KR20130046002A - 폐열회수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐열회수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가온된 폐수가 일측에서 유입되어 일정간격으로 이격 설치된 복수 열(列)의 배출로를 통해 타측으로 배출되고, 외부로부터 유입된 공급수가 상기 폐수 배출부 측에서 유입되어 상기 배출로의 경계벽과 접촉되게 복수의 배출로 사이로 교호(交互)로 설치되는 유입로를 통해 폐수 유입부 측으로 배출되는 구조로 이루어진 상부가 개방된 폐열회수부; 및 상기 배출로와 유입로의 경계벽인 열교환판에 침착된 이물질 및 슬러지를 제거하도록 상기 폐열회수부의 상부에 설치되어 외부에서 공급된 전원으로 구동되는 세척장치;를 포함하여 구성되는 폐열회수장치에 관한 것이다.

Description

폐열회수장치{Device of heat recovery}

본 발명은 폐열회수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수 및 담수를 이용한 양식장에서 사용된 폐수의 배출시 양식장으로 신규로 유입되는 해수 및 담수와 상호 간접접촉을 통해 배출되는 폐수로부터 폐열을 회수하고, 각 관로 내부에 침적된 이물질을 효과적으로 제거할 수 있는 세척장치가 구비된 폐열회수장치에 관한 것이다.

일반 산업시설에서 공업용수로 많은 물이 사용되고 있고, 산업시설에서 사용된 공업용수는 생산설비의 냉각수로 사용되는 경우가 특히 많아 사용된 폐수를 그대로 배출시킬 경우 생태계에 좋지 못한 영향을 끼치게 되고, 많은 열량을 함유하고 있어 에너지 측면에서도 큰 손실이 발생되고 있다.

이러한 공업용수의 재활용을 위해 근래에는 배출되는 폐수로부터 폐열을 흡수하여 재활용하는 기술 및 장치가 개발되어 널리 사용되고 있는 추세이다.

또한, 산업시설 뿐만 아니라 대량의 물이 필요한 양식장 등에서도 수온이 차가운 겨울철 등에 양식하고 있는 어류 등의 성장, 번식 등을 위해 적당한 수온관리가 필수적이다.

특히, 대량으로 양식업을 운영하고 있는 시설의 경우, 많은 물이 필요하기 때문에 공급되는 물(해수)은 양식되는 어류들이 성장하고 번식할 수 있는 적정한 수온으로 제공되어야 하므로, 일반적으로 보일러를 가동하여 일정 수온이 유지된 물이 공급되고 있다.

따라서, 산업시설 뿐만 아니라 대규모의 양식장 등에서도 가온(加溫)된 폐수가 발생되어 배출되므로, 이러한 가온된 배출수로부터 폐열을 회수하여 재활용하는 것은 보일러의 가동시간, 연료 및 전기소모량을 줄여주게 되므로 배출되는 폐수로부터 폐열을 회수하여 이용하는 기술이 다양하게 개발되고 있는 추세이다.

본 발명은 일반 산업시설 뿐만 아니라 양식장 등에서 배출되는 폐수로부터 폐열을 회수하여 이를 재활용하고자 하는 기술분야에 관한 것이다.

상술한 종래의 산업시설 및 양식장 등에서 사용하는 폐열회수시스템으로는 한국 특허등록 제1038186호, 한국 특허등록 제502514호 등에 개시된 기술과 같이 밀폐된 박스형의 탱크를 구비하고, 탱크 내부로 열교환이 필요한 냉수 또는 가온된 폐수가 이동하는 파이프를 설치하여 탱크 내부에서 열교환이 이루어지도록 하여 폐수로부터 열을 회수하는 시스템이나 장치로 구성되는 것이 일반적이었다.

그런데, 이러한 종래의 폐열회수기 및 폐열회수 전열기는 대량으로 공급되거나 배출되는 곳에서 이용하는데는 많은 문제점이 있었다.

즉, 열교환효율을 높이기 위해 다수열의 배관을 밀폐된 탱크 내부에 설치하여야 하고, 많은 양을 처리하기 위해서는 그 설비가 커져야 하기 때문에 그 설비의 제작비용이 많이 소요됨은 물론 그 제작에 한계가 있었다.

또한, 이렇게 폐쇄적인 구조로 이루어진 경우, 배출되는 폐수나 공급되는 유입수에 함유된 이물질이나 슬러지 등이 관 내부에 침착될 경우 유체이송효율이 떨어질 뿐만 아니라 열교환효율까지 저하시키는 요인으로 작용하였다.

따라서, 일정기간 사용된 후에는 관로 내부에 침착된 이물질이나 슬러지를 제거하기 위해 별도의 세척장치를 통해 관 내외부의 세척을 수행하여야 하므로, 많은 시간과 노력이 필요로 하게 된다.

또한, 그 내측에 별도의 세척장치를 구성한다고 하더라도 다수열의 관로가 배치된 탱크 내부에 세척장치를 설치하여야 하므로 세척장치의 구성이 복잡해지고, 이의 설치시 유체의 흐름과 열교환효율이 떨어지는 요인으로 작용하게 됨은 물론 장치구성의 복잡화로 인해 결국 장치의 설치시 사용자의 경제적 부담이 증가하게 되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 종래의 폐열 회수장치의 단점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 특히 신선한 물을 공급해줘야 하는 양식장 등에서 사용된 폐수와 신규로 공급되는 공급수 사이에 열교환을 통해 폐열을 신속히 회수하고, 각 관로에 침착되는 각종 이물질이나 슬러지를 효율적으로 제거할 수 있는 간단한 구조를 갖는 폐열 회수장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 세척장치의 설치 및 사후 관리가 용이하도록 하여 사용자의 편리성을 향상시키고, 사용자의 경제적 부담을 줄일 수 있는 폐열 회수장치를 제공하고자 하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 폐열 회수장치는 가온된 폐수가 일측에서 유입되어 일정간격으로 이격 설치된 복수 열(列)의 배출로를 통해 타측으로 배출되고, 외부로부터 유입된 공급수가 상기 폐수 배출부 측에서 유입되어 상기 배출로의 경계벽과 접촉되게 복수의 배출로 사이로 교호(交互)로 설치되는 유입로를 통해 폐수 유입부 측으로 배출되는 구조로 이루어진 상부가 개방된 폐열회수부와, 상기 배출로와 유입로의 경계벽인 열교환판에 침착된 이물질 및 슬러지를 제거하도록 상기 폐열회수부의 상부에 설치되어 외부에서 공급된 전원으로 구동되는 세척장치를 포함하여 구성되는 특징을 갖는다.

