KR100199251B1 - 흡수식 냉동장치 - Google Patents

Abstract

[과제]

운전중에는 불응축성 가스를 증발·흡수케이스의 저부와 같이 흡수 코일에 의한 냉매증기의 흡수에 기여하는 바가 적은 부분에 집합시키므로써, 흡수코일에 의한 냉매증기의 흡수를 효율적으로 시행할 수 있는 흡수식 냉동장치를 제공한다.

[해결수단]

흡수코일(31)과 증발코일(41) 사이에 냉매증기의 통과를 제한하기 위한 정류통(6)을 부착하고, 흡수코일(31)의 상측 또는 하측을 종점으로 하는 냉매증기통로를 형성하였다.

Description

흡수식 냉동장치

제1도는 흡수식 냉동장치의 냉동기 본체의 단면도.

제2도는 흡수식 냉동장치를 이용한 냉난방장치의 개념도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 고온재생기 2 : 저온재생기

3 : 흡수기 4 : 증발기

5 : 응축기 6 : 정류통

30 : 증발·흡수케이스 31 : 흡수코일

32 : 고농도흡수액 살포구 41 : 증발코일

42 : 냉매액 살포구 100 : 흡수식 냉동장치

200 : 냉동기 본체

[발명이 속하는 기술분야]

본 발명은, 리튬브로마이드 등의 수용액을 흡수액으로 이용한 흡수식 냉동장치에 관한 것이다.

[종래기술]

흡수식 냉동장치에서는 저농도로 되어 있는 리튬브로마이드 등의 수용액(흡수액)을 재생기에서 가열·비등시켜서 물 등의 용액(냉매)과 고농도 흡수액(고농도의 리튬브로마이드 수용액)으로 분리하고 있다. 냉매는, 내부를 배열용(排熱用) 냉각수가 흐르는 냉각코일을 가지는 응축기에서 액화된다. 액화된 냉매액은, 기밀성(氣密性)의 증발·흡수케이스로 유도되고 내부를 냉열원용 냉온수가 흐르는 증발코일에 살포되어 증발열을 빼앗아 기화한다.

고농도흡수액은, 증발·흡수케이스 내에 상기 증발코일과 동축선상으로 배치되며, 내부를 배열용 냉각수가 흐르는 냉각코일에 살포되고, 기화한 냉매증기를 흡수하여 저농도흡수액으로 되돌아간다. 또한, 흡수식 냉동장치에서는 부식성이 강한 리튬브로마이드 수용액을 사용하고 있기 때문에, 순환로 내부에서 부식이 발생하여 작동유체내에 미량의 수소와 같은 불응축성 가스가 존재한다.

[발명이 해결하고자 하는 과제]

상기 불응축성 가스는 고농도흡수액과 함께 흡수기로 유도되어 가장 저압인 흡수기내에 체류하기 쉽다. 따라서, 종래의 흡수식 냉동장치에서는 흡수코일의 중간부분과 같이 냉매증기의 흡수에 필요한 부분에 불응축성 가스가 체류하므로써 냉매증기의 원활한 흡수를 저해한다는 것이 판명되었다.

본 발명의 목적은, 운전중에는 불응축성 가스를 증발·흡수케이스 저부(底部)와 같이 흡수코일에 의한 냉매증기의 흡수에 기여하는 바가 적은 부분에 집합시킴으로써 흡수코일에 의한 냉매증기의 흡수를 효율적으로 행할 수 있는 흡수식 냉동장치를 제공하는 데에 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은, 세로로 설치됨과 아울러 내부에 배열용 냉각수가 흐르는 흡수코일 및 상기 흡수코일에 상측하여 고농도흡수액을 살포하기 위한 고농도흡수액 살포구를 가지는 흡수기와, 상기 흡수코일의 내측둘레 또는 외측둘레에 설치됨과 아울러 내부에 냉열원용 냉온수가 흐르는 증발코일 및 상기 증발코일에 상측에서 냉매액을 살포하기 위한 냉매액 살포구를 가지는 증발기와, 상기 흡수기 및 상기 증발기를 수용하는 기밀성의 증발·흡수케이스를 가지는 흡수식 냉동장치에 있어서, 상기 흡수코일과 상기 증발코일 사이에 냉매증기의 통과를 제한하기 위한 정류통을 부착하고, 상기 흡수코일의 상측 또는 하측중 적어도 일측을 종점으로 하는 냉매증기통로를 형성한 것을 특징으로 한다.

