KR20040092481A

KR20040092481A - 흡수식 냉동기

Info

Publication number: KR20040092481A
Application number: KR1020040028055A
Authority: KR
Inventors: 니시모또하루끼; 하따께야마아끼라
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤; 산요 덴키 구우쵸우 가부시키가이샤
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2004-11-03
Also published as: US6993933B2; JP2004324977A; CN1260536C; KR100541303B1; CN1540266A; US20050016205A1

Abstract

소요 열량의 감축을 도모하기 위해 저온 열교환기의 효율을 높이고, 이런 상태에서 냉각수 온도가 급저하하는 등으로 인해, 희박흡수액의 온도가 급저하한 때에도 농축흡수액의 온도가 비정상적으로 낮아져서 결정화되지 않게 한다.

저온 열교환기(6), 고온 열교환기(7), 흡수액 펌프(14)가 개재하며, 고온 재생기(1)와 흡수기(5)를 연결하는 흡수액관(13)의 저온 열교환기(6)와 고온 열교환기(7)의 사이에 열회수기(8)를 설치하고, 저온 열교환기(6)와 흡수액 펌프(14)의 사이에 열회수기(9)를 설치하며, 고온 재생기(1) 내에 설치한 전열관(1A)에 열원 유체 공급관(10)을 통해 고온 고압의 증기를 공급해서, 고온 재생기(1) 내의 희박흡수액을 가열 비등시켜 열을 방출하고, 이러한 방열에 의해 응축시켜 배열 유체관(10A)으로 토출된 고온의 드레인을 열회수기(8, 9)에 순차 공급하여 흡수기(5)로부터 고온 재생기(1)로 흡수액 펌프(14)에 의해 흡수액관(13)을 통해 반송되는 희박흡수액을 가열하도록 한다.

Description

흡수식 냉동기 {ABSORPTION CHILLER}

본 발명은 흡수식 냉동기(흡수식 냉온수기를 포함한다)에 관한 것이다.

이런 종류의 흡수식 냉동기라고 하는 것은, 예컨대 도3에 도시한 것처럼 열원유체공급관(10)을 통해 고온 고압의 증기를 고온재생기(1) 내에 설치한 전열관(1A)으로 공급하여, 전열관(1A)의 관벽을 통해 고온 재생기(1) 내의 희박흡수액을 가열 비등시켜고 열을 방출하는데, 이러한 열 방출에 의해 응축시켜서 전열관(1A)으로부터 배열 유체관(10A)으로 토출된 고온의 드레인(drain)을, 고온 재생기(1)와 흡수기(5)를 연결시키는 흡수액관(13)에 있는 흡수액 펌프(14), 저온 열교환기(6), 고온 열교환기(7)와 함께 개재하는 열회수기(8)에 공급하여, 흡수액 펌프(14)에 의해 흡수액관(13)을 통해 흡수기(5)부터 고온 재생기(1)로 반송되는 희박흡수액을 고온의 드레인에 의해 가열시켜서, 열원 유체 공급관(10)을 통해 투입하는 열원 유체의 소요 열량을 줄이도록 한 흡수식 냉동기(100X)가 일본특허공개공보 제2001-56160호에 주지되어 있다.

또한 같은 목적으로 도4에 도시된 바와 같이, 저온 열교환기(6)보다 하류측에 있는 흡수액관(13)의 일부를 흡수액관(13A)과 흡수액관(13B)으로 분기하여, 일방의 흡수액관(13A)에 고온 열교환기(7)를 개재시키고, 타방의 흡수액관(13B)에 열교환기(8)를 개재시키도록 한 흡수식 냉동기(100Y)가 일본특허공개공보 제2001-56160호에 주지되어 있다. 도5에 도시된 바와 같이, 배열 유체관(10A)에 열회수기(8)와 열회수기(9)를 직렬로 개재시키고, 열회수기(8)에서는 고온 열교환기(7)로부터 토출되어 고온 재생기(1)로 유입되는 희박흡수액을, 열회수기(9)에서는 저온 열교환기(6)로부터 토출되어 고온 열교환기(7)로 유입되는 희박흡수액을 배열 유체관(10A)에 흐르는 고온의 드레인에 의해 가열시키도록 한 흡수식 냉동기(100Z)가 일본특허공개공보 제2001-56160호에 주지되어 있다.

