KR930005665B1 - 흡착식 냉동기의 운전방법 - Google Patents

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도시야 오니시
싱이찌 오꾸무라
아끼요시 사까이
히로끼 나까노
마사오 마쯔시다
아쯔시 모리까와
모또시 요시하라
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니시요도 구쬬기 가부시끼가이샤
히라마쯔 도시끼
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Abstract

내용 없음.

Description

흡착식 냉동기의 운전방법
제1도는 첫번째 흡착칼럼이 흡착상(phase)에 있고 두번째 흡착칼럼이 탈착상에 있는 상태를 나타내는 공정도.
제2도는 제1도에 도시된 바와같은 흡착 및 탈착 상들의 한 사이클이 완료되기 직전의 흡착 및 탈착상들의 촉진단계를 도시하는 공정도.
제3도는 상기 촉진 단계후의 첫번째 칼럼에 대한 예열단계를 나타내는 공정도.
제4도는 첫번째 흡착칼럼이 탈착상에 있고 두번째 흡착칼럼이 흡착상에 있을 때, 제1도에 정 반대되는 상들로 변환된 상태를 나타내는 정도.
제5도는 제2도에 유사하나, 반대되는 상들의 촉진단계 나타내는 공정도.
제6도는 제3도에 유사하나, 상기 촉진단계후의 두번째 칼럼에 대한 예열단계를 나타내는 공정도.
제7도는 종래 기술의 방법과 비교한 본 발명 운전방법의 한 실시예를 나타내는 흡착 용량과 운전시간 사이의 상관관계 선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,18 : 파이프라인 11 : 흡착칼럼
11′ : 두번째 흡착칼럼 12,12′: 비워진 상태의 용기
13,13′,22 : 열 전달튜브 14 : 컨덴서
14a : 컨덴서 케이싱 16,16′,20,20′ : 덕트
17 : 증발기 17a : 증발기 케이싱
23 : 냉각수 유입구 24 : 냉각수 유출구
25 : 열전달매체 유입구 26 : 열전달매체 유출구
S : 고체 흡착제
V1,V2,V3,V4,V5,V11,V12,V13,……V20,V21: 밸브
본 발명은 냉동 효율을 증대시키는 것을 가능하게 하는 흡착식 냉동기의 운전방법에 관한 것으로서, 특히 본 발명은 2개의 흡착칼럼이 밸브가 설치된 파이프라인을 통하여 직접 연결되는 흡착식 냉동기의 운전 방법을 제공하도록 하는 것에 관한 것이다.
종래의 기술에 있어서, 냉동을 만들어 내거나 열 펌프 운전을 위하여 냉매에 대한 고체 흡착제의 흡착 및 탈착작용을 이용하는 흡착 냉동기중 태양열 집적기 등으로 부터 얻어질 수 있는 온수(예를들면 85℃정도의 온수) 또는 공장으로부터의 폐열등과 같은 낮은 등급의 열공급원을 이용하는 냉동기들은 그렇게 하지 않으면 버려지게 되는 소비된 에너지가 효과적으로 이용될 수 있는 많은 장점들을 가지고 있으며 ; 그리고 이 흡착식 냉동기들은 각각 펌프와 같은 적은 수의 이동성 구성장치들로 이루어져 있으며, 이는 장치 가격이 더 경제적으로 됨을 의미하며 압축식 냉동기와 비교할 때, 운전 소음이 훨씬 작아진다.
일반적으로 이런 형식의 흡착식 냉동기는 냉매를 가지고 밀봉되어 있고 실리카겔, 제올라이트, 활성탄, 활성화된 알루미나 등과 같은 고체 흡착제를 수용하며 서로 평행하게 설치되는 2세트의 흡착칼럼과, 콘덴서와, 증발기로 이루어져 있으며, 이 형식의 흡착식 냉동기는, 탈착 및 흡착 상들을 번갈아 반복시켜서 냉동 출력이 연속적으로 얻어질 수 있게끔, 흡착제를 가열하고 물을 냉각시키기 위한 열 전달 매체가 양쪽 칼럼에 번갈아 공급되게 하기 위하여 구성되어 있다.
그러한 종래 기술의 흡착식 냉동기가 가지고 있는 문제점은 흡착 및 탈착상의 한 사이클이 두 흡착칼럼 사이에서 변환되기 직전에, 탈착상에 있던 한쪽 흡착칼럼이 고체 흡착제로부터 내보내진 냉매 증기로 가득차게 되고, 그리고 흡착상으로 변환되었을 때 초기의 흡착칼럼에 채워진 잔류 냉매증기를 흡착하게 된다는 것이다.
