KR20060087356A - 열교환기 및 이를 채용한 스팀/온수 공급시스템 - Google Patents

Abstract

개시된 열교환기는, 저온의 제1유체가 유입/배출되는 제1유입구와 제1배출구가 마련된 용기와, 용기 내에 설치되어 그 내부로 고온의 제2, 제3유체가 각각 흐르는 제1, 제2튜브를 포함하여, 제1유입구를 통하여 용기 내로 유입된 제1유체가 제1, 제2튜브와 접촉되면서 제2, 제3유체와의 열교환에 의하여 온도가 상승되어 제1배출구로 배출되는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기 및 이를 채용한 스팀/온수 공급시스템{Heat exchanging apparatus and steam/hot-water supplying system using the same}

도 1은 본 발명에 따른 열교환기의 일 실시예의 구성도.

도 2는 제1튜브의 일 예를 도시한 사시도.

도 3은 제2튜브의 일 예를 도시한 사시도.

도 4는 제1튜브의 다른 예를 도시한 사시도.

도 5는 제1튜브의 또 다른 예를 도시한 사시도.

도 6은 유동가이드부재의 일 예를 도시한 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 열교환기의 다른 실시예의 구성도.

도 8은 본 발명에 따른 스팀/온수 공급시스템의 일 실시예를 도시한 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10......용기 11......제1유입구

12......제1배출구 13, 14......상/하부커버

15......몸체 20.....제1튜브

21, 22, 23......제1방열부 24, 25......제1연결부

31, 32, 33......제2방열부 34, 35......제2연결부

30......제2튜브 41, 42......제2유입/배출구

43, 44......제3유입/배출구 50......유동가이드부재

60......펌프 100, 110a......열교환기

101......스팀보일러 102......방열기

103......온수보일러 104......분배배관

105......온수탱크 F1......제1유체

F2......제2유체 F3......제3유체

본 발명은 고온의 폐열을 회수하기 위한 열교환기 및 이를 채용한 스팀/온수 공급시스템에 관한 것이다.

응축수로 버려지는 스팀의 폐열 또는 기타 폐연소열로부터 에너지를 회수하기 위한 다양한 형태의 열교환기가 제안되어 있다. 열교환기는 폐에너지를 회수하기 위한 것인만큼 에너지를 회수하기 위하여는 최소한의 에너지가 소요되는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기한 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 저비용으로 제조가능하고 에너지 회수에 소요되는 에너지를 최소화할 수 있도록 개선된 열교환기 및 이를 채용한 스팀/온수 공급시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열교환기는, 저온의 제1유체가 유입/배출되는 제1유입구와 제1배출구가 마련된 용기; 상기 용기 내에 설치되어 그 내부로 고온의 제2, 제3유체가 각각 흐르는 제1, 제2튜브;를 포함하여, 상기 제1유입구를 통하여 상기 용기 내로 유입된 제1유체가 상기 제1, 제2튜브와 접촉되면서 제2, 제3유체와의 열교환에 의하여 온도가 상승되어 상기 제1배출구로 배출되는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스팀/온수 공급시스템은, 스팀을 발생시키는 스팀보일러; 상기 스팀의 열을 방출하는 열방출기; 상기 스팀 및 상기 열방출기를 거친 폐스팀의 폐열을 이용하여 온수를 공급하는 열교환기를 포함하는 스팀/온수 공급시스템에 있어서, 상기 열교환기는, 직수가 유입/배출되는 제1유입구와 제1배출구가 마련된 용기; 상기 용기 내에 설치되어 그 내부로 상기 폐스팀과 스팀이 각각 흐르는 제1, 제2튜브;를 포함하여, 상기 제1유입구로 유입된 직수는 상기 폐스팀 및 스팀과의 열교환에 의하여 온수가 되어 상기 제1배출구로 배출되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예로서, 상기 제1튜브는, 상기 제1유체(직수)의 흐름방향으로 상호 이격되어 상기 제1유체(직수)와 교차되는 복수의 제1방열부와, 상기 복수의 제2방열부를 순차적으로 연결하는 복수의 제1연결부를 구비한다.

일 실시예로서, 상기 제2튜브는, 상기 제1유체(직수)의 흐름방향으로 상호 이격되어 상기 제1유체(직수)와 교차되는 복수의 제2방열부와, 상기 복수의 제2방열부를 순차적으로 연결하는 복수의 제2연결부를 구비하며, 상기 복수의 제1, 제2 방열부는 서로 교번으로 설치된다.

