KR20000057878A - 흡수식 냉동기 및 그 제조방법 - Google Patents

흡수식 냉동기 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

재생기에서 발생한 증기냉매를 응축기에서 응축하고, 응축기에서 응축한 액냉매를 제 l 증발기에서 증발시킨다. 증발기에서 증발하여 발생한 증기냉매는 제 1 흡수기로 용액에 흡수시킨다. 응축기에서부터 제 1 증발기로 유도되어 기화되지 않은 액 그대로의 냉매를 제 2 증발기로 유도하고, 이 제 2 증발기에서 기화된 증기냉매를 제 2 흡수기내의 용액에 흡수시킨다. 제 1, 제 2 증발기 및 제 1, 제 2 흡수기는 동일 통체로 형성되어 있고, 제 1 증발기와 제 2 흡수기는 전열면 경계를 이룬다. 제 2 증발기의 액냉매농도는 제 l 증발기에서부터 유입하는 액냉매량을 제어하는 액냉매제어수단에 의하여 소정치로 제어된다. 제 l 증발기와 제 2 흡수기사이의 열교환온도차가 작아지고, 사이클의 성능이 향상한다.

Description

흡수식 냉동기 및 그 제조방법{ABSORPTIVE REFRIGERATOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 흡수식 냉동기 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 저온으로부터 고온까지의 펌핑온도차를 크게 한 2단흡수방식의 흡수식 냉동기 및 그 제조방법에 관한 것이다.
펌핑온도차가 큰 2단흡수식 냉동기의 일례가, 일본국 특개소 59-18355호 공보에 기재되어 있다. 이 공보에 기재된 흡수식 냉동기는, 통상의 증발기 및 흡수기 외에, 저온증발기 및 저온흡수기를 구비하고 있다. 응축기에서 응축한 액냉매는, 증발기에서 증발하여 기화하고, 흡수기내에서 농축액으로 흡수된다. 증발기에서 기화되지 않았던 냉매의 일부는, 저온증발기에서 기화되어 저온흡수기로 유입하고, 농도가 저하한 흡수액인 중간액에 흡수된다.
펌핑온도차가 큰 2단흡수식 냉동기의 다른예가 일본국 특개평 4-268l71호 공보에 기재되어 있다. 이 공보에 기재된 흡수식 냉동기는 증발실과 흡수실의 사이에 중간흡수실 및 중간증발실을 구비하고 있다. 그리고 난방시에는 응축실에서 응축한 액냉매를 증발실로 유도하고, 증발실에서 증발할 수 없었던 액냉매를 중간증발실로 유도하고 있다. 즉 액냉매를 증발실, 이어서 중간증발실로 시리즈로 공급하고 있다.
또 일본국 특개소 59-18355호 공보에 기재된 것에 있어서는, 2단증발흡수기를 채용하고 있기 때문에, 저온으로부터도 열을 펌핑할 수 있다는 특징을 가지고 있다. 그러나 이 흡수식 냉동기에 있어서는, 저온증발기에서 증발한 냉매를 흡수하여 온도 상승한 저온흡수기의 흡수액을 분기냉매액 환류관을 거쳐 고온측의 증발기로 유도하고 있다. 이 때문에 흡수기의 출구에서의 냉매온도가 증발온도보다도 높고, 결과적으로 열수송을 위한 온도차가 커져, 사이클의 성능이 저하한다. 또한 증발기의 냉매를 흡수기로 순환하기 위한 펌프동력도 필요하게 된다.
그런데, 상기 일본국 특개평 4-268171호 공보에 기재된 것에 있어서는, 난방시에 액냉매를 저온측의 증발실로부터 고온측의 중간증발실로 시리즈로 공급하고 있다. 그리고 이에 따라 난방시에도 흡수사이클을 이용가능하게 하고 있다. 그러나 이 흡수식 냉동기는 냉방시에는 2단흡수식 냉동기가 아니라, 통상의 단단(單段)흡수식 냉동기로서 이용하고 있기 때문에, 0℃ 이하의 냉열을 인출하는 것이 가능한 냉동사이클에 관해서는 아무런 고려도 되어 있지 않다. 또 이 일본국 특개평 4-268171호 공보에 기재된 것에 있어서는, 중간흡수실로부터 중간증발실로 열을 히트파이프로 수송하고 있으나, 흡수액과 히트파이프내의 매체와의 온도차 및 히트파이프내의 매체와 증발냉매와의 온도차의 쌍방을 열교환할 수 있는 온도차 이상으로 할 필요가 있어 열수송을 위한 온도차가 커져, 사이클의 성능이 저하할 염려가 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 단점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 사이클성능이 높은 2단흡수식 냉동기를 실현하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 구조가 간단하고 저비용이 되는 2단흡수식 냉동기를 실현하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 저온측의 증발기에서부터 0℃ 이하의 냉열을 인출하는 데 가장 적합한 2단흡수식 냉동기를 실현하는 데 있다.
