KR20100082496A - 흡수식 냉온수기의 저온 재생기 - Google Patents

흡수식 냉온수기의 저온 재생기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흡수식 냉온수기의 저온 재생기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 저온 재생기는, 저온 재생기의 내부에 상하방향으로 각각 독립된 흡수액 저장 공간을 가지는 흡수액 저류조(310, 320, , ,)가 복수의 층으로 배열되어, 흡수액이 최상부의 저류조로부터 최하부의 저류조까지 순차적으로 채우면서 흘러내리도록 하고, 상기 각 저류조(310, 320, , ,)에는 고온 재생기로부터 도입되는 냉매증기관을 연속하여 복수의 굴곡된 경로로 배열한 전열관군(350, 360, , ,)이 배치되며, 상기 전열관군 중 최하류 측의 전열관군(360)으로부터 출구배관(130)이 연장되어 응축기로 연결되고, 상기 저온 재생기의 최상부 저류조(310)에는 고온 재생기로부터 연장된 중간용액배관(140)이 도입되며, 상기 저온 재생기의 최하부 저류조(360)로부터 흡수액을 흡수기 측으로 보내기 위한 농후용액배관(150)이 연장된 구성을 가진다. 이러한 본 발명의 흡수식 냉동기의 저온 재생기에 의하면, 저류조를 복층으로 구성함으로써 각각의 저류조의 흡수액의 높이를 증가시키지 않으면서 전열관군을 더 많이 배치할 수 있으며, 그에 따라 저온 재생기의 열교환 효율이 증가되고, 동일 용량(열량)인 경우에는 저온 재생기의 부피를 크게 줄일 수 있다.
흡수식, 냉온수기, 저온, 재생기, 저류조, 전열관군, 유하, 응축

Description

흡수식 냉온수기의 저온 재생기{LOW-TEMPERATURE REGENERATOR FOR ABSORPTION TYPE REFRIGERATOR}
본 발명은 흡수식 냉온수기의 저온 재생기에 관한 것으로서, 특히 상하 방향으로 독립된 복층의 흡수액 저장조를 구비하고, 복층의 저장조에 각각 열교환 관군을 배치하여 열교환 효율을 향상시킨 흡수식 냉온수기의 저온 재생기에 관한 것이다.
흡수식 냉온수기는, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0469630호, 제10-0781880호, 제10-0821072호, 제10-0865999호 등으로 잘 알려진 바와 같이, LPG, LNG 등과 같은 가스 또는 연료를 열원으로 하고 흡수액(리튬브로마이드(LiBr) 수용액)을 이용하여 냉매(물)를 흡수, 재생, 응축, 증발하는 사이클을 수행하고, 그 과정에서 냉각수와 열교환을 통해 부하측의 냉난방에 이용하는 장치이다.
도 1은 흡수식 냉온수기의 재생 및 응축 본체, 그리고 저온 재생기 및 응축기를 개략적으로 나타내는바, 재생 및 응축 본체(10)는, 저온 재생기(100)와 응축기(200)로 이루어진다.
이러한 재생 및 응축 본체(10)에서, 상기 저온 재생기(100)에는 고온 재생기 로부터 연장되는 냉매증기관(110)을 연속하여 복수의 굴곡된 경로로 배열한 냉매순환 전열관(120)이 설치되고, 상기 냉매순환 전열관(120)의 출구배관(130)은 응축기(200)에 연결된다.
그리고 상기 저온 재생기(100)의 상부 측에는 고온 재생기로부터 연장되는 중간용액배관(140)이 설치되어, 고온 재생기에서 1차로 물이 분리된 중농(中濃) 흡수액(중간 농도의 흡수 용액)이 유입된다.
또한, 상기 저온 재생기(100)로부터는 농후용액배관(150)이 연장되어 흡수기로 연결됨으로써, 저온 재생기(100)에서 수증기가 분리되어 농축된 농후용액을 흡수기로 보내게 된다.
