KR20190002427U

KR20190002427U - 에너지 절약형 전기 온수 보일러

Info

Publication number: KR20190002427U
Application number: KR2020190003745U
Authority: KR
Inventors: 남필우
Original assignee: 남필우
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2019-09-30

Abstract

본 고안은 에너지 절약형 전기 온수 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세 하게는 에어컨 사용시 발생 되는 폐열을 이용하여 적은 전력 사용량으로 온수 보일러를 사용하는 것 이다. 일반적인 전기 보일러는 전기 에너지를 직접 저항을 통해 열 에너지로 전환하기 때문에 전기 사용량이 많게 되고, 가스 보일러 등은 많은 연료가 필요 하지만 컴프레셔와 송풍기의 구동에 필요한 최소량의 전기로 구동하게 된다.
즉 일반적인 에어컨의 냉매 사이클을 이루게 하는 것에 있어서, 1차 콘덴서와 온수 탱크를 모두 단열 탱크 내부에 내장하는데, 단열 탱크의 외벽은 단열재로 구성하고, 단열 탱크의 외벽과 겹치지 않는 온수 탱크의 외벽은 모두 열 전도율이 높은 열전도판로 구성하며; 온수 탱크의 외벽과 단열 탱크의 내벽 사이의 공간에 다수의 층별 칸막이를 통한 공기 통로를 구비하고 층별 공기 통로 끝 부분에 윗 층과 개통하고, 단열 탱크 송풍기를 단열 탱크의 하부 일측면에 부착하고, 단열 탱크 송풍기에 의해 외부 공기 흡입구로 유입한 공기가 단열 탱크 내부의 하부에서 각 층의 공기통로로 순환하면서 차츰 한 층씩 상층부로 이동하여 최 상층부를 지나 단열 탱크 공기 배출구로 배출되는 동안 상기 1차 콘덴서의 방열 파이프에서 배출한 고열이 온수 탱크의 아랫 면과 옆면의 발열판을 통해 열교환 되도록 하며, 다시 단열 탱크 송풍기쪽 연결구에서 외부 공기와 합류하고 재유입하여 순환이 가능하도록 구성하여 열 효율을 극대화 한 온수 보일러이다.

Description

에너지 절약형 전기 온수 보일러{Energy saving electric hat water boiler}

본 고안은 에어컨 폐열을 이용한 온수 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에너지 절약을 위해 가스 등의 연료 없이 적은 전기량의 구동으로 에어컨 사용시 발생 되는 폐열을 회수하여 효율적으로 온수 보일러 및 난방용으로 사용할 수 있게 하는 것이다.

일반적으로, 에어컨은 압축행정, 응축행정, 팽창행정을 통한 냉매회로에 의하여 반복하면서 실내에 시원한 바람을 공급 하도록 하고 있고, 온수 보일러는 가스나 경유를 원료로 하여 온수 탱크의 물을 가열하여 제공함으로써 난방용 온수 등으로 사용하고 있다. 가정용 온수 보일러는 주로 가스 등의 연료를 사용하고 있으나 연료 사용량이 많고, 전기 보일러는 전기 사용량이 많은 단점이 있다.

본 고안은 에어컨 가동시 발생되는 폐열을 회수하여 효과적으로 온수 보일러로 이용할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

본 고안은 에어컨을 가동하면서 버려지는 폐열을 회수하여 온수 탱크 내의 물을 데워 온수 보일러 및 난방용으로 사용하도록 함을 기술적 과제로 삼는다.

이를 위하여 본 고안은 냉매회로로 이루어진 에어컨 실외기에 내장된 1차 콘덴서와 온수 탱크를 모두 단열 탱크 내부에 두고 2차 콘덴서는 에어컨에 인접하게 구성함을 그 특징으로 한다.

즉, 본 고안은 컨트롤 박스의 조작에 의해 가동되는 컴프레셔(압축기)와, 상기 컴프레셔에서 고열 고압 상태의 냉매가스를 공급받는 1차 콘덴서(condenser)와, 상기 1차 콘덴서의 방열 파이프를 통하여 냉매가스에 함유된 고열을 외부로 방출시키고 2차 콘덴서에서 에어컨 바람으로 잔열을 방출시키고 생성된 액화 냉매를 제습기와 팽창밸브(모세관)통해 증발기(EVA : 에바)에서 내장된 파이프를 통해 흐르면서 냉매가스가 기화하고 외부의 열을 흡수하며, 기화된 냉매가스를 컴프레셔(압축기)로 공급하는 냉매 사이클을 이루게 하는 것에 있어서, 상기 1차 콘덴서와 온수 탱크를 단열 탱크 내부에 내장하고, 상기 1차 콘덴서의 방열 파이프 배출구에 2차 콘덴서 유입구를 연결하고 2차 콘덴서 배출구에 제습기 및 팽창밸브를 통해 에어컨에 연결하고, 상기 에어컨을 다시 컴프레셔에 연결하여 구성하는 것이다. 또한 단열 탱크 공기 배출구를 단열 탱크 공기 흡입구로 배관을 연결하여 단열 탱크 내부에서 공기의 순환 구조를 갖게 하고 증발기로 유입한 공기는 2차 콘덴서를 냉각하고 외부로 배출한다.

