KR100815540B1 - Heat pump heating system for a sea water and a function water - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템에 관한 것으로서, 고온 가스를 해수와 직접 열교환이 이루어지지 않고 물 또는 증류수를 가스와 열교환되게 한 후 해수와 열교환이 이루어지게 하여 해수의 열교환능력이 향상되고, 또한 해수와 직접 열교환이 이루어지지 않아서 열교환 장비의 내구성이 증대되어 해수사우나 및 축양(양식)장 등에 적용하여 연료절감이 이루어지는 효과를 갖는다.The present invention relates to a heat pump hot water heating system for seawater and functional water, wherein hot water is not directly heat exchanged with seawater, and water or distilled water is exchanged with gas, and heat exchange with seawater is performed to improve heat exchange capacity of seawater. In addition, since the heat exchange with the sea water is not made directly, the durability of the heat exchange equipment is increased, so that the fuel savings can be applied to seawater saunas and aquaculture fields.

열가스(hot gas), 증류수, 해수, 사우나, 축양장, 양식장, 열교환기 Hot gas, distilled water, seawater, sauna, animal husbandry, farm, heat exchanger

Description

해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템{HEAT PUMP HEATING SYSTEM FOR A SEA WATER AND A FUNCTION WATER}Heat pump heating system for seawater and functional water {HEAT PUMP HEATING SYSTEM FOR A SEA WATER AND A FUNCTION WATER}

도 1은 본 발명의 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템.1 is a heat pump hot water heating system for sea water and functional water of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 가스압축기 20: 유(oil)분리기10: gas compressor 20: oil separator

30, 30A, 30B: 열교환기 40: 증류수 또는 물 탱크30, 30A, 30B: heat exchanger 40: distilled water or water tank

50: 해수 또는 기능성 물 탱크 60: 증발기50: seawater or functional water tank 60: evaporator

70: 냉수 또는 방류 탱크 80: 드라이어70: cold water or discharge tank 80: dryer

90: 액(液)분리기 100: 팽창밸브90: liquid separator 100: expansion valve

V 체크밸브 P: 펌프V check valve P: pump

본 발명은 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템에 관한 것으로서, 가스 압축기의 고온/고압가스로 물 또는 증류수 등을 가열하여 고온수를 발생시킨 다음 해수 및 기타 기능성 물과 열교환이 이루어지게 하여 용도에 맞는 물을 적절히 공급할 수 있고 열교환 능력이 향상되고 장비 내구성이 증대된 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump hot water heating system for sea water and functional water, and generates hot water by heating water or distilled water with a high temperature / high pressure gas of a gas compressor, and then exchanging heat with sea water and other functional water. The present invention relates to a heat pump hot water heating system for sea water and functional water, which can supply appropriate water appropriately, improve heat exchange capacity, and increase equipment durability.

일반적으로 목욕탕에서 사용하는 온수는 물을 끓여서 온탕 및 샤워시설에 공급하여 사용하는바, 이러한 온수를 만들기 위해서는 열교환기를 사용한다. 그리고 최근에는 일반 물이 아닌 해수를 이용한 목욕시설이 널리 보급되고 있는바, 이러한 해수를 가열하기 위한 시설은 일반 물을 가열하기 위한 시설보다 해수에 포함된 염분으로 인하여 부식발생을 방지하기 위한 티타늄 해수용 열교환기를 사용한다.
따라서, 상기와 같은 열교환기는 열교환이 고온/고압하에 이루어짐으로 열교환효율이 높은 장점이 있으나, 지속적으로 고온/고압에서의 사용으로 인하여 재료의 내구성이 저하되고 이러한 상태에서 해수에 포함된 염분으로 인해서 부품의 부식으로 인한 파손 및 고장이 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.In general, the hot water used in the bath is used to boil water and supply it to a hot water bath and a shower. A heat exchanger is used to make such hot water. In recent years, bath facilities using seawater rather than general water have been widely used. The facility for heating the seawater is titanium seawater to prevent corrosion due to salts contained in the seawater than the facility for heating water. Use a heat exchanger.
Therefore, the heat exchanger as described above has the advantage that the heat exchange efficiency is high because the heat exchange is performed under high temperature / high pressure, but the durability of the material decreases due to continuous use at high temperature / high pressure, There was a problem that frequently caused breakage and failure due to corrosion.

