KR101038558B1 - Heating and cooling apparatus using heat pump and micro bubbles - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 양식장의 냉난방장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 나노버블 또는 마이크로 버블을 이용하여 열교환 효율을 향상시키고, 이물제거 효율을 높일 수 있는 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장의 냉난방장치에 관한 것이다. The present invention relates to a cooling and heating device of aquaculture farms, and more particularly, to a heat pump using nanobubbles or micro bubbles to improve heat exchange efficiency and to increase foreign material removal efficiency. It relates to a cooling and heating device of aquaculture farm using micro bubbles.
양식업은 국내 수산물 총생산량의 33.3%를 점유하는 중요한 식량산업으로 성장하였으나, 최근에는 저가 수입활어의 증가 및 유료비 상승 등으로 인하여 내외적인 요인에 의해 국내 양식업은 매년 경쟁력이 약화되고 있는 실정이다.The aquaculture industry has grown into an important food industry, accounting for 33.3% of the domestic fisheries output, but recently, the domestic aquaculture industry has been weakening every year due to internal and external factors due to the increase in low-cost imported live fish and the increase in the paying cost.
양식장의 현장 애로사항으로서는 보일러 사용에 의한 양식생산비 증가 및 유류 대체에너지 문제, 저수온에 의한 양식어의 저성장 및 폐사, 고수온의 미생물 번식에 의한 양식어의 폐사, 적조 미생물에 의한 양식어의 폐사, 하절기 냉수대에 의한 양식어의 폐사 등을 들 수가 있다. The problem of farms is the increase of production cost by using boiler and alternative energy of oil, low growth and death of farmed fish by low water temperature, death of farmed fish by breeding microorganism at high water temperature, death of farmed fish by red tide microorganism, summer season The death of aquaculture fish by cold water zone is mentioned.
이들 사항의 대부분은 양식장의 수온과 밀접한 관계를 가지고 있어서, 양식장의 온도 조절시스템이 매우 중요하다고 할 수 있다.Most of these items are closely related to the water temperature of the farms, so the temperature control system of the farms is very important.
특히, 양식장의 수온은 변온동물인 어류의 성장과 생존에 큰 영향을 줄 뿐 아니라 산소의 용존 등 수질변화를 초래하는 중요한 요인이다. 양식은 최적의 조건하에서 최대의 생산을 높이는 경제행위이므로 양식을 위한 적정 사육 수온과 최적 사육 수온을 유지하는 것은 매우 중요하다. 대한민국의 경우 여름철에는 섭씨 28도 내외의 고수온이 지속되면서 현재 주로 양식되고 있는 넙치, 조피볼락, 농어 등의 성장과 생존에 상당한 제한 요인으로 작용되고 있을 뿐 아니라 이러한 현상은 지구의 온난화 현상으로 더욱 심화될 것으로 예상된다. 또한, 겨울철 수온은 온대성 어류의 양식 저해 요인으로 작용할 뿐 아니라 월동 제한 요인으로 작용하여 양식어종의 다양화에 어려움을 주고 있다. 남해안 일부 해역에서 월동이 가능한 어종도 다수 있으나 대다수의 어종은 섭씨 10도 이상의 월동 수온을 요하기 때문에 연중 양식이 어려운 실정이다. In particular, the water temperature of the farms not only has a great influence on the growth and survival of fish, which is a warm-blooded animal, but also is an important factor that causes water quality changes such as oxygen dissolved. Since aquaculture is an economic activity that raises maximum production under optimal conditions, it is very important to maintain an optimal breeding temperature and an optimum breeding temperature for aquaculture. In the case of Korea, the high temperature of about 28 degrees Celsius lasts in summer, which is a significant limiting factor for the growth and survival of the flounder, jeopbolak, and perch, which are currently mainly farmed, and this phenomenon will intensify due to global warming. It is expected. In addition, winter water temperature not only acts as a deterrent to temperate fish, but also acts as a limiting factor for overwintering, which makes it difficult to diversify fish species. There are many fish species that can overwinter in some sea areas in the south coast, but most fish species are difficult to grow year round because they require winter temperatures above 10 degrees Celsius.
현재 육상 수조식 양식장의 온도조절은 동절기에는 직화식 보일러를 사용하여 수온을 상승시키며, 하절기에는 액체질소, 얼음 및 지하수 등을 사용하고 있는 실정이다. 예를들어, 기존의 넙치를 양식하는 육상수조식 양어장에서는 겨울철 수온 섭씨 7도의 해수를 섭씨 21도 정도로 상승시켜, 양어 수조에 공급시키고 있다. 이와 같은 기름 직화식 양어 시스템에서는 자연상태의 환경조건을 인공적으로 형성하기 위해서 많은 양의 해수 소비가 필수적이다. 따라서 양어장 전체 운영비의 약 30-40%를 차지하는 기름 직화식 보일러의 연료비는 최근의 높은 인건비와 함께 양식어 원가상승의 주원인이 되고 있다. Currently, the temperature control of the land tank farm is to increase the water temperature by using a direct boiler in the winter, liquid nitrogen, ice and ground water in the summer. For example, existing flounder farming fish tanks raise the water temperature of 7 degrees Celsius in winter to 21 degrees Celsius and supply it to fish tanks. In such an oil-based fish farming system, a large amount of seawater consumption is necessary to artificially form natural environmental conditions. Therefore, fuel costs of oil-fired boilers, which account for about 30-40% of the operating costs of fish farms, have become a major cause of the rising cost of fish farming along with the recent high labor costs.
