KR960003884Y1 - 저탕식 온수 보일러 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

저탕식 온수 보일러

제1도는 본 고안에 따른 보일러의 길이방향을 따른 수직종단면도.

제2도는 본 고안에 따른 보일러의 횡방향을 따른 수직종단면도.

제3도는 본 고안에 따른 보일러의 배관연결 및 작동 전원과 연결된 상태의 개략도.

제4도는 종래의 저탕식 온수 보일러에 대한 수직종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 버어너 2 : 화실

3 : 수조 3a : 하단벽

3b : 상단벽 4 : 연관

5 : 저탕탱크 6 : 열교환 파이프

7 : 냉각수 유입구 8 : 급탕수 유출구

9 : 난방수 배출관 10 : 난방수 귀환관

11 : 바이패스관 12 : 3방 밸브

13 : 난방수 유입관 14 : 펌프

15, 16 : 온도센서

본 고안은 저탕식 온수 보일러에 관한 것으로, 특히 보일러의 열효율이 높게 하고 보일러의 수실내부에 별도의 온수 저탕탱크가 구비되어 사용가능 온수량을 극대화시킨 저탕식 온수 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 가정용 보일러는 대별하여 난방식 보일러와 급탕식 보일러로 나누어지는 바, 난방식 보일러는 집안내부의 난방을 위해 물을 가열 순환시키도록 된 것이고, 급탕식 보일러는 목욕 등을 위해 더운물을 직접인출해 사용하도록 된 것으로서, 일반적인 가정에서 이와 같이 기능이 서로 다른 보일러를 2대 설치하기에는 여러 가지 어려운 문제점이 있기 때문에, 현재에는 난방과 급탕을 공통적으로 사용할 수 있게한 보일러가 많이 보급되고 있는 추세이다.

이러한 난방 및 급탕을 동시에 해결할 수 있도록 하는 보일러는 대개 연료과 연소되는 연소실과 연도를 통해 배출되는 배기가스에 의해 수조내부의 1차가열수가 직접 가열되게 하고, 상기 수조내부의 공간에 열교환파이프를 코일식으로 감아 설치해 두고, 이 열교환파이프 내부에 2차 가열수가 통과하게 함으로써 상기 1차 가열수로부터 2차가열수가 가열되게 한 구조로 되어 있고, 상기 1차가열수는 난방용으로 사용하며, 2차가열수는 소비되는 급탕용으로 사용하도록 되어 있다.

그런데 종래의 이러한 온수 보일러는 대부분 제4도에 도시된 바와 같이, 연료의 연소에 의해 발생되는 열을 가능한 회수하여 열효율을 높이기 위해 버어너(40)로 연료를 연소시키는 화실(41)이 수조(42)의 하단에 위치하고, 상기 화실(41)의 주변가장자리를 좁은 간격의 수조(42)의 하단(42a)이 둘러싸도록 되어 있는 한편, 상기 화실(41)에서부터 수조(42)의 상단(42b)까지 다수개의 연관(43)이 상기 수조(42)을 가로질러 배치되어 있고, 상기 연관(43)의 바깥쪽으로 2차가열수가 통과하는 열교환파이프(44)가 코일식으로 감겨져 있는 구조로 되어 있다.

따라서 상기한 바와 같은 구조의 종래 온수 보일러는 다음과 같은 몇가지의 문제점이 있었는바, 첫째, 수조(42)속에 차있는 1차가열수에 가능한 많은 양의 열을 전달하기 위해 연관(43)이 수조(42)을 가로질러 다수개 배치된 구조로 되어 있기 때문에, 수조(42)의 실제 내부공간이 그 만큼 줄어 들게되고, 이렇게 좁은 수조(42)의 내부공간속에 급탕용으로 사용되는 2차가열수를 가열시키기 위한 열교환파이프(44)만이 배치될 수 밖에 없어, 급탕용 온수의 용량이 아주 적어 (대개 19∼20ℓ정도) 목욕 등의 경우에 충분한 양의 온수를 사용할 수가 없고, 소정량 이상 사용한 이후에는 가열되지 않은 찬물이 그대로 배출되게 되는 것이다.

