KR0138193B1 - 흡수식 냉난방기의 증발/전열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡수식 냉난방기의 증발기 및 응축기내의 수평전열관코일외부에 형성되는 필름의 형성시 일정하고 균일한 필름을 형성시켜 주므로서 증발성능 및 전열성능을 향상시켜 기기자체의 효율을 높이고자 발명한 흡수식 냉난방기의 증발/전열장치에 관한 것으로, 수평전열관코일(5)이 내장된 흡수식 냉난방기의 증발기/응축기에 있어서, 상기 수평전열관코일(5)은 각 권선단의 권선직경이 상호 다르게 권회하며, 상기 수평전열관코일(5)은 상단부는 사다리꼴형태, 하단부는 지그재그형태로 구성하고, 상기 수평전열관코일(5)은 각 권선단의 상,하를 분리판(10)으로 각각 연결하며, 상기 수평전열관코일(5)은 상단부의 사다리꼴형태와 하단부 지그재그형태의 각 권선단의 관중심 연결각도를 약 30°정로도 형성한다.

Description

흡수식 냉난방기의 증발/전열장치

제1도는 흡수식 냉난방기의 작동원리를 나타낸 구성도

제2도는 종래 응축기/증발기의 구조도

제3도는 본 발명 응축기/증발기의 구조도

제4도는 (a)(b)는 제3도의 A,B부를 발췌한 확대도

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 수평전열관코일6 : 냉각수/액냉매유입구

7 : 분배장치8 : 필름

9 : 냉각수/냉매증기유출구10 : 분리판

51 : 냉매증기/냉수유입구52 : 액냉매/냉수유출구

본 발명은 흡수식 냉난방기의 증발기 및 응축기내의 수평전열관코일에 관한 것으로, 특히 수평전열관코일외부에 형성되는 필름의 형성시 일정하고 균일한 필름을 형성시켜 주므로서 증발성능 및 전열성능을 향상시켜 기기자체의 효율을 높이고자 발명한 흡수식 냉난방기의 증발/전열장치에 관한 것이다.

종래 흡수식 냉난방기는 제1도와 같이 기본적으로 재생기(1), 응축기(2), 증발기(3), 흡수기(4)등 4개의 요소를 구성하고 있다.

상기 재생기(1)의 역할은 열을 가해주므로서 농도가 강한 암모니아 수용액(이하 강용액이라 함)으로 부터 냉매인 암모니아를 증발시켜 암모니아 냉매증기를 얻음과 동시에 일부 암모니아를 증발하여 생긴 농도가 약한 암모니아 수용액(이하 약용액이라 함)을 만들어 준다.

상기 응축기(2)의 역할은 재생기(1)로 부터 이송된 냉매증기를 응축하여 액냉매로 만들어 주는 데, 이때 냉매증기로 부터 열량을 빼앗아 응축시키기 위해 실내기로 부터 난방을 수행하고 온도가 떨어져 이송된 냉각수를 사용하는 것이며, 이 냉각수는 응축기(2)를 거쳐 다시 흡수기(4)로 보내진다.

증발기(3)의 역할은 응축기(2)로 부터 이송된 액냉매를 다시 증발시켜 주어 냉매증기로 만들어 주는 데, 이때 필요한 열량은 실내기로 부터 냉방을 수행하고 이송된 냉수로 부터 공급되며, 액냉매를 증발시키기 위해 열량을 빼앗긴 냉수는 다시 온도가 떨어진 후 실내기로 다시 보내져 냉방을 수행하게 해주는 역할을 한다.

흡수기(4)의 역할은 증발기(3)로 부터 이송된 냉매증기를 재생기로 부터 이송된 약용액이 흡수하도록 하여 원래의 재생기의 초기 농도의 강용액을 만들어 주는 역할을 하는 데, 이때 흡수를 촉진하기 위해 흡수시 생기는 흡수열 및 현 열 일부를 제거하여 주어야 한다. 이 역할은 일반적으로 응축기(2)를 거쳐 나온 냉각수를 이용한다. 응축기(2) 및 흡수기(4)에서 열을 얻은 냉각수는 실내기로 이송되어 난방에 이용한다.

