KR100634842B1 - 냉동기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉동기에 관한 것이며, 상세하게는 흡수식 냉동기와 증기압축식 냉동기를 결합한 냉동기에 관한 것으로서, 흡수식 냉동기와 증기압축식 냉동기를 결합하여 증기압축식 냉동기의 응축기에서 방열되는 응축열을 흡수식 냉동기의 열원으로 이용함으로써 흡수식 냉동기의 성적계수를 증대하고, 에너지를 절감할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 가열관(12)에 의하여 냉매증기를 증발하는 고온재생기(11)와, 상기 고온재생기(11)에서 증발된 냉매증기를 응축하는 응축기(13)와, 상기 응축기 (13)에서 응축된 냉매액을 증발용 열교환기(16)에 살포하여 브라인을 냉각하는 증발기(15)와, 상기 증발기(15)에서 기화된 냉매증기를 흡수하는 흡수기(17)로 구성한 흡수식 냉동기(10)와; 압축기(31), 응축기(32), 팽창밸브(33), 증발기(34)를 도관(35)으로 연결한 증기압축식 냉동기(30)를 구비하고, 상기 응축기(32)에 흡열 열교환기(40)를 설치하여 상기 흡열 열교환기(40)와 고온재생기(11)에 내장한 가열관(12)을 순환펌프(42)가 부설된 순환도관(41)으로 연결하여서 응축기(32)의 응축열을 흡수식 냉동기의 열원으로 이용함을 특징으로 한 것이다.
흡수식 냉동기, 고온재생기, 가열관, 증기압축식 냉동기, 응축기, 흡열 열교환기, 순환도관, 순환펌프, 보조히터, 제 2 응축기, 급탕용 열교환기

Description

냉동기 {REFRIGERATING MECHINE}
도 1은 본 발명의 실시예의 구성도
도 2는 종래의 흡수식 냉동기의 구성도
도 3은 종래의 증기압축식 냉동기의 구성도
< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 >
10 : 흡수식 냉동기 11 : 고온재생기 12 : 가열관
30 : 증기압축식 냉동기 32 : 응축기 40 : 흡열 열교환기
41 : 순환도관 42 : 순환펌프 43 : 보조히터
45 : 제 2 응축기 46 : 급탕용 열교환기
본 발명은 냉동기에 관한것이며, 상세하게는 흡수제로 리튬브로마이드(LiBr)
수용액 또는 물을, 냉매로서 물 또는 암모니아를 사용하는 흡수식 냉동기와 증기압축식 냉동기를 결합한 냉동기에 관한 것이다.
주지하는바와 같이 냉동기는 흡수제로 리튬브로마이드(LiBr) 수용액 또는 물을, 냉매로서 물 또는 암모니아를 사용하는 흡수식 냉동기와 증기압축식 냉동기가 주종을 이루고 있다.
상기 흡수식 냉동기(10)는 도 2에 도시한 바와같이, 열원으로서 증기가 공급되는 가열관(12) 또는 가스버너를 내장한 고온재생기(발생기)(11), 냉각수관(14')을 설치한 응축기(13), 증발용 열교환기(16)를 설치한 증발기(15), 냉각수관(14)을 설치한 흡수기(17), 용액예열 열교환기(18), 냉매펌프(19), 용액펌프(20)등을 구비하여서, 고온재생기(11)내의 묽은 농도의 용액을 가열관(12)에 증기를 공급 가열하거나 가스버너로 가열하여서 냉매증기를 증발시키고, 상기 냉매증기를 응축기(13)에 공급하여 냉각수관(14')으로 공급되는 냉각수에 의하여 응축한 후 냉매액 도관(21)을 통하여 증발기(15)에 유입하고, 냉매펌프(19)에 의하여 도관(22)을 경유 냉매분무장치(23)에서 증발기(15)에 설치한 증발용 열교환기(16)에 살포함으로써 그 냉매액이 증발될 때의 기화열에 의하여 증발용 열교환기(16)에 공급되는 물등의 브라인을 냉각하는 싸이클을 형성하며, 상기 냉각된 브라인을 냉방등의 용도로 사용하는 것이다.
