KR100503110B1 - 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 갈탄 또는 목재를 사용하는 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소실의 입구에 설치되는 덮개에 화구를 복수개 형성하여 선택적으로 사용할 수 있도록 하고, 연소실에 부설된 로스톨의 구조를 개선하여 연료의 연소를 원활하게 함과 동시에, 연통을 지그재그로 경사지게 형성하므로서 열효율을 높여주고, 연소가스 및 폐가스의 배출이 원활하게 이루어지도록 한 것이다.

종래의 보일러에 있어서, 연소실내의 로스톨에 수관을 형성하므로서 수관으로 인해 연료와 로스톨의 열기가 대부분 손실되게 되어 점화가 원활하게 이루어지지 않고, 상부로 향하는 연통을 다시 하부로 꺾어 연통을 구성하여 연통을 통하여 배출되는 배출가스가 자연적으로 배출되지 않아 배기 팬을 별도로 구비하여야 하는 문제가 있었으며, 배출가스 및 폐가스가 자연적으로 배출되도록 할 경우 원활한 연소가 이루어지지 않아 배출가스가 많아지는 문제가 있었고, 그 구조가 복잡하여 제작이 용이하지 않으며, 하부에서 발생되는 버너의 불꽃이 로스톨 상부의 연료, 특히 목재(원목등)의 경우에 원활한 점화 및 연소가 이루어지지 않는 문제점이 있으므로, 이를 해결하고자 본 발명은 본체 내부에 단열처리 되고, 급수공급관, 배수관과 난방수 공급관, 난방수환수관이 형성되며, 내부에 일정수위의 물이 충진되는 수조와, 상기 수조의 내부에서 기밀을 유지하게 형성하고, 갈탄 및 나무 등을 연소하도록 로스톨과, "<"형태의 지그재그식 연통을 구비한 연소실과, 상기 연소실의 입구를 커버하되 버너가 설치되는 화구를 복수개 형성한 연소실 덮개와 버너를 포함하여서 되는 보일러를 제공하고자 한다.

Description

보일러{Boiler}

본 발명은 갈탄 또는 목재를 사용하는 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소실의 입구에 설치되는 덮개에 화구를 복수개 형성하여 선택적으로 사용할 수 있도록 하고, 연소실에 부설된 로스톨의 구조를 개선하여 연료의 연소를 원활하게 함과 동시에, 연통을 지그재그로 경사지게 형성하므로서 열효율을 높여주고, 연소가스 및 폐가스의 배출이 원활하게 이루어지도록 한 것이다.

일반적으로, 보일러는 유류 또는 가스등의 열원을 이용하여 물을 가열토록 함으로서, 실내의 난방에 필요한 난방수나, 또는 목욕탕, 산업용 등으로 사용되는 온수를 얻도록 하는 것이다.

따라서, 이러한 보일러는 직접 물을 가열토록 함으로서, 물이 일정한 온도로 가열되면, 순환펌프를 이용하여 실내 또는 각각 필요한 장소로 강제 순환시켜 실내를 난방 하거나, 별도의 온수탱크에 온수를 저장하여 필요한 양만큼씩 사용하였다.

그러나 이러한 보일러는 가열된 물의 온도가 일정 온도 이하로 내려가면 버너가 점화되어 물이 가열되고 일정온도 이상으로 되면 순환펌프를 가동시켜 난방을 하게 됨으로서, 온도 변화에 따라 많은 횟수의 점화 및 소화가 이루어져 연료 소모 및 열 손실이 많았으며, 직접 가열하므로 해서 가열되는 열이 모두 온수로 열 교환이 이루어지지 않고, 보일러 외부로 손실되는 열량이 많아 열효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 대부분이 석유 등의 유류를 주로 사용하는 보일러로서 사용되는 연료에 따라 보일러의 구조를 제조사에서 정해져 공급되므로, 고가의 유류를 주로 사용하므로서 난방비 또는 보일러 유지비에 경제적 부담이 더욱 가중되는 문제가 있었다.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 값싼 갈탄 및 목재를 연료로 하는 본원 출원인의 2003년 선출원된 실용신안등록출원 11435호와 11436호의 "보일러"가 제시되었다.

