KR20200023724A - 폐열을 활용하는 온수 겸용 스팀 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐열을 활용하는 온수 겸용 스팀 보일러에 관한 것으로서, 보일러 동작과정에서 외부로 발산되는 폐열을 활용하여 온수가열원으로 활용토록 함으로서 보일러의 에너지 효율을 향상시키기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 내부에 전기히터(11) 및 열매체유(12)가 충진 구비되어진 가열챔버(10)와; 상기 가열챔버(10)를 감싸는 형태로 외측에 구비되며, 내부에 급수구(21)를 통해 유입된 물(W)이 일정 수위로 보관된 상태에서 가열챔버(10)로 부터 전달된 열에 의해 가열되어 발생된 스팀이 스팀배출구(22)를 통해 배출되어지는 스팀실(20)과; 상기 스팀실(20)을 감싸는 형태로 외측에 구비되며, 내부에는 외부로 부터 공급된 물이 순환되어질 수 있도록 온수배관(31)이 다층형태로 감겨져 구성되는 온수 열교환실(30)을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

폐열을 활용하는 온수 겸용 스팀 보일러{HOT WATER AND STEAM BOILER}

본 발명은 스팀 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스팀가열 후 발생된 폐열을 온수로 재활용하여 에너지 효율을 향상시키도록 하는 폐열을 활용하는 온수 겸용 스팀 보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 전기히터 가열방식 스팀보일러는 히터 가열에 의해 수조 내의 물을 고온의 스팀(증기)으로 발생시켜 배출구를 통해 실내난방 등과 같은 원하는 곳으로 배출하도록 되어있다.

도 1은 종래 일 예에 따른 스팀보일러를 나타낸 것으로서, 물이 가열되어 스팀을 발생시키는 스팀실(100)과, 상기 스팀실(100)에 물(110)을 가열시키기 위한 전기히터(210) 및 열매체유(220)가 구비된 가열챔버(200)로 이루어지고, 가열챔버(200)내에 전기히터(210) 발열에 의해 발생된 열이 열매체유(220)를 통해 스팀실(100) 내의 물(110)에 전달되어지는 구성으로 이루고 있음을 확인할 수 있다.

상기와 같은 종래 스팀보일러에서는 스팀실(100) 내에 담겨 지는 물은 항상 일정한 수위를 유지시킨 상태로 가열될 수 있도록 수위감지수단(미도시)이 구비되어 있고, 그 수위감지수단에 의해 스팀실의 물이 줄어든 상태가 감지되면 외부의 수도관 등에서 공급되는 물을 보충하게 된다.

한편, 가열챔버(200) 내의 열매체유(220)는 약 200~400℃로 가열이 이루어지며, 스팀실(100) 역시 약 150~250℃의 고온상태를 이루게 되므로 열손실을 방지하고 작업자의 화상발생 방지를 위해 보일러 외벽면에 별도의 단열덮개(300)를 씌워주게 된다.

그러나, 단열덮개에 의한 방법은 열손실 방지에는 한계가 있게 되며, 또한 단열덮개 설치에 따른 시공비용을 상승시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 보일러의 스팀 발생과정에서 발생 되는 내부열을 활용하여 온수가열 원으로 이용할 수 있도록 함으로서 에너지 효율을 극대화하도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 스팀 보일러는, 내부에 전기히터 및 열매체유가 충진 구비되어진 가열챔버와; 상기 가열챔버를 감싸는 형태로 외측에 구비되며, 내부에 급수구를 통해 유입된 물이 일정 수위로 보관된 상태에서 가열챔버로부터 전달된 열에 의해 가열되어 발생 된 스팀이 스팀배출구를 통해 배출되어지는 스팀실과; 상기 스팀실을 감싸는 형태로 외측에 구비되며, 내부에는 외부로 부터 공급된 물이 순환되어 질 수 있도록 온수배관이 다층형태로 감겨져 구성되는 온수 열교환실을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 스팀보일러는, 보일러 동작과정에서 외부로 발산되는 폐열을 활용하여 온수가열원으로 활용하도록 함으로서 보일러의 에너지 효율을 향상시키는 효과를 나타낸다.

