KR200306058Y1

KR200306058Y1 - 폐열회수기

Info

Publication number: KR200306058Y1
Application number: KR20-2002-0036608U
Authority: KR
Inventors: 이정일
Original assignee: 이정일
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2003-03-03

Abstract

본 고안은 폐열회수기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐온수와 시수가 전열판을 통해 열교환이 이루어지도록 상호 교차되도록 지그재그 형태로 유동시켜 폐온수의 열량을 단계적으로 회수할 수 있는 폐열회수기에 관한 것이다.

본 고안의 목적은 양식장에 사용되는 보일러로부터 배출되는 폐온수를 하천으로 방류하지 않고 폐열회수기에 지그재그형태로 유동되도록 공급하고, 시수 또한 폐온수와 교차되도록 지그재그형태로 유동되도로 공급함으로써, 폐온수의 열량을 시수가 단계적으로 흡수할 수 있으며, 폐열회수기의 결합 및 분리가 간편하여 설치작업이 용이할 뿐만 아니라 부분교체가 가능하여 유지비용을 절감할 수 있는 폐열회수기를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은, 펌프에 의해 일측에 공급된 폐온수와, 타측에 공급된 하천의 시수를 상호 열교환시키는 폐열회수기에 있어서, 상기 하천으로부터 시수가 공급되는 시수유입관(21)을 일측에 연결되고, 타측에 폐온수가 배출되는 폐온수유출관(22)이 연결된 하부커버(20)와; 상기 하부커버(20)의 상부에 결합되며 양측에 각각 복수개의 폐온수유동관(31)과 제1통공(33)이 교대로 연장 형성되며 상/하부가 개구된 다수개의 폐온수이동부재(30)와; 상기 다수개의 폐온수이동부재(30) 사이에 위치하도록 결합되며 양측에 각각 복수개의 시수유동관(31)과 복수개의 제2통공(43)이 교대로 연장 형성되며, 상/하부가 개구된 다수개의 시수이동부재(40)와; 상기 다수개의 시수이동부재(40)중 최상부에 결합되며 일측에 상기 보일러(1)에 열교환된 시수를 배출시키는 시수유출관(51)이 연결되고, 타측에 상기 펌프(3)로부터 폐온수가 공급되는 폐온수유입관(52)이 연결된 상부커버(50)와; 상기 다수개의 폐온수이동부재(30)와 상기 다수개의 시수이동부재(40) 사이를 밀폐하도록 결합되며, 다수개의 통공(H)이 형성된 전열판(T)과; 상기 상/하부커버(50,20)와 상기 폐온수/시수이동부재(30,40)의 내벽에 부착된 단열패킹(60)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

폐열회수기{Waste heat recuperator}

일반적으로 양식장이나 대중탕에서와 같이 온수를 필요로 하는 장소에서는 수도배관을 통해 공급되는 상온수를 각종 보일러에 의하여 가열하여 온수공급라인을 통해 공급하고, 냉수는 수도배관을 통해 공급되는 상온수를 직접 이용하거나 별도의 냉동기를 통해 상온 이하로 냉각시켜 공급하게 된다.

한편, 이러한 온수를 사용하는 장소에서 배출되는 폐수에는 많은 양의 열이 함유되어, 이러한 폐수의 열을 회수하지 않고 그대로 외부로 배출시키게 되면 에너지를 낭비하게 되므로, 다양한 형태의 폐열회수장치가 개발되어 사용되고 있다.

상기 폐열회수장치의 일실시예로서, 보일러의 폐열회수장치는, 보일러로 온수를 직접 가열함과 동시에 별도의 기름 및 전기를 전혀 사용하지 않고 단순히 방출되는 폐열을 회수하여 이 폐열로 폐열회수기에 공급된 공급수를 고온으로 가열시킨 후 다시 온수탱크로 공급하기 때문에 보일러의 가동시간을 대폭적으로 단축시킬수 있으며 또한 이를 통해 연료비를 절감할 수 있는 것이었다.

