KR100454210B1

KR100454210B1 - 흡수식냉동기

Info

Publication number: KR100454210B1
Application number: KR1019960058915A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 후루까와
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 2004-12-17
Also published as: US5730001A; JPH09152289A; CN1130528C; CN1164634A; KR970028255A

Abstract

본 발명은 흡수기의 냉매 증기 흡수 능력을 향상시키고 흡수식 냉동기의 운전 효율을 향상시키는 것을 그 목적으로 한다. 이를 위하여, 관 외부면에 길이방향으로 복수개의 요철(32)을 형성하고, 요철(32)의 마루부(33) 및 인접한 골부(34)를 곡면으로 하고, 골부(34)의 곡률반경을 마루부(33)의 곡률반경보다 크게 한다. 골부의 저부에는 홈(34A)이 형성된다. 전열관(31)에 적하된 흡수액이 골부(34)로부터 마루부(33)를 넘어서 다음번 골부(34)로 매끄럽게 흐르고, 골부(34)에서의 흡수액의 교환이 매끄럽게 행하여지고, 또한 마루부(33) 및 골부(34)에 발생한 마랑고니 대류가 서로 간섭한다. 이 마랑고니 대류는 홈(34A)에 흡수액이 들어가기 쉽게 되어 있음으로써 유효하게 일어나서 관의 축방향으로 큰 교란작용이 발생하고, 전열관(31)에서의 열교환 효율이 큰 폭으로 향상되고, 흡수기(3)의 냉매 증기의 흡수 능력이 향상된다.

Description

흡수식 냉동기 {ABSORPTION REFRIGERATOR}

본 발명은 복수의 흡수기용 전열관을 갖는 흡수기를 배관 접속한 흡수식 냉동기에 관한 것이다.

예를 들어, 일본 공개특허 (소)58-200995호 공보에는 관 외부 표면과 곡면 형태인 마루부와 그에 인접한 골부 상의 길이 방향으로 형성된 복수의 요철을 갖는 전열관이 개시되어 있다.

또한, 예를 들어 일본 공개실용 (소)61-49267호 공보에는 흡수기에 수납되어 외부 표면이 평활한 복수의 전열관으로 이루어진 냉각수 열교환기의 사이에 진한 흡수액을 세분화하여 작은 입자로 바꾸기 위한 더미스터를 구비한 흡수식 냉동기가 개시되어 있다.

상기 종래의 기술에서는, 복수의 요철의 마루부의 곡률반경보다 골부의 곡률반경이 크고, 골부의 곡률반경이 특히 작은 경우에는 골부의 흡수액이 인접 골부로 이동하기 어렵다. 따라서, 관 외부 표면에서의 열교환 효율이 저하되고, 흡수기의 증발기로부터의 냉매 증기의 흡수 능력이 저하된다. 그 결과, 증발기에서의 냉매 증기의 발생이 억제되고 냉각 능력이 저하되어 운전 효율이 저하될 우려가 있다.

또한, 각 전열관의 외부 표면이 평활할 때에는 흡수액이 표면 장력에 의해 편향되어 하방으로 적하되어 각 전열관 외부 표면에서의 열교환 효율이 저하된다. 그 때문에, 열교환 효율을 향상시키는 데에는 각 전열관과 전열관 사이에 예를 들어 더미스터를 설치할 필요가 있어서 흡수기가 대형화되어 흡수 냉동기가 대형화되는 문제가 있다. 또한, 각 더미스터가 증발기로부터의 냉매 증기의 유동에 저항하게 되어 흡수기에서의 냉매 증기의 흡수 능력이 저하되고 냉각 능력이 저하되어 운전 효율이 저하될 우려가 있다.

본 발명은 흡수기의 냉매 증기의 흡수 능력을 향상시키고 흡수식 냉동기의 운전 효율을 향상시키는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 태양에 따라, 흡수기, 재생기, 응축기 및 증발기가 배관과 각각 골부 및 마루부로 구성되고 배관 방향으로 연장되는 복수의 요철로 연결되며, 상기 흡수기에 사용되는 전열관의 형태로 구성된 냉동 사이클의 흡수식 냉동기가 배관 내부의 냉각수로 배관 외부의 흡수액을 냉각시키기 위한 전열관을 갖는 흡수기를 포함하는 것을 특징으로 하며, 마루부 및 그에 인접한 골부는 곡면의 형태이며 마루부의 곡률 반경은 골부의 곡률반경보다 크게 하고, 마루부의 곡률 반경보다 작은 곡률반경을 갖는 홈이 골부의 바람에 형성되며, 재생기로부터의 흡수액이 관의 외부면 상으로 적하 또는 분무된다.

본 발명의 제2 태양에 따라, 흡수기, 재생기, 응축기 및 증발기가 배관과 각각 골부 및 마루부로 구성되고 배관 방향으로 연장되는 복수의 요철로 연결되며, 상기 흡수기에 사용되는 전열관의 형태로 구성된 냉동 사이클의 흡수식 냉동기가 배관 내부의 냉각수로 배관 외부의 흡수액을 냉각시키기 위한 전열관을 갖는 흡수기를 포함하는 것을 특징으로 하며, 마루부 및 그에 인접한 골부는 곡면의 형태이며 마루부의 곡률반경은 마루부로부터 골부로의 변경부의 곡률반경보다 작게 하고, 마루부의 곡률반경은 골부의 곡률반경보다 작게 하고, 재생기로부터의 흡수액이 관의 외부면 상으로 적하 또는 분무된다.

본 발명의 제3 태양에 따라, 관 외부면의 각 요철이 관의 축에 대하여 15°또는 그 이하의 비틀림 각을 갖고, 이들 복수의 요철은 연속된 곡면 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

도1은 흡수식 냉동기의 개략 회로 구성도.

도2는 증발 흡수기 동체의 단면도.

