KR101688723B1 - 0.5중 효용 흡수식 냉방기 및 그를 이용한 냉난방기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 설계 구현에 의해 0.5중 효용 사이클을 흡수식 냉방기에 적용함으로써 저온수의 구동열원을 이용하여 냉수를 공급할 수 있는 0.5중 효용 흡수식 냉방기에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 효율적인 0.5중 효용 사이클의 냉방 운전이 가능하면서도 흡수액의 결정화 및 액면 상승을 방지하여 안정적인 운전이 가능한 0.5중 효용 흡수식 냉방기에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이상과 같은 0.5중 효용 흡수식 냉방기에 난방운전배관을 추가함으로써, 0.5중 효용 사이클을 이용하여 냉방과 난방을 모두 제공하는 0.5중 효용 흡수식 냉난방기에 관한 것이다.

Description

0.5중 효용 흡수식 냉방기 및 그를 이용한 냉난방기{Half effect absorption type cool water machine and Cool/hot water machine having the same}

본 발명은 설계 구현에 의해 0.5중 효용 사이클을 흡수식 냉방기에 적용함으로써 저온수의 구동열원을 이용하여 냉수를 공급할 수 있는 0.5중 효용 흡수식 냉방기에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 효율적인 0.5중 효용 사이클의 냉방 운전이 가능하면서도 흡수액의 결정화 및 액면 상승을 방지하여 안정적인 운전이 가능한 0.5중 효용 흡수식 냉방기에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 이상과 같은 0.5중 효용 흡수식 냉방기에 난방운전배관을 추가함으로써, 0.5중 효용 사이클을 이용하여 냉방과 난방을 모두 제공하는 0.5중 효용 흡수식 냉난방기에 관한 것이다.

일반적으로 흡수식 냉동기는 흡수액인 리튬브로마이드(LiBr) 수용액이 물과 같은 냉매증기를 흡수하는 특성을 이용하여 냉방을 구현하는 것으로 계(system) 내를 고진공 상태로 유지시킨 상태에서 운전한다.

또한, 전기를 에너지원으로 사용하는 압축식 냉동기와는 달리 온수를 구동열원으로 사용하기 때문에 하절기에 과다한 전력부하를 해소할 수 있으며 지역냉난방, 열병합발전, 태양열 등의 응용 분야에 접목이 가능하다.

한편, 도 1은 1중 효용 흡수식 냉동기(10)의 구성을 나타낸 계통도로써, 도 1을 참조하면 저온수 흡수식 냉동기는 하나의 냉매 계통(물 순환)과 하나의 흡수액 계통(리튬브로마이드 순환)으로 이루어진다.

냉매 계통의 경우 제1 재생기(15)에서 발생한 냉매증기가 응축기(11)에서 냉매액으로 응축되고, 냉매액은 증발기(12)로 이송된다. 증발기(12)에서는 냉매펌프로 증발기(12)의 상부로 냉매액을 이송하여 스프레이시킨다.

증발기(12)에서 발생한 냉매증기는 엘리미네이터를 거쳐 제1 흡수기(13)에서 흡수되고, 증발되지 않은 나머지 냉매액은 증발기(12) 하부의 저장탱크에 모인 후 상기 냉매펌프에 의해 증발기(12) 상부로 연속적으로 공급된다.

흡수액 계통의 경우 증발기(12)에서 발생된 냉매증기가 제1 흡수기(13)의 상단에서 스프레이되고, 이 냉매증기를 흡수하여 묽어진 흡수액은 제1 흡수기(13) 하부의 저장탱크에 모인 후 용액펌프(13a)에 의해 제1 열교환기(14)를 거쳐 제1 재생기(15)로 공급된다.

따라서, 제1 재생기(15)의 상부에서 스프레이된 냉매증기는 엘리미네이터를 거쳐 응축기(11)로 이송되고, 제1 재생기(15)에서 냉매증기를 발생시킴에 따라 농축된 흡수액은 제1 열교환기(14)를 거쳐 다시 제1 흡수기(13)로 공급된다.

이때, 공급용수(냉수)는 증발기(12)의 관내부를 흐르는 동안 냉매액이 냉매가스로 증발되데 필요한 증발잠열에 의해 냉각되고 냉각된 공급용수는 냉방용수로써 냉방부하에 제공(21, 22)된다.

또한, 냉각수는 제1 흡수기(13)와 응축기(11)를 거치면서 열을 흡수(23, 24 및 24, 25)한 후 냉각탑(도시생략)으로 이동하며, 흡수한 열을 대기 중으로 방출하여 냉각되면 다시 냉동기로 돌아오는 순환을 계속한다.

또한, 구동열원으로 사용되는 온수는 제1 재생기(15)의 관 내부를 흐르면서 묽어진 흡수액을 가열(26, 27)시킨다. 따라서, 냉매액과 흡수액의 비점차에 의해 냉매증기를 분리시키고 묽은 흡수액이 농축된 흡수액으로 재생되게 한다.

그러나, 이상과 같은 종래의 흡수식 냉동기(10)는 이용가능한 온수의 온도범위가 대략 80℃ ~ 130℃로 비교적 높은 수준이기 때문에 위와 같은 온도의 온수를 제공 가능한 지역냉난방 시스템 등에만 주로 적용되었다.

즉, 상기의 구동열원 온도가 사용될 수 있는 수요처가 제한되어 상술한 지역 냉난방에 주로 적용되고 있으며, 활용처가 많은 태양열, 열병합발전 및 산업체에는 극히 제한적으로만 사용되는 문제점이 있다.

특히, 아래의 특허문헌 등을 통해 성적계수(COP)가 더 좋은 2중 효용 및 3중 효용 흡수식 냉방기가 제공되고 있으며, 문헌적으로는 7중 효용까지 소개되고 있으나 차수가 높아질수록 필요한 온수 온도가 높아지므로 위와 같은 문제점을 더욱 심각해진다.

이에, 아래의 비특허문헌 등에서는 구동열원으로 사용되는 온수 온도를 대략 60℃ ~ 70℃까지 낮출 수 있는 0.5중 효용 사이클을 듀링선도에 의해 이론적으로 소개하고 있다. 그러나, 아직까지는 이를 현장에 적용할 수 있도록 설계 구현한 0.5중 효용 흡수식 냉방기는 제공되고 있지 않다.

더욱이, 0.5중 효용 흡수식 냉방기를 구현함에 따라 낮아진 성적계수를 최대한 보상할 수 있는 효율적인 운전 방안이 마련되어 있지 않음은 물론, 0.5중 효용 사이클을 이용하여 냉방 이외에 난방 역시 제공할 수 있는 냉난방기를 제공하지 못하고 있다.

대한민국 공개특허 제2011-0122440호 '2중 효용 하이브리드 흡수식 냉동기' 대한민국 등록특허 제0343129호 '증기압축기를 포함하는 삼중 효용 흡수식 냉방기'

Energy Conversion and Management Vol. 46 No. 11 1703p ~ 1713p 0196-8904 SCI(E) Energy Conversion and Management Vol. 50 No. 12 3087p ~ 3095p 0196-8904 SCI(E)

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 설계 구현에 의해 0.5중 효용 사이클을 흡수식 냉방기에 적용함으로써 저온수의 구동열원을 이용하여 냉수를 공급할 수 있는 0.5중 효용 흡수식 냉방기를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 낮아진 성적계수(COP)의 보상을 위해 효율적인 0.5중 효용 사이클의 냉방 운전이 가능하면서도 흡수액의 결정화 및 액면 상승을 방지하여 안정적인 운전이 가능한 0.5중 효용 흡수식 냉방기를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 이상과 같은 0.5중 효용 흡수식 냉방기에 난방운전배관을 추가함으로써, 0.5중 효용 사이클을 이용하여 냉방과 난방을 모두 제공하는 0.5중 효용 흡수식 냉난방기를 제공하고자 한다.

