KR20030031393A - 스톱밸브, 전자밸브, 사방밸브 제어식 히트펌프 냉, 난방실험실습 시스템 - Google Patents

스톱밸브, 전자밸브, 사방밸브 제어식 히트펌프 냉, 난방실험실습 시스템 Download PDF

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KR20030031393A KR1020020002662A KR20020002662A KR20030031393A KR 20030031393 A KR20030031393 A KR 20030031393A KR 1020020002662 A KR1020020002662 A KR 1020020002662A KR 20020002662 A KR20020002662 A KR 20020002662A KR 20030031393 A KR20030031393 A KR 20030031393A
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Abstract

본 발명은 관련 교육기관에서 피 교육생이 한 셋트의 히트펌프식 냉, 난방 장치에 부착된 스톱밸브, 전자밸브, 사방밸브의 조작과 작동에 의해 냉매의 흐름방향을 전환하고 운전회로를 적절하게 설계, 구성 운전함으로서 히트펌프식 냉, 난방 시스템으로 운전 제어되는 원리를 간접적으로 실험 실습을 통해서 관찰, 연구 및 응용 가능하게 하여서 히트펌프식 냉방과 난방 그리고 공조냉동 설비분야에 필요한 중견직업인을 양성하는데 도움이 되는 교육용 히트펌프식 냉, 난방 구현원리의 실험 실습 시스템에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 자동제어 판넬에 부착된 온도, 압력, 동력, 자동제어 장치는 기기 상호간을 빠나나짹으로 직접 연결함으로서 구성하고자 하는 회로를 직접 구성하여 자동제어 운전이 가능하다 또한 냉, 난방 장치에는 실무 교육을 위한 장치의 구성, 기밀시험, 진공건조, 냉매충전, 냉매누설 검사, 냉매회수, 팽창밸브 설치 및 조정 건조기 재생 및 교환, 압력스위치 작동시험 및 조정, 과열도와 과 냉각도 측정으로 제작, 수리, 점검, 적산 실무 교육을 해볼 수 있도록 구성되어 있다.
본 발명은 히트펌프 냉, 난방 실험 실습 시스템의 자동제어 운전에 필요한 회로용 판넬, 스톱밸브 및 전자밸브 제어 냉, 난방 실험 실습 시스템, 사방밸브제어 냉, 난방 실험실습 시스템이 한개의 셋트로 구성되었으며 자동제어 운전용 판넬과 냉, 난방 실험 실습 장치가 서로 연결되어 피 교육생이 직접 빠나나짹으로 회로를 구성 운전하고 냉, 난방장치의 구성에 필요한 실무적인 실험 실습을 할 수 있도록 구성되었다.

Description

스톱밸브, 전자밸브, 사방밸브 제어식 히트펌프 냉, 난방 실험 실습 시스템{Stop valve, sold valve, 4way valve controls type heat pump system}
본 발명은 공조냉동 산업체의 히트펌프식 냉, 난방장치 구성에 필요한 기기 배치 및 배관, 기밀시험, 냉매충전, 장치 운전에 필요한 냉매흐름의 제어와 방향 전환, 온도제어, 압력제어, 제상제어를 피 교육자가 실험, 실습을 통해 관찰, 연구 및 응용하게끔 함으로서 교육기관에서 피 교육생을 공조냉동 산업체에 종사할 수있는 중견 직업인으로서 양성하는데 도움이 되는 실험, 실습 시스템에 관한 것이다.
히트펌프식 냉, 난방 시스템은 산업현장에서 냉동기계 장치와 전기 및 센서 자동제어가 조합해서 시스템이 구성되어진다. 그러므로 히트펌프식 냉, 난방 시스템과 공조냉동장치 구성을 위해서는 냉동기계장치의 원리와 기능을 이해하고 설계 구성할 수 있어야하고 전기 및 센서 자동제어의 원리와 제어동작 및 회로 설계 능력이 필수적이다.
공조냉동 산업체 냉동장치와 자동제어 시스템의 대부분이 대형이고 은폐되어 있어서 히트펌프식 냉, 난방 장치와 공조냉동 원리 및 기능 그리고 자동제어 실험 실습이 어렵고 한계가 있다.
그러므로 전기 및 자동제어 설비와 A/S에 대하여 쉽게 이해하고 실험 실습할수 있는 시스템이 필요하다.
