KR100809021B1

KR100809021B1 - 냉탕과 열매체유를 이용한 목욕탕용 열교환 장치

Info

Publication number: KR100809021B1
Application number: KR1020070004256A
Authority: KR
Inventors: 박상술
Original assignee: 박상술
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2008-03-03
Also published as: KR20070100098A

Abstract

본 발명은 냉탕과 열매체유를 이용한 목욕탕용 열교환 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히터펌프의 냉매의 증발열원으로 냉탕의 냉수가 이용되고, 상기 냉수와 냉매가 열교환되는 장치로써 열매체유가 충진된 밀폐형 열교환탱크가 사용됨으로써, 별도의 에너지가 필요한 보일러의 사용이 필요없어 에너지가 절감되고, 열교환탱크에 열매체유가 충진됨으로써 종래의 폐수를 이용하여 열교환하는 구조에서 폐수의 이물질에 의한 낮은 열교환 효율의 문제점을 해소한 냉탕과 열매체유를 이용한 목욕탕용 열교환 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 열매체유가 충진된 밀폐형의 열교환탱크의 내부에 상하부에 유동로가 형성되게 격벽이 설치되고, 격벽을 중심으로 일측의 열교환탱크의 내부에 냉탕의 냉수가 열매체유와 열교환되는 냉수열교환관이 설치되어, 외부의 냉탕과 펌프에 의해 순환되게 설치되며; 격벽을 중심으로 타측의 열교환탱크의 내부에 히트펌프의 증발기와, 상기 증발기의 하부에 온수탱크의 온수가 열매체유와 열교환되는 온수열교환관이 설치되어 외부의 온수탱크와 펌프에 의해 순환되게 설치된 냉탕과 열매체유를 이용한 목욕탕용 열교환 장치가 제공된다.

목욕탕, 냉탕, 오일, 히트펌프, 열회수, 열교환

Description

냉탕과 열매체유를 이용한 목욕탕용 열교환 장치{A heat exchanger for a public bath}

도 1은 본 발명의 열교환 장치의 전체 구성도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 열매체유 2 : 열교환탱크

3 : 격벽 4 : 냉탕

5 : 냉수열교환관 6 : 히트펌프

7 : 증발기 8 : 온수탱크

9 : 온수열교환관 10 : 순환파이프

11 : 온도센서 12 : 다공파이프

13 : 보일러 14 : 온수분배관

15 : 리저버탱크

Pa, Pb, Pc : 펌프

목욕탕에 사용되는 용수는 지하수를 펌핑하여 수조에 채우고, 이를 화석에너지 또는 전기에너지로 약 50℃로 가열하여 온수탱크에 저장한 후 배관을 통해 온탕이나 샤워기로 송급하고, 냉수와 혼합하여 적절한 온도로 맞추어 사용하게 된다.

공중 목욕탕은 많은 용수가 필요하고, 계절을 불문하고 항상 뜨거운 물이 사용된 후 고온의 폐수가 그대로 방출되어 폐기된다. 이와 같이 버려지는 목욕탕 폐수는 30℃ 이상이기 때문에 그대로 배출하게 되면 에너지 낭비가 된다.

따라서 폐수로부터 열을 회수하여 이용하는 폐열회수장치가 필요하고, 통상 폐열회수장치로는 폐열회수기와 히트펌프가 사용된다.

폐열회수기는 고온으로 방출되는 폐수의 열을 냉수와 교환하도록 하여, 예열된 냉수가 온수로 가열되도록 하여 열에너지를 절감하도록 하는 단순 구조를 가진다.

그리고 히트펌프는 증발기와, 압축기와, 응축기와, 팽창밸브가 냉매관로에 순차적으로 연결되어 구성된다. 압축기로부터 응축기로 유입된 고온고압의 냉매가스를 사용하여 온수를 가열시키고, 이에 의해 가열된 온수를 온수탱크로 유입시킴과 동시에 응축기로부터 팽창밸브를 거쳐 증발기로 유입된 냉매가스를 목욕탕으로부터 버려지는 폐수의 열로서 증발시켜 다시 압축기로 공급되는 구조이다.

