KR102269969B1 - 스팀을 이용한 필터세척 폐열회수 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐열회수 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐열의 필터부가 막히지 않도록 스팀 세척이 이루어지는 스팀을 이용한 필터세척 폐열회수 시스템에 관한 것이다. 이를 위해, 폐열회수 시스템에 있어서, 폐열을 갖는 폐수를 여과하기 위해 여재(21)를 포함하는 필터부(20); 필터부(20)에 연결되고, 여과된 폐수와 급수 사이의 열교환으로 폐열을 회수하는 열교환기(30); 급수로부터 분지되어 상기 필터부(20)에 연결되는 역세관(50); 스팀을 생성하는 스팀생성수단; 필터부(20)로 스팀을 공급하는 스팀관(70); 및 필터부(20)로부터 스팀을 배출하기 위한 스팀배출관(80);을 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀을 이용한 필터세척 폐열회수 시스템이 제공된다.

Description

스팀을 이용한 필터세척 폐열회수 시스템{Filter cleaning and waste heat recovery system using steam}
본 발명은 폐열회수 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐열의 필터부가 막히지 않도록 스팀 세척이 이루어지는 스팀을 이용한 필터세척 폐열회수 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 미활용에너지를 이용한 폐열회수시스템에 관한 것이다. 일반적으로 각종 목욕시설(사우나,호텔,클럽하우스,공장등)에서 배수되는 폐수의 온도는 25~45℃ 정도이다. 최근에는 이러한 폐열을 회수하여 재사용하는 것을 법제화하고 있다. 이를 위해 공중 목욕시설이나 공장에서는 열교환기를 이용한 폐열회수 시스템을 갖추고 있다.
그런데, 스트레이너와 공간을 많이 차지하는 코일형 열교환기의 경우 시간이 지나면 미세한 때와 머리카락 등으로 인하여 열교환기에 이물질이 끼거나 막히는 사례가 매우 빈번했다. 이를 해소하고자 자주 청소를 해줘야 하는 불편함이 있으며 이로인한 효율의 저하로 많이 사용을 못하고 있는 실정이다. 이에 폐수를 여과하는 필터가 필요하게 되었다.
그러나, 필터에서도 기름때, 머리카락, 이물질 등이 축적되어 필터기능을 하지 못하는 사례가 동일하게 발생하였다. 그리고, 필터를 자주 청소해 줘야 하는 불편함도 여전히 존재했다.
이러한 문제점을 극복하고자 종래에는 필터에 역세관을 설치하여 필터를 역세함으로써 문제를 해결하고자 하였다. 역세관에는 급수펌프로부터 수돗물이 공급되었고, 수돗물이 필터를 역세하면서 세척하는 방식이었다.
그러나, 수돗물 또는 지하수는 5 ~ 15℃의 저온수여서 필터내의 기름때가 역세로 잘 분리되거나 세척되지 못했고, 오히려 저온으로 인해 단단히 들러붙는 부작용이 있었다. 이러한 부작용은 수돗물의 온도가 낮은 동절기에 더욱 심화되었다. 따라서, 역세만으로는 필터를 세척할 수 없었고, 주기적으로 필터를 개봉한 뒤 수작업으로 내부 청소를 해야만 했다.
대한민국 특허등록 제 10-1179366 호(거름구를 이용한 폐열회수 시스템).
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 필터내에 축적된 기름때를 세척할 수 있는 스팀을 이용한 필터세척 폐열회수 시스템을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 폐열회수 시스템에 있어서, 폐열을 갖는 폐수를 여과하기 위해 여재(21)를 포함하는 필터부(20); 필터부(20)에 연결되고, 여과된 폐수와 급수 사이의 열교환으로 폐열을 회수하는 열교환기(30); 급수로부터 분지되어 상기 필터부(20)에 연결되는 역세관(50); 스팀을 생성하는 스팀생성수단; 필터부(20)로 스팀을 공급하는 스팀관(70); 및 필터부(20)로부터 스팀을 배출하기 위한 스팀배출관(80);을 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀을 이용한 필터세척 폐열회수 시스템이 제공된다.
