KR101260198B1 - 냉매의 잠열을 이용한 무적상 공기열 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동계에 난방의 목적으로 가동하는 공기열 보일러의 증발기에 적상이 발생하는 것을 방지하는 냉매의 잠열을 이용한 무적상 공기열 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매가스를 압축하여 고온고압의 냉매를 생성하는 압축기를 구성하고, 상기 압축기에 의해 생성된 고온고압의 냉매를 공급받아 고온고압의 냉매가 가진 열을 온수순환펌프에 의해 순환하는 순환수가 빼앗아 소정온도로 데워진 온수를 생성하는 온수열교환기를 구성하며, 상기 온수열교환기에 의해 생성된 소정온도의 온수를 저장하는 온수탱크를 구성하고, 상기 온수열교환기에서 방출되는 냉매에 잔존하는 잠열을 제상수순환펌프에 의해 순환하는 제상수가 빼앗아 소정온도로 데워진 제상수를 생성하는 잠열회수기를 구성하며, 상기 잠열회수기에서 방출되는 냉매를 선택적으로 개폐하여 후단으로 공급하는 제1솔레노이드밸브를 구성하고, 상기 제1솔레노이드밸브를 통해 공급된 냉매를 기화시켜 냉매가스를 생성하는 팽창밸브를 구성하며, 상기 팽창밸브에 의해 기화된 냉매가스가 배관을 따라 이동하면서 공기중의 잠열을 빼앗도록 하는 증발기를 구성하고, 상기 증발기에서 공기 중의 잠열을 빼앗은 냉매가스의 압력을 저압을 유지하도록 보상하는 저압보상이중관을 구성하며, 상기 잠열회수기에 의해 냉매의 잠열을 빼앗아 소정의 온도로 데워진 제상수를 선택적으로 개폐하여 히팅관으로 공급하는 제2솔레노이드밸브를 구성하고, 상기 증발기에 밀착 구성하여 증발기에 적상되는 것을 방지하도록 상기 제2솔레노이드밸브를 통해 공급된 제상수가 순환하는 히팅관을 구성하며, 상기 히팅관에서 방출된 제상수를 저장하는 제상수저장탱크를 구성하고, 상기 제2솔레노이드밸브 전단에 구성하여 선택적으로 제상수를 잠열회수기와 제상수저장탱크를 순환하도록 하는 제3솔레노이드밸브를 구성하며, 상기 제3솔레노이드밸브 전단에 구성하여 선택적으로 제상수를 저압보상이중관으로 순환하도록 하는 제4솔레노이드밸브를 구성하고, 장치의 외부에 일측에 구성되어 외부의 기온을 측정하는 제1온도센서를 구성하며, 상기 제상수저장탱크에 구성되어 제상수의 온도를 측정하는 제2온도센서를 구성하고, 상기 온수순환펌프와 제상수순환펌프, 제1솔레노이드밸브, 제2솔레노이드밸브, 제3솔레노이드밸브, 제4솔레노이드밸브, 제1온도센서, 제2온도센서와 전기적으로 연결되어 소정의 조건에 따라 각각의 장치를 제어하는 제어부를 포함하여 구성해 고온고압으로 압축된 냉매가 온수를 생성하고 한 후 냉매의 남은 잠열을 제상수에 제공하여 열교환이 이루어지도록 하고, 열교환이 이루어진 제상수를 히팅관으로 순환시켜, 히팅관의 발열로 증발기 외표면에 적상을 방지하도록 하는 냉매의 잠열을 이용한 무적상 공기열 보일러를 제공한다.

Description

냉매의 잠열을 이용한 무적상 공기열 보일러{Using the latent heat of refrigerant defrost air heat boiler}

