KR20210104474A

KR20210104474A - 흡수식 칠러

Info

Publication number: KR20210104474A
Application number: KR1020200019266A
Authority: KR
Inventors: 조용선; 이흥주; 이재서
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2021-08-25
Also published as: KR102320559B1

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 칠러는 냉매를 분사하는 냉매분사부를 구비하고, 상기 냉매분사부를 통해 분사된 냉매와 냉수를 열교환시키는 증발기; 상기 증발기로부터 기상 냉매가 공급되며, 냉각수가 통과하는 흡수기; 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기; 및 상기 재생기에서 생성된 기상 냉매가 공급되고 냉각수가 통과하는 응축기; 를 포함하고, 상기 냉매분사부는, 상기 냉매입출구에 동시에 연결되어 하부로 냉매를 분사하는 복수의 냉매튜브를 포함한다. 따라서, 냉매 분사부의 트레이를 전열관의 튜브와 같은 파이프형으로 형성함으로써 각 튜브 사이의 정렬을 맞출 수 있다.

Description

흡수식 칠러{ABSORBED CHILLER}

본 발명은 흡수식 칠러에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 흡수액 산포를 개선하는 흡수식 칠러에 관한 것이다.

흡수식 칠러는 별도의 압축기 없이 냉매와 냉수를 열교환시켜서 냉수를 냉각시키기 위한 장치이다.

도 1은 일반적인 흡수식 칠러(1)에 대한 개략적인 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 흡수식 철러(1)는 냉매와 냉수를 열교환시키는 증발기(2), 상기 증발기(2)에서 증발된 기상 냉매를 흡수액을 통해 흡수시키는 흡수기(3), 흡수기(3)에서 공급된 흡수액으로부터 기상 냉매를 분리하기 위한 재생기(4) 및 상기 재생기(4)에서 분리된 기상 냉매와 냉각수를 열교환시켜서 기상 냉매를 응축시키는 응축기(5)를 포함한다.

상기 증발기(2)와 상기 흡수기(3)는 하나의 쉘(shell)을 통해 구현될 수 있으며, 상기 재생기(4)와 상기 응축기 (5) 역시 하나의 쉘을 통해 구현될 수 있다.

상기 흡수식 칠러(1)의 사이클을 설명하면 아래와 같다.

흡수기(3)에서 나온 저농도 흡수액(즉, 기상 냉매를 상대적으로 많이 함유하는 흡수액)은 저농도 배관(3')을 통해 재생기(4)로 공급된다.

재생기(4)에서 저농도 흡수액이 가열되면, 저농도 흡수액으로부터 기상 냉매가 분리된다. 기상 냉매가 분리된 고농도 흡수액(즉, 기상 냉매를 상대적으로 적게 함유하는 흡수액)은 고농도 배관(4')을 통해 흡수기(3)로 다시 공급된다.

상기 흡수기(3) 내로 냉각수 배관(7)이 통과하며, 상기 냉각수 배관(7)은 상기 흡수기(3) 내의 온도를 낮춰서 흡수액에 의한 기상 냉매의 흡수 효율을 증가시킨다.

상기 재생기(4)에서 저농도 흡수액으로부터 분리된 기상 냉매는 상기 재생기(4) 일측에 구비되는 응축기(5)로 공급된다.

상기 응축기(5)는 기상 냉매와 냉각수를 열교환시켜서 기상 냉매를 응축시키도록 형성된다.

예를 들어, 상기 응축기(5) 내로 냉각수 배관(6)이 통과하며, 상기 냉각수 배관(7)은 응축기(5) 내의 기상 냉매와 열교환된다.

상기 응축기(5)에서 응축된 액상 냉매는 고압 배관(5')을 통해 증발기(2)로 공급되고, 증발기(2) 내에서 액상 냉매와 냉수가 열교환된다.

예를 들어, 상기 증발기(2) 내로 냉수 배관(6)이 통과하며, 상기 냉수 배관(6)과 액상 냉매가 열교환하여, 냉수를 냉각시킨다.

증발기(2)에서 액상 냉매의 증발에 의해 생성된 기상 냉매는 상기 증발기(2) 일측의 흡수기(3)로 공급된다.

