KR101392707B1 - 흡수식 냉난방기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 흡수식 냉난방기는, 여름철 등 실내의 냉방이 필요할 경우 냉방 운전이 가능하고, 겨울철 등 실내의 난방이 필요할 경우 난방으로 전환이 가능한 이점이 있다. 또한, 난방 운전시, 증발기에 필요한 열원을 냉각탑을 통과한 냉각수로부터 공급받기 때문에, 별도로 보조 열원이 필요하지 않으므로 구조가 보다 간단하고 작동이 간편한 이점이 있다. 또한, 난방 운전시, 증발기에 필요한 열원을 실내기를 통과한 냉각수로부터 공급받는 것도 가능한 이점이 있다.

Description

흡수식 냉난방기{Absorption heating and cooling device}

본 발명은 흡수식 냉난방기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉방과 난방의 전환이 가능한 흡수식 냉난방기에 관한 것이다.

일반적으로 흡수식 냉동기는, 흡수제에 의해 냉매를 흡수하는 흡수기와, 흡수된 냉매를 가열하여 냉매를 재생하는 재생기와, 냉매를 응축하는 응축기와, 냉매를 증발시키는 증발기를 포함한다.

종래의 흡수식 냉동기는, 실내의 냉방을 위해서는 상기 흡수기, 재생기, 응축기, 증발기를 모두 사용하는 흡수식 냉동 사이클로 구동된다. 한국등록특허 10-0522650호에서는 흡수식 냉동기 및 그 제어방법이 개시되어 있다. 그러나, 종래의 흡수식 냉동기는 실내의 냉방만 가능하거나, 실내의 난방시 상기 재생기로 공급되는 열원을 단순히 상기 실내기로 전달하기 때문에, 난방 성능에 한계가 있는 문제점이 있다.

종래의 흡수식 난방기는, 실내의 난방을 위해서 상기 흡수식 냉동기와 별도로 설치된다. 흡수기와 응축기에서 발생한 열을 실내기에 전달하고, 증발기에는 별도의 열원을 제공하는 흡수식 열펌프 사이클로 구동한다.

그러나, 상기 흡수식 냉동기와 상기 흡수식 난방기를 각각 설치할 경우, 설치 비용이 많이 들고, 2개의 장치를 제어해야 하기 때문에 효율이 저하되는 문제점이 있다.

한편, 냉방과 난방이 모두 가능한 종래의 흡수식 냉온수기의 경우, 냉방시에는 흡수기, 재생기, 응축기, 증발기를 모두 사용하는 흡수식 냉동 사이클로 구동되는 반변, 난방시에는 재생기에서 나온 냉매를 응축기로 보내지 않고 증발기로 전달하여 증발기를 응축기로 사용한다. 따라서, 냉방시에는 재생기에 공급되는 열량 대비 1.3~1.4배의 냉열의 생산이 가능하나, 난방시에는 재생기에 공급되는 열량 대비 최대 1배 정도의 온열만의 생산이 가능하므로 난방 용량에 대응하는 데 한계가 있는 문제점이 있다. 이로 인해 난방 용량을 늘릴 경우, 냉방 용량이 과다하게 설계되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 실내의 냉방과 난방이 모두 가능한 흡수식 냉난방기를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 흡수기, 재생기, 응축기, 증발기, 실내기를 포함하는 흡수식 냉난방기에 있어서, 냉방 운전시 냉각수가 상기 흡수기와 상기 응축기를 차례로 통과하도록 연결하여, 상기 흡수기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 응축기로 안내하는 냉각수 순환유로와, 상기 냉방 운전시 상기 증발기와 상기 실내기를 연결하여, 상기 증발기에서 냉각된 냉각수를 상기 실내기로 공급하고, 상기 실내기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 증발기로 공급하는 냉방유로와, 난방 운전시 상기 냉각수 순환유로에서 바이패스되어, 상기 흡수기에서 발생된 흡수열을 흡수한 후 상기 응축기에서 발생된 응축열을 흡수한 냉각수 중 적어도 일부를 상기 실내기로 공급한 후 상기 흡수기로 순환시키는 난방유로를 포함한다.

또한, 본 발명은, 흡수기, 재생기, 응축기, 증발기, 실내기, 냉각탑을 포함하는 흡수식 냉난방기에 있어서, 냉방 운전시 냉각수가 상기 흡수기, 상기 응축기 및 상기 냉각탑을 차례로 순환하도록 연결하여, 상기 흡수기에서 흡수열을 흡수한 냉각수를 상기 응축기에서 응축열을 흡수한 후 상기 냉각탑을 순환하도록 하는 냉각수 순환유로와, 상기 냉방 운전시 상기 증발기와 상기 실내기를 연결하여, 상기 증발기에서 냉각된 냉각수를 상기 실내기로 공급하고, 상기 실내기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 증발기로 공급하는 냉방유로와, 상기 냉각수 순환유로 중에서 상기 응축기의 토출측에서 분기되고, 상기 냉방유로 중에서 상기 실내기의 흡입측에 연결되어, 난방 운전시 상기 응축기를 통과한 고온의 냉각수를 상기 실내기로 공급하는 제1난방유로와, 상기 냉방유로 중에서 상기 실내기의 토출측에서 분기되어 상기 냉각수 순환유로로 연결되어, 상기 난방 운전시 상기 실내기를 통과한 냉각수를 상기 냉각수 순환유로로 순환시키는 제2난방유로와, 상기 제 2난방유로와 상기 냉방유로의 분기점에 설치되어, 상기 제2난방유로와 상기 냉방유로를 선택적으로 개방하여, 상기 난방 운전시 상기 실내기를 통과한 냉각수 중 적어도 일부가 상기 증발기로 공급되도록 하는 유로전환밸브와, 상기 냉방유로 중에서 상기 증발기의 토출측에서 분기되고, 상기 제2난방유로와 상기 냉각수 순환유로 중 어느 하나에 연결되어, 상기 난방 운전시 상기 증발기를 통과한 냉각수를 상기 냉각수 순환유로로 순환시키는 제3난방유로를 포함한다.