청구범위 제2항에 기재된 구성에서는, 상기 냉매증기통로는 개방되어 있는 상기 정류통의 상측을 우회하여 형성되며, 상기 흡수코일의 일측을 종점으로 하는 것을 특징으로 한다.

청구범위 제3항에 기재된 구성에서는, 상기 정류통을 스테인리스제 원통으로 형성하였다.

[발명의 작용 및 효과]

이 흡수식 냉동장치에서는 증발코일의 표면에서 발생한 냉매증기가, 냉매증기를 흡수하므로써 상대적으로 부압(negative pressure)이 된 흡수기 내에 흐를 때에, 정류통을 우회하여 흡수코일의 상측 또는 하측 중 적어도 일측으로 흐르도록 하여 정류하고 있으므로, 증발·흡수케이스 내의 불응축성 가스는 냉매증기의 흐름을 타고 흡수코일의 상측 또는 하측의 증발·흡수케이스에 집중한다. 이 때문에 냉매증기는, 불응축성가스의 체류에 방해받지 않고 흡수코일의 표면을 막형상으로 흘러 내려가는 고농도흡수액에 효율적으로 접촉할 수 있어서 흡수효율이 좋다.

청구범위 제2항의 구성에서는, 불응축성 가스를, 흡수액에 의한 냉매증기의 흡수에 가장 기여하지 않는 증발·흡수케이스의 저부에 집중시킬 수 있다. 이에 의해, 흡수액의 농도가 높아서 냉매흡수효율이 가장 높은 흡수코일의 상부로부터 불응축성 가스를 완전히 제거해낼 수 있다.

청구범위 제3항의 구성에서는, 정류통이 내구성에서 뛰어나며 또한 저비용으로 제조할 수 있다.

[발명의 실시형태]

제1도는 흡수식 냉동장치(100)의 냉동기 본체(200)를 나타내고, 제2도에 나타낸 바와 같이 쿨링타워(냉각탑; CT)을 구비함가 아우러 실내기(CU)가 부설되어 냉방·난방장치를 구성하고 있다. 흡수식 냉동장치(100)는, 고온재생기(1) 및 저온재생기(2)를 구비하며, 고온재생기(10)의 하측에는 가열원으로서 가스버너(B)가 배치되어 있다. 저온재생기(2)의 외측둘레에는 흡수기(3) 및 증발기(4)가 설치되며, 증발기(4)의 상측에는 응축기(5)가 설치되어 있다.

고온재생기(1)는, 가스버너(B)에 의해 가열되며 내부의 저농도흡수액을 비등시키는 가열탱크(11)와, 상기 가열탱크(11)의 정상부에서 상측으로 연장되며 냉매증기와 상기 냉매증기의 증발에 의해 농축된 증농도흡수액을 분리하는 증농도흡수액 분리통(12)을 가진다. 증농도흡수액 분리통(12)의 외측둘레에는, 냉매증기를 회수하는 세로로 긴 원통형의 기밀성 냉매회수탱크(10)가 설치되어 있다.

저온재생기(2)는, 냉매회수탱크(10)의 외측둘레에 중심이 한쪽으로 치우치게 설치한 세로로 긴 원통형의 저온재생케이스(20)를 가진다. 저온재생기케이스(20)는, 천정에 냉매증기출구(21)가 형성되어 있음과 아울러, 정상부가 중농도흡수액 분리통(12)의 저부(121)와 중농도흡수액 유로(L1)에 의해 연결되어 있다. 저온재생기케이스(20) 내에는 압력차에 의해 열교환기(H)를 통하여 중농도흡수액이 공급되며, 냉매회수탱크(10)의 외벽을 열원으로 하여 재비등하여 냉매증기와 고농도흡수액으로 분리된다.