일 실시예로서, 상기 제2튜브는 상기 제1튜브의 외곽을 감싸는 형태이다.

일 실시예로서, 상기 열교환기는 상기 제1유체(직수)가 상기 용기 내에서 지그재그 형태로 흐르도록 하여 상기 제1, 제2튜브와의 접촉시간을 연장하는 복수의 유동가이드부재;를 더 구비한다.

일 실시예로서, 상기 스팀/온수공급시스템은, 온수를 발생시키는 온수보일러;를 더 구비하며, 상기 온수보일러와 상기 열교환기는 소정 유량의 온수를 발생시키기 위하여 상호 보완적으로 작동된다.

이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환기(100)의 일 실시예를 도시한 구성도이며, 도 2와 도 3은 각각 제1, 제2튜브를 상세히 도시한 사시도이다. 도 1, 도 2, 도 3을 보면, 용기(10) 내부에 제1, 제2튜브(20)(30)가 설치된다. 용기(10)의 내부로는 제1유체(F1)가 흐른다. 이를 위하여 용기(10)에는 제1유입구(11)와 제1배출구(12)가 마련된다. 본 실시예에서는 용기(10)는 몸체(15)와, 각각 몸체(15)의 하부와 상부를 덮는 돔형의 상/하부커버(13)(14)를 포함한다. 제1유입구(11)는 하부커버(13)에, 제1배출구(12)는 상부커버(14)에 마련된다. 제1, 제2튜브(20)(30)의 내부로는 제2, 제3유체(F2)(F3)가 각각 흐른다. 용기(10)에는 제1튜브(20)의 제1, 제2단부(28)(29), 제2튜브(30)의 제1, 제2단부(38)(38)각각 연결되는 제2유입/배출구(41)(42) 및 제3유입/배출구(43)(44)가 마련된다. 제1유체(F1)와 제2, 제3유체 (F2)(F3)의 흐름방향은 서로 반대방향인 것이 바람직하다.

일 실시예로서, 용기(10)는 스테인레스 강재로 제작된다. 제1, 제2튜브(20)(30)는 용기(10)와 동일한 스테인레스 파이프 또는 동파이프 또는 양호한 열전달율을 갖는 적절한 재료로 제작된다. 펌프(펌핑수단)(60)는 제1유입구(11)를 통하여 제1유체(F1)를 공급한다. 도면에 도시되지는 않았지만 제2, 제3유체(F2)를 펌핑하기 위한 펌프가 더 구비될 수도 있다. 또한, 펌핑수단으로서 주펌프와 예비용 펌프를 구비하는 것이 바람직하다.

제1튜브(20)는 제1유체(F1)와 제2유체(F2)의 열교환면적을 증가시키기 위하여 제1유체(F1)의 흐름방향으로 서로 소정 간격 이격되며, 제1유체(F1)와 교차되는 복수의 제1방열부(21)(22)(23)를 구비한다. 이들 제1방열부(21)(22)(23)는 연결부(24)(25)에 의하여 순차적으로 연결된다. 도 2를 보면, 사각 나선형태의 제1방열부(21)(22)(23)를 구비한 제1튜브(20)가 도시되어 있다. 또한, 제1방열부(21)(22)(23)는 도 4에 도시된 바와 같은 지그재그 형태, 도면으로 도시되지는 않았지만 오각형, 육각형 등 다양한 형태로 제작될 수 있다. 제1방열부(21)(22)(23)는 도 5에 도시된 바와 같은 제조의 편의성을 위하여 원형 나선형태로 제조될 수도 있다. 본 실시예의 제1튜브(20)는 3개의 제1방열부(21)(22)(23)를 구비하나 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 열교환기(100) 전체의 크기나 충분한 열교환면적을 확보하기 위하여 복수의 제1방열부를 구비할 수 있다.

본 실시예의 제2튜브(30)는 제1유체(F1)의 흐름경로를 확보하기 위하여 제1튜브(20)의 외곽을 감싸는 형태이다. 일 예로서, 제2튜브(30)는 도 3에 도시된 바 와 같은 원형 나선형태일 수 있다. 제1방열부(21)(22)(23) 사이의 공간과 제1, 제2튜브(20)(30) 사이의 공간은 제1유체(F1)가 제2, 제3유체(F2)(F3)와 열교환이 수행되는 공간인 동시에 제1유체(F1)의 흐름경로가 된다.

