KR20200120190A - 흡수식 냉동기 - Google Patents

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이재서
이흥주
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 보조 사이클을 구비하지 않는 저온수 2단 흡수식 냉동기에 관한 것으로, 냉매가 증발되는 증발기, 증기 냉매를 흡수제에 흡수시켜 희용액을 생성하는 흡수기, 흡수기에서 생성된 희용액에서 냉매를 재생시켜 중용액을 생성하는 제1 재생기, 제1 재생기에서 생성된 중용액에서 냉매를 재생시켜 농용액을 생성하는 제2 재생기, 및 제1 재생기에서 재생된 냉매를 응축시키는 응축기를 포함하고, 증발기와 흡수기와 제2 재생기는 동일한 쉘에 설치될 수 있다.

Description

흡수식 냉동기{ABSORPTION TYPE CHILLER}
본 발명은 흡수식 냉동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저온수 2단 흡수식 냉동기에 관한 것이다.
흡수식 냉동기는 냉매가 증발할 때의 기화열을 이용하여 배관을 흐르는 물을 냉각시키고, 증발된 냉매를 응축시켜 재사용하는 냉동기이다.
한편, 저온수 2단 흡수식 냉동기는 지역난방의 온수 배관망을 이용한 것으로, 2개의 사이클을 갖으며, 냉방부하가 낮아지면 하나의 사이클을 정지시킴으로써 에너지 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
저온수 2단 흡수식 냉동기는 온수의 온도를 낮추기 위해 보조 흡수기, 보조 재생기, 보조 열교환기로 구성되는 보조 사이클을 이용하는데, 보조 사이클은 보조 흡수기의 열교환을 위한 냉각수 라인과 보조 흡수기, 보조 재생기, 보조 열교환기를 잇는 흡수액 라인, 보조 흡수기 출구에 위치한 펌프, 보조 재생기 출구에 위치한 펌프가 필요하다. 따라서, 배관이 복잡해지며, 크기가 커지고, 제조 원가가 비싸지는 문제가 있다.
본 발명은 보조 사이크를 제거함으로써, 제조 원가 및 크기를 줄이고, 배관 길이를 줄임으로써 구조를 단순화한 흡수식 냉동기를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 흡수식 냉동기는 냉매가 증발되는 증발기, 증기 냉매를 흡수제에 흡수시켜 희용액을 생성하는 흡수기, 흡수기에서 생성된 희용액에서 냉매를 재생시켜 중용액을 생성하는 제1 재생기, 제1 재생기에서 생성된 중용액에서 냉매를 재생시켜 농용액을 생성하는 제2 재생기, 및 제1 재생기에서 재생된 냉매를 응축시키는 응축기를 포함하고, 증발기와 흡수기와 제2 재생기는 동일한 쉘에 설치될 수 있다.
흡수기는 증발기와 제2 재생기 사이에 배치될 수 있다.
제1 재생기에는 온수입수라인과, 온수연결라인이 연결되고, 제2 재생기에는 온수연결라인과, 온수출수라인이 연결될 수 있다.
흡수기에는 냉각수입수라인과 냉각수연결라인이 연결되고, 냉각수연결라인은 응축기에 연결될 수 있다.
흡수기에서 생성된 희용액과 제2 재생기에서 생성된 농용액을 열교환시키는 저온 열교환기를 더 포함할 수 있다.
저온 열교환기를 통과한 희용액과 제1 재생기에서 생성된 중용액을 열교환시키는 고온 열교환기를 더 포함할 수 있다.
증발기와 흡수기와 제2 재생기가 설치된 쉘에는 증발공간과 흡수공간을 구분하는 제1 엘리미네이터 및 흡수공간과 재생공간을 구분하는 제2 엘리미네이터가 배치될 수 있다.
증발기와 흡수기와 제2 재생기가 설치된 쉘에는 냉매를 분사하는 냉매 분사기, 제2 재생기에서 생성된 농용액을 분사하는 농용액 분사기, 및 제1 재생기에서 생성된 중용액을 분사하는 중용액 분사기가 배치될 수 있다.
