KR940000081Y1 - 분리형 2회로식보일러 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

분리형 2회로식보일러

제1도는 본 고안에 따른 보일러의 1실시예로서 직가열수의 하강유도판이 동체의 바깥쪽에 설치된 경우를 도시한 부분절개 사시도.

제2도는 직가열수의 하강유도판이 수실의 바깥쪽에 설치된 경우의 횡단면도.

제3도는 직가열수의 하강유도판이 수실의 바깥쪽에 설치된 경우의 횡단면도.

제4도는 직가열수의 하강유도판이 수실의 바깥쪽에 설치된 경우의 종단면도.

제5도는 직가열수의 하강유도판이 수실의 내면쪽에 설치된 경우의 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 보일러동체 2 : 열교환기

2a : 출구 2b : 입구

2c : 열교환관 3 : 수실

3a : 개구부 4 : 연소실

5 : 연관 6 : 상승관

7 : 하강관 8 : 하강유도판

본 고안은 대량급탕 2회로식 열교환보일러에 관한 것으로, 특히 보일러동체와 열교환기를 분리시켜 조립할 수 있으면서 가열수가 수실과 열교환기사이를 별도의 동력원이 없이도 원활하게 순환하여 열효율을 높일 수 있도록 된 분리형 2회로식 보일러에 관한 것이다.

통상적으로 목욕탕이나 여관, 아파트단지등과 같이 고온의 급탕수를 대량으로 필요로 하는 곳에서 사용하는 보일러는 일반적으로 수실에서 가열시킨 물을 그대로 뽑아 사용하는 직가열식보일러 또는 상기 수실에서 가열된 직가열수의 열을 이용해 직접사용하고자 하는 물을 간접적으로 가열시켜 주는 간접가열식 보일러, 즉 2회로식보일러를 사용하고 있는 바, 이중 직가열식보일러는 연소실과 연관에서 발생되는 열을 매개로 직접가열되는 직가열수를 뽑아 사용함으로써, 필요에 따라 이 직가열수의 유동속도와 버어너의 연소상태를 적절히 조절하여 그 가열온도를 필요한 만큼의 고온으로 만들어 줄 수 있다는 장점이 있는 반면, 오랜시간동안 사용함으로써 계속하여 유입되는 직가열수자체에 함유된 용존산소와 칼슘, 마그네슘등과 같은 불순물이 직가열수의 유통도관속에 침전되어 쌓이게 됨으로써 관막힘현상이 일어나, 결국 직가열수의 순환을 방해하게 되는 문제점이 있기 때문에 직가열수의 열을 이용해 사용하고자 하는 물을 가열시켜주는 간접가열방식으로 된 2회로식 보일러를 많이 사용하고 있다.

그런데 이 2회로식보일러는 간접가열수의 온도를 직가열수온도 이상으로 상승시킬 수 가 없고, 또 직가열수의 온도 그대로를 간접가열수로 전달시킬 수가 없으며, 직가열수로 간접가열수를 가열시켜야 하느니만큼 그 만큼 필요한 열량이 많아져, 즉 연소실에서 발생되는 한정된 열로 직가열수와 간접가열수를 함께 가열시켜야 하는 이유로 간접가열수의 통과량만큼 열효율이 떨어지게 되는 등의 단점이 있는 반면에, 고온의 화염 및 연소개스와 직접 열교환되는 직가열수는 자연증발이외의 경우에는 직접 뽑아 사용하는 물이 아니므로 거의 항상 그대로 유지되어 있으면서 연소실과 연관으로 구성된 가열부에서 가열된 다음 열교환기에서 다시 간접가열수에 전열하여 식어지고, 다시 가열부로 되돌아오는 사이클에 따라 일단 처음 공급된 상태에서 함유된 불순물이 고온의 화염과 연소개스에 의해 화학적 변화를 일으키고 나면 그 다음에는 거의 또 다시 화학적변화를 일으키지 않기 때문에 스케일을 이루는 퇴적물이 발생하지 않게 되므로, 관막힘현상등이 일어나지 않아 내구성 등이 뛰어난 효과가 있으므로 2회로식보일러를 많이 요구, 사용하고 있는 추세이다.

