KR101787943B1 - 유로를 독립적으로 제어하기 위한 3방 밸브, 이를 포함하는 흡착식 냉동 장치 및 흡착식 냉동 시스템 - Google Patents

유로를 독립적으로 제어하기 위한 3방 밸브, 이를 포함하는 흡착식 냉동 장치 및 흡착식 냉동 시스템 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치는, 냉각수 공급 라인 또는 온수 공급 라인으로부터 냉각수 또는 온수 중 어느 하나가 선택적으로 공급되고, 냉매가 흡착 또는 탈착되는 제1흡착기와 제2흡착기; 상기 제1흡착기 및 상기 제2흡착기에 각각 연결되고 상기 제1흡착기 또는 상기 제2흡착기에서 탈착되는 냉매가 공급되고, 공급된 냉매가 응축되는 응축기; 응축된 냉매가 공급되고, 공급된 냉매가 증발 시 발생되는 기화열을 이용하여 냉수를 생산하고, 증발된 냉매를 상기 제1흡착기 또는 상기 제2흡착기 중 어느 하나로 선택적으로 공급하는 증발기; 상기 온수 공급 라인으로부터 공급되는 온수 또는 상기 증발기에서 생산된 냉수가 공급되어 공기를 냉각하거나 가열하는 냉난방기; 및 상기 증발기와 상기 냉난방기 사이로 유동하는 냉수 또는 온수의 순환을 제어하는 밸브부를 포함할 수 있다.

Description

유로를 독립적으로 제어하기 위한 3방 밸브, 이를 포함하는 흡착식 냉동 장치 및 흡착식 냉동 시스템{THREE WAY VALVE FOR INDEPENDENTLY CONTROLLING FLOW PATH, REFRIGERATION APPARATUS OF ADSORPTION TYPE COMPRISING THE SAME AND REFRIGERATION SYSTEM OF ADSORPTION TYPE}
이하, 실시예들은 유로를 독립적으로 제어하기 위한 3방 밸브, 이를 포함하는 흡착식 냉동 장치 및 흡착식 냉동 시스템에 관한 것이다.
3방 밸브란 3방향에 유체의 출입구를 가진 밸브로서, 주로 컨트롤 모터와 조합하여 전동 밸브로 하며, 온수 난방 장치에 있어서 온수의 유로 전환과 동시에 유량 조절을 하는 자동 제어 밸브로서 이용된다.
예를 들어, 한국 등록특허공보 제20-0018001호는 유체 제어밸브를 개시한다.
일 실시예에 따른 목적은 3방 밸브의 3방향에 구비된 유체의 출입구를 개방 또는 폐쇄하도록 상기 유체의 출입구를 각각 독립적으로 제어하는 3방 밸브, 이를 포함하는 흡착식 냉동 장치 및 흡착식 냉동 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 유체의 출입구를 각각 독립적으로 제어하여 유체의 유동 및 유량을 자유롭게 제어하는 3방 밸브, 이를 포함하는 흡착식 냉동 장치 및 흡착식 냉동 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치는, 냉각수 공급 라인 또는 온수 공급 라인으로부터 냉각수 또는 온수 중 어느 하나가 선택적으로 공급되고, 냉매가 흡착 또는 탈착되는 제1흡착기와 제2흡착기; 상기 제1흡착기 및 상기 제2흡착기에 각각 연결되고 상기 제1흡착기 또는 상기 제2흡착기에서 탈착되는 냉매가 공급되고, 공급된 냉매가 응축되는 응축기; 응축된 냉매가 공급되고, 공급된 냉매가 증발 시 발생되는 기화열을 이용하여 냉수를 생산하고, 증발된 냉매를 상기 제1흡착기 또는 상기 제2흡착기 중 어느 하나로 선택적으로 공급하는 증발기; 상기 온수 공급 라인으로부터 공급되는 온수 또는 상기 증발기에서 생산된 냉수가 공급되어 공기를 냉각하거나 가열하는 냉난방기; 및 상기 증발기와 상기 냉난방기 사이로 유동하는 냉수 또는 온수의 순환을 제어하는 밸브부를 포함할 수 있다.
상기 밸브부는, 상기 증발기의 배출측과 상기 냉난방기의 유입측을 연결하는 유로 상에 설치되고, 상기 증발기에서 생산된 냉수 및 상기 온수 공급 라인으로부터 공급된 온수 중 어느 하나를 상기 냉난방기로 선택적으로 공급하는 유체공급밸브를 포함할 수 있다.
상기 밸브부는, 상기 냉난방기의 배출측과 상기 증발기의 유입측을 연결하는 유로 상에 설치되고, 상기 냉난방기에서 순환되는 냉수 또는 온수를, 온수 환수 라인 및 상기 증발기 중 어느 하나로 선택적으로 공급하는 유체환수밸브를 포함할 수 있다.
상기 밸브부는, 상기 냉각수 공급 라인으로부터 상기 제1흡착기 및 상기 제2흡착기 중 어느 하나로 선택적으로 냉각수를 공급하는 제1밸브; 상기 온수 공급 라인으로부터 상기 제1흡착기 및 상기 제2흡착기 중 어느 하나로 선택적으로 온수를 공급하는 제2밸브; 상기 제1흡착기 및 상기 제2흡착기 중 어느 하나로부터 상기 온수 환수 라인으로 온수를 공급하는 제3밸브; 및 상기 제1흡착기 및 상기 제2흡착기 중 어느 하나로부터 상기 냉수 환수 라인으로 냉각수를 공급하는 제4밸브를 포함할 수 있다.
