KR100520815B1 - Heat pump device for sea water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해수를 이용한 양식장 및 어선내 수조, 수족관 등의 해수온도를 일정하게 유지시키기 위해 사용되는 히트 펌프장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수에 포함된 폐열을 회수하고 회수된 폐열을 실시간으로 교체되는 해수에 적용하여 사용함으로써, 어패류의 서식 환경을 최적의 상태로 제공하여 양질의 어패류를 제공할 수 있도록 한 해수용 폐열 회수식 냉, 온수 겸용 히트 펌프장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump apparatus used to maintain a constant seawater temperature in aquaculture farms and fishing vessels and aquariums using seawater, and more particularly, to recover the waste heat contained in seawater and to recover the waste heat recovered in real time. The present invention relates to a waste heat recovery type cold / hot water combined heat pump device for seawater, which is applied to the seawater to be replaced to provide a high-quality seafood by providing an optimal environment for shellfish.
본 발명은, 해수의 폐열을 이용해 양식장 및 어선, 수족관등에서 수조내의 해수를 일정한 온도로 유지하기 위해 사용되는 해수 온도 조절장치에 있어서, 동절기에 저온의 해수를 흡입하는 응축기 펌프(20); 상기 응축기 펌프에서 토출되는 해수를 공급받아 해수의 온도를 상승시키는 응축기(22); 상기 응축기(22)에서 온도가 상승된 해수의 일부를 응축기(22)의 출구 온도에 따라 온수전환밸브(24a)를 통해 바이패스 되도록 설치된 바이패스 회로(26); 상기 바이패스 회로(26)에서 바이패스 되지 않은 해수를 공급받는 해수용 수조(30); 상기 해수용 수조(30)에 공급된 해수가 실시간으로 교환되도록 해수용 수조(30)에서 해수를 흡입하는 증발기 펌프(32); 상기 증발기 펌프(32)에 흡입되어 토출되는 해수를 온수전환 밸브(24b)를 통해 혼합수 회로(31)를 거쳐 공급받는 증발기(34); 상기 증발기(34)에서 해수의 폐열이 회수된 후, 토출되는 해수가 온수전환 밸브(24c)를 거쳐 배출 되도록 설치된 해수 배출구(36)를 포함하며, 하절기에 고온의 해수를 흡입하는 증발기 펌프(32); 상기 증발기 펌프(32)를 통해 흡입되는 해수를 일정 온도로 하강시키도록 설치되는 폐열회수 냉각열교환기(40); 상기 폐열회수 냉각열교환기(40)에서 토출되는 해수를 증발기 펌프(32)를 통해 공급받아 온도를 하강시키는 증발기(34); 상기 증발기(34)에서 토출된 해수를 냉수전환밸브(42a)를 통해 공급받는 해수용 수조(30); 상기 해수용 수조(30)에서 실시간으로 해수가 교환되도록 냉수전환밸브(42b)를 거쳐 폐열회수 냉각열교환기(40)를 통해 해수를 흡입하는 응축기 펌프(20); 상기 응축기 펌프(20)에 의해 토출된 해수를 공급받는 응축기(22); 상기 응축기(22)에 공급된 해수를 냉수전환밸브(42c)를 거쳐 배출되도록 설치된 해수 배출구(36); 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention is a seawater temperature control device used to maintain the seawater in the tank at a constant temperature in aquaculture farms, fishing vessels, aquariums, etc. using waste heat of the seawater, the condenser pump 20 for sucking the low temperature seawater in winter; A condenser 22 which receives the seawater discharged from the condenser pump and increases the temperature of the seawater; A bypass circuit 26 installed to bypass a portion of the sea water whose temperature is increased in the condenser 22 through the hot water switching valve 24a according to the outlet temperature of the condenser 22; Sea water tank 30 for receiving the sea water that is not bypassed in the bypass circuit 26; An evaporator pump 32 which sucks seawater from the seawater tank 30 so that the seawater supplied to the seawater tank 30 is exchanged in real time; An evaporator 34 which receives the seawater sucked into and discharged from the evaporator pump 32 through a mixed water circuit 31 through a hot water conversion valve 24b; After the waste heat of the seawater is recovered from the evaporator 34, the discharged seawater includes a seawater discharge port 36 installed so as to be discharged through the hot water conversion valve 24c, the evaporator pump 32 to suck the high temperature seawater in the summer ); A waste heat recovery cooling heat exchanger (40) installed to lower the seawater sucked through the evaporator pump (32) to a predetermined temperature; An evaporator 34 receiving the seawater discharged from the waste heat recovery cooling heat exchanger 40 through an evaporator pump 32 to lower the temperature; Seawater tank 30 for receiving the seawater discharged from the evaporator 34 through a cold water switching valve (42a); A condenser pump 20 for sucking seawater through a waste heat recovery cooling heat exchanger 40 via a cold water switching valve 42b so that seawater is exchanged in real time in the seawater tank 30; A condenser 22 for receiving the seawater discharged by the condenser pump 20; A seawater discharge port 36 installed to discharge seawater supplied to the condenser 22 through a cold water switching valve 42c; Characterized in that configured to include.
