KR100971774B1 - 폐온수를 이용한 폐열회수 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐온수를 이용한 폐열회수 장치에 관한 것이다. 본 발명은 물이 배수되는 플로어 드레인이 구비되는 하부면, 상기 하부면에 연접하며, 상기 하부면의 상부방향으로 형성되어 내부공간을 형성하는 측면, 및 상기 플로어 드레인을 둘러싸고 상기 하부면으로부터 상부방향으로 돌출형성되며, 하단에는 물이 배수되도록 하는 하부 배수홈을 구비하는 배수 조절부를 포함하는 입수조; 내부에 보일러 공급수가 흐르는 열회수관을 구비하고, 상기 입수조의 내부에 설치되어 상기 입수조의 내부공간에 채워지는 폐온수의 열을 상기 열회수관의 내부에 흐르는 보일러 공급수에 전달하는 열교환부; 및 배수홀을 구비하고, 상기 입수조의 개방된 상부를 덮는 상부 덮개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐온수를 이용한 폐열회수 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면 온수를 공급하기 위해 사용되는 연료의 소모량을 줄일 수 있어 친환경적이며, 줄어드는 연료 소모량에 따라 연료비를 절감할 수 있다는 효과가 있다.
폐열회수, 샤워, 목욕, 열교환, 배수조절

Description

폐온수를 이용한 폐열회수 장치{Apparatus for Recycling Wasted Heat Using Waste Hot Water}
본 발명은 폐온수를 이용한 폐열회수 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 샤워수 또는 목욕물 등의 용도로 사용된 후에 버려지는 폐온수를 집수하고, 폐온수의 열을 이용하여 보일러로 공급되는 보일러 공급수를 예열하는 폐온수를 이용한 폐열회수 장치에 관한 것이다.
일반적으로 가정이나 대중 목욕탕에서 사용되는 온수는 화석연료나 기타 전기 에너지를 사용하는 각종 보일러에 의하여 상온의 물이 가열된 다음 온수공급라인을 통하여 수도나 샤워기 등으로 통해 공급된다.
목욕 또는 샤워시 사용된 온수는 대부분이 배수구를 통해 버려지게 되는데 이렇게 버려지는 폐온수는 적어도 30℃ 이상의 열을 함유하고 있기 때문에 목욕탕 폐수에 함유된 열을 회수하지 않고 그대로 외부로 배출시키는 것은 에너지의 효율적인 사용측면에서 바람직하지 않다.
이러한 점을 의식하여 최근에는 폐온수에 함유된 열을 회수하여 온수의 가열에 재사용하기 위한 각종 폐열 회수장치를 대형 목욕탕 등의 온수설비에 적용함으 로써 화석연료의 사용을 줄이고 대기오염을 방지하기 위한 노력을 기울이고 있다.
그러나, 종래의 폐열 회수장치는 그 구조가 복잡하기 때문에 내부 전열면에 이물질이 끼기 쉬워 열효율이 저하되기 쉽다는 문제점이 있었다. 따라서, 전열면을 자주 세척해야 함에도 불구하고 밀폐형 구조로 이루어져 있어 세척이 어려웠다.
한편, 가정에서와 같은 소규모 욕실에 종래의 대형 폐열 회수장치를 적용하는 것은 비용이나 구조적 측면에서 볼때 사실상 어려운 일이었고, 가정에 적용될 수 있을 정도로 저비용이며, 단순한 구조를 가지는 폐열회수 장치에 대한 연구는 아직 미진한 실정이기 때문에 가정에서 한 번 사용되고 난 샤워수나 목욕물은 거의 버려지고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 한 번 사용되고 버려지는 폐온수의 폐수열을 이용하여 보일러 공급수를 예열함으로써 에너지를 절약하고, 유지관리가 용이하여 폐수열의 흡수 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 하는 폐온수를 이용한 폐열회수 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 물이 배수되는 플로어 드레인이 구비되는 하부면, 상기 하부면에 연접하며, 상기 하부면의 상부방향으로 형성되어 내부공간을 형성하는 측면, 및 상기 플로어 드레인 주위로 형성되어 배수를 조절하는 배수 조절부를 포함하는 입수조; 내부에 보일러 공급수가 흐르는 열회수관*을 구비하고, 상기 입수조의 내부에 설치되어 상기 입수조의 내부공간에 채워지는 폐온수의 열을 상기 열회수관의 내부에 흐르는 보일러 공급수에 전달하는 열교환부; 및 상기 입수조의 개방된 상부를 덮으며, 상하로 관통되는 배수홀을 구비하는 상부 덮개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐온수를 이용한 폐열회수 장치를 제공한다.
