KR20020023284A - 흡수제 순환식 냉방 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉매를 물(H2O)로 사용하고 흡수제를 리튬브로마이드(LiBr)를 이용하는 냉방 장치로서, 냉매인 물을 고 진공 상태인 증발 탱크 내에 분사하여 저온 증발시키고, 증발 잠열을 이용하여 냉방을 실행하고 증발된 냉매 증기는 흡수탱크를 순환하는 흡수제에 흡수시키고, 재생 탱크에서 가열 분리 후 냉매 증기는 외기로 배출하고, 냉매가 분리된 흡수제는 흡수제 냉각 탱크에서 냉각시킨 후 흡수 탱크로 이송하여 증발된 냉매 증기를 흡수하는 장치로서 냉매 순환 방식의 흡수식 냉방 장치보다 고효율, 저 비용의 흡수제 순환식 냉방 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는 다음과 같다.

흡수 탱크와 연결된 증발 탱크 내부를, 진공펌프를 이용하여 6.5mmHg의 고 진공 상태로 만들고 증발 탱크에 냉매인 물을 분사하면 증발 탱크 내부에서 5℃의 저온에서 물의 증발 작용이 발생하고, 증발 시에 발생하는 증발 잠열과 열 교환 튜브를 순환하는 브라인과 열 교환 작용으로 냉방이 실행되고, 증발된 냉매 증기는 흡수 탱크로 이송되어 순환하는 흡수제에 흡수되어 재생 탱크로 이송되고, 재생 탱크로 이송된 희용액의 흡수제는 가열하여 냉매 증기와 농용액의 흡수제로 분리하고, 분리된 농용액의 흡수제는 흡수제 냉각 탱크로 이송하여 냉각시킨 후 흡수 탱크로 이송하여 냉매를 흡수하고 흡수제와 분리된 냉매 증기는 외기로 배출하는 장치를 구성함으로서 완성된다.

본 발명에 따른 흡수제 순환식 냉방장치는 증발 탱크와 연결된 흡수제 순환 장치를 이용하여 흡수제를 순환시켜 냉방부하와 열 교환한 냉매 증기를 외기로 배출하는 시스템으로 구성함으로서 고효율, 저 비용의 냉방장치가 구비된다.

Description

흡수제 순환식 냉방 장치{omitted}

본 발명은 냉매를 물(H2O)로 사용하고 흡수제를 리튬브로마이드(LiBr)를 이용하여 흡수제를 순환시켜 냉방을 실행하는 장치로서, 냉방을 실행한 냉매 증기를 응축하지 않고 외기로 배출하는 냉방 장치에 관한 것이다.

기존의 흡수식 냉방 장치는 냉매를 물(H2O)로 이용하고, 흡수제를 리튬브로마이드(LiBr)를 이용하여 냉매인 물을 고 진공 상태에서 저온 증발, 흡수, 가열 재생, 냉각 응축 과정의 순환을 통해 냉방을 실행한다. 흡수식 냉방 장치는 냉방에 이용하는 물을 저온 증발, 흡수, 가열재생, 냉각 응축 과정을 순환시켜 냉매인 물의 물과 증기의 상 변화에서 발생하는 증발 잠열을 이용하여 냉방을 실행하는 냉매 순환형 시스템으로 구성되어 있어 냉매의 필요 온도 조건을 충족시키기 위하여 흡수기 및 응축기에 별도의 냉각 장치에서 생산된 냉각수를 순환시켜야 되므로 냉각 장치의 설치에 따른 초기 설비 투자가 과다하게 소요되는 문제점뿐만 아니라 냉각 장치를 가동하기 위한 운전비용이 발생하는 문제점이 있다. 그리고 냉각수를 공급하기 위하여 냉각탑을 이용하여 많은 양의 물을 증발시커 냉각수를 생산하기 때문에 물이 과다하게 소비되는 문제점이 있다.

