KR200313034Y1

KR200313034Y1 - 히트펌프식 폐열 회수장치

Info

Publication number: KR200313034Y1
Application number: KR20-2003-0004382U
Authority: KR
Inventors: 문종철
Original assignee: (주)뉴그린테크
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2003-05-16

Abstract

본 고안은, 히트펌프식 폐열 회수장치에 관한 것이다.

이는 특히, 증발기에서 압축기를 향하는 유로상에 유체회수수단이 설치되고, 상기 유체회수수단의 일측에 포집되는 액체를 저장하도록 유체탱크가 연결되며, 상기 유체탱크의 일측에 열매체가 공급되는 열매체공급관과 가스배출관이 연결되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라서, 목욕탕등에서 배출되는 폐온수의 열을 열교환하여 온수를 만들기 위한 에너지를 절감시키고, 압축기에 순수한 기체상태의 열매만을 공급하여 압축기가 조기 손상되는 것을 방지하도록 하는 것이다.

Description

히트펌프식 폐열 회수장치{A device for recovery spent heat in heat pump type}

본 고안은 히트펌프식 폐열회수장치에 관한 것으로, 이는 특히 증발기에서 압축기를 향하는 유로상에 유체포집수단이 설치되고, 상기 유체포집수단의 일측에포집되는 액체를 저장하도록 유체탱크가 연결되며, 상기 유체탱크의 일측에 열매체가 공급되는 열매체공급관과 가스배출관이 연결되는 구성으로 목욕탕 및 공장등지에서 배출되는 폐온수의 열을 열교환하여 새로 유입되는 지하수를 예열시켜 온수를 공급함으로서 온수를 만들기 위한 에너지를 절감시키고, 압축기에 순수한 기체상태의 열매만을 공급하여 압축기가 조기 손상되는 것을 방지하도록 하는 히트펌프식 폐열회수장치에 관한 것이다.

일반적으로 목욕탕이나 공장등지에서는 사용하고 남은 30-40℃ 정도의 폐온수를 그대로 유출시켜 막대한 열에너지를 소비하고 있을 뿐만 아니라, 고온의 폐온수가 그대로 유출되는 경우에는 물을 정화시키는 미생물의 증식이 불가능하여 폐수처리비용이 증가하는 요인이 된다.

이러한 처리비용의 증대로 인하여 폐온수로부터 열을 회수하기 위한 장치가 개발되었다.

종래의 폐온수로부터 열을 회수하기 위한 장치는, 고온의 폐온수를 열전도하여 저온의 지하수를 예열시키는 구성으로 이루어 진다.

그러나, 이러한 폐온수로부터 열을 회수하기 위한 장치는 단순하게 고온의 폐온수로부터 저온의 지하수로 열을 전도시키는 구성을 지니고 있기 때문에 열회수 효율이 저하되는 문제점이 있다.

이와같은 문제점을 해결하기 위한 히트펌프식 폐열회수장치가 등록실용신안공보 제257232호가 개시되어 있으며 그 기술적인 구성은 도1에서와 같이, 열교환기(22); 상기 열교환기(22)를 통과한 열매를 여과기(14), 압력조정밸브(16)를 통하여 유입받아 상기 열매체의 압력과 온도를 강하시키기 위한 팽창밸브(18); 상기 팽창밸브(18)을 통하여 유입된 열매체와 폐온수배출펌프(11)를 통하여 유입된 고온의 폐수와 열교환시켜 폐수의 열을 회수하기 위한 증발기(12); 상기 증발기(12)에서 유입된 열매체의 습압축방지 및 과냉각도를 조정하기 위한 흡입관 열교환기(24); 상기 흡입관 열교환기(24)를 통과한 열매체를 고온고압으로 압축시키기 위한 압축기(20); 상기 압축기(20)를 통과한 고온고압의 열매체와 급수펌프(미도시)를 통하여 유입된 냉수를 열교환시켜 온수를 배출하기 위한 응축기(28); 및 상기 응축기(28)를 통과한 액체 상태의 열매체를 일시저장하며, 저장된 열매체를 상기 흡입관 열교환기(24)에 유입시키기 위한 수액기(25)를 순환하는 제 1 냉동싸이클과,

