KR100343845B1 - 흡수식냉동기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 흡수식 냉동기는 흡수기(A), 증발기(E), 발생기(GH, GL), 응측기(C), 열교환기(XH, XL), 및 이들 요소를 연결하는 용액회로(1, 2등)와 냉매회로(10, 11등)를 포함하여 이루어진다. 안정하고 효울적인 냉매용액의 순환을 행하도록, 센서(14)에 의해 검출된 냉매액체레벨 또는 용액의 농도를 나타내는 신호에기초하여, 펌프의 회전수를 제어하는 제어기(15)가 제공된 용액스프레이펌프(P3)를통해 농축용액이 발생기로부터 흡수기(A)로 도입된다. 흡수식 냉동기는 고온발생기(GH)에서 발생된 냉매가스가 저온발생기(GL)의 열원으로서 이용되는 이중효과 흡수식 냉동기가 될 수 있다.

Description

흡수식 냉동기
본 발명은 용액을 효과적으로 순환시킬 수 있는 흡수식 냉동기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고온발생기 및 저온발생기를 통해 순환되는 희석용액의 유량이 제어되어 효율적인 성능이 달성되는 이중효과 흡수식 냉동기, 및 이중효과 흡수냉수 또는 온수발생기에 관한 것이다.
종래에는, 냉동기의 효율[COP; 성적계수(成績係數)]을 증가시키기 위하여 열교환기의 열회복계수를 증가시켰다. 그러나, 이 경우에 있어서 열교환기의 압력손실이 증가하는 경향이 있다. 예를 들어, 제 3도에 도시된 것과 같은 종래의 흡수식 냉동기에 있어서, 만약 저온열교환기(XL)의 압력손실이 증가되면 용액이 흡수기(A)로 완전하게 복귀되지 않기 때문에, 저온발생기로부터 흡수기로 용액을 직접적으로 복귀시키기 위해 점선으로 도시된 J선이 제공되고, 용액은 종종 J선을 통하여 복귀된다. 그러나, 이러한 경우에 있어서, 효율이 상당히 저하된다. 이를 방지하기 위해, 제 4도에 도시된 바와 같이, 압력을 보충하도록 용액스프레이펌프(P3)가 제공된다. 그러나, 이 경우에 있어서 단일의 용액스프레이펌프에 의해 용액이 순환되기 때문에, 각 회로를 통해 순환하는 용액의 양이 독립적으로 조절될 수 없고, 순환용액을 조절하는 방법에 문제가 있다.
통상의 흡수식 냉동기에 있어서, 냉각부하신호 또는 냉각수온도신호에 기초하여 열원의 열량이 조절된다. 또한, 이중효과 흡수식 냉동기에 있어서, 고온발생기와 흡수기 사이의 압력 및 위치헤드(positional head)의 차이가 고온발생기로부터 흡수기로 용액을 흐르게 하는 구동력을 제공한다. 일반적으로, 용액경로내의 흐름저항은 계산된 조건의 구동력의 작용하에 소정의 유량을 얻도록 조절된다(예를들어, 오리피스를 제공함으로써),
이러한 방식에 있어서, 고온발생기내의 압력이 변하는 경우에 상기 구동력 또한 변하기 때문에, 고온발생기로부터 유출되는 용액의 양이 변화된다. 고온발생 기내로 유입되는 용액의 양은 고온발생기로부터 유출되는 용액의 양을 보상하도록 조절된다. 이러한 유입량을 조절하기 위해, JP-U-54-182458(일본 실용신안 공개 제 182458/79호)에 개시된 바와 같이, 통상 흡수기와 발생기사이의 희석용액경로내에 조절밸브가 마련된다. 그런데, 비록 저온발생기를 통해 순환되는 용액의 양이 고온발생기의 압력과 온도에 관련되지만, 종래에는 저온발생기를 통해 순환되는 용액의 양을 제어함으로써 고온발생기의 압력과 온도를 제어하는 기술은 개발되지 않았다.
본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제를 해결할 수 있고, 안전하고 효과적으로 냉매를 순환시킬 수 있는 흡수식 냉동기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고온발생기 및 저온발생기를 통해 순환되는 용액의 양을 제어함으로써 냉각부하의 변동에 따라 효과적인 성능이 달성될 수 있는 이중효과 흡수식 냉동기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 각 회로를 통해 순환하는 액체의 양이 독립적으로 조절될 수 있고, 효과적이며 경제적으로 작동될 수 있는 흡수식 냉동기를 제공하는 것이다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따르면, 흡수기, 증발기, 발생기, 응축기 및 용액열교환기를 포함하여 이루어지고, 이들 구성요소가 용액회로 및 냉매회로를 통해 상호 연결되어, 농축용액이 용액 열교환기로부터 용액스프레이펌프를 통해 흡수기로 도입되는 흡수식 냉동기에 있어서, 증발기내의 냉매액체의 레벨을 나타내는 신호 또는 사이클내의 용액농도에 기초하여 펌프의 회전수를 제어하는 회전수 조절수단이 용액스프레이펌프에 제공되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 흡수기, 증발기, 고온발생기, 저온발생기, 응축기, 고온열교환기 및 저온열교환기를 포함하여 이루어지고, 상기 구성요소들이 용액회로 및 냉매회로를 통해 상호 연결되어, 고온발생기 및 저온발생기를 통해 흐르는 저온열교환기로부터의 농축용액이 용액스프레이펌프를 통해 흡수기로 공급되는 이중효과 흡수식 냉동기에 있어서, 증발기내의 냉매의 레벨을 표시하는 신호 또는 사이클내의 용액농도에 기초하여 펌프의 회전수를 제어하는 회전수제어기가 용액스프레이 펌프에 제공되는 것을 특징으로 하는 이중효과 흡수식 냉동기가 제공된다.
