KR100241623B1

KR100241623B1 - 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치

Info

Publication number: KR100241623B1
Application number: KR1019970034378A
Authority: KR
Inventors: 라종래
Original assignee: 오상수; 만도기계주식회사
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 2000-03-02
Also published as: KR19990011323A

Abstract

발명은 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치를 개시한다. 개시된 장치는, 상부쉘과 하부쉘 내부의 불응축가스와 수증기 및 상기 하부쉘의 흡수용액을 혼합하여 분사시키는 이젝터와; 상기 이젝터와 배관을 통해 하부 일측면이 연결되는 외통과, 상기 외통의 내부 바닥면에 이와 동심으로 설치되고 그 상부가 상기 외통과 연통되는 내통과, 상기 외통과 내통 사이에 개재되는 데미스터를 구비하는 기액분리조와; 상기 기액분리조의 외통 상부에 설치되며 분리된 불응축가스가 모이는 가스저장조 및 이 가스저장조 내부에 모인 불응축가스를 배출시키는 진공펌프를 포함한다. 따라서 불응축가스의 포집 및 배출(제거) 효율이 향상되고, 수증기의 배출로 인한 냉매 보충의 번거로움 및 흡수용액의 유입으로 인한 진공펌프의 손상을 방지할 수 있게된다.

Description

흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치{ABSORBENT WAY OF REFRIGERATOR}

본 발명은 흡수식 냉동기(Absorption Refrigerating Machine)에 관한 것으로서, 특히 상부쉘과 하부쉘 내부의 불응축가스를 기외로 배출시키는 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로 흡수식 냉동기는 흡수제(吸收劑)인 리튬브로마이드(LiBr)와 냉매인 물의 혼합물(混合物), 즉 희석용액(稀釋溶液)을 매체로 사용한다.

이러한 흡수식 냉동기의 냉매는 수증기(水蒸氣)로 전환되고 응축기(condenser)에 의해서 응축되며, 이는 증발기(evaporator)로 유입되어 기화된 다음, 흡수기(absorber)에서 흡수제와 반응하여 희석용액을 만든다. 또한, 이는 두 개의 열교환기(heat exchanger)를 거치며 예열(豫熱)되고, 고·저온 재생기(regenerator)에서 농축된다.

도 1은 이러한 종래 흡수식 냉동기의 구조를 개략적으로 나타내고 있다.

흡수식 냉온수기는 운전 신호에 따라 냉매펌프(9)와 용액펌프(10)가 구동되고, 대략 20∼30분 정도의 기동운전시간을 가진 후에 정격운전이 이루어진다.

냉매펌프(9)와 배관으로 연결되는 하부쉘(shell : 11)은 대략 6㎜Hg 정도의 고진공을 유지한다. 이 하부 쉘(11)에는 배관과 노즐을 통해 냉매인 물이 증발기(1)에 분무되고, 이 증발기(1) 내부에는 냉수가 흐르는 제 1 튜브(12)가 설치되어 냉매가 그 압력에 대응하는 포화온도에서 끓어 냉수에서 열을 빼앗아 증발하므로 냉수는 차가운 상태로 되어 냉각을 필요로 하는 다른 장치에 이용된다.

또한, 흡수기(2)에서는 증발된 증기가 흡수제인 리튬브로마이드 용액(이하 '흡수용액'이라 약칭함)에 의해 흡수되고, 이때 응축잠열이 발생하며 흡수용액이 수분을 흡수하여 농도가 낮아짐과 동시에 희석열이 발생한다. 이러한 희석열은 냉각수가 흐르는 흡수기(2)내에 설치된 제 2 튜브(13)에 의해 제거된다.

한편, 수분을 흡수하여 묽어진(희석된) 흡수용액은 흡수기(2) 하부에 설치되는 용액펌프(10)에 의해 저온 열교환기(6), 고온 열교환기(8)를 경유하면서 온도가 상승되어 고온 재생기(5)로 공급된다.

그리고 희석된 흡수용액은 고온 재생기(5)에서 도시하지 않은 열원에 의해 재가열하여 고온 수증기와 농축(濃縮)된 흡수용액으로 분리시키고, 고온 수증기는 상부쉘(15)의 저온 재생기(4)의 제 3 튜브(15) 내부로 보내진다.

이어서, 고온재생기(5)에서 농축된 흡수용액은 고온 열교환기(8)에서 열교환된 후에 저온 재생기(4)로 보내지고, 고온 재생기(5)에서 연결된 제 3 튜브(14)를 통과하는 수증기에 의해 가열된다.

