KR200166812Y1 - 흡수식냉동기 구동용 외부 온수공급시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 보일러와 흡수식 냉동기에 있어서 연소장치 설비의 중복을 피하고자 발명하여 출원된 대한민국 발명 출원 제99-17829호 '흡수식냉동기'의 구동용 외부 온수 공급시스템에 관한 것으로써 일반 주택의 경우에 있어서 대부분 이미 보일러가 설치되어 있으며 일부 주택은 태양열온수기, 심야전기 보일러 등이 설치되어 있는가 하면 중앙집중난방 방식과 지역난방방식의 공동주택도 있음을 알았고 이러한 설비들이 여름철에는 대부분 무용지물의 휴지 상태가 되어버리는 데에 착안하여 이러한 설비들을 최대한 활용하고 무한한 공짜 에너지인 태양열을 활용하고자 흡수식냉동기에 외부의 온수를 효과적으로 공급함에 고안의 목적이 있으며 기존의 설비가 가지는 기능인 온수 생산과 난방수 생산의 결과로 나타나는 온수 및 난방수 사용목적을 해치지 아니하고 되도록 공짜의 에너지인 태양열 우선 소모 할 수 있도록 배려한 흡수식냉동기 구동용 외부 온수 공급시스템 입니다.

Description

흡수식냉동기 구동용 외부 온수공급시스템{ Hot Water Suppling System For Absorption Cooling Machine }

본 고안은 온수를 이용하여 냉방을 수행하는 흡수식 냉동기에 외부의 열원으로부터 온수를 공급하는 시스템에 관한 것으로써, 본 고안인이 발명한 대한민국 발명출원 제99-17829호 '흡수식 냉동기' 의 보조 수단이 된다. 참고로 종래의 흡수식 냉동기는 자체에 가스 또는 기름 등을 연료로 사용하는 연소장치가 부설되어 있는데 이 점은 일본국 공개특허 공보 소57-155068호에서도 알 수 있고 이후 발전하고 있는 대부분의 흡수식 냉동기는 자체 연소장치를 구비한 2중효용 흡수식 냉동기인데 이러한 2중효용 흡수식 냉동기는 연소장치를 갖추고 있기 때문에 소형화가 용이하지 못하여 일반 주택에 사용하는데 무리가 따를 뿐만 아니라 가격도 비싼 편이다. 더구나 일반 주택에는 대부분 난방용으로 온수를 생산할 수 있는 보일러 또는 태양열 온수기 등이 이미 설치되어 있어서 비록 소형화된 연소장치를 갖춘 흡수식 냉동기를 설치한다고 하더라도 이미 설치되어 있는 보일러와 연소장치 설비의 중복을 피할 수 없게 되는 폐단이 있고 종래의 흡수식 냉동기는 이러한 태양열온수기, 보일러등 여름철의 유휴 에너지 생산설비를 충분히 활용할 수 있는 방법의 제시가 없었던 까닭에 많은 에너지의 낭비는 물론이고 열 생산설비의 이중 투자를 하고 있는 것이다.

그리고 본 고안은 본 고안인이 이미 고안한 바 있는 대한민국 실용신안 출원 제97-8006호 '태양열과 보일러를 병렬로 이용한 온수와 난방수 공급시스템'과 유사하나 선행의 고안은 겨울철 합리적인 난방에너지 이용을 목적으로 고안된 것으로써 여러 개의 밸브를 사용하여 배관이 복잡하여 실용 가치가 적었으나 그것을 거울 삼아 본 고안을 개선발전 시켜 상기 본 고안인이 발명한 흡수식 냉동기가 가지는 특징인 일체의 연소장치를 가지지 아니하고 오직 외부의 온수를 구동용 에너지로 이용하는 1중효용 흡수식 냉동기를 위하여 보조 수단의 제공에 본 고안의 목적이 있다.

본 고안의 기술적인 목적은 외부로부터 공급되는 온수만을 구동용 에너지로 사용하는 1중효용 흡수식 냉동기의 온수 공급 방법을 열거하고 각 열원별로 서로 달라질 수 있는 배관방법 및 운용 시스템을 제공하여 연소시설의 중복을 피함으로 나타나는 외부 온수 공급의 필연성의 부각과 온수 공급의 합리화를 위하여 기술적인 구성방법의 안내를 제공하는데 있다.

