KR20110010639A - 히트 펌프식 급탕장치 및 온수의 멸균방법 - Google Patents
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Abstract
저탕탱크(5)와 온수 순환회로(50)를 갖는 히트펌프식 급탕장치(1)에 있어서, 스트리머 방전을 실시하는 방전장치(65) 등, 온수 순환회로(50) 중의 온수 이하의 온도로 살균성분을 생성하며 온수에 작용시키는 살균성분 생성기(60)를 설치하여, 레지오넬라균 등의 세균 발생을 저비용으로 억제한다.
Description
본 발명은 저탕탱크와 온수 순환회로를 갖는 히트펌프식 급탕장치와, 온수의 온도가 낮아져도 레지오넬라균 등의 세균이 발생하는 것을 방지하는 온수의 멸균방법에 관한 것이다.
종래, 히트펌프 열원기와 저탕탱크와 온수 순환회로를 갖는 히트펌프식 급탕장치(특허문헌 1 참조)는, 일반적으로 저렴한 심야전력으로 온수를 만들어 탱크에 저장하고, 저장한 온수를, 필요에 따라 급탕이나 욕조에 제공하도록 구성되어 있다. 저탕탱크에서 욕조로 공급된 온수는 재가열용의 온수 순환회로에서 순환시키는 것이 가능하게 구성되어 있다.
일반적으로, 히트펌프식 급탕장치에서는 저탕탱크 내에서 온수로부터 염소가 탈리되기 쉽다. 때문에, 수온이 저하하면 레지오넬라균 등의 세균이 발생하기 쉽게 된다. 이 문제를 회피하기 위해서는, 온수 순환회로의 배관 내에서 물을 순환시키면서 균이 번식하지 않는 온도까지 재가열하면 된다.
특허문헌 1과 같이 온수 순환회로가 재가열용 회로인 경우, 온수 순환회로 내에서 온수를 가열하는 것이 가능하나, 균이 번식하지 않는 온도는 욕조로 공급되는 온수의 온도보다 높기 때문에, 온수를 온수 순환회로 내에서 사용온도보다 항상 높은 온도로 유지해 둘 필요가 있다. 또, 온수 순환회로가 급탕용 온수를 순환시키는 회로인 경우, 온수 순환회로에 전용 온수가열기(히터나 열교환기 등)를 설치하여 온수를 고온으로 유지할 필요가 있다.
그러나, 이상과 같은 방법에서는, 온수를 가열하기 위해 큰 에너지가 필요하므로, 장치의 운전비용이 높아지는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 창안된 것이며, 그 목적은 저탕탱크와 온수 순환회로를 갖는 히트펌프식 급탕장치에 있어서, 레지오넬라균 등의 세균 발생을 저비용으로 억제하도록 하는 데 있다.
제 1 발명은, 물에 온열을 가하여 온수를 생성하는 히트펌프식 열원기(10)와, 생성된 온수를 저장하는 저탕탱크(5)와, 이 저탕탱크(5)에 접속되며 출탕 가능하게 구성된 온수 순환회로(50)를 갖는 히트펌프식 급탕장치를 전제로 한다.
그리고, 이 히트펌프식 급탕장치는 온수 순환회로(50) 중의 온수 이하의 온도에서, 즉 온수를 가열하지 않고 살균성분을 생성하여 온수에 작용시키는 살균성분 생성기(60)를 온수 순환회로(50)에 구비하는 것을 특징으로 한다. 여기서 본 명세서에서는, 온수 순환회로(50)를 순환하는 물을 "온수"라 칭하나, 이 "온수"는 순환하는 동안에 식어버린 경우도 포함한 것이다.
이 제 1 발명에서는, 온수 순환회로(50) 내를 온수가 순환할 때에 살균성분 생성기(60)에 의해 생성된 살균성분이 온수 중의 레지오넬라균 등의 세균에 작용한다. 살균성분이 레지오넬라균에 작용하면, 온수 순환회로(50) 중에서 온수의 온도가 저하되어 있어도 레지오넬라균의 번식이 방지된다. 즉, 온수를 균이 번식하지 않는 온도까지 가열하지 않아도 균의 번식을 방지할 수 있다.
제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서 상기 살균성분 생성기(60)가 방전장치(65)를 갖는 것을 특징으로 한다.
이 제 2 발명에서는, 방전장치(65)에서 온수를 가열하지 않고(상온에서) 방전을 발생시킴으로써, 저온 플라즈마가 생성된다. 이 저온 플라즈마에 의해, 오존 등의 활성종이 발생한다. 그리고, 이들 활성종이 살균성분으로서, 온수 중의 레지오넬라균에 작용하여 멸균처리가 이루어진다.
제 3 발명은, 제 2 발명에 있어서 상기 방전장치(65)가 공기 중에 배치됨과 더불어, 방전에 의해 발생된 활성종을 온수와 접촉시키도록 상기 온수 순환회로(50)에 접속된 처리부(70)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 제 3 발명에서는, 공기 중에 배치된 방전장치(65)로부터 활성종이 처리부(70)로 공급되며, 활성종과 온수가 접촉함으로써 멸균처리가 이루어진다.
제 4 발명은, 제 2 발명에 있어서 상기 방전장치(65)가 수중에 배치됨과 더불어, 방전에 의해 발생한 활성종으로 온수를 처리하도록 상기 온수 순환회로(50)에 접속된 처리부(70)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 제 4 발명에서는, 수중에 배치된 방전장치(65)에서 발생한 활성종이 처리부(70) 내에서 온수와 접촉함으로써 멸균처리가 이루어진다.
제 5 발명은, 제 2 발명에 있어서 상기 방전처리(65)가 스트리머 방전을 발생시키는 스트리머 방전장치(66)인 것을 특징으로 한다.
