KR20090067760A - Heat exchanger of upward conbustion type condensing boiler - Google Patents

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Abstract

A heat exchanger of an upward combustion type condensing boiler is provided to maximize the latent heat recovery efficiency by coinciding the flow direction of exhaust gas with the drop direction of condensed water in a latent heat exchanging portion, and to reduce the troublesomeness caused by manufacturing a latent heat exchanging portion separately by applying the same fin-tube type heat exchanger to a sensible heat exchanging portion and a latent heat exchanging portion. In a heat exchanger of an upward combustion type condensing boiler composed of an upward combustion burner(120) installed on the upper part of a blower(110) to form flames upward, a sensible heat exchanging portion(130) absorbing the sensible heat of combustion generated in the burner, and a latent heat exchanging portion(150) absorbing the latent heat of vapor contained in exhaust gas heat-exchanged in the sensible heat exchanging portion, the latent heat exchanging portion is installed to make the flow direction of exhaust gas passing through the latent heat exchanging portion coincide with the drop direction of condensed water generated in the latent heat exchanging portion in the perpendicular downward direction, and a condensed water receiver(160) is installed to drain off the condensed water generated in the latent heat exchanging portion.

Description

상향 연소식 콘덴싱 보일러의 열교환기{HEAT EXCHANGER OF UPWARD CONBUSTION TYPE CONDENSING BOILER}Heat Exchanger of Upward Combustion Condensing Boiler {HEAT EXCHANGER OF UPWARD CONBUSTION TYPE CONDENSING BOILER}

본 발명은 상향 연소식 콘덴싱 보일러의 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상향 연소식 버너의 상부에 현열열교환기와 잠열열교환기를 순차 배치한 상향 연소식 콘덴싱 보일러에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger of an upward combustion condensing boiler, and more particularly, to an upward combustion condensing boiler in which a sensible heat exchanger and a latent heat exchanger are sequentially disposed on an upper combustion burner.

근래에 생산되는 보일러는 열효율을 증대시키기 위해 연소실에서 발생된 연소배기가스의 현열을 흡수하는 현열열교환부와 현열열교환부에서 열교환을 마친 배기가스에서 잔열 및 잠열을 흡수하는 잠열열교환부로 구성되는 열교환기를 구비하는데, 이러한 방식의 보일러를 콘덴싱 보일러라 한다.Recently produced boilers have a heat exchanger comprising a sensible heat exchanger that absorbs the sensible heat of the combustion exhaust gas generated in the combustion chamber and a latent heat exchanger that absorbs the residual heat and latent heat from the exhaust gas that has undergone heat exchange in the sensible heat exchanger to increase the thermal efficiency. This type of boiler is called a condensing boiler.

이러한 콘덴싱 보일러는 LNG 또는 LPG 등의 가스연료를 사용하는 가스보일러 뿐만 아니라 기름연료를 사용하는 기름보일러에서 실용화되어 보일러 효율의 증가 및 연료비 절감에 많은 기여를 하고 있다.Such condensing boilers are utilized in gas boilers using gas fuels such as LNG or LPG, as well as in oil boilers using oil fuels, thus contributing to the increase in boiler efficiency and fuel cost reduction.

도 1은 종래의 하향 연소식 콘덴싱 보일러의 구조를 보여주는 개략도이다.1 is a schematic view showing the structure of a conventional down-fired condensing boiler.

도 1을 참조하면, 하향 연소식 버너(12)에서 발생된 배기가스는 현열열교환부(13)를 지나면서 약 200℃ 내외의 온도로 냉각되고, 다시 잠열열교환부(14)를 거 치면서 약 40~70℃ 내외로 냉각된다. Referring to FIG. 1, the exhaust gas generated from the downward combustion burner 12 is cooled to a temperature of about 200 ° C. while passing through the sensible heat exchanger 13, and then again passed through the latent heat exchanger 14. Cool to around -70 ℃.

상기 열교환부(13,14)를 경유하면서 가열된 난방수는 공급관(15)을 통해 실내에 이송되어 열에너지를 전달한 후 냉각되어 환수관(16)으로 되돌아오게 되는데, 상기 환수관(16)으로 되돌아오는 난방수는 반드시 잠열열교환부(14)로 유입되도록 되어 있다. 이는 잠열열교환부(14)에서 잠열(Latent Heat)을 효율적으로 흡수할 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 현열열교환부(13)를 지난 배기가스가 노점(Dew Point)온도 이하로 되어야 배기가스 중에 포함된 수증기(H2O)가 응축되어 잠열(Latent Heat)을 난방순환수에 전달할 수 있기 때문이다.The heating water heated while passing through the heat exchange parts 13 and 14 is transferred to the room through the supply pipe 15 to transfer the heat energy, and then cooled and returned to the return pipe 16, which returns to the return pipe 16. The coming heating water is to be introduced to the latent heat exchanger 14. This is to allow the latent heat exchanger 14 to efficiently absorb latent heat. That is, since the exhaust gas passing through the sensible heat exchanger 13 has to be below the dew point temperature, water vapor (H 2 O) contained in the exhaust gas can condense and transmit latent heat to the heating circulation water. to be.

