KR101313289B1 - 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양식장, 사우나, 산업체 등에서 버려지는 폐수에 함유된 폐수열을 열원수로 이용하는 히트펌프에 자동 오염제거장치를 설치하여 폐수에 포함되어 있는 각종 부유물질(어류 배설물, 사료찌꺼기, 공정부산물 등)에 의해 히트펌프의 열원측 열교환기에 형성되는 오염물질을 자동으로 제거할 수 있도록 함으로써 히트펌프의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프에 관한 것이다.
본 발명은 열원측 열교환기를 포함하여 구성되는 폐수열원 히트펌프에 있어서, 상기 히트펌프에는 열원측 열교환기에 연결 설치되는 자동 오염제거장치가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프{Heat pump for a waste water heat source having automatic cleaning devices}

본 발명은 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양식장, 사우나, 산업체 등에서 버려지는 폐수에 함유된 폐수열을 열원수로 이용하는 히트펌프에 자동 오염제거장치를 설치하여 폐수에 포함되어 있는 각종 부유물질(어류 배설물, 사료찌꺼기, 공정부산물 등)에 의해 히트펌프의 열원측 열교환기에 형성되는 오염물질을 자동으로 제거할 수 있도록 함으로써 히트펌프의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프에 관한 것이다.

버려지는 폐수에 함유된 폐수열을 히트펌프의 열원으로 이용하는 산업분야는 양식장을 비롯하여 사우나, 산업체 등 여러 분야가 있지만, 우선 양식장의 경우를 예로 들어 보면, 일반적으로, 양식장에서 사육되는 어류들은 수온에 민감하여 겨울철 수온이 저하되면 성장부진, 기형어 발생, 생존률 저하 등이 우려되고 또한 어체의 저항력이 약화되어 차후 수온이 상승될 때 각종 질병에 걸릴 우려가 높다.

따라서, 해수를 이용한 육상수조식 양식장의 관리에 있어서 적정 수온을 유지하는 것은 매우 중요하다.

종래 대부분의 양식장에서는 겨울철에 수온이 저하하게 되면 해수의 온도를 적정온도(약 19 ~ 22℃)로 높이기 위해 경유 또는 벙커유 보일러를 사용하여 왔는데, 최근 들어 지속적인 유가 상승으로 인해 보일러의 유류 비용이 양식어가에 큰 부담이 되고 있는 실정이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 근래에는 양식장 수조에서 바다로 배출되는 약 19~22℃의 배수로부터 열을 회수하기 위한 장치들로 폐열회수기와 히트펌프가 사용되고 있는데, 이러한 장치들의 선행기술로 대한민국 공개특허공보 특1999-0036561호에는 육상수조식 양식장의 급수온도 자동조절시스템이 기재되어 있다.

상기 선행기술의 주요 기술적 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이, 바다로부터 해수를 인입하는 펌프(10)와, 상기 펌프(10)에서 인입된 급수를 통과시키면서 여과시키는 여과기(11)와, 상기 여과기(11)를 통과하여 여과된 급수를 통과시키면서 양식수조(T)에서 배출되는 폐수와 열교환시킴으로써 급수를 1차로 예열 또는 예냉하는 열교환기(20)와, 상기 열교환기(20)를 통과하여 예열/예냉된 급수를 통과시키면서 냉매와 열교환시켜 급수를 양식에 적합한 온도로 가열/냉각하는 열펌프(30)와, 상기 열펌프(30)에서 가열/냉각된 급수를 저장하는 양식수조(T)와, 상기 양식수조(T)에서 배출되는 폐수를 저장하는 집수조(W)로 구성되어, 급수온도가 폐수온도보다 상대적으로 높은 여름철에는 급수를 상기 열교환기(20)를 거쳐 1차로 예냉시킨 다음 열펌프(30)의 증발기(36)를 거치면서 냉각시켜 양식수조(T)로 공급하고, 겨울철에는 급수를 열펌프(30)의 응축기(33)를 거치면서 가열시켜 양식수조(T)로 공급함으로써 보일러나 냉각기와 같은 다른 급수가열 또는 급수냉각장치 없이 적은 운전비로 급수의 온도를 자동조절할 수 있도록 한 것에 특징이 있다.

최근의 육상수조식 양식장은 대부분 상기와 같이 보일러 대신 양식수조에서 배출되는 배수를 열원으로 하는 히트펌프를 이용하여 바다에서 취수한 해수를 양식에 적합한 온도로 만들어 주는데, 히트펌프의 열원으로 사용되는 배수에는 어류배설물, 사료찌꺼기, 고기 분비물 등이 포함되어 있어 이들이 히트펌프로 유입되어 열원측 열교환기를 오염시키게 되므로 히트펌프의 성능이 급격히 저하된다.

그러므로 히트펌프의 성능을 확보하기 위해서는 무엇보다 열원측 열교환기에 생성된 오염을 제거해 주는 것이 무엇보다 중요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 양식장, 사우나, 산업체 등에 사용되는 폐수열원 히트펌프의 열원측 열교환기에 세정볼을 이용하여 오염물질을 제거할 수 있도록 하는 자동 오염제거장치를 설치함으로써 히트펌프의 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 히트펌프의 분해 조립이나 별도의 세정수 및 화학물질의 투입 없이 친환경적인 세정이 가능하도록 하고, 세정효과 또한 향상시킬 수 있도록 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,