상기 증발기(2)와 상기 흡수기(3) 사이에는 증발기(2)로부터의 기상 냉매는 상기 흡수기(3)로 공급되고, 상기 흡수기(3) 내의 흡수액은 상기 증발기(2)로 공급되지 않도록 하기 위한 엘리미네이터(9)가 구비될 수 있다.

즉, 상기 엘리미네이터(9)는 상기 증발기(2)에서 생성된 기상 냉매를 상기 흡수기(3)를 향해 통과시키고, 상기 흡수기(3)에 공급되는 흡수액의 상기 증발기(2)로의 유입을 방지하도록 형성될 수 있다.

이와 같은 흡수식 칠러는 재생기로 주입되는 흡수액의 온도를 높여 재생기로 보내는 고온재생기를 더 포함한다.

이와 같은 흡수식 칠러의 기본 구성은 한국특허 10-1809963호에 개시되어 있다.

한국특허 10-1809963호에 개시되어 있는 흡수식 칠러는 증발기와 흡수기가하나의 쉘로 형성되고, 재생기와 응축기가 하나의 쉘로 형성될 수 있다.

각각의 쉘에는 상부에서 산포되는 액체를 산포하기 위한 트레이가 배치되어있으며, 이와 같은 트레이 아래로 각 냉매가 흐르는 파이프가 정렬되어 있다.

그러나, 이와 같은 파이프와 트레이의 배치는 각 트레이의 센터와 트레이의간격을 맞추는 공정에 시간이 많이 소요되며, 유지 보수가 거의 불가능한 문제가 있다.

즉, 트레이에 오류가 발생하는 경우, 트레이가 칠러 내에 조립 및 용접되어 있어 이를 보수 또는 교체가 매우 어렵다.

그러나, 트레이에서 전열관의 파이프로 산포되는 트레이 홀 사이즈가 매우 작아 제품 내에 이물질에 의한 막힘 가능성이 존재하며 이에 대한 해결 방안이 명확하지 않아 문제된다.

한국특허 10-1809963 (2018.01.18. 공고)

종래의 흡수식 칠러의 트레이의 홀과 전열관의 파이프의 정렬이 맞지 않아 문제가 되는 바, 본 발명이 해결하고자 하는 제1 과제는 트레이를 전열관의 파이프와 같은 파이프형으로 형성함으로써 각 파이프 사이의 정렬을 맞출 수 있는 흡수식 칠러를 제공하는 것이다.

이때, 흡수식 칠러의 트레이에서 사이즈가 매우 작아 제품 내에 이물질에 의한 막힘 가능성이 존재하는 바, 본 발명의 제2 과제는 홀의 막힘 현상이 발생할 때, 해당 파이프만을 개별적으로 분리하여 수리가능한 흡수식 칠러를 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 냉매를 분사하는 냉매분사부를 구비하고, 상기 냉매분사부를 통해 분사된 냉매와 냉수를 열교환시키는 증발기; 상기 증발기로부터 기상 냉매가 공급되며, 냉각수가 통과하는 흡수기; 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기; 및 상기 재생기에서 생성된 기상 냉매가 공급되고 냉각수가 통과하는 응축기; 를 포함하고, 상기 냉매분사부는, 상기 냉매입출구에 동시에 연결되어 하부로 냉매를 분사하는 복수의 냉매튜브를 포함하는 흡수식 칠러를 제공한다.

상기 냉매분사부는, 내부에 상기 냉매를 수집하는 냉매입출구를 더 포함하며, 상기 복수의 냉매튜브의 일단이 상기 냉매입출구에 동시에 연결될 수 있다.

상기 복수의 냉매 튜브는 소정의 거리로 서로 이격되어 배치될 수 있다.

각각의 상기 냉매 튜브는 상기 증발기의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다.

각각의 상기 냉매 튜브는 하부로 상기 냉매를 토출하는 복수의 배출구를 포함할 수 있다.

상기 복수의 배출구는 소정 거리로 이격되어 형성될 수 있다.

상기 복수의 배출구는 서로 동일한 크기를 가지며 형성될 수 있다.

