KR100441134B1 - 하향식 가스보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하향식 가스보일러에 관한 것으로, 열교환기와 외부의 다른 배관들이 각기 대응되어 연통되도록 상하 양측부에 연결구(102)(104)가 취부된 외피(100)와; 외피 (100)의 상부에 내장된 하향연소 방식의 버너(110)와; 연결구(102) (104)와 각기 대응되어 외피(100)의 내측 상하단부에 각기 형성된 수실(122)(124)과; 버너(110)의 외주면을 기준으로 나선 형태로 적어도 2열 이상 임의거리 이격 배열되어 있되, 양단부가 각기 대응된 수실(122)(124)과 연통된 복수 개의 수관 (132) (134)과; 고온의 연소가스가 외피(100)의 내부에 형성된 중앙연도(106)를 따라 하향 유통되고 복수 개의 수관(132)(134) 사이에 형성된 외주연도(108)를 통해 상향 유통된 후 외피(100)에 제공된 배기관(128)을 통해 배기되도록 형성된 연로(煙路)를 포함하여 구성됨으로써, 관수용량과 순환물량이 풍부하고 각 구성요소간 조립이 간편하여 작업 생산성이 향상되는 한편, 수관의 전열면적이 확보됨은 물론 외피의 온도가 하강되는 특징이 있다.

Description

하향식 가스보일러 {A Downward type Gas Boiler}

본 발명은 하향식 가스보일러에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 하향연소식 버너에 의해 고온의 연소가스가 하향 및 상향으로 수관을 이중가열하는 구조를 가지며, 상하부에 별도의 수실을 제공하여 관수용량이 풍부하고 수관을 2열 이상 배열하여 순환물량이 풍부하고 수실 및 외피의 용접성을 개선할 수 있는 하향식 가스보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 열교환기는 도 1에 도시된 바와 같이 외피(1)의 하부에 버너(2)가 제공된 화실(3)을 형성하고 상부경판 사이에 복수 개의 연관(4)이 용접되어 제공되며, 연관(4)의 외주면으로부터 임의 거리 이격되어 온수열 교환용 동코일(5)이 설치되어 구성된다. 여기서, 종래의 열교환기는 버너(2)의 가동에 따라 고온의 연소가스가 연관(4)을 통해 상향으로 유통되면서 열교환기 내부의 열매체와 열교환된다.

이와 같은 열교환기는 관수용량은 풍부하나 단위 전열면적당 부피가 크기 때문에 보일러의 크기가 커지는 한편, 연소가스가 연관(4)을 통해 직접 배기되기 때문에 연소효율이 매우 낮은 단점이 있다.

도 2 및 도 3의 열교환기는 각기 외피(11)(21)에 버너(12)(22)가 내장된 횡형타입과 입형타입을 도시하고 있다.

먼저, 횡형타입의 열교환기는 일횡측부에 내장된 버너(12)를 중심으로 수 개의 수관(13)이 제공된 구조로써, 고온의 연소가스는 코일들(14) 사이를 경유하여외피(11)에 의해 후연실(17)로 유도된 후 외피(11)의 타횡측부에 형성된 배기연도 (15)를 통해 배기된다.

그리고, 입형타입의 열교환기는 전술된 횡형타입의 열교환기와 구성상으로 유사하나 코일(24)이 직열인 점이 상이하다.

여기서, 미설명된 번호 "25"는 배기연도이고, "27"는 후연실이다.

이상에서 설명된 횡형 및 입형타입의 열교환기는 열교환기용 코일(14)(24) 제작은 용이한 반면, 외피(11)(21)와 열교환기의 체결조합이 난해하고 별도의 수실이 없어 관수용량이 적은 단점이 있다. 따라서, 이와 같은 열교환기들은 가스 및 공기량을 비례적으로 제어하여 버너가 꺼지지 않게 하는 구조이거나 외부의 별도 탱크가 구성되어야 하는 문제점이 상존하고 있다.

더욱이, 이와 같은 열교환기들은 단열판(16)(26)이 중앙연도의 임의 부분에 형성되어야 하며, 코일(14)(24)과 외피(11)(21)의 거리가 충분히 확보되어야 외피 (11)(21)의 온도가 상승되지 않는 설계상의 난점을 갖는다. 또한, 이와 같은 열교환기는 전술된 일반적인 열교환기와 마찬가지로 열교환기의 크기가 커져서 보일러 구성에 제약을 받는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은, 관수용량이 풍부하여 보일러의 전체적인 크기가 작은 하향식 가스보일러를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 순환물량이 풍부하여 버너의 on/off 회수가 감소하여 버너 및 전체적인 보일러의 내구성을 개선할 수 있는 하향식 가스보일러를제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 수실과 외피의 조립성을 개선할 수 있는 하향식 가스보일러를 제공함에 있다.

