KR100386099B1 - 흡수식 냉동기용 냉매유지관리 자동화 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡수식 냉동기용 냉매 유지관리 자동화방법 및 장치에 관한 것으로, 증발기의 분사기로 이동하는 냉매의 전기전도도와 온도를 측정하는 단계와, 냉매의 전기전도도와 온도의 측정값을 제어부에 입력하는 단계와, 제어부에서 비중으로 환산하여 일정 관리값과 비교.판단하는 단계와, 제어부의 판단에 따라 자동조절밸브를 자동으로 개방하는 단계와, 증발기의 수위와 제어부의 관리 수위를 비교.판단하는 단계와, 제어부의 판단에 따라 자동조절밸브를 자동으로 폐쇄하는 단계로 이루어진 방법과, 또한 증발기의 냉매펌프와 분사기를 연결하는 배관상에 냉매의 전기전도도와 온도를 측정하는 전기전도도측정기와, 상기 배관과 흡수기를 연결한 바이패스관에 구비된 자동조절밸브와, 상기 전기전도도측정기로부터 측정.입력된 데이터를 비교.판단하여 자동조절밸브의 개,폐를 자동제어하는 제어부로 이루어진 구조로서, 냉매의 비중에 따라 냉매의 정제과정을 자동적으로 수행하여 증발기의 일정한 전열효과와 흡수식 냉동기의 효율적인 운전을 도모할 수 있는 것이다.

Description

흡수식 냉동기용 냉매유지관리 자동화 방법 및 장치{Device and Method for Automation Keep Control of a Refrigerant in Absorption Refrigerator}

본 발명은 흡수식 냉동기용 냉매 유지관리 자동화방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 증발기로부터 토출되는 냉매에 대하여 온도 및 전기전도도를 연속적 또는 주기적으로 측정하고, 이 측정 수치를 환산시킨 비중에 따라 냉매의 정제과정을 자동적으로 수행함으로써, 증발기 내의 냉매를 유지관리하여 증발기의 일정한 전열효과 및 흡수식 냉동기의 효율적인 운전을 도모할 수 있도록 한 흡수식 냉동기용 냉매 유지관리 자동화방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 널리 사용되는 흡수식 냉동기의 구성과 냉동사이클을 살펴보면,먼저 첨부된 예시도면 도 1에 도시된 바와 같이 증발기(10), 흡수기(12), 저온재생기(14), 고온재생기(16), 응축기(18), 저온용액열교환기(20), 고온용액열교환기(22),용액순환펌프(24), 냉매펌프(26), 용액스프레이펌프(28) 등으로 이루어져 있으며, 이와 같이 흡수식 냉방에 이용되는 냉수는 증발기(10)의 전열관군(11)을 통과하는 냉매의 증발잠열에 의해 온도가 감소하게 되는 것이다.

그리고, 증발된 냉매증기는 흡수기(12)로 유입된 진한 수용액에 흡수되고, 냉매증기를 흡수할 때에 발생되는 흡수열은 흡수기(12) 전열관군(13)에 흐르는 냉각수에 의해 제거됨에 따라 흡수기(12)내 수용액은 항상 일정한 온도를 유지하게 되는 것이다.

또한, 상기 흡수기(12)에서 냉매(30)를 흡수한 묽은 수용액은 용액순환펌프(24)에 의해 저온용액열교환기(20)를 통과하면서 고온 고농도의 수용액에 의해 가열된 후 나뉘어져 저온재생기(14)와 고온용액열교환기(22)를 통과하여 고온재생기(16)로 유입되는 것이다.

그리고, 상기 고온재생기(16)로 공급된 묽은 수용액은 가열요소인 연소가스 혹은 고온증기등에 의해 가열되어 고온의 냉매증기를 발생시키면서, 수용액이 고온의 진한 수용액으로 농축되는 것이다.

한편, 상기 저온재생기(14)로 들어온 묽은 용액은 고온재생기(16)에서 발생한 냉매증기에 의해 가열되어 냉매증기를 발생시키면서 중간농도의 용액으로 농축되고, 상기 고온재생기(16)에서 농축된 용액은 고온용액열교환기(22)를 거쳐 저온재생기(14)에 농축된 용액과 혼합되어 저온용액열교환기(20)를 통해 흡수기(12)로 회수되는 것이다.

