KR101780170B1 - 배기가스 폐열을 이용한 온풍장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기가스 폐열을 이용한 온풍장치에 관한 것으로, 배기연돌 및 회수연돌의 내부에 각각 구성되어 상기 배기가스의 온도 및 누출 여부에 따라 상기 배기연돌 및 회수연돌을 개폐시키는 개폐댐퍼; 상기 회수연돌의 상단부에 연결 구성되며, 상기 배기가스가 유입되는 유입호퍼 및 열교환이 이루어진 배기가스를 배출하는 배기호퍼가 구성되고, 하부 일면에 구성되어 내부로 상기 배기가스와 열교환이 이루어지는 외기를 공급 및 순환시키는 외기 순환부와, 상부 일면에 열교환이 이루어진 외기를 공급처로 공급하는 온풍 토출관이 구성된 열교환 하우징; 상기 유입호퍼 및 배기호퍼 사이에 다수개 구성되고, 내부에 열교환 핀이 수용되는 열교환 배관; 상기 유입호퍼 및 배기호퍼의 단부측에 연결되어 상기 열교환 하우징의 내부 공간과 상기 유입호퍼 및 배기호퍼의 내부 공간을 분리하는 고정 브라켓; 상기 열교환 배관의 내부에 관통되게 삽입되며, 상기 배기가스와 상기 외기를 열교환시키는 다수개의 열교환 핀; 상기 고정 브라켓에 분리 가능하게 결합되며, 상기 다수개의 열교환 핀이 고정되는 착탈 브라켓; 및 상기 열교환 핀의 내부에 삽입되어 상기 배기가스의 상향 이동을 안내하며, 상기 배기가스에 포함된 불순물을 흡착하는 나선형 토출부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배기가스 폐열을 이용한 온풍장치{Warm air using exhaust gas waste heat}

본 발명은 배기가스 폐열을 이용한 온풍장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 보일러의 연돌을 통해 배기되는 배기가스의 폐열을 이용하여 난방용 온풍을 생성 및 제공함으로써, 보일러 구동시 발생하는 열손실을 최소화할 수 있으며, 열교환 장치의 부식이 발생하는 경우, 배기가스가 공급처로 역류하는 것을 방지하는 한편, 부식된 부위에 대한 부분만을 교체할 수 있도록 함으로써, 유지 보수에 소요되는 비용 및 시간을 절감할 수 있는 배기가스 폐열을 이용한 온풍장치에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러(boiler)는 석유·석탄 등의 연료를 연소시켜 열 공급처로 온수나 증기를 공급하는 장치로, 난방 또는 온수 목적으로 물을 가열시키기 위한 연소장치로써, 하부의 버너에서 발생된 화염이 저수탱크의 물을 가열시키고, 고온의 물은 펌프에 의해 공급처로 보내지게 되며, 연소 후 발생되는 배기가스는 연돌를 통해 외부로 배출된다.

이때 전술한 배기가스는 연소시 발생된 열에 의해 가열된 상태이므로 이 열을 갖는 배기가스를 외부로 배출시키는 것을 에너지 낭비를 초래한다.

즉, 보일러에서 열매체를 생산한 뒤 배출되는 고온의 배기가스가 연도 및 연돌을 통해 외부로 방출되어 배기가스에 포함된 열량의 손실로 인하여 결국 에너지가 낭비되는 결과를 초래하는 문제점이 있다.

이에, 대한민국 등록특허 제10-1690384호에는, 산업 분야에서 공정용 증기 생산 또는 발전용 증기생산을 목적으로 하는 보일러 또는 고온의 배가스가 배출되는 각종 연소로를 대상으로 하며, 연소로의 연도 배가스가 보유하는 폐열을 회수하여 전력 및 공정용 증기를 병행 생산하는 기술로써, 산업용 보일러 폐열의 회수 및 재이용을 통해 에너지를 절감할 수 있는 연소로 폐열회수장치 및 연소로 폐열회수방법이 게재된 바 있다.