증발기에는 냉수입수라인과 냉수출수라인이 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 보조 재생기, 보조 흡수기, 보조 열교환기 및 보조 재생기와 보조 흡수기 사이의 펌프가 불필요하므로, 흡수식 냉동기의 제조 비용을 절감하고, 크기를 최소화할 수 있다. 또한, 흡수식 냉동기에 설치되는 배관 길이를 줄일 수 있으므로, 구조 단순화가 가능하며, 수두 손실이 낮아져 펌프 동력을 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 저온수 2단 흡수식 냉동기를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 흡수식 냉동기를 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 종래 저온수 2단 흡수식 냉동기를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 흡수식 냉동기는 증발기(110), 흡수기(120), 응축기(130), 제1 재생기(140), 제2 재생기(150), 보조 흡수기(200) 및 보조 재생기(210)를 포함할 수 있다.
종래 흡수식 냉동기는 복수의 쉘을 포함하며, 복수의 쉘은 증발기(110) 및 흡수기(120)가 구비되는 제1 쉘(101a), 응축기(130)와 보조 재생기(210)와 제1 재생기(140)가 구비되는 제2 쉘(101b), 제2 재생기(150)와 보조 흡수기(200)가 구비되는 제3 쉘(101c)을 포함할 수 있다.
제1 쉘(101a)에는, 증발기(110)와 흡수기(120)가 기상냉매의 유동이 가능한 제1 엘리미네이터(102a)에 의해 구분된다.
증발기(110)에는 냉매를 분사하는 냉매 분사기(112)가 구비되고, 냉수가 통과하는 냉수관(114)을 포함할 수 있다. 냉수관(114)은 냉수입수라인(114a)과 냉수출수라인(114b)과 각각 연결될 수 있다.
냉수의 유동을 살펴보면, 냉수입수라인(114a), 냉수관(114) 냉수출수라인(114b)으로 유동된다. 이는 설명의 편의상 나누어 기재한 것이고, 냉수가 유동되는 하나의 배관으로 마련될 수 있다.
이와 같이 유동되어 소정의 온도로 냉각된 냉수는 냉수 수요처(예를 들면, 건물 등)로 공급될 수 있다. 또한, 냉수와 소정공간의 공기를 열교환하여 소정공간을 냉방할 수 있다.
냉매 분사기(112)는 냉매라인(113)과 연결되어 소정의 냉매를 공급받아 증발기(110)의 내부로 분사한다. 예를 들어, 냉매 분사기(112)는 복수의 미세 개구를 갖는 트레이 형태로 마련될 수 있다. 그리고, 냉매라인(113)에서 공급된 냉매가 미세 개구를 통해 낙하하며 냉수관(114)과 접하며 증발될 수 있다.
냉매라인(113)은 증발기(110)의 하부와 증발기(110)의 상부에 위치된 냉매분사기(112)를 연결한다. 즉, 냉매라인(113)은 증발기(110)의 하부에 고여있는 냉매를 상부로 이동시키는 역할을 한다. 이때, 냉매라인(113)에는 냉매펌프(113a)가 구비된다.
흡수기(120)는 증발기(110)와 같은 압력으로 유지되며, 제1 엘리미네이터(102a)를 통해 증발기(110)에서 증발된 냉매가 유입된다. 흡수기(120)는 이와 같이 유입된 냉매를 흡수제에 흡수시키는 기능을 한다.
흡수기(120)에는, 흡수제을 분사하는 제1 흡수액 분사기(122)가 구비된다. 제1 흡수액 분사기(122)는 흡수기유입라인(151)과 연결되어 소정의 흡수제을 공급받을 수 있다. 제1 흡수액 분사기(122)의 구조는 앞서 설명한 냉매분사기(112)의 구조와 동일하게 마련될 수 있다.
제1 흡수액 분사기(122)에서 분사된 흡수제에 흡수기(120)로 유입된 냉매가 흡수되어 희용액으로 변화될 수 있다. 희용액은 흡수기(120)의 하부에 수용되고, 흡수기토출라인(123)을 통해 흡수기(120)의 외부로 토출될 수 있다. 이때, 흡수기토출라인(123)에는 제1 용액펌프(123a)가 구비된다.
또한, 흡수기(120)에는, 냉각수가 통과되는 흡수냉각수관(124)이 설치된다. 냉각수는 흡수제에 냉매가 흡수되며 발생되는 열을 전달받을 수 있다.
흡수냉각수관(124)은 외부에서 흡수기(120)로 냉각수가 유입되는 냉각수입수라인(124a) 및 열교환된 냉각수가 흡수기(120)에서 토출되는 냉각수연결라인(124b)과 각각 연결된다. 예를 들어, 냉각수입수라인(124a)에서 32도로 유입된 냉각수는, 흡수냉각수관(124)에서 열교환을 통해 냉각수연결라인(124b)으로 34.5도로 토출될 수 있다. 냉각수연결라인(124b)은 응축냉각수입수라인(134a)과 연결될 수 있다.
