KR20000023883A - 흡수식냉난방기의결정방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡수식 냉난방기의 결정방지장치에 관한 것으로, 가열수단으로 흡수액을 가열함으로써 흡수액의 일부를 기화시키는 재생기, 상기 재생기에서 발생한 기화 냉매를 냉각하여 액화시키는 응축기, 상기 응축기에서 응축된 액화냉매를 저압하에서 증발시키는 증발기, 상기 증발기에서 증발된 기화냉매를 흡수액에서 흡수시키는 흡수기, 상기 흡수기내의 흡수액을 상기 재생기로 압송하는 용액펌프로 구비하는 흡수식 사이클에 있어서;

상기 증발기의 증발흡수용기와 저농도흡수액관의 사이에 배관에 바이패스관을 연결하고, 이 바이패스관에 용액펌프의 가동압력에 의해 위치 가변되는 가변일방밸브를 설치하는 것에 의해 달성된다.

Description

흡수식 냉난방기의 결정방지장치 {Crystallization preventive device for an absorption air conditioner}

본 발명은 흡수식 냉난방기의 결정방지장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 정전등의 돌발사태시에 시스템내의 농축용액이 결정되는 것을 방지하여 안전한 시스템을 구축할 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로, 흡수식 냉방은 일반적으로 LPG, LNG 등의 가스를 열원으로 하여 흡수용액과 냉매로 이루어진 냉방사이클을 운전하는 것으로, 전기를 에너지원으로 하는 기존의 압축식 냉방장치와는 달리, 일차적인 열에너지를 이용하기 때문에 하절기에 과다한 전력부하를 해소할 수 있다. 또, 폐열을 이용한 열병합 시스템에의 활용등 다양한 잇점을 가지고 있어 최근 널리 이용되고 있는 실정이다.

이 흡수식 냉난방기는 리튬브로마이드 등의 수용액을 흡수용액으로 하는 방식과, 암모니아를 냉매로 이용하고 물을 흡수액으로 이용하는 방식으로 구분된다.

리튬브로마이드 등의 수용액을 흡수용액으로 하는 흡수식 냉난방기의 구성은 수용액을 재생시키고 냉매를 생성하기 위한 가열원과 재생기로 구성되며, 용액를 순환시키기 위한 용액 펌프, 냉매를 증발시키는 증발기, 증발기로부터 증발된 냉매증기를 흡수하는 흡수기, 상기 증발기로부터 증발열을 방출시켜 증발기 관내에 냉각된 냉수를 실내기로 유입하여 실내로 찬공기를 공급하는 냉수회로와 상기 흡수기에서 흡수된 흡수열을 외부로 방출하는 냉각탑 또는 냉각장치로 구성된다.

이와같이 리튬브로마이드수용액을 흡수제로 하는 소형 흡수식 냉난방기 사이클의 경우 정전등과 같은 돌발사태시 용액이 결정된다.

즉, 운전중 갑작스런 정전이 발생될 때 냉난방 절환변이 작동되지 않아 희석운전이 불가능하게 된다.

따라서, 고온재생기내에 남아있는 농축 용액이 희석되지 못하고 온도가 저하되면서 결정화되는 결과로, 농축된 흡수용액의 결정이 배관을 막히게 하고 기기의 운전이 정지되는 등 심각한 고장의 원인이 되었을 뿐만 아니라, 심하게는 기기의 수명이 완료되는 등의 폐단이 있었다.

본 발명은 정전등과 같은 돌발사태에도 수용액의 결정화를 방지할 수 있도록 한 흡수식 냉온수기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 제작성과 운전이 보다 간단하고 신속하게 이루어 질 수 있도록 한 흡수식 냉온수기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 고장의 염려가 적어 제품에 대한 신뢰도가 향상되도록 한 흡수식 냉난방기의 결정방지장치을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 상태의 흡수식 냉난방기를 보인 장치도

도 2는 도 1의 "A"부 요부확대 단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 - 흡수식 냉난방기 2 - 가열수단

