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KR102428535B1 - 연관식 보일러 - Google Patents

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KR102428535B1
KR102428535B1 KR1020170183573A KR20170183573A KR102428535B1 KR 102428535 B1 KR102428535 B1 KR 102428535B1 KR 1020170183573 A KR1020170183573 A KR 1020170183573A KR 20170183573 A KR20170183573 A KR 20170183573A KR 102428535 B1 KR102428535 B1 KR 102428535B1
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KR
South Korea
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opening
tube
gas
passage
mixing chamber
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KR1020170183573A
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KR20190081208A (ko
Inventor
박준규
안성준
임현묵
Original Assignee
주식회사 경동나비엔
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Publication date
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Priority to US16/771,651 priority patent/US11624527B2/en
Priority to EP18897335.8A priority patent/EP3734183B1/en
Priority to CA3085384A priority patent/CA3085384A1/en
Priority to CN201880076579.6A priority patent/CN111406188B/zh
Priority to PCT/KR2018/015662 priority patent/WO2019132324A1/ko
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Abstract

본 발명은 기존 보일러 대비 보일러의 높이를 줄이고 열교환 효율을 향상시킴과 아울러 수압이 높은 환경에서도 변형 및 파손을 방지할 수 있으며, 응축수의 누수 및 맺힘 현상을 방지하고 응축수의 원활한 배출이 가능하고, 버너의 턴다운비를 향상시켜 낮은 부하 영역에서도 연소상태를 안정적으로 구현할 수 있는 연관식 보일러를 제공함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명은, 연소용 가스와 공기가 혼합되는 혼합공간과, 납작한 형상의 믹스챔버 몸체, 및 연소실의 상측에 수평방향으로 배치된 평판형 버너를 구비한 믹스챔버; 열매체가 유입 및 배출되고 열매체가 수용되는 수조의 외벽을 이루는 외통과, 상기 외통과 결합되어 상기 연소실을 형성하는 경판 구조의 상관판과, 상기 연소실에서 발생하는 연소가스가 내부를 따라 유동하며 외부를 유동하는 열매체와 열교환되도록 하는 납작한 형상으로 이루어진 복수의 튜브와, 상기 튜브의 내측에 결합되어 상기 연소가스의 유동에 난류 발생을 유도하는 터뷸레이터와, 상기 외통과 상기 튜브 사이에 구비되어 열매체의 유동 방향이 반경방향 내측과 외측으로 교대로 전환되도록 유도하는 다단의 격막과, 상기 튜브의 하단부를 지지하는 경판 구조의 하관판을 구비한 열교환기;를 포함하여 구성된다.

Description

연관식 보일러{Smoke tube type boiler}
본 발명은 연관식 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 보일러 대비 높이를 줄이고 열교환 효율을 향상시킴과 아울러 수압이 높은 환경에서도 변형 및 파손을 방지할 수 있는 연관식 보일러에 관한 것이다.
일반적으로 보일러는 연료의 연소에 의한 연소가스와 열매체 간에 열교환이 이루어지는 열교환기를 구비함으로써 가열된 열매체를 이용하여 난방을 수행하거나 온수를 공급하게 된다. 이러한 보일러는, 열교환기가 내부에 구비된 열교환부와, 열교환부의 상부에 조립되는 버너, 버너와 열교환기 사이 내부에는 연소용 가스와 공기가 공급되어 연소가 이루어지는 연소실로 구성될 수 있다.
도 1은 종래 연관식 보일러의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
종래의 연관식 보일러는, 연소용 가스와 공기를 공급하는 송풍기(10)와, 연소용 가스와 공기의 혼합기를 연소시키는 원통형 버너(20)와, 상기 버너(20)에 의한 혼합기의 연소가 이루어지는 연소실(30)과, 연소실(30)에서 발생한 연소가스와 열매체 간에 열교환이 이루어지는 열교환기(40)와, 연소실(30)에서 발생된 열이 원통형 버너(20) 주변의 상측으로 전달되는 것을 방지하기 위한 단열재(50), 및 상기 단열재(50)를 관통하여 설치되며 상기 혼합기를 점화하는 점화봉(60)을 포함하여 구성된다.
상기 열교환기(40)는 외통(41)과, 그 내부에 구비되어 연소실(30)에서 발생된 연소가스가 내부를 통과하는 다수개의 튜브(42)와, 상기 튜브(42)의 외측으로 열매체가 수용되는 수조(43)를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 종래의 연관식 보일러의 구성에 의하면, 상하로 긴 형태의 원통형 버너(20)를 구비함에 따라서 보일러 전체의 높이가 크게 상승하여 보일러를 컴팩트하게 제작할 수 없어 설치공간에 제약이 따르는 문제점이 있다.
또한, 종래의 연관식 보일러는, 송풍기(10)와 원통형 버너(20) 사이에 마련되는 연소실 커버(12)를 관통하여 점화봉(60)을 설치할 경우 점화봉에 대한 열전도를 막기 위해 단열재(50)를 적용하였다.
그러나, 상기 단열재(50)는 연소 중 열로 인한 크랙 발생 또는 작은 알갱이 형태로 부스러져 열교환기(40)의 연소가스 통로인 튜브(42)를 막는 등의 문제를 야기시키고, 유지보수를 위해 연소실 커버(12)와 원통형 버너(20)를 포함하는 믹스챔버(11)를 분해하는 경우 단열재(50)의 손상이 불가피한 문제점이 있다.
한편, 점화봉(60)을 열교환기(40) 측에 설치할 경우에는 불필요한 공정 및 부품 추가로 인해 제조 공정이 증가하며, 열매체 누설의 위험이 따르는 문제점이 있다.
상기와 같이 연소실 커버에 점화봉을 조립하는 구조와 관련된 선행기술은, 등록특허 제10-0575187호, 등록특허 제10-0581580호에 개시되어 있다.
또한, 원통형 버너(20)에 비해 연소성능이 우수한 평판형 버너를 적용하는 경우, 평판형 버너가 결합된 믹스 챔버와 믹스 챔버의 일측에 열교환기가 결합되어 믹스 챔버와 열교환기 사이에 연소실이 형성된다. 이때, 믹스 챔버에는 일측부를 관통하여 점화봉 조립체가 결합되는 경우, 믹스 챔버와 점화봉 조립체 사이의 틈새를 통해 미연소 상태의 혼합가스가 외부로 누설되는 문제가 발생할 수 있다. 이와 같은 미연소 상태의 혼합가스(생가스)가 외부로 누설될 경우에는 인체에 치명적인 위험을 초래하게 되는 문제점이 있다.
이와 같은 혼합가스의 누설을 방지하기 위한 실링수단을 설치할 경우, 연소실의 고온의 열이 실링수단에 전달되므로 실링수단이 열화에 의해 쉽게 파손될 수 있어, 실링수단을 열화에 의한 파손을 방지하면서 설치하기가 용이하지 않은 문제점이 있다.
한편, 유럽 공개특허공보 EP 2508834호, 유럽 공개특허공보 EP2437022호에 개시된 연관식 열교환기는, 버너의 연소에 의해 발생된 연소가스가 내부를 유동하는 복수의 튜브를 구비하고, 튜브의 외측에는 열매체를 유동시켜 연소가스와 열매체 간에 열교환이 이루어지는 구조로 이루어져 있다.
종래 열교환기에 적용된 납작한 형태 및 엠보가 적용된 연관(튜브)의 경우, 저압용 보일러에는 적용이 가능하지만, 온수기 및 상업용 제품, 대용량 보일러와 같이 사용환경의 압력이 높은 기기에는 연관의 변형 및 파손 발생 가능성이 높아 적용이 불가능한 단점이 있다. 이를 해결하기 위해서는 적용 소재의 두께를 키워야 하며, 이로 인하여 재료비가 크게 상승하게 된다.
또한, 단위 질량당 체적이 큰 고온의 연소가스가 흐르는 통로인 연관 상부와 열교환 후 저온이 된 연소가스가 흐르는 연관 하부의 연관 구조가 동일하기 때문에 열교환 효율을 높이기 위해 엠보의 적용 수량을 늘릴 경우, 연관 상부에 유동 저항이 크게 발생하게 되며, 이를 해결하기 위해 엠보의 적용 수량을 줄일 경우, 콘덴싱 효과가 발생되는 잠열부의 열교환 효율이 크게 떨어지는 단점이 있다.
잠열부에 엠보 수량을 늘리는 방안은 엠보의 형상 및 사이즈로 인해 일정한 수량 이상으로는 제작이 불가능하며, 설령 적용하더라도 제작 공정이 복잡해져서 제작 비용이 상승하게 된다.
또한, 종래 열교환기에 적용된 납작한 형태가 적용된 연관의 경우, 저압용 보일러(사용압력 : 6 kg/㎠ 이하)에는 적용이 가능하지만, 온수기 및 상업용 제품, 대용량 보일러와 같이 사용환경의 압력이 높은 기기에는 연관의 변형 및 파손 발생 가능성이 높아 적용이 불가능한 단점이 있다. 이를 해결하기 위해서는 적용 소재의 두께를 키워야 하며, 이로 인하여 열교환 능력이 저하되고, 가공 난이도의 상승에 따라 제조성이 저하되며, 원가 상승의 문제점이 있다.
한편, 연관식 열교환기에서 튜브의 외측에는 열매체가 수용되는 수조를 마련하기 위한 외통이 구비된다. 상기 튜브의 상단부에는 수조의 상면을 이루며 외통의 상단부를 지지하는 상관판이 결합되고, 상기 튜브의 하단부에는 수조의 바닥면을 이루며 외통의 하단부를 지지하는 하관판이 결합된다.
이와 같이 구성된 연관식 열교환기의 경우, 수조에 수용된 열매체는 하관판에 큰 수압을 작용하게 되므로, 상기 하관판의 내구성을 유지하기 위해서는 높은 수압에 견딜 수 있는 내수압 성능이 요구된다.
그러나, 종래의 연관식 열교환기에 구비되는 하관판은, 수압을 분산시킬 수 있는 구성이 미비하여 내구성이 취약한 문제점이 있다.
또한, 종래의 연관식 보일러는, 상기 하관판의 하측으로 응축수받이가 구비되고, 하관판의 테두리부와 응축수받이의 테두리부 사이에 응축수의 누수를 방지하기 위한 실링부재가 구비된 구조로 이루어지고, 상기 실링부재는 하관판의 측면부의 하단부를 지지하도록 구성되어 있다.
그러나, 이와 같은 하관판과 응축수받이 간에 실링부재의 결합구조에 의할 경우, 연관식 열교환기에서 발생하는 응축수가 하관판의 측면부의 하단부와 실링부재 사이에 고이게 되어 하관판의 부식을 초래하는 문제점이 있었으며, 실링부재가 일반적으로 공지된 형태로 구성될 경우에는 응축수의 누수 현상을 확실하게 차단시킬 수 없는 한계가 있다. 종래 응축수받이의 실링구조와 관련된 선행기술은 공개특허 제10-2005-0036152호 등에 개시되어 있다.
한편, 가스 보일러 또는 가스 온수기와 같은 가스 연소장치에는 버너의 턴다운비(Turn-Down Ratio; TDR)가 설정된다. 턴다운비(TDR)란 가스의 양이 가변 조절되는 가스 연소장치에 있어서 '최대가스소비량 대 최소가스소비량의 비'를 말한다. 예를 들면 최대가스소비량이 30,000kcal/h이고 최소가스소비량이 6,000kcal/h인 경우 턴다운비(TDR)는 5:1이 된다. 턴다운비(TDR)는 안정된 화염을 유지하기 위한 최소가스소비량을 얼마나 낮게 조절할 수 있는지 여부에 따라 제한된다.
가스 연소장치의 경우 턴다운비(TDR)가 클수록 난방 및 온수 사용시의 편리성이 증대된다. 즉, 연소 초기에는 빠른 시간내에 목표로 하는 난방온도에 도달하기 위해 최대한의 화력으로 연소를 수행하지만, 목표로 하는 난방온도에 가까이 도달하게 되면 점차 버너에 공급하는 가스량을 줄여 연소를 수행한다. 이 경우 최소가스소비량이 높아 턴다운비(TDR)가 작은 경우에는 버너의 출력을 줄이기 위해 가스량을 감소시켜 제어하기가 어려워진다.
특히, 난방 및 온수의 부하가 작은 영역에서 버너가 작동되는 경우에는 연소장치의 온/오프(On/Off)가 잦아지게 되어 연소상태가 불안정해져 온도 제어시의 편차가 커지고, 기기의 내구성이 저하된다. 따라서 연소장치에 적용되는 버너의 턴다운비(TDR)를 향상시키는 방법이 제시되어 왔다.
