KR20100117468A - 스파이럴 구조의 열교환실을 가진 온수보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 연소실에서 발생된 고열이 스파이럴(Spiral) 구조의 열실을 따라 중앙에서 외측으로 이송하고, 상기 열실 사이에서 물이 열교환됨에 따라 열효율을 극대화시키고 신속하게 온수를 생산할 수 있는, 열교환실을 가진 온수보일러에 관한 것으로, 배수관체(14)와 투입관체(16)가 구비된 하우징(10)과; 그 내부에 상부에 통로(24)를 가지며 일측으로 버너(22)가 장착된 연소실(20)과; 상기 연소실 상부에 통로를 중심으로 제1 격리판(30)과 제2 격리판(31)이 일정한 간격을 두고 스파이럴 구조로 배치되면서 중앙에서 외측으로 회전되는 형태의 열실(32) 및 수실(34)이 구비되고; 상기 열실의 상부와 하부를 따라서 부착되어 내부를 밀폐시키는 차단판(36)으로 구성된다.

보일러, 스파이럴, 열실, 수실, 격리판, 격리구

Description

스파이럴 구조의 열교환실을 가진 온수보일러{combustor have boiler of spiral structure}

본 발명은 온수보일러에 관한 것으로, 특히 연소실에서 발생된 고열이 스파이럴(Spiral) 구조의 열실을 따라 중앙에서 외측으로 이송하고, 상기 열실 사이에서 물이 열교환됨에 따라 열효율을 극대화시키고 신속하게 온수를 생산하게 되는 스파이럴 구조의 열교환실을 가진 온수보일러에 관한 것이다.

통상적으로 보일러는 전기히터 혹은 버너를 이용하여 물을 가열하여 고온의 온수를 발생시킴에 따라 상기 고온수를 난방시설 및 산업용 그리고 음식물 조리용 등에서 널리 사용된다.

이러한 온수보일러는 단열재가 내장된 외통내의 상측과 하측에 증기실과 수실이 형성되고 증기실과 수실 사이에는 다수의 수관을 상하로 입설한 구조로서 연소실내에 유입된 연소열과 연소가스는 바로 상승하며, 연통으로 배출되기 때문에 많은 열이 대기로 즉시 방출되어 버리므로 열효율이 매우 좋지 못하였다.

한편, 본 발명인에 의해서 선 등록된 대한민국 특허청의 실용신안등록 제 304665호에는 스파이럴 구조의 연소실이 형성된 보일러가 제안되었다.

여기에는 2개의 격판이 일정한 간격을 두고 외측으로 점차 확산되는 스파이럴 선형을 구성하여 폐열이 거의 없이 열효율을 높이고 있다. 그러나 상기 선 발명은 스파이럴 고조의 격판들이 수평으로 배치됨에 따라 온수의 이동이 원활하지 못한 문제점이 발생되었다. 즉, 급속으로 가열된 온수가 위와 아래로 반복회전하면서 이동하게 됨에 따라 원활한 이송이 어려울 수 밖에 없고, 배수관을 통해 최종적으로 배수되는 온수는 버너로부터 멀리 떨어지게 됨에 따라 최고로 가열된 상태의 온수를 얻을 수 없게 된다.

특히, 2개의 격판을 일정한 간격으로 배치시키고 고정시키기에 고도의 기술을 요할 뿐 아니라, 각 격판들의 간격유지수단이 약하여 고압을 받게 되며 쉽게 변형되어 통로가 막힐 수 있고, 이는 파손의 원인이 된다.

본 발명은 연소실에서 가열된 고열이 스파이럴 구조의 열실을 통과하게 되면서 열효율을 최대한으로 상승시킬 수 있으며, 배수관체의 위치를 최고의 온도로 가열된 위치에 배치시키게 됨에 따라 단시간에 고온의 온수를 생산할 수 있게 되는 스파이럴 구조의 열교환실을 가진 온수보일러를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 수평으로 배치된 스파이럴 고조의 격판들이 물을 중앙 에서 외측으로 이송시키게 됨에 따라 물의 순환이 원할하고 안전하고 작동될 수 있는 스파이럴 구조의 열교환실을 가진 온수보일러를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 격리판들의 간격을 유지시킨 상태로 제작하기가 용이하고, 수압에 의해서 변형되지 않아 안전하면서 내구성을 향상시킨 스파이럴 구조의 열교환실을 가진 온수보일러를 제공함에 있다.

