KR19990064984A - 흡수식 냉난방기용 고온재생기의 기액분리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡수식 냉난방기용 고온재생기의 기액분리장치에 관한 것으로, 저농도 흡수액인 리듐브로마이드(LiBr)용액을 넣어, 가스 버너(11)에 의해 가열되는 가열실(12)을 가지고, 저농도 흡수액중의 냉매(물)를 기화(증발)시켜 고온의 냉매증기를 증기관(1a)으로 보내고, 중농도 흡수액을 분리시키는 고온 재생기(1)와, 고온 재생기(1)내 기화 냉매의 응축열을 이용해서 중농도 흡수액을 가열하고 중농도 흡수액에 포함된 냉매를 기화시켜 고농도 흡수액으로 하는 저온 재생기(2)와, 냉각수가 통과하는 응축용 열교환기(31)를 배설하고, 고온 재생기(1) 및 저온 재생기(2)에서 분리된 기화 냉매(수증기)를 냉각해서 액냉매(물)로 되돌리는 응축기(3)와, 응축기(3)에서 액화한 액냉매를 진공하에서 증발시키는 증발기(4)와, 냉각수가 통과하는 흡수용열교환기(34)를 배설하고, 증발기(4)에서 증발한 기화 냉매를 저온재생기(2)에서 얻어진 고온 흡수액에 흡수시키는 흡수기(5)와, 상기 응축기(3)로 부터 공급된 액냉매를 증발기(4)의 증발용 열교환기(31)에 일정히 산포하고, 또 저온재생기(2)의 농용액을 흡수기(5)의 흡수용 열교환기(34)에 일정히 산포하기 의해 액냉매공급수단(100)이 구비되는 것에 있어서;

상기 고온재생기(1)의 증기관(1a)에는 기액분리수단(200)이 설치되는 것에 의해, 시스템의 높이를 상승시키지 않고 기액분리를 완벽하게 이루어 지게 하여, 시스템의 효율을 높일 수 있는 것이다.

또, 진공이 누설될 염려가 없고, 시스템의 소형화 및 경량화가 실현될 수 있는 것이다.

Description

흡수식 냉난방기용 고온재생기의 기액분리장치

본 발명은 흡수식 냉난방기용 고온재생기의 기액분리장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 시스템의 높이를 상승시키기 않고 기액분리를 완벽하게 하여 전체 시시템의 성능을 향상시킬 수 있도록 발명된 것이다.

흡수식 냉방은 일반적으로 LPG, LNG 등의 가스를 열원으로 하여 흡수용액 냉매로 이루어진 냉방사이클을 운전하는 것으로, 전기를 에너지원으로 하는 기존의 기체 압축식 냉방장치와는 달리, 일차적인 열에너지를 이용하기 때문에 하절기에 과다한 전력부하의 해소를 얻을 수 있다. 또, 폐열을 이용한 열병합 시스템에의 활용등 다양한 잇점을 가지고 있다.

이러한 흡수식 냉온수기는 도 1에서 도시한 바와같이 저농도 흡수액인 리듐브로마이드(LiBr)용액을 넣어, 가스 버너(11)에 의해 가열되는 가열실(12)을 가지고, 저농도 흡수액중의 냉매(물)를 기화(증발)시켜 중농도 흡수액으로 하는 고온 재생기(1)와, 고온 재생기(1)내 기화 냉매의 응축열을 이용해서 중농도 흡수액을 가열하고 중농도 흡수액에 포함된 냉매를 기화시켜 고농도 흡수액으로 하는 저온 재생기(2)와, 냉각수가 통과하는 응축용 열교환기(31)를 배설하고, 고온 재생기(1) 및 저온 재생기(2)에서 분리된 기화 냉매(수증기)를 냉각해서 액냉매(물)로 되돌리는 응축기(3)와, 응축기(3)에서 액화한 액냉매를 진공하에서 증발시키는 증발기(4)와, 냉각수가 통과하는 흡수용열교환기(34)를 배설하고, 증발기(4)에서 증발한 기화 냉매를 저온재생기(2)에서 얻어진 고온 흡수액에 흡수시키는 흡수기(5)를 갖추고 있다.

그리고, 저온재생기(2)의 농용액을 흡수기(5)의 흡수용 열교환기(34)에 일정히 산포하기 의해 상측에 배치된 용액공급수단(100)으로 부터 흡수용 열교환기(34)위로 산포된다.

