KR100776971B1

KR100776971B1 - 연탄 겸용 기름 보일러

Info

Publication number: KR100776971B1
Application number: KR1020070081172A
Authority: KR
Inventors: 이영순
Original assignee: 이영순
Priority date: 2007-08-13
Filing date: 2007-08-13
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2027-08-13
Also published as: CN201344621Y

Abstract

본 발명의 온수의 제공 및 난방용으로 사용되는 연탄 겸용 기름보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래에 사용되던 기름과 연탄을 겸용으로 사용하는 보일러는 기름보일러와 연탄보일러를 따로 설치하여 배관만을 연결하여 사용하는 구조였으나, 본원은 각각의 기름보일러와 연탄보일러를 일체화하여 열효율을 향상시키고, 보일러의 부피를 줄여 보일러 설치 공간을 최소화하며, 일정 규모의 난방을 위하여 사용되는 연료비를 절감하며, 동파를 방지하는 효과가 있는 연탄 겸용 기름보일러에 관한 것이다.

본원 발명은 연탄보일러의 기본적 구성에 바탕을 두고 있으며, 기름보일러의 구성을 열전달 효율을 극대화하기위하여 효과적으로 결합한 것이다. 기름보일러의 연소실을 연탄의 하방에 배치하는 구성으로 하나의 밀폐된 공간을 기름보일러와 연탄보일러의 연소 공간으로 사용하는 구성이다. 기름보일러의 연소 배기와 연탄의 연소배기는 동일한 통로를 사용하여 열전달 효율과 보일러의 구성을 간소화한 것이다.

본원은 연탄을 주로 사용하는 보일러로서 기름을 사용하는 보일러와 비교하여 연료비를 대폭 절감할 수 있고, 각각의 보일러를 하나의 몸체로 구성하여 열전달 효율을 극대화시키고 효율적으로 열전달이 용이하게 한 구성으로 인하여 난방비용을 절감하고, 온도가 낮은 겨울철에 연탄의 저 열량 발생, 또는 연탄의 불 꺼짐으로 인하여 발생하는 동파사고를, 낮은 온도를 감지하는 온도센서에 의하여 자동 으로 작동되는 기름보일러의 가동에 의하여, 난방관이 얼지 않도록 보일러를 가동하는 구성으로 배관 동파의 가능성을 없애는 효과가 있다.

연탄, 기름, 보일러, 난방

Description

연탄 겸용 기름 보일러 {A Coal and Oil Fired Boiler}

본 발명의 온수의 제공 및 난방용으로 사용되는 연탄 겸용 기름보일러에 있어서, 기름보일러와 연탄보일러를 하나로 구성하여 한쪽의 보일러가 작동이 불가능해지더라도 보일러의 사용이 지속적으로 가능하도록 하며, 난방비를 대폭 절감하고 기존의 기름보일러와 연탄보일러를 각각 연결하는 방식과는 달리 부피를 축소하여 설치공간을 줄여 용이하게 공간 활용을 할 수 있다.

본 발명은 연탄보일러와 기름보일러를 일체로 연결하여 주로 연탄보일러를 사용하나, 급탕 온수를 사용할 때와 연탄보일러 가동만으로 열량이 부족할 때, 연탄이 미처 불이 붙지 않아 부족한 열량을 발생할 때, 연탄이 모두 전소되었을 때에 온도 센서의 감지에 의하여 기름보일러가 작동할 수 있게 하여 기름보일러만 사용할 때의 연료비에 비해 연탄보일러를 겸함으로써 대폭적인 비용절감을 실감할 수 있게 한다.

연탄보일러만을 열원으로 사용하는 경우, 혹한의 날씨에서는 연탄이 미처 불이 붙지 않아 부족한 열량을 발생할 때, 연탄이 모두 전소되었을 때에 동파의 위험이 존재하고 있으므로, 본원은 이러한 동파에 의한 난방 장치의 파손을 근본적으로 방지 할 수 있는 구조인 것이다.

난방은 인류의 문명 발전과 밀접한 관계를 가지고 있으며, 난방의 가장 원시적인 것은 장작불에 의한 채난(採暖)으로서, 조리용과 병용했던 것으로 생각된다.

이 방법은 방에서 연기를 배출하기 위한 큰 개구(開口)가 필요한데 난방효과는 장작불의 방사열에 의해 얻어지기 때문에 국소적(局所的)이어서 방 전체에는 미치지 않는다.

그 뒤 유럽에서 장작불에 의한 난방효과를 늘리기 위하여 덮개와 굴뚝을 설치하고 연기를 유효하게 배출시켜 효율을 높이는 연구가 이루어졌다. 이것이 영국 난로의 원형이다.

그러나 이것도 효율은 20∼30％로서 낮고, 한랭한 북유럽에서는 실내온도가 충분히 올라가지 않기 때문에 불 앞면을 돌이나 벽돌로 덮고, 고온(高溫)의 넓이를 넓혀서 복사효과를 증대시키는 연구가 이루어졌다. 이것이 석조(石造)스토브라 불 리는 것이다.

그리고 똑같은 효과를 철판에 의해서도 얻을 수 있게 되었는데 이것을 타켄판(taken platte)이라 부르며, 20세기 초까지 사용되었다. 석조스토브의 효율을 더 높이기 위하여 연기를 교묘하게 유도하여 화로안에서 긴 경로를 통과하게 함으로써 연기에서 충분히 열을 빼앗는 연구도 이루어졌다. 독일의 카펠렌오펜(kapellen ofen), 네덜란드페치카, 러시아페치카 등이 그것이며, 효율도 70∼80％로 향상되었다.

그 후 주철기술(鑄鐵技術)의 발달과 함께 철제스토브도 나왔는데, 이것의 발달은 미국에서 두드러졌다. 그 까닭은 개척 당시의 건물이 목조(木造)가 주류였고 난로를 설치하기 곤란했기 때문이다. 그 중에서도 석탄을 넣어주는 수고가 필요 없는 저탄형(貯炭型) 스토브가 발명된 이후 유럽에도 역수입되었으며, 더 개량되어 융커형 등의 우수한 스토브가 만들어졌다.

미국에서는 스토브로부터 발전한 온풍로(溫風爐；furnace)를 이용하여 공기를 직접 가열해서 풍도(風道；duct)로 여러 방에 공급하는 시스템이 생겨났다. 이것이 온풍난방이다.

또한 유럽에서는 19세기 중엽부터 건물 1개소에서 보일러로 온수나 증기를 만들어서 각 방으로 공급 방열함으로써 난방하는 시스템이 생겨났다. 이러한 것들을 모두 합쳐서 중앙식 난방(센트럴 히팅)이라 하며 개별식 난방과 구별한다. 이 방식에 의하여 실내공기의 청정도(淸淨度)는 매우 높아졌다.

19세기말부터는 냉방기술의 발달이 두드러지고 난방은 공기조화설비(空氣調和設備)의 한 기능으로서 포함되는 일이 많아졌다.

중국에는 바닥 밑으로 연기를 통과시켜서 바닥을 따뜻하게 하는 항이 있다. 한국의 온돌은 이것이 발전된 형이다.

난방기구란, 석유스토브와 같이 단독으로 난방효과를 얻을 수 있는 기구를 말한다. 오늘날 열원(熱源)으로는 목재, 석유, 가스, 전기가 사용되고, 석탄 등 먼지재를 많이 내는 연료는 거의 사용하지 않는 추세이나, 가격의 저렴한 이점으로 인하여 도시가스가 공급되지 않는 지역에서 석탄을 열원으로 사용하는 경우가 소폭으로 증가하는 추세이며, 또한 산간지역에서 목재를 저렴하게 구할 수 있는 경우에는 연탄과 목재겸용으로 열원으로 사용한다.

상대적으로 전기는 매우 위생적인 에너지이지만 값이 비싸며, 최근에는 효율이 좋은 히트펌프식 난방기의 이용이 늘어나고 있다.

난방설비는 건물과 일체화된 난방시스템을 난방설비라고 하며, 난방기구와는 구별되지만 명확하게 구별할 수 없는 것도 있다.

