KR200330705Y1 - 온수보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 온수보일러는 원통형 몸체(100)와, 버너(110)와, 상기 원통형 몸체 내부에 형성되는 상하부 수실(102,101)과 연소부(120)를 구비하고, 연소부(120)는 상기 상하부 수실 사이에 상기 버너의 선단을 통해 배출되는 연소가스가 연소되는 연소실(112)과, 상기 연소실 상측에 위치한 개구를 통해 연통되며 연소실에 가열상승된 연소가스가 반전되어 하강유동하는 외측연도(116)와, 상기 연소실의 하측으로 형성되며 상기 외측연도와 연통되어 상기 외측연도을 통해 하강유동된 연소가스가 모이는 연소가스챔버(118)를 포함하며, 연소실(112) 및 외측연도(116) 사이에 상하부 수실과 연통되게 형성되는 내부 수실(125)과, 연소가스챔버에 연결된 배기관(119) 및 원통형 몸체 내부에 온수코일(130)을 내장함으로써 연소가스가 상승로 및 하강로의 2패스 경로를 따라 유동하면서 난방수와 열교환하게 되므로 난방수의 열흡수율이 증대되어 열효율이 상승될 뿐만 아니라, 열흡수율의 상승으로 인해 연소실 내부의 온도와 배기구측 온도 차가 크게 되므로 연소가스가 자연적인 열흐름으로 유동하여 배기구를 통해 배출되므로 보일러 구조를 단순화시키는 것이 가능하게 됨으로써 연소열의 낭비를 방지하는 효과가 있다.

Description

온수보일러{HOT WATER BOILERS}

본 고안은 온수보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버너의 연소열이 상승로 및 하강로의 2패스 경로를 따라 유동하면서 열교환되므로 열효율이 향상되는 온수보일러에 관한 것이다.

도 1 은 종래의 일반적인 온수보일러의 구조를 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 보일러는 일반적으로 외부의 다른 배관들과 연통되는 몸체(1)와, 상기 몸체의 측면 하부에서 상기 몸체를 관통하여 내장되는 버너(2)를 구비하고, 상기 몸체 내부의 중앙 하부에는 버너(2)의 선단이 위치하여 연료가 연소되는 연소실(3)와 상기 연소실(3)과 연통되며 연소가스가 상향 유동되는 연관(4)이 구비된다. 상기 연소실(3) 및 연관(4) 주위는 난방수가 저장 및 유동되는수실(5)로서, 수실(5)의 난방수가 연소실(3) 및 연관(4)를 통해 유동하는 연소가스와 열교환되면서 물이 간접가열되는 구조를 구비하고 있다. 또한, 온수를 공급하기 위해 몸체 내부에는 온수코일(10)이 내장되어 있다.

이러한 종래의 온수보일러에 있어서, 버너(2)의 연소열이 상승하면서 주위의 난방수와 열교환한 후 배기구를 통해 배출되는 데, 연소가스와 난방수가 열교환되는 시간이 짧아서 배기구(6)를 통해 배출되는 배기가스의 온도는 여전히 높은 상태이다. 즉, 배기구를 통해 배기가스의 온도가 낮을수록 보일러의 열효율이 높다는 것을 의미하는 데, 종래의 보일러 구조는 연소가스가 높은 온도를 가지고 빠져나가므로, 많은 연소열이 낭비되어 열효율이 낮은 원인이 되고 있다.

이러한 배기가스에 의해 낭비되는 연소열을 잡기 위해 다양한 구조가 도입되고 있으나, 이러한 방식들은 별도의 장치를 필요로 함으로 결국 보일러의 가격을 상승시키고 보일러 구조를 복잡하게 하는 원인이 된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 열유동의 자연원리를 이용하여 연소열이 상승로 및 하강로의 2패스 경로를 따라 유동하면서 열교환되도록 하여 난방수의 열흡수율을 높여 연소효율을 상승시킨 온수보일러를 제공하는 것을 고안의 목적으로 한다.

도 1 은 종래의 온수보일러의 구조를 도시한 도면이다.

도 2 는 본 고안의 일실시예에 따른 온수보일러 구조를 도시한 도면이다.

도 3 은 본 고안의 일 실시예에 따른 온수보일러의 외측연도의 내측면 구조를 설명하기 위한 도면이다.

