KR100634843B1 - 냉동기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉동기에 관한 것이며, 상세하게는 흡수식 냉동기와 증기압축식 냉동기를 결합한 냉동기에 관한 것으로서, 흡수식 냉동기와 증기압축식 냉동기를 결합하여 증기압축식 냉동기의 응축기에서 방열되는 응축열을 흡수식 냉동기의 열원으로 이용함으로써 흡수식 냉동기의 성적계수를 증대하고, 에너지를 절감할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 냉매증기를 증발하는 고온재생기(11)와, 상기 고온재생기(11)에서 증발된 냉매증기를 응축하는 응축기(13)와, 상기 응축기(13)에서 응축된 냉매액을 증발용 열교환기(16)에 살포하여 브라인을 냉각하는 증발기(15)와, 상기 증발기 (15)에서 기화된 냉매증기를 흡수하는 흡수기(17)로 구성한 흡수식 냉동기(10)와; 압축기(31), 응축기(32), 팽창밸브(33), 증발기(34)를 도관(35)으로 연결한 증기압축식 냉동기(30)를 구비하고, 상기 응축기(32)를 고온재생기(11)에 내장 설치하여 압축기에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매증기가 응축될 때 그 응축열을 흡수식 냉동기의 열원으로 이용함을 특징으로 한다.
흡수식 냉동기, 고온재생기, 증기압축식 냉동기, 응축기, 제 2 응축기, 급탕용 열교환기, 보조히터
Description
도 1은 본 발명의 실시예의 구성도
도 2는 종래의 흡수식 냉동기의 구성도
도 3은 종래의 증기압축식 냉동기의 구성도
< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 >
10 : 흡수식 냉동기 11 : 고온재생기 30 : 증기압축식 냉동기
32 : 응축기 40 : 제 2 응축기 41 : 급탕용 열교환기
44 : 보조히터
본 발명은 냉동기에 관한것이며, 상세하게는 흡수제로 리튬브로마이드(LiBr)
수용액 또는 물을, 냉매로서 물 또는 암모니아를 사용하는 흡수식 냉동기와 증기압축식 냉동기를 결합한 냉동장치에 관한 것이다.
주지하는바와 같이 냉동기는 흡수제로 리튬브로마이드(LiBr) 수용액 또는 물을, 냉매로서 물 또는 암모니아를 사용하는 흡수식 냉동기와 증기압축식 냉동기가 주종을 이루고 있다.
상기 흡수식 냉동기(10)는 도 2에 도시한 바와같이 열원으로서 증기가 공급되는 가열관(12) 또는 가스버너를 내장한 고온재생기(발생기)(11), 냉각수관(14')을 설치한 응축기(13), 증발용 열교환기(16)를 설치한 증발기(15), 냉각수관(14)을 설치한 흡수기(17), 용액예열 열교환기(18), 냉매펌프(19), 용액펌프(20)등을 구비하여서, 고온재생기(11)내의 묽은 농도의 용액을 가열관(12)에 증기를 공급 가열하거나 가스버너로 가열하여서 냉매증기를 증발시키고, 상기 냉매증기를 응축기(13)에 공급하여 냉각수관(14')으로 공급되는 냉각수에 의하여 응축한 후 냉매액 도관(21)을 통하여 증발기(15)에 유입하고, 냉매펌프(19)에 의하여 도관(22)을 경유 냉매분무장치(23)에서 증발기(15)에 설치한 증발용 열교환기(16)에 살포함으로써 그 냉매액이 증발될 때의 기화열에 의하여 증발용 열교환기(16)에 공급되는 물등의 브라인을 냉각하는 싸이클을 형성하며, 상기 냉각된 브라인을 냉방등의 용도로 사용하는 것이다.
