KR102234392B1 - 열교환 보일러 - Google Patents

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Abstract

공간바닥 내부의 열선에 순환수를 공급하여 상기 공간바닥을 가열하는 열교환 보일러에 관한 것으로, 내부에 가열수가 저장되는 저장공간이 형성된 저장부; 상기 열선과 연결되어 상기 순환수가 순환될 수 있는 순환유로를 제공하고, 상기 가열수와 상기 순환수가 열교환되는 열교환부; 상기 열선과 상기 순환유로에 상기 순환수가 순환되기 위한 압력을 공급하는 펌프부; 및 상기 저장공간 하단에 배치되어 상기 가열수에 열을 공급하는 히터부를 포함하고, 상기 열교환부는, 상기 저장공간 상측에 배치되어 상기 열선으로부터 냉각된 순환수가 유입되는 유입바; 상기 저장공간 하측에 배치되어 상기 열선으로 가열된 순환수가 유출되는 유출바; 상기 유입바 및 상기 유출바 사이에 연결되고, 상기 저장공간에 배치되어 내부를 순환하는 상기 순환수가 상기 가열수와 열교환되는 다 수의 열교환핀을 포함하며, 상기 열교환핀은 상기 유입바에서 상기 유출바 방향으로 갈수록 직경이 좁아지는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환 보일러{BOILER USING HEAT EXCHAGE}
본 발명은 좁은 공간에 설치가능하고 적은 에너지로 일정한 고온의 난방수를 공급할 수 있는 열교환 보일러에 관한 것이다.
겨울철 사람들이 거주하기 위한 각종 거주공간이나 산업공간에서 온도를 유지하기 위한 장치로 우리나라에서는 주로 온돌방식을 사용한다. 상세히, 온돌방식이란 바닥에 설치된 열선으로 가열된 난방수를 순환시킴으로써 바닥과 열선 간의 열교환을 통해 바닥을 가열하는 방식을 의미한다. 이러한 온돌방식을 사용하기 위해서는 열선으로 지속적으로 가열된 난방수를 공급할 수 있는 열교환 보일러가 필수적으로 사용된다.
이러한 열교환 보일러의 경우, 일반적으로 가스 또는 전기를 활용하여 바닥을 가열시키는 방식을 취한다. 상세히, 열교환 보일러는 내부에 물탱크 및 열교환핀을 포함하고, 열교환핀을 통과하는 열교환수를 활용하여 물탱크 내의 순환수를 가열시키고, 가열된 순환수를 열선으로 순환시킴으로써 바닥을 가열시키는 역할을 한다.
그런데 종래의 열교환 보일러는 내부에 배치되는 물탱크의 크기가 커 순환수를 가열시키기 위해 공급되는 열량이 많아지고 이에 따라 전기소모량이 높아 전력이 낭비되는 문제가 있다. 상세히, 종래의 열교환 보일러는 2평당 1kW가 사용되고 30평 기준으로 난방을 위해 사용되는 전기에너지는 총 15kW가 사용되어 전기 사용량이 낭비되는 문제가 있다.
또한, 물탱크 크기가 크다 보니 열교환 보일러 자체의 크기가 커 설치공간을 과하게 차지하는 문제가 있을 뿐 아니라, 내부에 수용된 순환수를 가열하는 시간이 오래 걸려 순환수 온도유지가 어려운 문제가 있다.
