KR20160001512A - 보일러용 저탕탱크 - Google Patents

Abstract

보일러로부터 제공되는 난방수에 의해 1차 가열되는 저탕탱크 내의 온수를 보일러 연소 시 발생하는 배기가스를 이용하여 2차적으로 열교환이 이루어질 수 있도록 탱크본체의 하부에 보일러의 연소 시 발생하는 연소가스가 유입되도록 구비되는 유입관; 상기 탱크본체의 상부에 상기 유입관을 통하여 유입된 연소가스가 배출되도록 구비되는 배기관; 및 상기 유입관과 배기관 사이의 탱크본체 내부에 연소가스가 순환되면서 열교환이 이루어지도록 구비되는 연소가스 열교환관;을 포함하는 보일러용 저탕탱크를 제공한다.
그에 따라 복잡한 구조가 아닌 간단한 구조를 가지면서 별도의 에너지를 소모하지 않고도 저탕탱크 내의 온수 열교환 효율성을 최대한 높일 수 있는 효과와 함께 그로 인한 경제성도 뛰어난 효과를 가진다.

Description

보일러용 저탕탱크{Storage tank for boiler}

본 발명은 보일러용 저탕탱크에 관한 것으로, 더 상세하게는 보일러로부터 제공되는 난방수에 의해 1차 가열되는 저탕탱크 내의 온수를 보일러 연소 시 발생하는 배기가스를 이용하여 2차적으로 열교환이 이루어질 수 있도록 한 보일러용 저탕탱크에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 난방 또는 온수를 제공받고자 사용되는 기기로서, 연료를 연소시키면서 발생하는 열을 이용하여 물을 가열한 후 난방수 또는 온수를 제공한다.

이러한 보일러는 사용하는 연료에 따라 통상 가스보일러와 기름보일러로 구분되며, 근래에 들어서는 경제적이면서 열교환 효율성이 높은 다양한 종류의 보일러가 개발되고 있는 실정이다.

보일러는 통상적으로 공급되는 연료를 점화 및 연소시키기 위한 연소부와, 상기 연소부에서 발생된 열량을 난방수에 전달하여 고온 상태로 열교환하는 열교환부 및 상기 고온 상태의 열교환된 난방수를 난방 또는 온수로의 공급을 위해 순환 및 공급하는 난방배관 등으로 구성된다.

한편, 근래에 들어서는 최소한의 연료 소모로 열효율을 극대화할 수 있도록 현열 열교환부와 잠열 열교환부로 구성되는 열교환기를 구비한 콘덴싱 방식의 보일러가 대중화되고 있다.

상기와 같이 난방 또는 온수를 제공받을 목적으로 사용되는 보일러 중에서도 급탕설비인 저탕탱크는 온수의 공급량이 부하에 대해 부족하지 않도록 필요한 저탕량을 일시 저장하기 위한 보온탱크를 말한다.

본원에서는 상기한 보일러를 이용한 저탕탱크에 대하여 설명한다.

통상적인 저탕탱크는 탱크몸체의 내부에 보일러로부터 열교환된 난방수가 순환되는 여러 번 겹쳐진 열교환코일이 설치되어 상부로 난방수 입출구, 직수입구, 온수출구 및 온도계 부착구가 형성되는 구조를 가진다.

이러한, 종래 저탕탱크와 관련된 선행기술에는 대한민국 등록특허 제10-0244106호(이하 '특허문헌 1'이라 한다)에 개시된 바와 같이 열교환코일의 동파를 방지하기 위해 배수 기능을 가진 안전변을 열교환코일의 최하단에 부착함과 아울러 바닥의 이물질을 제거하기 위해 배수기능을 가진 안전변을 탱크몸체의 최하단부에 부착하여 완전배수가 이루어질 수 있는 기술이 제안된 바 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-0473082호(이하 '특허문헌 2'라 한다)에 개시된 바와 같이 온수의 가열시간을 줄이면서 구조를 간단히 하여 보일러 전체 무게를 줄일 수 있도록 하는 기술도 제안된 바 있다.

또, 대한민국 등록특허 제10-0976246호(이하 '특허문헌 3'이라 한다)에 개시된 바와 같이 저탕실 내부에 별도의 듀얼 가열구간을 마련하여 매질의 급속 가열한 후 난방에 사용함으로써, 초기 운전 이후 난방에 적용하기까지의 시간을 단축할 수 있는 보일러의 내부열을 이용한 기술도 제안된 바 있다.

