KR20000052613A - 컴팩트한 흡수 기계 - Google Patents

Abstract

흡수식 공기 조절 기계는 증발기 유닛, 흡수기 유닛, 하나 이상의 발생기 유닛, 응축기 유닛, 및 하나 이상의 용액 열 교환기를 포함하는 주 기계 부분(machine section)을 포함한다. 고도로 컴팩트한(compact) 기계 조립체를 제공하기 위해서, 상기 유닛의 열 교환기 튜브 및 용액 열 교환기는 모두 한 쌍의 일정한 간격 떨어진 튜브 쉬트(tube sheet)에 의해 지지된다.

Description

컴팩트한 흡수 기계{COMPACT ABSORPTION MACHINE}

본 발명은 흡수식 공기 조절기, 및 특히 컴팩트한(compact) 공기 조절 기계에 관한 것이다.

당 분야에 잘 공지된 바와 같이, 난방 및 냉방을 제공하기 위한 다 단계 흡수식 공기 조절 기계는 흡수 사이클을 완성하기 위해서 구성 요소의 사이로 작동 유체를 이동시키기 위한 유동 회로에 의해서 상호 연결된 상대적으로 다수의 튜브형 요소를 포함한다. 하나의 상기와 같은 기계는 16DF라는 상품명으로 뉴욕주, 시라큐즈 소재의 캐리어 코포레이션(Carrier Corporation)으로부터 구입 가능하다. 상기 상품 16DF는 냉각제로서 물을, 그리고 흡수제로서 리튬 브롬화물(lithium bromide)을 이용한다. 고 농도의 물을 포함하는 시스템 흡수기 분야에서 물과 리튬 브롬화물의 희박 용액이 개발되었다. 희박 용액(weak solution)이 일련의 발생기를 통해 지나가는데, 상기 발생기에서 냉각제가 상대적으로 낮은 압력 하에서 가열되고 증발된다. 발생기로부터의 농후 용액(strong solution)은, 상대적으로 높은 온도 상태이며, 발생기로 들어가는 희박 용액과 열 교환 관계로 용액 열 교환기를 통과하게 된다.

지금까지, 용액 열 교환기는 독립된 유닛이었으며, 각 열 교환기는 각각의 고유한 하우징에 완전히 포함되었다. 열 교환기 튜브는 상대적으로 얇은 튜브 쉬트의 사이에 장착되었으며, 그 결과, 튜브의 파손은 일반적으로 열 교환기 전체의 교체를 초래했다. 물론, 이것은 기계의 상당한 휴지 시간과 비용을 야기했다. 게다가, 용액 열 교환기를 독립적으로 수용하는 것은 엄청난 공간을 필요로 했다.

본 발명의 일 목적은 흡수식 공기 조절 시스템을 개선하는 것이다.

상기 목적은 난방 또는 냉방을 제공하기 위한 흡수 사이클을 완성하기 위해서 상호 연결된 증발기, 흡수기, 하나 이상의 발생기 및 응축기의 튜브를 수용하기 위해 축 방향으로 정렬된 구멍을 갖는 한 쌍의 대향 튜브 쉬트를 포함하는 흡수 기계에 의해서 달성된다. 게다가, 튜브 쉬트는 상기 시스템에 사용되는 발생기의 수와 일반적으로 동일한 수의 하나 또는 그 이상의 용액 열 교환기를 지지하기 위한 축 방향으로 정렬된 구멍을 포함한다. 튜브 쉬트의 사이에서 지지되는 다양한 유닛을 둘러싸는 쉘(shell)은 누설 방지되고, 고도로 컴팩트한 조립체를 만들기 위해서 상기 쉬트에 용접된다.

본 발명의 본질과 목적을 보다 잘 이해하기 위해서, 첨부된 도면과 연계하여 언급되는 다음의 본 발명의 상세한 설명에 대해서 참조가 이루어진다.

도 1은 본 발명의 원리를 구현하는 다 단계 흡수 기계의 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 흡수 기계를 나타내는 도면으로서, 본 기계 구성 요소의 작동 관계를 예시하는 개략도.