이상과 같은 본 발명의 목적은, 열교환기와 외부의 다른 배관들이 각기 대응되어 연통되도록 상하 양측부에 연결구가 취부된 외피와; 외피의 상부에 내장된 하향연소 방식의 버너와; 연결구와 각기 대응되어 외피의 내측 상하단부에 각기 형성된 수실과; 버너의 외주면을 기준으로 나선 형태로 적어도 2열 이상 임의거리 이격 배열되어 있되, 양단부들이 각기 대응된 수실과 연통된 복수 개의 수관과; 고온의 연소가스가 외피의 내부에 형성된 중앙연도를 따라 하향 유통되고 복수 개의 수관 사이에 형성된 외주연도를 통해 상향 유통된 후 외피에 제공된 배기관을 통해 배기되도록 형성된 연로(煙路)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하향식 가스보일러에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 본 발명에 의한 최외곽 수관의 외주부는 외피의 내측면과 접촉되도록 배열되는 것이 바람직하다.

그리고, 버너의 하단부에 각기 대응되는 수관의 임의 부분으로부터 수관의 하부까지는 동일한 수관이 임의 간격으로 이격되어 적어도 하나 이상의 간극이 형성되어 있다. 또한, 버너의 하단부에 각기 대응되는 수관의 임의 부분으로부터 수관의 상부까지는 동일한 수관이 상호 밀착되어 배열되는 것이 바람직하다.

또한, 수관은 동심원으로 2열 배열되는 것이 바람직하다.

그리고, 상부수실은 임의로 하향절곡된 상부수실판재와 그 판재와 결합되어수실을 형성하는 하부수실판재로 구성되며, 상부수실은 연소가스가 배기되도록 상부 및 하부수실판재의 각기 대응된 부분에 적어도 하나 이상의 연공이 형성되는 것이 바람직하다.

특히, 연공은 각기 대응된 상기 상하부 수실판재를 각각 드로잉, 버링 및 피어싱에 의해 재살용접되어 형성된 것이다.

여기서, 상부수실은 외피의 상단부에 용접에 의해 제공되며, 외피와 상기 상부수실의 조립성을 개선하기 위하여 하부수실판재의 하단부의 가장자리부를 따라 단차부를 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 연로는 고온의 연소가스가 중앙연도를 따라 하향으로 유통되고, 수관의 간극을 통하여 복수개의 상기 수관 사이에 형성된 외주연도를 경유하여 각기 대응된 상부수실의 적어도 하나 이상의 연공을 통해 유통되어 외기와 연통된 배기관으로 배기될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.

도 1은 종래기술의 일실시예에 의한 열교환기를 나타내는 정면도.

도 2은 종래기술에 의한 다른 실시예에 의한 횡형타입의 열교환기를 나타내는 단면도.

도 3은 종래기술에 의한 또 다른 실시예에 의한 입형타입의 열교환기를 나타내는 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 하향식 가스보일러를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명의 상부수실의 조립관계를 나타내는 단면도.

<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>

100 : 외피 102, 104 : 연결구

106 : 중앙연도 108 : 외주연도

108a : 간극 110 : 버너

122 : 하부수실 124 : 상부수실

124a : 상부수실판재 124b : 하부수실판재

124b-1 : 단차부 126 : 연공(煙孔)

128 : 배기관

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 의한 하향식 가스보일러를 나타내는 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 하향식 가스보일러는 외피(100)의 내측 상부에 하향연소식 버너(110)가 제공되어 있으며, 연결구들(102)(104)들과 각기 연통되도록 외피(100)의 상하부에 형성된 수실들(122)(124)이 2열의 수관들(132)(134)과 각기 대응되어 연통됨으로써, 고온의 연소가스가 중앙연도(106)를 통해 하향으로 유통되어 수관들(132)(134)들의 간극(108a) 사이를 통과하여 병렬 배열된 수관들 (132)(134) 사이에 형성된 외주연도(108)를 경유하여 배기되는 구성을 갖는다.

여기서, 외피(100)는 일정한 두께를 갖는 다수의 판재로 조립되어 전술된 구성요소들이 내장될 수 있는 공간부를 형성하고 있다. 그리고, 외피(100)의 상하부에는 외부로 돌출되어 다른 배관과 연통되는 연결구(102)(104)가 취부되어 있으며, 하부연결구(102)는 외피(100)의 내측 하단부에 제공된 하부수실(122)과 연통되어 있다.

하부수실(122)은 다수의 판재를 절곡하여 일정한 공간부가 형성된 것으로 외피(100)의 내측면과 용접 등과 같은 기계적인 방법에 의해 취부되어 있다.

수관들(132)(134)의 각 일단부들은 하부수실(122)의 임의 부분과 각기 대응되어 연통되어 있으며, 타단부들을 후술되는 상부수실(124)과 연통된 구조를 갖는다.

