KR20110003144A - 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료의 연소시 화염이 나선방향으로 이동하도록 유도함으로써 난방효율이 높은 보일러에 관한 것으로, 본 발명에 따른 보일러는 연료를 연소하여 연소가스를 발생시키는 버너와, 상기 버너의 상측에 마련되며 연소가스에 의해 난방용수가 가열될 수 있도록 난방용수가 열교환이 이루어지며, 상기 연소가스가 상측으로 이동 가능하게 상하면을 관통하는 연통홀이 형성되어 있는 열교환부와, 상기 연통홀에 설치되어 상기 연통홀을 통과하는 연소가스의 통과시간을 증가시키기 위한 체류연장수단을 구비한다.

본 발명에 따른 보일러는 열교환부 내에서 연소가스의 체류시간을 극대화함으로써 난방효율을 높이고, 연료비소모를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

보일러, 가이드부재, 체류시간 연장

Description

보일러 {Boiler}

본 발명은 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료의 연소시 화염이 나선방향으로 이동하도록 유도함으로써 난방효율이 높은 보일러에 관한 것이다.

통상적으로 사용되고 있는 각종 보일러는 버너 등에서 점화분사된 열원(즉 화염)이 수직으로 직상승하면서 연소실 상에 설치된 수실, 또는 스파이럴 상으로 구성된 수관 등을 통하여 연소열이 갖는 열에너지를 수실내의 물에 전열하여 난방 및 온수공급 등을 행하고 있는 실정이다.

이러한 기존의 보일러의 경우 연소된 연소열이 화구를 통해 수직으로 상승한 뒤 연도를 통해 대기로 방출되기 때문에 연소열이 연소실내에 체류하는 시간이 짧아 연소열이 가진 열에너지가 용수에 충분히 전열이 이루어지지 않아, 용수를 설정된 온도로 가열하기 위해서는 연소열의 공급시간을 증가시킬 수 밖에 없어 연료비부담이 가중되었다.

그리고 연소실 내에서 연소열의 열에너지가 충분히 방출되지 못한 채 대기중으로 토출됨으로 열에너지의 낭비가 매우 심했다.

뿐만 아니라 그리고 연소실내에 버너에서 점화분사되는 열원은 버너의 열원 토출구에서 항상 일방향으로만 분사가 이루어지므로 연소실 전체에 균일하게 열기가 확산되지 않아 상대적으로 열원이 미치지 않는 저온부에서는 저온부식 등이 발생하여 보일러의 수명이 단축되는 등의 문제점도 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 화염의 진행방향을 나선형태로 가이드함으로써 화염의 연소실내 체류시간을 증가시키고 연소실 내에서 균일하게 온도 증가가 이루어지도록 함으로써 난방효율을 극대화할 수 있는 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보일러는 연료를 연소하여 연소가스를 발생시키는 버너와, 상기 버너의 상측에 마련되며 연소가스에 의해 난방용수가 가열될 수 있도록 난방용수가 열교환이 이루어지며, 상기 연소가스가 상측으로 이동 가능하게 상하면을 관통하는 연통홀이 형성되어 있는 열교환부와, 상기 연통홀에 설치되어 상기 연통홀을 통과하는 연소가스의 통과시간을 증가시키기 위한 체류연장수단을 구비한다.

상기 체류연장수단은 상기 연통홀에 설치되어 연소가스가 나선방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드부재를 포함하고, 상기 열교환부는 상기 연통홀을 통해 상방으로 이동한 연소가스가 상기 열교환부를 재차 관통하도록 상기 연통홀과 소정간격 이격되도록 배기홀이 형성되어 있으며, 상기 배기홀의 단부에는 외부로 연장되는 연통이 결합되어 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 보일러는 열교환부 내에서 연소가스의 체류시간을 극대화함 으로써 난방효율을 높이고, 연료비소모를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 보일러를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5에는 본 발명에 따른 보일러(100)의 바람직한 일 실시예가 도시되어 있는데, 도면을 참조하면, 보일러(100)는 본체(110)와, 본체(110)에 설치되는 버너(150), 버너(150)의 연소가스와 난방용수의 열교환이 이루어지는 열교환부(160)를 포함한다.

본체(110)는 연료가 저장 및 공급되는 연료저장실(120)과, 상기 열교환부(160)가 마련되는 연소실(140)을 포함하는데, 연료저장실(120)에는 일정량의 연료를 버너(150)로 공급하기 위한 공급기(130)가 마련되어 있다.

