KR200355964Y1 - 폐열 회수를 위한 나선형파이프 내장형 온수기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 중·소형 보일러에서 연소 후 배출되어 대기 중으로 버려지는 배기가스 즉, 폐열가스를 회수하여 별도의 보일러의 가동이 필요 없이 온수를 공급받을 수 있는 특징이 있다.

본 고안은 다수의 파이프를 내부가 빈 중심축관(21)을 중심으로 나선형으로 선회하여 형성한 나선형파이프(21)를 다수개의 지지커넥터(23)를 이용하여 중심축관(21)에 고정하여 구성한 전열관유니트(20)를 구비하고, 외통부(11) 내부에 내벽(12)을 입설 고정한 뒤, 내벽(12)의 내부 중심에 상기 전열관유니트(20)를 커버(13)와 함께 입설 고정하여, 폐열가스가 하부에서부터 내벽(12)의 내부 공간과 중심축관(21)의 내부 공간으로 유입되어 상부로 이동하도록 구성함과 동시에 내통부(11)와 내벽 사이의 공간인 물재킷(16)과 나선형파이프(24) 내부로 물을 통과시켜 온수를 얻도록 구성된다.

그리하여 본 고안은 나선형파이프(24)로 인해 전열면적이 넓어져 열수집의 효과가 증가되며, 별도의 온수 공급을 위한 보일러의 작동없이 폐열을 재활용함으로써 온수공급이 되므로 연료를 절감하는 효과를 가지며, 또한 나선형파이프(24) 설치시에 용접이 불필요하므로 제작이 용이해지고 용접으로 인한 불량 감소로 제품의 신뢰성을 높여 준다.

Description

폐열 회수를 위한 나선형파이프 내장형 온수기 { the hot water supply equipment of spiral pipe type to collect exhaust heat }

본 고안은 다수의 파이프를 내부가 빈 중심축관을 중심으로 나선형으로 선회하여 형성한 나선형파이프를 다수개의 지지커넥터를 이용하여 중심축관에 고정하여 구성한 전열관유니트를 구비하고, 외통부 내부에 내벽을 입설 고정한 뒤, 내벽의 내부 중심에 상기 전열관유니트를 커버와 함께 입설 고정하여, 폐열가스가 하부에서부터 내벽의 내부 공간과 중심축관의 내부 공간으로 유입되어 상부로 이동하도록 구성함과 동시에 내통부와 내벽 사이의 공간인 물재킷과 나선형파이프 내부로 물을 통과시켜 온수를 얻을 수 있는 폐열회수형 온수기에 대한 것이다.

석유 에너지에 대하여 국제적인 추세를 보면, 석유수출국기구(OPEC)에서 원유 생산을 점점 줄일 것을 발표함에 따라 유가가 점점 상승하고 있으며, 이에 우리나라에서는 대체 에너지 개발과 에너지 절약 정책의 중요성을 인식하고 그와 관련된 정책 중 하나로 폐열 회수 장치의 설비지원을 하고 있으며, 이는 보일러 배기구에서 200℃ 이상으로 버려지는 폐열, 목욕탕에서 쓰이고 버려지는 폐온수, 섬유 염색 산업 등에서 쓰이고 버려지는 폐수등에 대하여 전열판이나 전열관 및 히트파이프 등을 설치한 열교환기를 이용하여 다시 열을 거둬들이는 장치로써 이미 대단지 아파트, 섬유회사, 목욕탕 등지에서는 설치가 되어 연간 많은 가동 비용을 절약하고 있지만, 보일러 규모가 작을 수 밖에 없는 가정이나 큰 공조 시설이 갖춰 지지않은 소형 건물이나 업소 등의 보일러에 대해서는 지원이 미약하고, 이전에 큰 보일러에 적용되었던 폐열 회수 장치를 사용할 수 없으므로, 연간 많은 양의 폐열 에너지가 대기로 버려지고 있어 크나큰 에너지 낭비이며, 더욱이 대기로 버려진 고온배기가스는 대기 온도 상승의 주범이 되어 해수를 상승시키고 이상기온을 야기하는 요인이 되므로 중·소형 보일러에 적용 가능한 폐열 회수 장치가 중요하고, 따라서 그것에 관한 몇 가지 고안이 제안되었다.

