KR100814938B1 - 콘덴싱 보일러의 열교환 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘덴싱 보일러의 열교환 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보일러의 연소가스가 열교환부 주위에 보다 오랫동안 정체될 수 있도록 연소가스의 유동을 최대한 지연시켜 열교환부에서의 흡열량이 배가되도록 한 콘덴싱 보일러의 열교환 장치에 관한 것이다.

본 발명은 연소실을 구비한 보일러에 있어서,

상기 연소실의 하부에 위치되는 것으로, 내부에 소정의 수용공간을 가지며 연소가스가 통과할 수 있도록 상, 하부가 모두 개방된 하우징;

상기 하우징을 통과하는 연소가스의 진행방향과 수직을 이루도록 상기 하우징 상에 배치되며 내부에는 열교환유체가 채워진 열교환부; 및

상기 하우징 하부와 일측이 결합되어 상기 열교환부를 통과한 연소가스가 배출되도록 소정길이로 연장된 통로와, 상기 통로를 분할구획하며 다수개의 관통공이 형성된 칸막이부재와, 상기 칸막이부재에서 상기 통로를 향하여 연장되며 칸막이부재 상에 소정간격 이격되게 지그재그로 설치된 배플을 갖는 배기수단; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

콘덴싱, 보일러, 연소가스, 열교환, 응축수

Description

콘덴싱 보일러의 열교환 장치{Apparatus for Replacing Heat of Condensing Boiler}

도1은 통상적인 콘덴싱 방식의 보일러를 나타낸 도면,

도2는 본 발명에 따른 열교환장치의 정면도,

도3은 본 발명의 요부를 분해한 사시도,

도4는 본 발명의 요부를 일부 절개한 사시도,

도5는 도4의 A-A선을 보인 단면도,

도6은 본 발명의 배기수단을 보인 요부 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 하우징 200 : 열교환부

210 : 현열교환단 216,226,256 : 흡열튜브

217,257 : 흡열핀 220 : 현열/잠열공존단

250 : 잠열교환단 260 : 프론트커버

270 : 리어커버 280 : 유로커버

300 : 배기수단 310 : 통로

320 : 칸막이부재 330 : 배플

340 : 응축수저장부 341 : 요홈

본 발명은 콘덴싱 보일러의 열교환 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보일러의 연소가스가 열교환부 주위에 보다 오랫동안 정체될 수 있도록 연소가스의 유동을 최대한 지연시켜 열교환부에서의 흡열량이 배가되도록 한 콘덴싱 보일러의 열교환 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 난방이나 온수 공급을 목적으로 사용되는 보일러는 사용 연료에 따라 기름보일러와 가스보일러로 대별된다. 이 중에서 최근에는 대기오염이 적고 사용이 편리한 가스보일러가 주로 사용되고 있으며, 그 연료로는 액화천연가스(LNG)가 주로 사용된다.

가스보일러는 제어방식이나 밀폐상태에 따라 여러 가지 형식으로 나눌 수 있으며, 그 밖에도 난방수를 가열하는 열원에 따라 콘덴싱과 비콘덴싱으로 구분할 수 있다.

도1은 통상적인 콘덴싱 방식의 보일러를 나타낸 도면이다.

도1에 도시된 바와 같은 보일러(2)는 난방수의 온도변화에 따라 공기량을 조절하여 항상 일정량의 공기가 공급될 수 있도록 하는 공기비례제어 방식으로, 송풍기(10)와 버너(12)가 연소실(4)의 상부에 위치되어 있다.

연소실(4)의 상부에는 송풍기(10)의 작동에 따라 흡기덕트(6)를 통해 흡입된 공기와 가스를 연소시키는 버너(12)가 설치되어 있으며, 버너(12) 아래에는 차례대 로 현열부 열교환기(14)와 잠열부 열교환기(16)가 배치되어 있다.

현열부 열교환기(14)는 버너에서 발생된 연소열이 직접적으로 접촉되어 열교환되는 과정에서 난방수를 가열하게 되며, 잠열부 열교환기(16)는 배기가스 중의 잠열을 이용하여 난방수를 가열시킨다.