그 결과, 흡착 및 탈착상들의 사이클의 변환 직후 새로운 사이클이 시작된 초기단계에서, 이 사이클이 고유의 기능 즉, 요구되는 냉동력을 얻기 위하여 증발기에 있는 냉매 액체를 흡착하는 것은 곤란하였다.
그리하여 그 결과로서 얻어진 냉동출력은 감소되었다. 본 발명의 발명자들은 이미 냉동출력을 더 증대시킬 목적으로 그러한 흡착식 냉동장치를 위하여 더 효율적인 운전 방법을 제안하고 발표했다(미국특허 제4,504,856호 참조).
이 방법에 따르면, 흡착 탈착상들이 2개의 흡착칼럼 사이에서 변환되기 직전에, 탈착측 칼럼내에 남아있는 온수와 같은 잔류열이 탈착상으로 되기 직전에 다른쪽 흡착칼럼으로 전달되어서 흡착칼럼내의 고체 흡착제를 예열시키게 되고 뒤이어 변환이 일어난다.
이것은 장치의 열량을 효과적으로 이용하는 것을 가능하게 해주지만, 또한 상기 문제점에 직면하게 되었다.
그러므로, 본 발명은 상기 문제점을 해결하는 관점에서 이룩되었는데, 본 발명의 첫번째 목적은 흡착 및 탈착상들의 한 사이클이 종결되기 직전에, 냉매용 통로를 차단하는 단계와, 그 다음에 2개의 흡착칼럼 사이에서 각 흡착 및 탈착상들을 촉진시켜 흡착칼럼내에 차 있는 냉매증기를 효율적으로 이용하게 되는 단계와, 그 다음에 정 반대되는 상들의 다음 사이클로 변환되는 단계로 이루어지는 전술한 바와같은 흡착시 냉동기의 냉동 효율을 증대시키는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 냉동효율과 비교적 간단한 조작절차를 가진 흡착식 냉동기의 운전 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 냉매가 주입된 상태로 밀폐되어 있고 내부에 고체 흡착제와 열교환 튜브를 수용하는 2개의 흡착칼럼과, 콘덴서와, 증발기와, 상기 냉매가 2개의 칼럼 용기를 통하여 순환될 수 있도록 흡착칼럼들을 컨덴서 및 증발기에 연결시키는 냉매용 통로로 이루어지는 흡착식 냉동기의 운전 방법이 제공되어 있고, 이 방법은 한쪽 칼럼과 다른쪽 칼럼이 서로 다른상에 있도록 하기 위하여 그리고 탈착을 일으키기 위한 열 공급원측의 열 전달 매체와 흡착을 일으키기 위한 냉각수가 번갈아서 탈착 및 흡착상들에 대응하여 칼럼들의 열 전달튜브를 통하여 보내질 수 있도록 하기 위하여 흡착상과 탈착상을 주기적으로 번갈아 변환시키는 단계로 이루어지며, 그리고 이 방법은 한쪽의 흡착칼럼과 다른 한쪽의 흡착칼럼에서 각각 흡착 및 탈착상들의 한 사이클이 종결되기 직전에, 냉매용 통로를 차단하는 단계와, 그 다음에 계속하여 열 전달 매체와 냉각수를 공급하는 동안 흡착칼럼들 사이에서 흡착상 및 탈착상을 촉진시켜서 흡착상 및 탈착상의 사이클을 완료하게 되는 단계와, 그 다음에 정반대되는 상들의 다음 사이클로 변환되는 단계로 이루어진다.
그 목적으로, 바람직한 실시예에 따르면, 상기 흡착식 냉동기는 고체 흡착제 및 열 전달 튜브를 수용하고 냉매가 주입된 상태로 밀폐되어 있는 2개의 흡착칼럼과, 컨덴서와 증발기와 냉매가 흡착칼럼들의 용기를 통하여 순환되도록 하기 위하여 흡착칼럼을 컨덴서 및 증발기에 연결시켜주는 냉매용 통로와, 그리고 2개의 흡착칼럼을 직접 연결하고 밸브가 설치되어 있는 파이프라인으로 이루어져 있으며 다음과 같은 절차로 운전된다.