그리고, 상기 저온재생기(14)의 가열에 사용된 냉매(30)와, 저온재생기(14)에서 발생한 냉매(30)는 응축기(18)를 통과하면서 냉각수에 의해 냉각.응축되고, 이와 같이 응축된 냉매(30)는 중력 및 압력차에 의해 증발기(10)로 유입되어 냉방에 필요한 냉수를 얻는 것이다.

즉, 상기 고온재생기(16)는 가열원에 의해 고온재생기(16)의 내부에 존재하는 수용액을 가열시켜 냉매증기를 생성시키는 역할을 하며, 여기에서 발생한 냉매증기는 저온재생기(14)를 가열하는 열원으로 사용되는 것이다.

한편, 상기 응축기(18)로부터 증발기(10)로 유입된 응축 냉매(30)는 일정한 수위까지 채워진 상태에서 증발기(10) 토출측의 배관(32)상 갖추어진 냉매펌프(26)에 의해 증발기(10)의 분사기(34)로 이동되어 그 상단에서 분사되는데, 이때 분사된 냉매(30)액의 일부는 증발하여 엘리미네이터(36)를 거쳐 흡수기(12)로 이동하게 되고, 나머지의 냉매(30) 액은 증발기(10) 하단에 모여 냉매펌프(26)로 흡입되는 것이다.

여기서, 냉동기의 정상적인 운전시에는 흡수기(12)의 수용액이 증발기(10)로 넘어오지 못하나 냉동기의 이상운전이나 장기운전으로 인하여 소량의 용액이 증발기(10)측으로 혼입될 경우가 발생되는데, 이러한 용액의 혼입은 냉매(30)의 증발온도를 상승시키고, 증발기(10)의 전열효과를 현저히 감소시킴으로써, 흡수식 냉동장치의 성능을 급격히 저하시키게 되는 원인으로 작용하게 되는 것이다.

이때, 상기와 같이 용액의 혼입을 판단하고, 판단 결과에 따라 증발기(10)의 냉매(30)를 유지.관리하고자 증발기(10)로부터 냉매(30)를 추출한 다음, 이와 같이 추출된 냉매(30)를 별도의 비중계로 비중을 측정하게 되는 것이다.

그리고, 상기 측정된 비중에 따라 냉매(30)에 용액이 혼입되었다고 판단될경우, 냉매펌프(26)와 분사기(34)를 연결하는 배관(32)으로부터 분기되어 흡수기(12)로 연결된 바이패스관(38)에 갖추어진 차단밸브(40)를 열어 증발기(10)로부터 토출되는 냉매(30)를 흡수기(12)의 하단부로 이동시키게 되는 것이다.

그리고, 상기 흡수기(12)에 유입된 냉매(30)는 용액순환펌프(24)를 통하여 저온재생기(14)와 고온재생기(16)로 보내져 가열원으로부터 순수한 냉매증기만 분리되고, 순수냉매(30)는 응축기(18)를 통과하면서 응축되어 증발기(10)로 회수되는데, 이러한 냉매 재생과정은 냉매(30)의 비중이 관리자가 요구하는 일정 관리기준에 도달할 때까지 반복.수행하게 되는 것이다.

그런데, 흡수식 냉동기의 비정상적인 운전시, 다른 장치에 존재하는 냉매(30)의 비중 변화에는 냉동기의 성능저하에 직접적인 지장이 없으나, 흡수기(12)의 수용액이 증발기(10)측으로 혼입될 경우, 증발기(10) 냉매(30)의 증발온도를 상승시키고 이에 따라, 증발기(10)의 전열효과를 현저히 감소시켜 냉동장치의 성능을 급격히 저하시키게 되는 원인으로 작용하게 되는데, 이때 이러한 흡수식 냉동기의 성능저하를 방지하고자 증발기(10)의 냉매(30)를 소량 추출하여 추출된 냉매(30)에 대한 비중의 측정 및 냉매(30) 상태의 판단을 모두 운전자의 수동작업에 의존함으로써, 운전자가 흡수기(12) 용액의 혼입을 적시에 판단하기가 어려워 냉동기의 성능 저하에 신속한 대처를 이룰 수 없으며, 아울러 냉동기의 자동화 운전에 적합하지 못한 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 문제점을 방지하고자 할 경우, 운전자가 냉매(30)를 추출하여 비중측정을 수시로 수행할 경우에는 용액의 혼입을 적시에 판단할 수 있으나,냉매(30)의 추출과 측정에 대하여 번거로움과 관리에 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 증발기로부터 토출되는 냉매에 대하여 전기전도도와 온도를 연속적 또는 주기적으로 측정하고, 이를 환산한 비중에 의해 냉매의 유지관리를 자동적으로 수행함으로써, 증발기의 일정한 전열효과 및 흡수식 냉동기의 효율적인 운전을 도모할 수 있도록 한 흡수식 냉동기용 냉매 유지관리 자동화방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 흡수식 냉동기의 구성 및 냉동사이클을 나타낸 도면

