KR200352719Y1 - 열효율 향상 구조를 갖는 온수 보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열효율 향상 구조를 갖는 온수 보일러에 관한 것으로, 보일러의 상부에 노통을 설치하고, 보일러의 일측에는 연도를 설치하며, 상기 노통의 전방에는 1차 전열 수관을 설치하고, 상기 1차 전열수관을 통과한 연소가스가 보일러의 측부를 횡단하도록 2차 전열 연관을 수평으로 보일러 측부에 설치하며, 상기 2차 전열 연관을 통과한 연소가스가 보일러의 하부를 통과하여 연도로 배출되도록 3차 전열 연관을 보일러의 하부에 연도와 2차 전열 연관에 연결되도록 설치하여 저온의 배기가스가 배출되도록 하고, 상기 온수 보일러에는 노통하부와 3차 전열 연관 사이에 급수구와 연결된 1차 급탕 열교환기를 설치하고, 상기 1차 급탕 열교환기와 연결되고 출수구와 연결되는 2차 급탕 열교환기를 노통의 상부에 설치하여 간접 가열식으로 급탕 온수를 제공하도록 하여, 열효율을 향상시킨 것이다.

Description

열효율 향상 구조를 갖는 온수 보일러{Boiler}

본 고안은 열효율 향상 구조를 갖는 온수 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연관, 수관 및 급탕열교환기의 구조를 개선하여 배기온도를 낮추고 온수용 급수의 예열이 가능하도록 하여 열효율을 향상시키는 열효율 향상 구조를 갖는 온수 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 노통 보일러는 수관식과 연관식 및 이들을 혼합합 혼합식으로 구분되는데, 수관식 보일러는 노통(연소실)의 주위에 수관을 배치하여 연소가스가 수관사이를 통과해서 배출되도록 하는 것이고, 연관식 보일러는 연소가스가 통과하는 연관이 수실을 통과하도록 한 것이며, 혼합식은 이들을 혼합한 것이다.

그러나, 종래의 보일러는 연소실이 하부에 위치되어 연소가스가 하부에서 상부로 통과하도록 함으로써, 보일러 내부에서 충분한 열교환이 이우러지지 않아서 온도가 높은 배기가스가 배출되어 열효율이 낮은 단점이 있었다.

또한, 종래의 온수 보일러에서 급탕 열교환기는 연소실과 수관 및 연관 상부에만 투입되어 있어서 상부에서만 열교환이 이루어지므로 급탕효율이 저하되고, 보일러의 상부에서는 상기한 바와 같이 열교환이 이루어져서 연관 혹은 수관의 온도가 낮아지지만 하부에서는 이러한 열교환이 이루어지지 않으므로 급탕열교환기로부터 배출되는 온수의 온도를 맞추기 위해서는 보일러의 중,하부가 과열되는 현상이 발생되므로, 보일러의 수명이 저하되고 연료소모가 많은 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 연소실의 화염이 보일러의 저부를 지그재그식으로 통과하여 배출되도록 하여 배기온도를 낮추는 열효율 향상구조를 갖는 온수 보일러를 제공하는데 있다.

그리고, 본 고안의 다른 목적은 상기 열효율 향상구조를 이용하여, 온수용 급수를 연소실의 저부로부터 상부로 지그재그식으로 통과하도록 하여, 온수용 급수의 예열이 가능하도록 하여 열효율이 향상되도록 하는 데 있다.

도 1a는 본 고안에 따른 온수 보일러의 정단면도

도 1b는 우측 단면도

도 1c는 좌측 단면도

도 2a는 본 고안의 1차 급탕 열교환기의 구성을 나타내는 정면도

도 2b는 2차 급탕 열교환기의 구성을 나타내는 평면도

도 3a내지 도 3c는 급탕용 급수의 흐름을 나타내는 도면

도 4a내지 도 4d는 본 고안의 다른 실시예에 의한 온수 보일러를 나타내는 도면

도 5a내지 도 5d는 본 고안의 또 다른 실시예에 의한 온수 보일러를 나타내는 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 노통 20 : 연도

30 : 1차 전열 수관 40 : 2차 전열 연관

50 : 3차 전열 연관 60 : 1차 급탕 열교환기

70 : 2차 급탕 열교환기

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 본 고안에 따른 열효율 향상 구조를 갖는 온수 보일러의 특징은 보일러의 상부에 설치되는 노통과, 보일러의 일측에 설치된 연도와, 노통의 전방에 설치된 1차 전열 수관과, 1차 전열 수관을 통과한 연소가스가 보일러의 측부를 횡단하도록 하는 2차 전열 연관과, 상기 2차 전열 연관을 통과한 연소가스가 보일러의 하부를 통과하여 연도로 배출되도록 연도와 2차 전열 연관에 연결된 3차 전열 연관과, 노통하부와 3차 전열 연관 사이에 설치되며 급수구와 연결된 1차 급탕 열교환기와, 상기 1차 급탕 열교환기와 연결되고 노통의 상부에 설치되며 출수구와 연결되는 2차 급탕 열교환기를 포함하여 구성되어 간접가열식으로 온수를 제공한다.