그리고, 해수탕에 공급되는 물의 온도는 일반적으로 고온이 아니라 40~60℃ 이내의 물을 사용함으로 열교환기에 의하여 가열된 해수의 온도가 너무 높아 열교환이 이루어진 후에 온도를 낮추는 작업을 함으로 열교환기의 본래의 기능보다 효율성이 저하되는 문제점이 발생하였다.
따라서, 열교환이 이루어진 후 직접적인 사용이 가능하고 염분으로 인한 파손이 방지될 수 있는 열교환 시스템의 필요성이 요구되고 있는 실정이다.In addition, the temperature of the water supplied to the sea bath is generally not high temperature, but water within 40-60 ° C., so that the temperature of the seawater heated by the heat exchanger is too high to lower the temperature after the heat exchange is performed. The problem is that the efficiency is lowered than the function.
Therefore, there is a need for a heat exchange system that can be used directly after heat exchange and can be prevented from being damaged by salt.

본 발명의 목적은 고온 가스를 해수와 직접 열교환이 이루어지지 않고 물 또는 증류수를 가스와 열교환되게 한 후 해수와 열교환이 이루어지게 하여 가열된 해수를 즉시 사용이 가능하게 함으로 열교환기 사용의 효율성을 향상시킨 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템을 제공하고자 하는 것이다.It is an object of the present invention to improve the efficiency of using a heat exchanger by allowing hot water to be used immediately by allowing heat or heat to exchange heat with distilled water after the heat or hot water is not directly exchanged with sea water. It is to provide a heat pump hot water heating system for seawater and functional water.

본 발명의 다른 목적은 해수와 직접 열교환이 이루어지지 않아서 열교환 장비의 내구성이 증대된 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a heat pump hot water heating system for sea water and functional water which does not directly heat exchange with sea water, thereby increasing durability of heat exchange equipment.

본 발명의 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템은Heat pump hot water heating system for seawater and functional water of the present invention

고온/고압의 가스로 압축한 후 유분리기를 통과시켜 가스에서 오일을 제거하여 열교환기로 핫가스(hot gas)를 공급하는 가스압축기, A gas compressor for supplying hot gas to the heat exchanger by removing oil from the gas by compressing it into a gas of high temperature / high pressure and passing it through an oil separator;

가스 압축기로부터 공급된 고온/고압의 핫가스를 물탱크 또는 증류수 탱크와 열교환시켜 물 또는 증류수를 고온수로 생성하고, 해수 및 기타 기능성 물을 가열하기 위해 열교환기 및 해수 탱크(및 기타 기능성 물 탱크)와 연결된 물탱크 또는 증류수 탱크,Heat / hot water tanks (and other functional water tanks) are used to heat the hot / high pressure hot gas from the gas compressor with a water tank or distilled water tank to produce water or distilled water as hot water, and to heat sea water and other functional water. Water tank or distilled water tank)

물 또는 증류수 탱크와 해수 탱크 사이에 설치되어 물 또는 증류수와 해수 및 기타 기능성 물의 유동을 제어하는 해수 열교환기,Seawater heat exchanger installed between the water or distilled water tank and seawater tank to control the flow of water or distilled water and seawater and other functional water,

해수 또는 기능성 물이 직수되고 증류수 탱크와 열교환되어 온도가 상승된 해수 또는 기능성 물을 저장 및 공급하는 해수 또는 기능성 물 탱크,Seawater or functional water tanks for storing and supplying seawater or functional water whose temperature is elevated by direct heating of seawater or functional water and heat exchange with distilled water tanks,

물 또는 증류수 탱크와 열교환되어 온도가 낮아진 고압가스를 증발기와 연결하는 증류수 열교환기,A distilled water heat exchanger that connects the high pressure gas having a lower temperature by heat exchange with a water or distilled water tank to an evaporator,

열교환기와 증발기 사이에 설치된 팽창밸브,Expansion valve installed between the heat exchanger and the evaporator,

증발기와 연결되어 열교환이 이루어지고, 저온으로 냉각되어 외부로 방출되거나 냉수를 공급하는 냉수탱크 또는 방류탱크,Cold water tank or discharge tank connected to the evaporator to exchange heat and cool down to low temperature or supply cold water,

증발기와 가스 압축기를 연결하고 가스로부터 액(液)을 제거하여 압축기로 공급하는 액분리기,A liquid separator which connects the evaporator and the gas compressor and removes the liquid from the gas and supplies it to the compressor,

로 구성되어 해수사우나, 축양(양식) 등에 적용되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it is applied to seawater sauna, animal husbandry (culture).