한편, 상기 응축기(200)에는 흡수기에서 1차로 열교환 한 냉각수관(210)을 연속하여 복수의 굴곡된 경로로 배열한 냉각수 순환 전열관(220)이 설치된다. 또한 응축기(200)로부터는 냉매 배출관(230)이 연장되어 증발기에 연결됨으로써, 응축기(200)에서 응축된 냉매를 증발기로 보내게 된다.
이와 같은 재생 및 응축 본체(10)에 있어서, 고온 재생기에서 가열원에 의해 가열되어 희박 흡수액으로부터 분리된 냉매증기는 냉매증기관(110)을 통해 저온 재생기(100)의 냉매순환 전열관(120)을 지나면서 고온재생기 측으로부터 중간용액배관(140)을 통해 유입되는 중농 흡수액과 열교환 한다. 이러한 열교환에 의해 중농 흡수액으로부터 증발·분리된 수증기는 응축기(200)로 유입되는 한편, 물을 분리하여 농도가 짙어진 농후 흡수액은 농후용액배관(150)을 통해 흡수기로 들어간다.
또한, 저온재생기(100)로부터 응축기(200)로 들어온 수증기, 그리고 냉매순 환 전열관(120)의 출구배관(130)을 통해 응축기로 들어온 냉매(물+수증기 상태)는, 응축기(200) 내의 냉각수 순환 전열관(220)과의 열교환에 의해 응축된 후, 냉매 배출관(230)을 통해 빠져나와 증발기로 들어간다.
상기와 같은 흡수식 냉온수기의 저온 재생기(100)는 냉매순환 전열관(120)이 흡수액 속에 잠기는 만액식 열교환기의 원리로 작동된다. 이러한 만액식 열교환기는 공지의 터보 냉동기의 증발기에서도 볼 수 있는데, 터보 냉동기의 경우에는 고압에서 작동되기 때문에 만액식 증발기의 냉매에 담겨져 있는 전열관 전체에서 증발이 일어날 수 있다.
그러나 흡수식 냉온수기에서의 저온 재생기의 경우에는 진공(약 50torr)에서 작동되기 때문에, 흡수액의 액면 높이에 따른 작은 압력차가 저온 재생기의 성능에 큰 영향을 준다.
요컨대, 흡수액의 액면이 높아지면 아래쪽에 배치된 전열관 부분에서의 압력이 위쪽에 배치된 전열관 부분에서의 압력보다 높아져서 냉매가 증발되기 위한 포화온도가 올라가게 되는 것이다. 그렇기 때문에 저온 재생기에 흡수액을 많이 담을 수 없고 응축기처럼 많은 전열관을 적용할 수도 없어 용량이나 효율을 증가시키기가 어렵다는 문제가 있으며, 용량을 증가시키려고 하면 저온 재생기의 부피가 지나치게 커지게 되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 개발된 것으로서, 흡수액의 액면 높이 증가 없이 전열관을 많이 배치할 수 있어 효율과 용량을 증가시키고, 동일 용량에 대해서는 전열관의 개수를 줄여 장치를 컴팩트화 할 수 있도록 하는 흡수식 냉온수기의 저온 재생기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 흡수식 냉온수기의 저온 재생기는, 흡수액을 이용하여 냉매를 흡수, 재생, 응축, 증발하는 사이클을 수행하는 흡수식 냉온수기에서, 고온 재생기로부터 유입되는 냉매증기의 열을 이용하여 고온 재생기로부터 또 다른 경로를 통해 유입되는 중농 흡수액으로부터 냉매 수증기를 분리하여 농후 흡수액을 얻어 흡수기로 보내는 저온 재생기로서, 저온 재생기의 내부에 상하방향으로 각각 독립된 흡수액 저장 공간을 가지는 흡수액 저류조들이 복수의 층으로 배열되어, 흡수액이 최상부의 저류조로부터 최하부의 저류조까지 순차적으로 채우면서 흘러내리게 되며; 상기 각 저류조에는 고온 재생기로부터 도입되는 냉매증기관을 연속하여 복수의 굴곡된 경로로 배열한 전열관군이 배치되며, 상기 전열관군 중 최하류 측의 전열관군으로부터 출구배관이 연장되어 상기 응축기로 연결되고; 상기 저온 재생기의 최상부 저류조에는 고온 재생기로부터 연장된 중간용액배관이 도입되며; 상기 저온 재생기의 최하부 저류조로부터 흡수액을 흡수기 측으로 보내기 위한 농후용액배관이 연장되는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명의 저온 재생기에 있어서, 최하부 저류조의 위쪽에 배치되는 저류조들은, 그의 측벽에 각각 흡수액이 넘쳐 흘러내리도록 하는 통로를 제공하는 유하용 홈부를 형성하는 것이 바람직하다.