하지만, 배기가스 자체를 회수하여 폐열을 재사용한다 하더라도 이는 보일러, 또는 연돌의 내부 압력을 상승시켜 보일러 및 연돌의 내구성이 떨어지는 문제점이 있었으며, 배기가스의 열교환이 이루어지면서 발생하는 응축수 등에 의해 열교환 장치의 부식이 발생하면서 열교환 효율을 현저하게 저하시킬 뿐만 아니라, 열교환 장치로부터 누설되는 배기가스가 공급처로 역류하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1690384호

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전술한 배경기술에 의해서 안출된 것으로, 보일러의 연돌을 통해 배기되는 배기가스의 폐열을 이용하여 난방용 온풍을 생성 및 제공함으로써, 보일러 구동시 발생하는 열손실을 최소화할 수 있는 배기가스 폐열을 이용한 온풍장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 열교환 장치의 부식이 발생하는 경우, 배기가스가 공급처로 역류하는 것을 방지하는 한편, 부식된 부위에 대한 부분만을 교체할 수 있도록 함으로써, 유지 보수에 소요되는 비용 및 시간을 절감할 수 있는 배기가스 폐열을 이용한 온풍장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 배기가스의 온도에 따라 배기 송풍기 및 순환 송풍기의 구동 여부를 제어함으로써, 전력 소비를 최소화할 수 있는 배기가스 폐열을 이용한 온풍장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배기가스의 온도를 측정하는 온도센서가 구비된 배기연돌; 상기 배기연돌에 분기되게 구성되는 회수연돌; 상기 배기연돌 및 회수연돌의 내부에 각각 구성되어 상기 배기가스의 온도 및 누출 여부에 따라 상기 배기연돌 및 회수연돌을 개폐시키는 개폐댐퍼; 상기 회수연돌의 상단부에 연결 구성되며, 상기 배기가스가 유입되는 유입호퍼 및 열교환이 이루어진 배기가스를 배출하는 배기호퍼가 구성되고, 하부 일면에 구성되어 내부로 상기 배기가스와 열교환이 이루어지는 외기를 공급 및 순환시키는 외기 순환부와, 상부 일면에 열교환이 이루어진 외기를 공급처로 공급하는 온풍 토출관이 구성된 열교환 하우징; 상기 유입호퍼 및 배기호퍼 사이에 다수개 구성되고, 내부에 열교환 핀이 수용되며, 상기 열교환 핀의 외주면으로 상기 외기가 유입 및 토출되면서 1차 열교환이 이루어지도록 외기 유입홀 및 외기 토출홀이 형성된 열교환 배관; 상기 열교환 배관의 양단부가 결합되되, 종방향으로 다수개 배치되게 결합되며, 상기 유입호퍼 및 배기호퍼의 단부측에 연결되어 상기 열교환 하우징의 내부 공간과 상기 유입호퍼 및 배기호퍼의 내부 공간을 분리하는 고정 브라켓; 상기 열교환 배관의 내부에 관통되게 삽입되며, 상기 배기가스와 상기 외기를 열교환시키는 다수개의 열교환 핀; 상기 고정 브라켓에 분리 가능하게 결합되며, 상기 다수개의 열교환 핀이 고정되는 착탈 브라켓; 및 상기 열교환 핀의 내부에 삽입되어 상기 배기가스의 상향 이동을 안내하며, 상기 배기가스에 포함된 불순물을 흡착하는 나선형 토출부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 외기 순환부는, 상기 열교환 하우징의 하부 일면에 일체로 구성되며, 외부 공기를 공급하는 외기 공급관; 및 상기 외기 공급관에 구성되어 상기 열교환 하우징의 내부로 외기를 공급 및 순환시키는 순환 송풍기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 온풍 토출관은 배기가스가 포함된 온풍이 실내로 유입되는 것을 차단하기 위해 온풍의 토출 여부를 제어하는 토출 제어수단이 더 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환 핀의 양단부에는 상기 배기가스의 유입 및 배출이 이루어지도록 관통 형성되며, 상기 착탈 브라켓과 분리 가능하게 체결되고, 중앙부로 상기 나선형 토출부재가 결합되는 결합용 캡이 더 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나선형 토출부재는 상기 결합용 캡에 결합되는 결합축과, 상기 배기가스의 상향 이동이 이루어지도록 하고 상기 배기가스에 포함된 불순물이 흡착되는 나선형의 흡착 안내판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환 핀의 내주면에는 상기 배기가스로 와류 현상이 발생하도록 하는 나선형 와류홀이 더 구성되고, 상기 열교환 배관 및 열교환 핀의 외주면에는 상기 외기와 배기가스의 열교환 효율을 향상시키며, 상기 외기의 순환을 유도하는 순환 유도홈이 더 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 보일러의 연돌을 통해 배기되는 배기가스의 폐열을 이용하여 난방용 온풍을 생성 및 제공함으로써, 보일러 구동시 발생하는 열손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 열교환 장치의 부식이 발생하는 경우, 배기가스가 공급처로 역류하는 것을 방지하는 한편, 부식된 부위에 대한 부분만을 교체할 수 있도록 함으로써, 유지 보수에 소요되는 비용 및 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 배기가스의 온도에 따라 배기 송풍기 및 순환 송풍기의 구동 여부를 제어함으로써, 전력 소비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 폐열을 이용한 온풍장치가 연돌에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환 장치를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환 장치를 나타낸 확대 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환 장치에 구성된 열교환 핀을 나타낸 확대 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환 장치를 나타낸 평면도,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 폐열을 이용한 온풍장치의 배기가스 및 온풍의 흐름 상태를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 폐열을 이용한 온풍장치가 연돌에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환 장치를 나타낸 도면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환 장치를 나타낸 평면도, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 폐열을 이용한 온풍장치의 배기가스 및 온풍의 흐름 상태를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 폐열을 이용한 온풍장치는 배기가스를 배출하는 배기연돌에 분기되게 구성되는 회수연돌과, 배기가스의 온도에 따라 배기가스의 배출 방향을 제어하는 개폐댐퍼(110)와, 회수연돌의 단부에 연결 구성되며, 배출되는 배기가스의 폐열과 외기 간의 열교환이 이루어지도록 구성된 열교환 장치(200) 및 열교환이 이루어진 배기가스를 외부로 방출하는 배기관(130)을 포함하여 구성된다.

