KR101103272B1 - 액체의 히팅시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 액체의 히팅시스템은 냉동사이클을 구비한 냉동장치의 압축기에 의해 압축된 냉매가 판형열교환기에서 액체를 가열함과 더불어 파이프 형상의 본체의 양단부에 각각 삽입 설치되는 전기히터가 본체의 내부로 흐르는 액체를 가열하는 것으로 이루어진다.

따라서 본 발명은 냉동장치에서 고온고압 상태의 냉매가 판형열교환기의 한쪽 방향을 통과하면서 판형열교환기의 다른쪽 방향을 통과하는 물과 같은 액체를 가열함과 더불어 전기히터로 액체를 가열하기 때문에, 냉동장치와 전기히터 중의 어느 하나 이상을 이용하여 액체를 용이하게 가열할 수 있는 등의 효과를 발휘한다.

냉동장치, 전기히터, 히팅시스템, 물 가열, 액체 가열

Description

액체의 히팅시스템{FLUID HEATING SYSTEM}

본 발명은 물 등과 같은 액체를 가열하는 히팅시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉동사이클을 구비한 냉동장치의 발열 부위와 함께 전기히터로 물을 가열함으로써 액체를 용이하게 가열할 수 있도록 하는 액체의 히팅시스템에 관한 것이다.

일반적으로 액체를 가열하는 장치는 보일러이며, 이러한 보일러는 전기보일러, 가스보일러, 석유보일러 등으로 대별되는 바, 상기 전기보일러는 전기히터의 발열을 열원으로 한 구조이고, 가스보일러와 석유보일러는 가스와 석유의 연소열을 각각 열원으로 한 구조이다.

그리고 상기 보일러는 냉수를 가열하여 온수, 난방수, 증기로 가변시키는 바, 난방수는 배관을 따라 순환하면서 실내를 가열하게 되고, 상기 온수는 사용자의 식기세척수나 목욕수 등에 사용되며, 상기 증기는 배관을 따라 실내를 가열하거나 세탁소 등에서 증기를 그대로 사용하거나 산업 현장에서 살균, 소독 등에 사용된다.

여기서 종래에는 상기 보일러 중에 전기히터를 이용하여 물을 가열하는 방식 이 많이 개발되어 전기를 전기히터에 흐르게 하면 전기히터에서 열이 발생되어 전기히터의 주위를 흐르는 물을 가열할 수 있는 것이다.

한편 종래에는 실내 공기를 가열하거나 냉각하는 장치인 냉온풍기가 많이 사용되고 있으며, 이러한 냉온풍기는 냉동사이클의 증발기를 통과하는 공기가 냉각되어 실내를 순환 냉각하게 되며, 다수의 히트를 통과하는 공기가 가열되어 실내를 순환 가열하게 되는 구조이다.

그러나 종래에는 냉동사이클의 발열 부위와 함께 전기히터로 물, 용수, 목욕수, 세척수 등과 같은 액체를 가열하는 방식이 없었기 때문에, 냉동사이클의 증발기로 공기 등을 냉각하는 효율을 증대하면서 액체를 효율적으로 가열할 수 없었다.

본 발명은 상기와 같이 종래 기술에 없었던 기술을 채택한 것으로서, 본 발명의 목적은 냉동사이클을 구비한 냉동장치의 발열 부위와 함께 전기히터로 물을 가열함으로써 물과 같은 액체를 용이하게 가열할 수 있는 액체의 히팅시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 냉동사이클을 구비한 냉동장치의 압축기에 의해 압축된 냉매가 판형열교환기에서 액체를 가열함과 더불어 파이프 형상의 본체의 양단부에 각각 삽입 설치되는 전기히터가 본체의 내부로 흐르는 액체를 가열하고,
상기 냉동장치는 상기 압축기에서 고온고압의 냉매가 압축기의 출구측에 연결된 스트레이너와 사방밸브를 통과하여 상기 판형열교환기에 투입되고, 상기 판형열교환기를 통과한 냉매가 액분리기를 통과하여 보조응축기와 팽창밸브, 증발기를 차례로 통과하여 상기 사방밸브와 액분리기를 통하여 압축기로 리턴되며, 상기 스트레이너의 출구와 상기 팽창밸브의 출구 사이에 연결되는 제1바이패스관에 제1전자밸브가 설치되고, 상기 팽창밸브의 출구와 입구 사이에 역지밸브와 제1제상감압파이프가 설치되고, 상기 보조응축기의 출구와 상기 팽창밸브의 출구 사이에 연결되는 제2바이패스관에 제2전자밸브와 제2제상감압파이프가 설치되고, 상기 보조응축기의 출구와 상기 액분리기의 입구 사이에 설치되는 제3바이패스관에 제3전자밸브와 제3제상감압파이프가 설치되는 것으로 이루어지는 액체의 히팅시스템을 제공한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 액체의 히팅시스템은 냉동장치에서 고온고압 상태의 냉매가 판형열교환기의 한쪽 방향을 통과하면서 판형열교환기의 다른쪽 방향을 통과하는 물과 같은 액체를 가열함과 더불어 전기히터로 액체를 가열하기 때문에, 냉동장치와 전기히터 중의 어느 하나 이상을 이용하여 액체를 용이하게 가열할 수 있다는 이점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1과 도 2는 본 발명에 의한 액체의 히팅시스템의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 의한 액체의 히팅시스템의 다른 예를 나타내는 도면으로서, 본 발명의 액체의 히팅시스템은 냉동사이클을 구비한 냉동장치의 압축기(1)에 의해 압축된 고온고압의 냉매의 열과 전기히터(2)에서 발열되는 열을 이용하여 물과 같은 액체(통상 물을 가열하는 것이 대부분이므로 '물'이라 지칭함)를 가열하게 된다.

