KR101048565B1 - 스파이어럴 구조를 사용한 보일러 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스파이어럴 구조의 수관을 통해 수로와 연소로가 구성되도록 하므로써, 물과 연소가스 또는 연소가스가 나선의 형태로 중심측으로부터 외측으로 순환되어 체류시간과 열교환 면적이 증대되도록 하는 스파이어럴 구조를 사용한 보일러 및 그의 제조방법을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에서 수관(20)은 시작 수관(30), 중간 수관(40) 및 끝단 수관(60)으로 이루어진다. 여기서, 시작 수관(30)은 중심측에서 벤딩(bending)가공이 가능한 범위내에서 정해진 형태로 형성되어 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 시작부분과 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 시작부분을 이룬다. 중간 수관(40)은 벤딩가공이 가능한 범위내에서 정해진 형태로 형성되어 시작 수관(30)에 연속적으로 접속된다. 끝단 수관(60)은 중간 수관(40)의 외측에서 중간 수관(40)의 끝단에 접속되어 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 끝부분과 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 끝부분을 이룬다. 이와 같은 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법은 서로 별개의 시작 수관(30), 중간 수관(40) 및 끝단 수관(60)을 형성한다. 시작 수관(30)은 수관(20)의 시작부분을 이루도록 정해진 형태로 형성된다. 중간 수관(40)은 내측 방향에서 시작 수관(30)에 연속적으로 결합되는 제 1 중간 플레이트(42)와, 외측 방향에서 시작 수관(30)에 연속적으로 결합되는 제 2 중간 플레이트(44)를 다수개 구비하여 이루어져, 시작 수관(30)에 연속적으로 접속된다. 끝단 수관(60)은 중간 수관(40)의 외측에서 중간 수관(40)의 끝단에 접속되어 수관(20)의 끝부분을 이룬 다. 이때, 시작 수관(30)과 중간 수관(40)의 각 내측 끝단(S₁, S₃)이 각 외측 끝단(S₂, S₄)보다 외측 나선방향으로 더 길게 연장되도록 형성하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 시작 수관(30), 중간 수관(40) 및 끝단 수관(60)이 준비된 후, 시작 수관(30)의 내측 끝단(S₁)에 제 1 중간 플레이트(42)가 밀폐되도록 결합시킨 다음, 시작 수관(30)의 외측 끝단(S₂)에 제 2 중간 플레이트(44)가 밀폐되도록 다수개의 제 1 중간 플레이트(42)와 제 2 중간 플레이트(44)를 교번적으로 순차결합시켜 중간 수관(40)을 형성한다. 그리고, 중간 수관(40)의 내측 끝단(S₃)에 끝단 수관(60)의 내측이 밀폐되도록 결합시킨 후, 중간 수관(40)의 외측 끝단(S₄)에 끝단 수관(60)의 외측이 밀폐되도록 결합시키게 된다. 이와 같은 본 발명에 의한 스파이어럴 구조를 사용한 보일러 및 그의 제조방법에 의하면, 판형의 플레이트를 열원이 유입되는 중심측으로부터 외측으로 2열로 배치되도록 하여 형성되는 스파이어럴 구조의 수관(20)을 통해 수로와 연소로가 구성되도록 하므로써, 연소가스가 나선의 형태로 중심측으로부터 외측으로 순환되어 체류시간과 열교환 면적이 증대되어 높은 열효율을 기대할 수 있다. 특히, 물과 연소가스가 나선 구조의 수관을 따라 중심측으로부터 외측으로 흐르도록 구성하는 경우 물과 연소가스가 나선의 형태로 중심측으로부터 외측으로 순환되어 체류시간과 열교환 면적이 증대되어 더욱 높은 열효율을 기대할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에서 수관(20)은 별도로 분리되어 형성되는 시작 수관(30), 중간 수관 및 끝단 수 관(60)의 조립에 의해 형성되므로, 별도의 고도기술이 필요한 기술이나 벤딩장치를 적용하지 않고 일반적으로 사용되는 플레이트의 벤딩기술과 이에 소요되는 장치를 사용할 수 있으므로, 고도의 기술이 필요없이 생산성을 충분히 확보하여 실용화할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 연소로상에 연소가스 유도 플레이트(70)가 외측 나선방향으로 낮아지도록 기울어져 설치되도록 하므로써, 연소가스가 외측 방향까지 하측방향으로 흐르도록 하여 수관(20)의 외측까지 상하방향에 걸쳐 균일한 온도분포의 확보를 기대할 수 있다.

Description

스파이어럴 구조를 사용한 보일러 및 그의 제조방법{BOILER USING SPIRAL STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD OF THE HEAT EXCHANGER}

본 발명은 스파이어럴 구조를 사용한 보일러 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 판형의 플레이트를 열원이 유입되는 중심측으로부터 외측으로 2열로 배치되도록 하여 형성되는 스파이어럴 구조의 수관을 통해 수로와 연소로가 구성되도록 하므로써, 물과 연소가스 또는 연소가스가 나선의 형태로 중심측으로부터 외측으로 순환되어 체류시간과 열교환 면적이 증대되도록 하는 스파이어럴 구조를 사용한 보일러 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

열교환기의 일종인 보일러는 물을 가열하여 고온·고압의 증기 또는 온수를 발생시키기 위한 장치로서, 구조상으로 크게 연관 보일러, 수관 보일러 및 특수 보일러(폐열 보일러, 전기 보일러, 특수유체 보일러)로 분류할 수 있다.

이때, 관내로 고온의 가스를 공급시켜 관 주위의 물을 가열시키도록 구성되 는 연관 보일러와 달리 관의 바깥 주위에서 순환하는 고온의 가스에 의해 관내의 물을 가열하는 방식인 수관 보일러는 연관 보일러보다 더 높은 압력과 온도에서 많은 증기를 생산할 수 있어 현재 가정 및 각종 산업용으로 널리 적용되고 있다.

한편, 이와 같은 수관 보일러의 열효율을 높이기 위한 다음과 같은 다양한 제안이 이루어지고 있다.

대한민국 실용신안공보 공고번호 실1984-0001311호 "보 일 러"는 배기덕트를 지니는 관형케이싱과, 그 관형 케이싱의 상, 하 양단에 각각 설치된 한쌍의 환형수실과, 그 한쌍의 환형수실중 상부 환형수실의 중앙 개구로부터 관형케이싱의 내측을 향해 배치된 버어너의 주의를 둘러싸며, 한쌍의 환형수실중 어느 한 환형수실 근방의 연소실측에서 다른 한 환형수실 근방의 외측으로 통하는 연관을 내부에 지니는 다수의 수관으로 된 원통형 연소실벽과, 소연실벽을 동심적으로 둘러싸며 다른 한 환형수실 근방의 내측에서 그 한 환형수실 근방의 외측으로 통하는 연관을 내부에 지니는 다수의 수관으로 한쌍의 환형수실을 서로 연통시키는 연도벽으로 구성된 보일러에 있어서, 한 환형수실 근방의 연소실벽에 연소실벽의 연관이외의 내측 연도로 통하는 부가적 가스통로를 형성하고, 부가적 가스통로를 통과한 연소가스와 연소실벽의 연관을 통과한 연소가스가 합류하여 유입되도록 연도벽의 연관의 유입구를 연소실벽의 연관의 유출구에 대향되게 설치하는 기술을 제안하고 있다.

