KR102083391B1 - 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 브라인 흡수 냉동기 - Google Patents

혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 브라인 흡수 냉동기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흡수제로 리튬브로마이드(LiBr) 수용액을 사용하는 모든 흡수 냉동기에 적용하여 브라인(냉수)온도가 0℃ 미만으로 운전할 수 있는 흡수 냉동기에 관한 것으로서, 상세하게는 응축기에서 증발기로 연결되는 응축 냉매 배관에 레벨 유지부를 설치되고, 증발기의 혼합 냉매 레벨에 따라 응축 냉매 배관에서 공급되는 응축 냉매(H20)의 공급량을 조절하여 증발기의 냉매 수위를 일정하게 유지해서 혼합냉매의 농도를시 일정하게 유지시키고, 응축냉매가 증발기 내부로 공급될 때 혼합냉매가 섞여서 공급되도록 구성해서 팽창에 의해서 동결되는 것을 방지하며, 증발기에서 순환되는 혼합냉매의 농도를 조절하기 위한 농도 유지부를 설치하여 증발기 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 미만이면 증발기로 흡수액을 공급하여 혼합 냉매의 농도를 높이고, 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 이상이면 흡수기로 흡수액을 회수하여 증발기 혼합 냉매의 농도를 일정하게 유지시키도록 하는 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 브라인 흡수 냉동기에 관한 것이다.

Description

혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 브라인 흡수 냉동기{BRINE ABSORPTIVE REFRIGERATOR FOR MAINTAINING LEVEL AND CONCENTRATION OF MIXED REFRIGERANT}
본 발명은 흡수제로 리튬브로마이드(LiBr) 수용액을 사용하는 모든 흡수 냉동기에 적용하여 브라인(냉수)온도가 0℃ 미만으로 운전할 수 있는 흡수 냉동기에 관한 것으로서, 상세하게는 응축기에서 증발기로 연결되는 응축 냉매 배관에 레벨 유지부를 설치되고, 증발기의 혼합 냉매 레벨에 따라 응축 냉매 배관에서 공급되는 응축 냉매(H20)의 공급량을 조절하여 증발기의 냉매 수위를 일정하게 유지해서 혼합냉매의 농도를 일정하게 유지시키고, 응축냉매가 증발기 내부로 공급될 때 혼합냉매가 섞여서 공급되도록 구성해서 팽창에 의해서 동결되는 것을 방지하며, 증발기에서 순환되는 혼합냉매의 농도를 조절하기 위한 농도 유지부를 설치하여 증발기 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 미만이면 증발기로 흡수액을 공급하여 혼합 냉매의 농도를 높이고, 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 이상이면 흡수기로 흡수액을 회수하여 증발기 혼합 냉매의 농도를 일정하게 유지시키도록 하는 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 브라인 흡수 냉동기에 관한 것이다.
흡수 냉동기란 냉매가 증발할 때의 기화열을 이용하여 열교환기를 흐르는 물을 냉각시키고, 증발된 냉매를 응축시켜 재사용하는 냉동기로서, 진공상태의 쉘 내의 전열관 표면에서 냉매가 기화하면서 전열관 내부로 흐르는 냉수와 열교환하여 냉수를 발생시키도록 구성되고 있다. 냉매로는 통상 물(H2O)이 사용되고 있으며, 증발된 냉매를 회수하기 위한 흡수제로는 리튬브로마이드(LiBr) 수용액, 즉 흡수액이 이용된다.
이와 같은 흡수식 냉동기는 냉매로 물을 사용하기 때문에 압축식 냉동기 등에 비해 환경 친화적이며, 폐가스 등을 열원으로 재사용할 수 있어 에너지의 효율적 이용 또한 가능한 이점이 있다.
