KR101535428B1 - Lp 가스통과 가스 연소기를 냉난방 및 기화에 이용하는 에너지 절약형 온도 조절 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LP 가스통 외주면에 발생되는 결빙현상을 냉방에 이용하고, 가스 연소기에서 방사되는 폐열을 포집하여 난방 및 기화에 이용함으로써 냉난방 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 에너지 절약형 온도 조절 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일례와 관련된 에너지 절약형 온도 조절 장치는, LP 가스통의 외주면을 둘러싸는 열전도판 및 상기 열전도판과 접하여 설치되고 소정의 유체가 이동하는 내부관이 내설(內設)된 열교환판을 포함하는 쿨링유닛, 상기 내부관과 연결되어 상기 유체가 이송되는 제 1 연결관 및 상기 제 1 연결관으로부터 이송된 상기 유체를 공급받는 온도 조절부를 포함하되, 상기 LP 가스통 내부의 기화현상에 따라 상기 LP 가스통에서 냉기가 발생되고, 상기 열전도판은 상기 냉기의 적어도 일부를 상기 열교환판으로 전달하며, 상기 열교환판에 전달된 냉기에 의하여 상기 내부관을 따라 이동하는 유체가 냉각되고, 상기 온도 조절부는 상기 냉각된 유체를 냉매로 이용하여 상기 온도 조절부가 설치된 장소에 대한 냉방을 수행할 수 있다.

Description

LP 가스통과 가스 연소기를 냉난방 및 기화에 이용하는 에너지 절약형 온도 조절 장치{Energy Saving Temperature Controlling Apparatus for Coolling, Heating and Vaporizing Using LPG Tank and Gas Buner}

본 발명은 LP 가스통 외주면에 발생되는 결빙현상을 냉방에 이용하고, 가스 연소기에서 방사되는 폐열을 포집하여 난방 및 기화에 이용함으로써 냉난방 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 에너지 절약형 온도 조절 장치에 관한 것이다.

근래 산업의 발전과 생활수준의 향상으로 인하여 가스와 유류의 소비, 그리고 냉난방기의 수요가 급증하고 있으며, 이에 따라 전력의 원활한 공급에 심각한 문제가 제기되고 있다. 이러한 전력의 부족과 수급 문제를 해결하고자 버려지는 폐열과 폐·냉각수를 재활용하여 에너지를 절약하고 재활용을 하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다.

최근에 각 가정이나 중소형 공장, 중소형 식당 등에서 연료로 많이 이용되고 있는 LNG, LP 가스 연소기(가스레인지) 사용 시 조리기구와 연소기 외주에 상당한 에너지 손실이 발생된다.

이러한 연소기의 불꽃이나 화력은 삼발이 위에 거치된 냄비, 국솥 등의 조리기구 하단면적에 비례하며, 조리기구의 높낮이 상태에 따라 가열의 효과를 보지 못하고 연소기 외주의 조리기구 외부로 방사열(폐열)이 방출되는 등 열전도 상태가 상당량 감소되는 문제점이 발생된다.

LP 가스 기화기의 경우, 동절기 LP 가스통 외주 표면 온도가 -5℃ 이하가 되면 액화상태의 LP 가스가 불완전 가스가 되어 가스레인지 등에서 연소시키면 완전한 연소가 안되어 파란 불꽃이 아닌 붉은 불꽃이 피고 악취와 가스의 발화시점이 늦어져 불완전 연소에 따른 가스연료의 낭비와 폭발의 위험성, 오염 등 문제점이 발생된다.

특히, 날씨가 추운 겨울철에는 LP 가스통에 LP 가스의 잔량이 충분히 남아 있음에도 불구하고 낮은 기온으로 인하여 기화가 안되는 문제점이 빈번하게 발생된다. 이에 따라, LP 가스통을 자주 교체해야 하는 불편이 있었으며, 나아가 연소기의 화력이 약해져 비용이나 시간 측면에서 효율성이 떨어지게 되는 단점이 있었다.

상기 문제를 해결하고자 전기히터(기본제품)를 사용하고자 했으나 LPG 50㎏통 기준 4~6㎾를 소모하므로, 5통 기준으로 24㎾ 전력증설을 해야하는 비용과 부속설비의 설치비용 등 전력 사용료 증가로 인한 에너지의 고비율 절감에는 한계를 가질 수밖에 없다.

이에 따라, LP 가스를 충분히 활용하면서 효율적인 냉난방을 제공할 수 있는 장치에 대한 개발이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1350119호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, LP 가스통 외주면에 발생되는 결빙현상을 냉방에 이용하고, 가스 연소기에서 방사되는 폐열을 포집하여 난방 및 기화에 이용함으로써 냉난방 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 에너지 절약형 온도 조절 장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

