KR102420446B1 - 팽창수 환원 장치 - Google Patents

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KR102420446B1
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Abstract

본 발명은 가열 장치에서 가열된 물을 메인 펌프를 이용하여 대상물 내부를 순환시키는 동안 가열된 물의 압력변화를 흡수하기 위한 팽창수 환원 장치에 관한 것이다. 일 실시 예에 따르면, 팽창수 환원 장치는, 팽창 탱크; 상기 팽창 탱크 및 상기 대상물 사이를 연결하는 팽창수 유입관; 상기 팽창 탱크 및 상기 메인 펌프 사이를 연결하는 환원수 배출관; 상기 환원수 배출관 중에서 상기 팽창 탱크 및 상기 메인 펌프 사이에 배치되는 멀티 펌프; 상기 팽창 탱크의 일 측에 연결되어 상기 멀티 펌프를 이용하여 보충수를 상기 팽창 탱크 내로 제공하는 보충수 저장부; 상기 팽창수 유입관을 통해 유입된 물 내 용존 산소량을 측정하는 센서; 상기 팽창 탱크에 연결되며 상기 센서에서 측정된 용존 산소량에 따라 개폐되는 산소 배출로; 상기 환원수 배출관 중에 배치되며, 상기 환원수 배출관을 통해 흐르는 물의 이물질을 거르는 필터;를 포함한다.

Description

팽창수 환원 장치{APPARATUS FOR REDUCING EXPANDED WATER}
본 발명은 열 교환 시스템에 제공되는 팽창수 환원 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 가열된 물의 압력 변화를 흡수하기 위한 팽창 탱크를 포함하는 팽창수 환원 장치에 관한 것이다.
열 교환 시스템에 있어서, 난방 배관 내 물의 온도가 상승하게 되면 물의 부피가 팽창하고 이로 인해 배관압이 상승하게 된다. 이러한 배관압의 상승을 방치하면 난방 배관의 파손 및 각종 기기 손상이 발생하게 된다. 따라서, 이를 해결하기 위해 난방 배관에는 통상 팽창 탱크가 설치된다. 팽창 탱크 내부로 물을 유입하기 위해, 난방 배관을 순환시키기 위한 난방 펌프 이외에도 추가적으로 펌프가 설치된다.
팽창 탱크 내 수위가 설정된 범위 이하로 떨어지는 경우, 보충수를 추가 펌프를 이용하여 제공한다. 열 교환 시스템 내부를 순환하는 물에 대한 수질 관리가 필수적이다. 수질관리를 위해 세척액을 이용하여 열 교환 시스템 내부를 세척하는데, 케미컬 펌프가 설치된다. 이뿐만 아니라, 열 교환 시스템은 복수의 기능들이 요구되고, 이러한 기능들을 수행하기 위한 복수의 장치들이 추가되어야 한다. 이처럼, 복수의 장치들이 추가됨으로써, 열 교환 시스템의 크기가 너무 커지고 시스템이 복잡해지는 문제가 발생하고 있다.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 복수의 기능을 갖는 멀티 펌프를 포함하는 팽창수 환원 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 가열 장치에서 가열된 물을 메인 펌프를 이용하여 대상물 내부를 순환시키는 동안 가열된 물의 압력변화를 흡수하기 위한 팽창수 환원 장치를 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 팽창수 환원 장치는, 내부가 대기압 상태의 팽창 탱크; 상기 팽창 탱크 및 상기 대상물 사이를 연결하는 팽창수 유입관; 상기 팽창 탱크 및 상기 메인 펌프 사이를 연결하는 환원수 배출관; 상기 환원수 배출관 중에서 상기 팽창 탱크 및 상기 메인 펌프 사이에 배치되는 멀티 펌프; 상기 팽창 탱크의 일 측에 연결되어 상기 멀티 펌프를 이용하여 보충수를 상기 팽창 탱크 내로 제공하는 보충수 저장부; 상기 팽창수 유입관을 통해 유입된 물 내 용존 산소량을 측정하는 센서; 상기 팽창 탱크에 연결되며 상기 센서에서 측정된 용존 산소량에 따라 개폐되는 산소 배출로; 상기 환원수 배출관 중에 배치되며, 상기 환원수 배출관을 통해 흐르는 물의 이물질을 거르는 필터;를 포함한다.
상기 팽창수 환원 장치는 상기 팽창 탱크 및 상기 환원수 배출관의 일 측 사이를 연결하는 분기 배관; 상기 분기 배관에 연결되어 상기 멀티 펌프를 이용하여 상기 열 교환 시스템 내부를 세척하기 위한 세척액을 제공하는 세척액 저장부;를 더 포함할 수 있다.
상기 팽창 탱크는 직육면체의 구조를 가질 수 있다.
