KR101046059B1

KR101046059B1 - 일중 이중 효용 흡수 냉동기 및 그 운전 제어 방법

Info

Publication number: KR101046059B1
Application number: KR1020040045596A
Authority: KR
Inventors: 이시노히로시; 엔조지게이타; 우에고모리신이치; 호시노도시유키; 이라미나가즈야스
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2011-07-01
Also published as: CN1624400A; JP4287705B2; JP2005009754A; KR20040111171A; CN100343600C

Abstract

열원이 제공되지 않는 경우에도, 저열원 재생기로 유입하는 희석 흡수액에서 셀프 플래시의 발생과 열손실을 방지한다.

희석 흡수액 펌프(P1), 저온 열교환기(12), 및 냉매 배출 열회수장치(14)를 내부에 개재함으로써 흡수기와 저열원 재생기(9)를 접속하는 희석 흡수액 파이프(15)의 저열원 재생기(9)측은, 중간 흡수액 펌프(P2)와 고온 열교환기(13)를 내부에 개재함으로써 절환밸브(V1)를 배치한 바이패스 파이프(17)에 의해 저열원 재생기(9)와 고온 재생기(5)를 접속하는 중간 흡수액 파이프(16)의 저열원 재생기(9)측에 접속되는 일중 이중 효용 흡수 냉동기를 제공하며, 절환밸브의 개폐 조건의 제어는 저열원 재생기(9)로 유출입되는 열원의 온도를 기초로 실행되며, 또한, 절환밸브(V1)의 밸브 개도는 증발기(1)로 유출입되는 냉수의 온도를 기초로 실행된다.

Description

일중 이중 효용 흡수 냉동기 및 그 운전 제어 방법{SINGLE AND DOUBLE EFFECT ABSORPTION REFRIGERATING MACHINE AND CONTROL METHOD OF OPERATION THEREOF}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명하는 도면이다.

도 2는 절환 밸브 제어의 실시예를 설명하는 도면으로서, (A)는 저열원 재생기에 설치된 열원의 온도를 기초로 개폐 조건의 제어를 설명하는 도면이며, (B)는 증발기에서 냉각된 열부하가 제공되는 냉수의 온도를 기초로 밸브 개도 제어를 설명하는 도면이다.

도 3은 종래 기술을 설명하는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 증발기 2 : 흡수기

2A : 용액 냉각 흡수기 3 : 증발기 흡수기 드럼

4 : 가스 버너 5 : 고온 재생기

6 : 저온 재생기 7 : 응축기

8 : 저온 재생기 응축기 드럼 9 : 저열원 재생기

10 : 응축기 11 : 저열원 재생기 응축기 드럼

12 : 저온 열교환기 13 : 고온 열교환기

14 : 냉매 배출 열회수장치 15, 15A, 15B : 희석 흡수액 파이프

16 : 중간 흡수액 파이프 17 : 바이패스 파이프

18 : 농축 흡수액 파이프 19 : 바이패스 파이프

20 : 냉매 배출 파이프 21, 22 : 냉매 파이프

23 : 제1 배출 열재생기 24 : 제2 배출 열재생기

26 : 냉수 파이프 27 : 냉각수 파이프

28 : 저열원 공급관 28s : 바이패스 파이프

C : 제어기 P1 : 희석 흡수액 펌프

P2 : 중간 흡수액 펌프 P3 : 농축 흡수액 펌프

P4 : 냉매 펌프 S1, S2 : 온도 센서

100, 100x : 일중 이중 효용 흡수 냉동기

본 발명은 (흡수식 물 냉각 및 가열기를 포함하는) 흡수 냉동기에 관한 것이다.

이런 형태의 흡수식 발생기의 견지에서, 일중 이중 효용 흡수식 냉동기(100X)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 가스 버너(4)에 발생한 연소열을 열원으로 이용하여 냉매를 증발하고 분리시키는 고온 재생기(5), 고온 재생기(5)에서 공급된 냉매 수증기를 열원으로 이용하여 흡수액을 가열하고, 냉매를 증발하고 분 리시키는 저온 재생기(6), 저온 재생기(6)에서 공급된 냉매 수증기를 응축하고, 저온 재생기(6)와 병치되는 이중 효용 응축기(7), 폐열발전장치 등으로부터 저열원 공급 파이프(28)를 통해 예컨대, 대략 80℃ 의 비교적 저온으로 공급되는 온배수를 열원으로 이용하여 흡수액을 가열하며, 냉매를 증발하고 분리하는 일중 효용 응축기를 구성하는 저열원 재생기(9), 저열원 재생기(9)와 병치되고, 저열원 재생기(9)에서 공급된 냉매 수증기를 응축하는 일중 효용 응축기를 구성하는 응축기(10), 응축기(7)와 응축기(10)에서 공급된 냉매를 증발하는 증발기(1), 증발기(1)에서 증발된 냉매 수증기를 저온 재생기(6)에서 공급된 농축 흡수액으로 흡수하는 흡수기(2), 희석 흡수액 펌프(P1), 중간 흡수액 펌프(P2), 냉매 펌프(P4) 등이 구비된 것이 당분야에 알려져 있다.

