KR101879267B1 - 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 채열원으로 하수에서 열을 회수하여 열교환하고 히트펌프에 열을 공급하는 열교환기로서 폐수 열원 열교환기에 있어서, 오염도가 높아 수질 불량으로 하수의 히프 펌프 열원 수 재활용에 장애가 되어 열효율이 떨어지므로 폐열회수 성능을 최상으로 유지시키기 위하여 별도 하수 정화 장치가 필요한 종래 기술의 열교환기를 지양하여,
세정장치가 일체로 구비된 하나의 열교환기 장치로 열교환기 장치 내부에 하수 원수가 흐르는 내부 유로를 하수 흐름과 동시에 세정하여 하수의 재활용 장애요인을 제거하여 열교환기 전열판을 항상 청결히 유지시킴으로써 세정작업이 진행되는 동안에도 미생물막이나 슬러지 발생으로 인한 열전도율 악화나 유로 막힘 현상 없이 열교환기의 내부로 깨끗한 원수를 단수 없이 지속적으로 공급할 수 있어 히트 펌프 수열원의 종합 용도 요구 특성을 충족시킬 수 있는 오염된 하수 열원에 적합한 새로운 형태의 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기에 관한 것이다.

Description

세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기{Self-Cleaning spiral Heat Exchanger}

본 발명은 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기에 관한 것으로서,

더욱 자세히는 채열원으로 하수에서 열을 회수하여 열교환하고 히트펌프에 열을 공급하는 열교환기로서 폐수 열원 열교환기에 있어서,

오염도가 높아 수질 불량으로 하수의 히프 펌프 열원 수 재활용에 장애가 되어 열효율이 떨어지므로 폐열회수 성능을 최상으로 유지시키기 위하여 별도 하수 정화 장치가 필요한 종래 기술의 열교환기를 지양하여,

세정장치가 일체로 구비된 하나의 열교환기 장치로 열교환기 장치 내부에 하수 원수가 흐르는 내부 유로를 하수 흐름과 동시에 세정하여 하수의 재활용 장애요인을 제거하여 열교환기 전열판을 항상 청결히 유지시킴으로써 세정작업이 진행되는 동안에도 미생물막이나 슬러지 발생으로 인한 열전도율 악화나 유로 막힘 현상 없이 열교환기의 내부로 깨끗한 원수를 단수 없이 지속적으로 공급할 수 있어 폐열회수 성능을 최상으로 유지시킴으로써 히트펌프의 고효율 안정적인 운전으로 일정한 수준 열을 연중 24시간 연속적으로 안정적으로 공급할 수 있어 히트 펌프 장치의 에너지 종합효율을 극대화시킬 수 있게 하는 히트펌프 열원 공급용의 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기에 관한 것이다.

최근 환경오염으로 인한 지구온난화를 줄이기 위해 대체에너지 개발사업을 활발히 진행하고 있으며, 지역 냉난방시스템은 미활용 대체 에너지로서 지열, 태양열 등 다양한 에너지원을 이용하여 히트 펌프 등으로 냉난방 시스템을 구축하여 에너지를 공급하게 되는데, 특히 일년 내내 일정한 온도를 유지하는 안정적 열원으로서 지열에너지를 이용한 히트펌프 냉난방시스템은 대체에너지의 대표주자로 손꼽히며 보급이 확대되고 있다.

특히 우리나라는 기후적인 특성으로 겨울철의 외기온도가 너무 낮아서 공기열원 히트펌프는 많은 문제점이 야기될 수 있으나 연중 일정한 온도를 유지하는 지열을 회수하여 겨울철 난방(heat sourse)에 활용하고 여름철에는 실내에서 흡수된 열을 방열하는 열침(heat sink)으로 활용하는 수열원 히트펌프시스템은 우리나라의 기상조건에 적합한 매우 효과적인 냉난방 시스템이다.

