KR20080049642A

KR20080049642A - 보일러

Info

Publication number: KR20080049642A
Application number: KR1020070122233A
Authority: KR
Inventors: 소지 스미
Original assignee: 미우라고교 가부시키카이샤
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2008-06-04
Also published as: CA2613018A1; TW200823410A; CN101191662A; JP2008157610A; CA2613018C; JP2013057501A; TWI445905B; JP5472431B2; CN101191662B; JP5151373B2; KR101391101B1; US20080127910A1; US7827941B2

Abstract

고리형으로 배열된 내측 수관군과 외측 수관군을 갖는 통체와, 상기 내측 수관군의 중앙부에 배치된 버너를 구비하는 보일러로서, 상기 내측 수관군을 이루는 인접하는 내측 수관 사이가, 가스 유로를 형성하는 부분을 제외하고 폐색되어 있고, 상기 가스 유로 근방에 있어서의 상기 내측 수관군 및 상기 외측 수관군의 적어도 일방에 확대 전열면이 설치되어 있다.

Description

보일러{BOILER}

본 발명은 보일러 (다관식 관류 보일러) 에 관한 것이다.

본원은, 2006년 11월 30일에 출원된 일본 특허출원 제 2006-323144호, 및 2007년 10월 2일에 출원된 일본 특허출원 제 2007-258741호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래부터, 고리형으로 배열된 수관군을 갖는 통체와, 상기 수관군의 중앙부에 배치된 버너를 구비하는 보일러는 잘 알려져 있다. 이러한 구성의 보일러에 있어서는, 고리형으로 배열된 수관군의 중앙부가, 버너로부터 공급된 연료를 연소시키기 위한 연소실로서 기능한다.

또한, 종래 기술과 관련된 보일러에 있어서는, 버너에서 생성된 연소 가스의 열회수량을 높이기 위하여, 수관군을 구성하는 소정의 수관에 핀을 설치하는 기술이 알려져 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 평2-75805호를 참조.)

그러나, 종래 기술과 관련된 보일러에 있어서는, 수관에 설치되는 핀의 설치 지점에 따라서는, 효과적인 열회수를 실시할 수 없는 경우가 있다. 즉, 보일러를 구성하는 수관군에 설치되는 확대 전열면을 유효하게 이용할 수 없다는 문제가 있다.

그래서, 본 발명은, 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 열회수를 효과적으로 실시하는 것을 가능하게 하고, 또한 내구성이 높은 확대 전열면 (핀 등) 을 갖는 수관군을 구비하는 보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명의 요지

본 발명은, 고리형으로 배열된 내측 수관군과 외측 수관군을 갖는 통체와, 상기 내측 수관군의 중앙부에 배치된 버너를 구비한 보일러로서, 상기 내측 수관군을 이루는 복수의 내측 수관 중, 인접하는 내측 수관의 사이가, 가스 유로를 형성하는 부분을 제외하고 폐색되어 있고, 상기 가스 유로 근방에 있어서의 상기 내측 수관군 및 상기 외측 수관군의 적어도 일방에, 확대 전열면 (예를 들어, 스터드 핀) 이 설치되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 수관 속을 흐르는 물과 연소 가스의 온도차가 커지는 영역인 상기 가스 유로 근방에, 상기 확대 전열면 (예를 들어, 스터드 핀) 이 설치 되어 있기 때문에, 효과적으로 열회수를 실시할 수 있다. 또한, 확대 전열면으로서 스터드 핀을 이용하면, 가령 과열 상태가 되었다 하더라도, 균열이나 탈락 등이 발생하기 어렵다. 또한, 상기 가스 유로 근방에 확대 전열면을 설치함으로써, 이른 단계에서 연소 가스로부터 열회수가 행해져, 연소 가스 온도가 조기에 저하되기 때문에, 서멀 NOx 의 발생을 저감하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명과 관련된 보일러는, 상기 가스 유로 근방에 있어서의 상기 내측 수관군 및 상기 외측 수관군에, 상기 확대 전열면 (예를 들어, 스터드 핀) 이 설치되어 있고, 상기 외측 수관군 쪽이, 상기 내측 수관군보다 많은 상기 확대 전열면 (예를 들어, 스터드 핀) 이 설치되어 있어도 된다.

본 발명과 관련된 보일러에 의하면, 상기 내측 수관군의 중앙부에 설치된 버너에서 생성된 연소 가스가, 상기 가스 유로를 통하여 상기 외측 수관군에 접촉한 후, 수관군 사이 (상기 내측 수관군과 상기 외측 수관군 사이) 를 유통한다. 즉, 연소 가스는 상기 외측 수관군과의 접촉 시간 쪽이 길어지기 때문에, 이러한 구성에 의하면, 보다 효과적으로 연소 가스로부터 열에너지를 회수할 수 있다.

또한, 본 발명과 관련된 보일러는, 상기 가스 유로 근방에 있어서의 상기 외측 수관군에만, 상기 확대 전열면 (예를 들어, 스터드 핀) 이 설치되어 있어도 된다.

본 발명과 관련된 보일러에 의하면, 상기 서술한 바와 같이, 상기 내측 수관군의 중앙부에 설치된 버너에서 생성된 연소 가스가, 상기 가스 유로를 통하여 상기 외측 수관군에 충돌한 후, 상기 외측 수관군을 따라, 수관군 사이를 유통한다. 따라서, 이러한 구성에 의하면, 연소 가스와 많이 접촉하는 상기 외측 수관군에 설치되어 있는 상기 확대 전열면 (예를 들어, 스터드 핀) 에 의해, 보다 효과적으로 연소 가스로부터 열에너지를 회수할 수 있다.

또한, 본 발명과 관련된 보일러는, 상기 가스 유로가, 상기 내측 수관군의 일단측에 고리형으로 설치되어 있어도 된다. 보다 구체적으로는, 본 발명과 관련된 보일러는, 상기 가스 유로가, 상기 내측 수관군의 상단측 혹은 하단측에 고리형으로 설치되어 있어도 된다.

또한, 본 발명과 관련된 보일러는, 상기 가스 유로 근방에 설치된 상기 확대 전열면 (예를 들어, 스터드 핀) 의 하류측에, 가스의 흐름에 대하여 경사시킨 평판형 핀이 설치되어 있어도 된다.

또한, 본 발명과 관련된 보일러는, 상기 평판형 핀의 경사 각도가, 상기 가스의 흐름에 대하여 20˚∼ 85˚ (수평에 대하여 5˚∼ 70˚) 이어도 된다.

본 발명에 의하면, 열회수를 효과적으로 실시하는 것을 가능하게 하고, 또한 내구성이 높은 확대 전열면 (핀 등) 을 갖는 수관군을 구비한 보일러를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 질소 산화물 (NOx) 의 배출량을 저감하는 것이 가능한 보일러를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시형태를 설명하기 전에, 본 명세서에 있어서 사용하는 용어에 대하여 설명한다.

본 명세서에 있어서, 간단히 「가스」라 칭하는 경우, 그 가스란, 연소 반응 중의 가스 및 연소 반응이 완료된 가스의 적어도 어느 일방을 포함하고, 연소 가스라 칭할 수도 있다. 즉, 본문 중에 사용되는 「가스」라는 용어는, 연소 반응 중의 가스 및 연소 반응이 완료된 가스의 양방을 포함하는 상태, 연소 반응 중의 가스만을 포함하는 상태, 혹은 연소 반응이 완료된 가스만을 포함하는 상태, 이상의 어느 상태도 망라한다. 이하, 특별히 설명하지 않는 경우에는, 「가스」라는 용어는 상기의 개념에 기초하여 사용되고 있다.

또한, 「배기 가스」라는 용어는, 연소 반응이 완료되었거나 혹은 거의 완료된 가스를 의미한다. 또한, 특별히 설명하지 않는 경우에는, 「배기 가스」라는 용어는, 보일러의 통체내를 통과하여 굴뚝부에 도달한 가스 및 통체내에서 순환하는 가스의 양방, 혹은 어느 하나를 의미한다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.

우선, 본 실시형태의 제 1 양태와 관련된 보일러는, 고리형으로 배열된 내측 수관군과 외측 수관군을 갖는 통체와, 내측 수관군의 중앙부에 배치된 버너를 구비한 보일러로서, 내측 수관군을 이루는 인접하는 내측 수관 사이가, 가스 유로를 형성하는 부분을 제외하고 폐색되어 있고, 가스 유로 근방에 있어서의 내측 수관군 및 상기 외측 수관군의 적어도 일방에, 확대 전열면 (예를 들어, 스터드 핀) 이 설치되어 있다.

또한, 본 실시형태의 제 2 양태와 관련된 보일러는, 제 1 양태의 구성에 있어서, 가스 유로 근방에 있어서의 내측 수관군 및 외측 수관군에 확대 전열면 (예를 들어, 스터드 핀) 이 설치되어 있고, 외측 수관군 쪽이, 내측 수관군보다 많은 확대 전열면 (예를 들어, 스터드 핀) 이 설치되어 있다.

또한, 본 실시형태의 제 3 양태와 관련된 보일러는, 제 1 양태의 구성에 있어서, 가스 유로 근방에 있어서의 외측 수관군에만 확대 전열면 (예를 들어, 스터드 핀) 이 설치되어 있다.

또한, 본 실시형태의 제 4 양태와 관련된 보일러는, 제 1 양태에서 제 3 양태 중 임의의 구성에 있어서, 가스 유로가 내측 수관군의 일단측에 고리형으로 형성되어 있다.

즉, 본 실시형태와 관련된 보일러는, 가스 유로가 내측 수관군의 상단측 혹은 하단측에 고리형으로 형성되어 있다.

또한, 본 실시형태의 제 ５ 양태와 관련된 보일러는, 제 1 양태에서 제 4 양태 중 임의의 구성에 있어서, 가스 유로 근방에 설치된 확대 전열면 (예를 들어, 스터드 핀) 의 하류측에, 가스의 흐름에 대하여 경사시킨 평판형 핀이 설치되어 있다.