본 고안은 에어컨 실외기에 내장된 콘덴서와 온수 탱크를 모두 단열 탱크 내부에 설치하여 에어컨 가동시 발생되는 폐열을 에너지로 변환시켜 온수 탱크 내부의 물을 데워 온수 보일러 및 난방용으로 사용할 수 있으므로 가스, 경유 등의 연료가 필요 없고, 컴프레셔와 에어컨 송풍기 그리고 1차 콘덴서에 부착된 송풍기의 구동에 필요한 최소의 전력량으로 많은 열 에너지를 생산하고 내부에 남은 잔열을 순환하고 재활용하여 열효율을 극대화하는 효과를 가진다.

도 1은 본 고안에 따른 종합 입체 부분 단면 분해도
도 2는 본 고안의 구성도

본 고안은 컨트롤 박스(10)의 조작에 의해 가동되는 컴프레셔(20)와, 상기 컴프레셔(20)에서 고열 고압 상태의 냉매가스를 공급받는 1차 콘덴서(30)와, 상기 1차 콘덴서(30)의 방열 파이프(33)를 통하여 냉매가스에 함유된 고열을 외부로 방출시켜 생성된 액화 냉매를 2차 콘덴서(40)에서 증발기(70)의 바람으로 2차 냉각 시킨 후에 제습기(50)와 팽창밸브(60)를 통해 증발기(70)에서 내장된 파이프를 통해 흐르면서 냉매가스가 기화하고 외부의 열을 흡수하며, 기화된 냉매가스를 다시 컴프레셔(20)로 공급하는 냉매 사이클을 이루게 하는 것에 있어서, 상기 1차 콘덴서(30)와 온수 탱크(90)를 모두 단열 탱크(80) 내부에 내장하는데, 단열 탱크(80)의 외벽은 단열재로 구성하고, 온수 탱크(90)의 앞면(99)과 윗면(96)은 단열탱크(80)의 외벽으로 대체하여 단열재로 구성 하고, 단열 탱크(80)의 외벽과 겹치지 않는 온수 탱크(90)의 외벽인 옆 면(97)과 아랫 면(98)은 모두 열 전도율이 높은 열전도판로 구성하며; 온수 탱크(90)의 외벽과 단열 탱크(80)의 내벽 사이의 공간에 다수의 층별 칸막이(82)를 통한 공기 통로(81)를 구비하고 층별 공기 통로(81) 끝부분에 윗 층과 개통하고, 단열 탱크 송풍기(B-1)를 단열 탱크(80)의 하부 일측면에 부착하고, 단열 탱크 송풍기(B-1)에 의해 외부 공기 흡입구(C-1)로 유입한 공기가 단열 탱크(80) 내부의 하부에서 각 층의 공기 통로(81)로 순환하면서 차츰 한 층씩 상층부로 이동하여 최 상층부를 지나 단열 탱크 공기 배출구(B-2)로 배출되는 동안 상기 1차 콘덴서(30)의 방열 파이프(33)에서 배출한 고열이 온수 탱크(90)의 아랫 면(98)과 옆면의 발열판(97)을 통해 열교환 되도록 하며, 다시 단열 탱크 송풍기(B-1)쪽 연결구(B-3)에서 외부 공기와 합류하고 재유입하여 순환이 가능하도록 구성하고, 상기 1차 콘덴서(30)의 방열 파이프 배출구(32)에 2차 콘덴서 유입구(41)를 연결하고 2차 콘덴서 배출구(42)에 제습기(50) 및 팽창밸브(60)를 연결하며, 증발기 송풍기(A-1)를 증발기(70)에 인접하여 구비하고, 상기 증발기 송풍기(A-1)에 의해, 외부 공기 흡입구(C-1)로 유입한 공기가 증발기(70)의 찬 바람으로 인접한 2차 콘덴서(40)를 2차 냉각시키고 외부 공기 배출구(A-2)로 배출하도록 구성한 에어컨(A)에 온수 보일러(B)를 설치하여 구성하는 것을 특징으로 하는 에어컨 폐열을 이용한 온수 보일러(B)이다.

