KR200274040Y1

KR200274040Y1 - 폐열회수장치

Info

Publication number: KR200274040Y1
Application number: KR2020020002724U
Authority: KR
Inventors: 곽정호
Original assignee: (주)은석테크
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2002-05-01

Abstract

본 고안은 간단한 구조로 이루어지면서도 폐열회수능력이 향상됨은 물론, 장치의 내구성도 향상되도록 된 폐열회수장치에 관한 것이다.

본 고안에 따르면, 히트펌프(11)에 의해 고온고압으로 압축된 열매체가 응축기(13)와 증발기(17)를 거쳐 순환되도록 하는 열매체순환사이클(10)과, 상기 증발기(17)를 수용하며 이 증발기(17)를 폐수의 열에 의해 가열하도록 된 저온측 열교환기(L)와, 상기 응축기(13)를 수용하여 이 응축기(13)로부터 방출되는 열에 의해 사용수(35)를 가열하도록 된 고온측 열교환기(H)를 포함하여 구성된 폐열회수장치에 있어서, 상기 폐수의 배출경로(25)에는 폐수를 저장하는 폐열회수조(20)가 구비되고, 상기 사용수(35)는 이 폐열회수조(20)를 경유하면서 폐열을 흡수하여 저온측 열교환기(L)로 공급되어 증발기(17)를 통과하는 열매체를 가열한 후, 다시 폐열회수조(20)를 경유하여 예열된 상태로 상기 고온측 열교환기(H)로 공급되어 응축기(13)를 통과하는 열매체에 의해 가열되어 사용처로 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐열회수장치가 제공된다.

Description

폐열회수장치{Waste heat withdrawing apparatus}

본 고안은 폐열회수장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단한 구조로 이루어지면서도 폐열회수능력이 향상됨은 물론, 장치의 내구성도 향상되도록 된 폐열회수장치에 관한 것이다.

대중탕이나 산업체 등에서는 고온의 폐수를 다량으로 배출하는 경우가 많기 때문에, 이러한 폐수의 열을 회수하기 위해 다양한 종류의 폐열회수장치가 개발되어 사용되고 있다. 이러한 폐열회수장치의 대표적인 예로 도 1에서와 같은 보일러가 있다. 이러한 보일러는 히트펌프(11)와 응축기(13) 및 증발기(17)를 갖는 열매체순환사이클(10)과, 상기 응축기(13)를 내부에 수용하는 고온측 열교환기(H)와, 상기 증발기(17)를 내부에 수용하는 저온측 열교환기(L)를 포함하여 구성된다. 이때, 산업체나 대중탕 등으로 공급되는 사용수(35)는 고온측 열교환기(H)를 통과하면서 응축기(13)로부터 방출되는 열에 의해 가열되어 각각의 사용처로 공급되고, 산업체나 대중탕으로부터 배출되는 폐수(27)는 저온측 열교환기(L)를 경유하면서 증발기(17) 내부를 흐르는 저온의 열매체를 가열한 후 외부로 배출되도록 구성된다.

그러나, 이러한 구조의 보일러는 배출되는 폐수(27)가 저온측 열교환기(L)를 경유하면서 증발기(17) 내부를 흐르는 저온의 열매체에 의해 폐열을 흡수하도록 구성되기는 하였지만, 폐수(27)가 저온측 열교환기(L)를 거치는 동안 증발기(17)에 의해 미쳐 흡수되지 못한 열은 폐수(27)에 잔류된 상태로 외부로 배출되기 때문에 폐열회수 능력이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 상기 보일러의 경우에는 폐수(27)가 직접 저온측 열교환기(L) 내부의 증발기(17)와 접촉되어 흐르면서 열교환되도록 구성되므로, 장기간 사용하다보면 폐수(27)에 포함된 이물질이 증발기(17)의 표면에 달라붙어 이를 주기적으로 제거하지 않으면 열교환 능력이 현저히 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 근래에는 도 2에서와 같은 폐열회수용 보일러가 개발되어 특허출원 제 2001-76878호에 자세히 개시된 바 있다. 이 보일러는 히트펌프(11)와 제1,2응축기(13a,13b) 및 증발기(17)를 갖는 열매체순환사이클(10)과, 제1,2응축기(13a,13b)를 각각 내부에 수용하는 고온측 제1,2열교환기(H1,H2)와, 상기 증발기(17)를 내부에 수용하는 저온측 열교환기(L)와, 제1 및 제2폐열회수조(20a,20b)와, 저온측 열교환기(L)와 제2폐열회수조(20b)를 순환하면서 폐열을 흡수하여 증발기(17) 내부의 열매체를 가열하는 폐열회수사이클(40)로 구성된다. 이때, 각각의 사용처(50)로 공급되는 사용수(35)는 제1폐열회수조(20a)를 통과하면서 예열되어 고온측 제1열교환기(H1)로 공급되어 제1응축기(13a)로부터 방출되는 열에 의해 가열된 후 보조탱크(63)를 통해 온수탱크(65)로 공급되어 별도의 화석연료 보일러(60)에 의해 재가열된다. 이때, 상기 보조탱크(63)의 수온이 미리 설정된 온도보다 낮을 경우에는 이 사용수(35)를 고온측 제2열교환기(H2)로 통과시켜 제2응축기(13b)에 의해 재차 가열하여 온수탱크(65)로 공급하도록 구성된다.