그리하여 일반적으로 고안된 폐열 회수 장치를 보면, 폐열가스를 기기 내부로 유입시키고 기기 내부에는 전열관을 설치하여 물이 전열관을 따라 순환하면서 폐열을 전도받아 온수를 공급하도록 하는데, 전열관 설치 시에는 열전도계수와 녹는점이 높은 금속류가 쓰이며, 형상은 전열 면적을 최대한 넓혀 열을 많이 전달 받도록 하는데, 전열관의 형상을 잡거나 설치시에는 절곡과 용접의 방법이 일반적이다.

그러나 상기의 방법에 용접이 쓰이면서 1,2차로 일일이 용접을 해야 하므로 인건비가 상승되고, 제작효율이 떨어지며, 출고시 압력 테스트(15Kg/㎤ 이상)를 거치더라도 사용 중에 고온으로 인한 내부 압력 상승과 금속의 열팽창 그리고 국부적인 용접 불량 및 용접 스트레스 등으로 인하여 가동 시간이 증가함에 따라 피로도가 누적되어 누수가 초래되는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 동파이프를 전열관으로 쓴 폐열 회수 장치로 공개번호 실1998-062700을 살펴보면, 폐열가스가 장치 내부로 유입되면 들어온 열이 좌우로 흐를 수 있도록 열유도판을 설치하고, 동파이프를 타원형으로 눌러 감아 넣어 동파이프로 물을 순환시켜 열을 회수하는 장치가 있는데, 이 고안은 굵기가 가는 한개의 동파이프를 이용하여 좁은 공간에 설치하게됨으로써, 온수를 배출하기도 전에 적정온도까지 상승하여 파이프 내에 끓음 현상이 생길 수 있으며, 파이프 내에 스케일이 생기면 어느 부분에 생겼는지 알 수가 없을 뿐만 아니라 이를 제거하기도 어려우므로, 스케일로 인해 물의 순환이 원할하게 이루어지지 않으면 파이프 전체를 교체해야 되므로 실용성이 떨어지는 문제점이 내포되어 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 중심축관과 선회형파이프로 구성된 전열관유니트를 구비하고, 외통부 내부에 내벽을 입설 고정한 뒤, 내벽의 내부 중심에 전열관유니트를 커버와 함께 입설 고정하여, 폐열가스가 하부에서부터 내벽의 내부 공간과 중심축관의 내부 공간으로 유입되어 상부로 이동하도록 구성함과 동시에, 내통부와 내벽 사이의 공간인 물재킷과 나선형파이프 내부로 물을 통과시켜 온수를 얻을 수 있는 폐열 회수 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또, 소형으로 제작하여도 물재킷과 나선형파이프로 인해 전열 면적이 넓어져 열수집의 효과가 증가되어 효율적으로 온수를 얻을 수 있으므로, 중·소형 보일러에 적용하여 연료와 가동비용을 절감하여 주는 폐열 회수 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 나선형파이프 부착 시에 간단히 지지커넥터를 이용하여 중심축관에 고정하고, 중심축관의 상, 하 양단 가장자리에 다수의 지지대를 설치하여 내벽과 커버에 고정하므로, 용접이 불필요함에 따라 불량율이 낮아지고 제작이 용이해진 폐열 회수 장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

도1 은 본 고안의 전체 사시도.

도2 는 본 고안의 내부에 대한 개방 사시도.

도3 은 본 고안의 단면도.

도4 는 본 고안에서 전열관 유니트의 사시도.