본 발명은 복잡하고 케이스에 은폐되어 있는 히트펌프식 냉, 난방 시스템과 공조냉동 시스템의 자동제어 기기와 장치를 표출화, 소형화, 세트화 하여 교육기관에서 피 교육자가 쉽게 접근하여 장치의 구성에 필요한 실험, 실습과 자동제어회로 설계 구성 운전 구현 원리를 실험 실습토록 하는데 목적이 있다.
더 나아가서 본 발명은 전기 및 자동제어와 설비에 대한 구현원리를 이해하기 위해 실험 실습을 통해서 교육시켜 관련 산업체에 설비능력 향상은 물론 운전 방법을 익혀서 냉, 난방기 설치, 설계 및 A/S하는데 알맞은 중견 직업인을 양성하고자 함에 그 목적이 있다.
위와 같은 목적 달성을 위해 본 발명은 온도 압력 동력 제상 자동제어 판넬에 부착된 각종 제어 기기를 활용하여 실험 실습 대상 회로도에 대해 피 교육자가 직접 빠나나짹으로 구성 후 장치를 운전해 보고 장치 각 부의 온도 압력 변화를 색인하여 운전 상태를 점검하고 데이터를 활용하여 히트펌프식 냉, 난방 시스템의 성능테스트를 할 수 있도록 하였다.
상기와 같이 본 발명은 히트펌프식 냉, 난방 운전을 자동제어 판넬과 냉동장치를 상호 관련시켜서 회로를 구성하고 스톱밸브, 전자밸브, 사방밸브를 이용하여 냉, 난방 시스템으로 운전되어지는 원리 및 기능을 습득하고 관찰할 수 있는 교육적인 효과로 인해 이론적인 원리, 기술, 방법을 연구 분석하고 실무를 위한 실습을 통해 관련 산업체에 다양하게 응용할 수 있는 능력을 길러주어 공조냉동 산업 기술발전에 기여하고자 함에 그 목적이 있다.
도1a,1b,1c 는 스톱밸브, 전자밸브, 사방밸브 제어식 히트펌프 냉, 난방 시스템에 대한 실물 샘플 사진 구성도
도2a,2b,2c는 스톱밸브 수동제어 히트펌프 냉, 난방 시스템의 냉매 흐름도와 운전 회로도
도3a,3b,3c 는 전자밸브 자동제어 히트펌프 냉, 난방 시스템의 냉매 흐름도와 운전 회로도
도4a,4b,4c는 사방밸브(4way valve) 자동제어 히트펌프 냉, 난방 시스템의 냉매 흐름도와 운전 회로도
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장치의 주요 구성은, 판상에 상하로 연결 설치되는 한쌍의 열교환기(208a,208b)와, 상기 연결되는 두 열교환기 사이를 설치되는 팽창밸브(207a,207b)와, 상기한 열교환기(208a,208b)의 타단에 파이프에 의하여 연결되는 전자밸브(202c,202d) 및 스톱밸브(203c,203d) 조립체와, 상기한 전자밸브(202c,202d) 및 스톱밸브(203c,203d) 조립체 사이에 연결하여 설치되는 액분리기(209)와, 상기 액분리기(209)와 연결되며 모터를 포함하는 압축기(201)와, 일단은 상기 압축기(201)와 연결되고 다른 일단은열교환기(208a,208b)와 팽창밸브(207a,207b)의 연결 배관 사이에 연결되는 전자밸브(202a,202b) 및 스톱밸브(203a,203b) 조립체와, 상기한 열교환기(208a,208b)와 전자밸브(202c,202d) 및 스톱밸브(203c,203d) 사이에 연결되는 연결파이프 중간에 파이프로 연결설치되는 역류방지밸브(204a,204b)와, 상기 역류방지밸브(204a,204b) 사이에 지관으로 순차 연속적으로 연결되는 건조기(205) 스톱밸브(203e) 및 수액기(206)의 조합으로 이루어 지는 스톱밸브 및 전자밸브제어 냉난방 제어 장치와; 판상에 상하로 연결 설치되는 한쌍의 열교환기(303a,303b)와, 상기 연결되는 두 열교환기 사이를 설치되는 팽창밸브(310a,310b)와, 상기한 열교환기(208a,208b)의 타단에 파이프에 의하여 연결되는 사방밸브(302)와, 상기한 사방밸브(302)에 연결하여 설치되는 압축기(302) 및 액분리기(312)와, 상기한 열교환기(303a,303b)와 팽창밸브(310c,310d) 사이에 연결되는 역류방지밸브(304a,304b)와, 상기한 두 역류방지밸브(204a,204b) 사이에 지관으로 순차 연속적으로 연결되는 스톱밸브(305), 건조기(306), 전자밸브(307) 및 수액기(309)의 조합으로 이루어 지는 사방밸브 자동제어 냉난방 장치와; 그리고 상기한 스톱밸브 및 전자밸브제어 냉난방 제어 장치와 사방밸브 자동제어 냉난방 장치를 제어 하는 제어 판넬을 포함하는 것을 특징으로 하는 하며, 상기한 제어 판넬은, 셀렉트스위치(101), 토글스위치(102), 전원램프(103a), 비상램프(103b), 비정상부저(104), 푸시버튼(105), 마그네틱스위치(106), 열동계전기(107), 과전류차단기(108), 전압기(109), 전류계(110), 터미널베이스(111), 저전압차단스위치(112), 고압차단기(113), 릴레이(114), 타이머(115), 24시간타이머(116), 점등(117), 디지털온도계(118), 온도조절기(119)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 기본적인 구성상의 특징 외 본 발명의 다른 특징과 구성 및 동작에 대하여 이하 첨부된 도면들에 의거 자세히 설명하면 다음과 같다.