또한, 본 발명은, 흡수기, 재생기, 응축기, 증발기, 실내기, 냉각탑을 포함하는 흡수식 냉난방기에 있어서, 냉방 운전시 냉각수가 상기 흡수기, 상기 응축기 및 상기 냉각탑을 차례로 순환하도록 연결하여, 상기 흡수기에서 흡수열을 흡수한 냉각수를 상기 응축기에서 응축열을 흡수한 후 상기 냉각탑으로 순환하도록 하는 냉각수 순환유로와, 상기 냉방 운전시 상기 증발기와 상기 실내기를 연결하여, 상기 증발기에서 냉각된 냉각수를 상기 실내기로 공급하고, 상기 실내기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 증발기로 공급하는 냉방유로와, 난방 운전시 상기 냉각수 순환유로에서 상기 응축기의 토출측에서 바이패스되고 상기 실내기의 흡입측으로 연결되어, 상기 응축기에서 발생된 응축열을 흡수한 냉각수 중 적어도 일부를 상기 실내기로 공급한 후 상기 흡수기로 순환시키는 난방유로와, 상기 냉각수 순환유로와 상기 난방유로가 연결된 지점에 설치되어, 상기 냉방운전시 상기 난방유로를 차폐하고 상기 난방운전시 상기 난방유로를 개방하는 제1유로전환밸브와, 상기 난방 운전시 상기 냉각수 순환유로에서 상기 냉각탑의 토출측에서 바이패스되고 상기 증발기의 흡입측으로 연결되어, 상기 냉각탑에서 나온 냉각수의 열을 상기 증발기에 공급하는 증발기 가열유로와, 상기 냉각수 순환유로와 상기 증발기 가열유로가 연결된 지점에 설치되어, 냉방운전시 상기 증발기 가열유로를 차폐하고 상기 난방운전시 상기 증발기 가열유로를 개방하는 제2유로전환밸브를 포함한다.

본 발명에 따른 흡수식 냉난방기는, 여름철 등 실내의 냉방이 필요할 경우 냉방 운전이 가능하고, 겨울철 등 실내의 난방이 필요할 경우 난방으로 전환이 가능한 이점이 있다.

또한, 냉방 운전시 뿐만 아니라 난방 운전시에도 흡수기에서 발생된 흡수열과 응축기에서 발생된 응축열을 모두 사용하기 때문에, 재생기에 공급되는 열량 대비 난방 성능계수(COP, Coefficient of Performance)가 향상되는 이점이 있다.

또한, 복수의 유로들과 유로전환밸브들만을 이용해 냉방 운전과 난방 운전에 따라 유로를 전환함으로써, 흡수기에서 발생된 흡수열과 응축기에서 발생된 응축열을 모두 사용하여 냉방과 난방 성능을 모두 확보할 수 있는 이점이 있다.

또한, 난방 운전시, 증발기에 필요한 열원을 냉각탑을 통과한 냉각수로부터 공급받기 때문에, 별도로 보조 열원이 필요하지 않으므로 구조가 보다 간단하고 작동이 간편한 이점이 있다.

또한, 난방 운전시, 증발기에 필요한 열원을 실내기를 통과한 냉각수로부터 공급받는 것도 가능한 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 흡수식 냉난방기가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 흡수식 냉난방기의 냉방 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 흡수식 냉난방기의 난방 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 흡수식 냉난방기가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 흡수식 냉난방기의 냉방 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 흡수식 냉난방기의 난방 운전의 일 예가 도시된 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 흡수식 냉난방기의 난방 운전의 다른 예가 도시된 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 흡수식 냉난방기는, 흡수기(1), 재생기(2), 응축기(3), 증발기(4), 냉각탑(5), 실내기(6), 냉각수 순환유로(20), 냉방유로(30), 난방유로(40), 증발기 가열유로(50)를 포함한다.

상기 흡수기(1)는, 상기 증발기(4)에서 증발된 냉매 증기를 유입하여 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨다. 상기 냉매-흡수제 혼합물은 서로 증발압이 다른 2종류의 냉매가 혼합된 변온증발 혼합냉매이다. 상기 냉매-흡수제 혼합물은 물-LiBr조합, 암모니아(NH₃)-물 조합 등 다양한 조합이 가능하다. 본 실시예에서는, 암모니아(NH₃)-물 혼합물이 사용되는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 암모니아는 냉매로 사용되고, 상기 물은 흡수제로 사용된다. 상기 흡수기(1)는 암모니아 증기를 흡수하는 과정에서 흡수열을 발생시킨다. 상기 흡수기(1)에서 발생된 흡수열은 후술하는 냉각수 순환유로(20)를 통해 상기 응축기(3)로 공급된다.

상기 흡수기(1)에는 흡수기 액상 토출유로(11)가 연결된다. 상기 흡수기 액상 토출유로(11)는 상기 흡수기(1)로부터 액상의 암모니아-물 혼합물을 상기 재생기(2)로 공급한다. 상기 흡수기 액상 토출유로(11)에는 제1펌프(13)가 설치된다.

상기 재생기(2)는, 상기 흡수기(1)로부터 토출된 암모니아-물 혼합물로부터 암모니아를 일부 증발시킨다. 상기 재생기(2)는 보일러(미도시)나 가스 터빈 등으로부터 공급되는 스팀이나 가스 등에 의해 열원(7)을 공급받고, 공급받은 열에 의해 암모니아를 증발시킨다. 상기 재생기(2)에서는 상기 암모니아와 물 증에서 증발압이 높은 암모니아가 주로 증발한다.

