KR101484541B1 - 노통연관식 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노통연관식 보일러에 관한 것으로서, 내부에 수조실이 형성되고, 일측과 타측에 각각 유입구와 배출구가 형성된 본체와, 상기 본체의 내부에 설치되고, 내부에 화염발생공간이 형성된 노통과, 상기 본체의 일측이 설치되고, 일측이 상기 노통의 내부 일측이 배치되어 상기 화염발생공간 방향으로 화염을 발생하는 버너와, 상기 본체의 내부 중 상기 노통의 외측에 복수개가 동심원상으로 배치되고, 내부에 연소가스가 통과하는 가스이동로가 형성된 연관과, 상기 노통의 일측과 상기 연관의 일측에 연결되어 상기 노통의 화염발생공간과 상기 연관의 가스이동로를 연통하는 연결부와, 상기 연관의 타측과 연결되고, 일단부가 외부로 노출되어 상기 연관을 통과한 연소가스가 외부로 배출되도록 상기 연소가스의 배출로를 제공하는 배출부 및 상기 본체의 내부 일측에 설치되고, 상기 본체의 후단 외측방향으로 경사진 경사유도면이 형성되며, 후단부와 상기 본체의 내면 사이에 통로가 형성되는 유도부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 노통연관식 보일러를 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 유도부재에 의해 노통 내에 발생된 화염이 노통의 내면방향으로 형성되도록 안내하여 노통의 내면이 화염에 의해 직접 가열되도록 함으로써 화염으로부터 발생되는 열에너지의 열손신을 최소화하여 노통에 의한 열교환효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

노통연관식 보일러{FLUE TUBE-SMOKE TUBE BOILER}

본 발명은 노통연관식 보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화염으로부터 발생되는 열에너지의 열손실을 최소화하여 노통에 의한 열교환효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 노통연관식 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 노통연관 보일러는 용량이 크고 열효율이 높기 때문에, 주로 공장 등의 산업용, 대형 빌딩이나 중앙난방식 아파트의 난방용, 대중목욕탕용 등에 널리 사용되고 있다.

이러한 노통연관 보일러는 그 설치형태에 따라 노통이 수직으로 설치되는 입형과, 노통이 수평으로 설치되는 횡형으로 구분될 수 있는데, 이 중에서 횡형이 입형에 비해 열효율성이 좋고, 안정성이 높아 주로 사용되고 있다.

도1은 종래의 노통연관식 보일러의 단면도이다.

도1에서 보는 바와 같이 종래의 노통연관식 보일러(200)는 내부에 수조실(211)이 형성된 본체(210)와, 본체(210)의 내부에 설치되는 통상의 노통(220)과, 일측이 본체(210)의 일측에 설치되고 타측이 노통(220)의 내부에 배치되어 노통(220) 내부에 화염을 발생하는 버너(230)와, 노통(220)의 외측에 배치되고 노통(220)과 연통되는 복수개의 연관(240) 및 연관(240)의 타단부에 결합되는 배출부(250)로 구성된다.

이러한 종래의 노통연관식 보일러(200)는 버너(230)로부터 발생한 화염에 의해 노통(220)의 온도가 높아지면서 노통(220)과 수조실(211)에 수용된 물과 1차적으로 열교환되고, 화염으로부터 발생되는 연소가스가 연관을 통과함에 따라 연관(240)의 온도가 높아지면서 수조실(211)에 수용된 물과 2차 열교환되는데, 이와 같이 노통(220) 및 연관(240)과 열교환하면서 가열된 물은 본체(210)의 일측에 형성되는 배출구(212)를 통해 온수공급처로 공급된다.

