KR100986637B1 - 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도차이를 이용하여 온수를 자연순환시킴으로써 열효율을 향상시키면서도 장치의 소형화를 달성할 수 있는 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러를 개시한다. 본 발명은 다수개의 섹션부의 측면이 서로 맞닿은 상태로 일렬로 배치되되, 상기 섹션부는 내측에 일정면적의 연소실이 관통되고, 상기 연소실에서 생성된 연소가스가 이동되도록 상기 섹션부의 평면상에 테두리부가 형성되어 가스유로를 형성하고, 상기 섹션부의 내부에 형성되어 내부로 공급된 물을 상기 가스유로에서 전달되는 열로 가열하여 온수로 배출하는 온수유로가 형성되며, 상기 가스유로에는 다수개의 상기 섹션부를 통과하도록 상기 연소실에 근접하는 슬릿 관통구가 형성되고, 상기 온수유로의 내부에는 상기 연소실과 근접한 제1주관과 상기 제1주관과 상기 슬릿 관통구를 매개로 이격된 제2주관이 각각 형성되어 이루어진다.

Description

소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러{DUAL LINED BOILER WITH MINIATURIZED STRUCTURE AND ENHANCED HEAT EFFICIENCY}

본 발명은 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온도차이를 이용하여 보일러수를 강제순환시킴으로써 열효율을 향상시키면서도 장치의 소형화를 달성할 수 있는 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 섹션 연결구조를 가진 주철제 보일러는 상기 섹션 내에 연소가스실이 형성되고, 이 연소가스실에 연소가스가 진입된다.

이런 연소가스는 상기 섹션인 가열판을 가열하면서 생성되는 고열로 상기 섹션의 일측에 형성된 수로의 물을 가열한다. 이때 형성된 온수 또는 증기가 실내에 공급됨으로써 실내 난방은 물론이고 온수의 사용도 가능하게 된다.

도 1은 종래의 주철 보일러의 주요구성을 나타내는 예시도로서, 종래의 주철 보일러는, 주철로 이루어진 다수개의 가열판(100)이 결합되고, 이 가열판(100)의 하단부에 연소로인 제1연소실(120)을 형성한다. 또한 이 제1연소실(12)의 상부에 제2연소실(140)과 제3연소실(160)을 각각 형성하며, 각각의 가열판(100)의 사이의 공간에 반전연소실(190)이 형성된다.

또한 상기 전열핀(110)은 다수개가 가열판(100)의 전면부와 후면부에 일정간격으로 배치되어 연소가스(40)를 안내하는 안내로를 이루고 연소가스(40)에 의해 가열되도록 형성된다.

이러한 구성을 갖는 종래의 주철 보일러는 버너(30)와 열풍발생장치(35)에 의해 연소로에 진입되는 연소가스(40)가 고열로 제1연소실(120)에서 가열판(100)을 가열하고 반전진입로(180)에서 일부는 제2연소실(140)로 이동되어 제2연소실(140)에서 가열판(100)을 다시 가열한다. 또한 이 연소가스(40)는 제3연소실(160)로 이동되어 가열판(100)을 또 다시 가열하게 되며, 반전진입로(180)에서 반전된 일부 연소가스(40)는 반전연소실(190)로 진입되어 일정간격으로 배치된 다수의 전열핀(110)을 따라 이동됨으로써 가열판(100)의 가열이 이루어진다.

한편, 상기 가열판(100)이 가열되면 이 가열판(100)을 통과하는 하부의 입수로(10)와 상부의 퇴수로(20)에 수용된 물을 가열하게 됨으로써 온수를 제공할 수 있다. 이때 도 1에서 미설명부호 '12'는 입수관, '22'는 퇴수관, '150'은 링패킹이다.

이와 같이 연소가스(40)가 제1연소실(120), 제2연소실(140), 및 제3연소실(160)을 통과하면서 가열판(100)을 가열하는 방식을 일명 '3패스 방식 가열 보일러'라 한다. 이는 연소가스(40)가 지나가는 연소실의 개수가 많아질수록 열효율을 향상되는 것을 의미한다.

그러나, 이와 같이 연소실의 개소가 많아지게 되면, 그만큼 장치의 체적도 증가하게 된다. 이에 따라 제조단가가 높아지고 설치공간의 제약에 따른 시공성도 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 필요에 의해 창안된 것으로서, 온도차이를 이용하여 온수를 강제순환시킴으로써 열효율을 향상시키면서도 장치의 소형화를 달성할 수 있는 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 따르면, 다수개의 섹션부의 측면이 서로 맞닿은 상태로 일렬로 배치되되, 상기 섹션부는 내측에 일정면적의 연소실이 관통되고, 상기 연소실에서 생성된 연소가스가 이동되도록 상기 섹션부의 평면상에 테두리부가 형성되어 연소가스가 연소실 하부 양측으로 통과되도록 가스유로를 형성하고, 상기 섹션부의 내부에 형성되어 내부로 공급된 물을 상기 가스유로에서 전달되는 열로 가열하여 온수로 배출하는 온수유로가 형성되며, 상기 가스유로에는 다수개의 상기 섹션부를 통과하도록 상기 연소실에 근접하는 슬릿 관통구가 형성되고, 상기 온수유로의 내부에는 상기 연소실과 근접한 제1주관과 상기 제1주관과 상기 슬릿 관통구를 매개로 이격된 제2주관이 각각 형성된 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러가 제공된다.

