KR200379106Y1 - 폐열회수장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폐열회수장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 보일러 연통으로 배출되는 배출가스가 지닌 고온의 열을 회수하여 온수에 의한 바닥난방은 물론, 온풍에 의한 실내의 공기난방도 가능하도록 하는 폐열회수장치에 관한 것이다.

본 고안은, 저수탱크로부터 공급된 물을 가열하는 보일러 연통의 외주연에 장착되어 보일러에서 발생되는 배기가스로부터 고온의 열을 회수하도록 하는 폐열회수장치에 있어서, 상기 폐열회수장치는 내부가 비어있는 밀폐형상의 원통형 구조로서, 일단부에 급수구와 급기구가 구비되고, 타단부에 배수구과 배기구가 형성되며 내벽이 단열재로 마감된 축열기; 상기 축열기와 연통 사이에서 소정 경로를 형성하며 상기 급수구와 배수구를 중공의 파이프로 상호 연통되도록 연결하는 열교환기; 상기 축열기와 연통 사이의 빈 공간에 다수개로 적층되는 축열재; 상기 급기구를 통하여 외부의 공기를 공급하여 상기 축열기와 열교환기 사이 공간을 거쳐 상기 배기구로 배출되도록 하는 송풍기;로 구성되어, 상기 배기구로 배출된 고온의 공기를 실내환기구로 공급하고, 상기 배수구에서 배출된 고온의 물을 보일러 급수관 및 실내 난방배관을 거쳐 보일러로 리턴되는 보일러 환수관과 연결되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐열회수장치{The recycling device of waste heat}

본 고안은 폐열회수장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 보일러 연통으로 배출되는 배출가스가 지닌 고온의 열을 회수하여 온수에 의한 바닥난방은 물론, 온풍에 의한 실내의 공기난방도 가능하도록 재사용하는 폐열회수장치에 관한 것이다.

일반적인 폐열회수장치는 보일러 가열 시 방출되는 배출가스의 폐열을 회수하여 이 폐열로 폐열회수장치에 공급되는 물을 고온으로 가열시킨 후 다시 온수탱크로 공급하므로 보일러 가동시간이 대폭 줄어 들며, 이를 통해 연료비 절감 효과도 매우 크다.

그러나, 이러한 종래의 폐열회수장치는 주로 산업용의 대형 보일러에만 적용되며, 시간당 10,000kcal/h ∼150,000kcal/h의 열을 공급하는 일반 가정용의 중소형 보일러의 폐열을 회수하기 위한 장치에는 적용하기 불가능하다.

주로 산업용 보일러 등의 대형 보일러에 적용되는 이러한 종래의 폐열회수장치는 넉넉한 설치공간의 확보가 필수적이지만, 가정이나 중소형 시설물의 보일러에는 공간확보가 어려우며, 설치 비용이 많이 드는 문제점이 있다.

또한, 폐열회수장치의 열손실을 막기 위하여 보일러의 연통은 배기가스의 온도가 적정범위로 유지되도록 충분한 보온이 이루어져야 하지만, 현재 중소형 보일러의 연통에 별도의 보온시공을 하는 사례는 거의 전무한 실정이다.