여기서, 상기 배수 조절부는 상기 하부면으로부터 상부방향으로 돌출형성되며, 하단에는 물이 배수되도록 하는 하부 배수홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배수 조절부의 상단에는 상기 입수조의 내부공간에 채워지는 상기 폐온수의 수위를 조절하기 위한 상부 배수홈이 구비될 수 있다.
또한, 상기 배수 조절부의 상단은 상기 상부 덮개부의 하부면과 접하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열교환부의 양단부에는 퀵커플러가 구비될 수 있다.
또한, 상기 입수조의 하부면에는 상기 입수조에 채워진 물이 상기 하부 배수홈*을 향해 흐르도록 하는 슬로프가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열교환부에는 상기 열교환부와 상기 입수조의 하부면 사이가 이격되도록 하는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐온수를 이용한 폐열회수 장치.
본 발명에 따르면 온수를 공급하기 위해 사용되는 연료의 소모량을 줄일 수 있어 친환경적이며, 줄어드는 연료 소모량에 따라 연료비를 절감할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 구조가 단순하여 제조원가가 저렴하며, 청소나 교체 등의 유지관리가 용이하다는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐온수를 이용한 폐열회수 장치의 분해사시도이도, 도 2는 상부 덮개부가 개방된 상태의 폐온수를 이용한 폐열회수 장치의 평면도이며, 도 3은 배수 조절부의 사시도이고, 도 4는 조립된 상태의 폐열회수 장치의 평면도이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐온수를 이용한 폐열회수 장치(100)(이하, "폐열회수 장치"라 함)를 설명한다.
폐열회수 장치(100)는 샤워수 또는 목욕물 등의 폐온수가 배수되는 목욕탕, 욕실, 샤워부스 등의 바닥에 설치되고, 폐온수의 열을 이용하여 보일러에 공급되는 보일러 공급수를 예열시킴으로써 보일러 공급수의 가열을 위해 소모되는 에너지를 절감하는 역할을 한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐열회수 장치(100)는 입수조(110), 열교환부(120) 및 상부 덮개부(130)를 포함한다.
입수조(110)는 물이 배수되는 플로어 드레인(115)이 구비되는 하부면(111)과 상기 하부면(111)의 테두리에 연접하며, 상기 하부면(111)의 상부방향으로 형성되는 측면(112)을 포함하며, 소정의 용도로 사용되고 버려지는 폐온수가 집수되는 곳이다.
도 1에서 입수조(110)는 상부가 개방된 직육면체로 형성되었으나 입수조(110)의 형태는 이에 한정되지 않고, 상부가 개방된 다각기둥 또는 원기둥의 형태일 수도 있다.
입수조(110)의 측면(112)에는 열교환부(120)에 연결되는 입수관(113)과 출수 관(114)이 관통삽입된다. 입수관(113)과 출수관(114)이 관통 삽입된 부분은 실링(sealing) 처리하여 입수조(110)의 내부에 채워진 물이 누수되지 않도록 함으로써 폐열 회수장치(100)가 설치되는 바닥층이 폐온수에 의해 오염되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
여기서, 입수관(113)은 수도 파이프와 연결되어 보일러 공급수가 입수되는 배관이며, 출수관(114)은 폐온수와 열교환 과정을 거친 보일러 공급수가 보일러로 배출되는 배관이다. 입수관(113)과 출수관(114)은 부식을 방지하기 위해 스테인리스 재질로 형성될 수 있다.
입수조(110)의 높이는 열교환부(120)의 열회수관(121)의 직경보다 높게 형성하여 열회수관(121)을 포함하는 열교환부(120)가 입수조(110)에 채워지는 폐온수에 완전히 잠길수 있도록 한다.
입수조(110)는 그 특성상 물에 접하게 되는 부분이므로 스테인리스 스틸 (stainless steel)과 같이 내부식성을 갖는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
입수조(110)의 측면(112) 내부에는 상단으로부터 소정거리 이격되어 돌출형성되는 덮개 지지부(119)가 구비된다. 덮개 지지부(119)는 입수조(110)를 덮는 상부 덮개부(130)를 지지하는 역할을 한다. 여기서, 덮개 지지부(119)와 입수조(110) 상단간의 이격되는 거리는 상부 덮개부(130)의 두께를 고려하여 입수조(110)의 상부를 상부 덮개부(130)로 덮었을 때 턱이 생기지 않도록 한다.