구체적으로, 본 발명은 LP 가스통의 외주면을 둘러싸도록 형성된 쿨링유닛을 이용하여 냉각수를 발생시키고 이를 냉방에 활용함으로써 약간의 구조 변경을 통하여 저렴하고 효율적인 냉방을 수행할 수 있는 에너지 절약형 온도 조절 장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 가스 연소기의 점화구에 인접한 위치에 히팅코일을 배치하여 연소기의 폐열을 포집하고 상기 폐열을 이용하여 온수를 발생시키며, 이를 난방에 활용함으로써 매우 저렴한 비용으로 효율적으로 난방을 수행할 수 있는 에너지 절약형 온도 조절 장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 히팅코일에서 발생된 온수를 LP 가스통의 외주면에 설치된 쿨링유닛에 공급함으로써 동절기에도 LP 가스통 내부에서 기화현상이 충분히 일어날 수 있도록 하여 에너지 낭비를 방지하고 연료 사용에 소요되는 비용을 대폭 절감시킬 수 있는 에너지 절약형 온도 조절 장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 난방 및 기화를 수행하지 않는 경우에는 히팅코일에서 발생된 온수를 별도로 저장하여 다른 용도로 이용 가능하게 구성함으로써 다양한 활용이 가능한 에너지 절약형 온도 조절 장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 쿨링유닛을 개폐 가능한 구조로 형성하여 LP 가스통이 교체가 용이하고, 열전도판이 소정 간격으로 이격되도록 구성하여 결빙을 방지함으로써 편리하고 간편한 사용이 가능한 에너지 절약형 온도 조절 장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 에너지 절약형 온도 조절 장치는, LP 가스통(5)의 외주면을 둘러싸는 열전도판(12) 및 상기 열전도판(12)과 접하여 설치되고 소정의 유체가 이동하는 내부관(16)이 내설(內設)된 열교환판(14)을 포함하는 쿨링유닛(10), 상기 내부관(16)과 연결되어 상기 유체가 이송되는 제 1 연결관(22) 및 상기 제 1 연결관(22)으로부터 이송된 상기 유체를 공급받는 온도 조절부(30)를 포함하되, 상기 LP 가스통(5) 내부의 기화현상에 따라 상기 LP 가스통(5)에서 냉기가 발생되고, 상기 열전도판(12)은 상기 냉기의 적어도 일부를 상기 열교환판(14)으로 전달하며, 상기 열교환판(14)에 전달된 냉기에 의하여 상기 내부관(16)을 따라 이동하는 유체가 냉각되고, 상기 온도 조절부(30)는 상기 냉각된 유체를 냉매로 이용하여 상기 온도 조절부(30)가 설치된 장소에 대한 냉방을 수행할 수 있다.

또한, 연소기(40)에서 방출되는 폐열의 적어도 일부를 흡수하고, 내부로 상기 유체가 이동하는 히팅코일(42), 상기 히팅코일(42)과 상기 온도 조절부(30)를 연결하여 상기 히팅코일(42)을 따라 흐르는 유체가 상기 온도 조절부(30)로 이송되는 제 2 연결관(24) 및 상기 유체의 이송을 제어하는 제어수단을 더 포함하되, 상기 히팅코일(42)에 흡수된 폐열에 의하여 상기 히팅코일(42)을 따라 이동하는 유체가 가열되고, 상기 제어수단이 상기 온도 조절부(30)로 공급되는 상기 냉각된 유체의 이송을 차단하고 상기 제 2 연결관(24)으로부터 상기 가열된 유체가 상기 온도 조절부(30)로 이송되도록 제어하는 경우, 상기 온도 조절부(30)는 상기 가열된 유체를 이용하여 상기 온도 조절부(30)가 설치된 장소에 대한 난방을 수행할 수 있다.

또한, 상기 제어수단이 상기 가열된 유체가 상기 내부관(16)으로 이송되도록 제어하는 경우, 상기 가열된 유체에 포함된 열의 일부가 상기 열전도판(12)에 의하여 상기 LP 가스통(5)으로 전달됨으로써 상기 LP 가스통(5) 내부의 기화현상을 촉발할 수 있다.

또한, 상기 냉방에 따른 온도를 감지하는 온도센서 및 상기 유체의 이송을 제어하는 제어수단을 더 포함하되, 상기 온도센서에 의하여 감지된 온도가 기 설정된 기준냉방온도보다 낮아지는 경우, 상기 제어수단은 상기 온도 조절부(30)로 공급되는 상기 냉각된 유체의 이송을 차단하여 상기 냉방의 수행 동작을 해제할 수 있다.

또한, 상기 LP 가스통(5)의 외주면은 제 1 외주면과 제 2 외주면으로 구성되고, 상기 열전도판(12)은, 상기 제 1 외주면을 둘러싸는 제 1 열전도판(12a) 및 상기 제 2 외주면을 둘러싸는 제 2 열전도판(12b)을 더 포함하며, 상기 제 1 열전도판(12a)과 상기 제 2 열전도판(12b)은 여닫을 수 있도록 결합되어 상기 LP 가스통의 교체가 가능하고, 상기 제 1 열전도판(12a) 및 상기 제 2 열전도판(12b) 각각은 소정 간격으로 이격된 복수의 전도층으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 열교환판(14)은, 상기 제 1 열전도판의 일면에 접하여 설치된 제 1 열교환판(14a) 및 상기 제 2 열전도판의 일면에 접하여 설치된 제 2 열교환판(14b)을 더 포함하고, 상기 제 1 열교환판(14a) 및 상기 제 2 열교환판(14b) 각각에 내설된 내부관(16)은 지그재그 패턴으로 형성되어 상기 제 1 열교환판(14a) 및 상기 제 2 열교환판(14b)과 접하는 단면적을 증가시킬 수 있다.