또한, 열교환부가 가열수와 접촉되는 면적이 일반적으로 한정되어 있어, 열교환효율이 낮을 뿐 아니라, 열교환부의 열교환핀이 유입바와 연결되는 경우 입구쪽으로 순환수가 효율적으로 유입되지 않아 순환수 흐름이 지체되고, 이에 따라 바닥의 가열효율이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 절전효율이 높을 뿐 아니라 좁은 설치공간을 차지하며 순환수를 안정적으로 가열시킬 수 있는 열교환 보일러를 제공하는데 있다. 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 열교환 보일러는, 공간바닥 내부의 열선에 순환수를 공급하여 상기 공간바닥을 가열하는 열교환 보일러로, 내부에 가열수가 저장되는 저장공간이 형성된 저장부; 상기 열선과 연결되어 상기 순환수가 순환될 수 있는 순환유로를 제공하고, 상기 가열수와 상기 순환수가 열교환되는 열교환부; 상기 열선과 상기 순환유로에 상기 순환수가 순환되기 위한 압력을 공급하는 펌프부; 및 상기 저장공간 하단에 배치되어 상기 가열수의 온도가 상측보다 하측으로 갈수록 높아지도록 열을 공급하는 히터부; 상기 저장공간 내에 배치되어 상기 가열수의 수위를 측정하며, 상기 열교환부가 상기 가열수와 접촉되는 접촉여부를 판단할 수 있는 수위측정부;를 포함하고, 상기 열교환부는, 상기 저장공간 상측에 배치되어 상기 열선으로부터 냉각된 순환수가 유입되는 유입바; 상기 저장공간 하측에 배치되어 상기 열선으로 가열된 순환수가 유출되는 유출바; 및 상기 유입바 및 상기 유출바 사이에 연결되고, 상기 저장공간에 배치되어 내부를 순환하는 상기 순환수가 상기 가열수와 열교환되는 다 수의 열교환핀을 포함하며, 상기 열교환핀은 중심축을 기준으로 상하방향으로 회전하며 연장되고, 상기 유입바에서 상기 유출바 방향으로 갈수록 직경이 좁아지면서 압력 상승으로 상기 순환수의 속도가 빨라지며, 상기 열교환핀의 상하 회전간격이 상기 유입바에서 상기 유출바 방향으로 갈수록 좁아져 상기 가열수와 접촉면적이 넓어지고, 상기 열교환핀의 입구는 상기 유입바에 연결되어, 상기 유입바 내에 상기 순환수가 유입되는 유입방향으로 휘어져, 상기 순환수가 정체없이 흐르는 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 유입바는 상기 저장공간 상측 전방에 배치되고, 상기 유출바는 상기 저장공간 하측 후방에 배치되며, 상기 다 수의 열교환핀은 상측에서 하측으로 갈수록 후방으로 설정각도만큼 기울어지도록 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다 수의 열교환핀은, 상기 유입바 및 상기 유출바의 전방에 병렬배치된 제1 열교환그룹; 및 상기 유입바 및 상기 유출바의 후방에 병렬배치된 제2 열교환그룹을 포함하고, 상기 제1 열교환그룹 및 상기 제2 열교환그룹은 평행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열교환 보일러는 좁은 공간에 설치할 수 있는 열교환 보일러로 다음과 같은 효과가 있다.
열교환핀이 유입바와 유출바와 연결된 상태에서, 유입바에서 유출바, 즉 상단에서 하단으로 갈수록 내부 직경이 좁아질 뿐만 아니라, 중심축을 기준으로 스프링 형상으로 회전연장되는 상태에서 상단에서 하단으로 갈수록 상하 회전간격이 좁아지기 때문에 가열수의 접촉면적이 넓어지고 이에 따라 열교환 효율이 높아지는 효과가 있다.
또한, 저장부 내에 열교환부가 유입바에서 유출바로 기울어지도록 연장되어 있기 때문에, 열교환부가 저장부 내 저장공간의 가열수와 접촉하는 면적이 수직하게 배치된 경우보다 넓어져 열교환 효율이 높아지는 효과가 있다.
또한, 저장부 하측에 히터부가 배치되어 저장부 하측의 가열수 온도가 상측의 온도보다 높은 현상과 더불어 하측으로 갈수록 열교환부와 가열수의 열교환면적이 넓어지기 때문에 열교환되어 가열되는 순환수의 열교환 효율이 높아지는 효과가 있다.
또한, 열교환핀의 입구가 유입바에 순환수가 유입되어 유동하는 유입방향과 대향되는, 즉 반대되는 방향으로 휘어져 있어 열교환핀으로 순환수가 효율적으로 유입될 수 있어, 유입바에 순환수가 정체되는 문제를 해결하는 효과가 있다.
