KR102191646B1 - 흡수식 냉온수기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡수식 냉온수기에 관한 것으로, 열교환을 위한 적어도 하나의 판형 열교환기(H)가 구비되며, 판형 열교환기(H)는 일렬로 나란하게 이격 배치되며, 내부유로가 형성되어 있는 복수의 열교환부(H1); 복수의 열교환부(H1) 각각의 상부에 마련되며, 배출홀(D)이 형성되어 있는 트레이부(H2); 복수의 열교환부(H2) 사이에 접촉 개재되어, 열교환부(H1)를 보강 지지하는 금속 재질의 보강지지부(H3)를 포함한다.
이에 따라, 흡수식 냉온수기의 기능성 및 사용성을 상대적으로 향상시킬 수 있다.

Description

흡수식 냉온수기 {ABSORPTION WATER COOLER AND HEATER}
본 발명은 흡수식 냉온수기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 판형 열교환기를 이용하여 열교환 효율을 상대적으로 향상시킬 수 있는 흡수식 냉온수기에 관한 것이다.
일반적으로, 가스냉난방은 전기 대신 가스를 열원으로 하여 냉방 및 난방을 구현하는 것으로, 이러한 가스냉난방은 크게 흡수식 냉온수기 및 가스히트펌프로 구분된다.
그 중 흡수식 냉온수기는 친환경적이어서 건물의 냉난방 시스템에 널리 적용되고 있다.
이에 보조하여, 흡수식 냉온수기와 관련된 연구개발이 활발하게 진행되고 있는 실정이다.
종래의 흡수식 냉온수기는 증발기; 증발기로부터 유입되는 증기냉매를 고농도 흡수액에 흡수시켜 저농도 흡수액을 생성하는 흡수기; 흡수기에서 유입되는 저농도 흡수액을 가열하여 증기냉매와 중농도 흡수액으로 분리하는 고온재생기; 고온재생기에서 분리된 중농도 흡수액과 증기냉매를 열교환시키는 저온재생기; 저온재생기에서 유입되는 증기냉매와 냉각수를 열교환시키는 응축기를 포함하여 구성된다.
특히 흡수기는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 고농도 흡수액을 공급하는 분배유닛(1); 분배유닛(1)의 하부에 위치하며, 내부에는 냉각수가 유동됨과 아울러 표면에는 분배유닛(1)을 통해 공급된 고농도 흡수액이 유동되는 복수 개의 열교환플레이트(2)가 구비된다. 복수 개의 열교환플레이트(2)는 일정 간격을 두고 서로 이격 배치된다.
이러한 구성의 흡수식 냉온수기는 등록특허공보 제10-2036108호에 개시되어 있다.
그러나 위와 같은 흡수식 냉온수기는 서로 이격 배치되는 복수 개의 열교환플레이트(2)가 대략 0.5㎜ 정도의 얇은 두께를 가짐으로 인해, 열교환플레이트(2)의 내부압력이 높을 경우 열교환플레이트(2)의 표면이 팽창되는 등의 변형이 발생는 문제점이 있다.
따라서 열교환플레이트(2)의 교체주기가 짧아지며, 그에 따른 경제적 비용이 많이 소요된다.
이는 결국, 흡수식 냉온수기의 기능성 및 사용성을 저하시키는 결과를 초래한다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 내부압력 등에 의해 판형 열교환기의 표면이 팽창되는 것을 간편하고 효율적으로 방지할 수 있는 흡수식 냉온수기를 제공하고자 하는 데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기는 적어도 하나의 판형 열교환기가 구비되며, 상기 판형 열교환기는 일렬로 나란하게 이격 배치되며, 내부유로가 형성되어 있는 복수의 열교환부; 상기 복수의 열교환부 각각의 상부에 마련되며, 배출홀이 형성되어 있는 트레이부; 상기 복수의 열교환부 사이에 접촉 개재되어, 상기 열교환부를 보강 지지하는 금속 재질의 보강지지부를 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 흡수식 냉온수기는 보강지지부가 구비됨으로 인해, 열교환부의 내부압력 등에 의해 열교환부의 표면이 팽창되는 것을 간편하고 효율적으로 방지할 수 있다.
