KR20150121951A - 흡수식 히트펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1증발기와, 제1흡수기와, 제1재생기와, 제1응축기를 포함하고, 제1냉매가 제1흡수기에서 제1흡수액에 흡수된 후 제1재생기에서 제1흡수액과 분리되며, 냉각수가 제1흡수기의 제1냉각수관을 통과한 후 제1응축기의 제2냉각수관을 통과하는 제1흡수 사이클과; 제2증발기와, 제2흡수기와, 제2재생기와, 제2응축기를 포함하고, 제2냉매가 제2흡수기에서 제2흡수액에 흡수된 후 제2재생기에서 제2흡수액과 분리되는 제2흡수 사이클과; 제1냉각수관으로 냉각수를 안내하는 냉각수 입수라인과; 제2냉각수관을 통과한 냉각수를 제2재생기의 가열관과 상기 제3냉각수관으로 안내하는 냉각수 분지라인과; 제2재생기의 가열관과 제2증발기의 제3냉각수관을 통과한 냉각수가 출수되는 냉각수 출수라인을 포함하여, 제2흡수 사이클의 흡수기에서 출수되는 온수의 온도를 제1흡수 사이클에서 승온된 냉각수보다 높일 수 있고, 온수 수요처로 보다 고온의 온수를 공급할 수 있는 이점이 있다.

Description

흡수식 히트펌프{Absorption type Heat pump}
본 발명은 흡수식 히트펌프에 관한 것으로서, 특히 증발기와, 흡수기와, 재생기와, 응축기를 갖는 흡수식 히트펌프에 관한 것이다.
일반적으로 흡수식 히트펌프는 하수구로 버려지는 폐수의 열, 지하수의 열, 냉방시에 배출되는 냉각수의 열 등의 열원으로 이용하여, 난방, 급탕, 산업설비 등에 이용되는 온수의 온도를 높일 수 있다.
흡수식 히트펌프는 냉매로 물이 사용될 수 있고, 흡수액으로는 소금과 유사한 특성을 갖는 리튬브로마이드용액이 사용될 수 있다.
흡수식 히트펌프는 열원 매체의 폐열을 흡수한 후 이러한 열원 매체를 하수구에 버릴 수 있어 친환경적이고, 또한 냉매와 흡수액도 반영구적으로 사용될 수 있고, 유지비용이 저렴한 이점이 있다.
흡수식 히트펌프는 흡수기로부터 공급된 희용액을 가열해서 냉매 증기를 분리하는 재생기와, 재생기로부터 이송되는 냉매 증기를 응축시켜 액화시키는 응축기와, 응축기로부터 이송되는 냉매액을 냉수관에 살포하여 증발시키는 증발기와, 증발기로부터 이송되는 냉매 증기를, 재생기로부터 이송된 농용액에 흡수시키는 흡수기를 포함할 수 있다.
KR 10-2009-0103740 (2009년10월01일)
종래 기술에 따른 흡수식 히트펌프는 증발기와, 흡수기와, 재생기와, 응축기로 구성되는 단일 사이클만을 이용하므로, 응축기에서 출수되는 온수의 온도를 높이는데 한계가 따르는 문제점이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 제1증발기와, 제1흡수기와, 제1재생기와, 제1응축기를 포함하고, 제1냉매가 제1흡수기에서 제1흡수액에 흡수된 후 제1재생기에서 제1흡수액과 분리되며, 냉각수가 제1흡수기의 제1냉각수관을 통과한 후 제1응축기의 제2냉각수관을 통과하는 제1흡수 사이클과; 제2증발기와, 제2흡수기와, 제2재생기와, 제2응축기를 포함하고, 제2냉매가 제2흡수기에서 제2흡수액에 흡수된 후 제2재생기에서 제2흡수액과 분리되는 제2흡수 사이클과; 상기 제1냉각수관으로 냉각수를 안내하는 냉각수 입수라인과; 상기 제2냉각수관을 통과한 냉각수를 상기 제2재생기의 가열관과 상기 제2증발기의 제3냉각수관으로 안내하는 냉각수 분지라인과; 상기 제2재생기의 가열관과 상기 제3냉각수관을 통과한 냉각수가 출수되는 냉각수 출수라인을 포함한다.
상기 흡수식 히트펌프는 상기 제2흡수기의 온수관으로 온수를 안내하는 제2흡수기 온수 입구라인과; 상기 제2흡수기의 온수관에서 출수된 온수를 안내하는 제2흡수기 온수 출수라인을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각수 출수라인은 상기 제3냉각수관에서 출수된 냉각수가 안내되는 제1출수라인과, 상기 제2재생기의 가열관에서 출수된 냉각수가 안내되는 제2출수라인을 포함할 수 있다.
상기 냉각수 출수라인은 상기 제1출수라인의 냉각수와 제2출수라인의 냉각수가 합쳐지는 제3출수라인을 더 포함할 수 있다.
상기 흡수식 히트펌프는 상기 냉각수 출수라인과 연결된 냉각탑을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각탑은 상기 냉각수 입수라인과 연결되어 상기 냉각수 입수라인으로 냉각수를 안내할 수 있다.
상기 흡수식 히트펌프는 상기 제1증발기의 냉수관과 제2응축기의 냉수관으로 냉수를 안내하는 냉수 분지라인을 더 포함할 수 있다.
상기 흡수식 히트펌프는 상기 제1증발기의 냉수관을 통과한 냉수가 안내되는 제1냉수 출수라인과; 상기 제2응축기의 냉수관을 통과한 냉수가 안내되는 제2냉수 출수라인을 더 포함할 수 있다.
상기 흡수식 히트펌프는 상기 제1재생기의 가열관으로 스팀을 안내하는 스팀 입구라인과; 상기 제1재생기의 가열관을 통과한 스팀을 안내하는 스팀 출구라인을 더 포함할 수 있다.
