KR200343394Y1

KR200343394Y1 - 다중연관식 온수기

Info

Publication number: KR200343394Y1
Application number: KR20-2003-0037688U
Authority: KR
Inventors: 김명숙; 이동열
Original assignee: 김명숙; 이동열
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2004-02-27

Abstract

본 고안은 다중연관식 온수기에 관한 것으로서, 가정용 소형기름보일러의 굴뚝으로 배출되는 열을 연통에 설치된 폐열 회수기로 회수하여 물을 데움으로써 온수를 사용하기 위한 급탕 운전을 별도로 하지 않고 버려지는 폐열을 이용한 순간 온수기를 제공, 연료절감을 꾀하기 위한 것이다.

본 고안은 폐열의 흐름과 열매체유 열교환 순환과정을 통한 순간 온수 공급이 가능함을 특징으로 하는 다중연관식 온수기로서, 원통형체의 동체(1) 내부 중앙으로 열교환 저장수가 채워진 온수저장실(8)을 구비하고, 그 내부에 다중 연관(11) 및 열매체유 순환관(16), 온수가열관(19)을 포함하되, 상기 다중 연관(11)은 내부에 복수개로 구획되어 개별된 긴 공기 유통로(12)를 구성하되, 그 하부로는 폐열 유입구(9)로부터 연결된 하부 공기 저장실(10)과, 상부로는 일측에 폐열 배출구(3)를 구비한 상부 공기 저장실(5)과 연통되는 구성이며, 상기 다중 연관(11)의 내부 구획된 복수의 각 공기 유통로(12) 사이 공간부는 열매체유 유로(13)를 형성하고, 그 내측 상단으로는 열매체유 주입구(14)를, 외측 하단으로는 열매체유 배출구(15)를 대칭되게 각각 구비하고, 상기 다중 연관(11) 외부를 감싸는 직경으로 열매체유 주입구(14)로부터 열매체유 배출구(15)에 이어지는 코일 형상의 열매체유 순환관(16)을 구성하는 것이다. 또한, 상기 온수저장실(8)의 일측으로 저장수 유입구(6) 및 저장수 배출구(8)를 돌출 구비하고 그 내부에는 큰 직경의 코일 형상으로 하측 냉수 유입구(17)로부터 상측 온수 배출구(18)로 연결되는 온수가열관(19)을구비하며, 상기 온수저장실(8) 상측으로는 상부 공기 저장실(5)을 구비하고 그 위에 폐열 배출구(3)가 형성된 착탈식 상부 덮개(2)를 구비하는 반면, 그 하측으로는 다수의 연소공기 유입구(4')를 형성한 예열공기 공급실(4)을 구비하여 이루어진다.

이를 통해 본 고안은 보일러로부터 배출된 폐열의 흐름과 열매체유의 열교환 순환과정을 반복함으로써 저장수를 데우고 이에 냉수를 유입시켜 온수로 공급케 하여, 별도의 온수 공급을 위한 급탕 동작없이 폐열을 이용한 순간 온수 공급이 가능하므로, 연료 절감에 기여할 뿐 아니라, 일반 가정용의 소형 기름 보일러에 적용할 수 있는 것으로서 비용이 저렴하고 사용이 간편, 용이하여 실용성을 증대시키는 효과를 가진다.

Description

다중연관식 온수기{The hoy-water supply equipment of a multiplex plumbing type}

일반적으로 사용되는 보일러의 폐열회수장치는 에너지를 절약하기 위해, 보일러 연소시 대기로 방출되어 버려지는 약 200~240℃ 정도의 폐열(배기가스)을 폐열회수기로 회수하여 온수탱크로 고온의 온수를 공급하는 것으로, 고가수조의 직수(냉수)를 폐수열회수기로 공급하여 약 20~24℃정도로 예열하는 단계와, 보일러를 연소시켜 온수탱크의 물을 직접 가열하는 단계와, 연소시 보일러에서 방출되는 폐열을 폐열회수기로 회수하여 열교환관의 내부로 흐르고 있는 공급수를 약 70~85℃정도로 가열하여 온수탱크로 공급하는 단계로 이루어진다.

이러한 보일러의 폐열회수장치는 보일러로 온수를 직접 가열함과 동시에 별도의 기름 및 전기를 전혀 사용하지 않고 단순히 방출되는 폐열을 회수하여 이 폐열로 폐열회수기에 공급된 공급수를 고온으로 가열시킨 후 다시 온수탱크로 공급하기 때문에 보일러의 가동시간을 대폭적으로 단축시킬 수 있으며 이를 통해 연료비를 절감할 수 있는 것이다.

