KR100951577B1

KR100951577B1 - 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치

Info

Publication number: KR100951577B1
Application number: KR1020090092782A
Authority: KR
Inventors: 김봉섭; 최승진; 윤성문; 김용연; 김미진; 백승한
Original assignee: 김성수; 박선미
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-04-09

Abstract

본 발명은 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은, 연탄보일러의 연소로 발생된 증기가 난방수 공급헤더와 난방배관 및 난방수 환수헤더를 지나 연탄보일러로 환수되는 자연순환 난방장치에 있어서, 상기 연탄보일러의 연소로 발생된 증기는 난방수 공급헤더를 지나 순환조절탱크의 하부에 공급되고, 순환조절탱크는 난방배관의 상부에 배치되어 밀도차에 의해 난방수 배출헤더로 증기를 배출하며, 난방수 배출헤더에서는 난방수 환수헤더 및 난방수환수관을 통해 연탄보일러로 환수되도록 증기를 공급하되, 상기 순환조절탱크의 내부에는 난방수 공급헤더로부터 유입된 증기의 배출을 안내하면서 배출압력을 유지하도록 배출가이드가 구비된다.

따라서 본 발명은 전기의 공급 없이도 보일러수의 자연순환을 적절히 유지하여 쾌적한 난방을 조성하는 장점이 있다.

자연순환, 연탄보일러, 증기, 순환조절탱크, 배출압력.

Description

연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치{HEATING APPARATUS WITH A BRIQUE BOILER}

본 발명은 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기의 공급 없이도 보일러수의 자연순환을 적절히 유지하여 쾌적한 난방을 조성하는 동시에 에너지효율을 제고시킬 수 있는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 연탄보일러는 연탄을 연료로 하여 물을 끓여서 증기를 발생시키는 것으로서, 이러한 연탄보일러는 자연순환식 보일러 및 강제순환식 보일러로 대별된다.

먼저, 자연순환식 보일러는 수관 속에서 보일러수가 증발하여 된 증기 혼합의 2상류가 부력에 의한 순환력을 이용하는 것으로서, 보일러수의 순환을 위한 별도의 설비가 필요치 않으므로 구조가 간단하고 운전이 용이한 장점이 있는 반면에, 증기의 압력이 올라가면 포화수와 포화증기의 비부피의 차이가 줄어 순환력이 감소되는 문제점이 있었다.

그리고 강제순환식 보일러는 보일러가 임계압력에 가까워져서 보일러수가 잘 순환되지 않을 때, 순환펌프의 구동을 통해 보일러수를 강제적으로 순환시키는 것으로서, 증기의 압력이 올라가더라도 순환펌프에 의해 보일러수를 원활히 순환시키는 장점이 있는 반면에, 순환펌프의 구동에 필요한 전기의 공급이 반드시 필요할 뿐만 아니라 순환펌프의 구입 및 유지 비용에 대한 경제적인 부담이 가중되는 문제점이 있었다.

한편, 연탄보일러의 연료로 사용되는 연탄은, 주원료인 무연탄과 코크스, 목탄 따위의 가루에 피치(pitch), 해조, 석회 따위의 점결제를 섞어서 굳혀 만들게 된다.

반면에, 유연탄은 무연탄에 대응하는 석탄의 한 종류로서, 이탄, 아탄, 갈탄, 역청탄 등이 속하며, 다량의 휘발분을 함유하여 화염을 내며 타고, 발열량이 높아서 발전용으로 사용된다. 이러한 유연탄을 주원료로 하여 제조된 연탄은, 연소 시 이산화탄소와 일산화탄소 및 이산화황 등의 유해가스를 방출함에 따라, 가정용 보일러의 연료로 사용되지 못하고 있다.

또한 유연탄은 상술한 바와 같이 휘발분을 다량 함유하므로 연탄으로 제조되어 보일러의 연료로 사용될 경우, 착화와 동시에 발화되면서 순식간에 연소되기 때문에, 연소 시 발생되는 연소열을 일정하게 유지할 수 없으며, 이에 따라 보일러 본래의 기능을 구현할 수 없는 문제점이 있었다.