이는 가격이 저렴한 연탄이나 갈탄 및 목재 등의 연료를 연소시켜 열 교환이 이루어지도록 하되, 연료가 연소되면서 발생되는 연소 열을 1,2,3차의 다단계로 구분시켜, 각 단계별로 열 교환이 이루어지도록 함으로서 적은 연료로도 보일러의 열효율을 극대화되도록 로스톨 내부에 수관을 형성하여 열 교환이 이루어지도록 하고, 연소실의 덮개를 개선하여 상, 하로 분리 형성하며, 상부로 향하는 연통을 하부로 꺾어 열 교환시킴으로서 기대하고자 하는 효과를 보았으나, 연소실내의 로스톨에 수관을 형성하므로서 수관으로 인해 연료와 로스톨의 열기가 대부분 손실되게 되어 점화가 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

또한 상부로 향하는 연통을 다시 하부로 꺾어 연통을 구성하여 다단계로 열 교환이 이루어짐으로서 열효율을 높일 수 있는 효과가 있었으나, 연통을 통하여 배출되는 배출가스가 자연적으로 배출되지 않아 배기 팬을 별도로 구비하여야 하는 문제가 있고, 자연적으로 배출되도록 할 경우 원활한 연소가 이루어지지 않아 배출가스가 많아지는 문제가 있으며, 그 구조가 복잡하여 제작이 용이하지 않은 문제가 있었다.

마지막으로, 연소실 덮개를 상하 분리 형성하여 상부와 하부를 별도로 개폐 가능하도록 함으로서 하부도어의 개폐조작으로 화력을 조절할 수 있었으나 버너를 하부에만 부설하므로서 하부에서 발생되는 버너의 불꽃이 로스톨 상부의 연료에 원활한 점화가 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 창안한 것으로 보일러 구조를 개량하여 난방 또는 온수공급을 위해 가격이 저렴한 갈탄 또는 나무 등의 목재를 주연료로 하여 사용하고, 열효율을 극대화시킬 수 있도록 구조를 개선한 보일러를 제공하고자 함에 있는 것이다.

따라서, 그 첫 번째 목적은 손실되는 열기를 잡아 열 교환 시키도록 하되, 연소시 발생되는 배출가스가 원활하게 배출될 수 있도록 연통을 개량하여 구조를 간단하게 함으로서 보수가 편리하게 하고, 단위 연료당 열 효율을 높여 연료비 절감을 기대할 수 있도록 하는 보일러를 제공하고자 함에 있는 것이다.

두 번째 목적은 연소실 내에 로스톨의 수관을 제거하여 수관을 통해 열기를 빼앗기지 않도록 하여 초기점화 및 열 교환이 원활하게 이루어지도록 함에 있는 것이다.

마직막으로, 연소실 덮개에 버너를 도어로 사용될 수 있도록 힌지 구성하여 설치하되 버너의 위치를 선택적으로 사용할 수 있도록 화구를 복수개 형성한 보일러를 제공하고자 함에 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 본체 내부에 단열처리 되고, 급수공급관, 배수관과 난방수 공급관, 난방수환수관이 형성되며, 내부에 일정수위의 물이 충진되는 수조와, 상기 수조의 내부에서 기밀을 유지하게 형성하고, 갈탄 및 나무 등을 연소하도록 로스톨과, "<"형태의 지그재그식 연통을 구비한 연소실과, 상기 연소실의 입구를 커버하되 버너가 설치되는 화구를 복수개 형성한 연소실 덮개와 버너를 포함하여서 되는 보일러를 제공하고자 한다.

이하 첨부된 도 1 내지 도4의 도면을 참고로 하여 작용 및 구성을 상세히 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 보인 보일러의 사시도 이고, 도 2는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 보인 보일러의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 연소실에 구비되는 덮개를 버너와 분리하여 보인 분해 사시도 이고, 도4는 본 발명에 따른 덮개에 하부에 설치된 상태를 보인 단면도이다.