그로 인해, 흡수식 냉온수기의 기능성 및 사용성을 상대적으로 향상시킬 수 있다.
또한 열교환부의 수명을 한층 연장시킬 수 있으며, 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래의 흡수식 냉온수기를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기를 도시한 구성도이고,
도 3은 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 판형 열교환기를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 판형 열교환기를 도시한 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 판형 열교환기를 도시한 측면도,
도 6은 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 판형 열교환기를 도시한 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 판형 열교환기의 열교환부의 다른 실시예를 도시한 측면도,
도 8은 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 판형 열교환기의 동작상태도이다.
아래에서는 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기는 고온재생기(10), 저온재생기(20), 응축기(30), 증발기(40), 흡수기(50), 저온열교환기(60) 및 고온열교환기(70)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성의 흡수식 냉온수기는 전 사이클이 고진공 상태에서 이루어진다.
고온재생기(10)는 그 내부에 흡수액이 충전되고, 충전된 흡수액은 가스버너(B)를 통해 가열된다.
이에 따라 고온재생기(10)의 내부에 수용되어 있는 흡수액의 온도가 약 140∼150℃ 정도로 상승하여 고온의 냉매증기가 생성되고, 남은 흡수액은 농도가 높아지게 된다.
한편, 고온재생기(10)에서 생성된 고온의 냉매증기는 저온재생기(20)를 통과하면서 열교환된 후 증발기(40)로 유입되고, 고온재생기(10)의 내부에 저장되어 있는 흡수액은 고온열교환기(70)를 통과하면서 열교환된 후 저온재생기(20)로 유입된다.
저온재생기(20)는 고온재생기(10)로부터 흡수액을 공급받아 재가열을 통해 냉매증기를 생성한다.
이때, 저온재생기(20)를 재가열하는 열원으로는 고온재생기(10)에서 발생되는 고온의 냉매증기가 사용된다.
그리고 저온재생기(20)에서 생성된 냉매증기는 제1 보조엘리미네이터(E1)를 통과하여 응축기(30)의 내부로 유입되고, 저온재생기(20)의 내부에 저장되어 있는 흡수액은 저온열교환기(60)를 통과하면서 열교환된 후 흡수기(50)의 내부로 유입된다.
응축기(30)는 저온재생기(20)로부터 유입된 냉매증기를 응축시켜 응축수를 생성한다.
이러한 응축기(30)의 내부에는 냉매증기를 응축시키기 이한 냉각수가 이동되는 응축코일이 일정 형태로 배치되고, 응축코일에 의해 생성된 응축수는 증발기(40)로 유입된다.
한편, 저온재생기(20) 및 응축기(30)는 격벽에 의해 그 공간이 서로 구분 형성된다.
증발기(40)는 고온재생기(10) 및 응축기(30)로부터 유입된 응축수(냉매)를 증발시키기 위한 것으로, 그 내부에는 판형 열교환기(H)가 구비된다.
증발기(40)로 유입된 냉매는 판형 열교환기(H)를 향해 일정량 분사된다.
그리고 증발기(40)에서 기화된 냉매증기는 제2 보조엘리미네이터(E2)를 통과하여 흡수기(50)로 유입된다.
흡수기(50)는 증발기(40)와 인접하게 설치되어, 증발기(40)에서 기화된 냉매증기가 흡수된다.
그리고 흡수기(50)의 내부에는 증발기(40)와 마찬가지로 판형 열교환기(H)가 구비되며, 이러한 판형 열교환기(H)는 응축기(30)의 응축코일과 연결 설치되어 있다.
한편, 저온재생기(20)로부터 유입된 흡수액은 판형 열교환기(H)를 향해 분사된다.
저온열교환기(60) 및 고온열교환기(70)는 저온재생기(20)에서 흡수기(50)로 유입되는 흡수액을 열교환시키거나, 고온재생기(10)에서 저온재생기(20)로 유입되는 흡수액을 열교환시키거나, 흡수기(50)에서 고온재생기(10)로 유입되는 흡수액을 열교환시키는 역할을 한다.
