KR100926641B1 - 액체분배장치 및 이를 구비하는 흡수식 냉온수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부의 액체분배장치로부터 적하되는 액체를 용이하게 수집하고, 수집된 액체가 열교환 관군 전체를 골고루 적시면서 흘러내릴 수 있도록 한 액체분배장치 및 이러한 액체분배장치를 이용한 흡수식 냉온수기에 관한 것이다. 본 발명의 액체분배장치는, 위쪽의 열교환 관군을 적시고 흘러내리는 액체를 집수하여 아래쪽에 배치된 열교환 관군으로 흘려 보내기 위한 액체분배장치로서, 상부가 개구된 통로 형태로 이루어져서 상기 열교환 관군을 이루는 각 열교환 관의 길이방향을 따라 길게 연장되고 상기 열교환 관군을 이루는 열교환 관의 수평방향 배열 개수와 간격에 맞추어 배열되며, 바닥부(601)에 복수의 유하용 구멍(610)이 형성되는 복수의 유하용 채널(600); 상기 복수의 유하용 채널(600)의 외곽 크기에 대응하여 전체의 유하용 채널(600)들의 상면을 덮으며 복수의 분배용 구멍(710)이 형성된 형태의 바닥부(701)를 가지며 그 바닥부(701)의 테두리로부터 상향 연장되는 테두리 벽(702)을 가지는 집수판(700); 및 상기 각 유하용 채널(600)의 하면에 설치되어 유하용 채널(600)의 유하용 구멍(610)으로부터 내려오는 액체의 흐름을 아래쪽의 각 열교환 관으로 유도하는 가이드 채널(800)을 포함한다.

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Description

액체분배장치 및 이를 구비하는 흡수식 냉온수기{Liquid Distributor and Absorption Chiller Having Thereof}

본 발명은 흡수식 냉온수기에 관한 것으로서, 특히 상하 방향으로 2단계 이상의 액체분배장치를 구비한 경우 상부의 액체분배장치로부터 적하되는 액체(농후 용액 또는 냉매)를 용이하게 수집하고, 수집된 액체가 열교환 관군 전체에 걸쳐 골고루 분산될 수 있도록 하며, 유량의 증가에도 쉽게 대비할 수 있도록 한 액체분배장치 및 이러한 액체분배장치를 이용하여 열교환 효율을 향상시킨 흡수식 냉온수기에 관한 것이다.

흡수식 냉온수기(1)는 LPG, LNG 등과 같은 가스 또는 연료를 열원과 흡수액 냉매를 사용하여 냉방사이클을 운전하는 것으로서, 전기를 에너지원으로 사용하는 냉온수기와는 다르게 일차적으로 열에너지를 이용하기 때문에 여름철에 피크 전력부하를 해소하여 발전소의 부담을 덜어주며, 폐열을 이용한 열병합시스템의 활용 등과 같이 다양한 장점을 가진다.

첨부 도면 도 1에는 도 1은 종래의 흡수식 냉온수기의 일례가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 흡수식 냉온수기는, 2개의 재생기(16, 42)와 2개의 열교환 기(32, 34)를 구비하는 2중 효용 흡수식 냉온수기이다. 이러한 흡수식 냉온수기를 구성하는 증발 및 흡수 본체(10)는 증발기(12) 및 흡수기(14)를 함께 구비하며, 고온재생기(16)에는 버너(18)가 설치되어 있다.

상기 흡수기(14)에서 상기 고온 재생기(16)로 연장되는 희박용액 배관(20)에는 흡수액 펌프(30), 저온 열교환기(32) 및 고온 열교환기(34)가 순서대로 설치된다. 그리고 재생 및 응축 본체(40)에는 저온 재생기(42)와 응축기(44)가 함께 설치되어 있다.

그리고 상기 고온 재생기(16)에서 저온 재생기(422)로는 냉매 증기관(36)이 연결되어 있고, 상기 응축기(44)에서 상기 증발기(12)로는 냉매액 유하관(流下管)(38)이 연결되어 있다. 또한, 제1 매체관(주로, 온수 취득용 냉각수관)(50)은 상기 흡수기(14)를 경유하여 상기 응축기(44)로 들어가도록 되어 있고, 제2 매체관(주로, 냉수 또는 냉매 취득용 관)(80)은 상기 증발기(12)를 경유하도록 되어 있다.

이와 같은 흡수식 냉온수기를 운전할 때, 상기 고온 재생기(16)의 버너(18)에서 연료가스(LPG, LNG 등)가 연소하면, 흡수기(14)로부터 흘러나온 희박 용액(리튬브로마이드 수용액(계면활성제 포함)과 같은 묽은 흡수액)이 가열·비등하여 냉매 증기(수증기)가 희박 용액으로부터 분리된다. 따라서 희박 용액은 농도가 조금 더 진한 중간용액으로 변한다. 한편, 희박 용액으로부터 분리된 냉매증기는 냉매 증기관(36)을 따라 이동하여 저온 재생기(42) 안에 배관된 열교환부(36a)를 지나면서 저온 재생기(42) 내부에 있는 중간용액을 가열한다. 이에 따라 중간용액은, 그 로부터 냉매증기가 더 분리되어 농후 용액으로 만들어진다. 열교환부(36a)를 지난 냉매증기는 응축기(44)로 흘러들어간다. 저온 재생기(42)로부터 응축기(44)로 흘러들어온 냉매증기는 응축기(44) 내부에 배관된 제1 매체관(50)의 열교환부(50a) 내부를 흐르는 제1 매체와 열교환 한다. 이러한 열교환 과정에서, 열을 뺏긴 냉매증기는 응축되어 냉매액으로 되돌아간 후 냉매액 유하관(38)을 통해 증발기(12)로 흐르고, 가열된 제1 매체는 온도 상승되어 사용처로 보내진다.