도 3은 도 1의 3-3 선을 따라 취해진, 본 기계의 주요 부분을 추가적으로 예시하는 단면도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 흡수식 공기 조절 기계 11 : 주요 부분/제 1 대형 부분

12 : 소형 부분(smaller section) 13 : 증발기 유닛

14 : 흡수기 유닛 15, 29 : 쉘(shell)

17 : 냉각수 라인 19 : 용액 펌프

20 : 저온 용액 열 교환기 21 : 증기 라인

22 : 저온 발생기 23 : 용액 라인

24 : 고온 용액 열 교환기 25 : 고온 발생기

30 : 응축기 32 : 냉각수 운반 튜브

33 : 냉각제 라인 38, 45 : 귀환 라인

40 : 이송 라인 43 : 냉각제 펌프

먼저 도 1을 참조하면, 일반적으로 참조 번호 10으로 표시된 다 단계 흡수식 공기 조절 기계가 도시되어 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 상기 기계의 일반적인 구조는 널리 공지되어 있으며, 뉴욕주, 시라큐즈 소재의 캐리어 코포레이션에 의해서 판매되는 2 단계 기계가 구현되어 있다. 상기 기계는 여기서 주요 부분 또는 제 1 대형 부분(11)이라 지칭되는 부분과, 상기 제 1 대형 부분에 인접하고 가까운 근처에 위치된 상대적으로 소형 부분(12)이라 지칭되는 두 부분을 포함한다. 본 발명이 2단계의 기계를 특별히 참조로 하여 설명될 것이지만, 상기와 같은 특정의 구조에 제한되거나 한정되지 않으며, 1단계 기계 또는 다른 흡수제 및 냉각제의 조합을 처리하기 위한 독립적인 회로를 갖는 분리된 시스템을 포함하는 다 단계를 갖는 기계와 결합하여 사용하는데도 적용 가능할 것이다. 다양한 구성 요소가 당업자에게 잘 공지된 방법으로 유동 튜브에 의해서 연결되며, 그래서 여기서는 상세히 설명될 필요가 없다.

이제 도 2로 넘어가면, 도 1에 도시된 기계에 이용되는 2단계 공기 조절 시스템이 당업자가 본 발명을 보다 잘 이해할 수 있도록 냉각 사이클과 관련하여 충분히 상세히 설명될 것이다. 당업자에게 자명한 바와 같이, 냉각 사이클은 또한 가열 사이클을 제공하기 위해서 반대가 될 수 있다. 본 발명은 냉각제로 물을, 흡수제로 리튬 브롬화물을 이용하지만, 본 발명의 실행에서 임의의 적절한 조합이 이용될 수 있다. 리튬 브롬화물은 높은 친수성(affinity for water)을 가지며, 기계의 정상 작동 조건 하에서 상대적으로 많은 양의 물을 흡수할 것이다.

상기 기계는 단일 쉘(15) 내에 결합된 증발기 유닛(13)과 흡수기 유닛(14)을 포함한다. 본 과정에서 사용되는 냉각제는 증발기에서 증발되는데, 상기 증발기에서 냉각제가 라인(16)에 의해서 증발기를 통과한 냉각되는 물질로부터 열을 흡수한다. 증발기로부터 증발된 냉각제는 흡수기를 통과하는데, 이 흡수기에서 증발된 냉각제가 리튬 브롬화물에 의해 흡수된다. 흡수 과정 동안 발생한 열 에너지를 멀리 운반하는 냉각수 라인(17)에 의해서 냉각수는 흡수기를 통과한다.

냉각제가 농후한 희박 용액이 용액 펌프(19)에 의해서 흡수기로부터 빨아들여지며, 저온 용액 열 교환기(20)를 통해서 운반된다. 아래의 개시로부터 자명해질 것인데, 온도를 올리고 그래서 희박 용액의 농도를 증가시키기 위해 희박 용액은 과정 중에 많은 냉각제를 소실해버린 고온의 농후 용액과 열 교환 관계 상태가 된다.

