KR20110121815A

KR20110121815A - 폐열 회수 장치

Info

Publication number: KR20110121815A
Application number: KR1020100041281A
Authority: KR
Inventors: 김춘수
Original assignee: 김춘수
Priority date: 2010-05-03
Filing date: 2010-05-03
Publication date: 2011-11-09

Abstract

폐수 저장조의 온도를 일정하게 유지함으로써 열회수율을 높이는 폐열 회수 장치가 제공된다.
본 발명의 폐열 회수 장치는 목욕탕, 사우나, 찜질방, 산업체 등의 비교적 고온의 폐수를 배출하는 장소에서 폐수에 포함된 열을 회수하여 급수를 가열하는데 사용될 수 있으며, 온도유지판을 사용하여 열교환기에 제공되는 폐수의 온도를 적정한 온도로 유지시킴으로써 열회수율 및 에너지 효율을 높일 수 있다.

Description

폐열 회수 장치{waste heat Recovery Devices}

본 발명은 목욕탕, 사우나, 찜질방 및 각종 산업체에서 사용되는 폐열 회수 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열교환기에 제공되는 폐수를 저장하는 폐수 저장조에 높은 비열을 가지는 온도유지판을 설치하여 폐수의 온도를 실질적으로 일정하게 유지시킴으로써 열회수율 및 에너지 효율을 높이는 폐열 회수 장치에 관한 것이다.

대중 목욕탕에는 지하수 혹은 수도물이 공급되는 냉수 공급라인과 보일러에 의해 50∼60℃로 가열된 온수가 공급되는 온수 공급라인이 구비되어 있다. 냉수 공급라인을 통해 유입된 냉수는 냉탕 및 샤워기에 제공되며, 온수 공급라인을 통해 유입된 온수는 온탕 및 샤워기에 제공된다. 샤워기의 경우, 적절한 온도가 되도록 냉수와 온수가 혼합되어 사용된다.

열탕, 온탕 그리고 샤워기를 통하여 사용된 물은 배수되어 폐수로서 방류된다. 이 폐수는 통상적으로 약 35∼38℃ 정도의 열을 포함하고 있다. 목욕탕 뿐만 아니라 사우나, 찜질방, 각종 산업체 등에서도 비교적 고온의 폐수가 방류되고 있다. 이에 따라 폐수에 함유된 열을 회수하여 온수의 가열에 재사용함으로써 에너지 효율을 높이도록 하는 각종의 폐열 회수 장치가 사용되고 있다.

대표적인 예로서, 열교환기를 들 수 있다. 열교환기를 사용하는 폐열 회수 장치는 폐수 저장조 및 열교환기를 구비한다. 폐수 저장조는 예를 들어, 목욕탕에서 배수되는 폐수를 저장한다. 열교환기는 폐수 저장조에서 제공되는 폐수로부터 열을 회수하여 급수를 가열한다. 이때 가열된 물은 온수탱크(미도시)로 보내진다.

목욕탕에 사용되는 열교환기의 경우 3차에 걸쳐서 열을 회수하도록 되어 있는 것도 있다. 그렇지만, 종래의 열교환기를 이용한 폐수 회수 장치는 그에 제공되는 폐수의 온도가 일정하지 않아서 일정한 정도의 에너지 효율을 지속적으로 얻을 수 없다는 문제점이 있다.

한편, 폐수 저장조에 제공되는 폐수의 양이 일정하기 않기 때문에 이를 해소하기 위하여 종래의 폐열 회수 장치는 열교환기를 거친 폐수를 다시 폐수 저장조에 되돌리도록 하고 있다.

이와 같이 열교환기를 통해 열을 빼앗겨서 비교적 저온(대략 5∼7℃)으로 된 폐수가 폐수 저장조에 유입될 경우, 폐수 저장조에 유입되는 비교적 고온의 폐수와 혼합되어 전체적으로 폐수 저장조에 저장된 폐수의 온도를 낮추게 되고 이는 열교환기에서의 열회수율 및 에너지 효율을 낮추게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열회수율 및 에너지 효율이 높은 폐열 회수 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐열 회수 장치는

폐수를 저장하는 폐수저장조;

