 이동하는 것을 방지하기 위해, 상기 평판부로부터 하방으로 돌출되는 돌출부를 포함하는, 관체형의 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 평판부는, 상기 연관이 연통되어 상기 응축수를 배출하는 관통공이 형성되는 내부영역과, 상기 내부영역과 상기 외통의 내측면 사이에 위치하는 외부영역을 포함하고,
상기 돌출부는, 상기 외부영역에 위치하되, 상기 내부영역을 에워싸게 마련되는, 관체형의 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 하관판은,
상기 하관판과 상기 외통의 내측면이 만나는 개소에서, 연직 하방을 향해 연장됨으로써, 상기 외통의 내측면과 평행하게 접촉하여 상기 외통의 내측면과 결합되는 외통 용접부를 더 포함하는, 관체형의 열교환기.
제3항에 있어서,
상기 하관판은, 상기 외통 용접부의 말단과 상기 돌출부의 사이에서 상방으로 돌출된 융기부를 더 포함하는, 관체형의 열교환기.
제4항에 있어서,
상기 하관판의 하측에 위치함으로써, 상기 하관판 및 상기 연관으로부터 낙하하는 상기 응축수를 수용하는 응축수 받이를 더 포함하고,
상기 평판부는, 상기 돌출부와 상기 융기부의 사이에 위치하고, 하면이 상기 응축수 받이와 접촉하는 안착부를 더 포함하는, 관체형의 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 하관판은,
상기 하관판과 상기 연관이 만나는 개소에서 연직 하방을 향해 연장됨으로써, 상기 연관의 외측면과 평행하게 접촉하여 상기 연관의 외측면과 결합되는 연관 결합부를 더 포함하는, 관체형의 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 하관판의 종단면에서 상기 돌출부는, 상기 평판부로부터 기울기가 연속적으로 변하는 프로파일을 가지는, 관체형의 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 하관판의 하측에 위치함으로써, 상기 하관판 및 상기 연관으로부터 낙하하는 상기 응축수를 수용하고, 내주면 중 적어도 일부 영역이 상기 외통의 외주면의 하단과 인접한 영역에 결합하는 응축수 받이를 더 포함하고,
상기 응축수 받이의 내주면과 상기 외통의 외주면 사이에는, 탄성을 가지는 소재로 형성된 팩킹이 위치함으로써, 상기 응축수 받이의 내부 영역의 기밀을 유지하는, 관체형의 열교환기.