기존의 양어장 시스템에서 일정온도로 가열된 해수를 그대로 배출시키지 않고, 소정의 장치를 통하여 저온도차(섭씨10-15도 정도) 폐열를 고효율로 회수할 수 있는 에너지 절약적인 육상 수조식 양어장의 가온 히트펌프 시스템의 개발이 절실히 요구된다. Heated heat pump system of energy-saving land tank fish farm that can recover waste heat with low temperature difference (about 10-15 degrees Celsius) with high efficiency without any discharge of seawater heated to a certain temperature from existing fish farm system. Development is urgently needed.
이러한 문제점을 감안하여 대한민국 실용신안 등록 제 422,672호에는 히트 펌프를 이용한 융삭 수조식 양어장용 열회수 가온장치가 게시되어 있으며, 특허등록 제 954,234호에는 해수를 이용한 수산 종묘장용 히트 펌프 난방장치가 개시되어 있다. 그리고 실용신안 등록 제 351,554호에는 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 난방장치가 게시되어 있으며, 실용신안 등록 제 361,614호에는 어패류 양식장용 가온/냉각수의 수중공급 및 폐수회수장치가 개시되어 있다. In view of these problems, Korean Utility Model Registration No. 422,672 discloses a heat recovery heating device for a fish tank using a heat pump, and Patent Registration No. 954,234 discloses a heat pump heating device for a fishery nursery using sea water. Utility model registration No. 351,554 discloses a heating device using a heat pump, a circulation pipe, and a plate heat exchanger, and utility model registration No. 361,614 discloses an underwater supply and warm water recovery device for aquaculture / fish farms.
상술한 바와 같은 종래 히트 펌프를 이용한 냉, 난방 및 폐열회수장치는 히트 펌프 내를 순환하는 열교환 매체와 해수의 열교환이 이루어지는 구조를 가지고 있으므로 열교환 효율을 극대화시킬 수 없다. 특히 히트펌프 내를 순환하는 열교환 매체와 해수가 열교환되는 구조를 가지고 있으므로 해수에 포함된 이물(scale)이 관로에 부착되어 열교환 효율이 떨어지는 문제점이 있다. As described above, the cold, heating and waste heat recovery apparatus using the heat pump has a structure in which heat exchange between the heat exchange medium and the sea water circulates in the heat pump and thus cannot maximize heat exchange efficiency. In particular, since the heat exchange medium circulating in the heat pump has a structure in which seawater is heat-exchanged, foreign matters (scale) included in the seawater are attached to the conduit, thereby degrading heat exchange efficiency.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열교환 효율을 향상시킬 수 있으며, 관로에 이물이 부착되어 열효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있고, 관로의 표면으로부터 이물질의 분리가 가능한 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉난방장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems described above, it is possible to improve the heat exchange efficiency, the foreign matter is attached to the pipe line can prevent the thermal efficiency is lowered, the heat pump and the micro separation of the foreign matter from the surface of the pipe line The purpose is to provide a farm heating and cooling device using a bubble.
본 발명의 다른 목적은 나노버블 또는 마이크로 버블에 의해 양어장 또는 축양장에 지속적인 산소공급이 가능하고, 바닥면의 이물을 부상시켜 제거 가능하게 함으로써 수질정화효과를 극대화 할 수 있는 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉난방장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is nanobubbles or Microbubble enables continuous supply of oxygen to fish farms or aquaculture farms, and heat pumps that maximize water purification effects by allowing foreign substances on the bottom surface to float and be removed. It is to provide a farm heating and cooling device using a micro bubble.
