KR100355706B1 - 보일러용열교환기 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:

보일러용 열교환기

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:

열교환기의 콤팩트화및 온수를 얻어지게 하는 데 소요되는 시간의 현저한 단축과 에너지의 소비를 절약할 수 있도록 하는 것임.

3. 발명의 해결방법의 요지

난방수열교환기(310)와 온수열교환기(320)를 순차적으로 적층시키고, 이들 내부로 연도(330)를 구비하여 버너(200)에서 방출되는 연소가스가 통과하면서 직접적으로 열교환을 이루도록 한 것을 특징으로 한다.

4. 발명의 중요한 용도

보일러의 전체적인 슬림화및 에너지의 소비를 절약토록 하므로써, 소비자와 생산자 모두에게 경제적인 이득을 주도록 하는 데 적용되는 거임.

Description

보일러용 열교환기

본 발명은 보일러용 열교환기에 관한 것으로, 더 상세하게는 버너의 연소열로 직접적으로 직수를 가열하는 것에 의해 온수를 얻어지게 한 것에 관한 것이다.

보일러는, 버너의 연소열로 열교환기를 가열하여 1차열교환이 이루어 지도록 하여 주로 난방수로 순환토록 하고, 또 선택적으로 외부의 직수와 2차 열교환하는 것에 의해 온수를 얻어지게 하는 것이다.

이러한 보일러에 사용되고 있는 종래 열교환기는, 주로 난방수는 버너의 직접열에 의해 가열토록 하고, 또 온수는 난방수에 의해 간접적으로 가열되게 한 저탕식 열교환기가 일반적으로 적용되고 있다.

그런데 저탕식 열교환기는, 버너의 연소열로 가열된 난방수로 온수를 간접적으로 가열하는 구조를 이루고 있어, 온수를 얻는 데 소요되는 시간및 연료의 소비량이 많아 비경제적이다.

또, 열교환을 이루기 위한 기기의 최소한의 단위 크기가 매우 큰 단점이 있어, 보일러를 전체적으로 슬림화 하는 데 많은 장애가 되고 있다.

또한, 그 구조가 매우 복잡하여 공정라인에서의 생산성 저하및 불필요한 원가 상승의 한원인이 되고 있다.

그리고, 보일러의 전체적인 크기에 따른 중량의 증가로 인해 운반및 이송시 많은 불편함이 초래되고 있다.

본 발명의 목적은, 온수를 버너의 연소열로 직접적으로 가열시키는 것에 의해 그 가열시간의 단축및 에너지의 소비를 최소화 하도록 한 보일러용 열교환기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 열교환을 위한 기기의 구성을 간단히 하여 보일러의 전체적인 슬림(SLIM)화에 기여할 수 있도록 된 보일러용 열교환기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 공정상에서 제조원가를 절감하므로써 소비자에게 경제적인 이득을 주도록 된 보일러용 열교환기를 제공하는 데 있다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 연소실(110)이 하부측에 구비되고 그 내부로는 각 구조물들이 설치되는 보일러본체(100)와:

상기 연소실(110)에 설치되어 공급되는 연료를 연소시키는 것에 의해 열에너지를 방출토록 된 버너(200)와:

상기 보일러본체(100)의 내부로 적층 설치되어 상기 버너(200)의 연소열로 가열되는 것에 의해 난방수와 온수를 선택적으로 공급토록 하는 열교환부(300)가 구비된 것에 있어서,

상기 열교환부(300)는 난방수열교환기(310)와 온수열교환기(320)를 순차적으로 적층시키고, 이들 내부로 구비된 연도(330)를 통해 상기 버너(200)에서 방출되는 연소가스가 통과하면서 직접적으로 열교환을 이루도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 보일러본체(100)는 후술하는 바와 같이 그 내부로 설치되는 각종의 구조물들을 감싸지게 하는 구조부로써, 그 하부측에는 첨부도면 제 1 도에서와 같이 연소실(110)가 설치되어 있다.

상기 연소실(110)은, 후술하는 바와 같이 상기 버너(200)에서 방출되는 연소열이 외부로 유출되지 않도록 하여 주는 것이다.

상기 보일러본체(100)는, 대체적으로 사각형 또는 원통형 등으로 성형되는데, 그 상부측에는 첨부도면 제 1 도에서와 같이 연소가스를 외부로 배출시켜 주는 배기구(120)가 설치된다.

이 배기구(120)는, 후술하는 바와 같이 상기 버너(200)에서 방출되는 연소가스를 보일러본체(100) 외부로 배출시켜 주는 배출통로로써, 그 하부측에는 연소가스의 배출소음을 감소시켜 주는 소음기(121)가 설치된다.