본 발명의 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템은 해수 사우나, 축양(양식)장 등에 적용되는 것으로서, 고온 가스를 해수와 직접 열교환이 이루어지지 않고 물 또는 증류수를 먼저 승온되게 한 후 승온된 물 또는 증류수와 해수를 상호 열교환되게 하여 해수를 즉시 사용하게 함으로 효율성을 향상시킨 것이 특징이다.The heat pump hot water heating system for seawater and functional water of the present invention is applied to a seawater sauna, a livestock farm, etc., and does not directly exchange heat gas with seawater, so that the water or distilled water is first heated up, Distilled water and seawater are mutually heat exchanged, so that the seawater can be used immediately.

또한, 본 발명의 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템은 해수와 직접 열교환이 이루어지지 않아서 열교환 장비의 내구성이 증대된 것이 특징이다.In addition, the heat pump hot water heating system for seawater and functional water of the present invention is characterized in that the durability of the heat exchange equipment is increased since direct heat exchange with seawater is not performed.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템을 더욱 상세히 설명한다.With reference to the accompanying drawings will be described in more detail the heat pump hot water heating system for sea water and functional water of the present invention.

본 발명의 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템은 가스 압축기(10)에 의해 고온 고압의 가스가 발생 되고, 이 고온/고압 가스는 가스에 함유된 오일(oil)을 제거하여 증류수 열교환기(30)를 통해 물 또는 증류수 탱크(40)로 공급되어 가스와 물 또는 증류수의 열교환이 이루어진다.In the heat pump hot water heating system for seawater and functional water of the present invention, a gas of high temperature and high pressure is generated by the gas compressor 10, and the high temperature / high pressure gas removes oil contained in the gas and distilled water heat exchanger 30 It is supplied to the water or distilled water tank (40) through the heat exchange between the gas and water or distilled water.

이와 같은 열교환에 의해 승온된 물 또는 증류수는 또 다른 해수 열교환기(30B)를 통해 해수 및 기능성 물 탱크(50)로 이동되어 열교환이 이루어진다. 즉 종래의 가스와 해수 및 기능성 물 탱크와의 열교환이 아니라 고온/고압의 가스에 의해 승온된 물 또는 증류수에 의해 해수 및 기능성 물의 승온이 이루어진다. 해수 또는 기능성 물의 온도는 60℃ 이상이 된다.The water or distilled water heated by the heat exchange is transferred to the seawater and the functional water tank 50 through another seawater heat exchanger 30B to perform heat exchange. That is, the temperature of the seawater and the functional water is increased by the water or distilled water heated by the gas of high temperature / high pressure, rather than the heat exchange between the conventional gas and the seawater and the functional water tank. The temperature of seawater or functional water is 60 ° C or higher.

여기에서 미설명부호 V는 체크밸브로서, 열교환기(30, 30A, 30B)와 각각의 탱크, 기타 부품과 연결된 통로에 설치되어 가스 또는 물, 증류수, 해수, 및 기능성 물의 이동을 제어하는 것이다. 미설명 부호 P는 펌프이다.Here, reference numeral V denotes a check valve, which is installed in a passage connected to the heat exchanger 30, 30A, 30B, each tank, and other parts to control the movement of gas or water, distilled water, seawater, and functional water. Reference numeral P is a pump.

소정 온도로 승온된 해수 및 기타 기능성 물은 해수 및 기타 기능성 물의 공급라인을 통해 각각 공급되고, 해수 또는 기능성 물이 해수 및 기능성 물 탱크(50) 내로 직수로 공급된다.Sea water and other functional water heated to a predetermined temperature are supplied through a supply line of sea water and other functional water, respectively, and sea water or functional water is directly supplied into the sea water and functional water tank 50.