그리고 증발기(15)에서 증발된 냉매증기는 흡수기(17)에 유입되어 고온재생기(11)에서 도관(24)을 통하여 용액예열 열교환기(18)를 경유 용액분무장치(25)에서 살포되는 진한 농도의 용액에 흡수되며, 이때 그 용액은 냉매증기의 잠열에 의하여 온도가 상승됨으로 냉각수관(14)으로 공급되는 냉각수에 의하여 냉각시키는 것이다. 한편 냉매증기를 흡수한 묽은 농도의 용액은 용액펌프(20)에 의하여 도관(26)을 통하여 고온재생기(11)에 공급될 때 용액예열 열교환기(18)에서 고온재생기(11)에서 용액분무장치(25)에 살포되는 진한 농도의 용액에 의하여 예열된 후 고온재생기(11)에 공급되어 가열관(12)에 의하여 재가열되는 싸이클을 형성하는 것이다.
상기 증기압축식 냉동기(30)는 도 3에 도시한바와 같이, 압축기(31), 응축기 (32), 팽창밸브(33), 증발기(34)등을 구비하고, 이들을 도관(35)으로 연결하여서, 압축기(31)에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매증기를 응축기(32)에서 대기 또는 냉각수에 의하여 응축하고, 상기 응축된 고온ㆍ고압의 냉매액은 팽창밸브(33)에서 팽창된 후 저온ㆍ저압의 냉매액으로 되어 증발기(34)에서 유체(공기 또는 물등의 브라인)와 열교환하여 유체를 냉각하여서, 상기 냉각된 유체를 냉방등의 용도로 사용하고, 증발기(34)에서 증발된 저온ㆍ저압의 냉매증기는 압축기(31)에 흡입되어 재압축되는 싸이클을 형성하는 것이다.
그러나 상기한 흡수식 냉동기(10)는 고온재생기(11)의 열원으로서 증기 또는 가스를 사용함으로써 별도의 에너지가 소요되고, 특히 열원으로서 증기를 사용할 때에는 별도의 증기보일러를 구비하여야 함으로 구조가 복잡하고, 설비비가 많이 소요되는 것이다. 또한 폐열의 회수가 양호하지 못함으로 에너지 이용측면에서 불합리함과 동시에 흡수식 냉동기의 성적계수가 낮아지는 문제점이 있는 것이다.
한편 증기압축식 냉동기(30)는 응축기(32)에서 고온ㆍ고압의 냉매증기를 응축할 때 그 응축열을 폐기하고, 특히 공냉식 응축기를 채용할 때 그 응축기는 통상 도로변에 설치하여 고온의 응축열을 도로측으로 방출함으로써 통행인에 불쾌감을 주고, 대기온도를 상승시키는 문제점이 발생하고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 시정하여 흡수식 냉동기와 증기압축식 냉동기를 결합하여 증기압축식 냉동기의 응축기에서 방열되는 응축열을 흡수식 냉동기의 열원으로 이용함으로써 흡수식 냉동기의 성적계수를 증대하고, 에너지를 절감할 수 있도록 한 냉동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가열관(12)에 의하여 냉매증기를 증발하는 고온재생기(11)와, 상기 고온재생기(11)에서 증발된 냉매증기를 응축하는 응축기(13)와, 상기 응축기(13)에서 응축된 냉매액을 증발용 열교환기(16)에 살포하여 브라인을 냉각하는 증발기(15)와, 상기 증발기(15)에서 기화된 냉매증기를 흡수하는 흡수기(17)로 구성한 흡수식 냉동기(10)와; 압축기(31), 응축기(32), 팽창밸브(33), 증발기(34)를 도관(35)으로 연결한 증기압축식 냉동기(30)를 구비하고, 상기 응축기(32)에 흡열 열교환기(40)를 설치하여 상기 흡열 열교환기(40)와 고온재생기(11)에 내장한 가열관(12)을 순환펌프(42)가 부설된 순환도관(41)으로 연결하여서 응축기(32)의 응축열을 흡수식 냉동기의 열원으로 이용함을 특징으로 