KR20140068745A - 폐열회수 장치와 열풍 오븐 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열풍오븐의 폐열 회수장치에 있어서, 핀튜브 히트 파이프를 이용한 열교환 장치를 이용하여 다량의 폐가스에 함유된 열을 회수하여 신규 공급되는 상온의 공기 등과 같은 공정 가스의 가열에 사용함으로써, 열풍오븐에서 사용하는 전력의 소모를 줄이고, 열풍오븐 내부의 온도 균일성을 향상시키며, 신규공급된 공정가스의 승온을 위한 공정 대기 시간을 줄일 수 있도록 한다.

Description

폐열회수 장치와 열풍 오븐 시스템 및 방법{APPARATUS FOR RECOVERING WASTE HEAT AND HOT AIR OVEN SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 LCD 생산 라인에서 다용도로 사용중인 고열의 열풍(hot air)을 이용한 경화 장치인 오븐(oven)의 공정 후 폐가스(waste heat)에 함유된 열을 회수하는 장치에 관한 것으로, LCD 제조 공정중 고분자 수지의 경화에 사용되는 열풍오븐의 폐열 회수 장치에 있어서, 핀 튜브 히트 파이프(pin tube heat pipe)를 이용한 열교환 장치를 이용하여 다량의 폐가스에 함유된 열을 회수하여 신규 공급되는 상온의 공기 등과 같은 공정 가스의 가열에 사용함으로써, 열풍오븐에서 사용하는 전력의 소모를 줄이고, 열풍오븐 내부의 온도 균일성을 향상시키며, 신규공급된 공정가스의 승온을 위한 공정 대기 시간을 줄일 수 있도록 하는 폐열 회수 장치와 열풍 오븐 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 열풍오븐은 경화공정에서 경화대상 물질로 고열의 열풍을 제공하는 장치로 LCD 생산 라인에서 여러 가지 물질의 경화 공정에서 사용될 수 있다.
한편, 위와 같이 LCD 생산 라인에서 사용되는 열풍오븐은 오염을 방지하기 위해서 경화공정에서 사용된 폐가스를 배출하고, 공기 등과 같은 일정 비율 이상의 신규공급 공정가스를 공급받도록 되어 있다.
이때, 열풍오븐에서 배출되는 폐가스의 주요 성분을 살펴보면, 일반적으로, LCD 공정에서 사용되는 포토레지스트(photoresist) 또는 폴리머 복합체의 주성분인 레진(resin)류와 희석제 등의 휘발성분이며 대표적으로 PGMEA 등이 있다.
즉, 열풍오븐에서는 연속적인 공정 및 오븐 내부에 휘발성분의 점착현상으로 인한 공정 불량을 억제하기 위하여 경화공정에서 사용된 폐가스를 배출하고, 공기 등과 같은 일정 비율 이상의 신규공급 공정가스를 공급받게 된다.
이러한, LCD 공정에 사용되는 열풍 오븐의 경우, 위와 같은 신규공급 공정 가스를 경화공정에 사용하기 위해 전기가열장치를 사용하게 되며, 전기가열장치를 이용하여 신규공급 공정 가스로 흡입된 대략 24도 부근의 공기를 공정에 필요한 대략 230도로 승온시키는 예열 과정을 진행한다. 이때, 열풍오븐에서는 이와 같은 신규공급 공정가스의 승온을 위해 시간당 대략 150KWH 정도의 전력을 소모하게 되는데, 이러한 작업이 연속적으로 발생하므로 다량의 전기를 소모하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허번호 10-2006-0067287호 공개일자 2006년 06월 20일에는 열병합 발전 시스템의 제어 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
따라서, 본 발명은 LCD 제조 공정중 고분자 수지의 경화에 사용되는 열풍오븐의 폐열 회수장치에 있어서, 핀튜브 히트 파이프를 이용한 열교환 장치를 이용하여 다량의 폐가스에 함유된 열을 회수하여 신규 공급되는 상온의 공기 등과 같은 공정 가스의 가열에 사용함으로써, 열풍오븐에서 사용하는 전력의 소모를 줄이고, 열풍오븐 내부의 온도 균일성을 향상시키며, 신규공급된 공정가스의 승온을 위한 공정 대기 시간을 줄일 수 있도록 하는 폐열회수 장치와 열풍 오븐 시스템 및 방법를 제공하고자 한다.
