KR200270659Y1 - 열펌프시스템의 폐수열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 목욕탕이나 온천 등에서 버려지는 폐수를 이용하여 열펌프시스템의 증발기에 지속적으로 냉각된 물을 공급하고, 전열성능을 장기간 유지할 수 있도록 한 폐수열교환장치에 관한 것이다.

본 고안의 구성은 응축기(12)와, 압축기(10), 증발기(16), 저온수저(20)로 이루어진 열펌프시스템에 있어서, 상기 저온수저(20)로 냉각된 물을 지속적으로 공급하기 위해 내부가 중공인 채 구비된 통체(30)와; 상기 통체(30)의 일측에 상기 저온수저(20)로부터 흘러나온 냉수가 상기 통체(30) 내부로 유입되도록 구비된 냉수유입관(32)과; 상기 통체(30)의 내부에서 일단이 막힌 채 상기 냉수유입관(32)과 연결되며 일측에 다수개의 분출관(34)을 구비한 제 1연결관(36)과; 상기 제 1연결관(36)과 대향되는 위치에 일단이 막히고 다수개의 유입관(38)을 일측에 형성한 채 구비되는 제 2연결관(40)과; 상기 제 1연결관(36)과 제 2연결관(40)의 분출관(34)과 유입관(38)을 각각 연결하도록 구비된 다수개의 파이프(42)와; 상기 통체(30)의 외부에서 상기 제 2연결관(40)과 연결되어 상기 냉수유입관(32)과 제 1연결관(36), 분출관(34), 유입관(38), 파이프(42)를 차례로 통과한 냉수를 외부의 저온수저(20)로 토출시키는 냉수토출관(44)과; 상기 통체(30)의 일측에서 외부의 폐수를 상기 통체(30) 내부로 유입시키도록 구비된 폐수유입관(46)과; 상기 폐수유입관(46)을 통해 통체(30) 내부로 유입된 폐수를 다시 외부로 토출시키도록 상기 통체(30)의 일측에 구비된 폐수토출관(48)과; 상기 통체(30)의 하측에 상기 통체(30) 내부에잔류 폐수를 외부로 방출시킬 수 있도록 구비된 퇴수구(50);를 포함하여 이루어져 있다.

이러한 구성을 가지는 본 고안은 버려지는 폐수를 활용하여 열펌프시스템의 증발기로 유입되는 냉수를 효율적으로 냉각시켜줌으로써, 여타의 열원을 사용하는 것보다 저렴한 비용으로 열펌프시스템을 구현할 수 있는 것이다.

Description

열펌프시스템의 폐수열교환기 {Heat-Exchanger using waste water of heat system}

본 발명은 폐수를 이용한 열펌프시스템의 폐수열교환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버려지는 폐수를 활용하여 전열성능을 향상시키고, 열교환 효율을 극대화시킬 수 있도록 한 열펌프시스템의 폐수열교환장치에 관한 것이다.

잘 알다시피 열펌프시스템이란 저온의 공기, 물, 폐열을 열원으로 하여 유용한 온도수준의 열에너지를 얻는 시스템을 말하다. 이러한 열펌프시스템은 주로 목욕탕이나 온천, 수영장, 기타 산업현장에서 온수를 얻도록 하는데 쓰이며, 빌딩이나 가정용 냉, 난방에도 널리 쓰이고 있다.

상기의 열펌프시스템은 첨부도면 도 1에서 도시된 바와 같이, 압축기(10)를 통과하여 고온, 고압의 기체상태로 된 냉매가 응축기(12)에서 저온이 된 물과 열교환하여 자신은 액화되고, 열교환한 물은 고온의 온수로 다시 온수탱크(14)로 유입되도록 되어있다. 상기의 액화된 냉매는 증발기(16)와 팽창밸브(미도시)를 통해 다시 기화되어 압축기(10)로 들어가게 되는데, 상기 증발기(16)에서는 저온수조(20)에서 흘러나온 물과 액화된 냉매의 열교환이 이루어지고, 상기 저온수조(20)는 저온을 유지하기 위해, 외부로부터 저온의 물을 지속적으로 공급받아야 한다. 상기의증발기(16)는 도시된 바와 같이 외부의 물을 통해 냉각되는 수냉식 구조를 갖출 수도 있고, 도면에는 미도시되었지만 외부의 공기와 열교환하여 냉매를 기화시킬 수 있는 공냉식 구조를 갖출 수도 있다.