특히, 상기 배출로는 일 측면이 밀폐되고 타 측면이 개방되며, 상부가 개구된 ‘ㄷ’자형의 평단면을 갖도록 이루어져 양식장의 수조로부터 배출되는 폐수가 밀폐된 일 측면에서 유입되어 타측 개방부 쪽으로 배출되도록 일정길이와 폭으로 구성되고, 상기 유입로는 상기 배출로와 대칭되도록 일 측면이 개방되고 타 측면이 밀폐되며, 상부가 개구된 역‘ㄷ’자형의 평단면을 갖도록 이루어져 외부로부터 유입되는 공급수가 밀폐된 타측에서 유입되어 일측 개방부로 배출되도록 일정길이와 폭으로 구성된다.

또한, 상기 배출로 및 유입로에서 흘러나온 폐수 또는 공급수가 임시 저장된 후에 외부로 방류되거나 보일러측으로 공급되도록 상기 배출로 및 유입로의 개방부에 연결되어 일정한 공간부가 형성되는 배출부가 구비되어 있다.

또한 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 실시예에 따른 폐열회수장치는 상부가 개방된 박스형으로 이루어져 일정 폭과 길이의 공간부가 형성되는 폐열회수부; 상기 폐열회수부의 양단 내측면에서 일정거리 이격된 위치에 폭방향으로 일정간격 이격되면서 바닥면에 대해 일정 높이로 수직 설치되는 복수열의 열교환판; 상기 복수열로 설치된 열교환판의 일 측단에서 인접하는 두 개의 열교환판 측면이 차단판에 의해 징검다리 형태로 교대로 밀폐하고, 차단판으로 밀폐된 반대측은 개방부가 형성되어 차단판이 형성된 일측에서 개방부 측으로 폐수가 공급되도록 구성되는 배출로; 상기 복수열로 설치된 상기 열교환판의 타 측단에서 상기 배출로의 개방부가 형성되지 않은 인접하는 두 개의 열교환판 측면이 차단판에 의해 밀폐하고, 차단판으로 밀폐된 반대측은 개방부가 형성되어 차단판이 형성된 일측에서 개방부 방향으로 외부에서터 유입된 공급수가 공급되도록 구성되는 유입로; 상기 배출로 및 유입로에서 흘러나온 폐수 또는 공급수가 임시 저장된 후에 외부로 방류되거나 보일러측으로 공급되도록 상기 배출로 및 유입로의 개방부가 형성된 타측에 일정한 공간부를 갖도록 형성되는 배출부; 및 상기 배출로와 유입로의 경계벽인 열교환판에 침착된 이물질 및 슬러지를 제거하도록 상기 폐열회수부의 상부에 설치되어 외부에서 공급된 전원으로 구동되는 세척장치;를 포함하여 구성된 특징을 갖는다.

또한, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 상기 세척장치는 상기 배출로 및 유입로의 상부 일측에서 유로와 직각방향으로 설치되어 구동모터에 의해 회전되는 제1회전축; 상기 구동모터 또는 상기 제1회전축에 연결되어 동력을 전달받아 회전되도록 상기 제1회전축이 설치된 반대측의 배출로 및 유입로의 상부에 유로와 직각 방향으로 설치되는 제2회전축; 상기 제1회전축과 제2회전축의 회전시 그 회전력을 직각방향으로 변환하도록 각 축의 양단에 설치되는 복수의 승강수단; 상기 제1 및 제2회전축의 위쪽으로 상단부가 일부 돌출되고, 하단부가 상기 복수의 배출로 및 유입로의 내측 바닥까지 각각 연장 설치되며, 하부에는 청소용브러쉬가 설치된 복수의 수직가이드부재; 상기 복수의 수직가이드부재 상단부와 상기 복수의 승강수단이 좌우 측에 각각 결합되어 상기 제1 및 제2회전축의 회전에 따른 승강수단의 동작으로 상기 복수의 수직가이드부재가 동시에 상하 이동되도록 상기 제1 및 제2회전축의 상부에 설치되는 청소용프레임;을 포함하여 이루어지는 특징을 갖는다.

또한, 상기 승강수단으로는 제1 및 제2회전축의 각 양단에 구비된 피니언기어와, 상기 피니언기어에 결합되어 상하로 승강되도록 피니언기어의 외주연에 수직으로 결합되어 하단부가 배출로 및 유입로의 내측 바닥까지 연장 형성된 래크로 구성되고, 상기 복수열의 배출로 및 유입로의 바닥까지 각각 연장된 좌우 양쪽 수직가이드부재의 하단부는 수평지지대에 의해 상호간에 연결 설치되고, 상기 수평지지대에는 수직가이드부재의 승강시 각 배관의 내벽을 청소하는 청소용브러쉬가 구비된 구성으로 이루어진다.

특히, 상기 배출부의 중앙부에는 각 배관에서 배출된 폐수 또는 공급수가 임시 저류되도록 일정높이의 저류판이 수직으로 설치되어지되, 상기 저류판은 그 높이 조절이 가능한 구조로 이루어져 유량에 맞춰 사용이 가능하도록 구성된다.