상기 제1흡수 사이클은 상기 제1흡수기와 제1재생기를 연결하고 제1흡수액이 안내되는 제1흡수기-제1재생기 연결유로과; 상기 제1흡수기-제1재생기 연결유로에 설치된 제1흡수액 펌프를 더 포함할 수 있고, 상기 제2흡수 사이클은 상기 제2흡수기와 제2재생기를 연결하고 제2흡수액이 안내되는 제2흡수기-제2재생기 연결유로과; 상기 제2흡수기-제2재생기 연결유로에 설치된 제2흡수액 펌프와; 상기 제2응축기와 제2증발기를 연결하고 제2냉매가 안내되는 제2응축기-제2증발기 연결라인과; 상기 제2응축기-제2증발기 연결라인에 설치된 제2냉매 펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 제1흡수 사이클에서 승온된 냉각수가 제2흡수 사이클에서 열원으로 사용되므로, 제2흡수 사이클의 흡수기에서 출수되는 온수의 온도를 제1흡수 사이클에서 승온된 냉각수보다 높일 수 있고, 온수 수요처로 보다 고온의 온수를 공급할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 흡수식 히트펌프 일실시예의 정지시 구성도,
도 2는 본 발명에 흡수식 히트펌프 일실시예의 운전시 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 흡수식 히트펌프 일실시예의 정지시 구성도이고, 도 2는 본 발명에 흡수식 히트펌프 일실시예의 운전시 구성도이다.
본 실시예의 흡수식 히트펌프는 제1흡수 사이클(2)과, 제2흡수 사이클(4)을 포함할 수 있다. 그리고, 흡수식 히트펌프는 냉각수(D)가 제1흡수 사이클(2)의 일부를 통과한 후 제2흡수 사이클(4)의 일부를 통과하게 연결되는 냉각수 라인(6)(7)(8)을 포함할 수 있다. 냉각수(D)는 제1흡수 사이클(2)의 일부을 통과하면서 온도가 상승될 수 있고, 제2흡수 사이클(4)의 일부를 통과하면서 온도가 하강될 수 있다. 냉각수(D)는 냉각수 라인(6)(7)(8)을 통해 제1흡수 사이클(2)과 제2흡수사이클(4)을 순환할 수 있다. 흡수식 히트 펌프는 제2흡수 사이클(4)을 통과한 냉각수를 냉각시키는 냉각기구를 더 포함할 수 있고, 제2흡수 사이클(4)을 통과한 냉각수는 냉각기구에 의해 냉각된 후 제1흡수 사이클(2)로 재유입될 수 있다. 냉각기구는 냉각수 라인(6)(7)(8)에 설치될 수 있다. 냉각기구는 냉각수를 공랭식으로 냉각시키는 냉각탑(9)으로 구성될 수 있다.
제1흡수 사이클(2)은 제1증발기(10)와, 제1흡수기(20)와, 제1재생기(30)와, 제1응축기(40)를 포함할 수 있다. 제1흡수 사이클(2)은 제1냉매(A)가 제1흡수기(20)에서 제1흡수액(B)에 흡수된 후 제1재생기(30)에서 제1흡수액(B)으로부터 분리될 수 있다. 제1냉매(A)는 제1흡수액(B)으로의 흡수와 제1흡수액(B)에서의 분리를 반복할 수 있다. 제1냉매(A)는 제1흡수액(B)으로의 흡수와 제1흡수액(B)에서의 분리를 반복하면서, 제1증발기(10)와, 제1흡수기(20)와, 제1재생기(30)와, 제1응축기(40)를 순환할 수 있다. 여기서, 제1냉매(A)는 증류수가 사용될 수 있다. 그리고, 제1흡수액(B)은 LiBr 수용액(리튬 브로마이드 수용액)을 포함할 수 있다.
제1증발기(10)는 냉수(C)가 통과하는 냉수관(12)을 포함할 수 있다. 냉수관(12)을 통과하는 냉수(C)는 하수구 등의 폐열원 공급원에서 공급되는 폐열원일 수 있고, 이러한 폐열원이 갖고 있는 폐열은 제1응축기(10)의 냉수관(12)에서 제1냉매(A)로 회수될 수 있다. 냉수관(12)은 제1증발기(10)의 내부에 배치될 수 있다. 제1증발기(10)는 제1냉매(A)가 제1증발기(10) 내부로 분사되는 제1냉매 분사기(14)를 포함할 수 있다. 재1냉매 분사기(14)는 제1냉매(A)가 분사되는 노즐을 적어도 하나 포함할 수 있다. 노즐은 제1증발기(10)의 내부에 위치되어 제1증발기(10)의 내부로 제1냉매(A)를 분사할 수 있다. 제1냉매 분사기(14)는 제1냉매(A)를 노즐로 안내하는 분사관을 포함할 수 있다. 분사관은 적어도 일부가 제1증발기(10)의 내부에 배치될 수 있다. 노즐은 분사관 중 제1증발기(10)의 내부에 위치하는 부분에 설치될 수 있다.
제1냉매(A)는 제1증발기(10) 내부에서 냉수관(12)을 통과하는 냉수로부터 열을 빼앗아 증발될 수 있다. 제1증발기(10)는 내부가 5∼6 mmHg 의 고진공 상태일 수 있고, 냉수관(12)으로 대략 12℃의 냉수가 유입되면, 제1냉매(A)는 대략 5℃ 정도에서 증발될 수 있고, 냉수관(12)에서는 대략 7℃의 냉수가 출수될 수 있다.
제1증발기(10)는 제1흡수기(20)와 제1증발기-제1흡수기 연결라인(16)으로 연결될 수 있고, 제1증발기(10)에서 증발된 제1냉매(A)는 제1증발기-제1흡수기 연결라인(16)을 통해 제1흡수기(20)로 유입될 수 있다.