즉, 상기 수조(42)내부에 열교환파이프(44)이외에는 이 열교환파이프(44)에서 가열된 급탕용 2차가열수를 저장할 수 있고 또 더욱더 고온으로 가열될 수 있게 하는 별도의 저장탱크를 갖추고 있지 아니하기 때문에, 상기한 바와 같이 충분한 양의 온수를 얻을 수가 없었고 또 그 만큼 보일러 전체의 열효율이 낮았던 것이다.

둘째, 화실(41)이 수조(42)의 하단에 위치하고 있기 때문에 화실(41)에서 연료의 연소에 의해 발생되는 열이 화실(41)의 윗쪽을 통해서만 수조(42)쪽으로 전달되게 되고, 화실(41)의 아래쪽으로 가해지는 열량은 수조(42)내부의 1차가열수로 전달되어 지지못하기 때문에 열효율이 그 만큼 떨어지게 되는 것이다.

이러한 문제점을 화실(41)의 하단벽을 여러 가지 단열수단을 사용해서 만든 보일러라 할지라도 원천적인 문제는 해결하지 못하는 것이다.

그리고 이러한 문제점을 안고 있는 수조(42)에서 가열된 1차가열수에서 부터 열교환파이프(44)의 2차가열수를 가열시켜야 하기 때문에 2차가열수의 온도를 고온으로 상승시켜 줄수가 없는 것이다.

셋째, 상기 화실(41)의 주변을 둘러싸고 있는 수조(42)의 하단(42a)이 수조(42)의 외벽(42c)과 화실(41)의 측벽(41a)사이에서 좁은 간격의 공간을 이루도록 되어 있기 때문에, 좁은 공간이 부분에 차있는 1차가열수의 용존산소에 의해 보일러 하부가 쉽게 부식되어 보일러의 내구연한을 짧게 하는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기한 바와 같은 제문제점을 해소시켜, 보일러의 수조 내부에 충분한 양의 2차가열수를 저장할 수 있음과 더불어 저장된 2차가열수를 더욱 고온으로 상승시킬 수 있고, 보일러의 하단이 1차가열수의 용존산소로 인한 부식문제는 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 수조 속의 1차가열수와 열교환파이프 속의 2차가열수가 화실에서 발생되는 열량을 충분히 전달받아 전체적으로 열효율이 높아지게 한 저탕식 온수보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 화실을 보일러의 수조 하단벽 및 좌우측벽과 소정의 간격을 두고 배치시킴으로써 수조가 화실의 상하좌우를 둘러싸는 구조가 되도록 하고, 상기 화실에서 부터 연결된 연도를 보일러의 한쪽 측방에만 배치 시킴으로써, 수조 속의 화실 상부에 저탕탱크를 설치할수 있는 충분한 크기의 공간이 확보되게 하며, 상기 저탕탱크와 화실의 하부 바깥쪽 둘레에 걸쳐 열교환파이프가 감겨진 구조로 하는 한편, 상기 열교환파이프의 한쪽 선단은 냉수유입구와 연결되고, 다른쪽 선단은 상기 저탕탱크의 유입구와 연결되며, 이 저탕탱크의 유출구가 2차가열수, 즉 급탕용 온수의 출구를 이루도록 되어 있다.

따라서, 상기 화실에서 연료의 연소에 의해 발생되는 열이 이 화실 주변을 둘러싸고 있는 수조내부의 난방용 1차가열수에 충분하게 전달되어 1차가열수를 고온으로 가열시킬수 있을 뿐만 아니라, 급탕용 2차가열수가 순환하는 열교환파이프가 화실의 아래쪽과 수실의 가장자리쪽 주면에 걸쳐 배치되어 있기 때문에 1차가열수로 부터 충분한 양의 열을 전달받게 되므로 고온의 2차가열수를 얻을수 있게 되는 것이다.

이하 본 고안은 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

본 고안은 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이, 버어너(1)로 연료를 연소시키는 화실(2)이 난방용 1차가열수가 충만되어 있는 수조(3)의 하단벽(3a)과 소정의 간격(S)을 두고 설치되며, 상기 화실(2)에서 부터 연료의 연소가스를 배출시키기 위한 연관(4)이 수조(3)의 한쪽 측벽쪽으로 배치되고, 상기 화실(2)과 수조(3)의 상단벽(3b)사이에 저탕탱크(5)가 고정설치되어 있는 한편, 상기 저탕탱크(5)와 수조(3)의 상단벽(3b)사이 및 상기 화실(2)과 수조(3)의 하단벽(3a)사이에 걸쳐 급탕용 2차가열수가 순환하는 열교환파이프(6)가 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이 수조(3)의 내벽면을 따라 배치된 구조로 되어 있다.

