KR20130017816A - 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치 - Google Patents

배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기덕트를 통해 배출되는 배기가스와 버너로 유입되는 예혼합 가스 사이에 열교환이 이루어지도록 함으로써 예혼합 가스의 온도를 높여 열효율을 향상시킬 수 있는 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
이를 구현하기 위한 본 발명은, 송풍기(100)로부터 공급된 예혼합 가스를 연소시키는 버너(210)가 내부에 설치되어 연소가 이루어지는 연소실(200); 상기 버너(210)의 연소에 의해 생성된 연소생성물과 열교환배관(310) 내부를 따라 흐르는 난방수 사이에 열교환이 이루어지는 열교환기(300); 및 상기 열교환기(300)가 안착되고, 일측에는 배기가스 배출커버(600)에 연결되는 배기가스 통과구멍(450)이 형성된 열교환기 케이스(400); 및 상기 연소실(200)과 열교환기(300)와 열교환기 케이스(400)에 결합되는 열교환기 전면커버(500)를 포함하되, 상기 배기가스 통과구멍(450)를 통해 배출된 배기가스가 상기 버너(210)로 유입되는 예혼합 가스와 열교환이 일어나도록 하기 위해 상기 연소실(200)의 외벽과 접촉한 후 외부로 배출되도록 유도하는 배기가스 배출커버(600)가 더 구비된다.

Description

배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치{COMBUSTION APPARATUS RECOVERABLE HEAT OF EXHAUST GAS}
본 발명은 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기가스의 열을 버너로 유입되는 예혼합 가스가 흡수하도록 함으로써 열효율을 높일 수 있는 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치에 관한 것이다.
일반적으로 연소장치는 연료를 연소시켜 발생하는 고온의 연소가스와 열교환기 내부를 흐르는 저온의 유체 사이에 열교환이 이루어지도록 하기 위해 열교환기를 구비하고, 상기 열교환기를 통과한 배기가스를 배출하기 위한 배기구조를 구비하고 있다.
도 1은 종래의 연소장치에서 배기구조를 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 연소장치(1)는, 공기와 가스가 혼합된 예혼합 가스를 공급하기 위한 송풍기(10)와, 상기 송풍기(10)에서 공급된 예혼합 가스를 연소시키기 위한 버너(12)와, 상기 버너(12)에서 발생한 고온의 연소가스와 내부를 흐르는 난방수와의 사이에 열교환이 이루어지는 열교환기(14)와, 상기 열교환기(14)에서 열교환을 마친 배기가스가 배출되는 배기덕트(16)를 구비하고 있다.
상기 버너(12)의 연소에 의해 발생한 연소가스는 상기 열교환기(14)를 통과하면서 온도가 떨어진 상태로 상기 배기덕트(16)를 통해 외부로 배출되지만, 상기 배기덕트(16)를 통해 배출되는 배기가스는 상당히 높은 열량을 함유하고 있어 이를 활용하지 못하고 버리게 되는 문제점이 있다.
또한 상기 버너(12)로 공급되는 예혼합 가스는 송풍기(10)로부터 직접 공급되므로 예열이 이루어지지 않아 열효율을 향상시키는데 한계가 있다.
또한 상기 열교환기(14)를 청소하고자 하는 경우 이를 연소장치(1)로부터 분리하기가 어렵고, 설령 분리할 수 있는 구조라 하더라도 열교환기(14)에는 난방수가 유입/유출되는 배관이 연결되어 있어 열교환기(14)를 분리하기 위해서는 상기 배관을 모두 분리한 후 열교환기(14)를 분리해야 하므로 열교환기(14)를 분리하는 작업이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배기덕트를 통해 배출되는 배기가스와 버너로 유입되는 예혼합 가스 사이에 열교환이 이루어지도록 함으로써 예혼합 가스의 온도를 높여 열효율을 향상시킬 수 있는 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 조립구조를 간단하게 하면서도 열교환기를 손쉽게 분리할 수 있어 열교환기의 청소가 용이한 연소장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 버너로 유입되는 예혼합 가스가 충분히 혼합될 수 있도록 함과 아울러 연소실 외벽을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 연소장치를 제공하고자 함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치는, 송풍기(100)로부터 공급된 예혼합 가스를 연소시키는 버너(210)가 내부에 설치되어 연소가 이루어지는 연소실(200); 상기 버너(210)의 연소에 의해 생성된 연소생성물과 열교환배관(310) 내부를 따라 흐르는 난방수 사이에 열교환이 이루어지는 열교환기(300); 및 상기 열교환기(300)가 안착되고, 일측에는 배기가스 배출커버(600)에 연결되는 배기가스 통과구멍(450)이 형성된 열교환기 케이스(400); 및 상기 연소실(200)과 열교환기(300)와 열교환기 케이스(400)에 결합되는 열교환기 전면커버(500)를 포함하되, 상기 배기가스 통과구멍(450)를 통해 배출된 배기가스가 상기 버너(210)로 유입되는 예혼합 가스와 열교환이 일어나도록 하기 위해 상기 연소실(200)의 외벽과 접촉한 후 외부로 배출되도록 유도하는 배기가스 배출커버(600)가 더 구비된다.