Description
본 발명은 해수를 이용한 양식장 및 어선내 수조, 수족관 등의 해수온도를 일정하게 유지시키기 위해 사용되는 히트 펌프장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수에 포함된 폐열을 회수하고 회수된 폐열을 실시간으로 교체되는 해수에 적용하여 사용함으로써, 어패류의 서식 환경을 최적의 상태로 제공하여 양질의 어패류를 제공할 수 있도록 한 해수용 폐열 회수식 냉, 온수 겸용 히트 펌프장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump apparatus used to maintain a constant seawater temperature in aquaculture farms and fishing vessels and aquariums using seawater, and more particularly, to recover the waste heat contained in seawater and to recover the waste heat recovered in real time. The present invention relates to a waste heat recovery type cold / hot water combined heat pump device for seawater, which is applied to the seawater to be replaced to provide a high-quality seafood by providing an optimal environment for shellfish.
일반적으로, 해수를 이용하여 어패류를 양식하거나 저장하는 곳에서는 어패류에게 최적의 환경을 제공하도록 일정크기의 수조를 구비하고, 구비된 수조에 별도로 마련된 온수 및 냉수를 공급하면서 수조내 해수의 온도를 일정하게 유지시키도록 하고 있다. 이에 대한 구성으로서, 최근에는 동절기 해수의 온도를 양식에 적합한 온도로 일정하게 유지하도록 폐열을 이용한 가온장치가 2002년 7월 15일 대한민국 실용신안등록출원 제 291368호가 등록된 바 있다.In general, in the case of farming or storing fish and shellfish using seawater, a tank having a predetermined size is provided to provide an optimal environment for the fish and shellfish, and the temperature of the seawater in the tank is constant while supplying hot and cold water separately provided in the provided tank. I'm keeping it. In recent years, the Korean Utility Model Registration Application No. 291368 was registered on July 15, 2002, for a heating apparatus using waste heat to maintain the temperature of the seawater in winter.
상기한 바에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이 양식장의 공급수 온도 조절장치에 있어서, 해수를 단계적으로 가온 시키도록 두개의 열교환통(2)(2')을 직렬로 연결하며 연교환통(2)(2')은 중앙의 내부 공급수관(3)(3')과 내부 공급수관(3)(3')을 감싸고 있는 전기히터(6)(6')와 전기히터(6)(6')를 감싸고 있는 중간 공급수관(4)(4')과 외부 공급수관(5)(5')으로 구성되며, 중앙의 내부 공급수관(3)(3')의 하부에는 공급수를 유입하는 공급수 유입구(8)(8')와 상부에는 전기히터(6)(6')와 열교환 한 온수를 토출하는 온수 토출구(9)(9')가 형성되어 있으며 내부 공급관(3)(3')과 중간 공급관(4)(4')의 상부가 연결되어 내부 공급수관(3)(3')을 순환하면서 전기히터(6)(6')와 열교환한 공급수를 중간 공급수관(4)(4')으로 보내고 중간 공급수관(4)(4')과 외부 공급수관(5)(5')의 하부가 열결되어 중간 공급수관(4)(4')을 순환하면서 다시 전기히터(6)(6')와 열교환한 공급수를 외부 공급수관(5)(5')으로 보내며 열교환통(2)과 열교환통(2')을 연결관(7)에 의해 연결하여 설치한 것을 특징으로 하고 있다.According to the above, in the feedwater temperature control device of the aquaculture farm as shown in Figure 1, connecting the two heat exchange barrels (2) (2 ') in series so as to warm the seawater in stages, (2 ') is an electric heater (6) (6') and an electric heater (6) (6 ') surrounding a central internal feed water pipe (3) (3') and internal feed water pipe (3) (3 '). ) Is composed of an intermediate supply water pipe (4) (4 ') and an external supply water pipe (5) (5') surrounding the supply, the lower part of the inner supply water pipe (3) (3 ') Water inlets 8 and 8 'and upper portions are formed with hot water outlets 9 and 9' for discharging hot water heat-exchanged with electric heaters 6 and 6 ', and internal supply pipes 3 and 3'. And the upper portions of the intermediate feed pipes 4 and 4 'are connected to the internal feed water pipes 3 and 3' while circulating the internal feed water pipes 3 and 3 'to supply heat exchanged with the electric heaters 6 and 6'. 4 ') and the lower part of the intermediate feed water pipe (4) (4') and the external feed water pipe (5) (5 ') While circulating the intermediate feed water pipes 4 and 4 ', the feed water heat-exchanged with the electric heaters 6 and 6' is sent to the external feed water pipes 5 and 5 '. 2 ') is connected and installed by the connection pipe 7. It is characterized by the above-mentioned.