본 고안은 상기 목적을 달성하기 위해, 난방수 인입구 및 난방수 유출구를 가진 원통형 몸체와, 상기 원통형의 몸체의 측면 하부에 설치되는 버너와, 상기 원통형 몸체 내부에 상하단에 형성되는 상하부 수실과; 상기 상하부 수실 사이에 형성되며 상기 버너의 선단을 통해 배출되는 연소가스가 연소되는 연소실과, 상기 연소실 상측에 위치한 개구를 통해 연통되며 연소실에 가열 상승된 연소가스가 반전되어 하강유동하는 외측연도와, 상기 연소실의 하측으로 형성되며 상기 외측연도와 연통되어 상기 외측연도을 통해 하강유동된 연소가스가 모이는 연소가스챔버를 포함하는 연소부와; 상기 연소가스챔버와 연통되어 상기 원통형 몸체의 외부로 인출되게 설치된 배기관; 및 상기 연소부의 연소실 및 외측연도 사이에 상기 상하부 수실과 연통되게 형성되는 내부 수실; 및 상기 원통형 몸체 내에 내장되는 온수코일을 포함하는 온수보일러를 제공한다.

본 고안의 일 특징에 의하면, 상기 외측연도에는, 상기 연소실 상측으로 형성된 개구 상측으로 상기 연소실에서 상승된 연소가스의 흐름을 가이드하는 삼각뿔형상의 가이드부재가 설치되며, 상기 외측연도의 내측면에는, 연소가스가 선형흐름을 가지고 유동되도록 가이드하는 파형홈이 형성된다.

이하 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2 내지 도 3 는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 온수보일러의 구조를 설명하기 위한 도면으로, 도 2 에는 본 고안에 따른 온수보일러의 일예가 도시되어 있고, 도 3 에는 본 고안에 따른 외측연도의 내측면 구조의 일예가 도시되어 있다.

도 2 를 참조하면, 본 고안에 따른 온수보일러는 원통형 몸체(100)와, 상기 원통형 몸체(100) 측면 하부에 설치되어 그 선단이 원통형 몸체 중앙부에 형성된연소실(112)에 위치하도록 배치되는 버너(110)와, 상기 버너(110)의 연소열이 상승 및 하강 유동하면서 연소실(112) 및 외측연도(116) 주위의 난방수와 열교환하는 연소부(120)와, 연소가스가 배출되는 배기구(119)와, 난방수가 저장 및 유동되는 상하부 수실(101, 102) 및 내부 수실(125), 및 온수코일(130)을 포함한다.

온수보일러의 원통형 몸체(100)에는 난방수가 유입 및 유출되는 난방수 유입구(104) 및 난방수 유출구(106)가 형성된다. 난방수 유입구(104)는 원통형 몸체(100)의 측면 하부로 형성되고 난방수 유출구(106)는 원통형 몸체(100) 상측으로 형성되어, 연소부(120)에 의해 열교환된 난방수가 대류 현상에 의해 상승되어 원통형 몸체(100) 측면 상측으로 유출되도록 구성된다.

원통형 몸체(100) 중앙부에는 연소부(120)가 마련되는 데, 연소부(120)는 원통형 몸체(100)의 내측 하단에 설치된 지지대(121)에 의해 원통형 몸체(100)의 내측 하단으로부터 상측으로 이격설치되어 있다. 이와 같은 구조로 인해 연소부(120)의 상하부에는 상하부 수실(101,102)이 마련된다. 그리고, 난방수 유입구(104)는 하부수실(101)에 연통되며 난방수 유출구(106)는 상부수실(102)에 연통되게 구성된다. 이와 같이, 상부 수실(102) 및 하부 수실(101)을 별개로 마련함으로 인해 온수보일러의 관수용량을 증대시키면서도 연소부(120)의 하측 및 연소부(120)의 상측의 양부분을 통해 열교환이 이루어지므로 열효율이 증대된다.