도1a,1b,1c는 스톱밸브, 전자밸브, 사방밸브 제어식 히트펌프 냉, 난방 시스템에 대한 구성도이다.
도1a 와 1b 가 한 세트로 조합하여 스톱밸브 및 전자밸브 제어식 히트펌프 냉, 난방 시스템이 구성되고, 도 1a 와 도 1c 가 한 세트로 조합하여 사방밸브(4way valve)제어식 히트펌프 냉, 난방시스템이 구성된다.
그러므로 도1a 는 도1b 와 1c 의 장치를 운전하기 위한 온도, 압력 및 동력 자동제어장치로서 공통 적용되어 히트펌프식 냉, 난방 운전회로를 설계 후 빠나나짹으로 구성하여 운전할 수 있도록 구성되었다.
도2a,2b,2c는 도1a, 1b의 장치가 조합되어 스톱밸브(203) 조작에 의하여 냉, 난방시스템 운전이 될 때 냉매의 흐름도와 운전회로도이다.
도3a,3b,3c은 도1a,1b가 조합되어 전자밸브 제어에 의한 냉, 난방시스템 운전이 될 때 냉매흐름도와 운전회로도이다.
도4a,4b,4c는 도1a,1c가 조합되어 사방밸브(4way valve)제어에 의한 냉, 난방 시스템 운전이 될 때 냉매흐름도와 운전회로도이다.
다음은 도1a,1b,1c에 도시한 바와 같이 구성되는 각종 기기의 기능과 상호작용을 설명한다.
도면부호 101은 셀렉트스위치(S/W)로 히트펌프 냉, 난방실험, 실습 시스템에서 운전회로의 on또는 off의 기능과 자동운전과 수동운전을 임의로 전환하는 스위치 기능을 한다.
도면부호 102는 토글 스위치(T.G/SW)로 이는 4방 밸브식 히트펌프 냉, 난방 실험, 실습 시스템에서 냉방운전과 난방운전으로 전환하는 스위치 기능을 한다,
도면부로 103a 는 전원램프이고 103b는 비상램프이다.
도면부호 104는 비상부져(B′)로 실험, 실습 시스템의 열동계전기 작동등 교육장치의 운전 중 이상 현상이 발생 할 때 부져가 울림과 동시에 비상등이 켜진다.
도면부호 105는 푸시버튼이다
도면부호106은 마그네틱스위치(MC)로 실험, 실습 시스템의 압축기 모터, 열교환기(208a,208b), 휀모타와 같은 주회로 상의 모타 운전과 보조회로의 동작을 위하여 필요하며 마그네틱스위치 전자코일에 전류가 흐르면 여자 되어 가동철심을 흡인하여 a접점인 주접 점과 보조접점을 닫히게 하고 마그네틱스위치 전자코일에 전류가 흐르지 않으면 감자되어 접점이 열려서 운전회로를 제어한다.
도면부호107는 열동계전기(T. h. r)로 실험, 실습 시스템의 압축기 모터, 열교환기(208a,208b)의 휀모타에 규정 이상의 과부하로 인해 이상 전류가 흐르면 접점을 열리게 하여 운전을 정지시키며 원인을 제거 후 리셋 버튼을 누르므로서 재기동 된다.
