KR0136049Y1 - 흡수식 냉방기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 흡수식 냉방기에 관한 것으로, 본 고안을 실현하기위한 구성으로 흡수기로부터 올라온 묽은 용액을 냉매인 수증기와 농용액으로 분리하는 발생기와, 발생기로부터 순환된 냉매증기인 수증기를 물로 응축시킨후 증발기로 순환시키는 응축기와, 진공상태로 팽창밸브에서 분무되는 냉매인 물을 쉽게 증발시켜 실내냉방부하와 열교환을 하는 증발기와, 발생기에서 순환된 농도가 진한 농용액이 분무되어 증발기로부터 넘어온 수증기를 흡수하여 묽은 용액을 만든는 흡수기와, 흡수기에서 응축기로 순환되는 냉매증기의 농도를 감지하는 농도감지부재로 구성된다.

따라서, 농도감지부재를 사용함으로서 발생기에서 응축기로 순환되는 냉매증기의 농도를 검출하여 적정농도를 넘어서면 냉매증기가 응축기로 흘러가는 것을 차단하고 이를 다시 발생기로 환류시킨다. 그러므로서, 냉매증기의 농도는 적정상태로 유지되어 냉방사이클을 순환하게되고 흡수식 냉방기는 최적의 냉방효과를 낼 수 있다. 또한, 농냉매가 증발기로 흡입되는 것을 방지하여 냉방시스템의 신뢰도를 향상시킬수 있으며 냉방시스템의 유지 관리비를 낮춤으로서 경제적 효과를 얻을 수 있다.

Description

흡수식 냉방기

본 고안은 흡수식 냉방기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 농용액을 검출하는 센서를 이용하여 냉방 사이클을 안정화 시키는 흡수식 냉방기에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 흡수식 냉방기란, 압축식 냉방기가 외부로부터 전기의 입력에 의한 기계적 에너지를 이용한 반면에, 기계적 에너지가 아닌 열에너지를 이용함으로서 냉방효과를 얻는 것을 말한다. 따라서 전력수요가 폭등하는 여름철 냉방부하에 대한 적절한 대책이라 할 수 있다.

도 1 은 일반적인 흡수식 냉방기의 냉방사이클도로서, 크게는 발생기(1), 응축기(2), 증발기(4), 흡수기(5) 등으로 구성되어 있다. 발생기(1)는 열을 가하여 흡수기(5)로부터 올라온 묽은 용액을 냉매인 수증기와 냉매와 흡수제인 리튬 브로마이드( LiBr, 이하 농용액이라 한다.)로 분리해 낸다. 분리된 수증기와 농용액은 각각 응축기(2)와 흡수기(5)로 순환된다.

응축기(2)는 발생기(1)로부터 순환된 냉매증기인 수증기를 냉각팬(9)을 구동시켜 물로 응축시킨후 증발기(4)로 순환시킨다. 여기서, 응축기(2) 우측에 도시된 간냉기(8)의 냉각수는 배관을 통해 흡수기(5)를 냉각시키고 열교환한 냉각수는 간냉기(8)로 다시 흡수되어 냉각팬(9)에 의해 냉각된다. 증발기(4)는 진공상태로 팽창밸브(3)에서 분무되는 냉매인 물을 쉽게 증발시킬 수 있다.

따라서 증발기(4)내를 통과하는 냉수는 냉매인 물의 증발잠열에 의해 냉각되어 실내 냉방부하(7)로 간다. 증발기(4)에서 증발된 냉매증기인 수증기는 증발기(4) 우측에 도시된 흡수기(5)로 넘어가며, 발생기(1)에서 순환된 농도가 진한 농용액이 분무되어 증발기(4)로부터 넘어온 수증기를 흡수하여 묽은 용액을 만든다. 이때 흡수작용에 의해 발생되는 용해열을 제거하기 위하여 냉각수 코일을 둔다. 또한 묽은용액은 펌프에 의해 발생기(1)로 순환된다. 용액 열교환기(6)는 흡수기(5)로부터 순환되어지는 저온의 묽은 용액과 발생기(1)로부터 순환되어지는 고온의 진한 용액을 열교환시킴으로서 흡수기(5)측에 감온된 진한 용액을 공급하고 발생기(1)측에 상승된 묽은 용액을 공급함으로서 발생기(1)에서 재가열시 열효율을 높이고 연료 소비량을 줄이는 역할을 한다.

