KR100307395B1 - 정류기의용액분배장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정류기의 용액 분배장치에 관한 것으로서, 정류기 내에서 용액관을 통해 상부로 유입되는 용액을 용액구멍을 통해 하부로 균일하게 분배할 수 있도록 하고, 용액의 증기관 유입을 방지하여 정류기의 정류성능을 향상시킬 수 있는 분배기 구조를 제공하는데 목적이 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명의 분배기 구조는 다수의 용액구멍과 증기관이 각각 형성되는 분배기에 있어서, 분배기 상에는 소정 깊이의 방사방향 또는 원주방향을 따라 홈이 형성되고, 상기 홈의 하부 또는 측면중 한곳에는 용액구멍을 형성하게 되는 것이다.

Description

정류기의 용액 분배장치{aqua-ammonia solution distributor in a rectifier}

본 발명은 암모니아 흡수식 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 암모니아 증기와 수증기의 혼합증기(이하 증기)를 상대적으로 저온인 암모니아 수용액(이하 용액)과 직접 열 및 물질교환하여 순도 높은 암모니아 증기로 정류하는 정류기에서 용액의 균일분배를 위한 분배기 구조에 관한 것이다.

도 1 은 종래 기술의 한 예로서, 흡수식 냉난방 시스템 구조를 나타낸 것으로 기본적으로 재생기(1), 응축기(2), 증발기(3), 흡수기(4) 이렇게 4개의 구성요소에 의해 이루어진다.

이러한 구성요소를 포함해 개략적인 구조를 살펴보면 다음과 같다.

흡수기(4)에서 만들어진 강용액을 고압부로 이송해주는 용액펌프(9)와, 상기 이송된 강용액이 유입되는 재생기(1)와, 재생기(1)를 가열하는 버너(8)와, 가열에의해 재생기(1)에서 발생된 냉매증기를 정류하는 정류기(6)와, 정류된 냉매증기가 유입되는 응축기(2)와, 응축기(2)에서 응축된 냉매가 유입되는 증발기(3)와, 증발기(3)에서 증발된 후의 냉매를 응축기(2)에서 응축된 냉매액과 열교환 시키는 냉매열교환기(7)와, 냉매열교환기를 지난 냉매증기와 발생기에서 생성되어 공급되어 약용액을 접촉시켜 강용액을 만드는 흡수기로 구성된다.

도면중 미설명 부호 5 는 용액열교환기, 10 은 실내기를 나타내며, 11은 실외기(미도시)로 부터 시스템으로 들어와서 열교환을 하고 다시 실외기 에어코일로 유출되는 경로를 표시한 것이다.

이와같이 구성되는 종래 구성요소중 재생기(1)의 역할은 열원인 버너(8)로 부터 열을 받아 농도가 강한 작동용액(암모니아수용액)으로 부터 냉매인 암모니아를 증발시켜 암모니아 냉매증기를 얻음과 동시에 일부 암모니아 증발에 의해 생긴 농도가 약한 암모니아 수용액(이하 약용액)을 만들어 준다. 응축기(2)의 역할은 재생기(1)로 부터 보내져온 냉매증기를 응축하여 액냉매로 만들어 주는데, 이때 냉매증기로 부터 열량을 빼앗아 응축시키기 위해 실내기(10)로 부터 난방을 수행하고 온도가 떨어져 들어온 냉각수를 사용하게 된다. 이 냉각수는 응축기(2)를 거쳐 다시 흡수기(4)로부터 나와 일부 냉각수와 합해져 실내기로 보내진다.

그리고, 증발기(3)의 역할은 응축기로 부터 보내져 온 냉매를 다시 증발시켜 주어 냉매증기로 만들어 주는데 이때 액냉매를 증발시키기 위해 필요한 열량은 실내기로 부터 냉방을 마치고 온도가 상승 되어 들어온 냉수로 부터 공급하여 준다. 그리고 열량을 빼앗긴 냉수는 다시 온도가 떨어진 후 실내기로 다시 보내져 냉방을수행하게 해주는 역할을 한다. 흡수기(4)의 역할은 증발기(3)로 부터 보내져 온 냉매증기를 재생기(1)로 부터 보내져 온 약용액이 흡수하도록 하여 원래의 재생기 초기농도의 강용액을 만들어 주는 역할을 하는데 이때, 흡수를 촉진하기 위해 열량을 제거하여 주어야 하고, 이 열량 제거를 위해 응축기(2)에 들어가기 전의 일부 냉각수를 이용한다. 열량을 얻은 이 냉각수는 다시 실내기(10)로 난방을 위해 보내지며, 냉매 증기를 흡수한 약용액은 강용액이 되어 용액펌프(9)에 의해 정류기(6)로 보내진다. 즉, 냉방시에는 증발기(3)에서 온도가 떨어진 냉수를 실내기(10)로 보내 냉방을 수행하며, 응축기(2)와 흡수기(4)를 냉각한 냉각수는 온도가 높아져 실외기 에어코일로 보내져 다시 냉각된다. 또한, 난방시에는 반대로 응축기(2)와 흡수기(4)를 거치면서 온도가 높아진 냉각수가 실내기로 보내져 난방을 수행하게 되며, 증발기를 거친 냉수는 실외기 에어코일로 보내지게 된다.