한편, 냉각수입수라인(124a)은 보조입수라인(234a)과도 연결되어, 냉각수입수라인(124a)을 통해 입수된 냉각수는 흡수기(120) 또는 보조 흡수기(200)로 안내될 수 있다. 보조입수라인(234a)으로 입수된 냉각수는 보조냉각수관(234)을 통과한 후 보조출수라인(234b)으로 안내될 수 있다. 보조출수라인(234b)은 응축냉각수입수라인(134a)과 연결될 수 있다.
응축냉각수입수라인(134a)에는 흡수기(120) 및 보조 흡수기(200)를 통과한 냉각수가 입수될 수 있다. 응축냉각수입수라인(134a)은 응축냉각수라인(134)과 연결되고, 응축냉각수라인(134)은 응축기(130)에서 열교환된 냉각수를 냉각수출수라인(134b)으로 안내할 수 있다.
한편, 흡수기(120)에서 토출된 희용액은 저온 열교환기(160)와 고온 열교환기(170)를 지나 제1 재생기(140)로 유동될 수 있다.
제1 재생기(140)는 응축기(130) 및 보조 재생기(210)와 함께 제2 쉘(101b) 에 구비될 수 있다.
제1 재생기(140)는 제2 흡수액 분사기(142)를 구비할 수 있고, 제2 흡수액 분사기(142)는 흡수기(120)에서 유동된 희용액을 제1 재생기(140) 내부로 분사할 수 있다.
제1 재생기(140)에서 분사된 희용액은 제1 온수관(163)을 흐르는 온수에서 열을 공급받음에 따라 냉매가 증발하며, 농도가 높아져 중용액으로 변화될 수 있다.
제1 온수관(163)은 온수입수라인(161)과 제1 온수연결라인(162)에 각각 연결될 수 있다. 제1 온수연결라인(16)은 제1 온수관(163)과 제2 온수관(164)은 연결할 수 있다.
제2 온수관(164)은 제1 온수연결라인(163)과 제2 온수연결라인(165)에 각각 연결될 수 있다. 제2 온수연결라인(165)은 제3 온수관(166)과 연결될 수 있다. 제3 온수관(166)은 제2 온수연결라인(165)과 온수출수라인(167) 사이에 연결될 수 있다.
온수의 유동을 살펴보면, 온수입수라인(161), 제1 온수관(163), 제1 온수연결라인(162), 제2 온수관(164), 제2 온수연결라인(165), 제3 온수관(166) 및 온수출수라인(167)으로 유동된다. 이는 설명의 편의상 나누어 기재한 것이고, 온수가 유동되는 하나의 배관으로 마련될 수 있다.
한편, 제1 재생기(140)에서 농도가 높게 변화된 중용액은 제1 재생기토출라인(143)을 통해 토출된 후 고온 열교환기(170)를 지나 재생기 연결라인(151)으로 유동될 수 있다. 제1 재생기토출라인(143)은 제2 용액펌프(143a)를 구비할 수 있다.
제2 재생기(150)는 제2 흡수액 분사기(152)를 구비할 수 있고, 제2 흡수액 분사기(152)는 제1 재생기(140)에서 유동된 중용액을 제2 재생기(150) 내부로 분사할 수 있다.
제2 재생기(150)에서 분사된 중용액은 제2 온수관(164)을 흐르는 온수에서 열을 공급받아 냉매를 재생시키고 농용액으로 변화될 수 있다.
제2 재생기(150)에서 생성된 농용액은 제2 재생기 토출라인(151)을 통해 흡수기(120)로 유동될 수 있다. 제2 재생기 토출라인(151)은 제3 용액펌프(151a)를 구비할 수 있다.
종래 흡수식 냉동기는 주 사이클 및 보조 사이클에 따라 동작할 수 있다. 주 사이클은 흡수기(120)에서 농용액이 증발기(110)에서 발생한 냉매 증기를 흡수하면서 희용액으로 변화되고, 희용액이 저온 열교환기(160)와 고온 열교환기(170)를 지나 제1 재생기(140)로 유입되어 일부의 냉매를 재생시켜 중용액으로 변화되고, 중용액이 고온 열교환기(170)를 지나 제2 재생기(150)에 유입되어 일부의 냉매를 재생시켜 농용액으로 변화되고, 농용액이 저온 열교환기(150)를 지나 다시 흡수기(120)로 돌아오는 사이클일 수 있다.
