KR100243523B1

KR100243523B1 - 흡수식 공조기

Info

Publication number: KR100243523B1
Application number: KR1019970025154A
Authority: KR
Inventors: 쇼오유우 이시구로; 다개히로 사도오; 아끼라 마루야마
Original assignee: 고바야시 도시히로; 파로마 고교 가부시키 가이샤
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 2000-03-02
Also published as: KR980010256A; JPH1026437A; ES2153249A1; CN1155780C; ES2153249B1; US5794456A; ITTO970622A1; IT1293437B1; TW347072U; CN1172235A

Abstract

본 발명은 장치 전체를 경량화 하는 동시에 운전을 위한 시동시간을 단축할 수 있는 흡수식 공조기를 제공한다.

이 흡수식 공조기는 고온재생기(10)의 핀튜브식 열교환기(10b)내를 흐르는 저농도용액을 버너(1)의 연소열에 의해 가열하여 수증기를 발생시키면 고온 분리기(11)에서 수증기와 중간 농도용액으로 분리된다. 중간농도용액은 고온 열교환기(54)에서 온도가 하강된 후, 저온재생기(20)에 공급되며, 핀튜브식 열교환기(29c)내를 흐를 때에 고온 분리기(11)로부터의 수증기에 의해 재가열되고 저온분리기(23)에서 수증기와 고농도 용액으로 분리된다.

[색인어]

고온재생기, 저온재생기, 고온분리기, 저온분리기, 열교환기.

Description

흡수식 공조기

본 발명은 흡수식 공조기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경량이며 시동시간이 단축될 수 있는 흡수식 공조기에 관한 것이다.

종래로부터 흡수제에 의해 감압상태에서 하에서 액체 냉매를 증발시키는 흡수식 공조기가 알려져 있다. 이와 같은 흡수식 공조기에서는 냉매증기의 응축열을 재이용하는 이중 효용 사이클이 널리 이용되고 있다. 도3은 냉매로서 물을, 또한 흡수제로서 취화리튬을 사용한 종래의 이중 효용 흡수식 공조기의 개략적 구성도이다. 이 흡수식 공조기는 버너(1)의 연소열에 의해 보일러(10a)내에 체류한 저농도의 취화리튬 수용액(이하, 취화리튬의 농도에 따라 저농도용액, 중간농도용액, 고농도용액이라 칭함)을 가열하는 저(貯)액형 보일러 구조의 고온재생기(10)와, 고온재생기(10)에 의해 가열된 저농도용액을 수증기와 중간농도용액으로 분리하는 고온재생기 기액 분리기(이하, 고온분리기라고 칭함)(11)와, 튜브(20b)내를 흐르는 수증기에 의해 보일러(20a)내에 체류한 중간농도용액을 재가열하여 수증기와 고농도용액으로 분리하는 저액형 보일러 구조의 저온재생기(20)와, 저온재생기(20)로부터의 수증기를 냉각하여 액화시키는 응축기(30)와, 응축기(30)에 의해 응축된 물을 증발시키는 증발기(40)와, 증발기(40)로부터의 수증기를 고농도용액으로 흡수하는 흡수기(50)를 구비한다.

흡수기(50)로부터 고온재생기(10)로의 용액순환로(51)에는 저농도용액을 고온재생기(10)로 순환시키기 위한 순환 펌프(52)와, 저온재생기(20)로부터 보내지는 고농도용액과 열교환하기 위한 저온 열교환기(53)와, 고온분리기(11)로부터 보내지는 중간농도용액을 열교환하기 위한 고온 열교환기(54)가 구비된다. 또 고온 열교환기(54)로부터 저온재생기(20)로의 용액 순환로(12)에는 감압밸브(13)가 구비된다. 또, 고온 분리기(11)로부터의 수증기를 증발기(40)에 보내는 바이패스유로(14)가 구비되며, 그 도중에는 냉난방을 절환하기 위한 바이패스삼방밸브(15)가 구비된다. 또 증발기(40)에는 도시되지 않은 실내장치의 냉매인 물을 이용하여 공기의 온도를 조절하여 취출하고, 냉방 동작 또는 난방 동작을 행한다. 또 응축기 및 흡수기(50)로 송풍하여 냉각하기 위한 송풍팬(60)이 구비되며, 응축기(30) 및 흡수기(50)에는 냉각 효율을 높이기 위해 핀(30a), (50a)이 각각 구비된다.