또한, 본 실시형태의 제 6 양태와 관련된 보일러는, 제 ５ 양태의 구성에 있어서, 평판형 핀의 경사 각도가, 가스의 흐름에 대하여 20˚∼ 85˚(수평에 대하여 5˚∼ 70˚) 인 것이 바람직하다.

<제 1 실시예>

이하, 도면에 기초하여, 본 발명의 제 1 실시예와 관련된 보일러에 대하여 설명한다.

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시예와 관련된 보일러의 종단면의 설명도를 나타 내고 있다. 도 2 는, 도 1 의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도를 나타내고 있다. 도 3 은, 도 1 의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도를 나타내고 있다. 도 4 는, 도 1 의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도를 나타내고 있다.

도 1 등에 나타내는 바와 같이, 본 실시예와 관련된 보일러 (1A) 는, 고리형으로 배열된 2 개의 수관군을 갖는 통체 (10) 와, 이들 복수의 수관군의 중앙부에 배치된 버너 (40) 를 구비하고 있다. 버너 (40) 의 상방에는, 연소용 공기를 버너 (40) 에 공급하는 윈드 박스 (50) 가 설치되어 있다.

통체 (10) 는, 상부 헤더 (11) 와 하부 헤더 (12) 를 구비하고 있고, 상부 헤더 (11) 와 하부 헤더 (12) 사이에는, 내측 수관군 (20) 및 외측 수관군 (30) 이 각각 고리형으로 세워져 설치되어 있다. 외측 수관군 (30) 은, 내측 수관군 (20) 의 외측에 균등한 간격을 두고 배치되어 있다. 즉, 내측 수관군 (20) 및 외측 수관군 (30) 은 동심원을 이루도록 배열되어 있다. 내측 수관군 (20) 과 외측 수관군 (30) 사이에는, 고리형 가스 유로 (60) 가 형성되어 있다.

내측 수관군 (20) 은, 복수의 내측 수관 (21) 과 제 1 폐색부 (24) 를 구비하고 있다. 복수의 내측 수관 (21) 은, 인접하는 관끼리가 대략 균등한 간격을 두고 고리형으로 배열되어 있다. 제 1 폐색부 (24) 는, 인접하는 내측 수관 (21, 21) 사이에, 양자의 간극을 막도록 연접되어 있다. 즉, 내측 수관군 (20) 은, 인접하는 내측 수관 (21, 21) 끼리가 제 1 폐색부 (24) 를 통하여 밀접한 상태에서 고리형으로 구성되어 있다.

각 내측 수관 (21) 의 하단부 (21a) 에는 축경(縮徑)부가 형성되어 있다. 이 축경부에는, 제 1 폐색부 (24) 는 형성되어 있지 않기 때문에, 내측 수관군 (20) 에 있어서는, 이 축경된 하단부 (21a) 주변의 공간이, 고리형으로 형성된 내측 가스 유로 (25)(본 발명의 「가스 유로」에 상당) 를 구성하고 있다. 이 내측 가스 유로 (25) 는, 내측 수관군 (20) 내부에서 생성된 가스를 고리형 가스 유로 (60) 로 안내한다.

외측 수관군 (30) 은, 복수의 외측 수관 (31) 과 제 2 폐색부 (34) 를 구비하고 있다. 복수의 외측 수관 (31) 은, 인접하는 관끼리가 대략 균등한 간격을 두고 고리형으로 배열되어 있다. 제 2 폐색부 (34) 는, 인접하는 외측 수관 (31, 31) 사이에, 양자의 간극을 막도록 연접되어 있다. 즉, 외측 수관군 (30) 은, 인접하는 외측 수관 (31, 31) 끼리가 제 2 폐색부 (34) 를 통하여 밀접한 상태에서 고리형으로 구성되어 있다.

각 외측 수관 (31) 의 상단부 (31a) 에는 축경부가 형성되어 있다. 이 축경부에는, 제 2 폐색부 (34) 는 설치되어 있지 않기 때문에, 외측 수관군 (30) 에 있어서는, 이 축경된 상단부 (31a) 주변의 공간이, 고리형으로 형성된 외측 가스 유로 (35) 를 구성하고 있다. 이 외측 가스 유로 (35) 는, 고리형 가스 유로 (60) 내에 도입된 가스를 배기통 (90) 측으로 안내한다. 즉, 내측 수관군 (20) 내부에서 생성된 가스는, 내측 가스 유로 (25), 고리형 가스 유로 (60) 및 외측 가스 유로 (35) 를 통하여 배기통 (90) 에 모아지고, 이 배기통 (90) 을 통하여 통체 (10) 의 외부로 배출된다.

각 내측 수관 (21) 의 하단부 (21a) 에는, 복수의 원주형 제 1 스터드 핀 (22)(본 발명의 「확대 전열면」에 상당) 이 세워져 설치되어 있다. 제 1 스터드 핀 (22) 이 세워져 설치된 부분보다 하류측 (가스 흐름의 하류측) 에 위치하는 각 내측 수관 (21) 에는, 복수의 평판형 제 1 핀 (23)(본 발명의 「평판형 핀」에 상당) 이 세워져 설치되어 있다.

또한, 내측 가스 유로 (25) 의 근방에 위치하는 각 외측 수관 (31) 의 하단부에는, 복수의 원주형 제 2 스터드 핀 (32)(본 발명의 「확대 전열면」에 상당) 이 세워져 설치되어 있다. 제 2 스터드 핀 (32) 이 세워져 설치된 부분보다 하류측 (가스 흐름의 하류측) 에 위치하는 각 외측 수관 (31) 에는, 복수의 평판형 제 2 핀 (33)(본 발명의 「평판형 핀」에 상당) 이 세워져 설치되어 있다.

본 실시예에 있어서, 제 1 핀 (23) 및 제 2 핀 (33) 은, 가스 흐름 (수직 방향의 흐름) 에 대하여 80˚ 의 경사 각도 (수평에 대하여 10˚ 의 경사 각도) 를 이루도록 설치되어 있다.

본 실시예와 관련된 보일러 (1A) 는, 이상과 같이 구성되어 있고, 그 구성에 기초하여, 다음과 같은 작용 효과를 나타낸다. 이하, 상기 서술한 도면 (도 1 내지 도 4) 을 이용하여, 그 작용 효과를 구체적으로 설명한다.

본 실시예에 있어서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 내측 수관군 (20) 의 중앙부에 설치된 버너 (40) 로부터, 하방을 향하여 화염 (F)(연소 가스) 이 형성된다. 그리고, 버너 (40) 에서 생성된 연소 가스 (G0) 는, 내측 수관군 (20) 을 따라 하방향으로 유동한다. 내측 수관군 (20) 을 따라 하방향으로 유동한 가스 는, 통체 (10) 의 하면에 충돌한 후, 방사형으로 유동하는 가스 (G1)(도 1 및 도 2 참조) 의 흐름이 되어, 내측 가스 유로 (25) 를 통하여 고리형 가스 유로 (60) 내에 도입된다.

내측 가스 유로 (25) 를 통하여 고리형 가스 유로 (60) 내에 도입된 가스 (G2) 는, 내측 수관군 (20) 과 외측 수관군 (30) 을 따라, 상방향으로 유동한다. 이 때, 내측 수관군 (20) 과 외측 수관군 (30) 에 설치되어 있는 평판형 핀 (제 1 핀 (23), 제 2 핀 (33)) 의 경사 각도에 따라, 가스 (G2) 는 선회하면서 상방향으로 유동한다. 그리고, 선회하면서 상방향으로 유동한 가스 (G2) 는, 통체 (10) 의 상면에 충돌한 후, 방사형으로 유동하는 가스 (G3)(도 1 및 도 4 참조) 의 흐름이 되어, 외측 가스 유로 (35) 를 통하여 배기통 (90) 에 모아지고, 이 배기통 (90) 을 통하여 통체 (10) 의 외부로 배출된다.

상기와 같은 가스의 흐름에 있어서, 버너 (40) 에서 생성된 화염 (연소 가스) 의 열에너지는, 내측 수관군 (20) 및 외측 수관군 (30) 에서 회수된다.

보다 구체적으로는, 우선, 내측 수관군 (20) 의 내표면측 (버너 (40) 가 설치되어 있는 측, 즉 연소실측) 에 있어서, 가스 (G0) 가 내측 수관군 (20) 의 내표면과 접촉함으로써, 가스 (G0) 로부터 열에너지가 회수된다. 이어서, 가스 (G1) 가 내측 가스 유로 (25) 를 통과할 때, 가스 (G1) 가, 내측 수관군 (20)(내측 수관 (21) 의 하단부 (21a)) 및 내측 가스 유로 (25) 의 근방에 설치된 제 1 스터드 핀 (22) 과 접촉함으로써, 가스 (G1) 로부터 열에너지가 회수된다.

가스 (G1) 가 내측 가스 유로 (25) 를 통과한 후, 가스 (G1) 는 외측 수관군 (30) 의 하단부에 충돌한다. 내측 가스 유로 (25) 근방에는 제 1 스터드 핀 (22, 32) 이 설치되어 있으므로, 이 내측 가스 유로 (25) 근방에 있어서는 가스의 난류 상태가 촉진된다. 따라서, 이 내측 가스 유로 (25) 근방에 있어서는, 가스 (G1) 가, 제 1 스터드 핀 (22) 및 제 2 스터드 핀 (32) 과 효과적으로 접촉함으로써, 가스 (G1) 로부터 열에너지가 효율적으로 회수된다.

이어서, 가스 (G2) 가, 내측 수관군 (20) 및 외측 수관군 (30) 에 각각 설치된 평판형 핀 (제 1 핀 (23), 제 2 핀 (33)) 과 접촉하고, 이로써 가스 (G2) 로부터 열에너지가 회수된다. 마지막으로, 가스 (G3) 가, 외측 가스 유로 (35) 를 통하여 배기통 (90) 에 모아질 때까지, 외측 수관군 (30) 의 외표면측 (배기통 (90) 측) 과 접촉함으로써, 가스 (G3) 로부터 열에너지가 회수된다.

본 실시예에 의하면, 보일러 (1A) 의 통체 (10) 내에서 상기와 같이 가스가 유동하기 때문에, 열회수를 효과적으로 실시하는 것을 가능하게 하고, 또한 높은 확대 전열면 (핀 등) 을 갖는 수관군을 구비한 보일러를 얻을 수 있다.