일본국 공개특허공보 공개번호 특개평9-257203호 "다중 관로 보일로"는 버너가 윗쪽에서 내부로 임해 한편 하부에 로저가 형성된 연소실과 상부관 대어 및 하부관 대어로 상하 단부를 지지해 전기 연소실의 주위에 환상에 배열된 복수중열가열관 및 해내 열가열관에 의해 형성한 환상부의 외주 측에 환상에 배열된 복수의 외렬가열관과 인접하는 동안열가열관끼리 및 외렬가열관끼리를 접속하는 동안 열쉴드 핀 및 외렬쉴드 핀이라고 전기내열가열관 및 외렬가열관과에 의해 전기내열가열관과 외렬가열관의 사이에 형성한 연소 가스 통로와 해연소 가스 통로에 전기 연소실내의 연소가스를 이끌기 위해서 전기내열가열관측에 마련한 가스 입구부라고 전기 연소 가스 통로에 흐르는 연소 가스를 외부에 배출하기 위해서 전기외열가열관측에 마련한 가스 출구부를 가지는 다관식 관류 보일러에 대하고, 전기로저를, 외주측 일단이 하부관공격에 접속되어 중심측 일단에 급수관이 접속된 평면 형상이 소용돌이쳐 상태의 에코노마이자관과 에코노마이자관끼리 및 에코노마이자관과 하부관 대어를 접속하는 쉴드 핀에 의해 형성한 기술을 제안하고 있다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0676163호 "수관보일러"는 복수의 수관에 의해 구성되며, 제 1개구부를 구비한 환상의 제 1수관열과, 복수의 수관에 의해 구성되며, 제 2개구부를 구비한 환상의 제 2수관열로 이루어지며, 제 1수관열의 외측에 상기 제 2수관열을 배치함과 동시에, 제 1수관열(4)의 내측에 연소실을 마련하고, 양 수관열의 사이에 제 1개구부로부터 제 2개구부에 이르는 가스통로를 형성하고, 이 가스통로로 향하는 전열면을 가스의 흐름에 따라서 상류측으로부터 고 온역전열면구조, 중온역전열면구조 및 저온역전열면구조를 갖도록 하는 기술을 제안하고 있다.

일본국 공개특허공보 공개번호 특개2002-243101호 "배기가스 보일러"는 캔체외벽으로 화성된 열회수부내에 사절체를 이용해 배기가스 도입부를 형성해, 전기캔체외벽으로 전기사절체와의 사이에 형성된 유로내에 전열관을 배치하므로써, 전열면의 유효 이용을 도모하는 것에 의해서, 열회수량을 증가시킨 배기가스 보일러를 제안하고 있다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0773260호 "스파이럴 구조의 연소실을 가진 스팀보일러"는 일측의 물 공급관과 상부의 스팀 배출관을 가지는 밀폐형 하우징과, 이 하우징의 내부로 측면의 고정대에 의해 설치되며 원통형으로 밀폐된 연소실을 가지는 내부 케이싱과, 이 내부 케이싱의 내부에 부착되어 수직으로 세워지며 서로 밀착되면서 외측으로 점차 확산되는 스파이럴 선형을 유지하고 있는 열교환 파이프들과, 연소실의 중앙으로 화염 유도관체가 설치되고 여기에 부착되는 버너로 이루어져, 연소실의 고열이 스파이럴 구조를 따라 이동하면서 열교환 파이프들과 열교환을 가지게 되어 최종적으로 배출되는 폐열에는 잠열이 거의 없게 되도록 하는 작용을 기대하는 기술을 제안하고 있다.

이와 같은 종래 기술들은 수관을 스파이어럴(spiral) 형태로 배치하므로써, 연소로 또한 스파이어럴 형태로 형성되어 연소열(연소가스)이 연소실내에서 체류하는 시간을 증대시키므로써, 열효율을 높이고자 하였다. 이때, 종래 기술에서는 연관 보일러의 기술을 수관 보일러에 응용한 형태도 제시하고 있지만, 기본적으로 수관 보일러의 구조를 기본으로 하므로, 본 발명에서는 이를 수관 보일러의 구조로 설명한다.

이와 같은 종래 기술들은 연소실 내부 또는 외측 둘레를 따라 설치되는 수실을 갖는 일반적인 보일러에 비해 연소가스의 체류시간이 증가되므로, 더욱 높은 열효율을 기대할 수 있다.

그러나, 이와 같은 종래 기술들은 다수의 수관을 설치하고, 일정한 길이의 스파이어럴 구조를 형성하기 위해 수관 사이를 밀폐시켜야 하므로, 제작이 어렵고, 비용이 증가되는 문제점이 있으며, 연소로가 스파이어럴 구조를 갖게 되지만, 수관 자체는 일반적인 보일러와 동일한 흐름 구조를 가지므로 높은 열효율의 개선을 기대하기는 어렵다 할 것이다.

한편, 이와 같은 문제점을 개선하기 위한 방안으로 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2004-0041482호 "스파이럴 구조의 연소실을 가진 보일러"는 연소실 내부에 제1 격판과 제2 격판이 일정한 간격을 두고 내부에서 외측으로 확산되는 스파이럴 구조의 수실이 구성하고, 이 수실을 따라 스파이럴 구조의 연소실이 형성되 도록 하는 기술을 제안한 바 있다.