한편, 물 또는 증류수 탱크(40)와 열교환이 이루어진 고온/고압의 가스는 물 또는 증류수와의 열교환에 의해 응축되고 온도가 저하된 후 펌프(P)에 의해 또 다른 증류수 열교환기(30A)로 유동된 다음 팽창밸브(100)를 통해 저압으로 변화된 후 체크밸브(V)를 통해 증발기(60)로 유동 된다.On the other hand, the high-temperature / high-pressure gas heat exchanged with the water or distilled water tank 40 is condensed by heat exchange with water or distilled water and the temperature is lowered and then flows to another distilled water heat exchanger (30A) by the pump (P) Then it is changed to low pressure through the expansion valve 100 and flows through the check valve (V) to the evaporator (60).

증발기(60)로 유입된 저온/저압 가스는 냉수 탱크 또는 방류 탱크(70)로 공급된 냉수 또는 방류수와 열교환이 이루어져서 냉수 또는 방류수의 온도를 낮춘다. 이는 해수 사우나에서 사용되는 냉수의 온도를 낮추어 냉수로 다시 사용하거나 고온으로 방류되는 방류수의 온도를 낮추어 환경을 보호하고자 하는 것이다.The low temperature / low pressure gas introduced into the evaporator 60 undergoes heat exchange with the cold or discharge water supplied to the cold water tank or the discharge tank 70 to lower the temperature of the cold or discharge water. This is to protect the environment by lowering the temperature of the cold water used in the sea sauna to reuse the cold water or lower the temperature of the discharged water discharged at a high temperature.

냉수 탱크 또는 방류 탱크(70)는 상기에서 설명한 해수 및 기타 기능수 탱크(50)와 마찬가지로 냉수 또는 방류수가 냉수 탱크 또는 방류 탱크(70) 내로 직수되고, 냉수 또는 방류수가 냉수 탱크 또는 방류 탱크(70)로부터 외부로 공급되거나 배출된다.Cold water tank or discharge tank 70, like the sea water and other functional water tank 50 described above, the cold water or effluent water is direct into the cold water tank or discharge tank 70, the cold water or effluent water is cold water tank or discharge tank 70 ) Is supplied to or discharged from the outside.

냉수 탱크 또는 방류 탱크(70)의 냉수 또는 방류수와 열교환이 이루어진 가스는 액(掖)제거기(90)에 수분이 제거된 후 가스 압축기(10)로 공급되어 가스의 사이클이 완성되고, 이후 계속하여 사이클이 반복된다.The gas that has undergone heat exchange with the cold water or the discharge water of the cold water tank or the discharge tank 70 is supplied to the gas compressor 10 after the water is removed from the liquid eliminator 90 to complete the cycle of the gas, and then continues. The cycle is repeated.

본 발명의 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템은 해수 또는 기타 기능수를 가스와 직접 열교환되지 않고 미리 가스에 의해 승온된 물 또는 증류수에 의해 해수 또는 기타 기능수와 열교환이 이루어지게 하여 해수 또는 기능성 물의 온도를 60℃ 이상으로 하는 반면, 저온의 해수 및 기타 기능수(냉수 또는 방류수 등)를 공급할 수 있게 한 것이다.
따라서, 가스와 물 또는 증류수의 열교환능력이 크고, 물 또는 증류수용 열교환기 압력이 낮은 상태에서 2차적인 열교환이 이루어지므로 종래의 티타늄 열교환기를 사용하기보다는 일반적인 열교환기를 사용할 수 있어 보다 장비사용의 효율성이 향상되고 제작비용이 감소하며, 염분을 함유하고 있는 해수가 직접적인 열교환방식보다 비교적 저온/저압에서 열교환이 일어짐으로 열교환기의 내구성이 증대된다.The heat pump hot water heating system for seawater and functional water of the present invention does not directly heat-exchange seawater or other functional water with gas, but heat-exchanges with seawater or other functional water by water or distilled water that has already been heated by gas in advance. While the temperature of the water is more than 60 ℃, it is possible to supply low-temperature seawater and other functional water (such as cold or discharged water).
Therefore, since the heat exchange capacity of the gas and water or distilled water is large, and the heat exchanger for the water or distilled water is low in the secondary heat exchange, the general heat exchanger can be used rather than the conventional titanium heat exchanger. This improves the manufacturing cost and reduces the durability of the heat exchanger because the salt-containing seawater is heat exchanged at a relatively low temperature / low pressure than the direct heat exchange method.