이상이 개략적인 흡수식 냉난방기의 원리를 설명한 것인데 기기의 효율을 높이기 위해 부가적인 장치를 두게된다. 특히, 정류기(6)는 재생기(1)에서 유입되는 냉매증기로 부터 함께 증발된 물을 응축시켜 고농도의 암모니아 증기를 얻는 역할을 한다. 이때, 물을 응축시켜 주는 매체는 용액펌프(9)로 부터 보내져온 저온의 강용액으로 정류기 내에 감겨진 코일내를 흐르는 동안 고온의 냉매증기와 열교환을 통하여 냉매증기에 포함되어 있는 물을 응축하여 준다.

특히, 정류기 내에는 암모니아수용액의 균일한 분배를 위하여 분배기(20)가 도 2 와 같은 형태로 사용되는데, 분배기(20)는 원형판에 용액구멍(21)을 가공하고 증기관(22)으로 원형관을 접합한 형태로 용액이 분배기에 차게 되면 수두(h)로 인하여 용액은 용액구멍(21)으로 축대칭을 이루며 낙하하고 증기는 증기관(22)을 통하여 상부로 분출되는 형태이다.

그러나, 전술한 종래 기술에 따른 분배기(20) 구조는 다음과 같은 문제점을 가지고 있었다.

첫째, 용액수두(h)가 형성되지 않은 경우, 용액이 모든 용액구멍(21)으로 흐르지 못하고 용액관(23) 부근의 용액구멍(21)으로만 낙하하게 되어 용액 분배가 불균일하게 된다.

둘째, 용액수두(h)가 증기의 동압(밀도×속도²)보다 작은 경우, 용액이 용액구멍을 통하여 낙하하지 못하고 증기가 용액구멍을 통하여 상승하게 되어 용액의 순환이 간헐적으로 이루어지게 된다.

셋째, 용액의 표면장력으로 인하여 용액구멍(21)에 용액막이 형성되는 경우 용액의 원활한 낙하를 방해하게 되며 용액막이 형성되지 않은 용액구멍으로만 용액이 흐르게 되어 용액 분배가 불균일하게 된다.

넷째, 용액과 분배기 사이의 친수성에 의하여 분배기 위에 용액유로가 한 번 형성되면 그 유로로만 용액이 흐르게 되어 용액분배가 불균일하게 된다.

다섯째, 용액구멍을 통하여 낙하한 용액이 하부로 낙하하지 못하고 증기의 모멘텀에 의하여 증기관의 하부를 따라 흘러 결국은 증기관의 구멍을 통하여 흐르게 되며, 이로 인하여 증기관의 유효단면적이 감소하여 분배기에서의 압력손실이 증가하게 된다.

본 발명은 상기한 바와같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로 정류기로 유입되는 암모니아 수용액의 균일한 분배를 이루어 정류성능을 향상시킬 수 있는 분배기구조를 제공하고자 하는데 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 흡수식 시스템의 사이클도.

도 2 는 종래 기술에 의한 용액분배기를 나타낸 것으로서,

(가)는 평면도.

(나)는 (가)의 A-A'부 단면도.

도 3 은 본 발명의 제1실시예에 의한 용액분배기를 나타낸 것으로서,

(가)는 평면도.

(나)는 (가)의 B-B'부 단면도.

도 4 는 본 발명의 제2실시예에 의한 용액분배기를 나타낸 것으로서,

(가)는 평면도.

(나)는 (가)의 C-C'부 단면도.

도 5 는 본 발명의 제3실시예에 의한 용액분배기를 나타낸 것으로서,

(가)는 평면도.

