KR100985221B1 - 보일러용 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러용 연소부에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열원에 직접 접하는 여러 개의 가열배관을 활용하여 연소효율을 높인 보일러용 연소부에 관한 것이다.

본 발명은, 원형단면을 가진 내주부와 외주부로 구성되며 내주부 쪽에 버너부를 배치하여 그 내부에 수용된 물을 가열하는 본체를 포함하되, 상기 내주부는 그 일측에 위치한 제1내주부와, 상기 제1내주부에 인접하게 위치하되 상기 제1내주부보다 내경이 큰 제2내주부와, 상기 제2내주부와 인접하게 위치하되 상기 제2내주부보다 내경이 작은 제3내주부로 구성되며, 상기 제1내주부와 상기 제2내주부의 연결면과 상기 제2내주부와 제3내주부의 연결면을 서로 연결하되 상기 제2내주부의 외주면을 따라 여러 개 배치되며, 상기 본체의 내부에 수용된 물이 유동할 수 있는 가열배관을 더 포함하며, 상기 가열배관들은 상기 내주부의 중심선에 대하여 기울어지게 배치되되 그 기울어진 방향이 서로 동일한 것을 특징으로 한 보일러용 열교환기를 제공한다.

Description

보일러용 열교환기{Heat exchanger for boiling system}

본 발명은 보일러용 연소부에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열원에 직접 접하는 여러 개의 가열배관을 활용하여 연소효율을 높인 보일러용 연소부에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 가스, 유류 또는 목재 등의 연료를 연소시켜 그 연소에 의해 발생하는 열을 이용하여 유체(일반적으로 물)를 가열하고 순환시킴으로써 온수를 사용할 수 있도록 하거나 실내를 난방하기 위해 사용되는 장치이다.

이러한 보일러는 연료를 연소하는 버너부와 버너부의 열에 의해 유체를 가열 및 순환하는 열교환기 및 온수공급부와 제어부로 구성된다.

이 중 버너부에서 연료의 연소에 의해 발생하는 열을 보다 효율적으로 사용하기 위한 연구가 필요하고 계속해서 진행되어 오고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 버너부에서 발생하는 열을 보다 효율적으로 활용할 수 있는 보일러용 열교환기를 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

원형단면을 가진 내주부와 외주부로 구성되며 내주부 쪽에 버너부를 배치하여 그 내부에 수용된 물을 가열하는 본체를 포함하되,

상기 내주부는 그 일측에 위치한 제1내주부와, 상기 제1내주부에 인접하게 위치하되 상기 제1내주부보다 내경이 큰 제2내주부와, 상기 제2내주부와 인접하게 위치하되 상기 제2내주부보다 내경이 작은 제3내주부로 구성되며,

상기 제1내주부와 상기 제2내주부의 연결면과 상기 제2내주부와 제3내주부의 연결면을 서로 연결하되 상기 제2내주부의 외주면을 따라 여러 개 배치되며, 상기 본체의 내부에 수용된 물이 유동할 수 있는 가열배관을 더 포함하며,

상기 가열배관들은 상기 내주부의 중심선에 대하여 기울어지게 배치되되 그 기울어진 방향이 서로 동일한 것을 특징으로 한 보일러용 열교환기를 제공한다.

상기 버너부는 상기 제2내주부에 위치하여,

상기 제2내주부 및 상기 가열배관에 직접 열을 공급하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 가열배관을 직접 가열함으로써 가열배관 내에 채워진 물을 가열하게 되고 가열된 물이 매우 빠른 속도로 이동함으로 인해 열전달이 개선되어 열효율이 개선된 보일러용 열교환기를 제공할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따른 보일러용 열교환기에 대하여 설명함으로써 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 보일러용 열교환기의 사시도이고, 도 2는 도 1에 표시된 Ⅱ-Ⅱ선의 단면도이고, 도 3은 도 1에 표시된 Ⅲ-Ⅲ선의 단면도이며, 도 4는 도 1 내지 도 3에 표시된 가열배관의 기울기를 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에 따른 보일러용 열교환기는 도 1에 도시된 바와 같이 본체(100)와 가열배관(30)으로 이루어진다.

상기 본체(100)는 외주부(10)와 내주부(20)로 이루어진다. 외주부(10)는 말 그대로 외측에 있는 부분이고 내주부(20)는 내측에 있는 부분이며 외주부(10)와 내주부(20)에 의해 폐곡면이 형성되며 그 내부에는 피가열체인 물이 수용되어 있으며, 내주부(20) 쪽에 위치하는 버너부(H)에 의해 상기 본체(100)의 내부에 수용된 물이 가열된다.

상기 내주부(20)는 제1내주부(21), 제2내주부(22) 및 제3내주부(23)로 이루어지는데, 모두 단면이 원형이다.

상기 제1내주부(21)는 도 1에 도시된 바와 같이 어느 일측에 위치하고 있는 부분이고, 제2내주부(22)는 제1내주부(21)와 인접하게 위치하되 그 내경이 제1내주 부(21)보다는 크게 구성되어 있다. 제3내주부(23)는 상기 제2내주부(22)와 인접하게 위치하고 있으며, 상기 제2내주부(22)보다는 내경이 작은데 본 실시예에서는 상기 제1내주부(21)의 내경과 동일하게 구성되어 있다. 본 실시예에서 상기 제1내주부(21)의 단면과 상기 제2내주부(22)의 단면과 상기 제3내주부(23)의 단면은 동심원이다.

