KR100881432B1 - 대류를 이용한 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 대류를 이용한 보일러 장치 관한 것이다.

이는 특히, 공간을 형성하는 저수탱크의 저부에 열매리턴관이 연결되고, 상기 열매리턴관은 저수탱크의 내측에 위치하는 분리수조의 내측에 열매를 공급하도록 설치되고, 상기 분리수조는 내측에 열매를 가열하는 히터유니트가 구비되며, 상기 분리수조의 상부 외측에 열매공급관의 상단이 노출토록 설치되는 구성으로 이루어 진다.

또한, 상기 열매공급관은 분배유니트를 통하여 이중관구조로 이루어진 다수의 열전달배관에 연결되며, 상기 열전달배관은 온수가 공급되는 내부관과 그 외측에 이격설치되는 외부관의 이중구조로 이루어 진다.

이에 따라서, 열매체의 신속한 가열이 가능하도록 하고, 가열된 열매체의 공급과 미 가열된 열매체의 공급이 연속적으로 이루어 지도록 하며, 미 가열된 열매체를 예열시켜 공급하도록 하여 열손실을 줄일 수 있게 되는 것이다.

분배유니트, 히터유니트, 온수공급관, 냉수공급관

Description

대류를 이용한 보일러{a convector boiler}

본 발명은 공급되는 열매의 전열 면적을 최소화 하여 열전달이 신속하게 이루어 지도록 하면서 가열된 열매가 대류를 통하여 상승한 후 배관등으로 공급되어 열전달될 때 배관등에서 열전달이 완료된 저온의 열매가 다시금 공급되어 가열되도록 하는 구성으로 열매가 대류에 의하여 교환되면서 연속적으로 가열토록 하는 대류를 이용한 보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러는 적정 연료를 연소시키면서 발생되는 온수를 난방 등의 용도로 사용할 수 있도록 만들어진 기기를 의미하며, 연료의 종류에 따라 가스보일러, 기름보일러, 전기보일러, 연탄보일러 등으로 크게 구분된다.

그 중 전기보일러는 다른 보일러에 비해 비교적 구조가 간단하고 위생적이며, 과열 등으로 인한 사고의 위험도 상대적으로 적어 점점 그 사용자가 증가하고 있는 추세이다.

종래의 전기보일러는 전기에 의해 발열되는 전열히터 등과 같은 것을 연료로 이용하여 저수조에 저장·순환되는 난방수를 직·간접으로 가열시키고, 가열된 난방수를 급수배관 및 난방배관으로 공급시킴으로써 난방 및 급탕기능을 수행할 수 있도록 제작된 기기이다.

이와같은 기술과 관련되어 열효율을 극대화 하기 위한 열매체 보일러가 등록실용신안 제406511호에 개시되어 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 내부에 열매체(A)가 저장되어 있는 저장탱크(110)와, 상기 저장탱크(110)의 일측에 형성되어 열매체(A)를 일정한 온도로 가열하기 위한 가열기(120)와, 상기 저장탱크(120)의 상부 일측에 연결되어 가열되는 열매체(A)를 순환시키기 위한 순환펌프(130)와, 상기 순환펌프(130)와 연결되며 타측은 상기 저장탱크(110)의 하부 일측에 연결되어 열매체(A)를 순환시키기 위한 순환관(140)으로 구성된다.

또한, 상기 저장탱크(110)의 내부에 결합하되, 상기 저장탱크(110)의 내벽과 외주연이 서로 일정간격 떨어지도록 순환공간(a)을 확보하여 가열되는 열매체(A)가 일정시간 동안 대류현상으로 인해 순환되면서 상기 순환공간(152)을 통과하여 상승하도록 유도하기 위한 원뿔형 몸체(150)가 구비되고, 상기 원뿔형 몸체(150)의 중앙 상부에는 열매체(A)가 배출될 수 있는 순환공(151)을 형성하는 구성으로 이루어 진다.

그러나, 상기와 같은 보일러는, 열매체(A) 전체를 가열하여 공급하게 됨으로써 가열시간이 증가됨은 물론 에너지를 낭비하게 되고, 대류하면서 저부에서 공급되는 차가운 상태의 열매체(A)와 혼합되어 온도를 저하시킴으로써 반복적인 대류시 오히려 효율이 저하되는 문제점이 있으며, 상부에서 공급수가 공급되는 구성으로 가열기(120)의 가동 중단시 공급수가 대류되는 물에 곧바로 전달되는 구성으로 열효율이 저하되는 문제점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 열매체의 신속한 가열이 가능하도록 하고, 가열된 열매체의 공급과 미 가열된 열매체의 공급이 연속적으로 이루어 지도록 하며, 미 가열된 열매체를 예열시켜 공급하도록 하여 열손실을 줄일 수 있도록 하고, 수리가 용이하게 이루어 지도록 하는 대류를 이용한 보일러를 제공하는 데 있다.