흡착 및 탈착상들의 한 사이클이 완료될 때 즉 각 냉매 증기의 분압이 흡착칼럼에서 일정한 값에 접근할 때, 그리고 그 한 사이클이 정 반대되는 상인 다음 사이클로 변환되기 전에, 한쪽 흡착칼럼과 증발기 사이 및 다른쪽 흡착칼럼과 컨덴서 사이의 냉매의 전달은 냉매용 통로에 설치되어 있는 밸브를 잠그는 것과 같은 수단에 의해 중지되는 것으로서, 2개의 흡착칼럼들은 이 칼럼들 사이의 압력이 같아질 때까지는 2개의 칼럼을 연결하는 파이프라인에 설치된 밸브를 개방함으로써 서로 연통상태에 놓이게 되는 반면에, 이 칼럼들 사이에서 동등한 압력이 얻어졌을 때 밸브가 닫히게 되어서, 흡착 및 탈착상들이 완전히 완료되게 된다.
흡착 및 탈착상들의 한 사이클이 종결될 때, 탈착 상에 있는 한쪽 흡착칼럼의 내압은 탈착상에 있는 탈착된 냉매 증기 때문에 흡착상에 있는 다른쪽 흡착칼럼의 내압보다 훨씬 더 높다.
그 상태에서 2개의 흡착칼럼들을 증발기 및 컨덴서에 연결시키는 냉매용 통로에 설치된 모든 밸브들이 닫히게 되어서 냉매의 전달을 중지시키게 되며, 동시에 양쪽 흡착칼럼들을 직접 연결하는 파이프 라인에 설치된 밸브가 열린다.
그 다음에 탈착상에 있는 한쪽 흡착칼럼내에 차 있는 냉매 증기가 양쪽 칼럼의 압력이 같아질 때까지 파이프 라인을 경유하여 흡착상에 있는 다른쪽 흡착칼럼으로 활발하게 전달된다.
이 단계 동안에, 냉각수는 계속하여 흡착상에 있는 다른쪽 흡착칼럼으로 공급되고 열 공급원에 있는 열전달 매체는 상기 흡착 및 탈착상들의 사이클과 유사하게 계속하여 탈착상에 있는 한쪽 흡착칼럼으로 공급되며, 그렇게 함으로써 흡착 및 탈착상들이 더욱 촉진되고 냉매 증기의 전달에 부합하게 된다.
2개의 흡착칼럼들 사이의 압력이 같아질 때, 그 사이에 있는 밸브가 닫히게 되어서 흡착 및 탈착상들의 한 사이클을 완료시키게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 그 후에, 한쪽 탈착 칼럼내에 남아있는 온수와 같은 잔류 열전달 매체가 다른쪽 흡착칼럼으로 전달되어서 그 다음의 탈착상을 위하여 다른쪽 흡착칼럼을 예열시키게 된다.
이 예열 단계 후에, 정반대되는 상들의 다음 사이클로 변환된다.
한쪽 및 다른쪽 흡착칼럼들에서 흡착 및 탈착 상들의 다음 사이클로 변환될 때, 탈착상이 완료된 한쪽 흡착칼럼내에 차 있는 냉매 증기가 직접 다른쪽 흡착칼럼으로 전달되었기 때문에, 더 많은 냉매 액체가 컨덴서에 저장되고 증발기로 공급될 수 있도록 하기 위하여 새롭게 탈착상으로된 다른쪽 흡착칼럼은 더 많은 양의 냉매를 수용하게 되는데, 이는 더 많은 냉매의 탈착이 가능하게 되는 것을 의미하는 것이다.
다른 한편으로는, 증발기로부터 나온 냉매를 흡착시키는 한쪽의 흡착칼럼에서는 채워지는 냉매 증기가 감소되므로, 흡착 용량이 증가되고 증발기로부터 나온 냉매를 충분하게 흡착시킬 수 있게 된다.
본 발명은 하기에서 첨부된 도면을 참조로 하여 더 상세하게 기술되어진다.
제1도 내지 제6도는 본 발명의 방법에 적용될 수 있는 흡착식 냉동기의 한 실시예의 개략도이며, 이들은 각 흡착칼럼에서 흡착 및 탈착 단계들이 수행될 때의 연속적인 단계를 도시한다.
제1도 내지 제6도를 참조로 하여 본 발명의 운전 방법이 적용될 수 있는 흡착식 냉도기의 한 실시예가 설명된다.