한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예의 구성도로서, 본 발명은 흡수식 냉동기(10)와 증기압축식 냉동기(30)를 구비하며, 상기 흡수식 냉동기(10)는 열원이 공급되는 가열관(12)을 내장한 고온재생기(발생기)(11), 냉각수관(14')을 설치한 응축기(13), 증발용 열교환기(16)를 설치한 증발기(15), 냉각수관(14)을 설치한 흡수기(17), 용액예열 열교환기(18), 냉매펌프(19), 용액펌프(20)등을 구비하여서, 고온재생기(11) 내의 묽은 농도의 용액을 가열관(12)에 열원을 공급 가열하여서 냉매증기를 증발시키고, 상기 냉매증기를 응축기(13)에 공급하여 냉각수관(14')으로 공급되는 냉각수에 의하여 응축한 후 냉매액 도관(21)을 통하여 증발기(15)에 유입하고, 냉매펌프 (19)에 의하여 도관(22)을 경유 냉매분무장치(23)에서 증발기(15)에 설치한 증발용 열교환기(16)에 살포함으로써 그 냉매액이 증발될 때의 기화열에 의하여 증발용 열교환기(16)에 공급되는 물등의 브라인을 냉각하는 싸이클을 형성하며, 상기 냉각된 브라인은 냉방등의 용도로 사용하는 것이다.
그리고 증발기(15)에서 증발된 냉매증기는 흡수기(17)에 유입되어 고온재생기(11)에서 도관(24)을 통하여 용액예열 열교환기(18)를 경유 용액분무장치(25)에서 살포되는 진한 농도의 용액에 흡수되며, 이때 그 용액은 냉매증기의 잠열에 의하여 온도가 상승됨으로 냉각수관(14)으로 공급되는 냉각수에 의하여 냉각시키는 것이다. 한편 냉매증기를 흡수한 묽은 농도의 용액은 용액펌프(20)에 의하여 도관(26)을 통하여 고온재생기(11)에 공급될 때 열교환기(18)에서 고온재생기(11)에서 용액분무장치(25)에 살포되는 진한 농도의 용액에 의하여 예열된 후 고온재생기(11)에 공급되어 가열관(12)에 의하여 재가열되는 싸이클을 형성하는 것이다.
상기 증기압축식 냉동기(30)는 압축기(31), 응축기(32), 팽창밸브(33), 증발기(34)등을 구비하고 이들을 도관(35)으로 연결하여서, 압축기(31)에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매증기를 응축기(32)에서 응축하고, 상기 응축된 고온ㆍ고압의 냉매액은 팽창밸브(33)에서 팽창된 후 저온ㆍ저압의 냉매액으로 되어 증발기(34)에서 유체(공기 또는 물 등의 브라인)와 열교환하여 유체를 냉각하여 냉방등의 용도로 사용하고, 증발기(34)에서 증발된 저온ㆍ저압의 냉매증기는 압축기(31)에 흡입되어 재압축되는 싸이클을 형성하는 것이다.
그리고 상기 응축기(32)에 흡열 열교환기(40)를 일체로 형성하거나 별개로 형성하여 설치하고, 상기 흡열 열교환기(40)와 가열관(12)을 순환펌프(42)가 부설된 순환도관(41)으로 연결함과 동시에 물등의 작동유체를 충전하여서 흡수식 냉동기(10)와 증기압축식 냉동기(30)를 결합하고, 상기 응축기(32)에서 압축기(31)에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매증기가 응축될 때 그 응축열을 흡열 열교환기(40)에 방열하여 흡열 열교환기(40)내의 작동유체를 가열하며, 상기 가열된 작동유체를 가열관(12)에 열원으로 공급하는 것이다.
또한 본 발명은 상기 순환도관(41)의 가열관(12) 입구측에 보조히터(43)를 부설하여 증기압축식 냉동기(30)의 부하가 감소되거나 외기온도가 높은 이유등에 의하여 응축기(32)에서 고온ㆍ고압의 냉매증기의 응축이 불완전한 경우에 작동유체를 재가열하여 작동유체의 가열온도를 높이는 것이다.