상술한 본 발명은 폐열 회수 장치로서, 폐가스와 신규공급 공기가 인입되는 저장 용기와, 상기 저장 용기내 상기 폐가스에 함유된 열을 회수하여 상기 신규공급 공기로 상기 회수된 열을 제공하는 핀 튜브 히트 파이프와, 상기 저장 용기내 상기 핀 튜브 히트 파이프의 중간 지점에 위치하여 상기 저장 용기내 인입된 상기 폐가스와 신규공급 공기가 섞이지 않도록 분리시키는 분리판을 포함한다.
또한, 상기 저장 용기는, 사각형 또는 원통형의 철제로 형성되며, 상기 폐가스와 신규공급 공기가 각각 유입되는 별도의 유입구를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 핀 튜브 히트 파이프는, 원통형 파이프의 형태로 형성되며, 상기 원통형 파이프내 열전달 매체가 삽입되어 밀봉되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 핀 튜브 히트 파이프는, 상기 저장용기내 기설정된 공간에 다수개로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분리판은, 상기 핀 튜브 히트 파이프의 개수에 대응되는 구멍이 형성되며, 각각의 구멍에서 상기 구멍을 관통하는 핀 튜브 히트 파이프와의 체결을 위한 체결수단이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분리판은, 상기 체결수단으로 상기 구멍에 평행 또는 경사형 나사홈을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 핀 튜브 히트 파이프는, 상기 분리판의 각 구멍에 형성되는 체결수단에 체결될 수 있는 대응 체결수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 핀 튜브 히트 파이프는, 상기 대응 체결수단으로 상기 분리판에 연결되기 위한 평행 또는 경사형 나사홈을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구멍은, 상기 핀 튜브 히트 파이프에 형성되는 수평 돌출 날개의 지름보다 큰 지름으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분리판은, 상기 저장 용기의 공간을 두 개로 분리시키며, 상기 분리된 각각의 공간을 밀봉시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 열풍오븐 시스템으로서, 경화 대상 물질로 기설정된 온도로 가열된 열풍을 제공하는 열풍 오븐과, 상기 열풍오픈에서 배출되는 폐가스를 인입하여 상기 폐가스로부터 열을 회수하고, 상기 회수된 열을 이용하여 상기 열풍오븐으로 공급하기 위해 인입된 신규공급 공기를 가열하여 상기 열풍오븐으로 제공하는 폐열회수장치를 포함한다.
또한, 상기 폐열회수 장치는, 상기 폐가스와 신규공급 공기가 인입되는 저장 용기와, 상기 저장 용기내 상기 폐가스에 함유된 열을 회수하여 상기 신규공급 공기로 상기 회수된 열을 제공하는 핀 튜브 히트 파이프와, 상기 저장 용기내 상기 핀 튜브 히트 파이프의 중간 지점에 위치하여 상기 저장 용기내 인입된 상기 폐가스와 신규공급 공기가 섞이지 않도록 분리시키는 분리판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분리판은, 상기 핀 튜브 히트 파이프의 개수에 대응되는 구멍이 형성되며, 각각의 구멍에서 상기 구멍을 관통하는 핀 튜브 히트 파이프와의 체결을 위한 체결수단이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분리판은, 상기 체결수단으로 상기 구멍에 평행 또는 경사형 나사홈을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 핀 튜브 히트 파이프는, 상기 분리판의 각 구멍에 형성되는 체결수단에 체결될 수 있는 대응 체결수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 핀 튜브 히트 파이프는, 상기 대응 체결수단으로 상기 분리판에 연결되기 위한 평행 또는 경사형 나사홈을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구멍은, 상기 핀 튜브 히트 파이프에 형성되는 수평 돌출 날개의 지름보다 큰 지름으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 폐열 회수 방법으로서, 열풍오븐에서 경화 대상 물질에 대해 가열된 공기에 의한 열풍을 제공하는 단계와, 상기 폐열회수 장치에서 상기 열풍 오븐에서 배출되는 폐가스를 인입하여 상기 폐가스로부터 열을 회수하는 단계와, 상기 폐열회수 장치에서 상기 회수된 열을 