KR101831805B1

KR101831805B1 - 콘덴싱 방식의 연소기기

Info

Publication number: KR101831805B1
Application number: KR1020150174207A
Authority: KR
Inventors: 박준규; 유정기
Original assignee: 주식회사 경동나비엔
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2018-02-23
Also published as: US10823455B2; EP3388755A4; US20180363948A1; EP3388755A1; WO2017099381A1; KR20170067491A; JP6763951B2; CN108369029A; CN108369029B; JP2018536834A

Abstract

본 발명은 연소기기 내부의 공간 활용도를 높여 부피를 소형화 함으로써 설치 공간상의 제약을 줄이고 설치가 용이한 콘덴싱 방식의 연소기기를 제공함에 그 목적이 있다.
이를 구현하기 위한 본 발명은, 상향 연소식 버너(20); 상기 버너(20)에서 발생된 연소 현열을 흡수하는 현열 열교환부(40); 및 상기 현열 열교환부(40)를 통과한 연소가스에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열 열교환부(50);를 포함하되, 상기 현열 열교환부(40)와 잠열 열교환부(50)는, 측방향의 폭이 서로 동일한 크기로 형성되고, 공통된 구조의 핀-튜브 방식의 열교환기로 이루어지며, 상기 잠열 열교환부(50)의 일측부에는 상기 현열 열교환부(40)를 통과한 연소가스가 상방향으로 유동하는 유로가 형성되고, 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부에는 상기 잠열 열교환부(50)의 일측부를 통과한 연소가스가 응축수의 낙하방향과 일치되는 하방향으로 유동하는 유로가 형성되며, 상기 잠열 열교환부(50)의 타측부에는 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부를 통과한 연소가스가 상방향으로 유동하여 배기되는 유로가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

콘덴싱 방식의 연소기기{Condensing type combustion device}

본 발명은 콘덴싱 방식의 연소기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연소기기 내부의 공간 활용도를 높여 부피를 소형화 함으로써 설치 공간상의 제약을 줄임과 아울러 현열 열교환부와 잠열 열교환부의 부품을 공용화 함으로써 원가를 절감할 수 있는 콘덴싱 방식의 연소기기에 관한 것이다.

일반적으로 보일러나 온수기 등의 연소기기는 연소과정에서 발생하는 연소열을 이용하여 열매체를 가열하고, 가열된 열매체를 배관을 따라 순환시킴으로써 실내 난방용으로 사용하거나 온수용으로 사용할 수 있도록 하는 장치이다.

근래에 생산되는 연소기기는 열효율을 증대시키기 위해 연소실에서 발생된 연소가스의 현열을 흡수하는 현열 열교환부와, 현열 열교환부에서 열교환을 마친 연소가스에 포함된 수증기의 응축 잠열을 흡수하는 잠열 열교환부를 구비한 콘덴싱 방식으로 구성된다.

이와 같은 콘덴싱 방식의 연소기기는, 버너의 연소 방향을 기준으로 하향 연소식과 상향 연소식으로 대별된다.

하향 연소식은 연소가스의 유동방향과 응축수의 낙하방향이 자연스럽게 일치하게 되어 잠열을 최대한 회수할 수 있는 장점은 있으나, 하향 연소가 가능한 버너의 사용이 필수적이다. 이러한 버너의 일례로 예혼합버너는 연소안정성이 떨어지고 복잡한 연소제어를 구현하기 위하여 고가의 제어시스템이 사용되어야 하는 단점이 있다.

이에 반해, 상향 연소식은 버너의 종류에 제한을 받지 않으므로, 연소안정성이 높고 비교적 저가인 분젠버너를 사용할 수 있는 장점이 있다.

종래 콘덴싱 방식의 연소기기와 관련된 선행기술로서, 도 1에는 공개특허 제10-2009-0067760호에 개시된 상향 연소식 콘덴싱 보일러가 도시되어 있다.

종래 콘덴싱 보일러는, 송풍기(110)의 직상측에 설치되어 화염이 상향으로 형성되는 상향 연소식 버너(120), 상기 버너(120)에서 발생된 연소 현열을 흡수하는 현열 열교환부(130), 상기 현열 열교환부(130)에서 열교환을 마친 연소가스에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열 열교환부(150), 잠열 열교환부(150)에서 발생한 응축수를 배출하기 위한 응축수받이(160), 및 연소가스가 배기되는 배기연도(170)를 포함한다.

