KR100466774B1

KR100466774B1 - 흡수식냉동기

Info

Publication number: KR100466774B1
Application number: KR1019970012012A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 후루까와; 시구마 야마자끼
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1997-04-01
Publication date: 2005-06-13
Also published as: CN1168462A; CN1105893C; US5806325A; KR970070851A; JPH09273832A

Abstract

부분 부하시 등에 흡수액 농도를 저하시키는 것을 가능케 한다.

응축기(3)에 설치된 열교환기(7)의 하방에 위어(34)에 의해 구획된 냉매액 저장부(31)와 냉매액 유출부(33)를 설치하고, 이 위어(34)에 상하 방향의 슬릿(35)을 형성한다. 부분 부하시 혹은 부분 부하시이고 냉각수 온도가 저하되고 있을 때는 냉매액 저장부(31)에 저장되어 있던 냉매액을 위어(34)의 개구(35)를 거쳐서 응축기(3)로부터 유출시키고, 그 만큼 흡수액의 농도를 저하시키는 것이 가능해진다.

Description

흡수식 냉동기

본 발명은 흡수식 냉동기에 관한 것으로, 특히 응축기의 냉매액 저장소에 위어(weir)를 설치한 흡수식 냉동기에 관한 것이다.

예를 들면 일본 특허 공개 소62-91761호 공보에는 응축기에 냉매액이 넘쳐 흐를 수 있게 위어를 설치하고, 냉방 운전시에는 냉매액이 응축기로부터 위어를 넘쳐서 냉매액관을 거쳐서 증발기로 흐르게 한 흡수식 냉온수기가 개시되어 있다.

또, 냉매액을 저장하는 방법으로서는 상기와 같이 응축기에 위어를 설치하는 방법 이외에 냉매 탱크를 설치하여 냉매 펌프의 운전에 의해 이 냉매 탱크에 냉매액을 저장하는 방법이 있다. 이 방법에 있어서는 흡수식 냉동기가 운전하고 있을 때에는 냉매 펌프도 운전하고, 냉매 탱크에는 항상 냉매액이 저장되고, 흡수식 냉동기가 정지할 때 냉매 펌프의 운전을 정지하고, 저장되어 있던 냉매액을 유출시켜서 흡수액 순환로의 흡수액 농도를 저하시키고 있었다.

상기 흡수식 냉온수기에 있어서, 부분 부하시 등의 재생기에서의 냉매 증기의 발생량이 적고, 응축기에 유입하거나 응축기에서 응축한 냉매액의 양이 적을 때에도 응축기의 위어에 의해 응축기에 저장되는 냉매액의 양이 변화하지 않기 때문에, 부분 부하시 등의 저농도에서의 운전이 필요한 때에도 흡수액의 농도가 저하되지 않고, 운전이 불가능해진다는 문제가 발생한다.

또, 상기 냉매 탱크를 가진 흡수식 냉동기에 있어서도 흡수식 냉동기의 운전시에는 항상 냉매 탱크에 냉매액이 저장되어 있으며, 부분 부하시 등의 저농도에서의 운전이 필요한 때에도 흡수액의 농도가 저하되지 않고, 운전이 불가능해진다는 문제가 발생한다.

본원 발명은 부분 부하시 혹은 부분 부하시의 냉각수 온도의 저하시에서의 저농도 운전을 가능케 하여 운전 가능 범위를 확대하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 흡수기, 재생기, 응축기, 및 증발기를 배관으로 이어서 냉동 사이클을 구성하는 흡수식 냉동기에 있어서, 상기 응축기 내에는 이 응축기 내의 냉매 증기를 응축시키기 위한 열교환기를 배치하는 동시에, 또 이 열교환기의 하방에는 위어에 의해 구획된 냉매액 저장부와 냉매액 유출부를 설치하고, 또 상기 위어에는 상기 냉매액 저장부와 냉매액 유출부를 연통하는 개구(상하 방향으로 연장 설치된 슬릿, 상하 방향으로 불연속으로 형성된 복수의 개구)를 설치한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기를 제공하는 것이며, 부분 부하시, 혹은 부분 부하시의 냉각수 온도 저하시에, 냉매액 저장부에 저장되어 있던 냉매액을 위어에 설치한 개구를 거쳐서 응축기로부터 유출시키고, 그 만큼 흡수액의 농도를 저하시키는 것이 가능하며, 이에 의해 운전 가능 범위가 넓어진다. 특히, 개구를 상하방향으로 불연속으로 복수개 형성하면 냉매액 저장부의 액위의 저하에 수반하여 냉매 저장부로부터 각 개구를 거쳐서 유출하는 냉매액의 양이 단계적으로 감소하기 때문에, 부하의 감소에 수반하여 냉매액 순환량이 급격히 변화하는 것은 회피할 수 있다.