제1유체(F1)는 저온유체이며, 제2, 제3유체(F2)(F3)는 고온유체이다. 제1유체(F1)는 직수(raw water)등의 액체이거나 공기 등의 기체일 수 있다. 제2, 제3유체(F2)(F3)는 물 등의 액체, 스팀, 폐스팀, 연료의 폐연소열을 함유한 공기 등의 기체일 수 있다. 제2, 제3유체(F2)(F3)는 각각 주열원과 보조열원일 수 있으며, 그 반대로 가능하다. 제1유체(F1)와 제2, 제3유체(F2)(F3)가 서로 교차되어 이동되는 동안에 제1유체(F1)는 제2, 제3유체(F2)(F3)가 흐르는 제1, 제2튜브(20)(30)와 접촉된다. 제1유체(F1)와 제2, 제3유체(F2)(F3) 사이에는 열교환이 일어난다. 제1방열부(21)(22)(23)는 제1유체(F1)와 제2, 제3유체(F2)(F3)와의 열교환 시간 및 면적을 증가시킨다.

제1튜브(20)의 제1단부(28)에서 제2단부(29)로 갈수록 제2유체(F2)의 온도는 낮아지므로, 제2유체(F2)는 자연스럽게 제1단부(21)에서 제2단부(22)로 하강된다. 또, 제2튜브(30)의 제1단부(38)에서 제2단부(39)로 갈수록 제3유체(F3)의 온도는 낮아지므로, 제3유체(F3)는 자연스럽게 제1단부(38)에서 제2단부(39)로 하강된다. 제1유입구(11)에서 제1배출구(12) 쪽으로 갈수록 제1유체(F1)의 온도는 올라가므로, 제1유체(F1)는 자연스럽게 제1유입구(11)에서 제1배출구(12)로 상승하려는 경향을 가진다. 제1유체(F1)와 제2유체(F2) 사이의 온도차이가 작을수록 열교환 효율은 높아진다. 따라서, 제2, 제3유체(F2)(F3)의 흐름방향은 제1유체(F1)의 흐름방향 과 반대방향인 것이 바람직하다.

용기(10) 내에는 유동가이드부재(50)가 더 구비될 수 있다. 유동가이드부재(50)는 제1유체(F1)가 용기(10) 내에서 지그재그 형태로 흐르도록 함으로써 제1유체(F1)와 제2, 제3유체(F2)(F3)와의 열교환시간을 연장하기 위한 것이다. 유동가이드부재(50)는 도 6에 도시된 바와 같이, 관통부(51)를 갖는 판형태일 수 있다. 복수의 유동가이드부재(50)는 관통부(51)가 서로 어긋나도록 제1유체(F1)의 흐름방향으로 설치된다. 도면으로 자세히 도시되지는 않았지만, 복수의 유동가이드부재(50)는 제1방열부(21)(22)(23)에 지지될 수 있다.

도 7은 열교환기의 다른 실시예를 도시한 구성도이다. 제2튜브(30)는, 도 2, 4, 5에 도시된 바와 같이, 제1유체(F1)와 제2유체(F2)의 열교환면적을 증가시키기 위하여 제1유체(F1)의 흐름방향으로 서로 소정 간격 이격되며,제1유체(F1)와 교차되는 복수의 제2방열부(31)(32)(33)를 구비할 수 있다. 이들 제2방열부(31)(32)(33)는 연결부(34)(35)에 의하여 순차적으로 연결된다. 이 경우에, 복수의 제1방열부(21)(22)(23)와 제2방열부(31)(32)(33)는 도 7에 도시된 바와 같이, 서로 교번으로 설치될 수 있다. 제1, 제2방열부는 반드시 하나씩 교번으로 설치되어야 하는 것은 아니며, 최대의 열교환 효울을 얻을 수 있도록 적절한 조합으로 설치될 수 있다. 또한, 용기(10)내에는 제1유체(F1)가 용기(10) 내에서 지그재그 형태로 흐르도록 함으로써 제1유체(F1)와 제2, 제3유체(F2)(F3)와의 열교환시간을 연장하기 위한 유동가이드부재(50)가 설치될 수 있다.

