KR19980054863A - 혼합열교환방식을 가진 가스보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스보일러에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 열효율을 제고시키고 온수공급능력이 향상된 듀얼타입열교환기와 온수열교환기를 이용한 혼합열교환방식을 가진 가스보일러에 관한 것이다.

본 발명의 혼합열교환방식을 가진 가스보일러는, 직수공급관(7)을 통하여 공급되는 직수를 온수열교환기(17)의 직수유입구(171)를 통하여 이동시키고 온수열교환기(17)를 통하여 1차승온된 직수를 온수열교환기(17)의 직수유출구(171)로 배출하여 열교환기(3)로 유입시키며, 상기 열교환기(3)로 유입된 직수를 온수공급관(8)을 통하여 배출시키는 온수공급부와, 물탱크(11)에 저장된 난방수를 유입관(14)을 통하여 순환펌프(10)를 사용하여 열교환기(3)로 유입시키며, 상기 열교환기(3)로부터 배출되는 난방수를 난방공급관(15)을 통하여 이동시키며, 상기 난방공급관(15)의 일부에 삼방변(9)을 장착하고, 상기 삼방변(9)의 일변으로부터 연장된 분기관(16)의 일단부를 온수열교환기(17)의 난방수유입구(174)에 연결하고 난방수를 이동시켜서 1차열전달시킨 후에 난방수유출구(173)를 통하여 상기 유입관(14)과 연통시키는 난방수공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

혼합열교환방식을 가진 가스보일러

본 발명은 가스보일러에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 열효율을 제고시키고 온수공급능력이 향상된 듀얼타입열교환기와 온수열교환기를 이용한 혼합열교환방식을 가진 가스보일러에 관한 것이다.

가스보일러는 사용상의 편리함과 무공해 청정연료인 가스를 사용함으로써 환경오염을 감소시킬 수 있는 이점이 있기 때문에 점차 사용이 증가하고 있다. 가스보일러에 주로 사용되는 연료인 가스는 LP가스와 도시가스로 크게 분류된다.

가스는 연소실 내부에 설치되어 있는 버너에서 연소된다. 버너는 그것을 둘러싸고 있는 연소실에서 연료를 연소시키며 발생된 열은 상부측으로 이동하여 열교환기를 가열한다. 열교환기 내부에는 난방수가 통과하는 파이프가 설치되어 있어서 버너에서 생성된 열에 의하여 승온된다.

열교환기는 가열방식에 따라서 듀얼타입과 싱글타입으로 구분된다. 듀얼타입열교환기는 난방수를 직접가열하고 온수는 열교환기내의 난방수에 의하여 가열되는 방식을 사용하므로 보일러의 구조가 단순해지는 이점이 있으며, 싱글타입열교환기는 별도의 온수열교환기를 사용하여 온수를 가열하는 방식이다.

도 1은 듀얼타입열교환기를 사용하여 구성한 가스보일러의 개략도로서 이것을 참고하여 작동상태를 간단히 설명한다.

먼저 온수사용시에는 직수공급관(7)을 통하여 직수가 공급되면 플로우밸브(6)에서 이것을 감지하고 마이컴(미도시됨)에 신호를 출력한다. 마이컴에서는 이 신호에 따라서 연소실(2)의 버너에서 가스를 연소시켜서 열을 발생시킨다. 발생된 열은 상승하면서 열교환기(3) 내부를 통과하는 난방수를 가열한다. 난방수는 유입관(14)을 통하여 열교환기(3)로 유입된 후에 난방공급관(15)을 통하여 유출된다. 그러나 온수사용시에는 삼방변(9)에 의하여 유로가 변경되어서 난방수는 분기관(16)을 통하여 이동된 후에 다시 유입관(14)을 통하여 순환펌프(10)에 의하여 강제순환된다. 이렇게 함으로서 폐회로를 형성하고 직수와의 사이에 열교환이 이루어지는 것이다. 상기와 같이 열교환되어 승온된 직수는 열교환기(3)로부터 배출되어서 온수공급관(8)을 통하여 급탕된다.

난방사용시에는 열교환기(3)에서 가열된 난방수는 난방공급관(15)을 통하여 공급된 후에 다시 난방환수관(13)을 통하여 물탱크(11)로 유입된다. 이 때 삼방변(9)은 분기관(16)으로 통하는 통로를 차단하여 난방수는 분기관(16)으로 흐르지 못한다. 물탱크(11)로 유입된 난방수는 유입관(14)을 통하여 순환펌프(10)에 의하여 열교환기(3)로 유입되어서 가열된 후에 다시 난방공급관(15)으로 순환되는 과정을 반복한다.

그러나 상기와 같이 열교환기(3)는 난방 및 온수모드에서 동시에 사용되며 또한 열교환기(3) 내부에 온수공급을 위한 파이프가 설치되므로 전열면적이 작아 열효율이 상대적으로 낮은 문제점이 발생된다.