도 l은 본 발명에 관한 흡수식 냉동기의 일 실시예의 계통도,
도 2는 본 발명에 관한 증발기와 흡수기의 통체의 일 실시예의 평면도,
도 3과 도 4는 각각 도 2의 A-A 단면도와 B-B단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 관한 전열면 및 살포장치의 일 실시예의 사시도 및 상세도이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징은, 제 1 증발기; 제 1 흡수기; 재생기; 및 응축기를 구비하는 흡수식 냉동기에 있어서, 제 1 증발기내에 체류하는 액냉매가 유도되는 제 2 증발기와; 이 제 2 증발기에서 증발한 액냉매를 흡수하는 제 2 흡수기를 설치하고, 이들 제 l, 제 2 증발기 및 제 1, 제 2 흡수기를 동일통체로 형성하며, 상기 제 1 증발기와 상기 제 2 흡수기를 전열면을 거쳐 인접하게 하고, 상기 제 2 증발기의 액냉매농도를 소정치로 유지하도록 상기 제 l 증발기에서부터 유입하는 액냉매량을 제어하는 액냉매제어수단을 설치하는 데 있다.
그리고 이 특징에 있어서, 상기 전열면은 상하방향으로 구부러져 신장하는 판형상부재이고, 제 1 흡수기로부터 상기 제 2 흡수기에 용액을 유도하는 배관과; 이 배관에 개재하여 제 2 흡수기에 체류한 희석용액과 제 2 흡수기로 유도되는 용액을 열교환시키는 열교환수단을 설치하고, 액냉매제어수단은 제 2 증발기내의 액냉매의 액면을 검출하는 액면검출수단과; 상기 제 l 증발기에서부터 상기 제 2 증발기로 액냉매를 유도하는 유로에 개재한 제어밸브를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 특징은, 재생기와; 이 재생기에서 발생한 증기냉매를 응축하는 응축기와; 이 응축기에서 응축한 액냉매를 증발시키는 제 l 증발기; 및 이 제 1 증발기에서 증발한 냉매를 용액에 흡수시키는 제 1 흡수기를 구비하는 흡수식 냉동기에 있어서, 제 1 증발기내의 액냉매가 유도되는 제 2 증발기와; 이 제 2 증발기에서 증발한 냉매가스를 용액에 흡수하는 제 2 의 흡수기를 설치하고, 이들 제 2 증발기, 제 2 흡수기, 제 1 증발기, 제 1 흡수기의 순으로 인접하게 하여 동일한 통체로 구성하고, 상기 제 1 증발기와 상기 제 2 흡수기는 전열면을 거쳐 인접하고 있고, 상기 응축기에서 응축한 액냉매를 제 1 증발기, 이어서 제 2 증발기로 유도하는 구성으로한 데 있다.
그리고 바람직하게는 제 1 증발기와 상기 제 2 증발기의 각각의 하부에 고이는 액냉매를 연통하는 수단을 설치하고, 전열면은 수평방향으로 구부러져 있고, 전열면은 표면에 요철을 가지고 상하방향으로 신장하는 판형상부재이고, 제 1 증발기의 상기 전열면의 근방에 액냉매를 살포하는 액냉매살포수단을; 상기 제 2 흡수기의 상기 전열면의 근방에 용액을 살포하는 용액살포수단을 각각 배치하고; 상기 액냉매살포수단을 모든 희석용액살포수단보다도 위쪽에 위치시키고, 제 2 증발기의 용액농도를 검출하는 수단과; 상기 연통수단을 지나는 액냉매량을 조정하는 수단과; 상기 검출된 용액농도에 의거하여 상기 액냉매량조절수단을 제어하는 제어수단을 가지며, 제 2 증발기내의 액냉매의 액면 높이를 검출하는 수단과; 상기 연통수단을 지나는 액냉매량을 조정하는 수단과; 상기 검출된 액면높이에 의거하여 상기 액냉매량조절수단을 제어하는 제어수단을 가지는 것이다.
보다 바람직하게는 제어수단은 기억수단을 가지며, 이 기억수단은 냉매농도의 목표치, 액면높이의 상한치, 액면높이의 하한치의 적어도 어느 하나를 기억가능하다.
또 상기 어느 것의 특징에 있어서도, 제 2 흡수기에 공급되는 용액의 일부를 상기 제 2 증발기에 공급가능하게 하는 용액공급수단을 설치하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 특징은, 제 l 증발기와; 제 1 흡수기와; 제 2 증발기와; 제 2 흡수기와; 재생기와; 응축기를 구비하는 흡수식 냉동기의 제조방법으로서, 상기 제 1 흡수기와 제 1 증발기와 상기 제 2 흡수기와 제 2 증발기를 포함하는 박스체의 바닥면과 양측면부에 있어서 제 1 증발기와 제 2 흡수기 사이의 전열면을 연속용접하여 이 박스체내에 액 살포장치 등을 배치하고, 그 후 제 1증발기측과 제 2 흡수기측으로 분할한 상면을 각각 전체둘레에 용접하는 데 있다.
그리고 상기한 바와 같이 구성한 본 발명에 있어서는, 제 2 흡수기의 흡수열이 제 1 증발기와 제 2 흡수기 사이의 전열면을 지나 직접 제 1 증발기의 전열면상을 흐르는 냉매에 전달되기 때문에, 열수송을 위한 온도차가 작아서 좋고, 사이클의 성능저하를 방지할 수 있다. 또 제 2 흡수기로부터 제 1 증발기에 대한 열수송에 히트파이프가 아닌 전열면을 이용하고 있기 때문에, 비용상승을 억제할 수 있다. 또한 제 l 증발기의 냉매펌프 및 제 2 흡수기의 용액펌프는 각각 살포를 위한 액을 보낼 뿐이므로, 펌프동력도 작아진다.
