KR20090054054A - 복층 코일형 가열식 열교환기를 이용한 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복층 코일형 가열식 열교환기를 이용한 보일러에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 하부에 버너(B)가 설치되는 통체(2) 내부에 다수의 코일형 열교환관(5)이 서로 밀착되어 가로 벽체를 이루며 나선형으로 배설되되, 상기 다수의 코일형 열교환관(5)은 공급수의 유속이 동일하게 흐르도록 관의 직경을 달리 형성한 열 교환기(10)를 구성하여 상기 열 교환기(10)의 양측에 열교환기로 보충수를 공급하는 물공급탱크(20)와 열교환기에 의해 가열되는 난방수를 순환 공급하는 난방수저장탱크(30)를 상하 장방형으로 컴팩트하게 구성하되, 상기 난방수저장탱크(30)는 난방 배관(32)과, 탱크 내부에 나선형으로 배설되어 난방수와의 열교환에 의해 온수를 공급하는 다수의 온수용 코일형 열교환관(35)을 연결 구성하므로서, 열교환 효율이 우수한 본 출원인의 선 출원 열교환기를 적용하여 난방 및 온수 제공의 효율성을 극대화함은 물론 전체적으로 컴팩트한 구조를 제공하여 설치 공간의 효율성을 극대화하는데 그 특징이 있다.

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Description

복층 코일형 가열식 열교환기를 이용한 보일러{A boiler using heat exchanger of heating method several story coil type}

본 발명은 복층 코일형 가열식 열교환기를 이용한 보일러에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 열교환 효율이 우수한 본 출원인의 선 출원 열교환기를 적용하여 난방 및 온수 제공의 효율성을 극대화함은 물론 전체적으로 컴팩트한 구조를 제공하므로 공간 효율성을 극대화하는 복층 코일형 가열식 열교환기를 이용한 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 보일러 등에서 난방수 및 온수 공급을 위해 열교환 기술이 적용된다.

이러한 열교환 기술은 버너 등의 가열수단에 의하여 가열탱크 혹은 코일형 가열관 내부를 순환하는 물을 가열하여 반복 순환하는 것이다.

종래 상기 코일형 열 교환기는 단일의 코일형 가열관이 나선형으로 설치되기 때문에 열 교환 효율이 저하되어 상기 가열관을 크게 또는 길게 형성하여야 하므로 장치가 비대해지는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하고자 본 출원인은 특허출원 제2003-28557호에 복층 코일형 가열식 열 교환기를 선 출원하여 등록받은 바 있다.

이는 하부에 버너가 설치되는 통체 내부에 일측 하부의 입구측에서 부터 타측 상부의 출구측까지 다수의 코일형 열교환관이 상호 맞닿은 상태로 격벽을 이루며 나선형으로 배설되되, 상기 다수의 코일형 열교환관은 하부 입구측에서 상부 출구측으로 공급되는 공급수의 유속이 동일하게 흐르도록 내측에서 외측으로 갈수록 관의 직경을 순차적으로 크게 형성하여 이루어진 것이다.

이러한 열 교환기는 다수의 코일형 열교환관에 의해 컴팩트한 크기에서 열 교환 효율을 극대화하되, 특히 상기 버너의 화염과 열기가 코일형 열교환관에 의해 형성된 나선 방향의 공간을 따라 상승하면서 체류 시간을 길게 확보하여 열 교환 효율을 더욱 극대화하게 되는 것이다.

또한 상기 다수의 코일형 열교환관은 내외측 관의 직경을 달리 형성함에 의해 공급수의 내부 유속을 전체적으로 일정하게 제공하여 다수의 코일형 열교환관을 통과하는 공급수의 가열을 일정하게 제공하게 되는 것이다.

본 출원인은 상기한 바와 같이 열교환 효율이 우수한 선 출원 기술을 응용하여 보일러를 개발하고자 노력하였다.