상기 폐수저장조에 저장되는 폐수의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 온도유지판; 및

상기 폐수저장조에서 공급되는 폐수로부터 열을 회수하는 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 폐수저장조의 내부에 설치되며, 열교환기로부터 폐수 저장조로 회수되는 폐수가 폐수저장조에 있던 기존의 폐수와 섞이지 않게 하게 방지하는 냉수 혼합 방지 장치가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 폐수저장조에는 일정 수위 이상의 폐수를 배수시키는 오버플로우 홀이 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 폐수 저장조에 저장된 폐수의 온도에 따라 열교환기에 제공되는 폐수의 양을 조절하는 인라인 펌프가 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 폐열 회수 장치는 폐수 저장조의 온도를 일정하게 유지함으로써 열회수율을 높이는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 폐열 회수 장치의 구성을 보이는 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 폐열 회수 장치의 바람직한 실시예의 구성을 도시하며,
도 3은 도 2에 도시된 냉수혼합 방지장치의 구성을 도시하며, 그리고
도 4는 본 발명에 따른 폐열 회수 장치의 다른 실시예를 보이는 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 폐열 회수 장치의 구성을 보이는 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 폐열 회수 장치는 폐수 저장조(100) 및 열교환기(110)을 구비한다.

폐수 저장조(100)는 목욕탕 등에서 배수되는 폐수를 저장하고 이를 열교환기(110)에 제공하는 것으로서, 저장된 폐수의 온도를 비교적 일정하게 유지하기 위한 온도 유지판(102)과 냉수혼합 방지장치(104)를 구비한다.

온도 유지판(102)는 폐수 저장조(100)의 내부에 설치되며, 비교적 비열이 높은 재료로 만들어진다. 바람직하게는 온도 유지판(102)는 유리, 광석, 구리 등으로 구성된다.

열교환기(110)로는 약 15℃의 급수가 공급되고, 이 급수는 폐수저장조(100)로부터 제공되는 폐수로부터 회수된 열에 의해 가열되어 약 30℃의 환수로 변환되어 배출된다.

예를 들어, 목욕탕에서 배출된 35℃의 폐수는 폐수 저장조(100)로 유입된다. 폐수 저장조(100) 내에 설치된 온도 유지판(102)는 폐수에 포함된 열에 의해 가열된다. 온도 유지판(102)는 비열이 높은 재료로 구성되므로 일단 가열되면 가열된 상태를 지속적으로 유지한다. 이러한 온도 유지판(102)의 작용에 의해 폐수저장조(100)에 저장된 폐수의 온도가 35℃ 정도로 일정하게 유지된다.

열교환기(110)로는 폐수 저장조(100)로부터의 35℃ 정도의 폐수 및 15도 정도의 급수가 공급된다. 15도의 급수는 폐수로부터 회수되는 열에 의해 가열되어 배출된다. 배출되는 환수의 온도는 약 30℃ 정도이다. 종래의 열회수 장치가 약 5℃ 내외의 온도만을 회수하는 데 비해 본 발명에 있어서 환수되는 열은 15℃ 이상의 온도를 회수한다.

한편, 종래의 열회수 장치는 수돗물을 직수로 급수하여 3차에 걸쳐 열을 회수하면서도 열회수 효율이 높지 않았다. 이에 비해 본 발명의 열회수 장치는 1회의 열회수 처리만으로도 15℃ 이상의 온도를 회수할 수 있다.

한편, 폐수 저장조(100)로 유입되는 폐수의 양은 일정하지 않다. 예를 들어, 목욕탕의 영업 개시 시각 이전에는 폐수가 거의 없다. 이에 따라, 언제든지 열교환기(110)를 이용할 수 있도록 폐수 저장조(100)에 저장되는 폐수의 양을 적정하게 유지할 필요가 있다. 이를 위하여, 열교환기(110)를 거친 폐수는 다시 폐수저장조(100)로 환수된다.

이때, 냉수혼합 방지장치(104)는 열교환기(110)로부터 폐수 저장조(100)로 회수되는 비교적 저온의 폐수가 목욕탕에서 배출되어 폐수저장조(100)로 유입되는 폐수와 섞이지 않도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 폐열 회수 장치의 바람직한 실시예를 보이는 구성도이다. 도 2에 도시된 장치는, 기포발생조(202), 여과조(204), 폐수 저장조(100), 인라인 펌프(206), 열교환기(110)를 포함한다.

기포발생조(202)는 배수된 폐수를 일시적으로 저장하였다가 배수시키는 것으로서 내부에 기포 발생기(202a)를 포함한다. 기포 발생기(202a)에서 발생되는 기포에 의해 폐수 내에 포함된 이물질이 부유하게 된다.