위와 같은 흡수식 냉방 장치의 문제점을 해결하기 위하여 흡수제는 흡수, 가열 분리, 냉각 작용을 순환하고, 냉매는 증발 탱크에서 저온 종발시키고 증발된 냉매 증기를 흡수 탱크에서 흡수한 후 재생탱크에서 가열 분리하여 외기로 배출하는 장치가 실행되게 구성한다. 6.5mmHg의 고 진공 상태인 증발 탱크 내부에 냉매인 물을 분사하면 5℃의 저온에서 증발 작용이 발생한다. 증발 탱크의 열 교환 튜브 내를 순환하는 브라인과 열 교환한 냉매 증기는 흡수제가 순환하는 흡수 탱크로 이송되고, 냉매인 물의 증발 잠열과 열교환한 브라인은 실내 냉방을 실행한다. 흡수 탱크로 이송된 냉매 증기는 흡수 탱크를 순환하는 농용액의 흡수제에 흡수되어 재생 탱크로 이송되고, 재생 탱크에서는 냉매 증기를 흡수한 희용액의 흡수제를 가열하여 흡수제에서 냉매 증기를 분리시키고 냉매 증기가 분리된 농용액의 흡수제는 흡수제 냉각 탱크로 이송한다. 흡수제와 분리된 냉매 증기는 고온의 증기 상태로 외기로 배출한다. 그리고 흡수제 냉각 탱크로 이송된 흡수제는 흡수제 냉각 탱크에서 냉각된 후 흡수 탱크로 이송되어 증발 탱크에서 발생한 냉매 증기를 흡수하는 작용을 실행하는 장치로 구성된다.

냉매가 순환하는 흡수식 냉방장치는 증발기에서 발생한 냉매 증기를 흡수할 때 흡수열이 발생하기 때문에 흡수열을 냉각시키지 않으면 냉매 증기가 흡수제에서 분리되는 현상이 발생되기 때문에 별도의 냉각 장치를 이용하여 흡수열을 제거하여야 한다. 그리고 재생기에서 냉매 증기를 흡수한 흡수제를 가열하여 흡수제와 냉매를 분리하고, 가열된 고온의 냉매 증기를 응축시키기 위하여 별도의 냉각 장치를 이용하여 응축에 필요한 냉각수를 공급하여야 한다. 냉매가 순환하는 흡수식 냉방장치는 냉매를 응축하고, 흡수기에서 발생하는 흡수열을 제거하기 위한 냉각수를 공급하여야하고, 흡수제와 냉매를 분리시키기 위하여 가열하는 가열 에너지가 필요한 시스템으로 구성되어 있어 초기 시설비용이 과다하게 소요되고 에너지 사용 효율이 낮다.

흡수제 순환식 냉방 장치는 냉각된 흡수제를 흡수 탱크에 분사시켜 증발 탱크에서 발생한 냉매 증기를 흡수시키고, 흡수열을 포함한 흡수제를 재생 탱크에서 가열 분리하는 시스템으로 구성하여 흡수열을 뺀 가열 에너지만으로 냉매와 흡수제를 분리시킬 뿐만 아니라, 흡수제 냉각 탱크를 이용하여 냉매가 분리된 흡수제만을 냉각하여 사용하기 때문에 별도의 냉각 장치가 불필요한 시스템으로 구성함으로서, 적은 에너지로 냉방 작용을 실행하는 것을 특징으로 하는 냉방 장치를 구비하는 것이 기술적인 과제이다.

도 1은 증발 탱크 계통도이다.

도 2는 불증발 냉매 분리기 계통도이다.

도 3은 흡수 탱크 계통도이다.

도 4는 재생 탱크 계통도이다.

도 5는 흡수제 냉각 탱크 계통도이다.

