KR101809963B1 - 흡수식 칠러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡수식 칠러에 관한 것으로서, 구체적으로, 내부의 냉매를 가압하는 냉매펌프 및 상기 냉매펌프에 의해 가압된 냉매를 분사하는 냉매분사부를 구비하고, 상기 냉매분사부를 통해 분사된 냉매와 냉수를 열교환시키는 증발기; 상기 증발기로부터 기상 냉매가 공급되며, 냉각수가 통과하는 흡수기; 상기 냉매펌프와 상기 분사부 사이의 순환라인과 상기 흡수기를 연결하고, 제1밸브를 구비하는 연결라인; 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기; 상기 재생기에서 생성된 기상 냉매가 공급되고 냉각수가 통과하는 응축기를 포함하고, 상기 증발기의 일측에는 상기 증발기 내에 수용된 액상 냉매의 비중을 감지하기 위한 비중감지부가 구비되며, 상기 비중감지부에서 판단된 액상 냉매의 비중에 기초하여, 상기 제1밸브가 제어되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러에 관한 것이다.

Description

흡수식 칠러{Absorption Chiller}
본 발명은 흡수식 칠러에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 냉매에 흡수액의 혼입 정도를 자동으로 측정할 수 있고, 기설정된 양 이상의 흡수액이 냉매에 혼입되면 재생기를 통해 냉매로부터 흡수액을 분리할 수 있는 흡수식 칠러에 관한 것이다.
흡수식 칠러는 별도의 압축기 없이 냉매와 냉수를 열교환시켜서 냉수를 냉각시키기 위한 장치이다.
도 1은 일반적인 흡수식 칠러(1)에 대한 개략적인 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 흡수식 철러(1)는 냉매와 냉수를 열교환시키는 증발기(2), 상기 증발기(2)에서 증발된 기상 냉매를 흡수액을 통해 흡수시키는 흡수기(3), 흡수기(3)에서 공급된 흡수액으로부터 기상 냉매를 분리하기 위한 재생기(4) 및 상기 재생기(4)에서 분리된 기상 냉매와 냉각수를 열교환시켜서 기상 냉매를 응축시키는 응축기(5)를 포함한다.
상기 증발기(2)와 상기 흡수기(3)는 하나의 쉘(shell)을 통해 구현될 수 있으며, 상기 재생기(4)와 상기 응축기(5) 역시 하나의 쉘을 통해 구현될 수 있다.
상기 흡수식 칠러(1)의 사이클을 설명하면 아래와 같다.
흡수기(3)에서 나온 저농도 흡수액(즉, 기상 냉매를 상대적으로 많이 함유하는 흡수액)은 저농도 배관(3')을 통해 재생기(4)로 공급된다.
재생기(4)에서 저농도 흡수액이 가열되면, 저농도 흡수액으로부터 기상 냉매가 분리된다. 기상 냉매가 분리된 고농도 흡수액(즉, 기상 냉매를 상대적으로 적게 함유하는 흡수액)은 고농도 배관(4')을 통해 흡수기(3)로 다시 공급된다.
상기 흡수기(3) 내로 냉각수 배관(7)이 통과하며, 상기 냉각수 배관(7)은 상기 흡수기(3) 내의 온도를 낮춰서 흡수액에 의한 기상 냉매의 흡수 효율을 증가시킨다.
상기 재생기(4)에서 저농도 흡수액으로부터 분리된 기상 냉매는 상기 재생기(4) 일측에 구비되는 응축기(5)로 공급된다.
상기 응축기(5)는 기상 냉매와 냉각수를 열교환시켜서 기상 냉매를 응축시키도록 형성된다.
예를 들어, 상기 응축기(5) 내로 냉각수 배관(6)이 통과하며, 상기 냉각수 배관(7)은 응축기(5) 내의 기상 냉매와 열교환된다.
상기 응축기(5)에서 응축된 액상 냉매는 고압 배관(5')을 통해 증발기(2)로 공급되고, 증발기(2) 내에서 액상 냉매와 냉수가 열교환된다.
예를 들어, 상기 증발기(2) 내로 냉수 배관(6)이 통과하며, 상기 냉수 배관(6)과 액상 냉매가 열교환하여, 냉수를 냉각시킨다.
증발기(2)에서 액상 냉매의 증발에 의해 생성된 기상 냉매는 상기 증발기(2) 일측의 흡수기(3)로 공급된다.
상기 증발기(2)와 상기 흡수기(3) 사이에는 증발기(2)로부터의 기상 냉매는 상기 흡수기(3)로 공급되고, 상기 흡수기(3) 내의 흡수액은 상기 증발기(2)로 공급되지 않도록 하기 위한 엘리미네이터(9)가 구비될 수 있다.
즉, 상기 엘리미네이터(9)는 상기 증발기(2)에서 생성된 기상 냉매를 상기 흡수기(3)를 향해 통과시키고, 상기 흡수기(3)에 공급되는 흡수액의 상기 증발기(2)로의 유입을 방지하도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 증발기(2)와 상기 흡수기(3) 사이에 상기 엘리미네이터(9)가 구비되더라도, 상기 흡수기(3) 내의 흡수액이 증발기(2)로 유입되는 것을 완전히 방지하기는 어렵다.