상기 현열 열교환부(130)는 열교환배관(131)이 수평방향으로 이격되어 나란히 배열되고, 잠열 열교환부(150)는 상하면이 개방된 박스 형상의 몸체(152) 내부에 복수의 열교환배관(151)이 수평방향으로 일정간격 이격되어 설치된다.

상기 현열열교환부(130)를 통과한 연소가스는 유로가 좁아진 가스유로부(140)를 경유한 후 잠열 열교환부(150)로 유입된다. 상기 가스유로부(140)를 형성하는 하우징(141)은 하측이 넓고 상측으로 갈수록 폭이 좁아지는 형상으로 되어 있어, 배기가스의 흐름을 우측으로 편향되게 한다.

상기 하우징(141)의 내부를 따라 상방향으로 흐르는 배기가스는 하우징(141)의 상측 끝단부에서 좌측방향으로 방향이 전환된 후 다시 연직하방향으로 흐름방향이 전환되어 잠열 열교환부(150)를 통과하도록 구성되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 연소가스의 유동방향과 응축수의 낙하방향이 일치하게 되어 잠열 열교환부(150)에서의 잠열 회수 효율이 향상되고, 응축수의 배출이 용이한 이점이 있다.

그러나, 종래의 콘덴싱 방식의 연소기기는, 도 1에 도시된 바와 같이 잠열 열교환부(150)를 통과한 연소가스의 유동방향을 배기연도(170)를 향하는 상방향으로 전환하기 위한 유로를 형성하기 위한 구성으로, 잠열 열교환부(150)의 일측부가 현열 열교환부(130)의 일측면을 기준으로 외측으로 소정 길이(L) 돌출된 형태로 구성되므로, 연소기기의 상부의 폭이 하부의 폭에 비해 크게 형성되어 연소기기의 설치 공간상의 제약이 따르는 문제점이 있다.

또한, 잠열 열교환부(150)의 상측에 배치되는 하우징이 평평한 형상으로 이루어져 있어, 가스유로부(140)를 통과하여 상향으로 유동하는 연소가스가 잠열 열교환부(150)의 전체 영역에 걸쳐 균일하게 분배되지 못하고 일부 영역에만 편중되도록 유동하게 되므로, 잠열 열교환부(150)에서의 열교환 효율을 극대화 할 수 없는 구조적인 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연소기기 내부의 공간 활용도를 높여 부피를 소형화 함으로써 설치 공간상의 제약을 줄이고 설치가 용이한 콘덴싱 방식의 연소기기를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 현열 열교환부와 잠열 열교환부의 부품을 공용화 함으로써 원가를 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있는 콘덴싱 방식의 연소기기를 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 콘덴싱 방식의 연소기기(1)는, 상향 연소식 버너(20); 상기 버너(20)에서 발생된 연소 현열을 흡수하는 현열 열교환부(40); 및 상기 현열 열교환부(40)를 통과한 연소가스에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열 열교환부(50);를 포함하되, 상기 현열 열교환부(40)와 잠열 열교환부(50)는, 측방향의 폭이 서로 동일한 크기로 형성되고, 공통된 구조의 핀-튜브 방식의 열교환기로 이루어지며, 상기 잠열 열교환부(50)의 일측부에는 상기 현열 열교환부(40)를 통과한 연소가스가 상방향으로 유동하는 유로가 형성되고, 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부에는 상기 잠열 열교환부(50)의 일측부를 통과한 연소가스가 응축수의 낙하방향과 일치되는 하방향으로 유동하는 유로가 형성되며, 상기 잠열 열교환부(50)의 타측부에는 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부를 통과한 연소가스가 상방향으로 유동하여 배기되는 유로가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 잠열 열교환부(50)의 양측부의 폭은 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부의 폭보다 작은 크기로 형성되고, 상기 잠열 열교환부(50)의 양측부에 배치되는 열교환핀 간의 간격은, 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부에 배치되는 열교환핀 간의 간격에 비해 더 크게 형성될 수 있다.

상기 현열 열교환부(40)와 잠열 열교환부(50)의 양측부에는, 각각 열매체의 유동 방향을 전환하기 위한 복수의 유로캡이 구비되고, 상기 복수의 유로캡을 포함하는 현열 열교환부(40)와 잠열 열교환부(50)의 측방향 폭은, 상기 버너(20)가 내설되는 연소실(30)의 케이스의 측방향 폭과 대응되는 크기로 형성될 수 있다.