이와같은 구성으로 이루어진 흡수식 냉방기는 발생기에서 과연소로 적정이상의 열원을 공급받게되면 냉매증기가 과다하게 응축기측으로 토출하게 되는데, 이때 농용액이 냉매증기인 수증기에 섞인 상태로 순환되는 경우가 생기게된다. 때문에 농용액이 증발기에 유입될경우 진공상태인 증발기의 압력이 상승되고, 상대적으로 농용액의 흡수능력이 떨어져 냉방사이클의 효율이 저하된다. 전술한 상태가 계속될 경우 흡수식 냉방기의 증발기는 진공상태가 파괴되어 사용이 불가능해지는 문제점이 도출된다.

본 고안은 앞에서 언급한 문제점을 해결하기 위한 기술적과제로서 농도감지부재를 사용함에 있다. 즉, 발생기에서 응축기로 순환되는 냉매증기의 농도를 검출하여 적정농도를 넘어서면 냉매증기가 응축기로 흘러가는 것을 차단하고 이를 다시 발생기로 환류시킨다. 따라서 냉매증기는 적정상태의 농도를 유지하여 냉방사이클을 순환함으로서 최적의 냉방효과를 낼 수 있다.

도 1 은 일반적인 흡수식 냉방기의 냉방 사이클도,

도 2 는 본 고안에 따른 흡수식 냉방기의 냉방 사이클도,

도 3 은 본 고안에 따른 흡수식 냉방기의 발생기 부분의 확대도,

도 4 는 본 고안에 따른 흡수식 냉방기의 제어 블록도,

도 5 는 본 고안에 따른 흡수식 냉방기의 제어 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 발생기 2 : 응축기

3 : 팽창밸브 4 : 증발기

5 : 흡수기 6 : 용액열교환기

7 : 냉방부하 8 : 간냉기

9 : 냉각팬 10 : 농도감지부재

11 : 전환밸브

본 고안은 흡수식 냉방기에 관한 것으로, 본 고안을 실현하기위한 구성으로 혼합용액을 냉매와 흡수제로 분리하는 발생기와, 상기 발생기로부터 보내진 냉매증기를 액체로 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 보내진 액냉매를 증발시켜 실내냉방부하와 열교환을 하는 증발기와, 상기 발생기에서 보내진 흡수제가 상기 증발기로부터 넘어온 냉매를 흡수하여 상기 혼합용액을 만든는 흡수기를 구비한 흡수식 냉방기에 있어서, 상기 발생기와 상기 응축기를 연결하는 냉매관 사이에 냉매증기를 발생기로 바이패스할 수 있는 바이패스관과, 상기 냉매증기의 흐름을 상기 응축기와 상기 바이패스관으로 선택 전환할 수 있는 밸브와, 상기 발생기에서 토출되는 냉매증기의 농도를 감지하여 흡수제의 포함 여부를 감지하는 농도감지부재와, 상기 냉매증기에서 흡수제 감지시 냉매증기가 상기 응축기로 흐르는 것을 차단하고 상기 바이패스관을 통하여 냉매증기를 상기 발생기로 바이패스되도록 상기 밸브를 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉방기이다.

첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

도 2 는 본 고안에 따른 흡수식 냉방기의 냉방 사이클도로서, 발생기(1)는 연료를 직접연소시켜 발생된 열을 이용하여 흡수기(5)로부터 올라온 묽은 용액의 비등점 차에 의해, 냉매인 수증기와 농용액으로 분리해 낸다. 여기서, 발생기(1)는 출구측에 농도감지부재(10)를 구비하고 농도감지부재(10)와 응축기(2) 사이에 냉매증기의 흐름을 제어할 수 있는 전환밸브(11)를 둔다. 발생기(1)에서 수증기와 농용액을 분리하는 과정에서 냉매증기에 농용액이 섞이어 응축기(2)로 순환할 경우가 생긴다. 이때 발생기(1) 출구측에 설치된 농도감지부재(11)는 이를 검출하여 제어부에 신호를 보내고, 제어부는 이를 판단하여 농용액이 응축기(2)로 유입되는 것을 차단하기위해 전환밸브(11)를 온 시켜 농냉매가 섞인 냉매증기를 발생기(1)로 환류시켜 냉방운전의 안정을 꽤한다. 또한, 냉매증기가 정상적인 경우에는 전환밸브(11)를 오프하여 정상적인 냉매의 흐름을 유지하여 냉방운전을 수행한다. 상기 농용액은 흡수성이 강한 성질을 가지고 있는 흡수제로 리튬 브로마이드 ( Lithium Bromide )이다. 발생기(1)에서 분리된 수증기와 농용액은 각각 응축기(2)와 흡수기(5)로 순환된다. 응축기(2)는 발생기(1)로부터 순환된 냉매증기인 수증기를 냉각팬(9)을 구동시켜 물로 응축시킨후 증발기(4)로 순환시킨다. 여기서, 응축기(2) 우측에 도시된 간냉기(8)의 냉각수는 배관을 통해 흡수기(5)를 냉각시키고 열교환한 냉각수는 간냉기(8)로 다시 흡수되어 냉각팬(9)에 의해 냉각된다. 증발기(4)의 압력은 진공상태( 6.5㎜Hg )로 팽창밸브(3)에서 분무되는 냉매인 물을 쉽게 증발시킬 수 있다.

따라서 증발기(4)내를 통과하는 냉수는 냉매인 물의 증발잠열에 의해 냉각되어 실내 냉방부하(7)로 간다. 증발기(4)에서 증발된 냉매증기인 수증기는 증발기(4) 우측에 도시된 흡수기(5)로 넘어가며, 발생기(1)에서 순환된 농도가 진한 농용액이 분무되어 증발기(1)로부터 넘어온 수증기를 흡수하여 묽은 용액을 만든다. 이때 흡수작용에 의해 발생되는 용해열을 제거하기 위하여 냉각수 코일을 둔다. 또한 묽은 용액은 펌프에 의해 발생기(1)로 순환된다. 용액 열교환기(6)는 흡수기(5)로부터 순환되어지는 저온의 묽은 용액과 발생기(1)로부터 순환되어지는 고온의 진한 용액을 열교환시킴으로서 흡수기(5)측에 감온된 진한 용액을 공급하고 발생기(1)측에 온도가 상승된 묽은 용액을 공급함으로서 발생기(1)에서 재가열시 열효율을 높이는 역할을 한다.

도 3 은 본 고안에 따른 흡수식 냉방기의 발생기 부분을 대략적으로 표현한 확대도로서, 흡수기(5)에서 올라온 묽은 용액을 증발시키기위해 화염발생부(20)에서 연소실(21)에 열원을 공급하면 묽은 용액은 가열되어 발생기 상부(22)로 증발된다. 여기서, 증발 냉매는 발생부 상부(22)에 설치된 기액분리판(미도시)과 기액분리물질(미도시)에 의해 냉매증기인 수증기는 이를 통과하고, 흡수제인 리튬 브로마이드는 차단되어 농용액이 되고 발생기 바이패스관(23)을 통하여 흡수기(5)에 공급되며 나머지는 발생기 하부탱크(24)로 환류된다. 이때, 연소실(21)에서 과연소로 적정 이상의 열원을 공급하면 농용액이 기액분리판과 기액분리물질에서 차단되지않고 냉매증기와 더불어 응축기(2)측으로 토출되며, 농도감지부재(10)는 이를 감지하여 제어부에 신호를 보내고 제어부는 전환밸브(11)를 제어하여 냉매증기의 흐름을 발생기(1)측으로 환류시킨다. 상기 전환밸브(11)는 정상운전시 냉매증기의 흐름을 응축기(2)측으로, 농도감지부재(10)의 농용액 감지시 발생기 하부탱크(24)측으로 냉매증기의 흐름을 전환시킨다.

도 4 는 본 고안에 따른 흡수식 냉방기의 제어 블록도로서, 비교기1(2a)는 농도감지부재(10)의 감지값과 기준값 기억부(5a)의 기준값과 비교 판단하여 이를 제어회로부(1a)에 보내고 제어회로부(1a)는 수신한 신호에 의해 전환밸브 구동부(8a)를 제어한다. 이때, 감지값이 기준값 이상일경우 전환밸브(11)는 온되어 냉매증기를 발생기(1)로 바이패스 시킨다. 또한, 비교기2(3)는 전환밸브(11)가 동작하면 동작시간을 측정하는 시간 측정부(6a)의 측정값과 기준시간 기억부(7a)의 기준값을 비교판단하여 이를 제어회로부(1a)에 보내고 제어회로부(1a)는 수신한 신호에 의해 전환밸브(11)를 제어한다. 이때, 측정값이 기준값 이상일경우 전환밸브(11)는 오프되어 냉매증기를 응축기(2)측으로 순환시켜 냉방사이클을 이룬다.

