KR100436587B1 - 흡수식 냉동기의 고온재생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료와 공기가 혼합되는 혼합기실과 상기 혼합기실의 하류측에 설치되어 혼합기가 통과하는 표면연소 플레이트와, 상기 표면연소 플레이트를 통과한 혼합기에 점화하는 점화수단과, 상기 표면연소 플레이트를 경계로 하여 혼합기실에 연속하여 그 주위가 관벽으로 둘러싸인 연소실과, 상기 연소실내에서 연소가스의 하류측에 설치한 상기 관벽과 연이어 통하며, 흡수액이 대류하는 액관군을 구비하며, 상기 혼합기실과 상기 연소실의 경계에 형성되는 아궁이가 있는 흡수식 냉동기의 고온재생기에 있어서, 상기 혼합기실과 상기 아궁이와 상기 연소실의 세로단면적은 동일한 크기이며, 상기 표면연소 플레이트는 상기 혼합기실과 상기 연소실 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고온재생기에 관한 것이다. 그리고, 상기 액관군은 상기 연소실내에 설치하는 것이 특징이고, 상기 액관군은 상기 연소실내와 상기 아궁이내에 설치하는 것이 특징이다. 그리고, 상기 혼합기실과 상기 연소실 사이에는 표면연소 메탈화이버가 끼워지는 것을 특징이고, 상기 혼합기실의 세로단면적이 상기 아궁이 및/또는 상기 연소실의 세로단면적보다 큰 것을 특징으로 한다.

Description

흡수식 냉동기의 고온재생기{The Desorber For Absorption Chiller}

본 발명은 흡수식 냉동기에 사용되는 고온재생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아궁이의 면적을 표면연소 플레이트에서 하류측에 걸쳐 연소실의 면적과 동일한 크기로 하여 상기 아궁이에서 상기 연소실로의 혼합기 유입에 있어서 불필요한 관벽을 제거한 흡수식 냉동기의 고온재생기에 관한 것이다.

도 1은 고온재생기를 갖는 흡수식 냉동기를 설명하기 위한 전체회로도이고,도 2는 종래의 고온재생기의 수평단면도이며, 도 2a는 종래의 고온재생기의 수직단면도이다.

도 1을 참고로 하여 고온재생기를 갖는 흡수식 냉동기의 전체적인 구조를 개략적으로 설명한다.

흡수식 냉동기를 구성하는 증발기흡수기동체(10)에는 증발기(20) 및 흡수기(30)가 같이 구성되어 있으며, 고온재생기(40)에는 버너(50)를 수용하고 있다.

상기 흡수기(30)로부터 상기 고온재생기(40)에 이르는 희용액배관(60)의 도중에 흡수액펌프(190), 저온열교환기(70) 및 고온열교환기(80)이 설치되어 있다. 그리고 저온재생기응축기동체(100)에는 저온재생기(110) 및 응축기(120)가 수용되어 있다.

그리고 상기 고온재생기(40)로부터 저온재생기(110)에 이르는 관은 냉매증기관(130)이고, 상기 응축기(120)로부터 상기 증발기(20)에 이르는 관은 냉매액 유하관(160)이며, 상기 흡수기(30)로 유입되는 관은 냉각수관(290)이다.

상기와 같이 구성한 흡수식 냉동기의 운전시, 상기 고온재생기(40)의 버너(50)에서 연소하면, 상기 흡수기(30)로부터 흘러온 리튬브로마이드 수용액(계면활성제 포함)과 같은 희용액이 가열되어 비등하고, 냉매증기가 희용액에서 분리된다.

이상과 같이 가열되어 상기 희용액이 농축된다. 냉매증기는 냉매증기관 (130)을 거쳐서 상기 저온재생기(110)로 흐른다. 그리고 상기 저온재생기(110)에서상기 고온재생기(40)로부터 들어온 중간용액을 가열하여 응축한 냉매액이 상기 응축기로(120)로 흐른다. 상기 응축기(120)에서는 상기 저온재생기(110)로부터 흘러들어온 냉매증기가 응축하여, 냉매액과 함께 상기 증발기(20)로 유하한다.

