KR100302345B1 - 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소가능한 폐기물, 화석연료 및 가스버너 등을 이용한 보일러에 관한 것으로, 복수개의 수관용 파이프(10)들로 서로 연통된 물탱크(2,2')를 이격 배치하여 양측 벽부재로 하고, 상기 물탱크(2,2')들의 상단에는 서로 연통되는 물탱크(3)를 상부벽으로 하여 내부 공간을 형성하고, 그 내부 공간을 연소부(5)와 열기를 포함한 연소가스로 부터 열을 회수하기 위하여 상하로 지그재그 형태로 복수층의 배출 통로(6,6')를 형성하도록 복수개의 가이드판(7,8)들을 상하로 이격되게 배치하며, 상기 양측 벽부재용 물탱크(2,2')들을 연통하는 수관용 파이프(10)들은 열교환수단으로서 연소부(5)와 연소가스 배출 통로(6,6')를 따라 배치되어 그 속의 물이 가열되도록 구성되고, 최하측의 가이드판(7)이 보일러 후면벽으로 부터 이격되어 연소부(5)가 상측의 통로(6)와 연통되도록 하고, 그 위에 배치된 가이드판(8)은 전면벽으로 부터 이격되어 하측의 가이드판(7)과 그 위의 가이드판(8) 사이에 형성된 연소가스 배출통로(6')가 다시 상측의 연소가스 배출통로와 연통되어 지그재그 형태로 이루어진 연소가스배출 통로가 형성되어 연소가스로 부터의 열을 효율적으로 회수할 수 있도록 한 장점이 있다.

Description

보일러{boiler}

본 발명은 보일러에 관한 것으로, 특히 가정 또는 농촌에서 석탄이나 석유와같은 기존의 연료 뿐만 아니라 폐기 목재나 연소가능한 폐기물을 연료로 사용하며 가정난방 또는 비닐하우스 난방용으로 열효율이 개선된 구조의 보일러에 관한 것이다.

종래 가정 또는 농가의 비닐하우스와 같은 재배시설 난방용 보일러는 주로 석유, 석탄 또는 가스와 같은 연료를 사용하여 난방을 하였으나, 유가와 가스 가격의 상승으로 인한 농가의 난방비 부담이 너무 커지고 시설비가 부담되며, 특히 농가에서 가정용 난방용으로 그러한 기름 또는 가스 보일러의 설치 및 연료비의 부담이 과중하여 농촌 경제에 큰 문제점이 되어 이에 대한 개선책이 요구되었다. 아울러 각 농가에서 재래식 부엌 구조에서는 나무 등을 태워 난방을 하도록 되어 있으나 이러한 난방구조는 열효율이 매우 낮은 문제가 있고, 석유 또는 가스를 사용하는 경우에 역시 난방비용이 과중한 부담이 있었다.

또한, 농가에서 시설재배용으로 사용하고 배출되는 폐비닐 또는 폐목재와 같은 폐기물의 처리가 매우 어려운 문제가 있었다. 특히, 폐비닐의 경우 흙이 많이 묻어 재활용할 수도 없으며 그대로 방치하거나 매립하는 경우 환경오염의 문제가 있어 이의 처리방법이 요구되어 왔다.

이에 대한 문제해결을 위하여 본 발명자에 의해 1998년 출원된 한국 특허출원 제 3384호(1998.2.6출원)에는 복수개의 물탱크들을 이격되게 상방으로 배치하여 열기를 포함한 연기 유동 통로를 형성하도록 구성함으로써 폐목재 또는 폐비닐을 포함하여 가스나 화석연료 등을 연소시킬 때 효율적으로 열을 회수하여 물을 가열시켜 난방과 함께 및 온수를 이용할 수 있도록 하였다.그러나 상기 종래 기술에 의한 보일러는 복수개의 물탱크가 적층 타입으로 설치되어 있기 때문에 가열된 열이 상측으로 이동되는 시간이 길어 효과적으로 난방을 실시하기 어려운 문제가 있다.또한, 상기 종래 기술에 의한 보일러는 물탱크를 적층시키기 위하여 물탱크와 물탱크 사이에 별도의 돌출지지부를 형성하여야 하므로 제조공정이 복잡해지고, 제조원가가 상승되는 등의 문제가 있다.