일반적으로는 열원기기(熱源機器)를 1개소에 둔 중앙식 난방을 말하는 경우가 많다. 방에 방열기(放熱器)를 놓고 직접 가열하는 방식을 직접난방, 가열한 공기를 방에 공급하는 방법을 간접난방 또는 온풍난방이라고 한다.

직접난방은 방열기의 방열방법에 따라 대류식, 복사식의 2종류로 나뉜다.

대류식은 방열의 대부분이 대류전열(對流傳熱)에 의한 것으로서 주철제 방열기, 베이스보드히터, 팬컨벡터(fan convector) 등이 방열기로서 사용된다.

복사식은 방열의 대부분이 방사(放射)에 의한 것이며, 방열면은 보통 바닥에 설치하는데 복사패널이라 불린다. 복사식에 의한 난방은 상하온도의 차가 적기 때문에 천장이 높은 홀 회의장 주택 등에 적합하다.

직접난방은 또한 열을 나르는 열매(熱媒)가 증기인 경우를 증기난방, 온수인 경우를 온수난방이라고 한다. 온수난방과 비교하여 증기난방은 난방을 개시할 때 짧은 시간에 정해진 실내온도로 올리기는 쉽지만 소음이 나고 제어관리가 어려운 점 등의 결점도 있어, 최근에는 사용하는 예가 적다.

간접난방은 공기조화기(空氣調和器)나 온풍로(퍼니스)로 가열한 공기를, 덕트를 이용하여 방으로 유도해서 난방을 한다. 이때 공기를 에어필터로 깨끗하게 하고, 가습(加濕)하며, 신선한 바깥공기를 끌어들이는 등 쾌적한 난방을 얻기 위한 조정이 가능하고 직접난방보다 우수하다. 현재 이 시스템은 냉방과 병용해서 이른바 공기조화장치(에어컨디셔너)로서 계획되는 일이 많다.

직접난방인 경우에는 열을 방으로 공급하는데 필요한 것은 가는 파이프뿐이고 설비공간도 얼마 되지 않지만, 간접난방에서는 단면이 큰 굵은 닥트가 통과하기 위한 공간이 필요하므로 건축계획에 제약을 준다.

난방설비의 열원기기로서 가장 일반적인 것은 보일러이다. 증기난방에는 증기보일러를 사용하지만, 온수난방에는 온수보일러를 사용하는 경우와 증기보일러와 열교환기를 사용해서 온수를 만드는 경우가 있다. 히트펌프를 사용한 열원기기도 있는데, 이 경우에는 냉방과 병용한다. 대규모의 빌딩에서는 보일러도 여러 개이고, 공급처도 여러 곳으로 나누어져 있어 복잡한 열원시스템을 구성한다.

본원에서는 상기에 설명한 난방설비 중에서 직접 난방설비로서 열원으로는 연탄과 기름을 겸용하여 사용하는 온수보일러에 관한 것이다.

연탄겸용 기름보일러의 종래기술로는 도 1a와 도 1b는 종래기술에 따른 연탄과 기름겸용보일러의 개략도를 나타내는 것으로, 한국공개실용신안 제1999-0035981호(1999.09.15 공개)에는 이미 설치되어 운용되고 있는 기름보일러(또는 가스보일러)의 온수보일러와 함께 간편히 설치하여 경제적으로 겸용할 수 있는 연탄화덕을 설치한 연탄 겸용 장작보일러가 개시되어 있다.

이 고안의 연탄 겸용 장작보일러를 기름보일러에 설치한 블록도가 도1a 및 도 1b에 도시되어 있다. 도 1a는 연탄 겸용 장작보일러(120)와 기름보일러 또는 가스보일러로 된 온수보일러(130)를 경제적으로 연결하여 운용하는 형태를 도시하고 있는데, 보일러 본체의 유입구에 배관이 순환펌프(121)를 통해 난방배관이, 배출구에 배관이 체크밸브를 통해 기름보일러 또는 가스보일러로 된 온수보일러(130)와 더불어 다른 체크밸브(122)를 통해 급수관이 각각 연결되어 있다. 도 1b는 연탄 겸용 장작보일러(120)와 기름보일러 또는 가스보일러로 된 온수보일러(130)를 다른 형태로 연결하여 운용하는 것을 도시하고 있는데, 보일러본체의 유입구에 배관이 순환펌프(128)를 통해 난방 배관의 일측이, 배출구에 배관이 자동 에어핀(123)과 체크밸브(125)를 통해 난방배관의 타측이 각각 연결되어 있는 구성이다.

이 종래기술은 연탄 겸용 장작보일러(120)와 기름보일러 또는 가스보일러를 별도로 구성한 것으로 보일러를 각각 설치하고 배관의 구성을 서로 연결한 것이다. 이러한 구성은 2개의 보일러를 각각 설치하는 초기 투자비용의 증가와 각각을 따로 관리하여야하는 불편한 단점이 있다.

연탄겸용 기름보일러의 또 다른 종래기술로는, 도 2에 나타나 있는 유류 겸용 연탄보일러장치의 구성을 나타내는 단면도를 볼 수 있다.

등록실용신안공보 제20-0320285호로 유류 겸용 연탄보일러장치에 관한 것이며, 연탄이나 유류를 마음대로 보일러의 에너지원으로 사용할 수 있도록 하여, 보일러를 별도로 교체하지 않고서도 연탄보일러의 기능과 유류보일러의 기능을 각각 따로 또는 동시에 수행할 수 있도록 하며, 보일러 본체 내부에 설치하는 열교환체를 일체로 형성되게 한 것이다.

열교환체(200)의 연탄화덕케이스(208)내에 연탄을 장전하여 연탄보일러로 사용하는 경우에는 연탄으로부터 발생된 열기류와 가스배출은 연탄화덕케이스(208)상부 내측 벽에 형성된 연탄화덕열배출공(209)을 통하여 연탄보일러열교환기(220)의 도넛형 열관로를 따라 연탄보일러연돌(206)을 통하여 외부로 배출된다.

상기와 같이 연탄으로부터 열기가 배출되는 동안 열교환체(200) 상층부위와 화력이 남아 있는 유류보일러중층 및 상층열교환기(240;230)주변 열교환체케이싱 (200a)내 물 쟈켓과 연탄화덕케이스(208)상층부에 감긴 급탕코일파이프에 열교환이 이루어져 보일러 난방수와 급탕수를 사용할 수 있도록 하였다.

한편, 유류에 의한 보일러의 작동 동작으로는 버너(210)의 동작에 의해 배출된 화력이 열교환체케이싱(200a)내부로 깊숙이 확장 형성된 유류버너연소실(210a)내에서 1차적으로 열교환체(200)하방 물 쟈켓에 열교환이 이루어진 후, 도넛형의 열관로를 따라 연탄화덕케이스(208)를 시계방향으로 배출되다가, 그 연접부인 유류버너연소실(210a)의 외벽부에 이르는 유류보일러하층열교환기(250)를 거친 열기가 그 상층부에 형성된 중층열교환수직관로(240a)로 상승한 후 시계방향의 도넛 열관로를 따라 회전한 후 다시, 그 연접부인 중층 열교환 수직관로(240a)의 외벽부에 이르는 유류보일러중층 열교환기(240)를 거친 열기는 또 다시 그 상층부에 형성된 상층 열교환 수직관로(230a)로 상승한 후 도넛시계방향의 열관로를 따라 상기 상층 열교환 수직관로(230a)의 인접부인 외벽체에 통관 형성된 기름보일러연돌(207)을 통하여 본체(100)외방으로 배출되도록 한 것이다.

상기와 같이 유류보일러하층열교환기(250)와 유류보일러중층열교환기(240), 유류보일러상층열교환기(230)의 열관로를 따라서 순환 배출되는 버너의 열 화력에 의해서 열교환체(200)내부의 물쟈켓과 연탄화덕케이스(208) 외방으로 감긴 급탕 파이프에 의해서 보일러수와 급탕수를 사용할 수 있도록 된 것이다.

상기에서 유류버너연소실(210a)이 도넛형상의 열교환관로 보다 내부로 확장공간이 형성된 것은 버너(210)의 불꽃길이 연소특성상 공간이 좁을수록 불완전 연소되는 현상을 방지하도록 하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른, 유류겸용연탄보일러장치는 연탄보일러 또는 유류보일러로 각각 또는 동시에 가동하여도 각각의 열관로가 독립되어 있어서 서로에게는 영향을 미치지 않은 채 연소 가동되도록 한 것이다.