연료저장실(120)은 구획판(121)에 의해 두 부분으로 구획되어 있는데, 상기 구획판(121)은 연소실(140)의 상단 전방으로부터 하단 후방을 연결하도록 경사지게 설치되어 있다. 이 구획판(121)에 의해 연료저장실(120)은 펠릿 연료가 저장되는 저장공간(122)과, 버너(150)가 설치되는 설치공간(123)으로 구획된다.

본 실시예의 보일러(100)는 펠릿(pellet)을 사용하는 보일러(100)이다. 펠릿은 최대 길이 3.8㎝이며, 굵기는 0.6 ~0.8㎝ 정도의 담배필터와 비슷하게 생긴 목재 연료를 가리키는 것으로, 펠릿 연료 2kg이 경유 1ℓ와 같은 열효율을 갖기 때문에 비용 측면에서 단순 비교해보면 펠릿 연료가 경유보다 38%의 연료비 절감효과를 갖는다.

따라서 펠릿을 이용한 보일러(100)가 도서지역의 농가 등에서 많이 사용되고 있다.

공급기(130)는 상기 펠릿을 버너(150)에 자동으로 소정량씩 공급하기 위한 것이다.

공급기(130)는 구획판(121)에 설치되어 있는 모터(131)와, 구획판(121)을 따라 저장공간(122)의 하부로 연장되는 흡입관(132)과, 모터(131)에 의해 구동하며 흡입관(132)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 스크류피더(133)와, 상기 구획판(121)을 통과해 설치공간(123)으로 노출되고 상기 흡입관(132)의 일측으로부터 분기되는 분기관(134) 및 분기관(134)과 버너(150)를 연결하는 연결관(135)을 포함한다.

상기 공급기(130)는 모터(131)의 구동에 의해 스크류피더(133)가 회전하면 펠릿연료가 스크류피더(133)에 의해 흡입관(132)을 따라 상방으로 이동한 후, 분기관(134)과 연결관(135)을 통해 버너(150)로 공급되도록 되어 있다.

펠릿연료의 공급량은 모터(131)의 회전속도와 비례하게 되므로 모터(131)를 일정 시간간격으로 구동하거나 모터(131)의 회전속도를 조절함으로써 공급되는 펠릿연료의 공급량을 용이하게 조절할 수 있다.

버너(150)는 설치공간(123)에 연료가 공급되는 바디(151)가 마련되어 있으며, 바디(151)를 통해 유입된 연료가 연소되는 연소기(152)는 상기 연소실(140)측으로 노출되도록 설치되어 있다. 즉, 상기 연료저장실(120)과 연소실(140)을 구획하는 벽체(111)의 하부 일측에 연소기(152)가 관통될 수 있도록 관통홀(112)이 형 성되어 있어서, 이 관통홀(112)을 통해 버너(150)의 연소기(152)가 연소실(140)측으로 노출되도록 삽입설치된다.

연소실(140)은 상기 연소기(152)가 설치되는 연소부(141)와, 연소부(141)의 상측에 마련되는 열교환부(160)를 포함한다.

연소부(141)에는 재받이(142)가 설치되어 있고, 연소부(141)는 제1 커버부재(143)에 의해 개폐가 이루어지게 된다.

열교환부(160)는 상기 연소부(141)의 상측에 마련되는 것으로, 내부에 난방용수가 저수되어 있으며, 상하방향으로 관통되는 다수의 연통홀(161)이 형성되어 있다.

연소기(152)에서 펠릿연료가 연소하면서 연소가스가 발생하면, 이 연소가스는 연통홀(161)을 통해 열교환부(160)를 관통하여 체류실(144)로 이동하게 된다. 상기 체류실(144)은 제2 커버부재(145)에 의해 개폐 가능하게 전면이 개방되어 있으며, 체류실(144)로 이동한 연소가스는 후술하는 배기구를 통해 배출된다.

연소가스가 열교환부(160)의 하면 및 연통홀(161)을 통과하는 중에 연통홀(161)의 내벽을 가열하면서 열교환부(160)의 내부에 저수된 난방용수와 열교환이 이루어짐으로써 난방용수를 가열하게 된다.

그리고 상기 연통홀(161)에는 연소가스의 체류시간을 연장시키기 위한 체류연장수단으로써 나선방향으로 연장되는 가이드부재(162)가 설치되어 있다.