또 응축기로부터의 액냉매가 제 1 증발기로부터 제 2 증발기에 시리즈로 공급되기 때문에, 제 2 증발기로부터 0℃ 이하의 냉열을 인출하는 경우, 제 2 증발기의 냉매에 용액을 혼합하더라도 제 1 증발기의 냉매에 용액이 혼합하는 일은 없기때문에, 제 1 증발기의 열전도성능의 저하를 방지할 수 있다. 또 제 2 증발기에 대한 냉매공급수단의 개구부가 제 2 증발기의 냉매탱크의 액상부로 개구하고 있기때문에, 제 2 증발기에 공급된 냉매의 동결을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 2단흡수식 냉동기의 계통도이다. 흡수식 냉동기는 제 l 증발기(11), 제 2 증발기 (12), 제 l 흡수기(21), 제 2 흡수기(22), 고온재생기(31), 저온재생기(35), 응축기(41), 용액열교환기(51, 52, 53), 냉매펌프(6l, 62), 용액펌프(71, 72)등을 구비하고 있다.
구체적으로는 고온재생기(31)가 가지는 연소기(32)에 의하여 가열된 용액으로부터 발생한 냉매증기는, 저온재생기(35)로 유도되어 응축하고, 응축기(41)로 유입한다. 여기서 저온재생기(35)와 응축기(41)는 동일한 용기를 구성하고 있다. 응축기(41)에서 응축되어 발생한 액냉매는, 제 1 증발기(11)로 유도된다. 이 제 l 증발기(11)에서 증발한 냉매는 제 1 흡수기(21)에서 용액에 흡수된다. 제 1 증발기 (11)와 제 1 흡수기(21)는 동일한 용기를 구성하고 있다.
제 1 증발기(11)에 인접하여 제 2 흡수기(22)가 설치되어 있다. 제 2 흡수기(22)는 이 제 2 흡수기와 동일용기를 구성하는 제 2 증발기(12)에서 증발한 냉매를 용액에 흡수한다. 고온재생기(3l) 및 저온재생기(25)에서 발생한 농축용액을 제 2 흡수기(22)로 유도하는 배관로에는 용액열교환기(52, 53)가, 제 1 흡수기 (21)의 용액을 제 2 흡수기(22)로 유도하는 관로의 도중에는 용액열교환기(51)가 각각 배치되어 있다.
제 1 증발기의 하부에 고인 액냉매를 제 1 증발기내에 살포하기 위하여 냉매펌프(61)가 제 l 증발기의 아래쪽에 설치되어 있다. 마찬가지로, 제 2 증발기(12)의 하부에 고인 액냉매를 제 2 증발기내에 살포하기 위하여 냉매펌프(62)가 제 2 증발기의 아래쪽에 설치되어 있다. 제 1 흡수기(21)의 아래쪽에는 용액을 제 l 흡수기내에 살포하기 위하여 용액펌프(71)가, 제 2 흡수기(22)의 아래쪽에는 용액을 제 2 흡수기내에 살포하기 위하여 펌프(72)가 각각 배치되어 있다. 또한 이 실시예에 있어서 흡수제는 브롬화리튬이며, 냉매는 물이다.
다음에 이와 같이 구성한 흡수식 냉동기의 상세 및 동작을 이하에 나타낸다. 제 1 증발기(11)와 제 2 흡수기(22)는 전열면(81)을 거쳐 구획되어 있다. 그리고 쌍방이 이 전열면을 구성요소로 하고 있다. 응축기(41)로부터 제 1 증발기(11)로 보내여져 온 냉매액은 제 l 증발기(11)의 하부에 형성된 냉매탱크(l7)에 고인다. 냉매펌프(61)는 이 냉매액을 제 l 증발기의 상부에 배치한 살포장치(13)로 보내고, 제 2 흡수기와의 경계를 이루는 전열면(81)의 제 l 증발기측에서 냉매액을 살포한다.
살포된 냉매액은 전열면(81)상에서 증발할 때, 증발잠열에 의하여 전열면 (81)의 제 2 흡수기(22)측을 흘러내리는 용액을 냉각한다. 제 1 흡수기(21)에는 내부에 냉각수가 흐르는 열전도관(25)이 배치되어 있다. 재생기(31)에서 가열농축된 농축용액과, 제 1 흡수기(21)의 하부에 형성된 용액탱크(27)에 고인 용액의 혼합액이 제 1 흡수기(21)의 상부에 배치된 용액 살포장치(23)로부터 열전도관(25)상에 살포된다. 이 때 살포되는 용액이, 제 1 증발기(11)에서 증발한 냉매증기를 흡수한다.
용액이 냉매를 흡수하는 흡수작용에 의하여 제 1 증발기(11)의 압력은 저압으로 유지된다. 그 결과 제 1 증발기측의 전열면(81)에 살포된 냉매가 계속적으로 증발할 수 있다. 또 열전도관(25)내에는 냉각수가 흐르고 있고, 냉매증기를 흡수할 때 발생하는 흡수열에 의하여 온도상승한 용액은, 이 열전도관(25)내의 냉각수에 의하여 냉각된다. 용액펌프(71)는 냉매증기를 흡수하여 농도가 옅어진 용액을 용액탱크(27)로부터 용액 살포장치(23)에 용액을 보내는 배관중에 설치한 이젝터펌프(73)로 보낸다.
