KR20150007131A - 흡수식 칠러 - Google Patents

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KR20150007131A
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Abstract

본 발명은 효율을 높일 수 있는 흡수식 칠러에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉수를 냉각시키기 위한 증발기;와 상기 증발기로부터 냉매 증기가 공급되며, 냉각수가 통과하는 제1 흡수기;와 상기 제1 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키기 위한 고온 재생기;와 상기 고온 재생기에서 생성된 제1 냉매 증기 및 상기 고온 재생기로부터 토출된 흡수액이 각각 공급되는 제1 저온 재생기;와 상기 제1 저온 재생기에서 재생된 제2 냉매 증기 중 일부 및 상기 제1 저온 재싱기를 통과한 흡수액이 각각 공급되는 제2 저온 재생기;와 제2 저온 재생기에서 생성된 제3 냉매 증기가 공급되고, 냉각수가 통과하는 제2 흡수기;와 상기 제1 저온 재생기에서 재생된 제2 냉매 증기 중 일부와 상기 제2 흡수기로부터 토출된 흡수액이 각각 공급되는 제3 저온 재생기; 및 상기 제3 저온 재생기에서 생성된 제4 냉매 증기가 공급되고, 냉각수가 통과하는 응축기를 포함하는 흡수식 칠러가 제공된다.

Description

흡수식 칠러{Absoption chiller}
본 발명은 효율을 높일 수 있는 흡수식 칠러에 관한 것이다.
흡수식 칠러(이하, '흡수식 시스템'이라고도 함)은 흡수식 냉온수기와 흡수식 냉동기를 포함한다고 할 수 있다.
도 1은 일반적인 흡수식 시스템(1)에 대한 개략적인 계통도이다.
도시된 바와 같이, 흡수식 시스템(1)은 고온재생기(20)와 저온재생기(30)를 포함할 수 있다. 즉, 2 개의 재생기가 구비될 수 있고, 이를 "2중 효용" 흡수식 시스템이라 할 수 있다. 또한, 흡수식 시스템(1)은 흡수액 사이에서 열교환이 이루어지는 저온 열교환기(60)와 고온 열교환기(70)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 흡수식 시스템(1)은 흡수기(10), 고온재생기(20), 저온재생기(30), 응축기(40) 및 증발기(50)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 구성들 및 후술하는 배관들의 상하 좌우 위치는 실질적으로 도 1에 도시된 바와 같을 수 있다.
도시된 바와 같이, 저온재생기(30)와 응축기(40)는 하나의 쉘(shell)을 통해 구현될 수 있으며, 흡수기(10)와 증발기(50) 또한 하나의 쉘을 통해 구현될 수 있다.
이하, 상기 흡수식 시스템(1)의 사이클을 설명하면 다음과 같다.
흡수기에서 나온 저농도 흡수액(즉, 물을 많이 포함하는 흡수액)은 저농도 배관(13)을 통해 저온 열교환기(60) 및 고온 열교환기(70)를 경유하여 고온재생기(20)로 들어간다. 고온재생기(20)에 들어간 저농도 흡수액은 버너(21) 등에 의해 가열됨에 따라 상기 흡수액에서 냉매 증기가 발생된다. 즉, 고온재생기(20) 내부에서 흡수액에서 냉매 증기가 분리되기 때문에, 흡수액의 농도는 짙어진다. 이를 중농도 흡수액이라 할 수 있다.
고온재생기(20)에서 얻어진 중농도 흡수액은 중농도 배관(22)을 통해 고온 열교환기(70)를 경유하여 고온재생기(20)로 들어오는 저농도 흡수액을 미리 가열한 다음 저온재생기(30)로 유입된다. 그리고 고온재생기(20)에서 증발된 냉매 증기는 냉매 증기관(23)을 통해 저온재생기(30) 내부에 배열된 전열관(heat tranfer pipe(tube))군(群)(31) 안을 흐르면서 저온재생기(30) 내부로 유입된 중농도 흡수액을 가열한다. 따라서, 중농도 흡수액에서 냉매 증기가 발생되어 고농도 흡수액이 생성된다. 그리고, 열교환된 냉매 증기는 전열관군 내에서 응축되어 출구 배관(33)을 통해 응축기(40)로 유입된다.
상기 저온재생기(30)에서 생성되는 고농도 흡수액은 고농도 배관(32)을 따라 저온 열교환기(60)를 경유하면서 흡수기(10)로부터 나오는 저농도 흡수액을 미리 가열한 후 흡수기(10)로 유입된다.
상기 흡수기(10)에서 상기 고농도 흡수액은 증발기(50)로부터 유입되는 수증기를 흡수하여 저농도 흡수액으로 변하며, 그 과정에서 발생하는 흡수열은 흡수기측 냉각수 전열관군(11)에 의해 냉각된다. 그리고 흡수기 하부에 고인 저농도 흡수액은 펌프(P1)를 통해서 배출되어, 전술한 사이클을 반복하게 된다.
냉각수는 냉각수 배관(81)을 따라 흡수기(10)로 유입되고, 흡수기(10) 내의 냉각수 전열관군(11) 안을 흐르면서 전술한 고농도 흡수액을 냉각시키고, 응축기(40)로 유입된다. 상기 냉각수는 응축기 내의 냉각수 전열관군(41) 안을 흐르면서, 상기 저온재생기(30)로부터 유입되는 냉매 증기를 응축시킨 후 냉각수 배관(81)을 통해 응축기에서 배출된다. 따라서, 흡수식 시스템(1)으로 유입되는 냉각수는 냉각수 배관(81)을 따라 온도가 상승하게 된다.
구체적으로, 저온재생기(30)에서 중농도 흡수액으로부터 증발하여 분리된 냉매 증기는 저온재생기(30)와 응축기(40) 사이의 엘리미네이터(35)를 통과하여 응축기(40)로 유입된다. 상기 응축기(40) 내로 유입된 냉매 증기(상기 출구 배관(33)을 통해 유입되는 냉매 증기 포함)는 냉각수 전열관군(41)에 의해 응축된다. 그리고, 상기 응축기(40) 내에서 응축된 응축수와 상기 출구 배관(33)을 통해 유입되는 응축수는 상기 응축기(40) 하부에 저수될 수 있다.
상기 응축기(40)로부터 응축수가 응축수 배관(42)을 통해 증발기(50)로 유입되고, 상기 증발기(50) 내부에서 상기 응축수가 증발하면서 증발기(50) 내부의 냉수 전열관군(51)을 흐르는 냉수를 냉각시킨다. 증발기에 고인 냉매는 냉매 순환관(52)을 통해 다시 증발기 상부에서 산포되어 증발이 계속 유도된다.
상기 증발기(50)에서 발생되는 냉매 증기는 증발기(50)와 흡수기(10) 사이에 배치된 엘리미네이터(15)를 통과하여 흡수기(10)로 들어가서 흡수기에서 산포되는 고농도 흡수액에 흡수된다. 이 과정에서 발생하는 흡수열은 흡수기측 냉각수 전열관군(11)에 의해 냉각된다.
구체적으로, 냉수는 냉수 배관(53)을 통해 흡수식 시스템(1)으로 유입된 후 배출된다. 상기 냉수 배관(53)은 증발기 내부의 냉수 전열관군(51)을 포함하므로, 상기 냉수는 상기 냉수 전열관군(51)을 따라 흐르면서 온도가 낮아진다고 할 수 있다.
따라서, 흡수식 시스템은, 온도가 낮아진 냉수 또는 온도가 높아진 냉각수를 통해 냉동 또는 냉난방이 가능하게 된다. 다시 말하면, 흡수액의 재생(흡수액에서 냉매의 증발을 통한 냉매의 분리), 냉매 증기의 응축, 냉매의 증발 그리고 흡수의 순환 사이클을 통해 발생되는 잠열을 이용하게 된다.
