KR100295094B1 - 흡수식 냉난방기의 용액 및 냉매공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡수식 냉난방기의 용액 및 냉매공급장치에 관한 것으로, 저농도 흡수액인 리듐브로마이드(LiBr)용액을 넣어, 가스 버너(11)에 의해 가열되는 가열실(12)을 가지고, 저농도 흡수액중의 냉매(물)를 기화(증발)시켜 중농도 흡수액으로 하는 고온 재생기(1)와, 고온 재생기(1)내 기화 냉매의 응축열을 이용해서 중농도 흡수액을 가열하고 중농도 흡수액에 포함된 냉매를 기화시켜 고농도 흡수액으로 하는 저온 재생기(2)와, 냉각수가 통과하는 응축용 열교환기(31)를 배설하고, 고온 재생기(1) 및 저온 재생기(2)에서 분리된 기화 냉매(수증기)를 냉각해서 액냉매(물)로 되돌리는 응축기(3)와, 응축기(3)에서 액화한 액냉매를 진공하에서 증발시키는 증발기(4)와, 냉각수가 통과하는 흡수용열교환기(34)를 배설하고, 증발기(4)에서 증발한 기화 냉매를 저온재생기(2)에서 얻어진 고온 흡수액에 흡수시키는 흡수기(5)와, 상기 응축기(3)로 부터 공급된 액냉매를 증발기(4)의 증발용 열교환기(31)에 일정히 산포하고, 또 저온재생기(2)의 농용액을 흡수기(5)의 흡수용 열교환기(34)에 일정히 산포하기 의해 액냉매공급수단(100)이 구비되는 것에 있어서;

상기 액냉매공급수단(100)은 트레이(110)를 원형단면의 링형상으로 성형하여 분출공(111)이 뚫어지고, 트레이노즐(120)은 이 트레이(110)에 일정간격 스페이셔(122)에 의해 한쌍의 링(121) 사이를 소정의 간격이 유지되어 분출공(111)을 통해 분출된 액냉매가 링(121) 사이로 낙하, 유도하도록 구성되는 것에 의해, 트레이(110)가 수평상태를 유지하지 않더라도 전열관의 표면에 원활하고 일정하게 액이 공급될 수 있도록 한다.

따라서, 흡수기와 증발기의 높이를 줄이게 되어 전체적인 시스템의 높이를 줄일 수 있다.

또, 흡수기와 증발기의 능력을 높여 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

흡수식 냉난방기의 용액 및 냉매공급장치

본 발명은 흡수식 냉난방기의 용액 및 냉매공급장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 흡수기 및 증발기의 높이를 줄이게 되어 전체 시시템의 높이를 줄이고, 흡수기 및 증발기의 능력을 높여 전체 시시템의 성능을 향상시킬 수 있도록 발명된 것이다.

흡수식 냉방은 일반적으로 LPG, LNG 등의 가스를 열원으로 하여 흡수용액 냉매로 이루어진 냉방사이클을 운전하는 것으로, 전기를 에너지원으로 하는 기존의 기체 압축식 냉방장치와는 달리, 일차적인 열에너지를 이용하기 때문에 하절기에 과다한 전력부하의 해소를 얻을 수 있다. 또, 폐열을 이용한 열병합 시스템에의 활용등 다양한 잇점을 가지고 있다.

이러한 흡수식 냉온수기는 도 1에서 도시한 바와같이 저농도 흡수액인 리듐브로마이드(LiBr)용액을 넣어, 가스 버너(11)에 의해 가열되는 가열실(12)을 가지고, 저농도 흡수액중의 냉매(물)를 기화(증발)시켜 중농도 흡수액으로 하는 고온 재생기(1)와, 고온 재생기(1)내 기화 냉매의 응축열을 이용해서 중농도 흡수액을 가열하고 중농도 흡수액에 포함된 냉매를 기화시켜 고농도 흡수액으로 하는 저온 재생기(2)와, 냉각수가 통과하는 응축용 열교환기(31)를 배설하고, 고온 재생기(1) 및 저온 재생기(2)에서 분리된 기화 냉매(수증기)를 냉각해서 액냉매(물)로 되돌리는 응축기(3)와, 응축기(3)에서 액화한 액냉매를 진공하에서 증발시키는 증발기(4)와, 냉각수가 통과하는 흡수용열교환기(34)를 배설하고, 증발기(4)에서 증발한 기화 냉매를 저온재생기(2)에서 얻어진 고온 흡수액에 흡수시키는 흡수기(5)를 갖추고 있다.

