KR20060116631A

KR20060116631A - 폐열 회수 보일러

Info

Publication number: KR20060116631A
Application number: KR1020050039135A
Authority: KR
Inventors: 신재화
Original assignee: 신재화
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2006-11-15
Also published as: KR100695060B1

Abstract

본 발명은 연소시 발생되는 고온의 배기가스를 활용하기 위한 폐열 회수 보일러에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 보일러 내부의 제1 전열관체를 따라 이동하는 저온의 난방수가 연소시 외부로 버려지는 폐열에 의해 1차적으로 예열된 후 버너의 화염에 의해 본격적으로 가온된 상태에서 제2 전열관체를 따라 실내로 공급되어 난방 및 온수의 용도로 사용할 수 있는 폐열 회수 보일러에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 보일러의 내부 상측에 배치되고 외부로 연통된 급수관을 통해 유입되는 저온의 난방수가 지그재그로 형성된 유로를 따라 하부로 이동하면서 예열되도록 하는 제1 전열관체와;

상기 제1 전열관체의 외면을 따라 고온의 배기가스가 지그재그로 이동하면서 열교환을 통해 제1 전열관체 내부의 난방수를 예열하도록 배기가스의 이동경로를 제공하는 다수의 연통구와;

상기 제1 전열관체의 하단부와 저수조 사이에 연결되어 예열된 난방수를 저수조로 공급하는 연결관을 구비시키므로써 이루어지는 것이다.

Description

폐열 회수 보일러{omitted}

도 1은 본 발명이 적용된 보일러의 내부구조를 나타낸 종단면도

도 2는 본 발명 제1 전열관체의 일부절결 사시도

도 3은 본 발명 제1 전열관체의 열교환상태 확대단면도

도 4는 본 발명 저수조 및 제1 전열관체 열교환상태 확대단면도

도 5는 본 발명 전면판의 개방상태 평단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

4‥ 버너 5‥ 저수조

10‥ 제1 전열관체 12‥ 전열관

14‥ 전열핀 15‥ 가스통로

20‥ 연통구 30‥ 연결관

40‥제2 전열관체 51‥ 개방부

본 발명은 연소시 발생되는 고온의 배기가스를 활용하기 위한 폐열 회수 보일러에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 보일러 내부의 제1 전열관체를 따라 이동 하는 저온의 난방수가 연소시 외부로 버려지는 폐열에 의해 1차적으로 예열된 후 버너의 화염에 의해 본격적으로 가온된 상태에서 제2 전열관체를 따라 실내로 공급되어 난방 및 온수의 용도로 사용할 수 있는 폐열 회수 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 실내공간을 난방하거나 온수를 직접 사용하기 위한 목적으로 냉수를 고온으로 가열시키는 보일러는 에너지원의 종류에 따라 전기보일러, 가스보일러, 기름보일러, 연탄보일러 등으로 나뉘어지며, 이들은 공통적으로 증기나 온수를 가열하여 실내의 바닥면에 매설된 난방파이프를 순환시키므로써 난방의 목적을 수행한다.

그러나 상기한 종래의 보일러는 필요한 열을 얻기 위해서 낭비되는 폐열의 발생으로 인해 열효율이 저하될 뿐만 아니라 일정시간을 가열하여야만 필요로 하는 온도를 얻을 수 있으므로 에너지원의 소모가 매우 크며, 그로 인해 고비용의 난방비가 소요되는 문제점이 야기된다.

즉 종래의 보일러는 대부분 수직형의 구조로서, 연소시 버너로부터 발생되는 화염 및 고온의 배기가스가 단순하게 화염실에 설치된 저수조를 가열한 후 아직 식지 않은 고온의 상태에서 보일러의 외부로 그대로 방출되어 폐열로 버려지는 것이었다.

따라서 근자에 들어 산업분야에서 에너지원의 고갈등으로 인해 동일 에너지를 이용하여 보다 높은 열효율을 얻을 수 있도록 하는 연구개발이 활발하게 진행되고 있으며, 이를 위한 구체적인 방안으로 상기 연소시 발생되는 폐열을 회수하여 재사용하므로써 열효율을 제고함과 동시에 나아가 연료를 절약할 수 있도록 하는 방법이 주류를 이루고 있는 실정이다.

그러나, 이러한 사정에도 불구하고 종래에는 폐열을 보다 효율적으로 이용하여 난방을 원활하게 실시하는 동시에 열효율이 뛰어난 보일러가 마땅하게 제시되지 못하고 있는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 적극적으로 해소하기 위한 방안으로 연소시 외부로 버려지는 폐열을 회수하여 난방수의 예열원으로 사용할 수 있도록 하는 것이다.