본 발명의 또 다른 목적은 조각으로 된 섬유질 단위체를 압착 및 이완시킴으로써 이물의 거름효과를 극대화 시킬 수 있는 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉난방장치를 제공함에 있다. Still another object of the present invention is to provide a heat pump capable of maximizing the manure effect of foreign substances by pressing and relaxing the fibrous unit in pieces. It is to provide a farm heating and cooling device using a micro bubble.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉난방장치는 양식장 수조에 원수를 공급하는 원수 공급관과, 상기 양식장 수조로부터 오염된 물을 배출하는 퇴수관과, 상기 원수공급관과 퇴수관을 연결하는 리턴관을 구비하며,In order to achieve the above object and the heat pump according to the present invention The micro-bubble farm heating and cooling device includes a raw water supply pipe for supplying raw water to the fish farm, a discharge pipe for discharging contaminated water from the farm, and a return pipe connecting the raw water supply pipe and the discharge pipe,
상기 원수 공급관과 퇴수관을 통하여 배출되는 공급수 및 배출수 사이에 열을 교환하기 위한 히트 펌프와, 상기 원수 공급관을 통하여 유입되는 공급수 또는 상기 리턴관을 통하여 순환하는 물에 나노버블 또는 마이크로 버블을 공급하기 위한 버블 발생유닛과, 상기 리턴관 또는 원수 공급관에 설치되어 이물을 거르기 위한 가압중력 필터유닛을 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다. Nanobubble to the heat pump for exchanging heat between the feed water and the discharge water discharged through the raw water supply pipe and the discharge pipe, and the water supplied through the raw water supply pipe or the water circulated through the return pipe It is characterized in that it is provided with a bubble generating unit for supplying micro bubbles, and a pressure gravity filter unit installed in the return pipe or raw water supply pipe to filter foreign matter.
본 발명에 있어서, 상기 히트 펌프는 퇴수관로에 제 1챔버가 설치되고 이 제1챔버 내에 설치되는 제 1열교환기와, 상기 원수 공급관에 제 2챔버가 설치되고 이 제 2챔버 내에 설치되는 제 2열교환기와, 상기 제 1,2열교환기를 연결하여 폐회로를 구성하는 순환관과, 상기 순환관에 설치되는 팽창밸브 및 압축기와, 상기 순환관에 설치되어 제1열교환기 또는 제2열교환기 측으로 해서 팽창밸브를 통해 정역방향으로 순환되면서 하나의 사이클을 이루도록 하는 사방밸브를 구비하여 된다. In the present invention, the heat pump includes a first heat exchanger having a first chamber installed in the discharge pipe and installed in the first chamber, and a second heat exchanger having a second chamber installed in the raw water supply pipe and installed in the second chamber. And an expansion valve connected to the first and second heat exchangers to form a closed circuit, an expansion valve and a compressor installed in the circulation pipe, and an expansion valve installed in the circulation pipe and serving as a first heat exchanger or a second heat exchanger. It is provided with a four-way valve to achieve a cycle while circulating in the forward and reverse direction.
상기 마이크로 버블 발생유닛은 상기 리턴관과 제 2챔버 사이의 원수 공급관에 설치되어 펌프의 흡입구 측과 연결되는 공급관과, 상기 에어 공급관과 연결되는 공기 압축기와, 상기 펌프의 출구측에 설치되는 와류발생부를 구비한다. The micro bubble generating unit is installed in the raw water supply pipe between the return pipe and the second chamber is connected to the suction port side of the pump, the air compressor is connected to the air supply pipe, the vortex generation is installed on the outlet side of the pump A part is provided.
상기 마이크로 버블 발생유닛은 상기 리턴관과 제 2챔버 사이의 원수 공급관에 설치되는 와류 발생부와, 와류 발생부에 공기 또는 산소를 공급하는 공급관과, 상기 공급관과 연결되는 공기 압축기 또는 산소탱크를 구비한다.The micro bubble generating unit includes a vortex generating unit installed in the raw water supply pipe between the return pipe and the second chamber, a supply pipe supplying air or oxygen to the vortex generating unit, and an air compressor or oxygen tank connected to the supply pipe. do.
상기 리턴관에 설치되는 가압중력 필터는 내부에 실린더부를 가지는 필터하우징과, 상기 필터하우징의 실린더부 하부에 설치되는 하부다공판부재와, 상기 실린더부에 위치되며 단위 길이를 가지는 섬유질들로 이루어지며 비가압 시 상대적으로 섬유질 사이에 공극이 커지도록 팽창하는 필터와, 상기 실린더부의 상부에 슬라이딩 가능하게 설치되며 다공성판으로 이루어진 피스톤과, 상기 필터 하우징에 설치되어 피스톤을 승강시키는 액튜에이터와, 상기 필터하우징과 연결되어 상기 피스톤에 의한 필터의 비가압 시 필터를 세척하는 필터 역세수단을 구비한다. The pressurized gravity filter installed in the return pipe includes a filter housing having a cylinder part therein, a lower perforated plate member installed at a lower part of the cylinder part of the filter housing, and fibers having a unit length and positioned in the cylinder part. A filter that expands to increase the voids between fibers when the pressure is relatively uncompressed, a piston slidably installed on an upper portion of the cylinder portion, a piston made of a porous plate, an actuator installed on the filter housing, and an elevating piston, and the filter housing And a filter backwashing means for washing the filter when the filter is not pressurized by the piston.