이 제 5 발명에서는, 스트리머 방전장치(66)에서 온수를 가열하지 않고(상온에서) 방전을 발생시킴으로써, 저온 플라즈마가 생성된다. 이 저온 플라즈마에 의해, 오존 등을 포함한 멸균작용이 강한 활성종이 발생한다. 그리고, 이들 활성종이 살균성분으로서, 온수 중의 레지오넬라균에 작용하여 멸균처리가 이루어진다.
제 6 발명은, 제 5 발명에 있어서 수분무기구(80)를 구비하며, 분무된 수적(水滴)과 스트리머 방전장치(66)에서 생성된 활성종을 접촉시키도록 상기 온수 순환회로(50)에 접속된 처리부(70)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 제 6 발명에서는, 수분무기구(80)에서 분무된 수적과 스트리머 방전장치(66)에서 생성된 활성종이 처리부(70) 내에서 접촉한다. 이에 따라, 수적과 활성종이 광범위에서 접촉한다. 또, 수적이, 처리부(70) 수면에 적하되는 부분에서 공기와 물의 계면이 흐트러지므로, 수중으로 활성종이 공급되며, 이에 의해서도 넓은 범위에서 물과 활성종이 접촉한다.
제 7 발명은, 제 5 발명에 있어서 수막형성기구(85)를 구비하며, 형성된 수막과 스트리머 방전장치(66)에서 생성된 활성종을 접촉시키도록 상기 온수 순환회로(50)에 접속된 처리부(70)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 제 7 발명에서는, 수막형성기구(85)에서 적하된 수막과 스트리머 방전장치(66)에서 생성된 활성종이 처리부(70) 내에서 접촉한다. 이에 의해, 수막과 활성종이 광범위에서 접촉한다. 또, 수막이 처리부(70) 수면에 적하되는 부분에서 공기와 물의 계면이 흐트러지므로, 수중에 활성종이 공급되며, 이에 의해서도 넓은 범위에서 물과 활성종이 접촉한다.
제 8 발명은, 제 1 발명에 있어서, 상기 살균성분 생성기(60)가 오존 생성장치(95)에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 제 8 발명에서는, 오존 생성장치(95)에 있어서 상온에서 오존이 발생한다. 그리고, 오존이 살균성분으로서, 온수 중의 레지오넬라균에 작용하여 멸균처리가 이루어진다.
제 9 발명은, 제 1 발명에 있어서, 상기 살균성분 생성기(60)가 자외선 발생기(96)에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 제 9 발명에서는, 자외선 발생기(96)에 의해 거의 상온에서 자외선이 발생한다. 그리고, 자외선(및 이에 포함되는 오존)이 살균성분으로서, 온수 중의 레지오넬라균에 작용하여 멸균처리가 이루어진다.
제 10에서 제 12 발명은, 제 2, 제 8 또는 제 9 발명에 있어서 상기 살균성분 생성기(60)에 의해 생성된 살균성분을 기포와 함께 수중으로 공급하는 기포공급기(88)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 제 10에서 제 12 발명에서는, 살균성분 생성기(60)에서 생성된 살균성분(오존 등의 활성종)이, 기포공급에 의해, 기포와 함께 온수 순환회로(50)의 수중으로 공급된다. 이와 같이 함으로써, 수중에서 세균과 활성종이 접촉하여 멸균처리가 이루어진다.
제 13 발명은, 물에 온열을 가하여 온수를 생성하는 히트펌프 열원기(10)와, 생성된 온수를 저장하는 저탕탱크(5)와, 이 저탕탱크(5)에 접속된 온수 순환회로(50)를 갖는 히트펌프식 급탕장치의 온수 멸균방법에 있어서, 온수 순환회로(50)를 순환하는 온수에 대해, 온수 순환회로(50) 중의 온수 이하의 온도에서 살균성분을 생성하여 온수에 작용시키는 것을 특징으로 한다.
이 제 13 발명에서는, 온수 순환회로(50) 내를 온수가 순환할 때, 온수를 가열하지 않고 생성된 살균성분이 온수 중의 레지오넬라균 등의 세균에 작용한다. 살균성분이 레지오넬라균에 작용하면, 온수 순환회로(50) 중에서 온수의 온도가 저하되어도, 레지오넬라균의 번식이 방지된다. 즉, 온수를 균이 번식하지 않는 온도까지 가열하지 않아도 균의 번식을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 온수를 가열하지 않고 살균성분을 생성하여 온수에 작용시키는 살균성분 생성기(60)를 배치함으로써, 온수 순환회로(50) 내를 온수가 순환할 때 살균성분이 레지오넬라균 등의 세균에 작용한다. 따라서, 온수 순환회로(50) 중에서 온수의 온도가 저하되었을 때, 온수를 균이 번식하지 않는 온도까지 가열하지 않아도, 레지오넬라균의 번식을 방지할 수 있다. 온수 순환회로(50) 중의 온수 이하의 온도에서 살균성분을 생성하도록 하므로, 히터 등을 이용하여 온수를 가열하는 데에 비해 투입 에너지가 적어도 되며, 저탕탱크(5)와 온수 순환회로(50)를 갖는 히트펌프식 급탕장치에 있어서 레지오넬라균 등의 세균 발생을 저비용으로 억제하는 것이 가능해진다.
상기 제 2 발명에 의하면, 온수를 가열하지 않고 방전장치(65)에서 방전을 발생시킴으로써 저온 플라즈마를 형성하며, 이 저온 플라즈마에 의해 오존 등의 활성종을 생성시켜, 이들 활성종을 살균성분으로서 온수 중의 레지오넬라균의 처리를 실행할 수 있다. 방전에 의해 발생하는 활성종을 이용함으로써, 온수를 가열하는 경우에 비해 살균에 필요한 투입 에너지를 억제할 수 있다.
