KR100433473B1

KR100433473B1 - 하향 연소식 보일러의 열교환기

Info

Publication number: KR100433473B1
Application number: KR10-2000-0086233A
Authority: KR
Inventors: 최진민
Original assignee: 최진민
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2004-05-31
Also published as: KR20020058196A

Abstract

본 발명은 하향 연소식 보일러에 구비되는 열교환기에 관한 것으로, 연소실을 형성하는 연소관(62)이 환형태의 연결판(62c)을 매개로 상호 연통되어진 직경이 서로 다른 메인 연소관(62a)과 보조 연소관(62b)으로 이루어지되, 상부에 위치되는 메인 연소관(62a)의 직경이 하부에 위치되는 보조 연소관(62b)보다 크게 형성되어진 구조로 되어, 메인 연소관(62a)에 의한 연소실내에서 연소가스가 와류를 이루면서 연소촉진되므로, 연소율의 향상되어 연료비용이 절감되고, 배기가스중의 유해물질의 함량이 낮아져서 대기오염이 방지되도록 된 것이다.

Description

하향 연소식 보일러의 열교환기{Heat exchange device of a downward combustion type boiler}

본 발명은 하향 연소식 보일러에 구비되는 열교환기에 관한 것으로, 버너로부터의 연소가스가 연소실내에서 와류를 형성하면서 가능한 한 완전연소되도록 된 하향 연소식 보일러의 열교환기에 관한 것이다.

종래 하향 연소식 보일러의 열교환기(60)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상판(61a)과 하판(61b)에 의해 상·하면이 밀폐되어진 원통형의 외통(61)과 ; 외통(61)에 내장되어 연소실을 형성하되, 양쪽 개구단이 상·하판(61a,61b)을 관통하며 외부로 개구되어진 연소관(62) ; 외통(61)에 내장되어 연소관(62)과 평행을 이루면서 이(62)의 둘레를 따라서 소정 간격으로 이격되게 배치되되, 양쪽 개구단이 상·하판(61a,61b)을 관통하며 외부로 개구되어진 다수의 연소가스유도관(64) 및; 연소관(62)의 하단 개구부와 연소가스유도관(64)의 하단 개구부를 연통시키는 반전유도쳄버(63)로 이루어져서, 외통(61)과 이들 구성요소들(62,63,64) 사이의 공간에 난방수용 쳄버(60a)가 형성되고, 외통(61)에는 난방입수관(S1)과 난방출수관(D1)이 연통되는 구조를 이룬다. 상기 반전유도쳄버(63)의 하단은 통상 단열부재(66)에 의해 밀폐되는 것이 일반적이다.

한편, 온수겸용 난방보일러의 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 연소가스유도관(64)들을 감싸면서 난방수용 쳄버(60a)에 내장되는 온수코일(65)이 구비되고, 온수코일(65)의 양쪽 선단이 냉수공급관(S2)과 온수배출관(D2)에 각각 연통되는 구조를 이룬다.

이하 이러한 종래 열교환기(60)를 갖춘 하향 연소식 보일러의 작동상태를 도 1을 일예로 하여 설명해 보면, 우선 팬기구(80)가 작동되면, 흡입되는 외부공기중 일부가 공기유입구(21) → 프론트커버(20) → 공기확산판(30) → 연소관(62)으로 유입되면서, 흡입되는 외부공기중 나머지 일부가 공기유입구(21) → 프론트커버(20) → 벤츄리관(도시안됨) → 버너(50) → 버너(50)의 염공 → 연소관(62)으로 유입된 후, 연소관(62)으로 모여진 공기가 연소관(62) → 반전유도쳄버(63) → 연소가스유도관(64) → 배기용 쳄버(71) → 팬기구(80)의 팬 → 배기가스 배출구(90)로 유동되어 외부로 배출된다.

이러한 상태에서 프론트커버(20)에 내장된 연료분사기(도시안됨)를 통해서 연료공급관(F)으로부터의 연료가 벤츄리관으로 분사되면, 벤츄리관으로 유입되는 공기와 분사된 연료가 혼합되면서 벤츄리관을 따라 버너(50) 내부로 유동된 후, 버너(50) 내부의 혼합가스가 버너(50)의 염공을 통해서 연소관(62)으로 분출되면서 점화기구(40)가 작동되어, 연소관(62)으로 분출되는 혼합가스가 점화된다. 이때, 공기확산판(30)을 통해서 유입되는 공기에 의해 연소관(62)내에서의 혼합가스의 연소가 촉진된다.