상기 재생기(2)에는 재생기 액상 토출유로(12)와 재생기 기상 토출유로(15)가 각각 연결된다. 상기 재생기 기상 토출유로(15)는 상기 재생기(2)와 상기 응축기(3)를 연결하고, 상기 재생기(2)에서 증발된 기상 암모니아가 상기 응축기(3)로 토출되도록 안내한다. 상기 재생기 액상 토출유로(12)는 상기 재생기(2)와 상기 흡수기(1)를 연결하고, 상기 재생기(2)내의 액상의 암모니아-물 혼합물을 상기 흡수기(1)로 순환시킨다. 상기 재생기 액상 토출유로(12)에는 재생기 액상 토출밸브(14)가 설치된다.

상기 응축기(3)는 상기 재생기(2)에서 나온 암모니아 증기와 상기 냉각수 순환유로(20)를 통과하는 냉각수와 열교환시킨다. 상기 응축기(3)에서 응축된 암모니아는 상기 증발기(4)로 토출된다. 상기 응축기(3)에는 응축된 암모니아를 상기 증발기(4)로 안내하는 응축기 토출유로(16)가 연결된다. 상기 응축기 토출유로(16)에는 팽창 밸브(17)가 설치된다. 상기 응축기(3)에서 상기 암모니아를 응축시키는 과정에서 응축열이 발생되고, 응축열은 냉각수가 흡수한다.

상기 증발기(4)는, 상기 응축기(3)에서 응축된 암모니아를 증발시킨다. 상기 증발기(4)에서 증발된 암모니아 증기는 상기 흡수기(1)로 토출된다. 상기 증발기(4)에는 암모니아 증기를 상기 흡수기(1)로 안내하는 증발기 토출유로(18)가 연결된다.

상기 냉각수 순환유로(20)는, 냉각수가 상기 흡수기(1), 응축기(3), 냉각탑(5)을 차례로 순환하도록 연결한다. 상기 냉각수 순환유로(20)는 상기 흡수기(1)에서 나온 냉각수를 상기 응축기(3)로 안내하는 제1냉각수 순환유로(21)와, 상기 응축기(3)에서 나온 냉각수를 상기 냉각탑(5)으로 안내하는 제2냉각수 순환유로(22)와, 상기 냉각탑(5)에서 냉각된 냉각수를 상기 흡수기(1)로 안내하는 제3냉각수 순환유로(23)를 포함한다. 상기 냉각수 순환유로(20)는 상기 흡수기(1)에서 발생된 흡수열을 흡수한 냉각수를 상기 응축기(3)로 공급하고, 상기 응축기(3)에서 발생된 응축열을 흡수한 냉각수를 상기 냉각탑(5)으로 공급하여 냉각시킨다. 상기 제1냉각수 순환유로(21)에는 냉각수를 순환 펌핑하는 제2펌프(24)가 설치된다.

상기 냉방유로(30)는, 냉방 운전시 냉각수가 상기 증발기(4)와 상기 실내기(6)를 순환하도록 연결한다. 상기 냉방유로(30)는, 상기 증발기(4)를 통과하면서 냉각된 저온의 냉각수를 상기 실내기(6)로 공급하여 실내를 냉방시키고, 상기 실내기(6)를 통과하고 나온 고온의 냉각수를 상기 증발기(4)로 공급하여 상기 증발기(4)를 가열시키는 역할을 한다. 상기 냉방유로(30)는 상기 실내기(6)에서 나온 냉각수를 상기 증발기(4)로 공급하는 제1냉방유로(31)와, 상기 증발기(4)에서 나온 저온의 냉각수를 상기 실내기(6)로 공급하는 제2냉방유로(32)를 포함한다. 상기 제1냉방유로(32)에는 냉각수를 펌핑하는 제3펌프(33)가 설치된다.

상기 난방유로(40)는, 상기 냉각수 순환유로(20)에서 분기되어, 난방 운전시 상기 응축기(3)에서 발생된 응축열을 흡수한 고온의 냉각수 중 적어도 일부를 상기 실내기(6)로 공급한 후 상기 흡수기(1)로 순환하도록 형성된다. 상기 난방유로(40)는, 상기 냉각수 순환유로(20) 중에서 상기 응축기의 토출측에서 분기되어 상기 실내기(6)의 흡입측에 연결된 제1난방유로(41)와, 상기 제1냉방유로(31) 중에서 상기 실내기(6)의 토출측에서 분기되어 상기 냉각수 순환유로(20)로 연결된 제2난방유로(42)를 포함한다.

상기 냉각수 순환유로(20)와 상기 난방유로(40)가 연결된 지점에는 냉난방 운전에 따라 유로를 전환하는 제1유로전환밸브(71)가 설치된다. 상기 제1유로전환밸브(71)는, 상기 제2냉각수 순환유로(21)와 상기 제1난방유로(41)의 분기점에 설치된 제1삼방밸브(61)와, 상기 제3냉각수 순환유로(23)와 상기 제2난방유로(42)가 연결된 지점에 설치된 제4삼방밸브(64)를 포함한다.

상기 냉방유로(30)와 상기 난방유로(40)가 연결된 지점에도 냉난방 운전에 따라 유로를 전환하는 제3유로전환밸브(73)가 설치된다. 상기 제3유로전환밸브(73)는, 상기 제1난방유로(41)와 상기 제2냉방유로(32)가 연결된 지점에 설치된 제2삼방밸브(62)와, 상기 제2난방유로(42)와 상기 제1냉방유로(31)가 연결된 지점에 설치된 제3삼방밸브(63)를 포함한다.

상기 증발기 가열유로(50)는, 난방 운전시 냉각수가 상기 증발기(4)와 상기 냉각탑(5)을 순환하도록 연결하여, 상기 냉각탑(5)에서 나온 냉각수의 열이 상기 증발기(4)에 공급한다. 상기 증발기 가열유로(50)는 상기 냉각수 순환유로(20) 및 상기 냉방유로(30)와 각각 별도로 설치되는 것도 가능하나, 본 실시예에서는, 상기 냉각수 순환유로(20) 및 상기 냉방유로(30)에 연결된 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 증발기 가열유로(50)는, 상기 제3냉각수 순환유로(23)에서 상기 냉각탑(5)의 토출측에서 분기되고 상기 증발기(4)의 흡입측으로 연결된 제1증발기 가열유로(51)와, 상기 제1냉방유로(31)에서 상기 증발기(4)의 토출측에서 분기되어 상기 제2냉각수 순환유로(22)로 연결되는 제2증발기 가열유로(52)를 포함한다. 상기 제1증발기 가열유로(51)에는 냉각수를 펌핑하는 제4펌프(53)가 설치된다.