한편, 보조 사이클은 제2 재생기(150)에서 재생된 냉매 증기를 보조 흡수기(200)에서 흡수액이 흡수함에 따라 희용액으로 변화되고, 희용액이 보조 열교환기(220)를 지나 보조 재생기(210)로 유입되어 냉매를 재생시켜 농용액으로 변화되고, 농용액이 다시 보조 열교환기(220)를 지나 보조 흡수기(200)로 돌아오는 사이클일 수 있다.
이를 위해, 제2 쉘(101b)에는 제1 재생기(140)와 보조 재생기(210)와 응축기(130)가 동일한 쉘에 구비되고, 응축기(130)는 제1 재생기(140)와 보조 재생기(210)에서 발생한 냉매 증기를 응축시켜 응축된 냉매를 증발기(110)로 안내할 수 있다.
제1 재생기(140)와 보조 재생기(210) 및 응축기(130)는 하부에서부터 순차적으로 설치되고, 응축기(130)의 측면에는 제3 엘리미네이터(102c)가 설치될 수 있다.
한편, 제3 쉘(101c)에는 제2 재생기(150)와 보조 흡수기(200)가 함께 구비되며, 제2 재생기(150)에서 재생된 기상 냉매를 유동하는 제2 엘리미네이터(10ba)를 포함할 수 있다.
보조 사이클을 위해, 보조 흡수기(200)에는 보조 흡수기 토출라인(223)이 연결되고, 보조 흡수기 토출라인(223)에는 제1 보조 용액펌프(223a)가 구비될 수 있다.
보조 재생기(210)는 보조 흡수기(200)에서 유동된 희용액을 분사하는 제4 흡수액 분사기(242)를 포함하고, 보조 재생기(210)에서 변화된 농용액은 보조 재생기 토출라인(241)을 통해 토출되고, 보조 재생기 토출라인(241)에는 제2 보조 용액펌프(241a)가 구비될 수 있다. 보조 흡수기(200)는 보조 재생기 토출라인(241)을 통해 유동된 흡수액을 분사하는 제5 흡수액 분사기(222)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 종래 흡수식 냉동기는 보조 사이클을 위해, 보조 흡수기(200), 보조 재생기(210), 보조 열교환기(220)를 더 포함하며, 이들을 연결하는 배관과 펌프를 더 구비한다.
또한, 52~53%의 농도를 가지는 희용액이 약 6.5~7kPa의 압력을 가진 제1 재생기(140)로 유입되어 재생 후 농도 57.5~58.5%의 중용액으로 배출되고, 고온 열교환기(140)를 거쳐 약 2~3kpa의 제2 재생기(150)로 유입되어 재생되는데, 이 때 제1 재생기(140)와 제2 재생기(150) 각각의 포화 온도는 약 65~70℃℃, 57~60℃이기 때문에, 열원으로 사용되는 온수의 출구온도를 55 ℃로 낮추는 것에 한계가 있어, 온수의 출구 온도를 낮추기 위해 보조 사이클을 이용한다.
그러나, 이러한 보조 사이클은 보조 흡수기(200)의 열교환을 위한 냉각수 라인과 보조 흡수기(200), 보조 재생기(210), 보조 열교환기(220)를 잇는 흡수액 라인을 필요하며, 보조 사이클 구동을 위한 펌프가 필요하여, 배관이 복잡해지고, 제품 크기가 커지며 제조 원가가 비싸진다.
따라서, 본 발명에서는 보조 사이클을 제거하고자 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 흡수식 냉동기를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 흡수식 냉동기는 증발기(10), 흡수기(20), 응축기(30), 제1 재생기(40) 및 제2 재생기(50)를 포함할 수 있다.
증발기(10), 흡수기(20), 응축기(30), 제1 재생기(40) 및 제2 재생기(50)에는 냉매 또는 흡수제가 유동될 수 있다. 이 때, 냉매는 물, 흡수제는 리튬브로마이드(LiBr)이 사용될 수 있다.
또한, 흡수식 냉동기는 복수의 쉘을 포함하고, 복수의 쉘은 증발기(10), 흡수기(20), 제2 재생기(50)가 구비되는 제1 쉘(1)과, 응축기(30) 및 제1 재생기(40)가 구비되는 제2 쉘(2)을 포함할 수 있다.