이러한 흡수식 냉난방기에서는 일반적으로 암모니아 수용액대신에 리튬브롬(LiBr)수용액을 사용하기도 하는 데, 이때에는 냉매가 물이 되어 냉매증기는 수증기가 되고, 재생기에서 흡수기로 이송되는 용액은 농도가 진한 리튬브롬 수용액이 된다.

또한 암모니아싸이클은 고압에서 구성되나, 리튬브롬싸이클은 진공에서 이루어지는 것이 다를 뿐 작동원리는 서로 유사하다.

그런데 종래의 응축기 및 증발기의 구조는 제2도와 같이, 응축기에서는 냉매증기의 응축을 시켜주는 역할을 하는 데, 우선 재생기에서 분리되어 보내진 냉매증기가 냉매증기/냉수유입구(51)를 통하여 유입되면 응축기내에 설치되어 있는 수평전열관코일(5)내를 흐르게 된다.

한편, 응축기상부의 냉각수/액냉매유입구(6)를 통하여 유입된 냉각수는 상부에 설치된 분배장치(7)에 의하여 분배되는 데, 일반적으로 노즐 및 트레이, 분배판 등이 사용된다.

분배된 냉각수는 수평전열관코일(5)의 상부표면(f)에 분배되고, 그 냉각수는 수평전열관코일(5)의 표면에 필름(8)을 형성하면서 흘러 내려가는 데, 냉각수는 흘러 내려가면서 수평전열관코일(5)내로 흐르는 냉매증기와 열교환을 수행하게 된다.

이때, 냉각수로 열량을 빼앗긴 냉매증기는 수평전열관코일(5)내에서 응축되어 액냉매 상태로 액냉매/냉수유출구(52)를 통해 응축기를 빠져나간다.

수평전열관코일(5)의 형태는 일반적으로 최상단코일에서 최하단코일까지 코일의 권선직경이 일정하게 권회되어 있는 것이 종래의 형태이다.

이 수평전열관코일(5)내로 흐르는 냉매증기로 부터 열량을 빼앗은 냉각수는 응축기(2)의 하단에 모인 후 냉각수/냉매증기유출구(9)를 통해 유출된다.

그리고, 증발기에서는 상부의 냉각수/액냉매유입구(6)를 통하여 액냉매가 유입된 후 분배장치(7)에 의하여 냉수가 흐르는 수평전열관코일(5)의 최상단 부분에 분배된다.

분배된 액냉매는 수평전열관코일(5)의 표면에서 필름(8)을 형성하면서 흘러 내려 수평전열관코일(5)내를 흐르는 냉수와 열교환을 수행하게 되는 데, 액냉매는 냉수로 부터 열량을 얻어 증발하게 된다.

열교환을 마친 액냉매는 냉매증기가 되어 냉각수/냉매증기유출구(9)를 통하여 빠져나가고 냉수는 열량을 빼앗긴 후 액냉매/냉수유출구(52)을 통하여 증발기를 빠져나간다.

증발기에서 사용되는 일반적인 수평전열관코일(5)의 형태는 응축기와 마찬가지로 수평전열관코일(5)의 직경이 상하로 일정한 형태를 가지고 있다.

응축기 및 증발기내에서 수평전열관코일(5)의 최상단에 분배되는 냉각수 및 액냉매를 최상단 수평전열관 상부 표면에 균일하고 고르게 분배시켜 주는 것은 필름(8)의 형성을 보다 균일하고 고르게 형성시켜 줄 수 있을 뿐만 아니라 필름(8)의 형성 면적을 넓게 해 줄 수 있으므로 전열성능을 향상시켜 줄 수 있고, 이것은 결국 기기의 효율향상을 가져올 수 있게 된다.

또한 분산시켜 주는 방법으로 상술한 바와같이 트레이방식, 노즐방식, 분배판방식등이 일반적으로 사용되고 있는 데, 이러한 분배방식은 분배능력에 한계가 있고, 분배효율면에서 분배시켜 주어야 할 면적이 증가할수록 균일하고 고른 분배능력은 감소되는 것이 일반적이다.

또한 제작비면에서도 분배면적이 커지게 되면 분배장치의 규격이 커지게 되므로 비경제적이다.

