KR20050077703A

KR20050077703A - 다단 판형 폐수 열교환기

Info

Publication number: KR20050077703A
Application number: KR1020040007698A
Authority: KR
Inventors: 정규진
Original assignee: 정규진
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2005-08-03

Abstract

본 발명은 건축설비 및 생산설비 등에서 사용한 후 배출되는 각종 급탕드레인, 응축수, 익수, 냉각수, 냉수 등이 보유한 배에너지원을 회수하여 급수예열 및 예냉원으로 재사용하므로써 가열 및 냉각에 소비되는 에너지를 절약하여 생산원가를 절감함은 물론 환경공해물질의 배출량을 획기적으로 줄이기 위한 배에너지회수를 목적으로 하는 전열시스템인 다단 판형 폐수 열교환기에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 양측에 입설된 한쌍의 고정판 및 중앙의 격판 사이에 설치된 짝수개의 제1,2전열부와, 상기 고정판 및 격판을 관통하여 다단 설치된 다수의 전열관과, 상기 제1,2전열부의 전열관 양측에 상,하 교대로 반복되게 설치되어 방열유로를 직각으로 회류시키는 다수개의 유도측판과, 상기 제1,2전열부의 최상측 전열관 상부에 배치되고 전,후 상반된 위치에 방열유체유입로가 형성된 제1,2 상부 유도판과, 상기 제1,2전열부의 최하측 전열관 하부에 배치되고 전,후 상반된 위치에 유도받이가 일체로 설치된 제1,2 하부유도판과, 상기 고정판의 일측에 일체로 설치되어 전열관 내부로 유체의 공급통수로 역할을 수행하는 급수부와, 상기 급수부의 타측 고정판의 일측에 일체로 설치되어 전열관 단부에서 유체의 반환통수로 역할을 수행하는 환수부를 구비시키므로써 이루어지는 것이다.

Description

다단 판형 폐수 열교환기{Multistage plate type liquid waste heat exchanger}

본 발명은 건축설비 및 생산설비 등에서 사용한 후 배출되는 각종 급탕드레인(hot water drain), 응축수(steam drain), 익수(over flour water), 냉각수(cooling water), 냉수(chilled water) 등이 보유하는 배에너지원을 회수하여 급수예열 및 예냉원으로 재사용하므로써 가열 및 냉각에 소비되는 에너지를 절약하여 생산원가를 절감함은 물론 환경공해물질의 배출량을 획기적으로 줄이기 위한 배에너지회수를 목적으로 하는 전열시스템인 다단 판형 폐수 열교환기에 관한 것이다.

상기 배에너지원인 방열유체는 오염이 심하고 침전물 또는 부식성이 있는 유체로서 전열관을 부식시키거나 전열유로를 막거나 스케일화시켜 전열장애를 초래하여 전열효율을 급격히 저하시키는 특성이 있는 것이었다.

이러한 방열유체의 특성을 감안하여 내식성과 고저온하에서도 기계적인 성질이 우수한 스테인레스 스틸 사각관을 단면이 좁고, 폭이 넓으면서 길이를 길게하여 전열관으로 사용하는 종래의 폐수 열교환기로 『특허출원 제1998-0005325호 명칭 자체청소 기능을 갖춘 폐수용 열교환기』 및, 『특허출윈 제2001-0054670호 명칭 폐수열의 열교환방식을 이용한 폐수열회수기』와, 본 발명 출원인의 선출원발명인 『특허출원 제2002-0007521호 명칭 직교류식 열교환기에 의한 폐열회수시스템』이 제안되고 있는 것이었다.

상기 선행기술들은 공통적으로 사각관을 전열관으로 사용한 것으로, 전열관의 내부 유로를 흐르는 수열유체와, 전열관의 외부 유로를 흐르는 방열유체가 직교, 향류 또는 향,병류방식으로 흐르면서 열교환이 이루어지며, 사각동체가 한쌍의 고정판에 의해 하나의 전열부를 구성하고, 상기 전열부의 내측에 단면이 좁고 폭이 넓으면서 길이가 긴 사각관 형태의 상기 전열관이 다단으로 삽입적층되어 하나의 유로를 형성하는 구성으로 이루어진다.

