KR20100109441A - Energy saving boiler - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 보일러에 관한 것으로서 특히 금속제 축열코어와 열매체를 이용하여 연료의 소요를 절감시키는 보일러에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
종래의 기름보일러는 열교환면적을 늘리거나 열교환부의 형상이나 재질을 새롭게 하여 효율을 높이는 방식으로 연료를 절감시키는 것들이 있다.Conventional oil boilers are those that save fuel by increasing the heat exchange area or by renewing the shape or material of the heat exchanger to increase efficiency.
또한 종래의 기름보일러는 고온으로 상승이 가능한 열매체의 헌열을 이용하는 형태의 것이 있었다.In addition, the conventional oil boilers were of a type that uses the heat of heat medium that can be elevated at a high temperature.
그러나 위 종래의 보일러들은 연료의 사용을 절감하는데 다소 효과가 있지만 연료의 사용량을 현저히 감소시키지는 못한다.
However, the above conventional boilers, although somewhat effective in reducing the use of fuel, does not significantly reduce the amount of fuel used.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연료의 연소시 발생하는 열을 최대로 많이 축적하여 지속적으로 사용함으로써 연료의 사용량을 절감하는 보일러를 제공하는 것이다.
The present invention has been made to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a boiler that reduces the amount of fuel used by continuously accumulating the maximum amount of heat generated during combustion of the fuel.
상기 본 발명의 과제는 내부에 열교환기가 형성되고 상기 내부에 난방을 위한 난방용수가 저장되는 용수저장부와, 연료를 연소시켜서 열풍을 공급하는 버너와, 상기 버너의 연료의 연소가 정지된 상태에서도 상기 난방용수를 가열할 수 있도록 하기 위해 금속재질로 형성되며 상기 버너에서 유입된 상기 열풍이 거쳐가는 구멍이 형성되고 상기 구멍을 제외한 부분은 내부가 채워진 중실구조로 형성되어 상기 열풍으로부터 열을 흡수하여 축적하는 금속제 축열코어와, 상기 금속제 축열코어에 인접하게 형성되어 상기 금속제 축열코어로부터 열을 전달받으며 내부에 열매체유가 저장되는 열매체저장부 및 상기 열매체저장부에 연결되어 상기 열매체유를 공급받아 상기 용수저장부의 상기 난방용수로 열을 전달하는 열매체방열코일을 포함하며, 상기 열풍이 상기 용수저장부의 상기 상기 열교환기로 공급되어 상기 난방용수를 가열하는 것인 연료절약형 보일러에 의해 달성된다.The object of the present invention is a heat exchanger is formed therein and the water storage unit for storing the heating water for heating therein, a burner to burn the fuel to supply hot air, and even when the combustion of the fuel of the burner is stopped It is formed of a metal material to heat the heating water, a hole through which the hot air introduced from the burner passes is formed, and a portion except the hole is formed of a solid structure filled inside to absorb and accumulate heat from the hot air. The heat storage core is formed adjacent to the metal heat storage core and the heat storage core receives heat from the metal heat storage core and is connected to the heat storage body, and is connected to the heat storage unit. Including a heat radiation coil to transfer heat to the heating water of the negative, the heat Wind is supplied to the heat exchanger of the water reservoir to achieve a fuel saving boiler that heats the heating water.
상기 과제를 달성하기 위해, 상기 금속제 축열코어의 상기 구멍은 진입구멍과 배출구멍으로 구성되며, 상기 버너로부터 공급된 상기 열풍이 상기 진입구멍을 통해 상기 금속제 축열코어를 지나간 후 상기 배출구멍을 통해 다시 상기 금속제 축열코어를 지나가는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the hole of the metal heat storage core is composed of an entry hole and a discharge hole, and the hot air supplied from the burner passes through the metal heat storage core through the entry hole and then again through the discharge hole. It is preferable to pass the said metal heat storage core.
또한 상기 용수저장부에 연결되어 상기 난방용수의 일부를 저장하고 있으며, 상기 금속제 축열코어에 인접하게 위치하여 상기 금속제 축열코어를 지나온 상기 열풍으로부터 열을 공급받아서 상기 난방용수를 가열하는 용수예열부를 더 포함할 수 있다.The water preheating unit is connected to the water storage unit to store a portion of the heating water, and is located adjacent to the metal heat storage core to receive heat from the hot air passing through the metal heat storage core to heat the heating water. It may include.
또한 상기 버너의 연료의 연소가 정지된 이후에도 상기 금속제 축열코어에 축적된 열을 사용하여 상기 난방용수를 가열함으로써 난방을 하기 위해, 상기 난방용수가 가열되어 설정된 온도에 도달하면 상기 버너의 연료의 연소가 정지되고, 상기 난방용수의 온도가 상기 버너의 연료의 연소가 정지되는 상기 설정된 온도보다 더 낮은 다른 설정된 온도 이하가 될 경우에 상기 열매체저장부로부터 상기 열매체방열코일로 상기 열매체유의 순환이 시작되도록 작동하는 것이 바람직하다.
Further, in order to heat the heating water by using the heat accumulated in the metal heat storage core even after the combustion of the fuel of the burner is stopped, when the heating water is heated and reaches a set temperature, combustion of the fuel of the burner is started. Stop and operate to start circulation of the heat medium oil from the heat medium storage unit to the heat radiation coil when the temperature of the heating water is lower than another set temperature lower than the set temperature at which combustion of the fuel of the burner is stopped. It is desirable to.
