KR100526082B1 - 플레이트식 열교환기 및 그를 이용한 흡수식 냉동기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 외기의 영향을 받기 어려운 플레이트식 열교환기를 제공하는 것이다.

철제 등의 견고한 감압 용기(101)의 천정판에 4개의 구멍을 개방하여, 그곳에 플레이트식 열교환기(100X)의 열교환 용기(3)의 도입관(6L, 6R), 도출관(7L, 7R)을 삽입하여, 각각을 감압 용기(101)의 천정판에 기밀 상태로 고정하고, 감압 용기(101) 내에 플레이트식 열교환기(100X)를 감압 용기(101)의 내면과 접촉하지 않는 공중에 매달린 상태로 수납하였다. 감압 용기(101)의 바닥판에는 펌프(102)와 개폐 밸브(103)가 개재하는 배기관(104)을 연결하여, 감압 용기(101)의 내부 공간(101A)의 공기 등의 배출을 가능하게 하였다. 또한, 감압 용기(101)의 바닥판 내면측 최저 부위에는 액체 누입 검출 센서(105)를 설치하도록 하였다.

Description

플레이트식 열교환기 및 그를 이용한 흡수식 냉동기 {PLATE TYPE HEAT EXCHANGER AND ABSORPTION TYPE REFRIGERATOR USING THE SAME}

본 발명은 유체끼리의 열교환에 사용하는 플레이트식 열교환기와, 그것을 사용한 흡수식 냉동기에 관한 것이다.

예를 들어, 도4의 (a) 및 도4의 (b)에 도시한 두 개의 입구(1L, 1R)와, 두개의 출구(2L, 2R)를 구비한 열교환 용기(3)에, 열교환 용기(3)의 상기 출입구와 동일한 위치에 개구(4)를 갖는 복수의 전열판(5)을 수납하고, 열교환 용기(3)의 한 쪽 입구로부터 유입한 유체와 다른 쪽 입구로부터 유입한 유체를 각 전열판(5)의 다른 면측으로 안내하고, 열교환 용기(3)의 대응하는 출구로부터 유출하는 과정에서 열교환하는 플레이트식 열교환기(100X)가 있다.

또한, 열교환 용기(3)의 입구(1L, 1R)에는 도입관(6L, 6R)이 설치되고, 출구(2L, 2R)에는 도출관(7L, 7R)이 설치되어 있다.

상기 구성의 플레이트식 열교환기에 있어서는 2종류의 유체는 얇고, 표면적이 넓은 전열관을 거쳐서 열교환하므로 열교환 효율은 우수하지만, 열교환 용기 내의 유체는 열교환 용기의 벽면을 거쳐서 외기의 영향을 강하게 받는 등의 문제점이 있어, 그 해결이 과제가 되고 있었다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 출입구를 각각 2개 구비한 열교환 용기에 열교환 용기의 상기 출입구와 동일한 위치에 개구부를 갖는 복수의 전열판을 수납하고, 열교환 용기의 한 쪽 입구로부터 유입한 유체와 다른 쪽 입구로부터 유입한 유체가 각 전열판의 다른 면측으로 안내되어, 열교환 용기의 대응하는 출구로부터 유출하는 과정에서 열교환하는 플레이트식 열교환기 본체부가 내부가 감압된 감압 용기 내에 감압 용기 내면과 이격하여 수납하도록 한 제1 구성의 플레이트식 열교환기와,

상기 제1 구성의 플레이트식 열교환기에 있어서, 감압 용기 내에 유체의 누입(漏入) 검출 수단을 설치하도록 한 제2 구성의 플레이트식 열교환기와,

흡수액끼리의 열교환에 상기 제1 또는 제2 구성의 플레이트식 열교환기를 사용하도록 한 제1 구성의 흡수식 냉동기와,

흡수액과 냉매의 열교환에 상기 제1 또는 제2 구성의 플레이트식 열교환기를 사용하도록 한 제2 구성의 흡수식 냉동기와,

상기 제1 또는 제2 구성의 플레이트식 열교환기에 있어서, 플레이트식 열교환기의 상류측에 필터를 설치하도록 한 제3 구성의 흡수식 냉동기를 제공하는 것이다.

