KR20010005069A

KR20010005069A - 콘덴싱 보일러

Info

Publication number: KR20010005069A
Application number: KR1019990025858A
Authority: KR
Inventors: 문성대
Original assignee: 전주범; 대우전자 주식회사
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2001-01-15
Also published as: KR100299296B1

Abstract

내장형 온수열교환기를 구비한 콘덴싱 보일러(90)가 개시되어 있다. 버너(10)가 열원이 상방을 향하도록 연소실(70) 내부의 일단부에 경사지게 설치되어 있고, 열교환기(20)가 상기 버너(10)의 경사면과 대향하도록 연소실(70)의 내부 타단부에 경사지게 설치된다. 또한, 일단부가 상기 열교환기(20)의 파이프(21,22, 23,24,25) 중 하나에 연결되고 타단부는 난방수 입구(64)에 연결되는 난방수유로 (42), 상기 난방수유로(42)와 일측면이 접하도록 설치된 온수유로(44), 및 상기 열교환기(20)를 통과한 배기가스가 유동하는 배기유로(46)를 포함하는 온수열교환기 (40)가 경사지게 설치되고, 그 온수열교환기(40)는 연소실(70)의 상부 전면에 일체로 형성된 체임버(50)에 수용된다. 상기 온수열교환기(40)로부터 배출된 배기 가스는 상기 체임버(50)의 전방 내면을 따라 상방으로 이동한 후 외부로 배출된다. 이러한 내장형 온수열교환기(40)를 구비한 콘덴싱 보일러(90)에 의해 전체 시스템의 콤팩트화와 제작비용의 절감 효과를 얻을 수 있다.

Description

콘덴싱 보일러{CONDENSING BOILER}

본 발명은 내장형 온수열교환기를 구비한 콘덴싱 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전열면적을 증가시킴으로써 열교환 능력을 향상시키고 구성을 콤팩트화 함으로써 제작비용을 절감시킬 수 있는 내장형 온수열교환기를 구비한 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 외장형 온수열교환기를 구비한 종래의 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 저온의 난방수를 고온의 난방수(W)로 바꾸어 준다. 열교환기(130)로부터 배출된 고온의 난방수(W)는 외장형 온수열교환기(140)로 유입되어 열교환 작용에 의해 냉수(CW)를 온수(HW)로 가열시키게 된다. 이러한 외장형 온수열교환기(140)는 전체 크기를 대형화시키며 제작비용을 증가시키는 단점이 있다.

도 2는 내장형 온수열교환기를 구비한 종래의 보일러를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 난방수가 흐르는 열교환기(230)의 제 1파이프(235) 내부에는 냉수(CW)가 흐르는 제 2파이프(240)가 설치되어 있다. 이와 같이, 내장형 온수열교환기는 송풍팬(220)에 의해 버너(210)에 화염이 발생하고, 그 화염의 열이 열교환기(230)에 전달되어 열교환기(230)의 제 1파이프(235)를 흐르는 난방수(W)를 고온으로 만들어 주고, 가열된 고온의 난방수에 의해 제 2파이프(240)를 흐르는 냉수(CW)가 온수(HW)로 가열되게 된다.

이러한 콘덴싱 보일러는 열교환기(230)의 제 1파이프(235) 내부에 온수 열교환을 위한 제 2파이프(240)를 지나도록 하여 난방수에 의해 간접적으로 열교환을 이루도록 하는 시스템으로, 전열면적이 한정되어 있고 제작비용이 과다하며, 사용중에 열교환기(230)의 과열로 인한 용접부위 누수등 불량이 많다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1목적은 콘덴싱 열교환기 및 온수열교환기의 역할을 일체로 실행할 수 있는 열교환기를 제공하여 전체 구조를 콤팩트하게 한 콘덴싱 보일러를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2목적은 냉수를 온수로 변환시키는 온수열교환기를 내부에 장착함으로써, 전체적인 제작비용을 절감할 수 있고 필요할 때 용이하게 온수를 공급할 수 있는 콘덴싱 보일러를 제공하는 것이다.