본 발명은 LP 가스통 외주면에 발생되는 결빙현상을 냉방에 이용하고, 가스 연소기에서 방사되는 폐열을 포집하여 난방 및 기화에 이용함으로써 냉난방 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 에너지 절약형 온도 조절 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

구체적으로, 본 발명은 LP 가스통의 외주면을 둘러싸도록 형성된 쿨링유닛을 이용하여 냉각수를 발생시키고 이를 냉방에 활용함으로써 약간의 구조 변경을 통하여 저렴하고 효율적인 냉방을 수행할 수 있는 에너지 절약형 온도 조절 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 가스 연소기의 점화구에 인접한 위치에 히팅코일을 배치하여 연소기의 폐열을 포집하고 상기 폐열을 이용하여 온수를 발생시키며, 이를 난방에 활용함으로써 매우 저렴한 비용으로 효율적으로 난방을 수행할 수 있는 에너지 절약형 온도 조절 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 히팅코일에서 발생된 온수를 LP 가스통의 외주면에 설치된 쿨링유닛에 공급함으로써 동절기에도 LP 가스통 내부에서 기화현상이 충분히 일어날 수 있도록 하여 에너지 낭비를 방지하고 연료 사용에 소요되는 비용을 대폭 절감시킬 수 있는 에너지 절약형 온도 조절 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 난방 및 기화를 수행하지 않는 경우에는 히팅코일에서 발생된 온수를 별도로 저장하여 다른 용도로 이용 가능하게 구성함으로써 다양한 활용이 가능한 에너지 절약형 온도 조절 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 쿨링유닛을 개폐 가능한 구조로 형성하여 LP 가스통이 교체가 용이하고, 열전도판이 소정 간격으로 이격되도록 구성하여 결빙을 방지함으로써 편리하고 간편한 사용이 가능한 에너지 절약형 온도 조절 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 에너지 절약형 온도 조절 장치에 따른 냉방기 구성의 일 실시례를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 에너지 절약형 온도 조절 장치에 적용될 수 있는 쿨링유닛의 일례를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 에너지 절약형 온도 조절 장치에 따른 냉난방기 및 기화기가 통합된 구성의 일 실시례를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 에너지 절약형 온도 조절 장치에 적용될 수 있는 연소기와 히팅코일의 구성을 개략적으로 나타낸다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일 실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

최근 생활 에너지의 절감과 친환경 에너지의 개발에 대한 관심이 증가하면서 종래의 냉난방 장치의 문제점을 극복하고자 하는 움직임이 활발하다.

본 발명에서는 특히 일반 생활에서 널리 사용되는 LP 가스통과 가스 연소기의 간단한 구조 변경을 통하여 기존 기술에 비하여 전력 사용량을 대폭 줄일 수 있는 에너지 절약형 온도 조절 장치를 제안하고자 한다.

<에너지 절약형 냉방기>

이하에서는, 본 발명이 제안하고자 하는 에너지 절약형 온도 조절 장치 중 에너지 절약형 냉방기의 구성에 대하여 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 에너지 절약형 온도 조절 장치에 따른 냉방기 구성의 일 실시례를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 적용될 수 있는 에너지 절약형 냉방기(1)는 쿨링유닛(10), 이송라인(20) 및 온도 조절부(30) 등을 포함할 수 있다. 단, 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 에너지 절약형 냉방기(1)가 구현될 수도 있다.

본 발명에 따른 에너지 절약형 냉방기(1)는 물탱크(54)에 소정의 유체를 저장해 놓는다. 여기서, 상기 유체는 일상 생활에서 쉽게 얻을 수 있는 물을 이용하는 것이 바람직하다.

물탱크(54)는 수도관 등의 물 공급원으로부터 소정의 물을 공급받으며, 물탱크(54)에 공급되는 물의 양은 물탱크 밸브(55b)에 의하여 조절될 수 있다. 구체적으로는, 물탱크(54)에 부착된 수위센서(55a)에 의하여 물탱크(54)에 공급된 물의 수위가 감지되며, 물탱크(54)에 설정된 수위만큼의 물이 공급되는 경우 수위센서(55a)가 이를 감지하여 물탱크 밸브(55b)를 닫을 수 있다.

또한, 물탱크(54)에는 만수 드레인(55c)이 설치되어 있어 수위센서(55a)의 이상 유무에 관계없이 물탱크(54)에 공급되는 물이 기 설정된 수위로 유지될 수 있다.

또한, 물탱크(54)에는 히팅부재가 추가적으로 설치되어 물탱크(54)에 저장된 물의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

이송라인(20)은 내부로 물이 이송될 수 있는 관 구조로 형성되어 있으며, 수분에 의하여 부식되지 않는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 순환모터(58)의 작동에 의해 이송라인(20)을 통하여 이송되는 물은 본 발명의 에너지 절약형 냉방기(1) 시스템을 순환하게 된다.

