KR100308399B1

KR100308399B1 - 액체가열장치

Info

Publication number: KR100308399B1
Application number: KR1019930013415A
Authority: KR
Inventors: 노보루 마루야마
Original assignee: 노보루 마루야마
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 2001-11-30
Also published as: NO932485L; EP0580418A1; AU4203193A; DE69317712D1; NO301442B1; EP0580418B1; HU215823B; AR248453A1; NO932485D0; DK0580418T3; CN1056441C; HUT65161A; CA2100485C; ATE164668T1; NZ248113A; DE69317712T2; TR27035A; ES2114007T3; US5341797A; CA2100485A1

Abstract

본 발명은 액체 가열장치에 관한 것으로 이중벽을 포함하는 외부드럼이 물탱크에 마련되어 있으며, 외부드럼은 이중형으로 형성된 연소가스분배실을 지니고 있으며, 연소실을 지니는 내부실이 지니고 있으며, 칸막이된 물챔버는 이들 사이에 위치하고 있고, 외부드럼을 관통하는 물탱크의 안쪽과 연통하는 상부 연통관과 물탱크의 베이스에 대해 칸막이된 물챔버의 하부를 연통하는 하부연통관이 칸막이된 물챔버의 하부 및 상부에 갖추어져 있으며, 연소가스 분배실에 대해 연소실을 연통하는 통풍관이 칸막이된 물챔버의 상부에 마련되어 있으며 물탱크의 외측으로 개방된 배출관은 외부드럼의 하부에 마련되어 있으며, 외부드럼 및 칸막이된 물챔버를 관통하고 내부드럼의 측벽에서 물탱크의 외부로 튀어나온 연소기 지지실린더가 갖추어져 있다.

Description

액체 가열장치

제1도는 본 발명의 제1실시예의 횡면도.

제2도는 제1도의 선(2-2)을 택한 단면도.

제3도는 본 발명의 제2실시예의 횡정면도.

제4도는 제3도의 선(4-4)을 택한 단면도.

제5도는 가열점, 중간점 및 배출점 사이의 위치관계를 도시한 도면.

제6도는 본 발명의 제3실시예의 횡정면도.

제7도는 본발명의 제4실시예의 횡정면도.

제8도는 본 발명의 제5실시의 정면도.

제9도는 본 발명을 따르는 장치와 유사한 종래 유형의 액체 가열장치의 횡정면도.

제10도는 열교환기의 측면도.

제11도는 연소가스의 상류/하류기를 원리의 단면도.

제12도는 제9도 및 제10도에 도시된 열교환의 상류/하류 기류 원리 단면도.

제13도는 본 발명을 따르는 장치와 유사한 또다른 종래 유형의 액체 가열장치의 정면도.

제14도는 제13도의 선(14-14)을 택한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

26,74,9,49 : 연소실

33,77,15,53 : 연소기

29,14 : 연소가스 상류기류실

27,68,16,56 : 연소가스 하류기류실

24,73,7,8,47 : 연통관

21,2,41 : 열교환기

본 발명은 연소가스 상류/하류 기류방법을 이용하는 보일러와 같은 열교환기가 물탱크에 설치된 액체 가열장치에 관한 것이다.

위에서 설명한 액체가열장치에는 본출원에 의해 제안된 것과 (A) 일본 실용신안 공보 제44093/1976호 외 (B)일본 실용신안공보 제15168/1976호에 개시되어 있는 것이 포함된다. (A)에 개시된 내용은 제9도∼제12도에 개시된 내용과 같은 것이고, 열교환기(21)가 물탱크(22)내에 제공되어 있으며, 이 열교환기(21)는 열수용벽(23)에 의해 둘러싸인 내부공간부분내에 제공된 칸막이된 물챔버(25)를 포함하며, 그 상부 및 하부는 연통관(24)과 물통로용구멍(30)과 각각 연통하고 있으며, 연소실(26)은 그 한쪽에 형성되어 있으면서 상부가 좁은 가스 상류기류실(29)과 다른 쪽에 형성된 하부가 좁은 가스하류기류실(27)을 지니며, 이 두개의 실(27 및 29)의 상부는 연통관(24)의 양쪽에 형성된 구멍(28)을 통해 가스와 서로 연통하고, 연소실(26)의 하부에 있는 연소기(33)에는 연소실(26)에 대한 공기공급통로(31)와 가스하류기류실(27)에 대한 배기통로가 그 하부에 제공되어 있다.