상기의 종래기술은 연탄보일러와 기름보일러를 일체화 시킨 것이나, 연탄에서 연소된 열기를 열 교환하는 관로와 기름보일러에서 연소된 열기를 교환하는 관로를 별도로 설치한 것이 특징이나 이러한 구성은 연탄에서 발생하는 가스에 의하여 생성되는 열교환체 표면을 부식시키는 작용을 감안하여 구성한 것이다.

그러나 종래기술은 연탄보일러와 기름보일러를 일체화 시킨 것이기 때문에 열교환체의 어느 한 곳이 부식되어 사용이 불가능하여 진다면 보일러 전체를 수명이 다한 것으로 교환하거나 수리하여야하는 문제점이 있으므로, 복잡한 구성으로 별도의 연소 배기관, 또는 열교환 공간을 형성할 필요성이 없는 것이다.

또한 종래기술은 유류버너연소실(210a)을 열교환체 내부에 형성하지 않고 외부 측면에 형성하고 배기되는 연소열을 열교환 공간으로 통하게 한 구성은 초기의 직접적인 기름의 연소열의 많은 부분을 열전달 매체인 물에 전달하지 못하고 외부로 누출시키는 구성으로 되어 있어 연소열을 활용하는 효율적 측면에서 매우 불합리한 구성이다.

본 발명의 온수의 제공 및 난방용으로 사용되는 연탄 겸용 기름보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각각의 기름보일러와 연탄보일러를 일체화하여 열효율을 향상시키고, 보일러의 부피를 줄여 보일러 설치 공간을 최소화하며, 일정 규모의 난방을 위하여 사용되는 연료비를 절감하며, 동파를 방지하는 효과가 있는 연탄 겸용 기름보일러를 제공하는 것이다.

본 발명은 대용량이 아닌 일반 가정 및 비닐하우스 등에 사용하는 소 용량의 보일러에 주로 사용되는 것으로, 기름과 연탄을 각각 또는 동시 가동할 수 있는 보 일러장치로 호환성과 사용 및 열효율이 좋은 보일러장치를 제공하기 위한 것이다.

기름을 연소시키기 위한 버너를 장착한 열교환체와 연탄에 의한 열교환체를 일체로 구성하고 일체로 형성된 열관로를 형성하여 보일러의 온수와 급탕수를 사용할 수 있도록 한 것으로, 연탄이나 기름을 각각 또는 동시에 보일러의 에너지원으로 사용할 수 있도록 하여, 종래와 같이 보일러를 별도로 교체하지 않고서도 연탄보일러의 기능과 기름보일러의 기능을 각각, 또는 동시 이용할 수 있도록 하여, 난방비를 현저히 절감 할 수 있었으며, 가동 중에 연탄을 교체하는 시기가 늦어져 보일러내의 온수 온도가 낮아질 경우에는 열교환체 내의 열교환체 케이싱 상단에 형성된 난방온수 온도센서에 의해 온수 온도를 체크한 후 일정한 온도보다 낮은 온도가 감지되는 경우 기름 버너가 자동으로 가동되게 하여 보일러의 난방온수 또는 급탕온수 온도를 지속적으로 유지할 수 있다.

또한 시간의 활용에 있어서, 때에 맞춰 연탄을 갈아줘야 하는 불편함과 장시간 외출할 때의 불편함이 사라지는 난방장치로 연탄과 기름의 호환성과 비용대비 열효율 면에 있어서도 매우 효율적인 구성이다.

또한 본원은 기름보일러의 연소열을 배출시키는 통로를 연탄보일러의 연소열의 이동 통로와 일체화하여 보일러의 구성을 간소화 시켰으며, 그로 인하여 열전달 효율을 극대화 시키는 구성이다.

보일러 내부의 열교환체 표면 부식 진행은 연료의 연소에 의하여 발생되는 황성분이 열교환체 표면에 생성되는 응축수와 상호 작용에 의하여 발생되는 것이 주요원인이다.

보일러 내부에서 발생하는 응축수는 차가운 물이 담겨 있는 주전자의 표면에 물방울이 매치는 것과 같은 원리인 것으로, 일정온도 이하에서 열교환체의 표면의 온도는 낮으나, 연소열에 의하여 열교환체의 내부는 온도가 높으므로, 상대적으로 차가운 열교환체의 표면에 응축수가 형성되는 것이다. 이렇게 형성된 응축수에 연료에 포함되어 있던 황산가스가 응축수에 용해되고 온도가 상승함에 따라 황상가스가 용해된 응축수의 수분이 증발하여 강황산으로 열교환체 표면에 남게 되어 열교환체 표면을 부식시키게 되는 것이다.

열교환체를 부식시키는 원인인 황산가스는 기름보다는 연탄에서 발생하는 양이 상대적으로 많이 존재하는 것이며, 연탄가스가 열교환체를 주로 부식시키는 원인인 것으로, 연탄보일러를 초기 점화할 때에 보다 많은 응축수와 황산가스가 발생하게 된다.

본원은 이러한 문제점에 착안하여 초기 보일러를 가동할 경우 기름보일러로 온도를 상승시키고 연탄이 원활하게 점화되어 상대적으로 적은 황산가스가 발생되도록 구성한 것이며, 적정 온도에 도달하면 기름보일러를 소화하여 연료의 절감과 보일러의 수명을 증가 시키는 것이다.

또한 초기 점화할 때에 기름보일러를 가동시켜 열교환체 내부를 기름 그을음과 연소된 탄소피막을 열교환체 내부에 부착하도록 하여 연탄에서 초기에 발생하는 황산가스로부터 열교환체를 보호하여 보일러의 수명을 증대시킬 수 있는 것이다.

기름보일러만을 사용하는 경우보다 수명은 짧으나 연탄보일러만을 사용하는 경우 보다는 상대적으로 보일러의 수명을 향상시킬 수 있는 구성이다.

또 다른 장점은 기름보일러의 연소실이 연탄의 연소실의 하방에 존재하므로, 초기 점화 시에 연탄에 존재하는 수분의 증발과 연탄의 점화를 위하여 번개탄을 먼저 점화시켜 연탄을 점화하는 부수적인 별도의 작업을 필요로 하지 않는다.

본원은 상기의 과제를 달성하기 위한 연탄 겸용 기름보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온수의 제공 및 난방용으로 사용되고 연탄보일러와 기름보일러가 하나의 몸체로 형성되는 연탄 겸용 기름보일러에 있어서,

중앙이 비어있고 밀폐된 이중 원통 형상으로 형성된 열교환체(50)의 중앙에 기름보일러 연소실(20)과 기름보일러 열교환부(26)를 연탄보일러 열교환부(48) 하방에 일체로 배치한 것을 특징으로 하며,

상기 열교환체(50)의 열교환체 내벽(52) 외주연에 급탕배관(54)이 이중으로 감겨있고, 급탕배관(54)의 일측 끝단은 열교환체(50)의 상부를 관통하고, 배기통체(66)를 관통하고 급탕열교환체(64)를 연장 관통하여 급탕입수구(60)와 연결되고, 타측 끝단은 열교환체(50)의 상부를 관통하고, 배기통체(66)를 연장 관통하고 급탕열교환체(64) 내부와 통하여 급탕수를 급탕열교환체(64) 내부에 공급하는 구성이며, 급탕열교환체(64) 내부에 채워진 급탕수를 배관을 통하여 급탕출수구(62)와 결합되어 급탕수를 사용자에게 공급하는 구성이며, 열교환체(50)의 내부와 급탕열교환체(64) 내부에 열전달물질인 물로 채워져 있는 것을 특징으로 하며,

상기 열교환체(50)의 열교환체 내벽(52) 상단 일측면에 연탄 연소 가스와 기 름 연소가스가 배출되는 한 쌍의 배기공(94)이 형성되고, 배기공(94)에서 배출된 연소가스는 배기통체(66)를 통하여 배기구(68)로 배출되며, 배기통체(66)를 지나는 연소가스는 배기통체(66)의 내주연에 접하여 형성된 열교환체(50)와 외주연에 접하는 급탕열교환체(64)를 가열하고 배기구(68)로 배출되는 것을 특징으로 하며,

