KR20030026607A - 열확산커버를 이용한 상향연소식 콘덴싱가스보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 상향 연소식 콘덴싱가스보일러에 관한 것으로서, 특히, 버너의 저면으로 부터 열기를 받아 들이는 현열 열교환기를 본체의 하부에 설치하고 응축수받이격벽의 중심부분에 통로를 형성하여서 상부층으로 이동하는 열기를 열기확산수단의 확산커버를 사용하여 사방으로 확산하도록 하고, 사방으로 확산된 열기를 잠열 열교환기에서 재차 잠열파이프로 이동하는 난방수에 열기를 공급하여서 난방을 수행하므로 열교환효율을 증대하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다. 또한, 종래의 상향방식의 콘덴싱가스보일러가 배기가스가 배출되는 구조가 복잡하여서 크기가 커지고 구조가 복잡한 반면에 본 발명은 내부에 배기가스 이동로가 형성되므로 구조가 간단하고 사이즈가 콤팩트하여지는 장점을 지닌다.

Description

열확산커버를 이용한 상향연소식 콘덴싱가스보일러 { Upper Type Condensing Gas Boiler Using Cover }

본 발명은 콘덴싱가스보일러의 연소구조에 관한 것으로, 특히, 버너의 저면으로 부터 열기를 받아 들이는 현열 열교환기를 본체의 하부에 설치하고 응축수받이격벽의 중심부분에 통로를 형성하여서 상부층으로 이동하는 열기를 열기확산수단의 확산커버를 사용하여 사방으로 확산하도록 하고, 사방으로 확산된 열기를 잠열 열교환기에서 재차 잠열파이프로 이동하는 난방수에 열기를 공급하여서 난방을 수행하므로 열교환효율을 증대하도록 하는 열확산커버를 이용한 상향연소식 콘덴싱가스보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 가스 보일러는 제어방식이나 밀폐상태에 따라 여러가지 형식으로 나눌 수 있으며, 그 밖에도 난방수를 가열하는 열원에 따라 콘덴싱과 비콘덴싱 형식으로 구분할 수 있다. 이 중에서 콘덴싱 방식은 버너에 의해 연소된 열을 이용하여 직접적으로 난방수를 가열하는 현열부 열교환기와 함께, 현열부 열교환기를 통과한 배기가스의 잠열을 이용하여 난방수를 가열하는 잠열 열교환기를 지니고 있으며, 비콘덴싱 방식은 현열 열교환기만 구비하고 있다.

상기 콘덴싱 가스보일러는 열효율을 고려하여서 동재질을 주로 많이 사용하지만, 열교환기 내부에서는 응축시 발생하는 산성수분과 배기가스중의 황산화물, 질소산화물 및 연소열에 의하여 부식이 발생하는 바, 이를 억제하기 위하여 근래에는 내식성을 갖춘 알루미늄 혹은 스테인레스 재질을 주로 사용한다.

상기 콘덴싱가스보일러의 구성은 가스가 하측으로 이동하여서 열을 공급하도록 하는 하향방식과 열이 상측으로 이동하면서 열을 공급하도록 하는 상향방식의 가스보일러를 사용하고 있다.

일단 종래의 콘덴싱가스보일러의 구성을 살펴 보도록 한다. 도 1은 콘덴싱 방식(밀폐식이라고도 칭함)의 가스 보일러를 도시한 구성도이다.

여기에 예시한 가스 보일러(2)는 외기의 온도변화에 따라 공기량을 조절하여 항상 일정량의 공기가 공급될 수 있도록 하는 공기비례제어 방식으로, 송풍기(10)와 버너(12)가 연소기(4)의 상부에 배치되어 있다. 연소기(4)의 상부에는 송풍기(10)의 작동에 따라 흡기덕트(6)를 통해 흡입된 급기와 가스를 연소시키는 버너(12)가 설치되어 있으며, 버너(12) 아래에는 차례대로, 현열 열교환기(14)와 잠열 열교환기(16)가 배치되어 있다. 현열 열교환기(14)는 버너에서 발생된 현열이 직접적으로 접촉되어 열교환되는 과정에서 난방수를 가열하게 되며, 잠열 열교환기(16)는 배기가스와의 열접촉시 발생되는 잠열을 이용하여 난방수를 가열시킨다.