그러나, 종래의 수평전열관코일의 형상은 최상단 코일에서 부터 최하단코일까지 코일의 권선직경이 일정한 상태이기 때문에 코일의 권선직경이 커지게 되면 이에 따라 분배장치의 크기도 따라서 커지게 되어 상술한 바와같은 문제점을 발생시키게 되는 것이며, 이와반대로 코일의 권선직경을 작게 하면 설계시 필요로 하는 전열면적을 만족시키기 위하여 코일의 높이를 높일 수 밖에 없는 제약이 따르게 된다.

본 발명의 종래의 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것으로,수평전열관코일외부에 형성되는 필름의 형성시 일정하고 균일한 필름을 형성시켜 주므로서 증발성능 및 전열성능을 향상시켜 기기자체의 효율을 높이고자 흡수식 냉난방기의 증발/전열장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 수평전열관코일이 내장된 흡수식 냉난방기의 증발기/응축기에 있어서,

상기 수평전열관코일 외부에 형성되는 필름이 균일하게 하기 위하여 각 권선단의 권선직경이 상호 다르게 권회토록 하며, 상기 수평전열관코일의 최선단은 권선직경이 가장 작고, 하부로 내려 올수록 점차 증가하다가 중간 이후부터는 권선 직경이 증가, 감소를 반복하는 것을 본 발명의 기본적인 특징이다.

상기 수평전열관코일의 상단부는 사다리꼴형태, 하단부는 지그재그형태로 구성한다.

상기 수평전열관코일은 각 권선단을 인접한 코일의 권선단과 연결하기 위한 분리판을 형성하여, 액냉매 및 냉각수가 분리판을 따라 흐르게 한다.

상기 수평전열관코일은 상단부의 사다리꼴형태와 하단부 지그재그형태의 각 권선단의 관중심 연결각도를 약 30°정도로 형성한다.

이하 본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면 제3도 및 제4도는 본 발명의 실시예로써, 수평전열관 코일(5)이 내장된 흡수식 냉난방기의 증발기/응축기에 있어서,

상기 수평전열관코일(5)의 외부에 형성되는 필름이 균일하게 하기 위하여 각 권선단의 권선직경이 상호 다르게 권회토록 하며, 상기 수평전열관코일의 최선단은 권선직경이 가장 작고, 하부로 내려 올수록 점차 증가하다가 중간이후부터는 권선 직경이 증가, 감소를 반복하는 것이 본 발명의 기본적인 특징이다.

상기 수평전열관코일(5)의 상단부는 사다리꼴형태, 하단부는 지그재그형태로 구성한다.

상기 수평전열관코일(5)은 각 권선단을 인접한 코일의 권선단과 연결하기 위한 분리판(10)을 형성하여, 액냉매 및 냉각수가 분리판을 따라 흐르게 하였다.

상기 수평전열관코일(5)은 상단부의 사다리꼴형태와 하단부 지그재그형태의 각 권선단의 관중심 연결각도를 약 30°정도로 형성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

응축기/증발기내에 설치되는 수평전열관코일(5)은 최상단 코일의 권선직경이 가장 작게 하고, 2번째 코일부터 설계시 요구되는 권선직경까지 점차적으로 크게 형성하는 데, 이때 바로 윗단의 코일 중심부터 다음단의 코일 중심까지의 각도가 약30°정도가 되도록 사다리꼴형태로 권회하는 것이 바람직하다.

그 이유는 윗단의 코일의 하단에서 아랫단의 코일까지 분리판(10)을 따라 흘러가도록 하기 위한 것인 데, 그 이상의 각도에서는 냉각수 및 액냉매가 분리판(10)을 따라 흐르는 것이 어려워 윗단의 하단부에서 맺힌 냉각수 및 액냉매가 아랫단의 상부로 분배되지 않고 그냥 하방으로 떨어질 위험성이 있다.

즉, 분리판(10)은 각 단의 코일하부에서 다음단의 코일상부로 분배되는 냉각수 및 액냉매의 흐름이 양측면으로 계속 유지되도록 분래해주기 위한 것이다.

