KR20100023729A

KR20100023729A - 온수 보일러

Info

Publication number: KR20100023729A
Application number: KR1020090049015A
Authority: KR
Inventors: 최기철
Original assignee: 최기철
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-03-04

Abstract

본 발명은 온수 보일러에 관한 것으로, 순환수가 내부에 저장되는 저수통과, 저수통 내에 수직 방향으로 길게 침지되도록 구비되어 저수통 내의 순환수가 흡입되어 내부 이송된 후 배출되는 U자형 가열 관과, 가열 관의 수직부 내에 길게 삽입되어 위치되며 가열 관과의 사이 공간을 통해 흐르는 순환수를 가열시키는 금속관 히터 단위 조립체와, 가열 관으로부터 이송되어 유입된 후 외측 유로를 흐르는 순환수로부터 내측 유로를 흐르는 온수로 고열이 전열되도록 하는 플레이트형 열교환 유닛과, 가열 관과 플레이트형 열교환 유닛 간을 연결하여 순환수를 이송하는 제1 연결관과, 플레이트형 열교환 유닛과 저수통 간을 연결하여 순환수를 이송하는 제2 연결관과, 순환수에 이송력을 부여하도록 순환 경로 상에 구비되는 순환 펌프를 포함한다.

따라서, 우수한 열효율을 제공할 수 있으므로 유지 비용을 절감할 수 있으며, 구성의 단순화 및 작은 크기에 의해 제조 비용도 저렴할 수 있고, 작은 크기 및 부피에 따라 소형화에 적합할 수 있으며, 외부 배관의 연결 작업이 용이하면서 그 연결을 위한 소요 배관의 길이 및 부피를 줄일 수 있는 등의 다대한 효과가 있다.

보일러, 온수, 목욕탕, 금속관 히터, 열교환

Description

온수 보일러{HOT WATER BOILER}

본 발명은 온수 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높은 열효율, 작은 크기 및 부피, 외부 배관 연결 용이성과 같은 여러 면에서 향상된 우수성을 가져, 온수를 대량으로 사용하는 목욕탕과 같은 수요처에서 적합하게 이용될 수 있는 온수 보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러(boiler)는 가열 수단으로 물을 가열시켜 수요 장소로 공급하는 장치로서, 가열 수단의 사용 연료에 따라 전기 보일러, 가스 보일러, 기름 보일러 등으로 구분된다.

그 중, 전기 보일러는 다른 종류의 보일러에 비해 전기만 공급되면 연료의 보충이 불필요하여 사용이 편리하고, 비교적 구조가 간단하며, 주변 청결성을 유지할 수 있고, 과열 등으로 인한 사고 발생의 위험도 상대적으로 낮다는 등의 여러 장점에서 널리 사용되고 있다.

관련하여, 최근 들어 연료 비용의 대폭적인 상승에 따라 열 효율의 중요성이 더욱 부각되고 있다.

특히, 목욕탕에서는 다량의 온수를 사용함에 따라 온수를 생성하는데 소요되 는 비용이 날로 증가됨으로써 경영 악화를 초래하고 있다.

따라서, 우수한 열효율로 온수를 생산할 수 있음으로써, 유지 비용을 절감할 수 있음과 아울러, 그 제조 비용이 저렴하여 초기 구입비가 낮고, 또한 그 크기 및 부피가 작아서 작은 공간에도 원활히 설치될 수 있는 목욕탕 전용의 온수 보일러가 필요되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 열효율이 우수하여 유지 비용을 최대한 절감할 수 있으면서, 구성의 단순화 및 작은 크기에 의해 제조 비용이 저렴할 수 있고, 작은 크기 및 부피에 의해 소형화에 적합할 수 있으며, 외부 배관의 연결 작업이 용이하면서 그 연결을 위한 소요 배관의 길이 및 부피를 줄일 수 있는 온수 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온수 보일러는, 순환수가 내부에 저장되는 저수통; 상기 저수통 내에 수직 방향으로 길게 침지되도록 구비되어 상기 저수통 내의 상기 순환수가 흡입되어 내부 이송된 후 배출되는 U자형 가열 관; 상기 가열 관의 수직부 내에 길게 삽입되어 위치되며 상기 가열 관과의 사이 공간을 통해 흐르는 상기 순환수를 가열시키는 금속관 히터 단위 조립체; 상기 가열 관으로부터 이송되어 유입된 후 외측 유로를 흐르는 상기 순환수로부터 내측 유로를 흐르는 온수로 고열이 전열되도록 하는 플레이트형 열교환 유닛; 상기 가열 관과 상기 플레이트형 열교환 유닛 간을 연결하여 상기 순환수를 이송하는 제1 연결관; 상기 플레이트형 열교환 유닛과 상기 저수통 간을 연결하여 상기 순환수를 이송하는 제2 연결관; 및 상기 순환수에 이송력을 부여하도록 순환 경로 상에 구비되는 순환 펌프; 를 포함한다.