상기한 본 발명의 저온 재생기에 있어서, 상기 냉매증기의 흐름 방향은, 최상부에 배치된 전열관군으로부터 최하부에 배치된 전열관군으로 순차적으로 아래 방향으로 흐르도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기한 본 발명의 저온 재생기에 있어서, 상기 저류조들은, 상하방향으로 2단계의 저류조로 구성할 수 있다.
본 발명의 흡수식 냉동기의 저온 재생기에 의하면, 저온 재생기의 내부에 상하방향으로 각각 독립된 흡수액 저장 공간을 가지는 흡수액 저류조들을 배열하고, 각 단계별 저류조마다 전열관군을 배치함으로써, 각 저류조의 흡수액의 높이를 낮게 유지할 할 수 있어 흡수액의 압력 증가를 방지하고 그에 따라 모든 전열관에서 균일하고 효과적인 증발을 유도할 수 있다.
따라서, 저온 재생기의 열교환 효율이 증가되고, 좁은 공간에 많은 전열관군을 배치할 수 있으며, 동일 용량(열량)인 경우에는 저온 재생기의 부피를 크게 줄일 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 저온 재생기를 개략적으로 나타내고, 도 3은 도 2의 측면도를 개략적으로 나타낸다. 도 1과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 재생 및 응축 본체(10a)에는 저온 재생기(100a)와 응축기(200)가 구비된다.
본 발명에 따라, 상기 저온 재생기(100a)의 내부에는 상하방향으로 복수의 층으로 구획된 흡수액 저류조(310, 320, , , ,)가 배치된다. 흡수액 저류조들(310, 320, , , ,)은 각각 독립된 흡수액 저장 공간을 형성한다. 흡수액은 최상부의 저류조(320)를 먼저 채우고 아래로 흘러내려 최하부의 저류조(310)까지 순차적으로 채워진다.
상기 각각의 저류조(310, 320, , , ,)에는 냉매증기관(110)에 연속하는 전열관군(傳熱管群)(350, 360, , , ,)이 배치되고, 상기 절연관군(350, 360, , , ,)은 각 저류조(310, 320, , , ,)에 담긴 흡수액 안에 잠긴 상태를 유지하고 있다. 상기 상하의 전류조(310, 320, , , ,)에 배치된 전열관군(350, 360, , , ,)은 냉매의 흐름이 연속하도록 서로 연결되어 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 예에서는, 2단계의 저류조(310, 320)를 설치한 구성을 예시하였으나, 3단계 이상으로 구성하여도 좋다.
2단계로 구성한 경우, 최상부의 저류조는 제1단계 저류조(310)가 되고, 최하부의 저류조는 제2단계 저류조(320)가 된다.
마찬가지로, 제1단계 저류조(310)에 설치된 전열관군은 제1단계 전열관 군(350)이 되고, 제2단계 저류조(320)에 설치된 전열관군은 제2단계 전열관군(360)이 된다.
이와 같이 저류조를 복층으로 구성하면, 각 단계별 저류조의 높이를 높이지 않으면서 많은 수의 전열관을 배치할 수 있게 되어 열효율을 향상시킬 수 있다.
그리고 상기 저온 재생기(100a)의 최상부 저류조(즉, 제1단계 저류조(310))에는 고온 재생기로부터 연장된 중간용액배관(140)이 도입되어 있고, 상기 저온 재생기(100a)의 최하부 저류조(즉, 제2단계 저류조(320))로부터는 흡수액을 흡수기 측으로 보내기 위한 농후용액배관(150)이 연장되어 있다.
