KR0136068Y1 - 흡수식 냉방기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 흡수식 냉방기에 관한 것으로, 그 목적은 희용액을 농용액으로 빨리 변환하여 흡수기로 공급하고 증발기에서 발생되는 많은 양의 수분을 흡수하여 냉방량을 증대시키는 것이다.

본 고안에 따른 흡수식 냉방기는 증발기(3)의 수분을 흡수기(6)로 강제송출시키는 펌프(10)와 발생기(1)의 가열기(1a)에 연료량을 조절하는 유량조절밸브(13)가 마련되어 있다. 따라서 설정된 온도보다 냉방토출공기 온도가 높을 경우 펌프(10)와 유량조절밸브(13)가 작동되어 증발기(3)의 수분이 흡수기(6)로 강제 송출되고, 흡수기(6)의 흡수용액이 빨리 농용액으로 변환되어 지속적인 흡수작용을 함으로써, 증발기(3)에서의 수분 증발량이 증대 팬코일 유니트(5, F2)에서 종전보다 더욱 강한 냉풍이 배출되는 이점이 있다.

Description

흡수식 냉방기

본 고안은 흡수식 냉방기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증발기에서 열교환되어 발생된 증기냉매를 흡수기로 강제 송출하여 그 효율을 향상시키는 흡수식 냉방기에 관한 것이다.

흡수식 냉방기는 냉매가스의 액체 용해도가 온도 및 압력에 따라 달라지는 것을 이용하는 것으로, 냉매의 상변화 및 냉매와 흡수제 사이의 흡수작용을 통하여 사이클이 이루어진다. 따라서 압축식 사이클에서의 압축기 대신에 흡수기와 발생기를 갖추고 있다.

이러한 흡수식 냉방기는 제1도에 도시한 바와 같이, 밀폐용기로 된 증발기(3)에 냉매로서 물이 채워지고, 냉방하고자 하는 실내에 냉각코일(5)과 연결되는 냉수관(5a)이 증발기(3) 내부를 돌아가도록 설치된다. 그리고 증발기(3)와 연통되는 흡수기(6)에는 저온에서도 물흡수 능력이 우수한 리튬 브로마이드(lithium bromide) 수용액이 채워진다.

즉, 흡수기(6)에서 불응축가스를 제거하면 리튬 브로마이트(이하, 흡수용액이라 칭합)이 증발기(3) 내의 수증기를 흡수함으로써, 증발기(3) 내부의 수면부근 공기가 수분에 의해 포화상태로 되지 않고 지속적으로 증발되고, 냉수관(5a)을 통하여 증발기(3)의 외부에서 내부로 흐르는 물에 보유된 열이 증발과정에서 제거됨으로써, 물이 냉각된다.

따라서 냉각코일(5) 주변에 설치된 팬(F2, 이하에서는 냉각코일(5)과 팬을 합해 팬코일 유니트라고 칭함)을 구동시켜 공조공간에 찬바람을 공급함으로써, 실내를 냉방하게 된다.

이 때, 흡수기(6)에서 수증기의 흡수를 계속하게 되면 흡수용액의 농도가 저하되어 흡수능력이 떨어지게 되는데, 흡수작용을 계속 유지시키려면 묽어진 흡수용액(이하, 희용액이라 칭함)을 가열기가 설치된 발생기(1)로 펌프(7)를 이용하여 공급한다. 그리고 발생기(1)에서는 희용액을 모은 후에 가열기(1a)를 통해 가열함으로써 흡수기(6)에서 흡수했던 수분을 증발시키며, 흡수용액을 진한용액(이하, 농용액이라 칭함)으로 만들고 이를 다시 흡수기(6)로 공급한다.

또한, 흡수용액에서 방출된 수분은 응축기(2)라고 하는 별도의 용기로 공급되어 공냉팬(F)에 의해 응축되고, 이러한 응축수는 다시 증발기(3)로 공급된다.

미설명부호 4는 흡수기(6)와 발생기(1) 사이의 유로에 설치된 용액열교환기로써, 발생기(1)로 보내지는 저온의 희용액과 흡수기(6)로부터 돌아가는 고온의 농용액 사이에서의 열교환을 촉진하여 발생기(1)에서의 가열량과 흡수기(6)에서의 냉각열량을 감소시키는 작용을 한다. 그리고 V는 농액의 농도가 일정하게 유지되도록 제어하는 3방밸브를 나타내며, 9는 냉수관(5a)의 도중에 설치되어 냉수를 순환시키기 위한 펌프이다.