상기한 종래의 노통연관식 보일러(200)는 노통(220)과 연관(240)을 통해 물을 2차 열교환함으로써 그 열교환효율이 높은 특징이 있으나, 버너(230) 내부에 발생한 화염이 노통(220)의 내부, 즉 화염 발생 공간에 형성됨에 따라 노통(220)이 주로 화염의 바깥영역의 열기에 의해 가열되는 바 화염 내쪽의 열이 노통으로 직접 전달되지 못해 열손실이 발생하는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라 종래의 노통연관식 보일러(200)는 화염으로부터 발생된 연소가스가 노통(220)으로부터 연관을 통과하고, 그대로 배출부(212)를 통해 외부로 배출되는 바 배출부(212)로 배출되는 연소가스의 열에너지를 낭비하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 화염으로부터 발생되는 열에너지의 열손실을 최소화하여 노통에 의한 열교환효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 노통연관식 보일러를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 버너의 연료분사압력이 낮은 경우 노통 내부에 발생된 화염의 일부가 연관 내부로 유입되도록 함으로써 노통 뿐 아니라 연관과 수조실에 수용된 물간 열교환효율을 크게 향상시킬 수 있는 노통연관식 보일러를 제공함에 있다.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 버너의 연료분사압력에 따라 배출부를 통해 외부로 배출되는 연소가스량의 배출량을 기계적으로 제어함으로써 간단한 구조만으로 연소가스에 의한 열에너지의 활용효율을 크게 향상시킬 수 있는 노통연관식 보일러를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 내부에 수조실이 형성되고, 일측과 타측에 각각 유입구와 배출구가 형성된 본체와, 상기 본체의 내부에 설치되고, 내부에 화염발생공간이 형성된 노통과, 상기 본체의 일측이 설치되고, 일측이 상기 노통의 내부 일측이 배치되어 상기 화염발생공간 방향으로 화염을 발생하는 버너와, 상기 본체의 내부 중 상기 노통의 외측에 복수개가 동심원상으로 배치되고, 내부에 연소가스가 통과하는 가스이동로가 형성된 연관과, 상기 노통의 일측과 상기 연관의 일측에 연결되어 상기 노통의 화염발생공간과 상기 연관의 가스이동로를 연통하는 연결부와, 상기 연관의 타측과 연결되고, 일단부가 외부로 노출되어 상기 연관을 통과한 연소가스가 외부로 배출되도록 상기 연소가스의 배출로를 제공하는 배출부 및 상기 본체의 내부 일측에 설치되고, 상기 본체의 후단 외측방향으로 경사진 경사유도면이 형성되며, 후단부와 상기 본체의 내면 사이에 통로가 형성되는 유도부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 노통연관식 보일러를 제공한다.

그리고, 상기 유도부재는 상기 본체의 내부 일측에 전후방향으로 이동가능하게 설치되고, 상기 본체의 후단 외측방향으로 경사진 경사유도면이 형성된 화염유도플레이트와, 상기 화염유도플레이트의 후단부로부터 상기 본체의 후단방향으로 연장형성되는 연장플레이트와, 상기 화염유도플레이트와 상기 본체의 내면 사이에 개재되고, 상기 화염유도플레이트에 상기 본체의 전방으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배출구에 설치되어 상기 배출구를 개폐하고, 일측이 상기 화염유도플레이트의 일측에 연결되는 개폐부재를 포함할 수 있다.

삭제

그리고, 메쉬형상으로 형성되고, 상기 노통의 후단부에 설치되어 상기 버너로부터 발생한 화염이 상기 연결부까지 발생되는 것을 방지하는 스크린을 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 유도부재에 의해 노통 내에 발생된 화염이 노통의 내면방향으로 형성되도록 안내하여 노통의 내면이 화염에 의해 직접 가열되도록 함으로써 화염으로부터 발생되는 열에너지의 열손신을 최소화하여 노통에 의한 열교환효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 유도부재가 노통 내에서 제1 위치 및 제2 위치 사이를 이동하도록 하고, 제1 위치와 대응되는 노통의 일측에 노통과 연관을 연통하는 연결관을 설치함으로써 버너의 연료분사압력이 낮은 경우 노통 내부에 발생된 화염의 일부가 연관 내부로 유입되도록 하여 노통 뿐 아니라 연관과 수조실에 수용된 물간 열교환효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 버너의 연료분사압력에 따라 배출부를 통해 외부로 배출되는 연소가스량의 배출량을 기계적으로 제어함으로써 간단한 구조만으로 연소가스에 의한 열에너지의 활용효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래의 노통연관식 보일러의 단면도,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 노통연관식 보일러의 사시도,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 노통연관식 보일러의 단면도,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 유도부재와 개폐부재의 사시도,
도5a는 본 발명의 일실시예에 따른 버너의 연료분사압력에 따라 화염유도플레이트가 작은 간격으로 후퇴된 상태를 도시한 도면,
도5b는 본 발명의 일실시예에 따른 버너의 연료분사압력에 따라 화염유도플레이트가 큰 간격으로 후퇴된 상태를 도시한 도면.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 노통연관식 보일러의 사시도이고, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 노통연관식 보일러의 단면도이며, 도4는 본 발명의 일실시예에 따른 유도부재와 개폐부재의 사시도이다.

도2 내지 도4에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 노통(20) 연관(40) 보일러(1)는 본체(10)와, 노통(20)과, 버너(30)와, 연관(40)과, 연결부(50)와, 배출부(60)와, 유도부재(70)와, 개폐부재(80)와, 연결관(90) 및 스크린(100)을 포함하여 구성된다.