이러한 하향식 콘덴싱 보일러에 있어서는 응축수의 중력에 의한 낙하방향(즉, 연직하방향)과 현열 및 잠열열교환부를 통과하는 배기가스의 흐름방향이 자연스럽게 일치하게 되는데, 이는 콘덴싱 보일러의 효율 향상에 매우 중요한 요인이 된다.In such a top-down condensing boiler, the direction of dropping due to the gravity of condensate (ie, the vertical downward direction) and the flow direction of the exhaust gas passing through the sensible and latent heat exchange parts naturally match, which is a very important factor in improving the efficiency of the condensing boiler. do.

즉, 잠열열교환부를 지나면서 배기가스 내의 수증기가 응축되어 잠열을 난방순환수에 전달한 후 배기가스 온도는 크게 냉각된다. 따라서 응축수받이(17) 내부의 온도는 매우 낮게 형성되므로, 응축수로 액화된 수증기의 재기화에 의한 열손실을 최소화할 수 있는 것이다.That is, after passing through the latent heat exchanger, water vapor in the exhaust gas condenses to transfer the latent heat to the heating circulation water, and the exhaust gas temperature is greatly cooled. Therefore, since the temperature inside the condensate receiver 17 is formed very low, it is possible to minimize the heat loss due to the regasification of the water vapor liquefied into the condensate.

이와 같이 하향 연소식 콘덴싱 보일러는 잠열을 최대한 회수할 수 있는 구조라는 점에서 가장 바람직한 콘덴싱 보일러의 구조로 평가되고 있으나, 하향 연소가 가능한 버너가 필수적이라는 문제가 있다.As described above, the downstream combustion condensing boiler is evaluated as the most preferable condensing boiler in that it can recover the latent heat as much as possible, but there is a problem that a burner capable of downward combustion is essential.

일반적으로 보일러에 적용되는 버너는 분젠(Bunsen)방식과 예혼합(Pre-mixed)방식으로 구분할 수 있다. 분젠버너는 가스를 분사하는 노즐부에서 연소에 필요한 최소한의 1차 공기를 공급하고, 화염이 형성되는 부위에 과잉 2차공기를 공급하여 완전연소를 실현시키는 버너로서, 연소안정성이 매우 높은 장점이 있으나, 2차 공기에 의한 화염이 형성되므로 화염길이가 길어지고 하향연소가 불가능한 단점이 있다. 즉, 분젠버너는 2차공기와 반응하는 화염(외염)의 길이가 길고 화염밀도가 낮아 상방향으로 향하는 경향을 가지기 때문에 상향 연소식에만 적용가능한 것이다.In general, the burner applied to the boiler can be divided into Bunsen method and pre-mixed method. The Bunsen burner is a burner that supplies minimum primary air necessary for combustion from the nozzle injecting the gas and realizes complete combustion by supplying excess secondary air to the site where the flame is formed. However, since the flame is formed by the secondary air, the flame length is long and it is impossible to burn down. In other words, the Bunsen burner is only applicable to the upward combustion type because the flame (external flame) reacting with the secondary air has a long flame length and a low flame density and tends upward.

예혼합버너는 연소용가스와 공기를 혼합실에서 미리 혼합한 예혼합가스를 연소시키는 방식으로, 화염이 형성되는 부위에 과잉공기가 존재하지 않는 방식이다. 이 방식은 화염길이가 매우 짧고, 화염밀도가 높기 때문에 상향이나 하향, 측향 등 연소방향에 무관하게 버너를 설치할 수 있는 장점이 있는 반면에, 연소에 필요한 적정 공기를 미리 잘 혼합해야 하기 때문에 연소 제어가 매우 복잡하고 외란의 영향을 쉽게 받는 등 연소안정성이 떨어지는 단점이 있다.The premix burner burns the premixed gas premixed with the combustion gas and air in the mixing chamber. The premixed burner is a system in which excess air is not present at the site where the flame is formed. This method has the advantage that the burner can be installed regardless of the combustion direction such as up, down, or lateral direction because the flame length is very short and the flame density is high. Has a disadvantage of poor combustion stability, such as very complicated and easily affected by disturbance.

위에서 상술한 바와 같이, 콘덴싱 보일러의 효율을 극대화하기 위해서는 응축수의 낙하방향과 배기가스의 흐름방향을 중력방향으로 일치시키는 것이 중요하기 때문에, 하향 연소가 가능한 예혼합버너를 사용하는 것이 일반적이다.As described above, in order to maximize the efficiency of the condensing boiler, it is important to match the falling direction of the condensate with the flow direction of the exhaust gas in the gravity direction, and therefore, it is common to use a premixed burner capable of downward combustion.

그러나 예혼합버너는 연소안정성이 떨어지고 매우 복잡한 연소제어를 구현하기 위하여 고가의 제어시스템이 사용되어야 하는 문제가 있다.However, the premixed burner has a problem of inferior combustion stability and an expensive control system must be used to implement a very complicated combustion control.

이와 같은 문제를 극복하기 위하여, 상향 연소 방식의 분젠버너를 사용하여 콘덴싱 보일러의 열교환기를 구성하기 위한 다양한 방법들이 제시되어 왔는데, 그러한 열교환기의 일례가 도 2에 제시되어 있다.In order to overcome this problem, various methods for constructing a heat exchanger of a condensing boiler using a bunsen burner of an upward combustion method have been proposed, and an example of such a heat exchanger is shown in FIG. 2.

도 2는 종래의 상향 연소식 콘덴싱 보일러의 구조를 보여주는 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the structure of a conventional upward combustion condensing boiler.