그러나, 종래의 폐열회수장치는 주로 산업용 및 중앙집중식 난방보일러 등의 대형 기름 보일러 등에만 적용되는 대형장치에 한해 개발되어 사용되고 있으며, 시간당 10000kcal/hr∼150000kcal/hr의 열을 공급하는 일반 가정용과 같은 소형 보일러의 폐열을 회수하기 위한 장치는 제대로 공급되지 못하고 있는 실정이어서, 매년 동절기마다 많은 에너지가 낭비되고 있는 것이다.

또한, 페열회수장치 내에서 효과적인 열교환이 이루어지지 않아 열효율이 떨어지고 구조적으로 폐열을 충분히 활용하지 못하는 단점을 가지고 있는 것이며, 기름 보일러를 이용한 개별난방 가정과 중형기름 보일러로 난방(온수) 운전하는 소형 숙박업소, 바닥에 난방을 요하는 한식당 등에서 폐열회수장치를 설치하기에는 설치 비용이 부담되어 실용화되지 못하는 한계를 가지고 있는 것이다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하고, 보일러로부터 배출된 폐열의 흐름과 열매체유의 열교환 순환과정을 반복함으로써 저장수를 데우고 이에 냉수를 유입시켜 온수로 공급케 하여, 별도의 온수 공급을 위한 급탕 동작없이 폐열을 이용한 순간 온수 공급이 가능하므로, 연료 절감에 기여할 뿐 아니라, 일반 가정용의 소형 기름 보일러에 적용할 수 있는 것으로서 비용이 저렴하고 저장수 및 열매체유 등의 공급 및 교환, 청소 작업 등 사용이 간편, 용이하여 실용성을 증대시킴을 그 목적으로 한다.

또한, 본 고안은 상부 공기 저장실에 모아진 열손실 후의 폐열 공기는 온도가 하강하여 내부 압력이 낮아지므로 폐열 배출구로의 유출이 자연압에 의존함에 따라 상부 공기 저장실에서의 체류시간이 길어짐으로써 열교환이 많아짐과 동시에, 상부 공기 저장실 외부의 저온 공기와의 사이에 단열효과를 유발하며, 열을 얻어 데워진 상태로 온수저장실에 저장된 열교환 저장수(온수)와 접하여 발생할 수 있는 열손실을 줄임을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 고안의 다중연관식 온수기를 보일러 상부에 설치시 동체 내부 맨 하측의 예열 공기 공급실 및 연소공기 유입구의 구성으로 인해, 보일러 연소에 필요한 공기 유입을 용이하게 하며, 하부 공기 저장실과 온수저장실과 접하여 하부로 전도되는 열에 의해 데워진 예열공기 공급실 내의 공기가 보일러 연소용 공기로 공급됨으로써 보일러의 연소실 내부온도 상승에 소모되는 연료를 절감하게 되어, 연료절감 효과를 배가시킴을 또 다른 목적으로 한다.

도1은 본 고안의 외부 전체 사시도

도2는 본 고안의 일부 절개 사시도

도3은 본 고안의 측단면도

도4는 본 고안의 평면도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 동체 2 : 착탈식 상부덮개 3 : 폐열 배출구

4 : 예열공기 공급실 4' : 연소공기 유입구 5 : 상부 공기 저장실

6 : 저장수 유입구 7 : 저장수 배출구 8 : 온수저장실

9 : 폐열 유입구 10 : 하부 공기 저장실 11 : 다중 연관

12 : 공기 유통로 13 : 열매체유 유로 14 : 열매체유 주입구

15 : 열매체유 배출구 16 : 열매체유 순환관 17 : 냉수 유입구

18 : 온수 배출구 19 : 온수가열관

본 고안에 따른 다중연관식 온수기는 대형 원통형상의 동체의 온수저장실 내에 사각통체의 프레임 내 열매체유 유로에 의해 구획되어진 4개의 공기 유통로를 가지는 다중연관을 구성하고, 상기 다중연관과 연결되어 코일 형태로 구비된 열매체유 순환관을 구비하여 상기 열매체유 유로 및 열매체유 순환관을 통해 열매체유가 충진되도록 하며, 상기 다중연관 하부로는 보일러로부터 배출된 폐열이 유입되어 저장되는 하부 공기 저장실을 구성하여 상기 다중연관 내 공기 유통로로 통하게 하고, 이를 통한 폐열 공기는 상승하여 동체 상측의 상부 공기 저장실을 거쳐 배출되며, 이러한 동체 내부를 가로질러 온수가열관이 큰 직경의 코일 형태로 구비되어 냉수를 유입한 후 상기 다중연관을 이동하는 보일러 폐열에 의해 데워져 온수를 공급하도록 구성된 것이다.