상기 팽창 탱크 일 면에는 복수의 선반들이 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 멀티 펌프를 이용하여 팽창수 또는 보충수를 팽창 탱크 내부로 유입시키고, 열 교환 시스템 내부를 세척하며, 가열 장치 내부를 분리하지 않고 연결된 상태에서 세척할 수 있다. 따라서, 추가 펌프 없이 멀티 펌프 하나를 이용하여 상기 언급한 여러 가지 기능을 수행할 수 있어, 비용적 측면에서도 이득이며, 열 교환 시스템의 설치 면적이 감소하며, 열 교환 시스템 구조가 간략화될 수 있다.
용존 산소량을 측정할 수 있는 센서와, 센서에서 측정된 산소량으로 산소 배출로를 개폐함으로써 팽창수 내 용존 산소를 제거하여, 배관의 부식 등과 같은 문제를 방지할 수 있다.
필터를 구비함으로써, 환원수 내 이물질을 제거하여 열 교환 시스템 내부를 순환하는 물의 질을 향상시킬 수 있다.
팽창 탱크가 직육면체 구조를 가짐으로써 제작 및 설치가 용이하고, 외측벽에 공도구 또는 작업 물품 등을 걸 수 있는 선반들을 설치할 수 있다. 선반들을 팽창 탱크의 외벽에 설치함으로써 팽창 탱크의 외벽 두께를 증가시켜, 팽창 탱크의 외벽 강도를 상승시킬 수 있다. 또한, 팽창 탱크 내부가 대기압 상태이기 때문에 투시창을 설치하여 팽창 탱크 내 수위를 직접 확인할 수 있어, 수위 게이지(level gauge)가 생략될 수 있으며, 팽창 탱크 내 물이 넘치는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 팽창수 환원 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 팽창수 환원 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 3은 도 1 또는 도 2의 팽창수 환원 장치가 적용된 열 교환 시스템의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 열 교환 시스템의 가열 장치의 전열판들을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5는 도 1에 도시된 팽창수 환원 장치를 이용하여 팽창수를 환원하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 팽창수 환원 장치를 이용하여 보충수를 제공하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 팽창수 환원 장치를 이용하여 열 교환 시스템을 세척하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 팽창수 환원 장치를 이용하여 가열 장치를 세척하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 팽창수 환원 장치를 이용하여 가열 장치의 백플러싱 공정을 설명하는 도면이다.
이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 팽창수 환원 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다. 도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 팽창수 환원 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 팽창수 환원 장치(300)는, 팽창 탱크(310), 팽창 탱크(310)의 일 측에 연결된 팽창수 유입관(IWL), 팽창 탱크(310)의 타 측에 연결된 환원수 배출관(OWL), 환원수 배출관(OWL) 중에 배치되는 멀티 펌프(320), 및 복수의 밸브들(V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9)을 포함할 수 있다.
팽창 탱크(310)는 밀폐형 팽창 탱크(310)일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 팽창 탱크(310)는 직육면체 구조를 가질 수 있다. 본 실시 예의 팽창 탱크(310) 내부는 진공 상태를 유지하는 것이 아니라, 대기압 상태이기 때문에 위아래가 반원의 알약 형태가 아닌 직육면체 형태를 가질 수 있다. 따라서, 팽창 탱크(310)의 제조 및 설치가 용이할 수 있다.
팽창 탱크(310) 제1 측벽에는 자동 제어 패널(306)이 배치될 수 있다. 자동 제어 패널(306)을 통해 열 교환 시스템(1000) 및 팽창 탱크(310)의 여러 인자들을 설정하고 확인할 수 있다. 예를 들면, 열 교환 시스템(1000)의 압력을 설정하고, 팽창 탱크(310) 운전 압력을 표시하고, 운전 압력에 따른 팽창 탱크(310) 및 밸브들(V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9)을 제어하고, 고장 표시 및 알람 기능을 포함할 수 있다.
팽창 탱크(310)의 제2 측벽에는, 공도구 또는 작업물품들을 걸 수 있는 복수의 선반(302)(angles)이 배치될 수 있다. 더불어, 팽창 탱크(310)의 두께는 약 2mm로 얇아 선반(302)을 팽창 탱크(310)의 외벽에 설치함으로써 팽창 탱크(310)의 외벽 두께를 증가시켜, 팽창 탱크(310)의 외벽 강도를 상승시킬 수 있다.