도 2는 본 발명의 흡수식 냉동기용 냉매 유지관리 자동화 장치 및 냉동사이클을 나타낸 도면

도 3은 본 발명의 흡수식 냉동기용 냉매 유지관리 자동화방법을 나타낸 흐름도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 증발기 12 : 흡수기

14 : 저온재생기 16 : 고온재생기

18 : 응축기 20 : 저온용액열교환기

22 : 고온용액열교환기 24 : 용액순환펌프

26 : 냉매펌프 28 : 용액스프레이펌프

30 : 냉매 32 : 배관

34 : 분사기 36 : 엘리미네이터

38 : 바이패스관 40 : 차단밸브

50 : 전기전도도측정기 52 : 자동조절밸브

54 : 제어부 56 : 수위감지스위치

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 증발기의 분사기로 이동하는 냉매에 대하여 전기전도도 및 온도를 측정하는 단계와, 이 단계 이후 냉매의 전기전도도 및 온도의 측정값을 제어부에 입력하는 단계와, 이 단계 이후 제어부에서 비중으로 환산하여 입력된 일정 관리값과 비교.판단하는 단계와, 이 단계 이후 제어부의 판단에 따라 자동조절밸브를 자동적으로 개방시키는 단계와, 이 단계 이후증발기의 수위에 대하여 제어부에 입력된 관리 수위와 비교.판단하는 단계와, 이 단계 이후 제어부의 판단에 따라 자동조절밸브를 자동적으로 폐쇄하는 단계로 이루어진 방법과, 또한 증발기의 토출측에 구비된 냉매펌프와 분사기를 연결하는 배관상에 냉매의 전기전도도와 온도를 측정하고자 갖추어진 전기전도도측정기와, 상기 배관으로부터 분기되어 흡수기와 연결되는 바이패스관에 갖추어진 자동조절밸브와,상기 전기전도도측정기로부터 측정.입력된 데이터를 비교.판단하여 자동조절밸브의 개,폐를 자동적으로 제어하는 제어부로 이루어진 구조로서, 상기 냉매의 비중에 따라 냉매를 자동적으로 유지관리하도록 하는 점에 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

첨부된 예시도면 도 2 및 도 3은 본 발명의 흡수식 냉동기용 냉매 유지관리자동화방법 및 장치을 나타낸 것으로, 첨부된 예시도면 도 1과 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략하고 도 1과 상이한 점에 대해서만 설명하기로 한다.

첨부된 예시도면 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 흡수식 냉동기용 냉매유지관리 자동화방법은 먼저, 증발기(10)의 분사기(34)로 이동하는 냉매(30)에 대하여 전기전도도 및 온도를 측정하는 단계(A)와, 이 단계 이후 냉매(30)의 전기전도도 및 온도의 측정값을 제어부(54)에 입력하는 단계(B)와, 이 단계 이후 제어부(54)에서 비중으로 환산하여 입력된 일정 관리값과 비교.판단하는 단계(C)와, 이 단계 이후 제어부(54)의 판단에 따라 자동조절밸브(52)를 자동적으로 개방하는 단계(D)와, 이 단계 이후 증발기(10) 내의 수위에 대하여 제어부(54)에 입력된 관리값과 비교.판단하는 단계(E)와, 이 단계 이후 제어부(54)의 판단에 따라 자동조절밸브(52)를 자동적으로 폐쇄하는 단계(F)로 이루어져 있는 것이다.

한편, 흡수식 냉동기용 냉매 유지관리 자동화장치는 우선, 상기 증발기(10)의 냉매펌프(26)와 분사기(34) 사이의 배관(32)상에 냉매(30)의 전기전도도와 온도를 측정하고자 전기전도도측정기(50)가 설치되어 있고, 이 전기전도도측정기(50)와 냉매펌프(26) 사이에 분기되는 바이패스관(38)상에는 냉매(30)를 흡수기(12)로 이동시키기 위한 자동조절밸브(52)가 갖추어져 있으며, 상기 전기전도도측정기(50)의 측정 및 자동조절밸브(52)의 개.폐는 제어부(54)로부터 통제되도록 상호 연결되어 있는 것이다.