도면부호 108은 과전류차단기(N. F. B)로 실험, 실습 시스템의 압축기 모터, 열교환기1, 2 휀 모터에 어떤 원인에 의하여 과부하나 배선상의 단락사고 등에 의한 과 전류로부터 배선 및 장치를 보호하는 것으로서 회로를 자동으로 차단함으로서 운전이 정지된다. 차단시 퓨즈와 같이 교체할 필요가 없이 핸들 조작만으로 즉시 간단하게 전원을 투입할 수 있다.
도면부호 109는 전압계(Volt meter)로 실험, 실습 시스템의 압축기 모터, 열교환기1, 2 휀 모터와 제어 기기에 걸리는 전압량을 측정한다.
도면부호 110은 전류계(Am meter)로 실험, 실습 시스템의 압축기 모터, 열교환기1,2 휀 모터와 제어 기기에 걸리는 전류의 량을 측정한다.
도면부호 111은 터미널 베이스(T. B)로 실험, 실습 시스템, 각종 기기의 동작을 위해 전원이 연결될 수 있도록 단자에 연결되어 회로구성에 따라 운전되도록 하는 전원 입력 및 출력의 연결 기능을 한다.
도면부호 112은 저압차단스위치(L. P. S)로 실험, 실습 시스템에서 운전중 저압이 세팅치 이하가 되면 접점이 열려서 운전이 정지되고 정상 저압에 도달하면 재기동 된다. 작동원리는 검출한 압력이 컷인 압력으로 하강했을 때 접점을 off한다. 증발온도 제어, 압력제어 자동운전시에 냉방온도가 설정온도 이하로 될 때 운전이 정지되는 원리는 온도조절 스위치가 열려서 액관상의 전자밸브가 닫힌 상태로 운전이 계속 되면 고압은 상승하고 저압은 하강한다. 저압이 하강하여 결국 저압 차단스위치는 컷인(Cut in) 압력까지 내려가서 저압차단스위치(L. P. S)접점이 열리고 회로의 직렬 상에 설치된 압축기모타, 응축기 휀모타가 정지하게 되어 냉방작용이 중지되며 다시 부하가 증가하여 냉방온도가 상승하게 되면 온도조절스위치의 접점이 닫혀서 전자밸브를 열어 주므로 고, 저압이 밸런스가 진행 중 저압차단스위치 컷아웃(Cut out) 점에 도달하면 저압 차단스위치(L. P. S) 접점이 닫혀 회로 직렬상의 압축기모타, 응축기의 모타가 기동되어 정상운전이 된다.
도면부호 113은 고압차단스위치(H. P. S)로 실험, 실습 시스템에서 운전중 장치 배관상 이상압력이 발생하거나 압축기 토출압력이 급격히 상승할 때 접점이 열려서 운전이 정지되어 보통 안전장치로서 활용된다. 작동원리는 검출한 압력이 규정압력 이상으로 상승했을 컷아웃 압력에 도달하여 접점이 열려서 off하고 압력이 정상으로 됐을 때 컷아웃 압력을 검출하여 재 기동된다. 이때 운전과 정지시의 압력 차를 디퍼렌셜(Differential)이라 한다.
도면부호 114는 릴레이(Ry)로 실험, 실습 시스템에서 전자력에 의해 접점을 개폐하는 기능을 가진 장치로서 자기유지 회로구성시 활용되어 냉동장치의 압축기모타, 열교환기(208a,208b)의 휀모타를 자동으로 운전되게 하고 또한 보조회로상의 제어에 활용된다. 릴레이(Ry) 전자코일에 전류가 흐르면 고정 철심이 전자석으로 되어 가동 철편이 흡입되고 그것에 연결된 가동 접점은 고정 접점과 접촉된다. 또 전자력을 잃게 되면 가동접점은 용수철의 힘으로 복귀되어 원상태로 된다.
도면부호 115는 타이머(Timer)로 실험, 실습 시스템의 동작 기기 및 제어기기에 일정시간 (초)만큼 부하와 동작을 시키기 위한 기능을 한다. 냉동장치에서는 예를 들면 일정시간동안 제상을 하기 위해서 제상용 타이머에 세팅한 시간만큼 증발기 배관에 부착된 전열 히터를 가열시켜 전열제상이 될 수 있도록 하고 핫가스 라인의 전자밸브를 열게 하여 핫가스를 유도하여 핫가스 제상을 일정시간 만큼 될 수 있도록 시간을 제어하는 기능을 한다.
