KR20080094985A - 온수 이용 흡수식 냉동장치 - Google Patents

온수 이용 흡수식 냉동장치 Download PDF

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Abstract

지역난방 온수 이용 흡수식 냉동장치에 있어서 95℃의 열원 공급 온수를 이용해 열원온수를 약35℃의 큰 온도차까지 이용하여 온수배관 축소 및 온수유량을 대폭 감소할 수 있고 약 80℃의 저열원 온수가 공급되어도 고효율 부분부하 운전이 가능한 온수 이용 흡수식 냉동장치 및 냉동시스템을 제공한다.
단일 흡수식 냉동장치내 포화온도가 높은 단효용 A사이클과 포화온도가 낮은 단효용 B사이클을 병합 구비하여 95℃의 열원 공급 온수에 의해 먼저 포화온도가 높은 A사이클 제1재생기(11)내의 흡수액을 가열 비등시켜 냉매증기를 발생시킨다.
95℃의 열원 공급 온수(70)는 제1재생기(11)의 열원으로 사용 후 약 80℃의 온수(70)가 되고 이 80℃의 온수(70)를 다시 포화온도가 낮은 B사이클 제2재생기(12)의 열원으로 공급한다.
제1재생기(11) 및 제2재생기(12)에서 발생한 냉매증기를 응축기(30)에서 응축시킨 후 증발기(40)에서 냉매를 증발시켜 제1흡수기(21) 및 제2흡수기(22)에서 냉매증기를 흡수하고 증발기(40)측에서 냉수를 얻으므로서 사이클이 형성된다.
포화온도가 서로 다른 흡수액 A사이클, B사이클을 이용하여 제1재생기(11) 및 제2재생기(12)에서 열원온수(70)를 큰 온도차로 이용하고 저열원 온수(70)를 사용하여도 포화온도가 낮은 B사이클에서 고효율 부분부하 운전이 가능하므로 결과적으로 열원온수(70)배관 축소 및 열원온수(70)유량 감소 그리고 저열원 온수(70)의 효과적인 이용이 촉진된다.
온수 이용 냉방, 저열원 온수, 온수 온도차, 단효용 사이클

Description

온수 이용 흡수식 냉동장치 {Hot-water using absorption chiller}
[도1]
종래의 흡수식 냉동장치 시스템 개략도임.
[도2]
본 발명의 제 1 실시예를 표시한 흡수식 냉동장치 시스템 개략도임.
[도3]
본 발명의 흡수식 냉동장치에 있어서 듀링선도임.
[도4]
본 발명의 제 2 실시예를 표시한 흡수식 냉동장치 시스템 개략도임.
[도5]
본 발명의 제 3 실시예를 표시한 흡수식 냉동장치 시스템 개략도임.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 재생기 11 : 제1재생기
12 : 제2재생기 13 : 제1재생기코일
14 : 제2재생기코일 15 : 제1재생기액분배기
16 : 제2재생기액분배기 17 : 재생기엘리미네이터
20 : 흡수기 21 : 제1흡수기
22 : 제2흡수기 23 : 제1흡수기코일
24 : 제2흡수기코일 25 : 제1흡수기액분배기
26 : 제2흡수기액분배기 27 : 흡수기엘리미네이터
30 : 응축기 31 : 응축기코일
32 : 응축기엘리미네이터 40 : 증발기
41 : 제1증발기 42 : 제2증발기
43 : 제1증발기코일 44 : 제2증발기코일
45 : 제1증발기액분배기 46 : 제2증발기액분배기
47 : 증발기엘리미네이터 50 : 예열기
60 : 열교환기 61 : 제1열교환기
62 : 제2열교환기 70 : 온수
71 : 냉수 72 : 냉각수
U : U튜브 P : 흡수액펌프
P1 : 제 1 흡수액 펌프 P2 : 제 2 흡수액 펌프
A : 브롬화리튬 사이클 B : 염화리튬 사이클
[발명이 속하는 기술분야]
본 발명은 지역난방 온수로 이용되는 흡수식 냉동 장치에 있어서 서로 다른 포화온도를 가지고 있는 2가지의 단효용(A, B)사이클을 병합 이용하여 95℃의 공급열원의 온수를 기존 온수 온도차 15℃보다 훨씬 큰 최대 35℃정도의 온도차까지 이용하므로서 종래 난방 배관을 그대로 이용하면서 온수 유량을 대폭 줄이고 80℃정도의 저온수 열원이 공급되어도 고효율 부분부하 운전이 가능한 흡수식 냉동장치를 구비한 냉동시스템에 관한 것이다.
[종래의 기술]
도1에 표시한 것과 같이 종래의 중온수 흡수식 냉동장치에서는 공급열원으로 유입된 95℃의 온수(70)에 의해 고압의 재생기(10)내에서 흡수액(브롬화리튬 용액)을 가열 비등시켜 냉매 증기를 발생시키고 공급열원의 온수(70)는 약80℃정도로 회수되어 약 15℃의 온도차로서 이용된다.