또한, 물과 물은 압력이 낮고 열교환 능력이 매우 크다.In addition, water and water have low pressure and have a great heat exchange capacity.

본 발명의 해수 사우나 및 축양(양식)장 등에 적용되는 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템은 고온 가스에 의해 물 또는 증류수를 승온시킨 후 승온된 물 또는 증류수를 해수 또는 기능성 물과 열교환되게 하는 함으로써 종래의 열교환기보다 비교적 저온/저압에서 열교환을 할 수 있어 효율성이 향상되는 효과를 가짐은 물론 티타늄이 아닌 일반재질로 열교환기를 제작하여 저압으로 작동되어 장비의 내구성이 증대되는 효과를 갖는 유용한 발명이다.The heat pump hot water heating system for seawater and functional water applied to a seawater sauna and an aquaculture farm of the present invention is to heat up the water or distilled water by a hot gas and then heat the heated water or distilled water with the seawater or functional water. It is a useful invention that the heat exchanger can be heat exchanged at a relatively low temperature / low pressure than the conventional heat exchanger, so that the efficiency can be improved. .

Claims (2)

고온/고압의 가스로 압축한 후 유분리기를 통과시켜 가스에서 오일을 제거하여 열교환기로 핫가스(hot gas)를 공급하는 가스압축기, A gas compressor for supplying hot gas to the heat exchanger by removing oil from the gas by compressing it into a gas of high temperature / high pressure and passing it through an oil separator; 가스 압축기로부터 공급된 고온/고압의 핫가스(hot gas)를 물탱크 또는 증류수 탱크와 열교환시켜 물 또는 증류수를 고온수로 생성하고, 해수 및 기타 기능성 물을 가열하기 위해 열교환기 및 해수 탱크(및 기타 기능성 물 탱크)와 연결된 물탱크 또는 증류수 탱크,The hot / high pressure hot gas supplied from the gas compressor is heat-exchanged with the water tank or the distilled water tank to produce water or distilled water as the hot water, and the heat exchanger and the sea water tank (and Water tank or distilled water tank connected with other functional water tank), 물 또는 증류수 탱크와 해수 탱크 사이에 설치되어 물 또는 증류수와 해수 및 기타 기능성 물의 유동을 제어하는 해수 열교환기,Seawater heat exchanger installed between the water or distilled water tank and seawater tank to control the flow of water or distilled water and seawater and other functional water, 해수 또는 기능성 물이 직수되고 증류수 탱크와 열교환되어 온도가 상승된 해수 또는 기능성 물을 저장 및 공급하는 해수 또는 기능성 물 탱크,Seawater or functional water tanks for storing and supplying seawater or functional water whose temperature is elevated by direct heating of seawater or functional water and heat exchange with distilled water tanks, 물 또는 증류수 탱크와 열교환 되어 온도가 낮아진 고압가스를 증발기와 연결하는 증류수 열교환기,A distilled water heat exchanger that connects the high pressure gas whose temperature is lowered by heat exchange with water or distilled water tank to the evaporator, 열교환기와 증발기 사이에 설치된 팽창밸브,Expansion valve installed between the heat exchanger and the evaporator, 증발기와 연결되어 열교환이 이루어지고, 저온으로 냉각되어 외부로 방출되거나 냉수를 공급하는 냉수탱크 또는 방류탱크,Cold water tank or discharge tank connected to the evaporator to exchange heat and cool down to low temperature or supply cold water, 증발기와 가스 압축기를 연결하고 가스로부터 액(液)을 제거하여 압축기로 공급하는 액분리기,A liquid separator which connects the evaporator and the gas compressor and removes the liquid from the gas and supplies it to the compressor, 로 구성된 것을 특징으로 하는 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템.Heat pump hot water heating system for sea water and functional water, characterized in that consisting of. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 해수 및 기타 기능성 물은 고온 가스에 의해 승온된 물 또는 증류수와 열교환되어 승온되는 것을 특징으로 하는 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템.Sea water and other functional water is a heat pump hot water heating system for sea water and functional water, characterized in that the heat is elevated by heat exchange with water or distilled water heated by hot gas.
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