본 발명에 따른 폐열 회수장치는 폐수가 배출되는 배출로와 공급수가 유입되어 이동하는 유입로의 상단부가 개방된 구조로 이루어지고, 배출로와 유입로가 교대로 설치되어 폐수와 공급수가 상호 역방향으로 흐르는 동안에 그 경계벽인 열교환판을 통해 열교환이 이루어지고, 상부가 배출로와 유입로의 상부에서 상하로 이동가능하도록 각 유로의 내부에 설치된 세척장치를 통해 동시에 전체 유로의 내벽을 청소할 수 있어 열교환방식이 간단할 뿐만 아니라 세척장치의 설치 및 사후관리가 용이하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐열회수장치가 양식장에 설치되는 개략적인 전체 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 폐열회수장치의 평면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 폐열 회수장치의 사시도 및 일부 확대도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 폐열회수장치의 정단면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 폐열회수장치의 우측 단면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 폐열회수장치에 적용되는 세척장치의 주요부에 대한 발췌도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폐열회수장치에서 승강수단의 발췌도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 폐열회수장치의 양측에 구비되는 배출부중 일측 배출부의 확대도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐열 회수장치의 전체 사시도 및 일부 분리사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하기로 한다. 그러나 다음에 예시되는 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있는 것으로, 상세한 설명에 예시된 실시예들은 당 업계의 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 보다 완전하게 실시할 수 있도록 설명하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 폐열 회수장치는 가온된 폐수가 일측에서 유입되어 일정간격으로 이격 설치된 복수 열(列)의 배출로를 통해 타측으로 배출되고, 외부로부터 유입된 공급수가 상기 폐수가 배출부 측에서 유입되어 상기 배출로의 경계벽과 접촉되게 복수의 배출로 사이로 교호(交互)되게 설치된 유입로를 통해 폐수가 유입되는 방향으로 배출되는 구조로 이루어진 상부가 개방된 폐열회수부와, 상기 배출로와 유입로의 경계벽인 열교환판에 침착된 이물질 및 슬러지를 제거하도록 상기 폐열회수부의 상부에 설치되어 외부에서 공급된 전원으로 구동되는 세척장치;를 포함하여 구성됨으로써 산업시설 및 양식장 등에서 사용가능하도록 구성된다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 폐열 회수장치(100)의 구성에 대해 더욱 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 폐열 회수장치(100)가 설치된 양식장의 폐열 회수시스템은 양식장 수조(20)에 공급되는 공급수가 급수펌프(5)를 통해 유입부(30)로 유입되고, 유입부(30)로 공급된 공급수는 폐열회수부(50)를 통해 열교환이 이루어진 후에 배출부(40)를 통해 보일러(10)에 공급되며, 보일러(10)에서는 설정된 온도로 공급수가 가열되어 양식장 수조(20)로 제공되고, 양식장 수조(20)로 공급되어 체류된 물은 다시 폐열회수부(50)의 유입부(31)측으로 유입된 후에 공급수와 열교환이 이루어지게 되며, 열교환이 이루어진 폐수는 열을 빼앗긴 후에 배출부(41)를 통해 외부로 방류되고, 폐수로부터 열을 획득한 공급수는 일정 온도로 가온된 상태에서 보일러(10)에 다시 공급되는 순환과정을 반복하면서 양식장 수조(20)로 공급과 배출이 이루어지는 시스템으로 구성된다.

한편, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 폐열 회수장치(100)의 전체적인 구성을 평면도, 사시도 및 그 일부 확대도를 도시하고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 양식장의 수조에서 배출되는 폐수는 박스형으로 이루어지며 상부가 개방된 폐열회수부(50)의 일단에 구비된 유입부(31)로 유입되고, 유입부(31)로 유입된 폐수는 일정길이와 폭을 갖는 복수 열의 배출로(54)를 통해 일정거리 이동된 후에 반대측의 배출부(41)로 배출된 후에 외부로 방류되도록 구성된다.

또한, 상기 배출로(54)와 동일한 길이와 폭을 갖도록 구성되어 신선한 공급수(해수 또는 담수)가 상기 폐수가 유입되는 반대측의 유입부(30)로 유입되고, 유입부(30)로 유입된 공급수는 상기 복수 열로 배치되어 상기 배출로(54)의 사이로 교호(交互)되게 설치된 일정 길이와 폭을 갖는 유입로(52)를 통해 배출되어 반대측 배출부(40)로 배출된 후에 보일러 측으로 공급되도록 구성된다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 폐열회수부(50)는 복수 열의 배출로(54)와 유입로(52)가 상호 교대로 설치되어지되, 각 유로는 얇은 금속판으로 이루어진 열교환판(55)을 경계로 유체가 흐를 수 있도록 구성되어 판상 구조의 열교환판(55)을 통해 열교환이 이루어지면 가온 상태의 폐수와 상온의 공급수가 열교환이 이루어지게 되며, 특히 상기 폐수와 공급수는 상호 반대방향으로 형성된 입구와 출구에 의해 유체의 흐름이 역방향으로 진행되면서 열교환판(55)을 통해 열교환이 효율적으로 이루어질 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 복수 열의 배출로(54)와 복수 열의 유입로(52)가 교호(交互)되게 설치되어 폐열회수부(50)를 구성하는 개방된 상단에는 외부에서 공급된 전기를 통해 구동되어 다수의 배출로(54)와 유입로(52)의 경계벽인 열교환판(55)의 내벽을 청소할 수 있도록 세척장치(60)가 추가로 설치된다.

양식장 수조에서 배출되는 폐수가 흐르는 배출로(54) 및 외부로부터 유입되는 공급수가 흐르는 유입로(52)의 형상과 설치구조에 대하여 도 3을 참조하면서 더욱 상세히 설명하며, 상기 폐열회수부(50)의 상단에 구비되는 세척장치(60)에 대한 상세한 설명 또한 후술한다.

