KR930007292Y1 - 온수 보일러 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

온수 보일러

제1도는 종래 보일러의 구성도.

제2도는 본 고안의 보일러 전체 구성도로써, 바닥설치형의 기름보일러의 일예시도.

제3도는 본 고안의 다른 실시예로써, 벽걸이용 가스보일러의 일예시도.

제4도는 본 고안에 적용되는 내압 자동 조절장치.

제5도는 본 고안의 보일러 난방수 자동급수 장치도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 보일러 동체 2 : 가열실

3 : 보충수 탱크 4 : 팽창관

5 : 난방출수관 6 : 급탕입수관

7 : 급탕출수관 8 : 전자변

9 : 저수위감지기 10 : 난방수 보충관

11 : 펌프

본 고안은 본원출원인의 선출원 실용신안 제90-21610호를 기초로 고안된 가정용 온수 보일러에 대한 것으로, 특히 대기압하에서 가열실내 난방수의 압력이 자동으로 조절될 수 있도록된 온수보일러에 관한 것이다.

일반적으로 온수를 순환시켜 난방 및 급탕을 실시하는 시스템에서는 보일러 동체 내부에 설치되어 있는 가열실(열교환기라고도 하며, 난방수가 층입되는 수실과 연소화염 이동로인 연소실로 구성됨)내의 물(난방수)을 기름, 가스, 석탄, 전기등의 연료를 열원으로 이용, 가열시켜 고온으로 가열된 물이 순환 공급되면서 난방과 급탕이 이루어지도록 하고 있는 바, 이와 같은 난방장치에 있어서는 반드시 순환하는 난방수의 자연 감소로 인한 난방수 보충장치와 보일러 난방수의 온도 상승시 체적 행창에 의한 보일러 내부 압력상승에 대한 팽창장치가 필요하게 된다.

그러므로, 종래에는 이를 해결하기 위해 제1도의 예시도에서와 같이 보일러와도 별도로 즉, 보일러 동체 외부에 불탑등을 이용한 보충수통(팽창탱크)을 설치하여 이를 난방귀환관에 연결시켜 자연 감소되는 난방수를 보충토록 하는 한편, 난방수 출력라인 제일 높은 부분에서 보충수통으로 연장되는 팽창관(릴리프관)을 설치하여 보일러내의 팽창 압력조절이 이루어지도록 하는 방식을 채택 사용하여 왔었다.

그러나, 이와 같이 보충수통을 보일러 외부에 설치하여 물을 보충하고 내압을 조절하는 방식은 이를 설치하기위한 별도의 설치공간과 자연 수두압이 발생토록 일정한 높이가 필요하고 보충수통 내부에서 발생하는 이물질(스케일녹)의 침전 및 외부로 부터의 먼지유입으로 보충수 유입관의 막힘과 보충수 수위조절용 불탑의 잦은 고장등으로 보일러실이 침수되거나 전자기기 및 정밀모터등의 부착된 보일러에 치명적인 고장내지 하자의 발생을 유발시키는 원인이 되어 왔었으며, 또한 보일러의 설치후 수개월동안 물속에 녹아있는 용존산소에 의해 발생되는 공기를 정기적으로 빼내야 하는등 사용상의 번거로움이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 온수 보일러가 갖는 제반 문제점을 감안하여 급탕라인을 통한 급수가 이루어지도록 하고 질소가스를 충진한 고가의 밀폐식 팽창탱크가 아닌 대기개방형의 반밀폐형 보충수탱크를 보일러 동체 내부에 설치하여 보일러 설치작업의 편이성 및 안전성을 도모함과 동시에 난방수의 압력조절(팽창 및 보충)이 자동으로 이루어지도록 하고, 보충수탱크에 설치된 저수위감지기의 감지동작에 따라 전자변의 개폐동작으로 급탕라인을 통한 자동 급수가 이루어지도록 한 것으로 이를 첨부도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

난방기능과 급탕기능을 갖는 전기, 태양열, 기름, 가스, 석탄, 연탄 및 기타연료를 열원으로 이용하는 온수 보일러를 구성함에 있어서, 보일러 동체(1) 내부에 가열실(2)과 연결되는 대기개방형의 보충수탱크(3)를 설치하여 수실내의 수압 완충 기능을 수행토록 하고, 급탕입수관(6)에 전자변(8)이 설치된 난방수 보충관(10)을 분기하여 가열실(2)의 상단 또는 보충수탱크(3)에 설치된 저수위감지기(9)의 감지동작에 따라 가열실(2)내 수실에 난방수의 자동보충이 이루어지도록 한 것으로, 보일러 동체(1) 내부에 설치되는 보충수 탱크(3)는 팽창관(4) 및 내압조절용 소켓(13)을 통하여 가열실(2)과 연결되어 있으며, 보충수 탱크(3)는 탱크로서의 기능을 겸비하도록 대기 개방형으로 구성된다.