도5 는 본 고안의 커버를 제외한 평면도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호 설명]

11 : 외통부 12 : 내벽 13 : 커버

14 : 폐열유입구 15 : 폐열배출구 16 : 물재킷

17,21′ : 연도 20 : 전열관유니트 21 : 중심축관

22 : 배기조절부 23 : 지지대 24 : 나선형파이프

25 : 지지커낵터 26 : 분배기 27 : 냉수유입로

28 : 온수배출로

본 고안은 다수의 파이프를 내부가 빈 중심축관을 중심으로 나선형으로 선회하여 형성한 나선형파이프를 다수개의 지지커넥터를 이용하여 중심축관에 고정하여 구성한 전열관유니트를 구비하고, 외통부 내부에 내벽을 입설 고정한 뒤, 내벽의 내부 중심에 상기 전열관유니트를 커버와 함께 입설 고정하여, 폐열가스가 하부에서부터 내벽의 내부 공간과 중심축관의 내부 공간으로 유입되어 상부로 이동하도록 구성함과 동시에 내통부와 내벽 사이의 공간인 물재킷과 나선형파이프 내부로 물을 통과시켜 온수를 얻도록 구성한다.

본 고안의 전열관유니트(20)를 도4를 참고하면서 설명하면, 우선 내부가 빈 중심축관(21)을 구비하여, 내부의 빈 공간은 연도(21′)를 형성하며, 중심축관(21) 상단에는 다수의 통공이 형성되어 있는 박막판과 이를 조절할 수 있는 손잡이로 구성된 배기조절부(22)가 설치되어, 연도(21′)를 통과하여 배출되는 가스의 양을 조절 할 수 있으며, 중심축관(21)의 상, 하 양단 가장자리에는 다수의 지지대(23)를형성한다.

또한, 도3의 확대부에서 보는 바와 같이, 다수의 파이프를 일렬로 해서 중심축관(21)을 중심으로 삼차원적 나선형으로 절곡한 나선형파이프(24)를 형성하는데, 나선형파이프(24)를 중심축관(21)에 고정하기 위하여 단면이 ‘’ 형상을 가진 지지커넥터(25)를 이용하여 중심축관에 고정시키되, 다수의 파이프를 하나의 파이프로 연결하도록 나선형파이프(21)의 양끝단에 분배기(26)를 설치함으로써 전열관유니트(20)가 완성이 된다.

그리고 그 외 부분을 도2를 참고하여 설명하면, 우선 외통부(11)와 외통부를 덮는 커버(13)가 다수의 볼트 조임으로 결합되어 외관을 이루는데, 외통부(11) 하단과 커버(13) 상단에는 각각 폐열유입구(14)와 폐열배출구(15)가 형성되어 있고, 외통부(11) 내부에는 내벽(12)을 입설 고정 하여 설치되어, 외통부(11)와 내벽(12) 사이는 물재킷(16)을 형성한다.

상기의 구성품을 조립 순서에 의거하여 다시 설명하면, 외통부(11) 내부에 내벽(12)을 입설 고정한 후, 상기의 전열관유니트(20)를 볼트 자리와 배관 자리에 맞추어 내벽(12) 안으로 삽입하여, 지지대(23)를 이용하여 외통부(11)와 커버(13)에 고정한 후, 분배기(26)에서 들어가거나 나오는 물이 물재킷(16)과도 연결되도록 하여 각각 냉수유입로(27)와 온수배출로(28)를 배관하면 조립이 완성된다.

그리고 본 고안의 작동 과정을 보면, 폐열유입구(14)로 폐열가스가 유입되면 연도(17)(21′)를 통과하여 폐열배출구(15)로 배출되는데, 이와 동시에 냉수유입로(27)에 냉수가 유입되어 각각의 파이프(27a)(27b)를 통해 물재킷(16)과 나선형파이프(24)로 공급되어 연도(17)(21′)를 통과함에 따라 연도(17)(21′) 내의 고온의 열이 물에 전도되어 물의 온도가 상승하게 되며, 물의 밀도가 낮아지는 것과 유입되는 물의 압력으로 각각의 파이프(28a)(28b)를 통해 온수배출로(28)로 온수가 배출된다.