본 발명에 따른 보일러는 금속제 축열코어를 매우 높은 온도까지 가열할 수 있으므로 많은 양의 열을 축적할 수 있다. 또한 금속제 축열코어와 열매체 모두에 열을 저장하는 동시에 금속제 축열코어는 열매체에 비해 더 높은 온도까지 가열되므로 축열수단이 열매체를 높은 온도까지 상승시킬 수가 있다. 따라서 버너의 작동이 정지된 상태에서도 장시간 난방이 가능하다.The boiler according to the present invention can heat a metal heat storage core to a very high temperature, and thus can accumulate a large amount of heat. In addition, heat is stored in both the metal heat storage core and the heat medium, and the metal heat storage core is heated to a higher temperature than the heat medium, so that the heat storage means can raise the heat medium to a high temperature. Therefore, heating is possible for a long time even when the operation of the burner is stopped.
본 발명의 보일러는 용수저장부에서 난방용수가 가열되기 이전에 용수예열부에서 미리 난방용수가 가열되므로, 난방을 시작하면 난방용수의 온도를 빠른 시간에 난방에 적합한 온도로 올릴 수 있다.
In the boiler of the present invention, since the heating water is heated in advance in the water preheating unit before the heating water is heated in the water storage unit, when the heating is started, the temperature of the heating water can be raised to a temperature suitable for heating in a short time.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료절약형 보일러의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료절약형 보일러의 내부구성을 간략하게 도시한 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a fuel-saving boiler according to a preferred embodiment of the present invention,
Figure 2 is a perspective view briefly showing the internal configuration of a fuel-saving boiler according to a preferred embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료절약형 보일러의 구성에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the configuration of a fuel-saving boiler according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료절약형 보일러의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료절약형 보일러의 내부구성을 간략하게 도시한 사시도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속제 축열코어(40)를 구비한 보일러는 용수저장부(10), 버너(1), 금속제 축열코어(40), 열매체저장부(20) 및 용수예열부(30)를 포함하여 구성된다.1 is a cross-sectional view of a fuel-saving boiler according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view briefly showing the internal configuration of a fuel-saving boiler according to a preferred embodiment of the present invention. 1 and 2, the boiler having a metal
용수저장부(10)는 내부에 난방용수가 저장되며 난방용수를 가열하기 위한 열교환파이프(11)가 형성된다. 열교환파이프(11)는 연소가스를 용수저장부(10)의 외부로 배출시키기 위해 외부로 개구된 가스배출관(12)에 연결된다. 용수저장부(10)의 내부에는 난방용수를 가열하는 전기히터봉(13)이 설치된다. 용수저장부(10)의 내부에는 후술할 열매체저장부(20)에 연결되어 열매체가 순환되는 열매체방열코일(15)이 형성된다. 용수저장부(10)에는 난방을 수행할 공간으로 난방용수를 배출하는 난방용수배출관(18)과 난방공간에서 난방을 수행하고 용수저장부(10)로 돌아오는 난방용수가 유입되는 난방용수유입관(19)이 형성된다. 용수저장부(10)에는 온수로 사용될 용수를 가열하기 위해 용수저장부(10)의 내부로 용수가 유입되어 가열된 후 용수저장부(10)의 외부로 배출되도록 온수가열관(50)이 설치된다.The