또한, 급수를 가열하기 위한 보일러(150)를 더 포함하고, 스팀생성수단은 보일러(150)일 수 있다.
또한, 스팀관(70)은 필터부(20)의 상단에 연결된다.
또한, 스팀배출관(80)은 필터부(20)의 하단에 연결된다.
또한, 폐수를 공급하는 폐열펌프(14); 폐열펌프(14)와 연결되고, 타단이 필터부(20)의 하부입구포트(26)에 연결되고 압력센서(28)가 설치되어 있는 제 1 폐수공급관(16); 및 일단이 필터부(20)의 상부출구포트(24)에 연결되고, 타단이 열교환기(30)에 연결되는 제 2 폐수공급관(18);을 더 포함할 수 있다.
또한, 폐열펌프(14)에 연결되고, 폐수를 일시적으로 저장하기 위한 폐열탱크(12)를 더 포함할 수 있다.
또한, 스팀관(70)에 설치되어 스팀의 공급을 제어하는 스팀밸브(75); 및 스팀배출관(80)에 설치되어 스팀의 배출을 제어하는 제 2 제어변(85);을 더 포함할 수 있다.
또한, 스팀밸브(75)와 제 2 제어변(85)은 압력센서(28)의 압력이 1 kg/cm2 이상일 때마다 1회씩 스팀을 공급하도록 제어된다. 여기서 스팀 공급을 위한 센서의 압력은 셋팅하여 설정할 수 있다.
또한, 역세관(50)은 필터부(20)의 상부입구포트(22)에 연결된다.
또한, 폐수는 공중목욕탕 또는 공장의 폐수일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 폐열의 회수에 의하여 에너지를 절약하면서 필터내에 기름때를 효율적으로 제거할 수 있다. 이로 인해, 폐열회수시스템의 가동중단을 막을 수 있고, 관리나 운영이 용이하다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스팀을 이용한 필터세척 폐열회수 시스템의 개략적인 구성도로써 열교환모드를 나타내고,
도 2는 도 1의 폐열회수 시스템에서 역세모드의 동작을 나타내며,
도 3은 도 1의 폐열회수 시스템에서 스팀세척모드의 동작을 나타낸다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
실시예의 구성
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스팀을 이용한 필터세척 폐열회수 시스템의 개략적인 구성도로써 열교환모드를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이,
폐열탱크(12)는 공중목욕탕 또는 공장으로부터 배출되는 고온(예 : 25 ~ 45℃)의 폐수를 일시적으로 보관할 수 있다.
제 1 폐수공급관(16)은 폐열탱크(12)와 하부입구포트(26) 사이에 구비되며, 폐수의 공급을 위한 폐열펌프(14)와 압력에 의해 필터의 막힘을 감지할 수 있는 압력센서(28) 및 폐수의 흐름을 제어하기 위한 제 1 제어변(번호 미부여)이 구비된다.
필터부(20)는 원통 형상이며 상단 중앙에 스팀관(70)이 연결되고, 상부 둘레에는 상부입구포트(22)와 상부출구포트(24)가 구비되며, 하부둘레에는 하부입구포트(26)가 구비된다. 또한, 하단 중앙에는 스팀배출관(80)이 연결된다. 필터부(20)의 내부에는 여과를 위한 볼타입 여재 또는 스크린 등이 구비된다.
역세관(50)의 일단은 상수도탱크(110)에 연결되고, 타단은 상부입구포트(22)에 연결되어 역세시 수돗물을 공급한다. 역세관(50)에는 역세를 위한 급수펌프(120)와 유동제어를 위한 제 3 제어변(번호 미부여)이 구비된다.
제 2 폐수공급관(18)의 일단은 상부출구포트(24)에 연결되고, 타단은 열교환기(30)에 연결된다. 제 2 폐수공급관(18)에는 제 4 제어변(번호 미부여)이 구비된다.