이러한 2회로식보일러는 상기한 바와같이 직가열수와 간접가열수 사이의 열교환이 가능한 원활하게 이루어지도록 하는 것이 그 주요한 문제점 중의 하나인 바, 이러한 문제점은 직가열수가 가열부에서 충분하게 가열되도록 하면서 이렇게 충분하게 가열된 직가열수가 중간에서 어떠한 열강하영향을 받지않고 그대로 열교환기로 공급되어 이 열교환기내부를 통과하고 있는 간접가열수에 전열해주도록 함으로써 해결해 주고 있는 바, 즉 본 고안 선출원하여 등록된 실용신안등록 제51057호(공고 제90-5596호)와 같은 간접가열식 열교환보일러와 같은 것이 있다.

상기 선등록된 보일러는 동일한 수조내에 직가열수의 가열부와 간접가열수의 열교환기가 함께 설치되어 있기 때문에 자연히 수실의 체적이 커지게 되어 이 수실에 채워져 있는 직가열수 전체를 소정온도이상이 되도록 가열해 주기 위해서는 초기 보일러를 가동시킬때 일정시간이상 가열시켜 주어야 하므로 예열부하가 큰 문제가 있고, 또 보일러실의 설치면적이 좁은 경우에는 설치하기가 곤란하다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점은 직가열수의 가열부가 있는 수조와 간접가열수가 통과하는 열교환기를 분리설치하여 수조의 체적을 줄여줌으로써 전체 보일러의 동체체적이 작아지게 함과 더불어, 수실의 체적을 작게 함으로써 이 수실내에 충만되어 있는 직가열수를 가열시켜 주기 위한 예열부하를 감소시킬 수 있도록 한 분리식 보일러를 채택함으로써 해결할수가 있지만, 이 분리식 보일러는 충분히 고온으로 가열된 직가열수가 열교환기쪽으로 이동하고, 열교환기에서 열교환을 마치고 식어진 물은 열교환기쪽으로 이동하는 물과 혼합되지 않으면서 다시 수실의 가열부로 이동되게 함으로써 열효율을 높이도록 하여야 하는 2회식보일러의 문제점을 해결해 주기가 쉽지 않은 바, 즉 수실의 가열부에서 가열된 직가열수가 열교환기로 이동하는 도중 온도가 저하되는 것을 가능한 방지시켜야 하고 또 고온으로 가열된 직가열수를 분리설치된 열교환기로 이동될 수 있게 해주어야만 하는 것이다.

분리식보일러에서의 이러한 문제점을 해결해 주기 위해 일부 수조와 열교환기 사이의 순환파이프에 별도의 대류펌프를 설치하여 직가열수를 강제적으로 순환시켜 주는 방식을 채택하고 있으나, 이 방법은 대류펌프를 사용하기 위한 동력이 필요하고, 고온의 직가열수가 통과하는 대류펌프가 고온으로 인해 패킹등이 손상을 입게됨으로써 누수현상이 발생하게 되며, 노통과 다수개의 연관이 불규칙적으로 배열된 수실내부의 공간을 직가열수가 강제적으로 이동하게 됨으로써 전체적으로 같은 유속을 유지할 수가 없게 되므로 수실내부의 직가열수가 국부적으로 가열되는 현상이 일어나는 한편, 강제 흡입순환하는 직가열수에 수실내에서 아직 완전히 가열되지 못한 물이 함께 편승되어 이동됨으로써 결국 열교환기에 공급되는 직가열수의 온도가 상대적으로 낮아지게 되어 고온의 간접가열수를 얻을 수 없게 되는 문제점이 있다.

