KR101452125B1 - 마이크로버블을 이용한 폐열회수장치용 증발기 세정시스템 - Google Patents

마이크로버블을 이용한 폐열회수장치용 증발기 세정시스템 Download PDF

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KR101452125B1
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호원대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 마이크로버블을 이용한 폐열회수장치용 증발기 세정시스템에 관한 것으로서, 폐열회수장치의 증발기에 부착된 이물질을 효과적으로 분리하고, 분리된 이물질을 폐수로부터 용이하게 분리 배출할 수 있는 효과가 있다.

Description

마이크로버블을 이용한 폐열회수장치용 증발기 세정시스템{USING MICROBUBBLES EVAPORATOR CLEANING SYSTEM FOR WASTE HEAT RECOVERY UNIT}
본 발명은 폐열회수장치의 증발기에 부착된 이물질을 효과적으로 분리하고, 분리된 이물질을 폐수로부터 용이하게 분리 배출할 수 있는 마이크로버블을 이용한 폐열회수장치용 증발기 세정시스템에 관한 것이다.
일반적으로 하수처리장, 골프장, 대형 빌딩, 목욕탕 또는 수영장을 포함하는 스포츠 센터 등에서 고온의 폐수가 대량 배출된다.
특히, 대중 목욕탕에는 지하수 혹은 수도물이 공급되는 냉수 공급라인과 보일러에 의해 50∼60℃로 가열된 온수가 공급되는 온수 공급라인이 구비되어 있다. 냉수 공급라인을 통해 유입된 냉수는 냉탕 및 샤워기에 제공되며, 온수 공급라인을 통해 유입된 온수는 온탕 및 샤워기에 제공된다. 샤워기의 경우, 적절한 온도가 되도록 냉수와 온수가 혼합되어 사용된다.
열탕, 온탕 그리고 샤워기를 통하여 사용된 물은 배수되어 폐수로서 방류된다. 이 폐수는 통상적으로 약 35∼38℃ 정도의 열을 포함하고 있다. 목욕탕 뿐만 아니라 사우나, 찜질방, 각종 산업체 등에서도 비교적 고온의 폐수가 방류되고 있다. 이에 따라 폐수에 함유된 열을 회수하여 온수의 가열에 재사용함으로써 에너지 효율을 높이도록 하는 각종의 폐열 회수 장치가 사용되고 있다.
대표적인 예로서, 열교환기를 들 수 있다. 열교환기를 사용하는 폐열 회수 장치는 폐수 저장조 및 열교환기를 구비한다. 폐수 저장조는 예를 들어, 목욕탕에서 배수되는 폐수를 저장한다. 열교환기는 폐수 저장조에서 제공되는 폐수로부터 열을 회수하여 급수를 가열한다. 이때 가열된 물은 온수탱크로 보내진다.
이와 같은 폐열 회수장치로서 특허문헌 1 내지 4 등 다수 제안된 바 있다.
한편, 폐열 회수장치 중 고온의 폐수로부터 열을 흡수하는 증발기는 폐수에 노출되어 있어, 이물질 등이 증발기의 표면에 부착되어 폐수로부터 열을 효과적으로 흡수하지 못하는 문제가 있다.
그리고 증발기의 세척과 관련하여 특허문헌 5 및 6이 제안되어 있다. 특허문헌 5의 경우 브러시틀을 이용하여 열교환관을 세척하는 폐열회수 전열기에 관한 것이나, 브러시틀을 이동시키기 위한 구성이 복잡하고, 브러시틀의 브러시가 닿지 않는 열교환부분은 세척되지 않고, 브러시에 의해 열교환관으로부터 분리된 이물질은 폐수의 상층에 존재하지 않고, 바닥에 침전되거나 폐수 내에 존재함으로서 이물질을 폐수로부터 쉽게 분리하여 배출하기 어렵다.