즉 본 발명에서는 상기 압축기(1)의 출구측의 고온고압의 냉매를 판형열교환기(3)를 통과시켜서 판형열교환기(3)의 다른 경로로 통과하는 물을 가열하게 되고, 파이프 형상의 본체(4)의 양단부에 각각 삽입 설치되는 전기히터(2)가 본체(4)의 내부로 흐르는 물을 가열하게 된다.

여기서 상기와 같이 전기히터(2)를 이용하여 물을 가열하는 장치는 본체(4)의 한쪽 단부를 통하여 물이 유입되고, 다른쪽 단부를 통하여 물이 유출되며, 상기 본체(4)의 양단부에 히터(2)가 각각 삽입 설치되는 구조이다.

일 예로서 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 냉동장치는 상기 압축기(1)에서 고온고압의 냉매가 압축기(1)의 출구측에 연결된 스트레이너(5)와 사방밸브(6)를 통과하여 상기 판형열교환기(3)에 투입되고, 상기 판형열교환기(3)를 통과한 냉매가 액분리기(7)를 통과하여 보조응축기(8)와 팽창밸브(9), 증발기(10)를 차례로 통과하여 상기 사방밸브(6)와 액분리기(7)를 통하여 압축기(1)로 리턴되어 상기 냉매가 순환하여 판형열교환기(3)와 보조응축기(8)에서 발열하게 하고, 증발기(10)에서 냉각하게 된다.

상기 스트레이너(5)의 출구와 상기 팽창밸브(9)의 출구 사이에 연결되는 제1바이패스관(11)에는 제1전자밸브(12)가 설치되고, 상기 팽창밸브(9)의 출구와 입구 사이에는 역지밸브(13)와 제1제상감압파이프(14)가 설치된다.

상기 보조응축기(8)의 출구와 상기 팽창밸브(9)의 출구 사이에 연결되는 제2바이패스관(15)에는 제2전자밸브(16)와 제2제상감압파이프(17)가 설치되고, 상기 보조응축기(8)의 출구와 상기 액분리기(7)의 입구 사이에 설치되는 제3바이패스관(18)에는 제3전자밸브(19)와 제3제상감압파이프(20)가 설치된다.

한편 다른 예로서 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 냉동장치는 일 예의 냉동장치에서 상기 보조응축기(8)의 출구와 상기 팽창밸브(9)의 입구 사이에 설치되는 수액기(21)를 포함한다.

물론 도 1에 도시한 바와 같이, 물을 저장하기 위한 물탱크(22)의 물을 판형열교환기(3)로 이송하는 펌프(23)가 상기 물탱크(22)와 판형열교환기(3) 사이에 설치되고, 상기 전기히터(2)를 구비한 본체(4)의 출구에서 유출되는 물이 물탱크(22)로 투입되어 상기 펌프(23)에 의해 물탱크(22) 내의 물이 판형열교환기(3)와 본체(4)에 의해 가열되면서 순환하게 된다.

여기서 상기 판형열교환기(3)는 발열되는 유체 또는 가스와 가열되는 유체 또는 가스가 서로 섞이지 않고 열만 전달할 수 있도록 하나의 유체 또는 가스로부터 다른 유체로 물리적인 접촉이 없이 열을 전달하기 위한 것으로서, 본 발명에서는 고온고압의 냉매와 물이 상호 접촉하지 않고 열만 전달되는 공지의 구조이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 액체의 히팅시스템은 압축기(1)에서 압축된 고온고압의 냉매가 스트레이너(5)와 사방밸브(6)를 통하여 판형열교환기(3)를 통과하여 판형열교환기(3)에서 발열하게 되고, 상기 판형열교환기(3)를 통과한 냉매가 액분리기(7)에서 분리된 액상 냉매가 보조응축기(8)를 통과하면서 열을 뺏기게 된다.

그리고 상기 보조응축기(8)를 통과한 냉매가 팽창밸브(9)에서 팽창되어 증발기(10)에서 기체 상태로 가변되어 저온저압 상태의 냉매가 되어 사방밸브(6)를 통과하여 액분리기(7)로 투입되며, 상기 액분리기(7)에서 분리된 액상의 냉매가 압축기(1)에 의해 압축되어 고온고압의 냉매 즉 액상의 고온고압의 냉매가 되어, 상술한 바와 같이 순환하게 된다.