즉, 양식수조(1)에서 배출되는 폐수를 공급해수와 열교환시켜 예열시키고, 예열된 공급해수를 공급수 유입구(8)를 통해 연교환통(2)의 내부 공급수관(3)으로 이동시켜 상기 내부 공급수관(3)을 감싸고 있는 전기히터(6)와 열교환하여 공급해수를 일정온도로 상승시키며, 상승된 해수는 전기히터(6) 외측의 중간 공급수관(4)으로 이동하면서 다시 열교환하여 외부공급수관(5)을 통해 연결관으로 이송된다. 이송된 후에는 연교환통(2)과 직렬 연결된 다른 연교환통(2')을 통해 동일한 방법으로 해수를 가열시켜 외부 공급수관(5)으로 토출하게 됨으로써, 양식수조(1) 내에 적정온도의 온수를 실시간으로 공급하게 되어 있는 것이다. That is, the wastewater discharged from the aquaculture tank 1 is preheated by heat exchange with the supply seawater, and the preheated supply seawater is moved to the internal supply water pipe 3 of the soft exchange container 2 through the feedwater inlet 8 to the above. Heat exchanged with the electric heater (6) surrounding the internal feed water pipe (3) to raise the supply seawater to a certain temperature, the elevated sea water is transferred to the intermediate feed water pipe (4) outside the electric heater (6) and heat exchanged again It is transferred to the connecting pipe through the supply water pipe (5). After the transfer, the seawater is heated and discharged to the external supply water pipe 5 in the same manner through another linkage cylinder 2 'connected in series with the linkage cylinder 2, so that the appropriate temperature in the culture tank 1 is maintained. Hot water is to be supplied in real time.
그러나, 이와 같이 폐열을 이용한 가온장치는 예열된 공급 해수를 연교환통(2)에서 전기히터(6)와 열교환시켜 해수를 어느 정도 상승된 온도로 양식수조(1)에 공급할 수는 있으나, 전기히터(6)를 가동하는데 따른 막대한 전력 비용과 전기히터(6) 사용으로 인한 화재가 발생할 수 있는 문제점이 있다. However, the heating apparatus using waste heat as described above may heat the preheated supply seawater with the electric heater 6 in the soft exchange container 2 to supply the seawater to the aquaculture tank 1 at an elevated temperature. There is a problem that a fire may occur due to the enormous power cost and the use of the electric heater (6) for operating the heater (6).
예를 들어 실제로 4℃로 공급되는 해수를 폐수의 폐열을 이용해 열교환시켜 12~14℃로 상승시킨 후, 이를 연교환통(2)의 전기히터(6)를 통해 15~17℃의 상태로 온도를 상승시킨다. 이때, 공급해수를 15~17℃로 온도를 상승시키기 위해서는 이동하는 공급해수가 전기히터(6)와 열교환 되는 면적이 크게 구성되야 함으로 전기히터(6)의 길이와 크기, 높은 전력량의 공급이 이루어져야 함으로써, 설치되는 가온장치의 크기가 상당히 비대해져야 할 뿐만 아니라, 이를 설치하기 위한 장소의 확보와 막대한 제조비용이 수반되는 등 여러가지 문제점이 발생하게 되는 것이며, 또한 전기히터(6)의 과열로 인한 전기장치의 과부하로 인해 화재가 발생할 수 있는 위험요소가 있게 되는 것이다.For example, the seawater actually supplied at 4 ° C. is heat-exchanged using waste heat of the waste water, and then raised to 12 to 14 ° C., and then the temperature is maintained at a temperature of 15 to 17 ° C. through the electric heater 6 of the soft exchange container 2. To increase. At this time, in order to increase the temperature of the supply seawater to 15 ~ 17 ℃ the area to be heat-exchanged with the moving feed water to the electric heater (6) should be large, so that the supply of the length and size of the electric heater (6), high power In addition, the size of the heating apparatus to be installed should be considerably large, and various problems will occur such as securing a place for installing it and entailing enormous manufacturing costs, and also an electrical apparatus due to overheating of the electric heater 6. There is a risk of fire due to overloading.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 폐수에 포함된 폐열을 회수하고 회수된 폐열을 실시간으로 교체되는 해수에 공급하여 사용함으로써, 사계절 대기온도와 관계없이 어민의 수익증대와 양질의 어패류를 제공할 수 있도록 한 해수용 폐열 회수식 냉, 온수 겸용 히트 펌프장치를 제공하는데 주된 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, by recovering the waste heat contained in the waste water and supplying the recovered waste heat to the sea water to be replaced in real time, regardless of the air temperature of the four seasons and increase the profits of fishermen The main purpose is to provide a waste heat recovery type cold and hot water combined heat pump apparatus for providing sea fish and shellfish.