본 발명은 동계에 난방의 목적으로 가동하는 공기열 보일러의 증발기에 적상이 발생하는 것을 방지하는 냉매의 잠열을 이용한 무적상 공기열 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매가스를 압축하여 고온고압의 냉매를 생성하는 압축기를 구성하고, 상기 압축기에 의해 생성된 고온고압의 냉매를 공급받아 고온고압의 냉매가 가진 열을 온수순환펌프에 의해 순환하는 순환수가 빼앗아 소정온도로 데워진 온수를 생성하는 온수열교환기를 구성하며, 상기 온수열교환기에 의해 생성된 소정온도의 온수를 저장하는 온수탱크를 구성하고, 상기 온수열교환기에서 방출되는 냉매에 잔존하는 잠열을 제상수순환펌프에 의해 순환하는 제상수가 빼앗아 소정온도로 데워진 제상수를 생성하는 잠열회수기를 구성하며, 상기 잠열회수기에서 방출되는 냉매를 선택적으로 개폐하여 후단으로 공급하는 제1솔레노이드밸브를 구성하고, 상기 제1솔레노이드밸브를 통해 공급된 냉매를 기화시켜 냉매가스를 생성하는 팽창밸브를 구성하며, 상기 팽창밸브에 의해 기화된 냉매가스가 배관을 따라 이동하면서 공기중의 잠열을 빼앗도록 하는 증발기를 구성하고, 상기 증발기에서 공기 중의 잠열을 빼앗은 냉매가스의 압력을 저압을 유지하도록 보상하는 저압보상이중관을 구성하며, 상기 잠열회수기에 의해 냉매의 잠열을 빼앗아 소정의 온도로 데워진 제상수를 선택적으로 개폐하여 히팅관으로 공급하는 제2솔레노이드밸브를 구성하고, 상기 증발기에 밀착 구성하여 증발기에 적상되는 것을 방지하도록 상기 제2솔레노이드밸브를 통해 공급된 제상수가 순환하는 히팅관을 구성하며, 상기 히팅관에서 방출된 제상수를 저장하는 제상수저장탱크를 구성하고, 상기 제2솔레노이드밸브 전단에 구성하여 선택적으로 제상수를 잠열회수기와 제상수저장탱크를 순환하도록 하는 제3솔레노이드밸브를 구성하며, 상기 제3솔레노이드밸브 전단에 구성하여 선택적으로 제상수를 저압보상이중관으로 순환하도록 하는 제4솔레노이드밸브를 구성하고, 장치의 외부에 일측에 구성되어 외부의 기온을 측정하는 제1온도센서를 구성하며, 상기 제상수저장탱크에 구성되어 제상수의 온도를 측정하는 제2온도센서를 구성하고, 상기 온수순환펌프와 제상수순환펌프, 제1솔레노이드밸브, 제2솔레노이드밸브, 제3솔레노이드밸브, 제4솔레노이드밸브, 제1온도센서, 제2온도센서와 전기적으로 연결되어 소정의 조건에 따라 각각의 장치를 제어하는 제어부를 포함하여 구성해 고온고압으로 압축된 냉매가 온수를 생성하고 한 후 냉매의 남은 잠열을 제상수에 제공하여 열교환이 이루어지도록 하고, 열교환이 이루어진 제상수를 히팅관으로 순환시켜, 히팅관의 발열로 증발기 외표면에 적상을 방지하도록 하는 냉매의 잠열을 이용한 무적상 공기열 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 여름철에 대기온도의 상승으로 느껴지는 더위를 적게 하기 위한 냉방기(에어콘)와 겨울철에 대기온도의 하강으로 느껴지는 추위를 적게 하기 위한 난방기(보일러)를 사용하여 쾌적하고 안락한 주거환경을 이루고 있었다.

이러한 냉방기와 난방기는 별도로 제작되고 있어서 설치시에는 별도로 구입하여 사용하게 되므로 구입비의 부담이 있었으며, 별개의 냉난방기를 동시에 사용하게 될 경우에는 연료와 전기료의 부담이 있게 되고, 설치공간의 확보는 물론 시공 및 배관으로 인한 작업상의 불편과 복잡한 구조로 인한 불필요한 작업을 이루게 하는 결점이 발생하여 냉난방기가 개발되고 있는 추세이다.

이와 같은 냉난방기는 냉난방 겸용 에어콘, 냉난방 보일러 등이 있다.

상기 냉난방 보일러는 소정의 냉매를 압축, 증발 및 응축시키는 압축기, 증발기 및 응축기의 요부로 구성된 통상의 히트펌프를 이용하여 냉매의 증발에 따른 주위 공기와의 열교환을 통하여 발생하는 찬 공기를 이용하여 냉방으로 사용하게 되고 냉매의 냉동사이클 동작을 역으로 이용하여 냉매의 증발에 따른 주위 공기와의 열교환을 통하여 발생하는 더운 공기를 이용하여 온수를 가열하여 난방용으로 사용된다.

이때 응축기를 제외하여 난방만 이루어지는 것을 통상적으로 공기열 보일러라고 칭한다.

상기의 냉난방보일러 및 공기열 보일러는 난방시 실외의 온도가 내려감에 따라 증발기 표면이 얼거나, 눈이 증발기에 쌓여 성에가 형성되는 것을 적상이라고 하는데, 이러한 적상이 발생하면 냉매가 증발하지 못하여 공기와 냉매 사이에 이루어지는 열전달의 저항 요소로 작용하여 상기 증발기의 열교환 효율이 저하되는 문제점이 발생하였다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 여러 대안이 제시되었는데, 종래의 증발기의 적상을 방지하는 것을 살펴보면 다음과 같다.