이하, 도면에 의거하여 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다.

도1과 도2에 예시한 플레이트식 열교환기(100)는 상기 도4의 (a) 및 도4의 (b)에 도시한 구성의 플레이트식 열교환기(100X)를, 예를 들어 철제의 견고한 감압 용기(101) 내에 수납 설치한 것이다.

감압 용기(101)의 천정판에는 4개의 구멍이 개방 설치되어, 그곳에 열교환 용기(3)의 도입관(6L, 6R), 도출관(7L, 7R)이 삽입되고, 각각이 감압 용기(101)의 천정판에 용접에 의해 기밀 상태로 고정되어, 감압 용기(101) 내에 플레이트식 열교환기(100X)가 감압 용기(101)의 내면과 접촉하지 않는 공중에 매달린 상태로 수납되어 있다.

또한, 감압 용기(101)의 바닥판에는 펌프(102)와 개폐 밸브(103)가 개재하는 배기관(104)이 연결되어, 감압 용기(101)의 내부 공간(101A)의 공기 등의 배출이 가능하게 되어 있다.

또한, 감압 용기(101)의 바닥판 내면측 최저 부위에는 액체 누입 검출 센서(105)가 설치되어 있다. 액체 누입 검출 센서(105)는 플레이트식 열교환기 (100)에 의해 열교환하는 액체의 종류에 따라서 적당한 타입이 선택된다.

예를 들어, 도전성의 액체끼리를 열교환시키는 플레이트식 열교환기(100)에 있어서는 그 도전성 액체가 접촉함으로써 생기는 전압의 변화 등에 의해 액체의 내부 공간(101A)으로의 누입의 유무를 판단하도록 구성하고, 내부 공간(101A)으로의 액체의 누입을 검출했을 때에, 소정의 검출 신호를 출력하도록 구성되어 있다.

상기 구성의 플레이트식 열교환기(100)에 있어서는 개폐 밸브(103)를 개방한 상태에서 펌프(102)를 기동하고, 내부 공간(101A)에 있는 기체(공기)의 대류에 의한 감압 용기(101)와 플레이트식 열교환기(100X)의 열교환 용기(3) 사이의 열이동을 실질적으로 방지하는 관점으로부터, 내부 공간(101A)을 예를 들어 500 Pa 정도의 진공으로 하여, 개폐 밸브(103)가 폐쇄된다.

따라서, 본 발명의 플레이트식 열교환기(100)에 있어서는 감압 용기(101)와 플레이트식 열교환기(100X)의 열교환 용기(3) 사이의 열이동은 도입관(6L, 6R), 도출관(7L, 7R)을 거친 열전도에 의한 약간의 열이동과, 내부 공간(101A)을 거친 복사열에 의한 약간의 열이동에 한정되므로, 플레이트식 열교환기(100) 내를 흘러 열교환하는 두개의 유체는 외기로부터 영향을 받기 어려워진다.

상기 구성의 본 발명의 플레이트식 열교환기(100)는, 예를 들어 일본 특허 출원 2002-92091호 등의 흡수식 냉동기의 용액 열교환기로서 사용할 수 있다. 도3은 본 발명의 플레이트식 열교환기(100)를 저온 열교환기(209), 고온 열교환기(210), 냉매 열회수기(28)에 사용한 흡수식 냉동기(200)의 배관을 도시한 것이며, 이 흡수식 냉동기(200)에 있어서는, 각 플레이트식 열교환기의 상류측에는 필터(F1 내지 F6)가 설치되어 있다.