통상적으로 흡수식 냉동기(1단)는 재생기, 응축기, 증발기 및 흡수기로 구성될 수 있으며, 냉매 및 흡수액이 이들 구성들을 순환하는 구조로 이뤄져 있다. 좀 더 구체적으로, 증발기에서는 액상의 냉매가 기화되어 냉매증기로 상변환되며, 이 과정에서 냉매의 기화열을 통해 냉수를 발생시키게 된다. 증발기에서 생성된 냉매 증기는 흡수기로 이동되어 흡수액(농용액)과 혼합된다. 냉매 증기가 혼합되어 묽어진 흡수액(희용액)은 재생기로 이동되며, 재생기에서 구동 열원을 통해 가열되어 냉매 증기가 분리된다. 분리된 냉매 증기는 응축기로 이동되며, 응축기 내에서 냉각되어 액상의 냉매로 다시 상변환된다. 액상의 냉매는 증발기로 다시 제공되어 전술한 과정을 반복하게 된다.
최근에는 브라인 흡수 냉동기가 개발되었는데, 증발기 튜브 내측으로 공급되는 에틸렌글리콜(Ethylene glycol), 프로필렌글리콜(Propylene glycol)과 같은 브라인(Brine)의 출구 온도를 0℃ 미만으로 운전이 가능한 흡수 냉동기이다.
그러나, 이러한 브라인 흡수 냉동기는 냉매로 순수한 증류수를 사용하기 때문에 0℃ 미만으로 운전시 동결되는 문제점이 있기 때문에 흡수액을 증발기로 공급하여 일정 농도의 혼합 냉매로 운전해야만 하는 데, 흡수액이 일정하게 증발기로 공급하게 되면 냉방 부하에 따라 흡수액의 농도가 가변되고, 이로 인해 혼합 냉매의 농도를 일정하게 유지시킬 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 응축기에서 증발기로 연결되는 응축 냉매 배관에 레벨 유지부를 설치되고, 증발기의 혼합 냉매 레벨에 따라 응축 냉매 배관에서 공급되는 응축 냉매(H20)의 공급량을 조절하여 증발기의 냉매 수위를 일정하게 유지해서 혼합냉매의 농도를 일정하게 유지시키고, 응축냉매가 증발기 내부로 공급될 때 혼합냉매가 섞여서 공급되도록 구성해서 팽창에 의해서 동결되는 것을 방지하며, 증발기에서 순환되는 혼합냉매의 농도를 조절하기 위한 농도 유지부를 설치하여 증발기 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 미만이면 증발기로 흡수액을 공급하여 혼합 냉매의 농도를 높이고, 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 이상이면 흡수기로 흡수액을 회수하여 증발기 혼합 냉매의 농도를 일정하게 유지시키도록 하는 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 브라인 흡수 냉동기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
재생기, 응축기, 증발기, 흡수기, 흡수열 열교환기 및 열교환기로 구성되고, 열원(온수, 증기, 배기가스, LPG, LNG, 오일 등), 냉각수, 브라인(냉수), 냉매 및 흡수액이 순환되며, 동결 방지를 위해 냉매와 흡수액이 혼합된 혼합 냉매가 사용되는 브라인 흡수 냉동기에 있어서, 재생기, 응축기, 증발기, 흡수기, 흡수열 열교환기 및 열교환기로 구성되고, 열원, 냉각수, 브라인(냉수), 냉매 및 흡수액이 순환되며, 동결 방지를 위해 냉매와 흡수액이 혼합된 혼합 냉매가 사용되는 브라인 흡수 냉동기에 있어서, 상기 응축기에서 상기 증발기로 연결되는 응축 냉매 배관에 설치되고, 상기 증발기의 혼합 냉매 레벨에 따라 상기 응축 냉매 배관에서 공급되는 응축 냉매의 공급량을 조절해서 상기 증발기를 순환하는 혼합 냉매 배관에서 공급되는 혼합 냉매와 혼합되는 혼합량을 조절하여 상기 응축 냉매 배관의 동결을 방지하고, 상기 증발기로 공급되는 혼합 냉매 레벨을 일정하게 유지하는 레벨 유지부와; 상기 흡수기에서 상기 증발기로 연결되는 흡수액 배관 사이에 설치되고, 상기 증발기에서 순환되는 혼합 냉매 배관에 연결 설치되어 상기 증발기 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 미만이면 상기 증발기로 흡수액을 공급하여 혼합 냉매의 농도를 높이고, 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 이상이면 상기 흡수기로 흡수액을 회수하여 상기 증발기 혼합 냉매의 농도를 일정하게 유지하는 농도 유지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 레벨 유지부는 상기 증발기 하부의 혼합 냉매가 내부에 채워지도록 상기 증발기가 설치된 쉘의 하단 측면에 설치되고, 상기 응축 냉매 배관이 관통되는 제 1함체와; 상기 제 1함체를 관통하는 상기 응축 냉매 배관 내부에 설치되고, 외력에 의해 회전축을 중심으로 좌우로 회전되면서 응축 냉매의 유량을 조절하는 댐퍼 밸브와; 상기 댐퍼 밸브의 회전축과 수직으로 교차되도록 일단이 연결되어 상기 댐퍼 밸브의 회전축을 회전시키는 스템; 및 상기 스템의 타단에 연결되어 상기 증발기의 혼합 냉매의 레벨에 따라 부력에 의해 승하강하는 레벨 유지용 부력체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서 또한, 상기 스템은 동결을 방지하도록 상기 혼합 냉매 배관의 혼합 냉매가 분기되어 일부 공급된다.