도 3의 일부 확대사시도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 배출로(54)와 유입로(52)는 그 형상에 있어서 평단면이 ‘ㄷ’자형 또는 역 ‘ㄷ’자형으로 이루어져 교호되게 설치되고, 상부가 개방된 형상으로 이루어진다.

먼저, 상기 배출로(54)에 대해서 설명하면, 상기 배출로(54)는 일측면이 차단판(53)에 의해 밀폐되고 타 측면에 개방부(53a)가 형성되어 양식장의 수조로부터 배출되는 폐수가 차단판(53)이 형성된 일측에서 유입되어 타측 개방부(53a) 쪽으로 배출되도록 일정길이와 폭 및 깊이를 갖도록 구성된다.

이와 같은 형상으로 이루어진 상기 배출로(54)는 폐열회수부(50)의 폭방향으로 일정간격 이격되면서 복수 열로 배치되며, 차단판(53)이 형성된 일 측면 하단부에 폐수 유입공(52a)이 각각 형성되며, 각각의 폐수 유입공(52a)은 하나의 폐수 공급관(52b)에서 분기되어 동시에 각 배출로(54)로 폐수가 유입되도록 구성되며, 상기 폐수 공급관(52b)의 상단부에는 폐수가 유입되는 폐수조(52c)가 별도로 구비된다.

또한, 상기 유입로(52)는 상기 배출로(54)와 대칭되도록 일 측면, 즉 폐수의 유입부(31) 측에 개방부(53a)가 형성되며, 타 측면 즉, 폐수의 배출부(41) 측이 차단판(53)에 의해 밀폐된 상태로 이루어져 외부에서 유입된 공급수가 차단판(53)이 형성된 타측에서 유입되어 상기 배출로(54)의 일측 또는 양측에 구비된 유입로(52)의 내부를 흐르면서 배수로(54)의 폐수와 역방향으로 진행되면서 일측 개방부(53a)로 배출되도록 구성된다.

물론, 상기 유입로(52)에 공급되는 공급수는 상기 배출로와 마찬가지로 외부에서 유입된 공급수가 하나의 저장조 및 공급관으로 공급된 후에 복수의 분기관을 통해 유입로의 하단으로 각각 분기되어 공급되는 구조로 이루어진다.

상술한 바와 같이, 상기 배출로(54)와 유입로(52)는 배출부(40)(41)가 서로 반대방향에 위치하고 있어, 상기 배출로(54)의 유입부(31) 측은 유입로(52)의 배출부(40) 측에 위치되며, 상기 배출로(54)의 배출부(41) 측은 유입로(54)의 유입부(30)측에 위치되도록 구성된다.

또한, 상기 배출로(54)와 유입로(52)의 각 배출부(40)(41)의 내측 중간부위에는 상기 배출로(54) 및 유입로(52)의 설치높이와 동일하거나 유사한 높이를 갖는 저류판(80)이 각각 설치되어 상기 배출로(54) 및 유입로(52)에서 배출되는 공급수가 일시 저장된 후에 외부로 방류되거나 보일러 측으로 공급되도록 구성되며, 외부 방류시나 보일러 측으로 공급시에는 별도의 모터 등을 이용하여 공급되는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 통상의 기술로 용이하게 실시가능하므로 생략한다.

이와 같이 상기 배출로(54)는 폐수 공급관(52b)을 통해 가온된 폐수가 유입된 후에 설치된 거리만큼 이동되면서 교호(交互)로 설치된 유입로(52)의 경계벽인 열교환판(55)을 통해 유입되는 공급수와 열교환이 이루어지도록 하며, 열교환을 통해 열을 빼앗긴 폐수는 배출로(54)의 말단부에 구비된 배출부(41), 즉 공급수의 유입부(30) 측으로 배출된 후에 한곳에서 합류되어 임시저장된 상태가 유지되다가 외부로 방류되며, 상기 유입로(52)는 상기 배출로(54)와 반대방향으로 공급수가 이동되도록 하여 그 말단에 형성된 배출부(40)에 잠시 머물다가 보일러측으로 공급이 이루어지도록 한다.

한편, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 폐열 회수장치(100)의 정단면도(A-A)와 일측 단면도(B-B)를 도시하고 있는 것으로, 상기 배출로(54)와 유입로(52)가 엇갈리게 설치되어 하나의 일체화된 구성으로 이루어진 폐열회수부(50)를 구성하는 상부에는 외부에서 공급된 전원으로 구동되어 상기 배출로(54) 및 유입로(52)의 경계벽인 열교환판(55)의 내벽을 청소하는 세척장치(60)가 설치된다.

상기 세척장치(60)는 공급된 전원에 의해 구동되는 구동모터(90)와, 상기 구동모터의 동력을 전달받아 회전되도록 상기 폐열회수부(50)의 상부에 유로와 직각방향으로 설치되는 복수개의 회전축이 구비된다.

본 발명의 일실시예에 도시된 도면에서는 하나의 구동모터(90)에 두 개의 회전축, 즉 제1 및 제2회전축(61,62)이 벨트나 체인 등의 동력전달수단(92)을 통해 동시에 연결되어 회전될 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 상기 복수의 회전축인 제1 및 제2회전축(61,62)이 하나의 구동모터(90)에 동력전달수단(92)을 통해 동시에 연결되어 동일한 회전력을 전달받도록 구성되어 각 회전축이 구동축 역할을 하도록 구성되어 있으나, 복수의 회전축 중 일 측의 제1회전축(61)에 구동모터의 동력이 먼저 전달되어 구동축이 되고, 이 구동축에 동력전달수단으로 또 다른 제2회전축(62)이 연결되어 구동축의 회전력으로 회전되는 피동축의 역할을 하면서 구동될 수 있는 시스템으로도 구성될 수 있다.

