KR20080105485A - 보일러용 열교환기 - Google Patents

Abstract

보일러용 열교환기가 개시된다. 본 발명의 보일러용 열교환기는 열매체의 가열에 의해 배기되는 연소가스의 열원으로 열교환이 이루어지는 열교환기에 관한 것으로, 유체가 흐르는 배관; 및 배관의 외면에 밀착끼움 구성되고 외주면을 따라 다수개의 열교환핀들이 전조가공에 의해 일체로 형성된 핀튜브를 포함한다. 이에 따르면, 핀튜브의 외주면에 가공된 열교환핀들의 끝단부에 일측방향으로 절곡형성된 절곡부가 더 형성되어 있음에 따라 연소가스의 접촉 면적이 상승되어 열교환 효율이 향상되고, 열교환핀이 전조가공에 의해 핀튜브의 외주면에 형성되고 핀튜브와 배관과의 밀착력이 강화되어 열전도율이 크게 향상될 수 있어 열효율이 상승한다.

보일러, 열교환기, 이중 열교환기

Description

보일러용 열교환기{HEAT EXCHANGER FOR BOILER}

도 1은 본 발명의 보일러용 열교환기의 설치예를 나타낸 평면구성도이다.

도 2는 본 발명인 보일러용 열교환기의 설치예를 나타낸 정면구성도이다.

도 3은 본 발명의 보일러용 열교환기의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 4는 본 발명의 보일러용 열교환기의 구성을 나타낸 측면구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 배관 20 : 핀튜브

21 : 열교환핀 22 : 절곡부

본 발명은 보일러용 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 핀튜브의 외주면에 형성되는 열교환핀을 전조가공에 의해 가공하되, 열교환핀의 형상을 끝단부가 일측으로 절곡되게 성형하여 열효율이 상승하도록 할 뿐만 아니라, 열전달 효율이 상승되고 유체관과 핀튜브와의 밀착력에 의해 열교환 효율이 상승되도록 한 보일러용 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 단독주택 및 아파트내에 설치되고 있는 온수보일러는 사용하는 연료종류에 따라 연탄, 기름, 가스 및 전기보일러로 구분하여 설치용도와 평수에 맞도록 다양한 형태로 개발되어 사용하고 있는 것으로, 상기 온수보일러 중 가스보일러는 가스공급관을 통과하여 공급된 가스가 점화 트랜스에 의해 메인버너 및 파이럿버너를 통해 점화하도록 되어 있고, 또 열교환장치가 설치되어 있어 급수 및 난방배관을 통해 옥상수조나 온수순환펌프 등이 설치되어 있다.

상기 열교환기는 온도가 다른 2개의 유체를 전열판을 사이에 두고 흐르게 하여 고온의 유체가 가진 열을 저온의 유체로 전달하는 것으로, 이중 열교환기(dual pipe heat exchanger) 방식 또는 단일 열교환기(single pipe heat exchanger) 방식을 사용하고 있다.

상기 이중 열교환기 방식은, 2 개의 관로로 구성되어 난방과 온수배관으로 동시에 열량을 전달하는 것으로, 종래의 이중 열교환기는 동(Cu)을 소재로 하여 동관에 동핀을 브레이징 용접하여 사용하거나 내식성이 있는 물질을 코팅하여 사용하는 것으로, 열교환핀이 브레이징 용착된 배관의 내부에 난방수와 온수가 흐르는 과정에서 버너에 의해 발생되는 연소가스의 열을 상기 열교환핀이 전달받아 배관의 내부에 흐르는 난방수와 온수를 데워 난방과 온수로 사용하도록 하고 있다.

그러나, 종래 열교환기는 전술한 것과 같이 배관의 외주면에 다수개의 열교환핀을 브레이징 용접에 의해 용착하는 과정에서 브레이징 용접이 잘되게 하기 위하여 재질을 동으로 제한하였고, 내식성을 좋게 하기 위하여 내식성이 있는 물질을 코팅하여 사용하는 바, 이는 용접 효율이 떨어져 열교환기의 성능이 저하될 뿐만 아니라 고가의 동 재질을 관과 핀 등으로 제조하여 가공하는 공정이 까다롭고 원가 부담이 된다는 결점 등이 있다.

뿐만 아니라, 상기 열교환핀의 형상이 일직선상의 평판형상으로 형성되어 있음에 따라, 배기되는 연소가스가 바로 열교환핀 사이로 배기됨으로써, 연소가스의 배기경로가 짧아 연소가스의 열교환효율이 크게 저하됨으로써 열효율이 떨어지는 문제점이 있다.

