KR20080004973U - 쓰리패스 방식의 열교환기를 갖는 보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 연소가스가 열교환기를 3번 거쳐 배기 되도록 하여 열효율을 높이는 한편 유지 보수가 극히 용이한 쓰리패스 방식의 열교환기를 갖는 보일러에 관한 것으로, 외부로부터 물을 공급받아 연소실의 열원에 의해 가열되며 본체 내주면과 그 외주면이 밀착되되 연소가스가 갈지자형으로 흐르도록 일 측 단이 개방된 가열부와, 가열부에서 데워진 물과 연소가스와의 열교환율을 높이기 위해 가열부와 취합탱크 간에 연통형성된 다수개의 독립 수관과, 독립 수관을 그 내측에 포함하며 본체 내주면과 그 외주면이 밀착되되 연소가스가 갈지자형으로 흐를 수 있도록 타측단이 개방된 격판이 구비된 것을 특징으로 한다. 상기의 구성에 따르면, 연소가스가 열교환기를 3번 거쳐 배기(쓰리패스 방식)됨으로써 열효율을 보다 향상시킬 수 있고, 그에 따라 연료비 및 유지비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 또한, 보일러 본체 측벽에 청소용 도아가 구비됨으로써 열교환기 상에 달라붙은 그을음 등을 용이하게 제거할 수 있고, 독립수관이 모두 연통된 상태를 유지하므로 불순물에 의해 유로가 막히거나 결빙에 의해 독립수관이 파손되는 것을 방지함으로써 유지 보수가 극히 용이하다.

보일러, 가열부, 독립수관, 열교환기, 취합탱크, 쓰리패스

Description

쓰리패스 방식의 열교환기를 갖는 보일러{BOILER HAVING HEAT EXCHANGER OF THREE PASS TYPE}

도 1은 본 고안에 따른 열교환기를 포함하는 보일러의 단면도,

도 2는 도 1에 개시된 열교환기의 사시도,

3은 도 1에 개시된 열교환기를 포함하는 보일러의 설명도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

본 고안은 쓰리패스 방식의 열교환기를 갖는 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소가스가 열교환기를 3번 거쳐 배기 되도록 하여 열효율을 높이는 한편 유지 보수가 극히 용이한 쓰리패스 방식의 열교환기를 갖는 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 보일러 상에는 열교환기가 구비되며, 최적의 열효율을 얻기 위하여 다양한 형태로 제작되어진다.

일례로, 대한민국 실용신안공보에 개재된 등록번호 실 1994-0006713호에는 화열 상부에 여러 개의 독립직수관을 매달아 둠으로써 열교환율을 높이고자 하는 보일러가 개시되어 있다. 즉, 연소실 상단부 수조 밑 벽판에다 독립직수관을 설치하고 내관수로로 수관 내 수로 순환을 유도함으로써 열교환율을 향상시켰다.

그러나 상기와 같은 종래 보일러는 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 독립직수관은 그 하단이 밀폐된 상태이고 그 독립직수관 내에 내관수로가 설치되는바, 유입수(流入水)에 불순물이 포함된 경우 그 불순물이 독립직수관 저면에 가라앉아 쌓임으로써 수로(水路)가 막히는 등의 문제점이 있었다.

또, 혹한기의 경우 보일러의 가동이 중단되면, 독립직수관 내에 채워진 물이 동결되는바, 동결에 따른 물 부피의 증가로 내관수로가 상측으로 밀려 휘어지는 등의 문제점이 있었다.

또한, 독립직수관은 그 하단의 단면적이 극히 좁아 열원과의 직접적인 열교환율이 떨어짐으로써 열교환율을 보다 향상시키고자 하는 소기의 목적을 달성하는데 한계가 있었다.

그리고 전술한 바와 같이, 유입수에 불순물이 포함된 경우 독립직수관 저면에 불순물이 쌓이는바, 독립직수관의 관로가 협소하고 그 하단이 밀폐된 상태이므로 불순물을 제거하기 위한 세정(洗淨)이 극히 곤란하다는 문제점이 있었다.

본 고안은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 연소가스가 열교환기를 3번 거쳐 배기 되도록 함으로써 열효율을 보다 향상시킬 수 있도록 한 쓰리패스 방식의 열교환기를 갖는 보일러를 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은 열교환기의 독립직수관이 모두 연통 되도록 하여 불순물이 관로 상에 쌓이는 것을 방지하고, 결빙시 동파를 방지하며, 보일러 측벽에 청소용 도아를 구비시켜 열교환기 측벽에 달라붙은 그을음 등을 용이하게 제거할 수 있도록 한 쓰리패스 방식의 열교환기를 갖는 보일러를 제공하는 데 있다.

