KR101449339B1 - 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치 - Google Patents

다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치에 관한 것으로 일측을 통해 배기가스를 공급받으며, 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되고, 하부는 하측으로 연장형성되면서 내측으로 좁아지도록 하향경사지게 형성되는 폐열수용부와, 상기 폐열수용부의 상부에 다수개가 각각 순차적으로 적층구비되어 배기가스를 공급받으며, 각각의 내측에는 일정한 공간이 형성되고, 각각의 상하좌우는 개방형으로 형성되며, 각각의 개방된 상부 및 하부에는 각각 일측에서 타측으로 파형이 대칭된 형상으로 관통된 다수개의 관통홈을 갖는 평판형의 케이스덮개가 구비되고, 각각 대응되는 케이스덮개 사이에는 수직으로 다수개가 형성되면서 관통홈에 대응되게 일측에서 타측으로 각각 파형이 대칭된 형상을 갖는 파판이 구비되며, 각각의 파판은 상하 각각의 단부가 관통홈에 각각 끼움 결합 되는 제1열교환기, 제2열교환기 및 제3열교환기와, 상기 제3열교환기의 상부에 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되어 적층 구비되며, 내측에는 판형으로 형성되어 상측 방향으로 지그재그 형태를 갖는 다수개의 기수분리구가 각각 이격되어 구비되고, 기수분리구 각각의 상부 선단에는 하측으로 절곡 형성된 차단구가 각각 구비되는 기수분리기와, 상기 기수분리기의 상부에 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되어 적층 구비되는 혼합부와, 상기 제2열교환기 및 제3열교환기의 일측에 각각 결합 구비되며, 각각은 내측이 관통 형성되어 외부로부터 에어를 공급받아 제2열교환기 및 제3열교환기의 내부로 공급하고, 각각의 내측에는 외부로부터 공급되는 외부의 에어에 포함된 이물질 등을 제거하는 필터가 구비되며, 각각의 필터와 제2열교환기 및 제3열교환기의 사이에는 외부의 에어가 제2열교환기 및 제3열교환기의 내측으로 원활하게 공급되도록 하는 송풍팬이 각각 구비되는 제1에어공급부 및 제2에어공급부와, 상기 제1열교환기 및 제3열교환기의 각각 일측에 연결되어 제3열교환기로부터 공급받은 에어를 제1열교환기로 공급하는 공급덕트와, 상기 제2열교환기의 제1에어공급부 타측에 연결되어 제2열교환기를 지나온 외부의 에어를 회수하는 회수덕트와, 상기 제1열교환기의 일측에 구비되는 공급덕트의 타측 및 혼합부의 타측에 연결 구비되어 제1열교환기를 지나온 외부의 에어를 혼합부로 공급하는 에어덕트로 이루어진다.

Description

다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치{Heat exchanger of air/exhaust gas having multi-layer structure}
본 발명은 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 산업용 보일러, 소각로 및 건조기와 같은 설비에서 발생 되는 고온의 다습하면서도 외부로 배출될 시에 백연의 원인이 되면서도 악취가 포함된 배기가스를 대기중으로 그대로 방출하지 않고, 다단 적층구조를 갖는 다수개의 열교환기를 구비하여 적층 구비된 열교환기의 내측에 공급되는 배기가스에 포함된 수분을 배기가스와 외부 에어의 열교환을 통해 응축하면서도 외부로 배출되지 않도록 하여 백연의 발생을 억제하며, 배기가스에 포함된 수분의 응축으로 배기가스에 포함된 악취 또한 제거되고, 배기가스에 포함된 폐열도 회수하여 사용할 수 있도록 하는 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치에 관한 것이다.
일반적으로 제철소와 같은 곳에서는 직접냉각장치를 사용하여 중간소재 또는 설비를 냉각하고, 직접냉각장치는 통상적으로 물을 냉각수로 사용하게 되며, 이러한 경우에는 필연적으로 공정상에 포함되는 첨가물질로 인하여 악취가 포함되는 수증기가 발생 되게 된다.
상기와 같이 발생 되는 악취가 포함되는 수증기는 조업에 방해가 되지 않도록 외부로 배출되며, 외부로 배출되는 악취가 포함되는 배기가스는 다량의 수분을 함께 함유하고 있어 백연의 형태로 굴뚝으로 배출시 백연물질의 유해성은 물론, 백연 그 자체의 혐오감과 더불어 악취공해라는 문제점을 안고 있다.
이때, 상기 백연 현상은 가열된 습한 공기가 대기 중의 찬 공기와 혼합되면서 이슬점 이하로 냉각되어 발생 되는 현상으로 습공기선도의 100% 포화곡선 상부측의 조건으로 냉각되는 환경에서 발생 되며, 대기 중의 공기 온도가 낮은 동절기에 더욱 심하게 백연 현상이 나타나게 된다.
