KR200421142Y1

KR200421142Y1 - 연소가스의 다중 이용통로가 형성된 보일러

Info

Publication number: KR200421142Y1
Application number: KR2020060011329U
Authority: KR
Inventors: 이상문
Original assignee: 이상문
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2006-07-07

Abstract

본 고안은 버너의 연소열을 이용하여 물을 온수 또는 스팀으로 변화시키는 보일러에 관한 것으로, 구체적으로는 버너로부터 발생되는 연소가스의 열을 효율적으로 이용할 수 있도록 그 내부에 연소가스의 다중 이용통로를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 본 고안은 보일러의 열효율을 현저히 상승시켜, 에너지 절감에 기여할 수 있다.

버너, 보일러, 연소가스

Description

연소가스의 다중 이용통로가 형성된 보일러{BOILER}

도 1은 본 고안의 일 실시례에 의한 보일러의 개념 측단면도,

도 2는 도 1의 A-A선 단면도,

도 3은 도 2의 B-B선 단면도,

도 4는 도 1의 작동 상태를 보이기 위한 작동 개념도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 외부케이싱 20 : 내부케이싱

30 : 버너

100 : 제1물저장부 200 : 제2물저장부

300 : 물 공급라인

400 : 배출관

510 : 종형 제1수배관 520 : 종형 제2수배관

530 : 종형 연소가스 배관

본 고안은 버너의 연소열을 이용하여 물을 온수 또는 스팀으로 변화시키는 보일러에 관한 것으로, 구체적으로는 버너로부터 발생되는 연소가스의 열을 효율적으로 이용할 수 있도록 그 내부에 연소가스의 다중 이용통로를 형성하는 것을 특징으로 한다.

현재 물을 온수 또는 스팀으로 변화시키기 위한 보일러로서 다양한 형태들이 출시되고 있으며, 이러한 보일러의 가장 중요한 기술적인 부분은 그 열효율을 얼마나 개선시킬 수 있느냐에 관한 것이다.

본 고안은 보일러의 열효율을 상승시키기 위하여 연소가스의 다중 이용통로를 형성함으로써 보일러의 열효율을 현저히 상승시키고자 하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 고안은, 버너의 연소열을 이용하여 공급되는 물을 온수 또는 스팀으로 변화시키는 보일러에 있어서 : 연소가스가 방출되는 연도가 마련되는 외부케이싱 ; 상기 외부케이싱의 내부에 마련되는 내부케이싱 ; 상기 외부케이싱의 상부에 마련되는 버너 ; 상기 내부케이싱의 내부에 마련되며, 링 형태의 제1상판, 링 형태의 제1하판, 상기 제1상판과 상기 제1하판의 내측을 연결하는 제1내측벽, 상기 제1상판과 상기 제1하판의 외측을 연결하는 제1외측벽, 및 상기 제1내측벽의 상부를 밀폐하는 제1중앙격벽을 포함하여 이루어지며, 상기 제1하판은 상기 내부케이싱의 바닥면으로부터 이격되어 하부 연소가스 통로를 이루며, 물 공급라인이 연결되는 제1물저장부 ; 상기 제1물저장부의 제1외측벽으로부터 상부로 형성되는 원형 격벽 ; 상기 외부케이싱과 상기 내부케이싱 사이에 마련되며, 링 형태의 제2상판, 링 형태의 제2하판, 상기 제2상판과 상기 제2하판의 내측을 연결하는 제2내측벽, 상기 제2상판과 상기 제2하판의 외측을 연결하는 제2외측벽, 및 상기 제2내측벽의 상부에 마련되어 상기 버너의 연소가스가 공급되는 연소가스 공급로와 연결되는 제2중앙격벽을 포함하여 이루어지며, 상기 제2상판은 상기 외부케이싱의 천정면으로부터 이격되어 상부 연소가스 통로를 이루며, 상기 제2하판은 상기 제1상판과 함께 기본 열전달실을 이루며, 연소가스의 열기에 의하여 생성된 온수 또는 스팀이 배출되는 배출관이 상부에 연결되는 제2물저장부 ; 상기 제1물저장부의 제1상판과 상기 제2물저장부의 제2하판을 연통시키는 복수의 종형 제1수배관 ; 상기 제1물저장부의 제1상판과 상기 제2물저장부의 제2하판을 연통시키는 복수의 종형 제2수배관 ; 상기 종형 제2수배관의 내부에 이중관 형태로 마련되어, 상기 제1물저장부의 제1하판과 상기 제2물저장부의 제2상판을 연통시키는 복수의 종형 연소가스 배관 ; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 제1물저장부에 연결되는 물 공급라인은, 상기 외부케이싱의 측벽과 상기 내부케이싱의 측벽 사이의 공간에서 나선상으로 권회된 후 상기 제1물저장부에 연결되는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 버너에 공급되는 공기의 공기 공급통로의 일부는 상기 외부케이싱의 상면과 접하도록 이루어지는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 내부케이싱의 측벽에 연소상태 조절용 댐퍼가 마련되는 것이 바람직하다.