그러나, 이와 같은 종래 기술은 스파이어럴 형태로 2개의 격판을 일정한 간격으로 배치하여 고정시키는데 있어 고도의 기술이 필요하고 생산성이 낮아 실용화시키기 어려운 점이 있다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 판형의 플레이트를 열원이 유입되는 중심측으로부터 외측으로 2열로 배치되도록 하여 형성되는 스파이어럴 구조의 수관을 통해 수로와 연소로가 구성되도록 하므로써, 물과 연소가스 또는 연소가스가 나선의 형태로 중심측으로부터 외측으로 순환되어 체류시간과 열교환 면적이 증대되어 더욱 높은 열효율을 기대할 수 있는 새로운 형태의 스파이어럴 구조를 사용한 보일러 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 판형의 플레이트를 열원이 유입되는 중심측으로부터 외측으로 2열로 배치되도록 하여 수관을 형성함에 있어서, 일반적으로 사용되는 플레이트의 벤딩기술과 이에 소요되는 장치를 사용할 수 있도록 하는 새로운 형태의 스파이어럴 구조를 사용한 보일러 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 판형의 플레이트를 열원이 유입되어 가열되는 중심측으로부터 외측으로 2열로 배치되도록 하여 수관을 형성함에 있어서, 연소로상에 연소가스 유도 플레이트가 외측 나선방향으로 낮아지도록 기울어져 설치되도록 하므로써, 연소가스가 외측 방향까지 하측방향으로 흐르도록 하여 수관의 외측까지 상하방향에 걸쳐 균일한 온도분포를 확보할 수 있도록 하는 새로운 형태의 스파이어럴 구조를 사용한 보일러 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)가 열원에 의한 가열이 이루어지는 중심측으로부터 외측으로 스파이어럴 구조로 이루어져 수관(20)을 형성하므로써, 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24) 사이에 수로와 연소로가 교번적으로 형성되도록 하는 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에 있어서, 상기 수관(20)은 중심측에서 벤딩(bending)가공이 가능한 범위내에서 정해진 형태로 형성되어 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 시작부분과 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 시작부분을 이루는 시작 수관(30)과; 벤딩가공이 가능한 범위내에서 정해진 형태로 형성되어 상기 시작 수관(30)에 연속적으로 접속되는 중간 수관(40) 및; 상기 중간 수관(40)의 외측에서 상기 중간 수관(40)의 끝단에 접속되어 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 끝부분과 상기 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 끝부분을 이루는 끝단 수관(60)을 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에서 상기 시작 수관(30)은 중심측에서 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 시작부분의 내측을 이루는 제 1 시작 플레이트(34)와 상기 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 시작부분의 외측을 이루는 제 2 시작 플레이트(36)를 갖고, 상기 제 1 시작 플레이트(34)와 제 2 시작 플레이트(36)의 접속부(32)에서 밀폐되도록 결합되며, 상기 제 1 시작 플레이트(34)의 끝단(S₁)이 상기 제 2 시작 플레이트(36)의 끝단(S₂)보다 외측 나선방향으로 더 길게 연장되도록 형성되고, 상기 중간 수관(40)은 상기 시작 수관(30)의 제 1 시작 플레이트(34)의 끝단(S₁)에 밀폐되도록 결합되는 제 1 중간 플레이트(42)와 상기 제 2 시작 플레이트(36)의 끝단(S₂)에 밀폐되도록 결합되는 제 2 중간 플레이트(44)를 갖고, 상기 제 1 중간 플레이트(42)의 끝단(S₃)이 상기 제 2 중간 플레이트(44)의 끝단(S₄)보다 외측 나선방향으로 더 길게 연장되도록 형성되며, 상기 끝단 수관(60)은 상기 중간 수관(40)의 외측에서 상기 중간 수관(40)의 제 1 중간 플레이트(42)의 끝단(S₃)에 밀폐되도록 결합되어 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 끝부분을 이루는 제 1 끝단 플레이트(64)와 상기 제 2 중간 플레이트(44)의 끝단(S₄)에 밀폐되도록 결합되어 상기 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 끝부분을 이루는 제 2 끝단 플레이트(66)를 갖고, 상기 제 1 끝단 플레이트(64)와 제 2 끝단 플레이트(66)의 접속부(62)에서 밀폐되도록 결합될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에서 상기 수관(20)은 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)에 의해 형성되는 연소로상에 배치되도록 상기 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 외측으로 결합되되, 외측 나선방향으로 낮아지도록 기울어져 설치되는 연소가스 유도 플레이트(70)를 더 구비할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에서 상기 수관(20)은 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)에 의해 형성되는 수로상에 배치되도록 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 외측으로 결합되되, 외측 나선방향으로 낮아지도록 기울어져 설치되는 온수 유도 플레이트(80)를 더 구비할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)가 열원에 의한 가열이 이루어지는 중심측으로부터 외측으로 스파이어럴 구조로 이루어져 수관(20)을 형성하므로써, 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24) 사이에 수로와 연소로가 교번적으로 형성되도록 하는 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법에 있어서, 정해진 형태로 상기 수관(20)의 시작부분을 이루는 시작 수관(30)과, 내측 방향에서 상기 시작 수관(30)에 연속적으로 결합되는 제 1 중간 플레이트(42)와 외측 방향에서 상기 시작 수관(30)에 연속적으로 결합되는 제 2 중간 플레이트(44)를 다수개 구비하여 상기 시작 수관(30)에 연속적으로 접속되는 중간 수관(40) 및, 상기 중간 수관(40)의 외측에서 상기 중간 수관(40)의 끝단에 접속되어 상기 수관(20)의 끝부분을 이루는 끝단 수관(60)을 형성하되, 상기 시작 수 관(30)과 중간 수관(40)의 각 내측 끝단(S₁, S₃)이 각 외측 끝단(S₂, S₄)보다 외측 나선방향으로 더 길게 연장되도록 형성하는 단계와; 상기 시작 수관(30)의 내측 끝단(S₁)에 상기 제 1 중간 플레이트(42)가 밀폐되도록 결합시킨 다음, 상기 시작 수관(30)의 외측 끝단(S₂)에 상기 제 2 중간 플레이트(44)가 밀폐되도록 상기 다수개의 제 1 중간 플레이트(42)와 제 2 중간 플레이트(44)를 교번적으로 순차결합시켜 상기 중간 수관(40)을 형성하는 단계 및; 상기 중간 수관(40)의 내측 끝단(S₃)에 상기 끝단 수관(60)의 내측이 밀폐되도록 결합시킨 후, 상기 중간 수관(40)의 외측 끝단(S₄)에 상기 끝단 수관(60)의 외측이 밀폐되도록 결합시키는 단계를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법에서 상기 중간 수관(40)의 제 2 중간 플레이트(44)를 형성할 때, 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)에 의해 형성되는 연소로상에 배치되도록 상기 제 2 중간 플레이트(44)의 외측에 외측 나선방향으로 낮아지는 기울기를 갖도록 연소가스 유도 플레이트(70)를 부착시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 스파이어럴 구조를 사용한 보일러 및 그의 제조방법에 의하면, 판형의 플레이트를 열원이 유입되는 중심측으로부터 외측으로 2열로 배치되도 록 하여 형성되는 스파이어럴 구조의 수관(20)을 통해 수로와 연소로가 구성되도록 하므로써, 연소가스가 나선의 형태로 중심측으로부터 외측으로 순환되어 체류시간과 열교환 면적이 증대되어 높은 열효율을 기대할 수 있다. 특히, 물과 연소가스가 나선 구조의 수관을 따라 중심측으로부터 외측으로 흐르도록 구성하는 경우 물과 연소가스가 나선의 형태로 중심측으로부터 외측으로 순환되어 체류시간과 열교환 면적이 증대되어 더욱 높은 열효율을 기대할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에서 수관(20)은 별도로 분리되어 형성되는 시작 수관(30), 중간 수관 및 끝단 수관(60)의 조립에 의해 형성되므로, 별도의 고도기술이 필요한 기술이나 벤딩장치를 적용하지 않고 일반적으로 사용되는 플레이트의 벤딩기술과 이에 소요되는 장치를 사용할 수 있으므로, 고도의 기술이 필요없이 생산성을 충분히 확보하여 실용화할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 연소로상에 연소가스 유도 플레이트(70)가 외측 나선방향으로 낮아지도록 기울어져 설치되도록 하므로써, 연소가스가 외측 방향까지 하측방향으로 흐르도록 하여 수관(20)의 외측까지 상하방향에 걸쳐 균일한 온도분포의 확보를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러(10)는 판형의 플레이트를 열원이 유입되어 가열되는 중심측으로부터 외측으로 2열로 배치되도록 하여 형성되는 스파이어럴 구조의 수관(20)을 통해 수로와 연소로가 구성되도록 하므로써, 물과 연소가스 또는 연소가스가 나선의 형태로 중심측으로부터 외측으로 순환되어 체류시간과 열교환 면적이 증대되어 더욱 높은 열효율을 기대할 수 있도록 한다.