본 발명에 따르면, 흡수기, 증발기, 고온발생기, 저온발생기, 응측기, 고온열교환기, 저온열교환기, 용액경로, 냉매경로, 냉각수경로를 포함하여 이루어지고,냉각부하신호 또는 냉각수경로로부터의 냉각수온도신호에 기초하여, 고온발생기에공급되는 열원의 열량을 조절하는 열원열량 제어기가 고온발생기에 제공되는 이중효과 흡수식 냉동기에 있어서, 흡수기와 고온발생기 사이의 경로내에 고헤드펌프가배치되고, 고온발생기의 출구부 또는 고온발생기로부터의 출구배관에 배치된 액체레벨센서로부터의 신호에 기초하여, 고온발생기를 통해 순환되는 액체의 양을 조절하는 제어기가 고헤드펌프와 연관되어 제공되며, 흡수기 및 저온발생기 사이의 용액경로내에 저헤드펌프가 배치되고, 저헤드펌프와 연관하어 소정범위내에 고온발생기의 압력 또는 포화온도를 유지시키도록 저온발생기를 통해 순환되는 용액의 양을조절하는 제어기가 제공되는 이중효과 흡수식 냉동기가 제공된다.
상기의 흡수식 냉동기에 있어서, 고온발생기 및 저온발생기용 제어기는 고헤드펌프 또는 저헤드펌프의 회전수를 조절하는 순환량 제어밸브 또는 인버터를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 열원열량, 냉각부하신호 또는 냉각수온도신호에 기초하거나/기초하고 고온발생기의 압력 또는 포화온도를 검출하는 센서로부터의 신호에 기초하여, 고온발생기에 대해 설정된 목표압력 또는 목표온도를 얻음으로써, 저온발생기를 통해 순환되는 용액의 양이 조절되는 것이 바람직하다.고온발생기의 목표압력 또는 목표온도는 냉각수온도에 의해 보정된다.
본 발명에 따르면, 흡수기, 증발기, 고온발생기, 저온발생기, 응축기, 고온열교환기 및 저온열교환기를 포함하여 이루어지고, 상기 구성요소들이 용액회로 및냉매회로를 통해 상호 연결되는 이중효과 흡수식 냉동기에 있어서, 용액회로는 흡수기로부터 고온열교환기를 통해 고온발생기로 희석용액을 공급하는 제 1희석용액회로, 흡수기로부터 저온열교환기를 통해 저온발생기로 희석용액을 공급하는 제 2희석용액회로, 고온발생기로부터 고온열교환기를 통해 흡수기의 스프레이장치 또는스프레이장치에 연결된 배관으로 농축용액을 도입시키는 제 1농축용액회로, 및 저온발생기로부터 저온열교환기 및 용액스프레이펌프를 통해 흡수기의 스프레이장치로 농측용액을 도입시키는 제 2농축용액회로를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로하는 이중효과 흡수식 냉동기가 제공된다.
본 발명에 있어서, 바람직하게는, 증발기내의 냉매레벨 또는 사이클내의 용액의 농도를 표시하는 신호에 기초하여 평프의 회전수를 제어하는 회전수 제어기가용액스프레이펌프에 제공된다. 또한, 본 발명에 따르면, 상기 이중효과 흡수식 냉동기에 있어서, 고온발생기로부터 냉매증기를 증발기내로 직접적으로 도입시키는 냉/난 전환밸브를 구비한 제 1바이패스라인과, 증발기로부터 희석용액 순환시스템내로 냉매증기를 직접적으로 공급하는 냉/난 전환밸브를 구비한 제 2바이패스라인을 제공함으로써, 이중효과 흡수식 냉/온수 발생기가 얻어질 수 있다. 상기의 냉/온수 발생기에서, 난방작동시 용액스프레이펌프를 정지시키는 기구가 더욱 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 용액스프례이펌프를 구비한 흡수식 냉동기에 있어서, 용액스프레이펌프의 유량을 조절함으로써, 증발기내의 냉매용액의 양이 충분하지 않을 경우에 야기되는 단점이 제거될 수 있다. 즉, 각 사이클내의 용액농도가 감소될 때,증발기내의 냉매액체의 양이 부족하거나 부족하다고 추정되면, 스프레이펌프의 회전수 또한 감소되어, 스프레이장치에 공급되는 유량이 감소된다. 저온발생기로부터의 농축용액의 일부가 흡수기의 열전달부를 바이패스하고, 저온발생기로부터의 농축용액의 다른 부분이 희석용액측으로 들어가며, 이에 의해 희석용액의 농도를 증가시킨다. 결과적으로 증발기내에 냉매가 증가된다. 이러한 방식에 있어서, 증발기내에 냉매가 부족할 때 야기되는 냉매펌프의 공동화(cavitation)현상이 방지된다.
