KR100433831B1 - 노통 수관식 온수보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노통 수관식 온수보일러에 관한 것이며, 상세하게는 노통 수관식 간접가열 온수보일러에 관한 것으로서, 온수의 생성시간을 단축함과 동시에 그 생성온도를 높이고, 전열면적을 증대하여 그 부피를 축소한 것이다.

본 발명은 보일러 본체(1)의 최상부에 열교환기(2)를 내장한 간접가열 온수보일러에 있어서, 상기 보일러 본체(1)의 열교환기(2)의 직하방에 노통(3)을 설치하고, 상기 보일러 본체(1)의 열교환기(2) 하방위치의 노통(3)의 양측면을 제외한 주위에 측면가열수조(4)를 형성하며, 상기 노통(3)의 저면에 상기 측면가열수조(4)와 전방 및 양측면에서 연통되고 후방에 화염통로(6)가 형성되는 복사가열수조(5)를 수평으로 형성하며, 상기 측면가열수조(4)의 하부 후방과 양측면에서 상기 측면가열수조(4)와 연통되고 전방에 연소가스통로(8')가 형성되는 판상가열수조(7)를 제 1 및 제 2 연도(8)(9)가 구획되게 수평으로 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 연도(8)(9)에 상기 측면가열수조(4)와 양측면에서 연통되는 다수의 수관(10)(11)을 수평으로 설치하여서 된 것이다.

Description

노통 수관식 온수보일러 {FLUE TUBE - WATER TUBE TYPE HOT WATER BOILER}

본 발명은 노통 수관식 온수보일러에 관한 것이며, 상세하게는 노통 수관식 간접가열 온수보일러에 관한 것이다.

목욕탕 또는 호텔 등의 대규모 집단시설에서 사용되는 전형적인 온수보일러는 가열수조에서 가열된 온수를 이용 기기에서 사용한 후 버리므로 많은 양의 급수를 하여야 하기 때문에 급수 중에 포함된 칼슘염, 용존산소 등의 불순물에 의하여 발생되는 관석, 부식 등에 의하여 보일러의 전열효율을 저하시키고 수명을 단축시키는 등의 장해를 발생시키고 있으므로 상기한 장해를 줄이기 위하여 간접가열 노통 연관식 온수보일러가 널리 사용되고 있다.

상기한 간접가열 노통 연관식 온수보일러의 일예는 도 5에 도시한 바와 같이 보일러 본체(30)에 형성되는 가열수조(31)의 하부에 노통(32)을 설치하고, 상기 노통(32)의 전방 상부에 회류실(33)을 형성하여 노통(32)의 후방 상부와 회류실(33) 사이에 다수의 연관(34)을 설치하며, 상기 회류실(33)과 보일러 본체(30)의 외부에 형성한 집기실(35) 사이에 다수의 연관(36)을 설치하여서 화염 및 연소가스통로를 3 패스가 되도록 형성하고, 상기 가열수조(31)의 최상부의 전길이에 걸쳐 일측에 헤더(38)가 형성되고, 관판에 u형 열교환관(39)을 설치한 열교환기(37)를 내장한 것이다.(1982년 실용신안 출원공고 제 928 호 공보 참조)

상기한 간접가열 노통 연관식 온수보일러는 노통에서 연료를 연소시켜 그 복사화염으로 가열수조(31)에 채워진 물 등의 열매체를 가열하고 연관(34)(36)으로 배출되는 연소가스에 의하여 열매체를 가열한 후 집기실(35)을 경유하여 연돌로 배출하는 한편 열교환기(37)에 냉수를 공급하여 상기 가열된 열매체와의 열교환에 의하여 가열시켜 목욕탕 또는 이용기기 등에 공급하는 것이다.