전술한 바와 같이, 흡수식 시스템은 연료 등의 연소를 통하여 고온재생기에 공급하는 에너지를 통해 작동된다고 할 수 있다. 따라서, 소모되는 연료량이 많다는 문제점이 있었다.
한편, 고온 재생기에서 사용되는 주 열원으로 공급되는 에너지를 줄이기 위하여, 보조 열원을 사용할 수 있다. 그러나, 이 경우 보조 열원을 이용하기 위하여, 배관 계통가 복잡해지고, 시스템의 부피 증가 및 제조비용 상승을 야기하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 고온 재생기의 최고 온도를 유지하면서도 2중 효용 흡수식 시스템에 비해 효율을 높일 수 있는 새로운 구조의 흡수식 칠러가 요구된다.
본 발명은 효율을 높일 수 있는 흡수식 칠러를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 고온 재생기의 최고 온도를 높이지 않고도 효율을 높일 수 있는 흡수식 칠러를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 서로 다른 온도에서 재생되는 횟수를 증가시킬 수 있는 흡수식 칠러를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 배관 계통을 단순히 함으로써 설치비 및 재료비가 절감될 수 있는 흡수식 칠러를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 흡수기와 저온 재생기를 하나의 쉘로 구현하여, 제작이 용이하고 장치의 높이를 최소화할 수 있는 흡수식 칠러를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 흡수액의 유동 경로를 더욱 증가시켜 열교환 효율을 더욱 증진시킬 수 있는 흡수식 칠러를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉수를 냉각시키기 위한 증발기;와 상기 증발기로부터 냉매 증기가 공급되며, 냉각수가 통과하는 제1 흡수기;와 상기 제1 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키기 위한 고온 재생기;와 상기 고온 재생기에서 생성된 제1 냉매 증기 및 상기 고온 재생기로부터 토출된 흡수액이 각각 공급되는 제1 저온 재생기;와 상기 제1 저온 재생기에서 재생된 제2 냉매 증기 중 일부 및 상기 제1 저온 재생기를 통과한 흡수액이 각각 공급되는 제2 저온 재생기;와 제2 저온 재생기에서 생성된 제3 냉매 증기가 공급되고, 냉각수가 통과하는 제2 흡수기;와 상기 제1 저온 재생기에서 재생된 제2 냉매 증기 중 일부와 상기 제2 흡수기로부터 토출된 흡수액이 각각 공급되는 제3 저온 재생기; 및 상기 제3 저온 재생기에서 생성된 제4 냉매 증기가 공급되고, 냉각수가 통과하는 응축기를 포함하는 흡수식 칠러가 제공된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 흡수식 칠러는 다음과 같은 효과를 갖는다.
우선, 고온 재생기의 최고 온도를 높이지 않고도 서로 다른 온도에서 재생되는 횟수를 증가시킴으로써 전체적으로 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 흡수기와 저온 재생기를 하나의 쉘로 구현하여, 제작이 용이하고 장치의 높이를 최소화할 수 있고, 배관 계통을 단순히 함으로써 설치비 및 재료비를 절감할 수 있다.
또한, 흡수액의 유동 경로를 더욱 증가시켜 열교환 효율을 더욱 증진시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 흡수식 시스템에 대한 개략적인 계통도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예와 관련된 흡수식 칠러의 계통도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예와 관련된 흡수식 칠러의 계통도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예와 관련된 흡수식 칠러의 계통도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예와 관련된 흡수식 칠러의 계통도이다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 다양한 실시예들에 따른 흡수식 칠러에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 도 2 내지 도 4에 도시된 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성요소의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
한편, 제 1 또는 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예와 관련된 흡수식 칠러(100)의 계통도이다.
상기 흡수식 칠러(100)는 제1 흡수기(110)와 증발기(120)와 고온 재생기(130)와 제1 저온 재생기(140)와 제2 저온 재생기(150)와 제2 흡수기(160)와 제3 저온 재생기(170)와 응축기(180)를 포함한다.
상기 흡수식 칠러(100)는 LPG, LNG 등과 같은 가스 또는 연료를 열원으로 하고, 흡수액(예를 들어, 리튬브로마이드(LiBr) 수용액)을 이용하여 냉매(예를 들어, 물)를 흡수, 재생, 응축, 증발시키는 사이클로 구성된다.
또한, 상기 사이클을 수행하는 과정에서 부하측(예를 들어, 실내기)을 순환하는 냉수 또는 냉각수를 냉각 또는 가열시킬 수 있으며, 상기 흡수식 칠러(100)는 이러한 사이클을 통해 냉방 또는 냉/난방을 수행할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 제1 실시예와 관련된 흡수식 칠러(100)를 구성하는 각 구성요소를 설명한다.
상기 증발기(120)는 냉수를 냉각시키는 기능을 수행한다. 구체적으로, 상기 증발기(120)에는 냉수(129)가 유입 및 토출되며, 상기 냉수(129)는 상기 증발기(120) 내부에 마련된 냉수 전열관(128)을 통과하는 과정에서 냉각된다.
일 실시태양으로 상기 냉수(129)의 유입온도는 약 12℃이고, 상기 냉수(129)의 출구온도는 약 7℃일 수 있다.
또한, 상기 증발기(120)는 상기 응축기(180)와 응축수 배관(181)을 통해 연결될 수 있으며, 상기 응축기(180)에서 발생된 응축수는 상기 응축수 배관(181)을 통해 상기 증발기(120)로 유입된다.
이때 상기 응축수가 순환 배관(121)을 통해 상기 증발기(120) 내부를 순환하는 과정에서, 상기 응축수와 상기 냉수 전열관(128)을 통과하는 냉수의 열교환이 이루어진다. 즉, 증발기(120)에 고인 냉매(응축수)는 순환 배관(121)을 통해 다시 증발기(120) 상부에서 산포되어 증발이 계속 유도된다. 그 결과, 상기 응축수는 냉매 증기로 전환되고, 이러한 냉매 증기(수증기)는 상기 제1 흡수기(110)로 공급될 수 있다.
한편, 상기 증발기(120)와 상기 제1 흡수기(110)는 제1 쉘(101) 내부에 각각 마련될 수 있다. 이때, 상기 증발기(120)와 상기 제1 흡수기(110) 사이에는 앨리미네이터(104)가 구비될 수 있다.
상기 앨리미네이터(104)는 상기 증발기(120)를 통해 상기 제1 흡수기(110)로 전달되는 냉매 중 냉매 증기만을 통과시키는 기능을 수행한다.
또한, 상기 증발기(120)와 상기 제1 흡수기(110) 사이에는 밸브(122)가 마련될 수 있다. 상기 증발기(120) 내부는 흡수액이 포함되지 않은 순수한 냉매만 존재하도록 유지되는 것이 중요하다.
따라서, 상기 증발기(120) 내부에 흡수액이 감지되는 경우, 상기 밸브(122)를 개방함으로써 상기 증발기(120) 내부의 유체를 상기 제1 흡수기(110) 측으로 전달할 수 있다.
상기 제1 흡수기(110)는 상기 증발기(120)로부터 냉매 증기를 공급받고, 상기 제1 흡수기(110) 내부로 냉각수(119)가 통과하게 된다. 이를 위하여, 상기 제1 흡수기(110)에는 제1 냉각수 전열관(118)이 마련될 수 있다.
한편, 상기 냉각수(119)는 상기 제1 흡수기(120)를 통과한 후, 응축기(180)와 제2 흡수기(160)로 전달된다. 일 실시태양으로, 제1 흡수기(110)를 통과한 냉각수 중 일부는 응축기(180)로 공급되고, 나머지는 제2 흡수기(160)로 각각 공급될 수 있다.