상기의 1차 콘덴서(30)의 방열 파이프(33)를 통과하는 고온 고압 가스가 액화과정에 고열을 방출하고 방열 파이프 배출구(32)와 연결된 2차 콘덴서(40)에서 에어컨(A)의 증발기(70)의 찬바람으로 냉매의 잔열을 냉각한 후에 제습기(50)에 의해 제습시키고 팽창밸브(60)에서 냉매를 급속 팽창시켜 저온 저압 액체로 만들어 증발기 유입구(71)로 유입하도록 구성하며, 상기 컴프레셔(20)와 에어컨(A) 내부의 송풍기(A-1)와 단열 탱크(80)의 일측면 에 설치한 송풍기(B-1)와 온수 탱크(90) 내부의 온도측정기(95)는 모두 컨트롤 박스(10)와 전기적으로 접속되게 구성한다. 도면 중 94는 온수 탱크(90)에 부착된 압력 밸브(94)로서 온수 탱크(90)의 내부의 물이 뜨거워 지면, 수증기를 배출하여 온수 탱크(90)의 폭발을 방지하게 된다.

상기에서, 컨트롤 박스(10)는 전원스위치(11), 전원 자동 개폐기(12), 온도 조절 스위치(13), 온도표시부(14)가 설치되며, 에어컨(A)에 표시되는 A-1은 증발기 송풍기이고, A-2는 외부 공기 배출구이다.

또한, 전원 자동 개폐기(12)는 온수 탱크(90) 내부의 온도측정기(95)를 통해 일정 온도 이상이면 전원 자동 차단과 미만일 때는 접속을 반복한다.

그리고, 상기 1차 콘덴서(30)의 고압 가스 유입구(31)와 컴프레셔 배출구(22)가 파이프로 연결 구성되며, 상기 파이프를 통하여 뜨거워진 가스가 통과하고 1차 콘덴서(30)를 구성하는 방열 파이프(33)에 의한 냉매의 액화 과정에서 고온으로 열 교환되어 단열 탱크(80) 내부의 온도가 상승하고 송풍기(B-1)에 의해 유입된 공기가 공기 이동 방향(83)으로 층 칸막이(82)에 의해 구분된 공기 통로(81)를 따라 가장 아랫 층 부터 순환하며 점차 상층부로 이동하여 최 상층의 단열 탱크 공기 배출구(B-2)로 배출되면서, 단열 탱크 송풍기(B-1) 쪽 연결구(B-3)로 공기가 순환하는 과정에, 온수 탱크(90)의 전면에 있는 차가운 물 유입구(91)로 유입된 차가운 온수 탱크(90) 내부의 물은 열 전도율이 높은 온수 탱크(90)의 외벽 재질로 온수 탱크(90) 내부의 온도가 상승하여 고온으로 변환되어 온수 탱크(90) 내부의 물이 뜨거워져 온수로 사용할 수 있게 되고, 이로 인해 온수 배출구(92)로서는 온수를 사용할 수 있으며, 난방용 온수 출구(93) 측에는 난방 파이프로 연결하여 난방용으로 사용 가능하게 하는 것이다.

이와 같이, 단열 탱크(80) 내부의 온도를 단열 탱크(80)의 내부에 설치한 1차 콘덴서(30)를 구성하는 방열 파이프(33)에 의하여 고온으로 변화시키게 되면 1차 콘덴서(30)를 구성하는 방열 파이프(33) 내부의 냉매가스는 액화되고, 액화된 냉매가스는 방열 파이프 배출구(32)와 2차 콘덴서 유입구(41)를 통해 2차 콘덴서(40)에서 증발기(70)의 찬바람으로 2차 냉각되고 증발기 배출구(42)를 통해 제습기(50)로 유입되어 제습되고, 이어서 팽창밸브(60)로 유입되어, 상기 팽창밸브(60)에서 냉매를 급속 팽창시켜서 저온 저압 액체로 증발기(70)의 증발기 유입구(71)로 보내고, 상기 증발기(70)에서 냉매의 기화과정이 진행되며 이로 인해 그 주변의 공기중의 열을 빼앗게 되고, 에어컨(A)의 내부에 있는 송풍기(A-1)에 의해 찬 바람을 2차 콘덴서(40)를 냉각시키고 외부 공기 배출구(A-2)로 보내며, 이 과정에서 기화된 냉매가 증발기(70)의 파이프에서 증발기 배출구(72)를 통해 컴프레셔(20)의 저압 가스 유입구(21)로 유입되게 하는 사이클을 반복적으로 수행하게 되며 이로인해 에어컨(A) 및 온수 보일러(B)가 동시에 구동되게 되는 것이다.

따라서, 에어컨을 구성하는 1차 콘덴서(30)를 단열 탱크(80) 내부에 설치하여 가동 시 발생되는 폐열을 에너지로 변환 시켜 온수 탱크(90) 내부의 물을 데워 온수 보일러 및 난방용으로 사용할 수 있으므로 가스, 경유 등의 연료가 필요 없고, 컴프레셔(20)와 송풍기(A-1)그리고 송풍기(B-1)의 구동에 필요한 최소의 전기로 많은 열 에너지를 생산할 수 있게 된다.