여기에서 또, 상기 농도 유지부는 내부로 혼합 냉매와 흡수액이 공급되고, 흡수액이 배출되도록 밀폐된 형태를 가지고, 상기 흡수액 배관, 혼합 냉매 배관 및 바이패스 배관이 각각 연결 설치되는 제 2함체와; 상기 제 2함체 내에서 상기 혼합 냉매 배관과 연통 설치되어 내부에 혼합 냉매가 저장되는 혼합 냉매 저장조와; 상기 제 2함체 내에서 상기 바이패스 배관과 연통 설치되어 상기 흡수액 배관에서 낙하되는 흡수액을 상기 바이패스 배관을 통해 상기 흡수기로 흡수액을 회수하는 흡수액 회수조와; 상기 제 2함체 내에서 상기 흡수액 배관을 통해 낙하되는 흡수액을 수집하여 상기 혼합 냉매 저장조 또는 흡수액 회수조로 공급하는 경로 변경 수단; 및 상기 경로 변경 수단에 일측이 결합된 상태로 상기 혼합 냉매 저장조에 위치하여 상기 혼합 냉매 저장조에 저장된 혼합 냉매의 밀도에 따라 승하강되어 상기 경로 변경 수단을 좌우로 틸팅시키는 농도 유지용 부력체를 포함한다.
여기에서 또, 상기 경로 변경 수단은 상기 제 2함체에 수직으로 설치되는 기둥 프레임과; 판 또는 관 형태로 형성되고, 무게 중심점이 상기 기둥 프레임에 힌지 결합되는 시소체로 이루어진다.
여기에서 또, 상기 레벨 유지부 및 농도 유지부는 상기 제 1, 2함체가 각각 단독으로 형성되거나 상기 제 1, 2함체가 일체로 형성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 브라인 흡수 냉동기에 따르면, 응축기에서 증발기로 연결되는 응축 냉매 배관에 레 벨 유지부가 설치되고, 증발기의 혼합 냉매 레벨에 따라 응축 냉매 배관에서 공급되는 응축 냉매(H20)의 공급량을 조절해서 증발기의 혼합 냉매 레벨을 일정하게 유지하도록 하고, 응축 냉매가 증발기로 공급되기 전에 혼합 냉매를 섞여 공급하면서 팽창에 의한 동결 방지를 하고, 증발기로 순환하는 일부 혼합냉매를 농도 유지부에 공급하여 증발기 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 미만이면 증발기로 흡수액을 공급하여 혼합 냉매의 농도를 높이고, 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 이상이면 흡수기로 흡수액을 회수하여 증발기 혼합 냉매의 농도를 낮춰 혼합 냉매의 농도를 일정하게 유지하여 브라인(냉수)의 온도를 0℃ 미만으로 운전할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 브라인 흡수 냉동기의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 흡수식 브라인 냉동기의 측면을 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 흡수식 브라인 냉동기의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 흡수식 브라인 냉동기의 측면을 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 흡수식 브라인 냉동기중 레벨 유지부의 동작을 설명하기 위한 동작 설명도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 흡수식 브라인 냉동기중 농도 유지부의 동작을 설명하기 위한 동작 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 흡수식 브라인 냉동기의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 흡수식 브라인 냉동기의 구성을 나타낸 계통도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 흡수식 브라인 냉동기의 측면을 나타낸 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 브라인 흡수 냉동기(1)는 레벨 유지부(10)와, 농도 유지부(20)를 포함한다.
