WO2022019524A1 - 온수의 폐열 회수 장치 - Google Patents

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WO2022019524A1
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raw water
water pipe
pipe part
hot water
heat exchange
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PCT/KR2021/008518
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송영일
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아이디오 주식회사
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    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Definitions

  • the present invention relates to a waste heat device for hot water, and more particularly, to a waste heat recovery device for hot water that can effectively recover waste heat from used and discarded hot water.
  • Heat exchange technology is used in various fields. For example, heat is recovered and recycled from water used for heating and cooling of buildings or from hot water discarded from dishwashers. Dishwasher, which has been widely used in recent years, uses a large amount of hot water because it is used for meals in large restaurants or schools.
  • the conventional heat exchange configuration has a problem in that heat cannot be efficiently recovered.
  • it is not easy to recover heat from wastewater such as dishwashers because various foreign substances are included in the wastewater.
  • there are many foreign substances generated after washing the dishes in the wastewater of the dishwasher and these foreign substances become a great difficulty in establishing a heat exchange configuration.
  • the tubes are brought into contact for heat exchange, the flow of foreign substances is blocked and the tubes are clogged.
  • the applicant of the present invention has proposed a waste heat recovery device of Korean Patent Registration No. 10-1919340.
  • This patented technology implements a device capable of smoothly discharging foreign substances in the wastewater pipe and performing heat exchange with a large contact area by placing and rotating the coil-shaped raw water pipe part in the waste water pipe part.
  • the present invention provides a waste heat recovery device for hot water that does not cause wear damage while increasing heat exchange efficiency by suppressing direct contact between the raw water pipe part and the waste water pipe part while the raw water pipe part rotates in the waste water pipe part.
  • the present invention provides a waste heat recovery device for hot water, comprising: a waste water pipe section through which waste water which is hot water flows; N (N ⁇ 1) heat exchange units; and a rotation driving unit for rotating the raw water pipe unit, wherein the raw water pipe unit includes a rotating shaft, a spiral blade attached to a circumferential surface of the rotating shaft, and spirally wound around the circumferential surface of the rotating shaft. and a raw water pipe disposed between the spiral blades of the plane and through which raw water flows.
  • the raw water pipe is disposed below the upper end of the spiral blade in the height direction of the spiral blade from the circumferential surface of the rotation shaft and is non-contact with the pipe inner wall of the waste water pipe portion during rotation.
  • the rotation shaft includes a tube portion disposed at both ends, and a blocked rod portion disposed between the tube portions.
  • Both ends of the raw water pipe are communicatively connected to the pipe parts of the rotation shaft, respectively.
  • a waste heat recovery device for hot water with excellent efficiency.
  • the contact area for heat exchange is enlarged by arranging the spiral raw water pipe part through which the cold water flows in the pipe part of the waste water pipe part through which the hot water flows.
  • the heat of wastewater discharged from the dishwasher can be recycled.
  • it is possible to prevent abrasion damage of the raw water pipe by arranging the spiral blades on the rotating shaft and arranging the spiral raw water pipe between them so that the raw water pipe does not contact the inner wall of the waste water pipe part. This allows the raw water pipe to be formed as thin as possible, thereby maximizing heat exchange efficiency.
  • FIG. 1 is a view showing a waste heat recovery device according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the waste heat recovery apparatus for hot water of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a view showing a heat exchange unit employed in the waste heat recovery apparatus for hot water of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a view showing a raw water pipe part included in the heat exchange unit of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the raw water pipe of FIG.
  • the waste heat recovery apparatus for hot water of the present invention can be used more suitably when foreign substances are contained in waste water, which is preferably hot water.
  • the waste heat recovery apparatus for hot water of the present invention may be preferably used to utilize waste water discharged from the dishwasher by being connected to a dishwasher that uses a large amount of hot water. Dishwasher generally uses hot water to increase washing efficiency, and the used hot water is discarded as it is.
  • the waste heat recovery apparatus for hot water of the present invention employs a heat exchange unit of a double pipe type.
  • a raw water pipe part through which cold water flows is disposed in a waste water pipe part through which hot water flows, and the raw water pipe part is formed in a spiral (coil type) shape to discharge foreign substances in the waste water pipe part when it rotates in the waste water pipe part.
  • the waste heat recovery apparatus for hot water of the present invention makes the apparatus compact while maximizing heat exchange efficiency by arranging a plurality of heat exchange units side by side.
  • Each heat exchange unit includes a waste water pipe section and a raw water pipe section.
  • the spiral raw water pipe part is opposed between the spiral blades so that the raw water pipe part does not come into contact with the inner wall of the waste water pipe part. Accordingly, it becomes possible to form the tube of the raw water tube portion relatively thinner or made of a soft material such as copper having high thermal conductivity.
  • FIG. 1 is a view showing a waste heat recovery device according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the waste heat recovery apparatus for hot water of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a view showing a heat exchange unit employed in the waste heat recovery apparatus for hot water of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a view showing a raw water pipe part included in the heat exchange unit of FIG. 3 .
  • 5 is a cross-sectional view of the raw water pipe of FIG.
