KR100406135B1 - 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러에 관한 것으로서, 잠열 열교환기(62)를 시스턴탱크(60)에 저장된 난방수의 내부에 침적되도록 설치하고, 상기 잠열 열교환기(62)의 내부로 배기가스가 배기덕트(49)를 통해 흐르도록 구성하여, 상기 배기덕트(49)를 흐르는 배기가스에서 난방수로 열교환이 일어나 응축수가 상기 잠열 열교환기(62) 내부로 흐르게 됨에 따라, 열전달이 높은 재질을 선택하여 잠열 열교환기(62)를 제조할 수 있고 연소실(45)과 열교환부의 면적을 줄일 수 있는 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러를 제공한다.

Description

시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러{condensing Gas boiler using cistern tank}

본 발명은 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 잠열 열교환기를 시스턴탱크에 저장된 난방수의 내부에 침적되도록 설치하고, 상기 잠열 열교환기의 내부로 배기가스가 배기덕트를 통해 흐르도록 하여, 상기 배기덕트를 흐르는 배기가스에서 난방수로 열교환이 일어나 응축수가 상기 잠열 열교환기 내부로 흐르게 됨에 따라, 열전달이 높은 재질을 선택하여 잠열 열교환기를 제조할 수 있고 연소실과 열교환부의 면적을 줄일 수 있는 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러에 관한 것이다.

일반적으로 가스보일러는 가스를 연료로 하며, 상기 가스를 연소시킬 때 발생하는 연소열을 이용하여 물을 가열하고, 가열되어 축열된 물을 강제적으로 순환시키는 순환펌프에 의해 실내에 설치되어 있는 난방배관으로 순환시켜 실내를 난방하게 되며, 아울러 데워진 물을 욕실과 부엌 등에 온수로 공급하는 장치이다.

이러한 가스보일러 중 콘덴싱 가스보일러는 연소열을 이용하여 직접 난방수를 가열하고, 아울러 배기가스 중에 포함되어 있는 수증기의 응축잠열을 재차 흡수하여 열효율을 극대화시킨 보일러이다.

도 1은 종래 일반적인 상향연소식 콘덴싱 가스보일러의 내부구조를 도시한 도면이다.

먼저, 도면에 도시된 바와 같이, 가스보일러를 작동하게 되면 송풍팬(도시안됨)에 의해 공기가 공기흡입구(10)를 통해 상부로 공급됨과 아울러 가스공급관(11)을 통해 가스가 공급되면서 연소실(15)의 하부에 설치된 가스버너(13)가 점화되어 화염을 발생하게 된다.

상기 가스버너(13)의 상부로는 현열 열교환기(17)가 배치되고, 상기 현열 열교환기(17)에 이어져 그 측부로 잠열 열교환기(18)가 배치된다.

그러므로, 상기 가스버너(13)의 연소열이 직접적으로 현열 열교환기(17)에 전달되어, 그 내부관로를 흐르는 난방수를 가열하게 되며, 배기덕트(19)의 유로상에 설치된 잠열 열교환기(18)는 배기가스 중의 잠열을 회수하여 난방수를 가열시키게 된다.

상기 잠열 열교환기(18)를 통과한 배기가스는 배기구(20)를 통해서 외부로 방출되게 된다.

그리고, 가스보일러 내부의 일측에는 난방수가 팽창되는 체적을 보전하기 위하여 일정한 공간을 갖는 연질의 플라스틱재질의 시스턴탱크(22)가 구비되게 된다.

그러므로, 난방배관(30)을 통과하면서 실내의 난방을 마친 난방수는 난방수환수관(24)을 통해 상기 시스턴탱크(22)로 유입되어 체적의 변화를 발생시켜 압력이 완화된 다음, 순환펌프(도시안됨)의 작동에 의해 물공급관(25)을 통해 잠열 열교환기(18)로 공급된 다음 현열 열교환기(17)를 지나면서 가열되어 난방수이송관(26)을 통해 다시 난방배관(30)으로 이동하게 된다.

이러한 과정을 반복적으로 수행하여 난방수가 순환되면서 난방 운전을 하게 된다.

상기와 같이, 현열 및 잠열을 흡수하도록 구성된 종래 일반적인 상향연소식 콘덴싱 가스보일러의 경우 내부에서 응축과정이 이루어지므로 잠열 흡수부는 습한 환경에 있게 되며, 이러한 습한환경은 배기가스 중의 수증기가 응축되면서 기체에서 액체로 변하게 되기 때문이다.

일반적으로, 콘덴싱 가스보일러는 열효율을 고려하여 열교환기에 동 재질을 많이 사용하고 있으나, 응축시 발생하는 산성수분과 배기가스중의 황산화물, 질소산화물 및 연소열에 의해 부식이 발생하는바, 이를 억제하기 위해 근래에는 내식성을 갖춘 알루미늄 또는 스테인레스 재질로 열교환기를 구성하게 된다.

그러나, 상기 알루미늄 또는 스테인레스 재질은 내식성이 좋은 반면, 열전도도가 낮기 때문에 동으로 형성하는 보일러와 동일 내지 유사한 열량을 얻기 위해서는 동으로 형성하는 열교환기에 비해 크기가 커지고 무게가 무거워지는 문제점이 있었다.

