KR100877024B1 - 흡수식 냉온수기의 냉방시 급탕장치 - Google Patents

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Abstract

흡수식 냉온수기의 냉방시 급탕장치가 개시된다. 본 발명에 따른 급탕장치(200)는 저온재생기(110) 측에서 저온열교환기(150)로 농흡수액을 보내는 농흡수액 공급배관(183)의 도중에 설치되고, 저온의 급탕수를 공급하는 급탕수 입구관(221); 및 상기 농흡수액과 열교환된 고온의 급탕수를 배출시키는 급탕수 출구관(222)을 구비하는 급탕열교환기(220)를 포함한다. 이에 따르면, 냉방모드 가동시 저온재생기에서 고온의 냉매가스와 열교환된 이후 발생된 고온의 농흡수액을 급탕열교환기에서 급탕수와 열교환시킴으로써, 냉방모드 가동시 급탕 온수를 동시에 공급할 수 있는 효과가 있다.
Figure R1020070110543
흡수식, 냉동기, 냉온수기, 저온재생기, 저온열교환기, 냉매가스, 냉방, 급탕, 농흡수액

Description

흡수식 냉온수기의 냉방시 급탕장치 {APPARATUS FOR SUPPLYING WARM WATER DURING COOLING MODE IN ABSORPTION WATER COOLER AND HEATER}
본 발명은 흡수식 냉온수기의 냉방시 급탕장치에 관한 것으로서, 특히 냉방모드 가동시 저온재생기에서 고온의 냉매가스와 열교환된 이후 발생된 고온의 농흡수액을 급탕열교환기에서 급탕수와 열교환시킴으로써, 냉방모드 가동시 급탕 온수를 동시에 공급할 수 있는 흡수식 냉온수기의 냉방시 급탕장치에 관한 것이다.
일반적으로, 흡수식 냉온수기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 고온재생기(10), 저온재생기(20), 응축기(30), 증발기(40), 흡수기(50), 저온열교환기(60) 및 고온열교환기(70)를 포함하여 이루어진다.
이러한 흡수식 냉온수기의 경우, 고온재생기(10)를 버너 등의 열원(11)으로 가열하여 냉매가스를 발생시키고, 그 냉매가스를 저온재생기(20)에 공급하여, 흡수기(50)를 거쳐 응축기(30)를 통과하는 냉각수와의 열교환에 의해 응축시켜, 증발기(40)로 공급한다. 상기 응축기(30)를 거치는 냉각수는 고온의 냉매와 열교환됨으로써, 온수로 바뀌어 배출되어 예컨대, 난방에 사용될 수 있다.
상기 응축기(30)로부터 증발기(40)로 공급되는 응축냉매는 증발기(40)에 공 급되어 증발기(40) 내부를 흐르는 냉수와의 열교환에 의해 증발되며, 이 증발되는 냉매가스는 저온재생기(20)측으로부터 저온열교환기(60)를 거쳐 흡수기(50)에 공급되는 고농도의 농흡수액에 흡수되어, 묽은 농도의 희흡수액으로 만들어져 희흡수액받이(51)에 모이게 된다. 냉매가스에 포함된 액상의 냉매는 증발기(40) 하부의 냉매액받이(41)에 포집된다. 이 과정에서, 상기 증발기(40)측으로 공급되는 냉수가 냉매와의 열교환에 의해 냉각되어 배출되어 예컨대, 냉방에 활용될 수 있다.
한편, 상기 희흡수액받이(51)에 모인 희흡수액은, 저온열교환기(60)와 고온열교환기(70)를 차례로 거치면서, 저온재생기(20)측으로부터 상기 저온열교환기(60)를 경유하여 흡수기(50)로 공급되는 농흡수액과, 고온재생기(10)측으로부터 상기 고온열교환기(70)를 경유하여 저온재생기(20)측으로 공급되는 중간 농도의 중간흡수액과 차례로 열교환된 다음, 고온재생기(10)에 공급되어, 열원에 의해 가열됨으로써, 다시 냉매가스로 바뀌게 된다.
