KR100675093B1

KR100675093B1 - 공기예열 기능을 갖는 관류 보일러

Info

Publication number: KR100675093B1
Application number: KR1020050131556A
Authority: KR
Inventors: 신춘식
Original assignee: 주식회사 대열보일러
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-01-29
Also published as: KR20060076737A

Abstract

본 발명은 관류보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소용 공기를 별도의 공기예열기 없이 예열이 가능하게 함과 동시에 연소열 및 배기가스가 이동하는 연도(煙道 : fiue)상의 핀(fin)과 수관 및 덕트연결판 등이 과열되어 고온 산화되는 것을 예방할 수 있는 발명에 관한 것이다.

본 발명은 관류 보일러에 있어서, 외측수관(12)과 보온단열케이스(18)의 사이에 송풍기(30)에 의해 발생된 연소용 공기가 이동하는 공기통로(100)가 형성되어 있고, 상기 공기통로(100)를 따라 이동하면서 예열된 연소용 공기가 모아지는 공기쳄버(101)가 보온단열케이스(18)의 외부에 설치되어 있으며, 상기 공기쳄버(101)와 윈드박스(21)에 대하여 연결된 공기공급관(102)을 통해 연소실(19)에 예열된 연소용 공기를 공급할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 공기예열 기능을 갖는 관류 보일러에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

본체, 상, 하부헤더, 내측수관, 외측수관, 연도(煙道), 버너, 윈드박스, 송풍기, 공기통로, 공기쳄버, 연소실, 보온단열케이스, 핀(fin)

Description

공기예열 기능을 갖는 관류 보일러{The once through boiler has a function air preheating}

도1은 종래 관류 보일러의 본체를 예시한 일 실시 예시도.

도2는 종래 관류 보일러로써, 연소용 공기를 예열시키는 공기예열기가 설치된 예시도.

도3는 종래 관류 보일러의 본체를 발췌한 평면 단면도.

도4은 본 발명의 실시예를 예시한 사시도.

도5는 본 발명의 실시예를 예시한 정면도.

도6은 도5의 종단면도.

도7은 도5의 부분 종단면도

도8은 본 발명 관류 보일러의 본체를 배기덕트를 기준으로 계단 단면한 예시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 본체 11 : 내측수관

12 : 외측수관 13 : 상부헤더

14 : 하부헤더 18 : 보온단열케이스

*19 : 연소실 20 : 버너

30 : 송풍기 40 : 연도(煙道 : fiue)

100 : 공기통로 101 : 공기쳄버

102 : 공기공급관 A, B : 핀(fin)부

도1 내지 도2에서와 같이 수관이 상, 하 수직으로 나란하게 형성되는 관류 보일러로써, 물이 연통되는 상, 하부헤더(13)(14) 사이에는 평면에서 바라볼 때, 방사상으로 다수의 내측수관(11)과 외측수관(12)이 지그재그 형태를 이루며 2열로 본체(10)가 구성되어 있다.

상기 상부헤더(13)에는 증기이송관(15)이 설치되어 있고, 하부헤더(14)에는 물을 공급할 수 있도록 급수관(16)이 설치됨과 동시에 보일러를 사용하지 않을 때 물을 빼낼 수 있는 배수관(17)이 설치되어 있다.

상기와 같이 2열로 형성된 내측수관(11)과 외측수관(12)은 각각의 핀(fin)(11a),(12a)에 의해 연결 형성된다.

상기 핀(11a)에 의해 연결형성된 내측수관(11)상에는 연소실에서 연소된 연소열과 연소배기가스가 연도(煙道)(40)를 따라 이동되어지는 출구(19a)가 형성되어 있다.

상기 내측수관(11)으로부터 이격되어서 연도(煙道)(40)를 갖도록 상기 핀(fin)(12a)에 의해 연결 형성된 외측수관(12)의 연소배기가스 배출쪽에는 배기덕트(12a)가 연결 설치되어 있고, 외측수관(12)에 설치된 배기덕트(12b)의 상, 하부는 덕트연결판(C)에 의해 마감되어 있다.

상기 내측수관(11)과 외측수관(12)은 연소실(19)의 상부 중심에 위치하도록 설치되어 있고, 상기 버너(20)에 의해 가열된다.

상기 연소실에는 연료가 연소될 때 발생하는 공해물질(불완전연소가스)의 발생을 줄이고, 연소효율을 높여줌과 동시에 에너지효율을 높일 수 있도록 윈드박스(21)를 통해 연소용 공기가 공급된다.

