KR101739688B1

KR101739688B1 - 열효율 개선형 스팀보일러

Info

Publication number: KR101739688B1
Application number: KR1020160037550A
Authority: KR
Inventors: 문수연
Original assignee: 문수연
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-05-24

Abstract

본 발명은 열효율 개선형 스팀보일러에 관한 것으로서, 난방수가 보일러본체 내부에 가득채워질 수 있도록 함으로서 열기 안내관 및 폐열저장부와의 열교환 면적 증대에 따른 열효율을 향상시키기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 스팀보일러는, 내부에 난방수(W)가 저장되어지며, 하부에는 난방수(W)의 가열을 위한 버너(11)가 구성되고, 상기 버너(11)에서 발생된 열기를 안내하기 위하여 수직방향으로 열기 안내관(12)이 관통 형성되어져 있는 보일러본체(10)와; 상기 보일러본체(10)의 일측에 연결되며 난방수(W)가 일정 수위로 저장되되, 난방수(W)의 수위 감지를 위한 수위감지센서(S1,S2)이 구비된 스팀발생챔버(40)와; 상기 스팀발생챔버(10)에서 발생되어 스팀 공급관(P1)을 통해 공급된 스팀을 다수의 사용처(100)로 분배관(P2)을 통해 분배하는 분배기(20)와; 상기 다수의 사용처(100)에서 난방을 실시하는 과정에서 발생된 응축수가 에어와 함께 회수되어지는 회수기(30)와; 상기 회수기(30)에 저장된 응축수를 보일러본체(10)로 공급하기 위한 응축수 공급관(P4)과; 상기 보일러본체(10)의 타측에 연결되어 진공도를 조절하는 진공조절부(50)와; 상기 회수기(30) 내부의 에어가 진공펌프(P) 동작에 의해 진공조절부(50)측으로 공급되어질 수 있도록 연결된 에어 공급관(P3)을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

열효율 개선형 스팀보일러{Steam boiler}

본 발명은 스팀보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 난방수를 고온으로 가열하여 발생된 스팀이 난방사이클을 따라 순환되어지면서 실내 난방을 수행하게 되는 열효율 개선형 스팀보일러에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 스팀보일러는 고온의 증기를 이용하여 건물의 실내공간을 난방하는 난방설비 중 하나이다.

이러한 스팀보일러의 종래 일 예로 특허등록 제1313483호에서는 난방수의 가열에 사용된 후 연도를 통해 배출되는 폐열의 남은 열기를 활용하기 위한 열효율 개선형 보일러에 관련된 기술이 개시된 바 있다.

즉, 상기한 종래 기술에서의 스팀보일러는 도 1에 도시된 바와 같이 보일러 본체(10) 내에 채워지는 난방수(W)의 수위를 스팀이 발생되는 공간을 형성시키기 위해 일정 높이로 조절되어지게 된다.

그러나, 이로 인하여 보일러 본체(10) 내에서 버너(11)에 의해 발생된 열기를 연도(14)로 안내하는 열기 안내관(12)의 상단부 및 폐열저장부(13)가 난방수(W)와 직접 접촉되지 못하기 때문에 열교환 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 보일러 본체 내에 난방수가 완전히 채워질 수 있는 스팀보일러 구조를 제공함으로서 열교환효율 향상에 따른 스팀보일러의 열효율이 개선되어질 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 스팀보일러는, 내부에 난방수가 저장되어지며, 하부에는 난방수의 가열을 위한 버너가 구성되고, 상기 버너에서 발생된 열기를 안내하기 위하여 수직방향으로 열기 안내관이 관통 형성되어져 있는 보일러본체와; 상기 보일러본체의 일측에 연결되며 난방수가 일정 수위로 저장되되, 난방수의 수위 감지를 위한 수위감지센서이 구비된 스팀발생챔버와; 상기 스팀발생챔버에서 발생되어 스팀 공급관을 통해 공급된 스팀을 다수의 사용처로 분배관을 통해 분배하는 분배기와; 상기 다수의 사용처에서 난방을 실시하는 과정에서 발생된 응축수가 에어와 함께 회수되어지는 회수기와; 상기 회수기에 저장된 응축수를 보일러본체로 공급하기 위한 응축수 공급관과; 상기 보일러본체의 타측에 연결되어 진공도를 조절하는 진공조절부와; 상기 회수기 내부의 에어가 진공펌프 동작에 의해 진공조절부측으로 공급되어질 수 있도록 연결된 에어 공급관을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은, 보일러본체의 일측에 별도의 스팀발생챔버를 추가로 연결하여 난방수가 보일러본체 내부에 가득채워질 수 있도록 함으로서 열기 안내관 및 폐열저장부와의 열교환 면적 증대에 따른 열효율이 향상되는 효과를 나타내게 된다.