참조부호 80은 응축기(30) 측에서 증발기(40) 상부로 응축냉매를 선택적으로 공급하는 난방밸브이고, 참조부호 81은 증발기(40) 하부의 냉매액받이(41)에서 흡수기(50) 하부의 희흡수액받이(51)로 냉매를 선택적으로 공급하는 난방밸브이며, 참조부호 82는 고온재생기(10)와 저온재생기(20)를 연결하는 배관에서 흡수기(50) 측으로 냉매가스를 선택적으로 공급하는 난방밸브이다. 참조부호 83은 고온재생기(10)측과 고온열교환기(70)를 연결하는 연결관(85)과 희흡수액받이(51)를 연결하는 연결관(84)에 설치되어, 고온재생기(10)로부터 희흡수액받이(50)로 중간흡수액을 선택적으로 공급하는 난방밸브를 나타낸다.
또한, 참조부호 90은 증발기(40) 하부의 냉매액받이(41)에서 다시 증발기(40)측으로 냉매를 스프레이식으로 공급하는 바이패스배관(86)에 설치되어 냉매를 선택적으로 펌핑하는 냉매펌프이고, 참조부호 91은 흡수기(50) 하부의 희흡수액받이(51)와 저온열교환기(60)를 연결하는 배관에 설치되어 희흡수액을 선택적으로 펌핑하는 희흡수액펌프이며, 참조부호 92는 저온재생기(20)측과 저온열교환기(60)를 연결하는 농흡수액 공급배관(87)에 설치되어, 저온재생기(110)에서 고온의 냉매가스와 열교환 이후 발생된 고온의 농흡수액을 저온열교환기(60)로 선택적으로 펌핑하는 농흡수액펌프를 나타낸다.
그런데, 상기한 종래 흡수식 냉온수기에 있어서는, 냉방모드를 가동할 경우에, 급탕 온수를 얻고자 할 경우에, 흡수기(50) 및 응축기(30)를 거치는 냉각수를 활용하는 것을 고려할 수 있는데, 이 경우에, 냉방부하가 커질 뿐만 아니라, 소망하는 온도의 급탕 온수를 얻기 힘들고, 급탕 부하가 큰 경우에는 곤란한 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 고려하여 이루어진 것으로서, 냉방모드 가동시 저온재생기에서 고온의 냉매가스와 열교환된 이후 발생된 고온의 농흡수액을 급탕열교환기에서 급탕수와 열교환시킴으로써, 냉방모드 가동시 급탕 온수를 동시에 공급할 수 있는 흡수식 냉온수기의 냉방시 급탕장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 고온재생기와, 저온재생기와, 응축기와, 증발기와, 흡수기와, 저온열교환기와, 그리고 고온열교환기를 구비하는 흡수식 냉온수기에, 상기 저온재생기에서 고온의 냉매가스와 열교환된 이후 발생된 고온의 농흡수액과 저온의 급탕수를 열교환하도록 설치되어, 냉방모드 가동시 급탕 온수를 동시에 공급할 수 있도록 이루어지는 흡수식 냉온수기의 냉방시 급탕장치로서: 상기 저온재생기 측에서 상기 저온열교환기로 농흡수액을 보내는 농흡수액 공급배관의 도중에 설치되고, 저온의 급탕수를 공급하는 급탕수 입구관과, 상기 농흡수액과 열교환된 고온의 급탕수를 배출시키는 급탕수 출구관을 구비하는 급탕열교환기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 냉방시 급탕장치에 의하면, 냉방모드의 가동시에 저온재생기(110)에서 고온의 냉매가스와 열교환 된 이후 발생된 고온의 농흡수액과 급탕열교환기(220)에서 저온의 급탕수를 서로 열교환시켜, 상기 급탕수를 가열하여 고온의 급탕 온수로 만들어 배출할 수 있으므로, 냉방과 급탕을 동시에 사용할 수 있다.