또한, 상기와 같이 순환수가 지속적으로 정체없이 흐르면서 동시에 열교환 효율이 높아지기 때문에 종래의 보일러보다 전력효율이 훨씬 높은 효과가 있다. 일반적인 열교환 보일러의 경우 2평을 가열하는데 1kW의 전력을 소비하나, 본 발명의 실시예에 따른 열교환 보일러는 실제로 15평을 가열하는데 3kW의 전력을 소비하여 종래에 비해 2.5배의 높은 전력절감 효과를 보여주는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환 보일러의 정단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열교환 보일러의 측단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열교환 보일러의 하면도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예들은 설치공간이 좁으면서도 열교환 효율이 높은 열교환 보일러에 관한 것이다. 이하에서는 이러한 열교환 보일러는 간략하게 “보일러”라 호칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환 보일러의 정단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열교환 보일러의 측단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열교환 보일러의 하면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 보일러는 외관을 형성하는 케이스(110), 케이스(110) 내부에 배치되어 가열수가 저장되는 저장부(120), 저장부(120) 내의 가열수와 열교환되어 가열대상 바닥의 열선 내부를 순환하는 순환수가 통과하는 열교환부(130), 저장부(120) 내에 배치되어 가열수를 가열하기 위한 열을 공급하는 히터부(140), 열교환부(130) 내의 순환수를 순환시키는 펌프부(150), 히터와 펌프부(150)의 동작을 제어하는 제어부(160)를 포함할 수 있다.
케이스(110)는 직사각형의 박스 형태로 형성될 수 있고, 거주공간의 바닥에 설치된 열선을 순환하여 온도가 낮아진 순환수가 유입되기 위해 열선의 출구와 연결된 열선유입구(111) 및 가열된 순환수가 열선으로 공급되기 위해 열선의 입구와 연결된 열선유출구(112)가 형성될 수 있다. 또한, 저장부(120) 내부의 가열수가 유입 또는 유출되기 위한 가열수 유출입구(113)가 형성될 수 있다. 또한, 열교환부(130) 내의 가열된 순환수가 바닥의 열선을 순환하는 과정에서 누수되거나 증발되는 경우 순환수를 열교환부(130)로 공급하기 위한 순환수공급구가 형성될 수 있다.
저장부(120)는 내부에 가열수가 저장될 수 있는 저장공간(122)을 제공할 수 있는 수단이다. 상세히, 저장부(120)는 내부에 가열수가 저장되는 저장공간(122)이 형성된 저장탱크(121), 상기 저장탱크(121) 내에 배치되어 내부 가열수 수위를 측정하는 수위측정부(170) 및 저장탱크(121) 하측에 배치되어 가열수의 유입 또는 유출이 되기 위해 가열수 유출입구(113)와 연결된 가열수 유출입부를 포함할 수 있다. 또한, 저장부(120)의 저장공간(122) 내에는 열교환부(130)가 배치될 수 있다. 상세한 구성은 아래 열교환부(130) 구성의 설명에서 자세히 설명한다.
저장탱크(121)는 직사각 형상의 케이스(110)일 수 있고, 내부에 열교환부(130) 및 히터가 배치됨과 동시에 가열수가 저장될 수 있는 저장공간(122)을 형성할 수 있다. 상세히, 저장탱크(121)의 저장공간(122)에는 열교환부(130)의 구성 중 후술할 다 수의 열교환핀(131)과 유입바(132) 및 유출바(134)가 배치되어 가열수와 열교환부(130) 내의 순환수가 열교환할 수 있는 효과가 있다.
수위측정부(170)는 상기 저장탱크(121) 내 저장공간(122)에서 설정높이에 배치되어, 저장공간(122) 내의 가열수의 수위를 측정할 수 있다. 상세히, 수위측정부(170)는 저장공간(122) 내 가열수의 수위가 열교환부(130)의 후술할 다 수의 열교환핀(131) 상단 이상이 넘치지 못하게 하기 위해 열교환핀(131) 상측 설정높이에 배치되어 가열수가 접촉되는 접촉여부를 판단할 수 있다. 즉, 수위측정부(170)는 접촉센서로 이루어질 수 있다.
가열수 유출입부는 저장탱크(121) 하측에 배치되어 저장탱크(121) 내부에 가열수를 공급하거나 가열수를 외부로 배출시킬 수 있는 수단이다. 상세히, 가열수 유출입부는 저장탱크(121) 하측으로부터 케이스(110)에 형성된 가열수 유출입구(113)까지 연장되는 유로를 제공할 수 있어 가열수의 유입 및 유출이 가능한 효과가 있다.
열교환부(130)는 내부에 순환수가 흐르는 유로가 형성되어, 저장부(120)의 저장탱크(121)에 형성된 저장공간(122) 내에 배치되어 가열수에 의해 열을 전달받아 열교환을 통해 내부에 흐르는 순환수를 가열할 수 있는 수단이다. 상세히, 열교환부(130)는 내부에 순환수가 흐르는 유로를 제공하고 저장부(120)의 가열수와 열교환되는 다 수의 열교환핀(131), 다 수의 열교환핀(131) 상단에 연결되어 바닥의 열선을 통해 순환하여 온도가 낮아진 순환수가 유입되는 유입바(132) 및 다 수의 열교환핀(131) 하단에 연결되어 바닥의 열선으로 가열된 순환수가 유출되는 유출바(134)를 포함할 수 있다.