이를 위하여, 상기 응축기(180)에는 제2 냉각수 전열관(189)이 마련될 수 있고, 상기 제2 흡수기(160)에는 제3 냉각수 전열관(169)이 마련될 수 있다. 즉, 상기 제1 냉각수 전열관(119)을 통과한 냉각수는 상기 제2 냉각수 전열관(189) 및 상기 제3 냉각수 전열관(169)으로 각각 분지 및 공급될 수 있다.
이때, 제1 흡수기(120)와 응축기(180) 및 제2 흡수기(160)를 통과하는 과정에서, 상기 냉각수(119)는 가열된다. 또한, 상기 흡수식 칠러(100)로 유입되는 냉각수(119)의 입구온도는 약 32℃이고, 상기 냉각수(119)의 출구온도는 약 36.8℃일 수 있다.
상기 고온 재생기(130)는 상기 제1 흡수기(110)로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 기능을 수행한다. 또한, 상기 고온 재생기(130)는 제1 배관(111)을 통해 상기 제1 흡수기(110)와 연결될 수 있다.
구체적으로, 제1 흡수기(110)에서 나온 저농도 흡수액(즉, 물을 많이 포함하는 흡수액)은 제1 배관(111)을 통해 고온재생기(130)로 들어간다. 이때, 상기 흡수액은 제1 배관(111)을 통해 후술할 제5 열교환기(195)와 제3 열교환기(193) 및 제4 열교환기(194)를 경유하여 상기 고온 재생기(130)로 들어갈 수 있다.
또한, 고온재생기(130)에 들어간 저농도 흡수액은 버너(139)에 의해 가열됨에 따라 상기 흡수액에서 제1 냉매 증기(R1)가 생성('재생' 또는 '분리'라고도 함)된다. 즉, 고온재생기(130)에서는 흡수액에서 제1 냉매 증기(R1)가 분리되기 때문에, 흡수액의 농도는 짙어지며, 이를 중농도 흡수액이라 할 수 있다.
상기 제1 저온 재생기(140)로는 상기 고온 재생기(130)에서 생성된 제1 냉매증기(R1)가 공급되고, 상기 고온 재생기(130)로부터 토출된 흡수액(중농도 흡수액)이 각각 공급된다.
이를 위하여, 상기 제1 저온 재생기(140)는 상기 고온 재생기(130)와 제1 냉매배관(132) 및 제2 배관(131)을 통해 연결될 수 있다. 상기 제1 냉매배관(132)을 통해 제1 냉매증기(R1)가 상기 제1 저온 재생기(140)로 공급되고, 상기 제2 배관(131)을 통해 중농도 흡수액이 상기 제1 저온 재생기(140)로 공급될 수 있다.
한편, 상기 흡수식 칠러(100)는 고온 재생기(130)를 통과한 흡수액(중농도 흡수액)과 제1 흡수기(110)로부터 토출된 흡수액(저농도 흡수액)의 열교환을 위한 제4 열교환기(194)를 추가로 포함할 수 있다.
이때 상기 제4 열교환기(194)는 제1 배관(111) 상에 마련될 수 있다. 또한, 제2 배관(131)은 상기 제4 열교환기(194)를 경유하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 고온 재생기(130)를 통과한 흡수액은 제4 열교환기(194)를 경유하는 과정에서 제1 흡수기(110)로부터 나오는 저농도 흡수액을 미리 가열한 후 상기 제1 저온 재생기(140)로 공급될 수 있다.
또한, 제1 저온 재생기(140)에서는 상기 제1 냉매증기(R1)와 상기 중농도 흡수액의 열교환이 이루어짐에 따라 제2 냉매증기(R2)가 생성된다.
구체적으로, 고온재생기(130)에서 증발된 제1 냉매 증기(R1)는 제1 냉매배관(132)을 통해 제1 저온재생기(140) 내부에 배열된 전열관 안을 흐르면서 제1 저온재생기(140) 내부로 유입된 중농도 흡수액을 가열한다. 따라서, 중농도 흡수액에서 제2 냉매 증기(R2)가 발생되어 고농도 흡수액이 생성된다.
또한, 열교환된 제1 냉매 증기(R1)는 상기 제1 저온 재생기(140) 내부의 전열관 내에서 응축되어 제3 냉매배관(143)을 통해 후술할 제5 배관(161)으로 공급될 수 있다. 한편, 상기 제3 냉매배관(143)과 상기 제1 냉매배관(132)은 일체로 형성될 수 있음은 물론이다.
한편, 열교환된 냉매 증기의 경우, 응축되어 액체 상태일 수도 있고, 액체 상체와 기체 상태가 혼합된 상태일 수도 있으므로, 열교환된 냉매 증기는 설명의 편의상 냉매로 지칭한다. 예를 들어, 열교환된 제1 냉매 증기는 제1 냉매로 지칭될 수 있다.
상기 제2 저온 재생기(150)로는 상기 제1 저온 재생기(140)에서 재생된 제2 냉매 증기(R2) 중 일부 및 상기 제1 저온 재생기(140)를 통과한 흡수액(고농도 흡수액)이 각각 공급된다.
이를 위하여, 상기 제2 저온 재생기(150)는 상기 제1 저온 재생기(140)와 제2 냉매배관(142) 및 제3 배관(141)을 통해 연결될 수 있다. 상기 제2 냉매배관(142)을 통해 제2 냉매증기(R2) 중 일부가 상기 제2 저온 재생기(150)로 공급되고, 상기 제3 배관(141)을 통해 고농도 흡수액이 상기 제2 저온 재생기(150)로 공급될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 제1 저온 재생기(140)에서 재생된 제2 냉매 증기(R2) 중 일부는 제2 저온 재생기(150)로 공급되고, 상기 제1 저온 재생기(140)에서 재생된 제2 냉매 증기(R2) 중 나머지는 제3 저온 재생기(170)로 공급된다.
이를 위하여, 상기 제2 냉매배관(142)은 제1 냉매분지배관(142a)과 제2 냉매분지배관(142b)으로 분지될 수 있다. 즉, 상기 제1 저온 재생기(140)에서 재생된 제2 냉매 증기(R2) 중 일부는 상기 제2 냉매배관(142)과 제1 냉매분지배관(142a)를 차례로 통과하여 제2 저온 재생기(150)로 공급된다.
마찬가지로, 상기 제1 저온 재생기(140)에서 재생된 제2 냉매 증기(R2) 중 나머지는 상기 제2 냉매배관(142)과 제2 냉매분지배관(142b)를 차례로 통과하여 제3 저온 재생기(170)로 공급된다.
한편, 상기 흡수식 칠러(100)는 제1 저온 재생기(140)를 통과한 흡수액과 제1 흡수기(110)로부터 토출된 흡수액의 열교환을 위한 제3 열교환기(193)를 추가로 포함할 수 있다.
이때 상기 제3 열교환기(193)는 제1 배관(111) 상에 마련될 수 있다. 또한, 상기 제3 배관(141)은 상기 제3 열교환기(193)를 경유하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 제1 저온 재생기(140)를 통과한 흡수액은 제3 열교환기(193)를 경유하는 과정에서 제1 흡수기(110)로부터 나오는 저농도 흡수액을 미리 가열한 후, 상기 제2 저온 재생기(150)로 공급될 수 있다.