고압의 재생기(10)에서 냉매증기를 발생시키고 농용액으로 만들어진 흡수액은 열교환기(60)에서 흡수기(20)로부터 유입되는 희용액과 열교환한 후 저압의 흡수기(20)로 유입된다. 한편 재생기(10)에서 발생된 냉매증기는 응축기(30)로 유입되어 응축기(30)내의 냉각수(72)에 의해 응축 액체화된다.
응축기(30)에서는 냉매증기를 응축 냉각 시킨 후 저압 상태의 증발기(40)로 보낸다. 고압의 응축기(30)에서 U튜브(U)를 통해 저압의 증발기(40)로 유입된 냉매액은 냉수(71)에 의해 가열 비등된 후 다시 냉매 증기로 바뀌어 증발기(40)와 동일압력의 흡수기(20)로 유입된다.
한편 증발기(40)의 열원으로 사용된 냉수(71)는 온도가 내려가 차가워지고 차가워진 냉수(71)를 냉방의 열원으로 사용한다. 저압 상태의 증발기(40)에서 유입된 냉매증기는 증발기(40)와 동일 압력 상태의 흡수기(20)로 유입된 농용액에 흡수되어 다시 희용액으로 된다.
흡수기(20)에서 냉매증기를 흡수하여 희용액으로 된 흡수액은 흡수액펌프(P)에 의해 열교환기(60)를 거쳐 다시 고압 상태의 재생기(10)로 유입된다.
고압 상태의 재생기(10)로 유입된 희용액은 처음 상태와 같이 다시 95℃의 온수(70)에 의해 가열 비등한 후 냉매 증기를 발생시키므로서 하나의 냉동 사이클이 이루어진다.
흡수액흐름순서:재생기(10)→열교환기(60)→흡수기(20)→열교환기(60)→재생기(10)
냉매 흐름 순서 : 재생기(10)→응축기(30)→증발기(40)→흡수기(20)→재생기(10)
중온수 흡수냉동기는 지역난방지역용으로 공급되고 있는 온수를 이용하여 여름철 냉수를 생산하는 흡수냉동 장치인데 현재의 중온수 흡수냉동기는 95℃의 온수를 80℃까지만 이용한다.
지역난방의 온수 배관망은 기본적으로 난방을 목적으로 그 배관 크기가 선정되고, 그 때의 온도차는 50℃로 설계된다. 따라서 15℃의 온도차만을 이용하는 현재의 중온수 흡수냉동기는 필요한 배관의 지름이 난방에 비해 2배 이상 커져야 하는데 본 발명은 최대 40℃의 온수차를 이용할 수 있어 온수(73)유량을 기존의 45%이하로 줄여 기존의 난방배관을 대부분 이용할 수 있도록 하고 80℃정도의 저열원 온수가 공급되어도 고효율 부분부하 운전이 가능하도록 하였다.
본 발명의 목적은, 서로 다른 포화온도를 가지고 있는 2가지의 단효용(A, B)사이클을 병합 이용하여 열원의 온수 온도차를 최대화하고 저열원 온수를 효율적으로 이용할 수 있는 흡수식 냉동장치의 제공에 있다.
본 발명에서는 상기 관련된 과제를 해결하기 위하여 구체적 수단으로 해서 다음과 같은 구성을 채용하고 있다.
(도2 와 관련된 제 1발명)
[0001]
본 제 1발명에 관련된 흡수식 냉동장치에서는 냉매를 포함한 흡수액을 가열해서 상기 흡수액으로부터 냉매증기를 발생시키는 재생기(11,12)와, 상기 재생기(11,12)에 의해 분리된 냉매증기를 냉각해서 응축시키는 응축기(30)와, 상기 응축기(30)에서 응축한 냉매를 저압하에서 증발시키는 증발기(40)와, 상기 증발기(40)에서 증발한 냉매증기를 상기 재생기(11,12)로부터 공급되는 농용액에 흡수시키는 흡수기(21,22)와, 상기 흡수기(21,22)로부터 유입되는 농용액과 상기 재생기(11,12)로부터 유입되는 희용액을 열교환시키는 열교환기(61,62)로서 흡수 사이클을 형성하는 흡수식 냉동 장치에 있어서,
[0002]
재생기(11,12) 및 흡수기(21,22)내에 포화온도가 높은 흡수액 A사이클측이 열교환하는 액분배기(15) 및 코일(13) 그리고 흡수액 포화온도가 낮은 흡수액 B사이클측이 열교환하는 액분배기(16) 및 코일(14)을 구비하여 흡수액 온도가 낮은 B사이클 흡수기(21,22)측 출구 배관이 열교환기(61,62)를 거쳐 동일의 B사이클측 재생기(11,12) 입구와 연결되고 A사이클측 흡수기(21,22) 출구 배관은 열교환기(61,62)를 거쳐 A사이클측 재생기(11,12)와 연결되는 장치와 열원온수(70)배관이 A사이클측 재생기(11,12) 코일을 통해 B 사이클측 재생기(10) 코일을 거쳐 열교환하는 장치를 구비하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
[0003]
이하 본 발명을 구체적으로 설명한다.
