KR100626540B1 - 열매체유 보일러와 온수기를 하나로 결합한 열매체온수저장식 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열매체유를 이용하여 난방을 하면서도 동시에 온수의 사용도 가능하도록 한 열매체유 보일러에 관한 것으로서, 보일러 내부에 연소실과 물이 저장된 수실 및 열매체유가 저장된 열매체유실이 설치되어 있는 보일러 본체와, 이를 이용하는 온수저장탱크로 열매체유 보일러를 구성하되, 상기 수실 및 열매체유실 내부에서 여러 번 감겨 그 일단부 및 타단부가 외부로 각각 이어지는 열교환용 동파이프를 설치하면서, 상기 수실의 동파이프 일단부 및 타단부는 각각 냉수공급라인과 온수저장탱크에 연결하고, 상기 열매체유실의 동파이프 일단부 및 타단부는 수실과 온수순환펌프를 사이에 두고 연결하여, 수실의 물과 열매체유실의 열매체유 온도를 같게 유지하면서 연소실의 연소열로 가열된 열매체유실의 열매체유로는 난방을 하고, 수실의 동파이프에서 가열되어 상기 온수저장탱크에 공급되는 물은 온수로 사용하도록 한 열매체유 보일러와 온수기를 하나로 결합한 열매체 온수저장식 보일러에 관한 것이다.

보일러 본체, 온수저장탱크, 연소실, 수실, 열매체유실, 동파이프, 열매체유

Description

열매체유 보일러와 온수기를 하나로 결합한 열매체 온수저장식 보일러{A HOT-WATER BOILER OF THERMAL MEDIUM COMBINED BOILER OF A THERMAL MEDIUM OIL AND A WATER-HEATER}

도 1은 본 발명에 따른 열매체 온수저장식 보일러의 개략적인 상태도이고,

도 2는 본 발명에 따른 열매체 온수저장식 보일러의 연관부분을 상세하게 나타낸 부분절개 사시도이며,

도 3은 종래 열매체유 보일러 및 난방계통의 개략적인 상태도이다.

[도면 부호의 설명]

10...연소실, 11...수실,

12...열매체유실, 13...보일러 본체,

14...버너구, 15a,15b...연관,

16a,16b...원형판, 17,32...퇴수소켓,

18...냉수유입소켓, 19...보충수탱크,

19a...부구, 20...연도,

21...난방공급유소켓, 22...난방환유소켓,

23a,23b...동파이프, 24...온수순환펌프,

25...자동에어벤트, 30...온수저장탱크,

31...온수유입구, 33...온수출구,

34...안전밸브, H...원형판의 구멍,

L...냉수공급라인.

본 발명은 열매체유를 이용하여 난방을 하면서도 동시에 온수의 사용도 가능하도록 한 열매체유 보일러에 관한 것으로서, 상세히는 보일러 내부에 연소실과 수실 및 열매체유실이 설치된 보일러 본체와, 이를 이용하는 온수탱크로 보일러를 구성하여, 상기 열매체유실로는 난방을 하고 상기 온수저장탱크로는 온수를 사용하도록 한 열매체유 보일러와 온수기를 하나로 결합한 열매체 온수저장식 보일러에 관한 것이다.

종래의 가정용 보일러는, 에너지원으로서 전기, 가스, 기름 또는 연탄 등의 연료를 사용하고 있지만, 열매체로서는 대부분 물을 사용하고 있으며, 연료에 의하여 직접적으로 가열된 열매체인 물을 실내의 바닥에 매설된 난방용 호스나 파이프 등을 통하여 순환시킴으로써 난방을 하도록 하고 있다.

그러나, 난방용 온수를 가열하는 경우, 폐열의 발생이 심하여 열효율이 낮으며, 적어도 10분 이상을 가열하여야만 필요로 하는 온도를 얻을 수 있는 단점이 있다. 또한, 보일러 본체에 남아 있는 잔열의 열손실이 매우 크다는 단점도 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 열매체로서 열매체유를 사용하는 것이 고 려되었다.