스팀관(70)의 일단은 보일러(150)에 연결되며, 중간영역에는 스팀의 유동을 제어하는 스팀밸브(75)가 구비되고, 타단은 필터부(20)에 연결된다. 스팀배출관(80)의 일단은 필터부(20)의 하단 중앙에 수직으로 연결되고, 제 2 제어변(85, 버터플라이밸브)이 구비된다.
열교환기(30)는 폐수의 폐열을 급수(수둣물)로 열전달하는 부재이다. 열교환기(30)의 일측으로는 제 2 폐수공급관(18)과 제 1 방출관(32)이 구비되고, 타측에는 제 1 급수관(130)과 제 2 급수관(140)이 연결된다. 제 1, 2 방출관(32, 60)은 하수도와 연결되거나 별도의 정화장치와 연결된다.
상수도탱크(110)는 상수도(100)의 수돗물을 일시적으로 저장하는 탱크이다.
제 1 급수관(130)은 역세관(50)으로부터 분지되어 연결되고, 타단은 열교환기(30)와 연결된다. 급수펌프(120)는 역세시 또는 급수시 사용되는 펌프이다.
제 2 급수관(140)의 일단은 열교환기(30)에 연결되고, 타단은 보일러(150)에 연결된다.
보일러(150)는 급수(수돗물)을 가열하고 스팀을 생성한다.
제 3 급수관(160)의 일단은 보일러(150)에 연결되고, 타단은 온수탱크(170)에 연결된다. 온수탱크(170)는 가열된 급수를 보관하는 탱크이다.
제 4 급수관(190)은 온수탱크(170)와 온수분배기(180) 사이에 연결된다.
온수분배기(180)는 공급되는 온수(또는 급탕)를 필요한 곳(예 : 남탕1, 남탕2, 여탕1, 여탕2, 세면실 등)으로 각각 분배한다.
실시예의 동작(열교환모드)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스팀을 이용한 필터세척 폐열회수 시스템의 개략적인 구성도로써 열교환모드를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 약 25 ~ 45℃의 폐수는 폐열탱크(12)에 임시 보관되다가 폐열펌프(14)에 의해 필터부(20)로 이송된다. 이때 제 2, 3 제어변은 차단상태이다. 폐수는 필터부(20)를 통과하면서 머리카락, 기름때, 이물질 등이 걸러지고, 제 2 폐수공급관(18)을 통해 약 25℃ 이상의 상태로 열교환기(30)에 유입된다.
5 ~ 15℃의 상수도(100)는 상수도탱크(110)에 일시 보관되었다가 급수펌프(120)에 의해 제 1 급수관(130)을 통해 열교환기(30)로 유입된다. 열교환기(30)에서 25℃의 폐수는 10℃ 이하가 되어 방출되고, 약 5℃의 급수는 약 22℃ 이상이 된다.
약 22℃의 급수는 보일러(150)에서 60℃의 온수나 일부는 스팀으로 상변환된다. 60℃의 온수는 온수탱크(170)에 보관되었다가 제 4 급수관(190)과 온수분배기(180)를 통해 필요한 곳으로 공급된다.
실시예의 동작(역세모드)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 도 1의 폐열회수 시스템에서 역세모드의 동작을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 제어변에 의해 폐수의 유입이 차단된 상태에서, 급수펌프(120)의 동작에 의해 급수는 역세관(50)을 통해 필터부(20)의 상부로 유입된다.
이때 제 1, 4 제어변은 차단상태이다. 필터부(20)의 상부로부터 하향방향으로 여제(21)를 세척한 뒤 하부의 스팀배출관(80)을 통해 배출된다.
역세시의 급수는 저온(5 ~ 15℃)이므로 여재(21)의 머리카락이나 이물질을 제거하는 데는 효과적이나 기름때를 제거하기에는 불충분하다. 기름때의 지방성분으로 인해 저온에서는 여재(21)와 필터부(20)의 내벽에 달라붙는 현상이 더욱 심화되기 때문이다.
실시예의 동작(스팀세척모드)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 도 3은 도 1의 폐열회수 시스템에서 스팀세척모드의 동작을 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 보일러(150)에서 생성된 고온(100℃ 이상)의 스팀은 스팀관(70)을 통해 필터부(20)의 상부로 공급된다. 이때 스팀밸브(75)와 제 2 제어변(85)은 개방된다. 그리고, 제 1, 4 제어변은 폐쇄된다.
