KR20120049967A

KR20120049967A - 목욕탕, 실내수영장, 찜질방 등 목욕물의 재활용을 위한 여과정수, 살균 소독, 및 열 회수장치

Info

Publication number: KR20120049967A
Application number: KR1020100111231A
Authority: KR
Inventors: 최창균
Original assignee: 최창균
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-05-18

Abstract

본 발명은 목욕탕, 실내 수영장, 찜질 방, 등에서 목욕을 하거나 인체와 장시간 접촉하는 물을 정수하고 정수된 물을 살균 소독하여 다시 사용하는 정수 소독 장치와 냉수에서 열을 회수 하여 온수를 가열하므로 물을 절약함 과 동시에 에너지를 절약하는 장치에 관한 것이다.

여과정수, 살균, 흐림 정도, 열 회수

Description

목욕탕, 실내수영장, 찜질방 등 목욕물의 재활용을 위한 여과정수, 살균 소독, 및 열 회수장치 {Bath water's purification, sterilization, and heat recovery}

목욕탕 , 수영장, 찜질 방, 수중 물리치료실 등 인체에 접촉되는 물이 장시간 사용하므로 더러워져서 하수도로 벼려지므로 많은 물과 에너지를 낭비한다.

버려지는 물을 정수 하여 다시 사용하기 위하여 물속에 포함된 노폐물을 여과 하는 것과 여과된 물을 살균 소독 하고 그리고 냉수를 만들기 위해 물을 냉각 시 회수된 열로 온수를 생성하여 항상 깨끗한 온수와 냉수를 사용할 수 있는 수단과 장치에 관한 것이다.

목욕탕, 실내수영장, 등 인체와 접촉하는 물은 인체 온도 이상의 온도를 유지 하는 온탕과 인체온도 이하의 냉탕으로 구분 하고 항상 물이 채워진 상태이다.

냉탕과 온탕의 저장 수에 인체가 잠겨 있으므로 인체의 노폐물이 녹아나와 시간이 경과함에 따라 물의 수질이 나빠지고 시간이 지남에 인체에 접촉하는 물의 수질이 일정 기준 이하로 나빠지면 하수도로 버려지게 된다.

그래서 종래에는 새물을 받았다가 일정기간 사용하고 하수도로 버린다.

새물을 받아 사용하는 시간을 좀더 길게 하기위하여 여과장치를 두어 순환하여 물을 여과한다.

그리고 하수도로 버리는 폐수 배출 수에서 열을 회수 하여 공급수를 예열하였다.

여과장치는 일차적으로 자갈이나 모래 등으로 앙금이나 부유물을 걸러주고 이차로 고밀도의 여과기로 여과하고 그리고 오존이나 자외선으로 살균하여 수질을 유지하여왔다.

도1에 현재 대중목욕탕에서 냉매회로를 이용 하여 하수도로 버려지는 물에서 열을 회수 하여 온수를 생성 하는 것 과 여과 하는 장치들을 나타내었다.

목욕탕의 실내에는 온탕과 냉탕으로 구분 하여 온탕의 물의 온도는 40-45℃이고 냉탕의 물의 온도는 15-20℃를 유지한다. 시간이 지남에 따라 온탕의 고온의 열이 냉탕의 저온의 물로 이동되어 간다. 만약 온수 저장조의 고온의 온수가 온탕으로 흘러들어오지 않고 이와 같이 냉수저장조의 저온의 물이 냉탕으로 흘러들어오지 않는 다면 시간이 지남에 따라 온탕의 물은 식고 냉탕의 물은 데워져서 같은 온도가 된다.

그래서 상기온도를 유지하기위해

온탕에는 온수가 쉬지 않고 흘러들어오고

냉탕에는 냉수가 쉬지 않고 흘러들어 오게 된다.

물이 흘러들어 오는 것만큼 흘러 나가게 된다.

냉탕과 온탕에서 흘러나오는 온수와 냉수는 석여서 하수도로 배출된다.

하수도로 배출되는 물의 온도는 27-35℃정도이다.

이물에서 열을 회수 하므로 배출 수는 10℃내외이다.

탕 내의 수질을 유지 하기위한 여과장치는 앙금과 부유물을 걸러주는 자갈 모래로 구성 된 1차 여과 조(101) 와 보다 고밀도의 여과를 위한 2차 여과기(102)를 두고 여과된 물에 포함된 세균을 살균하는 살균 조(103)를 거쳐 탕에서 인체와 접하는 저장수를 순환펌프(104)를 이용 하여 강제 순환하게 한다.