그러나, 이러한 폐열회수장치는 공급되는 사용수(35)가 제1폐열회수조(20a)를 경유하면서 1차적으로 폐열을 회수하고, 증발기(17) 내부를 흐르는 저온의 열매체가 제2폐열회수조(20b)의 열을 흡수하여 전달하는 별도의 열회수사이클(40)을 통해 2차적으로 폐열을 흡수하는 등 2원화된 폐열회수방식으로 구성됨에 따라 그 구성이 복잡해지고, 시설비가 증가되는 단점이 있다. 그 외에도 공급되는 사용수(35)를 필요한 온도로 가열하기 위한 응축기도 제1응축기(13a) 및 제2응축기(13b)로 각각 구분 형성됨은 물론, 제1응축기(13a)를 통해 가열된 온수의 온도를 감지하여 설정온도 이하일 경우 다시 제2응축기(13b)로 순환시켜 재가열하기 위한 도시되지 않은 감지센서 및 제어수단 등 매우 복잡한 구조로 이루어짐에 따라 더욱 시설비가 증가됨은 물론, 그만큼 장치의 내구성도 저하되는 등의 여러 가지 문제점이 있다.

본 고안은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 간단한 구조로 이루어지면서도 폐열회수능력이 향상됨은 물론, 장치의 내구성도 향상되도록 된 폐열회수장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 폐열회수장치의 일예를 보인 구성도

도 2는 종래 폐열회수장치의 다른예를 보인 구성도

도 3은 본 고안에 따른 폐열회수장치의 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 열매체순환사이클 11 : 히트펌프

13 : 응축기 17 : 증발기

20 : 폐열회수조 30 : 사용수공급라인

H : 고온측 열교환기 L : 저온측 열교환기

본 고안에 따르면, 히트펌프(11)에 의해 고온고압으로 압축된 열매체가 응축기(13)와 증발기(17)를 거쳐 순환되도록 하는 열매체순환사이클(10)과, 상기 증발기(17)를 수용하며 이 증발기(17)를 폐수의 열에 의해 가열하도록 된 저온측 열교환기(L)와, 상기 응축기(13)를 수용하여 이 응축기(13)로부터 방출되는 열에 의해 사용수(35)를 가열하도록 된 고온측 열교환기(H)를 포함하여 구성된 폐열회수장치에 있어서, 상기 폐수의 배출경로(25)에는 폐수를 저장하는 폐열회수조(20)가 구비되고, 상기 사용수(35)는 이 폐열회수조(20)를 경유하면서 폐열을 흡수하여 저온측 열교환기(L)로 공급되어 증발기(17)를 통과하는 열매체를 가열한 후, 다시 폐열회수조(20)를 경유하여 예열된 상태로 상기 고온측 열교환기(H)로 공급되어응축기(13)를 통과하는 열매체에 의해 가열되어 사용처로 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐열회수장치가 제공된다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 폐열회수장치의 구성도이다. 이를 참조하면, 상기 폐열회수장치는 히트펌프(11)와 응축기(13) 증발기(17)를 갖는 열매체순환사이클(10)과, 상기 응축기(13)를 내부에 수용하는 고온측 열교환기(H)와, 상기 증발기(17)를 내부에 수용하는 저온측 열교환기(L)와, 폐수 배출경로(25)에 구비된 폐열회수조(20)를 포함하며, 공장이나 목욕탕 등으로 공급되는 사용수(35)는 폐열회수조(20)를 경유하면서 폐열을 흡수한 상태로 저온측 열교환기(L)로 공급되어 증발기(17)를 통과하는 저온의 열매체를 가열한 후, 다시 상기 폐열회수조(20)를 경유하여 예열된 상태로 고온측 열교환기(H)에 공급되어 응축기(13)를 통과하는 열매체에 의해 가열되어 사용처로 공급되도록 구성된다.

상기 열매체순환사이클(10)은 히트펌프(11)에 의해 고온고압으로 압축된 액체상태의 열매체가 응축기(13)를 통과하면서 외부로 고온의 열을 방출한 후 팽창밸브(15)를 통과하면서 저온상태의 기체상태로 변환되어 증발기(17)로 공급되고, 이 증발기(17)를 통해 외부의 열을 흡수하여 다시 히트펌프(11)로 공급되는 순환사이클을 이루게 된다.