상기 가스유로의 내부에는 다수의 스터드핀이 일정면적만큼 형성될 수 있다.

상기 제1주관의 온수는 상기 연소실의 열에 의해 상승되고, 상기 제2주관의 온수는 온도차에 의해 하강됨으로써 온도차 순환이 활발하게 이루어질 수 있다.

상기 섹션부의 상부에는 상기 연소가스가 인접 섹션부로 이동될 수 있도록 연도가 형성되는데 이 연도도 전열작용을 할 수 있는 구조를 이룬다.

상기 연도의 둘레 일부에는 연소가스의 체류를 위한 연장 테두리부가 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 연소실에 근접하게 설치된 이중주관을 통해 섹셕부의 온도차를 발생시키고, 이러한 섹션부의 온도차로 내부의 보일러수를 활발하게 강제순환시킴으로써 열효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 섹션부 사이에 형성된 스터드핀을 통해 연소가스의 이동경로를 난류화시킴으로써 전열효과를 극대화시킴은 물론, 연소가스가 섹션부 내에 오래동안 체류될 수 있어 열효율을 향상시킬 수도 있다.

그리고, 본 발명의 섹센부에 형성된 이중주관과 스터드핀을 통해 열효율의 저하없이 장치의 소형화를 이룰 수 있고 이에 따라 제조비용도 1/3로 낮출 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 주철 보일러의 주요구성을 나타내는 예시도,
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러의 섹션부의 가스유로의 형상을 보여주는 정면도,
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러의 섹션부의 연소가스 흐름을 보여주기 위한 상태도,
도 3a는 도 2a의 A-A'의 단면도,
도 3b는 도 2a의 A-B-C'의 단일 섹션부 단면도,
도 3c는 도 2a의 C-C'의 단면도, 및
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러의 온수유로의 형상을 보여주는 상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러의 섹션부의 가스유로의 형상을 보여주는 정면도이고, 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러의 섹션부의 연소가스 흐름을 보여주기 위한 상태도이며, 도 3a는 도 2a의 A-A'의 단면도이고, 도 3b는 도 2a의 A-B-C'의 단일 섹션부 단면도이며, 도 3c는 도 2a의 C-C'의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러의 온수유로의 형상을 보여주는 상태도이다.

도 2a 내지 도 4와 같이, 본 발명의 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러는 섹션부(60)의 외부면에 가스유로(50)가 형성되고, 섹션부(60)의 내부에 온수유로(70; 도 3)가 형성되어 이루어진다.

한편, 상기 섹션부(60)에는 하단에 물이 공급되는 입수관(65)이 형성되고, 내측에는 연소실(66)이 관통형성된다. 또한 상기 연소실(66)의 상부에는 연소가스가 다음 섹션부(60)로 이동되도록 전열용 연도(67; 이하 '연도')가 형성되고, 섹션부(60)의 최상단에는 온수나 증기가 이동되는 퇴수로(68)가 형성된다.

또한 상기 섹션부(60)는 다수개가 일렬로 서로 연결되어 이루어지는데, 이때 기준 섹션부(60)와 인접 섹션부(61 또는 62) 사이의 결합면에 상기 가스유로(50)가 형성된다.

구체적으로, 상기 섹션부(60)의 외측면에는 상기 섹션부(60)의 가장자리 면을 따라 외측 테두리부(51)가 형성된다. 아울러, 상기 연소실(66)의 가장자리 일부에는 내측 테두리부(53)가 형성된다. 이와 같은 테두리부(51,53)는 연소실(66)에서 형성된 연소가스를 섹셕부(60)의 내부에서 완전연소 시킨후에 테두리가 형성되지 않은 연소실(66)의 하부인 가스공급영역(54a,54b)으로 연소가스가 유입되도록 한다.

또한, 상기 섹션부(60)의 연소실(66)에 근접하도록 섹션부(60)의 가장자리에는 슬릿 관통구(52a,52b)가 형성된다. 이 슬릿 관통구(52a,52b)는 연소실(66)에서 형성된 연소가스가 인접 섹션부(61)로 연속 이동되기 위한 경로이다.

즉, 연소실(66)의 연소가스는 섹션부(60)의 내측에 형성된 내측 테두리부(53)에 의해 가스유로(50)를 형성하고, 내측 테두리부(53)가 형성되지 않은 가스공급영역(54a,54b)을 통해서만 연소가스는 유입될 수 있다.

한편, 섹션부(60)에 외측 테두리부(51)가 형성됨으로써 섹션부(60)의 내측 공간에는 연소가스가 체류될 수 있도록 패스영역(Ao)이 형성된다. 이 패스영역(Ao)에는 다수개의 스터드핀(St)이 형성될 수 있다.