저온재생기케이스(20)의 외측둘레에는, 세로로 긴 원통형을 한 기밀성의 증발·흡수케이스(30)가 동일 중심을 가지도록 설치되며, 증발·흡수케이스(30)의 상측에 구획된 응축기케이스(50)가 설치되어 있다. 또한, 증발·흡수케이스(30)의 천정과 응축기케이스(50)의 바닥은 공통의 구획벽(30a)으로 되어 있다. 냉매회수탱크(10), 저온재생기케이스(20), 증발·흡수케이스(30)는 저판(13)에 일체로 용접되어 냉동기 본체(200)를 형성하고 있다. 저온재생기케이스(20)의 상부는, 기액(氣液)분리부(22)로되어 있으며 냉매증기출구(21) 및 틈사이(5A)를 통하여 응축기케이스(50)와 연통하고 있다.

흡수기(3)는, 증발·흡수케이스(30)내의 내측부분 내에 원통형상으로 감아설치한 흡수코일(31)을 설치하고, 그 상측에는 상기 흡수코일(31)에 고농도흡수액을 살포하기 위한 고농도흡수액 살포구(32)를 장착하여 이루어진다. 흡수코일(31)내에는 냉각탑(CT)에서 냉각된 배열용 냉각수가 흐르고 있다.

저온재생기(2)의 고농도흡수액 받이부(23)는, 열교환기(H)를 통하여 고농도 흡수액 공급로(L2)에 의해 고농도흡수액 살포구(32)로 연결되고 있다. 고농도흡수액 살포구(32)로는 고농도흡수액이 유입되고, 유입된 고농도흡수액은 흡수코일(31)의 상단에 살포되며 흡수코일(31)의 표면에 부착, 막형상으로 되어 동력의 작용으로 하측으로 흘러 내려간다. 흡수기(3)의 저부와 고온재생기(1)의 저부와의 사이는, 열교환기(H) 및 흡수액펌프(P1)가 장착된 저농도흡수액 공급로(L3)로 연결되어 있다.

증발기(4)는, 증발·흡수케이스(30) 내의 흡수코일(31)의 외측둘레에 내부를 냉열원용 냉온수가 흐르는 원통형의 증발코일(41)을 설치하며, 그 상측에는 냉매액 살포구(42)를 부착하여 이루어진다. 증발코일(41)의 양단은, 실내기(CU)에 연결되며 펌프(P2)로 실내기 (CU)에 냉열원용 냉온수를 순환시켜서 공기조절을 위한 냉열원사이클을 형성하고 있다.

냉매액 살포구(42)는, 냉매액을 증발코일(41) 위에 적하한다. 적하된 냉매는, 표면장력에 의해 증발코일(41)의 표면을 적시며 막형상으로 되고 동력의 작용에 의해 하측으로 내려가면서 저압상태로 되어 있는 증발·흡수케이스(30)내에서 증발코일(41)로부터 기화열을 빼앗아 증발하며, 증발코일(41) 내를 흐르는 냉열원용 냉온수를 냉각한다.

용축기(5)는, 응축기케이스(50) 내부에, 내부를 배열용 냉각수가 흐르는 냉각 코일(51)을 설치하여 이루어진다. 응축기케이스(50)는, 냉매유로(l4)에 의해 냉매회수탱크(10)의 저부와 연통함과 아울러 냉매증기출구(21) 및 틈사이(5A)를 통하여 저온재생기(2)와 연통하고 있으며, 어느 것이나 압력차에 의해 냉매가 공급된다. 공급된 냉매는 냉각코일(51)에 의해 냉각되어 액화한다.

응축기(5)의 하부와 증발기(4)의 증발코일(41) 상측에 설치된 냉매액살포구(42)는 냉매액공급로로 연통하고 있다. 저온재생기(2)의 고농도흡수액 받이부(23)는 열교환기(H)를 통하여 고농도흡수액공급로(L2)에 의해 고농도흡수액 살포구(32)로 연결되어 있다.

흡수코일(31)은 냉각코일(51)에 접속되며 또한 냉각탑(CT)과 냉각수순환로(34)로 접속되어 있고, 냉각수펌프(P2)에 의해 냉각수가 냉각탑(CT)→흡수코일(31)→냉각코일(51)→냉각탑(CT)의 순으로 순환하고 있다. 흡수액은 고온재생기(1)→저온재생기(2)→흡수기(3)→흡수액펌프(P1)→고온재생기(1)의 순으로 순환한다.