등록특허 제10-0835328(2008.05.29)호에서는 냉매가 흐르는 냉매배관(11)과 냉매의 열교환을 하기 위한 방열핀(12)으로 구성된 증발기(10)를 형성한 히트펌프(20)에 난방수 공급관(21), 난방수회수관(22)을 형성하여 냉동사이클의 정·역 동작으로 냉매의 응축으로 주위 공기와 열 교환으로 냉난방 하는 냉난방 보일러에 있어서,라고 전제하에 상기 히트펌프(20)에 의해 가열된 난방수 순환으로 제상탱크(111)에 저장된 제상수를 가열하도록 열교환기(151)를 형성하고, 증발기(10) 상부에 가열된 제상수가 살수되도록 살수공(133)을 구비한 살수패널(131)를 형성하여 제상수 살수로 증발기(10)에 발생된 성에를 융해하도록 하며, 살수된 제상수가 제상탱크(111)로 회수 되도록 한 제상장치(100)를 구성하고, 상기 제상장치(100)는 제상수를 저장하도록 내부에 수용공간(112)을 구비한 제상탱크(111)를 형성시킨 저장부(110)와, 상기 저장부(110)의 제상탱크(111)에 일측단부가 연결되고, 타측 단부를 증발기(10)의 상부측에 위치시킨 제상수공급관(121)을 형성하며, 제상수공급관(121)에 제상탱크(111)의 제상수를 제상수공급관(121)으로 흡입하는 가압펌프(122) 형성한 공급부(120)와, 상기 공급부(120)의 제상수공급관(121) 타측단부에 결합된 살수패널(131)을 형성하되, 성에를 융해하도록 증발기(10)와 대향되는 살수패널(131)의 일면에 제상수를 살수하는 살수공(133)을 등간격으로 형성한 살수부(130)와, 상기 증발기(10)로 살수된 제상수를 제상탱크(111)로 회수하도록 일측단이 증발기(10) 하부에 결합되고 타측단이 제상탱크(111)와 연통된 제상수회수관(142)을 형성한 회수부(140)와, 상기 저장부(110)의 수용공간(112)에 제상수를 가열하도록 열교환기(151)를 형성하되, 열교환기(151) 내부로 난방수가 순환되도록 일측에 순환펌프(152)를 형성하면서 양측단부를 난방수공급관(21)에 연결한 가열부(150) 및 상기 증발기(10)의 온도를 감지하는 온도센서(161)를 형성하되, 온도센서(161)의 온도감지로 증발기(10)의 온도가 하강하면 히트펌프(20)를 정지시키도록 형성하며, 이때 히트펌프(20) 정지 시간을 설정하여 제상시간을 갖도록 타이머(162)를 형하고, 히트펌프(20) 정지시 증발기(10)를 제상 하도록 가압펌프(122)를 작동시키는 컨트롤러(163)를 형성하며, 제상수의 온도를 감지하여 제상수를 가열하도록 순환펌프(152)를 작동시키도록 제상수온도감지기(164)를 형성한 제어부(160)를 포함하여 구성하여, 난방시 실외의 온도가 내려감에 따라 증발기 표면이 얼거나 성에 발생되면 히트펌프가 정지되면서 제상타임을 갖게 되고 이때 가열된 제상수를 가압펌프 작동으로 살수패널에 공급하여 증발기 상부에서 가열된 제상수가 살수되면서 하부로 흘려 성에를 짧은 시간안에 제상 할 수 있어 증발기의 열교환 효율을 향상시키고, 제상수를 살수하는 살수패널의 살수공이 방열핀 사이로 노출되는 냉매배관과 대향되게 형성되어 살수공을 통해 분사된 제상수가 냉매배관에 집중적으로 살수 되면서 성에를 짧은 시간 안에 효과적으로 제상 할 수 있어 제상시간을 단축시키는 냉난방 보일러 제상장치를 제공한다.

공개특허 제10-2010-0110027(2010.10.12)호에서는 제1 열교환기와, 상기 제1 열교환기와 냉매의 이동이 가능하도록 연결된 제2 열교환기와, 상기 제1, 제2 열교환기를 연결하여 폐회로를 구성하는 순환관과, 상기 순환관에 설치되는 교축부 및 압축기와, 상기 순환관에 설치되어 상기 압축기에서 압축된 냉매가 제1 열교환기 또는 제2 열교환기 중 어느 일측으로 먼저 유입되도록 냉매의 이동방향을 조절하는 사방밸브를 포함하는 히트펌프와, 상기 제2 열교환기에 보조열원으로 이용되는 외부공기를 공급하는 보조열원 공급수단 및 상기 제2 열교환기의 표면에 외부공기에 포함된 습기가 결빙되어 제2 열교환기의 구동효율이 저하되는 것을 방지하도록 상기 압축기를 통과한 냉매를 상기 제2 열교환기로 유입되는 냉매에 공급하기 위한 제1 바이패스관과, 상기 제1 바이패스관의 관로를 선택적으로 개폐하는 제1 개폐밸브를 포함하는 결빙방지수단을 구비하고, 상기 제1 열교환기를 통과한 액상의 냉매를 상기 압축기로 유입되기 전의 기화된 냉매에 공급하기 위한 제2 바이패스관과, 상기 제2 바이패스관의 관로를 선택적으로 개폐하는 제2 개폐밸브를 포함하는 과부하 방지수단을 더 구비하며, 상기 과부하 방지수단은 상기 제2 바이패스관과 연결되며 액상의 냉매가 기화될 수 있는 소정의 내부공간을 가지고, 기화된 기상의 냉매만 상기 압축기로 공급될 수 있도록 형성된 보조증발기를 더 구비하며, 상기 제2 열교환기를 통과해 배출되는 냉매의 온도를 감지하는 온도센서와, 상기 온도센서의 측정온도가 설정된 온도 이하로 내려가면 상기 제1 개폐밸브를 개방하는 컨트롤러를 포함하는 제어유닛을 더 구비하여, 보조열원의 공급시 증발기로 사용되는 열교환기의 표면에 보조열원에 포함된 습기가 결빙되어 열교환기의 효율이 급격히 저하되는 것을 방지할 수 있어 시스템의 안정적인 운전이 가능한 무제상 공기열 및 수축열을 이용한 히트펌프 시스템을 제공한다.