에너지 절약형 냉방기(1)의 전원을 켜면, 순환모터(58)가 작동하면서 물탱크(54)에 저장된 물이 이송라인(20)을 통해 이송되기 시작한다. 물탱크(54) 출구의 급수관을 통해 이송라인(20)으로 압송된 물은 급수필터(56)를 거쳐 역방밸브(62)를 통과한다.

역방밸브(62)를 통과한 물은 쿨링유닛(10)으로 공급된다. 쿨링유닛(10)은 에너지 절약형 냉방기(1)가 사용하고 있는 LP 가스통(5)을 둘러싸고 있는 구성으로써, LP 가스통(5)을 복수개 사용하는 경우에는 쿨링유닛(10)도 복수개로 구비되어 구현될 수 있다.

또한, 쿨링유닛(10)에는 제 2 온도센서(60b)가 설치되어 있어 LP 가스통(5)의 온도를 감지할 수 있다.

쿨링유닛(10)의 구체적인 구성을 살펴보기 위하여 도 2a 및 도 2b를 살펴본다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 에너지 절약형 온도 조절 장치에 적용될 수 있는 쿨링유닛의 일례를 나타낸다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명에 적용 가능한 쿨링유닛(10)은 크게 열전도판(12) 및 열교환판(14)으로 구성될 수 있다.

열전도판(12)은 LP 가스통(5)의 외주면을 둘러쌀 수 있도록 원기둥 형상의 홀을 가지고 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이 열전도판(12)은 제 1 열전도판(12a)과 제 2 열전도판(12b)으로 구성될 수 있으며, 제 1 열전도판(12a)은 LP 가스통(5) 외주면의 일부를 둘러싸고, 제 2 열전도판(12b)은 LP 가스통(5) 외주면의 나머지 일부를 둘러싼다.

또한, 제 1 열전도판(12a)과 제 2 열전도판(12b)은 각각 복수의 이격된 전도층으로 구성될 수 있다. 이렇게 전도층 간에 이격된 공간은 방열기능을 수행할 수 있기 때문에 열교환판(14)이 지나치게 냉각되어 물이 결빙되는 현상을 방지할 수 있다.

열전도판(12)의 후면의 상부와 하부에는 각각 경첩(68)이 설치되어 있으며, 경첩(68)은 경첩 연결판(68a)과 경첩 고정판(68b) 등으로 구성될 수 있다. 상기 경첩 연결판(68a)은 전도층 사이의 이격된 공간에 끼워져 제 1 열전도판(12a)과 제 2 열전도판(12b)을 서로 연결하는 역할을 하고, 상기 경첩 고정판(68b)은 볼트와 같은 체결수단에 의하여 경첩 연결판(68a)과 결합하며 이를 제 1 열전도판(12a)과 제 2 열전도판(12b)에 고정시키는 역할을 한다.

열전도판(12)의 전면에는 걸쇠(70)가 설치되어 있다. 상기 걸쇠(70)는 걸쇠 손잡이(70a)와 잠김 걸쇠(70b)로 구성될 수 있다. 걸쇠(70)는 제 2 열전도판(12b)를 구성하는 전도층 사이의 이격된 공간에 끼워지게 된다. 또한, 제 2 열전도판(12b)의 전도층 사이의 이격된 공간의 일부에는 수직방향의 핀이 설치되어 있으며, 잠김 걸쇠(70b)에 형성된 홈이 상기 핀에 끼워져 걸쇠(70)를 제 2 열전도판(12b)에 고정시킬 수 있다.

이렇게 제 1 열전도판(12a)과 제 2 열전도판(12b)은 경첩(68)과 걸쇠(70)로 연결되어 있으며, 걸쇠(70)를 당김에 의하여 제 1 열전도판(12a)과 제 2 열전도판(12b)을 여닫을 수 있다. 따라서, 사용자는 손쉽게 LP 가스통(5)을 교체할 수 있다.

한편, 열교환판(14)은 열전도판(12)의 양 측면에 결합된 형태로 이루어질 수 있으며, 도 2b에 도시된 바와 같이 열교환판(14)은 제 1 열교환판(14a)과 제 2 열교환판(14b)으로 구성될 수 있다.

제 1 열교환판(14a)과 제 2 열교환판(14b)의 내부에는 각각 내부관(16)이 내설(內設)되어 있으며, 상기 내부관(16)은 지그재그 패턴으로 형성되어 제 1 열교환판(14a) 및 제 2 열교환판(14b)과 접하는 단면적을 크게할 수 있다. 이는 열교환 효율을 높일 수 있다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 열교환판(14a)과 제 2 열교환판(14b) 각각에는 제 1 엘보커버(18)와 제 2 엘보커버(19)가 부착될 수 있다. 제 1 엘보커버(18)에는 이송라인(20)으로부터 공급된 물이 내부관(16)으로 입력되는 구멍과 내부관(16)으로부터 물이 배출되는 구멍이 형성되어 있다. 또한, 제 1 엘보커버(18)와 제 2 엘보커버(19)에는 내부관(16)이 지그재그 패턴으로 형성될 수 있도록 물의 이동 경로를 바꾸어주는 관 형상이 포함되어 있다.

도 2a를 참조하면, 이렇게 열전도판(12)과 열교환판(14)으로 구성된 쿨링유닛(10)은 LP 가스통을 둘러싸고 있으며, 일면이 벽부 거치대(66)에 고정되어 있다.