도3은 전열관의 정면도.

도4의 (A)는 도3에 도시된 전열관의 A-A선 단면도, (B)는 (A)의 일부 확대도.

도5의 (A)는 다른 실시예에서의 전열관의 A-A선 단면도, (B)는 (A)의 일부 확대도.

도6은 흡수액의 막이 관 외부 표면에 형성된 상태를 도시한 전열관의 단면도.

도7은 흡수기 열교환기의 개략 구성도.

도8은 도7의 전열관의 부분 정면도.

도9는 흡수액 유량과 교환열량과의 관계를 도시한 그래프.

도10은 흡수기의 개략 구성도.

도11은 증발 흡수기 동체의 단면도.

도12는 다른 실시예에서의 전열관의 단면도.

도13은 또 다른 실시예에서의 전열관의 단면도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1: 증발 흡수기 동체

2: 증발기

3: 흡수기

4: 고온 재생기

11: 저온 재생기

12: 응축기

30: 분무 장치

31: 전열관

32: 요철

33: 마루부

34: 골부

33A, 34A: 홈

36: 전열관

37: 요철

38: 마루부

40: 골부

본 발명의 다른 태양에 따라, 전열관에 적하된 진한 흡수액이 마루부보다 곡률반경이 큰 골부로부터 마루부를 넘어서 다음번 골부로 매끄럽게 흐름으로써 골부에서 흡수액의 교환이 매끄럽게 행하여지고, 또 진한 흡수액이 전열관의 전체 주연에 걸쳐 균일하게 흐르고, 마루부 및 골부에 발생한 마랑고니(Marangoni) 대류가 서로 간섭함으로써 관의 축방향으로 큰 교란 작용이 발생하여 전열관에서의 열교환 효율이 큰 폭으로 향상되고, 냉매 증기를 흡수하여 온도가 상승된 진한 흡수액의 전열관에서의 냉각 능력이 향상되고, 진한 흡수액에 의한 냉매 증기의 흡수 능력을 회복하고, 냉매 증기의 흡수량을 증가시키고, 증발기에서의 냉각 능력을 향상시킬 수 있어서 흡수식 냉동기의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제1 태양에 따라, 흡수액은 홈에 들어가기 쉽고 홈에서의 액체 막의 두께를 증가시켜 마랑고니 대류를 보다 쉽게 일으킬 수 있게 된다.

본 발명의 제2 태양에 따라, 곡률반경이 작은 골부에 흡수액이 들어가기 쉽고 홈에서의 액체의 두께를 두껍게 하여 마랑고니 대류를 보다 쉽게 일으킬 수 있게 된다.

본 발명의 제3 태양에 따라, 제1 태양 또는 제 태양의 발명에 비해 뒤떨어지지만 전열관에 적하된 진한 흡수액이 골부로부터 마루부를 넘어서 다음번 골부에매끄럽게 흐름으로써 골부에서 흡수액의 교환이 매끄럽게 행하여지고, 또 진한 흡수액이 전열관의 전체 주연에 걸쳐 균일하게 흐르고, 마루부 및 골부에 발생한 마랑고니 대류가 서로 간섭함으로써 관의 축방향으로 큰 교란 작용이 발생하여 전열관에서의 열교환 효율이 큰 폭으로 향상되고, 냉매 증기를 흡수하여 온도가 상승된 진한 흡수액의 전열관에서의 냉각 능력이 향상되고, 진한 흡수액에 의한 냉매 증기의 흡수 능력을 회복하고, 냉매 증기의 흡수량을 증가시키고, 증발기에서의 냉각 능력을 향상시킬 수 있어서 흡수식 냉동기의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따라, 전열관의 배관 상태에 의해 전열관의 마루부가 최상부에 위치한 경우에도 마루부에 적하된 흡수액이 마루부에 형성된 홈에 의해 관의 축방향으로 퍼져서 이 흡수액이 전열관의 거의 전체 주연에 걸쳐 균일하게 퍼져서 흘러내려서 열교환 효율이 향상되고, 냉매 증기의 흡수 능력을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따라, 진한 흡수액이 전열관의 외부 표면에 형성된 비틀림 각을 이루는 마루부를 넘어서 한층 매끄럽게 흐르고, 또 진한 흡수액이 관의 축방향으로 흐르면서 하방의 전열관에 적하됨으로써 전열관의 습윤성을 향상시키고, 전열관에서의 냉각 능력이 한층 향상되고 흡수기의 냉매 증기의 흡수 능력이 향상되어 흡수식 냉동기의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 제1실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도1에서, 1은 증발 흡수기 동체(하부 동체)이고, 이 증발 흡수기 동체(1)에 증발기(2) 및 흡수기(3)가 수납되어 있다. 4는 예를 들어 가스 버너(5)를 갖춘 고온 재생기이고, 흡수기(3)의 흡수액 수집조(3A)로부터 고온 재생기(4)에 이르는 희석 흡수액 배관(6)의 중간에 제1 흡수액 펌프(P), 저온 열교환기(7) 및 고온 열교환기(8)가 설치되어 있다.

10은 고온 동체(상부 동체)이고, 이 고온 동체(10)에 저온 재생기(11) 및 응축기(12)가 수납되어 있다. 그리고, 13은 고온 재생기(14)로부터 저온 재생기(11)에 이르는 냉매 증기관, 14는 저온 재생기(11)에 설치된 가열기, 15는 가열기(14)로부터 응축기(12)에 이르는 냉매관이다. 16은 응축기(12)로부터 증발기(2)에 이르는 냉매액 하방 유동관, 17은 증발기(2)에 배관 접속된 냉매 순환관, 18은 냉매 펌프이다. 21은 증발기(2)에 접속된 냉수관, 21A는 증발기 열교환기이다.

