KR101422348B1

KR101422348B1 - 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러

Info

Publication number: KR101422348B1
Application number: KR1020120118561A
Authority: KR
Inventors: 김대식
Original assignee: 김대식
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2014-07-22
Also published as: KR20120135148A

Abstract

본 발명의 목적은 난방용 온수의 가열시간을 줄일 수 있고, 구조가 간단하고, 에너지를 절감할 수 있으며, 친환경 열에너지를 발생할 수 있고, 전기에너지를 열에너지로 변환할 수 있을 뿐만 아니라, 소음의 발생을 줄일 수 있는 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러를 제공하는데 있다.

Description

터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러{HOT WATER AND PLENUM HEATING BOILER USING TURBOFAN ENGINE}

본 발명은 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 난방용 온수의 가열시간을 줄일 수 있고, 구조가 간단하고, 에너지를 절감할 수 있으며, 친환경 열에너지를 발생할 수 있고, 전기에너지를 열에너지로 변환할 수 있을 뿐만 아니라, 소음의 발생을 줄일 수 있는 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러에 관한 것이다.

종래로부터 널리 알려진 히트펌프 보일러는 특허공개번호 제10-2011-0043260호(공개일자 2011년04월27일)에 개시되어 있다.

상기 특허공개번호 제10-2011-0043260호에 개시되어 있는 히트펌프 보일러는 사각케이스 형태로 형성된 본체와; 상기 본체의 내부에 사각케이스 형태로 설치되되, 내측으로는 이중 나선관 형태의 예열부와 급탕가열부및 난방가열부가 순차적으로 설치되어 냉매와 직수가 열교환 되도록 구성된 온수탱크와; 상기 본체의 내부에 원통 형태로 설치되되, 냉매를 압축시켜 냉매를 고온 고압의 상태로 온수탱크의 예열부와 급탕가열부 및 난방가열부에 공급되도록 구성된 압축기와; 상기 온수탱크를 거치면서 고압 액화된 냉매를 유입구로 받아들여 감압시킨 후 증발기로 보내도록 구성된 팽창밸브와; 상기 팽창밸브를 거치면서 저온 저압 액화 상태의 냉매를 유입구로 받아들여 외부로부터 열을 흡수하면서 증발하여 저온 저압의 기체 상태로 변화시킨 후 압축기의 유입구로 공급하도록 온수탱크의 외부벽면과 맞접하도록 설치된 증발기로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 히트펌프 보일러는 직사각 케이스 형태의 본체 내부로 온수탱크와 압축기, 팽창밸브 및 증발기 등이 모두 내재된 스탠드형 보일러의 형태로 제작하여 보일러의 설치가 용이하고, 별도의 실외기가 필요치 않아 설치 비용을 줄일 수 있고, 또한, 팽창밸브를 거친 저온 저압 액화 상태의 냉매가 기체상태의 냉매로 빠르게 증발되도록 증발기를 온수탱크의 외부 벽면에 부설하여 온수탱크에서 발생되는 열을 증발기에 공급하여 열효율과 제상기능을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 보일러 외부로부터 유입된 직수가 예열부를 거쳐 예열된 후 급탕가열부와 온수탱크 본체로 유입되도록 함으로써 온수탱크 내부의 온도가 낮아지지 않을 뿐만 아니라 급탕용 온수의 온도 또한 신속하게 가열되는 효과가 있다.

그런데, 종래의 히트펌프 보일러는 난방용 온수의 가열시간을 줄일 수 없고, 구조가 복잡하고, 에너지를 절감할 수 없고, 또한 친환경 열에너지를 발생할 수 없으며, 전기에너지를 열에너지로 변환할 수 없을 뿐만 아니라, 소음의 발생을 줄일 수 없다는 등의 여러 가지 문제점이 있었다.