상기 제 1 냉동싸이클을 수행하는 열매체와 상기 보조 열교환기(22)를 통하여 열교환된 열매체를 압축시키기 위한 소형압축기(30); 상기 소형압축기(30)를 통과한 열매체를 급수펌프를 통하여 유입된 냉수와 열교환시켜 온수를 배출하기 위한 소형응축기(32); 상기 소형응축기(32)를 통하여 냉수와 열교환된 열매체의 온도 및 압력을 강하시켜 상기 보조냉각열교환기(22)에 유입시키기 위한 제 2 팽창밸브(34)를 순환하는 제 2 냉동싸이클을 동시에 수행하여 폐수의 열을 이용하여 유입된 냉수를 예열시키도록 하는 구성으로 이루어 진다.

그러나, 상기와 같은 폐열회수장치는, 증발기에서 압축기로 보내어 지는 기체상태의 냉매에 액상의 냉매가 포함되어 압축효율이 저하됨은 물론 동작중 소음이 발생되고, 고속으로 회전하는 압축기의 팬에 액체가 충돌되어 파손이 빈번하게 발생되는 단점이 있는 것이다.

이를 개선하기 위한 본 고안의 목적은, 기체상태의 냉매만이 응축기에 도달시키도록 하여 냉각효율을 극대화 시키도록 하고, 액체상태의 냉매에 의한 압축기 팬의 파손을 방지하도록 하며, 액체의 충돌에 의한 소음을 최소화 하도록 하는 히트펌프식 폐열회수장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 고안의 목적은 압축기의 압축효율을 증가시켜 열교환 효율을 극대화함으로서 에너지 절감 및 폐온수처리비용을 절감시키도록 하는 히트펌프식 폐열회수장치를 제공하는데 있다.

도1은 종래의 폐열 회수장치를 도시한 공정도

도2는 본 고안에 따른 히트펌프식 폐열회수장치를 도시한 공정도

도3은 본 고안에 따른 폐열 회수장치의 유체회수수단을 도시한 요부 공정도

도4는 본 고안에 따른 유체회수수단을 도시한 요부 사시도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

120...증발기 200...압축기

250...수액기 280...응축기

410...유로 420...유체이송관

450...유체저장탱크 460...유체재공급관

470...드레인관

상기 목적들을 달성하기 위해, 열매체를 열교환시키기 위한 교환기와 열매체의 압력과 온도를 강하시키기 위한 팽창밸브및 상기 열매체와 열교환시켜 폐수의 열을 회수하기 위한 증발기, 상기 증발기를 통과한 열매체를 고온고압으로 압축시키기 위한 압축기및 상기 압축기를 통과한 고온고압의 열매체를 열교환시켜기 위한 응축기와 상기 응축기를 통과한 열매체를 열교환기에 유입시키기 위한 수액기로서 이루어 지는 폐열회수장치에 있어서,

상기 증발기에서 압축기를 향하는 유로상에 액체포집수단이 설치되고, 상기 액체포집수단의 일측에 포집되는 액체를 저장하도록 유체탱크가 연결되며, 상기 유체탱크의 일측에 열매체가 공급되는 열매체공급관과 가스배출관이 연결되고, 상기 유체탱크는 수위조절기가 설치되어 일정량의 수위로서 조절되며, 수액기와 연결토록 드레인관이 연결되는 구성으로 이루어 지는 히트펌프식 폐열회수장치가 제공된다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 고안의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2 내지 도4에서 도시한 바와같이 본 고안은, 목욕탕등에서 배출되는 고온의 폐수를 배출펌프(110)를 통하여 냉동싸이클을 수행하는 증발기(120)와 열교환시키도록 구성된다.

이때, 상기 냉동싸이클은 증발기(120)에 의해 열교환된 열매를 1차 과냉각시키도록 증발기(120)의 일측에 열교환기(240)가 관통 연결되고, 상기 열교환기(240)를 통과한 열매를 고압으로 압축토록 열교환기(240)의 일측에 압축기(200)가 연결된다.

