KR100936481B1 - 폐열 회수용 판상체 및 그를 채용한 폐열 회수 시스템 - Google Patents

폐열 회수용 판상체 및 그를 채용한 폐열 회수 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대중 목욕탕, 사우나, 온천 혹은 호텔 등과 같이 다량의 급탕이 소비되는 곳에서 급탕을 가열함에 있어 소비된 급탕하수(온수)의 폐열을 회수할 수 있는 폐열 회수용 판상체 및 그를 채용한 폐열회수 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 제 1및 제2판상체를 1조로 하여 1조의 판상체를 교대로 조립한 폐열 회수용 판형 열교환 유니트(U)에는 제2판상체(P2) 표면에 마련된 제2수로(sc)속으로 중온수가 통과하고, 제1판상체(P1)에 마련된 제1수로(sa)에는 욕실의 급탕순환배관을 따라 급탕이 통과하면서 중온수와 급탕이 서로 열교환되도록 하고, 제2판상체(P2)의 제3수로(sd)에는 상측에서 하측으로 급탕하수가 통과되고, 제1판상체(P1)에 마련된 제1 수로(sa)의 하측영역에는 하측에서 상측으로 보급수를 통과시켜 급탕하수(온수)와 보급수가 상호 열교환된다. 따라서, 보급수는 급탕과 혼수되기 전에 급탕하수와 열교환되어 급탕과 혼수된다.
급탕, 폐열, 폐열회수, 판형 열교환기

Description

폐열 회수용 판상체 및 그를 채용한 폐열 회수 시스템{PLATE ASSEMBLY FOR HEAT EXCHANGER AND HEAT EXCHANGE SYSTEM WHICH IT EMPLOYS}
본 발명은 대중 목욕탕, 사우나, 온천 혹은 호텔등과 같이 다량의 급탕이 소비되는 곳에서 급탕을 생산함에 있어 소비된 급탕하수의 폐열을 회수할 수 있는 폐열 회수용 판상체 및 그를 채용한 폐열회수 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 대중 목욕탕, 사우나, 온천 혹은 호텔과 같은 곳에서는 다량의 급탕을 생산해야 하므로 급탕 가열시 많은 연료를 소비한다. 따라서 사용자나 제조자는 다양한 방법을 통해 에너지 비용을 절감하기 위한 많은 노력을 기울이고 있으며, 특히 관련기술분야의 제조자는 폐열을 회수할 수 있는 다양한 폐열회수장치 혹은 열교환장치 개발에 심혈을 기울이고 있다.
이와 같은 노력의 일환으로 최근 개발된 등록실용신안 제20-0309616호 "폐열 회수기"와 특허번호 제10-0656517호 "폐열 회수기" 등이 있다.
전술한 폐열 회수기는 소비된 급탕이나 폐수에 남아 있는 열에너지를 회수하여 가열시 에너지 비용을 절약할 수 있는 구성이나 종래의 폐열 회수기는 구성요소가 많고 복잡하며 제조비용이 높고 열교환 효율이 낮은 단점이 있다.
본 발명자는 폐열을 회수함에 있어 보다 구조적으로 심플하고, 보다 우수한 폐열회수 효율을 지닌 폐열 회수기에 많은 관심을 갖게 되었다.
본 발명의 목적은 소비된 급탕하수나 온수의 폐열을 회수할 수 있는 폐열회수용 판상체 및 그를 채용한 폐열 회수 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적에 따른 폐열 회수용 판상체의 구현수단으로서는,
일측 표면에 관통홀 "A1∼A7"이 마련된 제1판상체(P1)와;
상기 제1판상체(P1)의 가장자리면를 따라 모든 상기 관통홀 "A1∼A7" 전체를 포위하도록 부착되어 중앙에 외부와 차단된 제1수로 "sa"를 형성하되, 상기 관통홀 "A1, A3 및 A6"은 상기 제1수로 "sa"와 통해지도록, 상기 관통홀 "A2, A4, A5 및 A7"은 상기 제1 수로 "sa"와 불통되도록 상기 관통홀 "A1∼A7"의 주연부 둘레에 부착된 제1가스켓(G1)과;
상기 제1판상체(P1)의 배면에 중첩되어 상기 관통홀 "A1∼A7"의 축선과 동일한 축선을 구성하는 관통홀 "B1∼B7"을 구비하는 제2판상체(P2)와;
상기 제2판상체(P2)의 가장자리면를 따라 상기 관통홀 "B1∼B7" 둘레와 중앙부를 가로질러 구획하여 표면에 구획된 제2수로 "sc"와 제3수로 "sd"를 형성하되, 상기 제2수로"sc"는 상기 관통홀 "B1과 B3"와 불통되도록 그리고 상기 관통홀 "B2, B4"는 상기 제2수로 "sc"와 통해지도록 상기 관통홀의 주연부 둘레가 개방되고, 상기 제3수로 "sd"는 상기 관통홀 "B5"와 "B7"이 통해지도록, 그리고 상기 관통홀 "B6"은 상기 제3수로(sd)와 불통되도록 상기 관통홀의 주연부 둘레에 부착된 제2가스켓(G2)으로 구성된 것에 특징이 있다.