  • a part of the case (C) is opened for convenience of explanation and understanding and the elements located inside are taken out and shown, but in the actual product, the elements are located in the case (C) and the case (C) ) may be in the form of a closed box.
  • the heat exchange unit (N) in FIG. 3 transparently shows the waste water pipe part 11 so that the inside can be seen.
  • the waste heat recovery apparatus for hot water includes a case (C), and components may be disposed in the case (C).
  • Case (C) can be used vertically or horizontally.
  • the waste heat recovery apparatus for hot water includes N heat exchange units N1 and N2 having a waste water pipe part 11 and a raw water pipe part 13, where N may be greater than or equal to 1. have.
  • N may be greater than or equal to 1.
  • the heat exchange units (N1, N2) are connected to each other and arranged in a curved path in the case (C) to have space efficiency.
  • the hot water wastewater flows into the wastewater inlet 711 disposed on the heat exchange unit N1 side, passes through the heat exchange units N1 and N2, and then the heat exchange unit N2 side It may be discharged to the wastewater outlet 731 disposed in the .
  • raw water as cold water may be introduced into the raw water inlet 911 disposed on the heat exchange unit N2 side and discharged through the raw water outlet 931 disposed on the heat exchange unit N1 side. In this way, heat exchange may be performed while wastewater and raw water pass through the heat exchange units N1 and N2 in opposite directions.
  • Each of the heat exchange units N1 and N2 includes a cylindrical wastewater pipe part 11 and a raw water pipe part 13 inserted in the longitudinal direction of the wastewater pipe part 11 .
  • the waste water pipe part 11 has a cylindrical shape and the raw water pipe part 13 is inserted therein.
  • raw water and wastewater flow through the raw water pipe part 13 and the waste water pipe part 11, respectively.
  • the wastewater may be hot water used and discharged in the dishwasher, and the raw water may be cold water, which is groundwater or tap water for use in the dishwasher.
  • the raw water pipe part 13 included in each of the heat exchange units N1 and N2 includes a raw water pipe 131 in which a part or all of a portion located in the wastewater pipe part 11 is spirally wound.
  • the contact area between wastewater and raw water in the heat exchange units N1 and N2 is enlarged, thereby increasing heat exchange efficiency.
  • the waste heat recovery apparatus for hot water suppresses abrasion damage of the pipe, particularly, abrasion damage of the raw water pipe 131 by suppressing the raw water pipe 131 from contacting the inner wall of the waste water pipe part 11 . do.
  • the raw water pipe 131 may have a thin thickness in order to sufficiently increase the heat exchange efficiency.
  • the raw water pipe 131 rotates while contacting the inner wall of the waste water pipe 11 . If so, there is a risk of wear damage.
  • the present invention adopts the configuration of the raw water pipe part 13 as follows.
  • the raw water pipe part 13 employed in the waste heat recovery apparatus for hot water of the present invention includes a rotating shaft 133 and a spiral raw water pipe 131 wound around the rotating shaft 133 .
  • the raw water pipe part 13 includes a spiral blade 135 formed by attaching to the rotation shaft 133 .
  • the spiral blade 135 discharges foreign substances in the pipe of the wastewater pipe part 11 when the rotating shaft 133 rotates.
  • the raw water pipe 131 disposed in a spirally wound shape around the rotation shaft 133 is disposed between the spiral blades 135 .
  • the diameter of the raw water pipe 131 is made smaller than the height of the spiral blade 135 from the surface of the rotation shaft 133, so that in any case, the raw water pipe 131 is installed on the inner wall of the wastewater pipe part 11. It is best to avoid contact. That is, the raw water pipe 131 is disposed below the upper end of the spiral blade 135 in the height direction of the spiral blade 135 from the circumferential surface of the rotation shaft 133, and is disposed on the inner wall of the pipe of the wastewater pipe unit 11 during rotation. will be non-contact.
  • the rotating shaft 133 may be composed of three parts.
  • the rotating shaft 133 has a tube portion 1331 at both ends, and a rod portion 1335 is disposed between the tube portions 1331 .
  • the tube portions 1331 and the rod portions 1335 are connected to each other to have a single straight bar shape as a whole.
  • Both ends of the raw water pipe 131 are connected to the pipe portion 1331 at both ends to enable liquid flow. Accordingly, the pipe portion 1331 of the rotating shaft 133 becomes the raw water inlet 911 , the raw water outlet 931 , or a connection portion of the raw water pipe connector. This allows a simple configuration of the heat exchange units N1 and N2 in which the tube rotates.
  • the waste heat recovery apparatus for hot water includes a rotation driving unit 30 for rotating the raw water pipe unit 13 .
  • a rotation driving unit 30 for rotating the raw water pipe unit 13 By rotating the rotary driving unit 30 of the raw water pipe part 13 having the spiral blade 135, foreign substances contained in the wastewater in the wastewater pipe part 11 can be smoothly discharged to the outside of the heat exchange units N1 and N2.
  • the rotation driving unit 30 may be installed to rotate the raw water pipe unit 13 in a direction opposite to the spiral direction.