이를 위해 본 발명에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉방기는 증발기와, 제1 흡수기와, 상기 증발기와 제1 흡수기 사이에 설치된 제1 엘리미네이터 및 상기 증발기와 제1 흡수기의 상부에 각각 설치된 적하장치가 내부에 구비된 제1 쉘과; 응축기와, 제2 재생기와, 상기 응축기와 제2 재생기 사이에 설치된 제2 엘리미네이터 및 상기 제2 재생기의 상부에 설치된 적하장치가 내부에 구비된 제2 쉘과;

제1 재생기와, 제2 흡수기와, 상기 제1 재생기와 제2 흡수기 사이에 설치된 제3 엘리미네이터 및 상기 제1 재생기와 제2 흡수기의 상부에 각각 설치된 적하장치가 내부에 구비된 제3 쉘과; 상기 제1 흡수기에 저장된 흡수액을 상기 제1 재생기의 적하장치로 공급하고, 상기 제1 재생기에 저장된 흡수액을 상기 제1 흡수기의 적하장치로 공급하고, 상기 제2 재생기에 저장된 흡수액을 상기 제2 흡수기의 적하장치로 공급하고, 상기 제2 흡수기에 저장된 흡수액을 상기 제2 재생기의 적하장치로 공급하도록 설치된 흡수액 순환라인과; 상기 응축기에서 응축된 냉매액을 상기 증발기로 공급하고, 상기 증발기에서 상기 공급된 냉매액이 냉매증기로 증발되고 잔존한 냉매액을 상기 증발기의 적하장치로 공급하도록 설치된 냉매액 순환라인과; 외부에서 공급된 공급용수가 상기 증발기 내부를 순환하면서 냉각되어 냉수를 생성하고, 상기 냉수를 부하측으로 배출하도록 설치된 공급용수 라인과; 상기 제1 흡수기 및 제2 흡수기에 각각 동일한 온도의 냉각수를 공급하며, 상기 제1 흡수기 및 제2 흡수기에서 배출된 냉각수를 상기 응축기에 공급하도록 설치된 냉각수 순환라인; 및 상기 제1 재생기 및 제2 재생기에 각각 동일한 온도의 구동용 저온수를 공급하도록 설치된 구동온수 라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 쉘의 상부에 상기 제2 쉘이 배치되고, 상기 제3 쉘은 상기 제1 쉘 및 제2 쉘의 측부에 배치되며, 상기 제3 쉘에 구비된 제1 재생기 및 제2 흡수기는 상하 방향으로 배치된 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각수 순환라인은 냉각수 공통 입력점에서 분기된 분기관로가 상기 제1 흡수기 및 제2 흡수기에 각각 연결되고, 상기 제1 흡수기 및 제2 흡수기 출구측의 냉각수 공통 출력점에서 결합된 하나의 결합관로가 상기 응축기에 연결되어 있고, 상기 구동온수 라인은 온수 공통 입력점에서 분기된 분기관로가 상기 제1 재생기 및 제2 재생기에 각각 연결되고, 상기 재1 재생기 및 제2 재생기 출구측의 온수 공통 출력점을 통해 배출되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 흡수기 및 제1 재생기 사이에 설치되어, 상기 제1 흡수기에서 제1 재생기의 적하장치로 공급되는 흡수액과 상기 제1 재생기에서 제1 흡수기의 적하장치로 공급되는 흡수액 사이에 열교환이 이루어지도록 설치된 제1 열교환기; 및 상기 제2 흡수기 및 제2 재생기 사이에 설치되어, 상기 제2 흡수기에서 제2 재생기의 적하장치로 공급되는 흡수액과 상기 제2 재생기에서 제2 흡수기의 적하장치로 공급되는 흡수액 사이에 열교환이 이루어지도록 설치된 제2 열교환기;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 흡수액이 고농도 및 온도저하에 의해 결정화되는 것을 방지하도록 상기 제1 재생기에 저장된 흡수액을 상기 제1 흡수기로 바이패스시키는 제1 오버플로우배관을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2 흡수기에 저장된 흡수액의 액면이 설정값을 초과하여 상승시 상기 흡수액의 액면이 설정값 이내로 유지되도록 상기 제2 흡수기에 저장된 흡수액을 상기 제1 흡수기로 바이패스시키는 제2 오버플로우배관을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 흡수기와 제1 재생기의 적하장치를 연결하는 상기 흡수액 순환라인 중 일부가 상기 제1 흡수기의 내부를 거치도록 관로 변경을 함에 따라 상기 제1 흡수기의 내부에 형성되는 용액냉각흡수기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 증발기의 적하장치 및 제1 흡수기의 적하장치 중 어느 하나 이상은 다수개의 서브 적하장치로 구성되어 각각의 서브 적하장치를 통해 분산 스프레이가 이루어지게 하는 다단식 적하장치인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉난방기는 이상과 같은 0.5중 효용 흡수식 냉방기에 배관을 추가함에 따라 난방 기능이 추가된 것으로, 상기 응축기에 냉각수가 공급되지 않는 상태에서 상기 제2 재생기에서 제1 엘리미네이터를 통과하여 응축기로 공급된 냉매증기를 상기 증발기로 공급하는 제1 난방운전배관; 및 상기 제1 난방운전배관에 설치되며 난방운전시에는 개방되고, 냉방운전시에는 차단되는 제1 차단밸브와; 상기 제1 재생기에서 상기 증발기의 적하장치로 흡수액을 공급하는 제2 난방운전배관; 및 상기 제2 난방운전배관에 설치되며 난방운전시에는 개방되고, 냉방운전시에는 차단되는 제2 차단밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 쉘의 하부에는 상기 증발기와 제1 흡수기를 구획하는 제1 격벽이 설치되고, 상기 제1 격벽에는 상기 증발기에 저장된 수용액이 오버플로우에 의한 중력낙하 방식으로 상기 제1 흡수기로 공급되도록 연결구가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 0.5중 효용 사이클을 흡수식 냉방기에 적용함으로써 종래보다 온도가 낮은 저온수의 구동열원을 이용하여 냉방을 공급한다. 따라서, 흡수식 냉방기의 적용 범위를 산업 전반에 걸쳐 넓힌다.

또한, 본 발명은 효율적인 0.5중 효용 사이클의 냉방 운전이 가능하면서도 흡수액의 결정화 및 액면 상승을 방지하여 안정적인 운전이 가능하게 한다. 따라서, 성적계수가 상대적으로 낮은 0.5중 효용 사이클의 문제점을 보상한다.

또한, 본 발명은 이상과 같은 0.5중 효용 흡수식 냉방기에 난방운전배관을 추가함으로써, 0.5중 효용 사이클을 이용하여 냉방과 난방 모두 제공한다. 따라서, 하나의 설비를 이용하여 냉방과 난방을 선택적으로 제공한다.

