KR200351554Y1

KR200351554Y1 - 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방 장치

Info

Publication number: KR200351554Y1
Application number: KR20-2003-0038508U
Authority: KR
Inventors: 김건만
Original assignee: (주)브루에어텍
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2004-05-24

Abstract

본 고안은 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방 장치에 관한 것으로, 이 냉난방장치 시스템을 이용하여 지하수열, 해수, 기타 폐수 열을 이용하여 해수(또는 지하수)를 가열 또는 냉각시켜 주고, 해수가 유통되는 유통관은 PE나 PVC관을, 판형 열교환기의 해수 유입구 및 통과 회로에는 티타늄 소재를 사용하여 부식을 방지토록 함으로써 경제적이고, 양식장의 어패류를 중금속 오염으로부터 보호할 수 있는 안전한 냉난방 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안은 자체 열교환기가 히트 펌프의 내부에 구성되어져 있고, 지하수, 강물, 해수, 유실수 등이 유입되게 되어져 있으며, 그 내부에서 컴프레셔의 작동과 함께 냉매를 통해 난방모드(Heating Mode) 및 냉방 모드(Cooling Mode)를 실행하여 해수를 가온 또는 냉각하는 기능을 수행하게 되는 히트펌프(Heat pump/여기서 언급하는 히트펌프는 Water to Water 방식임)와; 상기 히트펌프의 상단부(Load side)에 각각 Out/In 이 연결되며, 순환수(음용수)등의 유체를 순환시키고, 그 중간부에 에어 배출구가 구비되어져 있으며, 판형 열교환기를 통과하여 다시 히트펌프로 순환되는 순환관과; 해수를 이송시키는 해수 이송관과; 상기 순환관과 해수 이송관이 각각 그 상하단에 연결되어져 그 순환관과 해수 이송관의 내부를 순환하는 매체들간에 열 교환이 이루어지도록 하며, 해수 이송관이 연결되는 내부 관은 티타늄 합금으로 이루어진 판형 열 교환기와; 상기 순환관과 해수 이송관의 경로 중에 각 관의 내부로 유체가 이송될 수 있도록 펌핑하기 위한 순환펌프로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 고안을 적용하면, 이 시스템을 이용하여 지하수, 해수, 기타 폐수열을 이용하여 해수를 가열함으로써 양어장이나 양식장 등에 공급수로서 제공하여 경제적으로 유리한 난방 및 냉방 공급수를 제공할 수 있으며, 해수가 유통되는 관은 PE 나 PVC 관을 주로 하고, 판형 열교환기의 일부분만 티타늄 소재를 사용함으로써 내식성을 높임과 동시에 경제적으로 유리하게 해수의 수온을 유지할 수 있다는 장점이 있다.

Description

히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방 장치{HEATING/COOLING APPARATUS USING OF HEAT PUMF, CLOSED CIRCULATION LOOP AND PLATE HEAT EXCHANGER}

본 고안은 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면 히트펌프를 이용하여 지하수열, 해수, 기타 폐수열을 이용하여 해수를 가열하고, 해수가 유통되는 유통관은 PE 나 PVC 관을 이용하고, 또한 열교환기의 해수 유입구 및 통과회로 측에는 티타늄 소재를 사용하여 부식을 방지토록 함으로써 경제적이고 안전한 냉난방 장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 바다에 서식하는 어류를 인공적으로 양식하고자 하는 경우에는 해당 어류의 원래 서식지 환경을 인공적으로 동일하게 구현 해야지만 해당 어류가 폐사 되지 않고, 정상적으로 성장될 수 있다.

예컨대, 고온을 요구하는 장어나 황복 양식에서는 100% 보일러를 이용한 양식을 하고 있으며, 광어 양식에도 보일러가 이용되고 있는 실정이다.

하지만, 이러한 장어나, 황복, 광어 등의 어류 양식을 위해 보일러를 사용하게 되면 경제적으로 매우 불리하게 된다는 단점이 있다.