상기 냉각수 순환유로(20)와 상기 증발기 가열유로(50)가 연결된 지점에는 냉난방 운전에 따라 유로를 전환하는 제2유로전환밸브(72)가 설치된다. 상기 제2유로전환밸브(72)는 상기 제3냉각수 순환유로(23)와 상기 제1증발기 가열유로(51)가 연결된 지점에 설치된 제7삼방밸브(67)와, 상기 제2냉각수 순환유로(22)와 상기 제2증발기 가열유로(52)가 연결된 지점에 설치된 제8삼방밸브(68)를 포함한다.

상기 냉방유로(30)와 상기 증발기 가열유로(50)가 연결된 지점에도 냉난방 운전에 따라 유로를 전환하는 제4유로전환밸브(74)가 설치된다. 상기 제4유로전환밸브(74)는, 상기 제1냉방유로(31)와 상기 제1증발기 가열유로(51)가 연결된 지점에 설치된 제5삼방밸브(65)와, 상기 제2냉방유로(32)와 상기 제2증발기 가열유로(52)가 연결된 지점에 설치된 제6삼방밸브(66)를 포함한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 흡수식 냉난방기의 냉난방 작동을 설명하면 다음과 같다.

상기 흡수기(1)에서는 상기 증발기(4)로부터 공급되는 고온의 암모니아 증기를 암모니아-물 혼합물에 흡수시킨다. 이 때, 흡수과정에서 흡수열이 발생되고, 상기 흡수기(1)를 통과하는 냉각수가 상기 흡수열을 흡수한다.

상기 흡수기(1)를 통과한 고온의 냉각수는 상기 제1냉각수 순환유로(21)를 통해 상기 응축기(3)로 안내된다.

상기 응축기(3)에서는 상기 재생기(2)를 거쳐 나온 암모니아 증기가 응축된다. 이 때, 응축과정에서 응축열이 발생되고, 상기 응축기(3)를 통과하는 냉각수가 상기 응축열을 흡수한다.

도 2를 참조하면, 냉방 운전시, 상기 응축기(3)를 통과한 고온의 냉각수는 상기 제2냉각수 순환유로(22)를 통해 상기 냉각탑(5)으로 안내된다. 상기 냉각탑(5)에서 냉각된 저온의 냉각수는 상기 제 3냉각수 순환유로(23)를 통해 상기 흡수기(1)로 순환된다.

이 때, 상기 제1삼방밸브(61)가 상기 제1난방유로(41)를 차폐하고 상기 제2냉각수 순환유로(22)만을 개방하여, 상기 응축기(3)에서 토출된 고온의 냉각수가 상기 냉각탑(5)으로 공급되고, 상기 실내기(6)로는 유입되지 않는다.

또한, 상기 제7삼방밸브(67)가 상기 제1증발기 가열유로(51)를 차폐하고 상기 제3냉각수 순환유로(23)만을 개방하여, 상기 냉각탑(5)에서 토출되는 저온의 냉각수가 상기 제3냉각수 순환유로(23)를 통해 상기 흡수기(1)로 공급되고, 상기 증발기(4)로는 유입되지 않는다.

상기와 같이, 냉방 운전시, 냉각수는 상기 제1,2,3냉각수 순환유로(21)(22)(23)를 순환한다. 즉, 상기 냉각수는, 상기 흡수기(1)와 응축기(3)를 차례로 통과하면서 열을 흡수한 후, 상기 냉각탑(5)을 거치면서 다시 냉각되는 과정을 반복한다.

또한, 상기 냉방 운전시, 상기 냉방유로(30)를 통과하는 냉각수는 상기 증발기(4)와 실내기(6)를 순환한다.

상기 증발기(4)에서는 상기 암모니아와 냉각수의 열교환이 이루어진다. 상기 증발기(4)에는 상기 응축기(3)로부터 응축된 저온의 암모니아와, 상기 실내기(6)에서 열을 흡수한 고온의 냉각수가 각각 유입되어, 열교환이 이루어진다. 이 때, 상기 냉각수는 상기 암모니아에 열을 빼앗겨 저온 상태가 되어 상기 실내기(6)로 공급되고, 상기 암모니아는 열을 흡수하여 증발된 후 상기 흡수기(1)로 유입된다. 즉, 상기 실내기(6)에서 나온 고온의 냉각수가 상기 증발기(4)의 암모니아를 증발시키는 데 필요한 열원이 된다.

상기 실내기(6)로 공급된 저온의 냉각수는 실내 공기와의 열교환을 하게 된다. 상기 냉각수는 실내 공기로부터 열을 흡수하고, 실내 공기는 상기 냉각수에 열을 빼앗기게 되어, 실내 공기가 냉각된다. 따라서, 실내의 냉방이 이루어진다.

상기 실내기(6)에서 나온 고온의 냉각수는 상기 제1냉방유로(31)를 통해 상기 증발기(4)로 공급된다. 상기 증발기(4)에서 나온 저온의 냉각수는 다시 상기 실내기(6)로 공급된다.

이 때, 상기 제3삼방밸브(63)가 상기 제2난방유로(42)를 차폐하여, 상기 실내기(6)에서 토출된 냉각수가 상기 제3냉각수 순환유로(23)로 유입되지 않는다. 또한, 상기 제6삼방밸브(66)가 상기 제2증발기 가열유로(42)를 차폐하여, 상기 증발기(4)를 통과한 저온의 냉각수가 상기 냉각탑(5)측으로 유입되지 않는다.