그리고 잠열부 열교환기(16)를 통과한 배기가스는 배기덕트(20)를 통해서 외부로 방출되며, 보일러의 좌측 하부에는 난방수를 순환시키는 순환펌프(22)가 배치되어 있다. 순환펌프(22)가 작동되면, 실내의 난방을 마친 난방수는 라인(L1)을 통해서 난방수 여과기(24)로 유입된다.

난방수 여과기(24)에서는 난방수에 포함되어 있는 불순물을 제거하게 되며, 여과된 난방수는 상부의 기수 분리기(26)로 보내진다. 기수 분리기(26)는 난방수에 포함되어 있는 공기를 배출하기 위한 것으로, 상부의 에어벤트를 통해서 공기를 배출하게 된다.

이때, 난방수 여과기(24)와 기수 분리기(26) 사이에는 난방수의 압력이 과도하게 상승되는 것을 막기 위한 과압방지밸브(32)가 설치되어 있어, 난방수의 일부를 팽창탱크(48)로 보내 압력을 조절하게 된다. 기수 분리기(24)를 통과한 난방수는 순환펌프(22)의 작동으로 라인(L2)을 통해서 잠열부 열교환기(16)로 공급된 다음, 현열부 열교환기(14)를 지나면서 가열되어 라인(L3)으로 배출된다. 라인(L3)을 통해 배출된 난방수는 삼방밸브(28)의 작동에 따라 실내로 공급된다.

그리고 보일러의 중간 하부에는 난방수의 열을 이용하여 온수를 얻는 열교환기가 도시되어 있다. 온수흐름스위치(36)의 작동에 따라 라인(L6)을 통해 유입된 냉수는 온수 열교환기(34)를 지나는 과정에서 가열된 다음, 라인(L7)을 통해서 배출된다.

또한, 보일러의 우측 하부에는 가스 공급장치가 설치되어 있다. 가스밸브(44)의 작동에 따라 라인(L8)을 통해 유입된 가스는 라인(L9)을 통해서 연소실(4) 상부의 노즐(8)로 공급된다. 이때, 가스의 공급량은 공기비례제어 전자밸브(46)의 작동에 따라 가변됨으로써 외기 변화에 따른 공급량을 보상하게 된다.

이렇게 공급된 가스는 점화트랜스(42) 및 점화봉을 통해 전달되는 스파크에 의해 점화되어 연소되는데, 이러한 일련의 연소과정은 사용자가 조작하는 실내온도 조절기(38)의 입력신호를 받는 콘트롤러(40)에 의해서 제어된다.

상기와 같은 콘덴싱 방식은 버너에 의해 연소된 열을 이용하여 직접적으로 난방수를 가열하는 현열부 열교환기와, 상기 현열부 열교환기를 통과한 배기가스의 응축잠열을 이용하여 난방수를 가열하는 잠열부 열교환기를 포함하여 구성하며, 비콘덴싱 방식은 현열부 열교환기만 구비하고 있다.

현열만을 흡수하도록 구성된 열교환기는 응축과정에서 발생하는 습한 조건에 대한 기능을 고려할 필요가 없으므로 열전도 효과가 큰 동 재질의 열교환기를 사용하여 왔다.

그러나 현열 및 잠열을 흡수하도록 구성된 열교환기의 경우 내부에서 응축과정이 이루어지므로 잠열 흡수부는 습한 환경에 있게 되며, 이러한 습한 환경은 연소 배기가스 중의 수증기가 응축되면서 기체에서 액체로 변하게 되기 때문에 만들어진다.

이렇게 액체로 변하는 것을 응축수라고 하며 이 응축수는 산성 액체로 내식성을 갖추지 못한 금속을 부식시키게 되는바, 보일러의 내구성에 큰 문제가 되었다.

또한, 현열만을 흡수하는 열교환기에 대부분 사용되는 동 재질의 경우에도 열전도도는 우수하나 응축조건 상태에서 상기와 같은 부식이 발생하여 열교환기의 내구성능이 저하된다.

