KR960003883Y1 - 외장형 판형 열교환기를 갖는 보일러 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

외장형 판형 열교환기를 갖는 보일러
제1도는 종래의 보일러를 부분적으로 절개하여 그 내부를 도시한 부분 절개 사시도이다.
제2도는 종래의 보일러의 횡단면도이다.
제3도는 본 고안에 따른 외장형 판형 열교환기를 갖는 보일러를 도시하는 부분 절개 사시도이다.
제4도는 본 고안에 따라 보일러에 채용된 판형 열교환기를 도시하는 분해 사시도이다.
제5도는 본 고안에 따른 외장형 판형 열교환기를 채용한 보일러의 횡단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 메인보일러 11 : 버너
12 : 화실 13 : 온수통
13a : 보조 온수통 14 : 열 교환부
20 : 절탄기(Economizer) 31 : 난방수 입수구
31a : 난방수 배수구 40 : 판형 열교환기
41 : 열 교환용 플레이트 42 : 열수 유로
43 : 난방수 유로 44 : 열수 입수구
45 : 열수 배수구 47 : 가스켓
50 : 배관 파이프
본 고안은 난방 및 급탕용 보일러에 관한 것으로 특히, 외장형 판형열교환기(Plate Heat Exchangers, PHE)를 갖는 보일러에 관한 것이다.
일반적으로, 보일러를 온수 또는 증기를 이용하여 난방 및 급탕효과를 발생시키는 것으로 크게 가정용 보일러 또는 산업 및 공업용 보일러로 구분된다.
통상적인 보일러의 경우, 석유, 경유 또는 석탄 등과 같은 연료를 연소시켜 상기 연료가 연소시 물을 가열하고 가열된 온수가 소정의 난방지역을 순환하는 동안 난방 및 급탕효과를 발생시킨다.
이와 같은 통상의 보일러는 제1도 및 제2도에 도시되어 있다.
제1도 및 제2도를 참조하면, 제1도는 종래의 입형 보일러는 도시하는 부분 절개 사시도이고, 제2도는 종래의 입형 보일러의 요부 횡단면도로서, 종래 입형 보일러의 구성요소는 연료를 분사하는 버너(11)와 상기 버너(11)로부터 분사되어 연소되는 메인 보일러(10)와, 상기 메인 보일러(10)와 연통된 절탄기(Economizer)(20)로 이루어져 있다.
상기 버너(11)는 연료탱크(도시되지 않음)에 들어 있는 연료를 메인 보일러(10)의 화실(20)로 분사하여 연소시키는 연소 장치이다.
상기 메인 보일러(10)는 상기 버너(11)로부터 분사되어 연소되는 화실(12)과 온수통(13) 및 열 교환부(14)를 포함한다. 상기 온수통(13)은 화실(12)을 둘러 쌓는 내통(12a)과 상기 내통(12a)을 둘러 쌓는 외통(12b)으로 이루어져 있으며, 상기 온수통(13)속에 상기 열 교환부(14)가 위치되어 있다. 또한, 상기 온수통(13)에는 열수 출탕구(15) 및 물 입수구(15a)가 설치되어 있다.
상기 열 교환부(14)는 상기 온수통(13)내에 나선형으로 권취된 스테인레스 주름관으로, 상기 난방수 입수구(31) 및 난방수 배출구(31a)를 지니며 상기 주름관속에서 가열되어지는 온수는 상기 난방수 배출구(31a)를 통해 배출되게 된다. 배출된 상기 온수는 소망하는 난방지역을 순환하는 동안 가열된 온수가 서서히 냉각되면서 상기 난방수 입수구(31)로 귀환하여 상기 열 교환부(14)에서 재가열되어 다시 상기 난방수 배출구(31a)로 배출되는 순환공정을 수행한다.
절탄기(2)는 상기 메인 보일러(10)에서 연소되고 배출되는 폐열을 이용하여 물을 재가열하는 곳으로, 상기 메인 보일러(10) 및 절탄기(20)의 화실(12)은 연도(12c)도 연결되어 있다. 또한 상기 메인 보일러(10)의 온수통(13)과 연결된 보조 온수통(13a)을 포함한다.