도 6은 물탱크 계통도이다

도 7은 흡수제 순환식 냉방 장치의 계통도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

E.T : 증발 탱크 F.T : 불증발 증기 분리기

A.T : 흡수 탱크 G.T : 재생 탱크

A.C.T : 흡수제 냉각 탱크 W.T : 물탱크

E.T-W : 증발 탱크 냉매 A.F.T : 흡수제 여과기

E.T-S V/V : 증발탱크 냉매 인입 조절용 전자밸브

E.T-N : 증발탱크 냉매 분사 노즐

E.T-P : 증발탱크 냉매 순환 펌프

E.T-S1 : 증발 탱크 수위 감지 센서(하부)

E.T-S2 : 증발 탱크 수위 감지 센서(상부)

E.T-1L : 증발 탱크 냉매 인입관

E.T-2L : 증발 탱크 냉매 순환관

E.T-3L : 증발 탱크 냉매 증기 이송관

E.T-4L : 브라인 인입관

E.T-5L : 브라인 이송관

E.T-6L : 불증발 냉매 인입관

F.T-C.F : 불증발 증기 분리용 세라믹 필터

F.T-P : 냉매 증기 순환 펌프

F.T-1L : 불증발 냉매 분리기 냉매 증기 인입관

F.T-2L : 불증발 냉매 분리기 냉매 증기 이송관

F.T-3L : 불증발 냉매 분리기 불증발 냉매 이송관

A.T-A.N : 흡수 탱크 흡수제 분사 노즐

A.T-E.N : 흡수 탱크 냉매 증기 분사 노즐

A.T-P : 흡수제 순환 펌프

A.T-S V/V : 흡수 탱크 진공 전자 밸브

A.T-V.P : 흡수 탱크 진공 펌프

A.T-A : 흡수 탱크 흡수제

A.T-1L : 흡수 탱크 흡수제 인입관

A.T-2L : 흡수 탱크 냉매 증기 인입관

A.T-3L : 흡수 탱크 희용액 흡수제 이송관

G.T-1 : 저온 재생 탱크

G.T-2 : 고온 재생 탱크

G.T-A.N : 재생 탱크 흡수제 분사 노즐

G.T-P : 재생 탱크 흡수제 순환 펌프

G.T-A : 재생 탱크 흡수제

G.T-1L : 재생 탱크 희용액 흡수제 인입관

G.T-2L : 재생 탱크 고온 흡수제 인입관

G.T-3L : 재생 탱크 농용액 흡수제 이송관

G.T-4L : 재생 탱크 가열 분리된 고온 냉매 증기 이송관

G.T-5L : 재생 탱크 고온 냉매 증기 배출관

G.T-6L : 보일러 고온 증기 인입관

G.T-7L : 보일러 저온 증기 이송관

A.C.T-A.T : 흡수제 냉각 탱크 증발된 냉매를 흡수하는 흡수 탱크

A.C.T-A.N : 흡수제 냉각 탱크 흡수제 분사 노즐

A.C.T-W.N : 흡수제 냉각 탱크 냉매 분사 노즐

A.C.T-S V/V : 흡수제 냉각 탱크 냉매 인입 조절 전자 밸브

A.C.T-P : 흡수제 냉각 탱크 냉매 순환 펌프

A.C.T-S1 : 흡수제 냉각 탱크 냉매 수위 감지센서(하부)

A.C.T-S2 : 흡수제 냉각 탱크 냉매 수위 감지센서(상부)

A.C.T-W : 흡수제 냉각 탱크 냉매

A.C.T-A : 흡수제 냉각 탱크 흡수제

A.C.T-V. S V/V : 흡수제 냉각 탱크 진공조절 전자밸브

A.C.T-V.P : 흡수제 냉각 탱크 진공펌프

A.C.T-1L : 흡수제 냉각 탱크 흡수제 인입관

A.C.T-2L : 흡수제 냉각 탱크 냉각 흡수제 이송관

A.C.T-3L : 흡수제 냉각 탱크 냉매 인입관

A.C.T-4L : 흡수제 냉각 탱크 냉매 순환관

A.C.T-5L : 흡수제 냉각 탱크 희용액 흡수제 이송관

A.C.T-6L : 흡수제 냉각 탱크 진공 발생관

W.T- S V/V : 물탱크 냉매 인입 조절 전자 밸브

W.T-S1 : 물탱크 냉매 수위 감지센서(하부)

W.T-S2 : 물탱크 냉매 수위 감지센서(상부)

W.T-W : 물탱크 냉매

W.T-F : 물탱크 냉매 여과기

W.T-1L : 냉결수 인입관

W.T-2L : 상수도 인입관

W.T-3L : 물탱크 냉매 이송관

도 1은 증발 탱크(E.T) 계통도이다.