먼저, 본 발명은 공지의 브라인 흡수 냉동기에 레벨 유지부(10)와, 농도 유지부(20)가 부가된 구성으로서, 레벨 유지부(10)와, 농도 유지부(20)를 제외한 나머지 구성 요소인 재생기, 응축기, 증발기, 흡수기, 흡수열 열교환기 및 열교환기는 공지의 구성이다.
그리고, 본 발명의 일실시예에서 도시된 흡수식 브라인 냉동기(1)는 저온수, 브라인, 냉각수, 냉매를 사용하는 1단 형태로서 제 1쉘(S1)에 증발기(EV), 흡수기(AB), 흡수열 열교환기(EX)가 설치되고, 제 1쉘(S1) 상부에 제 2쉘(S2)이 위치하고, 제 2쉘(S2)에 제 1, 2응축기(CO1, CO2), 제 1, 2재생기(GE1, GE2)가 설치되며, 열교환기(HE)가 제 2쉘(S2)의 측면에 위치하고, 증발기(EV) 하단에 혼합 냉매 펌프(P1)와, 흡수기(AB) 하단에 흡수액 펌프(P2)가 설치된다. 이때, 제 1, 2응축기(CO1, CO2)와, 제 1, 2재생기(GE1, GE2)는 격벽(W)에 의해 상호 구획되고, 제 1응축기(CO1)와 제 1재생기(GE1) 사이, 제 2응축기(CO2)와 제 2재생기(GE2) 사이에 각각 엘리미네이터(EL)가 설치되고, 증발기(EV)와 흡수기(AB) 사이에 엘리미네이터(EL)가 설치된다.
또한, 본 발명에 따른 레벨 유지부(10)와, 농도 유지부(20)는 2단, 3단 브라인 흡수 냉동기에도 모두 설치가 가능하다.
이어서, 레벨 유지부(10)는 제 1, 2응축기(CO1, CO2)에서 증발기(EV)로 연결되는 응축 냉매 배관(L1)에 설치되고, 증발기(EV)의 혼합 냉매 레벨에 따라 응축 냉매 배관(L1)에서 공급되는 응축 냉매의 공급량을 조절해서 증발기(EV)를 순환하는 혼합 냉매 배관(L2)에서 공급되는 혼합 냉매를 응축 냉매 배관(L1)공급하여 동결을 방지하고, 증발기(EV)로 공급되는 혼합 냉매 레벨을 일정하게 유지한다.
이를 위해 레벨 유지부(10)는 제 1함체(11)와, 댐퍼 밸브(13)와, 스템(15) 및 레벨 유지용 부력체(17)로 구성된다.
제 1함체(11)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 증발기(EV) 하부의 혼합 냉매가 내부에 채워지도록 박스 형태로 일측면이 개방되어 증발기(EV)가 설치된 제 1쉘(S1)의 하단 측면에 설치되고, 응축 냉매 배관(L1)이 관통된다.
댐퍼 밸브(13)는 제 1함체(11)를 관통하는 응축 냉매 배관(L1) 내부에 설치되고, 외력, 즉 레벨 유지용 부력체(17)의 승하강에 의해 회전축을 중심으로 좌우로 회전되면서 응축 냉매의 유량을 조절한다.
스템(15)은 댐퍼 밸브(13)의 회전축과 수직으로 교차되도록 일단이 연결되어 댐퍼 밸브(13)의 회전축을 회전시킨다. 이때, 스템(15)은 응축 냉매에 의해 동결되어 미회전되는 것을 방지하도록 혼합 냉매 배관(L2)의 혼합 냉매가 분기되어 일부 공급되는 것이 바람직하다.
