KR20200074013A - 열원기 - Google Patents

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KR20200074013A
KR20200074013A KR1020190161629A KR20190161629A KR20200074013A KR 20200074013 A KR20200074013 A KR 20200074013A KR 1020190161629 A KR1020190161629 A KR 1020190161629A KR 20190161629 A KR20190161629 A KR 20190161629A KR 20200074013 A KR20200074013 A KR 20200074013A
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KR
South Korea
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pipe
heat exchanger
inlet pipe
heated
outlet pipe
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KR1020190161629A
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Inventor
다카히로 오노
다카시 쇼다이
Original Assignee
린나이코리아 주식회사
린나이가부시기가이샤
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Abstract

(과제) 로컬 히트를 방지할 수 있는 열원기를 제공한다.
(해결수단) 버너(31)와 열교환기(1)의 사이에 설치된 연소실(2)과, 열교환기(1)에 피가열유체를 유입시키는 유입관(20)과, 열교환기(1)에서 피가열유체를 유출시키는 유출관(21)과, 연소실(2)의 둘레벽의 외면을 따라서 감겨진 권취관(27)을 구비하는 열원기로서, 유입관(20) 또는 유출관(21) 중 어느 일방은 오리피스(91)를 가지며, 권취관(27)의 상류단은 유입관(20) 또는 유출관(21)에 있어서의 오리피스(91)보다도 상류측의 상류측 분기부(92)에 연통되어 있고, 권취관의 하류단은 유입관(20) 또는 유출관(21)에 있어서의 오리피스(91)보다도 하류측의 하류측 분기부(93)에 연통되어 있다.

Description

열원기{HEAT SOURCE DEVICE}
본 발명은 버너에 의해서 생성되는 연소배기가 연소실을 통해서 열교환기에 공급되는 열원기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 연소실의 둘레벽의 외면에 피가열유체가 흐르는 권취관이 감겨진 열원기에 관한 것이다.
종래에는 상측 열교환 플레이트와 하측 열교환 플레이트가 접합된 복수의 열교환 유닛을 적층시킴에 의해서 형성된 플레이트 적층체를 구비하는 열교환기가 제안되어 있다(특허문헌 1). 각 열교환 유닛은 상측 열교환 플레이트와 하측 열교환 플레이트의 사이에 피가열유체가 흐르는 내부 공간과, 이 내부 공간을 관통하여 연소배기가 상하방향으로 통과하는 복수의 배기구멍을 가지고 있다.
이러한 종류의 열교환기에 관해서, 본 출원인은, 열교환기에서 돌출되도록 설치된 유입관 및 유출관과, 유입관 및 유출관에 접속되며 열교환기를 바이패스하도록 연소실의 둘레벽의 외면에 감겨진 권취관을 가지는 열원기를 제안하였다(특허문헌 2). 이 열원기에 의하면, 유입관을 흐르는 피가열유체의 일부를, 고온의 연소배기가 흐르는 연소실의 둘레벽의 외면에 감겨진 권취관으로 흐르게 함으로써 효율좋게 피가열유체를 가열할 수 있다.
특허문헌 1 : 한국 등록특허 제10-1608149호 공보 특허문헌 2 : 일본국 특원 2018-82164호
그러나, 특허문헌 2의 열원기에서는 권취관의 상류단 및 하류단이 각각 유입관 및 유출관에 접속되어 있기 때문에, 유입관을 흐르는 피가열유체의 일부는 열교환기를 경유하는 일 없이 유입관에서 권취관을 통해서 유출관으로 분류(分流)된다. 그러므로, 열원기에 요구되는 요구 유량이 적은 경우, 열교환기에 유입되는 피가열유체가 감소한다. 또, 열교환기에서 가열되어 유출관으로 유출되는 피가열유체가 권취관을 통해서 유입관에서 유출관으로 바이패스하는 저온의 피가열유체에 의해서 냉각된다. 그러므로, 열교환기에 요구되는 피가열유체의 요구 온도보다도 고온으로 피가열유체를 열교환기 내에서 가열할 필요가 있다. 이와 같은 열교환기에 공급되는 피가열유체의 유량이 적은 상태에서 열교환기가 고온으로 가열되면, 열교환기 내를 흐르는 피가열유체가 과열되어 로컬 히트(local heat)가 생기기 쉽다. 그 결과, 피가열유체의 비등 혹은 변성이나 소음이 발생한다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은 로컬 히트를 방지할 수 있는 열원기를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 연소배기를 생성하는 버너와, 상기 연소배기가 통과하는 열교환기와, 상기 버너와 상기 열교환기의 사이에 설치된 연소실과, 상기 열교환기에 피가열유체를 유입시키는 유입관과, 상기 열교환기에서 상기 피가열유체를 유출시키는 유출관과, 상기 연소실의 둘레벽의 외면을 따라서 감겨진 권취관을 구비하는 열원기로서,
상기 유입관 또는 상기 유출관 중 어느 일방은 상기 유입관 또는 상기 유출관 내를 흐르는 상기 피가열유체의 유체 유로를 좁히는 오리피스를 가지며,
상기 권취관의 상류단은 상기 유입관 또는 상기 유출관에 있어서의 상기 오리피스보다도 상류측의 상류측 분기부에 연통되어 있고,
상기 권취관의 하류단은 상기 유입관 또는 상기 유출관에 있어서의 상기 오리피스보다도 하류측의 하류측 분기부에 연통되어 있는 열원기이다.