22는 고온 재생기(4)로부터 고온 열교환기(8)에 이르는 중간 흡수관, 23은 고온 열교환기(18)로부터 저온 재생기(11)에 이르는 중간 흡수액이다. 25는 저온 재생기(11)로부터 저온 열교환기(7)에 이르는 응축 흡수액관, 28은 저온 열교환기(7)로부터 흡수관(3)에 이르는 응축 흡수액관이다. 또한, 29는 냉각수관, 29A는 흡수기 열교환기, 29B는 응축 열교환기, 30은 흡수기 열교환기(29A)의 상방에 설치된 진한 흡수액 분무 장치이다.

흡수기 열교환기(29A)는 대략 수평으로 복수 단, 복수 열로 배관된 전열관(31)으로 구성되어 있다. 그리고, 전열관(31)은 원형이고, 직경은 전체 길이에 걸쳐 예를 들어 16 mm로 동일하다. 또, 전열관(31)의 외부 표면에는 도2 내지 도4에 도시된 것처럼 길이방향, 즉 관의 축방향으로 복수의 요철(32)이 형성되어 있다. 여기서, 요철을 형성하는 마루부(33)의 수는 4 내지 6개로 된다. 그리고, 이 수는3의 배수가 가장 적합하고, 직경이 16 mm인 전열관(31)에는 12개로 형성하는 것이 제작에 용이하다.

그리고, 각 요철(32)을 형성하는 마루부(33) 및 인접한 요철(32, 32) 사이의 골부(34)는 각각 곡면 형상을 취한다. 그리고, 마루부(33)의 곡률반경(R1)이 예를 들어 1.5 mm, 골부(34)의 곡률반경(R2)이 예를 들어 2.4 mm이고, 따라서 마루부(33)보다 골부(34)의 곡률반경이 크게 되고, R2/R1이 1보다 크게 되도록 전열관이 제작되어 있다. 여기서, R2/R1은 4보다 작게 한다.

골부(34)의 저부에는 홈(34A)이 구성되어 있다. 이 홈(34A)은 원호형 단면을 갖고, 그 곡률반경은 R3이다. 이 곡률반경(R3)은 마루부(33)의 곡률반경(R1)보다 작다. 또, 마루부(33)의 높이(H)가 1.0 mm 이하 예를 들어, 0.7 mm로 되고, 마루부(33)의 간극이 예를 들어, 약 4 mm로 되도록 전열관(31)이 제작되어 있다.

도3에 도시된 바와 같이, 평활한 외부 면을 갖는 관판 지지부(확관판; 31A, 31A)가 전열관(31)의 양쪽 단부에 형성되며, 지지 구멍(1a, 1a)로 삽입되는 저온 동체(1)의 관판(1A, 1A)에 지지되어 있다. 또, 전열관(31)의 중간부(중앙)에 관 외부면을 평활하게 한 관 지지부(1B)가 형성되고, 이 관지주 지지부(31B)는 지지판(1B)의 지지 구멍(1b)을 관통하여 지지되어 있다. 그리고, 전열관(31)에는 마루부(33)의 높이가 관판 지지부(31A, 31A) 및 관지주 지지부(31B)를 향하여 조금씩 낮게 되는 불완전 요철부(31C)가 10 mm 내지 50 mm 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 흡수식 냉동기의 운전시, 고온 재생기(4)의 가스 버너(5)는 흡수기(3)로부터의 리튬 브로마이드 수용액(계면활성제를 포함)과 같은 희석흡수액이 가열되고, 냉매 증기가 희석 흡수액으로부터 분리된다. 냉매 증기는 냉매 증기관(13)을 거쳐 저온 재생기(11)로 흐른다. 그리고, 저온 재생기(11) 내의 고온 재생기(4)로부터의 중간 흡수액을 가열하여 응축한 냉매액이 응축기(12)로 흐른다. 응축기(12)에서는, 저온 재생기(11)로부터 흘러온 냉매 증기가 응축되어, 저온 재생기(11)로부터 흘러온 냉매액과 함께 증발기(2)로 흘러내린다. 증발기(2)에서는, 냉매 펌프(18)의 운전에 의해 냉매액이 증발기 열교환기(21A)에 분무된다. 그리고, 증발기 열교환기(21A)에서 냉각되어 온도가 낮아진 냉수가 부하에 공급된다. 증발기(2)에서 기화된 냉매 증기는 흡수기(3)로 흘러서 흡수기 열교환기(29A)에 분무된 응축 흡수액에 흡수된다.

고온 재생부(4)에서 냉매 증기가 분리되어 농도가 상승된 중간 흡수액은 중간 흡수액관(22), 고온 열교환기(8), 중간 흡수액관(23)을 거쳐 저온 재생기(11)로 흐른다.

중간 흡수액은 고온 재생기(4)로부터의 냉매 증기가 흐르는 것을 통해 가열기(14)에 의해 가열된다. 그리고, 중간 흡수액으로부터 냉매 증기가 분리되어 흡수액의 농도는 한층 상승된다.

저온 재생기(11)에서 가열 응축된 진한 흡수액은 응축 흡수액관(25)으로 흘러서 저온 열교환기(7) 및 응축 흡수액관(26)을 거쳐 흡수기(3)로 흐르고, 진한 흡수액 분무 장치(30, 이하, 분무 장치라 함)로부터 흡수기 열교환기(29A)에 적하된다. 그리고, 진한 흡수액이 흡수기 열교환기(29A)의 전열관(31)에 적하될 때, 진한 흡수액은 각각의 전열관(31)의 외부 면상의 각각의 요철(32)의 마루부(33)를 넘어서 매끄럽게 흐른다. 마랑고니 대류 즉, 장력 대류가 계면활성제의 액막 표면의 농도 분포로 인한 표면 장력 차에 의해 각각의 골부(34)에 발생한다. 즉, 도6에 도시된 바와 같이, 각 골부(34)에서는 액막의 두께(△H)가 커지고, 관의 축방향으로 마랑고니 대류가 강해지게 된다. 각 마루부(33)에서는, 액막의 두께(△H)가 얇아지고, 관의 축방향으로 마랑고니 대류가 약해지게 된다. 그리고, 마루부(33)와 골부(34)의 마랑고니 대류가 서로 간섭하여 관의 축방향으로 큰 교란 작용이 발생한다.