또한 상기 어느 쪽의 흡수식 냉동기에 있어서도, 저온 재생기(2)로부터 흡수기(5)에 흡수액관(12)을 통해 공급되는 농축흡수액이 흡수기(5)로부터 고온 재생기(1)로 흡수액관(13)을 통해 공급되는 희박흡수액을 저온 열교환기(6)에서 가열하여, 열원 유체 공급관(10)을 통해 공급하는 열원 유체의 소요 열량의 감축을 도모하고 있다.

그러나 상기 종래의 흡수식 냉동기에 있어서는, 저온 열교환기의 열교환 효율을 높이면 흡수기에서 흡수액이 냉매를 신속하면서 다량으로 흡수하도록 하여 흡수기에 공급하는 냉각수의 온도가 급저하하는 등으로 인해, 흡수기로부터 토출되는 희박흡수액의 온도가 급속히 낮아진 때에, 이러한 희박흡수액과 저온 열교환기에서 열을 교환하여 저온 재생기로부터 흡수기에 공급되는 농축흡수액의 온도가 크게 저하해서, 농축흡수액이 결정화하여 운전할 수 없게 되었다.

따라서 흡수식 냉동기에 투입하는 소요 열량을 줄이기 위해 저온 열교환기의 효율을 높여서, 이런 상태에 있는 흡수기에 공급하는 냉각수의 온도가 급저하하는 등으로 인해, 희박흡수액의 온도가 급히 낮아진 때에도 농축흡수액의 온도가 비정상적으로 낮아져서 결정화하는 일이 없도록 해결해야 할 필요가 있었다.

도1은 본 발명의 실시 형태를 도시한 설명도.

도2는 본 발명의 실시 형태를 도시한 설명도.

도3은 종래 기술을 도시한 설명도.

도4는 다른 종래 기술을 도시한 설명도.

도5는 또 다른 종래 기술을 도시한 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>

1 : 고온 재생기

1A : 전열관

2 : 저온 재생기

3 : 응축기

4 : 증발기

4A : 전열관

5 : 흡수기

6 : 저온 열교환기

7 : 고온 열교환기

8 : 제1 열회수기

9 : 제2 열회수기

10 : 열원 유체 공급관

10A : 배열 유체관

11 내지 13 : 흡수액관

14 : 흡수액 펌프

15 내지 19 : 냉매관

20 : 냉매 펌프

21, 22 : 냉각수관

23 : 브라인관

100, 100X, 100Y, 100Z : 흡수식 냉동기

본 발명은 상기 종래 기술의 과제를 해결하기 위해, 고온 재생기, 저온 재생기, 응축기(3), 증발기, 흡수기, 흡수기에 출입하는 흡수액 간에 열을 교환하는 저온 열교환기, 고온 재생기에 출입하는 흡수액 간에 열을 교환하는 고온 열교환기를 구비한 흡수식 냉동기에 있어서, 흡수액을 가열하고 고온 재생기로부터 토출된 배열 유체와 흡수기로부터 토출된 흡수액이 열을 교환하여 흡수기로부터 토출되어 저온 열교환기로 유입되는 흡수액으로 배열 유체가 보유하는 여열을 회수하는 열회수기를 설치하도록 한 제1 구성의 흡수식 냉동기를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 상기 제1 구성의 흡수식 냉동기에서, 열회수기의 배열 유체유로 상류측의 배열 유체가 저온 열교환기로부터 토출된 흡수액과 열을 교환하여, 저온 교환기로부터 토출되어 고온 열교환기로 유입되는 흡수액으로 배열 유체가 보유하는 여열을 회수하는 열회수기를 설치하도록 한 제2 구성의 흡수식 냉동기를 제공하는 것이다.