이때, 상기의 액화된 냉매와 열교환하도록 저온수조(20)를 통해 증발기(16)에 유입되는 물은 외부로부터 끊임없이 공급되어야 하므로, 자원의 낭비가 심하고 냉각된 정온을 유지해야하기 때문에 전력의 소모도 큰 문제점이 있었다. 또한, 이를 고려하여 공냉식으로 증발기를 구성함에 있어, 부피가 크고 가격이 비싼 실외기를 구비하여야 하고, 설비공간또한 고려하여야 하여 열펌프시스템의 구성에 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 버려지는 폐수를 이용하여 열펌프시스템의 증발기에 공급되는 물을 지속적으로 냉각시킬 수 있고, 이를 구비함에 전열성능을 장기간 유지하고, 유지관리가 용이한 폐수열교환장치를 제공함에 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 폐수열교환기를 이용한 열펌프시스템의 구성을 간략히 도시한 도면

도 2는 본 고안의 폐수열교환기의 내부를 도시한 정단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 압축기 12 : 응축기

14 : 온수탱크 16 : 증발기

20 : 저온수조 22 : 펌프

24 : 온수관 26 : 온수토출관

28 : 냉매순환관 30 : 통체

32 : 냉수유입관 34 : 분출관

36 : 제 1연결관 38 : 유입관

40 : 제 2연결관 42 : 파이프

44 : 냉수토출관 46 : 폐수유입관

48 : 폐수토출관 50 : 퇴수구

100 : 폐수열교환장치

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 온수탱크에 고온의 온수를 지속적으로 공급하기 위해 온수와 열교환이 이루어지는 응축기와, 상기 응축기에 압축된 냉매를 흘려보내기 위해 구비된 압축기, 상기 응축기를 통과해 액화된 냉매가기화되는 증발기, 상기 증발기에 냉각된 물을 공급하는 저온수저로 이루어진 열펌프시스템에 있어서, 상기 저온수저로 냉각된 물을 지속적으로 공급하기 위해 내부가 중공인 채 구비된 통체와; 상기 통체의 일측에 상기 저온수저로부터 흘러나온 냉수가 상기 통체내부로 유입되도록 구비된 냉수유입관과; 상기 통체의 내부에서 일단이 막힌 채 상기 냉수유입관과 연결되며 일측에 다수개의 분출관을 구비한 제 1연결관과; 상기 제 1연결관과 대향되는 위치에 일단이 막히고 다수개의 유입관을 일측에 형성한 채 구비되는 제 2연결관과; 상기 제 1연결관과 제 2연결관의 분출관과 유입관을 각각 연결하도록 구비된 다수개의 파이프와; 상기 통체의 외부에서 상기 제 2연결관과 연결되어 상기 냉수유입관과 제 1연결관, 분출관, 유입관, 파이프를 차례로 통과한 냉수를 외부의 저온수저로 토출시키는 냉수토출관과; 상기 통체의 일측에서 외부의 폐수를 상기 통체 내부로 유입시키도록 구비된 폐수유입관과; 상기 폐수유입관을 통해 통체 내부로 유입된 폐수를 다시 외부로 토출시키도록 상기 통체의 일측에 구비된 폐수토출관과; 상기 통체의 하측에 상기 통체 내부에 잔류 폐수를 외부로 방출시킬 수 있도록 구비된 퇴수구; 를 포함하여 이루어진 것을 기술적 특징으로 한다.