히트펌프 열원으로서 하수 열은 에너지절약적이고 환경친화인 청정 대체 에너지로서 미활용 대체에너지 중에서도 겨울은 따뜻하고 여름은 차갑기 때문에 사계절을 통해 안정된 열원 및 부존량을 다량 보유하고 있으며 열원을 사용하는 수요지와 근접하고 있다는 등 실생활에 접목하기 유리한 조건을 갖고 있어 하수열을 유효하게 활용해 에너지절약을 도모하도록 하는 기술에 관심이 높아지고 있다.

상기와 같이 하수열원 에너지 회수 히트 펌프 시스템은 버려지는 하수의 특성(지열에 의한 보온성)을 히트펌프의 열원으로 활용해 냉난방에너지를 절약하는 시스템"으로 "열수요처와 공급처가 근접한 도시에서 사용하기에 적합하나,

하수로부터 열을 회수하는 열교환기나 히트 펌프는 하수가 수도물이나 부동액과 달리 수질이 불량하여 열교환기나 히트 펌프 내부 전열관(판) 내부에 스케일과 슬라임이 형성돼 전열성능이 저하되고 부식으로 인하여 열교환기 파손되는 문제점 등으로 이용이 어렵다.

특히 미처리된 생 하수의 경우 열교환기 튜브를 폐진(閉塵)시킬 수 있는 부유물질을 다량으로 함유돼 있는 것 외에 장기적 사용에 의해 전열 효율을 저하시키는 원인으로 되는 스케일 생성물질이나 금속 부식을 촉진시키는 물질이 함유되어 있으므로 하수 열을 이용할 경우 이에 대한 대책이 필요하며 따라서 하수를 열원으로 하는 히트 펌프 장치에 있어서 열효율을 높이기 위하여 히트 펌프가 직접 하수에 노출되지 않게 하는 열원 보충 용도의 열교환기를 구비하되 하수 열원의 열악한환경 조건에 적합한 재질과 구조로서 열교환기 내부에 전열관의 자동세정장치를 구비하여 깨끗한 하수를 열원으로 공급하게 하는 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기가 절실히 요구되고 있다.

열교환기는 고온 유체와 저온 유체간의 열교환을 통하여 고온 유체를 냉각하면서 저온 유체는 가열시켜서 열효율을 극대화시키기 위한 장치로서 시간 경과에 따라 열교환기의 전열관 또는 전열판이 오염되면 전열 효율이 저하되고 따라서 종래에는 오염을 제거하기 위해 운전을 정지하고, 열교환기를 분해하여 오염 물질을 수작업에 의해 브러시 또는 고압수 등으로 닦거나 화학 약품에 침지하여 제거하였으나 종래의 오염 제거 방법은 오염 제거시 장치 운전을 정지해야 하고, 열교환기를 분해하여 전열판의 오염을 제거하고 다시 조립해야 하는 문제점이 있었다.

따라서 본 출원인은 종래 기술의 열교환기 장치가 가지는 제반 문제점을 해결하고 새로운 구성의 폐수열원 열교환기를 개발하고자 노력한 결과,

본 발명의 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기를 완성하게 된 것이다.

종래의 선행기술들을 소개한 문헌은 다음과 같으며, 이러한 선행기술 역시 종래 기술의 폐수 열원 열교환기 장치가 가지는 제반 문제점들을 공통적으로 가지고 있다

문헌1 : 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1109103호

(열교환기 세정장치, 공고일자 2012년02월15일)

문헌2 : 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1177433호

(열교환기 자동 세정장치, 공고일자 2012년08월27일)

문헌3 :대한민국 공개 특허공보 공개번호 제10-2013-0120125호)

(하수열 회수시스템, 공개 일자 2013년11월04일)