하부 및 상부 수실(101,102) 사이에 설치되는 연소부(120)는, 버너(110)의 선단이 위치하여 연료가 배출되면서 연소되는 연소실(112)과, 상기 연소실(112)의 상단으로 형성되는 개구(114)를 통해 연통되며, 연소실(112)에서 상승된 연소가스가 상기 개구(114)를 통해 상승되어 반전되어 하강유동되며 상기 연소실(112)과 내부수실(118)을 사이에 두고 이격되어 배치되는 외측연도(116)을 구비한다. 따라서, 연소실(112)에서 상승된 연소가스는 개구(114)를 통해 상승되어 반전되어 외측연도(116)를 통해 하강유동한다. 외측연도(116)를 통해 하강된 연소가스는 연소실 하부에 마련된 연소가스챔버(118)에 집중되어 하부 수실(101)에 있는 난방수와 열교환을 하고 배기구(119)를 통해 배출된다. 도면에서 a로 표시된 화살표가 연소가스의 흐름을 나타낸다.

이와 같이, 연소가스는 연소부(120) 주위의 난방수와 2패스 경로를 거치면서 열교환을 하게 되는 바, 즉, 연소실(112)에서 상승하는 제 1 경로와, 반전되어 외측연도(116)를 통해 하강하는 제 2 경로에서 열교환하게 되는 바 열효율이 상승한다. 또한, 연소가스챔버(118)에 모인 연소가스가 연소가스챔버(118)의 측면 및 하부의 난방수와 다시 한번 열교환하게 되므로 열교환율이 상승하고, 이에 의해 배기구(119)를 통해 배출되는 연소가스의 온도를 더욱더 하강시키는 것이 가능하게 된다. 이와 같은 본 고안에 따른 온수보일러의 열교환 구조는 연소가스의 자연적인 흐름을 이용한 열교환 구조로서, 연소가스는 고온부에서 저온부로의 자연적인 흐름을 가지고 유동하게 되는데, 본 고안에 따르면 연소가스가 상승하는 연소실(112) 주위에서 열교환하고, 외측연도(116)를 통해 하강하면서 열교환하므로 난방수의 열흡수율이 증대되어 배출되는 연소가스의 온도를 낮추는 것이 가능하게 되는 바, 연소실(112)에서의 연소가스 온도와 배기구(119) 주위의 온도차가 상대적으로 크므로, 별도의 송풍장치를 마련하지 않아도 연소가스가 고온의 연소실(112) 내부에서상대적으로 저온의 배기구(119)로의 자연적인 열흐름에 따라 흐른다. 따라서, 본 고안과 같이 상승로 및 하강로의 2패스 경로를 갖는 연소가스의 흐름을 이용하면, 열효율을 증대시키면서도 보일러의 전체구조를 단순화시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 버너의 작동이 정지되는 경우에 연소가스가 상승하면서 바로 배출되는 것이 아니라, 연소실(112) 및 외측연도(116) 내에 정체하면서 주위의 난방수와 열교환하게 되므로, 버너의 작동이 정지되는 경우에도 연소열이 외부로 배출되면서 낭비되는 것을 방지할 수 있다.

본 고안에 따르면, 연소실 개구(114)의 상측으로 외측연도(116) 내부에는 연소가스가 상승되어 반전되는 것을 가이드하는 가이드부재(115)가 설치된다. 가이드부재(115)는 대략적으로 삼각뿔형상을 구비한 부재로서, 연소가스가 상승하여 가이드부재(115)의 경사면을 따라 반전되어 외측연도(116)를 따라 유동하여 하강 유동하는 것을 가이드한다.

도 3 은 본 고안의 일 실시예에 따른 온수보일러의 외측연도의 내측면을 설명하기 위한 도면으로, 외측연도의 내측면에는 반원형 홈(117a)이 연속적으로 형성되어 이루어진 파형홈(117)이 형성된다. 이러한 파형홈(117)은 외측연도 전체 부분에 형성되는 것도 가능하지만, 연소가스가 반전되어 하강하는 외측연도의 측면에만 형성되어도 무방하다. 이러한 파형홈(117)에 의해 연소가스는 각 홈을 따라 가이드되면서 하측으로 유동하게되어, 와류의 형성이 억제되고 일정한 선형 흐름을 가지게 된다. 따라서, 외측연도를 통해 흐르는 연소가스의 흐름이 일정하게 되는 바, 연소가스가 정체됨이 없이 자연적으로 흐름으로 유동하게 되며, 연소가스가 와류를형성하면서 외측연도의 내측면과 충돌하면서 발생하는 연소소음의 발생을 막을 수 있게 된다.