도 2를 참조하면, 잠열열교환부(24)를 현열열교환부(23)의 상부에 경사지게 배치하고, 현열열교환부(23)를 통과한 배기가스가 응축수받이(27)의 측방을 경유한 후 잠열열교환부(24)를 통과하도록 되어 있다. 여기서 잠열열교환부(24)는 알루미늄 전조 파이프 또는 스테인리스 주름관 등이 제안되고 있다.Referring to FIG. 2, the latent heat exchanger 24 is inclined at an upper portion of the sensible heat exchanger 23, and exhaust gas passing through the sensible heat exchanger 23 passes through the side of the condensate receiver 27. It passes through the heat exchange part 24. Here, the latent heat exchange part 24 is proposed, such as an aluminum rolled pipe or a stainless steel corrugated pipe.

도 2의 경우 현열열교환부(23)의 상부에 잠열열교환부(24)를 배치함으로써 비교적 용이하게 콘덴싱 보일러를 구성할 수 있고 제품을 소형화할 수 있다는 장점이 있다. In the case of Figure 2 by arranging the latent heat exchanger 24 on the upper part of the sensible heat exchanger 23 there is an advantage that the condensing boiler can be configured relatively easily and the product can be miniaturized.

그러나 전통적인 하향 연소 방식의 콘덴싱 보일러 제품에 비하여 응축 효율이 3~5% 저하되는 문제점이 제기되어 왔다. 이러한 응축 효율의 저하는 크게 보아 다음 두 가지 원인 때문인 것으로 파악된다.However, there has been a problem that the condensation efficiency is reduced by 3 to 5% compared to the conventional down combustion condensing boiler products. This decrease in condensation efficiency is largely attributed to the following two reasons.

1) 응축수받이(27)가 현열열교환부(23)의 직상부에 위치함으로써 그 온도가 상당히 높게 가열된다. 따라서 배기가스가 잠열열교환부(24)를 통과하면서 생성된 응축수가 응축수받이(27)로 떨어진다 하더라도 가열된 응축수받이(27)로 인해 상당량의 응축수가 다시 증발하게 된다. 그러므로 응축으로 회수된 잠열이 다시 기화열의 형태로 배출되므로 최대 응축 효율을 얻을 수 없게 되는 것이다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 응축수받이(27)에 차열판(25) 구조를 사용하는 것이 제안되기도 하지만 제한적인 효과가 있을 뿐이다.1) Since the condensate receiver 27 is located directly above the sensible heat exchanger 23, the temperature thereof is heated to a high level. Therefore, even if the condensate generated while the exhaust gas passes through the latent heat exchange part 24 falls into the condensate receiver 27, a considerable amount of condensate is evaporated again due to the heated condensate receiver 27. Therefore, the latent heat recovered by condensation is discharged again in the form of heat of vaporization, so that the maximum condensation efficiency cannot be obtained. In order to overcome this problem, it is proposed to use the heat shield plate 25 structure in the condensate receiving 27, but there is only a limited effect.

2) 응축효율을 저하시키는 보다 근본적인 요인은, 현열열교환부(23)를 통과한 상당히 고온인 습배기가스(수증기를 포함한 배기가스)가 응축수와 접촉하게 된다는 것이다. 이것은 응축수의 낙하방향과 배기가스의 유동방향이 직교하게 됨으로써 나타나는 필연적인 현상이다. 따라서 고온의 습배기가스가 접하는 부분에서는 응축이 일어나기 어렵게 됨으로써, 잠열열교환부(24)의 상당 부분은 응축 회수의 본래 역할을 제대로 수행하지 못하게 되는 것이다. 그러므로 잠열열교환부(24)의 크기가 현열열교환부(23)에 비하여 상당히 커지게 됨으로써 콘덴싱 보일러의 경제성이 떨어지는 한 원인으로 작용하게 된다.2) A more fundamental factor that lowers the condensation efficiency is that the wet exhaust gas (exhaust gas including water vapor), which has passed through the sensible heat exchange part 23, is brought into contact with the condensed water. This is an inevitable phenomenon that occurs when the falling direction of condensate and the flow direction of exhaust gas are orthogonal. Therefore, condensation is less likely to occur in a portion where hot wet exhaust gas is in contact, so that a substantial portion of the latent heat exchange part 24 may not properly perform the original role of condensation recovery. Therefore, the size of the latent heat exchange part 24 becomes considerably larger than that of the sensible heat exchange part 23, thereby acting as a cause of inferior economic efficiency of the condensing boiler.

도 3은 일반적인 핀-튜브방식의 열교환기를 보여주는 개략도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing a typical fin-tube heat exchanger.

종래의 상향 연소식 콘덴싱 보일러는 현열열교환부에 일반적으로 사용되는 핀-튜브(Fin-Tube) 방식의 열교환기(도 3의 구조)를 적용하기 어려운 문제가 있다. Conventional upward combustion condensing boiler has a problem that it is difficult to apply a fin-tube heat exchanger (structure of FIG. 3) generally used in sensible heat exchange unit.

핀-튜브(Fin-Tube)는 열교환배관(31)과 전열핀(32)으로 구성되고, 통상 동(Cu) 또는 스테인리스(Stainless)재질로 이루어져 브레이징(Brazing)에 의해 접합된다. 이러한 핀-튜브(Fin-Tube) 열교환기는 소형인 동시에 많은 전열면적을 확보할 수 있어 효율적이므로 보일러용 열교환기로서 가장 널리 사용된다. 상기 핀-튜브(Fin-Tube) 열교환기를 사용하는 경우, 배기가스의 유로방향은 도 3의 지면에 대하여 수직한 방향이 되어야 하는 것은 당연하다. Fin-tube is composed of a heat exchange pipe 31 and the heat transfer fin 32, usually made of copper (Cu) or stainless steel (Stainless) material is joined by brazing (Brazing). These fin-tube heat exchangers are most widely used as heat exchangers for boilers because they are compact and efficient because they can secure a large heat transfer area. In the case of using the Fin-Tube heat exchanger, it is natural that the flow path of the exhaust gas should be perpendicular to the ground of FIG. 3.