그리고 또다른 노통 연관식 온수보일러의 일예는 도 6에 도시한 바와 같이 보일러 본체(40)에 형성되는 가열수조(41)의 하부에 노통(42)을 설치하고, 상기 노통(42)의 전방 상부에 회류실(43)을 형성하여 노통(42)의 후방 상부와 회류실(43) 사이에 다수의 연관(44)을 설치하며, 상기 회류실(43)과 보일러 본체(40)의 외부에 형성한 집기실(45) 사이에 다수의 연관(46)을 설치하여서 화염 및 연소가스통로를 3 패스가 되도록 형성하고, 상기 보일러 본체(40)의 상부에 연결관(48)으로 연결한 열교환기(47)를 설치함과 동시에 상기 열교환기(47)의 후방과 가열수조(41)의 하부를 순환펌프(50)를 설치한 도관(49)으로 연결하며, 상기 열교환기(47)의 내부에 열교환관(51)을 내장한 것이다.(1982년 실용신안 출원공고 제 1714 호 공보 참조)

상기한 노통 연관식 온수보일러는 열매체의 가열은 도 4의 것과 동일하고 가열수조(41)에서 가열된 열매체를 연결관(48)을 경유하여 열교환기(47)에 공급하여 열교환관(51)으로 공급되는 냉수와 열교환하여 가열시키고, 냉수와 열교환된 열매체는 순환펌프(50)에 의하여 가열수조(41)에 되돌려서 재가열하는 것이다.

그러나 상기한 것들은 노통 연관식임으로 열매체의 보유량이 많고, 또한 노통(32)(42)은 가열수조(31)(41)의 하부에 설치되어 있기 때문에 노통 주위의 열매체가 복사화염에 의하여 맹렬히 가열된 다음 가열수조내를 자연 대류순환하면서 상승하여 가열수조의 상부에 최고 온도의 열매체가 모이는 것이기 때문에 열매체의 가열시간이 길고 열매체의 가열시간이 길면 열교환기에서의 온수를 생성할 때까지의 시간이 길어지게 되는 것이다.

그리고 도 5의 것은 가열된 열매체가 열교환기(37)의 하부에서 열교환기(37)에 공급되는 냉수와 열교환하여 냉각되어 가열수조(31)의 하방으로 순환되기 때문에 열교환기(37)의 상부에까지 이르지 못함으로써 열교환기(37)에서 생성되는 온수의 온도가 높지 못한 문제점이 있는 것이다.

한편 도 6의 것은 가열수조(41)에서 가열된 열매체를 순환펌프(50)에 의하여 강제로 열교환기(47)에 유입시킴으로써 상기 도 5의 것의 온수의 생성온도가 낮은 문제점을 해결하고 있으나, 상기 도 6의 것은 보일러 본체(40)의 상부에 별도의 열교환기(47)를 설치한 것임으로 부피가 커서 지하실에 완성품 상태로 설치하기가 곤란하거나 불가능하고, 또한 구조가 복잡하여 원가가 비싸질 뿐아니라 최근에는 운전요원의 상주가 필요하지 않은 진공보일러를 채용하는 경우가 많으나 도 5의 것보다 연결관(48), 도관(49), 순환펌프(50)의 연결부가 추가되어 기밀확보가 곤란하기 때문에 진공식 온수보일러에는 실시가 곤란한 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기한 문제점을 시정하여, 온수의 생성시간을 단축함과 동시에 그 생성온도를 높이고, 전열면적을 증대하여 그 부피를 축소한 노통 수관식 온수보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 보일러 본체의 최상부에 열교환기를 내장한 간접가열식 온수보일러에 있어서, 상기 보일러 본체의 열교환기의 직하방에 노통을 설치하고, 상기 노통의 저면에 측면가열수조의 전방 및 양측면에서 상기 측면가열수조와 연통되고 후방에 화염통로가 형성되는 복사가열수조를 수평으로 형성하며, 상기 측면가열수조의 하부 후방과 양측면에서 상기 가열수조와 연통되고 전방에 연소가스통로가 형성되는 판상가열수조를 제 1 및 제 2 연도가 구획되게 수평으로 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 연도에 상기 측면가열수조와 양측면에서연통되는 다수의 수관을 수평으로 설치하여서 된 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 도 2의 A-A선 단면도.

도 2는 도 1의 B-B선 단면도.

도 3은 도 1의 C-C선 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예의 열교환기 관판의 정면도.

도 5는 종래의 것의 단면도.

