KR20100013010A - 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대기온도나 온수사용량의 변화에도 불구하고 냉매의 냉동사이클이 제대로 이루어짐에 따라 온수가 지속적으로 제공될 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 과열이 효과적으로 방지될 수 있으며, 급수원으로부터 온수탱크로 유입되는 물을 폐열회수기를 통해 가열함에 따라 전체 에너지효율이 대폭 증대될 수 있도록 한 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치는, 냉매를 고온고압으로 압축시켜 토출시키는 압축기와, 상기 압축기에 연결되며 온수를 상기 압축기로부터 유입된 냉매와 열교환시켜 고온으로 가열하는 고온열교환기와, 그 내부에는 공중목욕탕에 사용될 온수가 저장되며 그 일측에는 급수원과 연결되는 급수관로가 구비되고 그 타측에는 그 내부의 온수를 상기 고온열교환기를 관류하여 순환시키는 온수순환관로가 구비되고 상기 온수순환관로 상에는 온수순환펌프가 설치되는 온수탱크와, 상기 고온열교환기에 연결되며 상기 고온열교환기에서 온수와 열교환된 냉매가 유입되는 저온열교환기와, 상기 저온열교환기와 연결되며 상기 저온열교환기를 거친 냉매를 냉각수와 열교환시키는 제 1 응축기와, 상기 제 1 응축기에 연결되며 상기 제 1 응축기에서 액화된 냉매가 저장되는 수액기와, 상기 수액기에 연결되며 상기 수액기의 냉매를 저온저압의 기체로 팽창시키는 팽창밸브와, 일측은 상기 팽창밸브에 연결되고 타측은 상기 저온열교환기를 거쳐 상기 압축기와 연결되며 상기 팽창밸브를 거친 냉매를 냉각수와 열교환시킨 후 상기 저온열교환기로 다시 제 공하여 상기 고온열교환기에서 온수와 열교환된 냉매와 다시 열교환시킨 후 상기 압축기로 유입시키는 제 2 응축기와, 상기 급수관로 상에 구비되고 냉각수와의 열교환을 통해 급수원으로부터 상기 온수탱크로 공급되는 물을 가열하는 폐열회수기와, 공중목욕탕에서 사용한 폐수가 저장되는 폐수탱크와, 상기 제 1 응축기, 상기 제 2 응축기 그리고 상기 폐열회수기에서 냉각수에 의한 열교환이 가능하도록 상기 제 1 응축기, 상기 제 2 응축기, 상기 폐열회수기 그리고 상기 폐수탱크를 순차적으로 관류하며, 그 상에는 냉각수를 순환시키는 냉각수순환펌프가 구비되는 냉각수순환관로를 포함하여 이루어진다.

공중목욕탕, 물공급장치, 압축기, 고온열교환기, 온수탱크, 저온열교환기, 응축기, 수액기, 폐열회수기, 폐수탱크, 냉각수순환관로

Description

공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치{ENERGY SAVING TYPE WATER SUPPLYING APPARATUS FOR A PUBLIC }

본 발명은 공중목욕탕 내에 온수나 냉수를 공급하기 위한 공중목욕탕용 물공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 공중목욕탕에는 샤워기나 수도꼭지를 통해 온수나 냉수가 공급될 수 있도록 하는 물공급장치가 구비되는데, 이러한 공중목욕탕용 물공급장치는 보통 그 구조에 따라 크게 히트펌프의 열원으로서 외부 공기를 이용하는 공냉식 히트펌프를 포함하는 공냉식과, 히트펌프의 열원으로서 공중목욕탕의 폐수를 이용하는 수냉식 히트펌프를 포함하는 수냉식과, 인버터에 의해 압축기를 제어하는 인버터식으로 구분된다.

공냉식 히트펌프를 포함하는 공냉식 공중목욕탕용 물공급장치의 경우에는 동절기에는 외부 온도가 영하로 떨어짐에 따라 증발기에서는 외부 열의 흡수가 불가능할 뿐만 아니라 응축기에서는 냉매가 과냉각됨에 따라 냉매의 상변화에 따른 냉 동사이클이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