이송라인(20)을 따라 쿨링유닛(10)으로 공급되는 물은 유입구(20a)를 통하여 내부관(16)으로 유입되며, 유출구(20b)를 통하여 이송라인(20)으로 다시 배출된다. 그리고, 제 1 열전도판(12a)과 제 2 열전도판(12b)이 개폐 가능한 구조로 구성되어 있기 때문에, 변형 가능한 플렉시블 호스(21)가 이송라인(20)과 내부관(16) 사이에 설치되어 있다.

다시 도 1을 참조하면, 쿨링유닛(10)으로 공급된 물은 내부관(16)을 통과하면서 냉각된다. 구체적으로, LP 가스통(5) 사용에 따라 LP 가스통(5) 내부에서 기화현상이 일어나며, 이는 흡열반응이기 때문에 LP 가스통(5)에서 냉기가 발생한다. 열전도판(12)은 상기 냉기의 적어도 일부를 상기 열교환판(14)으로 전달하며, 이렇게 열교환판(14)에 전달된 냉기에 의하여 내부관(16)을 따라 이동하는 물이 냉각된다. 따라서, 열전도판(12)은 알루미늄과 같이 열전도율이 높은 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

쿨링유닛(10)의 내부관(16)에서 배출된 물은 이송라인(20)을 통하여 온도 조절부(30)로 공급된다. 설명의 편의를 위하여, 쿨링유닛(10)과 온도 조절부(30)를 연결하는 이송라인(20)을 특별히 제 1 연결관(22)이라고 정의한다.

제 1 연결관(22)으로부터 냉각된 물을 공급받은 온도 조절부(30)는 이를 냉매로 이용하여 냉방을 수행할 수 있다. 온도 조절부(30)는 팬 코일 유닛(Fan Coil Unit)을 이용할 수 있다. 팬 코일 유닛에 설치된 팬 모터(32)가 동작하면서 냉각된 물에 의한 열교환이 일어나며 효율적인 냉방이 수행될 수 있다.

팬 코일 유닛에 인접한 위치에는 제 1 온도센서(60a)가 설치될 수 있으며, 제 1 온도센서(60a)는 팬 코일 유닛의 냉방에 따른 온도를 감지할 수 있다. 제 1 온도센서(60a)에 의하여 감지된 온도가 기 설정된 기준냉방온도보다 낮아지는 경우, 팬 코일 유닛으로 공급되는 상기 냉각된 유체의 이송을 차단하여 냉방을 중단시킬 수 있으며, 이를 위하여 냉각된 물의 이송 경로를 변경할 수 있다. 이러한 냉각된 물의 이송 경로의 변경을 위하여, 도 1에 도시된 것과 같이 온도 조절부(30) 아래에 별도의 관이 설치될 수 있다.

이를 위하여, 이송라인(20) 내부를 흐르는 물의 이송을 제어할 수 있는 제어수단이 필요하다. 즉, 냉방된 온도가 너무 낮아져 기준냉방온도 이하로 떨어지는 경우, 제어수단은 전환벨브(50a, 50b)를 조절하여 냉각된 물이 온도 조절부(30)가 아닌 별도의 관으로 공급되도록 제어하여 냉각된 물이 물탱크(54)로 곧바로 들어가게 할 수 있다. 상기 전환벨브(50a, 50b)는 사용자가 직접 조절할 수도 있으나, 제어수단에 의하여 조절되는 것도 가능하다.

한편, 온도 조절부(30)에서 배출된 물은 다시 이송라인(20)을 통하여 물탱크(54)로 이송되며, 이러한 회수와 급수과정이 반복되며 효율적인 냉방이 이루어질 수 있다.

<에너지 절약형 냉난방 기화기 >

이하에서는, 본 발명이 제안하고자 하는 에너지 절약형 온도 조절 장치 중 에너지 절약형 냉난방 기화기의 구성에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 3은 본 발명의 에너지 절약형 온도 조절 장치에 따른 냉난방기 및 기화기가 통합된 구성의 일 실시례를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 적용될 수 있는 에너지 절약형 냉난방 기화기(3)는 도 1의 에너지 절약형 냉방기(1)와 마찬가지로 쿨링유닛(10), 이송라인(20) 및 온도 조절부(30) 등을 포함할 수 있다. 단, 도 3에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 에너지 절약형 냉난방 기화기(1)가 구현될 수도 있다.

본 발명에 따른 에너지 절약형 냉난방 기화기(3)는 물탱크(54)에 소정의 유체, 구체적으로는 일상 생활에서 널리 사용되는 물을 저장해 놓는다. 물탱크(54)는 수도관 등으로부터 물을 공급받으며, 상술한 에너지 절약형 냉난방 기화기(1)와 마찬가지로 수위센서(55a)와 물탱크 밸브(55b), 만수 드레인(55c)을 구비하고 있어 설정된 수위만큼의 물이 물탱크(54)에 저장되도록 구성할 수 있다. 또한, 퇴수 밸브(55d)가 설치되어 있어 물탱크(54)에 저장된 물 중 일부를 외부로 방출할 수 있다.

