KR20000008507U - Stainless steel heat exchanger for gas boilers for the purpose of recovering latent heat - Google Patents

Abstract

본 고안은 잠열을 이용하는 콘덴싱 타입의 열교환기 잠열핀 형상을 4-3패스 2단형으로 하여 골과 골 사이의 깊이를 깊게 함으로써, 열교환 면적을 증대시키고 연소가스의 고열에 의한 탄화현상을 방지할 수 있는 잠열 회수를 목적으로 하는 가스 보일러용 스테인레스 열교환기에 관한 것으로, 현열부 열교환기를 통과한 배기가스와의 열교환을 통해 난방수를 가열하는 본 고안의 잠열부 열교환기는 난방수가 순환되면서 배기가스와 열교환되는 유동관(36)이 2열로 끼워지며, 일단에는 배기가스가 유입되는 장홈의 오목부(44)가 형성된 잠열핀(40)을 포함하는 구조를 지닌다.The present invention uses a latent heat condensing type heat exchanger latent fin with a 4-3 pass two-stage shape to deepen the depth between the bone and the bone, thereby increasing the heat exchange area and preventing carbonization due to high heat of the combustion gas. It relates to a stainless steel heat exchanger for a gas boiler for the purpose of recovering latent heat, the latent heat exchanger of the present invention for heating the heating water through heat exchange with the exhaust gas passing through the sensible heat exchanger is heat exchanged with the exhaust gas while the heating water is circulated The flow pipe 36 is fitted in two rows, and has a structure including a latent heat fin 40 having a recess 44 of a long groove into which exhaust gas is introduced.

Description

잠열 회수를 목적으로 하는 가스 보일러용 스테인레스 열교환기Stainless steel heat exchanger for gas boilers for the purpose of recovering latent heat

본 고안은 잠열 회수를 목적으로 하는 가스 보일러용 스테인레스 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 잠열을 이용하는 콘덴싱 타입의 열교환기 잠열핀 형상을 4-3패스 2단형으로 하여 골과 골 사이의 깊이를 깊게 함으로써, 열교환 면적을 증대시키고 연소가스의 고열에 의한 탄화현상을 방지할 수 있는 잠열 회수를 목적으로 하는 가스 보일러용 스테인레스 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a stainless steel heat exchanger for a gas boiler for the purpose of recovering latent heat, and more specifically, a condensing type heat exchanger latent heat fin using a latent heat is a 4-3 pass two-stage type, and the depth between the bone and the bone By deepening, the present invention relates to a stainless steel heat exchanger for a gas boiler whose purpose is to recover latent heat that can increase the heat exchange area and prevent carbonization due to high heat of the combustion gas.

일반 가정에서 난방 및 온수공급을 위해 주로 사용하는 보일러는 사용연료에 따라서, 기름 보일러와 가스 보일러로 나눌 수 있다. 가스 보일러는 액화석유가스(LPG)를 원료로 사용하는 경우도 있으나, 경유나 등유에 비해 황분을 거의 함유하고 있지 않기 때문에 대기오염을 최소화할 수 있는 청정연료인 LNG를 대부분 사용하고 있다.Boilers commonly used for heating and hot water supply in homes can be divided into oil boilers and gas boilers, depending on the fuel used. Gas boilers use liquefied petroleum gas (LPG) as a raw material, but since they contain little sulfur compared to diesel or kerosene, most LNG is used as a clean fuel to minimize air pollution.

이러한 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.These gas boilers can be divided into various types according to the control method or the sealed state, and can be classified into condensing and non-condensing types according to heat sources for heating the heating water. Among them, the condensing method has a sensible heat exchanger that directly heats the heating water by using the heat burned by the burner, and a latent heat exchanger that heats the heating water by using latent heat of exhaust gas passing through the sensible heat exchanger. In the non-condensing method, only the sensible heat exchanger is provided.

도 1은 콘덴싱 방식의 가스 보일러에서 잠열을 이용하는 잠열부 열교환기를1 is a latent heat exchanger using latent heat in a condensing gas boiler

도시한 정면도이다. 연소기(18)의 내부에는 유입된 공기에 의해서 가스연료를 연소시키는 버너(도시 생략)와, 이 버너에서 발생된 현열에 의해 열교환되면서 난방수가 가열되는 현열부 열교환기(도시생략)가 위에서부터 차례대로 배치된다. 현열부 열교환기의 하부에는 배기가스와의 열교환을 통해 난방수가 가열되는 잠열부 열교환기(10)가 배치된다.It is the front view shown. Inside the combustor 18, a burner (not shown) for combusting gas fuel by the introduced air, and a sensible heat exchanger (not shown) in which the heating water is heated while being heat-exchanged by the sensible heat generated by the burner are shown from above. Are placed as. The latent heat exchanger 10 is disposed under the sensible heat exchanger to heat the heating water through heat exchange with the exhaust gas.