한편, 상기와 같은 백연의 발생 문제를 해결하기 위해 냉매를 고온고압으로 압축하기 위한 냉매압축기와, 상기 냉매압축기로부터 배출되는 냉매가 내부에서 순환하면서 외부의 배출공기로 열을 방출하여 상온 고압의 액체가 되도록 형성되는 가열부와, 상기 가열부에서 배출되는 냉매가 유입되며 팽창관을 포함하여 형성되는 냉매관과, 상기 가열부의 하부에 설치되어 상기 냉매관을 통과하여 저온 저압의 액화 상태로 된 냉매가 내부에서 순환하면서 기화되어 외부의 배출공기를 냉각시켜 배출공기 중의 수증기를 응축시키도록 형성되는 냉각부를 포함하여 구성되는 기술이 등록특허공보 제10-1197283호에서와 같이 공지된 바 있다.
하지만, 상기와 같은 기술은 백연 현상만을 방지하는 것일 뿐 배기가스에 포함된 악취를 제거하지 못하는 문제점이 있는 것이다.
한편, 상기와 같은 배기가스에 포함된 악취의 제거를 위해 악취에 포함된 먼지 등을 제거하기 위한 프리필터, 상기 프리필터를 통과한 악취와 반응되는 오존을 주입하고 분사하는 오존주입구 및 상기 오존과 악취의 반응시간을 지연시키는 오존분배필터를 포함하는 오존반응부와, 상기 오존반응부를 통과한 미반응 악취를 산화분해하기 위해 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부와, 미반응된 잔류 악취를 완전히 분해하거나 흡수하도록 오존수를 분무 또는 분사시켜 상기 잔류 악취와 반응시키는 오존수 순환장치를 포함하여 구성되는 기술이 등록특허공보 제10-0843986호에서와 같이 공지된 바 있다.
하지만, 상기와 같은 기술은 배기가스에 포함된 악취만을 제거하는 것일 뿐 백연 현상을 방지하거나 배기가스에 포함된 폐열을 회수하여 재사용하거나 배기가스 내에 다량으로 포함된 첨가물질을 갖는 수분을 다시 회수하여 사용하지 못하는 등의 문제점이 있는 것이다.
또한, 상기와 같은 기술들은 구성이 복잡하여 장치를 제작하는 비용이 많이 발생 되며, 장치를 운용하는데에도 비용이 추가로 많이 발생 되고, 유지 및 보수를 자주 해야하는 문제점이 있는 것이다.
따라서, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결한 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치가 요구되고 있는 실정이다.
등록특허공보 제10-1197283호 등록특허공보 제10-0843986호
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 간단한 구조로써 설비에서 배출되는 고온, 다습하며 악취가 포함된 배기가스를 대기 중으로 그대로 방출하지 않고, 다단 적층구조를 갖는 다수개의 열교환기를 구비하여 내측에 공급되는 배기가스에 포함된 수분을 외부 에어와의 열교환을 통해 응축하면서 배기가스에 포함된 악취를 제거하여 배기가스에 포함된 악취가 저감되도록 하면서도 고온 다습한 배기가스를 다단 적층구조를 갖는 다수개의 열교환기를 통한 열교환으로 배기가스에 포함된 폐열을 회수하여 사용함으로써 에너지를 절약하며, 배기가스에 포함된 수분을 응축하여 용수를 회수하여 재사용할 수 있도록 하면서도 배기가스에 포함된 수분을 제거함으로써 동절기에 주로 발생하는 백연의 발생을 저감하여 배기가스가 외부로 배출될 시에 수증기가 하얀 연기처럼 보이는 백연 현상 또한 제거되는 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은 일측을 통해 배기가스를 공급받으며, 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되고, 하부는 하측으로 연장형성되면서 내측으로 좁아지도록 하향경사지게 형성되는 폐열수용부와, 상기 폐열수용부의 상부에 다수개가 각각 순차적으로 적층구비되어 배기가스를 공급받으며, 각각의 내측에는 일정한 공간이 형성되고, 각각의 상하좌우는 개방형으로 형성되며, 각각의 개방된 상부 및 하부에는 각각 일측에서 타측으로 파형이 대칭된 형상으로 관통된 다수개의 관통홈을 갖는 평판형의 케이스덮개가 구비되고, 각각 대응되는 케이스덮개 사이에는 수직으로 다수개가 형성되면서 관통홈에 대응되게 일측에서 타측으로 각각 파형이 대칭된 형상을 갖는 파판이 구비되며, 각각의 파판은 상하 각각의 단부가 관통홈에 각각 끼움 결합 되는 제1열교환기, 제2열교환기 및 제3열교환기와, 상기 제3열교환기의 상부에 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되어 적층 구비되며, 내측에는 판형으로 형성되어 상측 방향으로 지그재그 형태를 갖는 다수개의 기수분리구가 각각 이격되어 구비되고, 기수분리구 각각의 상부 선단에는 하측으로 절곡 형성된 차단구가 각각 구비되는 기수분리기와, 상기 기수분리기의 상부에 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되어 적층 구비되는 혼합부와, 상기 제2열교환기 및 