KR20020028169A - 폐수열 회수 시스템의 열교환기 구조 - Google Patents

폐수열 회수 시스템의 열교환기 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐온수와 냉수사이에 열교환이 이루어지는 폐수열 회수 시스템의 열교환기 구조에 관한 것으로, 열교환기(110)(120)(130)의 하우징(113)(123)(133)은 일측상부에 폐온수입구(111a)(121a)(131a)와 냉수출구(112a)(122a)(132a)가 형성되고 타측하부에 폐온수출구(111b)(121b)(131b)와 냉수입구(112b)(122b)(132b)가 형성되고, 상기 열교환기(110)(120)(130)중 폐온수 집수정측 종단에 설치되는 열교환기(110)의 하우징(113) 외주에는 폐온수출구(111b)로 배출된 폐온수를 상승시켜 폐온수입구(131a)로 배출하는 폐온수 순환로(114)가 설치되고, 물탱크측 종단에 위치한 열교환기(120)의 하우징(123) 외주에는 냉수출구(122a)로 배출된 냉수를 냉수입구(132b)로 하강시켜 배출하는 냉수 순환로(125)가 설치되며, 상기 복수개의 열교환기(110)(120) 사이에 위치되는 열교환기(130)의 하우징(133) 외주에는 폐온수출구(131b)로 배출된 폐온수를 상기 폐온수입구(121a)로 상승시켜 배출하는 폐온수 순환로(134)와 냉수출구(132a)로 배출된 냉수를 냉수입구(112b)로 하강시켜 배출하는 냉수 순환로(135)가 설치됨으로써, 냉수는 하부에서 상부로 폐온수는 상부에서 하부로 흐르도록 하여 열교환율을 향상시킨 것이다.

Description

폐수열 회수 시스템의 열교환기 구조{Heat exchanging system between waste-warm water and water}
본 발명은 폐수열 회수 시스템의 열교환기 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다단으로 연결되는 열교환기를 폐온수와 냉수가 통과하면서 폐온수는 항상 상부에서 하부로 순환되도록 하고 냉수는 항상 하부에서 상부로 순환되도록 순환로를 형성하되, 특히 상기 순환로는 열교환기의 하우징 외주면에 일측 전면이 접하도록 형성함으로써, 열교환 효율을 향상시킴과 아울러 설치가 간편하고, 설치공간을 줄일 수 있는 폐수열 회수 시스템의 열교환기 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 섬유공장이나 목욕탕 등 폐온수가 배출되는 곳에는 배출되는 폐온수를 냉수와 열교환시켜 온수를 공급하는 폐수열 회수 시스템을 구비하고 있으며, 이러한 종래의 폐수열 회수 시스템을 하기에서 도 1a내지 도 1b를 참조하여 살펴본다.
도 1a는 종래의 폐수열 회수 시스템을 나타내는 계통도이고, 도 1b는 종래의 폐수열 회수 시스템의 열교환기 구조를 나타내는 단면도로써, 하기에서는 설명을 명확하게 하기 위하여 열교환을 마쳐 차가워진 폐온수와 데워진 냉수도 모두 폐온수와 냉수로 칭한다.
종래의 폐수열 회수 시스템은 보일러(10)에 의하여 데워져서 사업장이나 목욕탕(20)등에서 사용되고, 상기 사업장이나 목욕탕(20)에서 사용된 후 배출되는 폐온수는 폐온수 집수정(30)에서 모아져서 일부는 폐수처리장(40)으로 보내지고 일부는 냉수와 열교환을 하기 위하여 열교환기(50)(60)가 다단으로 연결된 폐수열 회수 시스템(70)으로 보내어지며, 상기 폐수열 회수 시스템(70)으로는 물탱크(80)로부터 냉수가 폐온수와 역방향으로 공급되어 순환됨으로써, 폐온수와 냉수가 열교환을 하게 되고, 상기 열교환에 의하여 데워진 냉수는 보일러(10)의 예열수로 사용되거나 바로 온수로 사용된다.
