KR200396543Y1

KR200396543Y1 - 목욕탕용 히트펌프 장치

Info

Publication number: KR200396543Y1
Application number: KR20-2005-0020140U
Authority: KR
Inventors: 박세룡
Original assignee: 박세룡
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2005-09-22

Abstract

본 고안은 목욕탕용 히트펌프 장치에 있어서, 특히 폐수열 회수기를 이용한 제 1 온수공급라인과, 폐수탱크 및 열교환기를 이용한 제 2 온수공급라인을 설정하여 필요한 온수를 빠르게 온수공급탱크로 전달토록 하는 것을 특징으로 하는 목욕탕용 히트펌프 장치에 관한 것으로,

상기 욕탕으로부터 흘러나온 비교적 고열상태의 폐수를 통과시키고, 직수저장탱크로부터 비교적 저온상태의 냉수를 통과시켜 냉수의 온도를 높여 외부로 방출시키는 폐수열 회수기와; 상기 폐수열 회수기를 거친 폐수를 통과시키고, 내부에 설치된 증발기를 이용하여 다시한번 폐수에 남아있는 열기를 추출하는 폐수탱크와; 상기 폐수탱크로부터 발생된 열기를 압축기를 통하여 제공받고, 아울러 폐수열 회수기를 통한 직수를 순환펌프를 통해 제공받아 직수의 온도를 높이는 열교환기 장치부와; 상기 열교환 장치부에 의해 가열된 직수를 통과시키고, 사우나룸을 거친 폐스팀을 통과시켜 직수를 비교적 고온의 물로 만들어 욕탕에 제공하거나 온수저장탱크로 저장하는 폐스팀열 회수기를 포함하여 구성함이 특징이다.

Description

목욕탕용 히트펌프 장치{A Heat Pumping Unit for A Bathtub}

본 고안은 목욕탕용 히트펌프 장치에 관한 것으로, 특히 폐수열 회수기를 이용한 제 1 온수공급라인과, 폐수탱크 및 열교환기를 이용한 제 2 온수공급라인을 설정하여 필요한 온수를 빠르게 온수공급탱크로 전달토록 하는 것을 특징으로 하는 목욕탕용 히트펌프 장치에 관한 것이다.

일반적으로 대중 목욕탕에 사용되는 냉수는 직수공급탱크로부터 유입되는 상온수가 냉수공급라인을 통하여 냉탕이나 샤워기로 직접 공급되고, 온수의 경우에는 화석연료나 기타 전기 에너지를 사용하는 각종 보일러에 의하여 약 50도로 가열된 다음 온수저장탱크에 저장되었다가 필요시 온수공급라인을 통하여 목욕탕의 온탕이나 샤워기로 공급된다.

따라서, 입욕자는 스위치나 버튼을 조작하여 냉수와 온수를 적절한 온도로 혼합하여 목욕을 할 수 있게 된다.

상기와 같이 목욕탕의 온탕이나 냉탕 및 샤워기로 공급된 냉,온수는 서로 혼합된 상태로 사용하고 배수되며, 이와 같이 배수되는 목욕탕 폐수는 온수의 온도에 의하여 적어도 30℃ 이상의 열을 함유하고 있기 때문에 목욕탕 폐수에 함유된 열을 회수하지 않고 그대로 외부로 배출시키는 것은 에너지의 효율적인 사용측면에서 바람직한 것이 아니므로 폐수에 함유된 열을 회수하여 온수의 가열에 재사용하기 위한 각종 폐열 회수장치가 목욕탕 온수설비에 사용되고 있다.

상기와 같이 목욕탕의 온수설비에 사용되는 폐열 회수장치로서 현재 가장 대표적으로 적용되고 있는 것은, 압축기와 가열기(응축기) 및 팽창변과 증발기로 이루어지는 냉매식 열교환 시스템을 온수의 가열과 폐수의 열회수에 적용시킨 시스템이다.

상기 시스템은 압축기로부터 강려기로 유입된 고온고압의 냉매가스를 이용하여 온수를 가열시킨 다음 상기 온수를 온수저장탱크 내부로 유입시킴과 동시에 가열기로부터 팽창변을 거쳐 증발기로 유입된 냉매가스를 목욕탕으로부터 버려지는 폐수의 열로서 증발시켜 다시 압축기로 공급토록 한 것이다.