이러한 증발기(3)와 흡수기(6) 및 발생기(1), 응축기(2)는 각각 연결되어 폐회로로 이루어져 있다. 그리고 팬코일 유니트(5, F2)의 냉수관(5a) 출구측 온도는 통상적으로 7℃ 정도이고, 증발기(3)의 압력은 6-7mmHg 정도이며, 냉매의 증발온도는 4-5℃가 된다. 그리고 응축온도는 40℃ 전후이다.

이와 같은 흡수식 냉방기에 있어서, 공고 공간에 찬바람을 더 많이 공급하고자 할 때, 즉 냉방부하가 클 경우에는 일반적으로 가열기(1a)에 연료를 많이 공급하여 가열량을 증대시킴으로써, 흡수용액을 농용액으로 빨리 변환하여 흡수기(6)로 공급하고, 따라서 농용액에 의한 증발기(3)로부터의 수분 흡수력을 크게 하였다.

이에 따라 증발기(3)에서의 냉매 증발에 따른 팬코일 유니트(5, F2)의 냉수관(5a) 물이 좀 더 빨리 냉각되어 냉방량이 증대되는 것이다.

그러나, 단순히 가열량만을 증대하면 흡수량이 증대되기는 하나, 그 양이 그리 크지 않고 냉방부하가 아주 클 경우에는 그 한계가 있게 된다.

또한, 가열량을 증대하여 흡수용액을 빨리 농용액으로 변환시켜 흡수기(6)로 공급하는데, 흡수기(6)의 수용액에 증발기(3)로부터의 수분흡수보다 가열기(1a)로 부터의 농용액 공급이 상대적으로 많게 되면 리튬 브로마이드의 농도가 증가하여 결정화 될 우려가 있다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 증발기의 수분을 흡수기로 강제송출시키는 펌프와 발생기의 가열기에 연료량을 조절하는 유량조절밸브 등을 구성하여, 설정된 온도보다 냉방토출공기 온도가 높을 경우 펌프와 유량조절밸브를 작동시킴으로써, 증발기 수분을 흡수기로 강제 송출하여 흡수기의 흡수용액을 빨리 농용액으로 변환 증발기에서의 수분 증발량을 증대시키는 흡수식 냉방기를 제공하는 것이다.

제1도는 종래 흡수식 냉방기의 냉방사이클을 개략적으로 도시한 것이다.

제2도는 본 고안에 따른 흡수식 냉방기의 냉방사이클을 도시한 것이다.

제3도는 본 고안에 직접 관계되는 제어부의 전기적인 구성만을 보인 제어블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 발생기 1a : 가열기

1b : 연료공급파이프 3 : 증발기

5 : 냉각코일 6 : 흡수식

10 : 펌프 11 : 개폐밸브

12 : 온도감지센서 13 : 유량조절밸브

14 : 보조 증기냉매배출관

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 조화공간을 공기조화시키는 팬코일 유니트를 열교환시키도록 냉매로서 물을 증발시키는 증발기, 증발기와 증기냉매배출관을 통해 연계되어 증발기에서 발생된 증기냉매를 흡수하는 흡수용액이 마련된 흡수기, 흡수기의 흡수용액(희용액)이 연료공급파이프를 통해 연료를 공급받아 가열하는 가열기를 통해 가열되어 수증기를 발생시키고 진해진 흡수용액(농용액)을 흡수기로 재공급하는 발생기, 발생기와 증발기 사이에 설치되어 발생기에서 발생된 수증기를 응축시키는 응축기를 갖춘 흡수식 냉방기에 있어서,

팬코일 유니트에 마련되어 공조공간에 배출되는 공기온도를 감지하는 온도감지센서, 온도감지센서가 접속되어 이로부터 입력되는 온도와 설정된 온도를 비교하는 제어부, 제어부에서 온도감지센서로부터 감지된 온도가 높다고 판단되는 경우 증기냉매배출관 외에 증발기에서 발생되는 증기냉매가 흡수기로 유입되도록 증발기에 일단부가 연통결합되며 흡수기에 타단부가 연통결합된 보조 증기냉매배출관, 보조 증기냉매배출관을 통해 증기냉매가 흡수기로 강제송출되도록 보조 증기냉매배출관의 유로 중에 설치되며 제어부에 의해 구동제어되는 펌프를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안에 따른 흡수식 냉방기의 냉방사이클을 개략적으로 도시한 것이고, 제3도는 본 고안에 따른 제어부의 전기적 구성만을 보인 제어블럭도이다.(본 고안에 따른 흡수식 냉방기는 증발기의 증기냉매를 흡수기로 강제 송출시키는 펌프와 가열기에 연료공급을 제어하는 유량조절밸브의 구조 및 이의 작동을 제외하고는 종래의 구성요소와 동일하기 때문에, 동일구성요소에 대해서는 동일명칭과 동일부호를 사용하여 간략하게 설명한다.)