또한 상기 연소실(200)과 열교환기(300) 및 열교환기 케이스(400)는 상부에서부터 하부까지 적층 구조로 설치되고; 상기 배기가스 배출커버(600)는, 상기 열교환기 케이스(400)와 연소실(200)의 외면과의 사이에 상기 배기가스가 흐르는 공간(601,602)을 형성하도록 구비된 후면 덮개판(610)과 상면 덮개판(630), 상기 공간(601,602)의 측방향을 밀폐하기 위해 상기 후면 덮개판(610)과 상면 덮개판(630)의 양단으로부터 절곡형성된 후면 플랜지(620)와 상면 플랜지(640)로 이루어지며; 상기 상면 덮개판(630)의 중앙부에는 상기 배기가스가 배출되는 배기가스 배출구(650)가 형성된 것으로 구성된다.
또한 상기 연소실(200)은, 상기 버너(210)에서 형성된 화염에 의해 연소가 이루어지는 연소실 내부 공간(201)과, 상기 연소실 내부 공간(201)을 외부에서 둘러싸는 연소실 몸체(202)로 구성되고; 상기 연소실 몸체(202)에 형성된 예혼합 가스 유입구(220)를 통해 유입된 예혼합 가스는 연소실 내부 공간(201) 외측 둘레를 감싸는 경로를 경유한 후 상기 버너(210)로 유입되는 것으로 구성된다.
또한 상기 연소실 몸체(202) 내부 공간에는 격판이 설치되고, 상기 격판에 의해 상기 버너(210)의 상측과 상기 연소실 내부 공간(201)의 측부에 형성된 연소실 몸체(202)의 내부 공간은 다수의 유로공간으로 분할되는 것으로 구성된다.
또한 상기 격판은 제1격판(271)과 제2격판(272)이 상기 버너(210)의 상측에 상하 위치하고; 상기 다수의 유로공간은, 상기 예혼합 가스 유입구(220)와 연결되는 제1유로공간(281)과, 상기 제1격판(271)에 의해 상기 제1유로공간(281)과 구획됨과 아울러 상기 제1격판(271)에 형성된 예혼합 가스 통과구멍(286)에 의해 상기 제1유로공간(282)과 연통하는 제2유로공간(282)과, 상기 제2유로공간(282)의 가장자리에서 하방향으로 연장되는 제3유로공간(283)과, 상기 제2격판(272)을 사이에 두고 제3유로공간(283)의 내측에 위치하는 제4유로공간(284) 및, 상기 제4유로공간(284)의 상측과 연통되어 상기 제2격판(272)을 사이에 두고 상기 제2유로공간(282)의 내측 하부에 위치함으로써 상기 예혼합 가스를 버너(210)로 유입시키는 제5유로공간(285)으로 이루어지며; 상기 예혼합 가스 유입구(220)는 상기 제1유로공간(281)의 측부에 위치한 것으로 구성된다.
또한 상기 열교환기(300)와 연소실(200)이 접촉하는 면과 상기 열교환기(300)와 열교환기 케이스(400)가 접촉하는 면은 예각을 이룸으로써, 상기 연소실(200)과 열교환기 케이스(400) 사이 공간으로부터 상기 열교환기(300)가 용이하게 분리되는 것으로 구성된다.
또한 상기 열교환기 전면커버(500)는 상기 열교환기(300)가 분리되는 방향측에 설치되어 상기 열교환기(300) 내부 공간 일측을 폐쇄하도록 구비되고, 상기 열교환기 전면커버(500)를 제거하면 상기 열교환기(300)가 분리가능한 것으로 구성된다.
또한 상기 열교환기(300)는, 난방수가 내부를 따라 흐르고 일정 간격으로 배치된 다수의 열교환배관(310), 상기 열교환배관(310)의 양단에는 열교환기(300)의 양측 외벽을 형성함과 아울러 상기 열교환배관(310) 내부와 연결되어 난방수의 유로를 형성하는 제1엔드플레이트(320)와 제2엔드플레이트(330)로 이루어지고; 상기 연소실(200)의 전방 하단면(230)은 상기 열교환기 전면커버(500)의 상단면(510)과 접하고, 상기 연소실(200)의 후방 하단면(240)은 상기 열교환기 케이스(400)의 후방 상단면(420)과 접하고, 상기 연소실(200)의 좌측 및 우측 하단면(250,260)은 상기 제1엔드플레이트(320)의 상면 평탄부(321) 및 제2엔드플레이트(330)의 상면 평탄부(331)에 각각 접하도록 되어 있으며; 상기 제1엔드플레이트(320)와 제2엔드플레이트(330)의 전면 평탄부(323,333)는 상기 열교환기 전면커버(500)의 후면(530) 양단에 각각 접하는 것으로 구성된다.
