KR102292400B1

KR102292400B1 - 흡수식 칠러

Info

Publication number: KR102292400B1
Application number: KR1020200015160A
Authority: KR
Inventors: 조용선; 이흥주; 이재서
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2021-08-20
Also published as: CN113251688A; CN113251688B; KR20210101035A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 칠러는 냉매를 분사하는 냉매분사부를 구비하고, 상기 냉매분사부를 통해 분사된 냉매와 냉수를 열교환시키는 증발기; 상기 증발기로부터 기상 냉매가 공급되며, 냉각수가 통과하는 흡수기; 상기 증발기 내로 상기 냉매가 주입되도록 상기 냉매분사부에 연결되는 순환라인과 상기 흡수기를 연결하고, 제1밸브를 구비하는 연결라인; 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기; 상기 재생기에서 생성된 기상 냉매가 공급되고 냉각수가 통과하는 응축기; 상기 증발기 내의 액상 냉매의 농도에 따라 상기 제1 밸브를 개폐하여 상기증발기의 액상 냉매를 상기 흡수기로 흘리는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 재생기부터 배출되는 흡수액의 상태 정보에 따라 상기 제1 밸브의 개폐량을 결정하는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러를 제공한다. 따라서, 냉매에 흡수액이 혼합되어 있는지 여부를 판단하고, 그에 따른 블로우 다운을 수행할 때, 효율을 확보할 수 있다. 따라서, 종래 기술에서 문제되었던 정상 효율까지 도달하는데 걸리는 시간을 줄임으로써 시스템이 전체적으로 턴오프되는 것을 방지할 수 있다.

Description

흡수식 칠러{ABSORBED CHILLER AND CONTROL METHOD THEREOF}

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 어렵고, 종래의 흡수식 칠러(1)의 경우, 냉매에 흡수액이 혼합되어 있는지 여부를 판단하기 위해서는 증발기(2) 내의 액상 냉매의 일부를 추출한다.

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.

또한, 이와 같은 흡수식 칠러의 블로우다운에 대하여, 한국특허 10-1809963 호는 운전자가 직접 냉매를 샘플링하고, 비중을 측정하여 오염 냉매 정도를 판단한 뒤 블로우다운을 수행함으로써 전기적 신호를 통해 밸브가 자동으로 온오프를 수행하는 것이 개시되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래 기술에 대하여는 블로우 다운이 시작되면 칠러 전체의 동작이 중단되고, 이에 따라 냉매 전체가 흡수기(3)로 이동된 후 다시 소정 레벨까지 채워지는 시간동안 효율이 매우 낮은 상태로 구동되거나 휴지된다. 따라서, 칠러의 동작 연속성이 저하됨으로써, 전체 시스템에서 통합 제어가 어렵고, 정상 효율이 될때까지의 복귀 시간이 매우 길어져 효율이 낮아지는 문제가 있다.

한국특허 10-1809963 (2018.01.18. 공고)

본 발명이 해결하고자 하는 제1 과제는 냉매에 흡수액이 혼합되어 있는지 여부를 판단하고, 그에 따른 블로우 다운을 수행할 때, 효율을 확보할 수 있는 흡수식 칠러를 제공하는 것이다.

즉, 종래 기술에서 문제되었던 정상 효율까지 도달하는데 걸리는 시간을 줄임으로써 시스템이 전체적으로 턴오프되는 것을 방지할 수 있는 흡수식 칠러를 제공하고자 하는 것이다.

흡수기에서 온도가 낮고 농도가 높은 냉매가 다시 재생기로 인입되는 인입관로에서 결로가 발생하여 흐름에 악영향을 미칠 수 있다.

이에, 본 발명이 해결하고자 하는 제2 과제는 흡수기에서 온도가 낮고 농도가 높은 냉매가 다시 재생기로 인입되는 인입관로에서 결로가 발생하는 것을 방지할 수 있는 블로우다운 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 블로우다운 시에 블로우 밸브를 완전 오픈하지 않고, 흡수액의 온도 및 농도에 따라 밸브의 개폐 정도를 제어함으로써 블로우다운 속도를 조절할 수 있는 블로우다운 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 냉매를 분사하는 냉매분사부를 구비하고, 상기 냉매분사부를 통해 분사된 냉매와 냉수를 열교환시키는 증발기; 상기 증발기로부터 기상 냉매가 공급되며, 냉각수가 통과하는 흡수기; 상기 증발기 내로 상기 냉매가 주입되도록 상기 냉매분사부에 연결되는 순환라인과 상기 흡수기를 연결하고, 제1밸브를 구비하는 연결라인; 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기; 상기 재생기에서 생성된 기상 냉매가 공급되고 냉각수가 통과하는 응축기; 상기 증발기 내의 액상 냉매의 농도에 따라 상기 제1 밸브를 개폐하여 상기증발기의 액상 냉매를 상기 흡수기로 흘리는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 재생기부터 배출되는 흡수액의 상태 정보에 따라 상기 제1 밸브의 개폐량을 결정하는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러를 제공한다.