한편, 상기한 폐수열 회수 시스템(70)에서 열교환기(50)(60)는 일측상부에 폐온수입구(51a)와 냉수출구(52a)가 형성되고 타측하부에는 폐온수출구(51b)와 냉수입구(52b)가 형성된 제 1열교환기(50)와, 상기 제 1열교환기(50)의 폐온수출구(51b) 및 냉수입구(52b)와 대응되는 일측 하부에는 폐온수입구(61a)와 냉수출구(62a)가 형성되고 타측 상부에는 폐온수출구(61b)와 냉수입구(62b)가 형성된 제 2열교환기(60)가 순차적으로 교번설치됨으로써, 냉수와 폐온수가 다수의 열교환기들(50)(60)을 순차적으로 거치면서 열교환이 이루어지도록 하며, 그 설치 갯수는 제한이 없으며, 그 내부구조를 제 2열교환기(60)를 예로써 하기에서 도 1b를 참조하여 살펴본다.
상기 제 2열교환기(60)는 플랜지(63a)(63b)에 의하여 상부헤드(64)와 열교환실(65)과 하부헤드(66)로 나누어지며, 상부헤드(64)에는 폐온수출구(61b)가 형성되고, 열교환실(65)의 상기 폐온수출구(61b) 하부에는 냉수입구(62b)가 형성되고 이와 대칭되는 하부에는 냉수출구(62a)가 형성되며 내부에는 상기 냉수입구(62b)로 유입된 냉수가 지그재그식으로 흘러서 냉수출구(62a)로 배출되도록 다수의 차단판(67)이 지그재그식으로 설치되어 있으며, 하부헤드(66)의 상기 냉수출구(62a) 하부에는 폐온수입구(61a)가 형성되며, 상기 하부헤드(66)와 상부헤드(64)는 열교환실(65)을 거쳐 설치되는 다수의 관로(68)로 연결되어 폐온수입구(61a)로 유입된 폐온수가 열교환실(65)을 거쳐 폐온수출구(61b)로 배출하도록 한 것으로, 다른 열교환기(제 1 열교환기 ; 50)는 폐온수입/출구(51a)(51b)와 냉수 입/출구(52b)(52a)의 위치가 다를 뿐 다른 구조는 상기 제 2열교환기(60)와 동일하다.
한편, 도면중 미설명부호 71은 폐온수 공기변이고, 72는 온도계이며, 73은 냉수공기변이고, 74는 드레인 및 역세구이며, 상기 폐온수 공기변(71)과 온도계(72)와 냉수공기변(73)과 드레인 및 역세구(74)는 제 1 및 제 2열교환기(50)(60)에 공통으로 적용되는 것으로 중복되는 부분은 그 부호를 생략한다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 폐수열 회수 시스템에서는 폐온수와 냉수가 다수의 열교환기(50)(60)를 지그재그식으로 즉, 상부로 유입된 후 하부로 배출되고 다시 하부로 유입되어 상부로 배출되는 식으로 흐르고 있으나, 일반적으로 물은 가열이되면 상부로 순환하고, 냉각이 되면 하부로 순환하려는 성질을 가지고 있기 때문에 상기한 바와 같은 종래의 열교환기(50)(60)를 사용할 경우 일부의 열교환기(제 2열교환기 ; 60)에서는 폐온수와 냉수가 자연적인 흐름방향 즉, 폐온수는 상부에서 하부로, 냉수는 하부에서 상부로 흐르지 못하고 반대로 흘러야 하므로, 열교환 효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다단으로 연결되는 열교환기를 폐온수와 냉수가 통과하면서 폐온수는 항상 상부에서 하부로 순환되도록 하고 냉수는 항상 하부에서 상로 순환되도록 하기 위하여 열교환기의 하우징외주에 폐온수 순환로와 냉수 순환로를 형성하되, 상기 순환로는 열교환기의 하우징 외주면에 일측 전면이 접하도록 형성함으로써, 열교환 효율을 향상시킴과 아울러 설치가 간편하고, 설치공간을 줄일 수 있는 폐수열 회수 시스템의 열교환기 구조를 제공하는 데 있다.
