KR100248101B1 - Gas boiler using cylindrical burner and condensing heat exchanger - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원통형 버너 및 원통형응축열교환기를 이용한 가스보일러에 관한 것으로, 버너와 열교환기를 구비한 통상의 가스보일러에 있어서, 가스보일러 본체에 내부에 버너 및 열교환기가 원통형으로 형성되면서 상기 열교환기의 내부 상측에 버너가 위치되어 있고, 버너의 표면을 이루는 다공판의 내부 둘레에는 스테인레스재의 메쉬부재가 설치되어 있는 한편, 상기 열교환기는 내통 및 외통을 이루면서 그 사이로 온수관이 권취되어 있고, 이 온수관의 사이에는 난방수로가 형성되어 있으며, 상기 내통의 내부에는 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 배플이 삽입되어 있고, 이 배플간에는 다수개의 격판이 형성되어 있는 연소가스를 응축열교환하여 고발열량을 기준으로 고효율을 나타낼 수 있고, 단염화염면 직후에 열교환기가 설치되어 있어 산화계질소의 생성율을 억제시키며, 버너 전체면적을 화염면으로 이용하여 보일러의 소형화를 도모할 수 있고, 제조공정이 간단하여 제조단가를 낮출 수 있는 등의 효과가 있도록 한 것이다.The present invention relates to a gas boiler using a cylindrical burner and a cylindrical condensing heat exchanger. In a conventional gas boiler provided with a burner and a heat exchanger, a burner and a heat exchanger are formed inside the gas boiler body in a cylindrical shape, And a stainless steel mesh member is provided on the inner periphery of the perforated plate constituting the surface of the burner. On the other hand, the heat exchanger forms a inner tube and an outer tube, and a hot water tube is wound therebetween. A baffle is inserted in the inner cylinder at a predetermined interval along the longitudinal direction and the combustion gas in which a plurality of diaphragms are formed is condensed and heat exchanged between the baffles to obtain a high efficiency And a heat exchanger is provided immediately after the surface of the monocyclic flame, It is possible to reduce the production rate of nitrogen and to reduce the size of the boiler by using the entire area of the burner as the flame surface, and to simplify the manufacturing process and to lower the manufacturing cost.

Description

원통형 버너 및 원통형응축열교환기를 이용한 가스보일러Gas boiler using cylindrical burner and cylindrical condensing heat exchanger

제1도는 종래의 가스보일러 전체를 나타낸 단면도.FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional gas boiler. FIG.

제2도는 종래의 버너 및 열교환기를 나타낸 사시도.FIG. 2 is a perspective view of a conventional burner and heat exchanger; FIG.

제3도는 본 발명의 설치상태를 나타낸 단면도.FIG. 3 is a sectional view showing the installation state of the present invention. FIG.

제4도는 본 발명의 버너를 확대하여 도시한 일부절결 사시도.FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing an enlarged view of the burner of the present invention. FIG.

제5도는 본 발명에 따른 열교환기를 확대하여 도시한 일부절결 사시도.FIG. 5 is an enlarged partial elevation view of the heat exchanger according to the present invention. FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

40 : 버너 41 : 다공판40: Burner 41: Perforated plate

42 : 메쉬부재 50 : 열교환기42: mesh member 50: heat exchanger

51 : 내통 52 : 외통51: inner tube 52: outer tube

53 : 온수관 54 : 난방수로53: Hot water pipe 54: Heating water channel

55 : 배플 56 : 격판55: baffle 56: diaphragm

본 발명은 원통형 버너 및 원통형응축열교환기를 이용한 가스보일러에 관한 것으로, 열효율을 증대시키면서 산화계질소의 배출량을 감소시키고, 제조단가를 낮출 수 있도록 한 가스보일러에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas boiler using a cylindrical burner and a cylindrical condensing heat exchanger, and more particularly, to a gas boiler capable of reducing the discharge amount of oxidizing nitrogen and reducing the manufacturing cost while increasing thermal efficiency.