이하, 본 발명의 청구항 1 및 청구항 3에 관한 제1 실시예를 도면을 기초로 하여 상세히 설명한다.

도1은 흡수식 냉동기의 구성도, 도2는 응축기에 설치된 위어의 정면도이다.

도1에 도시한 A는 이중 효과용 흡수식 냉동기이며, 냉매로 예를 들면 물(H₂O), 흡수액(용액)으로 취화 리튬(LiBr) 용액을 사용한 것이다.

도1에 있어서, 1은 고온 재생기, 2는 저온 재생기, 3은 응축기, 4는 증발기, 5는 흡수기, 6은 고온 재생기(1)에 설치되고 열원인 예를 들면 가스가 공급되는 버너 등의 가열기, 7은 응축기(3) 내에 설치되고 이 응축기(3) 내의 냉매를 응축시키기 위한 열교환기, 8은 증발기(4) 내에 설치되고 이 증발기(4) 내의 냉매를 증발시키기 위한 열교환기, 9는 흡수기(5) 내에 설치되고 흡수기(5) 내의 냉매를 흡수시키기 위한 열교환기, 10은 저온 재생기(2) 및 응축기(3)를 수납한 상부 통체, 11은 증발기(4) 및 흡수기(5)를 수납한 하부 통체, 12는 저온 열교환기, 13은 고온 열교환기이다. 하부 통체(11)의 하부, 즉 증발기(4)의 하부에는 냉매액 저장소(4A)가 형성되고, 열교환기(7)의 하방의 상부 통체(10)에는 열교환기(7)의 바로 아래에 위치하는 냉매액 저장부(31)와 측방으로 돌출하고 있는 냉매액 유출부(33)가 설치되고, 냉매액 저장부(31)와 냉매액 유출부(33)는 위어(34)에 의해 구획되어 있다. 이 위어(34)에는 도2에 도시한 바와 같이, 폭이 거의 같은 예를 들면 슬릿 등의 개구(35)가 위어(34)의 상단으로부터 하단까지 상하 방향으로 형성되어 있다.

또, 이 개구(35)는 후술하는 흡수식 냉동기(A)를 부분 부하 운전한 때에, 응축기(3)에 유입하는 냉매의 양 보다 냉매액 유출부(33)로 유출하는 냉매의 양의 합이 많아지는 크기로 형성되어 있다.

또, 6A는 가열기(6)에 접속되어 가스등의 연소 재료를 가열기(6)에 공급하는 연소 재료 공급 배관, 6B는 연료 공급 배관(6A)의 도중에 설치된 제어 밸브이다. 또, 61은 가열기(6)에 접속된 연소용 공기의 공급 배관, 61B는 공급 배관(61)의 도중에 설치되어 제어 밸브(6B)와 함께 개도가 제어되는 제어 밸브이며, M은 제어 밸브(6B) 및 제어 밸브(61B)를 구동하는 모터이다.

그리고, 16은 흡수기(5)로부터 고온 재생기(1)에 이르러 도중에 흡수액 펌프(16P), 저온 열교환기(12) 및 고온 열교환기(13)를 가진 희박 흡수액 배관, 17은 고온 재생기(1)로부터 저온 재생기(2)에 이르고 도중에 고온 열교환기(13)를 가진 중간 흡수액 배관, 18은 저온 재생기(2)로부터 흡수기(5)에 이르고 도중에 저온 열교환기(12)를 가진 농후 흡수액 배관이다.