지금까지는 가정용 보일러에서는 열매체로서 열매체유를 사용하는 경우가 흔하지 않았으나, 산업용으로서 예를 들면 수지 등을 용융하기 위하여 사용되는 보일러에서는 수지 등을 직접 가열하는 경우, 낮은 융점의 수지가 타버리게 되는 위험성이 있으므로, 열매체유를 이용하여 간접적으로 수지를 용융하는 등의 용도로 열매체유가 열매체로 사용되고 있다.

이러한 열매체유 보일러에 사용되는 열매체로서의 열매체유는 비열이 250℃ 내지 300℃로서 매우 고온이며, 열매체의 열전도율이 물에 비하여 매우 높기 때문에 보일러의 열효율도 따라서 매우 높다. 더욱이, 순간적인 열전도와 축열성을 가지고 있기 때문에, 가정용 보일러의 열매체로서도 각광을 받고 있으며, 열매체유를 이용한 보일러도 다수 개발되고 있는 실정이다.

도 3은 이와 같은 종래 열매체유를 이용한 보일러 및 난방계통을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 보일러(1)의 가열부(6)에서는 각종 연료를 연소함으로써 이 보일러의 내부에 충만되어 있는 열매체유를 가열하게 된다. 가열된 열매체유는 가정의 온돌바닥 등에 매설된 난방용 파이프나 라디에이터 등으로 구성되는 난방부(3)로 공급되어, 난방을 수행하게 된다. 참조부호 2는 열매체유 보충탱크로서, 열매체유가 부족한 경우에 보충하게 되며, 열매체유의 순환을 위한 펌프는 보일러의 바로 전 단계에 설치된다. 도면의 미설명 부호 9는 연도이다.

그런데, 일반 가정에서는 보일러에 의하여 난방을 해결해야 할 뿐만 아니라, 생활용 온수까지도 제공해야 할 필요가 있으나, 열매체유 보일러는 비용도 고가일 뿐만 아니라, 열매체유로서 물을 사용하지 않기 때문에, 급탕용 온수를 제공하기 위한 별도의 보일러, 혹은 간이급탕설비를 설치하는 것은 경제적으로 매우 비효율적이다.

따라서, 열매체유를 이용한 가정용 보일러를 난방용 사용하면서 별도의 간이급탕설비를 설치할 필요 없이, 상기 열매체유 보일러를 이용하여 온수의 사용도 가능하도록 한다면, 일반 가정에서도 열효율이 좋은 열매체유 보일러를 큰 부담 없이 설치하여 이용할 수 있을 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 일반 가정용의 종래 열매체유 보일러의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 보일러 내부에 연소실과 물이 저장된 수실 및 열매체유가 저장된 열매체유실이 설치되어 있는 보일러 본체와, 이를 이용하는 온수저장탱크로 열매체유 보일러를 구성하되, 상기 수실 및 열매체유실 내부에서 여러 번 감겨 그 일단부 및 타단부가 외부로 각각 이어지는 열교환용 동파이프를 설치하면서, 상기 수실의 동파이프 일단부 및 타단부는 각각 냉수공급라인과 온수저장탱크에 연결하고, 상기 열매체유실의 동파이프 일단부 및 타단부는 수실과 온수순환펌프를 사이에 두고 연결하여, 수실의 물과 열매체유실의 열매체유 온도를 같게 유지하면서 연소실의 연소열로 가열된 열매체유실의 열매체유로는 난방을 하고, 수실의 동파이프에서 가열되어 상기 온수저장탱크에 공급되는 물은 온수로 사용하도록 한 열매체유 보일러와 온수기를 하나로 결합한 열매체 온수저장식 보일러를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