이를 위한 본 발명은 저온상태의 난방수가 보일러 내부의 제1 전열관체를 따라 지그재그의 형태로 장시간을 경유하여 하부로 이동할 수 있도록 하고, 연소시 버너로부터 발생되는 화염 및 배기가스는 상기 제1 전열관체의 외면을 따라 지그재그의 형태로 장시간을 경유하여 상부로 이동하면서 열교환을 통해 제1 전열관체 내부의 난방수를 1차적으로 예열시키도록 하며, 상기 예열된 난방수는 화염실 내의 저수조로 유입되어 본격적으로 가열될 수 있도록 하는 기술을 강구한다.

또한 본 발명은 상기 저수조에서 버너에 의해 본격적으로 가열된 고온의 난방수가 제2 전열관체를 따라 상부로 이동하면서 화염 및 배기가스에 의해 2차적으로 가온된 후 실내로 공급될 수 있도록 하여 더욱 뛰어난 열효율을 제공할 수 있도록 하는 기술을 강구한다.

본 발명의 기술적과제를 보다 효과적으로 달성하기 위한 바람직한 실시예의 구성에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명의 전체적인 기술구성은 도 1을 통해 한 눈에 확인할 수 있는 것으로, 이를 개략적으로 정리하면 내,외벽(2)(3)의 이중격벽으로 구성되고, 버너(4)의 연소시 발생되는 화염 및 배기가스가 저수조(5) 내의 난방수를 고온으로 가열한 후 연관(6)을 통해 외부로 방출되며, 상기 가열된 고온의 난방수는 실내로 공급되어 실내난방이 이루어지는 보일러(1)에 있어서,

상기 보일러(1)의 내부 상측에 배치되어 급수관(13)을 통해 유입되는 저온의 난방수가 지그재그로 보일러(1)의 내부를 장시간 경유하면서 외부로 버려지는 폐열에 의해 1차적으로 예열될 수 있도록 하는 제1 전열관체(10)와, 상기 제1 전열관체(10)의 외면을 따라 배기가스가 지그재그로 이동하면서 제1 전열관체(10) 내부의 난방수를 예열시키도록 배기가스의 이동경로를 제공하는 다수의 연통구(20)와, 상기 제1 전열관체(10)를 경유하면서 예열된 난방수를 저수조(5)로 공급하는 연결관(30)의 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 알 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 가능하도록 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.

우선적으로 상기 제1 전열관체(10)는 저수조(5)를 가열한 후 고온의 열을 함유함에도 불구하고 그대로 외부로 버려지는 배기가스를 이용하여 저온의 난방수를 1차적으로 예열시키는 역할을 수행하는 본 발명의 핵심적인 기술로써, 내부에 유로(11)가 형성된 전열관(12)이 하부로 가면서 완만한 경사를 이루되 보일러(1)의 내부를 장시간 반복적으로 경유하도록 지그재그의 형태로 형성된다.

그리고 상부 일측에는 외부로 연결된 급수관(13)이 연통 설치되어 실내 난방을 실시한 후 차가워진 난방수가 급수관(13)을 통해 유입되어 내부의 유로(11)를 경유하면서 배기가스에 의해 열교환될 수 있게 된다.

또한 상기 전열관(12)의 외면에는 등간격으로 다수의 전열핀(14)이 부착되어 배기가스와의 열교환을 극대화시키며, 이때 상기 전열관(12)의 마주하는 상,하부면에 형성되는 전열핀(14)은 상호 엇갈리게 배치되어 전열관(12)의 외면을 따라 이동하는 배기가스의 흐름에 지장을 주지 않고, 상기 전열관(12)의 최상단에는 도 1과 같이 전열관(12)의 외측에 형성되는 가스통로(15)와 외부로 연통하는 연관(6)이 형성되므로써 전열관(12) 내의 난방수를 예열시킨 후 온도저하된 저온상태의 배기가스가 외부로 원활하게 방출될 수 있게 된다.

한편, 상기 제1 전열관체(10)에는 버너(4)의 연소시 발생되는 화염 및 고온의 배기가스가 상기 제1 전열관체(10)의 외면을 따라 지그재그로 이동할 수 있도록 이동경로를 제공하는 다수의 연통구(20)가 설치된다.