그리고, 상기 증발기(10)에는 내부의 수위를 감지하고, 그 수위에 따라 자동조절밸브(52)를 폐쇄시키고자 수위감지스위치(56)가 설치되어 있으며, 이 수위감지스위치(56)는 제어부(54)와 연결되어 있는 것이다.

위와 같이 구성된 본 발명의 흡수식 냉동기용 냉매 유지관리 자동화방법에 대한 설명에 앞서 첨부된 예시도면 도 1과 동일한 구성과 작용은 중복을 피하고자 생략하고 상이한 점에 대해서만 설명하기로 한다.

우선, 첨부된 예시도면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 응축기(18)로부터 응축된 순수 냉매(30)는 증발기(10)로 유입되어 증발기(10)의 하단부에 설치된 냉매펌프(26)의 작동에 따라 증발기(10) 상부의 분사기(34)로 이동되는데, 이때 증발기(10)의 분사기(34)로 이동하는 냉매(30)에 대하여 전기전도도와 온도를 측정하고, 그 측정 값에 해당하는 신호를 제어부(54)에 입력시키게 되는 것이다.

이때, 상기 제어부(54)에 입력된 냉매(30)의 전기전도도를 Y축으로, 비중을 X축으로 가정하여 전기전도도와 비중의 관계를 살펴보면, 우선 용액의 유입에 따른냉매(30)의 비중관리는 1.1이하 (용액농도 약 20%이하)에서 측정되는데, 이 범위에서 용액의 유입에 따른 냉매(30) 비중은 전기전도도와 선형적인 비례관계를 나타냄으로써, 전기전도도의 측정값에 의해 비중을 알 수 있는 것이다.

그리고, 상기 측정된 전기전도도에 의해 환산된 비중이 제어부(54)에 입력된 관리값 이상으로 판단될 경우, 제어부(54)는 바이패스관(36)에 갖추어진 자동조절밸브(52)를 개방하여 냉매펌프(26)로부터 토출되는 냉매(30)의 일부를 흡수기(12)로 유입시키고, 이 흡수기(12)에 유입된 냉매(30)는 앞서기술된 바와 같이 재생을 통한 냉매정제 과정을 수행하게 되는 것이다.

한편, 상기 환산된 비중이 제어부(54)에 입력된 관리값 이하로 판단될 경우, 상기 제어부(54)는 바이패스관(36)에 갖추어진 자동조절밸브(52)를 자동적으로 폐쇄시켜 냉매펌프(26)로부터 토출되는 냉매(30)가 증발기(10)의 분사기(34)로 이동되도록 함과 동시에 상기와 같은 일련의 과정을 반복적으로 수행하게 되는 것이다.

또한, 상기 자동조절밸브(52)의 개방시, 냉매펌프(26)의 보호를 위하여 증발기(10) 내부에 존재하는 냉매(30)의 수위를 연속적 또는 주기적으로 감지하고, 그 해당신호를 제어부(54)에 입력시켜 증발기(10)에 존재하는 냉매(30)의 수위가 제어부(54)에 입력된 수위의 이하로 감지될 경우, 자동조절밸브(52)를 자동적으로 폐쇄시키게 되는 것이다.

즉, 증발기(10) 내의 수위에 냉매펌프(26)의 흡입측에 요구되는 캐비테이션을 막아 냉매펌프(26)을 보호하기 위함이다.

한편, 흡수식 냉동기용 자동 냉매 유지관리장치는 첨부된 예시도면 도 2에 도시된 바와 같이 우선, 증발기(10)의 토출측과 분사기(34)를 연결하는 배관(32)상에 전기전도도측정기(50)가 설치되어 있어, 이 전기전도도측정기(50)로부터 냉매(30)의 전기전도도와 온도를 측정하고, 이와 같이 측정된 값은 해당신호로 바꾸어 제어부(54)에 입력시키게 되는 것이다.