좀 더 구체적으로 보면, 본 발명에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러(10)에서 수관(20)은 기본적으로 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)가 열원에 의한 가열이 이루어지는 중심측으로부터 외측으로 스파이어럴 구조로 이루어져 수관(20)을 형성하므로써, 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24) 사이에 수로와 연소로가 교번적으로 형성되도록 한다.

이때, 수관(20)은 시작 수관(30), 중간 수관(40) 및 끝단 수관(60)으로 이루어진다. 여기서, 시작 수관(30)은 중심측에서 벤딩(bending)가공이 가능한 범위내에서 정해진 형태로 형성되어 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 시작부분과 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 시작부분을 이룬다. 중간 수관(40)은 벤딩가공이 가능한 범위내에서 정해진 형태로 형성되어 시작 수관(30)에 연속적으로 접속된다. 끝단 수관(60)은 중간 수관(40)의 외측에서 중간 수관(40)의 끝단에 접속되어 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 끝부분과 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 끝부분을 이룬 다. 또한, 시작 수관(20)과 끝단 수관(60)은 각 끝단{32, 62; 즉, 시작 수관(20)의 경우 내측 끝단(32), 끝단 수관(60)의 경우 외측 끝단(62)}은 접속부(32, 62)로서 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)가 일체로 연결되어 밀폐되는 구조를 갖는다. 그리고, 시작 수관(30)의 내외측 끝단(S₁, S₂)과 중간 수관(40)의 내외측 끝단(S₃, S₄)에는 밀폐구조를 위한 구성이 위치된다. 여기서, 중간 수관(40)은 수관(20)의 길이에 따라 다수개의 플레이트로 구성되지만, 본 발명의 특징적인 제조방법을 적용하기 위해 제 1 중간 플레이트(42)와 제 2 중간 플레이트(44)로 이루어져 서로 교번적으로 연이어 결합되는 구조를 갖는다.

이와 같이 본 발명에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러(10)는 수관(20)이 별도로 분리되어 형성되는 시작 수관(30), 중간 수관 및 끝단 수관(60)의 조립에 의해 형성되므로, 고도기술이 필요한 기술이나 벤딩장치를 적용하지 않고 일반적으로 사용되는 플레이트의 벤딩기술과 이에 소요되는 장치를 사용할 수 있으므로, 고도의 기술이 필요없이 생산성을 충분히 확보하여 실용화할 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명에서 수관(20)을 이루는 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)는 시작 수관(30), 중간 수관 및 끝단 수관(60)을 이루는 평판 플레이트의 연결에 의해 이루어지는 요소이다. 물론, 평판 플레이트의 연결 은 수관(20)의 특성상 밀폐되는 구조로 결합될 것이 요구되는데, 이와 같은 밀폐구조의 결합은 대표적으로 용접에 의해 이루어질 수 있는 것이고, 설계자 또는 사용자의 필요 및 요구에 따라 이 분야에서 수밀을 위해 사용되는 가스켓(gasket) 및 패킹(packing) 등을 적용하여 이루어질 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에서 수관(20)의 스파이어럴 구조를 갖는데, 이는 중심측으로부터 외측으로 나선의 형태를 갖도록 형성되는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명에서 수관(20)은 중심측으로부터 외측으로 수로와 연소로가 균일한 간격으로 형성되는 예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명의 바람직한 실시예와 같이, 연소가스가 외측으로 이동되므로써 적어지는 열량을 고려하여 연소로의 간격이 외측으로 갈수록 점차 좁아지도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 이와 같은 조건은 본 발명의 기술 사상 아래에서 수관(20)의 중심축{C; 이 중심축은 바람직하게 열원을 제공하는 버너(1, 도 4a 내지 도 4c 참조)의 중심과 일치된다}을 중심으로 하여 중심측으로부터 외측으로 나선의 형태로 형성됨에 있어 수로와 연소로의 간격은 이 분야에 종사하는 자들의 필요에 따라 설정할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에서 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)를 이루는 시작 수관(30), 중간 수관 및 끝단 수관(60)의 평판 플레이트는 본 발명의 기술 사상을 실현할 수 있는 다양한 형태를 적용할 수 있는 것이다. 즉, 본 발명에서 평판 플레이트는 일정한 두께로 이루어지는 판재를 지칭하는 것이 아니라 스파이어럴 구조를 형성시킬 수 있는 특정되지 않은 요소를 지칭하는 것으로서, 그 소재, 형상, 치수 등을 제한하는 것은 아니다.

또한, 본 발명에서 "벤딩(bending)가공이 가능한 범위"란 일반적으로 알려진 벤딩 가공 기술을 이용하여 스파이어럴 구조를 형성하기 위해 평판을 원하는 곡률을 갖도록 만들 수 있는 범위를 지칭한다. 즉, 본 발명에서 벤딩 가공이 가능한 범위는 원형의 범위로 나타내었으나, 이 범위는 실질적으로 이 분야에서 적용되는 범위{벤딩 가공, 작업의 편의성 등을 고려해 설계자가 설정하게 될 것이다}에 따라 변경될 수 있는 것이다. 예컨대, 벤딩 가공이 가능한 범위에는 평탄한 상태도 포함된다 할 것이다.