3 - 냉/난방사이클 4 - 실내공조수단

5 - 냉각수단 6 - 제어장치

41 - 증발흡수용기 47 - 저농도흡수액관

48 - 용액펌프 49 - 바이패스관

50 - 가변일방밸브 51 - 케이스

52 - 플로트볼 53 - 망체

이러한 본 발명의 목적은 가열수단으로 흡수액을 가열함으로써 흡수액의 일부를 기화시키는 재생기, 상기 재생기에서 발생한 기화 냉매를 냉각하여 액화시키는 응축기, 상기 응축기에서 응축된 액화냉매를 저압하에서 증발시키는 증발기, 상기 증발기에서 증발된 기화냉매를 흡수액에서 흡수시키는 흡수기, 상기 흡수기내의 흡수액을 상기 재생기로 압송하는 용액펌프로 구비하는 흡수식 냉방 사이클에 있어서;

상기 증발기의 증발흡수용기와 저농도흡수액관의 사이에 배관에 바이패스관을 연결하고, 이 바이패스관에 용액펌프의 가동압력에 의해 위치 가변되는 가변일방밸브를 설치하는 것에 의해 달성된다.

따라서, 정상 운전시에는 용액펌프의 압력으로 바이패스관을 차단시키고, 정전시 용액펌프가 가동 정지되는 것에 의해 증발흡수용기내의 희석용액이 저농도 흡수액관으로 공급되어 희석시키는 것에 의해 결정화를 방지할 수 있다.

이렇게 하므로써, 정전등의 돌발사태에도 시스템을 안전하게 유지 운전할 수 있어 제품에 대한 신뢰도가 향상되는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전체 장치도를 개략적으로 도시하고 있다.

도 2는 본 발명의 요부인 가변일방밸브의 구성을 일 실시예로 확대 도시하고 있다.

즉, 본 발명의 흡수식 냉난방기(1)는 도 1에서 도시한 바와같이 가정용으로 사용되는 소형의 것으로 흡수액을 가열하는 가열수단(2)과, 2중 효용형의 흡수식 냉/난방사이클(3)에 의해 냉각 또는 가열된 냉난방수(실내를 냉방, 난방하기 위한 열매체 본 실시예에서는 물)로 실내를 공조하는 실내공조수단(4)과, 흡수식 냉방사이클(3)에서 주로 기화냉매(본 실시예에서는 수증)를 식히기 위해 이용되는 냉각수를 냉각하는 냉각수단(5)과, 탑재된 각 전기기능부품을 제어하는 제어장치(6)로 구성된다.

상기 가열수단(2)은 연료로 주로 가스를 연소하여 열을 발생시키고 이 발생된 열로 흡수액을 가열하는 가스연소장치로서 가스를 연소시키는 가스버너(11)와, 이 가스버너(11)에 가스를 공급하는 가스공급수단(12)과, 가스버너(11)에 연소용 공기를 공급하는 연소팬(13)등으로 구성된다.

그리고, 가스버너(11)의 가스연소에 의해 얻어진 열로 흡수식 냉난방사이클의 비등기(14)를 가열하여 비등기(14) 내로 공급된 저농도 흡수액을 가열하도록 형성되어 있다.

흡수식냉난방기에 있어서, 냉방사이클(3)은 가열수단(2)에 의해서 가열되는 비등기(14)를 구비하여 이 비등기 내로 흐르는 저농도 흡수액을 가열하므로써, 저농도 흡수액에 포함되어 있는 냉매(물)을 기화(증발)시켜서 중농도 흡수액으로 하는 고온재생기(15)와, 이 고온재생기(15)내의 기화 냉매의 응축열을 이용하여, 고온 재생기(15)측으로부터 압력차를 이용하여 공급되는 중농도 흡수액을 가열하므로써, 중농도 흡수액에 포함되어있는 냉매를 기화시켜서 중농도 흡수액을 고농도 흡수액으로 하는 저온재생기(16)와, 고온재생기(15) 및 저온재생기(16)에서의 기화냉매(수증기)를 냉각하여 액화시키는 응축기(17)와, 이 응축기(17)에 의해서 액화된 액화 냉매(물)를 진공에 가까운 압력하에서 증발시키는 증발기(18)와, 이 증발기(18)에 의해서 증발된 기화냉매를 저온재생기에서 얻은 고농도 흡수액에 흡수시키는 흡수기(19)로 구성된다.

상기 고온재생기(15)는, 가열수단(2)으로 저농도 흡수액을 가열하는 상기한 비등기(14) 및 이 비등기(14)에서 상측으로 연장된 비등관(21)을 구비한다.