용수저장부(10)의 아래에는 열매체저장부(20)가 형성된다. 열매체저장부(20)는 상호간에 간격을 두고 형성된 외측챔버(21)와 내측챔버(22)로 된 이중챔버구조이며 내측챔버(22)와 외측챔버(21)의 사이에 형성된 공간(23)에 열매체가 저장된다. 열매체저장부(20)에는 내측챔버(22)와 외측챔버(21)의 사이에 형성된 공간(23)에 연결된 열매체공급관(25)과 열매체회수관(26)이 형성되고 열매체공급관(25)과 열매체회수관(26)은 열매체방열코일(15)에 연결된다. 열매체공급관(25)에는 열매체의 이송을 위한 펌프(27)가 설치된다. 열매체는 공지된 열매체유를 사용하며 최고사용온도는 섭씨 300~400도에 달한다. 열매체유는 난방용수의 끊는점보다 높은 온도까지 가열될 수 있다.Under the
열매체저장부(20)의 옆에는 상호간에 간격을 두고 형성된 외측챔버(31)와 내측챔버(32)로 된 이중챔버구조이며, 외측챔버(31)와 내측챔버(32)의 사이에 공간이 형성된 용수예열부(30)가 형성된다. 용수예열부(30)의 외측챔버(31)와 내측챔버(32)의 사이에 형성된 공간(35)은 2개의 관들을 통해 용수저장부(10)에 연결되어 있고, 따라서 용수예열부(30)의 외측챔버(31)와 내측챔버(32)의 사이에 형성된 공간(35)은 난방용수가 채워진다. 상기 2개의 관들중에서 비중이 작은 용수가 상승하는 상승관(33)이 용수저장부(10)와 용수예열부(30)의 위쪽에 연결되고 상대적으로 비중이 큰 용수가 하강하는 하강관(34)이 용수저장부(10)와 용수예열부(30)의 아래쪽에 연결된다.Next to the heat
열매체저장부(20)의 내측챔버(22)와 용수예열부(30)의 내측챔버(32)가 연결되어 하나의 내부공간을 형성한다. 그러나 열매체저장부(20)의 외측챔버(21)와 내측챔버(22)의 사이의 공간(23)과 용수예열부(30)의 외측챔버(31)와 내측챔버(32)의 사이의 공간(35)은 서로간에 분리되어 있다.The
열매체저장부(20)에는 내측챔버(22)의 내부공간과 소통하며 열매체저장부(20)의 외부로 연장되어 용수저장부(10)의 열교환파이프(11)로 연결되는 열풍이송관(27)이 형성된다.The heat
열매체저장부(20)의 내측챔버(22)와 용수예열부(30)의 내측챔버(32)가 연결되어 형성하는 상기한 내부공간에 금속제 축열코어(40)가 형성된다. 금속제 축열코어(40)는 복수개의 관통된 구멍들이 형성되고 관통된 구멍들을 제외한 부분은 내부가 채워진 중실구조로 된 원통형 금속몰드이다. 금속제 축열코어(40)의 구멍들 중에서 가운데 위치한 구멍은 진입구멍(42)이고 그 둘레에 구멍들은 배출구멍(44)이며, 진입구멍(42)은 버너(1)에 연결된 열풍진입관(46)과 연결된다. 금속제 축열코어(40)는 금속제 축열코어(40)의 후방단부가 열매체저장부(20)와 용수예열부(30)의 경계가 되는 지점에 위치하도록 형성된다. 금속제 축열코어(40)의 전방단부는 후술할 세라믹제 축열코어(60)와 맞닿아 있다. 금속제 축열코어(40)의 재질로 본 실시예에서는 두랄루민을 사용하였으나, 열전도도가 좋은 구리 등을 사용하면 더 좋으며 이런 재질이 가격이 비싸다면 금속재질은 대부분 열전도도가 우수하므로 다른 금속재질 중에서 하나를 선택하여 형성할 수 있다.The metal
세라믹제 축열코어(60)는 복수개의 관통된 구멍들이 형성되고 관통된 구멍들을 제외한 부분은 내부가 채워진 중실구조로 된 원통형 세라믹제 몰드이다. 세라믹제 축열코어의 재질은 산화알루미늄 등의 세라믹 재질이 사용된다. 세라믹제 축열코어(60)의 구멍들 중에서 가운데 위치한 구멍은 진입구멍(62)이고 그 둘레에 구멍들은 배출구멍(64)이며, 진입구멍(62)은 버너(1)에 연결된 열풍진입관(46)과 연결되고 동시에 금속제 축열코어의 진입구멍(42)과 연결되며, 배출구멍(64)은 금속제 축열코어의 배출구멍(44)과 연결된다. 세라믹제 축열코어(60)는 세라믹 재질로 되어 있기 때문에 온도가 상승하는데 시간이 오래걸리고 한 번 온도가 상승한 이후에는 온도가 떨어지는데에도 역시 시간이 오래걸린다. 즉 세라믹제 축열코어는 버너로부터 열을 전달받아도 급격히 온도가 상승하지 않고 서서히 온도가 상승하며 한 번 뜨거워진 다음에는 외부로 열을 방출하는데에도 급격히 열을 방출하지 않고 서서히 열을 방출한다. 따라서 세라믹제 축열코어는 단시간에 열을 사용해야 하는 용도보다는 장시간 동안 열을 활용하는 용도에 적합하다. 즉 2시간 동안만 난방이 필요한 경우에는 열을 상대적으로 빠른시간에 축적하였다가 또한 열을 상대적으로 빨리 방출시키는 특성을 갖는 금속제 축열코어가 큰 역할을 하며 장시간동안 난방을 하는 경우에는 세라믹제 축열코어에도 열이 축적되므로 세라믹제 축열코어와 금속제 축열코어 모두가 열을 방출하여 난방에 큰 역할을 한다.The ceramic
버너(1)는 연료를 연소시켜서 열풍을 발생시키며, 발생된 열풍은 송풍기(미도시)에 의해 금속제 축열코어(40)로 이송된다.The
실내에 설치되는 제어부(미도시)는 화면이 구비되어 난방용수온도가 표시되며 난방용수온도는 온수의 온도와 비슷하다. 제어부에는 난방스위치, 온수사용스위치, 온수가열스위치 등이 형성된다. 난방스위치는 난방을 시작하며, 온수사용스위치는 온수를 사용할 때 사용되고, 온수가열스위치는 온수의 온도를 높이고자 할 때 사용된다. The control unit (not shown) installed in the room is provided with a screen to display the heating water temperature and the heating water temperature is similar to the temperature of the hot water. The control unit is provided with a heating switch, hot water use switch, hot water heating switch. The heating switch starts heating, the hot water use switch is used when the hot water is used, and the hot water heating switch is used to increase the temperature of the hot water.