도2에서는 본 발명의 청구항 1에 기재된 발명이 적용된 흡수식 냉동장치의 시스템구성을 표시한 것이다.
도3의 듀링선도를 표시한바와 같이 95℃정도의 온수를 열원으로 해서 구동되어 냉수를 얻는 단효용 A사이클과 80℃정도의 온수를 열원으로 해서 구동되어 냉수를 얻 는 단효용 B사이클을 병합 하나의 동일 장치에 구비한 것으로서
흡수 사이클은 냉매 및 흡수액이 순환하는 것으로서 재생기(11,12), 흡수기(21,22), 응축기(30), 증발기(40)로 크게 구별된다.
[0004]
재생기(11,12)는 흡수액 포화온도가 높은 A사이클 제1재생기(11)와 흡수액 포화온도가 낮은 B사이클 제2재생기(12)로 구분되고 제1재생기(11)와 제2재생기(12)를 연결해주는 제1열교환기(61)와 제2열교환기(62)가 설치되어 있다.
제1재생기코일(13) 구조는 공급 열원온수(71) 온도와 제1재생기(11) 상부측 액분배기(15)를 통해 유입되는 A사이클의 흡수액 온도와의 온도차가 작기 때문에 작은 열교환 온도차에서 가장 열유속이 좋은 수평관 유하 액막식으로 되어있다.
제1재생기코일(13)은 제2재생기코일(14)과 연결되어 있으며 제1재생기코일(13) 구조와 마찬가지 이유로 수평관 유하 액막식으로 되어있다. 제1재생기(11)와 제2재생기(12)는 중간에 엘리미네이터(17)가 설치되어 있어 냉매증기가 지나갈 수 있도록 서로 통해있으며 농용액이 모이는 재생기(11,12)내 하부는 서로 다른 성질의 농용액이 섞이지 않도록 칸막이로 막혀있다. 열원온수(71)는 제1재생기코일(13) 내부를 지나가면서 코일 표면에 유하하는 A사이클의 흡수액과 열교환한 후 바로 제2재생기코일(14) 내부를 지나가면서 코일 표면에 유하하는 B사이클의 흡수액과 열교환을 끝내고 환수된다.
[0005]
도 3의 듀링선도에서 표시하는 바와 같이 약 45mmHg 압력상태인 제1재생기코일(13) 표면에는 비교적 포화온도가 높은 A사이클의 흡수액이 흐르는데 95℃ 열원온수(70)를 공급하여 78℃까지 이용하고 제1재생기(11)와 동일 압력인 제2재생기코일(14) 표면에는 A사이클의 흡수액에 비해 포화온도가 낮은 B사이클의 흡수액이 흐르는데 제1재생기(11)의 열원으로 사용된 78℃의 온수(70)를 공급하여 60℃까지 이용하므로 열원온수(70)를 약 35℃ 온도차까지 대폭 이용할 수 있다.
[0006]
응축기(30)는 제2재생기(12)와 엘리미네이터(32)를 통해 연결되어 있으며 제1재생기(11) 및 제2재생기(12)에서 증발되는 냉매증기가 엘리미네이터(32)를 통해 응축기(30)로 유입되어 응축기코일(31)에 의해 응축 냉각된다. 응축기코일(31)은 수평관 지그재그 구조로 구성되어 있으며 응축기(30) 하부는 U튜브(U)와 연결되어 있다. 응축기코일(31)은 흡수기코일(23,24)과 연결되어 있으며 냉각수(72)가 흡수기코일(23,24)를 거쳐 응축기코일(31)로 유입되며 제1재생기(11) 및 제2재생기(12)에서 증발되는 냉매증기는 서로 온도가 다른 과포화 수증기로서 응축기(30)에서 수증기상태로 온도가 내려가면 같은 온도에서 냉매가 응축되어 냉매액으로 변환한다.
[0007]
응축기(30)에서 응축 냉각된 냉매증기는 증발기(40)와 연결된 U튜브(U)를 통해 압력이 감압되어 냉매액의 온도가 내려가 저압의 증발기(40)로 유입된다. 증발기코일(43,44)은 수평관 유하액막식 구조로 되어 있으며 증발기코일(43,44) 표면에 응축기(30)에서 유입된 냉매액이 유하하면서 코일(43,44) 내부로 흐르는 저온의 냉수(71)에 의해 가열 비등되어 냉매액이 증발된다. 증발되지 않고 흐른 냉매액은 증 발기(40) 하부에 모여져 냉매펌프(P3)에 의해 다시 증발기(40)로 유입되어 코일(43,44) 표면을 유하하면서 증발한다.