또한, 골부(34)의 곡률반경이 마루부(33)의 곡률반경보다 크고, 골부(34)가 완만한 곡면 형상으로 되어서 골부(34)에서의 진한 흡수액의 교환이 빠르게 되고, 전열관(31)의 외부 표면에서의 진한 흡수액의 이동이 빨라지게 된다. 전열관(31)의 전체 주연부 면에 걸쳐 거의 균일한 마랑고니 대류가 발생한다.

홈(34A)의 형성은 흡수액이 홈(34A)으로 쉽게 유입되기 때문에 홈(34A)에서의 액막의 두께를 증가시킨다. 이것은 상기 마랑고니 대류들 사이의 간섭을 용이하게한다.

그 때문에, 각 전열관(31)에서의 열교환량이 증가하고, 전열관(31)의 외부 표면을 흐르는 진한 흡수액이 냉각된다. 그리고, 증발기(2)로부터 흡수기(3)로 흘러 온 냉매 증기가 전열관(31)의 외부 표면을 흐르는 진한 흡수액에 흡수된다. 진한 흡수액을 흡수하여 농도가 묽어진 흡수액(희석 흡수액)은 제1흡수액 펌프(P)의 운전에 의해 고온 재생기(4)로 공급된다.

본 발명의 상기 실시예에 따라, 저온 재생기(11)로부터 흘러온 진한 흡수액이 전열관(31)에 적하되었을 때 관 외부 표면상의 흡수액이 곡면으로 형성된 마루부(33)보다 큰 곡률반경을 갖는 골부(34)로부터 다음번 골부(34)로 매끄럽게 흐르고, 골부(34)에서 흡수액의 교환이 매끄럽게 수행되며, 흡수액은 전열관(31)의 전체 주연부 면에 걸쳐 균일하게 흐르게 할 수 있고, 마루부(33) 및 골부(34)에서 발생된 마랑고니 대류가 서로 간섭하여, 관의 축방향으로 큰 교란 작용이 발생하여 전열관(31)에서의 열교환 효율을 대폭 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 전열관(31)의 외부 표면을 흐르는 사이에 냉매 증기를 흡수하여 온도가 상승된 흡수액의 전열관(31)에 의한 냉각 능력을 향상시킬 수 있고, 냉매 증기의 흡수 능력을 회복할 수 있어서, 흡수기(3)에 의해 흡수된 냉매 증기의 흡수량이 증가하고 증발기(2)에 의해 발생된 냉매 증기량이 증가한다. 그 결과, 증발기(2)에서의 냉각 능력을 향상시킬 수 있고 흡수식 냉동기의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 관의 내부면을 관의 외부면에 대하여 곡면으로 형성함으로써 관의 내부면에 냉각수중의 스케일 부착을 방지할 수 있음과 동시에 관 내부의 청소를 용이하게 할 수 있다. 그 결과, 흡수식 냉동기의 보수, 점검 작업의 간편화를 도모할 수 있다.

게다가, 마루부(33)의 높이를 1.5 mm보다 크게 한 경우에는 전열관(31)의 관 외부에 적하된 흡수액이 골부(34)에 체류하기 쉽게 되고, 흡수액의 교환이 매끄럽게 행하여지지 않게 되므로 요철의 높이를 1.5 mm 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 전열관(31)에 평활한 면을 갖는 관판 지지부(31A, 31A)와 관지주 지지부(31B)가 형성되어 있기 때문에, 전열관(31)을 관판(1A), 지지판(1B), 관판 지지부(31A, 31A) 및 관지주 지지부(31B)에 의해 확실하게 지지할 수 있다. 관판(1A, 1A)과 관판 지지부(31A, 31A) 사이의 갭은 관의 지름 확장에 의해 확실하게 밀봉될 수 있다. 또한, 마루부(33)의 높이가 서서히 낮아지기 때문에 마루부(33) 및 골부(34)의 단부에서의 균열 발생을 피할 수 있다.

이상의 실시예에서, 골부 내의 홈(34A)이 좀더 명확한 각 즉, 골부(34) 및 홈(34A)은 매끄러운 연속된 곡면을 형성하지 않는다[도4(b)]. 그러나, 도5에 도시된 제2실시예와 같이, 이러한 관계를 매끄러운 곡선으로 구성할 수 있다. 즉, 마루부(33)로부터 골부(34)로의 변경부의 곡률반경(R2)을 마루부의 곡률반경(R1) 보다 크게 한다. 또한, 골부(34)의 곡률반경(R3)은 마루부(33)의 곡률반경(R1)보다 더 작게 한다.

그리고, 마루부(33)의 곡률반경(R1)은 1.5 mm이며, 마루부(33)로부터 골부(34)로의 변경부의 곡률반경(R2)은 2.4 mm이며, 골부(34)의 곡률반경(R3)은 0.6 mm이다. 이러한 작은 곡률반경을 갖는 골부(34)는 흡수기용 전열관의 마루부(33) 및 골부(34)를 형성하기 위해 사용되는 누름용 지그의 말단부에 접촉으로 형성된다.

이처럼 세 가지의 곡률반경(R1, R2, R3)을 상기 수치로 설정함으로써, 흡수액은 골부(34) 안에 유입되기 쉬워서 골부(34)의 액막 두께보다 두껍게 되고, 제1실시예에서와 동일한 작용, 즉 마랑고니 대류의 간섭을 쉽게 일으킬 수 있다.