등록특허 제10-1044616(2011.06.21)호에서는 송풍수단(11)(12)을 갖는 응축기(10)와 증발기(20)의 사이를 냉매가 순환하고 냉매의 순환라인 일측에는 압축기(13)가 설치되고 반대 측에는 팽창밸브(14)가 설치되는 히트펌프(1)가 구성되어, 압축기(13)에서 고온·고압으로 압축된 냉매를 기화시킨 다음 응축기(10)로 보내 높은 온도의 열을 온도가 낮은 바깥쪽으로 내뿜는 사이클을 반복하며, 팽창밸브(14)를 통과하면서 온도와 압력이 저하된 냉매는 증발기(20)를 통하여 찬바람을 불어내면서 기화되도록 하는 작용을 반복하는 히트펌프 시스템에 있어서,라고 전제하에 집열기(40)에 의해 가열된 열매가 축열탱크(50)와 순환펌프(41)를 통하여 다시 집열기(40)로 순환되도록 열매순환라인(42)이 구성되는 공지된 태양열 집열장치(2)를 구성한 다음, 상기 증발기(20)와 송풍팬(12)의 사이에 방열기(30)를 설치하여 태양열 집열장치(2)에 의해 가열된 열매가 순환하도록 연결하되, 집열기(40)와 축열탱크(50)의 사이의 열매순환라인(42)에 3방향밸브(43)를 구성하여 열매가 방열기(30)로 공급되도록 공급라인(31)을 분기하고, 방열기(30)의 공급라인(31) 반대 측에는 회수라인(32)을 연결하여 축열탱크(50)와 순환펌프(41) 사이의 열매순환라인(42)에 연결토록 하며, 증발기(20)의 표면에 온도감지센서(33)를 설치하고, 상기 온도감지센서(33)의 신호를 받아 설정된 온도 이하의 온도에서 설정한 시간 이상으로 작동하면 3방향밸브(43)의 개방방향을 변경하여 공급라인(31)으로 열매가 공급되도록 제어부(34)가 콘트롤하도록 하며, 제어부(34)는 3방향밸브(43)를 공급라인(31) 방향으로 개방되게 작동시키는 시간간격과 반복시간, 개방 작동이 이루어지는 온도범위를 설정하는 기능을 갖도록 하여, 성에의 발생으로 인해 증발기의 작용이 정상적으로 이루어지지 않고 그에 따라 히트펌프의 효율이 저하되는 문제를 해결할 수 있게 되고, 특히 간단한 구성과 작용으로 성에를 효과적으로 제거할 수 있게 되므로 증발기 등 히트펌프의 각 장치들 수명도 오래 유지하고 에너지의 낭비 없이 성능계수(COP)를 향상시키는 등 원활하고 효율적인 히트펌프의 작용을 기대할 수 있는 태양열을 이용한 히트펌프 증발기의 제상방법을 제공한다.

상술한 바와 같이 증발기에 적상이 발생하는 것을 방지하기 위해 종래에는 적상을 제거하도록 살수가 이루어지거나, 바이패스관에 따른 결빙방지수단을 구비하고, 태양열집열기로 데워진 열매를 방열기로 공급하였으나, 살수로 적상을 제거하는 방식은 살수가 공기중에 오염되어 이물질이 증발기에 발생하여 증발기의 성능저하시키는 문제를 초래하고, 바이패스관을 이용하는 방식은 원천적으로 증발기에 발생하는 적상을 제거하는 것으로 볼 수 없으며, 태양열집열기를 태양열로 데워진 열매로 방열기로 제상하는 것은 눈 또는 비가 오는 흐림날에는 그 기능을 제대로 발하지 못하는 문제점이 있었다.

