KR930004386B1 - 흡수 냉동기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

흡수 냉동기

제1도 내지 제3도는 본 발명의 실시예를 나타낸 것으로서, 제1도는 흐름도.

제2도는 이상시의 온도 변화의 1예를 나타낸 선도.

제3도는 다른 실시예의 흐름도.

제4도는 종래에의 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 증발기 2 : 흡수기

3 : 응축기 4 : 발생기

5 : 열교환기 6 : 용액펌프

7 : 냉매펌프 8 : 냉매복귀관

9,22 : 냉매도관 10 : 냉매저장실

11 : 오리피스 12,22 : 개폐밸브

13 : 온도검출기 14 : 제어기

15 : 오우버플로우부 16 : 냉매저류부

17 : 칸막이판 18 : 가이드판

19 : 실 20 : 배관

31 : 액면 검출기

본 발명은 냉매 및 흡수용액을 사용하여 흡수냉동 사이클을 수행하는 흡수냉동기로서, 냉각수 온도 저하 또는 불응축 가스침입 등에 의한 냉매액의 편재를 확실하게 방지할 수 있는 흡수냉동기에 관한 것이다.

예컨대, 냉매에 물, 흡수제에 LiBr 수용액을 사용하는 흡수냉동기에서는 흡수기에 통수되는 냉각수 온도가 낮은 경우에는 흡수 능력이 과대하게 되기 때문에, 흡수 용액 농도는 낮은 측에서 평형한다. 이 경우 증발기측의 냉매가 흡수용액측에 다량으로 이동하기 때문에 냉매의 액 레벨이 저하하고 냉매 펌프의 흡입 양정이 저하하여 캐비테이션(cavitation)이 발생하여 펌프가 운전 불능으로 되기 쉬운 문제가 있다.

또 냉각수 온도가 저하하지 않더라도 기밀 불량으로 인한 불응축 가스의 침입 등에 의해 흡수 능력이 저하된 경우에는 용액 농도는 비교적 진하고, 또한 흡수열 저하 때문에 용액 온도가 낮아져서 용액의 결정 트러블이 생기기 쉬운 상태로 되는 문제가 있었다. 이때에 냉각수 온도가 저하되면 결정이 생기는 위험은 한층 크게 되었다.

이런 문제에 대처하기 위하여, 종래 냉각수 온도를 일정 이상으로 유지하고자 냉각탑의 능력 제어를 하는 방법이 취해지는 일도 있으나 냉동 능력 및 효율을 냉각수 온도가 낮은 편이 향상 되므로, 이와 같이 냉각수 온도를 일정 이상으로 유지하여 운전하다는 것은 에너지 절감상 바람직하지 않다. 따라서 냉각수 온도를 특별히 올리지 않고 낮은 채로 하여 냉동 능력 및 효율을 저하시키지 않는 상태로 운전하고, 또한 상술과 같이 트러블이 생겼을 시에 대응하는 조치가 제안되어 있다.

그 구체예를 나타내면, 제4도에서 1은 증발기, 2는 흡수기, 3은 응축기, 4는 발생기, 5는 열교환기, 6은 용액펌프, 7은 냉매펌프이다. 증발기(1)에는 액면 검출기(31)가 설치되고 냉매 레벨을 상기 액면 검출기(31)로 검출하여 액면이 높은 경우에는 냉매를 용액쪽으로 옮겨서 결정을 방지하고, 액면이 낮은 경우에는 냉매 펌프(7)를 정지시키는 것이다.

따라서 용액의 결정은 방지할 수 있다고는 하나, 냉매 펌프(7) 정지시 냉동 능력이 급격히 저하하기 때문에 냉수 온도 변화가 크고, 게가 안전되지 않는 문제가 있다. 또, 이 예에서는 액면 검출기(31)를 저온의 증발기(1)에 설치하기 때문에 결로로 인한 오작동의 염려가 있고, 플로우트식 액면 검출기를 사용한 경우는 이 물 혼입에 의한 작동 불량에 대해서도 배려하지 않으면 안되었다.

