KR200246301Y1 - 냉온수 공급 냉동기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 압축기; 응축기코일; 팽창밸브; 증발기코일; 온수저장탱크; 냉수저장탱크; 솔레노이드밸브; 보조응축기 및 보조증발기로 냉동시스템을 구성하고, 상기 보조응축기와 상기 보조증발기를 하나의 보조열교환실에 설치하고 이를 팬에 의한 공기냉각방식으로 응축 및 증발을 행하거나 상기 보조열교환기의 열교환 방식을 항온의 지열 또는 지하수를 이용한 수냉방식을 사용하여 응축 및 증발을 행하도록 하여 냉온수의 사용량에 따라 에너지 평형을 유지할 수 있는 냉동시스템을 제공하는 냉온수 공급 냉동기에 관한 것이다.

Description

냉온수 공급 냉동기{REFRIGERATOR SUPPLING HOT AND COLD WATER}

본 고안은 냉온수 공급 냉동기에 관한 것으로서, 특히 냉수나 온수 어느 한쪽의 온도가 높거나 낮을때 냉동시스템의 에너지 평형을 유지하기 위하여 바이패스배관을 형성하고 여기에 보조열교환기 즉 보조응축기 및 보조증발기를 부가하였으며, 사용 용도에 맞게 냉매의 저압 설정값에 따라 솔레노이드밸브를 작동시켜 냉수저장탱크를 빙축조로 사용할 수 있도록 한 냉온수 공급 냉동기에 관한 것이다.

종래의 냉온수 공급 냉동기는 냉동창고의 필요한 온도를 유지하기 위한 냉장시스템으로서 용도에 따라 냉온수를 선택적으로 사용하고 이용 가능한 열원을 대기 중으로 방출함으로서 에너지 손실을 초래하였다. 그리고 기존의 냉온수 제조 냉동기는 어느 한 쪽의 부하가 크거나 부족했을 때 전체적인 시스템의 에너지 수수의 불균형으로 정상적인 운전이 불가능하였다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 본 고안의 목적은 종래의 냉동기에서 발생되는 고온 및 저온의 열에너지를 응축기와 증발기로부터 회수하여 이를 이용함으로써 냉수 및 온수를 만드는데 사용하기 위하여 냉수저장탱크 및 온수저장탱크에 응축기와 증발기를 각각 설치하고, 온도와 압력에의해 작동되는 솔레노이드밸브를 보조응축기 및 보조증발기 즉, 보조열교환기가 구비된 바이패스배관상에 설치하여 유량을 조절함으로써 에너지평형을 유지하며, 상기 보조열교환기를 하나의 보조열교환실에 위치시켜 설치공간을 최소화하는데 있다.

도 1은 본 고안에 의한 냉온수 공급 냉동기의 시스템 개략도,

도 2는 본 고안의 다른 실시예에 의한 냉온수 공급 냉동기의 시스템 개략도 이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 압축기 2: 온수저장탱크