이젝터펌프(73)로 보내진 용액은, 고온재생기(31) 및 저온재생기(35)의 쌍방으로부터 용액열교환기(52)로 유도된 농축용액을 흡인하여 혼합하고, 살포장치(23)로 유입된다. 또 제 1 흡수기의 용액탱크(27)와 제 2 흡수기(22)의 용액탱크(28)는 용액열교환기(51)를 거쳐 연통하고 있다. 용액탱크(27)의 용액은 이젝터펌프 (73)도 흡인한 용액량과 이 제 1 흡수기(21)로 흡수한 냉매증기량만큼 증가하기 때문에, 이 증가분만큼 용액탱크(27)의 용액이, 용액열교환기(51)를 지나 제 2 흡수기 (22)의 용액탱크(28)로 보내진다.
제 2 증발기(12)내에는 내부를 냉수 또는 브라인(brine)이 흐르는 열전도관 (16)이 배치되어 있다. 제 1 증발기(11)의 냉매펌프(61)가 제 1 증발기(11)의 상부에 배치한 살포장치(13)로 냉매를 보내는 배관(75)의 도중에서 제 2 증발기(12)의 하부에 설치한 냉매탱크(18)에 냉매를 보내는 배관(48)이 분기되어 있다. 이 배관(48)의 선단부는 냉매탱크(18)의 액상부인 바닥면으로 개구하고 있다. 이 배관(48)을 지나 제 l 증발기(11)의 냉매탱크(17)로부터 제 2 증발기(12)의 냉매탱크 (18)에 냉매가 보내진다. 제 1 증발기(11)로부터 제 2 증발기(12)로 보내지는 냉매의 유량을 배관(48)의 도중에 설치한 제어밸브(49)가 제어한다. 냉매탱크(18)의 냉매에는 용액이 혼합되어 있고, 그 농도가 제어되고 있다. 이 혼합냉매의 농도제어에 관해서는 후기한다.
제 2 증발기(12)의 냉매탱크(18)의 냉매액은, 냉매펌프(62)에 의하여 농도검출수단(95)을 지나, 제 2 증발기의 상부에 배치한 살포장치(14)로 보내진다. 그리고 살포장치(14)로부터 열전도관(16)상에 살포되고, 열전도관(16)의 표면에서 증발할 때, 증발잠열에 의하여 열전도관(16)의 내부를 흐르는 냉수 또는 브라인을 냉각한다.
제 2 흡수기(22)의 하부에 형성된 용액탱크(28)에 고인 용액은, 용액펌프 (72)에 의하여 제 2 흡수기(22)의 상부에 배치한 살포장치(24)로 보내지고, 제 l 증발기(11)와의 경계를 이루는 전열면(81)의 제 2 흡수기측에 살포된다. 살포된 용액은 전열면(81)의 제 1 증발기(11)측을 흐르는 냉매의 증발잠열에 의하여 냉각된다. 그리고 제 2 증발기(12)에서 증발하여, 제 2 흡수기(22)로 유입된 냉매증기를 흡수한다. 이 흡수작용에 의하여 제 2 증발기(12)내의 압력은 저압으로 유지되고, 제 2 증발기(12)내의 열전도관(16)에 살포되는 냉매를 계속적으로 증발가능하게 하고 있다.
제 2 흡수기(22)내에서 냉매증기를 흡수하여 농도가 옅어진 용액은, 용액탱크(28)에 고인다. 용액펌프(72)는 이 고인 용액을 제 2 흡수기의 살포장치(24) 및 용액열교환기(5l)로 보낸다. 용액펌프(72)가 용액탱크(28)로부터 제 2 흡수기의 살포장치(24)로 용액을 보내는 배관(76)의 도중에서, 제 2 증발기(12)의 냉매탱크 (18)로 용액을 유도하는 배관(91)이 분기되어 있다. 이 분기배관(91)을 흐르는 용액의 유량은 배관(91)의 도중에 설치된 제어밸브(92)에 의하여 제어된다.
제 2 증발기(12)의 냉매탱크(18)에는, 냉매의 액면높이를 검출하는 액면높이 검출수단(96)이 설치되어 있다. 냉매펌프(62)가 냉매탱크(18)로부터 제 2 증발기 (12)의 살포장치(14)로 냉매를 보내는 배관(77)의 도중에서, 제 2 흡수기(22)의 용액탱크(28)에 용액을 유도하는 배관(93)이 분기되어 있다. 이 분기배관(93)을 흐르는 냉매의 유량을 배관(93)의 도중에 설치한 제어밸브(94)가 제어한다.
각종 밸브의 개방도나 펌프의 기동/정지를 제어하기 위하여 제어장치(97)가 설치되어 있다. 이 제어장치(97)에는 제 2 증발기(l2)내에 살포되는 냉매의 농도를 검출하는 농도검출수단(95) 및 냉매탱크(18)내의 냉매의 액면높이를 검출하는 액면검출수단(96)으로부터의 신호가 입력된다. 그리고 검출된 냉매의 농도가 소정의 농도가 되도록 제 2 증발기(12)로 유입하는 냉매량을 제어하는 제어밸브(49) 및 제 2 흡수기(22)로부터 제 2 증발기(12)로 유입하는 용액량을 제어하는 제어밸브 (92), 제 2 증발기(12)로부터 제 2 흡수기(22)로 보내지는 냉매량을 제어하는 제어밸브(94)를 제어한다.