그리고, 저온재생기(2)의 농용액을 흡수기(5)의 흡수용 열교환기(34)에 일정히 산포하기 의해 상측에 배치된 용액공급용 트레이노즐(120)로 부터 흡수용 열교환기(34)위로 산포된다.

한편, 상기 응축기(3)로 부터 공급된 액냉매를 증발기(4)의 증발용 열교환기(31)에 트레이노즐(120)로 일정히 산포하게 되는 데, 흡수용 열교환기(34)위에 산포된 액냉매(물)는 증발용 열교환기(31)내를 흐르는 열매체로부터 기화열을 빼앗아 증발한다.

이 결과, 증발용 열교환기(31)내를 흐르는 열매체(냉/온수)가 냉각되어 실내 열교환기(7)내로 유도되어 실내에 불기 시작하는 공기와 열교환해서 실내 냉방이 이루어 지는 것이다.

이러한 흡수식 냉난방기에 있어서, 종래 액냉매를 증발기(4)의 증발용 열교환기(31)에 공급하기 위한 수단으로 본원 출원인이 국내 실용신안등록출원 제 96-45299호(도 3 및 도 4 참조)에서와 같이 트레이(110)의 둘레에 트레이노즐(120)들이 다수 배열되는 구조가 알려져 있다.

이 트레이노즐(120)의 구조는 트레이에 걸어서 협지되도록 양측에는 협지날개(131)들이 대칭되게 성형되고, 협지날개(131)의 사이로 유도통로(132)가 형성되어 하부의 증발기(4)로 액냉매가 낙하되도록 하고, 이 유도통로(132)에는 홀(133)을 뚫어 홀(133)의 크기에 따라 낙하되는 액냉매의 공급량을 조절되는 구조로 이루어져 있다.

종래, 흡수식 냉난방기용 용액 및 냉매공급수단으로 상기와 같이 트레이(110)에 담겨진 액냉매를 유도통로(132)로 모세관 현상을 이용하고 있다.

따라서, 트레이(110)와 트레이노즐(120)을 제작하는 과정에 있어서, 그 수평유지가 중요하게 작용되므로, 이 수평이 제작과정 및 설치과정에서 유지되지 않고 한족으로 기울게 되면 액이 전열관에 낙하되는 양이 일정치 않게 된다.

이와같이 액냉매의 유하가 일정치 않게 되면, 흡수 및 증발되는 과정에 있어서 성능저하를 초래하게 된다.

또, 부분적으로는 트레이노즐(120)이 모세관 작용을 하지 못하는 경우가 발생되어 기기 전체의 성능이 크게 저하되는 등의 폐단이 있었던 것이다.

본 발명의 목적은 액이 고르게 전열관에 공급되고, 그 과정이 자연스럽게 유도되어 흡수 및 증발능력을 향상시킬 수 있도록 한 흡수식 냉난방기의 용액 및 냉매공급장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 이중 효용 직렬식 흡수식 냉방기의 장치도

도 2는 본 발명의 트레이에 노즐이 설치된 상태를 보인 사시도

도 3은 본 발명의 트레이에 노즐이 설치된 상태를 보인 확대 평면도

도 4는 본 발명의 트레이 노즐에 대한 다른 실시예를 보인 사시도

도 5는 종래 트레이에 노즐이 설치된 상태를 보인 사시도

도 6은 종래 트레이에 노즐이 설치된 상태를 보인 확대 종단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 - 고온재생기 2 - 저온재생기

3 - 응축기 4 - 증발기

5 - 흡수기

이러한 본 발명의 목적은 저농도 흡수액인 리듐브로마이드(LiBr)용액을 넣어, 가스 버너(11)에 의해 가열되는 가열실(12)을 가지고, 저농도 흡수액중의 냉매(물)를 기화(증발)시켜 중농도 흡수액으로 하는 고온 재생기(1)와, 고온 재생기(1)내 기화 냉매의 응축열을 이용해서 중농도 흡수액을 가열하고 중농도 흡수액에 포함된 냉매를 기화시켜 고농도 흡수액으로 하는 저온 재생기(2)와, 냉각수가 통과하는 응축용 열교환기(31)를 배설하고, 고온 재생기(1) 및 저온 재생기(2)에서 분리된 기화 냉매(수증기)를 냉각해서 액냉매(물)로 되돌리는 응축기(3)와, 응축기(3)에서 액화한 액냉매를 진공하에서 증발시키는 증발기(4)와, 냉각수가 통과하는 흡수용열교환기(34)를 배설하고, 증발기(4)에서 증발한 기화 냉매를 저온재생기(2)에서 얻어진 고온 흡수액에 흡수시키는 흡수기(5)와, 상기 응축기(3)로 부터 공급된 액냉매를 증발기(4)의 증발용 열교환기(31)에 일정히 산포하고, 또 저온재생기(2)의 농용액을 흡수기(5)의 흡수용 열교환기(34)에 일정히 산포하기 의해 액냉매공급수단(100)이 구비되는 것에 있어서;