상기 밸브부는, 상기 냉각수 공급 라인 및 상기 온수 공급 라인에 연결되고 상기 제1흡착기에 냉각수 또는 온수 중 어느 하나를 선택적으로 공급하는 제1밸브; 상기 냉각수 공급 라인 및 상기 온수 공급 라인에 연결되고 상기 제2흡착기에 냉각수 또는 온수 중 어느 하나를 선택적으로 공급하는 제2밸브; 상기 제1흡착기, 냉수 환수 라인 및 온수 환수 라인에 연결되고 상기 제1흡착기로부터 공급되는 냉각수 또는 온수를 상기 냉수 환수 라인 또는 상기 온수 환수 라인에 선택적으로 공급하는 제3밸브; 및 상기 제2흡착기, 상기 냉수 환수 라인 및 상기 온수 환수 라인에 연결되고 상기 제2흡착기로부터 공급되는 냉각수 또는 온수를 상기 냉수 환수 라인 또는 상기 온수 환수 라인에 선택적으로 공급하는 제4밸브를 포함할 수 있다.
상기 밸브부는, 상기 증발기와 상기 냉난방기를 연결하는 유로 상에 설치되고 상기 냉난방기로부터 공급되는 냉수 또는 상기 온수 공급 라인으로부터 공급되는 온수를 외부로 배출하는 유체배출밸브를 포함할 수 있다.
상기 밸브부는 3방 밸브로 구성되고, 상기 3방 밸브는, 제1유출입구와, 동일선상에 위치되고 상기 제1유출입구에 교차하는 제2유출입구와 제3유출입구를 포함하는 밸브 하우징; 상기 제2유출입구에 설치되어 상기 제2유출입구의 개도를 조절하는 제1밸브 유닛; 및 상기 제3유출입구에 설치되어 상기 제3유출입구의 개도를 조절하는 제2밸브 유닛을 포함할 수 있다.
상기 3방 밸브는, 상기 제2유출입구에 설치되고 상기 제2유출입구를 통과하는 냉각수 또는 온수의 온도를 감지하는 제1센서포트; 및 상기 제3유출입구에 설치되고 상기 제3유출입구를 통과하는 냉각수 또는 온수의 온도를 감지하는 제2센서포트를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치는, 냉매가 흡착 또는 탈착되는 제1흡착기와 제2흡착기; 냉각수 공급 라인과 온수 공급 라인에 각각 연결되고 상기 제1흡착기로 냉각수 또는 온수를 선택적으로 공급하는 제1밸브; 상기 냉각수 공급 라인과 상기 온수 공급 라인에 각각 연결되고 상기 제2흡착기로 냉각수 또는 온수를 선택적으로 공급하는 제2밸브; 상기 제1흡착기로부터 냉각수 환수 라인 또는 온수 환수 라인으로 냉각수 또는 온수를 선택적으로 공급하는 제3밸브; 상기 제2흡착기로부터 상기 냉각수 환수 라인 또는 상기 온수 환수 라인으로 냉각수 또는 온수를 선택적으로 공급하는 제4밸브; 상기 냉각수 공급 라인에 연결되고 냉매를 응축하여 팽창관으로 응축된 냉매를 공급하는 응축기; 및 상기 냉수 공급 라인과 상기 냉수 환수 라인에 연결되고, 상기 팽창관을 통하여 응축된 냉매가 공급되고, 공급된 냉매가 팽창하고 증발되어 냉수가 생산되는 증발기를 포함할 수 있다.
상기 제3밸브의 개폐 시간과 상기 제4밸브의 개폐 시간은 상기 제1밸브의 개폐 시간과 상기 제2밸브의 개폐 시간보다 딜레이될 수 있다.
일 실시예에 따른 흡착식 냉동 시스템은, 냉각수 공급 라인과 냉각수 환수 라인, 온수 공급 라인과 온수 환수 라인 및 냉수 공급 라인과 냉수 환수 라인에 각각 연결되는 복수 개의 제8항에 따른 흡착식 냉동 장치를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 3방 밸브, 이를 포함하는 흡착식 냉동 장치 및 흡착식 냉동 시스템은 3방 밸브의 3방향에 구비된 유체의 출입구를 개방 또는 폐쇄하도록 상기 유체의 출입구를 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 3방 밸브, 이를 포함하는 흡착식 냉동 장치 및 흡착식 냉동 시스템은 유체의 출입구를 각각 독립적으로 제어하여 유체의 유동 및 유량을 자유롭게 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 3방 밸브, 이를 포함하는 흡착식 냉동 장치 및 흡착식 냉동 시스템은 흡착제의 특성에 따른 흡착기 내부에서의 흡착 및 탈착을 위한 최적 시간에 맞춘 온수와 냉각수를 독립적인 밸브제어를 통해 시차적으로 밸브를 개방 또는 폐쇄하거나 유량을 제어할 수 있으며, 에너지 절약 및 제품의 성능 계수를 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 유로를 독립적으로 제어하기 위한 3방 밸브, 이를 포함하는 흡착식 냉동 장치 및 흡착식 냉동 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 3방 밸브를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 3방 밸브를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치의 작동을 나타낸 구성도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치의 작동을 나타낸 구성도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치의 작동을 나타낸 구성도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 흡착식 냉동 유닛을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 3방 밸브를 개략적으로 나타낸 정면도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 3방 밸브를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
일 실시예에 따른 3방 밸브(100)는 3방향에 각각 구비된 유출입구의 유로를 독립적으로 제어할 수 있다. 3방 밸브(100)는, 밸브 하우징(110), 제1밸브유닛(120) 및 제2밸브유닛(130)을 포함할 수 있다.