상기 보조 온수통(13a)에는 역시 열수 출탕구(15)가 설치되어 있으며, 상기 보조 온수통(13a)에서 가열되어진 물은 상기 메인 온수통(13)과 연결된 상기 연결관(17)(17a)을 통해 상기 메인 온수통(13) 및 보조 온수통(13a)을 대류 현상에 의해 순환되게 된다.
이와 같이 이루어진 종래의 보일러는 메인 보일러(10)에 절탄기(20)를 더 설치하여 상기 메인 보일러(10)에서 연소되고 배출되는 폐열로 절탄기(20)의 온수통(13a)을 재가열하므로 온수 가열 시간을 단축할 수 있으며, 뛰어난 연료 절감 효과를 나타낸다.
그러나, 이와 같은 종래의 보일러는 열 교환부에서는 이루어지는 열 교환의 효율이 상대적으로 낮다.
이는 온수통 및 보조 온수통(13)(13a)에 들어 있는 물을 가열하여 가열된 열수에 의해 열 교환부(14)를 간접적으로 가열하게 되므로 열 교환부의 주변에 냉각된 물이 재가열되어야 하지만 가열되어지는 물은 그 속에서 대류현상에 의해 서서히 순환되기 때문에 각각의 상기 온수통(13) 및 보조 온수통(13a)내에 들어 있는 물이 충분히 가열되기까지 소정의 가열시간이 요구될 뿐만 아니라 많은 연료를 소비하게 된다.
또한, 상기 메인 보일러(10)와 절탄기(20)속에서 가열된 열수는 각각의 온수통을 연결하는 연결관(17)(17a)을 따라 대류방식으로 순환하게 되지만 상기 연결관의 제한된 직경에 의해 상시 열수의 순환이 활발히 이루워지지 못하기 때문에 열교환능력을 80% 이상으로 올리기가 매우 어렵다.
따라서, 본 고안은 종래 보일러의 열효율 및 열교환 능력에 따른 문제점을 극복하기 위하여 안출된 고안이다.
본 고안은 목적은 보일러의 열효율 및 열교환 능력을 향상시키기 위한 개량된 외장형 판형 열교환기를 갖는 보일러를 제공하는데 있다.
본 고안은 또다른 목적은 보일러의 부피를 줄일 수 있으며, 연료를 절감할 수 있는 개량된 보일러를 제공하는데 있다.
본 고안은 목적에 따른 외장형 판형 열교환기를 갖는 보일러는 종래의 보일러에 있어서, 복수개의 열 교환용 플레이트(41)를 기밀되도록 서로 중첩시켜 복수개의 열수 유로(42)와 난방수 유료(43)가 교대로 반복적으로 배열되고, 상기 열수 유로(42)와 통하도록 연결된 열수 입수구(44) 및 열수 배수구(45)와, 상기 난방수 유로(43)와 통하도록 연결된 난방수 입수구(31) 및 난방수 배수구(31a)를 갖는 판형 열교환기(40)와; 상기 열수 입수구(44)에 연결되는 출탕구(15)와, 상기 열수 배수구(46)에 연결되는 열수 환수구(15a)와 각각 연결된 온수통(13)(13a)을 갖는 메인 보일러(10) 및 절탄기(20)와; 보일러 본체와 상기 판형 플레이트 열교환기(40)를 연결시켜주는 각종 열수 및 온수 유로용 파이프 : 및 상기 난방수 입수구(31) 및 난방수 배수구(31a)에 양 끝단이 각각 연결되고, 소망하는 난방지역을 통과하는 배관 파이프(50)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안에 따른 외장형 판형 열교환기를 갖는 보일러에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 세부 구성요소를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도를 참조하면, 제3도는 본 고안에 따른 외장형 판형 열교환기를 갖는 보일러를 개략적으로 도시한 사시도로서, 보일러는 크게 메인 보일러(10) 및 판형 열교환기(40)와 열수 순환모터(M)등으로 구성되어 있다.
메인 보일러(10)와 절탄기(20)는 제5도에 도시된 바와 같이, 연료가 연소되는 화실(12)과 온수통(13)(13a)을 일체로 포함하고 있으며, 상기 각각의 화실(12)은 연도(12c)에 의해 서로 연결되어 있으며, 상기 화실(12)을 통과하는 연소열과 연소 가스는 굴뚝(12d)으로 배출된다.