상기 증발기(20)에서는 냉매펌프(180)의 작동에 의해서 냉매액이 산포된다. 그리고, 상기 증발기(20)에서 기화한 냉매증기는 상기 흡수기(30)으로 흘러 산포된 흡수액에 흡수된다. 한편, 상기 고온재생기(40)에서 냉매증기가 분리되어 농도가 상승한 중간용액은 중간용액배관(230), 고온열교환기(80)를 거쳐서 상기 저온재생기(110)로 흐른다.

중간용액은 상기 고온재생기(40)로부터 유입된 냉매증기가 내부에 흐르고 있는 가열기(140)에 의해서 가열된다. 그리고, 중간용액으로부터 냉매증기가 분리되어 흡수액의 농도는 더욱 상승한다. 상기 저온재생기(110)에서 가열된 농용액은 농용액배관(260)에 유입되고 상기 저온열교환기(70)를 거쳐서 상기 흡수기(30)로 흘러, 흡수기 산포장치(300)에서 상기 냉각수관(290)에 적하된다.

그리고, 흡수액은 상기 증발기(20)를 경유하여 들어오는 냉매증기를 흡수하여 농도가 낮아진다. 농도가 낮아진 흡수액은 상기 흡수액펌프(190)의 구동력에 의하여 저온열교환기(70) 및 고온열교환기(80)에서 예열되어 고온재생기(40)로 유입된다.

이상과 같이 구성되어 동작하는 흡수식 냉동기에서 본 발명에 속하는 고온재생기(40)는 버너(50)로 공급되는 연료(310)와 송풍기(330)에서 공급되는 공기가 혼합되어 연소하게 된다.

이 때, 도 2 및 2a에서 도시한 바와 같이, 연료와 공기는 혼합기실(350)에서 혼합되어 혼합기로 된다. 상기 혼합기실(350) 하류에는 표면연소 플레이트(370)가 설치된다. 또한, 상기 표면연소 플레이트(370)부근에는 혼합기에 점화하는 점화수단이나 점화하여 생긴 연소화염을 검지하는 여러가지 센서(미도시)등이 설치된다.

상기 표면연소 플레이트(370)를 경계로 상기 혼합기실(350)에 연소실(390)이 이어진다. 상기 연소실(390)의 둘레는 관벽(410)으로 에워싸이고, 상기 관벽(410)에는 액관군(430)이 연이어 통하고 있으며, 상기 액관군(430)의 내부에는 흡수액이 대류한다.

그리고, 상기 혼합기실(350)과 상기 연소실(390)의 경계에 형성되는 아궁이(450)의 면적이 상기 연소실(390) 일측의 단면적보다 작게 형성되는 경우, 상기 아궁이(450)의 바로 바깥에서의 연소혼합기는 재순환되며 정체하게 된다. 이 때, 상기 아궁이(450)에서 일정 거리를 둔 위치에서부터 하류로의 흐름이 생성되기 시작한다.

종래의 기술에서는 연소혼합기가 재순환되면서 상기 아궁이(450)의 바로 바깥 부근에서 정체하게 되어 새로운 연소혼합기의 유입을 방해하게 되는데, 이로 인하여 열전도성을 저해하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1목적은 혼합기의 흐름이 원할하도록 혼합기실과 아궁이와 연소실의 면적을 동일한 크기로 하여 열전도성을 저해하지 않는 흡수식 냉동기의 고온재생기를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 제 2목적은 표면연소 플레이트를 상기 혼합기실과 상기 연소실 사이에 끼울 수 있게 하여 밀착성 향상 및 교환작업의 용이성과 보수점검을 용이하게 하는 흡수식 냉동기의 고온재생기를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 연료와 공기가 혼합되는 혼합기실과 상기 혼합기실의 하류측에 설치되어 혼합기가 통과하는 표면연소 플레이트와, 상기 표면연소 플레이트를 통과한 혼합기에 점화하는 점화수단과, 상기 표면연소 플레이트를 경계로 하여 혼합기실에 연속하여 그 주위가 관벽으로 둘러싸인 연소실과, 상기 연소실내에서 연소가스의 하류측에 설치한 상기 관벽과 연이어 통하며, 흡수액이 대류하는 액관군을 구비하며, 상기 혼합기실과 상기 연소실의 경계에 형성되는 아궁이가 있는 흡수식 냉동기의 고온재생기에 있어서,