도 8은 제2튜브(30)의 일 변형예를 도시한 사시도로서, 제1튜브(20)를 감싸 는 형태의 외주부(37)와, 제1유체(F1)의 흐름방향으로 상호 이격된 복수의 제2방열부(31)(32)를 구비한다. 이와 같은 형태의 제2튜브(30)를 채용한 열교환기(100b)의 또다른 실시예가 도 9에 도시되어 있다. 도 9를 보면, 제1튜브(20)는 제2튜브(30)의 외주부(37)의 내측에 위치되고, 제2튜브(30)의 복수의 제2방열부(31)(32)는 제1튜브(20)의 복수의방열부(21)(22)(23)와 교번으로 위치된다. 또한, 용기(10)내에는 제1유체(F1)가 용기(10) 내에서 지그재그 형태로 흐르도록 함으로써 제1유체(F1)와 제2, 제3유체(F2)(F3)와의 열교환시간을 연장하기 위한 유동가이드부재(50)가 설치될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 제1유체(F1)와 제2, 제3유체(F2)(F3)와의 열교환면적을 늘여서 높은 열교환효율을 실현할 수 있다.

도면으로 도시되지는 않았지만, 용기(10)에는 용기(10) 내부의 제1유체(F1)의 온도를 검출하는 온도센서(미도시)가 설치될 수 있다. 초기에, 온도센서에 의하여 검출된 제1유체(F1)의 온도는 설정된 온도보다 낮을 것이므로, 제어부(미도시)는 펌프(60)를 정지시킨다. 이 상태에서, 용기(10) 내에서는 제1유체(F1)와 제2유체(F2)와의 지속적인 열교환이 일어나서, 제1유체(F1)의 온도가 올라간다. 지그재그 형태 또는 다각형 나선형태의 제1방열부(21)(22)(23)는 제2유체(F2)와 제1유체(F1)와의 열교환 시간과 면적을 연장하여 효과적인 열교환이 가능하게 한다. 또한, 제1유체(F1)와 제2, 제3유체(F2)(F3)가 서로 반대방향으로 흐름으로써 제1유체(F1)는 자연스럽게 제1유입구(11)로부터 제1배출구(12)로 상승되고, 제2, 제3유체(F2)는 각각 제1단부(28)(38)로부터 제2단부(29)(39)로 자연스럽게 하강된다. 제어부는 온도센서에 의하여 검출된 제1유체(F1)의 온도가 미리 설정된 온도에 도달되면 펌 프(60)를 작동시킨다. 그러면, 펌프(60)의 펌핑압력에 의하여 저온의 제1유체(F1)가 용기(10)로 유입되고 용기(10)의 고온의 제1유체(F1)는 제1배출구(12)를 통하여 배출된다. 일단, 용기(10)의 제1유체(F1)의 온도가 설정된 온도에 도달되면, 펌프(60)는 제2, 제3유체(F2)(F3)에 의하여 공급되는 열에너지와 균형을 이루는 일정한 유량으로 제1유체(F1)를 지속적으로 용기(10)로 공급한다. 그러면, 소정 온도를 갖는 일정한 유량의 제1유체(F1)가 지속적으로 제1배출구(12)를 통하여 배출된다.

이와 같이 본 실시예에 따른 열교환기(100)는 복수의 고온유체로부터 열을 회수할 수 있도록 된 것으로서, 그 구성이 매우 단순하다. 제1, 제2튜브(20)(30)로 유입된 제2, 제3유체(F2)(F3)는 다단계의 제1방열부(21)(22)(23)와 제2방열부(31)(32)(33)를 통하여 이동되면서 제1유체(F1)와 열교환을 하므로 높은 효율의 열교환이 가능하다. 제2튜브(30)를 제1튜브(20)를 감싸는 형태로 설치함으로써 제1유체(F1)의 유동경로를 확보할 수 있다. 유동가이드부재(50)를 구비함으로써 제2튜브(30)를 제1튜브(20)를 감싸는 형태로 설치하는 경우에 제1유체(F1)의 흐름방향을 제2튜브(30) 쪽으로도 향하도록 하는 한편, 제1튜브(20)와의 열교환시간을 연장하여 열교환효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 제1, 제2방열부를 각각 구비하는 제1, 제2튜브(20)(30)를 채용하는 경우에도 유동가이드부재(50)를 설치하여 제1우체(F1)와 제2, 제3유체(F2)(F3)와의 열교환효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 본 실시예의 열교환기(100)에 따르면, 커버(13)(14)를 분리하면 열교환기(100) 내부 청소 및 제1, 제2튜브(20)(30)의 교환이 가능하여 유지, 보수성도 매우 우수하다.