도 3에 도시한 다른 기호에 관해서는, 12는 저온 열교환기, 13은 고온 열교환기, 26은 공조 등을 실행하고 도면에 도시하지 않은 열부하에 따뜻한 열 또는 열의 순환 공급을 실행하는 냉수 파이프, 27은 냉각수 파이프, 28A는 저열원 공급 파이프(28)에 설치된 바이패스 파이프이며, 28B는 저열원 공급 파이프(28)에 설치된 삼방 밸브이다.

특허문헌 1 일본국 특개 1994-341729(도 1)

전술한 일중 이중 효용 흡수 냉동기에서, 온배수가 열원으로 공급되지 않을 때에도, 흡수기로부터의 희석 흡수액은, 희석 흡수액 펌프에 의해 내부를 저온으로 유지하고 냉각수에 의해 냉각된 응축기와 병치되는 저열원 재생기로 공급된다. 저열원 재생기로 유입하는 희석 흡수액의 온도가 그 내부의 포화온도보다 높기 때문 에, 희석 흡수액의 온도는 셀프 플래시(self-flash)에 의해 저하되어, 열손실이 발생하는 문제점이 있었다.

전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 일중 이중 효용 흡수 냉동기는, 증발기와 흡수기를 수납한 증발기 흡수기 드럼, 저온 재생기와 응축기를 수납한 저온 재생기 응축기 드럼, 온배수 등을 열원으로 하는 저열원 재생기와 응축기를 수납한 저열원 재생기 응축기 드럼, 고온 재생기, 저온 열교환기, 고온 열교환기, 냉매펌프, 희석 흡수액 펌프, 중간 흡수액 펌프 등을 배관 접속하여 구성하는 일중 이중 효용 흡수 냉동기에 있어서, 희석 흡수액 펌프와 저온 열교환기가 개재하여 흡수기와 저열원 재생기를 접속한 흡수액 파이프의 저열원 재생기측과, 중간 흡수액 펌프와 고온 열교환기가 개재하여 저열원 재생기와 고온 재생기를 접속한 흡수액 파이프의 저열원 재생기측을, 절환밸브가 개재하는 흡수액 파이프에 의해 접속하고, 상기 절환밸브는, 상기 저열원 재생기에 유입 혹은 상기 저열원 재생기로부터 토출하는 열원의 온도에 기초하여, 상기 저열원 재생기의 내부가 저온도일 때는 상기 흡수기로부터 토출하는 희석 흡수액이 상기 저열원 재생기를 우회하여 상기 고온 재생기로 유입하도록 밸브를 개방하는 것을 특징으로 한다.

또한, 전술한 일중 이중 효용 흡수 냉동기에서, 상기 절환밸브를, 상기 저열원 재생기에 유입 혹은 상기 저열원 재생기로부터 토출하는 열원의 온도가, 설정 온도보다 낮을 때는 밸브를 개방하여 상기 흡수기로부터 토출하는 희석 흡수액을 상기 저열원 재생기를 우회하여 상기 고온 재생기로 유입시키고, 상기 설정 온도보다 높은 제2 설정 온도에서 밸브를 닫도록 제어하는 것을 특징으로 하는 제1의 운전 제어 방법을 제공하며, 흡수액 파이프에 개재하는 절환밸브의 밸브 개도를, 증발기에 유입 혹은 증발기로부터 토출한 냉수(brine)의 온도에 기초하여 제어하는 것을 특징으로 하는 제2의 운전 제어 방법을 제공한다.

이하, 본 발명은 도 1 및 도 2를 참조로 바람직한 실시형태를 기술한다. 이 해를 돕기 위해, 또한 전술한 도 3의 요소에 사용된 기호는 대응하는 기능을 갖는 요소를 지시한 도 1 및 도 2에도 사용한다.