상기 통체 내부의 제 1연결관과 제 2연결관의 사이에 구비된 파이프는 고밀도 폴리에틸렌 재질로 된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 온수탱크(14)에 고온의 온수를 지속적으로 공급하기 위해 온수와 열교환이 이루어지는 응축기(12)와, 상기 응축기(12)에 압축된 냉매를 흘려보내기 위해 구비된 압축기(10), 상기 응축기(12)를 통과해 액화된 냉매가 기화되는 증발기(16), 상기 증발기(16)에 냉각된 물을 공급하는 저온수저(20)로 이루어진 열펌프시스템에 있어서, 상기 저온수저(20)로 냉각된 물을 지속적으로 공급하기 위해 내부가 중공인 채 구비된 통체(30)와; 상기 통체(30)의 일측에 상기 저온수저(20)로부터 흘러나온 냉수가 상기 통체(30) 내부로 유입되도록 구비된 냉수유입관(32)과; 상기 통체(30)의 내부에서 일단이 막힌 채 상기 냉수유입관(32)과 연결되며 일측에 다수개의 분출관(34)을 구비한 제 1연결관(36)과; 상기 제 1연결관(36)과 대향되는 위치에 일단이 막히고 다수개의 유입관(38)을 일측에 형성한 채 구비되는 제 2연결관(40)과; 상기 제 1연결관(36)과 제 2연결관(40)의 분출관(34,38)을 각각 연결하도록 구비된 다수개의 파이프(42)와; 상기 통체(30)의 외부에서 상기 제 2연결관(40)과 연결되어 상기 냉수유입관(32)과 제 1연결관(36), 분출관(34), 유입관(38), 파이프(42)를 차례로 통과한 냉수를 외부의 저온수저(20)로 토출시키는 냉수토출관(44)과; 상기 통체(30)의 일측에서 외부의 폐수를 상기 통체(30) 내부로 유입시키도록 구비된 폐수유입관(46)과; 상기 폐수유입관(46)을 통해 통체(30) 내부로 유입된 폐수를 다시 외부로 토출시키도록 상기 통체(30)의 일측에 구비된 폐수토출관(48)과; 상기 통체(30)의 하측에 상기 통체(30) 내부에 잔류 폐수를 외부로 방출시킬 수 있도록 구비된 퇴수구(50);를 포함하여 이루어져 있다.

또한, 상기 통체(30) 내부의 제 1연결관(36)과 제 2연결관(40)의 사이에 구비된 파이프(42)는 바람직하게 고밀도 폴리에틸렌 재질(일명, 엑셀파이프)로 되어 있다.

상기 통체(30)로 유입되는 폐수는 한정되지 아니하되, 바람직하게 목욕탕이나 온천 등에서 버려지는 폐수를 활용함으로써 자원의 재활용 효과를 극대화 할 수 있다.

또한, 첨부도면 중 미설명 부호 "22"는 펌프(22), "24"는 온수관(24), "26"은 온수토출관(26), "28"은 냉매순환관(28)을 나타낸다.

이와 같이 구성된 본 고안은 버려지는 폐수로 증발기로 유입되는 냉수를 효율적으로 냉각시킬 수 있는 것이다.

즉, 열펌프시스템의 저온수조(20)로부터 냉수유입관(32)을 통해 통체(30)로 유입되는 저온의 냉수는 제 1연결관(36)과 제 2연결관(40) 사이에 구비된 파이프(42)를 통해 통체(30) 내부에 유입된 냉각 폐수와 열교환되어 냉각된 채 냉수토출관(44)을 따라 저온수조(20)로 유입되고, 이에 따라 상기 저온수조(20)는 정온의 냉각상태를 유지할 수 있어, 이에 연결된 증발기(16)에 정온의 냉각된 물을 공급하여 액화된 냉매를 기화시킬 수 있는 것이다.

상기 냉수유입관(32)으로 유입되는 냉수는 통체(30) 내부에서 제 1연결관(36)의 분출관(34)을 통해 분출되고, 상기 분출관(34)에 연결된 파이프(42)를 통해 상측의 유입관(38)을 타고 제 2연결관(40)으로 유입되는 것이다.

상기 통체(30)에 유입되는 폐수는 폐수유입관(46)을 따라 상기 통체(30)로유입되어 상기 통체(30) 내부를 채우게 되고, 이는 다시 통체(30) 일측에 구비된 폐수토출관(48)을 따라 외부로 토출되는 것이다. 이때, 상기 폐수에는 인분이나, 머리카락 등이 함유될 수 있는데 이는 통체(30) 외부에 구비된 점검구(미도시)를 통해 운전이 정지된 상태에서 청소나 점검을 수행할 수 있는 것이다.

또한, 상기 통체(30) 내부에 잔류하는 폐수는 상기 통체(30) 하측에 구비된 퇴수구(50)를 통해 밖으로 퇴출시킬 수 있는 것이다.