또한, 잠열부 열교환기를 통과한 연소가스에는 아직 잠열이 남아 있음에도 불구하고 종래에는 배기덕트를 통해 대기 중으로 바로 방출됨으로써 열효율이 좋지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 고온의 연소가스가 열교환기 주위에서 최대한 정체되면서 열교환기와 최대의 접촉면적을 갖도록 하여 연소가스에 잔존하는 잠열을 최대한 이용함으로써 궁극적으로 보일러의 열효율을 극대화하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연소실을 구비한 보일러에 있어서,

상기 연소실의 하부에 위치되는 것으로, 내부에 소정의 수용공간을 가지며 연소가스가 통과할 수 있도록 상, 하부가 모두 개방된 하우징;

상기 하우징을 통과하는 연소가스의 진행방향과 수직을 이루도록 상기 하우징 상에 배치되며 내부에는 열교환유체가 채워진 열교환부;

상기 하우징 하부와 일측이 결합되어 상기 열교환부를 통과한 연소가스가 배출되도록 소정길이로 연장된 통로와, 상기 통로를 분할구획하며 다수개의 관통공이 형성된 칸막이부재와, 상기 칸막이부재에서 상기 통로를 향하여 연장되며 칸막이부재 상에 소정간격 이격되게 지그재그로 설치된 배플을 갖는 배기수단;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배기수단은 상기 하우징의 하부와 결합되는 곳에 응축수저장부가 구비되고, 상기 응축수저장부의 바닥면에는 요홈이 형성되며, 상기 요홈의 일측에는 배출공이 형성되고, 상기 응축수저장부의 바닥면은 상기 요홈으로 응축수가 흐르도록 경사진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열교환부는 상기 연소가스의 진행방향에 따른 접촉 순서대로 1층의 현열교환단, 1층의 현열/잠열공존단, 2층의 잠열교환단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 현열교환단은 흡열튜브와 상기 흡열튜브 둘레에 돌출 형성되어 길이방향을 따라 흡열튜브와 동 브레이징을 통해 접합되며 소정피치를 갖는 흡열핀으로 이루어지고, 상기 현열/잠열공존단은 흡열튜브만으로 이루어지며, 상기 잠열교환단은 흡열튜브와 상기 흡열튜브 둘레에 니켈 브레이징을 통해 접합된 소정피치를 갖는 흡열핀으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡열튜브 및 흡열핀은 스테인리스 재질로 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 현열교환단 및 잠열교환단의 흡열핀은 동일 피치를 갖되 어느 하나의 단에 위치한 흡열핀은 그와 가장 근접한 다른 단의 흡열핀과 그 연장선이 불일치하도록 흡열핀이 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열교환부의 양단이 놓이는 상기 하우징 상에는 그 각각의 열교환부 속의 열교환유체가 서로 통하도록 흡열튜브들이 복수개로 짝을 이루어 이웃한 흡열튜브들과 서로 연결되도록 하는 유로홈을 갖는 유로커버가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유로커버에는 상기 잠열교환단과 대응하는 유로홈에 입수구가 구비되고 상기 현열/잠열공존단과 대응하는 유로홈에 출수구가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입수구와 출수구는 어느 하나의 유로커버에 모두 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유로커버에는 상기 입수구를 통해 유입된 열교환유체가 잠열교환단, 현열교환단, 현열/잠열공존단을 순차적으로 통과하여 상기 출수구를 통해 배출되도록 유로홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 기술구성을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 열교환장치의 정면도이고, 도3은 본 발명의 요부를 분해한 사시도이며, 도4는 본 발명의 요부를 일부 절개한 사시도이고, 도5는 도4의 A-A선을 보인 단면도이며, 도6은 본 발명의 배기수단을 보인 요부 사시도이다.

먼저, 도2를 참조하여 본 발명의 장치를 설명하면, 상부에는 흡입된 연료와 공기를 혼합하여 흡기덕트(50)를 통해 송풍하기 위한 송풍기(51)가 설치되고, 상기 송풍기(51)에 의해 혼합된 혼합기는 흡기덕트(50)를 통해 일측에 마련된 버너(53) 쪽으로 공급된다.

상기 버너(53)의 하부에는 소정공간으로 이루어진 연소실(54)이 구비되고, 상기 연소실(54) 내에는 공급된 혼합기에 점화 불꽃을 가하여 혼합기가 연소되도록 하는 스파크플러그(55)가 구비된다.

상기 스파크플러그(55)에 의하여 혼합기가 연소되면 고온의 연소가스가 생성되는바, 상기 연소가스는 도시된 바와 같이 하부에 마련된 본 발명의 열교환 장치를 통과하면서 열교환 과정을 거치게 된다.