한편, 상기한 구성에서 1,2차 급탕 열교환기는 U자형관을 사용하여 내부의 물이 지그재그로 흘러서 보일러 내부 체류시간이 길어지도록 형성한다.

또한, 상기한 구성에서 2,3차 전열 연관과 1,2차 급탕 열교환기는 각각 상호 연결된 수실내부에 설치되고, 상기 수관 역시 수실과 연결되며, 보일러의 상부에는수실로 물을 보충하는 팽창 탱크가 구비된다.

그리고, 본 고안에 따른 열효율 향상 구조를 갖는 온수 보일러의 다른 특징은, 보일러의 상부에 설치되는 노통과, 보일러의 일측에 설치된 연도와, 노통에서 발생된 연소가스가 보일러의 측부를 횡단하도록 하는 2차 전열 연관과, 상기 2차 전열 연관을 통과한 연소가스가 보일러의 하부를 통과하여 연도로 배출되도록 연도와 2차 전열 연관에 연결된 3차 전열 연관 및, 상기 노통과, 2,3차 전열 연관주변에 형성되는 수실을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 보일러에는 온수용 급수구가 하부에 설치되고 출수구가 상부에 설치되어, 급수구로 유입된 냉수는 3차 전열 연관과, 2차 전열 연관을 거치면서 열교환하여 출수구로 배출된다.

또한, 상기한 보일러의 노통 전방에는 1차 전열 수관이 더 설치되어, 노통의 연소가스가 1차 전열 수관을 거쳐 2차 전열 연관으로 흐르도록 하고, 2차 전열 연관과 열교환한 온수용 급수가 1차 전열 수관을 통과하도록 한다.

상기에서 보일러의 내부에는 2차 전열 연관과 3차 전열 연관사이에 온수용 급수가 지그재그식으로 흐르도록 급수구 반대측이 개방된 격판을 더 설치한다.

한편, 상기한 온수 보일러에서 2차 전열 연관을 노통의 주변에 설치하여 노통과 2차 전열 연관을 하나의 케이스로 패키지화하고, 3차 전열 연관을 하나의 케이스로 패키지화하여 상호 연결이 가능하도록 하되, 각각의 케이스에는 버너삽입구측으로 연소가스가 흐르도록 화염통로와 온수용 급수가 흐르는 온수통로를 형성하여 서로 기밀이 유지되게 연결되도록 한다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 고안의 실시예를 하기에서 첨부한 도면을 참조하여 살펴본다.

도 1a는 본 고안에 따른 온수 보일러의 일실시예를 나타내는 정단면도이고, 도 1b는 우측 단면도이며, 도 1c는 좌측 단면도이다.

본 고안에 따른 열효율 향상 구조를 갖는 온수 보일러는 보일러의 상부에 설치되는 노통(10)과, 보일러의 일측에 설치된 연도(20)와, 상기 노통(10)의 전방에 설치된 1차 전열 수관(30)과, 상기 1차 전열 수관(30)을 통과한 연소가스가 보일러의 측부를 횡단하도록 하는 2차 전열 연관(40)과, 상기 2차 전열 연관(40)을 통과한 연소가스가 보일러의 하부를 통과하여 연도(20)로 배출되도록 하는 3차 전열 연관(50)과, 노통(10)하부와 3차 전열 연관(50) 사이에 설치되며 급수구(62)와 연결된 1차 급탕 열교환기(60)와, 상기 1차 급탕 열교환기(60)와 연결되고 노통(10)의 상부에 설치되며 출수구(72)와 연결되는 2차 급탕 열교환기(70)를 포함하여 구성된다.

상기한 구성에서 노통(10)의 구조를 살펴보면, 일측에 케이스(100)를 관통하는 버너삽입구(12)가 형성되고 타측으로는 케이스(100)를 관통하는 화염투시구(14)가 설치되어 구성된다.

그리고, 1차 전열 수관(30)은 상기 노통(10)의 전방을 수직 관통하여 설치되는 다수개의 수관(34)들로 구성되며 1,2차 급탕 열교환기(60)(70)가 설치되는 1,2차 수실(82)(84)과 연결되도록 형성되어 연소가스가 수관(34) 사이를 통과하면서 열교환이 이루어지도록 한다.