상기 현열 열교환부(40)와 잠열 열교환부(50) 사이에는 응축수의 배출을 유도하기 위한 응축수받이(70)가 구비되되, 상기 응축수받이(70)는, 상기 현열 열교환부(40)의 타측 상단과 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부의 일측 하단 사이 영역에 경사지게 배치되어, 상기 현열 열교환부(40)를 통과하여 상방향으로 유동하는 연소가스를 상기 잠열 열교환부(50)의 일측부를 향하도록 유도할 수 있다.

상기 응축수받이(70)에는 상측으로 연장되어 상기 잠열 열교환부(50)의 튜브(55)에 결합되어, 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부와 일측부 간에 연소가스의 측방향 유동을 차단하기 위한 상향 수직판(74)이 형성될 수 있다.

상기 잠열 열교환부(50)의 상측에는 상기 잠열 열교환부(50)의 일측부를 통과하여 상방향으로 유동하는 연소가스를 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부 영역을 향하도록 유도하기 위한 유로가이드부재(80)가 구비될 수 있다.

상기 잠열 열교환부(50)의 상측에는 상부덮개(61)와 연통(62)을 포함하는 배기연도(60)가 구비되고, 상기 유로가이드부재(80)는, 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부의 타측 상단과 상기 상부덮개(61)의 저면 사이에 경사지게 배치되는 경사판(81)과, 상기 경사판(81)에 일체로 형성되며 상기 상부덮개(61)의 저면에 결합되는 고정판(82)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 잠열 열교환부(50)를 구성하는 열교환핀(55)의 상단과, 상기 상부덮개(61)와 유로가이드부재(80) 사이에는, 상기 잠열 열교환부(50)의 일측부를 통과하여 상방향으로 유동하는 연소가스가 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부를 향해 분배되어 유동하도록 하기 위해 상측으로 볼록한 유로전환공간이 형성될 수 있다.

상기 경사판(81)에는 하측으로 연장되어 상기 잠열 열교환부(50)의 튜브(55)에 결합되어, 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부와 타측부 간에 연소가스의 측방향 유동을 차단하기 위한 하향 수직판(83)이 형성될 수 있다.

상기 고정판(82)은 상기 연통(62)의 외측면 둘레에 결합되고, 상기 고정판(82)에는 상기 경사판(81)을 고정 지지하기 위한 지지대(82a)가 형성될 수 있다.

상기 현열 열교환부(40)는 스테인리스(SUS) 또는 동(Cu) 재질로 구성되고, 상기 잠열 열교환부(50)는 스테인리스(SUS) 재질로 구성될 수 있다.

상기 잠열 열교환부(50)의 타측부에 형성된 연소가스의 유로의 너비는, 상기 잠열 열교환부(50)의 일측부에 형성된 연소가스의 유로의 너비와 동일한 크기로 형성되거나 더 작은 크기로 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 현열 열교환부와 잠열 열교환부의 측방향 폭을 동일한 크기로 형성하되, 잠열 열교환부의 양측부에는 연소가스의 상방향 유동을 위한 유로를 형성하고, 잠열 열교환부의 중간부에는 연소가스의 하방향 유동을 위한 유로를 형성함으로써, 연소기기의 부피가 소형화 되어 설치 공간상의 제약을 줄일 수 있고, 연소기기 내부의 공간 활용도를 높일 수 있다.

또한 현열 열교환부와 잠열 열교환부를 공통된 구조의 핀-튜브 방식의 열교환기로 구성함으로써, 부품을 공용화 할 수 있어 연소기기의 제작 원가를 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한 잠열 열교환부를 통과하는 연소가스의 유동방향과 응축수의 배출방향이 연직하 방향을 향하도록 일치시킴으로써 잠열 회수 효율을 극대화 할 수 있고, 잠열 열교환부의 하측으로 낙하된 응축수는 경사지게 배치된 응축수받이를 통하여 응축수 배출관 측으로 유도되므로 응축수의 배출이 용이하다.