아울러 종래의 보일러는, 유연탄으로 제조된 연탄이 연소실 내에 다단으로 적층되어 하부에서 상부 방향으로 연소되면서 열기를 방출하고, 이 열기에 포함된 연기는 보일러 상부에 구비된 연통을 통해 대기로 배출하는 구조로 이루어지기 때문에, 연소실의 온도가 일정 온도로 높아지기 전까지 불완전연소가 이루어지며, 이러한 불완전연소 시 발생된 연기에는 인체에 치명적인 유해가스가 포함되어 있으므로 중독에 의한 인명 사상 및 대기오염을 유발하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명은 목적은 전기의 공급 없이도 보일러수의 자연순환을 적절히 유지하여 쾌적한 난방을 조성하는 동시에 에너지효율을 제고시킬 수 있는 유연탄용 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 유연탄의 연소 시간을 적절히 조절하여 연소 효율을 제고시키며, 유연탄의 연소 시 발생되는 연소열을 완전연소에 가깝도록 연소시켜서 환경오염을 미연에 방지할 수 있는 유연탄용 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 연탄보일러의 연소로 발생된 증기가 난방수 공급헤더와 난방배관 및 난방수 환수헤더를 지나 연탄보일러로 환수되는 자연순환 난방장치에 있어서, 상기 연탄보일러의 연소로 발생된 증기는 난방수 공급헤더를 지나 순환조절탱크의 하부에 공급되고, 순환조절탱크는 난방배관의 상부에 배치되어 밀도차에 의해 난방수 배출헤더로 증기를 배출하며, 난방수 배출헤더에서는 난방수 환수헤더 및 난방수환수관을 통해 연탄보일러로 환수되도록 증기를 공급하되, 상기 순환조절탱크의 내부에는 난방수 공급헤더로부터 유입된 증기의 배출을 안내하면서 배출압력을 유지하도록 배출가이드를 구비하는 것이다.

여기서, 상기 배출가이드는 난방수 공급헤더에서 공급된 증기의 유입을 안내하도록 형성된 유입안내부와, 상기 유입안내부로 유입된 증기의 배출을 안내하도록 형성된 배출안내부로 이루어질 수 있다.

선택적으로 상기 유입안내부 및 배출안내부는 만곡되게 형성되거나, 연속곡률을 형성하도록 연이어질 수 있다.

그리고 상기 배출가이드에는 포화증기를 상부로 배출하도록 제1압력조절공이 천공되어 순환조절탱크 내의 압력을 유지하는데, 이때 상기 제1압력조절공은 순환조절탱크의 배출구 측에 천공되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 순환조절탱크의 내부에는, 배출가이드의 상부로 상승되는 증기의 압력을 단속하여 밀도차에 의해 증기의 배출을 유지하도록 제2압력조절공이 천공된 적어도 하나의 압력조절배플이 설치될 수 있다. 그리고 상기 압력조절배플은 복수개로 이루어져 상하로 적절한 간격을 유지하되, 상기 제2압력조절공은 복수개의 압력조절배플에 교호로 천공되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 순환조절탱크로 난방수를 공급하도록 연결된 난방수 급수탱크를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 상기 연탄보일러는, 외기를 흡입하도록 외기흡입구가 구비된 재받침대; 상기 외기흡입구에서 흡입된 외기가, 유연탄을 주원료로 하여 하향으로 연소되는 연탄의 연소홀로만 공급되도록 바닥판에 천공된 적어도 하나 이상의 외기공급공 및 연탄삽입구가 구비된 챔버; 상기 챔버의 연탄삽입구를 개폐하는 덮개; 상기 외기공급공의 상부에 다단으로 적층된 연탄과의 사이에 연소간극을 형성하도록 형성되어 챔버의 바닥판 상부에 수직으로 설치된 연소관; 상기 연소관에서 연소되어 챔버의 상부로 상승된 고압의 제1연소열을 체류시키는 체류실을 구획하면서, 연소관과 챔버의 내부 사이에 연도를 형성하도록 설치되는 구획판; 상기 구획판의 일측에 천공되어 체류실에서 체류된 고압의 제1연소열을 저압의 연도로 배풍시키는 배풍공; 상기 체류실에서 체류된 고압의 제1연소열이 저압의 연소간극으로 유입되면서 연도로 배출되도록 연소관에 천공된 적어도 하나의 배출공; 상기 연소관에서 발생된 연소열에 의해 가열되도록 챔버에 내장되는 수관; 상기 연도의 하부를 흐르는 제2연소열을 대기로 배기시키도록 챔버의 하부에 연결된 연통;을 포함한다.

상기 연통은 배출공 및 배풍공이 형성된 챔버의 반대쪽 하부에 연결되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 배출공은 다단으로 적층되는 연탄의 개수에 부합되도록 연소관에 등간격으로 형성되는 것이 바람직한데, 이때 상기 배출공은 1~15mm의 지름으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연소관에는 연소간극을 유지하도록 스페이서가 구비될 수 있으며, 상기 연소관의 외면 양측 상부에는 풍향가이드가 구비되어 연소열을 연도의 상부에서 하부로 안내하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 수단으로 구현된 본 발명에 따르면, 연탄보일러의 연소로 발생 된 증기가 순환조절탱크를 거치면서 자연적으로 순환되므로, 외부에서 공급되는 전기 없이도 보일러수를 자연순환시켜서 에너지효율을 제고시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

특히 본 발명은 제1압력조절공이 천공된 배출가이드에 의해 순환조절탱크 내의 압력이 조절되어 원활한 자연순환을 도모할 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명은 제2압력절공이 천공된 적어도 하나 이상의 압력조절배플에 의해 밀도차에 의한 증기의 배출을 유지하는 동시에, 순환조절탱크 내의 대류에 의한 열의 전달을 차단하여 저온에 의해 자연 순환력이 줄어드는 현상을 미연에 방지할 수 있는 효과도 있다.

