KR200275700Y1 - 냉·온유체 공급장치용 냉동기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉동기를 이용한 냉·온유체공급장치에 관한 것이다.

냉매를 고온 고압의 기체 냉매로 압축시키는 압축기와; 상기 압축기로부터 토출되는 고온고압의 기체 냉매를 외기에 의해 중온 고압의 액냉매로 액화시키는 제1응축기와; 상기 응축기로부터 토출되는 액화된 액냉매를 저온저압으로 감압시켜 액상으로 만드는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브를 통해 저온저압의 상태로 감압된 액냉매를 공급되는 유체로부터 열을 빼앗아 증발시켜 기체상태로 상 변화시킴과 아울러 냉각유체를 공급하는 증발기와; 상기 압축기의의 토출로 상에 설치되어 상기 압축기로부터 토출되는 고온고압의 기체 가스를 공급되는 유체에 의해 응축시킴과 아울러 온유체를 공급하는 제2응축기와; 상기 제2응축기로 유체를 공급하는 제1공급펌프 및; 상기 증발기로 유체를 공급하는 제2공급펌프를 포함하며,

상기 제 2응축기는 3개의 열교환기로 구성되어 저온, 중온, 고온의 유체를 공급할 수 있도록 구성된다.

상술한 바와 같이 압축기로부터 토출되는 고온고압의 냉매를 수냉에 의해 응축시키도록 제2응축수단을 구성함에 따라 불필요하게 버려졌던 압축기로부터 토출되는 냉매가 포함하고 있는 고 에너지를 보다 효과적으로 활용함과 아울러 온도대역이 각각 다른 온유체를 공급받을 수 있는 이점을 갖는다.

Description

냉·온유체 공급장치용 냉동기{REFRIGERATOR FOR COOLING ·HOT - FLUID SUPPLY APPARATUS}

본 고안은 냉동기를 이용한 냉·온유체 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 냉동기를 구성하는 압축기로부터 토출되는 고온의 냉매를 활용하여 온도대역이 다양한 온유체를 공급함과 아울러 응축작용을 실시할 수 있도록 한 냉동기를 이용한 냉·온유체공급장치에 관한 것이다.

냉동기는 냉매에 의하여 저온을 얻어 목적물을 냉각 또는 냉동시키는 기계로서, 냉동기의 주요부는 냉매를 고온 고압의 기체냉매로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출되는 고온고압의 가스를 상온 고압의 액냉매로 액화시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 토출되는 상온 고압의 액냉매를 저온저압으로 감압시켜 액상으로 만드는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통해 저온저압의 상태로 감압된 액냉매를 주위로부터 열을 빼앗아 증발시켜 기체상태로 만드는 증발기의 4부분으로 이루어져 있다.

종래에는 상술한 압축기에서 토출되는 고온 고압의 기체 냉매를 응축시키기 위하여 외부 공기를 흡입하여 열교환시키거나 냉각물질인 냉각수에 의해 열교환시키는 방식에 의해 단순히 응축동작을 실시하여 고온의 에너지를 방출하여 버림으로써 막대한 에너지 손실을 갖게 된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 압축기로부터 토출되는 고온고압의 냉매가스를 활용할 수 있도록 다수개의 열교환기를 추가로 구성하고, 그 열교환기를 통하여 저온유체, 중온유체, 고온유체를 만들어서 사용할 수 있도록 하는 냉동기를 이용한 냉·온유체 공급장치를 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 냉매를 고온 고압의 기체 냉매로 압축시키는 압축기와; 상기 압축기로부터 토출되는 고온고압의 기체 냉매를 외부 공기에 의해 중온 고압의 액냉매로 액화시키는 제1응축기와; 상기 제1응축기로부터토출되는 액화된 액냉매를 저온저압으로 감압시켜 액상으로 만드는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브를 통해 저온저압의 상태로 감압된 액냉매를 공급되는 유체로 부터 열을 빼앗아 증발시켜 기체상태로 상 변화시킴과 아울러 냉각유체를 공급하는 증발기와; 상기 압축기의 토출로 상에 설치되어 상기 압축기로부터 토출되는 고온고압의 기체 가스를 공급되는 유체에 의해 응축시킴과 아울러 온유체를 공급하는 제2응축기와; 상기 제2응축기로 유체를 공급하는 제1공급펌프 및; 상기 증발기로 유체를 공급하는 제2공급펌프를 포함한다.