더불어, 전복 종묘 양식의 경우에도 마찬가지로 하절기와 동절기에 각각 소망하는 온도를 유지시켜 줘야 되는 바, 하절기에는 해수의 온도가 일정 고온(27℃이상)이상의 경우 20∼30% 의 전복이 폐사하게 되며, 동절기에는 해수의 온도가 저온(8℃이하)이하에서는 성장이 안되게 된다는 문제가 있다.

현재 전복양식을 위해서는 유수식(流水式)을 채택하고 있으므로, 계속 시간당 약 1000 톤의 해수를 가온(또는 냉각) 해주어야 되는데, 이 경우 엄청난 연료비 부담으로 보일러나 냉동기를 지속적으로 사용할 수 없는 실정이다.

따라서 대부분의 어민들은 냉.난방을 포기하고 여름에 양식어류의 일부 폐사와 겨울에 2.5 ㎝ 이상 성장이 안 되는 것을 감수하고 있는 실정이다.

특히, 냉각기와 보일러를 이용하여 각종 어류나 조패류를 양식하는 것은 과다 연료비 때문에도 문제가 되지만, 해수(또는 지하수)에 의해 연결된 연결관 이나 냉각기, 보일러의 내부 부식문제, 중금속 오염문제가 있었다.

또한 위의 염분이 포함된 해수에 의해 발생되는 부식 문제를 해결하기 위해 히트 펌프내 관형 열교환기 전체를 티타늄 소재로 만드는 방법이 있겠으나, 이 경우 생산원가가 많이 상승되므로 경제성이 없다는 문제가 있다.

본 고안은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 히트 펌프는 값이 저렴한 표준사양(열교환기 소재: 구리 또는 구리/니켈 합금)을 채택하고, 판형 열교환기를 이용하여 공급해수가 지나가는 부분만 티타늄 소재를 사용함으로써 경제성을 도모하며, 히트펌프와 열 교환기 사이에 순환관을 설치하여 히트펌프내 열교환관이 부식되거나 냉매가 유출되는 경우 순환관내에서 흡수가 되면서 판형 열교환기 내에 열교환 회로를 공급 해수라인과 완전하게 분리시키면서 안전성을 살리도록 하는 한편, 히트펌프로부터 발생되는 열을 흡수 축척하여 판형 열교환기에 전달 함으로써 열효율을 극대화 할 수 있도록 하는 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방 장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방 장치의 구성을 도시한 모식도,

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방 장치의 회로구성을 도시한 블록구성도,

도 3a,3b는 본 고안의 일 실시예에 따른 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방 장치에 구성된 유통관을 도시한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

4:히트펌프 6:내부 열교환기

12:커플링 14a:상부 순환관

14b:하부 순환관 14c:온도계

16:에어배출구 20:판형 열교환기

22:순환펌프 24:저장탱크

26:유입관 28:해수이송관

28a:온도계

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 고안은 자체 열 교환기가 그 내부에 구성되어져 있고, 지하수나, 해수, 유실수 등이 유입되게 되어져 있으며, 그 내부에서 난방모드(Heating Mode) 및 냉방 모드(Cooling Mode)를 실행하여 해수를 난방 또는 냉방하는 기능을 수행하게 되는 히트펌프와; 상기 히트펌프의 상단부에 각각 연결되며, 지하수 등의 유체를 순환시키고, 그 중간부에 에어 배출구가 구비되어져 있으며, 판형 열 교환기를 통과하여 다시 히트펌프로 순환되는 순환관과; 해수를 이송시키는 해수 이송관과; 상기 순환관과 해수 이송관이 각각 그 상하단에 연결되어져 그 순환관과 해수 이송관의 내부를 순환하는 매체들간에 열 교환이 이루어지도록 하며, 해수 이송관이 연결되는 내부 관은 티타늄 합금으로 이루어진 판형 열교환기와; 상기 순환관과 해수 이송관의 경로중에 각 관의 내부로 유체가 이송될 수 있도록 펌핑하기 위한 순환펌프로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트 파이프 판형 열교환기를 이용한 냉난방 장치가 제공된다.