제3열교환기의 일측에 각각 결합 구비되며, 각각은 내측이 관통 형성되어 외부로부터 에어를 공급받아 제2열교환기 및 제3열교환기의 내부로 공급하고, 각각의 내측에는 외부로부터 공급되는 외부의 에어에 포함된 이물질 등을 제거하는 필터가 구비되며, 각각의 필터와 제2열교환기 및 제3열교환기의 사이에는 외부의 에어가 제2열교환기 및 제3열교환기의 내측으로 원활하게 공급되도록 하는 송풍팬이 각각 구비되는 제1에어공급부 및 제2에어공급부와, 상기 제1열교환기 및 제3열교환기의 각각 일측에 연결되어 제3열교환기로부터 공급받은 에어를 제1열교환기로 공급하는 공급덕트와, 상기 제2열교환기의 제1에어공급부 타측에 연결되어 제2열교환기를 지나온 외부의 에어를 회수하는 회수덕트와, 상기 제1열교환기의 일측에 구비되는 공급덕트의 타측 및 혼합부의 타측에 연결 구비되어 제1열교환기를 지나온 외부의 에어를 혼합부로 공급하는 에어덕트로 이루어지는 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치를 제공한다.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치는 간단한 구조만으로도 설비에서 배출되는 고온, 다습하며 악취가 포함된 배기가스를 대기 중으로 그대로 방출하지 않고, 다단 적층구조를 갖는 다수개의 열교환기를 구비하여 내측에 공급되는 배기가스에 포함된 수분을 외부 에어와의 열교환을 통해 응축하면서 배기가스에 포함된 악취를 제거하여 배기가스에 포함된 악취가 저감되는 이점이 있다.
또한, 고온 다습한 배기가스를 다단 적층구조를 갖는 다수개의 열교환기를 통한 열교환으로 배기가스에 포함된 폐열을 회수하여 사용함으로써 에너지가 절약되는 이점이 있으며, 배기가스에 포함된 수분을 응축하여 용수를 회수하여 재사용할 수 있는 이점이 있고, 배기가스에 포함된 수분을 제거함으로써 동절기에 주로 발생하는 백연 또한 발생하지 않는 이점이 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치의 부분단면도,
도 2는 다른 일실시예에 의한 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치의 부분단면도,
도 3은 본 발명에 의한 제1열교환기의 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 제2열교환기의 분해사시도,
도 5는 본 발명에 의한 제3열교환기의 단면사시도,
도 6은 본 발명에 의한 기수분리기의 단면도,
도 7은 본 발명에 의한 분산판의 사시도이다.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 7을 참조하여 보면 본 발명에 의한 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치는 일측을 통해 배기가스를 공급받는 폐열수용부(10)와, 상기 폐열수용부(10)의 상부에 다수개가 각각 순차적으로 적층구비되는 제1열교환기(20), 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)와, 상기 제3열교환기(40)의 상부에 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되어 적층 구비되는 기수분리기(50)와, 상기 기수분리기(50)의 상부에 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되어 적층 구비되는 혼합부(60)와, 상기 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)의 일측에 각각 결합 구비되는 제1에어공급부(70) 및 제2에어공급부(80)와, 상기 제1열교환기(20) 및 제3열교환기(40)의 각각 일측에 연결되어 제3열교환기로(40)부터 공급받은 에어를 제1열교환기(20)로 공급하는 공급덕트(90)와, 상기 제2열교환기(30)의 제1에어공급부(70) 타측에 연결되어 제2열교환기(30)를 지나온 외부의 에어를 회수하는 회수덕트(91)와, 상기 제1열교환기(20)의 일측에 구비되는 공급덕트(90)의 타측 및 혼합부(60)의 타측에 연결 구비되어 제1열교환기(20)를 지나온 외부의 에어를 혼합부(60)로 공급하는 에어덕트(92)로 이루어진다.
먼저, 일측을 통해 배기가스를 공급받으며, 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되고, 하부는 하측으로 연장형성되면서 내측으로 좁아지도록 하향경사지게 형성되는 폐열수용부(10)가 구비된다.
이때, 상기 폐열수용부(10)의 일측에는 악취 및 수분이 다량으로 포함된 배기가스가 공급되는 배기가스투입관(12)이 연결 구비되는 것이며, 배기가스투입관(12)을 통해 공급되는 배기가스는 산업용 보일러와 같은 설비에서 발생 되는 70~80℃ 정도의 고온 다습하며 악취의 원인인 각종 첨가물이 포함된 배기가스가 공급되는 것이다.