등록특허 제10-0835328(2008.05.29)호, 공개특허 제10-2010-0110027(2010.10.12)호, 등록특허 제10-1044616(2011.06.21)호

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 온수를 생산하고 남은 냉매의 잠열을 제상수로 열교환해 잠열로 데워진 제상수를 증발기의 외측면에 구성한 히팅관으로 순환시켜, 동계에 증발기 외측면에 눈이 부착되는 것을 방지함은 물론, 증발기에 적상이 발생하지 않도록 하는 냉매의 잠열을 이용한 무적상 공기열 보일러를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 냉매가스를 압축하여 고온고압의 냉매를 생성하는 압축기를 구성하고, 상기 압축기에 의해 생성된 고온고압의 냉매를 공급받아 고온고압의 냉매가 가진 열을 온수순환펌프에 의해 순환하는 순환수가 빼앗아 소정온도로 데워진 온수를 생성하는 온수열교환기를 구성하며, 상기 온수열교환기에 의해 생성된 소정온도의 온수를 저장하는 온수탱크를 구성하고, 상기 온수열교환기에서 방출되는 냉매에 잔존하는 잠열을 제상수순환펌프에 의해 순환하는 제상수가 빼앗아 소정온도로 데워진 제상수를 생성하는 잠열회수기를 구성하며, 상기 잠열회수기에서 방출되는 냉매를 선택적으로 개폐하여 후단으로 공급하는 제1솔레노이드밸브를 구성하고, 상기 제1솔레노이드밸브를 통해 공급된 냉매를 기화시켜 냉매가스를 생성하는 팽창밸브를 구성하며, 상기 팽창밸브에 의해 기화된 냉매가스가 배관을 따라 이동하면서 공기중의 잠열을 빼앗도록 하는 증발기를 구성하고, 상기 증발기에서 공기 중의 잠열을 빼앗은 냉매가스의 압력을 저압을 유지하도록 보상하는 저압보상이중관을 구성하며, 상기 잠열회수기에 의해 냉매의 잠열을 빼앗아 소정의 온도로 데워진 제상수를 선택적으로 개폐하여 히팅관으로 공급하는 제2솔레노이드밸브를 구성하고, 상기 증발기에 밀착 구성하여 증발기에 적상되는 것을 방지하도록 상기 제2솔레노이드밸브를 통해 공급된 제상수가 순환하는 히팅관을 구성하며, 상기 히팅관에서 방출된 제상수를 저장하는 제상수저장탱크를 구성하고, 상기 제2솔레노이드밸브 전단에 구성하여 선택적으로 제상수를 잠열회수기와 제상수저장탱크를 순환하도록 하는 제3솔레노이드밸브를 구성하며, 상기 제3솔레노이드밸브 전단에 구성하여 선택적으로 제상수를 저압보상이중관으로 순환하도록 하는 제4솔레노이드밸브를 구성하고, 장치의 외부에 일측에 구성되어 외부의 기온을 측정하는 제1온도센서를 구성하며, 상기 제상수저장탱크에 구성되어 제상수의 온도를 측정하는 제2온도센서를 구성하고, 상기 온수순환펌프와 제상수순환펌프, 제1솔레노이드밸브, 제2솔레노이드밸브, 제3솔레노이드밸브, 제4솔레노이드밸브, 제1온도센서, 제2온도센서와 전기적으로 연결되어 소정의 조건에 따라 각각의 장치를 제어하는 제어부를 포함하여 구성해 고온고압으로 압축된 냉매가 온수를 생성하고 한 후 냉매의 남은 잠열을 제상수에 제공하여 열교환이 이루어지도록 하고, 열교환이 이루어진 제상수를 히팅관으로 순환시켜, 히팅관의 발열로 증발기 외표면에 적상을 방지하도록 하는 것에 특징이다.

이때 상기 히팅관은 상기 증발기의 방열핀 바깥쪽 외측에 구성하는 것에 특징이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 온수를 생산하고 남은 냉매의 잠열을 제상수로 열교환해 잠열로 데워진 제상수를 증발기의 외측면에 구성한 히팅관으로 순환시켜, 동계에 증발기 외측면에 눈이 부착되는 것을 방지함은 물론, 증발기에 적상이 발생하지 않도록 하는 효과가 있는 신규한 발명이다.

도 1은 본 발명 냉매의 잠열을 이용한 무적상 공기열 보일러의 구성을 보인 예시도
도 2는 본 발명에 따른 증발기에 히팅관을 구성한 상태를 보인 예시도

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

냉매의 잠열을 이용한 무적상 공기열 보일러를 구성함에 있어서,

냉매가스를 압축하여 고온고압의 냉매를 생성해 온수열교환기(20)로 공급하는 압축기(10)와;

상기 압축기(10)에 의해 생성된 고온고압의 냉매를 공급받아 고온고압의 냉매가 가진 열을 온수순환펌프(21)에 의해 순환하는 순환수가 빼앗아 소정온도로 데워진 온수를 온수탱크(30)로 공급하는 온수열교환기(20)와;

상기 온수열교환기(20)에 의해 생성된 소정온도의 온수를 저장하고, 공급하는 온수탱크(30)와;

상기 온수열교환기(20)에서 방출되는 냉매에 잔존하는 잠열을 제상수순환펌프(41)에 의해 순환하는 제상수가 빼앗아 소정온도로 데워진 제상수를 히팅관(100)으로 공급하는 잠열회수기(40)와;

상기 잠열회수기(40)에서 방출되는 냉매를 선택적으로 개폐하여 공급하는 제1솔레노이드밸브(50)와;

상기 제1솔레노이드밸브(50)를 통해 공급된 냉매를 기화시켜 냉매가스를 증발기(70)로 공급하는 팽창밸브(60)와;