골부(34)의 깊이가 너무 깊으면, 골부(34)에 모여진 흡수액이 다음의 마루부(33)를 넘어서 흘러내리지 않을 우려가 있다. 따라서, 골부(34)의 깊이를 얕게 한다.

또한, 이상의 실시예에서는 마루부의 곡률반경(R1)보다 골부의 곡률반경(R2) 쪽이 매우 크다. 도12에 도시된 바와 같이, 마루부의 곡률반경(R1)과 골부의 곡률반경(R2)을 거의 같게 할 수도 있다. 또한, R1보다 R2 쪽을 조금 작게 할 수도 있다. 상기 실시예에 비해 작용 효과의 정도는 다소 뒤떨어지지만 홈(34A)의 작용이 충분하면 전열관에 적하된 진한 흡수액이 골부로부터 마루부를 넘어서 다음번 골부에 매끄럽게 흐른다. 따라서, 골부에서 흡수액의 교환이 매끄럽게 행하여지고, 진한 흡수액이 전열관의 전체 주연에 걸쳐 거의 균일하게 흐른다.

또한, 이상의 실시예에서는 홈(34A)이 골부(34)에 형성되었으나[도4(B) 참조], 본 발명의 다른 실시예에서는 도13에 도시된 바와 같이 마루부(33)에 홈(33A)을 형성해도 좋다. 이러한 홈(33A)의 작용에 의해, 적하된 흡수액은 관의 축방향으로 퍼지고, 전열관의 거의 전체 주연에 걸쳐 균일하게 흐른다. 또한, 이 홈(33A)이 마루부(33)에 형성되기 때문에, 마루부 상에 적하된 흡수액은 관의 축방향으로 퍼지며 전열관의 배관으로 인해 전열관의 마루부가 최상부에 위치한 경우에도 전열관의 거의 전체 주연에 걸쳐 균일하게 흘러서 열교환 효율을 향상시키고 냉매 증기의 흡수 능력을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 제3실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 도7 및 도8에서 상기 제1실시예와 동일한 구성에는 동일한 부호를 사용하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도7에서, 도번 35는 흡수기(3)의 분무 장치(30) 하방에 설치된 흡수기 열교환기이다. 흡수기 열교환기(35)는 상기 제1 실시예와 마찬가지로 복수 단 및 복수열에 배치된 복수의 전열관(36)으로 구성되어 있다. 그리고, 전열관(36)의 외부 표면은 도8에 도시된 것처럼 길이방향, 즉 관의 축방향에 15°이하의 비틀림 각(α°, 도시된 것은 약 15°)을 갖고, 또 관의 축방향으로 외부 표면상에 형성된 복수의 요철(37)을 갖는다. 이러한 요철(37)에 인접한 마루부(38) 및 골부(40)는 각각 곡면 형상으로 되어 있다. 전열관(36)은 마루부(38)의 곡률반경이 예를 들어, 1.0 mm이고 마루부(40)의 곡률반경이 예를 들어, 1.5 mm 즉, 전열관(38)은 마루부(38)보다 골부(40)의 곡률반경이 크게 되도록 형성되어 있다. 또한, 각 요철(37)의 높이가 1.5 mm 이하인 예를 들어, 0.7 mm이고, 또 각 요철(2)의 간극이 예를 들어, 약 4 mm로 되도록 전열관(36)을 형성한다. 그리고, 비틀림 각은 예를 들어, 5°이다. 또한, 마루부(38)와 골부(40)의 관계는 도5의 마루부(33)와 골부(34)의 관계와 같이 된다. 도4와 같은 경우, 홈(34A)을 골부(34)에 형성해도 좋다.

상기와 같이 구성된 흡수기를 갖춘 흡수식 냉동기의 운전시, 제1실시예에 도시한 흡수식 냉동기와 마찬가지로 흡수액 및 냉매가 순환한다. 그리고, 저온 재생기로부터 흘러온 진한 흡수액은 분무 장치(30)로부터의 전열관(36)에 적하된다. 진한 흡수액은 각각의 전열관(36) 외부 표면상의 요철(37) 마루부(38)를 넘어서 매끄럽게 흐르고, 각 골부(40)에서 마랑고니 대류, 즉 계면활성제의 액막 표면의 농도 분포로 인한 표면 장력차에 의한 장력 대류가 각각의 마루부(40) 내에서 발생된다.

즉, 상기 제1실시예와 마찬가지로 골부(40)에서는 관의 축방향 마랑고니 대류가 강해지며 각 마루부(38)에서는 관의 축방향 마랑고니 대류가 약해지게 된다.따라서, 마루부(38)와 골부(40)의 마랑고니 대류가 서로 간섭하여 관의 축방향으로 큰 교란 작용이 발생한다.

또한, 요철(37)은 비틀림 각을 갖기 때문에, 진한 흡수액은 비틀림 각을 따라 흘러내린다. 따라서, 각각의 전열관(36)의 전체 길이가 흡수액으로 습윤되고 흡수액이 편류하지 않음에 따라, 모든 전열관에서 균일한 마랑고니 대류가 발생된다.

진한 흡수액이 각각의 전열관(38) 외부 표면을 흘러내릴 때, 진한 흡수액은 증발기(2)로부터 흘러온 냉매 증기를 흡수하고 하단의 전열관(36) 상에 적하된다. 따라서, 흡수액의 온도는 농도가 희석된다. 그리고, 흡수기(3)의 흡수액 수집조(3A)의 희석 흡수액이 고온 재생기(4)에 보내진다.