도 2는 불증발 냉매 분리기(F.T) 계통도이다.

도 3은 흡수 탱크(A.T) 계통도이다.

도 4는 재생 탱크 (G.T)계통도이다.

도 5는 흡수제 냉각 탱크(A.C.T) 계통도이다.

도 6은 물탱크(W.T) 계통도이다

도 7은 흡수제 순환식 냉방 장치의 계통도이다.

도 7의 흡수제 순환식 냉방 장치 계통도에 대한 설명은 다음과 같다.

흡수제 순환식 냉방장치는 냉매를 물(H2O)을 사용하고 흡수제를 리튬브로마이드(LiBr)로 이용하는 장치로서 냉매인 물이 증발하면서 발생하는 증발 잠열과 냉방 부하가 포함된 브라인과 열 교환 작용으로 냉방을 실행하는 증발 탱크(E.T), 증발되지 않은 냉매 분리기(F.T), 냉매 증기를 흡수하는 흡수 탱크(A.T), 흡수제와냉매를 가열 분리하는 재생탱크(G.T), 냉매와 분리된 흡수제를 냉각하는 흡수제 냉각 탱크(A.C.T), 그리고 냉매인 물을 저장하는 물탱크(W.T)로 구성되어 있다.

주요 구성 요소들의 구성과 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 증발 탱크(E.T) 계통도이다.

증발 탱크(E.T)의 구성은 증발 잠열과 냉방 부하간의 열 교환 작용을 실행하는 열 교환 튜브(E.T-4L, E.T-5L)와 냉매(E.T-W)를 순환시키는 순환 펌프(E.T-P), 냉매(E.T-W)의 수위를 감지하는 상하 수위 감지 센서(ET-S1, ET-S2), 물탱크(W.T)에서 냉매(E.T-W)인 물을 인입하는 인입관(ET-1L), 인입관(E.T-1L)에 설치되어 센서(E.T-S1, E.T-S2)의 신호에 따라 인입되는 냉매(E.T-W)의 양을 조절하는 전자밸브(E.T-S V/V), 그리고 증발된 냉매 증기를 이송하는 냉매 증기 이송관(E.T-3L)으로 구성되어 있다. 그리고 냉매(E.T-W)를 순환시키는 냉매 순환관(E.T-2L)과 불증발 냉매 분리기(F.T)에서 분리된 냉매 인입관(E.T-6L)으로 구성된다.