이와 관련된 선행기술로, 등록특허 제10-0805630호에는, 연소에 필요한 공기를 공급하기 위한 송풍기, 가스의 공급유량을 조절하는 비례제어밸브, 상기 비례제어밸브에 연결되어 보조밸브의 개폐에 의해 가스의 공급이 이루어지고, 복수개의 노즐이 병렬로 연결된 노즐부, 상기 송풍기로부터 공급된 공기와 상기 노즐부를 통과한 가스를 혼합시켜 버너 표면으로 공급하는 믹싱챔버, 상기 비례제어밸브 및 보조밸브의 개폐에 따라 송풍기의 회전수를 제어하여 연소에 필요한 공기량만을 공급하도록 하는 제어부를 포함하여 이루어진 가스보일러의 연소장치가 개시되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 가스가 공급되는 노즐부를 병렬로 다단 배치하고 버너의 출력에 대응하여 각 노즐부의 개폐를 제어함으로써 턴다운비(TDR)를 향상시켜 낮은 출력 영역에서 연소 안정성을 높일 수 있는 이점이 있다.
그러나, 상기 선행기술을 포함하여 종래의 연소장치에서는 믹싱챔버(예혼합실) 내부에서 공기와 가스의 혼합시에 공기와 가스의 흐름 방향과 연소 효율의 관련성에 대해서는 고려된 바 없으며, 종래 연소장치에서는 예혼합실 내부에서 공기의 흐름 방향과 가스의 분출 방향이 서로 다른 방향이 되도록 하여 공기와 가스가 혼합되도록 구성되어 있어, 공기의 흐름 방향과 다른 방향으로 가스를 분출하여 혼합시키는 경우에는 공기의 흐름에 의해 가스의 분출이 영향을 받게 되어 원하는 공기/가스비를 얻을 수 없게 되며, 이로 인해 연소가 불안정해지고 연소 효율이 낮아지는 요인으로 작용하는 문제점이 있다.
또한 종래 연소장치의 예혼합실은 단일의 벤츄리 구조로 이루어져 턴다운비(TDR)가 5:1 이하로 제한됨에 따라서 낮은 출력 영역의 연소시에는 버너의 잦은 온/오프(On/Off)로 인하여 연소 효율이 낮아져 연소장치의 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기존 보일러 대비 보일러의 높이를 줄이고 열교환 효율을 향상시킴과 아울러 수압이 높은 환경에서도 변형 및 파손을 방지할 수 있으며, 응축수의 누수 및 맺힘 현상을 방지하고 응축수의 원활한 배출이 가능하고, 버너의 턴다운비를 향상시켜 낮은 부하 영역에서도 연소상태를 안정적으로 구현할 수 있는 연관식 보일러를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 연관식 보일러는, 연소용 가스와 공기가 혼합되는 혼합공간과, 납작한 형상의 믹스챔버 몸체, 및 연소실의 상측에 수평방향으로 배치되며, 상기 혼합공간의 전체 영역에 걸쳐서 위치하는 평판형 버너를 구비한 믹스챔버; 열매체가 유입 및 배출되고 열매체가 수용되는 수조의 외벽을 이루는 외통과, 상기 외통과 결합되어 상기 연소실을 형성하는 경판 구조의 상관판과, 상기 연소실에서 발생하는 연소가스가 내부를 따라 유동하며 외부를 유동하는 열매체와 열교환되도록 하는 납작한 형상으로 이루어진 복수의 튜브와, 상기 튜브의 내측에 결합되어 상기 연소가스의 유동에 난류 발생을 유도하는 터뷸레이터와, 상기 외통과 상기 튜브 사이에 구비되어 열매체의 유동 방향이 반경방향 내측과 외측으로 교대로 전환되도록 유도하는 다단의 격막과, 상기 튜브의 하단부를 지지하는 경판 구조의 하관판을 구비한 열교환기; 상기 평판형 버너의 일측으로 상기 믹스챔버의 일측부를 관통하여 조립되고, 상기 연소실의 상부를 가로질러 상기 평판형 버너의 하측으로 연장되는 점화봉 조립체; 상기 믹스챔버와 상기 점화봉 조립체 사이의 틈새를 통하여 상기 혼합공간의 혼합가스와 상기 연소실의 배기가스가 외부로 누설되지 않도록 차단하기 위한 실링수단; 및 상기 연소실에서 발생한 연소열이 상기 실링수단으로 열전달되는 것을 차단하기 위한 냉각수단을 포함한다.
상기 하관판에서 발생하는 응축수를 집수하여 일측에 형성된 응축수 배출구 측으로 유도하고, 상기 튜브를 통과한 연소가스를 상기 응축수 배출구의 상측으로 연결되어 상기 외통의 일측에 구비되는 배기덕트 측으로 유도하는 응축수받이를 포함하여 구성된다.
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상기 믹스챔버의 일측부에는 믹스챔버 플랜지와 버너 플랜지가 맞닿도록 구비되어 상기 혼합공간을 밀폐하고, 상기 점화봉 조립체는 상기 혼합공간과 이격된 위치에서 상기 믹스챔버 플랜지와 버너 플랜지를 관통하여 조립될 수 있다.
상기 실링수단은, 상기 믹스챔버 플랜지와 상기 버너 플랜지가 맞닿는 부분에 구비되어 상기 혼합가스의 누설을 방지하기 위한 제1실링부재를 포함할 수 있다. 상기 제1실링부재는 그라파이트 재질로 이루어질 수 있다.
상기 점화봉 조립체는, 점화봉과 화염 감지봉을 포함하고, 상기 믹스챔버 일측부의 상부에는, 상기 점화봉이 관통되며 결합되는 점화봉 결합판과, 상기 화염 감지봉이 관통되며 결합되는 화염 감지봉 결합판이 구비되며, 상기 실링수단은, 상기 믹스챔버 일측부의 상부와 상기 점화봉 결합판 사이에 구비된 제2실링부재와, 상기 믹스챔버 일측부의 상부와 상기 화염 감지봉 결합판 사이에 구비된 제3실링부재를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제2실링부재와 상기 제3실링부재는 고무 재질로 이루어질 수 있다.
상기 제2실링부재의 외측면과 상기 제3실링부재의 외측면에는 돌출 형성된 다수개의 밀착돌기가 일정 간격을 두고 형성될 수 있다.
상기 믹스챔버 몸체의 저면과 상기 평판형 버너의 상면 사이의 이격된 공간은 납작한 원반형으로 형성될 수 있다.
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상기 냉각수단은 공냉식 냉각수단과 수냉식 냉각수단을 포함할 수 있다.
상기 믹스챔버의 일측부에는 믹스챔버 플랜지와 버너 플랜지가 맞닿도록 구비되어 상기 혼합공간을 밀폐하고, 상기 점화봉 조립체는 상기 믹스챔버 플랜지와 상기 버너 플랜지를 관통하여 조립되며, 상기 공냉식 냉각수단은, 상기 혼합공간으로 유입된 혼합가스에 의해 상기 믹스챔버 플랜지와 상기 버너 플랜지가 냉각되도록 구성될 수 있다.
상기 믹스챔버의 일측부에는 믹스챔버 플랜지와 버너 플랜지가 맞닿도록 구비되어 상기 혼합공간을 밀폐하고, 상기 점화봉 조립체는 상기 믹스챔버 플랜지와 상기 버너 플랜지를 관통하여 조립되며, 상기 수냉식 냉각수단은, 상기 수조의 열매체에 접촉되는 상기 상관판의 상단에 형성된 상관판 플랜지가 상기 버너 플랜지와 면접촉되도록 구비되어 상기 버너 플랜지가 냉각되도록 구성될 수 있다.
상기 점화봉 조립체가 조립되는 상기 믹스챔버의 일측부에는 상기 점화봉 조립체의 둘레를 따라 다수개의 방열핀이 구비될 수 있다.
상기 상관판의 상부에는 상기 수조에 저장된 열매체의 수압을 지지하기 위한 라운드부가 형성될 수 있다.
상기 상관판 플랜지는 상기 라운드부의 상단에서 외측으로 돌출 형성되고, 상기 상관판 플랜지의 외경과, 상기 라운드부 하단의 내경 간의 직경차 비율은 20% 이하인 것으로 구성될 수 있다.
상기 상관판에 삽입되는 상기 평판형 버너의 저면과 상기 상관판의 바닥면 사이의 높이는, 상기 평판형 버너에서 발생하는 화염의 끝단이 상기 상관판 바닥면에서 일정거리 이격되도록 설정되며, 바람직하게는 80mm 내외의 높이로 설정될 수 있다.
상기 전극봉 조립체는 상기 믹스챔버에 혼합기가 공급되는 혼합기 유입구의 일측에 구비될 수 있다.
상기 전극봉 조립체는 상기 믹스챔버에 혼합기가 공급되는 혼합기 유입구와 대향된 측에 구비될 수 있다.
상기 터뷸레이터는, 상기 연소실에 근접한 상기 튜브의 상부 내측에 상기 튜브와 면접촉되도록 결합되어 열전도도를 증대시킴과 아울러 상기 연소가스의 유동에 난류의 발생을 유도하는 상부 터뷸레이터, 및 상기 상부 터뷸레이터의 하측으로 상기 튜브의 내측에 결합되어 상기 연소가스의 유동에 난류의 발생을 유도하는 하부 터뷸레이터로 구성될 수 있다.
상기 상부 터뷸레이터는, 상기 튜브의 일측부와 대응되는 형상으로 이루어져 상기 튜브의 일측부의 내측면에 면접촉되는 제1 튜브 접촉면을 포함하는 제1부분과, 상기 튜브의 타측부와 대응되는 형상으로 이루어져 상기 튜브의 타측부의 내측면에 면접촉되는 제2 튜브 접촉면을 포함하는 제2부분으로 구성될 수 있다.
상기 상부 터뷸레이터에는, 상기 제1 튜브 접촉면에서 절개된 제1절개부 중 일부가 절곡되어 상기 제2 튜브 접촉면을 향하도록 돌출된 제1 압력지지부와, 상기 제2 튜브 접촉면에서 절개된 제2절개부 중 일부가 절곡되어 상기 제1 튜브 접촉면을 향하도록 돌출된 제2 압력지지부가 형성되고, 상기 제1 압력지지부의 돌출된 단부는 상기 제2 튜브 접촉면에 접촉되고, 상기 제2 압력지지부의 돌출된 단부는 상기 제1절개부를 관통하여 상기 튜브의 내측면에 접촉되는 것으로 구성될 수 있다.
상기 제1 압력지지부와 상기 제2 압력지지부는 전후 방향 및 상하 방향으로 이격되어 복수로 구비되되, 상측에 위치하는 제1 압력지지부와 하측에 위치하는 제1 압력지지부는 상하 방향으로 중첩되지 않는 위치에 구비되고, 상측에 위치하는 제2 압력지지부와 하측에 위치하는 제2 압력지지부는 상하 방향으로 중첩되지 않는 위치에 구비될 수 있다.
상기 제1 압력지지부와 상기 제2 압력지지부는, 플레이트 형상으로 이루어지되 면적이 넓은 양측면이 연소가스의 유동방향과 나란하게 배치될 수 있다.
상기 터뷸레이터에는, 상기 튜브의 내부공간을 양측으로 분할하며 상기 튜브의 길이방향으로 배치된 평면부와, 상기 평면부의 양측면에 길이방향을 따라 이격되어 교대로 경사지게 돌출 형성된 복수의 제1가이드편과 제2가이드편을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1가이드편은 상기 평면부의 일측면에 일측으로 경사지게 배치되고, 상기 제2가이드편은 상기 평면부의 타측면에 타측으로 경사지게 배치되며, 상기 제1가이드편과 제2가이드편으로 유입된 열매체는, 각각 상기 평면부의 반대측면에 근접하게 배치된 제2가이드편과 제1가이드편에 순차로 인계되어 상기 평면부의 양측 공간을 교대로 유동하도록 구성될 수 있다.
상기 제1가이드편의 열매체 유입단은 제1연결편에 의해 상기 평면부의 일측단에 연결되는 동시에 상기 평면부의 일측단과 제1연결편 및 제1가이드편 사이에 상기 평면부의 양측 공간으로 유체 소통이 이루어지는 제1소통구가 마련되고, 상기 제2가이드편의 열매체 유입단은 제2연결편에 의해 상기 평면부의 타측단에 연결되는 동시에 상기 평면부의 타측단과 제2연결편 및 제2가이드편 사이에 상기 평면부의 양측 공간으로 유체 소통이 이루어지는 제2소통구가 마련된 것으로 구성될 수 있다.
