KR101992381B1 - 복합연료용 진공 열에너지 시스템 - Google Patents

복합연료용 진공 열에너지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합연료용 진공 열에너지 시스템에 관한 것으로, 케이싱(10); 케이싱(10)의 내부에 설치되는 히팅유닛(20); 케이싱(10)의 내부로 인입되어, 히팅유닛(20)과 연결되는 유입배관(30); 히팅유닛(20)과 연결되어, 케이싱(10)의 외부로 인출되는 배출배관(40)을 포함하며, 히팅유닛(20)은 버너부(22); 버너부(22)의 상부에 마련되는 열전도부(24); 열전도부(24)의 상부에 마련되며, 유입배관(30) 및 배출배관(40)이 연결되는 수조부(26); 열전도부(24)와 접촉되어 수조부(26)의 내부에 위치하는 히트파이프부(28)로 이루어진다. 이에 따라, 복합연료용 진공 열에너지 시스템의 기능성 및 사용성을 향상시킬 수 있다.

Description

복합연료용 진공 열에너지 시스템 {VACUUM HEAT ENERGY SYSTEM FOR COMPOSITE FUEL}
본 발명은 복합연료용 진공 열에너지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 혼합가스를 이용하여 온수 또는 스팀을 효율적으로 생산·배출할 수 있는 복합연료용 진공 열에너지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 보일러는 화기, 연소가스, 기타 고온가스 또는 전기에 의해 물 또는 열매를 가열하여 대기압을 넘는 스팀 또는 온수를 발생시켜 공급하는 장치를 말한다.
이러한 보일러는 그 사용목적 및 용도 등에 따라 여러 다양한 형태로 구분된다.
그 중 혼소 보일러는 복합연료를 동시에 또는 단독으로 전환하여 연소시키는 것으로, 그 사용이 점점 증가하고 있는 추세이다.
종래의 혼소 보일러는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 분사공(1)이 형성되어 있는 연소실(2); 연소실(2)의 내부에 설치되어, 분사공(1)의 상부에 위치하는 복수의 특수흑연 발열체(3); 복수의 특수흑연 발열체(3) 각각에 수직방향으로 형성되는 복수의 점화불꽃 이동통로(4); 복수의 특수흑연 발열체(3) 사방 주위를 감싸도록 배열되며, 외부로부터 물이 공급되는 메인 배관파이프 설치부(5); 메인 배관파이프 설치부(5)와 연결 설치되며, 스팀을 배출시키는 보조 배관파이프 설치부(6); 보조 배관파이프 설치부(6)와 연결되어, 스팀을 저장하는 스팀드럼(7)을 포함하여 구성된다.
특히 혼소 보일러의 연료로는 수소산소 혼합가스와 스팀의 혼소가스가 사용되고 있다.
그러나 위와 같은 구성의 혼소 보일러는 전체적인 구성이 복잡함은 물론이고 특수흑연 발열체(3)에 의해 발생되는 열만을 이용하므로 스팀의 온도를 최대화시키는 데에는 한계가 있다.
또한 그 구조적 특징으로 인해 조립 및 유지보수 작업이 어렵다는 문제점이 있다. `
이는 결국, 혼소 보일러의 기능성 및 사용성을 상대적으로 저하시키는 결과를 초래한다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 전체적인 구성이 단순함은 물론이고 물 또는 스팀의 온도를 최대화시킬 수 있는 복합연료용 진공 열에너지 시스템을 제공하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 복합연료용 진공 열에너지 시스템은, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치되는 히팅유닛; 상기 케이싱의 내부로 인입되어, 상기 히팅유닛과 연결되는 유입배관; 상기 히팅유닛과 연결되어, 상기 케이싱의 외부로 인출되는 배출배관을 포함하며, 상기 히팅유닛은 버너부; 상기 버너부의 상부에 마련되는 열전도부; 상기 열전도부의 상부에 마련되며, 상기 유입배관 및 상기 배출배관이 연결되는 수조부; 상기 열전도부와 접촉되어 상기 수조부의 내부에 위치하는 히트파이프부로 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 복합연료용 진공 열에너지 시스템은 전체적인 구성이 단순하여 조립은 물론이고 유지보수 작업이 상대적으로 용이하며, 그에 따른 경제적 비용을 절감할 수 있다.