구체적으로는, 본 실시예와 관련된 보일러 (1A) 에 의하면, 수관 속을 흐르는 물과 연소 가스의 온도차가 커지는 영역인 내측 가스 유로 (25)(가스 유로) 근방에, 제 1 스터드 핀 (22, 32)(확대 전열면) 이 설치되어 있기 때문에, 열에너지를 효과적으로 회수할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 이 내측 가스 유로 (25) 근방에 설치되는 확대 전열면으로서 제 1 스터드 핀 (22, 32) 을 채용하고 있기 때문에, 가령 과열 상태가 되었다 하더라도, 균열이나 탈락 등이 발생하기 어렵다. 또한, 이러한 구성에 의하면, 내측 가스 유로 (25) 근방에 제 1 스터드 핀 (22, 32) 이 설치되어, 이른 단계에서 연소 가스로부터 열회수를 실시하기 때문에, 연소 가스 온도가 조기에 저하된다. 그 결과, 서멀 NOx 의 발생을 저감하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예와 관련된 보일러 (1A) 에 있어서는, 내측 가스 유로 (25) 근방에 설치된 제 1 스터드 핀 (22, 32) 의 하류측에, 가스의 흐름에 대하여 경사시킨 평판형 핀 (23, 33) 이 설치되어 있기 때문에, 제 1 스터드 핀 (22, 32) 에 의해서는 회수할 수 없었던 열에너지를 낭비하는 일 없이 효과적으로 회수할 수 있다. 따라서, 열회수율이 높은 보일러 (1A) 를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예와 관련된 보일러 (1A) 에 있어서는, 제 1 스터드 핀 (22, 32) 의 하류측에 설치된 평판형 핀 (23, 33) 이, 가스 흐름에 대하여 소정 각도 경사지게 설치되어 있기 때문에, 가스는 고리형 가스 유로 (60) 내를 선회하면서 상승한다. 즉, 가스 흐름에 대하여 직각으로 핀을 설치하는 경우와 비교하여, 핀 (23, 33) 이 가스 흐름을 방해하지 않는다. 따라서, 압력 손실이 적은 보일러 (1A) 를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예와 관련된 보일러 (1A) 에 의하면, 상기 서술한 바와 같이, 효과적으로 열회수를 실시하는 것이 가능하므로, 보일러의 소형화를 도모할 수 있다. 즉, 열회수율을 높이는 것이 가능하기 때문에, 종래형의 보일러보다 소형이라도, 그 종래형 보일러와 동일한 정도의 운전 효율을 얻을 수 있다. 그 결과, 보일러의 소형화를 도모할 수 있다.

<제 2 실시예>

다음에, 본 발명의 제 2 실시예와 관련된 보일러에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명의 제 2 실시예와 관련된 보일러의 기본적인 구성은, 앞서 설명한 제 1 실시예와 같다. 그래서, 이하에 있어서는, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대해서는, 제 1 실시예와 동일한 부호를 부여하여 그 상세한 설명을 생략하고, 주로 제 1 실시예와 다른 구성에 대하여 설명한다.

도 5 는, 본 발명의 제 2 실시예와 관련된 보일러의 횡단면의 간략 설명도를 나타내고 있으며, 보다 구체적으로는, 앞서 설명한 제 1 실시예와 관련된 도 2 에 상당하는 간략 설명도이다. 즉, 이 도 5 는, 본 실시예와 관련된 보일러의 내측 가스 유로 (25)(본 발명의 「가스 유로」에 상당) 근방에 있어서의 횡단면의 간략 설명도를 나타내고 있다.

본 실시예와 관련된 보일러 (1B) 는, 기본적으로는 제 1 실시예와 동일한 구성을 갖고 있으며, 제 1 실시예와 관련된 보일러 (1A) 와의 차이는, 내측 가스 유로 (25) 근방에 설치된 제 1 스터드 핀 (22, 32) 의 수이다. 본 실시예에 있어서는, 제 1 실시예와 비교하여, 내측 수관 (21) 의 하단부 (21a) 에 세워져 설치된 제 1 스터드 핀 (22) 의 수가 적고, 외측 수관 (31) 의 하단부에 세워져 설치된 제 2 스터드 핀 (32) 의 수가 많다. 보다 상세하게는, 내측 수관 (21) 의 하단부 (21a) 에 잇어서의 고리형 가스 유로 (60) 측에는, 제 1 스터드 핀 (22) 이 세워져 설치되어 있지 않고, 그 만큼 (내측 수관 (21) 에서 줄어든 수) 의 스터드 핀이 외측 수관 (31) 의 하단부에 세워져 설치되어 있다.

제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 가스 (G1) 가 내측 가스 유로 (25) 를 통과한 후, 가스 (G1) 는 외측 수관군 (30) 의 하단부에 충돌한다. 그 후, 내측 가스 유로 (25) 근방에 있어서, 가스는 주로 외측 수관군 (30) 을 따라 상방향으로 유동한다. 이 때, 내측 가스 유로 (25) 근방에 있어서는, 내측 수관군 (20) 보다 외측 수관군 (30) 쪽이 가스와 강하게 접촉한다. 즉, 내측 수관군 (20) 보다 외측 수관군 (30) 쪽이 가스와의 열에너지의 교환이 일어나기 쉽다. 본 실시예는, 이 가스 유동에 주목하여 구성된 것으로서, 보다 높은 효율로 열회수를 실시할 수 있는 보일러 (1B) 를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 실시예와 관련된 보일러에 있어서는, 상기 서술한 바와 같이, 내측 가스 유로 (25) 근방에 위치하는 각 내측 수관군 (20) 에 제 1 스터드 핀 (22) 이 세워져 설치되어 있다. 그리고, 내측 가스 유로 (25) 근방에 위치하는 각 외측 수관군 (30) 에는, 내측 수관군 (20) 보다 많은 스터드 핀이 세워져 설치되어 있다.

본 실시예와 관련된 보일러 (1B) 에 의하면, 내측 수관군 (20) 의 중앙부에 설치된 버너 (40) 에서 생성된 연소 가스가, 내측 가스 유로 (25) 를 통하여 외측 수관군 (30) 에 접촉한 후, 내측 수관군 (20) 과 외측 수관군 (30) 사이의 고리형 가스 유로 (60) 를 유통한다. 이 때, 가스는 내측 수관군 (20) 으로부터 외측 수관군 (30) 을 향하여 연속적으로 유동한다. 그 때문에, 고리형 가스 유로 (60) 내에 있어서는, 내측 수관군 (20) 과 가스의 접촉 시간보다, 외측 수관군 (30) 과 가스의 접촉 시간 쪽이 길어진다. 즉, 외측 수관군 (30) 에, 내측 수관군 (20) 보다 많은 스터드 핀이 설치되어 있기 때문에, 연소 가스로부터 열에너지를 효과적으로 회수할 수 있다.

또한, 본 실시예와 관련된 보일러 (1B) 에 의하면, 상기 작용 효과에 더하여, 제 1 실시예에서 얻어지는 작용 효과도 당연히 얻을 수 있다.

<제 3 실시예>

다음에, 본 발명의 제 3 실시예와 관련된 보일러에 대하여 설명한다.

또한, 본 발명의 제 3 실시예와 관련된 보일러의 기본적인 구성은, 앞서 설명한 제 1 실시예와 같다. 그래서, 이하에 있어서는, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대해서는, 제 1 실시예와 동일한 부호를 부여하여 그 상세한 설명을 생략하고, 주로 제 1 실시예와 다른 구성에 대하여 설명한다.

도 6 은, 본 발명의 제 3 실시예와 관련된 보일러의 종단면의 설명도를 나타내고 있다. 도 7 은, 도 6 의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도를 나타내고 있다. 도 8 은, 도 6 의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도를 나타내고 있다. 도 9 는, 도 6 의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도를 나타내고 있다.

본 실시예와 관련된 보일러 (1C) 에 있어서는, 도 6 및 도 9 에 나타내는 바와 같이, 각 외측 수관 (31) 의 상단부에는 축경부는 형성되어 있지 않다. 또한, 각 외측 수관 (31) 사이에 연접된 제 2 폐색부 (34) 의 상부 가장자리는, 통체 (10) 의 상면에 설치된 단열재에는 닿아 있지 않고, 제 2 폐색부 (34) 의 상부 가장자리와 통체 (10) 상면의 단열재 사이에는 공극이 형성되어 있다. 그 때문에, 외측 수관군 (30) 에 있어서는, 이 공극을 포함하는 외측 수관 (31) 의 상단부 주변의 공간이, 고리형으로 형성된 외측 가스 유로 (35) 를 구성하고 있다. 이 외측 가스 유로 (35) 는, 고리형 가스 유로 (60) 내에 도입된 가스를 배기통 (90) 측으로 안내하기 위하여 기능한다. 즉, 내측 수관군 (20) 내부에서 생성된 가스는, 내측 가스 유로 (25), 고리형 가스 유로 (60) 및 외측 가스 유로 (35) 를 통하여 배기통 (90) 에 모아지고, 이 배기통 (90) 을 통하여 통체 (10) 의 외부로 배출된다.

도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 각 내측 수관 (21) 의 하단부 (21a) 에는 스터드 핀은 세워져 설치되어 있지 않고, 각 내측 수관 (21) 의 하단부 (21a) 보다 상방에 위치하는 부분에, 복수의 제 1 스터드 핀 (22)(본 발명의 「확대 전열면」에 상당) 이 세워져 설치되어 있다. 보다 구체적으로는, 고리형 가스 유로 (60) 에 면하는 각 내측 수관 (21) 의 길이 방향의 대략 중앙보다 하방에 위치하고, 또한 하단부 (21a) 를 제외한 부분에, 복수의 제 1 스터드 핀 (22) 이 세워져 설치되어 있다.

