KR20040066578A - 폐열 회수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수열의 열을 회수하는 열교환 방식의 폐열 회수장치로서, 특히 폐열의 회수효율이 효과적으로 이루어지는 구조를 구비하면서, 또한 폐열 회수기의 청소가 용이하도록 하여 열교환 효율을 향상하고 유지관리가 용이하도록 구성된다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 회수기 탱크내에 다수의 시수 유로관이 하나로 묶여 형성되는 S자형상의 열교환관이 서로 연결되어 다단으로 형성되며, 각 열교환관 사이에는 순환유도판이 설치되어 폐수통로를 구성하며, 상기 순환유도판은 탱크 외부의 고압수관과 연결되어 고압수가 순환유도판에 형성된 노즐을 통해 열교환관 표면에 분사되도록 구성되고, 뜨거운 폐수가 탱크 상부에서 하부로 흐르고 시수는 탱크 하부에서 상부로 흐르도록 하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성의 본 발명은 열교환관의 청소가 용이하여 유지보수가 편리하며 또한 열교환 효율을 일정하게 유지할 수 있어 다른 열교환기보다 더 경제적이고 장기간 사용이 가능하다.

Description

폐열 회수기{Heat exchanger for wasted heat}

본 발명은 목욕탕, 공장, 수영장 등에서 버려지는 폐수의 열을 회수하는 열교환 방식의 폐열 회수장치에 관한 것으로, 폐열의 회수효율이 효과적으로 이루어지는 구조를 구비하면서, 또한 폐열 회수기의 청소가 용이하도록 하여 열교환 효율을 향상하고 유지관리가 용이하도록 구성된다.

일반적으로 목욕탕, 수영장, 양어장 등과 같이 다량의 온수를 사용하는 곳에서 버려지는 폐수의 열을 재활용하기 위한 폐열 회수장치는 도1과 같이 수조내에 냉수가 통과하는 열교환관(1)을 설치하고 수조내에는 목욕탕 등에서 방류되는 고온의 폐수(2)를 유입시켜서 열교환관과 폐수간에 열전달이 일어나도록 하여 열교환관 (1)내의 냉수(3)가 가열되도록 한다.

그러나 종래의 폐열 회수장치는 폐수에 포함된 이물질이나 쓰레기가 유입되는 경우가 있어서 폐수를 수조내로 유입하기 전에 필터로 걸러주어 이물질로 인한 탱크나 유로의 막힘을 방지하였다. 그러나 이러한 필터장치에도 불구하고 장시간 사용시 열교환관 겉표면에 미세 이물질들이 달라붙거나 슬러지가 형성되어 열전달이 원활히 발생되기가 곤란하였다.

따라서, 종래에는 수조내부의 청소가 용이하도록 수조에 뚜껑이나 청소용 구멍을 형성하여 외부에서 브러시 등을 이용하여 이물질을 제거하도록 하였다. 그러나 도관이나 열교환관 등은 열전달 표면적을 증가시키기 위하여 나선형이나 복잡한 형상을 가지고 있어서 외부에서 물리적으로 청소하는 것은 곤란한 경우가 많았다.

본 발명은 상술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 열교환관의 청소가 용이하여 유지보수가 편리한 폐열 회수기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있으며, 또한 폐열의 열회수 효율이 효과적으로 이루어지는 구조의 폐열 회수기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 회수기 탱크내에 다수의 시수 유로관이 하나로 묶여 형성되는 S자형상의 열교환관이 서로 연결되어 다단으로 형성되며, 각 열교환관 사이에는 순환유도판이 설치되어 폐수통로를 구성하며, 상기 순환유도판은 탱크 외부의 고압수관과 연결되고 상기 순환유도판 상하부에 다수의 노즐이 형성되어 고압수가 순환유도판에 형성된 노즐을 통해 열교환관 표면에 분사되며, 뜨거운 폐수가 탱크 상부에서 상기 폐수통로를 통하여 하부로 흐르고 시수는 탱크 하부에서 상기 시수 유로관을 통하여 상부로 흐르도록 하는 것을 특징으로 한다.