도 5 는 본 고안에 따른 흡수식 냉방기의 제어 흐름도로서, 흡수식 냉방기를 운전하게되면 농도감지부재(11)는 소정시간마다 주기적으로 발생기(1)에서 토출되는 냉매증기의 농도를 측정한다(단계100). 비교기1(2a)는 측정된 농도값과 기준값 기억부(7a)에 기억된 농도값을 비교한다(단계200). 여기서 측정된 농도값이 기억된 농도값 이상이면 비교기1(2a)는 제어회로부(1a)에 신호를 보내어 제어회로부(1a)의 제어로 전환밸브(11)를 온시켜 증기냉매의 흐름을 발생기(1)측으로 바이패스시킨다(단계300). 미만이면 정상운전을 한다(단계1000). 시간측정부(6a)는 전환밸브의 온된 시간을 측정한다(단계400). 비교기2(3a)는 측정시간값과 기준시간 기억부(7a)에 기억된 시간값을 비교한다(단계500). 여기서 측정된 시간값이 기억된 시간값 이상이면 냉매증기의 농도를 다시 측정한다(단계600). 측정된 농도값이 기준값 기억부(7a)에 기억된 농도 기준값 이상이면 냉방사이클을 정지시키며(단계800), 미만이면 전환밸브(11)를 오프시켜 냉매증기를 응축기(2)로 순환시켜 정상운전을 수행한다(단계900, 1000).

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 흡수식 냉방기는 발생기 출구측에 설치된 농도감지부재의 감지에 따라 냉매증기의 최적상태를 파악하여 운전되므로 냉방사이클의 안정을 도모할 수 있으며 증발기의 효율을 높일 수 있어 결과적으로 에너지를 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

본 고안은 흡수식 냉방기에 관한 것으로, 냉매증기의 농도를 검출하는 농도감지부재를 이용하여 최적의 냉방사이클을 이루고자하는 것이다.

즉, 냉매증기의 농도를 적정상태로 유지하여 최적의 냉방사이클을 만들고 이를 순환시킴으로서 흡수식 냉방기는 냉방효과를 극대화 시킬 수 있다. 그리고, 농냉매가 증발기로 흡입되는 것을 방지하여 냉방시스템의 신뢰도를 향상시킬수 있으며 또한 냉

방시스템의 유지 관리비를 낮춤으로서 경제적 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 혼합용액을 냉매와 흡수제로 분리하는 발생기와, 상기 발생기로부터 보내진 냉매증기를 액체로 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 보내진 액냉매를 증발시켜 실내냉방부하와 열교환을 하는 증발기와, 상기 발생기에서 보내진 흡수제가 상기 증발기로부터 넘어온 냉매를 흡수하여 상기 혼합용액을 만든는 흡수기를 구비한 흡수식 냉방기에 있어서, 상기 발생기와 상기 응축기를 연결하는 냉매관 사이에 냉매증기를 발생기로 바이패스할 수 있는 바이패스관과, 상기 냉매증기의 흐름을 상기 응축기와 상기 바이패스관으로 선택 전환할 수 있는 밸브와, 상기 발생기에서 토출되는 냉매증기의 농도를 감지하여 흡수제의 포함 여부를 감지하는 농도감지부재와, 상기 냉매증기에서 흡수제 감지시 냉매증기가 상기 응축기로 흐르는 것을 차단하고 상기 바이패스관을 통하여 냉매증기를 상기 발생기로 바이패스되도록 상기 밸브를 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉방기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 농도감지부재에서 농도측정시 상기 발생기에서 토출되는 냉매증기에서 흡수제가 감지되면 냉매증기를 상기 발생기로 바이패스시키고, 상기 발생기에서 토출되는 냉매증기의 농도를 연달아 측정한 결과 흡수제가 제차 감지되면 냉방시스템을 정지시키는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉방기.