KR20220093724A - 흡수식 냉온수기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 흡수식 냉온수기는, 냉매와 냉수를 열교환시키고, 상기 냉매를 토출하는 증발기, 상기 증발기에서 토출된 냉매가 흡수제와 혼합되어 흡수액이 생성되는 흡수기, 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기, 상기 재생기에서 생성된 냉매가 공급되는 응축기, 상기 재생기와 상기 증발기 사이를 연결하는 냉매 증기 이송 배관, 상기 증발기의 온도를 센싱하는 온도 센서, 및, 상기 냉매 증기 이송 배관에 배치되고, 상기 온도 센서에서 감지되는 온도 데이터에 기초하여 개폐되는 차단 밸브를 포함할 수 있다.

Description

흡수식 냉온수기{Absorption type cooler and heater}

본 발명은 흡수식 냉온수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동파를 방지할 수 있는 흡수식 냉온수기에 관한 것이다.

흡수식 냉온수기는 흡수액과 냉매를 이용한 사이클 운전으로, 별도의 압축기 없이 냉매와 냉수를 열교환시켜서 냉방 또는 난방을 수행할 수 있는 장치이다.

수식 냉온수기는, 증발기에서 증발한 냉매가 흡수기에서 흡수액에 흡수되고, 냉매를 흡수한 흡수액이 재생기를 거치면서 냉매가 증발되며, 응축기를 거치면서 증발된 냉매가 응축되는 원리를 이용하여, 냉방 또는 난방을 수행할 수 있다. 흡수식 냉온수기는, 재생기의 수에 따라 단효용, 2중 효용, 3중 효용 및 그 이상으로 분류할 수 있다.

도 1은 일반적인 흡수식 냉온수기(1)에 대한 개략적인 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 흡수식 냉온수기(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 냉온수기(1)의 사이클을 설명하면 아래와 같다.

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

재생기(4)에서 희용액이 가열되면, 희용액으로부터 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 희용액으로부터 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.

한편, 상기 흡수식 냉온수기(1)이 설치된 현장에서 냉수펌프의 고장이나 점진적인 성능저하로 냉수의 유량이 정지되거나 충분히 공급되지 못할 수 있다. 이경우 냉매 증발량이 감소하면서 증발기의 압력이 감소하고 포화온도가 빙점으로 급격히 저하하면서 증발관이 동파될 수 있다. 따라서, 동파를 방지할 수 있는 흡수식 냉온수기가 제안되고 있다.

예를 들어, 선행문헌 한국 공개 특허 2000-00142696호는 흡수식냉동기의 동파 방지장치에 대해 개시하고 있다. 선행 문헌은 흡수액와 냉매를 혼합하여 빙점을 저하시키는 것으로 전열관 동파를 방지하지만 냉매가 흡수액으로 오염되어 해당 장치가 동작 후 필수 적으로 증발기를 블로우다운 해야 한다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 흡수식 냉온수기에서 동파를 방지할 수 있는 안전 장치 및 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 동파 안전 장치 동작시 블로우 다운 과정 이 필요없어 효율이 향상된 흡수식 냉온수기 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 동파 안전 장치 동작시 블로우 다운 과정이 필요없어 관리가 용이한 흡수식 냉온수기 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에 의해서 이해될 수 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 흡수식 냉온수기는, 증발기 냉매 온도 저하시, 밸브 동작으로 증발기 냉매 온도를 상승시켜 동파를 방지할 수 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 흡수식 냉온수기는, 냉매와 냉수를 열교환시키고, 상기 냉매를 토출하는 증발기, 상기 증발기에서 토출된 냉매가 흡수제와 혼합되어 흡수액이 생성되는 흡수기, 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기, 상기 재생기에서 생성된 냉매가 공급되는 응축기, 상기 재생기와 상기 증발기 사이를 연결하는 냉매 증기 이송 배관, 상기 증발기의 온도를 센싱하는 온도 센서, 및, 상기 냉매 증기 이송 배관에 배치되고, 상기 온도 센서에서 감지되는 온도 데이터에 기초하여 개폐되는 차단 밸브를 포함할 수 있다.

상기 차단 밸브는, 닫혀 있다가, 상기 증발기에서 센싱되는 온도가 설정 온도 이하로 떨어지면 열릴 수 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 흡수식 냉온수기는, 상기 온도 센서에서 감지되는 온도 데이터에 기초하여 상기 차단 밸브를 제어하는 밸브 컨트롤러(controller)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 밸브 컨트롤러는, 상기 증발기에서 감지되는 온도가 설정 온도 이하로 떨어지면 상기 차단 밸브가 열리도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 밸브 컨트롤러는 상기 증발기에서 감지되는 온도에 기초하여 상기 차단 밸브의 개폐량을 제어할 수 있다.

또한, 상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 흡수식 냉온수기는, 상기 밸브 컨트롤러와 상기 차단 밸브를 연결하는 신호선을 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 재생기는, 가열기를 구비하여, 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 제1 재생기, 및, 상기 제1 재생기로부터 공급받은 냉매를 열원으로 사용하여 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 제2 재생기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉매 증기 이송 배관은 상기 증발기와 상기 제2 재생기 사이를 연결할 수 있다.

또한, 상기 제1 재생기는, 상기 흡수기에서 제1 흡수액을 공급받고, 상기 제1 흡수액을 재생하여 상기 제1 흡수액보다 고농도인 제2 흡수액을 생성하고, 상기 제2 재생기는, 상기 제1 재생기부터 상기 제2 흡수액을 공급받고, 상기 제2 흡수액을 재생하여 상기 제2 흡수액보다 고농도인 제3 흡수액을 생성할 수 있다.

또한, 상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 흡수식 냉온수기는, 상기 제2 재생기에서 토출된 냉매와 상기 흡수기로부터 토출된 흡수액을 열교환시키는 냉매 드레인 열교환기, 상기 흡수기와 상기 제1 재생기 사이에 배치되는 고온 열교환기, 및, 상기 제2 재생기와 상기 흡수기 사이에 배치되는 저온 열교환기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 흡수기에서 토출된 흡수액은, 상기 저온 열교환기, 상기 냉매 드레인 열교환기, 및, 상기 고온 열교환기를 거쳐 상기 제1 재생기로 유입되어 연소열로 재생되고, 상기 제1 재생기에서 재생된 흡수액은, 상기 고온 열교환기를 통과하여 상기 제2 재생기로 유입되어 상기 제1 재생기에서 발생한 증기 냉매를 열원으로 재생되며, 상기 제2 재생기에서 재생된 흡수액은, 상기 저온 열교환기를 거쳐 상기 흡수기로 유입될 수 있다.