특허등록 제10-1104362호 특허등록 제10-0215283호

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 난방용 온수의 가열시간을 줄일 수 있으며, 구조가 간단한 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 에너지를 절감할 수 있는 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 친환경 열에너지를 발생할 수 있는 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기에너지를 열에너지로 변환할 수 있는 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 소음의 발생을 줄일 수 있는 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러는 직류 전원을 받아서 한쪽 방향으로 구동되는 BLDC 모터와; 상기 BLDC 모터의 축에 커플러 개재하여 결합되며, 상기 BLDC 모터의 구동력을 받아 회전되는 샤프트와; 상기 샤프트의 선단부에 설치되어 상기 샤프트의 회전에 따라 발생되는 열에 의해 도입구를 통해 도입되는 공기를 뜨겁게 가열하여 가열공기 배출배관을 통해 배출하는 터보팬 엔진과; 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 베어링이 수용됨과 동시에, 상기 샤프트의 양단을 기밀하게 밀폐시키도록 지지하는 한쌍의 메커니컬 실이 내측 양단에 설치되며, 상기 샤프트의 선단부에 설치된 상기 터보팬 엔진의 회전에 따라 발생된 열이 상기 샤프트를 통해 전달되는 열을 냉각시키는 냉각실과; 상기 냉각실의 열을 냉각시킴에 따라 따뜻해진 냉각액을 냉각액 회수배관을 통해 받아서 저류하는 냉각액탱크와; 상기 냉각액탱크에 저류된 냉각액을 냉각액 배출배관을 통해 받아서 차게 냉각시키는 냉각용 열교환기와; 상기 냉각용 열교환기에서 차게 냉각된 냉각액를 냉각액 공급배관을 통해 상기 냉각실에 공급하도록 냉각액 공급배관 사이에 설치된 냉각액 펌프와; 순환수 도입구를 통해 도입된 물을 따뜻하게 열교환한 온수를 온수배출구 및 온수 배출배관을 통해 배출하는 열교환기와; 상기 열교환기의 온수 배출구에서 배출되는 온수를 온수 배출배관을 통해 받아 물주입구를 통해 주입되어 저장된 물을 따뜻하게 열교환한 난방수를 난방수 출구를 통해 난방배관에 배출하여 실내를 난방하는 열교환탱크와; 상기 열교환탱크 내에 배설되어 상기 열교환기의 온수 배출구에서 배출되는 온수를 온수 배출배관을 통해 받아 물도입구를 통해 도입된 물을 열교환한 급탕을 급탕출구를 통해 목욕탕 및 수영장에 각각 배출하는 열교환배관과; 상기 열교환탱크 내에 저장된 물과 상기 열교환배관 내를 흐르는 물을 따뜻하게 열교환함에 따라 온도가 떨어진 물을 순환수 배출배관을 통해 상기 열교환기 내로 배출시키도록 순환수 배출배관에 접속되어 펌핑하는 순환펌프와; 상기 터보팬 엔진에서 뜨겁게 가열된 공기를 다시 가열하기 위하여 가열공기 배출배관에서 분기된 피드백 배관에 설치되어 뜨겁게 가열된 공기의 피드백 양을 단속하는 제1 밸브와; 상기 열교환탱크 내의 압력이 미리 설정된 압력보다 높거나 또는 상기 열교환탱크 내의 온도가 미리 설정된 온도보다 높을 경우에 상기 열교환탱크 내의 압력 또는 온도를 낮추도록 상기 열교환탱크 내의 내의 증기를 외부로 배출하는 안전밸브와; 상기 열교환기의 회수공기 배출구에 일측이 접속되며, 상기 터보팬 엔진의 도입구에 타측이 접속된 회수공기 배출배관에 설치되어 회수공기에 함유된 이물질을 필터링하는 스트레이너와; 상기 회수공기 배출배관에서 분기된 회수공기 배출분기관에 설치되어 난방필요공간으로 회수공기의 배출을 단속하는 제2 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러에 의하면, 난방용 온수의 가열시간을 줄일 수 있고, 구조가 간단하고, 에너지를 절감할 수 있으며, 친환경 열에너지를 발생할 수 있고, 전기에너지를 열에너지로 변환할 수 있을 뿐만 아니라, 소음의 발생을 줄일 수 있다는 등의 여러 가지 뛰어난 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 2는 도 1의 열교환기를 확대하여 개략적으로 도시한 요부 확대도이다.