그러나 종래의 상향 연소식 콘덴싱 보일러의 잠열열교환부에 핀-튜브(Fin-Tube) 방식을 적용하는 경우, 배기가스의 유로방향이 수평방향(도 3의 A방향)이 되거나, 여러 개의 튜브(Tube)를 직렬로 흐르는 수직방향(도 3의 B방향)이 되어, 배 기가스의 압력손실이 지나치게 커지게 되므로 현실적으로 적용이 불가능하다. 따라서 현열열교환부에 사용되는 열교환기와는 다른 구조의 열교환기를 별도로 제작 사용하여야 하므로 제품 구성에 있어 경제성이 저하되는 문제가 있다.However, when the fin-tube method is applied to the latent heat exchanger of the conventional up-fired condensing boiler, the flow path of the exhaust gas becomes horizontal (A direction in FIG. 3), or several tubes ) In a vertical direction (B direction of FIG. 3) flowing in series, so that the pressure loss of the exhaust gas is too large, it is not practical to apply. Therefore, a heat exchanger having a different structure from that of the heat exchanger used in the sensible heat exchange part needs to be manufactured and used separately.

한편 콘덴싱 보일러의 응축수는 응축수배출구(28)와 이에 연결된 별도의 호스 등을 통하여 보일러 외부로 배출된다. 그런데 응축수 배출 호스가 꺽이거나 겨울철에 얼게 되는 경우에는 응축수의 배출이 원활하게 이루어지지 않게 된다.Meanwhile, the condensed water of the condensing boiler is discharged to the outside of the boiler through the condensate outlet 28 and a separate hose connected thereto. However, when the condensate discharge hose is bent or frozen in winter, the discharge of the condensate is not smoothly performed.

이 경우 종래의 상향 연소식 콘덴싱 보일러에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 응축수받이(27)의 상측 끝단(27a)인 수면(A) 높이 이상 응축수가 차게 되어 응축수가 응축수받이(27)를 넘치게 된다. 상기 응축수받이(27)를 넘쳐 흐른 응축수는 현열열교환부(23)를 거쳐 버너(22)의 연소부로 떨어지게 되는데, 통상 현열열교환부(23)는 응축수에 내식성이 없는 재질로 만들어지는 경우가 많기 때문에 현열열교환부(23)가 부식 손상되어 수명이 단축된다.In this case, in the conventional upward combustion condensing boiler, as shown in FIG. 2, the condensate becomes more than the height of the water surface A, the upper end 27a of the condensate receiver 27, so that the condensate overflows the condensate receiver 27. . The condensate that has flowed over the condensate receiver 27 falls to the combustion section of the burner 22 through the sensible heat exchanger 23. Since the sensible heat exchanger 23 is usually made of a material having no corrosion resistance to the condensate, The sensible heat exchanger 23 is corroded and damaged to shorten its life.

또한 통상적인 보일러에서 배기연도(29)가 폐쇄되는 경우 이를 감지하여 보일러 가동이 중단되도록 하는 풍압스위치 또는 풍압센서 등의 안전장치가 장착되어 있지만, 도 2에 나타난 바와 같이 수면(A)까지 응축수가 차는 경우에도 응축수받이(27)의 상측 끝단(27a)이 배기연도(29)의 입구측(29a)에 비해 높이가 낮기 때문에 배기연도(29)로 통하는 통로가 폐쇄되지 않으므로, 상기 풍압스위치 또는 풍압센서에서는 배기연도(29)가 폐쇄되었음을 나타내는 신호를 발생하지 않게 된다.In addition, in the conventional boiler, when the exhaust flue 29 is closed, a safety device such as a wind pressure switch or a wind pressure sensor is sensed to stop the operation of the boiler, but as shown in FIG. Even in the case of the vehicle, since the upper end 27a of the condensate receiver 27 is lower than the inlet side 29a of the exhaust flue 29, the passage leading to the exhaust flue 29 is not closed. The sensor does not generate a signal indicating that the exhaust flue 29 is closed.

이러한 문제를 방지하기 위해 종래 상향 연소식 콘덴싱 보일러는 응축수 배출부의 폐쇄여부를 감지하는 별도의 안전장치(예를 들어, 수위센서를 설치하여 응 축수받이 상부에 고인 응축수의 수위를 감지하도록 하여 일정수위 이상인 경우 보일러의 가동을 정지시키도록 하는 장치)를 구비하여야 하므로 구조가 복잡해지고 원가가 상승하는 문제가 있다.In order to prevent this problem, the conventional upward combustion condensing boiler has a separate safety device for detecting whether the condensate outlet is closed (for example, by installing a water level sensor to detect the level of condensate accumulated in the upper part of the condensate receiver. In the above case, since a device for stopping the operation of the boiler) must be provided, there is a problem in that the structure becomes complicated and the cost increases.