본 발명의 목적은 종래 농가 또는 농장등에서의 난방수단에 대한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 농가의 시설재배용 난방과 가정용 난방에 있어서 폐비닐 또는 폐목재 등과 같은 연소가능한 폐기물을 직접 연소시킴과 함께 석탄 또는, 석유나 가스버너 등을 병행하여 사용할 수도 있으며, 연소시 발생되는 열에 대한 접촉면적을 증대시켜 본 발명자에 의한 보일러보다 열회수율이 더욱 높도록 개선된 보일러를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 보일러의 내부구조를 보여주는 종단면도.

도 2는 도 1 보일러의 분해사시도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보일러의 종단면도.

도 4는 도 3의 선 A-A에 의한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 연소가스의 흐름을 보인 보일러의 횡단면도.

도 6은 도 5의 선 B-B에 의한 단면도.도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 연소열의 유동상태를 보인 보일러의 종단면도.도 8은 본 발명의 또 다른 실시예의 분해사시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 보일러 2,2',3,3' : 물탱크

5 : 연소부 6,6 : (연소가스 배출)통로

7,8 : 가이드판 10 : (수관용)파이프

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 보일러는 연소부(5)의 양측부에 복수개의 수관용 파이프(10)들로 서로 연통된 물탱크(2,2')를 이격 배치하여 양측 벽부재로 하고,상기 물탱크(2,2')들의 상단에는 서로 연통되는 물탱크(3)를 상부벽으로 하여 내부 공간을 형성하고, 그 내부 공간을 연소부(5)와 열기를 포함한 연소가스로 부터 열을 회수하기 위하여 상하로 지그재그 형태로 복수층의 배출 통로(6,6')를 형성하도록 복수개의 가이드판(7,8)들을 상하로 이격되게 배치하며, 상기 양측 벽부재용 물탱크(2,2')가 연통되는 수관용 파이프(10)들은 연소가스 배출통로(6,6')를 따라 배치하고, 상기 물탱크들 중 상부벽인 물탱크(3)의 내부에는 난방용 배관(11)을 구비한 것을 특징으로 한다.또한, 본 발명의 다른 측면으로서 연소부(31)의 좌우측 단부에 물탱크(34,34')들을 보일러의 외측벽으로서 설치하고, 상기 물탱크(34,34')들 사이에는 복수개의 물탱크(32,32')(33,33')들을 상호 이격되게 배치하되, 상기 외측벽인 물탱크(34,34')보다 전후폭의 길이를 짧게 형성하여 서로 지그재그타입으로 설치함으로써 전후면벽과 이격되어 형성되는 공간부가 연소가스 배출 통로로 되도록 형성하며, 상기 물탱크(32,32', 33,33', 34,34')들은 인접한 물탱크들이 수관용 파이프(10)들로 연통되어 고온의 연소가스와 접촉되어 열을 회수하도록 형성하고, 상기 물탱크(32,32', 33,33', 34,34')들의 상부에는 상기 물탱크(34,34')와 연통되는 물탱크(3)를 설치하되, 물탱크(3)의 내부에는 난방용 배관(11)을 구비한 보일러가 제공 가능하다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 제 1 실시예를 도시한 도 1과 도 2에 있어서, 본 발명에 따른 보일러(1)는 양측벽을 물탱크(2,2')로 구성하고 상기 측벽용 물탱크(2,2')의 상단에도 다른 물탱크(3)를 기밀되게 배치하며, 상기 물탱크(2,2',3)들과 그 후단부에 기밀되게 고정된 후면벽(4)에 의해 내부공간부이 형성되게 구성된다.