그러나, 상기 종래의 전열관은 내부에 형성된 유로가 단일유로(1-pass) 또는 2유로(2-pass)로 형성됨은 물론 상기 전열관의 외측유로 또한 단일유로(1-pass)로 형성됨에 따라 폭이 넓으면서 길이가 긴 전열관의 내외측 유로를 따라 순환되는 유체는 압력이 낮은 입출구의 중심축선에 가까운 쪽으로 흐르는 특성때문에 수열유체의 경우 전열관의 폭방향 양측으로 갈수록 유속이 점점 떨어져 유체가 원활하게 흐르지 않고 정체되는 구역인 사수역(死水域, dead water zone)을 형성하게 된다.

또한 방열유체의 경우 전열관의 길이방향 양측으로 갈수록 유속이 점점 떨어지므로써 사수역을 형성하게 된다.

이러한 사수역이 전열관의 내,외측 유로에 발생하면 유효전열면적이 감소되어 전열효율이 급격하게 저하됨은 물론 특히 방열유체의 유로에서는 침전물이 축적되어 전열관을 부식시키거나 스케일화되어 상기 방열유체의 유동을 막아 심각한 전열장애를 초래하는 문제점이 야기되고 있는 것이었다.

따라서, 폭이 넓고 길이가 긴 전열관의 내,외측 유로에 사수역이 형성됨을 방지하여 전열관의 유효전열면적을 최대화하는 것이 폐수 열교환기의 성능을 좌우하는 최대의 관건이다.

한편, 상기 침전물에 의한 전열장애를 방지하여 배에너지의 회수율을 높이기 위한 목적으로 열교환기의 하단부에 침전조를 설치한 선행기술이 제시되고 있으나, 이 경우 방열유체의 출구관과 침전조의 드레인관이 분리설치됨에 따라 세척시에 한해 침전조에 축적된 침전물을 세척수와 함께 드레인관을 통해 배출시킬 수 있는 반면, 통상 열교환기의 운전시에는 침전물이 정체되어 방열유체가 출구측으로 유동하는 것을 방해하므로써 상기 침전조에 또 다른 사수역을 형성하는 결과를 초래하는 문제점이 야기되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 일소하기 위한 것으로, 전열관의 내부측 유로를 수열유체의 유량에 의한 전열관의 폭에 따라 삼유로(3-pass)이상으로 형성하여 수열유체가 삼유로(3-pass)이상의 유로에서 상향 역순환되게 하는 동시에 전열관의 외부측 유로를 방열유체의 유량에 의한 전열관의 길이에 따라 복수개로 구획하여 방열유체가 복수개로 구획된 방열유로에서 하향 역순환되도록 하여 사수역이 생성됨을 방지하므로써 전열효율이 극대화될 수 있게 함을 발명의 주된 목적으로 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전열관의 양측에 복수개로 구획한 방열유로마다 교대로 유도측판을 설치하도록 하여 방열유체가 상부에서 하부로 밀도차에 의한 자연대류방식으로 수평되게 역순환되므로써 종래 단일유로에서 생성되는 사수역을 방지하여 전열효율을 향상시키는 동시에 전열관의 내측 유로를 역순환하는 수열유체의 온도분포를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 복수개로 구획된 각각의 방열유로마다 최상측 전열관의 상부에는 방열유체를 균등하게 분산시키는 분산부재가 형성된 상부유도판을 설치하는 동시에 최하측 전열관의 하부에는 분산부재가 형성되고 침전물의 축적을 방지하는 유도받이가 일체화된 하부유도판을 배치하도록 하여 방열유체가 양측으로 균등하게 분산되어 사수역이 생성됨을 방지하므로써 유체가 정체되거나 침전물이 축적되지 않아 항상 일정한 전열효율을 제공할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 유도받이의 하부에 설치된 드레인관에 방열유체의 출구관을 일체화 직립설치하도록 하여 운전시에도 상기 출구관을 통해 방열유체와 침전물을 동시에 외부로 배출함은 물론 일부 비중이 큰 침전물은 드레인관을 통해 수시로 배출하여 유도받이 주위에 생성되는 사수역을 방지할 수 있도록 하는 것이다.