내부가 밀폐되는 수조(12)를 구성하며 상부에는 배수관체(14)가 하부에는 투입관체가 구비된 하우징(10)과; 상기 수조의 하부에는 상부에 통로(24)를 가지며 일측으로 버너(22)가 장착된 연소실(20)과; 상기 연소실 상부에 통로를 중심으로 제1 격리판(30)과 제2 격리판(31)이 일정한 간격을 두고 스파이럴 구조로 배치되면서 중앙에서 외측으로 회전되는 형태의 열실(32)이 구비되며; 상기 제1 격리판과 제2 격리판에 의한 열실과 열실사이에 상/하에서 수조와 통하는 수실(34)이 구비되고; 상기 열실의 상부와 하부를 따라서 부착되어 내부를 밀폐시키는 차단판(36);과상기 하우징의 외부에는 열실의 외측과 연결되는 연통(38)이 구비된다.

또한, 상기 열실과 수실에는 일정한 간격을 유지하기 위해 각각 제1격리구(40)와 제2 격리구(50)가 구비된다.

본 발명은 연소실에서의 급 가열된 열기가 스파이럴 구조의 수실 사이를 이 송하면서 물을 가열하게 되는 것으로, 폐열이 수실 내부의 물을 예열하면서 배출되는 구조로 열효율이 높고 신속하게 많은 량의 온수를 배출시키게 된다. 그리고, 내부의 격리구는 격리판들을 성형할때 작업성을 편리하게 하며, 보일러의 가동중에 발생하는 고압에 변형되지 않도록하여 내구성을 크게 높이는 효과가 있다.

본 발명은 원통형 하우징 내부가 물이 채워지는 수조로 구성되고 수조 내부에 연소실이 구비되어 연소실에서 발생된 고온의 열기가 상부에 설치된 스파이럴 구조의 열실을 따라 외측으로 이동하면서 상기 열실 사이에 있는 물을 가열하는 구조를 가진다.

도 1에서는 본 발명의 내부구조를 도시하기 위한 단면도로서 수조 내부의 연소실(20)과 그 위로 설치된 열교환장치 즉, 스파이럴 구조의 격리판(30,31)이 되시 되어 있다.

도 2는 본 발명에 따른 보일러에서 열교환장치인 격리판에 의해서 형성되는 열실(32)과 수실(34)이 도시된 것으로 각 열실(32)과 수실(34)에는 거리 간격을 유지하며 압력에 견디기 위한 격리구(40,50)들이 설치된 상태를 도시하고 있다.

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 격리구(40,50)가 격리판에 설치되는 상태를 도시하고 있다.

도면에 따른 본 발명은, 내부가 밀폐되는 수조(12)를 구성하며 상부에는 배수관체(14)가 하부에는 투입관체가 구비된 하우징(10)과, 상기 수조의 하부에는 상 부에 통로(24)를 가지며 일측으로 버너(22)가 장착된 연소실(20),상기 연소실 상부에 통로를 중심으로 제1 격리판(30)과 제2 격리판(31)이 일정한 간격을 두고 스파이럴 구조로 배치되면서 중앙에서 외측으로 회전되는 형태의 열실(32), 상기 제1 격리판(30)과 제2 격리판(31)에 의한 열실과 열실사이에 상/하에서 수조와 통하는 수실(34)이 구비되고, 상기 열실의 상부와 하부를 따라서 부착되어 내부를 밀폐시키는 차단판(36)이 구비된다.

그리고 상기 하우징의 외부에는 열실의 외측과 연결되는 연통(38)이 구비되어 있다.

그리고, 상기 열실(32)과 수실(34)에는 일정한 간격을 유지하기 위해 각각 제1 격리구(40)와 제2 격리구(50)가 구비되어 있다.

