KR100357467B1 - 흡수식 냉동기의 냉매 송출 유량 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡수식 냉동기에 관한 것으로써, 상기 흡수식 냉동기의 냉방부하상태로써 운전이 이루어질 경우에는 냉매탱크 내부로부터 다량의 냉매가 송출될 수 있도록 함과 함께 부분부하 상태로써 운전이 이루어질 경우에는 냉매탱크 내부로부터 소량의 냉매가 송출될 수 있도록 함으로써 냉매탱크 내부의 냉매 고갈을 방지하여 냉매펌프의 소손을 방지할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은 냉매가 저장되어 있는 냉매탱크(100) 내부의 냉매를 펌핑하여 이 펌핑된 냉매를 배관(120)을 통해 증발기(200)로 분사되어 증발할 수 있도록 하는 냉매펌프(110)를 가지는 흡수식 냉동기에 있어서, 상기 냉매펌프의 냉매가 토출되는 측 배관(120)상에 송출 냉매의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 냉매 송출 유량 조절장치를 제공한다.

Description

흡수식 냉동기의 냉매 송출 유량 조절장치{Apparatus for controlling refrigerant delivery flow in absorption liquid chiller}

본 발명은 흡수식 냉동기(absorption liquid chiller)에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 냉매탱크 내부를 통해 배출되는 냉매의 분사 유량을 조절하는 냉매 유량 조절장치에 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 사용하여 냉방을 수행하는 기기이다.

도 1은 이러한 종래 흡수식 냉동기의 구조를 개략적으로 도시한 것으로써, 그 내부에 냉매가 저장된 냉매탱크(10)와, 냉매를 전달받아 증기를 발생시키는 증발기(20)와, 흡수제를 이용하여 발생된 증기를 희석용액으로 만드는 흡수기(30)와, 희석된 용액의 온도를 상승시키는 두 개의 열교환기(41, 42)와, 희석용액을 재가열하여 냉매증기와 농축된 흡수제로 분리하는 고온 재생기(51)와, 냉매증기를 냉각 응축하는 응축기(60)로 크게 구성된다.

이의 구성을 참고하여 흡수식 냉동기의 동작과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

즉, 대략 6㎜Hg 정도의 고진공을 유지하고 있는 냉매탱크(10) 내부의 냉매가 냉매펌프(11)에 의해 펌핑되어 배관(12)을 통해 분사노즐(13)을 통과하는 과정에서 증발기(20)로 분사되고, 이 분사되는 냉매는 증발기(20)에 의해 증발된다.

이와 같이 증발된 증기는 상기 증발기의 하부에 위치된 흡수기(30)에 의해 흡수제인 리튬브로마이드로 흡수된다.

이렇게 수분을 흡수한 묽어진 흡수제 즉, 희석용액은 저온 열교환기(41) 및고온 열교환기(42)를 경유하면서 온도가 상승되어 고온 재생기(51)로 공급된다.

그리고, 희석용액은 고온 재생기(51)에서 재가열되어 고온의 냉매증기와 농축(濃縮)된 흡수제로 분리되고, 이중 고온(약 153℃)의 냉매증기는 저온 재생기(52) 내부의 튜브(52a)로 보내지며, 농축용액은 고온 열교환기(42)에서 열교환된 후에 저온 재생기(52)로 보내지게 된다.

또한, 저온재생기(52)의 튜브(52a) 내부를 통과하는 고온의 냉매증기는 농축용액[고온재생기에서 분리되어 고온 열교환기에서 열교환된 후 저온 재생기로 보내진 농축용액(약 105℃)]과 열교환하여 응축되고, 응축된 냉매증기는 응축기(60)로 보내진다.

이후, 응축기(60)로 공급된 냉매증기는 흡수기(30)에서 희석열을 흡수한 냉각수에 의해 냉각 응축되어 액화 상태로 증발기(20)에 공급되고, 저온 재생기(52)에서 농축된 용액은 저온 열교환기(41)로 유입된 후 재생기 펌프(41a)에 의해 펌핑된 희석용액과 함께 흡수기(30)로 분무되면서 흡수된다.

하지만, 종래 전술한 바와 같은 작용을 수행하는 흡수식 냉동기는 냉방부하 상태로써 운전을 수행하거나 부분부하 상태로써 운전을 수행함에 관계없이 항상 동일한 양의 냉매가 냉매탱크(10)로부터 증발기(20)로 송출하게 된다.

즉, 다량의 냉매 송출을 필요로 하는 냉방부하 상태로서 운전이 수행될 경우에는 다량의 냉매재생이 이루어지게 되는 반면, 소량의 냉매 송출로도 충분한 부분부하 상태로서 운전이 수행될 경우에는 소량의 냉매재생이 이루어지지만 종래 일반적인 흡수식 냉동기는 항상 동일한 양의 냉매를 계속적으로 송출하도록 이루어져있었다.