바람직하게, 상기 히트 펌프는 그 일 측면 하단에 열원(Source Side: 해수, 강물, 지하수)으로부터 열을 빼앗아 열을 필요로 하는 곳(Load Side)의 수온을 상승시킴으로써 난방모드를 실행하는 열원측 입/출구(Source Out/Source In)가 각각 형성되어져 있으며, 그 일 측면 상단에 Load Side 의 수온을 하강시키기 위해 Load Side 의 열을 빼앗아 열원측인 Source Side 측으로 열을 버림도록 하는 부하측 입/출구(Load Out/Load In)가 각각 형성되어져 상기 순환관과 커플링에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 냉난방 장치가 제공된다.

바람직하게, 상기 순환관은 그 경로중에 보충수(음용수)가 저장된 저장탱크로부터 유입관을 매개로 보충수를 공급받기 위해 유입관과 연통되어져 있는 것을 특징으로 하는 히트 냉난방 장치가 제공된다.

바람직하게, 상기 순환관과 해수 이송관은 PE 이나 PVC 관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉난방 장치가 제공된다.

바람직하게, 상기 순환관과 해수 이송관의 적소에는 그 내부를 흐르는 열매채액이나 해수등의 온도를 감지하기 위한 온도계가 각각 부착된 것을 특징으로 하는 냉난방 장치가 제공된다.

이하, 본 고안에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방장치의 구성을 도시한 모식도이다.

이를 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방장치(2)는 히트펌프(4)가 구성되는 바, 그 히트펌프(4)는 자체 열교환기(6)가 그 내부에 구성되어져 있고, 지하수나, 해수, 유실수 등이 유입되게 되어져 있으며, 그 내부에서 난방모드(Heating Mode) 및 냉방 모드(Cooling Mode)를 각각 실행하여 해수(또는 지하수)를 난방 또는 냉방하는 기능을 수행하게 된다.

따라서, 상기 히트 펌프(4)는 그 일 측면 하단에 열원(Source Side: 해수, 강물, 지하수)으로부터 열을 빼앗아 열을 필요로 하는 곳(Load Side)의 수온을 상승시킴으로써 난방모드를 실행하는 열원측 입/출구관(10a, 10b)이 각각 형성되어져 있다.

또한, 상기 히트 펌프(4)는 그 일 측면 상단에 Load Side 의 수온을 하강시키기 위해 Load Side 의 열을 빼앗아 열원측인 Source Side 측으로 열을 버림도록 하는 부하측 입/출구관(8a, 8b)이 각각 형성되어져 있으며, 그 부하측 입/출구관(8a, 8b)에는 각각 커플링(12)을 매개로 하여 순환관(14a, 14b)이 각각 연결되어져 있다.

위 순환관(14a, 14b)은 상부 순환관(14a)과 하부 순환관(14b)으로 각각 구성되어져 있으며, 상부 순환관(14a)과 하부 순환관(14b)의 적소에는 그 내부를 흐르는 열매채액의 온도를 감지하기 위한 온도계(14c)가 각각 구비되어져 있다.

또한, 상기 상부 순환관(14a)은 그 경로의 중간부분에 에어 배출구(16)가 형성되어져 있으며, 이 에어 배출구(16)의 후방에 위치된 상부 순환관(14a)은 판형 열교환기(Heat Pipe Exchanger; 20)의 상단 일측과 연결되어져 있으며, 그 판형 열교환기(20)의 상단 타측면에는 하부 순환관(14b)의 일단이 연결되어져 있다.

또한, 상기 하부 순환관(14b)의 경로중에는 보충수(음용수)가 저장된 저장탱크(24)로부터 보충수를 공급받기 위해 유입관(26)과 연통되어져 있다.

한편, 상기 하부 순환관(14b)의 유입관(26) 연결부 후단에는 순환펌프(22)가 연결되어져 있어 상기 순환관(14a, 14b)를 통해 유체가 순환될 수 있도록 펌핑하게 되어져 있다.

한편, 상기 판형 열교환기(20)의 하단 일측에는 해수를 이송시키는 해수 이송관(28)이 그 판형 열교환기(20)의 내부를 통해 결합되어져 있으며 그 경로의 양측에는 위 판형 열교환기(20)내로의 유입 및 유출이 이루어지는 해수의 온도를 감지하기 위한 온도계(28a)가 각각 구비되어져 있다.