특허문헌 6의 경우 브러시와 공기노즐을 이용하여 증발기 등을 세척하나, 브러시의 경우 증발기의 일면에 한하여 세척가능할 뿐 전체적으로 세척하지 못하는 문제가 있고, 공기노즐의 경우 브러시와 함께 이물질의 세척효율을 증대시킬 수 있으나, 공기노즐에 의한 버블에 의해 분리된 이물질이 상층에 부유하지 못하고 폐수 내에서 존재하여 분리된 이물질을 폐수로부터 분리하여 배출하기 어려운 문제가 있다.
1. 공개특허 제2007-0078367호 2. 공개특허 제2009-0047379호 3. 공개특허 제2007-0100098호 4. 공개특허 제2001-0107908호 5. 공개특허 제2011-0018190호 6. 공개특허 제2012-0121471호
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 폐열회수장치의 증발기에 부착된 이물질을 효과적으로 분리하고, 분리된 이물질을 폐수로부터 용이하게 분리 배출할 수 있는 마이크로버블을 이용한 폐열회수장치용 증발기 세정시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
고온의 폐수가 수용되는 열교환조와;
상기 폐수에 침지되어 상기 폐수의 열을 흡수하도록 상기 열교환조 내부에 배치되는 증발기와;
상기 증발기의 하부에 구비되고, 마이크로 버블을 발생하여 상기 증발기에 부착된 이물질을 분리시키는 마이크로 버블 발생부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 폐열회수장치용 증발기 세정시스템을 제공한다.
여기서, 상기 열교환조의 일측 상부와 상기 열교환조의 타측 상부에 각각 폐수유입구와 폐수배출구가 형성되고, 상기 열교환조에 수용된 상기 폐수의 외부로 노출되도록 일측이 상기 폐수유입구에 연결되고, 타측이 상기 폐수배출구에 연결되어 상기 열교환조에 수용된 상기 폐수를 상기 폐수유입구에서 상기 폐수배출구로 순환시키는 순환라인과; 상기 순환라인의 일측에 구비되어 상기 열교환조에 수용된 상기 폐수를 상기 순환라인의 일측 내부로 강제펌핑하는 펌프와; 상기 펌프와 일정간격을 유지한 상태로 상기 순환라인의 일측에 구비되는 필터부;가 구비되는 것이 바람직하다.
또는, 상기 열교환조의 일측 상부에 폐수배출구와 폐수유입구가 각각 상하방향으로 일정간격으로 형성되고, 상기 열교환조의 폐수유입구에 일측이 연결되고, 타측이 상기 폐수배출구에 연결된 상태로 상기 열교환조에 수용된 상기 폐수에 침지되어 상기 열교환조에 수용된 상기 폐수를 상기 폐수유입구에서 상기 폐수배출구로 순환시키는 순환라인과; 상기 순환라인의 일측에 구비되어 상기 열교환조에 수용된 상기 폐수를 상기 순환라인의 일측 내부로 강제펌핑하는 펌프와; 상기 펌프와 일정간격을 유지한 상태로 상기 순환라인의 일측에 구비되는 필터부;가 구비되는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 마이크로 버블 발생부의 노즐부는 상기 열교환조의 내부 하측방향으로 향하는 것이 바람직하다.
본 발명의 마이크로버블을 이용한 폐열회수장치용 증발기 세정시스템은 폐열회수장치의 증발기에 부착된 이물질을 효과적으로 분리하고, 분리된 이물질을 폐수로부터 용이하게 분리 배출할 수 있고, 열손실이 없는 효과가 있다.
도 1은 본 발명인 마이크로버블을 이용한 폐열회수장치용 증발기 세정시스템을 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 2는 순환라인의 일예를 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 3은 순환라인의 다른예를 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 4는 마이크로 버블 발생부의 노즐부가 열교환조의 내부 하측방향으로 향한 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.
도 1은 본 발명인 마이크로버블을 이용한 폐열회수장치용 증발기 세정시스템을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
본 발명인 마이크로버블을 이용한 폐열회수장치용 증발기 세정시스템은 도 1에서 보는 바와 같이 크게, 열교환조(10), 증발기(20) 및 마이크로 버블 발생부(30)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 상기 열교환조(10)의 내부에는 고온의 폐수(5)가 일정높이로 수용된다.
다음으로, 상기 증발기(20)는 상기 폐수(5)에 침지되어 상기 폐수(5)의 열을 흡수하도록 상기 열교환조(10) 내부에 배치된다.