본 발명에 따른 폐열 회수용 판형 열교환 유니트는 전술한 제1 및 제2판상체를 1조로 하여 1조의 판상체를 반복적으로 중첩시키면, 제1 및 제2판상체의 관통홀의 축선에 의해 각각의 통로가 마련된다.
상기한 통로에 급탕 순환배관, 보일러 중온수 순환배관, 보급수 보급관 및 급탕하수관을 연결함으로써 폐열 회수용 열교환 시스템을 구현할 수 있다.
본 발명은 상기한 제1 및 제2판상체(P1)(P2)를 반복적으로 중첩되도록 조립하면, 제1판상체(P1) 표면에 제1 가스켓(G1)에 의해 형성되는 제1수로(sa)와, 제2판상체(P2)의 표면에 부착된 제2가스켓(G2)에 의해 상하로 구획된 한 쌍의 제2 및 제3수로(sc)(sd)가 각각 형성된다.
제1판상체(P1)의 제1수로(sa)의 상측 영역에는 사용자측 급탕순환배관이 연결되어 급탕이 통과되고, 제2판상체(P2)의 제2수로(sc)에는 보일러에서 가열된 중온수 순환배관이 연결되어 중온수가 통과하면서 급탕과 중온수가 열교환되고, 사용자측에서 소비된 급탕은 부족한 급탕을 보충시키기 위한 보급수가 제1판상체(P1)의 하측영역 즉, 제1수로(sa)의 하측영역으로 유입되어 상측으로 흐르고, 제2판상체(P2)의 제3수로(sd)에는 급탕하수나 온수가 통과하면서 보급수가 급탕하수와 열교환된다.
따라서, 사용자측에서 급탕이 소비되면 보충되는 보급수는 급탕과 혼수되기 전에 폐수와 열교환한 뒤 예열된 보급수가 급탕과 혼수됨으로 급탕 가열에 따른 연 료를 절감할 수 있는 것이다.
본 발명은 폐열 회수를 판형 열교환기로 구현함으로써 부피가 작으면서도 열교환효율이 우수하고 구조적으로도 심플한 폐열회수 시스템을 구현할 수 있는 것이다.
본 발명에서 개시한 폐열 회수용 판상체 및 그를 채용한 폐열 회수 시스템은 별도의 추가적인 구성이나 변경을 가하지 않더라도 산업 전반에서 폭넓게 응용되고 사용될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명에 따른 폐열 회수용 판상체 및 그를 이용한 폐열 회수 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 폐열회수용 판형 열교환 유니트를 통한 폐열 회수 시스템을 구성한 회로도 및 구성도가 예시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 따른 본 발명의 폐열회수용 판형 열교환 유니트의 분해 사시도가 예시되어 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 폐열회수용 판형 열교환 유니트(U)에는 욕실 혹은 욕탕과 같은 사용자측 급탕순환배관을 따라 흐르는 급탕이 통과하는 제1수로(sa)와, 보일러에서 가열된 중온수가 통과하는 제2수로(sc)와, 급탕수요에 따라 부족한 보급수를 제1수로(sa)에서 혼수되도록 외부에서 보급수가 제1수로(sa) 하측영역으로 유입되어 제1수로(sa)의 상측영역으로 흐르고, 사용자측에서 소비되어 하수구로 버려진 급탕폐수는 제3수로(sd)를 통과하면서 보급수와 열교환되고 외부로 배출된다
도 3 내지 도 7을 참조하면, 도 4에는 본 발명의 폐열 회수용 판상체의 분해 사시도가 예시되어 있고, 도 5(a) 및 도 5(b)에는 본 발명에 따른 제1 및 제2판상체(P1)(P2)의 정면도 및 배면도가 예시되어 있으며, 도 6에는 본 발명에 따른 폐열 회수용 제1 및 제2판상체(P1)(P2)를 교대로 반복적으로 다수개를 중접시킨 상태를 예시한 사시도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 a-a 선과 b-b선을 따라 절취한 단면도가 도시되어 있다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 폐열 회수용 판형 열교환 유니트(U)는 제1 및 제2판상체(P1),(P2)가 교대로 반복적으로 중첩되고, 그 양측 가장자리에 프레임(F)에 볼트(B)와 너트(N)를 통해 두 판상체(P1,P2)가 압착되도록 체결된다. 도면에서 참조번호 P3는 판상체(수로가 없음)로 프레임(F)과 제1 및 제2판상체(P1)(P2)사이에 단열을 위해 설치한 단열용 판상체이고, 도 1에서 S는 프레임(F)에 제1 및 제2판상체(P1)(P2)를 배치시키기 위한 가이드 봉이다.