이에 본 고안은 수실에서 고온으로 가열된 직가열수가 별도의 순환수단없이도 수실과 열교환기 사이를 원활하게 순환하고, 이러한 직가열수의 순환과정중에 열교환을 마치고 수실로 내려오는 냉각된 직가열수와 열교환기로 올라가는 고온의 직가열수가 서로 혼합되지 않도록 하며, 간접가열수가 가능한 열교환기내에서 오랫동안 머물러 있도록 함으로써 간접가열수의 온도를 가능한 높여 줄 수가 있는 한편, 필요에 따라 기존보일러에도 간단하게 장착시킬 수 있도록 된 분리형 2회로식보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 보일러동체 윗쪽에 그 길이방향을 따라 수실의 길이와 동일한 길이를 갖는 열교환기가 설치되고, 이 열교환기와 수실사이에는 수실의 길이방향을 따른 중심에서의 최정상부와 열교환기의 길이 방향을 따른 중심에서의 최하단사이에 고온의 직가열수를 상승시키는 상승관이 설치됨과 더불어, 상기 수실과 열교환기의 길이방향을 따른 전·후단부 사이에 열교환기에서 열교환을 마치고 수실로 귀환하는 하강관이 각각 설치되며, 수실에는 상기 하강관을 따라 내려온 저온의 직가열수를 이 수실의 최하단쪽으로 유도해주기 위한 하강유도판이 설치된 구조로 되어, 연소실과 연관만을 갖춘 수실에 저장되어 고온으로 가열된 직가열수가 이 수실의 길이방향 중심정부에서 상승관을 따라 열교환기로 올라간 다음, 이 열교환기 내부를 따라 흐르는 간접가열수와 열교환을 한후 열교환기의 전·후단에 설치된 하강관을 따라 내려오면서 이 하강관과 연결된 하강유도판에 의해 수실의 최하단쪽으로 유도되도록 함으로써, 수실에서 충분하게 고온으로 가열된 직가열수는 자체의 부상력에 의해 열교환기로 올라가고, 열교환을 마친 저온의 직가열수는 상기 상승관과 별도로 된 하강관과 하강유도판을 따라 수실의 최하단쪽으로 내려오게 하여 열교환기에는 항상 최고온의 직가열수가 유입되게 하고, 또 이 열교환기 내부를 따라 흐르는 간접가열수는 수실길이와 거의 동일한 길이만큼 좌우로 유동되게 됨으로써, 충분한 열교환이 이루어져 간접가열수를 직가열수와 거의 동일한 온도로 가열시킬 수 있도록 되어 있다.

이하 본 고안을 첨부된 예시도면을 참조하여 설명한다.

본 고안은 제1도 내지 제5도에 도시된 것과 같이 보일러동체(1)윗쪽에 이 보일러동체(1)의 길이방향을 따라 열교환기(2)가 분리설치되고, 상기 보일러동체(1)의 수실(3)내부에는 버어너로 연료를 연소시키는 연소실(4)과 연소개스가 통과되는 연관(5)이 구비되어 상기 연소실(4)과 연관(5)을 제외한 나머지 공간에 직가열수가 채워져 가열되도록 되어 있으며, 상기 열교환기(2)는 한쪽 끝부분에 출구(2a)와 입구(2b)를 갖추고서 그 내부에 출구(2a)로 유입된 간접가열수가 통과되는 열교환관(2c)이 열교환기(2)의 길이방향을 따라 U자형으로 배치되어 있다.

그리고 상기 수실(3)과 열교환기(2)는 이들 수실(3)과 열교환기(2)각각의 길이방향 중심부에서 분리할 수 있도록 된 상승관(6)으로 연결됨과 더불어, 그 길이 방향을 따른 전·후단부 양쪽에는 상기 상승관(6)보다 비교적 작은 직경으로 이루어진 하강관(7)을 매개로 각각 연결되며, 상기 양쪽 하강관(7)의 수실(3)쪽 개구부(7a)는 이 수실(3)의 원주면을 따라 소정의 폭으로 부착·설치된 하강유도판(8)과 연결되고, 이 하강유도판(8)의 아랫쪽끝은 수실(3)의 최하단에 형성된 개구부(3a)와 연통되어 있다.