한편, 본 발명에 의한 연탄보일러는, 연소관에서 연소된 제1연소열이 체류실로 상승된 후, 일부는 배풍공을 통해 연도로 향하고 나머지는 연소간극과 배출공을 통해 연도로 이동되면서 연탄을 한 번 더 연소시키며, 연도로 유입된 제1연소열은 풍향가이드에 의해 상부에서 하부로 안내되어 제2연소열의 형태로 이루어진 다음, 반대쪽의 연통을 통해 대기로 배기시키는 완전연소를 도모함에 따라, 유해가스의 발생을 현저히 낮추어서 인명 사상 및 환경오염을 미연에 방지할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

특히 본 발명에 의한 연탄보일러는, 체류실 내의 제1연소열은 연소간극과 배출공을 통해 연도로 이동됨에 따라, 연소관 내에 다단으로 적층된 연탄을 상부에서 하부 방향으로 순차적으로 연소시키게 되어, 연탄의 연소 시간을 일정하게 유지하고, 이로 인해 열교환 능력을 제고시킬 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은, 연탄보일러(100)의 연소로 발생된 증기가 난방수 공급헤더(200)와 난방배관(500) 및 난방수 환수헤더(600)를 지나 연탄보일러(100)로 환수되는 자연순환 난방장치에 있어서, 상기 연탄보일러(100)의 연소로 발생된 증기는 난방수 공급헤더(200)를 지나 순환조절탱크(300)의 하부에 공급되고, 순환조절탱크(300)는 난방배관(500)의 상부에 배치되어 밀도차에 의해 난방수 배출헤더(400)로 증기를 배출하며, 난방수 배출헤더(400)에서는 난방수 환수헤더(600) 및 난방수환수관(610)을 통해 연탄보일러(100)로 환수되도록 증기를 공급하되, 상기 순환조절탱크(300)의 내부에는 난방수 공급헤더(200)로부터 유입된 증기의 배출을 안내하면서 배출압력을 유지하도록 배출가이드(340)가 구비되는 것을 기술적인 사상으로 한다.

먼저, 본 발명에서 언급한 증기는 연탄보일러(100)의 수관(190) 속에서 보일러수가 증발하여 발생된 증기 혼합의 2상류(증기와 액수가 혼합된 기액)를 의미한다.

본 발명에서 사용되는 보일러는 유연탄을 주원료로 하여 하향으로 연소되는 연탄을 연료로 하는 연탄보일러를 사용하는데, 이러한 연탄보일러(100)는, 외기를 흡입하도록 외기흡입구(121)가 구비된 재받침대(120); 상기 외기흡입구(121)에서 흡입된 외기가 연탄(10)의 연소홀(11)로만 공급되도록 바닥판(131)에 천공된 적어도 하나 이상의 외기공급공(132) 및 연탄삽입구(133)가 구비된 챔버(130); 상기 챔버(130)의 연탄삽입구(133)를 개폐하는 덮개(140); 상기 외기공급공(132)의 상부에 다단으로 적층된 연탄(10)과의 사이에 연소간극(G)을 형성하도록 형성되어 챔버(130)의 바닥판(131) 상부에 수직으로 설치된 연소관(150); 상기 연소관(150)에서 연소되어 챔버(130)의 상부로 상승된 고압의 제1연소열을 체류시키는 체류실(160)을 구획하면서, 연소관(150)과 챔버(130) 사이에 연도(170)를 형성하도록 설치되는 구획판(180); 상기 구획판(180)의 일측에 천공되어 체류실(160)에서 체류된 고압의 제1연소열을 저압의 연도(170)로 배풍시키는 배풍공(181); 상기 체류실(160)에서 체류된 고압의 제1연소열이 저압의 연소간극(G)으로 유입되면서 연도(170)로 배출되도록 연소관(150)에 천공된 적어도 하나의 배출공(151); 상기 연소관(150)에서 발생된 연소열에 의해 가열되도록 챔버(130)에 내장되는 수관(190); 상기 연도(170)의 하부를 흐르는 제2연소열을 대기로 배기시키도록 챔버(130)의 하부에 연결된 연통(110);으로 구성된다.

본 발명에서 사용되는 연탄(10)은 유연탄을 주원료로 하여 석회 따위의 점결제를 섞어서 굳혀 만든 것을 사용하는데, 이러한 하향식 연탄의 상부에는 점화층 또는/및 착화층이 형성되어 상부에서 하부 방향을 따라 연소된다. 그리고 연탄(10)에는 복수개의 연소홀(11)이 수직으로 천공되어 외기공급공(132)에서 공급되는 외기에 의해 연소가 이루어진다.