팽창 탱크(310)의 제3 측벽에는 팽창 탱크(310) 내부를 확인할 수 있는 투시창(304)이 설치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 팽창 탱크(310) 내부는 대기압 상태이기 때문에, 진공 또는 고압 상태의 팽창 탱크(310)에서는 설치할 수 없는 투시창(304)을 설치하여 팽창 탱크(310) 내부를 확인할 수 있다. 투시창(304)을 이용할 경우, 팽창 탱크(310) 내 수위를 직접 확인할 수 있어, 수위 게이지(level gauge)가 생략될 수 있으며, 팽창 탱크(310) 내 물이 넘치는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 도 1의 팽창수 환원 장치가 적용된 열 교환 시스템을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 3을 참조하면, 열 교환 시스템(1000)은, 가열 장치(100), 메인 펌프(200), 및 팽창수 환원 장치(300)를 포함할 수 있다. 가열 장치(100)는 판형 구조를 가질 수 있다. 판형 가열 장치(100)는 복수의 전열판(HP)을 포함할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 열 교환 시스템(1000)의 가열 장치(100)의 전열판들(HP)을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 전열판(HP) 각각은 얇고 주름진 구조를 가질 수 있다. 온도와 같은 특성이 상이한 두 종류의 유체가 전열판들(HP)을 통과하는데, 전열판들(HP) 각각에 형성된 주름(WV)은 유체의 흐름을 난류로 만들어 주며, 두 유체간의 압력 차에 대해 판을 지지해 주는 역할을 할 수 있다. 일 예로, 두 개의 유체 중 하나는 115℃로 제공되어 55℃로 배출되며, 다른 하나는 45℃로 제공되어 60℃로 배출될 수 있다.
각 전열판(HP)은 복수의 홀들(HL)을 포함할 수 있다. 일 예로, 전열판(HP)이 사각 평판 구조일 경우, 홀들(HL)은 각 모서리에 4개가 형성될 수 있다. 복수의 홀들(HL)이 두 종류의 유체가 통과하는 유로로 기능할 수 있다.
전열판들(HP) 각각이 동일한 구조를 가지며, 전열판들(HP)은 제1 전열판(HP1), 제2 전열판(HP2), 제3 전열판, 제4 전열판, 내지 n-1번째 전열판을 포함할 수 있다. 제1 전열판(HP1)은 제1 면이 위로 가도록 배치하고, 제2 전열판(HP2)은 제1 면에 대향하는 제2 면이 위로 가도록 배치하며, 다시 제3 전열판은 제1 면이 위로 가도록 배치하여, n번째 전열판이 상하 위치를 변경하며 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 두 개의 유체 중 제1 전열판(HP1)을 통과하는 유체는 제1 전열판(HP1) 및 제3 전열판과 같은 홀수 번째 전열판들의 표면(도 2a 참조)에만 흐를 수 있다. 또한, 도 2b에 도시된 바와 같이 같이 다른 유체는 제2 절연판 및 제4 절연판과 같은 짝수 번째 전열판들의 표면(도 2b 참조)에만 흐를 수 있다.
각 전열판(HP)은 Ti, Ti-Pd, Ni, Hastelloy®, 및 Avesta® 으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 가열 장치(100)에서 가열된 유체는 온수공급라인(WSL)을 통해 목적하는 대상물(OB), 예컨대 아파트, 건물, 또는 공장 등으로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 온수공급라인(WSL)을 통해 제공되는 유체, 예를 들어 물의 경우, 약 60℃로 제공될 수 있다.
열 교환 시스템(1000)에서 유체, 예컨대 물의 온도가 상승하게 되면 물의 부피 팽창하게 되어(이하, 팽창수라고 함) 배관압이 상승하게 되는데, 이러한 배관압의 상승을 방치하면 배관의 파손 및 각종 기기가 손상을 입을 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 열 교환 시스템(1000) 내에 팽창수 환원 장치(300)가 설치될 수 이다.
대상물(OB)을 순환한 팽창수는 팽창수 유입관(IWL)을 통해 팽창수 환원 장치(300)로 제공되며, 팽창수 환원 장치(300)에서 원래의 상태로 환원된 팽창수가 환원수 배출관(OWL)을 통해 메인 펌프(200)와 연결된 온수환수라인(WRL)을 통해 다시 가열 장치(100)로 순환할 수 있다. 일 실시 예에 다르면, 온수환수라인(WRL)을 통해 가열 장치(100) 내로 유입되는 유체, 예를 들어 물의 경우, 약 45℃의 온도를 가질 수 있다.
한편, 메인 펌프(200)는 복수 개가 병렬 배치되어, 고장 또는 휴지기에 대비할 수 있다.
팽창수 유입관(IWL)의 일 단은 건물과 같은 대상물(OB)과 연결되고, 타단은 팽창 탱크(310) 상부에 배치될 수 있다. 열 교환 시스템(1000)의 가열 장치(100)에서 가열된 물이 건물과 같은 대상물(OB)을 통해 열을 전달 및 사용한 후, 팽창수 유입관(IWL)을 통해 팽창 탱크(310) 내부로 유입될 수 있다. 이때, 멀티 펌프(320)를 가동하여 팽창수를 팽창수 유입관(IWL)을 통해 팽창 탱크(310) 내부로 제공할 수 있다.