여기서, 개폐댐퍼(110)는 배기연돌 및 회수연돌에 각각 구성되며, 배출되는 배기가스의 온도에 따라 배기연돌, 또는 회수연돌 중 어느 하나를 개폐하여 배기가스의 배출이 이루어지는 연돌의 선택이 이루어지도록 구성된다.

이때, 배기연돌에는 온도센서(102)가 더 구성됨으로써, 보일러로부터 배출되는 배기가스의 온도를 측정하여 개폐댐퍼(110)의 작동 여부를 제어할 수 있도록 구성된다.

즉, 본 발명은 온도센서(102)에서 측정한 배기가스의 온도가 일정 범위를 초과하는 경우, 배기연돌을 폐쇄함과 동시에 회수연돌을 개방하여 배출되는 배기가스가 회수연돌에 연결 구성되는 열교환 장치(200)측으로 유입될 수 있도록 구성되고, 이와 반대로 배기가스의 온도로 일정 범위에 도달하지 않은 경우에는 배기연돌만 개방시켜 외부로 방출이 이루어지도록 구성되는 것이다.

이때, 본 발명은 온도센서(102)에서 측정한 배기가스의 온도에 따라 개폐댐퍼(110)의 작동 여부를 제어하는 댐퍼 컨트롤러(120)가 더 구성될 수 있다.

댐퍼 컨트롤러(120)는 개폐댐퍼(110)의 개폐량을 제어함과 동시에 급격한 회전 작동에 의해 연돌의 내벽과 충돌이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다.

이러한 댐퍼 컨트롤러(120)는 통상의 실린더 부재, 솔레노이드 밸브, 또는 회전모터 등으로 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 댐퍼 컨트롤러(120)는 배기가스의 온도가 약 100℃~200℃의 범위로 측정되면, 회수연돌의 개방이 이루어지도록 개폐댐퍼(120)를 제어하고, 상기 배기가스의 온도가 100℃ 보다 미만으로 측정되는 경우에는 배기연돌만의 개방이 이루어지도록 제어함이 바람직하다.