또한 상기 열교환기 케이스(400)에는, 상기 열교환기 전면커버(500)의 하단면(520)이 접하는 열교환기 케이스(400)의 전방 상단면(410), 상기 연소실(200)의후방 하단면(240)이 접하는 열교환기 케이스(400)의 후방 상단면(420), 상기 제1엔드플레이트(320)의 하면 평탄부(322)가 접하는 열교환기 케이스(400)의 좌측 상단면(430), 상기 제2엔드플레이트(330)의 하면 평탄부(332)가 접하는 열교환기 케이스(400)의 우측 상단면(440)이 형성되고; 상기 열교환기 케이스(400)의 후방 상단면(420)은 상기 열교환기 케이스(400)의 전방, 좌측, 우측 상단면(410,430,440)보다 높은 위치에 형성되고; 상기 열교환기 전면커버(500)의 하단면(520)은 상기 열교환기 케이스(400)의 전방 상단면(410)에 접하고; 상기 열교환배관(310)을 통과한 배기가스는, 상기 열교환기 케이스(400)의 4면 몸체에 의해 둘러싸인 내부 공간을 경유하여 상기 배기가스 통과구멍(450)를 통해 배기가스 배출커버(600)로 배출되는 것으로 구성된다.
또한 상기 제1엔드플레이트(320)는 후면 평탄부(324) 보다 전면 평탄부(323)의 높이가 더 높고; 상기 제2엔드플레이트(330)는 상기 제1엔드플레이트(320)와 동일한 형상으로서 상기 열교환배관(310)의 타단에 대칭으로 구비되는 것으로 구성된다.
본 발명에 따른 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치에 의하면, 배기덕트를 통해 배출되는 배기가스와 버너로 유입되는 예혼합 가스와의 사이에 열교환이 이루어지도록 함으로써 버너로 유입되는 예혼합 가스의 온도를 높여 열효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 열교환기를 연소장치 몸체로부터 손쉽게 분리할 수 있도록 연소실과 열교환기 및 열교환기 케이스를 적층 구조로 함으로써 열교환기의 분리시간을 단축시킬 수 있고 열교환기를 용이하게 청소할 수 있는 효과가 있다.
또한 연소실 몸체 내부 공간에는 예혼합 가스의 유로를 분리하는 격판을 설치함으로써 연소실의 부피를 작게 하면서도 예혼합 가스가 충분히 혼합될 수 있고, 별도의 냉각 장치 없이도 상기 예혼합 가스에 의해 연소실 외벽을 간단한 구조에 의해 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 연소장치에서 배기구조를 보여주는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치의 외관 사시도,
도 3은 도 2의 연소장치를 다른 방향에서 바라본 외관 사시도,
도 4는 도 2의 연소장치의 분해사시도,
도 5는 도 2의 A-A 단면도,
도 6은 도 2의 B-B 단면도,
도 7은 도 2의 좌측면도,
도 8은 도 2의 연소장치에서 열교환기가 분리된 상태를 보여주는 사시도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치의 외관 사시도, 도 3은 도 2의 연소장치를 다른 방향에서 바라본 외관 사시도, 도 4는 도 2의 연소장치의 분해사시도이다.
본 발명의 연소장치는, 가스와 공기를 예혼합하여 공급하는 송풍기(100), 상기 송풍기(100)로부터 공급된 예혼합 가스의 연소가 이루어지는 연소실(200), 상기 연소실(200)로부터 발생한 연소가스와 열교환이 이루어지는 열교환기(300), 상기 열교환기(300)가 안착되는 열교환기 케이스(400), 상기 열교환기(300)의 전면부를 덮는 열교환기 전면커버(500), 및 상기 열교환기(300)를 통과한 배기가스와 상기 버너(210)로 유입되는 예혼합 가스와의 사이에 열교환이 이루어지도록 하기 위해 상기 연소실(200)의 외벽과 접촉한 후 외부로 배출되도록 유도하는 배기가스 배출커버(600)로 이루어진다.
상기 송풍기(100)에는 공기가 유입되는 공기유입구와 가스가 유입되는 가스유입구가 형성되어 있고, 상기 공기유입구와 가스유입구를 통해 유입된 공기와 가스의 예혼합 가스는 상기 연소실(200) 방향으로 이송된다.
상기 연소실(200)의 측면에는 예혼합가스유입구(220; 도 6 참조)가 형성되어 있고, 상기 예혼합가스유입구(220)에 상기 송풍기(100)가 연결된다.
상기 연소실(200)은 내부 공간이 비어 있는 사각 박스 형상으로서, 내부에는 버너(210)가 설치된다. 상기 버너(210)는 상기 예혼합가스유입구(220)을 통해 유입된 예혼합 가스를 연소시켜 고온의 화염을 발생시키게 된다.
상기 연소실(200)의 하부에는 열교환기(300)가 적층구조로 설치되어, 상기 연소실(200)에서 발생된 고온의 연소가스가 열교환기(300)에서 열교환이 이루어진다.
상기 열교환기(300)는 내부를 따라 난방수가 흐르는 다수의 열교환배관(310)과, 상기 열교환배관(310)의 양단에 결합된 제1엔드플레이트(320)와 제2엔드플레이트(330)로 이루어진다.
상기 열교환배관(310)은 다수 개가 일정 간격 이격되어 설치됨과 아울러, 단면이 장방형으로 이루어져, 그 내부의 난방수와 상기 연소실(200)에서 발생된 연소가스와의 사이에 열교환이 이루어져 상기 난방수를 가열하게 된다.
