KR930010862B1 - 가스보일러 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가스보일러

제1a도는 종래의 가스보일러의 구성도.

제1b도는 종래의 가스보일러에 사용되는 열교환기의 개략적인 사시도.

제1c도는 제1b도의 A-A선을 따라 절취한 상태의 단면도.

제2도는 본 발명에 따른 가스보일러의 구성도

제3a도는 본 발명에 이용된 열교환기의 평면도.

제3b도는 제3a도의 측면도.

제3c도는 제3a도의 정단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 31 : 열교환기 6,36 : 순환펌프

7 : 3지 밸브 36 : 유수감지기

11, 41 : 난방환수 파이프 12,42 : 온수파이프

13, 43 : 난방수공급 파이프 41A, 41B : 제1 및 제2 중간파이프

51 : 제1가열파이프 52 : 제2가열파이프

53 : 제3가열파이프

본 발명은 가스보일러에 관한 것으로서, 특히 유수감지기 및 새로운 구성의 열교환기(전열면적의 증대)를 사용하여 열효율성의 증가 및 바이패스(By-Pass)관과 3지 밸브를 사용하지 않고 간단하게 온수 및 난방겸용으로 구성된 가스보일러에 관한 것이다.

난방용으로 널기 사용되고 있는 종래의 가스보일러의 구성을 설명하면, 제1a도는 종래의 가스보일러는 반드시 3지 밸브를 사용하는구성도로서, 버너(3)의 연소열을 전달받아 용수를 가열하는 열교환기(1)에는 난방환수 파이프(11), 난방수 공급 파이프(13) 및 온수파이프(12)가 연결되며, 가스연소시 발생되는 배기가스를 외부로 배출하기 위한 연도(10,팬과 모터로 구성)가 설치되어 있다.

열교환기(1)에서 인출된 난방수 공급파이프(13)상에는 3지 밸브(7,3way valve)를 설치하여 온수사용시, 이 3지 밸브(7)로 제1햇더(4,Header)를 폐쇄시킴으로서 난방수는 바이패스관(16)을 통하여 순환펌프(6)로 유입된다.

또한, 각장소를 경유(난방기능 수행완료)하여 제2햇더(5)에도달한 난방환수를 열교환기(1)로 강제로 유입시켜 난방수를 순환시키는 순환펌프(6)가 열교환기(1) 유입부에 설치되어 있다.

한편, 일반온수 용수를 공급하는 직수파이프(12)는 열교환기(1)에 연결되고 열교환기(1)에서 더워진 온수는 각사용장소로 분기된다(팽창탱크(8),버너(3) 및 가버너(3A)등의 구성은 일반적인 것으로서 상세한 설명을 생략함).

이상과 같은 구성의 가스보일러는 온수를 사용하고자 할때 온수의 사용에 따라 계속적으로 공급되는직수를 열교환기(1)내에서 가열하기 위해서 난방수 공급용 3지 밸브(7)에 의하여 난방장소로의 난방수 순환을 정지시킴으로서 열교환기(1)내에서 가열된 난방수가 바이패스관(16)을 통하여 열교환기(1)내로 들어오면서 직수와 열교환을 수행하며,이로서 온수용수의 빠른 가열이 이루어진다.

또한, 난방온도센서(9)는 제1 햇더(4)로 공급되는 난방수가 설정온도 이상으로 과열된 경우, 이신호를 버너(3)에 전달하여 연소를 중지시켜 난방수의 적절한 온도를 유지시킨다.

제1b도는 제1a도에 도시된 열교환기의 개략적인 사시도로서, 연소실(제1a도의 2)상단에 설치된 열교환기(1)는 1쌍의 제1,제2원통형 가열파이프(21,22)가 수평으로 설치된 구조로서, 제1가열파이프(21)와 제2가열파이프(22)의 하측면에는 난방환수 파이프(11)와 난방수 공급파이프(13)가 각각 설치되며, 또다른 측면에는 중간파이프(14)가 설치되어 제1가열파이프(21)와 제2가열파이프(22)를 서로 연통시킨다.

따라서, 순환펌프(제1도의 6)에서 공급된 난방환수(난방완료후 차거워진 난방용수)는 난방환수파이프(11)를 통하여 제1가열파이프(21)로 유입되며, 그후 중간파이프(14), 제2가열파이프(22)를 경유하여 난방수 공급파이프(13)로 유출된다 (그후 3지 밸브(7)를 통하여 햇더(4)로공급됨).

이때, 난방환수는 제1, 제2 가열파이프(21,22)를 통과하는 과정에서 버너(3)의 연소열로서 가열이 이루어진다.

