KR20190102798A - 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 케이싱 내부에 스파이럴부를 구비하도록 하여, 케이싱 내부로 공급되는 물이 스파이럴부를 따라 선회되면서 오랜 시간동안 연관과 접촉한 상태로 공간부의 상측으로 이동되어, 연관의 열 교환 효율이 향상되는 효과가 있다. 또한, 케이싱 내부로 공급되는 물은 스파이럴부를 따라 선회되면서 와류를 형성하게 되므로, 온수배출부 방향으로 이동되는 물의 유속은 빠른 속도로 화실하면부에 부딪히게 되어, 화실하면부에는 스케일이 쌓이지 않게 되는 효과가 있다.

Description

와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러{HOT WATER BOILER WITH VORTEX GUIDE}
본 발명은 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케이싱 내부에 축적되는 스케일을 효율적으로 관리할 수 있도록 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러에 관한 것이다.
일반적으로 가스보일러는 연료를 가스로 하고 열매체를 물로 하여 난방에 사용하는 것으로, 특히 온수겸용 보일러의 경우 난방순환수를 삼방밸브를 통해 보일러 내부 에서 순환시키고 간접 열교환 형태로 급수를 가열하여 온수도 사용 가능하게 한 연소기이다. 이러한 가스보일러는 온수공급방식에 따라 순간식 보일러와 저탕식 보일러로 분류된다.
순간식 보일러는 보일러에서 주 열교환기 또는 온수용 열교환기에 의하여 필요시에 가열하여 온수를 공급한다. 이러한 순간식 보일러는 대용량의 전기히터 의해 순간적으로 가열하여 냉수를 온수로 전환하는 데 신속하고 별도의 온수탱크가 사용되지 않으므로 소형으로 구비하여 벽걸이 형태로도 사용이 가능하다. 그러나 순간식 보일러를 이용하여 실내 난방 등을 하는 경우에는 대용량의 전기히터를 사용하는 데에 따른 전기소비량이 많이 증가하여 난방비용이 과도하게 발생하는 문제점이 있다.
저탕식 보일러는 필요시 버너를 가동하고 온수를 만들어 사용하는 순간식과 달리 별도로 온수저장탱크에 온수를 저장하여 필요할 때 즉시 온수를 사용할 수 있도록 설계되어 있다. 이러한 저탕식 보일러는 온수저장탱크 내부에 열교환부가 구비되어 있어, 온수저장탱크에 저장된 직수가 열교환부에 의하여 적정 고온의 온수로 가열되도록 구성된다. 이에 따라 사용자는 온수나 난방수를 바로 사용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 저탕식 보일러를 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래 저탕식 보일러(10)는 케이싱(12) 내부에 복수의 연관(14a)을 갖는 열교환수단(14)과, 열교환수단(14)으로 화염을 분출하는 버너부(16)와, 버너부(16)로 공기를 공급하는 흡기부(18)와, 버너부(16)에서 발생되는 연소가스를 외부로 배출시키는 배기부(19)를 포함한다.
그리고 외부로부터 직수가 케이싱(12) 내부로 공급되면, 상기 직수는 케이스 내부에 구비되는 복수의 연관(14a)과 맞닿게 되면서 온수로 열교환이 진행되고, 이렇게 형성된 온수는 순환펌프(미도시) 등에 의하여 온수파이프(미도시)로 공급된다.
한편, 직수는 연관(14a) 또는 버너부(16)와 맞닿으면서 열교환이 진행되는바, 연관(14a) 또는 버너부(16)에 스케일이 쌓이게 되면, 연관(14a) 또는 버너부(16)의 열교환 효율이 떨어지게 된다. 즉, 스케일은 직수에 침전된 불순물, 예를 들면 실리카, 칼슘 또는 마그네슘염 등에 의해 유발되는데, 이러한 불순물은 연관(14a) 또는 버너부(16)의 외형을 형성하는데 사용되는 구리 또는 강에 비하여 매우 낮은 열전도율을 갖는다. 이에 따라 이러한 불순물에 의하여 연관(14a) 또는 버너부(16)에 스케일이 생성되면, 연관(14a) 또는 버너부(16)의 열교환 효율이 낮아지게 되는 문제점이 있다. 또한, 연관(14a) 또는 버너부(16)에 형성되는 스케일은 케이싱(12) 내부에서 부피를 차지하게 되어 출탕량을 저하시키고, 연관(14a)과 버너부(16) 사이의 용접부분을 부식시키는 문제점이 있다.