상기 제1가이드편과 제2가이드편은 상기 평면부의 일부가 절개되어 각각 상기 평면부의 양측으로 절곡되고, 상기 제1가이드편과 제2가이드편의 절개된 부분을 통해 상기 평면부의 양측 공간으로 유체 소통이 이루어지도록 구성될 수 있다.
상기 터뷸레이터는, 연소가스의 유입측에 구비되는 상부 터뷸레이터와, 연소가스의 배출측에 구비되는 하부 터뷸레이터로 이루어지되, 상기 하부 터뷸레이터에 형성된 복수의 제1가이드편과 제2가이드편이 상하로 이격된 간격은, 상부 터뷸레이터에 형성된 복수의 제1가이드편과 제2가이드편이 상하로 이격된 간격에 비해 보다 조밀한 간격으로 배치될 수 있다.
상기 터뷸레이터는, 연소가스의 유입측에 구비되는 상부 터뷸레이터와, 연소가스의 배출측에 구비되는 하부 터뷸레이터로 이루어지되, 상기 하부 터뷸레이터와 상기 튜브의 내측면 사이의 유로 면적은, 상기 상부 터뷸레이터와 상기 튜브의 내측면 사이의 유로 면적보다 작게 형성될 수 있다.
상기 하부 터뷸레이터는 상기 상부 터뷸레이터에 비해 상기 튜브의 내측에서 열매체와 접촉하는 면적이 더 크게 형성될 수 있다.
상기 터뷸레이터에는 상기 튜브의 양측면에 맞닿도록 상하로 이격되어 전방과 후방으로 돌출되며 상하로 이격되어 위치하는 지지부가 각각 형성될 수 있다.
상기 튜브의 내측에 형성되어, 상기 튜브의 대향하는 양측면에 작용하는 외부 압력을 지지하기 위한 압력지지부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 압력지지부는, 상기 터뷸레이터의 양측면에서 각각 외측 방향으로 돌출되어 상기 튜브의 대향하는 내측면에 맞닿는 지지대로 구성될 수 있다.
상기 지지대는 상기 터뷸레이터의 면의 일부가 절개되어 각각 양측으로 절곡됨으로써 형성될 수 있다.
상기 복수의 튜브는 상기 연소실에서 발생된 연소가스가 하방향으로 유동하도록 수직 방향으로 설치되되, 원주방향으로 이격되며 방사상으로 배치될 수 있다.
상기 복수의 튜브는 상기 다단의 격막에 삽입되어 지지되고, 상기 다단의 격막은 지지대에 의해 지지될 수 있다.
상기 다단의 격막은, 플레이트 형상의 상부 격막과 중간부 격막 및 하부 격막으로 이루어지되, 상기 상부 격막과 하부 격막에는 중앙부에 열매체의 유동을 위한 개구부가 형성되고, 상기 중간부 격막에는 튜브 삽입구가 상기 튜브의 외측면과 유격을 두고 형성되어 상기 튜브 삽입구를 통해 열매체가 유동하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 하관판은 상기 튜브의 하단부를 지지함과 아울러 상기 수조의 바닥면을 이루는 수평부와, 상기 외통의 하단부에 결합되는 수직부와, 상기 수평부의 외측단과 상기 수직부의 하단부를 연결하며 외측으로 볼록하게 만곡된 형상으로 이루어져 상기 열매체의 수압을 분산시키는 라운드부로 구성될 수 있다.
상기 하관판의 테두리부와 상기 응축수받이의 테두리부 사이에 개재되어 응축수의 누수를 방지하기 위한 누수방지부재를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 누수방지부재는 상기 하관판의 라운드부와 수직부를 감싸는 형태로 구비되어, 상기 하관판의 수평부에 맺힌 응축수는 상기 누수방지부재에 의해 가로막혀 측방향으로의 이동이 차단되며 하측으로 낙하되도록 구성될 수 있다.
상기 누수방지부재의 내측면에는 상기 하관판의 외측면을 향하는 방향으로 돌출된 밀착돌기가 형성될 수 있다. 상기 밀착돌기는 상기 누수방지부재의 내측면에 이격되어 복수로 형성될 수 있다.
상기 응축수받이의 테두리부에는 상기 실링부재를 지지하는 제1플랜지부가 구비되고, 상기 누수방지부재와 상기 제1플랜지부에는 대응되는 위치에 상호 체결되는 체결돌기와 체결홈이 형성될 수 있다.
상기 응축수받이의 테두리부에는, 상기 제1플랜지부의 외측단에서 상측으로 연장되며 상기 누수방지부재의 외측면에 밀착되는 연장부와, 상기 연장부의 끝단에서 외측으로 연장되는 제2플랜지부를 더 포함하고, 상기 누수방지부재의 상부와 상기 제2플랜지부에는, 대응되는 위치에 상호 끼움되는 끼움돌기와 끼움홈이 형성될 수 있다.
상기 응축수받이의 내부에는 상기 열교환기를 통과한 연소가스가 상기 응축수받이의 전체 영역에 균일하게 분배되어 배출되도록 다수개의 타공이 형성된 배기 가이드가 구비될 수 있다.
상기 응축수받이의 바닥면에는 상기 배기 가이드를 통과한 연소가스가 상기 응축수 배출구 측으로 유동하도록 유도하기 위한 계단부가 형성되어, 상기 응축수받이 내부에서 상기 응축수의 배출과 상기 연소가스의 유동이 동일한 방향을 향하도록 형성될 수 있다.
상기 믹스챔버에 공급되는 연소용 공기와 가스가 예혼합되는 공간이 내부에 마련된 예혼합실을 더 포함하되, 상기 예혼합실의 내부는 상기 공기와 가스가 예혼합되는 공간이 벤츄리 구조로 다단 구획되고, 상기 예혼합실 내부로 공급되는 가스의 흐름 방향은 상기 예혼합실 내부로 공급되는 공기의 흐름 방향과 나란하게 형성될 수 있다.
상기 예혼합실을 통과하는 공기와 가스의 흐름 통로를 개폐하여 혼합기의 공급 유량을 조절하는 혼합기 조절부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1통로에는 제1가스공급구로부터 공급되는 가스를 상기 제1통로의 스로트부에 분배시켜 공급하는 제1가스분배부재가 결합되고, 상기 제2통로에는 제2가스공급구로부터 공급되는 가스를 상기 제2통로의 스로트부에 분배시켜 공급하는 제2가스분배부재가 결합될 수 있다.
상기 혼합기 조절부는, 상기 제2통로를 통과하는 공기의 흐름 통로를 개폐하는 제1개폐부재와, 상기 제2통로에 연결되는 가스의 흐름 통로를 개폐하는 제2개폐부재를 포함하고, 상기 제1개폐부재와 제2개폐부재의 개폐동작은 연동하여 동시에 이루어지도록 구성될 수 있다.
상기 제1개폐부재는, 구동부의 회전축에 결합되어 상기 제2통로에 횡방향으로 배치된 몸체와, 상기 몸체의 외측면에 대향되도록 결합되며 상기 제2통로에 대응되는 크기로 형성된 날개부를 포함하고, 상기 제2개폐부재는 상기 제1개폐부재의 회전에 연동하여 횡방향으로 왕복이동되는 것으로 구성될 수 있다.
상기 제1개폐부재의 몸체에는 상기 제2개폐부재를 향하여 돌출된 제1첨단부와 그 반대방향으로 함몰된 제1바닥부가 원주방향을 따라 교대로 형성되고, 상기 제1첨단부와 제1바닥부 사이 구간에는 제1경사부가 형성되며, 상기 제2개폐부재의 몸체에는 상기 제1첨단부와 제1바닥부 및 제1경사부에 대응되는 형상의 제2첨단부와 제2바닥부 및 제2경사부가 형성되고, 상기 제2개폐부재는 탄성부재에 의해 상기 제1개폐부재 측으로 가압되도록 탄성지지된 것으로 구성될 수 있다.
상기 제2개폐부재는 상기 제2개폐부재의 몸체가 왕복 이동되도록 안내하는 가이드부재를 더 포함하고, 상기 제2개폐부재의 몸체와 상기 가이드부재에는 대응되는 위치에 가이드홈과 가이드리브가 형성될 수 있다.
상기 제1개폐부재의 제1첨단부와 상기 제2개폐부재의 제2바닥부 간의 접촉, 및 상기 제1개폐부재의 제1바닥부와 제2개폐부재의 제2첨단부 간의 접촉시에는, 상기 제1개폐부재의 날개부는 상기 제2통로의 횡단면과 나란한 방향으로 배치되어 상기 제2통로의 공기 흐름이 차단됨과 동시에, 상기 제2개폐부재는 일측으로 이동되어 상기 제2통로에 연결되는 가스 흐름 통로에 구비되는 연통구에 밀착됨으로써 상기 제2통로의 가스 흐름이 차단되고, 상기 제1개폐부재의 제1첨단부와 상기 제2개폐부재의 제2첨단부 간의 접촉시에는, 상기 제1개폐부재의 날개부는 상기 제2통로의 횡단면과 수직한 방향으로 배치되어 상기 제2통로가 개방됨과 동시에, 상기 제2개폐부재는 반대측으로 이동되어 상기 연통구로부터 이격됨으로써 상기 제2통로에 연결되는 가스 흐름 통로가 개방되는 것으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 연관식 보일러에 의하면, 납작한 형상의 믹스챔버 몸체와 평판형 버너를 구비하고, 경판 구조로 형성된 상관판을 혼합기의 완전연소가 가능한 최저의 높이로 낮춤과 아울러 열교환기의 열교환 효율을 높임으로써, 기존 보일러와 대비하여 보일러의 높이를 낮출 수 있어 고효율의 컴팩트한 보일러를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 원통형 버너에 비해 제조가 용이하고 생산성이 뛰어난 평판형 버너를 적용하기 위해 믹스챔버의 일측부를 관통하여 점화봉 조립체를 설치함에 있어서 실링수단을 구비함으로써, 혼합가스와 배기가스의 누설을 방지할 수 있다. 또한, 종래기술과 달리 믹스챔버에 단열재의 사용을 배제함으로써 단열재의 사용에 따른 튜브 막힘 현상 등의 문제 발생을 원천적으로 방지할 수 있다.
또한, 믹스챔버의 일측부를 관통하여 결합되는 점화봉 조립체 및 점화봉 조립체 인근의 실링수단에 대한 냉각수단으로서, 공냉식과 수냉식 냉각수단을 구비함으로써, 실링수단의 열화에 의한 손상을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 열교환기를 구성하는 상관판과 하관판을 경판 구조로 형성함으로써 수압이 높은 환경에서도 수압이 분산되어 변형 및 파손을 방지할 수 있어, 보일러 뿐만 아니라 수압이 높은 온수기에도 열교환기를 공용으로 사용할 수 있다.
또한, 튜브의 내측에 터뷸레이터를 구비함으로써 연소가스의 흐름에 난류를 촉진시켜 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 연소실에 근접하게 위치하는 튜브의 상부에는 튜브에 밀착되어 열전도도를 증대시킨 상부 터뷸레이터를 구비함으로써 연소열에 의한 고온산화 및 소손을 방지하고, 상부 터뷸레이터의 하측에는 연소가스의 유동에 난류 발생을 유도하는 하부 터뷸레이터를 구비함으로써, 연소가스와 열매체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 터뷸레이터에는 다양한 형태로 구현 가능한 압력지지수단을 구비함으로써, 수압이 높은 환경에서도 튜브의 변형 및 파손을 방지할 수 있어, 보일러 외에도 온수기(사용압력 : 10 kg/㎠ 이상)와 상업용(대용량) 제품 등에 확대 적용할 수 있다.
또한 열매체의 유로 상에 다단 구조의 격막을 배치하여 열매체의 유동방향을 전환시킴으써, 열매체의 유동 경로가 길어져 열교환 효율을 향상시킴과 아울러 열매체의 유속을 증가시켜 열매체의 정체시 초래될 수 있는 국부적인 과열 및 이로 인해 열매체 내에 포함된 이물질이 고형화 및 침적됨으로써 유발되는 비등 소음 발생 및 열효율 저하를 방지할 수 있다.
또한, 경판 구조의 하관판과 응축수받이 사이에서 응축수의 누수 방지를 위한 누수방지부재를 구비하되, 누수방지부재는 하관판의 라운드부와 수직부를 감싸는 형태로 구비되고, 누수방지부재의 내측면에는 복수의 밀착돌기를 구비함으로써, 하관판에 응축수의 고임에 의한 부식을 방지함과 아울러 응축수의 누수를 확실하게 차단할 수 있다.