증발기(12)로 유입된 냉매액은 냉매펌프(60)의 작동과 냉매관(70) 및 액체분배장치(71, 72)를 통해서 증발기 상부로부터 산포되어서 증발기(12) 안에 배관되어 있는 제2 매체관(80)의 열교환 관군(81, 82)을 적시면서 열교환 관군(81, 82) 내부를 흐르는 제2 매체와 열교환 한다. 이와 같은 열교환에 의해 증발기(12)에서 기화한 냉매증기는 흡수기(14) 쪽으로 흘러들어가서 흡수기(14) 상부에서 산포되는 후술하는 흡수액(농후 용액)에 흡수된다.

한편, 상기 고온 재생기(16)에서 냉매증기가 분리됨에 따라서 농도가 상승한 중간용액은 중간용액 배관(89) 및 고온 열교환기(34)를 거쳐서 저온 재생기(42)로 유입된다. 저온 재생기(42)로 들어온 중간용액은, 앞서 설명한 바와 같이, 냉매 증기관(36)의 열교환부(36a)에 의해서 가열되어 냉매증기가 더 분리됨으로써 흡수액의 농도가 더욱 상승한 이른바 "농후 용액"으로 되돌아 온다. 저온 재생기(42)에서 가열된 농후 용액은 농후용액 배관(90)을 통해 저온 열교환기(32)를 경유하여 흡수기(14)의 상부로 유입된 후 액체분배장치(91, 92)를 통해 산포되면서 전술한 증발기(12)로부터 온 냉매증기를 흡수하게 된다. 또한, 이 과정에서 발생한 흡수열은 흡수기(14) 내부에 배관된 제1 매체관(50)의 열교환 관군(51, 52) 안을 흐르는 냉각수(제1 매체)에 의해 제거되고, 그에 따라 1차 가열된 열교환 관군(51, 52) 내부의 제1 매체는 응축기(44) 내의 제1 매체관(50)의 열교환부(50a)를 지나면서 최종적으로 가열된다.

상기 흡수기(14)에서 냉매증기를 흡수하여 농도가 낮아진 흡수액 즉, 희박 용액은 흡수액 펌프(30) 및 희박용액 배관(20)을 통해 저온 열교환기(32) 및 고온 열교환기(34)에서 예열된 후 고온 재생기(16)로 재유입된다.

이러한 흡수식 냉온수기에 있어서, 상기 증발기(12)와 흡수기(14)에 배치되는 제1 매체관(50)과 제2 매체관(80), 그리고 액체분배장치(71, 72)(91, 92)의 설치형태에는 크게 3가지로 나눌 수 있다. 첫 번째 형태로서, 증발기(12)와 흡수기(14)의 각 공간을 단순히 하나의 공간으로 형성하고, 그 하나의 공간 내부에 하나의 열교환 관군(管群; bundle; 수평방향으로 여러 가닥의 열교환관을 상하방향으로 복수의 열(列)로 굴곡시킨 형태의 관 묶음)(81 또는 82)(51 또는 52)을 두고, 해당 열교환 관군(81 또는 82)(51 또는 52) 위에 하나의 액체분배장치(71 또는 72)(91 또는 92)를 배치한 형태이다. 액체분배장치(71 또는 72)(91 또는 92)는, 이른바 '트레이(tray)'라고 부르는 넓은 판에 복수의 구멍이 뚫려 있어 해당 구멍을 통해 액체(냉매액 또는 농후 용액(흡수액))를 아래로 흘려 보내, 해당 액체가 열교환 관군(81 또는 82)(51 또는 52)의 표면을 위에서 아래로 순차적으로 적시도록 되어 있다. 이를 '유하액막식(流下液膜式)' 액체분배장치라고도 부른다.

두 번째 형태로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 증발기(12)와 흡수기(14)를 각 각 격벽(12a)(14a)에 의해 2개 이상의 공간으로 구획하고, 구획된 각 공간 내부마다 하나씩의 열교환 관군(81, 82)(51, 52)을 설치하고, 각 열교환 관군(81, 82)(51, 52) 마다 하나씩의 액체분배장치(71, 72)(91, 92)를 배치한 형태이다.

세 번째 형태는, 도면으로 나타내지는 않았지만, 본 출원인 등이 개발한 형태로서, 증발기(12)와 흡수기(14)를 하나의 공간으로 하거나 또는 격벽에 의해 2개 이상의 공간으로 구획하고, 구획된 어느 하나 이상의 공간 내부에 상하방향으로 복수의 열교환 관군을 배치하고, 단일 공간 내부에 배치된 복수의 열교환 관군마다 하나씩의 액체분배장치를 배치하며, 단일 공간 내에서 가장 위쪽에 있는 액체분배장치에만 펌프로부터 액체를 직접 공급하는 형태이다. 이는, 단일 공간 안에서 가장 위쪽에 배치되어 있는 액체분배장치를 통해 액체를 흘려 내려 가장 위쪽의 열교환 관군을 적시고, 가장 위쪽의 열교환 관군을 적시고 흘러내리는 액체를 그 다음 아래쪽에 있는 액체분배장치에서 집수한 다음 그 아래쪽의 열교환 관군을 다시 적시도록 한 것이다. 이러한 형태는 열교환 관군이 상하방향으로 많은 열로 배치되는 경우 아래쪽의 열교환관으로 갈수록 젖음율이 낮아져서 열교환 효과가 낮아지는 것을 방지하기 위하여 개발된 것이다.

한편, 도 2에는 종래의 흡수식 냉온수기의 다른 예를 나타내는바, 이의 흡수식 냉온수기(2)는, 전술한 흡수기(14)의 상부에 격벽(14a)에 의해 구획된 용액냉각흡수기(14-1)를 더 설치한 고효율의 흡수식 냉온수기 형태이다. 용액냉각흡수기(14-1)에는 흡수기(14) 출구로부터 저온 열교환기(32)로 연장되는 희박용액 배관(20)을 우회시켜 용액냉각흡수기(14-1)를 더 경유하도록 하고, 용액냉각흡수 기(14-1) 내부를 경유하는 희박용액 배관(20)의 열교환 관군(21) 위에는, 저온 재생기(42)로부터 저온 열교환기(32)를 거친 농후용액 배관(90)의 말단에 연결되는 액체분배장치(93)를 더 설치하고 있다. 또한, 저온 재생기(42)의 열교환부(36a)를 나온 냉매 증기는 냉매 드레인 열교환기(25)를 거치면서 희박용액의 일부를 예열한 후 응축기(44)로 들어가도록 되어 있다.