열원측 열교환기를 포함하여 구성되는 폐수열원 히트펌프에 있어서, 상기 히트펌프에는 열원측 열교환기에 연결 설치되는 자동 오염제거장치가 구비된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 자동 오염제거장치는 세정볼을 이용하여 열원측 열교환기 내부의 오염물질을 제거하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 자동 오염제거장치는 열원측 열교환기의 양측 단부에 각각 연결 설치되는 공급관 및 환수관과, 상기 환수관에 연결 설치되어 열원측 열교환기의 오염물질 제거에 사용된 세정볼을 분리하는 세정볼 분리기와, 상기 세정볼 분리기에 연결 설치되는 세정볼 회수기와, 상기 세정볼 분리기와 세정볼 회수기 및 공급관의 사이에 연결 설치되는 세정볼 순환배관과, 상기 세정볼 회수기와 공급관 사이에 연결 설치되는 분기관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공급관에는 폐수의 흐름을 제어하기 위한 유량조절밸브가 구비된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 세정볼 순환배관은 세정볼 분리기에 연결 설치되는 제1순환배관과, 상기 제1순환배관에 연통되도록 하여 세정볼 회수기와 공급관의 사이에 연결 설치되는 제2순환배관으로 구성되고, 상기 제1 및 제2순환배관에는 제1 및 제2체크밸브가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분기관은 공급관에 연결 설치되는 제1분기관과, 상기 제1분기관과 세정볼 회수기의 사이에 연결 설치되는 제2분기관으로 구성되고, 상기 제1분기관에는 제2분기관과의 연결부를 기준으로 하여 양쪽으로 각각 제1 및 제2밸브가 설치되며, 상기 제1분기관에는 공급관을 통해 흐르는 폐수를 유입시키기 위한 제1펌프가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세정볼 분리기는 열원측 열교환기의 세정에 사용된 세정볼 및 폐수가 유입되는 입구부와, 상기 입구부를 통해 유입된 세정볼을 걸러내기 위한 제1거름망과, 상기 제1거름망에 의해 걸러진 세정볼이 빠져나가는 세정볼 배출구와, 입구부를 통해 유입된 폐수가 배출되는 폐수 배출구로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 세정볼 회수기는 세정작업 후에 회수되는 세정볼이 유입되는 세정볼 출입구와, 상기 세정볼을 이동시키는 폐수가 출입되는 폐수 출입구와, 상기 세정볼 유입구를 통해 유입된 세정볼을 걸러내기 위한 제2거름망을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 자동 오염제거장치는 열원측 열교환기에 연결 설치되는 공급관 및 환수관과, 상기 환수관에 연결 설치되는 세정볼 분리기와, 상기 세정볼 분리기에 연결 설치되는 세정볼 회수기와, 상기 세정볼 분리기와 세정볼 회수기 및 공급관의 사이에 연결 설치되는 세정볼 순환배관과, 상기 세정볼 순환배관에 구비되는 제2펌프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 세정볼 순환배관과 공급관의 사이에는 제3분기관이 연결 설치되고, 상기 제3분기관에는 세정볼 회수기로 회수된 세정볼을 순환시키기 위한 이젝터가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세정볼 분리기는 상광하협의 원추형으로 이루어져 사이클론 방식에 의해 세정볼을 분리해내는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 세정볼 분리기는, 열원측 열교환기의 세정에 사용된 세정볼 및 폐수가 유입되는 입구부와, 세정볼이 걸러진 폐수가 배출되는 출구부와, 상기 세정볼이 출구부를 통해 배출되는 것을 방지하기 위한 제1볼상승방지판 및 세정볼을 배출시키기 위한 배출구를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1볼상승방지판은 중앙부에 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 외주면에는 방지턱이 아래 방향으로 연장 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세정볼 회수기는 세정볼 분리기로부터 배출된 세정볼이 유입되는 세정볼 유입구와, 세정볼이 배출되는 제1세정볼 배출구와, 폐수가 배출되는 폐수 배출구와, 세정볼을 투입 및 배출시키기 위한 세정볼 투입구 및 제2세정볼 배출구와, 세정볼이 폐수 배출구를 통해 배출되는 것을 방지하기 위한 제2볼상승방지판를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 폐수 배출구 및 제1세정볼 배출구에는 제3 및 제4밸브가 각각 연결 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 양식장, 사우나, 산업체 등에 사용되는 폐수열원 히트펌프의 열원측 열교환기에 열원수(폐수)에 동반되어 순환하는 세정볼을 이용하여 오염물질을 제거할 수 있도록 하는 자동 오염제거장치를 설치함으로써 폐수에 포함되어 있는 각종 부유물질(어류 배설물, 사료찌꺼기, 공정부산물 등)에 의해 히트펌프의 관내에 형성되는 오염물질을 시스템의 작동 중단 없이 효과적으로 제거할 수 있도록 하여 히트펌프의 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면 히트펌프의 분해 조립이나 별도의 세정수 및 화학물질의 투입 없이 열교환기에 형성되는 오염물질을 제거할 수 있어 친환경적인 세정이 가능한 효과를 추가로 갖는다.

도 1은 종래의 육상수조식 양식장의 급수온도 자동조절시스템을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프를 포함하는 육상수조식 양식장용 급수온도 조절 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프의 구조를 나타낸 구성도.
도 4 내지 도 7은 도 3에 나타낸 본 발명 중 자동 오염제거장치의 제1 내지 제4실시예를 세부적으로 나타낸 구성도.
도 8의 (a),(b)는 도 6 및 도 7에 나타낸 본 발명 중 세정볼 분리기를 나타낸 단면도 및 평면도.
도 9의 (a),(b)는 도 8에 나타낸 본 발명의 세정볼 분리기 중 볼상승 방지판을 나타낸 평면도 및 단면도.
도 10은 도 6 및 도 7에 나타낸 본 발명 중 세정볼 회수기를 세부적으로 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프를 포함하는 육상수조식 양식장용 급수온도 조절 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프의 구조를 나타낸 구성도이며, 도 4 내지 도 7은 도 3에 나타낸 본 발명 중 자동 오염제거장치의 제1 내지 제4실시예를 세부적으로 나타낸 구성도이고, 도 8의 (a),(b)는 도 6 및 도 7에 나타낸 본 발명 중 세정볼 분리기를 나타낸 단면도 및 평면도이며, 도 9의 (a),(b)는 도 8에 나타낸 본 발명의 세정볼 분리기 중 볼상승 방지판을 나타낸 평면도 및 단면도이고, 도 10은 도 6 및 도 7에 나타낸 본 발명 중 세정볼 회수기를 세부적으로 나타낸 도면이다.

본 발명은 양식장, 사우나, 산업체 등에서 버려지는 폐수에 함유된 폐수열을 열원수로 이용하는 히트펌프(100)에 자동 오염제거장치(200)를 설치하여 폐수에 포함되어 있는 각종 부유물질(어류 배설물, 사료찌꺼기, 공정부산물 등)에 의해 히트펌프(100)의 열원측 열교환기(120)에 형성되는 오염물질을 자동으로 제거할 수 있도록 함으로써 히트펌프(100)의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프(100)(이하, '히트펌프(100)'라 함)에 관한 것으로, 먼저 본 발명에 따른 히트펌프(100)가 설치되는 대표적인 장소인 해수를 이용한 육상수조식 양식장용 급수온도 조절 시스템을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로 육상수조식 양식장용 급수온도 조절 시스템은 해수에서 끌어올린 급수를 양어장 수조(60)에서 배출되는 배수와 상호 열교환시킨 다음 히트펌프(100)를 통하여 급수의 온도를 높이거나 낮추어 양식에 적정한 온도로 조절하는 시스템으로, 그 구성은 도 2에 나타낸 바와 같이, 크게 해수여과기(30), 해수펌프(40), 폐열회수기(50), 히트펌프(100), 양어장 수조(60), 배수조(70), 배수펌프(80) 및 배수여과기(90)를 포함하여 구성된다.

보다 상세히 설명하면, 양어장 수조(60)에 공급된 해수는 수조 내의 수질 유지를 위해 조금씩 배수되고, 배수된 만큼의 양을 히트펌프(100)로부터 공급받게 되는데, 일반적으로 양어장 수조(60)로부터 배출되는 배수가 해수의 온도보다 높으므로 배수조(70)에 저장된 배수는 배수펌프(80)에 의해 폐열회수기(50)로 공급되어 해수펌프(40)에 의해 끌어올려진 해수와의 열교환을 통해 해수의 온도를 1차적으로 상승시키게 된다.

즉, 상기 폐열회수기(50)에서는 해수펌프(40)에 의해 끌어올려진 해수와 배수펌프(80)에 의해 공급되는 배수를 반복적으로 열교환시켜 해수를 1차로 예열한 후 히트펌프(100)로 공급하고, 상기 히트펌프(100)에서는 2차적으로 해수를 어류 양식에 적합한 온도까지 가온시켜 양어장 수조(60)로 공급함으로써 양어장 수조(60) 내의 온도를 적절히 조절할 수 있게 되는 것이다.

이때, 한여름에 해수의 온도가 양어장 수조(60)로부터 배수되는 온도보다 높거나, 해수 이외의 다른 고온의 물을 양어장 수조(60)로 공급하려는 경우에는 상기 폐열회수기(50)에서 급수를 1차적으로 예냉시킨 후 히트펌프(100)로 공급하여 히트펌프(100)에서 2차적으로 급수를 냉각시켜 양어장 수조(60) 내의 온도를 적정하게 유지할 수도 있음은 물론이다.

