KR101511769B1

KR101511769B1 - 오폐수처리 시스템을 이용한 온수발생기

Info

Publication number: KR101511769B1
Application number: KR20140158793A
Authority: KR
Inventors: 박상복
Original assignee: 주식회사 이앰
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2015-04-14

Abstract

오폐수처리장의 폭기조와 상기 폭기조에 공기를 공급하는 블로워 사이에 설치되어 블로워에서 토출되는 고온의 공기를 이용하여 온수를 발생하는 오폐수처리 시스템을 이용한 온수발생기가 개시된다.

Description

오폐수처리 시스템을 이용한 온수발생기{WATER HEATER UNSING SEWAGE TREATMENT SYSTEM}

본 발명은 오폐수처리 시스템을 이용한 온수발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오폐수처리장의 폭기조와 상기 폭기조에 공기를 공급하는 블로워 사이에 설치되어 블로워에서 토출되는 고온의 공기를 이용하여 온수를 발생하는 오폐수처리 시스템을 이용한 온수발생기에 관한 것이다.

일반적으로 블로워는 임펠러의 회전운동에 의하여 기체를 흡입하고 소정 압력의 기체를 일정위치로 공급시키기 위하여 사용되고 있는데, 예를 들면 환경 오폐수처리 시설 및 정화조의 공기공급, 항공엔진 및 열풍기의 연료공급, 양어장 등의 사육양식에 필요한 산소공급등을 하기 위해 사용된다.

블로워의 일반적인 구조를 살펴보면, 흡입구와 토출구가 형성된 케이싱 내부에는 블레이드가 구비된 임펠러가 설치되고 상기 임펠러는 구동모터에 연결된다. 따라서, 구동모터가 회전하여 임펠러를 회전시켜면 블레이드의 회전에 의해 흡입구측에서 공기가 흡입되어 토출구로 토출되는 데, 이 때 토출구로 토출되는 공기는 압축공기로 대략 70도 내지 80도의 고온의 공기이다.

한편, 도1은 오폐수처리장의 폭기조에서 블로워가 적용되는 일례를 도시한 도면으로, 폭기조(10)에는 도시된 바와 같이 블로워(20)와 연결되는 공기공급덕트(30)가 설치되고 폭기조 바닥의 공기공급덕트에는 폭기공이 형성되어 있다. 따라서, 블로워(20)에서 토출되는 공기는 공기공급덕트(30)를 통해 폭기조로 공급되며 폭기공을 통과하면서 잘게 부셔져서 폭기된다.

이 때, 본 출원인에 의해 등록된 국내특허 제10-1306252호에서는 상기 폭기조와 블로워 사이에 열교환챔버를 설치하는 기술을 개시한다. 상기 열교환챔버에는 블로워에서 토출되는 공기가 유동하는 토출공기유동관이 형성되며, 열교환챔버의 일측에는 냉수가 유입되는 급수밸브가 마련되고, 열교환챔버의 타측에는 온수가 배출되는 배출밸브가 설치된다. 따라서, 열교환챔버에서 토출공기와 냉수가 서로 열교환작용을 통해 냉수가 가열되어 온수가 생성될 수 있다.

본 발명은 본 출원인의 국내특허 제10-1306252호의 구조를 개선하여, 블로워에서 토출되는 고온의 공기가 열교환챔버내에서 유동할 때 고온상태를 좀 더 지속적으로 유지되도록 하여 열교환을 통한 고온의 온수를 획득할 수 있도록 한 오폐수처리 시스템을 이용한 온수발생기를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 오폐수처리장의 폭기조와 상기 폭기조에 공기를 공급하는 블로워 사이에 설치되는 온수발생기로서, 상기 온수발생기는 일측에는 냉수가 급수되는 급수관이 형성되고 타측에는 온수가 배출되는 배출관이 형성되는 열교환챔버와; 일단은 블로워의 토출단과 연결되고 타단은 열교환챔버와 연결되는 공기인입관과; 일단은 열교환챔버와 연결되고 타단은 폭기조로 연결되는 공기인출관; 상기 공기인입관과 연통되는 분기통과, 상기 분기통에서 분기되는 다수의 제1분기관과, 상기 제1분기관이 합류되게 하는 중간통과, 상기 중간통에서 분기되는 다수의 제2분기관과, 상기 제2분기관이 합류되며 공기인출관과 연통되는 합류통으로 구성되되, 상기 제1분기관 및 제2분기관에는 분기관을 유동하는 공기가 충돌하여 마찰열을 발생하고 이 발생된 마찰열이 내측의 저장공간으로 열전달되도록 하는열발생수단을 구비하는 공기유동관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오폐수처리 시스템을 이용한 온수발생기를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 오폐수처리 시스템을 이용한 온수발생기는 블로워에서 토출되는 고온의 공기가 열교환챔버내에서 유동할 때, 공기와 벨형가이드의 마찰저항 및 공기의 압축에 의해, 공기의 온도를 상승시킴으로써 유동공기의 고온상태를 좀 더 지속적으로 유지되도록 하여 열교환을 통한 고온의 온수를 획득할 수 있다는 효과가 있다.