도 3은 도 2에서 열교환기의 물도입구를 통해 도입된 물이 열교환되면서 온수 배출구를 통해 배출되는 과정을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 2에서 열교환 파이프의 구조를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러에 관하여 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러는 직류 전원을 받아서 한쪽 방향으로 구동되는 BLDC 모터(10 ; BLDC(Brushless DC 모터)라고도 한다)와; 상기 BLDC 모터(10)의 축(10a)에 커플러(15)를 개재하여 결합되며, 상기 BLDC 모터(10)의 구동력을 받아 회전되는 샤프트(30)와; 상기 샤프트(30)의 선단부에 설치되어 상기 샤프트(30)의 회전에 따라 발생되는 열에 의해 도입구(40a)를 통해 도입되는 공기를 뜨겁게 가열하여 가열공기 배출배관(41)을 통해 배출하는 터보팬 엔진(40)과; 상기 샤프트(30)를 회전가능하게 지지하는 베어링(50a)이 수용됨과 동시에, 상기 샤프트(30)의 양단을 기밀하게 밀폐시키도록 지지하는 한쌍의 메커니컬 실(50b ; mechanical seals)이 내측 양단에 설치되며, 상기 샤프트(30)의 선단부에 설치된 상기 터보팬 엔진(40)의 회전에 따라 발생된 열이 상기 샤프트(30)를 통해 전달되는 열을 냉각시키는 냉각실(50)과; 상기 냉각실(50)의 열을 냉각시킴에 따라 따뜻해진 냉각액을 냉각액 회수배관(55a)을 통해 받아서 저류하는 냉각액탱크(55)와; 상기 냉각액탱크(55)에 저류된 냉각액을 냉각액 배출배관(55b)을 통해 받아서 차게 냉각시키는 냉각용 열교환기(56)와; 상기 냉각용 열교환기(56)에서 차게 냉각된 냉각액을 냉각액 공급배관(56a)을 통해 상기 냉각실(50)에 공급하도록 냉각액 공급배관(56a) 사이에 설치된 냉각액 펌프(57)와; 순환수 도입구(60a)를 통해 도입된 물을 따뜻하게 열교환한 온수(또는 열탕)를 온수배출구(60b) 및 온수 배출배관(60c)을 통해 배출하는 열교환기(60)와; 상기 열교환기(60)의 온수 배출구(60b)에서 배출되는 온수를 온수 배출배관(60c)을 통해 받아 물주입구(70a)를 통해 주입되어 저장된 물을 따뜻하게 열교환한 난방수를 난방수 출구(70b)를 통해 난방배관(73)에 배출하여 실내를 난방하는 열교환탱크(70)와; 상기 열교환탱크(70) 내에 배설되어 상기 열교환기(60)의 온수 배출구(60b)에서 배출되는 온수를 온수 배출배관(60c)을 통해 받아 물도입구(70c)를 통해 도입된 물을 열교환한 급탕을 급탕출구(70d)를 통해 목욕탕 및 수영장(75)에 각각 배출하는 열교환배관(80)과; 상기 열교환탱크(70) 내에 저장된 물과 상기 열교환배관(80) 내를 흐르는 물을 따뜻하게 열교환함에 따라 온도가 떨어진 물을 순환수 배출배관(72)을 통해 상기 열교환기(60) 내로 배출시키도록 순환수 배출배관(72)에 접속되어 펌핑하는 순환펌프(90)와; 상기 터보팬 엔진(40)에서 뜨겁게 가열된 공기를 다시 가열하기 위하여 가열공기 배출배관(41)에서 분기된 피드백 배관(41a)에 설치되어 뜨겁게 가열된 공기의 피드백 양을 단속하는 제1 밸브(100)와; 상기 열교환탱크(70) 내의 압력이 미리 설정된 압력보다 높거나 또는 상기 열교환탱크(70) 내의 온도가 미리 설정된 온도보다 높을 경우에 상기 열교환탱크(70) 내의 압력 또는 온도를 낮추도록 상기 열교환탱크(70) 내의 내의 증기를 외부로 배출하는 안전밸브(110)와; 상기 열교환기(60)의 회수공기 배출구(65)에 일측이 접속되며, 상기 터보팬 엔진(40)의 도입구(40a)에 타측이 접속된 회수공기 배출배관(65a)에 설치되어 회수공기에 함유된 이물질을 필터링하는 스트레이너(114 ; strainer)와; 상기 회수공기 배출배관(65a)에서 분기된 회수공기 배출분기관(65b)에 설치되어 난방필요공간(120 ; 예를들면, 실내난방, 농산물 건조기, 양어장 또는 온실 등)으로 회수공기의 배출을 단속하는 제2 밸브(118);를 포함하고 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 열교환기(60)는 원통체(61)와; 상기 원통체(61)의 일측(상부)에 형성되어 가열된 공기를 도입하는 가열공기 도입구(62)와; 상기 가열공기 도입구(62)를 통해 도입되는 가열된 공기가 흐르면서 순환수 도입구(60a) 통해 도입되어 외주면에 흐르는 물을 따뜻하게 열교환하도록 서로 병렬로 배설됨과 동시에, 상기 원통체(61) 내에 배설된 다수의 열교환 배관(63)과; 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 상기 열교환 배관(63)의 외주면에 지그재그로 기밀하게 배설되어서 상기 순환펌프(90)의 펌핑에 의해 도입된 물을 따뜻하게 열교환하면서 온수 배출구(60b)를 통해 배출하도록 가이드하는 가이드 플레이트(64)와; 상기 원통체(61) 내를 흐르는 물을 따뜻하게 열교환함에 따라 온도가 떨어진 공기를 회수공기 배출배관(65a)을 통해 터보팬 엔진(40)으로 배출하는 회수공기 배출구(65);를 포함하고 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 열교환 배관(63)은 그 내부에 열교환 효율을 증가시키도록 길이방향을 따라 트위스트된 철판(63a)이 끼워져 있는 것이 바람직하다.