레벨 유지용 부력체(17)는 중공상의 구 형태로 형성되고, 스템(15)의 타단에 연결되어 증발기(EV)의 혼합 냉매의 레벨에 따라 부력에 의해 승하강한다.
계속해서, 농도 유지부(20)는 증발기(EV)에서 순환되는 혼합 냉매 배관(L2)에 연결 설치되어 증발기(EV) 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 미만이면 흡수액 배관(L3)의 흡수액을 증발기(EV)로 공급하여 혼합 냉매의 농도를 높이고, 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 이상이면 흡수액 배관(L3)의 흡수액을 바이패스 배관(L4)을 통해 흡수기(AB)로 회수하여 증발기(EV) 혼합 냉매의 농도를 일정하게 유지한다.
이를 위해 농도 유지부(20)는 제 2함체(21)와, 혼합 냉매 저장조(23)와, 흡수액 회수조(25)와, 경로 변경 수단(27) 및 농도 유지 부력체(29)로 구성된다.
제 2함체(21)는 박스 형태로 형성되어 내부로 혼합 냉매와 흡수액이 공급되고, 흡수액이 배출되도록 밀폐된 형태를 가지고, 흡수액 배관(L3), 혼합 냉매 배관(L2) 및 바이패스 배관(L4)이 각각 연결 설치된다.
혼합 냉매 저장조(23)는 제 2함체(21) 내에서 혼합 냉매 배관(L2)과 연통 설치되어 제 1쉘(S1)의 증발기(EV) 하부에서 혼합 냉매 펌프(P1)에 의해 혼합 냉매 배관(L2)에서 공급되는 혼합 냉매가 일정 수위로 저장되고, 흡수액 배관(L3)에서 낙하되어 경로 변경 수단(27)에 의해 공급되는 흡수액이 낙하되어 오버 플로우된다. 이때, 혼합 냉매 저장조(23)에서 오버플로우되는 혼합 냉매와 흡수액은 흡수액 배관(L3)을 통해 제 1쉘(S1)의 증발기(EV) 하부로 순환된다.
흡수액 회수조(25)는 제 2함체(21) 내에서 바이패스 배관(L4)과 연통 설치되어 흡수액 배관(L3)에서 낙하되어 경로 변경 수단(27)에 의해 공급되는 흡수액을 바이패스 배관(L4)을 통해 흡수기(AB)로 흡수액을 회수한다.
경로 변경 수단(27)은 제 2함체(21)에 수직으로 설치되는 기둥 프레임(27a)과, 판 또는 관 형태로 형성되고, 무게 중심점이 기둥 프레임(27a)에 힌지 결합되는 시소체(27b)로 구성되어 흡수액 배관(L3)을 통해 낙하되는 흡수액을 시소체(27b)에서 받아, 농도 유지 부력체(29)의 높이에 따라 틸팅되면서 흡수액을 혼합 냉매 저장조(23) 또는 흡수액 회수조(25)로 흘려보낸다.
농도 유지 부력체(29)는 중공상의 구 형태로 형성되고, 경로 변경 수단(27)에 상단이 결합되고, 하단이 혼합 냉매 저장조(23)에 위치하여 혼합 냉매 저장조(23)에 저장된 혼합 냉매의 밀도에 따라 승하강, 즉 농도가 증가되면 밀도가 증가되어 상승되고, 농도가 낮아지면 밀도가 낮아져서 하강되면서 경로 변경 수단(27)을 좌우로 틸팅시켜 흡수액의 경로를 변경시킨다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 흡수식 브라인 냉동기(1)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 레벨 유지부(10) 및 농도 유지부(20)가 하나의 함체에 일체로 형성된다. 이때, 일체형 함체가 박스 형태로 일측면이 개방되어 증발기(EV)가 설치된 제 1쉘(S1)의 하단 측면에 설치되기 때문에 바이패스 배관(L4)이 미설치된다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 흡수식 브라인 냉동기의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 흡수식 브라인 냉동기중 레벨 유지부의 동작을 설명하기 위한 동작 설명도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 흡수식 브라인 냉동기중 농도 유지부의 동작을 설명하기 위한 동작 설명도이다.