즉, 본 고안의 다중연관식 온수기를 실시예를 통해 보다 자세히 살펴보면, 대형 원통형상의 동체(1)는 일정한 두께를 가지는 단열 보온재를 외장한 금속통체로 구성되어, 내부의 하측 바닥면으로는 보일러 연소를 위해 필요한 다수의 연소공기 유입구(4')를 일정간격으로 배열 형성한 예열공기 공급실(4)이 구성되고, 상측으로는 일측으로 폐열 배출구(3)가 형성된 착탈식 상부 덮개(2) 하부로 일정 공간의 상부 공기 저장실(5)을 구성하며, 그 중앙에는 일측으로 저장수 유입구(6) 및 저장수 배출구(7)가 각각 돌출 형성되고 내부에 열교환 저장수가 채워진 온수저장실(8)이 구성되어 있다.

특히, 이러한 상기 동체(1)의 온수저장실 내부 일측에는 굴뚝과 같이 사각통체의 다중 연관(11)이 입설 구비되는데, 상기 다중 연관(11)은 창틀 프레임과 같이 사각형상의 가운데에 십자형으로 구획된 단면상을 가지는 것으로, 내부에 4개의 공간으로 구획된 공기 유통로(12)를 구성하고, 상기 4개 공기 유통로(12) 사이의 내, 외벽 공간부는 열매체유가 충진되는 열매체유 유로(13)를 형성하여 서로 연통되게 구성되며, 상기 다중 연관(11)의 열매체유 유로(13) 내측 상단으로는 상기 상부 공기 저장실(5)의 열매체유 주입구(14)로 연결되며, 그 타측 하단으로는 열매체유 유로(13)로부터 연결되어 열매체유 배출구(15)가 돌출 구비되어 있다.

동시에, 상기 다중 연관(11)을 둘러싸고 코일 형태로 이어지는 열매체유 순환관(16)이 열매체유 주입구(14)로부터 열매체유 배출구(15)로 연결 구성되며, 상기의 열매체유 순환관(16) 및 다중 연관(11) 내의 열매체유 유로(13)에는 비열이 낮은 열매체유가 상단 열매체유 주입구(14)를 통해 주입되어 충진되는 것이다.

또한, 상기 다중 연관(11)의 하부에는 공기 유통로(12)와 연통되는 하부 공기 저장실(10)이 구비되고, 그 일측으로 폐열 유입구(9)가 연결 구비되는 것이며, 이로써, 보일러로부터 배출되는 고온의 폐열 공기가 폐열 유입구(9)를 통해 유입되어 하부 공기 저장실(10)에 저장되고, 다중 연관(11) 내의 4개 공기 유통로(12)를 통해 상승하여 상부 공기 저장실(5)을 거쳐 폐열 배출구(3)로 배출되는 것이다.

그리고, 상기와 같은 다중연관식 온수기의 동체(1) 내 온수저장실(8) 내부를내부 직경이 큰 코일 형태로 순환하는 온수가열관(19)을 구비하며, 상기 온수가열관(19)의 하단부는 외부로 돌출된 냉수 유입구(17)를 구비한 반면, 그 상단부는 외부로 돌출되어 온수 배출구(18)를 구비함으로써, 상기 냉수 유입구(17)로 냉수가 유입되면, 온수가열관(19)을 거쳐 상부로 이송되면서 열을 얻어 데워진 후 온수 배출구(18)를 통해 온수가 배출, 공급되는 것이다.

이상에서와 같이, 본 고안의 다중연관식 온수기는 보일러에서 배출된 200℃ 이상의 폐열이 동체(1) 하부 일측의 폐열 유입구(9) 를 통해서 유입되면 하부 공기 저장실(10)을 통해 다중 연관(11)으로 유입되는 동안 1차로 하부 공기 저장실(10) 관벽을 통한 열전도로 인해 온수저장실(8)에 충진된 열교환 저장수로 열교환이 이루어져 열교환 저장수를 데워 온수로 만들어 저장케 되고, 또한, 다중 연관(11) 내 4개 공기 유통로(12) 각각으로 유입된 폐열은 다중 연관(11)의 열매체유 유로(13)를 따라 흐르는 열매체유에 의해 관벽을 통한 2차전도가 이루어져 비열이 낮은 열매체유가 열을 얻어 고온화되는 것이며, 이처럼 1, 2차의 열전도로 인해 많은 양의 열손실이 일어난 폐열 공기는 상부 공기 저장실(5)에 모였다가 폐열 배출구(3)를 통해 배출된다.