제1도a는 본 고안의 태양열온수 공급시스템 배관도

제1도b는 본 고안의 가스보일러 또는 기름보일러 온수 공급시스템 배관도

제1도c는 본 고안의 전기보일러 온수 공급시스템 배관도

제1도d는 본 고안의 중앙집중식 또는 지역난방식 난방온수 공급시스템 배관도

제2도a는 본 고안의 태양열온수와 기름보일러 온수의 병렬 공급시스템 배관도

제2도b는 본 고안의 태양열온수와 가스보일러 온수의 병렬 공급시스템 배관도

제2도c는 본 고안의 태양열온수와 전기보일러 온수의 병렬 공급시스템 배관도

제3도는 본 고안 제2도 병렬 공급시스템의 시퀀스 도

제4도는 본 고안 제2도 병렬 공급시스템의 회로망 구성을 위한 블록다이아그램

＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1: 태양열 집열판 2: 태양열 축열조 3: 흡수식 냉동기

9: 기름보일러 11: 전기보일러 12: 전기히터

17: 중앙집중식 보일러 23: 난방수 공급관 24: 난방수 환수관

25: 난방수 순환펌프 26: 가스보일러

이하, 본 고안의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안 제1도a는 연소장치를 갖추지 않은 1중효용 흡수식 냉동기(3) (이하 '흡수식 냉방기'라 함)를 위하여 보일러가 설치되어 있지 않고 오직 태양열 온수기만을 설치한 경우를 고려한 태양열 온수를 공급하는 시스템의 배관도인데 주로 건물의 옥상(22)에 설치된 태양열집열판(1)에서 생산된 열은 대류 운동으로 태양열 축열탱크(2)에 저장되었다가 흡수식 냉방기(3)내부에 설치된 온수 입수용 순환펌프(5)의 가동으로 공급관(8)에 압력이 발생하면 온수관(7)을 통하여 태양열 온수는 발생기(4)에 진입되고 발생기 내에서 온수관 코일을 통하여 열 교환이 일어나 발생기 내 리튬브로마이드(LiBr)용액과 물의 혼합물에 대하여 온도를 높여서 증기를 발생케 한다. 만약 흡수식 냉방기를 사용하지 않을 때 또는 사용하고 있는 중이라고 하더라도 태양열 온수를 사용하고자 온수밸브(6)를 개방하게 되면 급수관(8)의 압력에 의하여 온수관(7)을 통하여 태양열 축열조에 담긴 온수는 흘러 나오게 된다.

제1도b는 가스보일러(26) 또는 기름보일러(9)만이 설치된 주택의 경우를 고려한 흡수식 냉방기를 위한 온수 공급시스템의 배관도인데 제1도a의 경우와 크게 다를 바 없으나 제1도a와 달리 태양열 축열조로부터 온수를 공급받는 것이 아니고 보일러 온수 공급용 열교환기(10) 코일로부터 온수를 공급받는 점이 다르고 또한 기름보일러(9)의 경우에는 흡수식 냉방기로부터 '운전' 신호를 입수 받아 보일러를 가동하여야 하는 점인데 이 부분의 상세는 후술되고 있다.

제1도c는 값싼 심야전기를 이용한 전기보일러(11)만을 설치한 주택의 경우를 고려한 흡수식 냉방기를 위한 온수 공급시스템의 배관도인데 제1도a 및 제1도b와 크게 다를 바 없으나 심야 전기보일러(11)의 경우는 난방수 생산의 목적이 더 큼으로 주택의 난방용 코일(15)에 공급하기 위한 온수분배기(14)와 난방수 환수용 순환펌프(13) 각 전단에서 병렬로 연결되어 있어서 겨울철에는 난방수 순환펌프(13)의 가동으로 난방을 할 수 있고 여름철에는 흡수식냉방기에 공급하여 냉방을 할 수 있게 된다.

제1도d는 주택 내에 보일러를 두지 않는 중앙집중 난방방식 또는 지역난방방식의 공동주택을 고려한 경우인데 중앙집중 또는 지역난방의 보일러(17)에서 생산된 온수는 건물의 외벽(18)을 통하여 주택 내에 진입하여 겨울철에 난방수로 활용이 되고 있으나 난방수 공급관과 환수관의 일 측에 병렬로 연결하여 이를 여름철에는 흡수식 냉방기용 온수로 활용할 수 있게 된다. 이상과 같이 제1도는 각 열원이 단독으로 설치된 경우를 고려하여 흡수식 냉방기용 온수를 공급할 수 있는 시스템인데 열원 설치의 목적하는 바가 이미 정해진 온수 또는 난방수를 위한 목적을 해치지 아니하고 더불어 흡수식 냉방기를 위한 온수로 사용하는데 아무런 불편함이 없도록 구성하고 있고 작용 상에 아무런 문제점을 발견할 수가 없다.