재받침대(120)는 상부가 개방된 납작한 원통형으로 형성되어 연소 후 떨어지는 재를 받치게 된다. 그리고 재받침대(120)의 일측에는 외기흡입구(121)가 형성되어 외기를 흡입하며, 이 외기흡입구(121)에는 도 6에서와 같이 밸브(122)가 구비되어 외기의 흡입량을 조절하게 된다. 또한 재받침대(120)에는 연소 후 떨어지는 재를 받치는 트레이(도시생략)가 인출가능하게 구비될 수 있다.

챔버(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 원통으로 형성되어 본 발명의 골조를 이루는데, 챔버(130)의 상부에는 연탄(10)을 삽입할 수 있도록 연탄삽입구(133)가 구비되고, 하부 바닥판(131)에는 적어도 하나 이상, 바람직하게는 둘 이상의 외기공급공(132)이 천공되는데, 여기서 외기공급공(132)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 연탄(10)의 외경보다 작게 형성되어 연탄(10)의 연소홀(11)로만 외기를 공급하게 된다. 그리고 챔버(130)의 연탑삽입구(133)는 덮개(140)에 의해 기밀히 밀폐되거나 개방되는데, 덮개(140)의 상부에는 손잡이(141)가 구비되어 개폐를 용이하게 한다. 또한 챔버(130)의 내주면으로는 보온재(134)가 부착되어 외부로 손실되는 열기를 차단하게 된다.

연소관(150)은 열전도율이 우수한 스테인레스스틸(stainless steel)을 재질로 하며, 상하로 연이어져 통하도록 원통형으로 형성되어 챔버(130)의 바닥판(131) 상부, 즉 외기공급공(132)과 중심을 같이하는 동심원상에 수직으로 설치되어 연탄(10)을 연소시키는 연소실(C)을 형성하는데, 이러한 연소관(150)의 내경은 연탄(10)의 외경보다 크게 이루어져 연소실(C)에 다단으로 적층된 연탄(10)과의 사이에 연소간극(G)을 형성하게 된다. 첨부된 도 4는 도 3의 A-A선 단면도를 나타내었 고, 도 5는 도 3의 B-B선 절단부만을 도시한 절단부 단면도를 나타낸 것으로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 복수개로 이루어진 연소관(150)은 상호 좌우로 연이어져 통하도록 연통공(152)을 갖는 것이 바람직하며, 이에 의해 복수개의 연소관(150)은 동일 내지 유사한 열팽창계수를 유지하여 연탄(10)의 균일한 연소를 도모하게 된다. 그리고 연소관(150)의 상부 양측에는 풍향가이드(153)가 구비되어 체류실(C)에서 연도(170)로 배풍된 제1연소열의 흐름을 안내하게 된다. 즉, 체류실(C)에서 배풍된 제1연소열이 연통(110)을 통해 그대로 배출되지 않고 연도(170)를 따라 흐르도록 안내하는 것이다. 특히, 연소관(150)에는 도 2에 도시된 바와 같이 상하로 적절한 간격을 따라 배출공(151)이 형성되어, 체류실(160)에서 체류된 고압의 제1연소열이 상대적으로 저압인 연도(170)로 배출되도록 연소간극(G)과 함께 통로 역할을 하게 된다. 즉, 체류실(160) 내의 제1연소열이 연소간극(G)을 지나면서 연탄(10)을 한 번 더 연소시키므로, 연소 시 연탄(10)에 포함된 수분에 의해 일산화탄소가 발생되는 현상을 최소화하게 된다. 상술한 바와 같이 체류실(160) 내의 제1연소열은, 연소간극(G)을 지나면서 연도(170)로 배출되어 다단으로 적층된 맨 위의 연탄(10)을 완전히 연소시킨 후, 이어서 그 아래의 연탄(10)을 순차적으로 연소시키게 된다. 그리고 배출공(151)은 도 2에 도시된 바와 같이 연소실(C)에 다단으로 적층되는 연탄(10)의 개수에 부합되도록 등간격으로 형성되는 것이 바람직하며, 배출공(151)의 지름은 1~15mm로 이루어지는 것이 바람직하다. 아울러, 연소관(150)의 내주면으로는 복수개의 스페이서(154)가 구비되어 연소간극(G)을 적절히 유지하게 된다.