상기 설명에 있어서, 냉각액으로는 절삭유(cutting oil), 냉각재(coolant), 절삭액(cutting fluid), 연삭액(grinding fluids), 윤활유, 절삭액 또는 부동액 중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

도면에 있어서 미설명부호 75는 상기 열교환탱크(70) 내의 온도를 온도검출센서(도시하지 않음)에 의해 검출하여 온도를 표시하는 온도계이고, 76은 열교환탱크(70) 내의 압력을 압력검출센서(도시하지 않음)에 의해 검출하여 압력을 표시하는 압력계이다.

다음에, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러의 작용에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 도시하지 않은 전원 스위치를 스위칭 온하여 BLDC 모터(10)에 직류전원을 인가하면 BLDC 모터(10)가 회전함에 따라 BLDC 모터(10)의 축(10a)에 커플러(15)를 개재하여 샤프트(30)가 설치되어 있음과 동시에, 상기 샤프트(30)가 터보팬 엔진(40) 및 베어링(50a)에 의해 회전가능하게 지지되어 있으므로, 상기 샤프트(30)가 회전한다.

상기 샤프트(30)가 회전하면, 상기 샤프트(30)에 설치된 터보팬 엔진(40)이 회전되면서 열이 발생하여 터보팬 엔진(40)의 도입구(40a)를 통해 터보팬 엔진(40) 내로 도입되는 공기를 가열되어 가열공기 배출배관(41)을 통해 배출된다.

상기 터보팬 엔진(40)에서 뜨겁게 가열된 공기는 가열공기 배출배관(41)을 통해서 배출되어 열교환기(60)의 가열공기 도입구(62)를 통해 열교환기(60)에 도입된다.

상기 열교환기(60)에 도입된 뜨겁게 가열된 공기는 열교환기(60) 내에 길이방향을 따라 서로 평행하게 배설된 다수의 열교환 배관(63) 내를 흐르면서 열교환 배관(63) 외주면에 일정 간격을 두고 설치된 가이드 플레이트(64)의 가이드를 받아 화살표 A방향을 따라 지그재그로 흐르는 물을 따뜻하게 열교환하여 온수 배출구(60b) 및 온수 배출배관(60c)을 통해 열교환탱크(70) 내로 도입된다.

상기 열교환탱크(70) 내로 도입된 온수는 상기 열교환탱크(70)의 물주입구(70a)를 통해 상기 열교환탱크(70) 내로 주입된 물을 따뜻하게 열교환한 난방수를 상기 열교환탱크(70)에 형성된 난방수 출구(70b)를 통해 난방배관(73)에 배출하여 실내를 난방한다.

이와 동시에, 상기 열교환탱크(70) 내로 도입된 온수는 상기 열교환탱크(70) 내에 배설된 열교환배관(80)의 물도입구(70c)를 통해 도입되는 물을 뜨겁게 열교환한 급탕을 급탕출구(70d)를 통해 목욕탕 및 수영장(75)에 배출한다.