그리고, 잠열 열교환기(16)를 통과한 배기가스는 배기덕트(20)를 통해서 외부로 방출되며, 열교환 과정에서 발생된 응축수는 배기후드(18)에 모아진 다음 외부로 배출된다.

또한, 보일러의 좌측 하부에는 난방수를 순환시키는 순환펌프(22)가 배치되어 있다. 순환펌프(22)가 작동되면, 실내의 난방을 마친 난방수는 라인(L1)을 통해서 난방수 여과기(24)로 유입하게 된다. 난방수 여과기(24)에서는 난방수에 포함되어 있는 불순물을 제거하게 되며, 여과된 난방수는 상부의 기수 분리기(26)로 보내진다. 기수 분리기(26)는 난방수에 포함되어 있는 공기를 배출하기 위한 것으로, 상부의 에어벤트를 통해서 공기를 배출하게 된다.

이때, 난방수 여과기(24)와 기수 분리기(26)사이에는 난방수의 압력이 과도하게 상승되는 것을 막기 위한 과압방지밸브(32)가 설치되어 있어, 난방수의 일부를 팽창탱크(48)로 보내 압력을 조절하게 된다. 기수 분리기(24)를 통과한 난방수는 순환펌프(22)의 작동으로 라인(L2)을 통해서 잠열부 열교환기(16)로 공급된 다음, 현열부 열교환기(14)를 지나면서 가열되어 라인(L3)으로 배출된다. 라인(L3)을 통해 배출된 난방수는 삼방밸브(28)의 작동에 따라 실내로 공급된다.

그리고, 보일러의 중간 하부에는 난방수의 열을 이용하여 온수를 얻는 열교환기가 도시되어 있다. 온수흐름스위치(36)의 작동에 따라 라인(L6)을 통해 유입된 냉수는 온수 열교환기(34)를 지나는 과정에서 가열된 다음, 라인(L7)을 통해서 배출된다.

또한, 보일러의 우측 하부에는 가스 공급장치가 설치되어 있다. 가스밸브(44)의 작동에 따라 라인(L8)을 통해 유입된 가스는 라인(L9)을 통해서 연소기(4)상부의 노즐(8)로 공급된다. 이때, 가스의 공급량은 공기비례제어 전자밸브(46)의 작동에 따라 가변됨으로써 외기의 변화에 따른 공급량을 보상하게 된다. 이렇게 공급된 가스는 점화 트랜스(42) 및 점화봉을 통해 전달되는 스파크에 의해 점화되어 연소되는데, 이러한 일련의 연소과정은 사용자가 조작하는 실내온도 조절기(38)의 입력신호를 받는 콘트롤러(40)에 의해서 제어된다.

그런데, 상기한 바와 같이, 종래의 콘덴싱가스보일러에서 알루미늄 혹은 스테인레스 재질은 내식성이 좋은 반면에 열효율이 낮기 때문에 동일한 열량을 확보하기 위하여서는 열교환기 자체의 크기를 크게 형성하여야 하는 단점을 지닌다.