그리고 일정기간동안 사용한 후에는 자갈과 모래로 구성된 여과 조(101)는 밸브(115)를 잠그고 밸브(114)에 상수도와 연결 정수시 물의 흐르는 방향과 반대로 하여 물을 흘려 자갈과 모래의 공간에 싸인 앙금과 부유물을 제거 한다.

그리고 고밀도의 여과기는 새것으로 교체한다.

그리고 여름철에는 냉탕의 온도를 유지하기위하여 냉수 저장 조(112)에 별도의 냉동기를 두어 냉각을 하여야 한다.

상기와 같은 종래의 기술을 살펴보면

1)목욕탕의 물의 수질에서 특히 일반 세균과 대장균의 농도 및 물의 흐림 정도 등을 목욕물의 수질 기준에 유지하기 위하여

물의 흐림 정도는 여과기를 통하여 앙금과 부유물을 걸러줌으로 해결 할 수 있지만 살균 조(103)의 살균에도 불구하고 모든 세균을 없앨 수가 없고 세균의 농도 증가는 여과기로서는 해결이 불가능 하므로 세균의 증식이 일정량 이상 증가되 면 냉탕과 온탕의 물을 모두 배출 하고 상수도의 새물을 받는 것이다.

특히 상수도의 물을 사용하지 않고 지하수를 이용하는 경우 세균증식은 더 심하다.

그래서 많은 양의 물을 소비하게 된다.

2) 온탕의 온도를 40℃이상 일정한 온도를 유지하려면 유실되는 열에 해당되는 열량의 고온수를 항상 유입 하고 유출 하여야 하므로 많은 양의 물을 흘려버려야한다.

냉탕의 경우도 마찬 가지이다.

그래서 많은 양의 에너지를 허비한다.

이런 것을 해결 하려고 온탕에 저장된 물을 가열장치를 두어 순환 하게 할 때 인체에서 탈피된 노폐물이 열 교환 관료에 부착되어 스케일을 형성하여 고가의 가열기를 수시로 교체 하여야 하는 결과를 초래 하고 이를 그대로 방치 하면 목욕물의 수질을 악화 시키는 결과를 초래 한다.

3) 여과장치에는 많은 유기물질이 쌓이게 되고 이 유기물은 세균의 먹이가 되어 많은 양의 세균이 증식하기에 아주 좋은 분위기를 형성 한다. 그래서 많은 세균이 증식된다.

그래서 여과기를 자주자주 교체하여야 하므로 많은 비용이 소비된다.

4) 냉탕과 온탕의 물을 새물로 교체하기위하여 저장된 물을 일시에 배출하여 버릴 때 버리는 물에서 많은 양의 에너지를 회수하여 저장 하려면 온수저장용기의 용량이 아주 크게 제작 하므로 많은 비용이 소비된다.

상기와 같은 종래의 장치의 문제점은 인체와 접하는 물의 수질에서 세균증식을 억제 하지 못함에 있고 세균증식은 주로 물의 흐림을 방지 하는 여과 장치에 축적된 유기물질에서 증식된다.

증식된 세균은 여과장치에만 한정되지 않고 순환되는 목욕 물 전체의 수질을 악화시키는 결과를 초래 한다.

상기와 같은 기술적 과제 해결 수단은 인체가 접하는 물의 수질이 정해진 기준 이상의 수질을 유지하면서도 공급수를 적게 하는 것이다. 그래서 첫째는 여과를 잘하여 물의 흐림 정도가 낮고 세균은 흐르는 물에서는 증식이 되지 않는 다는 점에 착안 하여 여과기와 같이 유기물질이 쌓이고 물의 흐르는 속도가 아주 적은 상태에서 세균이 증식되기에 아주 좋은 조건을 구비 한다.

그래서 물의 탁도(흐림정도)를 낮게 유지하기위하여 설치된 여과기에 세균의 증식을 막는 것이다 .

이를 해결 하기위하여 도2에서와 같이 앙금(Sediment)과 부유물을 걸러주는 1차 여과장치(201) 고밀도의 2차 여과장치(206) 사이에 전열기(204)를 두고 그리고 냉탕을 위한 여과장치에는 중앙 부분에 열교환용 냉매 증발 관로(102)를 두고 온탕을 위한 여과장치는 여과기 외주 면에 냉매 응축관로(102')를 둔다.

그리고 여과장치 중앙부 즉 여과된 물이 모이는 부분에 살균용 오존 가스를 공급하는 관(210)을 둔다.