상기 비등기(14) 및 비등관(21)에서 비등하여 저농도 흡수액에서 기화된 기화냉매는 비등통(21)에서 원토용기 형상의 고온재생용기(22)의 벽에 의하여 저온재생기(16)내의 중농도 흡수액이 증발할 때의 기화열로서 열을 빼앗겨 냉각됨으로써 액화냉매(물)가 된다.

고온재생용기(22)에서 액화되어 분리된 액화냉매는 하부에 접속된 액화냉매관(25)을 통하여 응축기(17)로 유도된다.

상기 저온재생기(16)는 고온재생용기(22)를 에워싸는 관통용기형상의 저온재생용기(31)를 구비한다.

한편, 비등관(21)내의 중농도 흡수액은 비등관(21)하부에 접속된 중농도흡수액관(26)을 통하여 저온재생기로 공급된다.

또한 중농도 흡수액관(26)에는 오리피스 등의 감압수단(27)이 형성되어 있다. 상기 감압수단(27)은 후술하는 냉/난방절환밸브가 폐쇄되면 고온재생기(15)와 저온재생기(16)와의 압력차를 유지한 상태로 중농도 흡수액을 흐르게 하고 냉/난방절환 밸브(53)가 개방되면 중농도 흡수액을 거의 흐르지 않게 한다.

저온재생기(16)는 중농도 흡수액관(26)을 통하여 공급되는 중농도 흡수액을 고온재생용기(22)의 상부을 향하여 주입한다.

저온재생용기(31)내의 온도는 고온재생용기(22)의 온도에 비하여 낮기 때문에 저온재생용기(31) 내의 압력은 고온재생용기(22) 내의 압력에 비하여 낮다.

따라서, 중농도 흡수액관(26)에서 저온재생용기(31)내로 공급된 중농도 흡수액은 증발하기 쉽다. 그리고, 중농도 흡수액이 고온재생용기(22)의 상부에 주입되면 고온재생용기(22)의 벽에 의해서 중농도흡수액이 가열됨으로써 중농도 흡수액에 포함되어 있는 냉매의 일부가 증발하여 기화냉매가 되고 나머지는 고농도 흡수액이 된다. 여기서, 저온재생용기(31)내에서 증발된 기화 냉매는 연통부(33)를 통하여 응축용기(32)내로 공급된다.

한편, 고농도 흡수액은 저온재생용기(31)의 하부로 적하되며 저온재생용기(31)의 하부에 접속된 고농도 흡수액관(34)을 통하여 흡수기(19)로 공급된다.

또한, 저온재생용기(31)의 상측에는 천장판(34)이 설치되면 이 천장판(35)의 외측 둘레단과 저온재생용기(31)사이에는 기화냉매가 통과하는 틈(36)이 형성되어 있다.

상기 응축기(17)는 환형용기 형상의 응축용기(32)에 의하여 덮어져 있다. 이 응축용기(32)의 내부에는 응축용기(32)내의 기화냉매를 냉각하여 액화시키는 응축용 열교환기(37)가 배치되어 있다. 이 응축용 열교환기(37)는 환형상의 코일로서 그 내부에는 냉각수가 흐른다.

그리고, 저온재생기(16)에서 응축용기(32)내로 공급된 기화냉매는 응축용 열교환기(37)에 의하여 냉각됨으로써 액화되어 응축용 열교환기(37)의 하측으로 적하된다.

한편 응축용기(32)의 하측에는 상기한 고온재생기(15)에서 액화냉매관(25)을 통하여 냉매가 공급된다. 또한 이 공급냉매는 응축용기(32)내로 공급될 때에 압력차에 의하여 재차 비등함으로써 기화냉매와 액화냉매가 혼합된 상태로 공급된다.

또, 응축용기(32)에는 액화냉매를 증발기(18)로 유도하는 액화냉매 공급관(38)이 접속되어 있다. 이 액화냉매 공급관(38)에는 응축용기(32)에서 증발기(18)로 공급되는 액화냉매의 양을 조절하는 냉매밸브(39)가 설치되어 있다.

상기 증발기(18)는 흡수기(19)와 함께 응축용기(32)하부에 설치되는 것으로서, 저온재생용기(31)주위에 설치된 것으로 환형용기 형상의 증발흡수용기(41)에 의하여 덮어져 있다.

이 증발흡수용기(41) 내부의 외측에는 응축기(17)에서 공급되는 액화냉매를 증발시키는 증발용 열교환기(42)가 배치되어 있다. 이 증발용 열교환기(42)는 환형상의 코일로서, 그 내부에는 실내공조수단(4)에 공급되는 냉온수(열매체)가 흐른다.