또한, 도면 중 부호 201은, 예를 들어 도시 가스를 연료로 하는 가스 버너(202)의 화력에 의해 흡수액을 가열하여 냉매를 증발 분리하도록 구성된 고온 재생기, 부호 203은 저온 재생기, 부호 204는 응축기, 부호 205는 저온 재생기(203)와 응축기(204)가 수납되어 있는 고온통, 부호 206은 증발기, 부호 207은 흡수기, 부호 208은 증발기(206)와 흡수기(207)가 수납되어 있는 저온통, 부호 211 내지 213은 흡수액관, 부호 214는 흡수액 펌프, 부호 215 내지 218은 냉매관, 부호 219는 냉매 펌프, 부호 220은 냉수관, 부호 221은 냉각수관, 부호 222는 가스 버너(202)로부터 나오는 배기 가스가 통과하는 배기관, 부호 223은 제1 배기 가스 열회수기, 부호 224는 제2 배기 가스 열회수기, 부호 225는 유량 제어 밸브이다.

따라서, 본 발명의 흡수식 냉동기(200)에 있어서는 관로를 흐르는 흡수액과 냉매에 고형의 불순물이 혼입하여도, 그 불순물은 필터(F1 내지 F6)에 의해 확실하게 제거되므로, 유로가 좁은 플레이트식 열교환기(100)로 이루어지는 저온 열교환기(209), 고온 열교환기(210), 냉매 열회수기(228)가 불순물에 의해 막히는 등의 문제점이 생기는 일은 없다.

또한, 본 발명의 흡수식 냉동기(200)에 있어서는, 내부 공간(101A)으로의 흡수액 등의 누입이 액체 누입 검출 센서(105)에 의해 검출되었을 때에는 펌프(102)를 기동하여 개폐 밸브(103)를 개방함으로써, 내부 공간(101A)으로 누입된 흡수액 등을 기기 밖으로 배출하는 것이 가능하고, 따라서 내부 공간(101A)으로 누입된 흡수액 등의 영향에 의해, 상승한 열교환 용기(3)와 감압 용기(101) 사이의 열전도를 저하시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니므로, 특허청구의 범위에 기재된 취지로부터 일탈하지 않는 범위에서 각종 변형 실시가 가능하다.

예를 들어, 감압 용기(101) 내에 수납하는 플레이트식 열교환기(100X)는 일본 특허 공개 소62-131196호 공보, 일본 특허 공개 평3-271697호 공보, 일본 특허 공개 평4-73595호 공보, 일본 특허 공개 평7-190649호 공보, 일본 특허 공개 평7-229687호 공보 등에 제안된 플레이트식 열교환기라도 좋다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는 부호 1(L, R)을 유체의 유입구, 부호 2(L, R)를 유체의 유출구로서 설명했지만, 두 종류의 유체가 역방향으로 흐르는 대향류가 되도록, 예를 들어 부호 1L을 한 쪽 유체의 유입구, 부호 2L을 그 유체의 유출구, 부호 2R을 다른 쪽 유체의 유입구, 부호 1R을 그 유체의 유출구로서 사용할 수도 있다.

또한, 필터(F1 내지 F6) 각각의 전후에 압력계를 설치하여 필터의 전후 압력을 검출하고, 필터의 전후에서 소정의 압력차가 검출도지 않았을 때에 상기 필터의 청소를 지시하는 경보 수단을 설치하는 것도 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 출입구를 각각 2개 구비한 열교환 용기에, 열교환 용기의 상기 출입구와 동일한 위치에 개구부를 갖는 복수의 전열판을 수납하고, 열교환 용기의 한 쪽 입구로부터 유입한 유체와 다른 쪽 입구로부터 유입한 유체가 각 전열판의 다른 면측으로 안내되어, 열교환 용기의 대응하는 출구로부터 유출하는 과정에서 열교환하는 플레이트식 열교환기 본체부를 내부가 감압된 감압 용기 내에 감압 용기 내면과 이격하여 수납한 플레이트식 열교환기이며, 그 플레이트식 열교환기를 흡수액끼리 및/또는 흡수액과 냉매와의 열교환기로서 사용하도록 한 흡수식 냉동기이므로, 열교환하는 유체는 외기의 영향을 받기 어렵다.