또한 상향 연소식 연소기기에서 연소가스의 유로 방향의 전환을 위한 응축수받이와 유로가이드부재의 일측단을 잠열 열교환부의 튜브에 형상 맞춤되어 결합되도록 구성함으로써, 응축수받이와 유로가이드부재가 견고하게 장착될 수 있어 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한 잠열 열교환부의 양측부에 연소가스의 유로를 형성하되, 튜브의 둘레에는 열교환핀들을 비교적 큰 간격으로 결합함으로써, 연소가스의 유동저항을 최소화하면서도 열매체의 수압에 의한 튜브의 변형을 방지할 수 있다.

또한 잠열 열교환부의 타측부에 형성된 연소가스의 유로의 너비를 잠열 열교환부의 일측부에 형성된 연소가스의 유로의 너비보다 작은 크기로 형성할 경우, 잠열 열교환부의 중간부의 영역을 보다 넓게 확보할 수 있어, 잠열 열교환부에서의 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 콘덴싱 방식의 연소기기의 구조를 보여주는 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 콘덴싱 방식의 연소기기의 사시도,
도 3은 도 2의 평면도,
도 4는 도 3의 A-A 선을 따르는 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 콘덴싱 방식의 연소기기의 주요부 분해 사시도,
도 6은 현열교환부의 평면도,
도 7은 잠열교환부의 평면도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 콘덴싱 방식의 연소기기(1)는, 공기를 공급하는 송풍기(10), 상기 공기와 연료의 혼합기를 연소시키는 상향 연소식 버너(20), 상기 버너(20)에서 생성된 화염에 의해 연소가 이루어지는 연소실(30), 상기 연소실(30)의 상부에 구비되어 상기 버너(20)에서 발생된 연소가스의 연소 현열을 흡수하는 현열 열교환부(40), 상기 현열 열교환부(40)를 통과한 연소가스에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열 열교환부(50), 및 상기 잠열 열교환부(50)를 통과한 연소가스가 배기되는 배기연도(60)를 포함하여 구성된다.

상기 버너(20)는, 연소에 필요한 최소한의 1차 공기를 노즐부에 공급하고 화염이 형성되는 부위에 과잉 2차 공기를 공급하는 분젠버너, 또는 가스와 공기를 미리 혼합한 후에 연소시키는 예혼합버너 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기 현열 열교환부(40)와 잠열 열교환부(50)는, 측방향의 폭이 서로 동일한 크기로 형성되고, 공통된 구조의 핀-튜브(Fin-Tube) 방식의 열교환기로 구성된다. 상기 현열 열교환부(40)는 스테인리스(SUS) 또는 동(Cu) 재질로 구성되고, 상기 잠열 열교환부(50)는 스테인리스(SUS) 재질로 구성될 수 있다.

도 2와 도 6을 참조하면, 상기 현열 열교환부(40)는, 잠열 열교환부(50)를 경유한 열매체가 연결관(56)을 통해 유입되는 열매체 유입관(41)과, 현열 열교환부(40)를 경유한 열매체가 난방소요처 또는 온수소요처로 공급되는 열매체 공급관(42)이 구비된다. 상기 열매체 유입관(41)과 열매체 공급관(42) 사이에는 열매체가 내부를 따라 흐르는 다수개의 튜브(43;43-1,43-2,43-3,43-4)가 전후방향으로 일정 간격 이격되어 배치된다. 상기 열매체 유입관(41)과 다수개의 튜브(43) 및 열매체 공급관(42)의 외측면에는 다수개의 열교환핀(45)이 좌우방향으로 촘촘하게 이격되어 배치된다. 그리고, 상기 튜브(43)의 양측면에는 열매체의 유동방향이 도 6에서 화살표로 표시된 바와 같이 좌우 방향으로 전환되도록 유도하기 위한 복수의 유로캡(44;44-1,44-2,44-3,44-4,44-5)이 결합된다.