상기 실시예에 의하면, 전열관(36)의 표면에 적하된 진한 흡수액이 마루부(38)보다 곡률반경이 큰 골부(40)로부터 곡면에 형성된 마루부(38)를 넘어서 다음번 골부(40)에 매끄럽게 흐르고, 비틀림 각이 있기 때문에 골부(40)에서 흡수액의 교환이 더욱 매끄럽게 행하여짐과 동시에, 흡수액이 전열관(36)의 전체 주연에 걸쳐 균일하게 흘러서 관 군 전체에서의 습윤성을 향상시킬 수 있고, 또 마루부(38) 및 골부(40)에 발생한 마랑고니 대류가 서로 간섭하여 관의 축방향으로 큰 교란 작용이 발생한다. 따라서, 전열관(36)에서의 열교환 효율, 즉 전열 성능을 대폭 향상시킬 수 있다. 그 결과, 냉매 증기를 흡수하여 온도가 상승된 흡수액을 한층 양호한 효율로 냉각하여 냉매 증기의 흡수 능력을 회복할 수 있고, 흡수기(3)에서의 냉매 증기의 흡수량이 증가하여 흡수기(3)의 고성능화를 도모할 수 있고, 증발기(2)에서의 냉매 증기의 발생량이 증가하여 흡수식 냉동기의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

여기서, 전열관(36)에서의 전열 성능의 변화는 도9에 도시된 것처럼 된다. 도9는 리튬 브로마이드 수용액을 유량이 0.66 Kg/ms에서 분무된 경우의 열교환량을 도시한다. 종래는 열교환량이 43 KW 출력이었으나 본 발명에서는 45 KW 출력이다. 고로, 열교환량은 거의 5 % 상승된다.

이하, 본 발명의 제4실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 도10 및 도11에서 상기 제1, 제2 및 제3 실시예에서와 동일하게 구성된 부분에는 동일한 부호를 사용하고 그 설명은 생략한다.

도번 41은 분무 장치(30)의 하방에 설치된 흡수기 열교환기이다. 흡수기 열교환기(41)는 상단(42)의 전열관 군 및 하단(43)의 전열관 군과 예를 들어, 이들 단(42, 43)의 전열관 사이에 제공된 하나의 전열관(36)으로 구성되어 있다. 그리고, 이러한 단(42, 43)의 전열관 군들은 각각 복수 단과 복수 열에 배치된다.

상기와 같이 구성된 흡수기를 갖춘 흡수식 냉동기의 운전시, 제1실시예에 도시한 흡수식 냉동기와 동일하게 흡수액 및 냉매가 순환한다. 그리고, 저온 재생기로부터 흘러온 진한 흡수액이 분무 장치(30)로부터의 상단(42)의 전열관 군(31)에 적하된다. 전열관(31)에 적하된 진한 흡수액은 전열관(31)의 외부 표면상의 각 요철(32)의 마루부(33)를 넘어서 흐른다. 각각의 골부(34)에서, 마랑고니 대류가 생기고 전열관(31) 내부를 흐르는 냉각수와 흡수액과의 열교환이 촉진된다. 전열관(31)의 외부 표면을 흘러서 하단에 도달한 진한 흡수액은 하단의 전열관(31)에 거의 균일하게 적하되고, 이하 동일한 방식으로 상단의 전열관(31)으로부터 하단의 전열관(31)에 진한 흡수액이 적하되어, 그 사이에 냉매 증기를 흡수함으로써 농도는 점차 엷어진다. 이처럼 진한 흡수액이 적하되는 동안에 예를 들어 흡수 냉동기가 대형이고 흡수기가 대형이고, 각 전열관(31, …, 36)의 길이가 길고, 예를 들어 전열관(36)보다 상단의 전열관(31)의 일부(예를 들어 우측부)가 조금이라도 하방으로 만곡되어 있는 경우에는 그 전열관(31)의 외부 표면을 흐르는 진한 흡수액은 우측부를 향하여 흐른다. 그 때문에, 이 전열관(31)의 우측부로부터 적하되는 진한 흡수액의 양이 다른 부분인 중앙부 및 좌측부보다 많아지게 된다. 하단의 전열관(31)에서, 우측부에 상방으로부터 적하되는 진한 흡수액의 양이 많아짐에 따라, 우측부로부터 적하되는 진한 흡수액의 양이 다른 부분보다 많게 된다.

유사하게, 중간단의 전열관(36) 상방의 전열관(31)으로부터 적하되는 흡수액의 양은 전열관(36)의 우측부가 좌측부 및 중앙부 보다 많다. 도7에 도시된 바와 같이 상단의 전열관과는 다르게, 비틀림 각을 갖는 복수의 요철(37)이 형성되고, 마루부(38) 및 골부(40)도 요철(37)과 같이 비틀림 각을 갖는다. 따라서, 전열관(36)의 좌측부 상에 적하된 흡수액은 각각의 마루부(38)와 골부(40)에 의해 안내되며 전열관(36)의 우측부 및 중앙부로 흐른다. 여기서, 전열관(36)의 표면 및 이면에서의 비틀림 방향이 다르기 때문에, 전열관(36)의 우측부에 적하된 흡수액은 적하량이 적은 부분으로 흘러서 흡수액이 전열관(36)의 하단으로부터 거의 균일하게 적하된다. 흡수액은 전열관(36)의 하단의 전열관(31)의 외부 표면을 거의 균일하게 흘러서 상기 전열관(36) 하부의 전열관(31) 상에 균일하게 적하된다. 유사하게, 흡수액의 농축이 냉매 증기를 흡수하여 감소될 때, 흡수액은 각 전열관(31)의 외부 표면 위로 거의 균일하게 흐르고, 희석된 흡수액은 최하단의 전열관(31)으로부터의 흡수액 수집조(3A)에 적하된다. 그리고, 흡수액 수집조(3A)의 희석 흡수액은 고온 재생기(4)에 보내진다.