그리고, 배출가스의 폐열로 더워진 물을 온수탱크로 공급하여 온수를 공급함으로써 보일러 가동시간을 줄이고 연료비를 절감하려는 노력은 있어 왔으나, 폐열로써 바닥 난방 뿐 아니라 실내 온풍 난방에까지 적용한 사례 또한 전무하다고 할 수 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 보일러 연통의 외주연에 간단히 탈부착가능하게 장착하여 보일러 연통으로 배출되는 배출가스가 지닌 고온의 열을 회수 후 재사용함에 있어서, 온수에 의한 바닥난방은 물론이며 온풍에 의한 실내의 공기난방도 가능하도록 하는 폐열회수장치를 제공하고자 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 폐열회수장치는, 저수탱크로부터 공급된 물을 가열하는 보일러 연통의 외주연에 장착되어 보일러에서 발생되는 배기가스로부터 고온의 열을 회수하도록 하는 폐열회수장치에 있어서, 상기 폐열회수장치는 내부가 비어있는 밀폐형상의 원통형 구조로서, 일단부에 급수구와 급기구가 구비되고, 타단부에 배수구과 배기구가 형성되며 내벽이 단열재로 마감된 축열기; 상기 축열기와 연통 사이에서 소정 경로를 형성하며 상기 급수구와 배수구를 중공의 파이프로 상호 연통되도록 연결하는 열교환기; 상기 축열기와 연통 사이의 빈 공간에 다수개로 적층되는 축열재; 상기 급기구를 통하여 외부의 공기를 공급하여 상기 축열기와 열교환기 사이 공간을 거쳐 상기 배기구로 배출되도록 하는 송풍기;로 구성되어, 상기 배기구로 배출된 고온의 공기를 실내환기구로 공급하고, 상기 배수구에서 배출된 고온의 물을 보일러 급수관 및 실내 난방배관을 거쳐 보일러로 리턴되는 보일러 환수관과 연결되도록 하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 저수탱크에서 공급된 물이 열교환기의 급수구를 통하여 유입되도록 저수탱크와 상기 열교환기 사이에 보조탱크가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보조탱크에는 실내 난방배관으로 공급되는 보일러 급수관에서 오버플로우(overflow)되는 고온의 물을 회수하기 위한 오버플로우관이 구비되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 폐열회수장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 고안에 따른 폐열회수장치 주요부인 열교환기의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 본 고안은 크게, 열교환기(120)와 축열재(130)가 내장된 축열기(110)를 포함하는 폐열회수장치(100)와, 상기 폐열회수장치(100) 내로 외부의 공기를 강제 유입시키는 송풍기(200)와, 상기 폐열회수장치(100)를 거친 외부의 공기가 공급되도록 실내(C)에 장착되는 실내환기구(300) 및 상기 열교환기(120)를 통과하는 물을 공급하는 보조탱크(400)로 구성되어 있다.

상기와 같은 구성의 폐열회수장치(100)는 보일러(B)의 배기가스가 배출되는 통로인 연통(F) 외주연에 장착되며, 상기 보일러(B)는 저수탱크(T)로부터 주급수관(P)을 통해 공급된 물을 가열하며, 가열된 물이 보일러 급수관(S)을 나와 실내(C)의 난방배관(H)을 지나며 난방을 행한 후 보일러 환수관(R)으로 되돌아 오는 구성으로 되어 있다.

도 1에서 설명되지 않은 부호로, O는 온수공급관을 나타내고 있다.

상기 축열기(110)는 배출가스의 폐열이 통과하면서 내부 공간에 충분한 열을 전달할 수 있도록 내부가 비어있는 밀폐형상의 원통형 구조로 되어 있다.

상기 축열기(110)는 양단부가 관통되어 연통(F)의 외주연에 고정구(600)로 장착되도록 내부로는 배출가스가 유입되지 않으며, 배출가스가 지닌 고온의 폐열만 내부로 이동하게 된다.

상기 축열기(110)의 일단부에는 급수구(111)와 급기구(113)가 구비되고, 타단부에는 배수구(112)과 배기구(114)가 형성되며 내벽이 단열재(115)로 마감된다.

상기 축열기(110)는 내부식성과 강도가 뛰어난 동이나 스테인레스 스틸과 같은 금속재질로 제작된다.

상기 단열재(115)는 열손실을 최소화할 수 있도록 유리섬유 등의 단열성이 뛰어난 소재를 사용하는 것이 바람직하며, 본 고안에서는 유리섬유 층과 황토층이 이중적층된 구조를 채택하여 상기 축열기(110) 내벽을 마감하였으므로 연통(F)의 별도 보온 시공이 필요없게 된다.

상기 배수구(112)에서 배출된 고온의 물은 실내(C)의 난방배관(H)을 거쳐 보일러(B)로 리턴되는 보일러 환수관(R)내의 물과 합류되므로 예열효과를 얻을 수 있어 보일러(B) 재가동시 난방가동시간을 단축시키게 된다.