본 발명의 다른 목적으로는 온수 및 냉수를 공급하는데 있어 연료비의 절감과 에너지의 손실없이 효율적인 운영과 제조가 가능하도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to enable efficient operation and manufacturing in the supply of hot water and cold water without reducing fuel costs and energy loss.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 해수의 폐열을 이용해 양식장 및 어선내 수조, 수족관등에서 수조내의 해수를 일정한 온도로 유지하기 위해 사용되는 해수 온도 조절장치에 있어서, 동절기에 저온의 해수를 흡입하는 응축기 펌프; 상기 응축기 펌프에서 토출되는 해수를 공급받아 해수의 온도를 상승시키는 응축기; 상기 응축기에서 온도가 상승된 해수의 일부를 응축기의 출구 온도에 따라 온수전환밸브를 통해 바이패스 되도록 설치된 바이패스 회로; 상기 바이패스 회로에서 바이패스 되지 않은 해수를 공급받는 해수용 수조; 상기 해수용 수조에 공급된 해수가 실시간으로 교환되도록 해수용 수조에서 해수를 흡입하는 증발기 펌프; 상기 증발기 펌프에 흡입되어 토출되는 해수를 온수전환 밸브를 통해 혼합수 회로를 거쳐 공급받는 증발기; 상기 증발기에서 해수의 폐열이 회수된 후, 토출되는 해수가 온수전환 밸브를 거쳐 배출 되도록 설치된 해수 배출구를 포함하며, 하절기에 고온의 해수를 흡입하는 증발기 펌프; 상기 증발기 펌프를 통해 흡입되는 해수를 일정 온도로 하강시키도록 설치되는 폐열회수 냉각열교환기; 상기 폐열회수 냉각열교환기에서 토출되는 해수를 증발기 펌프를 통해 공급받아 온도를 하강시키는 증발기; 상기 증발기에서 토출된 해수를 냉수전환밸브를 통해 공급받는 해수용 수조; 상기 해수용 수조에서 실시간으로 해수가 교환되도록 냉수전환밸브를 거쳐 폐열회수 냉각열교환기를 통해 해수를 흡입하는 응축기 펌프; 상기 응축기 펌프에 의해 토출된 해수를 공급받는 응축기; 상기 응축기에 공급된 해수를 냉수전환밸브를 거쳐 배출되도록 설치된 해수 배출구; 포함하여 구비된 것을 특징으로 한다. The present invention having such a configuration, in the seawater temperature control device used to maintain the seawater in the tank at a constant temperature in the aquarium, fish tank, aquarium, etc. by using the waste heat of the seawater, condenser for sucking the low temperature seawater in winter Pump; A condenser that receives the seawater discharged from the condenser pump and increases the temperature of the seawater; A bypass circuit installed to bypass a portion of the sea water whose temperature is increased in the condenser through a hot water switching valve according to the outlet temperature of the condenser; A seawater tank for receiving seawater that is not bypassed in the bypass circuit; An evaporator pump for sucking seawater from the seawater tank so that the seawater supplied to the seawater tank is exchanged in real time; An evaporator receiving the seawater sucked into and discharged from the evaporator pump through a mixed water circuit through a hot water conversion valve; An evaporator pump including a seawater outlet configured to discharge the seawater discharged through the hot water conversion valve after the waste heat of the seawater is recovered from the evaporator, and suck the high temperature seawater in the summer; A waste heat recovery cooling heat exchanger installed to lower the seawater sucked through the evaporator pump to a predetermined temperature; An evaporator receiving the seawater discharged from the waste heat recovery cooling heat exchanger through an evaporator pump to reduce the temperature; Seawater tank for receiving the seawater discharged from the evaporator through a cold water switching valve; A condenser pump that sucks seawater through a wastewater recovery cooling heat exchanger via a cold water switching valve to exchange seawater in real time in the seawater tank; A condenser receiving the seawater discharged by the condenser pump; A seawater discharge port installed to discharge seawater supplied to the condenser through a cold water switching valve; Characterized in that provided with.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 해수용 폐열 회수식 냉, 온수 겸용 히트 펌프장치를 보인 전체 계통도이고, 도 3은 본 발명의 해수용 폐열 회수식 온수 히트 펌프장치를 도시한 계통도이며, 도 4는 본 발명의 해수용 폐열 회수식 냉수 히트 펌프장치를 도시한 계통도이고, 도 5는 도 1에서 응축기와 증발기에 연결되어 냉매가스를 공급하는 히트펌프식 냉매사이클을 보인 계통도이다. 2 is an overall system diagram showing a waste heat recovery type cold, hot water combined heat pump device for seawater according to the present invention, Figure 3 is a system diagram showing a waste heat recovery type hot water heat pump device for seawater according to the present invention, Figure 4 5 is a system diagram showing a waste heat recovery type cold water heat pump device for seawater according to the present invention, and FIG. 5 is a system diagram showing a heat pump type refrigerant cycle connected to a condenser and an evaporator in FIG.