즉, 본 고안은 열효율이 우수하고 유지 보수가 용이한 쓰리패스 방식의 열교환기를 갖는 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 전술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 보일러 외관을 형성하며 그 내측에 연소실이 구비되고 그 벽면에 물집을 포함한 본체와, 본체 상부에 연소가스를 배출하기 위한 배기구와, 본체 상단 내측에 온수를 취합하기 위한 취합탱크와, 외부로부터 물을 공급받아 연소실의 열원에 의해 가열되며 본체 내부에 위치되되 연소가스가 본체 내부 벽으로 흐르도록 외주면이 본체 내부벽과 이격된 가열부와, 가열부에서 데워진 물과 연소가스와의 열교환율을 높이기 위해 가열부와 취합탱크 간에 연통형성된 다수개의 독립수관과, 독립수관을 그 내측에 포함하며 본체 내주면과 그 외주면이 밀착되되 연소가스가 중앙으로 흐를 수 있도록 중앙이 개방된 격판이 구비된 것을 특징으로 한다.

또, 격판은 연소가스가 잠시 정체되어 연소가스에 포함된 열원이 좀더 독립수관을 가열하도록 하향 볼록한 것을 특징으로 한다.

또한, 가열부는 그 하단에 외부로부터 물을 공급받기 위한 급수관이 설치된 것을 특징으로 한다.

그리고 본체는 열교환기에 달라붙은 그을음 등을 제거할 수 있도록 그 측면에 개폐가능한 청소용 도어가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 보일러용 열교환기의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 열교환기를 포함하는 보일러의 단면도이다.

도 2는 도 1에 개시된 열교환기의 사시도이다.

도 3은 도 1에 개시된 열교환기를 포함하는 보일러의 설명도이다.

먼저, 본 고안에 따른 보일러는 도 1에 도시한 바와 같이 보일러 본체(10) 내측에 열교환기(20)가 구비되고, 그 하단에 연소실(30)이 구비된다.

또, 보일러 본체(10) 벽면에 물집(11)이 형성되고, 외부로부터 물을 공급받을 수 있도록 보일러 본체(10) 하단에 물집(11)과 연통 된 급수관(13)이 설치된다.

또한, 보일러 본체(10) 상단에 열교환기(20)로부터 데워진 물을 취합하기 위한 취합탱크(14)가 구비되고, 취합된 온수를 외부로 배출할 수 있도록 보일러 본체(10) 상단에 취합탱크(14)와 연통 된 온수배출관(15)이 설치된다.

또, 물집(11)과 열교환기(20) 간에 급수연결관(16)이 설치되고, 연소가스가 열교환기(20)를 3번 거쳐 배기 되도록 열교환기(20) 중간 부분에 중앙부분이 개방된 격판(17)이 구비된다.

그리고 보일러 본체(10) 상부에 연소가스를 외부로 배출하기 위한 배기관(18)이 형성되고, 열교환기(20)에 달라붙은 그을음 등을 용이하게 털어낼 수 있 도록 보일러 본체(10) 측벽에 청소용 도어(19)가 구비되며, 연소실(30) 일측에 버너(31)가 장착된다.

한편, 본 고안은 버너(31)가 설치된 보일러를 예시하였으나, 본 고안에 따른 열교환기(20)는 연탄을 원료로 사용하는 보일러, 유류를 원료로 사용하는 보일러, 가스를 원료로 사용하는 보일러 등에도 그대로 적용 가능함을 밝혀둔다(도 1에서 보일러 내측에 점선으로 표시된 부분은 연탄을 예시한 것임).

다음은 도 1 및 도 2를 참조하여 본 고안에 따른 열교환기를 더욱 상세히 설명한다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 열교환기(20)는 열교환 면적을 넓히기 위해 그리고 연소가스의 흐름이 용이하도록 그 밑면이 볼록한 가열부(21)와, 가열부(21)와 연통 되며 취합탱크(14)까지 연장형성된 다수개의 독립수관(22)과, 독립수관(22)을 그 내측에 포함하며 연소가스가 보일러 본체(10) 내에서

가열부(21) 외주면을 지나 격판(17)중앙부를 경우 하도록 하는 상기 격판(17) 및, 외부로부터 물을 계속적으로 공급받을 수 있도록 물집(11)과 가열부(21) 간에 연통 된 급수연결관이 구비된다.

또한, 열교환기(20)는 제 3도에 도시한 바와 같이 연소실(30)에서 연소된 가스는 가열부(21) 밑면을 따라 흐르다 가열부(21) 외주면을 지나 중앙부가 관통된 격판(17)을 경유하여 취합탱크(14) 밑면을 따라 취합탱크(14) 외주면을 흐려 배기관(18)으로 배기 된다.

이에 따라, 연소가스는 열교환기(20)를 3번 거쳐 외부로 배출되고, 그 과정 에서 열교환율을 상승하게 된다. 미설명부호 10은 보일러 본체, 22는 독립수관이다.

이하, 첨부도면 및 전술한 기술적 구성을 참조하여 본 고안에 따른 쓰리패스 방식의 열교환기를 갖는 보일러의 작용효과를 설명한다.