[0008]
증발기(40) 양옆에는 엘리미네이터(27,47)로 연결되어 있는 제1흡수기(21) 및 제2흡수기(22)가 있고 증발기(40)에서 발생된 냉매증기를 흡수액이 흡수한다.
흡수기(21,22)는 A사이클의 흡수액이 냉매증기를 흡수하는 제1흡수기(21)와 B사이클의 흡수액이 냉매증기를 흡수하는 제2흡수기(22)로 구분되고 제1흡수기(21)와 제2흡수기(22)를 연결해주는 제1열교환기(61)와 제2열교환기(62)가 설치되어 있다.
제1흡수기(21) 및 제2흡수기(22)의 코일(23,24) 구조는 증발기코일(43,44) 구조와 와 마찬가지로 수평관 유하 액막식으로 구성되어있다. 제1흡수기코일(23)은 제2흡수기코일(24)과 별도로 분리되어 있으며 냉각수(72)는 제1흡수기 및 제2흡수기코일(23,24) 입구에서 2분화되어 각각 동시에 흘러가면서 열교환한다.
열교환을 끝낸 제1흡수기 및 제2흡수기코일(23,24)은 출구에서 다시 합해져 응축기(30)와 연결된다. 제1흡수기(21) 및 제2흡수기(22)의 상부에는 액 분배기(25,26)가 있으며 제1열교환기(61)와 제2열교환기(62)와 연결되어 있다. 각각의 재생기(11,12)에서 유출되어 제1열교환기(61)와 제2열교환기(62)를 거쳐 유입된 각각의 농용액의 흡수액은 액 분배기(25,26)를 거쳐 코일(23,24) 표면에서 증발기(40)로부터 유입된 냉매증기를 흡수하여 흡수액로 된다. 흡수기(21,22) 하부로 모인 흡수액 흡수액은 각각의 흡수액펌프(P1,P2)를 이용해 다시 각각의 열교환기(61,62)를 거쳐 각각의 재생기(11,12)로 유입된다.
[0009]
제1열교환기(61)는 위로 제1재생기(11) 하부와, 아래로 제1흡수기(21) 상부와 연결되어 있으며 제2열교환기(62)는 위로 제2재생기(12) 하부와, 아래로 제2흡수기(22) 상부와 연결되어 있다. 제1열교환기(61)는 제1재생기(11) 출구에서 유출되는 고온도의 A사이클 흡수액과 제1흡수기(21) 출구측 흡수액펌프(P1)를 통해 보내는 저온도의 A사이클 흡수액을 열교환하여 각각의 제1재생기(11) 및 제1흡수기(21)에서 흡수액이 포화온도에 가깝게 유입되어 효율적으로 열교환한다. 마찬가지로 제2열교환기(62)는 제2재생기(12) 출구에서 유출되는 고온도의 B사이클 흡수액과 제2흡수기(22) 출구측 흡수액펌프(P2)를 통해 보내는 저온도의 B사이클 흡수액을 열교환하여 각각의 제2재생기(12) 및 제2흡수기(22)에서 흡수액이 포화온도에 가깝게 유입되어 효율적으로 열교환한다.
[0010]
이와 같은 냉방 사이클 운전으로 본 발명의 흡수식 냉동장치는 종래 지역난방 온수 배관을 이용하여 냉방을 할 경우 중온수 흡수식 냉동장치에 이용되는 온수의 온도차(15℃)를 난방(50℃)과 같이 크게 이용할 수 없어 온수 배관을 키우거나 온수 유량을 크게 하는데 제한 및 투자비용이 문제가 되는데 본 발명의 흡수식 냉동장치는 비교적 단순한 구조로 열원 온수 온도차를 약 35℃로 크게 이용할 수 있다. 그리고 또한 열원 온수 온도가 약 80℃전후의 저열원 온수 온도로 공급될 경우에도 고효율 부분부하 냉방운전이 가능하다.
(도4 와 관련된 제 2 발명)
[0011]
도4에서는 본 발명의 청구항 2에 기재된 발명이 적용된 흡수식 냉동장치의 시스템구성을 표시한 것이다.
