WO2012020908A2 - 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a latent heat exchanger having an air supply preheater, and more particularly, the air introduced from the outside of the boiler is preheated while passing through the air supply preheating port provided in the latent heat exchanger, and then is supplied to the blower through the air supply pipe. It relates to a latent heat exchanger having an air supply preheater capable of reducing the load.
  • a boiler is a device for heating a desired area by heating a heat medium in a sealed container by a heat source.
  • the boiler includes a burner for burning fuel and a heat exchanger for transferring heat from the burned hot combustion air to the heating water.
  • the initial heat exchanger of the boiler uses only sensible heat generated during combustion of the burner and the high temperature combustion air is discharged through the exhaust hood as it is, so that the heat efficiency of the boiler is very low and it takes a long time to obtain the high temperature heating water.
  • boilers have a sensible heat exchanger that absorbs the sensible heat of the combustion products generated in the combustion chamber in order to increase the thermal efficiency, and a latent heat exchanger that absorbs the latent heat of water vapor contained in the combustion product heat exchanged in the sensible heat exchanger.
  • This type of boiler is called a condensing boiler.
  • the condensing boiler may include: a blower that sucks external air to supply air for combustion, a burner that burns a mixture of air and fuel supplied through the blower, and a sensible heat exchanger that absorbs combustion sensation generated in the burner; And a latent heat exchanger for absorbing latent heat of water vapor contained in the combustion product after the heat exchange in the sensible heat exchanger, and an exhaust hood through which the combustion product passing through the latent heat exchanger is discharged, and a latent heat exchanger at a lower side of the latent heat exchanger. It consists of a structure in which the outlet of the condensate water is generated by condensation of water vapor contained in the combustion product passing through.
  • Conventional condensing boiler has a structure that is supplied to the burner side after the outside air is introduced directly into the blower, when the temperature of the outside air supplied to the blower is low, heating the temperature of the combustion sensation generated during combustion in the burner In order to raise the temperature range required for the heating of the water, the combustion load must be increased by that amount, which causes a problem of lowering combustion efficiency and increasing fuel consumption.
  • the waste heat of the exhaust gas discharged through the exhaust flue is preheated to preheat the air, and the preheated air is absorbed by the preheating tube surrounding the boiler to preheat the secondary preheat.
  • a boiler configured to supply a blower has been disclosed, but in this case, additional piping equipment for forming a flow path through the air is excessively required, thereby increasing the volume of the boiler appearance and increasing the manufacturing cost.
  • Conventional upward combustion boilers have a blower located at the lowermost end, and an upward combustion burner, a combustion chamber, a sensible heat exchanger, a latent heat exchanger, and an exhaust hood are sequentially installed, and combustion products are generally moved upward. Since the exhaust direction and the condensate generated in the latent heat exchanger are dropped by gravity and discharged in opposite directions, combustion products receive exhaust resistance and condensate is not easily discharged.
  • an upper guide is installed on the upper portion of the latent heat exchanger to incline the flow direction of the combustion product downward, and a lower direction of the latent heat exchanger induces the flow direction of the combustion product and discharges the falling condensate.
  • a latent heat exchanger structure has been developed with a lower guide to guide the combustion product to coincide with the exhaust direction.
  • the conventional latent heat exchanger structure has a problem that the structure of the latent heat exchanger is complicated because the upper guide and the lower guide should be installed over most of the inner and upper regions of the latent heat exchanger in order to switch the flow path of the combustion product as described above. There was this.
  • the combustion product moves from the sensible heat exchanger to the latent heat exchanger, the combustion product receives exhaust resistance by interference with the lower guide, and in the process of moving the combustion product from one side to the other in the latent heat exchanger, In the process of passing between the plurality of heat exchange tubes and heat exchange fins coupled thereto, there is a problem in that the combustion product is not discharged smoothly.
  • a blower is located at the top, a down-burner burner, a combustion chamber, a sensible heat exchanger, a latent heat exchanger, and a condensate receiver and a condensate outlet are located below the latent heat exchanger.
  • the exhaust hood is installed on one side.
  • the temperature of the combustion product is greatly lowered. Therefore, the temperature inside the condensate tray is very low, and the vaporization of the vaporized liquid into the condensate It is possible to minimize the heat loss caused by.
  • Such a downward combustion condensing boiler is evaluated as the most preferable condensing boiler structure in that it can recover the latent heat as much as possible, but there is a problem in that a burner capable of downward combustion is necessarily provided.
  • a burner applied to a boiler may be classified into a pre-mixed burner and a Bunsen burner.
  • the premix burner burns the premixed gas pre-mixed with the combustion gas and air in the mixing chamber. Since the flame length is very short and the flame density is high, the burner is irrelevant to the combustion direction such as upward, downward, or sideward. There is an advantage to install.
  • the Bunsen burner is a burner that supplies primary air necessary for combustion in the nozzle part that injects gas and supplies excess secondary air to a part where a flame is formed to realize complete combustion. Because of the long flame length and the low flame density, the flame tends to be directed upwards, so it is only applicable to upward combustion.
  • the use of a premixed burner capable of downcoming combustion is essential, but the premixed burner has a problem that an expensive control system has to be used in order to realize poor combustion stability and very complicated combustion control.
  • the present invention has been made in order to solve the above problems, latent heat exchanger having an air supply preheater which can reduce the combustion load by being supplied to the blower after the air introduced from the outside of the boiler is preheated while passing through the latent heat exchanger
  • the purpose is to provide a flag.
  • Another object of the present invention is to match the exhaust direction of the combustion product and the discharge direction of the condensate to reduce the exhaust resistance of the combustion product and to facilitate the discharge of the condensate from the latent heat exchanger to improve the latent heat recovery efficiency It is to provide a latent heat exchanger having an air supply preheater.
  • the latent heat exchanger provided with the air supply preheater of the present invention for realizing the above object includes: a burner for burning air and fuel supplied through a blower; and a sensible heat exchanger for absorbing combustion sensation generated in the burner; A boiler comprising a latent heat exchanger for absorbing latent heat of water vapor contained in a combustion product that has undergone heat exchange in a sensible heat exchanger, and an exhaust hood through which the combustion product passing through the latent heat exchanger is discharged. It is characterized in that the air supply preheating port for forming a flow path of air to be supplied to the blower after the air supplied from the outside is preheated by heat exchange with the combustion product.
  • one end of the air supply preheating opening is opened to the outside of the boiler so that outside air is introduced, and the other end of the air supply preheating opening is connected to the blower side by an air supply pipe, and the preheated air passes through the air supply preheating opening. It may be configured to be supplied to the blower through the air supply pipe.
  • the combustion product burned by the burner passes through the sensible heat exchanger, flows into the latent heat exchanger, passes through the outside of the heating water heating port provided in the latent heat exchanger, and then passes through the outside of the air supply preheating outlet to exhaust the exhaust. It can be configured to be discharged to the hood.
  • the heating water heating port and the air supply preheating opening has a flat tube shape, and is provided with a plurality of spaced apart vertically in the front and rear of the latent heat exchanger, respectively, is disposed inclined downward toward the front and rear outer side of the latent heat exchanger, the combustion The product may pass through the sensible heat exchanger and ascend vertically to the latent heat exchanger, and then descend at an oblique angle with a horizontal plane to pass through the outside of the heating water heating port and the air supply preheating port, and then may be discharged to the exhaust hood.