도1은 종래의 열교환기를 나타내는 도면

도2는 본 발명에 따른 폐열 회수기의 외부 사시도

도3은 본 발명에 따른 폐열 회수기의 분리 사시도

도4는 본 발명에 따른 순환유도판과 고압수관의 연결구조의 도면

도5는 본 발명에 따른 열교환관과 시수 유입구 연결구조의 도면

도6은 본 발명에 따른 열교환관과 시수 유출입구의 연결구조의 도면

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100: 폐열 회수기 110: 회수기 탱크 120: 폐수 유입구

130: 폐수 유출구 140: 탱크점검구 150: 시수 유입구

160: 시수 유출구 170: 탱크 플랜지 180: 조립판

200: 순환유도판 210: 노즐 220: 상부 고압수로

230: 하부 고압수로 300: 고압수 유입관 310: 분배연결관

320: 조절밸브 330: 고압수 분기관 400: 열교환관

410: 시수 유로관 420: 시수 연결부 430: 유량조절장치

이하에서는, 본 발명을 적용한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 폐열 회수기의 전반적인 외부 구조를 도시하고 있고, 도3은 본 발명에 따른 폐열 회수기의 전반적인 내부 구조를 나타내고 있으며, 도4는 본 발명에 따른 순환유도판과 고압수관 연결구조를 예시하고 있고, 도5는 본 발명에 따른 열교환관과 시수 유입구 연결구조를 보여주고 있다.

도2와 도3에 예시된 바와 같이, 폐열 회수기(100)는 폐열 회수기 탱크(110)내에 다수의 시수 유로관(410)이 하나로 묶여 형성되는 S자형상의 열교환관(400)이 서로 연결되어 다단으로 형성되며, 열교환관(400)사이에는 순환유도판(200)이 설치되어 폐수통로가 형성되며, 상기 순환유도판(200)은 상기 회수기 탱크(110) 외부의 고압수 유입관(300)과 연결되고 상기 순환유도판(200)의 상하부에 다수의 노즐 (210)이 형성되어 고압수가 순환유도판(200)에 형성된 노즐을 통해 열교환관(400) 표면에 분사되며, 상기 회수기 탱크(110) 측면부에는 다수의 탱크점검구(140)가 구비되고, 시수의 유출입구(150,160)가 상기 탱크의 일측 상하부에 형성되고 폐수 유출입구(120,130)는 상기 탱크의 타측 상하부에 형성되어 뜨거운 폐수가 상기 탱크 상부에서 하부로 흐르고 시수는 상기 탱크 하부에서 상부로 흐르도록 하는 것을 특징으로 한다.

열교환관(400)은 도3에 예시된 바와 같이 다수의 시수 유로관(410)이 S자형상으로 성형되어 용접결합된 것으로, 열교환관(400)의 표면은 열교환 효율을 증가시키면서도 겉표면의 청소를 용이하게 하기 위하여 판형구조를 취한다. 열교환관 (400)의 표면 형상은 청소가 용이한 한도내에서 열전달 면적이 증가하도록 열교환핀을 추가로 부착할 수도 있다.

그리고 상기 순환유도판(200)과 열교환관(400)은 회수기 탱크(110) 몸체와 약간의 공간을 두어 조립을 원활하게 하고, 또한 청소후 찌꺼기의 배출이 용이하도록 설계한다.

상기 회수기 탱크(110)의 측면부에는 다수의 탱크점검구(140)를 형성하여 필요시에 육안으로 탱크내부를 확인하고, 또한 외부에서 고압수나 기타 청소도구로 청소가 가능하도록 한다.

탱크점검구(140)는 필요에 따라 탱크의 모든 측면부나 상하부에 설치할 수도 있다. 그리고 시수의 유출입구(150,160)와 폐수의 유출입구(120,130)에는 온도센서 (미도시)를 장착하여 폐열 회수기의 작동상태를 점검하도록 한다.

도3과 도4에 예시된 판형상의 순환유도판(200)은 S자형상의 열교환관(400) 사이사이에 설치되어 폐수가 탱크내를 지그재그로 순환토록 하여 가능한 많은 열을 열교환관의 시수에 전달되도록 한다.

순환유도판(200)은 직사각형의 중공 박스구조로 일측이 개방되어 상하부 고압수로(220,230)가 형성되고, 순환유도판(200)의 상하부에 다수의 노즐(210)이 일정간격으로 형성된다.

상기 순환유도판(200)은 도4의 도시와 같이 일측 개방부가 조립판(180)에 용접되고 상기 일측 개방부에 대응되는 위치에 사각채널(340)이 상기 조립판(180)에 용접연결되어 상기 조립판(180)에 순환유도판(200)과 사각채널(340)이 모두 결합된다.

상기 조립판(180)은 회수기 탱크의 일측에 형성된 탱크 플랜지(170)에 나사체결되어 회수기 탱크(110)와 조립된다.

도4에 예시된 순환유도판(200)과 고압수 유입관(300)의 연결구조를 살펴보면, 고압수 유입관(300)이 다수의 고압수 분기관(330)을 구비하는 분배연결관(310)과 플랜지 연결되고, 각 고압수 분기관(330)은 직사각형의 중공 박스구조로 조립판 (180)과 연결되는 일측이 개방된 사각채널(340)과 연결되며, 상기 조립판(180)은 상기 사각채널(340)이 연결되는 위치에 개구가 형성되어 고압수 유로가 형성되도록 하며, 사각채널(340)이 연결된 조립판(180)의 타측에 순환유도판(200)의 상하부 고압수로(220,230)가 형성되는 일측 개방부가 접합된다.