21: 보조응축기 22: 응축기코일

3: 팽창밸브 4: 냉수저장탱크

41: 보조증발기 42: 증발기코일

51: 온수펌프 52: 냉수펌프

6: 체크밸브 7: 바이패스배관

81: 온수출구 82: 온수입구

91: 냉수출구 92: 냉수입구

10: 보조열교환실 11: 팬

P: 압력센서 S1,S2: 온도센서

SV1,SV2: 솔레노이드밸브

TS1,TS2: 써모스터

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 압축기; 응축기코일; 팽창밸브 및 증발기코일을 순차적으로 배열하여 이루어진 냉동시스템에 있어서, 상기 응축기코일을 밀폐된 온수탱크에 내장시켜 고온의 냉매와 난방수의 열교환에 의한 온수를 공급하는 온수저장탱크와 상기 증발기코일을 밀폐된 냉수탱크에 내장시켜 저온의 냉매와 냉방수의 열교환에 의한 냉수를 공급하는 냉수저장탱크가 구비되고, 상기 응축기코일 출구의 온도센서에 의하여 작동되는 솔레노이드밸브의 조절로 고온의 냉매가스를 보조응축기로 우회하여 흐르도록 상기 응축기코일과 상기 팽창밸브 사이에 바이패스배관이 형성되며, 상기 냉수저장탱크 출구의 온도센서와 상기 증발기코일 출구의 압력센서에 의하여 작동되는 솔레노이드밸브의 조절로 소정의 온도 또는 압력 이하의 냉매가스를 보조증발기로 우회하여 흐르도록 상기 팽창밸브와 상기 압축기 사이에 바이패스배관이 형성되고, 상기 보조응축기와 상기 보조증발기를 하나의 보조열교환실에 함께 설치하고, 응축 및 증발에 의한 열교환을 행하도록 상기 보조응축기와 상기 보조증발기 사이에 열교환 수단인 팬을 개재하여 시스템을 구성하거나 상기 보조응축기와 상기 보조증발기의 열교환 수단으로 항온의 지열 또는 지하수를 사용하고, 이를 상기 보조응축기와 상기 보조증발기를 통과시켜 응축 및 증발에 의한 열교환을 행하도록 한 것을 특징으로 하는 냉온수 공급 냉동기에 관한 것이다.

본 고안에 의한 냉온수 공급 냉동기의 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 의한 냉온수 공급 냉동기의 시스템 개략도를 도시하고 있으며, 본 고안에 의한 상기 냉동기는 압축기(1); 응축기코일(22); 팽창밸브(3); 증발기코일(42); 보조응축기(21)와 보조증발기(41)를 포함하는 보조열교환실(10); 온수저장탱크(2) 및 냉수저장탱크(4)로 이루어진 시스템에 있어서, 상기 온수저장탱크(2)를 지나온 상기 응축기코일(22)의 출구와 상기 팽창밸브(3)의 입구 사이에 바이패스배관(7)을 형성하여 고온의 냉매가 상기 보조응축기(21)를 통과하여 흐를 수 있도록 하였으며, 또한 상기 냉수저장탱크(4)의 입구 이전에 역시 바이패스배관(7)을 형성하여 팽창밸브(3)를 지나온 소정의 온도 또는 압력 이하의 냉매를 상기 보조증발기(41)를 통하여 우회할 수 있도록 시스템을 구성하였다. 상기 압축기(1)에 의해 토출된 고온고압의 냉매가스는 상기 응축기코일(22)로 유입되는데 여기서 상기 응축기코일(22)은 난방에 사용될 온수를 저장하고 있는 온수저장탱크(2)의 내부에 내장되어 상기 온수와 직접 열교환을 행하며, 상기 응축기코일(22)로부터 고온의 열에너지를 얻은 온수는 상기 온수저장탱크(2)의 온수출구(81)에 구비된 온수펌프(51)에 의해 난방, 급탕 또는 온수공급 등의 용도에 공급되며, 상기 목적을 달성한 온수는 온수저장탱크(2)로 환수되어 다시 열에너지를 얻는 별도의 온수순환시스템을 이루고 있다. 온수의 사용량이 적어 상기 응축기코일(22)의 출구의 온수 온도가 소정의 온도 이상으로 나와서 팽창밸브(3)로 들어갈때 냉방성능의 저하를 가져오므로 상기 응축기코일(22)의 출구 온도를 더욱 저하시킬 필요가 있다. 따라서, 상기 응축기코일(22)의 출구에 온도센서(S1)를 설치하여 온도를 감지한 후 만일 소정의 온도 이상의 습증기 냉매가 상기 응축기코일(22)의 출구로부터 나올 경우 서모스터(TS1)에 의하여 상기 응축기코일(22)의 출구와 상기 팽창밸브(3) 사이에 형성된 바이패스배관(7)의 솔레노이드밸브(SV1)를 차단시켜 상기 고온의 냉매가 보조응축기(21)를 지나게 하여 더욱 냉각시키도록 하였다. 여기서, 상기의 보조응축기(21)는 보조열교환실(10)에 위치하고 있으며, 상기 보조응축기(21)의 냉각방식은 팬(11)에 의한 공기냉각방식을 사용하고 있다. 한편, 상기 응축기코일(22) 또는 상기 응축기코일(22)과 상기 보조응축기(21)를 지나온 저온고압의 습증기 냉매는 상기 팽창밸브(3)를 지나면서 교축팽창하여 저온저압의 기체냉매로 상태가 변한다. 상기 팽창밸브(3)를 지나온 기체냉매는 낮시간 동안은 냉수를 공급하기 위하여 모든 냉수가 상기 냉수저장탱크(4)에 내장된 상기 증발기코일(42)로 유입되지만, 부하가 없을 때에는 냉수저장탱크(4)를 빙축조로 사용할 수도 있다. 냉수를 사용하는 용도에 따라 필요시 상기 냉수저장탱크(4)의 냉수출구(91)에 설치된 온도센서(S2)에 의해 감지된 온도를 서모스터(TS2)의 작동에 의한 상기 솔레노이드밸브(SV2)의 조절 또는 상기 증발기코일(42)의 출구에 설치된 압력센서(P)에 의한 상기 솔레노이드밸브(SV2)의 조절로 상기 바이패스배관(7) 상에 구비된 보조증발기(41)로 일부의 냉매를 흐르게 하여 압축효율을 높이도록 하였다. 상기 보조증발기(41) 역시 상기 보조열교환실(10)에 상기 보조응축기(21)와 함께 위치하도록 하여 설치공간을 효율적으로 사용하였으며, 상기 보조증발기(41)의 열교환 방식도 팬(11)에 의한 공기냉각방식을 사용하고 있다. 또한, 상기 냉수저장탱크(4) 내의 열교환된 냉수는 냉수출구(91)에 설치된 냉수펌프(2)에 의하여 냉방, 냉장 또는 냉수공급 등의 용도에 공급되며, 상기 목적을 달성한 냉수는 냉수저장탱크(4)로 환수되어 다시 열에너지를 얻는 별도의 냉수순환시스템을 이루고 있다. 상기 냉온수 공급 냉동시스템에서 상기 보조응축기(41)의 출구와 상기 증발기코일(42) 출구에 각각 체크밸브(6)를 설치하여 상대적으로 고압의 냉매가 역류하는 것을 방지하도록 하였다.

