KR20010017580A

KR20010017580A - 증기 온수보일러

Info

Publication number: KR20010017580A
Application number: KR1019990033164A
Authority: KR
Inventors: 신연수
Original assignee: 신연수
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2001-03-05
Also published as: KR100371666B1

Abstract

본 발명은 열효율을 향상시켜 연료비를 절감함과 동시에 보일러가 쉽게 부식되는 것을 방지하여 수명을 연장시키고, 압력과 고열에 의해 열교환통 및 열교환기가 파열되는 위험성을 방지할 수 있도록 한 증기 온수보일러에 관한 것이다.

본 발명의 구성은 열교환기(11)가 내장되어 입,출구(12)(13)를 가지는 열교환통(10), 열교환통(10)에 증기공급관(20)을 통해 증기를 공급하는 증기보일러(30), 열교환된 폐증기를 증기회수관(40)을 통해 회수하고 응축수공급관(50)을 통해 응축수를 증기보일러(30)로 공급하는 응축수탱크(60), 응축수공급관(50)에 설치되는 펌프(P)로 구성된 것에 있어서, 상기 증기공급관(20)에 유입공(71)들이 천공된 다수개의 토출관(70)을 설치하여 이 토출관(70)들을 열교환통(10)의 하부에 길이방향으로 일정간격을 두고 연통시키고, 상기 토출관(70)에는 유입공(71)과 연통되는 벤튜리노즐(80)을 내장하며, 상기 토출관(70)들의 입구측에는 솔레노이드밸브(S)를 각각 설치하고, 상기 열교환통(10)에는 증기와 혼합되는 물을 채우며, 상기 응축수탱크(60)는 밀폐시키고, 상기 열교환통(10)의 상부에는 에어벤트(14) 및 수위감지센서(15)가 구비된 수위조절통(16)을 각각 설치한 것이다.

Description

증기 온수보일러{BOILER}

또한, 본 발명은 열교환된 폐증기를 재활용하여 가열시간을 한층 더 단축시키고, 이를 통해 별도의 온수저장탱크를 삭제하여 설치비용을 절감할 수 있도록 한 증기 온수보일러에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 증기 온수보일러는 도 1에 도시되는 바와 같이, 내부에 다수개의 열교환기(1)가 내장되어 입구(2)와 출구(3)를 가지는 열교환통(4), 상기 열교환통(4)에 증기공급관(5)을 통해 증기를 공급하는 증기보일러(6), 상기 열교환통(4)에 공급되어 열교환이 이루어진 폐증기를 증기회수관(7)을 통해 회수하고 응축수를 응축수공급관(8)을 통해 증기보일러(6)로 공급하는 응축수탱크(9), 상기 증기공급관(5)과 응축수공급관(8)에 각각 설치되는 솔레노이드밸브(S) 및 펌프(P)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 증기 온수보일러는 증기보일러(6)에서 발생된 증기가 증기공급관(5)을 통해 열교환통(4)내로 공급되어 열교환기(1)를 직접 가열시키고, 이에 의해 입구(2)를 통해 열교환기(1)내로 급수된 냉수가 가열되어 출구(3)로는 가열된 온수가 배출된다.

한편, 열교환통(4)내에서 열교환된 폐증기는 증기회수관(7)을 통해 응축수탱크(9)로 회수되어 응축되고, 응축된 응축수는 펌프(P)가 설치된 응축수공급관(8)을 통해 증기보일러(6)로 공급된다. 이때, 온수가 일정온도 이상으로 가열되면 솔레노이드밸브(S)가 작동되어 증기공급관(5)의 출구를 차단시킨다.

그러나, 이러한 종래의 증기 온수보일러는 상술한 바와 같이 열교환기(1)를 증기가 직접 가열시켰기 때문에 구조적으로 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 증기입구로 유입된 증기가 열교환통(4)내에서 전체적으로 고르게 순환되면서 열교환이 이루어지지 못하고, 증기입구에서 증기출구로 증기의 흐름방향이 형성되므로 열효율이 떨어지는 문제점이 있었으며,

둘째, 증기출구로 배출되는 대략 100°정도의 폐증기가 바로 응축수탱크(9)로 회수되므로 이 고온의 폐증기를 재활용할 수 없는 문제점이 있었으며,

셋째, 증기가 열교환기(1)를 직접 가열시키므로 고열이 발생하여 열교환기(1)가 파열되고, 열교환통(4)에는 높은 압력이 가해지므로 이 압력에 의해 열교환통(4)가 쉽게 파열되는 위험성이 있었으며,

넷째, 구조적으로 물을 가열하는 시간이 많이 걸리고 연료의 소모량이 많아 비경제적인 문제점과, 이로 인해 별도의 온수저장탱크를 설치해야 하므로 설치비용이 상승하는 문제점이 있었으며,