상기 복수의 냉매 튜브 하부로 상기 냉매와 열교환하는 냉수를 흘리는 복수의 냉수 튜브가 배치될 수 있다.

상기 복수의 냉매 튜브는 상기 복수의 냉수 튜브와 정렬하도록 배치될 수 있다.

상기 복수의 냉매 튜브의 단면 중심점과 상기 복수의 냉수 튜브의 단면 중심점이 서로 일치하도록 배치될 수 있다.

상기 복수의 냉수 튜브는 상기 냉매 튜브와 동일한 방향으로 연장되어 다층 구조를 가질 수 있다.

상기 배출구는 2 내지 3mm 의 직경을 가질 수 있다.

상기 배출구의 소정의 이격 거리는 12 내지 13mm 일 수 있다.

상기 흡수기는 상기 흡수액이 토출되는 흡수액 분사부, 그리고 상기 냉각수가 통과하면서 상기 흡수액과 열교환하는 냉각수 튜브를 포함할 수 있다.

상기 흡수액 분사부는 상기 냉각수 튜브와 정렬하여 상기 흡수액을 토출하는 복수의 흡수액 튜브를 포함할 수 있다.

상기 해결 수단을 통하여, 트레이를 전열관의 파이프와 같은 파이프형으로 형성함으로써 각 파이프 사이의 정렬을 맞출 수 있다.

또한, 홀의 막힘 현상이 발생할 때, 해당 파이프만을 개별적으로 분리하여 수리가능하여 비용 및 수리 시간이 절감될 수 있다.

도 1은 종래의 흡수식 칠러를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 흡수식 칠러를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 증발기를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 증발기를 제1 방향으로 절단한 구성도이다.
도 5a는 도 3의 증발기를 제2 방향으로 절단한 구성도이다.
도 5b는 도 5a의 구성도에 대응하는 종래기술의 칠러의 증발기의 구성도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

또한, 실시예의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 실시예를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 흡수식 칠러를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 증발기를 나타내는 도면이며, 도 4는 도 3의 증발기를 제1 방향으로 절단한 구성도이고, 도 5a는 도 3의 증발기를 제2 방향으로 절단한 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 흡수식 칠러(10)는 냉매(예를 들어, 물)와 냉수를 열교환시키는 증발기(200), 상기 증발기(200)로부터 기상 냉매가 공급되는 흡수기(300), 상기 흡수기(300)로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기(400) 및 상기 재생기(400)에서 생성된 기상 냉매가 공급되는 응축기(500)를 포함할 수 있다.

상기 증발기(200)와 상기 흡수기(300)는 하나의 쉘로 구현될 수 있으며, 상기 재생기(400)와 상기 응축기(500) 역시 하나의 쉘로 구현될 수 있다.

상기 증발기(200)는 내부의 냉매를 가압하는 냉매펌프(251) 및 상기 냉매펌프(251)에 의해 가압된 냉매를 분사하는 냉매분사부(252)를 구비할 수 있다.

구체적으로, 상기 증발기(200) 내에는 응축기(500)로부터 고압배관(550)을 통해 공급된 액상 냉매가 수용될 수있다. 상기 증발기(200) 내에 수용된 액상 냉매는 상기 증발기(200) 하단에 구비된 냉매펌프(251)에 의해 가압되어, 순환라인(250)을 통해 증발기(200) 상부로 안내된다.

상기 순환라인(250)을 통해 증발기(200) 상부로 안내된 액상 냉매는 상기 냉매분사부(252)를 통해 상기 증발기(200) 내로 분사될 수 있다. 이때, 상기 냉매분사부(252)는 액상 냉매를 미세한 입자 형태로 분사하도록 형성될수 있다.

즉, 상기 냉매분사부(252)는 증발기(200)의 상부에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 냉매분사부(252)는 상기 증발기(200) 내에서 상부에 구비될 수 있다.

상기 증발기(200)에는 냉수가 유동하는 냉수배관(600)이 통과할 수 있다. 즉, 냉수배관(600)의 일부가 상기 증발기(200) 내에 배치될 수 있다.