상기와 같이, 냉방 운전시, 상기 제1,2냉방유로(31)(32)를 순환하는 냉각수는 상기 증발기(4)를 통과하면서 상기 암모니아를 증발시키고, 상기 실내기(6)를 통과하면서 실내 공기를 냉방시킨다.

한편, 도 3을 참조하면, 난방 운전시에는 상기 제1,2난방유로(41)(42)가 개방된다.

상기 제1삼방밸브(61)가 상기 제1난방유로(41)를 개방하고 상기 제2냉각수 순환유로(22)를 차폐한다. 상기 제2삼방밸브(62)가 상기 제1난방유로(41)를 개방하고, 상기 제2냉방유로(32)는 차폐한다. 상기 제3삼방밸브(63)는 상기 제2난방유로(42)를 개방하고, 상기 제1냉방유로(31)를 차폐한다. 상기 제4삼방밸브(64)가 상기 제2난방유로(42)를 개방한다.

상기 제1난방유로(41)가 개방되어, 상기 응축기(3)를 통과한 고온의 냉각수 중 적어도 일부는 상기 제1난방유로(41)를 통해 상기 실내기(6)로 공급된다. 본 실시예에서는, 상기 제1삼방밸브(61)가 상기 제1난방유로(41)만을 개방하고 상기 제2냉각수 순환유로(22)를 차폐하여, 상기 응축기(3)를 통과한 고온의 냉각수 전체가 상기 제1난방유로(41)로 공급되는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 실내의 난방 부하에 따라 고온의 냉각수 중 일부만이 상기 제1난방유로(41)로 공급되고 나머지는 상기 냉각탑(5)측으로 공급되는 것도 물론 가능하다.

상기 실내기(6)로 공급된 고온의 냉각수는 실내 공기와의 열교환을 통해 실내 공기를 난방시킨다. 따라서, 실내의 난방이 이루어진다.

상기 제2난방유로(42)가 개방되어, 상기 실내기(6)를 통과한 냉각수는 상기 제2난방유로(42)를 통해 다시 상기 제3냉각수 순환유로(23)로 유입된다.

상기와 같이, 상기 제1삼방밸브(61)를 제어하여, 상기 흡수기(1)와 상기 응축기(3)를 통과하면서 열을 흡수한 고온의 냉각수를 상기 실내기(6)측으로 바이패스하여 공급함으로써, 실내의 난방이 이루어질 수 있다.

또한, 상기 난방 운전시에는 상기 제1증발기 가열유로(51)와 제2증발기 가열유로(52)가 개방된다.

상기 제7삼방밸브(67)와 제5삼방밸브(65)는 상기 제1증발기 가열유로(51)를 개방하고, 상기 제6삼방밸브(66)와 상기 제8삼방밸브(68)는 상기 제2증발기 가열유로(52)를 개방한다. 따라서, 냉각수가 상기 제1증발기 가열유로(51)와 제2증발기 가열유로(52)를 통해 상기 냉각탑(5)과 상기 증발기(4)를 순환한다.

상기 냉각탑(5)에서 나온 냉각수는 상기 제1증발기 가열유로(51)를 통해 상기 증발기(4)의 흡입측으로 공급되어, 상기 증발기(4)의 암모니아와 열교환한다. 이 때, 상기 냉각탑(5)에서는 실외 공기와 냉각수가 열교환하기 때문에, 상기 냉각탑(5)을 통과한 냉각수의 온도는 상기 증발기(4)내의 암모니아의 온도보다 높다. 따라서, 상기 냉각탑(5)으로부터 상기 증발기(4)의 흡입측으로 공급되는 냉각수는 상기 증발기(4)의 열원으로 사용된다.

따라서, 상기 난방 운전시에 상기 증발기(4)에 필요한 열원을 위해 별도의 추가 열원을 사용하지 않고, 상기 냉각탑(5)을 이용함으로써 구조가 간단한 이점이 있다. 또한, 상기 흡수기(1)와 응축기(3)에서 발생된 열을 실내의 난방에 이용할 수 있으므로 난방 성능을 확보할 수 있다.

상기와 같이 구성된 흡수식 냉난방기는, 하나의 시스템으로 여름철에는 냉방 운전이 가능하고, 겨울철에는 난방 운전으로 전환이 가능하면서도 충분한 난방 성능이 확보될 수 있는 이점이 있다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 흡수식 냉난방기는, 난방 운전시 상기 흡수기(1)와 응축기(3)를 통과하면서 열을 흡수한 고온의 냉각수를 상기 실내기(6)로 공급하여 실내를 난방하고, 상기 실내기(6)를 통과한 냉각수 중 적어도 일부를 상기 증발기(4)로 공급하여 상기 증발기(4)를 가열한 후, 상기 증발기(4)를 가열하고 나온 냉각수를 다시 상기 흡수기(1)측으로 안내하는 것이 상이하다. 상기 제1실시예와 유사구성에 대해서는 동일 부호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.

상기 흡수식 냉난방기는, 상기 제2난방유로(42)와 상기 제1냉방유로(31)의 분기점에 설치된 제3삼방밸브(63)를 포함한다. 상기 제3삼방밸브(63)는, 상기 제2난방유로(42)와 상기 제1냉방유로(31)를 선택적으로 개방하여, 난방 운전시 상기 실내기(6)를 통과한 냉각수 중 적어도 일부가 상기 증발기(4)로 공급되도록 한다.

상기 흡수식 냉난방기는, 상기 제2냉방유로(32)중에서 상기 증발기(4)의 토출측에서 분기되고, 상기 제2난방유로(42)와 상기 제3냉각수 순환유로(23) 중 어느 하나에 연결된 제3난방유로(80)를 더 포함한다. 상기 제3난방유로(80)는, 난방운전시 상기 증발기(4)를 통과한 냉각수를 상기 제3냉각수 순환유로(23)로 순환시킨다. 상기 제3난방유로(80)의 일단은 상기 제2냉방유로(32)에 연결된 제2증발기 가열유로(52)의 증발기 토출측(52a)에 연결되고, 타단은 상기 제2난방유로(42)에 연결된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제3난방유로(80)는 양단이 상기 제2냉방유로(32)와 상기 제3냉각수 순환유로(23)에 직접 연결되는 것도 물론 가능하다.

