KR200325395Y1

KR200325395Y1 - 보일러

Info

Publication number: KR200325395Y1
Application number: KR20-2003-0011436U
Authority: KR
Inventors: 염동섭
Original assignee: 염동섭
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2003-09-03

Abstract

본 고안은 보일러에 관한 것으로, 특히 가격이 저렴한 연탄이나 갈탄 및 목재 등의 연료를 연소시켜 열 교환이 이루어지도록 하되, 연료가 연소되면서 발생되는 연소 열을 1,2,3차의 다단계로 구분시켜, 각 단계별로 열 교환이 이루어지도록 함으로서 적은 연료로도 보일러의 열효율을 극대화시키고, 보일러 운영 및 관리에 소요되는 비용을 줄일 수 있도록 한 것이다.

따라서 본 고안은 본체 내부에 단열처리 되고, 급수공급관, 배수관과 난방수 공급관, 난방수환수관이 형성되며, 내부에 일정수위의 물이 충진되는 수조와, 상기 수조의 내부에서 기밀을 유지하게 형성하고, 갈탄 및 나무등을 연소하도록 수관으로 구성된 로스톨을 구비한 연소실에서 1차 열교환시키고, 내부에 나선관을 형성한 가열실에서 2차 열교환시키며, 가열된 폐가스 및 연기를 배출하도록 하는 연통에서 3차 열교환시키도록 구성되는 열교환부와, 상기 별도의 온수를 공급받을 수 있도록 하는 수조 내에 수평나선관을 설치하여 별도의 온수를 공급받도록 형성한 온수공급부로 구성된 보일러를 제공하고자 한다.

Description

보일러{Boiler}

일반적으로, 보일러는 유류 또는 가스등의 열원을 이용하여 물을 가열토록 함으로서, 실내의 난방에 필요한 난방수나, 또는 목욕탕, 산업용 등으로 사용되는 온수를 얻도록 하는 것이다.

따라서, 이러한 보일러는 직접 물을 가열토록 함으로서 그 일정한 온도로 가열되면, 순환펌프를 이용하여 실내 또는 각 필요한 장소로 강제 순환시키거나 온수를 별도의 온수탱크에 저장하여 사용하였다.

그러므로, 물의 온도가 일정 온도이하로 내려가면 버너가 점화되어 물이 가열되고 일정온도 이상으로 되면 순환펌프를 작동시켜 난방을 하게 됨으로서, 온도 변화에 따라 많은 횟수의 점화 및 소화가 이루어져 연료 소모 및 열 손실이 많았으며, 직접 가열하므로 해서 가열되는 열이 모두 온수로 열 교환이 이루어지지 않고,외부로 손실되는 열량이 많아 열효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 대부분이 석유등의 유류를 주로 사용하는 보일러로서 사용되는 연료에 따라 보일러의 구조를 제조사에서 정해 공급되므로, 주로 유류를 수입에 의존해야 하는 우리 나라로선 환율에 따른 유가 인상 등으로 난방비 또는 보일러 유지비등으로의 경제적 부담이 더욱 가중되는 문제가 있었다.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 값싼 갈탄 및 목재를 연료로 하는 보일러가 다수 출원되었으나 이러한 보일러는 단열된 수조내부에 갈탄 및 목재를 연소시키도록 로스톨을 구비한 연소실로 구성되어 있으나, 이 또한 연소실에서 발생되는 열이 대부분 손실되고 열 교환이 이루어지지 않고 손실되는 열도 무시할 수 없는 비율이어서 열 효율이 많이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한 열효율이 떨어지게 됨으로서, 값싼 갈탄 및 나무라 할지라도 난방비에 많은 비용이 낭비되게 되는 문제점이 있었다.

본 고안 상기한 문제점을 해결하고자 안출한 것으로 보일러 구조를 개선하여 난방 또는 온수공급을 위해 가격이 저렴한 갈탄 또는 나무 등의 목재를 주연료로 하여 사용하고, 열효율을 극대화시킬 수 있도록 구조를 개선한 보일러를 제공하고자 함에 있는 것이다.

또한, 보일러 외부로 손실되는 열기를 잡아 열 교환시키도록 하여 단위 연료당 열 효율을 높여 연료비 절감을 기대할 수 있도록 하는 보일러를 제공하고자 함에 있는 것이다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시 예를 보인 보일러의 사시도.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예를 보인 보일러의 단면도.

도 3은 본 고안의 열교환부에 구비되는 로스톨을 보인 사시도,

도 4는 도 3의 로스톨의 "A-A"를 절단한 단면도.

도 5는 도 3의 로스톨의 "B-B"를 절단한 평단면도

도 6는 본 고안의 별도의 온수를 사용하기 위한 수평나선관의 평면도.

