KR200310733Y1

KR200310733Y1 - 온수 및 난방용 수관보일러

Info

Publication number: KR200310733Y1
Application number: KR20-2003-0000831U
Authority: KR
Inventors: 황무섭
Original assignee: 황무섭
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2003-04-21

Abstract

본 고안은 상부의 열교환실(35)과 하부의 가열수조(32)로 이루어진 보일러 본체 하부에 연소실(33)과 연통되도록 일체로 형성된 ㄱ형 형상 내통(41); 상기 내통(41) 내부에 설치된 다수개의 횡수관(36); 상기 가열수조(32)와 연통되며 ㄱ형 내통(41)의 내측으로 형성되도록 절곡된 형태로 성형되어진 ㄱ형 가열 수조(45); 상기 내통(41) 상부의 열교환실(35)에 위치하는 열교환기(37, 57); 상기 내통(41) 후방과 연통되어 본체 외부로 연장된 제1연도(50)와 여기에 상부로 돌출 형성되어 일체로 부착된 제2연도(49); 상기 내통(41)과 연결되는 청소구(41a, 41b, 41c, 41d)가 다수 개 본체(31)에 장착된 것을 특징으로 하는 온수 및 난방용 수관 보일러를 제공함으로써, 배기 가스의 온도를 낮출 수 있고 가열수의 신속한 대류 효과와 발열 면적 또는 흡열 면적을 향상시켜 결국 열효율이 높고, 청소구 커버(41a-1, 41b-1, 41c-1, 41d-1)가 볼트(46)에 의해 쉽게 개폐가 될 뿐만 아니라 특정 청소구(41d)의 위치를 ㄱ형 가열 수조(45) 보다 전방에 구성함으로써 분사수가 효율적으로 배출될 수 있는 온수 및 난방용 수관 보일러에 관한 것이다.

Description

온수 및 난방용 수관 보일러 { Water tube boiler for hot water supply and hot water heating }

본 고안은 온수 및 난방용 수관 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내통과 상기 내통 내부에 가열 수조가 ㄱ형으로 형성돼 버너의 화염이 내통 안에 머무르는 시간이 길고, 내통 내부에 ㄱ형 가열 수조와 함께 형성된 횡수관은 경사지게 설치되어 증기수의 대류를 원활히 하며, 길게 성형된 온수, 난방 열교환기가 내통의 상부에 위치함으로써 흡열 효과가 높고, 청소구가 다수개 설치되어 있어 청소가 용이한 온수 및 난방용 수관 보일러에 관한 것이다.

도 1을 통해서 종래의 수관 보일러의 구조를 살펴보면, 본체(1) 내부의 아래쪽에 버너(21)가 장착된 연소실(3)이 형성되고, 연소실(3) 상부에 짧은 U자형 관(4)이 헤더(9)에 장착된 열교환기(7)가 열교환실(5)에 위치하며, 상기 열교환실(5)의 후방에 연소실(3)과 연결되는 내통(11)이 설치되고, 내통(11)의 외측면과 본체(1)의 내측면 사이에 열교환실(5)과 수직 가열 수조(15) 및 횡수관(13)과 연통되는 가열 수조(16)가 형성된다.

한편, 상기 수직 가열 수조(15)는 내통(11)을 제1화염실(11a)과제2화염실(11b)로 구분시키며, 내통(11) 측부만 가열 수조(16)와 연통되고, 수직 가열 수조(15)의 나머지 면은 내통(11)의 내주면과 이격된 구조로 이루어져 있음을 알 수 있다. 아울러, 상기 내통(11)의 내부에는 가열 수조(16)와 연통되는 다수개의 횡수관(13)이 수평으로 배열 설치되어 있다.