즉, 증발기(10)와 흡수기(20)와 제2 재생기(50)가 동일한 쉘에 설치되고, 응축기(30)와 제1 재생기(40)가 동일한 쉘에 설치될 수 있다. 제2 재생기(50)는 증발기(10)와 흡수기(20)가 배치된 쉘에 설치될 수 있다.
흡수기(20)는 증발기(10)와 제2 재생기(50) 사이에 배치될 수 있다. 제2 재생기(50)는 응축기(30)와 제1 재생기(40)가 구비된 제1 쉘(1)을 향하는 방향에 배치되고, 증발기(10)는 제1 쉘(1)이 배치된 방향과 반대 방향에 배치될 수 있다. 이 경우, 흡수기(20)와 제1 재생기(40)를 연결하는 흡수액 라인, 제1 재생기(40)와 제2 재생기(50) 사이를 연결하는 흡수액 라인, 제1 재생기(40)와 제2 재생기(50) 사이를 연결하는 온수 라인, 증발기(10)와 응축기(30) 사이를 연결하는 온수 라인의 길이를 최소화시킬 수 있는 이점이 있다.
제1 쉘(1)에는 증발기(10)에서 흡수기(20)로 기상 냉매가 이동하는 제1 엘리미네이터(1a)와, 제2 재생기(50)에서 흡수기(20)로 기상 냉매가 이동하는 제2 엘리미네이터(1b)가 구비될 수 있다. 제1 엘리미네이터(1a)는 증발기(10)와 흡수기(20)를 구분하고, 제2 엘리미네이터(1b)는 흡수기(20)와 제2 재생기(50)를 구분할 수 있다.
제1 쉘(1)에는 증발기(10)에서 냉매가 증발되는 증발공간, 흡수기(20)에서 냉매가 흡수제에 흡수되는 흡수공간, 제2 재생기(50)에서 냉매가 증발되어 재생되는 재생공간이 형성될 수 있다. 제1 엘리미네이터(1a)는 증발공간과 흡수공간을 구분하고, 제2 엘리미네이터(1b)는 흡수공간과 재생공간을 구분할 수 있다.
증발기(10)에서는 냉매가 증발될 수 있다. 증발기(10)에는 냉매를 분사하는 냉매 분사기(12)와, 냉매 분사기(12)에서 분사된 냉매와 열교환되는 냉수가 통과하는 냉수관(14)을 포함될 수 있다. 이 때, 증발기(10)는 매우 낮은 압력으로 유지됨으로 분사된 냉매는 냉수관(14)에 유동되는 냉수에 의해 증발될 수 있다.
증발기(10)에는 냉수입수라인(14a)과 냉수출수라인(14b)이 연결될 수 있다. 즉, 냉수관(14)은 외부에서 증발기(10)로 냉수가 유입되는 냉수입수라인(14a) 및 열교환된 냉수가 증발기(10)에서 토출되는 냉수출수라인(14b)과 각각 연결된다. 예를 들어, 냉수입수라인(14a)에서 12도로 유입된 냉수는, 냉수관(14)에서 열교환을 통해 냉수출수라인(14b)으로 7도로 토출될 수 있다.
냉수의 유동을 살펴보면, 냉수입수라인(14a), 냉수관(14) 및 냉수출수라인(14b)으로 유동된다. 이는 설명의 편의상 나누어 기재한 것이고, 냉수가 유동되는 하나의 배관으로 마련될 수 있다.
이와 같이 유동되어 소정의 온도로 냉각된 냉수는 냉수 수요처(예를 들면, 건물 등)로 공급될 수 있다. 또한, 냉수와 소정공간의 공기를 열교환하여 소정공간을 냉방할 수 있다.
냉매 분사기(12)는 냉매라인(13)과 연결되어 소정의 냉매를 공급받아 증발기(10)의 내부로 냉매를 분사한다. 예를 들어, 냉매 분사기(12)는 복수의 미세 개구를 갖는 트레이 형태로 마련될 수 있다. 그리고, 냉매 라인(13)에서 공급된 냉매가 미세 개구를 통해 낙하하며 냉수관(14)과 접하며 증발될 수 있다.
냉매라인(13)은 증발기(10)의 하부와 증발기(10)의 상부에 위치된 냉매 분사기(12)를 연결한다. 즉, 냉매라인(13)은 증발기(10)의 하부에 고여있는 냉매를 상부로 이동시키는 역할을 한다. 이때, 냉매라인(13)에는 냉매펌프(13a)가 구비된다.