그리고 여과장치 상부에는 도3에서와 같은 고압 수증기 발생기(440)를 둔다.

세균의 증식이 우려될 때 1,2차 여과기 중간에 설치된 전열기(204)에 전력을 공급하여 세균을 멸균할 수 있는 온도로 가열 하여 멸균 하고

그리고 1,2차 여과기에 노폐물이 축적되어 여과 능력이 저하하여 여과되는 물의 양이 줄어지면 여과장치 중앙부의 수위가 낮아지는 것을 감지하는 수위스위치(213)를 두어 이 수위스위치가 작동하면 여과장치를 도 3에서와 같이 분리하고

고압 수증기 발생장치(440)에서 발생한 고온 고압의 수증기를 1,2차 여과기 중간부위 즉 전열기가 있는 공간에 주입하여 고압의 수증기가 여과기를 통과 하여 외부로 분출되므로 여과기에 축적된 노폐물을 제거함과동시에 고온의 열로 멸균한다.

그리고 냉매압축기(430)를 두고 냉탕의 순환수를 냉각하기위하여 냉탕에 연결된 여과장치(420) 여과기 내주 면에 증발관로를 온탕에 연결된 여과장치(410) 여과기 외주 면에는 응축관로를 두어 순환수를 냉각 시 증발한 냉매 가스를 압축하여 응축하는 응축열로 순환수를 가열 한다.

종래에는 냉탕과 온탕의 온도를 일정 온도를 유지하기위해 고 온수나 냉각수를 보충 하여 유지하므로 많은 양의 상수도 물을 소비 하였다.

그런데 본 발명의 장치와 운영수단으로 온탕과 냉탕의 온도를 유지 시 상수도의 물의 소비는 종래의 소비량에 비하여 절반 이하로 줄일 수 있다.

그리고 전력이나 연료 등 에너지도 공급되는 물의 양에 비례하여 줄일 수 있으므로 절반이하로 줄일 수 있다.

종래에는 수질이 점점 나빠지고 최종적으로 세균의 증가로 물을 배출하여 버릴 때는 가장 나쁜 수질을 유지 하므로 물의 청정도를 일정하게 유지 할 수 없지만 본 발명에 의한 장치로는 온탕과 냉탕의 수질을 항상 일정수준이상의 청정 도를 유지 할 수 있다.

그리고 종래에는 여과기를 수시로 교체하므로 인력과 돈을 낭비함은 물론 여과기를 한번사용하고 버리므로 환경에 많은 공해물질을 배출하지만 본 발명에 의한 장치는 환경에 배출되는 공해물질을 줄일 수 있다.

상기 발명의 구체적인 실시는 도4에서와 같이 냉탕 과 온탕이 동시에 있는 공중목욕탕, 찜질 방 실내 수영장 수중치료실 등에 상기 여과장치(410,420)를 도4에서와 같이 온탕과 냉탕 각 각 1대식 연결 한다.

종래 여과 장치와 같이 온탕과 냉탕에 저장된 온수와 냉수를 강제 순환하기위한 순환 펌프(415,425) 흡입구를 여과장치 중앙 부위 배출 관에 연결 하고 순환 펌프 토출 관은 온탕 과 냉탕의 하부 측면에 연결 하고 여과 장치 상부 측면의 인입 관을 온탕과 냉탕 하부 중앙에 연결 한다.

강제 순환 펌프(415,425)를 가동 하면 온탕과 냉탕에 저장된 저장 수는 여과장치(410,420)를 통해 순환된다.

온탕과 냉탕의 온도를 일정온도로 유지하기위해 온도 센스 (416,426)를 각각 두고 시간에 따라 온탕과 냉탕의 수위가 낮아지는 것을 감지하는 수위 감지기(417,427)를 둔다.

1,2차여과기를 통해 여과 정화된 물이 여과장치 중앙 공간에 모여 수위스위치(414,424)가 작동하면 이 신호를 받아 순환펌프(415,425)가 가동되어 온탕과 냉탕의 저장수가 여과장치(410)를 통해 순환 하므로 물속에 포함된 앙금이나 부유물이 여과기에 축적되므로 정화됨 과 동시에 냉매 압축기(430)가 가동된다.

온탕 측 여과장치(410)에는 냉매회로의 응축관로 내의 냉매가 응축열을 방출하므로 순환수를 가열 하고 냉탕 측 여과장치(420)에는 냉매회로의 증발관로의 증발열을 흡수하므로 순환수가 냉각된다.