또한 수냉식 히트펌프를 포함하는 수냉식 공중목욕탕용 물공급장치의 경우에는 온수사용량에 따라 폐수의 온도가 변화됨에 따라 특히 온수사용량이 많은 경우에는 폐수의 온도가 너무 높아 냉각이 제대로 이루어지지 못하게 되고, 그 결과 압축기가 과열됨에 따라 전체작동이 제대로 이루어질 수 없는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라 압축기 제어용 인버터를 포함하는 인버터식 공중목욕탕용 물공급장치의 경우에는 압축기의 회전수의 강제제어로 인해 그 전체효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 대기온도나 온수사용량의 변화에도 불구하고 냉매의 냉동사이클이 제대로 이루어짐에 따라 온수가 지속적으로 제공될 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 과열이 효과적으로 방지될 수 있으며, 경우에 따라 실내냉방도 이루어질 수 있도록 한 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 급수원으로부터 온수탱크로 유입되는 물을 폐열회수기를 통해 가열할 수 있고 온수사용량이 적을 경우에는 폐수의 잠열을 이용하여 응축에 필요한 열을 제공함에 따라 전체 에너지효율이 대폭 증대될 수 있도록 한 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 냉매를 고온고압으로 압축시켜 토출시키는 압축기와, 상기 압축기에 연결되며 온수를 상기 압축기로부터 유입된 냉매와 열교환시켜 고온으로 가열하는 고온열교환기와, 그 내부에는 공중목욕탕에 사용될 온수가 저장되며 그 일측에는 급수원과 연결되는 급수관로가 구비되고 그 타측에는 그 내부의 온수를 상기 고온열교환기를 관류하여 순환시키는 온수순환관로가 구비되고 상기 온수순환관로 상에는 온수순환펌프가 설치되는 온수탱크와, 상기 고온열교환기에 연결되며 상기 고온열교환기에서 온수와 열교환된 냉매가 유입되는 저온열교환기와, 상기 저온열교환기와 연결되며 상기 저온열교환기를 거친 냉매를 냉각수와 열 교환시키는 제 1 응축기와, 상기 제 1 응축기에 연결되며 상기 제 1 응축기에서 액화된 냉매가 저장되는 수액기와, 상기 수액기에 연결되며 상기 수액기의 냉매를 저온저압의 기체로 팽창시키는 팽창밸브와, 일측은 상기 팽창밸브에 연결되고 타측은 상기 저온열교환기를 거쳐 상기 압축기와 연결되며 상기 팽창밸브를 거친 냉매를 냉각수와 열교환시킨 후 상기 저온열교환기로 다시 제공하여 상기 고온열교환기에서 온수와 열교환된 냉매와 다시 열교환시킨 후 상기 압축기로 유입시키는 제 2 응축기와, 상기 급수관로 상에 구비되고 냉각수와의 열교환을 통해 급수원으로부터 상기 온수탱크로 공급되는 물을 가열하는 폐열회수기와, 공중목욕탕에서 사용한 폐수가 저장되는 폐수탱크와, 상기 제 1 응축기, 상기 제 2 응축기 그리고 상기 폐열회수기에서 냉각수에 의한 열교환이 가능하도록 상기 제 1 응축기, 상기 제 2 응축기, 상기 폐열회수기 그리고 상기 폐수탱크를 순차적으로 관류하며, 그 상에는 냉각수를 순환시키는 냉각수순환펌프가 구비되는 냉각수순환관로를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 온수보일러를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 실내냉방기와, 그 일측은 상기 팽창밸브의 전방으로부터 분기되어 상기 실내냉방기를 관류하며 그 타측은 상기 팽창밸브의 후방에 연결되는 냉방관로와, 상기 냉방관로 상에서 상기 팽창밸브의 전방과 상기 실내냉방기 사이에 설치되는 냉방용 전자밸브와, 상기 냉방관로 상에서 상기 실내냉방기와 상기 팽창밸브의 후방 사이에 설치되어 상기 팽창밸브를 거친 냉매가 상기 제 2 응축기로 직접 제공되도록 하는 역지밸브를 더 포함하여 이루어진다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 수액기는 연결관로에 의해 상기 압축기와 연결되고 상기 연결관로 상에는 상기 압축기의 토출압력이 설정값 이하로 떨어질 경우에 개방되어 상기 제 2 응축기로 제공되는 냉매의 일부를 상기 압축기로 이송시켜 상기 압축기를 냉각시킴과 동시에 상기 제 2 응축기를 관류하는 상기 냉각수순환관로의 냉각수의 온도를 상승시키는 과열제거밸브가 설치된다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 온수사용량 또는 계절에 따라 상기 팽창밸브와 상기 냉방용 전자밸브의 개폐를 제어하는 밸브제어기를 더 포함하여 이루어진다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 냉각수순환관로는 상기 폐수탱크를 관통함에 따라 상기 냉각수순환관로 내의 냉각수는 상기 폐수탱크 내의 폐수와 혼합되지 않는다.