이용하여 상기 열풍오븐으로 공급하기 위해 인입된 신규공급 공기를 가열하는 단계와, 상기 가열된 신규공급 공기를 상기 열풍오븐으로 제공하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 회수하는 단계에서, 상기 폐가스에 포함된 열은 상기 폐열회수장치의 핀 튜브 히트 파이프에서 회수되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가열하는 단계에서, 상기 신규공급 공기는 상기 핀 튜브 히트 파이프에서 회수된 열을 이용하여 가열되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 핀 튜브 히트 파이프는, 상기 폐열회수장치내 상기 폐가스와 신규공급 공기가 서로 섞이지 않도록 분리된 두 개의 공간을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 두 개의 공간은, 다수의 핀 튜브 히트 파이프가 관통할 수 있는 다수의 구멍이 천공된 분리판을 통해 분리되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 열풍오븐의 폐열 회수장치에 있어서, 핀튜브 히트 파이프를 이용한 열교환 장치를 이용하여 다량의 폐가스에 함유된 열을 회수하여 신규 공급되는 상온의 공기 등과 같은 공정 가스의 가열에 사용함으로써, 열풍오븐에서 사용하는 전력의 소모를 줄이고, 열풍오븐 내부의 온도 균일성을 향상시키며, 신규공급된 공정가스의 승온을 위한 공정 대기 시간을 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐열 회수 장치의 블록 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폐열 회수 장치의 평면도와 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 핀 튜브 히트 파이프의 상세 구조도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분리판의 상세 구조도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 핀 튜브 히트 파이프와 분리판간 체결 구조도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 핀 튜브 히트 파이프의 체결부 구조도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 핀 튜브 히트 파이프와 분리판간 체결 구조도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 핀 튜브 히트 파이프의 체결부 구조도,
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 핀 튜브 히트 파이프와 분리판간 체결 구조도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 폐열 회수 장치를 가지는 열풍오븐 시스템의 상세 블록 구성도,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 폐열 회수에 따른 전력 절감 그래프 예시도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 폐열 회수에 따른 공정 대기 시간 절감 그래프 예시도,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 폐열 회수 장치의 용기 구조도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열풍오븐에 연결되는 폐열회수장치의 구성을 도시한 것이다.
먼저, 열풍오븐(100)은 고열의 열풍을 이용한 경화 장치를 의미하는 것으로, 경화가 필요한 공정에서 대상 물질나 공간으로 기설정된 온도로 가열된 공기 등의 열풍을 제공한다. 이와 같은 열풍오븐(100)은 예를 들어 LCD 생산라인의 경화 공정에서 경화 대상 물질이나 공간으로 고열의 열풍을 제공하는데 사용될 수 있다.
이러한 열풍오븐(100)에서 경화 대상 물질 또는 공간으로의 열풍 제공 후, 배출되는 폐가스의 주요 성분은 예를 들어 LCD 공정에서 사용되는 포토레지스트(photoresist) 또는 폴리머(polymer) 복합체의 주 성분인 레진(resin)류와 희석제 등의 휘발성분이며 대표적으로 PGMEA 등이 있다.
따라서, 열풍오븐(100)은 연속적인 공정 및 오븐 내부에 휘발성분의 점착현상으로 인한 공정 불량을 억제하기 위하여 일정량의 폐가스를 배출하고, 배출된 양 만큼의 신규공급 공기 등의 공정가스를 유입하고 가열하여 열풍을 제공하는 동작을 반복적으로 수행하게 된다.