이하에서는 상기한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속제 축열코어(40)를 구비한 보일러의 작동 및 효과에 대하여 설명한다.Hereinafter will be described the operation and effect of the boiler provided with a metal
버너(1)에서 연료를 연소시켜 발생된 열풍이 열풍진입관(46)을 거쳐서 세라믹제 축열코어(60)와 금속제 축열코어(40)의 진입구멍들(62, 42)로 진입한다. 열풍은 진입구멍들(62, 42)을 통해 세라믹제 축열코어(60)와 금속제 축열코어(40)를 도면의 우측방향으로 통과하면서 세라믹제 축열코어(60)와 금속제 축열코어(40)로 열을 전달한다. 진입구멍들(62, 42)을 통과한 열풍은 용수예열부(30)의 내측챔버(32)에 부딪친 후 진행방향을 바꿔서 금속제 축열코어(40)와 세라믹제 축열코어(60)의 배출구멍들(44, 64)로 유입된다. 배출구멍들(44, 64)을 통해 열풍은 도면의 좌측방향으로 금속제 축열코어(40)와 세라믹제 축열코어(60)를 통과하면서 세라믹제 축열코어(60)와 금속제 축열코어(40)로 열을 전달한다. The hot air generated by burning the fuel in the
진입구멍(42)을 통해 금속제 축열코어(40)를 우측으로 통과한 열풍은 용수예열부(30)의 내측챔버(32)로 유입되므로, 용수예열부(30)로 진입한 열풍은 용수예열부(30)의 내측챔버(32)로 열을 전달한다. 따라서 용수예열부(30)의 외측챔버(31)와 내측챔버(32)의 사이의 공간에 채워진 난방용수가 가열된다. 가열된 난방용수는 비중이 작아지면서 자연대류에 의해 상승하여 상승관(33)을 통해 용수저장부(10)로 유입되고, 용수저장부(10)의 상대적으로 비중이 큰 차가운 난방용수는 자연대류에 의해 하강관을 통해 용수예열부(30)로 하강하여 유입된다.Since the hot air passing through the metal
배출구멍(64)을 통해 세라믹제 축열코어(60)를 좌측으로 통과한 열풍은 열매체저장부(20)의 내측챔버(22)로 배출된 후, 열매체저장부(20)의 외부로 연장된 열풍이송관(27)을 통해 용수저장부(10)의 열교환파이프(11)로 공급된다. 열풍은 열교환파이프(11)를 지나면서 용수저장부(10)의 난방용수로 열을 전달하여 난방용수의 온도를 상승시킨다. 열교환파이프(11)를 거쳐간 열풍은 가스배출관(12)을 통해 보일러의 외부로 배출된다.The hot air passing through the ceramic
열풍이 세라믹제 축열코어(60)와 금속제 축열코어(40)를 통과하여 열매체저장부(20)의 내측챔버(22)를 거쳐서 용수저장부(10)로 이동하는 과정에서, 열풍은 세라믹제 축열코어(60)와 금속제 축열코어(40)로 열을 전달하고 세라믹제 축열코어(60)와 금속제 축열코어(40)는 열풍으로부터 받은 열을 다시 내측챔버(22)로 전달하기도 하고 또는 열풍이 직접 열매체저장부(20)의 내측챔버(22)로 열을 전달하기도 한다. 열매체저장부(20)는 열풍으로부터 전달받은 열을 가지고 열매체를 가열한다.In the process of hot air passing through the ceramic
금속제 축열코어(40)는 대략 250~300℃까지 가열되고 열매체도 대략 200~250℃까지 가열된다. 따라서 버너(1)의 작동을 정지시킨 상태에서는 열매체공급관(25)의 펌프(27)를 작동시켜서 열매체저장부(20)로부터 열매체방열코일(15)로 열매체를 순환시킨다. 열매체방열코일(15)을 순환하는 열매체가 용수저장부(10)의 난방용수를 가열한다.The metal
전기히터봉(13)은 난방을 수행하는 시간동안 계속해서 작동하도록 할 수도 있고 또는 난방용수가 일정온도 이하일 때 예를 들면 40℃ 이하일 때에만 작동하도록 하는 등의 다양한 조건에 따라 작동하도록 할 수 있다.The
버너(1)와 열매체를 함께 사용하여 난방용수를 가열하는 방식은 다양한 방식들이 사용될 수 있으며, 다음 설명하는 것이 하나의 예가 될 수 있다.Various methods may be used for heating the heating water by using the
난방스위치를 켜면 보일러의 버너(1)가 작동하여 열풍을 공급하고 난방용수가 가열된다. 난방용수의 온도가 70℃에 도달하면 버너(1)의 작동이 멈춘다. 이 때 금속제 축열코어(40)의 온도는 250~300℃까지가 된다. 난방스위치를 켠 순간부터 난방용수에 의한 난방은 계속하여 수행된다.When the heating switch is turned on, the
난방을 수행함에 따라 난방용수의 온도가 60℃ 이하로 떨어지면, 열매체를 순환시키는 펌프(27)가 작동하여 열매체를 순환시킨다. 열매체가 순환하면서 용수저장부(10)의 난방용수를 가열한다.When the temperature of the heating water drops to 60 ° C. or lower as the heating is performed, the
열매체의 온도가 50℃ 이하로 떨어지면, 버너(1)가 다시 가동되어 난방용수를 가열하고 금속제 축열코어(40)를 가열한다.When the temperature of the heat medium drops below 50 ° C, the
이러한 과정이 반복되면서 버너(1)와 열매체가 교대로 난방용수를 가열한다. As this process is repeated, the
위와 같은 작동방식은 난방용수의 온도를 설정하여 난방용수가 설정된 온도에 도달할 때까지는 버너(1)가 작동하고 이후에는 버너(1)가 정지하고 열매체가 순환하도록 하는 등의 다양한 방식으로 사용될 수 있다.The operation method as described above may be used in various ways such as setting the temperature of the heating water so that the
온수를 사용하는 경우에는, 온수스위치를 켜면 난방용수를 순환시키는 펌프(27)의 작동이 정지된다. 용수저장부(10)에 저장된 난방용수가 온수로 배출된다. 난방용수의 온도는 제어기에 표시되며 난방용수의 온도는 온수의 온도와 거의 차이가 없다. 따라서 난방용수의 온도를 보고서 온도를 더 높이고자 하면 버너(1)를 작동시킨다. 이 때 난방스위치와 별도로 온수사용시에 버너(1)를 작동시키는 버너(1)작동스위치를 구비한다.When hot water is used, the operation of the
전기히터봉(13)의 사용은 가정에서는 심야전기를 사용하는 경우에, 영업용 또는 공장용 전기의 경우는 전기요금이 저렴하기 때문에, 연료만을 사용하는 경우보다 상대적으로 비용을 절감할 수 있다.The use of the
표 1은 실외온도 섭씨 0도, 실내온도 섭씨 5도에서 호스를 400m 대기중에 노출시킨 상태에서 등유를 연료로 하여 버너의 노즐이 0.75㎜인 사양의 본 발명에 따른 보일러를 가동한 실험결과를 나타낸 것이다. 온도의 단위는 섭씨온도를 사용한다.Table 1 shows the experimental results of operating the boiler according to the present invention with a burner nozzle of 0.75 mm with kerosene as the fuel while the hose was exposed to 400 m in the atmosphere at an outdoor temperature of 0 degrees Celsius and 5 degrees Celsius. will be. The unit of temperature uses degrees Celsius.