따라서, 상기 냉매분사부(252)로부터 분사된 냉매와 상기 냉수배관(600)을 유동하는 냉수가 열교환하여 냉수가 냉각될 수 있다. 냉각된 냉수는 별도의 공기조화기(미도시) 또는 실내기(미도시) 등에서 열교환매체로 사용될 수 있다.

상기 흡수기(300)는 상기 증발기(200)로부터 기상 냉매가 공급되고, 전술한 재생기(400)를 통해 흡수액이 공급되도록 형성될 수 있다. 상기 흡수액은 리튬브로마이드(LiBr) 수용액이 될 수 있다.

구체적으로, 상기 증발기(200)에서 냉수와의 열교환을 통해 증발한 기상 냉매는 상기 증발기(200) 일측에 구비되는 흡수기(300)로 공급될 수 있다.

상기 증발기(200)와 상기 흡수기(300) 사이에는 제1엘리미네이터(E1)가 구비된다. 상기 제1엘리미네이터(E1)는 기체는 통과시키고 액체는 차단하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 증발기(200) 내부의 압력은 상기 흡수기(300) 내부의 압력에 비해 높다.

따라서, 상기 증발기(200)에서 발생된 기상 냉매는 상기 제1엘리미네이터(E1)를 통해 상기 흡수기(300)로 안내될 수 있다. 상기 흡수기(300)로 안내된 기상 냉매는 상기 흡수기(300)에 공급되는 흡수액에 흡수될 수 있다.

반면에, 상기 흡수기(300) 내의 흡수액은 상기 제1엘리미네이터(E1)에 의해 상기 증발기(200)로 안내될 수 없다. 즉, 상기 제1엘리미네이터(E1)는 상기 흡수기(300) 내의 흡수액이 상기 증발기(200) 내로 안내되는 것을 방지하도록 형성될 수 있다.

상기 흡수기(300)에는 냉각수 배관(700)이 통과될 수 있다. 이는, 흡수액이 기상 냉매를 흡수할 때 열이 발생하기 때문에, 흡수기(300) 내의 온도를 낮추기 위함이다.

즉, 상기 흡수기(300)를 통과하는 냉각수 배관(700)에 의해 흡수액에 의한 기상 냉매의 흡수 효율이 증가될 수 있다.

상기 흡수기(300)의 하단에는 흡수액펌프(351)가 구비될 수 있다. 상기 흡수기(300) 내에서 기상 냉매를 흡수한 흡수액은 상기 흡수액펌프(351)의 구동에 의해 재생기(400)로 안내될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 흡수기(300)는 흡수액 공급라인(350)을 통해 상기 재생기(400)에 연결될 수 있고, 상기 흡수액 공급라인(350) 상에 상기 흡수액펌프(351)가 구비될 수 있다.

상기 재생기(400)는 상기 흡수기(300)로부터 공급된 흡수액(이하, "저농도 흡수액"이라고도 함)을 가열하도록 형성될 수 있다.

상기 재생기(400)는 고온재생기(100)에서의 열원(예를 들어, 증기, 온수 또는 가스 등)에 의해 상기 흡수기(300)로부터 공급된 저농도 흡수액을 가열하도록 형성될 수 있다.

상기 흡수액이 상기 재생기(400)에서 가열되면, 상기 흡수액으로부터 기상 냉매가 분리될 수 있다. 상기 흡수액으로부터 분리된 기상 냉매는 상기 재생기(400) 일측의 응축기(500)로 안내된다.

이때, 상기 재생기(400)와 상기 재생기 일측에 구비되는 응축기(500) 사이에는 제2엘리미네이터(E2)가 구비될수 있다. 상기 제2엘리미네이터(E2)는 기체는 통과시키고 액체는 차단하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 재생기(400) 내부의 압력은 상기 응축기(500) 내부의 압력에 비해 높다.

따라서, 상기 재생기(400)에서 발생된 기상 냉매는 상기 제2엘리미네이터(E2)를 통해 상기 응축기(500)로 안내될 수 있다. 상기 응축기(500)로 안내된 기상 냉매는 상기 응축기(500) 내에서 액상 냉매로 응축된다.