상기 팽창밸브(60)에 의해 기화된 냉매가스가 배관을 따라 이동하면서 공기중의 잠열을 빼앗도록 하는 증발기(70)와;

상기 증발기(70)에서 공기 중의 잠열을 빼앗은 냉매가스의 압력을 저압보상하는 저압보상이중관(80)과;

상기 잠열회수기(40)에 의해 냉매의 잠열을 빼앗아 소정의 온도로 데워진 제상수를 선택적으로 개폐하여 히팅관(100)으로 공급하는 제2솔레노이드밸브(90)와;

상기 증발기(70)에 외측면에 구성하여 증발기에 적상되는 것을 방지하도록 상기 제2솔레노이드밸브(90)를 통해 공급된 제상수가 순환하는 히팅관(100)과;

상기 히팅관(100)에서 방출된 제상수를 저장하는 제상수저장탱크(110)와;

상기 제2솔레노이드밸브(90) 전단에 구성하여 선택적으로 제상수를 잠열회수기(40)와 제상수저장탱크(110)를 순환하도록 하는 제3솔레노이드밸브(120)와;

상기 제3솔레노이드밸브(120) 전단에 구성하여 선택적으로 제상수를 저압보상이중관(80)으로 순환하도록 하는 제4솔레노이드밸브(130)와;

장치의 외부에 일측에 구성되어 외부의 기온을 측정하는 제1온도센서(140)와;

상기 제상수저장탱크(110)에 구성되어 제상수의 온도를 측정하는 제2온도센서(150)와;

상기 온수순환펌프(21)와 제상수순환펌프(41), 제1솔레노이드밸브(50), 제2솔레노이드밸브(90), 제3솔레노이드밸브(120), 제4솔레노이드밸브(130), 제1온도센서(140), 제2온도센서(150)와 전기적으로 연결되어 소정의 조건에 따라 각각의 장치를 제어하는 제어부(160);포함하여 구성해, 고온고압으로 압축된 냉매가 온수를 생성하고 한 후 냉매의 남은 잠열을 제상수에 제공하여 열교환이 이루어지도록 하고, 열교환이 이루어진 제상수를 히팅관(100)으로 순환시켜, 히팅관(100)의 발열로 증발기(70) 외표면에 적상을 방지하도록 한다.

이때 상기 히팅관(100)은 상기 증발기(70)의 방열핀 바깥쪽 외측에 구성한다.

도면을 참조하여 본 발명의 상세한 구성 및 그 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 공기 중의 열을 냉매가 빼앗아 그 열을 이용해 온수를 생성해 난방 및 온수를 제공하는 공기열 보일러의 증발기에 적상이 발생하는 것을 상시 방지하도록 압축기에 의해 고온고압으로 압축된 냉매가 온수열교환기를 거치면서 온수를 생성하고 한 후 잠열을 가진 냉매를 잠열회수기를 거치도록 해 냉매의 잠열로 제상수와 열교환이 이루어지도록 하고, 열교환이 이루어진 제상수를 히팅관으로 순환시켜 공기열 보일러의 증발기 외표면을 데워 적상이 일어나지 않도록 함은 물론 제상이 이루어지도록 한 발명이다.

이러한 기능을 하기 위해 본 발명의 구성은 다음과 같다.

먼저 도 1에 도시한 바와 같이 압축기(10)는 냉매가스를 압축하여 고온고압의 냉매를 생성해 후단에 구성한 온수열교환기(20)로 공급한다.

상기 온수열교환기(20)는 상기 압축기(10)에 의해 생성된 고온고압의 냉매를 공급받아 고온고압의 냉매가 가진 열을 온수순환펌프(21)에 의해 순환하는 순환수와 열교환이 이루어져 고온고압의 냉매가 가진 열을 순환수가 빼앗아 소정온도로 데워진 온수가 되어 후단에 구성한 온수탱크(30)로 공급한다.

상기 온수탱크(30)는 상기 온수열교환기(20)에 의해 생성된 소정온도의 온수를 저장하고 필요에 따라 온수가 급수된다.

또한 잠열회수기(40)는 상기 온수열교환기(20)에서 순환수와 열교환이 이루어지고 난후 방출된 냉매에 잔존하는 잠열을 제상수순환펌프(41)에 의해 순환하는 제상수와 잠열교환이 이루어져 냉매가 가진 잠열을 제상수가 빼앗아 소정온도로 데워진 제상수가 되어 후단에 구성한 히팅관(100)으로 공급한다.

이때 상기 제상수는 동결온도가 -50℃인 부동액으로 이루지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 잠열회수기(40)에서 제상수와 잠열교환이 이루어져 방출되는 냉매는 제1솔레노이드밸브(50)의 선택적인 개폐로 팽창밸브(60)측으로 공급된다.

상기 팽창밸브(60)는 상기 제1솔레노이드밸브(50)를 통해 공급된 냉매를 기화하여 냉매가스로 증발기(70)로 공급한다.

