KR100360449B1 - 흡수식 냉난방기의 일체형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡수식 냉난방기의 일체형 열교환기에 관한 것으로서, 특히 응축기, 냉매 열교환기 및 증발기를 하나의 유니트로 일체화하여 성능의 고효율화 및 열교환기의 소형화 그리고 제조원가의 저감을 달성할 수 있는 흡수식 냉난방기의 일체형 열교환기에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 강용액을 생성하는 흡수기와, 상기 흡수기에서 생성된 강용액을 가열하여 냉매증기 및 약용액으로 분리시키는 재생기와, 상기 재생기에서 분리된 냉매증기를 난방용 냉각수와 열 교환시켜 냉매액으로 변환시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매액이 냉방용 냉각수와 열 교환되어 증발되는 증발기와, 상기 응축기에서 토출되는 액냉매 및 상기 증발기에서 토출되는 냉매증기를 서로 열 교환시키는 냉매 열교환기가 포함되는 흡수식 냉난방기에 있어서; 상기 응축기와 냉매 열교환기와 증발기는 하나의 플레이트 위에 순차적으로 적층되어 일체형으로 형성되고 사이드 플레이트에 의해 구획되며; 난방용 냉각수 및 냉방용 냉각수가 흐르는 냉각측 채널과 상기 냉각측 채널의 냉각수와 열교환을 하는 냉매가 흐르는 냉매측 채널이 적층되어 일체화된 것을 특징으로 한다.

Description

흡수식 냉난방기의 일체형 열교환기 {The brazed heat exchanger unit for absorption heating and cooling system}

본 발명은 흡수식 냉난방기의 일체형 열교환기에 관한 것으로서, 특히 응축기, 냉매 열교환기 및 증발기를 브레이징(brazing)공법을 사용하여 유체의 유로구조를 최적화함으로써 하나의 유니트로 일체화하여 성능의 고효율화 및 열교환기의 소형화 그리고 제조원가의 저감을 달성할 수 있는 흡수식 냉난방기의 일체형 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 흡수식 냉난방기는 기본적으로 재생기, 응축기, 증발기, 흡수기 등의 4개 요소로 구성되는데, 여기서는 플레이트 열교환기를 사용한 경우로서 특히, GAX(Generated Absorption heat eXchanger) 타입의 흡수식 시스템은 흡수기를 HCA(Hydraulic Cooled Absorber), SCA(Solution Cooled Absorber), GAX(Generated Absorption heat eXchanger)로 구성되는 바, HCA는 기존의 흡수기와 같은 기능이며, GAX와 SCA는 낭비되는 열량을 재이용함으로써 효율 향상을 시키는 진보된 흡수기이다.

또한, 흡수식 냉난방 시스템에는 암모니아 흡수식과 리튬브로마이드(LiBr) 흡수식 냉난방 시스템이 있는데, 다른 점은 암모니아 흡수식인 경우 작동 유체로서 암모니아 수용액이, 리튬브로마이드 흡수식인 경우는 리튬브로마이드 수용액이 쓰인다. 이때, 냉매는 암모니아 흡수식인 경우는 암모니아가, 리튬브로마이드 흡수식인 경우는 물이 된다. 이하에서는 암모니아 흡수식을 기준으로 설명하며 리튬브로마이드 흡수식의 경우는 각각의 유체를 바꾸어 적용하면 된다.

종래의 흡수식 냉난방 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 재생기(8)는 열원 즉, 버너(11)로 암모니아 농도가 높은 암모니아수에 열을 가하여 암모니아 증기(이하 냉매증기라 한다)와 농도가 낮은 암모니아 수용액(이하 약용액이라 한다)을 만든다. 재상기(8)의 냉매증기는 어날라이저(analyzer)(9)와 정류기(10)를 거쳐 응축기(1)로 보내지고 약용액은 흡수기(5,6,7)로 보내어 진다.

냉매증기는 응축기(1)에서 응축되어 액냉매가 되며, 이때, 난방에 이용하는 냉각수가 사용되는데, 이 냉각수는 HCA(7)의 냉각에도 이용된다. 그리고, 응축기(1)의 액냉매는 증발기(4)에서 증발되어 증기가 되는데, 이때, 필요한 열량은 냉방에 이용되는 냉각수로 공급한다. 냉매 열교환기(2)는 증발기(4) 출구의 저온 냉매증기를 고온의 응축기(1) 출구 액냉매와 상호 열교환을 통하여 과열시켜 흡수기(5,6,7)로 보내주는 역할을 하여 고효율의 사이클 시스템을 달성하는 역할을 한다.