본 발명에 따른 열교환 장치는 크게 하우징(100), 열교환부(200), 배기수단(300)을 포함하여 이루어진다.

상기 하우징(100)은 상기 연소실(54)의 하부에 위치하면서 상기 연소실(54)과 기밀이 유지되도록 결합되는데, 상기 하우징(100)의 내부에는 소정의 수용공간이 형성되며, 상기 연소실(54)의 연소가스가 상부에서 하부로 지나갈 수 있도록 상, 하부가 모두 개방된 구조를 갖는다.

한편, 열교환부(200)는 상기 하우징(100)을 지나는 연소가스로부터 열을 흡수하여 내부를 흐르는 열교환유체가 가열되도록 한 후 그 열을 난방이나 온수에 사용할 수 있도록 하는 것으로서, 내부에는 물이나 오일과 같이 열을 흡수할 수 있는 열교환유체가 채워지며, 상기 하우징(100)을 통과하는 연소가스의 진행방향과 수직하게 상기 하우징(100) 상에 배치되어 연소가스와 충분히 접촉될 수 있도록 한다.

여기서, 상기 열교환부(200)는 크게 현열교환단(210), 현열/잠열공존단(220), 잠열교환단(250)으로 구성되는데, 도3 및 도4에 나타낸 바와 같이 연소가스의 진행방향을 따라 현열교환단(210), 현열/잠열교환단(220), 잠열교환단(250)이 순서대로 배치된다.

즉, 상기 현열교환단(210)은 상기 하우징(100)을 지나는 연소가스가 가장 먼저 접촉하는 부위이고, 현열교환단(210)을 지난 연소가스는 상기 현열교환단(210) 하부에 있는 현열/잠열공존단(220)과 접촉되며 그 후에는 그 하부의 잠열교환단(250)과 접촉되어 열교환을 하게 된다.

이때, 상기 현열교환단(210)에 도달한 연소가스의 온도는 대략 130도 정도가 되지만, 열교환 과정을 통해 온도 하강이 되는바, 상기 잠열교환단(250)을 거치고 나면 대략 40 ~ 60도 정도가 된다.

이와 같이, 최종적으로 잠열교환단(250)을 거친 연소가스에도 아직까지 잠열이 존재하게 되고, 이 잠열이 상기의 열교환부(200)에서 최대한 흡수되도록 하면 보일러의 열효율이 개선되므로 연소가스가 열교환부(200) 주위에서 최대한 정체되도록 하는 것이 보일러의 열효율 증대에 도움이 된다.

물론, 본 발명의 실시예에서는 열교환부(200)가 총 4단으로 구성되었지만, 열교환부(200)의 단수는 반드시 여기에 국한될 필요는 없고 실시자가 필요에 따라 얼마든지 변경 가능한 바, 예를 들면 상기 잠열교환단(250)을 1단 또는 3단(즉 1층 또는 3층)으로 구성하는 것도 가능하다.

이하에서 상기 현열교환단(210)과 현열/잠열공존단(220) 및 잠열교환단(250)에 대하여 좀 더 자세하게 설명한다.

상기 현열교환단(210)은 내부로 열교환유체가 흐를 수 있도록 중공으로 이루어진 흡열튜브(216)와, 상기 흡열튜브(216)의 둘레에 돌출 형성되어 흡열튜브(216)의 길이방향을 따라 일정간격 이격되게 설치되는 흡열핀(217)으로 이루어진다.

상기 흡열핀(217)과 상기 흡열튜브(216)는 동 브레이징(brazing)을 통해 상호 접합되는데, 현열교환단(210)에는 100도를 넘는 고온의 연소가스가 접촉되므로 표면으로 응축수가 발생하지 않기 때문에, 부식에는 취약하지만 저렴한 동으로 현열교환단(210)의 흡열핀(217)과 흡열튜브(216)를 상호 접합해도 무방하다.