또, 20은 고온 재생기(1)로부터 저온 재생기(2)의 방열기(2a)에 이르는 냉매 증기 배관, 21은 방열기(2a)로부터 응축기(3)의 냉매액 저장부(31)에 이르는 냉매 배관, 22는 일단이 응축기(3)의 냉매액 유출부(33)의 하부에 접속되고, 타단이 하부 통체(11)의 증발기(4)측에 접속되고, 냉매액 유출부(33)로부터 증발기(4)에 이르는 냉매 하강 유동 배관, 23은 증발기(4)에 접속되어 도중에 냉매 펌프(23p)를 가진 냉매 순환 배관이다.

24는 냉각수 배관이며, 도중에 열교환기(9) 및 열교환기(7)가 설치되어 있다. 25a 및 25b는 냉수 배관이며, 도중에 열교환기(8)가 설치되어 있다.

또, 26은 증발기(4)의 출구측 냉수 배관(25b)에 설치되고, 빌딩 등의 실내 열교환기(도시 않음)에 공급되는 냉수의 온도를 검출하는 온도 검출기이다. 28은 예를 들면 마이크로 컴퓨터 등에 의해 구성된 제어기이며, 이 제어기(28)는 흡수식 냉동기의 제어반(도시 않음)에 설치되고, 제어기(28)는 온도 검출기(26)가 검출한 냉수 출구 온도를 기초로 하여 모터(M)에 구동 신호를 출력한다.

상기와 같이 구성된 흡수식 냉동기(A)의 운전시, 종래의 흡수식 냉동기의 운전시와 마찬가지로, 고온 재생기(1)의 가열기(6)에 연료가 공급되고, 가열기(6)가 연소하여 고온 재생기(1)는 운전한다. 고온 재생기(1)에 있어서 농도가 얇은 흡수액(이하, 희박 흡수액이라 함)이 가열되고, 희박 흡수액으로부터 냉매가 증발하여 분리한다. 증발한 냉매 증기는 냉매 증기 배관(20)을 거쳐서 저온 재생기(2)로 흐른다. 저온 재생기(2)의 중간 흡수액은 고온 재생기(1)로부터의 냉매 증기에 의해 가열되고, 중간 흡수액으로부터 다시 냉매가 분리된다. 고온 재생기(1)로부터의 냉매 증기는 저온 재생기(2)에서 응축되어 응축기(3)로 흐르고 냉매액 저장부(31)에 저장된다. 또, 저온 재생기(2)에서 분리한 냉매 증기도 응축기(3)로 흐르고, 열교환기(7)를 흐르는 냉각수와 열교환하여 응축 액화하여 적하하고, 냉매액 저장부(31)에 저장된다.

냉매 저장부(31)의 냉매액은 위어(34)의 개구(35)를 통해 냉매액 유출부(33)로 흐르는 동시에, 냉매 저장부(31)의 냉매액이 다량인 경우에는 위어(34)로부터 넘쳐서 냉매 유출부(33)로 흐른다. 그리고, 냉매액 유출부(33)로부터 냉매 하강 배관(22)을 거쳐서 증발기(4)로 흘러내리고, 냉매 펌프(23p)의 운전에 의해 증발기 열교환기(8)로 살포된다. 그리고, 냉매액이 열교환기(8)를 흐르는 냉수와 열교환하여 증발하고 그 기화열에 의해 냉수가 냉각되어 빌딩의 공기 조화기 등의 부하로 공급된다. 또, 증발기(4)에서 증발한 냉매는 흡수기(5)로 흐르고, 살포된 짙은 흡수액(이하, 농액이라 함)에 흡수된다.

흡수기(5)에서 냉매를 흡수하여 엷어진 희박 흡수액은 저온 열교환기(12) 및 고온 열교환기(13)에서 온도 상승하여 고온 재생기(1)로 보내진다. 희박 흡수액은 고온 재생기(1)에서 가열기(6)에 의해 가열되고, 냉매를 분리하여 중간 흡수액이 되며, 고온 열교환기(13)에서 열교환하여 온도 저하하고 저온 재생기(2)에 유입한다. 저온 재생기(2)에서 냉매를 다시 분리하여 짙어진 농후 흡수액은 저온 열교환기(12)로 흐르고, 온도 저하되어 흡수기(4)로 복귀한다.