종래의 가스보일러는 제1도에 도시된 바와 같이 가스보일러 본체(10)의 내부에 열교환기(20)와 버너(30)가 상,하로 배치되어 있는바, 상기 열교환기(20)와 버너(30)의 결합된 형태가 사각을 이루도록 되어 있고, 열교환기(20)의 양측으로는 온수관(21)과 냉수관(22)이 구비되어 있다. 이러한 구조를 가진 종래의 가스보일러는 열교환시, 수증기가 응축하여 낙하하면, 열교환기(20)와 버너(20)가 상하로 이격되게 설치되어 있는 관계로 화염이 불안정하게 된다. 따라서, 배기가스중에 포함되어 있는 전 열량의 약 15%에 상당하는 수증기의 응축열을 대기중으로 발산하여야 하므로 구조적으로 열효율이 저하될 수 밖에 없는 것이다. 또한, 종래의 가스보일러에 사용되는 버너(20) 및 판형열교환기(30)는 그 구조가 복잡하고, 제조가 어려운 문제점이 있었다. 또한, 보일러의 용량변화에 따라 분젠버너가 추가 설치하여야하고, 열교환기의 면적증가등으로 인해 부품제조공정이 변경되어 제조단가가 상승하는 요인으로 작용하였다. 상기 분제버너의 화염은 그 연소특성상 부분예혼합 화염으로서, 화염길이가 길기 때문에 연소실의 높이가 높아져야하고, 산화계질소(NOx)생성에 많은 영향을 미치는 화염내 체류시간이 길어져 산화계질소의 배출량이 많아진다. 또한, 버너부하에 있어서도 버너의 한쪽면만을 이용하기 때문에 버너 단위체적당 버너 부하율이 낮아져 보일러의 소형화가 어렵다.As shown in FIG. 1, the conventional gas boiler has a heat exchanger 20 and a burner 30 disposed in the interior of the gas boiler body 10, and the heat exchanger 20 and the burner And the hot water pipe 21 and the cold water pipe 22 are provided on both sides of the heat exchanger 20. In the conventional gas boiler having such a structure, when the water vapor condenses and drops during the heat exchange, the heat exchanger 20 and the burner 20 are installed vertically so that the flame becomes unstable. Therefore, the heat of condensation of steam, which corresponds to about 15% of the total amount of heat contained in the exhaust gas, must be diverted to the atmosphere, so that the thermal efficiency is structurally degraded. In addition, the burner 20 and the plate heat exchanger 30 used in the conventional gas boiler are complicated in structure and difficult to manufacture. In addition, the Bunsen burner must be installed in accordance with the capacity change of the boiler, and the manufacturing cost of the parts has been increased due to the change of the parts manufacturing process due to an increase in the area of the heat exchanger. Since the flame of the split burner is a partially premixed flame having a long flame length, the height of the combustion chamber must be increased and the residence time in the flame, which has a great influence on the formation of oxidizing nitrogen (NOx) Loses. In addition, since only one side of the burner is used for the burner load, the burner load ratio per unit volume of the burner is lowered, making it difficult to downsize the boiler.

한편, 종래 대부분의 가스보일러에 있어서 부하변동에 대한 제어방식으로는 on/off 방식을 채택하고 있다. 이 제어방식은 균일한 온수공급이 어렵고, 작동시 과다한 연료를 사용하며, 소음이 많고 다량의 오염물질이 배출되는 단점이 있었다.On the other hand, in most conventional gas boilers, on / off method is adopted as a control method for the load variation. This control method is disadvantageous in that uniform hot water supply is difficult, excessive fuel is used in operation, a lot of noise is generated, and a large amount of pollutants are discharged.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 열효율이 높으면서 산화계질소의 배출량을 감소시키고, 제조단가를 줄일 수 있도록 한 원통형 버너 및 원통형응축열교환기를 이용한 가스보일러를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a gas boiler using a cylindrical burner and a cylindrical condensing heat exchanger capable of reducing the discharge amount of oxidizing nitrogen and reducing the manufacturing cost, It has its purpose.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 버너와 열교환기를 구비한 통상의 가스보일러에 있어서, 상기 버너 및 열교환기를 원통형으로 형성하면서 열교환기의 내부 상측에 버너가 위치하고, 버너의 표면을 이루는 다공판의 내부 둘레를 따라 스테인레스재의 메쉬부재를 설치하며, 상기 열교환기는 내통 및 외통을 이루면서 그 사이로 온수관이 권취되어 있고, 내통의 내부에는 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 배플이 삽입되며, 이 배플간에는 다수개의 격판이 형성된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a conventional gas boiler having a burner and a heat exchanger, wherein the burner and the heat exchanger are formed in a cylindrical shape and a burner is positioned inside the heat exchanger, And a baffle is inserted into the inner tube at a predetermined interval along the longitudinal direction, and the baffle is inserted between the baffles, And a plurality of diaphragms are formed.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

상기 종래기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 새로운 구성요소에 대해서는 새로운 부호를 부여하여 설명한다.The same reference numerals are given to the same constituent elements as those of the above-mentioned prior art, and new constituent elements are given new numerals to explain them.