한편, 온수파이프(12)는 제1가열파이프(21)와 제2가열파이프(22)내부에 수용된 상태로 설치되며, 한단부에는 직수가 급수되며, 또다른 단부에는 가열된 온수가 토출되어 사용장소로 공급된다.

제1c도는 제1b도의 A-A을 따라 절취한 상태의 단면도로서, 제1가열파이프 (21)내에 수용된 온수파이프(12)의 구성을 도시한다(제2가열파이프(22) 내에도 동일한 형상으로 수용됨).

제1가열파이프 (21)내에 수용된 온수파이프(12)는 제1가열파이프(21)의 전길이를 여러번 왕복하는 구조로서 제1가열파이프(21)내의 가열된 난방수와의 접촉면적을 최대화시킨 것이다.

이상과 같은 열교환기는 가열시키고자 하는 난방환수가 제1가열파이프(21)와 제2가열파이프(22)내로의 흐름과 동시에 연소열로 가열되어 난방수 공급파이프(11)로 공급되며, 또한, 각 가열파이프(21,22)에 수용된 온수파이프(12)내의 직수는 가열된 난방수에 의하여 간접가열됨으로서, 온수를 생성시키는 것이다.

한편, 제1가열파이프(21)와 제2가열파이프(22) 외주면에는 다수개의 핀(15,Fin)을 고착시켜 각 가열파이프(21,22) 외주면을 통하여 외부로 발산되는 열을 흡수하여 각 가열파이프(21,22)에 전달시켜 열효율성을 높을 수 있도록 하였다.

이상과 같은 구조를 갖는 보일러 및 열교환기가 갖고 있는 문제점을 열거하면,

(1) 온수사용시, 제1햇더(4)로 공급되는 난방수의 순환을 3지 밸브(7)를 이용하여 차단, 가열된 난방수의순환을 억제함으로서, 열교환기(1)의 제1가열파이프(21)와 제2가열파이프(22) 내의 고온의 난방수에 의하여 온수를 지속적으로 공급할 수 있으므로 온수를 사용할때에 사용자가 일일이 3지 밸브(7)를 작동시켜 난방수의 순환을 억제하여아 하는 불편함이 있으며,

(2) 3지 밸브(7)를이용하여 난방수의 순환을 억제하여야 함으로 3지 밸브(7)와 순환펌프(6)간의 바이패스관(16)의 사용이 필요하게 되고,

(3) 2개의 가열파이프(21,22)를 사용하는 열교환기(1)는 제1가열파이프(21)와 제2가열파이프(22)간에 형성된 공간으로 인하여 각 가열파이프(21,22)와 접촉되지 않은 열량이 외부로 그대로 방출되어 열손실이 막대하며,

(4) 각 가열파이프(21,22)내에 수용된 온수파이프(12)는 각 가열파이프(21,22)의 길이 방향으로 여러번 반복하는 구조이기 때문에 온수용수의 흐름이 층류형태로 일정하게 이루어져 온수파이프(12) 중심부의 용수는 충분히 가열되지 않게 되는 문제점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 가스보일러 및 열교환기가 갖고있는 상기와 같은 여러가지 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 온수를 사용할때마다 별도의 밸브 잠금동작이 필요없으며, 또한 열교환기에서 나타나는 열손실을 최소화할 수 있는 가스보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 가스보일러의 구성도로서, 본 발명의 가장 큰 특징은 열교환기(50)로 온수용 직수가 공급되는 온수파이프(42)상에 유수감지기(37)를 설치하고, 열교환기(50)를 새롭게 구성한 것이다. 열교환기(50), 난방수 공급파이프(43) 및 제1햇더(39A), 제2햇더(39B)가 폐회로로 구성되며, 열교환기(50)로 난방환수가 유입되는 난방수 환수파이프(41)중간에 순환펌프(36)가 설치되어 있다.

또한, 열교환기(50)에 온수용 직수를 공급하는 온수파이프(42)상에는 유수감지기(37)가, 열교환기(50)에서 온수가 공급되는 파이프(42)상에는 온수온도센서(35)가 각각 부착되어 있다.

따라서, 온수를 사용할때 사용되는 온수의 흐름을 감지하는 유수감지기(37)는 온수관내에 온수가 흐르면 스위치로 기계식 신호를 전기적신호로 바꾸어 전자회로(P.C.B)에서 순환펌프(36)의 작동을 중지시킨후 가열되는 열량만큼 온수를 열어주는 기능를 한다.

순환펌프(36)가 작동하지 않게되면, 난방수의 순환이 이루어지지 않게되며, 열교환기(50)내의 난방수는 계속적으로 가열된다. 따라서, 계속적으로 공급되는 직수(온수)는 열교환기(50)내의 고온난방수로 인하여 빠른 시간내에 온수화되어 공급된다.