팽창수 유입관(IWL) 중에 제1 밸브(V1)가 설치되며, 팽창수 유입관(IWL)의 개폐를 조절할 수 있다. 일 예로, 제1 밸브(V1)는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)를 포함할 수 있다. 제1 밸브(V1)는 자동 제어 패널(306)과 연결되어 자동 제어 패널(306)에 의해 제어될 수 있다.
또한, 팽창수 유입관(IWL) 중에 제1 압력계(P1)가 더 설치될 수 있다. 제1 압력계(P1)는 팽창수 유입관(IWL)의 일단과 제1 밸브(V1) 사이에 배치되어, 팽창수 유입관(IWL) 내부 압력을 측정할 수 있다. 제1 압력계(P1)는 자동 제어 패널(306)과 연결될 수 있다. 제1 압력계(P1)에서 측정된 압력은 자동 제어 패널(306)로 제공되고 자동 제어 패널(306)에서는 제1 압력계(P1)의 압력에 따라 제1 밸브(V1)를 자동으로 개폐할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 밸브(V1)는 자동 제어 패널(306)에서 자동으로 제어되는데, 제1 밸브(V1), 제1 압력계(P1), 및 자동 제어 패널(306) 중 적어도 하나가 오작동하거나 고장 나는 경우를 대비하여 팽창수 유입관(IWL)과 연결되는 추가 배관(ADL1)과, 추가 배관(ADL1) 중에 배치되는 추가 밸브(ADV1)를 더 포함할 수 있다. 추가 배관은 제1 밸브(V1) 및 팽창수 유입관(IWL)의 타 단 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 추가 밸브(ADV1)는 수동 밸브일 수 있다. 따라서, 수동으로 팽창수 유입관(IWL)의 개폐를 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 압력계(P1) 및 제1 밸브(V1) 사이에 편락관(taper pipe, 도시되지 않음)이 추가적으로 설치되어, 팽창수 유입관(IWL)을 통해 팽창 탱크(310)로 주입되는 팽창수의 양을 조절할 수 있다. 편락관은 생략될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 밸브(V1)를 열고 멀티 펌프(320)를 통해 팽창 탱크(310)로 유입된 팽창수는 팽창 탱크(310) 내부에서 일시적으로 보관되고, 보관된 팽창수는 자연 냉각되어 온도가 하강함으로써 팽창된 물은 원래 상태로 환원될 수 있다. 원래 상태로 환원된 팽창수(이하, 환원수)는 환원수 배출관(OWL)을 통해 가열 장치(100)로 이동하며, 메인 펌프(200)를 통해 열 교환 시스템(1000)을 지속적으로 순환할 수 있다.
환원수 배출관(OWL)의 일 단은 팽창 탱크(310)와 연결되고, 환원수 배출관(OWL)의 타 단은 가열 장치(100)와 연결될 수 있다.
환원수 배출관(OWL) 중에는 환원수 배출관(OWL)을 개폐하는 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3)가 설치될 수 있다. 제2 밸브(V2)는 팽창 태크 및 멀티 펌프(320) 사이에 배치되고, 제3 밸브(V3)는 멀티 펌프(320) 및 환원수 배출관(OWL)의 타 단 사이에 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3) 각각은 게이트 밸브(gate valve)를 포함할 수 있다. 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3)는 자동 제어 패널(306)과 연결되어 자동 제어 패널(306)에 의해 제어될 수 있다.
또한, 환원수 배출관(OWL) 중에 제2 압력계(P2)가 더 설치될 수 있다 제2 압력계(P2)는 환원수 배출관(OWL)의 타 단과 제3 밸브(V3) 사이에 배치되어, 환원수 배출관(OWL) 내부 압력을 측정할 수 있다. 제2 압력계(P2)는 자동 제어 패널(306)과 연결될 수 있다. 제2 압력계(P2)에서 측정된 압력은 자동 제어 패널(306)로 제공되고 자동 제어 패널(306)에서는 제2 압력계(P2)의 압력에 따라 제1 밸브(V1), 제2 밸브(V2), 및 제3 밸브(V3)를 자동으로 개폐할 수 있다.
팽창수 환원 장치(300)는 환원수 배출관(OWL) 중에 설치되어 환원된 팽창수 내 노폐물을 거르는 필터(FT)를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 필터(FT)는 제2 밸브(V2) 및 멀티 펌프(320) 사이에 배치될 수 있다. 그러나, 필터(FT)는 환원수 배출관(OWL) 중 어느 곳에나 설치될 수 있으며, 본 발명이 필터(FT)의 위치를 한정하지 않는다. 필터(FT)를 설치함으로써 환원된 팽창수의 수질을 향상시키고, 환원된 팽창수가 흐르는 배관들 내 이물질이 축적되는 것을 방지할 수 있다.