먼저, 급수관(13)을 통해 강제 유입된 물은 물집(11)을 통과하면서 연소실(30) 내의 열기에 의해 1차 가열된다.

1차 가열된 물은 급수연결관(16)을 통해 열교환기(20)의 가열부(21)로 유입되고, 이곳에서 연소실(30)의 열원에 의해 2차 가열된다.

2차 가열된 물은 독립수관(22)을 따라 보일러 상단에 위치된 취합탱크(14)로 흐르고, 이때 보일러 내부를 Ｓ파장 형태로 흐르는 연소가스에 의해 3차 가열된다.

이후, 취합탱크(14)에 취합된 물은 온수배출관(15)을 통해 외부로 배출되게 된다.

다음, 연소실로부터 발생한 가스는 버너(31)의 강제 송풍으로 인하여 가열부(21)의 밑면, 격판(17), 취합탱크(14)의 밑면을 따라 Ｓ파장 형태(지그재그)로 흐른 뒤 배기관(18)을 통해 외부로 배출된다.

즉, 연소가스와 열교환 기(20)내의 물은 연소가스가 가열부(21) 밑면을 따라 흐르면서 1차 열교환 되고, 가열부(21)와 격판(17) 사이를 흐르면서 2차 열교환 되며, 격판(17)과 취합탱크(14) 사이를 흐르면서 3차 열교환 된다.

한편, 본 고안에 따른 보일러는 열교환기의 유지 보수가 용이하도록 보일러의 본체 측벽에 개폐가능하도록 청소용 도어(19)가 구비된다.

또한, 가열부(21)와 취합탱크(14) 간에 독립수관(22)이 연통 되도록 설치하여, 불순물의 침전에 의해 유로가 막히는 것을 방지하고, 결빙시 얼음의 부피 팽창에 의해 독립수관(22)이 휘거나 파열되는 것을 방지하였다.

즉, 연소가스의 통과로 열교환기(20) 상에 그을음 등이 달라붙게 되는데, 청소용 도어(19)를 개방시켜 주걱 등으로 긁어 내거나 압축공기로 불어 냄으로써 그을음을 제거할 수 있다. 또한, 독립수관(22)이 모두 연통 된 상태이므로 불순물이 쌓일 염려가 없고 결빙으로 인해 얼음이 얼더라도 파손될 염려가 없게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면 급수관을 통해 강제 유입된 물은 물집을 통과하면서 연소실 내의 열기에 의해 1차 가열되고, 열교환기를 통과하면서 연소실의 열원에 의해 2차 가열되고, 독립수관을 통과하면서 연소가스에 의해 3차 가열된다. 또한, 열교환기 내측 물은 열교환기의 밑면을 따라 흐르는 연소가스와 1차 열교환 되고, 가열부와 격판 사이를 흐르는 연소가스와 2차 열교환되며, 격판과 취합탱크 사이를 흐르는 연소가스와 3차 열교환 하게 된다.

따라서, 연소가스가 열교환기를 3번 거쳐 배기(쓰리패스 방식) 됨으로써 열효율을 보다 향상시킬 수 있고, 그에 따라 연료비 및 유지비용을 획기적으로 절감할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 보일러 본체 측벽에 청소용 도어가 구비됨으로써 열교환기 상에 달라붙은 그을음 등을 용이하게 제거할 수 있고, 독립수관이 모두 연통 된 상태를 유지 하므로 불순물에 의해 유로가 막히거나 결빙에 의해 독립수관이 파손되는 것을 방지함으로써 유지 보수가 극히 용이하다는 매우 실용적인 효과가 있다.

Claims (2)

1. 보일러 외관을 형성하며 그 내측에 연소실이 구비된 본체와, 상기 본체 상부에 연소가스를 배출하기 위한 배기구 및, 상기 본체 상단에 온수를 일시 취합하기 위한 취합탱크가 구비된 보일러에 있어서,

   외부로부터 물을 공급받아 상기 연소실의 열원에 의해 가열되며 상기 본체 내주면과 그 외주면이 밀착되되 연소가스가 갈지자형으로 흐르도록 일측단이 개방된 가열부와,

   상기 가열부에서 데워진 물과 연소가스와의 열교환율을 높이기 위해 상기 가열부와 상기 취합탱크 간에 연통형성된 다수개의 독립수관과,

   상기 독립수관을 그 내측에 포함하며 상기 본체 내주면과 그 외주면이 밀착되되 연소가스가 중앙으로 흐를 수 있도록 중앙부가 개방된 격판이 구비를 구비하되 상기 격판은 연소가스가 잠시 정체되어 연소가스에 포함된 열원이 좀더 독립수관을 가열하도록 하향 볼록한 것을 특징으로 한다.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 본체는 상기 열교환기에 달라붙은 그을음 등을 제거할 수 있도록 그 측면에 개폐가능한 청소용 도어가 더 구비된 것을 특징으로 하는 쓰리패스 방식의 열교환기를 갖는 보일러.

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