Secondary
3rd
4th
5th
6th
등유 3.17리터를 소진시킬 때까지 보일러의 버너(1)를 작동한 결과 46분이 소요되었다. The boiler burner (1) was operated for 46 minutes until it burned out 3.17 liters of kerosene.
버너(1)를 작동시킨 46분 동안 난방용수의 온도는 8도에서 67도까지 상승하였고, 열매체온도는 25도에서 205도까지 상승하였으며, 난방배출용수의 온도는 4도에서 54도까지 상승하였고, 난방회수용수는 11도에서 28도까지 상승하였다.The temperature of the heating water rose from 8 to 67 degrees, the heating medium temperature rose from 25 to 205 degrees, and the temperature of the heating discharge water rose from 4 to 54 degrees during 46 minutes of operation of the burner (1). , The heating water rose from 11 to 28 degrees.
이후 60분 동안 버너(1)의 작동을 정지시키고 펌프(27)를 사용하여 열매체를 순환시켰다. 열매체를 순환시킨 60분 동안 난방용수의 온도는 67도에서 온도가 완만하게 내려가서 49도가 되었고, 열매체온도는 205도에서 70도로 하강하였으며, 난방배출용수의 온도는 54도에서 완만하게 하강하여 45도가 되었고, 난방회수용수의 온도는 28도에서 33도가 되었다.The
60분이 지난 후 다시 버너(1)를 23분간 작동하여 등유 1.58리터를 연소시킨 결과는 다음과 같다. 난방용수의 온도는 49도에서 69도로 상승하고, 열매체 온도는 70도에서 180도로 상승하며, 난방배출용수의 온도는 45도에서 57도로 상승하고, 난방회수용수의 온도는 33도에서 32도로 하강하였다.After 60 minutes,
이후 다시 60분 동안 버너(1)의 작동을 정지시키고 펌프(27)를 사용하여 열매체를 순환시킨 결과는 다음과 같다. 난방용수의 온도는 69도에서 50도로 하강하고, 열매체 온도는 180도에서 70도로 하강하며, 난방배출용수의 온도는 57도에서 46도로 하강하고, 난방회수용수의 온도는 32도에서 34도로 상승하였다.Thereafter, the operation of the
다시 버너(1)를 23분간 작동하여 등유 1.58리터를 연소시킨 결과는 다음과 같다. 난방용수의 온도는 50도에서 69도로 상승하고, 열매체 온도는 70도에서 200도로 상승하며, 난방배출용수의 온도는 46도에서 57도로 상승하고, 난방회수용수의 온도는 34도에서 33도로 하강하였다.The
이후 다시 60분 동안 버너(1)의 작동을 정지시키고 펌프(27)를 사용하여 열매체를 순환시킨 결과는 다음과 같다. 난방용수의 온도는 69도에서 50도로 하강하고, 열매체 온도는 200도에서 70도로 하강하며, 난방배출용수의 온도는 57도에서 46도로 하강하고, 난방회수용수의 온도는 33도에서 상승하였다가 하강하여 34도가 되었다.Thereafter, the operation of the
결론적으로 92분 버너(1)를 작동하여 등유 6.34리터를 연소시킨 결과 약 3시간 45분 동안 난방배출용수의 온도를 50도 이상으로 유지하였다. 즉 초기 46분 동안은 난방배출용수의 온도가 대부분 50도 미만이었지만, 이후의 3시간 46분 동안은 난방배출용수의 온도가 평균 50도를 상회하였다. 따라서 실질적으로 유효한 난방시간을 3시간 46분으로 볼 수 있다. 위 본 발명의 보일러를 사용한 실험에서는 난방배출용수와 난방회수용수의 온도차이가 평균 16~21도를 유지하였다.In conclusion, the 92 minutes burner (1) was operated to burn 6.34 liters of kerosene, and the temperature of the heating discharge water was maintained above 50 degrees for about 3 hours and 45 minutes. In other words, during the first 46 minutes, the temperature of the heating discharge water was less than 50 degrees, but the temperature of the heating discharge water exceeded the average of 50 degrees during the next 3 hours and 46 minutes. Therefore, the effective heating time can be seen as 3
종래의 등유보일러로 난방배출용수와 난방회수용수의 온도차이가 평균 14~17도인 환경에서 등유 6.34리터로 120분간 연소가 가능할 때에, 60분간 연소 후 30분간 정지 그리고 다시 60분간 연소 후 30분간 정지하였더니 난방배출용수의 평균온도가 순서대로 60분(42도)-30분(40도)- 60분(51도)-30분(44도)의 분포를 보였다. 즉 3시간 동안의 난방배출용수의 온도는 2시간 정도 45도 이하에 머무르고 있었다는 것을 보여준다.When a conventional kerosene boiler can burn for 120 minutes with 6.34 liters of kerosene in an environment where the temperature difference between the heating discharge water and the heating recovery water is an average of 14 to 17 degrees, stop for 30 minutes after burning for 60 minutes and then stop for 30 minutes after burning for 60 minutes. The average temperature of the heating discharge water was in the order of 60 minutes (42 degrees)-30 minutes (40 degrees)-60 minutes (51 degrees)-30 minutes (44 degrees). In other words, the temperature of the heating discharge water for 3 hours stayed below 45 degrees for 2 hours.