팽창수 환원 장치(300)는, 팽창 탱크(310)에 연결되며 팽창 탱크(310) 내부로 보충수를 제공하는 보충수 저장부(MUWR) 및 보충수 저장부(MUWR)와 팽창 탱크(310)를 연결하는 보충수 유입관(MUWL)을 더 포함할 수 있다. 보충수 유입관(MUWL)의 일 단은 보충수 저장부(MUWR)에 연결되고, 보충수 유입관(MUWL)의 타 단은 팽창 탱크(310)와 연결될 수 있다. 보충수는 열 교환 시스템(1000) 내에 물이 부족하거나 최초로 열 교환 시스템(1000)을 가동할 때, 열 교환 시스템(1000) 내부로 제공되는 물이다.
보충수 유입관(MUWL) 중에는 제4 밸브(V4)가 설치되어 보충수 유입관(MUWL)의 개폐를 조절할 수 잇다. 일 예로, 제4 밸브(V4)는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다. 제4 밸브(V4)는 자동 제어 패널(306)과 연결되어 자동 제어 패널(306)에 의해 제어될 수 있다.
팽창 탱크(310) 내 물의 양이 설정된 범위보다 작을 경우, 제4 밸브(V4)가 열려 팽창 탱크(310)로 보충수를 제공받을 수 있다. 예컨대, 팽창 탱크(310) 내 물이 6v% 이하일 경우, 제4 밸브(V4)가 열리고 보충수를 제공받을 수 있다. 팽창 탱크(310) 내 물이 12v% 이상일 경우, 제4 밸브(V4)는 닫히고 보충수 제공을 멈출 수 있다.
또한, 보충수 유입관(MUWL) 중에 제3 압력계(P3)가 더 설치될 수 있다. 제3 압력계(P3)는 보충수 유입관(MUWL)의 일 단과 제4 밸브(V4) 사이에 배치되어, 보충수 유입관(MUWL) 내부 압력을 측정할 수 있다. 제3 압력계(P3)는 생략될 수 있다.
기존의 열 교환 시스템(1000)에서는 보충수를 제공하기 위하여 별도의 보충수 라인과 펌프를 구비해야 하는데, 본 실시 예에서는 보충수 유입관(MUWL)을 팽창 탱크(310)에 연결하고 팽창 탱크(310)에 연결된 멀티 펌프(320)를 이용하여 보충수를 제공하기 때문에 별도의 펌프가 필요하지 않다. 따라서, 열 교환 시스템(1000)의 구조가 간략화되고 비용적 측면에서도 유익한 효과가 있다. 또한 기존의 열 교환 시스템(1000)에서는 별도의 펌프와 연결된 보충수 라인 중에 감압 밸브가 반드시 필요했으나, 본 실시 예에서는 보충수 유입관(MUWL) 중에 설치되는 밸브는 솔레노이드 밸브로써 감압 밸브가 불필요하다.
한편, 도 2를 참조하면, 제4 밸브(V4)가 오작동하거나 고장 나는 경우를 대비하여 보충수 유입관(MUWL)과 연결되는 추가 배관(ADL2)과, 추가 배관(ADL2) 중에 배치되는 추가 밸브(ADV2)를 더 포함할 수 있다. 추가 밸브(ADV2)는 수동 밸브일 수 있다. 따라서, 수동으로 보충수 유입관(MUWL)의 개폐를 조절할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 팽창수 환원 장치(300)는, 팽창 탱크(310) 내부에 배치되어 팽창수 내 용존 산소량을 측정하는 센서(SS)를 더 포함할 수 있다. 센서(SS)는 자동 제어 패널(306)과 연결될 수 있다. 본 실시 예에서는 용존 산소량을 측정하는 센서(SS)를 팽창 탱크(310) 내부에 설치하는 것으로 설명하나, 용존 산소량을 측정하는 센서(SS)는 팽창수 유입관(IWL) 중에 배치되어 팽창수 유입관(IWL)을 통해 흐르는 팽창수 내 용존 산소량을 측정할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 용존 산소량을 측정하는 센서(SS)의 위치를 한정하지 않는다. 한편, 본 실시 예에서 센서(SS)는 용존 산소량을 측정하는 것으로 설명되었으나, 팽창수 내 전반적인 수질을 측정할 수 있다.
팽창수 환원 장치(300)는, 팽창 탱크(310)에 연통되는 용존 산소 배출로(EX_O2)를 더 포함할 수 있다. 용존 산소 배출로(EX_O2) 중에는 제5 밸브(V5)가 배치되어, 용존 산소 배출로(EX_O2)를 개폐할 수 있다. 제5 밸브(V5)는 자동 제어 패널(306)과 연결될 수 있다. 센서(SS)로부터 측정된 팽창수 내 용존 산소량이 자동 제어 패널(306)로 제공되고 자동 제어 패널(306)에서는 용존 산소량이 설정된 범위보다 크면 제5 밸브(V5)를 자동으로 열어, 산소를 용존 산소 배출로(EX_O2)를 따라 배출시킬 수 있다. 팽창수 내 산소가 제거됨으로써, 열 교환 시스템(1000)을 순환하는 동안 산소에 의해 배관들의 부식을 최소화할 수 있다.