바람직하게, 상기 가열 관은, 2개 이상 병렬되도록 구비될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 금속관 히터 단위 조립체는, 금속 보호관 내에 발열선과 충진재가 구비되고 상기 발열선의 통전에 따라 발열되는 적어도 하나 이상의 금속관 히터; 및 상기 금속관 히터의 외측에 길이 방향을 따라 서로 이격되도록 다수개 구비되어 상기 순환수의 흐름을 차단하며 그 외측부의 일부 면적이 삭제된 면적 삭제부가 서로 다른 방향을 향하도록 구비되어 상기 면적 삭제부를 통해 상기 순환수가 통과되도록 하는 수평 전열판; 으로 구성될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 금속관 히터 단위 조립체는, 상기 금속관 히터의 상단부를 결합하도록 수평 방향으로 구비되어 상기 저수통의 외측면에 걸쳐지는 체결판 부재; 상기 체결판 부재에 매달리도록 수직 방향으로 길게 구비되는 수직 봉; 및 상기 수직 봉의 외측에 반복적으로 삽입되어 상기 수평 전열판 간을 이격시키는 이격용 관 부재; 를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 금속관 히터는, 일자형 또는 U자형이며, 적어도 2개 이상이 세트를 이루어 구비될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 수평 전열판은, 상기 면적 삭제부의 방향이 180°씩 교번되도록 반복 구비될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 플레이트형 열교환 유닛은, 일측의 외측을 폐쇄하며 순환수 유입구와 순환수 유출구가 각기 상·하단부에서 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제1 외곽 플레이트; 타측의 외측을 폐쇄하며 그에 대해 온수 유입구와 온수 유출구가 각기 상·하단부에서 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제2 외곽 플레이트; 상기 제1·제2 외곽 플레이트 간의 사이에 각기 양측으로 일정 간격 이격되도록 평행하게 2매가 삽입되어 구비되며 상기 제1·제2 외곽 플레이트와의 사이에 순환수 유동로를 형성하고 그들 사이에 온수 유동로를 형성하는 전열 플레이트; 양측의 상기 순환수 유동로 간을 연통되게 연결하도록 2매의 상기 전열 플레이트 간을 수평되게 연결하도록 상·하단부에 구비되는 연통관; 및 측면을 폐쇄하도록 구비되는 측면 플레이트; 로 구성될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 전열 플레이트 상에는 양 측면을 통해 전반적으로 함몰부와 융기부가 반복되도록 형성될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 순환수 유입구와 상기 온수 유입구는 서로 반대되는 상·하단부에 멀리 이격되도록 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면, 우수한 열효율을 제공할 수 있으므로 유지 비용을 절감할 수 있으며, 구성의 단순화 및 작은 크기에 의해 제조 비용도 저렴할 수 있고, 작은 크기 및 부피에 따라 소형화에 적합할 수 있으며, 외부 배관의 연결 작업이 용이하면서 그 연결을 위한 소요 배관의 길이 및 부피를 줄일 수 있는 등의 다대한 효과가 달성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수 보일러를 나타내는 구성도이다.

