KR100722931B1

KR100722931B1 - 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기

Info

Publication number: KR100722931B1
Application number: KR1020050075364A
Authority: KR
Inventors: 배병열; 이종선
Original assignee: (주)대창엔지니어링
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2007-06-04
Also published as: KR20050092348A

Abstract

본 발명은 원단의 코팅면을 건조시키고 배기되는 고온의 열풍으로부터 폐열을 회수하여 건조용 열풍 보일러로 공급되는 외기를 예열하는 데 사용함으로써 에너지 효율을 높인 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기에 관한 것이다.

본 발명의 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기(1)는 상기 원단 건조장치(5)는 열풍 보일러(13)에 외기를 불어 넣는 흡기 송풍기(11), 상기 열풍 보일러(13)와 상기 흡기 송풍기(11)를 연결하는 흡기관(12), 상기 흡기관(12)을 통해 유입된 외기를 가열하는 상기 열풍 보일러(13), 상기 열풍 보일러(13)와 상기 분사챔버(17)를 연결하며 중간에 급기 송풍기(42)가 설치된 급기관(15), 상기 급기관(15)으로부터 공급된 열풍을 분사노즐(52)을 통해 내부를 통과하는 코팅 원단(10)에 분사하는 하나 이상의 분사챔버(17), 및 상기 분사챔버(17)와 연결된 상태로 상기 흡기관(12) 내부에 나란히 설치되어 상기 분사챔버(17) 내에서 코팅 원단(10)의 건조를 마친 열풍을 외부로 배출하도록 되어 있는 배기관(19)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 코팅원단의 건조를 마친 뒤의 열풍에 의해 또는 열풍 보일러의 연소가스관에 의해 외부에서 열풍 보일러로 흡입되는 외기를 예열함으로써 원단 건조장치의 열효율을 높일 수 있으며 기존의 설비보다 연료를 35% 절감하는 효과가 있게 된다.

원단, 코팅기, 건조, 폐열, 회수, 열풍, 보일러

Description

폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기{Textile coating machine with waste heat recovery system}

도 1은 종래의 원단 코팅기를 도시한 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기의 폐열 회수 시스템이 생략된 정면도.

도 3은 도 2의 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기의 폐열 회수 시스템을 도시한 정면도.

도 5는 도 4의 평면도.

도 6은 도 4의 좌측에 도시된 열풍 보일러 부분을 상세 도시한 정면도.

도 7은 도 6의 측면도.

도 8은 도 6의 평면도.

도 9는 본 발명에 따른 흡기케이싱 및 배기관의 부분확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 원단 코팅기 2 : 프레임체

3 : 원단 코팅장치 5 : 원단 건조장치

6 : 원단 공급롤 8 : 원단 수납롤

10 : 원단 11 : 흡기 송풍기

12 : 흡기관 13 : 열풍 보일러

15 : 급기관 17 : 분사챔버

19 : 배기관 22 : 방열로

21 : 흡기 케이싱 23 : 방열관

31 : 연소가스 굴뚝 33,34 : 내외부관

본 발명은 원단 코팅기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원단의 코팅면을 건조시키고 배기구를 통해 배기관으로 배기되는 건조공기로부터 폐열을 회수하여 건조공기를 가열하는 보일러로 공급되는 외기의 온도를 상승시켜 폐열의 재활용이 가능하도록 한 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기에 관한 것이다.

일반적으로, 원단 코팅기는 각종 원단의 표면에 다양한 기능성 코팅막을 도포함으로써 한 종류의 원단을 다양한 용도로 사용할 수 있을 뿐 아니라, 내구성, 내오성, 방수성, 발수성 등 원단 자체의 품질을 향상시키는 데 사용되는 장치이다.

이러한 종래의 원단 코팅기 중의 하나로 도 1에 101로 도시된 원단 코팅기가 있다. 이 코팅기(101)는 도시된 바와 같이, 전체적으로 코팅장치(110)와 건조장치(140)으로 구성되어 있는 바, 코팅장치(110)는 다시 직조 및 제조된 원단(190)이 감겨져 있는 배치롤러(111), 원단(190)을 가열하는 히팅롤러(112), 이 히팅롤러 (112)에 의해 주름이 펴진 원단(190)에 코팅제(160)를 일정한 두께로 도포하는 다이렉트 나이프(170), 그리고 접착제(150)를 도포하는 라미네이션 나이프(180)를 포함하여 구성되어 있다.