또한, 고온의 농흡수액을 활용하여 급탕 온수를 생성함으로써, 열효율을 높일 수 있고, 냉방부하에 지장을 초래하지 않으며, 급탕 부하가 큰 경우에도 소망하는 온도의 급탕 온수를 얻을 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 2에는 본 발명에 따른 급탕장치가 적용된 흡수식 냉온수기의 일부 구성이 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 따른 급탕장치가 적용된 흡수식 냉온수기의 전체 구성이 도시되어 있다.
본 발명의 급탕장치가 적용되는 흡수식 냉온수기는, 도 3에 도시된 바와 같이, 고온재생기(100)와, 저온재생기(110)와, 응축기(120)와, 증발기(130)와, 흡수기(140)와, 저온열교환기(150)와, 그리고 고온열교환기(160)를 구비한다.
상기 고온재생기(100)는 공급되는 묽은 농도의 희흡수액을 버너 등의 열원(101)으로 가열하여 고온고압의 냉매가스를 발생시켜 냉매가스 출구(102)를 통해 배출한다. 이 때, 여기서 미도시되었으나, 상기 열원(101)으로부터 발생하여 배출되는 배기가스를 고온재생기(100)로 공급되는 희흡수액과 열교환시킴으로써, 폐열을 재활용하여 열효율을 높일 수 있다.
상기 저온재생기(110)는, 상기 고온재생기(100)로부터 냉매가스 출구(102)를 통해 냉매가스를 공급받는 한편, 고온재생기(100)로부터 배출되어 고온열교환기(160)에서 고온재생기(100)로 보내는 희흡수액과 열교환되는 중간 농도의 중간흡수액을 공급받아, 냉매를 저온재생하고 고농도의 농흡수액을 만들게 된다.
상기 응축기(120)는, 상기 저온재생기(110)로부터 공급되는 냉매가스를, 흡수기(140)를 거쳐 응축기(120)를 통과하는 냉각수와 열교환시켜 응축냉매로 만들어 증발기(130)로 공급하게 되며, 상기 냉각수는 열교환에 의해 온수로 바뀌어 배출되고, 이 온수는 예컨대, 난방에 활용될 수 있다.
상기 증발기(130)는, 상기 응축기(120)로부터 공급되는 응축냉매를 증발기(130)를 거치는 냉수와의 열교환에 의해 증발시키는 기능을 하게 된다. 이 과정에서, 상기 증발기(130)측으로 공급되는 냉수가 증발되는 냉매가스와의 열교환에 의해 냉각되어 배출된다. 이 배출되는 냉수는 예컨대, 냉방에 활용될 수 있다. 또한, 상기 증발기(130) 측에서 냉매가스에 포함된 액상의 냉매는 증발기(130) 하부의 냉매액받이(131)에 포집된다.
상기 흡수기(140)는, 상기 증발기(130)의 일측에 설치되거나, 상기 증발기(130)의 양쪽에 각각 설치되는 것으로서, 저온재생기(110)측으로부터 저온열교환기(150)를 거쳐 상기 흡수기(140)에 공급되는 고농도의 농흡수액에 상기 증발 기(130)에 의해 증발되는 냉매가스는 흡수시켜, 묽은 농도의 희흡수액으로 만드는 한편, 응축기(120)로 보내는 냉각수를 열교환하는 기능을 하게 된다. 상기 흡수기(140) 하부에는 희흡수액받이(141)가 설치되어 있으며, 여기에 상기 희흡수액이 포집된다.
상기 저온열교환기(150)는, 상기 희흡수액받이(141)로부터 배출되는 희흡수액을, 저온재생기(110)측으로부터 흡수기(140)로 공급되는 농흡수액과 열교환시켜 배출하는 기능을 하게 된다.