상기 프레임(F)사이에 배치되는 제1 및 제2판상체(P1)(P2)은 동일한 위치에 동일한 직경을 지닌 관통홀 "A1∼A7"와 "B1∼B7"이 각각 마련되어 동축 선상에 각각의 통로(L1 내지 L7)가 형성된다.
제1 및 제2판상체(P1)(P2)는 도 3에 도시된 바와 같이 서로 교대로 반복적으로 중첩된다. 중첩된 제1 및 제2판상체(P1)(P2)들은 중첩된 판상체 사이에 위치된 제1 및 제2가스켓(G1)(G2)이 압착되면 두 판상체(P1)(P2) 사이에 형성되는 수로를 수밀시킨다.
도 4 와 도 5(a)에 도시된 바와 같이 제1판상체(P1)의 가장자리면에 그 둘레를 따라 제1가스켓(G1)이 부착되어 판상체 내면에 제1수로(sa)를 형성한다. 또한 상기 제1가스켓(G1)은 제1수로(sa)쪽의 가스켓이 제1판상체(P1)에 마련된 관통홀 "A1∼A7"의 주연부 주위를 포위하거나 개방되도록 제1판상체(P1) 표면에 부착함으로써 관통홀 "A1∼A7"은 상기 제1수로(sa)와 연통되거나 불통되도록 구성되어 있다.
즉, 상기 제1판상체(P1)에 형성된 관통홀 "A1∼A7" 중 관통홀 "A1, A3, A6"은 제1수로(sa)와 통하도록 상기 제1수로(P1)쪽 관통홀의 주연부 둘레에 설치되는 제1가스켓(G1)이 오픈되어 있고, 관통홀 "A2, A4, A5, A7"의 주연부 둘레는 제1가스켓(G1)에 의해 포위되어 제1수로(sa)와 불통되어 있다.
상기한 제2판상체(P2)는 도 4와 도 5(b)에 도시된 바와 같이 제2판상체(P2)의 가장자리면에 그 테두리를 따라 제2가스켓(G2)이 부착되어 판상체 내측에 상하 구분된 제3수로 "sc" 및 제4수로 "sd"가 형성된다. 또한 상기 제2가스켓(G2)은 제2판상체(P2)에 마련된 관통홀 "B1 내지 B7"의 주연부 주위를 둘러쌓거나 개방되도록 제2판상체(P2) 표면에 부착함으로써 관통홀 "B1 내지 B7"은 제2 및 제3수로(sc, sd)와 통하거나 불통되도록 구성되어 있다.
즉, 제2수로(sc)에는 관통홀 "B1, B3"이 불통되도록, 그리고 관통홀 "B2와 B4"는 연통되도록 상기 관통홀"B2와 B4"의 주연부 둘레에 제2가스켓(G2)이 부착되어 있으며, 제3수로(sd)에는 관통홀 "B5, B7"은 통해지고, 관통홀 "B6"은 상기 제3수로(sd)와 불통되도록 제2판상체(P2)의 표면에 제2가스켓(G2)이 부착되어 있다.
상기한 바와 같은 제1판상체(P1)와 제2판상체(P2)는 도 6에 도시된 바와 같 이 서로 교대로 소정갯수로 중첩시키면 도 7에 도시된 바와 같이 동일 축선상에 단일의 통로(L1∼L7)를 형성하고, 각각의 통로는 제1 내지 제3수로(sa, sc, sd)와 통해지거나 불통된 물 순환라인을 형성한다.