이하에서는, 본 발명의 실시 형태를 도1과 도2에 기초하여 설명한다. 또한 이해를 용이하게 하기 위해, 이러한 도면에서도 앞서 설명한 도3 내지 도5에 대해서 설명한 부분과 같은 기능을 가진 부분에는 동일한 부호를 붙인다.

도1에서 예시한 본 발명의 흡수식 냉동기(100)에서는, 저온 열교환기(6), 고온 열교환기(7), 흡수액 펌프(14)가 개재되고 고온 재생기(1)와 흡수기(5)를 연결시키는 흡수액관(13)에 있는 저온 열교환기(6) 및 고온 열교환기(7) 사이에 열회수기(8)가 설치되며, 저온 열교환기(6)와 흡수액 펌프(14) 사이에 열회수기(9)가 설치된다.

따라서, 열원 유체 공급관(10)을 통해 열원으로 공급되는 고온 고압의 증기는 고온 재생기(1) 내에 설치된 전열관(1A)의 관벽을 통해 고온 재생기(1) 내의 희박흡수액을 가열 비등시키고 열을 방출한다. 그리고 이런 방열에 의해 응축시켜서 배열 유체관(10A)으로 토출된 고온의 드레인은 흡수기(5)로부터 고온 재생기(1)로 흡수액 펌프(14)에 의해 흡수액관(13)을 통해 반송되는 희박흡수액과 각각의 열회수기(8, 9)에서 열을 교환하여 가열시킨다.

즉, 본 발명의 흡수식 냉동기(100)에서는, 저온 열교환기(6)의 열교환 효율을 높인 상태에서 냉각수관(21)을 통해 흡수기(5)에 공급되는 냉각수의 온도가 급저하하는 등으로 인해, 흡수기(5)로부터 흡수액관(13)으로 토출되는 희박흡수액의 온도가 급저하하는 경우가 있어도 흡수액관(13)으로 토출된 희박흡수액은 열회수기(9)에서 배열 유체관(10A)의 내부를 흐르는 드레인에 의해 가열되어 저온 열교환기(6)에 공급되므로, 흡수액관(12)을 통해 저온 재생기(2)로부터 흡수기(5)로 공급되는 농축흡수액의 온도가 저온 열교환기(6)에서의 열교환에 의해 비정상적으로 낮아져서 결정화하여 운전 불능에 빠지지 않게 된다.

또한 상기 구성으로 된 본 발명의 흡수식 냉동기(100)에 있어 운전시의 냉매와 흡수액의 순환 사이클을 설명하면, 열원 유체 공급관(10)을 통해 열원으로서의 고온 고압의 증기가 고온 재생기(1) 내에 설치된 전열관(1A)에 공급되면, 이러한 고온 고압의 증기에 의해 고온 재생기(1) 내의 희박흡수액이 전열관(1A)의 관벽을 통해 가열 비등되어, 희박흡수액으로부터 증발 분리한 냉매 증기 및 냉매 증기를 분리하여 흡수액의 농도가 높아진 중간 흡수액이 얻어진다.

고온 재생기(1)에서 생성된 고온의 냉매 증기는, 냉매관(15)을 통해 저온 재생기(2)로 유입되고, 고온 재생기(1)에서 생성된 흡수액관(11)에 의해 고온 열교환기(7)를 경유하여 저온 재생기(2)에 유입된 중간 흡수액을 가열시켜 방열 응축을 한 다음, 응축기(3)로 유입된다.