상기 제1엔드플레이트(320)와 제2엔드플레이트(330)는 그 내부에 소정의 공간이 형성되어 있고, 상기 열교환배관(310)과 연결됨으로써 난방수의 유로를 형성하게 된다.
상기 제1엔드플레이트(320)의 외측면에는 난방수가 유입되는 난방수유입구(325)와 고온의 난방수가 유출되는 난방수유출구(326)가 돌출형성되어 있다. 상기 난방수유입구(325)를 통해 유입된 난방수는 제1엔드플레이트(320) 내부공간과 열교환배관(310) 및 제2엔드플레이트(330) 내부공간을 순차, 지그재그로 순환하면서 연소가스와의 열교환에 의해 고온이 된 후 상기 난방수유출구(326)를 통해 유출된다.
한편 상기 연소실(200)은 열교환기(300)와 열교환기 케이스(400) 및 열교환기 전면커버(500)에 의해 지지되는 한편, 연소실(200)과 열교환기(300) 및 열교환기 케이스(400)는 적층 구조를 이루도록 설치된다.
상기 제1엔드플레이트(320)와 제2엔드플레이트(330)는 열교환기(300)의 양측 외벽을 형성하는 동시에 연소실(200)의 하면을 지지한다. 즉, 제1엔드플레이트(320)의 상면 평탄부(321)는 연소실(200)의 좌측 하단면(250)과 접촉하고, 제2엔드플레이트(330)의 상면 평탄부(331)는 연소실(200)의 우측 하단면(260)과 접촉함으로써 연소실(200)을 하부에서 지지하게 된다.
또한 상기 열교환기 케이스(400)의 후방 상단면(420)이 연소실(200)의 후방 하단면(240)에 접촉하고, 상기 열교환기 전면커버(500)의 상단면(510)이 상기 연소실(200)의 전방 하단면(230)에 접촉하도록 설치됨으로써 각각 연소실(200)을 하부에서 지지하게 된다.
이 경우 상기 제1엔드플레이트(320)의 전면 평탄부(323)와 제2엔드플레이트(330)의 전면 평탄부(333)는 상기 열교환기 전면커버(500)의 후면(530) 양단에 각각 접촉하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 열교환기 케이스(400)는 후방이 상향 돌출된 사각 박스 형상으로서, 상기 열교환기(300)를 지지함과 아울러, 그 내부는 빈공간으로서 상기 열교환기(300)를 통과한 배기가스가 4면 몸체에 의해 둘러싸인 내부 공간을 경유하여 케이스(400) 후방에 형성된 배기가스 통과구멍(450)을 통해 배출될 수 있도록 배기가스 이동 경로를 제공하게 된다.
상기 열교환기 케이스(400)는 상기 열교환기(300)와 열교환기 전면커버(500)를 지지하는 3개의 상단면(410,430,440)이 형성되어 있다. 열교환기 케이스(400)의 전방 상단면(410)은 열교환기 전면커버(500)의 하단면(520)과 접하고, 열교환기 케이스(400)의 좌측 상단면(430)은 제1엔드플레이트(320)의 하면 평탄부(322)가 접하며, 열교환기 케이스(400)의 우측 상단면(440)은 제2엔드플레이트(330)의 하면 평탄부(332)가 접하도록 되어 있다.
한편, 열교환기 케이스(400)의 후방 상단면(420)은 연소실(200)의 후방 하단면(240)을 지지하게 되어 있는데, 이를 위해 상기 열교환기 케이스(400)의 후방 상단면(420)은 상기 열교환기 케이스(400)의 전방, 좌측, 우측 상단면(410,430,440)보다 높은 위치에 형성되도록 돌출되어 있다.
상기 열교환기(300)를 열교환기 케이스(400) 상부에 안착시키면 제1엔드플레이트 후면 평탄부(324)와 제2엔드플레이트 후면 평탄부(334)는 열교환기 케이스 후방 내측면(421)과 접한다.
따라서 열교환기 케이스(400)의 후방으로는 후방 내측면(421)에 의해 막혀 있고, 열교환기 케이스(400)의 전방 방향으로 열교환기(300)의 분리가 가능하게 된다.
상기 열교환기 케이스(400)의 후방 내측면(421) 하부에는 배기가스가 통과하는 배기가스 통과구멍(450)이 형성되어 있고, 상기 배기가스 통과구멍(450)은 배기가스 배출커버(600)의 내부공간과 연결되어 배기가스의 배출경로를 형성하게 된다.
상기 배기가스 배출커버(600)는 상기 배기가스 통과구멍(450)을 통해 배출된 배기가스가 상기 연소실(200)의 외벽과 접촉함으로써 배기가스와 버너(210)로 유입되는 예혼합 가스 사이에 열교환이 이루어진 후 외부로 배출되도록 유도하는 기능을 한다.