다섯째, 응축수탱크(9)에도 높은 압력이 가해지므로 응축수탱크(9)는 밀폐되지 않고 상부가 개방되기 때문에, 응축수탱크(9)내로 회수되는 폐증기가 외부로 증발되고 증발된 양만큼의 물을 계속 공급하는 구조이므로 용존산소량이 많아 보일러가 쉽게 부식되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기에서와 같은 종래의 결점을 해소하기 위해 발명한 것으로, 열효율을 향상시켜 연료비를 절감함과 동시에 보일러가 쉽게 부식되는 것을 방지하여 수명을 연장시키고, 압력과 고열에 의해 열교환통 및 열교환기가 파열되는 위험성을 방지할 수 있도록 한 증기 온수보일러를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 열교환된 폐증기를 재활용하여 가열시간을 한층 더 단축시키고, 이를 통해 별도의 온수저장탱크를 삭제하여 설치비용을 절감할 수 있도록 한 증기 온수보일러를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 열교환통내에 증기와 혼합되는 물을 채우고, 증기공급관에는 다수개의 토출관을 설치하여 이 토출관들을 열교환통에 연통시키며, 상기 토출관에는 물을 유입하면서 증기를 배출시키는 벤튜리노즐을 내장하고, 상기 토출관들의 입구측에는 온수의 온도를 제어하는 솔레노이드밸브를 각각 설치하며, 한편 증기가 증발되는 것을 방지하기 위해 응축수탱크를 밀폐시키고, 상기 열교환통의 상부에는 에어벤트 및 수위조절통을 각각 설치한 것이다.

도 1은 종래의 구조를 보인 예시도.

도 2는 본 발명의 구조를 보인 예시도.

도 3은 본 발명에 따른 벤튜리노즐의 구조를 보인 상세도.

도 4는 본 발명의 다른실시예를 보인 예시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호설명〉

10 : 열교환통 11 : 열교환기

12 : 입구 13 : 출구

14 : 에어벤트 15 : 수위감지센서

16 : 수위조절통 20 : 증기공급관

30 : 증기보일러 40 : 증기회수관

50 : 응축수공급관 60 : 응축수탱크

70 : 토출관 71 : 유입공

80 : 벤튜리노즐 90 : 보조열교환통

91 : 입구 92 : 출구

100 : 보조회수관 110 : 난방수탱크

111 : 입구 112 : 출구

S : 솔레노이드밸브 P : 펌프

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 증기 온수보일러는 도 2와 도 3에 도시되는 바와 같이, 열교환기(11)가 내장되어 입,출구(12)(13)를 가지는 열교환통(10), 열교환통(10)에 증기공급관(20)을 통해 증기를 공급하는 증기보일러(30), 열교환된 폐증기를 증기회수관(40)을 통해 회수하고 응축수공급관(50)을 통해 응축수를 증기보일러(30)로 공급하는 응축수탱크(60), 응축수공급관(50)에 설치되는 펌프(P)로 구성된 것에 있어서, 상기 증기공급관(20)에 유입공(71)들이 천공된 다수개의 토출관(70)을 설치하여 이 토출관(70)들을 열교환통(10)의 하부에 길이방향으로 일정간격을 두고 연통시키고, 상기 토출관(70)에는 유입공(71)과 연통되는 벤튜리노즐(80)을 내장하며, 상기 토출관(70)들의 입구측에는 솔레노이드밸브(S)를 각각 설치하고, 상기 열교환통(10)에는 증기와 혼합되는 물을 채우며, 상기 응축수탱크(60)는 밀폐시키고, 상기 열교환통(10)의 상부에는 에어벤트(14) 및 수위감지센서(15)가 구비된 수위조절통(16)을 각각 설치한 것을 그 기술적 구성상의 기본적인 특징으로 한다.

여기서, 상기 밀폐된 응축수탱크(60)의 상부에는 도 2에서와 같이 급수공급관(61)이 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명은 증기보일러(30)에서 발생된 증기가 증기공급관(20)으로 공급되고 증기공급관(20)으로 공급된 증기는 도 2에 도시된 화살표와 같이 토출관(70)을 통해 열교환통(10)내로 공급되는 바, 도 3에서와 같이 토출구(70)내에는 벤튜리노즐(80)이 설치되었기 때문에 증기는 화살표와 같이 상부로 토출되면서 토출압력으로 열교환통(10)내에 채워진 물을 유입공(71)을 통해 그 내부로 빨아 들이면서 물과 혼합된 상태로 토출된다. 이때, 상술한 바와 같이 벤튜리노즐(80)로 토출되는 증기는 유입공(71)을 통해 물을 흡수하면서 물과 완전히 혼합되고 또한 혼합시 발생되는 공기가 에어벤트(14)를 통해 외부로 배출되므로 증기의 압력은 저하되어 거의 없어지게 되고, 또한 벤튜리노즐(80)은 토출관(70)에 내장되므로 토출시 소음이 저감된다.