또한 고압수 분기관(330)에는 유입되는 고압수 유량을 각 순환유도판별로 조절하도록 조절밸브(320)가 설치된다.

직사각형의 중공 박스구조인 순환유도판(200)이 고압으로 인하여 변형되거나 자체하중으로 인하여 변형되는 것을 막기 위하여 도4의 도시와 같이 상기 순환유도판(200)의 내부에는 보강판(240)이 일정간격으로 삽입되고, 연결지지부(250)가 순환유도판(200)의 일측 개방부의 타측에 형성되어 회수기 탱크(110)에 관통지지되며 상기 연결지지부(250)에는 나사부가 형성되어 회수기 탱크(110) 몸체와 너트(260)로 고정된다.

도5 및 도6은 열교환관(400)의 구조에 대한 것으로, 다수의 시수 유로관 (410)이 하나로 묶여 형성되는 열교환관(400)은 시수 유출입구(150,160)와 중공 박스형의 시수 연결부(420)로 연결된다. 시수 유입구(150)측의 시수 연결부(420) 내부에는 유량조절장치(430)가 설치되어 시수가 열교환관(400) 전체에 고르게 분포되도록 한다.

유량조절장치(430)는 판형부재(440)로 시수 연결부의 상부판에 힌지연결되고, 판형부재(440)의 하부는 상부보다 중량을 크게 하여 자중에 의하여 힌지축 (450)을 중심으로 아래방향으로 처지게 설치된다. 유량조절장치(430)의 판형부재 (440)는 그 높이가 시수 연결부(420)의 높이보다 크게 형성되어 설치시에 수직선에 대하여 약간 경사지도록 한다.

다음에는 본 발명의 작동과정을 상세히 설명하도록 한다.

도2에 도시된 바와 같이, 탱크 상부에는 폐수 유입구(120)를 통하여 폐수가 회수기 탱크(110)내로 유입되어 순환유도판(200)에 의하여 형성된 폐수 통로를 따라 탱크 하부로 흐르면서 폐수의 열을 열교환관(400)으로 전달한다.

시수는 시수 유입구(150)를 통하여 탱크 하부에서 유입되어 S자형상의 열교환관(400)을 따라 유동하며, 폐수로부터 열을 전달받아 가열된 시수는 탱크 상부의 시수 유출구(160)를 통하여 유출된다.

추가 가열이 필요없는 경우에 유출된 시수는 미도시된 임시 저장수조에 저장되어 필요시에 사용되며, 추가 가열이 필요한 경우에는 온수보일러로 보내지도록 한다.

유입되는 시수는 시수 유입구(150)측의 유량조절장치(430)에 의하여 시수가 열교환관(400) 전체에 고르게 분포되도록 한다. 유량조절장치(430)는 밸브역할을 하는 판형부재(440)의 중량으로 인하여 시수 연결부(420)의 유로를 폐쇄하다가 시수로 인한 유압으로 힌지축(450)을 중심으로 회전하여 유로를 열게 된다. 이 과정에서 판형부재(440)는 시수가 시수 연결부(420)의 폭방향으로 고루 분포되도록 하는 작용을 한다.

폐열 회수기 작동중에 시수 유출입구에 설치된 온도센서를 통하여 시수의 유출입 온도를 감지하여 열회수가 적절히 이루어지는지 파악하고, 만일 설계치보다 열회수 효율이 떨어지면 이물질이 열교환관 표면에 누적된 것으로 판단하고 이를 청소하도록 한다.

목욕탕이나 기타 보일러 설비는 통상적으로 고압수가 사용되므로 고압 발생을 위한 별도의 펌프가 필요없는 경우가 많으나, 이런 경우가 아니라면 별도의 펌프를 기존의 보일러 설비와 본 발명의 폐열 회수기 사이에 설치한다.

순환유도판(200)내에 고압수를 유입하기 위하여 각 조절밸브(320)를 열어 고압수가 각 순환유도판에 유입되도록 하고, 필요에 따라 각 사각채널(340)마다 별도의 압력계를 설치하고 각 조절밸브(320)의 열림 정도를 달리하여 각 순환유도판(200)별로 적절한 압력을 유지하도록 할 수 있다.

순환유도판(200) 내부의 중공형상 부위는 고압수가 유동하는 유로를 형성하고 이 유로를 통하여 유입된 고압수는 순환유도판(200)의 상하부에 형성된 노즐 (210)을 통하여 열교환관 표면으로 분사된다.

