KR102038436B1 - 고온재생모듈 및 이를 포함하는 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기 - Google Patents
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Abstract
3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기에 사용되는 고온 재생 모듈은 고온재생기와 기액분리기를 포함한다. 고온재생기는 유입된 희용액을 가열하는 버너, 액면을 감지하는 고온재생기용 액면검출기, 유입된 희용액이 통과하는 수관을 포함하고, 유입된 희용액을 가열하여 냉매증기를 발생시키고 농용액으로 농축한다. 기액분리기는 가열된 냉매증기를 고온재생기로부터 유입시키는 기액혼합관, 분리된 냉매 증기를 배출시키는 냉매증기관, 분리된 농용액이 배출되는 농용액관, 분리된 농용액을 다시 상기 고온재생기로 유입시키는 농용액 바이패스관, 액면을 감지하는 기액분리기용 액면검출기, 기액분리기용 액면검출기와 연동하여 농용액 바이패스관을 제어하는 바이패스 밸브, 기액분리 측벽부, 기액혼합관으로부터 유입되는 냉매증기를 유도하는 증기유도부, 냉매증기에 포함된 잔존 농용액의 유출을 방지하는 복수개의 다층 분리판을 포함한다.
Description
본 발명은 고온재생모듈 및 이를 포함하는 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개선된 기액분리기를 가지는 고온재생모듈 및 이를 포함하는 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기 에 관한 것이다.
기존의 관류보일러는 외부열을 이용하여 수관내의 물을 가열하여 발생된 고온의 스팀열량을 이용하는 방식이다. 이 때 발생된 스팀에 액적상태의 물이 혼합되게 되면 성능저하 및 내구성에 영향을 미치게 되므로 기수분리기를 구비하고 있다.
3중 효용 방식의 관류보일러형 고온재생기도 이와 유사하나 스팀발생량이 대부분인 관류보일러와 달리 3중 효용 고온재생기의 경우는 비등점이 높은 LiBr 수용액이 사용되어 고온의 냉매증기와 더불어 상당한 양의 농용액이 같이 기액분리기로 유입되기 때문에, 자칫 농용액이 잘못된 곳으로 흘러들어갈 가능성이 있어, 기액분리기의 분리성능 및 액면 제어기술은 더욱 중요하다.
또한 기액분리기의 내용량은 법의 규제를 받게 되므로, 법이 정하는 규제를 만족시키면서 기능상에 문제가 없는 기액분리기의 설계가 요구된다. 이때에도 작은 설계를 위해 구조를 단순화하는 경우, 기액분리기로 유입되는 미립화된 미세농용액의 분리는 설계상으로 구현하기가 매우 어려워 진다. 따라서 기액분리기의 처리 용량을 크게 하면서도 법의 규제를 만족시키는 해결 방안이 요구 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로3중 효용 냉동기의 기액분리기를 특화된 구조로 고안하고 액면을 최적으로 제어하여 성능저하 없이 안정적으로 운전이 가능한 고온재생모듈 및 이를 포함하는 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기를 제공하고자 한다.
본 발명에서 제공하는 고온 재생 모듈은 고온재생기와 기액분리기를 포함한다. 고온재생기는 유입된 희용액을 가열하는 버너, 액면을 감지하는 고온재생기용 액면검출기, 유입된 희용액이 통과하는 수관을 포함하고, 유입된 희용액을 가열하여 냉매증기를 발생시키고 농용액으로 농축한다.
기액분리기는 가열된 냉매증기를 고온재생기로부터 유입시키는 기액혼합관, 분리된 냉매 증기를 배출시키는 냉매증기관, 분리된 농용액이 배출되는 농용액관, 분리된 농용액을 다시 상기 고온재생기로 유입시키는 농용액 바이패스관, 액면을 감지하는 기액분리기용 액면검출기, 기액분리기용 액면검출기와 연동하여 농용액 바이패스관을 제어하는 바이패스 밸브, 기액분리 측벽부, 기액혼합관으로부터 유입되는 냉매증기를 유도하는 증기유도부, 냉매증기에 포함된 잔존 농용액의 유출을 방지하는 복수개의 다층 분리판을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 희용액이 유입되는 희용액관 및 분리된 고온의 농용액이 유입되는 농용액 바이패스관과 연결되고, 이젝터부 및 고온재생기용 유입관을 가지는 혼합 이젝터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 냉매 증기관은 기액분리기 내부로 일정 깊이가 삽입되어 배치되고, 증기유도부는 하부로 갈수록 직경이 증가하는 원뿔대 형상으로 형성되고, 냉매 증기관의 내부 말단에 배치되어, 상부로부터 유입되는 가열된 냉매증기가 기액분리 측벽부(370)를 타고 내려오도록 가이드 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 냉매증기관의 내부에 다층 분리판이 각각 배치되며, 다층 분리판은 상부에서 하부의 순서로, 양 측부가 개구된 제1 분리판, 제1 분리판의 개구와 다른 방향으로 개구된 제2 분리판, 중심부가 개구된 제3 분리판으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 분리판, 제2 분리판, 제3 분리판의 개구에는 홀들이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기액분리기는 내부격벽을 더 포함하고, 증기유도부는 기액혼합관이 유입되는 입구에 단면이 반원 형상인 형태로 내부격벽으로부터 돌출되어 형성되고, 기액혼합관을 통하여 유입된 가열된 냉매증기들이 좌우 측방향으로 전환되도록 가이드 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 