상기 제 3 발명에 의하면, 공기 중에 배치된 방전장치(65)로부터 활성종을 처리부(70)로 공급함으로써, 활성종과 온수를 접촉시켜 멸균처리를 실행할 수 있다. 이 발명에서도, 방전에 의해 발생하는 활성종을 이용함으로써, 살균에 필요한 투입 에너지를 억제할 수 있다.
상기 제 4 발명에 의하면, 수중에 배치된 방전장치(65)에서 발생한 활성종이 처리부(70) 내에서 온수와 접촉함으로써 멸균처리가 이루어진다. 이 발명에서도, 방전에 의해 발생하는 활성종을 이용함으로써, 살균에 필요한 투입 에너지를 억제할 수 있다. 또, 수중에서 발생한 활성종이 직접 세균과 접촉하므로, 멸균효과를 높이는 것도 가능해진다.
상기 제 5 발명에 의하면, 온수를 가열하지 않고 스트리머 방전장치(66)에서 방전을 발생시킴으로써 저온 플라즈마를 형성하며, 이 저온 플라즈마에 의해 오존을 포함하는 멸균작용이 강한 활성종을 발생시켜, 이들 활성종을 살균성분으로서 온수 중의 레지오넬라균을 처리할 수 있다. 이 발명에서도, 방전에 의해 발생하는 활성종을 이용함으로써, 살균에 필요한 투입 에너지를 억제할 수 있다.
상기 제 6 발명에 의하면, 수분무기구(80)에서 분무된 수적과 스트리머 방전장치(66)에서 생성된 활성종이 처리부(70) 내에서 접촉함으로써, 수적과 활성종이 광범위에서 접촉한다. 또, 수적이 처리부(70) 수면에 적하되는 부분에서 공기와 물의 계면이 흐트러지므로, 수중으로 활성종이 공급되며, 이에 의해서도 넓은 범위에서 물과 활성종이 접촉한다. 따라서, 살균성능을 높이는 것이 가능해진다.
상기 제 7 발명에 의하면, 수막형성기구(85)에서 적하된 수막과 스트리머 방전장치(66)에서 생성된 활성종이 처리부(70) 내에서 접촉함으로써, 수막과 활성종이 광범위에서 접촉한다. 또, 수막이, 처리부(70) 수면에 적하되는 부분에서 공기와 물의 계면이 흐트러지므로, 수중으로 활성종이 공급되며 이에 의해서도 넓은 범위에서 물과 활성종이 접촉한다. 따라서, 살균성능을 높이는 것이 가능해진다.
상기 제 8 발명에 의하면, 온수를 가열하지 않고 오존생성장치(95)에서 오존을 발생시켜, 이 오존을 살균성분으로서 온수 중의 레지오넬라균의 처리를 실행할 수 있다. 온수를 가열하지 않고 발생시킨 오존을 이용함으로써, 온수를 가열하는 경우에 비해 멸균에 필요한 투입에너지를 억제할 수 있다.
상기 제 9 발명에 의하면, 자외선 발생기(96)에 의해 자외선을 발생시켜, 이 자외선(및 이에 포함되는 오존)을 살균성분으로서 온수 중의 레지오넬라균의 처리를 실행할 수 있다. 상온에서 자외선을 발생시킴으로써, 온수를 가열하는 경우에 비해 멸균에 필요한 투입에너지를 억제할 수 있다.
상기 제 10에서 제 12 발명에 의하면, 살균성분 생성기(60)에서 생성된 살균성분(오존 등의 활성종)이 기포공급에 의해, 기포와 함께 온수 순환회로(50)의 수중으로 공급된다. 이와 같이 함으로써, 수중에서 세균과 활성종이 접촉하여 멸균처리가 이루어진다. 이 경우에도 온수 순환회로(50) 중의 온수 이하의 온도에서 발생하는 활성종을 이용함으로써, 온수를 가열하는 경우에 비해 살균에 필요한 투입에너지를 억제할 수 있으며, 수중에서 세균과 활성종이 직접 접촉하므로 멸균성능을 높일 수 있다.
상기 제 13 발명에 의하면, 온수 순환회로(50) 중의 온수 이하의 온도에서 살균성분을 생성하여 온수에 작용하도록 함에 의해, 온수 순환회로(50) 내를 온수가 순환할 때, 살균성분이 레지오넬라균 등의 세균에 작용한다. 따라서, 온수 순환회로(50) 중에서 온수의 온도가 저하될 때, 온수를 균이 번식하지 않는 온도까지 가열하지 않아도, 레지오넬라균의 번식을 방지할 수 있다. 그리고, 온수를 가열하지 않고 살균성분을 생성하도록 하므로, 히터 등을 이용하여 온수를 가열하는 데에 비해 투입하는 에너지가 적으며 저탕탱크(5)와 온수 순환회로(50)를 갖는 히트펌프식 급탕장치에서 레지오넬라균 등의 세균 발생을 저비용으로 억제하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 히트펌프식 급탕장치의 배관계통도이다.
도 2는 도 1의 히트펌프식 급탕장치에 설치되는 살균성분 생성기의 개략 구성도이다.
도 3은 살균성분 생성기의 제 1 변형예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 4는 살균성분 생성기의 제 2 변형예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 5는 살균성분 생성기의 제 3 변형예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 6은 살균성분 생성기의 제 4 변형예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 7은 살균성분 생성기의 제 5 변형예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 8은 살균성분 생성기의 제 6 변형예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 9는 살균성분 생성기의 제 7 변형예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 히트펌프식 급탕장치에 설치되는 살균성분 생성기의 개략 구성도이다.