상기 윈드박스(21)는 송풍기(30)에 의해 공급되는 연소용 공기를 연소실(19)에 공급할 수 있도록 공기공급관(31)이 연결되어 있고, 상기 공기공급관(31)을 통해 연소용 공기가 윈드박스(21)를 거쳐 연소실(19)로 공급되어지게 되는 것이다.

상기 버너(20)에 의해 가열되는 내, 외측수관(11a)(12a)으로 이루어진 본체(10)는 열의 방열을 방지할 수 있도록 보온단열케이스(18)에 의해 씌워져 있다.

상기와 같이 구성된 관류 보일러의 연소실(19)에 공급되는 연소용 공기는 공 해물질(불완전연소가스)의 발생을 줄이고, 연소효율을 높여줌과 동시에 에너지효율을 높일 수 있도록 예열된 고온의 연소용 공기를 공급시키는 것이 바람직하다.

도2는 연소실(19)에 고온의 연소용 공기를 공급할 수 있도록 공기예열기(50)가 부가 설치된 관류 보일러이다.

상기 공기예열기(50)를 갖는 관류 보일러는 본원 출원인이 실용신안등록 제320246호로 등록받은 관류 보일러로써, 연소배기가스의 열을 이용하여 연소용 공기를 예열할 수 있도록 구성한 것이다.

상기 공기예열기(50)는 피가열물인 유체를 갖는 다수의 히트파이프(51)로 형성되어 있다.

상기와 같이 형성된 공기예열기(50)는 송풍기(30)가 설치된 공기유동쳄버(60)와, 상기 공기유동쳄버(60)와 연장되어서 격벽(80)에 의해 구획됨과 동시에 배기덕트(12b)와 연결된 배기가스유동쳄버(70)에 걸쳐 설치된다.

상기와 같이 설치된 공기예열기(50)는 배기가스유동쳄버(70)에 위치하는 히트파이프(51)의 하단이 배기되는 연소배기가스의 열에 의해 가열되어 내부의 유체 온도가 상응하게 되고, 상승된 유체의 온도가 공기유도쳄버로 전도되어져 송풍기로부터 공기유도쳄버에 공급되는 연소용 공기가 예열되어지게 된다.

상기 공기예열기(50)에 의해 예열된 연소용 공기는 공기유도쳄버(60)와 연결된 공기공급관(31)을 통해 윈드박스(21)로 유입되어지게 된다.

상기와 같이 공기예열기에 의해 예열된 공기를 연소용 공기로 사용함으로써, 공해물질(불완전연소가스)의 발생을 줄이고, 연소효율을 높여줌과 동시에 에너지효 율을 높일 수 있는 것이다.

상기 관류 보일러는 공기예열기를 통해 연소용 공기를 예열시켜 줌으로써, 전술한 바와 같은 효과를 얻을 수 있었으나, 별도의 공기예열기(50)를 부가적으로 사용하여야 하기 때문에 제품의 생산원가가 상승되어지는 단점을 가지고 있다.

아울러 상기의 관류보일러는 초기연소시 또는 저연소시에 고열이 발생하게 되고, 도1 및 도3에서와 같이 본체(10)가 구성되어 있어 내, 외측 수관(11)(12) 및 덕트연결판(12b)이 지나치게 과열되어지는 현상이 일어나게 된다.

좀더 구체적으로 설명하면, 내, 외측수관(11)(12)에는 물이 꽉차여져 있는 것이 아니라, 70∼80％까지만 차여져 있는 것이어서 상부는 속이 비어 있는 상태를 이루고 있고, 상기 내, 외측수관내의 물 수위는 수위조절수단에 의해 항상 동일한 수위를 유지할 수 있도록 되어 있다.

상기와 같이 물이 70∼80％까지만 채워지는 내, 외측수관중 연소실과 이웃한 내측수관의 상부는 연소열이 직접적으로 가해지는 차단하는 것이 바람직하나 도1에서와 같이 연소열이 직접적으로 가해질 수밖에 없는 구조를 가지고 있는 것이어서 내측수관의 상단부(A)에서 고온 산화현상이 나타나게 된다.

또한 도3에서와 같이 본체(10)가 보온단열케이스(18)에 의해 직접 감싸여져 있어 연소실(19)에서 연소된 연소열 및 연소배기가스가 연도(煙道 :fiue)(40)를 따라 흘러 배기덕트(12b)쪽으로 이동할 때 외측수관(12)중 연소실(19)의 출구(19a)와 나란하는 외측수관 및 핀(fin)부위(B)가 지나치게 가열되어 고온 산화현상이 일어남과 동시에 연소열이 방열되어지게 된다.