그리고, 응측기(17)에서 액화냉매공급관(38)을 통하여 공급된 액화냉매는 증발용 열교환기(42)의 상부에 배치된 환형상의 냉매 공급장치(43)에서 증발용 열교환기(42) 위로 공급된다. 증발흡수용기(41)내는 진공(대략 6.5mmHg)으로 유지되기 때문에 비등점이 낮아 증발용 열교환기(42)에 공급된 액화냉매가 매우 증발하기 쉽다.

그리고, 증발용 열교환기(42)에 공급된 액화 냉매는 증발용 열교환기(42)를 흐르는 열매체에서 기화열을 빼앗아 증발한다.

이 결과, 증발용 열교환기(42)내를 흐르는 열매체가 냉각된다.

그리고, 냉각된 열매체는 실내공조수단(4)으로 유도되어 실내를 냉방한다.

상기 흡수기(19)는 상기한 바와 같이 증발흡수용기(41)에 의하여 덮어져 있다. 그리고, 흡수기(19)는 증발흡수용기(41)내부의 내측에, 고농도 흡수액관(34)에서 공급되는 고농도흡수액을 냉각하는 흡수용 열교환기(44)가 배치되어 있다.

이 흡수용 열교환기(44)는 환형상의 코일로서 그 내부에는 코일위로 공급된 고농도 흡수액을 냉각하는 냉각수가 공급된다. 또한, 흡수용 열교환기(44)를 통과한 냉각수는응축기(17)의 응축용 열교환기(37)를 통과한 후 냉각수 냉각수단(5)으로 유도되어 냉각된다. 그리고, 냉각수 냉각수단(5)에 의해서 냉각된 냉각수는 다시 흡수용 열교환기(44)로 유도된다.

한편, 흡수용 열교환기(44)의 상부에는 고농도 흡수액관(34)에서 공급되는 고농도 흡수액을 흡수용 열교환기(44)에 공급하는 환형상의 흡수액 공급장치(45)가 배치된다. 흡수용 열교환기(44)에 공급된 고능도 흡수액은 흡수용 열교환기(44)의 코일 표면을 따라 상측에서 하측으로 유하되는 동안에 증발용 열교환기(42)에서 증발에 의하여 생성된 기화냉매를 흡수한다. 이 결과, 증발흡수용기(41)바닥에 적하되는 흡수액은 농도가 묽어진 저농도 흡수액이 된다.

상기 증발흡수용기(41)의 내부에는 증발용 열교환기(42)와 흡수용 열교환기와의 사이에 원통형상의 칸막이벽(46)이 설치되어 있다. 이 원통형상의 칸막이벽(46)의 상부는 증발용 열교환기(42)와 흡수용 열교환기(44)가 연통되도록 개방되어 있어, 증발기(18)에서 생성된 기화냉매가 원통형상의 칸막이벽(46)의 상부를 통하여 흡수기(19)내로 유도된다.

또, 증발흡수용기(41)의 바닥에는, 증발흡수용기(41)의 바닥으로 적하되는 저농도 흡수액을 비등기(14)로 공급하기 위한 저농도 흡수액관(47)이 접속되어 있다.

이 저농도 흡수액관(47)에는 거의 진공상태로 된 증발흡수용기(41)에서 비등기(14)로 저농도 흡수액을 공급하기 위한 용액펌프(48)가 설치되어 있다.

한편, 난방운전은 비등관(21)의 하부에서 고온의 흡수액을 증발기(18)의 하부로 유도하는 난방관(52)과, 이 난방관(52)을 개폐하는 냉/난방절환밸브(53)로 구성된다.

이 냉/난방절환밸브(53)는 난방운전 시에 밸브를 개방하여 고온의 흡수액을 증발흡수용기(41)내로 유도함으로써 증발기(18)의 증발용 열교환기(42)내를 흐르는 열매체(냉/난방수)를 가열하는 것이다.

본 발명에서는 상기한 실시예와 동일한 냉방운전을 실시하며 정상운전 중에는 용액펌프(48)의 가동압력에 의해 저농도흡수액관(47)에는 압력이 작용되어 있는바, 이 저농도흡수액관(47)과 상기 증발흡수용기(41)와의 사이에 배관된 바이패스관(49)에도 소정의 가동압력이 작용된다.