본 제 2발명에 관련된 흡수식 냉동장치에서는 청구항 1기재의 흡수식 냉동장치에 있어서 흡수기(21,22)를 고압측과 저압측으로 나누어 비교적 낮은 냉각수(72) 온도를 필요로 하는 B사이클인 제2흡수기(22)에 냉각수(72) 입구 배관이 연결되고 A사이클인 제1흡수기(21)에 냉각수(72) 출구 배관이 연결됨과 동시에 증발기(41,42)에서는 B사이클인 제2증발기(42)에 냉수(71) 입구 배관이 연결되고 A사이클인 제1증발기(41)에 냉수(71) 출구 배관이 연결되므로서 흡수기(21,22)에서 서로 흡수액의 포화온도가 약간 다른 점을 이용하여 냉수 및 냉각수 온도와 흐름을 효율적으로 활용하여 고효율의 냉방 운전이 이루어질 수 있도록 증발기(41,42) 및 흡수기(21,22)를 고저압으로 각각 구비하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
[0012]
증발기(41,42) 및 흡수기(21,22)를 상하로 나누어 제1증발기(41) 및 제1흡수기(21)의 상부를 고압측 B사이클, 제2증발기(42) 및 제2흡수기(22)의 하부를 저압측 A사이클로 형성하고 있고 제1증발기(41) 및 제2증발기(42)는 제1흡수기(21) 및 제2흡수기(22)와 엘리미네이터(27,47)로 연결되어 있다.
증발기코일(43,44) 구조는 수평관 유하 액막식으로 구성되어있으며 상부 압력은 약 8mmHg, 하부 압력은 6.5mmHg로 형성되어 있고 압력이 다른 상하부는 칸막이로 막아 각자의 압력을 유지한다. 증발기코일(43,44)은 상부측 액분배기(45,46) 바로 하부 에 설치되어 있으며 상하부가 연결되어 있다. 냉수(71) 입구측 배관은 제2증발기(42) 상부 코일(45)과 연결되어 있으며 냉수(71) 출구측 배관은 제1증발기(41) 하부 코일(44)과 연결되어 있다.
증발기(41,42)에서 냉매는 먼저 제2증발기(42) 상부 액분배기(46)를 통해 코일(44) 표면을 흘러내리면서 13℃의 냉수(71)에 의해 가열 비등되어 증발되고 증발되지 않는 냉매는 제2증발기(42) 하부에 모여 오리피스를 통해 제1증발기(41) 상부 액분배기(45)로 유입된다. 제2증발기(42)에서는 약 10℃의 냉수(71)에 의해 냉매가 가열 비등되어 증발되고 나머지는 제1증발기(42) 하부에 모여 냉매펌프(P3)에 의해 제2증발기액분배기(46)로 다시 이송된다.
[0013]
흡수기(21,22)는 하부에 A사이클의 흡수액이 냉매증기를 흡수하는 제1흡수기(21)와 상부에 B사이클의 흡수액이 냉매증기를 흡수하는 제2흡수기(22)로 구분되고 제1흡수기(21)와 제2흡수기(22)를 연결해주는 제1열교환기(61)와 제2열교환기(62)가 설치되어 있다.
제1흡수기(21) 및 제2흡수기(22)의 코일(23,24)구조는 증발기코일(43,44) 구조와 와 마찬가지로 수평관 유하액막식으로 제1흡수기코일(23)과 제2흡수기코일(24)과 연결되어 있으며 냉각수(72) 입구 배관이 제1흡수기(21) 상부와 연결되어 있고 냉각수(72) 출구 배관이 제2흡수기(22) 하부와 연결되어 있어 냉각수(72)는 먼저 31℃정도의 낮은 온도의 냉각수를 필요로 하는 B사이클의 제2흡수기코일(24)을 거쳐 제1흡수기코일(23)에 냉각수(72)가 약 32.5℃로 유입되어 흘러가면서 열교환한다.
제1흡수기코일(24)은 출구에서 응축기(30)와 연결된다.
제1흡수기(21) 및 제2흡수기(22)의 상부에는 액분배기(25,26)가 있으며 제1열교환기(61)와 제2열교환기(62)가 연결되어 있다. 각각의 재생기(11,12)에서 나와 제1열교환기(61)와 제2열교환기(62)를 거쳐 유입된 각각의 농용액의 A및 B사이클의 흡수액은 액분배기(25,26)를 거쳐 코일(23,24) 표면에서 증발기(41,42)로부터 유입된 냉매증기를 흡수하여 희용액으로 된다. 흡수기(21,22) 하부로 모인 희용액은 각각의 흡수액펌프(P1,P2)를 이용해 다시 각각의 열교환기(61,62)를 거쳐 각각의 재생기(11,12)로 유입된다.