내부격벽의 하부에 배치되는 엘리미네이터를 더 포함할 수 있고, 엘리미네이터의 내부 블레이드 말단에는 고리가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 냉매증기관의 내부에 내부격벽의 증기유도부가 형성된 반대편에 다층 분리판이 각각 배치되며, 다층 분리판은 상부에서 하부의 순서로, 일 측부가 개구된 제1 분리판, 제1 분리판의 개구와 다른 측부가 개구된 제2 분리판, 복수개의 홀을 포함하는 제3 분리판으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 3중 효용 가스 직회식 흡수식 냉동기는 냉매의 증발 잠열을 활용하여 유입되는 냉수를 냉각시키는 적어도 하나 이상의 증발기, 상기 증발기로부터 발생되는 냉매 증기를 희용액으로 흡수하는 적어도 하나 이상의 흡수기, 외부 열원을 사용하여 희용액으로부터 냉매 증기를 분리하여 농용액으로 재생하는 적어도 하나 이상의 재생기, 상기 냉매 증기가 공급되고 냉각수를 이용하여 냉각하는 응축기를 포함하고, 이러한 고온 재생 모듈은 유입된 희용액을 가열하는 버너, 유입된 희용액이 통과하는 수관을 포함하고, 유입된 희용액을 가열하여 냉매증기를 발생시키고 농용액으로 농축하는 고온재생기 및 기액분리기를 포함한다. 기액분리기는 가열된 냉매증기를 상기 고온재생기로부터 유입시키는 기액혼합관, 분리된 냉매 증기를 배출시키는 냉매증기관, 분리된 농용액이 배출되는 농용액관, 상기 분리된 농용액을 다시 상기 고온재생기로 유입시키는 농용액 바이패스관, 상기 농용액 바이패스관을 제어하는 바이패스 밸브, 기액분리 측벽부, 상기 기액혼합관으로부터 유입되는 냉매증기를 유도하는 증기유도부, 상기 냉매증기에 포함된 잔존 농용액의 유출을 방지하는 복수개의 다층 분리판을 포함한다.
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일 실시예에 있어서, 고온재생기는 액면을 감지하는 고온재생기용 액면검출기를 더 포함하고, 상기 기액분리기는 액면을 감지하는 기액분리기용 액면검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 3중 효용 냉동기의 고온 재생기에서 생성되는 냉매 증기 및 농용액을 제안된 기액분리기를 통하여 최적으로 분리할 수 있어, 성능 저하 없이 안정적으로 운정 가능한 3중 효용 가스직회식 흡수식 냉동기를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 개념도이다.
도 2a 및 도 2b는 도1의 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 기액 분리기를 나타내는 개념도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 기액 분리기 중 분리판들을 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 4는 도 1의 실시예에 따른 혼합 이젝터의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 개념도이다.
도 6a 및 도 6b는 도5의 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 기액 분리기를 나타내는 개념도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 5의 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 기액 분리기 중 분리판들을 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도1의 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 기액 분리기를 나타내는 개념도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 기액 분리기 중 분리판들을 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 4는 도 1의 실시예에 따른 혼합 이젝터의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 개념도이다.
도 6a 및 도 6b는 도5의 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 기액 분리기를 나타내는 개념도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 5의 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 기액 분리기 중 분리판들을 나타내는 평면도 및 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 본 발명의 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
흡수식 냉동기의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 개념도이다.
도 1 , 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기의 기액분리기 구성도면이다. 본 발명에 따른 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기의 고온재생기 및 기액분리기 구성은 크게 고온재생기(100), 고온재생기 액면검출기(120), 내측수관(130), 외측수관(140), 기액분리기(300), 기액혼합관(10), 농용액관(30), 농용액BY-PASS관(40), 냉매증기관(20), 액면검출기(50), ON/OFF밸브(60)로 구성되어진다.