국내등록실용신안공보 제20-0206391호
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 케이싱 내부에 축적되는 스케일을 효율적으로 관리할 수 있도록 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 제공하도록 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 공간부가 형성되되, 상기 공간부의 상부에 독립된 화실이 구비되는 케이싱; 상기 화실 내부로 화염을 분사하는 버너; 일측은 상기 화실의 하면에 연결되고 타측은 상기 공간부의 하부로 연장되는 복수 개의 연관; 상기 공간부에 상기 케이싱의 상하 방향을 따라 나선형으로 형성되는 스파이럴부를 갖는 와류안내부; 및 상기 케이싱의 하부에 구비되며 상기 연관과 연결되는 배기부를 포함하고, 상기 버너가 분사하는 화염은 상기 연관 내부를 따라 이동되면서 상기 연관을 가열시킨 후 상기 배기부로 이동되고, 상기 공간부의 일측으로 공급되는 물은 상기 스파이럴부를 따라 선회되면서 상기 공간부의 타측으로 이동되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 제공한다.
또한, 상기 스파이럴부는 상기 공간부의 중앙에 상하 방향으로 구비되는 중앙통로부를 중심으로 하여 나선형으로 형성되고, 상기 공간부의 하부로 공급되는 물은 상기 스파이럴부를 따라 선회되면서 상기 화실 방향으로 안내되거나 또는 상기 중앙통로부를 따라 상기 화실 방향으로 안내되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 제공한다.
또한, 상기 스파이럴부의 외측은 상기 케이싱의 내주연에 밀착되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 제공한다.
또한, 복수 개의 상기 연관은 방사상으로 배열되고, 상기 스파이럴부에는 복수 개의 상기 연관이 관통되도록 복수 개의 연관안내홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 제공한다.
또한, 상기 와류안내부는, 일측은 상기 화실의 하면에 연결되고 타측은 상기 연관과 겹치지 않도록 상기 스파이럴부를 관통한 상태로 상기 케이싱의 하부에 연결되는 지지부를 더 포함하고, 상기 스파이럴부는 상기 지지부에 고정되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 제공한다.
또한, 상기 스파이럴부의 상측은 상기 지지부에 지지된 상태로 상기 화실의 하면과 이격되도록 위치되고, 상기 스파이럴부의 하측은 상기 지지부에 지지된 상태로 상기 케이싱의 하부와 이격되도록 위치되고, 상기 케이싱의 상부와 하부에 온수배출부와 직수공급부가 각각 형성되되, 상기 온수배출부는 상기 스파이럴부의 상측보다 상부에 위치되고, 상기 직수공급부는 상기 스파이럴부의 하측보다 하부에 위치되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 제공한다.
또한, 상기 공간부의 상측과 마주보는 상기 화실의 하면부는 그 중앙으로 갈수록 상기 케이싱의 상면부로부터 멀어지도록 다단 형상으로 형성되고, 상기 공간부의 하측과 마주보는 상기 케이싱의 하면부는 상기 화실의 하면부와의 이격 거리가 동일하도록 다단 형상으로 형성되고, 상기 연관의 상단은 상기 화실의 하면부에 관통되도록 설치되고, 상기 연관의 하단은 상기 케이싱의 하면부에 관통되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 제공한다.
또한, 상기 화실의 외주연은 상기 케이싱의 내주연보다 작도록 형성되어, 상기 화실의 외주연과 상기 케이싱의 내주연 사이에 가이드공간부가 구비되고, 외부에서 상기 공간부로 유입된 급수가 상기 연관에 의하여 온수로 가열되면, 가열된 온수는 상기 가이드공간부로 가이드된 후 상기 케이싱의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 제공한다.
또한, 상기 화실의 외주연을 따라 나선 형상으로 나선안내부가 형성되고, 상기 가이드공간부로 가이드된 온수는 상기 나선안내부를 따라 상기 화실의 외주연을 선회한 후 상기 케이싱의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 제공한다.