미설명 도면부호 P1은 흡수액을 이송시키기 위한 용액펌프이고, P2는 냉각탑으로 냉각수를 공급하기 위한 냉각수펌프이며, P3는 실내기로 냉온수를 공급하기 위한 냉온수순환펌프이다.
이하에서는 증발기(40) 및 흡수기(50)에 공통적으로 구비되는 판형 열교환기(H)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 판형 열교환기(H)는 도 3 내지 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 복수의 열교환부(H1); 복수의 열교환부(H1) 각각의 상부에 마련되는 트레이부(H2); 복수의 열교환부(H1) 사이에 각각 구비되는 보강지지부(H3)를 포함하여 구성된다.
복수의 열교환부(H1)는 일렬로 나란하게 이격 배치되며, 냉각수(또는 냉온수)가 통과하는 내부유로가 형성되어 있다. 이러한 열교환부(H1)는 0.5㎜ 정도의 두께를 지닌 얇은 스테인리스스틸(SUS) 재질로 이루어지며, 그 상단 및 하단은 서로 맞대어져 용접 결합된다.
그리고 복수의 열교환부(H1)는 일정 간격으로 서로 이격 배치되어 열교환부(H1)가 용접되는 플레이트튜브(미도시)에 브리징 스페이스(breathing space)를 제공할 수 있어, 플레이트튜브(미도시)의 수축 또는 팽창 시 플레이트튜브(미도시)가 전후로 유동되어 용접부의 크랙을 방지할 수 있다. 열교환부(H1)의 개수 및 이격거리 등은 필요에 따라 적절하게 변경 가능하다.
한편, 열교환부(H)는 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 열교환 효율을 상대적으로 향상시키기 위하여 그 표면에 다양한 형태의 엠보싱(Embossing)이 형성될 수 있음은 물론이다.
트레이부(H2)는 상부가 개방되어 흡수액(또는 냉매)가 저장되며, 열교환부(H1)의 상단에 견고하게 용접 결합된다. 또한 트레이부(H2)에는 그 길이방향을 따라 일정 간격으로 복수 개의 배출홀(D)이 형성되며, 이러한 배출홀(D)을 통해 흡수액(또는 냉매)이 자연스럽게 외부로 배출되어 열교환부(H1)의 표면으로 흘러내리게 된다.
그리고 트레이부(H2)는 흡수액(또는 냉매)의 배출효율을 높이기 위하여 그 단면이‘∨’형상을 가지며, 배출홀(D)은 열교환부(H1)의 양면에서 흡수액(또는 냉매)이 동시에 흘러내릴 수 있도록 트레이부(H2)의 양측 하단에 일렬로 나란하게 복수 개 배치되는 것이 바람직하다.
배출홀(D)의 크기, 개수, 배치형태, 배치간격 등은 필요에 따라 적절하게 변경 가능하다.
이와 같은 트레이부(H2)의 구성적 특징으로 인해, 흡수액(또는 냉매)이 열교환부(H1)의 표면에 안정적으로 흘러내리게 됨으로써 그 배출과정에서 발생될 수 있는 흡수액(또는 냉매)의 손실을 방지할 수 있다.
한편, 트레이부(H2)는 그 손상 시 교체가 용이하도록 열교환부(H1)의 상단에 착탈 가능하게 결합될 수도 있다. 예컨대, 트레이부(H2) 및 열교환부(H1) 중 어느 하나에 결합홈이 형성되고 다른 하나에 결합홈과 대응되는 결합돌기가 형성될 수 있다.
또한 복수의 배출홀(D) 사이에 슬릿(slit)을 추가적으로 연통 형성하여 흡수액(또는 냉매)이 복수의 배출홀(D)은 물론이고 슬릿(slit)을 통해서도 배출되도록 할 수 있다.
보강지지부(H3)는 복수의 열교환부(H1) 사이에 접촉 개재되어, 열교환부(H1)를 안정적으로 보강 지지함과 아울러 트레이부(H2)의 배출홀(D)을 통해 배출되는 흡수액(또는 냉매)을 열교환부(H1)의 표면 전체로 골고루 확산(분산)시키는 역할을 수행한다.