상기 증발기(70)는 상기 팽창밸브(60)에 의해 기화된 냉매가스가 배관을 따라 이동하면서 공기 중의 열을 빼앗아 압축기로 다시 순환하게 되는데, 이때 공기 중의 열을 빼앗은 냉매가스는 저압보상이중관(80)을 거쳐 순환한다.

그리고 저압보상이중관(80)은 상기 증발기(70)에서 공기 중의 열을 빼앗은 냉매가스의 압력을 소정의 저압이 이루어지도록 보상한다.

상술한 구성에 따라 공기열 보일러의 냉매순환 싸이클을 이룬다.

그리고 상기 잠열회수기(40)에 의해 냉매의 잠열을 빼앗아 소정의 온도로 데워진 제상수는 제2솔레노이드밸브(90)의 선택적으로 개폐로 후단에 구성한 히팅관(100)으로 공급한다.

상기 히팅관(100)은 도 2에 도시한 바와 같이 증발기의 적상을 방지하기 위해 상기 증발기(70)의 방열핀 바깥쪽 외측에 구성하는 것이 바람직한데, 보다 상세하게 살펴보면 상기 증발기(70)는 통상적으로 냉매가스가 순환하는 가스순환관을 'ㄹ'자 절곡하고, 'ㄹ'자로 절곡한 가스순환관의 외표면에 다수개의 방열핀을 구성하여, 상기 가스순환관을 따라 순환한 냉매가스가 방열핀에 의해 공기와의 열교환이 더욱 촉진되도록 구성하는데, 이때 상기 히팅관(100)은 가스순환관을 포함하고 있는 방열핀의 외측에 'ㄹ'자 절곡하여 상기 가스순환관과 함께 구성한다.

따라서 본 발명에서는 방열핀 내측에는 가스순환관이 상기 방열핀 외측에는 히팅관(100)을 구성한 증발기(70)가 본체의 상부 좌,우 또는 전,후로 대칭을 이루도록 구성하는데, 좌,우 또는 전,후로 대칭을 이루는 증발기(70)의 중앙 상부에 팬을 구성하여, 외부의 공기가 좌,우측 또는 전,후에서 인입되어 중앙 상부로 팬을 통해 방출되도록 한 구조로 구성하며, 상기 히팅관(100)은 증발기의 방열핀 외측에 가스순환관과 함께 구성하여, 외부의 공기가 제일 먼저 히팅관(100)을 거쳐 증발기(70)로 인입하도록 구성해 눈이 오거나 영하 날씨에도 상기 제2솔레노이드밸브(90)를 통해 공급된 제상수가 히팅관(100)을 순환하여 상기 증발기(70)에 적상되는 것을 방지한다.

그리고 상기 히팅관(100)에서 방출된 제상수는 상기 히팅관(100) 후단에 구성한 제상수저장탱크(110)에 저장되고, 저장된 제상수는 다시 제상수순환펌프(41)의 구동에 의해 잠열회수기(40)로 순환한다.

상술한 구성에 따라 공기열 보일러의 증발기의 적상을 방지하도록 제상수순환 싸이클을 이룬다.

더불어 상기 제2솔레노이드밸브(90) 전단에 제3솔레노이드밸브(120)을 구성하여, 선택적으로 제상수를 히팅관(100)으로 공급하지 않고, 상기 잠열회수기(40)와 제상수저장탱크(110)로 순환하도록 한다.

또한 상기 제3솔레노이드밸브(120) 전단에 제4솔레노이드밸브(130)를 구성하여, 선택적으로 제상수를 저압보상이중관(80)을 거쳐 제상수저장탱크(110)로 순환하도록 한다.

그리고 장치의 외부에 일측에 제1온도센서(140) 구성되어 외부의 기온을 측정하고, 상기 제상수저장탱크(110)에 제2온도센서(150) 구성하여, 제상수의 온도를 측정한다.

이러한 냉매 순환 싸이클 및 제상수 순환 싸이클은 제어부(160)의 제어에 의해 이루어지는데, 상기 제어부(160)는 상기 온수순환펌프(21)와 제상수순환펌프(41), 제1솔레노이드밸브(50), 제2솔레노이드밸브(90), 제3솔레노이드밸브(120), 제4솔레노이드밸브(130), 제1온도센서(140), 제2온도센서(150)와 전기적으로 연결되어 소정의 조건에 따라 각각의 장치를 제어한다.

따라서 상기 제어부(160)는 초기 장치의 구동 신호에 의해 제1온도센서(140)에 의해 측정된 외부 공기온도값(공기 중의 온도)을 받아 적정온도의 온수를 생성하기 위해 상기 온수순환펌프(21)와 제상수순환펌프(41)을 구동제어하고, 제1솔레노이드밸브(50)를 개방하여 냉매가 순환하도록 해 온수를 생성하도록 한다.

이때 제상수를 저장하고 있는 제상수저장탱크(110) 내의 제상수 온도를 제2온도센서(150)가 측정해 측정한 제상수온도값을 제어부(160)로 인가한다.