도 2는 싱글타입열교환기와 온수열교환기를 동시에 사용한 가스보일러의 개략도로서 작동상태를 설명한다.

먼저 온수사용시에는, 직수공급관(7)을 통하여 직수가 공급되면 플로우밸브(6)에서 이것을 감지하고 마이컴(미도시됨)에 신호를 출력한다. 마이컴에서는 이 신호에 의하여 연소실(2)에서 가스를 연소시켜 열교환기(3)를 가열한다. 상기 열교환기(3)는 싱글타입이므로 직접 가열된 난방수는 온수열교환기(17)의 난방수유입구(174)를 통하여 유입된 후에 난방수유출구(173)를 통하여 순환펌프(10)방향으로 이동된 후에 다시 열교환기(3)로 유입된다. 상기 난방수의 이동은 삼방변(9)에 의하여 제어된다. 한편 직수공급관(7)으로부터 온수열교환기(17)의 직수유입구(171)로 유입된 후에 승온된 직수는 직수유출구(172)를 통하여 급탕된다. 따라서 온수열교환기(17)에서 비교적 많은 온수를 제공할 수 있는 이점이 있다.

그러나 온수열교환기(17)의 온수열전달효율을 높이도록 전열면적을 확보하기 위하여 파이프를 온수열교환기(17) 내부에 촘촘하게 설치하므로 이물질의 퇴적에 의하여 온수열열교환기가 막히는 문제점이 발생된다. 따라서 온수열교환기에서의 압력손실이 크기 때문에 일정용량 이상에서는 사용할 수 없는 문제점이 있었던 것이다. 즉 상수도의 압력이 낮은 곳에서는 사용중에 물공급이 중단되어 보일러가 작동이 불능하게 되는 문제가 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열효율이 개선되고 또한 온수공급능력이 개선된 혼합열교환방식을 가진 가스보일러를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 온수열교환기의 체적을 감소시키고 내부직수통과면적을 증가시킴으로서 이물질의 퇴적을 방지하여 보일러의 수명을 연장시킬 수 있는 혼합열교환방식을 가진 가스보일러을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 혼합열교환방식을 가진 가스보일러는, 직수공급관을 통하여 공급되는 직수를 온수열교환기의 직수유입구를 통하여 이동시키고 온수열교환기를 통하여 1차승온된 직수를 온수열교환기의 직수유출구로 배출하여 열교환기로 유입시키며, 상기 열교환기로 유입된 직수를 온수공급관을 통하여 배출시키는 온수공급부와, 물탱크에 저장된 난방수를 유입관을 통하여 순환펌프를 사용하여 열교환기로 유입시키며, 상기 열교환기로부터 배출되는 난방수를 난방공급관을 통하여 이동시키며, 상기 난방공급관의 일부에 삼방변을 장착하고, 상기 삼방변의 일변으로부터 연장된 분기관의 일단부를 온수열교환기의 난방수유입구에 연결하며 난방수를 이동시켜서 1차열전달시킨 후에 난방수유출구를 통하여 상기 유입관과 연통시키는 난방수공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 사용되는 듀얼타입열교환기를 이용한 가스보일러의 개략적인 구성도,

도 2는 종래 사용되는 온수열교환기와 싱글타입열교환기를 이용한 가스보일러의 개략적인 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 온수열교환기와 듀얼타입열교환기를 이용한 가스보일러의 개략적인 구성도,

도 4는 본 발명에 의한 가스보일러의 개략적인 블럭회로도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 가스밸브, 2 : 연소실,

3 : 열교환기, 4 : 배기연도,

5 : 배기팬, 6 : 플로우밸브,

7 : 직수공급관, 8 : 온수공급관,

9 : 삼방변,10: 순환펌프,

11: 물탱크, 12: 바이패스관,

13: 난방환수관, 14: 유입관,

15: 난방공급관,16: 분기관,

17: 온수열교환기, 171: 직수유입구,

172: 직수유출구, 173: 난방수유출구,

174: 난방수유입구.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 혼합열교환방식을 가진 가스보일러을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 가스보일러의 배관구조를 열교환기, 즉 듀얼타입열교환기와 온수열교환기를 사용하여 변경한 것으로서, 종래의 듀얼타입 또는 싱글타입에 온수열교환기를 채용한 것보다 더욱 높은 열효율을 가지며 또한 온수공급량이 풍부한 혼합열교환방식을 가진 가스보일러인 것이다.

특히 본 발명에서는 온수열교환기를 통과한 직수가 다시 열교환기로 유입되어서 고온의 온수를 얻을 수 있으며 또한 온수열교환기의 용적을 축소하고 내부직수통과면적을 증대시키며, 열교환기의 온수파이프용량을 확장함으로서 더욱 많은 온수를 공급할 수 있는 것이다. 따라서 종래 소비자들의 불만요인이 되었던 온수공급량의 부족을 해소하고 더 나아가서는 난방수의 효율을 제고할 수 있는 것이다.