상기 저온측 열교환기(L)는 열매체순환사이클(10)의 증발기(17)를 둘러싸며,폐열회수조(20)를 경유한 사용수 공급라인(30)과 연결되어, 폐열을 흡수한 사용수(35)에 의해 증발기(17) 내부를 통과하는 저온의 열매체를 가열하도록 구성된다.

상기 고온측 열교환기(H)는 열매체순환사이클(10)의 응축기(13)를 둘러싸며, 저온측 열교환기(L)를 통과한 후 다시 폐열회수조(20)를 경유하면서 예열된 사용수의 공급라인(30)과 연결되어, 폐열을 흡수한 사용수(35)가 응축기(13)를 통과하는 고온의 열매체에 의해 필요한 온도로 재 가열될 수 있도록 구성된다.

상기 폐열회수조(20)는 공장이나 목욕탕 등에서 배출되는 고온의 폐수를 일시적으로 저장하는 폐수조로서, 상기 공장이나 목욕탕 등으로 공급되는 사용수 공급라인(30)이 이 폐열회수조(20)를 경유하면서 폐열을 흡수한 상태에서 저온측 열교환기(L)로 공급되도록 함과 더불어, 저온측 열교환기(L)를 통과하면서 냉각된 사용수(35)가 다시 이 폐열회수조(20)를 경유하면서 폐열을 흡수하여 예열된 상태로 고온측 열교환기(H)에 공급되도록 하는 것이다.

이상의 구성에 의한 폐열회수장치는 공장이나 목욕탕 등으로 공급되는 사용수(35)가 폐열회수조(20)를 경유하면서 폐열을 흡수하여 저온측 열교환기(L)를 통과하는 열매체를 가열함은 물론, 저온측 열교환기(L)를 거치면서 냉각된 사용수(35)는 다시 이 폐열회수조(20)를 경유하면서 재차 폐열을 흡수하여 예열된 상태로 고온측 열교환기(H)로 공급되도록 하므로써, 2차에 걸친 폐열회수방식을 채택하여 폐열회수능력이 우수한 장점이 있다. 또한, 이러한 폐열회수장치는 폐수가 폐열회수조(20)에 저장된 상태에서 사용수공급라인(30)에 의해 폐열이 흡수되는 방식을 채택하기 때문에, 오염물질이 함유된 폐수가 직접 열교환기(L,H)로 공급되지 않으므로, 장기간 사용하더라도 열교환 효율이 크게 저하되지 않는 장점이 있다.

또한, 상기 폐열회수장치는 증발기(17) 가열과 사용수(35) 예열이 하나의 폐열회수조(20)와 이를 통과하는 동일 사용수공급라인(30)에 의해 이루어지므로, 복수의 폐열회수조와 각기 다른 폐열회수라인을 갖는 종래의 폐열회수장치에 비해 동일한 폐열회수능력을 갖음에도 불구하고, 그 구조가 매우 간단하여 시설비 및 유지보수비가 현저히 절감되는 장점이 있다.

이상에서와 같이 본 고안에 의하면, 증발기(17)를 가열하고 사용수(35)를 예열하기 위한 2차에 걸친 폐열회수방식이 하나의 폐열회수조(20)와 동일 사용수공급라인(30)의 배열에 의해 달성가능하므로, 그 구조가 매우 간단해지고, 이에 따른 시설비 및 유지보수비가 현저히 절감되는 장점이 있다.

Claims

히트펌프(11)에 의해 고온고압으로 압축된 열매체가 응축기(13)와 증발기(17)를 거쳐 순환되도록 하는 열매체순환사이클(10)과, 상기 증발기(17)를 수용하며 이 증발기(17)를 폐수의 열에 의해 가열하도록 된 저온측 열교환기(L)와, 상기 응축기(13)를 수용하여 이 응축기(13)로부터 방출되는 열에 의해 사용수(35)를 가열하도록 된 고온측 열교환기(H)를 포함하여 구성된 폐열회수장치에 있어서, 상기 폐수의 배출경로(25)에는 폐수를 저장하는 폐열회수조(20)가 구비되고, 상기 사용수(35)는 이 폐열회수조(20)를 경유하면서 폐열을 흡수하여 저온측 열교환기(L)로 공급되어 증발기(17)를 통과하는 열매체를 가열한 후, 다시 폐열회수조(20)를 경유하여 예열된 상태로 상기 고온측 열교환기(H)로 공급되어 응축기(13)를 통과하는 열매체에 의해 가열되어 사용처로 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.