KR101225843B1 - 흡수식 냉온수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡수기로부터 나오는 희용액을 승온된 상태로 고온 재생기로 보내도록 함으로써, 고온재생기의 에너지를 절약할 수 있도록 한 흡수식 냉온수기가 개시된다.
본 발명은 희용액을 넣어서 가열하여 기화시켜서 중용액으로 만드는 고온 재생기와; 상기 고온 재생기내의 기화 냉매의 응축열을 이용하여 중용액을 가열하고 중용액에 포함된 냉매를 기화시켜서 농용액으로 만드는 저온 재생기와; 상기 저온 재생기에서 생성된 기화 냉매가 드레인 열교환기를 거쳐서 유입되어 액냉매로 되도록 하는 응축기와; 상기 응축기에서 액화된 액냉매를 증발시켜서 냉수배관을 통해 냉방이 가능하도록 하는 증발기와; 상기 증발기에서 증발한 기화 냉매를 저온 재생기에서 얻어진 고온의 흡수용액에 흡수시켜서 농도가 낮아지도록 하는 흡수기로 이루어지고,
상기 응축기로부터 나오는 액냉매가 증발기로 유입되는 과정에서 거치도록 하면서 흡수기로부터 나오는 희용액이 거치는 과정에서 승온되도록 하는 냉매 드레인 열교환기를 구비하여, 흡수기로부터 나오는 희용액이 상기 냉매 드레인 열교환기를 통해 1차 승온되고, 상기 저온 재생기에서 냉매증기가 응축기로 유입될때 거치도록 하는 드레인 열교환기를 거쳐서 2차 승온된 상태로 고온 재생기로 유입되도록 하는 냉매 드레인 열교환기를 구비한 것이다.

Description

흡수식 냉온수기{Absorption Type Cooler and Heater}

본 발명은 흡수식 냉온수기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡수기로부터 나오는 희용액을 2번에 걸쳐서 승온된 상태로 고온 재생기로 보내도록 함으로써, 고온재생기에서 필요한 에너지를 절약할 수 있도록 한 것이다.

흡수식 냉온수기는 LPG, LNG 등과 같은 가스를 열원으로 사용하여 흡수용액/냉매로 이루어진 사이클을 운전하는 장치로서, 전기를 에너지원으로 사용하는 냉온수기와는 달리 1차적으로 열에너지를 이용하기 때문에 하절기에 과다한 전력부하를 해소하고, 또한 폐열을 이용한 열병합 시스템에 활용된다.

물을 냉매로 사용하는 흡수식 냉온수기에서는 흡수제로서 리튬브로마이드(LiBr)(흡수용액)를 주로 사용하며, 증기나 고온수를 이용하여 물과 리튬브로마이드 용액을 가열하게 된다.

종래의 흡수식 냉온수기에 대하여 도면을 통해 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 흡수식 냉온수기(1)(2중 효용)의 주요 구성은, 고온재생기(10), 저온 재생기(20), 응축기(30), 증발기(40), 흡수기(50)로 이루어져 있다. 또한, 고온 재생기(10)와 흡수기(50)의 사이에는 고온 열교환기(60)와 저온 열교환기(70)가 설치되고, 드레인 열교환기(80)를 구비하여 흡수기(50)에서 나온 희용액이 저온 재생기(20)에서 응축기(30)로 들어가는 냉매가 통과되는 배관(21)과 연결되어 거치도록 하는 상기 드레인 열교환기(80)를 통과한다.

또한, 상기 고온 재생기(10)는 희용액인 리튬브로마이드 용액을 넣어서 가열하여 냉매(물)를 버너(11)에 의해 가열하여 기화시켜서 중용액으로 만든다.

또한, 상기 저온 재생기(20)는 고온 재생기(10)내의 기화 냉매의 응축열을 이용하여 중용액을 가열하고, 중용액에 포함된 냉매를 기화시켜서 고농도 농용액으로 만든다.

또한, 응축기(30)는 고온 재생기(10)와 저온 재생기(20)에서 분리된 기화 냉매(수증기)를 냉각해서 액냉매(물)로 만든다.

또한, 증발기(40)는 응축기(30)에서 액화된 액냉매를 액냉매 배관(31)을 통해 진공하에서 증발시켜서 냉수배관(41)을 통해 냉방이 가능하도록 한다.

또한, 흡수기(50)는 증발기(40)에서 증발한 기화 냉매를 저온 재생기(20)에서 얻어진 고온의 흡수용액에 흡수시켜서 농도가 낮아져서 희용액이 된다.