상기와 같은 종래의 목욕탕용 히트펌프 시스템은 폐수의 열을 회수하여 온수의 가열에 다시 사용함으로서 에너지의 효율적인 관리를 이루어낼 수 있고 석유나 가스와 같은 화석연료의 사용을 줄여 대기오염을 방지할 수 있도록 한 장점이 있다.

그러나, 가열기의 역할을 하는 응축기가 대용량의 온수저장탱크와 직접적으로 연결되어 온수저장탱크 내부의 온수를 요구하는 온도로 가열하는데 많은 시간이 소요됨으로서, 특히 대중목욕탕의 경우에 영업개시 시점에서 히트 펌프 시스템의 작동에 과도한 전기에너지가 소모되는 문제점이 있었다.

즉, 대중 목욕탕의 경우 입욕자가 즉시 목욕할 수 있도록 목욕탕의 영업개시 이전에 일정한 온도의 온수를 욕탕에 미리 받아 놓아야 하는데, 야간동안에는 히트펌프 시스템의 작동이 중지되어 온수탱크에 저장된 온수의 온도가 약 40℃ 정도로 낮아지게 되며, 이로 인하여 약 50 - 60℃ 온수를 욕탕으로 공급하기 위해서는 대용략의 온수탱크 내부에 저장된 물을 한꺼번에 가열시켜야 하므로, 히트펌프 시스템의 작동에 많은 전기 에너지가 소모될 뿐만 아니라 압축기의 작동에도 상당한 무리가 따르는 문제점이 있었다.

특히, 대중 목욕탕의 영업개시 이전에는 히트펌프 시스템이 증발원이 되는 폐수열 회수기로 방출되는 폐수가 없기 때문에 상기와 같은 히트펌프 시스템의 작동이 매우 어렵게 되고, 이로 인하여 대부분의 목욕탕에는 영업개시 이전에 필요한 온수를 별도의 보일로 가열시켜 사용하고 있으며, 이로 인하여 에너지 낭비가 심하게 발생할 뿐만 아니라 화석연료를 사용함으로서 대기오염을 유발시키는 문제점이 있는 것이다.

또한, 폐수가 방출되는 시점에 폐수열 회수기가 시간에 맞추어 히트펌프 시스템을 작동시킨다 하더라도 폐수의 열을 냉매의 증발에만 이용하고 방류시킴으로써, 폐수의 효과적인 열회수와 이로 인한 히트펌프 시스템의 효율적인 작동 측면에서 바람직하지 못한 현상을 유발시킨다.

또한, 히트펌프 시스템의 정상적인 작동중에도 목욕탕에서 사용되는 온수의 양에 따라 히트펌프 시스템에서 가열되어야할 온수의 양과 이에 동반하는 압축기의 작동을 적절하게 제어할 필요가 있는데, 기존의 히트펌프 시스템은 목욕탕에서 사용되는 온수의 양과는 무관하게 일정한 양의 온수를 지속적으로 가열시핌에 따라 히트펌프 시스템의 비효율적인 운전이 이루어졌을 뿐만 아니라, 이러한 히트펌프 시스템의 비효율적인 운전으로 인하여 압축기에 무리한 부하기 걸리게 될 경우에는 압축기가 빈번하게 파손되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 스팀 보일러의 열만을 활용하고 나머지는 폐수열을 활용하여 목욕탕 온수를 제공토록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 고안은 사용자가 적당한 조절에 의해서 목욕하기에 알맞는 온도를 선택토록 냉수 및 온수를 공급하는 욕탕과; 옥상등에 설치되며, 냉수를 남탕 또는 여탕과 그외 냉수가 필요한 지역에 차가운 냉수를 공급하는 직수저장탱크와; 남탕 또는 여탕등에 설치되는 사우나룸에 비교적 고온의 스팀을 제공하는 스팀보일러와; 상기 욕탕으로부터 흘러나온 비교적 고열상태의 폐수를 통과시키고, 직수저장탱크로부터 비교적 저온상태의 냉수를 통과시켜 냉수의 온도를 높여 온수저장탱크로 출력하는 폐수열 회수기와; 상기 폐수열 회수기를 거친 폐수를 통과시키고, 내부에 설치된 증발기를 이용하여 다시한번 폐수에 남아있는 열기를 추출하는 폐수탱크와; 상기 폐수탱크로부터 발생된 열기를 압축기를 통하여 제공받고, 아울러 폐수열 회수기를 통해 1차 가열된 직수를 순환펌프를 통해 제공받아 직수의 온도를 높이는 열교환기를 포함하는 열교환기 장치부와; 상기 열교환 장치부에 설치되며, 열교환기에 의해 가열된 직수를 통과시키고, 사우나룸을 거친 폐스팀을 통과시켜 직수를 비교적 고온의 물로 만들어 온수저장탱크로 공급하는 스팀열 회수기와; 상기 폐수열 회수기로부터 1차 가열된 직수를 공급받고, 이후 상기 열교환장치부로 가열된 직수를 순환하여 고온의 물을 공급받아 저장하는 온수저장탱크를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 스팀열 회수기는 적어도 2개 이상 순차로 다단 연결되며, 일측 사이드면을 통해 직수공급라인을 연결하고 측 사이드면을 통해 직수방출라인을 연결하며, 하우징 일측을 통해 폐스팀 유입라인을 연결하고 하우징 타측을 통해 폐스팀 출력라인을 연결하여 이루어진 것이 특징이다.