이하 본 고안의 일 실시례에 따라 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 일 실시례에 의한 보일러의 개념 측단면도이며, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이면, 도 3은 도 2의 B-B선 단면도이며, 도 4는 도 1의 작동 상태를 보이기 위한 작동 개념도이다.

본 실시례는 크게 외부케이싱(10), 내부케이싱(20), 제1물저장부(100), 제2물저장부(200), 버너(30)로 이루어진다.

외부케이싱(10)은 그 측벽(11)에 연소가스의 폐가스가 방출되는 연도(12)가 마련되며, 외부케이싱(10)의 측벽(11)은 단열재에 의하여 단열되는 구조를 갖춘다.

외부케이싱(10)의 상면의 상부에는 후술하는 공기 예열 통로(610)가 마련되므로, 별도의 단열구조를 갖출 필요가 없다.

외부케이싱(10)의 내부에는 내부케이싱(20)이 마련된다.

따라서 외부케이싱(10)과 내부케이싱(20) 사이에는, 내부케이싱(20)의 상부와 내부케이싱(20)의 측부에 빈 공간이 형성된다.

한편, 내부케이싱(20) 자체는 밀폐되는 구조이며, 내부케이싱(20)의 내측과 외측은 후술하는 종형 연소가스 배관(530)에 의하여 연통된다.

아울러 내부케이싱(20) 내부의 연소상태(온도 내지 압력 등)를 조절하기 위하여 필요한 경우 내부케이싱(20)의 내측과 외측을 연통시킬 수 있도록 내부케이싱(20)의 측벽(21)에는 연소상태 조절용 댐퍼(700)가 마련된다. 따라서 연소상태 조절용 댐퍼(700)의 개폐에 따라서 내부케이싱(20)의 내측과 외측은 부분적으로 연통될 수 있다. 연소상태 조절용 댐퍼(700)는 내부케이싱(20)의 온도가 적정한 온도를 벗어나는 경우 혹은 그 압력이 적정한 압력을 벗어나는 경우 등에 개폐된다. 특히 NOx류의 가스 생성을 억제하기 위하여 내부케이싱(20)의 온도와 압력은 적절히 조절되어야 한다.

외부케이싱(10)의 상부에는 버너(30)가 마련된다. 버너(30)는 액상 또는 기상의 연료를 연소시킴으로서 고열을 가진 연소가스를 방출한다.

버너에 필요한 공기를 공급하기 위하여 공기공급통로(600)가 버너(30)에 연결되며, 공기공급통로(600)의 일부는 외부케이싱(10)의 상면과 접하도록 형성되는 공기 예열 통로(610)를 형성한다.

공기 예열 통로(610)는, 버너(30)에 공급되는 공기가 미리 예열되도록 하여 버너(30)의 연소효율을 높이기 위한 것으로서, 외부케이싱(10)의 상면과 접하도록 형성되어 외부케이싱(10)의 내측의 연소가스로부터 열전달을 받도록 한 것이다.

버너(30)의 연소가스는 연소가스 공급로(31)를 통하여 내부케이싱(20)으로 유입된다.

제2물저장부(200)는 외부케이싱(10)과 내부케이싱(20) 사이에 마련된다.

제2물저장부(200)는 기본적으로 링 형태의 제2상판(220), 링 형태의 제2하판(210), 제2상판(220)과 제2하판(210)의 내측을 연결하는 제2내측벽(230), 제2상판(220)과 제2하판(210)의 외측을 연결하는 제2외측벽(240)으로 이루어져, 크게는 중앙에 큰 구멍이 형성된 드럼 형태를 이룬다.