도 10은 도 1, 도 7, 도 9에 도시된 열교환기(100, 100a, 100b)를 채용한 스 팀/온수 공급시스템의 일 실시예를 도시한 구성도이다. 도 6을 보면, 온수를 공급하는 온수보일러(103)와 스팀을 공급하는 스팀 보일러(101)가 개시되어 있다. 온수보일러(103)는 온수를 발생시킨다. 스팀보일러(101)는 스팀을 발생시킨다. 스팀은 방열기(102)를 통과하면서 열을 방출한다.

방열기(102)를 통과한 폐스팀은 잠열을 포함한 많은 에너지를 함유한다. 폐스팀은 단지 기체상태만을 의미하는 것은 아니며, 방열기(102)를 통과한 후의 폐열을 포함한 유체를 의미한다. 다시말하면, 폐스팀은 기체상태 또는 응축수상태 또는 이 둘이 혼합된 상태일 수 있다.

본 실시예에 따른 스팀/온수 공급시스템은 폐스팀의 에너지를 회수하여 온수를 공급하기 위한 열교환기(100, 100a, 100b)를 구비한다. 예를 들면, 찜질방, 황토방, 사우나 등의 폐스팀의 온도는 약 130℃정도이며, 온수의 온도는 약 85℃정도이다. 이하, 도1 내지 도 8을 참조하면서 본 실시예에 따른 스팀/온수 공급시스템의 작용효과를 설명한다.

폐스팀은 제2유입구(41)를 통하여 제1튜브(20)로 유입된다. 분배배관(104)을 통하여 스팀은 제3유입구(43)를 제2튜브(30)로 유입된다. 펌프(60)는 제1유입구(11)를 통하여 용기(10)로 직수를 공급한다. 여기서 직수는 말그대로의 raw water일 수도 있으며, 온수탱크(105)에 저장되는 온수이거나 raw water와 온수가 포함된 것일 수도 있다. 직수와 스팀/폐스팀이 서로 교차되어 이동되는 동안에 스팀/폐스팀과 직수 사이에 열교환이 일어난다. 직수와 스팀/폐스팀 사이의 온도차이가 작을수록 열교환 효율은 높아지므로 직수와 스팀/폐스팀의 흐름방향은 서로 반대방향인 것이 바람직하다. 제1, 제2튜브(20)(30)를 통과한 스팀/폐스팀은 저온의 폐스팀 또는 응축수의 형태로 제2, 제3배출구(42)(44)를 통하여 배출된다. 제1유입구(11)에서 제1배출구(12) 쪽으로 갈수록 직수의 온도는 올라가므로, 직수는 온수가 되어 자연스럽게 제1유입구(11)에서 제1배출구(12)로 상승된다.

용지(10) 내의 온도를 검출하는 온도센서(미도시)를 더 구비하는 경우에는, 용기(10)의 온수의 온도가 미리 설정된 온도보다 낮으면 제어부(미도시)는 펌프(60)의 작동을 정지시킨다. 이 상태에서 용기(10) 내에서는 온수와 폐스팀과의 지속적인 열교환이 일어나서 온수의 온도가 상승된다. 제어부는 온도센서에 의하여 검출된 온수의 온도가 미리 설정된 온도에 도달되면 펌프(60)를 작동시킨다. 그러면, 펌프(60)의 펌핑압력에 의하여 직수가 용기(10)내로 유입되고 용기(10)의 온수는 제1배출구(12)를 통하여 배출된다. 일단, 용기(10)의 온수의 온도가 설정된 온도에 도달되면, 펌프(60)는 스팀/폐스팀에 의하여 공급되는 열에너지와 균형을 이루는 일정한 유량으로 직수를 지속적으로 용기(10)로 공급한다. 그러면, 소정 온도를 갖는 일정한 유량의 온수가 지속적으로 제1배출구(12)를 통하여 배출된다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 스팀/온수공급시스템에 따르면, 폐스팀의 에너지를 회수하여 온수를 공급하기 때문에 에너지 이용효율을 높일 수 있다. 또한, 제1방열부(21)(22)(23)와 제2방열부(31)(32)(33)를 구비함으로써 열교환면적을 증가시킬 수 있다. 일반적으로 자동으로 운전되는 스팀/온수공급시스템에서는 관로 내의 유체의 압력을 적정 수준으로 유지하게 된다. 특히, 스팀 보일러(101)는 열교환기(100 또는 100a)와 연결되어 있기 때문에 열교환기(100)에서 스팀/폐스팀의 압력 이 과도하게 저하되면 관로 내의 압력을 적정수준으로 유지하기 위하여 지속적으로 작동되게 된다. 이와 같이, 스팀 보일러(101)가 불필요하게 작동되면 폐열을 회수하기 위한 비용이 증가되기 때문에 열회수효율이 낮아진다. 본 발명에 따른 열교환기(100)를 구비한 스팀/온수공급시스템에 따르면, 폐스팀과 스팀을 각각 제1, 제2튜브(20)(30)로 통과시킴으로써 폐스팀과 스팀의 급격한 팽창을 방지하여 관로압력을 적절한 수준으로 유지하는데 도움이 된다. 따라서, 스팀/온수공급시스템이 매우 좋은 효율로 운전된다.