도 1은 종래 스팀보일러에서의 보일러 본체 내부 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스팀보일러 개략 구조도.
도 3은 본 발명에서 진공조절부 상세 구조도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보일러본체 상부 부분 확대도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열효율 개선형 스팀보일러의 구조를 도 2 및 도 3을 통해 살펴보면 다음과 같다.

내부에 난방수(W)가 저장되어지는 보일러본체(10) 하부에는 난방수(W)의 가열을 위한 버너(11)가 구성되고, 내부에는 버너(11)에서 발생된 열기를 안내하기 위하여 수직방향으로 열기 안내관(12)이 관통 형성되어져 있으며, 상부에는 열기 안내관(12)을 통해 상승된 열기가 연도(14)를 통해 외부로 배출되기 전에 일시적으로 저장되는 폐열저장부(13)가 돔형태를 이루어 구성된다.

그리고, 보일러본체(10)의 일측에는 난방수(W)가 일정 수위로 저장되는 스팀발생챔버(40)가 구성되는데, 스팀발생챔버(40)에는 난방수(W)의 고수위 및 저수위를 각각 감지하기 위한 2개의 수위감지센서(S1,S2)가 구비되었다. 고수위센서(S1)에서 물이 감지되면 보일러본체(10)로의 보충수 공급이 중단되며, 저수위센서(S2)에서 물이 감지되지 않으면 보축수 공급이 이루어지게 된다.

또한, 통상의 스팀보일러 구성으로서, 상기 스팀발생챔버(10)에서 발생되어 스팀 공급관(P1)을 통해 공급된 스팀을 다수의 사용처(100)로 분배관(P2)을 통해 분배하는 분배기(20)와, 상기 다수의 사용처(100)에서 난방을 실시하는 과정에서 발생된 응축수가 에어와 함께 회수되어지는 회수기(30)와, 상기 회수기(30)에 저장된 응축수를 보일러본체(10)로 공급하기 위한 응축수 공급관(P4)의 구성을 이루는 것을 확인할 수 있다. 회수기(30)에서 보일러본체(10)로 응축수를 공급하기 위한 수단으로는 밸브(V) 또는 순환펌프가 선택적으로 사용될 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서는 보일러본체(10)의 타측에 진공조절부(50)가 연결되어 스팀이 원활하게 이동되어질 수 있도록 적절한 진공도를 조절하게 되는데, 상기 회수기(30) 내부의 에어가 진공펌프(P) 동작에 의해 진공조절부(50)측으로 공급되어질 수 있도록 에어 공급관(P3)이 연결 구성된다.

특히, 본 발명에서의 진공조절부(50)는 도 3에서 확인되는 바와 같이 보일러본체(10)에 채워진 난방수(W)가 유입되어 일정 수위로 저장되며, 상단부에는 공기배출구(51)가 구비되고, 중단에는 진공도 조절을 위한 조절밸브(52)가 구성된다.

또한, 회수기(30)에는 응축수의 수위를 감지하기 위한 수위감지센서(S3) 및 온도감지를 위한 온도센서(31)가 각각 구비된다.

이와 같은 구성을 이루는 본 발명 스팀보일러의 동작에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.

본 발명에서는 난방수(W)가 보일러본체(10) 내에 가득채워짐과 함께, 스팀발생챔버(40) 까지 일정 수위로 저장된 상태에서 보일러 구동이 이루어지게 된다.

즉, 버너(11)에서 발생된 열기는 열기 안내관(12)을 따라 안내되어지는 과정에서 보일러본체(10) 내에 가득 채워져 있는 난방수(W)가 고온으로 가열되어짐에 따라 스팀발생챔버(40)에서는 수증기가 발생되고, 이와 동시에 진공펌프(P)가 구동되어짐으로서 전체 유로를 통해 진공압이 작용되어짐으로서 고온 수증기의 싸이클 순환이 이루어지게 된다.