이때, 위와 같이 열풍오븐(100)으로 새로이 유입되는 공기는 통상 0∼24℃ 범위의 공기로 열풍 발생을 위해서는 열풍오븐(100)에서 110∼250℃로 승온되고, 이를 위해서는 약 100∼150Kwh 범위의 전력이 소모되며, 이러한 작업이 연속적으로 발생하므로 다량의 전기적인 소모가 발생하는 문제점이 있었음은 전술한 바와 같다.
따라서, 본 발명의 열풍오븐(100)에서는 열풍오븐(100)의 전단에 폐열 회수 장치(102)를 연결하는 열풍오븐 시스템을 구성하여, 열풍오븐(100)으로부터 배출되는 폐가스로부터 회수된 열이 열풍오븐(100)으로 새로이 입력되는 신규공급 공기로 제공되어 신규공급 공기를 추가적인 가열공정없이 일정 온도로 미리 가열시켜 열풍오븐(100)에서의 가열공정에서 필요한 전기소모량을 줄일 수 있도록 한다.
다음으로, 폐열 회수 장치(102)는 열풍오븐(100)의 앞단에 위치하여 열풍오븐(100)에서 배출되는 폐가스를 인입하여 폐가스로부터 열을 회수하고, 회수된 열을 이용하여 열풍오븐(100)으로 공급하기 위해 인입되는 신규공급 공기를 가열하여 열풍오븐(100)으로 제공한다.
이와 같은, 폐열 회수 장치(102)는 폐가스와 신규공급 공기가 인입되는 저장 용기(130)와, 저장 용기(130)내 폐가스(100)에 함유된 열을 회수하여 신규공급 공기로 회수된 열을 제공하는 핀 튜브 히트 파이프(pin tube heat pipe)(132)와, 저장 용기(130)내 핀 튜브 히트 파이프(132)의 중간 지점에 위치하여 저장 용기(130)내 인입된 폐가스와 신규공급 공기가 섞이지 않도록 분리시키는 분리판(134)을 포함할 수 있다.
이하, 폐열 회수 장치(102)의 평면도와 정면도를 도시한 도 2를 참조하여 폐열 회수 장치(102)의 각 구성요소에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 핀 튜브 히트 파이프(132)는 도 2에서 보여지는 바와 같이 저장용기(130)내 분리판(134)을 관통하는 다수개의 원통형 파이프로 형성될 수 있다. 이와 같은 핀 튜브 히트 파이프(132)의 내부에는 열전달 매체가 삽입되어, 폐가스의 열에 의해 열전달 매체가 가열되어 기화된 후 상부로 이동하게 되고, 상부로 인입된 차가운 신규공급 공기에게 열을 빼앗기는 경우 다시 액체로 변화하여 폐가스가 존재하는 핀 튜브 히트 파이프(132)의 하부쪽으로 이동하게 되는 방식으로 반복적으로 열교환이 이루어지게 된다.
도 3은 핀 튜브 히트 파이프(132)의 상세 구조를 도시한 것이로, 핀 튜브 히트 파이프(132)는 원통형의 관(300)에 진공작업을 수행하고, 진공상태의 관에 열전달 매체(302)를 삽입하여 형성하며, 이러한 핀 튜브 히트 파이프(132)의 상부와 하부쪽에는 열전달 효율을 높이기 위한 핀날개(304)가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 핀 튜브 히트 파이프(132)에는 분리판(134)과 연결되는 부위에 분리판(134)과의 체결을 위해 체결부(310)가 형성된다. 이와 같은 체결부(310)는 핀날개(304)보다 직경이 크도록 형성되는 상부 날개와 핀날개보다 직경이 작도록 형성되는 하부 날개를 포함할 수있다.