또한, 상기 제2 재생기의 열원으로 사용된 냉매는, 상기 냉매 드레인 열교환기를 통과한 후 상기 응축기로 유입되고, 상기 응축기에서 응축된 냉매는 상기 증발기로 유입될 수 있다.

상기 재생기는, 가열기를 구비하여, 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 고온 재생기, 상기 고온 재생기로부터 공급받은 고온의 냉매를 열원으로 사용하여 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 중온 재생기, 및, 상기 중온 재생기로부터 공급받은 중온의 냉매를 열원으로 사용하여 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 저온 재생기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉매 증기 이송 배관은 상기 증발기와 상기 저온 재생기 사이를 연결할 수 있다.

또한, 상기 중온 재생기 및 상기 저온 재생기에서 토출된 냉매와 상기 흡수기로부터 토출된 흡수액을 열교환시키는 냉매 드레인 열교환기, 상기 흡수기와 상기 고온 재생기 사이에 배치되는 고온 열교환기, 상기 저온 재생기와 상기 흡수기 사이에 배치되는 저온 열교환기, 상기 고온 열교환기 및, 상기 저온 열교환기 사이에 배치되는 중온 열교환기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 흡수기에서 토출된 흡수액은, 상기 저온 열교환기, 상기 냉매 드레인 열교환기, 상기 중온 열교환기, 및, 상기 고온 열교환기를 거쳐 상기 고온 재생기로 유입되어 연소열로 재생되고, 상기 고온 재생기에서 재생된 흡수액은, 상기 고온 열교환기를 통과하여 상기 중온 재생기로 유입되어 상기 고온 재생기에서 발생한 증기 냉매를 열원으로 재생되며, 상기 중온 재생기에서 재생된 흡수액은, 상기 중온 열교환기를 통과하여 상기 저온 재생기로 유입되어 상기 중온 재생기에서 발생한 증기 냉매를 열원으로 재생되고, 상기 저온 재생기에서 재생된 흡수액은, 상기 저온 열교환기를 거쳐 상기 흡수기로 유입될 수 있다.

또한, 상기 중온 재생기의 열원으로 사용된 냉매는, 상기 냉매 드레인 열교환기를 통과한 후 상기 응축기로 유입되고, 상기 저온 재생기의 열원으로 사용된 냉매는, 상기 냉매 드레인 열교환기를 통과한 후 상기 응축기로 유입되며, 상기 응축기에서 응축된 냉매는 상기 증발기로 유입될 수 있다.

또한, 상기 냉매 드레인 열교환기는, 상기 저온 재생기에서 토출된 냉매와 상기 흡수기로부터 토출된 흡수액을 열교환시키는 제1 냉매 드레인 열교환기, 및, 상기 중온 재생기에서 토출된 냉매와 상기 흡수기로부터 토출된 흡수액을 열교환시키는 제2 냉매 드레인 열교환기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 흡수식 냉온수기는, 상기 흡수기 및 상기 응축기를 통과하는 냉각수 배관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 흡수기로 유입된 냉각수는, 열교환과정을 거친 뒤, 상기 응축기로 유입되고, 상기 냉매로부터 열을 흡수하여 상기 냉매를 응축시킨 뒤, 토출될 수 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 흡수식 냉온수기에서 동파를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 동파 안전 장치 동작시 블로우 다운 과정 이 필요없어 효율이 향상된다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 동파 안전 장치 동작시 블로우 다운 과정이 필요없어 관리가 용이하다.

한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.

도 1은 종래의 흡수식 냉온수기를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 흡수식 냉온수기의 정상 운전 동작에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 흡수식 냉온수기의 동파 방지 동작에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 5은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기의 동파 방지 효과에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.

한편, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하에서 설명하는 온도에 관한 고온, 중온, 저온의 표현과 압력에 관한 고압, 중압, 저압에 관한 표현은 각 재생기 또는 각 열교환기 간의 압력, 온도를 상대적인 개념으로 나타낸 것으로써, 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 어느 특정 구간을 한정하는 것이 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기를 나타내는 도면으로, 2중 효용 흡수식 사이클 흡수식 냉온수기에 적용된 실시 예를 도시한 것이다.

도 3은 도 2에 도시된 흡수식 냉온수기의 정상 운전 동작에 관한 설명에 참조되는 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 흡수식 냉온수기의 동파 방지 동작에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기는, 냉매(예를 들어, 물)와 냉수를 열교환시키고, 상기 냉매를 토출하는 증발기(110), 상기 증발기(110)에서 토출된 냉매가 흡수제와 혼합되어 흡수액이 생성되는 흡수기(120), 상기 흡수기(120)로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기(140, 150), 및 상기 재생기(140, 150)에서 생성된 냉매가 공급되는 응축기(130)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기는, 상기 재생기(140, 150)와 상기 증발기(110) 사이를 연결하는 냉매 증기 이송 배관(310), 상기 증발기(110)의 온도를 센싱하는 온도 센서(320), 및, 상기 냉매 증기 이송 배관(310)에 배치되고, 상기 온도 센서(320)에서 감지되는 온도 데이터에 기초하여 개폐되는 차단 밸브(330)를 포함할 수 있다.

상기 냉매 증기 이송 배관(310)은 냉매 증기가 이동할 수 있는 배관으로 정상 운전시에는 상기 차단 밸브(330)로 닫혀 있다.

상기 차단 밸브(330)는, 정상운전 시 상기 냉매 증기 이송 배관(310)을 통한 냉매 증기의 이동을 막기 위한 장치이다. 상기 차단 밸브(330)는, 상기 냉매 증기 이송 배관(310)을 개폐할 수 있고 전자식 밸브로 구성될 수 있다.

상기 온도 센서(320)는, 증발기 내부(110)의 냉매 온도를 모니터링 하기 위한 센서로, 상기 증발기(110)의 내부에 장착되어 상기 증발기(110)의 냉매 온도를 센싱할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 차단 밸브(330)는, 정상 운전시 닫혀 있어, 냉매 증기는 상기 차단 밸브(330)으로 차단되는 지점의 앞 구간(311) 내에서만 존재할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 동파 방지를 위한 구성이 흡수식 냉온수기의 통상적인 사이클에 영향을 주지 않는다. 한편, 도 3은 예시적인 개념도로, 상기 차단 밸브(330)는 상기 재생기(150)에 가깝게 배치되어 상기 구간(311)을 짧게 구성하는 것도 가능하다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 2중 효용 흡수식 사이클 흡수식 냉온수기에서. 상기 재생기(140, 150)는, 가열기(미도시)를 구비하여 상기 흡수기(120)로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 제1 재생기(140), 상기 제1 재생기(140)로부터 공급받은 냉매를 열원으로 사용하여 상기 흡수기(120)로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 제2 재생기(150)를 포함할 수 있다.