상기 열교환체(50)의 중앙부에 구비된 기름보일러 연소실(20)에서 발생하여 기름보일러 열교환부(26)를 통하여 상 방향으로 이동되는 연소가스의 흐름 경로는, 연탄(40)의 연소 가스가 연탄보일러 열교환부(48)를 통하여 상 방향으로 이동되는 연소가스는 화덕뚜껑(92)에 막히고, 열교환체 내벽(52)의 상부 측면에 형성된 한 쌍의 배기공(94)을 통하여 배출되며, 배기공(94)을 통하여 배출된 연소가스는 호형 형상의 한 쌍의 연소가스 가이더(12)로 가스 흐름 방향을 배기통체(66)를 통하여 배기구(68) 방향으로 용이하게 흐르도록 구성하는 것을 특징으로 하며,

상기 배기통체(66)는 타원형으로 이루어져있으며, 온도센서(51)와 수위센서(53)가 설치된 부분을 제외하고 타원형형상으로 열교환체(50)를 감싸는 형상이고, 배기통체(66)의 하단은 급탕열교환체(64)의 하단으로부터, 배기통체(66) 내부에 형성된 그을음을 배출하기 용이하도록 사선으로 배기구(68)까지 형성되며,

상기 온도센서(51)와 수위센서(53)는 급탕열교환체(64)를 관통하고, 열교환체(50)를 관통하여 배기통체(66)를 통과하는 연소가스의 영향을 받지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하며,

상기 기름보일러 연소실(20)은 연탄(40)에 열을 가하기 용이하도록 열교환체(50) 하부에 배치되고, 버너의 연소열로 인하여 연소실 바닥(80)이 산화되 는 것을 방지하기위하여 상부에 내화벽돌(21)을 배치한 연소실바닥(80)과 열교환체(50)의 하부를 이루는 연소실측면(82)과, 기름 열교환부 하판(29)으로 공간을 형성하는 것을 특징으로 하며,

상기 기름보일러 열교환부(26)는 열교환체(50)의 아래 부분이며, 기름보일러 연소실(20)의 상부에 배치되어 있고, 원형 형상의 구멍인 열교환관입구(24)가 형성된 기름열교환부하판(29)과 원형 형상의 구멍인 열교환관출구(23)가 형성된 기름열교환부상판(28), 열교환관입구(24)와 열교환관출구(23)를 연결하며, 기름보일러 연소실(20)에서 발생된 연소 가스가 통과하며, 연소열교환관(22)외부에 채워진 물에 연소열을 전달하는 연소열교환관(22)과 기름열교환부상판(28)의 상부에 배치되고 연탄공기공급관(44)의 끝단과 열교환가열판(27)의 내측 원주연과 용접 결합된 열교환가열판(27)과 열교환가열판(27)의 외주연과 용접 결합되어 보다 많은 열전달을 받을 수 있도록 열교환가열판(27)과 같이 내부 공간을 형성하는 열교환홀딩판(25)으로 구성된 것을 특징으로 하며,

상기 기름보일러 열교환부(26)의 상단에 위치한 열교환가열판(27)의 외주연에 접하여 배치되고, 연탄화덕(42)의 위치를 구속하며, 버너(30)의 연소 소음을 감소시키며, 연소 가스의 흐름을 제한하여 열전달을 용이하게 하는 중공의 원형판 형상의 화덕가이드(45)가 형성된 것을 특징으로 하며,

상기 연탄보일러 열교환부(48)는 연탄화덕(42)이 열교환가열판(27)의 상부에 접하여 위치하며, 연탄화덕(42) 내부에는 주 연료로 사용되는 연탄이 위치하며, 열교환가열판(27)의 내측원주연과 연탄공기공급관(44)의 끝단과 용접 결합되고, 하방 향으로 연장된 연탄공기공급관(44)과 기름열교환부하판(29)의 중앙을 관통하여 용접되고, 연장된 연탄공기공급관(44)은 기름보일러연소실(20)을 지나 연소실바닥(80)의 중앙을 관통하여 용접되고, 연장된 연탄공기공급관(44)이 L 형상으로 형성하여 연탄재의 배출이 용이하도록 끝단에 나사를 형성하여, 직선관 형상의 연장공기공급관(43)의 일측에 형성된 나사와 결합하고, 연장공기공급관(43)의 타측에 연탄에 공급하는 공기의 양을 조절하는 공기조절마개(46)가 형성된 것을 특징으로 하며,

상기 기름보일러 연소실(20)의 일측에 기름을 연소시키는 버너(30)가 장착되는 버너연소구(32)가 열교환체(50)의 외측벽과 연소실측면(82)을 관통하여 형성되고, 버너(30)에서 발생되는 화염(34)이 연탄의 하부에 도달하도록 기름보일러 연소실(20)을 관통하는 연탄공기공급관(44)의 중앙에 버너를 향하여 화염투입구(36)가 형성된 것을 특징으로 하는 연탄 겸용 기름보일러(10)에 관한 것이다.

본원은 연탄을 주로 사용하는 보일러로서 기름을 사용하는 보일러와 비교하여 연료비를 대폭 절감할 수 있고, 각각의 보일러를 하나의 몸체로 구성하여 열전달 효율을 극대화시키고 효율적으로 열전달이 용이하게 한 구성으로 인하여 난방비용을 절감하고, 온도가 낮은 겨울철에 연탄의 저 열량 발생, 또는 연탄의 불 꺼짐으로 인하여 발생하는 동파사고를, 낮은 온도를 감지하는 온도센서에 의하여 자동으로 작동되는 기름보일러의 가동에 의하여, 난방관이 얼지 않도록 보일러를 가동 하는 구성으로 배관 동파의 가능성을 없애는 효과가 있다.

본 발명의 구성은 기존의 연탄 겸용 기름보일러와 유사하나 한 가지 장점으로는 몸체를 하나로 형성하는 구성에 특징이 있는 것이다.

본원에 첨부된 도면을 간단히 설명하면 다음과 같다.

도 1a와 1b는 종래기술에 따른 겸용보일러의 개략도이며, 도 2는 종래기술에 따른 유유겸용 연탄보일러 장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 연탄 겸용 기름보일러의 분해 사시도 이며, 도 4는 본 발명에 따른 연탄 겸용 기름보일러의 절단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 연탄 겸용 기름보일러의 요부 분해사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 연탄 겸용 기름보일러의 상부 절단도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하고자한다.

도 1a와 1b는 종래기술에 따른 겸용 보일러의 개략도를 나타내는 것이며, 도 2는 종래기술에 따른 유류겸용 연탄보일러 장치의 단면도를 나타내는 것으로, 이미 상기의 배경기술에서 상세하게 장점과 단점을 기술하였다.

도 3은 본 발명에 따른 연탄 겸용 기름보일러(10)의 분해 사시도를 나타내는 것이며, 도 4는 본 발명에 따른 연탄 겸용 기름보일러의 절단 면도를 나타내는 것이다.

도 3과 도 4는 온수의 제공 및 난방용으로 사용되고 연탄보일러와 기름보일 러가 하나의 몸체로 형성되는 연탄 겸용 기름보일러(10)의 분해 사시도 및 보일러의 외관 형상을 보여주며, 또한 보일러의 내부 절단 면도를 보여주고 있는 것이다.

도 4는 연탄 겸용 기름보일러(10)의 절단면도를, 구성을 설명하기 용이하도록 편리에 의하여 표기하였다.

연탄 겸용 기름보일러(10)의 구성은, 중앙이 비어있는 공간에 밀폐된 이중 원통 형상으로 형성된 열교환체(50)로 둘러싸인 아래 부분에 기름보일러 연소실(20)이 배치되어 있고, 기름보일러 연소실(20)의 상부에는 기름보일러 열교환부(26)가 접하여 설치되어 있으며, 기름보일러 열교환부(26)의 상부에는 연탄보일러 열교환부(48)가 차례로 접하여 설치되어있는 구성이다.