따라서, 지하수나 하천수 등이 상기 순환관(14a, 14b)을 통해 순환되면서 상기 판형 열교환기(20)의 상부를 통과하게 되고, 상기 해수는 해수 이송관(28)을 통하여 그 판형 열교환기(20)의 하부를 통과하면서 그 판형 열교환기(20)의 내부에서 각 관의 열이 전달되면서 상호 열 교환이 일어나게 된다.

또한, 상기 판형 열교환기(20)의 내부에는 해수가 유입되고, 다시 배출되는 소형의 관이 구성되어져 있는 바, 그 관(도시 생략)은 티타늄 재질로 구성되어져 있으므로 내식성이 우수해지고, 별도의 오염물질이 발생되지 않게 된다.

그 티타늄 재질로 이루어진 판형 열교환기(20)의 내부 관을 제외한 여타의 배관들은 모두 PE 이나 PVC 재질로 구성되어 내식성이 우수하고, 별도의 오염물질이 발생되지 않게 된다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방장치의 회로구성을 도시한 블록 구성도이다.

이를 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방장치(2)는 보온/냉각모드 선택키, 전원투입키, 온도감지부, 수위감지부, 제 1, 2 순환밸브, 회수밸브, 보충수 밸브, 제 1, 2 순환펌프, 히팅펌프 및 제어부로 구성되어져 있다.

참조부호 30 은 보온모드 및 냉각모드를 작동자가 선택할 수 있게 키 신호를발생하는 보온/냉각모드 선택키를 나타내며, 참조부호 32는 상기 히트 펌프(4)에 전원이 투입되게 조작하기 위한 전원투입키를 나타낸다.

참조부호 34는 밀물과 썰물시의 해수량 차이에 의해 미리 해수를 저장하는 저장탱크(도시 생략)에 해수 온도를 감지하기 위해 설치된 온도감지부를 나타낸다.

참조부호 36은 상기 저장탱크의 수위를 감지하기 위한 수위감지부를 나타내며, 참조부호 40, 44는 상기 순환관(14a, 14b)과 해수 이송관(28)의 일단에 구성되어 내부 유체를 순환시키기 위해 개폐되는 제 1, 2 순환밸브를 나타내며, 참조부호 48은 상기 해수 이송관(28)의 이송유체 폐수열을 일부 리사이클 하여 이용하기 위해 일부 유체를 회수하기 위해 개폐되는 회수밸브를 나타낸다.

참조부호 52는 상기 저장탱크(24)에 저장된 보충수의 출입을 제어하기 위한 보충수 밸브를 나타내며, 참조부호 22, 58 은 상기 순환관(14a, 14b)과 해수 이송관(28)의 중간 경로에 구성되어 내부 유체를 순환시키기 위한 제 1, 2 순환펌프를 나타낸다.

참조부호 62는 상기 순환관(14a, 14b)이 그 일측면에 연결되며, 지하수나 하천수 등을 순환시키기 위한 히팅펌프를 나타낸다.

참조부호 38은 상기 보온/냉각모드 선택키(30)로부터 키조작 신호를 인가 받아 보온모드, 냉각모드를 실행하며, 온도감지부(34)로부터 온도감지신호를 인가 받아 해당 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 온도 제어를 행하고, 수위 감지부(36)로부터 수위 감지신호를 인가 받아 일정량의 수위가 유지될 수 있도록 밸브 제어를 행하며, 1, 2 순환밸브(40, 44) 및 회수밸브(48), 보충수 밸브(52), 제 1, 2 순환펌프(22, 58), 히팅펌프(62)를 각각 구동하여, 열교환기에서 지하수 및 해수의 열 교환이 원활하게 이루어질 수 있도록 제어하는 제어부를 나타낸다.

도 3a, 3b는 본 고안의 일 실시예에 따른 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방장치에 구성된 유통관을 도시한 도면이다.