상기 제1 재생기(140)는, 상기 흡수기(120)에서 제1 흡수액을 공급받고, 상기 제1 흡수액을 재생하여 상기 제1 흡수액보다 고농도인 제2 흡수액을 생성할 수 있다.

또한, 상기 제2 재생기(150)는, 상기 제1 재생기(140)로부터 상기 제2 흡수액을 공급받고, 상기 제2 흡수액을 재생하여 상기 제2 흡수액보다 고농도인 제3 흡수액을 생성할 수 있다.

이 경우에, 상기 냉매 증기 이송 배관(310)은 상기 증발기(110)와 상기 제2 재생기(150) 사이를 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 차단 밸브(330)가 열리면 상기 냉매 증기 이송 배관(310)은 고온의 냉매 증기가 통과할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기는, 상기 제2 재생기(150)에서 토출된 냉매와 상기 흡수기(120)로부터 토출된 흡수액을 열교환시키는 냉매 드레인 열교환기(250), 상기 흡수기(120)와 상기 제1 재생기(140) 사이에 배치되는 고온 열교환기(220), 및, 상기 제2 재생기(150)와 상기 흡수기(120) 사이에 배치되는 저온 열교환기(210)를 더 포함할 수 있다.

이 경우에, 상기 흡수기(120)에서 토출된 흡수액은, 상기 저온 열교환기(210), 상기 냉매 드레인 열교환기(250), 및, 상기 고온 열교환기(220)를 거쳐 상기 제1 재생기(140)로 유입되어 연소열로 재생될 수 있다.

상기 제1 재생기(140)에서 재생된 흡수액은, 상기 고온 열교환기(220)를 통과하여 상기 제2 재생기(150)로 유입되어 상기 제1 재생기(140)에서 발생한 증기 냉매를 열원으로 재생될 수 있다.

상기 제2 재생기(150)에서 재생된 흡수액은, 상기 저온 열교환기(210)를 거쳐 상기 흡수기(120)로 유입될 수 있다.

또한, 상기 제2 재생기(150)의 열원으로 사용된 냉매는, 상기 냉매 드레인 열교환기(250)를 통과한 후 상기 응축기(130)로 유입되고, 상기 응축기(130)에서 응축된 냉매는 상기 증발기(110)로 유입될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기는, 상기 흡수기(120) 및 상기 응축기(130)를 통과하는 냉각수 배관을 더 포함할 수 있다.

상기 응축기(130)에는 냉각수가 통과할 수 있다. 냉각수의 흐름을 중점으로 사이클을 살펴보면, 흡수기(120)로 유입된 냉각수는 열교환과정을 거친 뒤, 응축기(130)로 유입된다. 응축기(130)에서 냉각수는 냉매로부터 열을 흡수하여 냉매를 응축시킨 뒤, 토출된다.

상기 흡수기(120)로 유입된 냉각수는, 열교환과정을 거친 뒤, 상기 응축기(130)로 유입되고, 상기 냉매로부터 열을 흡수하여 상기 냉매를 응축시킨 뒤, 토출될 수 있다.

냉수의 흐름을 중점으로 사이클을 살펴보면, 냉수가 증발기(110)로 유입되고, 냉매로 열을 방출하여 냉매를 증발시킨 뒤, 온도가 낮아진 상태로 배출된다.

한편, 상기 차단 밸브(330)는, 상기 냉매 증기 이송 배관(310)을 막고 있다가, 증발기 냉매 온도가 소정 기준치 이하가 되면 상기 냉매 증기 이송 배관(310)을 열 수 있다.

냉수펌프의 고장이나 점진적인 성능저하로 냉수의 유량이 정지되거나 충분히 공급되지 못할 경우 냉매 증발량이 감소하면서 증발기의 압력이 감소하고 포화온도가 빙점으로 급격히 저하한다. 상기 증발기(110)에서 센싱되는 온도가 설정 온도 이하로 떨어져, 동파 방지 동작이 시작될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 증발기(110)에서 센싱되는 온도가 설정 온도 이하이면, 상기 차단 밸브(330)가 동작하여 상기 냉매 증기 이송 배관(310)이 열릴 수 있다. 이에 따라, 설정 온도에 비하여 상대적으로 고온인 상기 제2 재생기(150)의 냉매 증기가 상기 냉매 증기 이송 배관(310)의 전체 구간(312)을 통과하여 상기 증발기(110)로 흐를 수 있다. 고온의 냉매 증기가 유입되면서 증발기(110) 내 냉매 온도를 상승시킬 수 있고 동파를 방지할 수 있다.

도 5은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기의 동파 방지 효과에 관한 설명에 참조되는 도면으로, (a)는 정상 운전시, 냉수온도와 냉매 온도를 예시하고, (b)는 동파 발생시 냉수온도와 냉매 온도를 예시한다.

도 5를 참조하면, 흡수식 시스템이 여러 이유로 냉수의 공급이 충분하지 못할 경우 냉매 증발량이 감소하면서 증발기의 압력이 감소하고 포화온도(냉매온도)가 빙점으로 급격히 저하될 수 있다. 따라서 냉수온도 저하에 따른 증발기 전열관 동파위험이 상승할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기는, 상기 온도 센서(320)에서 감지되는 온도 데이터에 기초하여 상기 차단 밸브(330)를 제어하는 밸브 컨트롤러(controller, 340)를 더 포함할 수 있다. 신호선(350)은 상기 밸브 컨트롤러(340)와 상기 차단 밸브(330)를 연결할 수 있다.

상기 밸브 컨트롤러(340)는, 상기 증발기(110)에서 감지되는 온도가 설정 온도 이하로 떨어지면 상기 차단 밸브(330)가 열리도록 제어할 수 있다.

증발기(110) 냉매온도가 설정온도 이하로 저하되면, 상기 밸브 컨트롤러(340)에서 신호를 보내 상기 차단 밸브(330)를 열 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 고압인 재생기(150)에서 발생된 냉매 증기가, 상기 냉매 증기 이송 배관(310)을 통해, 저압인 증발기(110)로 흐르게 되어 증발기(110)의 압력이 감소하는 것을 방지할 수 있어, 동파를 예방할 수 있다.

이후, 증발기(110) 온도가 설정 온도보다 커지면 상기 차단 밸브(330)를 차단하여 정상운전을 진행할 수 있다.