상기 연도(煙道 :fiue)(40)를 이동하는 연소배기가스가 배기되는 배기덕트(12b)의 상, 하부에 위치하는 덕트연결판(C)은 외측수관(12)이 설치되어 있지 않아 외측수관(12)에 의한 냉각 범위를 벗어나 있어 지나치게 과열되어지고, 그로 인하여 덕트연결판(C)에서 고온 산화현상이 일어나게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 관류 보일러는 내측수관(11)의 상단부(A)와, 연소실(19)의 출구(19a)와 나란하는 외측수관 및 핀부위(B) 그리고 덕트연결판(C)가 지나치게 과열되어 고온 산화되어짐으로써 보일러의 사용수명이 단축되어질 수밖에 있다점을 가지고 있을 뿐만 아니라, 열 손실이 많이 일어나는 단점을 가지고 있다.

따라서, 상기의 열 손실을 방지하기 위한 수단으로 기존의 관류 보일러는 로(爐)(10)를 감싸고 있는 보온단열케이스(18)의 두께가 필요 이상으로 두꺼워질 수밖에 없었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 개발한 것으로, 그 목적은 연소실의 상부에 연소열차단부재를 설치하여 내측수관이 직접적인 연소열에 의해 가열되는 것을 방지할 수 있게 함과 동시에 방사상으로 다수의 내측수관과 외측수관이 지그재그 형태를 이루며 2열로 구성되어서 된 본체와 상기 본체의 외부로 씌워지는 보온단열케이스의 사이에 공기통로를 형성하여 송풍기로부터 강제 압송되는 공기가 공기통로를 따라 흐르면서 예열되게 하고, 예열된 공기가 공기쳄버를 거쳐 윈드박스를 통해 연소실로 공급되어지게 함으로써, 첫째, 연소열에 의한 과열로 인해 발 생하는 고온 산화현상을 방지하여 보일러의 수명이 단축되는 요인을 해소하였고; 둘째, 연소효율을 높여줌과 동시에 에너지효율의 향상은 물론 공해물질(불완전연소가스)의 발생을 현저하게 줄였으며; 셋째, 별도의 공기예열기 없이 연소용 공기의 예열이 가능하여 제품의 생산원가를 절감할 수 있고; 넷째, 콤팩트한 관류보일러의 생산이 가능한 연소용 공기예열 기능을 갖는 관류 보일러를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 공기통로로 이송하는 연소용 공기가 단열효과를 가지게 되어 방열현상을 해소함은 물론 본체의 외부로 씌워지는 보온단열케이스의 두께를 현저하게 줄일 수 있는 연소용 공기예열 기능을 갖는 관류 보일러를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 증기이송관(15)을 갖는 상부헤더(13)와 급수관(16)과 배수관(17)을 포함하는 하부헤더(14) 사이에 다수의 외측수관(12)과 내측수관(11)이 각각의 핀(fin)(11a)(12a)에 의해 연결되어 원통형을 이루고, 외측수관(12)의 외부에 보온단열케이스(18)가 씌워져서 된 본체(10)와, 상기 본체(10)의 연소실(19) 상부에 형성된 윈드박스(21)에 위치하도록 설치된 버너(20)와, 상기 연소실(19)에 공기를 공급하는 송풍기(30)와, 상기 버너(20)의 연소열 및 연소배기가스가 흐르는 연도(演道)(40)가 상기 내측수관(11)과 외측수관(12) 사이에 형성되어 있는 관류 보일러에 있어서,

상기 외측수관(12)과 보온단열케이스(18)의 사이에 송풍기(30)에 의해 발생된 연소용 공기가 이동하는 공기통로(100)가 형성되어 있고, 상기 공기통로(100)를 따라 이동하면서 예열된 연소용 공기가 모아지는 공기쳄버(101)가 보온단열케이스(18)의 외부에 설치되어 있으며, 상기 공기쳄버(101)와 윈드박스(21)에 대하여 연결된 공기공급관(102)을 통해 연소실(19)에 예열된 연소용 공기를 공급할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 공기예열 기능을 갖는 관류 보일러에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본원 발명을 설명함에 있어 종래 관류 보일러와 동일한 부품에 대해서는 동일한 부호로 표기하기로 한다.

도4 내지 도8에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 공기예열 기능을 갖는 관류 보일러는 버너(20)에 의해 가열되는 본체(10)와, 상기 본체(10)의 연소실(19) 상부에 설치되어 본체(10)를 가열시기는 버너(20)와, 상기 버너(20)의 연소효율을 향상시킬 수 있도록 연소실(19)에 공기를 불어넣는 송풍기(30)로 구성된다.