도 7은 본 고안의 다른 실시 예를 보인 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 수조 110 : 급수공급관 120 : 배수관

130 : 난방수공급관 140 : 난방수 환수관 150 : 온도계

160 : 안전변 170 : 오버플로우관 180 : 보조수조

200 : 열교환부 210 : 연소실 215 : 로스톨

215a, 215b : 집수관 215c : 예열관 215d : 경사판

220 : 가열실 221 : 나선관 230 : 연통

240 : 상부도어 241 : 투시창 250 : 하부도어

251 : 버너

300 : 온수공급부 310 : 수평 나선관

10 : 본체 11 : 단열재

이하 첨부된 도면을 참고로 하여 작용 및 구성을 상세히 설명하면, 도 1은 본 고안의 바람직한 실시 예를 보인 보일러의 사시도 이고, 도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예를 보인 보일러의 단면도이며, 도 3은 본 고안의 열교환부에 구비되는 로스톨을 보인 사시도 이고, 도 4 및 도 5는 도 3의 로스톨의 "A-A" 및 "B-B"를 절단한 단면도이며, 도 6은 본 고안에 사용된 수평나선관의 평면도이다.

본 고안은 단열 처리된 수조(100)와 상기 수조(100) 내부에 기밀을 유지하도록 설치하여 연소실(210), 가열실(220), 연통(230)순으로 3단계 열 교환이 이루어지는 열교환부(200)와 수조 내부에서 별도 온수를 제공받을 수 있도록 하는 온수 공급부(300)로 구성된다.

상기 수조(100)는 수돗물 또는 급수를 공급할 수 있도록 급수공급관(110)이 구비되어 난방에 필요한 일정 수위의 물로 항상 수조(100)를 유지하고, 상기 수조상부에 난방수 공급관(130)이 구비되고, 수조 하부에는 난방후의 물의 유입되도록 난방수 환수관(140)이 형성되어 난방수 공급관(110)에서 공급된 난방수는 미도시한 난방시스템 및 온수가 사용되는 곳으로 각각 보내어지게 되고, 난방 후의 차가워진 물이 난방수 환수관(140)으로 유입됨으로 해서 연속적인 난방상태를 이루게 된다 .

이때 각각으로 보내어지는 난방수는 미도시한 순환펌프를 이용하여 각각의 장소로 강제 순화시킴으로서 난방 효율을 높인다.

상기 수조(100)는 본체(10) 내부에 내설하되 본체(10)와 수조(100)사이에는 단열재(11)를 충진시켜 최대한 열의 손실을 줄일 수 있도록 한다.

또한, 수조의 전면부에서 온도를 확인할 수 있도록 온도계(150)를 설치하고 상부에는 안전변(160) 및 오버플로우관(170)을 설치할 수 있도록 나선이 형성된 관을 결합시켜 과열에 의한 위험요소를 줄여주는 안전시스템도 구성한다.

따라서, 과열될 경우에는 물이 오버플로 되거나 안전변(160)을 통하여 압력이 빠지게 되므로 안전한 보일러를 제공하게 한다.

상기 열교환부(200)는 갈탄 또는 나무 등의 연료를 연소시킬 수 있도록 하부에 로스톨(115)을 형성하여, 연료가 연소됨과 동시에 1차 열교환이 이루어지는 연소실(210)과, 연소실(210)에서 발생되는 화력 및 열기가 상부로 향하면서 2차 열 교환이 이루어지도록 내부에 중심 축을 중심으로 나선관(221)을 형성하여 수조(110)의 물이 순환되도록 한 가열실(220)과, 상기 가열실(220)에서 발생되는 높은 열의 폐가스 및 연기등에 남은열을 상부로 내보냄과 동시에 3차 열 교환이 이루어지도록 하는 연통(230)으로 구성된다.

상기 열교환부(200)의 연소실(210)은 본체 하부에서 갈탄 및 나무가 연소되는 연소실을 여닫을 수 있도록 도어(240,250)를 힌지 구성하되 상·하로 분할 형성하여, 상부도어(240)는 투시창(241)을 형성하여 점화 상태의 내부를 살필 수 있도록 하고, 하부도어(250)는 송풍기 겸용 버너(251)를 구비하여 초기 점화 또는 기름등을 열원으로 하는 버너(251)로서 사용할 수 있도록 한다.

따라서, 상부도어(240)는 갈탄 및 나무 등의 열원으로 하는 연료를 투입하되 연소실(210)내에 로스톨(215)의 상부에 삽입하도록 로스톨(215)의 상부에 투입하여 그 점화상태 및 소화상태를 확인할 수 있도록 하고, 하부도어(250)는 로스톨(215) 상부의 갈탄 또는 나무에 점화할 수 있도록 송풍기 겸용 버너(251)가 전면부에 설치되어 기름 또는 가스로 초기점화 할 수 있도록 하며, 갈탄 및 나무가 잘 연소되도록 하기 위해서는 외부에서 연소실(210)로 송풍되도록 송풍기 기능을 동시에 하는 것이 좋다.