본 고안에 따른 흡수식 냉방기는 이들에 도시한 바와 같이, 조화 공간의 공기와 열교환하는 증발기(3)와 여기에 발생되는 증기냉매를 흡수냉매를 흡수하는 흡수용액이 마련된 흡수기(6) 및 흡수기(6)와 폐회로로 구성되어 흡수용액(희용액)에서 수증기를 발생시키고 진해진 흡수용액(농용액)을 흡수기로 재공급하는 발생기(1)가 마련되어 있으며, 발생기(1)와 증발기(3) 사이에 설치되어 발생기(1)에서 발생된 수증기를 응축시키는 응축기(2) 등으로 구성되어 있다.

증발기(3)에는 냉매로써 물이 채워지는데, 이것은 응축기(2)로부터 유입되며, 증발기(3) 내부를 실내측에 설치되는 냉각코일(5)과 연결된 냉각수관(5a)의 일부가 통과하도록 구성되어 있다. 일단이 증발기(3)와 흡수기(6)는 연계되어 있으며, 흡수기(6)에는 저온에서도 수분상태의 물을 잘 흡수하는 흡수용액이 채워져 있다.

또한, 증발기(3)와 흡수기(6) 사이에는 본 고안의 특징적인 요소로 증기냉매배출관(3a) 외에 증기냉매를 별도로 안내하기 위한 보조 증기냉매배출관(14)이 마련되어 있다. 보조 증기냉매배출관(14)이 일단부는 증발기(3) 내부와 연통 결합되며, 이의 타단부는 흡수기(6) 저부와 연통되도록 결합된다, 그리고 보조 증기냉매배출관(14)의 유로 중에는 펌프(10)와 이를 개폐하는 개폐밸브(11)가 펌프(10) 상류측에 장착되어 있다. 이 때, 개폐밸브(11)는 펌프(10)의 구동시 개방되도록 작동됨으로써, 증발기(3)의 증기냉매가 흡수기(6) 측으로 강제 송출되는데, 이러한 것은 후술하는 제어부(20)에 의해 수행된다.

이러한 구성에 의해 흡수기(6)의 흡수용액이 증발기(3) 내의 수증기를 계속 흡수하게 되고, 증발기(3)에서는 수분이 포화상태로 되지 않고 지속적으로 증발하게 됨으로써, 냉수관(5a)을 통해 증발기(3)의 외부에서 흐르는 물에 함유된 열은 앞에서 설명한 증발과정에서 제거되어 냉수관(5a)의 물이 냉각된다. 그리고 냉각코일(5)의 일측에 설치된 팬(F2, 이하 냉각코일(5)과 팬을 합해 팬코일 유니트라 칭함)을 구동시켜 공조공간에 냉풍을 공급함으로써, 실내 공기를 조화시킨다.

한편, 공조공간에 더 차가운 냉풍을 공급, 즉 냉방부하를 크게 할 필요가 있을 경우에는 개폐밸브(11)를 개방하고 펌프(10)를 구동시킴으로써, 증발기(3)에서 발생하는 증기냉매를 강제로 보조 증기냉매배출관(14)을 통해 흡수기(6)로 공급한다.

따라서 증발기(3)는 저압상태로 유지되어 증발량이 커지며, 냉수관(5a)의 물이 더 차갑고 빠르게 냉각되어 실내에 더 차가운 바람을 공급하게 된다.

이 때, 강제로 공급되는 증기냉매가 흡수기(6)의 흡수용액에 잘 흡수되도록 흡수기(6) 저부와 연통된 보조 증기냉매배출관(14)의 타단부에는 분사기(15)가 설치되어 있어서, 펌프(10)의 작동에 의해 강제 송출되는 증기냉매는 흡수용액에 빠르게 흡수된다.

또한, 흡수기(6)의 흡수용액에서 계속적인 흡수가 이루어지면 농도가 저하되어 흡수력이 떨어지기 때문에, 흡수기의 희용액을 농용액으로 변환시켜야 한다.

따라서 펌프(7) 구동에 의해 흡수기(6)의 희용액을 가열기(1a)가 설치된 발생기(1)로 공급하여 가열함으로써, 수증기를 증발시키고 흡수용액을 농용액으로 바꾸어 다시 흡수기(6)로 공급한다.