전술한 바와 같이 종래 기술 폐수 열원 열교환기 장치는 히트 펌프 수열원으종합 용도 요구 특성을 충족시키지 못하는 제반 문제점이 있는바,

세정장치가 일체로 구비된 하나의 열교환기 장치로 열교환기 장치 내부에 하수 원수가 흐르는 내부 유로를 하수 흐름과 동시에 세정하여 하수의 재활용 장애요인을 제거하여 열교환기 전열판을 항상 청결히 유지시킴으로써 세정작업이 진행되는 동안에도 미생물막이나 슬러지 발생으로 인한 열전도율 악화나 유로 막힘 현상 없이 열교환기의 내부로 깨끗한 원수를 단수 없이 지속적으로 공급할 수 있어 히트 펌프 수열원의 종합 용도 요구 특성을 충족시킬 수 있는 오염된 하수 열원에 적합한 새로운 형태의 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기를 개발하여야 하는 기술적 과제를 본 발명에서 해결한 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 전술한 종래 기술의 열교환기가 가지는 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서,

오염도가 높아 수질 불량으로 하수의 히프 펌프 열원 수 재활용에 장애가 되어 열효율이 떨어지므로 폐열회수 성능을 최상으로 유지시키기 위하여 별도 하수 정화 장치가 필요한 종래 기술의 열교환기를 지양하여,

별도의 하수 고도 처리나 하수 세정 장치 없이도 세정장치가 일체로 구비된 하나의 열교환기 장치로 열교환기 장치 내부에 하수 원수가 흐르는 내부 유로를 하수 흐름과 동시에 세정하여 하수의 재활용 장애요인을 제거하여 열교환기 전열판을 항상 청결히 유지시킴으로써 세정작업이 진행되는 동안에도 미생물막이나 슬러지 발생으로 인한 열전도율 악화나 유로 막힘 현상 없이 열교환기의 내부로 깨끗한 원수를 단수 없이 지속적으로 공급할 수 있어 폐열회수 성능을 최상으로 유지시킴으로써 히트펌프의 고효율 안정적인 운전으로 일정한 수준 열을 수용가에 연중 24시간 연속적으로 안정적으로 공급할 수 있어 히트 펌프 장치의 에너지 종합효율을 극대화시킬 수 있게 하는 히트펌프 열원 공급 및 하수 세정 처리 용도의 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기를 제공하는데 목적이 있다.

이와 같이 된 본 발명의 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기는,

별도의 하수 고도 처리나 하수 세정 장치 없이도 세정장치가 일체로 구비된 하나의 열교환기 장치로 열전달면에 불순물 축적을 방지하여 고형물이나 각종 이물질이 다량 함유로 오염도가 높아 수질 불량으로 히프 펌프 열원 수 재활용에 장애가 되어 열효율이 떨어지는 폐열회수 성능을 최상으로 유지시켜 히트펌프의 고효율 안정적인 운전이 기능하여 일정한 수준 열을 수용가에 연중 24시간 연속적으로 안정적으로 공급할 수 있어 히트 펌프 장치의 에너지 종합효율을 극대화시킬 수 있다.

특히 본 발명은 유체간의 혼합이 전혀 없으며 고도의 난류형성으로 극대화된 열전달 효율이 보장되는 나선형 채널의 유로 형성으로 채널 내부 속도가 빨라 Fouling(오염)이 극히 작은 소용돌이 유로 형태로서 오염물 축적이 매우 심한 하수 처리에 가장 적합한 나선형 열교환기를 구성하되 작업이 빠르고 편리한 전열판 내부 유로 표면 긁기(scraper)의 세정 장치 구성으로 열매체인 하수로부터 히트 펌프 열원수로 전달되는 열전달 효율이 매우 높게 되어 고형물이나 각종 이물질이 다량 함유된 고농도의 하수를 별도의 세정시설이 없어도 반응물의 침전이나 침적, 미생물막의 생성을 예방 열전달면의 불순물 축적을 방지하는 빠르고 간편하게 세정 처리로 전열면을 깨끗하게 유지하고 열교환기 내부를 깨끗하게 유지할 수 있어 열교환 효율이 놓은 열교환을 할 수 있어 히트 펌프 장치의 에너지 종합효율을 높일 수 있다.