이중효과 흡수식 냉동기에 있어서, 흡수용액이 고온발생기내에서 농축된 다음, 흡수기로 도입된다. 그러나, 고온발생기내의 압력이 흡수기내의 압력보다 상당히 높기 때문에, 배관구조내의 액체밀봉으로서는 고압이 유지되지 않는다.
본 발명에 따르면, 고온발생기의 출구부에서의 용액레벨이 검출되고, 검출된용액레벨에 기초하여, 소정범위내로 액체레벨을 유지하도록 고온발생기에 유입되는용액의 유입량이 조절된다. 또한 고온발생기내의 압력이 변할 때, 고온발생기로부터 유출되는 용액의 양이 변하여 용액레벨을 변화시키기 때문에, 용액레벨을 검출함으로써 유입량이 조절될 수 있다.
또한, 저온발생기내로 유입되는 용액의 양이 감소되면, 저온발생기의 출구부에서의 용액의 농도가 증가되고, 이로 인해 용액의 끓는점 또한 상승된다. 그 결과, 고온발생기로부터의 (저온발생기를 가열하는) 냉매증기의 응측온도가 증가되기 때문에, 고온발생기내의 압력 또한 증가된다. 따라서, 고온발생기를 통해 순환되 는 액체의 양 또한 증가된다.
한편, 저온발생기내로 유입되는 용액의 양이 증가되면, 저온발생기 출구부에서의 용액의 농도가 감소되고, 이로 인해 용액의 끓는점 또한 감소된다. 그 결과, 고온발생기로부터의 (저온발생기를 가열하는) 냉매가스의 응축온도가 감소되기 때문에, 고온발생기내의 압력이 감소된다. 따라서, 고온발생기를 통해 순환되는 용 액의 양 또한 감소된다. 이러한 방식에 있어서, 저온발생기내로 유입되는 액체량 에 따라 고온발생기내의 압력이 변화되고, 이로 인해 고온발생기를 통해 순환되는 용액의 양이 변화된다.
고온발생기 및 저온발생기를 통해 순환되는 용액의 양은 냉동기의 효율과 관련된다, 일반적으로, 회전량이 적을수록(즉, 농도폭이 클수륵) 효율이 좋다. 저온발생기를 통해 순환되는 액체의 양은 고온발생기를 통해 순환되는 용액의 양과 반대방식으로 작용하고, 저온발생기를 통해 순환되는 유량이 우선하기 때문에, 저온발생기를 통해 순환되는 용액의 양을 제어하는 것이 중요하다.
본 발명에 따르면, 저온발생기를 통해 순환되는 용액의 양은 고온발생기의 압력 및 온도에 의해 제어되어, 효율적인 성능을 달성한다. 고온발생기의 압력을 제어하는 대신에, 고온발생기에서 발생된 냉매증기의 포화온도 또는 응축온도(저온발생기의 가열측의 온도)에 기초하여 저온발생기를 통해 순환되는 용액의 양이 제어될 수도 있다.
본 발명에 있어서, 용액회로는 고온발생기를 통해 용액을 순환시키는 제 1회로 및 저온발생기를 통해 용액을 순환시키는 제 2회로로 분리되어, 고은발생기의 압력을 이용하여 제 1회로내의 용액이 흡수기의 스프레이장치내로 직접적으로 도입되고, 제 1회로내의 용액의 압력 보다 낮은 제 2회로압력내의 용액이 스프레이펌프에 의해 보충되며, 용액스프레이펌프에 의해 보충된 액체의 양이 종래의 사이클에비해 절반으로 감소되어, 용액의 용량을 줄인다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호 또는 참조부호는 동일한 또는 대응되는 구성요소를 의미하며, 중복설명은 하지 않는다, 본 발명은 이러한 실시형태에 한정되지 않음에 유의하여야한다.
제 1도는 본 발명의 제 1실시형태에 따른 이중효과 흡수식 냉동기의 유체회로를 도시한다. 제 1도에 있어서, 유체회로는 흡수기(A), 저온발생기(GL), 고온발생기(GH), 응축기(C), 증발기(E), 저온열교환기(XL), 고온열교환기(XH), 용액펌프(P1), 냉매펌프(P6), 용액스프레이펌프(P3), 용액회로(경로; 1, 2, 2', 3-8) 및 냉매회로(경로; 10 내지 13)을 포함한다. 또한, 냉각수파이프(17, 18), 냉각부하에 연결된 냉각수파이프(19), 열원(배관; 20), 냉매레벨(refrigerant level) 센서(14), 용액스프레이펌프(P3)를 제어하는 제어기(15), 열원(20)으로부터 상기 고온발생기에 공급되는 열량을 제어하는 열량제어기(26)가 제공된다.
상기 흡수식 냉동기의 냉각작동에 있어서, 냉매가 흡수되는 희석용액은 용액 펌프(P1)에 의해 흡수기(A)로부터 저온열교환기(XL)와 고온열교환기(XH)의 가열측에 공급된 다음, 회로(2')를 통해 고온발생기(GH)로 공급된다.