스크린 회전 필터조(204)는 폐수에 포함된 이물질을 걸러내기 위한 것으로서 스크린 회전 필터(206)을 구비한다. 스크린 회전 필터(206)는 스크린(206a), 모터(206b) 그리고 공기 토출기(206c)를 포함한다. 모터(206b)에 의해 회전되는 스크린(206a)이 폐수에서 부유하는 이물질들을 걸러낸다. 걸러진 이물질들은 스크린(206a)에 부착되어 공기 토출기(206c)의 위치로 이동된다. 공기 토출기(206c)는 강한 압력으로 공기를 토출하며, 토출된 공기에 의해 스크린에 부착된 이물질이 스크린으로부터 떨어져서 이물질 저장조(208)에 쌓여지게 된다.

스크린 회전 필터(206)에 의해 이물질이 제거된 폐수는 폐수 저장조(100)로 유입된다. 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 폐수 저장조(100) 내의 폐수의 온도는 온도 유지판(102)의 작용에 의해 비교적 일정하게 유지된다.

인라인 펌프(206)는 폐수 저장조(100)에서 열교환기(110)로 제공되는 폐수의 양을 조절하기 위한 것이다. 인라인 펌프 제어부(210)는 폐수 저장조(100) 내에 저장된 폐수의 온도에 따라 인라인 펌프(206)의 회전을 제어한다. 즉, 폐수 저장조(100) 내에 저장된 폐수의 온도가 적정 온도일 경우 그에 해당하는 적정량의 폐수가 열교환기(110)로 제공되도록 인라인 펌프(206)의 회전수를 일정하게 유지시키고, 적정 온도보다 낮을 경우 인라인 펌프(206_)의 회전수를 높여서 보다 많은 양의 폐수가 열교환기(110)로 제공되게 한다. 이러한 인라인 펌프(206)의 작용에 의해 열교환기(110)로부터 배출되는 물의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 열교환기(110)를 거친 저온의 폐수는 폐수 저장조(100)로 환수된다. 냉수 혼합 방지 장치(104)는 열교환기(110)로부터 폐수 저장조(100)로 회수되는 비교적 저온의 폐수가 목욕탕에서 배출되어 폐수저장조(100)로 유입되는 폐수와 섞이지 않도록 한다.

도 3은 도 2에 도시된 냉수혼합 방지 장치의 구성을 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이 냉수 혼합 방지 장치(104)는 원호형의 격벽으로 구성된다. 열교환기(110)에 의한 1차 열회수로 저온이 된 폐수가 유입되더라고 원호형 격벽이 있어 폐수저장조(100)에 있던 기존의 폐수와 섞이지 않는다. 따라서, 폐수저장조(100)에 저장된 폐수의 온도가 내려가는 일이 생기지 않는다.

종래의 폐열 회수 장치들은 본 발명에서와 같은 냉수혼합 방지장치(104)가 없어서 유입된 저온의 폐수가 기존의 물과 섞여 온도가 더 내려 간다. 이에 비해 본 발명의 폐열 회수 장치는 냉수혼합 방지 장치(104)를 제공함으로써 열회수 효율을 높일 수 있게 된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 폐수저장조(100)에는 오버플로우 홀(106)이 구비된다. 이러한 오버플로우 홀(106)은 폐수저장조(100)의 측벽에 형성되어 일정 수위 이상으로 폐수가 차게 되면 이를 통하여 배출되도록 하는 기능을 수행한다.

목욕탕에서 배출되는 폐수의 양이 많더라도 오버플로우 홀(106)의 작용에 의해 폐수저장조(100) 내의 폐수의 수위가 일정하게 유지될 수 있다.

한편, 열교환기(110)로부터 냉수혼합 방지장치(104)를 통해 유입되는 폐수가 많더라도 오버플로우 홀(106)을 통해 즉시 배출된다.

도 4는 본 발명에 따른 폐열 회수 장치의 다른 실시예를 도시한다. 도 4 도시된 실시예에 따른 본 발명의 폐열 회수 장치는 제1폐수저장조(400), 제1폐수저장조와 연통되는 제2폐수저장조(420) 그리고 열교환기(410)를 포함한다.

제1폐수저장조(400)에는 온도유지판(402)이 설치된다. 온도 유지판(402)의 작용에 의해 제1폐수 저장조(400)에 저장된 폐수의 온도가 35℃ 정도로 일정하게 유지된다.

제2폐수저장조(420)에는 냉수혼합 방지장치(404)가 설치된다.