또한, 상기 케이싱의 내주연 방향을 향하는 상기 나선안내부의 외측 길이방향을 따라 복수 개의 오목부가 형성되고, 상기 가이드공간부로 가이드된 온수의 일부는 상기 오목부를 통하여 상기 나선안내부를 통과하여 상기 케이싱의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 제공한다.
본 발명은 케이싱 내부에 스파이럴부를 구비하므로, 케이싱 내부로 공급되는 물은 스파이럴부를 따라 선회되면서 오랜 시간동안 연관과 접촉한 상태로 공간부의 상측으로 이동되어, 연관의 열 교환 효율이 향상되는 효과가 있다.
또한, 케이싱 내부로 공급되는 물은 스파이럴부를 따라 선회되면서 와류를 형성하게 되므로, 온수배출부 방향으로 이동되는 물의 유속은 빠른 속도로 화실하면부에 부딪히게 되어, 화실하면부에는 스케일이 쌓이지 않게 되는 효과가 있다.
또한, 케이싱 내부로 공급되는 물의 일부는 중앙통로부를 통과하게 되는데, 이때, 물의 유속이 빨라진 상태로 화실하면부에 부딪히게 되어, 화실하면부에는 더욱 스케일이 쌓이지 않게 되는 효과가 있다.
또한, 중앙통로부를 통과한 물의 온도는 스파이럴부를 따라 선회되는 물의 온도보다 낮게 형성되는데, 이러한 상대적으로 차가운 물은 화실하면부와 접촉하면서 회실하면부의 온도를 일시적으로 낮추게 되어, 화실하면부에 스케일이 발생되지 않도록 억제하는 효과가 있다.
또한, 화실과 케이싱 사이에 구비되는 가이드공간부는 나선안내부에 의하여 화실본체의 외주연을 선회하도록 형성되므로, 연관에 의하여 가열된 온수는 가이드공간부를 따라 화실본체의 외주연을 선회하도록 구성되고, 이에 따라 화실본체와 온수 간의 접촉 시간이 길어지게 되어, 화실의 열 교환 효율이 향상되는 효과가 있다.
또한, 나선안내부에는 복수 개의 오목부가 형성되므로, 오목부를 통하여 나선안내부를 통과하는 상대적으로 낮은 온수는 나선안내부를 따라 화실본체의 외주연을 선회하면서 온도가 상승한 고온의 온수와 혼합되어, 고온의 온수의 급격한 온도 상승을 제어하는 효과가 있다.
도 1은 종래 저탕식 보일러를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 상부에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 하부에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러의 와류안내부를 전방에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러의 와류안내부를 상부에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러의 나선안내부를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러의 연소 가스의 흐름 및 물의 흐름을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러의 케이싱본체 내부로 유입되는 물의 속도를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 상부에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러를 하부에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러(50)는 케이싱(100), 화실(200), 버너(300: 도 8 도시), 연관(500: 도 4 도시), 배기부(600: 도 8 도시) 및 와류안내부(400: 도 4 도시)을 포함한다.
케이싱(100)은 내부에 빈 공간부(130)가 구비되고 대략 원 기둥 형상으로 형성되는 케이싱본체(105)와, 케이싱본체(105)의 개방된 상부에 구비되는 상부개방부(110)와, 케이싱본체(105)의 개방된 하부를 커버하는 케이싱하면부(120)를 포함한다. 케이싱하면부(120)는 그 중앙으로 갈수록 상부개방부(110)로부터 멀어지도록 다단으로 형성되어, 케이싱하면부(120)는 그 테두리를 따라 위치되는 제 1 케이싱단차부(122)와, 제 1 케이싱단차부(122)와 일체로 연결된 상태로 케이싱하면부(120)의 중앙에 위치되되 제 1 케이싱단차부(122)보다 하부로 돌출되도록 형성되는 제 2 케이싱단차부(124)를 포함한다.