이는, 배기가스의 온도가 100℃ 미만인 경우에는 외기와의 열교환 효율이 떨어질 뿐만 아니라, 배기가스에 포함된 불순물들이 열교환 장치(200) 내부에 고착되면서 열교환 장치(200)의 부식을 발생시키게 된다. 이에 본 발명에서는 배기가스의 온도가 100℃를 초과하는 경우에만 열교환이 이루어지도록 구성되는 것이다.

아울러, 배기관(130)에는 열교환이 이루어진 배기가스의 배출 효율을 향상시키는 배기 송풍기(140)가 더 구성됨이 바람직하다.

이때, 배기 송풍기(140)는 정,역회전이 이루어지도록 구성됨으로써, 열교환 장치(200)에 구성된 열교환부(220)로부터 배기가스의 누설이 감지되면, 외부의 공기를 역류시켜 열교환부(220)의 내부 압력을 일정하게 유지하도록 구성될 수 있다.

열교환 장치(200)는 회수연돌의 상단부에 일체로 연결 구성되며, 회수연돌을 통해 배출되는 배기가스의 폐열과 외기 간의 열교환을 통해 난방용 온풍을 제공하는 역할을 수행한다.

이러한 열교환 장치(200)는 하단부가 회수연돌과 연결 구성되어 배기가스의 유입 및 배출이 이루어지도록 구성되는 열교환 하우징(210)과, 열교환 하우징(210)의 내부에 구성되며, 배기가스가 상향 이동이 이루어지도록 안내하면서 이 배기가스에 포함된 폐열과 외기간의 열교환이 이루어지도록 하는 열교환부(220)와, 열교환 하우징(210)의 일면에 구성되어 열교환 하우징(210)의 내부로 외기의 순환이 이루어지도록 하는 외기 순환부(230)와, 외기 순환부(230)의 상측에 소정 간격 이격되게 구성되며, 열교환이 이루어진 온풍을 공급처로 제공하는 온풍 토출관(250)을 포함하여 구성된다.

열교환 하우징(210)은 내부에 열교환부(220)가 장착되며, 이 열교환부(220)의 외부로 외기의 순환이 이루어지도록 공간부가 형성된 함체로 구성되며, 하측부 및 상측부에는 배기가스의 유입 및 배출이 이루어질 수 있도록 구성된 유입호퍼(212) 및 배기호퍼(214)가 서로 대응되는 형상으로 형성된다.

여기서, 유입호퍼(212)는 회수연돌과 연결되게 구성되어 열교환이 이루어지기 전 상태의 배기가스가 유입되는 가스 유입홀(212a)이 형성되고, 배기호퍼(214)에는 열교환이 이루어진 배기가스를 외부로 방출하기 위해 배기관(130)과 연결되는 가스 배출홀(214a)이 형성된다.

아울러, 본 발명의 열교환 하우징(210)에는 열교환부(220)에 구성된 열교환 핀(224)이 수용되는 열교환 배관(218)과, 이 열교환 배관(218)을 열교환 하우징(210)에 고정 결합하는 고정 브라켓(216)이 구성된다.

여기서, 고정 브라켓(216)은 상단 및 하단이 각각 배기호퍼(214) 및 유입호퍼(212)의 단부측에 연결되며, 열교환 하우징(210)의 내부 공간과 가스 유입홀(212a) 및 가스 배기홀(214a)를 분리하는 기능을 수행하는 한편, 다수개의 열교환 배관(218)의 양단부가 고정 결합되되, 도 5에 도시된 바와 같이, 종방향으로 다수열 배치되게 결합될 수 있도록 구성된다.

또한, 열교환 배관(218)은 중공의 파이프로 구성되는 것으로, 내부에 열교환부(220)를 이루는 열교환 핀(224)이 수용되며, 열교환 배관(218)의 내주면과 열교환 핀(224)의 외주면 사이에 외기 순환부(230)로부터 제공되는 외기가 유입 및 토출되면서 1차 열교환이 이루어지도록 외기 유입홀(218a) 및 외기 토출홀(218b)이 형성된다.

이때, 외기 유입홀(218a) 및 외기 토출홀(218b)은 각각 열교환 배관(218)의 하부 및 상부 원주면을 따라 적어도 2개 이상 다수개 구성됨이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.