또한, 열전달배관에 의한 열전달 효율을 높일 수 있도록 하고, 열전달배관이 급속하게 가열되거나 냉각되는 현상의 발생을 억제하도록 하는 대류를 이용한 보일러를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 공간을 형성하는 저수탱크의 저부에 열매리턴관이 연결되고, 상기 열매리턴관은 저수탱크의 내측에 위치하는 분리수조의 내측에 열매를 공급하도록 설치되고, 상기 분리수조는 내측에 열매를 가열하는 히터유니트가 구비되며, 상기 분리수조의 상부 외측에 열매공급관의 상단이 노출토록 설치되는 구성으로 이루어 진 대류를 이용한 보일러를 제공한다.

또한 본 발명의 열매공급관은, 분배유니트를 통하여 이중관구조로 이루어진 다수의 열전달배관에 연결되며, 상기 열전달배관은 온수가 공급되는 내부관과 일정공간을 갖도록 이격되는 외부관으로 이루어 지는 대류를 이용한 보일러를 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 단위 전열면적을 최소화 하여 열매의 신속한 가열이 가능하고, 저수탱크 내에서 가열된 열매의 공급과 미 가열된 열매의 공급이 연속적으로 이루어져 신속한 열전달이 가능하며, 미 가열된 열매를 예열시켜 공급하도록 하여 열손실을 줄이고, 수리가 용이하게 이루어 지는 효과가 있다.

또한, 이중관 구조로서 열손실을 줄여 열전달배관에 의한 열전달 효율을 높이고, 열전달배관이 급속하게 가열되거나 냉각되는 현상의 발생을 억제하는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 보일러를 도시한 사시도 이고, 도3은 본 발명에 따른 보일러를 도시한 단면도 이며, 도4는 본 발명에 따른 보일러용 배관을 도시한 단면도 이다.

본 발명의 보일러(300)는, 밀폐공간(S)을 유지하도록 형성되는 저수탱크(310)의 저부에 열매리턴관(330)이 연결된다.

또한, 상기 열매리턴관(330)은, 저수탱크(310)의 내측에 위치하면서 열매가 유동하도록 상부 및 하부가 개방되는 분리수조(350)의 내측에 열매(H)를 공급하도록 설치된다.

그리고, 상기 분리수조(350)는, 그 내측에 열매(H)를 가열하는 히터유니트(370)가 구비된다.

더하여, 상기 분리수조(350)의 외측에 열매공급관(390)의 상단이 소정의 높이차를 갖도록 설치되어 대류되는 열매가 유입토록 설치된다.

한편, 상기 열매공급관(390)에는 분배유니트(400)를 통하여 이중관구조로 이루어진 다수의 열전달배관(450)이 각각 연결된다.

이때, 상기 열전달배관(450)은 열매(H)가 유동하는 내부관(453)과 일정공간을 갖도록 이격되는 외부관(455)의 이중구조로 이루어 진다.

더하여, 상기 열매리턴관(330)은, 가열되는 상태의 열매에 의한 열전달이 이루어 지도록 분리수조(350)의 하단부 내경측에 돌출되며, 그 내측에 히터유니트(370)의 하단이 위치토록 되어 상호 오버랩 토록 설치된다.

그리고, 상기 열매공급관(390)의 일측에 순환펌프(460)가 더 구비되면서 일측으로 보충탱크(440)가 더 연결되는 구성으로 이루어 진다.

상기와 같은 구성으로 이루어 진 본 발명의 동작을 설명한다.

도2 내지 도4에서와 같이 본 발명의 보일러(300)는, 열매(H)가 분리수조(350)의 내측면 저부를 통하여 공급될 때 그 수위는 분리수조(350)의 상단이 잠기는 정도로 조절되어 대류시 저수탱크(310)의 상부 및 하부에 위치되는 열매(H)가 대류에 의해 유동토록 된다.

이때, 상기 저수탱크(310)의 내측은 진공상태를 유지하면 일정 압력하에서 동작토록 된다.

또한, 상기 분리수조(350)의 저면은 저수탱크(310)와 적어도 일부분이 분리토록 되어 냉각되면서 저수탱크(310)의 하부에 위치하는 열매(H)가 분리수조(350) 의 외측에서 내측으로 유입토록 된다.

그리고, 상기 분리수조(350)는, 저수탱크(310)의 내부에 위치하여 저수탱크에 충진되는 열매를 선택적으로 분리토록 함으로써 그 내측에 히터유니트(370)가 장착될 때 저수탱크(310) 전체를 가열하는 구조가 아니고 일부분만 가열토록 함으로써 신속한 열량전달이 가능토록 된다.

이때, 상기 분리수조(350)의 내측에서 가열되는 열매(H)는 대류현상에 의하여 분리수조(350)의 상부로 넘쳐 저수탱크(310) 내에 유입되면서 하강하게 되고, 히터유니트(370)에 의해 최대 온도로 가열되는 열매(H)만이 열매공급관(390)에 유입된다.

