KR100240285B1 - 급탕기능이 부가된 흡수식 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급탕기능이 부가된 흡수식 시스템에 관한 것으로서, 특히 운전중 응축기로 유입되는 고온의 냉매증기가 응출할 때와, 흡수기로 유입되는 고온의 약용액에 냉매증기가 흡수될 때 발생하는 열량을 공급받아 이를 저장하고, 필요시 이 저장된 열을 제공하여 수시로 사용자에게 급탕용 온수를 공급하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 열발생부인 응축기 또는 흡수기의 내부에 열저장부가 구비된 것이다.

Description

급탕기능이 부가된 흡수식 시스템{Absorption system added rapid boiling function}

본 발명은 흡수식 시스템에 관한 것으로서, 특히 운전중 응축기로 유입되는 고온의 냉매증기가 응축할 때와, 흡수기로 유입되는 고온의 약용액이 냉매증기를 흡수할 때 발생하는 열량을 공급받아 이를 저장하고, 필요시 이 저장된 열을 제공하여 수시로 사용자에게 급탕용 온수를 공급하도록 한 급탕기능이 부가된 흡수식 시스템에 관한 것이다.

종래의 흡수식 시스템은 도 1 에 도시된 바와 같이, 열을 발생시키는 버너(1)와, 상기 버너(1)로부터 발생되는 열을 가해줌으로써 강용액으로부터 냉매증기와 약용액을 생성하는 재생기(2)와, 상기 재생기(2)로부터 생성된 냉매증기가 상승하면서 상부로부터 낙하하는 강용액과 열교환하여 1차적으로 고농도의 냉매증기를 생성시키는 에널라이저(3)와, 상기 에널라이저(3)를 통과하면서 1차적으로 농축된 냉매증기를 응축시켜 고농도의 냉매증기로 정류하는 정류기(4)와, 상기 정류기(4)로부터 전달된 고농도의 냉매증기를 냉각수(cooling water)에 의해 냉각시켜 액체상태의 냉매로 응축시키는 응축기(5)와, 상기 응축기(5)로부터 응축된 액냉매를 더욱 과냉시키는 프리쿨러(6)와, 상기 프리쿨러(6)로부터 과냉된 액냉매를 냉방수(chilled water)를 사용하여 다시 증발시켜 2상 상태(액상+기상)의 냉매로 비등시키는 증발기(7)와, 상기 증발기(7)로 유입되는 액냉매를 팽창시키는 팽창밸브(8)와, 상기 증발기(7)에서 증발된 2상 상태의 냉매가 프리쿨러(6)를 지나면서 상대적으로 고온의 액냉매와 열교환을 실시한 후 더욱 비등하여 냉매증기 상태로 되고, 이 냉매증기 및 재생기(2)로부터 생성된 약용액이 유입되는 흡수기(9)와, 상기 흡수기(9)로 유입된 냉매증기와 약용액 간의 대향류(counter current) 접촉으로 흡수현상이 발생하여 원래의 재생기(2) 초기 농도의 강용액이 생성되어 흡수기(9)의 하부에 고이게 되고, 이 강용액을 정류기(4)로 펌핑하는 용액펌프(10)와, 상기 재생기(2)에서 흡수기(9)로 유입되는 약용액을 팽창시키는 팽창밸브(11)로 구성하였다.

상기 흡수기(9)는 생성된 강용액이 정류기(4)를 거쳐 재생기(2)로 유입되면서 재생기(2)에서 생성된 약용액과 열교환이 이루어지도록 내부에 강용액이 흐르는 용액냉각흡수기(12)와, 상기 증발기(7)에서 흡수기(9)로 유입된 냉매증기가 상승하면서 열교환이 이루어지도록 내부에 냉각수가 흐르는 수냉각흡수기(13)로 구성하였다.

이와같이 구성된 종래의 흡수식 시스템은 재생기(2)내에 있는 강용액이 연소부인 버너(1)에 의해 가열되어 냉매증기와 약용액이 생성되며, 상기 냉매증기는 상승하면서 에널라이저(3)에서 상부로부터 낙하하는 강용액과 열교환하여 1차적으로 농도가 높아진 상태에서 상승하여 정류기(4)로 유입된다.

상기 정류기(4) 내로 유입된 냉매증기는 흡수기(9)로부터 용액펌프(10)의 펌핑을 통해 정류기(4)의 내부로 유입되는 강용액과 열교환을 한 후 증발되는 물과 함께 응축되어 고농도의 냉매증기로 정류되어 진다.

그리고, 재생기(2)에서 생성된 약용액은 강용액보다 비중이 높아 재생기(2) 하부로 가라앉게 되며, 상기 약용액은 고압부인 재생기(2)와 저압부인 흡수기(9)간의 압력차에 의해 팽창밸브(11)에서 팽창된 후 흡수기(9)의 상부로 유입된다.

상기 정류기(4)에서 정류된 고농도의 냉매증기는 응축기(5)로 유입되어 응축기(5) 주위를 흐르는 저온의 냉각수와 열교환을 하여 액냉매 상태로 응축되고, 이 액냉매는 프리쿨러(6)를 지나면서 더욱 과냉 상태의 액냉매가 되고, 과냉된 액냉매는 팽창밸브(8)를 통해 팽창된 후 증발기(7)로 유입된다.