도 2와 도 7을 참조하면, 상기 잠열 열교환부(50)는, 난방소요처 또는 온수소요처를 경유한 후에 열매체가 회수되는 열매체 환수관(51)과, 잠열 열교환부(50)를 경유한 열매체가 연결관(56)을 통해 현열 열교환부(40) 측으로 배출되도록 하는 열매체 배출관(52)이 구비된다. 상기 열매체 환수관(51)과 열매체 배출관(52) 사이에는 열매체가 내부를 따라 흐르는 다수개의 튜브(53;53-1,53-2,53-3,53-4)가 전후방향으로 일정 간격 이격되어 배치된다. 상기 열매체 환수관(51)과 다수개의 튜브(53) 및 열매체 배출관(52)의 외측면에는 다수개의 열교환핀(55;55-1,55-2,55-3)이 좌우방향으로 이격되어 배치된다. 그리고, 상기 튜브(53)의 양측에는 열매체의 유동방향이 도 7에서 화살표로 표시된 바와 같이 좌우 방향으로 전환되도록 유도하기 위한 복수의 유로캡(54;54-1,54-2,54-3,54-4,54-5)이 결합된다.

상기와 같이 현열 열교환부(40)와 잠열 열교환부(50)에서 열매체의 유동 방향이 좌우 방향으로 전환되도록 구성함으로써, 튜브(43,53)의 내부를 흐르는 열매체와 연소가스 간의 전열 면적을 증대시켜 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고, 현열 열교환부(40)와 잠열 열교환부(50)를 공통된 구조의 핀-튜브 방식의 열교환기로 구성함으로써, 잠열 열교환부(50)의 별도 제작에 따른 번거로움을 감소시킬 수 있고, 잠열 열교환부(50)의 소형화가 가능해진다.

또한 상기 복수의 유로캡(44,54)을 포함하는 현열 열교환부(40)와 잠열 열교환부(50)의 측방향 폭은, 연소실(30)의 케이스의 측방향 폭과 대응되는 크기로 형성된다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 연소기기(1)의 연소실(30)과 현열 열교환부(40) 및 잠열 열교환부(50)의 전체 외관은 직육면체 형상으로 이루어지게 되므로, 종래기술에서 잠열 열교환부의 일측부가 연소실 및 현열 열교환부의 일측으로 소정 길이 돌출되는 구성과 비교하여, 본 발명에서는 연소기기(1)의 전체 부피가 소형화 되고, 일정한 직육면체 형태로 제작될 수 있어, 연소기기(1)의 설치 공간상의 제약을 줄일 수 있고, 연소기기(1) 내부의 공간 활용도를 높일 수 있다.

도 4와 도 7을 참조하면, 잠열 열교환부(50)의 일측부(50a)에는 현열 열교환부(40)를 통과한 연소가스가 상방향으로 유동하는 유로가 형성되고, 잠열 열교환부(50)의 중간부(50c)에는 잠열 열교환부(50)의 일측부(50a)를 통과한 연소가스가 응축수의 낙하방향과 일치되는 하방향으로 유동하는 유로가 형성되며, 잠열 열교환부(50)의 타측부(50b)에는 잠열 열교환부(50)의 중간부(50c)를 통과한 연소가스가 상방향으로 유동하여 배기되는 유로가 형성된다.

도 4에서 화살표는 연소가스의 유동방향을 나타낸 것이다.

상기 잠열 열교환부(50)의 양측부(50a,50b)의 폭(너비)은 잠열 열교환부(50)의 중간부(50c)의 폭보다 작은 크기로 형성되고, 잠열 열교환부(50)의 양측부(50a,50b)에 배치되는 열교환핀(55-1,55-2) 간의 간격은, 잠열 열교환부(50)의 중간부(50c)에 배치되는 열교환핀(55-3) 간의 간격에 비해 더 크게 형성된다.

이와 같이 잠열 열교환부(50)의 양측부(50a,50b)에 구비되는 열교환핀(55-1,55-2)의 간격을 크게 형성함으로써, 비교적 유로가 좁은 잠열 열교환부(50)의 양측부(50a,50b)를 경유하여 상방향으로 유동하는 연소가스의 유동저항을 감소시킴과 아울러 열교환핀(55-1,55-2)을 통하여 연소가스의 열이 튜브(43,53)의 내부를 흐르는 열매체에 전달되어 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 튜브(43,53)는 열교환 면적을 넓게 확보할 수 있도록 납작한 타원형으로 구성될 수 있으며, 이 경우 상기 열교환부(50)의 양측부(50a,50b)에 구비되는 열교환핀(55-1,55-2)은 튜브(43,53)의 외측면을 지지함으로써, 온수기와 같이 열매체에 큰 수압이 작용하는 연소기기의 경우에도 열매체의 수압에 의한 튜브(43,53)의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 상기 잠열 열교환부(50)의 타측부에 형성된 연소가스의 유로(S7)의 너비는, 상기 잠열 열교환부(50)의 일측부에 형성된 연소가스의 유로(S4)의 너비와 동일한 크기로 형성되거나 더 작은 크기로 형성될 수 있다.