상기 세척장치(60)의 구성에 대하여 더욱 상세히 설명하면, 상기 세척장치(60)는 도면에 도시된 바와 같이 상기 폐열회수부(50)의 상부 일측에서 유로와 직각방향으로 설치되어 구동모터(90)에 의해 회전되는 제1회전축(61)과, 상기 구동모터(90) 또는 상기 제1회전축(61)에 연결되어 동력을 전달받아 회전되도록 상기 제1회전축(61)이 설치된 반대측의 폐열회수부(50)의 상부에서 유로와 직각 방향으로 제2회전축(62)이 설치된 구조로 이루어진다.

또한, 상기 제1회전축(61)과 제2회전축(62)의 회전시 그 회전력을 직각방향으로 변환하도록 상기 제1 및 제2회전축(61,62)의 양단에는 복수의 승강수단(63,64)이 각각 설치되며, 상기 승강수단(63,64)이 설치되지 않은 나머지 유로에는 그 상단부가 상기 제1 및 제2회전축(61,62)의 상부까지 돌출되고 하단부가 상기 복수의 배출로(54) 및 유입로(52)의 내측 바닥까지 각각 연장 설치되며 그 하부에 청소용브러쉬(68)가 구비된 복수의 수직가이드부재(67)가 상기 제1 및 제2회전축(61,62)의 일측에 수직으로 설치된 구성으로 이루어진다.

또한, 상기 복수의 수직가이드부재(67)의 상단부와 상기 복수의 승강수단(63,64)이 좌우 양쪽에 각각 결합되어 상기 제1 및 제2회전축(61,62)의 회전에 따라 승강수단(63,64)의 동작으로 상기 복수의 수직가이드부재(67)가 동시에 상하 이동되면서 배출로(54)와 유입로(52)의 경계벽인 열교환판(55)의 내벽을 청소할 수 있도록 상기 제1 및 제2회전축(61,62)의 상부에는 청소용프레임(69)이 설치된 구성으로 이루어진다.

즉, 상기 청소용프레임(69)은 제1 및 제2회전축(61,62)의 상부에 위치하면서 제1 및 제2회전축(61,62)과 연결된 승강수단(63,64)의 동작에 따라 상하 이동되면서 좌우 양쪽에 결합된 다수의 수직가이드부재(67)의 상하이동이 동시에 가능하도록 지지하는 프레임으로, 청소용프레임(69)의 상하이동에 따른 수직가이드부재(67)의 상하이동은 수직가이드부재(67)의 하단에 구비된 청소용브러쉬(68)가 배출로(54)와 유입로(52)의 경계벽인 열교환판(55) 내벽과의 마찰을 통해 침착된 이물질이나 슬러지를 긁어내어 탈리시킬 수 있도록 구성되는 것이다.

상기 수직가이드부재(67)의 하단에 구비된 청소용브러쉬(68)는 배출로 및 유입로(54,52)의 전후 내벽을 향하도록 전후 방향으로 형성되는 것이 더욱 바람직할 것이다.

이와 같이 구성된 청소용프레임(69)과 수직가이드부재(67)의 결합관계 및 청소용프레임(69)과 승강수단(63,64)의 일부 구성에 대한 결합상태가 도 6의 발췌도에 자세히 도시되어 있다.

상기 청소용프레임(69)은 좌우 양쪽에서 수직으로 설치되는 다수개의 수직가이드부재(67) 전체를 하나의 틀로 결합시켜 동시에 승강시키기 위한 지지프레임 역할을 하며, 상기 복수열의 배출로(54) 및 유입로(52)의 바닥까지 각각 연장된 좌우 양쪽의 수직가이드부재 하단부 상호간에는 수평지지대(70)가 연결 설치되고, 상기 수평지지대(70)에는 상기 배출로(54) 및 유입로(52)의 전체 길이에 해당되는 열교환판(55) 내벽을 청소할 수 있는 청소용브러쉬(68)가 추가로 설치된다.

따라서, 상기 청소용프레임(69)이 승강수단에 의해 일체로 승강 동작하게 되며, 청소용프레임(69)의 승강 동작에 따라 수직가이드부재의 하단 및 상기 수평지지대(70)에 구비된 청소용브러쉬(68)가 열교환판(55)의 내벽과 마찰을 통해 열교환판(55)의 내벽에 침착된 이물질이나 슬러지를 긁어내어 탈리시키게 된다.

한편, 도 7에는 상기 회전축과 승강수단의 동작관계를 설명하기 위해 제2회전축(62)의 일부분을 발췌 도시하고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 승강수단(63)은 상기 제2회전축(62)의 양단에 각각 결합되어 제2회전축(62)과 함께 회전되는 피니언기어(65)와, 상기 피니언기어(65)의 일측 외주연에 결합되어 피니언기어(65)의 회전 방향에 따라 상하로 승강되도록 수직으로 결합되어 그 하단부가 배출로(52) 및 유입로(54)의 내측까지 연장 형성된 일정 길이의 래크(66)로 구성된다.

상기 피니언기어(65)와 래크(66)는 상호간에 기어결합되어 원활한 동력전달이 이루어지도록 상호간에 견고히 결합되어 있고, 상기 래크(66)의 상하 이동에 따라 래크(66)의 상단부가 결합된 상기 청소용프레임(69)이 상하 승강동작을 하게 되고, 청소용프레임(69)의 상하 동작에 따라 상술한 바와 같이 청소용프레임(69) 및 청소용프레임(69)에 결합된 수직가이드부재(67)도 함께 승강 동작되어 청소가 이루어지도록 한다.

한편, 도 8은 상기 폐수의 배출로(54) 말단에 구비된 배출부(41)와 유입로(52)의 유입부(30)의 일부 구성을 발췌 도시하고 있다.