미설명부호 11,21은 송풍기, 18은 응축수배출구, 19는 배기연도, 22는 버너를 나타낸다.Reference numerals 11 and 21 denote blowers, 18 denote condensate outlets, 19 denote exhaust years, and 22 denote burners.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 잠열열교환부에서 배기가스의 흐름방향과 응축수의 낙하방향을 일치시킴으로써 잠열 회수 효율을 극대화시킬 수 있는 상향 연소식 콘덴싱 보일러의 열교환기를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, to provide a heat exchanger of an up-combustion condensing boiler that can maximize the latent heat recovery efficiency by matching the flow direction of the exhaust gas and the falling direction of condensate in the latent heat exchanger. The purpose is.

본 발명의 다른 목적은, 현열열교환부와 잠열열교환부에 동일한 핀-튜브 타입의 열교환기를 적용함으로써 잠열열교환부의 별도 제작에 따른 번거로움을 감소시킬 수 있는 상향 연소식 콘덴싱 보일러의 열교환기를 제공하고자 함에 있다.Another object of the present invention, by applying the same fin-tube type heat exchanger to the sensible heat exchanger and the latent heat exchanger to provide a heat exchanger of an up-combustion condensing boiler that can reduce the hassle caused by the separate production of the latent heat exchanger. have.

본 발명의 또 다른 목적은, 응축수 막힘 등이 일어나는 경우에도 별도의 부가 장치 없이 안전차단이 가능한 상향 연소식 콘덴싱 보일러의 열교환기를 제공하고자 함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a heat exchanger of an up-fired condensing boiler that can be cut off safely without any additional device even when condensate blockage occurs.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 상향 연소식 콘덴싱 보일러의 열교환기는, 상향 연소식 버너에서 발생된 연소 현열을 흡수하는 현열열교환부와 상기 현열열교환부에서 열교환을 마친 배기가스에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열열교환부 및 상기 잠열열교환부에서 생성된 응축수를 배수시키기 위한 응축수받이를 포함하여 이루어진 상향 연소식 콘덴싱 보일러의 열교환기에 있어서, 상기 현열열교환부를 통과한 상향흐름의 배기가스가 하향흐름으로 바뀌어 상기 잠열열교환부를 통과하고, 상기 잠열열교환부를 통과하는 배기가스의 흐름방향과 상 기 잠열열교환부에서 발생한 응축수의 낙하방향이 연직하방향으로 일치되도록 상기 잠열열교환부가 설치된 것을 특징으로 한다.The heat exchanger of the upward combustion condensing boiler of the present invention for realizing the object as described above is included in the sensible heat exchanger for absorbing the combustion sensible heat generated from the upward combustion burner and exhaust gas that has undergone heat exchange in the sensible heat exchanger. In the heat exchanger of an upstream combustion condensing boiler comprising a latent heat exchanger for absorbing latent heat of steam and a condensate receiver for draining the condensate generated by the latent heat exchanger, the exhaust gas of the upward flow passing through the sensible heat exchanger is The latent heat exchange part is installed so that the flow direction of the exhaust gas passing through the latent heat exchange part and the falling direction of the condensate generated in the latent heat exchange part coincide in the vertical downward direction. .

이 경우 상기 잠열열교환부는 상하면이 개방되고 측방향면이 폐쇄된 박스형상의 하우징 내부에 복수의 열교환배관이 수평방향으로 일정간격 이격되게 설치된 것으로 구성될 수 있다.In this case, the latent heat exchange part may be configured such that a plurality of heat exchange pipes are spaced apart at regular intervals in a horizontal direction in a box-shaped housing in which an upper and lower sides are opened and lateral surfaces are closed.

또한 상기 현열열교환부와 잠열열교환부에는 외측에 전열핀이 결합된 핀-튜브 타입의 열교환배관이 설치된 것으로 구성될 수 있다.In addition, the sensible heat exchanger and the latent heat exchanger may be configured to be installed in the heat exchange pipe of the fin-tube type coupled to the heat transfer fin on the outside.

또한 상기 응축수받이의 상측 끝단부 높이는 배기가스가 배출되는 배기연도입구부 높이와 같거나 더 높은 것으로 구성될 수 있다.In addition, the height of the upper end portion of the condensate receiver may be configured to be equal to or higher than the height of the exhaust flue inlet portion from which the exhaust gas is discharged.

본 발명의 콘덴싱 보일러의 열교환기에 의하면, 잠열열교환부에서 배기가스의 흐름방향과 응축수의 낙하방향을 일치시킴으로써 잠열 회수 효율을 극대화시킬 수 있다. 또한 현열열교환부와 잠열열교환부에 동일한 핀-튜브 타입의 열교환기를 적용함으로써 잠열열교환부의 별도 제작에 따른 번거로움을 감소시킬 수 있고 잠열열교환부의 소형화가 가능하므로 전체 제품의 크기를 줄일 수 있다. 또한 응축수 배출구가 막히더라도 응축수가 현열열교환부로 떨어지는 것을 방지할 수 있어 별도의 부가 장치 없이 안전차단이 가능한 장점이 있다.According to the heat exchanger of the condensing boiler of the present invention, the latent heat recovery efficiency can be maximized by matching the flow direction of the exhaust gas and the falling direction of the condensate in the latent heat exchanger. In addition, by applying the same fin-tube type heat exchanger to the sensible heat exchanger and the latent heat exchanger, it is possible to reduce the inconvenience of separately producing the latent heat exchanger and to miniaturize the latent heat exchanger, thereby reducing the size of the entire product. In addition, even when the condensate outlet is blocked, it is possible to prevent the condensate from falling into the sensible heat exchanger, and thus, there is an advantage that safety protection is possible without an additional device.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 상향연소식 콘덴싱 보일러의 구조를 보여주는 개략도이다.Figure 4 is a schematic diagram showing the structure of the upstream condensing boiler according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 콘덴싱 보일러에는, 송풍기(110)의 직상측에 설치되어 화염이 상향으로 형성되는 상향 연소식 버너(120), 상기 버너(120)에서 발생된 연소 현열을 흡수하는 현열열교환부(130), 상기 현열열교환부(130)에서 열교환을 마친 배기가스에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열열교환부(150)로 구비된다.In the condensing boiler of the present invention, the upstream combustion burner (120) installed on the upper side of the blower (110) and the flame is formed upward, the sensible heat exchanger (130) for absorbing the combustion sensation generated in the burner (120). In addition, the sensible heat exchanger 130 is provided with a latent heat exchanger 150 for absorbing the latent heat of water vapor contained in the exhaust gas after the heat exchange.