도 1에 도시한 일중 이중 효용 흡수 냉각기(100)는 증발기(1), 증발기(1)에 병치된 흡수기(2), 증발기(1)와 흡수기(2)를 수납한 증발기 흡수기 드럼(3), 가스 버너(4)를 구비한 고온 재생기(5), 고온 재생기(5)에서 공급된 냉매 수증기를 열원으로 이용하는 저온 재생기(6), 저온 재생기(6)와 병치된 응축기(7), 저온 재생기(6)와 응축기(7)를 수납한 저온 재생기 응축기 드럼(8), 온배수 등을 열원으로 이용하는 저열원 재생기(9), 저열원 재생기(9)와 병치된 응축기(10), 저열원 재생기(9)와 응축기(10)를 수납한 저열원 재생기 응축기 드럼(11), 저온 열교환기(12), 고온 열교환기(13), 냉매 배출 열회수장치(14), 냉수(예컨대 물)가 흐르는 냉수(brine) 파이프(26), 냉각수 파이프(27), 저열원 공급 파이프(28), 희석 흡수액 펌프(P1), 중간 흡수액 펌프(P2), 농축 흡수액 펌프(P3), 냉매 펌프(P4), 절환밸브(V1)를 포함하며, 이들 요소는 도면에 도시한 바와 같이 배관으로 접속된다. 또한, C는 일중 이중 효용 흡수 냉동기(100)용 제어기이다.

보다 상세하게는, 본 발명에 따른 일중 이중 효용 흡수 냉동기(100)에서, 희석 흡수액 펌프(P1), 저온 열교환기(12), 및 냉매 배출 열회수장치(14)는 흡수기(2)의 바닥에 소정 형상으로 형성된 희석 흡수액 리저버와 저열원 재생기(9)의 기상부(氣相部)(gaseous phase section)에 접속되는 희석 흡수액 파이프(15)를 따라 배치되어 있다.

희석 흡수액 펌프(P1)의 배출측, 즉 하류측에는, 희석 흡수액 파이프(15)가 흡수기(2)의 상부에 설치된 용액 냉각 흡수기(2A)를 통과한 후, 저온 열교환기(12)를 따라 배치되는 희석 흡수액 파이프(15A)와 냉매 배출 열회수장치(14)를 따라 배치되는 희석 흡수액 파이프(15B)로 분할하고, 그 후에 저열원 재생기(9)에서 재결합 접속된다.

중간 흡수액 펌프(P2)와 고온 열교환기(13)는 고온 재생기(5)의 기상부와 저열원 재생기(9)의 바닥에 소정 형상으로 형성된 중간 흡수액 리저버에 접속하는 중간 흡수액 파이프(16)를 따라 배치되어 있고, 중간 흡수액 펌프(P2)에 대해서 상류측은 절환밸브(V1)가 배치된 바이패스 파이프(17)에 의해 희석 흡수액 파이프(15)의 저열원 재생기(9)측에 접속되어 있다.

농축 흡수액 펌프(P3)와 저온 열교환기(12)는 용액 냉각 흡수기(2A)의 기상부와 저온 재생기(6)의 바닥에 소정 형상으로 형성된 흡수액 리저버를 접속하는 농축 흡수액 파이프(18)를 따라 배치되어 있고, 농축 흡수액 펌프(P3)의 상류부와 저온 열교환기(12)의 하류측은 바이패스 파이프(19)에 의해 접속되어 있다.

냉매 배출 열회수장치(14)는, 고온 재생기(5)에서 냉각 및 생성되는 냉매 수증기가 저온 재생기(6)의 흡수액의 재생 가열을 실행하고, 응축하며, 응축기(7)로 도입된 냉매 배출 파이프(20)를 경유하여 공급되도록 설치된다.

증발기(1)와 응축기(7)의 하부측, 및 증발기(1)와 응축기(10)의 하부측은 냉매 파이프(21)와 냉매 파이프(22)로 각각 접속되며, 응축기(7, 10)는 내부의 냉매가 중력의 작용 결과로 하방으로 흘러 증발기(1)로 흐르도록 설치된다.

바이패스 파이프(17)에 설치된 절환 밸브(V1)는, 예컨대 도 2(A)에 도시한 바와 같이, 저열원 재생기(9) 출구 부근의 저열원 공급 파이프(28)에 설치된 온도센서(S1)에 검출된 온배수 출구온도(T1)를 기초로 제어기(C)에 의해 제어된다.

특히, 온도센서(S1)에 검출된 온배수 출구온도(T1)가 설정온도, 예컨대 70℃ 이하이면 절환밸브(V1)가 개방되며, 온배수 출구온도(T1)가 다른 온도 설정, 예컨대 75℃ 이상 상승하면, 절환밸브(V1)가 닫히도록 제어기(C)에 의해 제어된다.