제1흡수기(20)는 냉각수(D)가 통과하는 제1냉각수관(22)을 포함할 수 있다. 냉각수(D)는 제1증발기(10)의 냉수관(12)을 통과하는 냉수보다 고온일 수 있고, 대략 32℃의 냉각수가 제1냉각수관(22)으로 유입될 수 있다. 제1냉각수관(22)은 제1흡수기(20)의 내부에 배치될 수 있다. 제1흡수 사이클(2)은 냉각수(D)가 제1흡수기(20)의 제1냉각수관(22)을 통과한 후 제1응축기(40)의 후술하는 제2냉각수관(42)을 통과할 수 있다. 제1냉각수관(22)은 제1응축기(40)의 후술하는 제2냉각수관(42)과 냉각수관 연결라인(23)으로 연결될 수 있다. 제1냉각수관(22)을 통과한 냉각수는 냉각수관 연결라인(23)을 통해 제2냉각수관(42)으로 유동될 수 있다.
제1흡수기(20)는 제1흡수액(B)이 제1흡수기(20) 내부로 분사되는 제1흡수액 분사기(24)를 포함할 수 있다. 제1흡수액 분사기(24)는 제1흡수액(B)이 분사되는 노즐을 적어도 하나 포함할 수 있다. 노즐은 제1흡수기(20)의 내부에 위치되어 제1흡수기(20)의 내부로 제1흡수액(B)를 분사할 수 있다. 제1흡수액 분사기(24)는 제1흡수액(B)를 노즐로 안내하는 분사관을 포함할 수 있다. 분사관은 적어도 일부가 제1흡수기(20)의 내부에 배치될 수 있다. 노즐은 분사관 중 제1흡수기(20)의 내부에 위치하는 부분에 설치될 수 있다.
제1흡수기(20)는 제1재생기(30)와 제1흡수기-제1재생기 연결유로(26)(27)로 연결될 수 있다. 제1흡수액(B)은 제1흡수기-제1재생기 연결유로(26)(27)에 안내될 수 있다. 제1흡수기-제1재생기 연결유로(26)(27)는 제1흡수기(20)의 희용액이 제1재생기(30)로 공급되는 희용액 라인(26)과, 제1재생기(30)의 농용액이 제1흡수기(20)로 공급되는 농용액 라인(27)을 포함할 수 있다. 희용액라인(26)은 일단이 제1흡수기(20)에 연결될 수 있고, 타단이 제1재생기(30)에 연결될 수 있다. 농용액 라인(27)은 제1재생기(30)와 제1흡수액 분사기(24)을 연결할 수 있다. 농용액 라인(27)은 일단이 제1재생기(30)에 연결될 수 있고, 타단이 제1흡수액 분사기(24)에 연결될 수 있다. 제1흡수액(B)은 제1흡수기(20), 희용액 라인(26), 제1재생기(30), 농용액 라인(27)을 순환할 수 있다. 제1흡수기-제1재생기 연결유로(26)(27)에는 제1흡수액(B)을 유동시키는 제1흡수액 펌프(P1)가 설치될 수 있다. 제1흡수액 펌프(P1)는 제1흡수기-제1재생기 연결유로(26)(27)의 희용액 라인(26)과, 농용액 라인(27) 중 적어도 하나에 설치될 수 있다. 제1흡수액 펌프(P1)는 제1흡수액(B)이 제1흡수기(20), 희용액 라인(26), 제1재생기(30), 농용액 라인(27) 순서로 유동되게 제1흡수액(B)을 펌핑할 수 있다.
제1흡수액 분사기(24)에서 제1흡수기(20) 내부로 분사된 제1흡수액(B)은 제1냉매(A)가 흡수된 LiBr 수용액일 수 있다. 제1흡수액 분사기(24)에서 제1흡수기(20) 내부로 분사된 제1흡수액(B)은 제1재생기(30)에서 공급된 농용액일 수 있다. 제1흡수액 분사기(24)에서 제1흡수기(20) 내부로 분사된 제1흡수액(B)은 제1증발기(10)에서 공급된 수증기를 흡수하여 희용액으로 될 수 있고, 이때 발생된 흡수열은 제1냉각수관(22)을 통과하는 냉각수(D)로 전달될 수 있으며, 제1흡수액(B)의 온도는 하강될 수 있다. 제1냉각수관(22)을 통과하는 냉각수는 온도가 상승될 수 있고, 제1냉각수관(22)에서 출수되는 냉각수(D)의 온도는 대략 40∼50℃ 일 수 있다. 제1냉각수관(22)을 통과한 냉각수(D)는 냉각수관 연결라인(23)을 통해 제1응축기(40)의 제2냉각수관(42)으로 유동될 수 있다.
제1재생기(30)는 제1흡수기(20)에서 유입된 제1흡수액(B)을 가열하는 가열관(32)를 포함할 수 있다. 가열관(32)은 제1재생기(30)의 내부에 배치될 수 있다. 가열관(32)은 제1재생기(30)의 내측 하부에 설치될 수 있고, 제1재생기(30)로 유입된 제1흡수액(B)은 가열관(32)에 의해 가열되어 제1냉매(A)를 증발시키고, 자신은 농용액이 될 수 있다. 가열관(32)에는 증기, 가스 등의 고온 스팀이 통과할 수 있고, 제1흡수기(20)와 제1재생기(30)은 증기압축 사이클의 압축기와 같은 역할을 할 수 있다.
제1재생기(30)는 제1응축기(40)와 제1재생기-제1응축기 연결라인(34)로 연결될 수 있다. 제1흡수액(B)에서 증발된 제1냉매(A)는 제1재생기-제1응축기 연결라인(34)을 통해 제1응축기(40)로 이동될 수 있다.