또한, 내측 가스 유로 (25) 의 근방에 위치하는 각 외측 수관 (31) 에는, 복수의 제 2 스터드 핀 (32)(본 발명의 「확대 전열면」에 상당) 이 세워져 설치되어 있다. 보다 구체적으로는, 고리형 가스 유로 (60) 에 면하는 각 외측 수관 (31) 의 길이 방향의 대략 중앙보다 하방에 위치하는 부분에, 복수의 제 2 스터드 핀 (32) 이 세워져 설치되어 있다.

본 실시예와 관련된 보일러 (1C) 는, 이상과 같이 구성되어 있고, 그 구성에 기초하여, 앞서 설명한 제 1 실시예와 동일한 작용 효과를 나타낸다.

<제 4 실시예>

다음에, 본 발명의 제 4 실시예와 관련된 보일러에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명의 제 4 실시예와 관련된 보일러의 기본적인 구성은, 앞서 설명한 제 1 실시예와 같다. 그래서, 이하에 있어서는, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대해서는, 제 1 실시예와 동일한 부호를 부여하여 그 상세한 설명을 생략하고, 주로 제 1 실시예와 다른 구성에 대하여 설명한다.

도 10 은, 본 발명의 제 4 실시예와 관련된 보일러의 종단면의 설명도를 나타내고 있다. 도 11 은, 도 10 의 XI-XI 선을 따른 횡단면의 간략 설명도를 나타내고 있다. 도 12 는, 도 10 의 XⅡ-XⅡ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도를 나타내고 있다. 도 13 은, 도 10 의 XⅢ-XⅢ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도를 나타내고 있다.

도 10 등에 나타내는 바와 같이, 본 실시예와 관련된 보일러 (1D) 에 있어서는, 통체 (10) 의 내면 (측면, 상면 및 하면) 에 단열재가 설치되어 있다. 보다 구체적으로는, 수관군 (20, 30) 의 축방향을 따른 내측면 (통체 (10) 의 내주면) 에 측면 단열부 (71) 가 설치되고, 수관군 (20, 30) 의 상단측의 내측면 (통체 (10) 의 내측 상면) 에 상측 단열부 (72) 가 설치되고, 수관군 (20, 30) 의 하단측의 내측면 (통체 (10) 의 내측 하면) 에 하측 단열부 (73)(하측 단열부) 가 설치되어 있다.

측면 단열부 (71) 는, 통체 (10) 의 내주면에, 두께가 균일하게 되도록 단열재가 충전됨으로써 시공되어 있다. 상측 단열부 (72) 는, 통체 (10) 의 내측의 상면에, 시공면이 평면이 되도록 단열재가 충전됨으로써 시공되어 있다. 하측 단열부 (73) 는, 통체 (10) 의 하면에, 시공면의 중앙이 오목면이 되도록 단열재가 충전됨으로써 시공되어 있다. 하측 단열부 (73) 의 시공면의 중앙에는 중앙 오목부 (73A) 가 설치되고, 중앙 오목부 (73A) 의 외주에는 고리형의 경사부 (73B) 가 설치되고, 경사부 (73B) 의 외주에는 고리형의 평면부 (73C) 가 설치되어 있다.

도 10 및 도 11 에 나타내는 바와 같이, 각 내측 수관 (21) 의 하단부 (21a) 및 하단부 (21a) 보다 상방에 위치하는 부분에, 복수의 제 1 스터드 핀 (22)(본 발명의 「확대 전열면」에 상당) 이 세워져 설치되어 있다. 보다 구체적으로는, 고리형 가스 유로 (60) 에 면하는 각 내측 수관 (21) 의 길이 방향의 대략 중앙보다 하방에 위치하는 부분에, 복수의 제 1 스터드 핀 (22) 이 세워져 설치되어 있다. 제 1 스터드 핀 (22) 이 세워져 설치된 부분보다 하류측 (가스 흐름의 하류측) 에 위치하는 각 내측 수관 (21) 에는, 복수의 평판형의 제 1 핀 (23)(본 발명의 「평판형의 핀」에 상당) 이 세워져 설치되어 있다.

또한, 내측 가스 유로 (25) 의 근방에 위치하는 각 외측 수관 (31) 에는, 복수의 제 2 스터드 핀 (32)(본 발명의 「확대 전열면」에 상당) 이 세워져 설치되어 있다. 보다 구체적으로는, 고리형 가스 유로 (60) 에 면하는 각 외측 수관 (31) 의 길이 방향의 대략 중앙보다 하방에 위치하는 부분에, 복수의 제 2 스터드 핀 (32) 이 세워져 설치되어 있다. 제 2 스터드 핀 (32) 이 세워져 설치된 부분보다 하류측 (가스 흐름의 하류측) 에 위치하는 각 외측 수관 (31) 에는, 복수의 평판형의 제 2 핀 (33)(본 발명의 「평판형 핀」에 상당) 이 세워져 설치되어 있다.

본 실시예와 관련된 보일러 (1D) 는, 이상과 같이 구성되어 있고, 그 구성에 기초하여, 다음과 같은 작용 효과를 나타낸다. 이하, 상기 서술한 도면 (도 10 내지 도 13) 을 이용하여, 그 작용 효과를 구체적으로 설명한다.

본 실시예에 있어서는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 내측 수관군 (20) 의 중앙부에 설치된 버너 (40) 로부터, 하방을 향하여 화염 (F)(연소 가스) 이 형성된다. 그리고, 버너 (40) 에서 생성된 연소 가스 (G0) 는, 내측 수관군 (20) 을 따라 하방향으로 유동한다. 내측 수관군 (20) 을 따라 하방향으로 유동한 가스는, 통체 (10) 의 하면 (하측 단열부 (73)) 에 충돌한 후, 방사형으로 유동하는 가스 (G1)(도 10 및 도 11 참조) 의 흐름이 되어, 내측 가스 유로 (25) 를 통하여 고리형 가스 유로 (60) 내에 도입된다. 보다 구체적으로는, 내측 수관군 (20) 을 따라 하방향으로 유동한 가스는, 중앙 오목부 (73A) 에 충돌하여 방사 방향으로 분산된다. 방사 방향으로 분산된 가스는, 경사부 (73B) 를 따라 비스듬히 상방으로 유동하여 평면부 (73C) 에 도달하고, 내측 가스 유로 (25) 를 통하여 고리형 가스 유로 (60) 내에 도입된다.

내측 가스 유로 (25) 를 통하여 고리형 가스 유로 (60) 내에 도입된 가스 (G2) 는, 내측 수관군 (20) 과 외측 수관군 (30) 을 따라, 상방향으로 유동한다. 이 때, 내측 수관군 (20) 과 외측 수관군 (30) 에 설치되어 있는 평판형 핀 (제 1 핀 (23), 제 2 핀 (33)) 의 경사 각도에 따라, 가스 (G2) 는 선회하면서 상방향으로 유동한다. 그리고, 선회하면서 상방향으로 유동한 가스 (G2) 는, 통체 (10) 의 상면에 충돌한 후, 방사형으로 유동하는 가스 (G3)(도 10 및 도 13 참조) 의 흐름이 되어, 외측 가스 유로 (35) 를 통하여 배기통 (90) 에 모아지고, 이 배기통 (90) 을 통하여 통체 (10) 의 외부로 배출된다.

상기와 같은 가스의 흐름에 있어서, 버너 (40) 에서 생성된 화염 (연소 가스) 의 열에너지는, 내측 수관군 (20) 및 외측 수관군 (30) 에서 회수된다. 또한, 그 상세한 것에 대해서는 제 1 실시예에서 이미 설명하였으므로 본 실시예에서는 생략한다.

본 실시예와 관련된 보일러 (1D) 에 있어서는, 버너 (40) 에서 생성되는 연소 가스가, 내측 가스 유로 (25) 에 대하여 유입하기 쉽도록, 내측 수관군 (20) 의 하단측에 설치된 하측 단열부 (73) 의 형상이 정해져 있다. 보다 구체적으로는, 내측 수관군 (20) 을 따라 하방향으로 유동한 가스는, 중앙 오목부 (73A) 에 충돌한 후, 경사부 (73B) 를 따라 비스듬히 상방으로 유동하여 평면부 (73C) 에 도달하고, 내측 가스 유로 (25) 를 통하여 고리형 가스 유로 (60) 내에 도입된다. 이와 같이, 본 실시예에 의하면, 통체 하부 (내측 수관군의 하단측) 에 설치되어 있는 단열재 (하측 단열부 (73)) 가 연소 가스의 흐름을 촉진하는 형상 (오목 형상) 으로 시공되어 있기 때문에, 연소 가스가 흐름의 방향을 반전시키는 영역 (통체 하부) 에서의 편류가 작아진다. 이로써, 통체의 압력 손실을 감소시킬 수 있다.

상기와 같이, 본 실시예와 관련된 보일러 (1D) 에 있어서는, 상기와 같이, 통체 하부에서의 편류가 작아진다 (통체의 압력 손실이 감소한다). 이로써, 수관 속을 흐르는 물과 연소 가스의 온도차가 커지는 영역인 내측 가스 유로 (25) 근 방에, 많은 확대 전열면 (제 1 스터드 핀 (22, 32) 등) 을 설치하는 것이 가능하다. 본 실시예에서는, 이 내측 가스 유로 (25) 근방에 설치되는 확대 전열면으로서 제 1 스터드 핀 (22, 32) 을 채용하고 있기 때문에, 가령 과열 상태가 되었다 하더라도, 확대 전열면에 균열이나 탈락 등이 발생하기 어렵다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 통체의 압력 손실을 저감시킴으로써 핀 등의 확대 전열면의 설치 가능 지점을 확장하는 것이 가능하다. 그리고, 이 확장된 설치 가능 지점에 내구성이 높은 확대 전열면 (핀 등) 을 설치함으로써 확대 전열면의 균열이나 탈락 등을 방지할 수 있다. 그 결과, 열회수를 효과적으로 실시할 수 있는 보일러를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예와 관련된 보일러 (1D) 에 의하면, 상기 작용 효과에 더하여, 제 1 실시예에서 얻어지는 작용 효과도 당연히 얻을 수 있다.