또한, 열교환부(130)는 열선유입구(111)와 유입바(132) 사이에 배치되어 열선의 출구를 통해 열선과 열교환된 순환수가 열선유입구(111)를 통해 유입바(132)로 유입되는 유로를 제공하는 열선유입부 및 유출바(134)와 열선유출구(112) 사이에 배치되어 열교환부(130)를 통해 가열된 순환수를 유출바(134)를 통해 열선유출구(112)로 유출되는 유로를 제공하는 열선유출부를 더 포함할 수 있다.
유입바(132)는, 열선유입부와 연결되어 순환수가 가열을 위한 순환수가 유입되는 바 형태의 수단으로, 다 수의 열교환핀(131) 상단, 즉 열교환핀(131) 입구(131a)가 연결되어 다 수의 열교환핀(131)으로 순환수를 유입하는 매개체 역할을 할 수 있다. 또한, 유출부는, 열선유출부와 연결되어 가열된 순환수가 열선으로 유출되기 위한 바 형태의 수단으로, 다 수의 열교환핀(131) 하단, 즉 열교환핀(131) 출구가 연결되어 가열된 순환수가 열선으로 배출되기 위한 매개체 역할을 할 수 있다.
유입바(132) 및 유출바(134)는 저장부(120)의 저장탱크(121) 내 형성된 저장공간(122)에서 지면에 수평한 형태로 연장되도록 배치될 수 있고, 유입바(132)와 유출바(134)는 서로 평행하도록 배치될 수 있다. 또한, 유입부는 저장탱크(121) 내 저장공간(122)의 상측 전방에 배치될 수 있고, 유출부는 저장탱크(121) 내 저장공간(122)의 하측 후방에 배치될 수 있다. 이에 따라, 유입부 및 유출부에 연결된 다 수의 열교환핀(131)은 저장공간(122)의 상측 전방에서 하측 후방으로 연장될 수 있고, 저장탱크(121)의 측면에서 보면 상측에서 하측으로 갈수록 후방으로 기울어지는 사선형태를 가지도록 배치될 수 있다.
다 수의 열교환핀(131)에 대한 구성을 상세히 설명한다. 다 수의 열교환핀(131)은 저장부(120)의 저장공간(122) 내에 배치되고, 내부에 순환수가 흐르면서 저장공간(122) 내의 가열수에 의해 가열될 수 있는 수단이다. 아래에서는 하나의 열교환핀(131) 구조에 대하여 설명한 후, 다 수의 열교환핀(131)의 배치구조에 대하여 설명한다.
열교환핀(131)은 스프링 형상으로 형성되어 저장공간(122) 내의 가열수에 접촉할 수 있는 면적이 넓은 효과가 있다. 또한, 열교환핀(131)은 상단에서 하단으로 갈수록 폭이 좁아지도록 배치될 수 있고, 더불어 상단에서 하단으로 갈수록 열교환핀(131) 회전구간 사이의 간격이 좁아지도록 배치될 수 있다. 상세히 설명하면, 열교환핀(131)은 중심축을 기준으로 스프링 형상으로 유입바(132)에서 유출바(134) 방향으로 연장되는데, 이 경우 회전구간의 상하 회전간격이 상단에서 하단으로 갈수록 점점 좁아지도록 배치될 수 있다.
도 1을 참고하여 설명하면, 열교환핀(131) 상측의 직경(T1)은 열교환핀(131) 하측의 직경(T2)에 비해 더 큰 직경을 가져 상측에서 하측으로 갈수록 열교환핀(131) 내부유로 직경이 점섬 좁아질 수 있고, 열교환핀(131) 상측의 상하 회전간격(L1)은 열교환핀(131) 하측의 상하 회전간격(L2)에 비해 더 긴 간격을 유지하고 있어 상측에서 하측으로 갈수록 열교환핀(131) 상하 회전간격이 점점 좁아질 수 있다.