벤튜리노즐(80)을 통해 열교환통(10)내로 토출된 증기는 물과 혼합된 상태에서 원활하게 순환되면서 열교환기(11)를 전체적으로 고르게 가열시키고, 이에 의해 입구(12)를 통해 열교환기(11)내로 급수된 냉수가 가열되어 출구(13)로는 가열된 온수가 배출된다. 이때, 온수의 온도가 일정온도 이상으로 가열되면 각 솔레노이드밸브(S)를 각각 제어하면서 온도를 자동으로 제어한다.

증기와 물이 혼합되면서 열교환이 이루어질 때 발생하는 공기는 상술한 바와 같이 에어벤트(14)를 통해 외부로 배출되면서 열교환통(10)내의 압력을 저감시키며, 상기 열교환통(10)내에 설정된 수위 이하로 물이 빠지면 수위조절통(16)에 설치된 수위감지센서(15)가 이를 감지하고, 이 수위감지센서(15)에서 감지된 신호에 따라서 응축수탱크(60)의 물이 열교환통(10)으로 리턴되므로 열교환통(10)내에는 항상 적정수위로 물이 채워진다.

열교환통(10)내에서 증기와 혼합되어 열교환된 고온의 물은 도 2의 화살표와 같이 증기회수관(40)을 통해 응축수탱크(60)로 회수되고, 응축수탱크(60)로 회수된 물은 펌프(P)가 설치된 응축수공급관(50)을 통해 증기보일러(30)로 공급된다. 이때, 상술한 바와 같이 증기의 압력은 물을 흡수하면서 거의 없어졌기 때문에 응축수탱크(60)내에도 압력은 거의 없어 압력에 의한 파열의 위험이 없으며, 또한 응축수탱크(60)는 밀폐되었기 때문에 수증기가 외부로 증발되지 않는다.

한편, 도 4는 본 발명의 다른실시예를 나타낸 것으로, 상기 열교환통(10)의 일측에는 열교환기가 내장되어 입,출구(91)(92)를 가지는 보조열교환통(90)를 설치하되, 열교환통(10)의 입구(12)와 보조열교환통(90)의 출구(92)를 연결관(120)으로 연결하고, 상기 열교환통(10)에 연결된 증기회수관(40)의 토출단은 보조열교환통(90)의 하부에 연결하며, 상기 응축수탱크(60)와 보조열교환통(90)에는 보조회수관(100)을 연결시킨다.

그리고, 상기 열교환통(10)와 보조열교환통(90) 사이에는 열교환기가 내장되어 입,출구(111)(112)를 가지는 난방수탱크(110)를 설치하되, 열교환통(10)의 출구(13)와 난방수탱크(110)의 입구(111)를 연결관(130)으로 연결시킨다.

이와 같이 구성된 본 발명의 다른실시예의 전체적인 작동관계는 도 4에서와 같이, 증기보일러(30)에서 발생된 증기가 증기공급관(20)으로 공급되고 증기공급관(20)으로 공급된 증기는 상술한 바와 같이 토출관(70)에 내장된 벤튜리노즐(80)을 통해 열교환통(10)내로 토출되면서 물과 혼합된 상태에서 원활하게 순환되면서 열교환기(11)를 전체적으로 고르게 가열시키고, 이때 열교환기(11)내로 흐르면서 가열된 온수는 출구(13)를 통해 난방수탱크(110)의 입구(111)로 유입되어 난방수탱크(110)내에 설치된 열교환기를 거친후 출구(112)를 통해 외부로 배출된다.

열교환통(10)내에서 증기와 혼합되어 열교환된 고온의 물은 도 4의 화살표와 같이 증기회수관(40)을 통해 보조열교환통(90)로 순환되어 이 보조열교환통(90)내에 설치된 열교환기를 가열시킨후, 보조회수관(100)을 통해 응축수탱크(60)로 순환되고, 응축수탱크(60)로 회수된 물은 상술한 바와 같이 펌프(P)가 설치된 응축수공급관(50)을 통해 증기보일러(30)로 공급된다. 이때, 열교환통(10)에서 열교환된 고온의 물이 보조열교환통(90)내로 순환되므로 폐증기의 재활용이 가능한 것이다.