또한, 응축수받이 내부에서 배기가스의 유동방향과 응축수의 배출방향이 응축수 배출구 측을 향하는 동일한 방향이 되도록 유도함으로써, 응축수의 원활한 배출이 가능하다.
또한, 예혼합실 내부를 다단의 벤츄리 구조로 구획함과 아울러 가스의 분출 방향이 공기의 흐름 방향과 같은 방향이 되도록 함으로써 10:1 이상의 턴다운비의 구현이 가능해져 난방 또는 온수 부하가 작은 영역에서도 연소상태를 안정적으로 구현할 수 있을 뿐만 아니라 혼합기의 유량 조절 시에 공기와 가스의 혼합 변화량을 최소화함으로써 연소 효율을 향상시키고 공해 물질의 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 혼합기 조절부에 의해 예혼합실의 일부 영역을 개폐하여 공기와 가스의 혼합기 유량을 버너의 출력 크기에 대응하여 비례적으로 조절할 수 있다.
도 1은 종래 연관식 보일러의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 연관식 보일러의 외관 사시도,
도 3은 믹스챔버의 사시도,
도 4는 믹스챔버의 저면측 사시도,
도 5는 믹스챔버에 점화봉과 화염감지봉이 결합되는 구조를 보여주는 분해 사시도,
도 6은 믹스챔버와 열교환기의 평면도,
도 7은 도 6의 A-A 선을 따르는 부분 단면 사시도,
도 8은 도 6의 A-A 선을 따르는 부분 단면도,
도 9는 상관판과 버너의 결합구조를 보여주는 단면도,
도 10은 열교환기의 투시 사시도,
도 11은 열교환기의 분해 사시도,
도 12는 튜브 조립체와 다단 격막이 결합된 모습의 정면도,
도 13은 (a) 도 12의 평면도, (b) 도 12의 B-B 선을 따르는 단면도, (c) 도 12의 C-C 선을 따르는 단면도,
도 14는 열교환기의 평면도,
도 15는 도 14의 D-D 선을 따르는 단면 사시도,
도 16은 본 발명의 제1실시예에 따른 튜브 조립체의 투시 사시도,
도 17은 본 발명의 제1실시예에 따른 튜브 조립체의 분해 사시도,
도 18은 본 발명의 제1실시예에 따른 상부 터뷸레이터와 하부 터뷸레이터의 정면도,
도 19는 도 17에 도시된 상부 터뷸레이터의 확대 사시도,
도 20는 도 19의 평면도,
도 21은 도 20의 E-E 선을 따르는 (a) 단면도와, (b) 단면 사시도,
도 22는 도 19의 좌측면도,
도 23은 본 발명의 제2실시예에 따른 튜브 조립체의 투시 사시도,
도 24는 본 발명의 제2실시예에 따른 터뷸레이터의 정면도,
도 25는 본 발명의 제3실시예에 따른 터뷸레이터의 정면도,
도 26은 튜브의 지지구조의 다양한 실시예들을 나타낸 단면도,
도 27은 본 발명에 따른 연관식 보일러의 투시 사시도,
도 28은 본 발명에 따른 연관식 보일러의 분해 사시도,
도 29는 (a) 누수방지부재의 평면도와, (b) F-F 선을 따르는 단면도 및 확대도,
도 30은 본 발명에 따른 연관식 보일러의 실링구조 및 응축수 배출구조를 보여주는 단면도,
도 31은 예혼합실과 혼합기 조절부의 사시도,
도 32는 도 31의 분해 사시도,
도 33은 예혼합실 몸체의 (a) 측면도와, (b) G-G 선을 따르는 단면도,
도 34는 제1혼합실 가이드부재와 제2혼합실 가이드부재의 평면도,
도 35는 저열량 사용시 예혼합실과 혼합기 조절부의 평면도,
도 36은 도 35의 H-H 선을 따르는 단면도,
도 37은 고열량 사용시 예혼합실과 혼합기 조절부의 평면도,
도 38은 도 37의 I-I 선을 따르는 단면도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 연관식 보일러(1)는, 보일러의 전체 높이를 낮추어 캠팩트한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하며, 이를 위한 구성으로, 연소용 가스와 공기가 혼합되는 혼합공간(S)과, 납작한 형상의 믹스챔버 몸체(110), 및 평판형 버너(130)를 구비하고, 연소실(C)의 상측에 배치되는 믹스챔버(100); 열매체가 유입 및 배출되고 열매체가 수용되는 수조(B)의 외벽을 이루는 외통(210)과, 상기 외통(210)과의 사이에 열매체 유로가 형성되도록 상기 외통(210)의 내측에 결합되고 상기 연소실(C)을 형성하는 경판 구조의 상관판(220)과, 상기 연소실(C)에서 발생하는 연소가스가 내부를 따라 유동하며 외부를 유동하는 열매체와 열교환되도록 하는 납작한 형상으로 이루어진 복수의 튜브(230)와, 상기 튜브(230)의 내측에 결합되어 상기 연소가스의 유동에 난류 발생을 유도하는 터뷸레이터(240,250,280,290)와, 상기 외통(210)과 상기 튜브(230) 사이에 구비되어 열매체의 유동 방향이 반경방향 내측과 외측으로 교대로 전환되도록 유도하는 다단의 격막(261,262,263)과, 상기 튜브(230)의 하단부를 지지함과 아울러 상기 수조(B)의 바닥면을 이루는 경판 구조의 하관판(270)을 구비한 열교환기(200); 및 상기 하관판(270)에서 발생하는 응축수(CW)를 집수하여 일측에 형성된 응축수 배출구(310) 측으로 유도하고, 상기 튜브(230)를 통과한 연소가스를 상기 응축수 배출구(310)의 상측으로 연결되어 상기 외통(210)의 일측에 구비되는 배기덕트(400) 측으로 유도하는 응축수받이(300)를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명은 상기 믹스챔버(100)에 공급되는 연소용 공기와 가스가 예혼합되는 예혼합실(500)과, 상기 예혼합실(500)을 통과하는 공기와 가스의 흐름 통로를 개폐하여 혼합기의 공급 유량을 조절하는 혼합기 조절부(600)를 더 포함한다.
도 2 내지 도 8을 참조하면, 상기 믹스챔버(100)는, 상측으로 볼록하되 납작한 형상으로 이루어진 믹스챔버 몸체(110)와, 상기 믹스챔버 몸체(110)의 일측부를 관통하여 조립되고, 상기 연소실(C)의 상부를 가로질러 상기 평판형 버너(130)의 하측으로 연장되는 점화봉 조립체(140), 및 상기 믹스챔버(100)와 상기 점화봉 조립체(140) 사이의 틈새를 통하여 상기 혼합공간(S)의 혼합가스와 상기 연소실(C)의 배기가스가 외부로 누설되지 않도록 차단하기 위한 실링수단(160,170,180)을 포함한다.
본 발명에 적용되는 버너는 평판형 버너(130)로서, 다수개의 염공(131a)이 형성된 평판 형상의 염공판(131)과, 상기 염공판(131)에 결합된 메탈 파이버(132)로 구성된다. 상기 믹스챔버 몸체(110)의 저면과 상기 평판형 버너(130)의 상면 사이의 이격된 혼합공간(S)은 납작한 원반형으로 형성되어, 믹스챔버(100)의 높이를 낮게 형성할 수 있다.
또한, 종래 원통형 버너와 달리, 상기 평판형 버너(130)는 혼합공간(S)의 전체 영역에 걸쳐서 구비되어 평판형 버너(130)로 유입되는 가스와 공기는 평판형 버너(130)의 가장지리부, 즉 실링수단(160,170,180)이 구비된 위치와 근접한 위치까지 공급되므로 상기 가스와 공기에 의한 실링수단(160,170,180)의 공냉식 냉각이 가능하고, 연소 영역을 확장시켜 단위 면적당 부하를 감소시킴으로써 CO, NOx와 같은 오염물질의 배출을 감소시켜 연소 성능을 개선할 수 있다.
상기 믹스챔버(100)의 일측부를 관통하여 조립되는 점화봉 조립체(140)는 점화봉(141)과 화염감지봉(142)을 포함하고, 상기 점화봉(141)은 제1점화봉(141-1)과 제2점화봉(141-2)으로 구성될 수 있다. 상기 점화봉(141)과 화염감지봉(142)의 외측면에는 절연물질로 이루어진 애자(141a,142a)가 결합되고, 상기 애자(141a,142a)의 외측면에는 기밀유지를 위한 부싱(141b,142b)이 결합된다.
상기 점화봉(141)과 애자(141a) 및 부싱(141b)은 점화봉 결합판(143)에 고정되고, 상기 화염 감지봉(142)과 애자(142a) 및 부싱(142b)은 화염 감지봉 결합판(144)에 고정된다. 상기 애자(141a,142a)는 점화시 통전에 의한 스파크의 발생을 방지하기 위한 절연수단이고, 상기 부싱(141b,142b)은 애자(141a,142a)의 외측면과 점화봉 결합판(143) 및 화염 감지봉 결합판(144) 사이의 틈새를 밀봉하기 위한 구성이다.
도 5를 참조하면, 상기 믹스챔버(100)의 일측부에는 점화봉 조립체(140)를 조립하기 위한 점화봉 조립체 결합부(150)가 구비된다. 상기 점화봉 조립체 결합부(150)는, 상기 점화봉 결합판(143)과 그 하측에 결합되는 제2실링부재(170)가 안착되도록 홈 형태로 이루어진 제2실링부재 안착부(151)와, 상기 화염 감지봉 결합판(144)과 그 하측에 결합되는 제3실링부재(180)가 안착되도록 홈 형태로 이루어진 제3실링부재 안착부(152)를 포함한다. 그리고, 상기 점화봉 조립체 결합부(150)의 둘레에는 연소열을 방열하기 위한 다수개의 방열핀(153)이 구비된다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 믹스챔버 몸체(110)의 일측부에는 믹스챔버 플랜지(111)와, 평판형 버너(130)의 가장자리부를 지지하며 연결되는 버너 플랜지(133)가 맞닿도록 구비되어 상기 혼합공간(S)을 밀폐하고, 상기 점화봉 조립체(140)는 상기 혼합공간(S)과 이격된 위치에서 믹스챔버 플랜지(111)와 버너 플랜지(133)를 관통하여 조립된다.
상기 실링수단은, 믹스챔버 플랜지(111)와 버너 플랜지(133)가 맞닿는 부분에 구비되어 상기 혼합공간(S)으로 유입되는 혼합가스가 외부로 누설되는 것을 방지하기 위한 제1실링부재(160)를 포함하며, 상기 제1실링부재(160)는 내열성 그라파이트 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 실링수단은, 믹스챔버 플랜지(111)와 점화봉 결합판(143) 사이에 구비되어 연소실(C)에서 발생하는 배기가스가 외부로 누설되는 것을 방지하기 위한 제2실링부재(170)와, 믹스챔버 플랜지(111)와 화염 감지봉 결합판(144) 사이에 구비되어 연소실(C)에서 발생하는 배기가스가 외부로 누설되는 것을 방지하기 위한 제3실링부재(180)를 포함한다. 상기 제2실링부재(170)와 제3실링부재(180)는 고무 재질로 이루어질 수 있으며, 고온에 의한 고무 재질의 변형을 최소화 할 수 있도록 제2실링부재(170)와 제3실링부재(180)는 별개의 부품으로 분리 제작되어 조립된다.
또한, 상기 제2실링부재(170)의 외측면과 제3실링부재(180)의 외측면에는 외측으로 돌출 형성된 다수개의 밀착돌기(171)가 일정 간격을 두고 형성될 수 있으며, 상기 밀착돌기(171)는 점화봉 결합판(143)의 저면과 제2실링부재(170)의 상면과, 화염 감지볼 결합판(144)의 저면과 제3실링부재(180)의 상면에 밀착되어 밀봉성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 점화봉 조립체(140)에는 애자(141a,142a)의 외측면에 부싱(141b,142b)이 결합됨으로써 혼합가스와 혼합가스가 믹스챔버(100) 밖으로 누설되는 것을 다시 한번 차단시킬 수 있다.
이하, 도 7과 도 8을 참조하여, 상기 실링수단에 연소열이 전달되는 것을 차단하고 방열하기 위한 냉각수단의 구성 및 작용을 설명한다.