구획판(180)은 챔버(130)의 내경에 부합되는 지름을 갖도록 원판형으로 형성되고, 그 중심부에는 연소관(150)의 상단부 외경으로 결합되도록 적어도 하나 이상의 결합공(182)이 천공되어(도 3 참조), 챔버(130)의 내부에 수평으로 설치되는 것으로서, 이러한 구획판(180)에 의해 챔버(130) 내의 상부에는 체류실(160)이 구획되고, 연소관(150)의 외면과 챔버(130)의 내면 사이에는 연도(170)가 형성된다. 그리고 구획판(180)에는 연도(170)에 연이어져 통하도록 배풍공(181)이 천공된다. 체류실(160)은 연소실(C)에 연이어져 통하므로, 연소관(150)에서 연소되면서 상승된 제1연소열을 체류시키며, 이러한 체류실(160)은 고압을 이루게 된다.

연도(170)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 연소관(150)의 외부 둘레를 따라 형성되어 체류실(160)보다 저압을 형성하게 되는데, 이에 따라 체류실(160)에서 체류된 고압의 제1연소열은 배풍공(181)을 지나 상대적으로 저압을 형성하는 연도(170)로 이동하게 된다. 따라서, 연소관(150)에서 연소된 제1연소열은 체류실(160)로 상승되어 체류하면서 고압을 형성하고, 이러한 고압의 제1연소열은 배풍공(181)을 통해 상대적으로 저압을 형성하는 연도(170)로 이동된다.

연통(110)은 연도(170)로 유입되어 완전연소에 가깝게 연소된 제2연소열을 대기로 배기시키는 것으로서, 이러한 연통(110)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 배출공(151) 및 배풍공(181)이 형성된 챔버(130)의 반대쪽 하부에 연결되어, 연도(170)의 하부를 흐르면서 수관(190)을 가열한 제2연소열을 대기로 배기시키게 된다.

수관(190)은 연소관(150) 내에서 발생된 연소열에 의해 가열되어 난방수로 사용되는 난방수관(191) 및 온수로 사용되는 온수관(192)을 포함하는데, 이러한 수관(190)은 열전도율이 우수한 스테인레스스틸 재질의 주름관으로 이루어진다. 그리고 난방수관(191)은 도 3에 도시된 바와 같이, 체류실(160)의 내면을 따라 나선형으로 감기도록 챔버(130)의 내부에 구비되어 체류실(160) 내의 제1연소열에 의해 열교환되면서 난방수로 사용되는 제1난방수관(191a)과, 연도(170)의 상부 내면을 따라 나선형으로 감기도록 형성되어 연도(170) 내의 제2연소열에 의해 열교환되면서 난방수로 사용되는 제2수관(191b)으로 구성된다. 또한 온수관(192)은 연도의 하부 내면을 따라 나선형으로 감기도록 형성되어 연도(170) 내의 제2연소열에 의해 열교환되면서 온수로 사용된다.

난방수공급관(210)은 난방수관(191)에 연결되어 증기를 난방수 공급헤더(200)로 공급하는 것으로서, 이러한 난방수공급관(210)은 제1난방수관(191a)에 연결된 제1난방수공급관(211) 및 제2난방수관(191b)에 연결된 제2난방수공급관(212)으로 구성된다.

난방수 공급헤더(200)는 난방수공급관(210)에서 공급된 증기를 한 곳으로 모아서 순환조절탱크(300)로 공급하는 것으로서, 이러한 난방수 공급헤더(200)는 순환조절탱크(300)의 하부에 연결되어 증기를 공급하게 된다.

순환조절탱크(300)는 난방수 공급헤더(200)로부터 공급된 증기를 배출시키도 록 배출압력을 유지하는 것으로서, 이러한 순환조절탱크(300)의 하부 좌측에는 증기가 유입되도록 유입구(310)가 형성되고, 하부 우측에는 유입된 증기를 배출시키도록 배출구(320)가 형성된다(도 8 참조). 특히 순환조절탱크(300)는 난방배관(500)의 상부에 배치되어 밀도차에 의한 증기 배출을 유도하게 된다.

그리고 순환조절탱크(300)에는 도 8에 도시된 바와 같이 배출가이드(330)가 설치되어 난방수 공급헤더(200)에서 공급된 증기의 배출을 안내하는데, 이러한 배출가이드(330)는 유입안내부(331) 및 배출안내부(332)로 이루어지고, 유입안내부(331)는 난방수 공급헤더(200)에서 공급된 증기의 유입을 안내하도록 유입구(310)의 상부에 경사지게 형성되며, 배출안내부(332)는 유입안내부(331)에 연결되어 유입된 증기의 배출을 안내도록 배출구(320)의 상부에 경사지게 형성된다. 따라서 순환조절탱크(300)의 유입구(310)를 통해 유입된 증기는 배출가이드(330)의 유입안내부(331) 및 배출안내부(332)에 의해 안내되어 배출구(320)로 배출된다. 특히 배출가이드(330)에는 제1압력조절공(333)이 천공되어 순환조절탱크(300) 내의 압력을 유지하고 밀도차에 의한 증기의 배출을 도모하게 된다. 즉, 순환조절탱크(300) 내의 압력이 올라가면 포화증기와 포화수의 비부피의 차이가 줄어 순환력이 줄어들므로, 제1압력조절공(333)을 통해 증기를 순환조절탱크(300)의 상부로 상승시키는 것이다. 이러한 제1압력조절공(333)은 배출구(320) 측의 상부에 형성된 배출안내부(332)에 형성되는 것이 바람직하다.