도면 전체에 걸쳐서, 열전달 매체 또는 냉매가 흐르는 흐름 통로가 실선으로 도시되고, 열전달 매체 및 냉매가 흐르지 않는 흐름 통로는 파선으로 도시된다.
제1도 내지 제6도에서, 첫번째 흡착칼럼(11)과 두번째 흡착칼럼(11′)은 각각 실리카겔, 제올라이트, 활성탄, 활성화된 알루미나 등과 같은 고체 흡착제(S)가 핀(fin) 사이에 채워진 핀이 부착된 열전달 튜브(13)(13′)를 비워진 상태의 용기(12)(12′)내에 수용하고 있으며, 이 흡착칼럼들(11)(11′)은 중간에 밸브(V5)가 설치된 파이프라인(10)에 의해 서로 연결된다.
태양열 집접기, 공장으로부터의 폐열등과 같은 낮은 등급의 열 공급원으로부터 열교환기를 경유하여 또는 직접적으로 공급되는 온수나 냉각탑과 같은 냉각수 제조 장치로부터 만들어지는 냉각수가 핀이 부착된 열전달 튜브(13)(13′)를 통하여 번갈아 보내진다.
밸브(V4)(V2)가 설치된 덕트(16)(16′)를 통하여 컨덴서(14)가 흡착칼럼(11)(11′)의 비워진 상태의 용기(12)(12′)에 연결되며, 증발기(17)는 트랩 형상의 파이프라인(18)을 경유하여 컨덴서 케이싱(14a)의 저부에 연결된다.
상기 증발기(17)는 증발기 케이싱(17a)에서 밸브(V3)(V1)가 중간에 설치된 덕트(20)(20′)를 통하여 첫번째 흡착칼럼(11) 및 두번째 흡착칼럼(11′)의 비워진 상태의 용기(12)(12′)에 연결된다.
이와같은 파이프 장치에 의해서, 비워진 상태의 용기(12)(12′)에 주입되는 미리 결정된 량의 물과 같은 냉매가 밸브(V1)(V2)(V3)(V4)의 개·폐에 대응하여 덕트를 통하여 순환될 수 있다.
상기 컨덴서(14)는, 냉각수가 항상 통하여 보내질 수 있도록 되어서, 흡착칼럼(11)(11′)내의 고체 흡착제(S)로 부터 내보내지는 냉매가 응축되고 액화되며 집적되고 그리고 컨덴서 케이싱(14a)의 저부에 저장되어서 파이프라인(18)을 경유하여 증발기(17)로 공급될 수 있도록 할 목적으로 컨덴서 케이싱(14a)내에 크로스 핀(cross-fin)튜브, 에어로 핀(aero fin)튜브 등과 같은 핀이 부착된 튜브(21)를 수용하고 있다.
다른 한편으로는, 증발기(17)는 횡 방향으로 연장되는 증발기 케이싱(17a)내에 이용측의 열전달 매체가 통과하는 열 전달 튜브(22)와 열전달 튜브(22) 아래에 위치하는 증발접시(도시되지 않음)를 수용하고 있다.
거기에서, 컨덴서(14)로 부터 유입된 냉매 액체는 증발접시에 저장되고, 열 전달 튜브(22)의 표면에서 증발되고 기화되어서 이용측의 열전달 매체로부터 증발 잠열을 흡수하게 되어 열전달 매체를 냉각시킨다.
도면에서, V11, V12, V13, …V21은 흡착칼럼(11)(11′)의 열전달 튜브(13)(13′), 컨덴서(14)의 열전달 튜브(21), 냉각수 유입구(23), 냉각수 유출구(24), 열 공급원 측의 열 전달 매체 유입구(25), 및 열 공급원측의 열전달 매체 유출구(26)를 연결하는 파이프라인들에 설치되는 밸브들이다.
밸브(V11)(V12)(V13)…(V21)와 상기에서 전술된 밸브(V1)(V2)…(V3)는 조절장치(도시되지 않음)의 지시에 기초하여 연속적으로 열리거나 닫히게 작동될 수 있도록 되어 있다.
본 발명의 방법은 하기에서 상기와 같이 구성된 냉동기에 대하여 기술하고 있다.
제1도는 첫번째 흡착칼럼(11)에 냉각수가 공급되어서 흡착작용이 수행되는 반면에 두번째 흡착칼럼(11′)에는 열 공급원측의 열전달매체가 공급되어서 탈착작용이 수행되는 단계를 도시하고 있다.