상기 냉각수단은 연소실(C)에서 발생한 연소열이 상기 믹스챔버(100)와 점화봉 조립체(140) 사이의 틈새를 통하여 누설되는 것을 방지하기 위한 실링수단으로 열전달되는 것을 차단하기 위한 구성으로서, 공냉식 냉각수단과 수냉식 냉각수단을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 상기 믹스챔버(100)의 일측부에는 믹스챔버 플랜지(111)와 버너 플랜지(133)가 맞닿도록 구비되어 상기 혼합공간(S)을 밀폐하고, 상기 점화봉 조립체(140)는 상기 믹스챔버 플랜지(111)와 버너 플랜지(133)를 관통하여 조립되며, 상기 공냉식 냉각수단은 상기 혼합공간(S)으로 유입된 혼합가스에 의해 상기 믹스챔버 플랜지(111)와 버너 플랜지(133)가 대류방식에 의해 냉각되는 것으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 열교환기(200)는 연관식 열교환기로 구성될 수 있으며, 외통(210)과, 연소실(C)의 바닥면과 열교환기(200)의 상면을 이루는 상관판(220)과, 상기 상관판(220)에 형성된 튜브 삽입구(221a)에 상단부가 관통되며 결합되며 연소가스가 내부를 통과하여 유동하는 다수개의 튜브(230)와, 상기 튜브(230)의 외측으로 외통(210)의 내부에 열매체가 수용되는 수조(B)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 열매체는 난방용 또는 온수용으로 사용되는 난방수 또는 온수일 수 있다.
상기 수냉식 냉각수단은, 상기 연소실(C)의 하측에 구비된 열교환기(200)의 열매체에 접촉되는 상관판 플랜지(223)가 상기 버너 플랜지(133)와 면접촉되도록 구비되어 상기 버너 플랜지(133) 및 실링수단(160,170,180)이 수조(B)에 저장된 열매체로부터 전도방식에 의해 냉각되는 것으로 구성될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 점화봉 조립체(140)가 조립되는 믹스챔버 몸체(110)의 일측부에는 상기 점화봉 조립체(140)의 둘레를 따라 다수개의 방열핀(153)이 구비되며, 이 또한 냉각수단으로서 기능하게 된다.
상기와 같이 본 발명에 의하면, 믹스챔버(100)를 납작한 형상의 믹스챔버 몸체(110)와 평판형 버너(130)를 구비함으로써 종래 원통형 버너를 구비한 구조와 비교하여 믹스챔버(100)의 높이를 대폭 낮출 수 있다.
또한, 평판형 버너(130)를 구비한 믹스챔버 몸체(110)의 일측부에 점화봉 조립체(140)을 관통시켜 조립함에 있어서 실링수단과 냉각수단을 구비함으로써, 혼합가스 및 배기가스의 누설을 차단시킴과 아울러 실링수단이 연소열에 의해 열손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 평판형 버너(130)를 구비한 믹스챔버(100)에 단열재를 사용하지 않음으로써 점화봉 조립체(140)를 안전하게 조립할 수 있고, 실링수단의 열적 손상을 방지하여 혼합가스 및 배기가스의 누설을 차단할 수 있다.
한편, 도 9를 참조하면, 상관판(200)은, 연소실(C)의 저면을 형성하는 바닥부(221)와, 연소실(C)의 측벽을 형성하는 측벽부(222)와, 상기 버너 플랜지(133)가 안착되는 상관판 플랜지(133)를 포함하고, 상기 측벽부(222)의 상단과 상기 상관판 플랜지(133)의 내측단을 연결하는 라운드부(224)와, 상기 바닥부(221)의 외측단과 상기 측벽부(222)의 하단을 연결하는 라운드부(225)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 상관판(200)에 라운드부(224,225)를 포함하여 구성함으로써, 수조(B)에 저장된 열매체의 수압을 분산시켜 상관판(200)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 상기 상관판 플랜지(223)의 외경(d1)과, 상기 라운드부(224) 하단의 내경(d2) 간의 직경차 비율은 20% 이하가 되도록 구성함이 바람직하다. 이와 같은 직경차 비율로 구성할 경우, 수조(B) 내부에 수용되는 물의 유량과 온도를 균일하게 제어할 수 있다.
또한, 상기 상관판(220)에 삽입되는 평판형 버너(130)의 저면과 상관판(220)의 바닥면 사이의 높이(h)는, 상기 평판형 버너(130)에서 발생하는 화염의 끝단이 상기 상관판(220)의 바닥면에서 일정거리 이격되도록 설정되고, 상기 높이(h)는 평판형 버너(130)의 화염의 길이를 고려할 때 80mm 내외의 치수로 설정됨이 바람직하다. 이와 같이 화염의 끝단이 상기 상관판(220)의 바닥면에서 일정거리 이격되도록 설정되는 이유는, 상기 평판형 버너(130)에서 발생하는 화염의 끝단과 상관판(220)의 바닥면 사이에 일정공간이 확보되어야 질소산화물(NOx)과 일산화탄소(CO)가 실험적으로 최소화 되는 조건이 확보될 수 있기 때문이다.
또한, 이와 같이 상관판(220)의 높이(h)를 낮게 설계함으로써 연소실(C)의 높이가 낮아져 연관식 보일러(1)의 전체 높이를 낮출 수 있는 효과가 있다. 즉, 종래 원통형 버너를 적용한 경우에는 버너의 저면과 상관판의 바닥면 사이의 높이가 190mm 정도임에 반하여, 본 발명의 경우에는 그 높이를 80mm 내외의 치수로 줄일 수 있어, 종래기술 대비 그 높이를 40% 가량 줄일 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 실시예에서 상기 전극봉 조립체(140)는 믹스챔버(100)에 혼합기가 공급되는 송풍기(700)에 연결되는 혼합기 유입구(120)의 일측으로 근접한 위치에 형성된다. 이 경우, 작업자가 혼합기 유입구(120)를 통하여 전극봉 조립체(140)에 접근하기가 용이해져 유지보수의 편의성을 향상시킬 수 있다.
다른 실시예로, 상기 전극봉 조립체(140)는 상기 혼합기 유입구(120)와 대향된 측에 구비될 수도 있다. 이 경우, 송풍기(700)로부터 공급되는 혼합기가 전극봉 조립체(140)에 직접적으로 공급되므로 지연 착화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 10 내지 도 15를 참조하면, 상기 열교환기(200)는, 열매체 유입구(211)와 열매체 배출구(212)가 형성되어 열매체가 유입 및 배출되는 외통(210), 상기 외통(210)과의 사이에 열매체의 유로가 형성되도록 상기 외통(210)의 내측에 결합되고, 평판형 버너(130)가 안착되어 연소실(C)을 형성하는 상관판(220), 상기 연소실(C)에서 발생된 연소가스가 내부를 따라 유동하며 상기 열매체와 열교환되도록 하는 납작한 형상으로 이루어진 복수의 튜브(230) 및 상기 튜브(230)의 내측에 결합되어 상기 연소가스의 유동에 난류의 발생을 유도함과 아울러 튜브(230)를 지지하는 터뷸레이터(240,250,280,290)를 구비한 튜브 조립체(1000-1,1000-2,1000-3), 상기 튜브 조립체(1000-1,1000-2,1000-3)를 지지하며 응축수받이(300)에 결합되는 하관판(270)을 포함하여 구성된다. 상기 튜브 조립체(1000-1,1000-2,1000-3)의 실시예들의 구성 및 작용은 후술하기로 한다.
상기 튜브(230)의 외측면에는 열매체의 유동 방향이 반경방향 내측과 외측으로 교대로 전환되도록 열매체의 유동을 안내하기 위한 다단의 격막(261,262,263)이 상하로 이격되어 구비되며, 상기 다단의 격막(261,262,263)은 지지대(264)에 의해 고정 지지된다. 상기 복수의 튜브(230)는 상기 연소실(C)에서 발생된 연소가스가 하방향으로 유동하도록 수직 방향으로 설치되되, 원주방향으로 이격되며 방사상으로 배치된다.
본 실시예에서, 상기 다단의 격막은, 플레이트 형상의 상부 격막(261)과 중간부 격막(262) 및 하부 격막(263)으로 구성된다. 도 13의 (a)를 참조하면, 상기 상부 격막(261)에는 튜브(230)가 삽입되는 튜브 삽입구(261a)와, 중앙에 열매체가 통과하는 개구부(261b)가 형성된다. 도 13의 (b)를 참조하면, 상기 중간부 격막(262)에는 튜브 삽입구(262b)가 튜브(230)의 외측면과 유격을 두고 형성되어 상기 튜브 삽입구(262b)와 튜브(230)에 형성된 유격을 통해 열매체가 유동하게 된다. 중간부 격막(262)의 중앙부(262b)는 막힌 구조로 이루어져 있다. 일실시예로, 상기 튜브 삽입구(262b)에는 두 개의 튜브(230)가 양측으로 이격되어 삽입된 구조로 구성될 수 있다. 도 13의 (c)를 참조하면, 상기 하부 격막(263)은 상부 격막(261)과 동일한 구조의 튜브 삽입구(263a)와 중앙에 개구부(263b)가 형성되어 있다.
이와 같은 다단 격막(261,262,263) 구조에 의하면, 도 14와 도 15에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 열매체 유입구(211)를 통해 외통(210)의 내부로 유입된 열매체는, 하부 격막(263)의 중앙부에 형성된 개구부(263b)를 향하여 반경방향 내측으로 유동하고, 상기 개구부(263b)를 통과하여 하부 격막(263)의 상측으로 유동하는 열매체는 중간부 격막(262)에 방사상으로 형성된 튜브 삽입구(262b)의 유격 공간으로 분산되어 반경방향 외측으로 유동하며, 상기 튜브 삽입구(262b)를 통과하여 중간부 격막(262)의 상측으로 유동하는 열매체는 상부 격막(261)의 중앙에 형성된 개구부(261b)를 향하여 반경방향 내측으로 유동한 후에, 상기 개구부(261b)를 통과하여 외통(210)의 상부 일측에 형성된 열매체 배출구(212)를 통하여 배출된다.
이와 같이 열매체의 유동 방향이 반경방향의 내측과 외측으로 교대로 전환되므로, 열매체의 유동 거리가 길어져 열교환기(200)의 열교환 효율을 향상시킬 수 있으며, 종래의 열교환기에 비하여 높이를 낮추더라도 고효율의 열교환 성능을 얻을 수 있어, 열교환기(200)의 높이를 낮출 수 있는 효과가 있다. 또한, 열매체의 유속을 증가시켜 열매체의 정체시 초래될 수 있는 국부적인 과열로 인한 비등 현상을 방지할 수 있다.
이하, 도 16 내지 도 26을 참조하여, 튜브 조립체(1000-1,1000-2,1000-3)의 실시예들을 설명한다.
도 16 내지 도 22를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 튜브 조립체(1000-1)는, 연소실(C)에서 발생하는 연소가스가 내부를 따라 유동하며 외부를 유동하는 열매체와 열교환되도록 하는 납작한 형상으로 이루어진 튜브(230)와, 상기 연소실에 근접한 상기 튜브(230)의 상부 내측에 상기 튜브(230)와 면접촉되도록 결합되어 열전도도를 증대시킴과 아울러 상기 연소가스의 유동에 난류의 발생을 유도하는 상부 터뷸레이터(240), 및 상기 상부 터뷸레이터(240)의 하측으로 상기 튜브(230)의 내측에 결합되어 상기 연소가스의 유동에 난류의 발생을 유도하는 하부 터뷸레이터(240)를 포함하여 구성된다.
상부 터뷸레이터(240)는, 튜브(230)의 내측면에 밀착되는 튜브 접촉면(241a,241b ;241)과, 상기 튜브 접촉면(241a,241b ;241)의 절개된 부분(243a,243b ;243)에서 절곡되어 형성된 압력지지부(242a,242b ;242)를 포함하여 구성된다.
상기 튜브 접촉면(241)은 튜브(230)의 일측부의 내측면에 면접촉되는 제1 튜브 접촉면(241a)과, 튜브(230)의 타측부의 내측면에 면접촉되는 제2 튜브 접촉면(241b)이 대칭된 구조로 구성된다.
상기 압력지지부(242)는, 열매체의 수압에 의한 튜브(230)의 변형 및 파손을 방지하기 위한 구성으로서, 제1 튜브 접촉면(241a)의 제1절개부(243a) 중 일부가 절곡되어 제2 튜브 접촉면(241b)을 향하도록 돌출된 제1 압력지지부(242a)와, 제2 튜브 접촉면(241b)의 제2절개부(243b) 중 일부가 절곡되어 제1 튜브 접촉면(241a)을 향하도록 돌출된 제2 압력지지부(242b)로 구성된다.