밸브 하우징(110)은 3방향으로 연장할 수 있다. 밸브 하우징(110)의 3방향으로 연장된 단부들에는 제1유출입구(111), 제2유출입구(112) 및 제3유출입구(113)가 형성될 수 있다. 제1유출입구(111), 제2유출입구(112) 및 제3유출입구(113)를 통하여 밸브 하우징(110)의 내부로 유체가 유동하거나 밸브 하우징(110)의 외부로 유체가 유동할 수 있다. 여기서, 제1유출입구(111), 제2유출입구(112) 및 제3유출입구(113) 중 적어도 하나 이상은 유입구(fluid inlet)의 역할을 수행하고 나머지는 유출구(fluid outlet)의 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1유출입구(111)가 유입구이고 제2유출입구(112) 및 제3유출입구(113)가 유출구인 경우, 유체는 제1유출입구(111)를 통하여 밸브 하우징(110)의 내부로 유입되어 제2유출입구(112) 및/또는 제3유출입구(113)를 통하여 밸브 하우징(110)의 외부로 유출될 수 있다. 반대로, 제1유출입구(111)가 유출구이고 제2유출입구(112) 및 제3유출입구(113)가 유입구인 경우, 유체는 제2유출입구(112) 및/또는 제3유출입구(113)를 통하여 밸브 하우징(110)의 내부로 유입되어 제1유출입구(111)를 통하여 밸브 하우징(110)의 외부로 유출될 수 있다.
밸브 하우징(110)이 연장하는 3방향은, 제1방향과, 제1방향을 기준으로 제1방향에 서로 교차하고 동일선상에 위치되는 제2방향과 제3방향을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 제1방향으로 제1유출입구(111)가, 제2방향으로 제2유출입구(112)가, 제3방향으로 제3유출입구(113)가 밸브 하우징(110)에 각각 형성되어, 제1유출입구(111)를 기준으로 제2유출입구(112) 및 제3유출입구(113)는 서로 대향되게 동일선상에 위치할 수 있다.
제1밸브유닛(120)은 제2유출입구(112)에 설치되어 제2유출입구(112)의 개도(개방의 정도)를 조절하여 제2유출입구(112)의 유로를 개방 또는 폐쇄할 수 있다. 제1밸브유닛(120)은, 제1구멍(1211)을 포함하는 제1밸브시트(121), 제1밸브스템(122) 및 제1구동기(123)를 포함할 수 있다. 제1밸브스템(122)은, 제2유출입구(112)의 내부에 이동 가능하게 설치되어 제1구멍(1211)을 개방 또는 폐쇄할 수 있다. 제1구동기(123)는, 제1밸브스템(122)을 제1밸브시트(121)에 대하여 이동시켜 제1구멍(1211)의 개도를 조절하여 제2유출입구(112)의 유로를 개방 또는 폐쇄할 수 있다. 제2밸브유닛(130)은 제3유출입구(113)에 설치되어 제3유출입구(113)의 개도를 조절하여 제3유출입구(113)의 유로를 개방 또는 폐쇄할 수 있다. 제2밸브유닛(130)은, 제2구멍을 포함하는 제2밸브시트(131), 제2밸브스템(132) 및 제2구동기(133)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1밸브유닛(120) 및/또는 제2밸브유닛(130)은 글로브 밸브(glove valve), 볼 밸브(ball valve) 또는 나비 형태의 밸브일 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제1밸브유닛(120) 및 제2밸브유닛(130)이 독립적으로 작동하면서 제2유출입구(112) 및 제3유출입구(113)의 유로가 각각 제어될 수 있다. 다시 말하면, 제2유출입구(112) 및 제3유출입구(113)의 선택적인 개방 또는 선택적인 폐쇄, 동시적인 개방 또는 동시적인 폐쇄가 가능하고, 제2유출입구(112) 및 제3유출입구(113)의 개도가 독립적으로 제어될 수 있다.
밸브 하우징(110)은 밸브 하우징(110)의 내부로 유동하는 유체의 온도를 감지할 수 있는 제1센서포트(114) 및 제2센서포트(115)를 더 포함할 수 있다. 제1센서포트(114)는, 제2유출입구(112)에 설치되고 제2유출입구(112)를 통과하는 유체(예를 들어, 냉각수 또는 온수)의 온도를 감지할 수 있다. 제1센서포트(114)는, 제2유출입구(112)와 함께 일체형으로 밸브 하우징(110)의 내부에 위치될 수 있다. 제2센서포트(115)는, 제3유출입구(113)에 설치되고 제3유출입구(113)를 통과하는 유체(예를 들어, 냉각수 또는 온수)의 온도를 감지할 수 있다. 제2센서포트(115)는, 제3유출입구(113)와 함께 일체형으로 밸브 하우징(110)의 내부에 위치될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제1밸브유닛(120) 및 제2밸브유닛(130)의 작동에 의하여 제2유출입구(112) 및 제3유출입구(113)의 유로를 제어할 때, 제2유출입구(112) 및/또는 제3유출입구(113)를 통하여 밸브 하우징(110)의 내부로 유동하는 유체의 온도를 정확하게 감지함으로써, 제2유출입구(112)의 개도 및/또는 제3유출입구(113)의 개도를 정확하게 제어할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치는, 제1흡착기(210), 제2흡착기(220), 응축기(230), 증발기(240), 냉난방기(260), 냉각수 공급 라인(271), 온수 공급 라인(272), 냉수 환수 라인(275), 온수 환수 라인(276) 및 적어도 하나 이상의 밸브를 포함하는 밸브부를 포함할 수 있다.