또한, 상기 현열/잠열공존단(220)은 상기 하우징(100) 상에서 상기 현열교환단(210)의 바로 하부에 배치되는데, 상기 현열교환단(210)을 지난 약 80 ~ 100도 정도의 연소가스와 접촉되므로, 그 연소가스의 현열 또는 잠열을 모두 흡수할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 현열/잠열공존단(220)은 흡열핀을 생략하고 흡열튜브(226)만으로 구성되어 있으나, 흡열튜브(226)의 둘레에 흡열핀을 설치 하는 것도 가능하다.

또한, 상기 잠열교환단(250)은 흡열튜브(256)와, 상기 흡열튜브(256)의 둘레에 돌출 형성되어 흡열튜브(256)의 길이방향을 따라 일정간격 이격되게 설치되는 흡열핀(257)으로 이루어진다.

여기서, 상기 잠열교환단(250)의 외표면에는 연소가스에 포함되어 있던 수증기가 온도하강에 따라 응축되어서 산성의 응축수가 맺히게 되는바, 상기 흡열튜브(256)와 흡열핀(257)은 응축수에도 부식되지 않도록 내식성이 강한 니켈 브레이징(brazing)을 통해 상호 접합된다.

또한 보다 바람직하게는 상기 열교환부(200)에 사용된 흡열튜브(216,226,256)와 흡열핀(217,257)은 모두 내식성이 강한 스테인리스 재질로 이루어지는 것이 좋다.

그리고 상기 현열교환단(210)과 잠열교환단(250)에 설치된 흡열핀(217,257)은 도5에 나타낸 바와 같이 핀과 핀 간의 거리(이하, "피치"라 한다)가 동일하게 형성되며, 어느 한 단에 있는 흡열핀은 그와 가장 근접해 있는 다른 단의 흡열핀과 그 연장선이 불일치하도록 조절되는 것이 바람직하다.

즉, 현열교환단(210)의 흡열핀(217)과 잠열교환단(250)의 흡열핀(257)은 동일 피치를 갖되, 각 단의 흡열핀(217,257)이 동일 연장선상에 놓이지 않고 서로 어긋나도록 흡열핀이 배치된다.

이렇게 각 단의 흡열핀에 대한 연장선이 서로 어긋나도록 배치되면 연소가스가 상부의 현열교환단(210)에서 하부의 잠열교환단(250)으로 유동할 때 흡열핀의 연장선이 서로 일치하는 것에 비해 유동속도를 늦출 수 있어 연소가스가 각 단에 더 오래 정체될 수 있는 바, 연소가스와 각 단의 열교환부(200) 간의 접촉시간을 길게 하여 흡열효과를 높일 수 있다.

상기 현열교환단(210)과, 현열/잠열공존단(220), 잠열교환단(250)은 연소가스의 진방향향을 따라 층을 달리하여 배치되는데, 편의상 연소가스가 가장 먼저 접촉되는 현열교환단(210)이 위치한 층을 1단, 현열/잠열공존단(220)이 위치한 층을 2단, 잠열교환단(250)이 위치한 2개의 층을 연소가스 접촉순서에 따라 각각 3단, 4단으로 정하기로 한다.

여기서, 상기 1단 내지 4단의 열교환부(200)는 서로 통하도록 마련되어서 그 내부에 들어있는 열교환유체가 각 단을 모두 흐를 수 있는 구조가 되어야 하는바, 상기 각 단의 흡열튜브가 서로 통하도록 하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 도3에 나타낸 바와 같이 흡열튜브들이 몇 개씩 짝을 이루어 이웃한 흡열튜브들과 서로 연결되도록 하는 유로홈을 갖는 유로커버(280)가 상기 열교환부(200)의 양단에 설치되도록 한다.

본 발명에서는 각 단의 흡열튜브가 5개로 구비된 것으로 도면에 나타내었으나, 이 개수는 도면에 도시된 것에 국한되지 않고 실시자가 필요에 따라 얼마든지 증감가능하다.

설명의 편의상, 도2를 기준으로 볼 때 1단 제일 좌측의 흡열튜브를 제1단 제1튜브(211)로 정하여 우측으로 순차적 순번을 매겨서 1단 제일 우측의 흡열튜브를 제1단 제5튜브(215)로 한다. 마찬가지 원칙으로, 4단 제일 좌측 흡열튜브는 제4단 제1튜브(241)로 하고, 4단 제일 우측 흡열튜브는 제4단 제5튜브(245)로 정하여 앞으로 설명한다.