따라서 본 발명에 따른 보일러의 연료절감효과가 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.Therefore, it can be seen that the fuel saving effect of the boiler according to the present invention is very excellent.
표 2는 실외온도 섭씨 11도이고 실내온도 섭씨 12도에서 내경 15밀리미터 호스를 500m 대기중에 노출시킨 상태에서 등유를 연료로 하여 버너의 노즐이 0.75㎜인 사양의 본 발명에 따른 보일러를 가동한 실험결과를 나타낸 것이다. 온도의 단위는 섭씨온도를 사용한다.Table 2 shows an experiment of operating a boiler according to the present invention having a burner nozzle of 0.75 mm using kerosene as a fuel with an outdoor temperature of 11 mm and an inner diameter of 15 mm at 500 m. The results are shown. The unit of temperature uses degrees Celsius.
Secondary
3rd
4th
5th
등유 3.7리터를 소진시킬 때까지 보일러의 버너(1)를 작동한 결과 60분 동안 버너를 가동하였고, 40분에서 50분의 국간에서 10분동안 열매체를 순환시켰다. The burner (1) of the boiler was operated until it burned out 3.7 liters of kerosene, and the burner was operated for 60 minutes, and the heating medium was circulated for 10 minutes between 40 to 50 minutes.
버너(1)를 작동시킨 60분 동안 난방용수의 온도는 11도에서 58도까지 상승하였고, 열매체온도는 15도에서 220도까지 상승하였으며, 난방배출용수의 온도는 11도에서 53.2도까지 상승하였고, 난방회수용수는 10.4도에서 41.5도까지 상승하였다. 이 때 열매체를 10분동안 순환시킨 결과 난방배출용수의 온도가 50분 지점에서 섭씨 50도를 넘어서게 되었으므로, 열매체를 순환하였기 때문에 난방배출용수의 온도가 빨리 섭씨 50도에 달하게 된 것이다.
During the 60 minutes of operation of the burner (1), the temperature of the heating water rose from 11 to 58 degrees, the heating medium temperature rose from 15 to 220 degrees, and the temperature of the heating discharge water rose from 11 degrees to 53.2 degrees. The heat recovery water temperature rose from 10.4 degrees to 41.5 degrees. At this time, as the heat medium was circulated for 10 minutes, the temperature of the heating discharge water exceeded 50 degrees Celsius at the point of 50 minutes, so the temperature of the heating discharge water quickly reached 50 degrees Celsius because the heating medium was circulated.
이후 40분 동안 버너(1)의 작동을 정지시키고 펌프(27)를 사용하여 버너 정지후 20분에서부터 20분간 열매체를 순환시켰다. 이에 따라 총 40분동안 난방배출용수의 온도가 46도에서 49도 사이를 유지하게 되었다.Thereafter, the operation of the
이후 다시 버너(1)를 30분간 작동하여 등유 1.85리터를 연소시켰고, 이후 30분간 버너를 정지시켰으며, 버너를 정지시킨 총 30분 중 나중 20분 동안 열매체를 순환시켰다. 그 결과 총 60분 동안 난방배출용수의 평균온도는 48.8도가 되었다.The
이후 다시 30분 동안 버너(1)를 가동시키고, 60분 동안 버너를 정지시켰으며, 버너를 정지시킨 후 20분 후부터 40분 동안 열매체를 순환시켰다. 총 90분 동안 난방배출용수의 평균온도는 51.3도를 유지하였다.
The
결론적으로 2시간 동안 버너(1)를 작동하여 등유 7.4리터를 연소시킨 결과 약 3시간 30분 동안 난방배출용수의 온도를 50도 정도로 유지하였다. 즉 초기 50분 동안은 난방배출용수의 온도가 대부분 50도 미만이었지만, 이후의 3시간 30분 동안은 난방배출용수의 온도가 평균 50도 전후를 유지하였다. 따라서 실질적으로 유효한 난방시간을 3시간 30분으로 볼 수 있다.