고온발생기(GH)에서, 열원(20)에 의해 희석용액이 가열되어 냉매가스를 발생시키고, 이에 의해 희석용액의 농도를 증가시켜 농축용액을 생성한다, 회로(3)를통해 고온열교환기(XH)에 농축용액이 공급되고, 고온열교환기(XH)에서 열교환이 이루어진 후, 용액은 회로(4)를 통해 저온발생기(GL)로 도입된다. 저온발생기에서, 고온발생기로부터의 냉매가스에 의해 용액이 가열 및 농축되고, 회로(5)를 통해 저온열교환기(XL)의 가열측에 공급된다. 그 후, 용액은 회로(6)를 통해 용액펌프(P3)에 보내진 다음, 회로(7)와 용액스프레이노즐(SN)을 통해 흡수기(A)로 도입된다.
고온발생기(GH)에서 발생된 냉매가스는 냉매회로(13)를 통과하여, 냉매가스가 열원으로 사용되어 응축되는 저온발생기(GL)로 도입된다, 그 후, 냉매는 응축기(C)로 도입된다. 저온발생기(GL)에서, 고온발생기로부터 보내진 냉매가스에 의해 희석용액이 가열되어, 저온발생기내의 희석용액으로부터 냉매가스를 생성한다. 응축기(C)에서는 저온발생기(GL)내에서 발생된 냉매가스가 냉각수(18)에 의해 냉각 및 응축된 후, 회로(12)를 통해 증발기(E)내로 도입된다. 증발기(E)에서, 냉매펌프(P6)에 의해 냉매가 회로(10, 11)와 냉매스프레이노즐(CN)을 통해 순환되어 증발되고, 부하측으로부터 증발열이 제거되어 냉각작동에 사용되는 냉각수(19)를 더욱 냉각시킨다.
증발된 냉매는 흡수기(A)내의 농축용액에 의해 흡수되어, 용액펌프(P1)에 의해 차례로 순환되는 희석용액을 생성한다. 통상, 용액스프레이펌프(P3)는 저온발생기에 보내지는 유량에 대응하는 양 또는 그 이상의 희석용액을 흡수기의 용액스프레이노즐(SN)에 보낸다.
흡수식 냉동기에서, 증발기(E)내의 냉매액체량이 부족하거나 또는 부족하다고 추정되면(각 사이클의 용액농도가 감소됨에 따라 냉매의 양도 감소됨), 용액스 레이펌프(P3)의 회전수가 감소되고, 이에 의해 스프레이노즐(SN)에 보내지는 유량이 감소된다.
저온발생기(GL)로부터 농축용액의 일부는 흡수기(A)의 열전달부를 바이패스하여 회로(8)를 통해 희석용액측으로 들어가고, 이에 의해 희석용액농도를 증가시킨다. 그 결과 증발기내의 냉매가 증가된다. 이러한 방식으로, 증발기의 냉매가 부족할 때 야기되는 냉매펌프의 공동(空洞)현상을 방지한다.
냉매레벨센서(14)의 신호에 기초하여 제어기(15)가 용액스프레이펌프(P3)의회전수를 제어하는 관계를 나타내는 제 2a도를 참조하여, 구체적인 제어방법을 설명한다. 제 2b도는 냉각수온도 또는 냉각수온도와 밀접한 관련이 있는 희석용액의농도에 기초하여 용액스프레이펌프의 회전수가 제어되는 것을 나타낸다. 제 2c도는 냉각수(17)의 온도와 냉각부하(19)를 지시하는 신호에 기초하여 용액스프레이펌프의 회전수가 제어되는 것을 나타낸다. 이러한 방식으로, 냉각수온도, 또는 냉각수온도와 냉각부하의 조합에 기초하여 용액스프레이펌프의 회전수가 제어된다. 이중효과 흡수식 냉동기에 대하여 설명되었지만, 단일효과 흡수식 냉동기에서도 동일한 장점이 얻어질 수 있다.
제 5도는 본 발명의 제 2실시형태에 다른 이중효과 흡수식 냉동기의 유체회로를 도시한다. 제 5도에 있어서, 유체회로는 저온발생기(GL)용 저헤드펌프(PL), 고온발생기(GH)용 고헤드펌프(PH), 냉매펌프(P6), 용액경로(9, 9'), 냉매경로(13),고온발생기내의 액체레벨을 감지하는 센서(21), 고헤드펌프의 회전수를 제어하는 제어기(22), 온도센서(23, 24), 저헤드펌프의 회전수를 제어하는 제어기(25), 및 열원열량제어기(26)를 포함한다.
제 5도의 흡수식 냉동기의 법각작동에 있어서, 냉매가 흡수된 희석용액의 일부가 흡수기(A)로부터 저헤드펌프(PL)에 의해 저온열교환기(XL)의 가열측으로 도입된 다음, 경로(9)를 통해 저온발생기(GL)로 도입된다. 고온발생기로부터의 냉매증기의 열에 의해 희석용액이 가열 및 농축된 후, 농축용액은 저온열교환기(XL)의 가열측을 통해 경로(5)로부터 경로(6)로 보내진다.
