KR950003002Y1 - 온수탱크의 내압흡수장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

온수탱크의 내압흡수장치

제1도는 종래 온수탱크의 내압흡수장치를 부분절개하여 나타내는 부분단면도.

제2도는 본 고안 온수탱크의 내압흡수장치를 실현하는 실시예를 나타내는 부분절개 단면도.

제3도는 본 고안 온수탱크의 내압흡수장치를 실현하는 다른 실시예를 나타내는 부분절개 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 밀폐용기 11 : 급수관부

12 : 배수관부 20 : 가열관부

21 : 보일러 30 : 내압흡수부

31 : 체결관부 32 : 다이어프램

33 : 공기주머니 A : 공기층

본 고안은 밀폐용기의 내부에 공기층을 포함하는 내압흡수부를 구성하여, 온도상승에 따라 밀폐용기의 내압이 증가하더라도, 이를 내압흡수부에서 효과적으로 흡수하여 내구성이 향상되도록 하는 온수탱크의 내압흡수 장치에 관한 것이다.

일반적으로 난방용 보일러는, 밀폐용기인 온수탱크를 설치하고, 이 밀폐용기의 내부에 보일러의 가열관부가 경유되도록 구성하여, 이 밀폐용기에 공급되는 물이 가열관부에서 열교환되어 약 60℃ 내지 80℃정도로 가열된 것을 사용하고 있다.

이러한 일반적인 온수탱크의 체결구조는 제1도에 도시되는 바와같이, 하단부에 급수관부(1a)가 연통되며 상단부에 배수관부(1b)가 연통되는 밀폐용기(1)와, 이 밀폐용기(1)의 내부를 경유하도록 체결되며 보일러(2a)에 연결된 가열관부(2)로 이루어졌다.

이와같은 일반적인 온수탱크의 체결구조는, 보일러(2a)의 가동으로 가열관부(2)의 내부를 흐르는 유체의 온도가 점차적으로 상승되고, 이 유체의 온도상승은 밀폐용기(1)의 내부에 공급되는 물의 온도를 점차적으로 상승시키며, 이는 밀폐용기(1)에 공급된 물의 비체적(specific volume)을 증가시키고, 이 물의 비체적증가는 밀폐용기(1)의 내압을 급격하게 증가시킨다. 특히, 이러한 비체적증가는 30℃이하에서 보다 50℃이상에서 2배 이상의 비체적증가를 나타내고 있다.

상기와 같이 밀폐용기에 공급된 물의 온도가 점차적으로 상승됨에 따라 물의 비체적(specific volume)이 증가되고, 이로 인하여 밀폐용기의 내압이 급격하게 증가되어 내구성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 종래에는 다음과 같은 내압흡수장치를 고안하여 사용하였다.

즉, 종래 온수탱크의 내압흡수장치는 제1도에 도시되는 바와같이, 하단부에 급수관부(1a)가 연통되며 상단부에 배수관부(1b)가 연통되는 밀폐용기(1)와, 이 밀폐용기(1)의 내부를 경유하도록 체결되며 보일러(2a)에 연결된 가열관부(2)와, 이 밀폐용기(1)의 급수관부(1a)에 설치되어 급수되는 물의 압력을 일정한 정도로 감압시키는 감압변(3)과, 이 밀폐용기(1)의 측벽면에 연통된 연결관부(4a)에 설치되어 내압으로 밀폐용기(1)가 터지는 것을 보호하도록 설치되는 과압안전변(4)으로 구성되었다.

이러한 종래 온수탱크의 내압흡수장치에서 밀폐용기(1)의 급수관부(1a)를 통하여 공급되는 물은, 급수관부(1a)에 설치된 감압변(3)에서 일정한 압력(약 1-2kgf/㎠)으로 감압되고, 이 일정한 압력으로 감압된 물은 밀폐용기(1)의 내부에 유입되어 가열되며, 이 가열된 물은 배수관부(1b)를 통하여 외부로 배출되었다. 이와 동시에, 보일러(2a)의 가동으로 가열관부(2)를 흐르는 유체가 가열되고, 이 가열된 유체는 밀폐용기(1)의 급수관부(1a)를 통하여 내부에 공급되는 물을 가열시키며, 이로 인하여 밀폐용기(1)에 공급된 물의 비체적(specific volume)이 증가되고, 이 물의 비체적증가는 밀폐용기(1)의 내압을 급격하게 증가시키며, 이 증가되는 내압으로 밀폐용기(1)에 설치된 과압안전변(4)이 개방되어, 밀폐용기(1)가 터지는 것을 방지하였다.