이와 동시에, 상기 다중 연관(11) 하부 폐열에 의해 열을 얻은 고온의 열매체유는 열매체유 유로(13)를 따라 상승하게 되고, 이렇게 상승된 고온의 열매체유는 다시 열매체유 순환관(16)을 따라 하강하게 되며, 이러한 순환 과정을 반복하는 동안 비열이 낮은 열매체유에 의해 온도저장실(8) 내에 채워진 열교환 저장수가 점차 데워져 온수상태가 되어 저장되는 것이다.

즉, 상기에서와 같이, 폐열 유입구(9)를 통해 유입되어 하부 공기 저장실(10)에 모아진 후 다중 연관(11) 내 공기 유통로(12)를 거쳐 상부 공기 저장실(5)에 모아졌다가 폐열 배출구(3)를 통해 배출되는 폐열의 흐름과, 상기 폐열에 의한 열전도를 통해 데워진 고온의 열매체유가 다중 연관(11) 내 열매체유 유로(13)를 따라 상승하고 다시 열매체유 순환관(16)을 따라 하강하는 열매체유의 열교환 순환과정이 반복됨으로써, 온수저장실(8)에 채워진 열교환 저장수를 데워 온수로 저장케 하는 것이다.

이와 같은 과정을 통해, 온수저장실(8)에 저장된 열교환 저장수(냉수)가 열교환의 결과로 생성된 열에너지에 의해 고온의 온수로 저장되고, 이에 온수저장실(8) 내에 설치된 온수가열관(19)을 데우게 되며, 하부 냉수 유입구(17)에 연결된 보일러의 온수 출구관을 통해 유입된 냉수는 상기 온수가열관(19)을 흐르는 동안 열을 얻어 온수가 된 후, 온수 배출구(18)를 통해 배출되어 공급되는 것이다.

한편, 상부 공기 저장실(5) 내의 폐열 공기는 열손실 후의 공기로 온도가 하강한 상태가 되어 내부 압력이 낮아지므로 폐열 배출구(3)로의 유출이 자연압에 의존함에 따라 상부 공기 저장실(5)에서의 체류시간이 길어짐으로써 열교환이 많아짐과 동시에, 상부 공기 저장실(5) 외부의 저온 공기와의 사이에 단열효과를 유발하는 단열층을 형성하므로, 상기에서와 같이 열을 얻어 데워진 상태로 온수저장실(8)에 저장된 열교환 저장수(온수)와 접하여 발생할 수 있는 열손실을 줄일 수 있는 것이다.

또한, 본 고안은 착탈식 상부 덮개(2)의 구성으로 인해 사용이 매우 간편하고 용이하게 이루어지는 것으로, 열매체유의 장시간 사용으로 열교환 능력이 저하됐을 경우에는 열매체유 배출구(15)를 통해 제거한 후 착탈식 상부 덮개(2)를 열고 열매체유 주입구(14)를 통해 새것으로 재주입하고, 온수저장실(8) 내의 열교환 저장수의 오염으로 인한 성능 저하나 기타 목적에 의한 열교환 저장수의 배출 또는 교환시에는 열교환 저장수 배출구(7)에 부착된 밸브를 개방하여 배출 후, 저장수 유입구(6) 재충진함으로써 온수저장실(8) 내부의 저장수를 교환하며, 보일러의 연소가 불완전하던지 장기간 사용으로 다중 연관(11) 내부 관벽에 생성된 그을음 등의 이물질에 의해 열교환 능력이 현저히 저하할 경우에는 착탈식 상부덮개(2)를 열고 다중 연관(11) 내 공기 유통로(12) 및 폐열 유입구(9)를 통한 하부 공기 저장실(10) 내부 등을 적절한 청소도구로 닦아 이물질을 제거할 수 있다.

그리고, 상기 동체(1) 내부 맨 하측의 예열 공기 공급실(4) 및 연소공기 유입구(4')에 있어서는, 본 고안의 다중연관식 온수기를 보일러 상부에 설치시 보일러 연소에 필요한 공기 유입을 용이하게 하기 위한 것이며, 하부 공기 저장실(10)과 온수저장실(8)과 접하여 하부로 전도되는 열에 의해 데워진 예열공기 공급실(4)내의 공기가 보일러 연소용 공기로 공급됨으로써 보일러의 연소실 내부온도 상승에 소모되는 연료를 절감하게 되는 것이다.

