KR20010005068A - 콘덴싱 보일러 - Google Patents

Abstract

열교환 능력을 향상시키고 콤팩트한 내부 구성으로 비용을 절감할 수 있는 콘덴싱 보일러(90)가 개시되어 있다. 버너(10)가 열원이 상방을 향하도록 연소실(70) 내부의 일단부에 경사지게 설치되어 있고, 주 열교환기(20)가 상기 버너(10)의 경사면과 대향하도록 연소실(70)의 내부 타단부에 경사지게 설치된다. 또한, 열교환 면적을 증가시키기 위하여 판 적층형 구조를 갖는 보조 열교환기(40)가 경사지게 설치되며, 그 보조 열교환기(40)는 연소실(70)의 상부 전면에 일체로 형성된 챔버(50)에 수용된다. 상기 보조 열교환기(40)로부터 배출된 배기 가스는 상기 챔버(50)의 전방 내면을 따라 상방으로 이동한 후 외부로 배출된다. 이러한 콘덴싱 보일러(90)에 의해 콘덴싱 효과 및 열교환 능력을 향상시킬 수 있다.

Description

콘덴싱 보일러{CONDENSING BOILER}

본 발명은 콘덴싱 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소열을 발생시키는 버너를 연소실 내부에 경사지게 설치하고 이에 대응하여 주 열교환기 및 보조 열교환기를 경사지게 설치함으로써 열교환 능력을 향상시킬 수 있고 콤팩트한 구성을 갖는 콘덴싱 보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 콘덴싱 보일러는 배기가스중에 포함되어 있는 수증기의 응축 잠열을 회수하여 최종 배기가스 온도를 노점온도 이하로 낮추고 에너지 효율을 극대화시킨 보일러이다.

이러한 보일러의 열교환기는 버너 또는 기타 열원장치에 의해 공급된 열을 흡수하여 열교환기 내부관로에 흐르는 열매체에 전달하여 이 열매체로 하여금 난방 또는 온수를 사용하거나 기타 열원이 필요한 곳에 공급되도록 구성되어진 열 흡수 및 전달 장치이다.

도 1은 하향 연소방식의 종래 콘덴싱 보일러를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 송풍팬(120)에 의해 소정량의 공기와 가스가 버너(110)에 공급됨으로써 화염(115)이 발생하게 된다. 이 화염(115)의 열이 열교환기 (130)에 전달되어 열교환을 일으킴으로써 내부관로를 흐르는 저온수를 고온수로 바꾸어 준다. 또한, 열에 직접 노출되지 않는 하부의 열교환기(130)들은 고온의 배기가스와 접촉함으로써 열교환이 이루어진다. 이때, 배기가스의 열방출에 의해 발생되는 응축수는 배수관(140)을 통해 외부로 배출되고, 열교환을 통해 노점온도 이하로 낮아진 배기가스는 배기덕트(150)을 통해 외부로 배출된다.

그러나, 이러한 콘덴싱 보일러는 배기덕트(150)가 보일러 내부 체적을 과도하게 차지함으로써 경량화 및 콤팩트화가 어렵고, 배기 부하가 과중하여 송풍팬(120)의 부하가 커지는 단점이 있다.

도 2는 상향 연소방식의 종래 콘덴싱 보일러를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 송풍팬(220)에 의해 버너(210)에 화염이 발생하고, 그 화염의 열이 주 열교환기(230)에 전달되어 주 열교환기(230)의 내부관로를 흐르는 난방수를 고온으로 만들어 준다. 또한, 배기가스가 배기덕트(250)의 유로상에 설치된 보조 열교환기(240)와 접촉하여 열교환됨으로써, 보조 열교환기(240)의 내부를 흐르는 난방수를 일차적으로 덥혀주게 된다.

이러한 콘덴싱 보일러는 주 열교환기(230)와 보조 열교환기(240) 사이에 배기가스가 특별한 작용없이 열을 방출하는 영역인, 데드 존(Dead Zone)을 형성함으로써 열효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 배기덕트(250)의 유로를 측면으로 배치하여 연소실을 돌아나가는 구조로서 배기 저항을 많이 받게 되며, 제한된 공간에서 배기 연도로 인한 공간의 제약을 많이 받게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1목적은 버너와 주 열교환기 및 보조 열교환기를 경사지게 배치하여 열교환 능력을 향상시키고 콤팩트한 구조를 갖는 콘덴싱 보일러를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2목적은 배기덕트를 별도로 설치할 필요없이 보조 열교환기를 수용하는 챔버를 통해 배기가스를 외부로 방출함으로써 전체 구조를 콤팩트하게 하고 배기저항을 줄여 주는 콘덴싱 보일러를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 3목적은 보조 열교환기의 표면에 발생하는 응축수를 외부로 용이하게 배출함으로써 응축수로 인한 부식을 방지하는 콘덴싱 보일러를 제공하는 것이다.