제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)는, 냉매를 흡착 또는 탈착시킬 수 있다. 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)는, 열교환기의 전열 도관(미도시)과 핀(FIN)의 표면에 코팅(COATING) 되거나 전열 핀(FIN) 사이에 그레인(GRAIN)이나 펠릿 상태로 충전된 수분 흡착제와, 냉각수 공급 라인 또는 온수 공급 라인으로부터 냉각수 또는 온수를 공급받아 냉각수 또는 온수 중 어느 하나가 선택적으로 순환되는 열교환기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수분 흡착제는 활성탄, 실리카겔, 제올라이트, 또는 활성 알루미나 등일 수 있다. 공간 효율성을 위하여, 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)는 서로 독립적이지만 인접하게 배치될 수 있다.
응축기(230)는, 냉매를 냉각하여 응축열을 제거하여 액화시킬 수 있다. 응축기(230)는 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)에 연결되어 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)에서 탈착되는 냉매를 공급받을 수 있고, 공급된 냉매를 응축시킬 수 있다. 응축기(230)는, 내부에 냉각수가 순환되는 응축기 열교환기(231)를 포함할 수 있다. 응축기(230)는, 냉각수 공급 라인(271)에 연결됨으로써 내부에 냉각수가 순환되어 냉매와 냉각수와의 열 교환을 통하여 냉매가 응축될 수 있다.
증발기(240)는, 응축기(230)에 연결되어 응축된 냉매를 공급받을 수 있다. 증발기(240)는, 팽창관 또는 팽창 밸브를 통하여 공급되는 냉매를 증발시켜 증발되고 있는 냉매로부터 발생되는 기화열을 이용하여 냉수를 생산할 수 있다. 이를 위하여, 증발기(240)는 내부에 냉수를 생산하도록 물이 순환되는 증발기 열교환기(241)를 포함할 수 있다. 증발기(240)는, 증발된 냉매를 제1흡착기(210) 또는 제2흡착기(220) 중 어느 하나로 선택적으로 공급할 수 있다.
냉난방기(260)는, 증발기(240)에서 생산되는 냉수를 공급받거나 온수 공급 라인(272)으로부터 온수를 공급받아 공기를 냉각하거나 공기를 가열할 수 있다. 냉난방기(260)는, 냉수 또는 온수가 순환되는 냉난방기 열교환기(261) 및 공기를 유동시키는 송풍기(262)를 포함할 수 있다.
밸브부는, 증발기(240) 및 냉난방기(260)의 사이로 유동하는 냉수 또는 온수의 순환을 제어할 수 있다. 밸브부는, 증발기(240) 및 냉난방기(260)에 각각 연결되고, 냉각수 공급 라인(271), 온수 공급 라인(272), 냉수 환수 라인(275) 및 또는 온수 환수 라인(276)에 연결될 수 있다. 밸브부는, 일 실시예에 따른 3방 밸브인, 제1밸브(251), 제2밸브(252), 제3밸브(253), 제4밸브(254), 유체공급밸브(255) 및 유체환수밸브(256)를 포함할 수 있다.
제1밸브(251)는, 냉각수 공급 라인(271)과 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)를 연결하는 유로(273) 상에 설치되어 냉각수 공급 라인(271)을 통하여 공급되는 냉각수가 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220) 중 어느 하나의 흡착기에 선택적으로 공급될 수 있도록 제3밸브(253)의 유출입구(미도시)의 개방 또는 폐쇄가 제어될 수 있다.
제2밸브(252)는, 온수 공급 라인(272)과 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)를 연결하는 유로(274) 상에 설치되어 온수 공급 라인(272)을 통하여 공급되는 온수가 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220) 중 어느 하나의 흡착기에 선택적으로 공급될 수 있도록 제4밸브(254)의 유출입구(미도시)의 개방 또는 폐쇄가 제어될 수 있다.
제3밸브(253)는, 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)와 온수 환수 라인(276)을 연결하는 유로(278) 상에 설치되고, 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)와 온수 환수 라인(276)을 선택적으로 연결함으로써 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220) 중 어느 하나의 흡착기로부터 배출되는 온수를 온수 환수 라인(276)으로 공급할 수 있다.
제4밸브(254)는, 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)와 냉수 환수 라인(275)을 연결하는 유로(277) 상에 설치되고, 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)와 냉수 환수 라인(275)을 선택적으로 연결함으로써 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220) 중 어느 하나의 흡착기로부터 배출되는 냉각수를 냉수 환수 라인(275)으로 공급할 수 있다.