또한, 상기 해수펌프(40) 및 배수펌프(80)에는 각각 해수여과기(30) 및 배수여과기(90)가 연결 설치되어 해수 및 배수에 포함된 이물질들을 걸러낼 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 본 발명에 따른 히트펌프(100)는 전술한 바와 같은, 육상수조식 양식장에 사용되는 경우, 폐열회수기(50)에 의해 1차로 예열 또는 예냉된 해수를 공급받아 최종적으로 양식에 적합한 온도로 가온 또는 냉각시켜 양식장 수조(60)로 공급하는 역할을 하는 것으로, 열원수 유로 전환방식 또는 냉매 유로 전환방식을 사용할 수 있는데, 냉매 유로 전환방식을 사용하는 경우, 그 기본적인 구성은 도 3에 나타낸 바와 같이, 압축기(130), 사방밸브(140), 부하측 열교환기(110), 팽창밸브(150), 열원측 열교환기(120)를 포함하여 구성된다.

즉, 압축기(130), 부하측 열교환기(110) 및 열원측 열교환기(120)에 연결 설치되는 사방밸브(140)를 이용하여 냉매의 흐름 방향을 절환함으로써 열원측 열교환기(120)가 증발기 또는 압축기 역할을 하도록 하여 부하측 열교환기(110)에서 냉수 또는 온수를 만들어 낼 수 있게 되는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 겨울철에는 냉매의 흐름이 사방밸브(140)의 작동에 의해 도 3에 나타낸 난방의 흐름방향으로 이루어져 부하측 열교환기(110)는 응축기의 역할을 하고, 열원측 열교환기(120)는 증발기의 역할을 하여, 부하측 열교환기(110)에서 온수를 만들어 낸다.

이때, 열원측 열교환기(120)로 공급되는 배수 즉, 열원수는 냉매를 가열하여 증발시키는 역할을 한다.

반면, 여름철에는 냉매의 흐름이 사방밸브(140)의 작동에 의해 도 3에 나타낸 냉방의 흐름방향으로 이루어져 열원측 열교환기(120)가 응축기 역할을 하고, 부하측 열교환기(110)는 증발기의 역할을 하여, 부하측 열교환기(110)에서 냉수를 만들어 낸다. 이때, 열원측 열교환기(120)로 공급되는 배수 즉, 열원수는 냉매를 냉각하여 응축시키는 역할을 한다.

하지만, 열원측 열교환기(120)의 내부로 유입되는 배수에는 어류사체, 사료찌꺼기, 고기분비물, 고기배설물 등의 오염물질이 많이 포함되어 있으므로 시간이 지나면 이러한 오염물질이 열원측 열교환기(120) 내에 쌓여 전열 성능이 현저히 떨어지게 되고, 심한 경우에는 배수의 순환이 제대로 이루어지지 않게 되는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 도 3에 나타낸 바와 같이, 히트펌프(100)의 열원측 열교환기(120)에 자동 오염제거장치(200)를 연결 설치함으로써 판형(plate) 형식, 이중관(double wall) 형식 또는 다관식(shell and tube) 형식 등으로 이루어진 열원측 열교환기(120)의 내부에 쌓이는 오염물질을 제거할 수 있도록 한 것에 특징이 있는 것으로, 자동 오염제거장치(200)는 양어장 수조(60)로부터 배출되는 배수와 같은 폐수를 이용하여 세정볼(400)들을 열원측 열교환기(120)의 내부로 통과시킴으로써 세정볼(400)과 열원측 열교환기(120)의 내측 벽면 사이의 충돌력 및 마찰력에 의해 표면에 형성된 오염물질들을 제거할 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.

즉, 상기 자동 오염제거장치(200)는 전술한 양식장을 비롯하여 사우나, 염색공장, 도장공장 등에 설치되어 폐수에 함유된 폐수열을 열원수로 이용하는 히트펌프(100)에 구비되는 열원측 열교환기(120)의 양측 단부 즉, 입구부(122)와 출구부(124)의 사이에 연결 설치되는데, 폐수의 흐름에 의해 세정볼(400)들을 열원측 열교환기(120)의 입구부(122) 측으로 유입시켜 출구부(124)를 통해 배출시키는 과정을 통해 열원측 열교환기(120)의 내부에 존재하는 오염물질들을 모두 제거할 수 있도록 구성된 것이다.

이때, 폐수의 흐름에 의해 열원측 열교환기(120)의 내부를 통과하면서 벽면에 쌓인 이물질을 제거하는 역할을 하는 상기 세정볼(400)은 종래와 같이 지름 20~40mm, 비중 1.0 정도의 스펀지볼을 사용하거나, 지름 0.8~2.0mm, 비중 2.0~3.5의 무기질재로 이루어지는 볼을 사용하는데, 사용하는 세정볼(400)의 종류는 열원측 열교환기(120)의 형식에 따라 적합한 세정볼(400)을 선택하게 된다.

예를 들면 이중관식이나 다관식 열교환기와 같이 비교적 유로가 크고 원형의 형상을 가지는 것에는 스펀지볼을 사용하고, 판형 형식의 열교환기의 경우에는 유로가 좁고 형상이 다양하므로 크기가 스펀지 볼에 비해 매우 적고 비중이 큰 무기질재의 볼을 사용한다.

무기질재 세정볼의 경우 비중이 스펀지 볼의 경우보다 큰 것을 사용하는 이유는 비중이 너무 작게 되면 폐수에 부유하려는 성질 때문에 열원측 열교환기(120)의 내측 벽면과의 충돌력이 떨어질 수 있기 때문이다.

이하에서는, 첨부된 도 3 내지 도 10을 참고로 하여 본 발명에 따른 폐수열원 히트펌프(100)에 구비되는 자동 오염제거장치(200)의 세부적인 구성들을 상세히 설명하기로 한다.

이때, 상기 자동 오염제거장치(200)는 상기한 바와 같이, 폐수에 함유된 폐수열을 히트펌프(100)의 열원으로 이용하는 양식장, 사우나, 산업체 등 여러 곳에 설치될 수 있으나, 그 중 대표적으로 많이 사용되는 곳이 양식장이므로, 이하에서는 겨울철에 양어장 수조로부터 배출되는 폐수(배수)를 이용하여 폐수열원 히트펌프(100)의 열원측 열교환기(120)를 세정하는 실시예를 기준으로 하여 자동 오염제거장치(200)의 구성 및 작용효과를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 히트펌프(100)에 구비된 자동 오염제거장치(200)의 제1실시예는 도 4에 도시한 바와 같이, 크게 공급관(210), 환수관(220), 세정볼 분리기(230), 세정볼 회수기(240), 세정볼 순환배관(250) 및 분기관(260)을 포함하여 구성된다.

보다 상세히 설명하면, 상기 공급관(210)은 열원측 열교환기(120)의 입구부(122)에 연결 설치되어 폐열회수기(50)로부터 이송되는 폐수를 열원측 열교환기(120) 내부로 유입시키는 역할을 하는 것이고, 상기 환수관(220)은 열원측 열교환기(120)의 출구부(124)에 연결 설치되어 열원측 열교환기(120)로부터 배출되는 열교환이 완료된 폐수를 바다와 같은 시스템의 외부로 배출시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.

이와 같이, 폐열회수기(50)에서 1차로 열교환된 폐수는 공급관(210)을 통해 열원측 열교환기(120)로 유입되어 열원측 열교환기(120)의 내부를 흐르는 냉매를 가열하는 열원으로 사용된 후, 환수관(220)을 통해 배출되어 바다 등의 외부로 배출되는데, 상기 자동 오염제거장치(200)는 공급관(210)을 통해 열원측 열교환기(120)로 유입되는 폐수의 흐름에 오염물질 제거를 위한 세정볼(400)을 투입하여 폐수와 함께 이동하도록 함으로써 세정볼(400)과 열원측 열교환기(120)의 내측 벽면 사이의 충돌력 및 마찰력에 의해 표면에 형성된 오염물질들을 제거하도록 한 후, 환수관(220)을 통해 배출되도록 하여 열원측 열교환기(120) 내부를 세척할 수 있도록 구성된 것이다.

