KR200223156Y1 - 나선형 격판이 연도 상에 설치된 원통형 보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 연소실과 배기관 사이의 연도에 복층의 격판을 나선형으로 설치하여 연도내 연소가스의 잔류시간을 연장시킴으로써 연소가스로부터의 열회수율을 높이고 연소가스의 연소효율을 향상시킨 수직형 원통보일러에 관한 것이다.

본 고안에 따른 보일러(1)는 벽면 내부에 보일러 용수가 순환되는 물집(3)이 형성되며 외통을 이루는 외부 하우징(2), 상기 외부 하우징(2) 내부에 동심으로 삽입 설치된 내통(5), 상기 내통(5) 하단에 설치되는 연소실(7), 상기 외부 하우징(2)에 관통하여 상기 연소실(7)로 연장된 조립부(11)에 설치되는 버너(9)를 포함하여 구성된 수직형 원통보일러(1)에 있어서, 상기 외부 하우징(2)의 내주면과 상기 내통(5)의 외주면 사이의 연도(13) 상에 부착되는 나선형 격판(15)에 의해 스파이럴 덕트(17)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 고안에 따른 보일러에 의하면 스파이럴 덕트에 의해 연도의 길이를 연장시킴으로써 연도를 통과하는 연소가스로부터 회수하는 열량을 증대시킬 수 있으며, 급격한 연소가스의 배기를 방지할 수 있게 되므로 보일러의 열효율 증대를 도모할 수 있게 된다.

Description

나선형 격판이 연도 상에 설치된 원통형 보일러{cylindrical boiler of which exhaust gas route is provided with spiral partition}

본 고안은 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료의 연소로 인해 발생되는 연소가스가 나선 형태의 격판으로 형성된 스파이럴 연도를 통과하여 배출되도록 함으로써 연소가스의 연도내 잔류시간을 늘림으로써 연소가스로부터의 폐열회수 효율을 높이고, 스파이럴 연도에서 발생되는 와류에 의해 연소가스의 연소효율을 향상시키도록 한 나선형 격판이 연도 상에 설치된 원통형 보일러에 관한 것이다.

겨울철 난방용으로 널리 사용되고 있는 보일러에는 원통보일러, 수관보일러, 특수보일러 등 다양한 종류의 것이 있으며, 최근 들어서는 연료의 연소효율 및 열효율을 높인 고성능의 보일러가 개발되고 있다.

이와 같은 보일러 중 가장 기본적인 형태인 원통형 보일러는 다시 수직 보일러와 수평 보일러로 구분되며 도 1에 도면번호 100으로 도시된 바와 같이 본체가 수직하게 배열되어 있는 수직형 보일러는 지름이 큰 원통형의 외통(101)으로 이루어져 있으며, 외통(101) 내측 하단부에 연소실(103)이 설치되어 있고, 복수개의 연관(105)을 통해 연소실(103)에 연결된 연도(107)가 외통(101) 내측 상단에 설치되어 있다. 그리고 외통(101)의 내부에는 보일러 용수(102)가 충진되어 있으며, 외통 측벽면에 보일러 용수를 공급하기 위한 급수관(111), 용수를 빼내기 위한 배수관 (113), 가열 기화된 용수증기를 난방시설로 공급하는 급기관(115)이 각각 관통 연결되어 있고, 연소실(103) 내에는 연료를 연소시키기 위한 버너(109)가 장착되어 있다.

따라서, 위와 같이 구성된 종래의 수직형 원통보일러(100)가 작동 개시되면, 버너(109)에 의해 연소실(103)로 분사되는 각종 액상 연료가 연소되기 시작하며, 연소 시 발생되는 복사열 즉, 화기에 의해 외통(101) 내의 보일러 용수(102)가 가열되어 기화되고, 기화된 용수증기는 송기관(115)을 통해 각종 난방시설로 공급되어 사용된다. 이와 동시에, 연소실(103) 내에서 연소된 연소가스는 연관(105)을 통해 연도(107)에 집중되어 용수(102)를 가열함으로써 폐열을 일부 활용한 후 배기관(117)을 통해 외부로 배기된다.

그런데, 위와 같은 종래의 보일러(100)는 연소가스의 연소열을 회수함에 있어 연도(107)를 활용하도록 되어 있으나, 연도(107)의 용량을 늘리는데 한계가 있고, 연도(107)의 구조가 지속적으로 오랫 동안 연소가스를 수용할 수 없는 박스 구조로 되어 있으며, 설치위치가 배기관(117)에 인접해 있으므로 효과적인 연소열의 회수가 곤란한 문제점이 있었다.

본 고안은 위와 같은 종래의 수직형 원통보일러가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 연소실로부터 배기관까지 연결된 연관의 길이를 연장시킴으로써 연소가스가 보일러 외통 내에 형성된 물집 주위를 상대적으로 오랫동안 유동하도록 함과 동시에 연관과 연소실을 연결하는 연도를 스파이럴 형태로 제작함으로써 연소가스의 연관 및 연도 내 잔류시간을 연장하여 연소가스로부터의 연소열 회수율을 높임과 동시에 연소가스의 급격한 배출로 인한 연소효율의 저하를 방지하고자 하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 수직형 원통보일러의 개략 종단면도.