권취관의 상류단 및 하류단의 양단이 유입관 또는 유출관 중 어느 일방에만 연통되어 있는 경우, 권취관으로 분류되는 피가열유체가 동일한 유입관 또는 유출관으로 되돌아오는 유체 유로가 형성된다. 그러므로, 단지 유입관 또는 유출관 중 어느 일방에 권취관의 상류단 및 하류단을 연통시키더라도, 권취관의 상류단에 연통하는 분기부와 권취관의 하류단에 연통하는 분기부의 사이에 압력차가 발생하지 않으므로, 유입관 또는 유출관에서 권취관으로 피가열유체가 적절하게 분류되지 않는다.
그러나, 상기 열원기에 의하면, 유입관 또는 유출관 중 어느 일방은 유입관 또는 유출관 내를 흐르는 피가열유체의 유체 유로를 좁히는 오리피스를 가지고 있기 때문에, 오리피스의 상류측과 하류측 사이에 압력차를 발생시킬 수 있다. 따라서, 권취관의 상류단을 오리피스보다도 상류측의 상류측 분기부에 연통시키고, 권취관의 하류단을 오리피스보다도 하류측의 하류측 분기부에 연통시킴으로써, 유입관 또는 유출관을 흐르는 피가열유체의 일부를 원활하게 권취관으로 분류시킬 수 있다. 그리고, 상기 열원기에 의하면, 유입관 또는 유출관에서 권취관으로 분류되는 피가열유체는 동일한 유입관 또는 유출관으로 되돌아오기 때문에, 유입관을 흐르는 모든 피가열유체가 열교환기에 유입된다. 이것에 의해서, 요구 유량이 적은 경우에서도 열교환기 내에 있어서의 피가열유체의 유량 부족을 방지할 수 있다.
또, 상기 열원기에 의하면, 유입관을 흐르는 모든 피가열유체가 열교환기에 의해서 가열되기 때문에, 열교환기를 바이패스하여 유입관에서 유출관으로 피가열유체가 분류되는 열원기와는 달리, 열교환기에 요구되는 피가열유체의 온도보다도 고온으로 피가열유체를 열교환기 내에서 가열할 필요가 없다.
또, 유입관 또는 유출관을 흐르는 피가열유체는 고온의 연소배기가 흐르는 연소실의 둘레벽보다도 저온이기 때문에, 권취관에 의해서 연소실의 둘레벽의 과열을 방지할 수 있음과 아울러, 권취관을 흐르는 피가열유체를 가열할 수 있다. 특히, 권취관의 상류단 및 하류단이 유입관에 연통되어 있는 경우, 열교환기에 유입되기 전의 저온의 피가열유체의 일부가 권취관을 흐르기 때문에, 연소실의 둘레벽의 과열을 효과적으로 방지할 수 있다. 또, 권취관의 상류단 및 하류단이 유출관에 연통되어 있는 경우, 열교환기에 의해서 가열된 피가열유체의 일부가 권취관으로 분류되어 가열되기 때문에, 효율좋게 피가열유체를 가열할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열교환기는 상기 연소배기의 가스 유로의 방향으로 복수의 열교환 유닛이 적층되고, 상기 각 열교환 유닛은 상기 피가열유체가 흐르는 내부 공간을 가지는 플레이트식 열교환기로 이루어진다.
상기 플레이트식 열교환기에서는, 연소배기의 가스 유로의 최상류에 위치하는 열교환 유닛이 가장 고온인 연소배기와 접촉하기 때문에, 최상류의 열교환 유닛에서 로컬 히트가 발생하기 쉽다. 그러나, 상기 열원기에 의하면, 유입관을 흐르는 모든 피가열유체가 열교환기에 유입되기 때문에, 최상류의 열교환 유닛의 내부 공간을 흐르는 피가열유체의 유량 부족을 확실하게 방지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열교환기에 연이어 설치된 드레인 받이를 더 가지며,
상기 버너는 하향의 연소면을 가지고 있고,
상기 버너, 상기 연소실, 상기 열교환기 및 상기 드레인 받이는 상측에서부터 순차적으로 설치되어 있고,
상기 유입관 및 상기 유출관은 상기 열교환기에서 상기 드레인 받이를 관통하여 돌출 형성되고,
상기 권취관의 상기 상류단은 상기 드레인 받이에서 돌출되어 있는 상기 유입관 또는 상기 유출관의 상기 상류측 분기부에 연통되어 있고,
상기 권취관의 상기 하류단은 상기 드레인 받이에서 돌출되어 있는 상기 유입관 또는 상기 유출관의 상기 하류측 분기부에 연통되어 있다.