그리고 케이싱본체(105)의 하부에는 외부로부터 직수가 케이싱본체(105) 내부로 공급되도록 직수공급부(150)가 구비되고, 케이싱본체(105)의 상부에는 온수배출부(160)가 구비된다. 그리고 직수공급부(150)를 통하여 케이싱본체(105) 내부로 공급된 직수는 후술하는 연관(500)을 통하여 온수로 가열되고, 이렇게 가열된 온수는 온수배출부(160)를 통하여 외부로 배출된다.
화실(200), 버너(300), 연관(500), 배기부(600) 및 와류안내부(400)는 하기 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 화실(200)은 케이싱(100)의 케이싱본체(105)의 공간부(130) 상방에 독립된 공간이 형성되도록 대략 원 기둥 형상으로 형성되는 화실본체(205)와, 화실본체(205)의 개방된 하부를 커버하는 화실하면부(210)를 포함한다. 화실본체(205)의 개방된 상부에 후술하는 버너(300)가 삽입된다.
그리고 화실본체(205)의 외주연은 케이싱본체(105)의 내주연보다 작도록 형성되어, 화실본체(205)의 외주연과 케이싱본체(105)의 내주연 사이에는 빈 공간, 즉 가이드공간부(140: 도 8 도시)가 구비된다. 그리고 케이싱본체(105)의 내부로 유입된 급수가 연관(500)에 의하여 온수로 가열되면, 가열된 온수는 가이드공간부(140)로 가이드된 후, 케이싱본체(105)의 외부로 배출된다. 이때, 화실본체(205)의 외주연과 케이싱본체(105)의 내주연 사이에 나선 형상으로 나선안내부(250)가 형성된다. 나선안내부(250)는 도 7에서 다시 설명하기로 한다.
버너(300)는 상부개방부(110)에 장착되며 화실본체(205) 내부로 화염을 분사한다. 이러한 버너(300)는 예를 들면 가스 등의 연료를 공기와 적절하게 혼합하고 이를 연소시켜서 화염을 생성하는 통상적인 구성이다. 버너(300)에서 화실본체(205) 내부로 화염이 분사되면, 화실본체(205)에는 화염으로 인한 고온의 연소가스가 생성된다.
연관(500)은 예를 들면 내부가 빈 기둥 형상으로 형성되며, 그 일단부는 화실하면부(210)를 관통하도록 연결되고 그 타단부는 케이싱하면부(120)를 관통하도록 연결된다. 이러한 연관(500)은 복수 개로 구성되며 케이싱본체(105) 내부에 방사상으로 배열될 수 있다. 그리고 화실본체(205)에 생성된 고온의 연소가스가 연관(500) 내부로 전달되면, 연관(500)은 연소가스의 열기에 의하여 고온으로 가열된다. 그리고 연관(500)을 통과한 연소가스는 후술하는 배기부(600)로 배기된다. 이처럼 연관(500)은 버너(300)의 화염에 의한 연소가스에 의하여 고온으로 가열되므로 케이싱본체(105) 내부로 공급되는 직수를 온수로 열교환하게 된다.
배기부(600)는 케이싱하면부(120)의 하측에 장착되는 것으로, 연관(500)에서 빠져나온 연소가스, 배기가스 등을 외부로 배기한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러의 와류안내부를 전방에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러의 와류안내부를 상부에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 와류안내부(400)는 스파이럴부(410) 및 지지부(420)를 포함한다. 스파이럴부(410)는 공간부(130)에 케이싱본체(105)의 상하 방향을 따라 나선형으로 형성된다. 이때, 공간부(130)의 중앙에 위치한 중심점(P)에 중앙통로부(415)가 상하 방향으로 길게 구비되고, 스파이럴부(410)는 중앙통로부(415)를 중심으로 하여 나선형으로 형성된다. 여기서 중앙통로부(415)는 공간부(130)와 일체로 형성되는 공간으로, 별도의 독립된 공간이 아님을 밝혀둔다. 그리고 스파이럴부(410)의 외측은 케이싱본체(105)의 내주연에 밀착된다. 그리고 스파이럴부(410)의 연관(500)과 대향되는 위치에는 연관(500)이 관통되도록 복수 개의 연관안내홀(412)이 형성된다. 복수 개의 연관안내홀(412)은 중앙통로부(415)를 중앙에 두고 방사형으로 배열될 수 있다. 그리고 복수 개의 연관안내홀(412) 중 중앙통로부(415)와 마주보는 연관안내홀(412)은 중앙통로부(415)의 테두리를 따라 배열되되 중앙통로부(415) 방향으로 개방되도록 형성될 수 있다.