상기와 같이 흡수액 및 냉매가 순환하고 있을 때, 제어기(28)는 온도 검출기(26)의 검출 온도를 기초로 하여 모터(M)로 신호를 출력한다. 그리고, 예를 들면 부하의 양이 증가하여 온도 검출기(26)의 검출 온도인 냉수 출구 온도가 상승한 때에는 제어기(28)는 모터(M)로 개방 신호를 출력한다. 모터(M)는 제어기(28)로부터의 신호를 기초로 하여 동작하고, 제어 밸브(6B) 및 제어 밸브(61B)의 개도는 증가하여 가열기(6)의 가열량은 증가하고, 희박 흡수액으로부터의 냉매 증기의 분리량은 증가한다. 이 때문에, 응축기(3)로 유입하는 냉매액 및 응축기(3)에서 응축하는 냉매 증기의 양이 증가하고, 위어(34)로부터 넘쳐서 냉매액 유출부(33)를 거쳐서 증발기(4)로 흐르는 냉매액의 양이 증가하고, 증발기(4)의 능력이 증가하여 냉수의 출구온도가 저하된다.

또, 예를 들면 부하의 양이 감소되어 소위 부분 부하가 되며, 온도 검출기(26)의 검출 온도인 냉수 출구 온도가 저하한 때에는 제어기(28)는 모터(M)로 폐쇄신호를 출력하고, 제어 밸브(6B)및 제어 밸브(61B)의 개도는 감소하여 가열기(6)의 가열량은 감소하고, 희박 흡수액으로부터의 냉매 증기의 분리량은 감소된다. 이 때문에, 응축기(3)의 냉매 저장부(31)에 저장되는 냉매액의 양이 감소되고, 위어(34)로부터 흐르는 냉매액의 양도 감소된다. 그리고, 가열기(6)의 가열량을 더욱 조여서 저온 재생기(2)로부터 응축기(3)로 유입하는 냉매액 및 응축기(3)에서 응축하는 냉매증기의 양(이하, 응축기에서의 냉매액의 발생량이라 한다)이 더욱 감소되면 냉매액 저장부(31)에 저장되는 냉매액의 양 보다 위어(34)의 개구(35)를 거쳐서 냉매액 유출부(33)로 흐르는 냉매액의 양쪽이 많아진다. 이 때문에, 냉매액 저장부(31)의 액위는 점차 저하되고, 냉매액 저장부(31)로부터 개구(35)를 거쳐서 유출하는 냉매액의 양은 액위의 저하에 수반하여 감소된다. 또, 냉매액 저장부(31)에 저장되어 있는 냉매액의 양은 감소하고, 그 만큼 흡수액과 함께 순환하고 있는 냉매액의 양이 점차 증가하고, 흡수액의 농도는 저하된다. 또, 응축기(3)로부터 증발기(4)로 흐르는 냉매액의 양이 감소되고, 증발기(4)의 능력이 감소하여 냉수의 출구 온도가 상승한다.

상기와 같은 부분 부하시, 특히 증발기(4)의 냉매액 저장소(4A)의 냉매액 저장량이 적을 때는 냉매액 저장소(4A) 이외에 냉매액 저장부(31)의 냉매액이 흡수액 순환로에 보충되고, 흡수액의 농도가 저하되므로, 운전 가능 범위가 확대된다.

상기와 같이 고온 재생기(1)의 가열량은 제어되고, 증발기(4)의 냉각 능력은 조절되어 냉수 출구 온도는 거의 설정 온도인 예를 들면 7℃로 유지된다.

또, 상기와 같이 예를 들면 부분 부하시에 냉각수 온도도 저하되고, 흡수기(5)에서의 흡수액의 냉매 흡수 능력이 향상된 때에도 냉매액 저장부(31)에 머물러 있던 냉매액이 위어(34)에 형성된 개구(35)로부터 냉매 하강 배관(22)을 거쳐서 증발기(4)와 연통하고 있는 냉매액 유출부(33)로 유출하므로 냉매액 저장부(31)의 냉매액의 양이 감소하여 흡수액과 함께 순환하는 냉매액의 양이 증가하고, 흡수액 농도는 저하된다.