다음에, 이 흡수식 공조기의 동작에 대하여 설명한다. 냉방 운전시에는 바이패스 삼방밸브(15)에 의해 고온 분리기(11)로부터의 수증기 유로를 저온재생기(20)측(화살표(a))으로 절환하는 동시에 송풍팬(60)을 작동시켜서 응축기(30)와 흡수기(50)를 냉각한다. 고온재생기(10)에 체류한 저농도용액을 버너(1)의 연소열로 가열하여 수증기를 발생시키면, 그 저농도용액은 고온 분리기(11)에서 수증기와 중간농도용액으로 분리된다. 중간농도용액은 고온 열교환기(54)에서 온도가 하강된 후, 저온재생기(20)로 공급되고, 고온 분리기(11)로부터의 수증기에 의해 재가열되어, 수증기와 고농도 용액으로 분리된다. 고농도용액은 저온 열교환기(53)에 의해 온도가 하강된 후, 흡수기(50)에 적하된다. 또 수증기는 응축기(30)에서 냉각되고 응축되어 증발기(40)로 보내진다. 증발기(40)로 보내진 물은 저압 때문에 증발하여 냉수관(41)을 흐르는 물에서 기화열에 상당하는 열을 흡수하여 그 물을 냉각시킨다. 증발한 수증기는 흡수기(50)로 보내져서 고농도용액에 흡수된다. 그때, 고농도용액이 흡수열을 발생하지만, 송풍팬(60)으로부터의 송풍에 의해 핀(50a)을 통하여 냉각된다. 고농도용액은 수증기를 흡수하여 저농도용액으로 되고, 순환 펌프(52)에 의해 저온 열교환기(53), 고온 열교환기(54)로 보내져서 온도가 올라가게 된 후, 고온재생기(10)에서 가열된다.

다음에 난방 운전에 대하여 설명한다. 난방 운전시에는 바이패스삼방밸브(15)에 의해 수증기 유로가 바이패스측(화살표(b))으로 절환됨과 동시에 송풍팬(60)이 정지된다. 고온 분리기(11)로부터의 수증기는 증발기(40)에 그대로 보내지기 때문에, 냉수관(41)을 흐르는 물이 수증기의 응축열에 의해 가열되어서 실내기로 보내진다. 수증기는 냉각되어서 물이 되고, 흡수기(50)로 보내져서 고농도용액에 흡수된다.

이 종류의 공조기는 단열을 위해 저압실의 벽두께를 두껍게 해야 하고 보일러(20a)에 취화리튬을 저액해야 하므로 기기의 중량이 무겁게 되어 설치작업이 곤란하므로 경량화가 강하게 요구되고 있다. 그러나 이와 같은 이중 효용 사이클에서는 저온재생기(20)의 보일러(20a)에 취화리튬을 저액하는만큼, 취화리튬 용액의 양이 많아지기 때문에 중량이 무거워지는 문제가 있다. 또 용액량이 크면 그 만큼 운전을 위한 시동시간이 과도하게 소요되는 문제가 있다.

이에 본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 기기를 경량화 하는 동시에 운전을 위한 시동시간을 단축시킬 수 있는 흡수식 공조기를 제공하는데 있다.

이 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 흡수식 공조기는 냉매 비율이 높은 흡수액을 가열하여 이 흡수액으로부터 냉매 비율이 낮은 흡수액과 냉매 증기로 분리하고 고온재생부와, 상기 고온재생부에 의해 분리된 상기 흡수액을 이 고온재생부에 의해 분리된 냉매 증기로 가열하여 이 흡수액으로부터 냉매 비율이 낮은 흡수액과 냉매 증기로 분리하는 저온재생부를 구비한 흡수식 공조기에 있어서, 상기 고온재생부와 상기 저온재생부는 각각 핀튜브식 열교환기를 구비하고, 상기 각각의 열교환기의 핀튜브의 내부를 흐르는 흡수액을 외부에서 가열하는 것을 요지로 한다.