도 3은 살균성분 생성기의 제 1 변형예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 4는 살균성분 생성기의 제 2 변형예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 5는 살균성분 생성기의 제 3 변형예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 6은 살균성분 생성기의 제 4 변형예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 7은 살균성분 생성기의 제 5 변형예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 8은 살균성분 생성기의 제 6 변형예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 9는 살균성분 생성기의 제 7 변형예를 나타내는 개략 구성도이다.
이하 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 히트펌프식 급탕장치(1)의 회로구성도이다. 이 히트펌프식 급탕장치(1)는 물에 온열을 가하여 온수를 생성하는 히트펌프 열원기(10)와, 생성된 온수를 저장하는 저탕탱크(5)와, 이 저탕탱크(5)로부터 출탕하기 시키기 위해 이 저탕탱크(5)에 접속된 출탕회로(40)를 구비한다.
히트펌프 열원기(10)는, 증기압축식 냉동사이클을 실행하는 냉매회로(11)에 의해 구성된다. 이 냉매회로(11)는, 냉매를 압축하는 압축기(12)와, 고압냉매가 물(온수)에 대해 방열하는 온수 열교환기(13)와, 개방도 조정 가능하며 고압냉매를 저압압력까지 감압하는 팽창밸브(팽창기구)(14)와, 저압냉매가 공기로부터 흡열하는 공기 열교환기(15)가, 냉매배관에 의해 차례로 접속됨으로써 구성된 폐회로이다.
온수 열교환기(13)는, 상기 냉매회로(11)의 냉매가 흐르는 냉매유로(13a)와, 후술하는 온수가열회로(20)의 온수가 흐르는 온수유로(13b)를 갖는다. 이 온수 열교환기(13)는, 냉매와 온수가 대향류로 흐르도록 구성된다.
온수 열교환기(13)와 상기 저탕탱크(5)는, 온수 가열회로(20)에 의해 접속된다. 온수 가열회로(20)는, 저탕탱크(5) 하단부와 온수 열교환기(13)의 온수유로(13b) 하단에 접속된 취수관(21)과, 온수 열교환기(13)의 온수유로(13b) 상단에 일단이 접속된 주탕관(22)을 갖는다. 주탕관(22)은 타단측이 삼방밸브(23)를 개재하여 2개로 분기되며, 제 1 주탕분기관(24)이 저탕탱크(5) 상단부에 접속되며, 제 2 주탕분기관(25)이 저탕탱크(5) 하단부에서 취수관(21) 상방 위치에 접속된다. 또, 상기 취수관(21)에는 저탕탱크(5) 내 물(온수)을, 온수 가열회로(2)의 취수관(21)으로부터 온수 열교환기(13)의 온수유로(13b)로 보냄과 더불어, 다시 주탕관(22∼24)을 통해 저탕탱크(5)로 되돌리는 온수펌프(26)가 설치된다.
저탕탱크(5)에는, 급수회로(30)와 출탕회로(40)가 접속된다. 급수회로(30)는, 급수원(30a)에 접속된 급수관(31)을 갖는다. 이 급수관(31)은, 감압밸브(33)가 설치된 급수분기관(32)과, 급수분기관(32)에서 분기된 제 1 급수 분기관(34) 및 제 2 급수 분기관(35)을 갖는다. 제 1 급수 분기관(34)은 혼합밸브(42)를 개재하여 출탕회로(40)에 접속되며, 제 2 급수 분기관(35)은 급수분기관(32)에서 분기되어 저탕탱크(5) 하단부에 접속된다.
출탕회로(40)는 저탕탱크(5)에 접속됨과 더불어, 도중에 상기 혼합밸브(42)가 설치된 출탕기관(41)과, 출탕기관(41)에서 분기된 제 1 출탕분기관(43) 및 제 2 출탕분기관(44)을 가진다. 제 1 출탕분기관(43)은 급탕용 분기관이며, 수도꼭지(51)나 샤워노즐(52)에 접속된다. 제 2 출탕분기관(44)은 욕조(45)로 온수를 공급하기 위한 분기관이다.
상기 출탕기관(41)에는 안전밸브(6)가 설치된다. 이 안전밸브(6)는, 저탕탱크 내의 압력이 소정값 이상으로 상승하지 않도록 압력을 조절하는 밸브이다.
상기 저탕탱크(5)에는, 수위가 낮을 때 저탕탱크(5)에 급수하기 위해 급수용 수위센서(5a)가 장착된다. 또, 온수 가열회로(20)의 온수 열교환기(13)에서 가열된 온수를, 저탕탱크(5)의 수위에 따라 삼방밸브(23)를 적절히 전환함으로써 제 1 주탕분기관(24) 또는 제 2 주탕분기관(25)으로부터 저탕탱크(5)로 공급하기 위해 상기 저탕탱크(5)에는 온수 가열용 수위센서(5b, 5c)가 장착된다.
제 1 출탕분기관(43)에는 온수 순환회로(50)가 접속된다. 온수 순환회로(50)는 온수가 순환하는 폐회로이며, 복수의 수도꼭지(51)와 복수의 샤워노즐(52)이 접속된다. 온수 순환회로(50)에는 급탕펌프(53)와, 온수 순환회로(50) 중의 온수 이하의 온도에서(온수를 가열하지 않고) 살균성분을 생성하여 온수에 작용시키는 살균성분 생성기(60)가 배치된다. 이 살균성분 생성기(60)는, 용기 내에 미리 충전한 살균제 등을 이용하여 온수 중의 살균을 하는 것이 아니라, 방전 또는 그 밖의 수단에 의해 살균성분을 생성함으로써 온수 중에서 살균하는 것이다.