본 발명에 따른 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치에 의하면, 동절기의 대기온도나 온수사용량의 변화에도 불구하고 냉매의 냉동사이클이 제대로 이루어짐에 따라 온수가 지속적으로 제공될 수 있어 종래의 히트펌프식 공중목욕탕용 물공급장치의 문제점을 일거에 해소하는 탁월한 효과가 있다.

또한 필요에 따라 냉방용 전자밸브를 개방할 경우에는 실내냉방기가 가동됨에 따라 실내냉방이 가능한 효과도 있다.

과열제거밸브의 작동을 통해 압축기의 과열이 효과적으로 방지될 수 있어 압축기의 과열에 따른 고장이 사전에 방지될 수 있는 탁월한 효과가 있다.

또한 2차에 이르는 열교환과 응축을 통해 열효율을 극대화하고 급수원으로부터 온수탱크로 유입되는 물을 폐열회수기를 통해 가열할 수 있고 온수사용량이 적을 경우에는 폐수의 잠열을 이용하여 응축에 필요한 열을 제공함에 따라 전체 에너지효율이 대폭 증대될 수 있어 종래의 히트펌프식 공중목욕탕용 물공급장치에 비해 에너지효율이 대폭적으로 증대되는 탁월한 효과가 있다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1에는 본 발명에 따른 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치의 블럭구성도가 도시된다.

본 발명에 따른 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치(1)는 대기온도나 온수사용량의 변화에도 불구하고 냉매의 냉동사이클이 제대로 이루어짐에 따라 온수가 지속적으로 제공될 수 있을 뿐만 아니라 압축기(10)의 과열이 효과적으로 방지될 수 있으며, 공중목욕탕으로부터 발생되는 폐수로부터 폐열을 회수하여 온수공급에 이용함에 따라 전체 에너지효율이 대폭 증대될 수 있도록, 도 1에 도시되는 바와 같이, 냉매를 고온고압으로 압축시켜 토출시키는 압축기(10)와, 압축기(10)에 연결되며 온수를 압축기(10)로부터 유입된 냉매와 열교환시켜 고온으로 가열하는 고온열교환기(20)와, 그 내부에는 공중목욕탕에 사용될 온수가 저장되며 그 일측에는 급수원(5)과 연결되는 급수관로(31)가 구비되고 그 타측에는 그 내부의 온수를 고온열교환기(20)를 관류하여 순환시키는 온수순환관로(33)가 구비되고 온수순환관로(33) 상에는 온수순환펌프(35)가 설치되는 온수탱크(30)와, 고온열교환기(20)에 연결되며 고온열교환기(20)에서 온수와 열교환된 냉매가 유입되는 저온열교환기(40)와, 저온열교환기(40)와 연결되며 저온열교환기(40)를 거친 냉매를 냉각수와 열교환시키는 제 1 응축기(50)와, 제 1 응축기(50)에 연결되며 제 1 응축기(50)에서 액화된 냉매가 저장되는 수액기(60)와, 수액기(60)에 연결되며 수액기(60)의 냉매를 저온저압의 기체로 팽창시키는 팽창밸브(70)와, 일측은 팽창밸브(70)에 연결되고 타측은 저온열교환기(40)를 거쳐 압축기(10)와 연결되며 팽창밸브(70)를 거친 냉매를 냉각수와 열교환시킨 후 저온열교환기(40)로 다시 제공하여 고온열교환기(20)에서 온수와 열교환된 냉매와 다시 열교환시킨 후 압축기(10)로 유입시키는 제 2 응축기(80)와, 급수관로(31) 상에 구비되고 냉각수와의 열교환을 통해 급수원(5)으로부터 온수탱크(30)로 공급되는 물을 가열하는 폐열회수기(90)와, 공중목욕탕에서 사용한 폐수가 저장되는 폐수탱크(100)과, 제 1 응축기(50), 제 2 응축기(80) 그리고 폐열회수기(90)에서 냉각수에 의한 열교환이 가능하도록 제 1 응축기(50), 제 2 응축기(80), 폐열회수기(90) 그리고 폐수탱크(100)를 순차적으로 관류하며, 냉각수를 순환시키는 냉각수순환펌프(111)가 구비되는 냉각수순환관로(110)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 압축기(10)는 저온열교환기(40)에서 증발한 냉매를 응축이 용이하게 이루어질 수 있도록 고온고압으로 압축시켜 고온열교환기(20)로 토출시킴으로써 냉매를 순환시키는 역할을 하는 것으로, 왕복동식 압축기, 회전식 압축기, 스크롤식 압축기와 같은 공지된 구성을 가지는 압축기뿐만 아니라 냉매의 압축을 가능하게 하는 어떠한 구조의 압축기도 모두 적용가능하다.