먼저, 흡수기(AB)의 상단에서 산포되어 냉매증기를 흡수하여 묽어진 흡수액(희액)은 흡수기(AB)에서 배출되어 흡수액 펌프(P2)에 의해 가압되어 흡수열 열교환기(EX)로 일부가 공급되고, 농도 유지부(20)로 일부가 공급된다.
그러면, 희액은 흡수열 열교환기(EX)를 통과하면서 흡수기(AB) 상단으로 분사되는 농축된 흡수액(농액)의 열을 흡수하여 가열된 다음 열교환기(HE)를 거쳐 제 1, 2재생기(GE1, GE2)로 전달되어 제 1재생기(GE1)의 상부에서 낙하되어 일부의 냉매증기가 배출되고, 다시 제 2재생기(GE2)로 낙하되어 일부의 냉매증기가 배출되어 중간 정도 진해진 흡수액(중간액)은 열교환기(HE)로 중력에 의해 낙하된 후 열교환되어 흡수열 열교환기(EX)의 상부에서 산포된다. 이때, 분배기가 흡수열 열교환기(EX)와 흡수기(AB)의 사이에 설치되어 있기 때문에 흡수액은 분배기에서 일시 저장된 후 재낙하되면서 흡수기(AB)의 표면과 골고루 접촉된다.
그리고, 제 1, 2응축기(CO1, CO2)에서는 제 1, 2재생기(GE1, GE2)에서 발생한 냉매증기가 응축되고, 이 응축 냉매가 응축 냉매 배관(L1)을 통해 중력에 의해 증발기(EV)로 중력에 의해 낙하되면서 혼합 냉매 배관(L2)에서 분기된 혼합 냉매와 혼합되어 증발기(EV)로 공급된다. 이때, 증발기(EV)와 혼합 냉매가 접촉되면서 일부 증발된 냉매증기는 엘리미네이터(EL)를 거쳐 흡수기(AB)로 전달된다. 증발되지 않은 혼합 냉매는 증발기(EV)의 밑으로 고여 혼합 냉매 펌프(P1)에 의해 증발기(111)의 상부로 다시 산포되고, 일부가 분기되어 농도 유지부(20)로 공급된다. 또한, 분배기가 증발기(EV)의 중간 부위에 설치되어 있기 때문에 증발기(EV)로 분사되는 응축 냉매는 분배기에서 일시 저장된 후 재낙하되기 때문에 증발기(EV)의 표면과 골고루 접촉된다.
또한, 브라인(냉수)은 증발기(EV)의 관 내부를 흐르면서 냉각되어 냉동용으로 사용되고, 냉각수는 흡수기(AB)와, 제 1, 2응축기(CO1, CO2)를 거치면서 열을 흡수하여 가온되어 냉각탑(도시 생략)으로 가서 열을 대기 중으로 방출하고 냉각되어 다시 흡수기(AB)로 돌아오는 순환을 계속하며, 온수는 제 1, 2재생기(GE1, GE2)를 통과하면서 흡수액을 가열한 후 배출된다.
한편, 응축 냉매가 혼합 냉매와 혼합되어 증발기(EV)로 공급될 시 레벨 유지부(10)가 증발기(EV)의 혼합 냉매 레벨에 따라 응축 냉매 배관(L1)에서 공급되는 응축 냉매의 공급량을 조절해서 증발기(EV)를 레벨을 일정하게 유지하고, 응축 냉매(H2O)에 혼합 냉매(H20+흡수액)를 혼합함으로써 응축 냉매가 동결되어 응축 냉매 배관(L1)가 막히는 것을 방지하게 된다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 레벨 유지부(10)의 제 1함체(11)에 증발기(EV)의 혼합 냉매가 유입되어 동일 수위 레벨을 유지하게 되는 데, 레벨 유지용 부력체(17)가 혼합 냉매의 레벨에 따라 부력에 의해 승하강한다.