한편, 상기 응축기(3)로 부터 공급된 액냉매를 증발기(4)의 증발용 열교환기(31)에 용액공급수단(100)의 트레이노즐(120)로 일정히 산포하게 되는 데, 흡수용 열교환기(34)위에 산포된 액냉매(물)는 증발용 열교환기(31)내를 흐르는 열매체로부터 기화열을 빼앗아 증발한다.

이 결과, 증발용 열교환기(31)내를 흐르는 열매체(냉/온수)가 냉각되어 실내 열교환기(7)내로 유도되어 실내에 불기 시작하는 공기와 열교환해서 실내 냉방이 이루어 지는 것이다.

이러한 흡수식 냉난방기에 있어서, 고온재생기(1)의 역할은 상기한 바와같이 흡수기(5)에서 냉매증기를 흡수하고 냉각수에 의해 냉각된 저온의 희용액을 가스 또는 기타의 열원으로 가열하여 고온의 냉매증기와 중용액을 분리하는 작용을 하게 된다.

이때, 고온재생기(1)의 용액출구배관으로 증기가 혼합된 상태로 이송되는 경우가 자주 발생되므로, 열교환 효율이 저하된다.

또한, 순수 냉매재생량의 부족으로 시시템의 효율이 낮아지는 문제가 발생되기도 한다.

종래, 흡수식 냉난방기용의 전열관 고정구조에 의하면 고온재생기(1)의 증기밴관 외측에 케이스를 부착하여 고온재생기(1)의 용액이 증기배관으로부터 흘러 넘치도록 하여 용액은 케이스 하부에서 열교환기로 이송하고 증기는 증기관 상부로 이동하도록 구성되었다.

따라서, 케이스의 구성부 만큼 고온재생기(1)의 증기관 길이가 필요하므로 시스템 전체의 높이가 높아져 소형화 및 결량화에 장애가 되었던 것이다.

본 발명의 목적은 증기관 내에서 증기와 용액을 완전히 분리시킬 수 있도록 된 흡수식 냉난방기용 고온재생기의 기액분리장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 진공누설의 염려가 없어 생산성이 향상될 수 있도록 된 흡수식 냉난방기용 고온재생기의 기액분리장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 시스템의 소형화와 경량화가 가능하도록 설계된 흡수식 냉난방기용 고온재생기의 기액분리장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 흡수식 냉난방기의 장치도

도 2는 본 발명의 고온재생기의 기액분리장치를 보인 단면도

도 3a와 3b은 냉매증기격막을 보인 사시도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 - 고온재생기 2 - 저온재생기

3 - 응축기 4 - 증발기

5 - 흡수기 200 - 기액분리수단

210 - 기액분리기 220,230 - 냉매증기격막

이러한 본 발명의 목적은 저농도 흡수액인 리듐브로마이드(LiBr)용액을 넣어, 가스 버너(11)에 의해 가열되는 가열실(12)을 가지고, 저농도 흡수액중의 냉매(물)를 기화(증발)시켜 고온의 냉매증기를 증기관(1a)으로 보내고, 중농도 흡수액을 분리시키는 고온 재생기(1)와, 고온 재생기(1)내 기화 냉매의 응축열을 이용해서 중농도 흡수액을 가열하고 중농도 흡수액에 포함된 냉매를 기화시켜 고농도 흡수액으로 하는 저온 재생기(2)와, 냉각수가 통과하는 응축용 열교환기(31)를 배설하고, 고온 재생기(1) 및 저온 재생기(2)에서 분리된 기화 냉매(수증기)를 냉각해서 액냉매(물)로 되돌리는 응축기(3)와, 응축기(3)에서 액화한 액냉매를 진공하에서 증발시키는 증발기(4)와, 냉각수가 통과하는 흡수용열교환기(34)를 배설하고, 증발기(4)에서 증발한 기화 냉매를 저온재생기(2)에서 얻어진 고온 흡수액에 흡수시키는 흡수기(5)와, 상기 응축기(3)로 부터 공급된 액냉매를 증발기(4)의 증발용 열교환기(31)에 일정히 산포하고, 또 저온재생기(2)의 농용액을 흡수기(5)의 흡수용 열교환기(34)에 일정히 산포하기 의해 액냉매공급수단(100)이 구비되는 것에 있어서;

상기 고온재생기(1)의 증기관(1a)에는 기액분리수단(200)이 설치되는 것에 의해 달성된다.