이로 인해, 부분부하 상태로써 그 운전이 이루어질 경우에는 재생되는 냉매의 양에 비해 송출되는 냉매의 양이 많아 결국, 냉매탱크(10) 내부의 냉매 고갈이 이루어질 수 있게 되었다.

이는, 대부분의 시간을 부분부하 상태로 운전하게 됨을 고려할 때 더욱 그 정도가 심해지게 되고, 이러한 현상은 냉매펌프(11)의 공회전을 유발함으로써 이 냉매펌프를 구성하는 모터(도시 안됨)는 냉각 불충분으로 인해 소손되는 문제점을 발생시키게 된 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써 흡수식 냉동기의 냉방부하상태로써 운전이 이루어질 경우에는 냉매탱크 내부로부터 다량의 냉매가 송출될 수 있도록 함과 함께 부분부하 상태로써 운전이 이루어질 경우에는 냉매탱크 내부로부터 소량의 냉매가 송출될 수 있도록 함으로써 냉매탱크 내부의 냉매 고갈을 방지하여 냉매펌프의 소손을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 흡수식 냉동기의 개략적인 구성을 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 흡수식 냉동기의 개략적인 구성을 나타낸 구성도,

도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 유량조절밸브가 동작하는 과정을 확대하여 나타낸 확대 단면도,

도 4는 도 3a의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도,도 5는 본 발명에 따른 유량조절밸브를 도시한 사시도.

♣도면의 주요부분에 대한 설명♣

100 : 냉매탱크 110 : 냉매펌프

120 : 배관 121 : 스토퍼

141 : 개폐판 142 : 연결대

143 : 부유볼

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면 냉매가 저장되어 있는 냉매탱크 내부의 냉매를 펌핑하여 이 펌핑된 냉매를 배관을 통해 증발기로 분사되어 증발할 수 있도록 하는 냉매펌프를 가지는 흡수식 냉동기에 있어서, 상기 냉매펌프의 냉매가 토출되는 측 배관상에 송출 냉매의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 냉매 송출 유량 조절장치가 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 형태에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 후술하는 바와 같다.

첨부된 도 2 는 본 발명에 따른 흡수식 냉동기의 개략적인 구성을 나타낸 구성도이고, 도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 유량조절밸브가 동작하는 과정을 확대하여 나타낸 확대 단면도이며, 도 4는 도 3a의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 유량조절밸브를 도시한 사시도로서, 이를 통해 알 수 있듯이 본 발명은 냉매펌프(110)의 냉매가 토출되는 측 배관(120)상에 송출 냉매의 유량을 조절하는 유량조절밸브(140)를 구비하여서 된 것이다.

이 때, 상기 유량조절밸브는 냉매펌프(110)의 토출측 배관(120) 내부에 회동 가능하게 장착되어 그 회동 정도에 따라 배관(120)의 유로 개폐량을 조절하는 개폐판(141)과, 상기 개폐판(141)에 연결되면서 배관의 내외부를 관통하도록 설치되어 개폐판(141)을 선택적으로 회동시키는 연결대(142)와, 상기 연결대의 타단에 연결됨과 함께 냉매탱크(100) 내부의 냉매 유량에 따라 부유 정도가 틀려지는 부유볼(143 ; float ball)로 구성된 플로트 밸브(float valve)로 구성한다.이때, 상기 배관(120)의 일측에는 관통공(124)이 형성되어 연결대(142)가 관통될 수 있도록 이루어지는데, 배관(120) 내부를 통해 이동하는 냉매가 외부로 누설되지 않도록 상기 관통공(124)은 연결대(142)의 크기와 대응되는 크기로 이루어진다.

즉, 유량조절밸브를 도시하지 않은 컨트롤러에 의해 그 제어를 받는 전자식 제어밸브로 구성할 수 있지만 본 발명에서는 유량정도에 따라 송출 유량을 정확히 제어할 수 있도록 간단한 구조를 이루는 플로트 밸브로써 구성한 것이다.

또한, 상기와 같이 구성되는 플로트 밸브는 그 상승 혹은 하강 정도가 한정될 수 있도록 함으로써 과도한 냉매 송출이 이루어짐을 방지할 수 있도록 함이 바람직하다.

이에 따라 본 발명에서는 냉매가 송출되는 배관(120)의 외주면에 플로트 밸브를 구성하는 연결대(142)의 상, 하 이동량을 한정하는 스토퍼(121, 122)를 각각 설치한다.

이 때, 상기 스토퍼는 배관(120)의 형성방향에 대하여 수직된 방향으로 연결대가 위치됨을 기준으로 하여 상기 연결대의 상부측 및 하부측으로부터 설정된 간격만큼 이격된 상태로써 위치될 수 있도록 설치한다.