이러한 형태의 흡수식 냉온수기(2)는, 흡수기(14)에서 나오는 희박용액을 이용하여 농후용액의 열을 회수하고(이때 희박용액은 예열된다) 농후용액의 흡수율을 향상시킨 형태이다. 증발기(12) 측에는 제2 매체관(80)의 열교환 관군(83)을 하나 더 형성하고, 추가된 해당 열교환 관군(83)에 또 하나의 액체분배장치(73)를 더 설치할 수 있다.

이와 같은 종래의 흡수식 냉온수기에 있어서, 종래의 액체분배장치는, 하나의 공간 내에 하나의 열교환 관군과 하나의 액체분배장치를 설치한 형태의 흡수식 냉온수기에 적합하게 한 형태이기 때문에, 동일 공간에 복수의 열교환 관군과 복수의 액체분배장치를 설치한 형태에서는, 해당 공간 내의 위쪽 열교환 관군을 적시고 흘러 내려오는 액체를 수집하거나 저장하기 어렵다.

이를 도 3 내지 도 6을 통하여 설명한다. 도 3에는 종래의 유하액막식 액체분배장치의 모식도가 도시되어 있고, 도 4에는 평면도가, 도 5에는 도 4의 A-A 선에 따라 절취한 단면도가, 도 6에는 도 4의 B-B 선에 따라 절취한 단면도가 도시되어 있다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 유하액막식 액체분배장치(100) 는, 열교환 관군(5)을 이루는 각 열교환 관(5a)의 길이방향을 따라 길게 연장되고 상부가 개구된 통로 형태의 복수의 유하용 채널(110)을 열교환 관(5a)의 수평방향 열의 개수에 맞추어 일정 간격으로 배열하고, 상기 복수의 유하용 채널(110)의 상측에 3개의 수집용 채널(120)을 횡방향으로 배치하며, 각 유하용 채널(110)의 하면에는 가이드 채널(130)을 부착한 형태로 이루어진다. 또한, 각 수집용 채널(120)의 바닥에는 각 유하용 채널(110)의 통로 중간에 대응하는 위치에 분배용 구멍(121)을 형성하고, 각 유하용 채널(110)의 바닥 양측에는 채널의 길이 방향을 따라 일정간격을 유지하는 복수의 유하용 구멍(111)을 형성한 형태로 이루어진다.

이러한 액체분배장치(100)에 있어서, 순환펌프에 의해 수집용 채널(120)에 공급되어 체류하는 액체는 그의 분배용 구멍(121)을 통해 유하용 채널(110)로 떨어지고, 유하용 채널(110)로 떨어진 액체는 양측의 유하용 구멍(111)을 통해 양측의 가이드 채널(130)로 떨어지며, 가이드 채널(130)에 떨어진 액체는 그 하부에 알맞게 배치된 열교환 관군(5)에 떨어져서, 열교환 관군(5)의 열교환 관(5a)들의 표면을 순차적으로 적시면서 아래로 흘러내리게 된다.

그런데 위와 같은 종래의 액체분배장치는 하나의 공간(동일 공간) 내에 하나의 열교환 관군과 하나의 액체분배장치를 설치하고, 액체분배장치가 펌프로부터 직접 액체를 공급받는 시설에 알맞게 설계된 것이기 때문에, 위쪽의 열교환 관군을 적시고 흘러내리는 액체를 다시 받아서 그 다음으로 아래쪽에 있는 열교환 관군으로 흘려 보내주기 위한 액체분배장치로서 사용하기에는 많은 문제가 있다. 즉, 종래의 액체분배장치는, 위쪽의 열교환 관군으로부터 흘러 내려오는 액체를 유하용 채널(110)에 집수하고 저장하기가 어려울 뿐만 아니라, 집수와 저장을 위해서는 그에 적합한 별도의 장치를 더 설치하여야만 한다. 또한, 흡수기 하단으로 내려갈수록 흡수액에 더 많은 냉매증기가 흡수되기 때문에 흡수액의 유량이 증가하나, 종래의 액체분배장치는 이러한 고려가 없기 때문에(실제로는 그러한 고려를 할 필요가 없었다), 흡수액의 유량 증가에 적절하게 대응하기 어렵다.

결국, 종래의 액체분배장치로서는, 동일 공간에 복수의 열교환 관군과 복수의 액체분배장치를 설치한 새로운 형태에서 얻어질 것으로 예상되는 효과를 충분히 얻을 수 없어, 자칫 본 출원인 등에 의해 어렵게 개발된 새로운 형태의 흡수식 냉온수기 자체가 쓸모없는 기술로 전락하지 않도록 하기 위한 새로운 형태의 액체분배장치가 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 위와 같은 요구에 부응하고자 개발된 것으로서, 동일 공간에 상하 방향으로 2단계 이상의 액체분배장치를 구비하는 경우 상부의 액체분배장치로부터 적하되는 액체를 용이하게 수집하고, 유량의 증가에 쉽게 대비할 수 있도록 한 액체분배장치를 제공하는데에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기한 액체분배장치를 이용하여 액체가 열교환 관군 전체에 걸쳐 골고루 분산될 수 있도록 함으로써 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 한 흡수식 냉온수기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액체분배장치는, 위쪽의 열교환 관군을 적시고 흘러내리는 액체를 집수하여 아래쪽에 배치된 열교환 관군으로 흘려 보내기 위한 액체분배장치로서, 상부가 개구된 통로 형태로 이루어져서 상기 열교환 관군을 이루는 각 열교환 관의 길이방향을 따라 길게 연장되고 상기 열교환 관군을 이루는 열교환 관의 수평방향 배열 개수와 간격에 맞추어 배열되며, 바닥부에 복수의 유하용 구멍이 형성되는 복수의 유하용 채널; 상기 복수의 유하용 채널의 외곽 크기에 대응하여 전체의 유하용 채널들의 상면을 덮으며 상기 유하용 채널에 액체를 분배하기 위한 복수의 분배용 구멍이 형성된 형태의 바닥부를 가지고, 상기 바닥부의 테두리로부터 상향 연장되는 테두리 벽을 가지는 집수판; 및 상기 각 유하용 채널의 하면에 설치되어 유하용 채널의 유하용 구멍으로부 터 내려오는 액체의 흐름을 아래쪽의 각 열교환 관으로 유도하는 가이드 채널을 포함한다.