한편, 흡수기(A)로부터의 희석용액의 나머지는 고헤드펌프(PH)에 의해 경로(2)를 통해 고온열교환기(XH)의 가열측으로 보내진 다음, 경로(2')를 통해 고온발생기(GH)로 도입된다. 고온발생기(GH)에서 희석용액은 열원(20)에 의해 가열되어, 냉매가 증발되어 농축용액을 형성한다. 농축용액은 경로(3)를 통해 열교환이 행해지는 고온열교환기(XH)로 보내진다. 그 후, 농축용액은 용액스프레이노즐(SN)을 통해 흡수기(A)내로 도입되기 전에, 경로(4)를 통해 운반되어 저온열교환기(XL)로부터의 농축용액과 혼합된다.
고온발생기(CH)에서 증발된 냉매가스는 냉매경로(13)를 통해 저온발생기(GL)로 공급되고, 저온발생기(GL)에서 고온발생기로부터의 냉매가스가 열원으로 사용되며 냉매액체로 응축된다. 그 다음, 냉매액체가 경로(13')를 통해 응축기(C)내로 도입된다. 응축기에서, 저온발생기내에서 발생된 냉매가스가 냉각수(18)에 의해 냉각 및 응축된 다음, 경로(12)를 통해 증발기(E)로 보내진다. 증발기(E)에서,냉매펌프(P6)에 의해 냉매가 경로(10, 11)를 통해 순환되고, 이에 의해 냉매를 증발시킨다. 냉매가 증발되는 동안, 냉각부하의 배관(19)내의 냉수로부터 증발열을 빼앗아, 냉각작용에 사용되는 냉각수를 더욱 냉각시킨다. 증발된 냉매는 흡수기(A)내의 농축용액내로 흡수되어, 펌프에 의해 차례로 순환되는 희석용액을 생성한다.
본 발명에 따르면, 이러한 냉각작동에 있어서, 고온발생기용 액체레벨센서(21)로부터의 신호에 기초하여 고헤드펌프(PH)의 회전수가 회전수제어기(22)에 의해 제어되고, 이에 의해 고온발생기를 통해 순환하는 용액의 양을 조절한다. 또한, 저온발생기로 순환되는 용액의 양은 저헤드펌프(PL)의 회전수를 제어함으로써 조절되어, 온도센서(24)에 의해 검출되는 고온발생기의 포화온도를 소정범위내로 유지시킨다, 저헤드펌퍼(PL)의 회전수는 고온발생기(GH)의 포화온도에 의해 제어될 수 있지만, 저헤드점퍼(PL)의 회전수는 또한 제 6a도와 제 6b도에 도시된 것과 같은 방법에 의해서도 제어될 수 있다.
제 6도는 냉각부하와 고온발생기의 포화온도 사이의 관계를 나타낸다. 제6a도에 도시된 바와 같이, 포화온도는 냉각부하에 비례하기 때문에, 저헤드펌프(PL)의 기본적인 회전수는 냉각부하[온도센서(23)에 의해 검출된 냉각수 온도]에 기초하여 결정되고, 이에 의해 저온발생기로 순환되는 액체의 양을 제어한다. 대안적으로, 냉각부하와 열원열량[열량제어기(26)에 의해 결정됨]사이의 관계가 안정작동조건(정상조건)에서 실질적으로 일정하기 때문에, 냉각부하신호 대신 열원열량이 사용될 수도 있다.
제 7도는 본 발명의 제 3실시형태에 따른 이중효과 흡수식 냉동기의 유체회로를 나타낸다. 고온발생기(GH)로부터의 증기의 목표농축온도는 세팅장치(setting device; 27)에 의해 사용되는 열원열량 또는 냉각부하(냉각수의 온도)에 기초하여설정되고, 저헤드펌프의 회전수는 상기 목표온도를 얻도록 제어기(25)에 의해 조절된다.
제 8도는 본 발명의 제 4실시형태에 따른 이중효과 흡수식 냉동기의 유체회 로를 나타낸다. 제 8도에 있어서, 유체회로는 용액펌프(P0), 냉매펌프(P6), 용액스 프레이펌프(P3), 용액회로(7', 9')를 포함한다.
제 8도의 흡수식 냉동기의 냉각작동에 있어서, 냉매가 흡수되는 희석용액의 일부가 용액펌프(P0)에 의해 흡수기(A)로부터 고온발생기(XL)의 가열측으로 도입된 다음, 경로(2)를 통해 고온발생기(GH)로 도입된다. 고온발생기(GH)에서, 열원에 의해 희석용액이 가열되어 냉매를 증발시키고, 이에 의해 희석용액을 농축시켜 농축용액을 생성한다., 농축용액은 경로(3)를 통해 열교환이 행해지는 고온열교환기(XH)로 보내진 다음, 경로(4', 7')를 통해 흡수기(A)로 도입된다.