반면에, 상기 응축기(500) 내의 액상 냉매는 상기 제2엘리미네이터(E2)에 의해 상기 재생기(400)로 안내될 수 없다. 즉, 상기 제2엘리미네이터(E2)는 상기 응축기(500) 내의 액상 냉매가 상기 재생기(400) 내로 안내되는 것을 방지하도록 형성될 수 있다.

상기 재생기(400)에서 가열되어 기상 냉매가 분리된 흡수액은 흡수액 회수라인(450)을 통해 흡수기(300)로 회수될 수 있다. 이때, 상기 흡수액 회수라인(450)을 통해 흡수액의 회수를 위해, 상기 재생기(400)에 비해 상기 흡수기(300)가 하측에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 흡수액 회수라인(450)의 일 단부는 상기 재생기(400)에 연통되고, 상기 흡수액 회수라인(450)의 타 단부는 상기 흡수기(300)에 연통될 수 있다.

상기 흡수액 회수라인(450)의 타 단부에는 흡수액분사부(452)가 구비될 수 있다. 상기 흡수액분사부(452)는 상기 흡수기(300) 내로 흡수액을 미세한 입자 형태로 분사하도록 형성될 수 있다. 상기 흡수액이 미세한 입자 형태로 분사되면, 흡수액에 의한 기상 냉매의 흡수 효율이 증가될 수 있다.

상기 흡수액 공급라인(350)은 상기 흡수액 회수라인(450)과 열교환하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 흡수액 공급라인(350)의 일부는 상기 흡수액 회수라인(450)의 일부와 흡수액 열교환기(900)를 통해 서로 열교환될수 있다.

구체적으로, 상기 흡수액 공급라인(350)의 일부와 상기 흡수액 회수라인(450)의 일부는 흡수액 열교환기(900)를 통과할 수 있다. 즉, 상기 흡수액 열교환기(900)를 통하여, 상기 흡수액 공급라인(350) 내의 저농도 흡수액과 상기 흡수액 회수라인(450) 내의 고농도 흡수액 사이에 열교환이 이루어질 수 있다.

이때, 상기 흡수액 공급라인(350) 내의 저농도 흡수액은 열을 흡수하고 상기 흡수액 회수라인(450) 내의 고농도 흡수액은 열을 방출할 수 있다.

여기서, 저농도 흡수액은 흡수기(300)에서 기상 냉매를 흡수한 상태의 흡수액을 나타내며, 고농도 흡수액은 재생기(400)에서 기상 냉매가 분리된 상태의 흡수액을 나타낼 수 있다.

이러한 흡수액 열교환기(900)에 의해, 재생기(400)에서의 흡수액으로부터 기상 냉매의 분리 효율(즉, 흡수액의 재생 효율)이 증가됨과 동시에, 흡수기(300)에서의 흡수액에 의한 기상 냉매의 흡수 효율(즉, 흡수액의 흡수효율)이 증가될 수 있다.

한편, 상기 응축기(500)는 재생기(400)에서 생성된 기상 냉매가 공급되도록 형성될 수 있다. 즉, 재생기(400)에서 흡수액으로부터 분리된 기상 냉매는 상기 응축기(500)로 공급될 수 있다.

전술한 냉각수 배관(700)은 상기 응축기(500)를 통과할 수 있다. 따라서, 상기 응축기(500) 내로 공급된 기상냉매는 상기 냉각수 배관(700)과 열교환하여 응축될 수 있다.

상기 냉각수 배관(700)는 전술한 흡수기(300) 및 상기 응축기(500)를 순차적으로 경유하도록 마련될 수 있다.

이는, 상기 응축기(500)보다 상기 흡수기(300)에서 더 많은 냉각수의 냉열을 필요로 하기 때문이다.

냉각수 배관(700)으로 안내되는 냉각수는 상기 흡수기(300) 및 상기 응축기(500)를 통과한 후에 별도의 냉각탑(미도시) 등을 통해 다시 냉각될 수 있다.