본체(10)는 대략 내부에 수조실(11)이 형성된 원통형상으로 형성되고, 상부 일측에 가열하고자 하는 물이 유입되는 유입구(12)가 형성되며, 하부 일측에 가열된 물이 외부로 배출되는 배출구(13)가 형성된다.

이러한 본체(10)는 가열하고자 하는 물의 열교환공간을 제공함과 아울러 후술하는 각 구성의 설치공간을 제공하는 역할을 한다.

노통(20)은 대략 원통형상으로 형성되고, 내부에 화염발생공간(21)이 형성되며, 본체(10)의 내부에 설치되어 후술하는 버너(30)에 의해 가열되면서 수조실(11)에 수용된 물과 1차적으로 열교환, 즉 수조실(11)에 수용된 물을 가열하는 역할을 한다.

버너(30)는 본체(10)의 일측에 설치되고, 일측이 노통(20)의 내부에 설치되어 노통(20)의 화염발생공간(21)에 화염을 발생함으로써 노통(20)이 수조실(11)에 수용된 물과 열교환되도록 함과 아울러 연관(40)으로 유입되는 연소가스가 발생되도록 하는 역할을 한다.

이러한 버너(30)는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것임이 자명한 것으로 구체적인 구성설명은 생략하도록 한다.

연관(40)은 노통(20)보다 직경이 작은 원통의 막대형상으로 형성되고, 내부에는 화염으로부터 발생된 연소가스가 통과하는 가스 이동로(41)가 형성되는데, 이러한 연관(40)은 본체(10)의 내부 중 노통(20)의 외측에 동심원상으로 복수개가 배열되면서 연소가스의 온도에 의해 수조실(11)에 수용된 물과 2차 열교환, 즉 수조실(11)에 수용된 물을 2차 가열하는 역할을 한다.

연결부(50)는 내부에 수용공간이 형성된 원형의 박스형상으로 형성되고, 일측과 타측에 각각 노통(20)의 후단부 및 연관(40)의 일단부가 연결되어 노통(20)의 화염발생공간(21)과 연관(40)의 가스 이동로(41)를 상호 연통함으로써 화염으로부터 발생된 연소가스가 연관(40)의 가스 이동로(41)로 이동되도록 하는 역할을 한다.

배출부(60)는 연결부(50)와 같이 내부에 수용공간이 형성된 원형의 박스형상으로 형성되고, 일측에 연관(40)의 타단부가 연결되어 가스 이동로(41)를 통해 이동된 연소가스가 유입되며, 타측에 배기구(61)가 형성되어 배기구를 통해 연소가스가 외부로 배기되도록 하는 역할을 한다.

유도부재(70)는 본체(10)의 내부 일측에 전후방향으로 이동가능하게 설치되는 화염유도플레이트(71)와, 화염유도플레이트(71)의 후단부로부터 본체(10)의 후단방향으로 연장형성되는 연장플레이트(72) 및 화염유도플레이트(71)와 본체(10)의 내면 사이에 개재되는 탄성부재(73)를 포함하여 구성되며, 버너(30)에 의해 발생되는 화염이 유도경사면(71a)을 따라 형성되도록 하여 화염의 열에너지가 노통(20)에 직접 가해지도록 함으로써 노통(20)의 열교환효율을 향상시키는 역할을 한다.

화염유도플레이트(71)는 본체(10)의 내부 중앙으로부터 본체(10)의 후단 외측방향으로 경사진 유도경사면(71a)이 형성된 원뿔형상으로 형성되고, 본체(10)의 내부에 중 화염발생공간(21)에 전후방향으로 이동가능하게 설치되어 버너(30)에 의해 발생된 화염이 본체(10)의 내면방향으로 형성될 수 있도록 하는 역할을 한다.

그리고, 화염유도플레이트(71)는 버너(30)로부터 분사되는 연료가 전면에 분사됨에 따라 버너(30)의 연료분사압력에 의해 후방으로 후퇴한다.

연장플레이트(72)는 앞서 설명한 바와 같이 화염유도플레이트(71)의 후단부로부터 본체(10)의 후단방향으로 연장형성되어 화염유도플레이트(71)에 의해 본체(10)의 내면 방향으로 형성된 화염을 가이드하여 일정구간 본체(10)의 내면을 따라 형성되도록 함으로써 노통(20)의 열교환 효율이 보다 향상될 수 있도록 하는 역할을 한다.