지지부(420)는 바 형상으로 길게 형성되며, 한 쌍으로 구성되어 스파이럴부(410)의 양측에 관통된다. 이러한 지지부(420)의 상측은 화실(200)의 화실하면부(210)에 연결되고, 지지부(420)의 하측은 연관(500)과 겹치지 않도록 스파이럴부(410)를 관통한 상태로 케이싱(100)하면부에 연결된다. 그리고 스파이럴부(410)는 지지부(420)에 고정된다. 이때, 스파이럴부(410)의 상측은 지지부(420)에 지지된 상태로 화실(200)의 화실하면부(210)와 이격되도록 위치되고, 스파이럴부(410)의 하측은 지지부(420)에 지지된 상태로 케이싱(100)하면부와 이격되도록 위치된다. 여기서 공간부(130)는 스파이럴부(410)의 하측과 케이싱(100)하면부 사이에 위치되는 제 1 공간부(132), 상하로 마주보도록 위치되는 스파이럴부(410) 사이에 위치되는 제 2 공간부(134) 및 스파이럴부(410)의 상측보다 상부에 위치되는 제 3 공간부(136)로 구분된다. 그리고 케이싱본체(105)의 상부와 하부에 온수배출부(160)와 직수공급부(150)가 각각 형성되되, 온수배출부(160)는 스파이럴부(410)의 상측보다 상부에 위치되고, 직수공급부(150)는 스파이럴부(410)의 하측보다 하부에 위치된다.
그리고 직수공급부(150)를 통하여 공간부(130) 내부로 공급되는 물 즉, 직수는 스파이럴부(410)를 따라 선회되면서 공간부(130)의 상측으로 이동된다. 이때, 직수는 스파이럴부(410)를 따라 선회되면서 오랜 시간동안 연관(500)과 접촉하게 되어, 연관(500)의 열 교환 효율이 향상되는 효과가 있다.
또한, 직수는 스파이럴부(410)를 따라 선회되면서 와류를 형성하게 되므로, 온수배출부(160) 방향으로 이동되는 물의 유속은 균일하게 유지되어, 유속이 빨리진 물은 빠른 속도로 화실하면부(210)에 부딪힌 후 이어서 가이드공간부(140)로 이동되어, 화실하면부(210)에는 스케일이 쌓이지 않게 되는 효과가 있다.
또한, 직수 중 일부는 중앙통로부(415)를 통과하게 되는데, 이때, 물의 유속이 빨라진 상태로 화실하면부(210)에 부딪히게 된다. 이에 따라, 화실하면부(210)에는 더욱 스케일이 쌓이지 않게 되는 효과가 있다. 또한, 중앙통로부(415)를 통과한 물의 온도는 스파이럴부(410)를 따라 선회되는 물의 온도보다 낮게 형성되는데, 이러한 상대적으로 차가운 물은 화실하면부(210)와 접촉하면서 회실하면부의 온도를 일시적으로 낮추게 된다. 여기서 스케일은 화실하면부(210)의 온도가 높을수록 잘 발생되는 경향이 있는데, 본 발명과 같이 중앙통로부(415)를 통과한 차가운 물이 화실하면부(210)의 온도를 일시적으로 낮추게 되면, 스케일 발생이 억제하는 효과가 있다.