상기 배기가스 배출커버(600)는, 상기 열교환기 케이스(400)와 연소실(200)의 후방 벽면과의 사이에 배기가스가 흐르는 제1,제2공간(601,602; 도 5 참조)을 형성하도록 구비된 덮개판(610,630)과 상기 덮개판(610,630)의 양측단으로부터 절곡형성된 플랜지(620,640)로 이루어진다.
상기 덮개판(610,630)과 플랜지(620,640)는, 열교환기 케이스(400)와 열교환기(300) 및 연소실(200)의 후방 벽면과의 사이에 제1공간(601)을 형성하는 후면 덮개판(610)과 후면 플랜지(620), 상기 연소실(200)의 상면(203)을 덮어 상면(203)과의 사이에 제2공간(602)을 형성하는 상면 덮개판(630)과 상면 플랜지(640)로 이루어진다.
상기 상면 덮개판(630)의 중앙부에는 상기 제1공간(601)과 제2공간(602)을 경유한 배기가스가 배출되는 배기가스 배출구(650)가 형성된다.
상기 연소실(200)과 열교환기(300) 및 열교환기 케이스(400)는 상부에서부터 하부까지 적층 구조로 설치되어 그 후방에 상기 배기가스 배출커버(600)를 결합하면, 고온의 배기가스는 상기 제1,제2공간(601,602)을 통과하는 과정에서 상기 연소실(200)의 외면과의 사이에 열교환이 이루어져 버너(210)로 유입되는 공기와 가스의 예혼합 가스의 온도를 높여 열효율을 향상시킬 수 있다.
한편 상기 열교환기 전면커버(500)를 제거하면 열교환기(300)를 전방 측으로 슬라이드 되는 방식으로 분리할 수 있는데, 이를 위해 열교환기(300)의 제1엔드플레이트(320)와 제2엔드플레이트(330)의 전단부 높이를 후단부보다 높게 함으로써 테이퍼진 형상으로 이루어져 있다.
즉, 상기 제1엔드플레이트(320)는 후면 평탄부(324) 보다 전면 평탄부(323)의 높이가 더 높고, 상기 제2엔드플레이트(330)도 상기 제1엔드플레이트(320)와 동일한 형상으로서 후면 평탄부(334) 보다 전면 평탄부(333)의 높이가 더 높게 형성되어 있으며, 상기 제1엔드플레이트(320)와 제2엔드플레이트(320)는 열교환배관(310)의 양단에 서로 대칭되도록 설치되어 있다.
도 5는 도 2의 A-A 단면도로서 도 5를 참조하여 배기가스의 이동경로를 설명한다.
버너(210)의 연소에 의해 발생한 연소가스는 다수의 열교환배관(310)을 통과하면서 열교환이 이루어진 후 열교환기 케이스(400)의 내부 공간으로 이동한다. 상기 열교환기 케이스(400)의 배기가스는 배기가스 통과구멍(450)를 통해 제1공간(601)으로 유입되어 상향이동한 후 수평방향으로 유로가 전환되어 상기 제1공간(601)에 연결된 제2공간(602)을 경유하여 배기가스 배출구(650)를 통해 배출된다.
도 6은 도 2의 B-B 단면도로서 도 6을 참조하여 연소실 내부 구조에 대해 설명한다.
연소실(200)의 내부에는 버너(210)가 설치되어 있고, 상기 버너(210)는 하향연소가 이루어지도록 연소실(200)의 중앙 부위에 설치되어 있다. 연소실(200)은, 상기 버너(210)에서 형성된 화염에 의해 연소가 이루어지는 연소실 내부 공간(201)과, 상기 연소실 내부 공간(201)을 외부에서 둘러싸는 연소실 몸체(202)로 구성된다.
상기 연소실 몸체(202)의 상부 일측에는 송풍기(100)에 연결되는 예혼합 가스 유입구(220)가 형성되어 있고, 상기 예혼합 가스 유입구(220)를 통해 유입된 예혼합 가스는 버너(210)로 곧바로 유입되지 않고, 연소실 내부공간(201) 외측 둘레를 감싸는 경로를 경유하면서 가스와 공기가 충분히 혼합된 후 버너(210)로 유입되도록 되어 있다.
이를 위해 상기 연소실 몸체(202) 내부 공간에는 예혼합 가스의 유로를 분할하는 제1격판(271)과 제2격판(272)이 설치되어 있다. 상기 제1격판(271)과 제2격판(272)에 의해 상기 연소실 몸체(202) 내부 공간은 제1 내지 제5유로공간(281,282,283,284,285)으로 분할된다.
상기 제1유로공간(281)은 연소실(200)의 최상부에 위치하여 예혼합 가스 유입구(220)로부터 유입된 예혼합 가스가 흐르는 공간으로서, 상기 예혼합 가스 유입구(220)는 상기 제1유로공간(281)의 측부에 위치한다.
상기 제2유로공간(282)는 상기 제1유로공간(281)의 하부에 위치하여 상기 제1격판(271)에 의해 제1유로공간(281)과 구획된다. 상기 제1유로공간(281)과 제2유로공간(282)은 예혼합 가스 통과구멍(286)에 의해 상호 연통된다.