일 예로서, 열교환기(100, 100a, 100b)와 온수보일러(103)를 상호 보완적으로 유기적으로 작동시킴으로써 온수 공급에 소요되는 에너지 비용을 대폭 절감할 수 있다. 다시 말하면, 열교환기(100, 100a, 100b)에 의한 온수공급량이 온수의 수요량을 충족시킬 수 있는 동안에는 온수보일러(103)는 작동되지 않는다. 또한, 온수의 수요량이 열교환기(100, 100a, 100b)에 의한 공급량으로 초과하는 경우에는 온수보일러(103)가 그 부족분을 충족시킬 정도만 작동된다. 따라서, 온수보일러(103)의 작동시간을 줄일 수 있다.

더 나아가서는, 스팀/폐스팀의 공급량이 온수의 수요량을 충족시킬 수 있다면, 아예 온수보일러가 없는 스팀/온수공급시스템의 구현이 가능하다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 분배배관(104)에 조절밸브를 마련하여 온수의 수요에 대응하여 분배배관(104)을 통하여 열교환기(100, 100a, 100b)로 공급되는 스팀의 양을 조절함으로써 열교환기(100, 100a, 100b)만으로 온수의 공급이 가능하다. 즉, 폐스팀을 온수공급을 위한 주열원으로 사용하고 스팀을 보조열원으로 사용한다. 물론 그 반 대도 가능하다. 이와 같은 구성에 의하면, 온수보일러(103)를 구비하는 경우에 비하여 스팀/온수공급시스템을 구성하기 위한 비용을 줄일 수 있으며, 매우 높은 열효율을 얻을 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 스팀/온수 공급시스템은 찜질방, 황토방, 사우나 등의 업소용, 건물의 난방 및 온수공급, 산업용 등 다양한 분야에 응용되어 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 열교환기 및 이를 채용한 스팀/온수 공급시스템에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 복수의 고온유체와의 열교환이 가능한 열교환기의 구현이 가능하다.

둘째, 방열부를 채용함으로써 저온유체와 고온유체와의 열교환 시간과 면적을 늘일 수 있어 열회수율을 높일 수 있으며, 관로압력의 급격한 저하를 방지할 수 있다.

셋째, 유동가이드부재를 채용하여 열교환효율을 더욱 향상시킬 수 있으며, 구조가 간단하여 유지, 보수성도 매우 우수하다.

넷째, 스팀/폐스팀의 에너지를 회수하여 온수를 공급하므로 온수보일러의 작동시간을 줄여서 에너지 절감효과를 얻을 수 있으며, 열교환기로 온수보일러를 대체하는 것도 가능하다.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물 론이다.

Claims (17)

1. 저온의 제1유체가 유입/배출되는 제1유입구와 제1배출구가 마련된 용기;

   상기 용기 내에 설치되어 그 내부로 고온의 제2, 제3유체가 각각 흐르는 제1, 제2튜브;를 포함하여,

   상기 제1유입구를 통하여 상기 용기 내로 유입된 제1유체가 상기 제1, 제2튜브와 접촉되면서 제2, 제3유체와의 열교환에 의하여 온도가 상승되어 상기 제1배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1튜브는, 상기 제1유체의 흐름방향으로 상호 이격되어 상기 제1유체와 교차되는 복수의 제1방열부와, 상기 복수의 제2방열부를 순차적으로 연결하는 복수의 제1연결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제2튜브는, 상기 제1유체의 흐름방향으로 상호 이격되어 상기 제1유체와 교차되는 복수의 제2방열부와, 상기 복수의 제2방열부를 순차적으로 연결하는 복수의 제2연결부를 구비하며,