상기 구성을 가지는 본 발명의 흡수식 공조기는 고온재생부와 저온재생부에서 각각 핀튜브식 열교환기를 구비하고, 고온재생부에서 핀튜브내를 흐르는 냉매 비율이 높은 흡수액을 가열하여 냉매를 증발시키고, 냉매 비율이 낮은 흡수액과 냉매 증기로 분리하여 저온재생부로 보내고 저온재생부에서 핀튜브를 흐르는 흡수액을 냉매증기에 의해 재가열하여 다시 냉매 비율이 낮은 흡수액과 냉매 증기로 분리한다고 하는 이중 효용 사이클에 의해 냉매를 분리한다. 고온재생부와 저온재생부라든가 핀튜브내를 흐르는 흡수액을 가열한다고 하는 구성에 의해 흡수액을 저액하여 가열할 필요가 없기 때문에 종래의 저액형 보일러 구조에 비하여 흡수액의 양을 적게 할 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 흡수식 공조기의 개략적 구성도.

도2는 이중관의 개략적 구성도.

도3은 종래의 이중 효용 흡수식 공조기의 개략적 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 고온재생기 10b: 핀튜브식 열교환기

11: 고온분리기 20: 저온재생기

23: 저온분리기 20c: 핀튜브식 열교환기

30: 응축기 40: 증발기

50: 흡수기 53: 저온열교환기

54: 고온열교환기

이상 설명한 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 명백하게 하기 위하여 이하 본 발명의 흡수식 공조기의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도1은 본 발명의 하나의 실시예로서의 흡수식 공조기의 개략적 구성도이다. 이 흡수식 공조기의 기본적인 구성은 종래의 흡수식 공조기와 동일하지만 고온재생기(10) 및 저온재생기(20)는 저액형, 즉, 액체 저장형 보일러 구조가 아니며, 핀튜브식 열교환기를 사용한 점과, 증발기와 흡수기를 일체화한 점과, 증발기를 바이패스하는 바이패스유로 및 바이패스삼방밸브를 구비하지 않는다는 점에서 상이하다. 기타 종래의 실시예와 중복되는 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 이것에 대한 상세한 설명은 생략한다.

고온재생기(10)는 가스에 의해 연소하는 버너(1)와 그 버너의 연소열에 의하여 튜브내를 흐르는 저농도용액(취화리튬수용액)을 가열하기 위한 핀튜브식 열교환기(10b)와 버너(1)에 가스를 공급하는 가스 공급로(2)와 가스공급로(2)에서 유로의 개폐를 행하는 전자기 가스 밸브(3)와, 가스공급로(2)에서 가스량을 조절하는 비례밸브(4)와 버너(1)에 연소용 공기를 공급하는 버너팬(5)을 구비한다. 열교환기(10b)의 핀튜브는 파이프와 등간격으로 구비된 복수의 핀을 뱀모양으로 관통하게 하여 형성된다. 또 핀튜브식 열교환기(10b)의 출구에는 가열된 저농도용액을 수증기와 중간농도용액으로 분리하는 고온분리기(11)가 구비된다. 또, 고온분리기(11)에서 분리되고 저온열교환기(54)에 의해 온도가 하강된 후, 핀튜브식 열교환기(20c)로 보내지는 중간농도용액을 고온분리기(11)에 의해 분리된 수증기로 가열하기 위한 저온재생기(20)가 구비된다. 또, 핀튜브식 열교환기(20c)의 출구에는 가열된 중간농도용액을 수증기와 고농도 용액으로 분리하는 저온재생기 기액분리기(이하, 저온분리기라 칭함)(23)가 구비된다.

증발기와 흡수기는 도2에 나타내는 바와 같이, 냉수관(41)의 외측에 동축으로 구비되는 외관(70)에 의해 형성되는 이중관의 냉수관(41)과 외관(70)사이에 형성되는 증발흡수실(71)을 일체로 구비한다. 외관(70)의 외부면에는 송풍팬(60)으로부터의 송풍에 의하여 외관(70)을 냉각하기 위한 핀(70a)이 구비된다. 도3에 도시된 바와 같이, 응축기(30)로부터 증발흡수실(71)로의 수류로(72)에는 제1삼방밸브(73)가 구비되며 제1삼방밸브(73)를 화살표(c)방향으로 절환하면, 증발흡수실(71)의 냉수관(41)의 외부면에 구비되는 고리형 받이접시(76)로 물이 적하되며, 그 물은 받이접시(76)에 형성된 구멍(76a)을 통해 냉수관(41)의 외부면을 따라 흐르게 된다. 또한, 제1삼방밸브(73)를 화살표(d)방향으로 절환하면, 외관(70)의 내면에 구비되는 고리 형상의 받이접시(77)로 물이 적하되고, 받이접시(77)에 형성된 구멍(77a)을 통해 외관(70)의 내면을 따라 흐르게 된다.