도 1은 종래 일 예에 따른 스팀보일러 단면 구조도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스팀보일러 단면 구조도.
도 3은 본 발명의 제1응용예에 따른 도 2의 A부 확대도.
도 4는 본 발명의 제1응용예에 따른 스팀실 외벽 단면 확대도.
도 5는 본 발명의 제2응용예에 따른 도 2의 A부 확대도.
도 6은 본 발명의 제2응용예에 따른 지지구 상세 단면도.
도 7은 본 발명의 제3응용예에 따른 스팀보일러 단면 구조도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스팀보일러 구조를 도 2를 통해 살펴보면, 보일러 내부 중앙에 위치하는 가열챔버(10)는 내부에 고온 발열이 이루어지는 전기히터(11) 및 열전달 효율 향상을 위한 열매체유(12)가 충진 구비되어져 있으며, 가열챔버(10)를 감싸는 형태로 외측에 구비되는 스팀실(20)에는 내부에 급수구(21)를 통해 유입된 물(W)이 일정 수위로 보관됨으로써 가열챔버(10)로 부터 전달된 열에 의해 발생 된 스팀이 스팀배출구(22)를 통해 배출되어지게 된다. 미설명 부호 24는 스팀실(20) 외벽을 이루는 스팀챔버를 나타낸다.

한편, 스팀실(20)을 감싸는 형태로 외측에는 본 발명의 온수 열교환실(30)이 구성되어지게 되는데, 온수 열교환실(30) 내부에는 외부로부터 공급된 물이 순환되어 질 수 있도록 온수배관(31)이 다층형태로 감겨져 구비되어짐을 확인할 수 있다. 미설명 부호 32는 온수 열교환실(30)의 외벽을 이루는 외부 열막음판을 나타낸다.

즉, 온수배관(31)은 스팀챔버(24)를 나선형태로 감싸며 구비됨으로써 외부로부터 유입된 냉수가 온수배관(31)을 통과하는 과정에서 데워져서 온수로 변환되어 진 후 사용처로 공급되어 질 수 있도록 구성되었다. 이때 온수배관(31)이 밀착되도록 감겨지는 형태를 이루는 것을 확인할 수 있다.

특히, 온수 열교환실(30) 내부는 진공상태를 이루도록 함이 바람직하다.

도면 중 미설명 부호 13은 전기히터(11)에 전원을 공급하기 위해 연결된 전원케이블이고, 14는 받침대를 각각 나타낸다.

이와 같은 구조를 이루는 본 발명 스팀보일러의 동작에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.

먼저, 급수구(21)를 통해 물을 공급하여 스팀실(20) 내부에 물이 일정수위로 채워지도록 한 상태에서 가열챔버(10) 내부의 전기히터(11)에 전원을 공급하면 히터 발열이 이루어지고 이로 인해 열매체유(12)가 약 200~400℃로 가열됨과 함께 스팀실(20)로 열전달이 이루어지게 된다.

따라서, 스팀실(20) 내부온도가 150~250℃ 를 이루면서 물(W)의 고온 가열이 이루어져 고온/고압의 스팀이 발생되어지게 되고, 이때 발생 된 스팀 온도는 약 150℃를 이루어 스팀배출구(22)를 통해 공급되어 져 실내 난방열원으로 사용되어 지게 된다.

한편, 이러한 스팀보일러 동작과정에서 스팀실(20)에서 발생 되어 외부로 낭비되던 폐열은 본 발명에서의 온수 열교환실(30)에서 온수 가열원으로 활용되어지게 된다.

즉, 스팀실(20)을 감싸고 있는 온수배관(31)을 통해 유입된 냉수는 온수배관(31)을 경유하는 과정에서 가열이 이루어지게 되고, 따라서 가열이 이루어진 온수는 온수배관(31)을 거쳐 배출된 후 욕실 등의 급탕수로 사용이 되어지게 된다.

따라서, 본 발명은 스팀보일러에서 발생 되는 폐열을 온수 가열원으로 재활용함으로써 보일러의 에너지 효율을 극대화할 수 있게 됨을 알 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4는 본 발명의 제1응용예에 따른 구조를 나타낸 것이다.

즉, 도 2의 A부의 구조를 일부 변경하여 스팀실(20) 외벽면에는 온수배관(31)과의 열교환 효율 증대를 위해 온수배관(31)이 안착되어 질 수 있는 제1 배관안착홈(23)이 온수배관(31)을 따라 나선형태로 형성된 것이다.

이와 같은 구조를 이루게 되면, 온수배관(31)이 제1 배관안착홈(23)에 안착 가이드되어짐으로서 구조적 안정성을 향상시킴과 함께 스팀실(20) 외벽과의 접촉면적이 증대되어 열교환 효율이 향상되어 질 수 있게 된다.

