KR200201623Y1 - 복합금속재질을 갖는 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 복합금속재질을 갖는 열교환기에 관한 것으로서. 특히, 열교환이 이루어지는 열교환기에서 현열부와 잠열부의 금속파이프재질을 각각 동파이프와 스텐인레스 파이프로 서로 다르게 구성하고, 현열부에 현열핀을 형성하여서 현열부에서는 열의 전달이 잘 이루어지도록 하고, 잠열부에서는 전달된 열을 외부로 누출하지 않도록 하여 열효율을 증대시키도록 하는 매우 유용하고 효과적인 고안에 관한 것이다.

Description

복합금속재질을 갖는 열교환기{ Heat Exchanger Having The Complex Metal }

본 고안은 난방장치에 관한 것으로, 특히, 열교환이 이루어지는 열교환기에서 현열부와 잠열부의 금속파이프재질을 각각 동파이프와 스텐인레스 파이프로 서로 다르게 구성하고, 현열부에 현열핀을 형성하여서 현열부에서는 열의 전달이 잘 이루어지도록 하고, 잠열부에서는 전달된 열을 외부로 누출하지 않도록 하여 열효율을 증대시키도록 하는 복합금속재질을 갖는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 가스 보일러는 제어방식이나 밀폐상태에 따라 여러가지 형식으로 나눌 수 있으며, 그 밖에도 난방수를 가열하는 열원에 따라 콘덴싱과 비콘덴싱 형식으로 구분할 수 있다. 이 중에서 콘덴싱 방식은 버너에 의해 연소된 열을 이용하여 직접적으로 난방수를 가열하는 현열부 열교환기와 함께, 현열부 열교환기를 통과한 배기가스의 잠열을 이용하여 난방수를 가열하는 잠열부 열교환기를 지니고 있으며, 비콘덴싱 방식은 현열부 열교환기만 구비하고 있다.

도 1은 콘덴싱 방식(밀폐식이 라고도 칭함)의 가스 보일러를 도시한 구성도이다. 여기에 예시한 가스 보일러(2)는 외기의 온도변화에 따라 공기량을 조절하여 항상 일정량의 공기가 공급될 수 있도록 하는 공기비례제어 방식으로, 송풍기(10)와 버너(12)가 연소기(4)의 상부에 배치되어 있다. 연소기(4)의 상부에는 송풍기(10)의 작동에 따라 흡기덕트(6)를 통해 흡입된 급기와 가스를 연소시키는 버너(12)가 설치되어 있으며, 버너(12) 아래에는 차례대로, 현열부 열교환기(14)와 잠열부 열교환기(16)가 배치되어 있다. 현열부 열교환기(14)는 버너에서 발생된 현열이 직접적으로 접촉되어 열교환되는 과정에서 난방수를 가열하게 되며, 잠열부 열교환기(16)는 배기가스와의 열접촉시에 발생되는 잠열을 이용하여 난방수를 가열시킨다.

그리고, 잠열부 열교환기(16)를 통과한 배기가스는 배기덕트(20)를 통해서 외부로 방출되며, 열교환 과정에서 발생된 응축수는 배기후드(18)에 모아진 다음 외부로 배출된다.

또한, 보일러의 좌측 하부에는 난방수를 순환시키는 순환펌프(22)가 배치되어 있다. 순환펌프(22)가 작동되면, 실내의 난방을 마친 난방수는 라인(L1)을 통해서 난방수 여과기(24)로 유입하게 된다. 난방수 여과기(24)에서는 난방수에 포함되어 있는 불순물을 제거하게 되며, 여과된 난방수는 상부의 기수 분리기(26)로 보내진다. 기수 분리기(26)는 난방수에 포함되어 있는 공기를 배출하기 위한 것으로, 상부의 에어벤트를 통해서 공기를 배출하게 된다.