실시 예에 따라서, 상기 밸브 컨트롤러(340)는 상기 증발기(110)에서 감지되는 온도에 기초하여 상기 차단 밸브(330)의 개폐량(330)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 밸브 컨트롤러(340)는 상기 증발기(110)에서 감지되는 온도가 낮을수록 상기 차단 밸브(330)를 더 많이 열어, 고온의 냉매 증기가 더 많이, 더 빨리 상기 증발기(110)로 이동하게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기는, 증발기(110)에서 증발된 기화 냉매가 흡수기(120)로 쉽게 유입되도록 증발기(110)와 흡수기(120)가 하나의 쉘에 형성될 수 있다. 또한, 증발기(110)의 증발 영역과 흡수기(120)의 흡수 영역을 구분하고, 증발기(110)에서 흡수기(120)로 기화 냉매가 이동할 수 있도록, 제1 엘리미네이터(도 6의 E1 참조)가 증발기(110)와 흡수기(120)의 경계면에 형성될 수 있다.

제1 엘리미네이터는, 액화 냉매가 기화 냉매와 함께 흡수기(120)로 이동하여, 냉온수기의 냉난방 성능이 저하되는 것을 방지하기 위한 장치이다. 제1 엘리미네이터는 강판 또는 스테인레스 강판을 절곡하여 형성될 수 있다.

증발기(110)에서, 적하된 냉매액은 냉수에서 열을 얻어 증발하고 냉매증기로 된다. 냉각된 냉수는 냉방에 사용하게 된다. 또한, 난방시, 증발기(110)는 온수기의 역할을 한다. 제1 재생기(140)로부터 온 냉매증기가 온수에 열을 주고 온도가 높아진 온수는 난방에 사용하게 된다.

증발기(110)는, 냉매를 증발시키는 증발 영역에, 냉매를 분사하는 냉매 분사 장치를 더 포함할 수 있다. 냉매 분사 장치는 냉매를 분사하고, 분사된 냉매는 냉수 라인 내부의 냉수와 열교환하여 기화 냉매로 변화할 수 있다. 기화된 기화 냉매는 제1 엘리미네이터를 통과하여 흡수기(120)의 흡수영역으로 이동할 수 있다.

구체적으로, 상기 증발기(110) 내에는 응축기(130)로부터 고압배관을 통해 공급된 액상 냉매가 수용될 수있다. 상기 증발기(110) 내에 수용된 액상 냉매는 상기 증발기(110) 하단에 구비된 냉매펌프(115)에 의해 가압되어, 순환라인을 통해 증발기(110) 상부로 안내된다.

상기 순환라인을 통해 증발기(110) 상부로 안내된 액상 냉매는 상기 냉매분사부를 통해 상기 증발기(110) 내로 분사될 수 있다. 이때, 상기 냉매분사부는 액상 냉매를 미세한 입자 형태로 분사하도록 형성될수 있다.

즉, 상기 냉매분사부는 증발기(110)의 상부에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 냉매분사부는 상기 증발기(110) 내에서 상부에 구비될 수 있다.

상기 증발기(110)에는 냉수가 유동하는 냉수배관이 통과할 수 있다. 즉, 냉수배관의 일부가 상기 증발기(110) 내에 배치될 수 있다.

따라서, 상기 냉매분사부로부터 분사된 냉매와 상기 냉수배관을 유동하는 냉수가 열교환하여 냉수가 냉각될 수 있다. 냉각된 냉수는 별도의 공기조화기(미도시) 또는 실내기(미도시) 등에서 열교환매체로 사용될 수 있다.

흡수기(120)는 내부에 냉각수가 통과되는 흡수기 전열관, 흡수액 분사 장치, 흡수액 받이를 포함할 수 있다. 흡수기(120) 내부의 흡수액은, 증발기(110)로부터 온 냉매증기를 흡수하고 냉각수에 의해 냉각될 수 있다.

흡수기(120)는, 증발기(110)에서 증발한 기화 냉매를 제3 흡수액에 흡수시키기 위하여, 제3 흡수액을 분사하는 흡수액 분사 장치를 더 포함할 수 있다. 흡수액 분사 장치는 제3 흡수액을 분사하고, 분사된 제3 흡수액은 흡수 영역 내로 유입된 기화 냉매를 흡수할 수 있다.

상기 흡수기(120)에는 냉각수(colling water) 배관이 통과될 수 있다. 이는, 흡수액이 기상 냉매를 흡수할 때 열이 발생하기 때문에, 흡수기(120) 내의 온도를 낮추기 위함이다.

즉, 상기 흡수기(120)를 통과하는 냉각수 배관에 의해 흡수액에 의한 기상 냉매의 흡수 효율이 증가될 수 있다.

상기 흡수기(120)의 하단에는 흡수액펌프(125)가 구비될 수 있다. 상기 흡수기(120) 내에서 기상 냉매를 흡수한 흡수액은 상기 흡수액펌프(125)의 구동에 의해 재생기(140, 150)로 안내될 수 있다. 흡수액펌프(125)는 흡수기(120)의 희용액을 재생기(140, 150)로 이송시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 흡수기(120)는 흡수액 공급라인을 통해 상기 재생기(140, 150)에 연결될 수 있고, 상기 흡수액 공급라인 상에 상기 흡수액펌프(125)가 구비될 수 있다. 상기 흡수액펌프(125)는, 흡수기(120)의 희용액을 제2 재생기(150)로 이송시킬 수 있다.

제3 흡수액은 제1 재생기(140) 및 제2 재생기(150)를 거치면서, 냉매가 분리된 흡수액일 수 있다. 제3 흡수액은 고농도 흡수액(농용액)으로 명명될 수 있다.

제3 흡수액은, 흡수기(120)에서 기화 냉매를 흡수하여, 농도가 낮아진 제1 흡수액이 될 수 있다. 따라서, 제1 흡수액은 제3 흡수액보다 흡수액의 농도가 더 낮을 수 있다. 제1 흡수액은 저농도 흡수액(희용액)으로 명명될 수 있다.

한편, 농용액 펌프(205)는, 제2 재생기(150)에서 재생을 마친 농용액을 흡수기(120)로 이송시킬 수 있다.

제1 재생기(140)는, 흡수기(120)에서 토출된 제1 흡수액을 공급받고, 제1 흡수액을 1차 재생하여 제2 흡수액을 생성할 수 있다. 제1 재생기(140)는, 흡수기(120)에서 토출되고, 저온 열교환기(210), 고온 열교환기(220), 냉매 드레인 열교환기(250)를 거친 제1 흡수액을 공급받을 수 있다.