지금부터, 위에서 설명했듯이 열교환기(21)에서 연소가스의 상류기류/하류기류의 원리에 대해 설명할 것이다. 제11도에 도시된 가스 상류기류실(29)과, 이 가스상류기류실의 높이와 같은 높이(H)를 갖는 가스 하류기류실(27)을 갖는 가스연소통로에서, 내부통풍력은 다음식(1)과, (2)로 표현되고, 열발생점(U), 중간점(P), 배출점(D)이라고 했다.

D : Pch =(γd-γu).H (1)

Pch =(PH/R)(1/Td - 1/Tu) (2)

여기서,

γd : 가스 하류기류실(27)에서의 연소 가스의 고유 중량

γu : 가스 상류 기류실(29)에서의 연소가스의 고유중량

H : 열발생점(u)로부터의 중간점(M)까지의 높이

P : 연소가스의 압력

R : 연소가스 상수

Td : 가스 하류 기류실(27)에서의 연소가스의 온도

Tu : 가스 상류 기류실(29)에서의 연소가스의 온도

Tu 가 보통 Td 보다 높기 (Tu 〉 Td) 때문에, 열교환기(21)가 작동할 때, 즉, 연소실(33)이 작동할 때, (1/Td - 1/Tu)〉0 이 되고, 연소가스가 열가열점(U)으로부터 중간점(M) 및 배출점(D)로 흐른다.

이와는 반대로, 열교환기(21)가 작동하지 않을 때, Tu=Td=주변물의 온도가 되므로, 내부통풍력 Pch=0 가 되게 되어, 연소가스의 통로내의 연소가스가 흐름을 멈추고 이곳에 유지되므로 차가운공기가 바깥쪽으로부터 들어오는 것을 방지하고, 내부 온도를 어떤 수준으로 유지시킨다.

위에서 설명한 것은 이 원리를 바탕으로 하는 것이며, 연소실(26)에서 발생한 연소가스는 가스 상류 기류실(29)에서는 올라가는 한편, 그때 가스의 온도가 낮아지고 중량이 증대되면서 열을 발생시키는 가스하류실(27)에서는 내려가고, 터널(34)을 통해, 배출통로(34)로부터 외부에 배출되는 과정에서, 연소가스가 열수용벽(21)과 칸막이된 물챔버(25)의 벽과 접촉하여 물탱크(22)내의 물을 가열시킴으로써, 열교환기가 높아지고, 물 온도가 급격하게 상승하며, 흐르는 동안 하류기류의 유동성이 상승되고 이 기류기능이 촉진되면서 연소가스의 온도강하가 커지고, 또한 두개의 통로(31) 및 (32)가 서로 인접해 있기 때문에 급기통로(31)에서 흐르는 공급공기가 가스 배기통로(32)에서 흐르는 배기가스에 의해 가열되어 열효율이 상승하게 되므로 위의 장치의 또 다른 장점이 된다.

그러나, 위의(A)에 개시된 장치에서, 칸막이된 물챔버(25)가 편평하기 때문에, 열전달 면적이 작고, 열전달효율이 낮아지고, 물탱크(22)의 저면과 열교환기(21)의 저면 사이에 공간이 있기 때문에, 이 부분에 있는 물에서 대류 장애가 발생하여, 물을 전체적으로 일정하게 가열하는 것을 방해하고, 열교환은 열수용벽(23)의 반대쪽에 위치한 가스 상류 기류실(29)의 측면에 있는 열 수용벽(23)에서 더 부드럽게 수행되고, 이곳에서는 물대류가 물탱크(22)의 벽면 부근에 위치한 가스하류 기류실(27) 쪽의 열수용벽(23)에서 보다 더 원활하게 수행된다. 또한, 이 위치에서는 연소가스가 가스상류 기류실(29)에 남게되어 이 가스가 냉각되어 버리는 결과로서, 열대류가 원활하게 수행되지 않기도 하여서, 바람직한 통풍력을 얻기가 힘들다. 또한, 위에서 설명한 장치에서, 배출점(D)(제12도)이 배출점(U)으로부터 h 만큼 더 높이 위치하고 있고, 점(U), (M) 및 (D)에서의 압력(Pu), (Pm) 및 (Pd)가 위에서 언급한 식(1), (2)로부터 다음과 같이 산출된다.

Pu = Pm + ∫^H _Oo γu.dH (3)

Pd = Pm + ∫^H _hh γd.dH = Pm + γd.H + γd.h (4)

그리고 Pd는 대기에 방출되며, Pd = Po(대기압)이다. 이런 이유로, 다음식이 얻어진다.

Po = Pm + γd.H + γd.h (5)

Pm = Po - γd.H + γd.h (6)

이들식을 식(3)에 대입하면 다음식이 얻어진다.

