KR100657199B1 - 다줄나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치 - Google Patents

다줄나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치 Download PDF

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최명준
박주섭
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Abstract

본 발명은 나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부관(10)과 내부관(20) 사이에 형성된 나선형 흡수코일홈(24)으로 폐기열가스를 통과시켜 폐기열가스가 회오리를 치면서 연도를 통과하며 나선형 순환파이프(30)에 연도(32)를 형성하고 연도(32)와 접촉하고 있는 내부관(20) 내부의 배수통로로 물을 통과시켜 온수를 공급받을 수 있으며 전열면적이 넓기 때문에 열수집의 효과가 증가되고 소형으로 제작하여 온수의 공급이 가능하며 중형 및 소형 보일러 뿐만 아니라 대형보일러에 적용하여 연료와 가동비용을 고효율로 절감할 수 있는 나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치에 관한 것이다.
폐기열회수용 열교환 장치, 외부관, 내부관, 나선형 흡수코일홈, 나선형 순환파이프

Description

다줄나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치{Equipment of exchanging a heat gas for recovering exhaust heat gas from structure of recycling nulti-line spiral pipe}
도 1은 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치를 나타낸 분해사시도.
도 3은 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치에서 나선형 순환파이프를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치에 장착된 터버송풍기를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치에 장착된 터버송풍기를 나타낸 단면도.
도 7은 찜질방과 같은 종래의 보일러 시설에 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치를 장착한 상태를 나타낸 상태도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
10: 외부관 12: 관통구
14: 관통돌기 20: 내부관
22: 배수관통구 24: 나선형 흡수코일홈
26: 흡수코일홈 입구부 29: 스프링코일
30: 나선형 순환파이프 32: 연도
40: 케이스 46: 폐기열가스배출구멍
46-1: 폐기열가스흡입구멍
50: 상부고정판 50-1: 하부고정판
52: 흡수구 52-1: 배수구
60: 상부격판 60-1: 하부격판
62, 62-1: 고정구 64, 64-1: 지지대
70: 상부방열판 70-1: 하부방열판
72, 72-1: 고정구 80, 80-1: 고정테
90: 폐기열가스 배출관 90-1: 폐기열가스 흡입관
92: 폐기열가스 배출구 92-1: 폐기열가스 흡입구
100: 터버송풍기 102: 모터
104: 송풍팬 106: 지지축
108: 공기흡입구
140: 흡입조절부 140-1: 배기조절부
200: 전열관 210: 보일러
212: 연소실 220: 버너
230: 보일러 배기관 240: 물탱크
본 발명은 나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부관(10)과 내부관(20) 사이에 형성된 나선형 흡수코일홈(24)으로 폐기열가스를 통과시켜 나선형 순환파이프(30)에 연도(32)를 형성하고 연도(32)와 접촉하고 있는 내부관(20) 내부의 배수통로로 물을 통과시켜 온수를 공급받을 수 있으며 폐기열가스가 회오리를 치면서 연도를 통과하며 전열면적이 넓기 때문에 열수집의 효과가 증가되고 소형으로 제작하여 온수의 공급이 가능하며 중형 및 소형 보일러 뿐만 아니라 대형보일러에 적용하여 연료와 가동비용을 고효율로 절감할 수 있는 나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치에 관한 것이다.
석유 에너지에 대하여 국제적인 추세를 보면, 석유수출국기구(OPEC)에서 원유 생산을 점점 줄일 것을 발표함에 따라 유가가 점점 상승하고 있으며, 이에 우리나라에서는 대체 에너지 개발과 에너지 절약 정책의 중요성을 인식하고 그와 관련된 정책 중 하나로 폐기열 회수 장치의 설비지원을 하고 있으며, 이는 보일러 배기구에서 200℃ 이상으로 버려지는 폐기열, 목욕탕, 사우나 또는 찜질방에서 쓰이고 버려지는 폐온수, 섬유 염색 산업 등에서 쓰이고 버려지는 폐수 등에 대하여 전열판, 전열관 또는 히트파이프를 설치한 열교환기를 이용하여 다시 폐기열을 회수하는 장치로써 이미 대단지 아파트, 섬유회사, 목욕탕 등지에서는 설치가 되어 연간 많은 가동비용을 절약하고 있으며 보일러 규모가 작은 가정이나 큰 공조 시설이 갖춰 지지 않은 소형 건물이나 업소 등의 보일러에 대해서는 지원이 미약하고, 이전에 큰 보일러에 적용되었던 폐기열회수장치를 사용할 수 없으므로 연간 많은 양의 폐기열 에너지가 대기로 버려지고 있어 크나큰 에너지 낭비이며, 더욱이 대기로 버려진 고온배기가스는 대기 온도 상승의 주범이 되어 해수를 상승시키고 이상기온을 야기하는 요인이 되므로 중형 및 소형 보일러에 적용 가능한 폐기열회수장치의 제작이 매우 심각한 문제로 대두되고 있다.
