KR19980033514A - 배기가스를 이용한 보일러 순환수 예열기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러의 폐열을 이용할 수 있도록 해주는 보일러 순환수 예열기에 관한 것으로, 종래에는 보일러의 연통으로 배출되는 배기가스를 대기 중으로 그대로 방출하여 열손실이 많았는데, 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기는 배기가스에 함유되어 있는 폐열을 이용해 보일러의 순환수를 예열하여줄 수 있도록 제 1온도의 제 1유체가 유입되는 제 1유입구, 열교환과정을 거친 제 1유체가 배출되는 제 1배출구, 제 2온도의 제 2유체가 유입되는 제 2유입구, 열교환과정을 거친 제 2유체가 배출되는 제 2배출구를 구비하는 소정 용적의 용기, 용기 내부에 제 2유입구와 제 2배출구를 사이에 두고 소정 간격 이격하여 설치되어 제 1유입구와 제 1배출구 사이를 차단하는 적어도 2이상의 차단판 및 차단판을 연결하여 제 1유입구로 유입된 제 1유체가 제 1배출구 쪽으로 이동되는 통로를 제공하고 제 1유체와 제 2유체가 열교환할 수 있도록 해주는 연결관을 포함하는 구성으로 이루어져 있어, 연료소비량을 20∼30% 정도 절약할 수 있도록 해주며, 보일러 등의 열기기에 사용된다.

Description

배기가스를 이용한 보일러 순환수 예열기

본 발명은 보일러 순환수 예열기에 관한 것으로, 특히 보일러의 연통으로 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 폐열을 이용해 보일러 순환수를 예열해주므로써 보일러에서 소비되는 연료 량을 줄일 수 있도록 해주는 보일러 순환수 예열기에 관한 것이다.

일반적으로 난방용 보일러는 소정의 연료를 태워 열을 발생시키는 보일러 본체와 보일러 본체에 연결되고 폐경로를 따라 배치되어 물이 순환될 수 있도록 해주는 순환관을 구비하고 있으며, 순환관에는 물을 강제 순환시키기 위한 펌프가 설치되어 있다. 즉, 순환수를 가열하고, 이 순환수를 펌프를 이용해 순환관을 따라 순환시키므로써 필요한 곳의 난방을 할 수 있다. 이와 관련하여 일반적인 보일러를 도 1을 통해 간략히 설명한다.

도 1은 일반적인 보일러를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1에는 보일러(10)가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 보일러(10)에는 폐경로를 따라 배치된 순환관(12)이 연결되어 있다. 이 순환관(12)은 내부의 물, 즉 순환수가 순환될 수 있도록 해주는 것으로 열전도율이 좋은 구리 등을 사용하는 것이 좋다. 이러한 순환관(12)의 일측에는 펌프(14)가 설치되어 있다. 이 펌프(14)는 순환수를 강제 순환시키기 위한 것이다. 보일러(10)의 일측에는 순환수를 공급할 수 있도록 해주는 수도관(16)과 배기가스가 배출되는 연통(18)이 각각 설치되어 있다.

도 1에 나타낸 바와 같은 보일러에서는 연통(18)을 통해 배출되는 배기가스에 함유된 열은 대기 중으로 그대로 방출되므로 열손실이 심하다. 즉, 종래의 보일러에서는 불필요한 연료의 낭비가 심한데, 전체 가구수로 따지면 불필요하게 낭비되는 연료의 낭비량은 실로 엄청나다. 석유나 액화천연가스 등 대부분의 연료는 외국에서 수입하는데, 그에 따라 외화의 낭비도 초래하게 된다.

본 발명의 목적은 열교환효율이 뛰어나며 가정용 난방 보일러 등에 용이하게 적용할 수 있고, 특히 보일러의 배기가스를 통해 배출되는 폐열을 이용해 순환수를 예열할 수 있도록 하므로써 보일러의 연료소비를 줄일 수 있도록 해주는 보일러 순환수 예열기를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 보일러를 개략적으로 나타낸 도면,

도 2는 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기의 사시도이고,

도 3은 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기의 분해사시도,

도 4는 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기의 설치상태를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 보일러 순환수 예열기 110 : 용기

117 : 제 1유입구 118 : 제 1배출구

119 : 제 2유입구 120 : 제 2배출구

125 : 제 1공간 126 : 제 2공간

127 : 열교환공간 130, 132 : 차단판

140 : 연결관 150 : 순환관

152 : 보일러 154 : 연통

156 : 펌프

본 발명의 목적은 보일러 순환수 예열기에 있어서, 제 1온도의 제 1유체가 유입되는 제 1유입구, 열교환과정을 거친 제 1유체가 배출되는 제 1배출구, 제 2온도의 제 2유체가 유입되는 제 2유입구, 열교환과정을 거친 제 2유체가 배출되는 제 2배출구를 구비하는 소정 용적의 용기, 용기 내부에 제 2유입구와 제 2배출구를 사이에 두고 소정 간격 이격하여 설치되어 제 1유입구와 제 1배출구 사이를 차단하는 적어도 2이상의 차단판 및 차단판을 연결하여 제 1유입구로 유입된 제 1유체가 제 1배출구 쪽으로 이동되는 통로를 제공하고 제 1유체와 제 2유체가 열교환할 수 있도록 해주는 연결관을 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 순환수 예열기에 의해 달성 가능하다.

