KR102097441B1 - 수관식 온수 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수관식 온수 보일러에 관한 것이며, 상세하게는 강제 순환형 수관식 간접 가열 온수 보일러의 하부 동체에 유입되는 열매수의 분산구조에 관한 것으로서 상부동체에서 냉각된 열매수가 하부동체에 유입될 때 균등하게 분산되도록 한 것이다.
본 발명은 판상형의 상ㆍ하부동체(12,11)를 상하 일정간격을 두고 배치하여 그 양측면과 후방에 수직수관(13a,13b,13c)을 배설하여서 수직수관(13a,13b,13c) 사이 및 상부동체(12) 저면과 하부동체(11) 상면의 공간을 연소실(14)로 형성한 보일러 본체(10)와; 상기 상부동체(12)에 내장된 열교환기(18)와; 상기 상ㆍ하부동체의 양측면 사이에 연결한 순환펌프(31) 부설 열매수 순환관(30);을 구비하고, 상기 하부동체(11)에 내장하여 열매수 순환관(30)에 연결한 열매수 분산수단(40,50);을 포함하여 구성한 것이다.

Description

수관식 온수 보일러{Water tube type hot water boiler}

본 발명은 수관식 온수 보일러에 관한 것이며, 상세하게는 강제 순환형 수관식 간접 가열 온수 보일러의 하부 동체에 유입되는 열매수의 분산구조에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 강제 순환형 수관식 간접 가열 온수 보일러는 상ㆍ하부 동체(상ㆍ하부 수조)를 상하 일정 간격을 두고 배치하여 그 양측면 및 후방에 수직수관을 배설하여서 수직수관 사이의 공간을 연소실로 형성시키고, 상기 상부 동체에 열교환기를 내장하여 수직수관 등에서 가열된 열매수와 열교환기에 공급되는 급수를 열교환시켜 급탕 또는 목욕용 등의 온수를 생성하는 것이다.

한편, 상기한 간접 가열 온수 보일러는 열매수의 순환을 촉진시켜 열효율을 향상시키기 위하여 상ㆍ하부 동체의 양측면 사이에 열매수 순환관을 연결하고, 상기 열매수 순환관에 순환펌프를 설치하여 상부 동체에서 열교환기에 공급되는 급수와 열교환하여 냉각된 열매수를 하부동체에 강제로 순환시키는 것이다.

대한민국 특허 10-1247620 B1 대한민국 특허 10-0433831 B1

그러나 상기한 강제 순환형 간접 가열 온수 보일러는 열매수 순환관이 하부 동체(하부수조 등)의 측면에 연결만 되어 있으므로 특히 상ㆍ하부동체의 양측면 및 후방에 수직수관을 배설하여 수직수관 사이를 연소실로 형성할 경우 하부동체의 상면은 복사열에 노출된 상태이므로 하부동체내의 열매수는 가열되어 높은 온도를 유지하는 반면에 상부동체내의 열매수는 열교환기에 공급되는 급수와 열교환하여 냉각된 상태로 열매수 순환관을 통하여 하부동체에 유입되는 것이다.

상기와 같이 상부 동체에서 냉각된 열매수가 하부동체에 유입되면 냉각된 열매수의 유입부 측과 그 반대 측의 열매수는 온도차가 발생하므로 온도가 낮은 열매수는 온도가 높은 열매수 측으로 이동하지 못하고, 특히 하부동체를 판상형으로 형성할 경우 대류현상도 원활하지 못하게 되기 때문에 열매수의 유입부 측에 배설된 수직수관으로는 온도가 낮은 열매수가 상승하고, 온도가 낮은 열매수 반대 측의 수직 수관으로는 온도가 높은 열매수가 상승되면서 버너의 복사열 및 전도열에 의하여 가열되는 것이다.