본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 열교환 효율이 우수한 본 출원인의 선 출원 열교환기를 적용하여 난방 및 온수 제공의 효율성을 극대화함은 물론 전체적으로 컴팩트한 구조를 제공하여 설치 공간의 효율성을 극대화하는데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명은,

하부에 버너가 설치되는 통체 내부에 다수의 코일형 열교환관이 서로 밀착되어 가로 벽체를 이루며 나선형으로 배설되되, 상기 다수의 코일형 열교환관은 공급수의 유속이 동일하게 흐르도록 관의 직경을 달리 형성한 열 교환기의 양측에 열교환기로 보충수를 공급하는 물공급탱크와 열교환기에 의해 가열되는 난방수를 순환 공급하는 난방수저장탱크를 상하 장방형으로 컴팩트하게 구성하되,

상기 난방수저장탱크는 난방 배관과, 탱크 내부에 나선형으로 배설되어 난방수와의 열교환에 의해 온수를 공급하는 다수의 온수용 코일형 열교환관을 연결 구성함에 의해 달성된다.

본 발명은 상기 물공급탱크의 하부에 내부 청소를 위한 개폐캡을 나사 결합하고, 내부에 승하강 작동하는 플로터 상단의 차단구와 상부 위치로 보충수를 공급하는 공급관이 연결된 차단안내구를 마련하여 상기 플로터가 수위에 따라 부유하면서 차단구가 차단안내구에 삽입되어 보충수 공급관을 자동 개폐하도록 함에 그 특 징이 있다.

본 발명은 상기 물공급탱크 내부에 플로터가 수평 유동은 거의 제한 되고 승하강 작동만 가능하도록 내부 공간을 형성함에 그 특징이 있다.

이러한 본 발명은 열교환 효율이 우수한 본 출원인의 선 출원 열교환기 양측에 보충수를 공급하는 물공급탱크와 난방 및 온수 공급을 위한 난방수저장탱크를 상하 방향으로 구성하여 전체적인 장치를 일반 보일러의 1/4~1/5 크기로 컴팩트하게 제공하므로 설치 공간 효율성을 극대화함은 물론 상기 열교환 효율이 우수한 열교환기에 의해 난방수 및 온수 제공의 열 효율성을 우수하게 제공하는 효과를 갖는 것이다.

다음은 상기한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 발명의 보일러는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이,

하부에 버너(B)가 설치되는 통체(2) 내부에 일측 하부의 입구측(3)에서 부터 타측 상부의 출구측(4)까지 다수의 코일형 열교환관(5)이 서로 밀착되어 가로 벽체를 이루며 나선형으로 배설되되, 상기 다수의 코일형 열교환관(5)은 하부 입구측(3)에서 상부 출구측(4)으로 내부로 공급되는 공급수의 유속이 동일하게 흐 르도록 내측에서 외측으로 갈수록 관의 직경을 순차적으로 크게 형성한 열 교환기(10)를 이용한다.

그리고 상기 열교환기(10)의 양측에 열교환기의 열교환관(5) 입구측(3)에 연결되어 보충수를 공급하는 물공급탱크(20)와, 상하로 열교환기의 열교환관(5) 출구측(4)과 입구측(3)이 연결되어 난방수를 순환 공급하는 난방수저장탱크(30)를 폭 사이즈가 컴팩트하게 형성하도록 상하 장방형으로 밀착 구성하되,

상기 난방수저장탱크(30)는 상하로 난방을 위한 난방수를 순환 공급하는 난방 배관(32)과, 탱크 내부에 내측에서 외측으로 갈수록 관의 직경을 순차적으로 크게 형성하며 서로 밀착되어 가로 벽체를 이룬 상태로 하부에서 상부로 나선형으로 배설되어 난방수와의 열교환에 의해 온수를 공급하는 다수의 온수용 코일형 열교환관(35)을 연결 구성하여 이루어진다.

이때, 상기 물공급탱크(20)는 하부에 내부 청소를 위해 개폐하도록 개폐캡(21)을 나사 결합하고, 내부 보충수의 수위에 따라 승하강 작동하는 플로터(22) 상단에 차단구(23)와 내부 상부 위치로 보충수를 공급하는 공급관(27)이 연결되고 차단구에 대응되는 차단홈(26)을 갖는 차단안내구(25)를 마련하여 상기 플로터(22)가 부유하면서 차단구(23)가 차단안내구(25)에 삽입 밀착되어 보충수 공급관(27)을 개폐하도록 구성된다.

또한 상기 물공급탱크(20)는 내부에서 플로터(22)가 수평 유동은 거의 제한 되고 승하강 작동만 가능하도록 내부공간(20a)이 형성된다.