흡수기(20)는 증발기(10) 및 제2 재생기(50)와 같은 압력으로 유지되며, 제 1 엘리미네이터(1a)를 통해 증발기(10)에서 증발된 냉매와 제2 엘리미네이터(1b)를 통해 증발된 냉매가 유입된다. 흡수기(20)는 이와 같이 유입된 냉매를 흡수제에 흡수시키는 기능을 한다. 즉, 흡수기(20)는 증기 냉매를 흡수제에 흡수시켜 희용액을 생성할 수 있다.
흡수기(20)에는, 흡수액을 분사하는 농용액 분사기(22)가 구비된다. 농용액 분사기(22)는 흡수기유입라인(25)과 연결되어 소정의 흡수액을 공급받을 수 있다. 농용액 분사기(22)의 구조는 앞서 설명한 냉매 분사기(12)의 구조와 동일하게 마련될 수 있다.
농용액 분사기(22)에서 분사된 농용액에 흡수기(20)로 유입된 냉매가 흡수되어 희용액으로 변화될 수 있다. 희용액은 흡수기(20)의 하부에 수용되고, 흡수기토출라인(23)을 통해 흡수기(20)의 외부로 토출될 수 있다. 이때, 흡수기토출라인(23)에는 제 1 용액펌프(23a)가 구비된다.
또한, 흡수기(20)에는, 냉각수가 통과되는 흡수냉각수관(24)이 설치된다. 냉각수는 흡수제에 냉매가 흡수되며 발생되는 열을 전달받을 수 있다.
흡수냉각수관(24)은 외부에서 흡수기(20)로 냉각수가 유입되는 냉각수입수라인(24a) 및 열교환된 냉각수가 흡수기(20)에서 토출되는 냉각수연결라인(24b)과 각각 연결된다. 예를 들어, 냉각수입수라인(24a)에서 32도로 유입된 냉각수는, 흡수냉각수관(24)에서 열교환을 통해 냉각수연결라인(24b)으로 34.5도로 토출될 수 있다.
응축기(30)는 냉각수연결라인(24b)과 냉각수토출라인(34a) 각각에 연결될 수 있다. 응축기(30)는 내부에 응축냉각수관(34)을 구비하고, 응축냉각수관(34)은 냉각수연결라인(24b)과 냉각수토출라인(34a)과 연결될 수 있다.
냉각수의 유동을 살펴보면, 냉각수입수라인(24a), 흡수냉각수관(24), 냉각수연결라인(24b), 응축냉각수관(34) 및 냉각수출수라인(34a)으로 유동된다. 이는 설명의 편의상 나누어 기재한 것이고, 냉각수가 유동되는 하나의 배관으로 마련될 수 있다.
제1 재생기(40)는 흡수기(20)에서 생성된 희용액에서 냉매를 재생시켜 중용액을 생성할 수 있다.
한편, 응축기(30)는 제1 재생기(40)의 상부에 배치될 수 있다. 제2 쉘(2)에는 기상 냉매가 유동 가능한 제3 엘리미네이터(2a)가 설치될 수 있고, 제3 엘리미네이터(2a)는 응축기(30)와 제1 재생기(40) 사이에 배치될 수 있다. 제1 재생기(40)에서 분리된 냉매가 응축기(30)로 쉽게 유동되도록 제1 재생기(40)와 응축기(30)는 하나의 쉘인 제2 쉘(2)에 함께 구비된다. 그러나, 이는 예시적인 형태로, 제1 재생기(40)와 응축기(30)는 각각의 쉘에 구분되어 구비될 수 있다.
제1 재생기(40)에는 흡수기(20)에서 유동된 희용액을 분사하는 희용액 분사기(42)가 구비될 수 있다. 희용액 분사기(42)는 흡수기토출라인(23)과 연결되어, 흡수기(20)로부터 생성된 희용액을 공급받을 수 있다. 희용액 분사기(42)의 구조는 앞서 설명한 냉매 분사기(12)의 구조와 동일하게 마련될 수 있다.
희용액 분사기(42)에서 분사된 희용액은 제1 온수관(63)을 통과하는 온수의 온수열을 공급받아 가열될 수 있고, 일부 냉매가 온수열에 의해 증발되어 재생될 수 있다. 제1 재생기(40)에서는 희용액이 온수열에 의해 중용액으로 변화될 수 있다.