상기 각 온수통(13)(13a)은 상기 화실(12)을 둘러 쌓는 내통(12a)과 상기 내통(12a)을 둘러 쌓는 외통(12b)으로 구성되어 있으며, 상기 각 온수통(13)(13a)은 그 내부에 채워진 물이 서로 순환되도록 연결관(17)(17a)에 의해 서로 연결되어 있다. 또한, 각각의 상기 온수통(13)(13a)으로 물을 공급하는 급수라인(TL)과 연결된 난방수 환수구(15b)와 상기 온수통(13)(13a)내에서 가열된 열수를 배출하는 열수 출탕구(15)가 형성되어 있다.
판형 열교환기(40)는 제5도에 도시된 바와 같이, 표면에 열수 유로(42)와 난방수 유로(43)를 형성하는 복수개의 굴곡형 요철부(42a)(43a)가 성형되어 있으며, 상기 요철부(42a)의 가장자리에 상기 열수 유로(42)와 연통되고 상하 대칭되게 배열된 열수 입수구(44) 및 열수 배수구(45)와, 상기 열수 유로(42)와 구분되도록 이격되고, 상기 난방수 유로(43)와 연결되도록 안내함과 아울러 상기 열수 유로(42)와 분리 시키는 가스켓(47)을 포함하는 열 교환용 플레이트(41)로 이루어져 있다.
이와 같이 이루어진 판형 열교환기(40)는 다수개의 플레이트(41)를 프레임(48)상에 중첩되게 배열한 뒤 그 양측을 가압 플레이트(49)를 통해 상기 열 교환용 플레이트(41)를 압착시켜 견고히 결합한다.
이때, 프레임(48)에 압착 결합된 복수개의 열 교환용 플레이트(41)는 이웃한 플레이트(41)의 사이에 열수 유로(42)와 난방수 유로(43)가 형성되게 되고 상기 유로(42)(43)들은 교대로 반복적으로 배열되게 된다. 다시 말해, 본 명세서의 작용예에서 더욱 상세히 설명하게 되겠지만 상기 열수 유로(42)에는 각각 열수 입수구(44)와 열수 배수구(45)가 연결되고, 상기 난방수 유로(43)에는 난방지역을 순환하는 배관 파이프(50) 즉, 배관파이프(50) 즉, 배관 파이프(50)의 양끝단의 난방수 배출구(31a)와 난방수 입수구(31)가 연결되게 된다.
상기 열수 입수구(44)와 연결되는 메인 보일러(10) 및 절탄기(20)의 열수 출탕구(15)의 사이에는 열수 순환모터(M)가 설치되어 상기 온수통(13)(13a) 속의 열수를 판형 열교환기(40)속으로 강제 순환시킨다.
이와 같이 결합된 판형 열 교환기(40)는 보일러가 가동되면, 가열된 열수는 상기 열수 유로(42)와 상기 각 온수통(13)(13a)을 지속적으로 순환되게 되고, 상기 난방수 유료(43)에는 난방지역을 통과하는 상기 배관 파이프(50)에 들어 있는 난방수가 상기 난방수 유로(43)와 상기 배관 파이프(50)를 지속적으로 순환하게 된다.
이와 같이 이루어진 본 고안에 따른 외장형 판형 열교환기를 갖는 보일러에 대하여 작용예와 작용효과를 첨부된 도면 제3도 내지 제5도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 보일러가 가동되며, 제5도와 도시된 바와 같이 메인 보일러(10)와 절탄기(20)의 각 통수통(13)(13a)속에 옥외 물탱크(T)로부터 공급된 물과 열수 환수구(15b)를 통해 유입된 물이 가열되고, 상기 가열된 물 즉, 열수는 열수 순환모터(M)에 의해 열수 출탕구(15)를 통해 판형 열교환기(40)의 열수 입수구(44)로 공급되게 된다. 상기 열수 입수구(44)로 유입된 상기 열수는 상기 판형 열교환기(40)속에 형성된 열수 유로(42)를 따라서 순환한 뒤 열수 배수구(45)로 배출되어 열수 환수구(15b)를 통해 상기 온수통(13)(13b)으로 귀환하여 재가열되게 된다.
상기 열수가 상기 판형 열교환기(40)속으로 유입되면, 상기 열수는 등간격으로 반복적으로 배열된 복수개의 열수 유로(42)를 따라 흐르는 동안 상기 열수 유로(42)와 이웃하게 배치된 난방수 유로(43)에 유입된 난방수를 그 전도열로 가열하여 열 교환이 이루어지게 된다.