다음, 상기 세정볼 분리기(230)는 환수관(220)에 연결 설치되어 열원측 열교환기(120) 내부의 오염물질을 제거한 후 환수관(220)을 통해 배출되는 세정볼(400)들을 분리하는 역할을 하는 것이다.

이때, 상기 세정볼 분리기(230)는 입구부(232), 제1거름망(238), 세정볼 배출구(236) 및 폐수 배출구(234)로 구성되는데, 상기 입구부(232)는 환수관(220)에 연결 설치되어 열원측 열교환기(120)로부터 배출되는 세정볼(400) 및 폐수가 유입될 수 있도록 하는 것이고, 상기 제1거름망(238)은 입구부(232)를 통해 유입되는 세정볼(400)을 걸러내고 폐수 만을 통과시킬 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기 세정볼 배출구(236)는 세정볼 분리기(230)의 하부에 구비되어 제1거름망(238)에 의해 걸러진 세정볼(400)들이 배출될 수 있도록 하는 역할을 하게 되고, 상기 폐수 배출구(234)는 입구부(232)의 반대쪽에 수평 방향으로 구비되어 입구부(232)를 통해 유입된 폐수가 배출될 수 있도록 하는 역할을 한다.

즉, 상기 입구부(232)를 통해 세정볼 분리기(230)의 내측으로 유입된 세정볼(400)들은 제1거름망(238)에 의해 걸러져서 세정볼 배출구(236)를 통해 배출되고, 입구부(232)를 통해 유입된 폐수는 제1거름망(238)을 통과하여 폐수 배출구(234)를 통해 바다 등으로 배출된다.

이때, 입구부(232)를 통해 세정볼 분리기(230)의 내측으로 유입된 폐수 중 일부 또한 세정볼 배출구(236)를 통해 배출되어 세정볼(400)들의 흐름이 폐수의 흐름에 의해 원활히 이루어질 수 있도록 구성되어 있다.

다음, 상기 세정볼 회수기(240)는 세정볼 분리기(230)에 연결 설치되어 세정볼 배출구(236)를 통해 배출되는 세정볼(400)들을 회수하여 저장하는 역할을 하는 것이다.

이때, 상기 세정볼 회수기(240)는 세정볼 출입구(242), 폐수 출입구(246) 및 제2거름망(244)을 포함하여 구성되는데, 상기 세정볼 출입구(242)는 세정볼 회수기(240)로 세정볼(400)을 출입시키는 통로 역할을 하는 것으로, 세정볼 분리기(230)의 세정볼 배출구(236)를 통해 배출된 세정볼(400)들을 유입시켜 세정볼 회수기(240) 내에서 저장할 수 있도록 함과 동시에, 세정작업을 시작하는 경우, 세정볼 회수기(240) 내에 저장되어 있던 세정볼(400)들을 배출시켜 열원측 열교환기(120)로 투입시킬 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.

다음, 상기 폐수 출입구(246)는 세정볼(400)을 이동시키기 위한 폐수의 흐름을 발생시키는 경우, 폐수가 출입하는 통로 역할을 하는 것으로, 세정볼(400) 회수시에는 폐수가 세정볼 출입구(242)를 통해 유입되어 폐수 출입구(246)를 통해 빠져나가도록 함으로써 세정볼(400)이 세정볼 회수기(240) 방향으로 이동되도록 유도하게 되고, 세정작업시에는 폐수가 폐수 출입구(246)로부터 유입되어 세정볼 출입구(242)를 통해 빠져나가도록 함으로써 세정볼 회수기(240) 내에 저장되어 있던 세정볼(400)들이 세정볼 출입구(242)를 통해 빠져나갈 수 있도록 유도하는 역할을 한다.

다음, 상기 제2거름망(244)은 전술한 세정볼 분리기(230)의 제1거름망(238)과 마찬가지로 세정볼(400)을 걸러내기 위한 것으로, 세정볼(400) 회수시 세정볼 출입구(242)를 통해 회수된 세정볼(400)들이 폐수 출입구(246)를 통해 빠져나가지 않도록 걸러내는 역할을 하게 된다.

한편, 상기 세정볼 순환배관(250)은 세정볼 분리기(230)와 세정볼 회수기(240) 및 공급관(210)의 사이에 연결 설치되어 열원측 열교환기(120)의 세정작업시 세정볼(400)들을 순환시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 세정볼 분리기(230)에 연결 설치되는 제1순환배관(252)과, 상기 제1순환배관(252)과 연통되도록 하여 세정볼 회수기(240)와 공급관(210)의 사이에 연결 설치되는 제2순환배관(254)으로 구성된다.

즉, 세정볼 분리기(230)에 의해 걸러진 세정볼(400)들은 세정볼 분리기(230)의 세정볼 배출구(236)에 연결 설치된 제1순환배관(252)을 통해 폐수와 함께 이동하여 제2순환배관(254)을 통해 세정볼 회수기(240)로 유입되도록 구성되어 있다.

이때, 상기 제1순환배관(252)과 제2순환배관(254)에는 폐수의 흐름이 역류되지 않고 한 방향으로만 흐르도록 하는 제1 및 제2체크밸브(252b,254b)가 구비된다.

보다 상세히 설명하면, 상기 제1순환배관(252)에는 제1체크밸브(252b)가 설치되는데, 상기 제1체크밸브(252b)는 세정볼(400)의 원활한 흐름을 위해 폐수의 흐름방향이 제2순환배관(254)에서 제1순환배관(252) 방향으로 역류하지 않도록 하는 역할을 하는 것이다.

다음, 상기 제2순환배관(254)에는 제2체크밸브(254b)가 설치되는데, 상기 제2체크밸브(254b)는 전술한 제1체크밸브(252b)와 마찬가지로 세정볼(400)의 원활한 흐름을 위해 폐수의 흐름방향이 공급관(210)에서 제2순환배관 (254)방향으로 역류되지 않도록 하는 역할을 하는 것이다.

이때, 도면에 표시된 미부호화된 밸브들은, 폐수의 흐름을 제어하기 위한 제어밸브를 나타낸 것이다.

한편, 상기 분기관(260)은 세정볼 회수기(240)와 공급관(210)의 사이에 연결 설치되어 공급관(210) 내부를 흐르는 폐수 중 일부를 세정볼 회수기(240)로 투입시킬 수 있도록 함으로써 세정작업을 시작하는 경우 세정볼 회수기(240)에 수용되어 있던 세정볼(400)들을 제2순환배관(254)을 통해 공급관(210)으로 공급할 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.

이때, 상기 분기관(260)은 제1분기관(262)과 제2분기관(264)으로 구성되는데, 상기 제1분기관(262)은 공급관(210)에 연결 설치되어 공급관(210)을 통해 유입되는 폐수를 끌어올려 제2분기관(264)을 통해 세정볼 회수기(240)로 공급함으로써 열원측 열교환기(120)의 세정작업을 시작하는 경우 공급관(210)으로부터 유입되어 제2분기관(264)을 통해 공급되는 폐수의 압력에 의해 세정볼 회수기(240)에 수용되어 있던 세정볼(400)들이 세정볼 출입구(242)를 통해 배출되어 제2순환배관(254) 및 공급관(210)을 통해 열원측 열교환기(120)의 내부로 투입될 수 있도록 하는 역할을 함과 동시에 세정볼 회수기(240)로 세정볼(400)을 회수하는 경우 제1순환배관(252)과 제2순환배관(254)을 통해 세정볼 회수기(240)로 유입되는 폐수가 제2분기관(264) 및 제1분기관(262)을 통해 외부로 배출될 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 제2분기관(264)은 제1분기관(262)과 세정볼 회수기(240)의 사이에 연결 설치되어 제1분기관(262)으로부터 유입되는 폐수를 세정볼 회수기(240)로 공급하거나, 세정볼 회수기(240)로부터 배출되는 폐수를 제1분기관(262)을 통해 외부로 배출시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.