상기 열교환탱크(70) 내로 도입된 온수가 상기 열교환탱크(70)의 물주입구(70a)를 통해 상기 열교환탱크(70) 내로 주입된 물을 따뜻하게 열교환하여 온도가 떨어진 물과 상기 열교환탱크(70) 내에 배설된 열교환배관(80)의 물도입구(70c)를 통해 도입되는 물을 뜨겁게 열교환함에 따라 온도가 떨어진 물은 순환수 배출배관(72)에 설치된 순환펌프(90)의 펌핑에 의해 상기 열교환기(60)의 순환수 배출배관(72) 및 순환수 도입구(60a)를 통해서 상기 열교환기(60)에 도입되어 앞에서 설명한 바와 같이 공기 배출배관(53b) 및 가열공기 도입구(62)를 통해 도입되는 가열된 공기와 함께 열교환된다.

한편, 상기 터보팬 엔진(40)에서 뜨겁게 가열된 공기는 가열공기 배출배관(41)에서 분기된 피드백 배관(41a) 및 피드백 배관(41a)에 설치된 제1 밸브(100)를 통해 상기 터보팬 엔진(40)의 도입구(40a)를 통해 상기 터보팬 엔진(40)에 도입되어 더욱 뜨겁게 가열된다.

이때, 상기 가열공기 배출배관(41)에서 분기된 피드백 배관(41a)에 설치된 제1 밸브(100)의 개방정도에 따라 피드백되는 가열공기의 양을 조절할 수 있다.

다시 말하면, 상기 제1 밸브(100)를 넓게 개방하면, 상기 피드백 배관(41a)을 통해서 상기 터보팬 엔진(40)에서 가열된 공기의 양을 더 많이 피드백시켜서 상기 열교환기(60)의 순환공기 배출구(65)에서 배출되는 온도가 떨어진 공기에 함유된 이물질을 스트레이너(114)에 의해 필터링된 공기와 함께 상기 터보팬 엔진(40)의 도입구(40a)를 통해서 상기 터보팬 엔진(40)에 도입되어 다시 앞에서 설명한 바와 같이 가열되므로, 온도를 더 높게 가열할 수 있다.

그리고, 상기 제1 밸브(100)를 좁게 개방하면, 상기 피드백 배관(41a)을 통해서 상기 터보팬 엔진(40)에서 가열된 공기의 양을 적게 피드백시키므로 상기 제1 밸브(100)를 넓게 개방시켰을 경우 보다 공기의 가열 온도를 낮게 가열시키는 것은 물론이다.

상기 열교환탱크(70) 내의 압력이 미리 설정된 압력보다 높거나 또는 상기 열교환탱크(70) 내의 온도가 미리 설정된 온도보다 높을 경우에는 안전밸브(110)가 개방되어 상기 열교환탱크(70) 내의 압력 또는 온도를 낮추어서 안전사고를 발생을 방지할 수 있다.

상기 열교환기(60)의 회수공기 배출구(65)에서 배출되는 회수공기에 함유된 이물질은 회수공기 배출배관(65a)에 설치된 스트레이너(114)에서 필터링한다.

상기 회수공기 배출배관(65a)에서 분기된 회수공기 배출분기관(65b)에는 제2 밸브(118)가 설치되어 있으므로, 제2 밸브(118)를 개방하여 난방필요공간(120 ; 예를들면, 실내난방, 농산물 건조기, 양어장 또는 온실 등)에 회수공기를 배출하여 실내난방을 할 수도 있고, 농·산물 건조기를 작동시켜서 농·산물을 건조시킬 수도 있으며, 동절기에 양어장을 따뜻하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 온실을 보온하여 농·수산물을 건조할 수도 있다.

한편, 샤프트(30)의 회전에 따라 샤프트(30)의 선단부에 설치된 터보팬 엔진(40)이 회전함에 따라 발생된 열이 상기 샤프트(30)를 통해 냉각실(50)에 전달되는 열은 냉각실(50) 내에 상기 샤프트(30)를 회전가능하게 지지하는 베어링(50a)이 수용됨과 동시에, 상기 샤프트(30)의 양단을 기밀하게 밀폐시키도록 지지하는 한쌍의 메커니컬 실(50b)이 내측 양단에 설치되어 있어 과도하게 열이 인가되어 열화될 염려가 있으나, 본 발명은 냉각용 열교환기(56)의 냉각액 공급배관(56a)에 설치된 냉각액 펌프(57)의 펌핑에 의해 냉각액 공급배관(56a)을 통해 냉각실(50) 내에 냉각액을 공급하여 샤프트(30), 메커니컬 실(50b) 및 베어링(50a)을 냉각시키므로, 샤프트(30), 메커니컬 실(50b) 및 베어링(50a)의 변형을 방지할 수 있다.