여기서, 수관들(132)(134)은 나선형태로 동심원을 따라 각기 병렬로 외피 (100)의 내부에 제공되며, 외부수관(134)의 외주면은 외피(100)의 내측면과 밀착되도록 배열되어 있다. 이러한 외부수관(134)과 외피(100)의 접촉에 의해 외부수관 (134)의 전열면적은 확보되고 아울러, 외피(100)의 온도는 내려가는 효과가 발생된다.

수관들(132)(134)의 구성에 대하여 보다 상세히 설명하면, 수관들(132) (134)은 버너(110)의 외주면으로부터 임의거리 이격되어 내부수관(132)이 제공되고, 외부수관(134)은 외피(100)의 내측면 방향으로 내부수관(132)과 이격되어 있되 전술된 바와 같이 외피(100)의 내측면과는 밀착되도록 배열되어 있다.

그리고, 내부수관(132)과 외부수관(134)이 이격되어 형성된 공간은 후술되는 연로(煙路)의 외주연도(108)가 된다.

여기서, 버너(110)의 하단부를 기준으로 하여 이에 대응하는 수관들(132) (134)의 임의 부분으로부터 하부까지는 동일한 수관들(132)(134)이 각기 임의 간격으로 이격되어 간극(108a)이 형성되어 있다. 이러한 간극(108a)은 고온의 연소가스가 중앙연도(106)의 하향으로 유통되어 전술된 외주연도(108)를 통해 배기될 수 있는 통로이다. 본 발명의 버너(110)는 공지의 구성요소로써 상세한 설명은 생략하기로 하며, 마이컴(MICOM)과 같은 보일러 제어수단과 전기적 또는 전자적으로 연결되어 있다.

또한, 전술된 바와 같이 버너(110)의 하단부를 기준으로 하여 이에 대응하는 수관들(132)(134)의 임의 부분으로부터 상부까지는 동일한 수관들(132)(134)이 각기 밀착되어 배열된 구성을 갖는다. 이는 고온의 연소가스가 하향된 후 상향됨으로써 수관들(132)(134)을 이중가열하는 본 발명의 근본 목적에 반하기 때문에 간극 (108a)을 형성하지 않고 밀착 배열하여 통로를 형성하지 않은 이유이다.

그리고, 본 발명의 수관들(132)(134)과 외피(100)는 우선, 수관들(132)(134)을 작업한 다음 외피(100)의 상하판에 용접되기 때문에 제작이 간편하여 생산성이 향상된다.

상부수실(124)은 외피(100)의 상단부에 제공되어 있으며, 전술된 수관들 (132)(134)의 각 타단부와 대응하여 연통되어 있다. 또한, 상부수실(124)은 전술된 외피(100)의 상부연결구(104)와 연통되어 있다.

여기서, 도 5를 참조하여 상부수실(124)의 구성 및 조립관계를 보다 상세히 설명하면, 상부수실(124)은 임의로 하향절곡된 상부수실판재(124a)와 이 상부수실판재(124a)의 형상에 상응하여 결합되도록 가공된 하부수실판재(124b)로 구성된다.

상부수실판재(124a)는 외주부가 하향으로 2단 절곡되어 있으며, 하부수실판재(124b)는 외주부가 상향으로 2단 절곡되어 상부수실판재(124a)의 하향절곡된 부분이 내장될 수 있는 구조를 갖는다. 여기서, 각 수실판재들(124a)(124b)은 드로잉과 버링된 상태로 체결되게 재살용접됨으로써 재료비의 절감과 용접성을 개선하고 있다.

특히, 상부수실(124)은 상부 및 하부수실판재(124a)(124b)의 조립에 의해 밀폐되는 공간부에 수실이 형성되는 것으로, 전술된 바와 같이 수관들(132)(134)의 타단부들과 연통되어 있다. 그리고, 상부 및 하부수실판재(124a)(124b)의 각기 대응되어 형성된 연공(126)은 전술된 외주연도(108)와 연통되어 고온의 연소가스가 외피(100)의 상단부에 제공된 배기관(128)을 통해 배기되도록 형성되어 있다.

또한, 하부수실판재(124b)의 하단부의 가장자리부를 따라 단차부(124b-1)가 형성되어 외피(100)의 상단 내측부와의 조립성을 개선하고 있다.

여기서, 본 발명의 하향식 가스보일러의 연로(煙路)에 대하여 상세히 설명하면, 연로는 버너(110)의 가동에 의해 고온의 연소가스가 수관들(132)(134)을 가열하고 배기되는 통로를 의미한다.