상기 응축기(500)에서 응축된 액상 냉매는 냉매배관(550)을 통해 증발기(200)로 안내될 수 있다. 이때, 상기 냉매배관(550)을 통한 액상 냉매의 안내를 위하여, 상기 응축기(500)는 상기 증발기(200)에 비해 상측에 배치될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예의 고온재생기(100)는, 도시 가스 등을 연료로 하는 가스 버너(120)의 화력에 의해 흡수액과 냉매가 혼입된 흡수액을 가열하여, 냉매를 증발시켜 흡수액과 냉매를 분리시켜 재생기(400)로 전달한다.

또한, 본 발명의 실시예는 상기 흡수식 칠러(10) 전반의 운전을 제어하기 위한 제어부(150)를 포함한다.

제어부(150)는 MPU(마이크로 프로세서 유닛), 프로그램 등을 기억하는 ROM, RAM, 통신 수단으로 되는 입출력의 인터페이스 등을 구비하여, 흡수식 칠러(10)의 운전을 제어한다.

이러한 고온재생기(100)는 가스 공급라인(132)과 연결되어, 가스 버너(120)로의 공기를 송입하는 송풍기(160) 및 가스 버너(120)의 가스에 점화하는 점화기(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.

이와 같은 흡수식 칠러(10)는 앞서 설명한 바와 같이 응축기(500)와 재생기(400)가 하나의 셀로 구성되며, 그 하부에 증발기(200)와 흡수기(300)가 하나의 셀로 구성된다.

이와 같은 하부의 셀의 상세 구성에 대하여, 도 3 내지 도 5를 참고하여 설명한다.

도 3은 도 2에 도시된 증발기(200)를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 증발기(200)를 제1 방향(Ⅰ-Ⅰ')으로 절단한 구성도이고, 도 5a는 도 3의 증발기(200)를 제2 방향(Ⅱ-Ⅱ')으로 절단한 구성도이다.

도 3 내지 도 5a를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 흡수식 칠러(10)의 증발기(200)와 흡수기(300)를 포함하는 쉘을 나타내는 것이다.

증발기(200)와 흡수기(300)를 포함하는 쉘은 도 3과 같이 하나의 쉘 케이스 내부에 복수의 튜브를 가지는 증발기(200) 영역 및 흡수기(300) 영역으로 분할되어 있다.

이와 같은 영역 분할은 도 3에서 xy 평면을 바닥면으로 정의하고, z 방향으로 소정의 높이를 가지는 쉘 케이스의 내부가 정의될 때, xz 평면에서 y 축 방향을 따라 연장되는 제1 엘리베이터(E1)에 의해 구현될 수 있다.

도 3은 이와 같은 구획에 대하여, 증발기(200) 영역이 바라보이는 측의 내부 사시도로서, 제1 엘리베이터(E1)의 뒤로 흡수기(300) 영역이 형성될 수 있다.

이와 같은 흡수식 칠러(10)의 증발기(200) 영역은 상단에 냉매 분사부(252) 및 냉매 분사부(252) 하부로 냉매와 열교환을 위한 증발기(200)의 본체가 배치되어 있다.

증발기(200)의 본체는 도 4 및 도 5a와 같이 냉수가 흐르는 냉수배관(600)으로부터 연장되며, 냉수를 흘리는 복수의 냉수튜브(610)를 포함한다.

복수의 냉수튜브(610)는 y축을 따라 길이 방향으로 연장되어 배치되는 복수의 파이프로서, 내부가 비어 있는 관 형상을 가지며, 단부에서 서로 연결되어 연속적으로 냉수를 흘린다.

복수의 냉수튜브(610)는 도 4 및 도 5a와 같이 xy 평면을 기준으로 행열로 배치될 수 있으며, 행열을 따라 서로 단부가 연결되어 있다.

이와 같은 복수의 냉수튜브(610)의 상부로 냉매 펌프(251)로부터 연장되어 순환 라인(250)을 따라 흐르는 냉매를 분사하기 위한 냉매분사부(252)가 배치된다.

이와 같은 냉매분사부(252)는 냉수튜브(610)와 같이 복수의 냉매튜브(254)를 포함할 수 있다.