즉, 열교환핀(131)이 연결된 유입바(132)를 통해 온도가 낮아진 순환수는 점점 좁아지는 유로를 통해 이동하는 과정에서 높은 열교환 효율에 의해 빨리 가열되는 효과가 있다. 더불어, 아래로 내려갈수록 열교환핀(131)에서 스프링 형상의 회전구간 사이 간격이 좁아지도록 배치되어 있기 때문에 저장공간(122)에서 하측으로 갈수록 동일면적 대비 열교환면적이 넓어질 수 있다. 저장탱크(121) 내 저장공간(122)의 가열수 온도는 상측보다 하측으로 갈수록 높아지는데(이에 대한 설명은 후술함), 이에 따라 열교환핀(131) 하측으로 갈수록 열교환 면적이 넓어져 순환수의 가열이 효율적으로 이루어지는 효과가 있다.
또한, 열교환핀(131)의 상단, 즉 유입바(132)에 연결된 부위는 열선유입부 방향으로 휘어지도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 열선유입부를 통해 유입바(132)로 유입된 순환수의 유동방향과 대향되는 방향으로 열교환핀(131)의 상단, 즉 열교환핀(131)의 입구가 휘어져있기 때문에, 유입바(132)로 유입된 순환수가 열교환핀(131)으로 쉽게 유입될 수 있고, 이에 따라 거주공간 바닥 열선을 순환하는 순환수의 순환효율이 높아질 수 있다.
아래에서는 다 수의 열교환핀(131) 배치 구조에 대하여 설명한다.
다 수의 열교환핀(131)은 유입바(132)에 입구가 연결되고 유출바(134)에 출구가 연결되며, 지면에 수직한 방향으로 스프링 형태로 회전구간을 가지면서 연장되도록 배치될 수 있다. 또한, 다 수의 열교환핀(131)은 지면에 수평한 방향으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 즉, 다 수의 열교환핀(131)은 유입바(132) 및 유출바(134)를 기준으로 서로 병렬되도록 배치될 수 있다. 이에 따라 유입바(132)에 유입된 순환수는 다 수의 열교환핀(131)의 입구에 동시에 유입될 수 있고, 더불어 다 수의 열교환핀(131)의 출구를 통해 동시에 유출될 수 있다. 아래에서는 상기와 같이 다 수의 열교환핀(131)이 서로 평행한 그룹을 열교환핀(131) 그룹으로 정의한다.
상기 열교환핀(131) 그룹은 제1 열교환그룹(135) 및 제2 열교환그룹(136)을 포함할 수 있다. 상세히, 제1 열교환그룹(135)은 유입바(132) 및 유출바(134)를 연장한 연장선을 기준으로 전방으로 설정간격만큼 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제2 열교환핀(131) 그룹은 유입바(132) 및 유출바(134)를 연장한 연장선을 기준으로 후방으로 설정간격만큼 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 제1 열교환그룹(135) 및 제2 열교환그룹(136)은 서로 평행하는 형태로 전후 방향으로 이격되어, 상기 유입바(132)와 상기 유출바(134)를 기준으로 다 수의 열교환핀(131)이 병렬연결되어 배치될 수 있다. 또한, 제1 열교환그룹(135) 및 제2 열교환그룹(136)의 상단으로부터 하단까지의 연장선은 유입바(132) 및 유출바(134)를 연장한 연장선에 평행할 수 있다.
제1 열교환그룹(135) 및 제2 열교환그룹(136)이 유입바(132) 및 유출바(134)의 연장선과 지면이 이루는 각도(이하, 설정각도)만큼 기울어져 있는 상태로 저장탱크(121) 내 저장공간(122)에 배치되어 있기 때문에 지면에 수직한 상태보다 더 넓은 면적이 저장공간(122) 내에 저장될 수 있고, 이에 따라 가열수에 의해 가열되는 열교환핀(131) 면적이 넓어져 열교환효율이 높아지는 효과가 있다.
히터부(140)는 저장부(120) 내에 배치되어 가열수를 가열하기 위한 열을 외부로 방출할 수 있다. 상세히, 히터부(140)는 저장부(120)의 저장탱크(121) 저면에 배치되어 저장공간(122)에 저장된 가열수에 직접 접촉하여 열을 가열수로 공급할 수 있다. 즉, 히터부(140)는 전기를 공급받아 외면으로 열을 발산할 수 있고, 이 경우 히터부(140)의 외면과 접촉하고 있는 가열수가 가열될 수 있다. 즉, 히터부(140)가 저장탱크(121) 저면에서 열을 발생시키기 때문에 저장탱크(121) 내부의 가열수 온도는 상측보다 하측으로 갈수록 높아질 수 있고, 열교환핀(131)도 상단에서 하단으로 갈수록 회전구간의 상하간격이 좁아지기 때문에 하측에서 가열수의 접촉면적이 넓어져 열교환 효율이 높아지는 효과가 있다.