저온 용액 열 교환기를 빠져나가면서, 희박 용액의 절반 가량이 용액 라인(23)을 통해서 저온 발생기(22)로 보내진다. 잔여 용액은 고온 용액 열 교환기(24)를 통해서 지나가며, 고온 발생기(25)로 보내진다. 도시되진 않았지만, 고온 발생기의 용액은 냉각제를 증발시키도록 버너 또는 유사한 것에 의해서 가열된다. 고온 발생기의 흡수제로부터 증발된 수증기는 증기 라인(21)을 통과하여 시스템 응축기(30)와 결합된 별도의 쉘(29)에 수용된 저온 발생기 유닛(22)으로 보내진다. 여기서, 희박 용액의 잔여량이 고온 발생기로부터의 고온 냉각제에 의해서 가열되는데, 상기 고온 냉각제는 추가적으로 저온 발생기의 냉각제를 증발시키며, 발생되는 응축액을 시스템 응축기(30)로 보낸다.

저온 발생기에서 증발된 냉각제 증기는 또한 상기 쉘의 응축기 부분(30)으로 운반되며, 상기 부분을 통해서 냉각수를 운반하는 튜브(32)에서 응축된다. 이 경우의 냉각수는 흡수기에서 이전에 사용되었던 냉각수와 동일하며, 냉각수 라인(17)에 의해서 응축기로 운반된다. 응축된 냉각제는 사이클을 완성하도록 냉각제 라인(33)에 의해서 다시 증발기로 흐른다. 이동 중에, 냉각제는 적절한 감압 수단(throttling means)(미도시됨)에 의해서 시스템의 고압 측면으로부터 시스템의 저압 측면으로 감압되거나 팽창된다.

농후 흡수제 용액은 새로운 냉각 사이클에서 다시 사용되기 위해서 두 개의 발생기로부터 흡수기로 흐른다. 흡수기로 돌아오는 중에, 고압 발생기로부터의 농후 용액은 희박 용액이 발생기로 이동함에 따라 희박 용액에 에너지를 주기 위해서 귀환 라인(38)에 의해서 제 1 및 제 2 용액 열 교환기를 통해 지나간다. 저온 발생기를 빠져나가는 농후 용액은 이송 라인(feeder line)(40)에 의해서 주 귀환 라인(38)에 연결된다.

냉각제 펌프(43)는 증발기의 섬프(sump)에서 수집된 냉각제를 냉각제 귀환 라인(45)의 스프레이 헤드를 통해서 순환시키도록 배치되는데, 상기 스프레이 헤드에서 응축기로부터의 냉각제와 함께 상기 냉각제가 증발기 열 교환기 튜브로 분무된다.

저온 발생기 및 응축기 조립체와 함께, 조합된 증발기와 흡수기 조립체는 본 기계의 대형 부분(11)에 포함되는 반면, 고온 발생기와 고온 발생기를 가열하기 위한 버너는 기계의 소형 부분(12)에 포함된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 기계에 사용되는 두 개의 용액 열 교환기(20, 24)도 또한 주요, 대형 기계 부분(11)에 포함된다. 상기 주요 기계 부분은 본 기계의 주요 지지 구조의 일 부분인 한 쌍의 일정 간격 떨어진 튜브 쉬트(50, 51)를 포함한다. 각 튜브 쉬트는 위에서 언급된 유닛의 모든 열 교환기 튜브의 튜브 구멍이 축 방향 정렬상태를 형성하도록 가공된다. 따라서, 튜브 쉬트의 가공은 단일 과정으로 행해지며, 그래서 튜브의 정확한 정렬 상태, 및 최소한의 공구 작업과 설치 작업을 보장한다. 이것은 다시, 상기 기계가 신속하게 제작되고, 조립되며, 필요로 하는 공간이 최소화되는 것을 가능케 한다.

상기 튜브 쉬트는 튜브, 및 다양한 기계 구성 요소를 수용하는 쉘을 위한 적합한 지지부를 제공한다. 조립체에서, 각각의 쉘은 누설 방지 구조를 제공하도록 튜브 쉬트에 용접된다. 튜브 수용 구멍이 각 쉘의 내부가 누설 방지되도록 유사하게 닫혀진다.