보일러의 하부에 형성된 연소실, 이 연소실로부터 상기 보일러 외부로 배열을 행하며, 상부방향으로 형성되는 연관 및 연도, 상기 보일러의 하부에서 상기 연소실 외부의 둘레에 형성되어 퇴수소켓 및 냉수소켓이 형성되어 있는 수실, 상기 수실의 상부에 수실과는 격리되게 형성되고, 상기 연관에 의하여 가열된 열매체유를 난방설비로 보내거나 받도록 연결되는 난방공급유소켓과 난방환유소켓이 형성되어 있는 열매체유실, 상기 수실 내에서 연관의 외측둘레에 감겨 일단부는 수실 외측의 냉수공급라인과 연결되고, 타단부는 온수저장탱크와 연결되는 열교환용 수실 동파이프, 상기 열매체유실 내에서 연관의 외측둘레에 감겨 수실과 연결되어 있며, 그 연결경로에 펌프가 설치되어 있는 열교환용 열매체유실 동파이프로 이루어진 보일러 본체와,

상기 열교환용 수실 동파이프와 연결되는 온수유입구와, 온수출구를 설치한 온수저장탱크로 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 수실의 냉수유입소켓과 연결되는 냉수공급라인상에 설치된 보충수탱크를 더 포함하는 것을 다른 특징으로 하고 있다.

또, 상기 연관의 상부 및 하부가 일직선으로 이어지지 않고, 서로 어긋나 있는 것을 또 다른 특징으로 하고 있다.

또, 상기 수실 동파이프와 열매체유 동파이프가 서로 연결되는 도상에 설치 된 자동에어벤트를 더 포함하는 것을 또 다른 특징으로 하고 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 열매체유 온수저장식 보일러에 대한 일 실시예를 상세히 설명한다.

우선 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타낸다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 열매체 온수저장식 보일러의 개략적인 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열매체 온수저장식 보일러의 연관부분을 상세하게 나타낸 부분절개 사시도를 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 보일러 내의 하부에 연소실(10)이 형성되고, 이 연소의 외부에 약 20ℓ의 수실(11) 및 열매체유실(12)이 설치되는 보일러 본체(13)와, 이 보일러 본체를 이용하여 가열된 온수를 공급받아 저장하는 약 50ℓ의 온수저장탱크(30)로 대별된다.

이러한 상기 보일러 본체 및 온수저장탱크의 구성을 더욱 상세하게 설명하면, 먼저 보일러 본체(13)는 하측면에 버너(미도시)가 삽입되는 버너구(14)가 형성되어 있는 연소실(10)이 하부에 형성되어 대략 통형상(원통형으로 형성됨이 바람직하다)으로 세워져 있고, 상기 보일러 본체의 연소실 상부에는 내측면 둘레를 따라 하단부까지 이어지면서 일정한 공간을 형성하되, 가운데 부분이 원통형상의 빈공간으로 되어 있는 수실(11)이 형성되어 있고, 가운데의 빈공간에는 파이프 형상의 연관(15a)이 일정한 간격을 두고 사방으로 여러 개 배치되어, 파이프 형상의 상기 연 관과 통하게 되는 구멍(H)이 같은 형태로 판상에 여러 개 뚫려 있는 원형판(16a)이 수실(11)의 상단부 및 하단부에 각각 덮여져, 상기 수실 및 파이프 형상의 상기 연관과 함께 용접 등으로 고정되어 있다. 미설명 부호 17은 수실 내에 저장되는 물을 빼기 위한 퇴수소켓이다.

여기서, 상기 수실(11)의 외측면에는 냉수공급라인(L)으로부터 냉수를 공급받는 냉수유입소켓(18)이 형성되어 있는데, 수실 내에 저장되는 냉수의 량, 즉 물의 량을 항상 일정하게 유지시키기 위해 상기 냉수공급라인 도상에 보충수탱크(19)를 설치하여, 이 보충수탱크 내에 설치되는 부구(19a)의 작동에 의해 상기 수실 내의 냉수의 공급을 자동으로 개시하거나 중단하게 된다.