즉, 열전달 매체 유입구(25)로 부터 유입된 열 공급원측의 열전달 매체가 밸브(V18)를 통하여 두번째 흡착칼럼(11′)의 열전달 튜브(13′)로 보내지고, 거기에서 열전달 매체는 고체 흡착제(S)를 가열하여 탈착시키고, 밸브(V4)로 통과되어 열 공급원측의 열전달 매체 유출구(26)를 경유하여 열 공급원으로 되돌아간다.
두번째 흡착칼럼(11′)에서 가열되어 탈착된 냉매 증기는 밸브(V2)를 경유하여 컨덴서(14)로 보내지고, 거기에서 냉매 증기는 열 전달 튜브(21)를 통하여 흐르는 냉각수에 의해 냉각되고 액화되며, 컨텐서 케이싱(14a)의 저부에 집적되고 저장되며, 그리고 압력차이 등에 의해 파이프라인(18)을 통하여 증발기(17)로 보내진다.
이 단계동안에, 냉각수는 컨덴서(14)의 열 교환튜브(21)로 보내지며 또한 밸브(15)를 통하여 첫번째 흡착칼럼(11)에 있는 열전달 튜브(13)로 유입되며, 거기에서 고체 흡착제(S)가 냉각되어 냉매 증기를 흡착하게 되고, 그리하여 증발기(17)에 있는 냉매 액체가 열전달 튜브(22)의 표면으로부터 활발하게 증발되어서 열전달 튜브(22)를 통하여 흐르는 이용측의 열전달 매체로부터 증발 잠열을 제거하게 되므로써 이용측의 열전달 매체를 냉각시킨다.
따라서, 그렇게 냉각된 이용측의 열전달 매체는 공기 조화 공간에 설치되는 팬 코일(fan coil )장치로 공급될 수 있어서, 공기 조화 장치의 일반적 온도 조건을 충족시키는 것이 가능하다(예를 들면, 냉각수 유입온도 : 30℃, 열전달 매체의 이용측 유입온도 : 12℃, 열전달 매체의 이용측 유출온도 : 7℃).
전술된 운전 상태에 있는 흡착칼럼(11)(11′)의 흡착 및 탈착 상들을 종결시킴에 있어서, 밸브(V11)(V12)…(V21)는 전환되지 않은 상태로 유지되면서 밸브(V1)(V2)…(V3)는 제2도에 도시된 바와같이 동시에 전환되며, 그 다음에, 냉각수와 열전달 매체는 각각 첫번째 흡착칼럼(11)과 두번째 흡착칼럼(11′)로 여전히 공급되는 반면에 흡착칼럼(11)(11′), 증발기(17) 및 컨덴서(14)로 통하여 흐르는 냉매의 흐름은 중지되고, 그 대신에 단지 첫번째 흡착칼럼(11)과 두번째 흡착칼럼(11′) 사이에서만 냉매가 흐른다.
여기서, 두번째 흡착칼럼(11′)은 탈착된 냉매 증기로 채워져 높은 압력상태에 있는 반면에 첫번째 흡착칼럼(11)은 냉매를 흡착하여 저압상태에 있다.
그리하여 밸브(V5)가 열리면 흡착칼럼(11)(11′)의 압력이 같아질 때까지 냉매증기가 첫번째 흡착칼럼(11)로 부터 나와서 파이프라인(10)을 통하여 두번째 흡착칼럼(11′)로 들어가게 된다.
이 단계 동안에, 냉각수는 열전달 튜브(13)를 통하여 흘러 첫번째 칼럼(11)내에 있는 고체 흡착제(S)를 냉각시키게 되어서 방금 변환된 냉매 증기를 흡착하는 반면에, 열 공급원측의 열 전달매체는 열 전달튜브(13′)를 통하여 흘러 두번째 흡착칼럼(11′)내에 있는 고체 흡착제(S)를 가열시키게 되어서, 흡착을 촉진시키고 냉매증기가 변환되는 것을 돕는다.
그렇게 하므로써 흡착 및 탈착상들은 첫번째 칼럼(11)과 두번째 칼럼(11′)에서 각각 훨씬 더 촉진된다.
