KR20060021710A - 복식 열회수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스팀보일러만으로 온수를 발생시킬 수 있는 복식 열회수장치에 관한 것으로, 이를 위해 소정온도를 갖는 폐온수가 내부로 순환되어 직수 공급되는 저온수의 온도를 상승시킬 수 있도록 다수개의 탱크가 상호 연통되어 구성되는 제 1열회수기와, 상기 제 1열회수기로부터 배출되는 온수가 내부로 공급되게 상기 제 1열회수기의 온수관 연결되며, 상기 제 1열회수기에서 공급된 상기 온수가 소정 온도로 제차 상승되어 배출될 수 있도록 폐스팀이 유출입되는 스팀순환탱크가 내장되는 제 2열회수기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

열회수기, 스팀, 열전도관, 보일러, 목욕탕, 찜질, 펌프, 스팀헤더, 응축수

Description

복식 열회수장치{Double-Type Teat Collector}

도 1은 제 1열회수기를 도시한 평면도,

도 2은 도 1의 A선에 따른 탱크의 단면도,

도 3은 제 2열회수기를 도시한 사시도,

도 4는 도 2에 내장된 스팀순환탱크를 도시한 사시도,

도 5는 도 2에 따른 스팀순환탱크를 도시한 분해사시도이다.

도 7은 본 발명에 따른 복식 열회수장치를 나타내는 계통도,

< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 >

100: 제 1열회수기 , 110: 탱크,

111: 플랜지 , 112: 열전도관,

113: 드레인 , 113a: 밸브,

200: 제 2열회수기, 210: 열회수탱크,

211: 온수입구, 212: 온수출구,

213: 스팀입구, 214: 스팀출구,

220: 스팀순환탱크, 221: 상부 스팀탱크,

222: 하부 스팀탱크, 223: 제 1열전도관,

224: 제 2열전도관 , 225: 제 3열전도관,

230: 순환펌프, 300: 온수탱크,

400: 스팀보일러, 410: 스팀헤더,

500: 응축수탱크, 600: 직수관,

700: 폐수관 , 800: 온수관,

1000: 복식 열회수장치,

본 발명은 스팀보일러만으로 온수를 발생시킬 수 있는 열회수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직수관으로 공급되는 저온수를 제 1열회수기를 통해 소정온도를 상승시키고, 이 후 제 제 2열회수기를 통해 소정온도로 상승된 물의 온도를 제차 상승시켜 온수탱크로 제공도록 하는 복식 열회수장치에 관한 것이다.

일반적으로 폐온수열이나 폐배기열 등을 적절한 수단으로 회수하여 이 회수열을 유리하게 재사용하므로서 에너지를 절감하는 방안이 많이 연구 검토되어 왔다.

이러한 폐열 회수 방안의 연구에 있어서 우선적인 주요 과제로 대두되는 것은 장치의 폐열 회수 효율을 보다 향상시켜 대기중에 무단히 방출될지도 모르는 열에너지를 최대한 효율적으로 회수, 재활용토록하는데 있으며, 실제로 이러한 노력이 다 방면으로 시도되어 왔다.

대량을 온수를 사용하는 대중탕으로부터 배출되는 폐온수로부터 열을 회수하 여 원하는 온도의 새로운 온수를 생성하는데 요구되는 에너지를 절약할 수 있는 폐열회수기가 다양하게 공지되어 왔다.

공지된 내용은 주로 폐배기열을 회수하여 이를 재활용하는 방안이 주를 이루고 있었는데, 그 이유는 온수 또는 난방시스템을 순환하고 폐온수열이나 폐스팀열은 보일러의 폐배기열 온도 보다 낮기 때문이다. 즉, 폐배기열은 200도 이상이 되어 직수공급되는 저온수의 온도를 효과적으로 상승시킬 수 있는 반면에, 폐온수열이나 폐스팀열은 상대적으로 온도가 낮아 직수 공급되는 저온수의 온도를 소정의 온도로 밖에 상승시키지 못하는 단점이 있었다.

이를 보안하기 위해서 종래에는 폐스팀 또는 폐온수를 이용하여 열을 회수한 후 온수보일러를 통해 약 100?? 정도의 온수를 제공하는 시스템을 사용해 왔다.

이러한 시스템은 폐열을 회수하는 점에서 열효율이 좋은 장점이 있으나, 온수보일러를 사용한다는 점에서 기존의 설비에 비해 운용비 효과가 그리 크지 않는 단점이 있었다.

본 발명은 2개의 열회수기 즉, 목욕탕 등에서 방류되는 폐온수열을 회수하는 제 1열회수기와, 찜질과 난방에 사용된 폐스팀열을 회수하는 제 2열회수기로 구성하여 온수를 제공할 수 있는 장치를 개발하기에 이르렀다.

