KR101457159B1 - 연도 내부의 결로 방지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연도 내부의 결로 방지 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 보일러나 발전기 등의 장치를 가동 중이거나 정지 시 여기에 연결된 연도 내부의 습도를 감지하여 기설정된 수치 이상일 경우 외기를 유입하도록 제어함으로써 결로의 발생을 방지함과 아울러 이러한 장치의 가동 전에 미리 외기를 유입함으로써 연도 내부에 상승기류를 형성하여 원활한 배기환경을 조성하도록 하는 연도 내부의 결로 방지 시스템에 관한 것이다.

Description

연도 내부의 결로 방지 시스템 {SYSTEM FOR PREVENTING DEW CONDENSATION IN EXHAUST PIPE}

본 발명은 연도 내부의 결로 방지 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 보일러나 발전기 등의 장치를 가동 중이거나 정지 시 여기에 연결된 연도 내부의 습도를 감지하여 기설정된 수치 이상일 경우 외기를 유입하도록 제어함으로써 결로의 발생을 방지함과 아울러 이러한 장치의 가동 전에 미리 외기를 유입함으로써 연도 내부에 상승기류를 형성하여 원활한 배기환경을 조성하도록 하는 연도 내부의 결로 방지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 개인주택이나 아파트와 같은 공동주택 또는 고층건물에는 가스 등의 연료를 연소시켜 발생되는 열을 이용하여 난방과 온수를 공급하기 위하여 다양한 형태의 보일러나 발전기 또는 냉온수기 등의 장치들이 설치되어 있다.

이러한 장치, 예컨대 보일러의 소정 위치에는 보일러를 가동 시 연소되는 연소가스(배기가스)를 외부로 배출하기 위하여 수평 및 수직방향으로 소정 길이 조립된 연도(flue)가 연결되어 있다.

그런데 보일러에서 연소 후 배출되는 배기가스에는 다량의 수증기가 포함되어 있어, 배기가스에 비해 상대적으로 온도가 낮은 연도를 이동하는 과정에서 이 수증기가 응축되어 결로가 발생한다는 문제점이 있었다.

또한, 보일러의 난방효율을 높이기 위해서는 보일러에서 배출되는 연소가스를 열교환기에 의해 열 회수하는 과정을 거치게 되는데, 이로 인해 연소가스는 온도가 낮아진 상태에서 배기가 이루어지며, 이러한 배기가스의 온도저하로 연통(연돌)으로 배출되는 과정에서 배기가스 내의 수증기가 응결되면서 연도에 결로가 발생하기도 하였다.

게다가, 건물의 단열을 향상하기 위해 연도를 건물 외벽에 설치할 경우에는 연도 내벽의 온도가 더욱 낮아지면서 결로를 촉진할 뿐 아니라 보일러 가동을 정지한 경우에도 연도 내부의 배기가스가 주위 온도 정도로 낮아지면서 결로가 발생하고, 이러한 결로가 축적되어 연도 내부에 응축수가 고일 수 있었다.

특히 겨울철이나 오랫동안 사용되지 않은 보일러 연도의 경우에는 결로현상이 심하여 연도에 물이 차면서 누수가 발생할 뿐 아니라 결로현상으로 인해 저온부식이 일어나면서 연도의 수명이 단축될 우려도 있었다.

이를 위하여 종래에는 보일러의 연도 상에 구멍을 뚫고 여기에 호스를 연결하여 연도 내부에 고인 물을 빼내었는데, 이러한 작업이 매우 번거로울 뿐 아니라 연도의 수명이 짧아진다는 단점이 있었다.

한편, 보일러의 가동을 정지하면 압력이 보일러 내부에 잔존한 채로 연도가 밀폐되어 내부가 진공상태로 있게 되는데, 이처럼 연도가 밀폐된 상태에서 보일러를 재가동하게 되면 연도 내부가 순간적인 정압상태가 되면서 보일러가 꺼지는 경우가 있고, 보일러 가동에 의해 발생하는 배기가스가 원활하게 이동되지 않는다는 문제점이 있었다.

