KR20150065281A - 3중 열교환 경로를 구비한 횡형 보일러 - Google Patents

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김규생
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Abstract

본 발명의 3중 열 교환 경로를 구비한 횡형 보일러는
일측에 버너가 설치되며 횡으로 설치된 제 1 열교환 경로와, 제 1 열교환 경로와 제 1 격벽에 의해 분리되며 제 1 열교환 경로 하측에 횡으로 설치된 제 2 열교환 경로와, 제 2 열교환 경로와 제 2 격벽에 의해 분리되며 제 2 열교환 경로 하측에 횡으로 설치되며 배기구를 구비한 제 3 열교환 경로가 형성되며;
제 1 열교환 경로와 제 2 열교환 경로는 버너가 설치된 반대측에서 서로 연통되며; 제 2 열교환경로와 제 3 열교환경로는 배기구가 설치된 반대측에서 서로 연통되며; 상기 버너와 배기구는 서로 반대측에 설치되어 있으며;
상기 제 1 내지 제 3 열교환 경로를 이루는 제 1 케이싱과, 제 1 케이싱의 외부를 감싸는 제 2 케이싱과, 상기 제 1,2 케이싱 사이에 형성되는 수실과, 상기 수실에는 제 1 케이싱의 외부를 감싸는 코일이 설치되며;
상기 수실은 환수구를 통해 난방수를 공급받아, 배출구를 통하여 가열된 난방수를 배출하며; 상기 코일은 급수구를 통해 공급받은 물을 가열하여 급탕구로 배출하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