팽창수 환원 장치(300)는, 팽창 탱크(310)의 일 측과 환원수 배출관(OWL)의 일 측 사이를 연결하는 분기 배관(BL)(branch pipe)을 더 포함할 수 있다. 분기 배관(BL)의 일 단은 팽창 탱크(310)와 연결되고, 분기 배관(BL)의 타 단은 환원수 배출관(OWL)과 연결될 수 있다. 분기 배관(BL)의 타 단은 필터(FT) 및 멀티 펌프(320) 사이에 배치될 수 있다. 분기 배관(BL) 중에는 제6 밸브(V6)가 설치되어 분기 배관(BL)의 개폐를 조절할 수 있다.
팽창수 환원 장치(300)는, 열 교환 시스템(1000) 내부를 세척하기 위한 세척액을 제공하는 세척액 저장부(CR) 및 세척액 저장부(CR)와 분기 배관(BL)을 연결하는 세척액 유입관(CCL)을 더 포함할 수 있다. 세척액 유입관(CCL)은 제6 밸브(V6)와 분기 배관(BL)의 타 단 사이에 배치될 수 있다. 세척액 유입관(CCL)은 분기 배관(BL)과 연통되되, 세척액 유입관(CCL) 중에 설치된 제7 밸브(V7)에 의해 세척액 유입관(CCL)의 개폐를 조절할 수 있다.
기존의 열 교환 시스템(1000)에서는 열 교환 시스템(1000) 내부를 세척하기 위해서는 별도의 세척액 피더 펌프(chemical feeder pump)를 구비해야 하는데, 본 실시 예에서는 세척액 유입관(CCL)을 분기 배관(BL)에 연결된 멀티 펌프(320)를 이용하여 세척액을 제공하기 때문에 별도의 펌프가 필요하지 않다. 따라서, 열 교환 시스템(1000)의 구조가 간략화되고 비용적 측면에서도 유익한 효과가 있다.
일 실시 예에 따른 열 교환 시스템(1000) 내부를 세척하는 동작에 대해서는 후속하여 상세하게 설명하기로 한다.
팽창수 환원 장치(300)는, 가열 장치(100) 내부를 세척하기 위한 세척 배관들을 더 포함할 수 있다. 본 실시 예에서는 두 개의 세척 배관들을 예시적으로 설명하되, 설명의 편의를 위해 제1 세척 배관(CL1) 및 제2 세척 배관(CL2)이라 한다.
제1 세척 배관(CL1)의 일 단(A)은 가열 장치(100)와 메인 펌프(200) 사이 온수환수라인(WRL)에 연결되고, 제1 세척 배관(CL1)의 타 단은 분기 배관(BL)에 연결될 수 있다. 제1 세척 배관(CL1)의 타 단은 세척액 유입관(CCL) 및 멀티 펌프(320) 사이에 배치될 수 있다.
제2 세척 배관(CL2)의 일 단(B)은 가열 장치(100)와 건물과 같은 대상물(OB) 사이 온수공급라인(WSL)에 연결되고, 제2 세척 배관(CL2)의 타 단은 환원수 배출관(OWL)에 연결될 수 있다. 제2 세척 배관(CL2)의 타단은 멀티 펌프(320) 및 제3 밸브(V3) 사이에 배치될 수 있다.
제1 세척 배관(CL1) 중에는 제1 세척 배관(CL1)을 개폐하는 제8 밸브(V8)가 설치되며, 제2 세척 배관(CL2) 중에는 제2 세척 배관(CL2)을 개폐하는 제9 밸브(V9)가 설치될 수 있다. 제8 밸브(V8) 및 제9 밸브(V9) 각각은 자동 제어 패널(306)과 연결될 수 있다. 일 예로, 제8 밸브(V8) 및 제9 밸브(V9) 각각은 볼 밸브를 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 제1 세척 배관(CL1) 및 제2 세척 배관(CL2) 사이에 멀티 펌프(320)가 배치되고, 다른 밸브들(V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7)이 닫히고 제8 밸브(V8) 및 제9 밸브(V9)가 열린 상태인 경우 제1 세척 배관(CL1) 및 제2 세척 배관(CL2)에 의해 가열 장치(100)는 폐회로와 같은 구조를 가질 수 있다. 따라서, 멀티 펌프(320)를 이용하여 가열 장치(100) 내부를 세척액을 통해 세척할 수 있다. 따라서, 가열 장치(100)를 따로 분리하지 않고 연결된 상태(cleaning in place: CIP)에서 세척할 수 있다. 가열 장치(100)를 세척하는 공정은 후속하여 상세하게 설명하기로 한다.