도 1은 종래 기술에 따른 1중 효용 흡수식 냉방기를 나타낸 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 0.5중 효용 저온수 흡수식 냉방기를 나타낸 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 0.5중 효용과 종래의 1중 효용 사이클을 비교하기 위한 듀링 선도(duhring chart)이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 0.5중 효용 저온수 흡수식 냉방기를 나타낸 사이클 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 0.5중 효용 저온수 흡수식 냉방기를 나타낸 사이클 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 0.5중 효용 저온수 흡수식 냉난방기를 나타낸 사이클 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 0.5중 효용 저온수 흡수식 냉난방기를 나타낸 사이클 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉방기 및 그를 이용한 냉난방기에 대해 설명한다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 냉수를 공급하기 위한 본 발명에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉방기는 도 1의 1중 효용 흡수식 냉방기와 비교하여 제1 쉘(110) 및 제2 쉘(120) 이외에 제3 쉘(130)을 더 포함한다.

또한, 제3 쉘(130)을 추가함에 따라 흡수기, 재생기 및 열교환기 등이 추가됨에도 종래의 2중 효용 흡수식 냉방기가 아닌 0.5중 효용 흡수식 냉방기가 설계 구현되도록 각 흡수기, 재생기 및 열교환기들간 특별한 연결 및 배치를 적용한다.

특히, 본 발명은 제1 흡수기(AB1) 및 제2 흡수기(AB2)에 서로 동일한 온도의 냉각수를 공급하고, 유사하게 제1 재생기(RE1) 및 제2 재생기(RE2)에 서로 동일한 온도의 구동용 온수를 공급하여 0.5중 효용 사이클을 형성한다.

따라서, 도 3과 같이 0.5중 효용 사이클(100-T, 100-B)은 1중 효용 사이클(10a)에 비해 구동열원으로써 필요한 온수의 온도를 낮추고, 그에 따라 지역 냉난방은 물론 태양열, 열병합발전 및 산업체 전반에 걸쳐 활용범위를 넓힌다.

도 3에서 0.5중 효용 사이클(100-T, 100-B)은 상단 및 하단의 작은 평행사변형으로 정의(이상적인 경우)되는데, 이때 사용되는 온수 온도가 대략 60℃ ~ 70℃로써 종래의 1중 효용(80℃ ~ 130℃) 보다 더 낮으므로 활용범위를 넓힌다.

나아가, 아래에서 설명하는 바와 같이 제1 열교환기(EX1) 및 제2 열교환기(EX2)의 추가 이외에, 용액냉각흡수기(116) 및 다단식 적하장치(112a,b, 113a,b) 등을 이용하여 0.5중 효용 사이클의 낮은 성적계수(COP)를 보상한다.

또한, 제1 오버플로우배관(OVF1)을 추가하여 흡수액이 고농도, 저온 조건하에서 결정화가 진행되는 것을 방지하고, 제2 오버플로우배관(OVF2)을 추가하여 흡수액의 액면이 높아지는 것을 방지하고 안정적인 사이클 밸런싱을 유지한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이상과 같은 구성의 본 발명을 냉방기용으로 설계 구현한 본 발명의 제1 실시예에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉방기에 대해 설명한다.

도 4와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉방기는 제1 쉘(110), 제2 쉘(120) 및 제3 쉘(130)을 포함하며, 바람직하게 제1 열교환기(EX1), 제2 열교환기(EX2), 제1 오버플로우배관(OVF1) 및 제2 오버플로우배관(OVF2)을 더 포함한다.

또한, 제1 쉘(110), 제2 쉘(120) 및 제3 쉘(130)들 간의 연결을 위한 배관 계통으로써, 흡수액 순환라인(도면부호 생략), 냉매액 순환라인(도면부호 생략), 공급용수 라인(115), 냉각수 순환라인(140) 및 구동온수 라인(150) 등을 포함하여 순환 사이클을 형성한다.

이때, 제1 쉘(110)은 증발기(EV), 제1 흡수기(AB1), 제1 엘리미네이터(111), 증발기용 적하장치(112), 제1 흡수기용 적하장치(113) 및 제1 격벽(114)을 포함하며, 제1 쉘(110)에는 냉매펌프(P_R) 및 제1 용액펌프(P1)가 연결 설치된다.

일 예로 증발기(EV)는 좌측에 설치되고, 제1 흡수기(AB1)는 우측에 설치되고, 증발기(EV)와 흡수기 사이에는 제1 엘리미네이터(111)가 설치되며, 증발기(EV)와 제1 흡수기(AB1)의 상단에는 각각 적하장치(112, 113)가 설치된다.

적하장치(112, 113)는 일종의 특수분사장치에 해당하는 것으로 '트레이'라고도 부르며, 각각의 적하장치(112, 113)는 냉매액과 흡수액을 스프레이 방식으로 분사하는 역할을 한다.

또한, 제1 쉘(110)의 하부는 쉘의 응력을 분산시키도록 둥근 형상으로 이루어져 있고, 제1 격벽(114)에 의해 분리된 증발기(EV) 및 제1 흡수기(AB1)의 하부에는 각각 냉매액과 흡수액을 수용하는 저장탱크가 구비된다.

증발기(EV)의 하부에 구비된 저장탱크의 출구는 냉매액 순환라인에 의해 증발기(EV) 상부의 적하장치(112)에 연결되고, 이 냉매액 순환라인에는 상술한 냉매펌프(P_R)가 설치된다.

아울러, 제1 흡수기(AB1) 하부에 구비된 저장탱크의 출구는 흡수액 순환라인에 의해 후술할 제1 재생기(RE1)의 상부에 설치된 적하장치(132)에 연결되고, 이 흡수액 순환라인에는 상술한 제1 용액펌프(P1)가 설치된다.

도시하지는 않았지만 바람직하게는 제1 쉘(110)의 외부에 가시부(window)를 구비함으로써 냉매액 및 흡수액 등의 운전레벨을 감시하며, 이는 제2 쉘(120) 및 제3 쉘(130)의 경우에도 마찬가지이다.

제2 쉘(120)은 응축기(CO), 제2 재생기(RE2), 제2 엘리미네이터(121), 제2 재생기용 적하장치(122) 및 제2 격벽(123)을 포함하며, 제2 쉘(120)에는 제4 용액펌프(P4)가 연결 설치된다.

일 예로 응축기(CO)는 좌측에 설치되고, 제2 재생기(RE2)는 우측에 설치되고, 응축기(CO)와 제2 재생기(RE2) 사이에는 제2 엘리미네이터(121)가 설치되며, 제2 재생기(RE2)의 상단에는 적하장치(122)가 설치된다.

제2 쉘(120)의 하부에는 제2 격벽(123)이 설치되고, 제2 격벽(123)에 의해 분리된 응축기(CO)와 제2 재생기(RE2)의 하부에는 각각 응축된 냉매액 및 흡수액을 수용하는 저장탱크가 구비된다.

응축기(CO) 및 제2 재생기(RE2)의 하부에 구비된 저장탱크는 출구측을 향해 경사진 형상으로 이루어져 있어서 냉매액이나 흡수액의 수집을 용이하게 하고, 원활한 액배출 및 액유동에 의해 안정적인 사이클을 형성한다.

응축기(CO)의 하부에 구비된 저장탱크의 출구는 냉매액 순환라인에 의해 제1 쉘(110)의 증발기(EV)에 연결된다. 따라서, 응축기(CO)에서 생성된 냉매액이 증발기(EV)에 공급되고, 증발기(EV)에서는 냉매펌프(P_R)를 이용하여 냉매액을 스프레이 분사한다.

아울러, 제2 재생기(RE2)의 하부에 구비된 저장탱크의 출구는 흡수액 순환라인에 의해 제2 흡수기(AB2) 상부의 적하장치(133)에 연결되고, 이 흡수액 순환라인에는 상술한 제4 용액펌프(P4)가 연결 설치된다.