제1응축기(40)는 제1냉각수관(22)에서 유동된 냉각수(D)가 통과하는 제2냉각수관(42)을 포함할 수 있다. 제2냉각수관(42)은 제1응축기(40)의 내부에 배치될 수 있다. 제1응축기(40)는 제1증발기(10)와 제1응축기-제1증발기 연결라인(44)로 연결될 수 있다. 제1응축기-제1증발기 연결라인(44)은 일단이 제1응축기(40)에 연결될 수 있고, 타단이 제1냉매 분사기(14)와 연결될 수 있다.
제1재생기(30)에서 증발되어 제1응축기(40)로 유입된 제1냉매(A)는 제2냉각수관(42)을 통과하는 냉각수(D)에 의해 냉각되어 응축될 수 있다. 제1냉매(A)는 제1응축기(40)와 제1증발기(10)의 압력차에 의해 제1증발기(10)로 유동될 수 있다. 제1응축기(40)에서 냉각 응축된 제1냉매(A)는 제1응축기-제1증발기 연결라인(44)을 통해 제1냉매 분사기(14)로 유동될 수 있다.
제2냉각수관(42)에는 대략 40∼50℃의 냉각수가 유입될 수 있고, 제2냉각수관(42)을 통과하면서 제1냉매(A)와 열교환된 냉각수는 대략 70℃로 승온되어 제2냉각수관(42)에서 유출될 수 있다.
제2흡수 사이클(4)은 제2증발기(110)와, 제2흡수기(120)와, 제2재생기(130)와, 제2응축기(140)를 포함할 수 있다. 제2흡수 사이클(4)은 제2냉매(E)가 제2흡수기(120)에서 제2흡수액(F)에 흡수된 후 제2재생기(130)에서 제2흡수액(F)와 분리될 수 있다. 제2냉매(E)는 제2흡수액(F)으로의 흡수와 제2흡수책(F)에서의 분리를 반복할 수 있다. 제2냉매(E)는 제2흡수액(F)으로의 흡수와 제2흡수액(F)에서의 분리를 반복하면서, 제2증발기(110)와, 제2흡수기(120)와, 제2재생기(130)와, 제2응축기(140)를 순환할 수 있다. 여기서, 제2냉매(E)는 증류수가 사용될 수 있다. 그리고, 제2흡수액(F)은 LiBr 수용액(리튬 브로마이드 수용액)을 포함할 수 있다. 제2흡수 사이클(4)은 냉각수(D)가 제2증발기(110)의 제3냉각수관(112)과 제2재생기(130)의 가열관(132)을 각각 통과할 수 있다.
제2증발기(110)는 냉각수(D)가 통과하는 제3냉각수관(112)을 포함할 수 있다. 제3냉각수관(112)에는 제1흡수 사이클(2)을 통과한 냉각수(D)가 유입될 수 있다. 이 경우, 제3냉각수관(112)에는 제1흡수 사이클(2)에서 승온된 냉각수(D)가 통과할 수 있고, 제1흡수 사이클(2)에서 승온된 냉각수(D)는 제2증발기(110)에서 제2냉매(E)와 열교환될 수 있다.
제3냉각수관(112)은 제2증발기(110) 내부에 배치될 수 있다. 제2증발기(110)는 제2냉매(E)가 제2증발기(110) 내부로 분사되는 제1냉매 분사기(114)를 포함할 수 있다. 제2냉매 분사기(114)는 제2냉매(E)가 분사되는 노즐을 적어도 하나 포함할 수 있다. 노즐은 제2증발기(110)의 내부에 위치되어 제2증발기(110)의 내부로 제2냉매(E)를 분사할 수 있다. 제2냉매 분사기(114)는 제2냉매(E)를 노즐로 안내하는 분사관을 포함할 수 있다. 분사관은 적어도 일부가 제2증발기(110)의 내부에 배치될 수 있다. 노즐은 분사관 중 제2증발기(110)의 내부에 위치하는 부분에 설치될 수 있다.
제2냉매(E)는 제2증발기(110) 내부에서 제3냉각수관(112)을 통과하는 냉각수로부터 열을 빼앗아 증발될 수 있다. 제3냉각수관(112)으로 대략 70℃의 냉각수(D)가 유입될 수 있고, 제3냉각수관(112)을 통과하는 냉각수(D)는 제2냉매(E)와 열교환되어 대략 37℃ 로 냉각될 수 있다.
제2증발기(110)는 제2흡수기(120)와 제2증발기-제2흡수기 연결라인(116)으로 연결될 수 있고, 제2증발기(110)에서 증발된 제2냉매(E)는 제2증발기-제2흡수기 연결라인(116)을 통해 제2흡수기(120)로 유입될 수 있다.
제2흡수기(120)는 온수(G)가 통과하는 온수관(122)을 포함할 수 있다. 온수관(122)은 제2흡수기(120)의 내부에 배치될 수 있다. 온수관(122)을 통과하는 온수(G)는 제2흡수기(120) 내부의 흡수열을 흡열하여 승온될 수 있다.
제2흡수기(120)는 제2흡수액(F)가 제2흡수기(120) 내부로 분사되는 제2흡수액 분사기(124)를 포함할 수 있다. 제2흡수액 분사기(124)는 제2흡수액(F)이 분사되는 노즐을 적어도 하나 포함할 수 있다. 노즐은 제2흡수기(120)의 내부에 위치되어 제2흡수기(120)의 내부로 제2흡수액(F)를 분사할 수 있다. 제2흡수액 분사기(124)는 제2흡수액(F)를 노즐로 안내하는 분사관을 포함할 수 있다. 분사관은 적어도 일부가 제2흡수기(120)의 내부에 배치될 수 있다. 노즐은 분사관 중 제2흡수기(120)의 내부에 위치하는 부분에 설치될 수 있다.