필터부(20) 속에서 고온, 고압으로 분사되는 스팀은 여재(21)나 스크린 사이의 기름때를 녹여서 흘러내리게 된다. 그 다음, 스팀, 스팀으로부터 액화된 물, 용융된 기름때, 이물질 등은 스팀배출관(80)을 통해 외부로 배출된다.
고온, 고압으로 분사되는 스팀은 압력센서(28)의 압력이 1 kg/cm2 이상일 때마다 1회씩 공급될 수 있다. 그리고, 한번 공급할 때만다 20초 ~ 60초 동안 스팀분사를 유지한다. 이는 충분한 가열과 기름때의 용융을 유발하기 위함이다.
스팀의 발생수단은 공중목욕탕의 기계실 보일러를 이용할 수도 있고, 별도의 스팀발생장치를 이용할 수도 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
10 : 폐수,
12 : 폐열탱크,
14 : 폐열펌프,
16 : 제 1 폐수공급관,
18 : 제 2 폐수공급관,
20 : 필터부,
21 : 여재,
22 : 상부입구포트,
24 : 상부출구포트,
26 : 하부입구포트,
28 : 압력센서,
30 : 열교환기,
32 : 제 1 방출관,
50 : 역세관,
70 : 스팀관,
75 : 스팀밸브,
80 : 스팀배출관,
85 : 제 2 제어변,
100 : 상수도,
110 : 상수도탱크,
120 : 급수펌프,
130 : 제 1 급수관,
140 : 제 2 급수관,
150 : 보일러,
160 : 제 3 급수관,
170 : 온수탱크,
180 : 온수분배기,
190 : 제 4 공급관,
200 : 제 5 급수관.

Claims (10)

  1. 폐열회수 시스템에 있어서,
    폐수를 공급하는 폐열펌프(14);
    폐열을 갖는 폐수를 여과하기 위해 여재(21)를 포함하는 필터부(20);
    일단이 상기 폐열펌프(14)와 연결되고 타단이 상기 필터부(20)의 하부입구포트(26)에 연결되며, 압력센서(28)가 설치되어 있는 제 1 폐수공급관(16);
    상기 필터부(20)에 연결되고, 여과된 폐수와 급수 사이의 열교환으로 상기 폐열을 회수하는 열교환기(30);
    일단이 상기 필터부(20)의 상부출구포트(24)에 연결되고, 타단이 상기 열교환기(30)에 연결되고 제 2 폐수공급관(18);
    상기 급수로부터 분지되어 상기 필터부(20)에 연결되는 역세관(50);
    상기 급수를 가열하고, 스팀을 생성하는 보일러(150);
    상기 필터부(20)의 상단에 연결되어, 상기 필터부(20)로 상기 스팀을 공급하는 스팀관(70);
    상기 필터부(20)로부터 상기 스팀을 배출하기 위한 스팀배출관(80);
    상기 스팀관(70)에 설치되어 상기 스팀의 공급을 제어하는 스팀밸브(75); 및
    상기 스팀배출관(80)에 설치되어 상기 스팀의 배출을 제어하는 제 2 제어변(85);을 포함하고,
    상기 스팀밸브(75)와 상기 제 2 제어변(85)은 상기 압력센서(28)의 압력이 1 kg/cm2 이상일 때마다 1회씩 20초 ~ 60초 동안 상기 스팀을 공급하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 스팀을 이용한 필터세척 폐열회수 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스팀배출관(80)은 상기 필터부(20)의 하단에 연결되는 것을 특징으로 하는 스팀을 이용한 필터세척 폐열회수 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 역세관(50)은 상기 필터부(20)의 상부입구포트(22)에 연결되는 것을 특징으로 하는 스팀을 이용한 필터세척 폐열회수 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐수는 공중목욕탕 또는 공장의 폐수인 것을 특징으로 하는 스팀을 이용한 필터세척 폐열회수 시스템.
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