첨부된 예시도면 제3도는 본 발명에 따른 가스보일러의 전체 단면도로서, 본체(10)의 내부에 본 발명에 따른 버너(40) 및 열교환기(50)가 원통형으로 형성되면서 상기 열교환기(50)의 내부 상부에 버너(40)가 위치되어 있다.FIG. 3 is an overall sectional view of a gas boiler according to the present invention in which a burner 40 and a heat exchanger 50 according to the present invention are formed in a cylindrical shape in a body 10, The burner 40 is located at the upper part of the interior of the drum.

또한, 제4도 및 제5도에 도시된 바와 같이 버너(40)의 표면을 이루는 다공판(41)의 내부 둘레에는 스테인레스재의 매쉬부재(42)가 설치되고, 다공판(41)에는 주화염공(43)과 보조화염공(44)이 다수개 형성되어 있다.4 and 5, a stainless steel mesh member 42 is provided on the inner periphery of the perforated plate 41 constituting the surface of the burner 40, and the perforated plate 41 is provided with a main flame A plurality of holes 43 and auxiliary flame holes 44 are formed.

한편, 상기 열교환기(50)는 내통(51) 및 외통(52)을 이루면서 그 사이로 온수관(53)이 권취되어 있고, 이 온수관(53)의 사이에는 난방수로(54)가 형성되어 있으며, 상기 내통(51)의 내부에는 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 배플(55)이 삽입되며, 이 배풀(55)간에는 다수의 격판(56)이 형성되어 있다.The hot water pipe 53 is wound around the inner tube 51 and the outer tube 52 and a heating water passage 54 is formed between the hot water pipes 53 A baffle 55 is inserted into the inner tube 51 at predetermined intervals along the longitudinal direction. A plurality of diaphragms 56 are formed between the baffles 55.

도면중 미설명부호 60은 연소를 위한 공기를 공급하기 위한 송풍기, 62는 보일러 라인중의 공기제거, 응축수라인으로의 배기가스 배출방지를 위한 트랩에 물을 공급하기 위한 물탱크, 64는 보일러제어를 위한 전자제어회로가 내장된 콘트롤박스, 66은 직수(수돗물)의 공급여부를 감지하기 위한 플로우센서, 68은 보일러 열부하에 따른 연료와 공기의 양을 제어하기 위한 거버너(governor), 70은 난방온도에 따른 난방수의 순환을 조절하기 위한 3방향밸브이다.In the figure, reference numeral 60 is a blower for supplying air for combustion, 62 is a water tank for removing air in the boiler line, supplying water to a trap for preventing exhaust gas to the condensate line, 64 is a boiler control 68 is a governor for controlling the amount of fuel and air according to the heat load of the boiler, 70 is a heater for heating It is a three-way valve for regulating the circulation of heating water according to temperature.

이와 같이 구성된 본 발명은 가스보일러를 사용할 때, 버너(40)표면의 다공판(41)에 형성되는 화염의 길이가 매우 짧아서 연소가스의 체류시간을 줄일 수 있어 산화계질소의 발생량을 대폭적으로 감소시킬 수 있고, 또한 근접하게 설치되어 있는 열교환기(50)에 의해 화염온도를 낮출 수 있으므로 산화계질소를 더욱 감소시킬 수 있는 것이다.When the gas boiler is used, the length of the flame formed on the perforated plate 41 on the surface of the burner 40 is very short, so that the residence time of the combustion gas can be shortened, And the flame temperature can be lowered by the heat exchanger 50 installed in close proximity, so that the oxidizing nitrogen can be further reduced.

또한, 본 발명에 따른 버너(40)는 주화염구 주변에 보조화염구가 형성되어 있어 안정된 화염영역을 확보할 수 있고, 보일러의 턴다운(turn down)비 (안정되게 사용할 수 있는 부하범위의 비율을 의미한다.)가 증가될 수 있는 것이다.In addition, the burner 40 according to the present invention is capable of securing a stable flame area because auxiliary flame holes are formed in the periphery of the copper flue, and the turn down ratio of the boiler (the ratio of the load range that can be stably used ) Can be increased.

또한, 버너(40)의 내부에 설치된 스테인레스재의 매쉬부재(42)로 인해 혼합기의 유량을 균등하게 할 수 있고, 화염의 역화를 미연에 방지할 수 있는 것이다.In addition, the flow rate of the mixer can be made uniform by the stainless steel mesh member 42 provided inside the burner 40, and flame can be prevented from being backfired in advance.