또한, 상기 폐열수용부(10)의 하부에는 배기가스가 후술되는 제1열교환기(20), 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)를 지나며 외부 에어와 열교환 되면서 배기가스에 포함된 수분이 응축되어 폐열수용부(10)로 유입된 용수가 배출되는 용수회수파이프(11)가 형성 구비되며, 용수회수파이프(11)는 배기가스에 포함된 악취 및 각종 첨가물을 포함하는 용수를 회수하여 재사용하거나 정화처리하기 위해 구비되는 것이다.
한편, 상기 폐열수용부(10)의 상부 내측에는 공급된 배기가스가 폐열수용부(10)의 상부로 골고루 공급될 수 있도록 단부의 형상이 사다리꼴로 형성되며 다수개의 타공(13)을 갖는 분산판(14)이 내입 구비된다.
또한, 상기 분산판(14)은 도 7에서와 같이 단부의 형상이 사다리꼴로 형성되어 하부에 형성되는 타공(13)으로는 상부에서 유입되는 용수가 하부로 배출되도록 하고, 상부에 형성되는 타공(13)으로는 배기가스가 상부로 골고루 공급되도록 형성됨이 바람직하나 단부의 형상을 평판형으로 형성하여도 무방한 것이며, 악취 및 각종 첨가물이 포함된 용수를 하부로 배출하면서도 상부로는 배기가스를 골고루 분배하여 공급할 수 있는 구조라면 어떠한 형태든 무방한 것이다.
상기 폐열수용부(10)의 상부에 다수개가 각각 순차적으로 적층구비되어 배기가스를 공급받으며, 각각의 내측에는 일정한 공간이 형성되고, 각각의 상하좌우는 개방형으로 형성되며, 각각의 개방된 상부 및 하부에는 각각 일측에서 타측으로 파형이 대칭된 형상으로 관통된 다수개의 관통홈(21)을 갖는 평판형의 케이스덮개(22)가 구비되고, 각각 대응되는 케이스덮개(22) 사이에는 수직으로 다수개가 형성되면서 관통홈(21)에 대응되게 일측에서 타측으로 각각 파형이 대칭된 형상을 갖는 파판(23)이 구비되며, 각각의 파판(23)은 상하 각각의 단부가 관통홈(21)에 각각 끼움 결합 되는 제1열교환기(20), 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)가 구비된다.
이때, 상기 파판(23) 각각의 두께는 1~4㎜로 형성되어 이루어지는 것이 바람직하며, 파판(23)의 두께가 1㎜ 이하로 형성될 시에는 강도가 약해 배기가스의 압력에 의해 형태가 변형되거나 용수에 포함된 첨가물질에 의해 쉽게 파손될 수 있는 문제점이 있는 것이며, 파판(23)의 두께가 4㎜ 이상으로 형성될 시에는 배기가스와 외부 에어 간의 열 교환이 효율적이지 못한 문제점이 있는 것이다.
한편, 상기 파판(23)은 에어가 다수개의 파판(23) 사이를 지날 때 난류가 발생 되지 않으면서도 외부의 에어가 파판(23) 사이에 머무는 시간을 늘려 전열효과가 높아지도록 파형으로 형성되는 것이며, 다수개의 파이프로 원주연이 연결되어 상부 및 하부에 형성되는 파이프 사이가 메워지는 열교환기에 비해 상기 다수개의 파판(23)으로 이루어지는 제1열교환기(20), 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)는 상부 및 하부에 빈공간이 적게 형성되어 에어 및 배기가스가 이동될 때 저항을 적게 받게 되므로 기존 굴뚝 등에 설치되어 배기가스의 원활한 배출을 위해 구비되는 팬의 용량을 추가로 증설할 필요가 없는 것이다.
또한, 상기 제1열교환기(20)는 하부에 구비되는 폐열수용부(10)로부터 70~80℃의 고온 다습하면서도 공정 중에 포함되는 각종물질로 인해 악취가 포함된 배기가스를 공급받게 되며, 배기가스는 파판(23) 각각의 사이를 지나면서 상부로 이동되게 되고, 후술되는 제2열교환기(30)의 내부를 지나 제3열교환기(40)의 내부로 공급되게 된다.
이때, 상기 제1열교환기(20)를 지나는 배기가스는 70~80℃에서 제1열교환기(20), 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)에 구비되는 각각의 파판(23)을 사이에 두고 지나는 동안 온도가 30~40℃까지 낮아지게 되면서 외부의 에어와 열 교환되게 되고, 배기가스가 열 교환되면서 악취를 포함하는 고온 다습한 대기가스가 응축되게 되며, 이때 악취를 포함하는 응축된 용수가 하부로 흘러내리면서 배기가스 내에 포함된 악취가 제거되게 되는 것이다.
한편, 상기 제1열교환기(20), 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)를 지나는 배기가스는 배기가스 내에 포함된 악취 외에도 미세먼지나 백연 등도 배기가스가 응축되어 용수가 하부로 흘러내리면서 효과적으로 제거되는 것이다.