이러한 구성은 연탄을 주로 사용하기위한 구성을 제시하는 것이고, 연탄(40)을 정상적으로 연소시켜 난방을 행하는 경우에는 문제점이 발생되지 않으나, 한파로 인하여 외부의 온도가 매우 낮아질 때, 아래의 경우에 난방배관(97)이 동파될 수 있는 상황이 발생될 수 있을 때, 장기간 외출로 인하여 연탄(40)이 완전연소가 되도록 새로운 연탄(40)을 공급하지 못하였거나, 사용할 연탄(40)의 잔고가 없는 경우, 새로운 연탄(40)을 보일러에 공급하여 발생시키는 열량이 새로운 연탄(40)을 점화시키기 위하여 소진되어 난방 배관(97)에 공급되는 난방열이 부족한 경우, 갑작스런 한파로 인하여 연탄(40)으로 공급되는 절대 열량이 부족한 경우, 급탕수의 사용량이 많아 연탄(40)으로 공급되는 절대 열량이 부족한 경우 에 열교환체(50)에 결합되어 있는 온도센서(51)에서 온도를 측정하여 버너(30)를 점화시켜 기름보일러를 가동하여 부족한 열량을 공급하여 동파를 방지하는 것이다.

또한 하나의 열교환체(50)를 사용하여 연료를 연탄(40)을 사용하거나 기름을 사용하더라도 별도의 구성을 구비하지 아니하고 동일한 열교환체(50)를 사용하므로 구성의 간편성을 얻을 수 있는 것이며, 기름보일러 연소실이 연탄(40)의 하부에 배치되어 있어 연탄(40)을 점화하기위하여 일명 번개탄을 사용하지 아니하고 기름보일러 연소실(20)을 통과하는 연탄공기 공급관(44)에 화염투입구(36)를 형성하여 화염(34)이 직접적으로 연탄(40)의 하부에 접하게 하여 기름보일러를 점화하여 화염(34)으로 인하여 연탄(40)이 점화하도록 구성한 것이다.

연탄 겸용 기름보일러(10)의 구성을 설명하면, 연탄 겸용 기름보일러(10)의 상단 위에서 배치된 뚜껑은 두개가 있으며, 열기가 외부로 누출되는 것을 방지하기위한 뚜껑(90)이 구비되어 있고, 뚜껑(90)의 아래에 연탄(40)과 기름보일러에서 발생하는 연소열을 유출되지 않게 하고 연소가스를 배기공(94)을 통하여 배출되도록 상부를 막고 있는 화덕뚜껑(92)이 구비되어 있고, 화덕뚜껑(92)이 걸쳐지는 화덕뚜껑 걸림턱(93)이 열교환체(50)의 내부에 형성되어 있다.

화덕뚜껑 걸림턱(93)의 아래에는 연탄화덕(42)이 배치되어 있고, 화덕의 내부에는 연소될 연탄(40)이 위치하고 있고, 연탄화덕(42)의 하부에는 기름보일러 열교환부(26)가 접하여 구성되어 있다.

기름보일러 열교환부(26)는 열교환체(50)의 아래 부분이며, 기름보일러 연소실(20)의 상부에 배치되어 있고, 원형 형상의 구멍인 열교환관입구(24)가 형성된 기름열교환부하판(29)과 원형 형상의 구멍인 열교환관출구(23)가 형성된 기름열교환부상판(28), 열교환관입구(24)와 열교환관출구(23)를 연결하며, 기름보일러 연소 실(20)에서 발생된 연소 가스가 통과하며, 연소열교환관(22)외부에 채워진 물에 연소열을 전달하는 연소열교환관(22)과 기름열교환부상판(28)의 상부에 배치되고 연탄공기공급관(44)의 끝단과 열교환가열판(27)의 내측 원주연과 용접 결합된 열교환가열판(27)과 열교환가열판(27)의 외주연과 용접 결합되어 보다 많은 열전달을 받을 수 있도록 열교환가열판(27)과 같이 내부 공간을 형성하는 열교환홀딩판(25)으로 구성된 것이다.

상기 기름보일러 열교환부(26)의 상단에 위치한 열교환가열판(27)의 외주연에 접하여 배치되고, 연탄화덕(42)이 한쪽 방향으로 쏠리지 않고 중앙에 위치하도록 구속하며, 버너(30)의 연소 소음을 감소시키며, 연소 가스의 흐름을 제한하여 열전달을 용이하게 하는 중공의 원형판 형상의 화덕가이드(45)가 형성된 것이다.

화덕가이드(45)는 도4의 형상으로 수직하게 상방향으로 형성되거나, 도5에서와 같이 화덕가이드(45‘)는 도넛 형상으로 형성될 수 있다. 화덕가이드(45‘)의 장점은 기름보일러 연소실(20)에서 발생된 연소가스의 통로(화덕가이드(45’)와 열교환체 내벽(52)의 간격)를 제한하여 열을 열교환체(50)에 전달하도록 하는 것이며, 연소실에서 발생하는 소음을 감소시키는 머플러의 작용을 한다.

상기 기름보일러 연소실(20)은 연탄(40)에 열을 가하기 용이하도록 열교환체(50) 하부에 배치되고, 버너의 연소열로 인하여 연소실 바닥(80)이 화염(34)의 직접적인 가열에 의하여 산화되는 것을 방지와 화염(34)으로 인하여 발생되는 열을 얇은 두께의 연소실바닥(80)을 통하여 손실되는 것을 막기 위하여 상부에 내화벽돌(21)을 배치한 연소실바닥(80)과 열교환체(50)의 하부를 이루는 연소 실측면(82)과, 기름 열교환부 하판(29)으로 공간을 형성하는 것이다. 기름보일러 연소실(20)을 구성하는 연소실측면(82)과 기름 열교환부 하판(29)의 타측은 열전달물질인 물로 채워져 열교환체(50)의 하부를 구성한다. 즉 버너연소구(32)에서 발생되는 화염(34)은 연소실측면(82)과 기름 열교환부 하판(29)을 통하여 열교환체(50)의 내부 물과 열전달이 이루어지는 것이다. 도면에는 표시되어있지 않으나, 연소실 바닥(80)의 보일러 외측에 열손실을 방지하기 위한 보온재를 부가하여 설치하는 것이 바람직한 구성이다.

상기 열교환체(50)의 열교환체 내벽(52) 외주연에 급탕수가 통과하는 급탕배관(54)이 이중으로 감겨있고, 급탕배관(54)의 일측 끝단은 열교환체(50)의 상부를 관통하여 급탕수가 데워지며, 배기통체(66)를 관통하고 급탕열교환체(64)를 연장 관통하여 급탕입수구(60)와 연결되고, 타측 끝단은 열교환체(50)의 상부를 관통하고, 배기통체(66)를 연장 관통하고 급탕열교환체(64) 내부와 통하여 급탕수를 급탕열교환체(64) 내부에 공급하는 구성이며, 급탕열교환체(64) 내부에 채워진 급탕수를 배관을 통하여 급탕출수구(62)와 결합되어 급탕수를 사용자에게 공급하는 구성이며, 열교환체(50)의 내부와 급탕열교환체(64) 내부에 열전달물질인 물로 채워져 있는 것을 특징으로 하는 구성이다.

상기 열교환체(50)의 열교환체 내벽(52) 상단 일측면에 연탄 연소 가스와 기름 연소가스가 배출되는 한쌍의 배기공(94)이 형성되고, 배기공(94)에서 배출된 연소가스는 배기통체(66)를 통하여 배기구(68)로 배출되며, 배기통체(66)를 지나는 연소가스는 배기통체(66)의 내주연에 접하여 형성된 열교환체(50)와 외주연에 접하는 급탕열교환체(64)를 가열하고 배기구(68)로 배출되는 것이다.

상기 열교환체(50)의 중앙부에 구비된 기름보일러 연소실(20)에서 발생하여 기름보일러 열교환부(26)를 통하여 상 방향으로 이동되는 연소가스의 흐름 경로는, 연탄(40)의 연소 가스가 연탄보일러 열교환부(48)를 통하여 상 방향으로 이동되는 연소가스는 화덕뚜껑(92)에 막히고, 열교환체 내벽(52)의 상부 측면에 형성된 한 쌍의 배기공(94)을 통하여 배출되며, 배기공(94)을 통하여 배출된 연소가스는 호형 형상의 한 쌍의 연소가스 가이더(12)로 가스 흐름 방향을 배기통체(66)를 통하여 배기구(68) 방향으로 용이하게 흐르도록 구성되어 있다.