압축기(10)는 차후에 다시 설명되겠지만 냉매를 저온저압으로 응축시키는 제 2 응축기(80)에 저온열교환기(40)를 거쳐 연결된다.

전술한 압축기(10)에는 고온열교환기(20)가 연결되는데, 이 고온열교환기(20)는 온수순환관로(33)를 통해 순환되는 온수탱크(30) 내의 온수를 압축기(10)로부터 유입된 고온고압의 냉매와 열교환시킴으로써 온수탱크(30) 내의 온수를 공중목욕탕(3)에서 수도꼭지나 샤워기를 통해 토출되는 온수의 적정온도로 가열하는 역할과 동시에 냉매의 응축이 용이하게 이루어질 수 있도록 냉매의 온도를 저하시키는 역할을 하는 것으로, 다관식 열교환기, 공랭식 열교환기, 재킷식 열교환기, 스퍼이럴식 열교환기 등과 같은 공지된 열교환기가 적용될 수도 있으나, 역교환면적의 증대를 통해 효과적인 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 판형 열교환기로 형성되는 것이 바람직하다.

전술한 고온열교환기(20)에는 온수탱크(30)의 온수순환관로(33)과 관류하는데, 이 온수탱크(30)는 공중목욕탕에서 사용될 온수를 저장하는 역할을 하는 것으로, 그 일측에는 급수원(5)에 연결되어 온수로 가열될 물이 보출될 수 있도록 하는 급수관로(31)가 구비되며 그 내부의 온수를 고온열교환기(20)를 관류하여 순환시키 는 온수순환관로(33)가 구비되고 온수순환관로(33) 상에는 온수순환력을 발생시키는 온수순환펌프(35)가 설치된다.

온수탱크(30) 내부의 온수는 온수순환관로(33)를 통해 순환되면서 고온열교환기(20)에서 압축기(10)로부터 유입된 고온고압의 냉매에 의해 가열된 후 다시 그 내부로 유입됨에 따라 공중목용탕용 온수에 알맞은 온도로 가열된다.

온수탱크(30)에는 공중목용탕(3) 내의 수도꼭지나 샤워기에 온수를 제공하기 위한 온수배관(37)이 연결되고, 온수의 유입/유출에 따른 내부압력 조정을 위한 에어벤트(도시되지 않음)도 연결된다.

전술한 고온열교환기(20)에는 저온열교환기(40)가 연결되는데, 이 저온열교환기(40)는 고온열교환기(20)에 연결됨과 동시에 차후에 설명될 제 2 응축기(80)와 연결됨에 따라 고온열교환기(20)에서 온수와 열교환되어 유입되는 냉매와 제 2 응축기(80)에서 응축된 냉매를 서로 열교환시킴에 따라 제 1 응축기(50)로 유입될 냉매는 응축이 효과적으로 일어날 수 있도록 냉각시키고 압축기(10)로 유입될 냉매는 고온고압으로의 압축이 용이하도록 그 온도를 상승시킴으로써 본 발명에 따른 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치(1)의 열효율을 증대시키는 역할을 한다.

저온열교환기(40)는 차후에 설명될 제 2 응축기(80)를 거쳐 압축기(10)로 유입될 냉매를 가열하는 역할을 함으로써 일종의 증발기 역할을 담당하게 된다.

저온열교환기(40)는 전술한 고온열교환기(20)와 마찬가지로 다관식 열교환기, 공랭식 열교환기, 재킷식 열교환기, 스파이럴식 열교환기 등과 같은 공지된 열교환기가 적용될 수도 있으나, 역교환면적의 증대를 통해 효과적인 열교환이 이루 어질 수 있도록 하는 판형 열교환기로 형성되는 것이 바람직하다.