보일러의 작동시에, 화살표를 따라 유입되는 연소된 배기가스는 잠열부 열교환기(10)를 통과한 다음, 배기덕트(22)를 통해서 외부로 방출된다. 또한, 연소기(18)의 하부를 이루고 있는 배기후드에는 잠열부 열교환기(10)에서 발생된 응축수를 보일러 외부로 방출하기 위한 응축수 배출관(20)이 구비되어 있다.In operation of the boiler, the combusted exhaust gas flowing along the arrow passes through the latent heat exchanger 10 and is then discharged to the outside through the exhaust duct 22. In addition, the exhaust hood forming the lower part of the combustor 18 is provided with a condensate discharge pipe 20 for discharging the condensed water generated in the latent heat exchanger 10 to the outside of the boiler.

잠열부 열교환기(10)는 난방수가 유입되는 유입관(12)과, 유입된 난방수가 순환되면서 열교환되는 유동관(16)과, 유동관(16)을 통해 가열된 난방수가 현열부 열교환기로 배출되는 유출관(14)이 구비되어 있다. 또한, 열교환기(10)내부에는 배기가스의 열교환면적을 증대시키기 위한 다수의 잠열핀(24)이 설치되어 있다. 난방수가 흐르는 유동관(16)은 3단으로 이루어져 있다.The latent heat exchanger 10 includes an inflow pipe 12 through which heating water is introduced, a flow pipe 16 through which heat is introduced while the introduced heating water circulates, and an outflow from which the heating water heated through the flow pipe 16 is discharged to the sensible heat exchanger. The tube 14 is provided. In addition, a plurality of latent heat fins 24 are provided in the heat exchanger 10 to increase the heat exchange area of the exhaust gas. The flow pipe 16 through which the heating water flows is composed of three stages.

도 2에는 종래 기술에 의한 잠열부 열교환기(10)의 잠열핀(24)이 도시되어 있다. 이것은 난방수가 흐르는 유동관(16)이 차례대로 3개, 2개, 3개씩 배열된 3-2-3패스 3단 방식으로 이루어져 있으며, 일단에는 배기가스와 접촉되는 접촉부(28)가 형성되어 있다.2 shows a latent heat fin 24 of a latent heat exchanger 10 according to the prior art. This is made of a 3-2-3 pass three-stage system in which three, two, and three flow tubes 16, each of which flows heating water, are arranged in sequence, and at one end, a contact portion 28 is formed in contact with the exhaust gas.

이러한 3-2-3패스 3단 방식으로 구성된 종래의 잠열부 열교환기의 경우에는, 열교환기 전체의 높이가 높기 때문에 열교환 효율이 전체적으로 불균일하게 된다. 즉, 열교환기의 상단부에 비해 하단부의 열교환율이 낮아 열분포가 전체적으로 일정하지 않게 됨으로써, 순간적인 가열에 의한 비등소음이 발생하게 되며, 상단부에는 고온의 연소열에 의해 탄화현상이 발생된다. 이와 같은 골과 골 사이의 탄화현상으로 인해서 부식이 발생하게 된다.In the case of the conventional latent heat exchanger constituted by the 3-2-3 pass three-stage system, the heat exchange efficiency becomes uneven overall because the height of the entire heat exchanger is high. That is, the heat exchange rate of the lower end portion is lower than the upper end portion of the heat exchanger, so that the heat distribution is not uniform as a whole, so that boiling noise is generated by instantaneous heating, and the upper end portion is carbonized by high temperature combustion heat. Corrosion occurs due to carbonization between bones.