본 발명에 따른 온수 보일러(100)는, 전열 유체로 사용되는 순환수가 내부에 저장되는 저수통(110)과, 저수통(110) 내에 수직 방향으로 길게 침지되도록 구비되어 저수통(110) 내의 순환수가 흡입되어 내부 이송된 후 배출되는 U자형 가열 관(120)과, 가열 관(120) 내의 중심에 삽입되어 길이 방향으로 길게 위치되며 상기 가열 관(120)과의 사이 공간을 통해 흐르는 순환수를 가열시키는 금속관 히터 단위 조립체(130)와, 가열 관(120)으로부터 이송되어 유입된 후 내부의 외측 유로를 흐르는 순환수로부터 내측 유로를 흐르는 온수로 고열이 전열되도록 하는 플레이트형 열교환 유닛(150)과, 가열 관(120)과 플레이트형 열교환 유닛(150) 간을 연통되게 연결하여 순환수를 내부 이송하는 제1 연결관(140)과, 플레이트형 열교환 유닛(150)과 저수통(110) 간을 연통되게 연결되어 순환수를 내부 이송하는 제2 연결관(160)과, 순환수에 이송력을 부여하도록 순환수의 순환 경로 상에 적어도 하나 이상 구비되는 순환 펌프(170-1, 170-2)를 포함한다.

저수통(110)은 내부에 저장 공간을 형성하는 것으로, 그 내부에는 전열 유체로서 사용되는 순환수가 소정량 수용되어 저장된다.

해당 저수통(110)의 상면 상에는 외부로부터 금속관 히터 단위 조립체(130)가 삽입되어 장착되기 위한 적어도 하나 이상의 장착공(112)이 형성되며, 그 일 측면 상에는 플레이트 열교환 유닛(150)으로부터 이송되어 환수되는 순환수가 유입되는 환수구(114)가 형성된다.

또한, 저수통(110)의 소정 위치에는 외부로부터 물을 보충받기 위한 물 투입구(미도시)가 형성될 수 있다.

가열 관(120)은 내부에 가열 대상의 순환수가 흐르는 관통공이 형성되는 길이가 긴 튜브 형상의 것으로, 그 내부 중심부에는 금속관 히터 단위 조립체(130)가 길이 방향으로 길게 삽입되어 위치된다.

가열 관(120)은 U자 형태를 가지며, 따라서 도시된 바와 같이 그 두개의 수직부에 각기 금속관 히터 단위 조립체(130)가 삽입되어 위치된다.

U자형 가열 관(120)의 상면은 금속관 히터 단위 조립체(130)가 삽입되도록 개구되며, 그 하면 측은 폐쇄된다.

그리고, 그 일측 수직부의 상단부에는 저수통(110) 내의 순환수가 유입되는 유입공(122)이 형성되고, 그 타측 수직부의 상단부에는 내부를 통과하면서 가열 완료된 순환수가 유출되는 유출공(124)이 형성된다.

물론, 그 유입공(122)에 대해서는 순환수 유입관(122a)이 결합되어 구비될 수 있으며, 그 유출공(124)에 대해서는 가열 완료된 순환수를 이후 플레이트형 열교환 유닛(150) 측으로 이송하기 위한 제1 연결관(140)이 연통되게 연결된다.

U자형 가열 관(120)은 2개 이상 병렬되게 다중으로 구성될 수 있으며, 이 경우에는 2개 이상의 가열 관(120)이 연통부(126)를 통해 내부 연통되도록 연결되는데, 해당 연통부(126)는 전단에 구비되는 U자형 가열 관(120)의 유출공(124)과 후단에 구비되는 U자형 가열 관(120)의 유입공(122) 간을 연결한다.

이와 같이, 2개 이상 병렬되는 U자형 가열 관(120)을 이용하면, 그 내부를 통해 이송되는 순환수가 하향 흐름과 상향 흐름을 반복하도록 흐를 수 있다.

금속관 히터 단위 조립체(130)는 가열 관(120) 내의 수직부에 각기 삽입되어 길이 방향으로 길게 위치되며 가열 관(120)과의 사이 공간을 통해 가열 대상의 순환수가 흐르도록 한다.