제3 쉘(130)은 제1 재생기(RE1), 제2 흡수기(AB2), 제3 엘리미네이터(131), 제1 재생기용 적하장치(132), 제2 흡수기용 적하장치(133) 및 제3 격벽(132a)을 포함하며, 제3 쉘(130)에는 제2 용액펌프(P2) 및 제3 용액펌프(P3)가 연결 설치된다.

일 예로 제1 재생기(RE1)는 제2 쉘(120)의 상부에 설치되고, 제2 흡수기(AB2)는 그 하부에 설치되며, 제1 재생기(RE1) 및 제2 흡수기(AB2)의 상단에는 각각 적하장치(132, 133)가 설치된다.

제1 재생기(RE1)의 하부에는 흡수액의 수집 및 배출이 용이하도록 경사진 형상의 제3 격벽(132a)이 배치되고, 제3 격벽(132a)에 의해 둘러싸인 공간에 흡수액을 수용하는 저장탱크가 형성된다.

제1 재생기(RE1)의 하부에 구비된 저장탱크의 출구는 흡수액 순환라인에 의해 제1 흡수기(AB1)의 적하장치(113)에 연결되고, 이 흡수액 순환라인에는 제2 용액펌프(P2)가 연결 설치된다.

제2 흡수기(AB2)의 하부에 구비된 저장탱크의 출구는 흡수액 순환라인에 의해 제2 재생기(RE2)의 적하장치(122)에 연결되고, 이 흡수액 순환라인에는 상술한 제3 용액펌프(P3)가 연결 설치된다.

제1 재생기(RE1)와 제1 흡수기(AB1)를 연결하는 제1 오버플로우배관(OVF1)은 흡수액의 결정화를 방지하기 위한 것이고, 제2 흡수기(AB2)와 제1 흡수기(AB1)를 연결하는 제2 오버플로우배관(OVF2)은 흡수액의 액면 높이를 유지하기 위한 것으로, 이하에서 다시 설명한다.

위에서 설명한 바와 같은 제1 쉘(110) 내지 제3 쉘(130)은 이들을 효율적으로 배치하여 설비 사이즈를 줄이고, 효율적인 냉매액 및 흡수액의 순환 사이클을 위한 조립 배치가 필요하다.

이를 위해 본 발명은 제1 쉘(110)의 상부에 제2 쉘(120)을 배치하고, 제3 쉘(130)은 제1 쉘(110) 및 제2 쉘(120)의 측부에 배치한다. 또한, 제3 쉘(130)의 제1 재생기(RE1) 및 제2 흡수기(AB2)를 상하 방향으로 배치하여 제1 쉘(110) 및 제2 쉘(120)을 합친 높이가 제3 쉘(130)의 높이와 유사하게 한다.

한편, 배관 연결을 위한 구성 중 흡수액 순환라인(도면부호 생략)은 흡수액을 순환시키기 위한 것으로, 냉매로써 물을 사용하는 경우에는 흡수액으로써 리튬브로마이드(LiBr)를 사용하며, 흡수액 순환라인 내부를 따라 리튬브로마이드 수용액이 유동한다.

흡수액 순환라인은 위에서 이미 설명한 바와 같이 제1 흡수기(AB1)에 저장된 흡수액은 제1 재생기(RE1)의 적하장치(132)로 공급되고, 제1 재생기(RE1)에 저장된 흡수액은 제1 흡수기(AB1)의 적하장치(113)로 공급되도록 배관된다.

아울러, 흡수액 순환라인은 제2 재생기(RE2)에 저장된 흡수액은 제2 흡수기(AB2)의 적하장치(133)로 공급되고, 제2 흡수기(AB2)에 저장된 흡수액은 제2 재생기(RE2)의 적하장치(122)로 공급되도록 배관된다.

따라서, 제1 쉘(110)의 제1 흡수기(AB1)와 제3 쉘(130)의 제1 재생기(RE1) 사이에 흡수액 순환 사이클이 형성되고, 제2 쉘(120)의 제2 재생기(RE2)와 제3 쉘(130)의 제2 흡수기(AB2) 사이에 흡수액 순환 사이클이 형성된다.

냉매액 순환라인(도면부호 생략)은 냉매액을 순환시키는 것으로, 상술한 바와 같이 흡수액으로써 리튬브로마이드를 사용하는 경우에는 냉매액으로써 물을 사용하며, 냉매액 순환라인은 냉매증기가 응축된 물을 순환시킨다.

냉매액 순환라인은 위에서 이미 설명한 바와 같이 응축기(CO)에서 응축된 냉매액은 증발기(EV)로 공급되고, 증발기(EV)에 하부에 저장된 냉매액은 냉매펌프(P_R)에 의해 다시 증발기(EV)의 적하장치(112)로 공급하도록 설치된다.

증발기(EV)에서 냉매액이 증발되어 발생된 냉매증기는 제1 흡수기(AB1)의 흡수액에 흡수된 후 묽어진 흡수액과 함께 순환하며, 제1 재생기(RE1) 및 제2 재생기(RE2)를 거쳐 분리된 후 응축기(CO)에서 응축되어 다시 증발기(EV)로 공급된다.

냉매증기를 흡수함에 따라 묽어진 흡수액은 재생기(RE1, 2)에서 비점차에 의해 냉매증기가 분리됨에 따라 다시 진한 흡수액으로 재생되고, 재생된 진한 흡수액은 계속해서 냉매증기를 흡수할 수 있게 된다.

공급용수 라인(115)은 냉방운전시 외부에서 공급된 공급용수(예: 직수)가 증발기(EV) 내부를 순환하면서 냉각되어 냉수를 생성하고, 이 생성된 냉수가 부하측으로 배출되도록 설치된다.

이러한 공급용수 라인(115)은 일종의 열교환관에 해당하는 것으로, 입구와 출구는 각각 증발기(EV) 외부에 위치하고, 그 중간은 증발기(EV) 내부에서 위치하되 전열 면적을 높이는 형상(예: 수평 코일형)을 갖는다.

반면, 아래에서 설명하는 본 발명의 제2 실시예와 같이 난방운전시에는 공급용수 라인(115)을 통해 공급용수(예: 직수)가 공급되고, 공급용수가 증발기(EV) 내부에서 가열되어 고온의 난방용수를 공급하게 된다.

냉각수 순환라인(140)은 제1 흡수기(AB1) 및 제2 흡수기(AB2)의 흡수열을 냉각시키고 응축기(CO)에서 냉매가스의 응축이 일어나도록, 제1 흡수기(AB1), 제2 흡수기(AB2) 및 응축기(CO)를 연결시킨다.

특히, 본 발명은 0.5중 효용 사이클을 형성할 수 있도록 제1 흡수기(AB1) 및 제2 흡수기(AB2)에 각각 동일한 온도의 냉각수를 공급한다. 제1 흡수기(AB1) 및 제2 흡수기(AB2)에서 배출된 냉각수는 응축기(CO)에 공급된다.

구체적으로, 도 4와 같이 냉각수 순환라인(140)은 냉각수 공통 입력점(Cin)에서 분기된 분기관로(141, 142)가 제1 흡수기(AB1) 및 제2 흡수기(AB2)에 각각 연결된다. 따라서, 동일한 온도의 냉각수가 2개의 분기관로(141, 142)를 통해 제1 흡수기(AB1) 및 제2 흡수기(AB2)에 동시에 공급된다.