상기 액냉매공급수단(100)은 트레이(110)를 원형단면의 링형상으로 성형하여 분출공(111)이 뚫어지고, 트레이노즐(120)은 이 트레이(110)에 일정간격 스페이셔(122)에 의해 한쌍의 링(121) 사이를 소정의 간격이 유지되어 분출공(111)을 통해 분출된 액냉매가 링(121) 사이로 낙하, 유도하도록 구성되는 것에 의해 달성된다.

또, 이 액냉매공급수단(100)은 트레이(110)를 원형단면의 링형상으로 성형하여 분출공(111)이 뚫어지고, 트레이노즐(120)은 후크형상으로 링(121)이 소정의 간격이 유지되고, 그 하측을 향해 연결부(123)가 둘출되게 연결되어서 분출공(111)을 통해 분출된 액냉매가 링(121) 사이로 낙하, 유도하도록 구성되어도 무방하다.

따라서, 흡수기와 증발기의 높이를 줄이게 되어 전체적인 시스템의 높이를 줄일 수 있다.

또, 흡수기와 증발기의 능력을 높여 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 1도는 흡수식 냉온수기의 장치도를 도시하고 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 트레이(110)에 트레이노즐(120)이 설치되는 상태를 사시도 및 요부 평단면도로 도시하고 있다.

도 1에서 보는 흡수식 냉온수기의 구성에 의하면, 가열실(12)은 저농도 흡수액(본 실시예에서는 브롬화 리튬 수용액)을 넣어, 가스 버너(11)에 의해 가열된다.

상기 고온재생기(1)는 저농도 흡수액중의 냉매(물)를 기화(증발)시켜 중농도 흡수액으로 하게 된다.

그리고, 저온재생기(2)는 고온 재생기(1)내 기화 냉매의 응축열을 이용해서 중농도 흡수액을 가열하고 중농도 흡수액에 포함된 냉매를 기화시켜 고농도 흡수액이 생성되도록 한다.

상기 응축기(3)는 냉각수가 통과하는 응축용 열교환기(31)를 구비하고, 고온 재생기(1) 및 저온 재생기(2)에서 분리된 기화 냉매(수증기)를 냉각해서 액냉매로 되돌리게 된다.

그리고, 증발기(4)는 응축기(3)와, 응축기(3)에서 액화한 액냉매를 진공하에서 증발시키게 된다.

상기, 흡수기(5)는 냉각수가 통과하는 흡수용열교환기(34)를 배설하고, 증발기(4)에서 증발한 기화 냉매를 저온재생기(2)에서 얻어진 고온 흡수액에 흡수시키게 된다.

따라서, 증발기(4)에서 액화냉매(물)가 증발하는 것에 의해 증발기(4)를 통과하는 열매체(냉/온수)가 냉각되고, 냉각된 열매체는 실내에 배치된 실내열교환기(7)에서 실내로 불기시작하는 공기와 열교환해서 실내를 냉방한다. 열교환후 온도가 상승한 열매체는 다시 증발기(4)에서 냉각된다.

증발기(4)에서 증발한 기화 냉매(수증기)는 흡수기(5)에서 고농도 흡수액에 흡수된다.

이때, 흡수열이 발생하고 흡수액의 온도가 상승한다.

그래서, 흡수열을 빼앗아 흡수기(5)에 공급되는 고농도 흡수액의 흡수능력을 높이기 위해 흡수기(5)에는 흡수용 열 교환기(34)가 설치되고 냉각수가 공급된다.

응축기(3)에는 저온 재생기(2)에서 발생한 기화 냉매(수증기)를 액화하기 위한 응축용 열교환기(31)가 코일형식으로 감겨지고 흡수용 열교환기(34)를 지나간 냉각수가 통과한다.

그리고, 흡수기(5)와 응축기(3)를 통과해서 온도가 상승한 냉각수는 수냉, 또는 공냉의 방식으로 냉각되고 다시 흡수기(5) 및 응축기(3)에 공급되며, 가스 버너(11)의 가스 연소열에 의해 저농도 흡수액을 가열한다.