또한, 상기 제1열교환기(20), 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)의 양측에는 외부에서 공급되는 에어를 골고루 분산시키도록 다수의 통공(93)이 형성되는 평판형의 분산구(94)가 구비됨이 바람직하나 외부의 에어를 공급받는 쪽에만 분산구(94)를 구비하여 사용하여도 무방한 것이다.
상기 제3열교환기(40)의 상부에 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되어 적층 구비되며, 내측에는 판형으로 형성되어 상측 방향으로 지그재그 형태를 갖는 다수개의 기수분리구(51)가 각각 이격되어 구비되고, 기수분리구(51) 각각의 상부 선단에는 하측으로 절곡 형성된 차단구(52)가 각각 구비되는 기수분리기(50)가 구비된다.
이때, 상기 기수분리기(50)는 제1열교환기(20), 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)를 지나며 포화수증기 상태로 온도가 30~40℃까지 낮아진 악취를 포함하는 배기가스에 남아있는 수분이 응축되어 하부로 흘러가도록 구비되는 것이며, 배기가스의 수분이 하부로 흘러가면서 아직 응축되지 않은 배기가스의 응축을 더욱 활성화함으로써 배기가스 내에 포함된 악취가 응축된 용수와 함께 더욱 용이하게 제거되도록 하는 역할을 하는 것이다.
상기 기수분리기(50)의 상부에 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되어 적층 되는 혼합부(60)가 구비된다.
이때, 상기 혼합부(60)에는 기수분리기(50)를 지나온 악취를 포함하는 30~40℃의 배기가스가 공급되게 되며, 혼합부(60)에 공급된 배기가스는 후술되는 에어턱트(92)를 통해 공급되는 에어와 함께 혼합되어 상부로 배출되게 된다.
이때, 상기 혼합부(60)에 공급되는 에어는 제3열교환기(40) 및 제1열교환기(20)를 지나면서 온도가 35~45℃로 상승 된 에어 이며, 배기가스와 혼합된 에어는 습도가 50% 이하로 떨어지게 되므로 배기가스에 포함되는 습도가 낮아 백연 현상이 발생되지 않게 된다.
상기 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)의 일측에 각각 결합 구비되며, 각각은 내측이 관통 형성되어 외부로부터 에어를 공급받아 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)의 내부로 공급하고, 각각의 내측에는 외부로부터 공급되는 외부의 에어에 포함된 이물질 등을 제거하는 필터(71)가 구비되며, 각각의 필터(71)와 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)의 사이에는 외부의 에어가 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)의 내측으로 원활하게 공급되도록 하는 송풍팬(72)이 각각 구비되는 제1에어공급부(70) 및 제2에어공급부(80)가 구비된다.
이때, 상기 제1에어공급부(70) 및 제2에어공급부(80)는 외부의 에어를 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)로 원활하게 공급하도록 구비되는 것이다.
또한, 상기 제1에어공급부(70) 및 제2에어공급부(80)에 각각 구비되는 필터(71)는 외부로부터 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)로 공급되는 에어에 포함된 먼지나 낙엽 등과 같은 이물질이 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)로 침투되지 못하도록 하는 역할을 하는 것이며, 메쉬망 구조로서 여과망의 간극이 1~10㎜로 형성됨이 바람직한 것이다.
한편, 상기 송풍팬(72)은 미도시된 제어컨트롤러를 이용하여 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)로 공급되는 외부 에어의 양을 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)에 공급되는 배기가스의 온도에 따라 조절하여 사용할 수 있도록 형성 구비되는 것이다.
상기 제1열교환기(20) 및 제3열교환기(40)의 각각 일측에 연결되어 제3열교환기로(40)부터 공급받은 에어를 제1열교환기(20)로 공급하는 공급덕트(90)가 구비된다.
이때, 상기 공급덕트(90)는 제3열교환기(40)에 공급되어 온도가 상승 된 외부 에어를 제1열교환기(20)로 공급하는 역할을 하는 것이다.
상기 제2열교환기(30)의 제1에어공급부(70) 타측에 일측이 연결되어 제2열교환기(30)를 지나온 외부의 에어를 회수하는 회수덕트(91)가 구비된다.
이때, 상기 회수덕트(91)는 타측이 공장의 설비 또는 실내 등의 난방이 필요한 곳에 연결되어 폐열을 재활용하여 사용하거나 후술되는 에어덕트(92)에 연결되어 사용되어도 무방한 것이다.
상기 제1열교환기(20)의 일측에 구비되는 공급덕트(90)의 타측 및 혼합부(60)의 타측에 연결 구비되어 제1열교환기(20)를 지나온 외부의 에어를 혼합부(60)로 공급하는 에어덕트(92)가 구비된다.
