KR100543404B1 - 입형 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이싱 내부에 설치된 열매체 파이프 외부에 압축공기를 분사하여 파이프 외벽면에 부착된 불완전 연소물을 제거함으로써 점착물에 의한 열전도 저하를 방지하여 발열용량을 항상 양호하게 유지하고 연료 소모를 절감할 수 있도록 된 입형 보일러에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 수직방향으로 세워져 설치되며 내측 중심부를 따라 상하방향으로 연소실이 형성된 케이싱과, 이 케이싱의 중심부 상단 또는 하단에 그 화염 배출구가 상기 연소실을 향하도록 설치된 버너와, 상기 연소실의 반경방향 외측에 위치되도록 상기 케이싱의 내벽면을 따라 복수열로 설치되며 외부의 열매체 공급원에 연결된 열매체 파이프와, 상기 케이싱의 수직 중심선을 중심으로 서로 대향된 위치에 상기 열매체 파이프 사이를 통하여 수직방향으로 설치되며 소정 간격으로 분사노즐이 구비된 복수의 압축공기 파이프를 포함하여, 상기 압축공기 파이프와 연결된 외부의 압축공기 공급원으로부터 공급된 고압 공기를 상기 분사노즐을 통해 분사하도록 된 것을 특징으로 하는 입형 보일러가 제공된다.

Description

입형 보일러 {A standing type boiler}

도 1은 종래의 입형 보일러를 도시한 내부 구성도

도 2는 본 발명에 따른 입형 보일러의 일실시예를 도시한 내부 구성도

도 3은 도 2에 도시된 입형 보일러의 평단면도

도 4는 본 발명의 요부인 압축공기 파이프를 도시한 상세도

도 5는 본 발명의 다른 요부인 분사노즐을 도시한 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 케이싱 111 : 연소실

115 : 덕트 120 : 버너

130 : 열매체 파이프 140 : 분사노즐

150 : 압축공기 파이프 160 : 분배기

181 : 열매체 유입관 183 : 열매체 유출관

본 발명은 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소실 내부의 화염 밸런스를 혼란시키지 않도록 압축공기를 분사하여 열매체 파이프 외벽면에 부착된 불완전 연소물을 제거함으로써 열매체로의 열전달이 효과적으로 이루어져 에너지 이용효율을 향상시킬 수 있도록 된 입형 보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 동체의 중심선이 수직이 되도록 상하로 긴 형태로 세워 설치되는 입형 보일러는 수평방향으로 설치되는 방식의 보일러에 비해 밑면적이 작으므로 설치면적이 적게 소요되고, 구조가 간단하여 비용이 상대적으로 저렴하다는 등의 장점이 있어 소용량의 가정용 보일러에서부터 대용량의 산업용 보일러에 이르기까지 널리 사용되고 있다.

도 1은 이러한 종래의 입형 보일러를 도시한 것으로, 도면을 참조하여 이 입형 보일러의 구조를 대략 설명하면, 보일러의 본체 외벽을 이루는 케이싱(10)과, 이 케이싱(10)의 상부에 하향 설치되어 케이싱(10) 내부의 연소실(12)로 화염을 분출하는 버너(14)와, 상기 케이싱(10)의 내벽면을 따라 권취된 형태로 복수열로 설치되며 외부의 방열부로 연결된 오일파이프(16)로 이루어진다. 이에 따라, 상기 버너(14)의 작동에 의해 가열된 공기가 오일파이프(16) 주위를 흐르면서 오일파이프(16)를 통한 열교환이 이루어지고, 오일파이프(16) 내부를 흐르는 열매 체 오일이 열교환에 의해 가열되어 외부의 난방이나 산업용 열 공급 등을 위한 용도로 사용될 수 있게 된다.

그런데, 통상 상기 버너(14)에 의해 연소되는 연료는 완전연소가 이루어지는 것이 아니므로, 케이싱(10) 내부에는 연소중에 다량의 불완전 연소된 탄화물(그을음)이 발생되고, 이 불완전 연소물이 상기 오일파이프(16) 외벽면에 점착되어 시간이 흐를수록 두껍게 쌓이게 된다. 이에 따라, 상기 불완전 연소물에 의해 오일파이프(16) 벽체를 통한 열전도율이 떨어지게 되므로, 보일러의 발열량이 감소되고 연료 소모가 현저하게 증가되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 케이싱 내부에 설치된 열매체 파이프 외부에 압축공기를 분사하여 파이프 외벽면에 부착된 불완전 연소물을 제거함으로써 점착물에 의한 열전도 저하를 방지하여 발열용량을 항상 양호하게 유지하고 연료 소모를 절감할 수 있도록 된 입형 보일러를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 수직방향으로 세워져 설치되며 내측 중심부를 따라 상하방향으로 연소실이 형성된 케이싱과, 이 케이싱의 중심부 상단 또는 하단에 그 화염 배출구가 상기 연소실을 향하도록 설치된 버너와, 상기 연소실의 반경방향 외측에 위치되도록 상기 케이싱의 내벽면을 따라 복수열로 설치되며 외부의 열매체 공급원에 연결된 열매체 파이프와, 상기 케이싱의 수직 중심선을 중심으로 서로 대향된 위치에 상기 열매체 파이프 사이를 통하여 수직방향으로 설치되며 소정 간격으로 분사노즐이 구비된 복수의 압축공기 파이프를 포함하여, 상기 압축공기 파이프와 연결된 외부의 압축공기 공급원으로부터 공급된 고압 공기를 상기 분사노즐을 통해 분사하도록 된 것을 특징으로 하는 입형 보일러가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 압축공기 파이프와 외부의 압축공기 공급원 사이에 연결되어 각 압축공기 파이프 중 서로 대향된 위치에 설치된 압축공기 파이프 별로 동시에 공기 공급이 이루어지도록 개폐 동작되는 분배기를 더 포함하는 입형 보일러가 제공된다.