이러한 구성을 가지는 종래의 흡수식 냉온수기(1)는 흡수기(50)로부터 흡수용액인 희용액이 고온 재생기(10)로 유입되는데, 이때 저온 열교환기(70)와 고온 열교환기(60)를 거쳐서 고온 재생기(10)로 유입되어 가열됨으로써, 희용액이 냉매증기가 분리되면서 중용액으로 된다.

이러한 냉매증기는 저온 재생기(20)로 유입되고, 상기 고온 재생기(10)에서 저온 재생기(20)로 들어온 중용액은 저온 재생기(20)에서 가열되어 농용액으로 되고, 이때 분리된 냉매증기는 배관(21)을 통해 응축기(30)로 유입된다.

상기 고온 재생기(10)에서 저온 재생기(20)로 유입되는 중용액은 고온 열교환기(60)를 거쳐서 유입된다.

또한, 저온 재생기(20)안에서 기화에 의해 고농도로 되는 농용액은 저온 열교환기(70)를 거쳐서 흡수기(50)로 유입된다.

한편, 응축기(30)로 유입된 냉매증기는 응축되어서 액냉매가 되어 액냉매 배관(31)을 통해 증발기(40)로 유입된다.

증발기(40)에서는 액냉매가 산포되고, 증발기(40)에서 기화된 냉매증기는 상기 흡수기(50)로 유입되어 산포된 흡수용액에 흡수되어 농도가 낮아진다. 낮아진 흡수용액은 저온 열교환기(70), 고온 열교환기(60)를 거치면서 예열되어 고온 재생기(10)로 유입된다.

이러한 사이클로 동작하는 종래의 흡수식 냉온수기(1)는, 흡수기(50)로부터 나온 희용액은 고온 재생기(10)로 보내지는데, 저온 재생기(20)로부터 나온 냉매증기는 드레인 열교환기(21)를 거쳐서 응축기(30)로 유입되고, 이때, 흡수기(50)로부터 나온 희용액의 일부는 희용액 배관(51)을 거쳐서 고온재생기(10)로 보내지고, 일부는 분기된 희용액 배관(52)을 통해 드레인 열교환기(21)를 거쳐서 다시 분기 희용액 배관(52)과 합류하는 동작을 반복하도록 되어 있다.

상기 희용액 배관(51)은 분기 희용액 배관(52)보다 굵은 직경을 가지는 배관으로서, 분기 희용액 배관(52)으로 흐르는 희용액은 희용액 배관(51)보다 작은 양의 희용액이 흐르도록 되어 있다.

그런데, 저온 재생기(20)로부터 나오는 응축냉매는 약 50% 정도만이 드레인 열교환기(21)를 거치도록 되어 있어 흡수기(50)로부터 나오는 희용액의 온도를 높이는데 한계가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 고온 재생기로 유입되는 희용액의 온도를 종래보다 더욱 높인 상태로 고온 재생기로 유입되도록 함으로써, 고온 재생기내에서의 용액 가열에 따른 소비 에너지를 절감할 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 해결 수단은, 희용액을 넣어서 가열하여 기화시켜서 중용액으로 만드는 고온 재생기와;

상기 고온 재생기내의 기화 냉매의 응축열을 이용하여 중용액을 가열하고 중용액에 포함된 냉매를 기화시켜서 농용액으로 만드는 저온 재생기와;

상기 저온 재생기에서 생성된 기화 냉매가 드레인 열교환기를 거쳐서 유입되어 액냉매로 되도록 하는 응축기와;

상기 응축기에서 액화된 액냉매를 증발시켜서 냉수배관을 통해 냉방이 가능하도록 하는 증발기와;

상기 증발기에서 증발한 기화 냉매를 저온 재생기에서 얻어진 고온의 흡수용액에 흡수시켜서 농도가 낮아지도록 하는 흡수기로 이루어지고,

상기 응축기로부터 나오는 액냉매가 증발기로 유입되는 과정에서 거치도록 하면서 흡수기로부터 나오는 희용액이 거치는 과정에서 승온되도록 하는 냉매 드레인 열교환기를 구비하여, 흡수기로부터 나오는 희용액이 상기 냉매 드레인 열교환기를 통해 1차 승온되고, 상기 저온 재생기에서 냉매증기가 응축기로 유입될때 거치도록 하는 드레인 열교환기를 거쳐서 2차 승온된 상태로 고온 재생기로 유입되도록 하는 냉매 드레인 열교환기를 구비한 것이다.