제어장치(97)에는 또한 제 2 증발기(12)의 냉매농도의 목표치를 기억하는 기억수단(98)이 구비되어 있다. 이 기억수단(98)은 제 2 증발기(12)의 냉매탱크(18)에 고이는 냉매의 액면높이의 상한치 및 하한치도 기억하고 있다. 제어장치(97)는 냉매의 농도가 목표농도보다도 낮은 경우에는 제어밸브(49)를 폐쇄하고, 냉매의 농도가 목표농도보다도 높은 경우에는 제어밸브(49)를 개방한다. 이에 따라 냉매탱크(18)의 혼합냉매의 농도가 일정하게 유지된다. 또 냉매탱크(18)의 액면높이가 상한치보다도 낮은 경우는, 제어밸브(94)를 폐쇄하고, 액면높이가 상한치보다도 높은 경우는 제어밸브(94)를 소정시간 개방한다. 한편 액면높이가 하한치보다도 낮은 경우는 제어밸브(92)를 소정시간 개방하고, 액면높이가 하한치 보다도 높은 경우는 제어밸브(92)를 폐쇄한다.
제 2 증발기내의 살포장치(14)로부터 혼합냉매가 살포될 때, 냉매인 수분만이 증발하고, 용질인 염류(브롬화리튬)은 증발하지 않고 남는다. 따라서 목표농도가 일단 달성된 후는, 농도의 변화에 따라 제 1 증발기(11)의 냉매탱크(17)로부터의 냉매유입량을 제어하는 것만으로, 농도를 목표치로 제어할 수 있다. 이 결과 용질인 염류를 보급하거나 뽑아 내는 조작은 불필요하게 된다.
그러나, 살포시 또는 그 외의 경우, 혼합냉매의 액체방울이 비산하여 용질이 유출되는 등의 경우에는 용액을 보급할 필요가 있다. 용질이 유출되면 혼합냉매의 농도가 옅어지기 때문에, 냉매농도를 일정하게 유지하기 위하여 냉매탱크(18)의 액면이 저하한다. 이때 냉매탱크(18)의 냉매액면높이가 하한치보다 낮아지면, 제어밸브(92)가 소정시간 개방되어 용액을 보급한다. 용액이 보급되면 액면높이가 상승하며, 혼합냉매의 농도도 상승한다. 혼합냉매의 농도가 목표치이면, 그 농도를 유지하도록 한다. 혼합냉매의 농도가 목표치보다 높은 경우에는, 제 1 증발기로부터의 냉매의 유입량을 늘려 농도가 일정하게 되도록 제어장치(97)가 각 제어밸브를 제어한다.
이와는 반대로 제 2 흡수기(22)의 용액이 액체방울비산 등으로 냉매탱크(18)로 흘러들면, 용액을 제 2 증발기(12)밖으로 방출할 필요가 있으나, 냉매농도를 일정하게 유지하는 제어가 작용하여 냉매탱크(18)의 액면이 상승한다. 냉매탱크(18)의 혼합냉매의 액면높이가 상승하여 상한치보다도 높아지면, 제어밸브(94)가 소정시간 개방되어 혼합냉매를 용액측으로 유출시킨다. 이에 따라 용질도 방출되어 액면높이가 낮아진다. 이때, 제 l 증발기(ll)로부터의 냉매의 유입량을 늘려 혼합냉매의 농도는 소정치로 제어된다.
용액펌프(72)가 제 2 흡수기(22)의 용액탱크(28)로부터 용액열교환기(51)로 보내는 용액은, 용액열교환기(51)에서 제 1 흡수기(21)로부터 보내진 용액과 열교환하여 온도상승한 후, 용액열교환기(52)로 보내진다. 용액열교환기(52)로 유도된 용액은, 이 용액열교환기(52)에서 고온재생기(31) 및 저온재생기(35)로부터 유도된 용액과 열교환하여 온도상승한다. 그후 일부는 용액유입관(37)을 지나 저온재생기 (35)로 보내지고, 나머지는 용액열교환기(53), 이어서 용액유입관(33)을 지나 고온재생기(31)로 보내진다.
고온재생기(31)로 보내진 용액은, 고온재생기(31)가 가지는 연소기(32)에 의하여 가열되어 비등하고, 분리되는 냉매증기는 저온재생기(35)로 보내진다. 냉매증기를 분리하여 농축된 용액은, 고온재생기(31)의 용액유출부(34)로부터 용액열교환기(53)로 유도되고, 제 2 흡수기(22)의 용액탱크(28)로부터 용액열교환기(52)에 보내진 용액과 열교환한다.
저온재생기(35)내에는 열전도관(36)이 배치되어 있고, 열전도관(36)내를 고온재생기(3l)로부터 유도된 냉매증기가 흐르고 있다. 한편 용액열교환기(52)를 지나 저온재생기(35)로 보내진 용액은, 열전도관(36)의 내부를 흐르는 증기에 의하여 가열되어 비등하고, 냉매증기를 분리한다. 분리된 냉매증기는 응축기(41)로 유도된다.