상기와 같이 수직수관에서 열매수가 가열될 때 이상팽창 등이 발생하면 온도가 높은 열매수가 상승하는 수직수관은 온도가 낮은 열매수가 상승하는 수직수관에 비하여 증발현상이 심하게 발생하여 그 증기가 부분적으로 한곳에 머무르면서 열전달을 방해하여 전열을 저해함으로써 전열면의 과열을 초해하거나 부식에 의한 파열사고를 일으킬 염려가 있고, 또한 기포의 발생으로 순환력 감소현상이 발생되어 열매수 순환장애를 일으켜 온수가열 효율이 떨어지게 되는 것이다.

본 발명은 상기한 문제점을 시정하여, 상부 동체에서 냉각된 열매수가 하부동체에 유입될 때 균등하게 분산시켜 수직수관에서 이상팽창 등을 방지하여 열매수의 순환을 양호하게 하고, 온수가열 효과를 증진시킨 수관식 온수 보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 판상형의 상ㆍ하부동체를 상하 일정간격을 두고 배치하여 그 양측면과 후방에 수직수관을 배설하여서 수직수관 사이 및 상부동체 저면과 하부동체 상면의 공간을 연소실로 형성한 보일러 본체와; 상기 상부동체에 내장된 열교환기와; 상기 상ㆍ하부동체의 양측면 사이에 연결한 순환펌프 부설 열매수 순환관;을 구비하고, 상기 하부동체에 내장하여 열매수 순환관에 연결한 열매수 분산수단;을 포함하여 구성한 것이다.

이상과 같이 본 발명은 상ㆍ하부동체의 양측면과 후방에 수직수관을 배설하고, 상ㆍ하부동체의 양측면 사이에 열매수 순환관을 연결한 간접 가열 수관식 온수 보일러에서 하부동체에 열매수 분산수단을 내장함으로써 하부동체 내의 열매수의 온도를 균등하게 유지시켜 이상팽창 등을 방지시킴으로서 열매수의 순환을 양호하게 하고 온수가열 효과를 증진할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예의 일부 절단 측면도
도 2는 본 발명의 실시예의 일부 절단 정면도
도 3은 도 1의 A-A선 단면도
도 4는 도 1의 B-B선 단면도
도 5는 본 발명의 실시예의 변형예의 단면도

도 1은 본 발명의 실시예의 일부 절단 측면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예의 일부 절단 정면도이며, 도 3은 도 1의 A-A선 단면도이며, 도 4는 도 1의 B-B선 단면도이다.

부호 10은 보일러 본체로서, 상기 보일러 본체(10)는 케이스(C)에 판상형의 상ㆍ하부동체(12,11)를 상하 일정 간격을 두고 배치하여 그 양측면과 후방에 수직수관(13a,13b,13c)을 배설하여서 수직수관(13a) 사이 및 상부동체(12)의 저면과 하부동체(11)의 상면의 공간을 연소실(14)로 형성한 것이다.

그리고 상기 내측의 수직수관(13a)과 외측의 수직수관(13b) 사이에는 연소가스통로(15)를 형성함과 아울러 내측의 수직수관(13a)은 상부에 상방 연소가스통로(16)를 남겨두고 핀(fin)을, 외측의 수직수관(13b)에는 하부에 하방 연소가스통로(17)를 남겨두고 핀을 설치하며, 또한 후방의 수직수관(13c) 사이에는 전길이에 걸쳐서 핀을 설치하며, 그리고 상기 외측의 수식수관(13b) 및 후방의 수직수관(13c)의 하부에는 상기 하방 연소가스통로(17)에 연통되는 연실(19a,19b,19c)을 형성하여서 연소실(14)에서 연소된 화염이 내측의 수직수관(13a) 및 후방의 수직수관(13c) 등을 가열한 후 내측의 수직수관(13a) 상부에 형성된 상방 연소가스통로(16)를 통과할 때 연소가스로 되어 내ㆍ외측의 수직수관 (13a,13b)사이에 형성된 연소가스통로(15)와 외측의 수직수관(13b)의 하부에 형성된 하방 연소가스통로(17) 및 연실(19a,19b,19c)을 경유하여 후술하는 연도(23)로 배출되는 것이다.