또한, 건조장치(140)는 열을 발생시키는 열풍기(141), 컨베이어(145)를 통해 일측으로 이송되는 원단(190)에 열풍기(141)에서 발생된 열풍을 가하여 원단(190)에 도포된 접착제(150)가 신속히 굳도록 하는 열풍노즐(142), 및 원단(190)에 가해진 열풍이 외부로 배출되도록 하는 배기구(143)를 포함하여 구성되어 있다.

따라서, 위와 같이 구성된 종래의 원단 코팅기(101)에 의하면, 다음과 같은 과정을 거쳐 원단(190)에 코팅을 할 수 있게 된다. 먼저, 도포장치(110)의 배치롤러(111)에 감겨 있는 원단(190)이 히팅롤러(112)를 통과하면서 가열 압착되어 주름이 펴지게 된다. 그리고 나서 다이렉트 나이프(170)에 의해 일정한 두께로 코팅제(160)가 도포된다. 그 다음, 라미네이션 나이프(180)에 의해 코팅제(160) 위에 다시 접착제(150)가 도포된다.

이와 같이 코팅제(160)와 접착제(150)가 차례로 도포된 원단(190)은 컨베이어(145)에 의해 건조장치(140) 내부로 이송되어 열풍기(141)에서 발생되어 열풍노즐(142)을 통해 분사되는 열풍에 의해 도포된 접착제(150)와 코팅제(160)를 신속히 굳히게 된다. 접착제(150)와 코팅제(160)가 도포되어 건조된 원단(190)은 이후 압착과정과 냉각과정을 거쳐 건조장치(140)에 의해 재차 건조된 다음 다시 냉각과정을 거친 뒤 보관롤러에 감겨 보관되면서 일련의 코팅과정을 마치게 된다.

그런데, 위와 같은 원단 코팅과정 중, 원단(190)에 도포된 코팅제(160)와 접 착제(150)를 건조시키기 위해 건조장치(140)의 열풍노즐(142)에서 원단(190)에 가해진 열풍은 배기구(143)를 통해 외부로 배기된다. 이와 같이 고온의 열풍이 원단을 건조시키는 데 사용되고 곧 바로 대기 중으로 버려지므로 원단 코팅기(101)의 열효율이 저하되고, 에너지가 낭비되는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 원단 코팅기가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 원단 코팅기의 건조장치에 폐열 회수 시스템을 부가하여 건조장치를 통해 외부로 배기되는 열풍으로부터 폐열을 회수함으로써 건조장치의 열효율을 높여 코팅기의 에너지 소모량을 줄이고자 하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 원단에 코팅제를 도포하는 원단 코팅장치와 코팅제가 도포된 원단을 건조시키는 원단 건조장치를 포함하고 있는 원단 코팅기에 있어서, 이 원단 건조장치는 열풍 보일러에 외기를 불어 넣는 흡기 송풍기, 열풍 보일러와 흡기 송풍기를 연결하는 흡기관, 이 흡기관을 통해 유입된 외기를 가열하는 열풍 보일러, 이 열풍 보일러에 의해 가열된 열풍을 분사챔버로 불어 넣는 급기 송풍기, 열풍 보일러와 분사챔버를 연결하며 중간에 급기 송풍기가 설치된 급기관, 이 급기관으로부터 공급된 열풍을 분사노즐을 통해 내부를 통과하는 코팅 원단에 분사하는 하나 이상의 분사챔버, 및 이 분사챔버와 연결된 상태로 흡기관 내부에 나란히 설치되어 분사챔버 내에서 코팅 원단의 건조를 마친 열풍을 외부로 배출하도록 되어 있는 배기관을 포함하여 구성된 폐열 회수 시스템을 구비 한 원단 코팅기를 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기를 첨부 도면을 참조로 설명한다.

본 발명의 원단 코팅기는 도 2 및 도 3에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 전체적으로 몸체를 이루도록 좌우로 길게 연장된 프레임체(2), 이 프레임체(2) 일측에 설치된 원단 코팅장치(3), 프레임체(2) 상부에 설치된 원단 건조장치(5) 등을 포함하여 구성되며, 프레임체(2) 아래쪽에는 원단(10)을 공급하는 롤(6)과 코팅이 완료된 원단(10)을 감아 모으는 수납롤(8)이 설치된다.

특히, 본 발명에 따른 원단 코팅기(1)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 코팅된 원단(10)을 건조시키기 위한 건조장치(5)가 위쪽에 설치되는 바, 이 원단 건조장치(5)는 다시 흡기 송풍기(11), 흡기관(12), 열풍 보일러(13), 급기관(15), 분사챔버(17), 배기관(19) 등을 포함하여 구성되어 있다.