[0014]
상기 흡수식 냉동장치에 있어서 증발기(41,42) 및 흡수기(21,22)를 고저압 2단으로 분리하여 흡수기(22)측의 포화온도가 약간 낮아 다소 낮은 온도의 냉각수(72)의 공급이 필요한 B사이클 제2증발기(42)에 높은 냉수(71)온도를 공급하고 제2흡수기(22)에 다소 낮은 냉각수(72)온도를 공급하여 열교환 후 흡수기(21)측의 포화온도가 약간 높아 다소 높은 온도의 냉각수(72)가 공급되어도 흡수 작용이 충분한 A사이클 제1증발기(41)에 제2증발기(42)에서 열교환한 낮은 냉수(71)온도를 공급하고 제1흡수기(21)에 제2흡수기(22)에서 열교환한 높은 냉각수(72) 온도를 공급하여 효율적으로 냉수 및 냉각수 온도를 사용하므로서 냉수 및 냉각수 온도차를 크게 하여 냉수 유량 및 냉각수 유량을 줄이고 냉수 및 냉각수 흐름을 효율적으로 이용하여 증발기 및 흡수기 크기를 축소시킬 수 있다.
(도5 와 관련된 제 3 발명)
[0015]
도5에서는 본 발명의 청구항 3에 기재된 발명이 적용된 흡수식 냉동장치의 시스템구성을 표시한 것이다. 본 제 3발명에 관련된 흡수식 냉동장치에서는 청구항 2기재의 흡수식 냉동장치에 있어서 흡수기(21,22)측 B사이클 희용액 및 A사이클 희용액이 각각의 재생기(11,12)에서 흡수액을 가열하고 약 68℃로 나온 열원온수(70)와 열교환하는 예열기(50)와 예열기(50)를 거쳐 온도가 상승한 B사이클 희용액 및 A사이클 희용액이 제2재생기(12)측에서 농용액 고온도화된 B사이클 흡수액과 열교환하는 제1열교환기(61)와 더욱더 온도가 상승한 B사이클 흡수액 및 A사이클 흡수액이 제1재생기(11)측에서 농용액 고온도화된 A사이클 흡수액과 열교환하는 제2열교환기(62)에서 단계적으로 열교환을 효율적으로 할수 있는 열교환기(61,62)를 각각 구비하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
[0016]
예열기(50)는 쉘앤튜브형 구조로서 하부에 제1흡수기(21) 및 제2흡수기(22) 출구와 연결되어 있으며 상부에는 제1열교환기(61)와 연결되어 있다. 재생기(11,12)에서 열교환을 마친 열원온수(70)가 코일 외측으로 흐르고 흡수기(21,22)측 B사이클 흡수액 및 A사이클 흡수액이 각각 코일 내측으로 흐른다. 예열기(50)에 열교환을 끝낸 열원온수(70) 온도는 68℃에서 65℃가 되고 열원온수(70)와 열교환한 B사이클 흡수액 및 A사이클 흡수액은 약 50℃까지 온도가 상승한다.
예열기(50)에서 열교환을 끝낸 열원온수(70)는 열원 공급지역으로 환수되고 예열기(50)에서 열교환을 마친 B사이클 흡수액 및 A사이클 흡수액은 제1열교환기(61)로 유입된다.
제1열교환기(61)는 예열기(50)와 마찬가지로 쉘앤튜브형 구조로서 하부에 예열기(50)와 연결되어 있으며 상부에는 제2재생기(12) 및 제2열교환기(62)와 연결되어 있다. 코일 내측은 예열기(50)에서 열교환을 마친 B사이클 희용액 및 A사이클 희용액이 코일 외측은 제2재생기(12)측 B사이클 농용액이 유입되어 열교환한다. 제1열교환기(61)에서 열교환을 끝낸 B사이클 농용액은 72℃에서 60℃까지 온도가 내려간 후 제2흡수기(22)로 유입되고 B 사이클 희용액 및 A 사이클 희용액은 약 60℃까지 온도가 상승한다.
[0017]
제2열교환기(62)는 제1열교환기(61)와 마찬가지로 쉘앤튜브형 구조로서 하부에 제1열교환기(61)와 연결되어 있으며 상부에는 제1재생기(11)와 연결되어 있다. 코일 내측은 제1열교환기(61)에서 열교환을 마친 B사이클 희용액 및 A사이클 희용액이 코일 외측은 제1재생기(11)측 A사이클 농용액이 유입되어 열교환한다. 제2열교환기(62)에서 열교환을 끝낸 A사이클 농용액은 82℃에서 70℃까지 온도가 내려간 후 제1흡수기(21)로 유입되고 B사이클 희용액 및 A사이클 희용액은 약 70℃까지 온도가 상승한 후 제1재생기(11) 및 제2재생기(12)로 각각 유입된다.
이와같이 재생기(11,12)로 유입되는 희용액 온도를 단계적으로 올려 효율적으로 COP를 높여 투입되는 열원 온수(70)가 절감이 되도록 하였다.