상기 버너(120)는, 노즐부에 연소에 필요한 최소한의 1차공기를 공급하고 화염이 형성되는 부위에 과잉 2차공기를 공급하는 분젠버너 또는, 가스와 공기를 미리 혼합한 후 연소시키는 예혼합버너 중 어느 하나를 사용할 수 있다.The burner 120 is a pre-mixed burner that supplies a minimum amount of primary air necessary for combustion to the nozzle unit and supplies excess secondary air to a portion where a flame is formed, or pre-mixes gas and air before combustion. Any of the burners can be used.

상기 버너(120)의 직상부에 설치된 현열열교환부(130)에는 복수의 열교환배관(131)이 수평방향으로 일정거리 이격되어 나란히 배열된다. 상기 열교환배관(131)은 도 4에서는 1열만이 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 2열 이상 설치될 수 있다. 상기 열교환배관(131)의 외주면에는 도 3에 도시된 바와 같은 전열핀이 결합되어, 핀-튜브(Fin-Tube) 방식으로 구성된다.A plurality of heat exchange pipes 131 are arranged side by side in the horizontal heat exchanger 130 installed in the upper portion of the burner 120 spaced apart a predetermined distance in the horizontal direction. Although the heat exchange pipe 131 is illustrated as having only one row in FIG. 4, two or more rows may be installed. Heat transfer fins as shown in FIG. 3 are coupled to the outer circumferential surface of the heat exchange pipe 131 to form a fin-tube method.

상기 현열열교환부(130)를 통과한 배기가스는 유로가 좁아진 가스유로부(140)를 경유한 후 잠열열교환부(150)로 유입된다.The exhaust gas passing through the sensible heat exchanger 130 is introduced into the latent heat exchanger 150 after passing through the gas flow passage 140 where the flow path is narrowed.

상기 가스유로부(140)를 형성하는 하우징(141)은 하측이 넓고 상측으로 갈수록 폭이 좁아지는 형상으로 되어 있어, 배기가스의 흐름을 우측으로 편향되게 한다.The housing 141 forming the gas flow passage part 140 has a shape in which the lower side is wider and the narrower toward the upper side, so that the exhaust gas flow is deflected to the right.

상기 하우징(141)의 내부를 따라 상방향으로 흐르는 배기가스는 하우징(141) 의 상측 끝단부에서 좌측방향으로 방향이 전환된 후 다시 연직하방향으로 흐름방향이 전환되어 잠열열교환부(150)로 유입된다.The exhaust gas flowing upward along the inside of the housing 141 is changed from the upper end portion of the housing 141 to the left direction, and then the flow direction is changed vertically downward to the latent heat exchange unit 150. Inflow.

상기 잠열열교환부(150)는 상하면이 개방된 박스형상의 몸체(152) 내부에 복수의 열교환배관(151)이 수평방향으로 일정간격 이격되어 설치되어 있다. 상기 열교환배관(151)은 1열 이상 설치될 수 있다.The latent heat exchange part 150 is provided with a plurality of heat exchange pipes 151 spaced apart at regular intervals in a horizontal direction in a box-shaped body 152 having an upper and lower surfaces opened. The heat exchange pipe 151 may be installed in one or more rows.

상기 열교환배관(151)의 외주면에는 도 3에 도시된 바와 같은 전열핀이 결합되어, 핀-튜브(Fin-Tube) 방식으로 구성된다. 이는 열교환배관(151)이 배치된 구조가 도 3에서와 같이 수평방향으로 일정간격 이격되어 설치되어 있으므로, 잠열열교환부(150) 내부를 흐르는 배기가스의 흐름이 상기 전열핀에 의해 저항을 받지 않기 때문에 적용이 가능하다.Heat transfer fins as shown in FIG. 3 are coupled to the outer circumferential surface of the heat exchange pipe 151 to form a fin-tube method. This is because the heat exchange pipe 151 is disposed is spaced apart a predetermined interval in the horizontal direction as shown in Figure 3, the flow of exhaust gas flowing through the latent heat exchanger 150 is not received by the heat transfer fins. Therefore, it is possible to apply.