상기 가이드부재(162)는 연소가스가 연통홀(161)을 통과할 때 연소가스의 이동방향을 가이드하도록 나선방향으로 연장되게 형성되어 있다. 가이드부재(162)가 연통홀(161)에 설치되어 있으므로 연소가스가 연통홀(161)을 통과할때 가이드부재(162)를 따라 나선방향으로 회전하면서 열교환부(160)의 상측으로 이동하게 된다.

연소가스가 나선방향으로 이동하기 때문에 연소가스가 연통홀(161)을 통과하는 통과시간이 가이드부재(162)가 없이 수직방향으로 통과할 때보다 더 길어지게 되며, 따라서 연소가스의 열에너지가 열교환되는 열교환시간 역시 증가하게 된다.

이렇게 연소가스의 열에너지의 열교환시간의 증가로 인해 상대적으로 적은 연료를 연소하더라도 난방용수를 충분히 설정된 온도로 가열할 수 있어 연료소모량을 최소화할 수 있게 된다.

그리고 연소가스가 연통홀(161)에서 체류하는 시간이 길기때문에 초기 구동 후 열교환부(160)가 빨리 가열되므로 난방용수를 더욱 신속하게 가열하여 설정온도에 도달하도록 할 수 있으며, 또한 열교환부(160)를 전체적으로 동일하게 가열하게 되므로 열교환부(160) 내에서의 온도편차가 크지 않아 저온부식이 발생하지 않도록 방지할 수 있다.

본 실시예에서는 상기 연통홀(161)이 일곱개가 마련되어 있으나, 연통홀(161)의 갯수는 필요에 따라 가감될 수 있으며, 배열 형태도 본 실시예와는 달리 사각이나 육각, 팔각 등의 다각형 형태로 자유롭게 형성될 수 있다.

열교환부(160)에는 또한 상기 연통홀(161)가 소정거리 이격된 후방에 세 개의 배기홀(163)이 인라인 상으로 연장되게 형성되어 있다.

상기 배기홀(163)은 연통홀(161)을 통해 열교환부(160)를 통과한 연소가스를 배출하기 위한 것인데, 배기홀(163)이 열교환부(160)를 한번 더 관통하도록 형성되어 있으며, 배기홀(163)을 통과한 연소가스는 상기 연소부(141)와 격벽(146)에 의해 구획되어 있는 배기실(147)로 유입된 후 연통(164)을 통해 본체(110)의 외부로 배출이 이루어지게 된다.

연통홀(161)을 통과한 연소가스를 바로 배출시키지 않고 상기 배기홀(163)을 통해 열교환부(160)를 한번 더 관통하도록 함으로써 난방용수와 연소가스의 열교환이 재차 이루어지게 하여 연소가스의 열에너지를 최대한 회수하도록 형성된 것이다.

이렇게 본 발명에 따른 보일러(100)는 연통홀(161)에 연소가스의 진행방향을 나선방향으로 가이드하는 가이드부재(162)가 마련되어 난방효율을 높이는 이점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 보일러를 도시한 부분절단사시도,

도 2는 도 1의 연료저장실을 도시한 단면도,

도 3은 도 1의 연소실을 도시한 부분발췌도,

도 4는 도 1의 열교환부를 도시한 부분절단 사시도,

도 5는 도 1의 연소실에서의 연소가스 배출과정을 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100; 보일러

110; 본체

160; 열교환부

161; 연통홀

162; 가이드부재

Claims (3)

1. 연료를 연소하여 연소가스를 발생시키는 버너와;

   상기 버너의 상측에 마련되며 연소가스에 의해 난방용수가 가열될 수 있도록 난방용수가 열교환이 이루어지며, 상기 연소가스가 상측으로 이동 가능하게 상하면을 관통하는 연통홀이 형성되어 있는 열교환부와;

   상기 연통홀에 설치되어 상기 연통홀을 통과하는 연소가스의 통과시간을 증가시키기 위한 체류연장수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 보일러.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 체류연장수단은 상기 연통홀에 설치되어 연소가스가 나선방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 열교환부는 상기 연통홀을 통해 상방으로 이동한 연소가스가 상기 열교환부를 재차 관통하도록 상기 연통홀과 소정간격 이격되도록 배기홀이 형성되어 있으며, 상기 배기홀의 단부에는 외부로 연장되는 연통이 결합되어 형성된 것을 특징으로 하는 보일러.

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