본 제 1발명에 관련된 흡수식 냉동장치에서는 지역난방으로부터 공급되는 95℃의 온수(70)가 약 45mmHg의 압력을 유지하고 있는 제1재생기(11)로 공급되어 A사이클의 흡수액 흡수액(포화온도 72℃)을 가열 비등시켜 냉매증기를 발생시킨후 농용액(포화온도 82℃)이 되고 95℃의 온수(70)는 약 78℃의 온수(70)가 되어서 나온다. 78℃의 온수(70)는 제1재생기(11)와 같은 압력인 제2재생기(12)로 공급되어 동일 압력이지만 포화온도가 다른 흡수액의 B사이클 흡수액(포화온도 65℃)을 가열 비등시켜 냉매증기를 발생시킨후 농용액(포화온도 72℃)이 되고 78℃의 온수(70)는 약 65℃의 온수(70)가 되어서 나온다. 이 65℃의 온수(70)는 다시 지역난방 온수 공급지역으로 회수되어 가열된후 95℃로 유입된다.
한편 제1재생기(11) 및 제2재생기(12)에서 증발된 냉매증기는 응축기(30)에서 냉각수(72)에 의해 응축되어 압력조절기인 U튜브(U)을 통해 감압 온도가 내려가 증발기(40)로 유입된다. 증발기(40)에서는 응축기(30)에서 유입된 냉매액이 약 13℃의 냉수(71)에 의해 가열되어 저압(7mmHg), 저온(6.5℃)에서 냉매증기를 발생한다. 한편 제1재생기(11) 및 제2재생기(12)에서 가열 농축된 A사이클의 흡수액 및 B사이클의 흡수액은 열교환기(61,62)를 거친 후 흡수기(21,22)로 유입되는데 흡수기(21,22)내 압력에서는 동일압력이지만 재생기(11,12)측하고는 다르게 A사이클의 흡수액과 B사이클의 흡수액의 포화온도가 같아 동일 냉각수(72) 온도로 냉각할 수 있다.
증발기(40)에서 발생한 약 6.5℃냉매증기는 제1흡수기(21) 및 제2흡수기(22)로 유입되어 각각 농용액화된 A사이클의 흡수액 및 B사이클의 흡수액에 의해 흡수된다. 냉매증기를 흡수하여 흡수액화된 각각의 A사이클의 흡수액 및 B사이클의 흡수액은 각각의 열교환기(61,62)를 거쳐 각각의 재생기(11,12)로 다시 유입된다.
이와같은 사이클에 의해 동일 압력의 재생기(11,12)측에서 서로 포화온도가 다른 흡수액을 이용하여 흡수액의 농도폭 및 포화온도차를 크게하여 열원온수(70) 온도차를 효과적으로 크게할 수 있어 온수유량 및 온수배관 크기를 작게할수 있다.
본 제 2발명에 관련된 흡수식 냉동장치에서는 청구항 1기재의 흡수식 냉동장치에 있어서 증발기(41,42) 및 흡수기(21,22)를 고저압 2단으로 분리하여 흡수기(21,22)측의 포화온도가 약간 낮아 다소 낮은 온도의 냉각수의 공급이 필요한 B사이클 제2증발기(42)에 높은 냉수온도를 공급하고 제2흡수기(22)에 다소 낮은 냉각수온도를 공급하여 열교환 후 흡수기(20)측의 포화온도가 약간 높아 다소 높은 온도의 냉각수가 공급되어도 흡수 작용이 충분한 A사이클 제1증발기(41)에 제2증발기(42)에서 열교환한 낮은 냉수(71) 온도를 공급하고 제1흡수기(21)에 제2흡수기(22)에서 열교환한 높은 냉각수(72) 온도를 공급하여 효율적으로 냉수 및 냉각수 온도를 사용한다.
제2흡수기(22)는 약 8mmHg 압력으로서 B사이클 흡수액이 순환하고 제1흡수기(21)는 약 6mmHg 압력으로서 A사이클 흡수액이 순환하고 있다. 약 8mmHg 압력의 제2증발기(42)는 약 13℃의 냉수에 의해 약 8℃의 냉매가 증발하여 같은 압력의 제2흡수기(22)내의 B사이클 흡수액에 의해 냉매증기가 흡수되는데 이때 흡수기(21,22)내 냉매증기가 잘 흡수되도록 사용되는 냉각수(72)의 온도를 약 31℃로 사용 할 수 있 어 냉각탑을 크게 하지 않고 기존의 냉각탑을 그대로 사용할 수 있다. 약 6mmHg 압력의 제1증발기(41)는 약 10℃의 냉수(71)에 의해 약 5℃의 냉매가 증발하여 같은 압력의 제1흡수기(21)내의 A사이클 흡수액에 의해 냉매증기가 흡수되는데 이때 흡수기(20)내 냉매증기가 잘 흡수되도록 사용되는 냉각수(72)의 온도를 제2흡수기(22)와 마찬가지로 약 32℃로 사용 할 수 있어 냉수 및 냉각수 온도차를 크게 하여 냉수 유량 및 냉각수 유량을 줄이고 냉수 및 냉각수 흐름을 효율적으로 이용하여 증발기(41,42) 및 흡수기(21,22) 크기를 축소시킬 수 있다.