도면부호 116는 24시간타이머(24h Timer)로 실험, 실습 시스템에서 증발기에적상이 되어 열 통과율의 저하로 냉동능력 저하현상을 초래하므로 제상을 실시해야 한다. 냉동교육장치는 전열제상과 핫가스 제상을 타이머 설정시간 만큼 자동으로 제상이 될 수 있도록 하였으며 제상시간을 세팅시 실제 산업체에서 사용되는 24시간용 타이머로서 한 개의 핀을 설정시 15분 동안 제상이 되고 정해둔 운전시간 동안 운전되고 설정한 핀의 시간만큼 주기적으로 제상이 진행된다. 이때 사용되는 타이머로서 하루 24시간 동안 운전 중 자동으로 제상이 설정한 시간만큼 제상이 될 수 있도록 자동으로 운전과 제상시간을 제어한다.
도면부호 117은 점등(L)으로 실험, 실습 시스템의 동작에 따라 동작과 정지등 어떤 동작 상태를 신호로서 점등으로 표시하는 기능을 한다.
도면부호 118은 디지털온도계(Thermometer)로 실험, 실습 시스템이 운전될 때 성능 테스트를 위해서는 정해진 온도측정 부위의 온도를 측정하고 측정 부의 온도측정치로 습,증기 선도를 작도하여 냉동기의 성능 테스트를 실시한다. 디지털온도계는 이때 각부의 온도측정을 위하여 필요하다.
도면부호 119은 온도조절기(T/C1.2)로 냉, 난방 운전시 설정온도가 유지되도록 운전을 제어한다.
도2a,2b,2c는 도1a, 1b의 장치가 조합되어 스톱밸브(203) 조작에 의하여 냉, 난방시스템 운전이 될 때 냉매의 흐름도와 운전회로도이다.
도면부호 201은 압축기(모터 포함)로 실험, 실습 시스템의 열 교환기에서 피냉각 물체로부터 열을 흡수하여 증발한 저온 저압의 기체, 냉매를 흡입 압축하여 압력을 상승시켜 분자간의 거리를 가깝게 하고, 온도를 상승시켜 상온의 기체 냉매를 열 교환기에서 쉽게 액화할 수 있도록 한다. 다시 말하면 저열원(증발기)에서 냉매가 증발하면서 얻은 열을 고온고압으로 하여 고열원(응축기)으로 보내는 역할을 한다.
도면부호 202a,202b,202c,202d는 전자밸브(SV1, SV2, SV3, SV4)로 히트펌프식 냉, 난방 운전시 회로 구성에 따라 개폐되어 냉매의 흐름방향을 전환하여 냉방운전과 난방운전이 될 수 있도록 하는 냉매 흐름방향을 전환하는 기능을 한다.
도면부호 203a,203b,203c,203d,203e 는 스톱밸브(ST. V1, ST. V2, ST. V3, ST. V4, ST. V5)로 히트펌프식 냉, 난방 운전시 수동으로 개, 폐함으로서 냉매 흐름 방향을 전환하여 냉방운전과 난방운전이 될 수 있도록 냉매 흐름 방향을 전환하는 기능을 한다.
도면부호 204a,204b 는 역류방지밸브(C. V1, C. V2)로 히트펌프식 냉, 난방 운전시 냉매의 흐름을 한쪽 방향으로만 흐르게 하여 냉방 운전 시에는 냉방이 되도록 냉매를 흐르게 하고 난방 운전시에는 난방이 될 수 있도록 냉매를 흐르게 하는 기능을 한다.
도면부호 205는 건조기(Filter Drier)로 실험, 실습 시스템의 냉매계통 중에 수분과 이물질이 존재하게 되면 냉동 장치에 여러 가지 악영향을 미치게 되므로 이를 해소하기 위해 팽창밸브와 수액기사이의 액관에 설치하여 계통중의 수분과 이물질을 제거한다.
도면부호 206은 수액기(Receiver)로 실험, 실습 시스템의 열 교환기에서 액화한 냉매 액을 팽창밸브에 보내기 전에 일시 저장하는 용기로서 고압 용기로 취급되며 원통형으로 장치를 수리하거나 장기간 정지시키는 경우 펌프다운 운전으로 장치내의 냉매를 회수하는 역할도 한다.