즉, 흡수식 칠러(1)의 운전 중에 흡수기(3) 내의 흡수액이 상기 증발기(2) 내로 조금씩 유입될 수 있다. 흡수액이 증발기(2) 내로 유입되면, 증발 성능(즉, 냉수의 냉각 성능)이 저하될 뿐만 아니라, 흡수식 칠러(1) 전체의 운전 효율이 저하될 수 있다.
종래의 흡수식 칠러(1)의 경우, 흡수식 칠러(1)의 운전 효율 또는 냉수의 냉각 성능이 저하될 때, 증발기(2) 내의 액상 냉매를 일부 추출하여, 냉매에 흡수액이 혼합되어 있는지 여부를 판단했다.
그러나, 흡수식 칠러의 운전 효율 또는 냉수의 냉각 성능의 저하가 반드시 냉매에 혼입된 흡수액 때문이라고 단정하기 어려운 문제점이 있다.
즉, 흡수식 칠러의 운전 효율 또는 냉수의 냉각 성능은 냉매에 혼입된 흡수액 이외에도 펌프 작동 상태 등에 따라서 저하될 수 있다.
또한, 종래의 흡수식 칠러(1)의 경우, 냉매에 흡수액이 혼합되어 있는지 여부를 판단하기 위해서는 증발기(2) 내의 액상 냉매의 일부를 추출하여야만 한다.
이 경우, 증발기(2) 내의 액상 냉매의 일부를 추출하는 과정에서, 흡수식 칠러(1) 내의 진공 상태가 유지되지 않을 수 있는 문제가 있다.
또한, 증발기(2) 내의 액상 냉매의 일부를 추출하는 과정에서, 추출되는 냉매의 양 만큼 흡수식 칠러(1) 내에 냉매의 손실이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 흡수식 칠러(1)의 경우, 냉매에 흡수액이 설정된 양 이상 혼합된 것으로 판단되면, 블로우 밸브(8)를 개방하여 증발기(2) 내의 액냉매의 일부를 흡수기(3)로 공급한다.
이 경우, 증발기(2) 내의 액냉매의 일부는 흡수기(3)로 공급되나 나머지 액냉매는 다시 증발기(2) 상측에서 증발기 내로 공급되므로, 냉매로부터 흡수액의 분리가 완전히 이루어지지 않은 상태로 냉매가 흡수식 칠러(1)를 순환하게 되는 문제점이 있다.
예를 들어, 일본공개특허공보 특개평05-093555호는 종래의 흡수식 칠러를 개시하고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉매에 흡수액이 혼합되어 있는지 여부를 보다 명확하고 용이하게 판단할 수 있는 흡수식 칠러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 증발기 내의 액상 냉매의 일부를 추출하지 않고도 냉매에 흡수액이 혼합되어 있는지 여부를 판단할 수 있는 흡수식 칠러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 냉매에 흡수액이 포함되어 있는지 여부의 판단 및 판단 결과에 기초한 냉매로부터의 흡수액의 분리가 자동적으로 수행될 수 있는 흡수식 칠러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위한 것으로서, 내부의 냉매를 가압하는 냉매펌프 및 상기 냉매펌프에 의해 가압된 냉매를 분사하는 냉매분사부를 구비하고, 상기 냉매분사부를 통해 분사된 냉매와 냉수를 열교환시키는 증발기; 상기 증발기로부터 기상 냉매가 공급되며, 냉각수가 통과하는 흡수기; 상기 냉매펌프와 상기 분사부 사이의 순환라인과 상기 흡수기를 연결하고, 제1밸브를 구비하는 연결라인; 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기; 상기 재생기에서 생성된 기상 냉매가 공급되고 냉각수가 통과하는 응축기를 포함하고, 상기 증발기의 일측에는 상기 증발기 내에 수용된 액상 냉매의 비중을 감지하기 위한 비중감지부가 구비되며, 상기 비중감지부에서 판단된 액상 냉매의 비중에 기초하여, 상기 제1밸브가 제어되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러를 제공한다.
상기 증발기의 일측에는 상기 증발기 내에 수용된 액상 냉매의 일부를 추출하기 위한 안내라인이 구비되고, 상기 안내라인 상에 비중감지부가 구비될 수 있다.
상기 비중감지부에서 판단된 액상 냉매의 비중이 설정값 이상일 때, 상기 제1밸브가 개방될 수 있다.
상기 안내라인은 상기 비중감지부와 상기 증발기를 연결하는 제1안내라인 및 상기 비중감지부와 상기 순환라인을 연결하는 제2안내라인을 포함하고, 상기 제1안내라인은 상기 제2안내라인보다 상측에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 흡수식 칠러는 상기 순환라인에 구비되는 제2밸브를 더 포함하고, 상기 제2밸브는 상기 순한라인과 상기 제2안내라인의 연결부와 상기 분사부 사이에 구비되어, 상기 비중감지부에서 판단된 액상 냉매의 비중에 기초하여 제어될 수 있다.
상기 비중감지부에서 판단된 액상 냉매의 비중이 설정값 이상일 때, 상기 제2밸브가 닫힐 수 있다.