따라서 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 스팀보일러만으로 온수를 발생시킬 수 있는 복식 열회수장치를 제공하는 것이다.

그리고 본 발명의 제 2목적은, 직수관으로 공급되는 저온수를 제 1열회수기를 통해 소정온도를 상승시키고, 이 후 제 2열회수기를 통해 소정온도로 상승된 물의 온도를 제차 상승시켜 온수탱크로 제공도록 하는 복식 열회수장치를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 소정온도를 갖는 폐온수가 내부로 순환되어 직수 공급되는 저온수의 온도를 상승시킬 수 있도록 다수개의 탱크(110)가 상호 연통되어 구성되는 제 1열회수기(100)와, 상기 제 1열회수기(100)로부터 배출되는 온수가 내부로 공급되게 상기 제 1열회수기(100)의 온수관(800) 연결되며, 상기 제 1열회수기(100)에서 공급된 상기 온수가 소정 온도로 제차 상승되어 배출될 수 있도록 폐스팀이 유출입되는 스팀순환탱크(220)가 내장되는 제 2열회수기(200)와, 상기 제 2열회수기(200)를 통해 배출되는 온수가 욕탕 및 실내 난방에 쓰일 수 있도록 상기 제 2열회수기(200)의 연결되어 온수를 일시 저장하는 온수탱크(300)와, 상기 온수탱크(300)의 온수 또는 직수관(600)의 저온수를 공급받아 스팀을 발생시키는 스팀보일러(400) 및 상기 제 2열회수기(200)는 상기 온수탱크(300)를 통해 욕탕 및 실내 난방에 쓰여진 폐온수가 폐수관(700)을 통해 상기 제 1열회수기(100)로 공급되어 강제 순환될 수 있도록 순환펌프(230)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복식 열회수기에 의해서 달성된다.

상기 제 1열회수기(100)는, 적어도 2개 이상의 탱크(110)가 병렬로 배열되고, 상기 각 탱크(110)의 내부로는 직수관(600)과 연통되는 다수개의 열전도관(112)이 축선방향을 따라 병렬로 집속되어 구성되는 것이 바람직하다.

상기에서 각 탱크(110)의 하부에는, 밸브(113a)를 통해 폐온수를 배출하기 위한 드레인(113)이 각각 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제 2열회수기(200)는, 상/하부에 형성된 온수출구(212)와 온수입구(211)를 통해 상기 제 1열회수기(100) 및 온수탱크(300)와 상호 연통되는 구조인 것이 바람직하다.

그리고 상기 스팀순환탱크(220)는, 소정간격을 두고 대향되게 배치되는 상부 스팀탱크(221) 및 하부 스팀탱크(222)와, 대향된 각 스팀탱크(221,222)가 연통되도록 병렬 연결되는 다수의 제 1열전도관(223)과, 병렬 연결된 상기 제 1열전도관(223)을 중심으로 하여 외측에 배치될 수 있도록 코일 형태를 갖으며, 양단이 상기 각 스팀탱크(221,222)에 연결되는 제 2열전도관(224)과, 상기 제 2열전도관(224)의 외측에 배치되게 상기 제 2열도관(224)에 비해 상대적으로 큰 지름으로 감긴 제 3열전도관(225)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복식 코일 형태를 갖는 제 3열전도관(225)으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 스팀순환탱크(220)는, 폐스팀이 상부 스팀탱크(221)를 통해 인입되어 하부 스팀탱크(222)로 배출되는 구조인 것이 바람직하다.

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

본 발명에 따른 복식 열회수장치에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 제 1열회수기를 도시한 평면도이고, 도 2은 도 1의 A선에 따른 탱크의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1열회수기(100)는 목욕탕에 사용된 폐온수를 공급받아 직수 공급되는 저온수의 온도를 상승시키는 장치이다.

이러한 제 1열회수기(100)는 폐온수가 내부로 순환되어 직수 공급되는 저온수의 온도를 상승시킬 수 있도록 상호 복수 연결되는 다수개의 탱크(110)로 구성된다.

여기서 탱크(110)는 폐온수 및 저온수의 순환방향에 따라 각 탱크(110)를 가로질러 배출될 수 있도록 상호 대칭적으로 형성되는 한쌍의 플랜지(111)가 구비되어 있어 적어도 2개 이상의 탱크(110)를 연결할 수 있는 구조이다. 이러한 연결구조는 열교환이 충분히 이루어질 수 있도록 공급되는 폐온수 및 저온수의 머무는 시간을 최대한 연장하기 위함이다.