그리고, 이 바이패스관(49)에는 용액펌프(48)의 가동압력에 의해 위치 가변되는 가변일방밸브(50)가 설치되어 있다.

가변일방밸브(50)는 상기 설명에서와 같이 하측의 저농도흡수액관(47)에 작용되는 압력에 의해 정상운전시는 바이패스관(49)을 밀폐시키고 가동압력이 중지될 때, 즉 정전시와 같이 용액펌프(48)가 정지되어 가압력이 제거될 때 하강하는 압력에 의해 일방 체크기능을 갖는 밸브를 포함하는 것으로 도 2에서 본 발명의 가변일방밸브(50)의 구성을 실시예로 도시하고 있다.

즉, 용액펌프(48)의 압력에 의해 작용될 수 있는 비교적 경량의 플로트볼(52)을 케이스(51)내에 수용하고, 케이스(51)의 중간 하측에는 희용액이 통과될 수 있도록 망체(53)를 고정 설치한다.

따라서, 정상가동시 용액펌프(48)에 가압력이 작용될 때는 플로트볼(52)이 상승되어 상측 바이패스관(49) 출구를 밀폐시키되어 정상 회로를 유지토록 하고, 정전시에는 용액펌프(48) 가압력이 상실되므로 자중에 의해 플로트볼(52)이 망체(53)측으로 하강됨과 아울러 증발흡수용기(41)에 위치되어 있던 희용액이 낙하되어 저농도흡수액관(47)에 공급되는 것이다.

이와같이 정전 등의 경우에 의해 전기가 차단된 경우 용액펌프(48)는 작동을 멈추고 고온재생기가 시간이 경과하면서 온도저하와 함께 압력이 저하하여 흡수증발용기(41)와 동일압력이 되면 플로우트볼은 점차 하강하여 증발흡수용기(41)하부의 희용액이 하부로 흘러 고온재생기 내의 농용액과 서로 섞이면서 희석된다. 이렇게 함으로써 정전 등의 돌발사태 시에도 시스템을 안전하게 유지, 운전할 수 있다.

상기 플로트볼(52)은 비중이 1.7∼1.8사이인 고무 또는 수지를 사용하는 것이 적합하다.

또,플로트볼(52)은 고온(약 150°C 이상)에서 그리고 리튬브로마이드와 같은 성질의 용액에 부식이나 변질되지 않는 내구성을 가지는 특성이 필요하다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 정전시 용액펌프(48)는 작동을 멈추고 버너가 꺼진 상태에서 고온재생기(15)내부는 시간이 경과하면서 온도저하와 함께 압력이 저하하여 흡수증발용기(41)내부와 동일압력이 되면 플로트볼(52)은 점차 하강하여 증발흡수용기(41)하부의 희용액이 하부로 흘러 고온재생기 내의 농용액과 서로 섞이면서 희석된다.

이렇게 함으로써 정전 등의 돌발사태 시에도 시스템을 안전하게유지, 운전할 수 있는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 가열수단으로 흡수액을 가열함으로써 흡수액의 일부를 기화시키는 재생기, 상기 재생기에서 발생한 기화 냉매를 냉각하여 액화시키는 응축기, 상기 응축기에서 응축된 액화냉매를 저압하에서 증발시키는 증발기, 상기 증발기에서 증발된 기화냉매를 흡수액에서 흡수시키는 흡수기, 상기 흡수기내의 흡수액을 상기 재생기로 압송하는 용액펌프로 구비하는 흡수식 사이클에 있어서;

   상기 증발기의 증발흡수용기와 저농도흡수액관의 사이에 배관에 바이패스관을 연결하고, 이 바이패스관에 용액펌프의 가동압력에 의해 위치 가변되는 가변일방밸브를 설치하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉난방기의 결정방지장치.
2. 청구항 1항에 있어서, 상기 가변일방밸브는 용액펌프의 압력에 의해 승강 작용되는 플로트볼을 케이스내에 수용하고, 케이스의 중간 하측에는 희용액이 통과될 수 있도록 된 망체가 구비되어서 구성됨을 특징으로 하는 흡수식 냉난방기의 결정방지장치.
3. 청구항 1항에 있어서, 상기 플로트볼은 고온 및 용액에 대해 내구성을 가지며 비중이 1.7∼1.8사이인 고무 또는 수지재인 것을 특징으로 하는 흡수식 냉난방기의 결정방지장치.