10 : 컨트롤 박스 20 : 컴프레셔
30 : 1차 콘덴서 40 : 2차 콘덴서
50 : 제습기 60 : 팽창 밸브
70 : 증발기 80 : 단열 탱크
90 : 온수 탱크

Claims

컨트롤 박스(10)의 조작에 의해 가동되는 컴프레셔(20)와, 상기 컴프레셔(20)에서 고열 고압 상태의 냉매가스를 공급받는 1차 콘덴서(30)와, 상기 1차 콘덴서(30)의 방열 파이프(33)를 통하여 냉매가스에 함유된 고열을 외부로 방출시켜 생성된 액화 냉매를 2차 콘덴서(40)에서 증발기(70)의 바람으로 2차 냉각 시킨 후에 제습기(50)와 팽창밸브(60)를 통해 증발기(70)에서 내장된 파이프를 통해 흐르면서 냉매가스가 기화하고 외부의 열을 흡수하며, 기화된 냉매가스를 다시 컴프레셔(20)로 공급하는 냉매 사이클을 이루게 하는 것에 있어서, 상기 1차 콘덴서(30)와 온수 탱크(90)를 모두 단열 탱크(80) 내부에 내장하는데, 단열 탱크(80)의 외벽은 단열재로 구성하고, 단열 탱크(80)의 외벽과 겹치지 않는 온수 탱크(90)의 외벽은 모두 열 전도율이 높은 열전도판로 구성하며; 온수 탱크(90)의 외벽과 단열 탱크(80)의 내벽 사이의 공간에 다수의 층별 칸막이(82)를 통한 공기 통로(81)를 구비하고 층별 공기 통로(81) 끝부분에 윗 층과 개통하고, 단열 탱크 송풍기(B-1)를 단열 탱크(80)의 하부 일측면에 부착하고, 단열 탱크 송풍기(B-1)에 의해 외부 공기 흡입구(C-1)로 유입한 공기가 단열 탱크(80) 내부의 하부에서 각 층의 공기 통로(81)로 순환하면서 차츰 한 층씩 상층부로 이동하여 최 상층부를 지나 단열 탱크 공기 배출구(B-2)로 배출되는 동안 상기 1차 콘덴서(30)의 방열 파이프(33)에서 배출한 고열이 온수 탱크(90)의 아랫 면(98)과 옆면의 발열판(97)을 통해 열교환 되도록 하며, 다시 단열 탱크 송풍기(B-1)쪽 연결구(B-3)에서 외부 공기와 합류하고 재유입하여 순환이 가능하도록 구성하고, 상기 1차 콘덴서(30)의 방열 파이프 배출구(32)에 2차 콘덴서 유입구(41)를 연결하고 2차 콘덴서 배출구(42)에 제습기(50) 및 팽창밸브(60)를 연결하며, 증발기 송풍기(A-1)를 증발기(70)에 인접하여 구비하고, 상기 증발기 송풍기(A-1)에 의해, 외부 공기 흡입구(C-1)로 유입한 공기가 증발기(70)의 찬 바람으로 인접한 2차 콘덴서(40)를 2차 냉각시키고 외부 공기 배출구(A-2)로 배출하도록 구성한 에어컨(A)에 온수 보일러(B)를 설치하여 구성하는 것을 특징으로 하는 에어컨 폐열을 이용한 온수 보일러(B)
상기 1항에 있어서, 단열 탱크(80)의 외벽은 단열재로 구성하고, 단열 탱크(80)의 외벽과 겹치지 않는 온수 탱크(90)의 외벽은 모두 열 전도율이 높은 열전도판로 구성하며; 온수 탱크(90)의 외벽과 단열 탱크(80)의 내벽 사이의 공간에 다수의 층별 칸막이(82)를 통한 공기 통로(81)를 구비하고 층별 공기 통로(81) 끝부분에 윗 층과 개통하고, 단열 탱크 송풍기(B-1)를 단열 탱크(80)의 하부 일측면에 부착하고, 단열 탱크 송풍기(B-1)에 의해 외부 공기 흡입구(C-1)로 유입한 공기가 단열 탱크(80) 내부의 하부에서 각 층의 공기통로(81)로 순환하면서 차츰 한 층씩 상층부로 이동하여 최 상층부를 지나 단열 탱크 공기 배출구(B-2)로 배출되는 동안 상기 1차 콘덴서(30)의 방열 파이프(33)에서 배출한 고열이 온수 탱크(90)의 아랫 면(98)과 옆면의 발열판(97)을 통해 열교환 되도록 하며, 다시 단열 탱크 송풍기(B-1)쪽 연결구(B-3)에서 외부 공기와 합류하고 재유입하여 순환이 가능하도록 구성한 단열 탱크(80)