또한, 상기 폐수탱크의 하단부에는 에어를 상부로 분사할 수 있는 다수개의 홀이 형성된 에어노즐을 설치하고, 상기 에어노즐에 외부 에어를 공급하는 블로워를 연결하며, 그 위에는 에어의 제공으로 열기를 증발기로 출력토록 하는 보일러 연돌을 더 관통 설치하여 이루어진 것이 특징이다.

또한, 상기 에어노즐은 적어도 2개 이상 병렬로 연결된 것이 특징이다.

또한, 상기 폐수탱크의 출력라인은 에어컨 장치와 연결된 것이 특징이다.

본 고안의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 고안의 개념도로서, 도시한 바와 같이 증발기를 이용하여 24 - 34도(℃)에 이르는 폐수온으로부터 열을 공급받아 폐수의 온도를 5도로 낮추어 출력하고, 이 열기를 공급받아 응축기(열교환기)에서 교환하며, 아울러 스팀열 회수기를 거치도록 하여, 최초 8 - 12도(℃)의 직수를 75도(℃)로 출력토록 하는 것이다.

도 2는 본 고안의 열교환 장치부와 연결된 각종 장치들을 간략하게 도시한 것으로, 열교환장치부가 폐수저장탱크와 스팀보일러로부터 열기를 공급받아 75도의 온도로 물을 뎁혀 온수저장탱크로 공급하고, 5도로 떨어진 냉수를 에어컨 및 냉각장치로 제공하여 냉온수의 이용을 극대화하였다.

도 3은 본 고안의 개념을 구체화하여 나타낸 것으로, 남탕 및 여탕으로 이루어지는 욕탕의 출력온도가 34도(℃)일때 폐수열 회수기(17)를 통해 최초 열기를 흡수하고 이때 온도가 28도(℃) 정도이며, 이를 순환기를 이용하여 열교환기에 투입하고, 아울러 폐수탱크에 냉매 시스템을 가동하여 남아있는 열기를 추출하며, 이후 다시 스팀열 회수기를 통과시켜 75도(℃)의 물을 온수저장탱크로 전달한다.

도 4는 본 고안의 온수순환라인 구성도이고,

도 5는 본 고안의 열교환장치부 세부 구성도이며,

도 6은 본 고안의 폐수탱크 구성도이고,

도 7은 본 고안의 증발라인 평면도이며,

도 8은 본 고안의 에어노즐 평면도로서,

본 고안은 크게 욕탕(15)과, 사우나룸(110)과, 직수저장탱크(1)와, 스팀 보일러(100)와, 폐수열 회수기(17)와, 폐수탱크(19)와, 열교환장치부(12)로 이루어지며, 열교환 장치부(12)는 폐스팀열을 회수하기 위한 폐스팀열 회수기(35)를 포함하여 이루어진다.