Pu = Po - γd.H + γd.h + ∫^H _Oo γu.dH = Po - γd.H + γd.h + γu.H(7) 여기서, 열교환기(21)가 작동하지 않아도 γd 는 γu와 같고 (γd = γu), Pu = Po + γd.h 즉, Pu - Po = γd.h 〉0 이기 때문에, Pu 〉Po의 관계가 항상 유지되고, 연소가스 통로의 연소가스가 연소가스 통로에 남지 않고, 가열점(U)으로부터 중간점(M)을 통해 배기점(D)에 항상 흐르고, 이러한 이유때문에, 내측으로 외부공기가 침투되는 것이 방지되지 않으며, 물탱크(22)내 온수의 열이 바깥으로 방출된다.

위의(B)에 개시된 장치는 제13도 및 제14도의 장치와 같고, 이중벽을 포함하는 내부드럼(internal drum)(67)이 이중벽을 포함하는 외부드럼(external drum)(66)으로부터의 일정 간격 떨어진 채 제공되어 있고, 연소가스 하류기류실(68)이 이들 사이에 제공되어 있으며, 외부 물 챔버(external water chgmber)(71)는 연소 가스하류실(68)의 외측에 제공되어 있으며, 이 물챔버의 상, 하부에는 온수 배수구(69)와 급수구(70)가 있고 연소실(72)의 상부에서 연소가스 하류기류실(68)과 연통하는 연소실(74)은 내부드럼(67)에 제공되어 있으며, 배출구(75)는 연소가스실(68)의 하부에 제공되어 있고, 배출실린더(78)의 하부에 제공되어 있고, 배출실린더(78)는 이 배출실린더(78)에 연결되어 있고, 연소기(77)는 내부 및 외부 물챔버(71), (72)를 통해 분리 가능하게 되어 있다. 그리고, 온수 배수구(69)가 여기에는 도시되지 않았지만 관을 지닌 물탱크와 같은 온수 수용부에 연결되어 있고, 참조번호(70)는 세척용 포트이다. 위에서 설명한 액체 가열 장치에서, 상류기류/하류기류 방법을 이용하므로서 연소실(77)에 의해 정격을 만족시키도록 하게 하는 연소가스가 이 연소실에서 방출된 열이 흡수되기 때문에 연소실에서 상승한 다음, 연소가스 하류기류실(68)에서 속도(g(m/sec))로 아래로 흐른 다음, 배출구(75)에서 속도 (G(m/sec))로 가속되어 배출된다.

한편, 물이 그 하부의 급수구(70)에서 외부물챔버(17)로 공급 되고 연소실 상, 하부의 이 외부물챔버(171) 및 연통관(73)과 연통된외부물챔버(72)에서 올라가는 반면, 연소가스가 내부 및 외부 물챔버(71), (72)내 액체에 복사 및 접촉열 대류에 의한 충분한 열을 공급하고, 연소가스 하류실(68)의 연소가스의 하류기류의 유동성이 상승되기 때문에 연소가스가 연소가스와 액체 사이의 열교환비를 상승시켜 액체의 온도를 급속히 상승시키므로서 연소효율을 향상시키고 불완전연소를 방지한다. 상기 장치는 위에서 설명한 장점을 지니지만, 이와 동시에 아래와 같은 단점을 지닌다. 즉, 액체 가열장치에서 물이 연소실의 하부에 위치한 급수구(70)로부터 외부물챔버(71)로 공급되고 나서, 이 외부 물챔버(71)에서 뿐 아니라 연소실의 상, 하부의 연통관(73)과 외부물챔버까지 연통된 내부물챔버에서도 상승함에 따라, 외부물챔버(71)에서 상승된 냉각수와 그 하부에서 내부물챔버(72)로부터 배출되어 다시 외부물챔버(71)로 내려간 온수 사이의 간섭이 발생하게 되어 물이 내부 및 외부 물챔버 모두에서 원활히 대류하지 못하게 하고, 이 때문에 가스와 물 사이의 충분한 열교환이 이루어지지 않고, 전체의 장치를 하나로 조립하여 열교환/물저장부분을 형성해야 하기 때문에 설치작업과 외부물챔버(71) 내의 세척이 곤란하다.