가열실(12)내에서 비등하는 저농도 흡수액은 기화 냉매(수증기)와 함께 고온재생기(1)로 이동되기 시작한다.

이 고온재생기(1)내로 이동하기 시작한 고온의 저농도 흡수액은 농축되어 중농도 흡수액이 된다.

상기 저온열교환기(21)는 저온재생기(2)에서 흡수기(5)로 흐르는 고농도 흡수액과, 흡수기(5)에서 가열실(12)로 흐르는 저농도 흡수액이 열교환하는 것으로, 저온재생기(2)에서 흡수기(5)로 흐르는 고농도 흡수용액을 냉각하고, 역으로 흡수기(5)에서 가열실(12)로 흐르는 저농도 흡수액을 가열하는 것이다.

그리고, 이 저온열교환기(21)와는 직렬로 고온열교환기(15)가 설치된다.

한편, 저온재생기(2)는 중농도 흡수액을 고온재생기(1)의 상부를 향해 주입하는 것이다.

저온재생용기(2)내의 온도는 고온재생기(1)의 온도에 비해서 낮기 때문에 저온재생기(2)내의 압력은 고온재생기(1)의 압력에 비해서 낮다.

이때문에 저온재생용기(2)내에 공급된 중농도 흡수액은 증발하기 쉽고, 또한 중농도 흡수액이 저온재생용기(2)의 상부에 주입되는 것에 의해, 중농도 흡수액은 저온재생기(2)의 주위벽에 의해 가열되고 액냉매(물)가 증발하므로 중농도 흡수액이 고농도 흡수액으로 된다.

이때 저온재생기(2)내에서 증발한 기화 냉매(수증기)는 응축기(3)내로 공급된다.

한편, 고농도 흡수액은 저온 재생용기(2)의 하부로 낙하하고, 저온재생기(2)의 하부에 접속된 고농도 흡수액관을 통해 흡수기(5)로 공급된다.

응축기(3)의 내부에는 기화 냉매(수증기)를 냉각해서 액화하는 응축용 열교환기(31)가 설치되어 있다.

이 응축용 열교환기(31)는 환상의 코일이고, 관내에는 냉각수가 흐른다.

그리고, 저온 재생기(2)로부터 응축기(3) 내에 공급된 기화냉매(수증기)는 응축용 열교환기(31)에 의해 냉각되어 액냉매(물)로 된다.

응축기(3)내에는 고온재생기(1)에서 배관을 통해 액냉매가 압력차(응축기내는 70 ㎜Hg의 저압임)로 재 비등하고 응축기(3) 내에서는 기화 냉매(수증기)와 액냉매(물)가 흔재하는 상태가 된다.

또한, 응축기(3)에는 액냉매를 증발기(4)로 이끌기 위한 냉매 배관이 접속되어 밸브가 열려 있는 동안 응축용기(3)로부터 액냉매(물)가 증발기(4)로 공급된다.

증발기(4)는, 흡수기(5)와 함께 응축기(3)의 하부에 설치되고 재생기(2)의 주변에 배치된 환상용기 형상의 증발흡수용기(50)를 갖추고 있다.

증발흡수용기(50)의 내부의 외측에는 응축기(3)에서 공급된 액냉매(물)를 증발시키는 증발용 열교환기(31)가 배치되어 있다. 이 증발용 열교환기(31)는 환상의 코일이고 관내에는 내부열교환기(7)에 공급되는 열매체(냉/온수)가 흐른다.

그리고, 응축기(3)로 부터 냉매배관을 매개로 해서 공급된 액냉매(물)는 증발용 열교환기(31)의 상측에 배치된 액냉매 트레이노즐(120)로 부터 증발용 열교환기(31)위로 산포된다.

증발흡수용기(50)내에는 거의 진공(약 6.5㎜Hg)으로 유지되기 때문에 비점이 낮아서 증발용 열교환기(31)위에 산포된 액냉매(물)는 매우 증발하기 쉬운 상태가 된다.

그리고, 증발용 열교환기(31)위에 산포된 액냉매(물)는 증발용 열교환기(31)내를 흐르는 열매체로부터 기화열을 빼앗아 증발한다. 이 결과, 증발용 열교환기(31)내를 흐르는 열매체(냉/온수)가 냉각된다.

그리고, 냉각된 열매체는 실내 열교환기(7)내로 유도되어 실내에 불기 시작하는 공기와 열교환해서 실내를 냉방하는 것이며, 저온재생기(2)의 농용액을 흡수기(5)의 흡수용 열교환기(34)에 일정히 산포하기 의해 상측에 배치된 용액공급용 트레이노즐(120)로 부터 흡수용 열교환기(34)에 산포하게 되는 것이다.