양쪽의 흡착칼럼(11)(11′)의 압력이 같아지고 흡착 및 탈착상들이 양쪽 흡착칼럼(11)(11′)에서 더 이상 진행되지 않는 순간, 밸브(V5)는 제3도에 도시된 바와같이 닫혀지고, 흡착 및 탈착 촉진 단계가 종결되어서 흡착 및 탈착 단계의 한 사이클이 완료된다.
동시에, 밸브(V11)(V13)(V14)(V15)(V16)(V19)들은 일시에 전환되어서, 그 다음에 열 전달 매체 유입구(25)로 부터 유입된 열 공급원측의 열 전달 매체는 밸브(V13)를 경유하여 직접 열 전달 매체 유출구(26)로 흐르게 되며, 두번째 흡착칼럼(11′)으로의 열 전달 매체의 공급은 중지되고, 동시에 그때까지 공급된 온수와 같은 열 전달 매체는 두번째 흡착칼럼(11′)의 열 전달 튜브(13′)내에 남아 있게 된다.
다른 한편으로는, 냉각수가 밸브(V19)를 경유하여 열 전달 튜브(13′)에 공급되므로, 잔류 온수는 강제로 밸브(V11)를 통하여 첫번째 흡착칼럼(11)에 있는 열 전달 튜브(13)로 유입된다.
거기에서 잔류 온수는 탈착상으로 되기전의 고체 흡착제(S)를 예열하기 위하여 제공된다.
여기서, 운전이 더 계속된다면, 첫번째 흡착칼럼(11)으로 막 유입된 잔류 온수는 두번째 흡착칼럼(11′)로 공급된 냉각수로 인하여 냉각수 유출구(24)로 흘려 보내지게 된다.
그러므로, 밸브(V11)(V12)(V17)(V18)(V21)들은 제4도에 도시된 바와같이 밖으로의 흐름을 피하는 것을 가능하게 하는 시기에 전환되고, 동시에 밸브(V1)(V4)는 열린다.
열 전달 매체 유입구(25)로 부터 유입된 열 공급원측의 열 전달 매체는 밸브(V12)를 경유하여 첫번째 흡착칼럼(11)내의 열 전달 튜브(13)으로 흘려보내지고, 열 전달 튜브(13)내에 남아있는 흡착제를 예열시키기 위한 잔류 온수를 밖으로 내보내는 동안, 이 잔류 온수는 밸브(V17)를 통하여 열 공급원측의 열 전달 매체유출구(26)를 향해 나아간다.
동시에, 잔류 온수는 열 공급원측의 열 교환기로 되돌려 보내져서 온수의 열량 손실을 피하게 된다.
그리하여, 첫번째 흡착칼럼(11)이 예열 단계후에 탈착상으로 된다.
예열단계전에 첫번째 흡착칼럼(11)은 제2도에서와 같이 흡착및 탈착 촉진 단계에서 흡착된 더 많은 양의 냉매를 가지므로써, 많은 양의 냉매 증기가 고체 흡착제(S)로부터 방출되어서 밸브(V4)와 덕트(16′)를 통하여 컨덴서(14)로 들어가게 되며, 거기에서 냉매 증기는 응축되고 액화되어서 증발기(17)로 보내진다.
동시에, 두번째 흡착칼럼(11′)은 제2도에 도시된 바와같은 흡착 및 탈착 촉진단계로 인하여 탈착상으로 되며 그리고 이 칼럼에 채워지는 냉매 증기의 양에서의 감소가 생긴다.
따라서, 두번째 흡착칼럼(11′)은 고체 흡착제(S)로 증발기(17)내에 있는 냉매 액체를 액화하고 흡착시키기에 충분한 용량을 가져서, 냉동효율을 높이는데 도움이 된다.
또한 제1도에 도시된 상태에 대하여 두번째 흡착칼럼(11′)과 첫번째 흡착칼럼(11)에서의 흡착 및 탈착상들의 사이클의 상태를 반대로 하는 경우에도, 상기와 같은 절차가 취해진다.
즉 처음에 밸브(V1)(V4)가 닫혀있고 밸브(V5)는 열려 있어서, 첫번째 흡착칼럼(11)과 두번째 흡착칼럼(11′)은 서로 연통상태에 있게 된다.
그 다음에, 냉매 증기는 첫번째 흡착칼럼(11)로 부터 두번째 흡착칼럼(11′)으로 전달되며, 더 나아가 첫번째 흡착칼럼(11)에서 탈착상은 촉진시키고 두번째 흡착칼럼(11′)에서 흡착상을 촉진시키게 된다(제5도).