또한, 본 발명에서 수관(20)에 물이 흐르도록 하는 구조는 설계자 또는 사용자의 필요에 따라 다양하게 설정할 수 있는 것이다. 예컨대, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 물이 급수되고 배수되는 3가지의 예를 보이고 있는데, 첫번째 예는, 도 3a 및 도 4a에서 보는 바와 같이, 수관(20)의 외측 끝단으로 급수되어 수관(20)의 나선방향을 따라 내측으로 흘러 내측 끝단에서 배수되도록 하는 구조이고, 두번째 예는, 도 3b 및 도 4b에서 보는 바와 같이, 일반적인 보일러와 같이 수관(20)의 하측에서 수관(20) 전체로 급수{하측에 급수조(14)가 설치된다}되어 상측에서 외부로 배수{상측에 배수조(16)가 설치된다}되도록 하는 구조이다. 그리고, 세번째 예는, 도 3c 및 도 4c에서 보는 바와 같이, 상술한 첫번째 예와 두번째 예의 순환구 조가 복합적으로 적용되도록 구성하되, 수관(20)을 정해진 구간에서 서로 단절되는 형태로 구성하고, 상측과 하측에서 각 단절된 구간의 수관이 연통되도록 하므로써, 연소가스는 중심측에서 외측으로 순환되는 구조를 가지도록 하고, 물은 외측에서 급수되어 중심측으로 흐르되 정해진 수관의 연통구조를 통해 상하로 반복 순환되는 구조를 갖는다.

도 2a 내지 2e는 도 1에서 보인 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 1을 숙지한 상태에서 도 2a 내지 2e를 참조하면, 본 발명은 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)가 열원에 의한 가열이 이루어지는 중심측으로부터 외측으로 스파이어럴 구조로 이루어져 수관(20)을 형성하므로써, 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24) 사이에 수로와 연소로가 교번적으로 형성되도록 하는 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법을 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법은 먼저 도 2a 내지 도 2e를 통해 순차적으로 결합되는 형태로 서로 별개의 시작 수관(30), 중간 수관(40) 및 끝단 수관(60)을 형성한다. 여기서, 시작 수관(30)은, 도 2a에서 보는 바와 같이, 시작부분의 접속부(32)가 밀폐되어 수관(20)의 시작부 분을 이루도록 정해진 형태로 형성된다. 그리고, 중간 수관(40)은, 도 2b 내지 2d에서 보는 바와 같이, 내측 방향에서 시작 수관(30)에 연속적으로 결합되는 제 1 중간 플레이트(42)와, 외측 방향에서 시작 수관(30)에 연속적으로 결합되는 제 2 중간 플레이트(44)를 다수개 구비하여 이루어져, 시작 수관(30)에 연속적으로 접속된다. 이때, 도 2b 내지 2d에서 도시한 형태는 각각 4개의 플레이트(42a, 42b, 42c, 42d; 44a, 44b, 44c, 44d)가 순차적으로 연결되어 형성되는 제 1 중간 플레이트(42)와 제 2 중간 플레이트(44)를 보여주고 있다. 그리고, 끝단 수관(60)은, 도 2e에서 보는 바와 같이, 끝단부분의 접속부(62)가 밀폐되도록 형성되어 중간 수관(40)의 외측에서 중간 수관(40)의 끝단에 접속되므로써 수관(20)의 끝부분을 이룬다.

이때, 본 발명에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법에서 시작 수관(30)과 중간 수관(40)의 각 내측 끝단(S₁, S₃)은 각 외측 끝단(S₂, S₄)보다 외측 나선방향으로 더 길게 연장되도록 형성하는 것을 특징으로 한다. 이는 시작 수관(30)과, 다수개의 플레이트(42a, 42b, 42c, 42d; 44a, 44b, 44c, 44d)로 이루어지는 중간 수관(40) 및, 끝단 수관(60)의 연결작업이 가능하도록 하기 위함이다. 즉, 이와 같은 시작 수관(30)과 중간 수관(40)의 각 내측 끝단(S₁, S₃)과 각 외측 끝단(S₂, S₄)의 길이 조건이 만족하지 않는 경우, 수관(20)을 이루는 제 1 스파이어럴 플레이트(22)과 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 형성은 어렵게 된다.

좀 더 구체적으로 보면, 이와 같이 시작 수관(30), 중간 수관(40) 및 끝단 수관(60)이 준비된 후, 도 2b 내지 도 2d에서 보는 바와 같이, 시작 수관(30)의 내측 끝단(S₁)에 제 1 중간 플레이트(42)가 밀폐되도록 결합시킨 다음, 시작 수관(30)의 외측 끝단(S₂)에 제 2 중간 플레이트(44)가 밀폐되도록 다수개의 제 1 중간 플레이트(42)와 제 2 중간 플레이트(44)를 교번적으로 순차결합시켜 중간 수관(40)을 형성한다. 즉, 도 2b에서 보는 바와 같이 첫번째 내측 중간 플레이트(42a)를 시작 수관(30)의 내측 끝단(S₁)에 밀폐되도록 결합시킨 다음, 도 2c에서 보는 바와 같이, 첫번째 외측 중간 플레이트(44a)가 시작 수관(30)의 외측 끝단(S₂)에 밀폐되도록 결합시키고, 도 2d에서 보는 바와 같이, 두번째 내측 중간 플레이트(42b), 두번째 외측 중간 플레이트(44b), 세번째 내측 중간 플레이트(42c), 세번째 외측 중간 플레이트(44c), 네번째 내측 중간 플레이트(42d), 네번째 외측 중간 플레이트(44d)를 순차적으로 연결시켜, 제 1 중간 플레이트(42)와 제 2 중간 플레이트(44)를 완성하게 된다.

이와 같이 중간 수관(40)의 형성이 완료되면, 도 2d에서 보는 바와 같이, 중간 수관(40)의 내측 끝단(S₃)에 끝단 수관(60)의 내측 플레이트(64)가 밀폐되도록 결합시킨 후, 중간 수관(40)의 외측 끝단(S₄)에 끝단 수관(60)의 외측 플레이트(66) 가 밀폐되도록 결합시키게 된다.

물론, 이와 같은 시작 수관(30), 중간 수관(40) 및 끝단 수단(60)은 보일러의 하우징(18, 도 3a 및 도 3b 참조) 내에 설치되어 수관(20)을 이루게 되므로, 상측과 하측에는 보일러의 하우징(18)이 결합되어 밀폐되게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 3a 내지 도 8e에 의거하여 상세히 설명하고, 도 1 내지 도 8e에서 있어서 동일한 기술적 요소에는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 보일러와 관련된 기술로부터 알 수 있는 구성 및 작용, 단열 및 보온을 위한 구성, 수밀을 위한 밀폐 구성, 보일러에 설치되는 압력계 등의 계측기, 각종 밸브, 안전을 위한 장치, 펌프 및 인젝타 등의 급수장치, 제어 장치 및 연료공급 장치 등 이 분야의 관련 기술로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 주요 구성을 설명하기 위한 도면들이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에서 수관의 개략적인 평면도들이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에서 수관의 개략적인 사시도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실 시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에서 연소가스 유도 플레이트의 작용을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 6에서 보인 연소가스 유도 플레이트의 설치 형태를 설명하기 위한 도면이다. 이때, 도 3a 및 도 4a는 물이 수관(20)의 외측으로 급수되어 수관(20)을 따라 나선의 형태로 순환되어 중심측에서 배수되도록 한 예를 보이고 있고, 도 3b 및 도 4b는 일반적인 보일러와 동일하게 물이 수관(20)의 하측에서 수관(20) 전체로 급수되어 상측에서 외부로 배수되도록 한 예를 보이고 있으며, 도 3c 및 도 4c는 물이 외측에서 급수되어 중심측으로 흐르도록 하되, 일정한 구간내에서 상하방향으로 순환되도록 하는 예를 보이고 있다. 그리고, 도 5 내지 도 8e는 도 3a 및 도 4a의 구조를 기준으로 본 발명의 바람직한 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에서 수관(20)의 제조방법을 설명한 도면들이다.