위 용기는 원통형으로 이루어져 있으며, 일측의 차단판은 제 1유입구와, 타측의 차단판은 제 1배출구와 각각 소정 간격 이격한 위치에 설치되어 용기의 내부 공간을 제 1유입구와의 사이의 제 1공간과 제 1배출구와의 사이의 제 2공간과 양측 차단판 사이의 열교환공간으로 구분하는 구성으로 하는 것이 바람직하며, 가정용 보일러에 적용하는 경우 연결관으로는 15mm 정도의 직경을 갖는 구리관 35∼40개를 사용하는 것이 적당하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기의 분해사시도, 도 4는 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기의 설치상태를 나타낸 도면이다.

도 2와 도 3에는 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기(100)가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기(100)는 소정 용적의 용기(110)를 구비하고 있다. 이 용기(110)는 내부에서 열교환이 이루어질 수 있도록 해주는 것으로, 대략 원통형으로 구성하는 것이 좋으며, 아연강관 등 보온성이 뛰어난 재질로 만든 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이 용기(110)는 양단에 볼트공(111)이 형성된 플랜지(112)를 설치하고, 여기에 볼트(113)와 너트(114)를 이용해 상판(115)과 바닥판(116)을 각각 조립하여 만들면 된다. 가정용 보일러에 적용하는 경우 용기(110)로는 그 내경이 약 200mm 정도 되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이 용기(110)의 상단 상판(115)에는 제 1온도의 제 1유체가 유입되는 제 1유입구(117)가 형성되어 있고, 하단 바닥판(116)에는 열교환과정을 거친 제 1유체가 배출되는 제 1배출구(118)가 형성되어 있다. 또한, 양단 사이 소정 위치에는 제 2온도의 제 2유체가 유입되는 제 2유입구(119)와 열교환과정을 거친 제 2유체가 배출되는 제 2배출구(120)가 더 형성되어 있다. 일측에는 용기의 내부 온도를 측정하기 위한 온도계(121)가 부착되어 있는데, 반드시 필요한 것은 아니다. 또한, 용기의 하단에는 제 1배출구(118)에 연결된 드레인 밸브(122)가 설치된 배출관(123)이 연결되어 있고, 설치를 용이하게 할 수 있도록 해주는 다리(124)가 결합되어 있다.

도 3과 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기(100)는 적어도 2이상의 차단판(130, 132)을 구비하고 있다. 이 차단판(130, 132)은 용기 내부에 제 2유입구(119)와 제 2배출구(120)를 사이에 두고 소정 간격 이격하여 각각 설치되며, 제 1유입구(117)와 제 1배출구(118) 사이를 차단하는 역할을 한다. 또한, 일측의 차단판(130)은 제 1유입구(117)와 소정 간격 이격한 위치에 용접설치되며, 타측의 차단판(132)은 제 1배출구(118)와 소정 간격 이격한 위치에 용접 설치된다. 이러한 두 차단판(130, 132)은 용기(110)의 내부 공간을 제 1유입구(117)와의 사이의 제 1공간(125)과 제 1배출구(118)와의 사이의 제 2공간(126)과 양측 차단판(130, 132) 사이의 열교환공간(127)으로 구분하여준다.

본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기(100)는 두 차단판(130, 132)을 연결하여 제 1유입구(117)로 유입된 제 1유체가 제 1배출구(118) 쪽으로 이동되는 통로를 제공하는 연결관(140)을 구비하고 있다. 이 연결관(140)은 제 1유체와 제 2유체가 열교환할 수 있도록 해주는 것으로, 열전도율이 뛰어난 구리를 사용하는 것이 적당하다. 가정용 보일러에 적용하는 경우 연결관(140)으로는 그 직경이 약 15mm 정도의 것을 35∼40개, 가장 적합하기로는 37개 정도를 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 도 4에 나타낸 바와 같이 폐경로를 따라 배치되어 순환수가 순환될 수 있도록 해주는 순환관(152)의 경로 상에 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기(100)를 설치한다. 그 설치는 다음과 같이 하면 된다. 즉, 제 2유입구(119)와 제 2배출구(120)를 통해 순환관(150)을 연결하고, 제 1유입구(117)로는 보일러(152)의 연통(154)을 연결한다.