또한, 상기 유로커버(280) 중에서 상기 하우징(100)의 전면에 결합되는 것은 프론트커버(260)로, 하우징(100)의 후면에 결합되는 것은 리어커버(270)로 설명하여 이해를 돕도록 한다.

상기 열교환부(200)로 최초 유입되는 열교환유체는 가급적 잠열교환단(250)으로 유입되어 미리 충분한 시간을 가지고 예열된 후 현열교환단(210)으로 들어가 가열되는 것이 열효율 측면에서 매우 유리하다.

따라서, 열교환유체가 입수되는 입수구(267)는 상기 프론트커버(260)에서 잠열교환단(250)과 대응되는 유로홈에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 유로커버(280)에는 다양한 형태의 유로홈이 다수개 형성되어 있는바, 그 유로홈은 몇 개의 흡열튜브가 서로 통하도록 한다.

먼저 프론트커버(260)에는 제4단 제1튜브(241)와 제4단 제2튜브(242)가 서로 통하도록 하는 프론트 제1유로홈(261)과, 제4단 제3튜브(243) 내지 제5튜브(245)와 제3단 제5튜브(235)가 통하도록 하는 프론트 제2유로홈(262)과, 제3단 제1튜브(231) 내지 제4튜브(234)가 통하도록 하는 프론트 제3유로홈(263)과, 제2단 제1튜브(221)와 제1단 제1튜브(211) 내지 제3튜브(213)가 통하도록 하는 프론트 제4유로홈(264)과, 제1단 제4튜브(214) 및 제5튜브(215)와 제2단 제4튜브(224) 및 제5튜브(225)가 서로 통하도록 하는 프론트 제5유로홈(265)과, 마지막으로 제2단 제2튜브(222)와 제3튜브(223)가 통하도록 하는 프론트 제6유로홈(266)이 형성된다.

또한, 리어커버(270)에는 제4단 제1튜브(241) 내지 제4튜브(244)가 서로 통하도록 하는 리어 제1유로홈(271)과, 제4단 제5튜브(245)와 제3단 제3튜브(233) 내지 제5튜브(235)가 통하도록 하는 리어 제2유로홈(272)과, 제3단 제1튜브(231) 및 제2튜브(232)와 제2단 제1튜브(221)와 제1단 제1튜브(211)가 통하도록 하는 리어 제3유로홈(273)과, 제1단 제2튜브(212) 내지 제5튜브(215)가 통하도록 하는 리어 제4유로홈(274)과, 제2단 제2튜브(222) 내지 제5튜브(225)가 통하도록 하는 제5유로홈(275)이 형성된다.

여기서, 상기 프론트커버(260)의 제1유로홈(261)에 대응되는 외표면에는 열교환유체가 유입되기 위한 입수구(267)가 설치되고 제6유로홈(266)에 대응되는 외표면에는 열교환유체가 배출되기 위한 출수구(268)가 설치된다.

이와 같이 구성된 유로커버(280)에 의하여, 상기 입수구(267)를 통해 프론트 제1유로홈(261)으로 유입된 열교환유체는 제4단 제1튜브(241)와 제2튜브(242)를 거쳐 리어 제1유로홈(271)으로 들어간다.

리어 제1유로홈(271)으로 들어간 열교환유체는 다시 제4단 제3튜브(243)와 제4튜브(244)를 거쳐 프론트 제2유로홈(262)으로 들어가고 거기서 다시 제4단 제5튜브(245)와 제3단 제5튜브(235)를 통해 리어 제2유로홈(272)으로 들어간다.

리어 제2유로홈(272)으로 들어간 열교환유체는 제3단 제3튜브(233)와 제4튜브(234)를 거쳐 프론트 제3유로홈(263)을 통해 제3단 제1튜브(231)와 제2튜브(232)를 거쳐 리어 제3유로홈(273)으로 들어간다.

리어 제3유로홈(273)으로 들어간 열교환유체는 제1단 제1튜브(211)와 제2단 제1튜브(221)를 거쳐 프론트 제4유로홈(264)을 통해 다시 제1단 제2튜브(212)와 제3튜브(213)를 거쳐 리어 제4유로홈(274)으로 들어간다.