제3밸브(253) 및 제4밸브(254)의 개폐 시간은 제1밸브(251) 및 제2밸브(252)의 개폐 시간보다 딜레이될 수 있다. 제1밸브(251)가 냉각수 공급 라인(271)으로부터 공급되는 냉각수를 제1흡착기(210) 또는 제2흡착기(220) 중 어느 하나로 공급하고, 제2밸브(352)가 온수 공급 라인(272)으로부터 공급되는 온수를 제1흡착기(210) 또는 제2흡착기(220) 중 어느 하나로 공급하는 경우, 제1밸브(251) 또는 제2밸브(252)가 제1흡착기(210) 또는 제2흡착기(220) 중 어느 하나로 냉각수 또는 온수를 공급하는 전환 시점, 즉 제1밸브(351)의 개폐 시간과, 제2밸브(352)의 개폐 시간은 동시에 이루어질 수 있다. 마찬가지로, 제3밸브(353) 및 제4밸브(354)의 개폐 시간은 동시에 이루어질 수 있다. 이 경우, 제1밸브(351) 및 제2밸브(352)의 냉각수 또는 온수를 공급하는 전환 시점에 비하여, 제3밸브(353) 및 제4밸브(354)의 냉각수 또는 온수를 공급하는 전환 시점은 딜레이될 수 있다.
이와 같은 방식에 의하면, 제1흡착기(210) 또는 제2흡착기(220)로 냉각수 또는 온수가 공급되는 시점보다 제1흡착기(210) 또는 제2흡착기(220)로부터 냉각수 또는 온수가 배출되는 시점이 좀 더 딜레이되고, 이에 따라 제1흡착기(210) 또는 제2흡착기(220)에 부하가 걸리면서, 잔열에 의해 냉각수가 온수로 변화되거나, 온수가 냉각수로 변화되고, 냉각수 환수 라인(275) 또는 온수 환수 라인(276)으로 공급되는 냉각수 또는 온수의 온도 변화 구간이 짧아져 열 효율이 개선될 수 있다.
유체공급밸브(255)는, 증발기(240)에서 생산된 냉수 및 온수 공급 라인(272)으로부터 공급된 온수 중 어느 하나를 냉난방기(260)로 선택적으로 공급할 수 있다. 제1밸브(251)는, 증발기(240)의 배출측과 냉난방기(260)의 유입측을 연결하는 유로(279) 상에 설치될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 유체공급밸브(255)는, 증발기(240)와 냉난방기(260)의 유로를 연결하거나, 냉난방기(260)와 온수 공급 라인(272)의 유로를 연결함으로써, 냉수 또는 온수를 선택적으로 냉난방기(260)에 공급하여 공간 효율성을 달성함과 동시에 적은 비용으로도 냉난방기(260)의 열 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있다.
유체환수밸브(256)는, 냉난방기(260)에서 순환되는 냉수 또는 온수를 온수 환수 라인(276) 및 증발기(240) 중 어느 하나로 선택적으로 공급할 수 있다. 유체환수밸브(256)는, 냉난방기(260)의 배출측과 증발기(240)의 유입측을 연결하는 유로(280) 상에 설치될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 유체환수밸브(256)는, 증발기(240)와 냉난방기(260)의 유로를 연결하거나, 냉난방기(260)와 온수 환수 라인(276)의 유로를 연결함으로써, 흡착식 냉동 장치의 폐회로를 구성함과 동시에, 적은 비용으로도 공간 효율성을 달성하면서 냉난방기(260)에서 사용되는 유체를 환수하거나 증발기(240)에 다시 공급함으로써 에너지를 절감할 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220) 중 어느 하나의 흡착기로 냉각수가 공급되어 냉매가 흡착되고, 다른 하나의 흡착기로 온수가 공급되어 냉매가 탈착될 수 있다. 이에 따라, 냉매의 탈착으로 인하여 발생되는 냉매가 응축기(230)로 유입되어 액상의 냉매로 변화되고, 응축기(230)에서 액화된 냉매는 증발기(240)로 공급되어 증발되며 물을 냉각함으로써 냉수를 생산하고, 증발기(240)에서 증발된 냉매는 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)에 각각 유입될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치의 작동을 나타낸 구성도이다.
제1흡착기(210)로 냉각수가 공급되고 제2흡착기(220)로 온수가 공급되는 경우, 제1흡착기(210)에서 냉매가 흡착되고 제2흡착기(220)에서 냉매가 탈착될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치의 작동을 나타낸 구성도이다.
제1흡착기(210)로 온수가 공급되고 제2흡착기(220)로 냉각수가 공급되는 경우, 제1흡착기(210)에서 냉매가 탈착되고 제2흡착기(220)에서 냉매가 흡착될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치의 작동을 나타낸 구성도이다.
제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)로 냉각수 및 온수가 모두 차단되고, 냉난방기(260)로 온수를 공급하여 난방이 이루어질 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 흡착식 냉동 장치는, 유로의 독립 제어가 가능한 3방 밸브를 이용하여 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)로 공급되는 냉각수 및 온수의 흐름 및 유량을 독립적으로 제어함으로써, 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)가 시간차를 두고 냉각수 및 온수를 공급받을 수 있고, 냉각수 및 온수의 공급량을 냉매의 흡착 및 탈착에 맞추어 제어할 수 있으며, 이에 따라 과도한 냉각수와 온수의 사용을 억제함으로써 에너지 절약이 가능하고, 흡착식 냉동 장치의 성능 계수를 높일 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치는, 제1흡착기(210), 제2흡착기(220), 응축기(230), 증발기(240), 냉난방기(260), 냉각수 공급 라인(271), 온수 공급 라인(272), 냉수 환수 라인(275), 온수 환수 라인(276), 제1밸브(351), 제2밸브(352), 제3밸브(353), 제4밸브(354), 유체공급밸브(355), 유체환수밸브(356) 및 유체배출밸브(357)를 포함할 수 있다.