이와 같은 본 발명의 열교환 하우징(210)에는 배기가스와의 열교환이 이루어질 외기를 공급하는 외기 순환부(230)와, 외기 순환부(230)의 상측에 소정 간격 이격되게 구성되며, 열교환이 이루어진 온풍을 공급처로 제공하는 배기가스와의 열교환으로 인해 생산된 온풍을 실내 등과 같은 공급처로 공급하는 온풍 토출관(250)이 더 구성된다.

외기 순환부(230)는 열교환 하우징(210)의 하부 일면에 일체로 구성되며, 외부 공기를 공급하는 외기 공급관(232)과, 외기 공급관(232)에 구성되어 열교환 하우징(210)의 내부로 외기를 공급 및 순환시키는 순환 송풍기(234)를 포함하여 구성된다.

여기서, 순환 송풍기(234)는 열교환 핀(224)의 부식으로 인해 배기가스의 누출이 감지되는 경우, 일정 이상의 압력으로 외기를 공급 및 순환시켜 배기가스가 열교환 핀(224)의 외부로 누출되지 않도록 구성된다.

이때, 온풍 토출관(250)은 배기가스가 포함된 온풍이 실내로 유입되는 것을 차단하기 위해 온풍의 토출 여부를 제어하는 토출 제어수단(260)이 더 구성됨이 바람직하다.

토출 제어수단(260)은 배기가스의 누출 미감지시에는 열교환 하우징(210)으로부터 온풍 토출관(250)으로 일방향 토출이 이루어질 수 있도록 체크밸브가 구성됨이 바람직하며, 배기가스의 누출 감지시에는 온풍 토출관(250)을 폐쇄할 수 있는 전자 제어밸브를 더 구성함이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.

열교환부(220)는 열교환 배관(218)의 내부를 관통하며, 유입호퍼(212)로부터 유입되는 배기가스가 공급되면서 외기와의 열교환이 이루어지도록 하고, 열교환이 이루어진 배기가스를 배기호퍼(214)측으로 배출하는 열교환 핀(224)과, 이 열교환 핀(224)이 분리 가능하게 결합되는 착탈 브라켓(226)을 포함하여 구성된다.

여기서, 착탈 브라켓(226)은 고정 브라켓(216)의 상부에 위치하되, 열교환 하우징(210)의 유입호퍼(212) 및 배기호퍼(214)에 분리 가능하게 결합되며, 열교환 핀(224)이 열교환 배관(218)의 내부로 수용되거나, 또는 분리될 수 있도록 하는 구성요소이다.

또한, 열교환 핀(224)은 중공의 파이프로 이루어지며, 상단 및 하단이 배기호퍼(214) 및 유입호퍼(212)와 연통되게 구성되어 배기가스의 유입 및 배출이 이루어지면서 배기가스의 폐열과 외기 간의 열교환이 이루어지도록 하는 구성요소이다.

이러한 열교환 핀(224)은 착탈 브라켓(226)에 종방향으로 소정 간격 이격되게 다수개 결합되며, 상단 및 하단부에는 착탈 브라켓(226)과의 분리 가능하게 결합이 이루어질 수 있도록 하는 결합용 캡(320)이 더 구성될 수 있다.

여기서, 결합용 캡(320)은 외주면에 나사산이 형성되어 착탈 브라켓(226)에 형성된 체결홀(226a)에 나사 결합에 의해 분리 가능하게 체결이 이루어지는 것으로, 내부가 관통 형성되어 열교환 핀(224)의 내부에서 이동하는 배기가스가 배기호퍼(214)측으로 배출될 수 있도록 하는 가스 배출홀(324)이 형성되고, 그 중앙부에는 후술할 나선형 토출부재(310)가 결합되는 결합부(322)를 포함하여 구성된다.

또한, 결합용 캡(320)에는 결합부(322)를 결합용 캡(320)에 고정하기 위해 결합부(322)를 중심으로 결합용 캡(320)의 내주면을 따라 소정 간격 이격되게 다수개 구성되는 보강리브(326)를 더 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 결합용 캡(320)에 의해 열교환 핀(224)이 착탈 브라켓(226)에 결합되고, 이 착탈 브라켓(226)은 고정 브라켓(216)의 상부에 배치되되, 종방향으로 다수개 결합된 열교환 배관(218)의 각 열 마다 열교환 핀(224)이 배치될 수 있도록 구성되는 것이다.