탄성부재(73)는 화염유도플레이트(71)와 본체(10)의 내면 사이에 개재되고, 화염유도플레이트(71)에 본체(10)의 전방으로 탄성력을 제공하는 것으로서, 버너(30)의 연료분사압력에 따라 화염유도플레이트(71)가 후방으로 이동될 수 있도록 하는 역할을 함과 아울러 후술하는 개폐부재(80)가 버너(30)의 연료분사압력에 따라 배기구(61)의 개방상태가 가변되도록 하는 역할을 하는데, 이는 개폐부재(80)를 설명하면서 보다 상세하게 설명하도록 한다.

개폐부재(80)는 배출부(60) 중 배기구(61)에 설치되어 배기구(61)를 개폐하기 위한 것으로서, 일측이 연결막대(H)에 의해 유도부재(70)의 일측에 연결되어 버너(30)의 연료분사압력에 따라 배기구(61)의 개방상태를 가변함으로써 연소가스에 의한 연관(40)의 열교환효율이 향상되도록 하는 역할을 한다.

다시 말하면, 개폐부재(80)는 버너(30)로부터 적은 양의 연료를 분사하는 경우 화염유도플레이트(71)가 작은 거리로 후퇴함에 따라 배기구(61)를 차폐하는 차폐위치에서 화염유도플레이트(71)가 후퇴한 거리만큼 동반 이동되어 배기구(61)가 소량만 개방되도록 함으로써 발생하는 연소가스 대비 배출되는 연소가스의 배출량이 작도록 하여 연관(40)을 이동하는 연소가스의 이동시간이 증대되도록 하며, 버너(30)로부터 많은 양의 연료를 분사하는 경우 화염유도플레이트(71)가 큰 거리로 후퇴함에 따라 동반 후퇴하여 배기구(61)를 크게 개방개방함으로써 연소가스의 배출이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

즉, 본 발명의 일실시예는 연소가스의 발생량에 따라 연소가스 배기량을 조절함으로써 연소가스에 의한 연관(40)과 수조실(11) 내의 물간 열교환시간을 제어하여 수조실 내의 물을 가열하기 위한 연관(40)의 열교환 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

연결관(90)은 대략 관체형상으로 형성되고, 일단부가 노통(20)의 일측에 연결되며, 타단부가 연관(40)의 일측에 연결되어 노통(20)의 화염발생공간(21)과 연관(40)의 가스 이동로(41)가 상호 연통되도록 하는 역할을 한다.

이러한, 연결관(90)은 버너(30)로부터 적은 양의 연료를 분사하는 경우 화염유도플레이트(71)의 후단부와 대응되는 노통(20)의 위치에 연결되는데, 이는 작은 화염이 발생되더라도 화염의 일부가 직접 연관(40)으로 유입되도록 함으로써 수조실(11) 내의 물을 가열하기 위한 연관(40)의 열교환효율이 보다 향상되도록 하기 위함이다.

스크린(100)은 메쉬형상으로 형성되고, 노통(20)의 내부 중 후단부 일측에 설치되어 노통(20)의 화염발생공간(21)에 발생된 화염이 연결부(50)까지 형성되어 화염에 의해 연결부(50)가 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.

도5a는 본 발명의 일실시예에 따른 버너(30)의 연료분사압력에 따라 화염유도플레이트가 작은 간격으로 후퇴된 상태를 도시한 도면이고, 도5b는 본 발명의 일실시예에 따른 버너의 연료분사압력에 따라 화염유도플레이트가 큰 간격으로 후퇴된 상태를 도시한 도면이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 노통연관식 보일러(1)의 동작을 첨부된 도5a 및 도5b를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 버너(30)가 구동하여 화염이 발생되면, 발생된 화염은 화염유도플레이트(71)의 유도경사면(71a)을 따라 본체(10)의 내부에서 외측방향으로 벌어지게 된다.

즉, 화염은 본체(10)의 내면방향으로 형성되고, 이와 같이 형성된 화염은 연장플레이트(72)에 의해 본체(10)의 내면을 따라 형성되면서 노통(20)의 내면을 직접 가열하게 된다.

이에 노통(20)은 화염의 열에너지에 의해 가열되면서 수조실(11) 내의 물과 1차적으로 열교환하여 물을 가열하게 된다.

이때, 화염유도플레이트(71)는 앞서 설명한 바와 같이 버너(30)의 연료분사압력에 따라 탄성부재(73)가 수축하면서 후방으로 이동되는데, 버너(30)로부터 적은 양의 연료가 분사되는 경우 작은 압력으로 인해 작은 간격(d1)만 후퇴하게된다.