그리고 상기 열교환파이프(6)의 한쪽선단과 저탕탱크(5)의 한쪽선단이 수조(3)내부에서 서로 연결되어 있고, 상기 열교환파이프(6)의 다른쪽 선단은 냉수유입구(7)와 연결되며, 상기 저탕탱크(5)의 다른쪽 선단은 급탕수유출구(8)와 연결되어 있다.

따라서, 상기 화실(2)과 연관(4)에서 발생되는 열에 의해 수조(3)내부의 난방용 1차가열수가 가열되고, 이 1차가열수에 의해 열교환파이프(6)내부를 따라 흐르는 급수용 2차가열수가 가열되게 되는데, 열교환파이프(6)속에서 가열된 급수용물은 저탕탱크(5)에 저장되어 1차가열수의 가열에 따라 점차 더욱 고온으로 가열되게 되며, 급탕수유출구(8)의 밸브(도시안됨)가 개방되면 저탕탱크(5)속에 있던 물이 배출되게 된다.

이때 난방용 1차가열수가 채워져 있는 수조(3)가 화실(2)의 아래쪽에까지 연장 형성되어 있으므로 수조(3) 속의 1차가열수가 화실(2)전체면으로부터 골고루 흡열하게 되므로 흡열효과가 높아져 고온으로 가열되게 되고, 또한 열교환파이프(6)가 수조(3) 속의 최상단 부분과 화실(2)아래쪽에 까지 연장배치되어 있으므로 화실(2)아래쪽으로 발열되는 높은 열량을 수조(3)의 1차가열수와 열교환파이프(6)내부의 2차가열수가 효과적으로 흡수하게 되는 한편, 수조(3)내부에서 가장 높은 온도의 물이 위치하게 되는 수조(3)의 상단쪽에 열교환파이프(6)가 배치되어 있으므로 이 열교환파이프(6)내부를 따라 흐르는 급탕용 2차가열수가 1차가열수로부터 효과적으로 열을 전달받게 되는 것이다.

또한, 상기한 바와 같이 열교환파이프(6)가 수조(3)내부의 상단과 하단에 걸쳐 배치되어 열교환파이프(6)내부의 2차가열수가 수조(3)내부의 1차가열수로 부터 효과적으로 열을 흡수하게 됨으로 인하여 수조(3)내에 충만되어 있던 1차가열수가 부분적으로 밀도차가 발생되면서 전체적으로 원활하게 순환하게 되므로, 1차가열수의 온도가 국부적으로만 가열되지 않고 전체적으로 골고루 고온으로 가열되게 되어, 궁극적으로 보일러의 열효율을 높여주게 되는 것이다.

한편, 상기 열교환파이프(6)속에서 가열된 2차가열수는 저탕탱크(5)에 모여지게 되는바, 이 저탕탱크(5)에서 부터 배출되지 않고 정체해 있는 동안에는 1차가열수로 부터 지속적으로 흡열할 수 있으므로 최종적으로 배출되는 급탕용 2차가열수의 온도를 가능한 고온으로 올려줄 수 있으므로 보일러의 열효율을 최대한 증대시켜 주게 되는 것이다.

한편, 상기 수조(3)속에서 가열된 1차가열수를 난방용으로 공급해 주는 난방수 배출관(9)과 난방기를 거친 다음 귀환하는 귀환관(10)이 바이패스관(11)으로 서로 연결되고, 상기 귀환관(10)과 바이패스관(11)의 연결지점에 3방밸브(12)가 설치되며, 상기 3방밸브(12)에는 수조(3)의 하단 내부로 뻗어 있는 난방수유입관(13)이 펌프(14)을 통해 연결되어, 상기 3방밸브(12)가 상기 귀환관(10) 또는 바이패스관(11)를 난방수유입관(13)에 선택적으로 연결시켜 주도록 되어 있다.