또한 배출가이드(330)의 상부에는 적어도 하나 이상, 바람직하게는 복수개의 압력조절배플(340)이 적절한 간격을 유지하면서 설치되는데, 이러한 압력조절배플(340)에는 제2압력조절공(341)이 천공되며, 이 제2압력조절공(341)은 배출가이드(330)의 상부로 상승되는 증기의 압력을 단속하여 밀도차에 의한 증기의 배출을 유지하게 된다. 아울러 압력조절배플(340)은 난방수의 공급을 가능케 하면서 순환조절탱크(300) 내의 대류에 의한 열의 전달을 차단하여, 저온에 의해 순환력이 줄어드는 현상을 미연에 방지하게 된다. 그리고 제2압력조절공(341)은 압력조절배플(340)이 복수개로 이루어질 경우 도 8에 도시된 바와 같이 복수개의 압력조절배플(340)에 교호로 천공되는 것이 바람직하다.

한편, 순환조절탱크(300)의 상부에는 난방수 급수탱크(350)가 연결되어 난방수가 부족할 때, 난방수를 공급하게 된다.

난방수 배출헤더(400)는 순환조절탱크(300)에서 배출된 증기를 한 곳으로 모아서 각각의 난방수배출관(410)으로 배출시키는 것으로서, 이러한 난방수 배출헤더(400)에는 증기의 배출을 단속하도록 개폐밸브(411)가 구비된 복수개의 난방수배출관(410)이 연결되고, 복수개의 난방수배출관(410)에는 난방배관(500)이 각각 연결되어 해당 구역의 방바닥을 난방하게 된다.

난방수 환수헤더(600)는 난방배관(500)에서 환수된 증기를 한 곳으로 모아서 연탄보일러 내의 난방수관(191)으로 환수하는 것으로서, 이러한 난방수 환수헤더(600)에는 제1난방수환수관(611) 및 제2난방수환수관(612)을 포함하는 난방수환수관(610)이 연결되어 제1난방수관(191a) 및 제2난방수관(191b)으로 증기를 보내게 된다. 그리고 제1난방수환수관(611) 및 제2난방수환수관(612)의 말단부에는 응축기(C1)가 설치되어 증기로부터 환수된 응축수를 난방수관(191)으로 공급하게 된다.

한편, 연탄보일러(100)의 온수관(192) 일단부에는 온수공급관(710)이 연결되어 연탄보일러(100)의 상부에 배치된 온수탱크(700)로 증기를 공급한 후, 온수관(192)의 타단부에 연결된 온수환수관(730)으로 환수된다. 그리고 온수탱크(700)에는 온수배출관(720)이 연결되어 온수를 배출하게 된다. 또한, 온수탱크(700)의 상부에는 온수 급수탱크(800)가 연결되어 필요시 적절량의 온수를 온수탱크로 공급하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 전체적인 증기의 이동경로를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 연소실(C)에 하향식 연탄(10)을 적층시키는데, 이때 연소관(150)의 내면과 연탄(10) 사이의 연소간극(G)을 확보하는 것이 중요하다. 그리고 적층된 맨 위의 연탄(10)을 점화한 후 착화된 상태를 확인하고 챔버(130)의 연탄삽입구(133)를 덮개(140)로 폐쇄시킨다. 이어서 밸브(122)를 조절하여 외기흡입구(121)를 통한 외기의 흡입을 조절하면, 외기흡입구(121)를 통해 외기가 재받침대(120) 내부로 흡입되고, 재받침대(120) 내부로 흡입된 외기는 외기공급공(132)을 통해 연탄(10)의 연소홀(11)로 공급되어 착화된 맨 위의 연탄(10)을 연소시키게 된다.

이같이 연소되는 연탄(10)에서는 제1연소열이 발생되어 체류실(160)로 상승된 후 난방수관(191)을 열교환하는데, 제1연소열 중 일부는 배풍공(181)을 통해 상대적으로 저압을 형성하는 연도(170)로 배풍되고, 나머지는 연소간극(G)과 배출공(151)을 통해 연도(170)로 배출된다. 여기서 배풍공(181)을 통해 연도(170)로 배풍되는 연소열의 이동경로를 살펴보면, 도 7의 이점쇄선 화살표에서와 같이 풍향가이드(153)에 의해 안내되어 연도(170)를 따라 이동되고, 이어서 도 7의 점선 화살표에서와 같이 온수관(192)을 충분히 열교환하면서 제2연소열의 형태를 이루어 연통(110)을 통해 대기로 배기된다.