또한, 이 때에는 상기와 같이 설치되는 각 스토퍼(121, 122)중 연결대(142)의 상부측에 설치된 스토퍼(121)에 의해 상기 연결대가 걸릴 경우 배관(120) 내부의 유로가 완전 개폐될 수 있도록 함과 함께 연결대의 하부측에 설치된 스토퍼(122)에 의해 상기 연결대가 걸릴 경우 배관 내부의 유로가 완전 폐쇄될 수 있도록 상기 연결대에 연결된 배관 내부의 개폐판(141)을 소정 각도 경사진 상태로써 장착한다.

이 때의 각 스토퍼(121, 122) 및 연결대(142)와의 간격은 상기 개폐판(141)의 경사 각도에 따라 적절히 구성하면 됨에 따라 이에 대한 구체적인 치수 설정은 생략한다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 구성에 의해 냉방부하 및 부분부하 상태로써 운전을 수행할 경우에 따른 작용을 보다 구체적으로 설명하면 후술하는 바와 같다.

우선, 냉방부하 상태로써 운전을 수행하게 될 경우에는 다량의 냉매재생이 이루어짐에 따라 냉매탱크(100)의 내부에는 다량의 냉매 유입이 이루어지게 된다.

이에 따라 냉매탱크(100) 내부에 저장되는 냉매의 양은 계속적으로 늘어나게 되고, 이로 인해 부유볼(143) 역시 상기 냉매의 양에 따라 점차 상승하면서 연결대(142)를 상향 회동시키게 된다.

또한, 이와 동시에 도시한 도 3b와 같이 연결대(142)에 연결된 개폐판이 배관(120)의 내부에서 회동하면서 배관(120)의 내부 유로를 완전히 개방하게 된다.

이는, 상기 개폐판이 배관(120)의 내부에서 연결대(142)의 위치 방향에 대하여 소정 경사를 이루는 상태로써 장착되어 있음에 따라 가능하다.

따라서, 냉매유출 역시 냉매의 유입량에 비례하여 점차적으로 상승하면서 원활한 냉방운전을 가능하게 하는 것이다.

반면, 부분부하 상태로써 운전을 수행하게 될 경우에는 소량의 냉매재생이 이루어짐에 따라 냉매탱크(100) 내부로 유입되는 냉매 역시 소량에 그치게 된다.

이에 따라 냉매탱크(100) 내부에 저장되는 냉매의 양은 계속적으로 줄어들게 되고, 이로 인해 부유볼(143) 역시 도시한 도 4와 같이 상기 냉매의 양에 따라 점차 하강하면서 연결대(142)를 하향 회동시키게 된다.

또한, 이와 동시에 연결대(142)에 연결된 개폐판(141)이 배관(120)의 내부에서 회동하면서 배관(120)의 내부 유로를 완전히 폐쇄하게 된다.

따라서, 냉매유출 역시 냉매의 유입량에 비례하여 점차적으로 하강하면서 냉매탱크(100) 내부의 냉매 고갈을 방지하게 되고, 이로 인해 냉매펌프(110)는 비록소량이긴 하지만 상기와 같이 냉매탱크(100) 내부에 존재하는 냉매에 의해 그 구동에 따른 냉각이 지속적으로 이루어질 수 있음으로써 그 소손의 방지를 이룰 수 있게 된다.

이는, 본 발명에 따른 유량제어밸브가 냉매펌프(110)의 냉매 토출이 이루어지는 측의 배관(120)상에 연결되어 있음에 따라 냉매펌프(110)로의 냉매 유동이 가능하기 때문이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 흡수식 냉동기의 운전상태에 관계없이 냉매탱크 내부의 냉매 고갈을 방지하게 됨과 함께 각 운전상태에 따른 적절한 양의 냉매 유출은 이루어질 수 있도록 함으로써 원활한 사용이 가능하게 된 효과가 있다.

또한, 이로 인해 냉매펌프를 구성하는 모터의 소손을 방지하게 된 효과 역시 있다.

Claims (2)

1. 냉매가 저장되어 있는 냉매탱크 내부의 냉매를 펌핑하여 이 펌핑된 냉매를 배관을 통해 증발기로 분사되어 증발할 수 있도록 하는 냉매펌프를 가지는 흡수식 냉동기에 있어서,

   상기 냉매펌프의 토출측 배관 내부에 회동 가능하게 장착되어 그 회동 정도에 따라 배관의 유로 개폐량을 조절하는 개폐판과;

   상기 개폐판에 연결되면서 배관의 내외부를 관통하도록 설치되어 개폐판을 선택적으로 회동시키는 연결대와;

   상기 연결대의 타단에 연결됨과 함께 냉매탱크 내부의 냉매 유량에 따라 부유 정도가 틀려지는 부유볼(float ball)로 구성된 유량조절밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 냉매 송출 유량 조절장치.
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