리어 제4유로홈(274)으로 들어간 열교환유체는 제1단 제4튜브(214)와 제5튜브(215)를 거쳐 프론트 제5유로홈(265)으로 들어가고 상기 프론트 제5유로홈(265)에서 제2단 제4튜브(224)와 제5튜브(225)를 통해 리어 제5유로홈(275)으로 들어간다.

상기 리어 제5유로홈(275)에서 열교환유체는 다시 제2단 제2튜브(222)와 제3튜브(223)를 통해 프론트 제6유로홈(266)으로 들어가게 되고, 상기 프론트 제6유로홈(266)에서 출수구(268)를 통해 외부로 배출된다.

여기서 상기 입수구(267)와 출수구(268)는 상기 프론트커버(260)와 리어커버(270)에 각각 하나씩 마련되어도 무방하지만, 열교환부(200)의 설치를 편리하게 하고 공간의 최적성을 위해서 어느 하나의 유로커버(280)에 입수구(267)와 출수구(268)가 모두 구비되는 것이 바람직한데, 본 발명에서는 프론트커버(260)에 입수구(267)와 출수구(268)가 설치되도록 하였다.

한편, 상기 열교환부(200)를 통과한 연소가스가 배출되도록 하는 배기수단(300)은 도2 및 도6에 나타낸 바와 같이 상기 하우징(100) 하부에 일측이 결합된다.

상기 배기수단(300)은 연소가스가 배출되도록 소정길이로 연장된 통로(310)와, 상기 통로(310)의 일부를 분할구획하며 다수개의 관통공(321)이 형성된 칸막이 부재(320)와, 상기 칸막이부재(320)에서 상기 통로(310)를 향하여 연장된 배플(330)로 구성된다.

상기 배플(330)은 상기 칸막이부재(320) 상에서 소정간격 이격되게 설치되며 상기 칸막이부재(320)를 기준으로 볼 때 지그재그 형태로 이루어져 있어서, 상기 통로(310)로 들어온 연소가스가 상기 배플(330)에 의해 막혀서 통로(310) 내에서 직선 형태로 유동하지 못하고 칸막이부재(320)에 형성된 관통공(321)을 통해 칸막이부재(320)를 지그재그로 왕래하면서 배출된다.

이와 같이 연소가스가 상기 통로(310)에서 배플(330)에 의해 유동이 저지되면 연소가스의 배출이 지연되고, 이에 따라 연소가스는 더 오랫동안 상기 열교환부(200)에 정체되는바, 상기 열교환부(200)의 열흡수율은 더욱 높아지게 된다.

여기서, 상기 배플(330)이 구비된 통로(310)는 필요에 따라 길이조절이 가능하도록 볼트나 나사와 같은 통상의 결합수단을 매개로 결합 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

따라서, 서로 다른 길이로 이루어진 배플(330)을 갖는 통로(310)를 마련하여 상기 하우징(100)의 체적과 열교환부(200)의 용량에 맞는 통로(310)의 길이를 선택하면 연소가스가 상기 통로(310)에서 적당한 유속으로 흐를 수 있다.

이때, 상기 배기수단(300)에서 상기 하우징(100)의 하부와 결합되는 곳에는 연소가스가 응축될 때 생성된 응축수가 낙하하게 되는바, 상기 하우징(100) 하부에 해당하는 배기수단(300)에는 소정의 수용공간을 갖는 응축수저장부(340)가 마련되는 것이 바람직하다.

상기 응축수저장부(340)의 바닥면에는 도6에 나타낸 바와 같은 요홈(341)이 길게 형성되어 응축수가 용이하게 모일 수 있도록 하며, 상기 요홈(341)의 일측에는 응축수가 배출되는 배출공(342)이 형성된다.

또한, 상기 응축수저장부(340)의 바닥면은 상기 요홈(341)으로 응축수가 흐를 수 있도록 경사지게 이루어져 있어서, 응축수가 밖으로 용이하게 배출될 수 있도록 한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능하지만 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 열교환부에 연소가스와의 접촉면적으로 증대시키는 흡열핀을 설치하여 열흡수율이 증대되도록 하는 한편, 연소가스가 배출되는 배기통로에 연소가스의 흐름을 지연시키는 배플을 설치하여 연소가스가 최대한 열교환부에서 정체되도록 함으로써 보일러의 열효율이 개선되는 탁월한 효과가 있다.