제2 냉매증기(R2)와 상기 고농도 흡수액의 열교환이 이루어짐에 따라 상기 제2 저온 발생기(150)에서 제3 냉매증기(R3)가 생성된다. 한편, 상기 제2 저온 재생기 및 제3 저온 재생기(170)를 각각 통과한 제2 냉매는 제3 저온 재생기(170)로 유입되는 흡수액으로 공급될 수 있으며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
한편, 상기 제2 저온 재생기(150)를 통과하는 과정에서 열교환된 흡수액은 제1 흡수기(110)로 공급된다. 이를 위하여, 제2 저온 재생기(150)와 제1 흡수기(110)는 제4 배관(152)으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 흡수식 칠러(100)는 제2 저온 재생기(150)로부터 토출된 흡수액과 제1 흡수기(110)로부터 토출된 흡수액의 열교환을 위한 제5 열교환기(195)를 추가로 포함할 수 있다. 여기서, 제5 열교환기(195)는 제1 배관(111) 상에 마련될 수 있다. 또한, 상기 제4 배관(152)은 상기 제5 열교환기(195)를 경유하도록 구성된다.
정리하면, 제2 저온 재생기(150)를 통과한 흡수액은 상기 제5 열교환기(195)를 경유하는 과정에서 제1 흡수기(110)로부터 나오는 저농도 흡수액을 미리 가열한 후 상기 제1 흡수기(160)로 공급될 수 있다.
또한, 상기 제1 흡수기(110)로부터 토출된 흡수액(저농도 흡수액)은 제5 열교환기(195)와 제3 열교환기(193) 및 제4 고온 열교환기(194)를 차례로 경유한 후 상기 고온 재생기(130)로 공급될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 상기 제2 저온 재생기(150)로 유입되는 제2 냉매 증기(R2)의 유량('질량 유량'이라고도 함)과 상기 제3 저온 재생기(170)로 유입되는 제2 냉매 증기(R2)의 유량('질량 유량'이라고도 함)은 서로 다르게 결정될 수 있다.
특히, 상기 제2 저온 재생기(150)로 유입되는 제2 냉매 증기의 유량은 제3 저온 재생기(170)로 유입되는 제2 냉매 증기의 유량보다 작게 결정될 수 있다.
또한, 상기 제2 흡수기(160)로는 제2 저온 재생기(150)에서 생성된 제3 냉매증기(R3)가 공급된다. 전술한 바와 같이, 상기 제2 흡수기(160)에는 제3 냉각수 전열관(169)이 마련되고, 상기 제3 냉각수 전열관(169)을 통해 냉각수(119)가 통과하게 된다.
한편, 상기 제2 흡수기(160)와 상기 제2 저온 재생기(150)는 제2 쉘(102) 내부에 각각 마련될 수 있다. 이때, 상기 제2 흡수기(160)와 상기 제2 저온 재생기(150) 사이에는 앨리미네이터(105)가 구비될 수 있다.
상기 앨리미네이터(105)는 상기 제 2 저온 재생기(150)를 통해 상기 제2 흡수기(160)로 전달되는 유체 중 제3 냉매 증기(R3)만을 통과시키는 기능을 수행한다.
상기 제2 흡수기(160)를 유동하는 흡수액은 상기 제2 저온 재생기(150)로부터 공급된 제3 냉매 증기(R3)를 흡수하게 된다. 그 과정에서 발생하는 흡수열은 상기 제2 흡수기(160)의 제3 냉각수 전열관(169)에 의해 냉각된다.
한편, 상기 제3 저온 재생기(170)에는 상기 제1 저온 재생기(140)에서 재생된 제2 냉매 증기(R2) 중 일부와 상기 제2 흡수기(160)로부터 토출된 흡수액이 각각 공급될 수 있다. 이를 위하여, 상기 제3 저온 재생기(170)와 상기 제2 흡수기(160)는 제5 배관(161)을 통해 연결될 수 있다.
이때 제3 저온 재생기(170)에서는 제1 저온 재생기(140)에서 재생된 제2 냉매 증기(R2) 중 일부와 상기 제2 흡수기(160)로부터 토출된 흡수액의 열교환을 통해 제4 냉매 증기(R4)가 생성된다. 상기 제4 냉매증기(R4)는 상기 응축기(180)로 공급된다.
또한, 상기 제3 저온 재생기(170)로부터 토출된 흡수액(열교환된 흡수액)은 상기 제2 흡수기(160)로 전달되고, 상기 제2 흡수기(160)로부터 토출된 흡수액은 상기 제3 저온 재생기(170)로 공급될 수 있다. 이를 위하여, 제3 저온 재생기(170)와 상기 제2 흡수기(160)는 제6 배관(172)으로 연결될 수 있다.
정리하면, 제5 배관(161)은 상기 제2 흡수기(160)에서 열교환을 마친 흡수액이 상기 제3 저온 재생기(170)로 유동하는 배관을 나타내고, 제6 배관(172)은 상기 제3 저온 재생기(170)에서 제2 냉매증기(R2)와 열교환을 마친 흡수액이 제2 흡수기(160)로 유동하는 배관을 나타낸다.
한편, 제3 저온 재생기(170)로부터 토출된 흡수액과 상기 제2 흡수기(160)로부터 토출된 흡수액의 열교환이 이루어지는 제1 열교환기(191)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 제5 배관(161)과 상기 제6 배관(172)은 각각 상기 제1 열교환기(191)를 경유하도록 구성될 수 있다. 일 실시태양으로, 상기 제1 열교환기(191)는 상기 제5 배관(161)과 상기 제6 배관(172)이 교차하는 지점에 마련될 수 있다.
상기 응축기(180)로는 상기 제3 저온 재생기(170)에서 생성된 제4 냉매 증기(R4)가 공급되고, 상기 응축기(180) 내부로는 전술한 냉각수가 통과한다.
또한, 상기 제3 저온 재생기(170)와 상기 응축기(180)는 제3 쉘(103) 내부에 각각 마련될 수 있고, 이때, 상기 제3 저온 재생기(170)와 상기 응축기(180) 사이에는 앨리미네이터(106)가 구비될 수 있다.
상기 앨리미네이터(106)는 상기 제3 저온 재생기(170)를 통해 상기 응축기(180)로 전달되는 유체 중 제4 냉매 증기(R4)만을 통과시키는 기능을 수행한다.
한편, 제1 저온 재생기(140)와 제3 저온 재생기(170)는 동일한 압력에서 각각 냉매 증기의 재생이 이루어질 수 있으며, 이와는 다르게, 제2 저온 재생기(150)는 제3 저온 재생기(170)보다 낮은 압력에서 재생이 이루어질 수 있다.
또한, 제2 저온 재생기(150)는 제3 저온 재생기(170)보다 낮은 온도에서 재생이 이루어질 수 있다. 이와 같은 구조에서, 고온 재생기(130)의 최고 온도(약 150℃)를 높이지 않고도 재생 횟수를 증가시킴으로써 흡수기 칠러(100)의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 2중 효용 흡수식 시스템에 비해 약 30% 이상의 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 응축기(180)는 응축수 배관(181)을 통해 상기 증발기(120)와 연결된다. 즉, 상기 응축기(180) 내부의 제2 냉각수 전열관(189)과 열교환된 제4 냉매증기는 응축된 후 상기 응축수 배관(181)을 통해 상기 증발기(120)로 공급된다.
한편, 흡수식 칠러(100)의 효율을 높이기 위하여, 제2 저온 재생기(150)에서 생성된 제3 냉매 증기(R3)의 유량(질량 유량)은 제3 저온 재생기(170)에서 생성된 제4 냉매 증기(R4)의 유량(질량 유량)과 실질적으로 동일하게 결정될 수 있다.
물론, 제2 저온 재생기(150)에서 생성된 제3 냉매 증기(R3)의 유량(질량 유량)은 제3 저온 재생기(170)에서 생성된 제4 냉매 증기(R4)의 유량(질량 유량)과 서로 다르게 결정될 수 있음은 물론이다.
전술한 바와 같이, 제1 흡수기(110)를 기준으로 유동하는 흡수액과 제2 흡수기(160)를 기준으로 유동하는 흡수액은 서로 혼합되지 않고, 별도의 사이클을 형성하게 된다.