따라서, 시스템의 높이를 상승시키지 않고 기액분리를 완벽하게 이루어 지게 하여, 시스템의 효율을 높일 수 있는 것이다.

또, 진공이 누설될 염려가 없고, 시스템의 소형화 및 경량화가 실현될 수 있는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 1도는 흡수식 냉온수기의 장치도를 도시하고 있다.

도 2는 고온재생기(1)의 증기관(1a) 내에 기액분리수단(200)이 설치된 상태를 단면도로 도시하고 있다.

도 3a와 3b는 상기 기액분리수단(200)으로 냉매증기격막(220)(230)의 구성을 각각 사시도로 도시하고 있다.

도 1에서 보는 흡수식 냉온수기의 구성에 의하면, 가열실(12)은 저농도 흡수액(본 실시예에서는 브롬화 리튬 수용액)을 넣어, 가스 버너(11)에 의해 가열된다.

상기 고온재생기(1)는 저농도 흡수액중의 냉매(물)를 기화(증발)시켜 중농도 흡수액으로 하게 된다.

그리고, 저온재생기(2)는 고온 재생기(1)내 기화 냉매의 응축열을 이용해서 중농도 흡수액을 가열하고 중농도 흡수액에 포함된 냉매를 기화시켜 고농도 흡수액이 생성되도록 한다.

상기 응축기(3)는 냉각수가 통과하는 응축용 열교환기(31)를 구비하고, 고온 재생기(1) 및 저온 재생기(2)에서 분리된 기화 냉매(수증기)를 냉각해서 액냉매로 되돌리게 된다.

그리고, 증발기(4)는 응축기(3)와, 응축기(3)에서 액화한 액냉매를 진공하에서 증발시키게 된다.

상기, 흡수기(5)는 냉각수가 통과하는 흡수용열교환기(34)를 배설하고, 증발기(4)에서 증발한 기화 냉매를 저온재생기(2)에서 얻어진 고온 흡수액에 흡수시키게 된다.

따라서, 증발기(4)에서 액화냉매(물)가 증발하는 것에 의해 증발기(4)를 통과하는 열매체(냉/온수)가 냉각되고, 냉각된 열매체는 실내에 배치된 실내열교환기(7)에서 실내로 불기시작하는 공기와 열교환해서 실내를 냉방한다. 열교환후 온도가 상승한 열매체는 다시 증발기(4)에서 냉각된다.

증발기(4)에서 증발한 기화 냉매(수증기)는 흡수기(5)에서 고농도 흡수액에 흡수된다.

이때, 흡수열이 발생하고 흡수액의 온도가 상승한다.

그래서, 흡수열을 빼앗아 흡수기(5)에 공급되는 고농도 흡수액의 흡수능력을 높이기 위해 흡수기(5)에는 흡수용 열 교환기(34)가 설치되고 냉각수가 공급된다.

응축기(3)에는 저온 재생기(2)에서 발생한 기화 냉매(수증기)를 액화하기 위한 응축용 열교환기(31)가 코일형식으로 감겨지고 흡수용 열교환기(34)를 지나간 냉각수가 통과한다.

그리고, 흡수기(5)와 응축기(3)를 통과해서 온도가 상승한 냉각수는 수냉, 또는 공냉의 방식으로 냉각되고 다시 흡수기(5) 및 응축기(3)에 공급되며, 가스 버너(11)의 가스 연소열에 의해 저농도 흡수액을 가열한다.

가열실(12)내에서 비등하는 저농도 흡수액은 기화 냉매(수증기)와 함께 고온재생기(1)로 이동되기 시작한다.

이 고온재생기(1)내로 이동하기 시작한 고온의 저농도 흡수액은 농축되어 중농도 흡수액이 된다.

상기 저온열교환기(21)는 저온재생기(2)에서 흡수기(5)로 흐르는 고농도 흡수액과, 흡수기(5)에서 가열실(12)로 흐르는 저농도 흡수액이 열교환하는 것으로, 저온재생기(2)에서 흡수기(5)로 흐르는 고농도 흡수용액을 냉각하고, 역으로 흡수기(5)에서 가열실(12)로 흐르는 저농도 흡수액을 가열하는 것이다.