절환밸브(V1)의 개도는, 예컨대 도 2(B)에 도시한 바와 같이, 제어기(C)에 의해 또한 제어된다. 특히, 증발기(1) 출구 부근의 냉수 파이프(26)에 설치된 온도센서(S2)에 검출된 냉수 출구 설정온도(T2)가 특정온도 예컨대 1℃ 이상에 의해, 설정온도(SP), 예컨대 7℃ 이하일 때, 절환밸브(V1)는 완전 개방되도록 제어되고(즉, 100%의 밸브 개방), 냉수 출구 온도(T2)가 특정 온도 예컨대 1℃ 이상에 의해 설정온도(SP)보다 높을 때, 절환밸브(V1)는 완전 닫혀지도록 제어되며(즉, 0%의 밸브 개방), 온도센서(S2)가 이들 사이의 온도를 검출할 때, 개도는 바이패스 파이프(17)를 통과하는 냉매의 용량을 조절하면서 이에 비례하여 제어된다.

따라서, 본 발명에 따른 일중 이중 효용 흡수 냉동기(100)에서, 온도가 대략 80℃의 온배수는 통상적으로 폐열 발전 시스템 등으로부터 저열원 공급 파이프(28)를 경유하여 저열원 재생기 응축기 드럼(11) 내에 수용된 저열원 재생기(9)로 연속적으로 흐르지만, 그러나, 폐열 발전 시스템 등이 시동, 정지할 때, 저열원 공급 파이프(28)를 경유하여 저열원 재생기(9)로 흐르는 온배수의 온도는 낮고 또는 온배수의 유입이 없고, 결과적으로 온도센서(S1)에 검출된 온배수의 온도가 70℃의 설정온도 이하로 하락하고, 절환밸브가 개방된다.

따라서, 흡수기(2)로부터 희석 흡수액 파이프(15)로 배출된 희석 흡수액의 일부는 저온 열교환기(12)의 농축 흡수액과 열교환하므로 그 온도가 상승하며, 그 나머지는 냉매 배출 열회수장치(14)의 냉매 배출과 열교환하므로, 그 온도가 상승하며, 이에 따라, 냉각수 파이프(27)를 경유하여 응축기(10)로 유입하는 냉각수로 냉각된 저열원 재생기(9)가 저열원 재생기 응축기 드럼(11) 내의 응축기(10)에 인접하게 직렬로 배치되고, 희석 흡수액은 저열원 재생기(9)를 우회하고 고온 재생기(5)로 직접적으로 흐른다. 결과적으로, 저열원 공급 파이프(28)를 경유하여 저열원 재생기(9)에 제공된 온배수의 온도가 낮을 때, 저열원 재생기(9) 내에 셀프 플래시가 발생하지 않고 도 3에 도시한 종래 기술로부터 일중 이중 효용 흡수 냉동기(100X)의 특성으로 열손실이 발생하지 않는다. 또한, 저열원 공급 파이프(28)를 경유하여 폐열 발전 시스템 등으로 재순환된 온배수 온도의 과도한 강하가 없다.

제어기(C)가 본 발명에 따른 일중 이중 효용 흡수 냉동기(100)의 온도센서(S2)에 검출된 냉수 출구 온도(T2)를 기초로 절환밸브(V1)의 개도를 제어하기 때문에, 안정된 냉각과 가열을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 일중 이중 효용 흡수 냉동기(100)에서, 흡수기(2)에서 배출된 희석 흡수액이 저열원 재생기(9)로 이송되는지 여부에 따라 절환 밸브(V1)의 개도 및/또는 개폐 조건을 제어함으로써 절환이 용이하도록 절환밸브(V1)를 설치한 바이패스 파이프(17)가 제공되어야 한다. 그러나, 종래 기술로부터 일중 이중 효용 흡수 냉동기(100X)의 저열원 공급 파이프(28)에 설치된 바이패스 파이프(28A)와 값비싼 삼방밸브(28B)를 제거하는 것이 가능하므로, 비용 절감을 실 현한다.