본 발명의 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉난방장치는 양식장 수조로부터 배출되는 퇴수로부터 폐열을 회수하여 원수를 가열할 수 있으므로 양식장의 난방비를 줄일 수 있다. 또한 양식장의 히터펌프를 이용하여 양식장으로 공급되는 원수의 온도를 조절할 수 있다. Aquaculture plant heating and heating device using the heat pump and the micro-bubble of the present invention can recover the waste heat from the wastewater discharged from the fish farm to heat the raw water can reduce the heating cost of the farm. In addition, the heater pump of the farm can be used to control the temperature of the raw water supplied to the farm.
그리고 양식장에 공급되는 원수에 마이크로 버블을 통하여 공급할 수 있으므로 양식장 수조 내의 물에 용존 산소량을 높일 수 있으며, 마이크로버블이 터지면서 세균의 세포를 파괴하여 살균효과를 기대할 수 있다. 또한 어류 배설물인 암모니아성 물질인 NO3, NO2 성분의 제거도 가능하다. In addition, since the raw water supplied to the farm can be supplied through microbubbles, the amount of dissolved oxygen can be increased in the water in the farm, and the microbubble can destroy the cells of the bacteria and can be expected to have a bactericidal effect. It is also possible to remove NO3 and NO2 components, which are ammoniacal substances, which are fish waste.
또한 상기 원수공급관 및 퇴수관, 리턴관, 및 제 1,2챔버 내에 설치되는 제 1,2열교환기의 표면에 마이크로 버블에 의해 이물이 부착되는 것을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent foreign matter from adhering to the surface of the raw water supply pipe, the discharge pipe, the return pipe, and the first and second heat exchangers installed in the first and second chambers.
도 1은 본 발명에 따른 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉난방장치를 도시한 회로도,
도 2는 마이크로 버블 발생유닛을 나타내 보인 도면.
도 3은 도 1에 도시된 가압 중력 필터를 도시한 회로도,
도 4는 본 발명에 따른 중력 가압필터의 다른 실시예를 도시한 회로도.1 is a heat pump according to the present invention and A circuit diagram showing an aquaculture farm heating and cooling device using a micro bubble,
2 is Figure showing a micro bubble generating unit.
3 is a circuit diagram showing the pressure gravity filter shown in FIG.
Figure 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the gravity pressure filter according to the present invention.
본 발명에 따른 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉,난방장치는 양식장의 수조에 원수와 퇴수를 열교환시켜 폐열을 회수하고, 회로내에 나노버블 또는 마이크로 버블을 공급함으로써 회로 내에 이물이 부착되는 것을 방지하기 위한 것으로, 일 실시예를 도 1 내지 도 3에 나타내 보였다.With the heat pump according to the invention Aquaculture plant cooling and heating system using micro bubble recovers waste heat by heat-exchanging raw water and effluent in the aquarium of fish farm, In order to prevent foreign matter from adhering to the circuit by supplying micro bubbles, one embodiment is shown in FIGS. 1 to 3.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉난방장치(10)는 양식장 수조(100)들에 원수를 공급하는 원수 공급관(11)과, 상기 양식장 수조(100)들로부터 오염된 물을 배출하는 퇴수관(12)과, 상기 원수공급관(11)과 퇴수관(12)을 연결하는 리턴관(13)을 구비한다. 상기 원수 공급관(11)과 퇴수관(12)에는 밸브(14,15)들이 설치된다. Referring to the drawings, the farm heating and
그리고 상기 원수 공급관(11)을 통하여 공급되는 공급수와 퇴수관(12)을 통하여 배출되는 배출수 사이에 열을 교환하기 위한 히트 펌프(20)가 설치되고, 상기 원수 공급관(11)을 통하여 유입되는 공급수인 원수 또는 상기 리턴관을 통하여 순환하는 물에 나노버블 또는 마이크로 버블을 공급하기 위한 버블 발생유닛(30)이 설치되며, 상기 리턴관 또는 원수 공급관(11)에는 이물을 거르기 위한 가압중력 필터유닛(50)이 설치된다. In addition, a
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉,난방장치를 구성요소 별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. The heat pump according to the present invention configured as described above and The farm-based cooling and heating system using micro bubbles will be described in more detail by component.