마찬가지로 저온재생기(20)에서 저온 열교환기(53)를 거쳐서 공급되는 고농도용액의 유로(74)에는 제2삼방밸브(75)가 구비되며, 제2삼방밸브(75)를 화살표(e)방향으로 절환하면, 증발흡수실(71)의 외관(70)의 내면에 고농도용액이 적하되고, 제2삼방밸브(75)를 화살표(f)방향으로 절환하면, 냉수관(41)의 외부면으로 고농도용액이 적하된다.

이하, 이 흡수식 공조기의 동작에 대하여 설명한다.

냉방 운전시에는 도시되지 않은 운전 개시 스위치가 온(ON)되면 순환펌프(52)가 작동되고, 고온재생기(10)의 버너팬(5)이 회전되어 프리퍼지(prepurge)를 행한다. 이후 전자기 가스밸브(3)를 개방하고, 비례밸브(4)를 통해 소정량의 가스를 공급하여 도시되지 않은 점화기로 연속적으로 스파크를 발생시켜 버너(1)에 점화한다. 점화동작 후 도시되지 않은 프레임롯드로 불꽃을 검지하여 버너의 연소를 확인한다. 연소가 확인되면 도시되지 않은 온도센서로 냉각관(41)의 출구 온도를 검출하고 그 검출 온도와 실내기로 설정된 온도에 대응하는 수온과의 차에 따라서 비례밸브(4)의 개도를 조절하는 연소제어를 행하여 실내기의 송풍 온도를 설정 온도에 가깝도록 한다. 또, 비례밸브(4)에 의한 가스량의 변화에 따라서 연소팬(5)의 회전수를 제어하여 가스량과 공기량과의 비를 일정하게 유지한다.

또, 제1삼방밸브(73)를 화살표(c)방향으로, 제2삼방밸브(75)를 화살표(e)방향으로 절환하고, 송풍팬(60)을 작동시켜 이중관으로부터 응축기(30)방향(화살표(g))으로 송풍하여 이들을 냉각한다.

고온재생기(10)의 핀튜브식 열교환기(10b)내를 흐르는 저농도용액은, 버너(1)의 연소열에 의하여 가열되어 수증기가 발생되고 고온 분리기(11)에서 수증기와 중간 농도용액으로 분리된다. 중간농도용액은 고온 열교환기(54)에서 온도가 하강된 후 저온재생기(20)로 공급되고 핀튜브식 열교환기(20c)내를 흐를때에 고온 분리기(11)로부터의 수증기에 의해 재 가열되고, 저온분리기(23)에서 수증기와 고농도용액으로 분리된다. 고농도용액은 저온 열교환기(53)에서 온도가 하강된 후 외관(70)의 내면에 적하된다. 또 수증기는 응축기(30)에서 냉각되어 응축되고, 증발흡수실(71)의 냉수관(41)의 외부면에 적하된다. 적하된 물은 저압 때문에 증발되고, 냉수관(41)을 흐르는 물에서 기화열에 상당하는 열을 흡수하여 냉각시키고, 실내장치는 냉수관(41)을 순환하는 냉수를 이용하여 냉방운전을 행한다. 또 증발한 수증기는 즉시 고농도용액으로 흡수된다. 그때, 외관(70)의 내면에서 고농도용액이 흡수열을 발생하지만 송풍팬(60)으로부터의 송풍에 의하여 냉각된다. 고농도용액은 수증기를 흡수하여 저농도용액으로 되고, 순환 점프(52)에 의하여 저온 열교환기(53)와 고온 열교환기(54)로 보내져서 온도가 상승된 후 고온재생기(10)에서 가열된다.

이하, 난방운전에 대하여 설명한다.