여기서, 상기 상승관(6)과 하강관(7)은 수실(3)의 직경방향을 따른 중앙최상단과 열교환기(2)의 직경방향을 따른 중앙최하단 사이를 연결시키도록 하는 것이 바람직한 바, 왜냐하면 수실(3)에서 고온으로 가열된 직가열수는 그 밀도가 작아지면서 상승하게 되므로 상승관(6)을 수실(3)의 중앙상단에 설치함으로써 가장 고온의 직가열수가 이 상승관(6)을 타고 열교환기(2)내로 이동하게 됨과 더불어, 상승관(6)을 타고 이동된 직가열수가 열교환기(2)내에서 제4도 및 제5도에서 화살표로 표시한 것과 같이 길이방향을 따라 양쪽으로 퍼지면서 열교환된 다음, 하강관(7)을 통해 보일러동체(1)로 내려와 하강유도판(8)에 의해 수실(3) 아랫쪽으로 유도되면서 고온으로 가열되어 상승관(6)쪽으로 올라가고 있는 직가열수에 의해 예열되게 되는 효과를 얻을 수 있기 때문이다.

그리고, 수실(3)의 원주면을 따라 소정폭으로 부착설치되는 하강유도판(8)은 필요에 따라 수실(3)의 바깥원주면 또는 내부원주면을 따라 설치해 줄 수 있는 바, 즉 본 고안에 따른 열교환기(2)와 상승관(6) 및 하강관(7)을 각각 설치하면서 기존의 보일러동체를 그대로 이용할 경우에는 제1도와 제2도 및 제4도에 도시된 것과 같이 수실(3)의 최하단에 개구부(3a)를 형성시킴과 더불어, 수실(3)의 바깥원주면에 "ㄷ"자형으로 된 환형강판을 덧붙여 하강관(7)의 아랫쪽 개구부(7a)와 수실(3)의 개구부(3a)를 연결시켜 주면 되고, 본 고안에 따른 구조의 보일러를 새로 설치할 경우에는 제3도와 제5도에 도시된 바와같이 하강유도판(8)을 수실(3)의 내부 원주면을 따라 부착설치해 줌으로써, 보일러의 외관을 깨끗하게 할 수 있음은 물론 보일러의 전체부피를 줄일 수 있게 됨다.

또한 상기 하강유도판(8)은 필요에 따라 제2도 및 제3도에 도시된 바와같이 수실(3)의 반쪽원주면 또는 양쪽전체원주면에 걸쳐 부착설치해 줄 수 있는 바, 제2도의 경우와 같이 하강유도판(8)을 수실(3)의 양쪽 전체원주면에 걸쳐 설치해주는 경우에는 연소실(4)을 수실(3)의 중심 아랫쪽에 배치시키고 연관(5)으로 구성되는 가열부를 이 수실의 윗쪽으로 배열시켜 수실(3)의 아랫쪽에서 유입되어 오는 직가열수가 수실(3)의 상단부로 올라갈수록 고온으로 가열되도록 해주는 한편, 제3도의 경우와 같이 하강유도판(8)을 수실(3)의 반쪽원주면에 걸쳐 설치해주는 경우에는 연소실(4)을 수실(3)의 중심에서 하강유도판(8)이 부착된 쪽으로 배치해주고, 연관(5)으로 구성되는 가열부를 연소실(4)의 반대쪽에 설치해줌으로써 수실(3)의 아랫쪽에서 유입되는 직가열수가 가열부에서 점차 가열되어 올라감과 더불어, 상승관(6)을 타고 미처 열교환기(2)로 올라가지 못한 직가열수는 연소실(4)쪽으로 되돌아와 가열부에서 재차 가열되도록 함으로써 수실(3)내부의 직가열수 온도를 최대한 고온으로 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성된 본 고안 보일러는 수실(3)의 내부에 연소실(3)과 가열부를 이루는 연관(5)만이 배치되어 있기 때문에 수실(3)의 체적을 최소화시킬 수 있고, 이에따라 수실(3)내부에 저장되어 가열되는 직가열수의 수용용량이 적어지게 됨으로써, 작은 열량으로도 수실(3)내부의 직가열수를 빠른 시간내에 고온으로 가열시켜 줄 수 있게 된다.