이에, 다수개의 열교환 핀(224) 중에서 배기가스의 누출이 발생한 경우, 누설된 부분이 포함된 착탈 브라켓(226) 만을 열교환 하우징(210)으로부터 분리하고, 이후 착탈 브라켓(226)으로부터 배기가스의 누출이 발생한 열교환 핀(224)을 별도로 분리하여 유지 보수를 수행이 가능하므로, 종래와 같이 배기가스의 누출이 발생하였을 때 열교환 핀(224) 전체를 교체해야 하는 문제점을 극복할 수 있음은 물론, 보다 신속하고 간편한 유지 보수가 가능할 것이다.

이때, 열교환부(220)에는 열교환 핀(224)으로부터 배기가스의 누출을 감지하는 누출 감지센서가 더 구성됨이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 전술한 토출 제어수단(260)에서 온풍 토출관(250)을 통해 토출이 이루어지는 온풍에 배기가스의 포함 여부를 감지하고, 상기 배기가스가 온풍에 포함됨이 감지되면, 댐퍼 컨트롤러(120), 배기 송풍기(140) 및 순환 송풍기(234)를 제어하는 제어부(미도시)로 전송하도록 구성될 수 있다.

아울러, 본 발명의 열교환 핀(224)은 도 3에 도시된 바와 같이, 배기가스와의 접촉면을 향상시켜 열교환 효율을 극대화함은 물론, 배기가스에 포함된 불순물을 흡착하여 열교환 핀(224)의 부식을 방지하는 나선형 토출부재(310)가 더 구성된다.

나선형 토출부재(310)는 상단 및 하단이 각각 결합용 캡(320)의 결합부(322)에 삽입 및 고정되는 결합축(312)이 구성되고, 이 결합축(312)의 외주면으로 나선형의 흡착 안내판(314)이 형성되어 배기가스가 흡착 안내판(314)을 따라 상향 이동이 이루어지도록 하는 한편, 흡착 안내판(314)의 표면과 접하면서 배기가스에 포함된 불순물들의 흡착이 이루어지도록 한다.

이때, 흡착 안내판(314)의 표면에는 상기 불순물을 흡착하기 위한 통상의 흡착성분이 도포됨이 바람직하다.

한편, 본 발명의 열교환 핀(224)은 도 4에 도시된 바와 같이, 배기가스의 상향 이동 속도를 향상시키는 나선형 와류홀(224b)이 더 형성될 수 있으며, 나선형 와류홀(224b)은 열교환 핀(224)의 하부로 공급되는 배기가스에 와류 현상이 발생하도록 유도함으로써, 배기가스의 이동 속도를 더욱 증가시키게 된다.

또한, 열교환 핀(224)은 외주면으로 외기의 순환이 이루어질 때, 외기와의 접촉 면적을 향상시켜 열교환 효율을 더욱 극대화하는 한편, 외기의 순환이 일방향으로 이루어질 수 있도록 유도하는 순환 유도홈(224a)이 형성된다.

이때, 순환 유도홈(224a)은 열교환 핀(224)의 외주면에만 형성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 열교환 배관(222)의 외주면에도 소정 간격 이격되게 다수개로 구성될 수 있음은 물론이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이, 회수연돌(120) 및 유입호퍼(212)로부터 일정량의 배기가스가 유입되면, 이 배기가스는 착탈 브라켓(226)에 결합된 열교환 핀(224)의 하부로 공급되면서 배기가스에 포함된 폐열에 의해 열교환 핀(224)의 가열하면서 배기호퍼(214) 및 배기관(130)측으로 배출이 이루어지도록 하고, 이와 동시에 열교환 하우징(210)의 하부 일면에 구성된 외기 순환부(230)의 순환 송풍기(234)가 구동하여 외기를 토출시켜 열교환 하우징(210)의 내부로 순환이 이루어지도록 한다.