상기 증발기(20)는 냉동기를 구성하는 기기의 하나로 팽창 밸브에 의해 팽창된 액냉매를 증발시켜 주위에서 증발열을 빼앗아 공기, 물, 브라인 등의 다른 유체를 냉각하는 일종의 열교환기로서, 이는 공지된 기술임으로, 이하 자세한 설명은 생략하도록 한다.
다음으로, 상기 마이크로 버블 발생부(30)는 상기 증발기(20)의 하부에 구비된 상태에서 제어부(미도시)의 제어에 의해 일정시간 동안 마이크로 버블(7)을 발생하여 상기 증발기(20)에 부착된 이물질을 분리하는 것으로서, 이는 국내등록특허공보 등록특허 10-0824714호 등을 통해 공지된 기술임으로, 이하 자세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 마이크로 버블 발생부(30)의 노즐부(310)가 발생시키는 마이크로 버블(7)은 고온의 상기 폐수(5)의 하측에서 고온의 상기 폐수(5)의 상측방향으로 상승하면서 상기 증발기(20)의 외주면에 부착된 이물질을 분리함과 더불어 상기 증발기(20)의 외주면에서 분리된 이물질을 고온의 상기 폐수(5)의 상부방향으로 부상시키게 된다.
상기 마이크로 버블 발생부(30)의 노즐부(310)가 발생시키는 마이크로 버블(7)이 고온의 상기 폐수(5)의 하측에서 고온의 상기 폐수(5)의 상측방향으로 상승하는 과정 중에 터지면서 초음파와 함께 고온의 열을 방출 및 고음압을 방출하여 상기 마이크로 버블(7)가 함께 부상하는 이물질을 살균하게 된다.
상기 마이크로 버블(7)이 터지면서 고온의 열을 방출하기 때문에 상기 마이크로 버블(7)과 고온의 상기 폐수(5)가 열교환되는 현상을 보다 용이하게 방지할 수 있음은 물론 이로 인해 고온의 상기 폐수(5)의 열을 흡수하는 상기 증발기(20)의 열흡수율이 저하되는 것을 보다 용이하게 방지할 수 있게 된다.
도 2는 순환라인(60)의 일예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
다음으로, 도 2에서 보는 바와 같이 일예로 상기 열교환조(10)의 일측 상부에는 폐수유입구(110)가 형성되고, 상기 열교환조(10)의 타측 상부에는 폐수배출구(120)가 형성될 수 있다.
그리고, 순환라인(60), 펌프(40) 및 필터부(50)가 더 구비될 수 있다.
상기 순환라인(60)은 파이프 등의 관체 또는 호스 등으로 이루어질 수 있다.
상기 순환라인(60)이 상기 열교환조(10)에 수용된 상기 폐수(5)의 외부로 노출되도록 상기 순환라인(60)의 일측은 상기 폐수유입구(110)에 연결되고, 상기 순환라인(60)의 타측은 상기 폐수배출구(120)에 연결되어 상기 열교환조(10)에 수용된 상기 폐수(5)를 상기 폐수유입구(110)에서 상기 폐수배출구(120)로 순환시키게 된다.
상기 제어부(미도시)의 제어에 의해 상기 마이크로 버블 발생부(30)가 일정시간 동안 마이크로 버블(7)을 발생시킨 후 작동정지된 상태에서 상기 순환라인(60)의 일측에 구비된 상기 펌프(40)는 상기 제어부(미도시)의 제어에 의해 상기 열교환조(10)에 수용된 상기 폐수(5)를 상기 순환라인(60)의 일측 내부로 일정시간 동안 강제펌핑할 수 있다.
상기 펌프(40)는 상기 폐수유입구(110)의 하부방향에 위치하도록 상기 열교환조(10)의 일측 상부 외주면에 일체형으로 수평형성된 지지판(130)의 상부면에 안차고정될 수 있다.