본 발명은 보일러 본체(100)의 내부에 단열재(101)로 단열 처리한 수조(10)와, 상기 수조(10) 내부에 기밀을 유지하게 설치하고, 로스톨(21)과 연통(22)에서 열 교환하는 연소실(20)과, 상기 연소실(20)을 커버하고 버너(40)를 설치할 수 있는 화구(31,32)를 형성하며, 투시창(33)을 구비한 연소실 덮개(30)로 구성된다.

상기 수조(10)는 수돗물 등의 급수를 공급할 수 있도록 급수공급관(11)을 구비하여 난방에 필요한 물을 일정 수위로 유지하게 하고, 수조 상부에 가열된 물을 난방시스템에 공급하는 난방수 공급관(12)과, 난방시스템에 공급된 물이 실내를 난방 후에 차가워져 수조(10)에 유입되도록 난방수 환수관(13)을 형성한다.

이는 난방수 공급관(12)에서 공급된 물이 미도시한 난방시스템 및 온수 사용처로 각각 보내고, 난방 후의 차가워진 물이 난방수 환수관(13)으로 유입됨으로 해서 연속적인 물의순환으로 실내를 난방 한다.

이때, 각각으로 보내어지는 난방수는 미도시한 순환펌프를 이용하여 각각의 장소로 강제 순환시킨다.

상기 수조(10)는 본체(100) 내부에 내설하되 본체(100)와 수조(10)사이에는 단열재(101)를 충진시켜 가열된 수조(10)와 본체(100)외부와의 열 손실을 차단하여 열량 손실을 최소화한다.

또한, 보일러 본체(100)의 전면부에 온도를 확인할 수 있도록 온도계(15)를 설치하고, 상부에는 미도시한 안전변 및 오버플로우관을 설치할 수 있는 나선이 형성된 연결관(16)을 설치하여 과열에 의한 안전성을 확보하도록 한다.

따라서, 보일러의 본체(100)에서 과열될 경우에는 연결관(16)에 결합되는 오버플러우관을 통해 물이 오버플로우 되거나 안전변을 통해 위험수위를 넘지 않도록 압력을 제어하므로서 늘 안전한 상태를 유지하게 한다.

상기 연소실(20)은 갈탄 또는 나무등을 열원으로 사용할 수 있도록 연소실의 일정 높이에 로스톨(21)을 형성하여, 연료가 연소됨과 동시에 1차 열 교환이 이루어지고, 상기 연소실(20)에서 발생되는 폐가스 및 연기에서 발생되는 열기가 상부로 향하면서 2차 열 교환이 이루어지도록 연통(22)을 구성하되 지그재그 형태로 경사지게 형성한다.

상기 연소실(20)의 내부에 설치한 로스톨(21)은 연소실(20) 내부를 상부와 하부로 분리되도록 설치하여 로스톨(21)의 상부에는 갈탄 또는 나무 등의 연료를 연소시키고, 하부에서는 충분한 산소가 포함된 공기를 공급함과 동시에 나무 및 갈탄 등에서 타고남은 재가 하부로 배출되도록 한다.

상기 연통(22)은 지그재그로 형성하되 연소실 안쪽에서 수평선을 기준으로 상향으로 15~75°로 기울어지는 제 1 경사각(α)을 갖는 제1 경사면(22a)을 형성하고, 그 연통(22) 상부 끝단에 반대 방향으로 수평선선상에서 15 ~ 75°로 기울어지는 제 2 경사각(β)을 갖는 제2 경사면(22b)을 형성한 것이다.

이처럼 연통(22)을 지그재그로 경사지게 형성하므로서 배출가스 및 폐가스의 배출이 자연적으로 이루어져 배출가스 및 폐가스의 배출이 용이함과 동시에 배출가스 및 폐가스의 열기를 이용하여 수조(10) 내부의 물과 열 교환이 순조롭게 이루어지면서 배출하게 한다.