저온 용액 열 교환기(20)의 튜브 묶음(52)이 별도의 쉘(54)에 수용된 상태로 도 3에 도시되어 있으며, 고온 열 교환기(24)의 튜브 묶음(53)이 자체의 쉘(55)내에 수용된 상태로 도시되어 있다. 그렇지만, 상기와 같은 기계의 특정 구조에서, 상기 두 튜브 묶음을 하나의 쉘에 수용하는 것이 유익할 수 있다. 유사하게, 본 발명의 실시예가 2개의 용액 열 교환기를 필요로 하는 2단계 흡수 기계에 관한 것이지만, 더 많은 또는 더 적은 단계, 그래서 더 많은 또는 더 적은 용액 열 교환기를 이용하는 시스템이 실로 컴팩트하고 공간을 절약하는 기계를 제공하도록 본 발명의 장치에 수용될 수 있다.

본 발명은 첨부된 청구범위의 사상 및 범주에서 벗어남이 없이, 많은 변형과 변경이 당업자에게 분명하게 되고, 기대될 수 있다.

Claims (8)

1. 흡수식 공기 조절 장치에 있어서,

   흡수기 유닛, 증발기 유닛, 제 1 발생기 유닛 및 응축기 유닛을 포함하는 주요 부분(main section)으로서, 상기 유닛들은 흡수식 공기 조절 사이클을 형성하도록 작동적으로 연결되는, 상기 주요 부분과,

   냉각제 용액을 상기 흡수기 유닛과 상기 제 1 발생기 유닛의 사이에서 교환시키기 위한 유동 수단, 및

   상기 흡수기로부터 상기 제 1 발생기로 운반되는 희박 용액과, 상기 제 1 발생기로부터 상기 흡수기로 귀환되는 농후 용액 사이에 열 전달을 위한 하나 이상의 용액 열 교환기를 포함하되,

   상기 기계의 상기 주요 부분에 장착된 한 쌍의 대향 튜브 쉬트(tube sheet)는 상기 유닛과 관련된 열 교환기 튜브 및 상기 하나 이상의 용액 열 교환기를 지지하기 위해 상기 주요 부분에 형성된 축 방향으로 정렬된 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 공기 조절 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 기계의 제 2 부분에 위치한 하나 이상의 추가적인 고온 발생기 유닛 및 버너를 더 포함하되, 상기 고온 발생기는 다 단계 흡수 기계를 형성하도록 상기 공기 조절 사이클로 작동적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 흡수식 공기 조절 장치.
3. 제 2항에 있어서, 다수의 고온 발생기 및 상기 발생기의 수와 동일한 수의 다수의 용액 열 교환기를 더 포함하되, 상기 용액 열 교환기는 상기 용액 열 교환기의 튜브가 상기 튜브 쉬트에서 지지되는 상태로 상기 주요 부분에 장착되는 것을 특징으로 하는, 흡수식 공기 조절 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 흡수기 유닛과 상기 증발기 유닛은 제 1 쉘(shell) 내에서 결합되며, 상기 제 1 발생기 유닛과 상기 응축기 유닛은 제 2 쉘 내에서 결합되며, 상기 용액 열 교환기는 하나 이상의 쉘에서 결합되는, 흡수식 공기 조절 장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 쉘 각각은 상기 튜브 쉬트와 누설 방지 관계로 장착되는, 흡수식 공기 조절 장치.
6. 흡수식 공기 조절 장치에 있어서,

   조합된 증발기와 흡수기 조립체, 발생기와 응축기 조립체, 및 하나 이상의 용액 열 교환기에 관련된 일련의 열 교환기 튜브를 지지하기 위해 내부에 형성된 축 방향으로 정렬된 구멍을 갖는 한 쌍의 일정 간격 떨어진 튜브 쉬트를 포함하는 제 1 부분에 있어서,

   상기 증발기와 흡수기 조립체는 제 1 쉘 내에 포함되며, 상기 발생기와 응축기 조립체는 제 2 쉘 내에 포함되며, 상기 하나 이상의 용액 열 교환기는 제 3 쉘 내에 포함되되, 상기 쉘들은 누설 방지 관계로 상기 튜브 쉬트에 장착되는, 흡수식 공기 조절 장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 튜브 쉬트 사이에 장착된 다수의 용액 열 교환기를 더 포함하는, 흡수식 공기 조절 장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 다수의 용액 열 교환기는 개별 쉘에 장착되는, 흡수식 공기 조절 장치.