구체적으로, 금속관 히터 단위 조립체(130)는 도 2의 사시도, 도 3의 개략 단면도 및 도 4의 그 요부에 대한 분리 사시도에 나타낸 바와 같이, 금속 보호관(132a) 내에 발열선(132b)과 충진재(132c)가 구비되고 발열선(132b)의 통전에 따라 발열되는 적어도 하나 이상의 금속관 히터(132)와, 금속관 히터(132)의 외측에 끼워져 길이 방향을 따라 서로 이격되도록 다수개 구비되는 수평 판으로 순환수의 흐름을 차단하며 그 외측부의 일부 면적이 삭제된 면적 삭제부(134a)가 서로 다른 방향을 향하도록 교번되게 구비되어 순환수가 지그재그 형태로 흐르도록 하는 수평 전열판(134)으로 이루어진다.

또한, 금속관 히터 단위 조립체(130)는 금속관 히터(132)의 상단부를 결합하도록 수평 방향으로 구비되어 해당 금속관 히터 단위 조립체(130)가 저수통(110) 상의 장착공(112)을 통해 삽입되어 장착될 때 저수통(110)의 상면에 걸려져 장착공(112)을 폐쇄하는 체결판 부재(136)와, 체결판 부재(136)에 매달리도록 수직 방향으로 길게 구비되는 수직 봉(138)과, 수직 봉(138)의 외측에 긴밀히 반복 삽입되어 수평 전열판(134) 간을 이격시키는데 이용되는 이격용 관 부재(139)를 더 포함할 수 있다.

상기한 금속관 히터(132)는, 개구되는 상단부가 밀봉 마개 등에 의해 밀봉되 는 금속 보호관(132a)과, 금속 보호관(132a) 내에 구비되어 전류의 통전에 따라 발열되는 발열선(132b)과, 발열선(132b)의 양측 끝단부에 각기 결합되어 금속 보호관(132a)의 개구되는 상단부 측을 통해 외부 노출된 후 외부 노출된 부분을 통해 외부의 급전 설비와 연결되어 전류를 전달하는 접속 단자(132b-1)와, 금속 보호관(132a) 내의 빈 공간부에 충진되어 절연과 축열 기능을 제공하는 충진재(132c)로 이루어진다.

해당 금속관 히터(132)는 일자형, U자형, 다수 절곡형 등 특별히 한정되지 않으나, 도면에는 예시적으로 U자형을 나타내었다.

그리고, 금속관 히터(132)는 도시된 바와 같이 다수개가 세트를 이루어 구비될 수 있다.

물론, 체결판 부재(136)를 이용하지 않고 저수통(110)의 장착공(112)을 폐쇄하는 다른 부재에 대해 금속관 히터(132)와 수직 봉(138)이 매달리도록 구비될 수도 있다.

수평 전열판(134)은 두께가 얇은 수평 금속 판으로, 그 외측부의 일정 면적이 삭제되어 형성되는 면적 삭제부(134a)를 갖는다.

수평 전열판(134)은 가열 관(120)의 내부에 길이 방향을 따라 서로 일정 거리씩 이격되도록 다수개가 구비됨에 있어, 그 면적 삭제부(134a)가 서로 다른 방향을 향하도록 교번되게 구비됨으로써, 순환수가 지그재그 형태로 흐르도록 한다.

즉, 첫번째 수평 전열판(134)의 면적 삭제부(134a)가 오른쪽 방향을 향하도록 구비되면, 다음의 두번째 수평 전열판(134)의 면적 삭제부(134a)는 왼쪽 방향을 향하도록 구비되는 방식으로, 그 방향이 180°씩 반복적으로 변경되도록 구비될 수 있다.

물론, 면적 삭제부(134a)의 방향이 꼭 180°로 변경될 필요는 없으며, 그 변경 각도는 얼마든지 수많은 조합으로 구현될 수 있으나, 180°로 교번되도록 하는 것이 순환수가 보다 긴 거리를 최대한 정체된 상태로 이동되면서 충분히 가열되도록 할 수 있어, 가열 효율 면에서 우수할 수 있다.

수평 전열판(134)은 그 외주면이 가열 관(120)의 내주면과 긴밀하게 접촉되도록 형성되는 것이 좋으며, 이는 가열 관(120)과의 사이에 틈새를 형성하지 않아 틈새를 통해 순환수가 바로 직진되는 것이 차단되도록 하기 위함이다.

수평 전열판(134)은 금속관 히터(132)의 외측면과 긴밀하게 접촉되도록 구비됨으로써, 해당 접촉에 따라 금속관 히터(132)로부터 고열을 보다 효율적으로 전열받을 수 있다.