먼저, 고온재생기로 유입되는 희용액은 고온재생기의 내측수관(130), 외측수관(140)를 통과하며 도시가스의 연소열에 의하여 가열되어 냉매증기가 발생되며 농용액으로 농축되어 기액혼합관(10)으로 이동하여 기액분리기(300)로 넘어오게 된다. 기액분리기에서 분리된 냉매증기는 냉매증기관(20)을 통과하며 중온재생기로 이동하며, 농용액은 농용액관(30)을 통과하며 고온열교환기로 보내지게 되는데 이때 기액분리기내의 분리판과 엘리미네이터에 의하여 냉매증기와 농용액이 분리되게 된다. 그리고 저부하운전이나 희석운전 등 운전상황에 따라 기액분리기내 액면이 상승될 경우 농용액이 냉매증기관(20)으로 넘어가는 것을 방지하기 위해 적정액면이상 상승 시 액면검출기(50)가 감지하여 ON/OFF밸브(60)가 작동하고 기액분리기내 농용액이 농용액BY-PASS관(40)을 통과하여 고온재생기로 이동되어 기액분리기내 액면이 낮아지므로 냉매오염이 방지된다. 이때 농용액이 외부열에 의하여 가열되는 고온재생기의 하부헤더와 내측수관(130), 외측수관(140)에 유입될 경우 부식문제가 우려되는데 이를 해소하기 위해 이젝터관(210)을 구성하여 고온재생기로 유입되는 희용액관과 연결하여 이젝터방식을 사용하여 기액분리기내 농용액의 빠른 배출을 도모하고 희용액과의 신속한 혼합을 통해 농용액을 희석시켜 고온재생기의 부식을 방지하고 내구성을 향상시키게 된다. 또한 고온재생기의 액면검출기(120)에서 저액면이 검출될 경우 기액분리기의 액면검출기(50)와 연동하여 ON/OFF밸브(60)를 작동되어 기액분리기내 용액이 고온재생기로 회수 및 액면이 상승되어 냉동기 정지없이 지속적인 운전이 가능하고 고온재생기의 안전성이 확보된다.
예를 들어, 상기 기액분리기(300) 농용액의 액면이 적정액위 이상일 때 상기 기액분리기용 액면검출기(50)가 감지하고 상기 ON/OFF 밸브(60)를 제어하여 상기 고온재생기(100)로 다시 유입시킬 수 있다.
기액분리기의 구성 - 실시예 1
도 2b를 참조하면, 냉매증기관(20)은 기액분리기(300) 내부로 일정 깊이가 삽입되고, 상기 기액혼합관(10)과 편심되게 배치될 수 있다. 제1증기유도부(310)와 기액분리측벽부(370) 사이를 회전하면서 원심력과 전단력이 발생되어 냉매증기와 농용액이 분리될 수 있다.
제1증기유도부(310)는 하부로 갈수록 직경이 증가하는 원뿔대 형상으로 형성될 수 있으며, 냉매 증기관(20)의 내부 말단에 배치되어, 상부로부터 유입되면서 분리된 농용액이 기액분리측벽부(370)를 타고 내려오도록 가이드할 수 있다.
그리고 도 3a 및 도 3b는 도1의 기액분리기의 상세구조와 분리판의 구성도면이다. 냉매증기와 농용액이 기액혼합관(10)을 통과하면서 기액분리기(300) 내부와 냉매증기관(20)사이를 회전하면서 하강하게 되는데 이때 전단력이 발생되어 냉매증기와 농용액이 분리되면서 하강하는데 분리판(321, 322, 323)을 구성하여 냉매증기와 농용액이 기액분리기(300)벽을 타고 흐르도록 도모하고 가공 홈 및 막음판이 부착된 다층의 분리판(321,322,323)으로 냉매증기 유로가 구성되어 냉매증기에 유입된 농용액의 냉매증기관(20)으로의 유입이 방지된다. 또한 도 3b에 도시된 바와 같이, 다층의 분리판(321,322,323)에 미세구멍이 가공된 분리망(325)을 부착하여 기액분리기의 성능향상도 가능하다.
도시된 바와 같이, 냉매증기관(20)의 내부에 상기 다층 분리판(321, 322, 323)이 각각 배치되며, 상기 다층 분리판은 상부에서 하부의 순서로, 양 측부가 개구된 제1 분리판(323), 상기 제1 분리판(323)의 개구와 다른 방향으로 개구된 제2 분리판(322), 중심부가 개구된 제3 분리판(321)으로 구성될 수 있다.
여기서, 제1 분리판(323), 제2 분리판(322), 제3 분리판(321)의 개구에는 홀들이 형성될 수도 있다.
또한, 냉매증기와 농용액이 기액혼합관(10)을 통과하면서 기액분리기 내부 분리판에 부딪히며 사방으로 흩어지면서 냉매증기와 농용액이 분리되는데 앞서 기술했듯이 미립화된 미세용액의 경우 반전상승하는 냉매증기와 같이 냉매증기관(20)에 유입될 확률이 있다. 이를 방지하기 위해 고리형 엘리미네이터를 설치하여 미세용액을 1차적으로 걸러낸 후 원뿔가공형 엘리미네이터가 2차적으로 걸러내는 이중 엘리미네이터를 구성하고 최종적으로 냉매증기가 막음판이 부착된 분리판을 타고 상승하도록 유로를 구성하여 마지막까지 잔존하는 농용액을 걸러내어 냉매증기만이 냉매증기관(20)을 타고 중온재생기로 이동할 수 있도록 고안하여 완벽한 분리성능을 발휘하는 기액분리기를 고안하였다.
한편, 엘리미네이터(350)의 내부 블레이드(353) 말단에는 고리(355)가 형성될 수 있다.