아울러, 대한민국 공개특허 제10-2011-0127933호(이하 '특허문헌 4'라 한다)에 개시된 바와 같이 자체순환관 및 강제순환관을 연소실 내측에 코일타입으로 형성함으로써, 적은 연료소모로 저수탱크 내의 물을 효율적으로 가열 순환시키는 기술도 제안된 바 있다.

대한민국 등록특허 제10-0244106호 대한민국 등록특허 제10-0473082호 대한민국 등록특허 제10-0976246호 대한민국 공개특허 제10-2011-0127933호

그러나, 특허문헌 1 내지 2는 저탕탱크 내에서의 열교환이 보일러로부터 열교환된 난방수에 의해서만 열교환이 이루어짐에 따라 열교환 효율성이 낮은 단점을 가진다.

특허문헌 3은 구조가 복잡하여 설치가 번거롭고 불편함은 물론 에너지 소비가 과다하게 발생함과 아울러 유지관리에 많은 비용이 발생하는 단점 또한 가진다.

특허문헌 4 또한 자체순환관과 강제순환관을 설치하기 위한 구조가 복잡한 단점을 가짐은 물론 그로 인한 유지보수 또한 번거로운 단점을 가진다.

상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 주된 목적은 보일러로부터 제공되는 난방수에 의해 1차 가열되는 저탕탱크 내의 온수를 보일러 연소 시 발생하는 배기가스를 이용하여 2차적으로 열교환이 이루어질 수 있도록 한 보일러용 저탕탱크를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 연소가스에 의해 열교환 시 더욱더 높은 열교환 효율성을 가질 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 열교환된 온수가 외부로 전열되는 것을 최소화할 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 탱크본체의 내부에 보일러로부터 제공되는 난방수가 순환되면서 열교환이 이루어질 수 있도록 구비된 열교환기 및 상기 탱크본체 내의 온수 온도를 측정하는 온도계를 포함하는 저탕탱크로서, 상기 탱크본체의 하부에 보일러의 연소 시 발생하는 연소가스가 유입되도록 구비되는 유입관; 상기 탱크본체의 상부에 상기 유입관을 통하여 유입된 연소가스가 배출되도록 구비되는 배기관; 및 상기 유입관과 배기관 사이의 탱크본체 내부에 연소가스가 순환되면서 열교환이 이루어지도록 구비되는 연소가스 열교환관;을 포함한다.

상기 연소가스 열교환관은 나선형 형태로 형성된다.

상기 연소가스 열교환관은 접촉면적이 넓은 주름관이다.

상기 온도계는 탱크본체의 내부 상부와 하부의 온도 편차를 측정하기 위해 상부와 하부에 구비된다.

상기 탱크본체는 인너케이스와 아웃케이스 및 상기 인너케이스와 아웃케이스 사이에 개재되는 단열재를 포함한다.

본 발명은 보일러로부터 제공되는 난방수에 의해 1차 가열되는 저탕탱크 내의 온수를 보일러 연소 시 발생하는 배기가스를 이용하여 2차적으로 열교환이 이루어질 수 있도록 함으로써, 복잡한 구조가 아닌 간단한 구조를 가지면서 별도의 에너지를 소모하지 않고도 저탕탱크 내의 온수 열교환 효율성을 최대한 높일 수 있는 효과와 함께 그로 인한 경제성도 뛰어난 효과를 가진다.

또한, 연소가스에 의해 열교환 시 나선형 형태의 순환 구조와 넓은 접촉면적을 갖도록 주름관 형태를 가짐에 따라 더욱더 높은 열교환 효율성을 가질 수 있도록 함으로써, 별도의 에너지 없이도 최소한의 연료 소모에 의한 최대한의 열교환 효율성을 가지는 효과를 가진다.

또한, 열교환된 온수가 외부로 전열되는 것을 최소화할 수 있도록 함으로써, 열교환 효율성을 더욱더 증대시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 전체적인 개념도,
도 2는 본 발명의 저탕탱크를 설명하기 위한 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 전체적인 개념도이며, 도 2는 본 발명의 저탕탱크를 설명하기 위한 확대 단면도이다.

도시된 바와 같이 온수의 공급량이 부하에 대해 부족하지 않도록 필요한 저탕량을 일시 저장하기 위한 저탕탱크(100)를 개시한다.