상기 제어부(160)는 제상수의 온도가 적정한 온도(30℃ 이상)가 아닐시 제2솔레노이드밸브(90)와 제4솔레노이드밸브(130)를 폐쇄하여, 제상수가 적정한 온도(30℃ 이상)를 이룰 때까지 제상수가 잠열회수기(40)와 제상수저장탱크(110)를 순환하도록 한다.

그리고 상기 제상수가 잠열회수기(40)와 제상수저장탱크(110)를 반복순환하여, 적정한 온도(30℃ 이상)이상을 유지할 경우에는 상기 제3솔레노이드밸브(120)는 폐쇄되고, 상기 제2솔레노이드밸브(90)와 제4솔레노이드밸브(130)를 개방하여 적정한 온도(30℃ 이상)이상을 유지하는 제상수를 히팅관(100)을 공급하여 상기 증발기(70)의 적상을 방지하고, 저압보상이중관(80)을 공급하여 냉매가스의 열을 빼앗아 냉매가스가 소정의 저압을 유지하도록 보상한다.

♠주요도면부호에 관한 설명♠
10: 압축기 20: 온수열교환기
21: 온수순환펌프 30: 온수탱크
40: 잠열회수기 41: 제상수순환펌프
50: 제1솔레노이드밸브 60: 팽창밸브
70: 증발기 80: 저압보상이중관
90: 제2솔레노이드밸브 100: 히팅관
110: 제상수저장탱크 120: 제3솔레노이드밸브
130: 제4솔레노이드밸브 140: 제1온도센서
150: 제2온도센서 160: 제어부

Claims (2)

1. 냉매의 잠열을 이용한 무적상 공기열 보일러를 구성함에 있어서,
   냉매가스를 압축하여 고온고압의 냉매를 생성해 온수열교환기로 공급하는 압축기와;
   상기 압축기에 의해 생성된 고온고압의 냉매를 공급받아 고온고압의 냉매가 가진 열을 온수순환펌프에 의해 순환하는 순환수가 빼앗아 소정온도로 데워진 온수를 온수탱크로 공급하는 온수열교환기와;
   상기 온수열교환기에 의해 생성된 소정온도의 온수를 저장하고, 공급하는 온수탱크와;
   상기 온수열교환기에서 방출되는 냉매에 잔존하는 잠열을 제상수순환펌프에 의해 순환하는 제상수가 빼앗아 소정온도로 데워진 제상수를 히팅관으로 공급하는 잠열회수기와;
   상기 잠열회수기에서 방출되는 냉매를 선택적으로 개폐하여 공급하는 제1솔레노이드밸브와;
   상기 제1솔레노이드밸브를 통해 공급된 냉매를 기화시켜 냉매가스를 증발기로 공급하는 팽창밸브와;
   상기 팽창밸브에 의해 기화된 냉매가스가 배관을 따라 이동하면서 공기중의 잠열을 빼앗도록 하는 증발기와;
   상기 증발기에서 공기 중의 잠열을 빼앗은 냉매가스의 압력을 저압보상하는 저압보상이중관과;
   상기 잠열회수기에 의해 냉매의 잠열을 빼앗아 소정의 온도로 데워진 제상수를 선택적으로 개폐하여 히팅관으로 공급하는 제2솔레노이드밸브와;
   상기 증발기에 외측면에 구성하여 증발기에 적상되는 것을 방지하도록 상기 제2솔레노이드밸브를 통해 공급된 제상수가 순환하는 히팅관과;
   상기 히팅관에서 방출된 제상수를 저장하는 제상수저장탱크와;
   상기 제2솔레노이드밸브 전단에 구성하여 선택적으로 제상수를 잠열회수기와 제상수저장탱크를 순환하도록 하는 제3솔레노이드밸브와;
   상기 제3솔레노이드밸브 전단에 구성하여 선택적으로 제상수를 저압보상이중관으로 순환하도록 하는 제4솔레노이드밸브와;
   장치의 외부에 일측에 구성되어 외부의 기온을 측정하는 제1온도센서와;
   상기 제상수저장탱크에 구성되어 제상수의 온도를 측정하는 제2온도센서와;
   상기 온수순환펌프와 제상수순환펌프, 제1솔레노이드밸브, 제2솔레노이드밸브, 제3솔레노이드밸브, 제4솔레노이드밸브, 제1온도센서, 제2온도센서와 전기적으로 연결되어 소정의 조건에 따라 각각의 장치를 제어하는 제어부;포함하여 구성해
   고온고압으로 압축된 냉매가 온수를 생성하고 한 후 냉매의 남은 잠열을 제상수에 제공하여 열교환이 이루어지도록 하고, 열교환이 이루어진 제상수를 히팅관으로 순환시켜, 히팅관의 발열로 증발기 외표면에 적상을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 냉매의 잠열을 이용한 무적상 공기열 보일러.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 히팅관은 상기 증발기의 방열핀 바깥쪽 외측에 구성하는 것을 특징으로 하는 냉매의 잠열을 이용한 무적상 공기열 보일러.

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