  • the flow of wastewater may be the same as the spiral direction, and as the raw water pipe part 13 rotates, foreign substances that may be deposited in the pipe are easily discharged along the flowing wastewater.
  • the flow of wastewater and raw water may be in opposite directions.
  • the apparatus for recovering waste heat of hot water may include one or more heat exchange units N1 and N2.
  • heat exchange units N1 and N2 When a plurality of heat exchange units N1 and N2 are provided, they are connected in series by a first coupling member 51 disposed therebetween.
  • that the heat exchange units N1 and N2 are connected in series means that the flow of wastewater and raw water continues without changing the flow direction in the heat exchange unit to which it is connected next.
  • a preferred embodiment of the present invention shown is a form in which the heat exchange units N1 and N2 of a substantially straight line are folded, and by this configuration, not only the size of the device can be made compact, but also the rotation for rotating the raw water pipe part 13 It facilitates the arrangement of the components of the driving unit 30 .
  • the waste heat recovery apparatus of the present invention arranges a plurality of heat exchange units N1 and N2 side by side.
  • This side-by-side arrangement is relatively as in the preferred embodiment showing a rotational drive unit 30 including a motor 31 and a gear set 33 for rotating each of the raw water pipe parts 13 while maintaining the series connection. It can be configured simply.
  • the rotation driving unit 30 may be installed to apply a rotational force to the part of the raw water pipe part 13 exposed to the outside of one side of the wastewater pipe part 11 .
  • the side-by-side arrangement can make the entire device compact as described above, and can be suitably employed in a kitchen having a normally limited space.
  • the waste heat recovery apparatus may include first and second coupling members 51 and 53 .
  • the first and second coupling members 51 and 53 are disposed between the heat exchange units N1 and N2 to connect the heat exchange units N1 and N2.
  • the first coupling member 51 connects the wastewater pipe parts 11 of adjacent heat exchange units to communicate with the wastewater
  • the second coupling member 53 connects the raw water pipe parts 13 to communicate with the raw water.
  • a wastewater inlet 711 or a wastewater outlet 731 is provided at the open ends of the first heat exchange unit N1 and the last heat exchange unit N2, respectively, and the end portion of the raw water pipe part 13 is exposed to the outside
  • the first and second sockets 71 and 73 may be disposed.
  • the raw water outlet 931 is disposed in the raw water pipe part 13 exposed to the outside of the first socket 71, and the raw water inlet 911 is disposed in the raw water pipe part 13 exposed to the outside of the second socket 73.
  • the first and second sockets 71 and 73 rotate with the exposed non-rotating portion. It may include one or more rotary couplers 713 and 733 for connecting the parts.
  • the second coupling member 53 connects the raw water pipe parts 13 and includes rotary couplers 531 and 533 so that each raw water pipe part 13 is rotatable.
  • the rotation driving unit 30 may include a motor 31 and a gear set 33 installed to rotate the raw water pipe units 13 by transmitting the power of the motor 31 .
  • the gear set 33 includes a driving gear installed on the shaft of the motor 31 and a driven gear group for rotating the raw water pipe unit 13 by receiving the power of the driving gear.
  • the raw water pipe parts 13 of the adjacent heat exchange units N1 and N2 are arranged in opposite directions in the helical direction, and the above-described gear set 33 rotates the raw water pipe parts 13 in the same direction to heat exchange.
  • the units N1 and N2 are arranged side by side, it is possible to transport foreign substances in the flow direction of the wastewater.
  • the power transmission element that transmits the power of the motor 31 to rotate the raw water pipe parts 13 may include other equivalent elements such as a chain or a belt in addition to the above-described gear set 33 .
  • the waste heat recovery apparatus may be used in connection with a dishwasher in which a large amount of hot water is discarded as waste water after being used.
  • Hot water discharged from the dishwasher flows into the waste water inlet 711 of the waste heat recovery device of the present invention, passes through the waste water pipe 11 of the heat exchange units N1 and N2 in sequence, and then is discharged to the waste water outlet 731 .
  • raw water to be used in the dishwasher flows in through the raw water inlet 911, passes through the raw water pipe 13 of the heat exchange units N1 and N2, and is discharged to the raw water outlet 931, it is heated and directly obtained into the dishwasher (not shown) or it is transferred to a gas water heater or gas booster and heated to a target temperature before use.
  • the motor 31 of the rotary driving unit 30 rotates, and the gear set 33 transmits the rotational force to the raw water pipe part 13 to rotate the raw water pipe part.
  • the driven gear group receives the driving gear installed on the shaft of the motor 31 to rotate the raw water pipe parts 13 exposed to the outside of the wastewater pipe parts 11 .
  • the raw water pipe part 13 rotates in the opposite direction to the spiral direction, thereby transporting dirt or foreign substances in the wastewater in the flow direction of the wastewater and discharging it together with the wastewater.
  • the configuration as described above allows the hot water wastewater and cold water raw water to contact for a sufficient period of time, while allowing foreign substances contained in the wastewater to be smoothly discharged without being deposited in the wastewater pipe unit 11 .