상기 해결 수단을 통하여, 냉매에 흡수액이 혼합되어 있는지 여부를 판단하고, 그에 따른 블로우 다운을 수행할 때, 효율을 확보할 수 있다. 따라서, 종래 기술에서 문제되었던 정상 효율까지 도달하는데 걸리는 시간을 줄임으로써 시스템이 전체적으로 턴오프되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 흡수기에서 온도가 낮고 농도가 높은 냉매가 다시 재생기로 인입되는 인입관로에서 결로가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 블로우다운 시에 블로우 밸브를 완전 오픈하지 않고, 흡수액의 온도 및 농도에 따라 밸브의 개폐 정도를 제어함으로써 블로우다운 속도를 조절할 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 3의 블로우다운 제어부를 포함하는 칠러의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 5는 도 4의 블로우다운 적용 시의 흡수액의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 도 4의 블로우다운 적용 전 후의 효율을 나타내는 그래프이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

또한, 실시예의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 실시예를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 흡수식 칠러를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 증발기 및 흡수기를 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 수있다. 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 형성될수 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 고온재생기(100)에서의 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 구비될수 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. 구체적으로, 상기 흡수액 공급라인(350)의 일부는 상기 흡수액 회수라인(450)의 일부와 흡수액 열교환기(900)를 통해 서로 열교환될수 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.

이때, 흡수액 열교환기(900)을 지나가는 고농도 흡수액은 흡수액의 농도는 높은 상태에서 저농도 흡수액과 열교환을 진행할 때, 흡수기(300)로부터의 저농도 흡수액에 냉매가 많이 주입되면 온도가 더 낮아지게 된다. 이와 같은 저온의 저농도 흡수액과 흡수액 회수라인(450)의 고농도 흡수액이 열교환을 수행하면, 흡수액 회수라인(450) 측에서 결정이 발생할 수 있다.

이와 같은 고농도 흡수액의 결정화는 회수라인(450) 내에서 유동을 저해하는 요인이 되어 장치의 효율을 크게 저하시킬 수 있다.

이를 위해 본 발명의 실시예에서는 흡수액 열교환기(900)의 출구 영역에 센서(451)를 형성하고, 열교환기(900)의 출구 영역의 회수라인(450)의 온도 또는 농도를 감지한다.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 상기 센서(451)로부터의 감지 값을 기초로 블로우 밸브(261)의 개폐 정도를 제어하는 블로우다운제어부(150)를 별도로 구비할 수 있다.

이와 같은 블로우다운 제어부(150)는 블로우다운이 시작되면, 해당 센서(451)로부터 농도 또는 온도를 주기적으로 읽어들여 해당 감지 값에 따라 밸브(261)의 개폐 정도를 제어하여 결정화를 방지하도록 블로우 다운을 수행한다.

또한, 블로우다운 동작 시에 칠러(10)의 다른 모듈이 정상적으로 운행함으로써 냉매를 배출하면서 동시에 저농도 냉매를 다시 주입하게 되므로 효율이 0%인 구간 없이 블로우다운을 수행할 수 있다.

따라서, 블로우다운 시에도 50% 이상의 효율을 충족하는 칠러(10) 운전이 유지됨으로써 칠러(10)가 블로우다운 시에 턴오프되었다가 다시 턴온되는 것을 방지할 수 있으며, 정상운전까지의 대기 기간이 단축될 수 있다.

이와 같은 블로우다운 제어부(150)는 마이컴과 같은 제어모듈로서 프로그램되어 있는 수식에 따라 인가되는 온도 또는 농도에 따라 특정 값의 개폐량으로 블로우 밸브(261)를 오픈할 수 있다.

또는, 블로우다운 제어부(150)는 단순한 개폐기로서, 외부의 메인 제어부(미도시)로부터 수신되는 개폐량에 따라 블로우 밸브(261)를 해당 크기만큼 개폐하는 동작을 수행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같은 블로우다운에 대하여는 뒤에서 상세히 설명한다.