한편, 용액펌프(P0)를 통과한 희석용액의 나머지는 경로(9)를 통해 저온열교환기(XL)의 가열측으로 도입된 다음, 회로(9')를 통해 저온발생기(GL)로 도입된다.저온발생기에서, 고온발생기로부터의 냉매가스의 열에 의해 용액이 가열 및 농축된다음, 경로(5)를 통해 저온열교환기(XL)의 가열측으로 보내진다. 그 후, 용액은 경로(6)를 통해 용액스프레이펌프(P3)로 보내진 다음, 경로(7, 7')를 통해 흡수기(A)내로 도입된다.
고온발생기(GH)내에서 증발된 냉매가스는 냉매경로(13)를 통해 냉매가스가열원으로서 사용되는 저온발생기(GL)로 보내진다. 그 후, 냉매가스가 응축되어 응측기(C)내로 도입된다. 응축기(C)에서, 저온발생기(GL)로부터의 냉매가스가 냉각수에 의해 냉각 및 응축되고, 경로(12)를 통해 증발기(E)내로 도입된다. 증발기(E)에서, 냉매는 냉매펌프(P6)에 의해 경로(10)를 통해 순환되어 증발되고, 부하측으로부터 증발열이 제거되어 냉각작동에 사응되는 냉각수를 더욱 냉각시킨다. 증발된 냉매는 흡수기(A)내의 농축용액에 의해 흡수되어, 용액펌프에 의해 차례로 순환되는 희석용액을 생성한다.
제 10도는 제 8도의 냉동기의 용액흐름을 도시하고, 제 12도는 용액사이클을 나타내는 그래프이다. 상기한 바와 같이, 제 8도에 있어서, 용액스프레이펌프(P3)가 독립적으로 배치되기 때문에, 용액스프레이펌프(P3)를 통과하는 유량이 조절될 수 있다. 일반적으로, 용액스프레이펌프는 저온발생기(GL)에 보내지는 용액의 유량에 상당하거나 그 이상의 양만큼 흡수기의 스프레이노즐(SN)로 용액이 보내지도록 제어된다.
제 9도는 본 발명의 제 5실시형태에 따른 이증효과 흡수식 냉동기의 유체회로를 나타낸다. 제 9도에 있어서, 용액펌프수단은 고온발생기(GH)를 통해 용액을 순환시키는 용액펌프(P1) 및 저온발생기(GL)를 통해 용액을 순환시키는용액펌프(P2)를 포함하여 이루어진다. 또한, 용액스프레이펌프(P3)를 제어하는 냉매레벨센서(14)와 제어기(15), 및 고온발생기(GH)를 통해 순환되는 희석용액의 양을 제어하는 [고온발생기(GH)내의]농축용액 레벨센서(21)와 제어기(22)가 설치된다.
제 9도의 흡수식 냉동기에 있어서, 증발기(E)내의 냉매유체량이 부족하거나부족하다고 추정될 때(각 사이클내의 용액농도가 감소됨에 따라 냉매도 감소됨), 용액스프레이펌프(P3)의 회전수가 감소되고, 이에 의해 스프레이노즐(SN)에 공급되는 용액의 유량이 감소된다. 저온발생기(GL)로부터의 농축용액의 일부는 흡수기(A)의 열전달부를 바이패스하고 희석용액측으로 들어가며, 이에 의해 희석용액의 농도가 증가된다. 결과적으로, 증발기내의 냉매가 증가된다. 이러한 방식으로, 증발기내에 냉매가 부족할 때 야기되는 냉매펌프의 공동현상이 방지된다. 이 실시형태에 있어서, 구체적인 제어방법은 제 2도를 참조하여 설명된 제어방법과 동일하다.
제 11도는 제 9도의 냉동기의 용액흐름을 도시하고, 제 12도는 용액사이클을도시한 그래프이다.
제 13도는 본 발명의 제 6실시형태에 따른, 냉· 난방 작동 모두에 이용될 수 있는 이중효과 흡수식 냉/온수 발생기의 유체회로를 도시하며, 이는 이중효과 흡수식 냉동기에 냉/난(cool/warm) 전환밸브(V1, V2)를 제공함으로써 얻어진다.
제 13도의 흡수식 냉동기는 제 1도에 도시된 흡수식 냉동기의 구성요소에 부가하여, 고온발생기로부터 증발기내로 직접적으로 냉매증기를 도입하는 냉/난 전환밸브(V1)를 구비한 제 1바이패스라인(40)과, 증발기로부터 희석용액 순환시스템내로냉매액체를 직접적으로 도입하는 냉/난 전환밸브(V2)를 구비한 제 2바이패스라인(41)을 포함하여 이루어진다.
제 13도에 있어서, 난방운전동안, 냉/난 전환벨브(V1, V2)가 개방되어, 고온발생기로부터의 증기가 A/E(흡수기/증발기)를 구성하는 원통형 케이스내로에 도입되고, 이에 의해 증발기내의 튜브를 통과하는 온수를 가열한다. 이러한 경우에 있어서, 냉매증기는 응측되어 드레인(drain; 냉매액체)을 형성하고, 벨브(V2)를 통해희석용액 순환시스템으로 차례로 복귀된다.
