KR100364773B1 - 암모니아 흡수식 히트펌프의 추기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암모니아 흡수식 히트펌프에 관한 것으로, 특히 시스템의 운건시 발생되는 불응축가스를 냉각수 또는 냉수의 일부와 열교환을 통해 추기가 가능하도록 구성된 암모니아 흡수식 시스템의 추기장치에 관한 것이다.

본 발명은 재생기, 응축기, 증발기, 용액가열 재생기, 아너라이저,정류기,수냉흡수기, 용액탱크, 용액펌프등으로 구성된 암모니아 흡수식 히트펌프에 있어서, 상기 용액탱크에 연결관으로 연결된 추기탱크와 상기 추기탱크내에 설치된 전열관으로 구성되고 상기 응축기로 들어가는 냉각수나 상기 증발기로 들어가는 냉스가 전열관을 통해 열교환을 이루어 불응축가스만 추기하도록 된 것을 특징으로 하는 암모니아 흡수식 히트펌프의 추기장치이다.

Description

암모니아 흡수식 히트펌프의 추기장치{puvging device in ammonia absorption heat pump}

본 발명은 암모니아 흡수식 히트펌프에 관한 것으로, 특히 시스템의 운전시 발생되는 불응축가스를 냉각수 또는 냉수의 일부와 열교환을 통해 추기가 가능하도록 구성된 암모니아 흡수식 시스템의 추기장치에 관한 것이다.

일반적으로 암모니아 지에이엑스(GAX : Generator Absorber Heat Exchanger)흡수식 히트펌프는 도 1과 같이 크게 나누어 재생기(1), 응축기(2), 증발기(3), 용액가열 재생기(4), 아너라이저(Analyzer)(5), 수냉흡수기(6), 용액냉각 흡수기(7), GAX흡수 및 재생기(8), 냉매 열교환기(9)등으로 구성되어 있다.

상기에서 재생기(1)는 냉매인 암모니아를 분리시키는 역할을 하는데, 버너 (10)에서 열을 가해주면 암모니아 농도가 약한 용액(이하"약용액"이라함)이 얻어지고 이 용액은 GAX흡수 및 재생기(8)의 상단으로 보내지기 전에 용액가열 재생기(4)를 지나면서 강용액과 열교환하여 암모니아 냉매증기의 일부를 발생하게 되고 이러한 과정을 통해 재생기(1)에서 재생과정에 필요한 열량이 감소하게 된다.

이때 암모니아와 물의 비등점차가 크지 않기 때문에 재생기(1)에서 발생된 냉매증기에는 수분이 상당량 포함되어 있게 되며, 이 냉매증기는 용액가열 재생기 (4)와 아너라이저(5)를 통과하는 동안 재생기(1) 칼럼(Column) 상부로 부터 떨어지는 강용액과 접촉하면서 1차적으로 냉매의 순도가 높아지고 정류기(11)에서 암모니아 냉매증기의 농도를 보다 증가시켜 응축기(2)로 보낸다.

상기와 같이 응축기(2)로 보내진 냉매증기는 응축기(2)에서 냉각수에 의해 응축되어 액냉매로 된다.

또한 응축기(2)로 부터 냉매 열교환기(9)를 지난 액냉매는 증발기(3)에서 다시 증발되어 냉매증기를 생성하는데, 이때 필요한 열량은 실내기(도시는 생략함)로 부터 냉방을 수행하고 온도가 상승되어 들어오는 냉수로 부터 공급받게 된다.

그리고 열량을 빼앗긴 냉수는 다시 온도가 떨어진 후 실내기로 보내져 냉방을 수행하게 된다.

한편 증발된 냉매증기는 냉매 열교환기(9)를 거쳐 수냉 흡수기(6) 하부로 유입된 후 상부로 부터 액막을 이루면서 떨어지는 약용액에 흡수된다.

상기 흡수기중 수냉 흡수기(6)는 냉각수에 의해 냉매증기가 약용액에 흡수되면서 발생하는 흡수열을 외부로 방출하며, 용액냉각 흡수기(7)는 재생기(1)로 부터 보내져 온 약용액과 열교환을 하여 재생기로 유입되는 강용액의 온도를 높여준다.

또한 GAX흡수기 및 재생기(8)는 분지기(12)에서 분지된 용액과 약용액과의 열교환에 의해 냉매증기를 일부 발생시켜 재생기(1)에서 냉매 발생에 필요한 열량을 감소시켜 준다.

그리고 흡수기 하단부에서 흡수가 완료된 강용액은 용액탱크(13)로 보내지며, 용액펌프(14)에 의해 다시 펌핑되어 정류기(11)로 보내진다.