본 발명에 따른 흡수식 칠러는 상기 비중감지부로부터의 신호에 기초하여, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 비중감지부는, 상기 증발기로부터 추출된 액상 냉매를 수용하기 위한 챔버; 상기 챔버 내에서 기설정된 높이에 고정된 제1플레이트; 상기 제1플레이트 하측에 배치되고, 상기 챔버 내에서 액상 냉매의 비중에 기초하여 상하방향으로 유동하는 제2플레이트를 포함하고, 상기 액상 냉매의 비중이 설정값 이상일 때 상기 제1플레이트에 상기 제2플레이트가 접할 수 있다.
상기 비중감지부는 상기 챔버 내측에 구비되고, 액상 냉매의 비중에 기초하여 부유 높이가 결정되는 비중계를 더 포함하고, 상기 제2플레이트는 상기 비중계 둘레에 구비될 수 있다.
상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트는 각각 제어부에 전기적으로 연결되고, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트가 접할 때, 상기 제어부는 액상 냉매의 비중이 설정값 이상이라고 판단할 수 있다.
상기 제1플레이트는 제1전선을 통해 상기 제어부에 연결되고, 상기 제2플레이트는 제2전선을 통해 상기 제어부에 연결될 수 있다.
상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트가 접할 때, 상기 제어부는 상기 제1전선 및 상기 제2전선을 통해 흐르는 전류를 감지하여 액상 냉매의 비중이 설정값 이상이라고 판단할 수 있다.
상기 흡수기 내의 흡수액은 흡수액 공급라인을 통해 재생기로 공급되어 가열되고, 상기 재생기 내에서 냉매와 분리된 흡수액은 흡수액 회수라인을 통해 흡수기로 공급되며, 상기 흡수액 공급라인의 일부와 상기 흡수액 회수라인의 일부는 흡수액 열교환기를 통해 서로 열교환될 수 있다.
본 발명에 따르면, 냉매에 흡수액이 혼합되어 있는지 여부를 보다 명확하고 용이하게 판단할 수 있는 흡수식 칠러를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 증발기 내의 액상 냉매의 일부를 추출하지 않고도 냉매에 흡수액이 혼합되어 있는지 여부를 판단할 수 있는 흡수식 칠러를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 냉매에 흡수액이 포함되어 있는지 여부의 판단 및 판단 결과에 기초한 냉매로부터의 흡수액의 분리가 자동적으로 수행될 수 있는 흡수식 칠러를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 흡수식 칠러를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 흡수식 칠러를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 증발기 및 흡수기를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 비중감지부를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 실내기 및 이를 구비하는 공기조화장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 흡수식 칠러를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 흡수식 칠러(10)는 냉매(예를 들어, 물)와 냉수를 열교환시키는 증발기(200), 상기 증발기(200)로부터 기상 냉매가 공급되는 흡수기(300), 상기 흡수기(300)로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기(400) 및 상기 재생기(400)에서 생성된 기상 냉매가 공급되는 응축기(500)를 포함할 수 있다.
상기 증발기(200)와 상기 흡수기(300)는 하나의 쉘로 구현될 수 있으며, 상기 재생기(400)와 상기 응축기(500) 역시하나의 쉘로 구현될 수 있다.
상기 증발기(200)는 내부의 냉매를 가압하는 냉매펌프(251) 및 상기 냉매펌프(251)에 의해 가압된 냉매를 분사하는 냉매분사부(252)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 증발기(200) 내에는 응축기(500)로부터 고압배관(550)을 통해 공급된 액상 냉매가 수용될 수 있다. 상기 증발기(200) 내에 수용된 액상 냉매는 상기 증발기(200) 하단에 구비된 냉매펌프(251)에 의해 가압되어, 순환라인(250)을 통해 증발기(200) 상부로 안내된다.
상기 순환라인(250)을 통해 증발기(200) 상부로 안내된 액상 냉매는 상기 냉매분사부(252)를 통해 상기 증발기(200) 내로 분사될 수 있다. 이때, 상기 냉매분사부(252)는 액상 냉매를 미세한 입자 형태로 분사하도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 냉매분사부(252)는 증발기(200)의 상부에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 냉매분사부(252)는 상기 증발기(200) 내에서 상부에 구비될 수 있다.
상기 증발기(200)에는 냉수가 유동하는 냉수배관(600)이 통과할 수 있다. 즉, 냉수배관(600)의 일부가 상기 증발기(200) 내에 배치될 수 있다.
따라서, 상기 냉매분사부(252)로부터 분사된 냉매와 상기 냉수배관(600)을 유동하는 냉수가 열교환하여 냉수가 냉각될 수 있다. 냉각된 냉수는 별도의 공기조화기(미도시) 또는 실내기(미도시) 등에서 열교환매체로 사용될 수 있다.
상기 흡수기(300)는 상기 증발기(200)로부터 기상 냉매가 공급되고, 전술한 재생기(400)를 통해 흡수액이 공급되도록 형성될 수 있다. 상기 흡수액은 리튬브로마이드(LiBr) 수용액이 될 수 있다.
구체적으로, 상기 증발기(200)에서 냉수와의 열교환을 통해 증발한 기상 냉매는 상기 증발기(200) 일측에 구비되는 흡수기(300)로 공급될 수 있다.
상기 증발기(200)와 상기 흡수기(300) 사이에는 제1엘리미네이터(E1)가 구비된다. 상기 제1엘리미네이터(E1)는 기체는 통과시키고 액체는 차단하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 증발기(200) 내부의 압력은 상기 흡수기(300) 내부의 압력에 비해 높다.