이 때, 펌프(10)의 작동에 따라 흡수기(6) 흡수용액의 흡수량이 증대되면 빠른 속도로 희용액을 농용액으로 변환해야 한다. 이를 위해 가열기(1a)에 연료가 공급되는 연료공급파이프(1b)에는 연료공급량을 조절할 수 있도록 유량조절밸브(13)가 장착되어 있다. 따라서 가열기(1a)에 종전보다 많은 양의 연료가 공급되도록 유량조절밸브(13)가 개방작동되면, 발생기(1)의 가열온도가 높아져 희용액의 수분이 빠른 속도로 증발되고, 아울러 희용액이 빨리 농용액으로 변환되어 흡수기(6)로 재공급된다. 그리고 발생기(1)의 흡수용액에서 방출된 수증기는 응축기(2)로 공급되어 응축되고, 이 응축수는 다시 증발기(3)로 공급되어 순환을 계속하게 된다.

이러한 본 고안에 따른 흡수식 냉방기는 펌프(10)의 작동에 따라 흡수기(6)에서의 흡수량이 증대되어도 흡수기(6)에서는 항상 농용액이 빠른 속도로 공급되어 흡수작용이 원활하게 이루어지는데, 이러한 펌프(10)와 유량조절밸브(13)의 작동은 미리 마이콤화 되어 있는 제어부(20)의 명령에 의해 실행된다.

즉, 제어부(20)의 입력측에는 온도감지부(21)가 전기적으로 접속되어 있는데, 이것은 팬코일 유니트(5, F2)에 마련되어 송풍공기의 온도를 감지하는 온도감지센서(12)를 통해 감지신호를 전달받는다. 그리고 제어부(20)의 출력측에는 펌프(10)와 개폐밸브(11)를 제어하는 보조펌프구동부(23)와 개폐밸브구봉부(22) 및 유량조절밸브(13)를 제어하는 유량조절밸브구동부(24)가 접속되어 있다. 이러한 제어부(20)에는 사용자에 의해 기준온도가 설정된다.

따라서, 제어부(20)는 온도감지센서(12)로부터 입력되는 신호에 따라 팬코일 유니트(5, F2)에서 송풍되는 온도와 미리 설정된 온도를 비교하고, 실제 송풍온도가 설정된 온도보다 높은 경우에는 개폐밸브구동부(22)를 통해 개폐밸브(11)가 보조 증기냉매배출관(14)을 개방하도록 작동시키며, 동시에 보조펌프구동부(23)를 통해 펌프(10)를 구동시킨다. 아울러 가열기(1a)에 공급되는 연료량이 증대되도록 유량조절밸브구동부(24)를 통해 유량조절밸브(13)를 제어한다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 고안에 따른 흡수식 냉방기의 정상적인 작동과정과 냉방부하가 발생된 경우의 작동과정을 설명한다.

먼저, 정상적인 경우에는 증발기(3)에서 발생되는 증기냉매는 증기냉매배출관(3a)을 통해 흡수기(6)로 흡입된다. 그리고 흡수기(6)의 희용액은 펌프(7)를 통해 가열기(1a)에 의해 가열되는 발생기(1)로 공급됨으로써, 희용액이 다시 농용액으로 변환되어 흡수기(6)로 재공급되며, 증기냉매는 다시 응축기(2)로 안내되어 응축되고 계속하여 증발기(3)로 재공급된다. 증발기(3)에서는 증기냉매가 증발하면서 냉수관(5a)을 지나는 물을 냉각시킴에 따라, 팬코일 유니트(5, F2)에서 냉풍이 토출 실내공간이 조화된다.

한편, 냉방부하가 발생되는 제어부(20)에 설정된 온도보다 팬코일 유니트(5, F2)에서 토출되는 온도가 높을 경우의 작동은 다음과 같다. 먼저, 이러한 상황은 팬코일 유니트(5, F2)에 부착된 온도감지센서(12)를 통해 감지되는데, 팬코일 유니트(5, F2)에서 토출되는 공기온도가 높다고 판단되면, 증기냉매배출관(3a) 외에 보조 증기냉매배출관(14)을 통해 증발기(3)의 증기냉매를 강제송출시킨다. 이에 따라 증발기(3)에서의 증발량이 증대되고 냉수관(5a)과의 열교환량 역시 커지게 됨으로써, 팬코일 유니트(5, F2)에서는 상대적으로 더 강한 냉풍이 토출되는 것이다.