한편, 입수조(110)는 상기 플로어 드레인(115)의 주변을 둘러싸며 입수조(110)의 하부면에서 상부방향으로 돌출 형성되는 배수 조절부(116)를 더 구비한 다.
배수 조절부(116)의 상단은 입수조(110)의 개방된 상부를 덮는 상부 상부 덮개부(130)의 하부면과 접하게 되는데 이러한 배수 조절부(116)에 의해 입수조(110) 내부에 채워지는 폐온수 속에 열교환부(130)가 완전히 잠길수 있게 되어 폐온수의 열이 열교환부(130)로 충분히 전달될 수 있게 된다. 또한, 배수 조절부(116)의 상단은 상부 덮개부(130)의 하부면에 접하여 상부 덮개부(130)를 지지함으로써 구조적인 안정성을 더욱 확보할 수 있게 된다.
배수 조절부(116)의 상단에는 상부 배수홈(117)이 구비된다. 입수조(110)의 내부에 채워진 폐온수는 배수 조절부(116)의 상부 배수홈(117)을 통해 배수 조절부(116)의 내부에 배치되는 플로어 드레인(115)으로 배수된다. 배수 조절부(116)의 상단에 구비되는 상부 배수홈(117)의 크기 또는 설치 개소는 입수조(110)에 채워지는 폐온수가 상부 덮개부(130)위로 넘치지 않도록 입수조(110)의 내부용량에 따라 조절하는 것이 바람직하다.
한편, 배수 조절부(116)의 하단에는 하부 배수홈(118)이 추가로 구비됨이 바람직하다. 하부 배수홈(118)은 입수조(110)의 내부에 채워진 폐온수가 최종적으로는 입수조(110)에 고이지 않고 플로어 드레인(115)으로 배수될 수 있도록 한다.
하부 배수홈(118)이 과도하게 크거나 설치개소가 많을 경우 입수조(110)에 채워지는 폐온수의 수위를 충분히 확보할 수 없게 됨으로 입수조(110)의 내부용량과 상부 배수홈(117)의 배수량을 고려하여 하부 배수홈(118)의 크기나 설치개소를 정하는 것이 바람직하다.
입수조(110)의 하부면(111)에 구비되는 플로어 드레인(115)은 배수관과 연결되도록 하여 입수조(110) 내부에 채워진 폐온수가 입수조(110) 내부에서 열교환 과정을 거친후 플로어 드레인(115)을 통해 배수구로 배수될 수 있도록 한다.
또한, 상기 하부면(111)에는 상기 입수조(110)에 채워진 물이 상기 하부 배수홈(118)을 향해 흐르도록 하는 슬로프(slope)를 형성하여 입수조(110) 내부에 채워진 물의 배수를 원활하게 할 수 있다.
열교환부(120)는 내부에 보일러 공급수가 흐르는 열회수관(121)이 관이음부(122,123)에 의해 연결되어 형성되고, 입수조(110)의 내부에 설치된다. 열교환부(120)의 형태는 배수관의 위치에 따른 배수 조절부(116)의 배치 또는 기타 폐열회수 장치(100)의 설치 조건에 따라서 변형될수 있다. 한편, 다른 실시형태로서, 열교환부(120)는 하나의 연장된 관을 굴곡시켜 형성하는 것도 가능하다.
열교환부(120)는 상기 입수조(110)의 내부공간에 채워지는 폐온수의 열을 상기 열회수관(121)의 내부에 흐르는 보일러 공급수에 전달하는 역할을 한다. 이러한, 열회수관(121)은 열전도율과 내부식성이 높은 동관을 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 열교환부(120)의 양 단부에는 퀵커플러(124)를 구비할 수 있다. 퀵커플러(124)는 배관간의 연결을 용이하게 하는 배관 연결부재로 열교환부(120)의 양단부와 입수관(113) 및 출수관(114)을 연결시킨다.
이러한 퀵커플러(124)에 의해 입수조(110) 내부에 열교환부(120)를 용이하게 설치할 수 있다. 다시 말해, 복수개의 열회수관(121)이 조립되어 형성되는 열교환 부(120)의 조립작업을 입수조(110)의 외부에서 수행한 후에 퀵커플러(124)를 이용하여 입수조(110)에 설치함으로써 열교환부(120)의 설치작업에 소요되는 시간을 줄일수 있다. 또한, 퀵커플러(124)를 이용할 경우 열교환부(120)를 유닛화할 수 있기때문에 추후 열교환부(120)의 교체작업을 용이하게 수행할 수 있다.
