KR200308240Y1 - 용액 결정방지수단을 구비한 흡수식 냉동기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 병렬 또는 직렬흐름 방식을 갖는 흡수식 냉동기에 있어서, 전원공급이 차단되거나 전원공급이 불안정할 때에 고온재생기와 희용액 배관에 용액이 결정(結晶)되는 것을 방지하며, 결정된 용액을 해정하는 흡수식 냉동기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 한 개 이상의 재생기(1, 2), 응축기(3), 증발기(4), 흡수기(5), 용액 열교환기(6, 7) 및 가열수단(17)을 구비한 흡수식 냉동기에 있어서, 응축기(3)에 일단이 연결되고, 타단은 두 갈래로 분기되어 제1타단은 용액 열교환기(6, 7)와 재생기(1)를 연결하는 배관(21)에, 제2타단은 재생기(1)에 각각 연결된 바이패스관(100)과, 바이패스관(100)에 설치되어 용액이 응축기(3)로 역류하는 것을 차단하는 밸브(150)와, 열교환기(7)와 재생기(1)를 연결하며 희용액이 유동하는 배관(21)의 둘레에 설치된 히터(200)와, 전원공급 및 차단을 감지하며 전원차단 후에 전원이 재공급되면 히터(200)에 전원을 공급하고, 일정시간 경과 후에 히터(200)에 공급되는 전원을 차단하며 히터 전원공급 중지 후 전원차단전의 운전상태를 기억하여 재운전을 실시하는 제어부(400)로 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 흡수식 냉동기는 정전 초기에 응축기에 냉매증기를 고온재생기로 유입하여 취화용액의 결정을 방지하고, 장시간 동안 정전되었다 전원이 공급되면 히터를 가동하여 고온재생기의 희용액라인 입구측을 가열하여 취화용액을 해정함으로써, 취화용액의 결정에 따른 흡수식 냉동기의 작동대기 시간을 단축할 수 있으며, 또한 취화용액의 빠른 순환으로 기기의 부하를 감소할 수 있다는 장점이 있다.

Description

용액 결정방지수단을 구비한 흡수식 냉동기{Absorption refrigerator with preventing the crystallization of a solution}

본 고안은 병렬 또는 직렬흐름 방식을 갖는 흡수식 냉동기에 관한 것이며, 특히, 정전 또는 전원공급이 원활하지 못한 상태에서 묽은 농도의 희용액이 고온재생기로 유입되는 배관과 고온재생기에서 결정되는 것을 방지하며, 결정된 용액은 해정하는 흡수식 냉동기를 제공하는 데 있다.

일반적으로 흡수식 냉동기란, 냉매가스의 액체용해도가 온도 및 압력에 따라 달라지는 것을 이용한 냉동기로서, 증기 압축식 냉동기에서의 압축기 대신 흡수기와 재생기를 갖추고 있으며, 냉매로서는 물 또는 암모니아를 사용하고, 용액으로는 취화리튬(LiBr)수용액 또는 물을 주로 사용한다.

이와 같은 흡수식 냉동기의 구성 및 그 유기적 결합관계를 도 1을 참조하여 상세히 설명하겠다.

도 1은 일반적인 흡수식 냉동기의 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같은 흡수식 냉동기는 병렬흐름 방식의 흡수식 냉동기로서, 냉매를 가열하는 고온재생기(1) 및 저온재생기(2)와, 이들 고온재생기(1) 및 저온재생기(2)에서 보내진 냉매를 응축 액화시키는 응축기(3)와, 이런 응축기(3)에 의해 응축 액화된 냉매를 주변의 열을 흡수하여 저온/저압의 증기로 증발시키는 증발기(4)와, 이런 증발기(4)에 의해 증발된 냉매증기를 취화리튬(LiBr)수용액과 같은 용액에 흡수시키는 흡수기(5)와, 상기 용액의 열교환을 실시하는 저온용액 열교환기(6) 및 고온용액 열교환기(7)로 구성되어 배관에 의해 상호 연결된 구조를 갖추고 있으며, 상기 증발기(4)와 흡수기(5)의 내부에는 각각 냉수와 냉각수가 유통하는 전열관(9a, 9b)과 각각의 배관을 통해 운반되는 냉매 또는 용액을 살포하는분사기(10a, 10b)가 각각 갖추어져 있다.