그리고 도관(35)의 응축기(32)의 출구측에 도관(35)과 병렬로 바이패스 도관 (44)을 연결하여 제 2 응축기(45)를 설치하고, 상기 제 2 응축기(45)에 일체로 또는 별개로 급탕용 열교환기(46)를 설치하여서, 흡수식 냉동기(10) 또는 증기압축식 냉동기(30)의 부하가 감소되거나 외기온도가 높은 이유등에 의하여 응축기(32)에서 고온ㆍ고압의 냉매증기의 응축이 불완전할 경우에 상기 응축이 불완전한 고온ㆍ고압의 냉매액을 재냉각하거나 응축기(32)에서 고온ㆍ고압의 냉매증기의 응축이 양호할 경우에 그 냉매액을 과냉각함으로써 증기압축식 냉동기의 성적계수를 증대하고, 또한 종래 흡수식 냉동기(10)만을 설치할 때 생성할 수 없는 급탕용 온수를 생성하는 것이다.
그뿐만 아니라 본 발명은 상기 바이패스 도관(44)의 연결부 입구측과 도관(35)의 상기 바이패스 도관(44)의 연결부 후방에 밸브(47)(47')를 설치하여 이를 선택적으로 개방하여 제 2 응축기(45)를 작동하거나 작동하지 않도록하며, 또한 상기 밸브(47)(47')는 솔레노이르 밸브로 형성하고, 순환도관(41)의 순환펌프(42) 토출측에 온도센서(48)를 설치하여 순환펌프(42)의 토출측의 작동유체의 온도가 일정온도 이상(예 40℃)일때 온도센서(48)의 출력신호에 의하여 밸브(47)를 개방하고 밸브(47')를 폐쇄하여 제 2 응축기(45)에 응축기(32)에서 응축된 냉매액을 공급하여 그 냉매액을 재냉각 또는 과냉각하고, 상기 작동유체의 온도가 일정온도 이하일 때에는 그 밸브(47)(47')는 상기와 반대로 개폐하는 것이다.
이상과 같은 본 발명은 흡수식 냉동기(10)와 증기압축식 냉동기(30)의 각각의 냉동능력은 냉방부하 또는 응축기(32)의 방출열량과 고온재생기(11)의 열원용량등에 따라 흡수식 냉동기(10)와 증기압축식 냉동기(30)를 동일 능력(용량)으로 형성하거나, 어느 하나를 다른 하나보다 크거나 작게 형성하여 동시에 운전하며, 상기와 같이 흡수식 냉동기(10)와 증기압축식 냉동기(30)를 동시에 운전하면 양 냉동기(10)(30)에서는 각각 종래의 것과 동일한 싸이클에 의하여 즉 흡수식 냉동기(10)의 증발기(15)에 설치한 증발용 열교환기(16)에서는 냉각된 브리인이, 증기압축식 냉동기(30)의 증발기(34)에서는 냉각유체가 각각 생성되며 이들은 함께 냉방등의 용도로 사용하는 것이다.
상기와 같이 양 냉동기(10)(30)를 동시에 운전할 때 압축기(31)에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매증기가 응축기(32)에서 응축되면서 그 응축열이 흡열 열교환기 (40)에 방열되어 작동유체가 가열되며, 상기 가열된 작동유체는 순환펌프(42)의 구동에 의하여 고온재생기(11)에 내장된 가열관(12)을 순환하면서 흡수기(17)에서 공급되는 묽은 농도의 용액과 열교환하여 즉 가열된 작동유체를 고온재생기(11)의 열원으로 이용하여 고온재생기(11)에서 냉매증기를 증발시키는 것이다.
상기와 같이 증기압축식 냉동기(30)의 응축기(32)에서 방열되는 응축열을 고온재생기(11)의 열원으로 이용함으로써 흡수식 냉동기(10)의 운전시에 별도의 에너지를 소요하지 않기 때문에 에너지를 절감하고, 종래의 증기보일러를 설치하지 않아도 됨으로 설비비를 대폭 절감할 수 있으며, 흡수식 냉동기(10)의 성적계수를 증대할 수 있는 것이다.