제 2 출탕분기관(44)에는 개폐밸브(46)가 설치됨과 더불어, 개폐밸브(46)의 하류측에는 재가열 회로(47)가 접속된다. 재가열 회로(47)는 욕조(45)에 접속되며, 그 접속부(45a)에 상세함은 도시하지 않으나, 재가열 회로(47)로부터 욕조(45)로 온수를 공급하는 온수 공급구와, 욕조(45)로부터 재가열 회로(47)로 온수를 빨아내는 온수 흡출구가 설치된다. 재가열 회로(47)에는 욕조수 펌프(48)와, 온수를 재가열하는 온수 가열기(49)가 설치된다.
도 2에 나타내듯이, 상기 살균성분 생성기(60)는 공기 중에 배치된 방전장치(65)를 갖는다. 상기 살균성분 생성기(60)는, 방전에 의해 발생한 활성종을 온수와 접촉하도록 상기 온수 순환회로(50)에 접속된 처리부(70)를 구비한다. 상기 활성종에는 오존, 전자, 이온, 그 외 라디칼(하이드록시라디칼, 여기산소분자, 여기질소분자 등)이 포함된다.
상기 방전장치(65)는 도시하지 않는 방전전극 및 대향전극과 고압전원을 가지며, 양 전극 사이에서 스트리머 방전을 발생시키는 스트리머 방전기(스트리머 방전장치)(66)에 의해 구성된다. 상기 처리부(70)는, 온수 순환회로(50) 일부에 설치된 처리실(71)에 의해 구성되며, 처리실(71)과 스트리머 방전기(66)가 급기통로(72)에 의해 접속된다. 급기통로(72)에는 스트리머 방전기(66)로부터 처리실(71)을 향해 공기를 보내는 송풍기(도시 생략)를 설치하면 좋다. 또, 처리실(71)에는, 처리실(71) 내 공기를 배출하는 배기통로(73)가 접속된다. 배기통로(73)에는 후처리부(도시 생략)를 설치할 수 있다.
스트리머 방전은 오존을 포함한 여러 가지 활성종을 생성하는 기능을 가지며, 생성한 활성종을 물에 작용시킴으로써 레지오넬라균 등의 세균을 처리한다. 상기 후처리부는 미처리 오존 등이 대기 중에 방출되는 것을 방지하기 위한 것이며, 촉매 등을 이용하여 구성할 수 있다. 여기서, 오존은 불안정한 분자이며 방치해 두면 산소로 변화하므로, 배기 중의 오존농도가 낮은 경우 등은 반드시 후처리부를 설치하지 않아도 된다. 또, 오존이 용해된 이른바 "오존수"도 방치해 두면 통상의 물로 되므로, 오존농도가 높지 않은 경우는 오존을 처리할 필요가 없다.
상기 처리실(71)에는, 분무노즐(81)이 배치된다. 분무노즐(81)은, 도중에 수분무용 펌프(83)를 갖는 분무급수관(82) 하류단에 접속되며, 분무 급수관(82) 상류단은 온수 순환회로(50)의 처리실(71) 상류측 배관에 접속된다. 분무 급수관(82)과 수분무용 펌프(83)와 분무노즐(81)에 의해 수분무기구(80)가 구성되며, 분무된 수적과 스트리머 방전장치(65)에 의해 생성된 활성종이 처리실(71) 내에서 접촉하도록 구성된다.
-운전동작-
다음에, 이 히트펌프식 급탕장치(1)의 운전동작에 대해 설명한다. 여기서, 이하의 운전동작은 도시하지 않은 제어기에 의해 제어된다.
먼저, 저탕탱크(5)의 물을 가열하여 저탕탱크(5)에 온수를 저장할 때 히트펌프 열원기(10)가 운전된다. 히트펌프 열원기(10)에 있어서 압축기(12)로부터 토출된 고압냉매는, 온수 열교환기(13)의 냉매유로(13a)를 흐를 때, 온수유로(13b)를 흐르는 물(온수)에 방열하고 물(온수)을 가열한다. 온수에 방열한 냉매는, 팽창밸브(14)에 의해 감압되어 저압의 2상 냉매가 된다. 저압냉매는 공기 열교환기(15)를 통과할 때 공기로부터 흡열하고 증발하며, 저압 가스냉매로 되어 압축기(12)로 흡입된다. 이 냉매는 압축기(12)에서 압축되어 고압으로 되며, 압축기(12)로부터 토출된다. 이상과 같이 하여 냉매가 냉매회로(11)를 순환하는 동작이 반복되며, 온수 열교환기(13)의 온수유로(13b)에서 물(온수)이 가열된다.
온수 가열회로(20)에서는 온수펌프(26)가 구동된다. 이 때, 혼합밸브(42)의 급수회로(30)측 포트를 닫은 상태에서 감압밸브(33)를 개방함으로써, 필요에 따라 급수원(30a)으로부터 저탕탱크(5)로 물이 공급된다. 저탕탱크(5)의 수위가 낮을 때에 저탕탱크(5)에 급수하기 위해 저탕탱크(5)에 장착된 급수용 수위센서(5a)가 이용된다.
저탕탱크(5) 내의 물은, 온수펌프(26)에 의해 저탕탱크(5)로부터 흡출되며, 취수관(21)에서 온수 열교환기(13)로 흘러 간다. 온수 열교환기(13)에서, 온수유로(13b)를 흐르는 온수가 냉매유로(13a)를 흐르는 냉매로부터 흡열하여 가열된다. 온수 열교환기(13)에서 가열된 온수는 주탕관(22)을 흐르며, 저탕탱크(5) 수위에 따라 삼방밸브(23)가 적절하게 전환되어 제 1 주탕분기관(24) 또는 제 2 주탕분기관(25)으로부터 저탕탱크(5)로 공급된다. 이를 위해, 저탕탱크(5)에 장착된 온수 가열용 수위센서(5b, 5c)가 이용된다.