상기 제 2응축기는 3개의 열교환기로 구성되어 저온, 중온, 고온의 유체를 공급할 수 있도록 구성된다.

도 1은 본 고안의 일 실시 예에 의한 냉동기를 이용한 냉·온유체공급장치의 구성을 개략적으로 도시한 전체 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압축기 3 : 제1응축기

4 : 송풍팬 5 : 팽창밸브

7 : 증발기 9 : 유분리기

11 : 액냉매열교환기 13 : 드라이어

21,23 ; 제1,2공급펌프 25a,25b,25c : 제1,2,3솔레노이드밸브

30 : 제2응축기 31,33,35 : 제1,2,3열교환기

이하, 첨부된 도면 도 1을 참조로 하여 본 고안의 일 실시 예에 의한 냉동기를 이용한 냉·온유체 공급장치의 구성 및 작용에 대해서 자세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 일 실시 예에 의한 냉동기를 이용한 냉·온유체 공급장치의 구성을 도시한 전체 구성도로서, 도면에 도시된 바와 같이 공급된 냉매를 기체 냉매로 압축시키는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)로부터 토출되는 고온고압의 기체 냉매를 송풍팬(4)에 의해 블로잉된 외부 공기에 의해 중온 고압의 액냉매로 액화시키는 제1응축기(3)와, 상기 응축기로부터 토출되는 액화된 액냉매를 저온저압으로 감압시켜 액상으로 만드는 팽창밸브(5)와, 상기 팽창밸브(5)를 통해 저온저압의 상태로 감압된 액냉매를 공급되는 유체로 부터 열을 빼앗아 증발시켜 기체상태로 상 변화시키는 증발기(7)로 구성되어 기본 냉동사이클을 구성한다.

다음, 상기 압축기(1)의 토출로 상에는 상기 압축기(1)로부터 토출되는 고온고압의 기체 가스를 공급되는 유체에 의해 응축시킴과 아울러 온유체를 공급하는 제2응축기(30)가 설치되고, 상기 제2응축기(30)측에는 상기 제2응축기(30)로 응축작용을 실시하는 유체를 공급하도록 제1공급펌프(21)가 설치되고, 상기 증발기(7)측에는 상기 증발기(7)로 증발작용을 행할 유체를 공급하는 제2공급펌프(23)가 설치된다.

상기 제 2응축기(30)는 제1,2,3열교환기(31,33,35)로 구성되어 저온, 중온, 고온의 유체를 공급할 수 있도록 구성된다.

상기 압축기(1)의 토출로 상에는 상기 압축기(1)로부터 토출되는 냉매에 포함된 오일을 분리하는 유분리기(9)가 설치되고, 상기 압축기(1)의 냉매 유입로 상에는 상기 압축기(1)로 유입되는 냉매의 온도 및 압력을 소정치로 유지시켜 압축기(1)로 과냉각된 냉매가 유입되어 압력차 발생으로 인해 상기 압축기(1)에 가해지는 충격을 감소시키는 액냉매열교환기(11)가 설치된다.

또한, 제 2응축기(30)의 토출로상에는 상기 제2응축기(30)로부터 토출되는 냉매에 포함된 불순물 및 수분을 제거시키는 드라이어(13)가 설치되고, 상기 드라이어(13)의 입·출력단에는 각각 밸브(15a,15b)가 설치되어 상기 드라이어(13)를 교체할 경우 그 유로를 차단하도록 구성된다.

한편, 상기 드라이어(13)의 출력단 측에는 냉매의 흐름량을 조절할 수 있도록 냉매량조절기(17)가 설치되고, 상기 증발기(7)에는 상기 증발기(7)의 온도를 감지하여 이상 온도를 감지하게 될 경우 전체 시스템을 정지시키도록 하는 온도감지센서(19)가 설치된다.