이때 온탕의 저 장수는 주위온도 보다 높으므로 주위에 열을 방출하므로 식어가고 냉탕의 저장 수는 주위온도 보다 낮으므로 주위로부터 열을 흡수하므로 온도가 상승 한다.

그런데 온탕의 저장수로 부터 방출되는 열량과 냉탕의 저장 수에 흡수되는 열의 량이 같을 수 없다.

계절에 따라 시간에 따라 그리고 목욕을 하는 사람의 수에 따라 냉탕에서 흡수 하는 열량과 온탕에서 방출되는 열량은 균형을 이루지 못하고 예측불가 하게 변한다. 이런 상황에서도 온탕의 온도와 냉탕의 온도를 일정하게 유지 하는 수단은 다음과 같다.

냉탕에 설치된 온도센스(426)로 냉탕의 저장수온도가 일정온도 이상으로 되면 냉매 압축기가 가동하여 냉각 하고 이때 증발열로 흡수된 열은 온탕의 여과장치 내에 설치된 냉매회로의 응축열로 방출하여 온탕의 순환수를 가열한다. 그리고 온탕에 설치된 온도센스(416)로 저장수의 온도가 낮아지면 여과장치 내부에 있는 전 열기(412)에 전력을 공급 하여 가열한다.

그리고 온탕과 냉탕에 각각 저장수의 수위를 감지하는 수위 스위치를 두고 수위가 낮아짐에 따라 솔레노이드 밸브(418,428)를 통해 상수도의 물을 공급 하므로 수위를 일정 하게 유지 한다.

샤워를 하는 물은 온수 저장 조(462)와 냉수 저장 조(470)의 물을 이용하고 버려지는 물에서 열을 회수 하기위하여 냉매회로(460)를 두어 열을 회수할 때 배출수의 온도는 25-30℃에서 10℃이하로 냉각 하여 냉매회로의 증발열로 회수하고 이를 응축하여 온수저장수의 물의 온도를 45℃이상으로 가열 할 수 있다.

그리고 장기간 사용하여 세균증가의 우려가 있을시 휴일 혹은 이용하지 않는 야간에 물이 식고 다시 기동 시에 순환펌프를 정지 하고 순환수관로의 밸브를 잠근 상태에서 여과장치(410,420)에 장치된 전열기(412,422)에 전력을 공급 하여 여과기 전체의 온도가 90℃이상을 유지하고 여과장치내부를 멸균 한 후에 순환펌프를 가동 한다.

장기간 사용으로 인하여 1,2차 여과장치에 노폐물이 다량 축적하여 여과기능이 저하되면 여과장치의 중앙부위에 위치한 수위스위치(414,424)가 이를 감지하게 된다.

즉 1,2차 여과기의 기능이 정상일 때는 1,2차 여과기를 통해 물이 정상적으로 빠져나와 순환펌프가 가동 시 일정수위를 유지하여 계속 가동되지만 여과기능이 저하하여 물이 빠져나오는 양이 적어면 수위 스위치(414,424)가 이를 감지하게 되고 순환펌프는 정지하게 된다. 그래서 순환펌프(415,425)가 일정시간이상 정지 시 1,2차 여과기에 노폐물이 다량 축적된 것으로 인지하고

도 3에서와 같이 상기 90℃이상으로 가열 멸균한 후 즉 여과장치가 가열된 상태에 여과장치를 분리하고 증기 발생기(440)에 밸브(444)를 통해 물을 일정 수위에 도달하게 채운 후 전열기(441)에 전력을 가하여 물을 끓이고 증기발생기 내부압력이 10기압정도의 고압으로 만든 수증기를 솔레노이드 밸브(446)를 열고 고압의 수증기가 여과기 내부에서 외부로 방출되면서 여과기에 쌓인 노폐물을 제거하게 된다.

그리고 여과기 외부표면에 붙은 노폐물은 세제를 이용하여 깨끗이 청소하고 다시조립 하여 사용하므로 여과 장치를 항상 청결한 상태로 사용하며 반영구적으로 사용 할 수가 있다.

도1 : 종래의 목욕탕의 물의 온도 및 수질을 유지하기위한 여과 장치 및 폐열회수를 위한 장치의 배관 개략도.

도2 : 본 발명에 의한 여과장치의 구조도

도3 : 여과장치의 분리하여 수증기 발생기를 이용하여 여과기를 재생하는 구조도

도4 : 본 발명에 의한 여과장치 및 목욕탕의 물의 온도 및 수질을 유지하기위한 여과 장치 및 폐열회수를 위한 장치의 배관 개략도.