따라서, 상기 증발기(200)에서 발생된 기상 냉매는 상기 제1엘리미네이터(E1)를 통해 상기 흡수기(300)로 안내될 수 있다. 상기 흡수기(300)로 안내된 기상 냉매는 상기 흡수기(300)에 공급되는 흡수액에 흡수될 수 있다.
반면에, 상기 흡수기(300) 내의 흡수액은 상기 제1엘리미네이터(E1)에 의해 상기 증발기(200)로 안내될 수 없다. 즉, 상기 제1엘리미네이터(E1)는 상기 흡수기(300) 내의 흡수액이 상기 증발기(200) 내로 안내되는 것을 방지하도록 형성될 수 있다.
상기 흡수기(300)에는 냉각수 배관(700)이 통과될 수 있다. 이는, 흡수액이 기상 냉매를 흡수할 때 열이 발생하기 때문에, 흡수기(300) 내의 온도를 낮추기 위함이다.
즉, 상기 흡수기(300)를 통과하는 냉각수 배관(700)에 의해 흡수액에 의한 기상 냉매의 흡수 효율이 증가될 수 있다.
상기 흡수기(300)의 하단에는 흡수액펌프(351)가 구비될 수 있다. 상기 흡수기(300) 내에서 기상 냉매를 흡수한 흡수액은 상기 흡수액펌프(351)의 구동에 의해 재생기(400)로 안내될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 흡수기(300)는 흡수액 공급라인(350)을 통해 상기 재생기(400)에 연결될 수 있고, 상기 흡수액 공급라인(350) 상에 상기 흡수액펌프(351)가 구비될 수 있다.
상기 재생기(400)는 상기 흡수기(300)로부터 공급된 흡수액(이하, "저농도 흡수액"이라고도 함)을 가열하도록 형성될 수 있다.
상기 재생기(400)는 외부 열원(예를 들어, 증기, 온수 또는 가스 등)에 의해 상기 흡수기(300)로부터 공급된 저농도 흡수액을 가열하도록 형성될 수 있다.
상기 흡수액이 상기 재생기(400)에서 가열되면, 상기 흡수액으로부터 기상 냉매가 분리될 수 있다. 상기 흡수액으로부터 분리된 기상 냉매는 상기 재생기(400) 일측의 응축기(500)로 안내된다.
이때, 상기 재생기(400)와 상기 재생기 일측에 구비되는 응축기(500) 사이에는 제2엘리미네이터(E2)가 구비될 수 있다. 상기 제2엘리미네이터(E2)는 기체는 통과시키고 액체는 차단하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 재생기(400) 내부의 압력은 상기 응축기(500) 내부의 압력에 비해 높다.
따라서, 상기 재생기(400)에서 발생된 기상 냉매는 상기 제2엘리미네이터(E2)를 통해 상기 응축기(500)로 안내될 수 있다. 상기 응축기(500)로 안내된 기상 냉매는 상기 응축기(500) 내에서 액상 냉매로 응축된다.
반면에, 상기 응축기(500) 내의 액상 냉매는 상기 제2엘리미네이터(E2)에 의해 상기 재생기(400)로 안내될 수 없다. 즉, 상기 제2엘리미네이터(E2)는 상기 응축기(500) 내의 액상 냉매가 상기 재생기(400) 내로 안내되는 것을 방지하도록 형성될 수 있다.
상기 재생기(400)에서 가열되어 기상 냉매가 분리된 흡수액은 흡수액 회수라인(450)을 통해 흡수기(300)로 회수될 수 있다. 이때, 상기 흡수액 회수라인(450)을 통해 흡수액의 회수를 위해, 상기 재생기(400)에 비해 상기 흡수기(300)가 하측에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 흡수액 회수라인(450)의 일 단부는 상기 재생기(400)에 연통되고, 상기 흡수액 회수라인(450)의 타 단부는 상기 흡수기(300)에 연통될 수 있다.
상기 흡수액 회수라인(450)의 타 단부에는 흡수액분사부(452)가 구비될 수 있다. 상기 흡수액분사부(452)는 상기 흡수기(300) 내로 흡수액을 미세한 입자 형태로 분사하도록 형성될 수 있다. 상기 흡수액이 미세한 입자 형태로 분사되면, 흡수액에 의한 기상 냉매의 흡수 효율이 증가될 수 있다.
상기 흡수액 공급라인(350)은 상기 흡수액 회수라인(450)과 열교환하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 흡수액 공급라인(350)의 일부는 상기 흡수액 회수라인(450)의 일부는 흡수액 열교환기(900)를 통해 서로 열교환될 수 있다.
구체적으로, 상기 흡수액 공급라인(350)의 일부와 상기 흡수액 회수라인(450)의 일부는 흡수액 열교환기(900)를 통과할 수 있다. 즉, 상기 흡수액 열교환기(900)를 통하여, 상기 흡수액 공급라인(350) 내의 저농도 흡수액과 상기 흡수액 회수라인(450) 내의 고농도 흡수액 사이에 열교환이 이루어질 수 있다.