  • the raw water pipe part 13 rotating in the waste water pipe part 11 is formed by attaching a spiral blade 135 to the rotation shaft 133 to smoothly discharge foreign substances while the raw water pipe 131 is installed on the inner wall of the waste water pipe part 11 . Abrasion damage of the raw water pipe 131 does not occur even if the raw water pipe 131 is formed to be relatively thin or made of a soft material with high thermal conductivity such as copper by preventing contact with the raw water pipe 131 .
  • a waste heat recovery device for hot water with excellent efficiency.
  • the contact area for heat exchange is enlarged by arranging the spiral raw water pipe part through which the cold water flows in the pipe part of the waste water pipe part through which the hot water flows.
  • the heat of wastewater discharged from the dishwasher can be recycled.
  • it is possible to prevent abrasion damage of the raw water pipe by arranging the spiral blades on the rotating shaft and disposing the spiral raw water pipe between them so that the raw water pipe does not contact the inner wall of the waste water pipe part. This allows the raw water pipe to be formed as thin as possible, thereby maximizing heat exchange efficiency.

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Abstract

온수의 폐열 회수 장치가 제공된다. 이는 온수인 폐수가 흐르는 폐수관부와, 폐수관부의 관 내에 배치되고 냉수인 원수가 흐르는 원수관부를 포함하는 열교환 유닛과, 원수관부를 회전시키는 회전구동부를 포함한다. 원수관부는 회전축과, 회전축의 둘레면에 부착된 나선형 날개와, 회전축의 둘레면에 나선형으로 감겨서 배치되되 회전축의 둘레면의 나선형 날개의 사이에 배치되고 원수가 흐르는 원수관을 포함한다. 원수관부의 회전 시에 나선형 날개에 의해 폐수관부 내의 이물질이 배출되는 한편, 원수관은 나선형 날개의 상단 보다 아래에 배치되어 폐수관부의 내벽에 접촉되지 않는다.

Description

온수의 폐열 회수 장치
본 발명은 온수의 폐열 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용되고 버려지는 온수로부터의 폐열을 효과적으로 회수할 수 있는 온수의 폐열 회수 장치에 관한 것이다.
다양한 분야에서 열교환 기술이 이용되고 있다. 예를 들어 건물의 냉난방에서 사용된 물이나 식기 세척기로부터 버려지는 온수로부터 열을 회수하여 재활용하는 것이다. 최근에 많이 사용되는 식기 세척기는 대형 식당이나 학교의 급식을 위해 사용되기 때문에 대량의 온수를 사용하게 되며, 이러한 온수가 그대로 버려지고 있기 때문에 에너지의 낭비가 크다.
이러한 폐열의 회수를 위한 여러가지 장치가 제안된 바 있지만, 기존의 열교환 구성은 효율적으로 열을 회수하지 못하는 문제가 있다. 특히, 식기 세척기와 같이 버려지는 폐수에 여러가지 이물질이 포함되어 있기 때문에 그러한 폐수로부터 열을 회수하는 것이 용이하지 않다. 예를 들어, 식기 세척기의 폐수에는 식기를 세척한 후 발생된 이물질이 많고 이러한 이물질들은 열교환 구성을 구축하는데 큰 애로사항이 되고 있다. 열교환을 위해 관들을 접촉시킬 때 이물질의 흐름이 방해되어 관이 막히게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명의 출원인은 한국특허등록 10-1919340호의 폐열 회수 장치를 제안하였다. 이 특허 기술은 코일 형태의 원수관부를 폐수관부 내에 배치하여 회전시킴으로써 폐수관부 내의 이물질의 배출이 원활하게 이루어짐과 동시에 넓은 접촉 면적으로 열교환이 이루어질 수 있는 장치를 구현한다.
상술한 특허 기술은 폐수관부 내에서 코일형의 원수관부가 회전하기 때문에 폐수관부 내의 이물질이 잘 배출될 수 있다. 다만, 폐수관부 내에서 원수관부가 회전하기 때문에 원수관부와 폐수관부가 접촉하는 경우가 있어서 관의 마모 손상이 발생할 가능성이 있다. 특히 효율적인 교환을 위해서 원수관부의 두께를 비교적 얇게 하기 때문에 마모손상이 더욱 문제가 될 수 있다.
본 발명은 원수관부가 폐수관부 내에서 회전하면서도 원수관부와 폐수관부가 직접 접촉하는 것을 억제하여 열교환 효율은 높이면서도 마모 손상이 발생하지 않는 온수의 폐열 회수 장치를 제공한다.
본 발명은 온수의 폐열 회수 장치를 제공하며, 이는: 온수인 폐수가 흐르는 폐수관부와, 상기 폐수관부의 관 내에 배치되고 냉수인 원수가 흐르는 원수관부를 포함하는, 커플링 부재에 의해 직렬로 연결된 N개(N≥1)의 열교환 유닛; 및 상기 원수관부를 회전시키는 회전구동부;를 포함하고, 상기 원수관부는, 회전축과, 상기 회전축의 둘레면에 부착된 나선형 날개와, 상기 회전축의 둘레면에 나선형으로 감겨서 배치되되 상기 회전축의 둘레면의 상기 나선형 날개의 사이에 배치되고 원수가 흐르는 원수관을 포함한다.