한편, 열교환효율을 상승시키기 위한 특허등록 제368665호인 이중 콘덴서형 열교환기가 안출된 바 있으며, 한 쌍의 헤더파이프 사이에 냉매유로와 방열핀을 가지면서 분리형으로 이루어진 2개의 콘덴서 코어를 공간부가 형성되도록 상호 이격되게 설치되고, 상기 콘덴서 코어들의 사이에 형성된 공간부에 콘덴서용 팬을 삽입시켜 장착하도록 구성됨에 있어서, 상기 공간부 위치의 헤더파이프들의 내측 대향면 중앙부에 삽입 가이드홈을 형성하고 이에 가이드가 양측에 형성되고 중앙에 팬이 설치되는 일체형의 콘덴서용 팬으로 구성되어 있다.

다른 예로서, 등록실용신안 제397813호인 열교환기의 이중관이 안출된 바 있으며, 이는 열교환기에 있어서, 상기 열교환기의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 제어하여 유체의 유동을 변화시키면서 전열면적을 확대하여 열전달효율을 향상시키는 유체안내관으로 구비되되, 상기 유체안내관은, 내부가 막힌 내관의 외주면을 감싸 유체의 흐름을 제어하고 파형으로 형성된 안내부재와, 상기 안내부재를 수용하여 유체의 흐름을 안내하며, 상기 유체의 열전달면적이 확대되도록 외주면에 방열핀이 돌출된 외관의 이중으로 구성되어 있다.

이들은, 구비된 구성요소들에 의해 열교환효율을 상승시키고자 하고 있으나, 구성요소들이 복잡하고, 팬과 같은 추가적인 구성에 의해 생산단가의 증대를 가져오는 등의 문제점이 있다.

본 발명은, 종래 보일러용 열교환기가 지닌 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 열교환기의 열교환핀을 핀튜브의 외주면에 전조가공에 의해 성형할 뿐만 아니라, 배관과 핀튜브와의 밀착력을 향상시키고 열교환핀의 형상을 끝단부가 일측방향으로 절곡되게 형성하여 배기되는 연소가스의 접촉면적이 증가함으로써, 열교환효율이 상승되도록 하여 열전달성능 개선은 물론 열효율이 크게 상승될 수 있도록 한 보일러용 열교환기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 보일러용 열교환기는, 버너와 같은 열매체의 가열에 의해 배기되는 연소가스의 열원으로 열교환이 이루어지는 열교환기에 있어서, 난방수 및 온수와 같은 유체가 흐르는 배관과; 상기 배관의 외면에 밀착끼움 구성되고 외주면을 따라 다수개의 열교환핀들이 전조가공에 의해 일체로 가공된 핀튜브가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 핀튜브의 외주면을 따라 전조가공된 열교환핀은, 배기되는 연소가스의 접촉면을 향상키시도록 일측방향으로 절곡된 절곡부가 끝단부에 더 연장형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 배관은 동재질로 이루어지고, 이 배관의 외면에 끼워지는 상기 핀튜브 및 핀튜브의 외주면에 형성된 열교환핀은 알루미늄 재질로 이루어지는 것을 특징으 로 한다.

상기와 같은 특징으로 이루어진 본 발명의 보일러용 열교환기는, 버너와 같은 열매체의 가열에 의해 배기되는 연소가스의 열원을 통해 열교환이 이루어짐에 있어서, 핀튜브의 외주면에 가공된 열교환핀들의 끝단부에 일측방향으로 절곡형성된 절곡부가 더 형성되어 있음에 따라 연소가스의 접촉면적이 상승되어 열교환효율이 향상되고, 열교환핀이 전조가공에 의해 핀튜브의 외주면에 형성되고 또한 핀튜브와 배관과의 밀착력이 강화되어 열전도율이 크게 향상될 수 있어 열효율이 상승된다.

이하, 당업자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 보일러용 열교환기의 설치예를 나타낸 평면구성도이고, 도 2는 본 발명의 보일러용 열교환기의 설치예를 나타낸 정면구성도이며, 도 3은 본 발명의 보일러용 열교환기의 구성을 나타낸 구성도이며, 도 4는 본 발명의 보일러용 열교환기의 구성을 나타낸 측면구성도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 보일러용 열교환기는, 버너와 같은 열매체의 가열에 의해 배기되는 연소가스의 열원으로 열교환이 이루어지는 열교환기에 관한 것으로, 난방수 및 온수와 같은 유체가 흐르는 배관(10)과, 상기 배관(10)의 외면에 밀착끼움 구성되고 외주면을 따라 다수개의 열교환핀(21)들이 전조가공에 의해 일체로 가공된 핀튜브(20)로 구성된다.

상기 핀튜브(20)의 외주면을 따라 전조가공된 열교환핀(21)은, 배기되는 연 소가스의 접촉면이 증가되도록 일측 방향으로 절곡된 절곡부(22)가 끝단부에 더 연장형성된다.