상기 히트펌프(20)는 퇴수관(12)을 통하여 배출되는 물과 원수공급관(11)을 통하여 공급되는 양식을 위한 물을 열교환 시킴과 아울러 상기 양식장 수조(100)로 공급되는 물을 가열 및 냉각시키기 위한 것으로, 퇴수관(12)로에 제 1챔버(21)가 설치되고, 이 제 1챔버(21)의 내부에 제 1열교환기(22)가 설치되며, 상기 원수 공급관(11)에 제 2챔버(23)가 설치되고, 이의 내부에 제 2열교환기(24)가 설치된다. 그리고 상기 제 1,2열교환기(22)(24)는 폐회로를 구성하는 순환관(25)에 의해 연결된다. 상기 순환관(25)에는 팽창밸브(26), 압축기(27) 및 상기 순환관(25)에 설치되고 제1열교환기(22) 또는 제2열교환기(24)와 팽창밸브(26)를 통해 정방향으로 순환 또는 역방향으로 순환되면서 하나의 사이클을 이루도록 하는 사방밸브(28)가 설치된다. The
상기 마이크로 버블 발생유닛(30)은 축양장으로 공급되는 원수 또는 양식장 수조(100)와 원수 공급관(11) 및 리턴관(13) 및 퇴수관(12)을 통하여 순환하는 물에 마이크로 버블을 공급하기 위한 것으로, 원수공급관(11)에 설치되는 펌프(61)의 흡입측과 인접되는 측의 원수공급관(11)과 연결되는 에어 공급관(31)과, 상기 에어 공급관(31)과 연결되는 공기 압축기(32)를 구비한다. 상기 에어공급관(31)에는 에어의 공급을 단속하기 위한 밸브가 설치될 수 있다. 상기 에어 공급관(31)은 산소탱크와 연결될 수도 있다. remind The
도 2에는 마이크로 버블 발생유닛(30)의 다른 실시 예를 나타내 보였다. 이 마이크로 버블 발생유닛(30)은 제 2챔버(23)의 입구 측에 설치되는 와류 발생부(35)와 이 와류발생부(35)와 공급관(36)에 의해 연결되어 공기 또는 산소를 공급하기 위한 산소탱크(37) 또는 공기압축기(38)를 구비한다. 상기 와류 발생부(35)는 관상의 튜브(35a)와 상기 튜브(35a)의 내부에 설치되어 와류를 발생시키기 위한 격판(35b)를 구비한다. 상기 격판은 나선형으로 설치될 수도 있다. 2 Another embodiment of the micro
상기 마이크로 버블 발생유닛은 상술한 실시 예에 의해 한정되지 않고, 공기 또는 산소를 무화시킬 수 있는 구조이면 가능하다. 예컨대, 내주면에 요철이 형성된 고정자와 이 요철과 대응되는 요철이 형성된 회전자를 상대 회전시켜 이들의 사이로 산소 또는 공기가 포함된 물을 공급하여 마이크로 버블을 형성할 수도 있다. remind The microbubble generating unit is not limited to the above-described embodiment, and may be a structure capable of atomizing air or oxygen. For example, a microbubble may be formed by supplying water containing oxygen or air to each other by relatively rotating the stator having the unevenness formed on the inner circumferential surface and the rotor having the unevenness corresponding to the unevenness.
상기 가압중력 필터(50)는 상기 원수 공급관(11)과 리턴관(13), 퇴수관(12) 및 양식장 수조(100)를 순환하는 물인 순환수로부터 이물 또는 수조의 바닥으로부터 마이크로 버블에 의해 부상한 어류배설물 및 이물을 거르기 위한 것으로, 실시예를 도 3에 나타내 보였다.The
도면을 참조하면, 상기 가압중력 필터(50)는 리턴관(13)에 설치되는 것으로, 내부에 실린더부(52)를 가지는 필터하우징(51)과, 상기 필터하우징(51)의 실린더부(52) 하부에 설치되는 하부 다공판 부재(53)와, 상기 실린더부(52)에 위치되며 단위 길이를 가지는 섬유질들로 이루어지며 비가압 시 상대적으로 섬유질 사이에 공극이 커지도록 팽창하는 필터(55)와, 상기 실린더부(52)의 상부에 슬라이딩가능하게 설치되며 다공성판으로 이루어진 피스톤(56)과, 상기 필터 하우징에 설치되어 피스톤을 승강시키는 액튜에이터(57)를 구비한다. 상기 액튜에이터(57)는 실린더로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지 않고, 전동실린더, 리드스크류와 모터로 이루어질 수 있다. Referring to the drawings, the
상기 피스톤(56)과 하부 다공판부재(53)에 의해 구획되는 필터하우징(51)의 상부챔버(51a)는 제1리턴관(13a)에 퇴수관(12)과 연결되고, 하부챔버(51b)는 제 2리턴관(13b)에 의해 순환관과 연결된다. 상기 제 1,2리턴관(13a)(13b)에는 밸브가 설치된다. The
그리고 상기 가압중력 필터유닛(50)은 필터(55)를 역세시키기 위한 필터 역세수단(70)을 더 구비하는데, 상기 필터 역세수단(70)은 물탱크(71)와 하부챔버(51b)를 연결하는 세척수공급관(72)과, 이 세척수 공급관(72)에 설치되는 펌프(73)를 구비하며, 상기 필터하우징(51)에는 상부챔버(51a)와 연결되어 필터 세척수를 배출하기 위한 배출관(74)이 설치된다. 이 배출관(74)에는 밸브가 설치된다. The pressurized
한편, 상기 가압중력 필터유닛(50)은 도 4에 도시된 바와 같이 병렬로 설치되어 하나의 가압중력 필터유닛에 의해 순환수 또는 원수를 거르는 동안 다른 하나의 가압 중력 필터 유닛은 필터 역세수단(70)에 의해 필터의 세척이 이루어질 수 있도록 구현할 수 있다. On the other hand, the pressurized
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉,난방과 수질정화 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다. The heat pump according to the present invention configured as described above and The operation of the plant cooling, heating and water purification equipment using micro bubbles is as follows.