따라서 상기와 같이 현열열교환부(140)와 잠열열교환부(150)의 열교환배관(141,151)을 동일하게 전열핀이 결합된 핀-튜브(Fin-Tube) 방식으로 함으로써, 잠열열교환부(150)의 별도 제작에 따른 번거로움을 감소시킬 수 있고, 잠열열교환부(150)의 소형화가 가능하므로 전체 제품의 크기를 줄일 수 있게 된다.Therefore, as described above, the heat exchange pipes 141 and 151 of the sensible heat exchanger 140 and the latent heat exchanger 150 have the same fin-tube method in which the heat transfer fins are coupled to each other. It can reduce the hassle according to the separate production, it is possible to reduce the size of the latent heat exchange unit 150 can be reduced the size of the entire product.

상기 몸체(152)는 상하면이 개방되어 있으나 측방향면은 폐쇄되어 있어 배기가스의 흐름이 좌우방향으로 유동되지 않고 연직하방향을 향하도록 유도하게 된다.The body 152 has an open top and bottom, but the side surface is closed to induce the flow of exhaust gas to flow in a vertical downward direction without flowing in the left and right directions.

따라서 상기 열교환배관(151)에서 발생되어 연직하방향으로 낙하되는 응축수와 배기가스의 흐름의 일치된다.Therefore, the flow of the condensate and the exhaust gas generated in the heat exchange pipe 151 and falling in the vertical downward direction is matched.

상기 잠열열교환부(150)에서 최대 응축 효율을 얻기 위해서는 습배기가스가 응축수와 접촉되는 가능성을 최대한 줄이고 저온의 건배기가스만이 응축수와 접촉 하도록 하는 것이 필요하다. 즉, 배기가스와 열교환배관(151)의 표면에서 생성되는 응축수의 접촉이 많아지면, 배기가스와 열교환배관(151) 사이의 열전달량이 줄어들게 되고, 고온의 배기가스와 응축수와의 열교환에 의해 응축수의 재기화가 발생하므로 응축이 제대로 일어나지 않게 된다.In order to obtain the maximum condensation efficiency in the latent heat exchanger 150, it is necessary to minimize the possibility of wet exhaust gas contacting with condensate and to make only the low temperature dry exhaust gas contact the condensate. That is, when the contact between the exhaust gas and the condensate generated on the surface of the heat exchange pipe 151 increases, the heat transfer amount between the exhaust gas and the heat exchange pipe 151 is reduced, and the heat exchange between the high-temperature exhaust gas and the condensate causes the Regasification occurs and condensation does not occur properly.

그러므로 본 발명에서는 배기가스의 흐름방향과 응축수의 낙하방향을 일치시켜 배기가스와 응축수가 접촉되는 가능성을 줄임으로써 최대한 응축이 되도록 하고 잠열 회수 효율을 극대화시킬 수 있다.Therefore, in the present invention, by matching the flow direction of the exhaust gas and the falling direction of the condensate, it is possible to maximize condensation and maximize the latent heat recovery efficiency by reducing the possibility of contacting the exhaust gas and the condensate.

상기 잠열열교환부(150)를 상부에서 하부로 통과한 배기가스는 충분히 냉각되어 배기가스 중의 수증기는 잠열열교환부(150)의 열교환배관(151)에서 응축되어 난방순환수에 잠열을 전달하게 된다.The exhaust gas passing through the latent heat exchange part 150 from the top to the bottom is sufficiently cooled so that water vapor in the exhaust gas is condensed in the heat exchange pipe 151 of the latent heat exchange part 150 to transfer latent heat to the heating circulating water.

상기 잠열열교환부(150)에서 생성된 응축수는 낙하하여 경사진 응축수받이(160)에 집수되어 외부로 배출된다.The condensed water generated in the latent heat exchanger 150 is collected by the falling condensate receiver 160 is dropped and discharged to the outside.

상기 잠열열교환부(150)를 통과한 배기가스는 다시 상방향으로 흐름이 전환되어 배기연도(170)를 통해 외부로 배출된다.Exhaust gas passing through the latent heat exchange unit 150 is again converted to flow upward and discharged to the outside through the exhaust flue 170.

또한 응축잠열회수를 극대화하기 위해 잠열열교환부(150)와 현열열교환부(140)의 경계를 이루는 상기 응축수받이(160)는, 내부가 단열재(180)로 충진된 스테인레스(Stainless)재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이로 인해 현열열교환부(140)를 통과한 고온의 배기가스에 의해 경계면이 가열되어 응축수받이(160)에 떨어진 응축수의 일부가 재기화되는 것을 방지할 수 있게 된다.In addition, the condensate receiver 160 forming a boundary between the latent heat exchanger 150 and the sensible heat exchanger 140 in order to maximize the latent heat recovery of condensation is formed of a stainless material filled with a heat insulating material 180. desirable. As a result, the interface surface is heated by the high temperature exhaust gas passing through the sensible heat exchanger 140, thereby preventing a part of the condensate dropped on the condensate receiver 160 to be regasified.

한편 상기 응축수받이(160)의 상측 끝단부(160a) 높이는 배기가스가 배출되 는 배기연도입구부(171) 높이와 같거나 그보다 더 높게 되도록 구성된다. On the other hand, the height of the upper end portion 160a of the condensate receiver 160 is configured to be equal to or higher than the height of the exhaust flue inlet portion 171 through which the exhaust gas is discharged.

따라서 응축수가 배출되는 호스의 폐쇄가 일어나 응축수가 배기연도입구측(171) 높이까지 차게 되는 경우에도 응축수가 현열열교환부(130)로 떨어져 현열열교환부(130)의 내구성이 손상되는 것을 방지할 수 있다. Therefore, even when the condensed water discharge hose is closed and the condensed water fills the exhaust flue inlet side 171, the condensed water falls to the sensible heat exchanger 130, thereby preventing the durability of the sensible heat exchanger 130 from being impaired. have.