여기서, 상기 비중이 입력된 일정값 이상으로 판단될 경우, 제어부(54)는 바이패스관(38)상에 갖추어진 자동조절밸브(52)에 해당신호를 인가하여 개방시키고, 이로 인하여 냉매펌프(26)로부터 토출되는 냉매(30)가 자동조절밸브(52)를 통해 흡수기(12)로 유입되는 것이다.

그리고, 상기 환산된 비중이 제어부(54)에 입력된 일정관리값과 비교.판단하여 일정값 이하로 판단될 경우, 제어부(54)는 냉매펌프(26)와 전기전도도측정기(50) 사이의 바이패스관(38)에 갖추어진 자동조절밸브(52)를 자동적으로 폐쇄시켜 냉매펌프(26)로부터 토출되는 냉매(30)를 증발기(10)의 분사기(34)로 이동시키게 되는 것이다.

또한, 상기 자동조절밸브(54)의 개방시에 냉매펌프(26)를 보호하고자 증발기(10) 내부에 설치된 수위감지스위치(56)가 냉매(30)의 수위를 연속적으로 감지하고 그 해당신호를 제어부(54)에 입력시키게 되는데, 이때 증발기(10)에 존재하는 냉매(30)의 수위가 제어부(54)에 입력된 일정 수위의 관리값 이하로 감지될 경우에는 제어부(54)가 자동조절밸브(52)를 통제하여 자동적으로 폐쇄시키는 것이다.

따라서, 종래에는 냉매(30)의 비중측정과 냉매(30)의 정제과정을 운전자의 수작업에 의존하였으나, 본 발명은 용액의 혼입을 자동적으로 판단하고, 그에 판단에 따라 냉매(30)의 유지관리를 자동적으로 수행함으로써, 증발기(10)의 일정한 전열효과 및 흡수식 냉동기의 효율적인 운전을 도모할 수 있는 것이다.

참고적으로, 상기 본 발명의 냉매 유지관리 자동화 방법 및 장치는 일 실시예인 흡수식 냉동기에 한정되는 것이 아니라, 증발기를 구비한 다양한 냉동기에 적용할 수 있는 것이다.

위와 같이 본 발명은 증발기로부터 토출되는 냉매에 대하여 전기전도도와 온도를 연속적 또는 주기적으로 측정하고, 이 측정 값을 환산한 비중에 따라 냉매의 재생과정을 자동적으로 수행함으로써, 증발기의 일정한 전열효과 및 흡수식 냉동기의 효율적인 운전을 도모할 수 있으며, 아울러 자동화 운전에 효과적으로 대처할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 흡수식 냉동기용 냉매 유지관리방법에 있어서,

   증발기(10)의 분사기(34)로 이동하는 냉매(30)에 대하여 전기전도도 및 온도를 측정하는 단계(A)와,

   이 단계(A) 이후 냉매(30)의 전기전도도 및 온도의 측정값을 제어부(54)에 입력하는 단계(B)와,

   이 단계(B) 이후 제어부(54)에서 비중으로 환산하여 입력된 일정 관리값과 비교.판단하는 단계(C)와,

   이 단계(C) 이후 제어부(54)의 판단에 따라 자동조절밸브(52)를 자동적으로 개방하는 단계(D)와,

   이 단계(D) 이후 증발기(10)의 수위에 대하여 제어부(54)에 입력된 관리값과 비교.판단하는 단계(E)와,

   이 단계(E) 이후 제어부(54)의 판단에 따라 자동조절밸브(52)를 자동적으로 폐쇄하는 단계(F)로 이루어진 흡수식 냉동기용 냉매 유지관리 자동화방법.
2. 흡수식 냉동기용 냉매 유지관리 장치에 있어서,

   증발기(10)의 토출측에 구비된 냉매펌프(26)와 분사기(34)를 연결하는 배관(32)상에 냉매(30)의 전기전도도와 온도를 측정하고자 갖추어진 전기전도도측정기(50)와,

   상기 배관(32)으로부터 분기되어 흡수기(12)와 연결되는 바이패스관(36)에 갖추어진 자동조절밸브(52)와,

   상기 전기전도도측정기(50)로부터 측정.입력된 데이터를 비교.판단하여 자동조절밸브(52)의 개,폐를 자동적으로 통제하는 제어부(54)로 이루어진 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기용 냉매 유지관리 자동화장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 증발기(10)의 내부에는 냉매(30)의 수위를 감지하면서 제어부(54)에 의해 제어되도록 하는 수위감지스위치(56)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기용 냉매 유지관리 자동화장치.