제1 재생기(140)는, 제1 흡수액을 가열하여, 제1 흡수액에 섞인 냉매를 기화 냉매로 분리함으로써, 제1 흡수액을 제2 흡수액으로 만들 수 있다. 따라서, 제2 흡수액은 제1 흡수액보다 흡수액의 농도가 더 높을 수 있다. 제2 흡수액은 중농도 흡수액(중용액)으로 명명될 수 있다.

제1 흡수액, 제2 흡수액 및 제3 흡수액은 리튬 브로마이드(LiBr) 수용액일 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에서, 냉매는 물일 수 있다.

제1 재생기(140)는, 제1 흡수액을 가열하기 위한 가열기(141) 및 제1 재생기(140)의 상부에 배치되어 가열기(141)에 의해 분리된 기화 냉매를 토출하기 위한 기화 냉매 출구를 포함할 수 있다.

제2 재생기(150)는, 제1 재생기(140)로부터 1차 재생된 제2 흡수액을 공급받고, 제2 흡수액을 2차 재생하여 제3 흡수액을 생성할 수 있다. 제2 재생기(150)는, 제1 재생기(140)에서 분리된 기화 냉매를 열원으로 이용하여, 제1 재생기(140)로부터 공급받은 제3 흡수액과 기화 냉매를 열교환시킴으로써, 제3 흡수액에 섞인 냉매를 분리하여 제2 흡수액을 제3 흡수액으로 만들 수 있다.

응축기(130)는, 내부에 냉각수가 통과되는 응축기전열관을 포함할 수 있다. 응축기(130)는, 제2 재생기(150)에서 발생하여 이동하여 온 냉매증기를 냉각·응축시켜 냉매액으로 상변화를 시킬 수 있다.

응축기(130)는, 제2 재생기(150)에서 제3 흡수액을 생성하는 과정에서 분리된 기화 냉매를 응축할 수 있다. 제2 재생기(150)에서 열원으로 활용되고 응축된 액화 냉매는, 냉매 드레인 열교환기(250)를 거쳐, 응축기(130)로 유입될 수 있다. 응축기(130)에 모아진 액화 냉매는, 증발기(110)로 이동할 수 있다.

제2 재생기(150)에서 분리된 기화 냉매가 응축기(130)로 쉽게 유입될 수 있도록, 제2 재생기(150)와 응축기(130)는 하나의 쉘에 형성될 수 있다. 또한, 제2 재생기(150)의 증발 영역과 응축기(30)의 응축 영역을 구분하고, 제2 재생기(150)에서 응축기(130)로 기화 냉매가 이동할 수 있도록, 제2 엘리미네이터(도 6의 E2 참조)가 제2 재생기(150)와 응축기(130)의 경계면에 형성될 수 있다.

제2 엘리미네이터는, 제1 엘리미네이터와 같이, 액화 냉매가 기화 냉매와 함께 응축기(130)로 이동하여, 냉온수기의 냉난방 성능이 저하되는 것을 방지하기 위한 장치이다.

저온 열교환기(210)는, 흡수기(120)에서 토출되어 제1 재생기(140)로 유입되는 제1 흡수액과, 제2 재생기(150)에서 토출되어 흡수기(120)로 유입되는 제3 흡수액이 열교환되는 장치이다.

고온 열교환기(220)는, 제1 재생기(140)에서 토출되어 제2 재생기(150)로 유입되는 제2 흡수액과, 흡수기(120)에서 토출되어 제1 재생기(140)로 유입되는 제1 흡수액이 열교환되는 장치이다.

냉매 드레인 열교환기(250)에서, 온도가 높은 증기드레인과 온도가 낮은 흡수액이 열교환할 수 있다. 냉매 드레인 열교환기(250)는, 흡수기(120)에서 토출되어 제1 재생기(140)로 유입되는 제1 흡수액과, 제2 재생기(150)에서 토출되어 응축기(130)로 유입되는 액화 냉매가 열교환되는 장치이다. 냉매 드레인 열교환기(250)에서, 액화 냉매는 열교환을 통해 냉각될 수 있고, 제1 흡수액은 열교환을 통해 가열될 수 있다.

실시 예에 따라서, 고온 재생기(140)의 배기가스를 열교환하는 배기가스 열교환기(290)가 더 구비될 수 있다.

한편, 본 명세서에서, 제1 재생기(140)는 고온 재생기로 명명되고, 제2 재생기(150)는 저온 재생기로 명명될 수 있다.

상기 저온 재생기(150)는 상기 고온 재생기(140)에서의 열원(예를 들어, 증기, 온수 또는 가스 등)에 의해 상기 흡수기(120)로부터 공급된 흡수액을 가열하도록 형성될 수 있다.

상기 흡수액이 상기 저온 재생기(150)에서 가열되면, 상기 흡수액으로부터 기상 냉매가 분리될 수 있다. 상기 흡수액으로부터 분리된 기상 냉매는 상기 저온 재생기(150) 일측의 응축기(130)로 안내된다.

상기 저온 재생기(150)에서 가열되어 기상 냉매가 분리된 흡수액은 흡수액 회수라인을 통해 흡수기(120)로 회수될 수 있다.

상기 흡수액 회수라인의 일 단부는 상기 저온 재생기(150)에 연통되고, 상기 흡수액 회수라인의 타 단부는 상기 흡수기(120)에 연통될 수 있다.

상기 흡수액 회수라인의 타 단부에는 흡수액분사부가 구비될 수 있다. 상기 흡수액분사부는 상기 흡수기(120) 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 공급라인은 상기 흡수액 회수라인과 열교환하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 흡수액 공급라인의 일부는 상기 흡수액 회수라인의 일부와 저온 열교환기(210)를 통해 서로 열교환될수 있다.

구체적으로, 상기 흡수액 공급라인의 일부와 상기 흡수액 회수라인의 일부는 저온 열교환기(210)를 통과할 수 있다. 즉, 상기 저온 열교환기(210)를 통하여, 상기 흡수액 공급라인 내의 희용액과 상기 흡수액 회수라인 내의 고농도 흡수액 사이에 열교환이 이루어질 수 있다.

이때, 상기 흡수액 공급라인 내의 희용액은 열을 흡수하고 상기 흡수액 회수라인 내의 고농도 흡수액은 열을 방출할 수 있다.

여기서, 희용액은 흡수기(120)에서 기상 냉매를 흡수한 상태의 흡수액을 나타내며, 고농도 흡수액은 저온 재생기(150)에서 기상 냉매가 분리된 상태의 흡수액을 나타낼 수 있다.