  • the outside of the heating water heating port and the air supply preheating opening may be composed of a plurality of heat exchange fins are coupled to each other at a predetermined interval in the longitudinal direction.
  • the inner upper portion of the latent heat exchanger may be configured to be provided with an upper guide made of the inclined surface corresponding to the inclination angle of the heating water heating port and the air supply preheating opening both ends.
  • the lower one side of the latent heat exchanger is provided with a condensate outlet, and in the front and rear of the latent heat exchanger in the lower side of the heating water heating port and the air supply preheating port to guide the condensate generated in the latent heat exchanger to fall to the condensate outlet side It may be configured to be provided with a lower guide.
  • both side ends of the heating water heating port and the air supply preheating opening are respectively coupled to the left end plate and the right end plate having an insertion hole of a shape corresponding thereto, and the inside of the heating water heating port outside the left end plate and the right end plate.
  • the flow path of the heating water flowing through the left heat cap and the right flow path cap may be configured to be coupled to each other to alternately switch from left to right and right to left inside the latent heat exchanger.
  • a lower flow path cap configured to collect the heating water passing through the heating water heating ports on both sides of the front and rear sides, and discharge it to the outlet pipe, and the right flow path cap is provided vertically on both sides of the front and rear to discharge the flow path of the heating water. It may be composed of a set of a plurality of flow path cap to switch.
  • the combustion load can be reduced through the air supply pipe to reduce the combustion load. It works.
  • the exhaust resistance of the combustion product is increased there is an effect that can be reduced and the condensate is discharged smoothly.
  • the flow direction of the heating water passing through the heating water heating port inside the latent heat exchanger through the simple coupling structure of the heating water heating port, the air supply preheating port, the heat exchange fins, the left and right end plates and the left and right flow path caps is left,
  • the heat exchange efficiency can be improved by forming a flow path to be alternately switched to the right side, and the air flowing from the outside is supplied to the blower through the air supply pipe while being preheated while passing through the air supply preheating port installed across the latent heat exchanger. There is an effect to reduce the combustion load.
  • FIG. 1 is a schematic view from the left of a condensing boiler to which the present invention is applied;
  • Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view seen from the left side of the condensing boiler to which the present invention is applied;
  • 3 and 4 are a perspective view of a latent heat exchanger having an air supply preheater according to the present invention
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of FIG. 3;
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the condensing boiler cut out on the basis of line A-A in FIG.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the condensing boiler cut out based on the B-B line in FIG. 3.
  • blower 20 burner
  • combustion chamber 40 sensible heat exchanger
  • Air supply preheating port insertion hole 130 Front heat exchange fin
  • Air supply preheating port 160 Right end plate
  • Figure 1 is a schematic view from the left side of the condensing boiler to which the present invention is applied
  • Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of the condensing boiler to which the present invention is applied.
  • the condensing boiler according to the present invention is provided with an upward combustion burner 20 and a combustion chamber 30 in which flames are formed upward in the upper side of the blower 10, and combustion generated in the burner 20 above.
  • An exhaust hood 50 through which the combustion product passing through the discharge is discharged is installed, and a condensate outlet 101 through which the condensed water generated by the latent heat exchanger 100 is discharged is disposed at a lower side of the latent heat exchanger 100. Formed.
  • the present invention is characterized in that the latent heat exchanger 100 is provided with an air supply preheater so that air introduced from the outside is supplied to the blower 10 in a preheated state while passing through the latent heat exchanger 100.
  • the front (right side in FIGS. 1 and 2) and the rear (left side in FIGS. 1 and 2) inside the latent heat exchanger 100 at an acute angle with respect to the horizontal plane toward the front and rear, respectively, at an angle.
  • a plurality of air supply preheating outlets 150 and 150a which are inclined downward are provided at vertical intervals.
  • the air supply preheating openings 150 and 150a have a flat tube shape, one end of which is opened to the outside of the boiler so that the outside air is introduced, and the other end thereof is connected to the air supply pipe 200 (see FIG. 6).
  • the air preheated while passing through the air supply preheating ports 150 and 150a is directly supplied to the blower 10 via the air supply pipe 200.
  • the air supply preheating openings 150 and 150a are vertically disposed to be inclined toward the outside of the front and rear sides by utilizing the internal space of the latent heat exchanger 100, so that the steam contained in the combustion product passing through the latent heat exchanger 100 may pass through. Not only can the latent heat be recovered to preheat the air, but also to induce the exhaust direction of the combustion product passing through the latent heat exchanger 100 to coincide with the discharge direction of the condensate as described below.
  • Another feature of the present invention is to reduce the exhaust resistance in the process of exhausted combustion products burned in the burner 20 to the exhaust hood 50 through the sensible heat exchanger 40 and the latent heat exchanger 100 and latent heat exchange
  • the discharge direction of the combustion product and the discharge direction of the condensate is characterized in that the discharge direction of the combustion product so that the discharge of the condensate generated in the device 100 can be made smoothly.
  • Heating ports 140 and 140a are provided at vertical intervals.
  • the heating water heating holes 140 and 140a have a flat tube shape, and combustion products pass between the heating water heating holes 140 and 140a disposed up and down.
  • an upper guide 180 having an inclined surface corresponding to the inclination angles of the heating water heating holes 140 and 140a and the air supply preheating ports 150 and 150a is provided at both inner upper portions of the latent heat exchanger 100.
  • the water vapor contained in the combustion product is condensed while passing through the latent heat exchanger 100 under the heating water heating ports 140 and 140a and the air supply preheating ports 150 and 150a to the inside and front and rear of the latent heat exchanger 100.
  • the front lower guide 190 and the rear lower guide 190a guide the condensate falling to the condensate outlet 101 toward the condensate dropping to the outside of the heating water heating ports 140 and 140a and the air supply preheating ports 150 and 150a. ) Is provided.
  • the lower guides 190 and 190a also serve to guide combustion products rising vertically from the sensible heat exchanger 40 to the center portion of the latent heat exchanger 100.
  • the combustion product burnt by the burner 20 rises vertically toward the center of the latent heat exchanger 100 through the sensible heat exchanger 40, and vertical
  • the combustion product moved upwards is heated by the upper guide 180 and the inclinedly arranged heating water heating ports 140 and 140a and the air supply preheating ports 150 and 150a so as to be acutely angled with the horizontal plane and downwardly descending forward and backward.
  • the inside of the heating water and the air supply preheating ports 150 and 150a flowing through the inside of the heating water heating ports 140 and 140a are sequentially passed through the outer surfaces of the water heating ports 140 and 140a and the outer surfaces of the air supply preheating ports 150 and 150a.
  • the lower guides 190 and 190a in which the condensed water falls are installed while occupying a narrow area in the front and rear of the sensible heat exchanger 40, respectively, even if the lower guides 190 and 190a are heated by the combustion heat, the condensed water and the lower guides ( Since the area and time of contact 190 and 190a are relatively reduced compared to the prior art, it is possible to reduce the rate of regasification of condensate.
  • the flow path of the combustion product passing through the latent heat exchanger from the sensible heat exchanger is collected on one side from the top of the sensible heat exchanger, and then moved upward to move one side from the one end of the latent heat exchanger toward the other end, and the layers are arranged.