또한, 핀튜브 히트 파이프(132)는 내부의 상 전이에 따른 열교환 효과를 극대화하기 위한 모세관 형성을 위한 그루브 타입(groove type)의 미세구조를 형성할 수 있다. 이때, 핀튜브 히트 파이프(132)의 재질은 구리, 알루미늄, 스테인레스 스틸 등이 사용 가능하며, 폐가스와 신규공급 공정 가스의 혼입을 방지하기 위하여 기존의 적층 구조의 분리판(134)도 사용 가능하나, 일체화된 분리판 구조, 분리판과 핀튜브 히트 파이프의 체결을 위한 다양한 체결부로 구현할 수도 있다. 이러한 체결부는 핀 튜브 히트 파이프와 핀 튜브 히트 파이프가 관통하여 체결되는 분리판에 대응되게 구현될 수 있으며, 예를 들어, 단순 날개형, 나사형(경사진 나사형성 또는 일반 나사 형성), 볼트+너트형도 가능하다.
도 4는 위 언급한 분리판 중 일체화된 분리판(134)의 구조를 도시한 것으로, 도 4에서 보여지는 바와 같이 다수의 핀 튜브 히트 파이프(132)가 관통할 수 있는 다수개의 구멍(400)이 천공된 형태로 제작될 수 있다.
이때, 핀 튜브 히트 파이프(132)를 이와 같은 구멍(400)에 관통시켜 설치하는 경우, 핀 튜브 파이프(132)의 체결부(310)는 도 5에서와 같이 분리판(134)의 구멍(400)의 홈(402)에 걸리도록 장착된 후, 실란트(sealant)(500)에 대해 밀봉된 후, 고정판(502)에 의해 고정됨으로써, 핀 튜브 히트 파이프(132)와 분리판(134)간 체결이 완성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 핀 튜브 히트 파이프(132)의 체결부(600)의 상세 구조를 도시한 것이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 핀 튜브 히트 파이프(132)에는 분리판(134)과 연결되는 부위에 분리판(134)과의 체결을 위해 체결부(600)가 형성된다. 이와 같은 체결부(600)는 핀날개(304)보다 직경이 크도록 형성되며, 도 6에서 보여지는 바와 같이 분리판(134)과 체결을 위해 일반적인 평행형태의 나사홈이 형성될 수 있다. 이와 같은 나사홈은 분리판(134)과 짝을 이루는 나사홈으로 형성될 수 있다.
도 7은 위와 같이 나사홈이 형성된 체결부(600)를 가지는 핀 튜브 히트 파이프(132)와 분리판(134)의 체결상태를 도시한 것으로, 분리판(134)상 핀 튜브 파이프(132)가 통과되는 구멍(400) 내부에는 핀 튜브 히트 파이프(132)와의 체결을 위한 나사홈이 형성되며, 핀 튜브 히트 파이프(132)에 형성된 나사홈과 맞물려 핀 튜브 히트 파이프(132)와 분리판(134)간 체결이 완성된다.
이때, 핀 튜브 히트 파이프(132)와 분리판(134)의 구멍(400)에 형성된 나사홈은 서로 짝이되도록 형성되며, 핀 튜브 히트 파이프(132)의 체결부(600)에 암나사홈이 형성되는 경우, 분리판(134)의 구멍(400)에는 수나사홈이 형성되는 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 핀 튜브 히트 파이프(132)의 나사홈과 분리판(134)의 나사홈 사이에는 실링을 위해 실란트(sealant) 등의 접착제(602)가 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 핀 튜브 히트 파이프(132)의 체결부(800)의 상세 구조를 도시한 것이다.
먼저, 도 8을 참조하면, 핀 튜브 히트 파이프(132)에는 분리판(134)과 연결되는 부위에 분리판(134)과의 체결을 위해 체결부(800)가 형성된다. 이와 같은 체결부(800)는 핀날개(304)보다 직경이 크도록 형성되며, 도 8에서 보여지는 바와 같이 분리판(134)과 체결을 위해 경사형 나사홈이 형성될 수 있다. 이와 같은 나사홈은 분리판(134)과 짝을 이루는 나사홈으로 형성될 수 있다.