또한, 도 5 및 도 6은 본 발명의 제2응용예에 따른 구조를 나타낸 것으로서, 적층형태로 구비되는 온수배관(31)은 높이를 달리하는 배관 상호 간에 직접 접촉이 방지되도록 일정 높이 이격시킨 상태에서 상호간에 안정적인 지지를 위한 지지를 위한 지지구(40)가 구비되어지되, 상기 지지구(40)의 상면과 하면에는 각각 온수배관(31)이 안착되어 질 수 있도록 제2 배관안착홈(43)이 형성된 것이다.

또한, 제2 배관안착홈(43)에는 온수배관(31)의 배관의 산화 방지를 위한 테프론 코팅층(43)이 형성됨이 바람직하다.

이와 같은 구조를 이루게 되면, 제2 배관안착홈(43)을 상면과 하면에 각각 형성하고 있는 지지구(40)에 의해 높이를 달리하는 온수배관(40) 상호간의 안정적인 지지가 이루어질 수 있게 되어, 스팀보일러의 이동 또는 설치과정에서 외부 충격에 의한 변형이나 파손발생이 방지되어 질 수 있게 되는 것이다.

특히, 온수배관(31)의 산화 방지를 위한 테프론 코팅층(43)이 제2 배관안착홈(43)에 형성되어짐으로써 전체적인 장치의 내구성 및 신뢰성이 향상되어 질 수 있게 된다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 스팀보일러 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

예를 들면, 도 7의 제3응용예에서와 같이 온수배관(31) 없이 온수 열교환실(30)에 물이 채워지도록 하여 입수 및 출수 할 수도 있게 된다.

따라서, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

10 : 가열챔버 11 : 전기히터
12 : 열매체유 13 : 전원케이블
20 : 스팀실 21 : 급수구
22 : 스팀배출구 23 : 제1 배관안착홈
24 : 스팀챔버 30 : 온수 열교환실
31 : 온수배관 32 : 외부열막음판

Claims (6)

1. 내부에 전기히터(11) 및 열매체유(12)가 충진 구비되어진 가열챔버(10)와;
   상기 가열챔버(10)를 감싸는 형태로 외측에 구비되며, 내부에 급수구(21)를 통해 유입된 물(W)이 일정 수위로 보관된 상태에서 가열챔버(10)로 부터 전달된 열에 의해 가열되어 발생된 스팀이 스팀배출구(22)를 통해 배출되어지는 스팀실(20)과;
   상기 스팀실(20)을 감싸는 형태로 외측에 구비되며, 내부에는 외부로 부터 공급된 물이 순환되어질 수 있도록 온수배관(31)이 다층형태로 감겨져 구성되는 온수 열교환실(30);
   을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 하는 폐열을 활용하는 온수 겸용 스팀 보일러.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 온수 열교환실(30) 내부는 진공상태를 이루는 것을 특징으로 하는 폐열을 활용하는 온수 겸용 스팀 보일러.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 스팀실(20) 외벽면을 이루는 스팀챔버(24)에는 온수배관(31)과의 열교환 효율 증대를 위해 온수배관(31)이 안착되어질 수 있는 제1 배관안착홈(23)이 나선형태로 형성된 것을 특징으로 하는 폐열을 활용하는 온수 겸용 스팀 보일러.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 적층형태로 구비되는 온수배관(31)은 높이를 달리하는 배관 상호간에 안정적인 지지를 위한 지지를 위한 지지구(40)가 구비되어지되, 상기 지지구(40)의 상면과 하면에는 각각 온수배관(31)이 안착되어질 수 있도록 제2 배관안착홈(43)이 형성된 것을 특징으로 하는 폐열을 활용하는 온수 겸용 스팀 보일러.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제2 배관안착홈(43)에는 온수배관(31)의 산화 방지를 위한 테프론 코팅층(43)이 형성된 것을 특징으로 하는 폐열을 활용하는 온수 겸용 스팀 보일러.
6. 내부에 전기히터(11) 및 열매체유(12)가 충진 구비되어진 가열챔버(10)와;
   상기 가열챔버(10)를 감싸는 형태로 외측에 구비되며, 내부에 급수구(21)를 통해 유입된 물(W)이 일정 수위로 보관된 상태에서 가열챔버(10)로 부터 전달된 열에 의해 가열되어 발생된 스팀이 스팀배출구(22)를 통해 배출되어지는 스팀실(20)과;
   상기 스팀실(20)을 감싸는 형태로 외측에 구비되며, 내부에는 외부로 부터 공급된 냉수가 스팀실(20)과의 열교환을 통해 가열된 후 온수로 배출되어지는 온수 열교환실(30);
   을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 하는 폐열을 활용하는 온수 겸용 스팀 보일러.
   

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