상기 제3유로공간(283)은 상기 제2유로공간(282)의 양측 단부에서 연소실(200)의 가장자리 하단면(230,240,250,260)에 이르는 공간으로서, 연소실 몸체(202)의 외측에 위치한 공간이다.
상기 제4유로공간(284)은 상기 연소실(200)의 가장자리 하단면(230,240,250,260)에서 상기 제3유로공간(284)과 연결되어 상측으로 연장된 공간으로서, 연소실 몸체(202)의 내측에 위치한 공간이다.
상기 제5유로공간(285)은 상기 제4유로공간(284)의 상측 단부에서 버너(210)의 상측에 이르는 공간이다.
상기 제2유로공간(282)과 제5유로공간(285), 제3유로공간(283)과 제4유로공간(284)은 제2격판(271)을 사이에 두고 그 양측에 각각 형성되어 있다.
한편, 연소실(200)의 상면(203) 상부에는 배기가스 배출커버(600)의 상면 덮개판(630)와 상기 상면 덮개판(630)의 양측단에서 절곡 형성된 상면 플랜지(640)에 의해 배기가스가 흐르는 제2공간(602)이 형성되어 있고, 상기 상면 덮개판(630)의 상부에는 배기가스가 배출되는 배기가스 배출구(650)가 형성되어 있다.
이에 따라 송풍기(100)가 작동되면, 예혼합 가스 유입구(220)를 통해 유입되어 혼합된 유체는, 상기 제1유로공간(281)을 경유하여 예혼합 가스 통과구멍(286)을 통해 제2유로공간(282)으로 유입되고, 상기 제2유로공간(282)으로 유입된 유체는 제2유로공간(282)의 가장자리에서 하방향으로 유로가 전환되어 제3유로공간(283)을 따라 하방향으로 흐르고, 상기 제3유로공간(283)의 하단부에서 제1격판(270)을 사이에 두고 상방향으로 유로가 전환되어 제4유로공간(284)을 따라 흐르며, 상기 제4유로공간(284)의 상단에서 유로가 수평방향으로 전환되어 제5유로공간(285)을 경유한 다음 버너(210)로 유입된다.
이와 같은 과정을 거치게 되면, 상기 유체는 제1 내지 제5유로공간(281,282,283,284,285)을 따라 순차 이동하면서 연소실 몸체(202)를 냉각시킨 후 버너(210)로 유입된다.
따라서 송풍기(100)로부터 송출된 유체가 상기 제1 내지 제5유로공간(281,282,283,284,285)을 따라 이동하면서 연소실 내부공간(201)로부터 방출되는 연소열을 흡수하여 연소실(200)을 냉각시킴으로써 연소실(200) 주변 장치에 열이 전달되는 것을 차단시킬 수 있다. 또한 연소실(200)을 냉각시키기 위한 별도의 냉각구조를 구비하지 않아도 되므로 간단한 구조의 연소실(200)을 구현할 수 있다.
한편, 상기 예혼합 가스는 제1 내지 제5유로공간(281,282,283,284,285)를 거치면서 연소실 몸체(202)를 냉각시킴에 반해, 제1 내지 제5유로공간(281,282,283,284,285)을 따라 이동하는 예혼합 가스는 연소실 내부공간(201)으로부터 열을 전달받아 예열된다.
이와 같이 제1 내지 제5유로공간(281,282,283,284,285)을 통과하면서 예열된 상태로 예혼합 가스가 버너(210)로 공급되므로 종래 연소용 가스가 버너(210)에 직접 공급되는 연소 방식에 비하여 발화가 촉진되어 버너(210)에서 연소시 발생하는 연소가스의 온도를 보다 빠른 시간 내에 요구되는 온도까지 상승시킬 수 있게 되므로 보일러의 열효율을 향상시킬 수 있다.
한편 상기 제1유로공간(281)의 상측에는 연소실(200)의 상면(203)을 사이에 두고 배기가스가 흐르는 제2공간(602)이 형성되어 있고, 제3유로공간(283)의 외측에는 배기가스가 흐르는 제1공간(601)이 형성되어 있다. 따라서 상기 제1공간(601)과 제2공간(602)을 흐르는 배기가스의 열이 상기 제1유로공간(281)과 제3유로공간(283)을 흐르는 예혼합 가스에 전달되어 예혼합 가스의 예열이 이루어진다.
따라서 상기 제1유로공간(281)을 흐르는 예혼합 가스는 배기가스에 의해 예열된 상태로 제2유로공간(282)으로 흐르게 되고, 상기 제3유로공간(283)을 흐르는 예혼합 가스도 배기가스에 의해 예열된 후 제4유로공간(284)으로 흐름으로써 예혼합 가스의 예열이 더욱 촉진된다.
도 7은 도 2의 좌측면도, 도 8은 도 2의 연소장치에서 열교환기가 분리된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 7을 참조하면, 열교환기(300)의 상단면과 연소실(200)의 하단면이 접촉하는 면과, 열교환기(300)의 하단면과 열교환기 케이스(400)의 상단면이 접촉하는 면이 예각(θ)으로 이루어져 있음을 보여주고 있다.