상기한 본 발명의 액체분배장치에 있어서, 상기 집수판에 저장되는 액체 유량은, 상기 테두리 벽의 높이와 분배용 구멍의 크기 및 개수의 조정에 의해 결정한다.

상기한 본 발명의 액체분배장치에 있어서, 상기 각각의 유하용 채널의 길이방향 양단부에는 막음판이 유하용 채널의 측벽부보다 높은 위치까지 상향연장되고, 상기 각각의 유하용 채널의 막음판은, 하면에 가로질러 부착되는 브래킷에 의해 일체화되도록 한 구성이 바람직하다.

상기한 본 발명의 액체분배장치에 있어서, 상기 가이드 채널은, 상기 유하용 채널의 단면 중앙으로부터 양쪽으로 측하방으로 경사져 연장되다가 열교환 관의 단면 중심부를 향해 하향 연장되는 양쪽의 가이드 판을 포함하고, 상기 유하용 채널의 유하용 구멍은, 상기 양쪽의 가이드 판에 대응하여 2열로 형성하여도 좋다.

여기서, 상기 가이드 채널의 양쪽 가이드 판의 외측면에는 복수의 통로 형성판이 가이드 판의 길이 방향을 따라 간격을 유지하여 부착되어, 이웃하는 통로 형성판 사이의 간극에 의해 액체의 통로가 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 흡수식 냉온수기는, 제2 매체관이 통과하고 상기 제2 매체관에 냉매액을 산포하여 열교환 하는 증발기와, 제1 매체관이 통과하고 상기 제1 매체관에 흡수액을 산포하여 열교환 함과 동시에 상기 증발기로부터 유입된 냉매 증기를 흡수액에 흡수하는 흡수기를 구비하는 흡수식 냉온수기에 있어서, 상기 흡수기는 상, 하 방향으로 하나 이상의 열교환 공간으로 구획되고, 구획된 열교환 공간 중 어느 하나 이상의 열교환 공간에는 상기 제1 매체관의 열교환 관군이 상, 하 방향으로 2개 이상 설치되고, 상기 흡수기의 2개 이상의 제1 매체 열교환 관군이 설치된 열교환 공간에는 각각의 제1 매체 열교환 관군에 대응하는 액체분배장치들이 설치되며, 상기 액체분배장치들 중 위쪽에서 아래쪽으로 2번째부터의 액체분배장치는 전술한 본 발명의 액체분배장치로 구성한 형태로 이루어진다.

상기한 흡수식 냉온수기는, 흡수기가 하나의 열교환 공간으로 이루어지고, 상기 흡수기의 동일 열교환 공간 내의 최상부에 흡수기의 출구로부터 열교환기로 연결되는 희박용액 배관을 우회시킨 희박용액 열교환 관군이 설치된 형태로 이루어지는 흡수식 냉온수기이어도 좋다.

본 발명에 의하면, 동일 공간에 상하 방향으로 2단계 이상의 액체분배장치를 구비하는 경우 상부의 액체분배장치로부터 적하되는 액체를 용이하게 수집할 수 있고, 유량의 증가에 쉽게 대비할 수 있다.

또한, 본 발명은 본 발명의 액체분배장치를 이용하여 상하 방향으로 복수의 열교환 관군을 설치한 형태의 흡수식 냉온수기를 제공함에 따라 액체가 열교환 관군 전체에 걸쳐 골고루 분산될 수 있어, 열교환 효율의 향상과 더불어 전체 시스템의 효율을 극대화할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 액체분배장치를 나타내는 것으로서, 도 7에는 모식도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7의 평면도가, 도 9에는 도 8의 C-C 선에 따라 절취한 단면도가, 도 10에는 도 8의 D-D 선에 따라 절취한 단면도가 도시되어 있다.

도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액체분배장치(500)는, 위쪽의 열교환 관군을 적시고 흘러내리는 액체를 집수하여 다시 아래쪽에 배치된 열교환 관군으로 흘려 보내기 위한 것으로서, 유하용 채널(600)과, 집수판(700) 및 가이드 채널(800)을 포함한다.

상기 유하용 채널(600)은 상부가 개구된 통로 형태로 이루어진다. 즉, 바닥부(601)와 측벽부(602)를 가지는 통로 형태로 이루어지고, 열교환 관군(5)을 이루는 각 열교환 관(5a)의 길이방향을 따라 길게 연장된다. 이러한 유하용 채널(600)은, 상기 열교환 관군(5)을 이루는 열교환 관(5a)의 수평방향 배열 개수와 간격에 맞추어 배열된다. 또한, 유하용 채널(600)의 바닥부(601)에는 복수의 유하용 구멍(610)이 형성되어, 이 유하용 구멍(610)을 통해 액체를 아래로 내려보낸다. 도시된 실시예에서, 상기 유하용 구멍(610)은 채널(600)의 단면 양쪽에 즉, 2열로 형성되어 채널(600)의 길이방향을 따라 촘촘한 간격으로 배치되어 채널(600) 전체 길이에 걸쳐 골고루 흘려 보낼 수 있도록 한다.