위를 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 내부가 밀폐되는 하우징(10)은 원형 혹은 사각으로 구성되면서 내부가 밀폐된다. 그리고 그 외측으로는 보온을 위한 커버(11)가 장착됨에 따라 열손실을 방지할 수 있을 것이다.

그리고 상기 수조(12)의 상부에는 중앙으로 배수관체(14)가 구비되어 가열된 온수를 사용목적 위치로 배출시킬 수 있게 하고, 하부에는 투입관체(16)가 구비되어 수도관과 연결되면서 수조(12) 내부로 물을 공급시킬 수 있게 된다.

이후, 상기 수조(12) 내부에는 일측에 버너(22)를 장착한 연소실(20)이 구비된다. 그리고 상기 연소실(20) 상부에는 위로 향하는 통로(24)가 장착되어 있다.

그리고, 상기 통로(24)를 중심으로 제1 격리판(30)과 제2 격리판(31)이 일정 한 간격을 두고 스파이럴 구조로 배치되면서 중앙에서 외측으로 회전되는 형태의 열실(32)을 구성한다. 즉 상기 제1 격리판(30)과 제2 격리판(31)의 각 일측 단부가 연결된 상태에서 점차 소정의 간격을 유지하게 되고, 전술한 통로(24) 상부를 중심으로를 점차 외측으로 말리게 되면서 스파이럴 선형으로 감기게 된다.

이로서 상기 제1 격리판(30)과 제2 격리판(31) 사이에는 중앙에서부터 외측으로 향하는 열실(20)이 구비되어 통로(24)와 연결된다.

이와 함께, 각 열실과 열실사이에는 소정의 공간부가 형성되면서 역시 스파이럴 형태의 수실(34)이 구성된다.

이때, 상기 열실(50)은 내부가 모두 밀폐되도록 격리판(30,31)의 상부 및 하부를 따라서 띠 형태로된 차단판(36)이 부착되는 반면, 수실(40)은 상부 및 하부가 개방되어 수조 내부의 물이 통과하게 된다.

이와 같이 구성되는 열실(50)의 최고 외측 끝에는 연통(38)이 설치되어 하우징(10)의 외부로 폐열이 배출되도록 한다.

한편, 상기 열실(32)과 수실(34)에는 일정한 간격을 유지하기 위해 각각 제1 격리구(40)와 제2 격리구(50)가 구비된다.

즉, 상기 격리구(40,50)는 격리판(30,31)을 스파이럴 형태로 말아서 성형할때 일정한 간격을 유지시켜주면서 제작을 용이하게 할 뿐 아니라, 보일러의 작동중에 고온 고압에서 변형되지 않도록 지지해 주기 위한 것으로 격리판(30,31)이 휘어질때 그 각도에 따라 굽혀질 수 있도록 소정의 요입홈(45,55)들을 가지게 되고, 간격에 따른 수평부(44,54)를 구성하고 있다.

이를 위해, 상기 제1 격리구(40)는 단면이 "ㄷ" 형상으로 밴딩되어 수직부(42)의 상/하로 수평부(44)가 형성되고 상기 수평부에는 "V" 형상의 요입홈(45)이 일정한 간격으로 형성된 것으로, 제1 격리판(30)의 내측면으로 일정한 간격을 두고 부착됨에 따라, 이는 열실(50) 내부에 일정간격으로 분포되어 있다.

또한, 상기 제2 격리구(50)는 역시 단면이 "ㄷ" 형상으로 밴딩되어 수직부(52)의 상/하로 수평부(54)가 형성되고 상기 수평부에는 요입홈(55)이 일정한 간격으로 형성된 것으로, 이는 연속적으로 연결되면서 띠 형태로 구성시킬 수 있다.

이와 같이 구성되는 제1,2 격리판(30,31)의 구성은 다양하게 형성시킬 수 있으며, 제1격리판과 제2 격리판의 형상이 동일하여도 무방하다.