출탕운전은 급탕온도에 따라 혼합밸브(42)의 급수측 포트를 개폐하면서 급탕펌프(53) 또는 욕조수 펌프(48)를 운전함으로써 실행된다. 급탕펌프(53)를 운전하면, 저탕탱크(5)의 온수가 출탕기관(41)으로부터 제 1 출탕분기관(43)을 통해 흡출되며, 온수 순환회로(50)를 순환한다. 온수 순환회로(50)를 흐르는 온수는 열린 수도꼭지(51)나 샤워노즐(52)로부터 토출된다.
또, 저탕탱크(5)의 온수를 욕조(45)에 저장할 때, 개폐밸브(46)를 개방한 상태에서 욕조수 펌프(48)가 운전되며, 혼합밸브(42)에서 온수와 냉수(급수)의 비율을 조정함으로써, 욕조수의 온도가 조절된다. 욕조수를 재가열할 때는 개폐밸브(46)를 폐쇄한 상태에서 욕조수 펌프(48)가 운전되고, 온수 가열기(49)가 운전된다. 이렇게 함으로써 욕조수가 재가열 회로(47)를 순환할 때에 온수 가열기(49)에서 가열되며, 욕조수의 온도가 조절된다.
한편, 온수 순환회로(50) 내를 순환하는 온수의 온도가 낮아지면, 종래의 급탕장치에서는 레지오넬라균 등의 세균이 발생하기 쉬운 환경이 된다. 이에 반해, 이 실시형태의 급탕장치에서는 레지오넬라균 발생이 상기 살균성분 생성기(60)에 의해 억제된다.
구체적으로는 살균성분 생성기(60)에 배치되는 스트리머 방전기(66)에서, 도시하지 않은 방전전극과 대향전극 사이에 스트리머 방전이 발생함으로써, 그 영역에 저온 플라즈마가 형성된다. 이 저온 플라스마에 의해 오존을 포함한 여러 가지 활성종이 생성되며, 이들 활성종이 급기통로(72)를 통해 처리실(71)로 보내진다. 처리실(71)에서는, 온수 순환회로(50)를 흐르는 온수가 분무노즐(81)로부터 분무되며, 분무된 물(온수)과 활성종이 접촉한다. 분무수가 수면에 분무됨으로써, 물과 공기의 계면이 흐트러져, 활성종이 처리실(71) 수중에도 공급된다. 활성종은 세균을 분해하는 작용을 가지므로, 물에 포함되는 레지오넬라균이 분해되어 멸균된다. 따라서, 온수가 온수 순환회로(50)를 순환함으로써 온수가 청정한 상태로 유지된다.
배기 처리 중에 잔존하는 오존은, 배기통로(73)를 흐를 때에 후처리부(도시 생략)에서 처리할 수 있으며, 이 후처리부를 설치하지 않은 경우라도 오존은 방치해 두면 산소로 변화한다. 따라서, 대기에는 오존을 포함하지 않거나 또는 오존농도가 낮은 배기가 방출된다.
-실시형태의 효과-
이 실시형태에 의하면, 온수 순환회로(50)에 살균성분 생성기(60)를 배치함으로써, 온수 순환회로(50) 내에서 온수의 온도가 낮아진 경우에도 레지오넬라균 등의 세균이 번식하는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 또, 살균성분 생성기(60)로서 스트리머 방전을 실행하는 방전기(66)를 이용하여, 온수를 가열하지 않고 상온에서 활성종을 발생시키는 구성을 채용하므로, 이 운전에 필요한 에너지는, 히터 등의 가열수단을 이용하여 온수를 가열하는 데 필요한 에너지보다도 대폭 작다. 따라서, 종래 급탕장치보다 적은 에너지로 운전이 가능하므로, 운전비용을 억제할 수 있다.
-실시형태의 변형예-
(제 1 변형예)
상기 실시형태에서는 방전전극과 대향전극을 갖는 스트리머 방전기(66)를 처리실(71)과는 별도로 설치하나, 처리실(71) 내에서 스트리머 방전을 발생시키도록 구성해도 된다. 그 경우, 도 3에 나타내듯이, 복수의 바늘형 선단부를 갖는 방전전극(67)을 분사노즐(81)과 대향하도록 배치함과 더불어, 방전전극(67)과 분사노즐(81) 사이에 고압전원(68)으로부터 고전압을 인가함으로써, 수적을 대향전극으로서 방전전극(67)으로부터 스트리머 방전을 발생시킬 수 있다. 이와 같이 하여도, 상기 실시형태와 마찬가지의 작용 및 효과를 얻는 것이 가능하다. 또, 처리실(71)과 스트리머 방전기(66)를 일체로 함으로써 구성을 간단하게 하는 것도 가능해진다. 또한, 상기 실시형태와 비교하여, 활성종이 발행한 후 물과 접촉하기까지의 시간을 짧게 하는 것이 가능하므로, 라디칼이나 여기분자 등의 단수명 활성종도 효과적으로 이용하여 세균을 처리할 수 있다.
여기서, 스트리머 방전은 세균 처리능력이 높은 활성종을 발생시키는 방전방식으로서 바람직하나, 무성방전 등 다른 방전방식을 채용하여도 활성종을 발생시키는 것은 가능하다. 따라서, 방전장치(65)의 방전방식은 스트리머 방전 이외의 방식을 채용해도 된다.