도1은 종래의 오폐수처리시스템의 개략도이며,
도2은 본 발명에 따른 온수발생기가 설치된 오폐수처리시스템의 개략도이며,
도3는 본 발명에 따른 오폐수처리 시스템에 사용되는 온수발생기의 개략도이며,
도4은 본 발명에 따른 오폐수처리 시스템에 사용되는 열발생수단의 사시도이며,
도5는 본 발명에 따른 오폐수처리 시스템에 사용되는 열발생수단의 작용도이며,
도6 및 도7은 본 발명에 따른 오폐수처리 시스템에 사용되는 열발생수단의 바람직한 다른 실시예를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 오폐수처리 시스템을 이용한 온수발생기를 상세하게 설명한다.

첨부된 도2은 본 발명에 따른 온수발생기가 설치된 오폐수처리 시스템의 개략도이며, 도3는 본 발명에 따른 오폐수처리 시스템에 사용되는 온수발생기의 개략도이며, 도4은 본 발명에 따른 오폐수처리 시스템에 사용되는 열발생수단의 사시도이며, 도5는 본 발명에 따른 오폐수처리 시스템에 사용되는 열발생수단의 작용도이다.

상기 도면을 참고하면, 본 발명에 따른 온수발생기(100)는 오폐수처리장의 폭기조(10)와 상기 폭기조에 공기를 공급하는 블로워(20) 사이에 설치되며, 블로워(20)에서 토출되는 고온의 공기를 열교환작용을 통해 냉수를 온수로 가열하는 것이다.

본 발명에 따른 온수발생기(100)는 열교환챔버(110), 공기인입관(120), 공기인출관(130) 및 공기유동관(140)을 포함하여 구성된다.

상기 열교환챔버(110)는 일측에는 냉수가 급수되는 급수관(111)이 형성되고, 타측에는 온수가 배출되는 배출관(112)이 형성된다. 또한, 상기 열교환챔버(110)에는 공기유동관(140)이 설치된다. 따라서, 급수관(111)을 통해 열교환챔버(110)로 급수된 온수는 블로워에서 토출되어 공기유동관(140)을 유동하는 고온의 공기와 열교환작용을 통해 가열되어 배출관으로 배출되어 온수로 사용된다.

상기 공기인입관(120)은 일단은 블로워(20)의 토출단과 연결되고 타단은 열교환챔버(110)와 연결되어, 블로워의 토출공기를 공기유동관(140)으로 공급하게 된다.

상기 공기인출관(130)은 일단은 열교환챔버(110)와 연결되고 타단은 폭기조(10)로 연결되어, 열교환작용을 마친 공기를 폭기조(10)로 공급하게 된다.

상기 공기유동관(140)은 열교환챔버내에서 블로워에서 토출되는 공기가 유동하는 관으로, 상기 공기인입관(120)과 연통되는 분기통(141)과, 상기 분기통(141)에서 분기되는 다수의 제1분기관(142)과, 상기 제1분기관(141)이 합류되게 하는 중간통(143)과, 상기 중간통(143)에서 분기되는 다수의 제2분기관(144)과, 상기 제2분기관(144)이 합류되며 공기인출관(130)과 연통되는 합류통(145)으로 구성된다.