도 2는 본 고안의 다른 실시예에 의한 냉온수 공급 냉동기의 시스템 개략도를 도시하고 있으며, 상기 냉동기는 도 1의 구성과 동일하게 이루어져 있으며, 상기 보조응축기(21)와 보조증발기(41)에 항온의 지열 또는 지하수를 지나게 하여 보다 효과적인 열교환이 이루어지도록 하였고, 상기 보조응축기(21)로부터 얻은 열에너지를 상기 보조증발기(41)로 다시 제공하여 압축기의 압축효율을 높일 수 있는 효과적인 냉동시스템을 구성하였다. 상기 압축기(1)에 의해 토출된 고온고압의 냉매가스는 상기 응축기코일(22)로 유입되는데 상기 응축기코일(22)은 온수로 채워진 온수저장탱크(2)의 내부에 내재되어 상기 온수와 열교환을 행하며, 열에너지를 얻은 온수는 온수펌프(51)에 의해 난방, 급탕 또는 온수공급의 목적을 달성하기 위하여 공급된다. 그리고, 상기 목적을 달성한 온수는 다시 상기 온수저장탱크(2)로 유입되는 별도의 온수순환시스템을 이루고 있다. 상기 응축기코일(22)에는 온도센서(S1)가 설치되어 상기 온수저장탱크(2)로부터 열교환되어 나온 중온고압의 냉매액의 온도를 감지하여 설정온도 이상이면 상기 써모스터(TS1)의 작동으로 상기 솔레노이드밸브(SV1)를 개폐하여 냉매액을 바이패스배관(7) 상의 상기 보조응축기(21)로 흐르게 하여 항온의 지열 또는 지하수와 1차열교환을 행하도록 한다. 상기 보조응축기(21)를 지나온 저온고압의 냉매액은 상기 팽창밸브(3)를 통과하면서 교축팽창을 하며, 저온저압의 기체증기로 상태변화하여 증발기코일(42)로 유입된다. 상기 증발기코일(42) 역시 냉수로 채워진 냉수저장탱크(4)의 내부에 내재되어 냉수로부터 열에너지를 빼앗아 상기 냉수를 증발잠열에 의하여 냉방 또는 냉장에 필요한 저온의 냉수를 생성하고, 상기 냉수를 냉수펌프(52)에 의하여 냉방, 냉장 및 냉수공급 등의 목적을 수행하기 위하여 각 요소에 공급하는 별도의 냉수순환시스템으로 이루어져 있다. 상기 증발기코일(42)의 출구측에 설치된 압력센서(P) 및 상기 냉수저장탱크의 출구측에 설치된 온도센서(S2)는 상기 냉수저장탱크(4)의 온도가 너무 낮아지거나 빙축열에 의하여 얼음이 많이 생성되어 상기 증발기코일(42)의 출구 압력이 소정의 압력 이하로 떨어지거나 상기 냉수저장탱크(4)의 출구의 온도가 소정의 온도 이하로 떨어질때 바이패스배관(7) 상에 형성된 솔레노이드밸브(SV2)를 개방하여 저온저압의 기체냉매를 상기 보조증발기(41)로 우회 이송하여 압축기(1)로 유입되는 냉매의 압력이 너무 낮아지는 것을 방지하도록 시스템을 구성하였다. 한편, 상기 보조응축기(21)로 유입된 저온저압의 냉매가스는 상기 보조증발기(41)에서 열에너지를 흡수한 항온의 지열 또는 지하수가 상기 보조증발기(41)로 유입되어 2차열교환을 행하며, 저온저압의 냉매가스를 중온저압의 상태로 변환시켜 상기 압축기(1)로 보내서 냉동효과를 높이는 역할을 하였다.