In conclusion, the
본 발명의 보일러는 세라믹제 축열코어(60)와 금속제 축열코어(40)로 열풍이 진입할 때와 열풍이 배출될 때에 2번에 걸쳐 열을 전달하므로 열풍의 열을 매우 효율적으로 세라믹제 축열코어(60)와 금속제 축열코어(40)에 전달한다.The boiler of the present invention transfers heat twice when the hot air enters the ceramic
세라믹제 축열코어(60)와 금속제 축열코어(40)를 가열하는 열풍이 동시에 금속제 축열코어(40)위 뒤쪽에 위치한 용수예열부(30)의 난방용수를 가열하므로 난방용수를 미리 예열시키는 효과가 있다.Hot air for heating the ceramic
용수예열부(30)는 강제적 수단으로 난방용수를 순환시키는 것이 아니라 물의 온도차에 따른 비중차이에 의한 자연대류에 의해 난방용수를 순환시킨다.The
용수저장부(10)에 설치된 열교환파이프(11)는 열교환면적을 크게 하기 위해 작은 직경의 관들이 복수개 형성될 수도 있고 코일형태로 감겨질 수도 있다.The
전기히터봉(13)은 가격이 저렴한 전기에너지를 사용하여 난방용수를 일정온도까지 예열하는데 사용하면 효과적이다.The
본 발명은 금속제 축열코어(40)를 직접 가열하여 열원으로 사용하는 방식이다. 금속제 축열코어(40)는 매우 높은 온도까지 온도를 상승시킬 수 있는 점이 장점이다. 즉 많은 양의 열을 저장할 수 있는 수단이다. 열매체는 최고사용온도에 한계가 있기 때문에 열매체보다 더 높은 온도까지 상승할 수 있는 축열수단으로서 금속제 축열코어(40)를 사용한 것이다. 따라서 1차 축열수단으로 금속제 축열코어(40)가 사용되고 2차 축열수단으로 열매체가 사용된 것이다. 열매체가 난방용수로 열을 전달하면 열매체의 온도가 내려가는데 이 과정에서도 열매체는 금속제 축열코어(40)로부터 열을 계속해서 공급받고 있다. 따라서 열매체의 온도는 급격하게 하강하지 않고 완만하고 느리게 하강한다. 그렇기 때문에 버너(1)의 작동이 중지된 상태에서도 장시간 난방이 가능하게 된다. 세라믹제 축열코어(60) 역시 1차 축열수단의 역할을 수행한다. In the present invention, the metal
본 발명의 보일러는 버너의 연소열이 금속재 축열코어에 축적되는데, 금속재 축열코어는 섭씨 수백도까지 가열됨으로써 많은 열을 저장할 수 있는 금속재질로 형성되며, 금속제 축열코어가 보유한 열은 난방수의 끊는점보다 휠씬 높은온도까지 가열되어 열을 저장할 수 있는 열매체유로 전달되며, 열매체유는 난방용수로 열을 전달하는 구성을 갖는 것입니다.In the boiler of the present invention, the combustion heat of the burner is accumulated in the metal heat storage core, and the metal heat storage core is formed of a metal material capable of storing a lot of heat by heating up to several hundred degrees Celsius, and the heat retained by the metal heat storage core is a break point of the heating water. It is heated to a much higher temperature and transferred to heat medium oil that can store heat, and heat medium oil has a structure that transfers heat to heating water.
본 발명의 보일러는 보일러에 최초로 금속재질의 축열수단을 사용하였으며, 특히 본 발명은 축열코어에서 끓는점이 낮은 난방수로 직접 열을 전달하지 않으며 축열코어에서 난방수의 끊는점보다 높은 온도로 가열될 수 있는 열매체유로 열을 전달하기 때문에 축열코어에서 열매체유로 열이 급격히 이동하지 않고 서서히 이동합니다. 따라서 축열코어는 장시간에 걸쳐 오랫동안 열을 보존할 수 있습니다. 그 결과 버너를 끈 상태에서도 축열코어를 사용하여 장시간 난방을 할 수 있습니다.The boiler of the present invention uses a metal heat storage means for the first time in the boiler, and in particular, the present invention does not transfer heat directly to the heating water having a low boiling point in the heat storage core and is heated to a temperature higher than the breaking point of the heating water in the heat storage core. Since heat is transferred to heat medium oil, heat is gradually transferred from heat storage core to heat medium oil rather than rapidly. Therefore, the heat storage core can retain heat for a long time. The result is a long heating time using the heat storage core even with the burner off.
보일러는 난방열을 공급하는 수단으로 물(난방수)을 사용하는데 금속재질의 축열코어로부터 물(난방수)로 직접 열을 전달시키면 금속재질의 축열코어가 수백도 이상의 매우 높은 온도로 가열되어 있는 반면에 물의 온도는 70~80도 수준이기 때문에, 축열코어와 접촉한 물은 곧바로 끓어버려 수증기가 되고 그 결과 압력이 높아져 보일러를 폭발시킬 수 있습니다. 이러한 이유로 인해 보일러에 축열수단으로 금속재질의 축열코어를 적용할 수 없었습니다.The boiler uses water (heating water) as a means of supplying heating heat. When heat is transferred directly from the metal heat storage core to the water (heating water), the heat storage core of the metal is heated to a very high temperature of several hundred degrees. Since the water temperature is between 70 and 80 degrees, the water in contact with the regenerative core can boil immediately and become steam, resulting in a high pressure that can cause the boiler to explode. For this reason, it was not possible to apply metal heat storage cores as heat storage means in boilers.
그러나 본 발명은 축열코어에서 끓는점이 낮은 난방수로 직접 열을 전달하지 않으며 축열코어에서 난방수의 끊는점보다 높은 온도로 가열될 수 있는 열매체유로 열을 전달합니다. 열매체유는 최고 사용온도가 섭씨 300~400도에 달하여 금속제 축열코어로부터 직접 열을 전달받더라도 쉽게 끓어버려 증발하지 않습니다. 따라서 보일러를 폭발시킬 위험이 없습니다. However, the present invention does not directly transfer heat to the heating water having a low boiling point in the heat storage core, but transfers heat to the heat medium oil which can be heated to a temperature higher than the breaking point of the heating water in the heat storage core. Thermal oil has a maximum operating temperature of 300 ~ 400 degrees Celsius, so it does not boil and evaporate easily even if it receives heat directly from the metal heat storage core. Therefore, there is no danger of explosion of the boiler.