여기에서, 먼저 흡기 송풍기(11)는 흡기 케이싱(21)을 사이에 두고 흡기관(12)과 연결되어 있으며, 따라서 흡기관(12)을 통해 열풍 보일러(13)에 외기를 불어 넣도록 되어 있다. 흡기 케이싱(21)은 흡기 송풍기(11)에 의해 흡입된 외기가 흡기관(12)으로 원활하게 유입되도록 흡기관(12)을 향해 폭이 좁아지는 깔대기 형태를 취하고 있으며, 흡기 송풍기(11)에서 흡기관(12)에 이르는 흡입된 외기의 유로 상에는 배기관(19)의 말단에 연결된 복수의 방열관(23)이 위치하도록 되어 있다.

각각의 방열관(23)은 내부로 유입된 배기가 흡기 케이싱(21) 안으로 유입된 외기와 가능한한 넓은 면적에서 접촉되도록 적어도 2회 이상 180° 절곡된 절곡관 형태로 되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 방열관(23)을 지나는 배기의 폐열이 가능한한 넓은 면적에서 방열관(23) 주위를 통과하는 흡기에 전달됨으로써 배기 폐열의 회수 효율을 높일 수 있게 된다.

흡기 케이싱(21)으로부터 프레임체(2) 위를 지나도록 길게 연장되어 있는 흡기관(12)은 반대쪽에 위치한 열풍 보일러(13)에 연결되어 있으며, 열풍 보일러와 인접한 위치에 흡기에 대한 흡입력을 높이기 위한 추진 송풍기(25)가 장착될 수 있고, 흡입된 외기로부터 불순물을 일차 걸러내기 위한 여과필터(27)가 추진 송풍기(25) 상류측에 장착될 수도 있다. 또한 흡기관(12)의 내부에는 배기관(19)이 이중관 형태가 되도록 동축상으로 배열되어 있다.

이와 같이 흡기관(12)에 연결되어 있는 열풍 보일러(13)는 흡기 송풍기(11)로부터 흡기관(12)을 통해 흡입된 외기를 가열하여 열풍을 발생시키도록 되어 있으며, 발생된 열풍을 코팅된 원단(10)이 지나가는 분사챔버(17)에 공급하도록 급기관(15)과 연결되어 있다.

특히, 본 발명에 따른 원단 건조장치(5)의 열풍 보일러(13)는 버너에서 연소된 연소가스가 외부로 배출되는 연소가스 굴뚝(31)이 내외부 2개의 관(33,34)으로 이루어져 있다. 이중 굴뚝 내부관(33)은 열풍 보일러(13)의 연소가스가 외부로 배출되도록 위쪽으로 길게 연장되어 있으며, 이 내부관(33) 둘레를 감싸도록 외부관(34)이 동축상으로 설치되어 있다. 이 때 외부관(34)은 외기를 흡입하기 위한 흡기 구(35)가 상부에 개방되어 있으며, 이 흡기구(35)를 통한 외기의 유입을 원활하게 하도록 흡기구(35) 앞쪽에 보조 송풍기(37)가 추가로 장착될 수 있다. 또한, 내부관(33)은 외주면에 복수의 방열핀(38)이 돌출 형성되어 내부관(33)을 통해 배출되는 연소가스의 폐열이 외부관(34)과 내부관(33) 사이의 공간으로 보다 원활하게 방출될 수 있도록 해준다.

이 열풍 보일러(13)의 출구측에 연결되어 프레임체(2)와 평행하게 좌우로 연장되어 있는 급기관(15)은 복수의 급기튜브(41)를 통해 각각의 분사챔버(17)와 연결되어 있다. 따라서, 급기관(15)은 열풍 보일러(13)에서 가열된 열풍을 복수의 급기튜브(41)를 통해 각각의 분사챔버(17)로 분배하여 공급한다. 이때 각각의 급기튜브(41) 말단에는 분사챔버(17)로 공급되는 열풍의 압력을 높이도록 열풍을 불어 넣는 급기 송풍기(42)가 설치되어 있다.