상기 실시예에 의하면 중간단의 전열관(36)보다 상방의 전열관(31)이 예를 들어 조금 만곡되어 일부가 하방으로 구부러져 그 부분에 흡수액이 모이고, 하방으로 구부러진 부분으로부터 적하되는 흡수액이 많아진 경우에 중간단의 전열관(36)의 외부 표면에 비틀림 각을 갖는 복수의 요철(37)이 형성되어 있기 때문에 전열관(6)에 적하된 흡수액이 마루부(38)와 골부(40)에 안내되어 적하량이 적은 부분으로 흘러 분산되어 거의 균일하게 흡수액이 적하된다. 따라서, 흡수액은 하방으로 거의 균일하게 적하된다. 또한, 흡수액이 전열관(36)으로부터 하단의 각각의 전열관(31)의 외부 표면 위로 거의 균일하게 흘러, 전열관(31)의 전열 성능을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 전열관(31)에 구부러짐이 발생한 경우에도 흡수액의 냉매 증기 흡수 능력은 전열관(31)에 의해 냉매 증기를 흡수하여 온도가 상승된 흡수액을 냉각시킴으로써 회복될 수 있어서, 흡수기(3)에 의해 흡수된 냉매 증기의 양이 증가되고, 흡수기(3)와 흡수식 냉동기의 작업 능력을 향상시키는 것이 가능하다.

또한, 비틀림 각을 갖는 전열관(36)을 중간단에 사용하고 상단 및 하단의 복수의 전열관에 비틀림 각이 없는 전열관(31)을 사용하기 때문에, 흡수기(3)의 전열관에 전체 비틀림 각을 갖는 전열관을 사용한 경우에 비해서 대폭적으로 전열관 비용을 저감할 수 있다. 또한, 각 전열관(31)의 관 외부 표면이 평활한 경우에도 중간단에 전열관(36)을 설치함으로써 흡수기의 전열 성능을 향상시킬 수 있고, 흡수식 냉동기의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 도10에 도시된 흡수기 내의 전열관(31)의 단수가 많은(예를 들어 40단 이상) 경우에는 전체 단수의 상부로부터 예를 들어, 1/3과 2/3인 단수의 개소에 비틀림 각을 갖는 전열관(36)을 배치한다. 상기 실시예와 유사하게, 각 전열관(36)위 상단의 전열관(31)으로부터 적하되는 흡수액의 양이 전열관(31)의 중앙부 등에서 많아진 경우에도, 흡수액은 각 전열관(36)으로부터 전열관(36) 하부의 전열관(31)으로 거의 균일하게 적하될 수 있어서, 상기 실시예에서와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 전열관(31)의 단수가 증가한 경우에는, 전열관(36)을 설치하는 단의 수를 예를 들어, 전체 단수의 위로부터 1/4, 1/2, 3/4인 단수의 3 개소로 증가시킴으로써 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전열관(31)의 관 외부 표면이 평활하고 전열관의 단수가 많은 경우, 상기와 같이 복수 개소에 전열관(36)을 설치함으로써 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같이, 본 발명에 따르면 관 외부 표면에 길이방향으로 형성된 요철의 마루부와 인접한 골부를 곡면으로 하고, 또 골부의 곡률반경을 마루부의 곡률반경보다 크게 한 흡수기용 전열관을 갖는 흡수기를 갖추고 있어서, 전열관의 외부 표면에 적하된 흡수액이 골부로부터 마루부를 넘어서 다음번 골부에 매끄럽게 흐르고, 골부에서 흡수액의 교환이 매끄럽게 행하여지고, 흡수액을 전열관의 전체 주연에 걸쳐 균일하게 흐르게 할 수 있고, 또 골부와 마루부에서 발생한 마랑고니 대류가 서로 간섭하여 관의 축방향으로 강한 교란 작용이 발생하고, 전열관에서의 열교환률, 즉 전열 성능이 향상되고, 흡수기에서의 냉매 증기의 흡수 능력을 향상시킬 수 있고, 증발기의 냉매 증기의 발생량이 증가되어 냉각 능력이 향상되고, 흡수식 냉동기의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따라, 골부의 저부에 마루부의 곡률반경보다 작은 곡률반경을 갖는 홈을 형성함으로써 이 홈에 흡수액이 유입되기 쉽게 되어 홈에서의 액체의 두께를 크게 할 수 있고, 마랑고니 대류들 사이의 간섭을 더욱 쉽게 일으킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따라, 마루부로부터 골부로의 변경부의 곡률반경이 마루부의 곡률반경 보다 크고, 골부의 곡률반경이 마루부의 곡률반경보다 작고, 이 골부에 흡수액이 유입되기 쉽게 되어 홈에서의 액체의 두께를 크게 할 수 있고, 마랑고니 대류들 사이의 간섭을 일으키기 쉽게 된다.

청구된 본 발명에 따라, 전열관에 적하된 진한 흡수액이 골부로부터 마루부를 넘어서 다음번 골부에 매끄럽게 흐름으로써 골부에서 흡수액의 교환이 매끄럽게 행하여지고, 또 진한 흡수액이 전열관의 전체 주연에 걸쳐 거의 균일하게 흐르고, 마루부 및 골부에 발생한 마랑고니 대류들이 서로 간섭함으로써 관의 축방향으로 큰 교란 작용이 발생하고, 전열관에서의 열교환 효율이 대폭 향상되고, 냉매 증기를 흡수하여 온도가 상승된 진한 흡수액의 전열관에서의 냉각 능력을 향상시키고, 진한 흡수액에 의한 냉매 증기의 흡수 능력을 회복하고, 냉매 증기의 흡수량을 증가시키고, 증발기에서의 냉각 능력을 향상시킬 수 있고, 흡수식 냉동기의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 마루부와 다른 부분의 곡률반경이 거의 같기 때문에 전열관의 제조가 비교적 용이해진다.