이와 같이 압축기(1)에 의해 순환하는 냉매가 판형열교환기(3)에서 발열되어 물을 일차적으로 가열하게 되며, 판형열교환기(3)에서 가열된 물이 본체(4)에 투입되어 다수의 히터(2)에서 발열되는 열에 의해 이차적으로 가열되는 것이다.

한편 보조응축기(8)를 통과한 냉매는 기액이 혼합된 상태로 형성될 수 있으므로, 상기 보조응축기(8)를 통과한 냉매에서 액상의 냉매를 분리할 필요가 있어 상기 보조응축기(8)의 출구와 상기 팽창밸브(9)의 입구 사이에 설치되는 수액기(21)를 구비하게 된다.

또한 팽창밸브(9)의 출구측의 압력을 일정하게 유지시키기 위하여, 역지밸브(13)와 제1제상감압파이프(14)를 이용하여 팽창밸브(9)에서 유출되는 냉매를 팽창밸브(9)의 입구측으로 리턴하게 된다.

특히 여름철에는 압축기(1)의 온도 상승으로 인하여 압축기(1)의 효율을 떨 어뜨릴 수 있는 바, 증발기(10) 내에서 가스 상태와 액체 상태의 냉매가 혼합된 상태로 흐르게 되면 증발기(10)의 효율이 떨어지면서 증발기(10)에서 유출되는 냉매의 온도가 상승하여 압축기(1)의 온도 상승이 발생될 수 있다.

그래서 본 발명에서는 증발기(10)에 가스 상태의 냉매를 투입하기 위하여, 제2전자밸브(16)를 개방하여 보조응축기(8)에서 유출되는 가스 상태의 냉매의 일부를 그대로 증발기(10)에 투입함과 아울러 제1전자밸브(12)를 개방하여 압축기(1)에서 유출된 고온의 가스를 증발기(10)에 투입하여 증발기(10) 내의 냉매가 가스 상태로 존재하게 하여 증발기(10)의 냉각 효율을 증대하게 된다.

또한 겨울철에는 증발기(10)에 가스 상태의 냉매를 투입하기 위하여, 제3전자밸브(19)를 개방하여 보조응축기(8)에서 유출되는 냉매의 일부를 액분리기(7)로 투입하여 팽창밸브(9)에서 분사되는 냉매의 양을 줄여서 증발기(10) 내의 냉매가 가스 상태로 존재하게 한다.

이와 같이 다수의 전자밸브(12,16,19)를 선택적으로 개폐하여 외부의 온도 상태와 압축기 등의 부하 상태를 고려하여 최적화된 냉동장치의 상태에서 압축기에서 판형열교환기로 흐르는 고온고압의 냉매의 열과 전기히터의 열을 효율적으로 이용하여 물 등과 같은 액체를 가열할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 액체의 히팅시스템의 일 예의 사용 상태를 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 액체의 히팅시스템의 일 예를 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 액체의 히팅시스템의 다른 예를 나타내는 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압축기 2 : 전기히터

3 : 판형열교환기 4 : 본체

5 : 스트레이너 6 : 사방밸브

7 : 액분리기 8 : 보조응축기

9 : 팽창밸브 10 : 증발기

Claims (4)

1. 삭제
2. 냉동사이클을 구비한 냉동장치의 압축기에 의해 압축된 냉매가 판형열교환기에서 액체를 가열함과 더불어 파이프 형상의 본체의 양단부에 각각 삽입 설치되는 전기히터가 본체의 내부로 흐르는 액체를 가열하고,

   상기 냉동장치는 상기 압축기에서 고온고압의 냉매가 압축기의 출구측에 연결된 스트레이너와 사방밸브를 통과하여 상기 판형열교환기에 투입되고, 상기 판형열교환기를 통과한 냉매가 액분리기를 통과하여 보조응축기와 팽창밸브, 증발기를 차례로 통과하여 상기 사방밸브와 액분리기를 통하여 압축기로 리턴되며, 상기 스트레이너의 출구와 상기 팽창밸브의 출구 사이에 연결되는 제1바이패스관에 제1전자밸브가 설치되고, 상기 팽창밸브의 출구와 입구 사이에 역지밸브와 제1제상감압파이프가 설치되고, 상기 보조응축기의 출구와 상기 팽창밸브의 출구 사이에 연결되는 제2바이패스관에 제2전자밸브와 제2제상감압파이프가 설치되고, 상기 보조응축기의 출구와 상기 액분리기의 입구 사이에 설치되는 제3바이패스관에 제3전자밸브와 제3제상감압파이프가 설치되는 것으로 이루어지는 액체의 히팅시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 냉동장치는 상기 보조응축기의 출구와 상기 팽창밸브의 입구 사이에 설치되는 수액기를 포함하여 이루어지는 액체의 히팅시스템.
4. 제2항에 있어서,

   상기 보조응축기를 상기 증발기에 근접 배치하여, 상기 보조응축기에서 발열되는 열로 상기 증발기를 가열하는 것을 포함하여 이루어지는 액체의 히팅시스템.

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