상기 난방부가 열수의 전도열에 의해 가열되면, 상기 난방수는 대류현상 또는 강제 순환에 의해 난방수 유로(43)를 따라 난방수 배출구(31a)로 배출되어 소망하는 난방지역을 순환하게 된다. 상기 가열된 난방수는 상기 난방지역을 통과하는 동안 서서히 냉각되어지고, 냉각된 상기 난방수는 상기 판형 열교환기(40)의 난방수 입수구(31)로 다시 유입되어 재가열되게 된다. 이때, 상기 난방수가 난방지역을 원활하게 순환되도록 하기 위해 상기 난방수 순환라인에 난방수 순환펌프(M1)를 설치하여 가열된 난방수를 난방지역으로 강제 순환시킬수도 있다.
따라서, 상기 열수 순환 모터(M)에 의해 상기 메인 보일러(10)와 절탄기(20)속에서 가열된 열수를 상기 열교환기(40)속으로 신속히 공급하므로 상기 열 교환기(40)속으로 유입되는 관수량(管水量)이 증가됨으로 난방수와의 열 교환기 매우 신속하게 이루어지면 열 교환능력이 최대 99% 이상 향상되게 된다. 또한 상기 열수 순환모터(M)에 의해 상기 메인 보일러(10)와 절탄기(20)속에서 가열되어지는 열수가 상기 열 교환기(40)를 통과하여 열수 환수구(15b)를 통해 반입되므로 각각의 온수통(13) 및 보조 온수통(13a)에 들어 있는 열수는 연결관(17)(17a)에 의해 혼합됨은 물론 상기 열수 순환모터(M)에 의해 자연적으로 균일하게 혼합되게 됨으로써 난방 및 급탕 효율을 향상시킬 수 있으며, 연료를 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 열수와 난방수는 전술한 판형 열교환기속에서 열 교환이 이루어지므로, 열수는 최소한 상기 판형 열교환기의 열수 유로를 순환시킬 수 있는 정도의 물이면 난방수와 열 교환기를 달성할수 있으므로 보일러의 온수통의 용량을 허용하는 최소 용량으로 축소하여 제작할 수 있으며, 축소된 온수통을 가열하는 연료 역시 상대적으로 절감할 수 있는 효과를 가져오게 된다.
또한, 열수와 난방수가 판형 열 교환기속에서 열 교환기 이루어지게 되므로 열 손실을 최소화할 수 있으며, 열 교환 효율을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라 보다 협소한 공간에서도 보일러를 설치할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 난방용 보일러에 있어서, 복수개의 열 교환용 플레이트(41)를 기밀되도록 서로 중첩시켜 복수개의열수 유로(42)와 난방수 유로(43)가 교대로 반복적으로 배열되고, 상기 열수 유로(42)와 통하도록 연결된 열수 입수구(44) 및 열수 배수구(45)와 상기 난방수 유로(43)와 통하도록 연결된 난방수 입수구(31) 및 난방수 배수구(31a)를 갖는 판형 열교환기(40)와; 상기 열수 입수구(44)에 연결되는 열수 출탕구(15)와 상기 열수 배수구(45)에 연결되는 열수 환수구(15b)가 연결된 온수통(13)(13a)을 갖는 메인 보일러(10) 및 절탄기(20)와; 보일러 본체와 상기 판형 플레이트 열교환기(40)를 연결시켜주는 각종 열수 및 온수 유로용 파이프; 및 상기 난방수 입수구(31) 및 난방수 배수구(31a)에 양 끝단이 각각 연결되고, 소망하는 난방지역들 통과하는 배관 파이프(50)로 이루어진 것을 특징으로 하는 외장형 판형 열교환기를 갖는 보일러.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열수 입수구(44)와 열수 출탕구(15)사이에 열수 순환모터(M)가 설치된 것을 특징으로 하는 상기 외장형 열 교환기를 갖는 보일러.
  3. 제1항에 있어서, 상기 판형 열교환기(40)와 메인 보일러(10) 및 절탄기(20)가 일체로 콤펙트하게 형성된 것을 특징으로 하는 상기 외장형 판형 열교환기를 갖는 보일러.
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