제2흡수기(120)는 제2재생기(130)와 제2흡수기-제2재생기 연결유로(126)(127)로 연결될 수 있다. 제2흡수액(F)은 제2흡수기-제2재생기 연결유로(126)(127)에 안내될 수 있다. 제2흡수기-제2재생기 연결유로(126)(127)는 제2흡수기(120)의 희용액이 제2재생기(130)로 공급되는 희용액 라인(126)과, 제2재생기(130)의 농용액이 제2흡수기(120)로 공급되는 농용액 라인(127)을 포함할 수 있다. 희용액라인(126)은 일단이 제2흡수기(120)에 연결될 수 있고, 타단이 제2재생기(130)에 연결될 수 있다. 농용액 라인(127)은 제2재생기(130)와 제2흡수액 분사기(124)를 연결할 수 있다. 농용액 라인(127)은 일단이 제2재생기(130)에 연결될 수 있고, 타단이 제2흡수액 분사기(124)에 연결될 수 있다. 제2흡수액(F)은 제2흡수기(120), 희용액 라인(126), 제2재생기(130), 농용액 라인(127)을 순환할 수 있다. 제2흡수기-제2재생기 연결유로(126)(127)에는 제2흡수액(F)를 유동시키는 제2흡수액 펌프(P2)가 설치될 수 있다. 제2흡수액 펌프(P2)는 제2흡수기-제2재생기 연결유로(126)(127)의 희용액 라인(126)과 농용액 라인(127) 중 적어도 하나에 설치될 수 있다. 제2흡수액 펌프(P2)는 제2흡수액(F)이 제2흡수기(120), 희용액 라인(126), 제2재생기(130), 농용액 라인(127) 순서로 유동되게 제2흡수액(B)을 펌핑할 수 있다.
제2흡수액 분사기(124)에서 제2흡수기(120) 내부로 분사된 제1흡수액(F)은 제2냉매(B)가 흡수된 LiBr 수용액일 수 있다. 제2흡수액 분사기(124)에서 제2흡수기(120) 내부로 분사된 제2흡수액(F)은 제2재생기(130)에서 공급된 농용액일 수 있다. 제2흡수액 분사기(124)에서 제2흡수기(120) 내부로 분사된 제2흡수액(F)은 제2증발기(110)에서 공급된 수증기를 흡수하여 희용액으로 될 수 있고, 이때 발생된 흡수열은 온수관(122)를 통과하는 온수(G)로 전달될 수 있으며, 제2흡수액(F)의 온도는 하강될 수 있다. 온수관(122)를 통과하는 온수는 온도가 상승될 수 있고, 온수관(122)로 유입되는 온수(D)의 온도가 100℃일 경우, 온수관(122)에서 출수되는 온수(D)의 온도는 대략 120℃ 일 수 있다. 온수관(122)의 온수는 급탕 장치 등의 온수 수요처에서 이용될 수 있다.
제2재생기(130)는 제2흡수기(120)에서 유입된 제2흡수액(F)을 가열하는 가열관(132)을 포함할 수 있다. 가열관(132)은 제2재생기(130)의 내부에 배치될 수 있다. 가열관(132)은 제2재생기(130)의 내측 하부에 설치될 수 있고, 제2재생기(130)로 유입된 제2흡수액(F)은 가열관(132)에 의해 가열되어 제2냉매(E)를 증발시키고, 자신은 농용액이 될 수 있다. 가열관(132)에는 제1흡수 사이클(2)을 통과한 냉각수(D)가 유입될 수 있다. 가열관(132)은 제1흡수 사이클(2)을 통과한 냉각수(D)가 통과하는 제4냉각수관일 수 있다. 이 경우, 가열관(132)에는 제1흡수 사이클(2)에서 승온된 냉각수(D)가 통과할 수 있고, 제1흡수 사이클(2)에서 승온된 냉각수(D)는 제2재생기(130)에서 제2냉매(E)와 열교환될 수 있다. 제2냉매(E)는 가열관(132)을 통과하는 냉각수(D)로부터 열을 빼앗아 증발될 수 있다. 가열관(132)로 대략 70℃의 냉각수(D)가 유입될 수 있고, 가열관(132)을 통과하는 냉각수(D)는 제2냉매(E)와 열교환되어 대략 37℃ 로 냉각될 수 있다. 제2흡수기(120)와 제2재생기(130)는 증기압축 사이클의 압축기와 같은 역할을 할 수 있다.
제2재생기(130)는 제2응축기(140)와 제2재생기-제2응축기 연결라인(134)로 연결될 수 있다. 제2흡수액(F)에서 증발된 제2냉매(E)는 제2재생기-제2응축기 연결라인(134)을 통해 제2응축기(140)로 이동될 수 있다.
제2응축기(140)는 냉수(C)가 통과하는 냉수관(142)을 포함할 수 있다. 냉수관(142)을 통과하는 냉수(C)는 하수구 등의 폐열원 공급원에서 공급되는 폐열원일 수 있고, 이러한 폐열원이 갖고 있는 폐열은 제2응축기(140)의 냉수관(142)에서 제2냉매(E)로 회수될 수 있다. 냉수관(142)은 제2증발기(140)의 내부에 배치될 수 있다. 냉수관(142)에는 대략 12℃의 냉수가 통과할 수 있고, 제2응축기(140)로 유입된 제2냉매(E)는 냉수관(142)을 통과하는 냉수(C)에 의해 냉각되어 응축될 수 있다.