그러나, 상기와 같이 온도상승으로 인한 내압증가로 밀폐용기가 터지는 것을 방지하기 위하여 구성되는 종래 온수탱크의 내압흡수장치는, 온도상승으로 내압이 증가할 때마다 과압안전변이 저절로 개방되어 온수가 배출되기 때문에 온수가 손실되었으며, 증가되는 내압을 충분히 견디기 위해서는 밀폐용기의 두께를 증가시켜야만 하였기 때문에 제작비가 상승되었고, 또한 온수가 배출관부를 통하여 배출될 경우(사용자가 온수를 사용할 경우)에는 밀폐용기의 내압이 저하되나 배출되지 않을 경우(사용자가 온수사용을 중지할 경우)에는 밀폐용기의 내압이 다시 증가되므로, 이는 밀폐용기에 피로(fitigue)를 발생시켜 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밀폐용기의 내부에 압축성 유체인 공기층이 확보되도록 내압흡수부를구성하여, 온도상승에 따라 내부에 공급된 물의 비체적 증가되어 내압이 상승하더라도, 상기 내압흡수부의 공기층에서 증가된 내압을 효과적으로 흡수시키고, 이로 인하여 밀폐용기의 내구성을 향상시키기 위한 온수탱크의 내압흡수장치를 제공하는데 있다.

이하 본 고안의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안 온수탱크의 내압흡수장치는 제2도와 제3도에 도시되는 바와같이, 하단부에 급수관부(11)가 연통되며 상단부에 배수관부(12)가 연통되는 밀폐용기(10)와, 이 밀폐용기(10)의 내부를 경유하도록 체결되며 보일러(21)에 연결된 가열관부(20)와, 이 밀폐용기(10)의 내부에 내압을 흡수하는 압축성 유체인 공기층(A)을 포함하도록 형성되는 내압흡수부(30)로 구성함을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

상기 내압흡수부(30)를 실현하는 실시예는 제2도에 도시되는 바와같이, 밀폐용기(10)의 배수관부(12)하단부에 체결관부(31)를 일정한 길이만큼 하부방향으로 연장시키며, 이 체결관부(31)의 외주면 하부와 밀폐용기 (10)의 내벽면 사이에 탄성체의 엷은 막인 다이어프램(diaphragm, 32)을 기밀하게 체결하여, 압축성 유체인 공기층(A)이 다이어프램(diaphragm, 32)의 상부면과 밀폐용기(10)의 내벽면 사이에 항상 형성되도록 한다.

이러한 내압흡수부(30)는, 밀폐용기(10)의 측벽면에 급수관부(11) 또는 배수관부(12)를 연통시키고, 이 급수관부(11)의 하부 또는 배수관부(12)의 상부에 신축가능한 다이어프램(diaphragm, 32)을 기밀하게 체결하여, 이 다이어프램(diaphragm, 32)을 기밀하게 체결하여, 이 다이어프램(diaphragm, 32)의 하부면과 밀폐용기(10)의 내벽면 사이에 일정한 공기층(A)이 형성되도록 한다.

또는 이와같은 내압흡수부(30)를 다음과 같이 형성하여도 무방하다. 즉, 밀폐용기(10)의 측벽면에 급수관부(11)와 배수관부(12)를 각각 연통시키고, 이 급수관부(11)의 하부와 배수관부(12)의 상부에 각각 신축가능한 탄성체의 다이어프램(diaphragm, 32)을 기밀하게 체결하여, 일정한 공기층(A)이 형성되도록 한다.

한편, 상기 내압흡수부(30)를 실현하는 다른 실시예는 제3도에 도시되는 바와같이, 하단부에 급수관부(11)가 연통되며 상단부에 배수관부(12)가 연통되는 밀폐용기(10)의 내부에 신축가능한 공기주머니(33)를 설치하여, 밀폐용기(10)의 내압을 흡수하도록 하는 압축성 유체인 공기층(A)이 공기주머니(33)의 내부에 항상 형성되도록 한다.