도면에서 실선라인은 상술한 각 냉동부품을 연결하여 냉매를 순환시키는 냉매순환라인을 나타내며, 일점쇄선 표시라인은 온유체 및 냉각유체로 전환될 유체가 순환하는 유체순환라인을 나타내고, 미설명부호(25a,25b,25c)는 각 냉매순환라인을 전기적으로 개폐시키는 제1,2,3솔레노이드밸브를 나타낸다.

다음은 상술한 구성에 의해 냉각유체만을 공급하게 될 경우를 설명한다.

냉각유체만 공급하게 될 경우에는 먼저, 제1솔레노이드밸브(25a)는 폐쇄되고, 제2솔레노이드밸브(25b) 및 제 3솔레노이드밸브(25c)는 오픈된 상태가 된다.

그와 같은 상태에서 먼저, 압축기(1)로부터 고온고압으로 압축된 기체 냉매가 유분리기(9)를 통해 오일이 분리된 후 제1응축기(3)로 통하게 된다.

상기 제1응축기(3)로 유입된 냉매는 송풍팬(4)에 의해 흡입되는 외부공기에 의해 중온 고압의 액냉매로 응축되고, 그 응축된 액냉매는 액냉매열교환기(11) 및 제3열교환기(35)를 거쳐 드라이어(13)로 유입된다.

상기 드라이어(13)에서는 통과하는 냉매에 포함된 불순물 및 수분 등을 제거하게 된다.

상기 드라이어(13)를 통해 불순물 및 수분을 제거한 후 팽창밸브(5)로 유입되어 저온 저압 상태의 액냉매로 감압된다.

그 감압된 냉매는 증발기(7)로 유입되고, 상기 증발기(7)는 제2공급펌프(23)의 동작에 의해 펌핑되는 유체의 열을 빼앗아 증발작용을 실시하여 기체상태의 냉매로 상변환 된다.

상술한 바와 같은 증발작용에 의해 유체의 온도가 떨어져 냉각유체를 공급하게 되는 것이다.

이때, 상기 증발기(7)에서는 온도감지센서(19)에 의해 온도가 감지되어 소정 온도치 이하의 값이 감지되면 전체시스템의 동작을 정지시키게 된다.

상술한 바와 같이 온도감지를 함은 팽창밸브(5)를 통하여 급격히 온도와 압력이 떨어진 냉매가 상기 증발기(7)로 유입되어 공급되는 유체를 동결시키는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 상기 증발기(7)를 통해 기화된 냉매는 액냉매열교환기(11)를 통해 소정의 온도로 가열되어 압축기(1)로 유입됨으로써 과 냉각된 냉매가 압축기(1)로 유입되어 그 급격한 압력 차에 의해 압축기(1)에 부하가 걸리게 되는 것을 막을 수 있게 된다.

상기와 같이 액냉매열교환기(11)를 통과한 냉매는 압축기(1)로 들어가 상술한 바와 같은 냉매 순환 사이클을 반복적으로 행하게 된다.

상술한 냉각수 공급을 위해 냉매순환사이클은 점선화살표 방향을 따라 진행하게 된다.

다음, 냉각유체 및 온유체를 동시에 공급하는 상태에 대해서 설명하면 다음과 같다.

냉각유체 및 온유체를 동시에 공급할 경우에는 제3솔레노이드밸브(25c)는 폐쇄된 상태가 되고, 제1솔레노이드밸브(25a) 및 제 2솔레노이드밸브(25b)는 오픈된 상태가 된다.

그와 같은 상태에서 먼저, 압축기(1)로부터 고온고압의 기체 냉매가 토출되면 그 토출된 기체냉매는 유분리기(9)를 통과하면서 오일이 분리된다.

그후, 제1,2,3열교환기(31,35,33)를 순차적으로 통과하면서 상기 유분리기(9)를 통과한 고온 고압의 기체 냉매가 응축된다.

그 응축작용은 제1공급펌프(21)로부터 펌핑되는 유체에 의해 실시하게 된다.