프레임체(2) 위에 좌우로 배열되어 있는 복수의 분사챔버(17)는 원단 코팅장치(3)에 의해 코팅제가 도포된 원단(10)이 통과하면서 건조되도록 한다. 이를 위해 상단 부분 중앙에 급기관(15)이 연결되어 있고, 급기관(15)의 출구측에는 분사챔버(17)로 유입되는 열풍 중의 불순물을 제거하기 위한 여과필터(51)가 장착되어 있다. 또한 분사챔버(17)는 내부에 열풍을 분사하는 복수의 분사노즐(52)이 원단(10)의 이송방향으로 길게 연장된 상태로 설치되어 분사챔버(17)를 통과하는 원단(10)을 동시에 건조시킬 수 있도록 되어 있다.

분사챔버(17) 내부를 통과하면서 코팅 원단(10)을 건조시킨 열풍을 배기하도록 되어 있는 배기관(19)은 각각의 분사챔버(17) 상단에 연결된 복수의 배기튜브 (61)를 통해 흡기관(12)의 내부에 동축상으로 나란히 설치되어 있다. 또한, 배기관(19)은 흡기 케이싱(21) 내부에 설치된 복수의 절곡관(23)에 출구가 연결되어 분사챔버(17)로부터 배출되는 열풍이 절곡관(23)을 지나는 동안 절곡관(23)을 통과하는 흡기에 폐열을 전달하도록 한다. 이때, 절곡관(23)은 출구관(63)인 집진 파이프를 통해 집진기로 연결되어 배기관(19)에서 배출되는 열풍을 집진 처리를 한 후 외부로 배출하도록 되어 있다.

아울러, 배기관(19)은 중심선과 교차하도록 복수의 방열로(22)가 관통 형성되어 있는 바, 복수의 방열로(22)는 일정한 각도 예컨대, 도시된 것처럼 90°간격을 두고 중심선에 대해 경사지게 배열되어 흡기 송풍기(11)로부터 배기관(19)과 흡기관(12) 사이로 유입되는 흡기의 유로를 원활하게 확보하면서도 동시에 흡기와 배기관(19)의 접촉 면적을 보다 넓게 확보하도록 되어 있다.

또한, 외기를 흡입한 다음 건조에 사용하고 배출하는 전과정에서 외기가 이동하는 관들 즉, 흡기관(12), 급기관(15), 배기관(19), 방열관(23), 굴뚝 내외부관(33,34) 등은 모두 열전도율을 높이기 위해 알루미늄이나 스테인레스 스틸을 소재로 사용하는 것이 바람직하다.

따라서, 위와 같이 구성된 본 발명에 따른 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기(1)의 작용은 다음과 같다.

본 발명의 원단 코팅기(1)는 도 2 및 도 3에 도시된 원단 공급롤(6)에서 원단 코팅장치(3)로 이송된 원단(10)의 표면에 코팅제를 도포한다. 그리고 나서, 원단(10)은 도포된 코팅제를 건조시키기 위해 컨베이어 벨트를 따라 분사챔버(17) 안 으로 이송되며, 이때 원단(10)은 분사노즐(52)로부터 분사되는 열풍에 의해 도포된 코팅제가 균일하고 신속하게 건조된다. 이렇게 해서 건조가 완료된 원단은 분사챔버(17)를 빠져나와 수납롤(8)에 감겨 보관되면서 일련의 코팅작업을 마치게 된다.

이와 같은 원단 건조과정은 도 2 내지 도 5에 도시된 원단 건조장치(5)에 의해 이루어지며, 이 과정에서 배기의 폐열을 회수하게 된다. 즉, 흡기 송풍기(11)에 의해 흡기 케이싱(21)으로 흡입된 외기는 절곡관(23)을 거쳐 흡기관(12)으로 유입되며, 이때 절곡관(23) 내부로 흐르는 배기 열풍으로부터 폐열을 회수하게 된다. 흡기관(12)으로 유입된 외기는 추진 송풍기(25)의 송풍력이 더해지면서 여과필터(27)를 거쳐 열풍 보일러(13) 안으로 유입되며, 흡기관(12)을 지나는 동안 계속해서 배기관(19)으로부터 열을 빼앗아 일정 온도 이상으로 예열이 이루어진다.

이와는 별도로 추가적인 열회수를 위해 열풍 보일러(13)의 버너에 의해 사용된 연료의 배기가스로부터 폐열을 회수하게 되는 바, 보조 송풍기(37)에 의해 흡기구(35)를 통해 연소가스 굴뚝(31)의 외부관(34) 안으로 유입된 외기는 연소가스 굴뚝(31)의 내부관(33)의 방열핀(38)에서 방출되는 폐열을 흡수하면서 예열된 상태로 열풍 보일러(13) 안으로 유입된다.