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은, 해수의 폐열을 이용해 양식장 및 어선내 수조, 수족관등에서 수조내의 해수를 일정한 온도로 유지하기 위해 사용되는 해수 온도 조절장치에 있어서, 동절기에 저온의 해수를 흡입하는 응축기 펌프(20); 상기 응축기 펌프에서 토출되는 해수를 공급받아 해수의 온도를 상승시키는 응축기(22); 상기 응축기(22)에서 온도가 상승된 해수의 일부를 응축기(22)의 출구 온도에 따라 온수전환밸브(24a)를 통해 바이패스 되도록 설치된 바이패스 회로(26); 상기 바이패스 회로(26)에서 바이패스 되지 않은 해수를 공급받는 해수용 수조(30); 상기 해수용 수조(30)에 공급된 해수가 실시간으로 교환되도록 해수용 수조(30)에서 해수를 흡입하는 증발기 펌프(32); 상기 증발기 펌프(32)에 흡입되어 토출되는 해수를 온수전환 밸브(24b)를 통해 혼합수 회로(31)를 거쳐 공급받는 증발기(34); 상기 증발기(34)에서 해수의 폐열이 회수된 후, 토출되는 해수가 온수전환 밸브(24c)를 거쳐 배출 되도록 설치된 해수 배출구(36)를 포함하며, 하절기에 고온의 해수를 흡입하는 증발기 펌프(32); 상기 증발기 펌프(32)를 통해 흡입되는 해수를 일정 온도로 하강시키도록 설치되는 폐열회수 냉각열교환기(40); 상기 폐열회수 냉각열교환기(40)에서 토출되는 해수를 증발기 펌프(32)를 통해 공급받아 온도를 하강시키는 증발기(34); 상기 증발기(34)에서 토출된 해수를 냉수전환밸브(42a)를 통해 공급받는 해수용 수조(30); 상기 해수용 수조(30)에서 실시간으로 해수가 교환되도록 냉수전환밸브(42b)를 거쳐 폐열회수 냉각열교환기(40)를 통해 해수를 흡입하는 응축기 펌프(20); 상기 응축기 펌프(20)에 의해 토출된 해수를 공급받는 응축기(22); 상기 응축기(22)에 공급된 해수를 냉수전환밸브(42c)를 거쳐 배출되도록 설치된 해수 배출구(36)로 구성된다. As shown in Figure 2, the present invention, in the seawater temperature control device used to maintain the seawater in the tank at a constant temperature in the aquarium, fish tank, aquarium, etc. using the waste heat of the seawater, inhaling the low temperature seawater in winter A condenser pump 20; A condenser 22 which receives the seawater discharged from the condenser pump and increases the temperature of the seawater; A bypass circuit 26 installed to bypass a portion of the sea water whose temperature is increased in the condenser 22 through the hot water switching valve 24a according to the outlet temperature of the condenser 22; Sea water tank 30 for receiving the sea water that is not bypassed in the bypass circuit 26; An evaporator pump 32 which sucks seawater from the seawater tank 30 so that the seawater supplied to the seawater tank 30 is exchanged in real time; An evaporator 34 which receives the seawater sucked into and discharged from the evaporator pump 32 through a mixed water circuit 31 through a hot water conversion valve 24b; After the waste heat of the seawater is recovered from the evaporator 34, the discharged seawater includes a seawater discharge port 36 installed so as to be discharged through the hot water conversion valve 24c, the evaporator pump 32 to suck the high temperature seawater in the summer ); A waste heat recovery cooling heat exchanger (40) installed to lower the seawater sucked through the evaporator pump (32) to a predetermined temperature; An evaporator 34 receiving the seawater discharged from the waste heat recovery cooling heat exchanger 40 through an evaporator pump 32 to lower the temperature; Seawater tank 30 for receiving the seawater discharged from the evaporator 34 through a cold water switching valve (42a); A condenser pump 20 for sucking seawater through a waste heat recovery cooling heat exchanger 40 via a cold water switching valve 42b so that seawater is exchanged in real time in the seawater tank 30; A condenser 22 for receiving the seawater discharged by the condenser pump 20; It is composed of a sea water discharge port 36 is installed so that the sea water supplied to the condenser 22 is discharged through the cold water switching valve 42c.
본 발명의 해수용 폐열 회수식 냉, 온수 겸용 히트 펌프장치는 동절기와 하절기에 해수를 별도의 운영체계를 갖는다. Waste heat recovery type cold, hot water combined heat pump device of the present invention has a separate operating system for sea water in winter and summer.
동절기에는 도 3에 도시된 바와 같이 수조의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 약 5~6℃를 유지하고 있는 저온의 해수를 응축기펌프(20)에 의해 흡입하여 응축기(22)로 공급하게 된다. 흡입되는 과정에서 해수는 일방향으로만 이동하고 역류되지 않도록 응축기 펌프(20)의 일측에는 체크밸브(28)가 설치되어 있으며, 흡입된 해수는 응축기(22)로 공급된다. In winter, in order to maintain a constant temperature of the water tank as shown in FIG. 3, low-temperature seawater maintained at about 5 to 6 ° C. is sucked by the condenser pump 20 and supplied to the condenser 22. In the suction process, the check valve 28 is installed at one side of the condenser pump 20 so that the sea water moves in only one direction and does not flow backward, and the sucked sea water is supplied to the condenser 22.
상기 해수가 응축기(22)에 공급되면, 응축기(22) 상측으로 고온 고압의 냉매가스가 압축기로부터 주입되어 해수와 열교환 되며, 열교환 되는 과정에서 공급된 해수는 약 5℃ 이상 상승하게 된다. When the seawater is supplied to the condenser 22, the refrigerant gas of the high temperature and high pressure is injected from the compressor to the condenser 22, the heat exchanged with the seawater, the seawater supplied in the process of heat exchange rises to about 5 ° C or more.