먼저 양식장 수조(100)로부터 버려지는 물로부터 폐열을 회수하고, 양식장 수조에 공급되는 물을 가열하기 위해서는 히트펌프의 사방밸브(28)의 조작으로 상기 제1챔버(21)의 내부에 설치된 제 1열교환기(22)가 증발기로 이용되고, 상기 제 2챔버(23)에 설치된 제2열교환기(24)가 응축기로 이용된다. 따라서 히트펌프를 순환하는 냉매는 압축기→사방밸브→제2열교환기→팽창밸브→제1열교환기→사방밸브→압축기로 순환되는 사이클을 이룬다. 이 과정에서 상기 제 1열교환기(22)는 버려지거나 리턴관을 통하여 순환되는 물로부터 열을 흡수하고 이 열량과 압축기(27)의 일량에 해당하는 열을 제 2열교환기(24)에서 방출하여 상기 원수 공급관을 통하여 공급되거나 순환되는 물을 가열하게 된다.First, in order to recover waste heat from the water discarded from the
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이 과정에서 상기 마이크로 버블 발생유닛(30)에 의해 수조에 공급되는 물에는 버블이 편승하게 된다. 상기 마이크로 버블 발생유닛(30)에 의한 마이크로 버블의 발생은 공기 압축기(32) 공기 또는 산소탱크로부터 공급되는 산소가 상기 에어 공급관(31)을 통하여 원수 공급관(11)에 공급되면, 이 공기 또는 산소는 펌프(61)의 임펠러를 통과하면서 분쇄된다. 특히 도 2에 도시된 바와 같이 와류발생부(35)로 공급되는 공기 또는 산소는 와류 발생부의 내의 격판에 의해 와류가 발생되면서 분쇄되어 무화된다. Remind you in this process Bubbles are carried on the water supplied to the water tank by the micro
이와 같이 무화된 산소 또는 공기는 물에 편승하여 원수공급관(11) 제 2챔버(23)를 통하여 수조에 공급된다. 이러한 과정에서 상기 양식장 수조에 공급되는 물은 마이크로 버블에 의해 용존 산소량이 상대적으로 높아지게 된다. Oxidized oxygen or air as described above is supplied to the water tank through the
그리고 상기 바이크로버블은 물에 편승하여 이동되는 과정에서 관내의 표면 및 열교환기에 부착된 이물을 분리하게 됨과 아울러 살균하는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 나노버블 또는 마이크로 버블은 미세기포가 터지면서 발생하는 열점 현상으로 세균 세포를 손상시키게 되며, 관로의 표면에 부착된 이물질과 같이 부상하여 관로 내에 스케일이 끼는 것을 방지할 수 있다. 특히 수조의 바닥에 부착된 침전된 어류의 배설물을 부상시켜 제거하고 가압중력 필터에 의해 필터링 하게 된다. In addition, the bicrobubble can separate the foreign material attached to the surface of the tube and the heat exchanger in the process of piggybacking on the water and can be sterilized. That is, nanobubbles or The micro bubble is a hot spot phenomenon that occurs when the micro-bubble burst damages the bacterial cells, it is possible to prevent the scale from being caught in the pipeline by floating like foreign matter attached to the surface of the pipeline. In particular, the sediment of sediment fish attached to the bottom of the tank is floated and removed and filtered by a pressure gravity filter.