제1 재생기(40)에는 온수입수라인(61)과 온수연결라인(62)이 연결되고, 제2 재생기(50)에는 온수연결라인(62)과 온수출수라인(66)이 연결될 수 있다.
구체적으로, 제1 재생기(40)에 구비된 제1 온수관(63)은 외부에서 온수가 입수되는 온수입수라인(61)과 온수연결라인(62)에 각각 연결될 수 있다. 온수연결라인(62)은 일단이 제1 재생기(40)의 제1 온수관(63)에 연결되고, 타단이 제2 재생기(50)의 제2 온수관(65)에 연결될 수 있다. 제2 온수관(65)은 제2 재생기(50)의 내부에 설치되며, 온수연결라인(62)과 온수출수라인(66)에 각각 연결될 수 있다.
온수의 유동을 살펴보면, 온수입수라인(61), 제1 온수관(63), 온수연결라인(62), 제2 온수관(65) 및 온수출수라인(66)으로 유동된다. 이는 설명의 편의상 나누어 기재한 것이고, 온수가 유동되는 하나의 배관으로 마련될 수 있다.
제1 재생기(40)는 제1 재생기 토출라인(43)과 연결되고, 제1 재생기(40)에서 생성된 중용액은 제1 재생기 토출라인(43)을 통해 제2 재생기(50)로 안내될 수 있다. 이 때, 제1 재생기 토출라인(43)에는 제2 용액펌프(43a)가 구비될 수 있다.
제2 재생기(50)는 제1 재생기(40)에서 생성된 중용액에서 냉매를 재생시켜 농용액을 생성할 수 있다. 구체적으로, 제2 재생기(50)는 중용액 분사기(52)를 구비할 수 있고, 중용액 분사기(52)는 제1 재생기 토출라인(42)과 연결될 수 있다. 중용액 분사기(52)는 제1 재생기 토출라인(42)을 통해 유입되는 중용액을 내부로 분사할 수 있다.
제1 쉘(1)에는 냉매 분사기(12)와, 농용액 분사기(22)와, 중용액 분사기(52)가 배치될 수 있다. 즉, 냉매 분사기(12)와, 농용액 분사기(22)와, 중용액 분사기(52)는 동일한 쉘에 배치될 수 있다.
제2 재생기(50)에는 제2 온수관(65)이 구비되고, 제2 재생기(50) 내부로 분사된 중용액은 제2 온수관(65)을 지나는 온수의 열에 의해 가열되어 일부 냉매가 증발하면서 농용액으로 변화될 수 있다.
제1 재생기(40)와 제2 재생기(50)는 온수를 열원으로 냉매를 재생시킬 수 있다.
제2 재생기(50)에서 생성된 농용액은 제2 재생기 토출라인(61)을 통해 흡수기(20)로 안내될 수 있다. 제2 재생기 토출라인(51)에는 제3 용액펌프(51a)가 구비될 수 있다. 제2 재생기 토출라인(51)은 흡수기유입라인(25)과 연결될 수 있다.
즉, 본 발명의 흡수식 냉동기에 따르면, 흡수액은 흡수기(20)에서 냉매를 흡수하여 희용액으로 변화된 후 흡수기(20)에서 배출되어 저온 열교환기(60)와 고온 열교환기(70)를 지나 제1 재생기(40)로 유입될 수 있다. 제1 재생기(40)로 유입된 희용액은 일부 냉매가 증발하면서 중용액으로 변화된 후 제1 재생기(40)에서 배출되어 고온 열교환기(70)를 지나 제2 재생기(50)로 유입될 수 있다. 제2 재생기(50)에 유입된 중용액은 일부 냉매가 증발하면서 농용액으로 변화된 후 저온 열교환기(60)를 지나 흡수기(20)로 다시 돌아가게 된다.
이 때, 제1 재생기(40)에서 증발한 냉매는 동일한 쉘(2)의 응축기(30)로 이동하여 응축되고, 응축된 냉매는 응축기 토출라인(31)을 통해 증발기(10)로 안내될 수 있다. 응축기(30)는 제1 재생기(40)에서 재생된 냉매를 응축시킬 수 있다. 제2 재생기(50)에서 증발한 냉매는 제2 엘리미네이터(1b)를 지나 동일한 쉘(1)의 흡수기(20)로 이동하여 흡수액에 흡수될 수 있다.