상기 연탄보일러 열교환부(48)는 연탄화덕(42)이 열교환가열판(27)의 상부에 접하여 위치하며, 연탄화덕(42) 내부에는 주 연료로 사용되는 연탄이 위치하며, 열교환가열판(27)의 내측원주연과 연탄공기공급관(44)의 끝단과 용접 결합되고, 하방향으로 연장된 연탄공기공급관(44)과 기름열교환부하판(29)의 중앙을 관통하여 용접되고, 연장된 연탄공기공급관(44)은 기름보일러연소실(20)을 지나 연소실바닥(80)의 중앙을 관통하여 용접되고, 연장된 연탄공기공급관(44)이 L 형상으로 형성하여 연탄재의 배출이 용이하도록 끝단에 나사를 형성하여, 직선관 형상의 연장공기공급관(43)의 일측에 형성된 나사와 결합하고, 연장공기공급관(43)의 타측에 연탄에 공급하는 공기의 양을 조절하는 공기조절마개(46)가 형성된 것이다.

이하 본원 발명의 연탄보일러와 기름보일러의 작동상태를 도 4의 본 발명에 따른 연탄 겸용 기름보일러의 절단면도와 도 5의 본 발명에 따른 연탄 겸용 기름보 일러의 요부 분해사시도 및 도 6의 본 발명에 따른 연탄 겸용 기름보일러의 상부 절단면도를 바탕으로, 설명하고자 한다.

본원은 대부분 연탄(40)을 연료로 사용하는 보일러인 것으로, 연탄(40)이 연소되어 열교환 하는 것을 먼저 설명하고 기름보일러의 연소가스 흐름을 설명하고자 한다.

연탄(40)은 연탄화덕(42)으로 둘러 싸여 있고 연소되는 연탄(40)의 연소가스는 연탄(40)에 형성된 구멍을 통하여 상부로 올라간다. 연탄(40)이 연소하는 열은 연탄화덕(42)을 통하여 열교환체 내벽(52)을 가열한다. 열교환체(50)의 내부에는 열전달매체인 물로 채워져 있으며, 또한 열교환체 내벽을 감싸며 감겨있는 급탕배관(54)에 흐르는 물을 가열하게 된다.

연탄화덕(42)과 연탄의 상부로 상승한 팽창된 연소 가스는 윗부분이 화덕뚜껑(92)으로 막혀있으므로, 한 쌍의 배기공(94)을 통하여 배출되고 배출된 가스는 연소가스가이더(12)에 의하여 가스의 흐름 방향이 열교환체(50)의 외부를 감싸며 흐르도록 유도되고, 유도된 배기가스는 배기통체(66)를 통하여 흘러 배기구(68)를 통하여 외부로 배출된다.

이때에 흐르는 배기가스는 배기통체(66)의 내부에 배치된 열교환체(50)와 외부를 감싸고 있는 급탕열교환체(64)에 열을 전달하고 배기관(68)을 통하여 배출되는데, 좁은 배기공(94)을 통하여 배출되는 배기가스의 속도는 빠르고 상대적으로 넓은 공간인 배기통체(66)를 흐를 때에는 속도가 감소되어 배기가스에 포함되어있는 입자상의 그을음이나 탄소입자들이 감소된 속도에 의하여 배기통체(66)의 하부 에 떨어지게 된다.

또한 떨어진 그을음이나 이물질을 떨어내기 용이하도록 배기통체(66)의 하부를 경사지게 하향으로 향하도록 형성하고, 배기구(68)를 배기통체(66)의 최 하단에 설치한 이유이다.

연탄(40)이 연소되기 위하여 산소가 공급 되어야한다. 산소의 공급은 연탄공기공급관(44)을 통하여 공급되는 것으로, 도4에 나타나 있는 단면도에 잘 나타나 있는 것으로, 용접되며 연장된 연탄공기공급관(44)은 기름보일러 연소실(20) 내부에서 버너를 향하여 화염투입구(36)가 형성되어 있다. 화염투입구(36)는 꺼진 연탄에 화염(34)이 미치도록 하여 연탄(40)이 원활히 점화되도록 하는 것이다.

연탄공기공급관(44)의 L 형으로 형성된 끝단은 나사가 형성되어 풀고 결합할 수 있는 구성으로, 연탄(40)으로부터 발생된 연탄재 부스러기가 열교환가열판(27)을 타고 연탄공기공급관(44)을 채우게 되는 연탄재 부스러기를 꺼내기 용이하게 형성한 것이다.

연장공기공급관(43)은 나사가 형성되어 연탄공기공급관(44)에 형성된 나사연결부(84)에 결합되는 것이며, 연장공기공급관(44)의 타단은 공기조절마개(46)로 연탄(40)에 공기를 공급하는 양을 조절하게 된다.

한편 연탄보일러를 보완하는 기름보일러의 작동관계를 설명하고자 한다. 연탄보일러 부분의 아래에 일체로 결합된 기름보일러는 버너(30)가 연탄 겸용 기름보일러(10)의 하부 일측에 형성되어 있고, 기름을 태워주는 노즐인 버너연소구(32)가 연탄 겸용 기름보일러(10)의 하측을 관통하여 화염(34)을 생성하는 기름보일러연소실(20)의 일측에 결합되어 있다. 생성된 화염(34)은 기름보일러연소실(20)에서 버너에서 공급되는 산소로 인하여 분사된 기름이 연소되어 연소가스가 발생된다. 뜨거운 연소가스는 기름보일러연소실(20)외부를 감싸고 있는 연소실측면(82)과 열교환하부판(29), 연소열교환관(22)을 통하여 열을 열전달물질인 물에 전달하게 된다. 이때에 생성된 연소가스의 일부는 화염유입구(36)를 통하여 연탄(40)을 가열하고 대부분의 연소가스는 연소열교환관(22)을 통하여 상부로 이동하게된다.

연소열교환관(22)의 상부는 열교환가열판(27)과 열교환 홀딩판(25)으로 둘러싸여진 공간을 형성하는 것으로, 연소열교환관(22)으로부터 유입된 연소가스로부터 열을 전달받아 연탄(40)의 하부에 열을 전달하고 궁극적으로 열교환체(50)에 채워져 있는 물에 열을 전달하게 된다. 열교환체(50)로 보다 많은 열을 전달하기 위하여 열교환홀딩판(25)으로 연소가스의 흐름에 굴곡을 형성하도록 한 것이다. 즉 연소가스가 열교환 홀딩판(25)를 따라 내려오다 밀폐판(18)에 의하여 막혀서 다시 연소가스의 흐름을 열교환체내벽(52)을 따라 흐르도록 한 것은 연소가스의 유로를 길게 하여 보다 많은 열을 전달하도록 하기 위함이다.

밀폐판(18) 때문에 연소가스의 흐름이 바뀌고 열교환홀딩판(25)과 열교환체내벽(52)으로 형성된 사이공간을 따라 흐르다 화덕가이드(45‘)와 열교환체내벽(52)으로 형성된 좁은 공간을 따라 연소가스가 흐르게 된다.

화덕가이드(45‘)와 열교환체내벽(52)으로 형성된 좁은 공간으로 연소가스가 흐르도록 한 것은 버너 결합면(31)에 결합된 버너(30)로부터 발생되는 연소 소음을 줄이기 위함이며, 좁은 연소가스 통로와 상대적으로 넓은 공간의 연소가스의 흐름 통로를 형성하는 것은 머플러효과와 같이 소음을 감소시키는 효과를 얻을 수 있으며, 연소가스의 흐름 속도가 적은 곳에서 연소가스가 내포하고 있는 연소열을 효과적으로 물에 전달 할 수 있는 것이다.

화덕가이드(45‘)의 구성은 열교환 홀딩판(25)과 별도로 형성된 것이나, 다른 실시예로서, 화덕가이드(45)는 열교환 홀딩판(25)이 상향으로 연장되어 형성되거나 별도의 용접에 의하여 형성되는 것이다.