제1밸브(351)는, 냉각수 공급 라인(271) 및 온수 공급 라인(272)에 연결되고 제1흡착기(210)에 냉각수 공급 라인(271)으로부터 공급되는 냉각수 또는 온수 공급 라인(272)으로부터 공급되는 온수 중 어느 하나를 선택적으로 공급할 수 있다.
제2밸브(352)는, 냉각수 공급 라인(271) 및 온수 공급 라인(272)에 연결되고 제2흡착기(220)에 냉각수 공급 라인(271)으로부터 공급되는 냉각수 또는 온수 공급 라인(272)으로부터 공급되는 온수 중 어느 하나를 선택적으로 공급할 수 있다.
제3밸브(353)는, 제1흡착기(210), 냉수 환수 라인(275) 및 온수 환수 라인(276)에 연결되고 제1흡착기(210)로부터 공급되는 냉각수 또는 온수를 냉수 환수 라인(275) 또는 온수 환수 라인(276)에 선택적으로 공급할 수 있다.
제4밸브(354)는, 제2흡착기(220), 냉수 환수 라인(275) 및 온수 환수 라인(276)에 연결되고 제2흡착기(220)로부터 공급되는 냉각수 또는 온수를 냉수 환수 라인(275) 또는 온수 환수 라인(276)에 선택적으로 공급할 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 유로의 제어가 독립적으로 이루어지는 3방 밸브를 이용하여 제1흡착기(210) 및 제2흡착기(220)로 공급되는 냉각수와 온수의 흐름 및 유량을 독립적으로 제어함으로써 과도한 냉각수 및 온수의 사용을 억제할 수 있으며, 이에 따라 에너지 절약을 달성할 수 있다.
제3밸브(353) 및 제4밸브(354)의 개폐 시간은 제1밸브(351) 및 제2밸브(352)의 개폐 시간보다 딜레이될 수 있다. 제1밸브(351)가 냉각수 공급 라인(271)으로부터 공급되는 냉각수 또는 온수 공급 라인(272)으로부터 공급되는 온수 중 어느 하나를 제1흡착기(210)로 공급하고, 제2밸브(352)가 냉각수 공급 라인(271)으로부터 공급되는 냉각수 또는 온수 공급 라인(272)으로부터 공급되는 온수 중 어느 하나를 제2흡착기(220)로 공급하는 경우, 제1밸브(351)가 냉각수 또는 온수를 공급하는 전환 시점, 즉 제1밸브(351)의 개폐 시간과, 제2밸브(352)가 냉각수 또는 온수를 공급하는 전환 시점, 즉 제2밸브(352)의 개폐 시간은 동시에 이루어질 수 있다. 마찬가지로, 제3밸브(353) 및 제4밸브(354)의 개폐 시간은 동시에 이루어질 수 있다. 이 경우, 제1밸브(351) 및 제2밸브(352)의 냉각수 또는 온수를 공급하는 전환 시점에 비하여, 제3밸브(353) 및 제4밸브(354)의 냉각수 또는 온수를 공급하는 전환 시점은 딜레이될 수 있다.
유체배출밸브(357)는, 유체공급밸브(355)와 냉난방기(260)를 연결하는 유로 상에 설치되고 유체공급밸브(355)로부터 공급되는 냉수 또는 온수를 외부로 배출할 수 있다. 여기서 외부는, 거실, 홀(hall) 또는 일정 규모 이상의 사무실 등과 같은 공간과 같이 별도의 작은 공간일 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 유체배출밸브(357)는 분기 배관용 조절 밸브로서 별도의 작은 공간에 여유분의 냉수 또는 온수를 선택적으로 공급할 수 있으며, 이에 따라 작은 공간에 설치된 팬(fan)과 열 교환기를 포함하는 팬 코일 유닛(fan coil unit) 등과 같은 터미널 기기의 운영이 가능할 수 있으며, 유체배출밸브(357)를 통하여 별도의 공간에 공급할 수 있는 별도의 라인을 신설할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
일 실시예에 따른 흡착식 냉동 장치는, 제1흡착기(210), 제2흡착기(220), 응추기 열교환기(231)를 포함하는 응축기(230), 팽창관(232), 증발기(240), 제1밸브(451), 제2밸브(452), 제3밸브(453) 및 제4밸브(454)를 포함할 수 있다.
팽창관(232)은, 응축기 열교환기(231)에 연결되어 응축기(230)로부터 응축된 냉매를 공급 받아 증발기(240)로 유동시킬 수 있다. 팽창관(232)의 일 단은 증발기(240)의 내부에 위치될 수 있다, 이 경우, 외부로부터 흡착식 냉동 장치로 들어오는 냉수 공급 라인(281)과 흡착식 냉동 장치로부터 외부로 나가는 냉수 환수 라인(282)으로 유동하는 증발기(240)의 내부로, 팽창관(232)의 일 단에서 응축기(230)로부터 공급된 응축된 냉매가 팽창하며 공급될 수 있다. 이 과정에서, 팽창되는 냉매가 증발하며 냉수가 생산될 수 있으며, 냉수 환수 라인(282)으로 생산된 냉수가 공급될 수 있다.
제1밸브(451)는, 냉각수 공급 라인(271) 및 온수 공급 라인(272)에 각각 연결되고 냉각수 공급 라인(271) 또는 온수 공급 라인(272)으로부터 냉각수 또는 온수를 제1흡착기(210)로 선택적으로 공급하도록 제어될 수 있다.