한편, 상기 양식수조에 공급되는 물에는 나노버블 또는 마이크로버블이 포함되어 있으므로 제 1, 2열교환기(22)(24)와의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 본 발명인의 실험에 의하면, 마이크로버블의 혼합함에 따른 열전달비는 마이크로버블의 체적농도가 3% 이때 최대값을 가지며, 체적농도가 증가 할 수록 감소함을 알 수 있었다. 체적농도가 3% 일 때에 열전달계수는 35%가 증가함을 알 수 있었으며, 히트펌프의 효율이 기존에 비하여 35% 증가함을 알 수 있었다. On the other hand, since the water supplied to the aquaculture tank includes nanobubbles or microbubbles, heat exchange efficiency with the first and
그리고 양직장 수조에 원수의 공급이 충분히 이루어진 경우 양식장 수조와 퇴수관(12) 및 리턴관(13), 가압중력필터(50), 원수공급관(11), 양식장수조로 물을 순환시키게 되는데, 이 과정에서 나노버블 또는 마이크로버블에 의해 양식장 수조로부터 부상된 이물 및 관의 내면 및 제 1,2열교환기(22)(24)로부터 이탈된 이물을 거를 수 있다. And if the supply of raw water to the yangjang tank is sufficient, the water is circulated to the fish tank and the discharge pipe (12) and return pipe (13), pressurized gravity filter (50), raw water supply pipe (11), fish farm. In the process of nanobubbles or Foreign matter which has floated from the aquaculture tank by the microbubble and the foreign substance separated from the inner surface of the tube and the first and
가압중력 필터 유닛(50)에 의한 이물질의 분리는 퇴수관(12)과 제 1리턴관(13a)을 통하여 양식장 수조의 물이 필터하우징(51)의 상부챔버(51a)로 유입되고, 이 유입된 물은 필터(55)를 통과하면서 이물이 제거되고, 하부챔버(51b)와 제 2리턴관(13b) 및 원수 공급관을 통하여 수조로 공급된다. 이 과정에서 상기 필터유닛은 피스톤(25)에 의해 가압 된 필터에 의해 뻘(점토, 실트) 성분까지 제거할 수 있으므로 0.3 내지 0.5NTU의 맑음 물을 수조에 공급할 수 있다.Separation of foreign substances by the pressurized
상술한 바와 같은 물의 순환으로 필터가 오염되면 이 필터(55)를 필터 역세수단(70)에 의해 세척할 수 있다. 이 필터(55)의 세척은 상기 제 1,2리턴관(13a)(13b)을 밸브를 이용하여 차단하고, 필터 역세수단(70)의 펌프(73)와 세척수공급관(72)를 통하여 하부챔버(51b)에 물을 공급함과 아울러 액튜에이터(57)를 이용하여 피스톤(56)을 상승시킨다. 이와 같이 하면 상기 단위 길이를 가지는 섬유질로 이루어진 필터는 이들 사이의 공극이 상대적으로 커지게 되고, 이에 부착된 이물이 세척수에 의해 세척된다. 그리고 세척수는 상부챔버(51a)와 배출관(74)을 통하여 배출된다. If the filter is contaminated by the circulation of water as described above, the
상기와 같이 세척이 완료되면 상기 액튜에이터(57)에 의해 피스톤(56)이 하강하여 필터(55)를 가압하게 되고, 섬유질 사이의 공극을 줄인다. When the cleaning is completed as described above, the
상술바와 같이 물로부터 이물을 걸러내기 위한 필터는 교환할 필요가 없고 반복 재생이 가능하며, 피스톤에 의해 가압하여 공급을 줄일 수 있으므로 해수의 탁도 제거는 물론 어류의 배설물인 암모니아성 물질인 NO3, NO2 성분의 제거도 가능하다. As described above, the filter for filtering foreign matter from water does not need to be replaced and can be repeatedly recycled, and it can be pressurized by a piston to reduce the supply, thereby eliminating turbidity of the seawater and NO3, NO2, which is an ammonia substance of fish. Removal of components is also possible.
이상에서와 같이 본 발명은 양식장 수조에 공급 되어 배출되는 물에 마이크로 버블을 편승시킴으로써 용존산소량을 높이고, 히트펌프에 의한 열교한 효율을 높일 수 있다. 특히 가압중력 필터를 이용하여 수질을 정화할 수 있다. As described above, the present invention can increase the dissolved oxygen amount by boosting the microbubbles in the water discharged from the aquaculture tank, and can increase the thermal bridge efficiency by the heat pump. In particular, the pressurized gravity filter can be used to purify the water quality.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
본 발명의 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉난방장치는 양식장 축양장 뿐만아니라 각종 보일러 시설재배 단지, 수경재배지 등에 널리 적용가능하다.
With the heat pump of the present invention Micro-bubble farm heating and cooling system is widely applicable to not only farm farms, but also various boiler facility cultivation complexes and hydroponic cultivation fields.
20; 히트 펌프
30; 버블발생유닛
50;가압중력필터
70; 필터 역세수단20; Heat pump
30; Bubble Generation Unit
50; gravity filter
70; Filter backwashing means
Claims (6)
상기 원수 공급관과 퇴수관을 통하여 배출되는 원수 및 배출수 사이에 열을 교환하기 위한 히트 펌프와, 상기 원수 공급관을 통하여 유입되는 원수 또는 상기 리턴관을 통하여 순환하는 물에 나노버블 또는 마이크로 버블을 공급하기 위한 버블 발생유닛을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉난방장치.A raw water supply pipe for supplying raw water to the fish farm, a discharge pipe for discharging contaminated water from the fish farm, and a return pipe connecting the raw water supply pipe and the discharge pipe,
Nanobubble to a heat pump for exchanging heat between the raw water and the discharged water discharged through the raw water supply pipe and the discharge pipe, and the raw water flowing through the raw water supply pipe or the water circulated through the return pipe An aquaculture plant heating and heating device using a microbubble and a heat pump, characterized in that the bubble generating unit for supplying microbubbles.