상기 열교환기(120)는 축열기(110)와 상기 연통(F) 사이에서 도 2와 같이 나선코일(A), 다수개의 바(B), 사행튜브(C), 핀 튜브(D) 등 다양한 형상의 경로를 형성하며, 상기 급수구(111)와 배수구(112)를 중공의 파이프로 상호 연통되도록 연결된다.

여기서 상기 열교환기(120)는 열교환이 충분히 이루어지도록 전열면적과 용적을 증가시킨 형태로 제작되므로, 열교환기(120)내로 흐르며 배출가스의 폐열로 데워지는 물이 곧장 통과되어 버리지 않고 오래동안 지체되도록 하여 충분한 열교환이 이루어지게 되는 것이다.

따라서, 상기 열교환기(120)는 열전도성이 높은 동과 같은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 축열재(130)는 상기 축열기(110)와 연통(F) 사이의 빈 공간에 다수개로 적층된다.

여기서, 상기 축열재(130)는 보일러 정지 후에도 배출가스의 폐열이 오랫동안 지체되면서 지속적인 보온이 가능하도록 뛰어난 축열성능을 지니며, 상기 축열기(120)를 통과하는 공기를 정화시키는 기능도 겸비한 재질로서, 맥반석, 운모석, 게르마늄 등으로 채워지게 된다.

본 고안의 경우 축열기(110)를 통과하는 공기는 상기 축열재(130)에서 방출되는 원적외선 및 미네랄 성분과 함께 실내(C)로 공급됨으로써, 신경계 및 근골격계 질환에 도움을 줄 수 있게 된다.

상기 송풍기(200)는 상기 급기구(113)를 통하여 공급된 외부의 공기가 상기 축열기(110)와 열교환기(120) 사이 공간을 거쳐 상기 배기구(114)로 배출되도록 하며, 상기 실내환기구(300)는 상기 배기구(114)로 배출된 고온의 공기가 공급되도록 실내(C)에 설치된다.

상기 송풍기(200)에 의해 축열기(110) 내로 유입되어 배출가스의 폐열을 받아들인 외부의 공기가 실내(C)로 공급되는 본 고안에 따르면, 기존의 온수에 의한 바닥난방은 물론 실내 공기를 데우는 온풍에 의한 실내의 공기난방까지 가능하게 되므로 확실한 폐열의 재사용이 가능하게 되는 것이다.

상기 실내환기구(300)를 통해 공급되는 외부 공기 중의 이물질을 걸러내도록, 상기 실내환기구(300) 출구 측에는 외부에서 유입된 공기의 이물질을 걸러내는 에어필터(미도시)를 별도로 장착하여 공기정화의 효과를 얻을 수 있다.

상기 보조탱크(400)는 개방형 탱크로서, 상기 저수탱크(T)에서 공급된 물이 열교환기(120)의 급수구(111)를 통하여 유입되도록 저수탱크(T)와 상기 열교환기(120) 사이에 설치된다.

상기 오버플로우관(440)은 상기 보조탱크(400)에 구비되는 것으로서, 실내 난방배관(H)으로 공급되는 보일러 급수관(S)에서 오버플로우(overflow)되는 고온의 물을 회수하기 위하여, 보일러 급수관(S)과 연결부재(500)로 연결된다.

본 고안에 따른 상기 오버플로우관(440)은 기름 보일러에만 한정되어 장착는 것은 아니며, 공급되는 물에 의한 난방을 행하는 장치, 즉 가스 또는 기타 열원으로 작동되는 보일러 및 난방장치에도 적용이 가능함은 물론이다.

상기와 같은 구성의 본원 고안의 설치 및 배관을 설명하면 다음과 같다.

보일러(B)의 연통(F) 외주연에 단열재(115)로 마감된 축열기(110)와 물이 통과하는 열교환기(120)로 구성된 폐열회수장치(100)를 고정구(600)로 장착한다.

상기 저수탱크(T)에서 공급된 물이 열교환기(120)의 급수구(112)를 통하여 유입되도록 저수탱크(T)와 상기 열교환기(120) 사이에 보조탱크(400)가 위치하되, 상기 저수탱크(T)에는 주급수관(P)과 함께 보조급수관(410)이 구비되어 공급되는 물이 보조탱크(400)에 저장된다.