또한, 증발된 냉매 수증기는 상부쉘(15)의 응축기(3)로 공급되어 흡수기(2)에서 희석열을 흡수한 냉각수에 의해 냉각 응축되어 액화 상태로 증발기(1)에 공급된다. 또한, 농축된 용액은 저온 열교환기(6)를 거쳐 흡수기(2)에 분무되면서 흡수된다.

한편, 고온 재생기(5)내부에 설치되는 미도시된 콘트롤러는 고온 재생기(5)내의 용액의 레벨에 따라 용액펌프(10)를 제어하여 고온 재생기(5)로 보내지는 흡수용액의 양을 조절한다.

이처럼 농축된 흡수용액은 흡수기(2)로 공급되어 다시 냉매 수증기를 흡수하는 과정을 반복한다.

한편, 흡수식 냉동기 쉘의 용접부위, 배관의 연결부위, 각종 부품들에서 미세한 누설이 발생되면 외부의 공기가 진공상태인 흡수식 냉동기 장치 내부로 유입되게되어 쉘내부의 진공도를 떨어뜨리게되며 진공도가 떨어지면 냉동능력의 성능저하를 가져오게 되고 더욱 진공도가 떨어지면 흡수식 냉동기의 흡수용액의 순환에 이상이 발생되어 결국에는 흡수용액의 결정화를 초래하여 장치의 심각한 손상 및 작동불능의 상태까지 이르게 된다.

따라서 이를 방지하기 위해 흡수식 냉동기에는 도 2에 도시된 바와같은 불응축가스 제거장치가 마련되어 있다.

종래 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치는, 도 2에 도시된 바와같이 추기탱크(20), 진공펌프(26), 진공전자밸브(27)를 구비한다.

추기탱크(20)는 저실(21)과 공간부(22)로 구분되어 있으며, 저실(21)은 고온 재생기(5)로 흡수액을 공급하는 용액펌프(10)의 일단과 배관으로 연결되어 흡수액의 일부가 용액펌프(10)의 토출압력에 의해 저실(21)측으로 분사되며, 저실(21) 하부의 일측과 흡수기(2)는 배관으로 연결되어 용액펌프(10)로부터 유입되는 양만큼 흡수액이 배출되어 저실(21) 내에 적정한 수준의 흡수액이 유지되게 한다.

그리고 추기탱크(20)의 공간부(22)는 상부쉘(15) 및 하부쉘(11)과 배관(23)(24)으로 연결되어 저온 재생기(4)에서 증발한 고압의 수증기와 불응축가스는 배관(23) 및 감압밸브(25)를 거쳐 추기탱크(20)의 공간부(22)로 들어가고, 증발기(1)에서 발생한 저압의 수증기와 불응축가스는 배관(24)을 통해 추기탱크(20)의 공간부(22)로 들어간다.

그리고 공간부(22)로 들어간 수증기와 불응축가스는 분사되는 흡수용액 주변에 형성되는 부압에 유도되어 저실(21)에 저장된 흡수용액과 접촉됨으로써 수증기는 흡수용액에 흡수되고 불응축가스는 흡수용액중에 기포상태로 존재하다가 수면위로 떠오르면서 저실(21) 상부에 모이게 된다. 그리고 저실(21) 상부에 모인 불응축가스는 배관을 통해 진공전자밸브(27) 및 진공펌프(26)를 거쳐 기외로 배출되게 된다.

그러나 이와같이 구성된 종래 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치는, 저실(21)로 유도된 불응축가스가 저실(21) 상부에 모이지 않고, 미세한 방울 형태로 흡수용액과 함께 흡수기(2)로 회수되어 흡수기(2)와 추기탱크(20) 사이를 순환하게 되므로 불응축가스의 포집율이 저하되어 불응축가스의 배출(제거) 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한 추기탱크(20) 내부의 온도가 높은 관계로 추기탱크(20)로 유입된 수증기가 전부 흡수용액에 흡수되지 않고 일부 흡수되지 않은 수증기가 불응축가스와 함께 진공펌프(26)에 의해 기외로 배출되게 되므로, 기외로 배출되는 수증기의 양만큼 냉매를 보충하여야 하는 번거로운 문제점이 있었다.