상기 고온열교환기(160)는, 상기 저온열교환기(150)로부터 배출되는 희흡수액을, 고온재생기(100)측으로부터 저온재생기(110)측으로 공급되는 중간 농도의 중간흡수액을 열교환시켜 고온재생기(100)로 공급하는 기능을 하게 된다.
한편, 응축기(120)로부터 냉매를 선택적으로 증발기(130) 상부로 공급하기 위하여, 응축기(120)와 증발기(130) 상부를 서로 연결하는 배관이 설치되고, 이 배관에는 그 유로를 선택적으로 개폐하는 난방밸브(170)가 설치된다. 또한, 증발기(130) 하부의 냉매액받이(131)에 포집된 냉매를 선택적으로 흡수기(140) 하부의 희흡수액받이(141)로 공급하기 위하여, 상기 냉매액받이(131)와 상기 희흡수액받이(141)를 서로 연결하는 배관이 설치되고, 이 배관에는 그 유로를 선택적으로 개폐하는 난방밸브(171)가 설치된다.
또한, 고온재생기(100)로부터 배출되는 냉매가스를 선택적으로 희흡수액받이(141)로 공급하기 위하여, 상기 고온재생기(100)와 저온재생기(110)를 연결하는 배관과 흡수기(140)를 서로 연결하는 연결관(184)이 설치되고, 상기 연결관(184)에 는 그 유로를 선택적으로 개폐하는 난방밸브(172)가 설치된다. 또한, 고온재생기(100)로부터 배출되는 중간흡수액을 희흡수액받이(141)에 선택적으로 공급하기 위하여, 상기 고온재생기(100)(구체적으로, 고온재생기(100)와 고온열교환기(160)를 연결하는 배관(185))측과 희흡수액받이(141)를 연결하는 연결관(174)이 설치되고, 상기 연결관(174)에는 그 유로를 선택적으로 개폐하는 난방밸브(173)가 설치된다.
또한, 증발기(130) 하부의 냉매액받이(131)에 포집된 냉매를 바이패스하여 다시 증발기(130) 상부로 공급하기 위하여, 상기 냉매액받이(131)와 상기 증발기(130)의 상부를 연결하는 바이패스배관(186)이 설치되고, 상기 바이패스배관(186)에는 상기 냉매액받이(131)에 포집된 냉매를 선택적으로 펌핑하여 증발기(130) 상부로 공급하는 냉매펌프(180)가 설치된다.
또한, 흡수기(140) 하부의 희흡수액받이(141)와 저온열교환기(150)를 연결하는 배관(142)에는 상기 희흡수액받이(141)에 포집된 희흡수액을 상기 저온열교환기(150)로 선택적으로 펌핑하는 희흡수액펌프(181)가 설치되어 있다.
또한, 저온재생기(110) 측에서 고온의 냉매가스와 열교환된 이후 발생된 고온의 농흡수액을 저온열교환기(150)를 거쳐 흡수기(140)로 공급하도록, 상기 저온재생기(110)측과 저온열교환기(150)를 연결하는 농흡수액 공급배관(183)에는, 농흡수액을 상기 저온열교환기(150)로 선택적으로 펌핑하는 농흡수액펌프(182)가 설치되어 있다.
본 발명에 따른 급탕장치(200)는, 냉방모드 가동시 상기 저온재생기(110)에 서 고온의 냉매가스와 열교환된 이후 발생된 고온의 농흡수액을 급탕수와 열교환시킴으로써, 냉방모드 가동시 급탕 온수를 동시에 공급할 수 있도록 되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 급탕장치(200)는, 저온재생기(110) 측에서 농흡수액을 저온열교환기(150)로 보내는 농흡수액 공급배관(183)에 설치되는 급탕열교환기(220)을 포함하여 이루어진다.