상기 가열배관(30)은 상기 제1내주부(21)와 상기 제2내주부(22)의 연결면(31)과 상기 제2내주부(22)와 상기 제3내주부(23)의 연결면(32)을 서로 연결하도록 배치되어 있어서 그 내부를 통해 물이 유동할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 가열배관(30)은 상기 제2내주부(22)의 외주면을 따라 여러 개가 배치되어 있는데 본 실시예에서는 동일한 간격으로 배치되어 있다.

상기 가열배관(30)의 중심을 지나는 직선(C2)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제2내주부(22)의 중심을 지나는 직선(C1)에 평행한 것이 아니라 일정각도(θ)만큼 기울어져 있으며, 상기 가열배관(30)들이 기울어진 방향은 모두 동일한데 본 실시예에서는 상기 일정각도(θ) 역시 도 4에 도시된 바와 같이 동일하며, 가열배관(30)들은 모두 평행하게 배치된다.

상기 버너부(H)는 도 3에 도시된 바와 같이 제2내주부(22)에 위치하며, 상기 버너부(H)는 상기 제2내주부(22)의 면과 상기 가열배관(30)에 직접 열을 공급하게 된다.

이하에서는 설명된 각 구성의 기능 및 작용에 대하여 설명하기로 한다.

상기 본체(100)는 그 내부에 유체인 물을 수용하고 있어서, 버너부(H)에 의 해 가열되도록 하며, 그 가열된 물이 유동하여 난방을 하거나 온수로 사용된다.

상기 제1내주부(21), 제2내주부(22) 및 제3내주부(23)는 본체의 내주면(20)을 형성하는 부분으로서 3개의 부분으로 구획한 이유는 가열배관(30)을 설치하기 위한 단차를 마련하기 위해서이다. 그러한 연유로 제2내주부(22)의 내경이 가장 크고, 상기 제1내주부(21) 및 상기 제3내주부(23)의 내경은 제2내주부(22)보다 작게 형성되어 있는 것이다.

상기 가열배관(30)을 설치하는 이유는 보다 빠른 가열을 위해서이다. 상기 버너부(H)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 제2내주부(22)가 있는 부분에 위치하여 제2내주부(22)의 면과 가열배관(30)을 가열하게 된다.

한편 가열배관(30)은 도 4에 도시된 바와 같이 그 직경이 동일할 수도 있지만, 도 5a 또는 도 5b에 도시된 바와 같이 그 중앙의 일부가 다른 부분에 비하여 직경이 커지도록 구성할 수도 있다.

상기 버너부(H)에 의해 가열되는 온도는 약 800~900˚C정도인데 이러한 높은 온도에서 가열배관(30)을 가열하게 되면 가열배관(30) 내의 물의 온도가 급속하게 올라가면서 기화하고 기화한 물은 밀도가 작아져서 상부로 상승하게 되므로 일방향으로 기울어지도록 배치된 가열배관(30)을 통하여 빠른 속도로 유동하게 되며 이러한 빠른 속도로 이동하는 기화된 물(즉 수증기)가 본체(100)의 내부로 흘러들어가게 되면서 더욱 빠른 시간에 본체(100) 내부의 물을 가열하게 되는 효과가 발생한다.

출원인의 실험에 의하면 본체(100)의 내부에 동일한 양의 물을 채웠을 때, 가열배관(30)들이 설치된 경우가 가열배관(30)이 없는 경우에 비하여 약 10% 정도 단축된 시간에 동일한 온도를 상승시키는 효과가 발생하였다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 아니하는 범위 안에서 다양한 형태의 보일러용 열교환기로 구체화될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 보일러용 열교환기의 사시도.

도 2는 도 1에 표시된 Ⅱ-Ⅱ선의 단면도.

도 3은 도 1에 표시된 Ⅲ-Ⅲ선의 단면도.

도 4는 도 1 내지 도 3에 표시된 가열배관의 기울기를 설명하기 위한 도면.

도 5a 및 도 5b는 도 1에 도시된 보일러용 열교환기에 사용가능한 또 다른 형태의 가열배관을 예시한 도면.

** 도면의 주요부분에 대한 기호의 설명 **

100 : 본체 10 : 외주부

20 : 내주부 21 : 제1내주부

22 : 제2내주부 23 : 제3내주부

30 : 가열배관

Claims (2)

1. 원형단면을 가진 내주부와 외주부로 구성되며 내주부 쪽에 버너부를 배치하여 그 내부에 수용된 물을 가열하는 본체를 포함하되,

   상기 내주부는 그 일측에 위치한 제1내주부와, 상기 제1내주부에 인접하게 위치하되 상기 제1내주부보다 내경이 큰 제2내주부와, 상기 제2내주부와 인접하게 위치하되 상기 제2내주부보다 내경이 작은 제3내주부로 구성되며,

   상기 제1내주부와 상기 제2내주부의 연결면과 상기 제2내주부와 제3내주부의 연결면을 서로 연결하되 상기 제2내주부의 외주면을 따라 여러 개 배치되며, 상기 본체의 내부에 수용된 물이 유동할 수 있는 가열배관을 더 포함하며,

   상기 가열배관들은 상기 제2내주부의 중심선에 대하여 기울어지게 배치되되 그 기울어진 방향이 서로 동일한 것을 특징으로 한 보일러용 열교환기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 버너부는 상기 제2내주부에 위치하여,

   상기 제2내주부 및 상기 가열배관에 직접 열을 공급하는 것을 특징으로 하는 보일러용 열교환기.

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