본 발명의 목적(a)은, 액체가열장치를 갖추어서 열전달면적이 크고, 물탱크의 베이스와 열교환기의 베이스 사이의 공간이 좁아 이 부분에서의 물의 대류 장애가 결코 일어나지 않으며, 물탱크내의 물대류가 열교환기의 전체면 위에서 원활하게 수행되어 열교환을 더 원활하게 수행하므로서 가스가 하강하는 챔버내 연소가스가 효율률적으로 냉각되기 때문에, 통풍력이 얻어져서 물탱크내 물을 전체적으로 균일하게 충분히 가열하고, 열교환기가 작동되지 않아도 연소가스가 열교환기 안쪽에 남아 있게 되어 외부로부터 냉기의 침입이 방지되고, 열차단 효과, 즉 물탱크안쪽의 온수의 열이 밖으로 발산되지 않으므로서, (A)에서 설명한 종래 유형의 문제점이 해결된다.

본 발명의 목적(b)은, 액체 가열장치를 갖추어서 물이 외부 물챔버에서 하부의 연통관을 통해 저수부로부터 내부 물챔버로 하강한 다음, 상승하지만 외부 물챔버에서는 상승하지 않게 되어 내부와 외부 물챔버의 냉각수와 온수 사이의 간섭이 억제되고, 외부 물챔버와 내부물챔버 사이의 원활한 물대류가 이루어지면서, 가스와 유체 사이의 양호한 열교환이 수행되어 열효율이 높고, 열교환 부분이 저수부(water reserving section)에 분리가능하게 설치되어, 설치작업 및 세척작업이 용이해지므로, (B)에서 설명한 종래 유형의 액체 가열장치의 문제점이 해결된다.

상기 목적(a)을 성취하기 위해, 본 발명에 따른 액체 가열장치에는 물탱크에 제공된 열교환기가 포함된다. 이 열교환기는 이중벽을 포함하는 외부드럼을 지니며, 이 외부드럼은 이중벽의 상부와 하부에 형성된 상부 및 하부 연소 가스 분배실과, 이 사이에 형성된 연소가스 하류기류실을 지니고 있고, 연소실을 지니는 내부드럼은 외부드럼과 일정간격 떨어져 있으며, 칸막이된 물챔버가 이들 사이에 형성되어 있고, 외부드럼을 관통하고 이 외부드럼의 안쪽과 연통하는 상부 연통관이 칸막이된 챔버의 상부와 연결되어 있고, 물탱크의 베이스에 대해 칸막이된 물챔버의 하부와 연통하는 하부 연통관은 그 하부에 제공되어 있으며, 이 칸막이된 물챔버를 관통하고 연소가스분배실에 대해 연소실과 연통하는 통풍관이 칸막이된 물챔버의 상부에 제공되어 있으며, 물탱크의 바깥에 개방된 배출관이 외부드럼의 하부에 제공되어 있고, 연소기는 내부드럼의 측벽위에 제공되어 외부드럼과 칸막이된 물챔버를 관통하여 물탱크의 바깥쪽으로 튀어나온 연소기 지지실린더내에 제공되어 있다. 위에서 설명한 구조를 한 액체 가열장치에 있어서, 열교환기가 작동하고, 연소실 지지실린더에 갖춰진 연소실이 작동할 때, 연소실에서 발생한 연소가스가 내부드럼에서 상승하고, 상부 통풍관을 경유하여 외부드럼의 이중벽에 의해 형성된 상부 연소 가스 분배실에 들어가고 나서 이 연소가스 분배실의 상부 주변에서 역류하여, 하부연소 가스 분배실에 들어가 배출관으로부터 외부로 배출되는 반면, 연소가스가 위에서 언급한 것처럼 열교환기에서 상승 및 하강하는 동안, 열교환은 내실과 외실 사이에 형성된 칸막이 된 물챔버와, 이 외부드럼의 외부면 위에 있는 물과 연소가스사이에서 수행되고, 이 열교환으로 인해, 특히, 연소가스 하류기류실의 연소가스가 열을 그 내측 및 외측에 있는 유체로 전달하여, 하류기류 유동성이 상승되면서 불완전연소를 방지하여 연소효율이 향상되고 이 과정동안, 칸막이된 물챔버와 외부드럼의 외부면 위에 있는 액체는 칸막이된 물챔버 및 외부의 물이 상승 및 하강하게 하는 대류를 발생시키고, 이러한 이유 때문에 물의 온도가 상승함과 동시에 연소가스와 액체 사이의 열교환율이 올라가고, 열교환기의 작동이 정지하게 되고, 안에 남아 있는 연소가스가 배출점에서 중간지점 및 가열점까지 이동할지라도, 즉, 열교환기가 시동할 때의 반대방향으로 이동할지라도, 연소가스가 열교환기에 존재하여 냉각공기가 바깥으로부터 침투하는 것을 방지하면서 열차단효과를 제공하기 위해 이 운동을 억압하므로서 물탱크안에 있는 온수 열이 바깥으로 방출되지 않는다.