상기와 같은 본 고안 온수탱크의 내압흡수장치를 실현하는 구체적인 실시예들을 모두, 보일러(21)의 가동으로 가열관부(20)를 흐르는 유체의 온도가 점차적으로 상승되고, 이 유체의 온도상승으로 밀폐용기(10)의 급수관부(11)를 통하여 내부에 공급되는 물의 온도가 점차적으로 상승되며, 이로 인하여 밀폐용기(10)에 공급된 물의 비체적(specific volume)이 증가되고, 이 물의 비체적증가로 밀폐용기(10)의 내압이 급격하게 증가되며, 이 증가된 내압은 밀폐용기 (10)의 내벽면에 신축가능하게 체결된 내압흡수부(30)의 공기층(A)에서 탄력적으로 흡수된다.

즉, 이와 같은 본 고안 온수탱크의 내압흡수장치는, 내압증가로 밀폐용기가 파열되는 것을 방지하기 위하여, 밀폐용기의 내부에 체결되는 내압흡수부를 다음과 같이 형성시켜 압축성 유체인 공기층이 포함되도록 한다. 첫째, 배수관부에 일정한 길이만큼 하부방향으로 연장된 체결관부와 밀폐용기의 내벽면 사이에 다이어프램(diaphragm)을 기밀하게 체결하므로, 상기 다이어프램의 상부면과 밀폐용기의 내벽면 사이에 압축성 유체인 공기층이 항상 형성되며, 둘째, 밀폐용기의 측벽면에 연통된 배수관부의 상부에 탄성체의 엷은 막인 다이어프램(diaphragm)을 기밀하게 체결하므로, 상기 다이어프램(diraphragm)의 상부면과 밀폐용기의 내벽면 사이에 일정한 공기층이 형성되고, 셋째, 밀폐용기의 내부에 신축가능한 공기주머니를 체결하므로, 상기 공기주머니의 내부에 압축성 유체인 공기층이 항상 형성된다.

상기와 같은 구성으로 형성된 압축성 유체인 공기층 포함하는 본 고안 온수탱크의 내압흡수장치의 실험치를 표 1에 나타내면 다음과 같다.

[표 1]

상기에서 사용된 밀폐용기는, 스테인레스 80L로 제작되었으며, 상기 표 1에서 최종온도에서 따른 종래의 압력값(59℃, 13.2kgf/㎠)과 본 고안의 압력값(59℃, 3.4kgf/㎠)을 비교하여 보면, 종래의 압력값보다 본 고안의 압력값이 약 10kgf/㎠정도 저하되었음을 알수 있고, 또한 본 고안에서 최종온도의 압력값을 초기온도의 압력값과 비교하여 보아도 별로 변하지 않았음을 알수 있다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 고안 온수탱크의 내압흡수장치는, 밀폐용기의 내부에 압축성 유체인 공기층을 포함하는 내압흡수부를 구성하므로, 온도상승으로 인하여 밀폐용기의 내압이 증가하더라도 상기 내압흡수부의 공기층에서 증가된 내압이 효과적으로 흡수되고, 또한 온수사용시에 발생되는 압력저하와 온도상승으로 발생되는 압력증가로 인하여 피로가 발생되더라도 상기 내압흡수부의 공기층에서 이를 효과적으로 흡수하여 주기 때문에, 밀폐용기의 내벽에 미치는 압력변동과 그 크기가 적어 밀폐용기의 재질에 대한 선택의 폭을 넓혀주고, 아울러 밀폐용기의 두께에 대한 최적설계가 가능하도록 하여 주는 유용한 것이다.

Claims (3)

1. 하단부에 급수관부가 연통되며 상단부에 배수관부가 연통되는 밀폐용기와, 상기 밀폐용기의 내부를 경유하도록 체결되며 보일러에 연결된 가열관부와, 상기 밀폐용기의 내부에 신축가능하게 설치되며 내압을 흡수하는 압축성 유체인 공기층을 포함하도록 형성되는 내압흡수부로 구성함을 특징으로 하는 온수탱크의 내압흡수장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 내압흡수부는, 밀폐용기의 배수관부 하단부에 체결관부를 일정한 길이만큼 하부방향으로 연장시키며, 상기 체결관부의 외주면 하부와 밀폐용기의 내벽면 사이에 탄성체의 엷은 막힌 다이어프램을 기밀하게 체결하여, 압축성 유체인 공기층이 다이어프램의 상부면과 밀폐용기의 내벽면 사이에 항상 형성되도록 함을 특징으로 하는 온수탱크의 내압흡수장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 내압흡수장치는, 밀폐용기의 내부에 신축가능한 공기주머니를 설치하여, 압축성 유체인 공기층이 공기주머니의 내부에 항상 형성되도록 특징으로 하는 온수탱크의 내압흡수장치.