상기 혼합기실과 상기 아궁이와 상기 연소실의 세로단면적은 동일한 크기이며, 상기 표면연소 플레이트는 상기 혼합기실과 상기 연소실 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고온재생기에 의하여 달성된다.

그리고, 상기 액관군은 상기 연소실내에 설치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 액관군은 상기 연소실내와 상기 아궁이내에 설치하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 혼합기실과 상기 연소실 사이에는 표면연소 메탈화이버가 끼워지는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 혼합기실의 세로단면적이 상기 아궁이 및/또는 상기 연소실의세로단면적보다 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 고온재생기를 갖는 흡수식 냉동기를 설명하기 위한 전체회로도,

도 2는 종래의 고온재생기의 수평단면도이며, 도 2a는 종래의 고온재생기의 수직단면도,

도 3은 본 발명에 따른 제 1실시예의 고온재생기를 도시한 수평단면도,

도 3a는 본 발명에 따른 제 1실시예의 고온재생기를 도시한 수직단면도,

도 4는 본 발명에 따른 제 2실시예의 고온재생기를 도시한 수평단면도,

도 4a는 본 발명에 따른 제 2실시예의 고온재생기를 도시한 수직단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 증발기흡수기동체 20 : 증발기

30 : 흡수기 40 : 고온재생기

50 : 버너 60 : 희용액배관

70 : 저온열교환기 80 : 고온열교환기

100 : 저온재생기응축기동체 110 : 저온재생기

120 : 응축기 130 : 냉매증기관

140 : 가열기 160 : 냉매액 유하관

180 : 냉매펌프 190 : 흡수액펌프

230 : 중간용액배관 260 : 농용액배관

290 : 냉각수관 300 : 흡수기 산포장치

310 : 연료 330 : 송풍기

350 : 혼합기실 370 : 표면연소 플레이트

390 : 연소실 410 : 관벽

430 : 액관군 450 : 아궁이

535 : 혼합기실 537 : 표면연소 플레이트

537a : 표면연소 메탈화이버 539 : 연소실

541 : 관벽 543 : 액관군

545 : 아궁이

635 : 혼합기실 643 : 액관군

645 : 아궁이

이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 제 1실시예의 고온재생기를 도시한 수평단면도이고,

도 3a는 본 발명에 따른 제 1실시예의 고온재생기를 도시한 수직단면도이다.

도 3 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고온재생기는 연료와 공기가 혼합기실(535)에서 혼합되어 혼합기가 된다. 이 때문에, 상기 혼합기실(535)에는 연료공급관(미도시)과 공기공급관(미도시)이 접속되어 있다. 상기 연료공급관이나 상기 공기공급관에는 연료나 공기의 양을 조정하기 위한 밸브장치(미도시)등이 설치되어 있다.

상기 혼합기실(535)의 하류측 즉, 상기 혼합기실(535)과 연소실(539)의 사이에는 표면연소 플레이트(537)가 설치되거나, 표면연소 메탈화이버(537a)가 설치된다.

상기 표면연소 플레이트(537)는 혼합기가 통과하는 연소구멍이 다수개가 형성되어 있으며, 상기 표면연소 메탈화이버(537a)는 불연성 금속을 가는 실로 만들어 이를 직조하여 제작한다. 상기 표면연소 메탈화이버(537a)는 불연성 금속을 가는 실로 만들어 직조하여 제작되었으므로 기공율이 상기 표면연소 플레이트(537)보다 크다. 따라서 공기에 포함되어 있는 불순물이 혼합기의 흐름을 방해하지 않고, 상기 혼합기실(535)에서 상기 연소실(539)까지 통과할 수 있어 효율이 좋아지는 장점이 있다.