상기의 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 따른 콘덴싱 보일러는 연소실 내부 일단부에 경사지게 설치된 버너; 난방수가 흐르는 다수의 파이프와 상기 파이프의 외주부에 배치된 다수의 핀을 구비하며, 상기 버너의 경사면과 대향하도록 연소실의 내부 타단부에 경사지게 설치된 열교환기; 상기 열교환기에 인접하여 내장 설치되고, 상기 열교환기를 통과한 고온의 배기가스로부터 열을 흡수하여 난방수를 일차로 가열하고 상기 배기가스와 가열된 난방수로부터 열을 흡수하여 냉수를 온수로 변환시키는 열교환 메카니즘을 갖는 온수열교환기; 및 상기 온수열교환기를 수용하고 배기가스를 외부로 배출하는 챔버를 포함한다.

상기 온수열교환기는 다수의 선형 엠보싱이 돌설된 판을 적층하여 형성되고, 일단부가 상기 열교환기의 파이프 중 하나에 연결되고 타단부는 난방수 입구에 연결되는 난방수유로, 상기 난방수유로와 일측면이 접하도록 설치된 온수유로, 및 상기 열교환기를 통과한 배기가스가 유동하는 배기유로를 포함한다.

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

도 1은 종래의 외장형 온수열교환기를 구비한 보일러를 개략적으로 도시한 구성도;

도 2는 종래의 내장형 온수열교환기를 구비한 보일러를 개략적으로 도시한 구성도;

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

도 4는 본 발명을 따른 콘덴싱 보일러에서 온수 또는 난방수 사용할 때 난방수의 흐름도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 버너 20 : 열교환기

21,22,23,24,25 : 파이프

21a,22a,23a,24a,25a : 열교환핀

30 : 송풍팬 40 : 온수열교환기

42 : 난방수유로 44 : 온수유로

46 : 제 1배기유로 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), 열교환기(20), 및 온수열교환기(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.

열교환기(20)는 이중구조로 형성되며, 상기 버너(10)의 경사면에 대응하여 연소실(70) 내부의 타단부에 경사지게 설치된다. 열교환기(20)은 다중구조로 형성될 수도 있다. 바람직하게는, 열교환기(20)는 상기 온수열교환기(40)로부터 난방수를 공급받기 위해 온수열교환기(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.

온수열교환기(40)는 판 적층형 구조를 가지며, 바람직하게는 열교환 면적을 증가시키기 위하여, 다수의 V형 엠보싱이 돌설된 판 위에 다수의 역 V형 엠보싱이 돌설된 판을 적층하는 방식으로 형성된다.

또한, 온수열교환기(40)는 일단부가 상기 열교환기(20)의 제 1파이프(21) 연결되고 타단부는 난방수 입구(64)에 연결되는 난방수유로(42), 상기 난방수유로(42)와 일측면이 접하도록 설치된 온수유로(44), 및 상기 열교환기(20)를 통과한 배기가스가 유동하는 제 1배기유로(46)로 이루어져 있다.

상기 온수유로(44)의 일측은 공급파이프(49)에 의해 냉수 공급원(도시생략)에 연결되고, 상기 제 1배기유로(46)는 난류강도를 증가시키기 위해 지그재그형 유로로 형성된다.

온수열교환기(40)는 상기 열교환기(20)에 인접하여 경사지게 내장 설치되고, 상기 열교환기(40)를 통과한 고온의 배기가스로부터 열을 흡수하여 난방수를 일차로 가열하고 상기 배기가스와 가열된 난방수로부터 열을 흡수하여 냉수를 온수로 변환시키는 열교환 메카니즘을 갖는다.

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

온수열교환기(40)의 제 1배기유로(46)를 통과한 배기가스를 상방으로 이동시키기 위해 제 2배기유로(58)가 챔버(50)의 전방측 내면을 따라 형성되고, 배기출구(53)는 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 보일러(90)의 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 열교환기(20)의 각 파이프(21,22,23,24,25) 내부를 흐르는 난방수가 고온으로 덥혀지게 된다. 이때, 상기 버너(10) 및 열교환기(20)가 경사지게 배치됨으로써, 전열 면적이 증가하여 열교환 능력이 크게 향상된다.