이러한 본 발명의 각 탱크(110)는 실시예로서 도 1와 같이, 지면에 대해 수직하게 3개가 병렬로 배열되어 구성되어 있으며, 각 탱크(110)의 측부가 상호 연통되는 구조이다.

아울러 물의 순환방향으로 일측에 배치된 탱크(110)에는 각각 폐수관(700) 및 직수관(600)이 연결된다. 이 때 탱크(110)의 양측에 위치한 플랜지(111)로는 폐수관(700)이 연결되고, 상대적으로 안측에 위치한 플랜지(111)로는 직수관(600)이 연결된다.

여기서 직수관(600)은 탱크(110)의 내부에 축설된 열전도관(112)과 연통되어 직수 공급되는 저온수가 열전도관(112)을 통해 순환되는 구조이다. 이러한 열전도관(112)은 도 2와 같이, 각 탱크(110)의 내부로 소정직경을 같은 관이 다수개가 병렬로 집속되어 있다.

이러한 구성은 저온수를 직수관(600)을 통해 열전도관(112)으로 흐르게 하고, 폐온수를 탱크(110)와 열전도관(112) 사이인 공간부로 흐르게 하여 점차적으로 폐온수와 저온수의 온도 차이를 감소시켜 배출되는 저온수의 온도를 상승시키기 위함이다.

한편 각 탱크(110)에는 제 1열회수기(100)를 사용하지 않을 때 폐온수를 배출하기 위한 드레인(113)이 각각 형성된다. 이러한 드레인(113)은 밸브(113a)를 통해 개폐되며, 자중에 의해 폐온수를 배출하기 위해 하부에 설치된다.

도 3은 제 2열회수기를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3에 내장된 스팀순환탱크를 도시한 사시도이며, 도 5는 도 4에 따른 스팀순환탱크를 도시한 분해사시도이다. 도 3, 도 4 및 도 5과 같이, 제 2열회수기(200)는 폐스팀을 통해 온수의 온도를 상승시키는 장치이다.

이러한 제 2열회수기(200)는 단일의 열회수탱크(210)에 폐스팀이 유/출입되는 스팀순환탱크(220)가 내장되어 구성된다.

여기서 열회수탱크(210)의 하부로는 온수를 유입시킬 수 있도록 온수입구(211)가 형성되어 있으며, 상부로는 열회수탱크(210)의 내부를 거쳐 소정온도로 상승된 온수를 배출하기 위한 온수출구(212)가 형성되어 있다. 이러한 순환구조는 제 2열회수기(200)의 하부에 구비된 한쌍의 순환펌프(230)를 통해 가능하다.

열회수탱크(210) 측부로는 폐스팀을 유입시키기 위한 스팀입구(213)와, 유입된 폐스팀이 배출될 수 있도록 스팀입구(213) 보다 상대적으로 낮은 위치에 형성되는 스팀출구(214)가 구비되어 있다.

이러한 구조는 제 2열회수기(200)는 온수는 하부에서 상부로 순환시키고, 폐스팀는 상부에서 하부로 순환시켜 열교환이 이루어지도록 하는 구조이다.

아울러 열회수탱크(210)에 측부에 형성된 스팀입구(213)와 스팀출구(214)에 연결되는 것이 스팀순환탱크(220)이다. 이러한 스팀순환탱크(220)는 도 4 및 도 5와 같이, 열회수탱크(210)에 내설되며, 소정간격을 두고 대향되게 배치되는 상부 스팀탱크(221) 및 하부 스팀탱크(222)로 구성된다. 이 때 상부 스팀탱크(221)는 열회수탱크(210)의 스팀입구(213)와 연통되고, 하부 스팀탱크(222)는 열회수탱크(210)의 스팀출구(214)에 연결된다.

그리고 상호 대향된 각 스팀탱크(221,222)의 사이에 연결되는 것이 열전도관(223,224,225)인데, 이는 제 1열전도관(223)과, 제 2열전도관(224)과, 제 3열전도관(225)으로 구성된다.

여기서 제 1열전도관(223)은 대향된 각 스팀탱크(221,222)의 사이로 상호 연통되도록 병렬로 다수 연결되고, 제 2열전도관(224)은 제 1열전도관(223)을 중심으로 하여 외측에 배치되어 양단이 각 스팀탱크(221,222)에 연결되고, 제 3열전도관(225)은 제 2열전도관(224)의 외측에 배치되게 상기 제 2열도관(224)에 비해 상대적으로 큰 지름으로 감겨 구성된다.