상기 보조탱크(400)에 구비된 열교환수관(420)이 급수구(111)와 연결되도록 하되, 상기 열교환수관(420)은 상기 급수구(111)와 배수구(112)를 상호 연통되도록 하는 열교환기(120)와 연결되어 상기 열교환기(120)의 경로를 따라 물이 공급된다.

상기 배수구(112)는 배수관(430)과 연결되며, 상기 배수관(430)은 보일러(B)로 리턴되는 보일러 환수관(R)과 연결부재(500)로 연결된다.

이렇게, 상기 열교환기(120)를 거쳐 배수구(112)로 나온 물과, 난방배관(H)을 거쳐 보일러 환수관(R)으로 유입되어 보일러(B)로 들어가는 물이 합류되므로 예열효과를 얻을 수 있어 보일러(B) 재가동시 난방가동시간을 단축시키게 되는 것이다.

한편, 상기 오버플로우관(440)은 보일러 급수관(S)과 연결부재(500)로 연결되어 실내 난방배관(H)으로 공급되는 보일러 급수관(S)에서 오버플로우(overflow)되는 고온의 물을 회수하여 보조탱크(400)로 보내게 된다.

상기 오버플로우관(440)을 통하여 보조탱크(400)로 오버플로우되는 고온의 물과, 저수탱크(T)에서 보조탱크(400)로 공급된 물이 합류되므로 예열효과를 얻을 수 있어 보일러(B) 재가동시 난방가동시간을 단축시키게 되는 것이다.

한편, 상기 급기구(113)는 급기덕트(210)와 연결되고 배기구(114)는 배기덕트(220)와 연결된다.

상기 급기덕트(210) 입구측에는 송풍기(200)가 위치하고, 출구측에는 급기구(113)와 연결되어 있으며, 상기 배기덕트(220) 입구측에는 배기구(114)와 연결되어 있으며 출구측에는 실내환기구(300)가 설치된다.

상기 송풍기(200)에 의해 공급된 외부의 공기가 상기 급기덕트(210)를 통하여 상기 축열기(110)로 유입되면서 배출가스의 폐열로 충분히 데워진 후 출구측에 실내환기구(300)가 설치된 상기 배기덕트(220)를 통하여 실내(C)로 공급된다.

이때, 상기 축열기(110)로 유입된 공기를 데우는 배출가스의 폐열이 오랫동안 머물며 지속적으로 보온을 유지할 수 있도록 축열기(110)와 상기 연통(F) 사이의 빈 공간에 다수개의 축열재(130)가 적층된다.

상기 축열재(130)는 보온 유지는 물론 공기정화기능까지 겸하면서 상기 실내환기구(300)에 설치된 에어필터(미도시)의 프리필터 역할을 담당하게 된다.

상기와 같은 구성의 축열기(110)와 열교환기(120)로 구성된 폐열회수장치(100)로 유입되는 공기와 물은 섞이지 않고, 공기는 축열기(110)를, 물은 열교환기(120)를 통과하는 각각의 유로를 형성하면서, 상기 축열기(110)를 따라 연통(F)으로 배출되는 배출가스의 폐열을 회수하여 온수에 의한 바닥난방 및 온풍에 의한 실내의 공기난방이 가능하게 되는 것이다.

이상과 같은 구성의 본원 고안에 의하면, 송풍기에 의해 공급되는 외부의 공기가 폐열회수장치의 폐열로 데워져 실내로 공급되므로 원예 농가의 비닐하우스라든가 양잠사, 축사 등과 같이 굳이 바닥난방을 할 필요가 없는 시설물에 온풍에 의한 실내의 공기난방을 할 수 있게 되며, 가정용 난방 시에도 바닥난방은 물론 본 고안에 의한 방식으로 온풍 난방도 겸하게 되어 쓸데없는 연료의 낭비를 줄일 수 있게 된다.

그리고, 상기 폐열회수장치는 탈부착가능하므로 물때 제거 등 청소작업도 보일러에서 떼어내어 간단히 수행가능하므로 매우 효율적이다.