고압수에 의하여 열교환관(400) 표면에 형성된 찌꺼기는 제거되어 열교환관 (400)과 탱크 몸체사이의 공간으로 배출되어 폐수를 따라 탱크 외부로 배출되고, 필요하다면 별도의 이물질 배출구를 구비하여 탱크 외부로 배출할 수도 있다.

만일 이러한 방법으로도 열교환관의 찌꺼기가 만족할 만큼 제거되지 않는다면 보조적으로 탱크 측면부의 탱크점검구(140)를 통하여 외부에서 고압호스로 고압수를 직접 열교환관의 표면에 분사하여 청소하거나, 혹은 기타 청소도구로도 청소가 가능하다.

본 발명의 폐열 회수기를 장기간 사용하여 내부 부품의 교환이나 폐열 회수기의 내부청소의 필요성이 있을 경우에는, 상기 조립판(180)과 회수기 탱크의 일측에 형성된 탱크 플랜지(170)간의 나사체결을 풀고 상기 회수기 탱크(110)와 상기 순환유도판(200)의 연결지지부(250)간의 나사체결을 풀어 전체 순환유도판(200)을 회수기 탱크(110)로부터 분리하여 내부 부품을 교환하거나 상기 탱크내부를 청소할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예로는 시수 대신에 관로 부식을 줄이는 다른 열전달 유체나 비열용량이 큰 열매체유를 사용할 수도 있다. 또한 냉매를 본 발명의 시수 대신 사용하여 본 발명의 폐열 회수기가 냉동시스템의 증발기를 대체하여 별도의 에너지 소비없이 냉매를 증발시킬 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 열교환관의 청소가 용이하여 유지보수가 편리하며, 또한 열교환 효율을 일정하게 유지할 수 있으며, 조립형이므로 내부수리가 가능하여 다른 열교환기보다 더 경제적이고 장기간 사용이 가능한 효과를 제공한다.

Claims (5)

1. 폐열 회수기 탱크(110)와 상기 탱크내에 다수의 시수 유로관(410)이 하나로 묶여 형성되는 S자형상의 열교환관(400)이 서로 연결되어 다단으로 형성되며, 각 열교환관(400)사이에는 순환유도판(200)이 설치되어 폐수통로가 형성되며, 상기 순환유도판(200)은 상기 회수기 탱크(110) 외부의 고압수 유입관(300)과 연결되고 상기 순환유도판(200) 상하부에 다수의 노즐(210)이 형성되어 고압수가 상기 노즐 (210)을 통해 열교환관(400)의 표면에 분사되며, 상기 회수기 탱크(110)의 측면부에는 다수의 탱크점검구(140)가 구비되고, 시수의 유출입구(150,160)가 상기 탱크의 상하부에 형성되고 폐수 유출입구(120,130)는 상기 탱크의 일측면에 형성되어 뜨거운 폐수가 상기 탱크 상부에서 하부로 흐르고 시수는 상기 탱크 하부에서 상부로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 폐열 회수기.
2. 제1항에 있어서, 상기 순환유도판(200)은 직사각형의 중공 박스구조로 일측 개방부에 상하부 고압수로(220,230)가 형성되고, 상기 순환유도판(200)의 상하부에 다수의 노즐(210)이 일정간격으로 형성되며, 상기 순환유도판(200)의 내부에는 보강판(240)이 일정간격으로 삽입되고, 연결지지부(250)가 상기 순환유도판(200)의 일측 개방부의 타측에 형성되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수기.
3. 제1항에 있어서, 상기 고압수 유입관(300)이 다수의 고압수 분기관(330)을구비하는 분배연결관(310)과 플랜지 연결되고, 각 고압수 분기관(330)은 직사각형의 중공 박스구조로 조립판(180)과 연결되는 일측이 개방된 사각채널(340)과 연결되며, 상기 조립판(180)은 상기 사각채널(340)이 연결되는 위치에 개구가 형성되어 고압수 유로가 형성되도록 하며, 사각채널(340)이 연결된 조립판(180)의 타측에 상기 순환유도판(200)의 상하부 고압수로(220,230)가 형성되는 일측 개방부가 접합되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수기.
4. 제1항에 있어서, 상기 열교환관(400)은 상기 시수 유출입구(150,160)와 중공 박스형의 시수 연결부(420)로 연결되며, 시수 유입구(150)측의 시수 연결부(420) 내부에는 유량조절장치(430)가 설치되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수기.
5. 제4항에 있어서, 상기 유량조절장치(430)는 판형부재(440)로 시수 연결부 (420)의 상부판에 힌지연결되고, 상기 판형부재(440)의 하부는 상부보다 중량이 큰 것을 특징으로 하는 폐열 회수기.