다른 종래예인 일본 실공소 52-13646호 공보의 예에서는 증발기 액면이 저하된 경우에도 냉매 펌프를 정지시키지 않고 펌프의 연속 운전을 가능케 하기 위하여 액면이 저하된 경우에 별도로 설치한 냉매저류부로부터 냉매를 증발기에 유입시켜서 증발기의 액면을 냉매 펌프가 캐비테이션을 일으키지 않는 높이로 유지하도록 한 것이다.

그러나 이 경우도 냉매저류부로부터 증발기로의 경로중에 설치한 밸브의 제어는 증발기의 액면 검출기에 의해서 행하여지기 때문에 전술과 동일한 오작동 등의 문제가 있었다.

또, 이 에에서는 용액의 결정 방지를 하는데 있어 냉각수 온도를 검출하고 있으나 기밀 불량때문에 불응축 가스가 침입하여 흡수 능력이 저하하고 용액 온도가 저하하여 결정이 생기는 경우에는 냉각수 온도는 내려가지 않더라도 결정의 위험이 생기므로 냉각수 온도의 검출에 의존하는 것에서는 이와 같은 경우의 결정 방지에는 도움이 되지 않았다.

이상과 같이 종래의 장치에서는 냉각수 온도 저하 및 기밀 불량으로 인한 불응축 가스의 침입 등에 의한 냉매액의 편재의 문제를 함께 해결하는 수단을 발견할 수 없었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하여 냉각수 온도 저하 및 기밀 불량으로 인한 불응축 가스의 침입 등에 의한 냉매액의 편재의 문제를 함께 해결할 수 있는 흡수 냉동기를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서 흡수기, 증발기, 발생기, 응축기, 열교환기 및 이들을 접속시키는 냉매, 용액 경로로 구성되는 흡수 냉동기에 있어서, 응축기로부터의 냉매를 저장할 수 있는 냉매 저장실을 설치하고, 이 냉매 저장실을 개폐밸브를 갖는 냉매 도관으로 증발기에 접속하고, 이 증발기에는 냉매액을 흡수기에 넘쳐 흐르게 하는 오우버플로우부를 갖추고 흡수기내 또는 그의 출구측의 회 용액 경로의 용액 온도를 검출하는 온도 검출기를 설치하여, 이 온도 검출기의 신호에 의해 용액 온도가 소정 온도 이하로 되었을 시에 상기 개폐밸브를 여는 신호를 발하는 제어기구를 갖는 것을 특징으로 하는 흡수 냉동기를 제공하려고 하는 것이다.

본 발명의 실시예를 도면을 사용하여 설명한다.

제1도에서, 1은 증발기, 2는 흡수기, 3은 응축기, 4는 발생기, 5는 열교환기이며, 이들을 용액 경로, 냉매 경로에서 접속하여 흡수 냉동 사이클을 형성하고 있다. 6은 용액펌프, 7은 냉매펌프이다.

응축기(3)와 증발기(1)는 통상 운전시의 냉매 경로인 냉매복귀관(8)과, 이상시에 작동시키는 냉매도관(9)의 2개의 배관으로 접속되어 있다. 냉매복귀관(8)의 입구는 응축기(3)의 저부로부터 높이 h만큼 떨어져서 개구시켜 응축기(3)의 저부에 높이 h의 우선적으로 냉매가 저류되는 냉매 저장실(10)을 형성하고 있다. 이 냉매 저장실(10)의 저부에 냉매도관(9)의 입구는 개구 배치되어 있다. 또 냉매복귀관(8)의 출구는 냉수관 상방에, 냉매도관(9)의 출구는 냉매저류부 직상부에 개구시켜져 있다. 냉매복귀관(8)에는 감압기로서 오리피스(11)가 설치되어 있다.

냉매도관(9)에는 개폐밸브(12)가 구비되어 있으나, 이 개폐밸브(12)는 흡수기(2) 출구의 회 용액 경로에 설치한 용애 온도의 온도 검출기(13)로부터의 신호를 받아서 작동하는 제어기구로서의 제어기(14)에 의해 개폐되도록 하고 있다.