이때, 상기 외기는 열교환 배관(212)에 형성된 외기 유입홀(222a)측으로 일부 유입이 이루어지면서 열교환 핀(224)과 1차 열교환이 이루어지면서 열교환 배관(212)을 가열하고, 이에 따라 열교환 배관(212)의 외주면을 순환하는 외기의 2차 열교환이 이루어지도록 한다.

이후 열교환이 이루어진 외기(온풍)는 열교환 하우징(210)의 상측으로 이동하면서 온풍 토출관(250)을 통해 실내와 같은 공급처로 공급이 이루어지도록 한다.

한편, 열교환 핀(224)으로부터 배기가스의 누출이 감지되는 경우에는 회수연돌에 구성된 개폐댐퍼(110)를 구동하여 회수연돌을 폐쇄함과 동시에 순환 송풍기(234)를 구동하여 일정 압력으로 외기를 공급하여 열교환 하우징(210)의 내부압력을 상승시키고, 이와 동시에 온풍 토출관(250)에 구성된 토출 제어수단(260)을 구동하여 온풍 토출관(250)을 폐쇄시켜 열교환 하우징(210) 내의 배기가스가 공급처로 유입되는 것을 방지한다.

또한, 배기관(130)에 구성된 배기 송풍기(140)를 구동하여 열교환 핀(224)의 내부로 외부 공기를 공급하되, 순환 송풍기(234)로부터 공급되는 외기의 공급 압력과 동일한 압력으로 공급하여 열교환 핀(224)의 내부에 존재하는 배기가스가 임의적으로 배기관(130)을 통해 배출이 되는 것을 방지하도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 배기가스 폐열을 이용한 온풍장치는 보일러의 연돌을 통해 배기되는 배기가스의 폐열을 이용하여 난방용 온풍을 생성 및 제공함으로써, 보일러 구동시 발생하는 열손실을 최소화할 수 있으며, 열교환 장치의 부식이 발생하는 경우, 배기가스가 공급처로 역류하는 것을 방지하는 한편, 부식된 부위에 대한 부분만을 교체할 수 있도록 함으로써, 유지 보수에 소요되는 비용 및 시간을 절감할 수 있는 발명이다.

한편, 본 발명의 도면에 지시된 도면부호 "10"은 본 발명의 상세한 설명에 기재된 배기연돌을 지지하는 것이고, 도면부호 "20"은 회수연돌을 지시하는 것이다.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

또한, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 배기연돌 20: 회수연돌
102: 온도센서 110: 개폐댐퍼
120: 댐퍼 컨트롤러 130: 배기관
140: 배기 송풍기 200: 열교환 장치
210: 열교환 하우징
220: 열교환부 222: 열교환 배관
224: 열교환 핀 226: 착탈 브라켓
230: 외기 순환부 250: 온풍 토출관
310: 나선형 토출부재 320: 결합용 캡

Claims (6)