제2응축기(140)는 제2증발기(110)와 제2응축기-제2증발기 연결라인(144)로 연결될 수 있다. 제2응축기-제2증발기 연결라인(144)에눈 제2냉매 펌프(P3)가 설치될 수 있다. 제2냉매 펌프(P3)의 구동시, 제2냉매(E)는 제2응축기-제2증발기 연결라인(144)에 안내될 수 있고, 제2응축기(140)에서 응축된 제2냉매는 제2응축기-제2증발기 연결라인(144)을 통과해 제2증발기(110)로 유동될 수 있다. 제2응축기-제2증발기 연결라인(144)은 일단이 제2응축기(140)에 연결될 수 있고, 타단이 제2냉매 분사기(114)와 연결될 수 있다. 제2응축기(140)에서 냉각 응축된 제2냉매(E)는 제2응축기-제2증발기 연결라인(144)을 통해 제2냉매 분사기(114)로 유동될 수 있다. 냉수관(142)에는 대략 12℃의 냉수가 유입될 수 있고, 냉수관(142)를 통과하면서 제2냉매(E)와 냉각수는 대략 7℃로 온도가 하강되어 냉수관(142)에서 유출될 수 있다.
한편, 냉각수 라인(6)(7)(8)은 제1흡수기(20)의 제1냉각수관(22)과 제1응축기(40)의 제2냉각수관(42)을 순차적으로 통과한 냉각수가 제2증발기(110)의 제3냉각수관(112)과 제2재생기(130)의 가열관(132)으로 분산되고, 제2증발기(110)의 제3냉각수관(112)과 제2재생기(130)의 가열관(132)을 통과한 냉각수가 안내되게 연결될 수 있다.
흡수식 히트펌프는 제1냉각수관(22)으로 냉각수를 안내하는 냉각수 입수라인(6)과; 제2냉각수관(42)을 통과한 냉각수를 제2재생기(130)의 가열관(132)과 제3냉각수관(112)으로 안내하는 냉각수 분지라인(7)과; 제2재생기(130)의 가열관(132)과 제3냉각수관(112)을 통과한 냉각수가 출수되는 냉각수 출수라인(8)을 포함할 수 있다. 냉각수 입수라인(6)과, 냉각수 분지라인(7)과, 냉각수 출수라인(8)은 냉각수(D)가 제1흡수 사이클(2)과 제2흡수 사이클(4)을 순환하는 냉각수 라인(6)(7)(8)을 구성할 수 있다.
냉각수 입수라인(6)은 일단이 후술하는 냉각탑(9)에 연결될 수 있고, 타단이 제1냉각수관(22)에 연결될 수 있다.
냉각수 분지라인(7)은 제2냉각수관(42)에서 유출된 냉각수(D)가 통과하는 공통라인(71)과, 공통라인(71)의 냉각수(D)가 제3냉각수관(112)로 안내되는 제2증발기 연결라인(72)와, 공통라인(71)의 냉각수(D)가 제2재생기(130)의 가열관(132)으로 안내되는 제2재생기 연결라인(73)을 포함할 수 있다.
냉각수 출수라인(8)은 제3냉각수관(112)에서 출수된 냉각수(D)가 안내되는 제1출수라인(81)과, 제2재생기(130)의 가열관(132)에서 출수된 냉각수가 안내되는 제2출수라인(82)과, 제1출수라인(81)의 냉각수(D)와 제2출수라인(82)의 냉각수가 합쳐지는 제3출수라인(83)을 포함할 수 있다.
냉각수 출수라인(8)은 냉각탑(9)과 연결될 수 있다. 제3출수라인(83)은 냉각탑(9)과 연결될 수 있고, 제3냉각수관(112)에서 출수된 냉각수(D)와 제2재생기(130)의 가열관(132)에서 출수된 냉각수(D)는 냉각탑(9)에서 함께 냉각될 수 있다. 냉각탑(9)은 냉각수 입수라인(6)과 연결되어 냉각수 입수라인(6)으로 냉각수를 안내할 수 있다. 냉각탑(9)에서 냉각된 냉각수(D)는 냉각수 입수라인(6)을 통해 제1냉각수관(22)으로 유동될 수 있다.
흡수식 히트 펌프는 제1증발기(10)의 냉수관(12)과 제2응축기(140)의 냉수관(142)으로 냉수(C)를 안내하는 냉수 분지라인(152)을 더 포함할 수 있다. 흡수식 히트 펌프는 제1증발기(10)의 냉수관(12)을 통과한 냉수(C)가 안내되는 제1냉수 출수라인(154)과; 제2응축기(140)의 냉수관(142)을 통과한 냉수가 안내되는 제2냉수 출수라인(156)을 포함할 수 있다. 냉수 분지라인(152)은 냉수가 통과하는 공통라인(157)과, 공통라인(157)의 냉수(C)가 제1증발기(10)의 냉수관(12)로 안내되는 제1증발기 연결라인(158)과, 공통라인(157)의 냉수(C)가 제2응축기(140)의 냉수관(142)로 안내되는 제2응축기 연결라인(159)을 포함할 수 있다.
흡수식 히트 펌프는 제1재생기(30)의 가열관(32)으로 스팀(S)을 안내하는 스팀 입구라인(162)과, 제1재생기(30)의 가열관(32)을 통과한 스팀(S)을 안내하는 스팀 출구라인(164)을 더 포함할 수 있다.
스팀 입구라인(162)은 제1재생기(30)의 가열관(32)과 스팀 공급원(미도시)을 연결할 수 있고, 스팀 공급원에서 공급된 스팀(S)은 스팀 입구라인(162)과, 제1재생기(30)의 가열관(32)을 순차적으로 통과한 후 스팀 출구라인(164)으로 유동될 수 있다.