도면부호 207a,207b은 팽창밸브(EXP.V1, EXP.V2)로 열교환기(208a, 208b) 입구 측에 부착되어서 냉방운전과 난방운전이 될 때 열교환기가 증발기 기능을 할 때 단열 팽창하여 고온, 고압의 액체 냉매를 저온, 저압의 액체 냉매로 만들어서 열 교환기에서 증발할 수 있도록 한다.
도면부호 208a,208b 는 열교환기로 히트펌프 냉, 난방 교육장비에서 냉방 운전 시에는 열교환기(208a)는 증발기 기능을 하여 휀모타에 의해 냉풍이 발생할 때 열교환기2는 응축기가 되며, 난방운전시에는 열교환기(208a)가 응축기 기능을 하여 휀모타에 의해 온풍이 발생하며 이때 열교환기(208b)는 증발기 기능을 한다.
도면부호 209은 액분리기(Accumulator)로 실험, 실습 시스템의 열 교환기와 압축기 사이의 흡입배관에 설치하여 흡입 가스중의 액냉매를 분리시켜 압축기로의 리퀴드백(liquid back)을 방지하므로서 압축기를 보호하는 역할을 한다. 2차적인 기능으로 기동시 열 교환기내의 액이 교환되는 것을 방지한다.
도면부호 301은 압축기(모터 포함)로 실험, 실습 시스템의 증발기에서 피냉각 물체로부터 열을 흡수하여 증발한 저온저압의 기체, 냉매를 흡입 압축하여 압력을 상승시켜 분자간의 거리를 가깝게 하고, 온도를 상승시켜 상온의 기체 냉매를 열 교환기에서 쉽게 액화할 수 있도록 한다. 다시 말하면 저열원(증발기)에서 냉매가 증발하면서 얻은 열을 고온고압으로 하여 고열원(응축기)으로 보내는 역할을 한다.
도면부호 302는 사방밸브(4way valve)로 사방밸브제어식 히트펌프 냉, 난방 교육장치에서 사방밸브에 전원이 투입되어 전류가 흐르면 냉방운전 싸이클이 되고 전원이 단절되어 전류가 흐르지 않으면 난방운전 싸이클이 된다. 사방밸브는 전원 투입여부에 따라 냉방과 난방 싸이클이 될 수 있도록 냉매의 흐름방향을 전환하는 기능을 한다.
도면부호 303a,303b 는 열교환기로 히트펌프 냉, 난방 교육장비에서 냉방 운전 시에는 열교환기(303a)는 증발기 기능을 하여 휀모타에 의해 냉풍이 발생할 때 열교환기2는 응축기가 되며 난방 운전시에는 열교환기(303a)가 응축기 기능을 하여 휀모타에 의해 온풍이 발생하며 이때 열교환기(303b)는 증발기 기능을 한다.
도면부호 304a,304b는 역류방지밸브(C. V1, C. V2)로 히트펌프 냉, 난방 교육장비에서 냉방 운전 시에는 열교환기(303a)가 증발기 기능을 하여 휀모타에 의해 냉풍이 발생할 때 열교환기2는 응축기가 되며 난방 운전시에는 열교환기(303a)이 응축기 기능을 하여 휀모타에 의해 온풍이 발생하며 이때 열교환기(303b)는 증발기 기능을 한다.
도면부호 305는 스톱밸브(ST. V)로 사방밸브제어식 히트펌프 냉, 난방 교육장치에서 부속 기기의 고장시 교환, 수리를 위해서 스톱밸브(305)를 개폐하여 냉매를 펌프다운과 펌프아웃하여 교환, 수리후 정상 운전시에는 열어놓고 운전한다
도면부호 306는 건조기(Filter Drier)로 실험, 실습 시스템의 냉매계통 중에 수분과 이물질이 존재하게 되면 냉동 장치에 여러 가지 악영향을 미치게 되므로 이를 해소하기 위해 팽창밸브와 수액기사이의 액관에 설치하여 계통중의 수분과 이물질을 제거한다.
도면부호 307는 전자밸브(S. V)로 사방밸브 제어식 히트펌프 냉, 난방교육장치에서 냉방운전시 펌프다운운전회로를 설계 구성하여 운전하기 위하여 장치의 주배관상에 전자밸브(307)를 설치하여 온도, 압력 자동제어 운전이 되도록 하는 기능을 한다.