2차 전열 연관(40)은 3차 수실(86)내부에 설치되며 1차 전열 수관(30)을 통과한 연소가스가 모이는 집연실(42)과 3차 수실(86)내부를 관통하는 다수개의 연관(44)들로 구성되며, 3차 전열 연관(50)은 상기 2차 전열 연관(40)을 구성하는 연관(44)들과 연결되고 4차 수실(88)내부에 설치되는 다수의 연관(54)들로 구성되어 연도(20)와 연결된다.

그리고, 상기 1차 급탕 열교환기(60)의 구성을 도 1a내지 2a를 참조하여 살펴보면 급수구(62)와 연결되고 1차 수실(82) 내부에 설치되는 다수의 U형 수관(64)들로 구성되는데 수관(64)의 양단부는 서로 다른 격실(65)(66)에 배치되도록 하여 물의 흐름이 원활하도록 하고, 상기 1차 급탕 열교환기(60)와 연결되는 2차 급탕 열교환기(70) 역시 도 1a내지 도 1c와 도 2b에 나타내는 바와 같이 2차 수실(84) 내부에 설치되는 다수의 U형 수관(74)들로 구성되는데 상기 수관(74)은 내부의 물이 보일러 내부에서 다수회 흐르도록 U형 수관(74)을 수평으로 복수개 사용하여 물이 좌우왕복을 2회에 걸쳐서 흐르도록 하여 출수구(72)와 연결된다.

한편, 상기 2차 수실(84)은 보일러 상부에 설치된 팽창탱크(90)와 연결되어 수실 내부의 물이 부족할 경우 보충될 수 있도록 한다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 온수보일러에서 우선 연소가스의 흐름을 도 1a내지 도 1c를 참조하여 살펴본다.

우선 노통(10)에서 발생된 연소가스는 1차 전열 수관(30)을 거쳐 집연실(42)에 모인 후 2차 전열 연관(40)과 3차 전열 연관(50)을 거쳐 연도(20)로 배출된다.

그리고, 급탕용 급수는 도 3a내지 도 3b에 나타내는 바와 같이 1차 급탕 열교환기(60)와 2차 급탕 열교환기(70)를 거쳐서 출수구(72)로 배출된다.

이에 따라, 보일러의 하부에서는 중온의 배기가스와 저온의 급탕용 급수가 각각 열교환하게 되므로 배기가스는 열을 빼앗겨 저온으로 배출되고 급탕용 급수는 열을 흡수하여 예열되는 효과가 있다.

그리고, 본 고안에 따른 온수 보일러의 다른 실시예를 하기에서 도 4a내지 도 4d를 참조하여 살펴본다.

도 4a및 도 4b는 본 고안에 따른 온수 보일러의 일실시예를 나타내는 정단면도이고, 도 4c는 우측 단면도이며, 도 4d는 좌측 단면도이다.

본 고안에 따른 열효율 향상 구조를 갖는 온수 보일러는 보일러의 상부에 설치되는 노통(110)과, 보일러의 일측에 설치된 연도(120)와, 상기 노통(110)의 전방에 설치된 1차 전열 수관(130)과, 상기 1차 전열 수관(130)을 통과한 연소가스가 보일러의 측부를 횡단하도록 하는 2차 전열 연관(140)과, 상기 2차 전열 연관(140)을 통과한 연소가스가 보일러의 하부를 통과하여 연도(120)로 배출되도록 하는 3차 전열 연관(150)과, 2차 전열 연관(140)과 3차 전열 연관(150) 사이에 설치되며 1차 전열 수관(130) 반대측이 개방되도록 보일러 내부에 설치되는 격판(160)과, 보일러의 하부에 설치되는 급수구(172)와 보일러의 상부에 설치되는 출수구(174)를 포함하여 구성된다.

한편, 상기한 구성에서 격판(160)에 의하여 보일러의 내부는 1,2차 수실(162)(164)로 구획되고, 2차 수실(164)은 1차 전열 수관(130)과 연결된다.

이와 같이 구성된 본 고안의 실시예에 의하면 연소가스는 도 4a의 실선으로 나타내는 바와 같이 노통(110), 1차 전열 수관(130), 2차 전열 연관(140) 및 3차 전열 연관(150)을 순차적으로 거치면서 연도(120)로 배출된다.