제어기(14)는 서어모스탯(thermostat)으로 하고 개폐밸브(12)는 전자(電磁)밸브로 하여 미리 정해진 용액 온도로서 온-오프하도록 구성하여도 좋으나, 개폐밸브(12)를 비례 제어밸브로 하고, 제어기(14)에 의해 용액 온도에 준하여 개도가 설정될 수 있도록 구성하면 보다 확실한 운전이 될 수 있다.

개폐밸브(12)의 위치는 도시한 바와 같이 응축기(3)와 증발기(1)의 압력헤드(H_P) 및 액헤드(H_L)를 유효하게 사용할 수 있도록 H_PO+H_V의 점에 설치하면 구경이 작아도 되고, 원가면에 유리하다.

증발기(1)에는 냉매액을 흡수기(2)에 넘쳐 흐르게 하는 오우버플로우부(15)를, 증발기(1)와 흡수기(2)를 구획짓는 간막이벽에 설치하고, 증발기(1)를 경유하여 냉매액이 흡수기(2)에 이행하도록 하고 있다.

이 경우 냉매 저장실(10) 및 증발기(1)의 냉매저류부(16)의 크기는 다음의 (1)(2) 식으로 구할 수 있다.

냉동기에 대한 당초의 용액 추입량(抽入量)을 ξ_O%에서 Wkg으로 하고, 냉각수 온도 저하시의 용액 사이클의 평균능도를 ξ_L%, 정격 운전시의 용액 평균 농도를 ξ_H%로 하면, 응축기(3)에서의 냉매 저장실(10)의 필요 용적(V_C)은

또 증발기(1)에서의 냉매저류부(16)의 필요 용적(V_E)은 냉매펌프(7)의 캐비테이션 한계에서의 평균 농도를

%로 하여,

냉매저류부(16)의 흡수기(2)에의 오우버플로우 위치는 정상적인 흡수 사이클 평균 농도에 비교하며 식(1)(2)에서 결정되는 조건보다도 0.5~1.0wt% 정도 진하게된 점에서 오우버플로우 하도록 정하면 효과적이다.

그리하여 냉각수 온도가 급격히 저하하였을 경우, 용액 온도가 저하하여 흡수 능력의 과잉을 가져오고, 따라서 증발기(1)가 냉매 부족으로 되어사 냉매펌프(7)의 캐비테이션이 발생할 염려가 있으나, 용액 온도를 온도 검출기(13)로 검출하고, 소정 온도까지 저하되면 상기 개폐밸브(12)를 열어 냉매 저장실(10)의 냉매를 증발기(1)에 유입시키므로, 즉 증발기(1)의 냉매량에 관계없이 냉매 부족으로 될 가능성이 높을 때에 냉매를 증발기(1)에 이행시키므로, 냉매펌프(7)의 캐비테이션은 확실하게 방지할 수 있다.

이 경우 개폐밸브(12)는 흡수기(2)의 출구측의 용액 경로에 온도 검출기(13)에 의해서 제어되므로 종래와 같이 증발기(1)의 액면 검출에 의할 경우에 비하여 결로로 인한 그릇된 작동이나 플로우트식 액면 검출기를 사용하였을 시에 일어나는 이물 혼입으로 인한 작동 불량의 염려가 없고 정확한 검출이 가능하다.

또 냉매 저장실(10)은 통상의 냉매 경로인 냉매복귀판(8)에의 공급보다도 우선하여 냉매액의 공급을 받는 우선 저류부이므로 항상 가득 채워진 상태로 되어 있으며, 이상시에 즉시 확실하게 냉매를 증발기(1)에 공급할 수가 있다.

또 개폐밸브(12)가 용액 경로에 설치한 온도 검출기(13)에 의해서 제어되므로 불응축 가스의 침입 등에 의해 생기는 용액의 결정을 방지할 수 있다. 즉, 종래 냉각수 온도에 의해서 냉매를 증발기에 유입시키고, 증발기로부터 흡수기에 오우버플로우 시켜서 용액 농도를 낮게 하는 것이 행해지고 있으나 그래서는 제2도에 표시한 바와 같은 기밀 불량으로 인한 불응축 가스의 침입 등에 의해 흡수 능력 부족을 가져오는 경우에는 용액 농도가 상승하여 결정을 일으킬 염려가 있으나 그 경우는 냉각수 온도는 변함이 없으므로 냉각수 온도를 검출한 것으로는 대처할 수 있다. 그러나, 그 경우도 용액 온도는 흡수 열저하로 인해 저하하고 있으므로 온도 검출기(13)로 검출 가능하며 정확하게 개폐밸브(12)를 작동시키고, 냉매를 증발기(1)로부터 오우버플로우시켜 흡수기(2)에 유입시켜 용액 농도를 낮게 할 수 있으므로, 결정을 확실하게 방지할 수 있다.