상기 증발기(7)내로 유입된 액냉매는 증발기(7) 주위를 흐르는 냉수와 열교환을 하여 2상 상태(액상+기상)의 냉매로 비등하고, 이 2상 상태의 냉매는 다시 프리쿨러(6)를 지나면서 상대적으로 고온인 액냉매와 열교환을 하고 더욱 비등하여 냉매증기가 되고, 이 냉매증기는 흡수기(9)의 하부로 유입된다.

상기 흡수기(9)로 유입된 냉매증기는 상승하면서 재생기(2)로부터 유입된 약용액과 대향류(counter current)로 접촉하면서 약용액에 흡수되어 강용액이 생성되고, 이때 발생되는 흡수열은 수냉각흡수기(13)내를 흐르는 냉각수와 용액냉각흡수기(12)내를 흐르는 저온의 강용액에 의해 상쇄된다.

여기서, 재생기(2)에서 생성된 약용액은 흡수기(9) 상부로 유입된 후 저온의 강용액이 흐르는 용액냉각흡수기(12)의 열교환코일 표면에 분산 낙하되면서 냉각되어 냉매증기의 흡수를 가속시킨다.

이때, 상기 흡수기(9)의 하부에 고인 강용액은 용액펌프(10)의 펌핑에 의하여 정류기(4)로 유입되었다가 용액냉각흡수기(12)로 유입되고, 이 강용액은 열교환코일 내부를 흐르면서 재생기(2)로부터 생성되어 유입되는 고온의 약용액과 열교환을 하여 온도가 상승된 후 다시 재생기(2)로 유입되어 상기와 같은 작동을 순차적으로 반복하게 된다.

이와 같은 동작은 시스템이 작동하는 동안 평형이 이루어진 상태에서 연속적으로 순환되면서 이루어 진다.

이러한 흡수식 사이클은 냉방 및 난방 기능의 히트펌프(heat pump)로서, 도 2 와 같이 냉방의 경우에는 증발기(7)에서 냉매의 증발잠열로부터 냉방수를 얻을 수 있고, 난방의 경우에는 응축기(5)의 응축잠열 및 수냉각흡수기(13)의 흡수열로부터 난방수를 얻을 수 있다.

한편, 상기 응축기(5)에 공급되어 냉각수유로를 따라 흐르면서 응축기(4) 내부를 유동하는 고온의 냉매증기로부터 열을 전달받아 온도가 높아진 상태에서 응축기에서 유출된 냉각수와, 흡수기(9)의 수냉각흡수기(13)에 공급되어 수냉각흡수기(13)의 열교환코일내를 흐르면서 고온의 약용액이 냉매증기를 흡수하면서 발생되는 열을 전달받아 온도가 높아진 상태에서 수냉각흡수기(13)에서 유출된 냉각수는 사용자의 요구에 따라 실내급탕(온수)을 필요로 하는 공간으로 공급될 수도 있다.

그러나 이러한 종래 흡수식 시스템은 사용자가 급탕용 온수를 얻고 싶을 때 전체 시스템을 운전해야 하므로 시스템의 효율이 저하되고, 이를 방지하도록 급탕용 보일러와 같은 별도의 장치를 해야 하므로 이에 따른 비용이 증가하고, 사용자가 요구하는 급탕수의 온도에 도달하는 데 시간이 너무 걸리므로 그 만큼 시간이 지연되며, 운전 초기에 차가운 물이 나와 사용자에게 불쾌감을 주는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 열발생부인 응축기와 흡수기의 내부에 열저장물체를 구비함으로써 필요시 전체 시스템을 구동하지 않고도 급탕수(또는 온수)를 사용자에게 공급하는 데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 흡수식 시스템의 사이클도.

도 2 는 종래 흡수식 시스템의 열교환부 상세도.

도 3 은 본 발명 흡수식 시스템의 구성도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

101 : 응축기 102 : 증발기

103 : 흡수기 104 : 수냉각흡수기

105, 105' : 열저장물체(합금)

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 발명에 의한 흡수식 시스템의 열저장부를 나타낸 것으로서, 재생기(도면상에 미도시)로부터 발생된 냉매증기가 유입되어 내부를 흐르는 냉각수에 의해 액냉매로 응축되는 응축기(101)와, 상기 응축기(101)에서 응축된 액냉매를 2상상태의 냉매로 비등시키는 증발기(102)와, 상기 증발기(102)에서 발생된 냉매증기 및 재생기로부터 발생된 약용액을 유입하여 강용액을 생성하는 흡수기(103)로 구성된다.

그리고, 열발생부인 응축기(101) 및 흡수기(103)의 내부에는 응축기(101) 및 흡수기(103)의 발생열을 저장하여 필요시 이를 급탕용 온수의 열량으로서 사용하는 열저장물체(합금)(105)(105')가 설치된다.