저온재생기(35)내에서 냉매증기를 분리한 용액은, 저온재생기(35)의 바닥부와 연통하는 용액유출관(38)을 지나 고온재생기(31)로부터 용액열교환기(53)를 지나온 용액과 합류한다. 그후 용액열교환기(52)로 보내여지고, 용액열교환기 (51)로부터 유도된 용액과 열교환한다. 이어서 이젝터펌프(73)의 흡인측으로 보내지고, 용액펌프(71)에 의하여 제 1 흡수기(21)의 용액탱크(27)로부터 보내진 용액과 합류하여 제 l 흡수기(21)의 살포장치(23)로 유도된다. 고온재생기(31)로부터 유도된 열전도관(36)내의 냉매는, 저온재생기(35)로 용액을 가열하여 응축하고, 드로틀(39)를 가지는 열전도관(78)을 지나 응축기(42)의 하부에 설치한 냉매탱크(43)로 유도된다.
응축기(41)내에는 제 1 흡수기(21)를 거친 냉각수가 흐르는 열전도관(42)이 배치되어 있다. 저온재생기(35)로부터 유도된 냉매증기는 이 열전도관(42) 표면상에서 열전도관(42)내를 흐르는 냉각수와 열교환하여 응축한다. 그리고 응축기(41)의 하부에 형성한 냉매탱크(43)에 고인다. 이 냉매탱크(43)내의 액냉매는 저온재생기(35)로부터 유입한 액냉매와 혼합한다. 그후 응축기(41)와 제 1 증발기(11)를 연통하는 드로틀(45)을 가지는 냉매배관(44)을 지나 제 1 증발기(11)로 유도되고, 제 1 증발기(11)하부의 냉매탱크(17)에 고인다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에서는 제 2 증발기의 냉매탱크에 용액을 유도하는 유로와, 이 냉매탱크로부터 제 2 흡수기로 냉매를 유도하는 유로를 설치하고 있다. 그리고 제 2 증발기에 설치한 냉매농도검출장치 및 액면검출수단으로부터의 신호에 의거하여 제 2 증발기로 유입하는 용액량과 냉매량 및 제 2 증발기로부터 유출하는 냉매량을 제어하여, 냉매농도를 일정하게 유지하고 있다. 따라서 냉매가 동결하는 농도이상의 고농도로 냉매농도를 유지할 수 있음과 함께, 안정되게 0℃ 이하에서 냉매를 증발시킬 수 있다. 그 결과 저온의 브라인을 공급할 수 있다.
다음에 본 발명의 다른 실시예를, 도 2 내지 도 4를 이용하여 설명한다. 도 2는 2단흡수식 냉동기에 사용되는 증발기와 흡수기를 일체로 한 통체의 평면도로서 이 통체의 상면을 제거하여 나타내고 있다. 도 3은 도 2도의 A-A 단면을 왼쪽에서 본 단면도, 도 4는 도 2도의 B-B 단면을 아래쪽에서 본 단면도이다. 또한 통체주위의 배관 등은 도 1의 실시예와 동일하여 도 2 내지 도 4에서는 생략하고 있다.
증발기와 흡수기를 일체로 한 통체는, 제 1 증발기(l1), 제 1 흡수기(21), 제 2 증발기(12) 및 제 2 흡수기(22)를 구비하고 있다. 제 l 증발기(11)와 제 2 흡수기(22)사이는 상하방향으로 사행(蛇行)하고, 수직방향으로 연장된 전열면(8l)으로 칸막이되어 있다. 전열면(81)의 상부에는 전열면을 따라, 제 l 증발기측의 살포장치 (13) 및 제 2 흡수기측의 살포장치(24)가 설치되어 있다. 전열면(8l)의 제 1 증발기(11)측에는 냉매의 액막이, 전열면(81)의 제 2 흡수기(22)측에는 용액의 액막이 각각 형성되어 있다.
제 2 흡수기(22)측의 용액의 액막이 냉매증기를 흡수할 때, 흡수열을 발생한다. 이 흡수열은 전열면(81)을 거쳐, 제 1 증발기(11)측의 냉매액막에 전해진다. 그리고 액냉매를 증발시킨다. 즉, 흡수열은 제 2 증발기(12)로부터 제 l 증발기 (11)로 수송된다. 살포장치(13) 및 살포장치(24)는 전열면(81)과 좁은 간극을 유지하도록 설치되어 있다. 그리고 각 살포장치(13, 24)의 전열면(8l)을 면하는 쪽에는, 각각 복수의 액살포구멍(19, 29)이 설치되어 있다.
전열면(81)의 하부는 제 1 증발기(11)측에서 폐쇄되어 있고, 전열면(81)의 제 1 증발기측을 흘러내린 냉매로서 증발하지 못한 것은 냉매탱크(17)에 모인다. 또 전열면(81)의 제 2 흡수기측을 흘러내린 용액은 전열면(81)이 폐쇄된 하단의 바깥쪽을 적하하여, 하부의 용액탱크(28)에 모인다.
제 1 흡수기(21)내에는 수평으로 열전도관(25)이 배치되어 있고, 이 열전도관(25)의 내부를 냉각수가 흐르고 있다. 제 1 증발기(11)에서 증발한 냉매증기는, 일리미네이터(eliminator)(15)를 지나 제 1 흡수기(21)로 유입하고, 살포장치(13)로부터 열전도관(25)상에 살포된 용액에 흡수된다. 이 냉매증기를 흡수할 때 발생하는 흡수열은 열전도관(25)내를 흐르는 냉각수에 빼앗긴다. 냉매증기를 흡수하여 농도가 옅어진 용액은 용액탱크(27)에 모인다.