상기 집수판(700)은, 바닥부(710)와, 상기 바닥부(701)의 테두리로부터 상향 연장되는 테두리 벽(702)을 구비한 형태로 이루어진다. 본 발명에서, 상기 집수판(700)은, 그의 바닥부(701)가 전술한 복수의 유하용 채널(600)의 외곽 크기에 대 응한 크기로 형성되어, 상기 유하용 채널(600)들의 상면 전체를 덮는다. 이러한 집수판(700)의 바닥부(701)에는 상술한 유하용 채널(600)에 액체를 분배하기 위한 복수의 분배용 구멍(710)이 형성된다.

본 실시예에서 상기 집수판(700)의 테두리 벽(702)의 높이, 분배용 구멍(710)의 개수 및 크기는, 집수판(700)에 저장될 액체의 유량에 따라 적절한 치수로 설정한다. 상기 테두리 벽(702)의 높이와 분배용 구멍(710)의 크기 및 개수의 조정에 의해 집수판(700)이 일시 저장할 수 있는 액체의 유량이 결정된다. 예를 들어, 액체분배장치(500)를 흡수기에 설치할 때, 흡수기 내의 동일 공간에 상, 하 방향으로 복수의 열교환 관군이 설치되고, 각 관군마다 액체분배장치를 설치하고자 하는 경우, 아래쪽의 액체분배장치로 갈수록 액체 유량이 증가하게 되므로, 아래쪽의 액체분배장치(500)로 갈수록 테두리 벽(702)의 높이를 높게 하고 분배용 구멍(710)의 크기를 크게 하는 형태로 적용할 수 있다. 도면에 도시된 실시예에서, 상기 분배용 구멍(710)은 상기 유하용 채널(600)의 길이 방향으로 3열로 배치되고 있다.

상기 가이드 채널(800)은, 상기 각 유하용 채널(600)의 하면에 설치되어 유하용 채널(600)의 유하용 구멍(610)으로부터 내려오는 액체의 흐름을 아래쪽의 열교환 관(5a)으로 유도하여, 열교환 관(5a) 전체를 골고루 적신다. 이러한 가이드 채널(800)은, 전술한 유하용 채널(600)의 단면 중앙으로부터 양쪽으로 측하방으로 경사진 형태로 연장되다가 다시 열교환 관의 단면 중심부를 향해 하향 연장되는 양쪽의 가이드 판(810)을 포함한다. 이러한 양쪽의 가이드 판(810)은 각각 전술한 유 하용 채널(600)의 단면 양쪽에 형성된 유하용 구멍(610)에 대응하게 된다.

또한, 상기 가이드 채널(800)의 양쪽 가이드 판(810)의 외측면에는 복수의 통로 형성판(820)이 상기 가이드 판(810)의 길이 방향을 따라 일정 간격을 유지하여 부착된다. 이러한 통로 형성판(820)은, 이웃하는 통로 형성판(820) 사이의 간극(G)에 의해 액체의 통로가 형성된다. 이와 같이 통로 형성판(820)에 의해 액체의 통로를 일정 간격으로 균일하게 형성하면, 가이드 판(810) 전체 길이에 걸쳐 액체가 골고루 분배되고, 열교환 관(5a) 전체 길이에 걸쳐 액체가 균일하게 공급되므로, 열교환 관(5a)의 어느 한쪽으로 액체가 치우치거나 집중하여 공급되는 현상을 방지할 수 있고, 액체가 열교환 관(5a)을 순차적으로 흘러내리면서 겪게 되는 쏠림 현상도 억제할 수 있다.

한편, 상기 각각의 유하용 채널(600)의 길이방향 양단부는 막음판(620)에 의해 막을 수 있다. 또한, 상기 막음판(620)은, 상기 유하용 채널(600)의 측벽부(602)보다 높은 위치까지 상향연장되고, 이와 같이 연장된 막음판(620)의 하면에는 막음판(620)을 가로지르는 브래킷(630)을 용접 등의 방법으로 부착하여 일체화한다. 상기 브래킷(630)에 의해 막음판(620)이 일체화되면 유하용 채널(600) 전체가 하나로 일체화된다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 액체분배장치(500)는, 동일 공간 내에 복수의 열교환 관군을 배치하는 경우, 최상부의 액체분배장치 바로 아래 즉, 위에서부터 2번째부터의 액체분배장치에 적용하기 적합한 형태이다. 최상부의 액체분배장치는, 종래의 액체분배장치와 동일한 형태로 이루어져서 펌프로부터 액체를 직접 공급받 아도 좋고, 본 발명에 따른 액체분배장치(500)로 이루어져서 그의 집수판(700)에 펌프로부터 액체를 직접 공급받아도 좋다.

이와 같은 본 발명의 액체분배장치(500)는, 이웃하는 위쪽 열교환 관군(5)을 적시고 떨어지는 액체가 유하용 채널(600)의 전체 면적을 덮는 집수판(700)으로 떨어지므로, 별도의 집수 장치나 구조물을 설치하지 않더라도 전체 액체의 집수가 매우 용이하고 정확하게 이루어지며, 집수된 액체는 집수판(700) 전체에 걸쳐 흩어지므로 분배용 구멍(710) 전체에 걸쳐 동일한 유량의 액체가 빠져나갈 수 있게 된다.

종래의 액체분배장치는 동일 공간 내에 하나의 열교환 관군과 하나의 액체분배장치를 설치하고, 액체분배장치가 펌프로부터 직접 액체를 공급받는 시설에 알맞게 설계된 것이기 때문에, 위쪽의 열교환 관군을 적시고 흘러내리는 액체를 다시 받아서 그 다음으로 아래쪽에 있는 열교환 관군으로 흘려 보내주기 위한 액체분배장치로서 사용하기에는 많은 문제가 있었다. 그러나 본 발명의 액체분배장치(500)는 상술한 바와 같이 위쪽의 열교환 관군으로부터 흘러 내려오는 액체를 정확하고 쉽게 집수하고 또 저장하기도 쉬울 뿐만 아니라, 별도의 집수 장치나 구조물을 설치할 필요도 없다.