그리고, 상기 제1분기관(262)에는 제1 및 제2밸브(262a)(262b)가 설치되는데, 상기 제1 및 제2밸브(262a)(262b)는 각각 제1분기관(262)과 제2분기관(264)의 연결부 양측에 위치하도록 하여 제1 및 제2분기관(262)(264)을 통한 폐수의 흐름 방향을 조절하는 역할을 하는 것이다.

즉, 상기 제1밸브(262a)는 공급관(210)과 제1 및 제2분기관(262)(264)의 연결부 사이에 설치되고, 제2밸브(262b)는 제1 및 제2분기관(262)(264)의 연결부를 기준으로 하여 제1밸브(262a)의 반대편에 설치되는 것으로, 세정볼(400) 투입시 공급관(210)을 통해 제1분기관(262)으로 유입되는 폐수를 제2분기관(264)을 통해 세정볼 회수기(240)로 공급시킬 수 있도록 하기 위해서는 제1밸브(262a)를 열고, 제2밸브(262b)를 닫은 상태가 되도록 하고, 반대로 세정볼(400) 회수시 세정볼 회수기(240)로부터 배출되는 폐수를 제2분기관(264) 및 제1분기관(262)을 통해 외부로 배출시키기 위해서는 제1밸브(262a)를 닫고, 제2밸브(262b)를 열어 놓은 상태가 되도록 하는 것이다.

또한, 상기 제1분기관(262)에는 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1펌프(270)가 설치되는데, 상기 제1펌프(270)는 세정작업을 시작하는 경우, 공급관(210)을 통해 흐르는 폐수를 제1분기관(262) 방향으로 투입시킬 수 있도록 함으로써 세정볼 회수기(240)에 수용되어 있는 세정볼(400)들을 배출시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.

따라서, 전술한 바와 같이 구성된 자동 오염제거장치(200)의 제1실시예의 작동과정을 간략히 설명하면, 먼저 열원측 열교환기(120)의 세정작업을 위해서는 제1분기관(262)에 설치된 제1펌프(270)를 구동시켜 공급관(210)을 통해 흐르는 폐수가 제1분기관(262)을 통해 유입되도록 하고, 제1분기관(262)에 구비된 제1밸브(262a)를 열고, 제2밸브(262b)를 닫음으로써 제1분기관(262)을 통해 유입되는 폐수가 제2분기관(264)을 통해 세정볼 회수기(240)로 유입되도록 한다.

이와 같이, 세정볼 회수기(240)로 유입되는 폐수의 압력에 의해 세정볼 회수기(240)에 저장되어 있던 세정볼들은 세정볼 출입구(242)를 통해 배출되어 제2순환배관(254) 및 공급관(210)을 통해 열원측 열교환기(120)의 내부로 투입되어 열원측 열교환기(120) 내부에 있던 오염물질을 제거한 후, 환수관(220)을 통해 빠져나오게 된다.

다음, 환수관(220)을 통해 빠져나온 세정볼(400)들은 입구부(232)를 통해 세정볼 분리기(230)로 유입되고, 제1거름망(238)에 의해 걸러져서 세정볼 배출구(236)를 통해 배출되어 제1 및 제2순환배관(252)(254)을 통해 세정볼 회수기(240)로 회수된다.

즉, 열원측 열교환기(120)의 관내에 형성된 오염물질 제거에 사용된 세정볼(400)들을 회수하기 위해서는, 제1분기관(262)에 구비된 제2밸브(262b)를 열게 되는데(이때, 제1밸브(262a)는 닫힌 상태임), 이와 같이 하면, 세정볼 분리기(230)의 세정볼 배출구(236)를 통해 배출되는 폐수의 흐름이 제1 및 제2순환배관(252)(254)을 통해 세정볼 회수기(240)로 유입되도록 이루어지므로 세정볼(400)들도 폐수의 흐름을 따라 세정볼 회수기(240)로 회수되고 세정볼 회수기(240)로 유입되는 폐수는 폐수 출입구(246)를 통해 배출되어 제2분기관(264) 및 제2밸브(262b)가 설치된 제1분기관(262)을 통해 외부로 배출된다. 이때, 제1분기관(262)에 설치된 밸브의 개도량을 조절하여 외부로 배출되는 폐수의 양을 조절할 수 있다.

이와 같은, 일련의 과정들을 통해 세정볼(400)을 이용한 열원측 열교환기(120)의 세정작업이 이루어지는데, 상기와 같은 싸이클을 수차례 반복함으로써 열원측 열교환기(120)의 관내에 쌓인 오염물질들을 완벽히 제거할 수 있게 된다.

한편, 도 5에 나타낸 자동 오염제거장치(200)의 제2실시예는 제1분기관(262)에 제1펌프(270)를 설치하는 대신, 공급관(210)에 유량조절밸브(212)를 설치한 것에 특징이 있는 것으로, 상기 유량조절밸브(212)는 공급관(210)과 제2순환배관(254)의 교차점과, 공급관(210)과 제1분기관(262)의 교차점의 사이에 위치되도록 하여 공급관(210)에 설치되어 세정작업을 시작하는 경우, 압력차에 의해 공급관(210)을 통해 흐르는 폐수가 분기관(262) 방향으로 투입될 수 있도록 하는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 열원측 열교환기(120)의 세정작업을 시작하는 경우, 공급관(210)에 구비된 유량조절밸브(212)의 개도량을 조절하여 유량조절밸브(212)의 양측에 압력차가 발생하도록 함으로써 공급관(210)을 통해 공급되는 폐수 중 일부의 폐수가 제1분기관(262)을 통해 유입되도록 하고, 제1분기관(262)에 구비된 제1밸브(262a)를 열고, 제2밸브(262b)를 닫음으로써 제1분기관(262)을 통해 유입되는 폐수가 제2분기관(264)을 통해 세정볼 회수기(240)로 유입되도록 하는 것이다.

즉, 세정작업을 시작하는 경우, 공급관(210)에 구비된 유량조절밸브(212)를 어느 정도 닫게 되면, 공급관(210)을 흐르는 폐수의 흐름이 원활하지 않게 되어 유량조절밸브(212)의 양측에 압력차가 발생하게 되고, 이러한 압력차에 의해 공급관(210)을 흐르는 폐수 중 일부가 제1분기관(262) 및 제2분기관(264)을 통해 세정볼 회수기(240)로 유입되어 세정볼 회수기(240) 내에 저장되어 있던 세정볼(400)들을 배출시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 유량조절밸브(212)를 제외한 다른 구성들은 전술한 제1실시예와 동일하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

한편, 도 6에 나타낸 자동 오염제거장치(200')의 제3실시예는 공급관(210'), 환수관(220'), 세정볼 분리기(230'), 세정볼 회수기(240'), 세정볼 순환배관(250') 및 제2펌프(270')를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 공급관(210')과 환수관(220')은 전술한 실시예들과 구성 및 작용이 동일하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

다음, 상기 세정볼 분리기(230')는 환수관(220')에 연결 설치되어 열원측 열교환기(120) 내부의 오염물질을 제거한 후 환수관(220')을 통해 배출되는 세정볼(400)들을 분리하는 역할을 하는 것으로, 도 8의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 상광하협의 원추형으로 이루어져 사이클론(cyclone) 방식에 의해 세정볼을 분리할 수 있도록 구성되어 있다.