난방운전시에는 제1삼방밸브(73)를 화살표(d)방향으로, 또한 제2삼방밸브(75)를 화살표(f)방향으로 절환한다. 또한, 송풍팬(60)은 냉방운전시와는 반대로, 즉, 역회전되어 응축기(30)로부터 이중관의 방향(화살표(h))으로 송풍한다. 응축기(30)로부터의 물은 증발흡수실(71)의 외관(70)의 내면으로 적하되고 저압 때문에 증발하여 기화열에 상당하는 열을 빼앗는다. 이에 따라, 외관(70)이 냉각되지만 송풍팬(60)에 의해 응축기(30)에서 발생하는 열을 외관(70)으로 보내기 때문에 외관(70)이 과도하게 냉각되는 것을 방지할 수 있다. 또, 증발한 수증기는 즉시로 냉수관(41)의 외부면의 고농도용액으로 흡수되고, 그때 고농도용액이 발생하는 흡수열에 의하여 냉수관(41)을 흐르는 물을 가열하고, 실내장치에서는 냉수관(41)을 순환하는 온수를 이용하여 난방 운전을 행한다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예의 흡수식 공조기에 의하면 고온재생기(10)와 저온재생기(20)에 핀튜브식 열교환기를 구비하므로서, 보일러 구조에 비하여 장치내에 필요한 취화리튬용액의 양을 감소시킬 수 있기 때문에 운전을 위한 시동시간을 단축할 수 있고, 또 기구의 중량을 줄일 수가 있다. 또한, 핀튜브식 열교환기에 의해 용액을 가열할 때의 열효율이 양호하게 된다. 그리고, 고온분리기(11)와 저온분리기(23)를 공통화할 수 있기 때문에, 제조 비용을 절감할 수 있다. 또 냉수관(41)과 외관(70)을 이중관으로 하므로서, 증발기와 흡수기를 일체화할 수 있고, 구조를 간단히 할 수 있기 때문에 장치를 작게 하고 중량을 적게 하는 동시에 비용을 절감시킬 수 있다. 또 증발흡수실(71)의 서로 마주보는 면에서 증발과 흡수를 행하므로서, 수증기가 고농도용액에 의해 유연하게 흡수되고, 또한 냉수관(41)을 둘레에서 냉각하거나 가열하기 때문에 효율이 좋다. 또 난방운전시에는 송풍팬(60)에 의해 응축기(30)에서 발생하는 열을 외관(70)으로 보내기 때문에 외관(70)이 과도하게 냉각되는 것을 방지할 수가 있고, 수냉식에 비해 냉각용의 수관을 구비하고 있지 않은 만큼 설치작업의 공수가 적어지는 동시에 유지보수도 줄어들게 할 수 있다. 그리고, 본 실시예에 있어서는 증발기와 흡수기를 일체화로 하였으나 증발기와 흡수기를 따로따로 구비할 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는 비례밸브(14)에 의해 고온재생기(10)에서의 연소량을 조절하여 실내기로부터 송풍되는 공기의 온도를 조절하였으나, 순환펌프(52)에 의하여 용액의 순환 유량을 조절하므로서 온도를 조절할 수도 있다. 또 냉수관(41)의 물의 순환 유량을 조절하므로서 온도를 조절할 수도 있다. 또 실내 온도가 설정 온도 미만일 경우에는 버너(1)의 연소를 중지시키고, 실내 온도가 설정 온도 이상일때는 버너(1)의 연소를 행한다고 하는 것과 같이 버너 연소의 ON/OFF로 실내 온도를 조절할 수도 있다. 또, 고온재생기(10), 저온재생기(20)의 각각의 핀튜브식 열교환기(10b, 20c)를 동일형상으로 함으로써 제조비용을 절감할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 형태로 실시할 수 있는 것은 물로이다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명의 흡수식 공조기에 의하면, 고온재생부와 저온재생부에 핀튜브식 열교환기를 구비함으로써, 저액형 보일러 구조에 비하여 장치 내에 필요한 흡수액의 양을 적게할 수 있으므로 운전을 위한 시동시간을 단축할 수가 있으며, 또한 기기의 중량을 줄일 수가 있다. 더욱이, 핀튜브식 열교환기로 흡수액을 가열함으로써 열효율이 좋게된다. 또, 고온재생부와 저온재생부와의 부품을 공통화 할 수 있기 때문에 제조비용을 절감할 수 있다.

Claims

(정정) 냉매 비율이 높은 흡수액을 가열하여 이 흡수액으로부터 냉매 비율이 낮은 흡수액과 냉매 증기로 분리하는 고온재생기와, 상기 고온재생기에 의해 분리된 상기 흡수액을 이 고온재생기에서 분리된 냉매 증기로 가열하여 냉매 비율이 낮은 흡수액과 냉매 증기로 분리하는 저온재생기를 구비한 흡수식 공조기에 있어서, 상기 고온재생기와 상기 저온재생기는 각각 핀튜브식 열교환기를 구비하며, 상기 각각의 핀튜브식 열교환기의 핀튜브의 내부를 흐르는 흡수액이 외부로부터 가열되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 흡수식 공조기.