즉, 상기 배출로(54)의 말단에 구비되는 배출부(41)는 배출로(54)를 통과하면서 열교환이 이루어진 폐수가 분기된 관로를 각각 통과한 후에 한곳에 합류되도록 하여 일시적으로 머물 수 있도록 하고, 상기 유입로(52)의 입구부(30)에서는 신선한 공급수가 외부에서 유입되어 상기 배출로(54)의 배출부(41) 말단측에서 반대측으로 이동하면서 폐수와 열교환이 이루어진 후에 보일러 측으로 공급되도록 구성된다.

특히, 상기 폐열회수부(40,41)의 양쪽으로 각각 구비되는 상기 배출부(40,41)의 내측 중앙부에는 각 배출로(54) 및 유입로(52)의 말단부에서 유입되는 폐수 또는 공급수가 각 분기된 관로를 통과한 후에 일시적으로 저류될 수 있도록 저류판(80)이 배관 바닥면에 대해 수직으로 설치되어 있으며, 그 설치 높이는 각 배관의 높이와 동일하거나 유사한 정도의 높이를 갖도록 구성되어 각 배관을 빠져나온 폐수 또는 공급수가 곧바로 배출구를 통해 빠져나가지 못하도록 하는 차단막 역할을 하도록 구성된다.

따라서, 상기 저류판(80)은 배출로(54) 및 유입로(52)를 통해 흘러나온 폐수 또는 공급수가 바로 배출구를 통해 배출되지 못하도록 저지하면서 각 배관의 수위와 동등 수준의 수위가 배출부(40)에서 유지되도록 하여 배출로(54)와 유입로(52)의 경계 역할을 하는 열교환판(55)의 수직상태 균형 유지와 각 배관에 흐르는 폐수와 공급수의 유량 및 수압차이로 인한 열교환판(55)의 변형 등을 방지할 수 있도록 하며, 상기 저류판(80)은 각 배관에 흐르는 유량에 따라 배출부(40)에 저장된 수위를 조절할 수 있도록 높이 조절이 가능한 구조로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

상기 저류판(80)의 높이조절수단은 폐열회수부(50)의 양측 내벽에 일정깊이의 끼움홈(82)을 형성하고, 상기 끼움홈(82)에 일정높이로 다수개로 분할된 저류판이 다단으로 끼움 결합되어 그 설치 높이를 조절할 수 있도록 구성된다.

물론, 상기 저류판(80)의 설치와 높이조절 방식은 저류판의 구조와 크기, 재질에 따라 다른 방식을 채택하여 설치할 수 있으며, 이러한 다른 방식의 채택은 당업자의 통상의 창작능력에 비추어 볼때 충분히 변형가능할 것이며, 이러한 단순변형 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위에 속하는 것은 당연할 것이다.

또한, 도 9에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐열 회수장치(101)의 주요부를 간단하게 도시하고 있는 것으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐열 회수장치(101)는 상부가 개방된 박스형으로 이루어져 일정 폭과 길이의 공간부가 형성되는 폐열회수부(50); 상기 폐열회수부(50)의 양단 내측면에서 일정거리 이격된 위치에 폭방향으로 일정간격 이격되면서 바닥면에 대해 일정 높이로 수직 설치되는 복수열의 열교환판(55); 상기 복수열로 설치된 열교환판(55)의 일 측단에서 인접하는 두개의 열교환판의 측면이 차단판(53)에 의해 징검다리 형태로 교대로 밀폐하고, 차단판(53)으로 밀폐된 반대 방향은 개방부(53a)가 형성되어 차단판이 형성된 일측에서 개방부 방향으로 폐수가 공급되도록 구성되는 배출로(54); 상기 복수열로 설치된 상기 열교환판의 타 측단에서 상기 배출로의 개방부가 형성되지 않은 인접하는 각 쌍의 열교환판의 측면이 차단판에 의해 밀폐하고, 차단판으로 밀폐된 반대 방향은 개방부가 형성되어 차단판이 형성된 일측에서 개방부 방향으로 외부로부터 유입된 공급수가 공급되도록 구성되는 유입로(52); 상기 배출로 및 유입로에서 흘러나온 폐수 또는 공급수가 임시 저장된 후에 외부로 방류되거나 보일러측으로 공급되도록 상기 배출로 및 유입로의 개방부가 형성된 타측에 일정한 공간부가 형성되는 배출부(40,41); 및 상기 배출로와 유입로의 경계벽인 열교환판에 침착된 이물질 및 슬러지를 제거하도록 상기 폐열회수부의 상부에 설치되어 외부에서 공급된 전원으로 구동되는 세척장치(도시생략);를 포함하여 구성된다.

즉, 상술한 본 발명의 제1실시예에 따른 폐열 회수장치(100)는 폐수와 공급수가 통과하는 배출로와 유입로이 상단부가 개방된 ‘ㄷ’자형의 평단면으로 이루어져 상호 긴밀히 접촉되어 유로를 형성하는 구조로 이루어진 것임에 비해, 상기 본 발명의 제2실시예에 따른 폐열 회수장치(101)는 박스형으로 이루어지되, 상부가 개방되어 일정한 공간부를 형성하는 폐열회수부(50)의 내측에 얇은 박판의 열교환판(55)이 폐열회수부(50)의 폭 방향으로 복수열로 일정간격 배치되고, 상기 복수열의 열교환판의 일측과 타측에 교대로 차단판(53)이 각각 형성되어 상기 배출로(54)와 유입로(52)가 교대로 구성되는 구조로 이루어진 차이점이 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예는 배출로 및 유입로의 각 타측에 구비되는 배출부가 별도로 형성되어 각 유로의 배출부 측에 연결되어 분기되어 각 유로를 통과한 유체가 마지막에 합류될 수 있도록 구성되는 것이지만, 상기 제2실시예에 따른 배출부는 상기 배출로와 유입로가 최초 설치시에 폐열회수부 내측 양측면에서 일정거리 이격되게 형성됨으로써 이격된 일정 공간부가 배출부 역할을 하도록 구성된 차이점이 있다.