상기 욕탕(15)은 목욕탕에 설치되는 것으로, 사용자가 적당한 조절에 의해서 목욕하기에 알맞는 온도를 선택토록 냉수 및 온수를 공급받아 사용하며, 통상 여탕과 남탕으로 나누어져 운영되고 있다.

상기 직수저장탱크(1)는 지하수와 관을 통해 연결되어 지하수를 끌어올려 저장하거나 또는 옥상등에 설치되어 외부로부터 물을 공급받아 저장하며, 비교적 저온의 냉수를 남탕 또는 여탕과 그외 필요한 지역에 보내 차가운 냉수를 공급한다.

상기 스팀 보일러(100)는 남탕 또는 여탕등에 설치되는 사우나룸에 135도 정도의 비교적 고온의 스팀을 제공하며, 필요에 따라서 룸에 다양한 재료를 추가 투입하여 고온의 사우나를 즐길 수 있도록 한다.

상기 폐수열 회수기(17)는 상기 욕탕으로부터 흘러나온 비교적 고열상태의 폐수를 제 1 폐수배출관(16)을 이용하여 통과시키고, 또한 직수저장탱크(1)로부터 비교적 저온상태의 냉수를 통과시켜 냉수의 온도를 높여 외부로 방출시키는 역할을 하며, 통과된 직수는 온수저장탱크(6)로 이송하여 욕탕에서 곧바로 사용할 수 있도록 한다. 바람직하게는 배출관을 나선형관으로 제작하여 보다 많은 면적이 직수와 접면되도록 한다.

상기 폐수 탱크(19)는 상기 폐수열 회수기(17)를 거친 폐수를 제 2 페수배출관(18)을 이용하여 통과시키고, 내부에 설치된 증발기(45)를 이용하여 다시한번 폐수에 남아있는 열기를 추출하여 폐수의 열기를 완전히 흡수하도록 하는 역할을 한다. 도면에서 미설명부호 47은 폐수탱크(19) 내부로 연결되는 방류관을 나타내고 있고, 46은 폐수탱크(19)로부터 외부로 출력되는 배출관을 나타내고 있으며, 50은 맨홀뚜껑이다.

상기 열교환 장치부(12)는 상기 폐수 탱크(19)로 부터 발생된 열기를 액열기 (31) 및 압축기를 통하여 제공받고, 아울러 폐수열 회수기(17)를 통한 직수를 순환펌프(9)를 통해 제공받아 폐수탱크로(19)부터 전달받은 열기를 물유입관(23)을 통해 전달되는 직수에 접촉시켜 직수의 온도를 높이는 역할을 한다.

즉, 상기 폐수탱크(19)의 내부에는 증발기(45)와 같은 냉매배관에 의하여 형성되는 각종 열교환구조를 구비하고 있으므로, 압축기(26)로부터 토출된 고온고압의 냉매가스를 유불리(25)를 통해 열교환기(24)로 유입시킴과 동시에 그 내부에 저장된 급수가 냉매와의 열교환을 통하여 온수로 가열되며, 이와 같이 급수의 가열에 사용되어 응축된 냉매를 수액기(30)와 팽창밸브(48)를 거쳐 폐수 탱크(19)로 유입시키게 되면, 상기 냉매가 폐수탱크(19)에 저장된 폐수의 열을 회수하여 증발된 상태로 액열기(31)를 거쳐 압축기(26)로 재유입됨으로서 폐수의 폐열을 온수의 가열에 재사용할 수 있도록 이루어져 있다.

상기에서 미설명부호 32는 증발기로 연결되는 증발라인이고, 33은 증발기로부터 액열기로 연결된 회수라인이며, 28은 압축기 유입라인이고, 27은 압축기 토출라인이며, 29는 수액기로 향하는 응축라인이다.

상기 폐스팀열 회수기(17)는 상기 열교환 장치부(12)에 의해 가열된 직수를 관을 통해 통과시키고, 사우나룸(110)을 거친 폐스팀을 통과시켜 폐스팀이 직수연결관에 접촉토록 함으로서 직수를 비교적 고온의 물로 만들어 욕탕에 제공하거나 온수저장탱크로 저장하는 역할을 한다.