도면부호 308는 액면계(Sight glass)로 실험, 실습 시스템의 액관중 수액기 쪽에 설치 적정 냉매량이 충전 되었는지의 여부와 냉매의 건조 상태를 색변으로 확인한다. 적정 냉매량이 충전되고 응축상태가 양호해지면 거품상태가 없어지고 맑은 액냉매 상태로 지나가게 된다. 거품이 보여도 움직이지 않을 때, 입구 측에만 기포가 있고 출구에는 안보일 때, 기포가 연속적이 아니고 때때로 보일 때는 적정 냉매 량이 충전된 것으로 본다.
도면부호 309은 수액기(Receiver)로 실험, 실습 시스템의 열교환기에서 액화한 냉매 액을 팽창밸브에 보내기 전에 일시 저장하는 용기로서 고압 용기로 취급되며 원통형으로 냉동장치를 수리하거나 장기간 정지시키는 경우 펌프다운 운전으로 장치내의 냉매를 회수하는 역할도 한다.
도면부호 310a,310b는 팽창밸브(EXP.V1, EXP.V2)로 열교환기(303a,303b) 입구 측에 부착되어서 냉방운전과 난방운전이 될 때 열교환기가 증발기 기능을 할 때 단열 팽창하여 고온, 고압의 액체 냉매를 저온, 저압의 액체냉매로 만들어서 증발기에서 증발할 수 있도록 한다.
이상과 같이 각종 기기의 기능과 상호작용을 각각 설명하였다.
다음은 스톱밸브 수동제어 냉, 난방 시스템의 구현원리를 도2a,2b,2c에 의해 설명한다.
스톱밸브 수동제어 냉방시스템의 작동원리는 도2a의 흐름도에 의거 설명하면 다음과 같다
스톱밸브(203a,203c)와 전자밸브(202a,202b,202c,202d)를 닫고 스톱밸브(203b,203d,203e)를 열어놓고 운전하면, 열교환기(208a)가 증발기가 되어 냉방(냉풍)운전이 된다. 작동원리는 열교환기(208a)에서 증발된 저온, 저압의 냉매중 액냉매는 액분리기(209)에서 분리되고 순수한 저온 저압의 기체냉매만 압축기(201)로 흡입되고, 열교환기(208b)에서 응축 액화되기 쉽도록 응축압력까지 냉매를 압축하여 고온, 고압의 기체 냉매를 만든다. 고온, 고압의 기체 냉매는 열교환기(208b)에서 응축 액화되어 역류방지밸브(204b), 건조기(205), 스톱밸브(203e), 수액기(206)를 통과하고 팽창밸브(207a)에서 단열 팽창하여 저온, 저압의 액체 냉매로 되어 열교환기(208a)에서 증발하는데 이때 공랭식 휀모타에 의해 냉방(냉풍)시스템의 싸이클이 진행된다.
난방시스템의 작동원리는 도2b 도의 흐름도에 의거 설명하면 다음과 같다.
스톱밸브(203b,203d)와 전자밸브(202a,202c,202d)를 닫고 스톱밸브(203a,203c,203e)를 열고 운전하면 열교환기(208a)가 응축기가 되어 난방(온풍)시스템이 된다.
작동원리는 열교환기(208b)에서 증발된 저온저압의 기체냉매는 스톱밸브(203c), 액분리기(209)를 통과하여 압축기(201)로 흡입되고 기체냉매의 압력과 온도를 상승시켜 열교환기(208a)에서 응축액화가 쉽도록 응축압력까지 상승시키며 이때 열교환기(208a)에서는 공랭식으로 휀 모타 회전에 따라 온풍(난방)이 발생한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 장치에 의하면, 냉동장치 등의 관련 교육과목의 이론 및 실습 수업에 있어서 시각, 청각, 지각, 감각적인 학습 효과를 기대할 수 있다
또한 본 발명에 의한 장치는 복잡하고 은폐되어 있는 냉동장치와 자동제어를 소형화, 가시화, 세트화하여 이동이 쉽고 언제, 어디서나 장소에 구애됨이 없이 활용할 수 있다
또한, 본 발명의 장치에 의하면 냉동장치와 자동제어장치를 빠나나짹으로 연결하여 회로를 구성하므로 쉽게 이해하고 짧은 시간에 구성할 수 있으며 잘못 구성 시에는 즉시 수정이 가능하다.