상기 냉매 열교환기(9)는 응축기(2)로 부터 나온 액냉매와 증발기(3)로 부터 나온 냉매증기와의 열교환을 통하여 액냉매를 증발기(3)내의 증발온도에 가깝게 내려주고 냉매증기의 온도는 흡수기의 포화온도 가까이 올려주어 흡수현상을 원활하게 하여준다.

한편 상기와 같은 암모니아 흡수식 히트펌프는 시스템의 운전중에 용액에 포함되어 있거나 용액과 내부 금속표면의 화학반응으로 인해 불응축가스가 발생하게 되며, 이렇게 발생된 불응축가스의 분압에 의해 수냉 흡수기(6)에서 냉매증기를 흡수하는 율이 급격히 떨어지게 된다.

상기와 같은 수냉 흡수기(6)에서의 냉매증기 흡수율 저하는 치명적인 냉방성능의 저하를 가져오게 되므로 시스템에는 불응축가스를 추기하기 위한 장치가 필요하다.

종래의 시스템에서는 불응축가스를 추기하기 위해 용액탱크(13)의 상부에 서비스 밸브(도시는 생략함)를 설치하여 상기 서비스 밸브를 개방함에 따라 불응축가스가 추기되도록 하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 장치는 서비스 밸브를 열고 불응축가스를 추기할 때 불응축가스만 추기되는 것이 아니라 시스템 용액탱크(13)내에 있는 100%의 암모니아 증기도 함께 추기가 되기 때문에 용액 농도가 변화하게 된다.

즉, 반복적으로 불응축가스의 추기를 하면 용액의 충진량이 적어지고 충진농도가 약해져(약75% - 95%) 시스템의 냉방 성능을 저하시키는 결과를 초래하게 된다.

본 발명의 목적은 용액탱크 이외에 별도의 추기탱크를 설치하여 불응축가스만 추기가 가능한 암모니아 흡수식 히트펌프의 추기장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 재생기, 응축기, 증발기, 용액가열 재생기, 아너라이저,정류기,수냉흡수기, 용액탱크, 용액펌프등으로 구성된 암모니아 흡수식 히트펌프에 있어서, 상기 용액탱크의 상부에 구비되며 냉매증기와 불응축가스가 지나는 연결관에 연결된 추기탱크와, 상기 추기탱크내에 구비되며 응축기로 공급되는 냉각수 또는 증발기로 공급되는 냉수 중 일부가 공급되는 전열관으로 구성되어, 상기 냉각수 또는 냉수 중 일부가 전열관을 통해 추기탱크의 냉매증기와 열교환하여 냉매증기만이 응축되도록 하는 것을 특징으로 하는 암모니아 흡수식 히트펌프의 추기장치를 제공한다.

도 1은 일반적인 암모니아 흡수식 히트펌프의 구성도

도 2는 본 발명의 일실시예를 나타낸 추기탱크 부분의 구성도

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 추기탱크 부분의 구성도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 재생기 2 : 응축기

3 : 증발기 5 : 아너라이저

13 : 용액탱크 21 : 추기탱크

22 : 연결관 23 : 전열관

24 : 밸브

도 2는 본 발명에 일실시예에 따른 추기탱크 부분의 구성도로서, 용액탱크 (13)의 상부에 추기탱크(21)가 연결관(22)으로 연결되어 있고 상기 추기탱크(21)에는 전열관(23)이 설치되어 있다.

상기 응축기(2)로 들어가는 냉각수 입구관으로 부터 냉각수를 분지시켜 냉각수가 추기탱크(21)내의 전열관(23)을 거친 후 응축기의 냉각수 출구관과 합류되도록 하여 실내기 코일로 순환하게 한다.

또한 추기탱크(21)에는 불응축가스의 배출을 위한 밸브(24)가 설치되어 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 시스템 운전중에 발생하는 불응축가스는 일단 용액탱크(13) 상부로 흡입되어 오면서 연결관(22)을 통해 상부로 이동하게 되며, 이때 암모니아의 냉매증기도 함께 추기탱크(21)로 이동을 하게 된다.

한편 응축기(2)와 수냉 흡수기(6)를 흐르면서 응축기(2)에서는 냉매증기를 응축함과 동시에 응축열을 받아 온도가 상승되어 나오고, 수냉 흡수기(6)에서는 냉매증기가 약용액에 흡수되면서 발생되는 응축열과 흡수열을 받아 온도가 상승되어 나오며, 두 냉각수 라인은 합류되어 실외기 코일에 유입되는데, 이때 냉각수의 입구부와 출구부에서 분지시켜 추기탱크(21)내의 전열관(23)을 거치게 하면 추기탱크 (21)내에는 불응축가스만 남게된다.