상기 제1절개부(243a)의 절개된 면적은 제2절개부(243b)의 절개된 면적보다 크게 형성되고, 상기 제1 압력지지부(242a)의 돌출된 단부는 제2 튜브 접촉면(241b)에 접촉되고, 압력지지부(242)를 튜브(230)의 내측에 삽입하면 상기 제2 압력지지부(242b)의 돌출된 단부는 상기 제1절개부(243a)를 관통하여 튜브(230)의 내측면에 접촉되도록 구비된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 제1 압력지지부(242a)는 수압의 작용시 제1 튜브 접촉면(241a)과 제2 튜브 접촉면(241b)의 형태를 견고하게 유지하도록 지지하고, 상기 제2 압력지지부(242b)는 제1 튜브 접촉면(241a)과 제2 튜브 접촉면(241b)에 의해 지지되는 튜브(230)를 한층 더 견고하게 지지하게 된다.
그리고, 도 22에 도시된 바와 같이, 상기 제1 압력지지부(242a)와 제2 압력지지부(242b)는 전후 방향 및 상하 방향으로 이격되어 복수로 구비되되, 상측에 위치하는 제1 압력지지부(242a')와 하측에 위치하는 제1 압력지지부(242a")는 상하 방향으로 중첩되지 않는 위치에 구비되고, 상측에 위치하는 제2 압력지지부(242b')와 하측에 위치하는 제2 압력지지부(242b") 또한 상하 방향으로 중첩되지 않는 위치에 구비된다. 이러한 구성에 의하면, 상부 터뷸레이터(240)의 전체 면적에 걸쳐서 전후 및 상하 방향으로 지그재그 형태를 이루며 구비된 제1 압력지지부(242a)와 제2 압력지지부(242b)에 의해 튜브(230)에 작용하는 수압이 고르게 분산되어 튜브(230)의 변형 및 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 제1 압력지지부(242a)와 제2 압력지지부(242b)는, 플레이트 형상으로 이루어지되 면적이 넓은 양측면이 연소가스의 유동방향과 나란한 방향을 이루도록 배치된 구조로 이루어져, 도 21의 (a)에서 화살표로 나타낸 바와 같이 연소가스의 유동시 연소가스가 제1 압력지지부(242a)와 제2 압력지지부(242b)를 통과하는 과정에서 유동 저항을 최소화 할 수 있다.
도 18을 참조하면, 상기 하부 터뷸레이터(250)는, 튜브(230)의 내부공간을 양측으로 분할하며 상기 튜브(230)의 길이방향으로 배치된 평면부(251)와, 상기 평면부(251)의 양측면에 길이방향을 따라 이격되어 교대로 경사지게 돌출 형성된 제1가이드편(252)과 제2가이드편(253)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1가이드편(252)은 상기 평면부(251)의 일측면에 일측으로 경사지게 배치되고, 상기 제2가이드편(253)은 상기 평면부(251)의 타측면에 타측으로 경사지게 배치된다. 따라서, 상기 제1가이드편(252)과 제2가이드편(253)으로 유입된 열매체는, 각각 상기 평면부(251)의 반대측면에 인접하게 배치된 제2가이드편(253)과 제1가이드편(252)에 순차로 인계되어 상기 평면부(251)의 양측 공간을 교대로 유동하게 된다.
상기 제1가이드편(252)의 열매체 유입단은 제1연결편(252a)에 의해 상기 평면부(251)의 일측단에 연결되는 동시에 상기 평면부(251)의 일측단과 제1연결편(252a) 및 제1가이드편(252) 사이에 평면부(251)의 양측 공간으로 유체 소통이 이루어지는 제1소통구(252b)가 마련된다.
상기 제2가이드편(253)의 열매체 유입단은 제2연결편(253a)에 의해 상기 평면부(251)의 타측단에 연결되는 동시에 상기 평면부(251)의 타측단과 제2연결편(253a) 및 제2가이드편(253) 사이에 평면부(251)의 양측 공간으로 유체 소통이 이루어지는 제2소통구(253b)가 마련된다.
상기 제1가이드편(252)과 제2가이드편(253)은 상기 평면부(251)의 일부가 절개되어 각각 상기 평면부(251)의 양측으로 절곡되고, 상기 평면부(251)의 절개된 부분을 통해 상기 평면부(251)의 양측 공간으로 유체 소통이 이루어지도록 구성될 수 있다. 또한, 하부 터뷸레이터(250)의 양측면에는 각각 외측 방향으로 돌출되어 상기 튜브(230)의 대향하는 내측면에 맞닿는 지지대(253a,253b ;253)가 형성된다. 또한, 하부 터뷸레이터(250)의 상단부와 하단부에는 상기 튜브(230)의 양측면에 맞닿도록 상하로 이격되어 전방과 후방으로 돌출되며 상하로 이격되어 위치하는 제1지지부(255)와 제2지지부(256)가 각각 형성되어 있다.
도 23과 도 24를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 튜브 조립체(1000-2)는, 연소가스가 내부를 따라 유동하며 외부를 유동하는 열매체와 열교환되도록 하는 납작한 형상으로 이루어진 튜브(230)와, 상기 튜브(230)의 내측에 결합되어 상기 연소가스의 유동에 난류의 발생을 유도하는 터뷸레이터(280), 및 상기 튜브(230)의 내측에 형성되어, 상기 튜브(230)의 대향하는 양측면에 작용하는 외부 압력을 지지하기 위한 압력지지부를 포함하여 구성된다.
상기 압력지지부는, 상기 튜브(230)의 양측면에서 각각 상기 튜브(230)의 내측 공간으로 돌출되어 대면하는 한 쌍의 딤플(231)이 상하로 이격되어 복수로 형성된 것으로 구성된다.
상기 딤플(231)은, 튜브(230)의 내측에 상기 터뷸레이터(280)가 삽입된 후에, 튜브(230)의 외측면을 상기 튜브(230)의 내측을 향해 가압하는 공정에 의해 형성된다. 그리고, 상기 터뷸레이터(280)에는 외부 압력의 상승 시 상기 한 쌍의 딤플(231)이 관통되어 맞닿을 수 있도록 하는 복수의 홀(288)이 형성되어 있다.
이와 같이 터뷸레이터(280)가 삽입된 튜브(230)의 외측면에 딤플(231)을 형성하여 압력지지부를 구현함으로써, 별도 부품의 추가 없이도 압력지지부를 구현할 수 있게 되므로, 내압 성능이 우수한 튜브 조립체의 제작 비용을 절감할 수 있다.
그리고, 상기 터뷸레이터(280)의 상단부와 하단부에는 상기 튜브(230)의 전면과 후면에 맞닿도록 상하로 이격되어 전방과 후방으로 돌출되며 상하로 이격되어 위치하는 제1지지편(286a,286b ;286)과 제2지지편(287a,287b ;287)이 각각 형성되어 있다.
도 24에서 미설명부호 281은 평면부, 282는 제1가이드편, 282a는 제1연결편, 282b는 제1소통구, 283는 제2가이드편, 283a는 제2연결편, 283b는 제2소통구, 284는 제1지지부, 285는 제2지지부를 나타낸 것으로, 전술한 실시예에서 대응되는 명칭의 구성과 동일한 기능을 한다.
도 25를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 튜브 조립체(1000-3)를 구성하는 터뷸레이터(290)는, 연소가스의 유입측에 구비되는 상부 터뷸레이터(290a)와, 연소가스의 배출측에 구비되는 하부 터뷸레이터(190b)가 일체형 구조로 이루어지되, 하부 터뷸레이터(290b)와 튜브(230)의 내측면 사이의 유로 면적은, 상부 터뷸레이터(290a)와 튜브(230)의 내측면 사이의 유로 면적보다 작게 형성되도록 하부 터뷸레이터(290b)는 상부 터뷸레이터(290a)에 비해 상기 튜브(230)의 내측에서 열매체와 접촉하는 면적이 더 크게 형성될 수 있다.
일실시예로, 하부 터뷸레이터(290b)에 형성된 복수의 제1가이드편(292)과 제2가이드편(293)이 상하로 이격된 간격(L2)은, 상부 터뷸레이터(290a)에 형성된 복수의 제1가이드편(292)과 제2가이드편(293)이 상하로 이격된 간격(L1)에 비해 보다 조밀한 간격으로 배치되도록 구성할 수 있다.
이 경우, 상기 터뷸레이터(290)에 형성된 복수의 제1가이드편(292)과 제2가이드편(293)의 상하로 이격된 간격은 연소가스의 유입측에서 연소가스의 배출측으로 갈수록 이격되는 간격이 점차 좁아지도록 형성될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 고온 상태인 튜브(230)의 상부를 통과하는 연소가스의 유로 면적을 크게 구성하여 연소가스의 유동저항을 줄이면서도 충분한 열교환이 이루어지도록 하고, 열교환을 거치면서 상대적으로 저온 상태인 튜브(230)의 하부를 통과하는 연소가스의 유로 면적은 상대적으로 작게 구성하여 연소가스가 체류하는 시간을 증대시킴으로써, 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
도 25에서 미설명부호 291은 평면부, 292a는 제1연결편, 292b는 제1소통구, 293a는 제2연결편, 293b는 제2소통구, 294는 제1지지부, 295는 제2지지부, 295와 296 및 297은 지지편을 각각 나타낸 것으로, 전술한 실시예에서 대응되는 명칭의 구성과 동일한 기능을 한다.
도 26을 참조하면, 튜브(230)의 내측에는 열매체의 수압을 지지하기 위한 지지부가 추가로 구비될 수 있다.
상기 지지부는, 도 26의 (a)에 도시된 바와 같이 양단이 튜브(230)의 내측면에 고정되는 일자형 지지대(232), 도 26의 (b)와 (c)에 도시된 바와 같이 양단이 절곡되어 튜브(230)의 내측면에 고정되는 지지대(233)로 구성할 수 있다.
도 26의 (a)와 (b)에 도시된 구조의 경우, 튜브(230)의 제작시 지지대(232,233)의 일측단은 튜브(230)가 형성될 모재에 용접하고, 모재를 튜브(230)의 형상으로 말아 가공한 후에 모재의 양측 끝단부와 지지대(232,233)의 타측단을 각각 용접하고, 지지대(232,233)의 양측으로 터뷸레이터(290)를 각각 삽입하여 결합하게 된다.
도 26의 (c)에 도시된 구조의 경우, 튜브(230)의 제작시 지지대(233)와 터뷸레이터(290)를 먼저 결합하고, 지지대(233)와 터뷸레이터(290)의 결합체를 튜브(230)의 내측에 압입하여 결합할 수 있다.
다른 실시예로, 상기 지지부는 도 26의 (d)에 도시된 바와 같이, 튜브(230)의 대응되는 양측면에서 튜브(230)의 내측을 향하여 돌출 형성된 엠보(234)로 구성할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 튜브(230)의 외부에서 높은 수압이 작용하는 경우 상기 대응되는 위치에 형성된 엠보(234)가 맞닿게 되어 튜브(230)의 변형을 방지할 수 있다.
이와 같이 튜브(230)의 내측에 지지부(232,233,234)가 결합됨에 따라 튜브(230)의 외측면에 열매체의 수압이 크게 작용하는 경우에도 튜브(230)의 변형을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 지지부(232,233,234)와 결합된 튜브(230)는 보일러나 온수기 외에도 다양한 용도의 연소기기에 적용이 가능하다.
한편, 도 27 내지 도 30을 참조하면, 본 발명에 따른 연관식 보일러(1)는, 열교환기(200)를 통과하며 연소가스에 포함된 수증기가 응축되어 발생하는 응축수가 집수되어 배출되는 응축수받이(300)와, 상기 열교환기(200)의 하관판(270)과 응축수받이(300)의 연결부에 결합되어 응축수의 누수를 방지하기 위한 누수방지부재(320)를 포함하여 구성된다.
도 11을 함께 참조하면, 상기 하관판(270)은, 상기 튜브(230)의 하단부가 관통되는 복수의 튜브 삽입공(271a)이 형성되어 튜브(230)의 하단부를 지지함과 아울러 수조(B)의 바닥면을 이루는 수평부(271)와, 상기 외통(210)의 하단부에 결합되는 수직부(272)와, 상기 수평부(271)의 외측단과 상기 수직부(272)의 하단부를 연결하며 외측으로 볼록하게 만곡된 형상으로 이루어져 상기 열매체의 수압을 분산시키는 라운드부(273)을 포함하여 경판 구조로 이루어진다.
상기와 같이 하관판(270)의 수평부(271)와 수직부(272)를 연결하는 코너에는 외측으로 볼록하게 만곡된 형상의 라운드부(273)를 형성함으로써, 열매체의 수압을 분산시킬 수 있어 하관판(270)의 내수압 성능을 향상시켜 하관판(270)의 변형을 최소화함으로써 내구성을 향상시킬 수 있다.