또한 제2물저장부(200)의 제2내측벽(230)의 상부에는 제2중앙격벽(250)이 마련되며, 상기 제2중앙격벽(250)은 버너(30)로부터의 연소가스가 공급되는 연소가스 공급로(31)와 연결되어 있다.

한편, 제2중앙격벽(250)은 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 내부케이싱(20)을 밀봉시키기 위한 내부케이싱(20)의 상면으로서 기능하며, 동시에 직접 외부 공기와 접하는 외부케이싱(20)으로서도 기능한다.

한편, 제2물저장부(200)의 제2상판(220)은 외부케이싱(10)의 천장면으로부터 이격되어, 제2물저장부(200)의 제2상판(220)과 외부케이싱(10)의 천장면 사이에는 제2물저장부측 상부 연소가스 통로(260)가 형성된다.

또한 제2물저장부(200)의 제2하판(210)은 제1물저장부(100)의 제1상판(220)과 마주보며 위치하여 기본 열전달실(22)을 이루게 된다.

또한 제2물저장부(200)에는 연소가스의 열전달을 통하여 생성된 온수 또는 스팀이 배출되는 배출관(400)이 상부에 연결된다.

본 실시례의 배출관(400)은 스팀이 배출된다는 가정하에 작성된 것으로서, 배출관(400)의 후단에는 수분 분리기(401)가 마련되며, 배출된 스팀은 수분 분리기(401)를 거쳐 스팀에 포함된 수분이 분리된 후 배출되며, 수분 분리기(401)에서 여과된 수분은 다시 제1물저장부(100)로 이송된다.

한편, 도 1 및 도 4의 미설명 부호 811은 제2물저장부(200) 내부에 지나친 고압이 형성될 경우, 이 고압의 스팀을 배출하여 제2물저장부(200) 내부를 적정한 압력으로 유지하기 위한 압력조절밸브(811)이다.

제1물저장부(100)는 내부케이싱(20) 내부에 마련된다.

제1물저장부(100)는 기본적으로 링 형태의 제1상판(120), 링 형태의 제1하판(110), 제1상판(120)과 제1하판(110)의 내측을 연결하는 제1내측벽(130), 제1상판(120)과 제1하판(110)의 외측을 연결하는 제2외측벽(140)으로 이루어져, 크게는 중앙에 큰 구멍이 형성된 드럼 형태를 이룬다.

또한 제1물저장부(100)의 제1내측벽(130)의 상부에는 제1중앙격벽(150)이 마련되며, 상기 제1중앙격벽(150)은 제1내측벽(130)의 상부를 밀폐시킨다. 한편, 제1중앙격벽(150)은 중앙이 상부로 돌출형성된 콘(CONE) 형태를 갖추어, 기본 열전달실(22)로 유입되는 연소가스의 흐름을 원활하게 변화시킨다.

한편, 제1물저장부(100)의 제1하판(110)은 내부케이싱(20)의 바닥면으로부터 이격되어, 제1물저장부(100)의 제1하판(110)과 내부케이싱(20)의 바닥면 사이에는 제1물저장부측 하부 연소가스 통로(160)가 형성된다.

또한 제1물저장부(100)의 제1상판(120)은 제2물저장부(200)의 제2하판(210)과 마주보며 위치하여 기본 열전달실(22)을 이루게 된다.

또한 제1물저장부(100)에는 스팀 또는 온수로 변화시키기 위하여 필요한 물이 공급되도록 물 공급라인(300)이 연결된다.

한편, 제1물저장부(100)와 제2물저장부(200) 사이에는 종형 제1수배관(510), 종형 제2수배관(520), 종형 연소가스 배관(530)이 복수로 마련된다.

종형 제1수배관(510)은 제1물저장부(100)의 제1상판(120)과 제2물저장부(200)의 제1하판(210)을 연통시키기 위하여, 전체적으로 원형(도 2 및 도 3 참조)을 이루면서 배치된다.

종형 제2수배관(520) 또한 제1물저장부(100)의 제1상판(120)과 제2물저장부(200)의 제1하판(210)을 연통시키기 위하여, 전체적으로 원형(도 2 및 도 3 참조)을 이루면서 배치된다. 다만 종형 제2수배관(520)은 내부에 종형 연소가스 배관(530)이 마련되기 위하여 종형 제1수배관(510)에 비하여 그 직경이 크다.

