KR200284317Y1 - 고효율 열교환기의 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 증발기를 통해 배출되는 가스와 상온수가 서로 교차되도록 형성된 다중관 구조의 열교환기를 통과할 때, 가스와 상온수를 엇갈리도록 교차시킴으로서 상온수를 고온수로 사용할 수 있도록 이루어진 고효율 열교환기 및 그 열교환기를 이용한 온수공급 시스템에 관한 것이다.

본 고안은 냉매가스를 순환시키는 가스 열교환기와; 상기 가스 열교환기의 일측단부에 커플링에 의해 연결 설치되고 저온수를 획득하기 위한 저온 열교환기와; 상기 저온 열교환기의 일측단부에 커플링에 의해 연결 설치되고 고온수를 획득하기 위한 고온 열교환기의 3단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 고안은 나선으로 이루어진 다중관 구조를 갖는 열교환기를 이용함으로서 가스와 상온수(또는 냉수)를 서로 교차시켜서 온수를 제공하게 됨으로써 고효율의 열교환기를 이룰 수 있는 장점이 있고, 설치가 간단하며 설비가 소형화되어 관리및 유지보수가 편리하며, 효율이 우수하므로 연료비가 저렴한 효과가 있다.

Description

고효율 열교환기의 구조{A HEAT EXCHANGE EXHIBIT HIGH EFFCIENCY}

본 고안은 고효율 열교환기의 구조에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 증발기를 통해 배출되는 가스와 상온수가 서로 교차되도록 형성된 다중관 구조의 열교환기를 통과할 때, 가스와 상온수를 엇갈리도록 교차시킴으로서 상온수를 고온수로 사용할 수 있도록 이루어진 고효율 열교환기의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 기존의 공중목욕탕에서는 보일러에서 데워진 물을 탕으로 급수할 때 보일러의 열량소모를 줄이기 위해 탕내에서 버려지는 폐수열을 이용하여 냉수와 열교환시켜 약간 가온한 후, 보일러에서 완전히 데워 주도록 하고 있다.

그러나, 탕 내에서 방류하는 폐수는 20-30℃에 불과하기 때문에 여름철에 약 25℃, 겨울철에 약 5℃ 정도인 냉수를 가온하는 데에는 큰 효과를 거두지 못하고 있었다.

그리고, 종래의 온수공급 시스템에 있어서 55℃ 이상의 고온수를 목욕탕 또는 사우나에 공급하기 위해서는 압축기에서 유지하는 압력이 20Kg/cm²이 되어야 하는데, 기존의 열교환기를 이용하는 경우에는 압축기에 과부하가 걸려서 파손되는 문제점이 있었다.

즉, 지금까지의 히트펌프는 온도를 높이 올린 후, 이때 발생하는 버리는 열(폐열)을 사용하고 있으나 최고온도가 50℃-60℃이며, 그 이상 상승시킬 경우 압축기 토출가스 압력이 상승하여 압축기 적정압력인 15Kg/Cm²- 20Kg/Cm²을 초과하게 되어 기계(압축기)에 물리적인 장애를 발생시켜서 설비의 수명을 단축시키는 문제점이 있었던 것이다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 증발기를 통해서 배출되는 가스와 상온수(또는 냉수)를 교차시킴으로써 일정한 압력을 유지하면서 일정한 온도의 고온수를 공급할 수 있는 고효율 열교환기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 고안은 증발기 가스와 상온수가 통과하는 급수관과 가스관을 이중 또는 삼중의 다중관 구조로 구성하여 열효율을 향상시키는 것을 그 목적으로 한다.

그리고, 본 고안은 증발기 가스가 통과하는 가스관을 비틀어서 나선형으로 형성함으로써 고효율화시킬 수 있는 열교환기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 고안은 압축기의 압력을 17 - 20Kg/cm²을 유지하면서 압축기의 손상없이 70℃이상의 고온수를 제공할 수 있는 고효율 열교환기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 고안의 고효율 열교환기의 구조를 보여주는 일부 절개 사시도

도 2는 도 1의 단면도

도 3은 본 고안의 고효율 열교환기의 다른 일실시예를 보여주는 단면도

도 4는 본 고안의 고효율 열교환기가 설치된 구조를 보여주는 도면

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 내부 급수관 12,20 : 이동로

14 : 가스관 16 : 가스이동공

18 : 외부급수관

100 : 열교환기 106 : 커플링

118 : 고온 열교환기 119 : 저온 열교환기

121 : 가스 열교환기

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 냉매가스를 순환시키는 가스 열교환기와; 상기 가스 열교환기의 일측단부에 커플링에 의해 연결 설치되고 저온수를 획득하기 위한 저온 열교환기와; 상기 저온 열교환기의 일측단부에 커플링에 의해 연결 설치되고 고온수를 획득하기 위한 고온 열교환기의 3단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기는 소정의 직경으로 이루어지고 물이 통과되는 이동로가 구비된 내부 급수관의 외주면에 소정의 직경을 갖으며, 나선형 또는 꽈배기 형상으로 소정의 각도로 비틀어져서 형성되는 다수의 가스관을 고정하고, 상기 가스관의 외측에 소정의 직경으로 이루어지고 물이 통과되는 이동로가 구비된 외부 급수관이 다중 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같은 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 고효율 열교환기의 구조를 보여주는 일부 절개 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.

그리고, 도 3은 본 고안의 고효율 열교환기의 다른 일실시예를 보여주는 단면도이고, 도 4는 본 고안의 고효율 열교환기가 설치된 구조를 보여주는 도면이다.