도 2는 본 고안에 따른 수직형 원통보일러의 개략 종단면도.

도 3은 도 2의 나선형 격판을 보다 상세히 발췌 도시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 보일러 2 : 외부 하우징

3 : 물집 5 : 내통

7 : 연소실 9 : 버너

13 : 연도 15 : 나선형 격판

17 : 스파이럴 덕트 19 : 배기관

21 : 연관 31 : 온수 파이프

33 : 급수라인 35 : 온수라인

37 : 환수라인 39 : 송수라인

45 : 재받이

본 고안은 위와 같은 목적을 달성하기 위해, 벽면 내부에 보일러 용수가 순환되는 물집이 형성되며 외통을 이루는 외부 하우징, 이 외부 하우징 내부에 동심으로 삽입 설치된 내통, 이 내통 하단에 설치되는 연소실, 외부 하우징에 관통하여 연소실로 연장된 조립부에 설치되는 버너를 포함하여 구성된 수직형 원통보일러에 있어서, 외부 하우징의 내주면과 내통의 외주면 사이의 연도 상에 부착되는 나선형 격판에 의해 스파이럴 덕트가 형성되는 원통형 보일러를 제공한다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도면번호 1로 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 수직형 원통보일러는 기본적으로 종래의 수직형 원통보일러와 유사한 구성을 가지고 있는 바, 보일러의 외통을 형성하는 외부 하우징(2), 연소가스가 환류하는 내통(5), 연료의 연소가 이루어지는 연소실(7), 연소실(7)의 연료를 발화 연소시키는 버너(9)로 이루어져 있다.

여기에서, 외부 하우징(2)은 원통형의 외통으로 이루어져 있으며, 벽면 내부에 보일러 용수가 순환되는 물집(3)이 형성되어 있고, 상하단이 상하부 마무리판(23,25)에 의해 폐쇄되어 있는데, 이때 상하부 마무리판(23,25)의 안쪽에는 단열을 위한 보온재(27,29)가 각각 부착되어 있으며, 물집(3)의 내부에는 생활용수가 순환되는 온수 파이프(31)가 코일 형태로 감겨져 설치되어 있다. 그리고 외부 하우징(2)의 외벽에는 온수 파이프(31)에 용수를 공급하는 급수라인(33)과 온수 파이프(31)에서 가열된 고온의 용수를 외부 시설물에 공급하는 온수라인(35)이 관통 설치되어 있으며, 난방시설물을 순환한 보일러 용수가 물집(3) 내부로 되돌아 오는 환수라인(37)과 가열된 용수를 재차 난방시설물로 공급하는 송수라인(39)이 또한 각각 상하부에 연결되어 있다.

외부 하우징(2)의 중심선상에 동축상으로 삽입 설치되는 내통(5)도 원통형의 통체로서 상단부가 뚜껑(41)에 의해 폐쇄되어 있으며, 외부 하우징(2) 내주면과의 사이에서 연도(13)를 형성하고 있고, 하단 부분에 연소실(7)이 연이어 설치되어 있다.

내통(5) 하단 부분에 설치되어 연료 주입노즐(미도시)로부터 분사되는 연료를 연소시키도록 되어 있는 연소실(7)은 측벽면 상에 점화를 위한 버너(9)가 조립부(11)를 통해 외부 하우징(2)을 관통하여 설치되어 있으며, 아래쪽 하부 마무리판(25) 위에 연소되고 남은 연료찌꺼기를 수용하기 위한 폐기통(43)이 설치되어 있다.

또한, 연도(13) 상에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 복수층의 격판(15)이 나선형으로 배열되어 내통(5) 외주면 하부에 부착되어 있는데, 이 격판(15)은 외부 하우징(2)의 내주면 및 내통(5)의 외주면과 함께 스파이럴 형상의 덕트(17)를 형성하도록 되어 있다. 그리고, 연도(13)는 상단에 연결된 연관(21)을 통해 배기관(19)까지 이어져 있는데, 이때 연관(21)은 위쪽의 물집(3) 중앙을 관통하여 외부 하우징(2)의 상단까지 연장되었다가 하향 연장되어 하우징(2) 중간에 위치하는 배기관(19)에 연결됨으로써 물집(3) 내외측을 둘러싸도록 되어 있으며, 배기관(19)의 끝단에는 재받이(45)가 설치되어 있다.