전술한 저온열교환기(40)에는 제 1 응축기(50)가 연결되는데, 이 제 1 응축기(50)는 압축기(10)로부터 토출된 고온고압의 냉매를 응축 및 액화시키는 역할을 하는 것으로, 본 발명에서는 압축기(10)로부터 토출된 후 고온열교환기(20) 및 저온열교환기(40)를 거치면서 순차냉각된 냉매를 차후에 설명될 냉각수순환관로(110) 내의 냉각수와 열교환시켜 응축시키게 된다.

제 1 응축기(50)는 냉각수에 의해 응축시키는 수냉식 응축기로서, 입형 셸튜브식, 횡형 셸튜브식, 2중관식 등 다양한 구조로 형성될 수 있다.

전술한 제 1 응축기(50)에는 수액기(60)가 연결되는데, 이 수액기(60)는 제 1 응축기(50)와 차후에 설명될 팽창밸브(70) 사이에 설치되어 제 1 응축기(50)에서 액화된 냉매를 일시 저장하고 팽창밸브(70)로 제공되는 냉매의 양을 적절히 조절함으로써 냉동사이클이 안전하게 이루어질 수 있도록 하는 안전장치이다.

전술한 수액기(60)에는 팽창밸브(70)가 연결되는데, 이 팽창밸브(70)는 수액기(60)로부터 유입되는 고압의 액체냉매를 팽창시켜 저압의 냉매로 팽창시켜 그 끓는점을 낮춤으로써 증발이 용이하게 일어날 수 있도록 하는 것으로, 모세관을 이용하는 구조뿐만 아니라 전자식 팽창밸브도 사용될 수 있다.

전술한 팽창밸브(70)에는 제 2 응축기(80)의 일측이 연결되는데, 이 제 2 응축기(80)는 그 타측이 저온열교환기(40)를 거쳐 압축기(10)와 연결되고 그 내부로 냉각수순환관로(110)가 관류함에 따라 팽창밸브(70)를 거친 냉매를 차후에 설명될 냉각수순환관로(110)의 냉각수와 열교환시킨 후 저온열교환기(40)로 다시 제공하여 고온열교환기(20)에서 온수와 열교환된 냉매와 다시 열교환시킨 다음 압축기(10)로 유입되도록 함으로써 본 발명에 따른 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치(1)의 열효율을 증대시키는 역할을 한다.

전술한 온수탱크(30)의 급수관로(31) 상에는 폐열회수기(90)가 구비되는데, 이 폐열회수기(90)는 차후에 설명될 폐수탱크(100)를 관류하는 냉각수순환관로(110)의 냉각수와의 열교환을 통해 급수원(5)으로부터 온수탱크(30)로 공급되는 물을 가열하는 역할을 한다.

폐열회수기(90) 또한 일종의 열교환기로서 다관식 열교환기, 공랭식 열교환기, 재킷식 열교환기, 스파이럴식 열교환기 등과 같은 공지된 열교환기가 적용될 수도 있으나, 역교환면적의 증대를 통해 효과적인 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 판형 열교환기로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치(1)에는 공중목욕탕에서 사용한 폐수가 저장되는 폐수탱크(100)를 포함하며, 이 폐수탱크(110)는 하수관(101)을 통해 공중목욕탕(3)과 연결되고, 별도의 폐수방출관(103)이 구비된다. 온수사용량이 증가할 경우에 폐수탱크(100) 내의 폐수의 열은 고온고압의 냉매를 응축시키는 데 필요한 열로 제공되고, 온수사용량이 줄어들 경우에는 그 잠열은 냉각수에 필요한 열로 제공된다.

전술한 제 1 응축기(50), 제 2 응축기(80), 폐열회수기(90) 그리고 폐수탱크(100)는 냉각수순환관로(110)에 의해 순차적으로 관류되는데, 이 냉각수순환관로(110)는 제 1 응축기(50), 제 2 응축기(80) 그리고 폐열회수기(90)에서 냉각수에 의한 열교환이 일어날 수 있도록 냉각수가 순횐되는 관로를 형성하며, 이 냉각수순환관로(110) 상에는 냉각수를 순환시키는 냉각수순환펌프(111)가 구비된다.

전술한 제 1 응축기(50)와 제 2 응축기(80)는 냉각수순환관로(110)에 의해 순차적으로 관류되는데, 이 냉각수순환관로(110)는 제 1 응축기(50)와 제 2 응축기(80)에 냉각수가 제공되어 냉각수에 의한 열교환이 이루어질 수 있도록 냉각수를 순환시키는 역할을 하는 것으로, 그 상에는 냉각수의 순환력을 발생시키기 위한 냉각수순환펌프(91)가 구비된다.