상기 폐열회수기는 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 폐열이 유입되는 유입구(101a)와 폐열을 배출시키는 배출구(101b)가 구비된 동체(101)와, 상기 동체(101)의 양측에 각각 부착되는 측판(102)과, 상기 양측 측판(102)에 관통된 상태로 배치되어 그 내부로 공급수가 흐르는 열교환관(103)과, 상기 동체(101)의 양측에 볼트체결되는 플랜지(101c,104a)로 결합되어 입수구(104b) 및 출수구(104c)를 각각 구비하는 캡(104)으로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 폐열회수기의 작용을 설명하면, 먼저 보일러에서 배출되는 고온의 폐열은 유입구(101a)를 통해 동체(101)내로 회수되어 열교환관(103)을 가열시키고, 열교환관(103)을 가열시킨 폐열은 배출구(101b)를 통해 연도로 배출된다. 이때, 열교환관(103)의 내부로는 입수구(104b)를 통해 공급된 공급수가 흐르므로 열교환관(103)내의 공급수는 동체(101)내로 회수된 폐열에 의해 고온으로 가열된 상태에서 출수구(104c)로 출수되어 다시 온수탱크로 공급되는 것이다.

그러나, 종래의 폐열회수기는 하나의 동체(101)로 구성되어 이 동체(101)의 내부로 직접 폐열이 순환되면서 직접 열교환관(103)을 가열시키도록 구성되었기 때문에, 동체(101)의 내부온도와 외부온도의 차이가 매우 커서 동체(101)에 결로현상이 발생하고, 이로 인해 결과적으로 동체(101)가 쉽게 부식되어 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 폐열회수기는 입수구(104b)를 통해 열교환관(103)내로 공급된 공급수가 동체(101)의 내부에서 충분한 열교환이 이루어지지 않고 바로출수구(104c)로 빠져나가기 때문에 열효율이 떨어지고, 구조적으로 폐열을 충분히 활용하지 못하였기 때문에 연료비를 크게 절감할 수 없는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 양식장에 사용되는 보일러로부터 배출되는 폐온수를 하천으로 방류하지 않고 폐열회수기에 지그재그형태로 유동되도록 공급하고, 시수 또한 폐온수와 교차되도록 지그재그형태로 유동되도로 공급함으로써, 폐온수의 열량을 시수가 단계적으로 흡수할 수 있으며, 폐열회수기의 결합 및 분리가 간편하여 설치작업이 용이할 뿐만 아니라 부분교체가 가능하여 유지비용을 절감할 수 있는 폐열회수기를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안에 따른 폐열회수기의 사시도,

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 폐열회수기의 분리상태를 도시한 사시도,

도 3은 도 2a 및 도 2b의 "A-A"에서 바라본 폐온수/시수의 흐름을 도시한 단면도,

도 4는 도 2의 "B-B"에서 바라본 단면도,

도 5는 본 고안에 따른 폐열회수기의 사용상태를 도시한 개략도,

도 6은 종래의 폐열회수기의 구조를 보인 단면도,

도 7은 도 6의 측단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 보일러 2 : 양식장

3 : 펌프 10 : 폐열회수기

20 : 하부커버 21 : 시수유동관

22 : 폐온수유동관 30 : 폐온수이동부재

31 : 폐온수유동관 32,42 : 이동홀

33 : 제1통공 40 : 시수이동부재

41 : 시수유동관 43 : 제2통공

50 : 상부커버 51 : 시수유출관

52 : 폐온수유입관 T : 전열판

H : 통공

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 폐열회수기의 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 폐열회수기의 분리상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2a 및 도 2b의 "A-A"에서 바라본 폐온수/시수의 흐름을 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2의 "B-B"에서 바라본 단면도이고, 도 5는 본 고안에 따른 폐열회수기의 사용상태를 도시한 개략도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 고안의 폐열회수 시스템을 양식장에 사용한 경우, 보일러(1)로부터 가열된 15∼18℃의 온수가 양식장(2)에 공급되고, 상기 양식장(2)을 경유한 14∼17℃의 폐온수는 펌프(3)에 의해 폐열회수기(10)에 유입되어 지그재그 형태로 경유한 후, 하천으로 배출되는 한편, 하천으로부터 시수를 상기 폐열회수기(10)로 공급하여 폐온수와 열교환되게 지그재그 형태로 경유한 후, 온도가 상승된 시수를 상기 보일러(1)로 공급되도록 구성된다.