또한, 현재 콘덴싱가스보일러의 연소방식은 하향연소식이 다수이며, 상향연소방식의 잠열 열교환기는 응축수의 재 증발 방지와 응축수에 의한 부식방지를 위하여 응축수가 떨어지는 방향과 배기가스의 흐름을 동일시 하기 위하여 연소실과 현열 열교환부의 수직 방향의 면적 외부에 구성을 배치하므로 구조가 복잡하고 제작성이 저하되는 문제점을 지닌다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 버너의 저면으로 부터 열기를 받아 들이는 현열 열교환기를 본체의 하부에 설치하고 응축수받이격벽의 중심부분에 통로를 형성하여서 상부층으로 이동하는 열기를 열기확산수단의 확산커버를사용하여 사방으로 확산하도록 하고, 사방으로 확산된 열기를 잠열 열교환기에서 재차 잠열파이프로 이동하는 난방수에 열기를 공급하여서 난방을 수행하므로 열교환효율을 증대하도록 하는 것이 목적이다.

도 1은 일반적인 현열부와 잠열부를 갖는 콘덴싱타입 난방보일러의 구성을 보인 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 열확산커버를 이용한 상향 연소식 콘덴싱 가스보일러의 구성을 보인 도면이고,

도 3은 본 발명에 따른 열기확산수단의 사시도이고,

도 4는 본 발명에 따른 열기확산수단의 단면을 보인도면이고,

도 5는 본 발명에 따른 상향 연소식 콘덴싱 가스보일러의 사용 상태를 보인 도면이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

50 : 가스유입관 52 : 버너

54 : 연소실 56 : 현열 열교환기

58 : 현열파이프 60 : 응축수받이격벽

62 : 통로 64 : 잠열 열교환기

66 : 잠열파이프 68 : 배기구

70 : 난방환수관 72 : 연결관

74 : 난방수출수관 76 : 난방배관

78 : 팽창탱크 A : 열기확산수단

80 : 턱부 82 : 수평지지대

84 : 수직지지대 86 : 확산커버

이러한 목적은, 가스유입관을 통하여 유입된 가스를 이용하여서 연소실 내부에서 열을 발생하도록 하는 버너와; 상기 버너의 열을 받아서 현열파이프로 이동하는 난방수를 데워주는 현열 열교환기와: 상기 현열 열교환기에서 사용된 열을 이용하여서 잠열파이프를 통하여 이동하는 난방수에 잠열을 제공하도록 하는 잠열 열교환기로 구성된 콘덴싱가스보일러에 있어서, 상기 현열 열교환기를 연소실의 하부에 설치하고, 상기 잠열 열교환기는 연소실의 상측에 설치하도록 하며, 상기 현열 열교환기와 상기 잠열 열교환기 사이에 상기 잠열 열교환기에서 맺혀진 응축수를 받아주도록 하는 응축수받이 격벽을 형성하며, 상기 응축수받이 격벽의 중심부분에는 열기가 상기 현열 열교환기에서 상기 잠열 열교환기로 이동하도록 하는 통로를 형성하며, 상기 통로의 상측부분에는 열기가 사방으로 확산되도록 하는 열기확산수단을 형성하는 열확산커버를 이용한 상향연소식 열교환기의 콘덴싱가스보일러를 제공함으로써 달성된다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 열확산커버를 이용한 상향 연소식 콘덴싱 가스보일러의 구성을 보인 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 열기확산수단의 사시도이고, 도4는 본 발명에 따른 열기확산수단의 단면을 보인 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 상향 연소식 콘덴싱 가스보일러의 사용 상태를 보인 도면이다.

본 발명에 따른 구성은, 가스유입관(50)을 통하여 유입된 가스를 이용하여서 연소실(54) 내부에서 열을 발생하도록 하는 버너(52)와; 상기 버너(52)의 열을 받아서 현열파이프(58)로 이동하는 난방수를 데워주는 현열 열교환기(56)와: 상기 현열 열교환기(56)에서 사용된 열을 이용하여서 잠열파이프(66)를 통하여 이동하는 난방수에 잠열을 제공하도록 하는 잠열 열교환기(64)로 구성된 콘덴싱가스보일러에 있어서, 상기 현열 열교환기(56)를 연소실(54)의 하부에 설치하고, 상기 잠열 열교환기(64)는 상측에 설치하도록 하며, 상기 현열 열교환기(56)와 상기 잠열 열교환기(64) 사이에 상기 잠열 열교환기(64)에서 맺혀진 응축수를 받아주도록 하는 응축수받이 격벽(61)을 형성하며, 상기 응축수받이 격벽(60)의 중심부분에는 열기가 상기 현열 열교환기(56)에서 상기 잠열 열교환기(64)로 이동하도록 하는 통로(62)를 형성하며, 상기 통로(62)의 상측부분에는 열기가 사방으로 확산되도록 하는 열기확산수단(A)을 형성하여 구성하도록 한다.