또한, 냉각실(50) 내에 공급된 냉각액은 샤프트(30), 메커니컬 실(50b) 및 베어링(50a)을 냉각시킨 후에 따뜻해진 냉각액은 냉각액 회수배관(55a)을 통해 냉각액탱크(55)에 배출된 후에 냉각액 배출배관(55b)을 통해서 냉각용 열교환기(56)로 배출되어 냉각된 다음, 앞에서 설명한 바와 같이 냉각용 열교환기(56)의 냉각액 공급배관(56a)에 설치된 냉각액 펌프(57)의 펌핑에 의해 냉각액 공급배관(56a)을 통해 냉각실(50) 내에 냉각액을 공급되어 샤프트(30), 메커니컬 실(50b) 및 베어링(50a)을 냉각시킨다.

따라서, 본 발명은 난방용 온수의 가열시간을 줄일 수 있고, 구조가 간단하고, 에너지를 절감할 수 있으며, 친환경 열에너지를 발생할 수 있고, 전기에너지를 열에너지로 변환할 수 있을 뿐만 아니라, 소음의 발생을 줄일 수 있다.

상기 설명에 있어서, 특정 실시예를 들어서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 본 발명의 개념을 이탈하지 않는 범위내에서 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 여러가지로 설계변경할 수 있음은 물론이고, 이와 같이 설계변경하는 것도 본 발명의 청구범위에 포함되는 것은 물론이다.

10:BLDC 모터 10a:축
30:샤프트 40:터보팬 엔진
40a:도입구 41:가열공기 배출배관
41a:피드백 배관 50:냉각실
50a:베어링 50b:메커니컬 실
55:냉각액탱크 55a:냉각액 회수배관
55b:냉각액 배출배관 56:냉각용 열교환기
56a:냉각액 공급배관 57:냉각액 펌프
60:열교환기 60a:순환수 도입구
60b:온수배출구 60c:온수 배출배관
61:원통체 62:가열공기 도입구
63:열교환 배관 63a:트위스트된 철판
64:가이드 플레이트 65:회수공기 배출구
65a:회수공기 배출배관 65b:회수공기 배출분기관
70:열교환탱크 70a:물주입구
70b:난방수 출구 70c:물도입구
70d:급탕출구 72:순환수 배출배관
73:난방배관 75:온도계
76:압력계 80:열교환배관
90:순환펌프 100:제1 밸브
110:안전밸브 114:스트레이너
118:제2 밸브 120:난방필요공간