상기 잠열 열교환부(50)의 일측부를 통과하는 연소가스는 현열 열교환부(40)를 통과한 고온 상태로서 그 부피가 큰 상태이므로 그 유로(S4)를 크게 형성할 필요가 있으나, 상기 잠열 열교환부(50)의 타측부를 통과하는 연소가스는 잠열 열교환부(50)를 통과하며 온도가 떨어지게 되어 그 부피가 감소하게 되므로 그 유로(S7)는 상기 유로(S4)에 비하여 작게 형성하더라도 유동 저항을 받지 않게 된다.

따라서, 상기 잠열 열교환부(50)의 타측부에 형성된 연소가스의 유로(S7)의 너비를 잠열 열교환부(50)의 일측부에 형성된 연소가스의 유로(S4)의 너비보다 작은 크기로 형성할 수 있으며, 이 경우 잠열 열교환부(50)의 중간부의 영역을 보다 넓게 확보할 수 있어, 잠열 열교환부(50)에서의 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 4와 도 5를 참조하면, 상기 현열 열교환부(40)와 잠열 열교환부(50) 사이에는 응축수의 배출을 위한 응축수받이(70)가 구비된다.

상기 응축수받이(70)는, 상기 현열 열교환부(40)의 타측 상단과 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부(50c)의 일측 하단 사이 영역에 경사지게 배치된 바닥판(71)과, 상기 바닥판(71)의 전단과 후단에서 상측으로 연장되어 잠열 열교환부(50)의 전면과 후면을 밀폐하는 전면판(72)과 후면판(73), 및 상기 바닥판(71)의 일측단에서 상측으로 연장되어 잠열 열교환부(50)의 튜브(55)에 결합되어 잠열 열교환부(50)의 중간부(50c)와 일측부(50a) 간에 연소가스의 측방향 유동을 차단하기 위한 상향 수직판(74)으로 구성된다.

상기 응축수받이(70)의 바닥판(71)은, 잠열 열교환부(50)에서 생성되어 낙하하는 응축수를 응축수 배출관(75)을 향하도록 유도하는 기능과, 현열 열교환부(40)를 통과하여 상향으로 유동하는 연소가스를 잠열 열교환부(50)의 일측부(50a)를 향하도록 유도하는 기능을 한다.

상기 상향 수직판(74)의 상단에는 잠열 열교환부(50)의 튜브(55)와 형상맞춤되어 결합되도록 튜브 결합홈(74a)이 형성된다.

상기 상향 수직판(74)의 일측에는 개구부(75)가 형성되어 잠열 열교환부(50)의 일측부(50a)를 향하여 측방향으로 유동하는 연소가스가 상방향으로 유동하는 통로를 제공한다.

한편, 상기 잠열 열교환부(50)의 상측에는 상부덮개(61)와 연통(62)을 포함하는 배기연도(60)가 구비되고, 상기 잠열 열교환부(50)와 상부덮개(61) 사이에는 잠열 열교환부(50)의 일측부(50a)를 통과하여 상방향으로 유동하는 연소가스를 잠열 열교환부(50)의 중간부 영역(50c)을 향하도록 유도하기 위한 유로가이드부재(80)가 구비된다.

상기 유로가이드부재(80)는, 잠열 열교환부(50)의 중간부(50c)의 타측 상단과 상기 상부덮개(61)의 저면 사이에 경사지게 배치되는 경사판(81)과, 상기 경사판(81)에 일체로 형성되며 상기 상부덮개(61)의 저면에 결합되는 고정판(82)과, 상기 고정판(82)에서 연장 형성되어 경사판(81)을 고정 지지하기 위한 지지대(82a)와, 상기 경사판(81)의 타측단에서 하측으로 연장되어 잠열 열교환부(50)의 튜브(55)에 결합되어 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부(50c)와 타측부(50b) 간에 연소가스의 측방향 유동을 차단하기 위한 하향 수직판(83)으로 구성된다.

상기 하향 수직판(83)의 하단에는 잠열 열교환부(50)의 튜브(55)와 형상맞춤되어 결합되도록 튜브 결합홈(83a)이 형성된다.