이후, 버너(50)로부터의 고온의 연소가스는 연소관(62)을 따라서 하방향으로 유동되어 반전유도쳄버(63)를 통해서 연소가스유도관(64)으로 반전된 후, 연소가스유도관(64)을 따라서 상방향으로 유동되어 메인커버(70)에 의해 밀폐되어진 배기용 쳄버(71)로 배출되고, 이후 배기용 쳄버(71)내의 배기가스는 팬기구(80)에 의해서 배기가스 배출구(90)를 통해 강제적으로 외부로 배출된다. 이때, 버너(50)로부터의 고온의 연소가스는 연소실(62)과 연소가스유도관(64)을 따라서 유동되면서 난방수용 쳄버(60a)에 저장된 난방수에 고온의 열에너지를 전도하게 되어 난방수가 가열된다. 이렇게 가열된 난방수용 쳄버(60a)의 난방수는 난방출수관(D1)으로 출수되어 난방부하부(도시안됨)에 고온의 열을 전도한 후 냉각되고, 냉각된 난방수는 난방입수관(S1)을 통해서 다시 난방수용 쳄버(60a)로 리턴되어 재가열되며, 이러한 난방수의 순환은 난방라인에 설치된 별도의 순환모터(도시안됨)에 의해 이루어진다. 한편, 온수겸용 난방보일러의 경우, 난방수용 쳄버(60a)의 난방수가 가열되면, 난방수로부터의 고온의 열에너지가 온수코일(65)을 통해서 온수코일(65)의 냉수에 전도되어 냉수가 가열되고, 또한 사용자가 온수배출관(D2)으로부터 온수를 출수하여 사용하게 되면, 냉수공급관(S2)을 통해서 연속적으로 공급되는 냉수가 온수코일(65)을 따라 흐르면서 가열된 후에 온수배출관(D2)을 통해서 배출된다.

그러나, 상기 종래 기술에 따른 열교환기(60)는, 연소관(62)의 직경이 연소관(62)의 전체 길이에 걸쳐서 동일하게 되어 있어서, 버너(50)로부터의 연소가스가 연소관(62)을 따라서 빠르게 하방향으로 유동되어 반전유도쳄버(63)를 통해서 연소가스유도관(64)으로 반전된 후, 연소가스유도관(64)을 따라서 상방향으로 유동되어 배기용 쳄버(71)로 빠르게 배출므로, 연료의 연소율이 낮아지게되어 연료비용이 증가되고, 불완전연소로 인한 일산화탄소와 질소산화물들이 배기가스중에 다량 함유되어 대기가 오염되는 문제가 발생되었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 발명된 것으로, 버너로부터의 연소가스가 연소실내에서 와류를 형성하면서 가능한 한 완전연소되도록 된 하향 연소식 보일러의 열교환기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 열교환기를 갖춘 하향 연소식 보일러의 요부를 개략적으로 도시한 부분단면도,

도 2은 본 발명에 따른 열교환기를 도시한 단면도이다.

- 첨부도면의 주요 부분에 대한 용어 설명 -

10 ; 본체, 20 ; 프론트커버,

21 ; 공기유입구, 30 ; 공기확산판,

40 ; 점화기구, 50 ; 버너,

60 ; 열교환기, 60a ; 난방수용 쳄버,

61 ; 외통, 61a ; 상판,

61b ; 하판, 62a ; 메인 연소관,

62b ; 보조 연소관, 62c ; 연결판,

63 ; 반전유도쳄버, 64 ; 연소가스유도관,

65 ; 온수코일, 66 ; 단열부재,

70 ; 메인커버, 71 ; 배기용 쳄버,

80 ; 팬기구, 90 ; 배기가스 배출구,

B1 ; 체크밸브, B2 ; 솔레노이드밸브,

B3 ; 가스밸브, D1 ; 난방출수관,

D2 ; 온수배출관, F ; 연료공급관,

M ; 순환모터, S ; 급수관,

S1 ; 난방입수관, S2 ; 냉수공급관,

S3 ; 보충수공급관.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상판과 하판에 의해 상·하면이 밀폐되어진 원통형의 외통과 ; 외통에 내장되어 연소실을 형성하되, 양쪽 개구단이 상·하판을 관통하며 외부로 개구되는 연소관 ; 외통에 내장되어 연소관과 평행을 이루면서 이의 둘레를 따라서 소정 간격으로 이격되게 배치되되, 양쪽 개구단이 상·하판을 관통하며 외부로 개구되는 다수의 연소가스유도관 및; 연소관의 하단 개구부와 연소가스유도관의 하단 개구부를 연통시키는 반전유도쳄버로 이루어져서, 외통과 이들 구성요소들 사이의 공간에 난방수용 쳄버가 형성되고, 외통에는 난방입수관과 난방출수관이 연통되는 하향 연소식 보일러의 열교환기에 있어서, 상기 연소관은, 한쪽 개구단이 상판을 관통하며 외부로 개구되는 메인 연소관과 ; 한쪽 개구단이 메인 연소관의 다른 한쪽 개구단에 환형태의 연결판을 매개로 연통되면서, 다른 한쪽 개구단이 하판을 관통하며 외부로 개구되는 보조 연소관으로 이루어지되, 보조 연소관의 직경은 메인 연소관의 직경보다 작게 형성되어진 것을 특징으로 하는 구조로 되어 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 열교환기를 도시한 도면으로서, 종래 기술을 도시한 도 1과 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 그 설명은 생략하기로 한다.