종래의 목욕탕, 사우나 또는 찜질방에 설치된 보일러(210)는 버너(220)를 사용하여 연소실(212)의 연료를 연소시키는 경우 보일러(2100의 폐기열가스는 배기관(230)을 통과하여 200～300℃의 가스로 공기중에 배출되어 열효율이 매우 낮으며 이산화탄소의 배출로 공해를 발생하는 문제점이 있었다.
폐기열 회수장치는 고온의 배기가스가 다량으로 배출되는 목욕탕, 사우나, 찜질방, 열손실이 높은 공장, 일반빌딩에 설치된 보일러 시설과 배기시설이 설치되어 있는 장소에 장착하여 대기중으로 배출되는 폐기열을 회수할 수 있는 시스템이다. 아파트단지, 병원, 호텔, 목욕탕, 사우나, 찜질방, 수영장, 소각장에 설치되어 있는 산업용 보일러 또는 가열로에서는 고온의 배출가스가 다량으로 배출되기 때문에 폐기열 회수장치를 장착하여 폐기열을 회수하여 연료와 가동비용을 절감할 수 있으며 간접열교환방식의 보일러에 페열회수장치를 장착하는 경우 폐기열의 회수를 극대화할 수 있다.
종래의 폐기열회수 장치는 폐기열가스를 기기 내부로 유입시키고 기기 내부 에는 전열관을 설치하여 물이 전열관을 따라 순환하면서 폐기열을 전도받아 온수를 공급하도록 하는데, 전열관 설치 경우 열전도계수와 녹는점이 높은 금속류가 쓰이며, 형상은 전열 면적을 최대한 넓혀 열을 많이 전달되도록 하는데, 전열관의 형상을 잡거나 설치시에는 절곡과 용접의 방법이 일반적이다. 종래의 폐기열회수 장치는 용접이 쓰이면서 1차 및 2차로 일일이 용접을 해야 하므로 인건비가 상승되고 제작효율이 떨어지며 출고시 압력 테스트(15Kg/㎤ 이상)를 거치더라도 사용 중에 고온으로 인한 내부 압력이 상승되고 금속의 열팽창, 국부적인 용접 불량 및 용접 스트레스 등으로 인하여 가동 시간이 증가함에 따라 피로도가 누적되어 누수가 초래되는 문제점이 있었다.
또한, 동파이프를 전열관으로 사용하는 종래의 폐기열 회수장치는 폐기열가스가 장치 내부로 유입되는 경우 들어온 열이 좌우로 흐를 수 있도록 열유도판을 설치하고, 동파이프를 타원형으로 눌러 감아 넣어 동파이프로 물을 순환시켜 열을 회수하는데 굵기가 가는 한개의 동파이프를 이용하여 좁은 공간에 설치하기 때문에 온수를 배출하기도 전에 적정온도까지 상승하여 파이프 내에 끓음 현상이 생길 수 있으며, 파이프 내에 스케일이 생기면 어느 부분에 생겼는지 알 수가 없을 뿐만 아니라 이를 제거하기도 어려우므로, 스케일로 인해 물의 순환이 원할하게 이루어지지 않으면 파이프 전체를 교체해야하므로 실용성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 외부관(10)과 내부관(20) 사이에 형성된 나선형 흡수코일홈(24)으로 폐기열가스를 통과시켜 나선형 순환파이프(30)에 연도(32)를 형성하여 연도(32)와 접촉하고 있는 내부관(20) 내부의 배수통로로 물을 통과시켜 온수를 공급하는데 그 목적이 있다. 또한 본 발명은 외부관(10)과 내부관(20) 사이의 나선형 흡수코일홈(24)이 형성된 나선형 순환파이프(30)를 전열관으로 구성하여 폐기열가스가 회오리를 치면서 연도를 통과하고 전열면적이 넓으며 전열면적이 넓기 때문에 열수집의 효과가 증가되고 소형으로 제작하여 온수의 공급이 가능하며 중소형 보일러뿐만 아니라 대형보일러에 적용하여 연료와 가동비용을 절감하는데 그 목적이 있다. 또한 본 발명은 외부관(10)과 내부관(20) 사이의 나선형 흡수코일홈(24)이 형성된 나선형 순환파이프(30)를 전열관으로 구성하여 제작이 용이하며 인건비가 절감되어 제조원가를 낮출 수 있고 간접열교환방식의 보일러에서 폐기열의 회수를 고효율로 극대화하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 폐기열가스를 기기 내부로 유입하고 상기 기기의 내부에 전열관(200)을 설치하여 물을 전열관(200)으로 통과시킴으로써 폐기열을 회수하는 폐기열회수용 열교환 장치에 있어서 외부관(10) 내부에 내부관(20)이 내장되어 있는 나선형 순환파이프(30)가 1개 또는 다수개 장착된 전열관(200)을 구성하고 있으며, 상기 외부관(10)은 내부에 관통구(12)가 형성되어 있고, 상기 내부관(20)은 내부에 배수관통구(22)가 형성되어 있으며 폐기열 가스가 접촉되는 외주면에 3차원적 다줄 나선형으로 선회하여 형성된 다줄나선형 흡수코일홈(24)이 형성되어 있으며, 터보송풍기(100)에서 공급된 폐기열 가스가 외부관(10)과 내부관(20) 사이의 나선형 흡수코일홈(24)에 형성된 연도(32)를 통과하면서 연도(32)와 접촉되어 있는 내부관(20)의 내부 배수통로로 통과되는 물이 온수로 생성되는 것을 특징으로 하는 다줄나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치에 있어서 외부관(10)은 폐기열 가스의 유입량을 증가시키도록 폐기열가스가 흡입되는 관통구(12)의 입구에 관통돌기(14)가 형성된 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치에 있어서 내부관(20)은 폐기열 가스의 유입량을 증가시키도록 폐기열가스가 흡입되는 외주면의 단부에 흡수코일홈 입구부(26)가 1개 또는 다수개 형성된 것을 특징으로 한다. 본 발명의 나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치에 있어서 다줄나선형 순환파이프(30)는 폐기열가스가 접촉되는 접촉면이 증가되도록 외부관(10)과 내부관(20) 사이에 형성된 폐기열가스의 연도(32) 내부에 스프링코일(29)이 장착되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치에 있어서 내부관(20)은 물이 접촉되는 접촉면이 증가되도록 배수관통구(22)의 내부에 스프링코일이 장착되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치에 있어서 터보송풍기(100)는 모터(102)와 송풍팬(104) 사이에 일정한 간격이 유지되도록 지지축(106)으로 연결되어 있으며 모터(102)의 축부로 전달되는 열이 공기냉각되도록 지지축(106)에 다수개의 공기관통구(108)가 형성되어 있으며, 송풍팬(104)의 중심부가 진공상태로 유지되면서 공기관통구(108)를 통하여 찬공기가 흡입되면 모터(106)의 축부로 열이 전달되는 것을 막아주는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치 외주면 상부에 다수개의 폐기열가스 배출구멍(46)이 형성되어 있고 외주면 하부에 다수개의 폐기열가스 흡입구멍(46-1)이 형성된 원통형의 케이스(40); 상기 케이스(40)의 내부에 여러겹의 원형 배열형태로 다수개가 장착되어 있으며, 원통형 형태의 외부관(10) 내부에 원통형 형태의 내부관(20)이 내장되어 있고, 상기 외부관(10)은 내부에 관통구(12)가 형성되어 있으며, 상기 내부관(20)은 내부에 배수관통구(22)가 형성되어 있고 외주면에 3차원적 다줄 나선형으로 선회하여 형성된 나선형 흡수코일홈(24)이 형성되어 있으며 외주면 하단에 흡수코일홈 입구부(26)가 형성되어 있는 나선형 순환파이프(30); 상기 나선형 순환파이프(30)의 상부에 고정되어 있으며 흡수구(52)가 형성된 상부고정판(50); 흡수된 물이 저장될 수 있는 물자켓이 형성되도록 일정한 공간이 형성되어 있으며 다수개의 지지대(64)로 지지된 상태로 장착되어 있고 다수개의 고정구(62)에 나선형 순환파이프(30)의 배수관통구(22) 외주면 상단이 고정된 상태로 상부고정판(50)의 하부에 장착된 상부격판(60); 배출되는 폐기열가스가 저장될 수 있는 폐기열가스자켓이 형성되도록 일정한 공간이 형성되어 있으며 다수개의 고정구(72)에 나선형 순환파이프(30)의 외부관 외주면 상단이 고정된 상태로 상부격판(60)의 하부에 장착된 상부방열판(70); 상기 상부고정판(50)과 상부격판(60)을 고정하는 상부고정테(80); 폐기열가스자켓에서 폐기열가스배출구멍(46)을 통과하여 배출되도록 케이스(40)의 외주면 상부에 장착되어 있으며 폐기열가스배출구(92)가 형성된 폐기열가스배출관(90); 상기 나선형 순환파이프(30)의 하부에 고정되어 있으며 배수구(52-1)가 형성된 하부고정판(50-1); 배수된 물이 저장될 수 있는 물자켓이 형성되도록 일정한 공간이 형성되어 있으며 다수개의 지지대(64-1)로 지지된 상태로 장착되어 있고 다수개의 고정구(62-1)에 나선형 순환파이프(30)의 배수관통구(22) 외주면 하단이 고정된 상태로 하부고정판(50-1)의 상부에 장착된 하부격판(60-1); 흡입되는 폐기열가스가 저장될 수 있는 폐기열가스자켓이 형성되도록 일정한 공간이 형성되어 있으며 다수개의 고정구(72-1)에 나선형 순환파이프(30)의 외부관 외주면 하단이 고정된 상태로 하부격판(60-1)의 상부에 장착된 하부방열판(70-1); 상기 하부고정판(50-1)과 하부격판(60-1)을 고정하는 하부고정테(80-1); 폐기열가스가 폐기열가스흡입구멍(46-1)을 통과하여 폐기열가스자켓에 흡입되도록 케이스(40)의 외주면 하부에 장착되어 있으며 폐기열가스흡입구(92-1)가 형성된 폐기열가스흡입관(90-1); 및 상기 폐기열가스흡입구(92-1)에 장착된 터보송풍기(100)로 구성되어 있으며, 상기 터보송풍기(100)에서 공급된 폐기열 가스가 외부관(10)과 내부관(20) 사이의 나선형 흡수코일홈(24)에 형성된 연도(32)를 통과하면서 연도(32)와 접촉되어 있는 내부관(20)의 내부 배수통로로 통과되는 물이 온수로 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치는 폐기열가스가 나선형 흡수코일홈(24)을 통과하여 배출구(92)로 배출되는 과정에서 폐기열가스가 접촉하는 나선형 흡수코일홈(24)의 접촉면적을 조절하여 연도(32)를 통과하는 폐기열가스의 양을 조절하는 방법: 나선형 순환파이프(30)의 흡수코일홈 입구부(26)의 갯수를 조절하여 연도(32)를 통과하는 폐기열가스의 양을 조절하는 방법; 및 폐기열가스 흡입구(92-1)의 외부통로에 흡입조절부(140)를 설치하거나 폐기열가 스 배출구(92)의 외부통로에 배기조절부(140-1)를 설치하여 연도(32)를 통과하는 폐기열가스의 양을 조절하는 방법 중에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 연도(32)를 통과하는 폐기열가스의 양을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치는 3차원적 다줄 나선형으로 선회하여 형성한 나선형 흡수코일홈(24)이 형성되어 있는 나선형 순환파이프(30)가 원통형의 케이스(40)의 내부에 다수개 장착되어 있어 폐기열가스를 통과시켜 나선형 순환파이프(30)에 연도(32)를 형성하며 상기 연도(32)와 접촉하고 있는 내부관(20)의 내부 배수통로로 물을 통과시켜 온수를 생성할 수 있는 폐기열회수용 열교환장치이다. 본 발명의 열교환장치에서 케이스(40)는 내부가 비어있는 통형으로 이루어져 있고 사면체통형 형태 또는 원통형 형태로 이루어진 것이 바람직하며 원통형 형태로 이루어진 것이 가장 바람직하다. 본 발명의 열교환장치에서 케이스(40)는 상부에 다수개의 폐기열가스 배출구멍(46)이 형성되어 있으며, 하부에 다수개의 폐기열가스 흡입구멍(46-1)이 형성되어 있어 나선형 흡수코일홈(24)을 통과한 폐기열가스가 폐기열가스배출구(92)로 배출될 수 있다.
본 발명의 열교환장치에서 나선형 순환파이프(30)는 3차원적 다줄 나선형으로 선회하여 형성된 나선형 흡수코일홈(24)이 형성되어 있고, 케이스(40)의 내부에 다수개 장착되어 있으며, 케이스(40)의 내부에 여러겹의 원형 배열형태로 장착하는 것이 바람직하다. 본 발명의 열교환장치에서 나선형 순환파이프(30)는 원통형 형태의 외부관(10) 내부에 원통형 형태의 내부관(20)이 내장되어 있으며 외부관(10)은 내부에 관통구(12)가 형성되어 있어 내부관(20)을 내장할 수 있다. 본 발명의 열교 환장치에서 내부관(20)은 내부에 배수관통구(22)가 형성되어 있어 가열하고자 하는 공급수가 통과할 수 있다.
또한 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치에 있어서 외부관(10)은 폐기열가스가 흡입되는 관통구(12)의 입구에 관통돌기(14)가 형성되어 있어 폐기열 가스의 유입량을 증가시킬 수 있다. 본 발명의 나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치에 있어서 내부관(20)은 폐기열가스가 흡입되는 외주면의 단부에 흡수코일홈 입구부(26)가 1개 또는 다수개 형성되어 있어 폐기열 가스의 유입량을 증가시킬 수 있다. 본 발명의 나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치에 있어서 나선형 순환파이프(30)는 외부관(10)과 내부관(20) 사이에 형성된 폐기열가스의 연도(32) 내부에 스프링코일(29)이 장착되어 있어 폐기열가스가 회오리를 치면서 통과하는 과정에서 접촉되는 접촉면이 증가되어 연도(32)를 통과하는 폐기열로부터 열을 빨리 회수될 수 있으며 폐기열의 회수를 고효율로 극대화할 수 있다. 본 발명의 나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치는 내부관(20)의 배수관통구(22) 내부에 스프링코일을 장착하여 배수관통구(22) 내부를 통과하는 물이 회오리를 치면서 통과하는 과정에서 물이 연도(32)를 통과하는 폐기열로부터 열을 빨리 회수하여 신속하게 가열될 수 있으며 폐기열의 회수를 고효율로 극대화할 수 있다.
본 발명에서 외주면 하단에 형성된 흡수코일홈 입구부(26)는 흡입부쪽에서 배출부 방향으로 경사진 형태가 바람직하며 1 또는 다수개 형성될 수 있으며 4개의 흡수코일홈 입구부(26)가 형성된 것이 바람직하다. 본 발명의 열교환장치에서 나선 형 흡수코일홈(24)은 3차원적 다줄 나선형으로 선회하는 형태로 형성되어 있어 폐기열가스가 회오리를 치면서 연도를 통과하며 폐기열가스가 접촉하는 단면적을 최대화할 수 있고 폐기열가스가 회오리를 치면서 충돌하는 충격량을 최대로 증가시키며 연도(32)에서 회수되는 폐기열회수량을 최대로 할 수 있다. 본 발명의 열교환장치에서 나선형 흡수코일홈(24)은 홈의 깊이, 홈의 크기, 홈의 형성각도에 따라서 제작할 수 있으며 테이퍼 경사진 나선형 형태로 제작하는 것이 바람직하다.
본 발명의 열교환장치는 나선형 순환파이프(30)의 상부에 상부고정판(50)이 고정되어 있으며 상부고정판(50)의 상부면에 흡수구(52)가 부착되어 있다. 본 발명의 열교환장치는 상부고정판(50)의 하부에 상부격판(60)이 장착되어 있으며 흡수된 물이 저장될 수 있는 물자켓이 형성되도록 일정한 공간이 형성되어 있으며 다수개의 지지대(64)로 지지된 상태로 상부고정판(50)의 하부에 상부격판(60)이 장착되어 있고 다수개의 고정구(62)에 나선형 순환파이프(30)의 배수관통구(22) 외주면 상단이 고정된 상태로 상부고정판(50)의 하부에 상부격판(60)이 장착되어 있다. 본 발명의 열교환장치는 상부격판(60)의 하부에 상부방열판(70)이 장착되어 있으며 배출되는 폐기열가스가 저장될 수 있는 폐기열가스자켓이 형성되도록 일정한 공간이 형성되어 있으며 다수개의 고정구(72)에 나선형 순환파이프(30)의 외부관 외주면 상단이 고정된 상태로 상부격판(60)의 하부에 상부방열판(70)이 장착되어 있다. 본 발명의 열교환장치는 상부고정판(50)과 상부격판(60)을 고정하는 상부고정테(80)이 케이스(40)의 상부에 장착되어 있어 흡수된 물이 저장될 수 있는 물자켓이 형성되도록 일정한 공간을 형성한다. 본 발명의 열교환장치는 폐기열가스 배출관(90)이 케이스(40)의 외주면 상부에 장착되어 있어 폐기열가스가 폐기열가스자켓에서 폐기열가스 배출구멍(46)을 통과하여 폐기열가스 배출구(92)로 배출될 수 있다.
본 발명의 열교환장치는 나선형 순환파이프(30)의 하부에 하부고정판(50-1)이 고정되어 있으며 하부고정판(50-1)의 하부면에 배수구(52-1)가 부착되어 있다. 본 발명의 열교환장치는 하부고정판(50-1)의 상부에 하부격판(60-1)이 장착되어 있으며 배수되는 물이 저장될 수 있는 물자켓이 형성되도록 일정한 공간이 형성되어 있으며 다수개의 지지대(64-1)로 지지된 상태로 하부고정판(50-1)의 상부에 하부격판(60-1)이 장착되어 있고 다수개의 고정구(62-1)에 나선형 순환파이프(30)의 배수관통구(22) 외주면 하단이 고정된 상태로 하부고정판(50-1)의 상부에 하부격판(60-1)이 장착되어 있다. 본 발명의 열교환장치는 하부격판(60-1)의 상부에 하부방열판(70-1)이 장착되어 있으며 흡입되는 폐기열가스가 저장될 수 있는 폐기열가스자켓이 형성되도록 일정한 공간이 형성되어 있으며 다수개의 고정구(72-1)에 나선형 순환파이프(30)의 외부관 외주면 하단이 고정된 상태로 하부격판(60-1)의 상부에 하부방열판(70-1)이 장착되어 있다. 본 발명의 열교환장치는 하부고정판(50-1)과 하부격판(60-1)을 고정하는 하부고정테(80-1)가 케이스(40)의 하부에 장착되어 있어 배수되는 물이 저장될 수 있는 물자켓이 형성되도록 일정한 공간을 형성한다. 본 발명의 열교환장치는 폐기열가스 흡입관(90-1)이 케이스(40)의 외주면 하부에 장착되어 있어 폐기열가스가 폐기열가스 흡입구(92-1)에서 폐기열가스 배출구멍(46)을 통과하여 폐기열가스자켓 내부로 흡입될 수 있다.
본 발명의 열교환장치는 폐기열가스 흡입구(92-1)로 흡입된 폐기열가스가 케 이스(40)의 하부에 형성된 폐기열가스 흡입구멍(46-1)을 통과하여 나선형 순환파이프(30)의 흡수코일홈 입구부(26)로 들어간 다음 나선형 흡수코일홈(24)을 통과하여 케이스(40)의 상부에 형성된 폐기열가스 배출구멍(46)으로 배출되는 과정에서 나선형 순환파이프(30)에 연도(32)를 형성하고 흡수구(52)로 흡수되어 내부관(20) 내부의 배수통로를 통과한 후 배수구(52-1)로 배출되는 물이 가열되어 온수가 생성되는 단계로 폐기열이 회수된다.
본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치에 있어서 폐기열가스는 배기관(230)을 통과하여 200～300℃의 가스로 터보송풍기(100) 내부로 유입되기 때문에 모터(102) 자체가 고열에 의하여 고장나는 문제점이 있다. 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치에 있어서 터보송풍기(100)는 모터(102)와 송풍팬(104) 사이에 일정한 간격이 유지되도록 지지축(106)으로 연결되어 있으며 모터(102)의 축부로 전달되는 열이 공기냉각되도록 지지축(106)에 다수개의 공기관통구(108)가 형성되어 있다. 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치에 장착된 터보송풍기(100)는 송풍팬(104)의 중심부가 진공상태로 유지되면서 공기관통구(108)를 통하여 찬공기가 흡입되면 모터(106)의 축부로 열이 전달되는 것을 막아준다. 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치에 있어서 터보송풍기(100)는 모터의 축부가 냉각될 수 있는 터보송풍기를 장착해야 한다.
본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치는 연도(32)를 통과하여 폐기열가스 배출구(92)로 배출되는 폐기열가스의 가스량과 가스유속을 폐기열가스 흡입구(92-1)에서 흡수되는 폐기열가스의 가스량과 가스유속과 동일하게 조절하는 것이 바람직하다. 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치에서 연도(32)를 통과하는 폐기열가스량 의 조절은 폐기열가스가 나선형 흡수코일홈(24)을 통과하여 배출구(92)로 배출되는 과정에서 폐기열가스가 접촉하는 나선형 흡수코일홈(24)의 접촉면적을 조절하여 폐기열가스의 양을 조절하거나 나선형 순환파이프(30)의 흡수코일홈 입구부(26)의 갯수를 조절하여 폐기열가스의 양을 조절할 수 있다. 또한 본 발명의 폐기열회수용 열교환 장치에서 연도(32)를 통과하는 폐기열가스량의 조절은 폐기열가스 흡입구(92-1)의 외부통로에 댐퍼(damper)와 같은 흡입조절부(140)를 설치하거나 폐기열가스 배출구(92)의 외부통로에 댐퍼(damper)와 같은 배기조절부(140-1)를 설치하여 연도(32)를 통과하는 폐기열가스의 양을 조절할 수 있다.
폐기열가스를 기기 내부로 유입하고 상기 기기의 내부에 전열관(200)을 설치하여 물을 전열관(200)으로 통과시킴으로써 폐기열을 회수하는 폐기열회수용 열교환 장치에 있어서 목욕탕, 사우나 또는 찜질방에 설치된 보일러(210)의 배기관(230)에 설치 경우 버너(220)를 사용하여 연소실(212)의 연료를 연소시키면 보일러(210)의 폐기열가스는 배기관(230)을 통과하여 200～300℃의 가스로 공기중에 배출되는데 보일러(210)의 배기관(230)에 본 발명의 전열관(200)을 설치하는 경우 나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치에서 폐기열을 회수하여 25～60℃로 공기중에 배출되며 종래의 보일러에 비하여 열효율을 5～30% 증가시켜 연료비용과 가동비용을 절감하고 간접열교환방식의 보일러에서 폐기열의 회수를 고효율로 극대화할 수 있다.
본 발명은 외부관(10)과 내부관(20) 사이에 형성된 나선형 흡수코일홈(24)으 로 폐기열가스를 통과시켜 나선형 순환파이프(30)에 연도(32)를 형성하여 연도(32)와 접촉하고 있는 내부관(20) 내부의 배수통로로 물을 통과시켜 온수를 공급받을 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명은 외부관(10)과 내부관(20) 사이의 나선형 흡수코일홈(24)이 형성된 나선형 순환파이프(30)를 전열관으로 구성하여 전열면적이 넓기 때문에 열수집의 효과가 증가되고 소형으로 제작하여 온수의 공급이 가능하며 중형 및 소형 보일러 뿐만 아니라 대형보일러에 적용하여 연료와 가동비용을 절감하는 효과가 있다. 또한 본 발명은 외부관(10)과 내부관(20) 사이의 나선형 흡수코일홈(24)이 형성된 나선형 순환파이프(30)를 전열관으로 구성하여 제작이 용이하며 인건비가 절감되어 제조원가를 낮출 수 있고 간접열교환방식의 보일러에서 폐기열의 회수를 극대화할 수 있는 효과가 있어 보일러산업 및 연료산업상 매우 유용한 것이다.

Claims (4)

  1. 폐기열가스를 기기 내부로 유입하고 상기 기기의 내부에 전열관을 설치하여 물을 전열관으로 통과시킴으로써 폐기열을 회수하는 폐기열 회수용 열교환 장치에 있어서, 상기 폐기열 회수용 열교환 장치는 외주면 상부에 다수개의 폐기열가스 배출구멍(46)이 형성되어 있고 외주면 하부에 다수개의 폐기열가스 흡입구멍(46-1)이 형성된 원통형의 케이스(40); 상기 케이스(40)의 내부에 여러겹의 원형 배열형태로 다수개가 장착되어 있으며, 원통형 형태의 외부관(10) 내부에 원통형 형태의 내부관(20)이 내장되어 있고, 상기 외부관(10)은 내부에 관통구(12)가 형성되어 있으며, 상기 관통구(12)는 폐기열 가스의 유입량을 증가시키도록 폐기열가스가 흡입되는 입구에 관통돌기(14)가 형성되어 있고, 상기 내부관(20)은 내부에 배수관통구(22)가 형성되어 있고 외주면에 3차원적 다줄 나선형으로 선회하여 형성된 나선형 흡수코일홈(24)이 형성되어 있으며 외주면 하단에 1개 또는 다수개의 흡수코일홈 입구부(26)가 형성되어 있는 다줄나선형 순환파이프(30); 