도 4에 나타낸 바와 같은 상태에서 보일러(152)를 작동시키면서 펌프(156)를 구동하면, 순환수는 그 온도가 올라가고 또한 순환관(150)을 따라 이동하면서 난방이 필요한 곳으로 열을 제공한다. 이에 따라 순환수는 다시 온도가 내려간다. 그 상태에서 순환수는 제 2유입구(119)를 통해 보일러 순환수 예열기(100)의 열교환공간(127)으로 공급된다. 한편으로는 보일러의 작동에 따른 고온의 배기가스는 연통(154)을 거쳐 제 1유입구(117)를 통해 제 1공간(125)으로 공급되고, 이는 다시 여러 개의 연결관(140)을 통해 제 2공간(126)으로 이동한 후 배출관(123)을 통해 대기 중으로 배출된다. 이 배기가스는 연결관(140)을 통과하면서 연결관(140)의 온도를 상승시키고, 연결관(140)은 순환수를 소정의 온도까지 예열한다. 더 높은 열교환효율을 얻기 위해서는 연결관(140)은 열전도율이 높은 재료로 만들어져 있어야 되고, 또한 가능하면 연결관 전체의 표면적이 넓어야 된다. 그렇게 하기 위해 가능하면 연결관(140)의 직경을 줄여 많은 수의 연결관(140)을 설치하여야 하지만 연결관(140)의 직경이 너무 작아지면 배기가스의 배출이 원활히 이루어지지 않으므로 앞에서 언급한 바와 같이 15mm 정도의 직경을 갖는 것을 35∼40개정도 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 순환수는 소정의 온도까지 예열된 상태에서 다시 보일러(152)로 공급된다. 이에 따라 순환수의 가열에 따른 연료를 절약할 수 있게 된다. 실험에 의하면 기존의 보일러에 비해 연료를 약 20∼30% 정도 절약할 수 있었다.

배기가스의 온도 저하로 인해 발생되는 물은 드레인 밸브(122)를 열어 배출하면 되고, 용기(110) 내부의 온도는 온도계(121)를 보면 알 수 있다. 필요한 경우에는 보일러(152)에 온수관(158)을 연결하여 온수를 사용할 수 있도록 할 수 있으며, 물의 공급은 수도관(160)을 이용하면 된다.

경우에 따라서는 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기를 보일러 내부에 내장하여 설치할 수 있음은 물론이고, 가정용 보일러뿐만 아니라 열교환이 필요한 여타의 열기기에 사용될 수도 있다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기는 연통을 통해 배출되는 배기가스를 이용해 보일러의 순환수를 예열하여줄 수 있으므로 난방에 따른 연료를 20∼30% 정도 절약할 수 있는 효과를 제공한다. 이러한 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기를 우리 나라 전체 가구의 보일러에 적용하는 경우 절약할 수 있는 연료량은 매우 크며, 그에 따라 연료수입에 따른 외화낭비를 크게 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 보일러 순환수 예열기는 만들기 쉬우며 기존 설치된 보일러의 교체 없이 설치할 수 있으므로 실용가치가 뛰어나다.

Claims (3)

1. 보일러 순환수 예열기에 있어서,

   제 1온도의 제 1유체가 유입되는 제 1유입구, 열교환과정을 거친 제 1유체가 배출되는 제 1배출구, 제 2온도의 제 2유체가 유입되는 제 2유입구, 열교환과정을 거친 제 2유체가 배출되는 제 2배출구를 구비하는 소정 용적의 용기;

   상기 용기 내부에 상기 제 2유입구와 제 2배출구를 사이에 두고 소정 간격 이격하여 설치되어 상기 제 1유입구와 제 1배출구 사이를 차단하는 적어도 2이상의 차단판; 및

   상기 차단판을 연결하여 상기 제 1유입구로 유입된 제 1유체가 제 1배출구 쪽으로 이동되는 통로를 제공하고 상기 제 1유체와 제 2유체가 열교환할 수 있도록 해주는 연결관을 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 순환수 예열기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 용기는 원통형으로 이루어져 있으며, 상기 일측의 차단판은 상기 제 1유입구와 타측의 차단판은 제 1배출구와 각각 소정 간격 이격한 위치에 설치되어 상기 용기의 내부 공간을 상기 제 1유입구와의 사이의 제 1공간과 제 1배출구와의 사이의 제 2공간과 양측 차단판 사이의 열교환공간으로 구분하는 것을 특징으로 하는 보일러 순환수 예열기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 연결관은 35∼40개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 보일러 순환수 예열기.