그리고, 상기 폐열회수기(10)는 상기 하천으로부터 시수가 공급되는 시수유입관(21)을 일측에 연결되고, 타측에 폐온수가 배출되는 폐온수유출관(22)이 연결된 하부커버(20)와, 상기 하부커버(20)의 상부에 결합되며 양측에 각각 복수개의 폐온수유동관(31)과 제1통공(33)이 교대로 연장 형성되며 상/하부가 개구된 다수개의 폐온수이동부재(30)와, 상기 다수개의 폐온수이동부재(30) 사이에 위치하도록 결합되며 양측에 각각 복수개의 시수유동관(31)과 복수개의 제2통공(43)이 교대로 연장 형성되며, 상/하부가 개구된 다수개의 시수이동부재(40)와, 상기 다수개의 시수이동부재(40)중 최상부에 결합되며 일측에 상기 보일러(1)에 열교환된 시수를 배출시키는 시수유출관(51)이 연결되고, 타측에 상기 펌프(3)로부터 폐온수가 공급되는 폐온수유입관(52)이 연결된 상부커버(50)와, 상기 다수개의 폐온수이동부재(30)와 상기 다수개의 시수이동부재(40) 사이를 밀폐하도록 결합되며, 다수개의 통공(H)이 형성된 전열판(T)과, 상기 상/하부커버(50,20)와 상기 폐온수/시수이동부재(30,40)의 내벽에 부착된 단열패킹(60)으로 구성된다.

상기 폐온수/시수이동부재(30,40)는 공히 상/하부가 개구된 사각틀체로 형성되고, 상기 폐온수/시수유동관(31,41)과 상기 제1/2통공(32,42)은 상기 폐온수/시수이동부재(30,40)의 양측에 관형의 형상으로 관통됨과 아울러, 일체형으로 연결된다.

또한, 상기 시수/폐온수유동관(31,41)은 상기 폐온수/온수이동부재(30,40)에 사선방향으로 대칭되게 위치하도록 형성하되. 상기 시수유동관(31)과 상기 폐온수유동관(41)이 상호 대응되는 방향으로 형성되며, 상기 복수개의 폐온수/시수유동관(31,41)의 일측면에는 폐온수가 유동되도록 "∩"형상의 다수의이동홀(32,42)이 형성된다.

상기 폐온수/시수이동부재(30,40)의 상/하부가 개구된 바, 상기 전열판(T)을 겹합함으로써 폐온수/시수가 누수되지 않게 밀폐하게 된다.

상기 폐열회수기(10)의 결합된 상태는 상기 하부커버(10)-제1전열판(T1)-제1폐온수이동부재(30-1)-제2전열판(T2)-제1시수이동부재(40-1)-제3전열판(T3)-제2폐온수이동부재(30-2)-제4전열판(T4)-제2시수이동부재(40-2)-제5전열판(T5)...-상부커버(50)로 적층 결합된다.

상기와 같이 폐온수와 시수가 상기 다수개의 폐온수/온수이동부재(30,40)를 따라 지그재그형으로 유동되도록 상기 전열판(T)에 의해 상기 폐온수/시수유동관(31,41)의 양측은 각각 상/하부 중 일측만 개구된다.

또한, 상기 폐온수/시수이동부재(30,40) 및 상기 전열판(T)은 교대로 결합되는 바, 상기 폐온수/시수유동관(31,41)을 경유하는 폐온수와 시수가 상기 전열판(T)을 통해 열교환이 이루어지며, 이때 상기 전열판(T)은 열전도율이 우수한 동(Cu)이나, 알루미늄(Al)으로 구비되고, 상기 폐온수/시수이동부재(30,40)의 내벽에는 구비된 상기 단열패킹(P)에 의해 외부로의 열손실되는 것을 차단하는 것이 바람직할 것이다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 설명하면, 양식장(2)에 본 고안의 폐열회수기(10)를 사용하기 위해 하부커버(20)의 시수유입관(21)에 4∼7℃의 시수를 펌핑하여 공급하는 파이프와, 폐온수유출관(22)에 열교환된 폐온수를 상기 하천으로 배출시키도록 파이프를 각각 연결하고, 상기 상부커버(50)의시수유출관(51)으로부터 열교환된 12∼15℃의 시수를 히터(4)로 공급하는 파이프와, 폐온수유입관(52)에 펌프(3)를 통해 상기 양식장(2)을 경유한 14∼17℃의 폐온수가 공급되는 파이프를 각각 연결한다.

또한, 상기 폐온수/시수이동부재(30,40)의 테두리부에 단열패킹(P)을 삽입하고, 상기 상/하부커버(50,20)의 사이에 상기 폐온수/시수이동부재(30,40) 및 전열판(T)을 교대로 적층시키며 상호 결합한다.

상기 폐열회수기(10)의 설치가 끝나면, 상기 하천의 시수가 상기 보일러(1)로 유입되도록 밸브를 개방한 후, 폐열회수시스템을 가동한다.