한편, 본 발명에 따른 열교환기(50)는 코일형 및 응축형을 합체한 형태로서, 내통(51)과 외통(52)사이에 온수가 순환하는 온수관(53)이 권취되어 있고, 그 사이의 난방수(54)를 통해 난방수가 공급 순환되도록 되어 있어 상기 내통(51)의 안쪽에 구비된 다수개의 격판(56)과 화염과의 거리를 안정연소 범위내에서 최소화할수 있다. 따라서, 화염온도를 낮출 수 있기 때문에 산화계질소의 저감은 물론 열교환효율을 증대시킬 수 있는 것이다.Meanwhile, the heat exchanger 50 according to the present invention is a combination of a coil type and a condensing type, in which a hot water pipe 53 in which hot water is circulated is wound between the inner cylinder 51 and the outer cylinder 52, So that the distance between the plurality of diaphragms 56 provided inside the inner cylinder 51 and the flame can be minimized within the stable combustion range. Therefore, since the flame temperature can be lowered, the efficiency of heat exchange as well as the reduction of the oxidizing nitrogen can be increased.

따라서, 기존의 가스보일러(비응축식)의 열효율은 대개 82%이었으나, 본 발명에서는 열효율이 97%에 달하는 것을 알 수 있었다.Therefore, the thermal efficiency of the conventional gas boiler (non-condensing type) was 82%, but it was found that the thermal efficiency reached 97% in the present invention.

또한, 본 발명에 따른 열교환기(50)의 내통(51)내부에는 다수개의 격판(56)이 설치됨과 동시에 그 사이에 배플(55)을 통해 구획져 있어 연소가스의 잠열을 회수 할 수 있으며, 모듈단위로 제조·조립하였기 때문에 제조공정이 단순하여 제조단가를 대폭적으로 감소시킬 수 있는 것이다.A plurality of diaphragms 56 are provided in the inner tube 51 of the heat exchanger 50 according to the present invention and are partitioned by baffles 55 therebetween to recover latent heat of the combustion gas. Since the module is manufactured and assembled on a module basis, the manufacturing process is simple, and the manufacturing cost can be greatly reduced.

위와 같이 본 발명은 연소가스를 응축열교환하여 고발열량을 기준으로 고효율을 나타낼 수 있고, 단염화염면 직후에 열교환기가 설치되어 있어 산화계질소의 생성율을 억제시키며, 버너 전체면적을 화염면으로 이용하여 보일러의 소형화를 도모할 수 있고, 제조공정이 간단하여 제조단가를 낮출 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.As described above, according to the present invention, since condensation heat exchange of combustion gas is performed, high efficiency can be exhibited on the basis of the amount of high heat generation, and a heat exchanger is provided immediately after the surface of the monoboride flame to suppress the production rate of oxidizing nitrogen, And it is possible to reduce the manufacturing cost by simplifying the manufacturing process.

여기서, 본 발명은 편의상 가스보일러에 국한하여 설명하였으나 이에 한정되지 않고 가스난방기기류에 모두 적용가능한 것은 물론이다.Although the present invention has been described in the context of a gas boiler for the sake of convenience, it goes without saying that the present invention is applicable to gas heating devices.

Claims (2)

버너와 열교환기를 구비한 통상의 가스보일러에 있어서, 가스보일러 본체의 내부에 버너 및 열교환기가 원통형으로 형성되면서 상기 열교환기의 내부 상측에 버너가 위치되어 있고, 버너의 표면을 이루는 다공판의 내부 둘레에는 스테인레스재의 메쉬부재가 설치되어 있는 한편, 상기 열교환기는 내통 및 외통을 이루면서 그 사이로 온수관이 권취되어 있고, 이 온수관의 사이에는 난방수로가 형성되어 있으며, 상기 내통의 내부에는 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 배플이 삽입되어 있고, 이 배플간에는 다수개의 격판이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 버너 및 원통형응축열교환기를 이용한 가스보일러.In a conventional gas boiler provided with a burner and a heat exchanger, a burner and a heat exchanger are formed in a cylindrical shape inside the gas boiler body, a burner is positioned inside the heat exchanger, and the inner periphery of the perforated plate And a water channel is formed between the hot water pipes, and a water channel is formed between the hot water pipes, and the inside of the inner pipe is provided with a mesh member of stainless steel along the longitudinal direction Wherein a baffle is inserted at a predetermined interval, and a plurality of diaphragms are formed between the baffles, and a gas boiler using the cylindrical condensate heat exchanger. 제1항에 있어서, 상기 다공판에는 주화염공과 보조화염공이 다수개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 버너 및 원통형응축열교환기를 이용한 가스보일러.The gas boiler according to claim 1, wherein a plurality of main flame holes and auxiliary flame holes are formed in the perforated plate.
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