열교환기(20)를 통과한 고온의 배기가스는 온수열교환기(40)의 제 1배기유로(46)로 유입되어 이동된다. 이때, 고온의 배기가스는 난방수유로(42)를 흐르는 난방수 및 온수유로(44)를 흐르는 냉수와 상호간에 열교환을 일으킴으로써, 응축잠열을 난방수 및 냉수에 전달하여 난방수 및 냉수를 고온으로 동시에 가열시킨다. 한편, 이로인해 발생되는 노점 온도이하의 배기가스는 챔버(50)의 제 2배기유로(58)를 통해 외부로 배출되고 응축수는 챔버의 배수관(55)을 통해 외부로 방출된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 난방사용시에는, 폐루프로 형성된 난방수유로(42)를 유동하는 난방수는 온수열교환기(40)에서 배기가스로부터 열을 흡수하여 일차적으로 가열된다. 가열된 난방수는 열교환기(20)로 이동되어 버너(10)로부터 발생된 연소열에 의해 직접 가열되어 고온의 난방수가 된다. 이런 고온의 난방수는 3방향밸브(V)의 작동에 의해 난방공간(S)으로 이동되어 그 공간(S)을 필요한 만큼 난방시키고, 그후에 폐루프를 돌아 다시 온수열교환기(40)로 복귀하게 된다. 난방의 최초상태에서는, 온수에 대한 배기가스의 온도 전달 열효율이 저하되지만, 폐루프를 흐르는 난방수의 온도가 배기가스에 비해 온도변화가 크고 정체되어 잇는 온수 온도는 포화되어 있기 때문에, 온수유로(44)는 배기가스 온도를 난방수에 그대로 전달한다.

한편, 온수사용시에는, 상기 열교환기(20)로부터 충분히 가열된 난방수는 3방향밸브(V)를 통해 난방시 폐루프보다 짧은 폐루프를 돌아 온수열교환기(40)로 복귀하는데, 온수유로(44)의 일면이 난방수유로(42)의 일면과 접촉해 있기 때문에 고온의 난방수로부터 열을 흡수하여 냉수공급원(도시생략)으로부터 유입되는 냉수(CW)를 온수(HW)로 가열시키게 된다. 동시에, 온수유로(44)의 타면이 제 1배기유로(46)와 접촉해 있기 때문에, 고온의 배기가스와의 열교환작용을 통해 온수가 고온으로 가열되게 된다. 이와같이, 온수사용시, 배기가스와 난방수 양쪽으로부터 냉수가 열을 흡수하기 때문에 열효율이 향상된다.

또한, 온수유로(44)에 유입되는 냉수는 항상 온수상태로 존재해 있기 때문에, 온수를 사용하는 최초상태에도 뜨거운 온수를 바로 사용할 수 있게 된다.

상기에 언급된 바와 같이, 본 발명의 양호한 실시예를 따른 콘덴싱 보일러는 콘덴싱작용을 하는 보조열교환기와 냉수를 온수로 가열시키는 온수열교환기의 기능을 함께 실행할 수 있는 온수열교환기을 내장설치함으로써, 전체 시스템의 콤팩트화와 제작비용을 절감시키는 효과가 있고, 다수의 V형 엠보싱이 돌설된 판과 다수의 역V형 엠보싱이 돌설된 판을 적층하여 형성된 온수열교환기를 설치함으로써 배기가스의 난류강도를 증가시켜 열효율을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 콘덴싱 보일러는 온수유로에 유입된 냉수를 배기가스 및 난방수에 의해 항상 고온의 온수로 가열시킨 상태로 저장하고 있기 때문에, 온수사용시 최초에도 뜨거운 온수를 바로 사용할 수 있는 장점이 있다.

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

Claims

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 연소실(70)의 내부 타단부에 경사지게 설치된 열교환기(20);

상기 열교환기(20)에 인접하여 경사지게 설치되고, 상기 열교환기(20)를 통과한 고온의 배기가스로부터 열을 흡수하여 난방수를 가열하고, 상기 배기가스와 가열된 난방수로부터 열을 흡수하여 냉수를 온수로 변환시키는 온수열교환기(40); 및

상기 온수열교환기(40)를 수용하고 상기 배기가스를 외부로 배출하는 챔버(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러.
제 1항에 있어서, 상기 온수열교환기(40)는 다수의 선형 엠보싱이 돌설된 판을 적층하여 형성된 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러.
제 2항에 있어서, 상기 온수열교환기(40)는 일단부가 상기 열교환기(20)의 파이프(21,22,23,24,25) 중 하나에 연결되고 타단부는 난방수 입구(64)에 연결되는 난방수유로(42);

상기 난방수유로(42)와 일측면이 접하도록 설치된 온수유로(44); 및

상기 열교환기(20)를 통과한 상기 배기가스가 유동하는 배기유로(46)를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러.