  • the combustion product is divided into front and rear and is disposed between the heating water heaters 140 disposed up and down on the front side. Between the air supply preheating port 150 and between the heating water heating port 140a disposed up and down on the rear side and between the air supply preheating port 150a and moving obliquely thereafter, vertically rising again to discharge through the exhaust hood 50. Therefore, compared with the prior art, there is an effect that can significantly reduce the exhaust resistance of the combustion product.
  • FIG. 3 and 4 is a perspective view of a latent heat exchanger having an air supply preheater according to the present invention
  • Figure 3 is a perspective view from the left
  • Figure 4 is a perspective view from the right
  • Figure 5 is an exploded perspective view of Figure 3
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the condensing boiler cut out based on the AA line in FIG. 3
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the condensing boiler cut out based on the BB line in FIG. 3.
  • the heating water heating ports 140 and 140a and the air supply preheating ports 150 and 150a which are spaced up and down spaced vertically in front and rear in the latent heat exchanger 100 are provided with combustion products passing therethrough.
  • the width of the side surface is formed longer than the height of the front and rear ends, and the cross section is made of a flat elliptical tube.
  • a plurality of heat exchange fins 130 and 130a having a plate shape are coupled to the outside of the heating water heating ports 140 and 140a and the air supply preheating ports 150 and 150a at predetermined intervals in the longitudinal direction (left and right directions in the drawing).
  • the heating water preheating hole insertion hole corresponding to the outer circumferential surface shape of the heating water heating holes 140; 141, 142, 143, 144, 145, 146 and the air supply preheating holes 150; 131 and a plurality of front heat exchange fins 130 having upper and lower air supply preheating hole insertion holes 132 are coupled to each other, and the heating water heating ports 140a and 141a are disposed vertically on the rear side of the latent heat exchanger 100.
  • the air supply preheating port insertion hole 132a is coupled to a plurality of rear heat exchange fins 130a formed up and down.
  • the left ends of the heating water heating holes 140 and 140a and the air supply preheating holes 150 and 150a are respectively formed at the left ends of the heating water heating hole insertion holes 121 and 121a and the air supply preheating hole insertion holes 122 and 122a.
  • the right ends of the heating water heating holes 140 and 140a and the air supply preheating ports 150 and 150a are coupled to the plate 120, respectively, and the heating water heating hole insertion holes 161 and 161a and the air supply preheating hole insertion holes respectively correspond to the plates 120. 162 and 162a are coupled to the formed right end plate 160.
  • the flow path of the heating water flowing inside the heating water heating holes 140 and 140a alternates left and right inside the latent heat exchanger 100.
  • the left flow path cap 110 and the right flow path cap 170 are guided so as to be converted to each other.
  • the left flow path cap 110, the upper flow path cap 111 for separately supplying the heating water flowed into the inlet pipe (111a) to the heating water heating ports (141, 141a) provided on both front and rear sides, and the front and rear both sides of the middle portion And upper and lower portions of the intermediate flow path caps 112, 113, 112a, and 113a for switching the flow path of the heating water flowing inside the heating water heating ports 142, 143, 144, 145, 142a, 143a, 144a, and 145a, and heating water heating provided at the lower sides of the front and rear sides. It consists of a set of lower flow path caps 114 which collect the heat medium passing through the spheres 146 and 146a and discharge them to the outlet pipe 114a.
  • the left flow path 110 When the left flow path 110 is coupled to the outside of the left end plate 120, the left side of the air supply preheating holes 150 and 150a coupled to the air supply preheating hole insertion holes 122 and 122a formed in the left end plate 120.
  • the stage is opened to the outside of the boiler so that the outside air flows in.
  • the right flow path cap 170 includes upper flow path caps 171 and 171a for switching flow paths of the heating water heating ports 141, 142, 141a and 142a provided at both the front and rear sides, and the heating water heating ports provided at the middle portions of the front and rear sides.
  • the intermediate flow path caps 172 and 172a for switching the flow paths of (143,144,143a and 144a)
  • the lower flow path caps 173 and 173a for switching the flow paths of the heating water heating ports 145,146,145a and 146a provided in the lower sides of the front and rear sides. It consists of a set.
  • the right channel cap 170 When the right channel cap 170 is coupled to the outside of the right end plate 160, the right side of the air supply preheating ports 150 and 150a coupled to the air supply preheating hole insertion holes 162 and 162a formed in the right end plate 160.
  • the stage communicates with the air supply pipe 200 behind it.
  • the heating water flowing into the inlet pipe 111a formed on the upper left side of the latent heat exchanger 100 has left heating water heating ports 141, 142, 143, 144, 145, and 146 left as indicated by arrows.
  • the outlet pipe 114a formed at the lower left side of the latent heat exchanger 100 After passing through the sensible heat exchanger 40 through the outlet pipe 114a formed at the lower left side of the latent heat exchanger 100 through a flow path alternately changed from right to left and right to left, and is discharged and supplied to a heating source.
  • the heat transfer area and the time that the combustion product and the heating water contact in a limited space inside the latent heat exchanger 100 may be increased, thereby improving heat exchange efficiency.
  • the heating water heating ports 140 and 140a and the air supply preheating ports 150 and 150a are installed side by side in the front and rear sides of the latent heat exchanger 100, and the front heat exchange fins 130 and the rear heat exchange fins 130a are disposed on the outside thereof. It is coupled, the left and right end plates (120, 160) and the left and right flow path caps (110, 170) are coupled to both sides, and the air supply pipe (200) is coupled to the right rear, so easy to manufacture and boiler Compact production is possible.

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Abstract

보일러의 외부에서 유입된 공기가 잠열 열교환기를 통과하면서 예열된 후에 송풍기로 공급되도록 함으로써 연소 부하를 절감할 수 있는 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기를 제공함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명은, 송풍기를 통해 공급된 공기와 연료를 연소시키는 버너와, 상기 버너에서 발생된 연소 현열을 흡수하는 현열 열교환기와, 상기 현열 열교환기에서 열교환을 마친 연소생성물에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열 열교환기와, 상기 잠열 열교환기를 통과한 연소생성물이 배출되는 배기후드를 포함하여 이루어진 보일러에 있어서, 상기 잠열 열교환기에는 보일러의 외부로부터 공급된 공기가 상기 연소생성물과 열교환되어 예열된 후에 상기 송풍기로 공급되도록 공기의 유로를 형성하는 급기 예열구가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기
본 발명은 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보일러의 외부에서 유입된 공기가 잠열 열교환기에 구비된 급기 예열구를 통과하면서 예열된 후에 급기관을 통하여 송풍기로 공급되도록 함으로써 연소 부하를 절감할 수 있는 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기에 관한 것이다.
보일러는 밀폐된 용기 내의 열매체를 열원에 의해 가열시켜 원하는 지역을 난방하는 장치로, 연료를 연소시키는 버너와 연소된 고온의 연소공기에서 난방수로 열을 전달하는 열교환기로 구성된다.
초기 보일러의 열교환기는 버너의 연소시 발생하는 현열만을 이용하고 고온의 연소공기는 배기후드를 통해 그대로 배출시켜, 보일러의 열효율이 매우 낮았으며 고온의 난방수를 얻는데 오랜 시간이 소요되었다.