아울러, 보일러 가동 시에는 연료와 함께 산소가 공급되는데, 만일 산소의 공급이 불충분하여 연료가 완전히 연소하지 못하면 불완전연소가스가 내부에 차게 되고, 이러한 상태에서 보일러를 재가동 시 산소를 공급하게 되면 폭발의 위험성이 있었다.

한국 특허등록 제0805551호 "보일러 배기연도의 응결방지방법"(2008.02.13) 한국공개특허 제20130003877호 "보일러 배기연도의 응축수 동결 방지장치"(2013.01.09) 한국 특허등록 제0879770호 "결로침입이 없는 배기가스 배출용 연도조립체"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 연도를 통과하는 배기가스의 습도를 감지하여 외부 공기 유입을 제어함에 따라 연도 내부의 결로 발생을 방지하도록 함과 아울러 연도의 배기 흐름이 원활하게 이루어지도록 하는 연도 내부의 결로 방지 시스템을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 연도 내부의 결로 방지 시스템은, 배기가스가 통과하도록 이루어진 연도에 있어서, 상기 연도의 측면에 연장 형성되는 공기유입관부; 상기 연도의 내측에 일정 간격마다 부착되어 연도를 통과하는 배기가스의 습도를 측정하는 습도감지부; 상기 공기유입관부에 설치되어 외부 공기의 유입을 조절하도록 개폐 작동되는 댐퍼부; 및 상기 습도감지부에서 측정되는 습도와 기설정된 습도를 비교하여 상기 댐퍼부의 개폐 동작을 제어하는 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 것이다.

여기에서, 상기 습도감지부는 상기 연도와 공기유입관부의 내측 연결 부위 중 배기가 되는 후방 측에 설치됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 댐퍼부는 역류감지센서가 부착되어 배기가스의 역류 시 차단되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명에 따른 연도는 보일러, 발전기 또는 냉온수기 등과 같은 장치의 연도 중에서 선택되는 것임을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 연도 내부의 결로 방지 시스템에 따르면, 보일러나 발전기 등의 연도 내부에 습도감지부와 댐퍼부를 설치하고 습도감지부에 연결된 제어부에 의해 습도감지부로부터 측정된 습도가 일정 수치 이상이면 연도 내부로 공기가 유입되도록 제어하여 연도 내부를 자연 건조하게 함으로써 습기 배출 및 결로 방지와 함께 저온 부식 현상을 방지할 수 있으며, 습도가 떨어지면 개방 상태를 폐쇄하는 등 구성 및 작동이 간단하고 기존에 없던 새로운 결로 방지 시스템을 제공할 수 있다는 장점을 가진 것이다.

또한, 상기 장치의 가동 전에 미리 개방하여 진공상태에 있는 연도 내부에 자연바람으로 습도와 온도를 동시에 저하시키고 상승기류를 형성함으로써 배기가 원활하게 이루어질 수 있음과 아울러 장치의 꺼짐 현상을 방지할 수 있고, 고층건물일 경우에도 기류 상승이 지속적으로 이루어지면서 연도 내부를 건조시킬 수 있으며, 더욱이, 연도 내부에 불완전연소가스가 잔존하고 있더라도 미리 공기를 배출하여 보일러 재가동 시 폭발의 위험성을 배제할 수 있게 된다.

아울러, 연통을 통해 건물 밖으로 배출되는 배기가스의 온도를 더욱더 낮출 수 있음에 따라 온실가스를 줄일 수 있어 환경보호에도 도움이 될 수 있는 것이다.

도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연도 내부의 결로 방지 시스템의 개념도
도2는 본 발명에 따른 공기유입관부와 댐퍼부의 결합상태를 개략적으로 도시한 도면
도3은 본 발명의 결로 방지 과정에 대한 흐름도

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연도 내부의 결로 방지 시스템의 개념도이고, 도2는 본 발명에 따른 공기유입관부와 댐퍼부의 결합상태를 개략적으로 도시한 도면이며, 도3은 본 발명의 결로 방지 과정에 대한 흐름도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 연도 내부의 결로 방지 시스템은, 연도 내부에 습기 발생 시 자동으로 외부 공기를 유입하여 자연 건조하는 방식으로 이루어진 것이다.