그리고, 상기 3방밸브(12)는 수조(3)의 한쪽 측벽에 설치된 온도센서(15)와 급탕수 배출관(8)에 설치된 온도센서(16) 및 버어너(1)와 전기적으로 서로 연결된 구조로 되어 있다.

이러한 구조의 본 고안은, 상기 저탕탱크(5)내부의 급탕수를 사용하면서 동시에 수조(3)내부의 난방수가 가동되고 있는 경우 급탕수의 온도가 급탕수 온도센서(16)에 설정된 온도 이하가 되면, 상기 3방밸브(12)가 난방수 귀환관(10)을 막고 바이패스관(11)과 난방수 유입관(13) 을 서로 연통시킴과 더불어 버어너(1)를 점화시켜 1차가열수의 온도를 높여 줌으로써 열교환파이프(6)내부의 2차가열수의 온도가 짧은 시간내에 높아지게 한다.

이와 같이 버어너(1)의 점화작동에 따라 수조(3)내부의 1차가열수의 난방수 온도센서(15)의 설정용도 이상이 되면, 상기 3방밸브(12)가 바이패스관(11)을 차단시키고 난방수 귀환관(10)과 난방수 유입관(13)을 연결시킴으로써 난방효과도 동시에 이루어지게 된다.

따라서 급탕수를 사용할 경우에는 배출 급탕수의 온도가 설정치 이하로 되면 자동적으로 3방밸브(12)가 작동되어 귀환관(10)을 차단시킴으로써 1차가열수가 난방기로 유입되지 못하게 하고 바이팬스관(11)을 통해 곧바로 귀환하게 함과 동시에, 버어너(1)의 점화에 의해 1차가열수가 고온으로 가열되게 함으로써, 열교환파이프(6)내부의 급탕용 2차가열수의 온도가 단시간에 상승할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 수조(3)와 2차가열수의 열교환파이프(6)가 화실(2)의 아래쪽까지 연장배치되어 있으므로 화실(2)에서 발생되는 열량을 최대한 흡수할수 있게 되어 효율이 높아지게 되고, 또 수조(3)의 상부내부에 2차가열수를 저장할 수 있는 저탕탱크(5)가 구비되어 있으므로 급탕수를 충분한 양(약 45ℓ정도)으로 사용할 수가 있으며, 난방수 배출관(9)과 난방수 귀환관(10) 및 난방수 유입관(13)이 1개의 3방밸브(12)에 의해 연결됨과 더불어, 이 3방밸브(12)는 난방수 온도센서(15)와 급탕수 온도센서(16) 및 버어너(1)에 서로 전지적으로 연결되어 급탕수를 사용할 경우 급탕수 온도가 설정치 이하로 낮아지면 난방수의 공급을 차단시킴과 동시에 버어너를 가동시켜 급탕수의 사용을 효율적으로 할수 있게 된다.

Claims (2)

1. 버어너(1)로 연료를 연소시키는 화실(2)이 난방용 1차가열수가 충만되어 있는 수조(3)의 하단벽(3a)과 소정의 간(S)을 두고 설치되며, 상기 화실(2)에서 부터 연료의 연소가스를 배출시키기 위한 연관(4)이 수조(3)의 한쪽 측벽쪽으로 배치되고, 상기 화실(2)과 수조(3)의 상단벽(3b)사이에 저탕탱크(5)가 고정설치되어 있는 한편, 상기 저탕탱크(5)와 수조(3)의 상단벽(3b)사이 및 상기 화실(2)와 수조(3)의 하단벽(3a)사이에 걸쳐 급탕용 2차가열수가 순환하는 열교환파이프(6)가 배치되고, 상기 열교환파이프(6)와 저탕탱크(5)가 수조(3)내부에서 연결되며, 상기 열교환파이프(6)의 다른쪽 선단과 저탕탱크(5)의 다른쪽 선단이 각각 냉수유입구(7)와 급탕유출구(8)에 연결된 저탕식 온수 보일러.
2. 제1항에 있어서, 상기 수조(3)의 상단에 구비된 난방수 배출관(9)과 난방수 귀환관(10) 및 난방수 유입관(13)이 1개의 3방밸브(12)에 의해 연결됨과 더불어, 이 3방밸브(12)는 난방수 온도센서(15)와 급탕수 온도센서(16) 및 버어너(1)에 서로 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 저탕식 온수 보일러.