이하, 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기를 설명한다. 도 1 내지 도 6과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하며, 그 반복되는 설명은 생략한다.

본 발명의 흡수식 냉온수기는, 흡수기 또는 증발기, 또는 흡수기와 증발기 모두가, 각각 하나 이상의 열교환 공간으로 구획되고, 구획된 동일 열교환 공간 내에 상, 하 방향으로 복수의 열교환 관군과 액체분배장치를 설치하는 경우, 위로부 터 2번째 이하의 액체분배장치를 본 발명에 따른 액체분배장치(500)로 구성한 형태이다.

도 11에는 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 일례를 나타내는 도면이 도시되어 있다.

우선, 흡수기(14)에는 제1 매체관(50)이 통과한다. 본 발명에서, 상기 흡수기(14)는, 하나의 열교환 공간(140)으로 이루어져 있고, 이의 하나의 열교환 공간(140)에는 상, 하 방향으로 복수의(도면에서는 3개의) 제1 매체 열교환 관군(51, 52, 53)이 설치된다.

그리고 상기 최상부의 열교환 관군(51) 위에는, 재생기(42)로부터 연장된 용액 배관(90)의 말단부에 액체분배장치(500a)가 설치된다. 이의 최상부 액체분배장치(500a)는, 본 발명의 액체분배장치(500)와 동일한 것으로 이루어져도 좋고, 종래의 액체분배장치와 동일한 것으로 이루어져도 좋다.

그런데 상기 최상부의 액체분배장치(500a)의 아래쪽에 배치되는 열교환 관군(52, 53)에 대응하는 액체분배장치들은 모두 앞에서 설명한 본 발명에 따른 액체분배장치(500)로 이루어진다.

이러한 본 발명의 흡수식 냉온수기는, 상, 하 방향으로 매우 많은 열로 이루어지는 종래의 열교환 관군을 상, 하 방향으로 여러 단계로 나누어 각 열교환 관군의 열 수를 줄이고, 각 열교환 관군마다 하나씩의 액체분배장치를 설치함으로써, 열교환 관의 젖음율을 향상시키고자 하는 흡수식 냉온수기에 매우 적합하다. 이와 같은 경우, 흡수기에서는 액체(즉, 취화리튬 농후 용액)의 냉각 효과(다른 한편으 로는, 제1 매체의 가열 효과)를 향상시켜 냉매증기의 흡수율을 향상시켜 시스템 효율을 극대화할 수 있다.

증발기(12)에 있어서도, 상술한 흡수기(14)와 마찬가지로 적용할 수 있다. 증발기(12)에는 제2 매체관(80)이 통과하는데, 도면에 도시된 실시예와 같이, 증발기(12)를 상, 하 방향으로 하나 이상의 열교환 공간으로 구획하고(도면에서는 하나의 열교환 공간(150)으로 구획됨), 구획된 어느 하나 이상의 열교환 공간에는, 동일 공간에 제2 매체 열교환 관군을 상, 하 방향으로 2개 이상 설치하고(도면에서는 2개의 열교환 관군 즉, 81, 82, 83이 설치됨), 상기 2개 이상의 제2 매체 열교환 관군(81, 82, 83)이 설치된 열교환 공간(150)에는 각각의 제2 매체 열교환 관군에 대응하는 액체분배장치들을 설치한다.

여기서, 상기 액체분배장치들 중, 적어도 위쪽에서 아래쪽으로 2번째부터의 액체분배장치들은 본 발명에 따른 액체분배장치(500)로 구성한다. 최상부의 액체분배장치는, 종래의 액체분배장치(500a)와 동일한 것을 사용하여도 좋고 본 발명에 따른 액체분배장치를 사용하여도 좋다.

이와 같이, 증발기(12)에 본 발명에 따른 액체분배장치(500)를 복수의 단계로 설치하고, 최상부에 설치된 액체분배장치로부터 내려오는 액체(냉매)를 각 단계별 액체분배장치(500)에서 받아서 다시 아래로 흘려보내는 구성에 의하면 냉매와 제2 매체와의 열교환 효율이 향상된다.

도 12에는 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 다른 예를 나타내는 구성도가 도시되어 있다. 이는, 흡수기(14)의 열교환 공간을 격벽(14a)을 통해 상하 방향으 로 2개의 열교환 공간(141, 142)으로 구획하고(당연히 2개 이상의 열교환 공간으로 구획할 수 있다), 가장 위쪽의 열교환 공간(141)에는 흡수기(14)의 출구로부터 열교환기(32)로 연결되는 희박용액 배관(20)을 우회시킨 하나 이상의 희박용액 열교환 관군(21)이 더 설치되고, 아래쪽의 열교환 공간(142)에는 2개 이상의 제1 매체관(50)의 열교환 관군(51, 52)을 순차적으로 설치한 형태이다.

여기서, 상기 아래쪽의 열교환 공간(142)의 동일 공간 내에 설치되는 제2 매체 열교환 관군(51, 52) 중 적어도 아래쪽의 열교환 관군(52)에 대응하는 액체분배장치는 본 발명에 따른 액체분배장치(500)로 구성하여, 위쪽의 열교환 관군(51)으로부터 흘러 내려오는 액체(흡수액)를 용이하게 집수하여 아래로 골고루 분산시킬 수 있게 되어 있다. 최상부의 액체분배장치는 종래의 액체분배장치(500a) 또는 본 발명의 액체분배장치(500) 중 하나를 설치한다.

또한, 위쪽의 희박용액 열교환 관군(21)도, 상, 하 방향으로 복수로 배치할 수 있다. 이 경우에도 마찬가지로, 최상부의 액체분배장치는 종래의 액체분배장치(500a) 또는 본 발명의 액체분배장치(500) 중 하나를 설치하고, 그 아래에 배치될 액체분배장치는 본 발명에 따른 액체분배장치(500)로 구성한다.

증발기(12) 쪽도 흡수기(14) 쪽과 동일한 개념으로 구성할 수 있다. 다만, 열교환 관군(81, 82, 83)들은 모두 제2 매체관(80)의 열교환 관으로 이루어진다.