이와 같은 냉매튜브(254)의 양 단으로 순환 라인(250)으로부터의 냉매를 수집하였다가 각 냉매튜브(254)에 전달하는 냉매입출구(253)가 배치되어 있다.

냉매입출구(253)는 x축을 따라 연장되는 육면체로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같은 냉매입출구(253)는 일면으로 복수의 냉매튜브(254)가 동시에 삽입되어 있으며, 동시에 냉매를 흘린다.

이대, 냉매입출구(253)와 복수의 냉매튜브(254)는 서로 끼움결합될 수 있으며, 용접하지 않고 패킹 부재, 일 예로 오링(O-ring)과 같은 부재를 적용하여 고정할 수 있다.

따라서, 하나의 냉매튜브(254)에 이물질 등이 끼어 분사가 원활하지 않은 경우, 해당 냉매튜브(254)만을 분리하여 수리 후 다시 결합 가능하다.

복수의 냉매튜브(254)는 도 4 및 도 5a와 같이, 하부의 냉수튜브(610)와 정렬할 수 있으며, 하부의 냉수튜브(610)와 동일한 규격의 파이프일 수 있다.

이때, 한 행을 이루는 냉수튜브(610)의 수효와 냉매튜브(254)의 수효가 동일하며, 각 튜브의 이격 거리 또한 동일하게 배치됨으로써, 냉수튜브(610)의 중심점(o2)과 상부의 냉매튜브(254)의 중심점(o1)이 서로 일치하도록 배치된다.

이때, 상부의 냉매튜브(254)의 하면으로 마주보는 냉수튜브(610)를 향하여 복수의 배출구(255)가 형성되어 있다.

이와 같은 복수의 배출구(255)는 도 4와 같이 동일한 이격 거리(d)를 가지며 소정의 직경을 가지는 홀(hole)로서, 내부 관을 흐르는 냉매를 하부 냉수튜브(610)로 분사한다.

이와 같은 배출구(255)는 원형으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

각 배출구(255)의 직경은 1 내지 3mm 일 수 있으며, 바람직하게는 2mm 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 각 배출구(255)의 이격 거리는 12 내지 13mm 일 수 있으며, 바람직하게는 12.5mm 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5b는 도 5a의 구성도에 대응하는 종래의 칠러(10)의 증발기(2)의 구성도이다.

도 5b를 참고하면, 종래의 칠러(10)의 증발기(2)의 냉매 분사부(21)는 하나의 트레이로 구현되어 있으며, 트레이 위 또는 내부를 냉매가 흐르면서 토출부의 홀을 통해 냉매를 분사한다.

이때, 각 토출부가 바 타입으로 형성되며, 각 토출부에 홀이 냉수튜브(20)를 향해 냉매를 분사한다.

이와 같은 종래의 증발기(2)는 하나의 트레이로 구현되어 각 토출부와 냉수튜브(20)의 정렬을 각각 맞추기 불가능하며, 하나의 홀에서 불량이 발생하는 경우, 전체 트레이를 교체하여야 하는 문제가 있다.

본 발명의 도 5a와 같이, 냉매 분사부(252)를 하부의 냉수튜브(610)와 동일하게 파이프형으로 형성함으로써, 각 냉매튜브(254)의 분리 결합이 용이하고, 개별적인 수리가 가능하여 경제적이고 신뢰성이 향상되는 칠러(10)의 제공이 가능하다.

이와 같은 냉매 분사부(252)의 튜브 구성은 흡수기(300)에서 흡수액 분사부(452)의 구성도 동일하게 튜브형으로 구현될 수 있으며, 하부의 냉각수가 흐르는 냉각수 배관과 정렬하여 도 3 내지 도 5a와 동일한 구성으로 중심점(o1, o2)이 일치할 수 있다.

이러한 흡수식 칠러(10)는, 냉수관(600)의 출구로부터 냉수를 취출하는 냉방 운전되며, 냉각수가 인입되고, 가스 버너(120)가 점화되여 고온재생기(100)에서 순환되어 인입된 흡수액을 가열하면, 흡수액으로부터 증발 분리한 냉매 증기와, 냉매 증기를 분리하여 흡수액의 농도가 높아진 중간 흡수액이 얻어진다.