냉각수순환관로(110) 내의 냉각수는 우선 제 1 응축기(50)를 관류하면서, 압축기(10)로부터 토출된 후 고온열교환기(20) 및 저온열교환기(40)를 거치면서 순차냉각된 냉매를 응축시키면서 그 온도가 상승하게 되고, 그 다음에는 제 2 응축기(80)를 관류하면서 팽창밸브(70)를 거친 저온의 냉매와의 열교환에 의해 그 온도가 다소 하강하게 되고 다음에는 폐열회수기(90)를 관류하면서 그 자체가 가지고 있는 열을 급수원(5)으로부터 온수탱크로 공급되는 물에 제공함으로써 원래 온도로 되돌아오게 된다.

여기서, 냉각수순환관로(110)는 폐수탱크(100)를 관통함에 따라 냉각수순환관로(110) 내의 냉각수는 폐수탱크(110) 내의 폐수와 혼합되지 않는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치(1)는, 또한 공중목욕탕(3)의 실내에 설치되는 실내냉방기(120)와, 그 일측은 팽창밸브(70)의 전방으로부터 분기되어 실내냉방기(120)를 관류하며 그 타측은 팽창밸브(70)의 후방에 연결 되는 냉방관로(130)와, 냉방관로(130) 상에서 팽창밸브(70)의 전방과 실내냉방기(120) 사이에 설치되는 냉방용 전자밸브(140)와, 냉방관로(130) 상에서 실내냉방기(120)와 팽창밸브(70)의 후방 사이에 설치되어 팽창밸브(70)를 거친 냉매가 제 2 응축기(80)로 직접 제공되도록 하는 역지밸브(150)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이 경우 냉방용 전자밸브(140)가 개방될 경우에는 냉방관로(130)를 따라 실내냉방기(120) 내로 냉매가 관류함에 따라 실내냉방이 가능해진다.

또한 수액기(60)는 연결관로(161)에 의해 압축기(10)와 연결되고 이 연결관로(161) 상에는 압축기(10)의 토출압력이 설정값 이하로 떨어질 경우 개방되어 제 2 응축기(80)로 제공되는 냉매의 일부를 압축기(10)로 이송시키는 과열제거밸브(160)가 설치되는데, 이 과열제거밸브(160)는 냉각수 온도가 너무 낮아지거나 또는 기타 냉동사이클을 구성하는 부품이상으로 인해 압축기(10)에 부하가 걸림에 따라 압축기(10)가 과열되거나 토출압력이 설정값 이하로 떨어질 경우에 제 2 응축기(80)로 제공되는 냉매의 일부를 압축기(10)로 이송시켜 압축기(10)를 냉각시키는 역할을 한다. 이로 인해 제 2 응축기(80)로 유입되는 냉매의 양이 줄어들게 됨에 따라 제 2 응축기(80)를 관류하는 냉각수순환관로(110)의 냉각수의 온도를 상승시키게 된다.

뿐만 아니라 본 발명에 따른 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치(1)는, 온수사용량 또는 계절에 따라 팽창밸브(80) 및 냉방용 전자밸브(140)의 개폐를 제어하는 밸브제어기(170)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

온수사용량이 증가할 경우에는 고온고압의 냉매를 응축시키는 데 필요한 열을 폐수탱크(100) 내의 폐수에 의해 얻어지고, 온수사용량이 줄어들 경우에는 폐수탱크(100) 내의 폐수의 잠열에 의해 냉각수에 필요한 열이 얻어지게 된다.

밸브제어기(170)는 온수사용량이 줄어들거나 거의 없는 주로 새벽시간 대에는 냉방용 전자밸브(140)를 닫고 팽창밸브(80)를 개방함에 따라 냉각수가 원하는 온도로 유지되도록 한다.

밸브제어기(170)는 하절기에 팽창밸브(80)를 닫고 냉방용 전자밸브(140)를 개방함에 따라 실내냉방이 이루어질 수 있도록 하고, 동절기에 냉방용 전자밸브(140)를 닫고 팽창밸브(80)를 개방함에 따라 통상적으로 운전되어 온수를 생산하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치(1)의 전체작동을 설명하면 다음과 같다:

본 발명에 따른 에너지절약형 온수보일러(1)의 경우에는 냉매의 압축-응축-팽창-증발이라는 냉동기의 냉동사이클이 적용되고 있는데, 이를 위해 냉매를 압축시키는 압축기(10)와, 냉매를 응축시키는 고온열교환기(20) 및 제 1 응축기(50)와, 냉매를 팽창시키는 담당하는 팽창밸브(70)와, 냉매를 증발시키는 저온열교환기(40)를 구비한다. 냉매의 응축시 외부로 방출되는 열은 고온열교환기(20)에서 온수순환관로(33)를 관류하는 온수에 전달됨에 따라 온수탱크(30) 내의 온수는 공중목욕탕용 온수에 적절한 온도(예를 들어 65℃ 내지 80℃)로 유지될 수 있다.