상기 내부공간에는 가장 하측에 연소부(5)가 형성되고, 그 위에는 본 발명에 따라 연소가스 배출용 통로(6)가 상방으로 지그재그 형태로 형성된다. 이와같이 내부공간을 연소부(5)와 연소가스 배출 통로(6)들을 구분짓기 위하여 격벽으로서 2개의 가이드판(7,8)들을 배치한다.

즉, 가이드판(7)은 연소부(6)의 상측에 배치하되 전면벽(9)에 고정되고 후면벽(4)을 향한 단부가 후면벽으로 부터 이격되게 배치하여 연소부에서 발생되는 연소가스와 열기가 연소부의 후방으로 부터 그 상측의 배출 통로(6)로 유입되도록 한다. 또한, 가이드판(8)은 후면벽(4)에 고정되고 전면벽(9)을 향한 단부가 전면벽으로 부터 이격되어 배출 통로(6)의 연소가스가 측벽용 물탱크(2,2')들 상단에 배치된 물탱크(3)의 저면과 가이드판(8) 사이의 공간으로 형성되는 연소가스 배출통로(6')로 유입되게 한다. 상기 가이드판(7)은 후면벽을 향하여 약 10°- 15°로 하향되게 경사지게 형성하여 연소가스의 배출 유동성이 향상되도록 하여 연소가스의 역류를 방지하도록 되는 것이 바람직하다.

이와같이, 2개의 가이드판(7,8)들에 의해 형성되는 연소가스 배출 통로(6,6')들이 상방으로 지그재그로 형성되게 되므로, 열기를 포함하는 연소가스가 보일러(1) 속에서 체류하는 시간이 길게 됨에 따라 후술하는 열교환수단에 의해 최대한의 열회수가 가능하게 된다.

본 발명에 따라, 보일러(1)의 측벽을 형성하도록 이격배치되는 물탱크(2,2')들은 다수의 수관용 파이프(10)들로 서로 연통된다. 상기 파이프(10)들의 일부는 연소부(5)의 상측에서 가이드판(7)의 밑에 배치되고, 또 일부는 후면벽(4)의 내측과 연소가스 배출 통로(6)의 상측에서 가이드판(8) 밑에 배치되며, 나머지 파이프(10)들은 연소가스 배출 통로(6')에서 물탱크(3)의 밑에 배치된다. 따라서, 뜨거운 연소가스가 통로(6,6')에서 체류하면서 수관 파이프(10)들과 접촉하여 열교환되는 시간이 길어짐과 함께 파이프(10)와의 접촉면적이 증대되어 효율적인 열회수가 이루어진다.

상기 상측의 물탱크(3)에는 난방용 배관(11)이 연장 배치되어 있으며, 양측벽의 물탱크(2,2')에서 대류에 의해 가열되어 뜨거워진 물이 상층부로 유동하여 최종적으로 연결통로(12)를 통해 물탱크(3)로 유입됨으로써 난방후 냉각된 배관(11) 내의 물을 가열시켜 순환되게 한다. 또한, 상측의 물탱크(3)에는 밸브 조작에 의해 온수를 이용할 수 있게 되어 있다.

본 발명의 보일러에서 연소가스 배출통로(6')의 최종 단부에는 연돌(14)이 설치되며, 상기 열돌의 수직부분에는 연소가스의 배출속도를 조정하기 위하여 조절판(15)이 회동축(16)에 의해 회동가능하게 장착되어 있다. 상기 조절판(15)의 직경은 연돌의 내경 보다 약간 작게 형성되어 연돌에 대하여 직각으로, 즉 수평이 되게 배치되는 경우에도 연돌 내경과 조절판의 외경의 차이에 의해 형성되는 틈새를 통하여 최소한의 연소가스 배출이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 상기 회전축(16)은 연장되어 외부에서 사용자가 연소가스 배출속도를 조정하기 위하여 조작할 수 있도록 레버(17)가 제공되어 있다. 연돌의 수직부분의 하단은 연소갓스 배출 통로(6)에 이어진 수평부분보다 밑으로 하방으로 연장되어 외기와 연소가스와의 온도차에 의해 냉각됨에 따라 응결되어 발생되는 물이 배출될 수 있도록 통상의 방법으로 배출구가 마련되어 있다.