또한 저온 재생기(2)에서 가열되어 중간 흡수액으로부터 증발 분리된 냉매는 냉매관(16)을 거쳐서 응축기(3)에 유입되며, 냉각수관(22) 내를 흐르는 냉각수와 열교환시켜서 응축액으로 만들고, 냉매관(16)으로부터 응축하여 공급되는 냉매와 함께 냉매관(17)을 통해서 증발기(4)로 유입된다.

증발기(4)에 유입되어 냉매액 저장소에 모인 냉매액은, 브라인관(23)에 연결된 전열관(4A) 위의 냉매 펌프(20)에 의해 산포되어, 브라인관(23)을 통해 공급되는 물 등의 브라인(brine)과 전열관(4A)의 관벽을 통한 열교환으로 증발하여, 전열관(4A)의 내부를 흐르는 브라인을 냉각시킨다.

증발기(4)에서 증발한 냉매는, 냉매관(19)을 통해 흡수기(5)로 들어가고, 저온 재생기(2)에서 가열되어 냉매를 증발 분리시켜 흡수액의 농도가 더 농축된 흡수액, 즉, 흡수액관(12)으로부터 저온 열교환기(6)를 경유하여 공급되어 냉각수관(21)에 연결된 전열관(5A)상에 산포되는 농축흡수액에 흡수된다.

그리고 흡수기(5)에서 냉매를 흡수하여 농도가 묽어진 흡수액, 즉, 희박흡수액은 흡수액 펌프(14)의 운전에 의해 흡수액관(13)을 통해 열회수기(9), 저온 열교환기(6), 열회수기(8), 고온 열교환기(7) 각각에서 가열되어 고온 재생기(1)로 보내진다.

냉매와 흡수액이 상기와 같이 순환하는 것에 의해, 증발기(4)의 내부에 설치된 전열관(4A) 내에서 냉매의 기화열에 의해 냉각된 물 등의 브라인이 브라인관(23)을 통해 도시하지 않은 공조 부하 등에 순환 공급할 수 있기 때문에 냉방 등의 냉각 운전을 실시할 수 있다.

그리고, 본 발명의 흡수식 냉동기(100)에서는 위에 설명한 바와 같이, 흡수기(5)로부터 토출되어 흡수액 펌프(14)에 의해 흡수액관(13)을 통해 고온 재생기(1)로 반송되는 희박흡수액은 열회수기(9), 저온 열교환기(6), 열회수기(8), 고온 열교환기(7) 각각에서 가열되기 때문에, 고온 재생기(1)로 유입될 때의 희박흡수액의 온도는 열회수기(9)를 구비하지 않은 때보다 상승하여, 열원 유체 공급관(10)을 통해 흡수식 냉동기(100)에 투입하는 열원 유체의 열량을 줄일 수 있다.

게다가 냉각수관(21)을 통해 흡수기(5)에 공급되는 냉각수의 온도가 급저하하는 등으로 인해, 흡수기(5)로부터 흡수액관(13)으로 토출되는 희박흡수액의 온도가 급저하하더라도, 흡수액관(13)으로 토출된 희박흡수액은 열회수기(9)에서 배열 유체관(10A)의 내부를 흐르는 드레인에 의해 가열되어 저온 열교환기(6)에 공급되므로, 흡수액관(12)을 통해 저온 재생기(2)로부터 흡수기(5)로 공급되는 농축흡수액의 온도가 저온 열교환기(6)에서의 열교환에 의해 비정상적으로 낮아져서 결정화하여 운전 불능에 빠지지 않게 된다.

또한 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니기 때문에, 특허청구범위에 기재된 취지로부터 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지의 변형된 실시가 가능하다.

예컨대 도2에 도시된 바와 같이, 저온 열교환기(6)보다 하류측의 흡수액관(13)의 일부를 흡수액관(13A)과 흡수액관(13B)으로 분기하여, 일방의 흡수액관(13A)에 고온 열교환기(7)를 개재시키고, 타방의 흡수액관(13B)에 열회수기(8)를 개재시키는 것도 가능하다. 이런 도2에 도시된 흡수식 냉동기(100)에서도 앞서 설명한 도1에 도시된 흡수식 냉동기(100)와 같은 작용 효과를 거둘 수 있다.