상기한 목적 달성에 의한 본 발명은 오염이 심하고 다량의 침전물이 함유된 방열유체에 의해 발생되는 유로막힘이나 스케일생성 등을 방지하여 전열효율이 급격히 저하되는 종래의 문제점을 말끔이 해결할 수 있고, 전열관의 내,외측 유로에서 생성되는 사수역을 방지하여 다단 적층한 전열관의 전영역이 유효전열면적화됨에 따라 방열유체와 수열유체가 직교,향류식으로 순환되면서 방열유체가 보유한 배에너지원을 수열유체가 신속하게 회수하여 에너지원으로 재사용하므로써 에너지의 사용량을 절감하는 동시에 연소공해물질의 배출량을 획기적으로 감소시킬 수 있는 폐수 열교환기를 제공할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 구성을 첨부된 도면에 의거 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 종래 방열유체의 단일유로방식을 탈피하여 복수개의 유로를 갖도록 등분할하여 구성함을 특징적인 요지로 하는 것으로, 우선적으로 짝수개의 분할유로를 갖는 짝수개의 제1,2전열부(10)(10a)를 구비한 다단 판형 폐수 열교환기(1)의 구성을 개략적으로 살펴보면 양측에 입설된 한쌍의 고정판(12) 및 중앙의 격판(13) 사이에 설치된 짝수개의 제1,2전열부(10)(10a)와, 상기 고정판(12) 및 격판(13)을 관통하여 다단 설치된 다수의 전열관(20)과, 상기 제1,2전열부(10)(10a)의 전열관(20) 양측에 상,하 교대로 반복되게 설치되어 방열유로를 직각으로 회류시키는 다수개의 유도측판(30)과, 상기 제1,2전열부(10)(10a)의 최상측 전열관(20) 상부에 배치되고 전,후 상반된 위치에 방열유체유입로(41)가 형성된 제1,2 상부유도판(40)(40a)과, 상기 제1,2전열부(10)(10a)의 최하측 전열관(20) 하부에 배치되고 전,후 상반된 위치에 유도받이(51)가 일체로 설치된 제1,2 하부유도판(50)(50a)과, 상기 고정판(12)의 일측에 일체로 설치되어 전열관(20) 내부로 유체의 공급통수로 역할을 수행하는 급수부(60)(60a)와, 상기 급수부(60)(60a)의 타측 고정판(12)의 일측에 일체로 설치되어 전열관(20) 단부에서 유체의 반환통수로 역할을 수행하는 환수부(70)로 구성됨을 알 수 있다.

상기한 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 가능하도록 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 2는 짝수개의 유로를 갖으며, 각각의 유로로 유입되는 방열유체는 각각 상반된 방향으로 유동하는 하향 역순환방식의 다단 판형 폐수 열교환기(1)의 일실시예를 나타낸 것으로, 사각동체의 제1,2전열부(10)(10a)는 수직방향으로 다수의 전열관삽입홈(11)이 형성된 한쌍의 고정판(12)이 일정간격을 두고 입설되고 이 고정판(12) 사이에 등분할되게 격판(13)이 설치되며 상기 고정판(12)과 격판(13) 사이의 상부 및 전,후면부에는 상판(14) 및 전,후면판(15)(16)이 연설되는 한편, 상기 상판(14)의 중앙에는 방열유체가 유입되는 방열유체 유입관(17)이 일체로 설치된다.

상기 고정판(12) 및 격판(13)에 다단으로 형성된 다수의 전열관삽입홈(11)을 관통하여 다단 설치되는 다수의 전열관(20)은 단면이 좁고 길이가 긴 사각체의 형태로 중앙에 한쌍의 제1수열로(21)가 형성되고 제1수열로(21)의 양측에 제2,3수열로(22)(23)가 일체로 연설된다.

따라서 상기 다단으로 설치된 전열관(20)의 사이사이에는 방열유체가 유동할 수 있는 다수의 방열유로(24)(24a)를 형성하는 한편, 상기 전열관(20)과 전,후면판(15)(16)은 일정거리만큼 이격된 일정공간을 형성한다.

여기에서 상기 고정판(12)은 전열관(20)의 양단부를 유동없이 고정하는 동시에 수열유체 및 방열유체를 분리시키는 역할을 하며, 상기 고정판(12) 사이에 설치된 격판(13)은 고압의 유체에도 전열관(20)이 충분하게 견딜 수 있도록 전열관(20)을 지지하는 동시에 사수역에 의한 전열장애를 방지하도록 방열유체의 유로를 복수개로 분할시키는 분할판의 역할을 겸하게 된다.

방열유체를 직각상태로 회류되도록 안내하는 역할을 수행하는 유도측판(30)은 방열유체가 전열관(20)의 하부로 순환되지 않도록 막아주는 것으로, 도 4와 같이 상기 제1,2전열부(10)(10a)의 전열관(20) 양측에 상,하 교대로 반복되게 설치되고 상기 유도측판(30)의 타측에는 자연적으로 회류로(25)(25a)를 형성하는 한편, 상기 유도측판(30)은 상부면에 다수의 에어핀홀(31)이 형성된다.