본 발명에 따른 일중 이중 효용 흡수 냉동기(100)는, 가스버너(4)에 발생된 연소배출가스가 제1 배출 열재생기(23)와 제2 배출 열재생기(24)를 경유하여 배출되고, 제1 배출 열재생기(23)에서, 연소배출가스에 포함된 배출열은 고온 재생기(5)로 흐르는 중간 흡수액에 의해 회수되고, 제2 배출 열재생기(24)에서, 연소배출가스에 포함된 배출열은 가스 버너(4)에 제공되는 연소공기에 의해 재생되고, 고온 재생기(5)로 흐르는 중간 흡수액의 온도와 가스 버너(4)에 제공되는 연소공기가 증가하며, 결과적으로, 가스 버너(4)의 연소를 통해 연소된 연료의 양이 증가하는 것을 방지하도록 구성된다.

본 발명은 전술한 실시형태에 제한하지 않고, 따라서, 본원의 특허청구의 범위의 기술된 범위로부터 이탈하지 않는 다양한 변형 실시형태가 가능하다.

예컨대, 흡수기에 설치된 용액 냉각 흡수기(2A)를 설치하는 것은 절대적 조건은 아니다. 또한, 냉각수 파이프가 흡수기(2)와 응축기(7, 10)로 냉각수를 분기 및 제공하도록 구성될 수 있다.

또한, 온도센서(S1)가 저열원 재생기(9) 입구 부근의 저열원 공급 파이프(28)에 설치되고, 저열원 공급 파이프(28)를 경유하여 저열원 재생기(9)로 흐르는 냉각수의 온도가 온도센서(S1)로 검출되며, 그 온도를 기초로, 제어기(C)가 절환밸브(V1)의 개폐 조건을 제어하는 구성이 가능하다.

또한, 온도센서(S2)가 증발기(1) 입구 부근의 냉수 파이프(26)에 설치되고, 냉수 파이프(26)를 경유하여 증발기(1)로 흐르는 냉수의 온도는 온도센서(S2)에 의 해 검출되며, 그 온도를 기초로, 제어기(C)가 절환밸브(V1)의 개도를 제어하는 구성이 가능하다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 저열원 재생기의 내부가 저온일 때, 흡수기에서 배출된 희석 흡수액은 저열원 재생기 내의 희석 흡수액의 셀프 플래시를 제거하면서, 저열원 재생기를 우회하여 고온 재생기로 직접적으로 통과할 수 있다. 결과적으로, 종래 기술의 열손실 특성의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Claims

증발기와 흡수기를 수납한 증발기 흡수기 드럼, 저온 재생기와 응축기를 수납한 저온 재생기 응축기 드럼, 온배수 등을 열원으로 하는 저열원 재생기와 응축기를 수납한 저열원 재생기 응축기 드럼, 고온 재생기, 저온 열교환기, 고온 열교환기, 냉매펌프, 희석 흡수액 펌프, 중간 흡수액 펌프 등을 배관 접속하여 구성하는 일중 이중 효용 흡수 냉동기에 있어서, 희석 흡수액 펌프와 저온 열교환기가 개재하여 흡수기와 저열원 재생기를 접속한 흡수액 파이프의 저열원 재생기측과, 중간 흡수액 펌프와 고온 열교환기가 개재하여 저열원 재생기와 고온 재생기를 접속한 흡수액 파이프의 저열원 재생기측을, 절환밸브가 개재하는 흡수액 파이프에 의해 접속하고, 상기 절환밸브는, 상기 저열원 재생기에 유입 혹은 상기 저열원 재생기로부터 토출하는 열원의 온도에 기초하여, 상기 저열원 재생기의 내부가 저온도일 때는 상기 흡수기로부터 토출하는 희석 흡수액이 상기 저열원 재생기를 우회하여 상기 고온 재생기로 유입하도록 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 일중 이중 효용 흡수 냉동기.
제1항에 따른 일중 이중 효용 흡수 냉동기의 운전 제어 방법에 있어서,

상기 절환밸브를, 상기 저열원 재생기에 유입 혹은 상기 저열원 재생기로부터 토출하는 열원의 온도가, 설정 온도보다 낮을 때는 밸브를 개방하여 상기 흡수기로부터 토출하는 희석 흡수액을 상기 저열원 재생기를 우회하여 상기 고온 재생기로 유입시키고, 상기 설정 온도보다 높은 제2 설정 온도에서 밸브를 닫도록 제어하는 것을 특징으로 하는 일중 이중 효용 흡수 냉동기의 운전 제어 방법.
제1항에 따른 일중 이중 효용 흡수 냉동기의 운전 제어 방법에 있어서,

흡수액 파이프에 개재하는 절환밸브의 밸브 개도를, 증발기에 유입 혹은 증발기로부터 토출한 냉수(brine)의 온도에 기초하여 제어하는 것을 특징으로 하는 일중 이중 효용 흡수 냉동기의 운전 제어 방법.