때문에 근래에 생산되는 보일러는 열효율을 증대시키기 위해 연소실에서 발생되는 연소생성물의 현열을 흡수하는 현열 열교환기와, 상기 현열 열교환기에서 열교환을 마친 연소생성물에 포함되어 있는 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열 열교환기를 구비하는데, 이러한 방식의 보일러를 콘덴싱 보일러라 한다.
이러한 콘덴싱 보일러는 가스보일러 뿐만 아니라 기름보일러에도 실용화되어 보일러 효율의 증가 및 연료비 절감에 많은 기여를 하고 있다.
상기 콘덴싱 보일러는 외부 공기를 흡입하여 연소에 필요한 공기를 공급하는 송풍기, 상기 송풍기를 통해 공급된 공기와 연료의 혼합물을 연소시키는 버너와, 상기 버너에서 발생된 연소 현열을 흡수하는 현열 열교환기와, 상기 현열 열교환기에서 열교환을 마친 연소생성물에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열 열교환기와, 상기 잠열 열교환기를 통과한 연소생성물이 배출되는 배기후드를 포함하고, 상기 잠열 열교환기의 하부 일측에는 잠열 열교환기를 통과하는 연소생성물에 포함된 수증기가 응축되면서 생성되는 응축수의 배출구가 형성된 구조로 이루어져 있다.
종래의 콘덴싱 보일러는 외부의 공기가 송풍기로 직접 유입된 후에 버너 측으로 공급되는 구조로 이루어져 있어, 송풍기로 공급되는 외부 공기의 온도가 낮을 경우에는 상기 버너에서의 연소시 발생하는 연소 현열의 온도를 난방수의 가열을 위해 필요한 온도 범위까지 상승시키기 위하여 연소 부하를 그만큼 증대시켜야 하고, 이로 인해 연소 효율이 떨어지고 연료 소모량이 증대되는 문제점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위한 종래기술 중에는 배기연도를 통해 배출되는 배기가스의 폐열을 회수하여 공기를 1차로 예열하고, 다시 1차 예열된 공기를 보일러를 에워싸는 예열관을 통해 연소열을 흡수하여 2차 예열한 후에 송풍기로 공급하도록 구성된 보일러가 개시된 바 있으나, 이 경우 공기가 경유하는 유로 형성을 위한 추가적인 배관 설비가 과도하게 요구되므로 이로 인해 보일러 외형의 부피가 커지고 제작비 또한 증대되는 문제점이 있었다.
따라서 보일러의 구조 변경 및 부품 추가를 최소화하고 간단한 구조로 구성하면서 송풍기로 공급되는 공기를 예열시킴으로써 연소 효율 향상과 연료 소비량을 절감할 수 있는 보일러 구조의 개선이 필요하다.
한편, 종래 콘덴싱 보일러는 그 연소 방식에 따라서 상향 연소식 보일러와 하향 연소식 보일러로 구분된다.
종래 상향 연소식 보일러는 최하단에 송풍기가 위치하고, 그 상측으로 상향 연소식 버너와 연소실, 현열 열교환기, 잠열 열교환기 및 배기후드가 순차로 설치된 구조로 이루어진 것으로, 일반적으로 연소생성물이 상측으로 이동하는 배기 방향과 잠열 열교환기에서 생성되는 응축수가 중력에 의해 낙하되어 배출되는 방향이 서로 반대 방향이므로 연소생성물은 배기 저항을 받게 되고 응축수는 배출이 원활하게 이루어지지 못하는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 잠열 열교환기의 상부에는 연소생성물의 흐름 방향을 하향 경사지게 유도하는 상부 가이드가 설치되고, 잠열 열교환기의 하부에는 연소생성물의 흐름 방향을 유도함과 아울러 낙하하는 응축수의 배출 방향이 연소생성물의 배기 방향과 일치되도록 유도하는 하부 가이드가 설치된 잠열 열교환기 구조가 개발된 바 있다.
그러나 이러한 종래의 잠열 열교환기 구조는 연소생성물의 유로를 상기와 같이 전환하기 위하여 잠열 열교환기 내측 상부와 하부의 대부분 영역에 걸쳐 상부 가이드와 하부 가이드를 설치해야 하므로 잠열 열교환기의 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.
또한 연소생성물이 현열 열교환기에서 잠열 열교환기로 이동하는 과정에서 하부 가이드와의 간섭에 의해 배기 저항을 받게 되고, 연소생성물이 잠열 열교환기 내부의 일측에서 타측으로 이동하는 과정에서도 그 내부에 겹겹으로 설치된 다수의 열교환 튜브 및 이에 결합된 열교환핀 사이를 통과하는 과정에서 배기 저항을 받게 되어 연소생성물이 원활하게 배출되지 못하는 문제점이 있었다.
또한 종래 상향 연소식 콘덴싱 보일러는 현열 열교환기의 직상방에 응축수받이 역할을 하는 하부 가이드가 위치함에 따라서 현열 열교환기를 통과한 고온의 연소생성물과의 접촉으로 인해 하부 가이드의 온도가 상당히 높게 가열되며, 이에 따라 연소생성물이 잠열 열교환기를 통과하면서 생성된 응축수가 하부 가이드로 떨어진다 하더라도 가열된 하부 가이드로 인해 상당량의 응축수가 재기화하게 되므로 응축으로 회수된 잠열이 다시 기화열의 형태로 배출되어 최대 응축 효율을 얻을 수 없게 되는 문제점이 있었다.
이와 달리, 종래 하향 연소식 콘덴싱 보일러는, 최상단에 송풍기가 위치하고, 그 하측으로 하향 연소식 버너와 연소실, 현열 열교환기, 잠열 열교환기가 위치하며, 잠열 열교환기의 하측에 응축수받이와 응축수 배출구가 위치하고 그 일측으로 배기후드가 설치된 구조로 이루어져 있다.
이러한 하향 연소식 콘덴싱 보일러의 경우 응축수의 낙하 방향과 연소생성물의 배기 방향이 자연스럽게 일치하게 되는데, 이는 콘덴싱 보일러의 효율 향상에 매우 중요한 요인이 된다.
즉, 잠열 열교환기를 지나면서 연소생성물 내의 수증기가 응축되어 잠열을 난방순환수에 전달한 후에는 연소생성물의 온도가 크게 떨어지게 되므로, 응축수받이 내부의 온도가 매우 낮게 형성되어 응축수로 액화된 수증기의 재기화에 의한 열손실을 최소화할 수 있는 것이다.
이와 같은 하향 연소식 콘덴싱 보일러는 잠열을 최대한 회수할 수 있는 구조라는 점에서 가장 바람직한 콘덴싱 보일러의 구조로 평가되고 있으나, 하향 연소가 가능한 버너가 필수적으로 구비되어야 하는 제한이 따르는 문제점이 있다.
일반적으로 보일러에 적용되는 버너는 예혼합(Pre-mixed) 버너와 분젠(Bunsen) 버너로 구분할 수 있다.
이 중 예혼합 버너는 연소용 가스와 공기를 혼합실에서 미리 혼합한 예혼합 가스를 연소시키는 방식으로, 화염길이가 매우 짧고 화염밀도가 높기 때문에 상향이나 하향, 측향 등 연소방향에 무관하게 버너를 설치할 수 있는 장점이 있다.