또한, 잠열핀의 형상이 3-2-3패스 3단 방식이므로 접촉부(28)를 제공하는 골과 골 사이의 깊이가 얕기 때문에, 결과적으로 배기가스의 열이 유동관(16)을 흐르고 있는 난방수에 충분히 전달되지 않게 되어 열교환성능이 저하된다. 또한, 알루미늄으로 제조하는 종래의 잠열부 열교환기는 고가이고 무겁기 때문에 취급이 어려우며 고도한 주조기술을 요하는 등의 문제가 있다.In addition, since the shape of the latent heat fin is 3-2-3 pass three-stage method, since the depth between the valleys and the valleys providing the contact portion 28 is shallow, consequently, the heating water in which the heat of the exhaust gas flows through the flow pipe 16. The heat exchange performance is deteriorated because it is not sufficiently delivered to the. In addition, the conventional latent heat exchanger made of aluminum is expensive and heavy, so it is difficult to handle and requires advanced casting technology.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 고안은 잠열부의 열교환기를 4-3패스 2단 방식으로 구성함과 동시에, 장홈의 오목부를 형성하여 골과 골 사이의 깊이를 깊게 하여 열접촉면적을 증대시킴으로써 열효율을 높일 수 있는 잠열 회수를 목적으로 하는 가스 보일러용 스테인레스 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention devised to solve such a problem is to configure the heat exchanger of the latent heat portion in a 4-3 pass two-stage method, and at the same time to form a concave of the long groove to deepen the depth between the valleys and valleys to increase the thermal contact area It is an object of the present invention to provide a stainless steel heat exchanger for a gas boiler for the purpose of recovering latent heat which can improve thermal efficiency.

도 1은 종래의 잠열부 열교환기를 보인 정면도,1 is a front view showing a conventional latent heat exchanger,

도 2는 도 1에서 선 A-A를 따라 취한 단면도,2 is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG.

도 3은 본 고안의 잠열부 열교환기를 보인 정면도,3 is a front view showing a latent heat exchanger of the present invention,

도 4는 도 3에서 선 B-B를 따라 취한 단면도,4 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG.

도 5는 본 고안의 잠열핀이 유동관에 끼워진 상태를 보인 사시도.Figure 5 is a perspective view showing a state in which the latent heat pin of the present invention is fitted to the flow tube.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣♣ Explanation of symbols for main part of drawing ♣

18:연소기 20:응축수 배출관18: Combustor 20: Condensate discharge pipe

22:배기덕트 30:열교환기22: exhaust duct 30: heat exchanger

32:유입관 34:유출관32: inlet tube 34: outlet tube

36:유동관 40:잠열핀36: flow pipe 40: latent heat fin

42:연소가스 유도홀 44:오목부42: combustion gas induction hole 44: recess

상술한 본 고안의 목적은 버너에서 발생된 현열에 의해 열교환되면서 난방수가 가열되는 현열부 열교환기와, 이 현열부 열교환기를 통과한 배기가스와의 열교환을 통해 난방수를 가열되는 잠열부 열교환기를 구비한 가스 보일러에 있어서, 난방수가 순환되면서 배기가스와 열교환되는 스테인레스 유동관이 2열로 끼워지며, 일단에는 배기가스가 유입되는 장홈의 오목부가 형성된 스테인레스 잠열핀을 포함하는 잠열 회수를 목적으로 하는 가스 보일러용 스테인레스 열교환기에 의해 달성된다.An object of the present invention described above is provided with a sensible heat exchanger in which heating water is heated while being heated by sensible heat generated in a burner, and a latent heat exchanger in which heating water is heated by heat exchange with exhaust gas passing through the sensible heat exchanger. In the gas boiler, stainless steel flow pipes fitted with two rows of heat exchangers with heat exchanged with the exhaust gas, and one end of the stainless steel gas boiler for the purpose of recovering latent heat including a stainless latent fin formed with a recess of the long groove into which the exhaust gas flows. Achieved by a heat exchanger.

이하, 첨부한 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 잠열 회수를 목적으로 하는 가스 보일러용 스테인레스 열교환기에 대하여 상세히 설명하기로 하며, 도 1과 도 2에서 설명한 종래의 구조와 동일한 부품은 동일한 부호로 표시한다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figures 3 to 5 will be described in detail with respect to the stainless steel heat exchanger for the purpose of recovering latent heat according to a preferred embodiment of the present invention, and the conventional structure described in Figures 1 and 2 Identical parts are denoted by the same reference numerals.