종형 연소가스 배관(530)은 종형제2수배관(520)의 내부에 이중관 형태로 마련된다. 또한 종형 연소가스 배관(530)은 제1물저장부(100)의 제1하판(110)과 제2물저장부(200)의 제2상판(220)을 연통시킨다.

따라서 종형 연소가스 배관(530)은 제1물저장부측 하부 연소가스 통로(160)와 제2물저장부측 상부 연소가스 통로(260)를 연통시키며, 종형 제2수배관(520)의 내주와 종형 연소가스 배관(530)의 외주에는 제1물저장부(100)의 물이 상부로 흘러가는 통로가 된다.

제1물저장부(100)의 제1외측벽(140)의 상부에는 원형 격벽(170)이 상부로 형성된다. 원형 격벽(170)은 내부케이싱(20)의 내부를 크게 두부분으로 나누기 위하여 마련된 것으로서, 원형 격벽(170)의 내부가 기본 열전달실(22)을 이룬다. 물론 원형 격벽(170)의 상부는 연소가스가 지나갈 수 있도록 일부 개방되어 있다.

한편, 제1물저장부(100)에 물을 공급하기 위한 물 공급라인(300)을 살핀다.

물 공급라인(300)은 직접 제1물저장부(100)에 공급되지 않으며, 나선상 예열부(310)를 거친 후 제1물저장부(100)에 공급된다.

즉, 나선상 예열부(310)는 외부케이싱(10)의 측벽(11)과 내부케이싱(20)의 측벽(21) 사이의 공간에서 나선상으로 권회되는 물 공급라인(300)을 지칭한다.

이하 본 실시례의 작동을 도 4를 참고하여 설명한다.

먼저 버너로 공급되는 공기의 흐름을 설명한다.

공기의 흐름은 도 4에서 내부가 흰색인 화살표로 도시하였다.

공기공급통로(600)는 외부케이싱(10)의 상면과 접하는 공기예열통로(610)를 구비함으로써, 버너(30)로 유입되는 공기는 1차적으로 연소가스에 의하여 예열된 후 버너로 유입된다. 따라서 버너(30)의 연소효율이 향상된다.

다음으로 공급되는 물이 스팀 내지 온수로 변화하는 과정을 설명한다.

물의 흐름은 도 4에서 내부가 사선이 그려진 화살표로 도시하였다.

물 공급라인(300)으로 공급되는 물은, 먼저 외부케이싱(10)의 내측으로 들어온 후 나선상 예열부(310)를 거치면서 일차로 예열된 후, 제1물저장부(100)에 유입된다.

제1물저장부(100)는 그 자체가 연소가스에 의하여 가열되며, 또한 종형 제1수배관(510) 및 종형 제2수배관(520)을 지나면서 더욱 가열된 후 제2물저장부(200)로 유입된다.

이후 제2물저장부(200)는 그 자체가 연소가스에 의하여 가열되어 최종적으로 물이 사용하기에 적합한 스팀 또는 온수로 배출된다.

다음으로 연소가스의 흐름을 살핀다.

연소가스는 내부가 검은색이 채워진 화살표로 도시하였다.

버너(30)에서 발생한 연소가스는 기본 열전달실(22)로 유입되어, 제1물저장부(100)의 제1상판(120)과 종형 제1수배관(510)과 종형 제2수배관(520)과 제2물저장부(200)의 제2하판(210)을 가열시킨다.

이후 연소가스는 원형 격벽(170)을 넘어 제1물저장부측 하부 연소가스 통로(160)로 이동하여 제1물저장부(100)의 제1하판(110)을 가열하며, 이후 종형 연소가스 배관(530)을 따라 상부로 이동하면서 종형 제2수배관(530)의 물을 가열하며, 이후 제2물저장부측 상부 연소가스 통로(260)로 이동하여 제2물저장부(200)의 제1상판(220)을 가열한다.

이후 연소가스는 연도(12)로 이동하면서 물 공급라인(300)의 나선상 예열부(310)를 가열하게 된다.

이와 같이 연소가스의 다중 이용통로가 형성됨으로써 본 보일러는 고효율의 에너지 변환을 달성할 수 있다.