또한, 상기 배관(10)은 동재질로 이루어지고, 이 배관(10)의 외면에 끼워지는 상기 핀튜브(20)와 핀튜브(20)의 외주면에 형성된 열교환핀(21)들은 알루미늄재질로 이루어질 수 있는 것으로, 이와 같이 배관(10)과 상기 배관(10)의 외면에 끼워지는 핀튜브(20)와 열교환핀(21)의 재질은 다양하게 변형실시될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 보일러용 열교환기는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 동열교환기(101)와 알루미늄 열교환기(102)로 구성된 이중 열교환기에 적용되어 사용되는 바, 상기 알루미늄 열교환기(102)를 구성함에 있어서, 배관(10)의 외면에 핀튜브(20)를 밀착구성하되, 상기 핀튜브(20)의 외주면에 배기되는 연소가스의 열원에 접촉하는 열교환핀(21)을 전조가공에 의해 가공함으로써, 열전도율을 상승시켜 열교환효율이 증가되도록 한다.

상기 이중 열교환기는, 소정의 간격으로 이격된 양측의 제1보호대(103)를 경유하도록 지그재그 배열된 동열교환기(101)와, 소정의 간격으로 이격된 양측의 제2보호대(104)를 경유하도록 지그재그 배열된 알루미늄 열교환기(102)로 구성되는 것으로, 보일러를 가동하면, 버너(미도시)에 의해 가스가 점화되어 하부측에 구성된 동열교환기(101)가 가열되고, 난방수가 난방수 환수구(105)를 통해 알루미늄 열교환기(102)로 유입되어 순환되는 바, 이 때, 버너에 의해 가열된 연소가스가 배기되면서 상기 알루미늄 열교환기(102)를 구성하는 핀튜브(20)의 외주면에 전조가공된 열교환핀(21)에 접촉되어 열교환핀(21)에 연소가스의 배기열이 전도되어 알루미늄 열교환기(102)를 구성하는 배관(10)의 내부에 흐르는 난방수를 재차 가열함으로써 열교환이 이루어진다.

이 때, 상기 핀튜브(20)의 열교환핀(21)의 끝단부에 일측방향으로 절곡형성된 절곡부(22)가 더 연장형성되어 있음에 따라, 버너의 연소가스의 접촉면적이 상승됨으로써 열전도율이 증가되어 열교환이 더욱 효율적으로 이루어진다.

본 발명의 보일러용 열교환기는, 상기와 같이 열교환핀(21)의 끝단부에 절곡형성된 절곡부(22)가 더 연장형성되어 있기 때문에, 배기되는 연소가스의 접촉면적이 상승되어 기존 이중 열교환기에 구비되는 연소가이드가 필요치 않게 된다.

즉, 종래 이중 열교환기의 경우에는 배기되는 연소가스의 배기열을 잔류시키기 위해 열교환기의 상부측에 연소가이드를 더 구비하였으나, 본 발명의 보일러용 열교환기의 경우에는 열교환핀(21)의 끝단부가 더 절곡 연장형성되어 있음에 따라 배기열에 대한 접촉면적이 상승되어 효율적인 열교환이 이루어짐으로써 별도의 연소가이드를 구비하지 않아도 된다.

또한, 본 발명의 보일러용 열교환기는 상기 배관(10)의 외면에 열교환핀(21)을 구성함에 있어서, 종래 브레이징 용착에 의해 가공하지 않고 전조가공에 의해 핀튜브(20)의 외주면에 열교환핀(21)을 형성함으로써, 배관(10)측으로의 열전도율이 크게 향상되어 열교환효율성이 크게 상승된다.

본 발명의 보일러용 열교환기는 도시하고 설명한 것 이외에 다양하게 변형실시될 수 있는 바, 본 발명의 목적범위를 일탈하지 않는 한 변형되는 실시예들은 모두 본 발명의 권리범위에 포함되어 해석되어야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 보일러용 열교환기에 의하면, 버너와 같은 열매체의 가열에 의해 배기되는 연소가스의 열원을 통해 열교환이 이루어짐에 있어서, 핀튜브의 외주면에 가공된 열교환핀들의 끝단부에 일측 방향으로 절곡형성된 절곡부가 더 형성되어 있음에 따라 연소가스의 접촉면적이 상승되어 열교환 효율이 향상되고, 열교환핀이 전조가공에 의해 핀튜브의 외주면에 형성되고 또한 핀튜브와 배관과의 밀착력이 강화되어 열전도율이 크게 향상될 수 있어 열효율이 상승되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 열매체의 가열에 의해 배기되는 연소가스의 열원으로 열교환이 이루어지는 열교환기에 있어서,

   유체가 흐르는 배관(10); 및

   상기 배관(10)의 외면에 밀착끼움 구성되고 외주면을 따라 다수개의 열교환핀(21)들이 전조가공에 의해 일체로 형성된 핀튜브(20);를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러용 열교환기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 열교환핀(21)은 배기되는 연소가스의 접촉면을 향상시키도록 일측 방향으로 절곡된 절곡부(22)가 끝단부에 더 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 보일러용 열교환기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 배관(10)은 동재질로 이루어지고, 상기 핀튜브(20)와 열교환핀(21)들은 알루미늄 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보일러용 열교환기.

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