따라서, 상기 배출로 및 유입로의 형상과 배출부의 설치구조에 있어 양 실시예의 차이가 있고, 나머지 기술구성은 동일하게 이루어지므로, 본 발명의 제2실시예에서는 동일한 구성의 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 폐열 회수장치(100)는 양식장의 수조에서 배출되는 가온상태의 폐수와 양식장 수조로 공급되는 신선한 해수가 판재형의 열교환판을 경계로 상호 역방향으로 흘러가면서 열교환이 이루어짐으로써 배출되는 폐수에서 폐열회수가 이루어지게 되어, 공급되는 해수는 열교환이 이루어진 후에 보일러측으로 공급되므로 보일러의 가동시간을 줄여 연료비의 절감과 전기료 절감 등을 통해 사업자의 수익성을 향상시킬 수 있도록 한다.

특히, 본 발명에 따른 폐열 회수장치는 그 설치방식이 간단하여 종래의 다른 열교환장치와 같이 많은 비용과 시간이 소요되지 않게 되어 설치와 관리가 더욱 편리하게 된다.

통상, 동절기에 양어장의 수조는 양식되는 어류의 활동성과 번식, 성장을 위해 대략 12℃ ~ 18℃ 정도가 유지될 수 있도록 수온을 조절하게 되는데, 이때 양식장 수조로 공급되는 공급수는 보일러를 통과하면서 설정된 온도로 가열된다.

하지만, 동절기(약 6개월 정도)에 보일러를 가동하여 양식장을 유지시키는데 있어서는 많은 부대비용이 발생하게 된다.

즉, 해수를 이용할 경우 동절기에 공급되는 해수의 온도가 0℃ ~ 4℃ 정도여서 이를 양식장의 수조에 공급하기 전에 적정온도인 약 15℃ 전후로 보일러를 통해 가열하게 되는데, 유입되는 해수와 수조에 공급되는 해수의 온도차인 약 10℃ 정도 온도를 더 가온시켜야 하므로, 종래의 경우 양식장에 설치된 보일러는 많은 기름과 전기를 소모하게 된다.

따라서, 동절기에 양식장의 가동을 위해서는 사업자는 고가의 유류비와 전기료 등 유지비를 부담해야 하므로 많은 경제적 부담을 갖게 되고, 이러한 경제적 부담은 사업자의 수익성 악화를 초래하게 된다.

그러나, 본 발명에 따른 폐열 회수장치를 이용할 경우, 양식장 수조에서 방출되는 폐수의 온도가 약 15℃ 전후이고, 유입되는 해수의 온도가 약 4℃ 전후여서 배출로를 통한 폐수와 유입로를 통한 공급수가 열교환판으로 이루어진 경계벽을 사이에 두고 일정거리 이동하면서 열교환이 이루어진 후에 유입로의 말단부에 이르는 해수의 온도는 대략 12℃~13℃ 전후가 되어, 이 상태의 해수가 보일러로 공급되는 경우, 보일러에서는 약 2~3℃정도만 가열시켜 수조로 공급하면 되므로, 보일러의 연료소비율을 저감시켜 경제적인 운전이 가능하도록 한다.

또한, 종래의 열교환기 및 장치의 경우 폐쇄된 관을 이용하여 폐수를 배출하거나 해수를 공급하게 되어, 유입되는 해수에 포함된 미생물이나 조류 등이 유입로의 내부 벽면에 침착되고, 또한 수조에서 배출되는 폐수에는 어류의 먹이나 배설물 등 고단백질 상태의 이물질이 다량 포함되어 있어 배출로를 통해 배출시에 배출로의 내벽면에 침착되기 쉽고, 이렇게 각 유로 내벽에 이물질 등이 침착될 경우 열교환성능이 저하되기 마련이다.

따라서, 종래의 경우에는 배관 또는 유로 내부를 통과하는 세척장치를 통해 세척을 하게 되지만, 세척효율이 떨어질 뿐만 아니라 세척시간이 많이 소요되고, 세척장비의 마련을 위해서는 별도의 추가적인 경제적 부담을 감수해야만 하며, 세척을 하더라도 밀폐된 배관 내부가 깨끗하게 세척되지 못하는 문제점 등이 있었으며, 곡관으로 이루어진 경우에는 더욱 세척이 어려울 뿐만 아니라 세척장치를 설치하더라도 그 구조가 복잡하여 유량의 흐름을 방해하게 되는 경우가 있었다.

하지만, 본 발명에 따른 폐열 회수장치의 경우, 각 유로가 일자형으로 설치되면서 그 상단부가 개방되고, 개방된 유로 상부에 세척장치가 설치되며, 세척장치의 가동시 전체 배출로와 유입로가 동시에 세척되어 열교환판의 세척효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 그 세척여부 확인도 용이하게 이루어져 세척효율을 한층 높일 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 적용된 세척장치(60)는 상부가 개방된 배출로 및 유입로 내부에 설치되어 있어 수시로 세척이 가능할 뿐만 아니라 각 유로 내부에 설치되어 있더라도 청소용브러쉬가 각 유로의 바닥면에 위치하게 되어 유량의 흐름에도 특별히 지장을 주지 않게 된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나,본 발명의 권리범위는 상술한 실시예들에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 실시가 가능하며, 이러한 변형된 실시 또한 첨부된 청구범위에 속하는 것은 당연하다.

본 발명에 따른 폐열 회수장치는 일반 산업설비 뿐만 아니라 양식장 등에 설치하여 사용이 가능하며, 특히 대량의 공급수가 계속해서 제공되어야 하는 양식장 등에서 이용할 경우 그 이용효율성을 한층 높일 수 있도록 한다.