이와 같은 구성으로 하면 열교환기(300)를 분리하는 경우 전면 측 방향으로 테이퍼져 있기 때문에 열교환기(300)의 분리가 보다 용이해진다.
도 8을 참조하면, 열교환기(300)를 분리하기 위해서는 먼저, 열교환기 전면커버(500)를 전방 측으로 제거하고, 열교환기(300)를 전방 측으로 꺼내면 열교환기(300)의 분리가 이루어진다.
이 경우 연소실(200)의 후방측 하단면과 열교환기 케이스(400)의 후방측 상단면 사이의 거리(L1)는 연소실(200)의 전방측 하단면과 열교환기 케이스(400)의 전방측 상단면 사이의 거리(L2)에 비하여 작게 형성되어, 연소실(200)과 열교환기 케이스(400) 사이의 공간이 전방측으로 테이퍼져 있기 때문에 열교환기(300)의 분리가 용이하다.
10 : 송풍기 12 : 버너
14 : 열교환기 16 : 배기덕트
100 : 송풍기 200 : 연소실
201 : 연소실 내부 공간 202 : 연소실 몸체
203 : 연소실 상면 210 : 버너
220 : 예혼합가스유입구 230 : 연소실 전방 하단면
240 : 연소실 후방 하단면 250 : 연소실 좌측 하단면
260 : 연소실 우측 하단면 271 : 제1격판
272 : 제2격판 281 : 제1유로공간
282 : 제2유로공간 283 : 제3유로공간
284 : 제4유로공간 285 : 제5유로공간
286 : 예혼합 가스 통과구멍 300 : 열교환기
310 : 열교환배관 320 : 제1 엔드플레이트
321 : 제1 엔드플레이트 상면 평탄부 322 : 제1 엔드플레이트 하면 평탄부
323 : 제1 엔드플레이트 전면 평탄부 324 : 제1 엔드플레이트 후면 평탄부
330 : 제2 엔드플레이트 331 : 제2 엔드플레이트 상면 평탄부
332 : 제2 엔드플레이트 하면 평탄부 333 : 제2 엔드플레이트 전면 평탄부
334 : 제2 엔드플레이트 후면 평탄부 400 : 열교환기 케이스
410 : 열교환기 케이스 전방 상단면 420 : 열교환기 케이스 후방 상단면
421 : 열교환기 케이스 후방 내측면 430 : 열교환기 케이스 좌측 상단면
440 : 열교환기 케이스 우측 상단면 450 : 배기가스 통과구멍
500 : 열교환기 전면커버 510 : 열교환기 전면커버 상단면
520 : 열교환기 전면커버 하단면 530 : 열교환기 전면커버 후면
600 : 배기가스 배출커버 601 : 제1공간
602 : 제2공간 610 : 후면 덮개판
620 : 후면 플랜지 630 : 상면 덮개판
640 : 상면 플랜지 650 : 배기가스 배출구

Claims (10)

  1. 송풍기(100)로부터 공급된 예혼합 가스를 연소시키는 버너(210)가 내부에 설치되어 연소가 이루어지는 연소실(200);
    상기 버너(210)의 연소에 의해 생성된 연소생성물과 열교환배관(310) 내부를 따라 흐르는 난방수 사이에 열교환이 이루어지는 열교환기(300);
    상기 열교환기(300)가 안착되고, 일측에는 배기가스 배출커버(600)에 연결되는 배기가스 통과구멍(450)이 형성된 열교환기 케이스(400); 및
    상기 연소실(200)과 열교환기(300)와 열교환기 케이스(400)에 결합되는 열교환기 전면커버(500)를 포함하되,
    상기 배기가스 통과구멍(450)를 통해 배출된 배기가스가 상기 버너(210)로 유입되는 예혼합 가스와 열교환이 일어나도록 하기 위해 상기 연소실(200)의 외벽과 접촉한 후 외부로 배출되도록 유도하는 배기가스 배출커버(600)가 더 구비된 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연소실(200)과 열교환기(300) 및 열교환기 케이스(400)는 상부에서부터 하부까지 적층 구조로 설치되고;
    상기 배기가스 배출커버(600)는, 상기 열교환기 케이스(400)와 연소실(200)의 외면과의 사이에 상기 배기가스가 흐르는 공간(601,602)을 형성하도록 구비된 후면 덮개판(610)과 상면 덮개판(630), 상기 공간(601,602)의 측방향을 밀폐하기 위해 상기 후면 덮개판(610)과 상면 덮개판(630)의 양단으로부터 절곡형성된 후면 플랜지(620)와 상면 플랜지(640)로 이루어지며;
    상기 상면 덮개판(630)의 중앙부에는 상기 배기가스가 배출되는 배기가스 배출구(650)가 형성된 것을 특징으로 하는 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연소실(200)은, 상기 버너(210)에서 형성된 화염에 의해 연소가 이루어지는 연소실 내부 공간(201)과, 상기 연소실 내부 공간(201)을 외부에서 둘러싸는 연소실 몸체(202)로 구성되고;
    상기 연소실 몸체(202)에 형성된 예혼합 가스 유입구(220)를 통해 유입된 예혼합 가스는 연소실 내부 공간(201) 외측 둘레를 감싸는 경로를 경유한 후 상기 버너(210)로 유입되는 것을 특징으로 하는 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연소실 몸체(202) 내부 공간에는 격판이 설치되고, 상기 격판에 의해 상기 버너(210)의 상측과 상기 연소실 내부 공간(201)의 측부에 형성된 연소실 몸체(202)의 내부 공간은 다수의 유로공간으로 분할되는 것을 특징으로 하는 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 격판은 제1격판(271)과 제2격판(272)이 상기 버너(210)의 상측에 상하 위치하고;