이 스터드핀(St)은 이동되는 연소가스의 흐름을 난류화시킴과 동시에 체류시간을 연장하기 위한 것으로서, 다수개의 스터드핀(St) 사이로 연소가스가 통과함에 따라 연소가스의 이동경로를 연장시키고, 연소가스가 섹션부(60)의 가스유로(50)에 되도록 오랜시간 체류되도록 함으로써 결과적으로 전열효과를 향상시킬 수 있다.

한편, 연소가스의 체류시간을 연장하기 위해 연도(67) 주변에도 연장 테두리부(69)가 형성될 수 있다. 이 연장 테두리부(69)는 체류영역(Ao)에서 상승되는 연소가스가 바로 연도(67)를 통해 인접 섹션부(60)로 이동되는 것을 차단하도록 상기 연소가스를 우회시키는 역할을 한다.

한편, 도 4와 같이 섹션부(60)의 내부에는 온수가 순환될 수 있도록 온수유로(70)가 형성된다. 이 온수유로(70)는 연도(67)와 연소실(66)을 제외한 나머지 공간에서 보일러수가 순환되도록 형성된다.

구체적으로 입수관(65)을 통해 물이 공급되고, 공급된 물은 연소가스가 공급되는 슬릿 관통구(52a,52b)를 기준으로 양측에 각각 형성된 제1주관(71)과 제2주관(72)으로 흐른다. 또한, 섹션부(60) 상부의 내부에는 온수가 순환되도록 일정공간의 온수 순환영역(75)이 형성된다. 이 온수 순환영역(75)에서 순환된 온수는 퇴수로(68)를 통해 송출구(e; 도 3a)로 배출될 수 있다.

이때 퇴수로(68)로 배출되는 것은 온수 이외에 증기를 포함할 수 있다. 또한 인접 섹션부(61)와 기준 섹션부(60)의 입수관(65)과 퇴수로(68)는 각각 링(C1,C2; 부싱이나 니플도 포함)을 통해 서로 연결될 수 있다.

상기와 같은 온수유로(70)의 흐름에 대해 설명하면 다음과 같다. 우선, 입수관(65)을 통해 유입된 물은 온수유로(70) 내에 수용된다. 이렇게 수용된 물은 연소실(66)의 연소가스로 고온가열되는데, 이때 연소실(66)에 근접한 제1주관(71)에 수용된 물은 가열되어 상승한다. 한편, 상대적으로 제2주관(72)으로는 온도차로 인해 상승된 온수가 하방으로 흐르게되어 온수의 순환이 빠르게 이루어지게 된다.

이와 같은 온수의 순환에 따라 입수된 물은 빠르게 온수로 전환된 후, 퇴수로(68)를 통해 인접 섹션부(61,62)로 이동되고, 이 센션부(61,62)에 수용된 온수 또는 증기와 혼합됨으로써, 온도차 순환에 의한 다단의 온수의 가열이 이루어 질 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

50: 가스유로 51: 외측 테두리부
53: 내측 테두리부 60: 섹션부
65: 입수관 68: 퇴수로
70: 온수유로 71: 제1주관
72: 제2주관 75: 온수 순환영역

Claims (5)

1. 다수개의 섹션부의 양측면이 서로 맞닿은 상태로 일렬로 배치되되,
   상기 섹션부는 내측에 일정면적의 연소실이 관통되고, 상기 연소실에서 생성된 연소가스가 이동되도록 상기 섹션부의 평면상에 테두리부가 형성되어 가스유로를 이루고,
   상기 섹션부의 내부에 형성되어 내부로 공급된 물을 상기 가스유로에서 전달되는 열로 가열하여 온수로 배출하는 온수유로가 형성되며,
   상기 가스유로에는 다수개의 상기 섹션부를 통과하도록 상기 연소실에 근접형성된 슬릿 관통구가 형성되고, 상기 슬릿 관통구의 인접 영역에는 상기 연소실로부터 연소가스가 유입되는 가스공급영역이 형성되고,
   상기 온수유로의 내부에는 상기 연소실과 근접한 제1주관과 상기 제1주관과 상기 슬릿 관통구를 사이에 두고 이격된 제2주관이 각각 형성되어,
   상기 제1주관의 온수는 상기 연소실의 열에 의해 상승 되고, 상기 제2주관의 온수는 상기 제1주관의 온도차에 의해 하강 됨으로써 온도차 순환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 가스유로의 내부에는 다수의 스터드핀이 일정면적만큼 형성된 것을 특징으로 하는 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러.
3. 삭제
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 섹션부의 상부에는 상기 연소가스가 인접 섹션부로 이동될 수 있도록 연도가 형성된 것을 특징으로 하는 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 연도의 둘레 일부에는 연소가스의 체류를 위한 연장 테두리부가 형성된 것을 특징으로 하는 소형화 및 열효율이 향상된 이중주관식 보일러.

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