상기 제3난방유로(80)와 상기 제2증발기 가열유로(52)가 연결되는 지점에는 제9삼방밸브(82)가 설치되고, 상기 제3난방유로(80)와 상기 제2난방유로(42)가 연결되는 지점에는 제10삼방밸브(81)가 설치된다.

도 5내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 흡수식 냉난방기의 작동을 설명하면, 다음과 같다.

도 5를 참조하면, 냉방 운전시, 상기 냉각수 순환유로(20)를 통과하는 냉각수는 상기 흡수기(1), 상기 응축기(3) 및 상기 냉각탑(5)을 차례로 통과하면서 순환한다.

또한, 상기 냉방유로(30)를 통과하는 냉각수는 상기 증발기(4)와 상기 실내기(6)를 순환하면서, 상기 실내기(6)에서는 실내 공기와 열교환하면서 실내를 냉방하고, 상기 실내기(6)를 통과하면서 실내 공기로부터 열을 흡수한 냉각수는 상기 증발기(4)로 공급되어 암모니아를 증발시킨다.

한편, 도 6을 참조하면, 난방 운전시, 상기 제1삼방밸브(61)와 상기 제2삼방밸브(62)가 상기 제1난방유로(41)를 개방한다. 따라서, 상기 응축기(3)에서 응축열을 흡수한 고온의 냉각수는 상기 제1난방유로(41)를 통해 상기 실내기(6)로 공급되어, 실내 공기와 열교환을 통해 실내 공기를 난방시킨다.

상기 실내기(6)를 통과한 냉각수는, 상기 실내기(6)의 난방 부하, 상기 증발기(4)의 암모니아 증발 온도 등을 고려하여, 상기 증발기(4)로 공급되는 것도 가능하고, 바로 상기 제3냉각수 순환유로(23)로 순환되는 것도 가능하다. 상기 실내기(6)의 난방 부하가 미리 설정된 설정 부하 미만일 경우, 상기 실내기(6)를 통과한 냉각수를 상기 증발기(4)로 공급한다. 또한, 상기 실내기(6)를 통과한 냉각수의 온도가 상기 증발기(4)의 암모니아 증발 온도보다 높으면, 상기 냉각수를 상기 증발기(4)의 열원으로 사용할 수 있으므로 상기 증발기(4)로 공급한다. 도 6에서는, 상기 실내기(6)를 통과한 냉각수를 상기 증발기(4)를 통과시킨 후 상기 제3냉각수 순환유로(23)로 순환시키는 것에 대해 예를 들어 설명한다.

상기 제3삼방밸브(63)는 상기 제2난방유로(42)를 차단하고, 상기 제1냉방유로(31)를 개방한다. 따라서, 상기 실내기(6)를 통과한 냉각수는 상기 제1냉방유로(31)를 통해 상기 증발기(4)로 유입된다. 여기서, 상기 제3삼방밸브(63)는 상기 제2난방유로(42)를 차단하고, 상기 제1냉방유로(31)만을 개방하여, 상기 실내기(6)를 통과한 냉각수가 모두 상기 제1냉방유로(31)로 유입되는 것으로 예를 들어 설명하였다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 상기 제3삼방밸브(63)의 개방도를 제어하여, 상기 실내기(6)를 통과한 냉각수 중 적어도 일부는 상기 제1냉방유로(31)로 유입되고, 나머지는 상기 제2난방유로(42)로 공급되는 것도 물론 가능하다.

상기 증발기(4)로 유입된 냉각수는 상기 증발기(4)내의 암모니아와 열교환하여, 상기 암모니아를 증발시킨다. 상기 실내기(6)를 통과한 냉각수의 온도가 비교적 높은 상태이기 때문에, 상기 냉각수의 열이 상기 증발기(4)를 가열하는 데 사용될 수 있다.

상기 증발기(4)를 통과한 냉각수는 상기 제6삼방밸브(66), 상기 제9삼방밸브(82), 상기 제3난방유로(80), 상기 제10삼방밸브(81)를 차례로 거쳐 상기 제3냉각수 순환유로(23)로 유입된다. 상기 제6삼방밸브(66)는 상기 제2증발기 가열유로(52)를 개방하고 상기 제2냉방유로(32)를 차폐하고, 상기 제9삼방밸브(82)는 상기 제3난방유로(80)를 개방하고 상기 제2증발기 가열유로(52)를 차폐하고, 상기 제10삼방밸브(81)는 상기 제2난방유로(42)중에서 상기 제3냉각수 순환유로(23)측을 개방한다.

따라서, 상기 증발기(4)를 통과한 저온의 냉각수는 상기 제3냉각수 순환유로(23)를 통해 상기 흡수기(1)로 순환된다.

도 7에서는 난방작동의 다른 예를 도시하고 있다.

도 7을 참조하면, 상기 제1삼방밸브(61)가 상기 제1난방유로(41)를 개방하고, 상기 제2삼방밸브(62)가 상기 제2냉방유로(32)를 차폐한다. 또한, 상기 제3삼방밸브(63)가 상기 제1냉방유로(31)를 차단하고 상기 제2난방유로(42)만을 개방한다. 따라서, 상기 응축기(3)를 통과한 고온의 냉각수가 상기 실내기(6)로 공급된 후 상기 증발기(4)를 거치지 않고 상기 제3냉각수 순환유로(23)로 순환한다. 즉, 상기 실내기(6)를 통과한 냉각수는 상기 제2난방유로(42)를 통해 상기 제3냉각수 순환유로(23)로 순환된다.