이에 반해 분젠 버너는 가스를 분사하는 노즐부에서 연소에 필요한 1차 공기를 공급하고, 화염이 형성되는 부위에 과잉 2차공기를 공급하여 완전연소를 실현시키는 버너로서, 2차공기와 반응하는 화염의 길이가 길고 화염밀도가 낮아 화염이 상방향으로 향하는 경향을 가지고 있기 때문에 상향 연소식에만 적용이 가능한 단점이 있다.
따라서 종래 하향 연소식 콘덴싱 보일러의 경우 하향 연소가 가능한 예혼합 버너의 사용이 필수적이지만, 예혼합 버너는 연소안정성이 떨어지고 매우 복잡한 연소제어를 구현하기 위하여 고가의 제어시스템이 사용되어야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 보일러의 외부에서 유입된 공기가 잠열 열교환기를 통과하면서 예열된 후에 송풍기로 공급되도록 함으로써 연소 부하를 절감할 수 있는 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 연소생성물의 배기 방향과 응축수의 배출 방향이 일치되도록 하여 연소생성물의 배기 저항을 감소시키고 잠열 열교환기에서 발생하는 응축수가 원활하게 배출될 수 있도록 하여 잠열 회수 효율을 향상시킬 수 있는 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기를 제공하는데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기는, 송풍기를 통해 공급된 공기와 연료를 연소시키는 버너와, 상기 버너에서 발생된 연소 현열을 흡수하는 현열 열교환기와, 상기 현열 열교환기에서 열교환을 마친 연소생성물에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열 열교환기와, 상기 잠열 열교환기를 통과한 연소생성물이 배출되는 배기후드를 포함하여 이루어진 보일러에 있어서, 상기 잠열 열교환기에는 보일러의 외부로부터 공급된 공기가 상기 연소생성물과 열교환되어 예열된 후에 상기 송풍기로 공급되도록 공기의 유로를 형성하는 급기 예열구가 구비된 것을 특징으로 한다.
이 경우 상기 급기 예열구의 일측단은 보일러의 외부로 개방되어 외부의 공기가 유입되고, 상기 급기 예열구의 타측단은 급기관에 의해 상기 송풍기 측으로 연결되어, 상기 급기 예열구를 통과하면서 예열된 공기가 상기 급기관을 통하여 상기 송풍기로 공급되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 버너에서 연소된 연소생성물은 상기 현열 열교환기를 통과한 후, 상기 잠열 열교환기로 유입되어, 상기 잠열 열교환기에 구비된 난방수 가열구의 외측을 통과한 후에, 상기 급기 예열구의 외측을 통과하여 상기 배기후드로 배출되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 난방수 가열구와 급기 예열구는 납작한 튜브 형상이며, 상기 잠열 열교환기 내측의 전방과 후방에 각각 상하 간격을 두고 다수로 구비되되, 상기 잠열 열교환기의 전후방 외측을 향하여 하향 경사지게 배치되어, 상기 연소생성물은 상기 현열 열교환기를 통과하여 상기 잠열 열교환기로 수직 상승한 후, 수평면과 예각을 이루면서 비스듬히 하강하여 상기 난방수 가열구와 급기 예열구의 외측을 통과한 후 상기 배기후드로 배출되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 난방수 가열구와 급기 예열구의 외측에는 길이 방향으로 소정 간격을 두고 다수의 열교환핀이 각각 결합되어 있는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 잠열 열교환기의 내측 상부에는 전후방 양단부가 상기 난방수 가열구와 급기 예열구의 경사각에 대응되는 경사면으로 이루어진 상부 가이드가 구비된 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 잠열 열교환기의 하부 일측에는 응축수 배출구가 구비되고, 상기 잠열 열교환기의 내측 전후방으로 상기 난방수 가열구와 급기 예열구의 하측에는 상기 잠열 열교환기에서 생성되어 낙하하는 응축수를 상기 응축수 배출구 측으로 유도하는 하부 가이드가 구비된 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 난방수 가열구와 급기 예열구의 양측단은 이에 대응되는 형상의 삽입홀이 형성된 좌측 엔드플레이트와 우측 엔드플레이트에 각각 결합되고, 상기 좌측 엔드플레이트와 우측 엔드플레이트의 외측에는 상기 난방수 가열구의 내부를 흐르는 난방수의 유로가 상기 잠열 열교환기 내부에서 좌측에서 우측으로, 그리고 우측에서 좌측으로 교번하여 전환되도록 유도하는 좌측 유로캡과 우측 유로캡이 각각 결합되어 있는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 좌측 유로캡은, 입구관으로 유입된 난방수를 상기 전후방 양측의 난방수 가열구로 분할 공급하는 상부 유로캡과, 전후방 양측에 상하로 구비되어 난방수의 유로를 전환하는 중간부 유로캡과, 상기 전후방 양측의 난방수 가열구를 통과해 온 난방수를 취합하여 출구관으로 배출하는 하부 유로캡의 집합으로 이루어지고, 상기 우측 유로캡은, 전후방 양측에 상하로 구비되어 난방수의 유로를 전환하는 복수의 유로캡의 집합으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기에 의하면, 보일러의 외부에서 유입된 공기가 잠열 열교환기에 구비된 급기 예열구를 통과하면서 예열된 후에 급기관을 통하여 송풍기로 공급되므로 연소 부하를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 잠열 열교환기 내측의 전후방에 하향 경사진 난방수 가열구와 급기 예열구를 상하 간격을 두고 다수 배치하여 연소생성물의 배기 방향과 응축수의 배출 방향을 일치시킴으로써 연소생성물의 배기 저항이 감소되고 응축수가 원활하게 배출될 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 난방수 가열구와 급기 예열구, 열교환핀, 좌우측 엔드플레이트 및 좌우측 유로캡의 간단한 결합구조를 통하여 잠열 열교환기 내부에서 난방수 가열구를 통과하는 난방수의 흐름 방향이 좌,우측으로 교번하여 전환되도록 유로를 형성함으로써 열교환 효율을 향상시킬 수 있고, 외부로부터 유입되는 공기가 잠열 열교환기 내부를 가로질러 설치된 급기 예열구를 통과하면서 예열된 상태로 급기관을 거쳐 송풍기로 공급되므로 연소 부하를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 콘덴싱 보일러를 좌측에서 바라본 개략도,
도 2는 본 발명이 적용되는 콘덴싱 보일러를 좌측에서 바라본 종단면도,
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기의 사시도,
도 5는 도 3의 분해 사시도,
도 6은 도 3에서 A-A 선을 기준으로 절개한 콘덴싱 보일러를 정면에서 바라본 종단면도,
도 7은 도 3에서 B-B 선을 기준으로 절개한 콘덴싱 보일러를 정면에서 바라본 종단면도이다.