5 : 급수펌프 10 : 보일러
20 : 양식장 수조 30,31 : 유입부
40,41 : 배출부 50 : 폐열회수부
52 : 유입로 52a : 폐수유입공
52b : 폐수 공급관 52c : 폐수조
53 : 차단판 53a : 개방부
54 : 배출로 55 : 열교환판
60 : 세척장치 61,62 : 제1 및 제2회전축
63, 64 : 승강수단 65 : 피니언기어
66 : 래크 67 : 수직가이드부재
68 : 청소용브러쉬 69 : 청소용프레임
70 : 수평지지대 80 : 저류판
82 : 끼움홈
90 : 구동모터 92 : 동력전달수단
100,101 : 폐열회수장치

Claims (8)

1. 가온된 폐수가 일측에서 유입되어 일정간격으로 이격 설치된 복수 열(列)의 배출로를 통해 타측으로 배출되고, 외부로부터 유입된 공급수가 상기 폐수 배출부 측에서 유입되어 상기 배출로의 경계벽과 접촉되게 복수의 배출로 사이로 교호(交互)로 설치되는 유입로를 통해 폐수 유입부 측으로 배출되는 구조로 이루어진 상부가 개방된 폐열회수부;
   상기 배출로와 유입로의 경계벽인 열교환판에 침착된 이물질 및 슬러지를 제거하도록 상기 폐열회수부의 상부에 설치되어 외부에서 공급된 전원으로 구동되는 세척장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 배출로는 일 측면이 밀폐되고 타 측면이 개방되며, 상부가 개구된 ‘ㄷ’자형의 평단면을 갖도록 이루어져 양식장의 수조로부터 배출되는 폐수가 밀폐된 일 측면에서 유입되어 타측 개방부 쪽으로 배출되도록 일정길이와 폭으로 구성되고,
   상기 유입로는 상기 배출로와 대칭되도록 일 측면이 개방되고 타 측면이 밀폐되며, 상부가 개구된 역‘ㄷ’자형의 평단면을 갖도록 이루어져 외부로부터 유입되는 공급수가 밀폐된 타측에서 유입되어 일측 개방부로 배출되도록 일정길이와 폭으로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 배출로 및 유입로에서 흘러나온 폐수 또는 공급수가 임시 저장된 후에 외부로 방류되거나 보일러측으로 공급되도록 상기 배출로 및 유입로의 개방부에 연결되어 일정한 공간부가 형성되는 배출부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.
4. 상부가 개방된 박스형으로 이루어져 일정 폭과 길이의 공간부가 형성되는 폐열회수부;
   상기 폐열회수부의 양단 내측면에서 일정거리 이격된 위치에 폭방향으로 일정간격 이격되면서 바닥면에 대해 일정 높이로 수직 설치되는 복수열의 열교환판;
   상기 복수열로 설치된 열교환판의 일 측단에서 인접하는 두 개의 열교환판 측면이 차단판에 의해 징검다리 형태로 교대로 밀폐하고, 차단판으로 밀폐된 반대측은 개방부가 형성되어 차단판이 형성된 일측에서 개방부 측으로 폐수가 공급되도록 구성되는 배출로;
   상기 복수열로 설치된 상기 열교환판의 타 측단에서 상기 배출로의 개방부가 형성되지 않은 인접하는 두 개의 열교환판 측면이 차단판에 의해 밀폐하고, 차단판으로 밀폐된 반대측은 개방부가 형성되어 차단판이 형성된 일측에서 개방부 방향으로 외부에서터 유입된 공급수가 공급되도록 구성되는 유입로;
   상기 배출로 및 유입로에서 흘러나온 폐수 또는 공급수가 임시 저장된 후에 외부로 방류되거나 보일러측으로 공급되도록 상기 배출로 및 유입로의 개방부가 형성된 타측에 일정한 공간부를 갖도록 형성되는 배출부;
   상기 배출로와 유입로의 경계벽인 열교환판에 침착된 이물질 및 슬러지를 제거하도록 상기 폐열회수부의 상부에 설치되어 외부에서 공급된 전원으로 구동되는 세척장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 세척장치는 상기 배출로 및 유입로의 상부 일측에서 유로와 직각방향으로 설치되어 구동모터에 의해 회전되는 제1회전축;
   상기 구동모터 또는 상기 제1회전축에 연결되어 동력을 전달받아 회전되도록 상기 제1회전축이 설치된 반대측의 배출로 및 유입로의 상부에 유로와 직각 방향으로 설치되는 제2회전축;
   상기 제1회전축과 제2회전축의 회전시 그 회전력을 직각방향으로 변환하도록 각 축의 양단에 설치되는 복수의 승강수단;
   상기 제1 및 제2회전축의 위쪽으로 상단부가 일부 돌출되고, 하단부가 상기 복수의 배출로 및 유입로의 내측 바닥까지 각각 연장 설치되며, 하부에는 청소용브러쉬가 설치된 복수의 수직가이드부재;
   상기 복수의 수직가이드부재 상단부와 상기 복수의 승강수단이 좌우 측에 각각 결합되어 상기 제1 및 제2회전축의 회전에 따른 승강수단의 동작으로 상기 복수의 수직가이드부재가 동시에 상하 이동되도록 상기 제1 및 제2회전축의 상부에 설치되는 청소용프레임;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 승강수단은 제1 및 제2회전축의 각 양단에 구비된 피니언기어와, 상기 피니언기어에 결합되어 상하로 승강되도록 피니언기어의 외주연에 수직으로 결합되어 하단부가 배출로 및 유입로의 내측 바닥까지 연장 형성된 래크로 구성되고,
   상기 복수열의 배출로 및 유입로의 바닥까지 각각 연장된 좌우 양쪽 수직가이드부재의 하단부는 수평지지대에 의해 상호간에 연결 설치되고, 상기 수평지지대에는 수직가이드부재의 승강시 각 배관의 내벽을 청소하는 청소용브러쉬가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.
7. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 배출부의 중앙부에는 각 배관에서 배출된 폐수 또는 공급수가 임시 저류되도록 일정높이의 저류판이 수직으로 설치된 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 저류판은 그 높이 조절이 가능한 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐열회수장치.

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