도 3은 본 고안의 잠열부 열교환기를 보인 정면도이고, 도 4는 도 3에서 선 B-B를 따라 취한 단면도이며, 도 5는 본 고안의 잠열핀이 유동관에 끼워진 상태를 보인 사시도이다.Figure 3 is a front view showing a latent heat exchanger of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view taken along the line B-B in Figure 3, Figure 5 is a perspective view showing a state in which the latent heat fin of the present invention is fitted into the flow tube.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 잠열부 열교환기는 유동관(36)이 2단으로 배열된 구조를 지니고 있다. 따라서, 유입관(32)을 통해 유입된 난방수는 열교환기(30)의 내부를 지나는 과정에서 배기가스와 열교환되어 가열된다. 가열된 난방수는 유출관(34)을 통해서 현열부 열교환기로 공급된다.First, as shown in Figure 3, the latent heat exchanger heat exchanger according to a preferred embodiment of the present invention has a structure in which the flow pipe 36 is arranged in two stages. Therefore, the heating water introduced through the inlet pipe 32 is heated by heat exchange with the exhaust gas in the course of passing through the inside of the heat exchanger 30. The heated heating water is supplied to the sensible heat exchanger through the outlet pipe 34.

도 4에는 이러한 4-3패스 2단 방식의 잠열핀(40)이 도시되어 있다. 본 고안의 잠열핀(40)에는 난방수가 순환되면서 배기가스와 열교환되는 유동관(36)이 2열로 끼워져 있다. 또한, 상단에는 유입된 배기가스와의 열접촉면적을 증대시키기 위한 장홈의 오목부(44)가 형성되어 있다. 이와 같이, 종래의 접촉부(도 2의 28)에 비해서 본 고안의 오목부(44)의 깊이가 더욱 깊게 형성되어 있기 때문에, 화살표 방향으로 유입된 보다 많은 배기가스가 유동관(36)을 유동하고 있는 난방수와 열교환된다.4 shows a latent heat fin 40 of the 4-3 pass two-stage manner. The latent heat fin 40 of the present invention is fitted with two rows of flow pipes 36 for heat exchange with the exhaust gas while the heating water is circulated. In addition, a recess 44 of the long groove is formed in the upper end to increase the thermal contact area with the introduced exhaust gas. Thus, since the depth of the concave portion 44 of the present invention is formed deeper than that of the conventional contact portion (28 in Fig. 2), more exhaust gas flowing in the direction of the arrow flows through the flow pipe 36. Heat exchange with heating water

잠열핀(40)에 조립된 유동관(36)의 구성을 보면, 상부에는 4개가 끼워져 있으며, 하부에는 3개가 끼워져 있다. 따라서, 본 명세서에는 이 구조를 4-3 패스 2단 방식이라고 설명한다. 이들 유동관(36)은 상하방향으로 엇갈리도록 교대로 배치되어 있다.Looking at the configuration of the flow tube 36 assembled to the latent heat fin 40, four are fitted in the upper portion, three are inserted in the lower portion. Therefore, this specification describes this structure as a 4-3 pass two-stage method. These flow tubes 36 are alternately arranged so as to stagger in the vertical direction.

잠열핀(40)의 하부에는 다수의 배기가스 유도홀(42)이 형성되어 있다. 이 배기가스 유도홀(42)은 현열부 열교환기(30)로부터 배출된 배기가스를 배기덕트 쪽으로 보내기 위한 것으로서, 유도홀(42)을 통과하는 배기가스가 유동관(36)을 지나는 난방수와 열교환됨으로써 난방수를 가열하게 된다.A plurality of exhaust gas guide holes 42 are formed below the latent heat fin 40. The exhaust gas induction hole 42 is for sending the exhaust gas discharged from the sensible heat exchanger 30 toward the exhaust duct, and the exhaust gas passing through the induction hole 42 exchanges heat with the heating water passing through the flow pipe 36. The heating water is thereby heated.

다음에, 도 5는 본 고안의 잠열핀이 유동관에 끼워진 상태를 보인 사시도이다. 도시한 바와 같이, 본 고안의 잠열핀(40)에는 유동관(36)에 끼워져 있으며, 스테인레스 스틸로 제조되어 있다. 설명의 목적상 유동관(36)은 2개만을 도시하였으며 잠열핀(40)은 1개만을 도시하였다. 이와 같이, 잠열핀(40)을 유동관(36)에 끼운 상태에서, 잠열핀(40)의 유동을 막고 열전달효율을 높이기 위해 유동관(36)에 브레이징 용접 등의 방법으로 고정하게 된다.Next, Figure 5 is a perspective view showing a state in which the latent heat pin of the present invention is fitted into the flow tube. As shown, the latent heat fin 40 of the present invention is fitted to the flow tube 36, and is made of stainless steel. For the purpose of explanation, only two flow tubes 36 are shown and only one latent heat fin 40 is shown. As such, in the state in which the latent heat fin 40 is inserted into the flow pipe 36, the latent heat fin 40 is fixed to the flow pipe 36 by brazing welding or the like to prevent the flow of the latent heat fin 40 and increase the heat transfer efficiency.