<제 ５ 실시예>

다음에, 본 발명의 제 ５ 실시예와 관련된 보일러에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명의 제 ５ 실시예와 관련된 보일러의 기본적인 구성은, 앞서 설명한 제 4 실시예와 같다. 그래서, 이하에 있어서는, 제 4 실시예와 동일한 부분에 대해서는, 제 4 실시예와 동일한 부호를 부여하여 그 상세한 설명을 생략하고, 주로 제 4 실시예와 다른 구성에 대하여 설명한다.

도 14 는, 본 발명의 제 ５ 실시예와 관련된 보일러의 종단면의 설명도를 나타내고 있고, 보다 구체적으로는, 앞서 설명한 제 4 실시예와 관련된 도 10 에 상당하는 설명도이다.

본 실시예와 관련된 보일러 (1E) 는, 기본적으로는 제 4 실시예와 동일한 구성을 갖고 있으며, 제 4 실시예와 관련된 보일러 (1D) 와의 차이는, 통체 (10) 의 하면 구조이다. 보다 구체적으로는, 수관군 (20, 30) 의 축방향을 따른 내측면 (통체 (10) 의 내주면) 에 측면 단열부 (71) 가 설치되고, 수관군 (20, 30) 의 상단측의 내측면 (통체 (10) 의 내측 상면) 에 상측 단열부 (72) 가 설치되고, 수관군 (20, 30) 의 하단측의 내측면 (통체 (10) 의 내측 하면) 에 하측 단열부 (83)(하측 단열부) 가 설치되어 있다. 측면 단열부 (71) 및 상측 단열부 (72) 는 제 4 실시예와 같다. 하측 단열부 (83) 는, 통체 (10) 의 하면에, 시공면의 중앙이 볼록면이 되도록 단열재가 충전됨으로써 시공되어 있다. 하측 단열부 (83) 의 시공면의 중앙에는 중앙 볼록부 (83A) 가 설치되고, 중앙 볼록부 (83A) 의 외주에는 고리형의 오목부 (83B) 가 설치되고, 오목부 (83B) 의 외주에는 고리형의 평면부 (83C) 가 설치되어 있다.

본 실시예와 관련된 보일러 (1E) 는, 이상과 같이 구성되어 있고, 그 구성에 기초하여, 다음과 같은 작용 효과를 나타낸다. 이하, 도 14 에 기초하여 (필요에 따라 도 11 ∼ 도 13 을 참조하면서), 그 작용 효과를 구체적으로 설명한다.

본 실시예에 있어서는, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 내측 수관군 (20) 의 중앙부에 설치된 버너 (40) 로부터, 하방을 향하여 화염 (F)(연소 가스) 이 형성된다. 그리고, 버너 (40) 에서 생성된 연소 가스 (G0) 는, 내측 수관군 (20) 을 따라 하방향으로 유동한다. 내측 수관군 (20) 을 따라 하방향으로 유동한 가스는, 통체 (10) 의 하면 (하측 단열부 (83)) 에 충돌한 후, 방사형으로 유동하는 가 스 (G1) 의 흐름이 되어, 내측 가스 유로 (25) 를 통하여 고리형 가스 유로 (60) 내에 도입된다. 보다 구체적으로는, 내측 수관군 (20) 을 따라 하방향으로 유동한 가스는, 우선, 중앙 볼록부 (83A) 에 충돌하여 방사 방향으로 균등하게 분산된다. 방사 방향으로 분산된 가스는, 오목부 (83B) 를 따라 비스듬히 상방으로 유동하여 평면부 (83C) 에 도달하고, 내측 가스 유로 (25) 를 통하여 고리형 가스 유로 (60) 내에 도입된다.

내측 가스 유로 (25) 를 통하여 고리형 가스 유로 (60) 내에 도입된 가스 (G2) 는, 내측 수관군 (20) 과 외측 수관군 (30) 을 따라, 상방향으로 유동한다. 이 때, 내측 수관군 (20) 과 외측 수관군 (30) 에 설치되어 있는 평판형 핀 (제 1 핀 (23), 제 2 핀 (33)) 의 경사 각도에 따라, 가스 (G2) 는 선회하면서 상방향으로 유동한다. 그리고, 선회하면서 상방향으로 유동한 가스 (G2) 는, 통체 (10) 의 상면에 충돌한 후, 방사형으로 유동하는 가스 (G3) 의 흐름이 되어, 외측 가스 유로 (35) 를 통하여 배기통 (90) 에 모아지고, 이 배기통 (90) 을 통하여 통체 (10) 의 외부로 배출된다. 이러한 가스의 흐름에 있어서, 버너 (40) 에서 생성된 화염 (연소 가스) 의 열에너지는, 내측 수관군 (20) 및 외측 수관군 (30) 에서 회수된다.

본 실시예와 관련된 보일러 (1E) 에 있어서는, 버너 (40) 에서 생성되는 연소 가스가, 내측 가스 유로 (25) 에 대하여 유입하기 쉽도록, 내측 수관군 (20) 의 하단측에 설치된 하측 단열부 (83) 의 형상이 정해져 있다. 보다 구체적으로는, 내측 수관군 (20) 을 따라 하방향으로 유동한 가스는, 중앙 볼록부 (83A) 에 충돌하여 방사 방향으로 균등하게 분산된다. 방사 방향으로 분산된 가스는, 오목부 (83B) 를 따라 비스듬히 상방으로 유동하여 평면부 (83C) 에 도달하고, 내측 가스 유로 (25) 를 통하여 고리형 가스 유로 (60) 내에 도입된다. 이와 같이, 본 실시예에 의하면, 통체 하부 (내측 수관군의 하단측) 에 설치되어 있는 단열재 (하측 단열부 (83)) 가 연소 가스의 흐름을 촉진하는 형상 (볼록 형상) 으로 시공되어 있기 때문에, 연소 가스가 흐름의 방향을 반전시키는 영역 (통체 하부) 에서의 편류가 작아진다. 이로써, 통체의 압력 손실을 감소시킬 수 있다.

본 실시예와 관련된 보일러 (1E) 에 있어서는, 제 4 실시예와 마찬가지로, 통체 하부에서의 편류가 작아진다 (통체의 압력 손실이 감소한다). 이로써, 제 4 실시예에서 얻어지는 모든 작용 효과를 얻을 수 있다.

<기타 실시예 등>

또한, 본 발명은 상기 실시형태 및 실시예 (이하 「상기 실시형태 등」이라고 한다.) 에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 필요에 따라 여러 가지의 변경을 더하여 실시하는 것도 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

상기 실시형태 등에 있어서는, 내측 가스 유로 (25)(가스 유로) 근방에 있어서의 내측 수관군 (20) 및 외측 수관군 (30) 에, 제 1 스터드 핀 (22, 32) 을 각각 세워서 설치하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 내측 가스 유로 (25) 근방에 있어서의 외측 수관군 (30) 에만, 스터드 핀을 세워서 설치해도 된다. 상기 서술한 바와 같이, 가스는 내측 수관 군 (20) 으로부터 외측 수관군 (30) 을 향하여 연속적으로 유동한다. 그 때문에, 고리형 가스 유로 (60) 내에 있어서는, 내측 수관군 (20) 과 가스의 접촉 시간보다, 외측 수관군 (30) 과 가스의 접촉 시간 쪽이 길어진다. 따라서, 내측 가스 유로 (25) 근방에 있어서의 외측 수관군 (30) 에만 스터드 핀을 세워서 설치해도, 연소 가스로부터 열에너지를 효과적으로 회수할 수 있다.

상기 실시형태 등에 있어서는, 내측 수관군 (20) 의 하단측에, 고리형의 내측 가스 유로 (25)(가스 유로) 를 형성하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 내측 수관군 (20) 의 상단측에, 고리형의 내측 가스 유로 (본 발명의 「가스 유로」에 상당) 를 형성해도 된다. 또한, 내측 수관군 (20) 의 상단측에 내측 가스 유로를 형성하는 경우에는, 가스와 수관군의 접촉 시간을 길게 하여 열회수율을 높이기 위하여, 외측 가스 유로를 외측 수관군의 하단측에 형성하는 것이 바람직하다.

상기 실시형태 등에 있어서는, 동심원형으로 배열된 2 열의 수관군을 갖는 통체를 이용하여 보일러를 구성하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것이 아니고, 필요에 따라, 동심원형으로 배열된 3 열 이상의 수관군을 갖는 통체를 이용하여 보일러를 구성해도 된다. 동심원형으로 배열된 3 열의 수관군 (예를 들어, 내측 수관군, 중간 수관군, 외측 수관군) 을 갖는 통체를 이용하여 보일러를 구성하는 경우, 내측 수관군의 일단측 (예를 들어, 하단측) 에 내측 가스 유로를 형성한다고 하면, 중간 수관군의 타단측 (예를 들어, 상단측) 에 중간 가스 유로를 형성하고, 외측 수관군의 일단측 (예를 들어, 하단측) 에 외측 가스 유로를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 실시형태 등에 있어서는, 확대 전열면으로서 원주 형상의 제 1 스터드 핀 (22, 32) 을 채용하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 제 1 스터드 핀 (22, 32) 은, 수관에 적절히 용접 가능한 내구성이 높은 돌기물이면, 어떤 형상이어도 된다. 예를 들어, 경사 원주 형상, 타원주 형상 (경사 타원주 형상도 포함한다), 각주 형상 (경사 각주 형상도 포함한다), 원추형상 (경사 원추 형상도 포함한다), 각추 형상 (경사 각추 형상도 포함한다) 등의 스터드 핀을 채용해도 된다.

상기 실시형태 등에 있어서, 제 1 핀 (23) 및 제 2 핀 (33) 의 높이는, 6㎜ ∼ 12㎜ 정도가 바람직하다. 또한, 모든 평판형의 제 1 핀 (23) 및 제 2 핀 (33) 의 높이를 동일하게 할 뿐 아니라, 필요에 따라 그 높이를 변경해도 된다. 예를 들어, 하방에 위치하는 평판형의 제 1 핀 (23) 및 제 2 핀 (33) 의 높이를 6㎜ 로 하고, 상방에 위치하는 평판형의 제 1 핀 (23) 및 제 2 핀 (33) 의 높이를 12㎜ 로 해도 된다. 즉, 하방의 핀의 높이 (수관 외주면으로부터의 길이) 가, 상방의 핀의 높이 (수관 외주면으로부터의 길이) 보다 낮아도 된다.