본 발명의 다른 목적(b)을 성취하기 위해, 본 발명에 따른 액체 가열장치는 그 하부에 분리할 수 있게 연결된 열교환기와 저수부를 지닌다.

이 열교환기는 이중벽을 포함하는 중간드럼을 지니며, 외부물챔버가 이 중간드럼과 외부드럼 사이에 형성되어 있고, 이 중간드럼은 이중벽의 상부와 하부에 형성된 상부 및 하부 연소가스 분배실과, 두개의 연소가스 분배실 사이에 형성된 연소가스 하류기류실을 지니고 있고, 연소실을 갖는 내부드럼이 이 중간드럼으로부터 일정 간격 떨어져 있고, 내부물챔버가 이들 사이에 배열되어 있으며 중간드럼을 관통하고 저수부와 연통하는 상부연통관은 내부챔버의 상부에 제공되어 있으며, 외부물챔버의 하부와 내부물챔버의 하부를 연통시키는 하부연통관이 그 하부에 제공되어 있으며, 이 내부물챔버를 관통하고 연소가스분배실에 대하여 연소실을 연통하는 통풍관이 내부물챔버의 상부에 제공되어 있다.

또한, 이 장치는 외부드럼의 하부부분을 관통하고 하부 연소가스분배실에 연통되고 외부에 개방된 배기관을 지니고 있다.

위에서 설명한 구조를 한 액체 가열장치에서, 열교환 연소기가 작동하고 연소기가 작동할 때, 연소실에서 발생한 연소가스가 연소실에서 발생하여 통풍관을 경유하여 상부 연소가스분배실로 들어갈 때 역류하고, 연소가스 하류기류실로 하강한 후 이 배출관으로부터 외부로 배출되고, 한편 저수부의 물은 내부물 챔버의 하부연통관을 경유해 상승하고나서 상부연통관을 경유해 저수부로 배출된다. 이 과정동안, 연소가스는 적당한 량의 열을 내부 및 외부 물챔버에 있는 액체로 전달하여 연소가스 하류기류실에서의 하류 기류유동성이 상승되고, 연소효율이 상승하므로서 불완전연소가 방지된다. 또한, 물은 상부 저수부로부터 외부물챔버, 하부 연통관 및 내부로 흐른후 물챔버, 상부연통관, 저수실(water reserving chamber)로 흐르고 이 과정동안, 외부물챔버의 냉각수와 온수 간의 간섭 발생이 억제되고 원활한 물의 대류가 내부물챔버와 외부물챔버 사이에서 이루이진다. 그리고, 가스와 액체 사이의 활발한 열교환이 이루어지면서 액체가 상승하여 액체의 온도가 급속히 올라간다.

만일, 열교환기에서 점검, 수선, 대체가 필요한 경우, 열교환기를 저수부로부터 제거한 후 실행한다.

또한, 칸막이된 물챔버, 중간드럼 및 외부드럼을 관통하여 물탱크의 바깥쪽으로 튀어나온 연소지지 실린더가 내부 드럼의 측벽에 갖추어져 있으며, 연소기가 이 연소 지지실린더에 제공되어 연소기가 작동을 멈출 때 이 연소기 내부에 있는 연소가스가 배기지점(배출관)에서 중간점 및 가열지점(연소기)으로 흐를 경우라도, 즉 열교환기가 작동하는 것이 정지될때 반대방향으로 이동할지라도, 연소기 지지 실린더에 제공된 연소기가 이 이동을 억제하고 물을 열교환기 안쪽에 있게 하므로서, 외부로부터의 냉각 공기의 침입이 방지되고, 열차단 효과가 제공되고, 이러한 이유때문에 장치안쪽에서 온수의 열이 외부에 결코 방출되지 않는다.

제1도에 도시된 제1실시예에 있어서, 참조번호(1)는 물탱크, 참조번호(2)는 이 물탱크(1)에 제공된 열교환기(2)이고, 이 열교환기(2)는 이중벽을 구성하는 외부드럼(3)을 지니고 있다. 이 외부드럼(3)은 이중벽의 상,하부에서 상, 하 연소가스 분배실(5),(11)을 포함한다.