한편, 흡수식 냉동기는 흡수기(20)에서 생성된 희용액과 제2 재생기(50)에서 생성된 농용액을 열교환시키는 저온 열교환기(60)와, 저온 열교환기(60)를 통과한 희용액과 제1 재생기(40)에서 생성된 중용액을 열교환시키는 고온 열교환기(70)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 흡수식 냉동기에 따르면, 온수는 제1 재생기(40)를 지나 제2 재생기(50)로 이동하며 열교환을 하게 되며, 이 때 제2 재생기(50)의 흡수액의 포화 온도는 종래 흡수식 냉동기(예를 들어, 도 1에 도시된 흡수식 냉동기)의 포화 온도 보다 낮고, 이에 따라 온수출수라인(66)을 통해 토출되는 온수의 출수 온도를 낮출 수 있는 이점이 있다.
제2 재생기(50)가 증발기(10), 흡수기(20)와 동일한 쉘에 위치하기 때문에 종래 저온수 2단 흡수식 냉동기의 제2 재생기 보다 낮은 약 1kpa 정도의 압력이 형성되어, 제1 재생기(40)와 고온 열교환기(70)를 거쳐 제2 재생기(50)로 유입된 57.5~58.5% 농도의 중용액은 40℃에서 재생을 하게 된다. 이로써, 본 발명의 실시 예에 따른 흡수식 냉동기는 보조사이클 없이도 온수 배출 온도를 55℃ 이하로 낮출 수 있는 이점이 있다.
따라서, 본 발명의 흡수식 냉동기는 보조 사이클을 위한 보조 재생기, 보조 흡수기, 보조 열교환기를 포함하지 않으므로 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 보조 재생기, 보조 흡수기 및 보조 열교환기 사이에 설치되는 배관과 펌프 또한 불필요하여 제조 비용 절감, 구조를 단순화, 수두 손실 최소화가 가능한 이점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 제1 쉘 2: 제2 쉘
10: 증발기 20: 흡수기
30: 응축기 40: 제1 재생기
50: 제2 재생기 60: 저온 열교환기
70: 고온 열교환기

Claims (10)

  1. 냉매가 증발되는 증발기;
    증기 냉매를 흡수제에 흡수시켜 희용액을 생성하는 흡수기;
    상기 흡수기에서 생성된 희용액에서 냉매를 재생시켜 중용액을 생성하는 제1 재생기;
    상기 제1 재생기에서 생성된 중용액에서 냉매를 재생시켜 농용액을 생성하는 제2 재생기; 및
    상기 제1 재생기에서 재생된 냉매를 응축시키는 응축기를 포함하고,
    상기 증발기와 상기 흡수기와 상기 제2 재생기는 동일한 쉘에 설치되는
    흡수식 냉동기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡수기는 상기 증발기와 상기 제2 재생기 사이에 배치되는
    흡수식 냉동기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 재생기에는 온수입수라인과, 온수연결라인이 연결되고,
    상기 제2 재생기에는 상기 온수연결라인과, 온수출수라인이 연결되는
    흡수식 냉동기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 흡수기에는 냉각수입수라인과 냉각수연결라인이 연결되고,
    상기 냉각수연결라인은 상기 응축기에 연결되는
    흡수식 냉동기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흡수기에서 생성된 희용액과 상기 제2 재생기에서 생성된 농용액을 열교환시키는 저온 열교환기를 더 포함하는
    흡수식 냉동기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 저온 열교환기를 통과한 희용액과 상기 제1 재생기에서 생성된 중용액을 열교환시키는 고온 열교환기를 더 포함하는
    흡수식 냉동기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 증발기와 상기 흡수기와 상기 제2 재생기가 설치된 쉘에는
    증발공간과 흡수공간을 구분하는 제1 엘리미네이터; 및
    상기 흡수공간과 재생공간을 구분하는 제2 엘리미네이터가 배치되는
    흡수식 냉동기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 증발기와 상기 흡수기와 상기 제2 재생기가 설치된 쉘에는
    상기 냉매를 분사하는 냉매 분사기;
    상기 제2 재생기에서 생성된 농용액을 분사하는 농용액 분사기; 및
    상기 제1 재생기에서 생성된 중용액을 분사하는 중용액 분사기가 배치되는
    흡수식 냉동기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 증발기에는 냉수입수라인과 냉수출수라인이 연결되는
    흡수식 냉동기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 흡수기는
    상기 증발기에서 증발된 냉매와 상기 제2 재생기에서 증발된 냉매를 흡수하는
    흡수식 냉동기.
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