또한, 각 실시예와 관련된 보일러 (1A ∼ 1E) 를 구성하는 버너 (40) 는, 특별히 어떠한 구조에 한정되는 것이 아니고, 가스 연료 혹은 액체 연료 중 어느 것을 이용하는 것이라도 적용 가능하다. 즉, 본 실시예에 있어서는, 고리형으로 구성된 수관군 (20, 30) 을 갖는 통체 (10) 내에 있어서, 적절히 화염 (F) 을 형성 가능한 버너 (40) 이면, 어떠한 구조의 버너를 이용해도 된다. 예를 들어, 도 15 및 도 16 에 나타내는 바와 같은 버너 (40) 이어도 된다.

도 15 는, 본 발명의 실시예와 관련된 버너의 종단면의 설명도를 나타내고 있다. 도 16 은, 도 15 에 나타낸 버너의 밑면도를 나타내고 있다.

본 발명의 각 실시예와 관련된 보일러 (1A ∼ 1E) 를 구성하는 버너 (40) 는, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 버너 (40) 에 연소용 공기를 공급하는 공기 공급 수단인 윈드 박스 (50) 에 설치되어 있다. 구체적으로는, 버너 (40) 를 구성하는 재치판 (41) 이 격벽 (171) 에 상방으로부터 재치되어 있고, 이 재치판 (41) 이, 볼트 등의 체결 수단 (도시 생략) 을 이용하여 격벽 (171) 에 체결되어 있다. 이로써, 버너 (40) 가 윈드 박스 (50) 내의 격벽 (171) 에 배치되어 있다.

본 실시예와 관련된 버너 (40) 는, 예를 들어, 도 15 및 도 16 에 나타내는 바와 같이, 노즐부 (연료 분출부)(42) 와, 착화기 (43) 와, 제 1 공기 공급 경로 (44) 및 제 2 공기 공급 경로 (공기 공급 경로)(45) 와, 중앙 공기 분출부 (46) 와, 복수의 주위 공기 분출부(공기 분출부)(47) 를 구비하고 있다.

노즐부 (42) 는, 저연소시, 고연소시의 어느 경우에도 액체 연료를 분무하는 제 1 노즐부 (42a) 와, 고연소시에만 액체 연료를 분무하는 제 2 노즐부 (42b) 를 구비하고 있다. 노즐부 (42) 에 있어서는, 저연소시에 있어서는 제 1 노즐부 (42a) 만이 액체 연료를 분무하고, 고연소시에 있어서는 제 1 노즐부 (42a) 및 제 2 노즐부 (42b) 가 액체 연료를 분무한다. 즉, 노즐부 (42) 에 있어서는, 보일러의 연소 부하에 따라, 제 1 노즐부 (42a) 및 제 2 노즐부 (42b) 에 의한 연료 공 급이 적절히 전환된다. 바꾸어 말하면, 제 1 노즐부 (42a) 및 제 2 노즐부 (42b) 는, 필요에 따라 온 오프 제어된다.

착화기 (43) 는, 그 선단이 제 1 노즐부 (42a) 근방에 배치되도록 설치되어 있다.

제 1 공기 공급 경로 (44) 및 제 2 공기 공급 경로 (45) 는, 모두 윈드 박스 (50) 로부터 공급되는 공기를 노즐부 (42) 에서 분무되는 액체 연료에 혼합시키기 위하여 설치되어 있다. 1 차 공기 공급용의 제 1 공기 공급 경로 (44) 는, 노즐부 (42) 의 외측에 설치된 제 1 통부재 (54) 의 내측에 설치되어 있다. 2 차 공기 공급용의 제 2 공기 공급 경로 (45) 는, 제 1 통부재 (54) 와 제 2 통부재 (55) 사이에 설치되어 있다. 즉, 제 1 통부재 (54) 의 내측의 영역이 제 1 공기 공급 경로 (44) 로서 기능하고, 제 1 통부재 (54) 와 제 2 통부재 (55) 사이에 형성되는 영역이 제 2 공기 공급 경로 (45) 로서 기능한다. 제 2 통부재 (55) 의 상단부에는, 상방으로 감에 따라 바깥쪽으로 확개되는 확개부 (55A) 가 형성되어 있다. 확개부 (55A) 는, 윈드 박스 (50) 로부터 공급된 공기가, 제 2 공기 공급 경로 (45) 내의 횡단면 방향으로 균일하게 흐르도록 하기 위하여 설치되어 있다. 만약 확개부 (55A) 를 설치하지 않으면, 공기류가 제 2 통부재 (55) 의 내벽을 따라 흘러 버려, 제 2 공기 공급 경로 (45) 의 횡단면에 있어서의 공기의 밀도가 균일해지지 않는다.

제 1 통부재 (54) 의 선단부 (보일러의 연소실 (16) 측단부) 에는, 제 1 공기 공급판 (56) 이 설치되어 있고, 이 제 1 공기 공급판 (56) 에는, 중앙 공기 분 출부 (46) 가 천공되어 있다. 윈드 박스 (50) 로부터 공급된 공기는, 이 중앙 공기 분출부 (46) 를 통하여 연소실 (16) 측으로 분출된다. 또한, 제 2 통부재 (55) 의 선단부 (보일러의 연소실 (16) 측단부) 에는, 제 2 공기 공급판 (57) 이 설치되어 있고, 이 제 2 공기 공급판 (57) 에는, 복수의 주위 공기 분출부 (47) 가 설치되어 있다. 윈드 박스 (50) 로부터 공급된 공기는, 중앙 공기 분출부 (46) 뿐만 아니라, 이들 복수의 주위 공기 분출부 (47) 를 통하여 연소실 (16) 측으로 분출된다.

중앙 공기 분출부 (46) 는, 제 1 공기 공급 경로 (44) 로부터 공급된 공기를 연소실 (16) 측으로 분출시키기 위하여 설치되어 있다.

주위 공기 분출부 (47) 는, 제 2 공기 공급 경로 (45) 로부터 공급된 공기를 연소실 (16) 측으로 분출시키기 위하여 설치되어 있다. 상세하게는, 주위 공기 분출부 (47) 는, 제 1 주위 공기 분출부 (47a) ∼ 제 6 주위 공기 분출부 (47f) 를 구비하고 있다. 이들 제 1 주위 공기 분출부 (47a) ∼ 제 6 주위 공기 분출부 (47f) 는, 도 15 및 도 16 에 나타내는 바와 같이, 노즐부 (42) 의 주위에, 인접하는 분출부끼리가 대략 균등한 간격을 두고 고리형으로 배열되어 있다. 또한, 각 주위 공기 분출부 (47) 는, 버너 (40) 에서 생성된 가스가 외측으로 확산되지 않도록 하기 위하여, 공기를 내측을 향하여 분출시키도록 구성되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 액체 연료 및 연소 개시 단계에 있어서의 화염 (가스) 이, 통체 (10) 의 내측 수관군 (20) 에 접촉하기 어려워진다. 이로써, 버너 (40) 바로 가까이에 있어서의 부적절한 불완전 연소를 없애, CO 나 매진의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

제 1 주위 공기 분출부 (47a) ∼ 제 6 주위 공기 분출부 (47f) 는, 분출부로부터 분출되는 공기를 내측 (노즐부 (42) 측) 으로 안내하는 가이드부 (58) 와, 각 분출부로부터 분출되는 공기의 확산을 촉진하는 확산부 (59) 를 각각 구비하고 있다. 제 2 공기 공급판 (57) 에는, 제 1 주위 공기 분출부 (47a) ∼ 제 6 주위 공기 분출부 (47f) 의 각각에 대응하여, 6 개의 대략 사다리꼴형 관통공부 (51) 가 천공되어 있다. 상세하게는, 제 1 주위 공기 분출부 (47a) 는, 제 1 가이드부 (58a) 와 제 1 확산부 (59a) 와 제 1 관통공부 (51a) 를 구비하고 있다. 제 2 주위 공기 분출부 (47b) 는 제 2 가이드부 (58b) 와 제 2 확산부 (59b) 와 제 2 관통공부 (51b) 를 구비하고 있다. 제 3 주위 공기 분출부 (47c) 는, 제 3 가이드부 (58c) 와 제 3 확산부 (59c) 와 제 3 관통공부 (51c) 를 구비하고 있다. 제 4 주위 공기 분출부 (47d) 는, 제 4 가이드부 (58d) 와 제 4 확산부 (59d) 와 제 4 관통공부 (51d) 를 구비하고 있다. 제 ５ 주위 공기 분출부 (47e) 는, 제 ５ 가이드부 (58e) 와 제 ５ 확산부 (59e) 와 제 ５ 관통공부 (51e) 를 구비하고 있다. 제 6 주위 공기 분출부 (47f) 는, 제 6 가이드부 (58f) 와 제 6 확산부 (59f) 와 제 6 관통공부 (51f) 를 구비하고 있다.

가이드부 (58) 는, 각각의 관통공부 (51) 의 외주측 (노즐부 (42) 로부터 먼 측) 에, 판형 부재를 이용하여 관통공부 (51) 의 일부를 덮도록 구성되어 있다. 이 가이드부 (58) 로 덮이지 않은 부분이 확산부 (59) 로서 기능한다.

각 가이드부 (58) 를 구성하는 판형 부재는, 각 주위 공기 분출부 (47) 로부 터 분출되는 공기의 적어도 일부 (주로 관통공부 (51) 의 가이드부 (58) 에 의해 덮여 있는 영역을 통과하는 공기) 를 내측 (노즐부 (42) 측) 을 향하여 분출시키기 위하여, 경사시켜 장착되어 있다. 이 판형 부재의 경사 각도 (설치 각도) θ 는 20˚∼ 60˚ 정도인 것이 바람직하다.

또한, 각 가이드부 (58) 의 높이는, 노즐부 (42) 로부터 콘형 (노즐부 (42) 를 정점으로 한 삼각추형) 으로 분무되는 액체 연료가 접촉하지 않도록 설정되어 있다.