저탕탱크(100)는 열교환하고자 하는 직수 등과 같은 물이 유입되는 유입구(102) 및 열교환된 온수가 배출되는 배출구(104)가 형성된 탱크본체(110)와, 상기 탱크본체(110)의 내부에 통상의 보일러(B)로부터 제공되는 난방수가 순환되면서 열교환이 이루어질 수 있도록 구비된 열교환기(120) 및 상기 탱크본체(110) 내의 온수 온도를 측정하는 온도계(130)를 포함한다. 상기 열교환기는 보일러의 난방수가 순환되는 구조인 열교환파이프가 여러 번 겹쳐진 형태로, 상기 열교환파이프가 탱크본체의 일측면으로부터 내부로 여러 번 겹쳐진 후 다시 탱크본체의 일측면으로 연결되는 형태를 가진다.

미설명 부호 112는 탱크본체의 바닥면에 구비된 드레인 관이다.

본 발명은 보일러로부터 제공되는 난방수에 의해 1차 가열되는 저탕탱크 내의 온수를 보일러 연소 시 발생하는 배기가스를 이용하여 2차적으로 열교환이 이루어질 수 있도록 한다.

본 발명의 저탕탱크(100)는 상기 탱크본체(110)의 하부에 보일러(B)의 연소 시 발생하는 연소가스가 유입되도록 구비되는 유입관(10)과; 상기 탱크본체(110)의 상부에 상기 유입관(10)을 통하여 유입된 연소가스가 배출되도록 구비되는 배기관(20); 및 상기 유입관(10)과 배기관(20) 사이의 탱크본체(110) 내부에 연소가스가 순환되면서 열교환이 이루어지도록 구비되는 연소가스 열교환관(30);을 포함한다. 상기 유입관은 탱크본체의 일측면에, 상기 배기관은 탱크본체의 상면으로 통상적인 방식에 의해 기밀성을 갖도록 용접 등을 통하여 장착 고정된다. 상기 유입관과 배기관은 다른 배관라인과 연결되도록 탱크본체로부터 돌출되게 장착 고정된다. 또, 상기 유입관에는 보일러의 배기연도와 통상적인 방식에 의해 배관라인에 의해 연결된다. 또, 상기 배기관에는 통상적인 배기연도가 추가적으로 연결될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 저탕탱크(100)는 평상 시 먼저, 저탕탱크(100)의 탱크본체(110) 내에 구비되어 보일러(B)의 난방수가 순환되는 열교환기(120)에 의해 그 저탕탱크(100) 내에 공급되어 있는 물을 1차적으로 열교환한다.

이렇게, 상기 탱크본체(110) 내에서 난방수가 순환되는 열교환기(120)에 의해 열교환이 이루어지는 과정에서 보일러(B)는 난방 또는 온수를 사용하기 위하여 연소가 이루어지는 데, 이때 상기 연소가스는 보일러(B)의 배기연도와 배관라인을 거쳐 유입관(10)과 연소가스 열교환관(30)을 통하여 순환된 후 배기관(20)을 거처 배기된다.

여기서, 상기 연소가스는 연소과정에서 발생하는 고온으로, 비교적 상당히 높은 온도를 가진다. 그로 인해 고온의 연소가스는 탱크본체(110) 내의 연소가스 열교환관(30) 상에서 순환되는 과정에서 그 탱크본체(110) 내에서 열교환기(120)에 의해 1차적으로 열교환된 온수를 2차적으로 열교환하게 된다.

그에 따라 탱크본체(110) 내의 열교환기(120)에 의해 1차적으로 열교환이 이루어지는 과정에서 다시 보일러(B) 작동 시 발생하는 연소가스에 포함되어 있는 고온을 이용하여 2차적으로 열교환이 이루어질 수 있도록 함으로써, 저탕탱크(100) 내의 온수 열교환 효율성을 극대화 할 수 있는 것이다.

특히, 본 발명은 별도의 에너지를 소모하지 않고 보일러의 연소 시 발생하는 연소가스를 이용하여 저탕탱크 내의 열교환 효율성을 증대시킴에 따라 높은 경제성을 가진다.

한편, 탱크본체(110)에 구비되는 상기 연소가스 열교환관(30)은 열교환 효율성을 최대한 높일 수 있도록 나선형 형태로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 동일한 설치공간 대비하여 넓은 접촉면적을 확보할 수 있도록 연소가스 열교환관을 나선형 형태로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연소가스 열교환관(30)은 온수와 접촉하여 열교환 시 온수와 최대한 넓은 면적으로 접촉이 이루어져, 열교환 효율성을 더욱더 증대시킬 수 있도록 접촉면적이 넓은 통상적인 주름관 형태인 것이 바람직하다.