또한 추기탱크(20) 내부의 온도가 높은 관계로 진공펌프(26)의 가동시 흡수용액이 진공펌프(26)로 오버 플로우 되어 진공펌프(26)를 손상시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 불응축가스의 포집 및 배출 효율을 향상시킬 수 있는 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치를 제공하는데 그 목적이 있다

또한 본 발명의 다른 목적은 수증기의 배출로 인한 냉매 보충의 번거로움과 흡수용액으로 인한 진공펌프의 손상을 방지할 수 있는 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치를 제공하는데 있다.

상술한 바와같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은, 상부쉘과 하부쉘 내부의 불응축가스와 수증기 및 상기 하부쉘의 흡수용액을 혼합하여 분사시키는 이젝터와; 하부 일측면이 상기 이젝터와 배관을 통해 연결되는 외통과, 상기 외통의 내부 바닥면에 이와 동심으로 설치되고 그 상부가 상기 외통과 연통되는 내통과, 상기 외통과 내통 사이에 개재되는 데미스터를 구비하는 기액분리조와; 상기 기액분리조의 외통 상부에 설치되며 분리된 불응축가스가 모이는 가스저장조 및 이 가스저장조 내부에 모인 불응축가스를 배출시키는 진공펌프를 포함하는 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치를 제공하는데 그 특징이 있다.

도 1은 종래의 흡수식 냉동기의 구성을 보인 개략도,

도 2는 종래 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치를 도시한 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치를 도시한 개략도,

도 4는 도 3의 A-A선 단면도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 일부발췌 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : 하부쉘 15 : 상부쉘

31, 32, 34, 35, 42, 45 : 배관 31a, 32a, 34a, 43 : 밸브

33 : 이젝터(ejector) 36 : 기액분리조

37 : 외통 38 : 내통

39 : 데미스터(demister) 40 : 가스저장조

44 : 진공펌프 46 : 플로트 스위치(float switch)

10 : 용액펌프

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성 및 작용효과를 첨부도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치의 구성을 보인 개략도이다.

도 3에 도시된 바와같이 본 발명에 따른 불응축가스 제거장치는, 응축기(3)와 저온 재생기(4)를 구비하는 상부쉘(15)로부터 발생된 불응축가스와 수증기가 흐르는 배관(31)과, 증발기(1)와 흡수기(2)를 구비하는 하부쉘(11)로부터 발생된 불응축가스와 수중기가 흐르는 배관(32)이 중간에서 하나로 합쳐진 상태로 이젝터(ejector ; 33)와 연결되고, 이들 배관(31)(32)에는 밸브(31a)(32a)가 각각 설치된다.

그리고 하부쉘(11)의 하부에는 하부쉘(11) 내부의 흡수용액을 이젝터(33)로 압송하기 위한 용액펌프(10)와 배관(34)이 설치되고, 이 배관(34)에는 밸브(34a)가 설치된다.

그리고 이젝터(33)는 기액분리조(36)의 하부와 배관(35)에 의해 연결되고, 기액분리조(36)는 원통 형상의 외통(37)과, 이 원통형 외통(37)의 내부 바닥면에 이와 동심으로 설치되고 그 상부가 원통형 외통(37)과 연통되는 원통형 내통(38)과, 원통형 외통(37)과 내통(38) 사이에 개재되는 데미스터(demister : 39)로 이루어진다,

그리고 기액분리조(36)의 내통(38) 중앙부 바닥면에는 하부쉘(11)로 흡수용액을 회수시키는 배관(45)이 연결되고, 상술한 이젝터(33)의 배관(35)은 도 4에 도시된 바와같이 이젝터(33)에 의해 분사되는 불응축가스와 수증기 및 흡수용액의 혼합물이 외통(37)과 내통(38)사이를 나선형으로 진행하도록 외통(37)의 하부 일측면에 접선방향으로 연결된다.

그리고 기액분리조(36)의 상부에는 기액분리조(36)에 의해 분리된 불응축가스가 모이는 가스저장조(40)가 설치되고, 이 가스저장조(40)의 상부에는 진공게이지(41)가 설치되며, 이 가스저장조(40)의 상부 일측에는 진공펌프(44)와 연결되는 배관(42)이 연결되고, 이 배관(42)에는 밸브(43)가 설치된다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치는 다음과 같이 불응축가스를 기외로 배출(제거)시키게 된다.

먼저, 증발기(1)와 흡수기(2)를 구비하는 하부쉘(11)로부터 발생된 불응축가스와 수증기가 배관(32)을 통해 이젝터(ejector : 33)로 공급되고, 하부쉘(11) 내부의 흡수용액이 용액펌프(10)에 의해 배관(34)을 따라 이젝터(33)로 압송된 상태에서 이젝터(33)에 의해 이들이 즉, 불응축가스와 수증기 및 흡수용액이 혼합된 상태로 기액분리조(36)의 하부로 분사된다.