흡수기(5,6,7) 상부로 유입된 냉매증기와 약용액은 흡수반응에 의하여 강용액으로 변하고 용액 펌프(13)에 의해 정류기(10)로 보내지고 흡수식 사이클을 이루게 된다.

용액 열교환기(12)는 재생기(8)에서 발생하는 고온 약용액과 GAX(5)로부터 들어오는 저온 강용액의 열교환을 통해 약용액은 온도를 내려주고 강용액은 온도를높여서 강용액에 가열해야 하는 열량을 감소시켜 준다. 어날라이저(9)는 내부에 팩킹재(packing)를 두어 상부로 유입되는 상대적 저온의 강용액과 상대적으로 고온의 냉매 증기와의 직접 접촉에 의한 열교환을 통하여 강용액은 가열하고 냉매 증기 속에 포함된 수분을 1차적으로 응축시킨다. 정류기(10)는 어날라이저(9)에서 유입되는 냉매 증기 속에 포함되어 있는 수분을 최종적으로 응축시켜 고농도의 암모니아 증기를 만들어 응축기(1)로 보내는 역할을 한다.

한편, 응축기(1), 냉매 열교환기(2), 그리고 증발기(4)는 각각 독립된 플레이트 열교환기로 되어 있으며, 각각의 플레이트 사이에 열교환 핀(fin)이 있는데, 냉매 증기가 흐르는 냉매측 채널과 냉각용으로 유체가 흐르는 냉각측 채널이 있어 냉각 용량에 따라 그 수를 정하고 적층하고 브레이징 공법으로 용접을 한다.

미설명 부호, 3은 팽창밸브를, 6은 SCA를, 14는 감압 밸브를 각각 나타낸다.

그러나, 종래의 흡수식 냉난방기는 응축기(1), 냉매 열교환기(2), 그리고 증발기(4)가 각각 독립되어 있으므로 각각의 부재를 제작하거나 조립시에 많은 공수가 소요되며, 브레이징을 할 때에도 각각의 열교환기에 대한 지그가 필요하다. 또한 각각의 열교환기에 대하여 유로를 만들고 연결해야하기 때문에 유로의 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,응축기, 냉매 열교환기, 그리고 증발기를 브레이징 공법에 의해 일체화함으로써 제작비와 제작시간이 감소되는 동시에 제품의 크기가 작아지는 흡수식 냉난방기의 일체형 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 의한 흡수식 냉난방기 사이클 유로의 개략도,

도 2는 본 발명에 의한 흡수식 냉난방기 사이클 유로의 개략도,

도 3은 본 발명에 의한 흡수식 냉난방기의 일체형 열교환기의 사시도,

도 4는 본 발명에 의한 흡수식 냉난방기의 냉매측 채널의 단면도,

도 5는 본 발명에 의한 흡수식 냉난방기의 냉각측 채널의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 일체형 열교환기 50a : 사이드 바 50b : 플레이트

51 : 응축기 52 : 냉매 열교환기 53 : 팽창밸브

54 : 증발기 55 : GAX 56 : SCA

57 : HCA 58 : 재상기 59 : 어날라이저

60 : 정류기 61 : 버너 62 : 용액 열교환기

63 : 용액펌프 64 : 감압밸브 H : 헤더

본 발명은 강용액을 생성하는 흡수기와, 상기 흡수기에서 생성된 강용액을 가열하여 냉매증기 및 약용액으로 분리시키는 재생기와, 상기 재생기에서 분리된 냉매증기를 난방용 냉각수와 열 교환시켜 냉매액으로 변환시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매액이 냉방용 냉각수와 열 교환되어 증발되는 증발기와, 상기 응축기에서 토출되는 액냉매 및 상기 증발기에서 토출되는 냉매증기를 서로 열 교환시키는 냉매 열교환기가 포함되는 흡수식 냉난방기에 있어서; 상기 응축기와 냉매 열교환기와 증발기는 하나의 플레이트 위에 순차적으로 적층되어 일체형으로 형성되고 사이드 플레이트에 의해 구획되며; 난방용 냉각수 및 냉방용 냉각수가 흐르는 냉각측 채널과 상기 냉각측 채널의 냉각수와 열교환을 하는 냉매가 흐르는 냉매측 채널이 적층되어 일체화된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 참조된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선 참조된 도면, 도 2는 본 발명에 의한 흡수식 냉난방기 사이클 유로의 개략도이고, 도 3은 본 발명에 의한 흡수식 냉난방기의 일체형 열교환기의 사시도이며, 도 4는 본 발명에 의한 흡수식 냉난방기의 냉매측 채널의 단면도이고, 도 5는 본 발명에 의한 흡수식 냉난방기의 냉각측 채널의 단면도이다.