또한, 종래의 흡수식 냉동기에는 증발기(4) 하부로부터 냉매를 펌핑하여 상기 분사기(10a) 측으로 이송시키는 냉매펌프(11)와, 상기 냉매를 흡수기(5)로 바이패스시키기 위한 차단밸브(12)와, 상기 흡수기(5)의 하부로부터 취화리튬 수용액을 펌핑하여 고온재생기(1) 및 저온재생기(2) 측으로 이송시키는 용액순환펌프(13)와 상기 용액순환펌프(13)에 의해 운반된 상기 용액을 흡수기(5) 측으로 분사시키는 용액스프레이 펌프(14)가 갖추어져 있다.

상기 증발기(4)와 흡수기(5)는 서로 접하여 설치되어 있되, 그 사이에는 엘리미네이터(15)가 배치되어 상기 증발기(4)와 흡수기(5)는 상호 연통 가능하게 되어 있다. 일반적으로 흡수식 냉동기에서 엘리미네이터(15)의 역할은 증발기(4)에서 증발된 냉매증기 만이 흡수기(5) 쪽으로 유동될 수 있도록 하는 한편, 흡수기(5)에서 분사하게 되는 용액이 증발기(4) 내에 침입하지 못하도록 하여 증발기(4)내 냉매가 오염되어 증발능력이 급격하게 감소되는 것을 방지하며, 상기 냉매증기를 효과적으로 흡수할 수 있도록 하기 위해서이다.

다시 말해, 상기 엘리미네이터(15)는 냉매증기가 용이하게 이동하도록 하는 반면에, 흡수기(5) 내의 흡수용액이 증발기(4)로 침입하지 못하도록 차단한다.

상기에서 설명된 바와 같이, 흡수식 냉방기에 이용되는 냉수는 증발기(4) 내의 전열관(9a)을 통과하면서 상기 냉매의 증발잠열에 의해 열을 빼앗겨 냉각되는데, 증발기(4)에서 증발된 냉매증기는 흡수기(5) 내로 유입되어 전열관(9a)의 관외면에 산포됨과 아울러 흡수기(5) 내의 농용액에 흡수되고, 상기 냉매증기를 흡수할때 발생된 흡수열은 상기 전열관(9b)의 관내에 공급된 냉각수에 의해 식혀짐에 따라 흡수기(5) 내에 농용액은 항상 일정한 온도로 유지된다. 냉매증기를 흡수한 흡수기(5) 내의 상기 농용액은 농도가 묽어지는 희석작용이 발생되어 희용액으로 되는데, 용액순환펌프(13)에 의해 펌핑되어 저온용액 열교환기(6)를 거치면서 고온재생기(1)와 저온재생기(2)로부터 회수되는 고온용액에 의해 예열된 후, 두 갈래로 나뉘어져서 일부는 저온재생기(2)로 유입되고, 다른 일부는 고온용액 열교환기(7)를 거쳐 고온재생기(1)로 유입된다. 고온재생기(1)로 유입된 용액은 버너(17)로부터 공급되는 연소가스, 증기 등에 의해 가열되어 고온의 냉매증기를 발생시키면서 고온의 농용액이 된다.

고온재생기(1) 내의 용액의 수위는 고온재생기(1)에 구비된 공지의 플로우트밸브(16)를 이용하여 제어하는 것이 바람직하다. 이 플로우트밸브(16)는 고온재생기(1) 내 유입유량이 많은 경우 입구측 배관의 개도를 점차 축소시키고, 유입유량이 적은 경우에는 입구측 배관의 개도를 점차 확대하여 고온재생기(1) 내의 용액수위가 일정하게 유지되도록 제어된다. 그러나 경우에 따라서는 상기의 플로우트밸브(16)를 대신하여 용액순환펌프(13)를 조절하여 고온재생기(1)로 유입되는 유량을 조절할 수 있다.