위와 같이 구성된 증발 탱크(E.T)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

증발 탱크(E.T)와 연결된 흡수 탱크(A.T)에 설치된 진공 펌프(A.T-V.P)를 가동하여 증발 탱크(E.T) 내부가 6.5mmHg의 고 진공 상태가 되면 냉매 인입관(E.T-1L)에 설치된 전자 밸브(E.T-S V/V)가 개방되어 냉매인 물이 물탱크(W.T)에서 인입되어 증발 탱크(E.T) 열 교환 튜브(E.T-4L, E.T-5L) 위로 냉매 분사 노즐(E.T-N)를 통해 분사된다. 분사된 냉매(E.T-W)는 6.5mmHg의 고 진공 상태에서 5℃의 저온에서 증발 작용이 발생된다. 냉매(E.T-W)가 증발하면서 발생하는 증발 잠열과 증발 탱크(E.T) 열 교환 튜브(E.T-4L, E.T-5L) 내를 순환하는 브라인과 열 교환 작용으로 냉각된 브라인이 실내기로 순환하면서 냉방이 실행된다. 증발된 냉매 증기는 냉매 증기 이송관(E.T-3L)을 통해 흡수 탱크(A.T)로 이송되어 냉각된 농용액 흡수제에 흡수되므로 증발 탱크(E.T) 내부는 6.5mmHg의 고 진공이 유지되어 5℃에서의 저온 증발 작용이 지속된다. 증발되지 않은 냉매(E.T-W)는 불증발 냉매 분리기(F.T)에 의해 분리되어 불증발 냉매 인입관(E.T-6L)을 통하여 증발 탱크(E.T)로 이송되어 냉매 순환 펌프(E.T-P)에 의해 순환되며 분사된다. 물탱크(W.T)에서 인입된 냉매(E.T-W)가 증발 작용에 의해 증발되고 냉매 증기가 흡수탱크(A.T)로 이송되면서 증발 탱크(E.T) 내부의 냉매(E.T-W)가 줄어들어 하부 수위 감지 센서(E.T-S1)에 의해 냉매(E.T-W)의 양이 감지되면 센서(E.T-S1)의 신호에 의해 전자밸브(E.T-S V/V)가 개방되어 물탱크(W.T)로부터 냉매(E.T-W)인 물이 인입되고 냉매(E.T-W)의 수위가 상승하여 상부 수위 센서(E.T-S2)에 의해 냉매(E.T-W)의 양이 감지되면 센서(E.T-S2)의 신호에 의해 전자밸브(E.T-S V/V)가 폐쇄되어 냉매(E.T-W) 인입을 중단시키는 과정을 반복하며 증발 탱크(E.T) 내의 냉매(E.T-W) 수위를 조절한다.

증발 탱크(E.T)는 냉매(E.T-W)를 지속적으로 증발시켜 증발 잠열을 이용하여 냉방 부하와 열 교환 작용으로 지속적인 냉방을 실행하는 것이 주요 작용이다.

도 2는 불증발 냉매 분리기(F.T) 계통도이다

불증발 냉매 분리기(F.T)의 구성은 냉매 증기 인입관(F.T-1L), 다공질 세라믹 필터(F.T-C.F), 불증발 냉매 이송관(F.T-3L), 증기 냉매 이송관(F.T-2L) 그리고 냉매 증기 순환 펌프(F.T-P)로 구성되어 있다.

위와 같이 구성된 불증발 냉매 분리기(F.T)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

증발 탱크(E.T)에서 저온 증발된 냉매 증기는 냉매 증기 순환 펌프(F.T-P)에 의해 불증발 냉매 분리기(F.T)로 인입되어 미세한 기공이 형성된 다공질 세라믹 필터(F.T-C.F)를 통과하여 증기 냉매 이송관(F.T-2L)을 통해 흡수 탱크(A.T)로 이송된다. 냉매 증기가 다공질 세라믹 필터(F.T-C.F)를 통과하면서 증발되지 않은 수분은 세라믹 필터(F.T-C.F)에 길러져서 불증발 냉매 이송관(F.T-3L)을 통해 증발 탱크(E.T)로 이송된다.

불증발 냉매 분리기(F.T)는 증발되지 않은 수분을 걸러냄으로서 흡수, 가열 분리의 효율을 높이고 외기로 방출되는 냉매 증기의 양을 줄이는 것이 주요 작용이다.

도 3은 흡수 탱크(A.T)의 계통도이다.

흡수 탱크(A.T)의 구성은 냉매 증기 인입관(A.T-2L), 농용액 흡수제 인입관(A.T-1L), 희용액 흡수제 이송관(A.T-3L), 흡수제 순환 펌프(A.T-P), 그리고 증발 탱크(E.T)와 흡수 탱크(A.T) 내부를 진공상태로 만드는 진공펌프(A.T-V.P)로 구성되어 있다.