도 2에 의하면, 본 발명에 따른 열교환기(60)는, 상판(61a)과 하판(61b)에 의해 상·하면이 밀폐되어진 원통형의 외통(61)과 ; 외통(61)에 내장되어 연소실을 형성하되, 양쪽 개구단이 상·하판(61a,61b)을 관통하며 외부로 개구되는 연소관(62) ; 외통(61)에 내장되어 연소관(62)과 평행을 이루면서 이(62)의 둘레를 따라서 소정 간격으로 이격되게 배치되되, 양쪽 개구단이 상·하판(61a,61b)을 관통하며 외부로 개구되는 다수의 연소가스유도관(64) 및; 연소관(62)의 하단 개구부와 연소가스유도관(64)의 하단 개구부를 연통시키는 반전유도쳄버(63)로 이루어진다.

여기서, 본 발명에 따른 열교환기(60)의 경우에는, 한쪽 개구단이 상판(61a)을 관통하며 외부로 개구되는 메인 연소관(62a)과 ; 한쪽 개구단이 메인 연소관(62)의 다른 한쪽 개구단에 환형태의 연결판(62c)을 매개로 연통되면서, 다른 한쪽 개구단이 하판(61b)을 관통하며 외부로 개구되는 보조 연소관(62b)으로 상기 연소관(60)이 이루어지며, 보조 연소관(62b)의 직경은 메인 연소관(62a)의 직경보다 작게 형성되어진다는 점을 주목할 필요가 있다. 아울러 보조 연소관(62a)은 메인 연소관(62a)에 결합시 연결판(62c)의 상측으로 돌출되게 결합되어 와류형성부(62b-1)를 형성하고 있다.

이와 같이, 메인 연소관(62a)의 하부에 이보다 직경이 작은 보조 연소관(62b)이 연통되면, 버너(50)로부터의 연소가스중 일부는 메인 연소관(62a)과 보조 연소관(62b)을 통해서 반전유도쳄버(63)로 유동되면서, 다른 일부는 메인 연소관(62a)과 보조 연소관(62b)의 단차를 이루는 연결판(62c)에 부딪히고 와류형성부(62b-1)에 충돌되면서 와류를 형성하게 되므로, 메인 연소관(62a)에 의한 연소실내에서의 연소가스의 유출이 적절하게 지연되면서, 연소가스가 가능한 한 완전연소되도록 유도된다.

따라서, 연소가스유도관(64)으로부터 배기용 쳄버(71)로 배출된 후, 배기가스 배출구(90)를 통해서 외부로 배출되는 배기가스의 유해물질의 함량은 크게 낮아지게 된다.

또한, 연소율이 증가되므로 연료비용 또한 크게 절감된다.

이상 상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 연소실을 형성하는 연소관이 환형태의 연결판을 매개로 상호 연통되어진 직경이 서로 다른 메인 연소관과 보조 연소관으로 이루어지되, 상부에 위치되는 메인 연소관의 직경이 하부에 위치되는 보조 연소관보다 크게 형성되어진 구조로 되어, 메인 연소관에 의한 연소실내에서 연소가스가 와류를 이루면서 연소촉진되므로, 연소율의 향상되어 연료비용이 절감되고, 배기가스중의 유해물질의 함량이 낮아져서 대기오염이 방지되는 효과가 있다.

본 발명은 상기와 같은 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변형실시될 수 있음은 물론이다.

Claims

상판(61a)과 하판(61b)에 의해 상·하면이 밀폐되어진 원통형의 외통(61)과 ; 외통(61)에 내장되어 연소실을 형성하되, 양쪽 개구단이 상·하판(61a,61b)을 관통하며 외부로 개구되는 연소관(62) ; 외통(61)에 내장되어 연소관(62)과 평행을 이루면서 이 연소관(62)의 둘레를 따라서 소정 간격으로 이격되게 배치되되, 양쪽 개구단이 상·하판(61a,61b)을 관통하며 외부로 개구되는 다수의 연소가스유도관(64) 및; 연소관(62)의 하단 개구부와 연소가스유도관(64)의 하단 개구부를 연통시키는 반전유도쳄버(63)로 이루어져서, 외통(61)과 이들 구성요소들(62,63,64) 사이의 공간에 난방수용 쳄버(60a)가 형성되고, 외통(61)에는 난방입수관(S1)과 난방출수관(D1)이 연통되는 하향 연소식 보일러의 열교환기에 있어서,

상기 연소관(62)은, 한쪽 개구단이 상판(61a)을 관통하며 외부로 개구되는 메인 연소관(62a)과 ; 한쪽 개구단이 메인 연소관(62)의 다른 한쪽 개구단에 환형태의 연결판(62c)을 매개로 연통되면서, 다른 한쪽 개구단이 하판(61b)을 관통하며 외부로 개구되는 보조 연소관(62b)으로 이루어지되, 상기 보조 연소관(62b)의 직경은 메인 연소관(62a)의 직경보다 작게 형성되고, 상기 보조 연소관(62b)의 상단이 상기 연결판(62c)의 상면으로 돌출되게 결합되어 와류형성부(62b-1)를 형성함으로써 연소가스가 상기 메인 연소관(62a)에서 반전유도쳄버(63)로 유동시 연소가스의 일부가 상기 연결판(62c)에 부딪혀 와류를 형성하도록 구성한 것을 특징으로 하는 하향 연소식 보일러의 열교환기.