한편, 폐수 탱크(19)에는 상술한 바와 같이 증발기(45)가 설치되고, 상기 증발기(45)에 저온저압의 액체를 통과시키기 위한 팽창밸브(48)가 설치되며, 상기 열교환 장치부(12)는 폐수 탱크(19)로부터 열기를 흡수하기 위해 회수라인 및 증발라인을 연결하는 액열기(31)와, 수액기(30)와, 압축기(26)와, 유불리(25)와, 열교환기(24)를 포함하여 이루어지는바, 폐수탱크(19)와 열교환기(24)의 열교환 사이클은 폐수탱크(19)에 존재하는 증발기(45) 및 팽창밸브(48), 열교환 장치부(12)에 존재하는 압축기(26), 열교환기(24), 수액기(30)가 설치되어 폐수탱크(19)를 관통하는 폐수의 남아있는 열기를 증발기로 회수하여 열교환 장치부(12)를 관통하는 직수라인에 투입시키게 된다.

또한, 상기 열교환 장치부(12)에는 스팀열을 회수하기 위한 스팀열 회수기(35)가 장착되는바, 상기 스팀열 회수기(35)는 사우나룸(110)을 거친 스팀이 내부를 관통하도록 하고, 폐수로부터 열기를 흡수한 직수가 역시 내부를 관통하도록 하여 스팀에 남아 있는 열기를 재흡수한 직수를 고온으로 가열하여 비교적 고온의 온수를 온수저장탱크(6) 또는 욕탕(15)에 직접 공급하게 된다.

이를 위해 스팀열 회수기(35)에는 응축스팀유입라인(37)과 응축폐수라인(38)이 몸체에 각각 연결되고, 또한 좌우면을 통해 온수유입라인(34)과 출력라인(36)이 각각 연결되어 있으며, 보다 효율적인 스팀열 회수를 위해 다수개가 다단 연결되어 있다.

상기, 폐수 탱크(19) 내부에는 증발기(45)가 상부에 설치되고 그 아래로는 보일러 연돌(42)이 설치되며, 그 아래에는 에어노즐(44)이 설치된다.

상기 보일러 연돌(42)은 스팀보일러(100)의 출력관을 지칭하는 것으로 스팀보일러(100)의 열기가 통과되며, 이때 블로워(43)를 이용하여 에어노즐(44)을 통해 에어를 분사함으로서 스팀보일러(100)의 열기가 증발기(45)를 통해 전달됨으로서 폐수탱크(19)를 관통하는 폐수의 열기를 보다 잘 흡수할 수 있도록 한다.

즉, 에어노즐(44)에 외부공기를 제공하여 보일러 연돌(42)에서 발생하는 열기를 상부로 발산시키며, 상기 열이 증발기(45)에 전달되어 폐수의 열을 잘 회수할 수 있도록 한 것이다. 미설명부호 41은 연돌을 통해 빠져나가는 연소공기를 강제로 배출하기 위한 송풍기이다.

본 고안의 구성을 정리해보면, 두가지의 열 회수라인으로 구성되어 있다.

첫번째 회수라인은 직수저장탱크(1)와 폐수열회수기(17) 및 온수 탱크(6)를 연결하여 폐수열 회수기(17)로부터 열을 제공받는 라인이다.

두번째 회수라인은 폐수탱크(19)와 열교환장치부(12) 및 온수 탱크(6)를 연결하여 폐수 탱크(19) 및 스팀보일러(100)로부터 열을 제공받는 라인이다.

부가장치로서, 온수저장탱크 하단측 부분에 일방향으로만 유체를 이송시키는 책밸브(10)를 구비하는 한쌍의 순환펌프(9)에 의하여 열교환 장치부(12)의 열교환기(24)와 연결되어 있다.