냉매의 순환을 살펴보면 다음과 같다: 압축기(10)에서 고온고압의 냉매로 압축된 냉매는 고온열교환기(20)에서 온수순환관로(21)를 관류하는 온수와의 열교환에 의해 1차적으로 냉각되고 저온열교환기(40)로 유입된다. 저온열교환기(40)로 유입된 냉매는 팽창밸브(70)에서 저압으로 팽창된 후 제 2 응축기(80)에서 냉각수에 의해 냉각된 다음 저온열교환기(40)로 유입되는 저온저압의 냉매에 의해 2차적으로 냉각된 후 제 1 응축기(50)로 유입됨에 따라 제 1 응축기(50)에서의 냉매 응축은 매우 효과적으로 일어날 수 있게 된다. 제 1 응축기(50)에서 응축된 액체냉매는 수액기(60)를 거쳐 팽창밸브(70)를 지나면서 압력이 강하되게 되고 그 결과 냉매의 끓는점이 낮아지게 됨에 따라 제 2 응축기(80)를 거쳐 저온열교환기(40)로의 유입시에 고온열교환기(20)를 통과한 냉매에 의해 증발된 후 압축기(10)로 다시 유입되게 된다.

냉각수의 순환을 살펴보면 다음과 같다: 냉각수순환관로(110)를 따라 순환되는 냉각수는 먼저 제 1 응축기(50)에 제공되어 압축기(10)로부터 고온고압으로 압축된 후 고온열교환기(20)와 저온열교환기(40)를 거쳐 냉각된 냉매와의 열교환을 통해 냉매를 응축시키게 되면서 온도가 상승하게 된다. 그 다음에는 제 2 응축기(80)에 제공됨에 따라 팽창밸브(10)로부터 유입되는 저온의 냉매에 의해 냉각되고 폐열회수기(90)에서 온수탱크로 유입되는 물에 열을 제공하면서 다시 원래온도를 유지하게 된다.

또한 냉방용 전자밸브(140)가 개방될 경우에는 냉방관로(130)를 따라 실내냉방기(120) 내로 냉매가 관류함에 따라 실내냉방이 가능해진다.

또한 동절기 초기 운전시에 냉각수 온도가 너무 낮아지거나 또는 기타 냉동사이클을 구성하는 부품이상으로 인해 압축기(10)에 부하가 걸림에 따라 압축기(10)의 토출압력이 설정값 이하로 떨어질 경우에는 과열제거밸브(160)가 개방됨에 따라 제 2 응축기(80)로 제공되는 냉매의 일부를 압축기(10)로 이송시켜 압축기(10)를 냉각시키게 되고, 이외 동시에 제 2 응축기(80)로 유입되는 냉매의 양이 줄어들게 됨에 따라 냉매와 냉각수 사이의 열교환율이 떨어짐에 따라 제 2 응축기(80)를 관류하는 냉각수순환관로(110)의 냉각수의 온도를 더 상승시키게 됨에 따라 냉매의 과냉각 등과 같은 동절기의 운전 상의 문제점이 일시에 해소될 수 있게 된다.

뿐만 아니라 온수사용량이나 계절에 따른 밸브제어기(170)의 제어에 따라 온수사용량이 줄어들거나 거의 없는 주로 새벽시간 대에는 냉방용 전자밸브(140)를 닫고 팽창밸브(80)를 개방함에 따라 냉각수가 원하는 온도로 유지되도록 하며, 하절기에 팽창밸브(80)를 닫고 냉방용 전자밸브(140)를 개방함에 따라 실내냉방이 이루어질 수 있도록 하고, 동절기에 냉방용 전자밸브(140)를 닫고 팽창밸브(80)를 개방함에 따라 통상적으로 운전되어 온수를 생산하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치의 블럭구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 본 발명에 따른 공중목욕탕용 에너지절약형 물공급장치