상기 표면연소 플레이트(537)와 상기 표면연소 메탈화이버(537a)는 동일한 용도로 서로 대체하여 사용할 수 있으므로, 이하에서는 일관성 있게 표면연소 플레이트(537)를 실시예로 하여 설명한다.

그리고, 상기 표면연소 플레이트(537)는 상기 혼합기실(535)과 상기 연소실 (539) 사이에 끼워지는 구조이므로 상기 혼합기실(535)과 상기 연소실(539) 양측에서 밀착된다. 따라서 상기 표면연소 플레이트(537)의 밀착성이 향상되며 보수점검이나 교환작업이 용이하고, 보수 수리비가 저렴해지는 장점이 있다.

상기 표면연소 플레이트(537)의 부근에는 혼합기에 점화하는 점화수단이나, 점화로 생기는 연소화염을 검지하는 여러가지 센서(미도시)가 설치된다. 상기 표면연소 플레이트(537)를 경계로 하여, 상기 혼합기실(535)에 연소실(539)이 연속된다. 상기 연소실(539)에서 상기 표면연소 플레이트(537)에 근접한 공간은 아궁이(545)이며, 보다 화염에 근접한 위치이다.

상기 연소실(539)의 둘레에는 이중구조의 관벽(541)이 둘러싸여 있다. 상기 관벽(541)에는 액관군(543)이 연이어 통하고, 상기 액관군(543)을 구성하는 각 관의 내부를 흡수액이 대류한다. 상기 관벽(541)의 상류측에는 상기 혼합기실(535)과 동일한 세로단면적의 연소실(539)이 연속하여 상기 아궁이(545)의 세로단면적도 혼합기실(535) 및 연소실(539)과 동일하게 된다.

상기 혼합기실(535), 상기 연소실(539) 및 상기 아궁이(545)의 세로단면적이 같은 특징은 연소혼합기의 재순환시에 정체부근을 만들지 않음으로서 새로운 혼합기의 유입을 방해하지 않게 된다.

이하에서 본 발명에 따른 고온재생기에서의 연소과정을 보다 상세히 설명한다.

최적의 비율로 조정된 공기와 연료는 상기 혼합기실(535)에서 혼합되어 혼합기가 된 다음, 상기 표면연소 플레이트(537)의 다수 연공(또는 직조공)을 통과한다. 이때, 혼합기는 점화되고, 상기 표면연소 플레이트(537)의 작용으로 연소가 촉진된다. 연소화염이나 연소가스는 상기 아궁이(545)를 통과하여 상기 연소실(539) 주위의 관벽(541) 및 액관군(543)의 내부를 대류하는 흡수액을 가열한다.

여기서, 상기 혼합기실(535)에서 하류측에 걸쳐 아궁이(545), 연소실(539)의 세로단면적을 동일한 형태로 하여 상기 아궁이(545)의 세로단면적이 상기 연소실 (539)의 세로단면적과 같게 한 것이다. 따라서, 상기 연소실(539)과 아궁이(545) 부근의 관벽(541)에 내화재로 보호한 것과 같이 상기 연소실(539)의 일부에 연소가스가 정체되는 문제를 피할 수 있다.

아울러, 연소가스가 상기 연소실(539)의 일부에 정체되는 문제점은 상기 혼합기실(535)의 세로단면적을 상기 아궁이(545)나 상기 연소실(539)의 세로단면적보다 크게 하여도 피할 수 있다. 따라서, 상기 혼합기실(535)의 세로단면적을 상기 아궁이(545) 및/또는 상기 연소실(539)의 세로단면적보다 크게 할 수 있는 것이 특징이다.

도 4는 본 발명에 따른 제 2실시예의 고온재생기를 도시한 수평단면도이고,

도 4a는 본 발명에 따른 제 2실시예의 고온재생기를 도시한 수직단면도이다.