또한, 수직 가열 수조(15) 하단에는 내화재(17)가 형성되어 수직 가열 수조(15)와 내통(11)의 저면으로부터 이격된 공간을 막고 있고, 덮개(22)가 제1연도(20)에 고정되어, L형강이 부착된 지지부재(18)를 밀어주게 됨으로써, 상기 내화재(17)는 수직 가열 수조(15)에 접촉되게 되며, 상기 제1연도(20)에는 제2연도(19)가 돌출되어 있고, 내통(11)의 상면에는 청소구(8)가 형성되어 본체(1)를 관통하되 덮개(6)에 의해 밀폐된 구조를 이루고 있다.

이와 같이 구성된 종래 고안은 버너(21)에 의한 연소실(3)의 화염이 연소실(3)을 지나서 내통(11)의 제1화염실(11a)과 제2화염실(11b)을 지나고 제2연도(19)로 배출되면서 내통(11)의 내주와 수직 가열 수조(15) 및 횡수관(13)을 가열하여 본체(1) 내부에 공급된 물이 가열수가 되어 열교환실(5), 가열 수조(16), 횡수관(13) 및 수직 가열 수조(15)를 통해 대류하게 된다. 따라서, 열교환기(7)의 유입구(9a)로 공급된 냉수가 열교환된 후, 헤더(9)의 유출구(9b)로 배출되게 되는 바, 통상 이러한 경우는 열효율이 높지 못 한 것으로 알려져 있으며 이와 같은 이유는 수직 가열 수조(15)가 하나 밖에 없기 때문에 화염이 내통(11) 안에 오래 머물지 못하고, 열량이 내통(11)의 상면(11-1)과 후면(11-2)을 통해 본체(1) 바깥으로 소실될 뿐만 아니라, 열교환기(7)의 U자형 관(4) 또한 길이가 짧아서 헤더(9)의유입구(9a)로 공급된 물이 U자형 관(4)을 빨리 통과하게 되어 열교환이 충분히 이루어지지 않기 때문이다.

또한, 상기 종래 고안의 연소실(3), 내통(11)의 내주, 횡수관(13) 및 수직 가열 수조(15)에 묻은 그을음 등을 청소할 때는 본체(1)의 상면에 형성된 청소구(8)의 덮개(6)를 열고, 연소실(3)의 버너(21)와 제1연도(20)에 부착된 덮개(22)를 분리한 후, 지지 부재(18)를 내화재(17)로부터 분리하여 내화재(17)가 수직 가열 수조(15)로부터 이격되도록 하여, 상기 청소구(8)와 버너(21)가 삽입되는 연소실(3)의 구멍을 통해 분사수(噴射水, water jet)를 불어넣음으로써 제1연도(20)를 통해 바깥으로 그을음이 분사수와 함께 배출되도록 하는 과정을 거치게 되는데, 이와 같은 청소 방법은 내화재(17)를 들어내는 작업이 번거롭고 까다로울 뿐만 아니라, 상기 내화재(17)를 완전히 본체 외부로 이격시키지 않는 한 청소물의 배출에 방해가 되는 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 ㄱ형의 내통과 ㄱ형 가열 수조를 형성시켜, 화염을 보다 오래 머물게 함으로써 배기 가스로의 열손실을 방지하고, 열교환기의 U자형 관을 길게 성형하여 ㄱ형 내통의 상부에 위치시킴으로써 열교환율을 높게 하며, 횡수관이 경사지게 설치되어 고온의 가열수가 더 효율적으로 대류되도록 하고, 청소구를 다수개 형성하되, 청소구와 청소구 커버를 쉽게 분리, 결합할 수 있어 청소가 용이한 고효율의 온수 및 난방용 수관 보일러를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 온수 수관 보일러의 단면도

도 2는 본 고안의 단면도

도 3은 도 2의 A-A선 단면도

도 4는 본 고안의 사시도

도 5는 도 4를 B에서 본 사시도

도 6은 본 고안의 청소구를 표현한 분리 사시도

도 7은 본 고안의 열교환기와 본체와의 분리 사시도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*