그리고, 상기 압축기(200)에 유입된 열매는 압축기에 의해 고온 고압으로 압축되고, 고온고압의 열매를 열교환토록 압축기(200)의 일측에 응축기(280)가 연결설치된다.

이때, 상기 응축기(280)를 통과하면서 급수펌프등을 통하여 냉수를 유입받아 고온고압으로 압축된 열매와 냉수를 열교환시킴으로서 목욕탕이나 공장등지에서 필요한 온수를 공급하도록 된다.

그리고, 상기 응축기(280)의 일측에는 응축기(280)를 통과하면서 액화된 열매를 일시 저장하거나 냉매를 회수하도록 하는 수액기(250)가 일체로 연결설치된다.

또한, 상기 열교환기(240)의 일측에는 상기 열교환기를 통과하면서 1차로 과냉각된 열매를 2차 과냉각하도록 보조냉각열교환기(220)가 더 연결되며, 상기 보조냉각열교환기(220)의 일측에 소형압축기(300)와 소형응축기(320)가 순차로 연결된다.

그리고, 상기 보조냉각열교환기(220)를 통하여 열매와 열교환는 열교환기(220)의 일측에 여과기(140) 및 투시창(160)이 설치되며, 상기 여과기(140)를 통과한 냉매유량을 조절하기 위한 팽창밸브(180)를 개재하여 증발기(120)에 연결된다.

한편, 상기 열교환기(240)와 압축기(200)를 연결하는 유로(410)상에 액상의 유체를 회수하도록 유체회수수단(400)이 설치된다.

상기 유체회수수단(400)은, 상기 유로(410)의 관내에 돌출되도록 유체충돌판(420a)이 연결되는 유체이송관(420)과 상기 유체이송관(420)이 연결되는 유체저장탱크(450)와, 저장된 유체를 증발기(120)에 재공급하는 유체재공급관(460)으로서 이루어 진다.

그리고, 상기 유체저장탱크(450)는, 그 일측에 열매체가 공급되는 열매체공급관(430)과 가스배출관(440)이 각각 연결되고, 내측에 타이머(250)가 연결되는 수위조절기(450a)가 설치되며, 저부에 드레인관(470)이 연결되는 구성으로 이루어 진다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 고안의 작용을 설명한다.

도2내지 도4에서와 같이, 배출펌프(110)의 동작에 의하여 목욕탕등에서 배출되는 고온의 폐수를 증발기(120)에 유입시켜 싸이클내를 순환하는 열매와 열교환시킨다.

이때, 고온의 폐수와 열교환된 열매는 고온 저압의 상태로 변화되어, 습압축방지 및 과냉각도를 조정하기 위한 흡입관 열교환기(미도시)를 통하여 열교환 된후 압축기(200)에 유입된다.

그리고, 상기 압축기(200)에 의해 열매는 고온 고압으로 압축되어 응축기(280)에 유입되고, 이때 펌프등으로서 응축기에 유입된 냉수와 열교환하면 냉수를 일정온도로 가열하여 목욕탕등에서 필요한 온수를 공급한다.

또한, 상기 응축기(280)를 통하여 냉수와 열교환되어 액체상태로 변화된 열매는 수액기(250)에 일시 저장되고, 상기 수액기(250)를 통과한 열매는 다시금 열교환기(240)를 통과하면서 증발기(120)를 통과한 열매와 열교환되어 1차로 과냉각되어 보조냉각열교환기(220)에 유입된다.

그리고, 상기 보조 열교환기(240)에 유입된 열매는 소형압축기(300)에 유입되어 고온 고압으로 압축되고, 그 일측에 연결되는 소형응축기(320)를 통과하면서 외부유입 냉수와 열교환하여 온수를 공급하게 된다.

이때, 냉수와 열교환된 열매는 팽창밸브(340)를 통하여 다시 열교환기(240)에 전달되고, 상기 열교환기(240)에 유입되어 열매와 열교환된 제 1 냉동싸이클의 열매는 여과기(140) 및 투시창(160)을 통과한후 팽창밸브(180)를 통하여 증발기(120)에 재 유입된다.