도 1a는 종래의 폐수열 회수 시스템을 나타내는 계통도
도 1b는 종래의 폐수열 회수 시스템의 열교환기 구조를 나타내는 단면도
도 2는 본 발명에 따른 폐수열 회수 시스템을 나타내는 계통도
도 3a는 본 발명에 따른 열교환기 구조를 나타내는 좌측사시도
도 3b는 도 3a의 우측사시도
도 3c는 도 3a의 단면도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 폐수열 회수 시스템 110, 120, 130 : 열교환기
111a, 121a, 131a : 폐온수입구 111b, 121b, 131b : 폐온수출구
112a, 122a, 132a : 냉수출구 112b, 122b, 132b : 냉수입구
113, 123, 133 : 하우징 114, 134 : 폐온수 순환로
125, 135 : 냉수 순환로
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예를 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.
도 2는 본 발명에 따른 폐수열 회수 시스템을 나타내는 계통도이고, 도 3a는 본 발명에 따른 열교환기 구조의 일 실시예를 나타내는 좌측사시도이며, 도 3b는 도 3a의 우측사시도이고, 도 3c는 도 3a의 단면도이다.
본 발명에 따른 폐수열 회수 시스템의 열교환기 구조는 도 2내지 도 3b에 나타내는 바와 같이 다수의 열교환기(110)(120)(130)가 폐온수를 공급하는 폐온수 집수정과 냉수를 공급하는 물탱크사이에 설치된 폐수열 회수 시스템(100)에 있어서, 일측 상부에 폐온수입구(111a)와 냉수출구(112a)가 형성되고 타측하부에 폐온수출구(111b)와 냉수입구(112b)가 형성된 열교환기 하우징(113)의 외주에 폐온수출구(111b)로 배출된 폐온수를 상기 폐온수입구(111a)의 반대위치까지 상승시켜 배출하는 폐온수 순환로(114)를 밀착설치한 열교환기(이하 좌측 열교환기 ; 110)를 상기 폐온수 집수정측 종단에 설치하고, 일측 상부에 폐온수입구(121a)와 냉수출구(122a)가 형성되고 타측하부에 폐온수출구(121b)와 냉수입구(122b)가 형성된 열교환기 하우징(123)의 외주에 냉수출구(122a)로 배출된 냉수를 상기냉수입구(122b)의 반대위치까지 하강시켜 배출하는 냉수 순환로(125)를 밀착설치한 열교환기(이하 우측 열교환기 ; 120)를 상기 물탱크측 종단에 설치하며, 일측 상부에 폐온수입구(131a)와 냉수출구(132a)가 형성되고 타측하부에 폐온수출구(131b)와 냉수입구(132b)가 형성된 열교환기 하우징(133)의 외주에 폐온수출구(131b)로 배출된 폐온수를 상기 폐온수입구(131a)의 반대위치까지 상승시켜 배출하는 폐온수 순환로(134)와 냉수출구(132a)로 배출된 냉수를 상기 냉수입구(132b)의 반대위치까지 하강시켜 배출하는 냉수 순환로(135)를 밀착설치한 열교환기(이하 중심부 열교환기 ; 130)를 상기 좌측 열교환기(110)와 우측 열교환기(120)사이에 설치한 것이다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 열교환기의 구성을 하기에서 중심부 열교환기(130)를 예로써 보다 상세하게 살펴본다.
상기 중심부 열교환기(130)의 하우징(133)은 도 3a내지 도 3b에 나타내는 바와 같이 원통형으로 형성되고, 그 내주에 일체로 형성된 격벽(136a)(136b)에 의하여 상부헤드(137a)와 열교환실(137b)과 하부헤드(137c)로 나누어지고, 상부헤드(137a)에는 폐온수입구(131a)가 형성되고, 열교환실(137b)의 상기 폐온수입구(131a) 하부에는 냉수출구(132a)가 형성되고 이와 대칭되는 하부에는 냉수입구(132b)가 형성되며 내부에는 상기 냉수입구(132b)로 유입된 냉수가 지그재그식으로 흘러서 냉수출구(132a)로 배출되도록 다수의 차단판(138)이 지그재그식으로 설치되어 있으며, 하부헤드(137c)의 상기 냉수입구(132b) 하부에는 폐온수출구(131b)가 형성되며, 상기 하부헤드(137c)와 상부헤드(137a)는 열교환실(137b)을 거쳐 설치되는 다수의 관로(139)로 연결되어 폐온수입구(131a)로유입된 폐온수가 열교환실(137b)을 거쳐 폐온수출구(131b)로 배출된다.