그리고 증발기(15)에서 증발된 냉매증기는 흡수기(17)에 유입되어 고온재생기(11)에서 도관(24)을 통하여 용액예열 열교환기(18)를 경유 용액분무장치(25)에서 살포되는 진한 농도의 용액에 흡수되며, 이때 그 용액은 냉매증기의 잠열에 의하여 온도가 상승됨으로 냉각수관(14)으로 공급되는 냉각수에 의하여 냉각시키는 것이다. 한편 냉매증기를 흡수한 묽은 농도의 용액은 용액펌프(20)에 의하여 도관(26)을 통하여 고온재생기(11)에 공급될 때 용액예열 열교환기(18)에서 고온재생기(11)에서 용액분무장치(25)에 살포되는 진한 농도의 용액에 의하여 예열된 후 고온재생기(11)에 공급되어 가열관(12)에 의하여 재가열되는 싸이클을 형성하는 것 이다.
상기 증기압축식 냉동기(30)는 도 3에 도시한바와 같이 압축기(31), 응축기 (32), 팽창밸브(33), 증발기(34)등을 구비하고, 이들을 도관(35)으로 연결하여서, 압축기(31)에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매증기를 응축기(32)에서 대기 또는 냉각수에 의하여 응축하고, 상기 응축된 고온ㆍ고압의 냉매액은 팽창밸브(33)에서 팽창된 후 저온ㆍ저압의 냉매액으로 되어 증발기(34)에서 유체(공기 또는 물등의 브라인)와 열교환하여 유체를 냉각하여서, 상기 냉각된 유체를 냉방등의 용도로 사용하고, 증발기(34)에서 증발된 저온ㆍ저압의 냉매증기는 압축기(31)에 흡입되어 재압축되는 싸이클을 형성하는 것이다.
그러나 상기한 흡수식 냉동기(10)는 고온재생기(11)의 열원으로서 증기 또는 가스를 사용함으로써 별도의 에너지가 소요되고, 특히 열원으로서 증기를 사용할 때에는 별도의 증기보일러를 구비하여야 함으로 구조가 복잡하고, 설비비가 많이 소요되는 것이다. 또한 폐열의 회수가 양호하지 못함으로 에너지 이용측면에서 불합리함과 동시에 흡수식 냉동기의 성적계수가 낮아지는 문제점이 있는 것이다.
한편 증기압축식 냉동기(30)는 응축기(32)에서 고온ㆍ고압의 냉매증기를 응축할 때 그 응축열을 폐기하고, 특히 공냉식 응축기를 채용할 때 그 응축기는 통상 도로변에 설치하여 고온의 응축열을 도로측으로 방출함으로써 통행인에 불쾌감을 주고, 대기온도를 상승시키는 문제점이 발생하고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 시정하여 흡수식 냉동기와 증기압축식 냉동기를 결합하여 증기압축식 냉동기의 응축기에서 방열되는 응축열을 흡수식 냉동기의 열원으로 이용함으로써 흡수식 냉동기의 성적계수를 증대하고, 에너지를 절감할 수 있도록 한 냉동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 냉매증기를 증발하는 고온재생기 (11)와, 상기 고온재생기(11)에서 증발된 냉매증기를 응축하는 응축기(13)와, 상기 응축기(13)에서 응축된 냉매액을 증발용 열교환기(16)에 살포하여 브라인을 냉각하는 증발기(15)와, 상기 증발기(15)에서 기화된 냉매증기를 흡수하는 흡수기(17)로 구성한 흡수식 냉동기(10)와; 압축기(31), 응축기(32), 팽창밸브(33) 증발기(34)를 도관(35)으로 연결한 증기압축식 냉동기(30)를 구비하고, 상기 응축기(32)를 고온재생기(11)에 내장 설치하여 압축기에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매증기가 응축될 때 그 응축열을 흡수식 냉동기의 열원으로 이용함을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예의 구성도로서, 본 발명은 흡수식 냉동기(10)와 증기압축식 냉동기(30)를 구비하며, 상기 흡수식 냉동기(10)는 냉매증기를 증발하는 고온재생기(발생기)(11), 냉각수관(14')을 설치한 응축기(13), 증발용 열교환기 (16)를 설치한 증발기(15), 냉각수관(14)을 설치한 흡수기(17), 용액예열 열교환기 (18), 냉매펌프(19), 용액펌프(20)등을 구비하여서, 고온재생기(11)내에서 후술하는 응축기(32)의 응축열에 의하여 냉매증기를 증발시키고, 상기 냉매증기를 응축 기(13)에 공급하여 냉각수관(14')으로 공급되는 냉각수에 의하여 응축한 후 냉매액 도관(21)을 통하여 증발기(15)에 유입하고, 냉매펌프(19)에 의하여 도관(22)을 경 유 냉매분무장치(23)에서 증발기(15)에 설치한 증발용 열교환기(16)에 살포함으로써 그 냉매액이 증발될 때의 기화열에 의하여 증발용 열교환기(16)에 공급되는 물등의 브라인을 냉각하는 싸이클을 형성하며, 상기 냉각된 브라인은 냉방등의 용도로 사용하는 것이다.