따라서, 블로워(20)에서 토출되는 공기는 공기인입관(120)을 통해 분기통(141), 제1분기관(142), 중간통(143), 제2분기관(144) 및 합류통(145)을 거친 후 공기인출관(130)을 통해 폭기조(10)로 이송된다.

한편, 상기 제1분기관(142) 및 제2분기관(144)에는 분기관을 유동하는 공기가 충돌하여 마찰열을 발생하고 이 발생된 마찰열이 내측의 저장공간으로 열전달되도록 하는열발생수단이 구비된다.

여기서, 상기 열발생수단(200)은 도4에 도시된 바와 같이 연결봉(210), 고정부재(220) 및 벨형가이드(230)를 포함한다.

상기 연결봉(210)은 후술할 벨형가이드(230)가 제1분기관(142) 및 제2분기관(144)내에 설치되도록 제1분기관 및 제2분기관의 길이방향으로 설치된다. 이 때, 벨형가이드(230)가 제1분기관(142) 및 제2분기관(144)의 중심에 배치되도록 상기 연결봉(210)은 제1분기관과 제2분기관의 중심을 따라 길이방향으로 설치되는 것이 좋다.

상기 고정부재(220)는 전술한 연결봉(210)이 제1분기관(142) 및 제2분기관(142)내에 고정되게 하는 부재로서, 예시적이지만 원형링(221)과, 상기 원형링(221)의 중앙을 횡단하도록 양단이 원형링의 내면에 고정되는 고정살(222)을 포함하며, 상기 고정살(222)은 직각방향으로 2개 설치되는 것이 좋다. 따라서, 상기 고정살(222)의 중앙에 상기 연결봉(210)을 고정한 다음 원형링(221)을 제1분기관(142) 및 제2분기관(144)의 단부에 고정되게 설치하면 연결봉(210)이 제1분기관(142)과 제2분기관(144)의 중심에 길이방향으로 설치될 수 있다.

상기 벨형가이드(230)는 벨과 같은 반타원의 형상으로 꼭지점을 기준으로 일측으로 유선형으로 확장된 구성을 가지며, 중앙에는 상기 연결봉(210)에 삽입되는 관통공(231)이 형성된다. 그리고, 상기 벨형가이드(230)는 열전달이 우수한 알루미늄이나 스테인레스 스틸 재질로 제조되는 것이 바람직하다.

이와 같은 벨형가이드(230)는 꼭지점이 공기를 마주하도록 일정간격 이격되게 상기 연결봉(210)에 순차적으로 삽입고정되게 된다. 즉, 제1분기관(142)에서는 공기의 유동이 분기통(141)에서 중간통(143) 방향이므로 벨형가이드(230)는 꼭지점이 분기통을 마주보게 연결봉(210)에 다수개 균등간격 이격설치되며, 제2분기관(143)에서는 공기의 유동이 중간통(143)에서 합류통(145) 방향이므로 벨형가이드(230)는 꼭지점이 중간통(143)을 마주보게 연결봉(210)에 다수개 균등간격 이격설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 오폐수처리 시스템을 이용한 온수발생기의 작용을 참고하여 설명한다. 도5는 본 발명에 따른 온수발생기의 분기관에서의 유체흐름도이다.

이를 참고하면 분기관(142, 144)내에서 공기는 화살표와 같은 방향으로 유동하게 되는 데, 먼저 공기는 "A"로 표시된 부분에서 벨형가이드(230)에 부딪치게 되면서 마찰저항에 의해 공기의 온도가 상승하하게 된다. 이 후, 공기는 벨형가이드(230)에 의해 면적이 감소된 "B"부분을 통과하면서 압축되어 재차 온도가 상승된다.

또한, 공기와의 충돌에 의해 벨형가이드(230)의 표면온도가 상승하는 데, 충돌에 의해 발생된 열은 벨형가이드 내측으로 열전달되어 "C"로 표시된 벨형가이드의 내부공간에는 열이 축적된다. 이 축적된 열은 벨형가이드를 통과한 후 발생하여 벨형가이드 내부로 유입된 와류의 온도를 상승시키게 된다.