한편, 상기 저온재생기(2)로 들어온 상기 희용액은 고온재생기(1)에서 발생하여 이송된 냉매증기에 의해 가열되어 냉매증기를 발생시키면서 희용액과 농용액의 중간 농도의 용액으로 농축되고, 상기 고온재생기(1)에서 농축된 고온의 농용액은 출구측 배관을 통해 배출되어 고온용액 열교환기(7)를 거친 후, 저온재생기(2)로부터 환류하는 중간농도의 용액과 만나 혼합되면서 저온용액 열교환기(6)를 통해 흡수기(5) 측으로 회수된다.

이때 회수되는 용액은 용액스프레이 펌프(14)에 의해 펌핑되어 상기 분사기(10b)를 통해 흡수기(5) 내로 분사된다.

그리고, 고온재생기(1)는 버너(17)에 의해 고온재생기(1) 내부의 용액을 가열하여 냉매증기를 생성시키게 되고, 여기서 발생한 냉매증기는 저온재생기(2)를 가열하는 열원으로 사용된다. 저온재생기(2)의 가열에 사용된 냉매증기와 저온재생기(2)에서 발생되는 냉매증기는 응축기(3)에서 냉각수에 의해 냉각되어 응축되는데, 응축기(3)에서 응축된 상기 냉매는 중력과 압력차에 의해 증발기(4)로 유입되고, 응축기(3)로부터 증발기(4)로 유입된 상기 응축냉매는 일정한 냉매수위까지 채워진 상태에서 다시 냉매펌프(11)에 의해 펌핑되어 분사기(10a)를 통해 증발기(4) 내에 분사된다. 분사된 냉매는 전열관(9a)을 따라 유동하는 냉수의 열을 빼앗음으로써, 냉수는 그 온도가 낮아져 냉방에 필요한 온도가 된다. 또한, 상기 분사기(10a)를 통해 분사된 일부 냉매액은 증발하여 엘리미네이터(15)를 거쳐 흡수기(5)로 이동하고, 나머지 냉매액은 증발기(4) 하단에 모여 다시 냉매펌프로 흡입된다.

이와 같은 구성을 갖는 흡수식 냉동기는 냉방운전 중에 정전 또는 전원공급이 불안정할 경우에, 용액이 결정(結晶)된다는 문제점을 갖고 있다.

아래에서는 정전 또는 전원공급이 원활하지 못할 경우에 용액의 결정관계를 설명하겠다.

전원공급이 차단되면, 고온재생기(1)의 잔열에 의해 취화리튬 용액이 농축되고, 용액온도가 하강함에 따라 취화리튬 용액의 결정이 발생한다. 주요 취화리튬 용액결정 발생부위는 고온재생기(1) 내부, 고온재생기(1)의 취화리튬용액 역류에 의한 고온용액 열교환기(7)의 희용액배관, 고온재생기(1)의 희용액 유입구에 연결된 배관 및 저온재생기(2) 등이다.

이와 같은 부위에 취화리튬 용액이 결정되고, 그 후에 전원이 공급되어 냉방운전을 실시하면, 용액순환펌프(13)에 의해 흡수기(5)의 취화리튬용액이 고온재생기(1)로 이동하지 못하는데 이때, 고온재생기(1)는 버너(17)에 의해 계속 가열되는 상태로서, 결국에는 고온재생기(1)의 온도가 높아져 고온재생기(1) 과열에러가 발생하며 냉방운전이 중지된다. 그러면, 고온재생기(1)의 취화리튬용액은 버너가열에 농도가 더욱 높아져 결정이 심화되며 용액열교환기 등의 기기손상을 초래하는 문제점이 있다.

한편, 앞에서 설명한 흡수식 냉동기는 병렬흐름 방식의 흡수식 냉동기로서, 직렬흐름 방식의 흡수식 냉동기 또한 앞에서 설명한 병렬흐름 방식의 흡수식 냉동기의 단점과 동일한 단점을 갖는다.