상기 급탕열교환기(220)는, 그 내부로 급탕수를 공급하는 급탕수 입구관(221)과, 그 내부로부터 급탕수를 배출시키는 급탕수 출구관(222)을 구비하고 있다. 또한, 상기 급탕열교환기(220)는, 상기 농흡수액 공급배관(183)중 농흡수액펌프(182)의 상류측에 설치되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 급탕열교환기(220)에서, 상기 농흡수액 공급배관(183)을 흐르는 고온의 농흡수액과, 상기 급탕수 입구관(221)을 통해 공급되는 저온의 급탕수가 서로 열교환됨으로써, 상기 급탕수가 상기 고온의 농흡수액에 의해 가열되어 고온의 급탕 온수로 바뀌고, 이 급탕 온수는 급탕수 출구관(222)을 통해 배출되므로, 상기 고온의 급탕 온수를 원하는 장소로 공급하여 활용할 수 있게 된다.
다음에, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 냉방시 급탕장치의 작용에 대하여 설명한다.
열원(101)의 가동에 의해 고온열교환기(160)로부터 고온재생기(100)로 공급되는 희흡수액을 가열하면, 고온고압의 냉매가스가 발생하고, 이 냉매가스는 냉매가스 출구(102)를 통해 배출되어 저온재생기(110)를 거쳐 응축기(120)측으로 공급된다. 또한, 냉매가스의 배출에 따라 고온재생기(100)에서 가열되는 희흡수액은 중 간 농도의 중간흡수액으로 바뀌고, 이 중간흡수액은 고온열교환기(160)를 거치면서 고온재생기(100)로 공급되는 희흡수액과 열교환되어 저온재생기(110) 측으로 공급된다.
상기 응축기(120)로 공급되는 냉매는, 흡수기(140)를 거쳐 응축기(120)로 공급되는 냉각수와의 열교환에 의해 응축된다. 이 과정에서 상기 냉각수는 가열되어 온수로 바뀌어 배출된다.
상기 응축기(120)에 의하여 응축된 응축냉매는 증발기(130)로 공급되어 상기 증발기(130)를 거치는 냉수와의 열교환에 의해 증발되면서 냉매가스로 바뀌게 되며, 상기 냉수는 냉각되어 배출된다. 이러한 응축냉매 공급과정은 응축기(120)측과 증발기(130)측의 압력차에 의하여 이루어질 수 있다.
증발기(130)에서 증발되는 냉매가스는, 저온재생기(110)측으로부터 저온열교환기(150)를 거치면서 고온열교환기(160)로 공급되는 희흡수액과 열교환되어 흡수기(140)로 공급되는 고농도의 농흡수액에 흡수되어 묽은 농도의 희흡수액으로 바뀌고, 상기 희흡수액은 상기 흡수기(140) 하부의 희흡수액받이(141)에 포집된다. 상기 희흡수액받이(141)에 포집된 희흡수액은 상기 저온열교환기(150)로 공급됨으로써, 상기한 것처럼 상기 저온재생기(110)로부터 저온열교환기(150)로 공급되는 농흡수액과 열교환된 다음, 고온재생기(100)를 거쳐 고온재생기(100)로 공급된다.
냉방 또는 난방의 가동모드에 따라, 난방밸브(170)의 개방시에는 응축기(120)로부터 응축냉매가 증발기(130) 상부로 공급된다. 난방밸브(172)의 개방시에는 고온재생기(100)로부터 배출되는 냉매가스가 흡수기(140)로 공급된다. 또한, 농흡수액펌프(182)의 구동시, 저온재생기(110)에서 고온의 냉매가스와 열교환된 이후 발생된 고온의 농흡수액이 농흡수액 공급배관(183)을 통하여 저온열교환기(150)로 공급되고, 이 저온열교환기(150)에서 고온열교환기(160) 쪽으로 공급되는 희흡수액과 상기 농흡수액이 열교환된 다음, 상기 농흡수액이 흡수기(140)로 상부로 스프레이식으로 공급된다. 또한, 난방밸브(173)의 개방시에는 고온재생기(100)측으로부터 중간흡수액이 희흡수액받이(141)로 공급되며, 이와 같이 흡수기(140)나 희흡수액받이(141)로 공급되는 흡수액들에 증발되는 냉매가스가 흡수되어 희흡수액으로 바뀌게 된다.