상기 폐열회수시스템이 가동되면, 상기 보일러(1)에 의해 4∼7℃의 시수가 15∼18℃로 가열되어 상기 양식장(2)으로 공급되며, 상기 양식장(2)에서 일정 시간동안 사용된 후, 폐온수가 배출된다.

이때, 상기 양식장(2)에서 폐온수는 약 14∼17℃로 온도가 하강된 상태로 배출되는데, 이를 하천으로 배출시키지 않고 폐온수의 열량을 회수하기 위해 펌프(3)를 구동시켜 상기 상부커버(50)의 폐온수유입관(52)으로 폐온수를 공급시킨다.

상기 폐온수유입관(52)으로 유입된 폐온수는 상기 폐열회수기(10)를 지그재그형으로 경유하며 상기 하부커버(20)의 폐온수유출관(22)으로 배출된다.

즉, 폐온수의 유동은, 폐온수유입관(52) →제21전열판(T21)의 우측 통공(H) →제10시수이동부재(40-10)의 우측 제2통공(43) →제20전열판(T20)의 우측 통공(H) →제10폐온수이동부재(30-10)의 우측 폐온수유동관(31)에서 좌측 폐온수유동관(31)으로 횡방향으로 유동 →제19전열판(T19)의 좌측 통공(H) →제9시수이동부재(40-9)의 좌측 통공(43) →제18전열판(T18)의 좌측 통공(H) →제9폐온수이동부재(30-9)의 좌측 폐온수유동관(31)에서 우측 폐온수유동관(31)으로 횡방향으로 유동 →...폐온수유출관(22)으로 유동되는 것이다.

한편, 상기 하부커버(20)의 시수유입관(21)으로는 상기 하천수의 시수가 공급되어 상기 폐열회수기(10)를 지그재그형으로 유동되는데, 이는 시수유입관(21) →제1전열판(T1)의 좌측 통공(H) →제1폐온수이동부재(30-1)의 좌측 제1통공(33) →제2전열판(T2) →제1시수이동부재(40-1)의 좌측 시수유동관(41)에서 우측 시수유동관(41)으로 횡방향으로 유동 →제3전열판(T3)의 우측 통공(H) →제2폐온수이동부재(30-2)의 우측 제1통공(33) →제4전열판(T4)의 우측 통공(H) →제2시수이동부재(40-2)의 우측 시수유동관(41)에서 좌측 시수유동관(41)으로 횡방향으로 유동 →...시수유출관(51)으로 유동된다.

상기와 같은 흐름은 도 2a 내지 도 3과 같이 지그재그 형태로 이루어지며, 폐온수는 제1폐온수이동부재(30-1)의 폐온수유동관(31)의 우측단부의 개구된 하측을 통해 하부로 이동되어 상기 하부커버(20)의 폐온수배출관(22)을 통해 하천으로 배출된다.

한편, 상기 하천으로부터 상기 하부커버(20)의 시수유입관(21)으로 유입되는 4∼7℃의 시수는 제1폐온수이동부재(30-1)의 좌측에 위치한 제1통공(32)을 통과하여제1시수이동부재(40-1)의 좌측 종단부의 개구된 하측을 통해 시수유동관(41)에 유입되어 좌측에서 우측으로 횡방향으로 이동된 후, 상기 시수유동관(41)의 우측 종단부의 개구된 상측으로 이동되어 제2폐온수이동부재(30-2)의 우측에 위치한 제2통공(32)을 통과하며 제2시수이동부재(40-2)의 우측 종단부의 개구된 하측을 통해 시수유동관(41)에 유입된 후, 상기 시수유동관(41)을 따라 우측에서 좌측으로 횡방향으로 이동된다.

상기 시수의 흐름 또한 지그재그 형태로 이루어지며, 시수는 제10시수이동부재(40-10)로 유동되어 시수유동관(41)의 좌측단부에 개구된 상측을 통해 상기 상부커버(50)의 시수유출관(51)으로 배출된다.

여기서, 상기 폐온수/시수유동부재(30,40)을 따라 유동되는 폐온수 및 시수는 유동되는 방향이 상호 교차되도록 지그재그형으로 유동되며, 이로 인해 상호 접하고 있는 상기 전열판(T)을 통해 열교환이 이루어져 폐온수의 열량이 시수로 전열된다.

특히, 상기 폐온수/시수유동부재(30,40)의 양측에 구비된 상기 폐온수/시수유동관(31,41)은 사선방향으로 대칭되는 위치에 구비됨과 아울러, 상기 폐온수유동관(31)과 상기 시수유동관(41) 또한 상호 대응되는 방향으로 형성되어 폐온수가 횡방향으로 경사지게 유동되고, 시수가 폐온수와 대응되게 횡방향으로 경사지게 유동되어 전열효율을 더욱 향상시키게 된다.

