KR20030090910A - 가스보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 내부에 연소실이 마련된 케이싱과, 상기 연소실 내의 하부에 마련된 가스버너와, 상기 가스버너의 상측에 마련되는 전조 열교환기를 갖는 가스보일러에 관한 것으로서, 상기 전조 열교환기의 적어도 어느 일측에는 상기 가스버너에 의해 발생한 배기의 흐름을 저항하는 복수의 배기저항체가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 배기흐름에 저항 역할을 하는 배기저항체를 전조 열교환기에 마련하여 열교환 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 장치의 컴팩트화를 실현시킬 수 있도록 한 가스보일러가 제공된다.

Description

가스보일러{Gas boiler}

본 발명은, 가스보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배기흐름에 저항 역할을 하는 배기저항체를 전조 열교환기에 마련하여 열교환 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 장치의 컴팩트화를 실현시킬 수 있도록 한 가스보일러에 관한 것이다.

일반 가정이나 공공건물 등에 사용되는 보일러는 난방용이나 온수용으로 이용된다. 이러한 보일러는 제공되는 연료의 형태에 따라 기름보일러와 가스보일러로 구분된다.

동일한 용량을 갖는 기름 및 가스보일러를 비교해보면 구입가격에 있어서 기름보일러가 가스보일러에 비해 저렴하나 가스보일러가 기름보일러에 비해 연료 소모량이 적다는 이점이 있다.

그러나, 장기적으로 볼 때, 소비자가 부담해야 하는 경비는 기름 및 가스보일러 모두가 거의 동일하다 할 수 있다. 이에, 도시가스가 공급되는 지역이라면 가스보일러를 사용하고 도시가스가 공급되지 않는 기타의 지역에서는 기름보일러를 많이 이용하게 된다.

한편, 가스가 연소하는 과정에서 발생하는 수증기는 저온의 물체나 공기에 접할 때 물(H₂O)로 변하는 과정에서 열에너지를 발생시킨다. 이 때, 발생하는 열을 가스보일러가 재흡수하여 열효율을 높이도록 설계된 방식을 콘덴싱 가스보일러라 한다. 이러한 콘덴싱 가스보일러는 통상의 일반 가스보일러에 비해 그 열효율이 높을 뿐만 아니라 연료비가 현격하게 절감되기 때문에 근자에 들어서는 콘덴싱 가스보일러의 사용이 증가되고 있다. 이하의 설명은 콘덴싱 가스보일러를 그 실시예로 하여 설명하기로 한다.

콘덴싱 가스보일러는 연소열을 이용하여 직접 난방수를 가열하고 아울러 배기가스의 응축잠열을 재차 흡수하므로 그 열효율을 높인다. 이에 콘덴싱 가스보일러는 그 열효율을 고려하여 동 재질로 된 열교환기를 널리 채용한다. 그러나, 열교환기 내부에서는 응축시 발생하는 산성 수분과 배기가스 중의 황산화물, 질소산화물 및 연소열에 의해 부식이 발생하는 바, 이를 억제하기 위해 근래에는 내식성을 갖춘 알루미늄 혹은 스테인레스 스틸 재질을 채용하기도 한다.

그런데, 이처럼 동 재질 혹은 알루미늄 재질로 전조된 전조 열교환기에는 배기흐름에 저항 역할을 하는 부분을 가지고 있지 않기 때문에 고온의 배기가스의 유동을 극대화시킬 수는 없다. 따라서, 그 열교환 효율이 저감될 수밖에 없는 바, 동일 열량을 확보하기 위해서는 전조 열교환기 자체를 크게 형성해야 하므로 가스보일러를 컴팩트화 할 수 없다는 결점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 배기흐름에 저항 역할을 하는 배기저항체를 전조 열교환기에 마련하여 열교환 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 장치의 컴팩트화를 실현시킬 수 있도록 한 가스보일러를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 가스보일러의 개략적인 구성도,

도 2는 도 1의 헌열부 열교환기 영역의 확대도,

도 3a 내지 도 3f는 각각 제2 내지 제7실시예에 따른 배기저항체들의 도면,

도 4는 본 발명의 제8실시예에 따른 가스보일러의 개략적인 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 케이싱 12 : 연소실

14 : 배기구 16 : 가스버너

20 : 헌열부 열교환기 25 : 배기저항체

30 : 잠열부 열교환기 40 : 응축수받이

50 : 배기흐름판 52 : 배기저항돌출부

상기 목적은, 본 발명에 따라, 내부에 연소실이 마련된 케이싱과, 상기 연소실 내의 하부에 마련된 가스버너와, 상기 가스버너의 상측에 마련되는 전조 열교환기를 갖는 가스보일러에 있어서, 상기 전조 열교환기의 적어도 어느 일측에는 상기 가스버너에 의해 발생한 배기의 흐름을 저항하는 복수의 배기저항체가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 가스보일러에 의해 달성된다.