마지막으로 도4는 고온재생기로 회수되는 농용액을 고온재생기로 유입되는 희용액과 혼합하는 이젝터관의 구성도면이다. 기액분리기의 액면검출기(50)에서 액면이 검출되어 ON/OFF밸브(60)가 작동하면 농용액BY-PASS관(40)으로 농용액이 고온재생기로 흘러간다. 이때 고온재생기로 유입되는 희용액관(70)에 이젝터관(210)를 구성하여 농용액BY-PASS관(40)을 연결한다. 이는 이젝터방식을 이용하는 것으로 압력에너지를 가진 유체를 노즐에 고속분사시켜 주위에 국부적인 진공형성하는 방식으로 압력에너지를 가진 희용액관(70)을 이젝터관(210)으로 고속분사시켜 주위에 진공을 형성하여 농용액BY-PASS관(40)의 농용액이 신속하게 배출되어 기액분리기의 액면을 빠르게 저하시키고 농용액과 희용액의 신속한 혼합을 유도해 외부열에 의하여 가열되는 고온재생기의 하부헤더와 내측수관(130)과 외측수관(140)으로 흘러들어가도록 고안하였으며 혼합희석된 용액이 흘러들어가므로 내측수관(130)과 외측수관(140)을 농용액에 의한 부식을 방지할 수 있도록 하였다.
기액분리기의 구성 - 실시예 2
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 개념도이다.
도 6a 및 도 6b는 도5의 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 기액 분리기를 나타내는 개념도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 5의 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 기액 분리기 중 분리판들을 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 5 를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡수식 냉동기가 개시된다. 본 실시예에 따른 흡수식 냉동기는, 냉매의 증발 잠열을 활용하여 유입되는 냉수를 냉각시키는 적어도 하나 이상의 증발기, 상기 증발기로부터 발생되는 냉매 증기를 희용액으로 흡수하는 적어도 하나 이상의 흡수기, 외부 열원을 사용하여 희용액으로부터 냉매 증기를 분리하여 농용액으로 재생하는 적어도 하나 이상의 재생기, 상기 냉매 증기가 공급되고 냉각수를 이용하여 냉각하는 응축기를 포함하고, 유입된 희용액을 가열하는 버너(110), 유입된 희용액이 통과하는 수관(130, 140)을 포함하고, 상기 유입된 희용액을 가열하여 냉매증기를 발생시키고 농용액으로 농축하는 고온재생기(100); 및 상기 가열된 냉매증기를 상기 고온재생기(100)로부터 유입시키는 기액혼합관(10), 분리된 냉매 증기를 배출시키는 냉매증기관(20), 분리된 농용액이 배출되는 농용액관(30), 상기 분리된 농용액을 다시 상기 고온재생기(100)로 유입시키는 농용액 바이패스관(40), 상기 농용액 바이패스관(40)을 제어하는 ON/OFF 밸브(60), 기액분리 측벽부(370), 상기 기액혼합관으로부터 유입되는 냉매증기를 유도하는 제2증기유도부(330), 상기 냉매증기에 포함된 잔존 농용액의 유출을 방지하는 복수개의 다층 분리판(361, 362, 363)을 포함하는 기액분리기(300);를 포함하여 이루어진다.
여기서, 기액분리기(300)는 내부격벽(340), 상기 내부격벽의 하부에 배치되는 엘리미네이터(350)를 더 포함할 수 있다. 엘리미네이터(350)는 미세용액을 1차적으로 걸러내는 고리형 엘리미네이터와 상기 고리형 엘리미네이터에 의해 걸러진 용액을 2차적으로 걸러내는 원뿔가공형 엘리미네이터로 구성되는 이중 엘리미네이터일 수 있다. 제2증기유도부(330)는 상기 기액혼합관(10)측 입구에 단면이 반원 형상인 형태로 상기 내부격벽(340)으로부터 돌출되어 형성되어, 상기 기액혼합관(10)을 통하여 유입된 가열된 냉매증기들이 좌우 측방향으로 전환되도록 가이드하며, 상기 내부격벽(340)의 상기 제2증기유도부(330)가 형성된 반대편에 다층 분리판(361, 362, 363)이 각각 배치되며, 상기 다층 분리판은 상부에서 하부의 순서로, 일 측부가 개구된 제1 분리판(363), 상기 제1 분리판의 개구와 다른 측부가 개구된 제2 분리판(362), 복수 개의 홀을 포함하는 제3 분리판(361)으로 구성되어, 상기 엘리미네이터를 통과한 냉매증기가 상기 다층 분리판(361,362,363)을 타고 상승하도록 유로가 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기도, 희용액이 유입되는 희용액관(70) 및 상기 분리된 고온의 농용액이 유입되는 농용액 바이패스관(40)과 연결되고, 이젝터부(210) 및 고온재생기용 유입관(200)을 포함하는 혼합 이젝터(200)를 더 포함할 수 있다.