나아가, 제1 흡수기(AB1) 및 제2 흡수기(AB2) 출구측의 냉각수 공통 출력점(Cout)에서 결합된 하나의 결합관로(143)는 응축기(CO)에 연결된다. 따라서, 제1 흡수기(AB1) 및 제2 흡수기(AB2)에서 배출된 냉각수를 응축기(CO)에 공급된다.

응축기(CO)의 출구에 연결된 냉각수 순환라인(144)은 옥상 등 외부에 설치된 냉각탑까지 연결되고, 냉각탑의 출구측은 냉각수 순환라인(140)의 입구에 연결된다. 따라서, 냉각수가 제1 흡수기(AB1), 제2 흡수기(AB2) 및 응축기(CO)를 거치면서 흡수한 열을 외부로 방출한 후 다시 냉각수 순환라인(140)으로 재공급된다.

구동온수 라인(150)은 구동열원으로 사용되는 구동용 온수를 공급하는 것으로, 제1 재생기(RE1) 및 제2 재생기(RE2)에 구동열원을 공급하여 묽어진 흡수액을 가열한다. 따라서, 비점차에 의해 냉매증기가 발생되면서 진한 흡수액이 재생된다.

특히, 본 발명의 구동온수 라인(150)은 위에서 설명한 냉각수 순환라인(140)과 유사하게 0.5중 효용 사이클을 형성할 수 있도록 제1 재생기(RE1) 및 제2 재생기(RE2)에 각각 동일한 온도의 구동용 저온수를 공급한다.

구체적으로, 구동온수 라인(150)은 온수 공통 입력점(Hin)에서 분기된 분기관로(151, 152)가 제1 재생기(RE1) 및 제2 재생기(RE2)에 각각 연결되고, 재1 재생기 및 제2 재생기(RE2) 출구측의 온수 공통 출력점(Hout)을 통해 출구(153)로 배출된다.

이와 같은 구동온수 라인(150)을 통해 공급되는 구동용 온수의 온도는 대략 60℃ ~ 70℃ 이내의 범위로써 종래의 1중 효용 사이클이 대략 80℃ ~ 130℃ 범위의 온수를 사용하는 경우에 비해 상대적으로 낮다.

따라서, 위와 같은 1중 효용 사이클 혹은 2중 효용 이상의 사이클에 비해 저온의 온수를 이용하여 구동이 가능하므로, 지역 냉난방은 물론 태양열, 열병합발전 및 산업체 전반에 걸쳐 활용범위를 넓힌다.

나아가, 본 발명은 흡수식 냉방기의 열효율을 높이도록 제1 열교환기(EX1) 및 제2 열교환기(EX2)를 포함하는데, 제1 열교환기(EX1) 및 제2 열교환기(EX2)는 흡수기(AB1,2)와 재생기(RE1,2) 사이에 설치되어 열교환을 한다.

구체적으로, 제1 열교환기(EX1)는 제1 흡수기(AB1) 및 제1 재생기(RE1) 사이에 설치되어, 제1 흡수기(AB1)에서 제1 재생기(RE1)의 적하장치(132)로 공급되는 흡수액과 제1 재생기(RE1)에서 제1 흡수기(AB1)의 적하장치(113)로 공급되는 흡수액 사이에 열교환이 이루어지게 한다.

제2 열교환기(EX2)는 제2 흡수기(AB2) 및 제2 재생기(RE2) 사이에 설치되어, 제2 흡수기(AB2)에서 제2 재생기(RE2)의 적하장치(122)로 공급되는 흡수액과 제2 재생기(RE2)에서 제2 흡수기(AB2)의 적하장치(133)로 공급되는 흡수액 사이에 열교환이 이루어지게 한다.

제1 오버플로우배관(OVF1)은 흡수액의 결정화가 진행됨에 따라 사이클 배관 내부가 고형화되는 것을 방지하는 것으로, 이는 일반적인 수용액과 다르게 리튬브로마이드가 고농도 및 저온 상태하에서 고형화가 진행되기 때문이다.

즉, 입력 과다, 순환펌프 고장, 냉각수 이상 저온 등의 다양한 이유로 제1 재생기(RE1)(즉, 저단 재생기, 100-B)에서 결정화가 진행되고 그에 따라 흡수액의 정체가 발생한다.

따라서, 흡수액의 결정화에 의한 운전 레벨 상승을 방지하도록 제1 재생기(RE1)에 저장된 고농도, 저온 상태의 흡수액을 제1 흡수기(AB1)로 바이패스시키는 제1 오버플로우배관(OVF1)을 더 포함한다.

제1 오버플로우배관(OVF1)을 구비하면 제1 재생기(RE1)의 흡수액이 바로 제1 흡수기(AB1)로 공급된 후 다시 제1 열교환기(EX1)를 통해 재공급되는 과정을 거치므로 온도가 상승하고, 온도 상승에 의해 희용액화가 진행되어 고형화를 방지한다.

다만, 제1 오버플로우배관(OVF1)에는 도시 생략된 온도 센서 및 유량 제어밸브(예: 차단밸브나 댐퍼밸브) 등이 설치되어 있어서, 흡수액의 온도가 상승하여 고형화가 제거된 이후에는 입력을 차단하는 구조를 포함하는 것이 바람직하다.

제2 오버플로우배관(OVF2)은 제2 흡수기(AB2)의 하부에 수용된 흡수액의 액면이 과도하게 높아지는 것을 방지하기 위한 것으로, 액면을 적정 수준으로 유지함에 따라 사이클 밸런싱을 용이하게 한다.

이를 위해 제2 오버플로우배관(OVF2)은 제2 흡수기(AB2)에 저장된 흡수액의 액면이 설정값을 초과하여 상승시 흡수액의 액면이 설정값 이내로 유지되도록 제2 흡수기(AB2)의 흡수액을 제1 흡수기(AB1)로 바이패스시킨다.

이때, 제2 오버플로우배관(OVF2)의 입구측은 제2 흡수기(AB2) 하부의 저장탱크에 연결되되, 그 저장탱크의 바닥면으로부터 일정 수준의 높이에 연결되고, 반대측의 출구는 제1 흡수기(AB1)의 저장탱크에 연결된다.

이하, 이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제1 실시예에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉방기의 냉동 사이클 운전에 대해 설명한다.

도 4와 같이 냉동 사이클의 경우, 제2 재생기(RE2)의 적하장치(122)에서 스프레이된 묽은 흡수액은 구동열원인 구동용 온수에 의해 가열되고 그에 따라 냉매증기가 발생된다.

발생된 냉매증기는 제2 엘리미네이터(121)를 통과하여 응축기(CO)로 공급되고, 응축기(CO)로 공급된 냉매증기는 냉각수에 의해 응축되며, 응축된 냉매액은 응축기(CO) 하부의 저장탱크에 저장된다.

다음, 응축기(CO)의 냉매액은 증발기(EV)로 공급되어 증발기(EV) 하부의 저장탱크에 일시 수용되고, 증발기(EV)에 공급된 냉매액은 냉매펌프(P_R)에 의해 증발기(EV) 상부의 적하장치(112)에서 스프레이된다.

다음, 증발기용 적하장치(112)에서 스프레이된 후 증발된 냉매증기는 제1 엘리미네이터(111)를 통과하여 제1 흡수기(AB1)에서 진한 농도의 흡수액에 의해 흡수되며, 제1 흡수기(AB1)의 흡수액은 냉매증기를 흡수하면서 묽어진다.