즉, 본 발명은 보일러나 발전기 등의 장치에 연결되어 배기가스가 통과하도록 이루어진 연도에 있어서, 상기 연도(1)의 측면에 연장 형성되는 공기유입관부(10); 상기 연도의 내측에 일정 간격마다 부착되어 연도를 통과하는 배기가스의 습도를 측정하는 습도감지부(20); 상기 공기유입관부에 설치되어 개폐 작동되는 댐퍼부(30); 및 상기 습도감지부에서 측정되는 습도에 따라 상기 댐퍼부의 개폐를 제어하는 제어부(40);를 포함하는 것이다.

이에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명에 따른 결로 방지 시스템이 적용되는 보일러 연도는 공지의 것으로서, 본 발명의 결로 방지 시스템에 대하여 구체적으로 설명하기에 앞서 보일러 연도에 대하여 간략하게 설명하기로 한다.

연도(1)는 보일러 등 장치의 본체(B)에서 연소된 배기가스를 외부로 배출하기 위한 통로로서 각각의 본체마다 구비하여 연결하되, 도1에서는 하나의 기다란 관으로 도시되었으나 대략 1m 길이의 단관으로 이루어진 것을 상기 장치가 설치되는 건물의 규모에 따라 수평 및 수직방향으로 다수 조립하여 연장 설치되고, 그 말단부에는 연도 내부의 배기가스를 외부로 배출하도록 연통(2)이 장착된다.

이때, 도1에 도시된 바와 같이 상기 연도(1)는 이로부터 분기되는 연관(1a)을 매개로 보일러 등 장치의 본체(B)에 연결할 수도 있다.

또한, 연도(1)는 공기단열층(Air Insulated Space)을 사이에 둔 원형의 이중관 구조인바, 즉, 내관(inner pipe)과 중관(middle pipe) 및 외관(outer pipe) 사이에 대략 25㎜ 정도의 공기단열층을 각각 형성하여 최대한으로 보온 및 단열효과를 갖도록 이루어진다.

다음으로, 본 발명에 따른 결로 방지 시스템에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

공기유입관부(10)는 중공(中空)의 관 형상으로 연도(1)의 내부로 외부 공기가 유입되도록 연도의 측면 개방 부위에 연장 형성되되 상기 연도에 대하여 수직 또는 경사지게 돌출 형성되며, 그 말단부에는 후술하는 댐퍼부가 결합된다.

공기유입관부(10)는 도면에 나타난 바와 같이 연도(1)에 형성될 수도 있고, 또는 보일러 등 장치의 본체와 연도 사이를 연결하는 연관(1a)에 형성될 수도 있으며, 상기 공기유입관부가 연도에 형성될 경우에는 외부 공기가 연도 내부로 바로 유입됨에 따라 습기의 배출이 더욱 용이해지게 된다.

습도감지부(20)는 연도(1)의 내측에 일정 간격, 예컨대 10~15m마다 부착되어 연도 내부를 이동하는 배기가스의 습도를 감지하는 것으로서, 상기 연도와 공기유입관부의 내측 연결부위 즉, 분기위치에 부착됨이 가장 바람직하다. 특히 도1에서와 같이 연도와 공기유입관부의 분기위치 중 배기가스가 나가는 측(도면에서는 좌측)에 부착됨이 더욱 바람직하다.

습도감지부(20)는 습도센서를 가지며, 연도(1) 내부를 통과하는 배기가스의 습도를 습도센서로 측정하고 이를 디지털 신호로 출력하여 후술하는 제어부로 제공하게 된다.

댐퍼부(30)는 공기유입관부(10)에 결합되어 습도감지부(20)에 의해 측정된 습도에 따라 연도(1)를 선택적으로 개방하도록 개폐 작동되는 것으로서, 블레이드와 같은 개폐부재가 구비되어 외부 공기의 유입을 부분적으로 개방/폐쇄하거나 완전히 개방/폐쇄하게 된다.

즉, 상기 연도(1) 내부의 습도가 일정 수치 이상에 이르면 제어부의 제어신호에 따라 댐퍼부의 블레이드(31)가 부분적으로 개방되거나 또는 완전히 개방되면서 외부로부터 유입되는 공기의 양을 조절하여 연도 내부의 수분이 건조되도록 하는 것이다.