상기 열교환부(200)의 연소실(210)에 구비되는 로스톨(215)은 양측에 사각형의 집수관(215a, 215b)을 나란하게 배치하여 그 사이에 원형의 예열관(215c)을 다수개 배열하여 상호 연통 되도록 한 것으로 일 측으로 유입된 물은 타측으로 배출되도록 한 것이다.

즉, 전방으로 유입된 물은 전방 집수관(215a)에 집수되어 각 예열관(215c)으로 보내어지고, 각 예열관(215c)에 보내어진 물은 열교환이 이루어진 후 후방의 집수관(215b)으로 모아져 수조(100)로 배출되거나, 후방에서 유입되어 후방 집수관(215b)으로 집수되어 각 예열관(215c)으로 보내어지고, 다시 예열관(215c)에보내어진 물은 열교환이 이루어진 후 전방 집수관(215b)으로 모아져 수조(100)로 배출되게 된다.

상기 로스톨(215)은 사각형관 또는 원형관으로 하는 것일 바람직하나 여기에 한정하지 않고 육각관 오각관 삼각관등으로 구성하여도 좋은 효과를 거둘 수 있다.

또한, 로스톨(215)의 공기의 통풍이 원활하게 이루어지도록 하기 위한 상협하광의 통공이 형성되도록 관체 외주연에 "V"자형 앵글 또는 경사판(215d)을 경사지게 형성하여 내부에 화력을 증진시키도록 한다.

여기서, 외주연을 "V"자형으로 하는 이유는 로스톨 하부로 유입된 공기가 "V"자형 경사판(215d)의 경사면을 따라 모여지게 되어 유속이 빨라져 산소의 양도 많아져 적은 화력으로서 점화가 가능하고, 점화된 갈탄 및 나무등은 공기의 흐름이 집중적으로 이루어지므로 원활한 연소를 이루게 된다.

이때, 적은 양의 통풍 즉, 자연적인 송풍을 위하여 하부도어(250)를 개폐정도로 송풍량을 조절할 수 있다.

또한, 연소실(210)의 하부도어(250)에 설치되는 버너(251)는 연료의 초기 점화를 위함이나, 여기에 한정하지 않고 경제성 등의 문제 또는 필요시에는 유류 또는 가스등을 이용하여 가스 보일러 유류보일러 등으로도 활용 가능하게 구성한다.

상기 로스톨(215)은 열 교환기의 1차 예열을 가하기 위함이나, 여기에 한정하지 않고 입출입 할 수 있는 관체를 배관하여 별도의 온수기로도 사용 가능하다.

상기 열교환부(200)의 가열실(220)은 2차 열 교환이 이루어지는 곳으로, 1차와 달리 상하로 형성된 관체 내부에 복수 겹으로 된 나선관(221)을 수조와 연통 되도록 형성하여 나선관(221) 하부에서 유입된 수조의 물은 가열되어 수조(100)의 상부로 배출되게 된다.

따라서, 수조(100)에서 나선관(221)의 하부로 유입되어 가열된 물은 대류현상에 의해 상부로 향하고, 상부로 향하는 가열된 온수는 수조(100)의 상부로 보내어 진다.

상기 열교환부(200)의 연통(230)은 연소실(210)과 가열실(220)에서 가열된 높은 열의 폐가스 및 연기등이 배출될 수 있도록 하되, 높은 열의 폐가스 및 연기가 상부로 향하게 하여 배출되도록 함과 동시에 연통(230)을 수조 내부에 위치시켜 3차 열 교환이 이루어지도록 한다.

여기서, 3차 열 교환된 후의 폐가스 및 연기는 자연상태로 배출함이 바람직하나 별도의 강제 배기 팬을 구비하여 강제 배기 시켜도 좋은 효과를 거둘 수 있다.

그러므로, 상기 연통은 길이가 길게 형성하는 것이 좋고, 연통내부에 지그재그로 격판을 형성하여, 상승하는 폐가스 및 연기를 지연시키도록 함이 좋다.

또한, 연통은 상부로 향하게 하는 것으로 한정하지 않고, 수조 내부에서 연통을 좌·우측 또는 후방으로 연통을 연장시켜서 좌·우측 또는 후방으로 연통을 형성하는 것도 좋은 방법이다.

따라서, 연통은 수조 내부에서 나선관 형태로 한바퀴를 회전한 후 배출하여도 무방하고 좌·우측 또는 후방으로 연통을 형성하므로서 열교환의 효율을 높일수 있다.