특히, 보일러본체(10)에서 열기 안내관(12)을 따라 상승된 열기는 폐열저장부(13)에 일시적으로 저장된 후 연도(14)를 통해 외부로 배출되어지게 되는데, 폐열저장부(13)에 저장된 열기는 다시한번 보일러본체(10)에 가득 채워진 난방수(W)에 대한 2차적인 가열작용을 실시함으로서 난방수(W)가 더욱 고온으로 가열되어질 수 있게 된다.

한편, 진공펌프(P)의 동작에 의해 형성된 진공압은 분배관(P2)과 스팀공급관(P1)을 통해 스팀발생챔버(40)로 전달됨으로서 고온의 수증기가 스팀공급관(P1)을 통해 빠르게 이동되어 분배구(20)로 부터 축산농가, 가정 등 다양한 사용처(100)로 전달되어 실내 난방을 실시하게 된다.

이때, 스팀발생챔버(40)에는 2개의 수위감지센서(S1,S2)가 장착되어져 있기 때문에 일정 범위에서 수위가 유지되어질 수 있게 되며, 수위가 저수위 이하로 감소되어지는 경우에는 직수라인을 통한 보충수가 보일러본체(10)로 공급되어지게 된다.

그리고, 사용처(100)에서 난방을 실시한 스팀은 열교환 과정에서 응축현상이 발생되어지게 되고, 이에 따라 회수기(30)에는 응축수가 모여지게 된다.

회수기(30)에 모여진 응축수는 수위감지센서(S3) 이상으로 수위가 올라가게 되면 응축수 공급관(P4)을 통해 보일러본체(10)로 공급이 이루어지게 됨으로서, 응축수 넘침현상으로 인한 진공펌프(P) 손상발생을 방지할 수 있게 된다.

또한, 회수기(30)로 회수된 에어는 에어 공급관(P3)을 통해 진공조절부(50)로 공급되어진 후, 공기배출부(51)를 통해 배출되어지게 된다.

이때, 조절밸브(52)를 조절함으로서 보일러 순환사이클내의 진공도를 최적으로 조절함이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 스팀보일러는 별도의 스팀발생챔버(40)를 추가로 구성함으로서 보일러본체(10) 내에 난방수(W)가 항상 가득 채워진 상태를 유지할 수 있게 되고, 이로 인하여 열기 안내관(12) 및 폐열저장부(13)와의 열교환 효율이 극대화되어질 수 있게 되어 열효율이 향상되는 효과를 나타내게 된다.

한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보일러 구조를 나타낸 것으로서, 보일러본체(10) 상부에는 폐열저장부(13)가 형성되며, 상기 폐열저장부(13)의 바닥면에는 보일러본체(10)에 채워진 난방수(W)와의 열교환 효율을 증대시키기 위한 열전시트가 구성되되, 상기 열전시트는 중심의 흑연층(13a)을 중심으로 상부와 하부에 각각 금속층(13b)이 샌드위치 형태의 일체형 구조를 이루며, 상기 열전시트와 대응되는 보일러본체(10)의 상면에는 다수의 열전핀(10a)이 일정 간격으로 돌출 구성되고, 상기 폐열저장부(13)에는 열기 안내관(12)을 통해 상승된 폐열을 확산시키기 위한 확산판(13c)이 구성되고, 상기 확산판(13c)은 탄성스프링(13d)에 의해 탄성 지지된다.

이와 같은 구성을 이루게 되면, 흑연층(13a) 및 금속층(13b)의 샌드위치 구조를 이루는 열전시트에 의해 폐열저장부(13)의 열이 난방수(W)로 효과적으로 전달되어질 수 있게 되며, 보일러본체(10)의 상면에는 열전핀(10a)이 구비되어져 있기 때문에 상호간에 열교환 효율이 극대화되어질 수 있게 된다.

특히, 확산판(13c)의 구성으로 인해 열기 안내관(12)을 통해 상승된 열기가 연도(14)를 통해 배출되는 시간을 늦춰줄 수 있게 됨으로서, 폐열저장부(13)의 온도를 보다 고온상태로 유지시킬 수 있는 이점을 나타낸다.