상기 실내기(6)를 통과한 냉각수는, 상기 실내기(6)의 난방 부하, 상기 증발기(4)의 암모니아 증발 온도 등을 고려하여, 상기 증발기(4)로 공급되는 것도 가능하고, 바로 상기 제3냉각수 순환유로(23)로 순환되는 것도 가능한 바, 도 7에서는 바로 상기 제3냉각수 순환유로(23)로 순환되는 것을 나타낸다. 상기 실내기(6)의 난방 부하가 미리 설정된 설정부하보다 클 경우, 상기 실내기(6)를 통과한 냉각수를 바로 상기 제3냉각수 순환유로(23)로 순환시킨다. 또한, 상기 실내기(6)를 통과한 냉각수의 온도가 상기 증발기(4)의 암모니아 증발 온도보다 낮으면, 상기 냉각수를 상기 증발기(4)의 열원으로 사용할 수 없으므로 상기 제3냉각수 순환유로(23)로 순환시킨다.

이 경우, 상기 증발기(4)에 필요한 열원은 상기 냉각탑(5)을 통과한 냉각수로부터 공급받는다. 상기 제7삼방밸브(67)와 제5삼방밸브(65)가 상기 제1증발기 가열유로(51)를 개방하고, 상기 제8삼방밸브(68), 제6삼방밸브(66) 및 제9삼방밸브(82)가 상기 제2증발기 가열유로(52)를 개방한다. 상기 냉각탑(5)에서는 실외 공기와 냉각수의 열교환이 이루어지고, 상기 냉각탑(5)에서 냉각된 냉각수의 온도는 상기 증발기(4)의 암모니아 온도보다 높기 때문에, 상기 증발기(4)의 암모니아를 가열시키기 충분하다.

또한, 상기 제9삼방밸브(82)는 상기 제3난방유로(80)를 차폐하고, 상기 제10삼방밸브(91)도 상기 제3난방유로(80)를 차폐하고 상기 제2난방유로(42)를 개방한다.

상기와 같이, 상기 증발기(4)에 필요한 열원을 상기 실내기(6)를 통과한 냉각수로부터 공급받는 것도 가능하고, 상기 냉각탑(5)으로부터 공급받는 것도 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 흡수기 2: 재생기
3: 응축기 4: 증발기
5: 냉각탑 6: 실내기
20: 냉각수 순환유로 21: 제1냉각수 순환유로
22: 제2냉각수 순환유로 23: 제3냉각수 순환유로
30: 냉방유로 31: 제1냉방유로
32: 제2냉방유로 40: 난방유로
41: 제1난방유로 42: 제2난방유로
50: 증발기 가열유로 51: 제1증발기 가열유로
52: 제2증발기 가열유로 61: 제1삼방밸브
62: 제2삼방밸브 63: 제3삼방밸브
64: 제4삼방밸브 65: 제5삼방밸브
66: 제6삼방밸브 67: 제7삼방밸브
68: 제8삼방밸브 80: 제3난방유로
81: 제10삼방밸브 82: 제9삼방밸브

Claims (12)