그리고 복합연료용 진공 열에너지 시스템의 구조적 특징으로 인해 물 또는 스팀의 온도를 최대화시킬 수 있다.
이에 따라, 복합연료용 진공 열에너지 시스템의 기능성 및 사용성 등을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 혼소 보일러의 설치상태도,
도 2는 본 발명에 따른 복합연료용 진공 열에너지 시스템의 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 복합연료용 진공 열에너지 시스템의 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 복합연료용 진공 열에너지 시스템의 내부 구조를 개략 도시한 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 복합연료용 진공 열에너지 시스템의 히팅유닛을 도시한 확대도,
도 6은 본 발명에 따른 복합연료용 진공 열에너지 시스템의 배출관 및 열전도부 결합구조를 도시한 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 복합연료용 진공 열에너지 시스템의 히팅유닛의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
아래에서는 본 발명에 따른 복합연료용 진공 열에너지 시스템을 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 복합연료용 진공 열에너지 시스템은 케이싱(10); 케이싱(10)의 내부에 설치되는 히팅유닛(20); 케이싱(10)의 내부로 인입되어, 히팅유닛(20)과 연결되는 유입배관(30); 히팅유닛(30)과 연결되어, 케이싱(10)의 외부로 인출되는 배출배관(40)을 포함하여 구성된다.
케이싱(10)은 직육면체 형상으로 이루어지며, 이러한 케이싱(10)은 내부공간이 형성되어 있는 몸체부(12); 몸체부(12)에 힌지 결합되는 개폐도어부(14)로 이루어진다.
몸체부(12)의 하단에는 몸체부(12)를 안정적으로 지지하는 복수 개의 지지대(16)가 설치되며, 지지대(16)에는 레벨을 선택적으로 조절하기 위한 레벨조절유닛(18)이 각각 구비되어 있다.
레벨조절유닛(18)으로는 공지된 다양한 종류의 것을 선택적으로 적용할 수 있다.
그리고 케이싱(10)의 외측면에는 외부로의 열손실을 최소화하기 위한 진공챔버(C)가 형성되어 있으며, 케이싱(10)의 바닥면에는 히팅유닛(20)의 이동을 가이드하기 위한 가이드레일(G)이 구비되어 있다.
한편, 케이싱(10)은 물적 특성이 상대적으로 우수한 금속 또는 합성수지 재질로 이루어지며, 케이싱(10)의 크기 및 재질 등은 필요에 따라 적절하게 변경 가능하다.
히팅유닛(20)은 유입배관(30)을 통해 유입된 물을 가열하여 온수 또는 스팀을 발생시키기 위한 것으로, 이와 같은 히팅유닛(20)은 케이싱(10)의 내부에 일렬로 나란하게 복수 개 설치되어 있다.
한편, 히팅유닛(20)의 개수 및 배치형태 등은 필요에 따라 적절하게 변경 가능하다.
이러한 히팅유닛(20)은 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 버너부(22); 버너부(22)의 상부에 마련되는 열전도부(24); 열전도부(24)의 상부에 마련되며, 유입배관(30) 및 배출배관(40)이 연결되는 수조부(26); 열전도부(24)와 접촉되어 수조부(26)의 내부에 위치하는 히트파이프부(28)로 이루어진다.
버너부(22)는 수조부(24)를 고온으로 가열할 화염을 생성하는 역할을 수행한다.
이러한 버너부(22)의 원료로는 산소와 수소 및 액화천연가스(LNG)의 혼합물질로 이루어지며, 특히 산소와 수소 및 액화천연가스(LNG)는 60:30:10의 비율로 혼합되는 것이 가장 바람직하다.
이와 같은 버너부(22)의 원료로 인해, 화염 온도를 최대화시킬 수 있음은 물론이고 원가 절감 및 오염물질의 최소화를 구현할 수 있다.
열전도부(24)는 버너부(22)에서 생성된 화염으로부터 발생되는 열이 전달되는 장소로서, 그 재질은 열전도성이 우수한 플레이트 형상의 구리로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 열전도부(24)에는 배출배관(40)이 관통 설치되는 관통홀이 형성되어 있다.