이때, 상기 흡수액 공급라인(350) 내의 저농도 흡수액은 열을 흡수하고 상기 흡수액 회수라인(450) 내의 고농도 흡수액은 열을 방출할 수 있다.
여기서, 저농도 흡수액은 흡수기(300)에서 기상 냉매를 흡수한 상태의 흡수액을 나타내며, 고농도 흡수액은 재생기(400)에서 기상 냉매가 분리된 상태의 흡수액을 나타낼 수 있다.
이러한 흡수액 열교환기(900)에 의해, 재생기(400)에서의 흡수액으로부터 기상 냉매의 분리 효율(즉, 흡수액의 재생 효율)이 증가됨과 동시에, 흡수기(300)에서의 흡수액에 의한 기상 냉매의 흡수 효율(즉, 흡수액의 흡수효율)이 증가될 수 있다.
상기 응축기(500)는 재생기(400)에서 생성된 기상 냉매가 공급되도록 형성될 수 잇다. 즉, 재생기(400)에서 흡수액으로부터 분리된 기상 냉매는 상기 응축기(500)로 공급될 수 있다.
전술한 냉각수 배관(700)은 상기 응축기(500)를 통과할 수 있다. 따라서, 상기 응축기(500) 내로 공급된 기상 냉매는 상기 냉각수 배관(700)과 열교환하여 응축될 수 있다.
상기 냉각수 배관(700)는 전술한 흡수기(300) 및 상기 응축기(500)를 순차적으로 경유하도록 마련될 수 있다. 이는, 상기 응축기(500)보다 상기 흡수기(300)에서 더 많은 냉각수의 냉열을 필요로 하기 때문이다.
냉각수 배관(700)으로 안내되는 냉각수는 상기 흡수기(300) 및 상기 응축기(500)를 통과한 후에 별도의 냉각탑(미도시) 등을 통해 다시 냉각될 수 있다.
상기 응축기(500)에서 응축된 액상 냉매는 냉매배관(550)을 통해 증발기(200)로 안내될 수 있다. 이때, 상기 냉매배관(550)을 통한 액상 냉매의 안내를 위하여, 상기 응축기(500)는 상기 증발기(200)에 비해 상측에 배치될 수 있다.
한편, 증발기(200) 내부는 흡수액이 포함되지 않은 순수한 냉매만 존재하도록 유지되는 것이 바람직하다. 증발기(200) 내부에 흡수액이 포함될 경우, 증발 효율 및 흡수식 칠러(10)의 전체 효율이 감소될 수 있다.
증발기(200) 내부에 흡수액이 포함되어 있는지 여부는 증발기(200) 내에 수용된 냉매의 비중을 통해 판단될 수 있다.
본 발명에 따른 흡수식 칠러(10)는 상기 증발기(200) 내에 수용된 액상 냉매의 비중을 감지하기 위한 비중감지부(800)를 더 포함할 수 있다.
상기 비중감지부(800)는 상기 증발기(200)의 일측에 구비되어, 상기 증발기(200) 내에 수용된 액상 냉매의 비중을 감지하도록 형성될 수 있다.
이때, 증발기(200) 내에 수용된 냉매의 비중에 기초하여, 냉매로부터 흡수액을 분리하기 위한 흡수식 칠러(10)의 구동이 수행될 수 있다.
이하, 다른 도면을 참조하여, 증발기(200) 내의 액상 냉매에 흡수액의 포함 여부를 감지하기 위한 구성 및 냉매로부터 흡수액을 분리하기 위한 구동에 대하여 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 증발기 및 흡수기를 나타내는 도면이다.
도 2 및 3을 함께 참조하면, 본 발명에 따른 흡수식 칠러(10)는 전술한 순환라인(250)과 상기 흡수기(300)를 연결하는 연결라인(260)을 더 포함할 수 있으며, 상기 연결라인(260)에는 제1밸브(261)가 구비될 수 있다.
증발기(200) 내의 냉매에 흡수액이 기설정된 양 이상 혼합되어 있는 것으로 판단되면, 상기 제1밸브(261)가 개방된 상태로 전술한 냉매펌프(251)가 구동되어, 증발기(200) 내의 냉매가 흡수기(300)로 공급될 수 있다.
즉, 증발기(200) 내의 냉매의 비중이 설정값 이상이면, 냉매에 흡수액이 기설정된 양 이상 혼합되어 있는 것으로 판단될 수 있다.
이때, 상기 냉매펌프(251)의 구동과 함께 상기 제1밸브(261)를 개방하면, 증발기(200) 내의 냉매는 흡수기(300) 및 재생기(400)를 순차적으로 경유한다.
이때, 재생기(400)에서 냉매는 증발하여 응축기(500)로 안내되고, 냉매가 분리된 흡수액은 다시 흡수기(300)로 안내될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 흡수식 칠러(10)는 증발기(200) 내에 수용된 액상 냉매의 비중을 감지하기 위한 비중감지부(800)를 더 포함할 수 있다. 상기 비중감지부(800)는 상기 증발기(200)의 일측에 구비될 수 있다.
상기 제1밸브(261)는 상기 비중감지부(800)에서 감지된 액상 냉매의 비중에 기초하여, 제어될 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 증발기(200)로부터 액상 냉매를 외부로 추출하지 않고도, 증발기(200) 내의 냉매에 흡수액이 혼합된 정도가 상기 비중감지부(800)를 통해 용이하게 그리고 자동적으로 판단될 수 있다.