증발기(EV)에서 증발되지 않은 나머지 냉매액은 냉매펌프(P_R)에 의해 증발기(EV) 상부의 적하장치(112)로 재순환하고, 이를 통해 증발기(EV) 상부에서 연속적으로 스프레이 분사된다.

또한, 증발기(EV)의 냉매증기를 흡수함에 따라 묽어진 흡수액은 제1 흡수기(AB1) 하부의 저장탱크에 수용된 후, 제1 용액펌프(P1)에 의해 제1 재생기(RE1) 상부의 적하장치(132)로 공급된다. 이때, 제1 열교환기(EX1)를 구비한 설비의 경우라면 흡수액은 제1 열교환기(EX1)를 거쳐 제1 재생기(RE1)로 공급된다.

다음, 제1 재생기(RE1) 상부의 적하장치(132)에서 스프레이된 묽은 흡수액은 구동열원인 60℃ ~ 70℃ 범위의 구동용 온수에 의해 가열되어 냉매가스를 발생시키고, 냉매가스는 제3 엘리미네이터(131)를 통과하여 제2 흡수기(AB2)에서 흡수된다.

이러한 과정을 거쳐 제2 흡수기(AB2)에 수용된 흡수액은 제3 용액펌프(P3)에 의해 제2 재생기(RE2) 상부의 적하장치(122)로 공급되고, 제2 열교환기(EX2)를 구비한 설비라면 제2 열교환기(EX2)를 거쳐 제2 재생기(RE2)로 공급된다.

제2 재생기(RE2)로 공급된 흡수액은 제2 재생기용 적하장치(122)에 의해 스프레이되고, 이 과정에서 발생한 냉매증기는 상술한 바와 같이 제1 엘리미네이터(111)를 통과하여 응축기(CO)로 공급된다.

제2 재생기(RE2)의 저장탱크에 수용된 나머지 농축된 흡수액은 제4 용액펌프(P4)에 의해 다시 제2 흡수기(AB2) 상부의 적하장치(133)로 공급되고, 제2 열교환기(EX2)를 구비한 설비라면 흡수액은 제2 열교환기(EX2)를 거쳐 제2 흡수기(AB2)로 공급된다.

제1 재생기(RE1) 상부의 적하장치(132)에서 스프레이된 후 농축된 나머지 흡수액은 제1 재생기(RE1) 하부의 저장탱크에 수용된 후, 제2 용액펌프(P2)에 의해 제1 흡수기(AB1) 상부의 적하장치(113)로 공급되고, 이때 제1 열교환기(EX1)를 통과한다.

한편, 공급용수 라인(115)을 통해 입구를 통해 공급된 공급용수(예: 직수)는 증발기(EV) 내부를 순환한다. 증발기(EV) 내부로 스프레이된 냉매액은 진공상태(약 6 ~ 7mmHg)에서 증발이 이루어지고, 공급용수는 냉매액의 증발잠열에 의해 냉각된다. 냉각된 공급용수는 냉방용수로서 부하에 제공된다.

냉각수는 냉각수 순환라인(140)에 의해 제1 흡수기(AB1) 및 제2 흡수기(AB2)에 동일한 온도의 냉각수를 공급한 후 응축기(CO)로 공급되고, 응축기(CO)에서 배출된 냉각수는 냉각탑으로 이동하여 대기중으로 열을 방출하고 다시 냉동기로 돌아온다.

구동열원인 구동용 온수는 구동온수 라인(150)을 통해 제1 재생기(RE1) 및 제2 재생기(RE2)에 공급됨에 따라 동일한 온도의 구동열원을 제공하고, 이를 통해 제1 재생기(RE1) 및 제2 재생기(RE2)에서 흡수액을 가열하여 냉매증기를 분리한다.

이때, 상술한 냉각수 및 구동용 온수는 설비의 하단에서 상단으로 흘러 원활한 흐름을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉방기에 대해 설명한다.

도 5와 같은 본 발명의 제2 실시예는 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 제1 실시예와 비교하여 0.5중 효용 사이클 효율을 더욱 높인다.

이를 위해 본 발명의 제2 실시예에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉방기 역시 제1 쉘(110), 제2 쉘(120) 및 제3 쉘(130)을 포함하며, 바람직하게 제1 열교환기(EX1), 제2 열교환기(EX2), 제1 오버플로우배관(OVF1) 및 제2 오버플로우배관(OVF2) 역시 포함한다.

또한, 제1 쉘(110), 제2 쉘(120) 및 제3 쉘(130)들 간의 연결을 위한 배관 계통으로써, 흡수액 순환라인(도면부호 생략), 냉매액 순환라인(도면부호 생략), 공급용수 라인(115), 냉각수 순환라인(140) 및 구동온수 라인(150) 등을 포함한다.

특히, 본 발명의 제2 실시예에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉방기는 이상과 같은 구성들 이외에 용액냉각흡수기(116)를 더 포함하고, 적하장치로써 다단식 적하장치(112a,b, 113a,b)가 사용된다는 점에서 차이가 있다.

여기서, 용액냉각흡수기(116)는 제1 흡수기(AB1)의 출구와 제1 재생기(RE1)의 적하장치(132)를 연결하는 흡수액 순환라인 중 일부가 제1 흡수기(AB1)의 내부를 거치도록 관로 변경을 하여 형성되며, 제1 흡수기(AB1)의 내부에 배치된다.

이러한 용액냉각흡수기(116)는 일종의 전열관 역할을 하는 것으로, 제1 흡수기(AB1)에 수용된 흡수액이 제1 열교환기(EX1)를 통해 제1 재생기(RE1)로 공급되기 이전에 제1 흡수기(AB1) 내에서 발열된 흡수열에 의해 1차적인 승온되게 한다.

다단식 적하장치(112a,b, 113a,b)는 증발기(EV)의 적하장치 및 제1 흡수기(AB1)의 적하장치 중 어느 하나 이상을 구성하는 것으로, 도 5에서는 증발기(EV) 및 제1 흡수기(AB1)의 적하장치 모두를 다단식 적하장치(112a,b, 113a,b)로 구성한 것을 예로 들었다.

이러한 다단식 적하장치(112a,b, 113a,b)는 다수개의 서브 적하장치로 구성되어 각각의 서브 적하장치를 통해 분산 스프레이가 이루어지게 하므로, 1개의 적하장치를 통해 스프레이하는 경우에 비해 전열관 젖음율을 높여 효율을 상승시킨다.

예컨대, 상기 전열관은 증발기(EV) 내부의 전열관(즉, 공급용수 라인(115)) 및 제1 흡수기(AB1)의 전열관(즉, 냉각수 순환라인(140))을 의미하는데, 이때 각각 2개의 서브 적하장치를 이용하여 2개소에서 분산 스프레이하면 젖음율이 향상된다.

또한, 젖음율이 향상되므로 증발기(EV) 내부에서는 냉매액의 증발이 증가되고, 제1 흡수기(AB1)에서는 스프레이된 흡수액의 냉각이 증가되는 효과를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉난방기에 대해 설명한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉난방기는 도 4 및 도 5와 같은 냉방기에 배관을 추가함으로써 난방 역시 선택적으로 제공한다.

도 6과 같이 본 발명에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉난방기는 제1 쉘(110), 제2 쉘(120), 제3 쉘(130), 제1 열교환기(EX1), 제2 열교환기(EX2), 제1 오버플로우배관(OVF1) 및 제2 오버플로우배관(OVF2)을 포함한다.