또한 희박흡수액을 가열하여 냉매 증기와 중간 흡수액을 얻기 위한 고온 재생기(1)의 열원으로서는, 버너에 의해 천연 가스 등을 연소시켜서 얻은 연소열이라도 좋다. 고온 재생기(1)의 열원을 이와 같은 열원으로 하는 때에는, 고온의 연소 가스가 배열 유체관(10A)을 통해 열회수기(8, 9)로 공급되도록 하는 것이 좋다.

또한 저온 재생기(2)와 응축기(3), 증발기(4)와 흡수기(5)는 각각 하나의 용기 내에 병설하고, 저온 재생기(2)에서 가열 생성한 냉매 증기를 응축기(3)에 전달하기 위한 냉매관(16)과, 증발기(4)에서 가열 생성한 냉매 증기를 흡수기(5)에 전달하기 위한 냉매관(19)은 각각의 용기에 설치하는 엘리미네이터(eliminator)로 대체되어도 좋다.

또한 흡수식 냉동기로서는, 상기와 같이 냉방 등의 냉각 운전에 전용될 수도 있고, 고온 재생기(1)에서 가열 생성된 냉매 증기 및 냉매 증기를 증발 분리한 고온의 흡수액이 증발기(4)와 흡수기(5)가 수납된 저온 동체에 직접 공급될 수 있도록 배관으로 연결시키고, 냉각수관(21, 22)에 냉각수를 흘리는 일 없이 열원 유체 공급관(10)을 통해 고온 고압의 증기를 투입하여 희박흡수액의 가열을 실시해, 증발기(4)의 전열관(4A)에서 예컨대 55℃정도로 가열한 브라인을 브라인관(23)을 통해 부하체에 순환 공급하여 난방 등의 가열 운전도 실시할 수도 있다.

앞서 설명한 것처럼, 본 발명에 의하면 배출 가스가 보유하는 열을 효율적으로 회수하는 것이 가능하다. 게다가, 흡수기에 공급되는 냉각수의 온도가 급저하하는 등으로 인해, 흡수기로부터 토출되어 고온 재생기에 공급되는 희박흡수액의 온도가 급저하되더라도 희박흡수액은 배열 유체관을 흐르는 배열 유체에 의해 가열되어 저온 열교환기에 공급되므로, 흡수식 냉동기에 투입하는 소요 열량의 감축을도모하기 위해 저온 열교환기의 열교환 효율을 높여도 저온 재생기로부터 흡수기에 공급되는 농축흡수액의 온도가 저온 열교환기에서의 열교환에 의해 비정상적으로 낮아져서 결정화하여 운전 불능에 빠지지 않게 된다.

Claims

고온 재생기, 저온 재생기, 응축기(3), 증발기, 흡수기, 흡수기로 출입하는 흡수액 간에 열교환하는 저온 열교환기, 고온 재생기로 출입하는 흡수액 간에 열교환하는 고온 열교환기 등으로 구성되는 흡수식 냉동기에 있어서,

흡수액을 가열하고 고온 재생기로부터 토출된 배열 유체가 흡수기로부터 토출된 흡수액과 열교환하여, 흡수기로부터 토출되어 저온 열교환기로 유입되는 흡수액으로 배열 유체가 보유하는 여열을 회수하는 열회수기가 설치된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.
제1항에 있어서, 상기 열회수기의 배열 유체 유로 상류측의 배열 유체가 저온 열교환기로부터 토출된 흡수액과 열을 교환하여, 저온 열교환기로부터 토출되어 고온 열교환기로 유입되는 흡수액으로 배열 유체가 보유하는 여열을 회수하는 열회수기가 설치된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기.