상기 본체(10)는 증기이송관(15)을 갖는 상부헤더(13)와 급수관(16)과 배수관(17)을 포함하는 하부헤더(14) 사이에 다수의 내측수관(11)과 외측수관(12)이 각각의 내측연결판(11a)과 외측연결판(12a)에 의해 연결되어 원통형을 이루고, 외측수관(12)의 외부에 보온단열케이스(18)가 씌워져 있다.

상기 본체(10)의 외측수관(12)의 외부에 설치되는 보온단열케이스(18)는 상기 외측수관(12)에 대하여 소정의 공간을 갖도록 이격 설치되어져 있어 공기통로 (100)가 형성되어 진다.

상기 보온단열케이스(18)의 두께는 기존 관류 보일러에 사용하고 있는 보온단열케이스의 두께보다 ½ 정도 얇은 두께로 형성된다.

상기 공기통로(100)의 하부에는 공기를 강제 압송하는 송풍기(30)가 연결되어 있고, 공기통로(100)를 따라 이동하면서 예열된 공기가 보온단열케이스(18)의 공기토출공(18a)과 연통하도록 외측에 설치된 공기쳄버(101)를 통해 윈드박스(21)를 거쳐 연소실(19)로 공급되어질 수 있도록 형성되어 있는 것이다.

상기 송풍기(30)는, 공기통로(100)와 연통하도록 보온단열케이스(18)에 형성된 공기유입공(103)과 공기공급관(31)을 연결하는 공기공급관(32)을 매개로 연결 설치되어 있는 것이다.

상기 버너(20)의 연료가 연소되는 연소실(19)의 상부에는 내측수관(11)의 상단부(A)가 직접적인 연소열로부터 보호되어질 수 있도록 연소열차단부재(200)가 설치되어 있다.

전술한 구성으로 이루어진 본 발명의 공기예열 기능을 갖는 관류 보일러는 연소실(19)의 상부에 설치된 버너(20)의 연소열과 연소배기가스에 의해 본체(10)를 구성하는 내측수관(11)과 외측수관(12)내의 물이 가열되어지게 된다.

상기 연소실(19)에서 연소된 연소열에 의해 내측수관(11)이 1차적으로 가열되어지게 되는데, 이때 물이 채워지지 않은 내측수관(11)의 상단부(A)는 연소실(19)의 상부에 설치된 연소열차단부재(200)가 차단시켜 내측수관(11)의 상단부(A)가 연소열에 직접적으로 가열되어 나타나는 현상인 고온 산화현상을 예방하게 된 다.

상기와 같이 내측수관(11)과 외측수관(12) 내의 물을 가열시키는 버너(20)의 연소열 및 연소배기가스는 연도(煙道)(40)를 따라 이동하면서 상기의 내측수관(11) 및 외측수관(12)내의 열매체인 물의 온도를 상승시키게 되고, 온도 상응으로 얻어진 증기열(스팀)을 상부헤더(13)에 설치된 증기이송관(15)으로 이동시켜 사용처에서 다양한 용도로 사용하게 된다.

상기와 같이 버너(20)의 연소열 및 연소배기가스에 의해 내측수관(11)과 외측수관(12)을 가열하여 증기열을 생산할 때 연소실(19)에는 연소용 공기가 공급되어 공해물질(불완전연소)의 발생을 줄이고 연소효율을 높여줌과 동시에 에너지효율을 높여 주게 된다.

상기 연소실(19)에 공급되는 연소용 공기는 송풍기(30)에 의해 발생된 공기가 본체(10)의 외측수관(12)과 보온단열케이스(18) 사이에 형성된 공기통로(100)에 공기유입관(103)을 통해 공급된다.

상기와 같이 공기통로(100)에 공급된 연소용 공기는 버너(20)의 연소열과 연소배기가스에 의해 가열되어진 외측수관(12)으로부터 방출되는 열에 의해 고온의 온도로 예열되어지게 된다.

상기 공기통로(100)를 따라 흐르면서 예열된 연소용 공기는 보온단열케이스(18)의 외부로 설치되어서 공기통로(100)와 연통하는 공기쳄버(101)를 거쳐 상기 의 공기쳄버(101)와 윈드박스(21)를 연결하고 있는 공기공급관(102)을 통해 연소실(19)로 공급되어 진다.

상기와 같이 연소실(19)에 공급된 고온의 연소용 공기는 전술한 바와 같이 공해물질(불완전연소)의 발생을 줄이고 연소효율을 높여줌과 동시에 에너지효율을 높여 주게 된다.