** 부호의 설명 **
10 : 송풍기 20 : 버너
30 : 연소실 40 : 현열 열교환기
100 : 잠열 열교환기 101 : 응축수 배출구
110 : 좌측 유로캡 111 : 상부 유로캡
111a : 입구관 112,112a,113,113a : 중간부 유로캡
114 : 하부 유로캡 114a : 출구관
120 : 좌측 엔드플레이트 121,121a : 난방수 가열구 삽입홀
122,122a : 급기 예열구 삽입홀 130 : 전면 열교환핀
130a : 후면 열교환핀 131,131a : 난방수 가열구 삽입홀
132,132a : 급기 예열구 삽입홀 140,140a : 난방수 가열구
150,150a : 급기 예열구 160 : 우측 엔드플레이트
161,161a : 난방수 가열구 삽입홀 162,162a : 급기 예열구 삽입홀
170 : 우측 유로캡 171,171a : 상부 유로캡
172,172a : 중간부 유로캡 173,173a : 하부 유로캡
180 : 상부 가이드 190 : 전면 하부 가이드
190a : 후면 하부 가이드 200 : 급기관
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명이 적용되는 콘덴싱 보일러를 좌측에서 바라본 개략도, 도 2는 본 발명이 적용되는 콘덴싱 보일러를 좌측에서 바라본 종단면도이다.
본 발명에 따른 콘덴싱 보일러는, 송풍기(10)의 상측에 화염이 상향으로 형성되는 상향 연소식 버너(20)와 연소실(30)이 구비되고, 그 상측으로는 상기 버너(20)에서 발생된 연소 현열을 흡수하는 현열 열교환기(40)와, 상기 현열 열교환기(40)에서 열교환을 마친 연소생성물(배기가스)에 포함된 수증기의 잠열을 회수하는 잠열 열교환기(100)와, 상기 잠열 열교환기(100)를 통과한 연소생성물이 배출되는 배기후드(50)가 설치되며, 상기 잠열 열교환기(100)의 하부 일측에는 잠열 열교환기(100)에서 생성된 응축수가 배출되는 응축수 배출구(101)가 형성되어 있다.
본 발명은 잠열 열교환기(100) 내부에 급기 예열기를 구비하여 외부로부터 유입된 공기가 잠열 열교환기(100)를 통과하면서 예열된 상태에서 송풍기(10)로 공급되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이를 위한 구성으로, 상기 잠열 열교환기(100) 내부의 전방(도 1과 도 2에서 우측)과 후방(도 1과 도 2에서 좌측)에는 각각 전방과 후방을 향하여 수평면을 기준으로 예각을 이루면서 비스듬히 하향 경사진 다수의 급기 예열구(150,150a)가 상하 간격을 두고 설치되어 있다.
상기 급기 예열구(150,150a)는 납작한 튜브 형상으로 이루어진 것으로, 그 일측단이 보일러의 외부로 개방되어 외부의 공기가 유입되고, 그 타측단은 급기관(200, 도 6 참조)에 연결되어, 상기 급기 예열구(150,150a)를 통과하면서 예열된 공기가 상기 급기관(200)을 거쳐서 송풍기(10)로 직접 공급되도록 구성되어 있다.
이와 같이 잠열 열교환기(100) 내부 공간을 활용하여 급기 예열구(150,150a)가 전후방의 외측을 향하여 경사진 형태로 상하 배치됨에 따라 잠열 열교환기(100)를 통과하는 연소생성물에 포함된 수증기의 잠열을 회수하여 공기를 예열시킬 수 있을 뿐만 아니라 후술하는 바와 같이 잠열 열교환기(100)를 통과하는 연소생성물의 배기 방향이 응축수의 배출 방향과 일치하도록 유도하게 된다.
본 발명의 또 다른 특징은 버너(20)에서 연소된 연소생성물이 현열 열교환기(40)와 잠열 열교환기(100)를 통과하여 배기후드(50)로 배출되는 과정에서 배기 저항을 감소시키고 잠열 열교환기(100)에서 생성되는 응축수의 배출이 원활하게 이루어질 수 있도록 연소생성물의 배기 방향과 응축수의 배출 방향이 일치되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이를 위한 구성으로, 상기 잠열 열교환기(100) 내부의 전방과 후방에는 상기 급기 예열구(150,150a)의 내측에 각각 전방과 후방을 향하여 수평면을 기준으로 예각을 이루면서 비스듬히 하향 경사진 다수의 난방수 가열구(140,140a)가 상하 간격을 두고 설치되어 있다.
상기 난방수 가열구(140,140a)는 납작한 튜브 형상으로 이루어진 것으로, 상하로 배치된 상기 난방수 가열구(140,140a) 사이로 연소생성물이 통과하게 된다.
그리고 상기 잠열 열교환기(100)의 내측 상부에는 전후방 양단부가 상기 난방수 가열구(140,140a)와 급기 예열구(150,150a)의 경사각에 대응되는 경사면으로 이루어진 상부 가이드(180)가 구비되어 있다.
또한 상기 잠열 열교환기(100)의 내측 전후방으로 상기 난방수 가열구(140,140a)와 급기 예열구(150,150a)의 하측에는 연소생성물에 포함된 수증기가 잠열 열교환기(100)를 통과하면서 응축되어 상기 난방수 가열구(140,140a)와 급기 예열구(150,150a)의 외측면에 고여서 하측으로 낙하하는 응축수를 상기 응축수 배출구(101) 측으로 유도하는 전면 하부가이드(190)와 후면 하부 가이드(190a)가 구비되어 있다.
상기 하부 가이드(190,190a)는 현열 열교환기(40)에서 수직으로 상승하는 연소생성물을 잠열 열교환기(100) 내부의 중앙부로 유도하는 역할도 한다.
이와 같은 잠열 열교환기(100)의 구조에 의하면, 버너(20)에 의해 연소된 연소생성물은 현열 열교환기(40)를 통과하여 잠열 열교환기(100) 내부의 중앙부를 향해 수직으로 상승하고, 수직 상방향으로 이동한 연소생성물은 상부 가이드(180)와 경사 배치된 난방수 가열구(140,140a) 및 급기 예열구(150,150a)에 의해 유로가 전환되어 수평면과 예각을 이루면서 전후방으로 비스듬히 하강하여 난방수 가열구(140,140a)의 외측면과 급기 예열구(150,150a)의 외측면을 순차로 통과하면서 난방수 가열구(140,140a)의 내부를 흐르는 난방수 및 급기 예열구(150,150a) 내부를 통과하는 공기와 열교환이 이루어진 후, 잠열 열교환기(100)의 전후방 벽면에 의해 그 흐름이 다시 수직 상방향으로 전환되어 취합된 후에 배기후드(50)를 통해 외부로 배출된다.
이때 난방수 가열구(140,140a) 사이와 급기 예열구(150,150a) 사이를 통과하여 연소생성물의 배기 방향과 난방수 가열구(140,140a) 및 급기 예열구(150,150a)의 외측면에 고인 후에 상기 난방수 가열구(140,140a) 및 급기 예열구(150,150a)의 표면을 타고 하향 경사지게 흘러내리는 응축수의 흐름 방향 및 하부 가이드(190,190a)의 상면으로 낙하하여 응축수 배출구(101) 측으로 유도되는 응축수의 배출 방향이 서로 일치하게 되므로 연소생성물의 저항을 받지 않으면서 응축수가 원활하게 배출될 수 있게 된다.
종래기술에서는 하부 가이드가 현열 열교환기의 직상측에 넓은 영역을 점유하면서 설치됨에 따라서 하부 가이드의 상면으로 낙하한 응축수가 재기화하여 잠열 회수 효율이 떨어지고 연소생성물의 배기 저항이 커지게 되는 문제점이 있었다.