본 발명은 하수와 열교환된 히트 펌프 순환 공정수를 열교환기를 이용한 간접 접촉 방법으로 히트 펌프장치에서 열원으로 이용하게 되는데 열교환기로 히트펌프의 효율 저하 없이 하수열을 회수하고 열교환시켜 냉난방에 유용하게 활용하여 공해를 방지하여 환경부담을 감소시키고 에너지 절감에도 기여할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기를 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 다른 폐수열원 열교환기의 요부 부분 확대도
도 3은 본 발명의 일실시예에 다른 폐수열원 열교환기의 요부 확대도
도 4는 본 발명의 폐수열원 열교환기가 연계되는 히트 펌프 냉난방 시스템을 도시한 시스템 구성도

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같으며 공지의 기술에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

채열원으로 하수에서 열을 회수하여 열교환하고 히트펌프에 열을 공급하는 열교환기로서 폐수 열원 열교환기(100)에 있어서,

오염도가 높아 수질 불량으로 하수의 히프 펌프 열원 수 재활용에 장애가 되어 열효율이 떨어지므로 폐열회수 성능을 최상으로 유지시키기 위하여 별도 하수 정화 장치가 필요한 종래 기술의 열교환기를 지양하여,

세정장치가 일체로 구비된 하나의 열교환기(100) 장치로 열교환기 장치 내부에 하수 원수가 흐르는 내부 유로를 하수 흐름과 동시에 세정하여 하수의 재활용 장애요인을 제거하여 열교환기 전열판(12)을 항상 청결히 유지시킴으로써 세정작업이 진행되는 동안에도 미생물막이나 슬러지 발생으로 인한 열전도율 악화나 유로 막힘 현상 없이 열교환기의 내부로 깨끗한 원수를 단수 없이 지속적으로 공급할 수 있어 폐열회수 성능을 최상으로 유지시킴으로써 히트펌프(200)의 고효율 안정적인 운전으로 일정한 수준 열을 연중 24시간 연속적으로 안정적으로 공급할 수 있어 히트 펌프 장치의 에너지 종합효율을 극대화시킬 수 있게 하는 히트펌프 열원 공급용의 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기이다.

본 발명은 상기와 같이,
열교환기의 전체 외관을 덮개 커버(20)가 구비된 탱크 타입의 원통 형상 케이싱(10)으로 형성하고 상기 케이싱(10) 내부로는 하수로부터 공급되는 하수가 순환되는 원수라인(L1)과 히트 펌프에 접속되어 순환되는 열원수를 공급하는 히트펌프 순환수 라인(L2)에 각각 독립적으로 접속되어 유통되는 소용돌이 형상의 나선형 유로를 형성하여 하수와 히트 펌프 순환수를 열교환하여 고농도의 폐수인 하수에서 열을 회수하여 열교환하고 히트펌프에 열을 공급하는 열교환기로서 폐수 열원 하폐수 전용 열교환기를 구성하되(선회류 고효율 열전달의 2채널 나선형 유로 열교환기),
상기 나선형 유로의 오염 물질이 포함된 하수 원수가 순환되는 유로에는 모터(32)와 허브 축(31)에 연동되어 회전 작동되어 하수로 오염된 유로 세정 용도의 세정 스크레이퍼(30)를 구비하여 세정 스크레이퍼의 회전 작동으로 하수 중에 포함된 이물질을 세정수 라인(L3)을 통하여 외부로 배출하는 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기를 구성하고(오염된 유로 세정의 탱크 타입 열교환기 세정장치),
일측에 원수라인(L1)과 히트펌프 순환수 라인(L2)이 각각 구비된 상기 열교환기의 타측으로는 열교환기 내부에 쌓인 하수 오염물질을 회수 배출하는 세정수 라인(L3)이 각각 연결되어 하수와 순환수 상호 간에 열교환을 하여 히트 펌프에 열을 안정적이고 지속적으로 공급함과 동시에 내부 오염물질을 외부로 배출함으로써 열교환기 전열판의 전열면을 깨끗하게 유지하고 열교환기 내부를 깨끗하게 유지할 수 있어 열교환 효율을 좋게 하는 구성의 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기에 있어서(하수와 히트 펌프 공정수의 독립된 상호 열교환 채널 구조, 오염된 유로 세정 및 고농도 하수 오염물질 배출 구조의 유기적 결합에 의한 복합 구조),
상기 원수라인(L1)과 히트펌프 순환수 라인(L2)은 하수 원수와 히트 펌프 순환수를 상향류로 공급할 수 있게끔 탱크 타입 열교환기 케이싱(10)의 하부 일측에 각각 배관 접속되고 상기 세정수 라인(L3)은 상부와 하부 및 측면으로 각각 배관 접속되는 배관 구조로 상기 세정 스크레이퍼(30)의 다수개 방사상 회전 작동바(31)에 구비되는 브러시(32)의 연속적인 유로 세정 회전 동작으로 유로 내부를 세정하여 세정수 배출 라인(L3)을 통하여 비중차이로 가벼워 부상되는 스컴은 상향 배출 무거운 침전물은 침전시켜 하향 배출하고 하수를 순환시키는 바이패스 라인으로서 선택적 오염 물질 배출 및 순환의 유로 구조를 형성함을 특징으로 하는 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기(하수 오염물질 상하 분리 배출 구조)로서,