더불어, 제1 세척 배관(CL1) 및 제2 세척 배관(CL2)을 이용하여 가열 장치(100) 내부를 흐르는 물의 방향을 전환시킬 수 있다. 이를 백플러싱(back flushing)이라 하는데, 이에 대한 공정은 후속하여 상세하게 설명하기로 한다. 가열 장치(100) 내 물의 방향을 전환시킴으로써, 가열 장치(100) 내 이물질을 팽창 탱크(310) 내부로 이동시켜 제거시킬 수 있다.
이처럼, 멀티 펌프(320)는 팽창수를 팽창 탱크(310)로 제공하는 것뿐만 아니라, 보충수를 팽창 탱크(310)로 제공하고, 열 교환 시스템(1000) 내부를 세척하고, 가열 장치(100) 내부를 세척하는 등 여러 가지 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 추가 펌프 없이 멀티 펌프(320) 하나를 이용하여 상기 언급한 여러 가지 기능을 수행할 수 있어, 비용적 측면에서도 이득이며, 열 교환 시스템(1000)의 설치 면적이 감소하며, 열 교환 시스템(1000) 구조가 간략화될 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 멀티 펌프(320)가 팽창 탱크(310) 외부에서 복수의 배관들이 연결된 구조를 갖는 것으로 설명되었으나, 멀티 펌프(320)는 팽창 탱크(310) 내부에 배치되는 수중 펌프일 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 팽창수 환원 장치를 이용하여 팽창수를 환원하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 가열 장치(100)에서 가열된 물이 건물 등과 같은 대상물(OB)을 순환 후, 팽창된 상태로 팽창수 유입관(IWL)으로 유입될 수 있다. 팽창수가 유입된 팽창수 유입관(IWL)의 압력을 제1 압력계(P1)에서 측정하고, 측정된 압력을 자동 제어 패널(306)에 전달할 수 있다. 자동 제어 패널(306)에서는 제1 압력계(P1)의 압력에 따라 제1 밸브(V1)를 개폐할 수 있다.
제1 압력계(P1)의 압력이 설정된 범위인 경우 제1 밸브(V1)가 열리고, 팽창수는 팽창 탱크(310) 내부로 이동할 수 있다. 팽창 탱크(310) 내부에 일시적으로 저장된 팽창수는 자연 냉각으로 온도가 하강하게 되어 원래의 상태로 환원되어 환원수로 변환될 수 있다.
한편, 팽창수는 팽창 탱크(310) 내부에 일시적으로 저장되는 동안, 팽창 탱크(310) 내부에 배치된 용존 산소량을 측정하는 센서(SS)를 통해 팽창수 내 용존 산소량을 측정할 수 있다. 측정된 산소량은 자동 제어 패널(306)로 전달되고, 자동 제어 패널(306)에서는 산소량에 따라 제5 밸브(V5)를 개폐할 수 있다. 용존 산소량이 설정된 범위를 넘으면, 제5 밸브(V5)는 열리고, 팽창수 내 녹아 있던 산소가 기화되어 용존 산소 배출로(EX_O2)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
제2 밸브(V2)가 열리고 멀티 펌프(320)가 작동하면, 환원수가 멀티 펌프(320)의 흡입력으로 환원수 배출관(OWL)을 통해 이동할 수 있다. 이때, 환원수는 제2 밸브(V2) 및 멀티 펌프(320) 사이에 배치된 필터(FT)를 지나가게 되는데, 필터(FT)에 의해 환원수 내 이물질이 제거될 수 있다.
멀티 펌프(320)를 지난 환원수는 열린 제3 밸브(V3)를 통해 환원수 배출관(OWL)을 통해, 메인 펌프(200)를 통해 가열 장치(100) 내부로 이동할 수 있다. 가열 장치(100) 내부로 이동한 환원수는 다시 가열된 후, 건물 등과 같은 대상물(OB)을 순환할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 팽창수 환원 장치를 이용하여 보충수를 제공하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 열 교환 시스템(1000)을 최초로 사용하는 경우 또는 팽창 탱크(310) 내 6v%이하로 물의 수위가 떨어진 경우, 팽창 탱크(310) 내부로 보충수를 제공하여야 한다.
보충수 저장부(MUWR)로부터 보충수를 제공받기 위해서는 제4 밸브(V4)를 열어 보충수 유입관(MUWL)을 개방하고, 제2 밸브(V2)를 열고 멀티 펌프(320)를 작동시킬 수 있다. 제3 밸브(V3)는 열린 상태일 수 있거나 닫힌 상태일 수 있다.
멀티 펌프(320)를 통해 보충수는 보충수 저장부(MUWR)로부터 보충수 유입관(MUWL)을 통해 팽창 탱크(310) 내부로 제공될 수 있다.