제2밸브(452)는, 냉각수 공급 라인(271) 및 온수 공급 라인(272)에 각각 연결되고 냉각수 공급 라인(271) 또는 온수 공급 라인(272)으로부터 냉각수 또는 온수를 제2흡착기(220)로 선택적으로 공급하도록 제어될 수 있다.
제3밸브(453)는, 냉각수 환수 라인(275) 및 온수 환수 라인(276)에 각각 연결되고 제1흡착기(210)로부터 냉각수 환수 라인(275) 또는 온수 환수 라인(276)으로 냉각수 또는 온수를 선택적으로 공급하도록 제어될 수 있다.
제4밸브(454)는, 냉각수 환수 라인(275) 및 온수 환수 라인(276)에 각각 연결되고 제2흡착기(220)로부터 냉각수 환수 라인(275) 또는 온수 환수 라인(276)으로 냉각수 또는 온수를 선택적으로 공급하도록 제어될 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 3방 밸브가 냉난방기가 존재하지 않는 흡착식 냉동 장치에서도 사용될 수 있다.
제3밸브(453) 및 제4밸브(454)의 개폐 시간은 제1밸브(451) 및 제2밸브(452)의 개폐 시간보다 딜레이될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 흡착식 냉동 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
일 실시예에 따른 흡착식 냉동 시스템은, 복수 개의 흡착식 냉동 장치, 냉각수 공급 라인(271), 온수 공급 라인(272), 냉각수 환수 라인(275), 온수 환수 라인(276), 냉수 공급 라인(281) 및 냉수 환수 라인(282)을 포함할 수 있다.
복수 개의 흡착식 냉동 장치의 각각은, 제1흡착기(210a, 210b, 210c, 210d), 제2흡착기(220a, 220b, 220c, 220d), 응축기(230a, 230b, 230c, 230d), 증발기(240a, 240b, 240c, 240d), 제1밸브(451a, 451b, 451c, 451d), 제2밸브(452a, 452b, 452c, 452d), 제3밸브(453a, 453b, 453c, 453d), 제4밸브(454a, 454b, 454c, 454d) 및 팽창관(232a, 232b, 232c, 232d)을 포함할 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 3방 밸브가 개별적인 흡착식 냉동 장치뿐만 아니라, 복수 개의 흡착식 냉동 장치가 이루는 모듈형인 흡착식 냉동 시스템에도 사용될 수 있다. 이 경우, 작은 출력 용량의 단일의 흡착식 냉동 장치를 필요에 따라 필요한 개수만큼 연결하여 새로운 용량의 제품으로서 흡착식 냉동 시스템으로 제조될 수 있으며, 요구되는 부하의 변동(부분 부하)에서도 고효율 운전이 가능하다. 또한, 대형의 흡착식 냉동 장치를 운반할 때보다 소형의 흡착식 냉동 장치를 모듈형 흡착식 냉동 시스템으로 구성하여 운반할 때 공간 효율성이 좋으므로, 공간적인 제약이나 반입 제한을 극복할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
210 : 제1흡착기
220 : 제2흡착기
230 : 응축기
240 : 증발기
251 : 제1밸브
252 : 제2밸브
260 : 냉난방기

Claims (10)

  1. 냉각수 공급 라인 또는 온수 공급 라인으로부터 냉각수 또는 온수 중 어느 하나가 선택적으로 공급되고, 냉매가 흡착 또는 탈착되는 제1흡착기와 제2흡착기;
    상기 제1흡착기 및 상기 제2흡착기에 각각 연결되고 상기 제1흡착기 또는 상기 제2흡착기에서 탈착되는 냉매가 공급되고, 공급된 냉매가 응축되는 응축기; 및
    응축된 냉매가 공급되고, 공급된 냉매가 증발 시 발생되는 기화열을 이용하여 냉수를 생산하고, 증발된 냉매를 상기 제1흡착기 또는 상기 제2흡착기 중 어느 하나로 선택적으로 공급하는 증발기;
    를 포함하고,
    상기 냉각수 공급 라인과, 상기 제1흡착기와, 상기 제2흡착기에 각각 연결된 3방 밸브로 구성되고, 상기 냉각수 공급 라인으로부터 냉각수를 상기 제1흡착기 또는 상기 제2흡착기로 선택적으로 공급하고, 상기 제1흡착기 또는 상기 제2흡착기로 공급하는 냉각수의 유량을 제어하는 제1밸브;
    상기 온수 공급 라인과, 상기 제1흡착기와, 상기 제2흡착기에 각각 연결된 3방 밸브로 구성되고, 상기 온수 공급 라인으로부터 온수를 상기 제1흡착기 또는 상기 제2흡착기로 선택적으로 공급하고, 상기 제1흡착기 또는 상기 제2흡착기로 공급하는 온수의 유량을 제어하는 제2밸브;
    상기 제1흡착기와, 상기 제2흡착기와, 온수 환수 라인에 각각 연결된 3방 밸브로 구성되고, 상기 제1흡착기 또는 상기 제2흡착기로부터 온수를 상기 온수 환수 라인으로 선택적으로 공급하고, 상기 온수 환수 라인으로 공급하는 온수의 유량을 제어하는 제3밸브; 및
    상기 제1흡착기와, 상기 제2흡착기와, 냉각수 환수 라인에 각각 연결된 3방 밸브로 구성되고, 상기 제1흡착기 또는 상기 제2흡착기로부터 냉각수를 상기 냉각수 환수 라인으로 선택적으로 공급하고, 상기 냉각수 환수 라인으로 공급하는 냉각수의 유량을 제어하는 제4밸브;