구체적으로, 제1 흡수기(110)를 기준으로 유동하는 흡수액(제1 흡수액)은 상기 제1 흡수기(110)와 고온 재생기(130)와 제1 저온 재생기(140) 및 제2 저온 재생기(150)를 순환하고, 제2 흡수기(160)를 기준으로 유동하는 흡수액(제2 흡수액)은 상기 제2 흡수기(160)와 제3 저온 재생기(170)를 순환할 수 있다.
이때 제1 흡수액의 질량 유량은 제2 흡수액의 질량 유량보다 크게 결정될 수 있으며, 일 실시태양으로, 상기 제2 흡수액의 질량 유량은 제1 흡수액의 질량 유량을 기준으로 40% 내지 60%로 결정될 수 있다.
다만, 상기 제1 흡수액으로부터 분리된 냉매는 적어도 일부 이상이 상기 제2 흡수액으로 전달될 수 있다.
일 실시태양으로, 고온 재생기(130)에서 제1 흡수액으로부터 분리된 냉매('제1 냉매' 또는 '열교환된 제1 냉매증기'라고도 함)는 제1 저온 재생기(140)를 통과한 후, 상기 제2 흡수액으로 공급될 수 있고, 특히, 제2 흡수액이 유동하는 제5 배관(161)으로 공급될 수 있다. 특히, 제1 저온 재생기(140)를 통과한 제1 냉매는 제1 열교환기(191)를 경유한 제2 흡수액으로 공급될 수 있다.
또한, 제2 저온 재생기(150) 및 제3 저온 재생기(170)를 통과한 제2 냉매(열교환된 제2 냉매증기)는 제3 저온 재생기(170)로 유입되는 흡수액(제2 흡수액)으로 공급될 수 있다. 즉, 제2 저온 재생기(150) 및 제3 저온 재생기(170)를 통과한 제2 냉매(열교환된 제2 냉매증기)는 제5 배관(161)으로 공급될 수 있다.
구체적으로, 제2 저온 재생기(150)에서 열교환된 제2 냉매증기('제2 냉매'라고도 함)는 제4 냉매배관(151)을 통해 제2 저온 재생기(150) 외부로 토출된다. 또한, 제3 저온 재생기(170)에서 열교환된 제2 냉매증기('제2 냉매'라고도 함)는 제5 냉매배관(151)을 통해 제3 저온 재생기(170) 외부로 토출된다.
한편, 상기 흡수식 칠러(100)는 제2 저온 재생기(150) 및 제3 저온 재생기(170)를 통과한 제2 냉매(열교환된 제2 냉매증기)가 제3 저온 재생기(170)로 유입되는 흡수액으로 공급되기 전, 제2 저온 재생기(150) 및 제3 저온 재생기(170)로부터 토출된 제2 냉매와 제1 흡수기(110)로부터 토출된 흡수액의 열교환을 위한 제2 열교환기(192)를 추가로 포함한다.
또한, 상기 제2 열교환기(192)를 통과하기 전, 제4 냉매배관(151)과 제5 냉매배관(151)은 상기 제3 냉매배관(143)과 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 배관(111)에는 상기 제1 배관(111)을 유동하는 흡수액(저농도 흡수액)이 제5 열교환기(195)를 통과하기 전, 상기 흡수액을 상기 제2 열교환기(192)로 유동시키기 위한 제1 바이패스 배관(112)이 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 바이패스 배관(112)을 통해 분지되는 흡수액은 제5 열교환기(195)를 경유하지 않는다. 여기서, 상기 제1 바이패스 배관(112)을 통해 분지되는 흡수액의 질량 유량은 제5 열교환기(195) 측으로 유동하는 흡수액의 질량 유량의 5% 내지 15%로 결정될 수 있다.
따라서, 제2 저온 재생기(150)통과한 제2 냉매와 제3 저온 재생기(170)를 통과한 제2 냉매 및 제1 저온 재생기(140)를 통과한 제1 냉매를 통해 상기 제2 열교환기(192)를 경유하는 흡수액을 가열할 수 있다.
한편, 제2 열교환기(192)를 경유한 흡수액은 제1 배관(111)으로 유동한 후 제3 열교환기(193)와 제4 열교환기(194)를 차례로 경유한 후 고온 재생기(130)로 공급될 수 있다.
한편, 제1 냉매분지배관(142a)와 제4 냉매배관(151)은 일체로 형성될 수 있고, 제2 냉매분지배관(142b)와 제5 냉매배관(171)은 일체로 형성될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 제2 저온 재생기(150)에서 제1 흡수기(110)로 공급된 상기 고농도 흡수액은 증발기(120)로부터 유입되는 수증기를 흡수하여 저농도 흡수액으로 변하며, 그 과정에서 발생하는 흡수열은 제1 흡수기(110) 내부의 냉각수 전열관(118)에 의해 냉각된다. 그리고 제1 흡수기(110) 하부에 고인 저농도 흡수액은 펌프를 통해서 배출되어, 전술한 사이클을 반복하게 된다.
한편, 각 배관에는 흡수액의 순환을 위한 펌프가 각각 마련될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예와 관련된 흡수식 칠러(200)의 계통도이다.
제2 실시예와 관련된 흡수식 칠러(200)는 제1 흡수기(210)로부터 토출된 흡수액(저농도 흡수액) 중 일부가 제2 저온 재생기(250)로 공급되는 점과 제1 저온 재생기(240)를 통과한 흡수액이 제4 배관(252)으로 유동한다는 점에서는 제1 실시예와 관련된 흡수식 칠러(100)와 차이를 갖는다. 그 밖에 나머지 구성요소는 제1 실시예의 그것들과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
증발기(220)에는 냉수(229)가 유입 및 토출되며, 상기 냉수(229)는 상기 증발기(220) 내부에 마련된 냉수 전열관(228)을 통과하는 과정에서 냉각된다.
또한, 상기 증발기(220)는 상기 응축기(280)와 응축수 배관(281)을 통해 연결될 수 있다. 이때 상기 응축수가 순환 배관(221)을 통해 상기 증발기(220) 내부를 순환할 수 있다.
제1 실시예와 마찬가지로, 상기 증발기(220)와 상기 제1 흡수기(210)는 제1 쉘(201) 내부에 각각 마련될 수 있으며, 상기 증발기(220)와 상기 제1 흡수기(210) 사이에는 앨리미네이터(204)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 증발기(220)와 상기 제1 흡수기(210) 사이에는 밸브(222)가 마련될 수 있다.
상기 제1 흡수기(210)는 상기 증발기(220)로부터 냉매 증기를 공급받고, 상기 제1 흡수기(210) 내부로 냉각수(219)가 통과하게 된다. 이를 위하여, 상기 제1 흡수기(210)에는 제1 냉각수 전열관(218)이 마련될 수 있다.
제1 흡수기(210)를 통과한 냉각수(219) 중 일부는 응축기(280)로 공급되고, 나머지는 제2 흡수기(260)로 각각 공급될 수 있다. 또한, 상기 응축기(280)에는 제2 냉각수 전열관(289)이 마련될 수 있고, 상기 제2 흡수기(260)에는 제3 냉각수 전열관(269)이 마련될 수 있다.
상기 고온 재생기(230)는 상기 제1 흡수기(210)로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 기능을 수행한다. 또한, 상기 고온 재생기(230)는 제1 배관(211)을 통해 상기 제1 흡수기(210)와 연결될 수 있다.
이때 제1 배관(211)에는 흡수액의 유동방향을 따라 제5 열교환기(295)와 제3 열교환기(293) 및 제4 열교환기(294)가 차례로 각각 마련될 수 있다. 여기서 상기 흡수액은 제1 배관(211)을 통해 제5 열교환기(295)와 제3 열교환기(293) 및 제4 열교환기(294)를 경유하여 상기 고온 재생기(230)로 들어갈 수 있다.