또한, 도 6a 및 도 6b 를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기는, 내부격벽(340)의 하부에 배치되고, 내부 블레이드(353) 말단에는 고리(355)가 형성된 엘리미네이터(350)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기에서, 고온재생기(100)는 액면을 감지하는 고온재생기용 액면검출기(120)를 더 포함하고, 기액분리기(300)는 액면을 감지하는 기액분리기용 액면검출기(50)를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 본 발명의 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
흡수식 냉동기의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 개념도이다.
도 1 , 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기의 기액분리기 구성도면이다. 본 발명에 따른 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기의 고온재생기 및 기액분리기 구성은 크게 고온재생기(100), 고온재생기 액면검출기(120), 내측수관(130), 외측수관(140), 기액분리기(300), 기액혼합관(10), 농용액관(30), 농용액BY-PASS관(40), 냉매증기관(20), 액면검출기(50), ON/OFF밸브(60)로 구성되어진다.
먼저, 고온재생기로 유입되는 희용액은 고온재생기의 내측수관(130), 외측수관(140)를 통과하며 도시가스의 연소열에 의하여 가열되어 냉매증기가 발생되며 농용액으로 농축되어 기액혼합관(10)으로 이동하여 기액분리기(300)로 넘어오게 된다. 기액분리기에서 분리된 냉매증기는 냉매증기관(20)을 통과하며 중온재생기로 이동하며, 농용액은 농용액관(30)을 통과하며 고온열교환기로 보내지게 되는데 이때 기액분리기내의 분리판과 엘리미네이터에 의하여 냉매증기와 농용액이 분리되게 된다. 그리고 저부하운전이나 희석운전 등 운전상황에 따라 기액분리기내 액면이 상승될 경우 농용액이 냉매증기관(20)으로 넘어가는 것을 방지하기 위해 적정액면이상 상승 시 액면검출기(50)가 감지하여 ON/OFF밸브(60)가 작동하고 기액분리기내 농용액이 농용액BY-PASS관(40)을 통과하여 고온재생기로 이동되어 기액분리기내 액면이 낮아지므로 냉매오염이 방지된다. 이때 농용액이 외부열에 의하여 가열되는 고온재생기의 하부헤더와 내측수관(130), 외측수관(140)에 유입될 경우 부식문제가 우려되는데 이를 해소하기 위해 이젝터관(210)을 구성하여 고온재생기로 유입되는 희용액관과 연결하여 이젝터방식을 사용하여 기액분리기내 농용액의 빠른 배출을 도모하고 희용액과의 신속한 혼합을 통해 농용액을 희석시켜 고온재생기의 부식을 방지하고 내구성을 향상시키게 된다. 또한 고온재생기의 액면검출기(120)에서 저액면이 검출될 경우 기액분리기의 액면검출기(50)와 연동하여 ON/OFF밸브(60)를 작동되어 기액분리기내 용액이 고온재생기로 회수 및 액면이 상승되어 냉동기 정지없이 지속적인 운전이 가능하고 고온재생기의 안전성이 확보된다.
예를 들어, 상기 기액분리기(300) 농용액의 액면이 적정액위 이상일 때 상기 기액분리기용 액면검출기(50)가 감지하고 상기 ON/OFF 밸브(60)를 제어하여 상기 고온재생기(100)로 다시 유입시킬 수 있다.
기액분리기의 구성 - 실시예 1
도 2b를 참조하면, 냉매증기관(20)은 기액분리기(300) 내부로 일정 깊이가 삽입되고, 상기 기액혼합관(10)과 편심되게 배치될 수 있다. 제1증기유도부(310)와 기액분리측벽부(370) 사이를 회전하면서 원심력과 전단력이 발생되어 냉매증기와 농용액이 분리될 수 있다.
제1증기유도부(310)는 하부로 갈수록 직경이 증가하는 원뿔대 형상으로 형성될 수 있으며, 냉매 증기관(20)의 내부 말단에 배치되어, 상부로부터 유입되면서 분리된 농용액이 기액분리측벽부(370)를 타고 내려오도록 가이드할 수 있다.
그리고 도 3a 및 도 3b는 도1의 기액분리기의 상세구조와 분리판의 구성도면이다. 냉매증기와 농용액이 기액혼합관(10)을 통과하면서 기액분리기(300) 내부와 냉매증기관(20)사이를 회전하면서 하강하게 되는데 이때 전단력이 발생되어 냉매증기와 농용액이 분리되면서 하강하는데 분리판(321, 322, 323)을 구성하여 냉매증기와 농용액이 기액분리기(300)벽을 타고 흐르도록 도모하고 가공 홈 및 막음판이 부착된 다층의 분리판(321,322,323)으로 냉매증기 유로가 구성되어 냉매증기에 유입된 농용액의 냉매증기관(20)으로의 유입이 방지된다. 또한 도 3b에 도시된 바와 같이, 다층의 분리판(321,322,323)에 미세구멍이 가공된 분리망(325)을 부착하여 기액분리기의 성능향상도 가능하다.