상기와 같이 내ㆍ외측의 수직수관(13a,13b)에 핀을 설치할 때 내측의 수직수관(13a)은 내측에, 외측의 수직수관(13b)은 외측에 설치하여 핀의 설치를 신속하고 간편하게 한 것이다.

또한, 상기 케이스(C)의 정면에서는 버너(22)를 설치하고, 연실(19c)에는 연도(23)를 연결한 것이다.

그리고 상기 상부동체(12)에 적어도 1개의 열교환기(18)를 내장하는바, 상기 열교환기(18)는 헤더(25)에 다수열의 U자형 열교환관(26)을 연결하고 급수관(27)과 온수배출관(28)을 연결하여서 급수관(27)을 통하여 피가열급수를 열교환관(26)에 공급하면 수직수관(13a,13b,13c) 등에서 가열되어 상부동체(12)로 상승되는 고온의 열수와 열교환하여 온수가 생성된 후 온수배출관(28)을 통하여 필요한 용도에 사용되는 것이다.

상기 열교환기(18)는 상기한 것 이외에 주지된 것도 사용할 수 있는 것이다.

부호 30은 열매수 순환관으로서, 상기 열매수 순환관(30)은 상부동체(12)와 하부동체(11)의 측면 사이에 연결하고, 상기 열매수 순환관(30)에는 순환펌프(31)를 설치하여서 상부동체(12)에서 급수와 열교환하여 냉각된 열매수를 순환펌프(31)에 의하여 강제로 하부동체(11)로 순환시켜 열매수가 가열되는 사이클을 반복하는 것이다.

부호 40은 열매수 분산수단으로서, 상기 열매수 분산수단(40)은 상부동체(12)에서 냉각된 열매수가 하부동체(11)에 유입될 때 하부동체(11) 전체에 균등하게 분산하는 기능을 수행하는 것이다.

상기한 열매수 분산수단(40)은 열매수 순환관(30)의 하부동체(11)의 유입부에 분출공부설 제1분산관(41)을 설치하고, 상기 제1분산관(41)에 연결관(43)에 의하여 제2분산관(42)을 연결한 것으로서, 상기 제1분산관(41)은 열매수 순환관(30)의 연결부측 수직수관(13a,13b)의 하방에, 제2분산관(42)은 열매수 순환관(30)의 연결부 반대측의 수직수관(13a,13b) 하방에 위치하는 것이 바람직하다.

상기한 열매수 분산수단(40)은 열매수 순환관(30)을 통하여 하부동체(11)에 유입되는 냉각된 저온의 열매수를 하부동체(11)내의 버너의 복사열에 의해 가열된 고온의 열매수에 균등하게 분산하여 하부동체(11)내의 열매수의 온도를 균등하게 유지시켜서 수직수관(13a,13b,13c)으로 균등한 온도의 열매수가 상승되어 가열되도록 한것이다.

도 5는 열매수 분산수단의 변형예의 단면도로서, 변형된 열매수 분산수단(50)은 열매수 순환관(30)의 하부동체(11)의 유입부에 분산공부설 유입측 분산관(51)을 설치하고, 상기 유입측 분산관(51)에 다수열의 분산관(52)을 배설한 것이다.

이상과 같은 본 발명은 버너(22)에 의하여 생성된 화염이 연소실(14)에서 수직수관(13a,13b,13c) 및 하부동체(11)의 상면과 상부동체(12)의 저면에서 가열된 열매수가 상부동체(12)로 상승한 후 상부동체(12)에 내장된 열교환기(18)에 공급되는 급수를 가열하여 온수를 생성하고, 상부동체(12)에서 급수와 열교환하여 냉각된 열매수는 순환펌프(31)에 의하여 열매수 순환관(30)을 통하여 하부동체(11)에 유입된 후 재가열되는 사이클을 반복하는 기능은 종래와 동일한 것이다.