한편, 열교환부(120)에는 열교환부(120)와 입수조(110)의 하부면(111) 사이가 이격되도록 하는 스페이서(미도시)를 구비할 수 있다. 스페이서에 의해 열교환부(120)가 입수조(110)의 하부면(111)으로부터 이격됨으로써 폐온수와 열교환부(120)의 접촉면적을 더욱 확대시킬 수 있다.
복수의 열회수관(121)을 연결하는 관이음부(122,123)는 열회수관(121) 간의 이음부 형상에 따라 "L"형 관이음부(122), "U"형 관이음부(123) 등의 연결부재가 사용될 수 있으며, 열회수관(121)과 입수관(113) 및 출수관(114)의 직경이 다른 경우에는 리듀서(reducer)를 이용하여 관경을 조절할 수 있다.
상부 덮개부(130)는 입수조(110)의 상부를 덮는 판형의 부재로 상부에서 하부로 관통되는 배수홀(132)이 구비된다. 배수홀(132)의 크기는 너무 크지 않도록 하여 이물질이 입수조(110) 내부로 유입되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
또한, 상부 덮개부(130)와 배수 조절부(116)가 마주보는 부분에는 배수홀(132)이 형성되지 않도록 하여 폐온수가 열교환부(120)와의 열교환 과정을 거치지 않고 배수 조절부(116) 내측에 위치하는 플로어 드레인(115)으로 바로 배수되는 것을 방지한다.
상기한 폐열회수 장치(100)에 의하면 평균 10℃내외인 보일러 공급수의 온도 를 10℃가량 상승시킬 수 있어 그에 따른 연료 소모량을 절감할수 있게 된다.
이러한 폐열회수 장치(100)는 샤워실 또는 샤워부스 바닥에 설치하여 샤워기를 통해 배출된 후 버려지는 폐온수를 이용할 수 있다. 이 외에도 한 번 사용되고 버려지는 각종 폐온수를 입수조(110)로 집수시켜 보일러 공급수를 예열하는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐온수를 이용한 폐열회수 장치의 분해사시도이다.
도 2는 상부 덮개부가 개방된 상태의 폐온수를 이용한 폐열회수 장치의 평면도이다.
도 3은 배수 조절부의 사시도이다.
도 4는 조립된 상태의 폐열회수 장치의 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 ; 폐열회수 장치 110 : 입수조
116 : 배수 조절부 117 : 상부 배수홈
118 : 하부 배수홈 120 : 열교환부
124 : 관커플러 130 : 덮개부

Claims (7)

  1. 물이 배수되는 플로어 드레인(115)이 구비되는 하부면(111),
    상기 하부면(111)에 연접하며, 상기 하부면(111)의 상부방향으로 형성되어 내부공간을 형성하는 측면(112), 및
    상기 하부면(111)으로부터 상부방향으로 돌출형성되어 상기 플로어 드레인(115) 주위에 배치되고, 하단에는 물이 배수되도록 하는 하부 배수홈(118)을 구비하여 물의 배수를 조절하는 배수 조절부(116)를 포함하는 입수조(110);
    열회수관(121)을 구비하고, 상기 입수조(110)의 내부에 설치되어 상기 입수조(110)의 내부공간에 채워지는 폐온수의 열을 열교환하는 열교환부(120); 및
    상기 입수조(110)의 개방된 상부를 덮으며, 상하로 관통되는 배수홀(132)을 구비하는 상부 덮개부(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐온수를 이용한 폐열회수 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배수 조절부(116)의 상단에는 상기 입수조(110)의 내부공간에 채워지는 상기 폐온수의 수위를 조절하기 위한 상부 배수홈(117)이 구비되는 것을 특징으로 하는 폐온수를 이용한 폐열회수 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배수 조절부(116)의 상단은 상기 상부 덮개부(130)의 하부면과 접하는 것을 특징으로 하는 폐온수를 이용한 폐열회수 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 열교환부(120)의 양단부에는 퀵커플러(124)가 구비되는 것을 특징으로 하는 폐온수를 이용한 폐열회수 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 입수조(110)의 하부면(111)에는 상기 입수조(110)에 채워진 물이 상기 하부 배수홈(118)을 향해 흐르도록 하는 슬로프(slope)가 형성되는 것을 특징으로 하는 폐온수를 이용한 폐열회수 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 열교환부(120)에는 상기 열교환부(120)와 상기 입수조(110)의 하부 면(111) 사이가 이격되도록 하는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐온수를 이용한 폐열회수 장치.
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