상기 전열관군 중 최하류 측의 전열관군(도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서는 제2단계 전열관군(360))으로부터는 출구배관(130)이 연장되어 응축기(200)로 연결된다.
또한, 냉매증기의 흐름 방향을, 최상부에 배치된 전열관군(제1단계 전열관군(350))으로부터 최하부에 배치된 전열관군(제2단계 전열관군(360))으로 순차적으로 아래 방향으로 흐르도록 하는 것이 냉매증기의 원활한 흐름을 유도할 수 있다. 이렇게 하면, 최상부의 전열관군(350)은 냉매 흐름 상 상류가 되고, 최하부의 전열관군(360)은 하류가 된다.
이를 위해서는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 고온 재생기로부터 연장된 냉매증기관(110)을 상기 최상부의 제1단계 전열관군(350)의 입구에 연결하고, 상기한 출구배관(130)은 최하부의 제2단계 전열관군(360)의 출구로부터 연장한 형태로 한다.
상기 각 단계별 저류조(310, 320, ,,,,)들은 바닥판(311, 321)과 측벽(312, 322)을 가져서 그 내부에 흡수액을 담아둔다. 상기 바닥판(311, 321)과 측벽(312, 322) 중 일부 또는 전부는 저온 재생기(100a)의 동체를 그대로 이용할 수 있다. 본 실시예에서, 제1단계 저류조(310)는, 바닥판(311)과 한쪽 측벽을 제외한 3면의 측벽들은 모두 저온 재생기(100a)의 동체 측벽을 이용하고 있다. 또한, 제2단계 저류조(320)는 바닥판(321) 및 측벽(322) 모두가 저온 재생기(100a)의 동체 바닥과 측벽을 이용하여 형성하고 있다.
이러한 각 단계별 저류조 중, 최하부의 저류조(320)의 바로 위쪽에 배치되는 저류조들의 측벽(312)에는 유하용(流下用) 홈부(313)를 형성하여도 좋다. 상기 유하용 홈부(313)는 하나 또는 복수의 지점에 형성할 수 있다.
이러한 유하용 홈부(313)는 해당하는 저류조로부터 아래의 저류조로 흡수액이 잘 넘쳐 흘러내리도록 한다. 상기 유하용 홈부(313)는 흡수액이 흘러내리는 지점 및 유량을 의도된 위치와 의도된 유량으로 설정함으로써, 열교환 성능과 효율을 정확하게 설계할 수 있도록 하고 그 결과를 예측가능하여야 한다.
한편, 상기 응축기(200)에는 냉각수 순환 전열관(220)이 통과하며, 응축기(200)로부터 냉매 배출관(230)이 연장되어 있다.
도 2 및 도 3에서, 고온재생기 측으로부터 중간용액배관(140)을 통해 저온 재생기(100a) 안으로 유입된 중농 흡수액은 제1단계 저류조(310)를 채운 다음, 제1단계 저류조(310)의 유하용 홈부(313)를 통해 아래로 넘쳐흘러 하류측의 제2단계 저류조(320)까지 모두 채운다.
이러한 과정에서 각 단계별 전열관군, 즉 제1단계 전열관군(350)과 제2단계 전열관군(360) 내부를 흐르는 냉매증기와 열교환 하여 중농 흡수액 중의 냉매가 수증기로 기화되어 분리됨으로써 농후 용액으로 농축되고, 해당 농후 용액은 최하류의 저류조, 즉 제2단계 저류조(320)에서 농후용액배관(150)을 통해 흡수기 측으로 흘러나간다.
상기 저온 재생기(100a)에서 흡수액과 열교환 한 냉매증기는 일부가 응축되어 증기+물의 상태가 되어 최하류의 전열관군, 즉 제2단계 전열관군(360)의 말단으로부터 출구배관(130)을 통해 응축기(200)로 들어간다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 저온 재생기를 개략적으로 나타낸다. 본 실시예는 단계별 저류조의 높이를 단층의 저온 재생기와 동일하게 하면서 전체 전열관의 열량도 동일하게 하여, 단층의 재생기와 동일한 열량을 내도록 한 실시예를 보여준다.