이때, 상기 에어덕트(92)는 제3열교환기(40) 및 제1열교환기(20)를 거치면서 온도가 상승된 에어를 혼합부(60)로 공급하기 위한 역할을 하는 것이며, 혼합부(60)의 에어덕트(92) 측에는 에어를 골고루 분산시키도록 다수의 통공(93)이 형성되는 분산구(94)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 혼합부(60)의 상부에는 혼합부(60)로 빗물 등이 유입되지 않도록 원뿔 형태를 갖는 차단구(130)가 구비된다.
이때, 상기 차단구(130)는 혼합부(60)로 빗물 등이 유입되지 않도록 하는 역할을 하는 것이면 어떠한 형상으로 제작되어도 무방한 것이다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치(2)는 간단한 구조만으로도 설비에서 배출되는 고온, 다습하며 악취가 포함된 배기가스를 대기 중으로 그대로 방출하지 않고, 제1열교환기(20), 제2열교환기(30), 제3열교환기(40) 등을 구비하여 내측에 공급되는 배기가스에 포함된 악취를 열교환을 통해 배기가스에 포함된 수분을 응축하면서 제거하면서도 열 교환으로 배기가스에 포함된 폐열을 회수하여 사용함으로써 에너지가 절약되는 이점이 있으며, 배기가스에 포함된 수분을 응축하여 용수를 회수하여 재사용할 수 있는 이점이 있고, 배기가스에 포함된 수분을 제거함으로써 동절기에 주로 발생하는 백연 또한 발생하지 않는 이점이 있는 것이다.
한편, 상기 본 발명에 따른 다른 일실시예에 의한 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치(4)에는 상기 본 발명에 따른 혼합부(60) 및 차단구(130) 사이에 전기집진부(100), 필터부(110) 및 배출부(120)가 추가로 적층 구비되어 외부로 배출되는 배기가스에 포함된 악취를 더욱 완전히 제거하기 위해 구비되어 사용되는 것이다.
이때, 상기 혼합부(60)의 상부에 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되어 적층 구비되며, 내측에는 하부에서 공급되는 배출가스가 상부로 통과되도록 원통형의 관통공(101)이 다수개 형성되는 집진극(102)이 구비되고, 집진극(102)의 관통공(101) 내측에는 고전압을 집진극(102)으로 인가하는 방전극(103)이 구비되는 전기집진부(100)는 방전극(103)에 공급하는 전류가 3~15㎃/㎡으로 형성되는 것이며, 방전극(103)에서 발생되는 전계강도는 5~7㎸/㎝로 형성되는 것이다.
또한, 상기 전기집진부(100)는 내측에 구비되는 집진극(102) 및 방전극(103)이 상호 간에 코로나 방전되도록 형성되는 것이며, 펄스전원을 인가하여 코로나 방전이 되도록 하는 것이다.
한편, 상기 전기집진부(100)는 코로나 방전을 통하여 활성전자, 오존 및 음이온 산소를 발생시키게 되며, 활성전자, 오존 및 음이온 산소는 전기집진부(100)의 집진극(102)을 통과하는 배기가스에 포함된 악취를 추가적으로 제거하게 된다.
또한, 상기 전기집진부(100)의 상부에 적층 구비되며, 은(111) 성분이 함침된 활성탄(112)으로 형성되는 필터부(110)에는 전기집진부(100)를 지나면서 추가적으로 악취가 제거된 배기가스가 공급되며, 악취를 포함하는 배기가스는 은 성분이 함침된 활성탄으로 형성되는 필터부(110)를 지나면서 추가로 악취가 제거되는 것이다.
한편, 상기 필터부(110)는 나노입자상태의 은(111)을 활성탄(112)의 전체 중량에 0.1~5중량%를 담지 시켜 형성되는 것이며, 활성탄(112)으로만 필터부(110)를 형성하였을 때 활성탄(112)의 기능이 떨어지면 수시로 필터부(110)를 교체하여야하는 문제점을 보강하기 위해 반영구적이고 고기능성을 가진 나노입자상태의 은(111)에 활성탄(112)을 담지 시켜 필터부(110)를 형성한 것으로 필터부(110)의 수명을 증대시키는 이점이 있는 것이다.
또한, 상기와 같이 형성되는 필터부(110)는 이물질이 없는 배기가스에서 악취만을 제거하는 것이므로 반영구적으로 사용할 수 있는 것이다.
한편, 상기 필터부(110)의 상부에 구비되며, 필터부(110)를 지나온 배기가스를 외부로 배출하도록 내부가 관통형성되는 배출부(120)에는 배출부(120)로 빗물 등이 유입되지 않도록 원뿔 형태를 갖는 차단구(130)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 다른 일실시예에 의한 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치(4)는 간단한 구조만으로도 설비에서 배출되는 고온, 다습하며 악취가 포함된 배기가스를 대기 중으로 그대로 방출하지 않고, 제1열교환기(20), 제2열교환기(30), 제3열교환기(40), 전기집진부(100) 및 필터부(110) 등을 구비하여 내측에 공급되는 배기가스에 포함된 악취를 열교환을 통해 배기가스에 포함된 수분을 응축하면서 1차적으로 제거하고, 전기집진부(100)에서 생성되는 코로나 방전으로 배기가스에 포함된 악취를 2차적으로 제거하며, 은(111) 성분이 함침된 활성탄(112)을 갖는 필터부(110)를 사용하여 배기가스에 포함된 악취를 3차적으로 제거함으로써 외부로 배출되는 배기가스에 포함된 악취가 저감되는 이점이 있는 것이다.