본 고안의 다른 실시예로서 외측연도의 파형홈(117)은 웨이브 형상 또는 주름 형상의 홈으로 형성되는 것도 가능하다. 즉, 외측연도가 주름진 판재로 이루어지고, 이에 의해 외측연도의 내측면에 주름진 판재의 주름홈 형상의 파형홈(117)을 따라 연소가스가 선형적 흐름으로 유동하게 된다.

연소실(112) 및 외측연도(116) 사이에는 난방수가 유통되는 내부수실(118)이 마련되는 바, 내부수실(118)과 상하부 수실(102, 101)을 연통시키는 통로(119a, 119b)가 마련되어 이를 통해 난방수가 유입 및 유출되면서 열교환이 이루어 진다. 도면에서 b로 표시된 화살표가 난방수의 흐름을 나타낸 것으로 난방수 유입구(104)를 통해 유입된 난방수는 외측연도의 외측 또는 내부 수실을 통해 상승되면서 연소가스의 열을 흡수하면서 가열되어 난방수 유출구를 통해 유출된다.

상부 수실(102)에는 온수코일이 내장된다. 하부 수실(101)을 거쳐 상부 수실(102)로 유통된 난방수와 온수코일(130)에 유입된 온수가 열교환되어 외측으로 배출되게 구성된다. 온수코일은 상부 수실에 형성되는 것뿐만아니라, 연소부의 외측으로 배치되어 지는 것도 가능하다. 도면부호 132 및 134 는 온수유입구 및 온수유출구를 표시한 것이다.

원통형 몸체(100)의 일측면에는 난방수가 보충되고 보일러 내부의 압력을 외부 대기압과 동일하게 유지시키는 기능을 하는 보급수탱크(150)가 마련된다.

본 고안에 따른 온수보일러에 의하면, 연소가스가 상승로 및 하강로의 2패스 경로를 따라 유동하면서 난방수와 열교환하게 되므로 난방수의 열흡수율이 증대되어 열효율이 상승될 뿐만 아니라, 열흡수율의 상승으로 인해 연소실 내부의 온도와 배구측 온도가 상대적으로 크게 되므로, 연소가스가 자연적인 열흐름으로 유동하여 배기구를 통해 배출되므로 보일러 구조를 단순화 시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 버너 작동의 정지시에도 연소가스가 연소실 또는 외측연도 상에서 정체하면서 주위와 열교환되므로 연소열의 낭비가 없다.

Claims (3)

1. 난방수 인입구(104) 및 난방수 유출구(106)를 가진 원통형 몸체(100)와,

   상기 원통형 몸체(100)의 측면 하부에 설치되는 버너(110)와,

   상기 원통형 몸체(100) 내부 상하단에 형성되는 상부 수실(102) 및 하부 수실(101)과,

   상기 상하부 수실(102, 101) 사이에 형성되며 상기 버너(110)의 선단을 통해 배출되는 연소가스가 연소되는 연소실(112)과, 상기 연소실(112)과 연통되며 연소실에서 연소 상승된 연소가스가 반전되어 하강유동하는 외측연도(116)와, 상기 외측연도(116)와 연통되며 상기 연소실(112)의 하측으로 형성되어 상기 외측연관을 통해 하강유동된 연소가스가 모이는 연소가스챔버(118)를 포함하는 연소부(120)와;

   상기 연소가스챔버(118)와 연통되어 원통형 몸체(100)의 외부로 인출되게 설치된 배기관(119);

   상기 연소부(120)의 연소실(112) 및 외측연도(116) 사이에 형성되며 상하부 수실과 연통된 내부 수실(125); 및

   상기 원통형 몸체(100) 내에 내장되는 온수코일(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 온수보일러.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 외측연도(116)에는,

   상기 연소실(112) 상측으로 형성된 개구(114) 상측으로 상기 연소실(112)에서 상승된 연소가스의 흐름을 가이드하는 삼각뿔형상의 가이드부재(115)가 설치되는 것을 특징으로 하는 온수보일러.
3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 외측연도(116)의 내측면에는, 연소가스가 선형흐름을 가지고 유동되도록 가이드하는 파형홈(117)이 형성되는 것을 특징으로 하는 온수보일러.