제 2 증발기(l2)내에는 수평으로 열전도관(16)이 배치되어 있고, 이 열전도관(16)의 내부를 냉수 또는 브라인이 흐르고 있다. 살포장치(14)로부터 이 열전도관(16)상에 냉매액이 살포되고, 살포된 냉매액은 열전도관(16)의 내부를 흐르는 냉수 또는 브라인으로부터 열을 빼앗아 증발한다. 증발한 냉매증기는 일루미네이터 (26)를 지나 제 2 흡수기(22)로 보내진다. 열전도관(16)상에서 증발하지 못한 냉매는 냉매탱크(18)에 모인다.
본 실시예에서는 전열면(81)을 수평으로 사행으로 설치하였기 때문에, 콤팩트한 용적내에 큰 전열면적을 가지는 전열면을 수용할 수 있으므로, 흡수식 냉동기의 전체크기를 컴팩트하게 할 수 있다. 또 본 실시예에서는 제 1 증발기측의 살포장치(13)를 제 2 흡수기측의 살포장치(24)보다도 상부에 설치하고, 살포장치(13)로부터 유출된 냉매가 살포장치(24)로부터 유출된 직후의 용액에 의하여 즉시 가열되는 것을 방지하고 있기 때문에, 살포장치(13)의 근방에서 냉매증기가 발생하지 않는다. 이에 따라 발생냉매증기에 의한 살포냉매유량의 불균일을 방지할 수 있다.
다음에 도 5 및 도 6을 이용하여, 전열면 및 살포장치의 일 실시예에 관하여 설명한다. 전열면(81)의 표면에는 대략 수평방향으로 복수의 미세한 오목부(82)와 볼록부(83)가 형성되어 있다. 또 전열면(81)의 위쪽의 양측에는 전열면을 따라 살포장치(13, 24)가 설치되어 있다. 또한 액적하장치(84)가 살포장치(13, 24)와 전열면(81)사이에 복수개 설치되어 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 액적하장치(84)는 살포장치(13, 24)의 전열면 (8l)측의 측벽에 역 U 자형으로 걸려 있고, 액적하장치(84)의 외면은 전열면(81)과 접하고 있다(도 5참조). 액적하장치(84)의 역 U 자형의 안쪽에는 홈(84a)이, 액적하장치(84)의 외면에는 홈(84c)이 각각 형성되어 있고, 홈(84a)과 홈(84c)은 개구부(84b)에 있어서 연결되어 있다.
한쪽 전열면의 오목부(82)와 다른쪽 전열면의 볼록부(83)가, 또 한쪽 전열면의 볼록부(83)와 다른쪽 전열면의 오목부가 각각 마주 본다. 그리고 위쪽에 배치한 살포장치(l3, 24)로부터 살포된 냉매 또는 용액은 전열면(81)을 흘러내리는 사이에 수평방향의 오목부(82)로 들어가, 표면장력에 의하여 수평방향으로 확산되어 전열면 전체를 적시면서 잇달아 하단의 오목부(82)를 채우고 흘러내려간다.
또 본 실시예에서는 살포장치(l3, 24)로부터 살포된 액은, 액적하장치(84)에 형성된 홈(84a), 개구부(84b) 및 홈(84c)을 지나면서 모세관현상에 의하여 전열면 (81)의 표면에 안정되게 연속적으로 공급된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면 전열면(8l)의 표면에 대략 수평방향의 미세한 요철이 형성되어 있기 때문에, 전열면의 습윤성이 향상함과 함께 표면적도 증가한다. 따라서 단위면적당의 열전도성능이 향상하고, 열교환기를 콤팩트하게 할 수 있다. 또 액적하장치(84)에 의하여 안정되게 액을 전열면에 공급할 수 있다.
상기 실시예에 나타낸 흡수식 냉동기를 제작하는 방법의 일례를 이하에 나타낸다. 흡수식 냉동기는 제 1 증발기, 제 1 흡수기, 제 2 증발기, 제 2 흡수기를 구비하고 있다. 처음에 제 1 증발기와 제 2 흡수기 사이에 놓여진 전열면의 주위를 제 1, 제 2 증발기 및 제 l, 제 2 흡수기가 일체로 된 박스체에 상면부를 제하고 연속용접한다. 다음에 용액 살포장치와 냉매살포장치를 이 박스체내에 설치하고, 제 1 증발기측과 제 2 흡수기측으로 분할한 박스체의 상면을 각각 전체 둘레에 용접한다.
또한 상기 어느쪽의 실시예에 있어서도, 제 2 흡수기로부터 제 1 증발기에 대한 열수송수단으로서, 히트파이프 대신에 전열면을 이용하고 있기 때문에, 저렴하고 또한 간단하게 열전도수단을 실현할 수 있다. 또 제 l 증발기의 냉매펌프 및 제 2 흡수기의 용액펌프의 용량은, 살포액의 송액용량만 있으면 되며, 펌프동력을 저감할 수 있다.