보충수 주입으로, 팽창 탱크(310) 내 물이 12v% 이상으로 수위가 높아진 경우, 제4 밸브(V4)는 닫히고, 보충수를 제공하는 공정은 정지될 수 있다.
한편, 보충수 내 용존 산소량이 설정된 범위보다 클 경우, 제5 밸브(V5)가 열려 산소를 배출시킬 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 팽창수 환원 장치를 이용하여 열 교환 시스템을 세척하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 제2 밸브(V2)를 닫고, 제6 밸브(V6)를 열어 분기 배관(BL)을 개방할 수 있다. 멀티 펌프(320)를 작동시키고 제7 밸브(V7)를 열어 세척액 유입관(CCL)을 개방하여 세척액 저장부로부터 세척액을 제공받을 수 있다.
제3 밸브(V3)를 열고 메인 펌프(200)를 작동시키면 세척액은 환원수 배출관(OWL)을 통해 대상물(OB) 내 배관들을 지나갈 수 있다. 세척액은 대상물(OB) 내 배관들을 지나가면서 배관들 각각의 내부를 세척하고, 가열 장치(100)를 지나가면서 세척하고, 제1 밸브(V1)를 열어 팽창수 유입관(IWL)을 통해 팽창 탱크(310) 내부로 유입될 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 팽창수 환원 장치를 이용하여 가열 장치를 세척하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 제2 밸브(V2) 및 제6 밸브(V6) 모두 닫아 팽창 탱크(310)와 분리시킬 수 있다. 멀티 펌프(320)를 작동시키고 제7 밸브(V7)를 열어 세척액 유입관(CCL)을 개방하여 세척액 저장부(CR)로부터 세척액을 제공받을 수 있다. 세척액이 제1 세척 배관(CL1)으로 유입되면 제6 밸브(V6)는 닫힐 수 있다.
제3 밸브(V3)를 닫고 제8 밸브(V8) 및 제9 밸브(V9)를 열어 가열 장치(100)와 제1 세척 배관(CL1) 및 제2 세척 배관(CL2)을 폐회로 구조로 연결시킬 수 있다. 멀티 펌프(320)를 이용하여 세척액이 폐회로 구조의 가열 장치(100), 제1 세척 배관(CL1), 및 제2 세척 배관(CL2)을 순환하면서 가열 장치(100)를 분리하지 않고 연결된 상태에서 세척할 수 있다.
도 9는 도 1에 도시된 팽창수 환원 장치를 이용하여 가열 장치의 백플러싱 공정을 설명하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 통상적으로 팽창 탱크(310)보다 가열 장치(100) 쪽이 고압상태이다. 이러한 현상을 이용하면, 멀티 펌프(320)의 작동을 멈추고 제8 밸브(V8)와 제6 밸브(V6)만을 열어, 고압의 가열 장치(100) 쪽에서 팽창 탱크(310) 방향으로 물이 역방향으로 이동시킬 수 있다. 물이 역방향으로 이동하는 동안 가열 장치(100) 내 이물질이 분리되고 팽창 탱크(310)로 유입되어 제거될 수 있다.
상술한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술한 실시 예들 이외에도, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

  1. 가열 장치에서 가열된 물을 메인 펌프를 이용하여 대상물 내부를 순환시키는 동안 가열된 물의 압력변화를 흡수하기 위한 팽창수 환원 장치에 있어서,
    내부가 대기압 상태의 팽창 탱크;
    상기 팽창 탱크 및 상기 대상물 사이를 연결하는 팽창수 유입관;
    상기 팽창 탱크 및 상기 메인 펌프 사이를 연결하는 환원수 배출관;
    상기 환원수 배출관 중에서 상기 팽창 탱크 및 상기 메인 펌프 사이에 배치되는 멀티 펌프;
    상기 팽창 탱크의 일 측에 연결되어 상기 멀티 펌프를 이용하여 보충수를 상기 팽창 탱크 내로 제공하는 보충수 저장부;
    상기 팽창수 유입관을 통해 유입된 물 내 용존 산소량을 측정하는 센서;
    상기 팽창 탱크에 연결되며 상기 센서에서 측정된 용존 산소량에 따라 개폐되는 산소 배출로; 및
    상기 환원수 배출관 중에 배치되며, 상기 환원수 배출관을 통해 흐르는 물의 이물질을 거르는 필터;를 포함하는 팽창수 환원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 팽창 탱크 및 상기 환원수 배출관의 일 측 사이를 연결하는 분기 배관; 및
    상기 분기 배관에 연결되어 상기 멀티 펌프를 이용하여 열 교환 시스템 내부를 세척하기 위한 세척액을 제공하는 세척액 저장부;를 더 포함하는 팽창수 환원 장치.
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