특히, 두번째 회수라인은 폐수탱크(19) 내부에 증발기(45)를 형성토록 하는 1차열과, 스팀보일러(100)가 고열의 열을 정해진 장소에 발열하고 응축라인으로 되돌아와 응축수에 도달직전 관내부에 온도 125 - 135℃의 응축 스팀열을 이용하여 히트펌프 1차 55℃의 상승열 2차 스팀열을 이용하여 75℃의 고온으로 형성하도록 하므로서, 목욕탕 영업개시 시점에서 발생하는 과도한 연료낭비를 방지하고 보다 단시간내에 요구되는 온도의 온수를 목욕탕으로 공급시킬 수 있도록 하며, 목욕탕으로부터 버려지는 폐수열과 스팀열을 효과적으로 해수함과 동시에 연돌(42)을 이용하여 폐수탱크(19)의 온도를 상승하여 열교환 장치부(12)의 압축기(26)에 걸리는 부하를 최소화시켜 열교환 장치부(12)의 원활한 작동을 동시에 이루어낼 수 있도록 한다.

이하에서 본 고안을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 고안은 목욕탕을 사용하기 위한 필수구성요소로써 가열되지 않은 직수를 공급하기 위한 직수저장탱크(1)와, 온수를 임시저장하여 욕탕으로 공급하기 위한 온수저장탱크(6)와, 상기 온수저장탱크(6)로부터 물을 제공받아 사용자에게 공급하는 욕탕(15) 및, 욕탕(15)으로부터 버려지는 폐수를 배출하는 폐수 배출라인(16, 18)이 설치되어 있다.

상기와 같은 구성요소들은 모든 목욕탕에 필수적으로 구성되어 있는 것들로서 본 고안에서도 당연히 상기 구성요소들을 포함하고 있다.

그리고, 상기 장치이외에 본 고안에 의한 목욕탕용 히트펌프 및 스팀열 회수 시스템은 직수저장탱크(1)로부터 폐수열 회수기(17) 및 온수저장탱크(6)를 거쳐 목욕탕(15)으로 온수를 공급하는 온수공급라인과, 상기 온수공급라인을 통하여 온수를 공급함과 동시에 폐수탱크(19)를 통하여 폐수의 열을 회수하는 열교환 장치부(12)가 설치되며, 열교환 장치부(12)의 내부에는 온수 공급라인과 폐수 배출 라인으로 각각 연결되는 열교환기가 냉매 배관에 의하여 압축기와 연결되고 스팀열 회수기(35)가 병합설치되어 상기 직수저장탱크(1)와 온수저장탱크(6)를 연결 설치되어 이루어진다.

상기 직수저장탱크(1)와 온수저장탱크(6)를 연결하는 직수공급라인에는 열교환 장치부(12)의 흐름을 원활하게 하기 위해 장금장치(5)를 사이에 두고 연결되는 분기관(3)과 회수관(4)에 의하여 상기 폐수열 회수기(17)에 연결설치되며, 상기 열교환 장치부(12)의 열교환기(24)의 입력측에서는 책밸브(10)를 구비하는 제 1, 2 순환펌프(9)가 병렬식으로 실치된 보조급수관(11)에 연결되고, 상기 보조급수관(11)의 타관이 상기 회수관(4)측의 온수공급라인과 연결설치되며, 상기 폐수열 회수기(17)로부터 연장된 폐수배출라인(18)에는 폐수탱크(19)가 설치된다.

그리고, 상술한 바와 같이 상기 열교환 장치부(12)의 열교환기(24)로부터 연장되는 냉매의 증발라인이 폐수탱크(19)의 내부에서 증발기(45)를 형성하고, 상기 증발기(45)로부터 연장되는 냉매의 회수라인이 폐수탱크(19) 하단부에 설치되는 연돌(42)의 열을 이용하여 상승된 냉매회수라인이 압축기(26)에 연결되어 있다.

이하에서 본 고안의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저 직수공급탱크(1)로부터 직수를 공급하게 되면, 직접공급중지 장금장치(5)에 의해 분기관(3)으로 직수를 출력하고, 상기 직수는 폐수열 회수기(17)를 통해 폐열로부터 열을 공급받아 뎁혀지며, 뎁혀진 직수는 회수관(4)을 통해 반송되고, 온수저장탱크(6)로 이동하여 남탕 또는 여탕으로 구성된 욕탕(15)으로 온수를 공급할 수 있게 해준준다. 참고로 상기 직접공급 중지 잠금장치(5)는 비상시에 직수를 곧바로 온수저장탱크(6)로 공급하기 위한 것이며, 평상시에는 잠금상태를 유지한다.