상기 연통구(20)는 전열관(12)의 외측에 자연적으로 형성되는 가스통로(15)가 상호 지그재그 형태로 연결되도록 상기 전열관(12)의 양측에 상부로 가면서 교호로 배치된다. 따라서 연소시 발생되는 화염 및 고온의 배기가스는 도 3과 같이 일측의 연통구(20)를 통해 상부의 가스통로(15)로 유입된 후 전열관(12)의 외면을 따라 이동하면서 제1 전열관체(10)의 내부를 흐르는 저온의 난방수를 효과적으로 예열시키며, 타측의 연통구(20)를 통해 상부로 연속적으로 지그재그로 이동할 수 있게 된다.

상기 제1 전열관체(10)를 따라 보일러(1)의 내부를 장시간 경유하면서 열교환을 통해 예열된 난방수는 상기 제1 전열관체(10)의 하단부와 저수조(5)의 사이에 연결된 연결관(30)을 매개로 저수조(5)로 공급되어 버너(4)에 의해 본격적으로 가열될 수 있게 된다.

한편, 상기 저수조(5)로 공급되는 1차 예열상태의 난방수는 버너(4)의 가동에 따라 본격적으로 가열되며, 상기 가열된 난방수는 실내로 그대로 공급되지 않고 별도의 제2 전열관체(40)를 따라 보일러(1)의 내부를 장시간 경유하면서 버너(4)의 화염 및 배기가스에 의해 재차 가온된 후 난방배관(42)을 통해 실내로 공급되므로써 열효율이 매우 뛰어나다.

즉 버너(4)에 의해 본격적으로 가열되는 난방수는 제2 전열관체(40)의 전열관(12)에 형성된 유로(11)를 따라 보일러(1) 내부를 장시간 경유하면서 열교환되므로써 온도가 저하되지 않은 가온상태로 실내에 공급되어 난방효율이 획기적으로 향상될 수 있게 된다.

여기에서 상기 제2 전열관체(40)의 경우에도 제1 전열관체(10)와 동일하게 전열관(12)의 외측에 형성되는 가스통로(15)를 상호 지그재그 형태로 연결하도록 전열관(12)의 양측에 상부로 가면서 연통구(20)가 교호로 배치되며, 상기 저수조(5)에는 화염실(7)과 제2 전열관체(40)의 외부에 형성되는 가스통로(15) 사이를 연결하는 다수의 연통구(20)가 형성된다.

따라서 상기 버너(4)의 연소시 발생되는 화염 및 배기가스는 저수조(5)의 연통구(20)를 통과하여 제2 전열관체(40) 및 제1 전열관체(10)의 연통구(20)를 상호 지그재그 형태로 장시간 경유하면서 난방수를 더욱 효율적으로 가온, 예열시킬 수 있게 된다.

그리고 본 발명의 보일러(1)는 내,외벽(2)(3)의 사이에 단열재(8)가 충진된 이중격벽으로 이루어지되 도 5와 같이 전면부에는 개방부(51)가 형성되고, 상기 개방부(51)에는 선택적으로 탈착가능한 전면판(50)이 볼팅결합 등을 통해 일체로 부착된다.

여기에서 전면부에 개방부(51)가 형성된 이유는 제1,2 전열관체(10)(40)의 외면 및 전열핀(14)에 끼이는 그을음, 스케일, 각종 이물질 등을 청소하거나 유지 관리하여 제품의 수명을 연장시킬 수 있도록 하기 위함이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 의한 난방과정에 대해 설명하기로 한다.

우선적으로 실내를 경유하면서 난방을 실시한 후 차가워진 저온의 난방수는 급수관(13)을 통해 보일러(1) 내부의 제1 전열관체(10)로 공급된다.

상기 제1 전열관체(10)로 공급되는 저온의 난방수는 화염실(7)의 상부에 설치된 저수조(5)로 직접 유입되지 않고 상기 제1 전열관체(10)의 전열관(12)을 따라 보일러(1)의 내부를 지그재그로 경유하면서 자연적으로 하부로 이동하게 된다.

이때 버너(4)의 연소시 발생되는 화염 및 고온의 배기가스는 제2 전열관체(40) 및 제1 전열관체(10)의 외부에 형성된 가스통로(15)를 따라 연통구(20)를 통해 지그재그로 상부로 이동하면서 제1,2 전열관체(10)(40)의 내부를 흐르는 저온의 난방수와 열교환된 후 연관(6)을 통해 외부로 배기되므로써 외부로 버려지는 폐열 을 이용하여 난방수를 1차적으로 예열시킬 수 있게 된다.

따라서 상기 폐열원에 의해 1차 예열된 난방수는 연결관(30)을 통해 저수조(5)로 유입되므로써 비로서 본격적인 가열이 이루어진다.