(나)는 (가)의 D-D'부 단면도.

도 6 은 본 발명의 제4실시예에 의한 용액분배기를 나타낸 것으로서,

(가)는 평면도.

(나)는 (가)의 E-E'부 단면도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

100,200,300,400 : 분배기 101,201,301,401 : 용액구멍

102,202,302,402 : 증기관 103,203,303,403 : 용액관

104,204,304 : 원주형 홈

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 기술적 수단은, 다수의 용액구멍과 증기관이 각각 형성되는 분배기 구조에 있어서, 상기 분배기 상에는 소정 깊이의 홈이 형성되고, 상기 홈의 하부 또는 측면중 한곳에는 용액구멍이 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로는, 상기 홈의 형상을 원주방향을 따라 형성하거나, 또는 원주방향과 방사방향을 복합하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 기술적 수단은, 다수의 용액구멍과 증기관이 각각 형성되는 분배기 구조에 있어서, 상기 증기관은 분배기의 하단부로 연장된 형태로 형성시키는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 분배기 상에 홈을 가공한 경우 동일 유량에서 용액수두의 증가로 용액의 분배에 유리하며 용액이 용액관 입구의 용액구멍으로 흐르거나 친수성으로 인하여 분배기 일부에 기 형성된 용액 유로로 흐르는 단점없이 원주방향 균일 분배가 가능함을 알 수 있다.

그리고 증기관을 분배기 하부까지 길게 삽입하여 형성하면 용액구멍을 통하여 낙하한 용액이 하부로 낙하하지 못하고 증기의 동압에 의하여 증기관의 하부로 흐르는 경우에도 길게 삽입된 증기관이 방해물이 되어 용액의 증기관 유입을 방지할 수 있게 된다.

그 결과, 암모니아 수용액의 균일한 분배를 이루어 정류성능을 향상시키게 되는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 몇가지 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 효과들을 보다 잘 이해할 수 있게된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 분배기 구조의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 제 1 실시예로는 도 3 의 (가)(나)에 도시된 바와같이 원주형 홈(104)을 분배기(100)상에 가공하는 것으로, (가)의 B-B'단면을 나타낸 (나)에서 보면 용액이 용액관(103)을 통해 떨어지면 원주형 홈(104)을 따라 흐르고 홈(104)의 하단에 가공된 용액구멍(101)을 통하여 용액이 하부로 낙하하게 됨을 알 수 있다. 이로 인하여 적은 유량에서도 원주방향의 고른 분배를 얻을 수 있다. 또한 종래의 분배기에 비하여 용액수두(h)가 원주형 홈(104)의 깊이만큼 증가하게 되므로 동일한 유량에서 보다 큰 용액수두를 얻어 균일한 분배를 이룰 수 있게된다. 제작방식으로는 분배기를 박판을 사용하여 용액구멍(101)과 증기관(102)구멍의 천공 가공과 원주형홈(104)의 프레스 가공을 사용할 수 있다.

제 2 실시예로는 도 4 에 도시된 바와같이 분배기(200)상에 원주형 홈(204)과 방사형 홈(204')이 함께 형성되게 되는데, 용액관(203)으로부터 용액이 분배기 위로 떨어지면 원주형 홈(204)과 방사형 홈(204')의 하단에 가공된 용액구멍(201)을 통하여 용액이 낙하하고 증기는 증기관(202)을 통해 상승하게 된다. 이를 통하여 적은 유량에서도 원주방향 뿐만 아니라 반경방향까지도 고른 분배를 얻을 수 있게된다. 또한, 종래의 분배기에 비하여 용액수두(h)가 원주형 홈(204)의 깊이만큼 증가하게 되므로 동일한 유량에서 보다 큰 용액수두를 얻어 용액의 균일한 분배를 이룰 수 있게된다.

제 3 실시예로는 도 5 에 도시된 바와 같이 분배기(300)상에 원주형 홈(304)을 가공하고, 원주형 홈(304)의 측면에 용액구멍(301)을 형성하게 된다. 이와같은 구조를 갖는 분배기상에 용액관(303)으로부터 용액이 떨어지면 용액은 원주형 홈(304)을 따라 흐르게 되고 홈의 측면에 형성된 용액구멍(301)을 통해 하부로 낙하하게 된다. 이와같이 용액구멍(301)이 원주형 홈(304)의 측면에 가공되는 경우는 증기관(302)측인 상방향으로 유도되는 증기의 동압의 영향을 받지 않아 증기가 용액구멍(301)으로 다시 역류하는 현상을 억제할 수 있게된다.