또한 증기압축식 냉동기(30)의 응축기(32)에서 방열되는 고온의 응축열을 흡열 열교환기(40)에서 회수하여 그 온도를 하강시켜서 도로측으로 방출함으로써 통행인에 불쾌감을 주지 않으며, 대기온도의 상승도 줄일 수 있는 것이다.
그리고 증기압축식 냉동기(30)의 응축기(32)의 출구측에 제 2 응축기(45)를 설치함으로써 증기압축식 냉동기(30)의 성적계수를 증대하고, 또한 제 2 응축기 (45)에 급탕용 열교환기(46)를 설치하여 그 응축열에 의하여 급탕용 온수도 생성할 수 있음으로 종래 흡수식 냉동기를 설치할 경우 별도의 급탕용 보일러를 설치하던 것에 비하여 설비비등을 절감하고, 편의성을 증진할 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명은 흡수식 냉동기와 증기압축식 냉동기를 구비하고, 상기 증기압축식 냉동기의 응축기에 흡열 열교환기를 설치하여 상기 흡열 열교환기와 흡수식 냉동기의 고온재생기에 내장한 가열관을 순환도관으로 연결하여서, 양 냉동기를 동시에 운전하면서 응축기의 응축열을 흡수식 냉동기의 열원으로 이용함으로써 흡수식 냉동기의 운전시에 별도의 에너지를 소요하지 않기 때문에 에너지를 절감하고 설비비를 대폭 절감하며, 흡수식 냉동기의 성적계수를 증대할수 있는 것이다.
또한 증기압축식 냉동기의 응축기의 출구측에 제 2 응축기를 설치하여 냉매액을 재응축하거나 과냉각함으로써 증기압축식 냉동기의 성적계수를 증대함과 동시에 제 2 응축기에 급탕용 열교환기를 설치하여 급탕용 온수도 생성할 수 있게 되어 설비비를 절감하고, 편의성을 증대할 수 있는 것이다.

Claims (5)

  1. 가열관(12)에 의하여 냉매증기를 증발하는 고온재생기(11)와, 상기 고온재생기(11)에서 증발된 냉매증기를 응축하는 응축기(13)와, 상기 응축기(13)에서 응축된 냉매액을 증발용 열교환기(16)에 살포하여 브라인을 냉각하는 증발기(15)와, 상기 증발기(15)에서 기화된 냉매증기를 흡수하는 흡수기(17)로 구성한 흡수식 냉동기(10)와; 압축기(31), 응축기(32), 팽창밸브(33), 증발기(34)를 도관(35)으로 연결한 증기압축식 냉동기(30)를 구비하고, 상기 응축기(32)에 흡열 열교환기(40)를 설치하여 상기 흡열 열교환기(40)와 고온재생기(11)에 내장한 가열관(12)을 순환펌프(42)가 부설된 순환도관(41)으로 연결하고, 상기 도관(35)의 응축기(32) 출구측에 도관(35)과 병렬로 바이 패스 도관(44)을 연결하여 제 2 응축기(45)를 설치하여서된 냉동기.
  2. 제 1항에 있어서, 제 2 응축기(45)에 급탕용 열교환기(46)를 설치한 냉동기.
  3. 제 1항에 있어서, 순환도관(41)의 가열관(12) 입구측에 보조히터(43)를 부설한 냉동기.
  4. 제 1항에 있어서, 바이패스 도관(44)의 연결부 입구측과 도관(35)의 상기 바이패스 도관(44)의 연결부 후방에 밸브(47)(47')를 각각 설치한 냉동기.
  5. 제 4항에 있어서, 밸브(47)(47')는 솔레노이드 밸브로 형성하고, 순환도관 (41)의 가열관(12) 출구측에 온도센서(48)를 설치하여서 온도센서(48)의 출력신호에 의하여 상기 솔레노이드 밸브를 선택적으로 개폐하도록 한 냉동기.
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