도 2에서는 본 발명의 액냉매공급수단(100)으로 트레이(110)를 따라 트레이노즐(120)들이 다수 배열되는 구조를 사시도로 도시하고 있다.

이 트레이(110)는 속이 빈 원형단면의 링형상으로 성형하고, 상부에는 분출공(111)이 뚫어져 내부에 액냉매가 채워지면 분출공(111)을 통해 액냉매가 외부로 분출되도록 한다.

그리고, 트레이노즐(120)은 이 트레이(110)에 뚫어진 분출공(111)의 위치로 그 양측에 일정간격 스페이셔(122)에 의해 한쌍의 링(121) 사이를 유지토록 한다.

따라서, 링(121)들이 소정의 간격이 유지되어 분출공(111)을 통해 분출된 액냉매가 링(121) 사이로 낙하, 유도되어 전열관의 가운데에서 떨어질 수 있도록 액을 유도하는 것이다.

한편, 도 4는 이 액냉매공급수단(100)의 다른 실시예를 도시한 것으로 트레이노즐(120)을 도면에서와 같이 후크형상으로 원형단면의 링형상으로 성형된 트레이(110)를 트레이노즐(120)이 크립과 같이 탄성적으로 결합시키게 된다.

이 트레이노즐(120)의 링(121)은 소정의 간격이 유지된 상태로, 그 하측에서 연결부(123)가 돌출되게 연결되며, 트레이(110)에 뚫어진 분출공(111)을 통해 분출된 액냉매가 링(121) 사이로 유도된 후 연결부(123)를 따라 목적위치를 향해 대략 수직하게 낙하되는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 트레이(110)가 수평상태를 유지하지 않더라도 전열관의 표면에 원활하고 일정하게 액이 공급될 수 있도록 한다.

따라서, 흡수기와 증발기의 높이를 줄이게 되어 전체적인 시스템의 높이를 줄일 수 있다.

또, 흡수기와 증발기의 능력을 높여 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 저농도 흡수액인 리듐브로마이드(LiBr)용액을 넣어, 가스 버너(11)에 의해 가열되는 가열실(12)을 가지고, 저농도 흡수액중의 냉매(물)를 기화(증발)시켜 중농도 흡수액으로 하는 고온 재생기(1)와, 고온 재생기(1)내 기화 냉매의 응축열을 이용해서 중농도 흡수액을 가열하고 중농도 흡수액에 포함된 냉매를 기화시켜 고농도 흡수액으로 하는 저온 재생기(2)와, 냉각수가 통과하는 응축용 열교환기(31)를 배설하고, 고온 재생기(1) 및 저온 재생기(2)에서 분리된 기화 냉매(수증기)를 냉각해서 액냉매(물)로 되돌리는 응축기(3)와, 응축기(3)에서 액화한 액냉매를 진공하에서 증발시키는 증발기(4)와, 냉각수가 통과하는 흡수용열교환기(34)를 배설하고, 증발기(4)에서 증발한 기화 냉매를 저온재생기(2)에서 얻어진 고온 흡수액에 흡수시키는 흡수기(5)와, 상기 응축기(3)로 부터 공급된 액냉매를 증발기(4)의 증발용 열교환기(31)에 일정히 산포하고, 또 저온재생기(2)의 농용액을 흡수기(5)의 흡수용 열교환기(34)에 일정히 산포하기 의해 액냉매공급수단(100)이 구비되는 것에 있어서;

   상기 액냉매공급수단(100)은 트레이(110)를 원형단면의 링형상으로 성형하여 분출공(111)이 뚫어지고, 트레이노즐(120)은 이 트레이(110)에 일정간격 스페이셔(122)에 의해 한쌍의 링(121) 사이를 소정의 간격이 유지되어 분출공(111)을 통해 분출된 액냉매가 링(121) 사이로 낙하, 유도하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉난방기의 용액 및 냉매공급장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 액냉매공급수단(100)은 트레이(110)를 원형단면의 링형상으로 성형하여 분출공(111)이 뚫어지고, 트레이노즐(120)은 후크형상으로 링(121)이 소정의 간격이 유지되고, 그 하측을 향해 연결부(123)가 둘출되게 연결되어서 분출공(111)을 통해 분출된 액냉매가 링(121) 사이로 낙하, 유도하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉난방기의 용액 및 냉매공급장치.

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