고온의 연소가스는 외피(100)의 버너(110)가 내장된 하부 공간인 중앙연도 (106)를 따라 하향으로 유통된 다음, 전술된 동일 수관들(132)(134)의 간극들(108a)을 통해 외주연도(108)로 유통된다. 그런 다음, 연소가스는 외주연도(108)를 따라 상향으로 유통된 후 상부수실(124)의 적어도 하나 이상의 연공(126)을 통해 유통된 다음 배기관(128)을 통해 배기된다.

따라서, 본 발명의 고온의 연소가스의 통로인 연로는 "중앙연도(106) -> 간극(108a) -> 외주연도(108) -> 연공(126) -> 배기관(128)"으로 구성된다.

이상에서 설명된 본 발명은 일실시예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.

특히, 본 발명의 변형실시예를 몇 가지 예상하면, 변형실시예는 중앙연도 (106)와 외주연도 (108)를 격벽에 의해 격리하거나, 수관들(132)(134)을 동심원으로 배열하지 않고 정사각형 내지 직사각형과 같이 다양한 형상의 다각형으로 구성하거나, 상부수실(124)을 상하부 수실판재(124a)(124b)로 구성하지 않고 일체화하거나 또는 다수의 구성요소로 분리하는 구성 등으로 구현될 수 있을 것이다.

이상의 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 구성은 상하부에 별도의 수실을 제공하여 관수용량이 풍부하다.

둘째, 본 발명의 구성은 다중관 특히, 2중관으로 병렬배열되어 순환물량이 풍부하기 때문에 버너의 on/off 회수를 줄일 수 있어 마이컴과 같은 보일러 제어수단 및 버너의 수명을 연장할 수 있다.

셋째, 본 발명의 구성은 내외부 수관 작업후 외피의 상하판과 각기 용접되기 때문에 제작이 간편하여 그로 인한 생산성이 향상된다.

넷째, 본 발명의 구성은 상부수실에 별도의 연관이 필요없고 상부수실의 상하부 수실판재를 드로잉과 버링된 상태로 체결되게 구성하여 재살용접함으로써 재료비 절감과 용접성을 개선할 수 있다.

다섯째, 본 발명의 구성은 하부수실판재의 하측부 가장자리부에 단차부를 형성하여 외피와의 조립성을 개선하고 있으며, 외부수관과 외피의 내측면이 밀착됨으로써 외피에 의하여 외부수관의 전열면적이 확보됨은 물론 외피의 온도가 내려가는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 외부의 다른 배관들과 각기 대응되어 연통되도록 상하 양측부에 연결구 (102)(104)가 취부된 외피(100)와;

   상기 외피(100)의 상부에 내장된 하향연소 방식의 버너(110)와;

   상기 연결구(102)(104)와 각기 대응되어 상기 외피(100)의 내측 상하단부에 각기 형성된 수실(122)(124)과;

   상기 버너(110)의 외주면을 기준으로 나선 형태로 적어도 2열 이상 임의거리 이격 배열되어 있되, 양단부들이 각기 대응된 상기 수실(122)(124)과 연통된 복수 개의 수관(132)(134)과;

   고온의 연소가스가 상기 외피(100)의 내부에 형성된 중앙연도(106)를 따라 하향 유통되고 상기 복수 개의 수관(132)(134) 사이에 형성된 외주연도(108)를 통해 상향 유통된 후 상기 외피(100)에 제공된 배기관(128)을 통해 배기되도록 형성된 연로(煙路)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하향식 가스보일러.
2. 제1항에 있어서,

   상기 최외곽 수관(134)의 외주부는 상기 외피(100)의 내측면과 접촉되도록 배열된 것을 특징으로 하는 하향식 가스보일러.
3. 제1항에 있어서,

   상기 버너(110)의 하단부에 각기 대응되는 상기 수관(132)(134)의 임의 부분으로부터 상기 수관(132)(134)의 하부까지는 상기 동일한 수관(132)(134)이 임의 간격으로 이격되어 적어도 하나 이상의 간극(108a)이 형성되어 있으며, 상기 버너(110)의 하단부에 각기 대응되는 상기 수관(132)(134)의 임의 부분으로부터 상기 수관(132)(134)의 상부까지는 상기 동일한 수관(132)(134)이 상호 밀착되어 배열된 것을 특징으로 하는 하향식 가스보일러.
4. 제1항에 있어서,

   상기 수관들(132)(134)은 동심원으로 2열 배열된 것을 특징으로 하는 하향식 가스보일러.
5. 제1항에 있어서,

   상기 상부수실(124)은 연소가스가 상기 외주연도(108)를 통해 유통되어 배기되도록 적어도 하나 이상의 연공(126)이 형성된 상부 및 하부수실판재(124a) (124b)의 결합에 의해 형성되며, 상기 하부수실판재(124a)는 상기 외피(100)와의 조립성을 개선하기 위하여 대응된 하단부 가장자리부를 따라 단차부(124b-1)가 형성된 것을 특징으로 하는 하향식 가스보일러.