한편, 이러한 고효율의 에너지 변환시 내부케이싱(20) 내부의 온도 내지 압력이 적정하게 유지되지 않을 경우 연소상태 조절용 댐퍼(700)를 열어 연소상태를 조절할 수 있다.

상기의 실시례는 본 고안의 바람직한 실시례일 뿐이며, 본 고안의 기술적 사상은 당업자에 의하여 다양하게 변형 내지 조정되어 실시될 수 있다. 이러한 변형 내지 조정이 본 고안의 기술적 사상을 이용한다면 이는 본 고안의 범위에 속하는 것이다.

상기와 같이 본 고안은 보일러 내부에 연소가스의 다중 이용통로를 형성함으로써 보일러의 열효율을 현저히 상승시켜, 에너지 절감에 기여할 수 있다.

Claims

버너의 연소열을 이용하여 공급되는 물을 온수 또는 스팀으로 변화시키는 보일러에 있어서 :

연소가스가 방출되는 연도가 마련되는 외부케이싱 ;

상기 외부케이싱의 내부에 마련되는 내부케이싱 ;

상기 외부케이싱의 상부에 마련되는 버너 ;

상기 내부케이싱의 내부에 마련되며, 링 형태의 제1상판, 링 형태의 제1하판, 상기 제1상판과 상기 제1하판의 내측을 연결하는 제1내측벽, 상기 제1상판과 상기 제1하판의 외측을 연결하는 제1외측벽, 및 상기 제1내측벽의 상부를 밀폐하는 제1중앙격벽을 포함하여 이루어지며, 상기 제1하판은 상기 내부케이싱의 바닥면으로부터 이격되어 하부 연소가스 통로를 이루며, 물 공급라인이 연결되는 제1물저장부 ;

상기 제1물저장부의 제1외측벽으로부터 상부로 형성되는 원형 격벽 ;

상기 외부케이싱과 상기 내부케이싱 사이에 마련되며, 링 형태의 제2상판, 링 형태의 제2하판, 상기 제2상판과 상기 제2하판의 내측을 연결하는 제2내측벽, 상기 제2상판과 상기 제2하판의 외측을 연결하는 제2외측벽, 및 상기 제2내측벽의 상부에 마련되어 상기 버너의 연소가스가 공급되는 연소가스 공급로와 연결되는 제2중앙격벽을 포함하여 이루어지며, 상기 제2상판은 상기 외부케이싱의 천정면으로부터 이격되어 상부 연소가스 통로를 이루며, 상기 제2하판은 상기 제1상판과 함께 기본 열전달실을 이루며, 연소가스의 열기에 의하여 생성된 온수 또는 스팀이 배출되는 배출관이 상부에 연결되는 제2물저장부 ;

상기 제1물저장부의 제1상판과 상기 제2물저장부의 제2하판을 연통시키는 복수의 종형 제1수배관 ;

상기 제1물저장부의 제1상판과 상기 제2물저장부의 제2하판을 연통시키는 복수의 종형 제2수배관 ;

상기 종형 제2수배관의 내부에 이중관 형태로 마련되어, 상기 제1물저장부의 제1하판과 상기 제2물저장부의 제2상판을 연통시키는 복수의 종형 연소가스 배관 ;

을 포함하여 이루어지며,

상기 버너의 연소가스는 상기 제2물저장부의 제2내측벽, 상기 제1물저장부의 제1상판, 상기 내부케이싱과 상기 원형 격벽의 공간, 및 상기 종형 연소가스 배관 내부를 순차적으로 지나 상기 연도로 배출되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소가스의 다중 이용통로가 형성된 보일러.
제 1 항에 있어서,

상기 제1물저장부에 연결되는 물 공급라인은, 상기 외부케이싱의 측벽과 상기 내부케이싱의 측벽 사이의 공간에서 나선상으로 권회된 후 상기 제1물저장부에 연결되는 것을 특징으로 하는 연소가스의 다중 이용통로가 형성된 보일러.
제 1 항에 있어서,

상기 버너에 공급되는 공기의 공기 공급통로의 일부는 상기 외부케이싱의 상면과 접하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소가스의 다중 이용통로가 형성된 보일러.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 내부케이싱의 측벽에 연소상태 조절용 댐퍼가 마련되는 것을 특징으로 하는 연소가스의 다중 이용통로가 형성된 보일러.