(제 2 변형예)
예를 들어, 도 4에 나타내듯이 도 2의 분무노즐(81) 대신에 다공질체(86)를 이용하며, 이 다공질체(86)에 상방으로부터 수분을 공급하여 이 다공질체(86) 내부표면에 수막을 형성하도록 해도 된다(수막형성기구(85)). 이 다공질체(86)로서는, 상하방향으로 공기가 유통 가능한 통기공을 갖는 벌집구조(honeycomb structure)의 베이스재 표면에 흡수재(흡착제)가 부착되어 유지된 것을 이용할 수 있다. 이와 같이 구성하여도, 다공질체(86) 내부에 실질적으로 표면적이 큰 수막이 형성되어 공기 중의 활성종과 물이 효율적으로 접촉함과 동시에, 다공질체(86)에서 수면으로 물이 적하되는 부분에서 물과 공기의 계면이 흐트러져 활성종이 수중으로 공급되므로, 물에 포함되는 레지오넬라균 등의 세균을 처리할 수 있다
(제 3 변형예)
제 3 변형예는, 살균성분 생성기(60)의 스트리머 방전기(66)에 의해 생성된 활성종 등의 살균성분을 기포와 함께 수중으로 공급하는 기포 공급기(88)를 배치한 예이다. 이 예에서는, 도 5에 나타내듯이 도 2의 수분무기구(80)나 도 4의 수막형성기구(85)를 배치하는 대신에, 기포 공급기(88)로서, 급기통로(72) 처리실(71)측의 개구단을 처리실(71) 수중에 위치하도록 배치함과 동시에, 급기통로(72) 도중에 급기펌프(89)를 설치한다. 스트리머 방전기(66)의 구성은, 도 2에 나타낸 상기 실시형태와 마찬가지이다.
이와 같이 구성하면, 스트리머 방전기(66)에서 방전과 함께 생성된 활성종이 급기통로(72)를 통해 수중으로 기포와 함께 공급된다. 그리고, 기포가 수중으로부터 상승될 때, 기포에 포함되는 활성종이 수중의 레지오넬라균 등의 세균과 접촉하여 세균이 분해된다. 이 경우, 기포의 공급구를 수중의 복수 부분에 형성해 두면, 활성종과 물이 보다 넓은 범위에서 접촉하게 되므로, 세균의 분해성능을 높일 수 있다. 또 기포 중의 활성종이 물로 공급됨에 따른 분해성능도 얻을 수 있다.
(제 4 변형예)
제 4 변형예는, 도 6에 나타내듯이 도 2의 수분무기구(80)나 도 4의 수막형성기구(85)를 배치하는 대신에, 처리실(71) 내에 수차(90)를 설치한 예이다. 스트리머 방전기(66)는 급기통로(72)나 배기통로(73)를 포함해 도 2에 나타내는 상기 실시형태와 마찬가지이다. 이와 같이 구성하면, 처리실(71) 실내에서 수차(90)를 회전시키면 공기와 물의 계면이 흐트러지므로, 처리실(71)로 공급된 활성종이 수중으로 공급됨과 더불어, 광범위로 물에 작용하여 레지오넬라균 등의 세균을 처리할 수 있다. 또, 수차 표면에 얇은 수막이 형성됨으로써, 공기 중의 활성종과 물이 넓은 면적에서 접촉하므로 높은 분해 성능을 얻을 수 있다. 또한, 상기 수차(90)에 더불어 제 2 수차(도시 생략)를 수중에 배치해도 된다. 그러면, 수중에서 활성종을 보다 균등하게 분산시킬 수 있으므로, 세균처리 성능을 안정시키는 것이 가능해진다.
(제 5 변형예)
상기 실시형태 및 각 변형예에서는, 스트리머 방전기(방전장치(65))(66)를 공기 중에 배치함과 더불어, 방전장치(65)와 별도의 처리실(71)을 온수 순환회로(50)에 배치하며, 방전에 의해 발생한 활성종을 온수와 접촉시키도록 하나, 방전장치(65)(방전기(66))는 도 7에 나타내듯이 수중에 배치해도 된다.
구체적으로는, 방전장치(65)가 갖는 선형의 방전전극(68a)과 그 주위에 위치하는 통형의 대향전극(68b)을 수중에 배치하며, 방전전극(68a)과 대향전극(68b)에 고전압의 펄스전원(69)을 접속한다. 또, 방전장치(65)를 온수 순환회로(50)에 접속된 처리실(처리부)(71) 내에 방전전극(68a)과 대향전극(68b)이 위치하며, 온수의 흐름방향과 방전전극(68a) 및 대향전극(68b)의 축방향이 일치하도록 배치한다.
이와 같이 구성하면, 처리실(71)의 수중에서 방전전극(68a)과 대향전극(68b) 사이에서, 물의 전기분해에 의해 오존 등의 활성종이 발생한다. 발생한 활성종은, 수중에서 레지오넬라균 등의 세균에 작용하고 이들 세균을 분해한다. 이 구성에서는 수중에서 발생한 활성종이 수중의 세균에 직접 작용하므로 높은 세균분해 성능을 얻을 수 있다. 또, 선형의 방전전극(68a) 주위에 통형의 대향전극(68b)을 배치하므로, 활성종과 물의 접촉면적이 크며, 이에 의해서도 높은 세균분해 성능을 얻는 것이 가능해진다.
여기서, 상기 구성에 의해 수중에서 오존을 발생시킨 오존은 이른바 "오존수"이며, 방치해 두면 통상의 물로 되므로 오존발생 후에 분해할 필요는 없다.
(제 6 변형예)
상기 실시형태에 있어서, 도 8에 나타내듯이 살균성분 생성기(60)로서 오존생성장치(95)를 이용해도 된다. 상기 방전장치(65)는 오존을 포함한 활성종을 생성하므로 일종의 오존 생성장치라 할 수 있으나, 오존 생성장치(95)로서는 방전에 의하지 않고 불꽃 등을 일으켜, 이 때 오존을 발생시키는 구성을 채용해도 된다. 이와 같이 하여도 수중의 레지오넬라균을 분해할 수 있다.
여기서, 이 변형예에서 오존 생성장치를 처리실(71)과는 별도로 배치하여 생성한 오존을 공기와 함께 처리실(71)의 수중으로 공급하는 도 5의 기포 공급기(88)를 설치해도 된다.