1. 흡수기, 재생기, 응축기, 증발기, 실내기를 포함하는 흡수식 냉난방기에 있어서,
   냉방 운전시 냉각수가 상기 흡수기와 상기 응축기를 차례로 통과하도록 연결하여, 상기 흡수기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 응축기로 안내하는 냉각수 순환유로와;
   상기 냉방 운전시 상기 증발기와 상기 실내기를 연결하여, 상기 증발기에서 냉각된 냉각수를 상기 실내기로 공급하고, 상기 실내기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 증발기로 공급하는 냉방유로와;
   난방 운전시 상기 냉각수 순환유로에서 바이패스되어, 상기 흡수기에서 발생된 흡수열을 흡수한 후 상기 응축기에서 발생된 응축열을 흡수한 냉각수 중 적어도 일부를 상기 실내기로 공급한 후 상기 흡수기로 순환시키는 난방유로를 포함하는 흡수식 냉난방기.
2. 청구항 1에 있어서,
   냉각탑과;
   상기 난방 운전시 냉각수가 상기 증발기와 상기 냉각탑을 순환하도록 연결하여, 상기 냉각탑에서 나온 냉각수의 열을 상기 증발기에 공급하는 증발기 가열유로를 더 포함하는 흡수식 냉난방기.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 난방유로는,
   상기 냉각수 순환유로 중에서 상기 응축기의 토출측에서 분기되고, 상기 냉방유로 중에서 상기 실내기의 흡입측에 연결된 제1난방유로와;
   상기 냉방유로 중에서 상기 실내기의 토출측에서 분기되고, 상기 냉각수 순환유로로 연결된 제2난방유로를 포함하는 흡수식 냉난방기.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 냉각수 순환유로와 상기 제1난방유로의 분기점에 설치된 제1삼방밸브와, 상기 제1난방유로와 상기 냉방유로가 연결된 지점에 설치된 제2삼방밸브와, 상기 제2난방유로와 상기 냉방유로의 분기점에 설치된 제3삼방밸브와, 상기 제2난방유로와 상기 냉각수 순환유로가 연결된 지점에 설치된 제4삼방밸브를 더 포함하고,
   상기 난방 운전시 상기 제1,2삼방밸브가 상기 제1난방유로를 개방하고, 상기 제3,4삼방밸브가 상기 제2난방유로를 개방하는 흡수식 냉난방기.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 증발기 가열유로는,
   상기 냉각탑과, 상기 냉방유로에서 상기 증발기의 흡입측을 연결하는 제1증발기 가열유로와,
   상기 냉방유로에서 상기 증발기의 토출측에서 분기되어 상기 냉각탑에 연결된 제2증발기 가열유로를 포함하는 흡수식 냉난방기.
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 냉각수 순환유로는,
   상기 흡수기, 상기 응축기 및 상기 냉각탑을 차례로 순환하도록 형성되고,
   상기 증발기 가열유로는,
   상기 냉각수 순환유로에서 상기 냉각탑의 토출측에서 분기되고, 상기 냉방유로에서 상기 증발기의 흡입측으로 연결된 제1증발기 가열유로와,
   상기 냉방유로에서 상기 증발기의 토출측에서 분기되고, 상기 냉각수 순환유로로 연결되는 제2증발기 가열유로를 포함하는 흡수식 냉난방기.
7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 냉방유로와 상기 제1증발기 가열유로가 연결된 지점에 설치된 제5삼방밸브와, 상기 냉방유로와 상기 제2증발기 가열유로가 연결된 지점에 설치된 제6삼방밸브를 더 포함하고,
   상기 난방운전시 상기 제5,6삼방밸브가 상기 제1,2증발기 가열유로를 각각 개방하는 흡수식 냉난방기.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 냉각수 순환유로와 상기 제1증발기 가열유로가 연결된 지점에 설치된 제7삼방밸브와, 상기 냉각수 순환유로와 상기 제2증발기 가열유로가 연결된 지점에 설치된 제8삼방밸브를 더 포함하고,
   상기 난방운전시 상기 제7,8삼방밸브가 상기 제1,2증발기 가열유로를 각각 개방하는 흡수식 냉난방기.
9. 흡수기, 재생기, 응축기, 증발기, 실내기, 냉각탑을 포함하는 흡수식 냉난방기에 있어서,
   냉방 운전시 냉각수가 상기 흡수기, 상기 응축기 및 상기 냉각탑을 차례로 순환하도록 연결하여, 상기 흡수기에서 흡수열을 흡수한 냉각수를 상기 응축기에서 응축열을 흡수한 후 상기 냉각탑을 순환하도록 하는 냉각수 순환유로와;
   상기 냉방 운전시 상기 증발기와 상기 실내기를 연결하여, 상기 증발기에서 냉각된 냉각수를 상기 실내기로 공급하고, 상기 실내기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 증발기로 공급하는 냉방유로와;
   상기 냉각수 순환유로 중에서 상기 응축기의 토출측에서 분기되고, 상기 냉방유로 중에서 상기 실내기의 흡입측에 연결되어, 난방 운전시 상기 응축기를 통과한 고온의 냉각수를 상기 실내기로 공급하는 제1난방유로와;
   상기 냉방유로 중에서 상기 실내기의 토출측에서 분기되어 상기 냉각수 순환유로로 연결되어, 상기 난방 운전시 상기 실내기를 통과한 냉각수를 상기 냉각수 순환유로로 순환시키는 제2난방유로와;
   상기 제 2난방유로와 상기 냉방유로의 분기점에 설치되어, 상기 제2난방유로와 상기 냉방유로를 선택적으로 개방하여, 상기 난방 운전시 상기 실내기를 통과한 냉각수 중 적어도 일부가 상기 증발기로 공급되도록 하는 유로전환밸브와;
   상기 냉방유로 중에서 상기 증발기의 토출측에서 분기되고, 상기 제2난방유로와 상기 냉각수 순환유로 중 어느 하나에 연결되어, 상기 난방 운전시 상기 증발기를 통과한 냉각수를 상기 냉각수 순환유로로 순환시키는 제3난방유로를 포함하는 흡수식 냉난방기.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 난방 운전시 상기 실내기의 난방 부하가 설정 부하 미만일 경우, 상기 유로전환밸브는 상기 냉방유로를 개방하고 상기 제2난방유로와 상기 증발기 가열유로를 차폐하여, 상기 실내기를 통과한 냉각수를 상기 증발기로 공급하고,
    상기 난방 운전시 상기 실내기의 난방 부하가 설정 부하 이상일 경우, 상기 유로전환밸브는 상기 냉방유로를 차폐하고 상기 제2난방유로를 개방하여, 상기 실내기를 통과한 냉각수를 상기 제2난방유로를 통해 상기 냉각수 순환유로로 순환시키는 흡수식 냉난방기.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 냉각탑의 냉각수가 상기 증발기와 상기 냉각탑을 순환하도록 연결하는 증발기 가열유로를 더 포함하고,
    상기 난방 운전시 상기 실내기의 난방 부하가 설정 부하 이상일 경우, 상기 증발기 가열유로를 개방하여, 상기 냉각탑에서 나온 냉각수의 열을 상기 증발기에 공급하는 흡수식 냉난방기.
12. 흡수기, 재생기, 응축기, 증발기, 실내기, 냉각탑을 포함하는 흡수식 냉난방기에 있어서,
    냉방 운전시 냉각수가 상기 흡수기, 상기 응축기 및 상기 냉각탑을 차례로 순환하도록 연결하여, 상기 흡수기에서 흡수열을 흡수한 냉각수를 상기 응축기에서 응축열을 흡수한 후 상기 냉각탑으로 순환하도록 하는 냉각수 순환유로와;
    상기 냉방 운전시 상기 증발기와 상기 실내기를 연결하여, 상기 증발기에서 냉각된 냉각수를 상기 실내기로 공급하고, 상기 실내기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 증발기로 공급하는 냉방유로와;
    난방 운전시 상기 냉각수 순환유로에서 상기 응축기의 토출측에서 바이패스되고 상기 실내기의 흡입측으로 연결되어, 상기 응축기에서 발생된 응축열을 흡수한 냉각수 중 적어도 일부를 상기 실내기로 공급한 후 상기 흡수기로 순환시키는 난방유로와;
    상기 냉각수 순환유로와 상기 난방유로가 연결된 지점에 설치되어, 상기 냉방운전시 상기 난방유로를 차폐하고 상기 난방운전시 상기 난방유로를 개방하는 제1유로전환밸브와;
    상기 난방 운전시 상기 냉각수 순환유로에서 상기 냉각탑의 토출측에서 바이패스되고 상기 증발기의 흡입측으로 연결되어, 상기 냉각탑에서 나온 냉각수의 열을 상기 증발기에 공급하는 증발기 가열유로와;
    상기 냉각수 순환유로와 상기 증발기 가열유로가 연결된 지점에 설치되어, 냉방운전시 상기 증발기 가열유로를 차폐하고 상기 난방운전시 상기 증발기 가열유로를 개방하는 제2유로전환밸브를 포함하는 흡수식 냉난방기.

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