도 13에는 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 또 다른 예를 나타내는 구성도가 도시되어 있다.

이는 도 12에서 설명한 실시예에서 흡수기(14)를 하나의 열교환 공간(140)으 로 형성하고, 이 하나의 열교환 공간(140) 내에 하나 이상의 희박용액 열교환 관군(21) 및 하나 이상의 제1 매체 열교환 관군(51, 52)을 설치한 형태이다.

이 경우, 최상부의 희박용액 열교환 관군(21) 아래쪽에 설치되는 액체분배장치들은, 모두 본 발명에 따른 액체분배장치(500)로 구성한다. 다만, 최상부의 희박용액 열교환 관군(21)의 액체분배장치(500a)는 본 발명에 따른 액체분배장치(500)나 종래의 액체분배장치 중 어느 것을 사용하여도 좋다.

증발기(12) 쪽도 동일한 개념으로 구성할 수 있다. 다만, 열교환 관군(81, 82, 83)들은 모두 제2 매체관(80)의 열교환 관으로 이루어진다.

이상에서는 첨부도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예들은 당연히 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속한다.

도 1은 종래의 흡수식 냉온수기의 일례를 나타내는 구성도이다.

도 2는 종래의 흡수식 냉온수기의 다른 예를 나타내는 구성도이다.

도 3은 종래의 유하액막식 액체분배장치를 나타내는 모식도이다.

도 4는 도 3의 평면도이다.

도 5는 도 4의 A-A 선에 따라 절취한 단면도이다.

도 6은 도 4의 B-B 선에 따라 절취한 단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 유하액막식 액체분배장치를 나타내는 모식도이다.

도 8은 도 7의 평면도이다.

도 9는 도 8의 C-C 선에 따라 절취한 단면도이다.

도 10은 도 8의 D-D 선에 따라 절취한 단면도이다.

도 11은 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 일례를 나타내는 구성도이다.

도 12는 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 다른 예를 나타내는 구성도이다.

도 13은 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 또 다른 예를 나타내는 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

5: 열교환 관군 5a: 열교환 관

10: 증발기 및 흡수기 본체

12: 증발기 12a, 14a : 격벽

14: 흡수기 14-1: 용액냉각 흡수기

16: 고온 재생기 18: 버너

20: 희박용액 배관 21: (희박용액) 열교환 관군

30: 흡수액 펌프 32: 저온 열교환기

34: 고온 열교환기 36: 냉매 증기관

36a: 열교환부 38: 냉매액 유하관

40: 재생 및 응축 본체 42: 저온 재생기

44: 응축기 50: 제1 매체관

50a: 열교환부 51, 52, 53: (제1 매체) 열교환 관군

60: 냉매 펌프 70: 냉매관

71, 72, 91, 92, 93: 액체분배장치

80: 제2 매체관 81, 82, 83: (제1 매체) 열교환 관군

89: 중간용액 배관 90: 농후용액 배관

140, 141, 142, 150: 열교환 공간

500, 500a: 액체분배장치 600: 유하용 채널

601: 바닥부 602: 측벽부

610: 유하용 구멍 620: 막음판

621: 외향 연장부 700: 집수판

701: 바닥부 702: 테두리 벽

710: 분배용 구멍 800: 가이드 채널

810: 가이드 판 820: 통로 형성판

Claims (8)

1. 삭제
2. 위쪽의 열교환 관군을 적시고 흘러내리는 액체를 집수하여 아래쪽에 배치된 열교환 관군으로 다시 흘려 보내기 위한 액체분배장치로서,

   상부가 개구된 통로 형태로 이루어져서 상기 열교환 관군을 이루는 각 열교환 관의 길이방향을 따라 길게 연장되고 상기 열교환 관군을 이루는 열교환 관의 수평방향 배열 개수와 간격에 맞추어 배열되며, 바닥부(601)에 복수의 유하용 구멍(610)이 형성되는 복수의 유하용 채널(600);

   상기 복수의 유하용 채널(600)의 외곽 크기에 대응하여 전체의 유하용 채널(600)들의 상면을 덮으며 상기 유하용 채널(600)에 액체를 분배하기 위한 복수의 분배용 구멍(710)이 형성된 형태의 바닥부(701)를 가지고, 상기 바닥부(701)의 테두리로부터 상향 연장되는 테두리 벽(702)을 가지는 집수판(700); 및

   상기 각 유하용 채널(600)의 하면에 설치되어 유하용 채널(600)의 유하용 구멍(610)으로부터 내려오는 액체의 흐름을 아래쪽의 각 열교환 관으로 유도하는 가이드 채널(800)을 포함하고,

   상기 집수판(700)에 저장되는 액체 유량은, 상기 테두리 벽(702)의 높이와 분배용 구멍(710)의 크기 및 개수의 조정에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 액체분배장치.
3. 위쪽의 열교환 관군을 적시고 흘러내리는 액체를 집수하여 아래쪽에 배치된 열교환 관군으로 다시 흘려 보내기 위한 액체분배장치로서,

   상부가 개구된 통로 형태로 이루어져서 상기 열교환 관군을 이루는 각 열교환 관의 길이방향을 따라 길게 연장되고 상기 열교환 관군을 이루는 열교환 관의 수평방향 배열 개수와 간격에 맞추어 배열되며, 바닥부(601)에 복수의 유하용 구멍(610)이 형성되는 복수의 유하용 채널(600);

   상기 복수의 유하용 채널(600)의 외곽 크기에 대응하여 전체의 유하용 채널(600)들의 상면을 덮으며 상기 유하용 채널(600)에 액체를 분배하기 위한 복수의 분배용 구멍(710)이 형성된 형태의 바닥부(701)를 가지고, 상기 바닥부(701)의 테두리로부터 상향 연장되는 테두리 벽(702)을 가지는 집수판(700); 및