상기의 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 따른 콘덴싱 보일러는 연소실 내부 일단부에 경사지게 설치된 버너; 난방수가 흐르는 파이프와 상기 파이프의 외주부에 배치된 핀을 구비하며, 상기 버너의 경사면과 대향하도록 연소실의 내부 타단부에 경사지게 설치된 주 열교환기; 일단부가 상기 주 열교환기의 파이프 중 하나에 연결되고 타단부는 난방수 입구에 연결되며, 경사지게 설치되는 보조 열교환기; 및 상기 보조 열교환기를 수용하고 배기가스를 외부로 배출하는 챔버를 포함한다.

또한, 배기가스를 배출하기 위한 배기출구가 상기 챔버의 상부면에 형성되고, 응축수를 배출하기 위한 배수관이 상기 챔버의 하부면에 일체로 형성된다.

도 1은 종래 하향 연소방식의 콘덴싱 보일러를 개략적으로 도시한 구성도;

도 2는 종래 상향 연소방식의 콘덴싱 보일러를 개략적으로 도시한 구성도;

도 3은 본 발명의 양호한 실시예를 따른 콘덴싱 보일러의 구성도; 및

도 4는 본 발명을 따른 콘덴싱 보일러의 열교환 흐름도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 버너 20 : 주 열교환기

21,22,23,24,25 : 파이프

21a,22a,23a,24a,25a : 열교환핀

30 : 송풍팬 40 : 보조 열교환기

42 : 난방수유로 44 : 제 1배기유로

46 : 연결파이프 50 : 챔버

53 : 배기출구 55 : 배수관

58 : 제 2배기유로 62 : 난방수 출구

64 : 난방수 입구 70 : 연소실

90 : 콘덴싱 보일러

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 양호한 실시예를 따른 콘덴싱 보일러의 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 콘덴싱 보일러(90)는 버너(10), 주 열교환기(20), 및 보조열교환기(40)로 구성되어 있다.

가스 및 공기가 혼합되어 열원을 공급하는 버너(10)에 연소용 공기를 공급하는 송풍팬(30)이 연소실(70)의 하부에 장착되어 있고, 상기 버너(10)는 열원이 상방을 향하도록 연소실(70) 내부의 일단부에 경사지게 설치되어 있다.

주 열교환기(20)는 이중구조로 형성되며, 상기 버너(10)의 경사면에 대응하여 연소실(70) 내부의 타단부에 경사지게 설치된다. 주 열교환기(20)은 다중구조로 형성될 수도 있다. 바람직하게는, 주 열교환기(20)는 상기 보조 열교환기(40)로부터 난방수를 공급받기 위해 보조 열교환기(40)의 일단부와 연결되는 제 1파이프(21), 제 1파이프(21)와 연결된 제 2파이프(22), 제 2파이프(22)와 연결된 제 3파이프(23), 제 3파이프(23)와 연결된 제 4파이프(24), 및 제 4파이프(24)와 연결된 제 5파이프(25)로 구성되며, 상기 제 5파이프(25)로부터 배출된 고온의 난방수는 난방수 출구(62)를 통해 난방이 필요한 곳으로 공급된다. 상기 파이프(21,22,23,24,25)의 외주부에는 열전도율을 높이기 위하여 각각 열교환핀(21a,22a,23a,24a,25a)가 일체로 형성되어 있다.

보조 열교환기(40)는 판 적층형 구조를 가지며, 바람직하게는 열교환 면적을 증가시키기 위하여, V자형으로 돌출된 제 1판 위에 역 V자형으로 돌출된 제 2판을 적층하는 방식으로 형성된다.

또한, 상기 보조 열교환기(40)는 주 열교환기(20)에 인접하여 경사지게 설치되며, 난방수가 흐르는 난방수유로(42)와 배기가스가 흐르는 제 1배기유로(44)로 이루어져 있다. 난방수가 폐루프를 형성하여 흐를수 있도록, 보조 열교환기(40)의 난방수유로(42) 일단부는 연결파이프(46)에 의해 제 1파이프(21)에 연통되고, 난방수유로(42)의 타단부는 난방수 입구(64)에 연통되어 있다.

보조 열교환기(40)는 연소실(70)의 상부 전면에 일체로 형성된 챔버(50)내에 수용되어 있다.