    상기 다수의 유로공간은, 상기 예혼합 가스 유입구(220)와 연결되는 제1유로공간(281)과, 상기 제1격판(271)에 의해 상기 제1유로공간(281)과 구획됨과 아울러 상기 제1격판(271)에 형성된 예혼합 가스 통과구멍(286)에 의해 상기 제1유로공간(282)과 연통하는 제2유로공간(282)과, 상기 제2유로공간(282)의 가장자리에서 하방향으로 연장되는 제3유로공간(283)과, 상기 제2격판(272)을 사이에 두고 제3유로공간(283)의 내측에 위치하는 제4유로공간(284) 및, 상기 제4유로공간(284)의 상측과 연통되어 상기 제2격판(272)을 사이에 두고 상기 제2유로공간(282)의 내측 하부에 위치함으로써 상기 예혼합 가스를 버너(210)로 유입시키는 제5유로공간(285)으로 이루어지며;
    상기 예혼합 가스 유입구(220)는 상기 제1유로공간(281)의 측부에 위치한 것 것을 특징으로 하는 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열교환기(300)와 연소실(200)이 접촉하는 면과 상기 열교환기(300)와 열교환기 케이스(400)가 접촉하는 면은 예각을 이룸으로써, 상기 연소실(200)과 열교환기 케이스(400) 사이 공간으로부터 상기 열교환기(300)가 용이하게 분리되는 것을 특징으로 하는 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열교환기 전면커버(500)는 상기 열교환기(300)가 분리되는 방향측에 설치되어 상기 열교환기(300) 내부 공간 일측을 폐쇄하도록 구비되고, 상기 열교환기 전면커버(500)를 제거하면 상기 열교환기(300)가 분리가능한 것을 특징으로 하는 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열교환기(300)는, 난방수가 내부를 따라 흐르고 일정 간격으로 배치된 다수의 열교환배관(310), 상기 열교환배관(310)의 양단에는 열교환기(300)의 양측 외벽을 형성함과 아울러 상기 열교환배관(310) 내부와 연결되어 난방수의 유로를 형성하는 제1엔드플레이트(320)와 제2엔드플레이트(330)로 이루어지고;
    상기 연소실(200)의 전방 하단면(230)은 상기 열교환기 전면커버(500)의 상단면(510)과 접하고, 상기 연소실(200)의 후방 하단면(240)은 상기 열교환기 케이스(400)의 후방 상단면(420)과 접하고, 상기 연소실(200)의 좌측 및 우측 하단면(250,260)은 상기 제1엔드플레이트(320)의 상면 평탄부(321) 및 제2엔드플레이트(330)의 상면 평탄부(331)에 각각 접하도록 되어 있으며;
    상기 제1엔드플레이트(320)와 제2엔드플레이트(330)의 전면 평탄부(323,333)는 상기 열교환기 전면커버(500)의 후면(530) 양단에 각각 접하는 것을 특징으로 하는 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열교환기 케이스(400)에는, 상기 열교환기 전면커버(500)의 하단면(520)이 접하는 열교환기 케이스(400)의 전방 상단면(410), 상기 연소실(200)의후방 하단면(240)이 접하는 열교환기 케이스(400)의 후방 상단면(420), 상기 제1엔드플레이트(320)의 하면 평탄부(322)가 접하는 열교환기 케이스(400)의 좌측 상단면(430), 상기 제2엔드플레이트(330)의 하면 평탄부(332)가 접하는 열교환기 케이스(400)의 우측 상단면(440)이 형성되고;
    상기 열교환기 케이스(400)의 후방 상단면(420)은 상기 열교환기 케이스(400)의 전방, 좌측, 우측 상단면(410,430,440)보다 높은 위치에 형성되고;
    상기 열교환기 전면커버(500)의 하단면(520)은 상기 열교환기 케이스(400)의 전방 상단면(410)에 접하고;
    상기 열교환배관(310)을 통과한 배기가스는, 상기 열교환기 케이스(400)의 4면 몸체에 의해 둘러싸인 내부 공간을 경유하여 상기 배기가스 통과구멍(450)를 통해 배기가스 배출커버(600)로 배출되는 것을 특징으로 하는 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1엔드플레이트(320)는 후면 평탄부(324) 보다 전면 평탄부(323)의 높이가 더 높고; 상기 제2엔드플레이트(330)는 상기 제1엔드플레이트(320)와 동일한 형상으로서 상기 열교환배관(310)의 타단에 대칭으로 구비되는 것을 특징으로 하는 배기가스의 열 회수가 가능한 연소장치.
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