그리고, 온수용 급수는 도 4b에 나타내는 바와 같이 급수구(172)로 유입되어 1차 수실(162)을 통과하면서 3차 전열 연관(150)과 열교환하고, 격판(160)의 개구부를 통해서 2차 수실(164)로 유입되어 2차 전열 연관(150)과 열교환하며, 1차 전열 수관(130)을 거쳐서 출수구(174)로 배출된다.

이에 따라, 연소가스와 온수용 급수가 충분한 열교환을 함으로써 배기가스 온도가 낮아지게 되어 열효율이 향상된다.

그리고, 본 고안에 따른 온수 보일러의 또 다른 실시예를 하기에서 도 5a내지 도 5d를 참조하여 살펴보되, 도 4a내지 도 4d와 동일한 부분은 설명의 중복을 피하고자 동일 부호로 나타내다.

도 5a 및 도 5b는 본 고안에 따른 온수 보일러의 일실시예를 나타내는 정단면도이고, 도 5c는 우측 단면도이며, 도 5d는 좌측 단면도이다.

본 고안에 따른 열효율 향상 구조를 갖는 온수 보일러는 상기 도 4a내지 도 4d에 나타내는 온수 보일러의 구성에서 2차 전열 연관(140)을 노통(110)의 주변에 설치하여 노통(110)과 2차 전열 연관(140)을 하나의 케이스(210)로 패키지화하고,3차 전열 연관(150)을 하나의 케이스(220)로 패키지화하여 상호 연결시키되, 각각의 케이스(210)(220)에는 연소가스가 흐르도록 화염통로(230)와 온수용 급수가 흐르는 온수통로(240)를 형성하여 서로 기밀이 유지되게 연결되도록 한다.

한편, 도면중 미설명부호 250은 상/하부 케이스(210)(220)의 균형을 맞추기 위한 받침대이다.

상기한 바와 같은 구성에 의하여 상/하부 케이스(210)(220)는 각각 분리된 상태로 보일러 설치장소로 옮겨지는데, 이와 같이 보일러가 이분되므로 보일러설치장소의 입구가 좁을 경우에 본 고안의 구성은 매우 효율적이다.

그리고, 상기 보일러의 상/하부 케이스(210)(220)에 의하여 상기 4a내지 도 4d에 나타내는 바와 같은 격판은 별도로 필요하지 않게 된다.

이와 같은 구성을 갖는 보일러의 연소가스는 도 5a의 실선으로 온수의 흐름은 도 5b의 실선으로 나타내는 바와 같다.

따라서, 본 고안에 의하면 연소가스와 온수용 급수가 충분한 열교환을 함으로써 배기가스 온도가 낮아지게 되어 열효율이 향상된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 고안에 의하면, 배기가스 온도가 낮아지고 급탕용 급수가 예열되므로 보일러의 열효율이 향상되어, 연료비가 절감되는 효과와 함께 빠른 난방 및 온수의 공급이 가능하게 되는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 보일러의 케이스 내부 상부에 설치되며 일측에 버너삽입구가 형성된 노통과,

   케이스 내부 일측에 외부와 연결되도록 설치된 연도와,

   상기 노통의 외부에 형성되는 수실과,

   상기 노통의 버너삽입구 반대측 전방을 수직 관통하여 상기 수실과 연결되도록 설치되는 다수개의 수관들로 구성되어 연소가스가 수관 사이를 통과하면서 열교환이 이루어지도록 하는 1차 전열 수관과,

   상기 노통과 연결되어 1차 전열수관과 열교환한 연소가스가 모이는 집연실과, 상기 집연실과 연결되어 집연실에 모인 연소가스가 보일러의 측부를 횡단하도록 수실 내부에 횡으로 설치되는 다수개의 연관으로 구성되는 2차 전열 연관과,

   상기 2차 전열 연관의 연관들 및 연도와 연결되어 2차 전열 연관을 통과한 연소가스가 보일러의 수실을 통과하여 연도로 배출되도록 하는 3차 전열 연관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열효율 향상 구조를 갖는 온수 보일러.
2. 제 1항에 있어서, 상기 온수 보일러에는 노통하부와 3차 전열 연관 사이에 설치되며 급수구와 연결된 1차 급탕 열교환기와, 상기 1차 급탕 열교환기와 연결되고 노통의 상부에 설치되며 출수구와 연결되는 2차 급탕 열교환기가 더 구성되어 간접 가열식으로 급탕 온수를 제공하는 것을 특징으로 하는 열효율 향상 구조를 갖는 온수 보일러.
3. 제 1항 또한 제 2항에 있어서, 상기 1,2차 급탕 열교환기는 U자형관을 사용하여 내부의 물이 지그재그로 흘러서 보일러 내부 체류시간이 길어지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 열효율 향상 구조를 갖는 온수 보일러.
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