온수의 사용을 중단하면, 온수의 흐름이 정지되어 유수감지기(37)가 흐름정지 신호를 감지하여 순환펌프(36)에 전달하면, 순환펌프(36)가 작동하여 난방수를 난방위치로 순환시킨다.

한편, 난방공급 파이프(43)와 온수파이프(42) 배출부 각각에는 난방온도센서(34)와 온수온도센서(35)를 부착하여 난방수와 온수의 온도가 설정온도 이상일 경우 가스량을 조절 즉, 가스 가버너(또는 제어 밸브)에 전기적 신호를 주어 저항값의 차(온도에 따른 저항치) 값에 의해 가스밸브의 개방정도를 가감하여 통과 가스량을 조절하여 연소열량을 조절할 수 있다.

상기와 같은 유수감지기(37)의 사용으로 인하여 온수의 사용에 따라 순환펌프(36)의 작동을 제어하여 온수생성이 계속적으로 이루어짐으로서, 종래의 가스보일러에 반드시 사용되는 3지 밸브 및 그에 따른 바이패스(By-Pass)관의 사용이 필요없게 되어 온수사용시 수반되는 불필요한 동작방지 및 부수적인 부품을 절약할 수있다.

한편, 본 발명에 이용되는 열교환기의 구성을 설명하면, 제3a도는 제2도에 도시된 열교환기의 평면도, 제3a도는 제3a도의 측면도, 제3c도는 제3a도의정면도로서, 그 일부를 단면으로 도시한 것이다.

연소실상에 수평으로 제1가열파이프(51)와 제3가열파이프(53)를 설치하고 그 상부중앙부에 제2가열파이프(52)를 설치함으로서 그구성이 이루어진다.

하부의 제3가열파이프(53)후단에는 난방환수 파이프(41)가 연결되며, 제3가열파이프(53) 선단과 제1가열파이프(51)선단, 제1가열파이프(51) 후단과 제2가열파이프(52)후단에는 각가열파이프(53 및 51,51 및 52)를 연결하는 제1, 제2중간 파이프(41A,41B)가 각각설치된다. 또한 제2가열파이프(52) 선단에는가열된 난방수의 공급파이프(43)가 설치되어 있다.

따라서 제2도의 순환펌프(36)에서 공급된 난방환수는 난방환수 파이프(41), 제3가열파이프(53), 제1중간파이프(41A) 제1가열파이프(51) 및 제2중간파이프(41B), 제2가열파이프(52)를 걸쳐 난방수 공급파이프(43)로 배출된다.

이때 난방환수는 각 가열파이프(53,51 및 52)내로의 흐름시 연소실 (제2도의 32)에서 발생된 연소열에 의하여 가열, 고온의 난방수가 생성된다. 이 고온의 난방수는 제1햇더(제2도의 39A)로 공급되어 각난방장소로 순환된다(이순환 작동은 순환펌프(36)에 의하여 이루어짐).

한편, 단수의 온수파이프(42)는 제3가열파이프(53), 제1가열파이프(51) 및 제2가열파이프(52)에 동시에 수용된 상태이며, 제3 가열파이프(53)로의 인입부에는 직수가 유입되며, 제2가열파이프(52)에서의 인출부에는가열된 온수가 유출된다.

상세히 설명하면, 제3가열파이프(53) 후단면을 통하여 그내부에 수용된 온수파이프(42)는 제3가열파이프(53)선단 및 제1가열파이프(51) 선단을 거쳐 제1가열파이프(51) 내부에 수용된다. 또한 제1가열파이프(51) 내부를 가로질러 수용된 온수파이프(42)는 제1가열파이프(51) 후단 및 제2가열파이프(52) 후단을 거쳐 제2가열파이프(52)내부에 수용되어 최종적으로 제2가열파이프(52)선단으로 인출, 온수를 외부로 공급하는 것이다. 따라서 온수파이프(42)는 제3, 1 및 제2가열파이프(53,51 및 52)내부를 순차적으로 통과하여 그표면이 그내부에 차있는 고온이 난방수와 접촉하게 되므로 온수파이프(42) 내부를 흐르는 직수는 각 가열파이프(53,51 및 52)를 거치는 난방수의 열을 전달받아 가열, 온수형태로 공급되는 것이다.

한편, 제3c도에 도시된 바와 같이 각 가열파이프(51,52 및 53) 내에 수용된 온수파이프(42)는 그 형태가 각 가열파이프(51,52 및 53)의 내부원주면을 다라 나선형태를 유지하면서 각 가열파이프(51,52 및 53) 전길이에 걸쳐 수용되므로 그수용길이가 길어지게되어 온수파이프(42) 내부를 흐르는 직수(온수용)는 각 가열파이프(51,52 및 53)내에 차있는 고온의 난방수와의 접촉면적이 최대화되며, 또한 나선 형태의 온수파이프(42)의 외부면과 접촉하면서 각 가열파이프(51,52 및 53) 내부를 흐르는 난방수는 와류유동(난류)이 되어 온수파이프(42)에 열을 골고루 전달함으로서 열효율이 높아지게 된다.