본 발명의 보일러에는 또한, 연소시의 발생되는 분진 또는 그을름등이 열교환용 수관 파이프(10)들의 외면에 부착될 수 있음으로 인하여 열교환의 효율이 저하될 수 있기 때문에 이를 방지하기 위하여 일정기간 사용후에는 파이프(10)들의 외면에 묻은 그을름을 제거하기 위한 청소가 필요하다. 이를 위하여 보일러의 전면에 본 실시예에서는 화구(18)와 그 위쪽에, 즉 상측의 청소구(19)를 통해 청소를할 수 있도록 되어 있다. 특히, 청소구(19)는 도면에 도시된 바와같이 상측 가이드판(8)이 청소구의 중간에 위치하게 대향측에 형성시킴으로써 사용자는 상측 가이드판(8)의 위와 아래쪽을 함께 청소할 수 있게 되어 청소작업이 간편하게 된다.

도 3과 도 4는 본 발명의 다른 실시예의 보일러(20)를 도시하고 있으며, 본 실시예의 보일러가 도 1 및 도 2의 보일러와 기본적으로 양측벽으로서 물탱크를 사용하고 서로 연통되는 다수의 수관용 파이프(21)들이 연소부(22)와 연소가스 배출 통로(23)들에 배설되어 있고, 가이드판(24)들에 의해 연소가스 배출 통로(23)가 지그재그로 형성되어 연소가스의 체류시간을 길게 됨으로써 배출되는 연소가스로 부터의 열회수를 가능한한 최대로 달성할 수 있는 점에서 동일하며, 다른 점은 보일러의 용량이 더 큰 경우에 연소배출 통로를 보다 더 길게 하도록 가이드판(24)의 수를 증가하고, 청소구(25)를 각각의 연소배출 통로에 대응하여 전면에 형성한 것이다.

또한, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예의 보일러를 도시하고 있으며, 본 실시의 보일러(30)는 대용량의 보일러용으로 도 1과 도 2에 도시된 보일러 구조를 복수개의 열교환유니트인 물탱크(32,32', 33,33', 34,34')들을 병렬로 연결하여 연소에 의한 열기를 포함한 연소가스의 배출경로를 연장시켜 많은 물을 가열시킬 수 있도록 구성된 것이다.

본 실시예의 보일러(30)는 연소부(31)가 중앙에 형성되며, 양측에 물탱크(32,32')들을 배치하고, 각각의 물탱크(32,32')들과 이격되게 물탱크(33,33')들을 각각 배치하며 서로 수관용 파이프(10)들로 연통시키며, 물탱크(33,33')들로 부터 이격되게 물탱크(34,34')들을 보일러의 양외측벽으로서 설치하여 구성된다. 이때, 물탱크(32,32')들이 물탱크(33,33')들 보다 전면으로 전진되게 배치됨으로써 도 5에 도시된 바와같이 전면벽과 배면벽 사이에 연소가스의 측방 통로가 형성되도록 이격되게 배치되어 있어 각 물탱크(32,33)(32',33')들 사이공간에는 연소가스 배출 통로가 형성되어 있으며, 도 6에 개략적으로 도시되어 있듯이 상방으로의 연소가스 배출 통로(6,6')를 형성되어 가이드판(7)(8)들에 의해 지그재그식으로 상향으로 연소가스가 이동되면서 배출된다. 도면에서 부호 35는 연돌(4)의 수평부로서 수직부분에 연결된다. 이처럼 물탱크(32,32', 33,33', 34,34')들과 열교환되면서 이동되는 연소가스는 최종적으로 연돌의 수평부(35)를 통하여 외부로 배출된다.이와 같이 연소가스에 의해 물탱크 내부의 물이 열교환되어 연소열이 이동되는 상태를 도 7에 개략적으로 도시하였는 바, 가열된 물은 상층으로 유동하게 되어 결국 상부의 물탱크(3)에 수용된 물이 가장 가열된 상태가 됨으로써 배출관(3a)을 통해 비닐하우스 등의 대규모 구조물을 난방시키게 된다. 또한, 물탱크(3)의 내부에는 난방용 배관(11)이 구비되어 있어 물탱크(3)의 가열된 물에 의하여 난방용 배관(11)의 물이 가열됨으로써 난방용 배관(11)에 의하여 농가에서와 같은 소규모 구조물의 난방을 동시에 실시하거나, 난방용 배관(11) 내부의 물을 온수로 사용하게 된다.도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 보일러의 구성을 보다 명확하게 도시한 분해사시도이다.