31: 본체 33: 연소실

35: 열교환실 36: 횡수관

37: 온수 열교환기 38a: 온수 유입실

38b: 온수 유출실 38c: 난방 유입실

38d: 난방 유출실 39: 헤더

39a: 온수 유입구 39b: 온수 유출구

39c: 난방 유입구 39d: 난방 유출구

41: 내통 41a, 41b, 41c, 41d: 청소구

41a-1, 41b-1, 41c-1, 41d-1: 청소구 커버 45: ㄱ형 가열 수조

51: 버너 57: 난방 열교환기

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은 먼저, 상부의 열교환실(35)과 하부의 가열수조(32)로 이루어진 보일러 본체 하부에 연소실(33)과 연통되도록 일체로 형성된 ㄱ형 형상 내통(41); 상기 내통(41) 내부에 설치된 다수개의 횡수관(36); 상기 가열 수조(32)와 연통되며 ㄱ형인 내통(41)의 내측으로 형성되도록 절곡된 형태로 성형되어진 ㄱ형 가열 수조(45); 상기 내통(41) 상부의 열교환실(35)에 위치하는 열교환기(37, 57); 상기 내통(41) 후방과 연통되어 본체 외부로 연장된 제1연도(50)와 여기에 상부로 돌출 형성되어 일체로 부착된 제2연도(49); 상기 내통(41)과 연결되는 청소구(41a, 41b, 41c, 41d)가 다수 개 본체(31)에 장착된 것을 특징으로 하는 온수 및 난방용 수관 보일러를 제공하는 데 있다.

그리고, 본 고안의 다른 특징으로 상기 열교환기는 온수 열교환기(37) 및 난방 열교환기(57)와, 온수 유입실(38a), 온수 유출실(38b), 난방 유입실(38c) 및 난방 유출실(38d)로 구분된 헤더(39)로 이루어지되 상기 온수 유입실(38a)에는 온수 유입구(39a)가 연결되고, 온수 유출실(38b)에는 온수 유출구(39b)가 각각 연결되며, 상기 헤더(39)의 온수 유입실(38a)과 온수 유출실(38b)에 U자형 관(34)이 연결된 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 고안의 또 다른 특징으로 상기 온수 유입구(39a)와 온수 유출구(39b)는 상호 대각선 방향으로 엇갈리게 장착되거나 상기 다수개의 횡수관(36)은 내통(41) 내부에서 상부 방향으로 일정 각도 경사지게 설치된 것을특징으로 하는 온수 및 난방용 수관 보일러를 제공하는 데 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 온수 및 난방용 수관 보일러를 도면에 의거 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 2에 나타난 바와 같이 본체 상부 전반에 걸쳐 열교환실(35)이 형성되고 그 내부에는 온수 열교환기(37)와 난방 열교환기(57)가 각각 설치되며, 본체 내 열교환실(35) 하부에는 내통(41)이 위치하고 내통(41)의 후하방에는 연소실(33)이 일체로 형성되며, 상기 내통(41)의 외주면, 연소실(33)의 외주면과 본체(31)의 내주면 사이에는 상기 열교환실(35)과 연통되는 가열수조(32)가 형성된다.