그리고 상기 열교환관(5)은 내부로 공급되는 공급수의 유속이 동일하게 흐르 도록 내측에서 외측으로 갈수록 관(5a-5b-5c-5d-5e-5f)의 직경을 순차적으로 크게 형성한다.

미설명부호로서, 1은 통체(2) 내부 중앙에 형성된 내부 지지통체, 2a는 통체(2)의 상부 배기구, 34는 난방수저장탱크의 드레인관을 나타내는 것이다.

다음은 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명은 열교환 효율이 우수한 본 출원인의 선 출원 열교환기 기술을 적용하여 난방 및 온수 제공이 우수하고 전체적으로 컴팩트한 구조를 제공하여 설치 공간 효율성이 우수하게 제공됨에 그 특징이 있다.

이러한 본 발명의 작동에 대해 좀더 구체적으로 설명하면, 먼저 열교환기(20)의 버너(B)를 온 작동하여 가열하게 된다.

그리고 상기 열교환기(10)의 입구측(3)으로 물공급탱크(20)에서 난방을 위한 공급수(또는 보충수)가 공급되어 열교환기(10)의 통체(2) 내부에 설치된 다수의 코일형 열교환관(5)을 따라 이동하면서 열교환에 의해 난방수를 가열 공급하게 된다.

이때 상기 버너(B)의 화염과 열기는 통체(2) 내부에 벽체를 이루며 나선형으로 배설되는 열교환관(5)에 의해 형성된 공간을 통해 나선 형태로 상승 안내되면서 체류시간을 길게 갖게 되어 열교환관(5)과의 열교환 효율을 우수함은 물론 상기 열교환관(5)은 공급수가 다수의 열교환관(5)을 통해 이동하므로 열 교환 면적이 증대되어 열교환 효율이 우수하게 제공되는 것이다.

또한, 상기 다수의 코일형 열교환관(5)은 하부 입구측(3)에서 상부 출구측(4)으로 내측에서 외측으로 갈수록 관의 직경을 순차적으로 크게 형성하고 있기 때문에 공급수의 유속이 동일하게 흐르면서 전체적인 난방수를 일정하게 가열 공급할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 열교환기(10)의 열교환관(5)을 통과하면서 효과적으로 가열된 공급수는 난방수저장탱크(30) 상부로 공급 저장된다.

그리고 상기 난방수저장탱크(30) 상부로 공급되는 난방수는 상부의 난방 배관(32)을 통해 순환 공급되어 난방을 행한 후에 다시 난방수저장탱크(30) 하부로회수되게 된다.

이때 상기 난방수저장탱크(30)의 하부로 회수된 난방수는 열교환에 의해 온도가 저감된 상태이다.

이와 같은 난방수의 일부는 다시 열교환기(10)의 열교환관(35)으로 재 공급되어 전술한 바와 같은 열교환 작동으로 재 가열되어 난방수저장탱크(30) 상부로 공급되고, 나머지 일부는 난방수저장탱크(30) 내부의 다수의 온수용 코일형 열교환관(35)에 의해 형성된 나선형 공간을 따라 상승하면서 상기 온수용 코일형 열교환관(35)을 통과하는 물을 전술한 열교환기와 동일한 원리로 열교환에 의해 가열하여 온수를 제공하게 되는 것이다.

즉, 본 발명은 열교환기(10)에서 가열된 난방수로 난방을 행한 후, 일부는 열 교환기(10)에 의해 재 가열 공급하고 나머지 일부는 온수용 코일형 열교환관에 의해 온수를 제공하도록 하는 과정을 순환 반복하며 사용하게 되는 것이다.

한편, 상기한 열교환기(10)에 의해 가열 공급되는 난방수의 양이 줄어들면, 상기 물보충탱크(20)에서 열교환기(10)의 입구측(3)을 통해 보충수를 자동 공급하게 된다.

이때 상기 물공급탱크(20)는 보충수 공급에 의해 내부 수위가 하강하면, 수도관 등에 연결된 보충수 공급관(27)을 통해 보충수를 계속 보충 공급하게 된다.

이와 같이 상기 보충수의 보충으로 물공급탱크(20)의 내부 수위가 상승하면플로터(22)가 좌우로 유동이 제한되면서 내부공간(20a)에서 상승하게 되고, 상기 플로터 상부의 차단구(23)가 차단안내구(25)의 차단홈(26)에 삽입되면서 상기 보충수 공급관(27)을 자동 차단하여 보충수 공급을 자동 차단하게 되는 것이다.