또한, 지지부(420)에 의하여 스파이럴부(410)는 케이싱(100)하면부의 상부로 이격되도록 위치되어, 스파이럴부(410)의 상측과 화실(200)의 화실하면부(210) 사이에 제 3 공간부(136)가 구비되고, 스파이럴부(410) 하측과 케이싱(100)하면부 사이에 제 1 공간부(132)가 구비된다. 그리고 온수배출부(160)는 스파이럴부(410)의 상측보다 상부에 위치되고, 직수공급부(150)는 스파이럴부(410)의 하측보다 하부에 위치되어, 직수공급부(150)를 통하여 케이싱본체(105) 내부로 공급되는 직수는 스파이럴부(410)의 하측과 케이싱(100)하면부 사이의 공간으로 유입된 후 스파이럴부(410)를 따라 선회되도록 구성된다. 이처럼 스파이럴부(410)를 케이싱(100)하면부의 상부로 이격되도록 위치시킨다 하더라도, 케이싱본체(105) 내부로 공급되는 직수는 스파이럴부(410)를 따라 선회되므로, 스파이럴부(410)의 길이를 케이싱(100)하면부에 맞닿을 때까지 길게 형성하지 않아도 된다. 이에 따라 본 발명은 스파이럴부(410)의 길이를 짧게 형성할 수 있어, 제품의 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러의 나선안내부를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 나선안내부(250)는 가이드공간부(140) 즉, 화실본체(205)의 외주연과 케이싱본체(105)의 내주연 사이에 나선 형상으로 형성되는 것으로, 바람직하게는 화실본체(205)의 외주연을 따라 나선 형상으로 형성된다. 그리고 가이드공간부(140)로 가이드된 온수는 나선안내부(250)를 따라 화실본체(205)의 외주연을 선회한 후 온수배출부(160)를 통하여 케이싱(100)의 외부로 배출된다. 이처럼 가이드공간부(140)로 가이드된 온수는 나선안내부(250)를 따라 화실본체(205)의 외주연을 선회하도록 구성되므로, 화실본체(205)와 온수 간의 접촉 시간이 길어지게 되어, 화실(200)의 열 교환 효율이 향상되는 효과가 있다.
이때, 케이싱본체(105)의 내주연 방향을 향하는 나선안내부(250)의 외측 길이방향을 따라 오목하게 형성되는 복수 개의 오목부(252)가 더 형성된다. 따라서, 나선안내부(250)를 따라 화실본체(205)의 외주연을 선회하는 온수의 일부는 오목부(252)를 통하여 나선안내부(250)를 통과하게 된다. 이처럼 나선안내부(250)에 오목부(252)로 인한 틈새를 둠으로써, 오목부(252)를 통하여 나선안내부(250)를 통과하는 온수가 나선안내부(250)를 따라 화실본체(205)의 외주연을 선회하는 온수와 혼합된다. 그러면 오랜 시간동안 나선안내부(250)를 따라 화실본체(205)의 외주연을 오랫동안 선회하면서 온도가 상승한 고온의 온수에 화실본체(205)의 외주연을 선회하지 않아 온도가 상대적으로 낮은 저온의 온수가 섞이게 되어, 고온의 온수의 급격한 온도 상승을 제어하게 되는 효과가 있다. 또한, 나선안내부(250)는 일체형으로 제작됨으로써, 작업성을 향상시키고 원가를 절감하는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러의 연소 가스의 흐름 및 물의 흐름을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 8을 참조하면, 버너(300)가 점화되면, 화실본체(205) 내부로 화염이 분사되어, 화실본체(205) 내부에는 고온의 연소가스가 생성된다. 이러한 연소가스는 화실본체(205)를 가열시킨 후, 복수 개의 연관(500) 내부를 따라 이동되면서 연관(500)을 가열시키고, 이어서 배기부(600)로 이동되어 외부로 배출된다.
그리고 물은 직수공급부(150)를 통하여 케이싱본체(105) 내부의 제 1 공간부(132)로 공급된 후 연관(500)에 의하여 가열된다. 그 후, 물은 스파이럴부(410) 사이의 제 2 공간부(134)를 따라 이동되거나 또는 중앙통로부(415)를 따라 이동된 후 제 3 공간부(136)로 공급되며, 이어서 화실하면부(210)에 부딪히게 된다. 이때, 화실하면부(210)에 부딪힌 물은 화실하면부(210)를 빠른 속도로 지나가게 되어, 화실하면부(210)에는 스케일이 쌓이지 않게 되는 효과가 있다.
그리고 화실하면부(210)를 지나간 물은 가이드공간부(140)를 따라 화실본체(205)의 외주연을 선회하면서 온수로 열교환이 진행되고, 이렇게 생성된 온수는 온수배출부(160)를 통하여 외부로 배출된다.