상기 실시예에 따르면, 부하의 감소시 혹은 부하가 감소하는 동시에, 냉각수 온도가 저하되고, 응축기(3)에서의 냉매액의 발생량이 감소하여 냉매액 저장부(31)에 저장되어 있는 냉매액이 위어(34)에 형성된 개구(35)를 거쳐 냉매액 유출부(33)로 유출하고, 증발기(4)를 거쳐서 흡수액 순환로로 이동한다. 이 때문에, 흡수액 농도를 저하시킬 수 있고, 이 결과, 흡수식 냉동기의 운전 가능 범위가 확대된다.

또, 냉매액 유출부(33)가 상부 통체(10)의 하부 응축기(3) 측부로 측방으로 돌출하여 형성되어 있기 때문에, 상부 통체(10)의 응축기(3)측 하부의 거의 전부를 냉매액의 저장부로서 이용할 수 있고, 냉매액 저장부(31)의 냉매액 저장량을 증가시킬 수 있고, 부분 부하시의 흡수액 농도를 한층 저하시킬 수 있다.

이하, 청구항 4의 발명에 관한 제2 실시예에 대해 도3의 위어(36)의 사시도를 기초로 하여 설명한다. 위어(36)는 상기 제1 실시예에서 설명한 위어(34)와 마찬가지로, 응축기(3)의 내부에 설치되어 있으며, 이 위어(36)의 거의 중앙에는 복수개의 원형 개구(37…)가 종방향으로 간격을 두고 형성되어 있다. 이 때문에, 위어(36)를 갖는 응축기(3)를 구비한 흡수식 냉동기의 운전시에 있어서도 냉매액 저장부(31)에 저장되어 있던 냉매액은 위어(36)의 개구(37…)를 거쳐서 냉매액 유출부(33)로 흐른다.

그리고, 흡수식 냉동기를 부분 부하에서 운전하여 응축기(3)에서의 냉매액의 발생량이 감소하거나 부분 부하이고 냉각수 온도가 저하하고 응축기(3)에서의 냉매액의 발생량이 감소하는 동시에, 흡수기의 냉매 흡수 능력이 향상된 때, 냉매액 저장부(31)로부터 냉매액 유출부(33)로 유출하는 냉매액의 양이 냉매액 저장부(31)에 저장되는 냉매액의 양 보다 많아지게 설치되어 있다.

이 때문에, 부분 부하 운전시에는 냉매액 저장부(31)의 냉매액 저장량이 점차 감소하여 액위가 점차 저하하고, 그 만큼 흡수액과 함께 흐르는 냉매액의 양은 증가하고, 흡수액의 농도는 저하된다. 또, 냉매액 저장부(31)의 액위의 저하에 수반하여 개구(37…)로부터 흐르는 냉매액의 양은 단계적으로 감소된다.

상기 제2 실시예에 따르면, 상기 제1 실시예와 마찬가지로, 부하 감소시 혹은 부하가 감소할 때 냉각수 온도가 저하된 때에는 응축기(3)에서의 냉매액 발생량의 감소에 수반하고 응축기(3)에서의 냉매액의 발생량보다 냉매액 저장부(31)로부터 개구(37…)를 거쳐서 유출하는 냉매액 유출부(33)에 냉매액의 양이 많아지며, 증발기(4)를 거쳐서 흡수액의 순환로로 이동하기 때문에 흡수액 농도를 저하시킬 수 있고, 이 결과, 흡수식 냉동기의 운전 가능 범위를 확대할 수 있다. 또, 복수의 개구(37…)가 종방향으로 간격을 두고 형성되어 있기 때문에, 냉매액 저장부(31)의 액위의 저하에 수반하여 냉매액 저장부(31)로부터 개구(37…)를 거쳐서 유출하는 냉매액의 양이 거의 단계적으로 감소되기 때문에, 부하의 감소에 수반하여 냉매액 순환량이 급격히 변화하는 것을 회피할 수 있다.

또, 본원 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본원 발명의 주 요지를 이탈하지 않는 범위에서 각종 실시가 가능하다.