위와 같이 구성된 흡수 탱크(A.T)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

냉매 증기 순환 펌프(F.T-P)에 의해 불증발 냉매 분리기(F.T)를 통과한 냉매 증기는 냉매 증기 인입관(A.T-2L)을 통해 흡수 탱크(A.T)로 인입되어 냉매 증기 분사 노즐(A.T-E.N)에 의해 분사되고, 흡수제 냉각 탱크(A.C.T)에서 냉각된 농용액의 흡수제가 흡수제 인입관(AT-1L)을 통해 인입되어 흡수제 분사 노즐(A.T-A.N)에 의해 분사되면, 냉매 증기가 흡수제에 흡수되어 흡수 탱크(A.T) 하부에 모이게 되고냉매 증기를 흡수한 희용액의 흡수제는 흡수제 순환 펌프(A.T-P)에 의해 희용액 흡수제 이송관(A.T-3L)을 통해 재생탱크(G.T)로 이송된다.

흡수 탱크(A.T)는 냉각된 농용액의 흡수제가 냉매 증기를 흡수하고, 냉매 증기를 흡수한 희용액의 흡수제를 재생 탱크(G.T)로 이송하는 작용을 실행하는 것이 주요 작용이다.

도 4는 재생 탱크(G.T) 계통도이다

재생 탱크(G.T)의 구성은 냉매 증기를 흡수한 희용액 흡수제 인입관(G.T-1L), 냉매 증기와 분리된 농용액 흡수제 이송관(G.T-3L), 분리 냉매를 외기로 배출하는 냉매 배출관(G.T-5L), 그리고 희용액 흡수제를 가열 분리하는 저온 재생 탱크(G.T-1) 그리고 고온 재생 탱크(G.T-2)로 구성되어 있다.

위와 같이 구성된 재생 탱크(G.T)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

흡수 탱크(A.T)에서 냉매 증기를 흡수한 희용액의 흡수제는 희용액 흡수제 인입관(G.T-1L)을 통해 저온 재생 탱크(G.T-1)로 이송되고, 저온 재생 탱크(G.T-1)에서는 고온 재생 탱크(G.T-2)에서 가열 분리된 고온의 냉매 증기가 흐르는 열 교환 튜브(G.T-4L)에 의해 흡수제가 1차 가열되고 가열된 흡수제는 흡수제 연결관(G.T-2L)을 통해 고온 재생 탱크(G.T-2)로 이송된다. 저온 재생 탱크(G.T-1)에서 1차 가열된 흡수제는 고온 재생 탱크(G.T-2)에서 보일러 고온 증기 인입관(G.T-6L)을 통해 인입된 고온의 증기와 열 교환 작용을 통해 흡수제와 냉매 증기가 분리된다. 냉매 증기와 분리된 농용액 흡수제는 농용액 흡수제 이송관(G.T-3L)을 통해 흡수제 냉각 탱크(A.C.T)로 이송되어 냉각되고, 흡수제와 분리된 냉매증기는 고온 냉매 증기 이송관(G.T-4L)을 통해 저온 재생 탱크(G.T-1)로 이송되어 흡수제를 1차 가열하고 외기로 배출된다.

재생 탱크(G.T)는 저온 재생 탱크(G.T-1)와 고온 재생 탱크(G.T-2)를 이용하여 냉매 증기를 흡수한 희용액 흡수제를 가열하여 분리한 후 농용액 흡수제는 흡수제 냉각 탱크(A.C.T)로 이송하고, 냉매 증기는 외기로 배출하는 것이 주요 작용이다.

도 5는 흡수제 냉각 탱크(A.C.T) 계통도이다.

흡수제 냉각 탱크(A.C.T)의 구성은 가열된 농용액 흡수제를 인입하는 인입관(A.C.T-1L), 냉각된 농용액 흡수제를 이송하는 이송관(A.C.T-2L), 냉매(A.C.T-W)를 순환시키는 냉매 순환 펌프(A.C.T-P), 냉매 인입관(A.C.T,-3L), 증발 된 냉매를 흡수하는 흡수 탱크(A.C.T-A.T), 냉매 증기를 흡수한 희용액 흡수제를 이송하는 흡수제 이송관(A.C.T-5L), 그리고 흡수제 냉각 탱크(A.C.T) 내부를 진공상태로 만드는 진공 펌프(A.C.T-V.P)로 구성되어 있다.