여기서, 상기 전조 열교환기는 알루미늄 및 동 재질 중 적어도 어느 하나로전조된다.

상기 배기저항체는 후술하는 바와 같이, "Ｖ" 형상, 원형상, 마름모꼴 형상, 역삼각형 형상, 각 변이 절곡된 마름모꼴 형상, 갈매기 형상 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스보일러.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 대해 상세히 설명하며 동일 구성에 대해서는 동일부호를 부여한다. 또한, 전술한 바와 같이, 이하에서는 콘덴싱 가스보일러를 그 실시예로 하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 콘덴싱 가스보일러의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 헌열부 열교환기 영역의 확대도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러는 외관을 형성하며 내부에 연소실(12)이 형성된 케이싱(10)을 갖는다.

케이싱(10)의 측벽에는 연소실(12) 내의 열기가 외부로 방열되는 것을 저지하여 연소 효율을 높이기 위한 단열재(10c)가 충진되어 있다. 케이싱(10)의 상부에는 배기구(14)가 형성되어 있다. 본 실시예에서는 별도의 배기가스안내판(미도시) 없이 케이싱(10) 상부에 배기구(14)가 일체로 마련되어 있다. 따라서, 제품의 컴팩트화를 추구할 수 있을 뿐만 아니라 원가를 절감할 수 있다.

케이싱(10) 내의 연소실(12) 하부에는 가스버너(16)가 마련되어 있다. 본 발명에 따른 콘덴싱 가스보일러는 하향 연소식이 아닌 상향 연소식을 채용하고 있는 바, 가스버너(16)로는 분젠식버너 등을 이용할 수 있을 것이다.

연소실(12)의 상부에는 알루미늄이나 동 재질 중 적어도 어느 하나로 전조될수 있는 전조 열교환기가 마련되어 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 전조 열교환기에 대한 참조부호는 생략하며, 전조 열교환기를 각각 헌열부 열교환기(20) 및 잠열부 열교환기(30)를 포함한다고 가정하여 설명한다.

헌열부 열교환기(20)는 가스버너(16)에 의해 연소된 열을 이용하여 직접 난방수를 가열한다. 이러한 헌열부 열교환기(20)는 배기흐름이 원활해 질 수 있을 뿐만 아니라 전열면적이 최대로 이루어질 수 있도록 케이싱(10)의 횡단면 수평축선에 대해 소정의 기울기를 가지고 배치되어 있다.

이러한 헌열부 열교환기(20)는 내부식성을 가질 수 있도록 그 내부는 동 재질로 채용하고 외부는 알루미늄 재질로 전조 가공하여 사용될 수 있다. 그러나, 경우에 따라서는 내부 및 외부를 모두 알루미늄 전조 가공물로 채용할 수도 있는 것이다. 헌열부 열교환기(20)의 일단에는 난방수가 배출되는 난방수출구어댑터(22)가 장착되어 있다.

각 헌열부 열교환기(20)의 상부에는 배기저항에 따른 헌열부 열교환기(20) 후면에 이르기까지 최대한의 열교환 효율이 이루어지도록 복수의 배기저항체(25)가 마련되어 있다. 배기저항체(25)는 가스버너(16)에 의해 발생된 배기의 흐름을 저항하기 위해 마련된다. 각 배기저항체(25)는 배기흐름을 위한 공간부(25a)를 가지고 상호 이격배치되어 있으며 대략 "Ｖ" 형상을 이룬다.

그러나, 도 3a 내지 도 3f에 도시된 바와 같이, 배기저항체(25a~25f)는 다른 형상을 가질 수도 있다. 즉, 도 3a에 도시된 배기저항체(25a)는 원형상으로 이루어져 있으며, 도 3b에 도시된 배기저항체(25b)는 마름모꼴 형상을 갖는다. 그리고, 도 3c에 도시된 배기저항체(25c)는 각 변이 절곡된 마름모꼴 형상을 이루고 있고, 도 3d에 도시된 배기저항체(25d)는 역삼각형 형상을 갖는다.