상기 에어핀홀(31)은 방열유로(24)(24a)를 따라 다단으로 하향순환되는 방열유체중에 용입된 공기가 유도측판(30)의 하부에 정체되어 전열장애를 초래함을 방지하도록 상부층으로 유도하여 외부로 배출하게 된다.

여기에서 제1,2전열부(10)(10a)로 유입되는 방열유체는 서로 상반된 방향으로 유동하는 하향 역순환방식을 갖도록 제1,2전열부(10)(10a)에 각각 설치되는 유도측판(30) 및 회류로(25)(25a)가 서로 상반된 위치에 설치되므로써 전열관(20) 내부를 흐르는 수열유체의 온도분포를 항상 일정하게 유지하여 전열효율을 향상시키며, 상기 최상측 전열관(20)에 설치된 유도측판(30)은 방열유체유입로(41)의 하측에 배치됨이 바람직하다.

상기 제1,2전열부(10)(10a)의 최상측 전열관(20) 상부에 배치되는 제1,2 상부유도판(40)(40a)은 다수의 방열유체 유입관(17)으로 분류되어 유입되는 방열유체를 복수개로 분할된 방열유로(24)(24a)를 따라 하향 역순환되도록 유도하는 것으로, 각각의 전,후면판(15)(16)과 일정거리만큼 이격된 분할공간을 확보하여 이 분할공간이 방열유체유입로(41)의 역할을 하며, 상기 방열유체유입로(41)는 제1,2 상부유도판(40)(40a)을 통해 유입된 방열유체를 전열관(20)의 유도측판(30)으로 하향순환되도록 하는 회류통로의 역할을 수행한다.

즉 제1,2전열부(10)(10a)는 서로 상반된 위치에 방열유체유입로(41)가 형성된 것으로, 제1전열부(10)는 후면판(16)에 일측이 고정된 채 전면판(15)과 일정거리만큼 이격된 방열유체유입로(41)를 형성하며, 제2전열부(10a)는 전면판(15)에 일측이 고정된 채 후면판(16)과 일정거리만큼 이격된 방열유체유입로(41)를 형성하게 된다.

상기 방열유체유입로(41)에 인접된 제1,2 상부유도판(40)(40a)의 상부면 중앙에는 방열유체유입로(41) 방향으로 갈수록 점진적으로 벌어지는 산형의 분산부재(42)가 일체로 설치된다. 상기 분산부재(42)는 방열유체 유입관(17)을 통해 유입되는 방열유체를 제1,2 상부유도판(40)(40a)의 양측으로 균등하게 분산시켜 입구부에서 생성되기 쉬운 사수역을 방지하게 된다.

상기 제1,2전열부(10)(10a)의 최하측 전열관(20) 하부에 배치되는 제1,2 하부유도판(50)(50a)은 방열유로(24)(24a)를 따라 상부에서 하부로 역순환되면서 방열되어진 방열유체를 유도받이(51)에 유입되도록 유도하는 것으로, 전,후 상반된 위치에 유도받이(51)가 일체로 설치되어 방열유체가 서로 역방향으로 유입되며 상기 제1,2 하부유도판(50)(50a) 및 유도받이(51)는 전,후면판(15)(16)의 하단에 일체로 고정설치된다.

상기 유도받이(51)에 인접된 제1,2 하부유도판(50)(50a)의 상부면 중앙에는 유도받이(51) 방향으로 갈수록 점진적으로 벌어지는 산형의 분산부재(52)가 일체로 설치된다. 상기 분산부재(52)는 방열 완료된 방열유체를 양측으로 균등하게 분산시켜 출구부에서 발생되기 쉬운 유체의 정체를 방지하게 된다.

이러한 유도받이(51)는 종래의 경사진 침전조가 열교환기의 하부 바닥면에 적층되는 침전물을 용이하게 응집제거시켜 침전물에 의한 전열장애를 방지하여 배에너지의 회수율을 보다 향상시키기 위한 목적으로 열교환기의 하단부에 설치하였으나, 방열유체의 출구관과 침전조의 드레인관이 분리설치됨에 따라 세척시에 한해 침전조에 축전된 침전물을 세척수와 함께 드레인관을 통하여 배출시킬 수 있을 뿐 통상 운전시에는 침전물이 정체되어 방열유체가 출구측으로 유동하는 것을 방해하므로써 또 다른 사수역 생성에 의한 전열장애를 초래하는 문제점을 해소하기 위한 것이다.