여기서 제 2, 3열전도관(224,225)은 유입된 폐스팀의 머무는 시간을 최대한 연장하기 위해 코일형상으로 감겨져 구성된 것이다. 이러한 구성은 스팀 열전도률의 상승시키기 위해 상부 스팀탱크(221)를 통해 유입된 폐스팀이 2, 3열전도관(224,225)을 거쳐 최대한 연장 머물게한 후 하부 스팀탱크(222)를 통해 배출되게 구성된 것이다.

따라서 폐스팀은 스팀순환탱크(220)로 흐르게 되고, 온수는 스팀순환탱크(220)와 열회수탱크(210)의 공간부로 흐르게 되어 최종적으로 배출되는 온수의 온도는 상승될 수 있는 구조이다.

도 6은 본 발명에 따른 복식 열회수장치를 나타내는 계통도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 찜질 및 난방에 쓰여진 폐스팀만으로 온수를 발생시킬 수 있는 복식 열회수장치(100)이다.

복식 열회수장치(100)는 크게 4부분으로 구성되는데, 이는 찜질 및 난방에 사용되는 스팀을 공급하는 스팀보일러(400)와, 목욕탕에 사용된 폐온수를 공급받아 직수 공급되는 저온수의 온도를 상승시키는 제 1열회수기(100)와, 제 1열회수기(100)와 연통되어 제 1열회수기(100)로부터 공급되는 온수의 온도를 제차 상승시키는 제 2열회수기(200)와, 제 2열회수기(200)로 부터 온수를 공급받아 저장하는 온수탱크(300)로 구성된다.

이러한 구성은 폐온수 및 폐스팀이 이용하여 온수보일러 없이도 온수를 제공할 수 있는 장치이다.

먼저 약 33℃ 정도의 폐온수를 제 1열회수기(100)로 공급하여 3개의 탱크 (110)를 차례대로 거치게 한 다음 배출되도록 한다. 이 때 직수 공급되는 저온수의 온도는 약 8℃ ~ 12℃ 정도인데, 마지막 탱크(110)를 거치면서 약 26℃ ~ 28℃ 정도로 상승된 온수로 배출된다.

부연하자면, 직수관(600)을 통해 열전도관(112)으로 공급되는 저온수는 각 탱크(110)를 거치면서 온도가 서서히 상승되게 되고, 이와 반대로 폐온수는 폐수관(700)을 통해 탱크(110)와 열전도관(112) 사이인 공간부로 흐르면서 열교환이 이루어져 온도가 서서히 하강 하게 된다.

아울러 제 1열회수기(100)를 거친 온수는 온수관(800)을 통해 배출되어 다시 제 2열회수기(200)의 열회수탱크(210) 하부에 형성된 온수입구(211)로 입수된다. 입수된 약 26℃ ~ 28℃ 정도의 온수는 열회수탱크(210)의 가로질러 상부에 형성된 온수출구(212)를 통해 배출되는데 이때 배출되는 온수의 온도는 약 70℃ ~ 100℃ 정도 까지 제차 상승하여 배출된다.

부연하자면, 찜질 및 난방에 사용된 약 120℃ ~ 130℃ 정도의 폐스팀(스팀보일러의 잔여 스팀도 포함)은 제 2열회수기(200) 내의 스팀순환탱크(220)로 공급되고, 아울러 제 1열회수기(100)를 거친 온수는 열회수탱크(210)로 내부로 공급되게 되여 상호 열교환이 이루어지는 것이다.

그리고 제 2열회수기(200)를 거친 일부 온수는 목욕탕이나 객실 난방에 쓰이도록 온수탱크(300)로 저장되고 일부는 응측수탱크(500)로 저장된다. 여기서 응축수탱크(500)에 공급되는 온수의 량이 부족할때는 직수관(600)을 통해 저온수를 공급받을 수 있다.

따라서 제 2열회수기(200)는 상/하부에 형성된 온수출구(212)와 온수입구(211)를 통해 상기 제 1열회수기(100) 및 온수탱크(300)와 상호 연통되는 구조인 것이 바람직하다.

아울러 온수탱크(300)로부터 온수를 공급받아 목욕탕이나 객실난방에 쓰여진 폐온수는 다시 제 1열회수기(100)로 공급된다.

그리고 상기에서 언급된 응축수탱크(500)의 온수는 다시 스팀보일러(400)로 공급되어 스팀을 만드는데 소요되는 에너지를 절약할 수 있도록 구성된다.

아울러 스팀보일러(400)에서는 공급받은 온수를 가열하여 약 145℃ ~ 160℃ 가열한다. 가열된 온수는 스팀헤더(410)를 통해 찜질 및 난방에 쓰여지고, 쓰여진 폐스팀(스팀보일러의 잔여 스팀도 포함)은 제 2열회수기(200)로 공급된다.