예를 들어, 상기 증발기(200)의 일측에는 상기 증발기(200) 내에 수용된 액상 냉매의 일부를 추출하기 위한 안내라인(810)이 구비되고, 상기 안내라인(810) 상에 상기 비중감지부(800)가 구비될 수 있다.
따라서, 상기 안내라인(810)을 통해 증발기(200) 내의 액상 냉매가 상기 비중감지부(800)로 안내되고, 상기 비중감지부(800)에서 냉매의 비중이 감지되고, 그에 따른 흡수액의 함유량이 후술할 제어부에 의해 판단될 수 있다.
상기 비중감지부(800)에서 감지된 액상 냉매의 비중이 설정값 이상일 때, 상기 제1밸브(261)가 개방될 수 있다.
즉, 상기 비중감지부(800)에서 감지된 액상 냉매의 비중이 설정값 이상이면, 증발기(200) 내의 액상 냉매에 흡수액이 일정량 이상 포함된 것으로 판단될 수 있다. 이때, 상기 제1밸브(261)가 개방되고, 증발기(200) 내의 냉매는 흡수기(300) 및 재생기(400)를 순차적으로 경유하여, 재생기(400)에서 냉매와 흡수액이 분리될 수 있다.
상기 안내라인(810)은 상기 비중감지부(800)와 상기 증발기(200)를 연결하는 제1안내라인(811) 및 상기 비중감지부(800)와 상기 순환라인(250)을 연결하는 제2안내라인(812)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1안내라인(811)은 상기 제2안내라인(812)보다 상측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제2안내라인(812)은 상기 비중감지부(800)의 하단보다 상측에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제2안내라인(812)은 상기 비중감지부(800)의 하단보다 상측에서 상기 비중감지부(800)에 연결될 수 있다.
따라서, 상기 증발기(200) 내의 액상 냉매는 상기 제1안내라인(811)을 통해 상기 비중감지부(800)로 안내되어, 상기 비중감지부(800) 내에는 일정 수위 이상의 액상 냉매가 유지된다. 그리고, 상기 비중감지부(800) 내에 수용된 액상 냉매는 상기 제2안내라인(812)을 통해 상기 순환라인(250)으로 안내될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 흡수식 칠러(10)는 상기 순환라인(250)에 구비되는 제2밸브(253)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2밸브(253)는 비중감지부(800)에서 감지된 액상 냉매의 비중에 기초하여 제어될 수 있다.
상기 비중감지부(800)에서 감지된 증발기(200) 내의 냉매의 비중이 설정값 이상이면, 상기 제2밸브(253)는 기설정된 시간 동안 닫힐 수 있다. 이때, 냉매펌프(251)가 구동됨에 따라서, 증발기(200) 내의 냉매는 전술한 연결라인(260)을 통해 흡수기(300)로 안내될 수 있다.
상기 제2밸브(253)는 상기 순환라인(250)과 상기 안내라인(810)의 연결부(255)와 전술한 냉매분사부(252) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제2밸브(253)는 상기 순환라인(250)과 상기 제2안내라인(812) 사이의 연결부(255)와 상기 냉매분사부(252) 사이에 배치될 수 있다.
따라서, 비중판단챔버(800)에서 감지된 액상 냉매의 비중에 기초하여 상기 제2밸브(253)가 닫히면, 냉매펌프(251)의 구동에 의해 증발기(200) 내의 액상 냉매는 흡수기(300)와 재생기(400)를 순차적으로 경유한다.
그리고, 재생기(400)에서 흡수액으로부터 분리된 냉매는 재생기(400) 일측의 응축기(500)에서 응축되어 다시 증발기(200)로 공급될 수 있다(도 2 참조).
따라서, 상기 응축기(500)를 통해 상기 증발기(200)로 공급되는 냉매는 흡수액이 포함되지 않은 냉매가 될 수 있다.
기설정된 시간 동안 상기 제2밸브(253)가 닫히고 상기 제1밸브(261)가 개방된 상태로 상기 냉매펌프(251)가 구동되면, 증발기(200) 내에는 흡수액이 포함되지 않은 냉매만 존재하게 된다.
상기 제2밸브(253)가 닫히고 상기 제1밸브(261)가 개방되는 기설정된 시간은 실험을 통해 결정될 수 있다.
이하, 다른 도면을 참조하여, 전술한 비중감지부(800)의 구조에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 도 3에 도시된 비중감지부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 4의 (a)는 비중감지부 내의 액상 냉매의 비중이 설정값보다 작을 때를 나타내며, 도 4의 (b)는 비중감지부 내의 액상 냉매의 비중이 설정값 이상일 때를 나타낸다.
도 2 내지 4를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 흡수식 칠러(10)는 전술한 냉매펌프(251), 흡수액펌프(351), 제1밸브(261) 및 제2밸브(253)를 제어하기 위한 제어부(C)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(C)는 상기 비중감지부(800)로부터의 신호에 기초하여, 상기 제1밸브(261) 및 상기 제2밸브(253)를 제어할 수 있다.