상기 연소실 덮개(30)는 연소실(20)의 입구에 설치하고 연료를 초기 점화시키거나, 기름 또는 가스등을 연소시켜 난방될 수 있도록 버너(40)를 설치하기 위한 화구(31,32)를 2개 이상의 복수개 형성하고, 연소실(20)내부의 점화 상태 또는 소화상태를 점검할 수 있는 투시창(33)을 형성한다.

상기 연소실 덮개(30)는 전면에 화구(31,32)를 형성하되, 중앙과 하부에 화구(31,32)를 형성하여 선택적으로 버너(40)를 설치하게 하고, 상기 제 1화구(31)는 로스톨(21)을 기준으로 상부에 위치하게 하고, 제 2화구는 로스톨(21)의 하부에 위치하게 한다.

또한 상기 화구(31,32)의 끝단에는 버너(40)와의 결합을 용이하게 하기 위하여 플랜지(31a,32a)를 형성하여 버너의 플랜지(41)와 나사결합 또는 별도의 나비너트등을 이용하여 체결한다.

덧붙여 상기 화구(31,32)중 하부에 형성하는 제 2 화구(32)는 내측으로 상향경사지게 5~40°의 화구 경사각(θ)을 형성하여, 버너(40)를 결합 후에 일정경사를 갖는 상향으로 불꽃이 향하게 하여 나무 또는 갈탄 등의 연료에 점화가 용이하도록 한다.

따라서, 상기 연소실 덮개(30)의 제 1화구(31)는 로스톨(21)의 상부에 나무 등을 열원으로 사용할 때 버너(40)를 결합하게 되고, 제 2화구(32)는 로스톨(21)의 상부에 갈탄 및 연탄등를 열원으로 사용할 경우에 버너(40)를 결합하게 된다.

이는, 연소실 덮개(30)의 제 1화구(31) 제 2화구(32)중에 어느 하나만을 선택하여 버너를 설치하여 사용할 수 있고, 제 1화구(31)와 제 2화구(32) 둘다 동시에 버너(40)를 설치하여 2개의 버너중 어느 하나를 선택적으로 사용가능하고 둘다 동시에 버너를 사용하여도 좋은 효과를 거둘 수 있다.

이때, 사용하지 않는 화구는 별도의 커버(34)를 볼트 또는 나비너트등을 이용하여 밀봉하는 것이 좋다.

상기 로스톨(21)은 사각형관 또는 원형 관으로 하는 것일 바람직하나 여기에 한정하지 않고 육각관 오각관 삼각관등으로 구성하여도 좋은 효과를 거둘 수 있다.

또한, 로스톨(21)은 연소실 하부에서 상부로 공기의 통풍이 원활하게 이루어지도록 하기 위한 상협하광의 통공이 형성되도록 관체 외주연에 "V"자형 앵글을 대어 고정하거나 경사지게 형성하여 내부에 화력을 증진시키도록 한다.

여기서, 외주연을 "V"자형으로 하는 이유는 로스톨 하부로 유입된 공기가 "V"자형 경사면을 따라 모여지게 되므로, 공기의 유속이 빨라지게 되어 공기 중에 포함된 산소량도 많아져 적은 화력으로도 점화가 가능하고, 점화된 갈탄 및 나무 등은 공기의 흐름이 집중적으로 이루어지므로 원활한 연소를 이루게 된다.

또한, 연소실 덮개(30)에 설치되는 버너(40)는 연료의 초기 점화를 위함이나, 여기에 한정하지 않고 경제성 등의 문제 또는 필요시에는 유류 또는 가스등을 이용하여 가스 보일러, 유류보일러 등으로도 전환하여 보일러를 사용 가능하다.

여기서, 3차 열 교환된 후의 배출가스 및 폐가슨는 자연상태로 배출함이 바람직하나 별도의 강제 배기 팬을 구비하여 강제 배기 시켜도 좋은 효과를 거둘 수 있다.