이에의하여, 폐온수의 열을 이용하여 제 1 냉동싸이클 및 제 2 냉동싸이클을수행하여 응축기(280) 및 소형응축기(320)에서 냉수를 유입받아 일정온도 이상으로 상승시키기 때문에 연료의 소비 및 폐온수의 온도저하에 따른 비용을 절감시킨다.

또한, 상기 열교환기(240)와 압축기(200)를 연결하는 유로(410)상에 액상의 유체를 회수하도록 유체회수수단(400)이 설치되어 기화되는 열매중에 포함되는 액상물을 회수토록 한다.

그리고, 상기 유체회수수단(400)의 동작은, 먼저 기화되는 열매사이에 포함되는 액상물질이 유로(410)의 관내에 돌출되는 유체충돌판(420a)에 충돌하면서 그 일측에 연결되는 유체이송관(420)을 통하여 유체저장탱크(450)에 모이게 된다.

이때, 상기 유체저장탱크(450)는, 저장된 유체를 증발기(120)에 재공급하는 유체재공급관(460)이 연결되어 증발기에 유체를 재공급하게 된다.

그리고, 상기 유체저장탱크(450)는, 그 일측에 열매체가 공급되는 열매체공급관(430)과 가스배출관(440)이 연결되어 액체를 일부를 기화시켜 유로상에 제공급하게 되고, 내측에 설치되는 수위조절기(미도시)를 통하여 일정수위를 조절토록 한다.

상기의 구성에 의해 압축기에 기체상태의 냉매만이 전달되어 압축기의 효율저하및 조기 파손과 작동중의 소음발생을 억제하게 되는 것이다.

이와같이 본 고안에 의하면, 목욕탕에서 배출되는 고온의 폐수에 포함되는 열을 제 1냉동싸이클 및 제 2냉동싸이클을 순환하는 열매와 열교환시켜 공급되는 냉수를 가열하여 에너지의 효율을 증대시키고 폐열회수에 따른 비용을 절감하는 효과가 있는 것이다.

또한, 압축기에 전달되는 냉매를 완전 기화시켜 압축기의 효율저하및 조기 파손과 작동중의 소음발생을 억제토록 하는 효과가 있는 것이다.

본 고안은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 실용신안등록청구범위에 의해 제공되는 본 고안의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 고안이 다양하게 개량 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 극히 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.

Claims

열매체를 열교환시키기 위한 열교환기(240)와 열매의 압력과 온도를 강하시키기 위한 팽창밸브(340)및 상기 열매와 열교환시켜 폐수의 열을 회수하기 위한 증발기(120), 상기 증발기를 통과한 열매를 고온고압으로 압축시키기 위한 압축기(200)및 상기 압축기를 통과한 고온고압의 열매체를 열교환시켜기 위한 응축기(280)와 상기 응축기를 통과한 열매체를 열교환기에 유입시키기 위한 수액기(250)로서 이루어 지는 폐열회수장치에 있어서,

상기 열교환기(240)와 압축기(200)를 연결하는 유로(410)상에 액상의 유체를 회수하도록 유체회수수단(400)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 폐열 회수장치.
제1항에 있어서, 상기 유체회수수단(400)은, 상기 유로(410)의 관내에 돌출되도록 유체충돌판(420a)이 연결되는 유체이송관(420)과 상기 유체이송관(420)이 연결되는 유체저장탱크(450)및, 저장된 유체를 증발기(120)에 재공급하는 유체재공급관(460)으로서 이루어 지는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 폐열 회수장치.
제2항에 있어서, 상기 유체저장탱크(450)는, 압축기((200)를 통과하는 열매가 공급되는 열매공급관(430)과 열교환기(240) 후방의 유로(410) 상에 연결되는 가스배출관(440)이 각각 연결되고, 내측에 수위조절기가 설치되며, 저부에드레인관(470)이 연결되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 폐열 회수장치.
제2항에 있어서, 상기 유체충돌판(420a)은, 상기 유체이송관(420)의 상단에 연결되어 충돌되는 유체가 낙하되도록 하면서 유로(410)의 내측에 적어도 일부가 돌출되어 유체가 충돌되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 폐열 회수장치.