또한 본 발명에 의한 장치에 의하면 실습교육시 비닐전선을 사용하지 않고 비소모성인 빠나나짹을 사용하므로 많은 실습 재료비를 절갑할 수 있어서 경제적이다.
또한 본 발명에 의하면 냉동장치 운전 회로 구성과 전기(단상 및 삼상 포함)적인 동력배선 실습을 난이도에 따라 단계적으로 실시할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 냉동기의 운전 중 각부의 온도와 압력을 측정할 수 있으므로 냉동선도를 작도하여 출,입열량을 계산하여 냉동기 운전점검과 냉동기 제작에 필요한 설계, 적산, 점검, 수리 등 실무적인 교육을 할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 냉동기 구성 및 운전을 손수 해 볼수 있도록 하였으며 특히 국제기능올림픽 및 전국기능경기대회 냉동기술분야의 교육장비로 적합하다.

Claims (3)

  1. 판상에 상하로 연결 설치되는 한쌍의 열교환기(208a,208b)와, 상기 연결되는 두 열교환기 사이를 설치되는 팽창밸브(207a,207b)와, 상기한 열교환기(208a,208b)의 타단에 파이프에 의하여 연결되는 전자밸브(202c,202d) 및 스톱밸브(203c,203d) 조립체와, 상기한 전자밸브(202c,202d) 및 스톱밸브(203c,203d) 조립체 사이에 연결하여 설치되는 액분리기(209)와, 상기 액분리기(209)와 연결되며 모터를 포함하는 압축기(201)와, 일단은 상기 압축기(201)와 연결되고 다른 일단은 열교환기(208a,208b)와 팽창밸브(207a,207b)의 연결 배관 사이에 연결되는 전자밸브(202a,202b) 및 스톱밸브(203a,203b) 조립체와, 상기한 열교환기(208a,208b)와 전자밸브(202c,202d) 및 스톱밸브(203c,203d) 사이에 연결되는 연결파이프 중간에 파이프로 연결설치되는 역류방지밸브(204a,204b)와, 상기 역류방지밸브(204a,204b) 사이에 지관으로 순차 연속적으로 연결되는 건조기(205) 스톱밸브(203e) 및 수액기(206)의 조합으로 이루어 지는 스톱밸브 및 전자밸브제어 냉난방 제어 장치와;
    판상에 상하로 연결 설치되는 한쌍의 열교환기(303a,303b)와, 상기 연결되는두 열교환기 사이를 설치되는 팽창밸브(310a,310b)와, 상기한 열교환기(208a,208b)의 타단에 파이프에 의하여 연결되는 사방밸브(302)와, 상기한 사방밸브(302)에 연결하여 설치되는 압축기(302) 및 액분리기(312)와, 상기한 열교환기(303a,303b)와 팽창밸브(310c,310d) 사이에 연결되는 역류방지밸브(304a,304b)와, 상기한 두 역류방지밸브(204a,204b) 사이에 지관으로 순차 연속적으로 연결되는 스톱밸브(305), 건조기(306), 전자밸브(307) 및 수액기(309)의 조합으로 이루어 지는 사방밸브 자동제어 냉난방 장치와; 그리고
    상기한 스톱밸브 및 전자밸브제어 냉난방 제어 장치와 사방밸브 자동제어 냉난방 장치를 제어 하는 제어 판넬을 포함하는 것을 특징으로 하는 스톱밸브, 전자밸브, 사방밸브 제어식 히트펌프 냉,난방 실험실습 시스템
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기한 제어 판넬은, 셀렉트스위치(101), 토글스위치(102), 전원램프(103a), 비상램프(103b), 비정상부저(104), 푸시버튼(105), 마그네틱스위치(106), 열동계전기(107), 과전류차단기(108), 전압기(109), 전류계(110), 터미널베이스(111), 저전압차단스위치(112), 고압차단기(113), 릴레이(114), 타이머(115), 24시간타이머(116), 점등(117), 디지털온도계(118), 온도조절기(119)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스톱밸브, 전자밸브, 사방밸브 제어식 히트펌프 냉,난방 실험실습 시스템
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기한 스톱밸브, 전자밸브, 사방밸브 제어식 히트펌프 냉, 난방장치의 운전을 위해 상기한 제어 판넬에서 빠나나짹을 이용하여 선을 연결, 구성 후 운전할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 스톱밸브, 전자밸브, 사방밸브 제어식 히트펌프 냉,난방 실험실습 시스템
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