그 이후에 두번째 흡착칼럼(11′)의 예열단계는 첫번째 흡착칼럼(11)내에 남아 있는 잔류온수에 의해서 수행되고(제6도), 흡착 및 탈착단계의 변환이 수반된다.
이 단계들 동안의 밸브 조작절차는 명백하여서 그에 대한 설명은 생략한다.
탈착상으로 되기 직전의 흡착칼럼축에 대한 예열단계는 통상 촉진 단계에 뒤따라 수행되나, 경우에 따라서는 촉진 단계가 완료되어 2개의 흡착칼럼(11)(11′) 사이의 밸브(V5)가 닫히기 직전에 시작될 수도 있다.
본 발명 방법의 한 실시예에 따라 운전되는 흡착식 냉동기와, 2개의 흡착칼럼을 상호 연결하는 파이프라인(10)과 밸브(V5)가 없는 것을 제외하고는 본 발명의 방법과 유사한 종래 기술의 냉동기 사이의 냉각 효율의 비교를 위하여, 흡착제로서 실리카겔을 그리고 냉매로서 물을 사용하여 비교 시험을 수행하였다.
이 시험에서 얻어진 결과는 하기와 같다.
비교 시험에서, 첫번째 및 두번째 칼럼내의 압력과 증발기내의 압력이 냉동력에 관계되는 흡착용량의 크기를 결정하기 위하여 중량%로 측정되었다.
종래의 흡착식 냉동기의 경우에, 탈착측에 있는 한쪽의 흡착칼럼과, 흡착측에 있는 다른쪽의 흡착칼럼과 증발기에서 측정된 압력은 각각 433.3㎜Hg, 33.7㎜Hg 및 7.5㎜Hg이었다.
흡착용량(q)은 다음 식에 의해 산출된다.
탈착측 qd=0.346(33.7/433.6)1/1.6=0.7
흡착측 qa=0.346(7.5/33.7)1/1.6=0.135
따라서, 냉동력에 관계되는 흡착용량은 (0.135-0.07)×100=6.5중량%
본 발명에 따른 흡착식 냉동기의 경우에, 각 흡착칼럼의 압력은, 변환전에 흡착칼럼들 사이의 압력이 밸브(V5)의 개방에 의해 같아졌을 때, 10.89㎜Hg였다.
따라서, 흡착 및 탈착 단계의 한 사이클이 완료되었을 때, 흡착용량은 다음과 같이 산출되었다 :
탈착측 q′d=0.346(10.89/433.6)1/1.6=0.035
△q′=0.07-0.035=0.035 : 3.5 중량%
흡착측 q′a=0.346(10.89/33.7)1/1.6=0.17
△q′=0.17-0.135=0.035 : 3.5 중량%
냉동력에 관계되는 흡착용량은 △q′의 량만큼 증가되었으며, 따라서 10중량%의 흡착용량이 얻어질 수 있다 ; 6.5＋3.5=10 중량%
운전 시간에 대한 흡착용량의 상관관계가 제7도의 선도에 도시되는데, 여기에서 각 실선들은 흡착 및 탈착상들이 밸브(V5)가 열림에 따라 더 촉진되는 단계를 도시한다.
종래의 흡착 냉동기가 흡착 및 탈착단계들의 사이클로 5.5분간 운전되었을 때 100RT(R : 기체상수, T : 절대온도)의 냉동 용량이 얻어진 반면에, 본 발명에 따라서 냉동기가 변환전에 1분 동안 밸브(V5)가 열려 있는 것을 제외하고는 유사하게 운전된 경우에, 130RT의 냉동 용량이 얻어졌는데, 이는 1.3배의 냉동용량의 상승을 의미하는 것이다.
전술한 바와같이, 2개의 흡착칼럼을 연결하는 파이프라인과 파이프라인 중간에 설치된 밸브를 가지는 본 발명의 냉동기가 본 발명의 방법에 따라 운전될 때, 흡착 및 탈착상들의 정 반대의 상들로 변환되기 직전에, 탈착에 있는 흡착칼럼내의 냉매 증기가 흡착측에 있는 다른쪽 흡착칼럼으로 전달되어서, 지금까지 냉동장치에 제공되지 않았던 냉매가 효과적으로 사용될 수 있어서, 흡착 및 탈착단계가 훨씬 더 촉진될 수 있다.