상기와 같은 히터펌프의 증발기에서 냉매의 증발에 필요한 열원은 폐수의 잔열을 이용하게 되어 에너지를 절감하는 구조는 폐수와 증발기가 열교환되는 탱크에 폐수가 유입되고 유출되는 관로가 형성되고, 상기 탱크의 내부에 증발기가 설치된 구조이다.

그러나 폐수에는 각종 이물질이 많이 포함되어 있어, 증발기 관로에 이물질이 많이 부착되고, 폐수에 포함된 이물질에 의해 열교환 효율이 극히 적은 문제점이 있었다. 따라서 증발기의 작동이 제대로 이루어지지 않아 히트펌프의 작동이 멈추는 일이 많았고, 보일러를 작동시키는 일이 많아 에너지의 낭비가 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 폐수에 의한 폐열회수의 단점을 해소하기 위하여 냉수로부터 증발기의 열원을 얻되, 냉수는 냉수관의 일부에 냉수열교환관이 설치되고, 상기 냉수열교환관은 열매체유가 충진된 밀폐형 탱크의 내부에 설치된 냉탕과 열매체유를 이용한 목욕탕용 열교환 장치를 제공함에 있다.

이하 본 발명의 구성 및 작용을 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 열매체유(1)가 충진된 밀폐형의 열교환탱크(2)의 내부에 상하부에 유동로가 형성되게 격벽(3)이 설치되고, 격벽(3)을 중심으로 일측의 열교환탱크(2)의 내부에 냉탕(4)의 냉수가 열매체유(1)와 열교환되는 냉수열교환관(5)이 설치되어, 외부의 냉탕(4)과 펌프(Pb)에 의해 순환되게 설치되며; 격벽(3)을 중심으로 타측의 열교환탱크(2)의 내부에 히트펌프(6)의 증발기(7)와, 상기 증발기(7)의 하부에 온수탱크(8)의 온수가 열매체유(1)와 열교환되는 온수열교환관(9)이 설치되어 외부의 온수탱크(8)와 펌프(Pa)에 의해 순환되게 설치됨;을 특징으로 한다.

그리고 열교환탱크(2)의 내부에 열매체유(1)를 순환시키는 순환파이프(10)가 설치되어, 열매체유(1)의 적정 온도에 따라 강제 순환되는 구조를 가진다. 즉, 냉수열교환관(5)이 설치된 열교환탱크(2)의 상부에 온도센서(11)가 설치되고, 상기 온도센서(11)의 하부에 펌프(Pc)가 설치된 순환파이프(10)의 일단인 개구부가 위치되고, 상기 순환파이프(10)의 타단은 다공파이프(12)가 설치되어 온수열교환관(9)의 하부에 설치된다.

상기와 같은 열교환탱크(2)를 포함한 장치에 의하여, 냉수로부터 안전하고 확실하게 히트펌프(6)의 증발기(7)의 열원을 얻게 된다.

목욕탕에 온수를 제공하기 위하여 히트펌프(6)를 사용하게 되는데, 히트펌프(6)의 증발기(7)에서 냉매는 열에 의해 증발되어 다시 압축기로 공급되어야 정상 적인 히트펌프(6)로 작동하게 된다.

이와 같은 히트펌프(6)의 열원을 종래의 경우는 온탕의 폐수를 이용하였으나, 이의 문제점이 있어 본 발명은 냉탕(4)의 냉수와 열매체유(1)를 이용한 밀폐형의 열교환탱크(2)를 이용함에 큰 특징이 있다.

본 발명은 냉탕(4)의 냉수만으로 충분한 증발기(7)의 열원을 얻을 수 있는 장점이 있다. 보일러(13)는 보충용으로 설치되는 것으로, 온수의 사용량이 많은 경우에만 온수 보충용으로 사용하면 되는 것으로서, 증발기(7)의 열원의 제공에 주목적이 있지 않다.