그리고, 상기 응축수받이격벽(60)의 측면부분에 모여진 응축수를 배출하도록 하는 응축수받이(61)를 설치하여 구성하도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 열기확산수단(A)은, 상기 통로(62)의 내벽면에 수평으로 가로질러서 고정되는 수평지지대(82)와; 상기 수평지지대(82)의 중심부분에 고정되는 고정부재(83)와; 상기 고정부재(83)의 중심 상측 부분에 고정되어서 지지되는 수직지지대(84)와; 상기 수직지지대(84)의 끝단부분에 고정되어서 상기 통로(62)를 통하여 유입되는 열기를 사방을 확산하여 주는 확산커버(86)를 포함하여 이루어지도록 구성한다.

그리고, 상기 확산커버(86)는 저면이 비어 있는 원뿔 형상으로 형성하도록 한다.

상기 수평지지대(82) 및 수직지지대(84)를 고정하는 고정부재(83)는 나사식으로 고정되거나 또는 용접에 의하여 고정되는 방법등을 사용하는 것이 가능하다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 작용 및 효과를 살펴 보도록 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 콘덴싱가스보일러의 사용상태를 살펴 보면, 미도시된 스위치를 작동하여서 보일러를 가동하게 되면, 가스유입관(50)을 통하여 가스가 유입되어지고, 점화장치에서 점화가 이루어져서 연소실(54)의 내부에서 열을 발생하여 상측 부분에 설치된 현열 열교환기(56)에 열을 가하여서 현열파이프(58)를 따라서 이동하는 난방수를 데워주도록 한다.

그리고, 상기 현열 열교환기(56)에서 데워진 난방수는 현열파이프(58)에 연결되어진 난방수출구관(74)을 통하여서 가정의 방에 설치된 난방배관(76)을 통과하면서 난방을 수행하도록 한다.

그리고, 상기 난방배관(76)에서 난방을 수행한 후에 난방수는 재차 난방환수관(70)을 통하여서 상기 잠열 열교환기(64)로 복귀되어지게 된다.

한편, 상기 현열 열교환기(56)를 데워준 열기는 응축받이 격벽(56)의 중심부분에 형성된 통로(62)를 통해 상측으로 이동하여서 상기 수직지지대(84)에 지지된 획산커버(86)의 저면부분에 도 4에 표시된 상태로 확산되어지면서 잠열열교환기(64)를 데워주게 되며, 상기 난방환수관(70)을 통하여 상기 잠열파이프(66)로 이동하는 난방수를 데워주게 된다.

그리고, 상기 잠열 열교환기(64)에 열기로 데워준 배기가스는 상기 배기구(68)를 통하여서 외부로 배출되어지게 된다.

상기 잠열 열교환기(64)를 사용하다 발생하게 되는 열기에 의하여 하부로 낙하하게 되는 응축수는 응축수받이격벽(60)에 받아지면서 파이프를 통하여 외부로 배출되어져서 응축수받이(61)에 모여지게 된다.

상기 확산커버(86)는 상기 통로(62)를 통하여서 상승하는 열기를 확산하도록 하는 역할 뿐만아니라 잠열 열교환기(64)에서 하측으로 낙하하는 응축수가 통로(62)로 유입되는 것을 방지하도록 하는 커버의 역할도 한다.