이에 더하여 가열된 금속재질의 축열코어와 200도 이상으로 가열된 열매체유의 사이의 온도차가 난방수와 축열코어의 온도차와 비교하면 훨씬 온도차가 작기 때문에 축열코어에서 열매체유로 열이 급격히 이동하지 않고 서서히 이동합니다. 따라서 축열코어는 장시간에 걸쳐 오랫동안 열을 보존할 수 있습니다.In addition, since the temperature difference between the heat storage core of the heated metal material and the heat medium oil heated to 200 degrees or more is much smaller than the temperature difference between the heating water and the heat storage core, the heat does not move rapidly from the heat storage core to the heat medium oil. It is. Therefore, the heat storage core can retain heat for a long time.
결국 본 발명의 보일러의 축열코어는 열매체유와 열교환을 하기 때문에 보일러의 폭발위험을 없앨 수 있으며 축열코어와 열매체의 온도차가 작기 때문에 상대적으로 오랜시간 열을 저장할 수가 있습니다. 결과적으로 축열코어가 오랜시간 열을 저장할 수 있으므로 보일러에서 버너를 가동하지 않고도 장시간 난방수를 가열하여 난방을 할 수가 있습니다. After all, the heat storage core of the boiler of the present invention can eliminate the risk of explosion of the boiler because it exchanges heat with the heat medium, and heat can be stored for a relatively long time because the temperature difference between the heat storage core and the heat medium is small. As a result, the heat storage core can store heat for a long time, so that the heating water can be heated for a long time without starting the burner in the boiler.
이렇게 난방수를 사용하는 보일러에 있어서 수백도 이상으로 가열되는 금속재질의 축열코어를 사용하고, 이에 더해 고온으로 가열되는 금속재질의 축열코어가 난방수의 끊는점보다 훨씬 높은온도까지 가열될 수 있는 열매체유와 열교환을 하여 축열코어가 장시간 동안 열을 보존하도록 하며, 비로소 열매체유가 난방수로 열을 공급하여 난방을 하는 것입니다.In a boiler using heating water, a heat storage core made of metal that is heated to several hundred degrees or more, and in addition, a heat storage core made of metal which is heated to a high temperature can be heated to a temperature much higher than the break point of the heating water. By heat exchange with the heat medium oil, the heat storage core keeps heat for a long time, and the heat medium oil supplies heat to the heating water for heating.
결국 본 발명의 연료절약형 보일러는 금속제 축열코어를 사용하여 열을 축적한 결과 버너를 끈 상태에서 장시간 난방이 가능하여 연료를 절약할 수 있으며, 금속제 축열코어를 사용하면서도 열매체를 동시에 사용하기 때문에 보일러의 폭발의 위험을 제거할 수 있는 것입니다.
As a result, the fuel-saving boiler of the present invention saves fuel by heating for a long time with the burner turned off as a result of accumulating heat by using a metal heat storage core, and using a heat storage medium simultaneously while using a metal heat storage core. To eliminate the risk of explosion.
Claims (4)
연료를 연소시켜서 열풍을 공급하는 버너;
상기 버너의 연료의 연소가 정지된 상태에서도 상기 난방용수를 가열할 수 있도록 하기 위해 섭씨 수백도 이상으로 가열될 수 있는 금속재질로 형성되며 상기 버너에서 유입된 상기 열풍이 거쳐가는 구멍이 형성되고 상기 구멍을 제외한 부분은 내부가 채워진 중실구조로 형성되어 상기 열풍으로부터 열을 흡수하여 축적하는 축열코어;
상기 축열코어에 인접하게 형성되어 상기 축열코어로부터 열을 전달받으며 내부에 상기 난방용수의 끓는점보다 높은 온도까지 가열될 수 있는 열매체유가 저장되는 열매체저장부; 및
상기 열매체저장부에 연결되어 상기 열매체유를 공급받아 상기 용수저장부의 상기 난방용수로 열을 전달하는 열매체방열코일을 포함하며, 상기 열풍이 상기 용수저장부의 상기 열교환기로 공급되어 상기 난방용수를 가열하는 것인 연료절약형 보일러.
A water storage unit having a heat exchanger formed therein and storing heating water for heating therein;
A burner that burns fuel and supplies hot air;
In order to be able to heat the heating water even when the combustion of the fuel of the burner is stopped, it is formed of a metal material which can be heated to several hundred degrees or more, and a hole through which the hot air introduced from the burner is formed is formed. A portion excluding the hole is formed of a solid structure filled inside the heat storage core that absorbs and accumulates heat from the hot air;
A heat medium storage unit formed adjacent to the heat storage core and receiving heat from the heat storage core and storing heat medium oil capable of being heated to a temperature higher than a boiling point of the heating water therein; And
A heat radiation coil connected to the heat medium storage unit to receive the heat medium oil and transferring heat to the heating water of the water storage unit, wherein the hot air is supplied to the heat exchanger of the water storage unit to heat the heating water Fuel-saving boiler.
상기 금속제 축열코어는 상기 열매체로 열을 전달하고 상기 난방수로 직접 열을 전달하지 않는 것을 특징으로 하는 연료절약형 보일러.
The method of claim 1,
The metal heat storage core transfers heat to the heat medium and does not directly transfer heat to the heating water.
The heating apparatus of claim 1, wherein the heating water is connected to the water storage unit to store a portion of the heating water, and is located adjacent to the metal heat storage core to receive heat from the hot air passing through the metal heat storage core. Fuel-saving boiler that further comprises a water preheating unit.
상기 금속제 축열코어의 전방으로 세라믹제 축열코어가 설치되는 것을 특징으로 하는 연료절약형 보일러.
The method of claim 1,
A fuel-saving boiler, characterized in that the ceramic heat storage core is installed in front of the metal heat storage core.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |