KR101064871B1 - 선박에 사용되는 가스 히터기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기가스의 열원으로 공기를 열교환시켜 공기의 가열효율을 높일 수 있도록 한 선박에 사용되는 가스 히터기를 제공한다.

이를 구현하기 위한 본 발명은 내부가 비어 있으며 측면에는 상, 하로 외부공기 흡입구멍과 가열공기 배출구멍이 각각 관통 형성된 하우징과, 상기 하우징 내부에 설치되며 외부에서 인가된 전원으로 구동하며 상기 외부공기 흡입구멍을 통해 외부공기를 흡입하여 가열공간으로 배출하는 블로워와, 상기 가열공간에 설치되며 가스버너에서 점화된 화염으로 상기 가열공간으로 배출된 외부 공기를 가열시키는 연소로를 포함하며, 상기 연소로의 후방에는 연소과정에서 발생한 배기가스를 공급받아 순환시키며 상기 가열공기 배출구멍으로 배출되는 가열공기를 배기가스의 열원으로 열교환시키는 하부 열교환기와, 상기 하부 열교환기의 위쪽에 구획판을 사이에 두고 설치되며 상기 하부 열교환기를 순환하는 배기가스를 공급받아 순환시키며 상기 외부공기 흡입구멍으로 흡입되는 외부공기를 배기가스의 열원으로 열교환시키는 상부 열교환기가 더 포함되어 설치된 것을 기술적 요지로 한다.

선박, 가스, 연소로, 상, 하부 열교환기

Description

선박에 사용되는 가스 히터기{gas heater}

본 발명은 선박의 내부에 공간을 구획시키는 강철판에 도장 작업을 행하는 과정에서 강철판을 신속하게 가열시켜 최적의 도장 환경을 조성할 수 있도록 한 선박에 사용되는 가스 히터기에 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 배기가스의 열원으로 공기를 열교환시켜 공기의 가열효율을 높일 수 있도록 한 선박에 사용되는 가스 히터기에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 많은 양의 강철판이나 강철빔을 사용하게 되므로, 산화작용으로부터 이들의 표면을 보호하기 위해 도장이 필요하게 된다.

그런데, 강철재는 그 특성상 표면에 습기가 잔류하거나 저온인 상태에서는 원활한 도장이 이루어지지 않기 때문에 도장 작업에 앞서 제습과 가열이 필요하다. 특히 선박 내부의 경우 도장할 철판의 표면에 습기의 침투가 용이하고 또한 철판의 온도가 낮아 통상 사전가열을 하게 되는 데, 이때 발열장치가 필요하다. 또 도장 이후 신속한 도장층의 건조를 위해서도 발열건조장치가 필수적이다.

전통적으로 선박의 내부 도장을 위한 건조장치로서 전기히터나 보일러를 통한 열교환방식의 건조장치가 널리 사용되어 왔다.

전기히터의 경우 대규모의 전력소모 대비 매우 낮은 에너지 효율로 인해 비용이 증가되는 문제점과 전기적 도전 특성을 갖는 강철판재 내에 설치함에 따른 높은 감전사고의 위험성을 가진다. 그리고 보일러 등과 같이 유류연료를 이용하는 경우 환경오염을 일으키는 문제점과 함께 열교환장치의 특성상 구조가 복잡해지고 사이즈가 증가되는 단점을 가진다.

한편, 근래 들어서는 프레임상에 구비된 연소실, 상기 연소실 입구 또는 내부에 설치되며 상기 연소실의 상부면 또는 측면에 형성된 브로워와 연결된 직화방식 가스버너와, 상기 연소실의 한쪽에 형성된 덕트와, 상기 덕트와 연결되고 모터의 구동으로 작동하여 열기를 송풍하는 터보 팬으로 구성한 선박도장 건조장치가 개시된 바 있다.

위와 같은 구성의 선박도장 건조장치는 열풍을 발생시키기 위해 컨트롤박스를 제어하여 직화방식 가스버너의 점화와 동시에 브로워 및 터보 팬을 작동시키는 것으로 연소실 내 가스버너가 점화되도록 하고, 터보 팬의 작동으로 상기 연소실 내부로 흡입되는 외부 공기는 가스버너의 고온의 열기에 의해 데워진 다음, 상기 연소실과 연결된 덕트를 통해 상기 터보 팬 내부로 흡입되고, 상기 터보 팬 내부에 흡입된 고온의 열기는 댐퍼를 통해 송풍, 배출되도록 하고 있다.

그러나 종래 선박도장 건조장치는 흡입되는 버너에서 발생하는 열원만으로 외부 공기를 가열시키도록 구성할 뿐, 열교환작용을 통해 외부 공기를 가열시킬 수 있는 수단이 구비되지 못함에 따라 공기의 가열효율이 떨어짐은 물론, 불필요한 에너지 낭비를 초래하는 결과를 가져왔다.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 배기가스가 가지는 열원을 이용하여 가스버너의 열원으로 가열된 공기를 다시 열교환시키도록 하여 가열효율을 높일 수 있는 선박에 사용되는 가스 히터기를 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 블로워의 동작으로 흡입되는 외부공기를 배기가스의 열원으로 열교환시켜 외부공기를 미리 데워주도록 함으로서 공기 가열에 소모되는 에너지 낭비를 줄일 수 있는 선박에 사용되는 가스 히터기를 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 선박의 가스 히터기에 있어서, 내부가 비어 있으며 측면에는 상, 하로 외부공기 흡입구멍과 가열공기 배출구멍이 각각 관통 형성된 하우징과, 상기 하우징 내부에 설치되며 외부에서 인가된 전원으로 구동하며 상기 외부공기 흡입구멍을 통해 외부공기를 흡입하여 가열공간으로 배출하는 블로워와, 상기 가열공간에 설치되며 가스버너에서 점화된 화염으로 상기 가열공간으로 배출된 외부 공기를 가열시키는 연소로를 포함하며, 상기 연소로의 후방에는 연소과정에서 발생한 배기가스를 공급받아 순환시키며 상기 가열공기 배출구멍으로 배출되는 가열공기를 배기가스의 열원으로 열교환시키는 하부 열교환기 와, 상기 하부 열교환기의 위쪽에 구획판을 사이에 두고 설치되며 상기 하부 열교환기를 순환하는 배기가스를 공급받아 순환시키며 상기 외부공기 흡입구멍으로 흡입되는 외부공기를 배기가스의 열원으로 열교환시키는 상부 열교환기가 더 포함되어 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 하부 열교환기는 연소로를 관통한 상태에서 양측으로 일정거리 떨어진 상태로 각각 배치되며 연소과정에서 발생한 배기가스를 공급받는 복수개의 하부덕트들과, 상기 하부덕트들을 서로 연결 구성하며 상기 하부덕트로 공급되는 배기가스를 순환시키는 적어도 하나 이상의 열교환파이프로 구성함이 바람직하다.

상기 상부 열교환기는 상기 하부덕트의 상단에 각각 연결되며 상기 하부덕트를 순환한 배기가스를 공급받는 복수개의 상부덕트들과, 상기 상부덕트들을 서로 연결 구성하며 상기 상부덕트로 공급되는 배기가스를 순환시키는 적어도 하나 이상의 열교환파이프로 구성함이 바람직하다.

본 발명에 따른 선박에 사용되는 가스 히터기는 하부 열교환기를 통해 연소과정에서 발생한 배기가스를 순환시켜 상기 배기가스가 가지는 열원을 이용하여 가열된 공기를 다시 열교환시키도록 함으로서 가열효율을 높일 수 있는 작용효과를 구현한다.

또한 본 발명은 흡입되는 외부공기를 열교환시켜 외부공기를 미리 데워주도록 함으로서 공기 가열에 소모되는 에너지 낭비를 줄일 수 있는 상승적인 효과를 구현하게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 기술하기로 한다.
후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
본 발명에서는 선박의 내부에 공간을 구획시키는 강철판에 도장 작업을 행하기에 앞서, 도장할 철판의 표면을 사전에 가열토록 함으로서 기온이나 습기에 상관없이 강철판의 표면으로 도장이 원활히 칠해질 수 있도록 하여 최적의 도장환경을 조성할 수 있도록 한 선박에 사용되는 가스 히터기를 구현하고자 한다.
첨부된 도 1은 본 발명에서 구현하고자 하는 선박에 사용되는 가스 히터기의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 선박에 사용되는 가스 히터기(100)는 내부가 비어 있는 하우징(10)으로 외형을 구성하고, 상기 하우징(10)의 내부에는 수평격판(12)을 사이에 두고 블로워 설치공간(14)과, 가열공간(16)이 각각 구획 형성된다. 또한 상기 하우징(10)의 측면 위, 아래에는 블로워(22)의 구동에 따라하우징(10) 내부로 외부공기를 흡입하는 외부공기 흡입구멍(18)과, 가열된 공기를 배출하는 가열공기 배출구멍(20)이 각각 형성된다. 상기 가열공기 배출구멍(20)에는 토출구(60)가 설치되며, 상기 토출구(60)는 가열공기 배출구멍(20)으로 배출된 가열공기를 외부로 토출시키게 된다.
상기 블로워 설치공간(14)에는 블로워(22)가 설치된다. 상기 블로워(22)는 외부에서 인가된 전류로 구동하며 외부공기 흡입구멍(18)을 통해 외부공기를 흡입하여 연소로(24)가 설치되어 있는 가열공간(16)으로 강제 배출시키게 된다. 이때 흡입되는 외부공기는 후술하는 상부 열교환기(40)를 통과하는 과정에서 열교환되어 일정온도로 데워진 상태로 흡입되어 진다.
상기 가열공간(16)에는 연소로(24)가 설치된다. 상기 연소로(24)는 원통체 형태로 내부에는 가스버너(26)의 점화로 인해 발생한 화염으로 데워지는 연소챔버(25)가 형성되어 가열공간(16)으로 공급된 외부공기를 가열시키게 된다.
한편, 상기 연소로(24)의 뒤쪽에는 상, 하부 열교환기(30, 40)가 구비된다. 상기 상, 하부 열교환기(30, 40)는 가스를 연소시키는 과정에서 불완전 연소로 인해 발생한 배기가스를 대기로 방출시키는 과정에서 상기 배기가스가 가지는 열원을 이용하여 외부공기 및 가열공기를 열교환 시킬 목적으로 제공되는 수단을 말한다.
첨부된 도 2와 도 3은 연소로에 설치되는 상, 하부 열교환기의 구성을 보다 상세하게 도시한 도면들이다.
도시된 바와 같이, 하부 열교환기(30)는 양측으로 일정거리 떨어진 상태로 배치되는 복수개의 하부덕트(32)들과, 상기 하부덕트(32)들 사이를 연결하는 다수개의 열교환파이프(34)들을 포함하여 구성한다.
상기 하부덕트(32)는 직사각 단면 형태를 가지며 내부가 비어있는 상태로 상단(32a)은 개방시켜 구성하고, 하부덕트(32)의 하단(32b)은 연소로(24)를 관통한 상태로 연소로(24)의 내부 공간과 연통시켜 연소과정에서 발생한 배기가스를 공급받도록 한다.
상기 열교환파이프(34)는 두개의 하부덕트(32) 사이에 위치한 상태에서 그 양단부를 하부덕트(34)에 각각 연결시켜 상기 하부덕트(32)로 공급되는 배기가스를 순환시켜 가열공기를 열교환시키게 된다.
상기 상부 열교환기(40)는 양측으로 배치되는 복수개의 상부덕트(42)들과, 상기 상부덕트(42)들 사이를 연결하는 다수개의 열교환파이프(44)들을 포함하여 구성한다.
상기 상부덕트(42)는 직사각의 단면 형태를 가지며 내부가 비어있는 상태로 상단(42a)은 폐쇄시켜 구성하고, 하단(42b)은 개방시킨 상태에서 전술한 하부덕트(32)의 위쪽에 각각 배치되도록 구성한다. 상기 상부덕트(42)는 그 개방된 하단(42a)을 하부덕트(32)의 개방된 상단(32a)에 연결시켜 하부 열교환기(30)를 순환한 배기가스를 공급받도록 한다.
상기 열교환파이프(44)는 두개의 상부덕트(42) 사이에 위치한 상태에서 그 양단부를 상부덕트(42)에 각각 연결시켜 상기 상부덕트(42)로 공급되는 배기가스를 순환시켜 외부공기를 열교환시키게 된다.
한편, 상기 상, 하부 열교환기(30, 40) 사이에는 구획판(50)이 설치된다. 상기 구획판(50)은 상기 상, 하부 열교환기(30, 40)가 설치되는 하우징(10)의 공간을 상, 하로 구획시켜 외부공기 흡입구멍(18)을 통해 흡입되는 외부 공기와, 가열공기 배출구멍(20)을 통해 배출되는 가열 공기가 서로 섞이는 것을 차단하게 된다. 상기 구획판(50)의 전면에는 양측으로 통과구멍(52)들이 관통 형성되며, 상기 통과구멍(52)들은 하부덕트(32)의 개방된 상단(32a)과, 상부덕트(42)의 개방된 하단(32b) 사이에 위치하며 하부덕트(32)를 순환한 배기가스를 상부덕트(42)로 통과시키게 된다.
이하, 본 발명에 따른 선박에 사용되는 가스 히터기의 작용을 도 1을 참조하여 기술하기로 한다.
선박의 내부 공간을 구획시키는 강철판을 건조시킬 때에는 블로워(22)로 전원을 인가하여 구동시키게 되면, 외부공기는 하우징(10)의 측면에 형성된 외부공기 흡입구멍(18)을 통해 상부 열교환기(40)를 통과한 후, 외부공기 흡입구멍(18)을 통해 블로워(22)로 강제 흡입되어 지고, 흡입된 외부공기는 하우징(10) 내부의 가열공간(16)으로 배출되어 진다. 이때 외부공기는 상부 열교환기(40)를 통과하는 과정에서 배기가스가 가지는 열원에 의해 열교환되어 일차적으로 일정 온도 이상으로 데워진 상태로 흡입되어 진다.
이와 함께 가스버너를 점화시켜 가열공간에 설치되어 있는 연소로(24)의 연소챔버(25)을 데워주게 되면 가열공간(16)으로 공급된 외부공기는 연소로의 열원에 의해 가열되어 진다.
다음, 가열된 공기는 하우징(10)의 가열공기 배출구멍(20)을 통과한 후, 토출구(60)를 통해 외부로 토출되며 강철판을 건조시키게 되는 데, 이때 가열공기는 하부 열교환기(30)를 통과하는 과정에서 배기가스가 가지는 열원으로 열교환되며 더욱 가열된 상태에서 가열공기 배출구멍(20)으로 배출될 수 있게 된다.
구체적으로 가스버너는 가스를 연소시키는 과정에서 다량의 배기가스를 발생시키게 되는 데, 이때 발생된 배기가스는 연소로(24)의 연소챔버(25)를 거쳐 상기 연소로(24)에 설치되어 있는 상, 하부 열교환기(30, 40)로 순환되며 외부공기와 가열공기를 열교환시키게 된다.
즉,가열공기 배출구멍(20)에 위치하고 있는 하부 열교환기(30)의 하부덕트(32)로 배기가스가 공급되면, 공급된 배기가스는 두개의 하부덕트(32)를 연결하는 열교환파이프(34)를 순환하게 되는 데, 이때 가열공기는 상기 열교환파이프(34)를 통과하는 과정에서 열교환된 후, 더욱 가열된 상태에서 가열공기 배출구멍(20)으로 배출될 수 있게 되는 것이다.
또한 배기가스는 상기 하부덕트(32)를 지나 외부공기 흡입구멍(18)에 위치하고 있는 상부 열교환기(40)의 상부덕트(42)로 공급된 후, 두개의 상부덕트(42)를 연결하는 열교환파이프(44)를 순환하게 되는 데, 이때 외부공기는 상기 열교환파이프(44)를 통과하는 과정에서 열교환된 후, 일정온도로 데워진 상태에서 가열공간(16)으로 배출될 수 있게 되는 것이다.
즉, 본 발명은 하부 열교환기(30)를 통해 가스버너(26)의 열원으로 가열된 공기를 다시 열교환시키도록 함으로서 가열효율을 높일 수 있으며, 아울러 상부 열교환기(40)를 통해 흡입되는 외부공기를 열교환시켜 일차 데워주도록 함으로서 공기 가열에 소모되는 에너지 낭비를 줄일 수 있는 효과를 구현하게 된다.

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도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박의 가스 히터기의 전체 구성을 도시한 도면.

도 2는 도 1에서 도시하고 있는 하우징 내부에 설치되는 연소로 및 상, 하부 열교환기의 구성을 입체적으로 도시한 도면.

도 3은 도 2의 A-A선을 따라 절개하여 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 하우징 18: 외부공기 흡입구멍

20: 가열공기 배출구멍 22: 블로워

24: 연소로 30: 하부 열교환기

40: 상부 열교환기 50: 구획판

Claims (3)

1. 선박의 가스 히터기에 있어서,

   내부가 비어 있으며 측면에는 상, 하로 외부공기 흡입구멍(18)과 가열공기 배출구멍(20)이 각각 관통 형성된 하우징(10)과;

   상기 하우징(10) 내부에 설치되며 외부에서 인가된 전원으로 구동하며 상기 외부공기 흡입구멍(18)을 통해 외부공기를 흡입하여 가열공간(16)으로 배출하는 블로워(22)와;

   상기 가열공간(16)에 설치되며 가스버너(26)에서 점화된 화염으로 상기 가열공간(16)으로 배출된 외부 공기를 가열시키는 연소로(24)를 포함하며;

   상기 연소로(24)의 후방에는;

   연소과정에서 발생한 배기가스를 공급받아 순환시키며 상기 가열공기 배출구멍(20)으로 배출되는 가열공기를 배기가스의 열원으로 열교환시키는 하부 열교환기(30)와;

   상기 하부 열교환기(30)의 위쪽에 구획판(50)을 사이에 두고 설치되며 상기 하부 열교환기(30)를 순환하는 배기가스를 공급받아 순환시키며 상기 외부공기 흡입구멍(18)으로 흡입되는 외부공기를 배기가스의 열원으로 열교환시키는 상부 열교환기(40)가 더 포함되어 설치된 것을 특징으로 하는 선박의 가스 히터기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 하부 열교환기(30)는;

   연소로(24)를 관통한 상태에서 양측으로 일정거리 떨어진 상태로 각각 배치되며 연소과정에서 발생한 배기가스를 공급받는 복수개의 하부덕트(32)들과;

   상기 하부덕트(32)들을 서로 연결 구성하며 상기 하부덕트(32)로 공급되는 배기가스를 순환시키는 적어도 하나 이상의 열교환파이프(34)로 구성함을 특징으로 하는 선박의 가스 히터기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 상부 열교환기(40)는;

   상기 하부덕트(32)의 상단에 각각 연결되며 상기 하부덕트(32)를 순환한 배기가스를 공급받는 복수개의 상부덕트(42)들과;

   상기 상부덕트(42)들을 서로 연결 구성하며 상기 상부덕트(42)로 공급되는 배기가스를 순환시키는 적어도 하나 이상의 열교환파이프(44)로 구성함을 특징으로 하는 선박의 가스 히터기.

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