3중 열교환 경로를 구비한 횡형 보일러{Horizontal Type Boiler With 3-Pass Heat Exchange Passage}
본 발명은 3중 열 교환 경로를 구비한 횡형 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 버너에서 연소된 연소가스가 평행하게 배열된 3개의 열교환 경로를 통과하도록 하여 보일러의 열 효율을 높인 3중 열 교환 경로를 구비한 횡형 보일러에 관한 것이다.
통상 횡형 보일러는 산업용, 대형빌딩 등 용량이 큰 경우에 많이 사용된다. 횡형 보일러는 도 1과 같이 버너(10)에서 연소된 연소가스가 연소실(20)을 빠져 나와 연소실(20) 외부를 둘러싼 연소 가이드(30)를 거쳐 열교환부(40)로 공급된 후, 배기구(80)로 배출된다. 열교환부(40) 및 연소 가이드(30)의 외부는 외부 케이싱(50)과 함께 밀봉된 수실(60)을 이루며, 수실(60)에서는 환수구(61)를 통해 공급된 난방수가 열교환부(40) 및 연소 가이드(30)의 외부에 의해 가열되고, 가열된 난방수는 배출구(62)를 통해 배출되어 난방에 사용되게 된다. 또한 수실(60) 내에는 코일(70)이 배치되고, 급수구(71)를 통해 코일(70) 내로 공급된 물은 수실(60) 내의 난방수에 의해 가열되어 급탕구(72)를 통해 배출되어 온수로 사용되게 된다.
도 1과 같은 횡형 보일러의 경우에는 앞서 설명한 바와 같이 용량이 큰 경우에 많이 사용되므로 그 크기가 대형으로 제작되기 때문에, 열교환부(40) 및 연소 가이드(30)의 길이가 길어 열전달이 충분히 발생할 수 있으나, 소형 보일러에 적용하는 경우 연소가스가 열 교환부 및 연소 가이드를 통과하는 길이가 짧아 열교환 효율이 높지 못한 단점이 있다.
도 2는 현재 시판되는 종형 보일러의 일례를 나타낸 것인데, 종형 보일러의 경우에는 주로 소형보일러에 많이 사용되며, 열교환 효율을 높이기 위해 버너(10)를 상부에 배치하고 연소가스가 하방으로 내려갔다 다시 상승하는 구조로 열교환부(40)를 형성하고 있다. 그러나 이와 같은 경우 고온의 연소가스가 대류 현상에 의해 버너가 위치한 상부 측이 계속해서 가열될 뿐만 아니라, 여러 개의 열교환부(40)를 흐르는 연소가스의 저항을 극복하기 어려운 문제점이 있다.
또한 도 1의 횡형 보일러는 열 교환부 및 연소 가이드를 통과하는 길이가 짧아서, 그리고 도 2의 종형 보일러는 여러 개의 열교환부를 구비하고 있어 버너에 공급되는 공기의 압력이 높아야 하기 때문에 소음이 심하게 발생하는 문제점도 있다.
KR 10-0664464 B, 2007. 1. 4., 도면 4 KR 10-2013-0118139 A, 2013. 10. 29., 도면 3
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 소형이지만 연소가스의 저항이 낮고 열효율이 높고, 소음이 작은 횡형 보일러를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 3중 열 교환 경로를 구비한 횡형 보일러는
일측에 버너가 설치되며 횡으로 설치된 제 1 열교환 경로와, 제 1 열교환 경로와 제 1 격벽에 의해 분리되며 제 1 열교환 경로 하측에 횡으로 설치된 제 2 열교환 경로와, 제 2 열교환 경로와 제 2 격벽에 의해 분리되며 제 2 열교환 경로 하측에 횡으로 설치되며 배기구를 구비한 제 3 열교환 경로가 형성되며;
제 1 열교환 경로와 제 2 열교환 경로는 버너가 설치된 반대측에서 서로 연통되며; 제 2 열교환 경로와 제 3 열교환 경로는 배기구가 설치된 반대측에서 서로 연통되며; 상기 버너와 배기구는 서로 반대측에 설치되어 있으며;
상기 제 1 내지 제 3 열교환 경로를 이루는 제 1 케이싱과, 제 1 케이싱의 외부를 감싸는 제 2 케이싱과, 상기 제 1,2 케이싱 사이에 형성되는 수실과, 상기 수실에는 제 1 케이싱의 외부를 감싸는 코일이 설치되며;
상기 수실은 환수구를 통해 난방수를 공급받아, 배출구를 통하여 가열된 난방수를 배출하며; 상기 코일은 급수구를 통해 공급받은 물을 가열하여 급탕구로 배출하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
제 3 열교환 경로는 복수 개의 열교환 파이프로 형성되며, 상기 열교환 파이프의 외면은 수실 내의 난방수와 접촉하도록 제 1 케이싱이 형성되는 것도 바람직하다.
상기 수실의 난방수를 가열하기 위해 상기 제 2 열교환 경로 또는 제 3 열교환 경로를 가로지르는 복수 개의 연통관을 더 구비하는 것도 바람직하다.
본 발명의 횡형 보일러는 소형으로 제작이 가능하며, 연소가스의 저항을 낮게 하고, 열효율이 높게 하고, 소음을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1,2는 종래의 보일러들의 구조를 나타낸 도.
도 3은 본 발명 일 실시예 보일러의 구조를 나타낸 도.
도 4는 본 발명 다른 실시예 보일러의 구조를 나타낸 도.
이하, 본 발명을 그 실시예에 따라 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명 일 실시예 횡형 보일러의 구조를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 보일러의 최상측에는 제 1 열교환 경로(110)가, 제 1 열교환 경로(110) 아래는 제 2 열교환 경로(120)가, 제 2 열교환 경로(120) 아래는 제 3 열교환 경로(130)가 배치되며, 각 열교환 경로는 횡방향으로 설치되어 있다.
제 1 열교환 경로(110)의 일측에는 버너(10)가 배치되며, 버너(10)는 가스나 등유를 사용하는 것이다. 연소가스의 흐름은 버너(10)에 부착된 팬에 의해 발생하거나 배기구에 달린 배기팬(도시하지 않음)에 의해 발생하게 된다.
제 1 열교환 경로(110)와 제 2 열교환 경로(120)는 제 1 격벽(210)에 의해 분리되며, 제 2 열교환 경로(120)와 제 3 열교환 경로(130)는 제 2 격벽(220)에 의해 분리된다. 또한 제 1 열교환 경로(110)와 제 2 열교환 경로(120)는 버너(10)가 설치된 반대측에서 서로 연통되며, 제 2 열교환 경로(120)와 제 3 열교환 경로(130)는 배기구(80)가 설치된 반대측에서 서로 연통되며, 버너(10)와 배기구(80)는 서로 반대측에 설치되어 있다.
제 1,2,3 열교환 경로(110,120,130)는 제 1 케이싱(51)에 의해 형성되며, 제 1 케이싱(51) 외부는 제 2 케이싱(52)에 의해 둘러싸여 있다. 제 1,2 케이싱(51,52)은 스테인레스 스틸로 제작하면 무게를 감소시킬 수 있으며, 부식을 방지할 수 있다. 또한 제 1 케이싱(51)과 제 2 케이싱(52) 사이의 공간은 수실(60)로 형성되며, 상기 수실(60) 내에는 코일(70)이 배치된다. 수실(60)은 난방을 위한 난방수를 제 1 케이싱(51)에 의해 가열하여 배출구(62)를 통해 라디에이터와 같은 외부 난방기구로 난방수를 공급하고, 난방기구로부터 돌아오는 난방수는 환수구(61)를 통해 다시 수실(60) 내로 공급된다. 코일(70)은 온수와 같은 급탕용 물을 공급하기 위한 것으로, 급수구(71)를 통해 공급받은 물은 수실(60) 내의 가열된 난방수에 의해 코일(70) 내에서 가열되게 되며, 가열된 물은 급탕구(72)로 배출되게 된다.
앞서 설명한 바와 같이 수실(60)내의 난방수는 제 1 케이싱(51)의 외부면과 열교환을 이루며 가열되는데, 본 실시예에서는 열교환 효율을 더 높이기 위해서 제 2 열교환 경로(120)를 가로지르는 복수 개의 연통관(125)을 더 구비하여 수실 내의 난방수가 연통관(125) 내부로 공급되도록 한다. 상기 연통관(125)은 제 3 열교환 경로(130)에 설치될 수도 있지만, 제 1 열교환 경로(110)에는 설치하지 않는 것이 바람직하다. 제 1 열교환 경로(110)에 연통관을 설치하게 되면, 버너에서 방출되는 연소가스가 원활하게 흐르지 못하기 때문이다.
상기 구성에 의하면 제 1 열교환 경로(110)의 온도가 제일 높고, 제 3 열교환 경로(130)의 온도가 제일 낮게 분포되게 된다.
제 1 열교환 경로(110)에는 버너가 측면에 배치되어 있기 때문에 제 1 열교환 경로(110)의 상대적인 고열이 버너에 미치는 영향을 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 횡형 보일러를 나타낸 것이다. 도 3의 횡형 보일러와 대비하여, 제 3 열교환 경로(130)가 복수 개의 열교환 파이프(135)로 이루어져 있고, 열교환 파이프(135)의 외면은 수실(60) 내의 난방수와 접촉하도록 제 1 케이싱(51)을 이루고 있다. 이에 따라 상대적으로 낮은 온도를 나타내는 제 3 열교환 경로(130)의 열교환이 보다 효율적으로 이루어지게 된다.
상기와 같은 구조를 구비한 본 발명의 횡형 보일러는 기존 보일러에 비해 약 15%의 연료절감 효과가 있다.
10 : 버너 20 : 연소실 30 : 연소가이드 40 : 열교환부
50 : 외부케이싱 51 : 제 1 케이싱 52 : 제 2 케이싱
60 : 수실 61 : 환수구 62 : 배출구
70 : 코일 71 : 급수구 72 : 급탕구
80 : 배기구 110 : 제 1 열교환 경로 120 : 제 2 열교환 경로
125 : 연통관 130 : 제 3 열교환 경로 135 : 열교환 파이프
210 : 제 1 격벽 220 : 제 2 격벽