상기의 연소실(19)에 공급되는 연소용 공기는 공기통로(100)를 따라 흐를 때 외측수관(12)과 상기 외측수관(12)을 연결하고 있는 핀(fin)(12a)중 연소실(19)의 출구(19a)와 나란하는 외측수관 및 핀부위(B)와 배기덕트(12b)의 상, 하로 위치함과 동시에 외측수관(12)이 설치되어 있지 않아 냉각범위를 벗어나 있는 덕트연결판(C)를 감싸면서 이동하게 된다.

상기와 같이 외측수관 및 핀부위(B)와 덕트연결판(C)를 감싸면서 이동하는 연소용 공기는 상기 외측수관 및 핀부위(B)와 덕트연결판(C)이 과열되어지지 않도록 냉각시켜주는 역할을 하게 된다.

따라서, 연소열과 연소배기가스에 의해 외측수관 및 핀부위(B)와 덕트연결판(C)가 고온 산화되어지지 않을 뿐만 아니라, 열방출을 차단할 수가 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명은, 본체(10)의 외측수관(12)과, 상기 본체의 외부로 씌워지는 보온단열케이스(18)의 사이에 공기통로(100)를 형성하여 송풍기(30)로부터 강제 압송되는 공기가 공기통로(100)를 흐르면서 예열되게 하고, 예열된 연소용 공기가 공기쳄버(101)를 거쳐 윈드박스(21)를 통해 연소실(19)로 공급되어지게 함으로써,

첫째, 공해물질(불완전연소가스)의 발생을 줄임과 동시에 연소효율을 높여줌은 물론 에너지효율의 향상시킬 수 있고;

둘째, 본체의 공기통로를 따라 흐르는 연소용 공기를 예열시켜 사용하는 것이이서 제품의 생산원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 콤팩트한 관류 보일러의 생산이 가능한 효과를 가지고 있다.

본 발명의 다른 효과는 외측수관(12)중 연소실(19)의 출구(19a)와 나란하는 외측수관 및 핀부위(B)와 연소배기가스가 배출되는 배기덕트(12b)의 상, 하로 설치되어서 외측수관(12)의 냉각범위를 벗어나 있는 덕트연결판(C)을 공기통로(100)를 따라 흐르(이동)는 연소용 공기가 냉각시켜 주는 것이어, 첫째, 외측수관 및 핀부위(B)와 덕트연결판(C)이 과열되어 발생하는 고온 산화현상을 방지함은 물론 고온 산화현상으로 나타나는 관류 보일러의 사용수명 단축을 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 열 방출을 차단할 수 있고; 둘째 공기통로(100)로 흐르는 연소용 공기에 의한 단열 효과를 얻을 수 있어 보온단열케이스의 두께를 현저하게 줄일 수 있는 이점을 가지고 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 효과는 연소실(19)의 상부에 연소열차단부재(200)를 부가 설치함으로써, 내측수관(11)의 상단부(A)에 연소열이 직접적으로 가해져 내측수관 상단에서 고온 산화현상이 일어나는 것을 차단할 수 있는 것이다.

Claims

증기이송관을 갖는 상부헤더와 급수관과 배수관을 포함하는 하부헤더 사이에 다수의 외측수관과 내측수관이 각각의 연결판에 의해 연결되어 원통형을 이루고, 외측수관의 외부에 보온단열케이스이 씌워져서 된 본체와, 상기 본체의 연소실 상부에 형성된 윈드박스에 위치하도록 설치된 버너와, 상기 연소실에 공기를 공급하는 송풍기와, 상기 버너의 연소열 및 연소배기가스가 흐르는 연도(演道 : fiue)가 상기 내측수관과 외측수관 사이에 형성되어 있는 관류 보일러에 있어서,

상기 외측수관(12)과 보온단열케이스(18)의 사이에 송풍기(30)에 의해 발생된 연소용 공기가 이동하는 공기통로(100)가 형성되어 있고, 상기 공기통로(100)를 따라 이동하면서 예열된 연소용 공기가 모아지는 공기쳄버(101)가 보온단열케이스(18)의 외부에 설치되어 있으며, 상기 공기쳄버(101)와 윈드박스(21)에 대하여 연결된 공기공급관(102)을 통해 연소실(19)에 예열된 연소용 공기를 공급할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 공기예열 기능을 갖는 관류 보일러.
제1항에 있어서, 상기 연소실(19)의 상부에 내측수관(11)의 상단부(a)가 과열되어 고온 산화되는 것을 방지할 수 있는 연소열차단부재(200)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공기예열 기능을 갖는 관류 보일러.