KR950000384B1 - 스터링쿨러를 이용한 냉,온수기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스터링쿨러를 이용한 냉, 온수기

제 1 도는 종래의 증기압축식 냉, 온수기의 구성을 나타내는 개략도.

제 2 도는 본 발명의 스터링쿨러를 이용한 냉, 온수기의 개략도.

제 3 도는 본 발명의 냉, 온수기에 이용된 스터링쿨러의 개략도.

제 4 도는 본 발명의 냉, 온수기 제어부의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 히터 15 : 스터링쿨러

16 : 흡열부 17 : 방열부

25 : 가변저항 및 온도센서 29 : 증기배출파이프

본 발명은, 냉, 온수기에 관한 것으로, 특히 스터링쿨러를 이용한 냉, 온수기에 관한 것이다.

제 1 도에 도시한 바와 같이, 종래의 냉, 온수기에 있어서는, 냉수를 얻기 위해서는 증기압축식 냉동사이클을 사용하는데, 이 냉동사이클을 구성하기 위한 냉, 온수기는 압축기(1), 응축기(2), 냉매를 팽창시키기 위한 팽창밸브 또는 모세관(26), 팽창된 냉매를 증발시켜 냉동효과를 얻는 증발기(3)가 필요하다. 그리고 온수를 얻기 위해서는 히터(4)가 온수통(5)에 장착된다. 그리고 소비전력을 줄이기 위해서는 응축기(2)에서 방열하는 열량을 쓰기 위해 필요한 예온수저장기(6), 사용자가 냉, 온수를 직접 쓰기 위해서 필요한 온, 냉수통(5, 8)과 온, 냉수보급밸브(9, 10), 외부에서 물(예를 들면, 수도)을 보급하기 위한 냉, 온수기 파이프 및 밸브(11, 12)고 구성된다.

종래의 증기압축식 냉동사이클로 구성된 냉장고의 작동은 다음과 같다. 즉 , 증발기(3)에서 나온 저온, 저압의 증기냉매는 압축기(1)에서 고온, 고압의 증기상태로 되어 응축기(2)로 가게 되며, 응축기(2)에서 고온, 고압의 액체상태로 되어 팽창밸브 또는 모세관(26)을 통과한다. 이때 고온, 고압의 액체냉매는 단열상태에서 팽창되어 저온, 저압의 액체, 증기 혼합상태로 되며, 증발기(3)를 통과하면서 증발잠열에 의해 냉수통(8)의 물의 온도를 낮추게 된다. 물론 응축기(2)에서는 고온, 고압의 기체가 고온, 고압의 액체로 상이변화하면서 열을 방출하여 예온수저장기(6)의 물의 온도를 높이게 된다. 그러나 이 온도의 물은 사용자가 원하는 온도 정도를 만족하지 못하기 때문에 필요에 따라 히터(4)로 온수통(5)의 물을 가열한다. 그리고(11, 12)의 냉, 온수기 파이프의 밸브는 냉, 온수통(5) (8)에 필요한 만큼의 물을 공급하도록 조정해 준다.

종래의 증기압축식 냉동사이클에서는 냉매로서 CFC(염화불화탄소)물질인 프레온가스(R12 등)를 사용하고 있으나, CFC물질은 근본적으로 대기중에서 오존층을 파괴하고 지구에 온실효과를 초래하기 때문에 그의 사용규제가 점차적으로 강화되고 있다. 따라서 새로운 냉매의 개발 또는 새로운 방식의 냉, 온수기가 필요하게 되었다. 그리고 기존의 증기압축식 냉동사이클은 냉동능력이 외부조건(온도)에 따라 능동적으로 대처하지 못하기 때문에 일시적으로 외부조건 변화에 따른 상황에 사용자가 필요한 냉, 온수 발생능력을 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 대기중의 CFC계 냉매를 사용하지 않음으로써 대기중의 오존층을 파괴하는 일이 없도록 하면서도 냉, 온수를 얻을 수 있도록 한 스터링쿨러를 이용한 냉, 온수기를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 외부조건(온도)의 변화에 능동적으로 대처함으로써 항상 냉, 온수 발생능력을 발휘할 수 있도록 하려는 것이다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 스터링사이클을 이용하여 냉각효과를 발생시키는 스터링쿨러의 흡열부에 접촉하여 발생되는 냉수를 저장하는 냉수통과, 스터링쿨러의 방열부에 접촉하여 발생된 예온수를 저장하는 예온수저장통 및, 스터링쿨러의 선형모터에 전달되는 전류를 조절하기 위한 가변저항을 구비하여서 됨을 특징으로 하는 스터링쿨러를 이용한 냉, 온수기가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 스터링쿨러를 이용한 냉, 온수기를 첨부한 도면을 참고로 하여 설명한다.