이러한 저온 열교환기(210)에 의해, 저온 재생기(150)에서의 흡수액으로부터 기상 냉매의 분리 효율(즉, 흡수액의 재생 효율)이 증가됨과 동시에, 흡수기(120)에서의 흡수액에 의한 기상 냉매의 흡수 효율(즉, 흡수액의 흡수효율)이 증가될 수 있다.

전술한 냉각수 배관은 상기 응축기(130)를 통과할 수 있다. 따라서, 상기 응축기(130) 내로 공급된 기상냉매는 상기 냉각수 배관과 열교환하여 응축될 수 있다.

상기 냉각수 배관는 전술한 흡수기(120) 및 상기 응축기(130)를 순차적으로 경유하도록 마련될 수 있다.

이는, 상기 응축기(130)보다 상기 흡수기(120)에서 더 많은 냉각수의 냉열을 필요로 하기 때문이다.

냉각수 배관으로 안내되는 냉각수는 상기 흡수기(120) 및 상기 응축기(130)를 통과한 후에 별도의 냉각탑(미도시) 등을 통해 다시 냉각될 수 있다.

상기 응축기(130)에서 응축된 액상 냉매는 냉매배관을 통해 증발기(110)로 안내될 수 있다. 이때, 상기 냉매배관을 통한 액상 냉매의 안내를 위하여, 상기 응축기(130)는 상기 증발기(110)에 비해 상측에 배치될 수 있다.

도 2와 도 3을 참조하면, 증발기(110)에서 증발한 냉매는 흡수기(120)로 유입되어 흡수액에 흡수되고 흡수액의 농도는 낮아진다. 농도가 낮아진 흡수액은, 저온 열교환기(210), 냉매 드레인 열교환기(250), 및, 고온 열교환기(220)를 거쳐 고온 재생기(140)로 유입된다.

흡수액은, 고온 재생기(140)에서 연소열로 재생되고, 고온 열교환기(220)를 통과하여, 저온 재생기(150)로 유입된다. 또한, 저온 재생기(150)는, 고온 재생기(140)에서 발생한 증기 냉매를 열원으로 흡수액을 재생한다.

저온 재생기(150)에서 재생된 흡수액은, 저온 열교환기(210)를 거쳐 흡수기(120)로 들어간다. 이 때 저온 재생기(150)의 열원으로 사용되어 응축된 냉매는, 냉매 드레인 열교환기(250)를 통과한 후, 응축기(130)로 유입된다.

한편, 증발기(110)에 냉매(증류수)가 흡수액으로 오염될 경우 오염된 냉매의 포화온도가 상승하여 성능을 저하시킬 수 있다. 따라서 냉매 오염시, 블로우다운을 수행하여 흡수식 냉온수기의 효율을 향상 수 있다.

블로우다운이란, 증발기(110)의 오염된 냉매를 흡수기(120)로 전량 이송시켜 재생되고 응축된 순수한 냉매를 다시 증발기(110)에 모으는 작업으로 시스템이 정상화 되기까지 시간이 소요된다.

흡수기로 유입되는 고온의 흡수액을 증발기 전열관 위로 산포되는 저온의 냉매와 혼입하여 빙점이하로 냉매온도가 저하되는 것을 막을 수 있다. 이때 흡수액 일부가 증발기로 유입되어 냉매가 오염되게 되는데, 냉매가 오염되면 정상운전을 위해 블로우 다운이 필요하다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 저온 재생기(150)의 냉매증기를 증발기(110)로 주입하여 냉매의 포화온도를 상승시키는 것이므로 해당 장치가 동작 후 블로우다운이 필요 없어, 전체 효율이 더욱더 향상될 수 있다. 또한 동파 방지 동작 후에도 증발기 냉매 오염이 없어 별도의 블로우다운이 필요 없이 관리가 간단하다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기를 나타내는 도면으로, 더욱 상세하게는, 3중 효용 흡수식 사이클 흡수식 냉온수기를 예시한다.

이하에서는 상술한 2중 효용 흡수식 사이클 흡수식 냉온수기와의 차이점을 중심으로 실시 예를 설명한다.

도 6을 참조하면, 상기 재생기는, 가열기(141)를 구비하여, 흡수기(120)로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 고온 재생기(140), 상기 고온 재생기(140)로부터 공급받은 고온의 냉매를 열원으로 사용하여 상기 흡수기(120)로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 중온 재생기(170), 및, 상기 중온 재생기(170)로부터 공급받은 중온의 냉매를 열원으로 사용하여 상기 흡수기(120)로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 저온 재생기(150)를 포함할 수 있다.

이 경우에, 상기 냉매 증기 이송 배관(310)은 증발기(110)와 상기 저온 재생기(150) 사이를 연결할 수 있다.

한편, 상기 고온 재생기(140)는, 상기 흡수기(120)에서 공급받은 흡수액을 재생하여 더 고농도의 흡수액을 생성하고, 상기 중온 재생기(170)는, 상기 고온 재생기(140)에서 공급받은 흡수액을 재생하여 더 고농도의 흡수액을 생성하고, 상기 저온 재생기(150)는, 상기 중온 재생기(170)에서 공급받은 흡수액을 재생하여 더 고농도의 흡수액을 생성할 수 있다. 즉, 각 재생기(140, 170, 150)는, 공급받은 흡수액을 재생하여, 공급받은 흡수액보다 상대적으로 고농도의 흡수액을 생성할 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기는, 상기 중온 재생기(170) 및 상기 저온 재생기(150)에서 토출된 냉매와 상기 흡수기(120)로부터 토출된 흡수액을 열교환시키는 냉매 드레인 열교환기(251, 252), 상기 흡수기(120)와 상기 고온 재생기(140) 사이에 배치되는 고온 열교환기(220), 상기 저온 재생기(150)와 상기 흡수기(120) 사이에 배치되는 저온 열교환기(210), 및, 상기 고온 열교환기(220) 및, 상기 저온 열교환기(210) 사이에 배치되는 중온 열교환기(215)를 더 포함할 수 있다.

이 경우에, 상기 흡수기(120)에서 토출된 흡수액은, 상기 저온 열교환기(210), 상기 냉매 드레인 열교환기, 상기 중온 열교환기(215), 및, 상기 고온 열교환기(220)를 거쳐 상기 고온 재생기로 유입되어 연소열로 재생될 수 있다.

또한, 상기 고온 재생기(140)에서 재생된 흡수액은, 상기 고온 열교환기(220)를 통과하여 상기 중온 재생기(170)로 유입되어 상기 고온 재생기(140)에서 발생한 증기 냉매를 열원으로 재생될 수 있다.