다시 말해서, 상기한 통로 "L1, L3 및 L6"는 제1판상체(P1)의 제1수로(sa)를 통해 서로 연통되고, 상기 통로 "L2와 L4"은 제2판상체(P2)의 제2수로(sc)를 통해 서로 통해지며, 상기 통로 "L5 및 L7"는 제2판상체(P2)의 제3수로(sd)를 통해 서로 연결되어 개별적으로 서로 다른 물 순환통로를 형성한다.
이와 같이 구성된 제1판상체(P1)와 제2판상체(P2)를 도 3에 도시된 바와 같이 조립하고 프레임(F)에 설치된 접속관에 욕실의 급탕 순환배관과, 보일러의 중온수 순환배관, 보급수 보급관 및 급탕 하수관을 연결하여 폐열 회수용 판형 열교환 시스템을 완성한다.
이하에서는 본 발명에 따른 제1판상체와 제2판상체를 교대로 중첩시켜 조립한 폐열 회수용 판형 열교환 유니트(U)를 통해 판형 열교환 시스템의 채용예를 설명한다.
도 1, 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이 판형 열교환 유니트(U)에서 통로 "L1"에는 욕실쪽으로 흐르는 급탕 공급배관(11)을 연결하고, 통로 "L3"에는 욕실을 경유한 급탕이 배출되는 급탕 배출배관(12)을 연결한다.
따라서, 급탕은 통로 "L1과 L3"이 제1판상체(P1)의 제1수로(sa)에 의해 연결되어 있으므로 급탕은 하측에서 상측으로 흐른다.
그리고, 판상 열교환 유니트(U)에서 통로 "L2"에는 보일러에서 가열된 중온수가 유입되도록 보일러 중온수 배출배관(21)을 연결하고, 통로 "L4"에는 통로 "L2"로 유입된 중온수가 배출되어 보일러로 귀환하도록 보일러의 중온수 귀환배관(22)을 연결한다.
상기한 보일러 중온수 순환라인은 제2판상체(P2)의 제2수로(sc)의 상측에서 하측으로 중온수가 흐르면서 제1수로(sa)의 하측에서 상측으로 흐르는 급탕과 열교환되고, 열교환된 급탕은 사용자측(욕실)의 급탕 순환경로를 따라 흐르고, 중온수는 다시 보일러로 귀환하여 재가열된다. 참고로 도 1과 도 3에서 참조번호 P는 펌프이다.
이와 같은 급탕과 중온수의 열교환 작용은 반복적으로 진행된다.
한편, 급탕이 사용자측에서 소비되면, 급탕 순환배관(11,12)에 설치된 수압센서(도면에는 도시되지 않음)의 센싱에 의해 보급수 보급관(1)에 부착된 펌프(P)를 작동시켜 상기 보급수 보급관(1)속으로 물을 공급한다. 보급수 보급관(1)을 따라 유입되는 보급수는 판형 열교환 유니트(U)의 통로 "L6로 유입되어 제1판상체의 하측수로(sa)를 따라 통로 "L1"쪽으로 흐른 뒤 급탕과 혼수된다.
통로 "L5"에는 욕실의 하수구를 통해 배출되는 급탕하수가 유입되도록 배관(13)이 연결되고 통로 "L5"로 유입된 하수는 제2수로(sd)을 통과한 뒤 통로 "L7"에 결합된 하수관(14)를 따라 배출된다.
따라서, 제1판상체(P1)의 통로 "L6"에서 통로 "L1"으로 흐르는 보급수는 제 수로의 하측에서 상측영역으로 흐르면서 하측영역에서 제3수로(sd)의 상측에서 하 측으로 흐르는 급탕하수와 열교환된다.
예열된 보급수는 급탕과 혼수되어 급탕 순환경로를 따라 흐르고, 보급수와 열교환된 급탕하수는 통로 "L7"을 따라 하수관으로 배출된다.
따라서, 급탕에 혼수되는 보급수는 혼수되기 전에 급탕하수와 열교환되어 미리 예열된 상태에서 혼수되므로 급탕의 가열에 따른 에너지 비용을 절약할 수 있는 것이다.