수직 봉(138)은 체결판 부재(136)에 매달리도록 결합되어 가열 관(120)의 내부에 길이 방향을 따라 길게 구비되는 것으로, 그에 대해 다수개의 수평 전열판(134)이 끼워지도록 구비된다.

이격용 관 부재(139)는 매우 작은 크기의 관 형태의 것으로, 수직 봉(138)에 대해 끼워져 구비되며, 수직 봉(138)에 대해 끼워지는 수평 전열판(134)의 사이 마다에 구비되어 수평 전열판(134)을 그 길이 만큼씩 이격시킨다.

다수개의 수평 전열판(134)의 작용은 유입된 후 길이 방향을 따라 흐르는 순환수의 진행을 차단하면서, 그 방향이 서로 다르게 구비되는 면적 삭제부(134a) 부 분을 통해 순환수가 빠져 나가도록 하는 것에 의해, 순환수가 지그재그 형태로 흐르도록 유도하는 기능을 한다.

따라서, 가열 대상의 순환수는 그 진행이 차단됨에 따라 그 유속이 적절히 감속되고, 그와 같이 감속된 상태로 지그재그 형태로 흐르게 되므로, 금속관 히터(132)로부터 발산되는 고열에 의해 매우 충분하게 가열될 수 있는 것으로, 순환수는 금속관 히터(132)와 매우 오랜 시간 충분히 접촉될 수 있다.

그에 따라, 금속관 히터(132)의 길이를 매우 짧게 하거나 금속관 히터(132)의 개수를 적게 하여도 순환수를 충분히 가열시킬 수 있다.

아울러, 수평 전열판(134)은 금속 재질로 이루어져 있고 금속관 히터(132)에 대해 접촉되어 있으므로, 그 자체가 금속관 히터(132)로부터 전열되는 열에 의해 먼저 가열된 상태에서 그에 대해 접촉되거나 그 주변에 위치하는 순환수를 가열시킴으로써, 순환수가 더욱 효과적으로 가열되도록 할 수 있다.

즉, 금속관 히터(132)와 수평 전열판(134)은 협력하여 순환수를 여러 방향에서 가열시키며, 그에 따라 순환수는 매우 신속하면서 충분할 정도로 가열될 수 있다.

그에 따르면, 순환수는 지그재그 형태로 연장된 길이를 흐름과 아울러, 수평 전열판(134)에 의해서도 가열되므로 그 과정에서 또한 충분하게 교반됨으로써, 매우 균일하게 가열될 수도 있다.

플레이트형 열교환 유닛(150)은 가열 관(120)으로부터 배출되어 가열된 상태에서 내부의 외측 유로를 흐르는 순환수로부터 내측 유로를 흐르는 온수로 고열이 전열되도록 하여 고온 상태의 온수가 생성되도록 한다.

구체적으로, 플레이트형 열교환 유닛(150)은 도 5 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 일측의 외측을 폐쇄하며 가열된 상태의 순환수가 유입되는 순환수 유입구(152a)와 내부를 통과하면서 냉각된 순환수가 유출되는 순환수 유출구(152b)가 각기 상·하단부 위치에서 외측을 향해 연장되도록 구비되는 제1 외곽 플레이트(152)와, 타측의 외측을 폐쇄하며 급수되는 냉각된 상태의 온수용 물이 유입되는 온수 유입구(154a)와 내부를 통과하면서 고온 상태로 변환된 온수가 유출되는 온수 유출구(154b)가 각기 상·하단부 위치에서 그로부터 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제2 외곽 플레이트(154)와, 제1·제2 외곽 플레이트(152, 154) 간의 사이에 각기 양측으로 일정 간격 이격되도록 평행하게 2매가 삽입되어 구비되며 각 외곽 플레이트(152, 154)와의 사이에 순환수가 흐르는 순환수 유동로(hw)를 형성하고 그들 사이에 온수가 흐르는 온수 유동로(lw)를 형성하며 그 양측면 상에는 융기부(156a)와 함몰부(156b)가 전반적으로 반복되도록 형성되는 전열 플레이트(156)와, 제1·제2 외곽 플레이트(152, 154) 사이의 개방되는 측면을 폐쇄하도록 구비되는 측면 플레이트(158)로 이루어진다.