보다 상세히 설명하면, 상기 세정볼 분리기(230')는 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 크게 입구부(232'), 출구부(234'), 제1볼상승방지판(238') 및 배출구(236')를 포함하여 구성되는데, 상기 입구부(232')는 환수관(220')을 통해 배출되는 폐수 및 세정볼(400)이 세정볼 분리기(230')의 내측으로 유입될 수 있도록 하는 역할을 하는 것이고, 상기 출구부(234')는 입구부(232')를 통해 유입된 폐수를 배출시키는 역할을 하는 것이다.

또한, 상기 제1볼상승방지판(238')은 입구부(232')의 내측 상부에 구비되어 입구부(232')를 통해 유입된 세정볼(400)이 출구부(234')를 통해 배출되지 않도록 걸러내는 역할을 하는 것이고, 상기 배출구(236')는 세정볼 분리기(230')의 하단부에 형성되어 걸러진 세정볼(400)들을 후술할 세정볼 순환배관(250')을 통해 배출시키는 역할을 하는 것이다.

이때, 상기 제1볼상승방지판(238')은 도 9의 (a),(b)에 나타낸 바와 같이, 중앙부에 폐수가 통과하는 관통홀(238a')이 형성되고, 상기 관통홀(238a')의 외주면에는 방지턱(238b')이 하향으로 돌출 형성되어 입구부(232')를 통해 유입된 세정볼(400)들이 방지턱(238b')에 의해 출구부(234')로 유입되는 것이 방지되어 세정볼(400)의 유출을 막을 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 세정볼 분리기(230')의 측부에 연결 설치되는 상기 입구부(232')를 통해 폐수와 함께 유입되는 세정볼(400)들은 물보다 큰 비중을 가지므로 상광하협의 원추형으로 형성된 세정볼 분리기(230')의 내측벽을 따라 회전하면서 하강하여 배출구(236')를 통해 세정볼 순환배관(250')으로 배출되는데, 세정볼(400)들이 입구부(232')를 통해 고속으로 유입되는 경우 폐수의 흐름에 의해 출구부(234')를 통해 배출되는 경우가 발생할 수 있으므로 입구부(232')의 내측 상부에 방지턱(238b')이 형성된 제1볼상승방지판(238')을 설치함으로써 세정볼(400)이 관통홀(238a')을 통해 출구부(234')로 배출되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 세정볼(400)들은 원심력에 의해 세정볼 분리기(230')의 측벽을 따라 이동하면서 하강하게 되지만, 일부 세정볼(400)들은 세정볼 분리기(230')의 측부를 따라 상승하다가 중앙부를 향하게 되므로, 제1볼상승방지판(238')의 중앙부에 형성된 방지턱(238b')에 의해 세정볼(400)의 관통홀(238a')로의 유입이 차단된다.

또한, 세정볼(400)의 분리를 위해 미세한 메쉬가 형성된 거름망을 사용하는 경우에는 열원측 열교환기(120)의 표면에 존재하던 오염물질들이 세정볼(400)에 의해 떨어져 나오게 되어 폐수와 함께 세정볼 분리기(230')의 내측으로 유입되므로 이러한 이물질들에 의해 거름망이 막히게 되어 거름망을 청소해주어야 하는 번거로움이 있는 것임에 비해, 본 실시예에서는 세정볼(400)에 의해 세척된 이물질들이 폐수와 함께 관통홀(238a')을 통해 출구부(234')로 빠져나가게 되므로 상기와 같은 번거로움을 없앨 수 있게 되는 것이다.

다음, 상기 세정볼 회수기(240')는 세정볼 분리기(230')에 연결 설치되어 세정작업 완료 후, 세정볼 분리기(230')의 배출구(236')를 통해 배출되는 세정볼(400)들을 회수하여 저장하는 역할을 하는 것으로, 그 구성은 도 10에 나타낸 바와 같이, 크게 세정볼 유입구(241'), 제1세정볼 배출구(242'), 폐수 배출구(249'), 세정볼 투입구(244'), 제2세정볼 배출구(247') 및 제2볼상승방지판(248')을 포함하여 구성된다.

보다 상세히 설명하면, 상기 세정볼 유입구(241')는 세정볼 분리기(230')의 배출구(236')로부터 배출되어 후술할 제1순환배관(252')을 통해 이송되어 온 세정볼(400)이 세정볼 회수기(240') 내측으로 유입될 수 있도록 하는 역할을 하는 것이고, 제1세정볼 배출구(242')는 세정볼 회수기(240')에 저장되어 있던 세정볼(400)을 열원측 열교환기(120)의 오염제거를 위해 배출시킬 수 있도록 하는 통로 역할을 하는 것이며, 상기 폐수 배출구(249')는 세정볼 유입구(241')를 통해 세정볼(400)과 함께 유입되는 폐수가 배출되는 통로 역할을 하는 것이다.

즉, 세정볼 분리기(230')로부터 배출된 세정볼(400)은 폐수의 흐름에 의해 세정볼 유입구(241')를 통해 세정볼 회수기(240')의 내측으로 유입되어 저장되거나, 제1세정볼 배출구(242')를 통해 배출되어 열원측 열교환기(120)의 오염제거에 사용되는 것이다.

그리고, 연속적인 열원측 열교환기(120)의 오염제거 작업시에는 세정볼 유입구(241')를 통해 유입된 세정볼(400)들이 바로 제1세정볼 배출구(242')를 통해 배출되는데, 세정볼 유입구(241')를 통해 세정볼(400)들과 함께 유입된 폐수는 제1세정볼 배출구(242')를 통해 배출되고, 오염제거 작업을 마친 세정볼(400)들을 회수하는 경우에는 제1세정볼 배출구(242')를 통한 폐수의 흐름을 차단하여 세정볼(400)들이 세정볼 회수기(240')의 외부로 배출되지 않도록 하고, 세정볼 유입구(241')를 통해 유입된 폐수는 제1세정볼 배출구(242')의 상부에 형성되는 폐수 배출구(249')를 통해 배출되도록 함으로써 세정볼(400) 회수시에도 폐수의 순환은 지속적으로 이루어지도록 구성되어 있다.

따라서, 상기와 같은 세정볼(400) 순환시와 세정볼(400) 회수시의 폐수의 흐름 제어를 위해 폐수 배출구(249') 및 제1세정볼 배출구(242')에는 폐수 및 세정볼(400)의 배출을 제어하기 위한 제3 및 제4밸브(249a', 242a')가 각각 연결 설치되어 있다.

보다 상세히 설명하면, 열원측 열교환기(120)의 오염제거를 위해 세정볼(400)을 연속적으로 순환시키는 경우에는 폐수 배출구(249')에 연결 설치된 제3밸브(249a')를 닫고, 제1세정볼 배출구(242')에 연결 설치된 제4밸브(242a')를 열어, 폐수 배출구(249')를 통한 폐수의 흐름을 차단하고 세정볼 유입구(241')를 통해 유입된 폐수가 제1세정볼 배출구(242')를 통해서만 배출되도록 함으로써 세정볼(400)들이 폐수의 흐름에 의해 원활히 제1세정볼 배출구(242')를 통해 배출될 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 열원측 열교환기(120)의 오염제거 작업을 마친 후 세정볼(400)들을 세정볼 회수기(240') 내에 회수하기 위해서는 닫혀 있던 제3밸브(249a')를 열고, 열려 있던 제4밸브(242a')를 닫아 폐수 및 세정볼(400)들이 더 이상 제1세정볼 배출구(242')를 통해 빠져나가지 못하도록 하고, 폐수만이 폐수 배출구(249')를 통해 빠져나가도록 함으로써 세정볼(400)을 수집하는 동안에도 폐수의 순환은 지속적으로 이루어지도록 구성되어 있다.