한편, 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 기상냉매는 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. 이와 같이 효율이 감소하는 경우, 블로우다운을 수행하여 흡수식 칠러(10)의 효율을 향상시킬 수 있다.

이하에서는 도 3 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 칠러의 동작을 설명한다.

도 3은 블로우다운 제어부(150)를 포함하는 칠러(10)의 확대도이고, 도 4는 도 3의 블로우다운 제어부를 포함하는 칠러의 동작을 나타내는 순서도이고, 도 5는 도 4의 블로우다운 적용 시의 흡수액 흐름을 나타내는 도면이고, 도 6a 및 도 6b는 도 4의 블로우다운 적용 전 후의 효율을 나타내는 그래프이다.

본 발명에 따른 흡수식 칠러(10)는 상기 증발기(200) 내에 수용된 액상 냉매의 농도 또는 비중을 감지하기 위한 증발기 센서(210)를 포함할 수 있다.

이러한 증발기 센서(210)는 상기 증발기(200)의 일측에 구비되어, 상기 증발기(200) 내에 수용된 액상 냉매 내의 흡수액의 양을 감지하도록 형성될 수 있다.

이때, 증발기(200) 내에 수용된 냉매의 농도에 기초하여, 냉매로부터 흡수액을 분리하기 위한 흡수식 칠러(10)의 구동인 블로우다운이 수행될 수 있다.

도 3을 참고하면, 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 블로우 밸브(261)가 구비될 수 있다.

먼저, 도 4와 같이, 흡수식 칠러(10)가 정상적으로 구동하면서(S10), 흡수액이 흐르면서, 블로우다운 제어부(150)는 증발기(200) 내의 냉매의 비중 또는 냉매의 농도를 감지한다.

이와 같은, 냉매의 감지는 증발기 센서(210) 또는 냉매의 비중을 비중감지부(도시하지 않음)를 통해 읽어낼 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 블로우다운 제어부(150)가 흡수식 칠러(10)의 효율이 기준값 이하로 저하되는 경우(S20), 흡수식 칠러(10)의 증발기(200) 내에 흡수액이 소정 범위 이상으로 포함되어 있는 것으로 판단할 수 있다.

이와 같이, 증발기 내의 냉매에 증발기(200) 내의 냉매에 흡수액이 기설정된 양 이상 혼합되어 있는 것으로 판단되면, 블로우다운제어부(150)로 블로우다운 구동을 명령한다.

블로우다운 제어부(150)는 메인제어부로부터 블로우다운 구동을 수신하면, 블로우 밸브(261)를 초기값만큼 개방하도록 블로우 밸브(261)를 제어한다(S30).

이와 같이 블로우 밸브(261)가 초기값에 해당하는 만큼 개방된 상태로 전술한 냉매펌프(251)가 구동되어, 증발기(200) 내의 냉매가 흡수기(300)로 공급된다.

즉, 상기 냉매펌프(251)의 구동과 함께 상기 블로우 밸브(261)를 개방하면, 증발기(200) 내의 냉매는 흡수기(300)및 재생기(400)를 순차적으로 경유한다.

이때, 블로우다운 제어부(150)는 상기 흡수액 열교환기(900)의 출구 영역에 센서(451)로부터 열교환기(900)의 출구 영역의 회수라인(450)의 온도 또는 농도에 대한 감지 값을 읽어들인다(S40).

이때, 블로우다운 제어부(150)는 해당 온도에 대한 블로우밸브(261) 개폐 정도를 산출하는 프로그램이 저장되어 있을 수 있으며, 그에 따라 해당 온도에 대한 블로우 밸브(261) 개폐값을 연산한다.

한편, 블로우다운 제어부(150)는 해당 농도에 대한 블로우밸브(261) 개폐 정도를 산출하는 프로그램이 저장되어 있을 수도 있으며, 그에 따라 해당 농도에 대한 블로우 밸브(261) 개폐값을 연산할 수도 있다.

이때, 블로우다운 제어부(150)는 해당 온도 또는 농도가 임계 범위 내인 경우에는(S50) 프로그램되어 있는 값에 따라 블로우 밸브(261) 개폐값을 산출하고, 이를 블로우 밸브(261)에 전송하여 해당하는 개폐값만큼만 블로우 밸브(261)를 오픈할 수 있다(S60).

이와 같은 산출 값은 앞서 설명한 바와 같이 블로우다운 시에 회수액 열교환기에서 교차되는 저농도 회수액의 온도가 너무 낮아짐으로 인한 고농도 회수액의 회수라인에서의 결정화를 방지할 수 있는 값으로 산정될 수 있다.