상기 원수관은 상기 회전축의 둘레면으로부터의 상기 나선형 날개의 높이 방향으로 상기 나선형 날개의 상단 보다 아래에 배치되어 회전 시에 상기 폐수관부의 관 내벽에 비접촉된다.
상기 회전축은 양단 부위에 배치된 관부위와, 상기 관부위들 사이에 배치된 막힌 봉부위를 포함한다.
상기 원수관의 양단은 상기 회전축의 관부위들에 각각 원수가 소통가능하게 연결된다.
본 발명에 따르면 효율이 뛰어난 온수의 폐열 회수장치가 제공된다. 온수가 흐르는 폐수관부의 관 내에 냉수가 흐르는 나선형의 원수관부를 배치함으로써 열교환을 위한 접촉 면적이 확대된다. 나아가, 원수관부를 회전시킴으로써 폐수관 내의 이물질을 효과적으로 배출할 수 있기 때문에, 식기세척기로부터 배출되는 폐수를 열을 재활용할 수 있다. 특히, 회전축에 나선형 날개를 배치하고, 그 사이에 나선형의 원수관을 배치하여 원수관이 폐수관부의 내벽에 접촉하지 않도록 함으로써 원수관의 마모손상을 방지할 수 있다. 이는 원수관을 최대한 얇게 형성할 수 있도록 하여, 열교환 효율을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐열 회수 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 온수의 폐열 회수 장치의 단면도이다.
도 3은 도 1의 온수의 폐열 회수 장치에 채용되는 열교환 유닛을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 열교환 유닛에 포함된 원수관부를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 원수관부에 대한 단면도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 온수의 폐열 회수 장치는 바람직하게는 온수인 폐수 내에 이물질이 포함되어 있는 경우에 더욱 적합하게 이용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 온수의 폐열 회수 장치는 온수가 다량 사용되는 식기 세척기에 연결되어 식기 세척기로부터 배출되는 폐수를 활용하도록 바람직하게 사용될 수 있다. 식기세척기는 일반적으로 세척 효율을 높이기 위해 온수가 사용되며, 사용된 온수가 그대로 버려진다. 본 발명의 온수의 폐열 회수 장치는 이중관 형태의 열교환 유닛을 채용한다. 온수가 흐르는 폐수관부 내에 냉수가 흐르는 원수관부가 배치되며, 원수관부는 나선형(코일형)으로 형성되어 폐수관부 내에서 회전할 때 폐수관부 내의 이물질을 배출하게 된다. 본 발명의 온수의 폐열 회수 장치는 복수개의 열교환 유닛을 나란하게 배치하여 열교환 효율을 최대화하면서 장치를 컴팩트화한다. 각각의 열교환 유닛은 폐수관부와 원수관부를 포함한다. 특히, 본 발명의 온수의 폐열 회수 장치는 나선형의 원수관부가 나선형 날개 사이에 대치되어 원수관부의 관이 폐수관부의 내벽에 접촉되지 않도록 한다. 따라서 원수관부의 관을 상대적으로 더 얇게 형성하거나 열전도율이 높은 구리와 같은 연한 재질로 형성하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐열 회수 장치를 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1의 온수의 폐열 회수 장치의 단면도이다. 도 3은 도 1의 온수의 폐열 회수 장치에 채용되는 열교환 유닛을 보여주는 도면이다. 도 4는 도 3의 열교환 유닛에 포함된 원수관부를 보여주는 도면이다. 도 5는 도 4의 원수관부에 대한 단면도이다. 참고적으로, 도 1에서 설명과 이해의 편의를 위해 케이스(C)의 일부를 개방하고 내부에 위치하는 요소들을 밖으로 꺼내서 보여주고 있지만, 실제 제품에서는 케이스(C) 내에 요소들이 위치되고 케이스(C)는 폐쇄된 박스 형태일 수 있다. 또한 도 3에서 열교환 유닛(N)은 폐수관부(11)를 투명하게 도시하여 내부가 보이도록 하였다.
도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수의 폐열 회수 장치는 케이스(C)를 포함하며, 구성요소들이 케이스(C) 내에 배치될 수 있다. 케이스(C)는 세로로 세우거나 가로로 눕혀서 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수의 폐열 회수 장치는 폐수관부(11)와 원수관부(13)를 구비하는 N개의 열교환 유닛(N1, N2)를 포함하며, 여기서 N은 1보다 크거나 같을 수 있다. 도시한 바람직한 실시예에서는 열교환 유닛(N1, N2)이 2개를 포함하고 있으나, 본 발명의 폐열 회수 장치는 이에 한정되지 않고 열교환 유닛은 1개 이상의 복수개가 포함될 수 있다. 열교환 유닛(N1, N2)들은 서로 연결되어 케이스(C) 내에 구부러진 경로인 상태로 배치됨으로써 공간 효율성을 갖도록 한다.