상기 수조(100)의 내부에는 음용 가능한 온수 등의 별도의 온수를 공급하기 위해 수조 내부의 상부에 수평나선관(310)을 구비하되 연통(230)을 중앙에 위치하도록 하여 연통을 통해 배출되는 고열의 폐가스 및 연기등이 통과하면서 열교환 되도록 하는 온수공급부(300)을 구비한다.

상기 수평나선관(310)은 사각관 또는 원형관 및 5각관 등으로 형성하는 것이 좋고, 여기에 한정하지 않고 그 관의 단면 형태에 구애됨이 없이 사용 가능하고, 수평나선관(310)을 연소실(210) 하부에 일정 높이로 형성하여 연소실(210)의 하부로 손실되는 열까지 잡아내도록 하는 것도 좋다.

상기 도 7은 본 고안에 따른 보일러의 다른 실시예로 수조(100)내의 하부에 즉 연소실(210) 하부에 별도의 보조수조(180)을 구비하여 별도의 온수 또는 음용수등을 사용할 수 있도록 함에 있다.

이는 연소실(210)에 구비된 로스톨(215) 하부로 향하는 열을 잡아내어 별도의 보조수조(180)를 가열하므로서 연소실(210)에서 발생되는 열까지 잡아내게 되는 특유의 효과가 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 열교환부의 연소실내에 수관형태의 로스톨을 형성하여 예열을 위한 1차 열 교환이 이루어지고, 2차 가열실과 나선관에서 열 교환이 이루어지고 마지막으로 3차 연통을 통하여 3차 열 교환이 이루어지도록 연통을 구성하므로서 동일 단위의 연료로도 화력을 증진시키고 3단계로 열 교환이 이루어짐으로서 열효율을 극대화 할 수 있으며, 연소실 하부로의 열을 잡아서 열교환시킴으로서 열효율을 극대화시킬수 있는 효과가 있다.

또한, 별도로 온수 또는 음용 수를 사용할 수 있도록 수조내의 상부 또는 하부에 수평나선관을 설치함으로서 별도의 온수기를 설치하지 않고도 온수 또는 음용 수를 사용할 수 있는 효과가 있다.

마지막으로 값싼 갈탄이나 목재를 사용하므로서 수입에 의존하는 석유등의 유류 및 가스등을 사용을 줄임으로서, 보일러 운전비용을 절감시킬 수 있어 산업 발전에 이바지하는 효과가 있다.

Claims

본체 내부에 단열처리 되고, 급수공급관(110), 배수관(120)과 난방수 공급관(130), 난방수환수관(140)이 형성되며, 내부에 일정수위의 물이 충진되는 수조(100)와, 상기 수조(100)의 내부에서 기밀을 유지하게 형성하고, 갈탄 및 나무등을 연소하도록 수관으로 구성된 로스톨(215)을 구비한 연소실(210)에서 1차 열교환시키고, 내부에 나선관(221)을 형성한 가열실(210)에서 2차 열교환시키며, 가열된 폐가스 및 연기를 배출하도록 하는 연통(230)에서 3차 열교환시키도록 구성되는 열교환부(200)와, 상기 별도의 온수를 공급받을 수 있도록 하는 수조 내에 수평나선관(310)을 설치하여 별도의 온수를 공급받도록 형성한 온수공급부(300)로 구성됨을 특징으로 하는 보일러.
제 1항에 있어서

상기 열교환부(200)의 연소실(110)에 구비되는 로스톨(215)은 양측의 집수관(215a, 215b)의 사이에 예열관(215c)을 다수개 배열하여 물이 흐를 수 있도록 하고, 예열관(215c)들 사이에 상협하광의 통공이 형성되도록 관체 외주연에 "V"형 앵글 또는 경사판(215d)을 형성하여 연소실 내부의 화력을 증진시키도록 함을 특징으로 하는 보일러.
제 1항에 있어서,

상기 열교환부의 연소실(210)을 힌지 구성하여 여닫을 수 있도록 도어를 형성하되, 상부도어(240)는 투시창(241)을 형성하여 내부를 살필 수 있도록 하고, 하부도어(250)는 송풍기 겸용 버너(251)를 구비하여 초기 점화 또는 기름등을 열원으로 하는 버너로서 사용할 수 있도록 상·하 분할 형성함을 특징으로 하는 보일러.
제 1항에 있어서,

상기 온수 공급부(300)는 수조(100) 내부의 상부에 수평나선관(310)을 형성하여 음용 가능한 온수등의 별도의 온수를 사용할 수 있도록 함을 특징으로 하는 보일러.
제 1항에 있어서,

상기 열교환기의 끝단에 형성되는 연통(230)은 후방, 좌·우 양측중에 선택하는 방향으로 연장시켜 연통을 구성함을 특징으로 하는 보일러.