이를 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방장치(2)는 히트펌프(4)와 판형 열교환기(20)의 사이에서 열매체를 전달해주는 순환기구로서, 상부 순환관(14a)과 하부 순환관(14b)이 각각 구성되는 바, 그 상부 순환관(14a)은 도 3a 에 도시된 바와 같이 양 단부에는 일정길이로 PVC 파이프(142)가 구성되어져 있으며, 그 중간부에는 PE 로 구성된 플렉서블 호스(144)가 구성되어지며, 그 플렉서블 호스(144)의 중앙 소정부에는 에어 배출구(16)가 구비되어져 있다.

하부 순환관(14b)도 도 3b 에 도시된 바와 같이 양 단부에는 일정길이 PVC 파이프(142')가 구성되어져 있으며, 그 중간부는 PE 로 구성된 플렉서블 호스(144')로 구성되어져 있다.

아울러, 상기 상,하부 순환관(14a)(14b) 및 해수이송관(28)의 적소에는 그 내부를 흐르는 열 매채액 및 해수의 온도를 감지하기 위한 온도계(14c)(28a)가 각각 구비되어 보다 효울적으로 해수온도를 제어할 수 있도록 한 것이다.

한편, 본 고안의 일 실시예에 따른 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방장치는 단지 상기한 일 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.

상기한 바와 같이, 본 고안에 따른 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방장치는 히트 펌프, 순환관 및 판형 열교환기를 이용하여 지하수열, 해수, 기타 폐수열을 이용하여 해수(또는 지하수)를 가열(또는 냉각)함으로써, 양어장이나 양식장 등에 경제적으로 유리한 난방 및 냉방 공급수를 제공할 수 있으며, 해수가 유통되는 관은 PE 나 PVC 관을 주로 하고, 극히 일부분만 티타늄 소재를 사용함으로써 내식성을 높임과 동시에 경제적으로 유리하게 해수의 수온을 유지할 수 있다는 장점이 있다.

Claims

자체 열 교환기가 그 내부에 구성되어져 있고, 지하수나, 해수, 유실수 등이 유입되게 되어져 있으며, 그 내부에서 난방모드(Heating Mode) 및 냉방 모드(Cooling Mode)를 실행하여 해수를 난방 또는 냉방하는 기능을 수행하게 되는 히트펌프와;

상기 히트펌프의 상단부에 각각 연결되며, 음용수 등의 유체를 순환시키고, 그 중간부에 에어 배출구가 구비되어져 있으며, 판형 열교환기를 통과하여 다시 히트펌프로 순환되는 순환관과;

해수를 이송시키는 해수 이송관과;

상기 순환관과 해수 이송관이 각각 그 상하단에 연결되어져 그 순환관과 해수 이송관의 내부를 순환하는 매체들간에 열 교환이 이루어지도록 하며, 해수 이송관이 연결되는 내부 관은 티타늄 합금으로 이루어진 판형 열교환기와;

상기 순환관과 해수 이송관의 경로 중에 각 관의 내부로 유체가 이송될 수 있도록 펌핑하기 위한 순환펌프로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방장치.
제 1 항에 있어서, 상기 히트 펌프는 그 일 측면 하단에 열원(Source Side: 해수, 강물, 지하수)으로부터 열을 빼앗아 열을 필요로 하는 곳(Load Side)의 수온을 상승시킴으로써 난방모드를 실행하는 열원측 입/출구관이 각각 형성되어져 있으며, 그 일 측면 상단에 Load Side의 수온을 하강시키기 위해 Load Side의 열을 빼앗아 열원측인 Source Side 측으로 열을 버리도록 하는 부하측 입/출구관이 각각 형성되어져 상기 순환관과 커플링에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방장치.
제 1 항에 있어서, 상기 순환관은 그 경로중에 순환수(음용수)가 저장된 저장탱크로부터 유입관을 매개로 순환수를 공급받기 위해 유입관과 연통되어져 있는 것을 특징으로 하는 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방장치.
제 1 항에 있어서, 상기 순환관과 해수 이송관은 PE 이나 PVC 관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방장치.
제 1 항에 있어서, 상기 순환관과 해수 이송관의 적소에는 온도계가 각각 장착된 것을 특징으로 하는 히트펌프와 순환관 및 판형 열교환기를 이용한 냉난방장치.