보조 열교환기(40)의 제 1배기유로(44)를 통과한 배기가스를 상방으로 이동시키기 위해 제 2배기유로(58)가 챔버(50)의 전방측 내면을 따라 형성되고, 배기출구(53)이 콘덴싱 보일러(90)의 상부면에 설치되어 있다.

또한, 배기가스와 난방수의 열교환과정을 통해 발생된 응축수를 배출하기 위한 배수관(55)이 상기 챔버(50)의 하부에 일체로 형성된다.

이하, 본 발명에 따른 콘덴싱 보일러의 작용 및 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

배기가스의 유동방향에 있어서, 송풍팬(30)에 의해 공급되는 연소용 공기와 가스가 혼합되어 버너(10)에 공급되면, 연소실(70)내의 버너(10)는 화염을 통해 고온의 연소열을 발생시킨다. 이 연소열에 의해 주 열교환기(20)의 각 파이프(21,22,23,24,25) 내부를 흐르는 난방수가 고온으로 덥혀지게 된다. 이때, 상기 버너(10) 및 주 열교환기(20)가 경사지게 배치됨으로써, 전열 면적이 증가하여 열교환 능력이 크게 향상된다.

주 열교환기(20)를 통과한 고온의 배기가스는 보조 열교환기(40)의 제 1배기유로(44)로 유입되어 이동된다. 이때, 고온의 배기가스는 난방수유로(42)를 흐르는 난방수와 열교환을 일으킴으로써, 응축잠열을 난방수에 전달하여 난방수를 고온으로 덥혀준다. 이로인해 발생되는 노점 온도이하의 배기가스는 챔버(50)의 제 2배기유로(58)를 통해 외부로 배출되고 응축수는 챔버의 배수관(55)을 통해 외부로 방출된다.

도 4는 본 발명을 따른 콘덴싱 보일러의 열교환 흐름도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 난방수의 흐름경로를 따라 살펴보면, 난방이 필요한 곳의 난방을 완료한 후에 저온의 난방수는 난방수 입구(64)를 통해 난방유로(42)에 유입된다. 난방수는 난방유로(42)를 따라 흐르면서 고온의 배기가스(G)로부터 응축잠열을 흡수함으로써 일차적으로 가열된다. 가열된 난방수는 연결파이프(46)를 경유해 주 열교환기(20)의 제 1파이프(21)로 이동하고, 계속해서 제 2파이프(22), 제 3파이프(23), 제 4파이프(24), 및 제 5파이프(25)로 이동한다. 이때, 난방수는 버너(10)으로부터 발생되는 고온의 연소열을 통해 직접 이차 가열되며, 최종 가열된 고온의 난방수는 난방수 출구(62)를 통해 난방이 필요한 곳으로 이동하게 된다.

상기에 언급된 바와 같이, 본 발명의 양호한 실시예를 따른 콘덴싱 보일러는 버너를 경사지게 설치하고 이에 대향하여 주 열교환기를 경사지게 설치함으로써 전열면적을 증가시켜 열교환 능력을 향상시키고 연소실의 크기를 콤팩트하게 할수 있으며, 판 적층형 보조 열교환기를 경사지게 설치함으로써 열교환 면적을 증가시켰으며 배기가스와 난방수의 열교환에 의해 발생되는 응축수를 자연스럽게 배수관을 통해 외부로 배출할 수 있는 장점이 있다. 즉, 이러한 응축수의 용이한 배출을 통해 열교환기의 부식 방지 및 콘덴싱 보일러의 상향 연소가 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 콘덴싱 보일러는 별도의 배기덕트를 설치할 필요없이 상기 보조 열교환기를 수용하는 챔버의 전방 내측면을 따라 형성된 제 2배기유로를 통해 배기가스가 배출되기 때문에, 배기저항을 크게 절감시킬 수 있으며 콤팩트한 내부구성으로 비용절감 효과를 얻을 수 있다.

본 발명을 상기한 실시예를 들어 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니고, 당업자의 통상의 지식의 범위 내에서 그 변형이나 개량이 가능하다.

Claims (1)

1. 연소실(70) 내부 일단부에 경사지게 설치된 버너(10);

   난방수가 흐르는 다수의 파이프(21,22,23,24,25)와 상기 파이프의 외주부에 배치된 다수의 핀(21a,22a,23a,24a,25a)을 구비하며, 상기 버너(10)의 경사면과 대향하도록 상기 연소실(70)의 내부 타단부에 경사지게 설치된 주 열교환기(20);

   일단부가 상기 주 열교환기(20)의 파이프 중 하나에 연결되고 타단부는 난방수 입구(64)에 연결되며, 경사지게 설치되는 보조 열교환기(40); 및

   상기 보조 열교환기(40)를 수용하고 배기가스를 외부로 배출하는 챔버(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러.