도 9는 위와 같이 나사홈이 형성된 체결부(800)를 가지는 핀 튜브 히트 파이프(132)와 분리판(132)의 체결상태를 도시한 것으로, 분리판(134)상 핀 튜브 파이프(132)가 통과되는 구멍(400) 내부에는 핀 튜브 히트 파이프(132)와의 체결을 위한 경상형 나사홈이 형성되며, 핀 튜브 히트 파이프(132)에 형성된 나사홈과 맞물려 핀 튜브 히트 파이프(132)와 분리판(134)간 체결이 완성된다.
이때, 핀 튜브 히트 파이프(132)와 분리판(134)의 구멍(400)에 형성된 나사홈은 서로 짝이되도록 형성되어, 핀 튜브 히트 파이프(132)의 체결부(800)에 암나사홈이 형성되는 경우, 분리판(134)의 구멍(400)에는 수나사홈이 형성되는 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 핀 튜브 히트 파이프(132)의 나사홈과 분리판(134)의 나사홈 사이에는 실링을 위해 실란트(sealant) 등의 접착제(802)가 형성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 폐열 회수 장치(102)를 가지는 열풍오븐 시스템의 동작 개념을 도시한 것이다.
도 10을 참조하면, 열풍오븐(100)으로 미리 가열되지 않는 신규공급 공기(900)가 그대로 입력되어 열손실이 발생하는 종래 구성과 달리, 본 발명의 열풍오븐 시스템에서는 열풍오븐(100)의 앞단에 폐열 회수 장치(102)가 연결되어 신규공급 공기(900)가 폐열 회수 장치(102)를 통해 기설정된 온도가 예열되어 열풍오븐(100)에 입력됨으로써 열손실 발생을 감소시키게 된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 열풍오븐 시스템에서는 열풍오븐(100)에서 배출되는 폐가스가 폐열 회수 장치(102)를 통과하여 배출된 후, 폐가스 배출용 팬(fan)(902)을 통해 폐가스 냉각장치(904)를 거쳐 공기정화장치(906)로 입력된다.
이때 폐열 회수 장치(102)는 핀 튜브 히트 파이프(132)를 통해 폐가스로부터 열을 회수한 후, 회수된 열을 핀 튜브 히트 파이프(132)의 분리된 다른 공간에 위치한 신규공급 공기로 제공하여, 신규공급 공기가 열풍오븐(100)으로 제공되기 전에 일정한 온도가 가열될 수 있도록 하는 것이다.
이에 따라, 다량의 폐가스에 함유된 열을 회수하여 신규 공급되는 상온의 공기의 가열에 사용함으로써, 열풍오븐(100)에서 사용하는 전력의 소모를 줄이고, 열풍오븐(100) 내부의 온도 균일성을 향상시키며, 승온을 위한 공정 대기 시간을 줄일 수 있게 된다.
예를 들어, 종래 열풍오븐(100)으로 새로이 유입되는 신규공급 공기는 통상 0∼24℃ 범위의 공기로 열풍 발생을 위해서는 열풍오븐(100)에서 110∼250℃로 승온되며, 이를 위해서는 약 100∼150Kwh 범위의 전력이 소모되며, 이러한 작업이 연속적으로 발생하므로 다량의 전기적인 소모가 발생하게 된다.
그러나, 본원 발명에서는 폐열 회수 장치(102)에서 핀 튜브 히트 파이프(132)를 이용하여 열풍오븐(100)으로부터 배출된 폐가스에서 열을 회수한 후, 폐가스로부터 회수된 열을 이용하여 폐열 회수 장치(102)내 폐가스와 분리된 다른 공간으로 유입된 신규공급 공기 등과 같은 공정가스를 예열시킬 수 있도록 함으로써 신규공급 공기를 기설정된 공정온도로 가열할 때 발생하는 열손실을 감소시킬 수 있게 되는 것이다.
이때, 본 발명의 폐열 회수 장치(102)에서는 0∼50KWH의 전력에 해당하는 열을 회수할 수 있으며, 이를 열풍오븐(100)에 장착하여 사용할 경우 전체 전기 소모량의 0∼30%에 해당하는 양이 절감될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전력절감 그래프를 도시한 것이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 공정대기시간 그래프를 도시한 것이다.