즉 상기 저수조(5)로 유입된 예열상태의 난방수는 버너(4)에 의해 본격적으로 가열된 후 상기 제2 전열관(12)을 따라 이동하면서 재차 가온되며, 상기 가온된 난방수는 순환펌프의 가동에 따라 난방배관(42)을 통해 실내로 공급되면서 실내 난방을 원활하게 수행할 수 있게 된다.

이러한 본 발명은 외부로 버려지는 폐열을 회수하여 버너(4)에 의해 본격적으로 가열되는 난방수를 1차적으로 예열시키므로써 보일러의 효율을 향상시킴은 물론 연료비를 대폭절감할 수 있으며, 상기 보일러(1) 내부의 점검 및 청소작업시엔 전면판(50)을 분리하여 개방부(51)를 통해 유지,보수할 수 있는 뛰어나 보수성을 제공할 수 있게 된다.

본 발명은 저온상태의 난방수가 제1 전열관체를 따라 보일러 내부를 장시간 경유함과 동시에 연소시 발생되는 화염 및 배기가스가 상기 제1 전열관체의 외면을 따라 지그재그의 형태로 장시간을 경유하면서 열교환이 이루어져 제1 전열관체의 내부를 흐르는 난방수가 1차적으로 예열될 수 있게 된다.

이로 인해 외부로 버려지는 폐열을 전량 회수하여 난방수의 예열원으로 사용하므로써 보일러의 효율을 획기적으로 향상시킴은 물론 연료비를 대폭적으로 절감하는 효과를 제공하게 된다.

더욱이 1차 예열된 난방수는 저수조로 인입되어 버너에 의해 본격적으로 가열된 후 실내로 즉시 공급되지 않고 2차 전열관체를 따라 상부로 이송하면서 화염 및 배기가스에 의해 2차적으로 가온된 후 실내로 공급되므로써 더욱 뛰어난 열효율을 제공하게 된다.

Claims

내,외벽(2)(3)의 이중격벽으로 구성되고, 버너(4)의 연소시 발생되는 화염 및 배기가스가 저수조(5) 내의 난방수를 고온으로 가열한 후 연관(6)을 통해 외부로 방출되며, 상기 가열된 고온의 난방수는 실내로 공급되어 실내난방이 이루어지는 보일러(1)에 있어서,

상기 보일러(1)의 내부 상측에 배치되고 외부로 연통된 급수관(13)을 통해 유입되는 저온의 난방수가 지그재그로 형성된 유로(11)를 따라 하부로 이동하면서 예열되도록 하는 제1 전열관체(10)와;

상기 제1 전열관체(10)의 외면을 따라 고온의 배기가스가 지그재그로 이동하면서 열교환을 통해 제1 전열관체(10) 내부의 난방수를 예열하도록 배기가스의 이동경로를 제공하는 다수의 연통구(20)와;

상기 제1 전열관체(10)의 하단부와 저수조(5) 사이에 연결되어 예열된 난방수를 저수조(5)로 공급하는 연결관(30)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐열 회수 보일러.
청구항 1에 있어서,

제1 전열관체(10)는 내부에 유로(11)가 형성된 전열관(12)이 하부로 경사지면서 지그재그로 형성되고, 상기 전열관(12)의 외면에는 등간격으로 다수의 전열핀(14)이 부착되며, 상기 전열관(12)의 최상단에는 전열관(12)의 외측에 형성된 가스 통로(15)와 외부로 연통하는 연관(6)이 형성된 것을 특징으로 하는 폐열 회수 보일러.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

제1 전열관체(10)의 외면을 따라 이동하는 배기가스의 이동경로를 제공하는 연통구(20)는 전열관(12)의 외측에 형성되는 가스통로(15)를 상호 지그재그 형태로 연결하도록 전열관(12)의 양측에 상부로 가면서 교호로 배치되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 보일러.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

제1 전열관체(10)를 경유하면서 예열된 난방수가 공급되는 저수조(5)의 상부에는 제2 전열관체(40)의 전열관(12) 하단부가 일체로 연통 설치되고, 상기 저수조(5)에서 버너의 화염 및 배기가스에 의해 본격적으로 가열된 난방수는 상기 전열관(12)의 유로(11)를 따라 보일러(1) 내부를 경유하면서 열교환을 통해 가온된 후 난방배관(42)을 통해 실내로 공급되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 보일러.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

내,외벽(2)(3) 사이에 단열재(8)가 충진된 이중격벽으로 구성된 보일러(1)는 전면부에 제1,2 전열관체(10)(40)의 청소 및 유지관리를 위한 개방부(51)가 형성되고, 상기 개방부(51)에는 선택적으로 탈착 가능한 전면판(50)이 부착된 것을 특징 으로 하는 폐열 회수 보일러.