제3도는 본 발명의 다른 실시예이며, 냉매 저장실(10)은 칸막이판(17)으로 구획 형성되어 있다. 칸막이판(17)의 상방에는 칸막이판(17)으로 구획되는 한쪽의 방을 우선적으로 냉매가 저류되는 냉매저류부로 하기 위하여 가이드판(18)이 설치되어 있어, 형성되는 우선 냉매저류부를 냉매 저장실(10)로 하고 있다. 냉매 저장실(10)의 저부에는 냉매도관(9)의 입구가 설치되어 있다. 칸막이판(17)으로 구획되는 다른 쪽의 방(19)의 저부에는 냉매복귀관(8)의 입구가 설치되어, 칸막이벽(17)을 넘쳐 흐른 냉매의 증발기(1)로의 복귀 유로로 되어 있다. 냉매복귀관(8) 및 냉매도관(9)의 각각의 출구는 전술한 실시예와는 반대로써 전자가 냉매저류부(16) 직상부에 후자가 냉수관 상방에 각각 설치되어 있다.

냉매도관(9)에는 개폐밸브(12)가 상술한 설시예와 동일하게 구비되었다. 개폐밸브(12)의 개구경은 응축기(3)와 증발기(1)의 압력차를 이용할 수 있기 때문에 압력 시일을 배려한 크기로 선택하면 되기 때문에 유량 개수가 작은 밸브를 사용할 수 있다.

증발기(1)에 설치되는 오우버플로우부는 배관(20)을 사용하여 형성되어 있다.

또한, 응축기(3)로부터의 냉매 이행은 2점식으로 하여 제3도에서의 냉매 저장실(10)의 높이 h'의 위치로 개구시킨 개폐밸브(21)를 구비한 냉매도관(22)을 사용하여 유입시키도록 하면 용액 온도 저하의 정도에 따라 냉매 이행량을 바꿀 수가 있다. 이것은 전술한 비례밸브에 의해서 개폐밸브(12)의 개구경을 제어하거나 또는 개구의 시간을 제어함으로써도 가능하다.

이 실시예에 있어서도 전술한 실시예와 마찬가지로 냉매펌프(7)의 캐비테이션 방지 및 용액의 결정 방지를 확실하게 행할 수가 있다.

이상, 단일 효용의 흡수 냉동기로 설명하였으나, 발생기를 복수로 가진 다중 효용의 흡수 냉동기에 대해서도 동일하게 사용할 수 있는 것은 물론이다.

본 발명에 의해 냉각수 온도 저하나 기밀 불량 등으로 인한 흡수 능력의 저하에 따른 냉매액의 편재에 기초한 냉매펌프의 캐비테이션이나 용액의 결정 등의 트러블을 확실하게 방지할 수 있고 실용상 현저한 효과를 나타낼 수가 있다.

Claims (1)

1. 흡수기, 증발기, 발생기, 응축기, 열교환기 및 이것들을 접속하는 냉매, 용액 경로로 구성되는 흡수 냉동기에 있어서, 응축기로부터의 냉매를 저장할 수 있는 냉매 저장실을 설치하며, 이 냉매 저장실을 개폐 밸브를 갖는 냉매도관으로 증발기에 접속하며, 이 증발기에는 냉매액을 흡수기에 넘쳐 흐르게 하는 오우버플로우부를 구비하며, 흡수기내 또는 그의 출구측의 희용액 경로의 용액 온도를 검출하는 온도 검출기를 설치하며, 이 온도 검출기의 신호에 따라 용액 온도가 소정 온도 이하로 된 때에 상기 개폐밸브를 여는 신호를 발하는 제어기구를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수 냉동기.

Images