위 도 11과 도 12을 참조하면, 시험 제작품 경우 폐배기가스의 온도 110∼220℃ 부근이고 유량이 10 CMM(Cubic Meter / Minute) 이상일 경우 50∼62KWH의 전력 절감을 효과를 기대할 수 있다. 열풍오븐(100)이 신규 공기를 흡입하여 목적하는 공정온도에 도달할 때 까지 걸리는 공정대기 시간은 7∼10분 이상 단축할 수 있음을 알 수 있고, 열풍오븐(100) 내 온도 균일성은 최소 3% 이상 향상됨을 알 수 있다.
또한, LCD 공정에 사용되는 열풍오븐(100)의 경우, 0∼24℃ 부근의 공기를 흡입하여 공정에 필요한 110∼250℃로 승온시키기 위하여 전기가열 장치를 사용한다. 이를 위하여 시간당 0∼150KWH 정도의 전력을 소모하게 되며, 이러한 작업이 연속적으로 발생하므로 다량의 전기를 소모하게 된다. 본 발명의 폐열 회수 장치(102)의 경우 폐가스로부터 열을 회수하여 공기 등의 신규공급 공정가스의 가열에 사용하는 경우, 0∼50KWH의 전력을 절감할 수 있으며, 이를 열풍오븐(100)에 장착하여 사용할 경우 전체 전기 소모량의 0∼30%에 해당하는 양을 절감할 수 있을 것으로 기대한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 폐열회수장치의 저장용기의 사시도를 도시한 것이다.
폐열 회수 장치(102)의 저장용기(130)는 위 도 13에서 보여지는 바와 같이, 사각형 또는 원통형의 철제로 형성되며, 폐가스와 신규공급 공기가 각각 유입되는 별도의 유입구(1000, 1002)를 가지도록 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에서는 열풍오븐의 폐열 회수장치에 있어서, 핀튜브 히트 파이프를 이용한 열교환 장치를 이용하여 다량의 폐가스에 함유된 열을 회수하여 신규 공급되는 상온의 공기 등과 같은 공정 가스의 가열에 사용함으로써, 열풍오븐에서 사용하는 전력의 소모를 줄이고, 열풍오븐 내부의 온도 균일성을 향상시키며, 신규공급된 공정가스의 승온을 위한 공정 대기 시간을 줄일 수 있도록 한다.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
100 : 열풍오븐 102 : 폐열 회수 장치
130 : 저장 용기 132 : 핀튜브 히트 파이프
134 : 분리판 304 : 핀날개

Claims (22)

  1. 폐가스와 신규공급 공기가 인입되는 저장 용기와,
    상기 저장 용기내 상기 폐가스에 함유된 열을 회수하여 상기 신규공급 공기로 상기 회수된 열을 제공하는 핀 튜브 히트 파이프와,
    상기 저장 용기내 상기 핀 튜브 히트 파이프의 중간 지점에 위치하여 상기 저장 용기내 인입된 상기 폐가스와 신규공급 공기가 섞이지 않도록 분리시키는 분리판
    을 포함하는 폐열 회수 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 용기는,
    사각형 또는 원통형의 철제로 형성되며, 상기 폐가스와 신규공급 공기가 각각 유입되는 별도의 유입구를 가지는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀 튜브 히트 파이프는,
    원통형 파이프의 형태로 형성되며, 상기 원통형 파이프내 열전달 매체가 삽입되어 밀봉되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 핀 튜브 히트 파이프는,
    상기 저장용기내 기설정된 공간에 다수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리판은,
    상기 핀 튜브 히트 파이프의 개수에 대응되는 구멍이 형성되며, 각각의 구멍에서 상기 구멍을 관통하는 핀 튜브 히트 파이프와의 체결을 위한 체결수단이 형성되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 분리판은,
    상기 체결수단으로 상기 구멍에 평행 또는 경사형 나사홈을 가지는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 핀 튜브 히트 파이프는,
    상기 분리판의 각 구멍에 형성되는 체결수단에 체결될 수 있는 대응 체결수단을 가지는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 핀 튜브 히트 파이프는,
    상기 대응 체결수단으로 상기 분리판에 연결되기 위한 평행 또는 경사형 나사홈을 가지는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 구멍은,