또한, 이 실시형태에 있어서, 흡수기가 흡수작동을 수행하지 않고 단지 고온용액을 분출하고, 이에 의해 고온용액의 온도가 증발기(E)의 냉매압력에 대응하는포화온도에 근접하게 된다. 이로 인해, 용액스프레이펌프(P3)가 정지하는 경우에도, 아무런 문제가 발생되지 않는다. 따라서, 용액스프레이펌프가 정지되고, 이에 의해 펌프를 구동하는데 필요한 전력을 절약한다. 또한, 제 9도에 도시된 바와 같이 저온발생기에 대해 용액펌프(P2)와 같은 저헤드펌프가 이용될 경우, 저헤드펌프와 용액스프레이펌프가 정지될 수 있고, 이에 의해 에너지도 절감한다.
본 발명에 따르면, 증발기내의 냉매액체레벨 또는 사이클내의 용액농도에 의해 용액스프레이펌프가 제어되기 때문에, 증발기내에서 냉매액체의 양이 조절될 수있고, 이에 의해 흡수식 냉동기를 안전하고 효율적으로 가동시킨다.
본 발명에 있어서, 고온발생기를 통해 순환되는 용액의 양을 조절(예를 들어, 고헤드펌프의 회전수를 조절)하는 제어기에 의해 고온발생기내의 용액레벨이 조절되고, 또한 저온발생기를 통해 순환되는 액체량을 조절(예를 들어, 저헤드펌프의 회전수를 조절)하는 제어기에 의해 고온발생기의 압력 또는 포화온도가 조절되기 때문에, 냉각부하에 따라 효율적인 성능이 안정적으로 달성된다.
본 발명에 있어서, 용액스프레이펌프가 용액회로로부터 독립적으로 작동될 수 있기 때문에, 용액스프레이펌프에 의해 보충된 용액량은 종래사이클에서의 용액량의 절반까지 감소될 수 있고, 이러한 용액량이 조절될 수 있으며, 이로 인해 안정하고 효율적으로 냉동기가 작동될 수 있다.
제 1도는 본 발명의 제 1실시형태에 따른 이중효과 흡수식 냉동기의 유체회로도,
제 2a도 내지 제 2c도는 용액스프레이펌프의 회전수의 제어를 나타내는 그래프,
제 3도는 종래의 이중효과 흡수식 냉동기의 용액회로도,
제 4도는 종래의 다른 이중효과 흡수식 냉동기의 유체회로도,
제 5도는 본 발명의 제 2실시형태에 따른 이중효과 흡수식 냉동기의 유체회로도,
제 6a도는 냉각부하와 고온발생기의 냉매가스 포화온도 사이의 관계를 나타내는 그래프, 제 6b도는 냉각부하에 기초하여 행해진 제어의 예를 나타내는 그래프,
제 7도는 본 발명의 제 3실시형태에 따른 이중효과 흡수식 냉동기의 유체회로도,
제 8도는 본 발명의 제 4실시형태에 따른 이중효과 흡수식 냉동기의 유체회로도,
제 9도는 본 발명의 제 5실시형태에 따른 이중효과 흡수식 냉동기의 유체회로도,
제 10도는 제 8도의 냉동기의 용액의 흐름을 나타내는 도,
제 11도는 제 9도의 냉동기의 용액의 흐름을 나타내는 도,
제 12도는 제 8도와 제 9도의 냉동기내의 용액사이클을 나타내는 그래프, 및
제 13도는 본 발명의 제 6실시형태에 따른 이중효과 흡수식 냉동기의 유체회로도이다.

Claims (10)

  1. 발생기의 용액으로부터 분리된 냉매가스가 냉각되어 액체냉매로 된 다음, 상기 액체냉매가 증발기(E)에서 증발하여 상기 증발기내의 냉각부하(19)가 냉각되고, 상기 발생기내에서 발생된 농축용액이 열교환기와 용액스프레이펌프(P3)를 통해 흡수기(A)로 도입되는 흡수식 냉동기에 있어서,
    상기 흡수식 냉동기는 상기 흡수기(A)로 도입되는 농축용액의 유량을 제어하는 농축용액 제어기(15)를 포함하여 이루어지고,
    상기 농축용액제어기(15)는 상기 증발기내의 냉매액체레벨이 소정값보다 높은 경우, 상기 흡수기(A)로 도입되는 농축용액의 유량을 증가시키고, 상기 증발기내의 냉매액체레벨이 상기 소정값보다 낮은 경우, 상기 흡수기(A)로 도입되는 농축용액의 유량을 감소시키며,
    상기 증발기내의 냉매액체레벨이 상기 소정값 보다 높은지의 여부가, 상기 증발기내의 냉매액체레벨센서에 의해 발생되는 액체레벨신호, 희석용액의 검출된 또는 계산된 농도값, 및 냉각수온도의 검출값중의 하나 이상의 요소에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기 .