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열전달면에 불순물이 축적되지 않도록 열교환기 나선 전열판(11)을 항상 청결히 유지시킴으로써 세정작업이 진행되는 동안에도 미생물막이나 슬러지 발생으로 인한 열전도율 악화나 유로 막힘 현상 없이 열교환기의 내부로 깨끗한 원수를 단수 없이 지속적으로 공급할 수 있어 폐열회수 성능을 최상으로 유지시킴으로써 히트펌프의 고효율 안정적인 운전으로 일정한 수준 열을 연중 24시간 연속적으로 안정적으로 공급할 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이 채열원으로 하수 관거 등에 흐르는 하수에서 열을 회수하여 열교환하고 압축기(210), 증발기(220) 등으로 이루어지는 히트펌프(200)에 열을 공급하여 최종적으로 수용가 내부에 장착되는 냉난방 유닛(300)을 통하여 냉난방열을 공급하는 히트펌프 냉난방 시스템에 구비되는 폐수 열원 열교환기(100)를 구성하여,

열교환기(100)및 히트 펌프(200)로 열을 회수하여 냉난방을 수행하는 이중 루프 매체 순환 사이클의 확장형 네트워크로 형성된 히트 펌프 냉난방 시스템을 구성하여 방류수 수질기준을 충족시키는 하수를 열교환기(100)에 공급함과 동시에 이렇게 처리된 하수에서 저온 수열(水熱)을 회수 이동시켜 온도차 에너지로 활용하여 히트펌프(200)의 열원으로 공급하는 히트 펌프 냉난방 시스템을 구성하게 되는데,

상기 열교환기(100)는 전체 외관이 덮개 커버(20)가 구비된 탱크 타입의 원통 형상 케이싱(10)을 구비하되 상기 케이싱(10) 내부로는 저부에 다수개 형성된 원수라인(L1)과 히트펌프 순환수 라인(L2)에 각각 톡립적으로 접속되는 곡선 소용돌이 형상의 나선형 유로(12)를 형성하게 되며 측면으로는 하수 중에 포함된 이물질을 외부로 배출시키는 세정수 라인(L3)이 각각 구비되어 있다.