상기 내통(41)의 구조를 도 2와 함께 보다 상세히 살펴보면, 후하방에 연소실(33)이 일체로 형성되며 그 형상은 ㄱ형으로 이루어지되, 가열수조(32)와 연통되는 별도의 ㄱ형 가열 수조(45)가 내통의 형상에 의해 내측으로 형성되도록 절곡된 형태로 성형되어지며, 상기 내통(41) 내부에는 다수개의 횡수관(36)이 내통(41)의 내부에 설치되어진다. 이러한 횡수관(36)은 도 2의 A-A선 단면을 나타낸 도 3에 나타난 바와 같이 내통(41)에 경사지게 첨입되며, 내통(41)의 하단 전방 일측에는 배기 가스가 배출되는 제1연도(50)와 여기에 상부로 돌출 형성된 제2연도(49)가 일체로 부착된다. 또한 내통(41) 하부에는 기설명한 바와 같이 연소실(33)이 형성되는데 상기 연소실 후방 일측에는 버너(51)가 장착되고 타측은 내통(41)과 연통되어지되, 연소실(33) 외주면은 내통(41)과 일정 부분 이격된 구조로 형성되어 있다. 아울러, 내통(41) 상단 일측과 타측에는 청소구(41a, 41b)가 본체(31)를 관통하여 각각 연결되고, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 제1연도(50)의 끝단과 본체(31)의측부 아래측에도 청소구(41c, 41d)가 각각 장착되어지는 바, 상기 본체(31)의 측부에 장착되는 청소구(41d)는 ㄱ형 가열 수조(45)보다 전방에 설치됨에 따라 내통(41)의 전면 일측에 장착된 청소구(41b)와 버너(51)가 설치된 구멍을 통해 공급된 분사수가 효율적으로 외부로 배출되도록 하기 위함이다. 이러한 청소구(41a, 41b, 41c, 41d)의 구조를 도 6을 통해 살펴보면, 파이프(53)의 일측에 중앙에는 홀(48)이 가공되고 그 홀(48)을 중심으로 하여 양측에 탭구멍(42)이 가공된 플레이트(51)가 일체로 부착되어지고, 상기 탭 구멍(42)에 대응되는 볼트 구멍(44)이 가공된 청소구 커버(41a-1, 41b-1, 41c-1, 41d-1)가 볼트(46)에 의해 상기 플레이트(51)에 결합된다. 이 때, 플레이트(51)가 결합되지 않은 파이프(53)의 일측 단면은 내통(41) 또는 제1연도(50)에 장착되어 내통(41)의 내부와 연통되도록 구성되어져 있다.

한편, 본체 상부 전반에 걸쳐 형성된 열교환실(35) 내부에는 온수 열교환기(37)와 난방 열교환기(57)가 각각 설치되어 있는 바, 그 구조는 도 7에 도시된 바와 같이 온수 유입실(38a), 온수 유출실(38b), 난방 유입실(38c), 난방 유출실(38d)로 내부가 구분된 헤더(39)에 다수개의 U자형 관(34)이 온수 열교환기(37)의 온수 유입실(38a)과 온수 유출실(38b)에 연결되고, 난방 열교환기(57)의 난방 유입실(38c)과 난방 유출실(38d)에 각각 연결된다. 이 때, 온수 유입실(38a)에는 온수 유입구(39a)가 부착되고, 온수 유출실(38b)에는 온수 유출구(39b)가 장착되어지되, 상기 온수 유입구(39a)와 온수 유출구(39b)는 서로 엇갈리게 장착되며, 또한 난방 유입실(38c)에는 난방 유입구(39c)가, 난방유출실(38d)에는 난방 유출구(39d)가 장착되는 데 통상 사용 빈도는 온수의 사용 용도가 더 많으므로 온수 유입실(38a)과 온수 유출실(38b)의 용량이 난방 유입실(38c)과 난방 유출실(38d)보다 더 크게 제작된다. 따라서, 상기와 같은 구조로 이루어진 헤더(39)가 본체(31)에 기밀이 유지되도록 부착됨으로써 온수 열교환기(37)와 난방 열교환기(57)가 열교환실(35)에 위치하게 되는 것이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 온수 및 난방용 수관 보일러의 실시예에 따른 작동을 도면과 함께 보다 상세히 설명하면,

첫째, 도 2에 나타난 바와 같이 버너(51)를 통해 화염을 연소실(33)에 불어 넣게 되면, 화염과 뜨거운 배기 가스가 횡수관(36)이 설치된 ㄱ형 내통(41)을 따라제1연도(50)를 거쳐 제2연도(49)로 배출된다. 이 때, 본 고안의 경우 내통(41)의 형상이 ㄱ형상으로 구성되어 있는 관계로 배기 가스의 열기가 장시간 내통(41) 내에 머물게 됨에 따라 열효율이 높게 되며, 특히 별도의 ㄱ형 가열 수조(45)가 내통(41) 내측에 형성됨에 따라, 도 1의 종래 기술처럼 수직 가열 수조(15)와 내통(11) 저면 사이에 형성된 공간으로 화염 유출을 막기 위한 별도의 내화재(17)를 설치할 필요가 없게 된다. 아울러, 내통(41)이 ㄱ형으로 구부러져 형성됨으로써 내통(41)의 상부와 열교환실(35)과의 접촉면이 넓게 형성되어 유효 열전달 면적이 향상되므로 열전달 효율이 그 만큼 향상되는 잇점이 있다.