도 3a 및 도 4a를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러(10)는 하판(11), 상판(12) 및 하우징(18)내에 설치된다. 물론, 도시하지 않았지만, 이와 같은 보일러(10)는 설치를 용이하게 하고, 이동 가능한 구조를 제공하기 위한 다양한 형태의 프레임이 설치될 것이다.

이와 같은 보일러(10)는 중심축(C)상에서 상측 또는 하측에는 열원을 통해 수관(20)을 가열시키기 위한 버너(1)가 설치된다. 그리고, 수관(20)의 외측에서 외부로부터 하측으로 급수된 물(또는 증기)이 나선 구조의 수관(20)을 따라 중심측으로 순환되어 상측에서 외부로 배수(배기)된다. 따라서, 수관(20)의 하측에 결합 되는 하판(11)에는 수관(20)의 외측에 대응되는 급수로(18a)가 설치되고, 수관(20)의 상측에 결합되는 상판(12)에는 수관(20)의 중심측에 대응되는 배수로(18b)가 형성된다. 물론, 이와 같은 보일러(10)의 배치구조, 급수 및 배수 구조는 이 분야에서 적용되고 있는 다양한 보일러 기술을 적용하여 이루어질 수 있는 것이므로, 상세한 설명은 생략한다.

도 3b 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러(10)는 수관(20)이 하우징(18)내에 설치된다. 그리고, 수관(20)의 하측에는 외부로부터 급수된 물이 수용되는 급수조(14)가 설치되고, 상측에는 수관(20)을 통해 가열된 온수가 수용되는 배수조(16)가 설치된다. 그리고, 보일러(10)의 중심축(C)상에서 상측 또는 하측에는 열원을 통해 수관(20)을 가열시키기 위한 버너(1)가 설치된다. 그리고, 버너(1)가 설치되는 측{급수조(14) 또는 배수조(16)}에는 서비스 공간(15)을 형성하여 버너(1)의 설치공간을 확보할 수 있을 것이다. 물론, 이와 같은 보일러(10)의 배치구조, 급수 및 배수 구조는 이 분야에서 적용되고 있는 다양한 보일러 기술을 적용하여 이루어질 수 있는 것이므로, 상세한 설명은 생략한다.

도 3c 및 도 4c를 참조하면, 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러(10)는 기본적으로 도 3a 및 도 4a에서 보인 실시예와 유사하게 하판, 상판 및 하우징(18)내에 수관(20)을 설치하여 구성되고, 중심 축(C)상에서 상측 또는 하측에는 열원을 통해 수관(20)을 가열시키기 위한 버너(1)가 설치된다.

이때, 본 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러(10)는 전술한 예들과 같이 연소가스가 수관(20)을 따라 중심측에서 외측으로 순환되는 구조를 갖지만, 물은 외측으로 급수되어 정해진 구간의 수관(20)에서는 상방향으로 이동{본 실시예에서는, 도 4c에서 보는 바와 같이, 외측으로부터 중심측방향으로 보았을 때 첫번째 차단라인(26)}되고, 그 내측의 정해진 구간의 수관(20)에서는 하방향으로 이동{본 실시예에서는, 도 4c에서 보는 바와 같이, 외측으로부터 중심측방향으로 보았을 때 두번째 차단라인(26)}되며, 그 내측의 정해진 구간의 수관(20)에서는 상방향으로 이동되고 최종적으로 외부로 배수되게 된다. 물론, 이와 같은 순환회수는 사용자 또는 설계자의 필요에 따라 설정되는 차단라인(26)의 개수에 의해 설정될 것이다.

이와 같이 물의 순환구조를 형성하기 위해 하판과 상판에는 온수 순환관(14, 16)이 설치된다. 즉, 도 3c에서 보는 바와 같이, 하판에는 물이 상측으로 흐르도록 하는 수관(20)의 일정 구간에 외부로부터 급수되는 물이 공급되도록 하는 제 1 온수 순환관(14a)이 설치되고, 그 내측으로는 상측으로부터 내려온 온수가 다시 상측으로 흐르도록 하는 통로를 제공하기 위한 제 2 온수 순환관(14b)이 설치된다. 그리고, 상판에는 상측으로 흐른 물이 하측 방향으로 순환되도록 하기 위한 제 3 온수 순환관(16a)가 설치되고, 중심측을 중심으로 하측에서 상측으로 순환된 온수가 외부로 배수되도록 하는 제 4 온수 순환관(16b)가 설치된다. 물론, 이와 같은 온수 순환관(14, 16)의 개수 및 형태는 전술한 바와 같이 사용자 또는 설계자의 필요에 따라 설정되는 차단라인(26)의 개수 및 위치에 따라 설정되는 것이다.

또한, 본 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러(10)는, 도 3a 내지 도 4c, 도 6, 도 7, 도 8a 및 도 8c에서 보는 바와 같이, 연소가스 유도 플레이트(70)를 설치하여 연소가스가 외측 방향까지 하측방향으로 흐르도록 유도하므로써, 수관(20)의 외측까지 상하방향에 걸쳐 균일한 온도분포를 갖도록 한다. 즉, 이와 같은 연소가스 유도 플레이트(70)는 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)에 의해 형성되는 연소로상에 배치되도록 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 외측으로 결합되되, 외측 나선방향으로 낮아지도록 기울어져 설치된다. 그리고, 본 실시예에서는 연소가스 유도 플레이트(70) 전면에 걸쳐 타공(72)이 형성되도록 하므로써, 연소가스의 흐름을 저해할 수 있는 저항을 줄일 수 있도록 한다.

한편, 도 3a 내지 4c, 및 도 8b에서 보는 바와 같이, 수관(20)의 외측에서 외부로부터 하측으로 급수된 물(또는 증기)이 나선 구조의 수관(20)을 따라 중심측으로 순환되어 상측에서 외부로 배수되도록 하는 경우, 수관(20)내에 온수 유도 플레이트(80)를 설치하여, 증기와 물이 중심측까지 하측방향으로 흐르도록 유도하므 로써, 수관(20)의 중심측까지 상하방향에 걸쳐 균일하게 이송되도록 하여, 연소가스와의 열교환이 더욱 효과적으로 이루어지도록 한다. 이와 같은 온수 유도 플레이트(80)는 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)에 의해 형성되는 수로상에 배치되도록 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 외측으로 결합되되, 중심측 나선방향으로 낮아지도록 기울어져 설치된다. 본 실시예에서는 온수 유도 플레이트(80)는 전면에 걸쳐 타공(72)이 형성되도록 하므로써, 증기 또는 온수의 흐름을 저해할 수 있는 저항을 줄일 수 있도록 한다. 또한, 물이 상하 방향으로 흐르도록 하는 경우, 이와 같은 온수 유도 플레이트(80)는 흐르는 물이 와류형태로 흐르도록 하는 기능도 하게 된다.

