KR100721459B1 - 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기 및보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기 및 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난방 및 온수겸용 순간식 보일러에서 난방 출력보다 더 큰 온수 출력을 얻을 수 있고 난방과 온수의 사용이 동시에 가능하며 배관 구조를 간단히 할 수 있는 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기 및 보일러에 관한 것이다.

본 발명의 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기는, 연소실의 버너에 의한 연소열이 직접 가해지는 외관과 상기 외관의 내부를 관통하여 설치되는 내관을 포함하여 이루어진 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기에 있어서, 상기 외관을 온수 유로로 하고 상기 내관을 난방 유로로 하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명에 의한 난방 및 온수겸용 순간식 보일러는 연소실의 버너에 의한 연소열이 직접 가해지는 외관이 온수 유로, 상기 외관의 내부를 관통하여 설치되는 내관이 난방 유로를 형성하는 열교환기가 구비되고; 상기 열교환기의 내관, 상기 내관과 연결되는 난방 공급관, 상기 난방 공급관과 연결되는 난방 라인, 상기 난방 라인과 연결되고 상기 내관과 연결되는 난방 환수관이 직렬로 연결된 것;을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기 및 보일러에 의하면, 온수 유로가 외부에 설치되고 난방 유로가 내부에 설치되는 이중관 열교환기를 구비함으로써 난방 출력보다 더 큰 온수 출력을 얻을 수 있고 난방과 온수의 동시 사용이 가능하며 배관 구조가 간단하여 제조 원가가 절감되는 효과가 있다.

순간식 보일러, 이중관, 열교환기, 난방 온수겸용

Description

난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기 및 보일러{Dual pipe heat exchanger of instantaneous boiler for house heating and hot water and boiler}

도 1은 종래의 이중관 열교환기 방식의 보일러의 구성을 보여주는 구성도,

도 2는 종래의 단일관 열교환기 방식의 보일러의 구성을 보여주는 구성도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기의 구조를 보여주는 단면도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기를 적용한 보일러의 구성도.

*도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명*

10 : 연소실 20 : 버너

30 : 열교환기 31, 310 : 외관

32, 320 : 내관 33, 330 : 난방 공급관

34, 340 : 난방 환수관 40 : 삼방 밸브

50 : 난방 라인 60 : 간접온수 열교환기

70 : 간접 열교환 라인 80 : 순환 펌프

본 발명은 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기 및 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난방 및 온수겸용 순간식 보일러에서 난방 출력보다 더 큰 온수 출력을 얻을 수 있고 난방과 온수의 사용이 동시에 가능하며 배관 구조를 간단히 할 수 있는 이중관 열교환기 및 보일러에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 보일러(boiler)는 일반 가정이나 공공 건물 등에서 난방용이나 온수용으로 사용되고 있다. 통상적으로 순간식 보일러(instantaneous boiler)는 난방 및 온수를 공급하는 용도로 사용되며, 주로 난방을 우선으로 하고 온수를 부수적인 기능으로 인식하여 왔으나 최근 주택의 단열 성능의 향상에 따라 난방에 필요한 난방용량은 감소하는 추세에 있으며, 오히려 온수 필요량은 증가하는 추세에 있다.

일반적으로 순간식 보일러는 이중관 열교환기(dual pipe heat exchanger) 방식 또는 단일관 열교환기(single pipe heat exchanger) 방식을 사용하고 있다. 이중관 열교환기 방식이란 온수 열교환관이 난방 열교환관 안으로 삽입설치된 것을 말하며, 단일관 열교환기 방식이란 온수 열교환관이 난방 열교환관과 분리 설치된 것을 말한다.

이중관 열교환기 방식은 단일관 열교환기 방식보다 콤팩트(compact)한 구조의 보일러를 제작할 수 있어 제조 원가를 낮출 수 있으며 열효율이 우수하다는 장 점이 있다.

도 1은 종래의 이중관 열교환기 방식의 보일러의 구성을 보여주는 구성도이고, 도 2는 종래의 단일관 열교환기 방식의 보일러의 구성을 보여주는 구성도이다.

종래의 보일러는 연소실(10)의 하부에 버너(burner, 20)가 설치되어 있고, 상기 버너(20)의 상부에 열교환기(30)가 설치되어 있다. 따라서 버너(20)에서 발생한 열에너지는 열교환기(30)에 전달되고, 상기 열교환기(30)는 통상 물이 흐르는 관들로 구성된다.

첨부된 도 1에 도시한 바와 같이 종래의 이중관 열교환기 방식은 난방 유로가 외관(outer pipe, 31)에 형성되고, 온수 유로는 내관(inner pipe, 32)에 형성되어 버너(20)로부터의 연소열이 일차적으로 외관(31)에 먼저 전달된 후 2차적으로 내관(32)에 전달되는 구조이다.

온수 사용시에는 신속한 급탕을 위해 보통 삼방 밸브(3-way valve, 40)에 의해 난방 라인(50)을 차단함으로써 버너(20)의 연소열이 상기 외관(31)를 통하여 내관(32)으로 전달되도록 설계되어 있다.

첨부된 도 2에 도시한 바와 같이 종래의 단일관 열교환기 방식은 버너(20)의 연소열이 단일관에 전달되는 구조이다. 온수 사용시에는 버너(20)에서 의하여 가열된 단일관의 물은 삼방 밸브(40)에 의하여 난방 라인(50)으로의 흐름이 차단되고, 간접 열교환 라인(70)이 개방되어 간접온수 열교환기(60)로 흐르도록 구성되어 있다.