이렇게 고온으로 가열된 직가열수는 수실(3)의 길이방향 중심 최상단에 설치된 상승관(6)을 통해 열교환기(2)로 유입되게 되는데, 이는 가열부에서 가열되면서 상승하는 직가열수의 윗쪽방향출구가 상승관(6)한곳으로만 되어 있고, 또 수실(3)의 앞·뒤쪽에서 윗쪽방향으로 올라가는 직가열수는 상승관(6)을 따라 올라가는 직가열수의 흐름과 상승력이 합해져 결국 수실(3)전체 내부에서 가열되어 올라오는 직가열수는 별도의 동력없이도 순조롭게 열교환기(2)쪽으로 올라가게 되는 것이다.

한편, 열교환기(2)는 보일러동체(1)의 전체길이에 걸쳐 배열되어 있고, 그 내부에 열교환관(2c)이 U자형으로 배열되어 있기 때문에 이 열교환관(2c)을 따라 순환하는 간접가열수가 직가열수와 열교환될 수 있는 시간이 길어져 그 만큼 충분하게 열교환되게 되므로 직가열수의 온도와 거의 비슷한 온도의 간접가열수를 얻을 수 있게 된다.

그리고 열교환기(2)의 중심부에서 상승관(6)을 따라 올라와 길이방향의 양쪽으로 펴지면서 열교환되어 식어진 직가열수는 이 열교환기(2)의 양쪽 선단에 배치된 하강관(7)을 따라 아래로 내려간 다음 이 하강관(7)과 연결된 하강유도판(8)에 의해 수실(3)의 아랫쪽에 뚫린 개구부(3a)로 유도되어 다시 가열되는 자연순환사이클을 이루게 된다.

이와같이 간접가열수를 가열시켜 주는 직가열수가 간단한 경로를 따라 자연스럽게 순환하면서 지속적으로 고온을 유지하여 열교환기(2)에 유입되는 차가운 냉수를 가능한 고온으로 만들어 줄 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 고안은 수실(3)과 분리된 열교환기(2)가 그 길이방향중심부와 양쪽 선단에서 각각 상승관(6)과 하강관(7)으로 연결되고, 이 하강관(7)은 하강유도판(8)에 의해 수실(3)의 하단에 형성된 개구부(3a)와 연결되어 수실(3)에서 가열된 직가열수가 상승관(6)을 통해 열교환기(2)로 올라 간 다음 열교환 한 후 식어진 직가열수를 하강관(7)과 하강유도판(8)을 타고 수실(3)의 아랫쪽으로 다시 유입되도록 함으로써, 직가열수를 효과적으로 가열시킬 수 있게 되고, 또 열교환기(2)내로는 고온의 직가열수만 공급되도록 하여 이 직가열수와 열교환되는 간접가열수를 고온으로 상승시키도록 되어 열효율이 향상된 보일러를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 수실(3)과 열교환기(2)가 분리설치되어 수실(3)에서 고온으로 가열된 직가열수를 열교환기(2)로 보내 열교환기(2)에서 간접가열수를 가열시켜 주도록 된 분리식 2회로보일러에 있어서, 상기 열교환기(2)가 보일러동체(1)의 전체길이에 걸쳐 길이방향을 따라 배치되고, 상기 보일러동체(1)의 수실(3)과 열교환기(2)가 각각 그 길이방향의 중심부 상·하단에서 직가열수를 열교환기(2)로 유입시켜주는 상승관(6)을 매개로 연통하도록 연결되며, 상기 열교환기(2)의 양쪽 선단과 수실(3)의 하단에 형성된 개구부(3a)사이가 수실(3)의 원주면을 따라 소정폭으로 부착된 하강유도판(8)과 이 하강유도판(8)과 연결되면서 상기 열교환기(2)에 부착된 하강관(7)을 매개로 연통하도록 연결된 것을 특징으로 하는 분리형 2회로식보일러.
2. 제1항에 있어서, 상기 하강유도판(8)이 수실(3)의 바깥원주면을 따라 부착설치된 것을 특징으로 하는 분리형 2회로식보일러.
3. 제1항에 있어서, 상기 하강유도판(8)이 수실(3)의 내부원주면을 따라 반원형상으로 부착설치된 것을 특징으로 하는 분리형 2회로식보일러.