한편, 상기 냉매가스에 포집된 액상의 냉매는 증발기(130) 하부의 냉매액받이(131)에 포집되는데, 상기 냉매액받이(131)에 포집된 냉매는 난방밸브(171)의 개방시에는 희흡수액받이(141)로 공급되고, 또한 냉매펌프(180)의 구동에 따라 냉매액받이(131)로부터 바이패스배관(186)을 통해 다시 흡수기(140)의 상부로 바이패스 공급된다.
상기 희흡수액받이(141)에 포집된 희흡수액은, 저온열교환기(150) 및 고온열교환기(160)를 차례로 거치게 된다. 즉, 상기 희흡수액은, 농흡수액펌프(182)의 구동시 저온재생기(110)측으로부터 흡수기(140)로 공급되는 농흡수액과 상기 저온열교환기(150)에서 열교환되고, 상기 저온열교환기(150)로부터 배출되는 희흡수액은, 고온재생기(100)측으로부터 저온재생기(110)측으로 공급되는 중간흡수액과 상기 고온열교환기(160)에서 열교환된 다음, 고온재생기(100)로 공급된다.
한편, 증발기(130)로 냉수를 공급하여 열교환에 의해 냉각하여 배출함으로 써, 냉각된 냉수를 냉방에 활용하는 냉방모드를 가동할 경우에, 본 발명에서는 급탕 온수도 동시에 공급할 수 있다.
즉, 농흡수액펌프(182)를 가동하면, 저온재생기(110)에서 고온의 냉매가스와 열교환된 이후 발생된 고온의 농흡수액이 농흡수액 공급배관(183)을 통하여 저온열교환기(150)로 공급되는데, 이 과정에서 상기 고온의 농흡수액이 급탕열교환기(220)를 거치게 된다. 따라서, 급탕열교환기(220)를 거치는 고온의 농흡수액과, 급탕수 입구관(221)을 통해 급탕열교환기(220) 내부로 공급되는 저온의 급탕수가 서로 열교환되므로, 저온의 급탕수가 고온의 농흡수액에 의하여 가열되어 고온의 급탕 온수로 바뀌어 급탕수 출구관(222)을 통해 배출되므로, 상기 고온의 급탕 온수를 원하는 장소로 공급하여 활용할 수 있게 된다.
도 1은 종래 흡수식 냉온수기의 예를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 급탕장치가 적용된 흡수식 냉온수기의 일부 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 급탕장치가 적용된 흡수식 냉온수기의 전체 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 고온재생기 101 : 열원
102 : 냉매가스 출구 110 : 저온재생기
120 : 응축기 130 : 증발기
140 : 흡수기 150 : 저온열교환기
160 : 고온열교환기 183 : 농흡수액 공급배관
200 : 급탕장치 220 : 급탕열교환기
221 : 급탕수 입구관 222 : 급탕수 출구관

Claims (1)

  1. 고온재생기(100), 저온재생기(110), 응축기(120), 증발기(130), 흡수기(140), 저온열교환기(150), 및 고온열교환기(160)를 구비하는 흡수식 냉온수기에, 상기 저온재생기에서 고온의 냉매가스와 열교환된 이후 발생된 고온의 농흡수액과 저온의 급탕수를 열교환하도록 설치되어, 냉방모드 가동시 급탕 온수를 동시에 공급할 수 있도록 이루어지는 흡수식 냉온수기의 냉방시 급탕장치로서,
    상기 저온재생기 측에서 상기 저온열교환기로 농흡수액을 보내는 농흡수액 공급배관(183)의 도중에 설치되고, 저온의 급탕수를 공급하는 급탕수 입구관(221); 및 상기 농흡수액과 열교환된 고온의 급탕수를 배출시키는 급탕수 출구관(222)을 출구관을 구비하는 급탕열교환기(220);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기의 냉방시 급탕장치.
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