상기 필터부(50)는 상기 펌프(40)와 일정간격을 유지한 상태로 상기 순환라인(60)의 일측에 구비되어 상기 순환라인(60)의 내부로 강제 유입된 폐수(5)에 포함된 이물질을 여과시키게 되고, 이로서 고온의 상기 폐수(5)의 상부에 부유하는 이물질을 보다 용이하게 제거할 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 상기 순환라인(60)은 제 1순환라인(610), 제 2순환라인(620) 및 제 3순환라인(630)으로 구성될 수 있다.
상기 제 1순환라인(610)의 일측은 상기 펌프(40)의 일측에 형성된 흡입구에 연결되고, 상기 제 1순환라인(610)의 타측은 상기 폐수유입구(110)에 수밀하게 연결고정될 수 있다.
상기 제 2순환라인(620)의 일측은 상기 펌프(40)의 타측에 형성된 토출구에 연결되고, 상기 제 2순환라인(620)의 타측은 상기 필터부(50)의 일측에 연결고정될 수 있다.
상기 제 3순환라인(620)의 일측은 상기 필터부(50)의 타측에 연결고정되고, 상기 제 3순환라인(620)의 타측은 상기 폐수배출구(120)에 수밀하게 연결고정될 수 있다.
도 3은 순환라인(60)의 다른예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
상기 순환라인(60)이 상기 열교환조(10)에 수용된 상기 폐수(5)의 외부로 노출될 경우 상기 열교환조(10) 주변 외기와 상기 순환라인(60)의 내부를 통과하는 고온의 폐수(5)가 열교환되어 고온의 상기 폐수(5)의 열을 흡수하는 상기 증발기(20)의 열흡수율이 저하될 우려가 있음으로,
이를 방지하기 위해 상기 순환라인(60)은 고온의 상기 폐수(5)에 침지되는 것이 좋으며, 이를 위해 도 3에서 보는 바와 같이 다른예로서, 상기 열교환조(10)의 일측 상부에는 상기 폐수배출구(120)와 상기 폐수유입구(110)가 각각 상하방향으로 일정간격으로 형성되되, 상기 폐수유입구(110)는 상기 폐수배출구(120)의 하부방향에 위치할 수 있다.
상기 순환라인(60)의 일측은 상기 열교환조(10)의 폐수유입구(110)에 연결되고, 상기 순환라인(60)의 타측은 상기 폐수배출구(120)에 연결된 상태로 상기 열교환조(10)에 수용된 상기 폐수(5)의 상측에 침지될 수 있다.
상기 순환라인(60)은 상기 열교환조(10)에 수용된 상기 폐수(5)를 상기 폐수유입구(110)에서 상기 폐수배출구(120)로 순환시키게 된다.
상기 필터부(50)는 상기 펌프(40)와 일정간격을 유지한 상태로 상기 폐수배출구(120)와 연통되도록 상기 열교환조(10)의 일측 상부에 볼트고정된 상태로 상기 순환라인(60)의 일측에 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제 1순환라인(610)의 일측은 상기 펌프(40)의 일측에 형성된 흡입구에 연결되고, 상기 제 1순환라인(610)의 타측은 상기 폐수유입구(110)에 수밀하게 연결고정될 수 있다.
상기 제 2순환라인(620)의 일측은 상기 펌프(40)의 타측에 형성된 토출구에 연결되고, 상기 제 2순환라인(620)의 타측은 상기 폐수배출구(120)와 연통되는 상기 필터부(50)의 일측에 연결고정될 수 있다.
상기 제 3순환라인(630)이 고온의 상기 폐수(5)의 상부에 침지된 상태로 상기 제 3순환라인(630)의 일측은 상기 폐수배출구(120)에 수밀하게 연결고정될 수 있고, 상기 제 3순환라인(630)의 타측은 상기 열교환조(10)의 일측 내주면 방향으로 '⊃'형상으로 만곡형성될 수 있다.
도 4는 마이크로 버블 발생부(30)의 노즐부(310)가 열교환조(10)의 내부 하측방향으로 향한 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
다음으로, 상기 마이크로 버블 발생부(30)의 노즐부(310)는 상기 열교환조(10)의 내부 상측방향을 향할 수 있겠으나,
상기 열교환조(10)의 내부 하측에 침전된 일부 이물질 또한 상기 노즐부(310)가 발생시키는 마이크로 버블(7)과 함께 상승하여 고온의 상기 폐수(5)의 수면에 부유할 수 있도록 하기 위해, 바람직하게는 상기 마이크로 버블 발생부(30)의 노즐부(310)가 상기 열교환조(10)의 내부 하측방향으로 향하는 것이 좋다.