본 제 3발명에 관련된 흡수식 냉동장치에서는 청구항 2기재의 흡수식 냉동장치에 있어서 흡수기(21,22)측 출구 B사이클 흡수액 및 A사이클 흡수액과 각각의 재생기(11,12)에서 흡수액을 가열하고 약 68℃로 나온 열원온수(70)를 예열기(50)에서 열교환하고 열원온수(70)는 65℃로 지역난방 공급지역에 회수된다.
예열기(50)를 거쳐 온도가 상승한 B사이클 흡수액 및 A사이클 흡수액은 제1재생기(11)측에서 농용액 고온도화된 B사이클 흡수액과 제1열교환기(61)에서 열교환하고 제1재생기(11)측의 B사이클 흡수액은 온도가 저하하여 제1흡수기(21)로 유입되고 예열기(50)에서 유입된 B사이클 흡수액 및 A사이클 흡수액은 더욱더 온도가 상승하여 제2열교환기(62)로 유입된다. 제2열교환기(62)에서는 제2재생기(12)에서 유입된 A사이클 흡수액과 제1열교환기(61)에서 유입된 B사이클 흡수액 및 A사이클 흡수액이 열교환한후 제2재생기(12)측의 A사이클 흡수액은 제2흡수기(22)로 유입되고 흡수기(20)측의 B사이클 흡수액 및 A사이클 흡수액은 각각 제2재생기(12) 및 제1재 생기(11)로 유입된다.
예열기(50) 및 열교환기(61,62)를 위와같이 구성하므로서 효율적인 열교환이 이루어져 예열기(50)에서는 열원온수(70)를 좀더 효율적으로 사용하고 제1열교환기(61) 및 제2열교환기(62)에서 단계적인 열교환을 통해 흡수기(21,22) 및 재생기(11,12)에서 B사이클 흡수액 및 A사이클 흡수액이 작동압력의 포화온도에 가깝게 유입하므로서 냉각수(72) 및 열원온수(70)의 사용량을 줄일수 있다.

Claims (3)

  1. 높은 열원온수(70)로서 구동되는 제1재생기(11)와 응축기(30)와 증발기(40)와 제1흡수기(21)를 구비한 A사이클과 낮은 열원 온수(70)로서 구동되는 제2재생기(12)와 응축기(30)와 증발기(40)와 제2흡수기(22)를 구비한 B사이클을 하나의 사이클로 병합하여 기존 열원온수(70) 공급 온도 및 기존 냉수온도 그리고 기존 냉각수 온도를 그대로 유지하면서 이용하는 열원온수(70) 온도차를 최대한 크게 하고 저열원온수(70)가 공급되어도 고효율 부분부하 운전이 가능한 사이클을 구비해 구성한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동장치.
  2. 청구항 1기재의 흡수식 냉동장치에 있어서 증발기(41,42) 및 흡수기(21,22)를 고저압 2단으로 분리하여 포화온도가 약간 낮아 다소 낮은 온도의 냉각수(72)의 공급이 필요한 B 사이클 흡수액측 제2증발기(42) 및 제2흡수기(22)를 고압 상단으로 포화온도가 약간 높아 다소 높은 온도의 냉각수(72)가 공급되어도 충분한 A사이클 흡수액측 제1증발기(41) 및 제1흡수기(21)를 저압 하단으로 구성하여 냉수 흐름이 제2증발기(42)를 거쳐 제1증발기(41)로 흘러가는 냉수(71) 배관과 냉각수(72) 흐름이 제2흡수기(22)를 거쳐 제1흡수기(21)로 흘러가는 냉각수(72) 배관이 구비되어 냉수(71) 및 냉각수(72) 흐름을 효율적으로 이용하여 냉수 유량 및 냉각수 유량을 줄이고 크기를 축소시킬 수 있는 증발기(41,42) 및 흡수기(21,22) 구조 및 시스템을 구비하여 구성하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동장치
  3. 청구항 2기재의 흡수식 냉동장치에 있어서 열원온수(70)를 제1흡수기(21) 및 제2흡수기(22) 출구측의 가장 낮은 온도의 희용액 흡수액과 열교환하는 예열기(50)를 설치하고, 예열기(50)에서 열교환하고 희용액 흡수액을 제2재생기(12) 출구에서 유입된 B사이클 농용액 흡수액과 열교환하는 제1열교환기(61)를 설치하고, 제1열교환기(61)에서 열교환하고 난 희용액 흡수액을 제1재생기(11) 출구에서 유입된 A사이클 농용액 흡수액과 열교환하는 제2열교환기(62)를 설치하여 재생기(11,12)로 유입되는 희용액 온도를 단계적으로 올려 효율적으로 COP를 높일 수 있는 예열기(50) 및 각각의 열교환기(61,62)를 구비하여 구성하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동장치
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