플레이트형 열교환 유닛(150)은 그 외형이 육면체 형상으로 컴팩트하게 형성된다.

플레이트형 열교환 유닛(150)은 제1 외곽 플레이트(152), 제2 외곽 플레이트(154) 및 2매의 전열 플레이트(156)가 서로 일정 간격씩 이격되어 평행하게 적층되는 구조이고, 측면 플레이트(158)를 포함하여 총 5개의 플레이트로 구성되며, 플 레이트들은 모두 금속 재질의 박판이다.

해당 플레이트형 열교환 유닛(150)에서 순환수가 유출입되는 유입·출구(152a, 152b)가 동일 측에 구비되고, 마찬가지로 온수가 유출입되는 유입·출구(154a, 154b)가 동일 측에 구비되는데, 이와 같이 구비되면 해당 유입·출구(152a, 152b, 154a, 154b)에 대한 외부 배관의 연결 작업이 매우 용이하게 실시될 수 있으면서, 그 연결을 위한 외부 배관의 소요 길이 및 부피를 줄일 수 있다.

즉, 순환수는 저수통(110)을 향하는 방향으로 공급되어야 하므로 순환수 유입·출구(152a, 152b)가 구비되는 측이 저수통(110)을 향하고, 온수는 수요 장소를 향하는 방향으로 공급되어야 하므로 온수 유입·출구(154a, 154b)가 구비되는 측을 최대한 수요 장소를 향하게 하면 되는 것으로, 연결을 위해 외부 배관을 절곡시킬 필요가 최대한 방지될 수 있다.

또한, 순환수가 유입되는 순환수 유입구(152a)와 온수가 유입되는 온수 유입구(154a)는 서로 반대되는 상·하단부에 멀리 이격되도록 구비되며, 그에 따라 당연히 순환수가 유출되는 순환수 유출구(152b)와 온수가 유출되는 온수 유출구(154b)도 서로 반대되는 상·하단부에 멀리 이격되도록 구비된다.

전열 플레이트(156)는 제1·제2 외곽 플레이트(152, 154) 간의 사이에 각기 양측으로 일정 간격씩 이격되도록 평행하게 2매가 삽입되어 구비되며, 각 전열 플레이트(156)와 각 외곽 플레이트(152, 154)의 사이에는 순환수가 흘러 유동되는 순환수 유동로(hw)가 형성되고, 2매의 전열 플레이트(156)의 사이에는 온수가 흘러 유동되는 온수 유동로(lw)가 형성되며, 양측의 순환수 유동로(hw) 간을 연통되게 연결할 수 있도록 2매의 전열 플레이트(156) 간을 수평되게 연결하도록 내부의 상·하단부에 각기 하나 이상씩의 연통관(159)이 결합 구비된다.

상기한 온수 유입·출구(154a, 154b)는 온수 유동로(lw)와 연통되도록 구비되고, 순환수 유입·출구(152a, 152b)는 순환수 유동로(hw)와 연통되도록 구비된다.

전열 플레이트(156) 상에는 도 8에 나타낸 바와 같이, 그 양 측면 상에 볼록하게 돌출되는 형태의 융기부(156a)와 오목하게 함몰되는 형태의 함몰부(156b)가 전반적으로 반복되도록 형성된다.

해당 융기부(156a)와 함몰부(156b)는 그 일 측면과 타 측면에 대한 반복적인 펀칭 가공을 통해 형성될 수 있으며, 동일 위치에서 일 측면 상에 융기부(156a)가 형성되면, 타 측면 상에는 함몰부(156b)가 형성되는 것으로, 융기부(156a)와 함몰부(156b)의 배열은 규칙적이든 불규칙적이든 큰 관계가 없다.

이러한 융기부(156a)와 함몰부(156b)는 열교환 면적을 증대시켜 열교환 효율을 제고시킨다.