본 발명은 상부동체(12)에서 냉각된 열매수가 하부동체(11)로 순활될 때 열매수 분산수단(40,50)에 의하여 온도가 낮은 열매수를 열매수 유입부의 반대측의 고온의 열매수에 분산하여 하부동체(11)내의 열매수의 온도를 균등하게 유지시키는 것이다.

상기와 같이 하부동체(11)내의 열매수의 온도가 균등하면 수직수관(13a,13b,13c)으로 상승되는 열매수의 온도가 균일하게 되므로 모든 수직수관(13a,13b,13c)에서 열매수가 균일한 온도로 가열되기 때문에 이상팽창 등을 방지시킬 수 있고, 상기와 같이 이상팽창 등이 방지되면 열매수의 순환이 양호하고, 온수 가열효과를 증진할 수 있는 것이다.

11: 하부동체 12 : 상부동체
13a,13b,13c : 수직수관 18 : 열교환기
30 : 열매수 순환관 40,50 : 열매수 분산수단

Claims (6)

1. 판상형의 상ㆍ하부동체를 상하 일정간격을 두고 배치하여 그 양측면과 후방에 수직수관을 배설하여 수직수관 사이 및 상부동체의 저면과 하부동체의 상면 사이의 공간을 연소실로 형성한 보일러 본체와;
   상기 상부동체에 내장된 열교환기와;
   상기 상ㆍ하부동체의 양측면 사이에 연결된 순환펌프부설 열매수 순환관;을 구비하고,
   상기 하부동체에 내장하여 상기 열매수 순환관에 연결하여서, 상부동체에서 냉각된 저온의 열매수를 하부동체내의 고온의 열매수에 균등하게 분산하는 열매수 분산수단;을 포함하며,
   상기 열매수 분산수단은 열매수 순환관의 하부동체 유입부에 분출공부설 제1분산관을 설치하고, 상기 제1분산관에 연결관에 의하여 제2분산관을 연결한 수관식 온수 보일러.
2. 삭제
3. 판상형의 상ㆍ하부동체를 상하 일정간격을 두고 배치하여 그 양측면과 후방에 수직수관을 배설하여 수직수관 사이 및 상부동체의 저면과 하부동체의 상면 사이의 공간을 연소실로 형성한 보일러 본체와;
   상기 상부동체에 내장된 열교환기와;
   상기 상ㆍ하부동체의 양측면 사이에 연결된 순환펌프부설 열매수 순환관;을 구비하고,
   상기 하부동체에 내장하여 상기 열매수 순환관에 연결하여서, 상부동체에서 냉각된 저온의 열매수를 하부동체내의 고온의 열매수에 균등하게 분산하는 열매수 분산수단;을 포함하며,
   상기 열매수 분산수단은 열매수 순환관의 하부동체 유입부에 분산공부설 유입측 분산관을 설치하고, 상기 유입측 분산관에 다수열의 분산관을 배설한 수관식 온수 보일러.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   내측의 수직수관과 외측의 수직수관 사이에 연소가스통로를 형성함과 아울러 내측의 수직수관은 상부에 상방 연소가스통로를 남겨두고 핀을, 외측의 수직수관에는 하부에 하방 연소가스통로를 남겨두고 핀을 설치하며, 또한 후방의 수직수관 사이에는 전길이에 걸쳐서 핀을 설치하며, 상기 외측의 수직수관 및 후방의 수직수관의 하부에는 상기 하방 연소가스통로에 연통되는 연실을 형성한 수관식 온수 보일러.
5. 제1항에 있어서,
   제1분산관은 열매수 순환관의 연결부의 수직수관의 하방에, 제2분산관은 상기 연결부의 반대측의 수직수관의 하방에 위치한 수관식 온수 보일러.
6. 제4항에 있어서,
   핀은 내측의 수직수관의 내측에, 외측의 수직수관의 외측에 설치한 수관식 온수 보일러.

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