흡수식 히트 펌프는 제2흡수기(120)의 온수관(122)으로 온수를 안내하는 제2흡수기 온수 입구라인(172)과; 제2흡수기(120)의 온수관(122)에서 출수된 온수를 안내하는 제2흡수기 온수 출수라인(174)을 더 포함할 수 있다. 제2흡수기 온수 입구라인(172)로 안내된 온수는 제2흡수기(120)의 온수관(122)을 통과하면서 제2냉매(E)가 제2흡수액(F)에 흡수될 때 발생되는 흡수열을 전달 받아 승온될 수 있고, 이렇게 승은된 온수는 제2흡수기 온수 출수라인(174)을 통해 급탕장치 등의 온수 수요처로 공급되어 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 흡수식 히트펌프는 온수 수요처의 부하가 있으면, 운전될 수 있고, 흡수식 히트펌프의 운전시, 제1흡수액 펌프(P1)와, 제2흡수액 펌프(P2) 및 제2냉매 펌프(P3)는 구동될 수 있다.
하수구 등의 폐열 공급원에서는 제1증발기(10)와 제2응축기(140)으로 냉수(C)가 공급될 수 있다. 하수구 등의 폐열 공급원에서 공급되는 냉수(C)는 냉수 분지라인(152)으로 통과할 수 있고, 냉수 분지라인(152)의 냉수(C)는 제1증발기(10)의 냉수관(12)와, 제2응축기(140)의 냉수관(142)으로 공급될 수 있다. 제1증발기(10)의 냉수관(12)으로 공급된 냉수(C)는 제1증발기(10)의 냉수관(12)을 통과한 후 제1냉수 출수라인(154)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 그리고, 제2응축기(140)의 냉수관(142)로 공급된 냉수(C)는 제2응축기(140)의 냉수관(142)을 통과한 후 제2냉수 출수라인(156)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
흡수식 히트펌프의 운전시, 스팀 공급원(미도시)은 스팀 입구라인(162)으로 고온의 스팀(S)을 공급할 수 있고, 스팀 입구라인(162)의 스팀(S)은 제1재생기(30)의 가열관(32)을 통과한 후 스팀 출구라인(164)으로 유동될 수 있다.
흡수식 히트펌프의 운전시, 냉각탑(9)은 작동될 수 있고, 냉각탑(9)의 작동시, 냉각탑(9)의 냉각수(D)는 제1흡수기(20)의 제1냉각수관(22)과, 제1응축기(40)의 제2냉각수관(42)을 순차적으로 통과할 수 있다. 제1응축기(40)의 제2냉각수관(42)을 통과한 냉각수는 냉각수 분지라인(7)에서 제2증발기(110)의 제3냉각수관(112)과, 제2재생기(130)의 가열관(132)으로 분산될 수 있고, 이후 냉각수 출수라인(8)으로 출수될 수 있다. 냉각수 출수라인(8)의 냉각수(D)는 냉각탑(9)으로 유입되어 냉각될 수 있다. 냉각수(D)는 제1흡수 사이클(2)과 제2흡수 사이클(4)와 냉각탑(9)을 순환할 수 있다.
흡수식 히트펌프의 운전시, 제2흡수기 온수 입구라인(172)에는 온수가 공급될 수 있고, 온수는 제2흡수기(120)의 온수관(122)으로 유입되어, 제2흡수기(120)의 온수관(122)을 통과할 수 있고, 이후 제2흡수기 온수 출수라인(174)을 통해 급탕장치 등의 온수 수요처로 공급될 수 있다.
제1흡수액 펌프(P1)의 구동시, 제1흡수액(B)은 제1흡수기(120)와 제1재생기(30)을 순환할 수 있고, 제1흡수액(B)은 제1흡수기(120)에서 제1냉매(A)를 흡수하고, 제1재생기(30)에서 제1냉매(A)와 분리될 수 있다. 상기와 같은 제1흡수액(B)의 순환시, 제1재생기(30)에서 제1흡수액(B)과 분리된 제1냉매(A)는 제1응축기(40)에서 제2냉각수관(42)를 통과하는 냉각수(D)에 의해 냉각 응축되고, 이렇게 냉각 응축된 제1냉매(A)는 제1응축기(40)와 제1증발기(10)의 압력차에 의해 제1증발기(10)로 유동될 수 있다. 제1증발기(10)로 유동된 제1냉매(A)는 제1증발기(10)에서 제1증발기(10)의 냉수관(12)을 통과하는 냉수(C)의 폐열을 회수하여 증발된다. 제1증발기(10)에서 증발된 제1냉매(A)는 제1흡수기(20)로 유동되어, 제1흡수기(20)에서 제1흡수액(B)에 흡수된다.
제1흡수액 펌프(P1)의 구동시, 냉각수(D)는 제1흡수기(20)의 제1냉각수관(22)에서 1차적으로 승온된 후, 제1응축기(40)의 제2냉각수관(42)에서 2차적으로 승온될 수 있고, 제1응축기(40)의 제2냉각수관(42)에서 출수된 냉각수(D)는 승온된 상태에서, 냉각수 분지라인(7)으로 유동될 수 있고, 제2증발기(110)의 제3냉각수관(112)와, 제2재생기(130)의 가열관(132)에는 제1흡수 사이클(2)에서 다단 승온된 냉각수(D)가 통과할 수 있다.
제2흡수액 펌프(P2)와 제2냉매 펌프(P3)의 구동시, 제2흡수액(F)은 제2흡수기(120)와 제2재생기(130)를 순환할 수 있고, 제2흡수액(F)은 제2흡수기(120)에서 제2냉매(E)를 흡수하고, 제2재생기(130)에서 제2냉매(E)와 분리될 수 있다. 상기와 같은 제2흡수액(F)의 순환시, 제2재생기(130)에서 제2흡수액(F)과 분리된 제2냉매(E)는 제2응축기(140)에서 냉수관(142)을 통과하는 냉수(C)에 의해 냉각 응축되고, 이렇게 냉각 응축된 제2냉매(E)는 제2냉매 펌프(P3)에 의해 제2응축기(140)에서 제2증발기(110)로 유동될 수 있다. 제2증발기(110)로 유동된 제2냉매(E)는 제2증발기(110)에서 제2증발기(110)의 제3냉가수관(112)을 통과하는 냉각수(D)의 열을 회수하여 증발된다. 제2증발기(110)에서 증발된 제2냉매(E)는 제2흡수기(120)로 유동되어, 제2흡수기(120)에서 제2흡수액(F)에 흡수된다.