이하, 응축수받이(300) 및 누수방지부재(320)의 결합 구조를 설명한다.
도 29와 도 30을 참조하면, 상기 누수방지부재(320)는 하관판(270)의 테두리부와 응축수받이(300)의 테두리부 사이에 개재되어 응축수의 누수를 방지하는 기능을 한다. 상기 누수방지부재(320)의 몸체(321)는 하관판(270)의 라운드부(273)와 수직부(272)의 하부를 감싸는 형태로 구비되어, 상기 하관판(270)의 수평부(271)에 맺힌 응축수(CW)는 상기 몸체(321)의 하부에서 일측으로 연장 형성된 바닥부(233)에 의해 가로막혀 측방향으로의 이동이 차단되며 하측으로 낙하될 수 있다.
한편, 상기 누수방지부재(320)의 내측면(321a)에는 하관판(270)의 외측면을 향하는 방향으로 돌출된 밀착돌기(322)가 형성될 수 있다. 상기 밀착돌기(322)는 상기 누수방지부재(320)의 내측면(321a)에 상하로 이격된 위치에 복수의 밀착돌기(322a,322b,322c,322d,322e,322f)로 형성될 수 있다.
이와 같은 밀착돌기(322)의 구성에 의하면, 수압의 작용시 수압이 작용하는 방향과 반대방향으로 돌출된 누수방지부재(320)의 밀착돌기(322)가 하관판(270)의 외측면에 밀착되어 응축수(CW)가 하관판(270)과 누수방지부재(320) 사이의 틈새로 침투되어 누수되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 밀착돌기(322)를 상하로 이격된 위치에 복수로 형성할 경우, 응축수(CW)의 누수를 보다 확실하게 방지할 수 있다.
상기 응축수받이(300)의 테두리부에는 상기 누수방지부재(320)를 지지하는 제1플랜지부(301)가 구비되고, 상기 누수방지부재(320)와 상기 제1플랜지부(301)에는 대응되는 위치에 상호 체결되는 체결돌기(301a)와 체결홈(323a)이 형성된다. 또한, 상기 응축수받이(300)의 테두리부에는, 상기 제1플랜지부(301)의 외측단에서 상측으로 연장되며 상기 누수방지부재(320)의 외측면에 밀착되는 연장부(302)와, 상기 연장부(302)의 끝단에서 외측으로 연장되는 제2플랜지부(303)를 더 포함하고, 상기 누수방지부재(320)의 상부와 상기 제2플랜지부(303)에는, 대응되는 위치에 상호 끼움되는 끼움돌기(324a)와 끼움홈(324b)이 형성된다. 이와 같은 구성에 의하면, 응축수(CW)의 누수를 차단함과 동시에 누수방지부재(320)의 위치를 견고하게 고정시킬 수 있다.
한편, 도 28을 참조하면, 상기 응축수받이(300)의 내부에는 열교환기(200)를 통과한 연소가스가 상기 응축수받이(300)의 전체 영역에 균일하게 분배되어 배출되도록 다수개의 타공(331a,331b ;331)이 형성된 배기 가이드(330)가 구비된다. 상기 타공(331)의 크기는 연소가스의 유동방향을 고려하여 서로 다른 크기로 형성할 수 있다.
또한, 상기 응축수받이(300)의 바닥면에는 상기 배기 가이드(330)의 타공(331)을 통과한 연소가스가 응축수받이(300)의 일측 하부에 형성된 응축수 배출구(310) 측으로 유동하도록 유도하기 위한 계단부(304)가 형성되어, 도 30에서 응축수의 배출방향인 점선 화살표와 연소가스 유동방향인 실선 화살표로 나타낸 바와 같이 응축수받이(300) 내부에서 상기 응축수의 배출과 상기 연소가스의 유동이 동일한 방향을 향하도록 형성된다. 이러한 구성에 의하면, 배기가스가 유동하는 방향으로 응축수가 유도되어 응축수의 고임 현상에 의한 하관판(270)의 부식을 방지함과 아울러 응축수를 응축수 배출구(310) 측으로 유도하여 원활하게 배출할 수 있다.
한편, 도 31 내지 도 38에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연관식 보일러(1)는, 상기 믹스챔버(100)에 공급되는 연소용 공기와 가스가 예혼합되는 공간이 내부에 마련된 예혼합실(500)과, 상기 예혼합실(500)을 통과하는 공기와 가스의 흐름 통로를 개폐하여 혼합기의 공급 유량을 조절하는 혼합기 조절부(600)를 더 포함하여 구성된다. 상기 예혼합실(500)의 내부는 상기 공기와 가스가 예혼합되는 공간이 벤츄리 구조로 다단 구획되고, 상기 예혼합실(500) 내부로 공급되는 가스의 흐름 방향은 상기 예혼합실 내부로 공급되는 공기의 흐름 방향과 나란하게 형성된다.
일실시예로, 상기 예혼합실(500)은 칸막이부재(501)를 사이에 두고 제1통로(510)와 제2통로(520)가 양측으로 분할 형성되고, 상기 제1통로(510)에 연결되는 공기 및 가스의 흐름 통로는 상시 개방 상태에 있고, 상기 제2통로(520)에 연결되는 공기 및 가스의 흐름 통로는 상기 혼합기 조절부(600)에 의해 개폐되도록 구성된다.
도 33을 참조하면, 상기 예혼합실(500)의 일측 상부에는 제1가스공급구(530)가 구비되고, 상기 제1가스공급구(530)로 공급된 가스는 제1공간(531)과 제1가스배출구(532)를 통하여 제1통로(510)에 공급된다. 상기 예혼합실(500)의 일측 하부에는 제2가스공급구(540)가 구비되고, 상기 제2가스공급구(540)로 공급된 가스는 제2공간(541)과 연통구(542)와 제3공간(543) 및 제2가스배출구(544)를 통하여 제2통로(520)에 공급된다. 상기 제2공간(541)과 제3공간(543)은 공간적으로 분리되어 상기 연통구(542)의 개방시 상호 연통되며, 상기 제2공간(541)과 제3공간(543)의 일측면은 고정판(502)에 의해 밀폐된다. 상기 연통구(542)는 후술되는 혼합기 조절부(600)의 제2개폐부재(650)에 의해 개폐된다.
상기 제1통로(510)와 제2통로(520)에는 공기유입구(800)가 연결된다.
상기 제1통로(510)에는 제1가스공급구(530)로부터 공급되는 가스를 상기 제1통로(510)의 스로트부에 분배시켜 공급하는 제1가스분배부재(550)가 결합되고, 상기 제2통로(520)에는 제2가스공급구(540)로부터 공급되는 가스를 상기 제2통로(520)의 스로트부에 분배시켜 공급하는 제2가스분배부재(560)가 결합된다.
도 34를 참조하면, 상기 제1가스분배부재(550)의 하부에는 제1통로(510)에 공기의 유동방향과 나란한 방향으로 가스를 분배하여 공급하기 위한 다수개의 제1분배구(551)가 둘레방향을 따라 이격되어 형성되고, 상기 제2가스분배부재(560)의 하부에는 제2통로(520)에 공기의 유동방향과 나란한 방향으로 가스를 분배하여 공급하기 위한 다수개의 제2분배구(561)가 둘레방향을 따라 이격되어 형성된다.
도 34 내지 도 38을 참조하면, 상기 제1가스분배부재(550)는 제1통로(510)의 내측면과 소정의 제1유격 공간(S1)을 두고 결합되고, 상기 제1가스배출구(532)를 통해 배출된 가스는 상기 제1유격 공간(S1)을 경유한 후에 상기 제1분배구(551)를 통하여 제1공간(510)으로 공급된다. 상기 제2가스분배부재(560)는 제2통로(510)의 내측면과 소정의 제2유격 공간(S2)을 두고 결합되고, 상기 제2가스배출구(544)를 통해 배출된 가스는 상기 제2유격 공간(S2)을 경유한 후에 상기 제2분배구(561)를 통하여 제2공간(520)으로 공급된다.
도 32를 참조하면, 상기 혼합기 조절부(600)는, 상기 제2통로(520)를 통과하는 공기의 흐름 통로를 개폐하는 제1개폐부재(640)와, 상기 제2통로(520)에 연결되는 가스의 흐름 통로인 상기 연통구(542)를 개폐하는 제2개폐부재(650)를 포함하고, 상기 제1개폐부재(640)와 제2개폐부재(650)의 개폐동작은 연동하여 동시에 이루어지도록 구성된다.
상기 제1개폐부재(640)는, 구동부(610)인 모터(611)의 회전축(612)에 결합되어 상기 제2통로(520)에 횡방향으로 배치된 몸체(641)와, 상기 몸체(641)의 외측면에 대향되도록 결합되며 상기 제2통로(520) 횡단면적에 대응되는 크기로 형성된 날개부(643)를 포함한다. 상기 구동부(610)는 제1브라켓(620)에 결합되어 고정되고, 상기 제1개폐부재(640)는 예혼합실(500)의 일측면에 조립되는 제2브라켓(630)에 결합되어 고정된다.
상기 제1개폐부재(640)의 몸체(641)에는, 상기 제2개폐부재(650)를 향하여 돌출된 제1첨단부(642a)와, 그 반대방향으로 함몰되어 원주방향을 따라 교대로 형성된 제1바닥부(642b)와, 상기 제1첨단부(642a)와 제1바닥부(642b) 사이 구간에는 형성된 제1경사부(642c)로 이루어진 제1캠 형상부(642)가 구비된다. 도 32에는 설명의 편의를 위하여 제1개폐부재(640)와 제2개폐부재(650)를 서로 다른 방향에서 바라본 모습을 함께 도시하였다.
상기 제2개폐부재(650)에는 상기 제1첨단부(642a)와 제1바닥부(642b) 및 제1경사부(642c)에 대응되는 형상의 제2첨단부(652a)와 제2바닥부(652b) 및 제2경사부(652c)로 이루어진 제2캠 형상부(652)가 구비된다. 상기 제2캠 형상부(652)의 중앙에는 샤프트(651)가 결합되고, 상기 샤프트(651)의 일측단에는 상기 연통구(542)를 개폐하기 위한 기밀부재(654)가 결합되며, 상기 기밀부재(654)의 일측면에는 탄성부재(655)의 일측단이 지지된다. 상기 탄성부재(655)의 타측단은 상기 연통구(542)와 대향되는 예혼합실(500)의 내측면에 지지된다. 따라서, 상기 제2개폐부재(650)는 탄성부재(655)에 의해 상기 제1개폐부재(640) 측으로 가압되도록 탄성지지된다.
상기 제2개폐부재(650)는 상기 제2캠 형상부(652)가 형성된 몸체가 왕복 이동되도록 안내하는 가이드부재(653)를 더 포함하고, 상기 제2개폐부재(650)의 몸체와 상기 가이드부재(653)에는 대응되는 위치에 가이드홈(652d)과 가이드리브(653a)가 형성되어 있다.
이하, 도 35 내지 도 38을 참조하여 혼합기 조절부(600)의 작용을 설명한다.
도 35와 도 36에 도시된 바와 같이, 연관식 보일러(1)에 설정된 부하가 저출력 상태인 경우, 구동부(610)의 구동에 의해 제1개폐부재(640)의 제1첨단부(642a)와 제2개폐부재(650)의 제2바닥부(652b)가 서로 접촉되는 동시에 제1개폐부재(640)의 제1바닥부(642b)와 제2개폐부재(650)의 제2첨단부(652a)가 서로 접촉되고, 이때 상기 제1개폐부재(640)의 날개부(643)는 제2통로(520)의 횡단면과 나란한 방향으로 배치되어 상기 제2통로(520)의 공기 흐름이 차단됨과 동시에, 상기 제2개폐부재(650)의 기밀부재(654)는 탄성부재(655)의 탄성력에 의해 일측(도 36에서 우측)으로 이동되어 상기 연통구(542)에 밀착됨으로써 상기 제2통로(520)의 가스 흐름이 차단된다. 이와 같이 저출력 상태인 경우에는 제1통로(510)를 통해서만 공기와 가스가 공급된다.
도 37과 도 38에 도시된 바와 같이, 연관식 보일러(1)에 설정된 부하가 고출력 상태인 경우, 구동부(610)의 구동에 의해 상기 제1개폐부재(640)의 제1첨단부(642a)와 상기 제2개폐부재(652)의 제2첨단부(652a)가 서로 접촉되고, 이때 상기 제1개폐부재(640)의 날개부(643)는 제2통로(520)의 횡단면과 수직한 방향으로 배치되어 상기 제2통로(520)가 개방됨과 동시에, 상기 제2개폐부재(650)의 기밀부재(654)는 탄성부재(655)를 압축하면서 반대측(도 38에서 좌측)으로 이동되어 상기 연통구(542)로부터 이격됨으로써 상기 제2통로(520)에 연결되는 가스 흐름 통로가 개방된다. 이와 같이 고출력 상태인 경우에는 제1통로(510) 뿐만 아니라 제2통로(520)를 통해서도 공기와 가스가 공급된다.