또한, 고온 다습한 배기가스를 제1열교환기(20), 제2열교환기(30), 제3열교환기(40)를 통한 열 교환으로 배기가스에 포함된 폐열을 회수하여 사용함으로써 에너지가 절약되는 이점이 있으며, 배기가스에 포함된 수분을 응축하여 용수를 회수하여 재사용할 수 있는 이점이 있고, 배기가스에 포함된 수분을 제거함으로써 동절기에 주로 발생하는 백연 또한 발생하지 않는 이점이 있는 것이다.
2 : 열교환장치 10 : 폐열수용부
11 : 용수회수파이프 12 : 배기가스투입관
13 : 타공 14 : 분산판
20 : 제1열교환기 21 : 관통홈
22 : 케이스덮개 23 : 파판
30 : 제2열교환기 40 : 제3열교환기
50 : 기수분리기 51 : 기수분리구
52 : 차단구 60 : 혼합부
70 : 제1에어공급부 71 : 필터
72 : 송풍팬 80 : 제2에어공급부
90 : 공급덕트 91 : 회수덕트
92 : 에어덕트 93 : 통공
94 : 분산구 100 : 전기집진부
101 : 관통공 102 : 집진극
103 : 방전극 110 : 필터부
111 : 은 112 : 활성탄
120 : 배출부 130 : 차단구

Claims (11)

  1. 일측을 통해 배기가스를 공급받으며, 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되고, 하부는 하측으로 연장형성되면서 내측으로 좁아지도록 하향경사지게 형성되는 폐열수용부(10);
    상기 폐열수용부(10)의 상부에 다수개가 각각 순차적으로 적층구비되어 배기가스를 공급받으며, 각각의 내측에는 일정한 공간이 형성되고, 각각의 상하좌우는 개방형으로 형성되며, 각각의 개방된 상부 및 하부에는 각각 일측에서 타측으로 파형이 대칭된 형상으로 관통된 다수개의 관통홈(21)을 갖는 평판형의 케이스덮개(22)가 구비되고, 각각 대응되는 케이스덮개(22) 사이에는 수직으로 다수개가 형성되면서 관통홈(21)에 대응되게 일측에서 타측으로 각각 파형이 대칭된 형상을 갖는 파판(23)이 구비되며, 각각의 파판(23)은 상하 각각의 단부가 관통홈(21)에 각각 끼움 결합 되는 제1열교환기(20), 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40);
    상기 제3열교환기(40)의 상부에 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되어 적층 구비되며, 내측에는 판형으로 형성되어 상측 방향으로 지그재그 형태를 갖는 다수개의 기수분리구(51)가 각각 이격되어 구비되고, 기수분리구(51) 각각의 상부 선단에는 하측으로 절곡 형성된 차단구(52)가 각각 구비되는 기수분리기(50);
    상기 기수분리기(50)의 상부에 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되어 적층 구비되는 혼합부(60);
    상기 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)의 일측에 각각 결합 구비되며, 각각은 내측이 관통 형성되어 외부로부터 에어를 공급받아 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)의 내부로 공급하고, 각각의 내측에는 외부로부터 공급되는 외부의 에어에 포함된 이물질 등을 제거하는 필터(71)가 구비되며, 각각의 필터(71)와 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)의 사이에는 외부의 에어가 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)의 내측으로 원활하게 공급되도록 하는 송풍팬(72)이 각각 구비되는 제1에어공급부(70) 및 제2에어공급부(80);
    상기 제1열교환기(20) 및 제3열교환기(40)의 각각 일측에 연결되어 제3열교환기로(40)부터 공급받은 에어를 제1열교환기(20)로 공급하는 공급덕트(90);
    상기 제2열교환기(30)의 제1에어공급부(70) 타측에 연결되어 제2열교환기(30)를 지나온 외부의 에어를 회수하는 회수덕트(91);
    상기 제1열교환기(20)의 일측에 구비되는 공급덕트(90)의 타측 및 혼합부(60)의 타측에 연결 구비되어 제1열교환기(20)를 지나온 외부의 에어를 혼합부(60)로 공급하는 에어덕트(92)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치.