또한, 감압 용기 내에 유체의 누입 검출 수단을 설치하도록 한 것에 있어서는 열교환 용기와 감압 용기 사이의 내부 공간으로 누입된 흡수액 등을 기기 밖으로 배출하는 것이 가능하고, 따라서 상기 내부 공간으로 누입된 흡수액 등의 영향에 의해 상승한 열교환 용기와 감압 용기 사이의 열전도를 저하시킬 수 있다.

또한, 플레이트식 열교환기의 상류측에 필터를 설치하도록 한 흡수식 냉동기에 있어서는, 관로를 흐르는 흡수액과 냉매에 고형의 불순물이 혼입하여도, 그 고형의 불순물은 필터에 의해 제거되므로, 유로가 좁은 플레이트식 열교환기로 이루어지는 저온 열교환기, 고온 열교환기, 냉매 열회수기 등이 불순물에 의해 막히는 등의 문제점이 생기는 일은 없다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태를 도시한 설명도.

도2는 본 발명의 제2 실시 형태를 도시한 설명도.

도3은 본 발명의 제3 실시 형태를 도시한 설명도.

도4의 (a) 및 도4의 (b)는 종래의 플레이트식 열교환기를 도시한 설명도로, 도4의 (a)는 일부를 파단하여 도시한 평면 설명도, 도4의 (b)는 도4의 (a)의 A-A 단면을 도시한 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1L, 1R : 입구

2L, 2R : 출구

3 : 열교환 용기

4 : 개구

5 : 전열판

6L, 6R : 도입관

7L, 7R: 도출관

101 : 감압 용기

101A : 내부 공간

102 : 펌프

103 : 개폐 밸브

104 : 배기관

105 :액체 누입 검출 센서

17 : 개폐 밸브

100, 10OX : 플레이트식 열교환기

200 : 흡수식 냉동기

201 : 고온 재생기

203 : 저온 재생기

204 : 응축기

206 : 증발기

207 : 흡수기

209 : 저온 열교환기

210 : 고온 열교환기

211 내지 213 : 흡수액관

214 : 흡수액 펌프

215 내지 219 : 냉매관

219 : 냉매 펌프

220 : 냉수관

221 : 냉각수관

222 : 배기관

223 : 제1 배기 가스 열회수기

224 : 제2 배기 가스 열회수기

225 : 유량 제어 밸브

228 : 냉매 열회수기

F1 내지 F6 : 필터

Claims (6)

1. 출입구를 각각 2개 구비한 열교환 용기에 열교환 용기의 상기 출입구와 동일한 위치에 개구부를 갖는 복수의 전열판을 수납하고, 열교환 용기의 한 쪽 입구로부터 유입한 유체와 다른 쪽 입구로부터 유입한 유체가 각 전열판의 다른 면측으로 안내되고, 열교환 용기의 대응하는 출구로부터 유출되는 과정에서 열교환하는 플레이트식 열교환기 본체부가 내부가 감압된 감압 용기 내에 감압 용기 내면과 이격하여 수납된 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 감압 용기 내에 유체의 누입 검출 수단이 설치된 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
3. 흡수액끼리의 열교환에 제1항 또는 제2항에 기재된 플레이트식 열교환기가 사용되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
4. 흡수액과 냉매의 열교환에 제1항 또는 제2항에 기재된 플레이트식 열교환기가 사용되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
5. 제3항에 있어서, 플레이트식 열교환기의 상류측에 필터가 설치된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
6. 제4항에 있어서, 플레이트식 열교환기의 상류측에 필터가 설치된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.