즉, 수위 레벨이 기준 레벨을 유지하여 레벨 유지용 부력체(17)가 수평을 유지하게 되면 댐퍼 밸브(13)가 닫히게 되고, 이로 인해 증발기(EV)로 유입되는 응축 냉매량을 줄이고, 수위 레벨이 기준 레벨 미만이어서 레벨 유지용 부력체(17)가 하강하게 되면 스템(15)이 회전되면서 댐퍼 밸브(13)를 개방시켜 증발기(EV)로 유입되는 응축 냉매량을 늘려 기준 레벨을 유지할 수 있도록 한다.
또한, 흡수기(AB)에서 배출되어 흡수액 펌프(P2)를 통해 흡수액 일부가 농도 유지부(20)로 일부가 공급되고, 증발기(EV)에서 배출되어 혼합 냉매 펌프(P1)에 의해 혼합 냉매 일부가 농도 유지부(20)로 공급되는 데, 증발기(EV) 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 미만이면 흡수액 배관(L3)의 흡수액을 증발기(EV)로 공급하여 혼합 냉매의 농도를 높이고, 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 이상이면 흡수액 배관(L3)의 흡수액을 바이패스 배관(L4)을 통해 흡수기(AB)로 회수하여 증발기(EV) 혼합 냉매의 농도를 일정하게 유지한다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 농도 유지부(20)의 제 2함체(21)에 혼합 냉매와 흡수액이 각각 공급되면, 혼합 냉매는 혼합 냉매 저장조(23)에 일정 수위로 저장되고, 흡수액 배관(L3)에서 낙하되어 경로 변경 수단(27)에 의해 공급되는 흡수액이 낙하되어 오버 플로우된다. 이때, 혼합 냉매 저장조(23)에는 항시 혼합 냉매가 오버 플로우되기 때문에 일정한 수위를 유지할 수 있고, 오버 플로우된 흡수액은 흡수액 배관(L3)을 통해 흡수기(AB)로 공급된다.
한편, 혼합 냉매 저장조(23)의 혼합 냉매의 농도가 증가되면 밀도가 증가되어 농도 유지 부력체(29)가 높아진 밀도만큼 상승되고, 이로 인해 경로 변경 수단(27)이 도면상 좌측이 높아진 밀도만큼 하강되어 흡수액을 흡수액 회수조(25)로 흘려보내서 흡수액 회수조(25)를 통해 흡수기(AB)로 회수되도록 한다.
반대로, 혼합 냉매 저장조(23)의 혼합 냉매의 농도가 낮아지면 밀도가 낮아져 농도 유지 부력체(29)가 낮아진 밀도만큼 하강되고, 이로 인해 경로 변경 수단(27)이 도면상 우측이 낮아진 밀도만큼 하강되어 흡수액이 혼합 냉매 저장조(23)에서 낙하된 후 오버 플로우되면서 바이패스 배관(L4)을 통해 증발기(EV)로 공급된다.
이로 인해, 흡수액과 혼합 냉매가 혼합되면서 혼합 냉매의 농도가 높아지게 된다.