도 1과 2에서 보여지는 바와 같이, 온수인 폐수는 열교환 유닛(N1) 측에 배치된 폐수 유입구(711)로 유입되어, 열교환 유닛(N1, N2)을 통과한 후, 열교환 유닛(N2) 측에 배치된 폐수 배출구(731)로 배출될 수 있다. 그와 반대로, 냉수인 원수는 열교환 유닛(N2) 측에 배치된 원수 유입구(911)로 유입되어 열교환 유닛(N1) 측에 배치된 원수 배출구(931)로 배출될 수 있다. 이와 같이, 폐수와 원수가 열교환 유닛(N1, N2)을 서로 반대방향으로 통과하면서 열교환이 이루어질 수 있다.
각각의 열교환 유닛(N1, N2)은 원통형의 폐수관부(11)와 폐수관부(11)의 길이방향으로 삽입된 원수관부(13)를 포함한다. 폐수관부(11)는 원통형의 형상을 가지며 그 내부에 원수관부(13)가 삽입된다.
상술한 바와 같이 원수관부(13)와 폐수관부(11)에는 각각 원수와 폐수가 흐르게 된다. 예를 들어, 폐수는 식기세척기에서 사용되고 배출되는 온수일 수 있고 원수는 식기세척기에서 사용되기 위한 지하수 또는 수돗물인 냉수일 수 있다.
바람직하게, 각각의 열교환 유닛(N1, N2)에 포함되는 원수관부(13)는 폐수관부(11) 내에 위치하는 부위의 일부 또는 전부가 나선형으로 감긴 형태의 원수관(131)을 포함한다. 이러한 나선형 원수관(131) 내로 냉수가 통과하면서 열교환 유닛(N1, N2) 내에서 폐수와 원수가 접촉하는 면적을 확대시키게 되어 열교환 효율을 높이게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수의 폐열 회수 장치는 원수관(131)이 폐수관부(11)의 관 내벽과 접촉하는 것을 억제함으로써 관의 마모손상, 특히 원수관(131)의 마모손상을 억제한다. 원수관(131)은 열교환 효율을 충분히 높이기 위해 관의 두께를 얇도록 할 수 있는데, 본 발명의 온수의 폐열 회수 장치에서 원수관(131)이 회전하면서 폐수관부(11)의 관 내벽에 접촉이 된다면 마모손상이 발생할 염려가 있다.
이러한 원수관(131)의 마모손상을 억제하기 위해 본 발명은 아래와 같은 원수관부(13)의 구성을 채택한다.
본 발명의 온수의 폐열 회수 장치에 채용된 원수관부(13)는 회전축(133)과 회전축(133)에 감긴 나선형 원수관(131)을 포함한다. 바람직하게는 원수관부(13)는 회전축(133)에 부착하여 형성된 나선형 날개(135)를 포함한다. 나선형 날개(135)는 회전축(133)이 회전할 때 폐수관부(11)의 관 내에 있는 이물질을 배출하게 된다. 회전축(133)의 둘레에 나선형으로 감긴 형태로 배치되는 원수관(131)은 나선형 날개(135)의 사이에 배치된다. 나아가, 바람직하게는 원수관(131)의 지름이 회전축(133)의 표면으로부터 나선형 날개(135)의 높이 보다 작도록 하여, 어떠한 경우에도 원수관(131)이 폐수관부(11)의 관 내벽에 접촉하지 않도록 하는 것이 좋다. 즉, 원수관(131)은 회전축(133)의 둘레면으로부터의 나선형 날개(135)의 높이 방향으로 나선형 날개(135)의 상단 보다 아래에 배치되어 회전 시에 폐수관부(11)의 관 내벽에 비접촉되는 것이다.
나아가, 회전축(133)은 3개 부분으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 회전축(133)은 양단에는 관부위(1331)을 가지고 관부위(1331)들 사이에는 봉부위(1335)가 배치된다. 관부위(1331)들과 봉부위(1335)들은 연결되어 전체적으로 하나의 직선형 막대 모양을 가지게 된다.
양단의 관부위(1331)에는 원수관(131)의 양단이 액체 흐름이 가능하게 연결된다. 따라서, 회전축(133)의 관부위(1331)는 원수 유입구(911), 원수 배출구(931), 또는 원수관 커넥터의 연결 부위가 된다. 이는 관이 회전하는 열교환 유닛(N1, N2)의 구성을 심플하게 구성할 수 있도록 한다.
바람직하게, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수의 폐열 회수 장치는 원수관부(13)를 회전시키기 위한 회전구동부(30)를 포함한다. 나선형 날개(135)를 가지는 원수관부(13)를 회전구동부(30)가 회전시킴으로써 폐수관부(11) 내의 폐수에 포함된 이물질들을 열교환 유닛(N1, N2)의 외부로 원활하게 배출시킬 수 있다.
이물질의 배출을 위해서 회전구동부(30)는 원수관부(13)를 나선방향과는 역방향으로 회전시키도록 설치될 수 있다. 이 경우 바람직하게는 폐수의 흐름이 나선방향과 동일할 수 있고, 원수관부(13)가 회전함에 따라 관 내에 퇴적될 수 있는 이물질들이 흐르고 있는 폐수를 따라 용이하게 배출된다. 나아가 상술한 바와 같이 바람직하게는 폐수와 원수의 흐름이 반대방향일 수도 있다.