한편, 버너(300)는 상부개방부(110)의 중앙에 장착되므로, 버너(300)에서 화실본체(205)의 중앙 방향으로 공급되는 화염의 양은 많은 상대적으로 반면, 버너(300)에서 화실본체(205)의 테두리로 공급되는 화염의 양은 상대적으로 적게 된다. 이에 따라 화실하면부(210)에서 연관(500)으로 제공되는 연소가스의 온도 또한 그 위치에 따라 서로 상이한 상태로 제공된다. 이를 해결하기 위하여 화실하면부(210)를 그 중앙으로 갈수록 상부개방부(110)로부터 멀어지도록 다단으로 형성하여, 화실하면부(210)는 그 테두리를 따라 위치되는 제 1 화실단차부(212)와, 제 1 화실단차부(212)와 일체로 연결된 상태로 화실하면부(210)의 중앙에 위치되되 제 1 화실단차부(212)보다 하부로 돌출되도록 형성되는 제 2 화실단차부(214)를 포함하도록 구성된다. 그러면 제 2 화실단차부(214)는 제 1 화실단차부(212)보다 상부개방부(110)로부터 멀리 이격되도록 위치되어, 제 2 화실단차부(214)와 연결된 연관(500)으로 제공되는 연소가스의 온도 및 제 1 화실단차부(212)와 연결된 연관(500)으로 제공되는 연소가스의 온도가 상호 비슷해지게 된다. 이처럼 각 연관(500)으로 제공되는 연소가스의 온도가 비슷해지므로, 케이싱본체(105)의 공간부(130)로 채워지는 물은 전반적으로 균일하게 가열되는 효과가 있다. 또한, 케이싱본체(105)에 위치되는 복수의 연관(500)이 고르게 가열되므로, 연관(500)의 수명 및 교체 시기가 동일해지며, 따라서 연관(500)의 유지 보수 및 관리가 용이한 효과가 있다.
또한, 케이싱하면부(120)는 화실하면부(210)의 단차진 형상에 대응되도록 제 1 케이싱단차부(122) 및 제 2 케이싱단차부(124)로 구성되므로, 제 1, 2 화실단차부(212, 214)와 제 1, 2 케이싱단차부(122, 124) 간의 이격 거리가 동일하게 구성되어, 복수의 연관(500)은 상호 동일한 길이로 구성되며, 이에 따라, 한 종류의 연관(500)만을 사용할 수 있어, 생산 단가가 낮아짐은 물론 조립 속도가 향상되어, 전반적으로 생산성이 향상되는 효과가 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러의 케이싱본체 내부로 유입되는 물의 속도를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 직수공급부(150)를 통하여 케이싱본체(105) 내부로 공급되는 물은 스파이럴부(410)를 따라 선회되면서 화실하면부(210) 방향으로 안내될 수 있다. 그리고 도 9에서 점선이 많은 지역은 물의 속도가 빠른 것을 나타내며, 점선이 많을수록 물의 속도가 빠름을 알 수 있다. 이를 참조하면, 스파이럴부(410)를 따라 선회되면서 화실하면부(210) 방향으로 안내되는 물은 정체구간을 억제하여 유속을 균일하게 유지함으로써 물의 경도가 높은 지역에서도 스케일이 화실하면부(210)에 축적되지 않도록 억제하는 효과가 있다.