또한, 제1 쉘(110), 제2 쉘(120) 및 제3 쉘(130)들의 배관 계통으로써, 흡수액 순환라인, 냉매액 순환라인, 공급용수 라인(115), 냉각수 순환라인(140) 및 구동온수 라인(150) 등을 포함하며, 이점은 위에서 설명한 바와 같다.

이러한 구성에 있어서 본 발명은 제1 난방운전배관(HP1), 제1 차단밸브(HV1), 제2 난방운전배관(HP2) 및 제2 차단밸브(HV2)를 더 포함하여, 냉방 기능 이외에 난방(혹은 온수 공급) 역시 제공 가능한 냉난방 설비가 구현된다.

이때, 제1 난방운전배관(HP1)은 응축기(CO)에 냉각수가 공급되지 않는 상태에서 제2 재생기(RE2)에서 제1 엘리미네이터(111)를 통과하여 응축기(CO)로 공급된 냉매증기를 증발기(EV)로 바로 공급한다.

제1 차단밸브(HV1)는 제1 난방운전배관(HP1)에 설치되어 냉방 또는 난방 운전을 조절하는 것으로, 난방 운전시에는 개방되고 냉방 운전시에는 차단된다. 이러한 제1 차단 밸브는 앵글 밸브 및 볼 밸브 등과 같은 수동 밸브는 물론 솔레노이드 밸브 등과 같은 자동 밸브가 사용될 수도 있다.

제2 난방운전배관(HP2)은 흡수액을 제1 재생기(RE1)에서 증발기(EV)의 적하장치(112)로 바로 공급하도록 설치되며, 제2 열교환기(EX2)를 구비한 경우에는 제2 열교환기(EX2)에서 분기된 후 증발기(EV)에 연결되도록 설치된다.

제2 차단밸브(HV2)는 제2 난방운전배관(HP2)에 설치되어 냉방 또는 난방 운전을 조절하는 것으로, 난방 운전시에는 개방되고, 냉방 운전시에는 차단된다. 제2 차단밸브(HV2) 역시 수동 밸브나 자동밸브가 사용될 수 있다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉난방기에 의하면 냉방 운전이 가능하다. 냉방 운전시 제1 차단밸브(HV1) 및 제2 차단밸브(HV2)는 폐쇄되고, 그 상태에서 도 4를 참조하여 설명한 바와 동일하게 냉방 운전을 한다.

반면, 난방 운전의 경우에는 제1 차단밸브(HV1) 및 제2 차단밸브(HV2)를 개방시키고, 냉각수 순환라인(140)을 통한 냉각수의 공급을 차단하며, 공급용수 라인(115)에는 직수나 예열수 등의 공급용수를 공급한다.

이와 같은 상태에서 제2 재생기(RE2)에서 응축기(CO)로 공급된 냉매증기는 응축기(CO)를 바로 통과하여 증발기(EV)로 공급된다. 따라서, 공급용수 라인(115)을 순환하는 공급용수를 가열한다.

그러나, 본 발명은 구동열원으로 사용되는 구동용 온수로서 60℃ ~ 70℃ 이내의 비교적 저온의 온수를 사용하므로, 냉매증기는 그보다 낮은 40℃ ~ 50℃에 불과하다.

따라서, 냉매증기만으로 공급용수를 가열하면 충분한 온도의 난방을 제공하지 못하므로, 제2 난방운전배관(HP2)을 이용하여 고온의 흡수액을 공급용수 라인(115)에 스프레이함으로써 냉매가스와 함께 충분한 온도의 난방을 제공한다.

다만, 제2 난방운전배관(HP2)의 개방에 의해 흡수액을 증발기(EV)로 공급시 제2 열교환기(EX2)와 제1 흡수기(AB1)의 적하장치를 연결한 흡수액 순환라인에는 흡수액이 공급되지 않는 것이 바람직하다.

제2 차단밸브(HV2)를 개방하고 냉매펌프(P_R)를 이용하여 압력을 가하면 압력차에 의해 제1 흡수기(AB1)로 흡수액이 공급되지 않지만, 필요하다면 댐퍼 밸브를 설치하고 그 개도를 조절하여 공급을 강제 차단할 수도 있다.

한편, 이상과 같이 난방시 제1 재생기(RE1)의 흡수액을 제1 흡수기(AB1)가 아닌 증발기(EV)로 바로 공급하는 경우, 흡수액의 순환을 위해 증발기(EV)에 공급된 흡수액을 다시 제1 흡수기(AB1)로 전달해야 한다.

이를 위해 본 발명은 제1 쉘(110)의 하부에 설치된 제1 격벽(114)을 이용하는데, 제1 격벽(114)에 연결구(114a)를 형성하여 증발기(EV)에 저장된 수용액이 오버플로우에 의한 중력낙하 방식으로 제1 흡수기(AB1)로 공급되도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉난방기에 대해 설명한다.

도 7와 같은 본 발명의 제2 실시예는 도 6을 참조하여 설명한 본 발명의 제1 실시예와 비교하여 0.5중 효용 사이클 효율을 더욱 높인다.

이를 위해 본 발명의 제2 실시예에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉난방기 역시 제1 쉘(110), 제2 쉘(120), 제1 열교환기(EX1), 제2 열교환기(EX2), 제1 오버플로우배관(OVF1) 및 제2 오버플로우배관(OVF2)을 포함한다.

또한, 제1 쉘(110), 제2 쉘(120) 및 제3 쉘(130)들 간의 연결을 위한 배관 계통으로써, 흡수액 순환라인, 냉매액 순환라인, 공급용수 라인(115), 냉각수 순환라인(140) 및 구동온수 라인(150) 등을 포함한다.

특히, 본 발명의 제2 실시예에 따른 0.5중 효용 흡수식 냉난방기는 이상과 같은 구성들 이외에 용액냉각흡수기(116)를 더 포함하고, 적하장치로써 다단식 적하장치(112a,b, 113a,b)를 사용하는 점에서 차이가 있다.

이러한 용액냉각흡수기(116) 및 다단식 적하장치(112a,b, 113a,b)는 위에서 도 5를 참조하여 이미 설명한 바와 실질적으로 동일한 것으로, 그 작용 및 효과 역시 실질적으로 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

110:제1 쉘
115: 공급용수 라인
120: 제2 쉘
130: 제3 쉘
140: 냉각수 순환라인
150: 구동온수 라인
111, 121, 131: 엘리미네이터
112, 113, 122, 132, 133: 적하장치(트레이)
EV: 증발기
CO: 응축기
AB1, AB2: 흡수기
RE1, RE2: 재생기
EX1, EX2: 열교환기
OVF1, OVF2: 오버플로우배관

Claims (10)