이렇게 해서 열풍 보일러(13) 안으로 유입된 외기는 보일러(13)의 버너에 의해 가열됨으로써 비로소 열풍이 되며, 가열된 열풍은 급기관(15)으로 빠져나가 각각의 급기튜브(41)를 통해 분사챔버(17)로 공급된다. 이때 열풍은 급기튜브(41) 하단의 급기 송풍기(42)에 의해 고압으로 가압되어 여과필터(51)를 거치면서 미세먼지 등의 불순물이 제거된 다음 분사노즐(52)을 통해 코팅된 원단(10)의 표면에 강 력하게 분사된다.

이와 같이 분사챔버(17) 내에서 원단(10)을 건조시킨 열풍은 각각의 배기튜브(61)를 통해 배기관(19)으로 유입된 다음, 절곡관(23)을 거쳐 출구관(63)으로 배출되는데, 배기관(19) 및 절곡관(23)을 통과하는 동안 흡기관(12) 및 흡기 케이싱(21)으로 흡입되는 외기에 다량의 열을 전달하게 되며, 이에 의해 배기 열풍의 폐열을 회수하게 된다.

그러므로 본 발명에 따른 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기에 의하면, 열풍 보일러에 의해 가열된 외기 열풍이 코팅된 원단을 건조시킨 뒤 외부로 배기되는 과정에서 열풍 보일러로 흡입되는 외기에 다량의 폐열을 전달하여 외기를 예열하도록 함으로써, 또는 열풍 보일러로 유입된 외기를 가열하는 버너의 연소과정에서 발생되는 연소가스가 연소가스 굴뚝을 통해 유입되는 외기를 예열하도록 함으로써 열풍 보일러의 가열량을 감소시켜 원단 건조장치의 열효율을 높일 수 있게 되고, 기존의 설비보다 연료를 35% 절감할 수 있게 된다. 따라서 원단 코팅기의 전체적인 에너지 효율을 높여 연료비 절감 등 원단 코팅작업의 생산성 증대를 도모할 수 있게 된다.

Claims

원단(10)에 코팅제를 도포하는 원단 코팅장치(3)와 코팅제가 도포된 원단(10)을 건조시키는 원단 건조장치(5)와, 상기 원단(10)의 이송방향으로 길게 연장된 상태로 설치되어 분사챔버(17)를 포함하고 있는 원단 코팅기(1)에 있어서,

상기 원단 건조장치(5)는 열풍 보일러(13)에 외기를 불어 넣는 흡기 송풍기(11), 상기 열풍 보일러(13)와 상기 흡기 송풍기(11)를 연결하는 흡기관(12), 상기 흡기관(12)을 통해 유입된 외기를 가열하는 상기 열풍 보일러(13), 상기 열풍 보일러(13)와 상기 분사챔버(17)를 연결하며 중간에 급기 송풍기(42)가 설치된 급기관(15), 상기 급기관(15)으로부터 공급된 열풍을 분사노즐(52)을 통해 내부를 통과하는 코팅 원단(10)에 분사하는 하나 이상의 분사챔버(17), 및 상기 분사챔버(17)와 연결된 상태로 상기 흡기관(12) 내부에 나란히 설치되어 상기 분사챔버(17) 내에서 코팅 원단(10)의 건조를 마친 열풍을 외부로 배출하도록 되어 있는 배기관(19)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기.
제1 항에 있어서,

상기 배기관(19)은 중심선과 교차하도록 복수의 방열로(22)가 관통 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기.
제2 항에 있어서,

상기 복수의 방열로(22)는 일정한 각도 간격을 두고 중심선에 대해 경사지게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기.
제1 항에 있어서,

상기 흡기 송풍기(11)와 흡기관(12) 사이에는 흡기 케이싱(21)이 설치되어 있으며, 상기 흡기 케이싱(21) 내부에는 급기의 유로 상에 상기 배기관(19)과 출구관(63)을 연결하는 복수의 방열관(23)이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기.
제4 항에 있어서,

상기 방열관(23)은 적어도 2회 이상 180° 절곡된 절곡관인 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기.
제1 항에 있어서,

상기 열풍 보일러(13)는 연소가스 굴뚝(31)이 내외부 2개의 관(33,34)으로 이루어져 있으며, 연소가스가 배출되는 상기 내부관(33)은 외주면에 복수의 방열핀(38)이 돌출되어 있고, 상기 외부관(34)은 상부에 흡기구(35)가 개방되어 보조 송풍기(37)에 의해 외기를 흡입하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템을 구비한 원단 코팅기.