상기 히트 펌프는 퇴수관로에 설치되는 제 1챔버 내에 설치되는 제 1열교환기와, 상기 원수 공급관에 설치되는 제 2챔버에 설치되는 제 2열교환기와, 상기 제 1,2열교환기를 연결하여 폐회로를 구성하는 순환관과, 상기 순환관에 설치되는 팽창밸브 및 압축기와, 상기 순환관에 설치되어 제1열교환기 또는 제2열교환기 측으로 해서 팽창밸브를 통해 정역방향으로 순환되면서 하나의 사이클을 이루도록 하는 사방밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉난방장치. The method of claim 1,
The heat pump includes a first heat exchanger installed in the first chamber installed in the discharge pipe, a second heat exchanger installed in the second chamber installed in the raw water supply pipe, and the first and second heat exchangers to form a closed circuit. A circulating pipe, an expansion valve and a compressor installed in the circulation pipe, and a four-way valve installed in the circulation pipe so as to be circulated in a forward and reverse direction through an expansion valve toward the first heat exchanger or the second heat exchanger. Aquaculture plant heating and heating device using a heat pump and micro bubbles characterized in that it comprises a.
마이크로 버블 공급수단은 상기 리턴관과 제 2챔버 사이의 원수 공급관에 설치되어 펌프의 흡입구 측과 연결되는 에어 공급관과, 상기 에어 공급관과 연결되는 공기 압축기와, 상기 펌프의 출구측에 설치되는 와류발생부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉난방장치. The method of claim 1,
The microbubble supply means is installed in the raw water supply pipe between the return pipe and the second chamber, the air supply pipe connected to the inlet side of the pump, the air compressor connected to the air supply pipe, and the vortex generation installed on the outlet side of the pump. Aquaculture plant heating and heating device using a heat pump and micro-bubble characterized in that it is provided.
상기 마이크로 버블 공급수단은 상기 리턴관과 제 2챔버 사이의 원수 공급관에 설치되는 와류 발생부와, 와류 발생부에 공기 또는 산소를 공급하는 공급관과, 상기 공급관과 연결되는 공기 압축기 또는 산소탱크를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉난방장치.The method of claim 1,
The microbubble supply means includes a vortex generating unit installed in the raw water supply pipe between the return pipe and the second chamber, a supply pipe supplying air or oxygen to the vortex generating unit, and an air compressor or oxygen tank connected to the supply pipe. Aquaculture plant heating and heating device using a heat pump and micro bubbles characterized in that.
상기 리턴관 또는 원수 공급관에 설치되어 이물을 거르기 위한 가압중력 필터를 더 구비하며,
상기 가압중력 필터는 상기 리턴관에 설치되는 가압중력 필터는 내부에 실린더부를 가지는 필터하우징과, 상기 필터하우징의 실린더부 하부에 설치되는 하부 다공성판부재와 , 상기 실린더부에 위치되며 단위 길이를 가지는 섬유질들로 이루어지며 비가압 시 상대적으로 섬유질 사이에 공극이 커지도록 팽창하는 필터와, 상기 실린더부의 상부에 슬라이딩 가능하게 설치되며 다공성판으로 이루어진 피스톤과, 상기 필터 하우징에 설치되어 피스톤을 승강시키는 액튜에이터와, 상기 필터하우징과 연결되어 상기 피스톤에 의한 필터의 비가압 시 필터를 세척하는 필터 역세수단을 구비한 것을 특징으로 하는 히트 펌프와 마이크로 버블을 이용한 양식장 냉난방장치.The method of claim 1,
Installed in the return pipe or raw water supply pipe further comprises a pressurized gravity filter for filtering foreign matter,
The pressurized gravity filter may include a pressurized gravity filter installed in the return pipe, a filter housing having a cylinder portion therein, a lower porous plate member installed below the cylinder portion of the filter housing, and a unit length and having a unit length. The filter is made of fibers and expands to increase the voids between the fibers when the pressure is relatively uncompressed, a piston slidably installed on the upper portion of the cylinder portion, a piston made of a porous plate, and an actuator installed on the filter housing to lift the piston And a filter backwashing means connected to the filter housing and washing the filter when the filter is not pressurized by the piston.
상기 필터 역세수단은 물탱크와 하부챔버를 연결하는 세척수공급관와, 이 세척수 공급관에 설치되는 펌프를 구비하며, 상기 필터하우징에 상부챔버와 연결되어 필터 세척수를 배출하기 위한 배출관을 구비한 것을 특징으로 하는 히트 펌프와 마이크로버블을 이용한 양식장 냉난방장치.
6. The method of claim 5,
The filter backwashing means includes a washing water supply pipe connecting the water tank and the lower chamber, and a pump installed in the washing water supply pipe, and a discharge pipe connected to the upper chamber in the filter housing for discharging the filter washing water. Farm air conditioning system using heat pump and microbubbles.
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