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 입형 보일러의 일실시예 구성을 도시한 내부 구성도이고, 도 3은 그 평단면도이며, 도 4에는 본 발명의 요부인 압축공기 파이프의 상세 구성이 도시되어 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 입형 보일러는 상하 방향으로 긴 탱크 형상으로 이루어진 케이싱(110)과, 이 케이싱(110)의 상단부에 설치된 버너(120)와, 상기 케이싱(110)의 내부에 설치되며 각각 케이싱(110) 외부의 열매체 공급원 및 압축공기 공급원에 연결된 열매체 파이프(130) 및 압축공기 파이프(150)로 구성된다.

본 실시예에서, 상기 케이싱(110)은 그 하부에 구비된 지지대(113)에 의해 지면에 대하여 수직하게 세워 설치되며, 그 상부 일측에는 연소가스가 배출되는 덕트(115)가 설치된다.

상기 버너(120)는 그 화염배출구가 케이싱(110)의 내측 중앙부와 연통되도록 케이싱(110)의 중앙부에 하향하여 직립 설치되고, 상기 케이싱(110)의 내측 상부에는 버너(120)의 화염배출구와 연통되는 디퓨저(117)가 구비된다. 이에 따라, 상기 케이싱(110)의 내측 중심부를 따라 버너(120)에 의해 발생된 화염이 하향 진입되는 연소실(111)이 형성되며, 연소에 의해 발생된 고온의 가스는 케이싱(110)의 내벽면을 따라 상승되어 상기 덕트(115)를 통해 외부로 배출된다.

상기 열매체 파이프(130)는 그 내부로 이송되는 오일 등의 열매체가 버너(120)의 연소열에 의해 가열되도록 하는 열교환수단으로써, 상기 버너(120)에 의해 발생된 화염이 직접 접촉되지 않도록 연소실(111)로부터 반경방향 외측으로 이격되어 케이싱(110)의 내벽면을 따라 권취된 형태로 복수열 설치된다. 본 실시예에서는 상기 열매체 파이프(130)가 반경방향으로 나란하게 3개의 열을 이루어 설치된 것을 예시하였다. 각 열매체 파이프(130)는 케이싱(110)의 상부를 통해 진입되 어 하부를 통해 다시 외부로 진출되며, 각 열매체 파이프(130)의 상단은 열매체 유입관(181)을 통해 외부의 열매체 공급원과 연결되고, 그 하단은 열매체 유출관(183)을 통해 외부의 열매체 사용부로 연결된다. 상기 열매체 공급원과 열매체 사용부는 보일러가 사용되는 공정에 따라 동일한 것일 수도 있고 별도의 것일 수도 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 압축공기 파이프(150)는 각 열매체 파이프(130)의 사이를 통해 하향하여 수직하게 설치되며, 그 길이방향을 따라 소정 간격으로 다수의 분사노즐(140)이 장착된다. 이 압축공기 파이프(150)는 서로 쌍을 이루어 복수개가 설치되는 것으로, 각 쌍을 이루는 압축공기 파이프(150)는 상기 케이싱(110)의 수직 중심선을 중심으로 서로 대향된 위치에 배치된다. 본 실시예에서는 상기 압축공기 파이프(150)가 케이싱(110)의 상부를 통해 내부로 진입되고, 그 하단이 막혀진 것으로 예시된다.