따라서, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 열확산커버를 이용한 상향연소식 콘덴싱가스보일러를 사용하게 되면. 버너의 저면으로 부터 열기를 받아 들이는 현열 열교환기를 본체의 하부에 설치하고 응축수받이격벽의 중심부분에 통로를 형성하여서 상부층으로 이동하는 열기를 열기확산수단의 확산커버를 사용하여 사방으로 확산하도록 하고, 사방으로 확산된 열기를 잠열 열교환기에서 재차 잠열파이프로 이동하는 난방수에 열기를 공급하여서 난방을 수행하므로 열교환효율을 증대하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

또한, 종래의 상향방식의 콘덴싱가스보일러가 배기가스가 배출되는 구조가복잡하여서 크기가 커지고 구조가 복잡한 반면에 본 발명은 내부에 배기가스 이동로가 형성되므로 구조가 간단하고 사이즈가 콤팩트하여지는 장점을 지닌다.

Claims (6)

1. 가스유입관(50)을 통하여 유입된 가스를 이용하여서 연소실(54) 내부에서 열을 발생하도록 하는 버너(52)와; 상기 버너(52)의 열을 받아서 현열파이프(58)로 이동하는 난방수를 데워주는 현열 열교환기(56)와: 상기 현열 열교환기(56)에서 사용된 열을 이용하여서 잠열파이프(66)를 통하여 이동하는 난방수에 잠열을 제공하도록 하는 잠열 열교환기(64)로 구성된 콘덴싱가스보일러에 있어서,

   상기 현열 열교환기(56)를 연소실(54)의 하부에 설치하고, 상기 잠열 열교환기(64)는 상측에 설치하도록 하며, 상기 현열 열교환기(56)와 상기 잠열 열교환기(64) 사이에 상기 잠열 열교환기(64)에서 맺혀진 응축수를 받아주도록 하는 응축수받이를 위한 응축수받이격벽(61)을 형성하며, 상기 응축수받이 격벽(60)의 중심부부에는 열기가 상기 현열 열교환기(56)에서 상기 잠열 열교환기(64)로 이동하도록 하는 통로(62)를 형성하며, 상기 통로(62)의 상측부분에는 열기가 사방으로 확산되도록 하는 열기확산수단(A)을 형성하는 것을 특징으로 하는 열확산커버를 이용한 상향연소식 콘덴싱가스보일러.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 응축수받이격벽(60)의 측면부분에 모여진 응축수를 배출하도록 하는 응축수받이(61)를 설치하도록 하는 것을 특징으로 하는 열확산커버를 이용한 상향연소식 콘덴싱가스보일러.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 열기확산수단(A)은, 상기 통로(62)의 내벽면에 수평으로 가로질러서 고정되는 수평지지대(82)와; 상기 수평지지대(82)의 중심부분에 고정되는 고정부재(83)와; 상기 고정부재(83)의 중심 상측 부분에 고정되어서 지지되는 수직지지대(84)와; 상기 수직지지대(84)의 끝단부분에 고정되어서 상기 통로(62)를 통하여 유입되는 열기를 사방을 확산하여 주는 확산커버(86)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열확산커버를 이용한 상향연소식 콘덴싱가스보일러.
4. 제 4 항에 있어서, 상기 확산커버(86)는 저면이 비어 있는 원뿔 형상인 것을 특징으로 하는 열확산커버를 이용한 상향 연소식 콘덴싱가스보일러.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 현열파이프(58)는 동 또는 알루미늄을 전조하여서 형성하고, 잠열파이프(66)는 내부는 동이고 외부는 알루미늄을 전조하여서 형성하는 것을 특징으로 하는 열확산커버를 이용한 상향 연소식 콘덴싱가스보일러.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 현열 열교환기(56)와 잠열 열교환기(64)는 각각 동일한 면적내에 형성되는 것을 특징으로 하는 열확산커버를 이용한 상향 연소식 콘덴싱가스보일러.