고온재생기(100)에서 생성된 고온의 냉매 증기는 배출라인(850)을 통해 저온 재생기(400)에 들어가고, 저온 재생기(400)는 고온재생기(100)에서 생성되어 고온 열교환기(851)를 경유하여 저온 재생기(400)에 들어간 중간농도 흡수액을 가열하여 방열 응축하여 응축기(500)에 공급한다.

또한, 저온 재생기(400)에서 가열되어 중간 흡수액으로부터 증발 분리된 냉매는 응축기(500)로 들어가고, 냉각수관으로부터 전열관의 내부를 흐르는 물과 열교환하여 응축 액화하여 증발기(200)에 들어간다.

증발기(200)에 들어가 바닥부의 저장된 냉매액은, 전열관 위에 냉매 펌프(252)에 의해 산포되고, 냉온수관(600)을 통해 공급되는 물과 열교환하여 증발하고, 전열관의 내부를 흐르는 물을 냉각한다.

그리고, 증발기(200)에서 증발한 냉매는 흡수기(300)에 들어가고, 저온 재생기(400)에서 가열되어 냉매를 증발 분리하여 흡수액의 농도가 한층 높아진 흡수액, 즉, 회수라인(450)으로부터 상방으로부터 산포되는 고농도 흡수액에 흡수된다.

흡수기(300)에서 냉매를 흡수하여 농도가 옅어진 흡수액, 즉, 저농도 흡수액은 흡수액 펌프(351)의 운전에 의해, 고온재생기(100)에 순환라인(350)으로 보내지며 다시 재생된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims

냉매를 분사하는 냉매분사부를 구비하고, 상기 냉매분사부를 통해 분사된 냉매와 냉수를 열교환시키는 증발기;
상기 증발기로부터 기상 냉매가 공급되며, 냉각수가 통과하는 흡수기;
상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기; 및
상기 재생기에서 생성된 기상 냉매가 공급되고 냉각수가 통과하는 응축기; 를 포함하고,
상기 냉매분사부는,
냉매입출구에 동시에 연결되어 하부로 냉매를 분사하는 복수의 냉매튜브
를 포함하는 흡수식 칠러.
제1항에 있어서,
상기 냉매분사부는,
내부에 상기 냉매를 수집하는 상기 냉매입출구를 더 포함하며, 상기 복수의 냉매튜브의 일단이 상기 냉매입출구에 동시에 연결되는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제2항에 있어서,
상기 복수의 냉매튜브는 소정의 거리로 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제3항에 있어서,
각각의 상기 냉매튜브는 상기 증발기의 길이 방향을 따라 연장되어 있는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제4항에 있어서,
각각의 상기 냉매튜브는 하부로 상기 냉매를 토출하는 복수의 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제5항에 있어서,
상기 복수의 배출구는
소정 거리로 이격되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제6항에 있어서,
상기 복수의 배출구는 서로 동일한 크기를 가지며 형성되는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제7항에 있어서,
상기 복수의 냉매튜브 하부로 상기 냉매와 열교환하는 냉수를 흘리는 복수의 냉수 튜브가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제8항에 있어서,
상기 복수의 냉매튜브는 상기 복수의 냉수 튜브와 정렬하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제9항에 있어서,
상기 복수의 냉매튜브의 단면 중심점과 상기 복수의 냉수 튜브의 단면 중심점이 서로 일치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제10항에 있어서,
상기 복수의 냉수 튜브는 상기 냉매튜브와 동일한 방향으로 연장되어 다층 구조를 가지는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제11항에 있어서,
상기 배출구는 2 내지 3mm 의 직경을 가지는 것을 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제12항에 있어서,
상기 배출구의 소정의 이격 거리는 12 내지 13mm 인 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제13항에 있어서,
상기 흡수기는
상기 흡수액이 토출되는 흡수액 분사부, 그리고
상기 냉각수가 통과하면서 상기 흡수액과 열교환하는 냉각수 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.
제14항에 있어서,
상기 흡수액 분사부는 상기 냉각수 튜브와 정렬하여 상기 흡수액을 토출하는 복수의 흡수액 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 칠러.