더하여, 상기 분리수조(350)에서 가열될 때 대류되는 열매는 저수탱크에서 조절되는 수위에 의해 분리수조(350) 상부에 충진되는 열매로의 열전달은 최소화 되면서 상기 분리수조(350)의 외측에 위치한 하나 이상의 열매공급관(390)에 유입된다.

계속하여, 상기 열매공급관(390)에 유입되지 못하는 열매(H)는 냉각되면서 저수탱크(310)의 하부에 침강하게 되고, 히터유니트(370)에 의한 가열시 대류에 의한 압력차이에 의해 저장탱크(310)에 충진되는 열매가 분리수조(350)의 내측으로 유입된다.

즉, 히터유니트(370)가 발열되면 분리수조(350)의 내측에 충진되는 열매(H)에 열전달이 이루어져 열매(H)가 상승하게 되면서 그 공간을 저온상태의 열매(H)가 채우는 과정으로 저수탱크(310) 내측의 열매가 순환하게 된다.

한편, 상기 분리수조(350)의 내측에는 열전달배관(450)을 통하여 열전달이 완료된 저온상태의 열매(H)가 전달될 때 오버랩되는 열매리턴관(330)의 구조에 의해 열매공급관(390)으로 유입되지 못한 열매(H)가 분리수조(350)의 내측에 유입될 때 접촉되면서 열매리턴관에 유입되는 열매를 예열하게 된다.

이때, 열전달이 완료되어 저온상태인 열매(H)를 어느 정도 가열한 후 분리수조(350)의 내측에 공급함으로써 히터유니트(370)의 효율적인 활용이 가능하게 된다.

한편, 상기 열매공급관(390)에는 분배유니트(400)를 통하여 이중관구조로 이루어진 다수의 열전달배관(450)이 각각 연결됨으로써 열매(H)가 내부관(453)을 통하여 유동할 때 외부관(455)을 통하여 열전달배관(450)의 외측에 열전달이 이루어지는 간접가열 방법을 사용함으로써 갑자기 가열되는 것을 방지함은 물론 열매(H)의 냉각시에도 외부관의 내경측에서 덮여진 공기를 통하여 서냉 되는 것이다.

또한, 상기 열전달배관(450)은, 내부관(453)을 통과하는 열매(H)에 의해 발산되는 열은 방열핀(452)을 통하여 공간상에 열전달되면서 외부관(455)을 발열시켜 외부에 열전달을 이루게 된다.

도1은 종래의 보일러를 도시한 단면도 이다.

도2는 본 발명에 따른 보일러를 도시한 사시도 이다.

도3은 본 발명에 따른 보일러를 도시한 단면도 이다.

도4는 본 발명에 따른 보일러용 배관을 도시한 단면도 이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

300...보일러 310...저수탱크

330...열매리턴관 350...분리수조

390...열매공급관 400...분배유니트

450...열전달배관

Claims (6)

1. 저수탱크(310)의 내측에 상부 및 하부가 개방되는 분리수조(350)가 구비될 때 그 내측으로 대류에 의해 저수탱크내의 열매가 유동하도록 히터유니트(370)가 구비되며,

   상기 저수탱크(310)에는 열전달 완료된 열매를 저수탱크에 공급하도록 열매리턴관(330)이 연결되고,

   상기 분리수조(350)의 외측 둘레에는 분리수조에서 대류되어 방출되는 열매가 유입토록 하나 이상의 열매공급관(390)이 설치되며,

   내부관(453)과 외부관(455)의 이중관로로서 이루어진 다수의 열전달배관(450)이 분배유니트(400)를 통하여 상기 열매공급관(390)에 연결되는 구성으로 이루어진 대류를 이용한 보일러
2. 제1항에 있어서, 상기 열매리턴관(330)은, 분리수조(350)의 내측에 구비되면서 그 상단이 분리수조의 하단부와 오버랩토록 설치되는 것을 특징으로 하는 대류를 이용한 보일러
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열매리턴관(330)은, 분리수조(350)에 내장되는 히터유니트(370)의 하단과 오버랩토록 되는 것을 특징으로 하는 대류를 이용한 보일러
4. 제1항에 있어서, 상기 저수탱크(310)는, 상기 분리수조(350)의 외측 둘레에 하나 이상의 열매공급관(390) 상단이 분리수조와 높이차를 갖도록 설치되면서 열매공급관의 일단이 분배유니트(400)에 연결되는 것을 특징으로 하는 대류를 이용한 보일러
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 열전달배관(450)은, 순환펌프(460)가 더 구비되면서 일측으로 보충탱크(440)가 더 구비되는 열매공급관(390)에 연결되는 것을 특징으로 하는 대류를 이용한 보일러

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