펌프부(150)는 열선유입부의 일측에 연결되어 순환수가 열선유입부, 유입바(132), 열교환핀(131), 유출바(134), 열선유출부, 바닥의 열선을 거쳐 다시 열선유입부로 유입될 수 있도록 압력을 공급할 수 있는 수단이다. 상세히, 펌프부(150)는 유압 등을 활용하여 일방으로 압력을 공급할 수 있고, 이에 따라 순환수는 열교환 보일러(100)로부터 유출되어 가열된 상태로 바닥의 열선과 열교환하여 바닥을 가열하고, 이 후 다시 온도가 낮아진 상태로 열교환 보일러(100)로 유입될 수 있다.
제어부(160)는 히터부(140) 및 펌프부(150)를 제어할 수 있는 수단으로, 일반적으로 입출력부를 통해 사용자가 열교환 보일러(100)를 동작시키면 설정된 온도에 맞추어 히터부(140) 및 펌프부(150)를 제어할 수 있다. 상세히, 설정온도에 따라 제어부(160)는 히터부(140)를 제어하여 히터부(140)로부터 공급되는 열의 양을 제어하고, 동시에 펌프부(150)를 제어하여 공급되는 압력의 정도를 조절할 수 있다.
이하에서는 열교환 보일러(100)의 동작에 대하여 상세히 설명한다.
사용자가 제어부(160)를 조작하여 열교환 보일러(100)를 작동시키면, 펌프부(150)가 작동하여 순환수에 압력을 가하여 순환수를 순환시킨다. 순환수는 공간바닥 내부의 열선에 저장되어 있던 순환수를 기준으로 그 움직임을 설명한다.
펌프부(150)로부터 압력을 받으면, 공간바닥 내 열선에서 바닥과 열교환을 마치고 온도가 낮아진 순환수는 열선유입구(111)를 통해 열교환 보일러(100)로 유입될 수 있고, 이 경우 열선유입부를 거쳐 유입바(132)로 유입될 수 있다.
유입바(132)로 유입된 순환수는 다 수의 열교환핀(131)의 입구측이 유입되는 방향과 대향되는 방향, 즉 반대되는 방향으로 휘어져 있기 때문에 다 수의 열교환핀(131)에 효율적으로 유입될 수 있고, 다 수의 열교환핀(131)은 저장부(120)의 저장공간(122)에 배치된 가열수에 침수되어 있기 때문에, 다 수의 열교환핀(131)에 유입된 순환수는 저장부(120)의 가열수와 열교환을 통해 가열될 수 있다.
이 과정에서, 다 수의 열교환핀(131) 각각은 상단에서 하단, 즉 유입바(132) 방향에서 유출바(134) 방향으로 갈수록 내부 유로 직경이 작아지기 때문에 압력이 높아져 속도가 빨라지면서 효율적으로 유동할 수 있다. 또한, 다 수의 열교환핀(131) 각각은 중심축을 기준으로 유입바(132)와 유출바(134)로 회전하면서 스프링 형태로 연장되고, 상단에서 하단으로 갈수록 회전간격 사이가 좁아지기 때문에, 하측으로 내려갈수록 가열수에 접촉되는 열교환핀(131) 면적이 넓어지고 이에 따라 열교환 효율이 높아지는 효과가 있다. 더불어, 저장부(120) 하단에 히터부(140)가 배치되어 가열수로 열을 공급하기 때문에, 저장부(120) 내 저장공간(122)에서도 하단의 가열수 온도가 상단의 가열수보다 높고, 이에 따라 열교환핀(131) 내부 순환수 역시 아래로 갈수록 높은 열교환 효율을 보일 수 있다.
또한, 유입바(132)로부터 제1 열교환그룹(135)과 제2 열교환그룹(136)이 각각 전후로 이격되어 기울어진 상태로 유출바(134)까지 연장되기 때문에, 열교환핀(131)이 지면에 수직하게 연장되는 경우보다 저장부(120) 내 가열수와 접촉하는 면적이 훨씬 넓어져 열교환 효율이 높아지는 효과가 있다.