그리고, 솔레노이드 밸브(7)를 이용하여 비교적 저온의 온수를 저온 유입관(8)을 이용하여 순환모터(9), 책밸브(10), 보조공급관(11)을 통해 열교환 장치부(12)를 지나 고온공급관(13)을 통해 다시 온수탱크(6)로 순환시키도록 한다.

그리고, 온수공급관(14)을 통해 목욕탕(11)에서 쓰는 물을 제 1 폐수배출관(16)을 통해 폐수열 회수기(17)를 거치도록 하고, 제 2 폐수 배출관(18)을 통해 폐수탱크(19)가 설치되어 욕탕에서 사용한 물은 상기 제 1 폐수 배출관(16)과, 폐수열 회수기(17)와, 제 2 폐수 배출관(18)과, 폐수탱크(19)를 통해 외부로 배출되며, 폐수 방류관(20)을 통해 최종 출력 폐수는 약 5도 정도이며 에어컨 시스템에 연결되어 에어컨 냉매로 사용될 수 있도록 한다.

상기 온수저장탱크(6)는 대중목욕탕에 일반적으로 적용되는 60 내지 100드럼 분량 저장용량의 탱크를 사용하고 있고 평소의 히트펌프는 폐수발생이 없을시 사용이 힘들지만, 본 고안은 폐수탱크(19) 하단부에 에어노즐(44)을 설치하고 상층에는 보일러 연돌(42)을 설치하여 스팀 보일러(100)나 열교환 장치부(12)가 작동하면 즉시 가동할 수 있게 설계되어 증발기(45)의 열을 즉시 전달하여 열교환 장치부(12)를 가동하고 스팀 회수기(35)를 회수하여 유체 에너지를 최소화한다.

그리고, 열교환 장치부(12)에 유입되는 직수저장탱크(1)의 물만이 유입되고, 온수저장탱크(6) 하단부위에서 열교환 장치부(12)로 유입될 수 있게 전기장치가 되어 있고 각각 라인의 유입을 위해 순환펌프(9)가 설치되어 마음대로 온도 조절하는 조절제어장치가 되어 있어 유량도 마음대로 조절할 수 있다.

이를 순서대로 나열해 보면 직수저장탱크(1)에서 냉수 공급관(2)을 통하여 분기관(3)으로 유입하게 하고 글로우 밸브(5)를 잠그고 폐수열 회수기(17)를 통해 열회수된 물을 회수관(4)으로 보내어 온수저장탱크(6)로 보냄과 동시에 솔레노이드 밸브(7)를 이용하여 저온유입관(8)을 동시에 순환모터를 통한 체크밸브(10), 보조공급관(11)을 통하여 보일러 장치(12)에 유입하고 냉매증발라인(21)을 통하여 폐수열(19)을 회수하고 열회수라인(22)을 통한 열매체와 응축수 라인(37) 유입과 응축폐수라인(38)을 거친 온수유입라인(34)을 통하여 스팀열 회수기(35)를 통한 2차 고온온수 공급관(36)을 지나며, 고온 공급관(13)을 통해 온수저장탱크(6)를 통해 온수공급관(14)을 통해 목욕탕(15)을 사용할 수 있다.

그리고, 폐수탱크(19)에는 상기 열교환 장치부(12)의 열교환기(26)로부터 연장되는 냉매의 증발라인(32)과 연통된 증발기(45)를 형성하고, 이 증발기(45)로부터 연장되는 냉매의 회수라인(33)이 열교환 장치부(12)의 내부에 설치되어, 스팀열 회수기(35)에 연결하여 고온의 열을 회수한다.

상술한 바와 같이 본 고안은 폐수열 회수기를 이용하여 1차로 폐수열을 회수하고, 이후 폐수탱크에 남아 있는 열기를 냉매 시스템에 의하여 회수하며, 아울러 스팀열 회수기를 이용하여 스팀열을 회수토록 함으로서 열교환 시스템을 극대화하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 고안의 개념도.

도 2는 본 고안의 열교환 장치부와 연결된 각종 장치 구성도.