   상기 복수의 제1, 제2방열부는 서로 교번으로 위치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 제1유체가 상기 용기 내에서 지그재그 형태로 흐르도록 하여 상기 제1, 제2튜브와의 접촉시간을 연장하는 복수의 유동가이드부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제2튜브는 상기 제1튜브의 외곽을 감싸는 형태인 것을 특징으로 하는 열교환기.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제2튜브는 상기 제1유체의 흐름방향으로 상호 이격되어 상기 제1유체와 교차되는 복수의 제2방열부와, 상기 복수의 제2방열부를 순차적으로 연결하는 복수의 제2연결부를 구비하며,

   상기 복수의 제1, 제2방열부는 서로 교번으로 위치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
7. 제5항에 있어서,

   상기 제1유체가 상기 용기 내에서 지그재그 형태로 흐르도록 하여 상기 제1, 제2튜브와의 접촉시간을 연장하는 복수의 유동가이드부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
8. 제1항에 있어서,

   용기는 상기 제1, 제2튜브가 설치되는 몸체와, 각각 상기 몸체의 하부와 상부를 덮는 상/하부커버를 포함하며, 상기 제1유입/배출구는 상기 상/하부커버에 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
9. 스팀을 발생시키는 스팀보일러; 상기 스팀의 열을 방출하는 열방출기; 상기 스팀 및 상기 열방출기를 거친 폐스팀의 폐열을 이용하여 온수를 공급하는 열교환기를 포함하는 스팀/온수 공급시스템에 있어서, 상기 열교환기는,

   직수가 유입/배출되는 제1유입구와 제1배출구가 마련된 용기;

   상기 용기 내에 설치되어 그 내부로 상기 폐스팀과 스팀이 각각 흐르는 제1, 제2튜브;를 포함하여,

   상기 제1유입구로 유입된 직수는 상기 폐스팀 및 스팀과의 열교환에 의하여 온수가 되어 상기 제1배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는 스팀/온수 공급시스템.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제1튜브는, 상기 직수의 흐름방향으로 상호 이격되어 상기 직수와 교차 되는 복수의 제1방열부와, 상기 복수의 제2방열부를 순차적으로 연결하는 복수의 제1연결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스팀/온수 공급시스템.
11. 제10항에 있어서,

    상기 제2튜브는, 상기 직수의 흐름방향으로 상호 이격되어 상기 직수와 교차되는 복수의 제2방열부와, 상기 복수의 제2방열부를 순차적으로 연결하는 복수의 제2연결부를 구비하며,

    상기 복수의 제1, 제2방열부는 서로 교번으로 설치되는 것을 특징으로 하는 스팀/온수 공급시스템.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 열교환기는,

    상기 직수가 상기 용기 내에서 지그재그 형태로 흐르도록 하여 상기 제1, 제2튜브와의 접촉시간을 연장하는 복수의 유동가이드부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스팀/온수 공급시스템.
13. 제10항 또는 제11항에 있어서,

    상기 제2튜브는 상기 제1튜브의 외곽을 감싸는 형태인 것을 특징으로 하는 스팀/온수 공급시스템.
14. 제13항에 있어서,

    상기 제2튜브는 상기 제1유체의 흐름방향으로 상호 이격되어 상기 제1유체와 교차되는 복수의 제2방열부와, 상기 복수의 제2방열부를 순차적으로 연결하는 복수의 제2연결부를 구비하며,

    상기 복수의 제1, 제2방열부는 서로 교번으로 위치되는 것을 특징으로 하는 스팀/온수 공급시스템.
15. 제13항에 있어서, 상기 열교환기는,

    상기 직수가 상기 용기 내에서 지그재그 형태로 흐르도록 하여 상기 제1, 제2튜브와의 접촉시간을 연장하는 복수의 유동가이드부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스팀/온수 공급시스템.
16. 제9항에 있어서,

    용기는 상기 제1, 제2튜브가 설치되는 몸체와, 각각 상기 몸체의 하부와 상부를 덮는 상/하부커버를 포함하며, 상기 제1유입/배출구는 상기 상/하부커버에 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 스팀/온수 공급시스템.
17. 제9항에 있어서,

    온수를 발생시키는 온수보일러;를 더 구비하며,

    상기 온수보일러와 상기 열교환기는 소정 유량의 온수를 발생시키기 위하여 상호 보완적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 스팀/온수 공급시스템.

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