상기 해수의 온도가 상승하게 된 후에는 온수전환밸브(24a)를 거치면서 응축기(22) 출구의 해수 온도에 따라 일부는 해수용 수조(30)에 온수를 공급하게 되며, 일부는 바이패스 회로(By-pass cycle)(26)를 통해 바이패스(By-pass) 하게 되는데, 상기 바이패스 되는 해수는 응축기 펌프(20)에 의해 흡입되는 저온의 해수와 혼합됨으로 응축기(22)로 공급되는 해수의 온도는 약 10~25℃를 유지하게 된다.After the temperature of the sea water rises, some of the hot water is supplied to the seawater tank 30 according to the seawater temperature at the outlet of the condenser 22 while passing through the hot water switching valve 24a, and part of the bypass circuit ( By-pass cycle (By-pass) through the (By-pass), the bypassed seawater is mixed with the low temperature seawater sucked by the condenser pump 20 of the seawater supplied to the condenser 22 The temperature is maintained at about 10-25 ℃.
이때, 상기 해수의 바이패스는 해수의 일부가 응축기 펌프(20)에 의해 응축기(22)로 공급시 공급되는 해수의 양이 적거나 많을 경우, 응축기(22) 내부의 해수 온도가 적정한 온도로 해수용 수조(30)에 공급되지 못하는 것을 방지하기 위해 이루어지는 것으로, 상기 응축기(22)에 공급되는 해수가 너무 적으면 고온 고압의 냉매가스와 열교환시 냉매가스의 온도가 너무 높게 상승 되어 적정응축 압력을 유지할 수 없게 되며, 반대로 응축기(22)에 해수가 너무 많이 공급되면 냉매가스에 저온의 해수에 의해 필요한 온도차 10~15℃ 이상의 해수온도가 상승하지 않게 됨으로써, 해수의 일부를 바이패스 하게 되는 것이다. At this time, the bypass of the sea water is a portion of the sea water when the amount of sea water supplied when supplied to the condenser 22 by the condenser pump 20 is small or large, the sea water temperature inside the condenser 22 is an appropriate temperature It is made to prevent the supply of water to the water tank 30. If the seawater supplied to the condenser 22 is too small, the temperature of the refrigerant gas is increased too high when the heat exchanged with the refrigerant gas of high temperature and high pressure so as to increase the proper condensation pressure. On the contrary, if too much seawater is supplied to the condenser 22, the seawater temperature of 10-15 ° C or more, which is required by the low temperature seawater to the refrigerant gas, does not rise, thereby bypassing part of the seawater.
상기 응축기(22)를 통해 토출되는 해수의 온도는 응축기(22) 출구에 설치된 온도측정센서(미도시)에 의해 이루어지며, 일방향으로만 해수가 이동될 수 있도록 바이패스 회로의 일측에는 체크밸브(28)가 설치되어 있다.The temperature of the seawater discharged through the condenser 22 is made by a temperature measuring sensor (not shown) installed at the outlet of the condenser 22, and a check valve is provided at one side of the bypass circuit so that the seawater can move only in one direction. 28) is installed.
이후, 상기 해수용 수조(30)에 수용된 해수를 실시간으로 교환하여 어패류에게 최적의 서식환경을 제공하기 위해서는 해수용 수조(30)에서 증발기 펌프(32)를 이용해 해수를 흡입하고, 흡입되는 과정에서 온수전환밸브(24b)를 통해 혼합수 회로(31)를 거쳐 증발기(34)에 공급된다. 상기 증발기(34)는 폐열을 흡수하는데 있어 5~7℃ 이상으로 유지해야만 폐열을 최대로 흡수할 수 있으며, 상기 증발기(34)의 온도가 그 이하로 하강하게 되면, 냉매의 증발이 어려워 폐열 흡입률이 상당히 떨어지게 된다. 그러므로, 상기 증발기(34)를 5~7℃ 이상으로 유지한 상태에서 해수에 포함된 폐열을 회수하여 해수의 온도를 하강시켜 토출시키며, 토출되는 해수는 다시 온수전환밸브(24c)를 거쳐 해수 배출구(36)를 통해 배출된다. Then, in order to exchange the seawater contained in the seawater tank 30 in real time to provide an optimal habitat environment for fish and shellfish inhaling seawater using the evaporator pump 32 in the seawater tank 30, The hot water switching valve 24b is supplied to the evaporator 34 via the mixed water circuit 31. The evaporator 34 can absorb the waste heat to the maximum only when it is maintained at 5 ~ 7 ℃ or more to absorb the waste heat, when the temperature of the evaporator 34 is lowered below, the refrigerant is difficult to evaporate waste heat suction The rate will drop considerably. Therefore, the waste heat contained in the seawater is recovered and discharged by lowering the temperature of the seawater while maintaining the evaporator 34 at 5 to 7 ° C or higher, and the discharged seawater is discharged again through the hot water switching valve 24c. Discharge through 36.