상기 열저장물체(합금)(105)(105')는 응축기(101) 및 수냉각흡수기(104)의 열교환코일 내부를 흐르는 고온의 냉매증기로부터 열을 전달받을 수 있도록 응축기(101) 및 수냉각흡수기(104)의 열교환코일의 외주면에 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 재생기로부터 냉매증기 및 약용액이 생성되고, 냉매증기는 상승하여 응축기(101)로 유입된다.

상기 재생기로부터 생성된 냉매증기는 고온으로서, 응축기(101)의 열교환코일을 따라 흐르면서 응축기(101)로 유입되는 냉각수와 열교환을 하여 액냉매로 응축되고, 냉각수는 고온의 냉매증기로부터 열을 전달받아 데워진 상태에서 난방 또는 온수를 필요로하는 곳에 공급된다.

상기 응축기(101)를 나온 액냉매는 증발기(102)로 유입되고, 증발기(102) 내를 흐르는 냉각수와 열교환을 하여 2상상태의 냉매로 비등하며, 증발기(102) 내에서 냉매와 열교환을 한 후 온도가 저하된 냉각수는 냉방을 필요로 하는 곳에 공급된다.

상기 증발기(102)를 나온 냉매증기는 흡수기(103)로 유입되어 고온의 약용액에 흡수되면서 상승하면서 수냉각흡수기(104) 내를 흐르는 냉각수와 열교환을 하고, 상기 수냉각흡수기(104) 내를 흐르는 냉각수는 고온의 약용액에 냉매증기가 흡수되면서 발생되는 열을 받아 데워진 상태에서 난방 또는 온수를 필요로 하는 곳에 공급된다.

한편, 재생기로부터 생성된 약용액은 재생기와 흡수기(103)의 압력 차이에 의해 흡수기(103) 내로 유입되고, 흡수기(103)의 하부로부터 상승하는 냉매증기를 흡수하여 재생기 초기의 고농도 강용액을 생성하여 다시 재생기로 보내게 된다.

이때, 상기 응축기(101) 및 수냉각흡수기(104)의 열교환코일의 외주면에 형성된 열저장물체(합금)(105)(105')은 열교환코일 내부를 흐르는 고온의 냉매증기가 응축, 약용액이 냉매증기를 흡수하면서 발생되는 열을 저장을 하게 되고, 이 열을 급탕용 온수를 데우는 열량으로 공급하게 된다.

상기 열저장물체(합금)(105)(105')는 일반적으로 세라믹 벽돌, 타일, 기와, 대리석, 치장벽토 등의 재료로 구성되어 있고, 그 열저장 물체 내부에 열교환용 코일이 내장되어 있어 응축기(101)와 흡수기(103)의 냉매 또는 용액과 열교환을 하게 하고 외부로는 냉각수와 열교환을 하도록 한 구조이다.

따라서, 시스템이 오프된 경우에도 시스템 온 상태에서 저장된 열 즉 응축기(101)에서의 암모니아 증기의 응축열 그리고 흡수기(103)에서의 흡수열을 약 12시간 정도 사용할 수 있다.

도우넛 모양의 기둥으로 하여 빗금친 부분 내부에 도3과 같이 열교환기를 설치하고 응축기(101)에서는 내부 코일에 암모니아 증기유로를, 흡수기(103)는 내부코일에 냉각수가 흐르게 한다.

따라서 응축기(101)에서 외부로 냉각수가, 흡수기(103)에서는 외부로 증기와 용액이 흐르게 한다.

이와 같은 열저장물체(합금)(105)(105')는 시스템의 운전중 저장된 열량을 시스템의 운전 여부와 상관없이 급탕용 온수를 데우는 데 공급할 수 있으므로 사용자가 시스템 전체를 가동하지 않고도 이러한 열저장물체(105)(105')로부터 급탕수를 데우는 데 필요한 충분한 열량을 공급받을 수 있게 된다.

따라서, 이러한 본 발명은 시스템의 오프(off)시에도 사용자에게 급탕수를 제공할 수 있는 발명인 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 열발생부인 응축기 및 흡수기 내에 열저장물체(합금)를 설치하여 시스템의 운전 여부와 상관없이 사용자에게 급탕수를 제공할 수 있게 됨으로써 별도의 장치를 부가하지 않고도 급탕기능을 부여할 수 있게 되어 제조원가를 절감할 수 있게 되고, 크기도 소형화 할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 강용액으로부터 냉매증기와 양용액을 생성하는 재생기와, 상기 재생기로부터 생성된 냉매증기를 액냉매로 응축시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 응축된 액냉매를 2상상태의 냉매로 비등시키는 증발기와, 상기 증발기에서 생성된 냉매증기 및 재생기로부터 발생된 약용액을 흡수하여 강용액을 생성하는 흡수기로 구성된 흡수식 냉난방 시스템에 있어서, 열발생부인 응축기 또는 흡수기의 내부에는 응축기 또는 흡수기의 발생열을 저장하여 필요시 이를 급탕용 온수에 가해주는 열저장물체가 구비된 것을 특징으로 하는 급탕기능이 부가된 흡수식 시스템.

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