다시, 도 4a 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러(10)는 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)가 열원에 의한 가열이 이루어지는 중심측으로부터 외측으로 스파이어럴 구조로 이루어져 수관(20)을 형성하므로써, 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24) 사이에 수로와 연소로가 교번적으로 형성되도록 한다.

이때, 수관(20)은 시작 수관(30), 중간 수관(40) 및 끝단 수관(60)으로 이루어진다. 여기서, 시작 수관(30)은 중심측에서 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 시작부분의 내측을 이루는 제 1 시작 플레이트(34)와, 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 시작부분의 외측을 이루는 제 2 시작 플레이트(36)를 갖는다. 그리고, 제 1 시 작 플레이트(34)와 제 2 시작 플레이트(36)의 접속부(32)에서 밀폐되도록 결합되며, 제 1 시작 플레이트(34)의 끝단(S₁)이 제 2 시작 플레이트(36)의 끝단(S₂)보다 긴 길이를 갖도록 형성된다.

또한, 중간 수관(40)은 시작 수관(30)의 제 1 시작 플레이트(34)의 끝단(S₁)에 밀폐되도록 결합되는 제 1 중간 플레이트(42)와 제 2 시작 플레이트(36)의 끝단(S₂)에 밀폐되도록 결합되는 제 2 중간 플레이트(44)를 갖는다. 그리고, 제 1 중간 플레이트(42)의 끝단(S₃)이 제 2 중간 플레이트(44)의 끝단(S₄)보다 긴 길이를 갖도록 형성된다.

또한, 끝단 수관(60)은 중간 수관(40)의 외측에서 중간 수관(40)의 제 1 중간 플레이트(42)의 끝단(S₃)에 밀폐되도록 결합되어 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 끝부분을 이루는 제 1 끝단 플레이트(64)와 제 2 중간 플레이트(44)의 끝단(S₄)에 밀폐되도록 결합되어 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 끝부분을 이루는 제 2 끝단 플레이트(66)를 갖는다. 그리고, 제 1 끝단 플레이트(64)와 제 2 끝단 플레이트(66)의 접속부(62)에서 밀폐되도록 결합된다.

도 8a 내지 8e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용 한 보일러의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 8a 내지 8e를 참조하면, 본 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법은 본 발명의 기술 사상이 그대로 적용된다. 즉, 본 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법은, 도 2a 내지 도 2e에서 보인 과정이 기본적으로 그대로 적용된다. 즉, 본 실시예에서 중간 수관(40)은 각각 3개의 플레이트(42a, 42b, 42c; 44a, 44b, 44c)가 순차적으로 연결되어 형성되는 제 1 중간 플레이트(42)와 제 2 중간 플레이트(44)를 보여주고 차이점이 있다. 그리고, 본 실시예는, 도 2a 내지 도 2e에서 보인 과정과 달리 중간 수관(40)의 제 2 중간 플레이트(44)를 형성할 때, 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)에 의해 형성되는 연소로상에 배치되도록 제 2 중간 플레이트(44)의 외측에 외측 나선방향으로 낮아지는 기울기를 갖도록 연소가스 유도 플레이트(70)를 부착시키는 단계를 더 구비하는 차이점이 있는 것이다. 또한, 도 8b에서 보는 바와 같이, 수관(20)의 중심측에서 외부로부터 하측으로 급수된 물(또는 증기)이 나선 구조의 수관(20)을 따라 외측으로 순환되어 상측에서 외부로 배수(배기)되도록 하는 경우, 수관(20)내에 온수 유도 플레이트(80)를 설치하는 공정이 추가된다.

좀 더 구체적으로 보면, 본 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법은 시작 수관(30), 중간 수관(40) 및 끝단 수관(60)이 준비된 후, 도 8b 내지 도 8d에서 보는 바와 같이, 시작 수관(30)의 내측 끝단(S₁)에 제 1 중간 플레이트(42)가 밀폐되도록 결합시킨 다음, 시작 수관(30)의 외측 끝단(S₂)에 제 2 중간 플레이트(44)가 밀폐되도록 다수개의 제 1 중간 플레이트(42)와 제 2 중간 플레이트(44)를 교번적으로 순차결합시켜 중간 수관(40)을 형성한다. 즉, 도 8b에서 보는 바와 같이 첫번째 내측 중간 플레이트(42a)를 시작 수관(30)의 내측 끝단(S₁)에 밀폐되도록 결합시킨 다음, 도 8c에서 보는 바와 같이, 첫번째 외측 중간 플레이트(44a)가 시작 수관(30)의 외측 끝단(S₂)에 밀폐되도록 결합시키고, 도 8d에서 보는 바와 같이, 두번째 내측 중간 플레이트(42b), 두번째 외측 중간 플레이트(44b), 세번째 내측 중간 플레이트(42c), 세번째 외측 중간 플레이트(44c)를 순차적으로 연결시켜, 제 1 중간 플레이트(42)와 제 2 중간 플레이트(44)를 완성하게 된다. 이때, 본 실시예는, 도 8a 및 도 8c에서 보인 바와 같이 중간 수관(40)의 제 2 중간 플레이트(44)를 형성할 때, 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)에 의해 형성되는 연소로상에 배치되도록 제 2 중간 플레이트(44)의 외측에 외측 나선방향으로 낮아지는 기울기를 갖도록 연소가스 유도 플레이트(70)를 부착시키는 것이다. 또한, 도 8b에서 보는 바와 같이, 수관(20)의 중심측에서 외부로부터 하측으로 급수된 물(또는 증기)이 나선 구조의 수관(20)을 따라 외측으로 순환되어 상측에서 외부로 배수(배기)되도록 하는 경우, 수관(20)내에 온수 유도 플레이트(80)를 부착시킨다.

한편, 도 8a에서 보는 바와 같이, 시작 수관(30)도 필요에 따라 여러 부분으로 나누어 별개로 형성한 후, 용접 등의 방법으로 전체가 일체로 형성되도록 할 수 있는 것이다.