제1도는 단독의 열원이 설치된 경우를 고려한 배관도인 반면 제2도는 태양열 온수기가 설치된 상태에서 따로 보일러도 설치된 주택의 경우를 고려한 배관도인데 태양열 온수 생산량이 풍부한 여름철에 흡수식 냉방기에 먼저 공짜 에너지인 태양열온수를 사용하고 일기의 불순 등으로 생산량의 감소 또는 사용량의 과다로 저장된 온수의 온도가 저하되면 비로소 보일러를 가동하여 흡수식 냉방기에 온수를 공급할 수 있도록 구성한 것이다. 제2도a는 태양열온수기와 기름보일러를 설치한 경우이고 제2도b는 태양열온수기와 가스보일러를 설치한 경우이며 제2도c는 태양열온수기와 전기보일러를 설치한 경우로써 각각 온수 사용과 흡수식 냉방기용 온수 사용이 병용될 수 있도록 구성한 것이다. 배관 구성의 상세를 살펴보면 급수관(8)의 일 단에 태양열온수 원격개폐용 밸브(19)를 설치하고 급수관(8)의 앞과 같은 일 단에 보일러 온수 원격개폐용 밸브(20)를 설치하며 역시 급수관(8)의 앞과 같은 일단에 흡수식냉방기(3)의 환수관과 연결되고, 태양열 온수 원격개폐용 밸브(19)의 다른 일 측은 태양열 축열조(2)로 향하는 공급관(8)과 연결된다. 보일러 온수 원격개폐용 밸브(20)의 다른 일 측은 기름보일러(9) 또는 가스보일러(26)의 열교환기(10)로 연결되며 전기보일러(11)의 경우에는 축열조하단부의 난방수 환수관에 연결된다. 그리고 온수 사용을 위한 수동 밸브(6)는 온수관의 일 측에 설치되고 다른 일 측은 압력스위치 또는 플로우스위치(21)를 설치하며 스위치(21)의 2차 측은 태양열축열조로부터 오는 온수관(7)에 연결되며 스위치(21)의 같은 2차 측은 기름보일러(9) 또는 가스보일러(26)의 온수관에도 같이 연결되거나 전기보일러(11)의 난방수 공급관에 연결되고 스위치(21)의 같은 2차 측은 흡수식 냉방기의 온수 공급관에 연결되는 배관을 구성하면 외부의 온수만을 사용하는 흡수식 냉방기용 온수공급을 위한 배관이 완성된다. 이어 이것의 작용 효과를 살펴보기 위하여 제2도a를 기준으로 제4도 회로망 구성을 위한 블록다이아그램을 참고하여 제3도 시퀀스도를 보게 되는데 먼저 겨울철에 사용자가 온수를 사용하기 위하여 온수밸브(6)를 개방하면 온수관(7)내의 압력이 저하되거나 유속이 발생하게 되며 이때 압력스위치 또는 플로우스위치(21)는 접점 신호를 발신하게 된다. 따라서 신호를 입수 받은 마이크로프로세스 등으로 구성된 제어유니트는 미리 정해진 시퀀스에 따라 태양열 축열조의 온도를 감지하고 축열조의 온도가 온수로 사용하기에 적정한 것인가를 판단하여 적정하면 태양열온수 원격개폐밸브(19)를 개방하게 되고 부적정하면 보일러온수 원격개폐밸브(20)를 개방하면서 보일러 점화용 신호를 발신하게 된다. 여기서 잠깐, 보일러의 점화용 신호라 함은 제어유니트에서 출력되는 주로 접점 신호로써 보일러 조절기의 가변저항기에 연결하여 가변저항기의 저항 값이 신호의 유무에 따라 저항 값이 변하도록 구성하여 조절기가 판독하는 실내온도와 비교하여 보일러를 점화케 하거나 소화케하는 기능을 말함인데 신호가 있는 경우에는 조절기의 설정 값이 최대가 되고 신호가 없는 경우에는 설정 값이 최저가 될 수 있도록 구성하면 신호의 유무에 따라 보일러가 운전되거나 정지하게 되는 기능을 말함인데 보일러 제작사에 따라 보일러 조절기의 조절방법이 서로 다를 수 있으므로 다를 경우에는 이 신호를 이용하여 활용할 수 있는 방법을 찾아야 한다. 여름철에 흡수식 냉방기가 가동되면 흡수식 냉방기로부터 송출된 '운전' 신호를 입수하여 먼저 태양열 온수의 적정성 여부를 판단하여 적정하면 태양열온수 원격개폐밸브(19)를 개방하고 부적정하면 보일러온수 원격개폐밸브(20)를 개방하면서 보일러 점화용 신호를 발신하게 된다. 제2도b 가스보일러인 경우에는 보일러 점화용 신호를 사용하지 않아도 무방한데 이유는 가스보일러에는 유속을 감지하는 플로우스위치가 내장되어 있어 별도로 신호를 보내지 않아도 가스보일러는 온수관에 유체의 흐름이 발생하면 보일러는 점화 가동되도록 자체의 운용 시스템이 구성되어 있다. 전기보일러는 난방수로 이용함을 주된 목적으로 구성되어 있지만 제2도c처럼 온수와 난방수 양쪽 모두 사용하고 있는 경우를 표현한 것인데 사실상 이 배관은 온수와 난방수가 혼합될 수 있는 무리함이 있으므로 전기보일러의 경우에는 온수만을 위한 것이면 난방수 공급관(28)과 환수관(27)을 배제하여야 할 것이고 난방수 만을 위한 것이라면 온수관(7)과 급수관(8)을 배제하여야 마땅할 것이다.