또한 온수열교환기의 용적부담율을 감소시킴으로서 난방 및 온수열교환실의 간격을 확장하여 이물질의 퇴적을 방지하며 더 나아가서는 수명을 연장시키는 이점이 있는 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 혼합열교환방식을 가진 가스보일러의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 직수를 공급하는 직수공급관(7)은 온수열교환기(17)의 직수유입구(171)에 연결되어 있다. 상기 직수유입구(171)로 유입된 저온의 직수는 온수열교환기(17)에서 1차승온된다. 1차승온된 직수는 다시 듀얼타입 열교환기(3)로 유입된 후에 온수공급관(8)을 통하여 급탕된다.

상기에서 직수는 온수열교환기(17)와 열교환기(3)에서 2차에 걸쳐 승온되므로 도 1 또는 도 2에 도시된 가스보일러에 비하여 고온의 온수가 얻어지게 된다. 또한 온수열교환기(17)에서의 1차승온보다 열교환기(3)에서의 2차승온시에 더욱 많은 열을 흡수하게 된다. 따라서 온수열교환기(17)의 체적을 감소시키고 열교환기(3)를 통과하는 온수공급관(8)(또는 직수공급관(7))의 직경을 증가시킴으로서 더욱 많은 양의 온수를 얻는 것이 가능한 것이다.

상기와 같이 온수사용시에 난방수의 이동상태는 다음과 같다.

온수사용은 직수공급관(7)을 통하여 직수가 공급되면 플로우밸브(6)가 온되며 이 때 발생되는 전기적신호가 마이컴(도 4의 21)에 의하여 감지된 후에 삼방변(9)을 제어하여 유로를 형성한다. 이 때의 유로는 난방공급관(15)으로 향하는 배관을 차단하고 난방수가 분기관(16)을 통하여 온수열교환기(17)의 난방수유입구(174)를 향하도록 배관을 개방한다. 따라서 고온의 난방수는 난방수유입구(174)-온수열교환기(17)-난방수유출구(173)-순환펌프(10)-열교환기(3)의 순서로 진행되는 폐회로를 구성하는 것이다.

본 발명에 의한 난방모드에서는 물탱크(11)에 저장된 난방수를 유입관(14)을 통하여 순환펌프(10)를 사용하여 열교환기(3)로 유입시킨다. 상기 열교환기(3)로부터 배출되는 난방수는 난방공급관(15)을 통하여 실내에 설치된 배관으로 통하여 이동되면서 열기를 배출하고 복귀한다. 이 때에는 삼방변(9)이 온수열교환기(17)로 통하는 분기관(16)을 차단하므로 난방수는 온수열교환기(17)로 유입되지 않고 직접 난방공급관(15)으로 이동하는 것이다.

상기와 같은 보일러의 동작이 진행되는 동안에 배기팬(5)과 순환펌프(10)는 계속하여 작동하며 이것은 종래 사용되는 방식과 동일하게 작동한다. 또한 가스밸브(1)의 동작상태도 종래의 것과 본질적으로 동일하다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 열효율이 개선되고 또한 온수공급능력이 개선되며 보일러의 수명이 연장될 수 있는 이점이 있는 것이다. 또한 보일러의 구조를 단순화시킴으로서 생산원가가 절감되는 이점이 있다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 설명되었지만 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 본 발명의 사상과 범위안에서 변형이나 변경할 수 있음은 명백한 것이며 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구의 범위에 속한다 할 것이다.

Claims (2)

1. 직수공급관(7)을 통하여 공급되는 직수를 온수열교환기(17)의 직수유입구(171)를 통하여 이동시키고 온수열교환기(17)를 통하여 1차승온된 직수를 온수열교환기(17)의 직수유출구(171)로 배출하여 열교환기(3)로 유입시키며, 상기 열교환기(3)로 유입된 직수를 온수공급관(8)을 통하여 배출시키는 온수공급부와;

   물탱크(11)에 저장된 난방수를 유입관(14)을 통하여 순환펌프(10)를 사용하여 열교환기(3)로 유입시키며, 상기 열교환기(3)로부터 배출되는 난방수를 난방공급관(15)을 통하여 이동시키며, 상기 난방공급관(15)의 일부에 삼방변(9)을 장착하고, 상기 삼방변(9)의 일변으로부터 연장된 분기관(16)의 일단부를 온수열교환기(17)의 난방수유입구(174)에 연결하며 난방수를 이동시켜서 1차열전달시킨 후에 난방수유출구(173)를 통하여 상기 유입관(14)과 연통시키는 난방수공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합열교환방식을 가진 가스보일러.
2. 제1항에 있어서, 상기 열교환기(3)를 통과하는 온수공급관(8)의 직경을 확장하고 상기 온수열교환기(17)의 체적을 감소시키고 내부직수통로를 증대하여 온수공급량을 증대시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 혼합열교환방식을 가진 가스보일러.