이와 같이 중간 수관(40)의 형성이 완료되면, 도 8d에서 보는 바와 같이, 중간 수관(40)의 내측 끝단(S₃)에 끝단 수관(60)의 내측 플레이트(64)가 밀폐되도록 결합시킨 후, 중간 수관(40)의 외측 끝단(S₄)에 끝단 수관(60)의 외측 플레이트(66)가 밀폐되도록 결합시키게 된다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러 및 그의 제조방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러를 설명하기 위한 도면;

도 2a 내지 2e는 도 1에서 보인 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법을 설명하기 위한 도면들;

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 주요 구성을 설명하기 위한 도면들;

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에서 수관의 개략적인 평면도들;

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에서 수관의 개략적인 사시도;

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에서 연소가스 유도 플레이트의 작용을 설명하기 위한 도면;

도 7은 도 6에서 보인 연소가스 유도 플레이트의 설치 형태를 설명하기 위한 도면;

도 8a 내지 8e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : (스파이어럴 구조를 사용한) 보일러

20 : 수관 22 : 제 1 스파이어럴 플레이트

24 : 제 2 스파이어럴 플레이트 30 : 시작 수관

32, 62 : 접속부 34 : 제 1 시작 플레이트

36 : 제 2 시작 플레이트 40 : 중간 수관

42 : 제 1 중간 플레이트 44 : 제 2 중간 플레이트

60 : 끝단 수관 64 : 제 1 끝단 플레이트

66 : 제 2 끝단 플레이트

70 : 연소가스 유도 플레이트 80 : 온수 유도 플레이트

S₁, S₂, S₃, S₄ : 끝단

Claims (6)

1. 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)가 열원에 의한 가열이 이루어지는 중심측으로부터 외측으로 스파이어럴 구조로 이루어져 수관(20)을 형성하므로써, 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24) 사이에 수로와 연소로가 교번적으로 형성되도록 하는 스파이어럴 구조를 사용한 보일러에 있어서,

   상기 수관(20)은 중심측에서 벤딩(bending)가공이 가능한 범위내에서 정해진 형태로 형성되어 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 시작부분과 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 시작부분을 이루는 시작 수관(30)과;

   벤딩가공이 가능한 범위내에서 정해진 형태로 형성되어 상기 시작 수관(30)에 연속적으로 접속되는 중간 수관(40) 및;

   상기 중간 수관(40)의 외측에서 상기 중간 수관(40)의 끝단에 접속되어 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 끝부분과 상기 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 끝부분을 이루는 끝단 수관(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파이어럴 구조를 사용한 보일러.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 시작 수관(30)은 중심측에서 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 시 작부분의 내측을 이루는 제 1 시작 플레이트(34)와 상기 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 시작부분의 외측을 이루는 제 2 시작 플레이트(36)를 갖고, 상기 제 1 시작 플레이트(34)와 제 2 시작 플레이트(36)의 접속부(32)에서 밀폐되도록 결합되며, 상기 제 1 시작 플레이트(34)의 끝단(S₁)이 상기 제 2 시작 플레이트(36)의 끝단(S₂)보다 외측 나선방향으로 더 길게 연장되도록 형성되고,

   상기 중간 수관(40)은 상기 시작 수관(30)의 제 1 시작 플레이트(34)의 끝단(S₁)에 밀폐되도록 결합되는 제 1 중간 플레이트(42)와 상기 제 2 시작 플레이트(36)의 끝단(S₂)에 밀폐되도록 결합되는 제 2 중간 플레이트(44)를 갖고, 상기 제 1 중간 플레이트(42)의 끝단(S₃)이 상기 제 2 중간 플레이트(44)의 끝단(S₄)보다 외측 나선방향으로 더 길게 연장되도록 형성되며,

   상기 끝단 수관(60)은 상기 중간 수관(40)의 외측에서 상기 중간 수관(40)의 제 1 중간 플레이트(42)의 끝단(S₃)에 밀폐되도록 결합되어 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 끝부분을 이루는 제 1 끝단 플레이트(64)와 상기 제 2 중간 플레이트(44)의 끝단(S₄)에 밀폐되도록 결합되어 상기 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 끝부분을 이루는 제 2 끝단 플레이트(66)를 갖고, 상기 제 1 끝단 플레이트(64)와 제 2 끝단 플레이트(66)의 접속부(62)에서 밀폐되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 스파이어럴 구조를 사용한 보일러.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 수관(20)은 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)에 의해 형성되는 연소로상에 배치되도록 상기 제 2 스파이어럴 플레이트(24)의 외측으로 결합되되, 외측 나선방향으로 낮아지도록 기울어져 설치되는 연소가스 유도 플레이트(70)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스파이어럴 구조를 사용한 보일러.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 수관(20)은 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)에 의해 형성되는 수로상에 배치되도록 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)의 외측으로 결합되되, 외측 나선방향으로 낮아지도록 기울어져 설치되는 온수 유도 플레이트(80)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스파이어럴 구조를 사용한 보일러.
5. 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)가 열원에 의한 가열이 이루어지는 중심측으로부터 외측으로 스파이어럴 구조로 이루어져 수관(20)을 형성하므로써, 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플 레이트(24) 사이에 수로와 연소로가 교번적으로 형성되도록 하는 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법에 있어서,

   정해진 형태로 상기 수관(20)의 시작부분을 이루는 시작 수관(30)과, 내측 방향에서 상기 시작 수관(30)에 연속적으로 결합되는 제 1 중간 플레이트(42)와 외측 방향에서 상기 시작 수관(30)에 연속적으로 결합되는 제 2 중간 플레이트(44)를 다수개 구비하여 상기 시작 수관(30)에 연속적으로 접속되는 중간 수관(40) 및, 상기 중간 수관(40)의 외측에서 상기 중간 수관(40)의 끝단에 접속되어 상기 수관(20)의 끝부분을 이루는 끝단 수관(60)을 형성하되, 상기 시작 수관(30)과 중간 수관(40)의 각 내측 끝단(S₁, S₃)이 각 외측 끝단(S₂, S₄)보다 외측 나선방향으로 더 길게 연장되도록 형성하는 단계와;

   상기 시작 수관(30)의 내측 끝단(S₁)에 상기 제 1 중간 플레이트(42)가 밀폐되도록 결합시킨 다음, 상기 시작 수관(30)의 외측 끝단(S₂)에 상기 제 2 중간 플레이트(44)가 밀폐되도록 상기 다수개의 제 1 중간 플레이트(42)와 제 2 중간 플레이트(44)를 교번적으로 순차결합시켜 상기 중간 수관(40)을 형성하는 단계 및;

   상기 중간 수관(40)의 내측 끝단(S₃)에 상기 끝단 수관(60)의 내측이 밀폐되도록 결합시킨 후, 상기 중간 수관(40)의 외측 끝단(S₄)에 상기 끝단 수관(60)의 외측이 밀폐되도록 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 중간 수관(40)의 제 2 중간 플레이트(44)를 형성할 때, 상기 제 1 스파이어럴 플레이트(22)와 제 2 스파이어럴 플레이트(24)에 의해 형성되는 연소로상에 배치되도록 상기 제 2 중간 플레이트(44)의 외측에 외측 나선방향으로 낮아지는 기울기를 갖도록 연소가스 유도 플레이트(70)를 부착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스파이어럴 구조를 사용한 보일러의 제조방법.

Images