그리고 도 6 은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 분배기 구조를 도시한 것으로서, 증기관(402)을 분배기(400) 하부까지 길게 연장시킨 형상을 나타내게 된다. 이는 용액관(403)을 통해 유입된 용액이 용액구멍(401)을 통하여 낙하하면 하부로 낙하하지 못하고 증기의 동압에 의하여 분배기(400) 하단면을 따라 증기관(402)의 하부로 흐르는 경우에 길게 연장된 증기관(402)이 방해물이 되어 용액의 증기관 유입을 방지할 수 있게되는 것이다.

이 결과에서, 본 발명에 의하면 원주방향 또는 반경방향의 홈을 가공한 경우에는 종래 대비 동일 유량에서 용액수두(h)의 증가로 용액의 원주방향 및 반경방향으로의 균일분배에 유리하며, 용액이 용액관 입구의 용액구멍으로 흐르거나 친수성으로 인하여 분배기 일부에 기 형성된 용액 유로로 흐르는 단점을 방지할 수 있게됨을 알 수 있다.

또한, 용액구멍을 원주형 홈의 측면에 가공한 경우 증기의 동압의 영향이 감소하여 증기의 용액구멍으로의 역류를 방지할 수 있으며, 용액의 배출이 보다 용이해 짐을 알 수 있다.

또한, 증기관을 분배기 하부까지 길게 연장하면 용액구멍을 통하여 낙하한 용액이 하부로 낙하하지 못하고 증기의 동압에 의하여 증기관의 하부로 흐르는 경우에도 증기관이 방해물의 역할을 하게 되어 용액의 증기관 유입을 방지하게 됨을 알 수 있다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

이상 설명한 바와같이 본 발명의 분배기 구조는 용액관을 통해 상부로 유입되는 용액을 용액구멍을 통해 하부로 균일하게 분배할 수 있도록 하고, 용액의 증기관 유입을 방지하여 정류기의 정류성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 흡수기에서 만들어진 강용액을 고압부로 이송해주는 용액펌프와, 상기 이송된 강용액이 유입되는 재생기와, 상기 재생기를 가열하는 버너와, 가열에 의해 상기 재생기에서 발생된 냉매증기를 정류하는 정류기와, 상기 정류기에서 정류된 냉매증기가 유입되는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매가 유입되는 증발기와, 상기 증발기에서 증발된 후의 냉매를 상기 응축기에서 응축된 냉매액과 열교환 시키는 냉매열교환기와, 상기 냉매열교환기를 지난 냉매증기와 발생기에서 생성되어 공급되는 약용액을 접촉시켜 강용액을 만드는 흡수기로 이루어지는 흡수식 냉난방시스템에 있어서,

   상기 정류기에 위치하며 다수의 용액구멍과 증기관이 각각 형성되는 분배기는;

   소정 깊이의 홈이 형성되고,

   상기 홈의 하부 또는 측면중 한곳에는 용액구멍이 형성됨을 특징으로 하는 정류기의 용액 분배장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분배기 상에 형성되는 홈은 원주방향을 따라 형성됨을 특징으로 하는 정류기의 용액 분배장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 분배기 상에 형성되는 홈은 방사방향을 따라 형성됨을 특징으로 하는 정류기의 용액 분배장치.
4. 흡수기에서 만들어진 강용액을 고압부로 이송해주는 용액펌프와, 상기 이송된 강용액이 유입되는 재생기와, 상기 재생기를 가열하는 버너와, 가열에 의해 상기 재생기에서 발생된 냉매증기를 정류하는 정류기와, 상기 정류기에서 정류된 냉매증기가 유입되는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매가 유입되는 증발기와, 상기 증발기에서 증발된 후의 냉매를 상기 응축기에서 응축된 냉매액과 열교환 시키는 냉매열교환기와, 상기 냉매열교환기를 지난 냉매증기와 발생기에서 생성되어 공급되는 약용액을 접촉시켜 강용액을 만드는 흡수기로 이루어지는 흡수식 냉난방 시스템에 있어서,

   상기 정류기내의 분배기와 수직방향으로 결합되는 증기관은 분배기의 하단부로 연장되어 형성됨을 특징으로 하는 정류기의 용액 분배장치.