상기 제1통로(510)와 제2통로(520)로 유입되는 공기와 가스의 공급 유량은 설정된 난방 또는 온수 부하에 비례하여 송풍기(700)의 회전수와 가스공급밸브(미도시됨)의 개도량에 따라 조절되는 것으로 구성될 수 있다.
상기와 같이 예혼합실(600)의 제1통로(510)와 제2통로(520)를 통과하는 공기의 흐름 방향과 가스의 분출 방향이 동일한 방향이 되도록 구성함으로써 제1통로(510)와 제2통로(520)로 공급되는 가스는 공기흐름의 영향을 받지 않고 설정된 공기와 가스비를 갖는 정확한 유량의 혼합기를 얻을 수 있게 된다.
상기와 같이 본 발명에서는 예혼합실(500)을 벤츄리 구조를 갖는 제1통로(510)와 제2통로(520)의 이중 구조로 형성하고, 난방 또는 온수 부하의 크기를 고려하여, 상대적으로 저출력 영역인 경우에는 제1통로(510)에서만 예혼합이 이루어지고 제2통로(520)에서는 예혼합이 중단되도록 구성하고, 상대적으로 고출력 영역인 경우에는 제1통로(510)와 제2통로(520) 모두에서 예혼합이 이루어지도록 함으로써 턴다운비(TDR)를 높일 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 공기의 흐름 방향과 가스의 흐름 방향을 일치시켜 제2통로(520)를 개폐하는 과정에서 공기와 가스의 혼합 변화량이 최소화되도록 구성함으로써, 저부하 영역에서도 연소상태를 안정화시킬 수 있으며, 이에 따라 완전 연소에 의해 연소 효율을 향상시키고 공해물질의 배출량을 줄일 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
1 : 연관식 보일러 100 : 믹스챔버
110 : 믹스챔버 몸체 111 : 믹스챔버 플랜지
120 : 혼합기 유입구 130 : 평판형 버너
131 : 염공판 133 : 버너 플랜지
140 : 점화봉 조립체 141 : 점화봉
142 : 화염감지봉 150 : 점화봉 조립체 결합부
160 : 제1실링부재 170 : 제2실링부재
180 : 제3실링부재 190 : 실링부재
200 : 열교환기 210 : 외통
211 : 열매체 유입구 212 : 열매체 배출구
220 : 상관판 224 : 라운드부
230 : 튜브 1000-1,1000-2,1000-3 : 튜브 조립체
240 : 상부 터뷸레이터 250 : 하부 터뷸레이터
261 : 상부 격막 262 : 중간부 격막
263 : 하부 격막 264 : 지지대
270 : 하관판 280,290 : 터뷸레이터
300 : 응축수받이 310 : 응축수 배출구
320 : 누수방지부재 330 : 배기 가이드
331 : 타공 400 : 배기덕트
500 : 예혼합실 501 : 칸막이부
510 : 제1통로 520 : 제2통로
530 : 제1가스공급구 531 : 제1공간
532 : 제1가스배출구 540 : 제2가스공급구
541 : 제2공간 542 : 연통구
543 : 제3공간 544 : 제2가스배출구
550 : 제1가스분배부재 551 : 제1분배구
560 : 제2가스분배부재 561 : 제2분배구
600 : 혼합기조절부 610 : 구동부
611 : 모터 612 : 회전축
620 : 제1브라켓 630 : 제2브라켓
640 : 제1개폐부재 641 : 몸체
642 : 제1캠 형상부 642a : 제1첨단부
642b : 제1바닥부 642c : 제1경사부
643 : 날개부 650 : 제2개폐부재
651 : 샤프트 652 : 제2캠 형상부
652a : 제2첨단부 652b : 제2바닥부
652c : 제2경사부 653 : 가이드부재
653a : 가이드리브 654 : 기밀부재
655 : 탄성부재 700 : 송풍기
800 : 공기 유입부

Claims (20)

  1. 연소용 가스와 공기가 혼합되는 혼합공간과, 납작한 형상의 믹스챔버 몸체, 및 연소실의 상측에 수평방향으로 배치되며, 상기 혼합공간의 전체 영역에 걸쳐서 위치하는 평판형 버너를 구비한 믹스챔버;
    열매체가 유입 및 배출되고 열매체가 수용되는 수조의 외벽을 이루는 외통과, 상기 외통과 결합되어 상기 연소실을 형성하는 경판 구조의 상관판과, 상기 연소실에서 발생하는 연소가스가 내부를 따라 유동하며 외부를 유동하는 열매체와 열교환되도록 하는 납작한 형상으로 이루어진 복수의 튜브와, 상기 튜브의 내측에 결합되어 상기 연소가스의 유동에 난류 발생을 유도하는 터뷸레이터와, 상기 외통과 상기 튜브 사이에 구비되어 열매체의 유동 방향이 반경방향 내측과 외측으로 교대로 전환되도록 유도하는 다단의 격막과, 상기 튜브의 하단부를 지지하는 경판 구조의 하관판을 구비한 열교환기;
    상기 평판형 버너의 일측으로 상기 믹스챔버의 일측부를 관통하여 조립되고, 상기 연소실의 상부를 가로질러 상기 평판형 버너의 하측으로 연장되는 점화봉 조립체;
    상기 믹스챔버와 상기 점화봉 조립체 사이의 틈새를 통하여 상기 혼합공간의 혼합가스와 상기 연소실의 배기가스가 외부로 누설되지 않도록 차단하기 위한 실링수단; 및
    상기 연소실에서 발생한 연소열이 상기 실링수단으로 열전달되는 것을 차단하기 위한 냉각수단;
    을 포함하는 연관식 보일러.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 믹스챔버의 일측부에는 믹스챔버 플랜지와 버너 플랜지가 맞닿도록 구비되어 상기 혼합공간을 밀폐하고,
    상기 실링수단은, 상기 믹스챔버 플랜지와 상기 버너 플랜지가 맞닿는 부분에 구비되어 상기 혼합가스의 누설을 방지하기 위한 제1실링부재를 포함하는 연관식 보일러.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 점화봉 조립체는, 점화봉과 화염 감지봉을 포함하고,
    상기 믹스챔버 일측부의 상부에는, 상기 점화봉이 관통되며 결합되는 점화봉 결합판과, 상기 화염 감지봉이 관통되며 결합되는 화염 감지봉 결합판이 구비되며,
    상기 실링수단은, 상기 믹스챔버 일측부의 상부와 상기 점화봉 결합판 사이, 및 상기 믹스챔버 일측부의 상부와 상기 화염 감지봉 결합판 사이에 구비된 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 믹스챔버 몸체의 저면과 상기 평판형 버너의 상면 사이의 이격된 공간은 납작한 원반형으로 형성된 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수단은 공냉식 냉각수단과 수냉식 냉각수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 믹스챔버의 일측부에는 믹스챔버 플랜지와 버너 플랜지가 맞닿도록 구비되어 상기 혼합공간을 밀폐하고,
    상기 점화봉 조립체는 상기 믹스챔버 플랜지와 상기 버너 플랜지를 관통하여 조립되며,
    상기 공냉식 냉각수단은, 상기 혼합공간으로 유입된 혼합가스에 의해 상기 믹스챔버 플랜지와 상기 버너 플랜지가 냉각되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 믹스챔버의 일측부에는 믹스챔버 플랜지와 버너 플랜지가 맞닿도록 구비되어 상기 혼합공간을 밀폐하고,
    상기 점화봉 조립체는 상기 믹스챔버 플랜지와 상기 버너 플랜지를 관통하여 조립되며,
    상기 수냉식 냉각수단은, 상기 수조의 열매체에 접촉되는 상기 상관판의 상단에 형성된 상관판 플랜지가 상기 버너 플랜지와 면접촉되도록 구비되어 상기 버너 플랜지가 냉각되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상관판의 상부에는 상기 수조에 저장된 열매체의 수압을 지지하기 위한 라운드부가 형성된 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 상관판에 삽입되는 상기 평판형 버너의 저면과 상기 상관판의 바닥면 사이의 높이는, 상기 평판형 버너에서 발생하는 화염의 끝단이 상기 상관판 바닥면에서 일정거리 이격되도록 설정된 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 믹스챔버에 공급되는 연소용 공기와 가스가 예혼합되는 공간이 내부에 마련된 예혼합실을 더 포함하되,
    상기 예혼합실의 내부는 상기 공기와 가스가 예혼합되는 공간이 벤츄리 구조로 다단 구획되고,
    상기 예혼합실 내부로 공급되는 가스의 흐름 방향은 상기 예혼합실 내부로 공급되는 공기의 흐름 방향과 나란하게 형성된 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 예혼합실을 통과하는 공기와 가스의 흐름 통로를 개폐하여 혼합기의 공급 유량을 조절하는 혼합기 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 예혼합실은 칸막이부재를 사이에 두고 제1통로와 제2통로가 양측으로 분할 형성되고,
    상기 제1통로에 연결되는 공기 및 가스의 흐름 통로는 상시 개방 상태에 있고, 상기 제2통로에 연결되는 공기 및 가스의 흐름 통로는 상기 혼합기 조절부에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1통로에는 제1가스공급구로부터 공급되는 가스를 상기 제1통로의 스로트부에 분배시켜 공급하는 제1가스분배부재가 결합되고,
    상기 제2통로에는 제2가스공급구로부터 공급되는 가스를 상기 제2통로의 스로트부에 분배시켜 공급하는 제2가스분배부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 혼합기 조절부는, 상기 제2통로를 통과하는 공기의 흐름 통로를 개폐하는 제1개폐부재와, 상기 제2통로에 연결되는 가스의 흐름 통로를 개폐하는 제2개폐부재를 포함하고,
    상기 제1개폐부재와 제2개폐부재의 개폐동작은 연동하여 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1개폐부재는, 구동부의 회전축에 결합되어 상기 제2통로에 횡방향으로 배치된 몸체와, 상기 몸체의 외측면에 대향되도록 결합되며 상기 제2통로에 대응되는 크기로 형성된 날개부를 포함하고,
    상기 제2개폐부재는 상기 제1개폐부재의 회전에 연동하여 횡방향으로 왕복이동되는 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1개폐부재의 몸체에는 상기 제2개폐부재를 향하여 돌출된 제1첨단부와 그 반대방향으로 함몰된 제1바닥부가 원주방향을 따라 교대로 형성되고, 상기 제1첨단부와 제1바닥부 사이 구간에는 제1경사부가 형성되며,
    상기 제2개폐부재의 몸체에는 상기 제1첨단부와 제1바닥부 및 제1경사부에 대응되는 형상의 제2첨단부와 제2바닥부 및 제2경사부가 형성되고,
    상기 제2개폐부재는 탄성부재에 의해 상기 제1개폐부재 측으로 가압되도록 탄성지지된 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2개폐부재는 상기 제2개폐부재의 몸체가 왕복 이동되도록 안내하는 가이드부재를 더 포함하고,
    상기 제2개폐부재의 몸체와 상기 가이드부재에는 대응되는 위치에 가이드홈과 가이드리브가 형성된 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1개폐부재의 제1첨단부와 상기 제2개폐부재의 제2바닥부 간의 접촉, 및 상기 제1개폐부재의 제1바닥부와 제2개폐부재의 제2첨단부 간의 접촉시에는, 상기 제1개폐부재의 날개부는 상기 제2통로의 횡단면과 나란한 방향으로 배치되어 상기 제2통로의 공기 흐름이 차단됨과 동시에, 상기 제2개폐부재는 일측으로 이동되어 상기 제2통로에 연결되는 가스 흐름 통로에 구비되는 연통구에 밀착됨으로써 상기 제2통로의 가스 흐름이 차단되고,
    상기 제1개폐부재의 제1첨단부와 상기 제2개폐부재의 제2첨단부 간의 접촉시에는, 상기 제1개폐부재의 날개부는 상기 제2통로의 횡단면과 수직한 방향으로 배치되어 상기 제2통로가 개방됨과 동시에, 상기 제2개폐부재는 반대측으로 이동되어 상기 연통구로부터 이격됨으로써 상기 제2통로에 연결되는 가스 흐름 통로가 개방되는 것을 특징으로 하는 연관식 보일러.
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