또한, 본 고안에서는 상기 통체(30) 내부의 제 1연결관(36)과 제 2연결관(40)을 잇는 파이프(42)를 바람직하게 고밀도 폴리에틸렌 재질(일명, 엑셀파이프)로 구비할 수 있는데, 이는 엑셀파이프가 여타의 강관이나 금속동관에 비해 인분이나 스케일 등에 오염이 잘 되지 않고, 잘 깨어지지 않아 보수가 필요없으며, 내크리프성나 내크랙성이 강한 장점에 따라 구비할 수 있는 것이다.

따라서, 세정이 간편하고 열전도율이 좋은 엑셀파이프를 사용하여 저온수저(20)로 순환되는 냉각수와 폐수와의 열교환을 원활하게 할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 버려지는 폐수를 활용하여 열펌프시스템의 증발기로 유입되는 냉수를 효율적으로 냉각시켜줌으로써, 여타의 열원을 사용하는 것보다 저렴한 비용으로 열펌프시스템을 구현할 수 있도록 해 주는 것이다.

또한, 상기 폐수가 열교환되는 통체의 크기를 크게 할수록 저렴한 운전이 가능하며, 설치 후 장치의 수리 및 점검이 용이하며, 버려지는 자원을 재활용함으로써 경제적 파급효과가 크다 할 수 있다.

또한, 상기 통체 내부에 구비되는 엑셀파이프재질은 폐수에 함유된 인분이나, 스케일 등에 의해 오염이 잘 되지 않아 전열성능을 장기간 유지할 수 있고, 재질 특성상 세정이 간편하다는 이점도 있다.

이에 따라, 본 고안의 폐수열교환장치를 목욕탕이나 온천, 산업현장, 상업용 빌딩 등에 폭넓게 활용할 수 있어 냉방비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 온수탱크(14)에 고온의 온수를 지속적으로 공급하기 위해 온수와 열교환이 이루어지는 응축기(12)와, 상기 응축기(12)에 압축된 냉매를 흘려보내기 위해 구비된 압축기(10), 상기 응축기(12)를 통과해 액화된 냉매가 기화되는 증발기(16), 상기 증발기(16)에 냉각된 물을 공급하는 저온수저(20)로 이루어진 열펌프시스템에 있어서,

   상기 저온수저(20)로 냉각된 물을 지속적으로 공급하기 위해 내부가 중공인 채 구비된 통체(30)와;

   상기 통체(30)의 일측에 상기 저온수저(20)로부터 흘러나온 냉수가 상기 통체(30) 내부로 유입되도록 구비된 냉수유입관(32)과;

   상기 통체(30)의 내부에서 일단이 막힌 채 상기 냉수유입관(32)과 연결되며 일측에 다수개의 분출관(34)을 구비한 제 1연결관(36)과;

   상기 제 1연결관(36)과 대향되는 위치에 일단이 막히고 다수개의 유입관(38)을 일측에 형성한 채 구비되는 제 2연결관(40)과;

   상기 제 1연결관(36)과 제 2연결관(40)의 분출관(34)과 유입관(38)을 각각 연결하도록 구비된 다수개의 파이프(42)와;

   상기 통체(30)의 외부에서 상기 제 2연결관(40)과 연결되어 상기 냉수유입관(32)과 제 1연결관(36), 분출관(34), 유입관(38), 파이프(42)를 차례로 통과한 냉수를 외부의 저온수저(20)로 토출시키는 냉수토출관(44)과;

   상기 통체(30)의 일측에서 외부의 폐수를 상기 통체(30) 내부로 유입시키도록 구비된 폐수유입관(46)과;

   상기 폐수유입관(46)을 통해 통체(30) 내부로 유입된 폐수를 다시 외부로 토출시키도록 상기 통체(30)의 일측에 구비된 폐수토출관(48)과;

   상기 통체(30)의 하측에 상기 통체(30) 내부에 잔류 폐수를 외부로 방출시킬 수 있도록 구비된 퇴수구(50);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐수열교환장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 통체(30) 내부의 제 1연결관(36)과 제 2연결관(40)의 사이에 구비된 파이프(42)는 고밀도 폴리에틸렌 재질로 된 것을 특징으로 하는 폐수열교환장치.