본 발명에 있어서 상기 나선형 유로 원수라인(L1)과 히트펌프 순환수 라인(L2)이나 우회배관의 세정수 라인(L3)은 동일 폭으로 형성할 수도 있으나 예를 들어 불량한 수질의 원수라인(L1)은 나선형 유로가 상대적으로 넓어 막힘 발생이 적은 큰 폭, 고 수질의 히트펌프 순환수 라인(L2)은 소폭으로 형성할 수도 있으며 원수라인(L1)과 히트펌프 순환수 라인(L2)의 외부 노출 말단 배관은 하나 이상 다수 개로 형성할 수 있는데 이는 공지된 기술로서 하수 원수 성상이나 히트 펌프 용량 등에 맞춰 선택적으로 구성할 수 있는바 이는 본 발명의 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 자세한 설명은 생략한다.

또한 상기 칸막이 형태의 나선 유로를 형성함에 있어서 유로 말단에 서로 지그 재그 형태의 틈새를 형성하여 하수의 유로 채널 이동방향을 안내하게 하는 것이 바람직하다.

히트펌프 냉난방 장치의 시스템 구성은 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 등으로 일반적으로 냉동사이클의 구성과 동일하게 이루어져 있으며, 내부를 순환하는 냉매의 액화와 기화에 의해 실내와 실외 사이에서 열을 전달함으로써 냉방 또는 난방을 수행하게 되는데 냉방시스템으로 동작하는 경우 냉매가 증발기에서 실내의 열을 흡수하여 응축기를 통해 실외로 열을 방출함으로써 실내를 냉방시키고, 난방시스템으로 작동하는 경우 냉매가 증발기에서 실외의 열을 흡수하여 응축기를 통해 실내로 열을 방출함으로써 실내를 난방시키게 되는 히트펌프 냉난방 시스템 구성으로, 상기 히트펌프 시스템은 사이클 내에 방향전환밸브를 추가시킴으로써 냉매의 순환방향을 정 또는 역방향으로 제어함에 의해 여름철에는 냉방장치로 겨울철에는 난방장치로 작동시킬 수 있으며, 그러한 경우 증발기와 응축기의 역할은 서로 바뀌게 되는데 하절기에는 실내기인 증발기와 실외기인 응축기의 역할과, 동절기에는 실내기인 응축기와 실외기인 증발기의 역할을 사방밸브로 냉매의 증발과 응축을 정반대로 교체하는 방식이며 공기를 대상으로 냉, 난방을 하게 된다.

즉 본 발명에 있어서 히트펌프(200)는 도시된 압축기(210), 응축기(220) 이외에 팽창밸브, 증발기로 구성되어 순환하는 냉매가 액화와 기화를 반복하게 하여 이와 연결된 기타 주변기기들을 통해 냉난방을 수행하도록 되어 있는 공지된 통상의 히트 펌프로서 자세한 설명은 생략한다.

상기 열교환기(100)는 부식이 되지 않도록 스테인레스 재질로 전체 외관이 덮개커개(20)가 구비된 탱크 타입의 원통 형상 케이싱(10)을 구비하되 상기 케이싱 내부로는 원수라인(L1)과 히트펌프 순환수 라인(L2)에 각각 독립적으로 접속되는 소용돌이 형상의 유체 간에 혼합이 되지 않도록 유체당 채널이 구분된 칸막이 기능 나선형 유로(12)를 형성하여 하수와 히트 펌프 순환수를 열교환하게 되는데,

소용돌이 형상의 나선형 유로(12)는 난류가 형성되어 항류에 의한 열전달이 가능하며 채널인 유로 내부 속도가 빨라 Fouling(오염)이 극히 작고 고 비표면적으로 전열면적이 극대화되며 유로 구조상 유로를 흐르는 하수나 공정수의 침전 또는 침적을 방지하여 열교환 효율을 높일 수 있어 유로 자체만으로도 열전달 효율이 매우 향상되는 효과가 있다.