상기 버너(200)는 첨부도면 제 1 도에서와 같이 상기한 보일러본체(100)의 하부측에 구비된 상기 연소실(110)에 설치되어 별도의 연료탱크로 부터 공급되는 연료를 공기와 적정비율로 혼합한 후, 이를 연소시켜 열에너지를 방출토록 하는 것으로써, 이때 공급되는 연료는 석유 또는 등유를 포함한다.

본 발명에서 가장 중요한 구성상의 특징은, 상기 열교환부(300)의 전체적인 구조를 단순화 하는 것에 의해 상기 보일러본체(100)의 크기를 전체적으로 슬림화하고, 또 상기 버너(200)의 직접열에 의해 온수를 얻어지게 하므로써 연료의 소비를 절약하고, 그 시간을 단축하는 데 있다.

이를 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 아래와 같다.

즉, 상기 열교환부(300)는 첨부도면 제 2 도에서와 같이 난방수열교환기(310)와 온수열교환기(320)가 순차적으로 적층 설치되어 있는 데, 이들 내부로는 각각 난방수와 온수용 직수가 공급된다.

상기 난방수열교환기(310)는 첨부도면 제 1 도에서와 같이 상기 버너(200)의 연소열에 의해 직접적으로 난방수를 가열토록 설정되어 있다. 이 난방수열교환기(310)로의 난방수 공급은, 첨부도면 제 1 도에서와 같이 배관파이프(도시없음)를 순환한 난방수가 물탱크(H)로 환수된 후, 펌프(P)에 의해 상기 난방수열 교환기(310)로 재차 공급되는 구조를 이루고, 또 그 배출은 난방수공급관(312)을 통해 배출되도록 설정되어 있다.

한편, 상기 난방수열교환기(310)로 환수되어 공급되는 난방수를, 상기 연소실(110)의 내부를 통과토록 하여 1차적으로 가열시킨 후 공급하면 보다 효과적일 것이다. 즉, 환수된 난방수의 온도는 비교적 낮으므로, 이를 소정온도로 재차 가열하기 위해서는 많은 연료가 소모된다. 따라서, 상기 버너(200)에 의해 가열된 상태를 유지하는 상기 연소실(110)의 내부를 통과토록 하는 것에 의해, 자연적으로 1차 가열시킨 후 상기 난방수열교환기(310)로 공급하므로써, 그 가열에 필요한 시간의 단축및 소요되는 에너지를 절약토록 한다.

이때, 상기 연소실(110)에서 상기 난방수열교환기(310)로의 난방수 공급은, 첨부도면 제 1 도에 도시한 바와 같이 연결통로(340)를 통해 공급토록 한다.

첨부도면 제 1 도에서는 상기 연결통로(340)가 1개가 설치된 것을 도시하고 있는 데, 본 고안은 이에 한정되지 않고 필요에 따라 그 수를 증가시키는 것에 의해 보다 원활한 공급이 이루어 지도록 하는 것이 좋다.

상기 온수열교환기(320)는 첨부도면 제 1 도에서와 같이 외부의 수도전(도시없음)과 연결된 직수유입관(322)을 통해 직수를 공급받아 이를 가열시켜 온수를 얻어지게 한 후, 온수공급관(323)을 통해 배출하는 것이다. 이 온수열교환기(320)의 가열은, 후술하는 바와 같이 상기 연도(330)를 통과하는 버너(200)의 연소열과 직접적인 열교환을 이룰뿐만아니라, 특히 상기 난방수열교환기(310)의 직상부에 적층되어 있어, 상기 버너(200)의 직접열에 의해 가열된 난방수와 자연적인 열교환을 이루는 것에 의해 그 가열시간이 전체적으로 단축된다. 따라서, 그 가열에 필요한 시간이 현저히 단축됨과 아울러, 온수량이 풍부해지는 이점이 있다.

상기 연도(330)는, 상기 버너(200)에서 방출되는 연소가스의 배출통로써, 적층 설치된 상기 난방수열교환기(310)와 상기 온수열교환기(320)의 내부로 수직하게 관통되게 형성되어 있다. 따라서, 이 연도(330)를 통과하는 연소가스가 상기한 난방수열교환기(310)및 상기 온수열교환기(320)를 각각 직접적으로 가열하므로써, 그 전체적인 가열시간이 현저히 단축되는 것이다.

한편, 상기 연도(330)는 필요에 따라 그 수를 증가시키는 것에 의해 보다 향상된 열교환 효율을 얻어지게 한다.

또, 이 연도(330)에 연소가스의 배출속도를 지연시켜 주는 배기저항판(351)이 다수 설치된 버플(350)을 설치하는 것이 좋다. 즉, 상기 연도(330)는 수직하게 형성되어 있어, 상기 버너(200)에서 방출되는 연소가스가 비교적 빠른 속도로 배출된다. 따라서, 상기 배기저항판(351)으로 그 속도를 저하시키는 것에 의해 열교환 시간을 늘려 그 효율을 높이도록 한다.