이와 같이 고농도 회수액의 결정화 온도까지 낮아지지 않도록 임계범위를 설정하고, 블로우다운을 제어하면서 블로우 밸브(261)를 개폐함으로써 결정화에 의한 현저한 효율 저하를 방지할 수 있다.

이때, 블로우 다운 동작이 블로우 밸브(261)를 완전 개폐한 상태에서 이루어지지 않음으로써 흡수식 칠러(10)가 연속적으로 동작을 유지하게 된다(S70).

따라서, 증발기(200)의 냉매 비중이 매우 높아짐으로써 냉매 오염 상태에서 벗어나면(S80) 블로우 밸브(261)를 턴오프하여 블로우다운 동작을 종료한다(S90).

한편, 흡수액의 온도 또는 농도가 임계 범위를 완전히 벗어나는 경우, 블로우다운을 긴급으로 진행하여야 하는 상태로 판단하고, 블로우 밸브(261)를 완전 개폐함으로써 긴급으로 블로우다운을 진행한다(S100).

이와 같은 경우에는 고농도 회수액의 온도가 매우 높거나, 농도가 매우 낮은 경우로서, 결정화가 일어나기 어려운 상태일 때로 정의될 수 있다.

이와 같이 결정화의 안정 범위 내에서는 블로우 밸브(261)를 완전 개폐하여 긴급 블로우 다운을 진행할 수 있에 함으로써 현재 상태에 따라 선택적으로 블로우다운 진행이 가능하다(S110).

이와 같이 블로우 다운을 진행하는 경우, 도 5와 같이, 증발기(200)의 냉매가 흡수기(300)를 통과하여 흡수기(300)의 저농도 흡수액이 매우 낮은 온도의 초저농도 흡수액으로 변화한다.

이와 같은 낮은 온도의 초저농도 흡수액이 순환라인(250)를 따라 흐르면서 재생기(400)의 고온의 고농도 흡수액과 흡수액 열교환기(900)에서 열교환을 수행하고, 다시 재생기(400)로 주입되어 분리된다.

도 6b와 같이 효율이 낮아져서 냉매가 오염 상태에 있다고 판단되는 시점(t6)부터 블로우다운을 진행하면, 본 발명의 블로우다운 동작은 다시 효율이 100%, 냉매 오염 상태에서 벗어난 상태로 될 때까지(BD: t6~ t7) 진행된다.

따라서, 종래에 도 6a와 같이 한꺼번에 블로우 밸브(261)를 모두 열어 칠러(10)의 효율이 0%인 상태(t2~ t3), 즉 증발기(200)에 냉매를 모두 배출한 후 오염되지 않은 냉매로 가득 채울 때까지의 칠러 오프 상태 없이, 도 6b와 같은 50% 이상의 효율로 칠러(10)가 연속적으로 운전하면서 블로우다운을 진행하게 된다.

이와 같은 블로우다운 구동에 의해 도 5a와 같이 블로우다운이 시작(t2)되어 다시 냉매를 채우면서 냉매가 모두 차는 정상화 시점(t4)까지 걸리는 시간보다 짧은 시간 내에 블로우다운이 진행되며, 이와 같은 짧은 시간 내에도 칠러(10)가 오프되지 않음으로 효율이 더 확보된다.

또한, 고농도 회수액의 결정화를 방지하면서 블로우다운을 수행할 수 있어 블로우다운 시에 발생하는 오작동을 모두 방지할 수 있다.

또한, 상기 흡수식 칠러(10)에 따르면, 냉매에 흡수액이 포함되어 있는지 여부의 판단에 기초하여, 냉매로부터의 흡수액의 분리가 자동적으로 수행될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims

냉매를 분사하는 냉매분사부를 구비하고, 상기 냉매분사부를 통해 분사된 냉매와 냉수를 열교환시키는 증발기;
상기 증발기로부터 기상 냉매가 공급되며, 냉각수가 통과하는 흡수기;
상기 증발기 내로 상기 냉매가 주입되도록 상기 냉매분사부에 연결되는 순환라인과 상기 흡수기를 연결하고, 제1밸브를 구비하는 연결라인;
상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기;
상기 재생기에서 생성된 기상 냉매가 공급되고 냉각수가 통과하는 응축기;
상기 증발기 내의 액상 냉매의 농도에 따라 상기 제1 밸브를 개폐하여 상기증발기의 액상 냉매를 상기 흡수기로 흘리는 제어부
를 포함하고,
상기 제어부는 상기 재생기부터 배출되는 흡수액의 상태 정보에 따라 블로우 다운 운전을 수행하면서도 흡수식 칠러가 정상 운행되도록 상기 제1 밸브를 소정 크기만큼 일부 개방하는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
제1항에 있어서,
상기 증발기의 일측에는 상기 증발기 내에 수용된 액상 냉매의 농도를 감지하는 센서가 배치되어 상기 액상 냉매 내의 흡수액의 양을 감지하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제2항에 있어서,
상기 흡수식 칠러는 상기 재생기로부터 재생되는 고농도의 흡수액을 흘리는 흡수액 회수라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제3항에 있어서,
상기 흡수액 회수라인은 상기 재생기로부터 재생되는 고농도의 흡수액을 상기 흡수기로 전달하도록 연장되어 있는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제4항에 있어서,
상기 흡수식 칠러는,
상기 흡수기 내의 저농도 흡수액을 배출하는 흡수액 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제5항에 있어서,
상기 흡수식 칠러는,
상기 흡수액 공급라인과 상기 흡수액 회수라인이 열교환을 수행하는 흡수액열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제6항에 있어서,
상기 흡수액 열교환기를 지나는 상기 흡수액 회수라인에 상기 고농도 흡수액의 상태를 감지하는 흡수액 센서가 더 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제7항에 있어서,
상기 제어부는
상기 흡수액 센서로부터의 고농도 흡수액의 상태 정보에 따라 상기 제1 밸브의 개폐량을 산출하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제8항에 있어서,
상기 제어부는 상기 고농도 흡수액이 결정화되지 않는 상태를 유지하도록 상기 제1 밸브의 개폐량을 제어하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제9항에 있어서,
상기 제어부는 상기 고농도 흡수액의 농도 또는 온도가 임계 범위 내인 경우, 상기 제1 밸브를 일부만 개방하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
삭제
냉매를 분사하는 냉매분사부를 구비하고, 상기 냉매분사부를 통해 분사된 냉매와 냉수를 열교환시키는 증발기; 상기 증발기로부터 기상 냉매가 공급되며, 냉각수가 통과하는 흡수기; 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기; 상기 재생기에서 생성된 기상 냉매가 공급되고 냉각수가 통과하는 응축기를 포함하는 흡수식 칠러의 제어 방법에 있어서,
상기 흡수식 칠러를 정상 구동하여 저온의 냉수를 배출하는 단계;
상기 흡수식 칠러의 효율이 낮아지면, 상기 증발기의 냉매를 상기 흡수기로 배출하는 단계; 및
상기 재생기부터 배출되는 흡수액의 상태 정보에 따라 블로우 다운 운전을 수행하면서도 칠러가 정상 운행되도록 상기 증발기의 냉매를 상기 흡수기로 배출하는 제1 밸브를 소정 크기만큼 일부 개방하는 단계
를 포함하는 흡수식 칠러의 제어 방법.
제12항에 있어서,
상기 증발기의 냉매를 상기 흡수기로 배출하는 단계는,
상기 증발기 내의 액상 냉매의 농도에 따라 상기 흡수식 칠러의 효율을 판단하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러의 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 증발기의 일측에는 상기 증발기 내에 수용된 액상 냉매의 농도를 감지하는 센서가 배치되어 상기 액상 냉매 내의 흡수액의 양을 감지하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러의 제어 방법.
제14항에 있어서,
상기 흡수식 칠러는 상기 재생기로부터 재생되는 고농도의 흡수액을 흘리는 흡수액 회수라인 및
상기 흡수기 내의 저농도 흡수액을 배출하는 흡수액 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러의 제어 방법.
제15항에 있어서,
상기 흡수액 공급라인과 상기 흡수액 회수라인이 흡수액열교환기에서 열교환을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러의 제어 방법.
제16항에 있어서,
상기 제1 밸브의 개폐량을 조절하는 단계는
상기 흡수액 열교환기를 지나는 상기 흡수액 회수라인에 상기 고농도 흡수액의 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러의 제어 방법.
제17항에 있어서,
상기 제1 밸브의 개폐량을 조절하는 단계는
상기 고농도 흡수액이 결정화되지 않는 상태를 유지하도록 상기 제1 밸브의 개폐량을 제어하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러의 제어 방법.
제18항에 있어서,
상기 제1 밸브의 개폐량을 조절하는 단계는
상기 고농도 흡수액의 농도 또는 온도가 임계 범위 내인 경우, 상기 제1 밸브를 일부만 개방하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러의 제어 방법.
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