그리고, 상기 수조(12)의 내부에는 수조 내부의 물을 예열하여 신속하게 온수를 얻을 수 있도록 하나 이상의 히터(26)가 장착된다.

상기 히터는 열교환장치인 격리판(30,31)의 하부에 설치하는 것이 바람직 할 것이며 때에 따라 상부에 설치할 수도 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명 보일러는 하부의 투입관체(16)를 통해 수조내부로 물을 투입시키게 되면서 수조내부를 가득 채운뒤 버너(22)를 작동시켜 연소실을 가열한다.

이와 같이 가열된 고온의 열기는, 통로(24)를 통해 위의 열실(50)로 이동하게 되고 중앙에서 외측을 따라 각 스파이럴 구조의 열실을 통과하면서 열실 사이의 수실(34)에 있는 물과 열교환을 하면서 물을 가열하게 된다.

이때, 연소실의 통로와 근접한 중앙의 열실에서 가장 고온이 되면서 주위의 물을 가열하게 되고 점차 외측으로 벗어나면서 이송하는 열기는 수조내부의 물을 예열하게 된다.

따라서 중앙에서 고온으로 가열된 온수는 바로 위의 배수관체(14)를 통해 배출되게 되고 외측에서 부터 예열된 물이 중앙으로 이동하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 스파이럴 구조의 열교환실을 가진 온수보일러의 내부구조를 도시한 종단면도.

도 2는 본 발명에 따른 스파이럴 구조의 열교환실을 가진 온수보일러의 횡단면도.

도 3은 본 발명에서 제1 격리구의 부착상태를 도시한 참고도.

도 4는 본 발명에서 제2 격리구의 부착상태를 도시한 참도도.

Claims (5)

1. 내부가 밀폐되는 수조(12)를 구성하며 상부에는 배수관체(14)가 하부에는 투입관체가 구비된 하우징(10)과;

   상기 수조의 하부에는 상부에 통로(24)를 가지며 일측으로 버너(22)가 장착된 연소실(20)과;

   상기 연소실 상부에 통로를 중심으로 제1 격리판(30)과 제2 격리판(31)이 일정한 간격을 두고 스파이럴 구조로 배치되면서 중앙에서 외측으로 회전되는 형태의 열실(32)이 구비되고;

   상기 제1 격리판(30)과 제2 격리판(31)에 의한 열실과 열실사이에 상/하에서 수조와 통하는 수실(34)이 구비되고;

   상기 열실의 상부와 하부를 따라서 부착되어 내부를 밀폐시키는 차단판(36);과

   상기 하우징의 외부에는 열실의 외측과 연결되는 연통(38)이 구비됨을 특징으로 하는 스파이럴 구조의 열교환실을 가진 온수보일러.
2. 제1항에 있어서, 상기 열실(32)과 수실(34)에는 일정한 간격을 유지하기 위해 각각 제1 격리구(40)와 제2 격리구(50)가 구비됨을 특징으로 하는 스파이럴 구조의 열교환실을 가진 온수보일러.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 격리구(40)는 단면이 "ㄷ" 형상으로 밴딩되어 수직부(42)의 상/하로 수평부(44)가 형성되고 상기 수평부에는 "V" 형상의 요입홈(45)이 일정한 간격으로 형성된 것으로 제1 격리판(30)의 내측면으로 일정한 간격을 두고 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 스파이럴 구조의 열교환실을 가진 온수보일러.
4. 제2항에 있어서, 상기 제2 격리구(50)는 단면이 "ㄷ" 형상으로 밴딩되어 수직부(52)의 상/하로 수평부(54)가 형성되고 상기 수평부에는 요입홈(55)이 일정한 간격으로 형성되어 띠 형태로서 제2 격리판구의 내측면으로 일정한 간격을 두고 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 스파이럴 구조의 열교환실을 가진 온수보일러.
5. 제1항 또는 제4항중 어느 한 항에 있어서, 수조(12)의 내부에는 전기에 의한 히터(26)가 하나 이상으로 장착됨을 특징으로 하는 스파이럴 구조의 열교환실을 가진 온수 보일러.

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