연소배기가 저온의 부재와 접촉하면, 연소배기 중의 수분이 응축하여 산성의 드레인이 생성된다. 그러므로, 버너, 연소실, 열교환기 및 드레인 받이가 상측에서부터 순차적으로 설치되고, 유입관 및 유출관이 열교환기의 하측에서 드레인 받이를 관통하여 돌출 형성되어 있는 경우, 연소배기가 열교환기를 통과할 때 뿐만 아니라 열교환기를 통과한 연소배기가 유입관 및 유출관과 접촉할 경우에도 드레인이 발생한다. 그 결과, 발생된 드레인이 유입관 및 유출관의 외면을 따라 흘러서 유입관 및 유출관이 드레인 받이를 관통하는 관통 개소에 드레인이 체류하게 됨으로써, 드레인 받이가 부식되기 쉽다.
그러나, 상기 열원기에 의하면, 권취관의 상류단 및 하류단이 유입관에 연통되어 있는 경우, 권취관의 상류단 및 하류단은 각각 드레인 받이에서 돌출되는 유입관의 상류측 분기부 및 하류측 분기부에 연통된다. 따라서, 열교환기와 드레인 받아의 사이의 유입관에는 오리피스를 통과한 피가열유체와 권취관에 의해서 가열된 피가열유체가 합류된 후의 피가열유체가 흐른다. 따라서, 유입관의 온도가 높아지기 때문에, 연소배기가 유입관과 접촉하였을 때의 드레인의 발생을 억제할 수 있다. 또, 권취관의 상류단 및 하류단이 유출관에 연통되어 있는 경우, 열교환기에 의해서 가열된 후의 피가열유체가 권취관을 흐르기 때문에, 권취관의 외주면의 외측에 발생하는 결로를 저감할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 유입관을 흐르는 모든 피가열유체가 열교환기에 유입되기 때문에, 열교환기 내에서의 로컬 히트를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 관한 열원기의 일부 절결 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 관한 열교환기의 부분 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 관한 열원기의 유입관측의 부분 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 관한 열원기의 유출관측의 부분 단면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 관한 열원기의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 2에 관한 열원기의 사시도이다.
(실시형태 1)
이하, 본 발명의 실시형태에 관한 열원기에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 열원기는 유입관(20)에서 열교환기(1) 내로 유입되는 물(피가열유체)을 버너(31)에서 생성되는 연소배기에 의해 가열하고, 유출관(21)을 통해서 카란이나 샤워 등의 온수 이용처(도시생략)에 공급하는 급탕기이다. 도시하지는 않았으나 급탕기는 케이싱 내에 조립된다. 또한, 피가열유체로서 다른 열매체(예를 들면, 부동액)가 이용되어도 좋다.
이 급탕기에서는 상측에서부터 순차적으로 버너(31)의 외곽을 구성하는 버너 보디(3), 연소실(2), 열교환기(1) 및 드레인 받이(40)가 설치된다. 또, 버너 보디(3)의 일측(도 1에서의 우측)에는 버너 보디(3) 내로 연료 가스와 공기의 혼합가스를 공급하는 연소 팬을 구비하는 팬 케이스(4)가 설치된다. 또, 버너 보디(3)의 타측(도 1에서의 좌측)에는 드레인 받이(40)와 연통하는 배기 덕트(41)가 설치된다. 드레인 받이(40)로 배출되는 연소배기는 배기 덕트(41)를 통해서 급탕기의 외부로 배출된다.
또한, 본 명세서에서는 팬 케이스(4) 및 배기 덕트(41)가 버너 보디(3)의 양측에 각각 배치된 상태에서 급탕기를 보았을 때, 안길이 방향이 전후방향에 대응하고, 폭 방향이 좌우방향에 대응하고, 높이 방향이 상하방향에 대응한다.
버너 보디(3)는 평면측에서 보았을 때에 타원형상을 가진다. 버너 보디(3)는 예를 들면 스테인리스계 금속으로 형성된다. 도시하지는 않았으나 버너 보디(3)는 하측으로 개방되어 있다.
팬 케이스(4)와 연통하는 가스 도입부는 버너 보디(3)의 중앙부에서 상측으로 돌출되어 있다. 버너 보디(3)는 하향의 연소면(30)을 가지는 평면형상의 버너(31)를 구비한다. 연소 팬을 작동시킴으로써 혼합가스가 버너 보디(3) 내로 공급된다.
버너(31)는 전1차 공기 연소식이며, 예를 들면 하측으로 개구되는 다수의 불꽃구멍(도시생략)을 가지는 세라믹스제의 연소 플레이트 또는 금속 섬유를 네트형상으로 짠 매트로 이루어진다. 버너 보디(3) 내로 공급된 혼합가스가 연소 팬의 급기압에 의해서 하향의 연소면(30)에서 하측으로 향해서 분출된다. 이 혼합가스를 착화시킴으로써 버너(31)의 연소면(30)에 불꽃이 형성되어 연소배기가 생성된다. 따라서, 버너(31)에서 분출되는 연소배기는 연소실(2)을 통해서 열교환기(1)로 이송된다. 그리고, 열교환기(1)를 통과한 연소배기는 드레인 받이(40) 및 배기 덕트(41)를 통해서 급탕기의 외부로 배출된다.
즉, 이 열교환기(1)에서는 버너(31)가 설치되어 있는 상측이 연소배기의 가스 유로의 상류측에 대응하고, 버너(31)가 설치되어 있는 측의 반대측인 하측이 연소배기의 가스 유로의 하류측에 대응한다.
연소실(2)은 평면측에서 보았을 때에 타원형상을 가진다. 연소실(2)은 예를 들면 스테인리스계 금속으로 형성된다. 연소실(2)은 상하로 개방되도록 1장의 직사각형상의 금속판을 만곡시켜서 그 양 단부를 접합함으로써 형성된다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 연소실(2)의 상단에는 외측으로 절곡된 플랜지(26a)가 형성되고, 연소실(2)의 하단에는 내측으로 절곡된 플랜지(26b)가 형성되어 있다. 이들 플랜지(26a, 26b)는 각각 버너 보디(3)의 하면 주연부(周緣部) 및 열교환기(1)의 상면 주연부와 접합된다. 연소실(2)의 둘레벽의 외면에는 후술하는 유입관(20)에서 분류(分流)되는 물이 흐르는 권취관(27)이 감겨진다.
열교환기(1)는 평면측에서 보았을 때에 타원형상을 가진다. 도 2∼도 4에 나타내는 바와 같이, 열교환기(1)는 복수(여기서는 8층)의 열교환 유닛(10)이 적층된 플레이트식 열교환기이다. 도 2∼도 4에 있어서, 각 열교환 유닛(10)의 우측 [ ] 내의 숫자는, 최하층의 열교환 유닛(10)을 1층으로 하였을 때의 하측에서부터의 층수를 나타낸다. 또한, 열교환기(1)는 그 주위를 덮는 케이스를 가져도 좋다.
각 열교환 유닛(10)은 후술하는 상하측 배기구멍의 위치 등의 일부 구성이 상이한 것 이외에는 공통의 구성을 가지는 1세트의 상측 열교환 플레이트(11)와 하측 열교환 플레이트(12)를 상하방향으로 겹치고, 소정 개소를 납땜재 등으로 접합함으로써 형성된다. 또한, 각 도면은 반드시 실제 치수를 나타낸 것이 아니며, 실시형태를 한정하는 것은 아니다.
상하측 열교환 플레이트(11, 12)는 평면측에서 보았을 때에 타원형상을 가진다. 상하측 열교환 플레이트(11, 12)는 예를 들면 스테인리스제의 금속판으로 형성된다. 상하측 열교환 플레이트(11, 12)는 각각 코너부를 제외한 플레이트의 거의 전면에 다수의 긴 구멍형상의 상하측 배기구멍(11a, 12a)을 가진다. 또한, 상하측 배기구멍(11a, 12a)은 원형상 등의 다른 형상을 가져도 좋다.
또, 최상층의 열교환 유닛(10)의 상측 열교환 플레이트(11)를 제외한 상하측 열교환 플레이트(11, 12)는 적어도 1개의 코너부에 원형상의 상하측 관통구멍(14a, 14b)을 가진다. 도시하지는 않았으나 이들 상하측 관통구멍(14a, 14b)은 주연부에서 상측 또는 하측으로 돌출되는 접합부(버링부)가 형성되도록 버링가공에 의해서 형성되어 있다.
각 열교환 유닛(10)을 형성하는 상하측 열교환 플레이트(11, 12)의 상하측 배기구멍(11a, 12a)은 서로 대향하는 위치에 형성되어 있다. 도시하지는 않았으나, 상측 열교환 플레이트(11)의 상측 배기구멍(11a)의 주연부에는 하측으로 향해서 돌출되는 상측 배기구멍 접합부가 형성된다. 또, 하측 열교환 플레이트(12)의 하측 배기구멍(12a)의 주연부에는 상측 배기구멍 접합부에 끼워맞춰지는 하측 배기구멍 접합부가 형성된다. 또, 상하측 열교환 플레이트(11, 12)의 주연부에는 각각 상측으로 향해서 돌출되는 상하측 주연부 접합부(W1, W2)가 형성된다. 상하측 배기구멍 접합부와 하측 주연부 접합부(W2)는, 상하측 배기구멍 접합부를 접합시키고 또한 하측 주연부 접합부(W2)와 상측 열교환 플레이트(11)의 저면 주연부를 접합시켰을 때에, 상하측 열교환 플레이트(11, 12)가 소정 높이의 간극을 두고서 이간되도록 설정되어 있다.
또, 상측 열교환 플레이트(11)의 상측 주연부 접합부(W1)는, 상측 주연부 접합부(W1)와 그 상측에서 인접하는 열교환 유닛(10)의 하측 열교환 플레이트(12)의 저면 주연부를 접합시켰을 때에, 하측의 열교환 유닛(10)의 상측 열교환 플레이트(11)와 상측의 열교환 유닛(10)의 하측 열교환 플레이트(12)가 소정 높이의 간격을 두고서 이간하도록 설정되어 있다. 따라서, 상하측 열교환 플레이트(11, 12)의 상하측 배기구멍(11a, 12a)의 상하측 배기구멍 접합부를 접합시킴과 동시에, 하측 열교환 플레이트(12)의 하측 주연부 접합부(W2)와 상측 열교환 플레이트(11)의 저면 주연부를 접합시킴으로써, 소정 높이의 내부 공간(14)과 이 내부 공간(14)을 비연통상태로 관통하는 배기구멍(13)이 형성된다. 또한, 복수의 열교환 유닛(10)을 접합시킴으로써, 상하로 인접하는 열교환 유닛(10)의 사이에는 배기구멍(13)을 통과한 연소배기가 흐르는 배기 공간(15)이 형성된다. 이것에 의해서, 버너(31)에서 생성되는 연소배기는 각 열교환 유닛(10)의 내부 공간(14)을 관통하는 배기구멍(13) 및 상하로 인접하는 열교환 유닛(10) 상호간에 형성되어 있는 배기 공간(15)을 통해서 열교환기(1)를 상측에서 하측으로 향해서 흐른다.
도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 1개의 열교환 유닛(10)을 형성하는 상하측 열교환 플레이트(11, 12)의 코너부에 형성된 일부의 상하측 관통구멍(14a, 14b)은 상하측 열교환 플레이트(11, 12) 사이의 내부 공간(14)과 연통하도록 개구되어 있다. 또, 최상층 및 7층째의 열교환 유닛(10)을 제외하고, 1개의 열교환 유닛(10)을 형성하는 상하측 열교환 플레이트(11, 12)의 우측 후방의 코너부에 형성된 상하측 관통구멍(14a, 14b)은, 동일 축선상에 위치하는 상하측 관통구멍(14a, 14b)의 주연부 상호를 접합시킴으로써, 내부 공간(14)을 비연통상태로 관통하도록 개구되어 있다. 또, 상하로 인접하는 열교환 유닛(10)의 동일 축선상에 위치하는 상하측 관통구멍(14a, 14b)의 주연부 상호를 접합시킴으로써, 배기 공간(15)을 비연통상태로 관통하는 연통로(22, 35)가 형성되어 있다. 또, 최하층의 열교환 유닛(10)의 우측 전방의 코너부에 형성되어 있는 하측 관통구멍(14b)에는 유입관(20)이 접속되어 있다. 또, 최하층의 열교환 유닛(10)의 우측 후방의 코너부에 형성되어 있는 하측 관통구멍(14b)에는 유출관(21)이 접속되어 있다. 또한, 도시하지는 않았으나, 1층째의 열교환 유닛(10)을 형성하는 하측 열교환 플레이트(12)의 좌측 전후 양방의 코너부, 6층째의 열교환 유닛(10)을 형성하는 상측 열교환 플레이트(11)의 우측 전방의 코너부, 7층째의 열교환 유닛(10)을 형성하는 상하측 열교환 플레이트(11, 12)의 우측 전방의 코너부, 8층째의 열교환 유닛(10)을 형성하는 하측 열교환 플레이트(12)의 우측 전방의 코너부 및 상기한 8층째의 열교환 유닛(10)을 형성하는 상측 열교환 플레이트(11)의 모든 코너부에는 관통구멍이 형성되어 있지 않다.
따라서, 유입관(20)에서 최하층의 열교환 유닛(10)의 내부 공간(14)으로 유입되는 물은 연통로(22)를 통해서 순차적으로 상측에 인접하는 열교환 유닛(10)의 내부 공간(14)으로 유입된다. 이 때, 물은 최하층에서부터 6층째까지 각 열교환 유닛(10)의 내부 공간(14) 내를 도 2∼도 4에 있어서의 우측에서 좌측으로 향해서 흐른다. 또, 물은 7층째에서부터 최상층까지 각 열교환 유닛(10)의 내부 공간(14) 내를 도 2∼도 4에 있어서의 좌측에서 우측으로 향해서 흐른다. 이것에 의해서, 열교환기(1) 내를 물이 하측에서 상측으로 향해서 흐르는 동안에, 각 열교환 유닛(10)의 배기구멍(13) 및 배기 공간(15)을 흐르는 연소배기에 의해서 물이 가열된다. 그리고, 최상층 및 7층째의 열교환 유닛(10)의 내부 공간(14)으로 유입된 물은, 각 열교환 유닛(10) 내의 내부 공간(14) 및 상하로 인접하는 열교환 유닛(10) 사이의 배기 공간(15)을 비연통상태로 관통하는 연통로(35)를 통해서, 최하층의 열교환 유닛(10)에 접속된 유출관(21)으로 유출된다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 유입관(20) 및 유출관(21) 모두는 버너(31)가 설치되어 있는 측의 반대측인 최하층의 열교환 유닛(10)에서 하측으로 돌출된다. 이것에 의해서, 버너(31)와 열교환기(1)의 사이에 유입관(20)이나 유출관(21)이 형성되지 않기 때문에, 버너(31)의 불꽃이 유입관(20) 및 유출관(21)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 또, 연소배기가 열교환기(1)에 공급되기 전에, 연소배기가 유입관(20)이나 유출관(21)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 연소 성능을 개선할 수 있어 열효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 열교환기(1)의 하측 가장자리에는, 열교환기(1)를 하측에서 덮는 드레인 받이(40)가 연이어 형성된다. 드레인 받이(40)는 예를 들면 스테인리스계 금속으로 형성된다. 드레인 받이(40)의 일측단은 배기 덕트(41)에 연통되어 있다. 따라서, 열교환기(1)를 통과한 연소배기는 드레인 받이(40)를 통해서 배기 덕트(41)로 흐른다. 또, 드레인 배출구(42)는 배기 덕트(41)에 개구되는 개구부 근방에 형성된다. 드레인 배출구(42)는 도시하지 않은 드레인 중화기에 연결된다.
유입관(20) 및 유출관(21)은 드레인 받이(40)의 저면을 관통하여 하측으로 연장 설치된다. 도 2 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 드레인 받이(40)보다도 하측으로 돌출되어 있는 유입관(20) 내에 오리피스판(90)을 설치함으로써, 유입관(20) 내에는 물의 유체 유로를 좁히는 오리피스(91)가 형성되어 있다. 또, 오리피스(91)보다도 물의 유체 유로의 상류측의 유입관(20)의 관벽에는 상류측 분기구멍(상류측 분기부)(92)이 개구되어 있으며, 상류측 분기구멍(92)에는 권취관(27)의 상류단이 연통되어 있다. 또, 오리피스(91)보다도 물의 유체 유로의 하류측의 유입관(20)의 관벽에는 하류측 분기구멍(하류측 분기부)(93)이 개구되어 있으며, 하류측 분기구멍(93)에는 권취관(27)의 하류단이 연통되어 있다.
따라서, 본 실시형태에 의하면, 유입관(20) 내에 오리피스판(90)이 설치되어 있기 때문에, 유입관(20) 내의 오리피스(91)의 상류측과 하류측 사이에 압력차를 발생시킬 수 있다. 이것에 의해서, 유입관(20) 내를 흐르는 물의 일부는 오리피스(91)보다도 상류측의 상류측 분기구멍(92)에서 권취관(27)으로 분류(分流)된다. 그리고, 권취관(27)을 흐르는 물은 오리피스(91)보다도 하류측의 하류측 분기구멍(93)에서 유입관(20)으로 되돌아간다. 따라서, 유입관(20)에 있어서의 하류측 분기구멍(93)보다도 하류측에는, 오리피스(91)를 통과하는 물과 권취관(27)으로부터 되돌아오는 물이 합류된 후의 물이 흐른다. 즉, 유입관(20)에서 분류되는 물은 동일한 유입관(20)으로 되돌아오기 때문에, 급수원에서 유입관(20)으로 공급되는 모든 물이 열교환기(1)에 유입된다. 그러므로, 가장 고온인 연소배기와 접촉하여 로컬 히트가 발생하기 쉬운 최상층의 열교환 유닛(10)의 내부 공간(14)에도 충분한 물이 흐른다. 이것에 의해서, 요구 유량이 적은 경우에서도 열교환기(1) 내에 있어서의 물의 유량 부족을 방지할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 유입관(20)을 흐르는 모든 물이 열교환기(1)에 의해서 가열되기 때문에, 열교환기(1)를 바이패스하여 유입관(20)에서 유출관(21)으로 물이 분류되는 경우와는 달리, 열교환기(1)에 요구되는 물의 온도보다도 고온으로 열교환기(1) 내에서 물을 가열할 필요가 없다.