화덕가이드(45‘)와 열교환체내벽(52)으로 형성된 좁은 공간을 통과한 연소가스는 연탄화덕(42)과 열교환체내벽(52)으로 형성된 공간을 통과하며 열교환체(50)에 열을 전달하고, 이후의 연소가스의 흐름은 상기에서 설명한 연탄(40)의 연소가스의 흐름과 동일하다.

상기에서는 연료인 연탄(40)과 기름을 연소할 때 발생되는 연소가스의 흐름을 설명하였고, 아래에서는 물의 흐름을 설명하고자한다.

물은 수도공급관(70)을 통하여 난방용으로 사용되는 물은 난방수공급구(96)를 통하여 공급되며, 급탕으로 사용되는 물은 급탕입수구(60)를 통하여 공급되는 것이다.

난방용으로 사용되는 물은 수도공급관(70)으로부터 밸브(74)를 통하고 난방수가 부족할 때에 공급되는 부표로 공급되는 물의 양이 조절되는 통상의 난방공급통(76)을 거치게 되고, 연탄 겸용 기름보일러(10)의 상부에 형성된 난방수공급관(96)을 통하여 난방에 필요한 물이 증발할 경우에 부족분을 공급하는 것이다.

난방수공급관(96)은 연탄 겸용 기름보일러(10)의 상부를 관통하고 급탕열교환체(64)를 관통 연결되어 열교환체(50)에 연결되어 물 부족한 양을 공급하며, 도시되지 않은 펌프에 의하여 난방배관(97)으로 온수가 공급된다.

난방배관(97)을 통하여 흐르는 온수가 난방열을 전달하고 식혀진 온수는 난방환수구(98)를 통하여 열교환체(50)로 돌아오고, 재차 연탄 겸용 기름보일러(10)에 의하여 온도가 상승한 후에 다시 난방수공급구(96)를 통하여 난방을 행하는 것을 반복하게 된다.

급탕수의 흐름은, 수도공급관(70)에서 공급되는 물이 밸브(74)를 통하여 급탕입수구(60)를 통하여 연탄 겸용 기름보일러(10) 내부에 들어가며, 급탕입수구(60)는 연탄 겸용 기름보일러(10)의 외곽인 급탕열교환체(64)의 외벽을 관통하고 열교환체(50)의 내부인 열교환체 내벽(52)의 외부에 감겨져 있는 급탕배관(54)과 연결되어 있다.

급탕배관(54)은 하나의 열, 두열 또는 보다 많은 열로 감길 수 있다. 이 때에 감기는 순서는 외부에서 공급되는 급탕수는 온도가 낮은 물이므로, 보다 빠르게 많은 열을 전달 받도록 열교환체내벽(52)에 접하게 배치하여 연료인 기름과 연탄(40)으로부터 원활한 열전달을 받게 하기 위함이다.

이렇게 데워진 온수를 일차 감겨진 급탕배관의 외부에 2차, 또는 3차로 감아서 순차적으로 형성하는 것이다.

열교환체내벽(52)에 감겨져있는 급탕배관(54)을 통하여 데워진 급탕수는 배기통체(66)를 통과하여 급탕열교환체(64)에 연통되어 있는 급탕배관(54)을 통하여 급탕열교환체(64)내부를 채우게 된다.

급탕열교환체(64)는 연탄 겸용 기름보일러(10)의 가장 바깥에 배치되어 있고, 상부에 배치되어 있다. 상부에 급탕열교환체(64)를 배치한 이유는 열기가 상부로 이동하고, 원활한 열교환이 상부에서 이루어질 수 있도록 하기 위하여 연탄 겸용 기름보일러(10)의 윗부분에 금탕열교환체(64)와 급탕배관(54), 배기통체(66)를 배치한 것이다.

급탕배관(54)을 통하여 급탕열교환체(64)내부를 채운 급탕수는 급탕열교환체(64)에 이미 데워져 있는 물과 섞이게 되며, 온도가 또한 섞여 균일하게 되고, 펌프에 의하여 생겨지는 음압에 의해 급탕열교환체(64)에 형성된 급탕출수구(62)를 통하여 사용자에 의하여 사용되는 구성이다.

연탄 겸용 기름보일러(10)의 급탕온도와 난방온수의 온도 및 열교환체(50)의 온수 수위를 측정하기위한 구성으로, 도 6에 나타나 있듯이 온도센서(51)와 수위센서(53)가 있다.

온도센서(51)는 열교환체(50)내부의 온수 온도를 측정하는 것이며, 온도 센서의 온도를 표시하는 컨트롤계장(도면에 미 도시)은 연탄 겸용 기름보일러(10)의 외부에 부착되어 있으며, 실내 또는 비닐하우스 내부에 난방을 행하고자하는 곳에 설치되어 있는 컨트롤러(미도시)는 실내에 설정된 온도에 따라 연탄 겸용 기름보일러(10)를 작동하고 보다 많은 연소 열량을 가열하는 것을 조절한다.

온도센서(51)의 온도가 필요이상 상승하는 경우는 물의 공급라인에 이상이 있거나, 과열되는 것으로, 연탄보일러와 기름보일러가 동시에 가동할 경우에 일어나는 현상으로 기름보일러의 가동을 중단시키는 것으로 해결되나, 기름보일러의 가동을 중단시켜도 이상 현상이 지속되면 컨트롤계장에 설치된 알람이 울려 긴급조치가 필요함을 알리게 된다.

급탕수의 사용이 많아 연탄(40)에서 발생하는 열로 급탕수의 온도를 상승시키는 열량이 부족한 경우는 실내에 설치된 컨트롤러에 설정된 온도보다 온도센서(51)에서 측정된 온도가 낮아질 경우(기름보일러 가동 온도를 설정온도보다 높게 설정할 수 있음) 기름보일러를 점화시켜 부족한 열량을 공급하게 된다.

급탕수는 연탄 겸용 기름보일러(10) 내부의 급탕배관(54)을 통하여 열교환체(50)의 열을 빼앗아가기 때문에 연탄(40)에서 발생하는 열량이 급탕수에 전달할 열량이 부족할 경우 열교환체(50)의 내부 물의 온도가 하강하게 되고, 온도센서(51)에서 감지하는 온도에 따라 기름보일러 가동 설정온도보다 낮으면 기름보일러를 점화하고 또는 높으면 소화시키게 된다. 점화하거나 소화시키기 위한 기름보일러 가동 설정온도는 동일하거나 서로 다른 온도로 설정할 수 있다.

수위센서(53)는 온도센서(51)와 같이 열교환체(50)의 내부에 설치된 것으로, 열교환체(50)에 채워지는 물의 양이 일정하도록 난방수 공급구(76)를 통하여 부족분의 물을 공급하여 보일러가 과열되는 것을 방지하는 것이다.

연탄 겸용 기름보일러(10)의 하단에 난방환수구(98)가 설치되어 있고, 난방환수구(98)가 설치된 반대편에는 청소밸브(99)가 설치되어있어, 배관내부를 청소할 때에 사용되는 것으로, 난방환수구(98)와 청소밸브(99)는 상호 설치하기 편리한 위치에 따라 교환하여 설치될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의한 연탄 겸용 기름보일러(10)를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.