본 발명은 상기와 같이 형성된 나선형 유로(12) 중 하수가 흐르는 나선 유로에 모터(32)와 허브 축(33)에 연동되어 회전 작동되게끔 작동바(31)와 브러시(32)로 구성되는 하수로 오염된 유로 세정 용도의 세정 스크레이퍼(30)를 일체로 구비하고 하수로 오염되어 미생물막 등이 형성되어 열교환될 수 있는 장애 요인을 극복하기 위하여,

세정 스크레이퍼(30)의 회전 작동으로 세정 스크레이퍼가 둘레 방향과 축방향의 교반 작용을 수행하고 하수 중에 포함된 이물질을 세정수 배출 라인(L3)을 통하여 외부로 배출하는 구성의 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기를 특징으로 하는 것이다.

상기 세정 스크레이퍼(30)는 전술한 바와 같이 정역회전하는 모터(32)에 연동되어 축회전하는 허브축(31)에 연결되며 허브 축에 부착된 회전판(35)으로는 방사상으로 다수개의 회전 작동바(31)에 구비되는 브러시(32)의 세정 회전 동작으로 일정 폭의 유로에 다수 개 밀착 삽입하고 원주방향 회전으로 유로 내부를 세정하게 되는데 열교환 효율을 저하시키는 막이 나선 유로 전열판 내벽면으로부터 떨어지게 됨과 동시에 가벼워 부상되는 스컴 등은 교란 및 부상 유도시켜 상향 배출 무거운 침전물 등은 하향 유도 배출하는 방법으로 선택적인 배출을 수행하게 되며 이렇게 회수된 스컴이나 침전물은 상기 열교환기 케이싱 외측면에 형성된 우회 배관(BY-PASS)의 세정수 라인을 통하여 퍼올리거나 침전시켜 배출함으로써,

전열면적이 극대화되는 구성의 선회류 고효율 열전달의 나선 유로 구성에 더하여 열전달면에 불순물 축적을 방지하고 나선형 일정 간격 유로의 열전달 전열판(12)을 깨끗이 하여 열전도효율을 높이는 방법으로 열교환기(100)의 내부로 깨끗한 원수를 지속적으로 공급할 수 있어 열교환구조와 회전 세정 구조가 복합되어 상승 구현되는 복합 시너지 효과로 히트 펌프의 폐열회수 성능을 최상으로 유지시킴으로써 수질에 민감한 냉난방 용수 요구 특성 특성과 일정한 수온의 온도차 에너지 수지를 동시에 충족시킬 수 있어 냉난방 설비의 부식이나 히트 펌프 성능 저하 없이도 전체의 시스템 효율을 높이게 하는 히트펌프의 고효율 안정적인 운전이 가능하게 되는 것이다.

본 발명에 있어서 상기 회전 작동바(31)에 구비되는 브러시(32)로 형성되는 세정 스크레이퍼(30)는 유로 간극을 타고 움직이게 되는데 나선상으로 감아 돌린 형상의 나선 유로 간극 구성에 맞춰 브러시를 직각 또는 경사상으로 구성할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 세정장치가 일체로 구비된 수열원 열교환기(100)는,

별도의 하수 고도 처리나 하수 세정 장치 없이도 세정장치가 일체로 구비된 하나의 열교환기 장치로 열교횐기를 분해하여 청소하지 않고서도 청결한 상태를 유지할 수 있게끔 자동 세정이 가능하여 나선형 열전달판(12)에 불순물 축적을 방지하여 고형물이나 각종 이물질이 다량 함유로 오염도가 높아 수질 불량으로 히프 펌프 열원 수 재활용에 장애가 되어 열효율이 떨어지는 폐열회수 성능을 최상으로 유지시켜 히트펌프의 고효율 안정적인 운전이 기능함으로써 일정한 수준 열을 수용가에 연중 24시간 연속적으로 안정적으로 공급할 수 있어 히트 펌프 장치의 에너지 종합효율을 극대화시킬 수 있다.

또한 상기 본 발명의 열교환기(10)는 악취차단 덮개 커버(20)가 장착된 개방형 탱크 타입으로 형성되며 주기적으로 작동되는 기계식 자동세정장치로 미생물 막 형성 등의 문제점을 미연에 방지하여 열전도율 악화의 우려가 없게 된다.