  2. 일측을 통해 배기가스를 공급받으며, 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되고, 하부는 하측으로 연장형성되면서 내측으로 좁아지도록 하향경사지게 형성되는 폐열수용부(10);
    상기 폐열수용부(10)의 상부에 다수개가 각각 순차적으로 적층구비되어 배기가스를 공급받으며, 각각의 내측에는 일정한 공간이 형성되고, 각각의 상하좌우는 개방형으로 형성되며, 각각의 개방된 상부 및 하부에는 각각 일측에서 타측으로 파형이 대칭된 형상으로 관통된 다수개의 관통홈(21)을 갖는 평판형의 케이스덮개(22)가 구비되고, 각각 대응되는 케이스덮개(22) 사이에는 수직으로 다수개가 형성되면서 관통홈(21)에 대응되게 일측에서 타측으로 각각 파형이 대칭된 형상을 갖는 파판(23)이 구비되며, 각각의 파판(23)은 상하 각각의 단부가 관통홈(21)에 각각 끼움 결합 되는 제1열교환기(20), 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40);
    상기 제3열교환기(40)의 상부에 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되어 적층 구비되며, 내측에는 판형으로 형성되어 상측 방향으로 지그재그 형태를 갖는 다수개의 기수분리구(51)가 각각 이격되어 구비되고, 기수분리구(51) 각각의 상부 선단에는 하측으로 절곡 형성된 차단구(52)가 각각 구비되는 기수분리기(50);
    상기 기수분리기(50)의 상부에 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되어 적층 구비되는 혼합부(60);
    상기 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)의 일측에 각각 결합 구비되며, 각각은 내측이 관통 형성되어 외부로부터 에어를 공급받아 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)의 내부로 공급하고, 각각의 내측에는 외부로부터 공급되는 외부의 에어에 포함된 이물질 등을 제거하는 필터(71)가 구비되며, 각각의 필터(71)와 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)의 사이에는 외부의 에어가 제2열교환기(30) 및 제3열교환기(40)의 내측으로 원활하게 공급되도록 하는 송풍팬(72)이 각각 구비되는 제1에어공급부(70) 및 제2에어공급부(80);
    상기 제1열교환기(20) 및 제3열교환기(40)의 각각 일측에 연결되어 제3열교환기로(40)부터 공급받은 에어를 제1열교환기(20)로 공급하는 공급덕트(90);
    상기 제2열교환기(30)의 제1에어공급부(70) 타측에 연결되어 제2열교환기(30)를 지나온 외부의 에어를 회수하는 회수덕트(91);
    상기 제1열교환기(20)의 일측에 구비되는 공급덕트(90)의 타측 및 혼합부(60)의 타측에 연결 구비되어 제1열교환기(20)를 지나온 외부의 에어를 혼합부(60)로 공급하는 에어덕트(92);
    상기 혼합부(60)의 상부에 상부 및 하부가 각각 개방형으로 형성되어 적층 구비되며, 내측에는 하부에서 공급되는 배출가스가 상부로 통과되도록 원통형의 관통공(101)이 다수개 형성되는 집진극(102)이 구비되고, 집진극(102)의 관통공(101) 내측에는 고전압을 집진극(102)으로 인가하는 방전극(103)이 구비되는 전기집진부(100);
    상기 전기집진부(100)의 상부에 적층 구비되며, 은(111) 성분이 함침된 활성탄(112)으로 형성되는 필터부(110);
    상기 필터부(110)의 상부에 구비되며, 필터부(110)를 지나온 배기가스를 외부로 배출하도록 내부가 관통형성되는 배출부(120)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파판(23) 각각의 두께는 1~4㎜로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치.
  4. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐열수용부(10)의 하부에는 배기가스에 포함된 수분이 응축되어 유입된 용수가 배출되는 용수회수파이프(11)가 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치.
  5. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐열수용부(10)의 상부 내측에는 공급된 배기가스가 폐열수용부(10)의 상부로 골고루 공급될 수 있도록 단부의 형상이 사다리꼴로 형성되며 다수개의 타공(13)을 갖는 분산판(14)이 내입 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치.
  6. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1열교환기(20), 제2열교환기(30), 제3열교환기(40)의 양측 및 혼합부(60)의 에어덕트(92) 측에는 에어를 골고루 분산시키도록 다수의 통공(93)이 형성되는 평판형의 분산구(94)가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 혼합부(60)의 상부에는 혼합부(60)로 빗물 등이 유입되지 않도록 원뿔 형태를 갖는 차단구(130)가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 배출부(120)의 상부에는 배출부(120)로 빗물 등이 유입되지 않도록 원뿔 형태를 갖는 차단구(130)가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 전기집진부(100)의 방전극(103)에 공급되는 전류는 3~15㎃/㎡이며, 방전극(103)에서 발생되는 전계강도는 5~7㎸/㎝로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 전기집진부(100)는 내측에 구비되는 집진극(102) 및 방전극(103)이 상호 간에 코로나 방전되도록 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 필터부(110)는 나노입자상태의 은(111)을 활성탄(112)의 전체 중량에 0.1~5중량%를 담지 시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 적층구조를 갖는 에어 및 배기가스의 열교환장치.
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