그러나 본 발명에서는 응축수가 낙하하는 하부 가이드(190,190a)가 현열 열교환기(40) 상측의 전후방에 각각 좁은 영역을 점유하면서 설치되므로 연소열에 의해 하부 가이드(190,190a)가 가열되더라도 응축수와 하부 가이드(190,190a)가 접촉하는 면적과 시간이 종래기술에 비해서 상대적으로 감소하게 되므로 응축수가 재기화하는 비율을 줄일 수 있게 된다.
또한 종래기술에서는 현열 열교환기로부터 잠열 열교환기를 경유하는 연소생성물의 유로가 현열 열교환기의 상부에서 일측으로 모아진 후 상측으로 이동하여 잠열 열교환기의 일측단에서 타측단을 향하여 일방향으로 이동하면서 겹겹이 배치된 열교환 튜브와 열교환핀 사이를 통과하는 과정에서 배기 저항을 많이 받는 문제점이 있었다.
그러나 본 발명에서는 연소생성물이 현열 열교환기(40)로부터 잠열 열교환기(100) 내부 중앙부를 향하여 간섭을 받지 않고 수직 상승한 후에 전후방으로 나뉘어져 전방측에 상하로 배치된 난방수 가열구(140) 사이와 급기 예열구(150) 사이 및 후방측에 상하로 배치된 난방수 가열구(140a) 사이와 급기 예열구(150a) 사이를 통과하여 비스듬히 이동한 후에 다시 수직 상승하여 배기후드(50)를 통해 배출되므로 종래기술에 비해 연소생성물의 배기 저항을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 잠열 열교환기(100) 내부에 난방수 가열구(140,140a)와 급기 예열구(150,150a)가 설치되는 구조와, 난방수 가열구(140,140a) 내부를 흐르는 난방수의 유로 및 급기 예열구(150,150a)를 통과하여 송풍기(10) 측으로 공급되는 공기의 유로에 대해 설명한다.
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기의 사시도로서, 도 3은 좌측에서 바라본 사시도, 도 4는 우측에서 바라본 사시도를 나타낸 것이고, 도 5는 도 3의 분해 사시도, 도 6은 도 3에서 A-A 선을 기준으로 절개한 콘덴싱 보일러를 정면에서 바라본 종단면도, 도 7은 도 3에서 B-B 선을 기준으로 절개한 콘덴싱 보일러를 정면에서 바라본 종단면도를 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 잠열 열교환기(100) 내부의 전방과 후방에 상하로 이격되어 경사지게 배치되는 난방수 가열구(140,140a)와 급기 예열구(150,150a)는 연소생성물이 통과하는 측면의 폭이 전후 양단의 높이보다 길게 형성되어 그 단면이 납작한 타원형상의 튜브로 이루어진 것으로, 이와 같은 형상으로 구성될 경우 연소생성물과의 전열 면적이 증대됨과 동시에 연소생성물의 흐름 저항을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 상기 난방수 가열구(140,140a)와 급기 예열구(150,150a)의 외측에는 길이방향(도면에서는 좌우측 방향)으로 소정 간격을 두고 판 형상으로 이루어진 다수개의 열교환핀(130,130a)이 결합된다.
즉, 잠열 열교환기(100)의 전방측에 상하로 배치되는 난방수 가열구(140;141,142,143,144,145,146)와 급기 예열구(150;151,152,153,154,155,156)의 외측에는 이들의 외주면 형상에 대응되는 난방수 예열구 삽입홀(131)과 급기 예열구 삽입홀(132)이 상하로 형성된 다수의 전면 열교환핀(130)이 결합되고, 잠열 열교환기(100)의 후방측에 상하로 배치되는 난방수 가열구(140a;141a,142a,143a,144a,145a,146a)와 급기 예열구(150a;151a,152a,153a,154a,155a,156a)의 외측에는 이들의 외주면 형상에 대응되는 난방수 예열구 삽입홀(131a)과 급기 예열구 삽입홀(132a)이 상하로 형성된 다수의 후면 열교환핀(130a)이 결합된다.
그리고 상기 난방수 가열구(140,140a)와 급기 예열구(150,150a)의 좌측단은 각각 이에 대응되는 난방수 가열구 삽입홀(121,121a)과 급기 예열구 삽입홀(122,122a)이 형성된 좌측 엔드플레이트(120)에 결합되고, 상기 난방수 가열구(140,140a)와 급기 예열구(150,150a)의 우측단은 각각 이에 대응되는 난방수 가열구 삽입홀(161,161a)과 급기 예열구 삽입홀(162,162a)이 형성된 우측 엔드플레이트(160)에 결합된다.
또한 상기 좌측 엔드플레이트(120)와 우측 엔드플레이트(160)의 외측에는 상기 난방수 가열구(140,140a)의 내부를 흐르는 난방수의 유로가 상기 잠열 열교환기(100) 내부에서 좌,우측으로 교번하여 전환되도록 유도하는 좌측 유로캡(110)과 우측 유로캡(170)이 각각 결합된다.
상기 좌측 유로캡(110)은, 입구관(111a)으로 유입된 난방수를 전후방 양측 상부에 구비된 난방수 가열구(141,141a)로 분할 공급하는 상부 유로캡(111)과, 전후방 양측 중간부에 상하로 구비되어 난방수 가열구(142,143,144,145,142a,143a,144a,145a) 내부를 흐르는 난방수의 유로를 전환하는 중간부 유로캡(112,113,112a,113a)과, 전후방 양측 하부에 구비된 난방수 가열구(146,146a)를 통과해 온 열매체를 취합하여 출구관(114a)으로 배출하는 하부 유로캡(114)의 집합으로 구성된다.
상기 좌측 엔드플레이트(120)의 외측에 좌측 유로캡(110)이 결합될 경우, 좌측 엔드플레이트(120)에 형성된 급기 예열구 삽입홀(122,122a)에 결합된 급기 예열구(150,150a)의 좌측단은 보일러의 외측으로 개방된 상태가 되어 외부의 공기가 유입되게 된다.
상기 우측 유로캡(170)은, 전후방 양측 상부에 구비된 난방수 가열구(141,142,141a,142a)의 유로를 전환하는 상부 유로캡(171,171a)과, 전후방 양측 중간부에 구비된 난방수 가열구(143,144,143a,144a)의 유로를 전환하는 중간부 유로캡(172,172a)과, 전후방 양측 하부에 구비된 난방수 가열구(145,146,145a,146a)의 유로를 전환하는 하부 유로캡(173,173a)의 집합으로 구성된다.
상기 우측 엔드플레이트(160)의 외측에 우측 유로캡(170)이 결합될 경우, 우측 엔드플레이트(160)에 형성된 급기 예열구 삽입홀(162,162a)에 결합된 급기 예열구(150,150a)의 우측단은 그 후방의 급기관(200)과 연통된다.