댐퍼부(30)는 연도(1)의 길이가 긴 경우에는 일정 간격마다 다수 설치되는데, 예컨대, 보일러 등 장치의 대수마다 설치될 수 있으며, 일측에 개구부가 형성된 타원형의 브이밴드(V band clamp)와 같은 체결수단을 이용하여 공기유입관부(10)의 말단부에 결합됨이 가장 바람직하다.

또한, 댐퍼부(30)는 연도(1)의 선단부와 말단부에 설치되어 통풍이 가능하도록 구성할 수도 있는데, 즉, 보일러 등 장치의 사용 전에 미리 댐퍼부를 개방하여 연도 내부의 공기를 빼내어 기류를 형성함으로써 상기 장치의 가동에 의해 발생되는 배기가스가 원활하게 배출되도록 할 수 있다.

이때, 연도(1) 내부는 이미 기류가 형성됨에 따라 배기가스의 흐름이 역류될 가능성은 거의 없으나, 만일의 경우 배기가스의 역류 시 댐퍼부의 블레이드가 폐쇄되도록 역류감지센서(미도시)를 부착할 수도 있다.

또는, 상기 댐퍼부(30)는 보일러 가동 중에도 개방상태로 두어 외부 공기를 지속적으로 유입함으로써 배기가스의 온도를 저하시켜 줌과 동시에 결로 발생을 미리 방지할 수도 있다.

이러한 댐퍼부(30)로는, 회전식 댐퍼, 승강기식 댐퍼, 다익 댐퍼, 나비형 댐퍼 등 공지에서 사용되는 댐퍼를 본 발명에 적용하여 사용할 수 있으며, 공기유입관에 결합이 가능하도록 외부프레임이 원형으로 형성된 것을 사용함이 바람직하다.

아울러, 본 발명의 구성요소는 신규로 설치되는 보일러 등 장치의 연도에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 기존에 이미 설치되어 있는 보일러 등 장치의 연도 일부를 대체하여 장착할 수도 있다.

즉, 대략 1m 길이의 단관을 수평 또는 수직방향으로 소정 길이만큼 조립하여 설치되는 보일러나 발전기의 연도 일부를 해체하고, 본 발명의 구성요소인 공기유입관부(10) 및 댐퍼부(30)가 설치된 단관을 결합하여 장착할 수 있기 때문에 기존에 설치된 보일러 등 장치의 연도에도 그대로 적용이 가능하게 된다.

아울러, 본 발명에 따른 연도 내부의 결로 방지 시스템은 제어부(40)를 가진 컨트롤박스를 더 포함한다.

제어부(40)는 습도감지부에서 측정되는 습도에 따라 연도 내부로의 공기 유입량을 조절하도록 상기 댐퍼부의 개폐 동작을 자동으로 제어하는 것이다.

즉, 상기 습도감지부(20)의 감지신호를 입력받아 연도(1) 내부의 습도 데이터와 제어부(40)의 메모리에 저장된 기설정 습도 데이터를 비교하여 연도 내부로 공기를 유입하도록 제어신호를 출력하여 댐퍼부(30)를 선택적으로 개방하도록 한다.

예컨대, 연도(1) 내부의 습도가 높게 측정될 경우에는 댐퍼부(30)를 개방하여 공기가 유입되도록 하되, 습도 양에 따라 블레이드(31)가 개방되는 정도를 조절하여 연도 내부를 건조하도록 제어하며, 연도 내부의 습도가 낮게 측정될 경우에는 블레이드의 개방 정도를 줄이거나 완전히 차단한다.

이와 같이 제어부(40)에 의해 외부의 공기를 유입하여 습기를 배출함으로써 연도 내부를 건조시킴에 따라 결로 발생을 방지할 수 있게 된다.

아울러, 상기 연도(1)의 내부에는 습도센서 외에도 부수적으로 온도센서(111)를 부착하여 연도 내부를 흐르는 배기가스의 온도를 측정함과 아울러 공기의 유입에 따른 온도변화를 측정할 수 있으며, 도1에서는 별도로 위치를 표시하지 않았으나 이러한 온도센서는 연도 내부에 일정 간격마다 다수 부착됨이 바람직하다.