다음, 상기 세정볼 투입구(244')는 세정볼 회수기(240')의 상부에 형성되어 열원측 열교환기(120)의 오염제거에 사용될 세정볼(400)들을 외부로부터 세정볼 회수기(240')의 내측으로 투입시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이고, 제2세정볼 배출구(247')는 세정볼 회수기(240')의 하부에 형성되어 세정볼(400)의 교체 등을 위해 세정볼(400)을 세정볼 회수기(240')로부터 외부로 배출시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

다음, 상기 제2볼상승방지판(248')은 전술한 세정볼 분리기(230')의 제1볼상승방지판(238')과 마찬가지로 세정볼 회수기(240')의 내측 상부에 형성되어 세정볼(400)들이 폐수 배출구(249')를 통해 배출되지 않도록 걸러내는 역할을 하는 것이다.

이때, 상기 제2볼상승방지판(248') 또한 중앙부에 폐수가 통과하는 관통홀(미도시)이 형성되고, 관통홀의 외주면에는 아래쪽 방향으로 방지턱이 돌출 형성되어 세정볼(400)들이 상기 방지턱에 의해 관통홀의 내측으로 유입되지 못하도록 구성되어 있다.

따라서, 상기 세정볼 회수기(240')에서도 별도의 거름망을 사용하지 않고서도 세정볼(400)을 용이하게 수집할 수 있게 된다.

한편, 상기 세정볼 회수기(240')는 폐수구(245'), 커버(243') 및 투시창(246')을 더 포함하여 구성될 수도 있는데, 상기 폐수구(245')는 세정볼 회수기(240')의 하부에 형성되어 세정볼 회수기(240')의 청소 등을 위해 세정볼 회수기(240')의 내측에 수용된 폐수를 외부로 배출시킬 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 커버(243')는 세정볼 회수기(240')의 상부에 구비되어 세정볼 회수기(240')를 밀폐시킴으로써 세정볼(400) 및 폐수가 외부로 유출되지 않도록 하는 역할을 하는 것이고, 상기 투시창(246')은 세정볼 회수기(240') 내에서의 세정볼(400) 및 폐수의 흐름상황을 외부에서 육안으로 확인할 수 있도록 하기 위한 것이다.

이때, 도 10의 미설명 부호 244a', 245a' 및 247a'는 각각 세정볼 투입구(244'), 폐수구(245') 및 제2세정볼 배출구(247')의 개폐를 조절하기 위한 밸브를 나타낸 것이다.

다음, 상기 세정볼 순환배관(250')은 세정볼 분리기(230')와 세정볼 회수기(240') 및 공급관(210')의 사이에 연결 설치되어 열원측 열교환기(120)의 세정작업시 세정볼(400)들을 순환시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 세정볼 분리기(230')와 세정볼 회수기(240')의 사이에 연결 설치되는 제1순환배관(252')과, 상기 세정볼 회수기(240')와 공급관(210')의 사이에 연결 설치되는 제2순환배관(254')으로 구성된다.

즉, 세정볼 분리기(230')에 의해 걸러진 세정볼(400)들은 세정볼 분리기(230')의 배출구(236')에 연결 설치된 제1순환배관(252')을 통해 폐수와 함께 이동하여 세정볼 회수기(240')로 유입되도록 구성되어 있다.

이때, 상기 세정볼 분리기(230')와 제1순환배관(252') 사이의 연결부에는 제어밸브(239')를 설치하여 배출구(236')를 통한 세정볼(400)들의 배출 여부를 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

다음, 상기 제2순환배관(254')은 세정볼 회수기(240')와 공급관(210')의 사이에 연결 설치되어 세정볼 회수기(240')로부터 배출되는 세정볼(400) 및 폐수를 공급관(210')으로 공급할 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.

다음, 상기 제2펌프(270')는 세정볼 회수기(240')와 공급관(210')의 사이, 즉 제2순환배관(254')에 연결 설치되어 세정볼(400)이 동반된 폐수 및 세정볼(400)을 순환시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.

즉, 상기 제2펌프(270')는 도 6에 나타낸 바와 같이, 제2순환배관(254')에 설치되어 열원측 열교환기(120)의 오염제거 작업시 세정볼 회수기(240')로부터 제2순환배관(254')으로의 폐수의 흐름을 발생시켜 세정볼 회수기(240')에 저장되어 있던 세정볼(400)들이 폐수의 흐름에 의해 제2순환배관(254')을 따라 공급관(210')으로 공급되도록 함으로써 세정볼(400)들이 공급관(210')을 통해 공급되는 폐수의 흐름에 의해 순환할 수 있도록 하게 되는 것이다.

이때, 상기 제2펌프(270')의 전방에 위치하는 제2순환배관(254')에는 제2펌프(270')의 구동에 의한 폐수 및 세정볼(400)의 흐름을 제어하기 위한 밸브(254a')가 설치되어 있다.

한편, 도 7에 나타낸 바와 같이, 자동 오염제거장치(200')의 제4실시예에 의하면, 세정볼 회수기(240')로부터 제2순환배관(254')을 통해 배출되는 세정볼(400)들이 이젝터(280')를 통해 공급관(210')으로 공급될 수 있도록 구성되어 있는데, 이는 세정볼(400)들이 제2펌프(270')의 날개에 부딪혀 파손되거나 제2펌프(270')의 케이싱(미도시) 내측 및 주변에 쌓이게 되어 정체되는 현상을 방지하기 위한 것이다.

즉, 상기 이젝터(280')는 세정볼 회수기(240')와 공급관(210')의 사이에 연결 설치되어 폐수의 흐름에 의해 세정볼 회수기(240')로부터 배출되는 세정볼(400)들이 제2펌프(270')에 영향을 받지 않고 이젝터(280')를 통해 하나씩 배출될 수 있도록 함으로써 세정볼(400)의 파손 및 정체현상을 방지할 수 있게 되는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 세정볼 순환배관(250')과 공급관(210')의 사이, 즉 제2순환배관(254')에는 제3분기관(260')이 연결 설치되는데, 상기 이젝터(280')의 흡입부는 제2순환배관(254')에 연결 설치되고, 이젝터(280')의 출구부는 제3분기관(260')에 연결 설치되어 제2순환배관(254')을 통해 배출되는 세정볼(400)들이 이젝터(280')의 입구부로 유입되어 출구부에 연결 설치된 제3분기관(260')을 통해 공급관(210')으로 배출될 수 있도록 구성된 것이다.

이때, 상기 제2펌프(270')는 이젝터(280')의 후방에 위치하도록 하여 제3분기관(260')에 설치되어 공급관(210')을 통해 공급되는 폐수의 일부를 이용하여 이젝터(280')를 구동시킴으로써 세정볼(400)들이 제2순환배관(254')을 통해 원활히 이젝터(280')로 흡입되어 공급관(210')으로 배출될 수 있도록 하게 되고, 이젝터(280')의 전방 및 제2펌프(270')의 후방에 위치하는 제3분기관(260')에는 밸브(262')(264')가 각각 설치되어 제3분기관(260')을 통한 폐수의 흐름을 제어하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프(100)에 의하면, 양식장, 사우나, 산업체 등에 사용되는 폐수열원 히트펌프(100)의 열원측 열교환기(120)에 배수 또는 해수와 같은 폐수에 의해 순환하는 세정볼(400)을 이용하여 오염물질을 제거할 수 있도록 하는 자동 오염제거장치(200)를 설치함으로써 폐수에 포함되어 있는 각종 오염물질(어류 배설물, 사료찌꺼기, 공정부산물 등)에 의해 히트펌프(100)의 관내에 형성되는 오염물질을 시스템의 작동 중단 없이 효과적으로 제거할 수 있도록 하여 히트펌프(100)의 내구성을 향상시킬 수 있고, 히트펌프(100)의 분해 조립이나 별도의 세정수 및 화학물질의 투입 없이 친환경적인 세정이 가능하도록 하고, 세정효과 또한 향상시킬 수 있도록 함으로써 히트펌프(100)의 성능 저하를 방지할 수 있도록 하는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.