한편, 흡수식 히트펌프의 운전시, 제2흡수기 온수 입구라인(172)에서 제2흡수기(120)의 온수관(122)으로 유입된 온수(G)는 제2냉매(E)가 제2흡수액(F)에 흡수될 때 발생된 흡수열에 의해 승온될 수 있다. 제2흡수기(120)의 온수관(122)에서 출수되는 온수(G)는 제1응축기(40)의 제2냉각수관(42)에서 출수된 냉각수(D) 보다 고온일 수 있다. 제2흡수기(120)의 온수관(122)에서 출수된 고온의 온수는 제1응축기(40)의 제2냉각수관(42)에서 출수된 냉각수(D)가 급탕장치 등의 온수 수요처로 공급되는 경우 보다 효율적으로 온수 수요처에서 사용될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않고 이 발명이 속하는 기술적 범주 내에서 다양한 실시가 가능하고, 특히 냉각수 온도 등의 각종 수치는 설명의 편의를 위해 기재되었으며, 그 온도는 대략 5∼10℃ 정도 가감될 수 있음은 물론이며, 이 발명이 보호하고자 하는 주제는 특허청구범위에 기재된 것임은 물론이다.
2: 제1흡수 사이클 4: 제2 흡수 사이클
6: 냉각수 입수라인 7: 냉각수 분지라인
8: 냉각수 출수라인 9: 냉각탑
10: 제1증발기 12: 냉수관
20: 제1흡수기 22: 제1냉각수관
30: 제1재생기 32: 가열관
40: 제1응축기 42: 제2냉각수관
110: 제1증발기 112: 제3냉각수관
120: 제2흡수기 122: 온수관
130: 제2재생기 132: 가열관
140: 제2응축기 142: 냉수관

Claims (10)

  1. 제1증발기와, 제1흡수기와, 제1재생기와, 제1응축기를 포함하고, 제1냉매가 제1흡수기에서 제1흡수액에 흡수된 후 제1재생기에서 제1흡수액과 분리되며, 냉각수가 제1흡수기의 제1냉각수관을 통과한 후 제1응축기의 제2냉각수관을 통과하는 제1흡수 사이클과,;
    제2증발기와, 제2흡수기와, 제2재생기와, 제2응축기를 포함하고, 제2냉매가 제2흡수기에서 제2흡수액에 흡수된 후 제2재생기에서 제2흡수액과 분리되는 제2흡수 사이클과;
    상기 제1냉각수관으로 냉각수를 안내하는 냉각수 입수라인과;
    상기 제2냉각수관을 통과한 냉각수를 상기 제2재생기의 가열관과 상기 제2증발기의 제3냉각수관으로 안내하는 냉각수 분지라인과;
    상기 제2재생기의 가열관과 상기 제3냉각수관을 통과한 냉각수가 출수되는 냉각수 출수라인을 포함하는 흡수식 히트펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2흡수기의 온수관으로 온수를 안내하는 제2흡수기 온수 입구라인과;
    상기 제2흡수기의 온수관에서 출수된 온수를 안내하는 제2흡수기 온수 출수라인을 더 포함하는 흡수식 히트펌프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수 출수라인은 상기 제3냉각수관에서 출수된 냉각수가 안내되는 제1출수라인과, 상기 제2재생기의 가열관에서 출수된 냉각수가 안내되는 제2출수라인을 포함하는 흡수식 히트펌프.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 냉각수 출수라인은 상기 제1출수라인의 냉각수와 제2출수라인의 냉각수가 합쳐지는 제3출수라인을 더 포함하는 흡수식 히트펌프.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수 출수라인과 연결된 냉각탑을 더 포함하는 흡수식 히트펌프.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 냉각탑은 상기 냉각수 입수라인과 연결되어 상기 냉각수 입수라인으로 냉각수를 안내하는 흡수식 히트펌프.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1증발기의 냉수관과 제2응축기의 냉수관으로 냉수를 안내하는 냉수 분지라인을 더 포함하는 흡수식 히트펌프.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1증발기의 냉수관을 통과한 냉수가 안내되는 제1냉수 출수라인과;
    상기 제2응축기의 냉수관을 통과한 냉수가 안내되는 제2냉수 출수라인을 더 포함하는 흡수식 히트펌프.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1재생기의 가열관으로 스팀을 안내하는 스팀 입구라인과;
    상기 제1재생기의 가열관을 통과한 스팀을 안내하는 스팀 출구라인을 더 포함하는 흡수식 히트펌프.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1흡수 사이클은
    상기 제1흡수기와 제1재생기를 연결하고 제1흡수액이 안내되는 제1흡수기-제1재생기 연결유로와;
    상기 제1흡수기-제1재생기 연결유로에 설치된 제1흡수액 펌프를 더 포함하고,
    상기 제2흡수 사이클은
    상기 제2흡수기와 제2재생기를 연결하고 제2흡수액이 안내되는 제2흡수기-제2재생기 연결유로와;
    상기 제2흡수기-제2재생기 연결유로에 설치된 제2흡수액 펌프와;
    상기 제2응축기와 제2증발기를 연결하고 제2냉매가 안내되는 제2응축기-제2증발기 연결라인과;
    상기 제2응축기-제2증발기 연결라인에 설치된 제2냉매 펌프를 더 포함하는 흡수식 히트펌프.
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