도 6은 다른 종래의 것의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

2 : 열교환기 3 : 노통 4 : 측면가열수조

5 : 복사가열수조 7 : 판상가열수조 8, 9 : 제 1 및 제 2 연도

10, 11 : 수관

본 발명은 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이 보일러 본체(1)의 최상부에 열교환기(2)를 내장한 간접가열 온수보일러에 있어서, 상기 보일러 본체(1)의 열교환기(2)의 직하방에 노통(3)을 설치하고, 상기 보일러 본체(1)의 열교환기(2) 하방위치의 노통(3)의 양측면을 제외한 주위에 측면가열수조(4)를 형성하며, 상기 노통(3)의 저면에 상기 측면가열수조(4)와 전방 및 양측면에서 연통되고 후방에 화염통로(6)가 형성되는 복사가열수조(5)를 수평으로 형성하며, 상기 측면가열수조(4)의 하부 후방과 양측면에서 상기 측면가열수조(4)와 연통되고 전방에 연소가스통로(8')가 형성되는 판상가열수조(7)를 제 1 및 제 2 연도(8)(9)가 구획되게 수평으로 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 연도(8)(9)에 상기 측면가열수조(4)와 양측면에서 연통되는 다수의 수관(10)(11)을 수평으로 설치하여서 된 것이다.

상기한 제 1 연도(8)의 단면적은 노통(3)의 단면적보다 작게 형성하고, 상기 제 2 연도(9)의 단면적은 제 1 연도(8)의 단면적보다 작게 형성하며, 또한 수관(10)(11)도 연소가스의 하류측 즉 배출측 연도(12)로 갈수록 조밀하게 배치하는 것이 바람직하다. 또한 상기 판상가열수조(7)의 상면과 측면가열수조(4)의 최하방의 상면에 오목부를 형성하여 수압 시험시 이 부분이 변형한다하여도 사용시 용존산소의 정체를 방지함으로써 점부식이 방지되는 것이다.

상기한 열교환기(2)는 헤더(20)의 관판(21)에 u형 열교환관(23)을 설치하고, 커버(22)에 냉수입구(24)와 온수출구(25)를 형성하며, 상기 관판(21)에구획벽(26)(26')(26")을 설치하여 상호 대각선으로 유입실(27), 배출실(28), 우회실(29)(29')을 형성함으로써 열교환기(2)의 전체 길이를 짧게 하면서 냉수가 냉수입구(24)를 통하여 유입실(27)로 유입되어 열교환관(23)에서 열매체와 열교환에 의하여 지그재그로 가열된 후 배출실(28)을 경유하여 배출되는 가열경로를 형성함으로써 온수의 가열 효과를 양호하게 한것이다.

미설명부호 13은 투시구, 14는 청소구, 15는 팽창탱크 연결구, 16은 저수위 감지수단 연결구, 17은 연돌, 18은 버너, 19는 매진수집구이다.

이상과 같은 본 발명은, 버너(18)에서 분사된 연료는 노통(3)에서 연소되어 그 복사화염이 노통(3)의 주위와 복사가열수조(5)를 가열하고, 화염통로(6)를 경유하여 제 1 연도(8) 측으로 방향을 전환할 때 화염통로(6)의 주위를 가열하면서 연소가스로 되어 제 1 연도(8)를 경유하며, 연소가스가 제 1 연도(8)를 경유할 때 복사가열수조(5)의 저면, 판상가열수조(7)의 상면 및 수관(10)을 가열한 후 연소가스통로(8')를 경유하여 제 2 연도(9)에서 판상가열수조(7)의 하면, 측면가열수조(4)의 상면 및 수관(11)을 가열하여 열매체를 가열한 후 배출측 연도(12)를 통하여 대기로 배출되는 것이다.

한편 상기와 같이 가열된 열매체는 대류순환 작용에 의하여 보일러 본체(1)의 최상부에 모이고 열교환기(2)의 냉수입구(24)를 통하여 공급되는 냉수는 유입실(27)에 유입되어 열교환관(23) 및 우회실(29)(29')을 화살표 방향으로 경유하면서 상기 열매체와 열교환하여 가열된 후 배출실(28)에 모여 온수출구(25)를 통하여 이용장소 예를 들면 목욕탕, 호텔 등의 집단시설에 급탕용 또는 난방용 등으로 공급되는 것이다.