상술한 바와 같이 본 고안은 종래의 응축 및 증발시에 발생되는 열에너지를 사용하여 온수 및 냉수를 공급하기 위하여 온수저장탱크 및 냉수저장탱크를 설치하여 상기 열에너지를 냉난방, 급탕, 냉장, 온수 및 냉수공급 등에 사용하여 대기중으로 방출되는 열에너지를 효과적으로 사용하였으며, 상기 냉온수 공급에 있어서 사용량이 적은 시간에 응축기 및 증발기의 열에너지 수수의 불균형을 해소하기 위하여 응축기코일 출구와 팽창밸브 출구에 바이패스배관을 형성하고 온도 및 압력에 따른 흐름을 조절하여 냉동기의 성능향상 및 에너지 평형을 유지하는 것이 가능한 냉온수 공급 냉동기를 제공하였으며, 상기 보조응축기와 보조증발기를 하나의 보조열교환실에 위치시키거나 항온의 지열 또는 지하수 등을 이용하여 정상적인 운전이 가능하게 하였다.

Claims (2)

1. 압축기(1); 응축기코일(22); 팽창밸브(3) 및 증발기코일(42)을 순차적으로 배열하여 이루어진 냉동시스템에 있어서,

   상기 응축기코일(22)을 밀폐된 온수탱크에 내장시켜 고온의 냉매와 난방수의 열교환에 의한 온수를 공급하는 온수저장탱크(2)와 상기 증발기코일(42)을 밀폐된 냉수탱크에 내장시켜 저온의 냉매와 냉방수의 열교환에 의한 냉수를 공급하는 냉수저장탱크(4)가 구비되고,

   상기 응축기코일(22) 출구의 온도센서(S1)에 의하여 작동되는 솔레노이드밸브(SV1)의 조절로 고온의 냉매가스를 보조응축기(21)로 우회하여 흐르도록 상기 응축기코일(22)과 상기 팽창밸브(3)사이에 바이패스배관(7)이 형성되며,

   상기 냉수저장탱크(4) 출구의 온도센서(S2)와 상기 증발기코일(42) 출구의 압력센서(P)에 의하여 작동되는 솔레노이드밸브(SV2)의 조절로 소정의 온도 또는 압력 이하의 냉매가스를 보조증발기(41)로 우회하여 흐르도록 상기 팽창밸브(3)와 상기 압축기(1)사이에 바이패스배관(7)이 형성되고,

   상기 보조응축기(21)와 상기 보조증발기(41)를 하나의 보조열교환실(10)에 함께 설치하고, 응축 및 증발에 의한 열교환을 행하도록 상기 보조응축기(21)와 상기 보조증발기(41) 사이에 열교환 수단인 팬(11)이 개재되어 이루어진 것을 특징으로 하는 냉온수 공급 냉동기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 보조응축기(21)와 상기 보조증발기(41)의 열교환 수단으로 항온의 지열 또는 지하수를 사용하고, 이를 상기 보조응축기(21)와 상기 보조증발기(41)를 통과시켜 응축 및 증발에 의한 열교환을 행하도록 한 것을 특징으로 하는 냉온수 공급 냉동기.