도시된 바와 같이, 냉매증기관(20)의 내부에 상기 다층 분리판(321, 322, 323)이 각각 배치되며, 상기 다층 분리판은 상부에서 하부의 순서로, 양 측부가 개구된 제1 분리판(323), 상기 제1 분리판(323)의 개구와 다른 방향으로 개구된 제2 분리판(322), 중심부가 개구된 제3 분리판(321)으로 구성될 수 있다.
여기서, 제1 분리판(323), 제2 분리판(322), 제3 분리판(321)의 개구에는 홀들이 형성될 수도 있다.
또한, 냉매증기와 농용액이 기액혼합관(10)을 통과하면서 기액분리기 내부 분리판에 부딪히며 사방으로 흩어지면서 냉매증기와 농용액이 분리되는데 앞서 기술했듯이 미립화된 미세용액의 경우 반전상승하는 냉매증기와 같이 냉매증기관(20)에 유입될 확률이 있다. 이를 방지하기 위해 고리형 엘리미네이터를 설치하여 미세용액을 1차적으로 걸러낸 후 원뿔가공형 엘리미네이터가 2차적으로 걸러내는 이중 엘리미네이터를 구성하고 최종적으로 냉매증기가 막음판이 부착된 분리판을 타고 상승하도록 유로를 구성하여 마지막까지 잔존하는 농용액을 걸러내어 냉매증기만이 냉매증기관(20)을 타고 중온재생기로 이동할 수 있도록 고안하여 완벽한 분리성능을 발휘하는 기액분리기를 고안하였다.
한편, 엘리미네이터(350)의 내부 블레이드(353) 말단에는 고리(355)가 형성될 수 있다.
마지막으로 도4는 고온재생기로 회수되는 농용액을 고온재생기로 유입되는 희용액과 혼합하는 이젝터관의 구성도면이다. 기액분리기의 액면검출기(50)에서 액면이 검출되어 ON/OFF밸브(60)가 작동하면 농용액BY-PASS관(40)으로 농용액이 고온재생기로 흘러간다. 이때 고온재생기로 유입되는 희용액관(70)에 이젝터관(210)를 구성하여 농용액BY-PASS관(40)을 연결한다. 이는 이젝터방식을 이용하는 것으로 압력에너지를 가진 유체를 노즐에 고속분사시켜 주위에 국부적인 진공형성하는 방식으로 압력에너지를 가진 희용액관(70)을 이젝터관(210)으로 고속분사시켜 주위에 진공을 형성하여 농용액BY-PASS관(40)의 농용액이 신속하게 배출되어 기액분리기의 액면을 빠르게 저하시키고 농용액과 희용액의 신속한 혼합을 유도해 외부열에 의하여 가열되는 고온재생기의 하부헤더와 내측수관(130)과 외측수관(140)으로 흘러들어가도록 고안하였으며 혼합희석된 용액이 흘러들어가므로 내측수관(130)과 외측수관(140)을 농용액에 의한 부식을 방지할 수 있도록 하였다.
기액분리기의 구성 - 실시예 2
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 개념도이다.
도 6a 및 도 6b는 도5의 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 기액 분리기를 나타내는 개념도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 5의 실시예에 따른 흡수식 냉동기의 기액 분리기 중 분리판들을 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 5 를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡수식 냉동기가 개시된다. 본 실시예에 따른 흡수식 냉동기는, 냉매의 증발 잠열을 활용하여 유입되는 냉수를 냉각시키는 적어도 하나 이상의 증발기, 상기 증발기로부터 발생되는 냉매 증기를 희용액으로 흡수하는 적어도 하나 이상의 흡수기, 외부 열원을 사용하여 희용액으로부터 냉매 증기를 분리하여 농용액으로 재생하는 적어도 하나 이상의 재생기, 상기 냉매 증기가 공급되고 냉각수를 이용하여 냉각하는 응축기를 포함하고, 유입된 희용액을 가열하는 버너(110), 유입된 희용액이 통과하는 수관(130, 140)을 포함하고, 상기 유입된 희용액을 가열하여 냉매증기를 발생시키고 농용액으로 농축하는 고온재생기(100); 및 상기 가열된 냉매증기를 상기 고온재생기(100)로부터 유입시키는 기액혼합관(10), 분리된 냉매 증기를 배출시키는 냉매증기관(20), 분리된 농용액이 배출되는 농용액관(30), 상기 분리된 농용액을 다시 상기 고온재생기(100)로 유입시키는 농용액 바이패스관(40), 상기 농용액 바이패스관(40)을 제어하는 ON/OFF 밸브(60), 기액분리 측벽부(370), 상기 기액혼합관으로부터 유입되는 냉매증기를 유도하는 제2증기유도부(330), 상기 냉매증기에 포함된 잔존 농용액의 유출을 방지하는 복수개의 다층 분리판(361, 362, 363)을 포함하는 기액분리기(300);를 포함하여 이루어진다.