6은 증발·흡수케이스(30)내의 흡수코일(31)과 증발코일(41) 사이에 설치된 정류통으로서, 스테인리스제의 구멍없는 원통으로 이루어진다. 정류통(6)의 상단(61)은 대략 흡수코일(31)의 상단과 같은 레벨에 위치하고, 하단(62)은 저판(13)에 맞닿아 거의 기밀상태로 되어 있다.

따라서, 상단(61)과 증발·흡수케이스(30)의 천정(30a) 사이에는 전체둘레에 개구(6a)가 형성된다. 증발코일(41)의 표면에서 증발한 냉매는 흡수코일(31) 표면의 고농도흡수액에 흡수되기 때문에, 흡수코일(31) 근방은 증발코일(41) 근방에 비하여 부압이 되고, 증발·흡수케이스(30) 내에는 전체둘레에 걸쳐 화살표(A)의 냉매증기류가 발생한다.

냉매증기류(A)는, 증발코일(41)의 주위에서 발생하여 상기 개구(6a)를 향하는 상승류에서 시작되고, 정류통(6)의 상단(61)을 돌아 개구(6a)를 통과하여, 흡수코일(31)의 상단에서 하측으로 향하는 하강류로 된다. 흡수식 냉동장치(100)의 운전중에는 항상 냉매증기류(A)가 존재하기 때문에 증발·흡수케이스(30) 내의 수소와 같은 불응축성가스는, 흡수코일(31) 하측의 증발·흡수케이스(30)의 저부(C)에 집중된다.

또한, 집중된 불응축성 가스는 도시하지 않은 보조흡수기에 흡입관(S)를 통하여 흡입된다. 이에 의해 흡수코일(31)의 표면은 냉매증기에 덮히고, 냉매증기는 고농도흡수액에 원활히 흡수된다. 특히, 냉매증기류(A)의 유속이 크고, 또한 짙은 고농도흡수액막이 존재하는 흡수코일(31)의 상부로부터 확실하게 불확실성 가스가 제거되기 때문에 냉매증기의 흡수효율은 향상된다.

또한, 정류통(6)은, 고농도흡수액살포구(32)에서 흡수코일(31)로 흡수액 낙하시에 흡수액이 비산(飛散)하여 증발코일(41)에 부착, 냉매증기의 발생을 막아 효율이 저하되는 것을 방지하는 칸막이벽의 역할도 겸하고 있다.

또한, 원통으로 된 정류통(6)은 상단(61)측을 대략 기밀하게 형성하며, 상단(62)에만 개구를 형성하여 흡수코일(31)의 상측에 불응축성가스 고임부를 형성해도 되고, 또한, 정류통(6)의 쌍방에 불응축성가스 고임부를 형성해도 되지만, 상기와 같이 흡수코일(31)의 상측 및 하측에 불응축성고임부를 형성하는 경우가 가장 합리적이다.

또한, 상기 실시예에서는 정류통(6)의 상단(61)과 천정(30a) 사이를 냉매증기류가 통과하는 개구(6a)로 하였으나, 정류통(6)을 천정(30a)까지 형성하여 정류통(6)의 상단 근방에 구멍을 뚫어 개구(6a)로 해도 된다.

Claims (3)

1. 세로로 설치됨과 아울러 내부에 배열용(排熱用) 냉각수가 흐르는 흡수코일, 및 상기 흡수코일에 상측에서 고농도흡수액을 살포하기 위한 고농도흡수액, 살포구를 가지는 흡수기와; 상기 흡수코일의 내측둘레 또는 외측둘레에 설치됨과 아울러 내부에 냉열원용 냉온수가 흐르는 증발코일, 및 상기 증발코일에 상측에서 냉매액을 살포하기 위한 냉매액 살포구를 가지는 증발기와; 상기 흡수기 및 상기 증발기를 수용하는 기밀성(氣密性)의 증발·흡수케이스를 가지는 흡수식 냉동장치에 있어서, 상기 흡수코일과 상기 증발코일 사이에 냉매증기의 통과를 제한하기 위한 정류통을 부착하고, 상기 흡수코일의 상측 또는 하측 중 적어도 일측을 종점으로 하는 냉매증기통로를 형성한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉매증기통로는, 개방되어 있어 상기 정류통의 상측을 우회하여 형성되며, 상기 흡수코일의 하측을 종점으로 하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 정류통은 스테인리스제 원통인 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동장치.