상기한 과정으로 폐온수의 열량을 흡수한 시수는 약 12∼15℃로 온도가 상승된 상태로 히터(4)로 공급되고, 열교환에 의해 열량이 손실된 10∼12℃의 폐온수는 상기 하천으로 배출된다.

상기 폐온수와 열교환이 이루어진 시수가 상기 히터(4)로 공급됨에 따라 히터(4)를 효율적으로 가동시킬 수 있을 뿐만 아니라 히터(4)에 소비되는 전력등을절약할 수 있게 된다.

상기와 같이 본 고안은, 다수개의 폐온수/시수이동부재(30,40) 사이에 상기 전열판(T)을 결합하여 각각 페온수와 시수가 열교환이 이루어지도록 유동시키되, 지그재그형으로 유동시킴에 따라, 충분한 체류시간을 갖고 시수가 폐온수의 열량을 단계적으로 회수할 수 잇으며, 폐온수와 시수를 상호 대응되게 횡방향으로 경사지게 유동시켜 단위면적당 전열면적을 극대화시킬 수 있는 구조로 폐열회수시스템에 있어서 매우 유용한 고안이다.

이와 같이, 본 고안의 구체적인 실시예에 관해 상세히 설명하였으나, 본 고안이 속하는 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 고안의 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

그러므로, 본 고안의 범위는 상술한 실시예에 한정되서는 안되며, 후술하는 실용신안등록청구범위 뿐만 아니라, 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안에 의하면, 양식장에 사용되는 보일러로부터 배츨되는 폐온수를 하천으로 방류하지 않고 계단식으로 적층/결합된 폐열회수기에 폐온수와 시수를 각각 교차하도록 지그재그형태로 유동시킴으로써 폐열의 열량을 효과적으로 회수할 수 있는 효과가 있다.

또한, 단위면적당 전열면적을 극대화시킬 수 있도록 폐온수/시수유동관을 상호 대응되게 사선방향으로 위치하도록 구비함으로써, 폐온수의 열량 회수율을 향상시킬 수 있으며, 폐열회수기의 결합 및 분리가 간편하여 설치작업이 용이함과 아울러, 구성요소의 부분 파손시, 파손된 부분만 손쉽게 교환하여 사용할 수 있어 유지비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

Claims

펌프에 의해 일측에 공급된 폐온수와, 타측에 공급된 하천의 시수를 상호 열교환시키는 폐열회수기에 있어서,

상기 하천으로부터 시수가 공급되는 시수유입관(21)을 일측에 연결되고, 타측에 폐온수가 배출되는 폐온수유출관(22)이 연결된 하부커버(20)와;

상기 하부커버(20)의 상부에 결합되며 양측에 각각 복수개의 폐온수유동관(31)과 제1통공(33)이 교대로 연장 형성되며 상/하부가 개구된 다수개의 폐온수이동부재(30)와;

상기 다수개의 폐온수이동부재(30) 사이에 위치하도록 결합되며 양측에 각각 복수개의 시수유동관(31)과 복수개의 제2통공(43)이 교대로 연장 형성되며, 상/하부가 개구된 다수개의 시수이동부재(40)와;

상기 다수개의 시수이동부재(40)중 최상부에 결합되며 일측에 상기 보일러(1)에 열교환된 시수를 배출시키는 시수유출관(51)이 연결되고, 타측에 상기 펌프(3)로부터 폐온수가 공급되는 폐온수유입관(52)이 연결된 상부커버(50)와;

상기 다수개의 폐온수이동부재(30)와 상기 다수개의 시수이동부재(40) 사이를 밀폐하도록 결합되며, 다수개의 통공(H)이 형성된 전열판(T)과;

상기 상/하부커버(50,20)와 상기 폐온수/시수이동부재(30,40)의 내벽에 부착된 단열패킹(60)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐열회수기.
제 1항에 있어서,

상기 복수개의 폐온수/시수유동관(31,41)의 일측면에 다수의 이동홀(32,42)이 형성된 것을 특징으로 하는 폐열회수기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 시수/폐온수유동관(31,41)은,

상기 폐온수/온수이동부재(30,40)에 사선방향으로 대칭되게 위치하도록 형성하되. 상기 폐온수유동관(31)과 상기 시수유동관(41)이 상호 대응되는 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 폐열회수기.