10 : 압축기 20 : 고온열교환기

30 : 온수탱크 33 : 온수순환관로

35 : 온수순환펌프 40 : 저온열교환기

50 : 제 1 응축기 60 : 수액기

70 : 팽창밸브 80 : 제 2 응축기

90 : 폐열회수기 100 : 폐수탱크

110 : 냉각수순환관로 111 : 냉각수수환펌프

120 : 실내냉방기 130 : 냉방관로

140 : 냉방용 전자밸브 150 : 역지밸브

160 : 과열제거밸브 161 : 연결관로

170 : 밸브제어기

Claims (5)

1. 냉매를 고온고압으로 압축시켜 토출시키는 압축기;

   상기 압축기에 연결되며 온수를 상기 압축기로부터 유입된 냉매와 열교환시켜 고온으로 가열하는 고온열교환기;

   그 내부에는 공중목욕탕에 사용될 온수가 저장되며 그 일측에는 급수원과 연결되는 급수관로가 구비되고 그 타측에는 그 내부의 온수를 상기 고온열교환기를 관류하여 순환시키는 온수순환관로가 구비되고 상기 온수순환관로 상에는 온수순환펌프가 설치되는 온수탱크;

   상기 고온열교환기에 연결되며 상기 고온열교환기에서 온수와 열교환된 냉매가 유입되는 저온열교환기;

   상기 저온열교환기와 연결되며 상기 저온열교환기를 거친 냉매를 냉각수와 열교환시키는 제 1 응축기;

   상기 제 1 응축기에 연결되며 상기 제 1 응축기에서 액화된 냉매가 저장되는 수액기;

   상기 수액기에 연결되며 상기 수액기의 냉매를 저온저압의 기체로 팽창시키는 팽창밸브;

   일측은 상기 팽창밸브에 연결되고 타측은 상기 저온열교환기를 거쳐 상기 압축기와 연결되며 상기 팽창밸브를 거친 냉매를 냉각수와 열교환시킨 후 상기 저온열교환기로 다시 제공하여 상기 고온열교환기에서 온수와 열교환된 냉매와 다시 열 교환시킨 후 상기 압축기로 유입시키는 제 2 응축기;

   상기 급수관로 상에 구비되고 냉각수와의 열교환을 통해 급수원으로부터 상기 온수탱크로 공급되는 물을 가열하는 폐열회수기;

   공중목욕탕에서 사용한 폐수가 저장되는 폐수탱크;

   상기 제 1 응축기, 상기 제 2 응축기 그리고 상기 폐열회수기에서 냉각수에 의한 열교환이 가능하도록 상기 제 1 응축기, 상기 제 2 응축기, 상기 폐열회수기 그리고 상기 폐수탱크를 순차적으로 관류하며, 그 상에는 냉각수를 순환시키는 냉각수순환펌프가 구비되는 냉각수순환관로;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 온수보일러.
2. 청구항 1에 있어서,

   실내냉방기;

   그 일측은 상기 팽창밸브의 전방으로부터 분기되어 상기 실내냉방기를 관류하며 그 타측은 상기 팽창밸브의 후방에 연결되는 냉방관로;

   상기 냉방관로 상에서 상기 팽창밸브의 전방과 상기 실내냉방기 사이에 설치되는 냉방용 전자밸브; 및

   상기 냉방관로 상에서 상기 실내냉방기와 상기 팽창밸브의 후방 사이에 설치되어 상기 팽창밸브를 거친 냉매가 상기 제 2 응축기로 직접 제공되도록 하는 역지밸브;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 온수보일러.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 수액기는 연결관로에 의해 상기 압축기와 연결되고, 상기 연결관로 상에는 상기 압축기의 토출압력이 설정값 이하로 떨어질 경우에 개방되어 상기 제 2 응축기로 제공되는 냉매의 일부를 상기 압축기로 이송시켜 상기 압축기를 냉각시킴과 동시에 상기 제 2 응축기를 관류하는 상기 냉각수순환관로의 냉각수의 온도를 상승시키는 과열제거밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 온수보일러.
4. 청구항 3에 있어서,

   온수사용량 또는 계절에 따라 상기 팽창밸브와 상기 냉방용 전자밸브의 개폐를 제어하는 밸브제어기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 온수보일러.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 냉각수순환관로는 상기 폐수탱크를 관통함에 따라 상기 냉각수순환관로 내의 냉각수는 상기 폐수탱크 내의 폐수와 혼합되지 않는 것을 특징으로 하는 에너 지절약형 온수보일러.

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