즉, 전열 플레이트(156)를 사이에 두고 양측에 형성되는 순환수 유동로(hw)와 온수 유동로(lw)를 각기 순환수와 온수가 흐르는 과정에서 순환수로부터의 고열이 전열 플레이트(156)를 통해 전열되어 온수를 가온시킴에 있어, 전열 플레이트(156) 상의 융기부(156a)와 함몰부(156b)는 전열 면적을 증대시켜 전열 효율을 증대시킨다.

그에 따라, 열교환 효율이 우수해지는 만큼, 크기 및 부피를 대폭 줄일 수 있다.

또한, 융기부(156a)와 함몰부(156b)는 순환수 및 온수의 진행을 방해하여 순환수 및 온수의 난류 흐름이 형성되도록 함으로써, 순환수 및 온수가 균일하게 가열 및 냉각되도록 하는 기능도 제공한다.

전열 플레이트(156)는 기본적으로 열전도성과 방열성이 우수하면서 기계적, 화학적 특성이 좋은 금속 재질로 형성되되, 바람직하게는 고온에서 내구성 있게 견딜 수 있는 스테인레스 재질로 형성될 수 있다.

측면 플레이트(158)는 양측의 제1 외곽 플레이트(152)와 제2 외곽 플레이트(154)가 이루는 사이 측면을 외측에서 둘러싸 폐쇄하는 것으로, 용접을 통해 결합되어 일체화될 수 있다.

제1 연결관(140)은 가열 관(120) 측의 순환수 유출구(152b)와 플레이트형 열교환 유닛(150) 측의 순환수 유입구(152a) 간을 연통되게 연결하여 그 내부를 통해 순환수가 이송되도록 한다.

제2 연결관(160)은 플레이트형 열교환 유닛(150) 측의 순환수 유출구(152b)와 저수통(110) 측의 순환수 환수구(114) 간을 연통되게 연결하여 그 내부를 통해 순환수가 이송되도록 한다.

순환 펌프(170-1, 170-2)는 "저수통(110)-가열 관(120)-제1 연결관(140)-플레이트형 열교환 유닛(150)-제2 연결관(160)-저수통(110)"의 폐쇄되는 순환 경로를 이루도록 순환되는 순환수에 이송을 위한 이송력을 부여하는 것으로, 순환 경로 상의 적정 위치에 하나 이상 구비될 수 있다.

바람직하게는, 저수통(110) 내에 침지되도록 위치되는 순환수 유입관(122a) 측에 하나가 구비되고, 제2 연결관(160) 상에 다른 하나가 구비될 수 있다.

덧붙여, 플레이트형 열교환 유닛(150)의 온수 유입구(154a)로 유입될 온수용 물은 외부의 직수 시스템 등을 통해 공급될 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수 보일러를 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수 보일러에 구비되는 금속관 히터 단위 조립체를 나타내는 사시도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수 보일러에 구비되는 금속관 히터 단위 조립체를 나타내는 개략 단면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수 보일러에 구비되는 금속관 히터 단위 조립체의 요부에 대한 분리 사시도,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수 보일러에 구비되는 플레이트형 열교환 유닛의 외장을 나타내는 사시도,

도 6은 도 5의 A-A'선 절단에 따른 단면도,

도 7은 도 5의 B-B'선 절단에 따른 단면도,

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수 보일러에 구비되는 플레이트형 열교환 유닛에 구비되는 전열 플레이트를 나타내는 사시도,

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수 보일러에 구비되는 플레이트형 열교환 유닛의 적층 구조를 나타내는 분리 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 온수 보일러 110 : 저수통

112 : 장착공 114 : 환수구

120 : 가열 관 122 : 유입공

122a : 유입관 124 : 유출공

126 : 연통부 130 : 금속관 히터 단위 조립체

132 : 금속관 히터 132a : 금속 보호관

132b : 발열선 132b-1 : 접속 단자

132c : 충진재 134 : 수평 전열판

134a : 면적 삭제부 136 : 체결판 부재

138 : 수직 봉 139 : 이격용 관 부재

140 : 제1 연결관 150 : 플레이트형 열교환 유닛

152 : 제1 외곽 플레이트 152a : 순환수 유입구

152b : 순환수 유출구 154 : 제2 외곽 플레이트

154a : 온수 유입구 154b : 온수 유출구

156 : 전열 플레이트 156a : 융기부

156b : 함몰부 158 : 측면 플레이트

159 : 연통관 160 : 제2 연결관

170-1, 170-2 : 순환 펌프 hw : 순환수 유동로

lw : 온수 유동로

Claims

순환수가 내부에 저장되는 저수통;