즉, 보강지지부(H3)는 스테인리스스틸(SUS) 재질로 이루어져 열교환부(H1)의 표면 전체를 직접적으로 보강 지지함으로써 열교환부(H1)의 내부압력에 의해 열교환부(H1)의 표면이 팽창되는 것을 간편하고 효율적으로 방지할 수 있으며, 아울러 보강지지부(H3)가 촘촘한 메쉬(mesh, 망 또는 네트) 구조를 가짐으로써 트레이부(H2)의 배출홀(D)을 통해 배출되는 흡수액(또는 냉매)을 열교환부(H1)의 표면 전체에 골고루 확산(분산)시킬 수 있어 열교환(증발 및 흡수) 효율을 상대적으로 향상시킬 수 있다.
그리고 보강지지부(H3)는 위에서 설명한 메쉬(mesh) 구조와 동일한 작용효과를 기대할 수 있는 강모(쇠수세미) 또는 부직포 등의 구조로 이루어질 수 있음은 물론이다.
한편, 미설명 도면부호 P는 보강판을 나타낸 것이다. 이러한 보강판(P)은 열교환부(H1)의 내부압력에 의해 열교환부(H1)의 표면이 팽창되는 것을 방지함과 아울러 열교환부(H1)의 설치상태를 견고하고 안정적으로 유지하기 위하여 복수의 열교환부(H1) 중 최외곽에 위치한 두 개의 열교환기부(H1)에 일정 간격으로 연결 설치된다.
보강판(P)의 형상, 설치개수, 배치형태 등은 필요에 따라 적절하게 변경할 수 있다.
이상에서 설명한 흡수식 냉온수기의 판형 열교환기의 동작상태를 도 8을 참조하여 간단하게 설명하기로 한다.
먼저, 흡수액(또는 냉매)이 트레이부(H2)로 공급되고, 트레이부(H2)로 공급된 흡수액(또는 냉매)은 트레이부(H2)에 형성되어 있는 배출홀(D)을 통해 외부로 배출된다.
이렇게 트레이부(H2)의 외부로 배출된 흡수액(또는 냉매)은 복수의 열교환부(H1) 사이에 접촉 개재된 상태의 보강지지부(H3)에 의해 복수의 열교환부(H1) 표면 전체에 골고루 확산(분산)된 상태로 흘러내리면서 열교환부(H1) 내부의 냉각수(또는 냉온수)와 열교환된다.
H : 판형 열교환기 H1 : 열교환부
H2 : 트레이부 D : 배출홀
H3 : 보강지지부 P : 보강판

Claims (6)

  1. 열교환을 위한 적어도 하나의 판형 열교환기(H)가 구비되어 있는 흡수식 냉온수기에 있어서,
    상기 판형 열교환기는 일렬로 나란하게 이격 배치되며, 내부유로가 형성되어 있는 복수의 열교환부(H1); 상기 복수의 열교환부(H1) 각각의 상부에 마련되며, 배출홀(D)이 형성되어 있는 트레이부(H2); 상기 복수의 열교환부(H1) 사이에 접촉 개재되어, 상기 열교환부(H1)를 보강 지지하는 보강지지부(H3)를 포함하며,
    상기 복수의 열교환부(H1)에 엠보싱이 형성되고,
    상기 트레이부(H2)는 단면이‘∨’형상을 가지고 상기 열교환부(H1)의 상단에 용접 결합되고, 상기 배출홀(D)은 상기 트레이부(H2)의 길이방향을 따라 양측 하단에 일렬로 복수 개 형성되고, 상기 복수의 배출홀(D) 사이에 슬릿(slit)이 연통 형성되며,
    상기 보강지지부(H3)는 스테인리스스틸 재질의 메쉬(mesh) 구조로 이루어져 상기 열교환부(H1)의 표면 전체에 배치되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 열교환부(H1) 중 최외곽에 위치한 두 개의 열교환기부(H1)에 연결 설치되는 적어도 하나의 보강판(P)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.
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