1. 증발기(EV)와, 제1 흡수기(AB1)와, 상기 증발기(EV)와 제1 흡수기(AB1) 사이에 설치된 제1 엘리미네이터(111) 및 상기 증발기(EV)와 제1 흡수기(AB1)의 상부에 각각 설치된 적하장치(112, 113)가 내부에 구비된 제1 쉘(110)과;
   응축기(CO)와, 제2 재생기(RE2)와, 상기 응축기(CO)와 제2 재생기(RE2) 사이에 설치된 제2 엘리미네이터(121) 및 상기 제2 재생기(RE2)의 상부에 설치된 적하장치(122)가 내부에 구비된 제2 쉘(120)과;
   제1 재생기(RE1)와, 제2 흡수기(AB2)와, 상기 제1 재생기(RE1)와 제2 흡수기(AB2) 사이에 설치된 제3 엘리미네이터(131) 및 상기 제1 재생기(RE1)와 제2 흡수기(AB2)의 상부에 각각 설치된 적하장치(132, 133)가 내부에 구비된 제3 쉘(130)과;
   상기 제1 흡수기(AB1)에 저장된 흡수액을 상기 제1 재생기(RE1)의 적하장치(132)로 공급하고, 상기 제1 재생기(RE1)에 저장된 흡수액을 상기 제1 흡수기(AB1)의 적하장치(113)로 공급하고, 상기 제2 재생기(RE2)에 저장된 흡수액을 상기 제2 흡수기(AB2)의 적하장치(133)로 공급하고, 상기 제2 흡수기(AB2)에 저장된 흡수액을 상기 제2 재생기(RE2)의 적하장치(122)로 공급하도록 설치된 흡수액 순환라인과;
   상기 응축기(CO)에서 응축된 냉매액을 상기 증발기(EV)로 공급하고, 상기 증발기(EV)에서 상기 공급된 냉매액이 냉매증기로 증발되고 잔존한 냉매액을 상기 증발기(EV)의 적하장치(112)로 공급하도록 설치된 냉매액 순환라인과;
   외부에서 공급된 공급용수가 상기 증발기(EV) 내부를 순환하면서 냉각되어 냉수를 생성하고, 상기 냉수를 부하측으로 배출하도록 설치된 공급용수 라인(115)과;
   상기 제1 흡수기(AB1) 및 제2 흡수기(AB2)에 각각 동일한 온도의 냉각수를 공급하며, 상기 제1 흡수기(AB1) 및 제2 흡수기(AB2)에서 배출된 냉각수를 상기 응축기(CO)에 공급하도록 설치된 냉각수 순환라인(140); 및
   상기 제1 재생기(RE1) 및 제2 재생기(RE2)에 각각 동일한 온도의 구동용 저온수를 공급하도록 설치된 구동온수 라인(150);을 포함하되,
   상기 냉각수 순환라인(140)은 냉각수 공통 입력점(Cin)에서 분기된 분기관로(141, 142)가 상기 제1 흡수기(AB1) 및 제2 흡수기(AB2)에 각각 연결되어 제1 흡수기(AB1) 및 제2 흡수기(AB2)로 동시에 냉각수를 공급하고, 상기 제1 흡수기(AB1) 및 제2 흡수기(AB2) 출구측의 냉각수 공통 출력점(Cout)에서 결합된 하나의 결합관로(143)가 상기 응축기(CO)에 연결되어 있고,
   상기 구동온수 라인(150)은 온수 공통 입력점(Hin)에서 분기된 분기관로(151, 152)가 상기 제1 재생기(RE1) 및 제2 재생기(RE2)에 각각 연결되어 제1 재생기(RE1) 및 제2 재생기(RE2)로 동시에 구동용 저온수를 공급하고, 상기 재1 재생기 및 제2 재생기(RE2) 출구측의 온수 공통 출력점(Hout)을 통해 배출되되,
   상기 제1 흡수기(AB1) 및 제1 재생기(RE1) 사이에 설치되어, 상기 제1 흡수기(AB1)에서 제1 재생기(RE1)의 적하장치(132)로 공급되는 흡수액과 상기 제1 재생기(RE1)에서 제1 흡수기(AB1)의 적하장치(113)로 공급되는 흡수액 사이에 열교환이 이루어지도록 설치된 제1 열교환기(EX1)와;
   상기 제2 흡수기(AB2) 및 제2 재생기(RE2) 사이에 설치되어, 상기 제2 흡수기(AB2)에서 제2 재생기(RE2)의 적하장치(122)로 공급되는 흡수액과 상기 제2 재생기(RE2)에서 제2 흡수기(AB2)의 적하장치(133)로 공급되는 흡수액 사이에 열교환이 이루어지도록 설치된 제2 열교환기(EX2)와;
   상기 흡수액이 고농도 및 온도저하에 의해 결정화되는 것을 방지하도록 상기 제1 재생기(RE1)에 저장된 흡수액을 상기 제1 흡수기(AB1)로 바이패스시키는 제1 오버플로우배관(OVF1); 및
   상기 제2 흡수기(AB2)에 저장된 흡수액의 액면이 설정값을 초과하여 상승시 상기 흡수액의 액면이 설정값 이내로 유지되도록 상기 제2 흡수기(AB2)에 저장된 흡수액을 상기 제1 흡수기(AB1)로 바이패스시키는 제2 오버플로우배관(OVF2);을 더 포함하며,
   상기 제1 쉘(110)과 제3 쉘(130)에 의해 형성되는 0.5중 효용 사이클 및 상기 제2 쉘(120)과 제3 쉘(130)에 의해 형성되는 0.5중 효용 사이클이 병합되어 하나의 사이클을 형성하는 것을 특징으로 하는 0.5중 효용 흡수식 냉방기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 쉘(110)의 상부에 상기 제2 쉘(120)이 배치되고, 상기 제3 쉘(130)은 상기 제1 쉘(110) 및 제2 쉘(120)의 측부에 배치되며, 상기 제3 쉘(130)에 구비된 제1 재생기(RE1) 및 제2 흡수기(AB2)는 상하에 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 0.5중 효용 흡수식 냉방기.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 흡수기(AB1)와 제1 재생기(RE1)의 적하장치(132)를 연결하는 상기 흡수액 순환라인 중 일부가 상기 제1 흡수기(AB1)의 내부를 거치도록 관로 변경을 함에 따라 상기 제1 흡수기(AB1)의 내부에 형성되는 용액냉각흡수기(116)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 0.5중 효용 흡수식 냉방기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 증발기(EV)의 적하장치(112) 및 제1 흡수기(AB1)의 적하장치(113) 중 어느 하나 이상은 다수개의 서브 적하장치로 구성되어 각각의 서브 적하장치를 통해 분산 스프레이가 이루어지게 하는 다단식 적하장치(112a,b, 113a,b)인 것을 특징으로 하는 0.5중 효용 흡수식 냉방기.
9. 상기 제1항, 제2항, 제7항 및 제8항 중 어느 하나의 항과 같은 0.5중 효용 흡수식 냉방기에 배관을 추가함에 따라 난방 기능이 추가된 0.5중 효용 흡수식 냉난방기에 있어서,
   상기 응축기(CO)에 냉각수가 공급되지 않는 상태에서 상기 제2 재생기(RE2)에서 제1 엘리미네이터(111)를 통과하여 응축기(CO)로 공급된 냉매증기를 상기 증발기(EV)로 공급하는 제1 난방운전배관(HP1)과;
   상기 제1 난방운전배관(HP1)에 설치되며 난방운전시에는 개방되고, 냉방운전시에는 차단되는 제1 차단밸브(HV1)와;
   상기 제1 재생기(RE1)에서 상기 증발기(EV)의 적하장치로 흡수액을 공급하는 제2 난방운전배관(HP2); 및
   상기 제2 난방운전배관(HP2)에 설치되며 난방운전시에는 개방되고, 냉방운전시에는 차단되는 제2 차단밸브(HV2);를 포함하는 것을 특징으로 하는 0.5중 효용 흡수식 냉난방기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 쉘(110)의 하부에는 상기 증발기(EV)와 제1 흡수기(AB1)를 구획하는 제1 격벽(114)이 설치되고, 상기 제1 격벽(114)에는 상기 증발기(EV)에 저장된 수용액이 오버플로우에 의한 중력낙하 방식으로 상기 제1 흡수기(AB1)로 공급되도록 연결구(114a)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 0.5중 효용 흡수식 냉난방기.
    

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