예를 들면 상기 제1 실시예에 있어서는 개구(35)를 위어(34)의 상단으로부터 하단에 걸쳐서 상하 방향으로 형성하였지만, 도4에 도시한 바와 같이 위어(34)에 그 상단과 하단 사이에 간격을 두고 개구(35A)를 형성해도 상기 제1 실시예와 마찬가지 효과를 얻을 수 있다. 또, 개구(35) 및 개구(35A)의 폭 혹은 개구(37…)의 직경을 변경하여 능력 등이 달라지는 흡수식 냉동기에 맞춘 유출량으로 간단하게 조절할 수도 있다.

또, 도2 및 도4에 도시한 바와 같이, 위어(34)에는 개구(35) 및 개구(35A)를 하나 형성하고, 또 도3에 도시한 바와 같이 개구(37…)를 1열 형성하였지만, 각각의 개구를 작게 형성하는 경우에는 개구(35) 및 개구(35A)를 복수개 나란히 형성해도 좋고, 개구(37…)를 위어(36)에 복수열 형성해도 좋다.

또, 상기 실시예에 있어서 도1에 도시한 바와 같이 상부 통체(10)의 하부 응축기(3) 측면을 팽창 돌출 형성하여 냉매액 유출부(33)를 설치하였지만, 응축기(3)의 하부에 위어를 설치하고, 이 위어에 의해 하부를 응축기 열교환기(7)의 바로 아래에 위치한 냉매액 저장부(31)와 열교환기(7) 바로 아래 이외의 부분의 냉매액 유출부(33)로 분할한 경우에는 냉매액 저장부의 냉매액 저장량은 감소되지만, 상기 실시예와 거의 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 흡수식 냉동기이므로, 부분 부하시, 혹은 부분 부하시의 냉각수 온도 저하시에 냉매액 저장부에 머물러 있던 냉매액을 위어에 설치한 개구를 거쳐서 응축기로부터 유출시키고, 그 만큼 흡수액의 농도를 저하시키는 것이 가능하며, 이에 의해 운전 가능 범위가 넓어진다. 특히, 개구를 상하 방향으로 불연속으로 복수개 형성하면 냉매액 저장부의 액위의 저하에 수반하여 냉매 저장부로부터 개구를 거쳐서 유출하는 냉매액의 양이 단계적으로 감소되기 때문에, 부하의 감소에 수반하여 냉매액 순환량이 급격히 변화됨은 회피할 수 없다.

도1은 본원 발명의 청구항 1 및 청구항 3의 실시예를 도시하는 흡수식 냉동기의 구성도.

도2는 위어의 사시도.

도3은 본원 발명의 청구항 2에 관한 위어의 사시도.

도4는 본원 발명의 다른 실시예에 관한 위어의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 고온 재생기

2 : 저온 재생기

3 : 응축기

4 : 증발기

5 : 흡수기

6 : 가열기

7 : 응축기 열교환기

10 : 상부 통체

31 : 냉매액 저장부

33 : 냉매액 유출부

34 : 위어

35 : 개구(슬릿)

36 : 위어

37 : 개구

Claims

흡수기, 재생기, 응축기, 및 증발기를 배관으로 이어서 냉동 사이클을 구성하는 흡수식 냉동기에 있어서,

상기 응축기 내에는 이 응축기 내의 냉매 증기를 응축시키기 위한 열교환기를 배치하는 동시에, 또 이 열교환기의 하방에는 위어에 의해 구획된 냉매액 저장부와 냉매액 유출부를 설치하고, 또 상기 위어에는 상기 냉매액 저장부와 냉매액 유출부를 연통하며 위어의 상부로부터 연속적으로 형성된 적어도 하나의 개구를 설치하고,

위어 내의 상기 적어도 하나의 개구는 재생기에 공급하는 열량을 제한하는 부분 부하 운전시에 이 재생기로부터 응축기로 유입하는 냉매보다 다량의 냉매액이 냉매액 저장부로부터 냉매액 유출부로 유출 가능한 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
제1항에 있어서, 위어의 개구가 상하 방향으로 연장 설치된 슬릿인 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
제1항에 있어서, 상기 개구는 제1 개구를 포함하고, 위어 내에서 상하 방향으로 불연속으로 형성된 적어도 하나의 부가적인 개구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.