둘째, 연소실(33)의 화염과 배기 가스에 의해 연소실(33)의 외주면은 물론이고, 내통(41)과 내통 내주면의 형상을 따라 구현되는 ㄱ형 가열 수조(45) 및 횡수관(36)이 가열됨으로써 본체(31) 내부에 공급된 보일러수(水)가 고온의 가열수가되어 열교환실(35), 가열 수조(32), ㄱ형 가열 수조(45), 그리고 횡수관(36)을 통해 대류하게 된다. 그런데 자연계의 유체는 통상 온도가 높을수록 밀도가 낮아져 상향하는 고유성질이 존재하기 때문에, 도 4에 도시된 바와 같이 다수개의 횡수관(36)을 내통(41) 내부에 상부 방향으로 일정 각도 경사지게 설치하면 횡수관(36)을 지나는 가열수가 보다 신속히 유동할 수 있게 됨에 따라 효율적인 열교환이 이루어질 수 있는 것이다.

세째, 온수 열교환기(37)와 난방 열교환기(57)의 U자형 관(34)이 길게 내통(41)의 상부 전체에 걸쳐 위치함으로써 각 열교환기(37, 57)의 흡열 면적이 넓어지게 되어 열효율이 높다. 그리고 헤더(39)에 장착된 온수 유입구(39a)와 온수 유출구(39b)가 상호 대각선 방향으로 엇갈리게 장착됨(도 7 참조)에 따라 다수개의 U자형 관(34)에 물이 고르게 유입 유출된다. 만약, 온수 유입구(39a)와 온수 유출구(39b)가 상하 같은 선상에 위치할 경우, 다수개의 U자형 관(34)에 고르게 물이 유입, 유출되기 어려운 데, 그 이유는 온수 유입구(39a)와 온수 유출구(39b)에서 근접한 U자형 관(34)으로만 물이 유입되고, 유출되기 때문이다. 따라서, U자형 관(34)을 모두 열교환에 사용할 수 있으므로 열효율을 높일 수 있는 것이다.

한편, 난방 열교환기(57)를 구성하는 난방 유입구(39c) 및 난방 유출구(39d)의 경우는 U자형 관(34)의 수량이 상기 온수 유입구(39a) 및 온수 유출구(39b)에 연결된 U자형 관(34)에 비해 그 갯수가 작으므로 굳이 엇갈리게 장착되어 있지 않아도 무방하다.