그리고 상기한 열교환기 구조는 도시와 설명의 편의를 위하여 예시한 바람직한 실시예로서, 설치 조건에 맞춰 본 발명의 기술적 요지의 동일성 범위내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.

또한 본 발명의 열교환기는 마이크로 프로세서 등의 컴퓨터 시스템에 연동시켜 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

100:열교환기 10:케이싱
11:나선 전열판 12:나선 유로
20:덮개 커버 30:세정 스크레이퍼
31:허브 축 32:모터
33:회전 작동바 34:세정 브러시
35:회전판
200:히트 펌프 210:압축기
220:증발기
300:냉난방 유닛
L1:원수라인 L2:순환수 라인
L3:세정수 라인

Claims (3)

1. 채열원으로 하수 관거 등에 흐르는 하수에 열적 접촉 상태로 접촉하여 열매에 열을 주고 복귀함으로써 하수열을 회수하여 열교환하고 압축기 증발기 등으로 이루어지는 히트펌프에 순차 열을 공급하여 최종적으로 수용가 내부에 장착되는 냉난방 유닛을 통하여 냉난방열을 공급하는 히트펌프 냉난방 시스템에 구비되는 폐수 열원 열교환기로서,
   열교환기의 전체 외관을 덮개 커버(20)가 구비된 탱크 타입의 원통 형상 케이싱(10)으로 형성하고 상기 케이싱(10) 내부로는 하수로부터 공급되는 하수가 순환되는 원수라인(L1)과 히트 펌프에 접속되어 순환되는 열원수를 공급하는 히트펌프 순환수 라인(L2)에 각각 독립적으로 접속되어 유통되는 소용돌이 형상의 나선형 유로를 형성하여 하수와 히트 펌프 순환수를 열교환하여 고농도의 폐수인 하수에서 열을 회수하여 열교환하고 히트펌프에 열을 공급하는 열교환기로서 폐수 열원 하폐수 전용 열교환기를 구성하되,
   상기 나선형 유로의 오염 물질이 포함된 하수 원수가 순환되는 유로에는 모터(32)와 허브 축(31)에 연동되어 회전 작동되어 하수로 오염된 유로 세정 용도의 세정 스크레이퍼(30)를 구비하여 세정 스크레이퍼의 회전 작동으로 하수 중에 포함된 이물질을 세정수 라인(L3)을 통하여 외부로 배출하는 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기를 구성하고,
   일측에 원수라인(L1)과 히트펌프 순환수 라인(L2)이 각각 구비된 상기 열교환기의 타측으로는 열교환기 내부에 쌓인 하수 오염물질을 회수 배출하는 세정수 라인(L3)이 각각 연결되어 하수와 순환수 상호 간에 열교환을 하여 히트 펌프에 열을 안정적이고 지속적으로 공급함과 동시에 내부 오염물질을 외부로 배출함으로써 열교환기 전열판의 전열면을 깨끗하게 유지하고 열교환기 내부를 깨끗하게 유지할 수 있어 열교환 효율을 좋게 하는 구성의 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기에 있어서,
   상기 원수라인(L1)과 히트펌프 순환수 라인(L2)은 하수 원수와 히트 펌프 순환수를 상향류로 공급할 수 있게끔 탱크 타입 열교환기 케이싱(10)의 하부 일측에 각각 배관 접속되고 상기 세정수 라인(L3)은 상부와 하부 및 측면으로 각각 배관 접속되는 배관 구조로 상기 세정 스크레이퍼(30)의 다수개 방사상 회전 작동바(31)에 구비되는 브러시(32)의 연속적인 유로 세정 회전 동작으로 유로 내부를 세정하여 세정수 배출 라인(L3)을 통하여 가벼워 부상되는 스컴은 상향 배출 무거운 침전물은 침전시켜 하향 배출하고 하수를 순환시키는 바이패스 라인으로서 선택적 오염 물질 배출 및 순환의 유로 구조를 형성함을 특징으로 하는 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기
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