이러한 사이클로 순환되는 본 발명의 다른실시예에서는 도 4에서와 같이 보조열교환통(90)의 입구(91)를 통해 최초의 냉수가 공급되어 열교환통(10)에서 열교환된 물(폐증기)에 의해 1차적으로 가열된 상태에서 출구(92)를 통해 열교환통(10)의 입구(12)로 공급되어 열교환기(11)로 순환되므로 가열시간이 단축된다. 즉, 열교환통(10)내의 열교환기(11)내로 공급되는 물이 보조열교환통(90)에서 1차적으로 가열된 상태에서 공급되므로 열교환통(10)에서의 온수 가열시간이 단축되는 것이다.

따라서, 이와 같이 작용하는 본 발명의 증기 온수보일러는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 벤튜리노즐(80)을 통해 열교환통(10)내로 유입된 증기가 물과 혼합된 상태에서 열교환기(11)를 가열시키므로 전체적으로 고르게 열교환이 이루어져 열효율이 향상되고,

둘째, 증기회수관(40)으로 배출되는 고온의 물(폐증기)이 보조열교환통(90)내로 순환되어 최초로 공급된 냉수를 가열시키고, 이에 의해 소정온도로 가열된 물이 열교환통(10)내로 순환되므로 고온의 폐증기를 재활용할 수 있으며,

셋째, 증기와 물이 혼합된 상태에서 열교환기(11)를 가열시키므로 종래와 같이 고열로 인해 열교환기(1)가 파열되는 것이 방지되고, 열교환통(10)에 채워진 물과 에어벤트(14)에 의해 증기압력을 떨어지므로 열교환통(10)가 파열되는 위험성을 예방할 수 있으며,

넷째, 구조적으로 물을 가열하는 시간이 단축되고 연료의 소모량이 작아 경제적이며, 이로 인해 별도의 온수저장탱크를 설치하지 않아도 되므로 설치비용이 절감되며,

다섯째, 응축수탱크(60)가 밀폐되어 수증기가 외부로 증발되지 않는 구조이므로 순환수내의 용존산소량이 미비하여 보일러가 쉽게 부식되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 증기 온수보일러는 열효율이 향상되므로 연료비절감 및 부식이 방지되고, 열교환이 전체적으로 원활하게 이루어지고 압력이 작으므로 열교환통,열교환기의 파열이 방지되며, 열교환된 고온의 폐증기가 재활용되므로 가열시간이 한층 더 단축되고, 또한 별도의 온수저장탱크가 설치되지 않기 때문에 설치비용이 절감되는 매우 유용한 발명이다.

Claims

열교환기(11)가 내장되어 입,출구(12)(13)를 가지는 열교환통(10), 열교환통(10)에 증기공급관(20)을 통해 증기를 공급하는 증기보일러(30), 열교환된 폐증기를 증기회수관(40)을 통해 회수하고 응축수공급관(50)을 통해 응축수를 증기보일러(30)로 공급하는 응축수탱크(60), 응축수공급관(50)에 설치되는 펌프(P)로 구성된 것에 있어서, 상기 증기공급관(20)에 유입공(71)들이 천공된 다수개의 토출관(70)을 설치하여 이 토출관(70)들을 열교환통(10)의 하부에 길이방향으로 일정간격을 두고 연통시키고, 상기 토출관(70)에는 유입공(71)과 연통되는 벤튜리노즐(80)을 내장하며, 상기 토출관(70)들의 입구측에는 솔레노이드밸브(S)를 각각 설치하고, 상기 열교환통(10)에는 증기와 혼합되는 물을 채우며, 상기 응축수탱크(60)는 밀폐시키고, 상기 열교환통(10)의 상부에는 에어벤트(14) 및 수위감지센서(15)가 구비된 수위조절통(16)을 설치한 것을 특징으로 하는 증기 온수보일러.
제 1 항에 있어서, 상기 열교환통(10)의 일측에는 열교환기가 내장되어 입,출구(91)(92)를 가지는 보조열교환통(90)를 설치하되, 열교환통(10)의 입구(12)를 보조열교환통(90)의 출구(92)에 연결하고, 상기 열교환통(10)에 연결된 증기회수관(40)의 토출단은 보조열교환통(90)의 하부에 연결하며, 상기 응축수탱크(60)와 보조열교환통(90)에는 보조회수관(100)을 연결시킨 것을 특징으로 하는 증기 온수보일러.
제 2 항에 있어서, 상기 열교환통(10)과 보조열교환통(90) 사이에는 열교환기가 내장되어 입,출구(111)(112)를 가지는 난방수탱크(110)를 설치하되, 열교환통(10)의 출구(13)를 난방수탱크(110)의 입구(111)에 연결시킨 것을 특징으로 하는 증기 온수보일러.