네째, 본 고안에 의한 수관 보일러를 장시간 사용하게 되면 연소실(33)과 내통(41)의 내주면 및 횡수관(36), 그리고 ㄱ형 가열 수조(45)에 그을음이 끼게 되는데 이러한 그을음은 보일러 내 열전도율을 떨어뜨려 저효율의 원인이 된다. 따라서 이러한 그을음을 제거하기 위하여 주기적이고도 효율적인 청소가 요구되는 데, 본 고안에 의한 수관 보일러의 청소 과정을 살펴보면 우선 각 청소구(41a, 41b, 41c, 41d)에 체결된 볼트(46)를 풀어서 청수구 커버(41a-1, 41b-1, 41c-1, 41d-1)를 분리함과 동시에 버너(51) 또한 내통(41)으로부터 분리한다. 그리고 내통(41)의 상부 양측에 형성된 청소구(41a, 41b)와 버너(51)가 장착된 구멍을 통해 분사수(噴射水, water jet)를 불어넣어 그을음을 제거하는 과정을 수행하게 되는데 이 때, 분사수는 본체(31)의 측면 하단에 장착된 청소구(41d)와 제1연도(50)에 연결된 청소구(41c)로 배출된다. 특히, 상기 본체(31) 측면에 연결된 청소구(41d)의 경우 ㄱ형 가열 수조(45) 보다 전방에 설치됨으로써 내통(41)의 전면 일측에 장착된 청소구(41b)와 버너(51)가 장착되는 구멍을 통해 공급된 분사수가 효율적으로 배출될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 고안에 의하면 내통이 ㄱ형 형상이고 가열수조와 연통되는 ㄱ형 가열 수조가 내통의 형상에 의해 내측으로 형성되도록 절곡된 형태로 성형되어짐에 따라 화염의 열기를 보다 오랜 시간 머물게 할 수 있으므로 배기 가스의 온도를 낮출 수 있고, 횡수관이 경사지게 내통 안에 장착되어 있어 가열수의 신속한 대류 효과를 볼 수 있으며, 상기 내통이 ㄱ형상이어서 발열 면적이 넓고 온수 열교환기와 난방 열교환기의 U자형 관이 열교환실 전반에 걸쳐 길게 형성됨으로써 흡열 면적 또한 넓어지는 효과가 있다. 아울러 다수개의 청소구를 구성하되, 청수구 커버가 볼트에 의해 쉽게 개폐가 될 뿐만 아니라 특정 청소구의 위치를 ㄱ형 가열 수조 보다 전방에 구성함으로써 분사수가 효율적으로 배출될 수 있다.

Claims

상부의 열교환실(35)과 하부의 가열수조(32)로 이루어진 보일러 본체 하부에 연소실(33)과 연통되도록 일체로 형성된 ㄱ형 형상 내통(41); 상기 내통(41) 내부에 설치된 다수개의 횡수관(36); 상기 가열 수조(32)와 연통되며 ㄱ형 내통(41)의 내측으로 형성되도록 절곡된 형태로 성형되어진 ㄱ형 가열 수조(45); 상기 내통(41) 상부의 열교환실(35)에 위치하는 열교환기(37, 57); 상기 내통(41) 후방과 연통되어 본체 외부로 연장된 제1연도(50)와 여기에 상부로 돌출 형성되어 일체로 부착된 제2연도(49); 상기 내통(41)과 연결되는 청소구(41a, 41b, 41c, 41d)가 다수 개 본체(31)에 장착된 것을 특징으로 하는 온수 및 난방용 수관 보일러.
제1항에 있어서, 상기 열교환기는 온수 열교환기(37) 및 난방 열교환기(57)와, 온수 유입실(38a), 온수 유출실(38b), 난방 유입실(38c) 및 난방 유출실(38d)로 구분된 헤더(39)로 이루어지되 상기 온수 유입실(38a)에는 온수 유입구(39a)가 연결되고, 온수 유출실(38b)에는 온수 유출구(39b)가 각각 연결되며, 상기 헤더(39)의 온수 유입실(38a)과 온수 유출실(38b)에 U자형 관(34)이 연결된 것을 특징으로 하는 온수 및 난방용 수관 보일러.
제2항에 있어서, 상기 온수 유입구(39a)와 온수 유출구(39b)는 상호 대각선 방향으로 엇갈리게 장착된 것을 특징으로 하는 온수 및 난방용 수관 보일러.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다수개의 횡수관(36)은 내통(41) 내부에서 상부 방향으로 일정 각도 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 온수 및 난방용 수관 보일러.
제1항에 있어서, 상기 청소구(41a, 41b, 41c, 41d)는 볼트(46)에 의해 청소구 커버(41a-1, 41b-1, 41c-1, 41d-1)가 결합, 분리되도록 한 것을 특징으로 하는 온수 및 난방용 수관 보일러.
제5항에 있어서, 상기 본체(31)의 측부에 장착되는 청소구(41d)는 ㄱ형 가열 수조(45)보다 전방에 설치된 것을 특징으로 하는 온수 및 난방용 수관 보일러.