상기 열교환조(10)의 내부 하측방향으로 향한 상태인 상기 노즐부(310)가 발생시킨 마이크로 버블(7)은 상기 열교환조(10)의 내부 하측 방향으로 이동한 후 상기 열교환조(10)의 내부 하측에 침전된 일부 이물질과 함께 고온의 상기 폐수(5)의 상부방향으로 상승하게 된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 상기 증발기(20)에 부착된 이물질을 효과적으로 분리하고, 분리된 이물질을 폐수(5)로부터 용이하게 분리 배출할 수 있고, 열손실이 없는 이점이 있다.
10; 열교환조, 20; 증발기,
30; 마이크로 버블 발생부.

Claims (4)

  1. 고온의 폐수(5)가 수용되고, 일측 상부와 타측 상부에 각각 폐수유입구(110)와 폐수배출구(120)가 형성되는 열교환조(10)와;
    상기 폐수(5)에 침지되어 상기 폐수(5)의 열을 흡수하도록 상기 열교환조(10) 내부에 배치되는 증발기(20)와;
    상기 증발기(20)의 하부에 구비되고, 마이크로 버블(7)을 발생하여 상기 증발기(20)에 부착된 이물질을 분리시키기 위한 노즐부(310)가 구비되고, 상기 노즐부(310)가 상기 열교환조(10)의 내부 하측방향으로 향하는 마이크로 버블 발생부(30)와;
    상기 열교환조(10)에 수용된 상기 폐수(5)의 외부로 노출되도록 일측이 상기 폐수유입구(110)에 연결되고, 타측이 상기 폐수배출구(120)에 연결되어 상기 열교환조(10)에 수용된 상기 폐수(5)를 상기 폐수유입구(110)에서 상기 폐수배출구(120)로 순환시키는 순환라인(60)과;
    상기 순환라인(60)의 일측에 구비되어 상기 열교환조(10)에 수용된 상기 폐수(5)를 상기 순환라인(60)의 일측 내부로 강제펌핑하는 펌프(40)와;
    상기 펌프(40)와 일정간격을 유지한 상태로 상기 순환라인(60)의 일측에 구비되는 필터부(50);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 폐열회수장치용 증발기 세정시스템.
  2. 고온의 폐수(5)가 수용되고, 일측 상부에 각각 폐수배출구(120)와 폐수유입구(110)가 각각 상하방향으로 일정간격으로 형성되는 열교환조(10)와;
    상기 폐수(5)에 침지되어 상기 폐수(5)의 열을 흡수하도록 상기 열교환조(10) 내부에 배치되는 증발기(20)와;
    상기 증발기(20)의 하부에 구비되고, 마이크로 버블(7)을 발생하여 상기 증발기(20)에 부착된 이물질을 분리시키기 위한 노즐부(310)가 구비되고, 상기 노즐부(310)가 상기 열교환조(10)의 내부 하측방향으로 향하는 마이크로 버블 발생부(30)와;
    상기 열교환조(10)의 폐수유입구(110)에 일측이 연결되고, 타측이 상기 폐수배출구(120)에 연결된 상태로 상기 열교환조(10)에 수용된 상기 폐수(5)에 침지되어 상기 열교환조(10)에 수용된 상기 폐수(5)를 상기 폐수유입구(110)에서 상기 폐수배출구(120)로 순환시키는 순환라인(60)과;
    상기 순환라인(60)의 일측에 구비되어 상기 열교환조(10)에 수용된 상기 폐수(5)를 상기 순환라인(60)의 일측 내부로 강제펌핑하는 펌프(40)와;
    상기 펌프(40)와 일정간격을 유지한 상태로 상기 순환라인(60)의 일측에 구비되는 필터부(50);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 폐열회수장치용 증발기 세정시스템.
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