도시한 바람직한 실시예에 따른 온수의 폐열 회수 장치는 하나 이상의 열교환 유닛(N1, N2)을 포함할 수 있다. 복수개의 열교환 유닛(N1, N2)들이 구비되는 경우, 그들 사이에 배치되는 제1 커플링 부재(51)에 의해 직렬로 연결된다. 여기서, 열교환 유닛(N1, N2)들이 직렬로 연결된다는 것은 폐수 및 원수가 흐름이 다음에 연결되는 열교환 유닛에서 흐름방향을 바꾸지 않고 계속된다는 것을 의미한다. 도시한 본 발명의 바람직한 실시예는 사실상 직선의 열교환 유닛(N1, N2)을 접은 형태이며, 이러한 구성에 의해 장치의 크기를 컴팩트하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 원수관부(13)를 회전시키기 위한 회전구동부(30)의 구성 요소들의 배치를 용이하게 한다.
도시한 예에서 본 발명의 폐열 회수 장치는 복수개의 열교환 유닛(N1, N2)들을 나란하게 배열한다. 이러한 나란한 배열은 직렬 연결을 유지하면서 각각의 원수관부(13)들을 회전시키기 위한, 모터(31)와 기어세트(33)를 포함하는 회전구동부(30)를 도시한 바람직한 실시예에서와 같이 상대적으로 심플하게 구성할 수 있다. 이를테면, 폐수관부(11) 일측의 외부로 노출된 원수관부(13) 부위에 회전력을 가하도록 회전구동부(30)를 설치할 수 있다. 나아가, 나란한 배열은 상술한 바와 같이 전체 장치를 컴팩트하게 구성할 수 있고, 통상적으로 제한된 공간을 가지는 주방에 적합하게 채용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 열교환 유닛(N1, N2) 내에서 폐수와 원수는 서로 반대방향으로 흐를 수 있다. 열교환 유닛(N1, N2)의 나란한 배열을 위해, 도시한 바람직한 실시예에 따른 폐열 회수 장치는 제1 및 제2커플링 부재(51, 53)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 커플링 부재(51, 53)는 열교환 유닛(N1, N2)들 사이에 배치되어 열교환 유닛(N1, N2)들을 연결한다. 제1 커플링 부재(51) 은 인접하는 열교환 유닛의 폐수관부(11)들을 폐수가 소통하도록 연결하고 제2 커플링 부재(53)은 원수관부(13)들을 원수가 소통하도록 연결한다.
또한, 첫 번째 열교환 유닛(N1)과 마지막 번째의 열교환 유닛(N2)의 개방된 단부에는 각각 폐수 유입구(711) 또는 폐수 배출구(731)를 제공하고 원수관부(13)의 단부 부위를 외부로 노출시키는 제1 및 제2소켓(71, 73)이 배치될 수 있다.
제1소켓(71)의 외부로 노출되는 원수관부(13)에 원수 배출구(931)가 배치되고 제2소켓(73)의 외부로 노출되는 원수관부(13)에 원수 유입구(911)가 배치될 수 있다.
제1 및 제2소켓(71, 73)의 외부로 노출되는 원수관부(13)의 부위는 회전되지 않을 수 있기 때문에, 제1 및 제2소켓(71, 73)은 노출된 비회전 부분과 회전 부분을 연결하기 위한 하나 이상의 회전커플러(713, 733)를 포함할 수 있다.
제2 커플링 부재(53)은 원수관부(13)들을 연결하며, 각 원수관부(13)들이 회전가능하도록 회전커플러(531, 533)를 구비한다.
회전구동부(30)는, 모터(31)와, 모터(31)의 동력을 전달하여 원수관부(13)들을 회전시키도록 설치되는 기어세트(33)를 포함할 수 있다.
기어세트(33)는 모터(31)의 축에 설치되는 구동기어와 구동기어의 동력을 전달받아 원수관부(13)를 회전시키는 종동기어군을 포함한다.
상술한 바와 같이 인접하는 열교환 유닛(N1, N2)의 원수관부(13)는 나선 방향은 서로 반대방향으로 배치되며, 상술한 기어세트(33)가 원수관부(13)들을 동일한 방향으로 회전시킴으로써 열교환 유닛(N1, N2)들이 나란하게 배열된 상태에서 폐수의 흐름방향으로 이물질을 이송시킬 수 있게 된다.
모터(31)의 동력을 전달하여 원수관부(13)들을 회전시키는 동력 전달 요소는 상술한 기어세트(33) 외에 체인이나 벨트와 같이 다른 균등한 요소들이 채용될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐열 회수 장치는 사용되고 난 후 다량의 온수가 폐수로 버려지는 식기세척기에 연결되어 사용될 수 있다. 식기세척기로부터 배출되는 온수가 본 발명의 폐열 회수 장치의 폐수 유입구(711)로 유입되어 열교환 유닛(N1, N2)의 폐수관부(11)을 순차로 통과한 후 폐수 배출구(731)로 배출된다. 원수 유입구(911)로 식기세척기에서 사용될 원수가 유입되어 열교환 유닛(N1, N2)의 원수관부(13)를 통과하여 원수 배출구(931)로 배출될 때 가온되어 식기세척기(미도시)로 직접 입수되거나 가스온수기나 가스부스터 등에 전달되어 목표 온도로 가열된 후 사용된다.