본 발명의 실시예들에서 연소부는 나무나 폐비닐 또는 석탄을 연료로 직접 연소시킬 수도 있으며 석유나 가스버너를 설치할 수도 있다. 또한, 보일러의 외측벽을 구성하는 물탱크의 외측면에는 은박지와 석고보드를 포함하여 벽돌로 형성한 단열벽체로 형성하거나 별도의 단열재 케이스 형태로 하여 구성할 수도 있다.

본 발명에 따른 보일러는 폐목재, 폐비닐, 화석연료 등을 직접 사용하거나 또는, 석유나 가스버너 등을 이용하여 여러 가지 연료를 사용할 수 있고, 농가, 시설재배용 비닐하우스, 목장 또는 소규모의 공장등에서 난방 및 온수 이용을 위하여 저렴하게 설치될 수 있다. 또한, 연소가스 배출 통로를 지그재그식으로 연장되게 형성함과 함께 수관용 파이프들로 물탱크들을 연결하여 접촉면적을 증대시켜 효율적으로 연소가스로 부터 열을 회수할 수 있어 연료비를 절감할 수 있다. 또한, 복수개의 단위 보일러들을 병렬로 연결하여 요구되는 다양한 용량에 대하여 간편하게 부응할 수 있는 장점이 있다. 폐비닐이나 폐목재와 같이 연소가능한 폐기물을 소각하여 환경오염을 방지함과 아울러 폐기물 자원의 활용면에 있어서 매우 유익한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 연소부(5)의 양측부에 복수개의 수관용 파이프(10)들로 서로 연통된 물탱크(2,2')를 이격 배치하여 양측 벽부재로 하고,

   상기 물탱크(2,2')들의 상단에는 서로 연통되는 물탱크(3)를 상부벽으로 내부공간을 형성하며,

   그 내부 공간을 연소부(5)와 열기를 포함한 연소가스로 부터 열을 회수하기 위하여 상하로 지그재그 형태로 복수층의 배출 통로(6,6')를 형성하도록 복수개의 가이드판(7,8)들을 상하로 이격되게 배치하며,

   상기 양측 벽부재용 물탱크(2,2')가 연통되는 수관용 파이프(10)들은 연소가스 배출 통로(6,6')를 따라 배치하고,

   상기 물탱크들 중 상부벽인 물탱크(3)의 내부에는 난방용 배관(11)을 구비한 보일러.
2. 연소부(31)의 좌우측 단부에 물탱크(34,34')들을 보일러의 외측벽으로서 설치하고, 상기 물탱크(34,34')들 사이에는 복수개의 물탱크(32,32')(33,33')들을 상호 이격되게 배치하되, 상기 외측벽인 물탱크(34,34')보다 전후폭의 길이를 짧게 형성하여 서로 지그재그타입으로 설치함으로써 전후면벽과 이격되어 형성되는 공간부가 연소가스 배출 통로로 되도록 형성하며,

   상기 물탱크(32,32', 33,33', 34,34')들은 인접한 물탱크들이 수관용 파이프(10)들로 연통되어 고온의 연소가스와 접촉되어 열을 회수하도록 형성하고,

   상기 물탱크(32,32', 33,33', 34,34')들의 상부에는 상기 물탱크(34,34')와 연통되는 물탱크(3)를 설치하되, 물탱크(3)의 내부에는 난방용 배관(11)을 구비한 보일러.