본 발명의 구성을 제 2 도의 냉, 온수 보급경로를 따라 설명하면 다음과 같다.

즉, 외부에서 보급되는 물은 경우에 따라 수위조절기(18')의 개폐에 의해 물저장통(13)에 들어오고, 이 물은 냉수파이프(27), 온수파이프(28)를 따라 냉수통(8), 예온수저장통(6)에 보급된다.

냉수통(8)은 원하는 온도의 냉수의 보급을 위해서 스터링쿨러(15)의 흡열부(16)에서 냉기를 전달받는다.

그리고, 예온수저장통(6)은 스터링쿨러의 방열부(17)와 접촉하여 그 방열부(17)의 열을 흡수한 후에 온수통(5)에 인입된다.

온수통(5)에 인입된 물은 히터(4)을 작동시켜 사용자가 원하는 온도의 물을 만들 수가 있다. 그리고 히터(4)에 의해서 가열되는 과정에서 발생되는 증기는 증기배출파이프(29)를 통해서 외부로 유출된다.

그리고, 사용자는 냉수보급밸브(9)와 온수보급밸브(10)를 통해서 냉, 온수를 유용하게 쓸 수 있다. 그리고 물의 수위는 각각의 수위조절기(18', 18", 18'", 18"")의 개폐에 따라 조절된다.

도면에서 미설명 부호 14는 물저장통(13)의 바닥에 설치된 필터이다.

상기 스터링쿨러(15)의 구성은 제 3 도에 나타낸 바와 같이, 흡열부(16), 재생기(31), 방열부(17), 디스플레이서(23), 피스톤(21) 및 선형모터(19)로 구성되어 있다. 또한 실린더내 공간은 상부작동공간(24), 하부 작동공간(22) 및 반동공간(20)으로 구성되어 진다.

상기 스터링쿨러(15) 및 히터(4)의 냉동 및 가열능력 조절은, 제 4 도에 도시한 바와 같이, 히터조절부(32)와 가변저항(25) 및 온도센서에 의하여 이루어진다.

이하, 냉, 온수의 보급경로를 통해서 본 발명의 냉, 온수기의 작동을 설명한다.

외부에서 보급되는 물은 수위조절지(18')에 의해서 물저장통(13)의 수위를 일정한 수준으로 유지하게 된다. 수위조절기(18')의 수위조절은 부력을 이용하면 된다. 먼저, 냉수보급은 수위조절기 (18'")의 작동에 의해서 냉수통(8)의 일정한 수위를 유지하며, 이때 냉수통(8)의 온도는 사용자가 원하는 온도가 되지 않기 때문에 스터링쿨러(15)를 동작시켜 냉수통(8)의 온도를 일정한 수준으로 유지한다. 그리고 사용자의 필요에 따라 냉수보급밸브(9)를 개폐하여 냉수를 보급한다. 온수의 보급은 예온수저장통(6)이 일정한 수위를 유지 못한 경우에 수위조절기(18")의 개폐에 의해서 수행된다.

예온수저장통(6)의 물은 스터링쿨러(15)의 방열부(17)의 열량을 받아 온도가 상승되며, 또한 스터링쿨러(15)의 사이클을 원만히 이루어지도록 한다. 그리고 예온수저장통(6)의 덥혀진 물은 온수통(5)에 인입된다. 물론 온수통(5)의 수위는 수위조절기(18"")에 의해서 조절된다.