이러한 본 발명의 유도받이(51)는 하측에 드레인관(53)이 수평상으로 연결되고, 상기 드레인관(53)의 소정위치에는 방열유체 및 침전물이 동시배출되는 출구관(54)이 일체로 직립설치된다. 따라서 세척에 구애받지 않고 운전시에도 침전물을 응집함은 물론 방열유체의 출구측 유체와 함께 항상 유동시켜 드레인관(53)을 경유하여 출구관(54)을 통해 방열유체와 침전물을 동시에 외부로 배출시키며, 일부의 고농도 침전물은 드레인관(53)을 통해 수시로 배출하여 유체의 정체에 따른 전열장애를 방지하게 된다.

한편, 상기 고정판(12)의 일측에 일체로 설치되는 급수부(60)는 중앙에 전열관(20)과 연통되는 다수의 제1급수로(61)가 다단으로 형성되고 상기 제1급수로(61)의 양측에는 다수의 제2,3급수로(62)(63)가 다단으로 형성되며, 상기 제1급수로(61)의 상,하단부에는 수열유체가 입,출수되는 수열유체 입,출수관(64)(65)이 각각 설치된다.

또한, 상기 급수부(60)의 타측 고정판(12)의 일측에 일체로 설치되는 환수부(70)는 수열유체의 반환통수로 역할을 하는 것으로, 전열관(20)과 연통된 다수의 제1,2환수로(71)(72)가 다단으로 형성된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 의한 열교환과정에 대해 설명하기로 한다.

우선적으로 방열유체는 복수개로 등분할된 각각의 제1,2전열부(10)(10a)를 서로 상반된 방향으로 하향 역순환하면서 열교환작용을 하므로써 사수역이 생성됨을 근본적으로 방지하며, 유체의 흐름은 방열유체 유입관(17)을 통해 유입된 방열유체가 제1,2 상부유도판(40)(40a)에 의해 방열유체유입로(41)로 유도된 후 유도측판(30)에 의해 방열유로(24)(24a)로 유도되며 회류로(25)(25a)를 거쳐 하부로 유동하면서 제1,2 하부유도판(50)(50a)을 거쳐 유도받이(51)로 응집된 후 출구관(54)을 통해 외부로 배출된다.

즉 본 발명은 방열유체가 복수개로 분할된 제1,2전열부(10)(10a)를 통해 역순환되게 독립적으로 유동함에 따라 사수역의 생성을 방지하는 동시에 전열관(20)의 내부를 흐르는 수열유체의 온도분포를 일정하게 유지하여 전열효율을 향상시키게 된다.

한편, 수열유체의 흐름은 다단으로 설치된 다수의 전열관(20) 중에서 홀수층과 짝수층의 전열관(20)이 각기 다른 흐름상태를 갖는 것으로, 홀수층 전열관(20)의 내부를 경유하는 수열유체는 도 10 내지 도 11과 같이 급수부(60)의 제1급수로(61)로 유입된 후 전열관(20)의 제1수열로(21)를 경유하여 환수부(70)의 제1,2환수로(71)(72) 및 제2,3수열로(22)(23)를 경유하여 급수부(60)의 제2,3급수로(62)(63)로 유입되는 한편,

짝수층 전열관(20)의 내부를 경유하는 수열유체는 급수부(60)의 제2,3급수로(62)(63)로 유입된 후 전열관(20)의 제2,3수열로(22)(23)를 경유하여 환수부(70)의 제1,2환수로(71)(72) 및 제1수열로(21)를 경유하여 급수부(60)의 제1급수로(61)로 유입된다.

따라서 상기 급수부(60)의 제1급수로(61) 하단의 수열유체 입수관(64)을 통해 유입된 수열유체는 상기한 홀수층과 짝수층 전열관(20) 내부를 따라 유동하는 흐름을 반복적으로 실시하면서 열교환을 거쳐 제1급수로(61) 상단의 수열유체 출수관(65)을 통해 외부로 출수될 수 있게 된다.

이러한 본 발명의 수열유체는 삼유로 이상의 유로를 상향 역순환하면서 압력손실에 따른 사수역의 발생을 근본적으로 방지하므로써 전열관(20)의 전영역을 유효전열면적화시켜 전열효율을 보다 극대화시킬 수 있게 된다.