여기서, 후퇴한 화염유도플레이트(71)의 후단부와 대응되는 노통(20)의 일측에 연결관(90)이 연결되는 바 본체(10)의 내면을 따라 형성되는 화염의 일부가 연결관(90)을 통해 연관(40)을 직접 가열함으로써 작은 화력으로도 연관(40)의 열교환효율을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 화염으로부터 발생된 연소가스는 노통(20)을 통과하여 연결부(50)로 유입되고, 연결부(50)에 연결된 연통으로 이동되면서 연통의 가스 이동로(41)를 따라 이동하게된다.

여기서 연관(40)은 연소가스의 온도에 의해 가열되고, 가열된 연관(40)은 수조실(11) 내부의 물과 2차 열교환하면서 수조실(11) 내의 물을 가열한다.

연관(40)의 가스 이동로(41)를 통과한 연소가스는 배기구를 통해 외부로 노출되는데, 여기서 배기구의 개방상태는 버너(30)의 연료분사압력에 따라 화염유도플레이트(71)와 함께 동반 이동되는 개폐부재(80)에 의해 제어된다.

보다 상술하면, 버너(30)의 연료분사압력이 낮은 경우 도5a에서 보는 바와 같이 화염유도플레이트(71)가 작은 거리(d1)로 후퇴함에 따라 이와 연결된 개폐부재(80) 또한 차폐위치에서 소정간격만 후방으로 이동되어 연소가스의 배기량이 작아지도록 함에 따라 가스 이동로(41)를 따라 이동하는 이동시간이 증대되도록 하여 적은 연료만으로도 물의 가열효율을 극대화하도록 하며, 버너(30)의 연료분사압력이 높은 경우에는 도5b에서 보는 바와 같이 화염유도플레이트(71)이 큰 거리로 후퇴하여 개폐부재(80) 또한 큰 거리(d2)로 후방이동됨에 따라 배기구(61)의 완전개방되도록 함으로써 연소가스의 배기가 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

비록 본 발명이 상기 언급된 일실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1 ; 노통연관식 보일러 10 : 본체
11 : 수조실 12 : 유입구
13 : 배출구 20 : 노통
21 : 화염발생공간 30 : 버너
40 : 연관 41 : 가스 이동로
50 : 연결부 60 : 배?부
70 : 유도부재 71 : 화염유도플레이트
71a : 유도경사면 72 : 연장플레이트
73 : 탄성부재 80 : 개폐부재
90 : 연결관 100 : 스크린

Claims (5)

1. 내부에 수조실이 형성되고, 일측과 타측에 각각 유입구와 배출구가 형성된 본체와;
   상기 본체의 내부에 설치되고, 내부에 화염발생공간이 형성된 노통과;
   상기 본체의 일측이 설치되고, 일측이 상기 노통의 내부 일측이 배치되어 상기 화염발생공간 방향으로 화염을 발생하는 버너와;
   상기 본체의 내부 중 상기 노통의 외측에 복수개가 동심원상으로 배치되고, 내부에 연소가스가 통과하는 가스이동로가 형성된 연관과;
   상기 노통의 일측과 상기 연관의 일측에 연결되어 상기 노통의 화염발생공간과 상기 연관의 가스이동로를 연통하는 연결부와;
   상기 연관의 타측과 연결되고, 일단부가 외부로 노출되어 상기 연관을 통과한 연소가스가 외부로 배출되도록 상기 연소가스의 배출로를 제공하는 배출부; 및
   상기 본체의 내부 일측에 설치되고, 상기 본체의 후단 외측방향으로 경사진 경사유도면이 형성되며, 후단부와 상기 본체의 내면 사이에 통로가 형성되는 유도부재를 포함하되,
   상기 유도부재는
   상기 본체의 내부 일측에 전후방향으로 이동가능하게 설치되고, 상기 본체의 후단 외측방향으로 경사진 경사유도면이 형성된 화염유도플레이트와;
   상기 화염유도플레이트의 후단부로부터 상기 본체의 후단방향으로 연장형성되는 연장플레이트와;
   상기 화염유도플레이트와 상기 본체의 내면 사이에 개재되고, 상기 화염유도플레이트에 상기 본체의 전방으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 노통연관식 보일러.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 배출구에 설치되어 상기 배출구를 개폐하고, 일측이 상기 화염유도플레이트의 일측에 연결되는 개폐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 노통연관식 보일러.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   메쉬형상으로 형성되고, 상기 노통의 후단부에 설치되어 상기 버너로부터 발생한 화염이 상기 연결부까지 발생되는 것을 방지하는 스크린을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노통연관식 보일러.

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