다 수의 열교환핀(131)을 통해 가열수와 열교환하여 가열된 순환수는 유출바(134), 열선유출부 및 열선유출구(112)를 통해 다시 공간바닥 열선으로 유입될 수 있다. 이렇게 순환수는 가열된 상태로 공간바닥 열선에 유입되어 바닥을 가열하고, 열교환 후 다시 열교환 보일러(100)에 유입되어 가열되는 구성을 반복하면서 거주공간 바닥을 따뜻하게 가열할 수 있는 효과가 있다.
또한, 사용자는 저장부(120) 내 저장공간(122)의 가열수가 부족하거나 가열수를 교환해야 하는 경우에는 가열수 유출입구(113)를 통해 저장부(120) 내 저장공간(122)에 가열수를 유입하거나 내부 가열수를 외부로 배출시킬 수 있다.
100 ... 열교환 보일러 110 ... 케이스
111 ... 열선유입구 112 ... 열선유출구
113 ... 가열수 유출입구 114 ... 순환수 유출입구
120 ... 저장부 121 ... 저장탱크
122 ... 저장공간 130 ... 열교환부
131 ... 열교환핀 132 ... 유입바
134 ... 유출바 135 ... 제1 열교환그룹
136 ... 제2 열교환그룹 131a ...열교환핀 입구
140 ... 히터부 150 ... 펌프부
160 ... 제어부 170 ... 수위측정부

Claims (5)

  1. 공간바닥 내부의 열선에 순환수를 공급하여 상기 공간바닥을 가열하는 열교환 보일러에 있어서,
    내부에 가열수가 저장되는 저장공간이 형성된 저장부;
    상기 열선과 연결되어 상기 순환수가 순환될 수 있는 순환유로를 제공하고, 상기 가열수와 상기 순환수가 열교환되는 열교환부;
    상기 열선과 상기 순환유로에 상기 순환수가 순환되기 위한 압력을 공급하는 펌프부; 및
    상기 저장공간 하단에 배치되어 상기 가열수의 온도가 상측보다 하측으로 갈수록 높아지도록 열을 공급하는 히터부;
    상기 저장공간 내에 배치되어 상기 가열수의 수위를 측정하며, 상기 열교환부가 상기 가열수와 접촉되는 접촉여부를 판단할 수 있는 수위측정부;를 포함하고,
    상기 열교환부는,
    상기 저장공간 상측에 배치되어 상기 열선으로부터 냉각된 순환수가 유입되는 유입바;
    상기 저장공간 하측에 배치되어 상기 열선으로 가열된 순환수가 유출되는 유출바; 및
    상기 유입바 및 상기 유출바 사이에 연결되고, 상기 저장공간에 배치되어 내부를 순환하는 상기 순환수가 상기 가열수와 열교환되는 다 수의 열교환핀을 포함하며,
    상기 열교환핀은,
    중심축을 기준으로 상하방향으로 회전하며 연장되고, 상기 유입바에서 상기 유출바 방향으로 갈수록 직경이 좁아지면서 압력 상승으로 상기 순환수의 속도가 빨라지며, 상기 열교환핀의 상하 회전간격이 상기 유입바에서 상기 유출바 방향으로 갈수록 좁아져 상기 가열수와 접촉면적이 넓어지고,
    상기 열교환핀의 입구는 상기 유입바에 연결되어, 상기 유입바 내에 상기 순환수가 유입되는 유입방향으로 휘어져, 상기 순환수가 정체없이 흐르는 것을 특징으로 하는 열교환 보일러.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입바는 상기 저장공간 상측 전방에 배치되고, 상기 유출바는 상기 저장공간 하측 후방에 배치되며,
    상기 다 수의 열교환핀은 상측에서 하측으로 갈수록 후방으로 설정각도만큼 기울어지도록 배치된 것을 특징으로 하는 열교환 보일러.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 다 수의 열교환핀은,
    상기 유입바 및 상기 유출바의 전방에 병렬배치된 제1 열교환그룹; 및
    상기 유입바 및 상기 유출바의 후방에 병렬배치된 제2 열교환그룹을 포함하고,
    상기 제1 열교환그룹 및 상기 제2 열교환그룹은 평행하는 것을 특징으로 하는 열교환 보일러.
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