이렇게 폐수와 원수가 열교환 유닛(N1, N2)을 통과하는 동안 회전구동부(30)의 모터(31)가 회전하고 그 회전력을 기어세트(33)가 원수관부(13)에 전달하여 원수관부를 회전시킨다. 즉, 모터(31)의 축에 설치된 구동기어를 종동기어군이 전달받아서 폐수관부(11)들의 외부로 노출된 원수관부(13)들을 회전시키게 된다. 원수관부(13)들은 나선방향과 역방향으로 회전함으로써 폐수 내의 오물이나 이물질을 폐수의 흐름방향으로 이송시켜서 폐수와 함께 배출하게 된다. 특히, 원수관부(13)의 회전축(133)에 부착된 날개(135)에 의해 이물질이 원활하게 배출됨과 동시에 날개(135)에 의해 원수관부(13)의 원수관(131)이 폐수관부(11)의 관 내벽과 접촉하지 않게 된다. 폐수관부(11)의 관 두께는 상대적으로 두꺼워도 되기 때문에, 원수관부(13)의 나선형 날개(135)가 접촉하더라도 크게 상관없을 것이다.
이상과 같은 구성은 온수인 폐수와 냉수인 원수가 충분한 시간 동안 접촉할 수 있도록 하면서, 폐수에 포함된 이물질이 폐수관부(11) 내에 퇴적되지 않고 원활하게 배출될 수 있도록 한다. 나아가, 폐수관부(11) 내에서 회전하는 원수관부(13)는 회전축(133)에 나선형 날개(135)를 부착 형성하여 이물질을 원활하게 배출하면서 원수관(131)이 폐수관부(11)의 내벽에 접촉하는 것을 방지함으로써 상대적으로 얇게 형성되거나 구리와 같이 열전도율은 높으면서 연한 재질로 원수관(131)을 형성하더라도 원수관(131)의 마모 손상이 발생하지 않게 된다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
본 발명에 따르면 효율이 뛰어난 온수의 폐열 회수장치가 제공된다. 온수가 흐르는 폐수관부의 관 내에 냉수가 흐르는 나선형의 원수관부를 배치함으로써 열교환을 위한 접촉 면적이 확대된다. 나아가, 원수관부를 회전시킴으로써 폐수관 내의 이물질을 효과적으로 배출할 수 있기 때문에, 식기세척기로부터 배출되는 폐수를 열을 재활용할 수 있다. 특히, 회전축에 나선형 날개를 배치하고, 그 사이에 나선형의 원수관을 배치하여 원수관이 폐수관부의 내벽에 접촉하지 않도록 함으로써 원수관의 마모손상을 방지할 수 있다. 이는 원수관을 최대한 얇게 형성할 수 있도록 하여, 열교환 효율을 극대화할 수 있다.
[부호의 설명]
11: 폐수관부, 13: 원수관부, 30: 회전구동부, 31: 모터, 33: 기어세트, 51: 제1 커플링 부재, 53: 제2 커플링 부재, 71: 제1소켓, 73: 제2소켓, 131: 원수관, 133: 회전축, 135: 나선형 날개, 531, 533: 회전커플러, 711: 폐수 유입구, 713, 733: 회전커플러, 731: 폐수 배출구, 911: 원수 유입구, 931: 원수 배출구, 1331: 관부위, 1335: 봉부위, N1, N2: 열교환 유닛, C: 케이스

Claims (4)

  1. 온수의 폐열 회수 장치로서:
    온수인 폐수가 흐르는 폐수관부와, 상기 폐수관부의 관 내에 배치되고 냉수인 원수가 흐르는 원수관부를 포함하는, 커플링 부재에 의해 직렬로 연결된 N개(N≥1)의 열교환 유닛; 및
    상기 원수관부를 회전시키는 회전구동부;를 포함하고,
    상기 원수관부는,
    회전축과, 상기 회전축의 둘레면에 부착된 나선형 날개와, 상기 회전축의 둘레면에 나선형으로 감겨서 배치되되 상기 회전축의 둘레면의 상기 나선형 날개의 사이에 배치되고 원수가 흐르는 원수관을 포함하는, 온수의 폐열 회수 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 원수관은 상기 회전축의 둘레면으로부터의 상기 나선형 날개의 높이 방향으로 상기 나선형 날개의 상단 보다 아래에 배치되어 회전 시에 상기 폐수관부의 관 내벽에 비접촉되는 것인, 온수의 폐열 회수 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전축은 양단 부위에 배치된 관부위와, 상기 관부위들 사이에 배치된 막힌 봉부위를 포함하는 것인, 온수의 폐열 회수 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 원수관의 양단은 상기 회전축의 관부위들에 각각 원수가 소통가능하게 연결되는 것인 온수의 폐열 회수 장치.
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