또한 하절기에는 해수의 온도를 하강시키기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 약 25~27℃ 정도의 고온의 해수를 증발기 펌프(32)를 통해 흡입하게 된다. 상기 고온의 해수가 흡입되는 과정에서 해수는 폐열회수 냉각열교환기(40)를 거치면서 약 5℃정도 온도가 하강하여 증발기(34)에 공급되며, 증발기(34)에서 다시 냉매가스와 열교환 한 후 약 12~18℃의 온도로 하강하여 토출시켜 냉수전환밸브(42a)를 통해 해수용 수조(30)에 공급하게 된다. 이때, 상기 냉수전환밸브(42a)를 지나는 해수는 해수용 수조(30)에 공급시 증발기(34)의 토출압에 의해 이동되는 해수가 바이패스 회로 일측의 체크밸브(28)에 의해 온수전환밸브(24a) 방향으로 역류되지 않고 해수용 수조(30)에 원할한 공급이 이루어진다. In addition, in summer, high temperature seawater of about 25-27 ° C. is sucked through the evaporator pump 32 to lower the temperature of the seawater. In the process of inhaling the high temperature seawater, the seawater is supplied to the evaporator 34 while the temperature is lowered by about 5 ° C. while passing through the waste heat recovery cooling heat exchanger 40, and after exchanging heat with the refrigerant gas in the evaporator 34 again. The temperature is lowered to a temperature of about 12 to 18 ° C. and discharged to be supplied to the seawater tank 30 through the cold water switching valve 42a. At this time, the sea water passing through the cold water switching valve 42a is a hot water switching valve by the check valve 28 of one side of the bypass circuit, the sea water is moved by the discharge pressure of the evaporator 34 when supplied to the sea water tank (30) A smooth supply is made to the seawater tank 30, without being flowed back in the direction of 24a.
이후, 상기 해수용 수조(30)에서 해수의 실시간 교환을 위해서는 해수를 흡입하여 냉수전환밸브(42b)를 거쳐 폐열회수 냉각열교환기(40)로 해수를 공급하고, 상기 폐열회수 냉각열교환기(40)에서는 약 12~18℃의 온도로 공급된 해수가 미리 충진된 외부의 해수 약 25~27℃인 고온의 해수와 열교환 되어 20~25℃로 온도가 상승이 되며, 온도가 상승된 해수는 상기 폐열회수 냉각열교환기(40)에서 토출되어 응축기 펌프(20)에 의해 응축기(22)로 공급된다. Subsequently, in order to exchange seawater in real time in the seawater tank 30, the seawater is sucked and supplied to the waste heat recovery cooling heat exchanger 40 through a cold water switching valve 42b, and the waste heat recovery cooling heat exchanger 40 ) Is heat-exchanged with high temperature seawater which is about 25 ~ 27 ℃ of seawater, which is supplied at a temperature of about 12 ~ 18 ℃, and the temperature rises to 20 ~ 25 ℃, and the seawater whose temperature is raised is Discharged from the waste heat recovery cooling heat exchanger 40 is supplied to the condenser 22 by the condenser pump 20.
상기 응축기(22)에 공급된 해수는 30~40℃로 상승되고 냉수전환밸브(42c)를 거쳐 해수 배출구(36)를 통해 배출된다. The seawater supplied to the condenser 22 is raised to 30 to 40 ° C. and discharged through the seawater discharge port 36 through the cold water switching valve 42c.
이와 같은 과정을 통해서 해수용 수조(30)에 공급되는 해수는 동일한 장치를 이용해 서로 다른 계통으로 운영되며, 상기 동절기와 하절기에 사용되는 온수전환밸브(24a,24b,24c)와 냉수전환밸브(42a,42b,42c)는 응축기(22)로 공급되는 해수 온도에 따라 상기 온수전환밸브(24a,24b,24c)와 냉수전환밸브(42a,42b,42c) 중에서 어느 하나만 사용된다. 이에 따라, 상기 온수전환밸브(24a,24b,24c)에 설치된 바이패스 회로(26)는 온수를 공급하는 동절기에만 사용이 가능하게 된다.The seawater supplied to the seawater tank 30 through this process is operated in different systems using the same apparatus, and the hot water switching valves 24a, 24b, 24c and the cold water switching valve 42a used in the winter and summer seasons. 42b and 42c may use only one of the hot water switching valves 24a, 24b and 24c and the cold water switching valves 42a, 42b and 42c according to the seawater temperature supplied to the condenser 22. Accordingly, the bypass circuit 26 installed in the hot water conversion valves 24a, 24b, and 24c may be used only in winter to supply hot water.