이와 같이, 본 발명은 흡수기에서 나와서 고온 재생기로 유입되는 희용액을응축기에서 증발기로 가는 액냉매로부터 1차 승온하고, 저온 재생기로부터 응축기로 가는 냉매로부터 2차 승온된 상태로 고온 재생기로 유입되도록 함으로써, 고온 재생기에서의 희용액의 가열에 소요되는 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 흡수식 냉온수기의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 구성도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.

상기 종래기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명하고, 상세한 설명은 생략하며, 새로운 구성요소에 대해서는 새로운 부호를 부여하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기를 나타낸 구성도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 응축기(30)로부터 나오는 액냉매가 증발기(40)로 유입되는 과정에서 거치도록 함과 동시에, 흡수기(50)로부터 나오는 희용액이 거쳐서 고온 재생기(10)로 유입되도록 하는 냉매 드레인 열교환기(90)를 구비한 것이다.

본 발명은 응축기(30)로부터 나오는 액냉매를 증발기(40)로 보내는 과정에서 냉매 드레인 열교환기(90)를 거친 다음 유입되도록 하는데, 이때, 흡수기(50)로부터 나오는 희용액도 1차로 냉매 드레인 열교환기(90)를 거치면서 열교환이 되도록 한 다음, 일부 희용액은 바로 고온 재생기(10)로 유입되고, 나머지 일부 희용액은 분기 희용액 배관(52)을 통해 드레인 열교환기(80)를 거쳐서 다시 희용액 배관(51)을 통해 합류되어서 다시 합류되어 온도가 상승한 희용액의 일부는 고온 재생기(10)로 유입되고, 나머지 일부는 다시 분기 희용액 배관(52)을 거치도록 한다.

다시 말해서, 흡수기(50)로 나온 희용액은 냉매 드레인 열교환기(90)을 거치면서 1차 승온되고, 드레인 열교환기(80)를 거치면서 저온 재생기(20)로부터 나오는 냉매가 응축기(30)로 가는 과정에서 상기 드레인 열교환기(80)를 거치도록 하여 2차 승온된 상태로 고온 재생기(10)로 유입된다.

따라서, 고온 재생기(10)에서 버너(11)에 의해 가열되는 희용액에 소비되는 에너지(증기, 온수, LNG 등)가 대폭 절감될 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기는 종래의 드레인 열교환기의 응축냉매 유량에 비해 100% 이상의 유량을 이용할 수 있기때문에, 열교환량으로 환산할 경우, 종래의 드레인 열교환기를 사용할 경우보다 성능을 약 0.06 이상 개선할 수 있는 것이다.

본 발명은 편의상 첨부된 예시도면에 의거 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 이에 국한되지 않고 본 발명의 기술적 사상의 범주내에서 여러가지 변형 및 수정이 가능하고, 이러한 변형 및 수정은 본 발명의 청구범위내에 포함됨은 자명한 사실이다.

1 : 흡수식 냉온수기
10 : 고온 재생기
11 : 버너
20 : 저온 재생기
21 : 배관
30 : 응축기
31 : 액냉매 배관
40 : 증발기
41 : 냉수배관
50 : 흡수기
51 : 희용액 배관
52 : 분기 희용액 배관
60 : 고온 열교환기
70 : 저온 열교환기
80 : 드레인 열교환기
90 : 냉매 드레인 열교환기

Claims (1)

1. 희용액을 넣어서 가열하여 기화시켜서 중용액으로 만드는 고온 재생기와;
   상기 고온 재생기내의 기화 냉매의 응축열을 이용하여 중용액을 가열하고 중용액에 포함된 냉매를 기화시켜서 농용액으로 만드는 저온 재생기와;
   상기 저온 재생기에서 생성된 기화 냉매가 드레인 열교환기를 거쳐서 유입되어 액냉매로 되도록 하는 응축기와;
   상기 응축기에서 액화된 액냉매를 증발시켜서 냉수배관을 통해 냉방이 가능하도록 하는 증발기와;
   상기 증발기에서 증발한 기화 냉매를 저온 재생기에서 얻어진 고온의 흡수용액에 흡수시켜서 농도가 낮아지도록 하는 흡수기로 이루어지고,
   상기 응축기로부터 나오는 액냉매가 증발기로 유입되는 과정에서 거치도록 하면서 흡수기로부터 나오는 희용액이 거치는 과정에서 승온되도록 하는 냉매 드레인 열교환기를 구비하여,
   흡수기로부터 나오는 희용액이 상기 냉매 드레인 열교환기를 통해 1차 승온되고, 상기 저온 재생기에서 냉매증기가 응축기로 유입될때 거치도록 하는 드레인 열교환기를 거쳐서 2차 승온된 상태로 고온 재생기로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.

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