도 3e에 도시된 배기저항체(25e)는 갈매기 형상을 가지며, 도 3f에 도시된 배기저항체(25f)는 헌열부 열교환기(30)의 상부 영역을 일부 절개한 형태에서 정 "Ｖ" 형상으로 이루어져 있다.

이러한 배기저항체(25a~25f)들 역시 각 부분 사이에 배기가스가 흐르는 공간부(미도시)를 가지며, 가스버너(16)에 의해 발생된 배기의 흐름을 저항하여 헌열부 열교환기(20)의 열교환 효율을 높이기 위해 채용된다. 따라서, 이들에 도시된 것과는 또 다른 형상이 채용될 수 있음은 물론이다.

헌열부 열교환기(20)의 상부에는 도 1에 도시된 바와 같이, 잠열부 열교환기(30)가 마련되어 있다. 잠열부 열교환기(30) 역시, 헌열부 열교환기(20)와 마찬가지로 케이싱(10)의 횡단면 수평축선에 대해 소정의 기울기를 가지고 경사 배치되어 있다. 이 때, 잠열부 열교환기(30)는 가스버너(16)에 의한 연소열이 배기구(14)를 향해 진행하는 수직방향을 따라 헌열부 열교환기(20)와 동일한 면적으로 배치되어 있다. 따라서, 전열면적을 최대화하고 헌열 및 응축 조건을 만들어 열교환 효율을 향상시키며 장치의 컴팩트화를 이룰 수 있다.

잠열부 열교환기(30) 역시, 헌열부 열교환기(20)와 마찬가지로 내부식성을 가질 수 있도록 그 내부는 동 재질로 채용하고 외부는 알루미늄 재질로 전조 가공하여 사용될 수 있을 것이다. 본 실시예에서 잠열부 열교환기(30)는 측방향을 따라 일렬로 배열되어 있으나, 2단, 다중구조 및 다중 배열 방식으로 구성할 수도 있으며, 필요에 따라 달리 분리하여 배열할 수도 있을 것이다.

잠열부 열교환기(30)의 일단에는 난방수가 입수되는 난방수입구어댑터(32)가 마련되어 있으며, 각 잠열부 열교환기(30) 중 어는 하나와 헌열부 열교환기(20)의 일단에는 이들을 상호 연결하는 연결부(54)가 마련되어 있다. 연결부(54)는 도시된 것과는 다른 방식으로 헌열부 및 잠열부 열교환기(20,30)를 연결할 수도 있다.

헌열부 열교환기(20)와 잠열부 열교환기(30) 사이에는 응축수받이(40)가 마련되어 있다. 응축수받이(40)는 그 일단이 케이싱(10)의 내측 일벽면(10a)에 접촉되고 타단이 케이싱(10)의 내측 타벽면(10b)으로부터 이격배치된다. 타벽면(10b)으로부터 이격배치된 이격간격으로는 배기의 흐름이 이루어진다. 그리고, 응축수받이(40)의 일단에는 잠열부 열교환기(30)의 열교환 작용시 발생하여 응축수받이(40)에 모인 응축수를 배출시키는 응축수배출구(42)가 형성되어 있다.

잠열부 열교환기(30)의 외벽에는 헌열부 열교환기(20)를 거친 배기의 흐름을 안내하는 배기흐름판(50)이 설치되어 있다. 배기흐름판(50)은 그 일단이 케이싱(10)의 내측 일벽면(10a)으로부터 이격되고 타단이 케이싱(10)의 내측 타벽면(10b)에 접촉된다.

응축수받이(40)와 배기흐름판(50)은 열효율이 저하되는 것을 방지하기 위해 이중의 공기층을 가지며, 그 측벽이 단열재질로 이루어져 있다. 한편, 응축수받이(40)와 배기흐름판(50)에는 잠열부 열교환기(30) 전역에서 열교환이 이루어질 수 있도록 소정의 이격간격을 두고 잠열부 열교환기(30)를 향해 판면으로부터 돌출된 복수의 배기저항돌출부(52)가 형성되어 있다.

배기저항돌출부(52)들은 배기가스의 흐름을 최대로 저지시킴으로써 잠열부 열교환기(30)에 의한 열교환 효율이 높도록 한다. 응축수받이(40)와 배기흐름판(50) 역시, 헌열부 열교환기(20) 및 잠열부 열교환기(30)와 마찬가지로 경사배치된다.