또한, 상기 중온 재생기(170)에서 재생된 흡수액은, 상기 중온 열교환기(215)를 통과하여 상기 저온 재생기(150)로 유입되어 상기 중온 재생기(170)에서 발생한 증기 냉매를 열원으로 재생될 수 있다.

또한, 상기 저온 재생기(150)에서 재생된 흡수액은, 상기 저온 열교환기(210)를 거쳐 상기 흡수기(120)로 유입될 수 있다.

한편, 상기 냉매 드레인 열교환기(251, 252)는, 상기 저온 재생기(150)에서 토출된 냉매와 상기 흡수기(120)로부터 토출된 흡수액을 열교환시키는 제1 냉매 드레인 열교환기(251), 및, 상기 중온 재생기(170)에서 토출된 냉매와 상기 흡수기(120)로부터 토출된 흡수액을 열교환시키는 제2 냉매 드레인 열교환기(252)를 포함할 수 있다.

한편, 상기 중온 재생기(170)의 열원으로 사용된 냉매는, 상기 냉매 드레인 열교환기(252)를 통과한 후 상기 응축기(130)로 유입될 수 있다.

또한, 상기 저온 재생기(140)의 열원으로 사용된 냉매는, 상기 냉매 드레인 열교환기(251)를 통과한 후 상기 응축기(130)로 유입될 수 있다.

또한, 상기 응축기(130)에서 응축된 냉매는 상기 증발기(110)로 유입될 수 있다.

저압의 증발기(110)에서 냉매인 물이 증발하여 냉수를 공급할 수 있다. 상기 증발기(110)에서 증발한 냉매는 흡수기(120)로 유입되어 흡수액에 흡수되고 흡수액의 농도는 낮아져 희용액이 된다.

상기 희용액은 저온 열교환기(210) / 제1 냉매 드레인 열교환기(251)와 중온 열교환기(215) / 제2 냉매 드레인 열교환기(252), 고온 열교환기(220) / 배기가스 열교환기(290)를 거쳐 고온 재생기(140)로 유입되어 연소열로 재생이 되고 중용액 1이 된다.

중용액 1은, 고온 열교환기(220)를 통과하여 중온 재생기(170)로 유입되고, 고온 재생기(140)에서 발생한 증기 냉매를 열원으로 재생되어 중용액 2가 된다.

중용액 2는, 중온 열교환기(215)를 거쳐 저온 재생기(150)로 유입되고, 중온 재생기(170)에서 재생된 증기 냉매를 열원으로 재생되어 농용액이 된다. 농용액은 흡수기(120)로 들어간다.

이 때 중온 재생기(170)의 열원으로 사용되어 응축된 고온의 냉매는 제2 냉매 드레인 열교환기(252)를 통과한 후 응축기(130)로 유입되고, 저온 재생기(150)의 열원으로 사용되어 응축된 저온의 냉매는 제1 냉매 드레인 열교환기(251)를 거쳐 응축기(130)에서 응축된 저온 재생기(150)에서 발생한 냉매와 함께 증발기(110)로 유입되어 증발된다.

본 발명의 실시 예에 따르면, n차 효용의 흡수식 냉온수기에서 증발기(110)와 저온 재생기(150) 사이에 냉매 증기가 이동할 수 있는 냉매 증기 이송 배관(310)과 전자 차단 밸브(330)를 설치한다.

또한, 온도 센서(320)는 증발기(110) 냉매 온도를 모니터링(monitoring)할 수 있다.

온도 센서(320)에서 감지되는 증발기(110) 냉매 온도가 설정된 온도 이하로 내려갈 경우, 전자 차단 밸브(330)가 동작하여, 냉매 증기 이송 배관(310)가 열리고, 냉매 증기가 이동할 수 있다. 냉매 증기가 이동함으로써, 증발기(110) 온도를 상승시킬 수 있고, 동파를 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기는, 상기 흡수기(120)와 상기 증발기(110) 사이에 배치되는 블로우다운(blow down) 밸브(160)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면 동파 방지를 위한 동작으로는 냉매가 오염되지 않으므로 동파 방지 동작 후에 블로우다운을 수행할 필요는 없다.

하지만, 다른 이유로 증발기(110)의 냉매가 오염된 경우에, 상기 블로우다운 밸브(160)를 열어, 상기 증발기(110의 오염된 냉매를 흡수기(120)로 전량 이송시켜 재생되고 응축된 순수한 냉매를 다시 증발기(110)에 모을 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.

온도 센서(320)는 증발기(110) 냉매 온도를 감지할 수 있다. 온도 센서(320)는 증발기(110) 냉매 온도를 모니터링할 수 있다(S710).

또는 밸브 컨트롤러(340)는 온도 센서(320)에서 센싱되는 온도 데이터르 수신하며 증발기(110) 냉매 온도를 모니터링할 수 있다(S710).

증발기(110) 냉매 온도가 기설정된 기준치 이하가 되면(S720), 증발기(110)와 저온 재생기(150) 사이에 연결된 냉매 증기 이송 배관(310)의 전자 차단 밸브(330)를 열 수 있다(S730).

이에 따라, 저온 재생기(150)의 냉매 증기가 냉매 증기 이송 배관(310)을 통하여 증발기(110)로 들어갈 수 있다. 냉매 증기의 이동에 따라 증발기 냉매 온도가 상승될 수 있다.

증발기(110) 냉매 온도가 기설정된 기준치 이하인 동안에는(S740), 계속 전자 차단 밸브(330)를 열어 둘 수 있다.

이후, 증발기(110) 냉매 온도가 기설정된 기준치 초과가 되면(S740), 전자 차단 밸브(330)를 닫고(S750), 정상 운전으로 복귀할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 저온 재생기(150)의 냉매증기를 증발기(110)로 주입하여 증발기(110) 냉매 온도를 상승시킴으로써 동파를 방지할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 따른 흡수식 냉온수기는, 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 흡수식 냉온수기의 동작 방법은, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

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

110: 증발기
120: 흡수기
130: 응축기
140: 고온 재생기
150: 저온 재생기
170: 중온 재생기
310: 냉매 증기 이송 배관
320: 온도 센서
330: 차단 밸브
340: 밸브 컨트롤러

Claims (20)