이와 같이 유로가이드부재(80)는, 고정판(82)과 지지대(82a)에 의해 상부덮개(61)의 저면에 고정됨과 동시에 하향 수직판(83)에 의해 잠열 열교환부(50)의 튜브(55)에 결합되어 견고하게 지지될 수 있다.

그리고, 상기 잠열 열교환부(50)를 구성하는 열교환핀(55)의 상단과, 상기 상부덮개(61)와 유로가이드부재(80) 사이에는, 상측으로 볼록한 유로전환공간(S5)이 형성된다. 이러한 구성에 의해, 잠열 열교환부(50)의 일측부(50a)를 통과하여 상방향으로 유동하는 연소가스는 잠열 열교환부(50)의 중간부(50c)를 향해 고르게 분배되어 유동할 수 있게 되므로, 잠열 열교환부(50)의 중간부(50c)를 통과하는 연소가스의 유동 저항을 감소시키고, 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

도 4를 참조하여, 연소가스의 유동경로를 설명하면, 송풍기(10)의 출구(S1)로 배출된 공기는 연소용 가스와 혼합되어 버너(20)의 점화에 의해 연소되고, 버너(20)에서 발생된 연소가스는 연소실(30) 내부 공간(S2)에서 상방향으로 유동하여 현열 열교환부(40)를 통과하며 열매체에 연소 현열을 전달하게 된다.

현열 열교환부(50)의 상측 공간(S3)으로 진입한 연소가스는 응축수받이(70)에 의해 일측으로 유도되어 잠열 열교환부(50)의 일측부(50a)에 위치하는 열교환핀(55-1) 사이의 공간(S4)을 통과하여 상방향으로 유동하고, 잠열 열교환부(50)의 상단과 상부덮개(61) 사이의 공간(S5)으로 유동한 연소가스는 유로가이드부재(80)에 의해 유동방향이 전환되어 잠열 열교환부(50)의 중간부(50c)를 통과하여 하방향으로 유동하게 된다.

잠열 열교환부(50)의 중간부(50c)의 하측 공간(S6)으로 유동한 연소가스는 응축수받이(70)에 의해 타측으로 유도되어, 잠열 열교환부(50)의 타측부(50b)에 위치하는 열교환핀(55-2) 사이의 공간(S7)을 통과하여 상방향으로 유동하게 되고, 잠열 열교환부(50)의 상단과 상부덮개(61) 사이의 공간(S8)으로 유동한 연소가스는 유로가이드부재(80)에 의해 연통(62)을 향하도록 유도된 후에 상측으로 배출된다.

이와 같이 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부(50c)에서는 연소가스의 유동방향이 응축수가 낙하되는 방향과 일치되는 하방향을 향하게 되므로, 연소가스와 응축수 간의 접촉을 최소화 함으로써 연소가스에 포함된 수분의 응축량을 증대시킬 수 있으며, 이로써 잠열 회수 효율을 극대화 할 수 있게 된다.

1 : 연소기기 10 : 송풍기
20 : 버너 30 : 연소실
40 : 현열 열교환부 41 : 열매체 유입관
42 : 열매체 공급관 43 : 튜브
44 : 유로캡 50 : 잠열 열교환부
51 : 열매체 환수관 52 : 열매체 배출관
53 : 튜브 54 : 유로캡
60 : 배기연도 61 : 상부덮개
62 : 연통 70 : 응축수받이
71 : 바닥판 72 : 전면판
73 : 후면판 74 : 상향 수직판
74a : 튜브 결합홈 75 : 개구부
80 : 유로가이드부재 81 : 경사판
82 : 고정판 82a : 지지대
83 : 하향 수직판 83a : 튜브 결합홈