또한, 고온재생기(230)에 들어간 저농도 흡수액은 버너(239)에 의해 가열됨에 따라 상기 흡수액에서 제1 냉매 증기(R1)가 생성된다.
상기 제1 저온 재생기(240)로는 상기 고온 재생기(230)에서 생성된 제1 냉매증기(R1)가 공급되고, 상기 고온 재생기(230)로부터 토출된 흡수액(중농도 흡수액)이 각각 공급된다. 이를 위하여, 상기 제1 저온 재생기(240)는 상기 고온 재생기(230)와 제1 냉매배관(232) 및 제2 배관(231)을 통해 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2 배관(231)은 제4 열교환기(294)를 경유하도록 구성될 수 있다. 제4 열교환기(294)는 고온 재생기(230)를 통과한 흡수액(중농도 흡수액)과 제1 흡수기(210)로부터 토출된 흡수액(저농도 흡수액)의 열교환을 수행한다.
또한, 제1 저온 재생기(240)에서는 상기 제1 냉매증기(R1)와 상기 중농도 흡수액의 열교환이 이루어짐에 따라 제2 냉매증기(R2)가 생성된다.
또한, 열교환된 제1 냉매 증기(R1)는 상기 제1 저온 재생기(240) 내부의 전열관 내에서 응축되어 제3 냉매배관(243)을 통해 제 5배관(261)으로 공급될 수 있다.
상기 제2 저온 재생기(250)로는 상기 제1 저온 재생기(240)에서 재생된 제2 냉매 증기(R2) 중 일부 및 상기 제1 흡수기(210)에서 토출된 흡수액 중 일부가 각각 공급된다. 이를 위하여, 상기 제1 배관(211)에는 제2 바이패스 배관(213)이 마련된다. 구체적으로, 상기 제2 바이패스 배관(213)은 제5 열교환기(295)와 제3 열교환기(293) 사이에서 제1 배관(211)으로부터 분지될 수 있다.
즉, 제1 흡수기(210)로부터 토출된 흡수액(저농도 흡수액)은 제5 열교환기(295)를 경유한 후 제2 바이패스 배관(213)을 통해 제2 저온 재생기(250)로 공급된다.
또한, 상기 제2 저온 재생기(250)는 상기 제1 저온 재생기(240)와 제2 냉매배관(242)을 통해 연결될 수 있다. 상기 제2 냉매배관(242)을 통해 제2 냉매증기(R2) 중 일부가 상기 제2 저온 재생기(250)로 공급되고, 상기 제2 바이패스 배관(213)을 통해 흡수액이 상기 제2 저온 재생기(250)로 공급될 수 있다.
또한, 상기 제2 냉매배관(242)은 제1 냉매분지배관(242a)과 제2 냉매분지배관(242b)으로 분지될 수 있다. 즉, 상기 제2 저온 재생기(240)에서 재생된 제2 냉매 증기(R2) 중 일부는 상기 제2 냉매배관(242)과 제1 냉매분지배관(242a)를 차례로 통과하여 제2 저온 재생기(250)로 공급된다.
마찬가지로, 상기 제1 저온 재생기(240)에서 재생된 제2 냉매 증기(R2) 중 나머지는 상기 제2 냉매배관(242)과 제2 냉매분지배관(242b)를 차례로 통과하여 제3 저온 재생기(270)로 공급된다.
한편, 제3 열교환기(293)에서는 제1 저온 재생기(240)를 통과한 흡수액과 제1 흡수기(210)로부터 토출된 흡수액의 열교환이 이루어진다.
한편, 상기 제2 저온 재생기(250)를 통과하는 과정에서 열교환된 흡수액은 제1 흡수기(210)로 공급된다. 이를 위하여, 제2 저온 재생기(250)와 제1 흡수기(210)는 제4 배관(252)으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제3 배관(241)을 유동하는 흡수액은 제3 열교환기(293)를 경유한 후, 상기 제4 배관(252)으로 공급된다.
따라서, 상기 제2 저온 재생기(250)를 통과하는 과정에서 열교환된 흡수액과 상기 제3 배관(241)을 따라 제3 열교환기(293)를 경유한 흡수액은 함께 제5 열교환기(295)를 경유한 후 제1 흡수기(210)로 공급될 수 있다.
또한, 상기 제5 열교환기(295)는 제2 저온 재생기(250)로부터 토출된 흡수액과 제1 흡수기(210)로부터 토출된 흡수액의 열교환을 수행한다.
한편, 전술한 바와 같이, 상기 제2 저온 재생기(250)로 유입되는 제2 냉매 증기(R2)의 유량('질량 유량'이라고도 함)과 상기 제3 저온 재생기(270)로 유입되는 제2 냉매 증기(R2)의 유량('질량 유량'이라고도 함)은 서로 다르게 결정될 수 있으며, 이는 제1 실시예의 그것과 동일하며, 나머지 실시예에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 제2 흡수기(260)로는 제2 저온 재생기(250)에서 생성된 제3 냉매증기(R3)가 공급된다.
한편, 상기 제2 흡수기(260)와 상기 제2 저온 재생기(250)는 제2 쉘(202) 내부에 각각 마련될 수 있다. 이때, 상기 제2 흡수기(260)와 상기 제2 저온 재생기(250) 사이에는 앨리미네이터(205)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 제3 저온 재생기(270)에는 상기 제1 저온 재생기(240)에서 재생된 제2 냉매 증기(R2) 중 일부와 상기 제2 흡수기(260)로부터 토출된 흡수액이 각각 공급될 수 있다. 이를 위하여, 상기 제3 저온 재생기(270)와 상기 제2 흡수기(260)는 제5 배관(261)을 통해 연결될 수 있다.
또한, 제5 배관(261)은 상기 제2 흡수기(260)에서 열교환을 마친 흡수액이 상기 제3 저온 재생기(270)로 유동하는 배관을 나타내고, 제6 배관(272)은 상기 제3 저온 재생기(270)에서 제2 냉매증기(R2)와 열교환을 마친 흡수액이 제2 흡수기(260)로 유동하는 배관을 나타낸다.
이때 상기 제5 배관(261)과 상기 제6 배관(272)은 각각 상기 제1 열교환기(291)를 경유하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제3 저온 재생기(270)와 상기 응축기(280)는 제3 쉘(203) 내부에 각각 마련될 수 있고, 이때, 상기 제3 저온 재생기(270)와 상기 응축기(280) 사이에는 앨리미네이터(206)가 구비될 수 있다.
한편, 고온 재생기(230)에서 제1 흡수액으로부터 분리된 냉매('제1 냉매' 또는 '열교환된 제1 냉매증기'라고도 함)는 제1 저온 재생기(240)를 통과한 후, 상기 제5 배관(261)으로 공급될 수 있다.
마찬가지로, 즉, 제2 저온 재생기(250)를 통과한 제2 냉매는 제4 냉매배관(251)을 통해 제5 배관(261)으로 공급될 수 있고, 제3 저온 재생기(270)를 통과한 제2 냉매는 제5 냉매배관(271)을 통해 제5 배관(261)으로 공급될 수 있다.
한편, 제2 열교환기(292)는 제1 실시예의 제2 열교환기(191)와 동일하며, 제1 바이패스 배관(212)은 상기 제2 열교환기(292)를 경유하도록 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예와 관련된 흡수식 칠러(300)의 계통도이다.
제3 실시예와 관련된 흡수식 칠러(300)는 제1 흡수기(310)로부터 토출된 흡수액(저농도 흡수액) 중 일부가 제1 저온 재생기(340)로 직접 공급되는 점과 고온 재생기(330)를 통과한 흡수액이 제3 배관(341)을 통해 제2 저온 재생기(350)로 공급된다는 점에서 제1 실시예와 관련된 흡수식 칠러(100)와 차이를 갖는다. 그 밖에 나머지 구성요소는 제1 실시예의 그것들과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
증발기(320)에는 냉수(329)가 유입 및 토출되며, 상기 냉수(329)는 상기 증발기(320) 내부에 마련된 냉수 전열관(328)을 통과한다.