상기 비중감지부(800)는 상기 증발기(200)로부터 안내된 액상 냉매를 수용하기 위한 챔버(850) 상기 챔버(850) 내에서 기설정된 높이에 고정된 제1플레이트(851) 및 상기 제1플레이트(851) 하측에 배치되고 상기 챔버 내에 수용된 액상 냉매의 비중에 기초하여 상하방향으로 유동하는 제2플레이트(861)를 포함할 수 있다.
상기 제1플레이트(851)는 상기 챔버(850) 내에서 수평방향으로 연장하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2플레이트(861)는 상기 제1플레이트(851) 하측에서 수평방향으로 연장하도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1플레이트(851)의 일부 영역과 상기 제2플레이트(861)의 일부 영역은 상하방향으로 서로 중첩되도록, 상기 제1플레이트(851) 및 상기 제2플레이트(861)가 마련될 수 있다.
상기 비중감지부(800)는 상기 챔버(850) 내측에 구비되고, 액상 냉매의 비중에 기초하여 부유 높이가 결정되는 비중계(860)를 더 포함할 수 있다.
상기 비중계(860)는 상기 제1플레이트(851)와 간섭하지 않도록 상기 챔버(850) 내에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제2플레이트(861)는 상기 비중계(860) 둘레에 구비되되, 상기 제1플레이트(851)와 상하방향으로 적어도 일부가 중첩되도록 마련될 수 있다.
따라서, 상기 제2플레이트(861)가 상측으로 유동하면 상기 제2플레이트(861)의 일부가 상기 제1플레이트(851)에 접할 수 있다.
도 4의 (a)를 참조하면, 비중감지부(800) 내에 수용된 액상 냉매의 비중이 설정값보다 작으면 상기 제2플레이트(861)는 상기 제1플레이트(851)로부터 하방으로 이격된 상태로 유지된다.
이와 달리, 도 4의 (b)를 참조하면, 비중감지부(800) 내에 수용된 액상 냉매의 비중이 설정값 이상이면, 상기 제2플레이트(861)는 상방으로 유동하여 상기 제1플레이트(851)에 접하게 된다.
구체적으로, 챔버(850) 내에 수용된 액상 냉매의 비중이 설정값 이상일 때, 상기 제1플레이트(851)에 상기 제2플레이트(861)가 접할 수 있다. 즉, 상기 챔버(850) 내에 수용된 액상 냉매의 비중이 설정값 이상일 때, 상기 제2플레이트(861)가 상측으로 유동하여 상기 제1플레이트(851)의 하면에 접할 수 있다.
상기 제1플레이트(851) 및 상기 제2플레이트(861)는 상기 제어부(C)에 연결되어, 상기 제어부(C)는 상기 제1플레이트(851)와 상기 제2플레이트(851)의 접촉을 감지할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1플레이트(851) 및 상기 제2플레이트(861)는 도전성 부재로 형성되고, 제어부(C)를 통해 상기 제1플레이트(851) 및 상기 제2플레이트(861)에 기설정된 전압이 인가될 수 있다.
이때, 상기 제어부(C)는 상기 제1플레이트(851)에 상기 제2플레이트(851)가 접하면, 챔버(850) 내에 수용된 액상 냉매의 비중이 설정값 이상이라고 판단할 수 있다.
즉, 상기 제어부(C)는 상기 제1플레이트(851) 및 상기 제2플레이트(861)의 접촉을 통해 전류가 흐르면 상기 챔버(850) 내에 수용된 액상 냉매의 비중이 설정값 이상이라고 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 비중감지부(800)는 상기 챔버(850) 내측에 구비되는 비중계(860)를 더 포함할 수 있다. 상기 비중계(860)는 상기 챔버(850) 내에 수용된 액상 냉매의 비중에 기초하여 부유 높이가 결정될 수 있다. 즉, 상기 비중계(860)는 챔버(850) 내에 수용된 액상 냉매의 비중에 기초하여 부유 높이가 결정되도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 제2플레이트(861)는 상기 비중계 둘레에 고정될 수 있다. 따라서, 상기 비중계(860)가 상기 챔버(850) 내에서 상하방향으로 유동할 때 상기 제2플레이트(861)도 함께 상하방향으로 유동할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 제1플레이트(851) 및 상기 제2플레이트(861)는 각각 제어부(C)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1플레이트(851)와 상기 제2플레이트(861)가 접할 때, 상기 제어부(C)는 냉매의 비중이 설정값 이상이라고 판단할 수 있다. 즉, 상기 제1플레이트(851)와 상기 제2플레이트(861)를 통한 전류의 흐름이 제어부(C)에서 감지될 때, 상기 제어부(C)는 냉매의 비중이 설정값 이상이라고 판단할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1플레이트(851)는 제1전선(852)을 통해 상기 제어부(C)에 연결되고, 상기 제2플레이트(861)는 제2전선(862)을 통해 상기 제어부(C)에 연결될 수 있다.
상기 제어부(C)는 상기 제1전선(852) 및 상기 제2전선(862) 중 하나에 고전압을 인가하고 다른 하나에 저전압을 인가할 수 있다.
상기 제1플레이트(851)와 상기 제2플레이트(861)가 접할 때, 상기 제어부(C)는 상기 제1전선(852) 및 상기 제2전선(862)을 통해 흐르는 전류를 감지하여 액상 냉매의 비중이 설정값 이상이라고 판단할 수 있다.