이 때, 보조 증기냉매배출관(14)을 통해 증기냉매의 송출과정은 제어부(20)에 의해 제어되는데, 냉방부하가 발생되는 경우에는 개폐밸브(11)가 개방 작동됨과 동시에 펌프(10)가 구동된다. 따라서 펌프(10)의 펌핑력에 의해 증발기(3)에서 빠르게 발생되는 증기냉매는 흡수기(6)로 강게 송출된다. 이와 동시에 흡수기(6)의 희용액은 발생기(1)로 공급되어 농용액과 수증기로 분리되고, 농용액은 흡수기(6)로 재공급되며 수증기는 응축기(2)로 안내되는데, 이러한 분리과정이 빨리 수행되도록 연료공급파이프(1b)에 마련된 유량조절밸브(13)가 작동되어 연료공급량이 증대된다. 즉, 가열기(1a)에 보다 많은 연료가 공급되어 발생기(1)를 가열함으로써, 흡수기(6)에 농용액의 공급이 빠른 시간에 이루어져 펌프(10) 작동에 의한 많은 양의 증기냉매가 흡수기(6)에 유입되어도 이의 흡수능력이 저하되는 것이 방지된다.

결국, 보조 증기냉매배출관(14)에 마련된 펌프(10)와 가열기(1)의 유량조절밸브(13) 등의 작동에 의해 증발기(3)에서의 수분증발률이 증대됨으로써 냉수관(5a)의 열교환율이 크게되고, 따라서 팬코일 유니트(5, F2)에서도 상대적으로 저온인 냉풍이 송풍되어 냉방부하가 클 경우에도 공조공간의 공기를 원활하게 조화할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 흡수식 냉방기는 증발기의 수분을 흡수기로 강제송출시키는 펌프와 발생기의 가열기에 연료량을 조절하는 유량조절밸브가 마련되어 있다. 따라서 설정된 온도보다 냉방토출공기 온도가 높을 경우 펌프와 유량조절밸브가 작동되어 증발기의 수분이 흡수기로 강제 송출되고, 흡수기의 흡수용액이 빨리 농용액으로 변환되어 지속적인 흡수작용을 함으로써, 증발기에서의 수분 증발량이 증대 팬코일 유니트에서 종전보다 더욱 강한 냉풍이 배출되는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 조화공간을 공기조화시키는 팬코일 유니트(5, F2)를 열교환시키도록 냉매로서 물을 증발시키는 증발기(3), 상기 증발기(3)와 증기냉매배출관(3a)을 통해 연계되어 상기 증발기(3)에서 발생된 증기냉매를 흡수하는 흡수용액이 마련된 흡수기(6), 상기 흡수기(6)의 흡수용액(희용액)이 연료공급파이프(1b)를 통해 연료를 공급받아 가열하는 가열기(1a)를 통해 가열되어 수증기를 발생시키고 진해진 흡수용액(농용액)을 상기 흡수기(6)로 재공급하는 발생기(1), 상기 발생기(1)와 상기 증발기(3) 사이에 설치되어 상기 발생기(1)에서 발생된 수증기를 응축시키는 응축기(2)를 갖춘 흡수식 냉방기에 있어서, 상기 팬코일 유니트(5, F2)에 마련되어 공조공간에 배출되는 공기온도를 감지하는 온도감지센서(12), 상기 온도감지센서(12)가 접속되어 이로부터 입력되는 온도와 설정된 온도를 비교하는 제어부(20), 상기 제어부(20)에서 상기 온도감지센서(12)로부터 감지된 온도가 높다고 판단되는 경우 증기냉매배출관(3a) 외에 상기 증발기(3)에서 발생되는 증기냉매가 상기 흡수기(6)로 유입되도록 상기 증발기(3)에 일단부가 연통결합되며 상기 흡수기(6)에 타단부가 연통결합된 보조 증기냉매배출관(14), 상기 보조 증기냉매배출관(14)을 통해 증기냉매가 상기 흡수기(6)로 강제송출되도록 상기 보조 증기냉매배출관(14)의 유로 중에 설치되며 상기 제어부(20)에 의해 구동제어되는 펌프(10)를 구비하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉방기.
2. 제1항에 있어서, 상기 보조 증기냉매배출관(14)에는 상기 제어부(20)에 의해 상기 펌프(10)의 구동시 상기 보조 증기냉매배출관(14)을 개방하도록 상기 펌프(10)의 상류측에 설치된 개폐밸브(11)가 마련되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉방기.
3. 제2항에 있어서, 상기 연료공급파이프(1b)에는 상기 펌프(10)가 구동되어 상기 보조 증기냉매배출관(14)을 통해 많은 양의 증기냉매가 상기 흡수기(6)로 유입되는 경우 상기 가열기(1a)에 연료공급량이 증대되도록 상기 제어부(20)에 의해 작동되는 유량조절밸브(13)가 마련되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉방기.