전술한 바와 같은 본 발명은 특히 냉난방 시스템용 열교환기에 유용하나 판상체의 내부을 통과하는 물질 즉, 기체나 유체의 열교환 분야에 모두 채용이 가능하여 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서를 통해 다양한 응용예나 변형예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나 이러한 응용예나 변형예는 본 발명자가 의도하는 진정한 의미의 기술적 사상과 이하의 특허청구범위에서 정의하는 범주에 포함된다는 것을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명에 따른 폐열회수용 판형 열교환 유니트의 설치예를 예시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 폐열회수용 판형 열교환 유니트에 의해 폐열 회수 순환 싸이클을 예시한 순환 라인 회로도,
도 3은 본 발명의 폐열회수용 판형 열교환 유니트의 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 폐열 회수용 판상체의 분해 사시도,
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명에 따른 제1판상체와 제2판상체의 정면 및 배면도,
도 6은 본 발명에 따른 폐열회수용 제1 및 제2판상체를 중접시킨 상태를 예시한 사시도,
도 7은 도 6의 a-a 선과 b-b선을 따라 절취한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 보급수 보급배관 11 : 급탕공급배관
12 : 급탕 배출배관 13 : 급탕하수배관
14 : 하수관 21 : 중온수 배출배관
22 : 중온수 공급배관 A1∼A7 :제1 판상체의 관통홀
B1∼B7 :제1 판상체의 관통홀 G1, G2 : 제1 및 제2가스켓
L1~L6 : 통로
P1 : 제1판상체 P2 : 제1판상체
sa : 제1판상체의 제1수로 sc: 제2판상체의 제2수로
sd : 제2판상체의 제3수로 U : 폐열 회수용 열교환기 유니트

Claims (2)

  1. 일측 표면에 관통홀 "A1∼A7"을 포함하는 제1판상체(P1)와;
    상기 관통홀 "A1∼A7" 전부를 포위하여 상기 제1판상체(P1) 표면에 제1수로(sa)를 형성하도록 가스켓을 부착하되, 상기 관통홀 "A1, A3 및 A6"은 상기 제1수로(sa)와 통해지도록, 그리고 상기 관통홀 "A2, A4, A5 및 A7"은 상기 제1수로(sa)와 불통되도록 상기 제1판상체 표면에 부착된 제1가스켓(G1)과;
    상기 제1판상체의 배면에 중첩되어 상기 관통홀 "A1∼A7"의 축선과 동일한 축선을 구성하는 관통홀 "B1∼B7"을 포함하는 제2판상체(P2)와;
    상기 관통홀 "B1∼B7" 전부를 포위하도록 가스켓을 부착하여 상기 제2판상체 (P2) 표면에 수로를 형성하되, 그 수로가 구획되도록 상기 관통홀 "B3, B4"와 관통홀 B5"사이에 가스켓을 부착하여 각각으로 구획된 제2수로 "sc" 및 제3수로 "sd"를 형성하되, 상기 관통홀 "B1과 B3"은 상기 제2수로 "sc"와 불통되도록, 상기 관통홀 "B2, B4"는 상기 제2수로(sc)와 통하도록, 상기 관통홀 "B5와 B7"은 상기 제3수로 "sd"와 통하도록, 그리고 상기 관통홀 "B6"은 상기 제3수로 "sd"와는 불통되도록 상기 제2판상체(P2)의 표면에 부착된 제2가스켓(G2)으로 구성된 것을 특징으로 하는 폐열 회수용 판상체,
  2. 제1항에 따른 제1 및 제2판상체(P1)(P2)를 1조로 하여 1조의 판상체를 다수개로 중첩시켜 프레임(F)사이에 정렬시킨 뒤 체결볼트(B)와 너트(N)로 프레임(F)을 조립한 뒤 상기 제1 및 제2판상체(P1,P2)의 관통홀의 축선에 의해 형성된 통로 "L1 내지 L7"중 상기 통로 "L1"에는 욕실쪽으로 흐르는 급탕 공급배관(11)을 연결하고, 통로 "L3"에는 욕실을 경유한 급탕이 배출되는 급탕 배출배관(12)을 연결되며, 상기 통로 "L2"에는 보일러에서 가열된 중온수가 유입되도록 보일러의 중온수 배출배관(21)을 연결하고, 상기 통로 "L4"에는 보일로쪽으로 귀환하는 중온수 귀환배관(22)을 연결하며, 상기 통로 "L6"에는 보급수 보급관(1)을 연결하고, 통로 "L5"에는 욕실의 급탕하수 배관(13)을 연결하며, 상기 통로 "L7"에는 하수관(14)을 연결한 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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