그리고 증발기(15)에서 증발된 냉매증기는 흡수기(17)에 유입되어 고온재생기(11)에서 도관(24)을 통하여 용액예열 열교환기(18)를 경유 용액분무장치(25)에서 살포되는 진한 농도의 용액에 흡수되며, 이때 그 용액은 냉매증기의 잠열에 의하여 온도가 상승됨으로 냉각수관(14)으로 공급되는 냉각수에 의하여 냉각시키는 것이다. 한편 냉매증기를 흡수한 묽은 농도의 용액은 용액펌프(20)에 의하여 도관(26)을 통하여 고온재생기(11)에 공급될 때 용액예열 열교환기(18)에서 고온재생기(11)에서 용액분무장치(25)에 살포되는 진한 농도의 용액에 의하여 예열된 후 고온재생기(11)에 유입되어 재가열되는 싸이클을 형성하는 것이다.
상기 증기압축식 냉동기(30)는 압축기(31), 응축기(32), 팽창밸브(33), 증발기(34)등을 구비하고 이들을 도관(35)으로 연결함과 동시에 상기 응축기(32)를 상기 흡수식 냉동기(10)의 고온재생기(11)에 내장 설치하여서, 압축기(31)에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매증기는 응축기(32)에서 응축되고, 상기 응축된 고온ㆍ고압의 냉매액은 팽창밸브(33)에서 팽창된 이후 저온ㆍ저압의 냉매액으로 되어 증발기(34)에서 유체(공기 또는 물 등의 브라인)와 열교환하여 유체를 냉각하여 냉방등의 용도로 사용하고, 증발기(34)에서 증발된 저온ㆍ저압의 냉매증기는 압축기(31)에 흡입되어 재압축되는 싸이클을 형성하는 것이다.
상기와 같은 싸이클을 형성할 때 압축기(31)에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매증기가 응축기(32)를 통과하면서 고온재생기(11)내의 묽은 농도의 용액과 열교환함으로써 고온ㆍ고압의 냉매증기는 응축됨과 동시에 그 응축열에 의하여 묽은 농도의 용액이 가열되어 냉매증기가 증발되며 즉 증기압축식 냉동기(30)의 응축기(32)에서 응축되는 고온ㆍ고압의 냉매증기의 응축열을 흡수식 냉동기(10)의 열원으로 이용토록 한 것이다.
또한 본 발명은 상기 도관(35)의 응축기(32)와 팽창밸브(33) 사이에 제 2 응축기(40)를 설치하고, 상기 제 2 응축기(40)에 급탕용 열교환기(41)를 설치하여서, 흡수식 냉동기(10)의 부하가 감소되거나 외기온도가 높은 이유등에 의하여 응축기 (32)에서 고온ㆍ고압의 냉매증기의 응축이 불완전할 때 재응축 하거나, 흡수식 및 증기압축식 냉동기(10)(30)의 정상운전시 응축기(32)에서 고온ㆍ고압의 냉매증기의 응축이 양호할 때 과냉각함으로써 증기압축식 냉동기(30)의 성적계수를 증대하고, 종래 흡수식 냉동기(10)만을 설치할 때 생성할 수 없는 급탕용 온수를 생성하는 것이다.