[도면의 중요부분에 대한 부호 설명]

도1

101 : 자갈과 모래로 구성된 1차여과조

102 : 고밀도의 2차여과기

103 : 살균 조

104 : 순환 펌프

105 : 폐수 배출수 회수조

106 : 냉매 압축기

107 : 공급수 예열 조

108 : 냉매 팽창변

109 : 공급수 가열 조

110 : 발열체

111 : 온수저장 조

112 : 냉수 저장 조

113 : 냉각 코일

도 2

200 : 여과장치 본체

201 : 1차 여과기

202 : 외측 내열성 여과지

203 : 공간

204 : 전열기

205 : 내측 내열성 여과지

206 : 고밀도 2차 여과기

207 : 배출 밸브

208 : 순환수 배출 관

209 : 순환수 인입 관

210 : 살균용 오존 가스 공급 관

211 : 냉매 증발관

211' : 냉매응축 관

212 : 고압 수증기 연결구

213 : 수위 스위치

도3

440 : 고압증기 발생장치

441 : 전열기

442 : 수위 스위치

443 : 압력 스위치

444 : 물 공급 밸브

445 : 수증기 배출 밸브

도4

410 : 온수 순환 여과장치

411 : 1차여과기

412 : 전열기

413 : 2차여과기

414 : 수위 스위치

415 : 온수 순환 펌프

416 : 온탕 온도 센스

417 : 온탕 수위스위치

418 : 물 공급 솔레노이드 밸브

419 : 전열기 공간 온도 센스

420 : 냉수 순환여과장치

425 : 냉수 순환 펌프

426 : 냉탕 온도 센스

427 : 냉탕 수위스위치

428 : 냉수 순환 펌프

429 : 전열기 공간 온도 센스

430 : 냉수 냉각 냉매회로 냉매 압축기

440 : 온수 여과장치 용 고압수증기 발생기

450 : 냉수 여과장치 용 고압수증기 발생기

460 : 폐열회수 냉매회로

470 : 냉수 저장 조

Claims

도4에서 와 같이 목욕탕, 실내수영장, 찜질 방, 수중물리치료실, 등 인체와 접촉하는 물의 온도를 일정온도로 유지 함 과 동시에 세균으로 오염되지 않는 수질을 유지하기위하여 도2에서와 같이 여과장치의 외부에는 저밀도의 1차여과기(201) 내측에는 고밀도의 2차여과기(206)를 일정거리를 두고 동심원의 원주 상에 두어 1차여과기와 2차여과기 간 일정공간을 유지하고 이 공간에 전열기를 두고 또한 냉탕의 냉수를 여과하는 여과장치는 중앙부에 냉매회로의 증발관로를, 온탕의 온수를 여과하는 여과장치는 1차여과기의 외주 면에 응축관로를 각각 두어 냉탕의 순환수를 냉각하기위하여 증발관로에서 증발열로 회수하므로 냉각하고 증발한 냉매기체를 압축하여 응축관로에서 순환수를 예열 하고 예열한 열로서 온수순환수의 온도를 원하는 온도로 가열이 불가능 할 때 전열기로 가열 순환수의 온도를 일정하게 유지하는 것과 또한 장시간 사용으로 여과기의 내부의 세균증식이 우려될 때 순환펌프를 정지하고 밸브를 잠가 순환수가 정지되게 한 후 전열기(204)에 전력을 공급 멸균 소독이 가능한 온도로 상승하여 멸균 하므로 목욕물의 수질을 일정수준이상으로 유지하는 수단과 이 수단을 실천하는 여과장치
상기 1항의 여과장치의 전열기(204)가 있는 부위에 증기발생장치와 연결하여 고온고압의 수증기를 주입하여 여과기를 통해 배출 하므로 여과기에 축적된 노폐물을 제거 하므로 여과장치를 반영구적으로 사용할 수 있는 고압증기 발생기 (440,450)가 부착된 여과장치.
상기1항의 여과장치가 도3에서와 같이 분리되게 하여 상기 2항에서와 같이 고압 수증기를 이용 축적된 노폐물을 제거함 과 동시에 1,2차 여과기의 표면을 세정제를 이용하여 세정하므로 여과기의 청결하게 유지 할 수 있는 장치
상기1항의 여과장치의 여과기에 많은 양의 노폐물이 축적되어 여과기능이 저하된 것을 감지하기위하여 수위스위치(414,424)두어 여과기능의 저하를 감지하는 장치.