상기 저수통 내에 수직 방향으로 길게 침지되도록 구비되어 상기 저수통 내의 상기 순환수가 흡입되어 내부 이송된 후 배출되는 U자형 가열 관;

상기 가열 관의 수직부 내에 길게 삽입되어 위치되며 상기 가열 관과의 사이 공간을 통해 흐르는 상기 순환수를 가열시키는 금속관 히터 단위 조립체;

상기 가열 관으로부터 이송되어 유입된 후 외측 유로를 흐르는 상기 순환수로부터 내측 유로를 흐르는 온수로 고열이 전열되도록 하는 플레이트형 열교환 유닛;

상기 가열 관과 상기 플레이트형 열교환 유닛 간을 연결하여 상기 순환수를 이송하는 제1 연결관;

상기 플레이트형 열교환 유닛과 상기 저수통 간을 연결하여 상기 순환수를 이송하는 제2 연결관; 및

상기 순환수에 이송력을 부여하도록 순환 경로 상에 구비되는 순환 펌프; 를 포함하는 온수 보일러.
제 1 항에 있어서,

상기 가열 관은,

2개 이상 병렬되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 온수 보일러.
제 2 항에 있어서,

상기 금속관 히터 단위 조립체는,

금속 보호관 내에 발열선과 충진재가 구비되고 상기 발열선의 통전에 따라 발열되는 적어도 하나 이상의 금속관 히터; 및

상기 금속관 히터의 외측에 길이 방향을 따라 서로 이격되도록 다수개 구비되어 상기 순환수의 흐름을 차단하며 그 외측부의 일부 면적이 삭제된 면적 삭제부가 서로 다른 방향을 향하도록 구비되어 상기 면적 삭제부를 통해 상기 순환수가 통과되도록 하는 수평 전열판; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 온수 보일러.
제 3 항에 있어서,

상기 금속관 히터 단위 조립체는,

상기 금속관 히터의 상단부를 결합하도록 수평 방향으로 구비되어 상기 저수통의 외측면에 걸쳐지는 체결판 부재;

상기 체결판 부재에 매달리도록 수직 방향으로 길게 구비되는 수직 봉; 및

상기 수직 봉의 외측에 반복적으로 삽입되어 상기 수평 전열판 간을 이격시키는 이격용 관 부재; 를 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 온수 보일러.
제 4 항에 있어서,

상기 금속관 히터는,

일자형 또는 U자형이며,

적어도 2개 이상이 세트를 이루어 구비되는 것을 특징으로 하는 온수 보일러.
제 4 항에 있어서,

상기 수평 전열판은,

상기 면적 삭제부의 방향이 180°씩 교번되도록 반복 구비되는 것을 특징으로 하는 온수 보일러.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 플레이트형 열교환 유닛은,

일측의 외측을 폐쇄하며 순환수 유입구와 순환수 유출구가 각기 상·하단부에서 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제1 외곽 플레이트;

타측의 외측을 폐쇄하며 그에 대해 온수 유입구와 온수 유출구가 각기 상·하단부에서 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제2 외곽 플레이트;

상기 제1·제2 외곽 플레이트 간의 사이에 각기 양측으로 일정 간격 이격되도록 평행하게 2매가 삽입되어 구비되며 상기 제1·제2 외곽 플레이트와의 사이에 순환수 유동로를 형성하고 그들 사이에 온수 유동로를 형성하는 전열 플레이트;

양측의 상기 순환수 유동로 간을 연통되게 연결하도록 2매의 상기 전열 플레 이트 간을 수평되게 연결하도록 상·하단부에 구비되는 연통관; 및

측면을 폐쇄하도록 구비되는 측면 플레이트; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 온수 보일러.
제 7 항에 있어서,

상기 전열 플레이트 상에는 양 측면을 통해 전반적으로 함몰부와 융기부가 반복되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 온수 보일러.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 순환수 유입구와 상기 온수 유입구는 서로 반대되는 상·하단부에 멀리 이격되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 온수 보일러.