본 고안은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 냉방 또는 난방운전 중에 정전 또는 전원공급이 원활하지 못할 경우에는 응축된 냉매액으로 용액을 희석하여 결정을 방지하고, 전원이 공급되면 가열수단을 이용하여 결정된 용액을 해정하는 병렬 또는 직렬흐름 방식의 흡수식 냉동기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 흡수식 냉동기의 개략도이고,

도 2는 본 고안의 한 실시예에 따른 용액 결정방지수단을 구비한 흡수식 냉동기의 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 고온재생기 2 : 저온재생기

3 : 응축기 4 : 증발기

5 : 흡수기 6 : 저온용액 열교환기

7 : 고온용액 열교환기 17 : 버너

21 : 희용액배관 22 : 고용액배관

100 : 바이패스관 150 : 체크밸브

200 : 히터 400 : 제어부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 한 개 이상의 재생기, 응축기, 증발기, 흡수기, 용액 열교환기 및 가열수단을 구비한 흡수식 냉동기에 있어서, 상기 응축기에 일단이 연결되고, 타단은 두 갈래로 분기되어 제1타단은 상기 용액 열교환기와 상기 재생기를 연결하는 배관에 연결되고, 제2타단은 상기 재생기에 연결된 바이패스관 및, 상기 바이패스관에 설치되어 상기 재생기와 상기 배관에 있는 용액이 상기 응축기로 역류하는 것을 차단하는 밸브로 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 한 개 이상의 재생기와, 응축기와, 증발기와, 흡수기와, 용액 열교환기 및, 가열수단을 구비한 흡수식 냉동기에 있어서, 상기 열교환기와 상기 재생기를 연결하며 희용액이 유동하는 배관의 둘레에 설치된 히터와, 전원공급 및 차단을 감지하며 전원차단 후에 전원이 재공급되면 상기 히터에 전원을 공급하고, 상기 히터가 열을 발생한 후 일정시간이 경과하면 상기 히터에 공급되는 전원을 차단하는 제어부로 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

아래에서, 본 고안에 따른 흡수식 냉동기의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 2는 본 고안의 한 실시예에 따른 용액 결정방지수단을 구비한 흡수식 냉동기의 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 흡수식 냉동기는 고온용액 열교환기(7)와 고온재생기(1)를 연결하는 희용액배관(21)에 부착되어 열을 발생하는 히터(200) 및, 상기 히터(200)의 가동을 제어하는 제어부(400)를 포함한다.

그리고, 일단은 응축기(3)에 연결되고 타단은 두 갈래로 분기되어 고온재생기(1)와 상기 희용액배관(21)에 각각 연결된 바이패스관(100)과, 바이패스관(100)에 설치되어 취하리튬용액이 응축기(3)로 역류하는 것을 방지는 체크밸브(150)를 포함한다.

여기에서, 제어부(400)는 전원공급이 차단된 후에 재공급이 이루어지면 이를 감지하여 공급되는 전원을 이용하여 히터(200)를 작동시킨다. 그러면 히터(200)의 열에 의해 결정(結晶)된 용액은 해정되고 온도가 상승하게 된다. 이와 같이 히터(200)가 작동하여 열을 발생하고 일정시간이 경과하면 제어부(400)에서는 히터(200)에 공급되던 전류를 차단한다. 여기에서 일정시간은 히터(200)의 열에 의해 결정된 용액이 해정될 수 있는 충분한 시간을 나타낸다.

한편, 히터(200)는 희용액배관(21)을 감싸며, 이런 히터(200)의 둘레를 단열재(202)가 감싸고 있다.

아래에서는 이와 같이 구성된 흡수식 냉동기의 작동관계에 대해 상세히 설명하겠다.