또한, 물탱크(54)에는 히팅부재가 추가적으로 설치될 수 있다. 상기 히팅부재는 연소기(40)를 사용하지 않아 물탱크(54)에 저장된 물의 온도가 낮아져 동파가 발생하는 문제를 방지할 수 있다. 이러한 문제점은 특히 겨울철에 연소기(40)를 장시간 사용하지 않는 경우에 크게 문제될 수 있다. 구체적으로, 물탱크(54)에 저장된 물의 온도가 설정된 기준온도(예를 들어, 5℃) 이하로 떨어지는 경우, 히팅부재가 작동하여 물의 온도가 기준온도 이상으로 유지되도록 제어할 수 있으며, 이에 따라 상기 동파의 문제를 효과적으로 해소시킬 수 있다.

에너지 절약형 냉난방 기화기(3)의 쿨링유닛(10)은 도 2a 및 도 2b에서 구체적으로 살펴본 에너지 절약형 냉난방 기화기(1)의 쿨링유닛(10)과 동일한 구성으로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 에너지 절약형 냉난방 기화기(3)는 크게 두 가지 모드로 작동할 수 있다. 첫 번째 모드는 냉방 모드이고, 두 번째 모드는 난방 및 기화 모드이다. 에너지 절약형 냉난방 기화기(3)는 하절기에는 냉방 모드로 작동시킬 수 있으며, 동절기에는 난방 및 기화 모드로 작동시킬 수 있다. 물론, 계절이나 시기에 관계없이 두 가지 모드를 선택하여 작동시킬 수 있음은 본 발명이 속하는 통상의 기술자에게 자명한 사항이다.

이러한 두 가지 모드의 선택은 방향키, 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등과 같은 입력수단에 의하여 이루어질 수 있으며, 나아가 무선 통신부를 통하여 선택하는 것도 가능하다.

첫째로, 에너지 절약형 냉난방 기화기(3)가 냉방 모드로 작동하는 경우에는 상술한 에너지 절약형 냉난방 기화기(1)의 동작과 유사한 동작이 수행된다. 이 경우, 이송라인(20)에 설치된 전자 전환밸브(52a, 52b, 52c, 52d)가 물의 이송 경로를 조절하여 온도 조절부(30)와 쿨링유닛(10)의 배관이 직렬로 연결되도록 하고, 온도 조절부(30)와 쿨링유닛(10)을 히팅코일(42)과 연결시키는 배관은 끊어진다. 연소기(40)의 사용에 따라 히팅코일(42)에서 가열된 물은 온수 전용 탱크(64)에 저장되어 사용될 수 있다.

즉, 물탱크(54)에 저장된 물이 순환모터(58)에 의하여 이송라인(20)을 순환하기 시작하며, 쿨링유닛(10)의 내부관(16)을 통하여 이동되면서 LP 가스통(5)에서 발생되는 냉기에 의하여 물이 냉각된다. 이렇게 냉각된 물은 제 1 연결부(22)를 통하여 온도 조절부(30)로 공급되며, 온도 조절부(30)는 냉방이 수행하게 된다. 온도 조절부(30)에서 쓰이고 배출된 물은 다시 물탱크(54)로 돌아가며 물의 순환이 이루어진다.

이송라인(20) 내부를 흐르는 물의 이송은 제어수단에 의하여 제어될 수 있다. 제어수단은 선택된 모드에 따라 전자 전환밸브(52a, 52b, 52c, 52d)를 전환하여 각 모드에 대응되는 물의 이송을 설정할 수 있다.

둘째로, 에너지 절약형 냉난방 기화기(3)가 냉난방 및 기화 모드로 동작하는 경우에는 이송라인(20)을 따라 순환하는 물은 냉방 모드의 경로와 다른 경로를 통하여 압송되게 된다. 이 경우에는 전자 전환밸브(52a, 52b, 52c, 52d)가 온도 조절부(30)와 쿨링유닛(10)의 배관이 병렬로 연결되도록 하고, 히팅코일(42)과는 직렬로 연결되도록 물의 이송 경로를 조절한다.

냉난방 및 기화 모드를 구체적으로 설명하기 위하여 도 4를 먼저 살펴본다. 도 4는 본 발명의 에너지 절약형 온도 조절 장치에 적용될 수 있는 연소기와 히팅코일의 구성을 개략적으로 나타낸다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 에너지 절약형 냉난방 기화기(3)에 이용될 수 있는 가스 레인지와 같은 연소기(40)는 받침대(41) 위에 조리기 거치대(43)가 마련되어 있으며, 볼 밸브(45)를 통하여 연료를 공급받으면 점화구(46)에서 열이 발생하면서 연소를 일으킬 수 있다. 단, 본 발명에 사용 가능한 연소기(40)가 도 4의 구성에 한정되는 것은 아니며, 다른 구성을 구비한 연소기가 사용되는 것도 가능하다.