잠열핀(40)의 상부에는 배기가스와의 열접촉 면적을 증대시키기 위한 장홈인 오목부(44)가 형성되어 있으며, 하부에는 다수의 배기가스 유도홀(42)이 형성되어 있다. 그러므로, 난방수가 잠열핀의 상부나 하부에 있는 유동관(36)을 지나는 과정에서 배기가스와의 열접촉이 고르게 이루어지기 때문에, 잠열핀(40)의 전체적인 열교환효율은 거의 동일하게 유지된다.The upper portion of the latent heat fin 40 is formed with a concave portion 44 which is a long groove for increasing the thermal contact area with the exhaust gas, a plurality of exhaust gas induction hole 42 is formed in the lower portion. Therefore, since the heating contact is made evenly with the exhaust gas in the course of passing the flow pipe 36 on the upper or lower portion of the latent heat fin, the overall heat exchange efficiency of the latent heat fin 40 is maintained almost the same.

이상으로 설명한 본 고안에 의하면, 잠열부의 열교환기를 4-3패스 2단 방식으로 구성하였기 때문에 배기가스의 열접촉면적을 증대시켜 열교환성능을 높였다. 이와 동시에, 잠열핀에 장홈의 오목부를 형성하여 골과 골 사이의 깊이를 깊게 함으로써, 배기가스와의 열교환면적을 높여 열효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 열교환기의 하단부로부터 상단부에 걸쳐서 대체로 동일한 열교환이 이루어지므로 순간적인 가열에 의한 비등소음이 억제된다.According to the present invention described above, since the heat exchanger of the latent heat portion was configured in a 4-3 pass two-stage system, the heat contact area of the exhaust gas was increased to increase the heat exchange performance. At the same time, by forming a recess of the long groove in the latent heat fin to deepen the depth between the bone and the bone, there is an advantage that can improve the thermal efficiency by increasing the heat exchange area with the exhaust gas. In addition, since the same heat exchange is generally performed from the lower end to the upper end of the heat exchanger, boiling noise due to instantaneous heating is suppressed.

Claims (3)

버너에서 발생된 현열에 의해 열교환되면서 난방수가 가열되는 현열부 열교환기와, 이 현열부 열교환기를 통과한 배기가스와의 열교환을 통해 난방수를 가열되는 잠열부 열교환기를 구비한 콘덴싱 가스 보일러에 있어서,A condensing gas boiler comprising a sensible heat exchanger in which heating water is heated while being heated by sensible heat generated in a burner, and a latent heat exchanger in which heating water is heated by heat exchange with exhaust gas passing through the sensible heat exchanger. 난방수가 순환되면서 배기가스와 열교환되는 유동관(36)이 2열로 끼워지며, 일단에는 배기가스가 유입되는 장홈의 오목부(44)가 형성된 스테인레스 잠열핀(40)을 포함하는 잠열 회수를 목적으로 하는 가스 보일러용 스테인레스 열교환기.The flow pipe 36, which is heat-exchanged with the exhaust gas while the heating water is circulated, is fitted in two rows, and at one end, a latent heat recovery including a stainless latent heat fin 40 having a recess 44 of the long groove into which the exhaust gas is introduced. Stainless steel heat exchanger for gas boilers. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스테인레스 잠열핀(40)에는 각각, 4개 및 3개씩의 스테인레스 유동관(36)이 상하 교대로 배치되어 끼워져 있는 잠열 회수를 목적으로 하는 가스 보일러용 스테인레스 열교환기.Stainless steel heat exchanger for the purpose of recovering the latent heat in which the stainless latent heat fins (40), respectively, four and three stainless flow pipes (36) are alternately arranged up and down. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 잠열핀(40)에는 다수의 배기가스 유도홀(42)이 추가로 형성되는 잠열 회수를 목적으로 하는 가스 보일러용 스테인레스 열교환기.The latent heat fin 40 is a stainless steel heat exchanger for the purpose of recovering the latent heat in which a plurality of exhaust gas induction hole 42 is further formed.