또한, 스팀발생챔버(40)의 내벽면에는 내부에서 발생되는 스팀의 응축현상을 방지하기 위한 응축방지층(40a)이 형성되되, 상기 응축방지층(40a)은 테프론분말과 석영분말이 1:2의 중량비율로 혼합된 조성을 이루도록 함으로서, 스팀발생챔버(40)의 단열효율을 향상시킴과 함께 수증기가 챔버 내벽면에 달라붙어 응축되는 현상을 최소화 할 수 있는 효과를 나타낼 수 있게 된다.

10 : 보일러본체 11 : 버너
12 : 열기 안내관 13 : 폐열저장부
14 : 연도 20 : 분배기
30 : 회수기 31 : 온도센서
40 : 스팀발생챔버 50 : 진공조절부
51 : 공기배출부 52 : 조절밸브
100 : 사용처
P1: 스팀 공급관 P2: 분배관
P3 : 에어 공급관 P4 : 응축수 공급관
S1,S2,S3 : 수위감지센서

Claims

내부에 난방수(W)가 저장되어지며, 하부에는 난방수(W)의 가열을 위한 버너(11)가 구성되고, 상기 버너(11)에서 발생된 열기를 안내하기 위하여 수직방향으로 열기 안내관(12)이 관통 형성되어져 있는 보일러본체(10)와;
상기 보일러본체(10)의 일측에 연결되며 난방수(W)가 일정 수위로 저장되되, 난방수(W)의 수위 감지를 위한 수위감지센서(S1,S2)이 구비된 스팀발생챔버(40)와;
상기 스팀발생챔버(40)에서 발생되어 스팀 공급관(P1)을 통해 공급된 스팀을 다수의 사용처(100)로 분배관(P2)을 통해 분배하는 분배기(20)와;
상기 다수의 사용처(100)에서 난방을 실시하는 과정에서 발생된 응축수가 에어와 함께 회수되어지는 회수기(30)와;
상기 회수기(30)에 저장된 응축수를 보일러본체(10)로 공급하기 위한 응축수 공급관(P4)과;
상기 보일러본체(10)의 타측에 연결되어 진공도를 조절하는 진공조절부(50)와;
상기 회수기(30) 내부의 에어가 진공펌프(P) 동작에 의해 진공조절부(50)측으로 공급되어질 수 있도록 연결된 에어 공급관(P3)과;
상기 보일러본체(10) 상부에 형성되는 폐열저장부(13)와;
상기 폐열저장부(13)의 바닥면에 구성되어 보일러본체(10)에 채워진 난방수(W)와의 열교환 효율을 증대시키되, 중심의 흑연층(13a)을 중심으로 상부와 하부에 각각 금속층(13b)이 샌드위치 형태의 일체형 구조를 이루는 열전시트와;
상기 열전시트와 대응되는 보일러본체(10)의 상면에 일정 간격으로 돌출 구성된 다수의 열전핀(10a)과;
상기 폐열저장부(13)에서 탄성스프링(13d)에 의해 탄성 지지되도록 구성되어 열기 안내관(12)을 통해 상승된 폐열을 확산시키는 확산판(13c);
을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 하는 열효율 개선형 스팀보일러.
청구항 1에 있어서,
상기 진공조절부(50)는 보일러본체(10)에 채워진 난방수(W)가 유입되어 일정 수위로 저장되며, 상단부에는 공기배출구(51)가 구비되고, 중단에는 진공도 조절을 위한 조절밸브(52)가 구성된 것을 특징으로 하는 열효율 개선형 스팀보일러.
청구항 1에 있어서,
상기 회수기(30)에는 응축수의 수위를 감지하기 위한 수위감지센서(S3) 및 온도감지를 위한 온도센서(31)가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 열효율 개선형 스팀보일러.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 스팀발생챔버(40)의 내벽면에는 내부에서 발생되는 스팀의 응축현상을 방지함과 함께 단열효율을 증대시키기 응축방지층(40a)이 형성되되, 상기 응축방지층(40a)은 테프론분말과 석영분말이 혼합된 조성을 이루는 것을 특징으로 하는 열효율 개선형 스팀보일러.