이러한 열전도부(24)는 일층 또는 다층 구조를 가질 수 있으며, 그 재질로는 구리를 비롯하여 열전도성이 우수한 공지된 다양한 종류의 것을 선택적으로 적용할 수 있다.
그리고 열전도부(24)는 위에서 설명한 일체형 구조와는 달리 결합형 구조를 가질 수도 있다. 즉, 열전도부(24)는 도 6의 (a) 및 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, 하부홈(23)이 형성되는 하부플레이트(24a); 하부플레이트(24a)의 상부에 결합되며, 하부홈(23)과 대응되는 상부홈(25)이 형성되어 있는 상부플레이트(24b)로 이루어질 수 있다.
특히 하부홈(23) 및 상부홈(25)은 서로 맞대어 결합됨으로써 배출배관(40)이 관통되는 관통홀이 형성된다.
이와 같이, 열전도부(24)가 하부플레이트(24a) 및 상부플레이트(24b)의 결합구조로 이루어짐으로써 히트파이프부(28)의 설치 및 유지보수가 용이하며, 또한 열전도부(24)을 부분적으로 교체할 수 있다.
수조부(26)는 유입배관(30)을 통해 유입되는 물이 임시적으로 저장되는 공간으로, 케이싱(10)과 마찬가지로 열손실을 고려하여 그 외측면에 진공챔버가 형성될 수 있다.
수조부(26)는 열전도부(24)에 전도된 열을 직접적으로 전달받을 수 있도록 열전도부(24)의 상면에 접촉 설치된다.
히트파이프부(28)는 열전도부(24)로부터 열을 전달받아 수조부(26)로 유입된 물을 최대한 신속하게 가열하기 위한 것으로, 수조부(26)의 내부공간부 상에 기립 설치된다.
이러한 히트파이프부(28)는 수조부(26)의 내부에 일정의 형태로 복수 개 배치된다.
한편, 히트파이프부(28)는 공지기술인 히트파이프(Heat pipe)를 적용하므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
유입배관(30)은 히팅유닛(20)으로 물을 유입시키기 위한 것으로, 그 일단은 케이싱(10)에 관통 설치됨과 아울러 타단은 히팅유닛(20)과 연결된다. 특히 유입배관(30)은 히팅유닛(20)으로 유입되기 전 물의 온도를 한층 높이기 위해서 지그재그 형태로 배열되는 것이 바람직하다.
배출배관(40)은 히팅유닛(20)에 의해 가열된 온수 또는 스팀을 외부로 배출하기 위한 것으로, 그 일단은 히팅유닛(20)과 연결됨과 아울러 타단은 케이싱(10)에 관통 설치된다.
이러한 배출배관(40)의 일 영역은 열전도부(24)의 내부를 관통하여 설치되며, 이에 따라 배출배관(40)을 통과하는 온수 또는 스팀은 열전도부(24)의 열에 의해 추가적인 가열이 이루어진다.
배출배관(40)은 하부플레이트(24a)의 하부홈(23) 및 상부플레이트(24b)의 상부홈(25)에 그 외주면이 삽입된다.
또한, 본 발명에 따른 복합연료용 진공 열에너지 시스템은 열전도부(22)가 버너부(24)에 대하여 높이조절이 가능하도록 설치된다. 즉, 버너부(24)가 하부프레임(21a) 상에 설치되고, 열전도부(24) 및 수조부(26)는 상부프레임(21b)에 연결 설치되며, 상부프레임(21b)은 하부프레임(21a)에 대하여 높이조절이 가능하도록 설치된다.
그리고 하부프레임(21a)에는 이동을 위한 롤러(R)가 구비되고, 롤러(R)는 가이드레일(G) 상에 위치한다.
한편, 미설명 도면부호 50은 유입배관(30) 및 배출배관(40) 각각에 연결 설치되는 분기관을 도시한 것이고, 미설명 도면부호 60은 진공챔버(C)의 형성을 위한 진공포트를 도시한 것이다.
이상에서 설명한 복합연료용 진공 열에너지 시스템의 동작상태를 간단하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 유입관(30)을 통해 복합연료용 진공 열에너지 시스템의 내부로 유입되는 일정의 물은 유입배관(30)을 통과하는 과정에서 케이싱(10)의 내부온도에 의해 1차적으로 가열된다.