한편, 도 5는 도 1에서 응축기와 증발기에 연결되어 냉매가스를 공급하는 히트펌프식 냉매사이클을 보인 계통도로서, 압축기(50)에 의해 고온 고압으로 생성된 냉매 가스는 응축기(22) 상부로 주입되어 응축기(22)에 공급되는 저온의 해수와 열교환 된다. 이러한 과정에서 상기 냉매 가스는 액체 상태인 고압의 냉매가스로 변환되어 응축기(22)에서 토출되어 냉매 배관을 따라 필터드라이어(52)를 통과하면서 냉매속의 수분을 제거하게 되고, 냉매의 흐름을 확인할 수 있는 액면계(54)와 냉매의 차단 및 정지와 콤프다운(Comp down) 방식 제어용 전자변(56)을 지나게 되며, 팽창변(58)을 지나면서 저온의 냉매가스로 변환하여 증발기(34)에 공급된다. 상기 증발기(34)에 공급된 저온의 냉매가스는 해수의 폐열을 회수하면서 증발작용에 의해 저온저압의 기체상태로 변환되어 액분리기(60)에 공급되며, 상기 액분리기(60)에서는 냉매가스에 포함된 액체와 기체를 철저히 분리시킨 후, 액체와 분리된 기체를 압축기(50)에 공급하게 되는 사이클을 반복적으로 수행하게 된다. Meanwhile, FIG. 5 is a system diagram showing a heat pump type refrigerant cycle connected to the condenser and the evaporator in FIG. 1 to supply refrigerant gas, and the refrigerant gas generated at high temperature and high pressure by the compressor 50 is injected into the condenser 22. And heat exchange with the low temperature seawater supplied to the condenser (22). In this process, the refrigerant gas is converted into a high pressure refrigerant gas in a liquid state and discharged from the condenser 22 to pass through the filter drier 52 along the refrigerant pipe to remove moisture in the refrigerant, and to check the flow of the refrigerant. The liquid level meter 54 and the refrigerant shut off and stop and the comp down (Comp down) control electronic valve 56 is passed, passing through the expansion valve 58 is converted into a low-temperature refrigerant gas is supplied to the evaporator 34. The low-temperature refrigerant gas supplied to the evaporator 34 is converted into a low-temperature low-pressure gas state by the evaporation while recovering the waste heat of the seawater and supplied to the liquid separator 60, and the liquid separator 60 is supplied to the refrigerant gas. After thoroughly separating the liquid and gas contained, the cycle to supply the gas separated from the liquid to the compressor 50 is repeatedly performed.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 해수용 폐열 회수식 냉, 온수 겸용 히트 펌프장치는 폐수에 포함된 폐열을 회수하고 회수된 폐열을 실시간으로 교체되는 해수에 공급하여 재 사용함으로써, 사계절 대기온도와 관계없이 어민의 수익증대와 양질의 어패류를 제공할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다. The waste heat recovery type combined cold and hot water heat pump apparatus for seawater according to the present invention having such a configuration has a relationship with the four seasons air temperature by recovering the waste heat contained in the wastewater and supplying the recovered waste heat to the seawater to be replaced in real time. It is a very useful invention that can increase the profits of fishermen and provide high quality seafood.
이상에서 본 발명에 따른 해수용 폐열 회수식 냉, 온수 겸용 히트 펌프장치에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하며 당업자라면 여러가지 변형과 응용이 가능함은 물론이겠다.The above description has been given of the waste heat recovery type cold and hot water combined heat pump apparatus for seawater according to the present invention, but the present invention is not limited thereto and various modifications and applications are possible to those skilled in the art.
도 1은 종래 양식장의 공급수 온도 조절장치를 도시한 계통도,1 is a schematic diagram showing a feed water temperature control device of a conventional farm;
도 2는 본 발명에 따른 해수용 폐열 회수식 냉, 온수 겸용 히트 펌프장치를 보인 전체 계통도, 2 is an overall system diagram showing a heat pump for waste water recovery type cold and hot water combined use according to the present invention;
도 3은 본 발명의 해수용 폐열 회수식 온수 히트 펌프장치를 도시한 계통도, 3 is a schematic diagram showing a waste heat recovery type hot water heat pump device for seawater according to the present invention;
도 4는 본 발명의 해수용 폐열 회수식 냉수 히트 펌프장치를 도시한 계통도,4 is a schematic diagram showing a waste heat recovery type cold water heat pump device for seawater according to the present invention;
도 5는 도 1에서 응축기와 증발기에 연결되어 냉매가스를 공급하는 히트펌프식 냉매사이클을 보인 계통도이다.5 is a system diagram showing a heat pump type refrigerant cycle connected to a condenser and an evaporator in FIG. 1 to supply refrigerant gas.
<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for each major part of drawing>
1: 양식수조 2,2': 연교환통1: Aquaculture tank 2,2 '
3,3': 내부공급수관 4,4': 중간공급수관3,3 ': Internal supply water pipe 4,4': Intermediate supply water pipe
5,5': 외부공급수관 6,6': 전기히터5,5 ': External supply water pipe 6,6': Electric heater
7: 연결관 8,8': 공급수유입구7: connector 8,8 ': supply inlet
9,9': 온수토출구 20: 응축기펌프9,9 ': hot water outlet 20: condenser pump
22: 응축기 24a,24b,24c: 온수전환밸브22: condenser 24a, 24b, 24c: hot water switching valve
26: 바이패스회로 28: 체크밸브26: bypass circuit 28: check valve
30: 해수용수조 31: 혼합수회로30: seawater tank 31: mixed water circuit
32: 증발기펌프 34: 증발기32: evaporator pump 34: evaporator
36: 해수배출구 40: 폐열회수냉각열교환기36: seawater outlet 40: waste heat recovery cooling heat exchanger
42a,42b,42c: 냉수전환밸브 50: 압축기42a, 42b, 42c: cold water switching valve 50: compressor
52: 필터드라이어 54: 액면계52: filter drier 54: liquid level meter
56: 전자변 58: 팽창변56: electron valve 58: expansion valve
60: 액분리기60: liquid separator
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