전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 히트펌프 방식이 상기와 같이 냉매 유로 전환방식이 아니고 열원수 유로 전환방식인 경우에는 열원수인 폐수가 겨울철에는 열원측 열교환기(증발기 역할)로 공급되고, 여름철에는 부하측 열교환기(응축기 역할)로 공급되기 때문에 열원측 열교환기와 부하측 열교환기에 모두 자동오염제거장치를 연결 설치할 수 있는 등 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

또한, 전술한 실시예에서는 설명의 편의를 위해 양어장 수조에서 배출되는 배수를 열원수로 활용하는 육상수조식 양식장에 구비되는 히트펌프를 일례로 설명하였으나, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프는 열원수로 활용하는 폐수에 오염물질이 많이 포함되어 있는 사우나, 염색공정, 도장공정 등 다양한 분야에 적용하여 사용할 수도 있음은 물론이다.

본 발명은 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양식장, 사우나, 산업체 등에서 버려지는 폐수를 열원수로 이용하는 히트펌프에 자동 오염제거장치를 설치하여 폐수에 포함되어 있는 각종 부유물질(어류 배설물, 사료찌꺼기, 공정부산물 등)에 의해 히트펌프의 열원측 열교환기에 형성되는 오염물질을 자동으로 제거할 수 있도록 함으로써 히트펌프의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프에 관한 것이다.

30 : 해수 여과기 40 : 해수펌프
50 : 폐열회수기 60 : 양어장 수조
70 : 배수조 80 : 배수펌프
90 : 배수 여과기 100 : 히트펌프
110 : 부하측 열교환기 120 : 열원측 열교환기
130 : 압축기 140 : 사방밸브
150 : 팽창밸브 200, 200' : 자동 오염제거장치
210, 210' : 공급관 212, 212' : 유량조절밸브
220 : 환수관 230, 230' : 세정볼 분리기
232, 232' : 입구부 234 : 폐수 배출구
236 : 세정볼 배출구 238 : 제1거름망
240, 240' : 세정볼 회수기 242 : 세정볼 출입구
244 : 제2거름망 246 : 폐수 출입구
250, 250' : 세정볼 순환배관 252. 252' : 제1순환배관
252b : 제1체크밸브 254b : 제2체크밸브
254, 254' : 제2순환배관 260 : 분기관
262 : 제1분기관 262a : 제1밸브
262b : 제2밸브 264 : 제2분기관
270 : 제1펌프 234' : 출구부
236' : 배출구 238' : 제1볼상승방지판
238a' : 관통홀 238b' : 방지턱
239' : 제어밸브 241' : 세정볼 유입구
242' : 제1세정볼 배출구 242a' : 제3밸브
243' : 커버 244' : 세정볼 투입구
245' : 배수구 246' : 투시창
247' : 제2세정볼 배출구 248' : 제2볼상승방지판
249' : 폐수 배출구 249a' : 제4밸브
260' : 제3분기관 270' : 제2펌프
280' : 이젝터

Claims (15)

1. 열원측 열교환기를 포함하여 구성되는 폐수열원 히트펌프에 있어서,
   상기 히트펌프에는 열원측 열교환기에 연결 설치되어 세정볼을 이용하여 열원측 열교환기 내부의 오염물질을 제거하는 자동 오염제거장치가 구비되되,
   상기 자동 오염제거장치는 열원측 열교환기에 연결 설치되는 공급관 및 환수관과, 상기 환수관에 연결 설치되는 세정볼 분리기와, 상기 세정볼 분리기에 연결 설치되는 세정볼 회수기와, 상기 세정볼 분리기와 세정볼 회수기 및 공급관의 사이에 연결 설치되는 세정볼 순환배관을 포함하여 구성되고,
   상기 세정볼 분리기는 상광하협의 원추형으로 이루어져 사이클론 방식에 의해 세정볼을 분리해내는 것을 특징으로 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 자동 오염제거장치는 상기 세정볼 회수기와 공급관 사이에 연결 설치되는 분기관을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 공급관에는 폐수의 흐름을 제어하기 위한 유량조절밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 세정볼 순환배관은 세정볼 분리기에 연결 설치되는 제1순환배관과, 상기 제1순환배관에 연통되도록 하여 세정볼 회수기와 공급관의 사이에 연결 설치되는 제2순환배관으로 구성되고, 상기 제1 및 제2순환배관에는 제1 및 제2체크밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프.
   
6. 제 3항에 있어서,
   상기 분기관은 공급관에 연결 설치되는 제1분기관과, 상기 제1분기관과 세정볼 회수기의 사이에 연결 설치되는 제2분기관으로 구성되고, 상기 제1분기관에는 제2분기관과의 연결부를 기준으로 하여 양쪽으로 각각 제1 및 제2밸브가 설치되며, 상기 제1분기관에는 공급관을 통해 흐르는 폐수를 유입시키기 위한 제1펌프가 구비된 것을 특징으로 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프.
   
7. 삭제
8. 제 3항에 있어서,
   상기 세정볼 회수기는 세정작업 후에 회수되는 세정볼이 유입되는 세정볼 출입구와, 상기 세정볼을 이동시키는 폐수가 출입되는 폐수 출입구와, 상기 세정볼 유입구를 통해 유입된 세정볼을 걸러내기 위한 제2거름망을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 자동 오염제거장치는 상기 세정볼 순환배관에 구비되는 제2펌프를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 세정볼 순환배관과 공급관의 사이에는 제3분기관이 연결 설치되고, 상기 제3분기관에는 세정볼 회수기로 회수된 세정볼을 순환시키기 위한 이젝터가 설치된 것을 특징으로 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프.
    
11. 삭제
12. 제 1항에 있어서,
    상기 세정볼 분리기는, 열원측 열교환기의 세정에 사용된 세정볼 및 폐수가 유입되는 입구부와, 세정볼이 걸러진 폐수가 배출되는 출구부와, 상기 세정볼이 출구부를 통해 배출되는 것을 방지하기 위한 제1볼상승방지판 및 세정볼을 배출시키기 위한 배출구를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프.
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 제1볼상승방지판은 중앙부에 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 외주면에는 방지턱이 아래 방향으로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프.
    
14. 제 1항에 있어서,
    상기 세정볼 회수기는 세정볼 분리기로부터 배출된 세정볼이 유입되는 세정볼 유입구와, 세정볼이 배출되는 제1세정볼 배출구와, 폐수가 배출되는 폐수 배출구와, 세정볼을 투입 및 배출시키기 위한 세정볼 투입구 및 제2세정볼 배출구와, 세정볼이 폐수 배출구를 통해 배출되는 것을 방지하기 위한 제2볼상승방지판를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프.
15. 제 14항에 있어서,
    상기 폐수 배출구 및 제1세정볼 배출구에는 제3 및 제4밸브가 각각 연결 설치된 것을 특징으로 하는 자동 오염제거장치가 구비된 폐수열원 히트펌프.
    

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