이때, 난방수 여과기(24)와 기수 분리기(26)사이에는 난방수의 압력이 과도하게 상승되는 것을 막기 위한 과압방지밸브(32)가 설치되어 있어, 난방수의 일부를 팽창탱크(48)로 보내 압력을 조절하게 된다. 기수 분리기(24)를 통과한 난방수는 순환펌프(22)의 작동으로 라인(L2)을 통해서 잠열부 열교환기(16)로 공급된 다음, 현열부 열교환기(14)를 지나면서 가열되어 라인(L3)으로 배출된다. 라인(L3)을 통해 배출된 난방수는 삼방밸브(28)의 작동에 따라 실내로 공급된다.

그리고, 보일러의 중간 하부에는 난방수의 열을 이용하여 온수를 얻는 열교환기가 도시되어 있다. 온수흐름스위치(36)의 작동에 따라 라인(L6)을 통해 유입된 냉수는 온수 열교환기(34)를 지나는 과정에서 가열된 다음, 라인(L7)을 통해서 배출된다.

또한, 보일러의 우측 하부에는 가스 공급장치가 설치되어 있다. 가스밸브(44)의 작동에 따라 라인(L8)을 통해 유입된 가스는 라인(L9)을 통해서 연소기(4)상부의 노즐(8)로 공급된다. 이때, 가스의 공급량은 공기비례제어 전자밸브(46)의 작동에 따라 가변됨으로써 외기의 변화에 따른 공급량을 보상하게 된다. 이렇게 공급된 가스는 점화 트랜스(42) 및 점화봉을 통해 전달되는 스파크에 의해 점화되어 연소되는데, 이러한 일련의 연소과정은 사용자가 조작하는 실내온도 조절기(38)의 입력신호를 받는 콘트롤러(40)에 의해서 제어된다.

그런데, 상기한 바와 같이, 현열부 열교환기(14)와 잠열부 열교환기(16) 모두 동으로 된 현열파이프(13) 및 잠열파이프(15)를 주로 사용하였는 데 이 동파이프는 열전달성이 우수하고, 비교적 부식에 강한 특성을 지니고 있는 금속재질로서, 현열부 열교환기(14)의 경우에는 버너(12)에서 공급되는 열을 효율적으로 전달받을 수 있는 반면에 잠열부 열교환기(16)의 경우에는 저장된 열을 외부로 쉽게 빼앗기지 않도록 하여야 함에도 불구하고 배기가스의 온도가 낮은 경우에는 오히려 잠열이 응축(Condensing)되지 못하고, 외부로 쉽게 누출될 뿐만아니라 장기간에 걸쳐 사용하는 경우 부식에 쉽게 견디지 못하는 문제를 지니고 있었다.

또한, 상기 잠열부 열교환기(16)의 잠열파이프(15)의 외주면에 형성된 잠열핀에 의하여 동재질의 잠열파이프(15)의 열이 외부로 방출되어서 열을 식히도록 하여 동파이프의 파손을 방지하도록 하였으나 이는 잠열파이프(15)의 열손실을 크게 하여서 열효율을 저하시키는 문제를 유발하였다.

본 고안은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 열교환이 이루어지는 열교환기에서 현열부와 잠열부의 금속파이프재질을 각각 동파이프와 스텐인레스 파이프로 서로 다르게 구성하고, 현열부에 현열핀을 형성하여서 현열부에서는 열의 전달이 잘 이루어지도록 하고, 잠열부에서는 전달된 열을 외부로 누출하지 않도록 하여 열효율을 증대시키도록 하는 것이 목적이다.

도 1은 일반적인 현열부와 잠열부를 갖는 난방장치의 구성을 보인 도면이고,

도 2는 본 고안에 따른 복합재질을 갖는 열교환기의 구성을 보인 도면이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