또한, 상기 난방수열교환기(310)와 상기 온수열교환기(320)를 복수개의 층으로 설치하는 경우에 있어서는, 상기 난방수열교환기(310)층은 이들 층대로 연결하여 보다 열교환 효율을 높이도록 하고, 또 상기 온수열교환기(320)층은 이들 층대로 연결토록 하여 열교환 효율을 높여 주면 효과적이다.

즉, 첨부도면 제 1 도에서 볼 때 홀수층에 위치된 난방수열교환기(310)들은 상기 온수열교환기(320)들의 내부로 수직하게 설치된 수직통로(311)를 통해 서로 연결된 구조를 이룬다. 따라서, 도면에서 볼 때 맨아래층에 위치된 난방수열교환기(310)에서 가열된 난방수는 상기한 수직통로(311)를 통해 그 윗층으로 순차적으로 공급되면서 상기 연도(330)를 통과하는 연소가스열과 직접적인 열교환을 이루는 것에 의해 그 효율이 더욱 향상되는 것이다.

그리고, 짝수층에 위치된 상기 온수열교환기(320)들도 상기 난방수열교환기(310)내부로 수직하게 설치된 수직통로(321)를 통해 각각 연결된 구조를 이룬다. 이 온수열교환기(320)층은 상기 연도(330)를 통과하는 연소가스열과 직접적으로 열교환을 이루고, 또 상기 난방수열교환기(310)에 의해 재차 직접적으로 가열되는 구조를 이루므로써, 그 가열시간이 현저히 단축됨과 아울러 연료의 소모를 절약할 수 있는 이점이 있게 된다. 이렇게 상기 난방수열교환기(310)와 상기 온수열교환기(320)가 복수개의 층으로 이루어지는 경우에 있어서, 각각의 층의 접촉부위는, 난방수와 온수의 누출을 방지키 위해 공정상에서 용접 등에 의한 방법으로 밀봉 된다.

따라서, 전술한 바와 같이 상기 난방수열교환기(310)와 상기 온수열교환기(320)를 복수개의 층으로 설치하는 것에 의해 그 효율을 높이고, 또 상기 난방수열교환기(310)와 상기 온수열교환기(320)의 층을 증감시키는 것에 의해 보일러본체(100)의 전체적인 크기를 슬림화 할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명은 버너(200)의 연소열로 직수를 직접적으로 가열토록 하므로써, 온수를 얻는 데 소요되는 시간의 현저한 단축및 이에 소요되는 연료를 절약할 수 있게되는 잇점이 있으며, 또, 열교환부(300)의 내부로 난방수와 온수가 교차적으로 순환하는 것에 의해 열효율이 높아지므로 단위크기를 최소화 하는 것에 의해 전체적인 기기의 슬림화에 기여할 수 있는 등의 매우 유용한 발명이다.

제 1 도는 본 발명이 적용된 보일러의 전체적인 구성도

제 2 도는 본 발명 열교환기의 구성상태를 예시한 단면상태도

* 도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명 *

100 - 보일러본체 200 - 버너

300 - 열교환부 310 - 난방수열교환기

320 - 온수열교환기 330 - 연도

340 - 연결통로 350 - 버플

Claims (2)

1. 연소실(110)이 하부측에 구비되고 그 내부로는 각 구조물들이 설치되는 보일러본체(100)와; 상기 연소실(110)에 설치되어 공급되는 연료를 연소시키는 것에 의해 열에너지를 방출토록 된 버너(200)와; 상기 보일러본체(100)의내부로 적층 설치되어 상기 버너(200)의 연소열로 가열되는 것에 의해 난방수와 온수를 선택적으로 공급토록 하는 열교환부(300)가 구비된 것에 있어서, 상기 열교환부(300)는 난방수열교환기(310)와 온수열교환기(320)를 순차적으로 적층시키고, 이들 내부로 구비된 연도(330)를 통해 상기 버너(200)에서 방출되는 연소가스가 통과하면서 직접적으로 열교환을 이루도록 한 것을 특징으로 하는 보일러용 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 난방수열교환기(310)와 상기 온수열교환기(320)를 복수개로 적층 설치하여 상기 난방수열교환기(310)들은 상기 온수열교환기(320)의 내부로 수직하게 설치된 수직통로(311)에 의해 교차적으로 연통되게 하고, 상기 온수열교환기(320)들은 상기 난방수열교환기(310)의 내부로 수직하게 설치된 수직통로(321)들에 의해 교차적으로 연통되게 하여 난방수와 온수가 교차적으로 열교환을 이루도록 된 것을 특징으로하는 보일러용 열교환기.