여기서, 기액분리기(300)는 내부격벽(340), 상기 내부격벽의 하부에 배치되는 엘리미네이터(350)를 더 포함할 수 있다. 엘리미네이터(350)는 미세용액을 1차적으로 걸러내는 고리형 엘리미네이터와 상기 고리형 엘리미네이터에 의해 걸러진 용액을 2차적으로 걸러내는 원뿔가공형 엘리미네이터로 구성되는 이중 엘리미네이터일 수 있다. 제2증기유도부(330)는 상기 기액혼합관(10)측 입구에 단면이 반원 형상인 형태로 상기 내부격벽(340)으로부터 돌출되어 형성되어, 상기 기액혼합관(10)을 통하여 유입된 가열된 냉매증기들이 좌우 측방향으로 전환되도록 가이드하며, 상기 내부격벽(340)의 상기 제2증기유도부(330)가 형성된 반대편에 다층 분리판(361, 362, 363)이 각각 배치되며, 상기 다층 분리판은 상부에서 하부의 순서로, 일 측부가 개구된 제1 분리판(363), 상기 제1 분리판의 개구와 다른 측부가 개구된 제2 분리판(362), 복수 개의 홀을 포함하는 제3 분리판(361)으로 구성되어, 상기 엘리미네이터를 통과한 냉매증기가 상기 다층 분리판(361,362,363)을 타고 상승하도록 유로가 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기도, 희용액이 유입되는 희용액관(70) 및 상기 분리된 고온의 농용액이 유입되는 농용액 바이패스관(40)과 연결되고, 이젝터부(210) 및 고온재생기용 유입관(200)을 포함하는 혼합 이젝터(200)를 더 포함할 수 있다.
또한, 도 6a 및 도 6b 를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기는, 내부격벽(340)의 하부에 배치되고, 내부 블레이드(353) 말단에는 고리(355)가 형성된 엘리미네이터(350)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기에서, 고온재생기(100)는 액면을 감지하는 고온재생기용 액면검출기(120)를 더 포함하고, 기액분리기(300)는 액면을 감지하는 기액분리기용 액면검출기(50)를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
Claims (15)
- 유입된 희용액을 가열하는 버너(110),
액면을 감지하는 고온재생기용 액면검출기(120), 및
유입된 희용액이 통과하는 수관(130, 140)을 포함하고, 상기 유입된 희용액을 가열하여 냉매증기를 발생시키고 농용액으로 농축하는 고온재생기(100); 및
상기 가열된 냉매증기와 농용액을 상기 고온재생기(100)로부터 유입시키는 기액혼합관(10),
분리된 냉매 증기를 배출시키는 냉매증기관(20),
분리된 농용액이 배출되는 농용액관(30),
상기 분리된 농용액을 다시 상기 고온재생기(100)로 유입시키는 농용액 바이패스관(40),
액면을 감지하는 기액분리기용 액면검출기(50),
상기 기액분리기용 액면검출기(50)와 연동하여 상기 농용액 바이패스관(40)을 제어하는 ON/OFF 밸브(60),
기액분리 측벽부(370),
상기 기액혼합관으로부터 유입되는 냉매증기를 유도하는 제1증기유도부(310),
상기 냉매증기와 농용액을 분리하여 상기 냉매증기에 포함된 잔존 농용액의 유출을 방지하는 복수 개의 다층 분리판(321, 322, 323)을 포함하는 기액분리기(300);를 포함하되,
상기 냉매증기관(20)의 내부에 상기 다층 분리판(321, 322, 323)이 각각 배치되며,
상기 다층 분리판은 상부에서 하부의 순서로, 양 측부가 개구된 제1 분리판(323), 상기 제1 분리판(323)의 개구와 다른 방향으로 개구된 제2 분리판(322), 중심부가 개구된 제3 분리판(321)으로 구성되며,
상기 기액분리기(300)는, 미세용액을 1차적으로 걸러내는 고리형 엘리미네이터와 상기 고리형 엘리미네이터에 의해 걸러진 용액을 2차적으로 걸러내는 원뿔가공형 엘리미네이터로 구성되는 이중 엘리미네이터를 더 포함하며,
냉매증기가 상기 다층 분리판(321,322,323)을 타고 상승하도록 냉매증기 유로가 구성되는 것을 특징으로 하는 고온 재생 모듈.
- 제1항에 있어서,
희용액이 유입되는 희용액관(70) 및 상기 분리된 고온의 농용액이 유입되는 농용액 바이패스관(40)과 연결되고,
이젝터부(210) 및 고온재생기용 유입관(220)을 가지는 혼합 이젝터(200)를 더 포함하여, 상기 농용액이 상기 희용액에 빠르게 혼합희석되도록 하여 상기 고온재생기의 수관의 부식이 방지되도록 하는 것을 특징으로 하는 고온 재생 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 냉매 증기관(20)은 상기 기액분리기(300) 내부로 일정 깊이가 삽입되고, 상기 기액혼합관(10)과 편심되게 배치되어, 상기 제1증기유도부와 기액분리측벽부(370) 사이를 회전하면서 원심력과 전단력이 발생되어 냉매증기와 농용액을 분리시키고,
상기 제1증기유도부(310)는 하부로 갈수록 직경이 증가하는 원뿔대 형상으로 형성되고, 상기 냉매 증기관(20)의 내부 말단에 배치되어, 상부로부터 유입되면서 분리된 농용액이 상기 기액분리측벽부(370)를 타고 내려오도록 가이드 되는 것을 특징으로 하는 고온 재생 모듈.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 분리판(323), 제2 분리판(322), 제3 분리판(321)의 개구에는 홀들이 형성된 것을 특징으로 하는 고온 재생 모듈.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 고리형 엘리미네이터의 내부 블레이드(353) 말단에는 고리(355)가 형성된 것을 특징으로 하는 고온 재생 모듈.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 기액분리기(300) 농용액의 액면이 적정액위 이상일 때 상기 기액분리기용 액면검출기(50)가 감지하고 상기 ON/OFF 밸브(60)를 제어하여 상기 고온재생기(100)로 다시 유입시키는 것을 특징으로 하는 고온 재생 모듈.