Claims

터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러에 있어서,
전원을 받아서 한쪽 방향으로 구동되는 BLDC 모터(10)와;
상기 BLDC 모터(10)의 축(10a)에 커플러(15)를 개재하여 결합되며, 상기 BLDC 모터(10)의 구동력을 받아 회전되는 샤프트(30)와;
상기 샤프트(30)의 선단부에 설치되어 상기 샤프트(30)의 회전에 따라 발생되는 열에 의해 도입구(40a)를 통해 도입되는 공기를 뜨겁게 가열하여 가열공기 배출배관(41)을 통해 배출하는 터보팬 엔진(40)과;
상기 샤프트(30)를 회전가능하게 지지하는 베어링(50a)이 수용됨과 동시에, 상기 샤프트(30)의 양단을 기밀하게 밀폐시키도록 지지하는 한쌍의 메커니컬 실(50b)이 내측 양단에 설치되며, 상기 샤프트(30)의 선단부에 설치된 상기 터보팬 엔진(40)의 회전에 따라 발생된 열이 상기 샤프트(30)를 통해 전달되는 열을 냉각시키는 냉각실(50)과;
상기 냉각실(50)의 열을 냉각시킴에 따라 따뜻해진 냉각액을 냉각액 회수배관(55a)을 통해 받아서 저류하는 냉각액탱크(55)와;
상기 냉각액탱크(55)에 저류된 냉각액을 냉각액 배출배관(55b)을 통해 받아서 차게 냉각시키는 냉각용 열교환기(56)와;
상기 냉각용 열교환기(56)에서 차게 냉각된 냉각액을 냉각액 공급배관(56a)을 통해 상기 냉각실(50)에 공급하도록 냉각액 공급배관(56a) 사이에 설치된 냉각액 펌프(57)와;
순환수 도입구(60a)를 통해 도입된 물을 따뜻하게 열교환한 온수를 온수배출구(60b) 및 온수 배출배관(60c)을 통해 배출하는 열교환기(60)와;
상기 열교환기(60)의 온수 배출구(60b)에서 배출되는 온수를 온수 배출배관(60c)을 통해 받아 물주입구(70a)를 통해 주입되어 저장된 물을 따뜻하게 열교환한 난방수를 난방수 출구(70b)를 통해 난방배관(73)에 배출하여 실내를 난방하는 열교환탱크(70)와;
상기 열교환탱크(70) 내에 배설되어 상기 열교환기(60)의 온수 배출구(60b)에서 배출되는 온수를 온수 배출배관(60c)을 통해 받아 물도입구(70c)를 통해 도입된 물을 열교환한 급탕을 급탕출구(70d)를 통해 목욕탕 및 수영장(75)에 각각 배출하는 열교환배관(80)과;
상기 열교환탱크(70) 내에 저장된 물과 상기 열교환배관(80) 내를 흐르는 물을 따뜻하게 열교환함에 따라 온도가 떨어진 물을 순환수 배출배관(72)을 통해 상기 열교환기(60) 내로 배출시키도록 순환수 배출배관(72)에 접속되어 펌핑하는 순환펌프(90)와;
상기 터보팬 엔진(40)에서 뜨겁게 가열된 공기를 다시 가열하기 위하여 가열공기 배출배관(41)에서 분기된 피드백 배관(41a)에 설치되어 뜨겁게 가열된 공기의 피드백 양을 단속하는 제1 밸브(100)와;
상기 열교환탱크(70) 내의 압력이 미리 설정된 압력보다 높거나 또는 상기 열교환탱크(70) 내의 온도가 미리 설정된 온도보다 높을 경우에 상기 열교환탱크(70) 내의 압력 또는 온도를 낮추도록 상기 열교환탱크(70) 내의 내의 증기를 외부로 배출하는 안전밸브(110)와;
상기 열교환기(60)의 회수공기 배출구(65)에 일측이 접속되며, 상기 터보팬 엔진(40)의 도입구(40a)에 타측이 접속된 회수공기 배출배관(65a)에 설치되어 회수공기에 함유된 이물질을 필터링하는 스트레이너(114)와;
상기 회수공기 배출배관(65a)에서 분기된 회수공기 배출분기관(65b)에 설치되어 난방필요공간(120)으로 회수공기의 배출을 단속하는 제2 밸브(118);를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러.
제1항에 있어서, 상기 열교환기(60)는 원통체(61)와; 상기 원통체(61)의 일측(상부)에 형성되어 가열된 공기를 도입하는 가열공기 도입구(62)와; 상기 가열공기 도입구(62)를 통해 도입되는 가열된 공기가 흐르면서 순환수 도입구(60a) 통해 도입되어 외주면에 흐르는 물을 따뜻하게 열교환하도록 서로 병렬로 배설됨과 동시에, 상기 원통체(61) 내에 배설된 다수의 열교환 배관(63)과; 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 상기 열교환 배관(63)의 외주면에 지그재그로 기밀하게 배설되어서 상기 순환펌프(90)의 펌핑에 의해 도입된 물을 따뜻하게 열교환하면서 온수 배출구(60b)를 통해 배출하도록 가이드하는 가이드 플레이트(64)와; 상기 원통체(61) 내를 흐르는 물을 따뜻하게 열교환함에 따라 온도가 떨어진 공기를 회수공기 배출배관(65a)을 통해 터보팬 엔진(40)로 배출하는 회수공기 배출구(65);를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러.
제2항에 있어서, 상기 열교환 배관(63)은 그 내부에 열교환 효율을 증가시키도록 길이방향을 따라 트위스트된 철판(63a)이 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 터보팬 엔진을 이용한 온수 및 온풍 보일러.