이와 같은 결합구조에 의하면, 도 6에 도시된 바와 같이 잠열 열교환기(100)의 좌측 상부에 형성된 입구관(111a)으로 유입된 난방수는 화살표로 표시된 바와 같이 난방수 가열구(141,142,143,144,145,146)를 좌측에서 우측으로, 그리고 우측에서 좌측으로 교번하여 전환되는 유로를 거쳐서 잠열 열교환기(100)의 좌측 하부에 형성된 출구관(114a)을 통하여 현열 열교환기(40)를 거친 후 배출되어 난방소요처로 공급되므로, 잠열 열교환기(100) 내부의 한정된 공간에서 연소생성물과 난방수가 접촉하는 전열 면적과 시간을 증대시킬 수 있어 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 도 7에 도시된 바와 같이 보일러가 가동되어 송풍기(10)가 작동되면 외부 공기는 잠열 열교환기(100) 내부에 구비된 급기 예열구(151,152,153,154,155,156)를 통과하면서 연소생성물의 잠열을 흡수하여 예열된 후에, 급기관(200)을 통하여 송풍기(10)로 직접 유입되므로 차가운 외부 공기가 예열되지 않은 상태로 송풍기(10)에 그대로 유입되는 경우에 비하여 연소 부하를 절감할 수 있게 된다.
또한 본 발명에서는 잠열 열교환기(100) 내측 전후방에 난방수 가열구(140,140a)와 급기 예열구(150,150a)가 나란히 설치되고, 그 외측에 전면 열교환핀(130)과 후면 열교환핀(130a)이 결합되며, 그 양측으로 좌,우측 엔드플레이트(120,160)와 좌,우측 유로캡(110,170)이 결합되고, 그 우측 후방으로 급기관(200)이 결합되는 간단한 구조로 구성되므로 제작이 용이하고 보일러의 소형 제작이 가능하다.

Claims (9)

  1. 송풍기를 통해 공급된 공기와 연료를 연소시키는 버너와, 상기 버너에서 발생된 연소 현열을 흡수하는 현열 열교환기와, 상기 현열 열교환기에서 열교환을 마친 연소생성물에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열 열교환기와, 상기 잠열 열교환기를 통과한 연소생성물이 배출되는 배기후드를 포함하여 이루어진 보일러에 있어서,
    상기 잠열 열교환기에는 보일러의 외부로부터 공급된 공기가 상기 연소생성물과 열교환되어 예열된 후에 상기 송풍기로 공급되도록 공기의 유로를 형성하는 급기 예열구가 구비된 것을 특징으로 하는 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 급기 예열구의 일측단은 보일러의 외부로 개방되어 외부의 공기가 유입되고, 상기 급기 예열구의 타측단은 급기관에 의해 상기 송풍기 측으로 연결되어, 상기 급기 예열구를 통과하면서 예열된 공기가 상기 급기관을 통하여 상기 송풍기로 공급되는 것을 특징으로 하는 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 버너에서 연소된 연소생성물은 상기 현열 열교환기를 통과한 후, 상기 잠열 열교환기로 유입되어, 상기 잠열 열교환기에 구비된 난방수 가열구의 외측을 통과한 후에, 상기 급기 예열구의 외측을 통과하여 상기 배기후드로 배출되는 것을 특징으로 하는 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 난방수 가열구와 급기 예열구는 납작한 튜브 형상이며, 상기 잠열 열교환기 내측의 전방과 후방에 각각 상하 간격을 두고 다수로 구비되되, 상기 잠열 열교환기의 전후방 외측을 향하여 하향 경사지게 배치되어, 상기 연소생성물은 상기 현열 열교환기를 통과하여 상기 잠열 열교환기로 수직 상승한 후, 수평면과 예각을 이루면서 비스듬히 하강하여 상기 난방수 가열구와 급기 예열구의 외측을 통과한 후 상기 배기후드로 배출되는 것을 특징으로 하는 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 난방수 가열구와 급기 예열구의 외측에는 길이 방향으로 소정 간격을 두고 다수의 열교환핀이 각각 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 잠열 열교환기의 내측 상부에는 전후방 양단부가 상기 난방수 가열구와 급기 예열구의 경사각에 대응되는 경사면으로 이루어진 상부 가이드가 구비된 것을 특징으로 하는 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 잠열 열교환기의 하부 일측에는 응축수 배출구가 구비되고,
    상기 잠열 열교환기의 내측 전후방으로 상기 난방수 가열구와 급기 예열구의 하측에는 상기 잠열 열교환기에서 생성되어 낙하하는 응축수를 상기 응축수 배출구 측으로 유도하는 하부 가이드가 구비된 것을 특징으로 하는 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 난방수 가열구와 급기 예열구의 양측단은 이에 대응되는 형상의 삽입홀이 형성된 좌측 엔드플레이트와 우측 엔드플레이트에 각각 결합되고, 상기 좌측 엔드플레이트와 우측 엔드플레이트의 외측에는 상기 난방수 가열구의 내부를 흐르는 난방수의 유로가 상기 잠열 열교환기 내부에서 좌측에서 우측으로, 그리고 우측에서 좌측으로 교번하여 전환되도록 유도하는 좌측 유로캡과 우측 유로캡이 각각 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 좌측 유로캡은, 입구관으로 유입된 난방수를 상기 전후방 양측의 난방수 가열구로 분할 공급하는 상부 유로캡과, 전후방 양측에 상하로 구비되어 난방수의 유로를 전환하는 중간부 유로캡과, 상기 전후방 양측의 난방수 가열구를 통과해 온 난방수를 취합하여 출구관으로 배출하는 하부 유로캡의 집합으로 이루어지고,
    상기 우측 유로캡은, 전후방 양측에 상하로 구비되어 난방수의 유로를 전환하는 복수의 유로캡의 집합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 급기 예열기가 구비된 잠열 열교환기.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103940088A (zh) * 2014-01-20 2014-07-23 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 烟道式燃气热水器及其排烟罩

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101429051B1 (ko) * 2013-04-15 2014-08-12 구삼차 보일러의 예열장치
KR101709231B1 (ko) * 2015-06-04 2017-03-08 주식회사 두발 연소실이 구비된 열교환기 및 그 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100288398B1 (ko) * 1998-06-26 2001-05-02 이실근 폐열 회수장치
KR100391259B1 (ko) * 2001-09-26 2003-07-12 주식회사 경동보일러 가스보일러의 상향 연소식 콘덴싱 방식 열교환기
KR100466783B1 (ko) * 2003-03-12 2005-01-24 주식회사 경동보일러 콘덴싱 기름보일러
KR100473083B1 (ko) * 2002-08-21 2005-03-08 주식회사 경동보일러 콘덴싱보일러의 열교환기
JP2008002746A (ja) * 2006-06-22 2008-01-10 Kenji Umetsu 高性能空気熱交換器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200315197Y1 (ko) * 2003-02-26 2003-06-02 주식회사 경동보일러 급기예열케이싱을 구비한 콘덴싱보일러의 열교환기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100288398B1 (ko) * 1998-06-26 2001-05-02 이실근 폐열 회수장치
KR100391259B1 (ko) * 2001-09-26 2003-07-12 주식회사 경동보일러 가스보일러의 상향 연소식 콘덴싱 방식 열교환기
KR100473083B1 (ko) * 2002-08-21 2005-03-08 주식회사 경동보일러 콘덴싱보일러의 열교환기
KR100466783B1 (ko) * 2003-03-12 2005-01-24 주식회사 경동보일러 콘덴싱 기름보일러
JP2008002746A (ja) * 2006-06-22 2008-01-10 Kenji Umetsu 高性能空気熱交換器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103940088A (zh) * 2014-01-20 2014-07-23 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 烟道式燃气热水器及其排烟罩

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