그리고 연소간극(G)과 배출공(151)을 통해 연도로 배출되는 연소열의 이동경로를 살펴보면, 도 7의 일점쇄선 화살표에서와 같이 체류실(160) 내의 제1연소열은 연소간극(G)과 배출공(151)을 통해 연도(170)로 배출되므로, 연소관(150) 내의 연탄(10)을 한 번 더 연소시킨 후, 배풍공(181)을 통해 배풍된 연소열과 혼합되면서 풍향가이드(153)에 의해 안내된 다음, 도 7의 점선 화살표에서와 같이 제2수관(192)을 열교환하면서 제2연소열의 형태로 연통(110)을 향하게 된다.

상기와 같은 과정을 반복하면서 적층된 연탄(10)은 상부에서 하부 방향을 따라 순차적으로 연소된다.

상술한 바와 같이 연탄보일러(100)의 연소로 발생된 증기는 난방수공급관(210)을 통해 난방수 공급헤더(200)로 모이게 되고, 난방수 공급헤더(200) 내의 증기는 유입구(310)를 통해 순환조절탱크(300) 내로 유입되는데, 이같이 유입된 증기는 배출가이드(330)에 의해 안내되어 배출구(320)를 통해 배출된다. 이때, 순환조절탱크(300) 내의 압력이 높을 경우, 유입된 증기의 일부는 제1압력조절공(333) 을 통해 상부로 상승되어 순환조절탱크(300) 내의 압력을 일정하게 유지하게 된다.

다음, 순환조절탱크(300)의 배출구(320)에서 배출된 증기는 난방수 배출헤더(400)로 모이게 되어 개폐밸브(411)의 개폐상태에 따라 각각의 난방수배출관(410)으로 증기를 배출하고, 난방수배출관(410)에서 배출된 증기는 난방배관(500)을 통해 해당 방바닥을 난방한 후, 난방수 환수헤더(600)와 난방수환수관(610)을 지나 수관(190)으로 환수되는 과정을 거치게 된다.

한편, 첨부된 도 9는 본 발명에 의한 배출가이드의 다른 실시예를 도시한 예시도로서, 본 발명의 배출가이드(330)는 난방수 공급헤더(200)에서 공급된 증기의 유입을 안내하는 유입안내부(331)와, 유입안내부(331)에 의해 안내된 증기의 배출을 안내하는 배출안내부(332)를 포함하되, 유입안내부(331) 및 배출안내부(332)는 완만히 만곡되게 형성된다. 그리고 만곡된 유입안내부(331) 및 배출안내부(332)는 연속곡률을 형성하도록 연이어진다.

따라서, 본 발명은 연탄보일러(100)의 연소로 발생된 증기가 순환조절탱크(300)를 거치면서 자연적으로 순환되므로, 외부에서 공급되는 전기 없이도 보일러수를 자연순환시켜서 에너지효율을 제고시키게 된다.

또한, 본 발명은 연소관(150)에서 연소된 제1연소열이 체류실(160)에서 체류한 후, 일부는 배풍공(181)을 통해 연도(170)로 향하고 나머지는 연소간극(G)을 지나 배출공(152)을 통해 연도(170)로 이동되며, 연도(170)로 유입된 제1연소열은 풍 향가이드(153)에 의해 상부에서 하부로 안내되어 제2연소열의 형태로 이루어진 다음, 반대쪽의 연통을 통해 대기로 배기시키는 완전연소를 도모함에 따라, 유독가스로 인한 인명 사상 및 환경오염을 미연에 방지하게 된다.

아울러, 본 발명은 체류실(160) 내의 제1연소열은 연소간극(G)과 배출공(152)을 통해 연도(170)로 이동됨에 따라, 연소관(150) 내에 다단으로 적층된 연탄(10)을 상부에서 하부 방향으로 순차적으로 연소시키게 되어 연탄(10)의 연소 시간을 일정하게 유지하고, 이로 인해 열교환 능력을 제고시키게 된다.

본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 개량, 변경, 대체, 부가할 수 있음은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체, 부가에 의한 실시가 이하의 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것임은 자명하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전체적인 구성을 도시한 예시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 연탄보일러의 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 연탄보일러의 정단면도.

도 4는 도 3의 A-A선 단면도.

도 5는 도 3의 B-B선 절단부 단면도.

도 6는 도 4의 C-C선 단면도.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 연탄보일러의 연소열 이동 경로를 도시한 예시도.

도 8은 본 발명의 실시예에 의한 순환조절탱크의 정단면도.