본 고안은 보일러로부터 배출된 폐열의 흐름과 열매체유의 열교환 순환과정을 반복함으로써 저장수를 데우고 이에 냉수를 유입시켜 온수로 공급케 하여, 별도의 온수 공급을 위한 급탕 동작없이 폐열을 이용한 순간 온수 공급이 가능하므로, 연료 절감에 기여할 뿐 아니라, 일반 가정용의 소형 기름 보일러에 적용할 수 있는 것으로서 비용이 저렴하고 저장수 및 열매체유 등의 공급 및 교환, 청소 작업 등 사용이 간편, 용이하여 실용성을 증대시키는 효과를 가진다.

또한, 본 고안은 상부 공기 저장실에 모아진 열손실 후의 폐열 공기는 온도가 하강하여 내부 압력이 낮아지므로 폐열 배출구로의 유출이 자연압에 의존함에 따라 상부 공기 저장실에서의 체류시간이 길어짐으로써 열교환이 많아짐과 동시에, 상부 공기 저장실 외부의 저온 공기와의 사이에 단열효과를 유발하며, 열을 얻어 데워진 상태로 온수저장실에 저장된 열교환 저장수(온수)와 접하여 발생할 수 있는 열손실을 줄이는 효과를 가진다.

더욱이, 본 고안의 다중연관식 온수기를 보일러 상부에 설치시 동체 내부 맨 하측의 예열 공기 공급실 및 연소공기 유입구의 구성으로 인해, 보일러 연소에 필요한 공기 유입을 용이하게 하며, 하부 공기 저장실과 온수저장실과 접하여 하부로 전도되는 열에 의해 데워진 예열공기 공급실 내의 공기가 보일러 연소용 공기로 공급됨으로써 보일러의 연소실 내부온도 상승에 소모되는 연료를 절감하게 되는 효과를 가진다.

Claims

열교환 저장수가 저장된 온수저장실(8) 내에 보일러로부터 배출되는 고온의 폐열을 유입하여 이동시키는 공기 유통로(12)와 그 내, 외벽 사이 공간부에 열매체유 유로(13)로 이루어진 다중 연관(11)을 구성하고, 상기 열매체유 유로(13)와 연결되어 코일 형태로 순환되는 열매체유 순환관(13) 및 큰 직경의 온수가열관(19)을 포함함으로써, 폐열의 흐름과 열매체유 열교환 순환과정을 통한 순간 온수 공급이 가능함을 특징으로 하는 다중연관식 온수기.
1항에 있어서, 상기 다중 연관(11)은 내부에 복수개로 구획되어 개별된 긴 공기 유통로(12)를 구성하되, 그 하부로는 폐열 유입구(9)로부터 연결된 하부 공기 저장실(10)과, 상부로는 일측에 폐열 배출구(3)를 구비한 상부 공기 저장실(5)과 연통되는 구성을 가짐을 특징으로 하는 다중연관식 온수기.
1항 또는 2항에 있어서, 상기 다중 연관(11)의 내부 구획된 복수의 각 공기 유통로(12) 사이 공간부는 열매체유 유로(13)를 형성하고, 그 내측 상단으로는 열매체유 주입구(14)를, 외측 하단으로는 열매체유 배출구(15)를 대칭되게 각각 구비하고, 상기 다중 연관(11) 외부를 감싸는 직경으로 열매체유 주입구(14)로부터 열매체유 배출구(15)에 이어지는 코일 형상의 열매체유 순환관(16)을 구성함을 특징으로 하는 다중연관식 온수기.
1항 또는 2항에 있어서, 상기 온수저장실(8)은 원통형상의 동체(1) 내부 중앙에 구비되어 열교환 저장수가 채워지며, 일측으로 저장수 유입구(6) 및 저장수 배출구(8)를 돌출 구비하고, 그 내부에는 큰 직경의 코일 형상으로 하측 냉수 유입구(17)로부터 상측 온수 배출구(18)로 연결되는 온수가열관(19)을 구비함을 특징으로 하는 다중연관식 온수기.
1항 또는 2항에 있어서, 상기 온수저장실(8) 상측으로는 상부 공기 저장실(5)을 구비하고 그 위에 폐열 배출구(3)가 형성된 착탈식 상부 덮개(2)를 구비함을 특징으로 하는 다중연관식 온수기.
1항 또는 2항에 있어서, 상기 온수저장실(8) 하측으로는 다수의 연소공기 유입구(4')를 형성한 예열공기 공급실(4)을 구비함을 특징으로 하는 다중연관식 온수기.