그리고, 상기한 바와 같이 구성된 하우징(133)의 외주에는 폐온수출구(131b)로 배출된 폐온수를 상기 폐온수입구(131a)의 반대위치까지 상승시켜 배출하는 폐온수 순환로(134)와, 냉수출구(132a)로 배출된 냉수를 상기 냉수입구(132b)의 반대위치까지 하강시켜 배출하는 냉수 순환로(135)를 밀착설치하여, 상기 폐온수 순환로(134)의 폐온수가 하우징(133) 내부의 냉수와 한번 더 열교환하도록 하며, 이 때 폐온수 순환로(134)의 하우징(133) 접지면을 냉수 순환로(135)의 하우징(133) 접지면 보다 넓게 함으로써 열교환 효율을 더욱 증대할 수 있다.
한편, 상기 관로(139)가 격벽(136a)(136b)에 설치된 구조를 살펴보면, 우선 관로(139)가 삽입되는 다수의 통공(미도시)이 형성된 플레이트(미도시)를 하우징(133) 내벽에 일체로 설치한 후 통공내로 관로(139)를 설치하고, 이와 같이 관로(139)가 설치된 플레이트의 상부를 수지로 몰딩함으로써 관로(139)를 격벽(136a)(136b)에 설치하게 된다.
따라서, 상부헤드(137a)와 하부헤드(137c) 및 열교환실(137b)을 단일 하우징(133)의 내부에 구분함으로써 종래 비하여 부품의 수가 감소되고, 작업이 간편하며, 아울러 하우징(133)의 외부로 플랜지 판이 돌출되지 않아 외관이 깨끗하여 폐온수 순환로(134)로 및 냉수 순환로(135)를 하우징(133)의 외주면에 접합할 수 있다.
한편, 상기 좌측 열교환기(110)의 하우징(113)과 폐온수 순환로(114)는 중심부 열교환기(130)의 하우징(133) 및 폐온수 순환로(134)와 구조가 동일하고, 우측열교환기(120)의 하우징(123)과 냉수 순환로(125)는 상기 중심부 열교환기(130)의 하우징(133) 및 냉수 순환로(134)와 구조가 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략한다.
도면중 미설명부호 141은 폐온수 공기변을 나타내고, 142는 급수 공기변을 나타내며, 143은 역세청소밸브, 144는 역세청소구, 145는 온도계, 146은 소재구, 147은 드레인을 나타내며, 이중 폐온수 공기변(141)과 급수 공기변(142)과 소재구(146) 및 드레인(147)은 모든 열교환기(110)(120)(130)에 공통으로 적용되는 것으로 중복되는 부분은 그 부호를 생략한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 좌측 열교환기(110)의 상부에 형성된 폐온수입구(111a)로 유입된 폐온수는 하우징(113)내부를 거쳐 냉수와 열교환 한 후 하부의 폐온수출구(111b)로 배출되고, 폐온수출구(111b)로 배출된 폐온수는 폐온수 순환로(114)를 타고 상승되어 중심부 열교환기(130)의 폐온수입구(131a)로 유입되어 동일한 과정 즉, 상부에서 하부로 열교환하면서 흐른 후 상승하여 다시 동일한 과정을 반복함으로써 우측 열교환기(120)의 폐온수출구(121b)로 배출된다.
그리고, 우측 열교환기(120)의 하부에 형성된 냉수입구(122b)로 유입된 냉수는 하우징(123)의 내부를 거쳐서 폐온수와 열교환을 이룬 후 상부의 냉수출구(122a)로 배출되고, 상부의 냉수출구(122a)로 배출된 냉수는 냉수 순환로(125)를 따라 하강해서 중심부 열교환기(130)의 냉수입구(132b)로 유입되며, 중심부 열교환기(130)의 냉수입구(132b)로 유입된 냉수는 상기 우측 열교환기(120)에서와 동일한 과정을 따라 폐온수와 열교환 한 후 좌측 열교환기(110)로 유입되어재차 열교환을 한 후 좌측 열교환기(110)의 냉수출구(112a)로 배출된다.