이러한 구성에 의해, 가열버너가 동작되어 연소되면 헌열부 열교환기(20)를 통과한 배기가스가 상호 이격배치된 배기저항체(25)의 공간부(25a)를 통과하여 응축수받이(40)로 향한다. 배기가스는 응축수받이(40)의 하부에서 케이싱(10)의 타벽면(10b)으로부터 이격배치된 이격간격으로 유도된다.

유도된 배기가스는 배기흐름판(50)의 하부에 설치된 잠열부 열교환기(30)들과 차례로 열교환된다. 이 때, 응축수받이(40)와 배기흐름판(50)에 마련된 각 배기저항돌출부(52)로 인해 잠열부 열교환기(30)에 의한 열교환 효율은 보다 높아질 수 있게 된다. 잠열부 열교환기(30)의 열교환 작용시 발생하는 응축수는 응축수받이(40)에 모인 후, 응축수배출구(42)를 통해 배출된다.

잠열부 열교환기(30)를 차례로 거치면서 열교환된 배기가스는 배기흐름판(50)의 일단과 케이싱(10)의 내측 일벽면(10a) 사이의 이격간격으로 유도된 후, 상측으로 부상하여 케이싱(10)의 상부 배기구(14)를 통해 외부로 배출된다.

이와 같이, 본 발명의 콘덴싱 가스보일러에 의하면, 배기흐름에 저항 역할을 하는 배기저항체(25, 25a~25f)를 전조 열교환기의 헌열부 열교환기(20)에 마련함으로써 열교환 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 장치의 컴팩트화를 실현시킬 수 있다.

전술한 실시예들에서는 전조 열교환기의 헌열부 열교환기(20)에 배기흐름에 저항 역할을 하는 배기저항체(25, 25a~25f)를 마련하고 있다. 그러나, 배기저항체(25, 25a~25f)는 전조 열교환기인 잠열부 열교환기(30)에 마련할 수도 있는 것이다.

또한, 전술한 실시예에서는 헌열부 열교환기(20), 잠열부 열교환기(30), 응축수받이(40), 배기흐름판(50), 배기저항돌출부(52) 등이 모두 구비되어 있는 가스보일러를 실시예로 하여 설명하였다.

그러나, 이들이 모두 갖춰져 있지 않더라도 본 발명의 제8실시예를 도시한 도 4에서와 같이, 전조 열교환기(20')만이 마련되어 있을 경우, 이 전조 열교환기(20')에 배기저항체(25)의 상부에 마련하더라도 상기의 제1 내지 제7실시예와 동일한 효과를 거둘 수 있음은 물론이다.

전술한 제1실시예에서는 높이방향을 따라 헌열부 열교환기(20)와 잠열부 열교환기(30)가 상호 이격되어 있으나, 연소실(12)의 크기에 따라 이들은 겹쳐져 있을 수도 있는 것이다. 또한, 연결부(54)에 의해 헌열부 열교환기(20)와 잠열부 열교환기(30)가 상호 연결되어 있으나, 이들 역시 분리될 수도 있다.

또한, 전술한 실시예에서는 콘덴싱 가스보일러를 그 예로 하여 설명하였지만, 본 발명의 사상은 일반 가스보일러에도 적용될 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 배기흐름에 저항 역할을 하는 배기저항체를 전조 열교환기에 마련하여 열교환 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 장치의컴팩트화를 실현시킬 수 있도록 한 가스보일러가 제공된다.

Claims (3)

1. 내부에 연소실이 마련된 케이싱과, 상기 연소실 내의 하부에 마련된 가스버너와, 상기 가스버너의 상측에 마련되는 전조 열교환기를 갖는 가스보일러에 있어서,

   상기 전조 열교환기의 적어도 어느 일측에는 상기 가스버너에 의해 발생한 배기의 흐름을 저항하는 복수의 배기저항체가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 가스보일러.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전조 열교환기는 알루미늄 및 동 재질 중 적어도 어느 하나로 전조되는 것을 특징으로 하는 가스보일러.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 배기저항체는 "Ｖ" 형상, 원형상, 마름모꼴 형상, 역삼각형 형상, 각 변이 절곡된 마름모꼴 형상, 갈매기 형상 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스보일러.