    상기 핀 튜브 히트 파이프에 형성되는 수평 돌출 날개의 지름보다 큰 지름으로 형성되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리판은,
    상기 저장 용기의 공간을 두 개로 분리시키며, 상기 분리된 각각의 공간을 밀봉시키는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
  11. 경화 대상 물질로 기설정된 온도로 가열된 열풍을 제공하는 열풍 오븐과,
    상기 열풍오픈에서 배출되는 폐가스를 인입하여 상기 폐가스로부터 열을 회수하고, 상기 회수된 열을 이용하여 상기 열풍오븐으로 공급하기 위해 인입된 신규공급 공기를 가열하여 상기 열풍오븐으로 제공하는 폐열회수장치
    를 포함하는 열풍오븐 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 폐열회수 장치는,
    상기 폐가스와 신규공급 공기가 인입되는 저장 용기와,
    상기 저장 용기내 상기 폐가스에 함유된 열을 회수하여 상기 신규공급 공기로 상기 회수된 열을 제공하는 핀 튜브 히트 파이프와,
    상기 저장 용기내 상기 핀 튜브 히트 파이프의 중간 지점에 위치하여 상기 저장 용기내 인입된 상기 폐가스와 신규공급 공기가 섞이지 않도록 분리시키는 분리판
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 열풍오븐 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 분리판은,
    상기 핀 튜브 히트 파이프의 개수에 대응되는 구멍이 형성되며, 각각의 구멍에서 상기 구멍을 관통하는 핀 튜브 히트 파이프와의 체결을 위한 체결수단이 형성되는 것을 특징으로 하는 열풍오븐 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 분리판은,
    상기 체결수단으로 상기 구멍에 평행 또는 경사형 나사홈을 가지는 것을 특징으로 하는 열풍오븐 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 핀 튜브 히트 파이프는,
    상기 분리판의 각 구멍에 형성되는 체결수단에 체결될 수 있는 대응 체결수단을 가지는 것을 특징으로 하는 열풍오븐 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 핀 튜브 히트 파이프는,
    상기 대응 체결수단으로 상기 분리판에 연결되기 위한 평행 또는 경사형 나사홈을 가지는 것을 특징으로 하는 열풍오븐 시스템.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 구멍은,
    상기 핀 튜브 히트 파이프에 형성되는 수평 돌출 날개의 지름보다 큰 지름으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열풍오븐 시스템.
  18. 열풍오븐에서 경화 대상 물질에 대해 가열된 공기에 의한 열풍을 제공하는 단계와,
    상기 폐열회수 장치에서 상기 열풍 오븐에서 배출되는 폐가스를 인입하여 상기 폐가스로부터 열을 회수하는 단계와,
    상기 폐열회수 장치에서 상기 회수된 열을 이용하여 상기 열풍오븐으로 공급하기 위해 인입된 신규공급 공기를 가열하는 단계와,
    상기 가열된 신규공급 공기를 상기 열풍오븐으로 제공하는 단계
    를 포함하는 폐열 회수 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 회수하는 단계에서,
    상기 폐가스에 포함된 열은 상기 폐열회수장치의 핀 튜브 히트 파이프에서 회수되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 가열하는 단계에서,
    상기 신규공급 공기는 상기 핀 튜브 히트 파이프에서 회수된 열을 이용하여 가열되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 핀 튜브 히트 파이프는,
    상기 폐열회수장치내 상기 폐가스와 신규공급 공기가 서로 섞이지 않도록 분리된 두 개의 공간을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 두 개의 공간은,
    다수의 핀 튜브 히트 파이프가 관통할 수 있는 다수의 구멍이 천공된 분리판을 통해 분리되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 방법.
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