보충수탱크(3)의 내부압력은 그 상부일측에 천설된 오버플로우홀(17)에 의해 대기압과 같은 압력으로 유지된다.

여기서 가열실(2)과 보충수탱크(3)를 연결시키는 팽창관(5)은 싸이폰관으로 설치할수도 있으며, 보충수탱크(3)에 연결되는 팽창관(4)의 선단은 보충수탱크(3) 내부로 삽입되어 물속에 잠기도록 설치된다. 또한, 상기의 팽창관(4)은 보충수탱크(3)의 저면에 연결시킬 수도 있는데 이는 설계상의 변형에 지나지 않는다.

도면중 미설명 부호, 12는 난방수귀환관, 13은 팽창관(4)을 설치하기 위한 연결소켓, 14는 온도센서, 15는 CTC 콘트롤장치, 16은 보일러 동체(1)내의 가열실(2)을 차폐하기 위한 격판이다.

아와같이 구성되는 본 고안의 작용효과를 설명하면, 보일러 동체(1)내에 설치되어 있는 수실과 연소실로 이루어진 가열실(2)이 가열되면서 수실내에 충만되어 있는 물이 난방출수관(5)을 통하여 순환하면서 난방이 실시되고, 급탕입수관(6)을 통하여 유입된 차거운 물이 수실내부를 지나면서 가열되어 급탕출수관(7)을 통하여 급탕수로 이용되는 과정은 통상의 보일러 기능과 같다.

여기서 난방수의 원활한 순환을 위하여 보일러 동제내에는 순환펌프(11)가 설치되는데 제2, 3도에 도시된 바와같이 난방수 귀환관에 설치되는 것이 일반적이다.

그런데, 이와같은 난방기능을 수행함에 있어서 수실내에는 난방순환에 필요한 물이 항시 충만되어 있어야함은 물론이고, 가열실(2)의 가열에 따른 내부 압력조절이 유지되어야 하는바, 본 고안에서는 이같은 두가지 기능이 보일러 동체(1)내부에 설치되는 팽창관(4)으로 연결된 보충수탱크(3)와 난방수보충관(10)을 통하여 이루어지도록 하고 있다. (종래에는 보일러외부에 별도 설치되는 보충수를 이용하였음).

즉, 보일러의 가열실(2)이 가열되면 가열실(2)내의 물의 온도가 상승하게 되므로 가열실 내부 압력이 상승하여 증가분의 물이 팽창관(4)을 통해 보일러 동체(1)내부에 설치되고 반밀폐 상태인 대기 개방형의 보충수탱크(3)로 흘러 넘어가게 된다. (팽창압력 흡수).

이때 가열실(2)의 가열이 중지된 상태에서 가열실(2)내 고온의 난방수가 온돌방이나 라지에이터로 순환되는 과정을 반복하게 되므로 가열실(2)로 유입되는 냉각된 난방귀환수의 영향으로 가열실(2)내 수실의 물온도가 떨어지게 되므로 물의 체적이 줄어들어 내부압력이 대기압 이하로 떨어지게 된다. 그러므로 동 팽창관(4)을 통하여 보충수 탱크(3)속의 물이 역유입되어 팽창 출력되었던 물이 자체 보충되게 되는 것이며, 난방 가동중에는 위와같이 난방수가 압력의 증감에 따라 하나의 팽창관(4)을 통해 보충수 탱크로 넘어갔다 다시 넘어오는 과정을 반복하면서 가열실 내부압력 조절이 자동으로 실현되는 것이다.

이를 일실시예를 들어 설명하면, 처음 10℃의 물(수도물)로 난방부하부(난방배관) 및 가열실(2)을 충반시켰을 때 버너가 가동하여 90℃까지 물의 온도가 올라갔다면 체적 팽창된 물의 양은 다음과 같다.

10℃ 물=보일러 가열실 관수량+난방코일관수량(25평 코일시공을 300m로 가정시)=36ℓ+πD²/4×1000×코일길이CD는난방코일내경반지름)=36ℓ+π×0.016²/4×1000×300m=36ℓ+60.32ℓ=96.32ℓ 여기서 10℃물96.32ℓ가90℃까지 온도상승이 되었을 때의 팽창된 물의 양은 10℃총물량×(90℃일때의 물의 비체적-10℃일때의 물의 비체적)이므로 팽창된 물의 양=96.32ℓ×(1.036164-1.00025)= 3.48ℓ가 된다.

그러므로, 초기 가동시 10℃의 물을 가열하여 90℃까지 올릴 경우에는 3.48ℓ가 보충수 탱크(3)로 방출된다.