1. 배기가스의 온도를 측정하는 온도센서가 구비된 배기연돌;
   상기 배기연돌에 분기되게 구성되는 회수연돌;
   상기 배기연돌 및 회수연돌의 내부에 각각 구성되고, 상기 온도센서에서 측정한 배기가스의 온도가 일정 범위를 초과하는 경우, 상기 배기연돌을 폐쇄하면서 상기 회수연돌을 개방하며, 상기 배기가스의 온도로 일정 범위에 도달하지 않은 경우에는 상기 배기연돌만 개방시켜 상기 배기가스가 외부로 방출이 이루어지도록 상기 배기연돌 및 회수연돌의 개폐를 제어하는 개폐댐퍼;
   상기 배기가스의 온도가 100℃~200℃의 범위로 측정되면, 상기 회수연돌의 개방이 이루어지도록 상기 개폐댐퍼를 제어하고, 상기 배기가스의 온도가 100℃ 보다 미만으로 측정되는 경우에는 상기 배기연돌만의 개방이 이루어지도록 제어하여 상기 배기가스의 온도가 100℃를 초과하는 경우에만 열교환이 이루어지도록 하고, 상기 배기연돌 및 회수연돌의 내벽과 충돌이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 실린더 부재, 솔레노이드 밸브, 회전모터 중 어느 하나로 이루어지는 댐퍼 컨트롤러;
   상기 회수연돌의 상단부에 연결 구성되며, 상기 배기가스가 유입되는 유입호퍼 및 열교환이 이루어진 배기가스를 배출하는 배기호퍼가 구성되고, 하부 일면에 구성되어 내부로 상기 배기가스와 열교환이 이루어지는 외기를 공급 및 순환시키기 위해 열교환 하우징의 하부 일면에 일체로 구성되며, 외부 공기를 공급하는 외기 공급관과, 상기 외기 공급관에 구성되어 열교환 하우징의 내부로 외기를 공급 및 순환시키며, 상기 배기가스의 누출이 감지되는 경우, 일정 이상의 압력으로 외기를 공급 및 순환시켜 배기가스가 열교환 핀의 외부로 누출되지 않도록 구성된 순환 송풍기를 포함하는 외기 순환부와, 상부 일면에 열교환이 이루어진 외기를 공급처로 공급하고, 배기가스가 포함된 온풍이 실내로 유입되는 것을 차단하기 위해 온풍의 토출 여부를 제어하는 토출 제어수단이 더 구성되는 온풍 토출관과, 열교환 핀으로부터 배기가스의 누출을 감지하는 누출 감지센서가 구성된 열교환 하우징;
   상기 유입호퍼 및 배기호퍼 사이에 다수개 구성되고, 내부에 열교환 핀이 수용되며, 상기 열교환 핀의 외주면으로 상기 외기가 유입 및 토출되면서 1차 열교환이 이루어지도록 하부 및 상부 원주면을 따라 적어도 2개 이상 다수개 구성되는 외기 유입홀 및 외기 토출홀이 형성된 열교환 배관;
   상기 열교환 배관의 양단부가 결합되되, 종방향으로 다수개 배치되게 결합되며, 상기 유입호퍼 및 배기호퍼의 단부측에 연결되어 상기 열교환 하우징의 내부 공간과 상기 유입호퍼 및 배기호퍼의 내부 공간을 분리하는 고정 브라켓;
   상기 열교환 배관의 내부에 관통되게 삽입되며, 상기 배기가스와 상기 외기를 열교환시키고, 내주면으로 상기 배기가스로 와류 현상이 발생하도록 하는 나선형 와류홀이 형성되며, 양단부에는 상기 배기가스의 유입 및 배출이 이루어지도록 관통 형성되며, 상기 열교환 배관의 각 열 마다 배치되는 다수개의 열교환 핀;
   상기 열교환 배관 및 열교환 핀의 외주면에 각각 형성되어 상기 외기와 배기가스의 열교환 효율을 향상시키며, 상기 외기의 순환을 유도하는 순환 유도홈;
   상기 고정 브라켓에 분리 가능하게 결합되며, 상기 다수개의 열교환 핀이 고정되는 착탈 브라켓;
   상기 착탈 브라켓과 분리 가능하게 체결되고, 내부가 관통 형성되어 열교환 핀의 내부에서 이동하는 배기가스가 배기호퍼측으로 배출될 수 있도록 하는 가스 배출홀과, 상기 가스 배출홀의 중앙부에 구성되며, 나선형 토출부재가 결합되는 결합부와, 상기 결합부를 중심으로 내주면을 따라 소정 간격 이격되게 다수개 구성되는 보강리브가 구성된 결합용 캡;
   상기 열교환 핀의 내부에 삽입되어 상기 배기가스의 상향 이동을 안내하며, 상기 배기가스에 포함된 불순물을 흡착할 수 있도록 상기 결합부에 결합되는 결합축과, 상기 결합축의 외주면에 형성되어 상기 배기가스의 상향 이동이 이루어지도록 하고 상기 배기가스에 포함된 불순물이 흡착되는 나선형의 흡착 안내판으로 구성된 나선형 토출부재;를 포함하고,
   상기 다수개의 열교환 핀 중에서 배기가스의 누출이 발생한 경우, 상기 배기가스의 누출이 발생한 열교환 핀이 결합된 착탈 브라켓 만을 열교환 하우징으로부터 분리하여 상기 배기가스의 누출이 발생한 열교환 핀만을 별도로 유지 보수하는 것을 특징으로 하는 배기가스 폐열을 이용한 온풍장치.
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