연소기(40)의 점화구(44)에 인접한 위치에는 히팅코일(42)이 설치될 수 있다. 히팅코일(42)은 내부로 물이 이송될 수 있는 관 구조로 형성되어 있으며, 수분에 의하여 부식되지 않고, 점화구(44)에서 나오는 열에 의하여 변형되지 않는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 연소기(40)에는 차단용 덕트(44)가 더 구비될 수 있으며, 상기 차단용 덕트(44)는 연소기(40)의 점화구(44)에서 발생되는 화력을 포집하는 역할을 한다. 즉, 연소기(40) 외부로 방출되는 열을 모이도록 하여 히팅코일(42)로 열이 충분히 전달될 수 있도록 할 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 순환모터(58)에 의하여 이송된 물은 연소기(40)의 점화구(44) 주위에 설치된 히팅코일(42) 내부를 지나간다. 히팅코일(42)을 흐르는 물은 연소기(40)의 점화구(44)에서 나오는 열에 의하여 가열된다. 이렇게 연소기(40)에서 발생되는 열은 버려지는 폐열(방사열)이기 때문에, 에너지 소비를 최소화하면서 난방 및 기화를 수행할 수 있는 것이다.

히팅코일(42)에서 배출된 가열된 물은 이송라인(20)을 통하여 온도 조절부(30) 및 쿨링유닛(10) 중 적어도 하나로 공급된다. 쿨링유닛(10)과 온도 조절부(30)를 연결하는 이송라인(20)은 제 1 연결관(22)이라고 정의하며, 히팅코일(42)과 온도 조절부(30)를 연결하는 이송라인(20)은 제 2 연결관(24)라고 정의한다.

온도 조절부(30), 바람직하게는 팬 코일 유닛으로 이송된 가열된 물에 포함된 열은 열교환에 의하여 팬 코일 유닛의 난방 동작 수행에 이용되게 된다.

또한, 쿨링유닛(10)으로 공급된 가열된 물은 내부관(16)을 통과하면서 LP 가스통(5)에 열을 전달한다. 구체적으로, 열전도율이 높은 재질로 형성된 열전도판(12)은 가열된 물에 포함된 열의 적어도 일부를 LP 가스통(5)으로 전달할 수 있고, 이에 의하여 LP 가스통(5)가 너무 냉각됨에 따라 기화현상이 충분히 일어나지 않는 현상을 상당 부분 해소할 수 있으며, LP 가스통(5)의 교체 주기가 길어지고 연료 사용 비용이 크게 절감될 수 있다.

팬 코일 유닛 근방에 설치된 제 1 온도센서(60a)에 의하여 감지된 온도가 기 설정된 기준난방온도보다 높아지는 경우, 팬 코일 유닛으로 공급되는 가열된 유체의 이송을 차단하여 난방을 중단시킬 수 있다.

이를 위하여, 물의 이송을 제어할 수 있는 제어수단을 이용할 수 있다. 즉, 난방된 온도가 너무 높아져 기준난방온도 이상으로 상승하는 경우, 제어수단은 전환벨브(50a, 50b)를 조절하여 가열된 물이 온도 조절부(30)가 아닌 별도의 관으로 공급되도록 제어하여 가열된 물이 물탱크(54)로 곧바로 들어가게 할 수 있다.

또한, 쿨링유닛(10) 근방에 설치된 제 2 온도센서(60b)는 LP 가스통(5)의 온도를 감지할 수 있으며, LP 가스통(5)의 온도를 일정 수준의 안전한 온도로 유지시킬 수 있다.

즉, 히팅코일(42)에서 내부관(16)으로 공급되는 가열된 물에 의하여 LP 가스통(5)의 온도가 너무 높아지는 경우(예를 들어, LP 가스통(5)의 온도가 25℃보다 높아지는 경우), 내부관(16)으로 공급되는 가열된 물을 차단하고 상온의 물이 공급되도록 제어할 수 있다. 이를 통하여 LP 가스통(5)의 온도가 너무 높아짐에 따른 위험성을 사전에 예방할 수 있으며 기화기의 안전한 사용을 보장할 수 있다. 마찬가지로 이러한 물의 이송의 제어를 위하여 상기 제어수단이 이용된다.

팬 코일 유닛에 의한 온도를 감지하는 제 1 온도센서(60a)와 LP 가스통(5)의 온도를 감지하는 제 2 온도센서(60b)는 연동하여 사용이 가능하다. 이에 따라 보다 효과적으로 본 발명의 에너지 절약형 온도 조절 장치를 이용할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 에너지 절약형 냉난방 기화기(3)에는 온수 전용 탱크(64)가 별도로 마련되어 있을 수 있으며, 온수 밸브(65)를 조절하여 온수 전용 탱크(64)에 가열된 온수를 별도로 저장할 수 있다. 온수 전용 탱크(64)에 저장된 온수는 난방 이외의 다양한 용도로 활용될 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명의 에너지 절약형 온도 조절 장치에 의하면, 간단한 설치구조의 변형만 가지고도 전력 사용량을 대폭 줄일 수 있으며, 버려지는 에너지의 재사용할 수 있어 친환경적인 측면에서도 바람직하다.

나아가, 본 발명은 편의상 개략적으로 도시된 도면에 의하여 실시례를 설명하였으나, 본 발명의 내용은 이에 국한되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 여러 형태의 변형과 수정이 가능하다. 또한, 본 발명은 다양한 기능이 추가적 설치될 수 있으며, 온방과 온수 전용 음식물 쓰레기 건조 등에 동일하게 적용할 수 있다.