폐기열가스가 접촉되는 접촉면이 증가되도록 외부관(10)과 내부관(20) 사이에 형성된 폐기열가스의 연도(32) 내부에 장착된 스프링코일(29); 상기 다줄나선형 순환파이프(30)의 상부에 고정되어 있으며 흡수구(52)가 형성된 상부고정판(50); 흡수된 물이 저장될 수 있는 물자켓이 형성되도록 일정한 공간이 형성되어 있으며 다수개의 지지대(64)로 지지된 상태로 장착되어 있고 다수개의 고정구(62)에 나선형 순환파이프(30)의 배수관통구(22) 외주면 상단이 고정된 상태로 상부고정판(50)의 하부에 장착된 상부격판(60); 배출되는 폐기열가스가 저장될 수 있는 폐기열가스자켓이 형성되도록 일정한 공간이 형성되어 있으며 다수개의 고정구(72)에 나선형 순환파이프(30)의 외부관 외주면 상단이 고정된 상태로 상부격판(60)의 하부에 장착된 상부방열판(70); 상기 상부고정판(50)과 상부격판(60)을 고정하는 상부고정테(80); 폐기열가스자켓에서 폐기열가스 배출구멍(46)을 통과하여 배출되도록 케이스(40)의 외주면 상부에 장착되어 있으며 폐기열가스 배출구(92)가 형성된 폐기열가스 배출관(90); 상기 나선형 순환파이프(30)의 하부에 고정되어 있으며 배수구(52-1)가 형성된 하부고정판(50-1); 배수된 물이 저장될 수 있는 물자켓이 형성되도록 일정한 공간이 형성되어 있으며 다수개의 지지대(64-1)로 지지된 상태로 장착되어 있고 다수개의 고정구(62-1)에 나선형 순환파이프(30)의 배수관통구(22) 외주면 하단이 고정된 상태로 하부고정판(50-1)의 상부에 장착된 하부격판(60-1); 흡입되는 폐기열가스가 저장될 수 있는 폐기열가스자켓이 형성되도록 일정한 공간이 형성되어 있으며 다수개의 고정구(72-1)에 나선형 순환파이프(30)의 외부관 외주면 하단이 고정된 상태로 하부격판(60-1)의 상부에 장착된 하부방열판(70-1); 상기 하부고정판(50-1)과 하부격판(60-1)을 고정하는 하부고정테(80-1); 폐기열가스가 폐기열가스 흡입구멍(46-1)을 통과하여 폐기열가스자켓에 흡입되도록 케이스(40)의 외주면 하부에 장착되어 있으며 폐기열가스 흡입구(92-1)가 형성된 폐기열가스흡입관(90-1); 및 상기 폐기열가스 흡입구(92-1)에 장착된 터보송풍기(100)로 구성되어 있으며, 상기 터보송풍기(100)에서 공급된 폐기열 가스가 외부관(10)과 내부관(20) 사이의 나선형 흡수코일홈(24)에 형성된 연도(32)를 통과하면서 연도(32)와 접촉되어 있는 내부관(20)의 내부 배수통로로 통과되는 물이 온수로 생성되는 것을 특징으로 하는 다줄나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 폐기열회수용 열교환 장치는 폐기열가스가 나선형 흡수코일홈(24)을 통과하여 배출구(92)로 배출되는 과정에서 폐기열가스가 접촉하는 나선형 흡수코일홈(24)의 접촉면적을 조절하여 연도(32)를 통과하는 폐기열가스의 양을 조절하는 방법: 나선형 순환파이프(30)의 흡수코일홈 입구부(26)의 갯수를 조절하여 연도(32)를 통과하는 폐기열가스의 양을 조절하는 방법; 및 폐기열가스 흡입구(92-1)의 외부통로에 흡입조절부(140)를 설치하거나 폐기열가스 배출구(92)의 외부통로에 배기조절부(140-1)를 설치하여 연도(32)를 통과하는 폐기열가스의 양을 조절하는 방법 중에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 연도(32)를 통과하는 폐기열가스의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 다줄나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 터보송풍기(100)는 모터(102)와 송풍팬(104) 사이에 일정한 간격이 유지되도록 지지축(106)으로 연결되어 있으며 모터(102)의 축부로 전달되는 열이 공기냉각되도록 지지축(106)에 다수개의 공기관통구(108)가 형성되어 있으며, 송풍팬(104)의 중심부가 진공상태로 유지되면서 공기관통구(108)를 통하여 찬공기가 흡입되면 모터(106)의 축부로 열이 전달되는 것을 막아주는 것을 특징으로 하는 다줄나선형 순환파이프 구조의 폐기열회수용 열교환 장치.
  4. 삭제
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