상기 케이싱(110)의 상부 일측에는 외부의 압축공기 공급원과 연결된 분배기(160)가 설치되고, 각 압축공기 파이프(150)는 이 분배기(160)에 연결된다. 상기 분배기(160)는 내부에 개폐밸브나 방향전환 밸브 등이 구비되어 각 압축공기 파이프(150) 별로 압축공기의 공급을 인가하거나 차단하는 기능을 하는 것으로, 특히, 각 압축공기 파이프(150) 중 서로 대향된 위치에 설치된 두 개의 압축공기 파이프(150) 별로 동시에 공기 공급이 이루어지도록 작동된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 분사노즐(140)은 중심부에 분사공(141)이 형성되고 분사공(141)의 출구 측에는 양방향으로 길게 확산요홈(143)이 형성된 것으 로, 상기 압축공기 파이프(150)의 외주면 양측에 배치되어 그 분사방향이 상기 열매체 파이프(130)의 배열 방향과 동일한 방향이 되도록 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 입형 보일러의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

상기 버너(120)가 작동되면, 케이싱(110) 내부로 유입된 공기가 버너(120)의 화염을 따라 하강되면서 가열된 후 원주방향으로 확산되어 상기 열매체 파이프(130) 주위를 통해 상승되고, 상기 덕트(115)를 통해 케이싱(110) 외부로 배출된다. 이와 동시에, 상기 열매체 유입관(181)을 통해 공급된 열매체 오일은 각 열매체 파이프(130)를 통과하면서 고온의 공기에 의해 가열되고, 상기 열매체 유출관(183)을 통해 외부의 열매체 사용부로 이송되어 소정 용도로 사용된다.

보일러의 운전 시간이 경과되어 상기 열매체 파이프(130) 외벽면에 불완전 연소된 탄소산화물 등이 소정량 점착되면, 상기 압축공기 파이프(150)에 고압 공기를 공급하여 각 분사노즐(140)을 통해 분사함으로써 점착된 불완전 연소물이 공기의 분사압력에 의해 제거된다. 이에 따라, 불완전 연소물에 의한 열매체 파이프(130)의 열전달 효율 저하가 방지되어 버너(120)에 의해 발생된 열이 효과적으로 열매체 오일에 전달될 수 있게 되므로, 보일러의 발열용량을 항상 양호하게 유지하고 연료 소모를 절감할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 분배기(160)에 의해 압축공기의 공급 및 분배가 제어됨에 따라, 대향 설치된 양측 압축공기 파이프(150)에 동시에 공기 공급이 이루어지게 되므로, 공기의 분사에 따라 화염이 쏠리는 현상이 방지되고, 복수의 압축공기 파이프(150) 중 일부에만 압축공기 공급이 이루어지게 되므로, 과도한 공기 공급에 의한 연소 불량을 방지할 수 있게 된다. 특히, 공기의 분사에 의해 케이싱(110) 내부에 기압이 불균형하게 되면, 화염이 일측으로 쏠려 상기 열매체 파이프(130)에 직접 접촉되고, 이는 파이프(130)의 파손 및 열매체 오일의 인화 등과 같은 심각한 문제를 유발할 수 있으므로, 상기 분배기(160)에 의한 압축공기 제어는 매우 중요하다. 따라서, 본 발명의 입형 보일러는 연소실(111) 내부의 화염 밸런싱 및 연소가 불량해질 염려가 없는 동시에 열매체 파이프(130)의 열전도도를 항상 양호한 상태로 유지할 수 있으므로, 보일러의 발열 용량을 초기 상태로 유지할 수 있으면서도 연료 소모를 현저하게 절감할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 케이싱(110) 내부의 대향된 위치에 분사노즐(140)이 구비된 압축공기 파이프(150)를 복수개 설치하고, 대향 설치된 압축공기 파이프(150) 별로 동시에 공기를 공급하여 열매체 파이프(130) 외벽면에 점착된 불완전 연소물을 제거하도록 구성함으로써, 연소실(111) 내부의 화염 밸런싱 파괴 및 연소불량을 방지할 수 있으면서도 연료 소비 대비 발열량을 항상 양호하게 유지 할 수 있고, 연료 소모를 현저하게 절감할 수 있도록 된 입형 보일러를 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 수직방향으로 세워져 설치되며 내측 중심부를 따라 상하방향으로 연소실(111)이 형성된 케이싱(110)과, 이 케이싱(110)의 중심부 상단 또는 하단에 그 화염 배출구가 상기 연소실(111)을 향하도록 설치된 버너(120)와, 상기 연소실(111)의 반경방향 외측에 위치되도록 상기 케이싱(110)의 내벽면을 따라 복수열로 설치되며 외부의 열매체 공급원에 연결된 열매체 파이프(130)와, 상기 케이싱(110)의 수직 중심선을 중심으로 서로 대향된 위치에 상기 열매체 파이프(130) 사이를 통하여 수직방향으로 설치되며 소정 간격으로 분사노즐(140)이 구비된 복수의 압축공기 파이프(150)를 포함하여, 상기 압축공기 파이프(150)와 연결된 외부의 압축공기 공급원으로부터 공급된 고압 공기를 상기 분사노즐(140)을 통해 분사하도록 된 것을 특징으로 하는 입형 보일러.
2. 제1항에 있어서, 상기 압축공기 파이프(150)와 외부의 압축공기 공급원 사이에 연결되어 각 압축공기 파이프(150) 중 서로 대향된 위치에 설치된 압축공기 파이프(150) 별로 동시에 공기 공급이 이루어지도록 개폐 동작되는 분배기(160)를 더 포함하는 입형 보일러.

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