도 4 및 도 4a를 참고로 하여, 본 발명에 따른 고온재생기의 제 2실시형태를 보다 상세히 설명한다.

제 1실시예에서 설명한 고온재생기에 있어서, 아궁이(545)는 혼합기실(535)에서 액관군(543)에 이르기 전까지의 부분이었으나, 제 2실시형태에 있어서는 아궁이(645)는 혼합기실(635)에서 액관군(643)의 일부에 이르는 부분까지 하여 상기 아궁이(645)의 공간이 작아진다.

즉, 상기 아궁이(645)가 위치한 곳에 상기 액관군(643)을 설치한다. 이와 같이 상기 액관군(643)을 설치하므로써, 상기 아궁이(645)의 부근이 고온으로 되는 것을 방지하여 연소가스중의 NOx값이 상승하는 문제를 효과적으로 회피할 수 있다.

일반적으로 NOx값은 온도에 비례하여 상승하므로 상기 아궁이(645)와 인접하여 설치하면 상기 아궁이(645) 부근의 온도상승을 보다 줄일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 흡수식 냉동기의 고온재생기에 의하면, 혼합기실(535)에서부터 하류측에 걸쳐 아궁이(545)의 세로단면적, 연소실 (539)의 세로단면적을 모두 동일한 형태로하므로, 혼합기의 흐름에 방해를 받지 않아 정체되는 구간이 없게 되었다.

이로써 흐름이 정체되는 구간에서의 열전도성을 저해하는 종래기술의 문제점이 해소되었으며, 상기 혼합기실(535)부터 상기 연소실(539)까지의 세로단면적을같게하여 차압의 손실을 줄일 수 있어, 더 작은 용량의 송풍기를 사용할 수 있다는 효과도 발생하게 되었다.

또한, 상기 아궁이(545)의 세로단면적이 종래보다 크게되어 더 안정적인 연소가 가능하게 되므로 그 효율이 높아지는 효과가 발생하게 되었다. 그리고, 상기 표면연소 플레이트(537)를 상기 혼합기실(535)과 상기 연소실(539) 사이에 끼울수 있게하여 보수점검이나 교환작업이 용이하여 보수 수리비가 저렴해지게 되었다.

또한, 표면연소 메탈화이버(537a)를 사용하면 기공율이 표면연소 플레이트 (537)보다 크므로, 공기에 포함되어 있는 불순물이 혼합기의 흐름을 방해하지 않고 상기 혼합기실(535)에서 상기 연소실(539)까지 통과할 수 있어 효율이 좋아지게 되었다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (5)

1. 연료와 공기가 혼합되는 혼합기실(535)과 상기 혼합기실(535)의 하류측에 설치되어 혼합기가 통과하는 표면연소 플레이트(537)와, 상기 표면연소 플레이트 (537)를 경계로 하여 혼합기실(535)에 연속하여 그 주위가 관벽(541)으로 둘러싸인 연소실(539)과, 상기 연소실(539)내에서 연소가스의 하류측에 설치한 상기 관벽 (541)과 연이어 통하며, 흡수액이 대류하는 액관군(543)을 구비하며, 상기 혼합기실(535)과 상기 연소실(539)의 경계에 형성되는 아궁이(545)가 있는 흡수식 냉동기의 고온재생기에 있어서,

   상기 혼합기실(535)과 상기 아궁이(545)와 상기 연소실(539)의 세로단면적은 동일한 크기이며, 상기 표면연소 플레이트(537)는 상기 혼합기실(535)과 상기 연소실(539) 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고온재생기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 액관군(543)은 상기 연소실(539)내에 설치하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고온재생기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 액관군(543)은 상기 연소실(539)내와 상기 아궁이 (545)내에 설치하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고온재생기.
4. 제 1항에 있어서, 상기 혼합기실(535)과 상기 연소실(539) 사이에는 표면연소 메탈화이버(537a)가 끼워지는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고온재생기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 혼합기실(535)의 세로단면적이 상기 아궁이(545) 및/또는 상기 연소실(539)의 세로단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고온재생기.