또한, 직수공급부(150)를 통하여 케이싱본체(105) 내부로 공급되는 물은 중앙통로부(415)를 따라 다이렉트로 화실하면부(210) 방향으로 안내될 수도 있다. 이 경우, 물은 좁은 중앙통로부(415)를 따라 화실하면부(210) 방향으로 이동되면서 이동속도가 빨라지게 되어, 화실하면부(210)에 형성되는 스케일을 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명을 이로 한정하지 않음은 당연하고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
50: 저탕식 보일러
100: 케이싱 105: 케이싱본체
110: 상부개방부 120: 케이싱하면부
122: 제 1 케이싱단차부 124: 제 2 케이싱단차부
130: 공간부 132: 제 1 공간부
134: 제 2 공간부 136: 제 3 공간부
140: 가이드공간부 150: 직수공급부
160: 온수배출부 200: 화실
205: 화실본체 210: 화실하면부
212: 제 1 화실단차부 214: 제 2 화실단차부
250: 나선안내부 300: 버너
400: 와류안내부 410: 스파이럴부
412: 연관안내홀 415: 중앙통로부
420: 지지부 500: 연관
600: 배기부

Claims (10)

  1. 내부에 공간부가 형성되되, 상기 공간부의 상방에 독립된 화실이 구비되는 케이싱;
    상기 화실 내부로 화염을 분사하는 버너;
    일측은 상기 화실의 하면에 연결되고 타측은 상기 공간부의 하방으로 연장되는 복수 개의 연관;
    상기 공간부에 상기 케이싱의 상하 방향을 따라 나선형으로 형성되는 스파이럴부를 갖는 와류안내부; 및
    상기 케이싱의 하부에 구비되며 상기 연관과 연결되는 배기부를 포함하고,
    상기 버너가 분사하는 화염은 상기 연관 내부를 따라 이동되면서 상기 연관을 가열시킨 후 상기 배기부로 이동되고,
    상기 공간부의 일측으로 공급되는 물은 상기 스파이럴부를 따라 선회되면서 상기 공간부의 타측으로 이동되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스파이럴부는 상기 공간부의 중앙에 상하 방향으로 구비되는 중앙통로부를 중심으로 하여 나선형으로 형성되고,
    상기 공간부의 하부로 공급되는 물은 상기 스파이럴부를 따라 선회되면서 상기 화실 방향으로 안내되거나 또는 상기 중앙통로부를 따라 상기 화실 방향으로 안내되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스파이럴부의 외측은 상기 케이싱의 내주연에 밀착되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러.
  4. 제 1 항에 있어서,
    복수 개의 상기 연관은 방사상으로 배열되고,
    상기 스파이럴부에는 복수 개의 상기 연관이 관통되도록 복수 개의 연관안내홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 와류안내부는, 일측은 상기 화실의 하면에 연결되고 타측은 상기 연관과 겹치지 않도록 상기 스파이럴부를 관통한 상태로 상기 케이싱의 하부에 연결되는 지지부를 더 포함하고,
    상기 스파이럴부는 상기 지지부에 고정되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스파이럴부의 상측은 상기 지지부에 지지된 상태로 상기 화실의 하면과 이격되도록 위치되고, 상기 스파이럴부의 하측은 상기 지지부에 지지된 상태로 상기 케이싱의 하부와 이격되도록 위치되고,
    상기 케이싱의 상부와 하부에 온수배출부와 직수공급부가 각각 형성되되, 상기 온수배출부는 상기 스파이럴부의 상측보다 상부에 위치되고, 상기 직수공급부는 상기 스파이럴부의 하측보다 하부에 위치되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간부의 상측과 마주보는 상기 화실의 하면부는 그 중앙으로 갈수록 상기 케이싱의 상면부로부터 멀어지도록 다단 형상으로 형성되고,
    상기 공간부의 하측과 마주보는 상기 케이싱의 하면부는 상기 화실의 하면부와의 이격 거리가 동일하도록 다단 형상으로 형성되고,
    상기 연관의 상단은 상기 화실의 하면부에 관통되도록 설치되고, 상기 연관의 하단은 상기 케이싱의 하면부에 관통되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 화실의 외주연은 상기 케이싱의 내주연보다 작도록 형성되어, 상기 화실의 외주연과 상기 케이싱의 내주연 사이에 가이드공간부가 구비되고,
    외부에서 상기 공간부로 유입된 급수가 상기 연관에 의하여 온수로 가열되면, 가열된 온수는 상기 가이드공간부로 가이드된 후 상기 케이싱의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 화실의 외주연을 따라 나선 형상으로 나선안내부가 형성되고,
    상기 가이드공간부로 가이드된 온수는 상기 나선안내부를 따라 상기 화실의 외주연을 선회한 후 상기 케이싱의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 케이싱의 내주연 방향을 향하는 상기 나선안내부의 외측 길이방향을 따라 복수 개의 오목부가 형성되고,
    상기 가이드공간부로 가이드된 온수의 일부는 상기 오목부를 통하여 상기 나선안내부를 통과하여 상기 케이싱의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 와류안내부를 구비하는 저탕식 보일러.
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