제1폐수저장조(400)에는 고온의 폐수가 직접 유입되며 또한 온도유지판(402)에 의해 비교적 일정한 온도를 유지한다. 제2폐수저장조(420)에는 열교환기(410)에서 열교환 처리된 비교적 저온의 폐수가 유입되므로 제1폐수저장조(400)보다 약간 낮은 온도가 유지된다.

여기서, 제1폐수저장조(400)와 제2폐수저장조(420)는 그들에 저장된 폐수들이 상통할 수 있도록 연결되어 있으므로 양쪽의 폐수는 일정한 양을 유지한다.

제1폐수저장조(400)에 설치되는 제1오버플로우 홀(406a)의 작동에 의해, 제1폐수저장조(400)에 유입되는 폐수 중에서 제1오버플로우 홀(406a)에 의해 규정되는 수위 이상의 폐수는 제1오버플로우 홀(406a)을 통해 배수된다.

한편, 제2폐수저장조(420)에 설치되는 제2오버플로우 홀(406b)의 작동에 의해, 제2폐수저장조(420)에 유입되는 폐수에 의해 제2폐수저장조(420)의 수위가 제2오버플로우 홀(406b)에 의해 규정되는 수위 이상으로 올라갈 경우 과다의 폐수는 제2오버플로우 홀(406b)을 통해 배수된다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 목욕탕에서 사용되는 폐열 회수 장치의 예를 들어 설명하였지만, 당업자는 이러한 기술을 사우나, 찜질방, 염색 공장과 같은 산업체 등에 있어서도 적용할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 국한되지 않고 하기의 청구범위에 의해 판단되어야 마땅할 것이다

본 발명은 목욕탕, 사우나, 찜질방, 산업체 등의 비교적 고온의 폐수를 배출하는 장소에서 폐수에 포함된 열을 회수하여 온수를 가열하는 데 재사용되는 폐열 회수 장치에 있어서, 높은 비열을 가지는 온도유지판을 사용하여 열교환기에 제공되는 폐수의 온도를 적정한 온도로 유지시킴으로써 열회수율 및 에너지 효율을 높일 수 있다.

Claims

폐수를 저장하는 폐수저장조를 포함하는 폐수로부터 열을 회수하는 폐열 회수 장치에 있어서,
상기 폐수저장조에 저장되는 폐수의 온도를 일정하게 유지시키기 위해 폐수저장조에 설치된 온도유지판; 및
상기 폐수저장조에서 공급되는 폐수로부터 열을 회수하고 열교환된 폐수를 다시 폐수저장조로 순환시키는 열교환기; 및
상기 열교환기로부터 상기 폐수 저장조로 회수되는 폐수가 상기 폐수저장조에 있던 기존의 폐수와 섞이지 않도록 구성된 냉수 혼합 방지 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉수혼합 방지 장치는 폐수저장조의 상부에 형성된 오버플로우홀과, 상기한 열교환기에서 회수되는 폐수가 유입될 때 폐수저장조의 물과 섞이지 않고 일정 수위 이상의 폐수를 오버플로우홀로 배출되도록 형성된 원호형 격벽 및 배수관인 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 온도유지판은 유리, 광석 또는 구리 중 적어도 하나의 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
제1항에 있어서, 상기 폐수저장조는
유입되는 폐수를 저장하며 상기 온도유지판이 설치되는 제1폐수저장조; 및
상기 열교환기로부터 회수되는 폐수가 유입되며 상기 냉수혼합 방지장치가 설치되는 제2폐수저장조를 구비하며,
상기 제1폐수저장조 및 상기 제2폐수저장조는 연통하도록 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
제4항에 있어서, 상기 제1폐수저장조 및 상기 제2폐수저장조 각각에 일정 수위 이상의 폐수를 배수시키는 오버플로우 홀들이 구비되는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기한 폐수저장조에 설치되고, 유입되는 폐수에 기포를 불어넣어 폐수에 포함된 이물질을 부유시키기 위한 기포발생조; 및
상기 기포발생조에서 제공되는 폐수로부터 이물질을 스크린하기 위한 스크린 회전필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 폐수저장조에 저장된 폐수를 상기 열교환기에 제공하는 펌프; 및
상기 폐수저장조에 저장된 폐수의 온도에 따라 상기 펌프에 의해 열교환기에 공급되는 폐수의 양을 조절하는 인라인 펌프 제어기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.
제7항에 있어서,
상기 열교환기에 유입되거나 유출되는 폐수로부터 이물질을 제거하기 위한 열교환기 이물질 제거기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 장치.