또한 응축기로부터의 액냉매를 제 1 증발기로부터 제 2 증발기로 시리즈로 공급하고 있기 때문에, 제 2 증발기로부터 0℃ 이하의 냉매를 인출하는 경우, 제 2증발기의 냉매에 용액을 혼합하더라도 제 l 증발기의 냉매에 용액이 혼합하는 일은없다. 따라서 제 1 증발기의 열전도성능이 저하하는 일이 없다. 또 제 2 증발기에 대한 냉매공급수단은, 제 2 증발기의 냉매탱크의 액상부로 개구하고 있기 때문에, 제 2 증발기에 공급된 냉매가 동결되는 단점을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면 제 2 흡수기의 흡수열이 제 1 증발기와 제 2 흡수기 사이의 전열면을 통하여 직접 제 l 증발기의 전열면상을 흐르는 냉매에 전달되기 때문에 열수송에 있어서의 온도변화가 작아도 좋아 사이클성능을 향상할 수 있다.

Claims (15)

  1. 제 l 증발기; 제 1 흡수기; 재생기; 및 응축기를 구비하는 흡수식 냉동기에 있어서,
    상기 제 1 증발기내에 체류하는 액냉매가 유도되는 제 2 증발기와; 이 제 2증발기에서 증발한 액냉매를 흡수하는 제 2 흡수기를 설치하고, 이들 제 1, 제 2 증발기 및 제 l, 제 2 흡수기를 동일 통체로 형성하고, 상기 제 1 증발기와 상기 제 2 흡수기를 전열면을 거쳐 인접하게 하고, 상기 제 2 증발기의 액냉매농도를 소정치로 유지하도록 상기 제 1 증발기로부터 유입하는 액냉매량을 제어하는 액냉매제어수단을 설치한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전열면은 구부러진 판재로서, 상하방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 흡수기로부터 상기 제 2 흡수기로 용액을 유도하는 배관과; 이 배관에 개재하여 제 2 흡수기에 체류한 희석용액과 제 2 의 흡수기로 유도되는 용액을 열교환시키는 열교환수단을 설치한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 액냉매제어수단은 제 2 증발기내의 액냉매의 액면을 검출하는 액면검출수단과; 상기 제 1 증발기로부터 상기 제 2 증발기에 액냉매를 유도하는 유로에 개재된 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  5. 재생기와; 이 재생기에서 발생한 증기냉매를 응축하는 응축기와; 이 응축기에서 응축한 액냉매를 증발시키는 제 1 증발기; 및 이 제 1 증발기에서 증발한 냉매를 용액에 흡수시키는 제 1 흡수기를 구비하는 흡수식 냉동기에 있어서,
    상기 제 l 증발기내의 액냉매가 유도되는 제 2 증발기와; 이 제 2 증발기에서 증발한 액냉매를 용액에 흡수하는 제 2 흡수기를 설치하고, 이들 제 2 증발기, 제 2 흡수기, 제 l 증발기, 제 1 흡수기의 순으로 인접시켜 동일의 통체로 구성하고, 상기 제 l 증발기와 상기 제 2 흡수기는 전열면을 거쳐 인접하고 있고, 상기 응축기에서 응축한 액냉매를 제 1 증발기, 이어서 제 2 증발기로 유도하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 증발기와 상기 제 2 증발기의 각각의 하부에 고인 액냉매를 연통하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 전열면은 수평단면에서 보아 구부러져 있는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전열면은 표면에 요철을 가지는 판형상부재이며, 상하방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 증발기의 상기 전열면의 근방에 액냉매를 살포하는 액냉매살포수단을, 상기 제 2 흡수기의 상기 전열면의 근방에 용액을 살포하는 용액살포수단을 각각 배치하고, 상기 액냉매살포수단을 모든 희석용액 살포수단보다도 위쪽에 위치시킨 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 증발기의 용액농도를 검출하는 수단과; 상기 연통수단을 지나는 액냉매량을 조정하는 수단과; 상기 검출된 용액농도에 의거하여 상기 액냉매량 조절수단을 제어하는 제어수단을 가지는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2 증발기내의 액냉매의 액면높이를 검출하는 수단과; 상기 연통수단을 지나는 액냉매량을 조정하는 수단과; 상기 검출된 액면높이에 의거하여 상기 액냉매량 조절수단을 제어하는 제어수단을 가지는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제어수단은 기억수단을 가지며, 이 기억수단은 냉매농도의 목표치, 액면높이의 상한치, 액면높이의 하한치중 적어도 어느 하나를 기억가능한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 흡수기에 공급되는 용액의 일부를 상기 제 2 증발기에 공급가능하게 하는 용액공급수단을 설치한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  14. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2흡수기에 공급되는 용액의 일부를 상기 제 2 증발기에 공급가능하게 하는 용액공급수단을 설치한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
  15. 제 1 증발기와; 제 1 흡수기와; 제 2 증발기와; 제 2 흡수기와; 재생기와; 응축기를 구비하는 흡수식 냉동기의 제조방법으로서,
    상기 제 1 흡수기와 제 1 증발기와 상기 제 2 흡수기와 제 2 증발기를 포함하는 박스체의 바닥면과 양 측면부에 있어서 제 1 증발기와 제 2 흡수기 사이의 전열면을 연속용접하여 이 박스체내에 액 살포장치 등을 배치하고, 그후 제 l 증발기측과 제 2 흡수기측으로 분할한 상면을 각각 전체 둘레에 용접하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 제조방법.
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