미설명부호 54는 핀(54)(Fin)으로서 각 가열파이프(51,52 및 53)에 전달되지 않고 외부로 발산되는 열을 흡수하여 각 가열파이프(51,52 및 53)에 전달하는 것으로서, 일반적인 것이므로 상세한 설명을 생략한다.

또한 55는 공기배출구(55)로서, 난방수에 잔류하는 공기를 외부로 배출시키는 것이다. 여기서 각 가열파이프(51,52 및 53)와 온수파이프(42), 각 중간파이프(41A,41B)의 구성은 다양하게 변화될 수 있음은 물론이다.

이상과 같은 구성의 열교환기는 가열파이프를 3개로 구성하여 충분한 열령을 난방수 및 온수로 흡수하기 때문에 과열되지 않으며, 또한 각 가열파이프내의 온수파이프를 나선형태로 구성함으로서 난방수와의 접촉면적을 최대화시키고, 온수파이프의 나선형태로 인하여 난방수의 흐름을 와류로 변형시켜 난방수의 열을 온수파이프에 고루 전달시킴으로서 열효율이 향상되는 효과가 있다.

본 발명에 따른 가스보일러의 구성 및 열교환기는 사용시작동이 간편하며, 연소열량 및 고온의 난방수를 최대로 활용하여 열효율의 증대를 꾀함으로서 에너지 절약등 2중의 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서는 가열파이프를 3개로 구성하였지만, 그이상으로 구성하여 더욱 우수한 열효율을 얻을수 있음은 물론이다.

Claims (3)

1. 버너(3)에 의하여 그 내부가 가열되는 연소실(2) 상부에 설치된 열교환기(1) 일측에 순환펌프(6)에 연통되는 난방환수 파이프(11)와 온수파이프(12)가 연결되어있고, 또다른 일측에는 난방수 파이프(13) 및 온수파이프(12)가 연결되며, 상기 난방수 공급파이프(11)상에는 3지 밸브(7)가 설치되어 난방수 공급파이프(13), 제1햇더(3) 및 상기 순환펌프(6)가 서로 연통되도록 구성된 가스보일러에 있어서, 상기 3지 밸브(7)대신, 다수의 가열파이프로 이루어진 열교환기(50)에 연결되어 그내부에 직수를 공급하는 온수파이프(42)상에 상기 순환펌프(36)로 신호를 전달하는 유수감지기(37)를 설치하여 온수사용시 상기 온수파이프(42)내로 흐르는 직수의 흐름을 감지하여 스위치로 기계적 신호를 전기적 신호로 바꾸어 순환펌프(36)에 전달하여 상기 순환펌프(36)의 작동을 중단시켜 난방수의 순환을 정지시킨후 직수가 난방수에 의하여 열을 전달받아 온수로 생성될 수있도록 구성한 것을 특징으로하는 가스보일러.
2. 제1항에 있어서, 상기 열교환기(50)는 제1가열파이프(51) 및 제3가열파이프(53)를 수평으로 설치하고, 그상부 중앙부에 제2가열파이프(52) 를 설치하며, 상기 제3가열파이프(53) 후단에는 상기순환펌프(36)와 연결된 난방환수 파이프(41)를 연결하며, 상기 제2가열파이프(52)선단에는 가열된 난방수의 공급파이프(43)를 설치하고 상기 제3가열파이프(53)선단과 제1가열파이프(51) 선단, 제1가열파이프(51) 후단과 제2가열파이프(52)후단에는 각 가열파이프(52,51 및 51,52)를 각각 연결하는 제1중간파이프(41A)및 제2중간파이프(41B)를 설치하여 상기 제1, 제2 및 제3가열파이프(51,52 및 53)를서로 연결하며 상기 제1, 제2 및 제3가열파이프(51,52 및 53)내부에는 다수의 온수파이프(42)를 동시에 수용할 수 있도록 구성되며, 상기 온수파이프(42)의한단부로는 직수를 공급하고 또다른 단부로는 온수가 배출될 수 있도록 구성한 것을 특징으로하는 가스보일러.
3. 제2항에 있어서, 상기 온수파이프(42)는 상기 가열파이프(51,52 및 53)내에서 각 가열파이프(51,52 및 53)내주면을 따라 나선형태로 수용된 것을 특징으로하는 가스보일러.

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