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 농축용액제어기(15)는 상기 용액스프레이펌프(P3)의 회전수를 증가시키거나 감소시킴으로써 상기 흡수기(A)로 공급되는 농축용액의 유량을 증가시키거나 감소시키는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 발생기는 고온발생기(GH) 및 저온발생기(GL)를 포함하여 이루어지고, 상기 열교환기는 고온열교환기(XH) 및 저온열교환기(XL)를 포함하여 이루어지며, 상기 고온발생기(GH)에서 발생된 냉매가스는 상기 저온발생기(GL)의 열원으로서 사용되고, 농축용액이 상기 고온발생기(GH)로부터 상기 고온열교환기(XH)를 통해 상기 저온발생기(GL)로 도입되며, 농축용액이 상기 저온발생기(GL)로부터 상기 저온열교환기(XL)와 상기 용액스프레이펌프(P3)를 통해 상기 흡수기(A)로 도입되고, 희석용액이 상기 흡수기로부터 상기 저온열교환기(XL) 및 상기 고온열교환기(XH)를 통해 상기 고온발생기(GH)로 공급되며, 이에 의해 이중효과 흡수식 냉동기가 구성되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  4. 고온발생기(GH)에서 발생된 냉매가스가 저온발생기(GL)의 열원으로서 사용되고, 희석용액이 흡수기(A)로부터 고헤드펌프(PH) 및 고온열교환기(XH)를 통해 상기 고온발생기(GH)로 공급되며, 농축용액이 상기 고온발생기(GH)로부터 상기 고온열교환기(XH)를 통해 상기 흡수기(A)로 도입되고, 희석용액이 상기 흡수기(A)로부터 저헤드점프(PL) 및 저온열교환기(XL)를 통해 상기 저온발생기(GL)에 도입되며, 농축용액이 상기 저온발생기(GL)로부터 저온열교환기(XL)를 통해 상기 흡수기(A)에 도입되는 이중효과 흡수식 냉동기에 있어서,
    상기 냉동기는;
    냉각부하 또는 냉각수온도에 기초하여 열원(20)으로부터 상기 고온발생기(GH)로 공급되는 열량을 조절하는 열량제어기(26);
    상기 고온발생기(GH)에서의 용액레벨 및 상기 저온발생기내의 압력등을 나타 내는 신호에 기초하여 상기 고온발생기(GH)로 도입되는 상기 희석용액의 유량을 제 어하는 제 1희석용액제어기(22); 및
    상기 열원으로부터 공급되는 상기 열량, 상기 냉각부하, 상기 냉각수온도, 상기 고온발생기(GH)내의 압력 또는 온도, 냉매가스 포화온도, 냉매가스 응축온도, 및 상기 저온발생기(GL)의 가열측온도중 하나 이상의 요소에 기초하여, 상기 저온 발생기(GL)로 도입되는 상기 희석용액의 유량을 제어하는 제 2희석용액제어기(25) 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중효과 흡수식 냉동기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1희석용액제어기(22)는 상기 고헤드펌프(PH)의 회전수를 제어하는 인버터 또는 희석용액 제어밸브를 포함하여 이루어지고,
    상기 제 2희석용액제어기(25)는 상기 저헤드점프(PL)의 회전수를 제어하는 인버터 또는 희석용액 제어밸브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중효과 냉동기.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2희석용액제어기(25)는, 상기 고온발생기내의 압력이 목표압력이 되도록 또는 냉매가스포화온도가 목표포화온도가 되도록 작동되는 것을 특징으로 하는 이중효과 흡수식 냉동기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 목표압력 또는 상기 목표포화온도는 냉각수온도에 의해 보정되는 것을특징으로 하는 이중효과 흡수식 냉동기.
  8. 고온발생기(GH)에서 발생한 냉매가스가 저온발생기(GL)의 열원으로서 사용되는 이중효과 흡수식 냉동기에 있어서,
    희석용액이 흡수기(A)로부터 용액펌프(P0,P1) 및 고온열교환기(XH)를 통해 상기 고온발생기(GH)로 도입되고, 농축용액이 상기 고온발생기(GH)로부터 상기 고온열교환기(XH)를 통해 상기 흡수기(A)로 도입되며, 희석용액이 상기 흡수기(A)로 부터 상기 용액펌프(P0,P1) 및 저온열교환기(XL)을 통하여 상기 저온발생기(GL)로 도입되고, 농축용액이 상기 저온발생기(GL)로부터 상기 저온열교환기(XL) 및 용액스프레이펌프(P3)를 통해 상기 흡수기(A)로 도입되며, 농축용액제어기(15)가 상기 저온발생기(GL)로부터 상기 흡수기(A)로 도입되는 농축용액의 유량을 제어하는 것을특징으로 하는 이증효과 흡수식 냉동기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 농축용액제어기(15)는 증발기(E)내의 냉매액체레벨을 표시하는 신호 또는 용액의 농도를 표시하는 신호에 기초하여, 상기 용액스프레이펌프(P3)의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 이중효과 흡수식 냉동기.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 냉동기의 난방작동동안 상기 고온발생기(GH)로부터 증발기(E)내로 냉매가스를 직접적으로 도입시키는 제 1냉/난 전환밸브(V1);
    상기 냉동기의 난방작동동안 상기 증발기(E)로부터 희석용액 순환시스템내로냉매액체를 직접적으로 도입시키는 제 2냉/난 전환밸브(V2); 및
    상기 냉동기의 난방작동동안 상기 용액스프레이펌프(P3)를 정지시키는 기구중 하나 이상의 요소를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 이중효과 흡수식 냉동기.
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