목욕탕의 주된 용수인 지하수는 항상 18℃ 정도의 온도를 가지면서 용출되고, 이는 바로 수조로 유입하면 되고, 냉탕의 냉수만을 순환시키되, 열매체유(1)가 충진된 열교환탱크(2)에서 열교환하도록 하는 구조이다.

따라서 최초의 시동 초기에는 온수를 증발기(7)의 열원으로 사용하고, 이 때에는 펌프(Pa)에 의해 온수가 열교환탱크(2)의 내부에 설치된 온수열교환관(9)으로 순환된다. 이후부터는 펌프(Pa)의 작동은 멈추고, 냉수만으로 히트펌프(6)가 작동되며, 지하수는 적정온도의 온수로 가열된 후에 온수탱크(8)에 저장되어 온수분배관(14)을 통해 다양한 사용처로 분배된다.

열교환탱크(2)에 충진된 열매체유(1)는 리저버탱크(15)에 의해 보충되는 구조를 가지고, 열교환탱크(2)의 내부에서 순환된다. 물론 열매체유(1)가 증발기(7)의 충분한 열원으로 작용가능할 때에는 냉수와의 열교환이 필요없기 때문에 순환하지 않아도 되지만, 열매체유(1)가 가지는 온도가 열원으로 부족할 경우에는 부족한 열을 냉수로부터 얻기 위하여 순환됨이 바람직하다.

즉, 보통은 펌프(Pc)만의 작동으로 순수하게 열매체유(1)만 작동하여 열교환이 이루어진다. 펌프(Pc)는 내부의 열매체유(1)를 순환파이프(10)의 일측 단부로부터 흡입하여 다수개의 통공이 형성된 다공파이프(12)로 토출시켜 강제 순환시키는 장치이다. 이 경우는 냉수의 유입이 필요없으므로 냉수를 순환시키는 펌프(Pb)의 작동은 멈추어도 된다.

그리고 증발기(7)의 작동은 온도차가 9~10℃ 정도면 되는데, 열매체유(1)와 냉매의 온도차이가 이보다 적은 경우는 냉수로부터 열원을 받게 된다. 따라서 펌프(Pc)는 멈추고 펌프(Pb)는 작동하도록 온도센서(11)가 제어하게 된다.

이와 같이 본 발명은 냉매의 증발열원을 냉수로부터 얻되, 열매체유(1)가 충진된 밀폐형 열교환탱크(2)에서 이루어지도록 함으로써, 종래 폐수로부터 열원을 얻던 문제점을 해소하게 되고, 한 번의 온수 사용만으로 히트펌프(6)의 계속적인 운전이 가능하여 에너지 절감의 효과 및 열교환 효율을 증대시키는 효과가 있게 된다.

Claims

열매체유(1)가 충진된 밀폐형의 열교환탱크(2)의 내부에 상하부에 유동로가 형성되게 격벽(3)이 설치되고, 격벽(3)을 중심으로 일측의 열교환탱크(2)의 내부에 냉탕(4)의 냉수가 열매체유(1)와 열교환되는 냉수열교환관(5)이 설치되어, 외부의 냉탕(4)과 펌프(Pb)에 의해 순환되게 설치되며; 격벽(3)을 중심으로 타측의 열교환탱크(2)의 내부에 히트펌프(6)의 증발기(7)와, 상기 증발기(7)의 하부에 온수탱크(8)의 온수가 열매체유(1)와 열교환되는 온수열교환관(9)이 설치되어 외부의 온수탱크(8)와 펌프(Pa)에 의해 순환되게 설치됨;을 특징으로 하는 냉탕과 열매체유를 이용한 목욕탕용 열교환 장치.
제 1항에 있어서, 냉수열교환관(5)이 설치된 열교환탱크(2)의 상부에 온도센서(11)가 설치되고, 상기 온도센서(11)의 하부에 펌프(Pc)가 설치된 순환파이프(10)의 일단인 개구부가 위치되고, 상기 순환파이프(10)의 타단은 다공파이프(12)가 설치되어 온수열교환관(9)의 하부에 설치됨을 특징으로 하는, 냉탕과 열매체유를 이용한 목욕탕용 열교환 장치.