도 1a와 1b는 종래기술에 따른 겸용보일러의 개략도이며,

도 2는 종래기술에 따른 유류겸용 연탄보일러 장치의 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 연탄 겸용 기름보일러의 분해 사시도 이며,

도 4는 본 발명에 따른 연탄 겸용 기름보일러의 절단면도이며,

도 5는 본 발명에 따른 연탄 겸용 기름보일러의 요부 분해사시도이고,

도 6은 본 발명에 따른 연탄 겸용 기름보일러의 상부 절단도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 연탄 겸용 기름보일러 12 : 연소가스 가이더

18 : 밀폐판

20 : 기름보일러 연소실 21 : 내화벽돌

22 : 연소열교환관 23 : 열교환관출구

24 : 열교환관입구 25 : 열교환홀딩판

26 : 기름보일러 열교환부 27 : 열교환가열판

28 : 기름열교환부상판 29 : 기름열교환부하판

30 : 버너 31 : 버너 결합면

32 : 버너연소구 34 : 화염

36 : 화염투입구

40 : 연탄 42 : 연탄화덕

43 : 연장공기공급관 44 : 연탄공기공급관

45 : 화덕가이드 45‘ : 화덕가이드

46 : 공기조절마개 48 : 연탄보일러 열교환부

50 : 열교환체 51 : 온도센서

52 : 열교환체 내벽 53 : 수위센서

54 : 급탕배관

60 : 급탕입수구 62 : 급탕출수구

64 : 급탕열교환체 66 : 배기통체

68 : 배기구

70 : 수도공급관 74 : 밸브

76 : 난방공급통 76 : 난방수 공급구

80 : 연소실 바닥 82 : 연소실측면

84 : 나사연결부

90 : 뚜껑 92 : 화덕뚜껑

93 : 화덕뚜껑 걸림턱 94 : 배기공

96 : 난방수공급관 97 : 난방배관

98 : 난방환수구 99 : 청소밸브

Claims

온수의 제공 및 난방용으로 사용되고 연탄보일러와 기름보일러가 하나의 몸체로 형성되는 연탄 겸용 기름보일러에 있어서,

중앙이 비어있고 밀폐된 이중 원통 형상으로 형성된 열교환체(50)의 중앙 중공부에 기름보일러 연소실(20)과 기름보일러 열교환부(26)를 연탄보일러 열교환부(48) 하방에 일체로 배치한 것을 특징으로 하는 연탄 겸용 기름보일러(10).
제 1항에 있어서,

상기 열교환체(50)의 열교환체 내벽(52) 외주연에 급탕배관(54)이 이중으로 감겨있고, 급탕배관(54)의 일측 끝단은 열교환체(50)의 상부를 관통하고, 배기통체(66)를 관통하고 급탕열교환체(64)를 연장 관통하여 급탕입수구(60)와 연결되고, 타측 끝단은 열교환체(50)의 상부를 관통하고, 배기통체(66)를 연장 관통하고 급탕열교환체(64) 내부와 통하여 급탕수를 급탕열교환체(64) 내부에 공급하는 구성이며, 급탕열교환체(64) 내부에 채워진 급탕수를 배관을 통하여 급탕출수구(62)와 결합되어 급탕수를 사용자에게 공급하는 구성이며, 열교환체(50)의 내부와 급탕열교환체(64) 내부에 열전달물질인 물로 채워져 있는 것을 특징으로 하는 연탄 겸용 기름보일러(10).
제 1항에 있어서,

상기 열교환체(50)의 열교환체 내벽(52) 상단 일측면에 연탄 연소 가스와 기름 연소가스가 배출되는 한쌍의 배기공(94)이 형성되고, 배기공(94)에서 배출된 연소가스는 배기통체(66)를 통하여 배기구(68)로 배출되며, 배기통체(66)를 지나는 연소가스는 배기통체(66)의 내주연에 접하여 형성된 열교환체(50)와 외주연에 접하는 급탕열교환체(64)를 가열하고 배기구(68)로 배출되는 것을 특징으로 하는 연탄 겸용 기름보일러(10).
제 1항에 있어서,

상기 열교환체(50)의 중앙부에 구비된 기름보일러 연소실(20)에서 발생하여 기름보일러 열교환부(26)를 통하여 상 방향으로 이동되는 연소가스의 흐름 경로는, 연탄(40)의 연소 가스가 연탄보일러 열교환부(48)를 통하여 상 방향으로 이동되는 연소가스는 화덕뚜껑(92)에 막히고, 열교환체 내벽(52)의 상부 측면에 형성된 한 쌍의 배기공(94)을 통하여 배출되며, 배기공(94)을 통하여 배출된 연소가스는 호형 형상의 한 쌍의 연소가스 가이더(12)로 가스 흐름 방향을 배기통체(66)를 통하여 배기구(68) 방향으로 용이하게 흐르도록 구성하는 것을 특징으로 하는 연탄 겸용 기름보일러(10).
제 4항에 있어서,

상기 배기통체(66)는 온도센서(51)와 수위센서(53)가 설치된 부분 외측으로 부터 열교환체(50)를 감싸는 타원형 형상으로 구성되며, 배기통체(66)의 하단은 급탕열교환체(64)의 하단으로부터, 배기통체(66) 내부에 형성된 그을음을 배출하기 용이하도록 사선으로 배기구(68)까지 형성되며,

상기 온도센서(51)와 수위센서(53)는 급탕열교환체(64)를 관통하고, 열교환체(50)를 관통하여 배기통체(66)을 통과하는 연소가스의 영향을 받지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연탄 겸용 기름보일러(10).
제 1항에 있어서,

상기 기름보일러 연소실(20)은 연탄(40)에 열을 가하기 용이하도록 열교환체(50) 하부에 배치되고, 버너의 연소열로 인하여 연소실 바닥(80)이 산화되는 것을 방지하기위하여 상부에 내화벽돌(21)을 배치한 연소실바닥(80)과 열교환체(50)의 하부를 이루는 연소실측면(82)과, 기름 열교환부 하판(29)으로 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 연탄 겸용 기름보일러(10).
제 1항에 있어서,

상기 기름보일러 열교환부(26)는 열교환체(50)의 아래 부분이며, 기름보일러 연소실(20)의 상부에 배치되어 있고, 원형 형상의 구멍인 열교환관입구(24)가 형성된 기름열교환부하판(29)과 원형 형상의 구멍인 열교환관출구(23)가 형성된 기름열교환부상판(28), 열교환관입구(24)와 열교환관출구(23)를 연결하며, 기름보일러 연소실(20)에서 발생된 연소 가스가 통과하며, 연소열교환관(22)외부에 채워진 물에 연소열을 전달하는 연소열교환관(22)과 기름열교환부상판(28)의 상부에 배치되고 연탄공기공급관(44)의 끝단과 열교환가열판(27)의 내측 원주연과 용접 결합된 열교환가열판(27)과 열교환가열판(27)의 외주연과 용접 결합되어 효율적인 열전달이 이루어지도록 열교환가열판(27)과 같이 내부 공간을 형성하는 열교환홀딩판(25)으로 구성된 것을 특징으로 하는 연탄 겸용 기름보일러(10).
제 1항에 있어서,

상기 기름보일러 열교환부(26)의 상단에 위치한 열교환가열판(27)의 외주연에 접하여 배치되고, 연탄화덕(42)의 위치를 구속하며, 버너(30)의 연소 소음을 감소시키며, 연소 가스의 흐름을 제한하여 열전달을 용이하게 하는 중공의 원형판 형상의 화덕가이드(45)가 형성된 것을 특징으로 하는 연탄 겸용 기름보일러(10).
제 1항에 있어서,

상기 연탄보일러 열교환부(48)는 연탄화덕(42)이 열교환가열판(27)의 상부에 접하여 위치하며, 연탄화덕(42) 내부에는 주 연료로 사용되는 연탄이 위치하며, 열교환가열판(27)의 내측원주연과 연탄공기공급관(44)의 끝단과 용접 결합되고, 하방향으로 연장된 연탄공기공급관(44)과 기름열교환부하판(29)의 중앙을 관통하여 용접되고, 연장된 연탄공기공급관(44)은 기름보일러연소실(20)을 지나 연소실바닥(80)의 중앙을 관통하여 용접되고, 연장된 연탄공기공급관(44)이 L 형상으로 형성하여 연탄재의 배출이 용이하도록 끝단에 나사를 형성하여, 직선관 형상의 연장공기공급관(43)의 일측에 형성된 나사와 결합하고, 연장공기공급관(43)의 타측 에 연탄에 공급하는 공기의 양을 조절하는 공기조절마개(46)가 형성된 것을 특징으로 하는 연탄 겸용 기름보일러(10).
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기름보일러 연소실(20)의 일측에 기름을 연소시키는 버너(30)가 장착되는 버너연소구(32)가 열교환체(50)의 외측벽과 연소실측면(82)을 관통하여 형성되고, 버너(30)에서 발생되는 화염(34)이 연탄의 하부에 도달하도록 기름보일러 연소실(20)을 관통하는 연탄공기공급관(44)의 중앙에 버너를 향하여 화염투입구(36)가 형성된 것을 특징으로 하는 연탄 겸용 기름보일러(10).