다시 말해서, 상기 제어부(C)는 상기 제1전선(852) 및 상기 제2전선(862)을 통해 흐르는 전류를 감지하여 증발기(200) 내의 냉매에 흡수액이 일정량 이상 포함된 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부(C)는 증발기(200) 내의 냉매에 흡수액이 일정량 이상 포함된 것으로 판단되면, 상기 제1밸브(261)가 기설정된 시간 동안 개방되고, 상기 제2밸브(253)가 기설정된 시간 동안 닫히도록 상기 제1밸브(261)와 상기 제2밸브(253)를 제어할 수 있다.
이때, 증발기(200) 내의 액상 냉매가 흡수기(300) 및 재생기(400)를 순차적으로 경유하도록, 냉매펌프(251) 및 흡수액펌프(351)는 기설정된 시간 동안 계속해서 구동될 수 있다.
한편, 상기 제1플레이트(851)와 상기 제2플레이트(861)가 접하지 않은 정상상태에서, 상기 제어부(C)는 제1밸브(261)가 닫히고, 상기 제2밸브(253)는 개방되도록 제어할 수 있다.
전술한 흡수식 칠러(10)에 따르면, 냉매에 흡수액이 혼합되어 있는지 여부를 보다 명확하고 용이하게 판단할 수 있다. 구체적으로, 전술한 흡수식 칠러(10)에 따르면, 증발기 내의 액상 냉매의 일부를 추출하지 않고도 냉매에 흡수액이 혼합되어 있는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 흡수식 칠러(10)에 따르면, 냉매에 흡수액이 포함되어 있는지 여부의 판단에 기초하여, 냉매로부터의 흡수액의 분리가 자동적으로 수행될 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
200 증발기 300 흡수기
400 재생기 500 응축기
800 비중감지부 900 흡수액 열교환기

Claims (13)

  1. 내부의 냉매를 가압하는 냉매펌프 및 상기 냉매펌프에 의해 가압된 냉매를 분사하는 냉매분사부를 구비하고, 상기 냉매분사부를 통해 분사된 냉매와 냉수를 열교환시키는 증발기;
    상기 증발기로부터 기상 냉매가 공급되며, 냉각수가 통과하는 흡수기;
    상기 냉매펌프와 상기 냉매분사부 사이의 순환라인과 상기 흡수기를 연결하고, 제1밸브를 구비하는 연결라인;
    상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기;
    상기 재생기에서 생성된 기상 냉매가 공급되고 냉각수가 통과하는 응축기를 포함하고,
    상기 증발기의 일측에는 상기 증발기 내에 수용된 액상 냉매의 일부를 추출하기 위한 안내라인이 구비되고, 상기 증발기 내에 수용된 액상 냉매의 비중을 감지하기 위한 비중감지부가 상기 안내라인 상에 구비되며,
    상기 안내라인은 상기 비중감지부와 상기 증발기를 연결하는 제1안내라인 및 상기 비중감지부와 상기 순환라인을 연결하는 제2안내라인을 포함하고,
    상기 제1안내라인은 상기 제2안내라인보다 상측에 배치되고 상기 제2안내라인은 상기 비중감지부의 하단보다 상측에 배치되며,
    상기 순환라인과 상기 제2안내라인의 연결부 및 상기 냉매분사부 사이에 제2밸브가 구비되며,
    상기 비중감지부에서 판단된 액상 냉매의 비중이 설정값 이상일 때, 상기 제1밸브는 개방되고 상기 제2밸브는 닫히는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
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  7. 제1항에 있어서,
    상기 비중감지부로부터의 신호에 기초하여, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 비중감지부는,
    상기 증발기로부터 추출된 액상 냉매를 수용하기 위한 챔버;
    상기 챔버 내에서 기설정된 높이에 고정된 제1플레이트;
    상기 제1플레이트 하측에 배치되고, 상기 챔버 내에서 액상 냉매의 비중에 기초하여 상하방향으로 유동하는 제2플레이트를 포함하고,
    상기 액상 냉매의 비중이 설정값 이상일 때 상기 제1플레이트에 상기 제2플레이트가 접하는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비중감지부는 상기 챔버 내측에 구비되고, 액상 냉매의 비중에 기초하여 부유 높이가 결정되는 비중계를 더 포함하고,
    상기 제2플레이트는 상기 비중계 둘레에 구비된 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트는 각각 제어부에 전기적으로 연결되고,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트가 접할 때, 상기 제어부는 액상 냉매의 비중이 설정값 이상이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1플레이트는 제1전선을 통해 상기 제어부에 연결되고, 상기 제2플레이트는 제2전선을 통해 상기 제어부에 연결되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트가 접할 때, 상기 제어부는 상기 제1전선 및 상기 제2전선을 통해 흐르는 전류를 감지하여 액상 냉매의 비중이 설정값 이상이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 흡수기 내의 흡수액은 흡수액 공급라인을 통해 재생기로 공급되어 가열되고,
    상기 재생기 내에서 냉매와 분리된 흡수액은 흡수액 회수라인을 통해 흡수기로 공급되며,
    상기 흡수액 공급라인의 일부와 상기 흡수액 회수라인의 일부는 흡수액 열교환기를 통해 서로 열교환되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
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