또, 본 실시형태에 의하면, 권취관(27)은 고온의 연소배기가 흐르는 연소실(2)의 둘레벽의 외면에 감겨져 있기 때문에, 권취관(27)을 흐르는 동안에 물이 가열되고, 가열된 물이 유입관(20)으로 되돌아간다. 따라서, 열교환기(1)에는 미리 가열된 물이 유입되기 때문에, 효율좋게 물을 가열할 수 있다. 또, 권취관(27)에는 열교환기(1)에 의해서 가열되기 전의 저온의 물이 흐르기 때문에, 연소실(2)의 둘레벽의 과열을 효과적으로 방지할 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 의하면, 열교환기(1)에 의해서 효율좋게 물을 가열할 수 있음과 아울러, 로컬 히트의 발생을 방지할 수 있다. 또, 권취관(27)의 상류단 및 하류단은 드레인 받이(40)에서 외부로 돌출되는 유입관(20)에 접속되어 있기 때문에, 열교환기(1)와 드레인 받이(40)의 사이의 유입관(20)에는 오리피스(91)를 통과한 물과 권취관(27)에서 가열된 물이 합류된 후의 물이 흐른다. 따라서, 드레인 받이(40) 내의 유입관(20)의 온도가 높아지기 때문에, 연소배기가 유입관(20)과 접촉하였을 때의 드레인의 발생을 저감할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태의 열원기의 구성은, 유출관(21) 내에 오리피스판(90)이 설치되고, 권취관(27)의 상류단 및 하류단이 유출관(21)과 연통되어 있는 것 이외에는 실시형태 1의 열원기의 그것과 같다. 따라서, 실시형태 1과 동일한 요소에 대해서는 동일한 번호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 6은 본 실시형태의 열원기를 나타내는 사시도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 드레인 받이(40)보다도 하측으로 돌출되어 있는 유출관(21) 내에 오리피스판(90)을 설치함으로써, 유출관(21) 내에는 물의 유체 유로를 좁히는 오리피스(91)가 형성되어 있다. 또, 오리피스(91)보다도 물의 유체 유로의 상류측의 유출관(21)의 관벽에는 상류측 분기구멍(92)이 개구되어 있으며, 상류측 분기구멍(92)에는 권취관(27)의 상류단이 연통되어 있다. 또, 오리피스(91)보다도 물의 유체 유로의 하류측의 유출관(21)의 관벽에는 하류측 분기구멍(93)이 개구되어 있으며, 하류측 분기구멍(93)에는 권취관(27)의 하류단이 연통되어 있다.
따라서, 본 실시형태에 의하면, 유출관(21) 내에 오리피스판(90)이 설치되어 있기 때문에, 유출관(21) 내의 오리피스(91)의 상류측과 하류측 사이에 압력차를 발생시킬 수 있다. 이것에 의해서, 유출관(21) 내를 흐르는 물의 일부는 오리피스(91)보다도 상류측의 상류측 분기구멍(92)에서 권취관(27)으로 분류된다. 그리고, 권취관(27)을 흐르는 물은 오리피스(91)보다도 하류측의 하류측 분기구멍(93)에서 유출관(21)으로 되돌아간다. 따라서, 유출관(21)에 있어서의 하류측 분기구멍(93)보다도 하류측에는 오리피스(91)를 통과하는 물과 권취관(27)으로부터 되돌아오는 물이 합류된 후의 물이 흐른다. 열교환기(1)에서 유출관(21)으로 유출되는 물은 고온의 연소배기가 흐르는 연소실(2)의 둘레벽보다도 저온이기 때문에, 권취관(27)을 흐르는 물을 효율좋게 가열할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 유입관(20)을 흐르는 모든 물이 열교환기(1)에 유입된다. 그러므로, 가장 고온인 연소배기와 접촉하여 로컬 히트가 발생하기 쉬운 최상층의 열교환 유닛(10)의 내부 공간(14)에도 충분한 물이 흐른다. 이것에 의해서, 요구 유량이 적은 경우에서도 열교환기(1) 내에 있어서의 물의 유량 부족을 방지할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 유입관(20)을 흐르는 모든 물이 열교환기(1)에 의해서 가열되고, 열교환기(1)에서 유출되는 물의 일부는 권취관(27)에 의해서 더 가열되기 때문에, 열교환기(1)를 바이패스하여 유입관(20)에서 유출관(21)으로 물이 분류되는 경우와 달리, 열교환기(1)에 요구되는 물의 온도보다도 고온으로 열교환기(1) 내에서 물을 가열할 필요가 없다. 또, 열교환기(1)에 의해서 가열된 물이 권취관(27)을 흐르기 때문에, 권취관(27)의 외주면의 외측에 발생하는 결로를 저감할 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 의하면, 열교환기(1)에 의해서 효율좋게 물을 가열할 수 있음과 아울러, 로컬 히트의 발생을 방지할 수 있다.