1. 냉매와 냉수를 열교환시키고, 상기 냉매를 토출하는 증발기;
   상기 증발기에서 토출된 냉매가 흡수제와 혼합되어 흡수액이 생성되는 흡수기;
   상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기;
   상기 재생기에서 생성된 냉매가 공급되는 응축기;
   상기 재생기와 상기 증발기 사이를 연결하는 냉매 증기 이송 배관;
   상기 증발기의 온도를 센싱하는 온도 센서; 및,
   상기 냉매 증기 이송 배관에 배치되고, 상기 온도 센서에서 감지되는 온도 데이터에 기초하여 개폐되는 차단 밸브;를 포함하는 흡수식 냉온수기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 차단 밸브는, 닫혀 있다가, 상기 증발기에서 센싱되는 온도가 설정 온도 이하로 떨어지면 열리는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.
3. 제1항에 잇어서,
   상기 온도 센서에서 감지되는 온도 데이터에 기초하여 상기 차단 밸브를 제어하는 밸브 컨트롤러(controller);를 더 포함하는 흡수식 냉온수기.
4. 제3항에 잇어서,
   상기 밸브 컨트롤러는, 상기 증발기에서 감지되는 온도가 설정 온도 이하로 떨어지면 상기 차단 밸브가 열리도록 제어하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 밸브 컨트롤러는 상기 증발기에서 감지되는 온도에 기초하여 상기 차단 밸브의 개폐량을 제어하는 것을 특징으로 하는, 흡수식 흡수식 냉온수기.
6. 제3항에 잇어서,
   상기 밸브 컨트롤러와 상기 차단 밸브를 연결하는 신호선;을 더 포함하는 흡수식 냉온수기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 재생기는,
   가열기를 구비하여, 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 제1 재생기, 및,
   상기 제1 재생기로부터 공급받은 냉매를 열원으로 사용하여 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 제2 재생기를 포함하는 흡수식 냉온수기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 냉매 증기 이송 배관은 상기 증발기와 상기 제2 재생기 사이를 연결하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제1 재생기는, 상기 흡수기에서 제1 흡수액을 공급받고, 상기 제1 흡수액을 재생하여 상기 제1 흡수액보다 고농도인 제2 흡수액을 생성하고,
   상기 제2 재생기는, 상기 제1 재생기부터 상기 제2 흡수액을 공급받고, 상기 제2 흡수액을 재생하여 상기 제2 흡수액보다 고농도인 제3 흡수액을 생성하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.
10. 제7항에 있어서,
    상기 제2 재생기에서 토출된 냉매와 상기 흡수기로부터 토출된 흡수액을 열교환시키는 냉매 드레인 열교환기;
    상기 흡수기와 상기 제1 재생기 사이에 배치되는 고온 열교환기; 및,
    상기 제2 재생기와 상기 흡수기 사이에 배치되는 저온 열교환기;를 더 포함하는 흡수식 냉온수기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 흡수기에서 토출된 흡수액은, 상기 저온 열교환기, 상기 냉매 드레인 열교환기, 및, 상기 고온 열교환기를 거쳐 상기 제1 재생기로 유입되어 연소열로 재생되고,
    상기 제1 재생기에서 재생된 흡수액은, 상기 고온 열교환기를 통과하여 상기 제2 재생기로 유입되어 상기 제1 재생기에서 발생한 증기 냉매를 열원으로 재생되며,
    상기 제2 재생기에서 재생된 흡수액은, 상기 저온 열교환기를 거쳐 상기 흡수기로 유입되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.
12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 재생기의 열원으로 사용된 냉매는, 상기 냉매 드레인 열교환기를 통과한 후 상기 응축기로 유입되고,
    상기 응축기에서 응축된 냉매는 상기 증발기로 유입되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.
13. 제1항에 있어서,
    상기 재생기는,
    가열기를 구비하여, 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 고온 재생기,
    상기 고온 재생기로부터 공급받은 고온의 냉매를 열원으로 사용하여 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 중온 재생기, 및,
    상기 중온 재생기로부터 공급받은 중온의 냉매를 열원으로 사용하여 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 저온 재생기를 포함하는 흡수식 냉온수기.
14. 제13항에 있어서,
    상기 냉매 증기 이송 배관은 상기 증발기와 상기 저온 재생기 사이를 연결하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.
15. 제13항에 있어서,
    상기 중온 재생기 및 상기 저온 재생기에서 토출된 냉매와 상기 흡수기로부터 토출된 흡수액을 열교환시키는 냉매 드레인 열교환기;
    상기 흡수기와 상기 고온 재생기 사이에 배치되는 고온 열교환기;
    상기 저온 재생기와 상기 흡수기 사이에 배치되는 저온 열교환기; 및,
    상기 고온 열교환기 및, 상기 저온 열교환기 사이에 배치되는 중온 열교환기;를 더 포함하는 흡수식 냉온수기.
16. 제15항에 있어서,
    상기 흡수기에서 토출된 흡수액은, 상기 저온 열교환기, 상기 냉매 드레인 열교환기, 상기 중온 열교환기, 및, 상기 고온 열교환기를 거쳐 상기 고온 재생기로 유입되어 연소열로 재생되고,
    상기 고온 재생기에서 재생된 흡수액은, 상기 고온 열교환기를 통과하여 상기 중온 재생기로 유입되어 상기 고온 재생기에서 발생한 증기 냉매를 열원으로 재생되며,
    상기 중온 재생기에서 재생된 흡수액은, 상기 중온 열교환기를 통과하여 상기 저온 재생기로 유입되어 상기 중온 재생기에서 발생한 증기 냉매를 열원으로 재생되고,
    상기 저온 재생기에서 재생된 흡수액은, 상기 저온 열교환기를 거쳐 상기 흡수기로 유입되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.
17. 제15항에 있어서,
    상기 중온 재생기의 열원으로 사용된 냉매는, 상기 냉매 드레인 열교환기를 통과한 후 상기 응축기로 유입되고,
    상기 저온 재생기의 열원으로 사용된 냉매는, 상기 냉매 드레인 열교환기를 통과한 후 상기 응축기로 유입되며,
    상기 응축기에서 응축된 냉매는 상기 증발기로 유입되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.
18. 제15항에 있어서,
    상기 냉매 드레인 열교환기는,
    상기 저온 재생기에서 토출된 냉매와 상기 흡수기로부터 토출된 흡수액을 열교환시키는 제1 냉매 드레인 열교환기, 및,
    상기 중온 재생기에서 토출된 냉매와 상기 흡수기로부터 토출된 흡수액을 열교환시키는 제2 냉매 드레인 열교환기를 포함하는 흡수식 냉온수기.
19. 제1항에 있어서,
    상기 흡수기 및 상기 응축기를 통과하는 냉각수 배관;을 더 포함하는 흡수식 냉온수기.
20. 제19항에 있어서,
    상기 흡수기로 유입된 냉각수는, 열교환과정을 거친 뒤, 상기 응축기로 유입되고, 상기 냉매로부터 열을 흡수하여 상기 냉매를 응축시킨 뒤, 토출되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉온수기.
    
    
    

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