10 : 송풍기 14 : 현열부 열교환기

16 : 잠열부 열교환기 20 : 배기덕트

22 : 순환펌프 24 : 난방수여과기

26 : 기수분리기 28 : 삼방밸브

36 : 온수흐름스위치 40 : 콘트롤러

44 : 가스밸브 46 : 전자밸브

이러한 목적은 가스공급관으로 공급된 가스를 점화트랜스로 작동하여 점화플러그에 불꽃을 발생시키는 가스버너와; 상기 가스버너의 열을 발생하여 파이프로 이동하는 물을 데워주는 현열부 열교환기와, 상기 현열부 열교환기에서 데워진 열을 일시적으로 저장하면서 배기가스로 재차 잠열을 응축시키도록 하는 잠열부 열교환기로 이루어진 난방장치에 있어서, 상기 현열부 열교환기의 현열파이프의 외주면에 현열핀을 형성하고, 상기 현열파이프 및 현열핀을 동파이프로 형성하고, 상기 현열부 열교환기의 하부에 연결 설치되는 잠열부 열교환기의 잠열파이프는 스테인레스로 형성하는 복합금속재질을 갖는 열교환기를 제공함으로써 달성된다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 고안의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 복합재질을 갖는 열교환기의 구성을 보인 도면이다.

본 고안에 따른 구성은 가스공급관으로 공급된 가스를 점화트랜스(42)를 작동하여 점화플러그에 불꽃을 발생시키는 가스버너(12)와; 상기 가스버너(12)의 열을 발생하여 파이프로 이동하는 물을 데워주는 현열부 열교환기(14)와; 상기 현열부 열교환기(14)에서 데워진 열을 일시적으로 저장하면서 배기가스로 재차 잠열을 응축시키도록 하는 잠열부 열교환기(16)로 이루어진 난방장치에서, 상기 현열부 열교환기(14)의 파이프 재질은 전열성이 좋은 동파이프를 사용하고, 상기 현열부 열교환기(16)의 하부에 연결 설치되는 잠열부 열교환기(16)의 파이프는 부식성이 강한 스테인레스 파이프를 사용하도록 한다.

상기 현열부 열교환기(14)는 가스버너(12)에서 발생되는 열을 파이프로 이동하는 물로 효율적으로 전달하여 난방수의 온도를 단시간에 상승시키도록 전열성이 우수한 동파이프를 사용하도록 한다.

이 때, 상기 현열부 열교환기(14)의 외주면에 형성된 현열핀(11) 역시 전열성이 우수한 동재질을 사용하도록 한다. 현열핀(11)은, 상기 가스버너(12)에서 발생된 열을 효율적으로 데워주도록 한다.

그리고, 상기 잠열부 열교환기(16)의 파이프는 스테인레스 파이프를 사용하여 데워진 난방수가 외부로 열을 빼앗겨서 쉽게 냉각되지 않고, 더욱이 가스버너(12)에서 발생된 배기가스가 배기후드(18)와 배기덕트(20)를 지나면서 뜨거운 열기가 잠열부 열교환기(16)의 스테인레스파이프의 외주면을 지남에 따라 난방수의 잠열을 응축시켜 주는 역할을 하게 되어 열효율을 높여주도록 하게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이, 본 고안에 따른 복합금속재질을 갖는 열교환기를 사용하게 되면. 열교환이 이루어지는 열교환기에서 현열부와 잠열부의 금속파이프재질을 각각 동파이프와 스텐인레스 파이프로 서로 다르게 구성하고, 현열부에 현열핀을 형성하여서 현열부에서는 열의 전달이 잘 이루어지도록 하고, 잠열부에서는 전달된 열을 외부로 누출하지 않도록 하여 열효율을 증대시키도록 하는 매우 유용하고 효과적인 고안이다.

Claims (1)

1. 가스공급관으로 공급된 가스를 점화트랜스로 작동하여 점화플러그에 불꽃을 발생시키는 가스버너와; 상기 가스버너의 열을 발생하여 파이프로 이동하는 물을 데워주는 현열부 열교환기와, 상기 현열부 열교환기에서 데워진 열을 일시적으로 저장하면서 배기가스로 재차 잠열을 응축시키도록 하는 잠열부 열교환기로 이루어진 난방장치에 있어서,

   상기 현열부 열교환기의 현열파이프의 외주면에 현열 판형의 핀을 형성하고, 상기 현열파이프 및 현열핀을 동으로 형성하고, 상기 현열부 열교환기의 하부에 연결 설치되는 잠열부 열교환기의 잠열파이프는 스테인레스로 형성하는 것을 특징으로 하는 복합금속재질을 갖는 열교환기.