    를 더 포함하는 흡착식 냉동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3밸브의 개폐 시간과 상기 제4밸브의 개폐 시간은 상기 제1밸브의 개폐 시간과 상기 제2밸브의 개폐 시간보다 딜레이되는 흡착식 냉동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 온수 공급 라인으로부터 공급되는 온수 또는 상기 증발기에서 생산된 냉수가 공급되어 공기를 냉각하거나 가열하는 냉난방기를 더 포함하는 흡착식 냉동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 증발기의 배출측과 상기 냉난방기의 유입측을 연결하는 유로 상에 설치되고, 상기 증발기에서 생산된 냉수 및 상기 온수 공급 라인으로부터 공급된 온수 중 어느 하나를 상기 냉난방기로 선택적으로 공급하는 유체공급밸브; 및
    상기 냉난방기의 배출측과 상기 증발기의 유입측을 연결하는 유로 상에 설치되고, 상기 냉난방기에서 순환되는 냉수 또는 온수를, 상기 증발기 및 온수 환수 라인 중 어느 하나로 선택적으로 공급하는 유체환수밸브;
    를 더 포함하는 흡착식 냉동 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 증발기와 상기 냉난방기를 연결하는 유로 상에 설치되고 상기 냉난방기로부터 공급되는 냉수 또는 상기 온수 공급 라인으로부터 공급되는 온수를 외부로 배출하는 유체배출밸브를 더 포함하는 흡착식 냉동 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 3방 밸브는,
    제1유출입구와, 동일선상에 위치되고 상기 제1유출입구에 교차하는 제2유출입구와 제3유출입구를 포함하는 밸브 하우징;
    상기 제2유출입구에 설치되어 상기 제2유출입구의 개도를 조절하는 제1밸브 유닛;
    상기 제2유출입구에 설치되고 상기 제2유출입구를 통과하는 냉각수 또는 온수의 온도를 감지하는 제1센서포트;
    상기 제3유출입구에 설치되어 상기 제3유출입구의 개도를 조절하는 제2밸브 유닛; 및
    상기 제3유출입구에 설치되고 상기 제3유출입구를 통과하는 냉각수 또는 온수의 온도를 감지하는 제2센서포트;
    를 포함하는 흡착식 냉동 장치.
  7. 냉매가 흡착 또는 탈착되는 제1흡착기와 제2흡착기;
    냉각수 공급 라인과, 온수 공급 라인과, 상기 제1흡착기에 각각 연결된 3방 밸브로 구성되고, 상기 냉각수 공급 라인 또는 상기 온수 공급 라인으로부터 냉각수 또는 온수를 상기 제1흡착기로 선택적으로 공급하고, 상기 제1흡착기로 공급하는 냉각수의 유량 또는 온수의 유량을 제어하는 제1밸브;
    상기 냉각수 공급 라인과, 상기 온수 공급 라인과, 상기 제2흡착기에 각각 연결된 3방 밸브로 구성되고, 상기 냉각수 공급 라인 또는 상기 온수 공급 라인으로부터 냉각수 또는 온수를 상기 제2흡착기로 선택적으로 공급하고, 상기 제2흡착기로 공급하는 냉각수의 유량 또는 온수의 유량을 제어하는 제2밸브;
    상기 제1흡착기와, 냉각수 환수 라인과, 온수 환수 라인에 각각 연결된 3방 밸브로 구성되고, 상기 제1흡착기로부터 냉각수 또는 온수를 상기 냉각수 환수 라인 또는 상기 온수 환수 라인으로 선택적으로 공급하고, 상기 냉각수 환수 라인으로 공급하는 냉각수의 유량 또는 상기 온수 환수 라인으로 공급하는 온수의 유량을 제어하는 제3밸브;
    상기 제2흡착기와, 상기 냉각수 환수 라인과, 상기 온수 환수 라인에 각각 연결된 3방 밸브로 구성되고, 상기 제2흡착기로부터 냉각수 또는 온수를 상기 냉각수 환수 라인 또는 상기 온수 환수 라인으로 선택적으로 공급하고, 상기 냉각수 환수 라인으로 공급하는 냉각수의 유량 또는 상기 온수 환수 라인으로 공급하는 온수의 유량을 제어하는 제4밸브;
    상기 냉각수 공급 라인에 연결되고 냉매를 응축하여 팽창관으로 응축된 냉매를 공급하는 응축기; 및
    냉수 공급 라인과 냉수 환수 라인에 연결되고, 상기 팽창관을 통하여 응축된 냉매가 공급되고, 공급된 냉매가 팽창하고 증발되어 냉수가 생산되는 증발기;
    를 포함하는 흡착식 냉동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3밸브의 개폐 시간과 상기 제4밸브의 개폐 시간은 상기 제1밸브의 개폐 시간과 상기 제2밸브의 개폐 시간보다 딜레이되는 흡착식 냉동 장치.
  9. 냉각수 공급 라인과 냉각수 환수 라인, 온수 공급 라인과 온수 환수 라인 및 냉수 공급 라인과 냉수 환수 라인에 각각 연결되는 복수 개의 제1항에 따른 흡착식 냉동 장치를 포함하는 흡착식 냉동 시스템.
  10. 냉각수 공급 라인과 냉각수 환수 라인, 온수 공급 라인과 온수 환수 라인 및 냉수 공급 라인과 냉수 환수 라인에 각각 연결되는 복수 개의 제7항에 따른 흡착식 냉동 장치를 포함하는 흡착식 냉동 시스템.
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