Claims

상향 연소식 버너(20);
상기 버너(20)에서 발생된 연소 현열을 흡수하는 현열 열교환부(40); 및
상기 현열 열교환부(40)를 통과한 연소가스에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열 열교환부(50);를 포함하되,
상기 현열 열교환부(40)와 잠열 열교환부(50)는, 측방향의 폭이 서로 동일한 크기로 형성되고, 공통된 구조의 핀-튜브 방식의 열교환기로 이루어지며,
상기 잠열 열교환부(50)의 일측부에는 상기 현열 열교환부(40)를 통과한 연소가스가 상방향으로 유동하는 유로가 형성되고, 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부에는 상기 잠열 열교환부(50)의 일측부를 통과한 연소가스가 응축수의 낙하방향과 일치되는 하방향으로 유동하는 유로가 형성되며, 상기 잠열 열교환부(50)의 타측부에는 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부를 통과한 연소가스가 상방향으로 유동하여 배기되는 유로가 형성되고,
상기 잠열 열교환부(50)의 양측부의 폭은 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부의 폭보다 작은 크기로 형성되고,
상기 잠열 열교환부(50)의 양측부에 배치되는 열교환핀 간의 간격은, 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부에 배치되는 열교환핀 간의 간격에 비해 더 크게 형성되며,
상기 잠열 열교환부(50)의 타측부에 형성된 연소가스의 유로의 너비는, 상기 잠열 열교환부(50)의 일측부에 형성된 연소가스의 유로의 너비보다 작은 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 방식의 연소기기.
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제1항에 있어서,
상기 현열 열교환부(40)와 잠열 열교환부(50)의 양측부에는, 각각 열매체의 유동 방향을 전환하기 위한 복수의 유로캡이 구비되고,
상기 복수의 유로캡을 포함하는 현열 열교환부(40)와 잠열 열교환부(50)의 측방향 폭은, 상기 버너(20)가 내설되는 연소실(30)의 케이스의 측방향 폭과 대응되는 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 방식의 연소기기.
제1항에 있어서,
상기 현열 열교환부(40)와 잠열 열교환부(50) 사이에는 응축수의 배출을 유도하기 위한 응축수받이(70)가 구비되되,
상기 응축수받이(70)는, 상기 현열 열교환부(40)의 타측 상단과 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부의 일측 하단 사이 영역에 경사지게 배치되어, 상기 현열 열교환부(40)를 통과하여 상방향으로 유동하는 연소가스를 상기 잠열 열교환부(50)의 일측부를 향하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 방식의 연소기기.
제4항에 있어서,
상기 응축수받이(70)에는 상측으로 연장되어 상기 잠열 열교환부(50)의 튜브(55)에 결합되어, 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부와 일측부 간에 연소가스의 측방향 유동을 차단하기 위한 상향 수직판(74)이 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 방식의 연소기기.
제1항에 있어서,
상기 잠열 열교환부(50)의 상측에는 상기 잠열 열교환부(50)의 일측부를 통과하여 상방향으로 유동하는 연소가스를 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부 영역을 향하도록 유도하기 위한 유로가이드부재(80)가 구비된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 방식의 연소기기.
제6항에 있어서,
상기 잠열 열교환부(50)의 상측에는 상부덮개(61)와 연통(62)을 포함하는 배기연도(60)가 구비되고,
상기 유로가이드부재(80)는, 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부의 타측 상단과 상기 상부덮개(61)의 저면 사이에 경사지게 배치되는 경사판(81)과, 상기 경사판(81)에 일체로 형성되며 상기 상부덮개(61)의 저면에 결합되는 고정판(82)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 방식의 연소기기.
제7항에 있어서,
상기 잠열 열교환부(50)를 구성하는 열교환핀(55)의 상단과, 상기 상부덮개(61)와 유로가이드부재(80) 사이에는, 상기 잠열 열교환부(50)의 일측부를 통과하여 상방향으로 유동하는 연소가스가 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부를 향해 분배되어 유동하도록 하기 위해 상측으로 볼록한 유로전환공간이 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 방식의 연소기기.
제7항에 있어서,
상기 경사판(81)에는 하측으로 연장되어 상기 잠열 열교환부(50)의 튜브(55)에 결합되어, 상기 잠열 열교환부(50)의 중간부와 타측부 간에 연소가스의 측방향 유동을 차단하기 위한 하향 수직판(83)이 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 방식의 연소기기.
제7항에 있어서,
상기 고정판(82)은 상기 연통(62)의 외측면 둘레에 결합되고,
상기 고정판(82)에는 상기 경사판(81)을 고정 지지하기 위한 지지대(82a)가 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 방식의 연소기기.
제1항에 있어서,
상기 현열 열교환부(40)는 스테인리스(SUS) 또는 동(Cu) 재질로 구성되고,
상기 잠열 열교환부(50)는 스테인리스(SUS) 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 방식의 연소기기.
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