도 3은 본 고안의 개념을 구체화하여 나타낸 도면.

도 4는 본 고안의 온수순환라인 구성도.

도 5는 본 고안의 열교환장치부 세부 구성도.

도 6은 본 고안의 폐수탱크 구성도.

도 7은 본 고안의 증발라인 평면도.

도 8은 본 고안의 에어노즐 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 직수공급탱크

2: 냉수공급관

3: 분기관

4: 회수관

5: 차단밸브

6: 온수저장탱크

7: 솔레노이드밸브

8: 저온유입관

9: 순환모터

10: 책밸브

11: 보조공급관

12: 열교환장치부

13: 고온공급관

14: 온수공급관

15: 욕탕

16: 제 1 폐수배출관

17: 폐수열 회수기

18: 제 2 폐수배출관

19: 폐수탱크

20: 폐수방류관

21: 냉매증발라인

22: 열회수라인

23: 물 유입관

24: 열교환기

25: 유불리

26: 압축기

27: 토출라인

28: 유입라인

29: 응축라인

30: 수액기

31: 열액기

32: 증발라인

33: 회수라인

34: 온수유입라인

35: 스팀열회수기

36: 고온온수공급라인

37: 응축스팀유입라인

38: 응축폐수라인

41: 송풍기

42: 보일러 연돌

43: 블로워

44: 에어노즐

45: 증발기

46: 배출관

47: 방류관

48: 팽창밸브

Claims

사용자가 적당한 조절에 의해서 목욕하기에 알맞는 온도를 선택토록 냉수 및 온수를 공급하는 욕탕과;

옥상등에 설치되며, 냉수를 남탕 또는 여탕과 그외 냉수가 필요한 지역에 차가운 냉수를 공급하는 직수저장탱크와;

남탕 또는 여탕등에 설치되는 사우나룸에 비교적 고온의 스팀을 제공하는 스팀보일러와;

상기 욕탕으로부터 흘러나온 비교적 고열상태의 폐수를 통과시키고, 직수저장탱크로부터 비교적 저온상태의 냉수를 통과시켜 냉수의 온도를 높여 온수저장탱크로 출력하는 폐수열 회수기와;

상기 폐수열 회수기를 거친 폐수를 통과시키고, 내부에 설치된 증발기를 이용하여 다시한번 폐수에 남아있는 열기를 추출하는 폐수탱크와;

상기 폐수탱크로 부터 발생된 열기를 압축기를 통하여 제공받고, 아울러 폐수열 회수기를 통해 1차 가열된 직수를 순환펌프를 통해 제공받아 직수의 온도를 높이는 열교환기를 포함하는 열교환기 장치부와;

상기 열교환 장치부에 설치되며, 열교환기에 의해 가열된 직수를 통과시키고, 사우나룸을 거친 폐스팀을 통과시켜 직수를 비교적 고온의 물로 만들어 온수저장탱크로 공급하는 스팀열 회수기와;

상기 폐수열 회수기로부터 1차 가열된 직수를 공급받고, 이후 상기 열교환장치부로 가열된 직수를 순환하여 고온의 물을 공급받아 저장하는 온수저장탱크를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 목욕탕용 히트펌프 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 스팀열 회수기는 적어도 2개 이상 순차로 다단 연결되며, 일측 사이드면을 통해 직수공급라인을 연결하고측 사이드면을 통해 직수방출라인을 연결하며, 하우징 일측을 통해 폐스팀 유입라인을 연결하고 하우징 타측을 통해 폐스팀 출력라인을 연결하여 이루어진 것을 특징으로 하는 목욕탕용 히트펌프 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 폐수탱크는 하단부에 에어를 상부로 분사할 수 있는 다수개의 홀이 형성된 에어노즐을 설치하고, 상기 에어노즐에 외부 에어를 공급하는 블로워를 연결하며, 에어노즐 상부에는 몸체의 열기를 증발기로 출력토록 하는 보일러 연돌을 더 관통 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 목욕탕용 히트펌프 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 에어노즐은 적어도 2개 이상 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 목욕탕용 히트펌프 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 폐수탱크의 출력라인은 에어컨 장치와 연결된 것을 특징으로 하는 목욕탕 히트펌프 장치.