또한, 상기 연도(1)의 내부에는 배기가스의 성분을 측정하는 가스센서(112) 및 배기가스의 흐름 및 그 양을 측정하는 공기흐름센서(113)를 추가로 부착할 수 있으며, 상기 가스센서(112)는 연도 내부의 소정 위치에 다수 부착되되, 연도 내부의 선단부와 중단부 및 말단부에 부착되는 것이 좋으며, 상기 공기흐름센서(113)는 연도 내부에 일정 간격마다 다수 부착됨이 바람직하다.

이와 같은 온도센서와 가스센서 및 공기흐름센서를 연도 내부에 각각 구비함에 따라 연도 내부를 통과하는 배기가스의 상태와 외부 공기 유입량의 관계를 비교 분석하여 연도 내부로 유입되는 외부 공기의 적정량을 미리 파악할 수도 있다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 연도 내부의 결로 방지 시스템의 작용효과에 대하여 보일러 장치를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.

난방이나 온수 공급을 위하여 보일러가 가동되면 산소와 연료가 공급되어 연소가 일어나며, 연소된 폐가스는 열교환기에 의해 열회수된 후 연도(1)를 거쳐 연통(2) 외부로 배기가 이루어진다.

이때, 보일러를 오랫동안 사용하지 않은 경우에는 보일러를 재가동하기에 앞서 댐퍼부(30)를 미리 개방하여 외부 공기를 연도 내부로 유입시킴에 따라 자연바람에 의한 기류가 형성되도록 조성할 수도 있다. 또는 보일러 가동 중에 댐퍼부(30)를 개방상태로 두어 결로의 생성을 미연에 방지할 수도 있다.

이어서, 보일러 연도를 따라 배기가스가 이동하는 과정에서 습도감지부(20)가 배기가스에 포함된 수증기의 양을 감지하고, 배기가스의 습도가 미리 설정된 수치에 도달하게 되면 제어부(40)는 습도감지부에서 데이터를 제공받아 메모리에 저장된 데이터와 비교하여 댐퍼부(30)의 개폐 정도를 제어하게 되며, 댐퍼부의 블레이드(31)는 일정 각도로 개방되면서 외부의 공기가 유입된다.

이에 따라 보일러 연도(1) 내측의 결로 형성을 미리 방지하거나 연도 내부를 건조시킬 수 있게 된다.

여기에서, 연로 내부로의 외부 공기 유입 과정에서 보일러 연도가 설치된 기계실 내의 공기를 이용할 수도 있으므로 기계실 환기를 위한 덕트(air duct)로서의 역할도 수행할 수 있게 된다.

10 : 공기유입관부 20 : 습도감지부
30 : 댐퍼부 31 : 블레이드
40 : 제어부

Claims (4)

1. 보일러에 연결되어 배기가스가 통과하도록 이루어진 연도에 있어서,
   상기 연도(1)의 측면에 연장 형성되는 공기유입관부(10);
   상기 연도의 내측에 일정 간격마다 부착되어 연도를 통과하는 배기가스의 습도를 측정하는 습도감지부(20);
   상기 공기유입관부에 설치되어 외부 공기의 유입을 조절하도록 개폐 작동되는 댐퍼부(30); 및
   상기 습도감지부에서 측정되는 습도와 기설정된 습도를 비교하여 상기 댐퍼부의 개폐 동작을 제어하는 제어부(40);를 포함함을 특징으로 하는 연도 내부의 결로 방지 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 습도감지부(20)는 상기 연도와 공기유입관부의 분기위치 중 배기가스 측에 설치됨을 특징으로 하는 연도 내부의 결로 방지 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 댐퍼부(30)는 역류감지센서가 부착되어 배기가스의 역류 시 차단되도록 구성된 것을 특징으로 하는 연도 내부의 결로 방지 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 연도가 적용되는 장치는 보일러, 발전기, 냉온수기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연도 내부의 결로 방지 시스템.

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