그리고 기액분리조(36)로 분사된 불응축가스와 수증기 및 흡수용액은 기액분리조(36)의 외통(37)과 내통(38) 사이를 따라 상방으로 진행하면서 수증기는 흡수용액에 흡수되고, 불응축가스는 공기방울 형태로 흡수용액과 함께 상측으로 진행한다.

이때, 이젝터(33)에 의해 기액분리조(36)로 분사되는 불응축가스와 수증기 및 흡수용액이 기액분리조(36)의 외통(37)과 접선방향으로 연결된 배관(35)을 통해 분사되도록 되어 있으므로, 분사된 불응축가스와 수증기 및 흡수용액이 기액분리조(36)의 외통(37)과 내통(38) 사이를 나선형으로 진행하게 됨에따라 수증기가 흡수용액에 흡수되는 효율이 더욱 향상되게 된다.

그리고 기액분리조(36)의 외통(37)과 내통(38) 사이를 나선형으로 진행하면서 상측으로 이송된 흡수용액과 공기방울 형태의 불응축가스는 외통(37)과 내통(38) 사이에 개재된 데미스터(39)에 의해 작은 공기방울(불응축가스)들이 포집되어 공기방울이 커지게 되고, 커진 공기방울은 기액분리조(36) 내부의 흡수용액 수면을 통과하는 과정에서 터져 불응축가스만이 기액분리조(36) 상부의 가스저장조(40)로 모이게 된다.

그리고 기액분리조(36)에 의해 불응축가스와 분리된 기액분리조(36) 내부의 흡수용액은 내통(38)의 바닥면과 연결된 배관(45)을 통해 하부쉘(11)로 회수되게 된다.

따라서, 종래 불응축가스가 공기방울 형태로 흡수기로 되돌아가는 것을 방지할 수 있으므로 불응축가스의 포집 및 배출(제거) 효율이 향상되게 되고, 또한 종래 흡수용액이 진공펌프로 유입되는 것을 방지할 수 있으므로 흡수용액으로 인한 진공펌프의 손상을 방지할 수 있게 된다.

그리고 가스저장조(40)에 불응축가스가 모여 가스저장조(40) 내부의 압력이 상승되면 밸브(43)와 진공펌프(44)를 동작시켜 불응축가스를 기외로 배출(제거)시키게 된다.

또한, 도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시예와 같이, 기액분리조(36)의 상부에 기액분리조(36) 내부에 채워진 흡수용액의 수위에 따라 동작되어 진공펌프(44)를 구동시키는 플로트 스위치(float switch : 46)가 설치된 경우에는 가스저장조(40) 내부의 불응축가스를 자동으로 배출(제거)시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치에 의하면, 불응축가스의 포집 및 배출(제거) 효율이 향상되고, 수증기의 배출로 인한 냉매 보충의 번거로움 및 흡수용액의 유입으로 인한 진공펌프의 손상을 방지할 수 있게 된다.

Claims

상부쉘과 하부쉘 내부의 불응축가스와 수증기 및 상기 하부쉘의 흡수용액을 혼합하여 분사시키는 이젝터와;

상기 이젝터와 배관을 통해 하부 일측면이 연결되는 외통과, 상기 외통의 내부 바닥면에 이와 동심으로 설치되고 그 상부가 상기 외통과 연통되는 내통과, 상기 외통과 내통 사이에 개재되는 데미스터를 구비하는 기액분리조와;

상기 기액분리조의 외통 상부에 설치되며 분리된 불응축가스가 모이는 가스저장조 및 이 가스저장조 내부에 모인 불응축가스를 배출시키는 진공펌프를; 포함하는 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치.
제 1 항에 있어서, 상기 기액분리조의 외통과 내통이 원통형으로 이루어지고, 상기 이젝터에 의해 분사되는 불응축가스와 수증기 및 흡수용액의 혼합물은 상기 외통과 내통사이를 나선형으로 진행하도록 상기 외통의 하부를 통해 접선방향으로 분사되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치.
제 1 항에 있어서, 상기 기액분리조의 외통 상부 일측에 외통 내부에 채워진 흡수용액의 수위에 따라 동작되어 상기 진공펌프를 구동시키는 플로트 스위치가 더 설치된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 불응축가스 제거장치.