그리고 본 발명은 도관(35)의 응축기(32)의 입구측에 보조히터(44)를 부설하여 증기압축식 냉동기(30)의 부하가 감소되는 등의 경우에 응축기(32)에 공급되는 고온ㆍ고압의 냉매증기의 온도가 낮을 경우 이를 가열함으로써 고온재생기(11)내의 묽은 농도의 용액에서 냉매증기의 증발을 양호하게 할 수 있는 것이다.
또한 본 발명은 상기 도관(35)의 응축기(32)의 입구와 출구사이에 바이패스 도관(42)을 설치하여 상기 응축기(32)의 입구측과 바이패스 도관(42)에 밸브 (43)(43')을 설치하여서, 흡수식 냉동기(10)와 증기압축식 냉동기(30)의 동시 운전시에는 밸브(43)를 개방하고 밸브(43')을 폐쇄하여 운전하고, 계절적 요인등으로 냉방부하가 작아질때에는 밸브(43')는 개방하고 밸브(43)는 폐쇄하여 흡수식 냉동기(10)의 운전은 중단하고 증기압축식 냉동기(30)만을 운전하는 것이다.
상기와 같이 증기압축식 냉동기(30)만을 운전할 때에는 제 2 응축기(40)가 응축기 (32)의 기능을 하도록 한 것이다.
이상과 같은 본 발명은 흡수식 냉동기(10)와 증기압축식 냉동기(30)의 각각의 냉동능력은 냉방부하 또는 응축기(32)의 방출열량과 고온재생기(11)의 열원 용량에 따라 흡수식 냉동기(10)와 증기압축식 냉동기(30)를 동일 능력(용량)으로 형성하거나 어느 하나를 다른 하나보다 크거나 작게 형성하여 동시에 운전하거나, 계절적 요인등으로 냉방부하가 작아질 때에는 흡수식 냉동기(10)의 운전은 중단하고 증기압축식 냉동기(30)만을 운전하는 것이다.
상기와 같이 양 냉동기(10)(30)를 동시에 운전 할 경우에는 도관(35)의 응축기(32)의 입구측에 설치한 밸브(43)는 개방하고, 바이패스 도관(42)에 설치한 밸브(43')는 폐쇄하면 증기압축식 냉동기(30)의 응축기(32)의 응축열에 의하여 흡수식 냉동기(10)의 고온재생기(11)내의 묽은 농도의 용액을 가열 증발하여 냉매증기를 생성하고, 흡수식 냉동기(10)의 증발기(15)에 설치한 증발용 열교환기(16)에서는 냉각된 브라인이, 증기압축식 냉동기(30)의 증발기(34)에서는 냉각유체가 각각 생성되며 이들은 함께 냉방등의 용도로 사용하는 것이다.
상기와 같이 증기압축식 냉동기(30)의 응축기(32)를 흡수식 냉동기(10)의 고 온재생기(11)에 내장 설치하여 양 냉동기(10)(30)를 동시에 운전하면, 종래 증기압축식 냉동기(30)에서 폐기하던 응축기(32)의 응축열을 고온재생기(11)의 열원으로 이용할 수 있기 때문에 흡수식 냉동기(10)의 운전시 별도의 에너지를 소요하지 않음으로 에너지를 절감하고, 종래의 증기보일러를 설치하지 않아도 됨으로 설비비를 대폭 절감할 수 있으며, 흡수식 냉동기(10)의 성적계수를 증대할 수 있는 것이다.
또한 응축기(32)의 응축열을 도로측으로 방출하지 않기 때문에 통행인에 불쾌감을 주지 않으며, 대기온도의 상승도 방지할 수 있는 것이다.