   상기 각 유하용 채널(600)의 하면에 설치되어 유하용 채널(600)의 유하용 구멍(610)으로부터 내려오는 액체의 흐름을 아래쪽의 각 열교환 관으로 유도하는 가이드 채널(800)을 포함하고,

   상기 각각의 유하용 채널(600)의 길이방향 양단부에는 막음판(620)이 유하용 채널(600)의 측벽부(602)보다 높은 위치까지 상향연장되고,

   상기 각각의 유하용 채널(600)의 막음판(620)은, 하면에 가로질러 부착되는 브래킷(630)에 의해 일체화되는 것을 특징으로 하는 액체분배장치.
4. 위쪽의 열교환 관군을 적시고 흘러내리는 액체를 집수하여 아래쪽에 배치된 열교환 관군으로 다시 흘려 보내기 위한 액체분배장치로서,

   상부가 개구된 통로 형태로 이루어져서 상기 열교환 관군을 이루는 각 열교환 관의 길이방향을 따라 길게 연장되고 상기 열교환 관군을 이루는 열교환 관의 수평방향 배열 개수와 간격에 맞추어 배열되며, 바닥부(601)에 복수의 유하용 구멍(610)이 형성되는 복수의 유하용 채널(600);

   상기 복수의 유하용 채널(600)의 외곽 크기에 대응하여 전체의 유하용 채널(600)들의 상면을 덮으며 상기 유하용 채널(600)에 액체를 분배하기 위한 복수의 분배용 구멍(710)이 형성된 형태의 바닥부(701)를 가지고, 상기 바닥부(701)의 테두리로부터 상향 연장되는 테두리 벽(702)을 가지는 집수판(700); 및

   상기 각 유하용 채널(600)의 하면에 설치되어 유하용 채널(600)의 유하용 구멍(610)으로부터 내려오는 액체의 흐름을 아래쪽의 각 열교환 관으로 유도하는 가이드 채널(800)을 포함하고,

   상기 가이드 채널(800)은, 상기 유하용 채널(600)의 단면 중앙으로부터 양쪽으로 측하방으로 경사져 연장되다가 열교환 관의 단면 중심부를 향해 하향 연장되는 양쪽의 가이드 판(810)을 포함하고,

   상기 유하용 채널(600)의 유하용 구멍(610)은, 상기 양쪽의 가이드 판(810)에 대응하여 2열로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체분배장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 가이드 채널(800)의 양쪽 가이드 판(810)의 외측면에는 복수의 통로 형 성판(820)이 가이드 판(810)의 길이 방향을 따라 간격을 유지하여 부착되어, 이웃하는 통로 형성판(820) 사이의 간극에 의해 액체의 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 액체분배장치.
6. 제2 매체관(80)이 통과하고 상기 제2 매체관(80)에 냉매액을 산포하여 열교환 하는 증발기(12)와, 제1 매체관(50)이 통과하고 상기 제1 매체관(50)에 흡수액을 산포하여 열교환 함과 동시에 상기 증발기(12)로부터 유입된 냉매 증기를 흡수액에 흡수하는 흡수기(14)를 구비하는 흡수식 냉온수기에 있어서,

   상기 흡수기(14)는 상, 하 방향으로 하나 이상의 열교환 공간으로 구획되고, 구획된 열교환 공간 중 어느 하나 이상의 열교환 공간에는 상기 제1 매체관(50)의 열교환 관군이 상, 하 방향으로 2개 이상 설치되고,

   상기 흡수기(14)의 2개 이상의 제1 매체 열교환 관군이 설치된 열교환 공간에는 각각의 제1 매체 열교환 관군에 대응하는 액체분배장치들이 설치되며,

   상기 액체분배장치들 중 위쪽에서 아래쪽으로 2번째부터의 액체분배장치는 청구항 제2항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 기재된 액체분배장치(500)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.
7. 제2 매체관(80)이 통과하고 상기 제2 매체관(80)에 냉매액을 산포하여 열교환 하는 증발기(12)와, 제1 매체관(50)이 통과하고 상기 제1 매체관(50)에 흡수액을 산포하여 열교환 함과 동시에 상기 증발기(12)로부터 유입된 냉매 증기를 흡수액에 흡수하는 흡수기(14)를 구비하는 흡수식 냉온수기에 있어서,

   상기 흡수기(14)는 하나의 열교환 공간으로 이루어지고,

   흡수기(14)의 동일 열교환 공간 내의 최상부에는 흡수기(14)의 출구로부터 열교환기로 연결되는 희박용액 배관(20)을 우회시킨 희박용액 열교환 관군(21)이 설치되고,

   상기 희박용액 열교환 관군(21)의 아래쪽으로는 2개 이상의 상기 제1 매체관(50)의 열교환 관군이 순차적으로 설치되며,

   상기 2개 이상의 제1 매체 열교환 관군에 대응하는 액체분배장치는 각각 청구항 제2항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 기재된 액체분배장치(500)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.
8. 제2 매체관(80)이 통과하고 상기 제2 매체관(80)에 냉매액을 산포하여 열교환 하는 증발기(12)와, 제1 매체관(50)이 통과하고 상기 제1 매체관(50)에 흡수액을 산포하여 열교환 함과 동시에 상기 증발기(12)로부터 유입된 냉매 증기를 흡수액에 흡수하는 흡수기(14)를 구비하는 흡수식 냉온수기에 있어서,

   상기 증발기(12)는 상, 하 방향으로 하나 이상의 열교환 공간으로 구획되고, 구획된 열교환 공간 중 어느 하나 이상의 열교환 공간에는 상기 제2 매체관(80)의 열교환 관군이 상, 하 방향으로 2개 이상 설치되고,

   상기 2개 이상의 제2 매체 열교환 관군이 설치된 열교환 공간에는 각각의 제2 매체 열교환 관군에 대응하는 액체분배장치들이 설치되며,

   상기 액체분배장치들 중 위쪽에서 아래쪽으로 2번째부터의 액체분배장치는 청구항 제2항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 기재된 액체분배장치(500)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.

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