또, 설계시 요구되는 수평전열관코일의 권선직경에 이르면 그 이하의 권선직경은 상술한 권선직경 변화만큼의 값으로 한 번은 늘렸다 한 번은 설계직경의 값으로 하는 지그재그방법으로 코일을 배치한다.

즉, 바로 윗단의 코일의 중심부터 다음단의 코일중심까지의 각도가 약30°정도가 되도록 지그재그로 돌출되게 권회한다.

그 이유는 설계시 요구되는 수평전열관코일의 전열면적은 정해져 있는 데, 수평전열관코일의 높이가 일정하다는 것을 전제로 수평전열관코일의 전체가 설계시 요구되는 권선직경과 동일하게 하는 것과 비교할 때 수평전열관코일 상단부의 사다리꼴배열로 인한 전열면적감소를, 격번으로 한 번씩 권선직경을 크게 권회되도록 하므로서 생기는 전열면적의 증가를 통하여 만회해주기 위한 것이다.

이때, 초기의 수평전열관코일의 권선직경은 상술한 방법으로 코일을 배열하였을 때 설계를 통하여 요구되는 수평전열관코일의 전열면적을 만족하는 최적값으로 해주면 된다.

응축기 및 증발기의 상부에 냉각수/액냉매유입구(6)를 통하여 유입한 냉각수 및 액냉매는 분배장치(7)를 통하여 수평전열관코일(5)의 직경이 가장 작은 최상단의 코일상부로 분배된 뒤 코일 내외측표면을 따라 흘러 내려 가는 데, 먼저 내외측표면을 따라 최하단 코일까지 이르게 된다.

이들 냉각수 및 액냉매는 최하단 코일에 이를때까지 수평전열관코일(5)내부로 흐르는 냉매증기 및 냉수와의 열교환을 수행하게 되며, 열교환을 마친 냉각수 및 액냉매는 응축기 증발기하부에 모인 뒤 냉각수 및 액냉매유출구를 통하여 유출하게 된다.

이와같이 응축기 및 증발기내의 수평전열관코일의 최선단 권선직경을 최소로 해주므로써 분배장치를 통한 분배시 전 수평전열관코일의 직경을 동일하게 해주는 경우보다(수평전열관코일의 필요 전열면적 및 높이를 동일하다고 전제하였을 때)균일하고 고른 분배를 가져올 수 있기 때문에 이하 전 수평전열관코일표면에서 균일하고 고른 필름형상을 도모할 수 있게 된다.

또한 수평전열관코일의 필요 전열면적 및 높이가 동일하다는 전제로 종래와 비교하여 볼 때 수평전열관코일의 상단부를 사다리꼴로 인한 전열면적의 감소를 하부의 지그재그형태의 코일배열을 통하여 만회해주므로서 종래에 비해 수평전열관코일의 직경 및 높이의 증가를 가져오지 않을 수 있다.

이것은 응축기 및 증발기의 규격의 증가를 가져오지 않아도 된다는 것을 의미한다.

이와같이 본 발명은 수평전열관 코일외부에 형성되는 필름의 형성시 일정하고 균일한 필름을 형성시켜 주므로서 증발성능 및 전열성능을 향상시켜 기기자체의 효율을 높일 수가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 수평전열관코일이 내장된 흡수식 냉난방기의 증발기/응축기에 있어서, 상기 수평전열관코일 외부에 형성되는 필름이 균일하게 하기 위하여 각 권선단의 권선직경이 상호 다르게 권회토록 하며, 상기 수평전열관코일의 최=[]=선단은 권선직경이 가장 작고, 하부로 내려 올수록 점차 증가하다가 중간 이후부터는 권선직경이 증가, 감소를 반복하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉난방기의 증발/전열장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 수평전열관코일의 상단부는 사다리꼴형태, 하단부는 지그재그형태로 구성한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉난방기의 증발/전열장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수평전열관코일은 각 권선단을 인접한 코일의 권선단과 연결하기 위한 분리판을 형성하여, 액냉매 및 냉각수가 분리판을 따라 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉난방기의 증발/전열장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 수평전열관코일은 상단부의 사다리꼴형태와 하단부 지그재그형태의 각 권선단의 관중심 연결각도를 약30°정도로 형성한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉난방기의 증발/전열장치.