연소가스 상류기류실(16)이 이들 사이에 형성되어 있고, 연소실(9)과 이에 형성된 연소가스 상류 기류실(14)을 갖는 내부드럼(4)이 외부드럼과 일정 간격 떨어져 위치하고 있고, 칸막이된 물챔버(6)가 외부드럼(3)과 내부드럼(4)사이에 형성되어 있고, 외부드럼(3)을 관통하고 물탱크(1)의 내측과 연통하는 상부 연통관(7)이 칸막이된 물챔버(6)의 상부와 연결되어 있고, 물탱크(1)의 베이스에 대해 칸막이된 챔버(6)의 하부와 연통하는 하부연통관(8)이 외부드럼(3)의 하부에 제공되어 있으며, 칸막이된 물챔버(6)를 관통하고 연통가스분배실(5)에 대해 연소실(9)을 연통시키는 상부통풍관(10)이 칸막이된 물챔버(6)의 상부에 제공되어 있으며, 물탱크의 외측에 개방된 배출포트가 드럼(3)의 하부에 제공되어 있고, 칸막이된 물챔버(6)를 관통하여 물탱크(1)의 바깥쪽으로 튀어나온 연소 지지실린더(13)가 내부드럼(1)의 측벽위에 제공되어 있고, 연소기(15)가 이 연소기 지지실린더와 분리 가능하게 제공되어 있다.

위에서 설명한 구조를 한 액체 가열장치에서 열교환기(2)가 작동하고, 연소기 지지실린더(13)에 있는 연소기(15)가 작동할 때, 연소실(9)에서 발생한 연소가스가 내부드럼(4)과 연소가스 상류 기류실(14)로 들어가고, 상부통풍관(10)을 경유하여 외부드럼의 이중벽에 의해 형성된 상부 연소 가스 분배실(5)로 들어가고 이 연소가스 분배실(5)의 상부 주변에서 역류되어 연소가스 하류기류실(16)로 내려간 다음 상부 연소가스 분배실(11)로 들어간 다음 배출관(12)으로부터 외부로 배출된다.

위에서 설명했듯이, 열교환기(2)에서 연소가스가 하강 및 상승하는 동안, 연소가스와 외부드럼(2)의 외부면, 즉 물탱크(1)에 있는 액체 사이에서 열교환이 이루어진다.

연소가스 하류 기류실(16)의 연소가스는 이 열교환을 이용해 안밖으로 열을 전달하므로서 하류기류 유동성이 향상되어 연소효율이 향상되고, 이 과정동안, 칸막이된 물챔버 및 드럼(3)의 외부면위에 있는 액체는 칸막이된 물챔버(6)의 안밖의 상기 유체가 상부 및 하부 연통관(7), (8)을 경유해 상승 및 하강하게 하는 대류를 발생시키므로 연소가스와의 열교환율이 상승되어 액체의 온도가 급속히 올라간다.

제5도에 도시되어 있듯이, 열발생점(U)으로부터의 중간지점(M)의 높이(H')는 위에서 언급한 높이(H)보다 짧고, 이와 반대로 배기점(D)은 열발생점(U) 보다 낮게 위치하고 있어, 열교환기(2)가 작동하지 않을 때, 이론상으로 그 안에 있는 연소가스가, 선행기술의 액체 가열 장치와 같이, 중간지점(M)에 대한 배출점(D)로부터 가열점(U)까지 이동할지라도, 즉, 열교환기(2) 작동방향과 반대 방향으로 이동할지라도, 연소기 지지실린더(13)에 마련된 연소기(15)가 공급을 억제하며, 이러한 이유 때문에 연소가스가 열교환기(2)에 계속 머물러 냉각 공기가 외부로부터 들어오는 것을 방지하고, 열차단 효과를 제공하여 탱크(1)내 온수 열이 결코 바깥으로 방출되지 않는다.

제3도 및 제4도에 도시된 본 발명의 제2실시예 있어서, 하부연통관(8)이 외부드럼(3) 하부의 배출관(12)에 마련되어 물탱크(1)의 베이스에 있는 액체가 원활하게 공급되어 효율적으로 열교환기(2)로 들어가기 때문에, 소위 고인 물(dead water)이 발생되지 않는다는 점을 제외하고는 제1실시예와 같다.

이 실시예에 있어서, 하나의 열교환기(2)가 하나의 물탱크에 갖추어져 있지만, 다수의 열교환기(2)가 하나의 물탱크에 제공될 수 있어서, 본 발명은 욕실, 온수수영장, 저수장치를 토대로 한 보일러, 이동욕조, 항온욕조, 증기발생기, 흡수냉장고, 뜨거운 화학욕조, 고온배양탱크(hot culturing tank), 고체용해 가열장치등에 이용될 수 있다.