그리고, 이 저온열교환기(21)와는 직렬로 고온열교환기(15)가 설치된다.

한편, 저온재생기(2)는 중농도 흡수액을 고온재생기(1)의 상부를 향해 주입하는 것이다.

저온재생용기(2)내의 온도는 고온재생기(1)의 온도에 비해서 낮기 때문에 저온재생기(2)내의 압력은 고온재생기(1)의 압력에 비해서 낮다.

이때문에 저온재생용기(2)내에 공급된 중농도 흡수액은 증발하기 쉽고, 또한 중농도 흡수액이 저온재생용기(2)의 상부에 주입되는 것에 의해, 중농도 흡수액은 저온재생기(2)의 주위벽에 의해 가열되고 액냉매(물)가 증발하므로 중농도 흡수액이 고농도 흡수액으로 된다.

이때 저온재생기(2)내에서 증발한 기화 냉매(수증기)는 응축기(3)내로 공급된다.

한편, 고농도 흡수액은 저온재생기(2)의 하부로 낙하하고, 저온재생기(2)의 하부에 접속된 고농도 흡수액관을 통해 흡수기(5)로 공급된다.

응축기(3)의 내부에는 기화 냉매(수증기)를 냉각해서 액화하는 응축용 열교환기(31)가 설치되어 있다.

이 응축용 열교환기(31)는 환상의 코일이고, 관내에는 냉각수가 흐른다.

그리고, 저온재생기(2)로부터 응축기(3) 내에 공급된 기화냉매(수증기)는 응축용 열교환기(31)에 의해 냉각되어 액냉매(물)로 된다.

응축기(3)내에는 고온재생기(1)에서 배관을 통해 액냉매가 압력차(응축기내는 70 ㎜Hg의 저압임)로 재 비등하고 응축기(3) 내에서는 기화 냉매(수증기)와 액냉매(물)가 흔재하는 상태가 된다.

또한, 응축기(3)에는 액냉매를 증발기(4)로 이끌기 위한 냉매 배관이 접속되어 밸브가 열려 있는 동안 응축기(3)로부터 액냉매(물)가 증발기(4)로 공급된다.

증발기(4)는, 흡수기(5)와 함께 응축기(3)의 하부에 설치되고 재생기(2)의 주변에 배치된 환상용기 형상의 증발흡수용기(50)를 갖추고 있다.

증발흡수용기(50)의 내부의 외측에는 응축기(3)에서 공급된 액냉매(물)를 증발시키는 증발용 열교환기(31)가 배치되어 있다. 이 증발용 열교환기(31)는 환상의 코일이고 관내에는 내부열교환기(7)에 공급되는 열매체(냉/온수)가 흐른다.

그리고, 응축기(3)로 부터 냉매배관을 매개로 해서 공급된 액냉매(물)는 증발용 열교환기(31)의 상측에 배치된 액냉매공급수단(100)으로 부터 증발용 열교환기(31)위로 산포된다.

증발흡수용기(50)내에는 거의 진공(약 6.5㎜Hg)으로 유지되기 때문에 비점이 낮아서 증발용 열교환기(31)위에 산포된 액냉매(물)는 매우 증발하기 쉬운 상태가 된다.

그리고, 증발용 열교환기(31)위에 산포된 액냉매(물)는 증발용 열교환기(31)내를 흐르는 열매체로부터 기화열을 빼앗아 증발한다. 이 결과, 증발용 열교환기(31)내를 흐르는 열매체(냉/온수)가 냉각된다.

그리고, 냉각된 열매체는 실내 열교환기(7)내로 유도되어 실내에 불기 시작하는 공기와 열교환해서 실내를 냉방하는 것이며, 저온재생기(2)의 농용액을 흡수기(5)의 흡수용 열교환기(34)에 일정히 산포하기 의해 상측에 배치된 용액공급수단(100)으로 부터 흡수용 열교환기(34)에 산포하게 되는 것이다.

도 2에서는 본 발명에 의한 고온재생기(1)의 기액분리수단(200)을 도시한 것으로, 냉매증기가 이동되는 증기관(1a)에 기액분리기(210)와 그 상부로 냉매증기격막(220)(230)이 다단으로 설치된 것을 볼 수 있다.