- 냉매의 증발 잠열을 활용하여 유입되는 냉수를 냉각시키는 적어도 하나 이상의 증발기, 상기 증발기로부터 발생되는 냉매 증기를 희용액으로 흡수하는 적어도 하나 이상의 흡수기, 외부 열원을 사용하여 희용액으로부터 냉매 증기를 분리하여 농용액으로 재생하는 적어도 하나 이상의 재생기, 상기 냉매 증기가 공급되고 냉각수를 이용하여 냉각하는 응축기를 포함하고,
유입된 희용액을 가열하는 버너(110), 유입된 희용액이 통과하는 수관(130, 140)을 포함하고, 상기 유입된 희용액을 가열하여 냉매증기를 발생시키고 농용액으로 농축하는 고온재생기(100); 및
상기 가열된 냉매증기를 상기 고온재생기(100)로부터 유입시키는 기액혼합관(10), 분리된 냉매 증기를 배출시키는 냉매증기관(20), 분리된 농용액이 배출되는 농용액관(30), 상기 분리된 농용액을 다시 상기 고온재생기(100)로 유입시키는 농용액 바이패스관(40), 상기 농용액 바이패스관(40)을 제어하는 ON/OFF 밸브(60), 기액분리 측벽부(370), 상기 기액혼합관으로부터 유입되는 냉매증기를 유도하는 제2증기유도부(330), 상기 냉매증기에 포함된 잔존 농용액의 유출을 방지하는 복수개의 다층 분리판(361, 362, 363)을 포함하는 기액분리기(300);를 가지는 고온 재생 모듈을 포함하되,
상기 기액분리기(300)는 내부격벽(340), 상기 내부격벽의 하부에 배치되는 엘리미네이터(350)를 더 포함하며,
상기 엘리미네이터(350)는 미세용액을 1차적으로 걸러내는 고리형 엘리미네이터와 상기 고리형 엘리미네이터에 의해 걸러진 용액을 2차적으로 걸러내는 원뿔가공형 엘리미네이터로 구성되는 이중 엘리미네이터이고,
상기 제2증기유도부(330)는 상기 기액혼합관(10)측 입구에 단면이 반원 형상인 형태로 상기 내부격벽(340)으로부터 돌출되어 형성되어, 상기 기액혼합관(10)을 통하여 유입된 가열된 냉매증기들이 좌우 측방향으로 전환되도록 가이드하며,
상기 내부격벽(340)의 상기 제2증기유도부(330)가 형성된 반대편에 다층 분리판(361, 362, 363)이 각각 배치되며,
상기 다층 분리판은 상부에서 하부의 순서로, 일 측부가 개구된 제1 분리판, 상기 제1 분리판의 개구와 다른 측부가 개구된 제2 분리판, 복수 개의 홀을 포함하는 제3 분리판으로 구성되어,
상기 엘리미네이터를 통과한 냉매증기가 상기 다층 분리판(361,362, 363)을 타고 상승하도록 유로가 구성되는 것을 특징으로 하는 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기.
- 제11항에 있어서,
희용액이 유입되는 희용액관(70) 및 상기 분리된 고온의 농용액이 유입되는 농용액 바이패스관(40)과 연결되고,
이젝터부(210) 및 고온재생기용 유입관(200)을 포함하는 혼합 이젝터(200)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기.
- 삭제
- 제11항에 있어서,
상기 내부격벽(340)의 하부에 배치되고, 내부 블레이드(353) 말단에는 고리(355)가 형성된 엘리미네이터(350)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기.
- 제11항에 있어서,
상기 고온재생기(100)는 액면을 감지하는 고온재생기용 액면검출기(120)를 더 포함하고,
상기 기액분리기(300)는 액면을 감지하는 기액분리기용 액면검출기(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기.
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| KR1020180110057A KR102038436B1 (ko) | 2018-09-14 | 2018-09-14 | 고온재생모듈 및 이를 포함하는 3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기 |
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| KR (1) | KR102038436B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210092030A (ko) | 2020-01-15 | 2021-07-23 | 엘지전자 주식회사 | 냉동기 |
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2018
- 2018-09-14 KR KR1020180110057A patent/KR102038436B1/ko active IP Right Grant
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