좀더 자세히 설명하면, 상기 제1공급펌프(21)로부터 공급되는 냉매가 진행되는 방향과 반대 방향으로 제3열교환기(35)→제2열교환기(33)→제1열교환기(31)순으로 흐르게 된다.

그와 같이 각 제1,2,3열교환기(31,33,35)를 통해 흐르는 차가운 유체에 의해 냉매는 응축되게 되는 것이다.

그런데, 제1열교환기(31)>제2열교환기(33)>제3열교환기(35)를 통과하는 순서로 냉매의 온도가 높게 나타남에 따라 그 제1,2,3열교환기(31,33,35)를 통과하는 유체의 온도는 각각 다르게 된다.

따라서, 제1열교환기(31)에 의해 고온의 유체를 공급받고, 제2열교환기(33)를 통해 중온의 유체를 공급받고, 제3열교환기(35)를 통해 저온의 유체를 공급받을 수 있게 된다.

다음, 상기 각 제2응축기(30)인 제1,2,3열교환기(31,33,35)를 각각 통과하여 액체상태로 상 변화된 액냉매는 드라이어(13)를 통과하면서 그 액냉매에 포함된 불순물 및 수분이 제거된 후 팽창밸브(5)로 통한다.

상기 팽창밸브(5)로 유입된 냉매는 저온저압의 상태로 감압되어 증발기(7)로유입되고, 상기 증발기(7)는 주위로부터 열을 빼앗아 기체 상태의 냉매로 상 변환된다.

그 증발작용은 상술한 바와 같이 제2공급펌프(23)의 동작에 의해 펌핑되는 유체의 열을 빼앗아 증발작용을 실시하게 되며, 그에 따라 증발기(7)로부터 냉각유체를 공급받게 되는 것이다.

상기 증발기(7)를 통해 증발된 기체 상태의 냉매는 다시 액냉매열교환기(11)를 통해 적정의 온도로 가열된 후 압축기(1)로 유입되고, 상술한 바와 같은 냉매순환사이클이 반복적으로 이루어져 냉·온유체 공급이 이루어지게 되는 것이다.

상술한 냉·온유체공급을 위한 냉매순환사이클은 실선화살표 방향을 따라 이루어진다.

상술한 바와 같은 구성에 의해 공급되는 냉·온유체는 목욕탕, 수영장, 양어장 또는 보일러 등의 용도로 활용될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안은 압축기로부터 토출되는 고온고압의 냉매를 수냉에 의해 응축시키도록 제2응축기를 구성함에 따라 불필요하게 버려졌던 압축기로부터 토출되는 냉매가 포함하고 있는 고 에너지를 보다 효과적으로 활용함과 아울러 온도대역이 각각 다른 온유체를 공급받을 수 있는 이점을 갖는다.

이와 같이, 본 고안의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 고안의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 고안의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (2)

1. 냉매를 고온 고압의 기체 냉매로 압축시키는 압축기;

   상기 압축기로부터 토출되는 고온고압의 기체 냉매를 외기에 의해 중온 고압의 액냉매로 액화시키는 제1응축기;

   상기 응축기로부터 토출되는 액화된 액냉매를 저온저압으로 감압시켜 액상으로 만드는 팽창밸브;

   상기 팽창밸브를 통해 저온저압의 상태로 감압된 액냉매를 공급되는 유체로 부터 열을 빼앗아 증발시켜 기체상태로 상 변화시킴과 아울러 냉각유체를 공급하는 증발기;

   상기 압축기의의 토출로 상에 설치되어 상기 압축기로부터 토출되는 고온고압의 기체 가스를 공급되는 유체에 의해 응축시킴과 아울러 온유체를 공급하는 제2응축기;

   상기 제2응축기로 유체를 공급하는 제1공급펌프 및;

   상기 증발기로 유체를 공급하는 제2공급펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동기를 이용한 냉·온유체공급장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2응축기는 3개의 열교환기로 구성되어 저온, 중온, 고온의 유체를 공급할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 냉동기를 이용한 냉·온유체공급장치.