기액분리기(210)는 증기관(1a) 보다 직경이 작은 내경으로 그 하단은 증기관(1a)의 내벽과 밀착되고, 중앙은 통로가 형성되어 냉매증기가 통로를 통해 상부로 이동가능하게 설치된다.

한편, 이 기액분리기(210)를 통과한 냉매증기는 냉매증기격막(220)(230)에 부딪치며 순수 기체성분을 갖는 냉매증기는 통과되도록 하고, 수분의 성질을 갖는 액상의 냉매는 냉매증기격막(220)(230)에서 응결된 후 기액분리기(210)와 증기관(1a) 사이의 포집공간으로 낙하된 중용액이 저온재생기(2)로 이송되도록 하는 것이다.

도 3a와 3b는 냉매증기격막(220)(230)의 형상을 도시한 것으로 상측의 냉매증기격막(220)은 도너츠형상으로 중앙이 뚫려지고, 하측에 위치되는 냉매증기격막(230)은 이와 반대로 중앙은 막혀지고, 증기관(1a)과의 연결을 위한 지지편(231)들만이 수곳에서 일체로 연장되는 것을 볼 수 있다.

따라서, 이 하측의 냉매증기격막(230)에서는 중앙부에서 냉매증기가 대부분 부딪치게 되고, 지지편(231)들 사이의 공간으로 통과된 냉매증기는 다시 그 상측에서 지지편(231)들 사이의 공간부를 가로막는 도너츠형상의 냉매증기격막(220)에 의해 냉매증기가 부딪치며 냉매증기에 포함된 용액은 냉매증기격막(220)(230)의 하부면에서 응결된 후 기액분리기(210)로 낙하되어 중용액으로 저온재생기(2)에 공급되는 것이다.

그리고, 이 냉매증기격막(220)(230)들을 통과한 순수 냉매증기만이 통과되므로, 보다 완전한 기액분리가 이루어져 전체 효율이 상승되는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 시스템의 높이를 상승시키지 않고 기액분리를 완벽하게 이루어 지게 하여, 시스템의 효율을 높일 수 있는 것이다.

또, 진공이 누설될 염려가 없고, 시스템의 소형화 및 경량화가 실현될 수 있는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 저농도 흡수액인 리듐브로마이드(LiBr)용액을 넣어, 가스 버너(11)에 의해 가열되는 가열실(12)을 가지고, 저농도 흡수액중의 냉매(물)를 기화(증발)시켜 고온의 냉매증기를 증기관(1a)으로 보내고, 중농도 흡수액을 분리시키는 고온 재생기(1)와, 고온 재생기(1)내 기화 냉매의 응축열을 이용해서 중농도 흡수액을 가열하고 중농도 흡수액에 포함된 냉매를 기화시켜 고농도 흡수액으로 하는 저온 재생기(2)와, 냉각수가 통과하는 응축용 열교환기(31)를 배설하고, 고온 재생기(1) 및 저온 재생기(2)에서 분리된 기화 냉매(수증기)를 냉각해서 액냉매(물)로 되돌리는 응축기(3)와, 응축기(3)에서 액화한 액냉매를 진공하에서 증발시키는 증발기(4)와, 냉각수가 통과하는 흡수용열교환기(34)를 배설하고, 증발기(4)에서 증발한 기화 냉매를 저온재생기(2)에서 얻어진 고온 흡수액에 흡수시키는 흡수기(5)와, 상기 응축기(3)로 부터 공급된 액냉매를 증발기(4)의 증발용 열교환기(31)에 일정히 산포하고, 또 저온재생기(2)의 농용액을 흡수기(5)의 흡수용 열교환기(34)에 일정히 산포하기 의해 액냉매공급수단(100)이 구비되는 것에 있어서;

   상기 고온재생기(1)의 증기관(1a)에는 기액분리수단(200)이 설치되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉난방기용 고온재생기의 기액분리장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 기액분리수단(200)은 증기관(1a)에 기액분리기(210)와 그 상부로 냉매증기격막(220)(230)이 다단으로 설치된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉난방기용 고온재생기의 기액분리장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 기액분리기(210)는 증기관(1a) 보다 직경이 작은 내경으로 그 하단은 증기관(1a)의 내벽과 밀착되고, 중앙은 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉난방기용 고온재생기의 기액분리장치.