(그 외의 실시형태)
(1) 상기 실시형태에서는 급탕기가 이용되고 있으나, 보일러 등의 열원기가 이용되어도 좋다.
(2) 상기 실시형태에서는 하향의 연소면을 가지는 버너가 열교환기의 상측에 설치되어 있다. 그러나, 상향의 연소면을 가지는 버너가 열교환기의 하측에 설치되어도 좋다.
(3) 상기 실시형태에서는 오리피스판에 의해서 유입관 또는 유출관 내의 피가열유체의 유체 유로를 좁히는 오리피스가 형성되어 있다. 그러나, 유입관 또는 유출관 내에 오리피스를 형성할 수 있다면, 오리피스의 형성수단은 특히 한정되지 않는다. 예를 들면, 유입관 또는 유출관을 부분적으로 좁게 함으로써 오리피스가 형성되어도 좋다. 또, 유입관 및 유출관 내에 각각 오리피스가 형성되고, 유입관에 접속된 권취관과 유출관에 접속된 권취관이 연소실의 둘레벽의 외면에 각각 감겨져 있어도 좋다.
(4) 상기 실시형태에서는 버너 보디, 연소실 및 열교환기가 별도의 부재로 형성되어 있다. 그러나, 버너 보디와 연소실이 1개의 부재로 형성되어도 좋고, 연소실과 열교환기가 1개의 부재로 형성되어도 좋다.
(5) 상기 실시형태에서는 유입관 및 유출관이 각각 단일 부품으로 구성되어 있다. 그러나, 유입관 및 유출관은 각각 열교환기에 접속된 부품과 드레인 받이를 관통하는 부품이 접속된 복수의 부품으로 구성되어도 좋다.
1 - 열교환기 20 - 유입관
21 - 유출관 90 - 오리피스판
91 - 오리피스 92 - 상류측 분기구멍
93 - 하류측 분기구멍 27 - 권취관
30 - 연소실

Claims (3)

  1. 연소배기를 생성하는 버너와, 상기 연소배기가 통과하는 열교환기와, 상기 버너와 상기 열교환기의 사이에 설치된 연소실과, 상기 열교환기에 피가열유체를 유입시키는 유입관과, 상기 열교환기에서 상기 피가열유체를 유출시키는 유출관과, 상기 연소실의 둘레벽의 외면을 따라서 감겨진 권취관을 구비하는 열원기로서,
    상기 유입관 또는 상기 유출관 중 어느 일방은 상기 유입관 또는 상기 유출관 내를 흐르는 상기 피가열유체의 유체 유로를 좁히는 오리피스를 가지며,
    상기 권취관의 상류단은 상기 유입관 또는 상기 유출관에 있어서의 상기 오리피스보다도 상류측의 상류측 분기부에 연통되어 있고,
    상기 권취관의 하류단은 상기 유입관 또는 상기 유출관에 있어서의 상기 오리피스보다도 하류측의 하류측 분기부에 연통되어 있는 열원기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 연소배기의 가스 유로의 방향으로 복수의 열교환 유닛이 적층되고, 상기 각 열교환 유닛은 상기 피가열유체가 흐르는 내부 공간을 가지는 플레이트식 열교환기로 이루어지는 열원기.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 열교환기에 연이어 설치된 드레인 받이를 더 가지며,
    상기 버너는 하향의 연소면을 가지고 있고,
    상기 버너, 상기 연소실, 상기 열교환기 및 상기 드레인 받이는 상측에서부터 순차적으로 설치되어 있고,
    상기 유입관 및 상기 유출관은 상기 열교환기에서 상기 드레인 받이를 관통하여 돌출 형성되고,
    상기 권취관의 상기 상류단은 상기 드레인 받이에서 돌출되어 있는 상기 유입관 또는 상기 유출관의 상기 상류측 분기부에 연통되어 있고,
    상기 권취관의 상기 하류단은 상기 드레인 받이에서 돌출되어 있는 상기 유입관 또는 상기 유출관의 상기 하류측 분기부에 연통되어 있는 열원기.
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