또한, 상기 수실(11)의 상부에는 수실과 일정한 간격(예컨대, 약 50㎜)을 두고 상기 수실과 같은 형태로 더 높은 높이의 열매체유실(12)이 형성되어 있고, 이 열매체유실의 가운데에 형성된 빈공간에도 상기 수실에서와 같이 파이프 형상의 연관(15b)이 배치되어, 상부 및 하부에서 덮여지는 원형판(16b)에 의해 용접 등으로 열매체유실(12) 및 연관(15b)과 함께 고정되어 있고, 이 연관의 상부로 연결되어 바깥쪽으로 이어지는 빈공간이 연도(20)로 형성되며, 상기 열매체유실의 외측면 상단부 및 하단부에는 열매체유실 내에 저장된 열매체유를 공급하기 위해 보내거나 되돌아올 때 받도록 난방설비의 파이프에 연결되는 난방공급유소켓(21)과 난방환유소켓(22)이 각각 형성되어 있다.

이때, 상기 수실(11) 가운데의 빈공간에 배치되는 연관(15a)과 열매체유실(12) 가운데의 빈공간에 배치되는 연관(15b)이 서로 일직선으로 이어지고 않고 약 간 어긋나도록 배치함으로써, 버너에 의해 연소실(10)에서 가열되어 위로 상승하는 연소열이 상기 연관을 통해 똑바로 상승하지 않고 회오리 형식으로 상승하도록 하였는데, 이렇게 되면 상기 수실 및 열매체유실을 가열할 때 열효율이 훨씬 좋아지게 된다.

또, 상기 수실(11) 내의 가운데 둘레, 즉 연관의 바깥쪽 둘레를 따라 여러 번 감기면서 그 일단부 및 타단부가 외부로 이어지는 열교환용의 수실 동파이프(23a)가 설치되어, 이 동파이프의 일단부는 냉수공급라인(L)과 이어지고, 타단부는 후술하는 온수저장탱크(30)의 온수유입구(31)와 연결되어 있다.

또, 상기 열매체유실(12)에도 수실(11)에서와 같은 형태로 동파이프(23b)가 설치되어 일단부 및 타단부가 각각 수실과 연결되어 있는데, 이 연결경로에 온수순환펌프(24) 및 자동에어벤트(25)를 설치하고 있다. 이와 같이 열매체유실(12)에 동파이프(23b)를 설치하여 온수순환펌프(24)에 의해 수실(11) 내의 온수가 상기 열매체유실의 동파이프(23b)로 순환하도록 한 이유는, 열매체유실이 수실보다 상부에 있기 때문에 연소실의 연소열로 가열을 시작할 때, 상기 열매체유실의 열매체유가 상기 수실의 물 온도보다 낮아, 수실의 물은 뜨겁고 열매체유실의 열매체유는 이보다 차가워서 발생하는 결로현상을 방지하고, 열교환 작용에 의해 상기 열매체유실의 열매체유 온도와 수실의 물 온도가 서로 같아지도록 함으로써, 상기 열매체유실의 열매체유 온도를 난방에 충분할 정도의 온도로 높이려고 하는데에 있다.

그리고 보일러 본체(13)와 함께 설치되는 상기 온수저장탱크(30)는 전술한 바와 같이 수실(11)의 동파이프(23a) 타단부와 연결되는 온수유입구(31)가 일측면 하단부에 형성되어 있고, 타측면 하단부에는 퇴수소켓(32)이 형성되어 있으며, 상단부에는 온수출구(33) 및 안전밸브(34)가 설치되어, 상기 수실의 동파이프에서 공급되는 온수를 저장함과 동시에 필요할 때 온수출구(33)로 온수를 배출하여 사용하게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 열매체 온수저장식 보일러의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

우선, 수실에는 냉수인 물을 냉수공급라인을 통해 공급하여 저장하고 열매체유실에는 열매체유를 저장한 상태에서, 보일러 본체의 버너구에 삽입된 버너를 점화하여 연소실을 가열함과 동시에, 냉수공급라인과 그 경로에 설치된 보충수탱크를 통해 수실의 동파이프로 냉수를 안정적으로 공급한다.