우선, 도 1내지 도 2를 참고로 살펴보면, 본 고안의 고효율 열교환기(100)는 중앙에 상온수(또는 냉수)가 이동하는 이동로(12)가 형성되고, 소정의 길이를 갖는 소구경의 내부 급수관(10)과, 상기 내부 급수관(10)의 외주면에 고정 설치되고 가스가 이동하는 가스 이동공(16)을 갖는 다수의 가스관(14)과, 상기 다수의 가스관(14)과 일정거리 이격되어 상온수(또는 냉수)가 이동하는 이동로(20)가 형성될 수 있도록 대구경의 외부 급수관(18)이 외측에 설치된다.

상기와 같이 본 고안의 고효율 열교환기(100)는 이중 구조로 이루어진다.

이때, 상기 다수의 가스관(14)은 일정한 각도로 비틀어져 꽈배기 형상으로 형성된다.

상기와 같이 이루어진 다수의 가스관(14)에는 증발기에서 배출되는 냉매가스가 가스 이동공(16)을 통과하고, 상기 내,외부 급수관(10,18)의 이동로(12,20)로는 상온수(또는 냉수)가 통과하게 된다.

상기 가스와 상온수(또는 냉수)는 서로 엇갈리는 방향으로 반대로 교차되어 흐르면서 고온의 폐열에 의해서 상온수(또는 냉수)가 온수로 변하여 공급된다.

그리고, 상기 다수의 가스관(14)은 촘촘하게 근접하여 내부 급수관(10)의 외측을 감싸도록 고정할 수 있고, 일정거리로 이격하여 간격을 두고 설치 할 수 있으며, 이러한 가스관(14)의 설치의 방법은 효율 및 안전을 고려함과 동시에 수요자의 요구에 부응하여 다양하게 변화될 수 있다.

계속해서, 도 3을 참고하여 설명하면, 도3은 본 고안의 다른 일실시예를 보여주는 도면으로서, 중앙 내측에 가장 작은 구경으로 이루어진 내부 급수관(10)의 외주면에 다수의 가스관(14)이 고정되어 있다.

그리고, 내부 급수관(10)보다 구경이 더 큰 내부 급수관(11)의 외주면에 다수의 가스관(14)이 고정 형성시켜서 상기 내부 급수관(10)의 외측에 끼워서 설치한다.

이때, 상기 내부 급수관(10)의 외주면에 고정된 다수의 가스관(14)과 내부 급수관(11) 사이에는 구경의 크기 차이로 인하여 일정한 통로가 형성되어지는 바, 상기 통로는 상온수(또는 냉수)가 통과하는 이동로(20)가 된다.

한편, 상기 내부 급수관(11)의 외주면에 고정된 다수의 가스관(14)의 외측에 내부 급수관(11)의 구경보다 더 큰 구경으로 이루어진 외부 급수관(18)을 끼워서 설치한다.

이와 같이, 본 고안의 열교환기(100)는 이중 구조 뿐만 아니라 설치장소와 고효율을 위하여 3중구조 등의 다중 구조의 열교환기를 적용시킬 수 있다.

도 4는 본 고안의 고효율 열교환기가 설치된 구조를 보여주는 도면으로서, 열교환기(100)는 가스관(14)과 급수관(11)의 다중관 구조로 이루어지고 3단 구조의 열교환기로 형성되어 있다.

제 1단으로는 증발기(102)에서 배출되는 냉매가스의 잠열이 교환되는 가스 열교환기(121)와, 상기 가스 열교환기(121)의 일단부에 커플링(106)에 의해 연결 설치되어 급수되는 상온수(또는 냉수)와 교차되면서 열교환이 이루어지는 저온 열교환기(119)와, 상기 저온 열교환기(119)의 일단부에 커플링(106)에 의해 연결 설치되어 저온 열교환기(119)에 의해 소정의 온도로 가열된 저온수를 고온수가 되도록 열교환이 이루어지는 고온 열교환기(118)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 고효율 열교환기(100)는 압축기의 손상없이 일정한 압력을 유지하면서 고온수(70℃ - 82℃)를 지속적으로 공급할 수 있다.

상기와 같은 결과에 의하면 본 고안은 기타 보일러에 비하여 공해 발생율이 적고, 경제성은 매우 우수한 것이다.

또한, 상기와 같은 본 고안은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

상기와 같은 본 고안은 나선으로 이루어진 다중관 구조를 갖는 열교환기를 이용함으로서 가스와 상온수(또는 냉수)를 서로 교차시켜서 온수를 제공하게 됨으로써 고효율의 열교환기를 이룰 수 있는 장점이 있고, 설치가 간단하며 설비가 소형화되어 관리및 유지보수가 편리하며, 효율이 우수하므로 연료비가 저렴한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 냉매가스를 순환시키는 가스 열교환기와;

   상기 가스 열교환기의 일측단부에 커플링에 의해 연결 설치되고 저온수를 획득하기 위한 저온 열교환기와;

   상기 저온 열교환기의 일측단부에 커플링에 의해 연결 설치되고 고온수를 획득하기 위한 고온 열교환기의 3단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 열교환기의 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 열교환기는 소정의 직경으로 이루어지고 물이 통과되는 이동로가 구비된 내부 급수관의 외주면에 소정의 직경을 갖으며, 나선형 또는 꽈배기 형상으로 소정의 각도로 비틀어져서 형성되는 다수의 가스관을 고정하고, 상기 가스관의 외측에 소정의 직경으로 이루어지고 물이 통과되는 이동로가 구비된 외부 급수관이 다중 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고효율 열교환기의 구조.