본 발명은 상기와 같이 온수가 가열될 때 열교환기(2)의 직하방에 설치한 노통(3)의 주위에서 열매체를 복사화염에 의하여 높은 온도로 가열하여 열교환기(2)의 주위에 모이게 하고, 상기 높은 온도로 가열된 열매체는 판상가열수조(7), 수관(10)(11) 등에서 연소가스에 의하여 가열된 열매체보다 그 온도가 높기 때문에 밀도차에 의하여 온수보일러 본체(1)의 하방으로의 대류순환이 억제됨으로써 열교환기(2)의 주위에 모인 상태로 열교환기(2)의 열교환관(23)을 흐르는 냉수와 열교환되고, 또한 본 발명은 전열면을 노통(3), 측면가열수조(4), 복사가열수조(5), 판상가열수조(7) 및 수관(10)(11)으로 된 노통 수관식으로 형성하여 전열면적을 확대하고 열매체의 보유량을 작게 하였음으로 온수의 생성온도를 높일 수 있음과 동시에 온수의 생성시간을 단축할 수 있는 것이다.

또한 본 발명은 상기한 바와 같은 노통 수관식으로 형성하여 전열면적을 획기적으로 확대하였음으로 그 부피를 대폭 축소할 수 있기 때문에 지하실 등에도 완성품 형태로 간편하게 설치할 수 잇는 것이다.

그리고 일반적으로 노통(3)을 상방에 설치하고 제 1 및 제 2 연도(8)(9)를 노통(3)의 하방에 설치하여 연소가스의 유동경로를 하향 유동토록 하면 도 5 및 도 6과 같이 연소가스가 상향 유동하는 것에 비하여 유동저항이 크게 되어 연소가스의 유동속도가 감소하여 흡수열량이 저하되지만, 본 발명은 제 1 연도(8)보다 제 2 연도(9)의 단면적을 작게 형성하고, 제 1 연도(8) 및 제 2 연도(9)에 설치하는 수관을 배출측 연도(12)로 갈수록 조밀하게 설치하여서 제 1 연도(8)에서 배출측연도(12)로 갈수록 그 단면적을 작게 형성하였음으로 주지하는 흡수열량의 일반식 Q = AKΔtm, (상기 식에서 Q : 흡수열량, A : 열흡수면적, K : 열관류계수, Δtm : 평균대수온도차)에서 확인할 수 있는 바와 같이 본 발명은 가스의 유동속도가 증대되기 때문에 종래의 것과 동일한 흡수열량을 유지할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 열교환기의 직하방에 노통을 설치하여 복사화염을 이용하여 열매체를 높은 온도로 가열하여 그 열매체를 열교환기 주위에 모이게 하고 보일러 본체의 하방 열매체와의 대류순환을 억제하며, 보일러 본체를 노통 수관식으로 형성하여 전열면적을 크게 확대하고 열매체의 보유량을 작게 하였음으로 온수의 생성온도를 높게 하고 생성시간을 단축할 수 있으며, 온수보일러의 부피를 축소함으로써 설치 면적을 작게 차지하고 지하실에도 완성품 형태로 간편하게 설치할 수 있는 것이다.

또한 제 1 연도에서 배출측 연도로 갈수록 그 단면적을 작게 함으로써 종래의 것과 동일한 흡수열량을 유지할 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 보일러 본체의 최상부에 열교환기를 내장한 간접가열식 온수보일러에 있어서, 상기 보일러 본체의 열교환기 직하방에 노통을 설치하고, 상기 노통의 저면에 측면가열수조의 전방 및 양측면에서, 상기 측면가열수조와 연통되고 후방에 화염통로가 형성되는 복사가열수조를 수평으로 형성하며, 상기 측면가열수조의 하부 후방과 양측면에서 상기 측면가열수조와 연통되고 전방에 연소가스통로가 형성되는 판상가열수조를 제 1 및 제 2 연도가 구획되게 수평으로 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 연도에 상기 측면가열수조와 양측면에서 연통되는 다수의 수관을 수평으로 설치하여서 된 노통 수관식 온수보일러.
2. 제 1 항에 있어서, 판상가열수조의 상면과 측면가열수조의 보일러 본체의 최하방 상면에 오목부를 형성한 노통 수관식 온수보일러.
3. 제 1 항에 있어서, 열교환기는 헤더의 관판에 u형 열교환관을 설치하고, 커버에 냉수입구와 온수출구를 형성하며, 상기 관판에 구획벽을 설치하여 상호 대각선으로 유입실, 배출실, 우회실을 형성하여 지그재그의 가열경로를 형성한 노통 수관식 온수보일러.