또한, 응축수에 의한 부식 및 열전달 능력을 가늠하여 재질을 선택함에 있어 난해한 문제점이 있었고, 제조원가가 상승하게 되는 등의 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 잠열 열교환기를 시스턴탱크에 저장된 난방수의 내부에 침적되도록 설치하고, 상기 잠열 열교환기의 내부로 배기가스가 배기덕트를 통해 흐르도록 하여, 상기 배기덕트를 흐르는 배기가스에서 난방수로 열교환이 일어나 응축수가 상기 잠열 열교환기 내부로 흐르게 됨에 따라, 열전달이 높은 재질을 선택하여 잠열 열교환기를 제조할 수 있고, 연소실과 열교환부의 면적을 줄일 수 있으며, 제품의 제조원가를 줄일 수 있는 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 일반적인 상향연소식 콘덴싱 가스보일러의 내부구조를 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러의 내부구조를 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

43 : 가스버너 45 : 연소실

47 : 현열 열교환기 49 : 배기덕트

60 : 시스턴탱크 62 : 잠열 열교환기

64 : 응축수라인 66 : 응축수받이

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연소실의 하부에 설치되어 열을 공급하는 가스버너와, 상기 가스버너에서 발생하는 열을 흡수하는 현열 열교환기와, 상기 현열 열교환기를 통과한 배기가스의 열을 흡수하는 잠열 열교환기와, 회수된 난방수를 일시 저장하는 시스턴탱크로 구성된 상향연소식 콘덴싱 가스보일러에 있어서, 상기 현열 열교환기를 통과한 배기가스가 흐르도록 안내하는 배기덕트가 상기 연소실의 상부 일측에서 상기 시스턴탱크에 저장된 난방수의 내부를 거쳐 다시 시스턴탱크의 외부로 이어져 배수구로 연결되고, 상기 난방수의 내부를 지나는 배기덕트 외부에 상기 잠열 열교환기가 난방수에 침적되어 설치되는 것을 특징으로 하는 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러를 제공한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하도록 한다.

이때, 종래의 기술과 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 명칭을 부여하고 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러의 내부구조를 도시한 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러는 연소실(45)에서 현열 열교환기(47)를 통과한 배기가스의 흐름을 안내하는배기덕트(49)가 상기 연소실(45)의 상부 일측에서 시스턴탱크(60)를 연통하여 저장된 난방수의 내부를 거쳐 다시 상기 시스턴탱크(60)의 외부로 이어져 배기가스를 배출하는 배수구(69)로 연결되고, 난방수의 내부를 지나는 배기덕트(49)의 외부에는 잠열 열교환기(62)가 난방수에 침적되어 설치된다.

이때, 상기 연소실(45)의 하부에는 공기가 공급되는 공기흡입구(40)와, 가스가 공급되는 가스공급관(41)이 형성되며, 상기 공기흡입구(40)와 가스공급관(41)을 통해 공급된 공기와 가스에 의해 열을 발생시키는 가스버너(43)가 구비된다.

상기 가스버너(43)의 상부로는 가스버너(43)에서 생성된 배기가스의 현열을 흡수하는 현열 열교환기(47)가 연소실(45)과 일체형을 이루며 구비되며, 그 외벽에는 현열파이프(46)가 구비되어 열을 흡수하도록 구성된다.

그리고, 상기 연소실(45)의 측부에는 난방수의 팽장되는 체적을 보전하기 위하여 일정한 공간을 갖는 시스턴탱크(60)가 구비되며, 상기 시스턴탱크(60)에는 항상 일정량의 난방수가 저장되게 된다.

또한, 상기 연소실(45)의 내부에서 현열 열교환기(47)를 통과한 배기가스의 유로역할을 하는 배기덕트(49)가 연소실(45)에서 배수구쪽으로 연결되어 설치되는데, 이때, 상기 배기덕트(49)는 연소실(45)의 상부 일측에서 시스턴탱크(60)를 연통하여 난방수의 내부로 연결되고, 다시 절곡되어 시스턴탱크(60)의 외부로 이어져 배수구(69)로 연결된다.

이때, 시스턴탱크(60)에 저장된 난방수의 내부를 거쳐 다시 시스턴탱크(60)의 외부로 연결되면서 형성된 절곡부의 아래쪽으로는 배기덕트(49)에서 생성된 응축수가 흐를 수 있도록 응축수라인(64)이 설치되고, 상기 응축수라인(64)의 끝단에는 응축수를 배출하도록 하는 응축수받이(66)가 구비된다.

그리고, 상기 시스턴탱크(60)에 저장된 난방수의 내부를 지나는 배기덕트(49)의 외부에는 다수개의 핀으로 이루어진 잠열 열교환기(62)가 난방수에 침적된 상태로 설치된다.