한편, 도 14는 본 발명 급수부(60a)의 다른 실시예로서 수열유체가 사유로를 상향 역순환하도록 하는 것으로, 중앙에 다단 형성된 제1급수로(61)의 양측에 다수의 제2,3급수로(62)(63)가 형성되고 상기 제1급수로(61) 및 제3급수로(63)의 상,하단부와 인접되게 복합급수로(66)가 형성되며 상기 복합급수로(66)의 상,하단에 수열유체의 입,출수를 위한 수열유체 입,출수관(64)(65)이 일체로 설치된다.

상기한 급수부(60a)에 의한 수열유체의 흐름은 도 15 내지 도 16과 같이 홀수층 전열관(20)의 내부를 경유하는 수열유체의 경우 급수부(60a)의 복합급수로(66) 또는 제3급수로(63)로 유입된 후 전열관(20)의 제3수열로(23) 및 환수부(70)의 제2환수로(72), 제1수열로(21)를 경유하여 제1급수로(61)로 유입되고 상기 제1급수로(61)로 유입된 수열유체는 인접된 다른 제1수열로(21) 및 환수부(70)의 제1환수로(71), 제2수열로(22)를 경유하여 제2급수로(62)로 유입된다.

또한 짝수층 전열관(20)의 내부를 경유하는 수열유체는 급수부(60a)의 제2급수로(62)로 유입된 후 전열관(20)의 제2수열로(22) 및 환수부(70)의 제1환수로(71), 제1수열로(21)를 경유하여 제1급수로(61)로 유입되고 상기 제1급수로(61)로 유입된 수열유체는 인접된 다른 제1수열로(21) 및 환수부(70)의 제2환수로(72), 제3수열로(23)를 경유하여 제3급수로(63) 및 복합급수로(66)로 유입된다.

그리고, 도 17 내지 도 20은 본 발명의 또 다른 실시예로서 홀수개의 분할유로를 갖는 홀수개의 제1,2,3전열부(10)(10a)(10b)를 구비한 다단 판형 폐수 열교환기(1a)에 관한 것으로, 양측에 입설된 한쌍의 고정판(12) 사이에 복수개로 등분되게 격판(13)이 설치되고 상기 고정판(12)과 격판(13) 사이에는 홀수개의 제1,2,3전열부(10)(10a)(10b)가 각각 설치되는 한편, 상기 제1,2,3전열부(10)(10a)(10b)로 유입되는 방열유체는 동일한 방향으로 정순환하면서 열교환작용을 수행한다.

즉 각각의 제1,2,3전열부(10)(10a)(10b)는 모두 방열유체유입로(41) 및 유도격판(30), 유도받이(51)가 상반되게 설치되지 않고 동일한 위치에 설치되어 제1,2,3전열부(10)(10a)(10b)로 등분할 유입되는 방열유체는 동일한 방향으로 정순환될 수 있게 된다.

결과적으로, 본 발명은 전열관(20)의 전체적인 길이에 따라 전열부의 갯수를 다수로 등분할 수 있으며, 다만 전열부가 짝수개일 경우에는 방열유체가 역순환방식을 취하는 반면 상기 전열부가 홀수개일 경우에는 방열유체가 정순환방식을 취하는 것으로, 본 발명에서는 상기 전열부가 두개,세개로 실시되었지만 반드시 이에 한정되지 않고 다양한 갯수로 실시할 수 있으며 상기 전열부의 갯수를 본 발명과 달리 실시하는 것만으로는 본 발명의 범주를 벗어날 수 없게 된다.

본 발명은 각종 방열유체가 보유하는 배에너지원을 회수하여 급수예열 및 예냉원으로 재사용하므로써 가열 및 냉각에 따른 소비에너지를 절약하여 생산원가를 절감함은 물론 환경공해물질의 배출량을 획기적으로 줄일 수 있게 된다.