따라서 이러한 순환구조를 거치면서, 본 발명은 온수보일러를 사용치 않이하고, 스팀보일러(400)만으로 온수를 공급할 수 있는 구조이다.

본 발명에 따른 복식 열회수장치에 따르면, 스팀보일러만으로 온수를 발생시킬 수 있어 에너지를 절감할 수 있는 특징이 있다.

아울러 직수관으로 공급되는 저온수를 제 1열회수기를 통해 소정온도를 상승시키고, 이 후 제 제 2열회수기를 통해 소정온도로 상승된 저온수의 온도를 제차 상승시켜 온수탱크로 제공도록 하여 온수를 생산하기 때문에 온수보일러를 구비할 필요한 없는 장점이 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 고안의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다.

도면번호 100은 제 1 열회수기로서 폐온수가 회동하는 것으로 예시하고 있으나, 상기 100에 폐스팀을 공급하여 열을 회수할 수 있음은 물론이다.

즉, 도면번호 700은 폐수관을 통과시키는 것으로 예시하고 있으나, 폐스팀이 통과되는 관으로 사용될 수도 있으며, 상기와 같이 700을 폐스팀이 통과되도록 할 경우 800으로 폐스팀이 출력되며, 이때 600을 통해 공급되는 직수관은 스팀에 의해 뎁혀진 상태로 외부로 출력된다.

따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (6)

1. 소정온도를 갖는 폐온수가 내부로 순환되어 직수 공급되는 저온수의 온도를 상승시킬 수 있도록 다수개의 탱크(110)가 상호 연통되어 구성되는 제 1열회수기(100);

   상기 제 1열회수기(100)로부터 배출되는 온수가 내부로 공급되게 상기 제 1열회수기(100)의 온수관(800)이 연결되며, 상기 제 1열회수기(100)에서 공급된 상기 온수가 소정 온도로 제차 상승되어 배출될 수 있도록 폐스팀이 유출입되는 스팀순환탱크(220)가 내장되는 제 2열회수기(200);

   상기 제 2열회수기(200)를 통해 배출되는 온수가 욕탕 및 실내 난방에 쓰일 수 있도록 상기 제 2열회수기(200)의 연결되어 온수를 일시 저장하는 온수탱크(300);

   상기 온수탱크(300)의 온수 또는 직수관의 저온수를 공급받아 스팀을 발생시키는 스팀보일러(400); 및

   상기 제 2열회수기(200)는 상기 온수탱크(300)를 통해 욕탕 및 실내 난방에 쓰여진 폐온수가 폐수관(700)을 통해 상기 제 1열회수기(100)로 공급되어 강제 순환될 수 있도록 순환펌프(230);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복식 열회수기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1열회수기(100)는,

   적어도 2개 이상의 탱크(110)가 병렬로 배열되고, 상기 각 탱크(110)의 내부로는 직수관(600)과 연통되는 다수개의 열전도관(112)이 축선방향을 따라 병렬로 집속되어 구성되는 것을 특징으로 하는 복식 열회수기.
3. 제 2항에 있어서, 상기 각 탱크(110)의 하부에는,

   밸브(113a)를 통해 폐온수를 배출하기 위한 드레인(113)이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 복식 열회수기.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제 2열회수기(200)는,

   상/하부에 형성된 온수출구(212)와 온수입구(211)를 통해 상기 제 1열회수기(100) 및 온수탱크(300)와 상호 연통되는 구조인 것을 특징으로 하는 복식 열회수기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 스팀순환탱크(220)는,

   소정간격을 두고 대향되게 배치되는 상부 스팀탱크(221) 및 하부 스팀탱크(222)와,

   대향된 각 스팀탱크(221,222)가 연통되도록 병렬 연결되는 다수의 제 1열전도관(223)과,

   병렬 연결된 상기 제 1열전도관(223)을 중심으로 하여 외측에 배치될 수 있도록 코일 형태를 갖으며, 양단이 상기 각 스팀탱크(221,222)에 연결되는 제 2열전 도관(224)과,

   상기 제 2열전도관(224)의 외측에 배치되게 상기 제 2열도관(224)에 비해 상대적으로 큰 지름으로 감긴 제 3열전도관(225)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복식 열회수기.
6. 제 5항에 있어서, 상기 스팀순환탱크(220)는,

   폐스팀이 상부 스팀탱크(221)를 통해 인입되어 하부 스팀탱크(222)로 배출되는 구조인 것을 특징으로 하는 복식 열회수기.

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