제3도는 제어용 시퀀스를 설명한 플로우챠트이고 제4도는 회로망 구성을 위한 블록 다이아그램인데 독립적인 본 고안의 일부분이기는 하지만 흡수식 냉방기의 제어 구조 및 회로망 구성의 일부분에 포함하여 활용될 수도 있다. 제3도의 시퀀스와 제4도의 블록다이아그램으로 구성되는 제어용 유니트는 제1도에서 표현되는 단독적인 열 생산시설만 있을 경우에는 굳이 사용할 필요가 없으며 제1도b 기름보일러의 경우에는 흡수식냉방기로부터 인출되는 '운전' 신호를 이용하여 보일러 점화용 신호로 사용하면 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안의 흡수식 냉동기 구동용 외부 온수 공급시스템은 시설의 중복을 피할 수 있는 장점을 살린 자체에 연소 장치를 갖지 않은 1중효용 흡수식냉동기의 구동을 위한 외부의 열원 즉, 태양열 온수기, 가스보일러, 기름보일러, 전기보일러, 중앙집중 및 지역난방 방식의 온수를 겨울철에는 온수 또는 난방수로 활용하면서 시설의 사용이 휴지되는 여름철에 아주 효과 있게 냉방에 사용할 수 있도록 배관을 구성하여 인위적인 온수 사용과 더불어 아무런 불편함이 없이 흡수식 냉방기의 구동용 온수를 공급할 수 있게 되는데 최근 여름철 피크 전력난으로 계속 발전소를 건설하여야 하는 전력회사에 크게 도움이 됨은 물론 사용하지 않고 버리던 공짜의 에너지인 태양열을 최대한 활용할 수 있는 계기가 될 수 있는 매우 유익한 고안입니다.

Claims (5)

1. 흡수식냉동기에 온수를 공급할 목적으로 온수 생산기기의 급수관과 온수관의 각 중간을 흡수식냉동기의 발생기와 연결한 것을 특징으로하는 흡수식냉동기 구동용 외부 온수 공급시스템.
2. 흡수식냉동기에 온수를 공급할 목적으로 태양열온수기와 보일러의 급수관 그리고 흡수식냉동기의 환수관을 서로 연결하고, 태양열온수기와 보일러의 온수관 그리고 흡수식냉동기의 공급관을 서로 연결한 것을 특징으로 하는 흡수식냉동기 구동용 외부 온수 공급시스템.
3. 2항에 있어서, 태양열 온수기의 급수관과 보일러의 급수관에 원격 개폐용 밸브를 설치하고 태양열 축열조의 온도를 감지하여 설정된 온도와 비교하여 결과에 따라 원격 개폐용 밸브를 개폐하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기 구동용 외부온수 공급시스템.
4. 흡수식냉동기로부터 '운전'중 임을 알게 하는 신호를 인출 받아 원격개폐용 밸브를 열고 닫거나 보일러를 점화시키거나 소화시키는 것을 특징으로 하는 흡수식냉동기 구동용 외부 온수 공급시스템
5. 2항에 있어서, 온수관에 압력스위치 또는 플로우스위치를 설치한 것을 특징으로 하는 흡수식냉동기 구동용 외부 온수 공급시스템.