또한 응축수가 배기연도입구측(171) 높이까지 차게 되면 배기연도(170) 폐쇄와 동일한 영향을 미치게 되므로, 풍압스위치나 풍량센서 등의 통상적인 배기폐쇄안전장치를 사용하여 응축수 배출부의 폐쇄여부를 동시에 감지할 수 있으므로 수위센서와 같은 별도의 안전장치를 사용하지 않아도 된다. In addition, when the condensate water reaches the height of the exhaust flue inlet side 171, the same effect as closing the exhaust flue 170 is closed. It can be detected, eliminating the need for a separate safety device such as a water level sensor.

이 경우 도 4에 도시된 바와 같이, 배기연도입구측(171)과 응축수받이(160)의 상측 끝단부(160a)에 잠열열교환부(150)의 몸체(152)를 결합고정하는 것으로 구성할 수 있다.In this case, as shown in Figure 4, the exhaust flue inlet side 171 and the upper end portion (160a) of the condensate receiver 160 may be configured to couple and fix the body 152 of the latent heat exchange unit 150. have.

도 1은 종래의 하향 연소식 콘덴싱 보일러의 구조를 보여주는 개략도,1 is a schematic view showing the structure of a conventional down-fired condensing boiler,

도 2는 종래의 상향 연소식 콘덴싱 보일러의 구조를 보여주는 개략도,2 is a schematic view showing the structure of a conventional upward combustion condensing boiler,

도 3은 일반적인 핀-튜브방식의 열교환기를 보여주는 개략도,3 is a schematic view showing a typical fin-tube heat exchanger,

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 상향연소식 콘덴싱 보일러의 구조를 보여주는 개략도.Figure 4 is a schematic diagram showing the structure of an upstream condensing boiler according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

110 : 송풍기 120 : 버너110: blower 120: burner

130 : 현열열교환부 131 : 열교환배관130: sensible heat exchanger 131: heat exchange pipe

140 : 가스유로부 141 : 하우징140: gas flow path 141: housing

150 : 잠열열교환부 151 : 열교환배관150: latent heat exchanger 151: heat exchange pipe

152 : 몸체 160 : 응축수받이152 body 160: condensate collection

170 : 배기연도 171 : 배기연도 입구부170: exhaust flue 171: exhaust flue inlet

Claims (4)

상향 연소식 버너에서 발생된 연소 현열을 흡수하는 현열열교환부와 상기 현열열교환부에서 열교환을 마친 배기가스에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열열교환부 및 상기 잠열열교환부에서 생성된 응축수를 배수시키기 위한 응축수받이를 포함하여 이루어진 상향 연소식 콘덴싱 보일러의 열교환기에 있어서,Drain the sensible heat exchanger that absorbs the combustion sensation generated in the upstream combustion burner, and the latent heat exchanger that absorbs the latent heat of water vapor contained in the exhaust gas that has been heat-exchanged in the sensible heat exchanger, and drains the condensed water generated in the latent heat exchanger. In the heat exchanger of the upward combustion condensing boiler comprising a condensate receiver for, 상기 현열열교환부를 통과한 상향흐름의 배기가스가 하향흐름으로 바뀌어 상기 잠열열교환부를 통과하고, 상기 잠열열교환부를 통과하는 배기가스의 흐름방향과 상기 잠열열교환부에서 발생한 응축수의 낙하방향이 연직하방향으로 일치되도록 상기 잠열열교환부가 설치된 것을 특징으로 하는 상향 연소식 콘덴싱 보일러의 열교환기.The exhaust gas of the upstream flow passing through the sensible heat exchanger is changed to the downward flow and passes through the latent heat exchanger, and the flow direction of the exhaust gas passing through the latent heat exchanger and the dropping direction of the condensate generated in the latent heat exchanger are vertically downward. The heat exchanger of the upstream combustion condensing boiler, characterized in that the latent heat exchanger is installed to match. 제1항에 있어서, 상기 잠열열교환부는 상하면이 개방되고 측방향면이 폐쇄된 박스형상의 몸체 내부에 복수의 열교환배관이 수평방향으로 일정간격 이격되게 설치된 것을 특징으로 하는 상향 연소식 콘덴싱 보일러의 열교환기.The heat exchanger of claim 1, wherein the latent heat exchanger is provided with a plurality of heat exchange pipes spaced at a predetermined interval in a horizontal direction in a box-shaped body having an upper and lower sides opened and closed in a lateral surface. group. 제1항에 있어서, 상기 현열열교환부와 잠열열교환부에는 외측에 전열핀이 결합된 핀-튜브 타입의 열교환배관이 설치된 것을 특징으로 상향 연소식 콘덴싱 보일 러의 열교환기.The heat exchanger of claim 1, wherein the sensible heat exchanger and the latent heat exchanger are provided with a fin-tube type heat exchanger pipe having heat transfer fins coupled to the outside thereof. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 응축수받이의 상측 끝단부 높이는 배기가스가 배출되는 배기연도입구부 높이와 같거나 더 높은 것을 특징으로 하는 상향 연소식 콘덴싱 보일러의 열교환기.The heat exchanger of claim 1 or 2, wherein the upper end height of the condensate receiver is equal to or higher than the height of the exhaust flue inlet portion from which exhaust gas is discharged.
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