이와 같이 공기와 벨형가이드의 충돌에 의한 마찰저항 및 공기의 압축에 의해 발생되는 공기의 온도상승은 열교환챔버로 급수된 냉수를 보다 고온수로 열전달할 수 있다는 잇점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 온수발생기의 벨형가이드(230)는 도6에 도시된 바와 같이 공기의 흐름방향으로 점진적으로 크기가 커지도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 제1분기관(142)내에서는 분기통(141)에서 중간통(143) 방향으로 갈수록 벨형가이드의 크기가 커지고, 제2분기관(144)내에서는 중간통(143)에서 합류통(145) 방향으로 갈수록 벨형가이드의 크기가 커지도록 구성된다.

만약 벨형가이드의 크기가 분기통내에서 일정한 크기를 갖는 경우 가장 초기의 벨형가이드에 의해 공기의 유동이 막혀 후미의 벨형가이드에서는 충분한 마찰저항에 따른 온도상승을 기대하기 어려우므로, 본 발명에서는 벨형가이드가 공기의 흐름방향으로 점진적으로 크기가 커지도록 구성함으로써 후미의 벨형가이드에서도 충분한 마찰저항에 따른 공기의 온도상승이 이루어지도록 한 것이다.

나아가, 도7은 열발산돌기(232)가 벨형가이드(230)의 내측에서 돌설된 것을 도시한 것으로, 전술한 바와 같이 공기와의 충돌에 의해 발생된 열은 벨형가이드의 외측에서 내측으로 전달되어 벨형가이드의 내부공간에 축적된 후 와류공기의 온도를 상승시키게 되는 데, 이 때 벨형가이드의 내측에 돌설된 열발산돌기가 벨형가이드의 내부공간에서 넓은 면적으로 열을 발산하도록 하여 와류공기의 온도를 균질하게 상승시킬 수 있도록 한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 오폐수처리 시스템을 이용한 온수발생기는 블로워에서 토출되는 고온의 공기가 열교환챔버내에서 유동할 때, 공기와 벨형가이드의 마찰저항 및 공기의 압축에 의해, 공기의 온도를 상승시킴으로써 유동공기의 고온상태를 좀 더 지속적으로 유지되도록 하여 열교환을 통한 고온의 온수를 획득할 수 있다는 효과가 있다.

100: 온수발생기 110: 열교환챔버
120: 공기인입관 130: 공기인출관
140: 공기유동관 200: 열발생수단
210: 연결봉 230: 벨형가이드

Claims

오폐수처리장의 폭기조와 상기 폭기조에 공기를 공급하는 블로워 사이에 설치되는 온수발생기로서, 상기 온수발생기는
일측에는 냉수가 급수되는 급수관이 형성되고 타측에는 온수가 배출되는 배출관이 형성되는 열교환챔버와; 일단은 블로워의 토출단과 연결되고 타단은 열교환챔버와 연결되는 공기인입관과; 일단은 열교환챔버와 연결되고 타단은 폭기조로 연결되는 공기인출관; 상기 공기인입관과 연통되는 분기통과, 상기 분기통에서 분기되는 다수의 제1분기관과, 상기 제1분기관이 합류되게 하는 중간통과, 상기 중간통에서 분기되는 다수의 제2분기관과, 상기 제2분기관이 합류되며 공기인출관과 연통되는 합류통으로 구성되되, 상기 제1분기관 및 제2분기관에는 분기관을 유동하는 공기가 충돌하여 마찰열을 발생하고 이 발생된 마찰열이 내측의 저장공간으로 열전달되도록 하는 열발생수단을 구비하는 공기유동관을 포함하여 구성되되,
상기 열발생수단은 제1분기관 및 제2분기관내에 길이방향으로 설치되는 연결봉과; 상기 연결봉을 상기 제1분기관과 제2분기관의 양측 단부에 고정되도록 설치하는 고정부재와; 중앙에는 상기 연결봉에 삽입되는 관통공이 형성되어서 꼭지점이 공기를 마주하도록 일정간격 이격되게 상기 연결봉에 순차적으로 삽입고정되는 반타원형상의 벨형가이드를 포함하며, 상기 벨형가이드는 공기의 흐름방향으로 점진적으로 크기가 커지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 오폐수처리 시스템을 이용한 온수발생기.
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삭제
제1항에 있어서,
상기 벨형가이드의 내측면에는 열발산돌기가 돌설된 것을 특징으로 하는 오폐수처리 시스템을 이용한 온수발생기.