Claims (3)

  1. 일측에 버너가 설치되며 횡으로 설치된 제 1 열교환 경로와, 제 1 열교환 경로와 제 1 격벽에 의해 분리되며 제 1 열교환 경로 하측에 횡으로 설치된 제 2 열교환 경로와, 제 2 열교환 경로와 제 2 격벽에 의해 분리되며 제 2 열교환 경로 하측에 횡으로 설치되며 배기구를 구비한 제 3 열교환 경로가 형성되며;
    제 1 열교환 경로와 제 2 열교환 경로는 버너가 설치된 반대측에서 서로 연통되며; 제 2 열교환 경로와 제 3 열교환 경로는 배기구가 설치된 반대측에서 서로 연통되며; 상기 버너와 배기구는 서로 반대측에 설치되어 있으며;

    상기 제 1 내지 제 3 열교환 경로를 이루는 제 1 케이싱과, 제 1 케이싱의 외부를 감싸는 제 2 케이싱과, 상기 제 1,2 케이싱 사이에 형성되는 수실과, 상기 수실에는 제 1 케이싱의 외부를 감싸는 코일이 설치되며;

    상기 수실은 환수구를 통해 난방수를 공급받아, 배출구를 통하여 가열된 난방수를 배출하며; 상기 코일은 급수구를 통해 공급받은 물을 가열하여 급탕구로 배출하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 3중 열 교환 경로를 구비한 횡형 보일러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 열교환 경로는 복수 개의 열교환 파이프로 형성되며, 상기 열교환 파이프의 외면은 수실 내의 난방수와 접촉하도록 제 1 케이싱이 형성되는 것을 특징으로 하는 3중 열 교환 경로를 구비한 횡형 보일러.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수실의 난방수를 가열하기 위해 상기 제 2 열교환 경로 또는 제 3 열교환 경로를 가로지르는 복수 개의 연통관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 3중 열 교환 경로를 구비한 횡형 보일러.
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