상기 두 가지 방식은 버너(20)의 연소열을 난방 유로가 먼저 흡수하는 구조 이므로 온수 출력은 항상 난방 출력보다 높을 수 없게 된다. 또한 온수만 사용할 경우에도 불필요하게 순환펌프(80)가 작동됨으로써 소비전력이 증가한다.

더욱이 온수 사용 중에는 난방 가동이 정지되는 문제점이 있으며, 온수 급탕의 효율을 높이기 위해 삼방 밸브(40)를 사용하는 구조를 취하게 되어 배관이 복잡해지며 제조단가가 높아지는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 난방 출력보다 더 큰 온수출력을 얻을 수 있고 난방과 온수의 동시사용이 가능하며 삼방 밸브를 사용하지 않음으로써 배관 구조가 간단한 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기 및 보일러를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기는, 연소실의 버너에 의한 연소열이 직접 가해지는 외관과 상기 외관의 내부를 관통하여 설치되는 내관을 포함하여 이루어진 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기에 있어서, 상기 외관을 온수 유로로 하고 상기 내관을 난방 유로로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외관은 상기 외관의 바깥면에 다수의 핀이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내관은 하나의 직관형, 다수개의 직관형, 와선형, 코일형, 핀형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 난방 및 온수겸용 순간식 보일러는 연소실의 버너에 의한 연소열이 직접 가해지는 외관이 온수 유로, 상기 외관의 내부를 관통하여 설치되는 내관이 난방 유로를 형성하는 열교환기가 구비되고; 상기 열교환기의 내관, 상기 내관과 연결되는 난방 공급관, 상기 난방 공급관과 연결되는 난방 라인, 상기 난방 라인과 연결되고 상기 내관과 연결되는 난방 환수관이 직렬로 연결된 것;을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기의 구조를 보여주는 단면도이다.

첨부된 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기는 외관(310)을 온수 유로로 하고 내관(320)을 난방 유로로 하는 구조로 되어 있다.

따라서 버너(20)의 연소열을 온수 유로가 먼저 흡수하는 구조이므로 온수 출력이 난방 출력보다 더 큰 보일러를 제작할 수 있다. 이러한 온수 출력은 현대의 주거 문화 요구에 적합한 것이다.

이러한 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기 및 보일러의 최대 온수 출력은 25,000 kcal/h로 설계하고, 최대 난방 출력은 20,000 kcal/h로 설계하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기를 적용한 보일러의 구성도이다.

온수 전용시에는 일반적인 순간식 온수기와 같은 구조로 동작한다. 즉 버너(20)의 연소열이 이중관의 외관(310)을 통과하는 온수 유로에 직접 가해지면서 온수를 출탕하는 방식이다. 이 경우에 순환 펌프(80)은 작동하지 않는다.

난방 전용시에는 순환 펌프(80)가 작동하여 외관(310)의 열에너지가 내관(320)을 통하여 난방 유로로 전달되며, 따라서 난방 라인(50)으로 열전달이 되어 난방이 이루어진다.

난방과 온수를 동시에 사용하는 경우에 온수 사용 중 필요한 열량이 온수 최대 출력에 미달하는 경우, 나머지 열량을 순환 펌프(80)를 회전시킴으로써 실내의 난방용으로 사용하는 것도 가능하다.

첨부된 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기의 외관(310)은 상기 외관의 바깥면에 다수의 핀(fin, 310a)이 형성되어 있어 버너(20)의 연소열을 흡수하는 전열면적을 증가시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기의 내관(320)은 하나의 직관형(single straight type), 다수개의 직관형(multiple straight type), 와선형(spiral type), 코일형(coil type), 핀형(fin type) 중 어느 하나로 형성하여 열교환 효율을 증대시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 난방 유로는 상기 열교환기의 내관(320), 난방 공급관(330), 난방 라인(50), 난방 환수관(340)을 직렬로 연결된 것으로서, 삼방 밸브(40), 간접 열교환 라인(70), 간접온수 열교환기(60)의 구성을 필요하지 않은 콤펙트(compact)한 구조를 갖는 장점이 있다.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 수정/변형되어 실시될 수 있음은 자명하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기 및 보일러에 의하면, 온수 유로가 외부에 설치되고 난방 유로가 내부에 설치되는 이중관 열교환기를 구비함으로써 난방 출력보다 더 큰 온수출력을 얻을 수 있고 난방과 온수의 동시 사용이 가능하며 삼방 밸브를 사용하지 않음으로써 배관 구조가 간단하므로 제조 원가가 절감되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 연소실의 버너에 의한 연소열이 직접 가해지는 외관과 상기 외관의 내부를 관통하여 설치되는 내관 및 외부의 난방배관으로 원활하게 난방수를 순환시키기 위한 순환펌프를 포함하여 이루어진 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기에 있어서, 상기 외관을 온수 유로로 하고 상기 내관을 난방 유로로 하며, 온수만 사용시 순환펌프의 작동을 중지시키도록 이루어진 것을 특징으로 하는 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 외관은 상기 외관의 바깥면에 다수의 핀이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기.
3. 제1항에 있어서, 상기 내관은 하나의 직관형, 다수개의 직관형, 와선형, 코일형, 핀형 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 난방 및 온수겸용 순간식 보일러의 이중관 열교환기.
4. 삭제

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