냉방운전 중에 정전과 같이 전원공급이 차단되거나 원활하지 못할 경우에도, 고온재생기(1)의 잔열에 의해 일정 시간동안 고온재생기(1)에 존재하는 회용액으로부터 냉매가 증발하여 응축기(3)로 이동하고, 이로 인해 응축기(3) 내의 압력은 증가하게 된다. 이와 같이 응축기(3)의 내압이 소정의 압력 이상이 되면, 바이패스관(100)에 설치된 체크밸브(150)는 개방되고, 냉매증기가 바이패스관(100)을 통해 고온재생기(1)와 희용액배관(21)으로 유동한다.

이와 같이 유동한 냉매증기는 고온재생기(1)와 희용액배관(21)에 존재하는 용액을 희석한다. 그로 인해 용액의 농도는 묽어지면서 용액의 결정은 해정되거나 결정이 쉽게 발생하지 않게 된다.

이와 같은 바이패스관(100)을 통해 냉매증기가 고온재생기(1)와 희용액배관(21)으로 유동하여 용액의 결정을 해정하거나 결정을 방해하는 것을 전원공급의 차단되면서 일정시간 동안 이루어짐으로 해정효과가 있지만, 전원공급이 장시간 차단되면 고온재생기(1)의 잔열 또한 방출되어 이와 같은 해정효과를 충분히 발현할 수 없게 된다.

따라서, 본 고안에서는 이와 같은 경우를 보완하기 위해 전원공급이 장시간 차단된 후에 재공급되었을 때에 히터(200)를 작동시킨다.

제어부(400)는 전원의 재공급을 감지하고 전류를 히터(200)에 공급하여 열을 발생시킨다. 이런 열을 이용하여 희용액배관(21)에 결정된 용액은 해정한다.

한편, 고온재생기(1)에 존재하는 결정된 용액은 버너(17)에서 발생한 열에 의해 해정되고, 냉매가 증발된 농용액은 가열된 상태로 고온재생기(1)에서 배출됨으로써, 고온재생기(1)와 열교환기(6, 7) 사이의 배관(22)에 결정된 용액 또한 해정된다.

한편, 앞에서 설명한 본 고안의 용액 결정방지수단은 용매의 흐름방식에 따라 구분되는 병렬흐름 방식의 흡수식 냉동기 및 직렬흐름 방식 흡수식 냉동기 모두에 적용 가능하다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안의 흡수식 냉동기는 정전이나 전원공급이 원활하지 못할 경우에 응축기에 존재한 냉매증기를 희용액배관과 고온재생기로 유동시켜 희용액배관과 고온재생기에 존재하던 용액을 희석함으로써, 용액이 결정되는 것을 예방할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 고안의 흡수식 냉동기는 장시간 동안 전원이 공급되지 않았을 경우에, 상기 희용액배관을 따라 부착된 히터에 전원을 공급하여 히터의 열로 용액을 해정하고, 히터의 작동을 정지시킴으로써, 흡수식 냉동기의 정상가동까지 소요되는 시간을 단축하며, 용액의 결정에 따른 열교환기 등의 기기손상을 예방할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 고안의 흡수식 냉동기에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 고안의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다.

Claims (2)

1. 한 개 이상의 재생기, 응축기, 증발기, 흡수기, 용액 열교환기 및 가열수단을 구비한 흡수식 냉동기에 있어서,

   상기 응축기에 일단이 연결되고, 타단은 두 갈래로 분기되어 제1타단은 상기 용액 열교환기와 상기 재생기를 연결하는 배관에 연결되고, 제2타단은 상기 재생기에 연결된 바이패스관 및;

   상기 바이패스관에 설치되어 상기 재생기와 상기 배관에 있는 용액이 상기 응축기로 역류하는 것을 차단하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
2. 한 개 이상의 재생기와, 응축기와, 증발기와, 흡수기와, 용액 열교환기 및, 가열수단을 구비한 흡수식 냉동기에 있어서,

   상기 열교환기와 상기 재생기를 연결하며 희용액이 유동하는 배관의 둘레에 설치된 히터와,

   전원공급 및 차단을 감지하며 전원차단 후에 전원이 재공급되면 상기 히터에 전원을 공급하고, 소정의 시간이 경과하면 상기 히터에 공급되는 전원을 차단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.