본 고안은 중심축관과 선회형파이프로 구성된 전열관유니트를 구비하고, 외통부 내부에 내벽을 입설 고정한 뒤, 내벽의 내부 중심에 전열관유니트를 커버와 함께 입설 고정하여, 폐열가스가 하부에서부터 내벽의 내부 공간과 중심축관의 내부 공간으로 유입되어 상부로 이동하도록 구성함과 동시에, 내통부와 내벽 사이의 공간인 물재킷과 나선형파이프 내부로 물을 통과시켜 온수를 공급받을 수 있는 효과가 있다.

또, 전열관으로써 물재킷과 다수개의 파이프로 이루어진 선회형파이프를 이용하므로, 전열면적이 넓어져 열수집의 효과가 증가되어, 소형으로 제작하더라도 온수 공급이 가능하므로 중·소형 보일러에 적용하여, 연료와 가동비용을 절감하는 효과가 있다.

또한, 나선형파이프 부착 시에 간단히 지지커넥터를 이용하여 중심축관에 고정하고, 중심축관의 상, 하 양단 가장자리에 다수의 지지대를 설치하여 내벽과 커버에 고정하므로, 용접이 불필요함에 따라, 제작이 용이하여 인건비가 절감되어 제조 원가를 낮출 수 있고, 용접으로 인한 불량이 없어지므로 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 폐열가스를 기기 내부로 유입하되, 내부에 전열관을 설치하여 물을 전열관으로 통과시킴으로써 폐열을 회수하는 장치에 있어서,

   다수의 파이프를 내부가 빈 중심축관(21)을 중심으로, 나선형으로 선회하여 형성한 나선형파이프(21)를 중심축관(21)에 고정하여 구성한 전열관유니트(20)를 구비하고,

   내통부(11) 내부에 내벽(12)을 입설 고정하여 내통부(11)와 내벽(12) 사이의 공간을 물재킷(16)으로 형성하고,

   전열관유니트(20)를 내벽(12) 중심부에 삽입하여 커버(13)와 함께 입설 고정하여,

   내벽(12)의 내부공간과 중심축관(21)의 내부공간이 폐열유입구(14), 폐열배출구(15)와 연통하여 배기 가스가 통과하는 연도(17)(21′)를 형성하고, 이 연도(17)(21′)와 접촉하고 있는 물재킷(16)과 나선형파이프(24)에 물을 통과 시켜 온수를 얻을 수 있음을 특징으로 하는 폐열 회수를 위한 나선형파이프 내장형 온수기.
2. 제1항에 있어서,

   전열관유니트(20)는 다수의 파이프를 일렬로 하여 중심축관(21)을 중심으로삼차원적 나선형으로 선회하여 형성한 선회형파이프(24)를 지지커넥터(23)를 일정간격으로 설치하여 중심축관에 고정시키고, 중심축관(21)의 상, 하 양단 가장자리에 다수의 지지대(23)를 설치하여, 전열관유니트(20)의 제작과 설치 시에 용접이 불필요함을 특징으로 하는 폐열 회수를 위한 나선형파이프 내장형 온수기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   전열관유니트(20)의 나선형파이프(24)의 양끝단에 분배기(26)를 설치하여 각각 하나의 파이프(27a)(28a)로 통하도록 하며, 이 각각의 파이프(27a)(28a)는 물재킷과 출입하는 각각의 파이프(27b)(28b)와 연결되어 냉수유입로(27)와 온수배출로(28)를 형성함을 특징으로 하는 폐열 회수를 위한 나선형파이프 내장형 온수기.
4. 제3항에 있어서,

   전열관유니트(20)의 중심축관(21) 상단에 배기조절부(22)가 구비되어, 연도(21′)를 통과하여 배출되는 가스의 양을 조절 할 수 있음을 특징으로 하는 폐열 회수를 위한 나선형파이프 내장형 온수기.