각 확산부 (59) 는, 상기 서술한 바와 같이, 관통공부 (51) 중 가이드부 (58) 로 덮이지 않은 부분 (도 15 및 도 16 에 있어서 파선으로 둘러싼 영역) 이다. 이 부분에는, 가이드부 (58) 와 같은, 제 2 공기 공급 경로 (45) 를 통하여 공급된 공기를 정류하기 위한 요소가 설치되어 있지 않기 때문에, 확산부 (59) 로부터 분출된 공기는 급격히 확대된다.

따라서, 본 실시예와 관련된 버너 (40) 에 있어서, 주위 공기 분출부 (47) 로부터 분출되는 공기는, 가이드부 (58) 에 의해 내측 방향으로 안내되고, 추가로 그 일부가 확산부 (59) 에 의해 확산된다.

본 실시예와 관련된 버너 (40) 에 있어서는, 제 1 노즐부 (42a) 및 제 2 노즐부 (42b) 를 필요에 따라 온 오프 제어함으로써, 노즐부 (42) 에 있어서의 연료 공급의 상태를, 정지, 저연소 또는 고연소 중 어느 하나로 전환하는 것이 가능하다. 즉, 연소 상태를 계속하고 있는 동안에는, 저연소 상태에서 고연소 상태, 혹은 고연소 상태에서 저연소 상태로의 전환이 가능하다.

버너 (40) 로의 공기의 공급량은, 일반적으로, 윈드 박스 (50) 와 송풍기 사이의 덕트내에 설치된 댐퍼 (도시 생략) 나, 송풍기의 회전수를 제어하는 인버터 등 (도시 생략) 을 이용하여, 액체 연료의 공급량에 대응하여 조정된다. 예를 들어, 동일한 연료 공급 성능을 갖는 2 개의 노즐 칩을 구비하는 버너에 있어서, 어느 일방의 노즐 칩으로부터 액체 연료를 분무시킬 때 (저연소시) 에 공급되는 공기량을 「1」로 하고, 양방의 노즐 칩으로부터 액체 연료를 분무시킬 때 (고연소시) 에 공급되는 공기량을 「2」로 한다. 이러한 공기량의 조정을 상기 서술한 댐퍼나 인버터 등을 이용하여 실시한다.

그런데, 이상과 같이 구성된 버너 (40) 에 있어서는, 도 15 등에 나타내는 바와 같이, 주위 공기 분출부 (47) 로부터의 공기를 내측으로 분출시키기 위하여, 가이드부 (58) 가 설치되어 있다. 이로써, 버너 (40) 에 있어서는, 확산이 억제된 상태에서 하방을 향하여 화염 (F)(연소 가스)(도시 생략) 이 형성된다. 그리고, 버너 (40) 에서 생성된 연소 가스 (G0) 는, 내측 수관군 (20) 을 따라 하방향으로 유동한다. 내측 수관군 (20) 을 따라 하방향으로 유동한 가스는, 통체 (10) 의 하면에 충돌한 후, 방사형으로 유동하는 가스 (G1) 의 흐름이 되어, 내측 가스 유로 (25) 를 통하여 고리형 가스 유로 (60) 내에 도입된다.

내측 가스 유로 (25) 를 통하여 고리형 가스 유로 (60) 내에 도입된 가스 (G2) 는, 내측 수관군 (20) 과 외측 수관군 (30) 을 따라, 상방향으로 유동한다. 이 때, 내측 수관군 (20) 과 외측 수관군 (30) 에 설치되어 있는 평판형 핀 (제 1 핀 (23), 제 2 핀 (33)) 의 경사 각도에 따라, 가스 (G2) 는 선회하면서 상방향 으로 유동한다. 그리고, 선회하면서 상방향으로 유동한 가스 (G2) 는, 통체 (10) 의 상면에 충돌한 후, 방사형으로 유동하는 가스 (G3) 의 흐름이 되어, 외측 가스 유로 (35) 를 통하여 배기통 (90) 에 모아지고, 이 배기통 (90) 을 통하여 통체 (10) 의 외부로 배출된다.

본 실시예와 관련된 버너 (40) 에 의하면, 각 주위 공기 분출부 (47) 가 가이드부 (58) 를 갖기 때문에, 통체의 구성 (가스 유로의 위치 등) 에 따라 화염 (가스) 의 흐름을 제어할 수 있고, 이로써 유해 물질의 저감 (저매진화, 저 NOx 화) 을 도모할 수 있다. 본 실시예에 있어서는, 통체 (10) 의 내측 가스 유로 (25) 가 통체 (10) 의 하부에 고리형으로 구성되어 있고, 이 내측 가스 유로 (25) 에 방사 방향으로 균등하게 가스를 흐르게 하고, 또한 내측 수관군 (20) 과의 가스 등의 조기 접촉을 없애기 위하여, 가이드부 (58) 는 연소용 공기를 내측 (노즐부 (42) 측) 을 향하여 분출시키기 위하여, 경사시켜 장착되어 있다. 이와 같이, 연소용 공기를 내측을 향하여 분출시키면, 액체 연료 및 연소 개시 단계에 있어서의 화염 (가스) 이 통체 (10) 의 내측 수관군 (20) 에 접촉하기 어려워지기 때문에, 버너 (40) 근방에 있어서의 부적절한 불완전 연소를 없앰과 함께, CO 나 매진의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 이러한 구성에 의하면, 노즐부 (42) 의 주위에 복수의 주위 공기 분출부 (47) 가 설치되어 있기 때문에, 화염이 분할되어 형성된다. 이로써, 저 NOx 화를 도모할 수 있다.

또한, 이러한 구성에 의하면, 가이드부 (58) 를 가짐으로써, 연소용 공기를 집속시켜 액체 연료에 대하여 고속으로 접촉시키는 것이 가능해지기 때문에, 화염의 연소 상태가 기화 연소에 접근하여, 저 NOx 화를 도모할 수 있다. 또한, 이와 같이 가이드부 (58) 를 설치하여 분출되는 연소용 공기의 유속을 높임으로써, 가이드부 (58) 주변의 가스를 끌어들이게 되므로 (자기 재순환 상태가 되므로), 저 NOx 화를 도모할 수 있다.

또한, 본 실시예와 관련된 버너 (40) 를 구성하는 주위 공기 분출부 (47) 는, 상기 서술한 여러 가지의 효과를 발휘하는 가이드부 (58) 와 함께, 확산부 (59) 도 구비하고 있다. 이 확산부 (59) 는, 앞에서도 설명한 바와 같이, 관통공부 (51) 중, 가이드부 (58) 에 덮이지 않은 부분이다 (도 15 및 도 16 참조). 즉, 이 확산부 (59) 에는, 가이드부 (58) 등과 같은 공기를 정류하기 위한 요소가 설치되어 있지 않기 때문에, 확산부 (59) 로부터 분출된 공기는, 확산부 (59) 의 에지 부분 (관통공부 (51) 의 에지 부분) 에서 급격히 확대되게 된다. 그러면, 버너 (40) 바로 가까이에서는, 공기에 작은 흐트러짐이 생겨, 노즐부 (42) 로부터 분무되는 액체 연료와 공기의 믹싱 상태를 부분적으로 불균일하게 할 수 있다. 본 실시예와 관련된 버너 (40) 는, 이러한 확산부 (59) 를 갖기 때문에, 단순히 믹싱 상태를 양호하게 하는 것이 아니라, 부분적으로 불균일한 믹싱 상태를 의도적으로 형성할 수 있다. 즉, 본 실시예에 있어서는, 확산부 (59) 를 형성함으로써, 버너 (40) 근방에 있어서 농담 연소적인 연소 상태를 형성하는 것이 가능해지기 때 문에, 가스 온도의 저하를 도모하고, NOx 치를 저감시킬 수 있다. 물론, 이러한 구성에 의하면, 주위 공기 분출부 (47) 가 확산부 (59) 를 갖기 때문에, 액체 연료와 연소용 공기를 효과적으로 혼합시켜, 저매진화도 도모할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예와 관련된 버너 (40)(도 15 등 참조) 를 적용한 보일러는, 통체 (10) 의 연소실 (16) 내에서 가스의 확산을 억제하는 것에 의한 CO 및 매진의 저하, 통체 (10) 내에서 형성되는 적절한 배기 가스 순환류에 의한 가스 온도의 저하, 적절한 분할 화염이 형성되는 것에 의한 가스 온도의 저하, 및 확산부 (39) 에 의해 형성되는 농담 연소에 의한 가스 온도의 저하를 도모할 수 있고, 또한 이들의 상승 효과에 의해, NOx 의 저감, CO 의 저감, 및 매진의 저감 등을 도모할 수 있다.

또한, 상기 실시형태 등에 있어서, 통체를 구성하는 각각의 수관에는, 확대 전열면으로서 스터드 핀과 평판형 핀을 설치하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 각각의 수관에, 복수 종류의 (예를 들어, 형상이 상이한) 평판형 핀을 설치해도 된다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예와 관련된 보일러로서, 도 17, 도 18 및 도 19 에 나타내는 바와 같은 구조를 채용하는 것도 가능하다.

이하에 설명하는 보일러의 기본적인 구성은, 제 3 실시예에서 설명한 보일러와 같고, 각각의 수관에 설치되는 핀의 구조만이 상이하다. 그래서, 이하에 있어서는, 제 3 실시예와 동일한 부분에 대해서는, 제 3 실시예와 동일한 부호를 부여하여 그 상세한 설명을 생략하고, 주로 제 3 실시예와 다른 구성에 대하여 설명 한다.

도 17 은, 본 발명의 다른 실시예와 관련된 보일러의 종단면의 설명도를 나타내고 있다. 도 18 은, 도 17 의 Z1-Z1 선을 따른 횡단면의 간략 설명도 (부분 확대도) 를 나타내고 있다. 도 19 는, 도 17 의 Z2-Z2 선을 따른 횡단면의 간략 설명도 (부분 확대도) 를 나타내고 있다.