또한, 상기 증발기(320)는 상기 응축기(380)와 응축수 배관(381)을 통해 연결될 수 있다. 이때 증발기(320)에는 순환 배관(321)이 마련될 수 있다.
또한, 상기 증발기(320)와 상기 제1 흡수기(310) 사이에는 밸브(322)가 마련될 수 있다.
상기 제1 흡수기(310)에는 제1 냉각수 전열관(318)이 마련될 수 있다.
상기 고온 재생기(330)는 상기 제1 흡수기(310)로부터 공급된 흡수액(저농도 흡수액)을 버너(338)를 통해 가열시키는 기능을 수행한다. 또한, 상기 고온 재생기(330)는 제1 배관(311)을 통해 상기 제1 흡수기(310)와 연결될 수 있다.
이때 제1 배관(311)에는 흡수액의 유동방향을 따라 제5 열교환기(395)와 제3 열교환기(393) 및 제4 열교환기(394)가 차례로 각각 마련될 수 있다.
상기 제1 저온 재생기(340)로는 상기 고온 재생기(330)에서 생성된 제1 냉매증기(R1)가 공급된다. 또한, 상기 제1 흡수기로부터 토출된 흡수액(저농도 흡수액) 중 일부가 제4 열교환기(394)를 통과하기 전 상기 제1 저온 재생기(340)로공급된다.
이를 위하여, 상기 제1 배관(311)에는 제3 바이패스 배관(314)이 마련될 수 있고, 제3 바이패스 배관(314)은 상기 제3 열교환기(393)와 제4 열교환기(394) 사이에서 제1 배관(311)으로부터 분지될 수 있다.
또한, 상기 제1 저온 재생기(340)는 상기 고온 재생기(330)와 제1 냉매배관(332)을 통해 연결될 수 있다.
한편, 고온재생기(330)를 통과한 흡수액이 유동하는 제2 배관(331)은 제4 열교환기(394)를 경유하도록 구성되고, 상기 제2 배관(331)은 상기 제4 열교환기(394)를 경유한 후 제3 배관(341)과 합지된다.
여기서, 제1 저온 재생기(340)를 통과한 흡수액이 제3 열교환기(393)를 통과하기 이전 위치에서, 제2 배관(331)과 제3 배관(341)은 합지될 수 있다. 이와 같이, 합지된 흡수액은 제3 열교환기(393)를 경유한 후 제2 저온 재생기(350)로 공급된다.
한편, 열교환된 제1 냉매 증기(R1)는 상기 제1 저온 재생기(340) 내부의 전열관 내에서 응축되어 제3 냉매배관(343)을 통해 제 5배관(361)으로 공급될 수 있다.
상기 제2 저온 재생기(350)로는 상기 제1 저온 재생기(340)에서 재생된 제2 냉매 증기(R2) 중 일부 및 제2 배관(341)을 유동하는 합지된 흡수액이 각각 공급된다.
또한, 상기 제2 저온 재생기(350)는 상기 제1 저온 재생기(340)와 제2 냉매배관(342)을 통해 연결될 수 있으며, 상기 제2 냉매배관(342)은 제1 실시예와 동일하게 제1 냉매분지배관(342a)과 제2 냉매분지배관(342b)으로 분지될 수 있다.
한편, 상기 제2 저온 재생기(350)를 통과하는 과정에서 열교환된 흡수액은 제1 흡수기(310)로 공급된다. 이를 위하여, 제2 저온 재생기(350)와 제1 흡수기(310)는 제4 배관(352)으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제3 저온 재생기(370)와 상기 제2 흡수기(360)는 제5 배관(361) 및 제6 배관(372)을 통해 연결될 수 있다. 제5 배관(361) 및 제6 배관(372)은 제1 실시예의 대응 구성요소들과 각각 동일하다.
또한, 상기 제5 배관(361)과 상기 제6 배관(372)은 각각 상기 제1 열교환기(391)를 경유하도록 구성될 수 있다.
한편, 미설명 부호인 351은 제4 냉매배관을 나타내고, 371은 제5 냉매배관을 나타내며, 392는 제2 열교환기를 나타내며, 312는 제1 바이패스 배관을 나타내고, 이들은 모두 제1 실시예의 대응 구성요소들과 각각 동일하다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예와 관련된 흡수식 칠러(400)의 계통도이다.
제4 실시예와 관련된 흡수식 칠러(400)는 제2 및 제3 바이패스 배관(413, 414)가 각각 마련되는 점과 고온 재생기(430)를 통과한 흡수액이 제2 배관(431)과 제3 배관(441) 및 제4배관(452)을 차례로 유동하며 제1 흡수기(410)로 공급되는 점에서 제1 실시예와 차이를 갖는다.
또한, 제4 실시예는 전술한 제2 실시예와 제3 실시예가 결합된 상태의 실시예일 수 있으며, 그 밖에 나머지 구성요소는 제1 실시예의 그것들과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
제1 실시예와 마찬가지로, 증발기(420)에는 냉수(429)가 유입 및 토출되는 냉수 전열관(428)이 마련된다. 또한, 상기 증발기(420)는 상기 응축기(480)와 응축수 배관(481)을 통해 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 흡수기(410)에는 제1 냉각수 전열관(418)이 마련될 수 있다.
상기 고온 재생기(430)는 상기 제1 흡수기(410)로부터 공급된 흡수액(저농도 흡수액)을 버너(438)를 통해 가열시키는 기능을 수행한다. 또한, 상기 고온 재생기(430)는 제1 배관(411)을 통해 상기 제1 흡수기(410)와 연결될 수 있다.
이때 제1 배관(411)에는 흡수액의 유동방향을 따라 제5 열교환기(495)와 제3 열교환기(493) 및 제4 열교환기(494)가 차례로 각각 마련될 수 있다.
상기 제1 저온 재생기(440)로는 제1 냉매배관(432)을 통해 상기 고온 재생기(430)에서 생성된 제1 냉매증기(R1)가 공급된다. 또한, 상기 제1 흡수기로부터 토출된 흡수액(저농도 흡수액) 중 일부가 제4 열교환기(494)를 통과하기 전 상기 제1 저온 재생기(440)로공급된다.
이를 위하여, 상기 제1 배관(411)에는 제3 바이패스 배관(414)이 마련될 수 있고, 제3 바이패스 배관(414)은 상기 제3 열교환기(493)와 제4 열교환기(494) 사이에서 제1 배관(311)으로부터 분지될 수 있다.
한편, 고온재생기(330)를 통과한 흡수액이 유동하는 제2 배관(431)은 제4 열교환기(494)를 경유하도록 구성되고, 상기 제2 배관(431)은 상기 제4 열교환기(494)를 경유한 후 제3 배관(441)과 합지된다.
여기서, 제1 저온 재생기(440)를 통과한 흡수액이 제3 열교환기(493)를 통과하기 이전 위치에서, 제2 배관(431)과 제3 배관(441)은 합지될 수 있다. 이와 같이, 합지된 흡수액은 제3 열교환기(493)를 경유한 후 제4 배관(352)으로 합지된다.
즉, 제2 실시예와 동일하게, 상기 제2 저온 재생기(450)를 통과하는 과정에서 열교환된 흡수액과 상기 제3 배관(441)을 따라 제3 열교환기(493)를 경유한 흡수액은 함께 제5 열교환기(495)를 경유한 후 제1 흡수기(410)로 공급될 수 있다.