Claims (10)

1. 연소실을 구비한 보일러에 있어서,

   상기 연소실(54)의 하부에 위치되는 것으로, 내부에 소정의 수용공간을 가지며 연소가스가 통과할 수 있도록 상, 하부가 모두 개방된 하우징(100);

   상기 하우징(100)을 통과하는 연소가스의 진행방향과 수직을 이루도록 상기 하우징(100) 상에 배치되며 내부에는 열교환유체가 채워진 열교환부(200); 및

   상기 하우징(100) 하부와 일측이 결합되어 상기 열교환부(200)를 통과한 연소가스가 배출되도록 소정길이로 연장된 통로(310)와, 상기 통로(310)를 분할구획하며 다수개의 관통공(321)이 형성된 칸막이부재(320)와, 상기 칸막이부재(320)에서 상기 통로(310)를 향하여 연장되며 칸막이부재(320) 상에 소정간격 이격되게 지그재그로 설치된 배플(330)을 갖는 배기수단(300);

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘덴싱보일러의 열교환 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 배기수단(300)은 상기 하우징(100)의 하부와 결합되는 곳에 응축수저장부(340)가 구비되고, 상기 응축수저장부(340)의 바닥면에는 요홈(341)이 형성되며, 상기 요홈(341)의 일측에는 배출공(342)이 형성되고, 상기 응축수저장부(340)의 바닥면은 상기 요홈(341)으로 응축수가 흐르도록 경사진 것을 특징으로 하는 콘덴싱보일러의 열교환 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 열교환부(200)는 상기 연소가스의 진행방향에 따른 접촉 순서대로 1층의 현열교환단(210), 1층의 현열/잠열공존단(220), 2층의 잠열교환단(250)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘덴싱보일러의 열교환 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 현열교환단(210)은 흡열튜브(216)와 상기 흡열튜브 둘레에 돌출 형성되어 길이방향을 따라 흡열튜브와 동 브레이징을 통해 접합되며 소정피치를 갖는 흡열핀(217)으로 이루어지고, 상기 현열/잠열공존단(220)은 흡열튜브(226)만으로 이루어지며, 상기 잠열교환단(250)은 흡열튜브(256)와 상기 흡열튜브 둘레에 니켈 브레이징을 통해 접합된 소정피치를 갖는 흡열핀(257)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘덴싱보일러의 열교환 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 흡열튜브(216,226,256) 및 흡열핀(217,257)은 스테인리스 재질로 된 것을 특징으로 하는 콘덴싱보일러의 열교환 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 현열교환단(210) 및 잠열교환단(250)의 흡열핀(217,257)은 동일 피치를 갖되 어느 하나의 단에 위치한 흡열핀은 그와 가장 근접한 다른 단의 흡열핀과 그 연장선이 불일치하도록 흡열핀이 배치되는 것을 특징으로 하는 콘덴싱보일러의 열교환 장치.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열교환부(200)의 양단이 놓 이는 상기 하우징(100) 상에는 그 각각의 열교환부(200) 속의 열교환유체가 서로 통하도록 흡열튜브들이 복수개로 짝을 이루어 이웃한 흡열튜브들과 서로 연결되도록 하는 다수개의 유로홈을 갖는 유로커버(280)가 설치된 것을 특징으로 하는 콘덴싱보일러의 열교환 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 유로커버(280)에는 상기 잠열교환단(250)과 대응하는 유로홈에 입수구(267)가 구비되고 상기 현열/잠열공존단(220)과 대응하는 유로홈에 출수구(268)가 구비된 것을 특징으로 하는 콘덴싱보일러의 열교환 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 입수구(267)와 출수구(268)는 어느 하나의 유로커버(280)에 모두 구비된 것을 특징으로 하는 콘덴싱보일러의 열교환 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 유로커버(280)에는 상기 입수구(267)를 통해 유입된 열교환유체가 잠열교환단(250), 현열교환단(210), 현열/잠열공존단(220)을 순차적으로 통과하여 상기 출수구(268)를 통해 배출되도록 유로홈이 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱보일러의 열교환 장치.

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