이때, 상기 잠열 열교환기(62) 및 현열 열교환기(47)는 열전달율을 높이기 위해 동이나 알루미늄 재질을 전조 가공하여 사용한다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 살펴보도록 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러는 연소실(45)에서 현열 열교환기(47)를 통과한 배기가스의 흐름을 안내하는 배기덕트(49)가 상기 연소실(45)의 상부 일측에서 시스턴탱크(60)를 연통하여 저장된 난방수의 내부를 거쳐 다시 상기 시스턴탱크(60)의 외부로 이어져 배기가스를 배출하는 배수구(69)로 연결되고, 난방수의 내부를 지나는 배기덕트(49)의 외부에는 잠열 열교환기(62)가 난방수에 침적되어 설치된다.

이와 같이 구성된 상태에서, 미도시된 스위치를 작동하여 보일러를 가동하게 되면, 가스공급관(41)을 통해 가스가 공급되고, 공기흡입구(40)를 통해 공기가 공급되며, 점화장치에서 점화가 이루어져 가스버너(43)에 화염이 발생하게 된다.

그러므로, 연소실(45)의 내부에서 열이 발생하여 상측 부분에 설치된 현열 열교환기(47)에 열을 가하여 파이프를 따라서 이동하는 난방수를 데워주게 된다.

상기 현열 열교환기(47)에서 데워진 난방수는 현열파이프(46)에 연결된 난방수이송관(56)을 통해 실내에 설치된 난방배관(70)을 통과하여 난방을 수행하게 된다.

그리고, 상기 난방배관(70)에서 난방을 수행한 후에 난방수는 재차 난방수환수관(54)을 통해 시스턴탱크(60)에 저장되고, 다시 물공급관(55)을 통해 현열 열교환기(47)로 공급되는 과정을 반복하게 된다.

한편, 상기 현열 열교환기(47)를 데워준 배기가스는 연소실(45)의 상부 일측에 연결된 배기덕트(49)를 따라 이동하게 된다.

즉, 상기 현열 열교환기(47)를 통과한 배기가스는 배기덕트(49)를 따라 시스턴탱크(60)에 저장된 난방수를 지나 다시 상기 시스턴탱크(60) 외부로 이동하여 배수구(69)를 통해 배출되게 된다.

이때, 상기 시스턴탱크(60)에 저장된 난방수의 내부를 통과하는 배기덕트(49)의 외부에는 잠열 열교환기(62)가 설치되어, 잠열 열교환기(62)의 내부를 흐르는 배기가스에서 난방수로 열교환이 일어나게 된다.

상기 배기가스와 난방수의 열교환이 일어나는 과정에서 상기 배기덕트(49)의 내부에는 응축수가 생성되게 되는데, 이 응축수는 아래쪽으로 연결된 응축수라인(64)을 통해 응축수받이(66)로 안내되어 배출되게 된다.

즉, 본 발명은 잠열 열교환기(62)를 난방수에 담그고 배기가스가 상기 잠열 열교환기(62) 내부로 흐르는 구조임에 따라 응축수가 상기 잠열 열교환기(62)의 내부로 흐르게 되어 잠열 열교환기(62)의 재질 선택시 열전달이 우수한 재질을 선택할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러에 의하면, 잠열 열교환기를 시스턴탱크에 저장된 난방수의 내부에 침적되도록 설치하고, 상기 잠열 열교환기의 내부로 배기가스가 배기덕트를 통해 흐르도록 하여, 상기 배기덕트를 흐르는 배기가스에서 난방수로 열교환이 일어나 응축수가 상기 잠열 열교환기 내부로 흐르게 됨에 따라, 열전달이 높은 재질을 선택하여 잠열 열교환기를 제조할 수 있고, 연소실과 열교환부의 면적을 줄일 수 있으며, 제품의 제조원가를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 연소실(45)의 하부에 설치되어 열을 공급하는 가스버너(43)와, 상기 가스버너(43)에서 발생하는 열을 흡수하는 현열 열교환기(47)와, 상기 현열 열교환기(47)를 통과한 배기가스의 열을 흡수하는 잠열 열교환기(62)와, 회수된 난방수를 일시 저장하는 시스턴탱크(60)로 구성된 상향연소식 콘덴싱 가스보일러에 있어서,

   상기 현열 열교환기(47)를 통과한 배기가스가 흐르도록 안내하는 배기덕트(49)가 상기 연소실(45)의 상부 일측에서 상기 시스턴탱크(60)에 저장된 난방수의 내부를 거쳐 다시 시스턴탱크(60)의 외부로 이어져 배수구(69)로 연결되고, 상기 난방수의 내부를 지나는 배기덕트(49) 외부에 상기 잠열 열교환기(62)가 난방수에 침적되어 설치되는 것을 특징으로 하는 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 난방수의 내부를 지나는 배기덕트(49)의 아래쪽에 응축수 배출을 위한 응축수라인(64)이 형성되는 것을 특징으로 하는 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 잠열 열교환기(62) 및 현열 열교환기(47)는 동 재질을 전조 가공하여사용하는 것을 특징으로 하는 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 잠열 열교환기(62) 및 현열 열교환기(47)는 알루미늄 재질을 전조 가공하여 사용하는 것을 특징으로 하는 시스턴탱크를 이용한 콘덴싱 가스보일러.