본 발명의 제3실시예를 설명한 제6도에서 참조번호(41)는 열교환기를 표시하고, 참조번호(42)는 상부에서 분리가능하게 제공된 저수부(42)를 표시한다. 열교환기(41)는 이중벽을 포함하는 중간드럼(81)을 지니며, 외부물챔버(60)가 열교환기(41)와 외부드럼(43) 사이에 갖추어져 있고, 이 중간드럼(51)은 이중벽의 상부에 형성된 상하 연소가스 분배실(45)과 이들 사이에 형성된 연소가스 하류기류실(56)을 지니고 있고, 연소실(49)을 지닌 내부드럼은 중간드럼(51)으로부터 일정간격 떨어져 마련되어 있고, 내부물챔버(46)가 이들사이에 형성되어 있으며, 중간드럼(51)을 관통하고, 저수부(42)와 연통하는 상부 연통관(47)이 내부물챔버(46)의 상부에 제공되어 있고, 외부물챔버(60)의 베이스와 내부물챔버(46)의 하부를 연통시키는 하부연통관(48)이 그 하부에 갖추어져 있고, 이 내부물챔버(46)를 관통하고 상부 연소가스 분배실(45)과 연소실(49)을 연통시키는 통풍관(50)이 내부 물챔버(46)의 상부에 마련되어 있고, 외부드럼의 하부를 관통하고 하부연소가스 분배실(54)에 연통하고 외부로 개방된 배기관(52)이 마련되어 있고, 중간드럼(51)및 외부드럼(43)을 관통하고 열교환기(41)의 외부로 튀어나온 연소기 지지실린더(53)가 갖추어져 있고, 저수부(42)에서 급수 파이프(51)가 그 하부에 제공되어 있으며, 열교환기(41)가 열교환기(41)의 상부와 저수부(42)에 각각 제공된 플랜지(63 과 64)를 연결하므로서 저수부(42)와 분리가능하게 연결되어 있다.

위에서 설명한 구조를 한 액체 가열장치에 있어서, 열교환기(41)의 동작이 시작되고, 연소기 지지실린더(53)에 마련된 연소기(55)가 작동할 때, 연소실(49)에서 발생한 연소가스가 연소실(49)에서 상승하며, 통풍관(50)을 경유하여(45)에 들어갈 때 역류하고, 연소가스 하류기류실(56)로 내려가 배출관(52)으로부터 하부 연소가스 분배실(54)을 경유해 외부로 배출된다. 한편, 물은 급수관(57)을 경유해 저수부(42)로 공급되고, 칸막이판(59)과 외부드럼(43)사이의 외부물챔버(60)로 내려가 내부물챔버(46)의 하부연통관(48)을 경유해 올라가고나서 상부연통관(47)을 경유해 저수관(47)으로 배출되고, 이 과정동안, 외부 물챔버내 냉각수의 온도가 올라가지 않게 되어 냉각수와 온수사이의 간섭이 억제되어 내부물챔버(46)와 외부물챔버(60) 간 물의 원활한 대류가 발생하고, 연소가스가 충분한 양의 열을 내부 및 외부 물챔버(46), (60)의 액체에 전달하므로서, 하류 기류 유동성이 상승되어 연소효율이 향상되면서 불완전연소가 방지되고, 가스와 액체사이의 적절한 열교환이 이루어져, 열효율이 향상되어 액체의 온도가 급속히 상승한다.

또한, 열교환기(41)에서 점검, 수리 및 대체를 해야할 경우, 열교환기(41)를 저수부(42)로부터 제거한 후 수행한다.

또한, 칸막이된 물챔버, 중간 물챔버 및 외부드럼을 관통하여 물탱크의 외부로 튀어나온 연소기 지지 실린더가 내부드럼의 측벽에 마련되어 있고, 연소기가 이 연소기 지지실린더와 분리될 수 있게 제공되므로써, 연소기가 동작하지 않을 때, 연소기의 안쪽에 남아 있는 연소가스가 중간점에 대한 배출지점(배기관)에서 가열지점(연소기)까지 이동할지라도, 즉, 열교환기가 작동하는 방향과 반대방향으로 이동할지라도, 연소기 지지실린더에 마련된 연소기가 그 공급을 하지 못하게 하여, 연소가스가 열교환기에 남게하므로서, 외부로부터의 냉각 공기의 침투가 방지되고, 이러한 이유때문에 장치의 온수 열이 외부로 방출되지 않는다.

제7도에 도시된 본 발명의 제4실시예는 제3실시예와 거의 구성이 같으며, 차이점은 상부연통관(47)이 칸막이판 역할을 한다는 점이고, 이의 효과를 포함하는 기타 사항은 다르지 않으므로, 제4실시예에 대한 설명을 여기서는 생략했다.