즉 상기 물공급탱크(20)에서는 열교환기(10)에서 줄어든 난방수의 양 만큼 보충수 공급관(27)을 자동 개방하여 보충수를 자동 보충하게 되는 것이다.

그리고 상기 물공급탱크(20)는 하부에 개폐캡(21)을 나사 개폐하면서 물공급탱크(20)의 내부를 간편하게 청소하게 되는 것이다.

이와 같은 본 발명의 보일러는 본 출원인에 의해 선 출원된 열 교환이 우수한 열교환기를 이용하되, 상기 열교환기의 양측으로 보충수를 공급하는 물공급탱크(20)와 난방수를 공급하는 난방수저장탱크(30)를 상하 장방형으로 형성하여 기존 보일러에 비해 1/4~1/5의 컴팩트한 크기(거의 시중에 판매되는 순간 온수기 정도의 크기)로 제조되기 때문에 설치 공간의 제약이 거의 없이 간편하게 설치 사용이 가능함은 물론 열 교환 효율이 우수하여 난방수 및 온수 공급의 효율을 우수하게 제공하게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 전체적인 구성을 보여주는 구성도.

도 2는 본 발명의 물공급탱크를 보여주는 단면 구성도.

도 3은 본 발명의 난방수저장탱크를 보여주는 단면 구성도.

도 4는 본 발명의 열교환관을 보여주는 단면 구성도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

2: 통체 5, 35: 열교환관

10: 열교환기 20: 물공급탱크

30: 난방수저장탱크 22: 플로터

25: 차단안내구 32: 난방배관

Claims (3)

1. 난방 및 온수를 제공하는 보일러에 있어서,

   하부에 버너(B)가 설치되는 통체(2) 내부에 일측 하부의 입구측(3)에서 부터 타측 상부의 출구측(4)까지 다수의 코일형 열교환관(5)이 서로 밀착되어 가로 벽체를 이루며 나선형으로 배설되되, 상기 다수의 코일형 열교환관(5)은 내부로 공급되는 공급수의 유속이 동일하게 흐르도록 내측에서 외측으로 갈수록 관의 직경을 순차적으로 크게 형성한 열 교환기(10)를 구성하여,

   상기 열교환기(10)의 양측에 열교환기의 열교환관(5) 입구측(3)에 연결되어 보충수를 공급하는 물공급탱크(20)와, 상하로 열교환기의 열교환관(5) 출구측(4)과 입구측(3)이 연결되어 난방수를 순환 공급하는 난방수저장탱크(30)를 폭 사이즈가 컴팩트하게 형성하도록 상하 장방형으로 밀착 구성하되,

   상기 난방수저장탱크(30)는 상하로 난방을 위한 난방수를 순환 공급하는 난방 배관(32)과, 탱크 내부에 내측에서 외측으로 갈수록 관의 직경을 순차적으로 크게 형성하며 서로 밀착되어 가로 벽체를 이룬 상태로 하부에서 상부로 나선형으로 배설되어 난방수와의 열교환에 의해 온수를 공급하는 다수의 온수용 코일형 열교환관(35)을 연결 구성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 복층 코일형 가열식 열교환기를 이용한 보일러.
2. 제1항에 있어서,

   상기 물공급탱크(20)는 하부에 내부 청소를 위해 개폐하도록 개폐캡(21)을 나사 결합하고, 내부에 보충수의 수위에 따라 승하강 작동하는 플로터(22) 상단에 차단구(23)와 내부 상부 위치로 보충수를 공급하는 공급관(27)이 연결되고 차단구에 대응되는 차단홈(26)을 갖는 차단안내구(25)를 마련하여 상기 플로터(22)가 부유하면서 차단구(23)가 차단안내구(25)에 삽입 밀착되어 보충수 공급관(27)을 개폐하도록 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 복층 코일형 가열식 열교환기를 이용한 보일러.
3. 제2항에 있어서,

   상기 물공급탱크(20)는 내부에서 플로터(22)가 수평 유동은 거의 제한 되고 승하강 작동만 가능하도록 내부 공간(20a)을 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 복층 코일형 가열식 열교환기를 이용한 보일러.

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