이때, 케이싱(10)의 내부는 히팅유닛(20)에서 외부로 발산되는 열에 의해 유입배관(30)을 통해 유입되는 물보다 높은 온도를 유지하게 된다.
그리고 유입배관(30)을 통해 유입된 물은 수조부(26)로 안내되어 그 내부에 저장된다. 이렇게 수조부(26)에 저장된 물은 열전도부(24) 및 히트파이프부(28)에 의해 2차적으로 가열된 후 온수 또는 스팀의 형태로 배출배관(40)으로 유입되고, 이렇게 유입된 온수 또는 스팀은 열전도부(24)에 관통 설치되어 있는 배출배관(40)의 특정 부위를 추가적으로 통과하면서 3차적으로 가열되는 과정을 거친 후 최종적으로 배출된다.
도 7은 본 발명에 따른 복합연료용 진공 열에너지 시스템의 히팅유닛의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도면에 도시되어 있는 바와 같이, 히팅유닛은 버너부(22), 열전도부(24), 수조부(26) 및 히팅파이프부(미도시)로 이루어진다. 이러한 히팅유닛은 도 2 내지 도 4를 통해 설명한 복합연료용 진공 열에너지 시스템의 히팅유닛과 동일하므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 열전도부(24) 및 수조부(26)의 높이조절을 위한 구성에 대해서 설명하기로 한다.
버너부(22)는 하부플레이트(29a) 상에 설치되고, 수조부(24)의 상부에는 상부플레이트(29b)가 설치되고, 하부플레이트(29a) 및 상부플레이트(29b) 사이에는 가이드바(29c)가 연결 설치되고, 가이드바(29c)에는 수조부(24)와 결합되어 있는 승강플레이트(29d)가 설치되고, 승강플레이트(29d)는 회전휠(29e)의 회전동작에 의해 회전되는 스크류바(29f)에 결합되어 회전휠(29e)의 회전동작에 의해 승강 동작된다.
위와 같은 구성에 의해 열전도부(24) 및 수조부(26)가 버너부(22)에 대하여 높이조절 가능하게 된다.
10 : 케이싱 12 : 진공챔버
20 : 히팅유닛 22 : 버너부
24 : 열전도부 26 : 수조부
28 : 히트파이프부 30 : 유입배관
40 : 배출배관

Claims (5)

  1. 케이싱(10); 상기 케이싱(10)의 내부에 설치되는 히팅유닛(20); 상기 케이싱(10)의 내부로 인입되어, 상기 히팅유닛(20)과 연결되는 유입배관(30); 상기 히팅유닛(20)과 연결되어, 상기 케이싱(10)의 외부로 인출되는 배출배관(40)을 포함하며,
    상기 히팅유닛(20)은, 버너부(22); 상기 버너부(22)의 상부에 마련되는 열전도부(24); 상기 열전도부(24)의 상부에 마련되며, 상기 유입배관(30) 및 상기 배출배관(40)이 연결되는 수조부(26); 상기 열전도부(24)와 접촉되어 상기 수조부(26)의 내부에 위치하는 히트파이프부(28)로 이루어지며,
    상기 열전도부(24)는 플레이트 형상의 구리로 이루어져 상기 버너부(22)에 대하여 높이조절 가능하도록 설치되고, 상기 배출배관(40)은 상기 열전도부(24)의 내부를 관통하여 설치되고, 상기 케이싱(10)의 외측면에 진공챔버(C)가 형성되며,
    상기 케이싱(10)은 몸체부(12); 상기 몸체부(12)에 힌지 결합되는 개폐도어부(14)로 이루어지며, 상기 몸체부(12)의 하단에는 복수 개의 지지대(16)가 설치되며, 상기 지지대(16)에는 레벨을 선택적으로 조절하기 위한 레벨조절유닛(18)이 각각 구비되며,
    상기 버너부(22)의 원료는 산소와 수소 및 액화천연가스가 60:30:10의 비율로 혼합된 혼합물질로 이루어지며,
    상기 열전도부(24)는 하부홈(23)이 형성되어 있는 하부플레이트(24a); 상기 하부플레이트(24a)의 상부에 결합되며, 상기 하부홈(23)과 대응되는 상부홈(25)이 형성되어 있는 상부플레이트(24b)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합연료용 진공 열에너지 시스템.
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