이제, 위와 같이 구성된 본 고안의 수직형 원통보일러(1)의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

보일러(1)가 작동 개시되면 먼저, 연료분사노즐을 통해 연소실(7)로 분사되는 액상의 연료가 버너(9)에 의해 점화되어 발화되며, 발화된 연료가 연소되면서 발생되는 고열로 인해 물집(3) 내의 보일러 용수가 가열된다. 이와 같이 물집(3) 하부에서 용수가 서서히 가열되기 시작하면 점차 위쪽으로 대류하는 고온의 용수에 의해 그리고, 연소실(7)에서 내통(5) 상단으로 전파되는 화기에 의해 물집(3) 상부의 용수도 점차 가열되며, 이후에는 고온의 용수가 물집(3) 내부를 전체적으로 순환하게 된다. 이렇게 해서 가열된 용수는 송수라인(39)을 통해 외부의 난방시설로 공급되어 난방에 사용되면서 방열된 뒤, 환수라인(37)을 통해 물집(3)으로 되돌아와 다시 고온으로 가열되어 난방시설에 재투입되는 과정을 반복적으로 수행함으로써 난방이 이루어진다.

이와 동시에, 물집(3) 상부를 흐르는 용수는 온수 파이프(31)를 중탕 형태로 가열함으로써 생활용수로 사용될 물을 가열하게 되는데, 가열된 용수는 온수라인(35)을 통해 사용자에게 공급되어 온수로 사용되며, 급수라인을 통해 사용된 양만큼의 용수를 재공급받게 된다.

이와 같이, 보일러 용수를 자체 대류에 의해서 또는 내통(5)과 연소실(7)로부터의 복사열에 의해서 가열하기 위해 연소실(7) 내에서는 연료의 연소가 이루어지며, 이때 발생되는 연소가스는 일차적으로 내통(5)의 내부를 환류하다가 연도(13)를 거쳐 나선형 격판(15)에 의해 형성된 스파이럴 덕트(17)로 유입되어 연관(21)을 통해 배기관(19)에서 외부로 배기되는데, 스파이럴 덕트(17)를 거치는 과정에서 연도(13) 통과 시간이 지연되므로 물집(3) 하부에 수용된 용수에 다량의 폐열을 전달하게 된다. 아울러, 연소 화기를 타고 연소가스와 함께 연도(13)로 유입된 불완전 연소가스도 스파이럴 덕트(17)로 인해 급격한 배출이 억제된 상태로 덕트(17)를 통과하면서 연소시간이 연장되므로 완전연소에 가깝게 연소된다.

뿐만 아니라, 연도(13)으로부터 뻗어 있는 연관(21)이 물집(3) 상부를 상하로 관통하도록 연장되어 있으므로 연관(21)을 통과하는 연소가스는 주위를 둘러싸고 있는 물집(3)의 용수로 많은 열량의 열을 전달한 뒤 배기관(19)을 통해 외부로 배출된다.

이상 언급한 바와 같이, 본 고안에 따른 나선형 격판이 연도 상에 설치된 원통형 보일러에 따르면, 연소가스가 연도 상에 나선형 격판에 의해 형성된 스파이럴 덕트를 통과하게 되므로 통과시간이 길어져 보다 많은 열량의 열을 덕트 주위의 물집에 수용된 용수로 전달할 수 있게 되며, 연도를 통과한 뒤에도 연소가스는 물집을 상하로 관통하도록 연장된 상태로 배열 설치된 연관을 통과하여 배기되므로 마찬가지로 잔류 열량을 최대한 주위의 물집 내에 수용된 용수에 전달할 수 있게 된다. 또한, 연소가스 스파이럴 덕트로 인해 연소실로부터 급격하게 배기되지 못하고 덕트 내부를 통과하는 동안 연소시간이 지연되므로 보다 완전연소에 가까운 연소상태를 유지할 수 있게 된다.

따라서, 연소가스를 통해 외부로 배출되는 다량의 폐열을 용수 가열용으로 환수할 수 있으므로 보일러의 열효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 연소시 연소실 내부온도가 1200℃까지 상승하므로 고체연료로 각종 쓰레기를 사용하는 경우 발생하는 유해 물질인 다이옥신을 완전히 제거할 수 있으며, 연료의 완전연소가 가능하게 되므로 배기로 인한 대기오염이나 악취발생이 억제되고, 연소후 연소찌꺼기가 발생되지 않아 유지관리를 용이하게 할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 벽면 내부에 보일러 용수가 순환되는 물집(3)이 형성되며 외통을 이루는 외부 하우징(2), 상기 외부 하우징(2) 내부에 동심으로 삽입 설치된 내통(5), 상기 내통(5) 하단에 설치되는 연소실(7), 상기 외부 하우징(2)에 관통하여 상기 연소실(7)로 연장된 조립부(11)에 설치되는 버너(9)를 포함하여 구성된 수직형 원통보일러(1)에 있어서, 상기 외부 하우징(2)의 내주면과 상기 내통(5)의 외주면 사이의 연도(13) 상에 부착되는 나선형 격판(15)에 의해 스파이럴 덕트(17)가 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 보일러.
2. 제1 항에 있어서, 상기 연도(13)로부터 배기관(19)으로 이어지는 상기 스파이럴 덕트(17) 하류측의 연관(21)은 내외측 이중구조를 갖도록 연장되어 상기 물집(3)을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 보일러.