그에 따라 나선형 형태와 주름관 형태의 연소가스 열교환관에 의하여 열교환 효율성을 극대화할 수 있는 조건을 가진다.

아울러, 저탕탱크(100)의 탱크본체(110) 내에서 열교환된 온수의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 체크하는 역할을 하는 온도계(130)는 상기 탱크본체(110) 내의 온수 또한 상부와 하부의 온도 편차가 발생하는 바, 이를 최소화 할 수 있도록 한다.

즉, 상기 온도계(130)는 탱크본체(110)의 내부 상부와 하부의 온도 편차를 측정하기 위해 상부와 하부에 구비함으로써, 상기 탱크본체 내의 상부와 하부의 온도 편차에 따라 열교환기의 난방수 순환을 촉진하여 열교환이 원활하게 이루어져 상부와 하부의 온도 편차를 최소화할 수 있도록 한다. 이때, 열교환 시 열교환기만으로 열교환이 이루어지는 것이 아니라 보일러의 연소에 따른 연소가스 열교환관에 의해 동시에 열교환 또한 이루어짐에 따라 단시간 내에 별도의 연료를 소모하지 않고 더욱더 효율적인 열교환이 이루어질 수 있는 것이다.

그리고, 상기와 같이 저탕탱크에서 난방수가 순환되는 열교환기와 연소가스가 순환되는 연소가스 열교환관에 의해 높은 효율성으로 열교환된 온수의 열이 외부로 전열되는 것을 최소화할 수 있도록 한다.

즉, 상기 탱크본체(110)는 통상적인 하우징 형태인 인너케이스(110a)와 아웃케이스(110b) 및 상기 인너케이스(110a)와 아웃케이스(110b) 사이에 개재되는 통상적인 단열 효율성이 높은 단열재(110c)를 포함한다. 상기 단열재로는 통상의 폴리스틸렌, 폴리우레탄, 유리면, 암면 및 폴리에스터 등과 같은 다양한 종류 중 어느 하나일 수 있을 뿐만 아니라 여러 종류의 단연재가 여러 겹으로 겹쳐지도록 하여도 무방하다.

그에 따라 탱크본체의 내부에서 열교환기와 연소가스 열교환관에 의해 높은 효율성으로 열교환된 온수의 열이 탱크본체로부터 외부로 전열되는 것을 최소화함으로써, 열교환 효율성을 더욱더 극대화할 수 있는 조건을 가진다.

10 : 유입관 20 : 배출관
30 : 연소가스 열교환관 100 : 저탕탱크
102 : 유입구 104 : 배출구
110 : 탱크본체 110a : 인너케이스
110b : 아웃케이스 110c : 단열재
112 : 드레인 관 120 : 열교환기
130 : 온도계 B : 보일러

Claims (5)

1. 탱크본체의 내부에 보일러로부터 제공되는 난방수가 순환되면서 열교환이 이루어질 수 있도록 구비된 열교환기 및 상기 탱크본체 내의 온수 온도를 측정하는 온도계를 포함하는 저탕탱크로서,
   상기 탱크본체의 하부에 보일러의 연소 시 발생하는 연소가스가 유입되도록 구비되는 유입관;
   상기 탱크본체의 상부에 상기 유입관을 통하여 유입된 연소가스가 배출되도록 구비되는 배기관; 및
   상기 유입관과 배기관 사이의 탱크본체 내부에 연소가스가 순환되면서 열교환이 이루어지도록 구비되는 연소가스 열교환관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러용 저탕탱크.
2. 제1항에 있어서,
   상기 연소가스 열교환관은 나선형 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 보일러용 저탕탱크.
3. 제1항에 있어서,
   상기 연소가스 열교환관은 접촉면적이 넓은 주름관인 것을 특징으로 하는 보일러용 저탕탱크.
4. 제1항에 있어서,
   상기 온도계는 탱크본체의 내부 상부와 하부의 온도 편차를 측정하기 위해 상부와 하부에 구비되는 것을 특징으로 하는 보일러용 저탕탱크.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탱크본체는 인너케이스와 아웃케이스 및 상기 인너케이스와 아웃케이스 사이에 개재되는 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러용 저탕탱크.

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