또한, 세부적인 효과로 전열관을 흐르는 수열유체가 삼유로 이상의 유로에서 상향 역순환되므로써 압력손실에 따른 사수역의 생성을 방지하여 전열효율을 획기적으로 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 전열관의 외측을 흐르는 방열유체가 다수로 등분할된 방열유로에서 하향 역순환되므로써 사수역이 생성됨을 방지함은 물론 하단부에 설치된 유도받이에 의해 침전물이 축적되는 일이 없어 전열효율이 획기적으로 향상되는 효과를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명 역순환식 폐수 열교환기의 일실시예 분해사시도

도 2는 본 발명 제1,2전열부의 분해사시도

도 3은 본 발명의 내부구조를 나타낸 정단면도

도 4는 본 발명의 내부구조를 나타낸 측단면도로서,

(가)는 제2전열부의 측단면도

(나)는 제1전열부의 측단면도

도 5는 본 발명 제1,2 상부유도판의 방열유체 흐름 평단면도

도 6은 본 발명 짝수층 전열관의 방열유체 흐름 평단면도

도 7은 본 발명 홀수층 전열관의 방열유체 흐름 평단면도

도 8은 본 발명 제1,2 하부유도판의 방열유체 흐름 평단면도

도 9는 본 발명 일실시예 급수부의 사시도

도 10은 본 발명 홀수층 전열관의 수열유체 흐름 평단면도

도 11은 본 발명 짝수층 전열관의 수열유체 흐름 평단면도

도 12는 본 발명 하부유도판과 유도받이의 분해사시도

도 13은 본 발명 전열관의 분리사시도

도 14는 본 발명 다른 실시예 급수부의 사시도

도 15는 본 발명 다른 실시예의 급수부가 적용된 홀수층 전열관의 수열유체 흐름 평단면도

도 16은 본 발명 다른 실시예의 급수부가 적용된 짝수층 전열관의 수열유체 흐름 평단면도

도 17은 본 발명 다른 실시예인 정순환식 폐수 열교환기 상부유도판의 방열유체 흐름 평단면도

도 18은 본 발명 다른 실시예 짝수층 전열관의 방열유체 흐름 평단면도

도 19는 본 발명 다른 실시예 홀수층 전열관의 방열유체 흐름 평단면도

도 20은 본 발명 다른 실시예 하부유도판의 방열유체 흐름 평단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10: 제1전열부 10a: 제2전열부

10b: 제3전열부 12: 고정판

13: 격판 17: 방열유체 유입관

20: 전열관 21: 제1수열로

22: 제2수열로 23: 제3수열로

24,24a: 방열유로 30: 유도격판

40: 제1 상부유도판 40a: 제2 상부유도판

41: 방열유체유입로 42,52: 분산부재

50: 제1 하부유도판 50a: 제2 하부유도판

51: 유도받이 53: 드레인관

54: 출구관 60,60a: 급수부

61: 제1급수로 62: 제2급수로

63: 제3급수로 66: 복합급수로

70: 환수부

Claims

양측에 입설된 한쌍의 고정판(12) 사이에 복수개로 등분되게 격판(13)이 설치되고 고정판(12)과 격판(13) 사이 상부 및 전,후면부에 상판(14) 및 전,후면판(15)(16)이 연설되며 각각의 상판(14)에는 방열유체 유입관(17)이 설치된 짝수개의 제1,2전열부(10)(10a)와;

상기 고정판(12) 및 격판(13)에 형성된 다수의 전열관삽입홈(11)을 관통하여 다단 설치되고 중앙에 형성된 한쌍의 제1수열로(21) 양측에 제2,3수열로(22)(23)가 연설된 사각체 다수의 전열관(20)과;

상기 제1,2전열부(10)(10a)의 전열관(20) 양측에 상,하 교대로 반복되게 설치되어 방열유로를 회류되게 안내하고 상부면에 에어핀홀(31)이 형성된 다수개의 유도측판(30)과;

상기 제1,2전열부(10)(10a)의 최상측 전열관(20) 상부에 배치되고 전,후면판(15)(16)과 일정거리 이격된 방열유체유입로(41)가 상반된 위치에 형성되며 방열유체유입로(41)에 인접한 상부면 중앙에 방열유체를 분산시키는 분산부재(42)가 설치된 제1,2 상부유도판(40)(40a)과;

상기 제1,2전열부(10)(10a)의 최하측 전열관(20) 하부에 배치되고 전,후 상반된 위치에 유도받이(51)가 일체로 설치되며 유도받이(51)에 인접한 상부면 중앙에 방열유체를 분산시키는 분산부재(52)가 설치된 제1,2 하부유도판(50)(50a)과;

상기 고정판(12)의 일측에 일체로 설치되고 중앙에 전열관(20)과 연통된 다수의 제1급수로(61)가 다단으로 형성되며 제1급수로(61)의 양측에 다수의 제2,3급수로(62)(63)가 다단으로 형성된 급수부(60)(60a)와;