그리고, 혼합 냉매 저장조(23)의 혼합 냉매의 농도가 일정하여 농도 유지 부력체(29)가 수평을 유지하면, 경로 변경 수단(27) 역시 수평을 유지하게 되고, 이로 인해 흡수액이 혼합 냉매 저장조(23)와 흡수액 회수조(25)에 동일하게 분배된다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 레벨 유지부 11 : 제 1함체
13 : 댐퍼 밸브 15 : 스템
17 : 레벨 유지용 부력체 20 : 농도 유지부
21 : 제 2함체 23 : 혼합 냉매 저장조
25 : 흡수액 회수조 27 : 경로 변경 수단
29 : 농도 유지 부력체

Claims (6)

  1. 재생기, 응축기, 증발기, 흡수기, 흡수열 열교환기 및 열교환기로 구성되고, 열원, 냉각수, 브라인(냉수), 냉매 및 흡수액이 순환되며, 동결 방지를 위해 냉매와 흡수액이 혼합된 혼합 냉매가 사용되는 브라인 흡수 냉동기에 있어서,
    상기 응축기에서 상기 증발기로 연결되는 응축 냉매 배관에 설치되고, 상기 증발기의 혼합 냉매 레벨에 따라 상기 응축 냉매 배관에서 공급되는 응축 냉매의 공급량을 조절해서 상기 증발기를 순환하는 혼합 냉매 배관에서 공급되는 혼합 냉매와 혼합되는 혼합량을 조절하여 상기 응축 냉매 배관의 동결을 방지하고, 상기 증발기로 공급되는 혼합 냉매 레벨을 일정하게 유지하는 레벨 유지부와;
    상기 흡수기에서 상기 증발기로 연결되는 흡수액 배관 사이에 설치되고, 상기 증발기에서 순환되는 혼합 냉매 배관에 연결 설치되어 상기 증발기 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 미만이면 상기 증발기로 흡수액을 공급하여 혼합 냉매의 농도를 높이고, 혼합 냉매의 농도가 기준 농도 이상이면 상기 흡수기로 흡수액을 회수하여 상기 증발기 혼합 냉매의 농도를 일정하게 유지하는 농도 유지부를 포함하며,
    상기 농도 유지부는,
    내부로 혼합 냉매와 흡수액이 공급되고, 흡수액이 배출되도록 밀폐된 형태를 가지고, 상기 흡수액 배관, 혼합 냉매 배관 및 바이패스 배관이 각각 연결 설치되는 제 2함체와;
    상기 제 2함체 내에서 상기 혼합 냉매 배관과 연통 설치되어 내부에 혼합 냉매가 저장되는 혼합 냉매 저장조와;
    상기 제 2함체 내에서 상기 바이패스 배관과 연통 설치되어 상기 흡수액 배관에서 낙하되는 흡수액을 상기 바이패스 배관을 통해 상기 흡수기로 흡수액을 회수하는 흡수액 회수조와;
    상기 제 2함체 내에서 상기 흡수액 배관을 통해 낙하되는 흡수액을 수집하여 상기 혼합 냉매 저장조 또는 흡수액 회수조로 공급하는 경로 변경 수단; 및
    상기 경로 변경 수단에 일측이 결합된 상태로 상기 혼합 냉매 저장조에 위치하여 상기 혼합 냉매 저장조에 저장된 혼합 냉매의 밀도에 따라 승하강되어 상기 경로 변경 수단을 좌우로 틸팅시키는 농도 유지용 부력체를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 브라인 흡수 냉동기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레벨 유지부는,
    상기 증발기 하부의 혼합 냉매가 내부에 채워지도록 상기 증발기가 설치된 쉘의 하단 측면에 설치되고, 상기 응축 냉매 배관이 관통되는 제 1함체와;
    상기 제 1함체를 관통하는 상기 응축 냉매 배관 내부에 설치되고, 외력에 의해 회전축을 중심으로 좌우로 회전되면서 응축 냉매의 유량을 조절하는 댐퍼 밸브와;
    상기 댐퍼 밸브의 회전축과 수직으로 교차되도록 일단이 연결되어 상기 댐퍼 밸브의 회전축을 회전시키는 스템; 및
    상기 스템의 타단에 연결되어 상기 증발기의 혼합 냉매의 레벨에 따라 부력에 의해 승하강하는 레벨 유지용 부력체를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 브라인 흡수 냉동기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스템은,
    동결을 방지하도록 상기 혼합 냉매 배관의 혼합 냉매가 분기되어 일부 공급되는 것을 특징으로 하는 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 브라인 흡수 냉동기.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 경로 변경 수단은,
    상기 제 2함체에 수직으로 설치되는 기둥 프레임과;
    판 또는 관 형태로 형성되고, 무게 중심점이 상기 기둥 프레임에 힌지 결합되는 시소체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 브라인 흡수 냉동기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 레벨 유지부 및 농도 유지부는,
    상기 제 1, 2함체가 각각 단독으로 형성되거나 상기 제 1, 2함체가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 혼합 냉매의 레벨 및 농도 유지가 가능한 브라인 흡수 냉동기.
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