또한, 기존의 폐열회수장치가 넓은 설치공간이 필요한 공장이나 대형 빌딩 등 산업용의 대형 보일러에만 적용되었던 것에 비해 일반가정용이나 축사, 원예시설 등 중소형 시설물에 별도의 설치공간이 필요없이 기존의 보일러 연통에 간단히 장착하여 적용 가능하게 됨으로써 실용화할 경우, 연료비의 대폭적인 절감이 가능하게 될 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 의하면, 보일러 연통으로 배출되는 배출가스가 지닌 고온의 열을 회수하여 온수에 의한 바닥난방은 물론, 온풍에 의한 실내의 공기난방도 가능하도록 재사용하는 폐열회수장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 이와 같은 본 고안의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 기대된다.

우선, 상기 폐열회수장치는 기존의 보일러에 간단히 탈부착되도록 장착이 가능하며 소형화가 가능하고 간단한 구성이므로 기계적 고장의 염려가 없으며 청소도 간편하여 매우 효율적이다.

그리고, 실내환기구에 장착되는 에어필터와 함께, 지속적인 보온은 물론 공기정화 능력을 지닌 축열기 내의 축열재에 의하여 이중으로 공기 중 이물질을 걸러내게 되므로, 매우 위생적이다.

또한, 열교환기를 통과한 물에 의한 기존의 온수난방과 함께 송풍기에 의해 공급되는 외부의 공기가 폐열회수장치를 통과하면서 배출가스의 폐열로 데워져 실내로 공급되어 온풍에 의한 실내의 공기난방까지 가능하게 되므로 연료비의 대폭적인 절감이 가능하게 되는 등 매우 경제적이고 유용한 고안인 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 폐열회수장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면

도 2는 본 고안에 따른 폐열회수장치의 주요부인 열교환기의 다양한 실시예를 나타낸 도면

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...폐열회수장치 110...축열기

111...급수구 112...배수구

113...급기구 114...배기구

115...단열재 120...열교환기

130...축열재 200...송풍기

210...급기덕트 220...배기덕트

300...실내환기구 400...보조탱크

410...보조급수관 420...열교환수관

430...배수관 440...오버플로우관

Claims (3)

1. 저수탱크(T)로부터 공급된 물을 가열하는 보일러 연통의 외주연에 장착되어 보일러에서 발생되는 배기가스로부터 고온의 열을 회수하도록 하는 폐열회수장치에 있어서,

   상기 폐열회수장치(100)는 내부가 비어있는 밀폐형상의 원통형 구조로서, 일단부에 급수구(111)와 급기구(113)가 구비되고, 타단부에 배수구(112)과 배기구(114)가 형성되며 내벽이 단열재(115)로 마감된 축열기(110);

   상기 축열기(110)와 연통(F) 사이에서 소정 경로를 형성하며 상기 급수구(111)와 배수구(112)를 중공의 파이프로 상호 연통되도록 연결하는 열교환기(120);

   상기 축열기(110)와 연통(F) 사이의 빈 공간에 다수개로 적층되는 축열재(130);

   상기 급기구(113)를 통하여 외부의 공기를 공급하여 상기 축열기(110)와 열교환기(120) 사이 공간을 거쳐 상기 배기구(114)로 배출되도록 하는 송풍기(200);로 구성되어,

   상기 배기구(114)로 배출된 고온의 공기를 실내환기구(300)로 공급하고, 상기 배수구(112)에서 배출된 고온의 물을 보일러 급수관(S) 및 실내 난방배관(H)을 거쳐 보일러(B)로 리턴되는 보일러 환수관(R)과 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 저수탱크(T)에서 공급된 물이 열교환기(120)의 급수구(111)를 통하여 유입되도록 저수탱크(T)와 상기 열교환기(120) 사이에 보조탱크(400)가 구비되는 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 보조탱크(400)에는 실내 난방배관(H)으로 공급되는 보일러 급수관(S)에서 오버플로우되는 고온의 물을 회수하기 위한 오버플로우관(440)이 구비되는 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.