(제 7 변형예)
상기 실시형태에서는 도 9에 나타내듯이, 살균성분 생성기(60)로서 자외선 발생기(96)를 이용해도 된다. 자외선 발생기(96)도 일종의 오존 생성장치이며, 자외선 작용에 의해 수중의 레지오넬라균을 분해할 수 있다.
여기서, 이 변형예에서도 자외선 발생기(96)를 처리실(71)과는 별도로 배치하여 생성한 오존을 공기와 함께 처리실(71)의 수중으로 공급하는 도 5의 기포 공급기(88)를 설치해도 된다.
(각 변형예의 효과)
상기 각 변형예의 구성을 채용하면, 도 2에 나타낸 상기 실시형태와 마찬가지로, 온수의 온도가 저하된 때에도 레지오넬라균 등의 세균이 온수 중에서 번식하는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 그리고, 상기 각 변형예에서도 온수 순환회로(50) 중의 온수 이하의 온도에서 활성종을 발생시키는 구성을 채용하므로, 이 운전에 필요한 에너지는 온수를 가열하는 데에 필요한 에너지보다 작게 된다. 따라서, 종래 방전장치보다 적은 에너지로 운전이 가능하므로, 운전비용을 억제할 수 있다.
<<그 밖의 실시형태>>
상기 실시형태에 대해서는, 이하의 각 변형예와 같은 구성으로 해도 된다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는 온수 순환회로(50)에 살균성분 발생기(60)를 배치하나, 살균성분 발생기(60)는 재가열 회로(47)에 배치하도록 해도 된다. 또 욕조나 재가열 회로를 가진 급탕 시트템에 한정되는 것이 아니라, 탱크 하류측에 순환회로를 갖는 모든 급탕장치에 대해 적용할 수 있다.
그리고, 이상의 실시형태는 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
[산업상 이용 가능성]
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 저탕탱크와 온수 순환회로를 갖는 히트펌프식 급탕장치에 대해 유용하다.
1 : 히트펌프식 급탕장치 5 : 저탕탱크
10 : 히트펌프 열원기 50 : 온수 순환회로
60: 살균성분 생성기 65 : 방전장치
66 : 스트리머 방전기(스트리머 방전장치)
70 : 처리부 80 : 수분무기구
85 : 수막형성기구 88 : 기포 공급기
95 : 오존 생성장치 96 : 자외선 발생기
10 : 히트펌프 열원기 50 : 온수 순환회로
60: 살균성분 생성기 65 : 방전장치
66 : 스트리머 방전기(스트리머 방전장치)
70 : 처리부 80 : 수분무기구
85 : 수막형성기구 88 : 기포 공급기
95 : 오존 생성장치 96 : 자외선 발생기
Claims (13)
- 물에 온열을 가하여 온수를 생성하는 히트펌프 열원기(10)와, 생성된 온수를 저장하는 저탕탱크(5)와, 이 저탕탱크(5)에 접속된 온수 순환회로(50)를 갖는 히트펌프식 급탕장치에 있어서,
온수 순환회로(50) 중의 온수 이하의 온도로 살균성분을 생성하며 온수에 작용시키는 살균성분 생성기(60)를 온수 순환회로(50)에 구비하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 급탕장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 살균성분 생성기(60)가 방전장치(65)를 갖는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 급탕장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 방전장치(65)가 공기 중에 배치됨과 더불어, 방전에 의해 발생한 활성종을 온수와 접촉시키도록 상기 온수 순환회로(50)에 접속된 처리부(70)를 구비하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 급탕장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 방전장치(65)가 수중에 배치됨과 더불어, 방전에 의해 발생한 활성종에 의해 온수를 처리하도록 상기 온수 순환회로(50)에 접속된 처리부(70)를 구비하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 급탕장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 방전장치(65)가 스트리머 방전을 발생시키는 스트리머 방전장치(66)인 것을 특징으로 하는 히트펌프식 급탕장치. - 청구항 5에 있어서,
수분무기구(80)를 구비하며, 분무된 수적(水滴)과 스트리머 방전장치(66)에서 생성된 활성종을 접촉시키도록 상기 온수 순환회로(50)에 접속된 처리부(70)를 구비하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 급탕장치. - 청구항 5에 있어서,
수막형성기구(85)를 구비하며, 형성된 수막과 스트리머 방전장치(66)에서 생성된 활성종을 접촉시키도록 상기 온수 순환회로(50)에 접속된 처리부(70)를 구비하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 급탕장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 살균성분 생성기(60)가 오존 생성장치(95)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 급탕장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 살균성분 생성기(60)가 자외선 발생기(96)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 급탕장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 살균성분 생성기(60)에 의해 생성된 살균성분을 기포와 함께 수중으로 공급하는 기포 공급기(88)를 구비하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 급탕장치. - 청구항 8에 있어서,
상기 살균성분 생성기(60)에 의해 생성된 살균성분을 기포와 함께 수중으로 공급하는 기포 공급기(88)를 구비하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 급탕장치. - 청구항 9에 있어서,
상기 살균성분 생성기(60)에 의해 생성된 살균성분을 기포와 함께 수중으로 공급하는 기포 공급기(88)를 구비하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 급탕장치. - 물에 온열을 가하여 온수를 생성하는 히트펌프 열원기(10)와, 생성된 온수를 저장하는 저탕탱크(5)와, 이 저탕탱크(5)에 접속된 온수 순환회로(50)를 갖는 히트펌프식 급탕장치의 온수 멸균방법에 있어서,
온수 순환회로(50)를 순환하는 온수에 대해, 온수 순환회로(50) 중의 온수 이하의 온도로 살균성분을 생성하여 온수에 작용시키는 것을 특징으로 하는 온수의 멸균방법.
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