참고로, 도면에 도시되어 있지는 않으나, LP 가스의 소요량과 연소기의 종류, 크기, 용량에 따라 냉난방 용량이 결정될 수 있다. 쿨링유닛(10)과 온도 조절부(30)의 수량을 추가하려면 분배기능과 전자식 또는 수동식 개폐밸브가 구비되어야 하며, 이에 따른 작용 효과는 전술한 예와 대동소이하다.

한편, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시례들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시례들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시례들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1: 에너지 절약형 냉방기
3: 에너지 절약형 냉난방 기화기
5: LP 가스통
10: 쿨링유닛
12: 열전도판
12a: 제 1 열전도판
12b: 제 2 열전도판
14: 열교환판
14a: 제 1 열교환판
14b: 제 2 열교환판
16: 내부관
20: 이송라인
22: 제 1 연결관
24: 제 2 연결관
30: 온도 조절부
40: 연소기
42: 히팅코일
44: 방사열 차단용 덕트
46: 점화구

Claims (6)

1. LP 가스통(5)의 외주면을 둘러싸는 열전도판(12) 및 상기 열전도판(12)과 접하여 설치되고 소정의 유체가 이동하는 내부관(16)이 내설(內設)된 열교환판(14)을 포함하는 쿨링유닛(10);
   상기 내부관(16)과 연결되어 상기 유체가 이송되는 제 1 연결관(22); 및
   상기 제 1 연결관(22)으로부터 이송된 상기 유체를 공급받는 온도 조절부(30);를 포함하되,
   상기 LP 가스통(5) 내부의 기화현상에 따라 상기 LP 가스통(5)에서 냉기가 발생되고, 상기 열전도판(12)은 상기 냉기의 적어도 일부를 상기 열교환판(14)으로 전달하며, 상기 열교환판(14)에 전달된 냉기에 의하여 상기 내부관(16)을 따라 이동하는 유체가 냉각되고,
   상기 온도 조절부(30)는 상기 냉각된 유체를 냉매로 이용하여 상기 온도 조절부(30)가 설치된 장소에 대한 냉방을 수행하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 온도 조절 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   연소기(40)에서 방출되는 폐열의 적어도 일부를 흡수하고, 내부로 상기 유체가 이동하는 히팅코일(42);
   상기 히팅코일(42)과 상기 온도 조절부(30)를 연결하여 상기 히팅코일(42)을 따라 흐르는 유체가 상기 온도 조절부(30)로 이송되는 제 2 연결관(24); 및
   상기 유체의 이송을 제어하는 제어수단;을 더 포함하되,
   상기 히팅코일(42)에 흡수된 폐열에 의하여 상기 히팅코일(42)을 따라 이동하는 유체가 가열되고,
   상기 제어수단이 상기 온도 조절부(30)로 공급되는 상기 냉각된 유체의 이송을 차단하고 상기 제 2 연결관(24)으로부터 상기 가열된 유체가 상기 온도 조절부(30)로 이송되도록 제어하는 경우, 상기 온도 조절부(30)는 상기 가열된 유체를 이용하여 상기 온도 조절부(30)가 설치된 장소에 대한 난방을 수행하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 온도 조절 장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제어수단이 상기 가열된 유체가 상기 내부관(16)으로 이송되도록 제어하는 경우,
   상기 가열된 유체에 포함된 열의 일부가 상기 열전도판(12)에 의하여 상기 LP 가스통(5)으로 전달됨으로써 상기 LP 가스통(5) 내부의 기화현상을 촉발하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 온도 조절 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 냉방에 따른 온도를 감지하는 온도센서; 및
   상기 유체의 이송을 제어하는 제어수단;을 더 포함하되,
   상기 온도센서에 의하여 감지된 온도가 기 설정된 기준냉방온도보다 낮아지는 경우, 상기 제어수단은 상기 온도 조절부(30)로 공급되는 상기 냉각된 유체의 이송을 차단하여 상기 냉방의 수행 동작을 해제하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 온도 조절 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 LP 가스통(5)의 외주면은 제 1 외주면과 제 2 외주면으로 구성되고,
   상기 열전도판(12)은,
   상기 제 1 외주면을 둘러싸는 제 1 열전도판(12a); 및
   상기 제 2 외주면을 둘러싸는 제 2 열전도판(12b);을 더 포함하며,
   상기 제 1 열전도판(12a)과 상기 제 2 열전도판(12b)은 여닫을 수 있도록 결합되어 상기 LP 가스통의 교체가 가능하고,
   상기 제 1 열전도판(12a) 및 상기 제 2 열전도판(12b) 각각은 소정 간격으로 이격된 복수의 전도층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 온도 조절 장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 열교환판(14)은,
   상기 제 1 열전도판의 일면에 접하여 설치된 제 1 열교환판(14a); 및
   상기 제 2 열전도판의 일면에 접하여 설치된 제 2 열교환판(14b);을 더 포함하고,
   상기 제 1 열교환판(14a) 및 상기 제 2 열교환판(14b) 각각에 내설된 내부관(16)은 지그재그 패턴으로 형성되어 상기 제 1 열교환판(14a) 및 상기 제 2 열교환판(14b)과 접하는 단면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 온도 조절 장치.

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