제8도에 도시된 본 발명의 제4실시예에 있어서, 저수부(42)는 대형욕조 또는 온수 수영장등과 같은 대형 저수몸체(62)를 지니고 있으며, 이 경우에 다수의 플랜지(63)가 저수몸체(62)의 베이스 위에 설치되어 있고, 각각의 열교환기(41)용 플랜지(63)가 볼트너트(61)로 연결되어 있고, 각각의 열교환기(41)에 대한 점검, 수선 또는 대체가 필요한 경우, 상응하는 열교환기를 저수부(42)로부터 제거한 후에만 실시된다.

따라서, 본 발명은 욕조, 온수수영장, 저장장치를 토대로 한 보일러, 이동욕조, 항온 욕조, 증기발생기, 열화학욕조, 열배양욕조, 고체용해가열장치, 조리용 보일러와 같은 장치에 이용할 때 유용하다.

Claims

열교환기가 물탱크에 마련되어 있으며, 이 열교환기는 이중벽을 포함하는 외부드럼을 지니고, 이 외부드럼은 이 이중벽의 상부와 하부에 형성된 상부 연소가스 분배실과 하부연소 가스 분배실 및 이들 사이에 형성된 연소가스 하류 기류실을 지니고 있으며, 내부드럼은 연소실을 지니고 외부드럼의 공간에 위치하고 있으며, 칸막이된 물챔버가 이들 사이에 형성되어 있고, 외부드럼을 관통하여 물탱크의 내측과 연통하는 상부연통관은 칸막이된 물챔버의 상부와 연결되어 있고, 물챔버의 베이스에 대해 칸막이된 물챔버의 베이스를 연통시키는 하부연통관은 칸막이된 물챔버의 하부에 마련되어 있으며, 이 칸막이된 물챔버를 관통하여 연소 가스 분배실과 연소실을 연통하는 통풍관은 칸막이된 물챔버의 상부에 마련되어 있으며, 물탱크의 외부로 개방된 배기관은 외부드럼의 하부에 갖추어져 있으며, 외부드럼과 칸막이된 물챔버를 관통하여 물탱크의 외부로 튀어나온 연소 지지실린더가 연소기 지지실린더에 갖추어진 것을 특징으로 하는 액체 가열장치.
제1항에 있어서, 하부 연통관은 외부드럼의 하부에 마련된 것을 특징으로 하는 액체 가열장치.
제1항에 있어서, 하부연통관은 배출관에 갖추어진 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
제1항에 있어서, 다수의 열교환기가 물탱크에 갖추어진 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
액체가열장치는 저수부와 그의 하부와 분리 가능하게 연결된 열교환기를 지니고 있으며, 이 열교환기는 열교환기와 외부드럼 사이에 형성된 외부물챔버가 갖추어진 이중벽을 포함하는 중간드럼을 지니고 있으며, 이 중간드럼은 이중벽의 상부와 하부에 형성된 상부 및 하부 연소 가스 분배실과 이들 사이에 형성된 연소가스 하류기류실을 지니고 있으며, 연소실을 지닌 내부드럼은 외부드럼으로부터 일정 간격 떨어져 있으며, 내부물챔버는 이들 사이에 배열되어 있고, 중간드럼을 관통하여 저수부와 연통하는 상부연통관은 내부 물챔버의 상부에 마련되어 있으며, 외부 챔버의 하부와 내부물챔버의 하부를 연통하는 하부연통관이 그의 하부에 마련되어 있으며, 이 내부물챔버를 관통하여 연소가스 분배실과 연소실과 연통하게 하는 통풍관이 내부물챔버의 상부에 갖추어져 있으며, 외부실의 하부를 관통하여 하부연소가스분포실과 연통하고, 외부로 개방된 배출관이 갖추어져 있는 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
제5항에 있어서, 저수부의 내부로 연장된 원통형 칸막이판은 외부드럼의 상부에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 가열장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 칸막이된 물챔버, 중간드럼 및 외부드럼을 관통하여 물탱크의 외부로 튀어나온 연소기 지지실린더가 갖추어져 있고, 연소기는 이 연소기 지지실린더와 분리가능하게 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 가열장치.
제5항에 있어서, 저수부는 상부 및 하부에서 급수관을 지니며, 상부에는 온수 유출구를 지니는 것을 특징으로 하는 액체 가열장치.
제5항에 있어서, 다수의 열교환기가 저수부와 분리가능하게 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 액체가열장치.