이때, 통상 초겨울 기온을 감안 보일러를 정상 가동한다면 버너는 난방수 상승온도가 70℃이면 가동되고, 75℃이면 정지하도록 설계되므로, 물의 온도가 90℃에서 70℃로 내려갔을 때 가열실(2)로 역유입 보충되는 물의 양은 보충수량=총관수용량×90℃일때의 물의 비체적-70℃ 일때의 물의 비체적)=96.32ℓ×(1.03614-1.02285)=1.28ℓ 그러므로, 초기에 팽창된 3.48ℓ에서 보일러로 1.28ℓ가 보충되는 것이다. 여기에서 버너의 재가동으로 물이 70℃에서 75℃까지 온도변화가 이루어지게 되므로, 75℃일때의 팽창량=총관수용량×(75℃일때의 물이 비체적-70℃일때의 물의 비체적)-96.32ℓ×(1.02594-1.02285)=0.3ℓ가 다시 보충수탱크(3)로 팽창 출력되게 된다.

물론, 가열실(2)내 난방수가 완전히 식게되면 처음 10℃의 물로 되어 보충수탱크(3)로 넘어갔던 물이 전량 다시 가열실(2)로 빨아올려져 회수된다.

이와 같이 볼 때 초기의 팽창 및 보충량은 온도의 변화폭이 크므로 변화가 많지만 정상운전시 5℃-10℃의 변화에서는 0.3ℓ-0.6ℓ의 변화폭을 갖고 온도에 따라 팽창 및 보충을 반복하게 되는 관계로 외부로 부터의 물보충이 거의 없이 자체적으로 난방수의 팽창완충 및 보충동작이 이루어지게 되어 열손실을 최대로 막을 수가 있는 것이다.

이때 생성되는 기포는 대기 개방형의 보충수 탱크를 통하여 자동 배출되므로써 종래와 같이 정기적으로 공기를 빼내야 하는 불편을 자동 해결할 수가 있는 것이다.

한편, 수실내의 난방수가 증발이나 누수로 인하여 감소하게 되면 보충수 탱크(3)내의 물이 보일러의 수실내부로 빨려들어가 일정수위(저수위)이하로 떨어지게 되면 보충수탱크(3)에 설치된 저수위감지기(9)의 감지동작으로 난방수 보충관(10)에 설치된 전자변(8)이 개로되면서 급탕입수관(6)으로 유입되는 물이 이 난방수 보충관(10)을 통하여 가열실(2)에 수실로 유입, 부족한 난방수를 적정수위까지 보충시켜 주게 되는 것이며, 보충수 탱크(3)에 저수위선까지 물이 보충되게 되면 전자변(8)의 차단으로 수실로의 물공급은 중단되는 것이다.

그런데, 이와 같이 저수위가 감지되면 보일러의 가열동작은 자동 '오프'되면서 난방수의 보충급수가 실시된다.

(여기서 사용되는 전자병(8)은 일방향성 밸브임)

이와 같이 본 고안은 팽창기능을 겸한 보충수탱크(3)를 보일러 동체(1) 내부로 설치하여 대기압하에서 보일러의 원활한 난방순환이 이루어지도록 된 온수보일러를 제공함과 동시에 외부로 부터의 물공급이 없이 팽창 및 보충작용이 자동으로 수행되도록 하여 난방수에 함유된 용존 산소량을 최소화 시킴(물속에 있는 산소가 열을 받으면 기체화 되어 기포가 생성되나, 이 공기는 보충수 탱크를 통하여 대기중으로 방출됨)으로써 열손실의 예방은 물론, 정기적으로 에어를 빼내야 하는 불편을 해소하고 부식현상을 미연에 방지할 수 있는 효과를 득할 수 있으며, 사용중 난방수가 부족될 경우에는 저수위 감지기의 감지동작에 의하여 전자변의 개폐동작으로 난방수의 보충급수가 이루어지도록 하며, 특히 수압조절기능을 갖는 보충수탱크를 보일러 내부에 설치시킴으로써 보일러의 설치 및 배관작업을 용이토록 하고, 난방수의 오염방지 효과와 안전성을 제고시킬 수 있는등 그 실사용 가치가 일층 고양된 신규의 고안인 것이다.

Claims (1)

1. 가열실(2) 하부쪽 난방수귀환관(12)에 연결 설치되는 순환펌프(11) 및 버너의 가동으로 난방기능과 급탕 기능을 수행하는 온수보일러에 있어서, 보일러 동체(1) 내부에 팽창관(4)을 통하여 가열실(2)과 연결되는 대기 개방형의 보충수탱크(3)를 설치하여 가열실(2)을 구성하는 수실내부 압력의 변화에 따른 물의 팽창 및 보충작용이 하나의 팽창관(4)을 통해 자동으로 수행되어 가열실(2)내의 수압 완충기능이 이루어지도록 하고, 급탕입수관(6)에 전자변(8)이 설치된 난방수보충관(10)을 분기하여 보충수탱크(3)에 설치된 저수위 감지기(9)의 감지동작에 따라 가열실(2) 내부로 난방수의 자동보충이 실시되도록 함을 특징으로 하는 온수 보일러.