즉, 시스템 운전시 냉각수 입구의 온도는 상온에서 부터 상승하여 약 45도- 50도에 까지 이르므로 불응축가스와 함께 추기탱크(21)로 들어온 암모니아 냉매증기를 응축시킬 수 있고, 이때 정상 상태에서는 증발을 시킬 수 없으나 미량의 암모니아 증기가 추기탱크(21)내에 있어 시스템의 전반적인 운전 성능엔 문제가 없다.

또한 운전 정지 후 여열운전시에는 냉각수 온도가 저하되고 이 냉각수 일부와 전열관(23)을 통해 모여진 추기탱크(21)내의 암모니아 증기는 응축되어 연결관 (22)을 타고 용액탱크(13)로 내려 보내진다.

따라서 추기탱크(21)내에는 응축이 않되는 불응축가스만 남게되며, 밸브(24)를 열어 불응축가스만을 제거할 수 있다.

상기 추기탱크(21)의 밸브(24)는 자동제어가 가능한 것으로, 여열운전이 끝날 때마다 일정시간 동안 자동적으로 개폐된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 구성도로서, 증발기(3)로 들어가는 냉수관을 분지시켜 추기탱크(21)로 순환하게 한 예이다.

용액탱크(13)와 연결관(22)으로 연결된 추기탱크(21)와 상기 추기탱크(21)내에 설치된 전열관(23)은 전기 실시예와 같으며, 분지배관용 밸브(25)에 의해 증발기(3)로 들어가는 냉수의 일부를 전열관(23)으로 순환시키고 순환된 냉수는 증발기 (3)로 부터 나온 냉수관과 합하여 지도록 한다.

도 3의 실시예에서도 여열운전시 분지배관용 밸브(25)를 열어주면 전열관 (23)으로 순환되는 냉수에 의해 추기탱크 (21)내에 모여진 암모니아 증기가 응축되어 연결관을 타고 용액탱크(13)로 내려 보내지고 추기탱크(21)내에는 불응축가스만남게된다.

따라서 밸브(24)를 열어 불응축가스를 외부로 제거할 수 있게된다.

본 발명은 시스템 운전시 발생되는 불응축가스를 냉각수 또는 냉수 일부와 열교환을 시킴에 의해 불응축가스와 함께 모아진 암모니아 증기를 응축시켜 용액탱크로 돌려보내도록 되어 있으므로 불응축가스만 추기가 가능하고 이에따라 용액의 충진량과 충진농도를 일정하게 유지시켜 시스템의 안정적인 성능을 유지할 수 있게된다.

Claims (4)

1. 재생기, 응축기, 증발기, 용액가열 재생기, 아너라이저, 정류기, 수냉흡수기, 용액탱크, 용액펌프 등으로 구성된 암모니아 흡수식 히트펌프에 있어서;

   상기 용액탱크의 상부에 구비되며 냉매증기와 불응축가스가 지나는 연결관에 연결된 추기탱크와, 상기 추기탱크내에 구비되며 응축기로 공급되는 냉각수 중 일부가 공급되는 전열관과, 상기 추기탱크의 일측에 일정간격을 두고 자동으로 개폐됨으로써 상기 추기탱크 내의 불응축가스가 자동으로 배출되도록 하는 밸브로 구성되어, 상기 응축기로 공급되는 냉각수 중 일부가 전열관을 통해 추기탱크의 냉매증기와 열교환하여 냉매증기만이 응축되도록 하는 것을 특징으로 하는 암모니아 흡수식 히트펌프의 추기장치.
2. 재생기, 응축기, 증발기, 용액가열 재생기, 아너라이저,정류기,수냉흡수기, 용액탱크, 용액펌프등으로 구성된 암모니아 흡수식 히트펌프에 있어서;

   상기 용액탱크의 상부에 구비되며 냉매증기와 불응축가스가 지나는 연결관으로 연결된 추기탱크와, 상기 추기탱크내에 구비되며 증발기로 공급되는 냉수 중 일부가 공급되는 전열관과, 상기 추기탱크의 일측에 일정간격을 두고 자동으로 개폐됨으로써 상기 추기탱크 내의 불응축가스가 자동으로 배출되도록 하는 밸브로 구성되어, 상기 증발기로 공급되는 냉수 중 일부가 전열관을 통해 추기탱크의 냉매증기과 열교환하여 냉매증기만이 응축되도록 하는 것을 특징으로 하는 암모니아 흡수식 히트펌프의 추기장치.
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