본 발명은 전열관을 각 단계별 저류조에 분산 배치할 수 있기 때문에, 동일 용량으로 설계한다면 그 폭을 대폭적으로 줄일 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 단계별 저류조, 즉 제1단계 조류조(310a)와 제2단계 저류조(320a)의 높이를 각각 단층의 저온 재생기(종래의 저온 재생기 형태)와 동일하게 하고, 각 저류조(310a)(320a)에 배치되는 제1단계 전열관(350a)과 제2단계 전열관(360a)의 상하방향 열(列)의 수도 동일하게 한다면, 각 저류조(310a)(320a)의 전열관(350a)(360a)의 폭방향 개수를 줄일 수 있기 때문에 저온 재생기(100a)의 폭을 대폭적으로 줄일 수 있게 되어, 재생 및 응축 본체(10a)의 전 체 사이즈를 줄일 수 있는 효과가 있다.
이상에서는 첨부도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예들은 당연히 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속한다.
도 1은 일반적인 흡수식 냉온수기의 저온 재생기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온 재생기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 저온 재생기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10a : 재생 및 응축 본체 100, 100a : 저온 재생기
110 : 냉매증기관 120 : 냉매순환 전열관
130 : 출구배관 140 : 중간용액 배관
150 : 농후용액 배관 200 : 응축기
210 : 냉각수관 220 : 냉각수 순환 전열관
230 : 냉매 배출관 310, 310a : 제1단계 저류조(단계별 저류조)
320, 320a : 제2단계 저류조(단계별 저류조)
311, 321 : 바닥판 312, 322 : 측벽
313 : 유하용 홈부
350, 350a : 제1단계 전열관군(단계별 전열관군)
360, 360a : 제2단계 전열관군(단계별 전열관군)

Claims (4)

  1. 흡수액을 이용하여 냉매를 흡수, 재생, 응축, 증발하는 사이클을 수행하는 흡수식 냉온수기에서, 고온 재생기로부터 유입되는 냉매증기의 열을 이용하여 고온 재생기로부터 또 다른 경로를 통해 유입되는 중농 흡수액으로부터 냉매 수증기를 분리하여 농후 흡수액을 얻어 흡수기로 보내는 저온 재생기로서,
    저온 재생기의 내부에 상하방향으로 각각 독립된 흡수액 저장 공간을 가지는 흡수액 저류조들이 복수의 층으로 배열되어, 흡수액이 최상부의 저류조로부터 최하부의 저류조까지 순차적으로 채우면서 흘러내리게 되며,
    상기 각 저류조에는 고온 재생기로부터 도입되는 냉매증기관을 연속하여 복수의 굴곡된 경로로 배열한 전열관군이 배치되며,
    상기 전열관군 중 최하류 측의 전열관군으로부터 출구배관이 연장되어 상기 응축기로 연결되고,
    상기 저온 재생기의 최상부 저류조에는 고온 재생기로부터 연장된 중간용액배관이 도입되며,
    상기 저온 재생기의 최하부 저류조로부터 흡수액을 흡수기 측으로 보내기 위한 농후용액배관이 연장되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기의 저온 재생기.
  2. 제1항에 있어서,
    최하부 저류조의 위쪽에 배치되는 저류조들은, 그의 측벽에 각각 흡수액이 넘쳐 흘러내리기 위한 통로를 제공하는 유하용 홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기의 저온 재생기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉매증기 전열관군의 냉매증기의 흐름 방향은, 최상부에 배치된 전열관군으로부터 최하부에 배치된 전열관군으로 순차적으로 아래 방향으로 흐르도록 구성되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기의 저온 재생기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 저류조들은, 상하방향으로 2단계의 저류조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기의 저온 재생기.
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KR20140073142A (ko) * 2012-12-06 2014-06-16 엘지전자 주식회사 저온재생기 및 이를 포함하는 흡수식 시스템

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KR20140073142A (ko) * 2012-12-06 2014-06-16 엘지전자 주식회사 저온재생기 및 이를 포함하는 흡수식 시스템

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