그리하여 변환 직후 냉동 효율이 높아질 수 있으며, 따라서 효율적인 흡착식 냉동기가 제공될 수 있다.

Claims (6)

  1. 한쪽 흡착칼럼과 다른쪽 흡착칼럼이 서로 다른 상에 있으며 열공급원 측의 열 전달 매체와 냉각수가 탈착 및 흡착상에 대응하여 한쪽 흡착칼럼 및 다른쪽 흡착칼럼의 열전달 튜브들을 통하여 번갈아 보내지는 것과 같은 방법으로 흡착칼럼들 사이에서 흡착상과 탈착상을 주기적으로 번갈아 변환시키고 ; 흡착 및 탈착상들의 한 사이클이 종결되기 직전 냉매 통로를 차단시키고 ; 열 전달 매체와 냉각수를 계속해서 공급하면서 흡착칼럼들 사이에서 흡착상 및 탈착상을 촉진시켜서 흡착 및 탈착상들의 사이클을 완료시키며 ; 이어서 정 반대되는 상들의 다음 사이클로 변환시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내부에 고체 흡착제와 열 전달 튜브를 수용하고 냉매가 주입된 상태로 밀폐되어 있는 2개의 흡착칼럼, 컨덴서, 증발기 및 상기 냉매가 칼럼들을 통하여 순환될 수 있도록 흡착칼럼들을 컨덴서 및 증발기에 연결시키는 냉매용 통로로 구성된 흡착식 냉동기의 운전방법.
  2. 제1항에 있어서, 흡착 탈착상들의 촉진단계 후에, 열 전달 매체의 공급을 중지시키는 단계와, 탈착후에 이 탈착 칼럼에 남아있는 열 전달 매체를 냉각수의 공급에 의해 탈착상으로 되기 직전에 다른쪽 흡착칼럼으로 강제로 보내는 단계를 포함하는 예열 수행단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡착식 냉동기의 운전방법.
  3. 흡착 및 탈착상들의 한 사이클이 종결되기 직전에, 냉매용 통로를 차단하는 동시에 2개의 칼럼들 사이의 밸브를 개방하고 ; 다음에 2개의 칼럼들 사이의 압력이 같아질 때까지 열 전달 매체 및 냉각수를 계속하여 공급하면서 흡착칼럼들 사이에서 흡착 및 탈착상들을 촉진시켜서 흡착 및 탈착상들의 사이클을 완료하고 ; 밸브를 잠그고 ; 이어서 정 반대되는 상들의 다음 사이클로 변환시키는 연속적인 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 흡착제 및 열 전달 튜브를 수용하고 냉매가 주입된 상태로 밀폐되어 있는 2개의 흡착칼럼, 컨덴서, 증발기, 냉매가 흡착칼럼들을 통하여 순환되도록 흡착칼럼들을 컨덴서 및 증발기에 연결시켜주는 냉매용 통로와 2개의 흡착칼럼을 직접 서로 연결하고 밸브가 설치되어 있는 파이프라인으로 이루어져 있으며 ; 한쪽 흡착칼럼이 다른쪽 흡착칼럼과 다른 상에 있도록 또한 열 공급원측의 열 전달 매체와 냉각수가 탈착 및 흡착상에 대응하여 한쪽 흡착칼럼과 다른쪽 흡착칼럼의 열 전달 튜브들을 통하여 번갈아 보내질 수 있도록 흡착칼럼이 흡착 및 탈착상들 사이에서 주기적으로 번갈아 변환되도록 된 흡착식 냉동기의 운전방법.
  4. 제3항에 있어서, 흡착 및 탈착상들의 촉진단계후에 예열을 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡착식 냉동기의 운전방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 예열 단계가 열 전달 매체의 공급을 중지시키는 단계와, 탈착측 칼럼에 남아있는 열 전달 매체를 냉각수의 공급에 의해 탈착상으로 되기 직전에 다른쪽 흡착칼럼으로 강제로 보내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착식 냉동기의 운전방법.
  6. 제4항에 있어서, 밸브를 잠그는 단계 직전에, 열전달 매체의 공급을 중지시키는 단계와 탈착측 칼럼에 남아있는 열전달 매체를 냉각수의 공급에 의해 탈착상으로 되기 직전에 다른쪽의 흡착칼럼으로 보내는 단계를 포함하는 예열 단계를 수행하는 것을 포함함을 특징으로 하는 흡착식 냉동기의 운전방법.
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