상기 제2 저온 재생기(450)로는 상기 제1 저온 재생기(440)에서 재생된 제2 냉매 증기(R2) 중 일부가 공급된다. 또한, 제2 바이패스 배관(413)을 통해 흡수액이 상기 제2 저온 재생기(450)로 공급될 수 있다.
제2 실시예와 동일하게, 상기 제2 바이패스 배관(413)은 제5 열교환기(495)와 제3 열교환기(493) 사이에서 제1 배관(411)으로부터 분지될 수 있다.
또한, 상기 제2 저온 재생기(450)는 상기 제1 저온 재생기(440)와 제2 냉매배관(442)을 통해 연결될 수 있으며, 상기 제2 냉매배관(442)은 제1 실시예와 동일하게 제1 냉매분지배관(442a)과 제2 냉매분지배관(442b)으로 분지될 수 있다.
또한, 상기 제3 저온 재생기(470)와 상기 제2 흡수기(460)는 제5 배관(461) 및 제6 배관(472)을 통해 연결될 수 있으며, 제5 배관(461)과 제6 배관(472)은 제1 실시예의 대응 구성요소와 동일하다.
또한, 상기 제5 배관(361)과 상기 제6 배관(372)은 각각 상기 제1 열교환기(391)를 경유하도록 구성될 수 있다.
한편, 미설명 부호인 451은 제4 냉매배관을 나타내고, 471은 제5 냉매배관을 나타내며, 492는 제2 열교환기를 나타내며, 412는 제1 바이패스 배관을 나타내고, 이들은 모두 제1 실시예의 대응 구성요소들과 각각 동일하다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100, 200, 300, 400: 흡수식 칠러
110: 제1 흡수기
120: 증발기
130: 고온 재생기
140: 제1 저온 재생기
150: 제2 저온 재생기
160: 제2 흡수기
170: 제3 저온 재생기
180: 응축기

Claims (23)

  1. 냉수를 냉각시키기 위한 증발기;
    상기 증발기로부터 냉매 증기가 공급되며, 냉각수가 통과하는 제1 흡수기;
    상기 제1 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키기 위한 고온 재생기;
    상기 고온 재생기에서 생성된 제1 냉매 증기 및 상기 고온 재생기로부터 토출된 흡수액이 각각 공급되는 제1 저온 재생기;
    상기 제1 저온 재생기에서 재생된 제2 냉매 증기 중 일부 및 상기 제1 저온 재생기를 통과한 흡수액이 각각 공급되는 제2 저온 재생기;
    제2 저온 재생기에서 생성된 제3 냉매 증기가 공급되고, 냉각수가 통과하는 제2 흡수기;
    상기 제1 저온 재생기에서 재생된 제2 냉매 증기 중 일부와 상기 제2 흡수기로부터 토출된 흡수액이 각각 공급되는 제3 저온 재생기; 및
    상기 제3 저온 재생기에서 생성된 제4 냉매 증기가 공급되고, 냉각수가 통과하는 응축기를 포함하는 흡수식 칠러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 저온 재생기로 유입되는 제2 냉매 증기의 유량과 상기 제3 저온 재생기로 유입되는 제2 냉매 증기의 유량은 서로 다르게 결정되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 저온 재생기로 유입되는 제2 냉매 증기의 유량은 제3 저온 재생기로 유입되는 제2 냉매 증기의 유량보다 작게 결정되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제2 저온 재생기에서 생성된 제3 냉매 증기의 유량은 제3 저온 재생기에서 생성된 제4 냉매 증기의 유량과 동일한 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제2 저온 재생기는 제3 저온 재생기보다 낮은 압력에서 재생이 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 흡수기와 상기 증발기는 제1 쉘 내부에 각각 마련되고,
    상기 제2 흡수기와 상기 제2 저온 재생기는 제2 쉘 내부에 각각 마련되며,
    상기 제3 저온 재생기와 상기 응축기는 제3 쉘 내부에 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제1 흡수액은 상기 제1 흡수기와 고온 재생기와 제1 저온 재생기 및 제2 저온 재생기를 순환하고,
    제2 흡수액은 상기 제2 흡수기와 제3 저온 재생기를 순환하는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 흡수액으로부터 분리된 냉매는 적어도 일부 이상이 상기 제2 흡수액으로 전달되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  9. 제 8 항에 있어서,
    고온 재생기에서 제1 흡수액으로부터 분리된 냉매는 제1 저온 재생기를 통과한 후 상기 제2 흡수액으로 전달되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  10. 제 1 항에 있어서,
    제3 저온 재생기로부터 토출된 흡수액은 상기 제2 흡수기로 전달되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  11. 제 10 항에 있어서,
    제3 저온 재생기로부터 토출된 흡수액과 상기 제2 흡수기로부터 토출된 흡수액의 열교환이 이루어지는 제1 열교환기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  12. 제 10 항에 있어서,
    제2 저온 재생기 및 제3 저온 재생기를 통과한 제2 냉매는 제3 저온 재생기로 유입되는 흡수액으로 공급되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  13. 제 12 항에 있어서,
    제2 저온 재생기 및 제3 저온 재생기를 통과한 제2 냉매가 제3 저온 재생기로 유입되는 흡수액으로 공급되기 전, 제2 저온 재생기 및 제3 저온 재생기로부터 토출된 제2 냉매와 제1 흡수기로부터 토출된 흡수액의 열교환을 위한 제2 열교환기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  14. 제 1 항에 있어서,
    제1 흡수기를 통과한 냉각수 중 일부는 응축기로 공급되고, 나머지는 제2 흡수기로 공급되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  15. 제 1 항에 있어서,
    제1 저온 재생기를 통과한 흡수액과 제1 흡수기로부터 토출된 흡수액의 열교환을 위한 제3 열교환기; 및 고온 재생기를 통과한 흡수액과 제1 흡수기로부터 토출된 흡수액의 열교환을 위한 제4 열교환기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  16. 제 15 항에 있어서,
    제2 저온 재생기로부터 토출된 흡수액과 제1 흡수기로부터 토출된 흡수액의 열교환을 위한 제5 열교환기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제1 흡수기로부터 토출된 흡수액는 제5 열교환기와 제3 열교환기 및 제4 고온 열교환기를 차례로 통과하는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  18. 제 17 항에 있어서,
    제1 흡수기로부터 토출된 흡수액 중 일부는 제3 열교환기를 통과하기 전 제2 저온 재생기로 공급되고,
    제2 저온 재생기로부터 토출된 흡수액과 제1 저온 재생기로부터 토출된 흡수액은 제1 흡수기로 공급되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2 저온 재생기와 제1 저온 재생기로부터 각각 토출된 흡수액과 제1 흡수기로부터 토출된 흡수액의 열교환을 위한 제5 열교환기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제2 저온 재생기와 제1 저온 재생기로부터 각각 토출된 흡수액은 제5 열교환기를 통과한 후 제1 흡수기로 공급되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  21. 제 19 항에 있어서,
    제1 흡수기로부터 토출된 흡수액 중 일부는 제4 열교환기를 통과하기 전 제1 저온 재생기로 공급되고,
    제1 저온 재생기로부터 토출된 흡수액과 고온 재생기 및 제4 열교환기를 차례로 통과한 흡수액은 제3 열교환기로 함께 공급되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  22. 제 21 항에 있어서,
    제3 열교환기를 통과한 흡수액은 제2 저온 재생기로부터 토출된 흡수액과 함께 상기 제5 열교환기로 공급되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
  23. 제 15 항에 있어서,
    제1 흡수기로부터 토출된 흡수액 중 일부는 제4 열교환기를 통과하기 전 상기 제1 저온 재생기로 공급되고,
    고온 재생기 및 제4 열교환기를 차례로 통과한 흡수액은 제3 열교환기로 공급되는 것을 특징으로 하는 흡수식 칠러.
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