도 17 등에 나타내는 바와 같이, 본 실시예와 관련된 보일러 (1F) 에 있어서는, 각 내측 수관 (21) 의 길이 방향의 대략 중앙보다 하방에 위치하는 부분에, 복수의 하방 내측 핀 (122)(본 발명의 「확대 전열면」에 상당) 이 세워져 설치되어 있다. 각 외측 수관 (31) 의 길이 방향의 대략 중앙보다 하방에 위치하는 부분에는, 복수의 하방 외측 핀 (132) (본 발명의 「확대 전열면」에 상당) 이 세워져 설치되어 있다. 하방 내측 핀 (122) 및 하방 외측 핀 (132) 은 평판형으로 형성되어 있고, 가스 흐름 (수직 방향의 흐름) 에 대하여 80˚ 의 경사 각도 (수평에 대하여 10˚ 의 경사 각도) 를 이루도록 설치되어 있다.

또한, 각 내측 수관 (21) 의 길이 방향의 대략 중앙보다 상방에 위치하는 부분에, 복수의 상방 내측 핀 (123)(본 발명의 「평판형 핀」에 상당) 이 세워져 설치되어 있다. 각 외측 수관 (31) 의 길이 방향의 대략 중앙보다 상방에 위치하는 부분에는, 복수의 상방 외측 핀 (133) (본 발명의 「평판형 핀」에 상당) 이 세워져 설치되어 있다. 상방 내측 핀 (123) 및 상방 외측 핀 (133) 은 평판형으로 형성되어 있고, 가스 흐름 (수직 방향의 흐름) 에 대하여 80˚ 의 경사 각도 (수평에 대하여 10˚ 의 경사 각도) 를 이루도록 설치되어 있다. 즉, 하방 내 측 핀 (122) 및 상방 내측 핀 (123) 은, 동일한 경사 각도로 내측 수관 (21) 에 세워져 설치되어 있다. 하방 외측 핀 (132) 및 상방 외측 핀 (133) 은, 동일한 경사 각도로 내측 수관 (21) 에 세워져 설치되어 있다.

도 18 에 나타내는 바와 같이, 하방 내측 핀 (122) 및 하방 외측 핀 (132) 의 높이는 6㎜ 정도로 설정되어 있다. 또한, 도 19 에 나타내는 바와 같이, 상방 내측 핀 (123) 의 선단부에는 상방 내측 핀 절결부 (123A) 가 형성되어 있고, 상방 외측 핀 (133) 의 선단부에도 상방 외측 핀 절결부 (133A) 가 형성되어 있다. 상방 내측 핀 (123) 및 상방 외측 핀 (133) 의 높이는 12㎜ 정도로 설정되어 있다.

하방 내측 핀 (122) 의 높이 (수관 외주면으로부터의 길이) 는, 상방 내측 핀 (123) 의 높이 (수관 외주면으로부터의 길이) 보다 낮게 설정되어 있고, 하방 외측 핀 (132) 의 높이 (수관 외주면으로부터의 길이) 는, 상방 외측 핀 (133) 의 높이 (수관 외주면으로부터의 길이) 보다 낮게 설정되어 있다.

본 실시예와 관련된 보일러 (1F) 는, 이상과 같이 구성되어 있고, 그 구성에 기초하여, 앞서 설명한 각 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 스터드 핀 대신 상기의 핀 (122, 123, 132, 133) 을 설치한 경우에도, 각 핀의 높이 등을 적절히 설정함으로써, 소정의 열응력에 견디면서, 효과적인 열회수를 실시할 수 있다.

또한, 본 실시예에 의하면, 하방 내측 핀 (122) 및 상방 내측 핀 (123) 이 동일한 경사 각도로 내측 수관 (21) 에 세워져 설치되고, 하방 외측 핀 (132) 및 상방 외측 핀 (133) 이 동일한 경사 각도로 내측 수관 (21) 에 세워져 설치되기 때문에, 제조시에 있어서의 공정 수 등이 삭감되어, 보일러의 제조 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 내측 수관 (21) 에 장착되는 핀 (122, 123), 및 외측 수관 (31) 에 장착되는 핀 (132, 133) 이, 가스 흐름 (수직 방향의 흐름) 에 대하여 80˚ 의 경사 각도 (수평에 대하여 10˚ 의 경사 각도) 를 이루는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 즉, 하방의 핀과 상방의 핀이, 동일한 경사 각도로 수관에 장착된다면, 그 경사 각도는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 내측 수관 (21) 에 장착되는 핀 (122, 123), 및 외측 수관 (31) 에 장착되는 핀 (132, 133) 이, 가스 흐름 (수직 방향의 흐름) 에 대하여 40˚ 의 경사 각도 (수평에 대하여 50˚ 의 경사 각도) 를 이루고 있어도 된다.

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시예와 관련된 보일러의 종단면의 설명도이다.

도 2 는, 도 1 의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도이다.

도 3 은, 도 1 의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도이다.

도 4 는, 도 1 의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도이다.

도 5 는, 본 발명의 제 2 실시예와 관련된 보일러의 횡단면의 간략 설명도이다.

도 6 은, 본 발명의 제 3 실시예와 관련된 보일러의 종단면의 설명도이다.

도 7 은, 도 6 의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도이다.

도 8 은, 도 6 의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도이다.

도 9 는, 도 6 의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도이다.

도 10 은, 본 발명의 제 4 실시예와 관련된 보일러의 종단면의 설명도이다.

도 11 은, 도 10 의 XI-XI 선을 따른 횡단면의 간략 설명도이다.

도 12 는, 도 10 의 XⅡ-XⅡ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도이다.

도 13 은, 도 10 의 XⅢ-XⅢ 선을 따른 횡단면의 간략 설명도이다.

도 14 는, 본 발명의 제 ５ 실시예와 관련된 보일러의 종단면의 설명도이다.

도 15 는, 본 발명의 실시예와 관련된 버너의 종단면의 설명도를 나타낸 것이다.

도 16 은, 도 15 에 나타낸 버너의 밑면도를 나타낸 것이다.

도 17 은, 본 발명의 다른 실시예와 관련된 보일러의 종단면의 설명도이다.

도 18 은, 도 17 의 Z1-Z1 선을 따른 횡단면의 간략 설명도이다.

도 19 는, 도 17 의 Z2-Z2 선을 따른 횡단면의 간략 설명도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

F 화염

G0∼G3 연소 가스 (가스)

1A∼1E 보일러

10 통체

11 상부 헤더

12 하부 헤더

13 외측 수관

16 연소실

20 내측 수관군

21 내측 수관

21a 하단부

22 제 1 스터드 핀

23 제 1 핀

24 제 1 폐색부

25 내측 가스 유로

30 외측 수관군

31 외측 수관

31a 상단부

32 제 2 스터드 핀

33 제 2 핀

34 제 2 폐색부

35 외측 가스 유로

39 확산부

40 버너

41 재치판

42 노즐부

42a 제 1 노즐부

42b 제 2 노즐부

43 착화기

44 제 1 공기 공급 경로

45 제 2 공기 공급 경로

46 중앙 공기 분출부

47 주위 공기 분출부

47a 제 1 주위 공기 분출부

47b 제 2 주위 공기 분출부

47c 제 3 주위 공기 분출부

47d 제 4 주위 공기 분출부

47e 제 ５ 주위 공기 분출부

47f 제 6 주위 공기 분출부

50 윈드 박스

51 관통공부

51a 제 1 관통공부

51b 제 2 관통공부

51c 제 3 관통공부

51d 제 4 관통공부

51e 제 ５ 관통공부

51f 제 6 관통공부

54 제 1 통부재

55 제 2 통부재

55A 확개부

56 제 1 공기 공급판

57 제 2 공기 공급판

58 가이드부

58a 제 1 가이드부

58b 제 2 가이드부

58c 제 3 가이드부

58d 제 4 가이드부

58e 제 ５ 가이드부

58f 제 6 가이드부

59 확산부

59a 제 1 확산부

59b 제 2 확산부

59c 제 3 확산부

59d 제 4 확산부

59e 제 ５ 확산부

59f 제 6 확산부

60 고리형 가스 유로

71 측면 단열부

72 상측 단열부

73 하측 단열부

73A 중앙 오목부

73B 경사부

73C 평면부

83 하측 단열부

83A 중앙 볼록부

83B 오목부

83C 평면부

90 배기통

122 하방 내측 핀

123 상방 내측 핀

123A 상방 내측 핀 절결부

132 하방 외측 핀

133 상방 외측 핀

133A 상방 외측 핀 절결부

171 격벽

Claims

고리형으로 배열된 내측 수관군과 외측 수관군을 갖는 통체와, 상기 내측 수관군의 중앙부에 배치된 버너를 구비한 보일러로서,

상기 내측 수관군을 이루는 복수의 내측 수관 중, 인접하는 내측 수관의 사이가, 가스 유로를 형성하는 부분을 제외하고 폐색되어 있고,

상기 가스 유로 근방에 있어서의 상기 내측 수관군 및 상기 외측 수관군의 적어도 일방에, 확대 전열면이 설치되어 있는 보일러.
제 1 항에 있어서,

상기 가스 유로 근방에 있어서의 상기 내측 수관군 및 상기 외측 수관군에, 상기 확대 전열면이 설치되어 있고,

상기 외측 수관군 쪽이, 상기 내측 수관군보다 많은 상기 확대 전열면이 설치되어 있는 보일러.
제 1 항에 있어서,

상기 가스 유로 근방에 있어서의 상기 외측 수관군에만, 상기 확대 전열면이 설치되어 있는 보일러.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가스 유로가, 상기 내측 수관군의 일단측에 고리형으로 설치되어 있는 보일러.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가스 유로 근방에 설치된 상기 확대 전열면의 하류측에, 가스의 흐름에 대하여 경사시킨 평판형 핀이 설치되어 있는 보일러.
제 5 항에 있어서,

상기 평판형 핀의 경사 각도가, 상기 가스의 흐름에 대하여 20˚∼ 85˚ 인 보일러.
제 4 항에 있어서,

상기 가스 유로 근방에 설치된 상기 확대 전열면의 하류측에, 가스의 흐름에 대하여 경사시킨 평판형 핀이 설치되어 있는 보일러.
제 7 항에 있어서,

상기 평판형 핀의 경사 각도가, 상기 가스의 흐름에 대하여 20˚∼ 85˚ 인 보일러.