상기 수조(10)의 내부에는 음용 가능한 온수 등을 공급하기 위해 상부에 미도시된 수평나선관을 설치하여 사용 가능하다.

상기 연소실(20)의 연통(22)은 후방, 상부중앙, 좌·우 양측 중에 선택하여 구성하거나, 어느 위치가 되어도 무방하다.

본 발명은 상세히 설명한 바와 같이 연통의 구조를 변경하여 쉽고 간단하게 제작이 가능하고, 보수가 간편하며, 연료의 연소 후에 발생되는 배출가스 및 폐가스가 원할하게 자연적으로 배출되도록 하는 특유의 효과가 있다.

또한, 연소실 내부의 로스톨의 수관을 제거하여 수관으로 인한 열손실을 줄여 초기점화가 쉽게 이루어짐으로서 적은 연료로도 쉽게 점화가 이루어져 연소가 원활하게 이루어지는 특유의 효과가 있다.

마지막으로, 연소실 덮개에 복수개의 화구를 형성하여 선택적으로 화구에 버너를 설치하여 사용할 수 있도록 함과 동시에 일정 경사를 갖도록 함으로서 연료에 점화가 용이하게 이루어지는 특유의 효과가 있다.

이렇게 구성하므로 서 값싼 갈탄이나 목재 원료로 하여 보일러를 운영하므로 서 수입에 의존하는 석유 등의 유류 및 가스 등의 사용을 줄이게 되고, 보일러 운전비용을 절감시킬 수 있어 산업 발전에 이바지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 보인 보일러의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 보인 보일러의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 연소실에 구비되는 덮개를 버너와 분리하여 보인 분해 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 덮개에 하부에 설치된 상태를 보인 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 수조 11 : 급수공급관 12 : 난방수공급관

13 : 난방수 환수관 14 : 배수관 15 : 온도계

16 : 연결관 20 : 연소실 21 : 로스톨

22 : 연통 22a : 제 1경사면 22b : 제 2 경사면

30 : 연소실 덮개 31 : 제 1화구 32 : 제 2화구

31a, 32a : 플랜지 34 : 커버33 : 투시창 40 : 버너

41 : 플랜지 100 : 본체 101 : 단열재

α,β,θ : 경사각

Claims (4)

1. 본체 내부에 단열처리 되고, 급수공급관(11), 배수관(14)과 난방수 공급관(12), 난방수환수관(13)이 형성되며, 내부에 일정수위의 물이 충진되는 수조(10)를 구비한 보일러에 있어서,

   상기 수조(10)의 내부 기밀을 유지하게 형성하고, 갈탄 및 나무 등을 연소하는 로스톨(21)과, "<"형태의 지그재그식 연통(22)을 갖는 연소실(20)과;

   상기 연소실(20)의 입구를 커버하되 2개 이상의 복수로 화구(31,32)를 형성하고, 상기 화구(31, 32)의 모두에 버너(40)를 설치하거나 어느 하나에 선택적으로 설치하며, 나머지는 커버(34)로 밀봉하는 연소실 덮개(30)를 구비하여서 구성함을 특징으로 하는 보일러.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 연소실 덮개(30)는 화구(31, 32)를 복수개 형성하되 중앙부에 제 1화구(31)와 하부에 제 2화구(32)를 형성하고, 상부에 투시창(33)을 구비하여서 구성함을 특징으로 하는 보일러.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 제 2화구(32)는 5~40°의 상향 경사지는 경사각(θ)을 갖도록 형성하여서 구성함을 특징으로 하는 보일러.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 연통(22)은 배출가스의 배출이 원활하도록 "<"형태의 지그재그로 형성하되, 연소실 안쪽에서 수평선을 기준으로 상향으로 15~75°로 기울어진 제 1 경사각(α)을 갖는 제1 경사면(22a)과, 상기 연통(22) 상부 끝단에 반대 방향으로 수평선선상에서 15 ~ 75°로 기울어지는 제 2 경사각(β)을 갖는 제2 경사면(22b)을 구비하도록 구성함을 특징으로 하는 보일러.