이때, 사용자가 원하는 온도가 유지되지 않았을 때 히터(4)를 작동하면 온수통(5)의 온도가 일정하게 유지된다. 히터작동에 의한 온수통(5)에서의 증기발생은 온수통(5)에서 예온수저장통(6)으로의 역류 또는 예온수저장통(6)에서의 인입을 방해할 소지가 있는 바, 온수통(5)의 상단에 설치된 증기배출파이프(29)를 통하여 증기가 배출되므로 역류 혹은 인입이 되지 않는 현상을 방지할 수 있다. 그리고 냉수, 온수통(8) (5)의 사이에는 단열재(30)가 설치되어 있으므로 냉수, 온수통(8)(5)사이에서의 열의 출입을 줄일 수 있게 된다.

본 발명에서 사용되고 있는 스터링쿨러(15)의 냉기발생원리는 스터링엔진 동작원리에 역사이클과 같다. 즉 고온의 흡열부에 열을 주고 저온의 방열부에서 열을 방출하여 등온팽창과 등온압축에 의해 동력에 얻는 대신, 역으로 선형모터(19)에 전력을 공급하여 피스톤(21)을 하향운동시켜 등온팽창을 시켜 흡열부(16)에서는 냉각효과를 얻고, 압축시에는 얻고, 압축시에는 방열부(17)에서 열을 방출하여 등온압축이 되도록 하는 것이다.

한편, 온수통(5)에서 물의 온도가 필요이상 상승되는 경우에는, 쓸모없는 전력의 소비 및 화재발생 가능성이 생긴다. 따라서 제 4 도에 나타낸 바와 같이, 온도센서 및 스위치를 접속시켜(예를 들면, 바이메탈) 소비전력 감소 및 화재발생방지를 꾀한다. 그리고 냉수통(8)의 온도를 사용자의 기호에 맞추기 위해 가변저항 및 온도센서(25)를 제 4 도와 같이 설치하여 스터링쿨러(15)의 냉각능력을 조정한다. 스터링쿨러(15)의 냉각능력은 제 3 도에서 나타난 피스톤(21)의 운동변위의 크기에 좌우된다. 피스톤(21)은 영구자석이 사용되거나 피스톤 국부에 영구자석이 부착된다. 따라서 선형모터(19)에 감긴 권선의 전류가 교류라면, 피스톤(21)은 플레밍의 왼손법칙에 의해서 상하운동을 하게 된다. 이 피스톤(21)의 상하운동의 크기에 따라 스터링쿨러(15)의 냉각능력이 바뀌게 된다. 따라서 제 4 도와 같이 가변저항을 병렬로 연결하여 선형모터(19)에 걸리는 전류량을 바꾸면 스터링쿨러(15)의 냉각능력도 바뀌게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 냉, 온수기는, 스터링쿨러를 이용하여 냉, 온수기를 구성한 것으로, CFC물질을 사용하지 않으므로 대기중의 오존층을 파괴할 염려가 없으며, 스터링쿨러의 냉각능력을 조절할 수 있기 때문에 외부조건(온도)가 변하더라도 사용자가 원하는 냉수의 온도를 쉽게 조절할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 스터링사이클을 이용하여 냉각효과를 발생시키는 스터링쿨러(15)의 흡열부(16)에 접촉하여 발생되는 냉수를 저장하는 냉수통(8)과, 스터링쿨러(15)의 방열부(17)에 접촉하여 발생된 예온수를 저장하는 예온수저장통(6) 및, 스터링쿨러(15)의 선형모터(19)에 전달되는 전류를 조절하기 위한 가변저항(25)를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 스터링쿨러를 이용한 냉, 온수기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 예온수저장통(6)에 연결된 온수통(5)의 속에 있는 히터(4)의 가열에 의해서 발생되는 증기가 온수통(5)에서 예온수저장통(6)으로 역류하는 것을 막도록 온수통(5)에 증기배출파이프(29)가 상측으로 설치된 것을 특징으로 하는 스터링쿨러를 이용한 냉, 온수기.