도 9는 본 발명의 실시예에 의한 순환조절탱크의 다른 실시예를 도시한 정단면도.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

100 : 연탄보일러 200 : 난방수 공급헤더

300 : 순환조절탱크 400 : 난방수 배출헤더

500 : 난방배관 600 : 난방수 환수헤더

700 : 온수탱크

Claims

연탄보일러의 연소로 발생된 증기가 난방수 공급헤더와 난방배관 및 난방수 환수헤더를 지나 연탄보일러로 환수되는 자연순환 난방장치에 있어서,

상기 연탄보일러의 연소로 발생된 증기는 난방수 공급헤더를 지나 순환조절탱크의 하부에 공급되고, 순환조절탱크는 난방배관의 상부에 배치되어 밀도차에 의해 난방수 배출헤더로 증기를 배출하며, 난방수 배출헤더에서는 난방수 환수헤더 및 난방수환수관을 통해 연탄보일러로 환수되도록 증기를 공급하되,

상기 순환조절탱크의 내부에는 난방수 공급헤더로부터 유입된 증기의 배출을 안내하면서 배출압력을 유지하도록 배출가이드가 구비된 것을 특징으로 하는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치.
청구항 1에 있어서,

상기 배출가이드는 난방수 공급헤더에서 공급된 증기의 유입을 안내하도록 형성된 유입안내부와, 상기 유입안내부로 유입된 증기의 배출을 안내하도록 형성된 배출안내부로 이루어진 것을 특징으로 하는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치.
청구항 2에 있어서,

상기 유입안내부 및 배출안내부는 만곡되게 형성된 것을 특징으로 하는 연탄 보일러가 구비된 자연순환 난방장치.
청구항 3에 있어서,

상기 유입안내부 및 배출안내부는 연속곡률을 형성하도록 연이어지는 것을 특징으로 하는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배출가이드에는 포화증기를 상부로 배출하도록 제1압력조절공이 천공되어 순환조절탱크 내의 압력을 유지하는 것을 특징으로 하는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치.
청구항 5에 있어서,

상기 제1압력조절공은 순환조절탱크의 배출구 측에 천공된 것을 특징으로 하는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치.
청구항 1에 있어서,

상기 순환조절탱크의 내부에는, 배출가이드의 상부로 상승되는 증기의 압력을 단속하여 밀도차에 의해 증기의 배출을 유지하도록 제2압력조절공이 천공된 적어도 하나의 압력조절배플이 설치된 것을 특징으로 하는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치.
청구항 7에 있어서,

상기 압력조절배플은 복수개로 이루어져 상하로 적절한 간격을 유지하되, 상기 제2압력조절공은 복수개의 압력조절배플에 교호로 천공된 것을 특징으로 하는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치.
청구항 1에 있어서,

상기 순환조절탱크로 난방수를 공급하도록 연결된 난방수 급수탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치.
청구항 1에 있어서,

상기 연탄보일러는,

외기를 흡입하도록 외기흡입구가 구비된 재받침대; 상기 외기흡입구에서 흡입된 외기가, 유연탄을 주원료로 하여 하향으로 연소되는 연탄의 연소홀로만 공급되도록 바닥판에 천공된 적어도 하나 이상의 외기공급공 및 연탄삽입구가 구비된 챔버; 상기 챔버의 연탄삽입구를 개폐하는 덮개; 상기 외기공급공의 상부에 다단으로 적층된 연탄과의 사이에 연소간극을 형성하도록 형성되어 챔버의 바닥판 상부에 수직으로 설치된 연소관; 상기 연소관에서 연소되어 챔버의 상부로 상승된 고압의 제1연소열을 체류시키는 체류실을 구획하면서, 연소관과 챔버의 내부 사이에 연도를 형성하도록 설치되는 구획판; 상기 구획판의 일측에 천공되어 체류실에서 체류 된 고압의 제1연소열을 저압의 연도로 배풍시키는 배풍공; 상기 체류실에서 체류된 고압의 제1연소열이 저압의 연소간극으로 유입되면서 연도로 배출되도록 연소관에 천공된 적어도 하나의 배출공; 상기 연소관에서 발생된 연소열에 의해 가열되도록 챔버에 내장되는 수관; 상기 연도의 하부를 흐르는 제2연소열을 대기로 배기시키도록 챔버의 하부에 연결된 연통;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치.
청구항 10에 있어서,

상기 연통은 배출공 및 배풍공이 형성된 챔버의 반대쪽 하부에 연결된 것을 특징으로 하는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치.
청구항 10에 있어서,

상기 배출공은 다단으로 적층되는 연탄의 개수에 부합되도록 연소관에 등간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치.
청구항 10에 있어서,

상기 배출공은 1~15mm의 지름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치.
청구항 10에 있어서,

상기 연소관에는 연소간극을 유지하도록 스페이서가 구비된 것을 특징으로 하는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치.
청구항 10에 있어서,

상기 연소관의 외면 양측 상부에는 풍향가이드가 구비되어, 연소열을 연도의 상부에서 하부로 안내하는 것을 특징으로 하는 연탄보일러가 구비된 자연순환 난방장치.