이에 따라, 냉수는 모든 열교환기(110)(120)(130)내부에서 상승하면서 폐온수와 열교환하게 되고 폐온수는 모든 열교환기(110)(120)(130)내부에서 하강하면서 냉수와 열교환하게 된다.
한편, 상기 폐온수 순환로(134) 및 냉수 순환로(135)가 열교환기(120)의 하우징(113) 외주면에 일측전면이 일체로 접합형성됨으로써, 일반적인 배관, 즉, 다수의 파이프 및 엘보우를 체결한 배관에 비하여 부품의 수가 감소되고, 제작 및 설치작업이 간편하며, 상대적으로 작은 공간에 설치됨과 아울러, 일반적인 배관(파이프)이 외부에 외주전면이 노출되어 내부온수의 열이 방열되는 것에 비하여, 폐온수 순환로(134)는 열교환기(120)의 하우징(113) 외주면에 일측전면이 일체로 접합형성됨으로써, 폐온수 순환로(134)의 폐수가 하우징(113) 내부의 냉수와 다시 한번 열교환할 수 있어 열교환 효율이 더욱 증대된다.
따라서, 본 발명에 의하면 냉수는 모든 열교환기 내부에서 상승하면서 폐온수와 열교환하게 되고, 폐온수는 모든 열교환기 내부에서 하강하면서 냉수와 열교환하게 되어, 가열된 냉수가 자연적인 흐름과 순방향으로 일치됨으로써 열교환 효율이 증대되며, 또한, 열교환기의 하우징 내부에 몰딩형성된 격벽에 의하여 상부헤드와 하부헤드 및 열교환실을 단일 하우징의 내부에 구성됨과 아울러 상기 폐온수 순환로 및 냉수 순환로가 열교환기의 하우징 외주면에 일측전면이 일체로 접합형성됨으로써, 종래 비하여 부품의 수가 감소되고, 제작 및 설치작업이 간편하며, 아울러 하우징의 외부로 플랜지 판이 돌출되지 않아 외관이 깨끗하며, 상대적으로 작은 공간에 설치할 수 있고, 폐온수 순환로의 폐수가 하우징 내부의 냉수와 다시 한번 열교환할 수 있어 열교환 효율이 더욱 증대된다.

Claims (1)

  1. 다수의 열교환기(110)(120)(130)가 폐온수를 공급하는 폐온수 집수정과 냉수를 공급하는 물탱크 사이에 설치되어 폐온수와 냉수가 열교환을 하게 되는 폐수열 회수 시스템(100)에 있어서,
    상기 열교환기(110)(120)(130)는 하우징(113)(123)(133)의 일측 상부에 폐온수입구(111a)(121a)(131a)와 냉수출구(112a)(122a)(132a)가 형성되고 타측하부에 폐온수출구(111b)(121b)(131b)와 냉수입구(112b)(122b)(132b)가 형성되며, 상기 열교환기(110)(120)(130)중 폐온수 집수정측 종단에 설치되는 열교환기(110)의 하우징(113) 외주에는 폐온수출구(111b)로 배출된 폐온수를 상기 폐온수입구(111a)의 반대위치까지 상승시켜 배출하는 폐온수 순환로(114)를 밀착설치하고, 물탱크측 종단에 위치한 열교환기(120)의 하우징(123) 외주에는 냉수출구(122a)로 배출된 냉수를 상기 냉수입구(122b)의 반대위치까지 하강시켜 배출하는 냉수 순환로(125)를 밀착설치하며, 상기 복수개의 열교환기(110)(120) 사이에 위치되는 열교환기(130)의 하우징(133) 외주에는 폐온수출구(131b)로 배출된 폐온수를 상기 폐온수입구(131a)의 반대위치까지 상승시켜 배출하는 폐온수 순환로(134)와 냉수출구(132a)로 배출된 냉수를 상기 냉수입구(132b)의 반대위치까지 하강시켜 배출하는 냉수 순환로(135)를 밀착설치한 것을 특징으로 하는 폐수열 회수 시스템의 열교환기 구조.
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