이렇게 되면 가열되는 연소실에서 발생하는 연소열이 연관을 통해 위로 상승하면서 수실을 가열하여 저장된 물의 온도를 높이게 됨과 동시에, 수실 내에 감겨있는 동파이프 내의 물도 가열되어 온도가 높아지면서, 온도가 높아진 온수는 수실 동파프를 통해 온수저장탱크로 보내어져 온수를 사용할 수 있게 한다.

이후에, 계속해서 상승하는 연소열은 열매체유실 내의 열매체유도 가열하여 온도를 높이게 되고, 온도가 높아진 열매체유는 난방공급유소켓을 통해 난방설비의 난방파이프로 공급되어 난방을 하게 됨과 동시에, 난방환유소켓을 통해 온도가 높아진 열매체유는 열매체유실로 되돌아옴으로써, 계속해서 온도가 높아진 열매체유는 열매체유실과 난방파이프 사이를 순환하게 된다.

이때, 열매체유실 내에 설치되는 동파이프가 수실과 연결되어 있으므로, 전 술한 바와 같이 열교환작용에 의해 열매체유실의 결로현상을 방지하고 열매체유의 온도를 수실의 온도가 같도록 유지하게 된다.

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

이상과 같은 목적과 구성으로 이루어진 본 발명의 열매체 온수저장식 보일러는, 열효율이 좋은 열매체유를 사용하여 난방을 하면서도 온수를 사용하기 위한 별도의 급탕설비가 없어도 되는 이점이 있어, 훨씬 경제적으로 난방 및 온수사용 문제가 해결되는 보일러를 사용할 수 있게 된다.

따라서, 일반가정에서도 큰 부담 없이 열효율이 좋은 열매체유 보일러를 자유롭게 설치할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 보일러의 하부에 형성된 연소실,

   이 연소실로부터 상기 보일러 외부로 배열을 행하며, 상부방향으로 형성되는 연관 및 연도,

   상기 보일러의 하부에서 상기 연소실 외부의 둘레에 형성되어 퇴수소켓 및 냉수소켓이 형성되어 있는 수실,

   상기 수실의 상부에 수실과는 격리되게 형성되고, 상기 연관에 의하여 가열된 열매체유를 난방설비로 보내거나 받도록 연결되는 난방공급유소켓과 난방환유소켓이 형성되어 있는 열매체유실,

   상기 수실 내에서 연관의 외측둘레에 감겨 일단부는 수실 외측의 냉수공급라인과 연결되고, 타단부는 온수저장탱크와 연결되는 열교환용 수실 동파이프,

   상기 열매체유실 내에서 연관의 외측둘레에 감겨 수실과 연결되어 있며, 그 연결경로에 펌프가 설치되어 있는 열교환용 열매체유실 동파이프로 이루어진 보일러 본체와;

   상기 열교환용 수실 동파이프와 연결되는 온수유입구와, 온수출구를 설치한 온수저장탱크;

   로 구성한 것을 특징으로 하는 열매체유 보일러와 온수기를 하나로 결합한 열매체 온수저장식 보일러.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 수실의 냉수유입소켓과 연결되는 냉수공급라인상에 설치된 보충수탱크를 더 포함하는 열매체유 보일러와 온수기를 하나로 결합한 열매체 온수저장식 보일러.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연관의 상부 및 하부가 일직선으로 이어지지 않고, 서로 어긋나 있는 열매체유 보일러와 온수기를 하나로 결합한 열매체 온수저장식 보일러.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 수실 동파이프와 열매체유 동파이프가 서로 연결되는 도상에 설치된 자동에어벤트를 더 포함하는 열매체유 보일러와 온수기를 하나로 결합한 열매체 온수저장식 보일러.

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