또한 흡수식 냉동기(10)의 운전을 중단하고 증기압축식 냉동기(30)만을 운전할 때에는 도관(35)의 응축기(32)의 입구측에 설치한 밸브(43)는 폐쇄하고, 바이 패스 도관(42)에 설치한 밸브(43')를 개방하면 흡수식 냉동기(10)는 운전이 중단되면서 증기압축식 냉동기(30)의 압축기(31)에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매증기는 응축기의 기능을 하는 제 2 응축기(40)에 유입되어 응축되며, 증발기(34)에서만 냉각 유체가 생성되는 것이다.
그리고 증기압축식 냉동기(30)의 응축기(32)의 출구측에 제 2 응축기(40)를 설치함으로써 냉매액의 응축을 양호하게 하거나 냉매액을 과냉각 할 수 있음으로 증기압축식 냉동기(30)의 성적계수를 증대하고, 또한 제 2 응축기(40)에 급탕용 열교환기(41)를 설치함으로써 급탕용 온수도 생성할 수 있기 때문에 종래 흡수식 냉동기를 설치할 경우 별도의 급탕용 보일러를 설치하던것에 비하여 설비비등을 절감하고, 편의성을 증진할 수 있는 것이다.
상기한 실시예에서는 일중효용 흡수식 냉동기와, 증기압축식 냉동기를 결합 한것에 대하여 도시하고 설명하였으나, 이것에 한하지 않고 주지된 이중효용 흡수식 냉동기와, 증기압축식 냉동기를 결합한 것에 대하여서도 실시할 수 있음은 물론이다.
이상과 같이 본 발명은 흡수식 냉동기와 증기압축식 냉동기를 구비하고, 상기 증기압축식 냉동기의 응축기를 흡수식 냉동기의 고온재생기에 내장 설치하여서, 양 냉동기를 동시에 운전하면서 상기 응축기의 응축열을 흡수식 냉동기의 열원으로 이용함으로써 흡수식 냉동기의 운전시에 별도의 에너지를 소요하지 않기 때문에 에너지를 절감하고 설비비를 대폭 절감하며, 흡수식 냉동기의 성적계수를 증대할수 있는 것이다.
또한 증기압축식 냉동기의 응축기 출구측에 제 2 응축기를 설치하여 냉매액을 재응축하거나 과냉각함으로써 증기압축식 냉동기의 성적계수를 증대함과 동시에 제 2 응축기에 급탕용 열교환기를 설치하여 급탕용 온수도 생성할 수 있게 되어 설비비를 절감하고, 편의성을 증대할 수 있는 것이다.
Claims (4)
- 냉매증기를 증발하는 고온재생기(11)와, 상기 고온재생기(11)에서 증발된 냉매증기를 응축하는 응축기(13)와, 상기 응축기(13)에서 응축된 냉매액을 증발용 열교환기(16)에 살포하여 브라인을 냉각하는 증발기(15)와, 상기 증발기(15)에서 기화된 냉매증기를 흡수하는 흡수기(17)로 구성한 흡수식 냉동기(10)와; 압축기 (31), 응축기(32), 팽창밸브(33), 증발기(34)를 도관(35)으로 연결한 증기압축식 냉동기(30)를 구비하고, 상기 응축기(32)를 고온재생기(11)에 내장 설치하고, 상기 도관(35)의 응축기(32)와 팽창밸브(33) 사이에 제 2 응축기(40)를 설치하여서 된 냉동기.
- 제 1항에 있어서, 제 2 응축기(40)에 급탕용 열교환기(41)를 설치한 냉동기.
- 제 1항에 있어서, 도관(35)의 응축기(32)의 입구측에 보조히터 (44)를 설치한 냉동기.
- 제 1항에 있어서, 도관(35)의 응축기(32)의 입구와 출구사이에 바이패스 도관(42)을 설치하여 상기 응축기(32)의 입구측과 바이패스 도관(42)에 밸브(43) (43')를 설치한 냉동기.
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