또한, 제9항의 발명에 따라, 전열관의 배관 상태에 의해 전열관의 마루부가 최상부에 위치한 경우에도, 마루부에 적하된 흡수액이 마루부에 형성된 홈에 의해서 관의 축방향으로 퍼지고, 이 흡수액이 전열관의 거의 전체 주연에 걸쳐 균일하게 흘러내려 열교환률이 향상되고, 냉매 증기의 흡수 능력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따라, 15°이하의 비틀림 갖는 복수의 요철이 전열관의 외부 표면상에 형성되어 있어서, 흡수액이 골부로부터 마루부를 넘어서 다음번 골부에 매끄럽게 흘러 골부에서 흡수액의 교환이 매끄럽게 행하여지고, 또 골부와 마루부에서 발생한 마랑고니 대류들이 서로 간섭하여 관의 축방향으로 강력한 교란 작용이 발생하고, 또 관 외부면의 비틀림에 의해 흡수액이 관의 축방향으로 흐르면서 하방의 전열관에 흘러내려 전열관의 습윤성을 향상시킬 수 있고, 그 결과 전열관에서의 전열 성능을 대폭 향상시키고 흡수기에서의 냉매 증기의 흡수 능력을 향상시킬 수 있다.

Claims

각 전열관의 내부의 냉각수로 각 전열관의 외부의 흡수액을 냉각하기 위한 적어도 하나의 전열관을 갖는 흡수기를 포함하는 흡수식 냉동기이며, 각 전열관은 그 외부면 상에 형성된 복수개의 요철을 갖고, 각 요철은 마루부와 골부를 포함하며, 마루부와 골부는 대응하는 전열관을 따라 축 방향으로 연속하여 연장되며,

대응하는 전열관의 외부의 흡수액에서 마랑고니 대류의 간섭을 증가시키기 위해 대응하는 전열관을 따라 축 방향으로 연속하여 연장하는 각각의 골부의 바닥에 형성된 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
제2항에 있어서, 마루부는 R1의 곡률반경을 갖고, 골부는 R2의 곡률반경을 갖고, 홈은 R3의 곡률반경을 가지며, 곡률반경 R1은 곡률반경 R2보다 작고, 곡률반경 R3는 곡률반경 R1보다 작은 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
제1항에 있어서, 각각의 요철은 15°또는 그 이하의 비틀림각을 갖고, 복수개의 요철은 연속된 곡면을 형성하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
각 전열관의 내부의 냉각수로 각 전열관의 외부의 흡수액을 냉각하기 위한 적어도 하나의 전열관을 갖는 흡수기를 포함하는 향상된 흡수식 냉동기이며, 각 전열관은 그 외부 원주면을 따라 교대로 형성된 복수개의 마루부와 골부를 갖고, 마루부와 골부는 대응하는 전열관을 따라 축 방향으로 연속하여 연장되며,

대응하는 전열관의 외부의 흡수액에서 마랑고니 대류의 간섭을 증가시키기위해 대응하는 전열관을 따라 축 방향으로 연속하여 연장하는 각각의 골부의 바닥에 형성된 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
제4항에 있어서, 마루부는 R1의 곡률반경을 갖고, 골부는 R2의 곡률반경을 갖고, 홈은 R3의 곡률반경을 가지며, 곡률반경 R1은 곡률반경 R2보다 작고, 곡률반경 R3는 곡률반경 R1보다 작은 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
제4항에 있어서, 각각의 마루부와 골부는 15°또는 그 이하의 비틀림각을 갖고, 복수개의 교대의 마루부와 골부는 연속된 곡면을 형성하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
각 전열관의 내부의 냉각수로 각 전열관의 외부의 흡수액을 냉각하기 위한 적어도 하나의 전열관을 갖는 흡수기를 포함하는 향상된 흡수식 냉동기이며, 각 전열관은 그 외부면 상에 형성된 복수개의 요철을 갖고, 각 요철은 마루부와 골부를 포함하며, 마루부와 골부는 대응하는 전열관을 따라 축 방향으로 연속하여 연장되며,

대응하는 전열관의 외부의 흡수액에서 마랑고니 대류의 간섭을 증가시키기 위해 대응하는 전열관을 따라 축 방향으로 연속하여 연장되는 각각의 마루부의 상부에 형성된 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
제7항에 있어서, 마루부는 R1의 곡률반경을 갖고, 골부는 R2의 곡률반경을 갖고, 홈은 R3의 곡률반경을 가지며, 곡률반경 R1은 곡률반경 R2보다 작고, 곡률반경 R3는 곡률반경 R1보다 작은 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
제7항에 있어서, 각각의 요철은 15°또는 그 이하의 비틀림각을 갖고, 복수개의 요철은 연속된 곡면을 형성하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
각 전열관의 내부의 냉각수로 각 전열관의 외부의 흡수액을 냉각하기 위한 적어도 하나의 전열관을 갖는 흡수기를 포함하는 향상된 흡수식 냉동기이며, 각 전열관은 그 외부 원주면을 따라 교대로 형성된 복수개의 마루부와 골부를 갖고, 마라부와 골부는 대응하는 전열관을 따라 축 방향으로 연속하여 연장되며,

대응하는 전열관의 외부의 흡수액에서 마랑고니 대류의 간섭을 증가시키기 위해 대응하는 전열관을 따라 축 방향으로 연속하여 연장하는 각각의 마루부의 상부에 형성된 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
제10항에 있어서, 마루부는 R1의 곡률반경을 갖고, 골부는 R2의 곡률반경을 갖고, 홈은 R3의 곡률반경을 가지며, 곡률반경 R1은 곡률반경 R2보다 작고, 곡률반경 R3는 곡률반경 R1보다 작은 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
제10항에 있어서, 각각의 마루부와 골부는 15°또는 그 이하의 비틀림각을 갖고, 복수개의 교대의 마루부와 골부는 연속된 곡면을 형성하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.