본 발명에 의한 흡수식 냉난방기의 일체형 열교환기(50)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 응축기(51), 냉매 열교환기(52), 그리고 증발기(54)의 3개의 요소를 냉매측과 냉각측으로 나누고 냉매측과 냉각측에 포함된 3개를 하나의 플레이트(50b) 위에 사이드 바(50a)로 구분하여 유로를 형성하고 냉매측과 냉각측을 적층하여 일체화한다.

상기에서, 일체형 열교환기(50)는 냉매측과 냉각측으로 구성되고, 재상기(58)로부터 유입되는 고온의 냉매증기는 응축기(51)의 상부로 유입된 다음 하단으로 유출된다. 이때, 냉각측에는 난방에 이용되는 냉각수가 반대방향으로 흐르면서 냉매증기를 냉각하여 액냉매를 만드는데 사용된다. 응축기(51)를 나온 액냉매는 냉각측, 즉, 냉매 열교환기(52)의 냉각측으로 유입되어 냉매측으로 흐르는 증발기(54) 출구의 저온 냉매 증기를 과열시키는 역할을 한다. 냉각용으로 사용된 액냉매는 냉매측 채널의 증발기(54) 하단으로 들어가며, 이 냉매는 증발기(54)와 냉매 열교환기(52)의 냉매측을 흘러 냉매 열교환기(52) 출구로 나간다. 이때, 증발기(54)에서 증발되어 증기가 되는데, 여기서, 필요한 열량은 냉각측 채널을 흐르는 냉방용 냉각수로 공급된다. 또한, 냉매 열교환기(52)의 냉매측을 통과하면서 냉각측을 흐르는 고온의 냉매증기에 의해 가열되어 흡수기(55,56,57)로 보내어지면서 고효율의 사이클 시스템을 구성한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 냉매측 채널과 냉각측 채널은 플레이트(50b)와 사이드 바(50a)로 구성되어 있고, 사이드 바(50a)는 상술한 바와 같은 유로구조를 형성할 수 있도록 하는 역할을 한다. 냉매측 채널과 냉각측 채널이 하나의 조합이 되고 용량에 따라 여러 개를 용량에 따라 적층하고 브레이징 공법으로 일체화된 열교환기(50)를 만들게 된다. 이때, 입출구는 일체형 열교환기(50)의 측면에 설치하고 인접한 입출구를 하나의 헤더(header)(H)로 단순하게 구성한다.

미설명 부호, 53은 팽창밸브를, 55는 GAX를, 56은 SCA를, 57은 HCA를, 59는 어날라이저를, 60은 정류기를, 61은 버너를, 62는 용액 열교환기를, 63은 용액펌프를, 54는 감압밸브를 각각 나타낸다.

이와 같이, 본 발명에 의한 흡수식 냉난방기의 일체형 열교환기는 기존의 응축기(51), 냉매 열교환기(52), 그리고 증발기(54)를 일체화함으로써 플레이트(50b) 및 사이드 바(50a)의 제작과 열교환기(50)의 조립시 공수가 줄어들고 브레이징을 위한 지그가 하나로 줄어들어 제작비와 제작시간이 대폭 감소된다. 또한, 각각의 유로 또한 단순화되어 있기 때문에 실제 열교환기의 크기를 대폭 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 강용액을 생성하는 흡수기와, 상기 흡수기에서 생성된 강용액을 가열하여 냉매증기 및 약용액으로 분리시키는 재생기와, 상기 재생기에서 분리된 냉매증기를 난방용 냉각수와 열 교환시켜 냉매액으로 변환시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매액이 냉방용 냉각수와 열 교환되어 증발되는 증발기와, 상기 응축기에서 토출되는 액냉매 및 상기 증발기에서 토출되는 냉매증기를 서로 열 교환시키는 냉매 열교환기가 포함되는 흡수식 냉난방기에 있어서;

   상기 응축기와 냉매 열교환기와 증발기는 하나의 플레이트 위에 순차적으로 적층되어 일체형으로 형성되고 사이드 플레이트에 의해 구획되며;

   난방용 냉각수 및 냉방용 냉각수가 흐르는 냉각측 채널과 상기 냉각측 채널의 냉각수와 열교환을 하는 냉매가 흐르는 냉매측 채널이 적층되어 일체화된 것을 특징으로 하는 흡수식 난방기의 일체형 열교환기.
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