상기 급수부(60)(60a) 타측 고정판(12)의 일측에 일체로 설치되고 전열관(20)과 연통된 다수의 제1,2환수로(71)(72)가 다단으로 형성된 환수부(70)로 이루어진 것을 특징으로 하는 다단 판형 폐수 열교환기.
청구항 1에 있어서,

제1,2전열부(10)(10a)의 최상측 전열관(20) 일측에 설치된 유도측판(30)은 방열유체유입로(41)의 하측에 배치되고 유도측판(30)의 타측에는 회류로(25)(25a)가 형성되는 한편, 상기 제1,2전열부(10)(10a)로 유입된 방열유체는 각각 상반된 방향으로 유동하는 역순환방식으로 구성된 것을 특징으로 하는 다단 판형 폐수 열교환기.
청구항 1에 있어서,

유도받이(51)의 하측에는 드레인관(53)이 수평상으로 연결되고, 상기 드레인관(53)의 소정위치에는 방열유체 및 침전물이 동시배출되는 출구관(54)이 일체화 직립설치된 것을 특징으로 하는 다단 판형 폐수 열교환기.
청구항 1에 있어서,

홀수층 전열관(20)의 내부를 경유하는 수열유체는 급수부(60)의 제1급수로(61)로 유입된 후 전열관(20)의 제1수열로(21)를 경유하여 환수부(70)의 제1,2환수로(71)(72) 및 제2,3수열로(22)(23)를 경유하여 급수부(60)의 제2,3급수로(62)(63)로 유입되는 한편,

짝수층 전열관(20)의 내부를 경유하는 수열유체는 급수부(60)의 제2,3급수로(62)(63)로 유입된 후 전열관(20)의 제2,3수열로(22)(23)를 경유하여 환수부(70)의 제1,2환수로(71)(72) 및 제1수열로(21)를 경유하여 급수부(60)의 제1급수로(61)로 유입되는 과정을 반복적으로 실시하면서 상기 급수부(60)의 제1급수로(61) 하단의 수열유체 입수관(64)을 통해 유입된 수열유체가 열교환을 거쳐 제1급수로(61) 상단의 수열유체 출수관(65)을 통해 출수되는 것을 특징으로 하는 다단 판형 폐수 열교환기.
청구항 1에 있어서,

급수부(60a)는 제1급수로(61) 및 제3급수로(63)의 상,하단부와 인접되게 한쌍의 복합급수로(66)가 형성되고, 상기 복합급수로(66)의 상,하단에 수열유체 입,출수관(64)(65)이 형성된 것을 특징으로 하는 다단 판형 폐수 열교환기.
청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,

홀수층 전열관(20)의 내부를 경유하는 수열유체는 급수부(60a)의 복합급수로(66) 또는 제3급수로(63)로 유입된 후 전열관(20)의 제3수열로(23) 및 환수부(70)의 제2환수로(72), 제1수열로(21)를 경유하여 제1급수로(61)로 유입되고 상기 제1급수로(61)로 유입된 수열유체는 인접된 다른 제1수열로(21) 및 환수부(70)의 제1환수로(71), 제2수열로(22)를 경유하여 제2급수로(62)로 유입되는 한편,

짝수층 전열관(20)의 내부를 경유하는 수열유체는 급수부(60a)의 제2급수로(62)로 유입된 후 전열관(20)의 제2수열로(22) 및 환수부(70)의 제1환수로(71), 제1수열로(21)를 경유하여 제1급수로(61)로 유입되고 상기 제1급수로(61)로 유입된 수열유체는 인접된 다른 제1수열로(21) 및 환수부(70)의 제2환수로(72), 제3수열로(23)를 경유하여 제3급수로(63) 및 복합급수로(66)로 유입되는 것을 특징으로 하는 다단 판형 폐수 열교환기.
청구항 1에 있어서,

양측에 입설된 한쌍의 고정판(12) 사이에 복수개로 등분되게 격판(13)이 설치되고 상기 고정판(12)과 격판(13) 사이에 홀수개의 제1,2,3전열부(10)(10a)(10b)가 설치되는 한편, 상기 각각의 제1,2,3전열부(10)(10a)(10b)로 유입된 방열유체는 동일한 방향으로 유동하는 정순환방식으로 구성된 것을 특징으로 하는 다단 판형 폐수 열교환기.