위와 같이 구성된 흡수제 냉각 탱크(A.C.T)의 작용은 다음과 같다.

흡수제 냉각 탱크(A.C.T)의 작용은 증발 탱크(E.T)와 흡수 탱크(A.T)의 작용과 동일하나 증발 탱크(E.T)는 냉방 부하와 열 교환 작용으로 냉방을 실행하는 것에 비해 흡수제 냉각 탱크(A.C.T)는 가열된 농용액 흡수제를 냉각하는 작용을 하고, 증발 탱크(E.T)와 흡수탱크(A.T)의 작용에서는 냉매 증기를 강제 순환 방식으로 흡수 탱크(A.T)로 이송시킨 것에 비해 흡수제 냉각 탱크(A.C.T)는 자연 순환 방식으로 냉매 증기를 흡수제 냉각 탱크(A.C.T)로 이송시킨 점이 다르고, 증발탱크(E.T) 내부를 6.5mmHg의 고 진공 상태로 만들어 냉매(E.T-W)를 5℃ 저온 증발시킨 것에 비해 흡수제 냉각 텡 크(A.C.T)를 40mmHg의 중 진공 상태로 만들어 40℃에서 중온 증발시켜 흡수제의 온도를 40℃로 유지되게 구성 한 것이 다른 점이다.

흡수제 냉각 탱크(A.C.T)는 재생 탱크(G.T)에서 가열된 농용액 흡수제를 40℃로 냉각하여 흡수 탱크(A.T)로 이송하는 작용을 실행하는 것이 주요 작용이다.

도 6은 물탱크(W.T)의 계통도이다

물탱크(W.T)의 구성은 각 실내기에서 냉결된 냉결수를 인입하는 냉결수 인입관(W.T-1L), 상수도 인입관(W.T-2L), 물탱크에 저장된 물을 걸러주는 여과기(W.T-F), 냉매인 물을 증발 탱크(E.T)로 이송하는 냉매 이송관(W.T-3L), 그리고 물탱크(W.T)의 수위를 감지하는 상하 수위 감지 센서(W.T-S1, W.T-S2)와 상수도 인입관(W.T-2L)에 설치되어 수위 감지 센서(W.T-S1, W.T-S2)의 신호에 따라 개폐되어 저장되는 물의 양을 조절하는 전자밸브(W.T-S V/V)로 구성되어 있다.

위와 같이 구성된 물탱크(W.T)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

냉매인 물이 인입되는 인입관은 상시 개방되어 있는 냉결수 인입(W.T-1L)과 전자밸브(W.T-S V/V)가 설치되어 물의 인입과 중단이 반복되는 상수도 인입관(W.T-2L)으로 구성되어 있다. 냉결수 인입관(WT-1L)은 각 실내기의 냉각핀을 통과하는 공기중의 습기가 냉결되어 발생하는 냉결수를 모아서 인입하는 것으로 냉방이 실행되는 동안에는 지속적으로 인입된다. 냉매인 물의 양을 조절하는 작용을 설명하면 냉결수 인입관(W,T-1L)을 통해 인입되는 물의 양보다 증발 탱크(E.T)로 송출되는 물(W.T-W)의 양이 많으면 물탱크 (W.T)내부의 물(W.T-W)의 양이 줄어들어 하부 수위 감지 센서(W.T-S1)에 의해 수위가 감지되고 하부 수위 감지 센서(W.T-S1)의 신호에 의해 전자밸브(W.T-S V/V)가 개방되어 상수도에서 물이 인입된다. 증발 탱크(E.T)로 송출되는 물의 양보다 냉결수 인입관(W.T-1L)과 상수도 인입관(W.T-2L)에서 인입되는 물의 양이 많으면 물탱크(W.T) 내부의 물의 양이 많아지고 수위는 상승하여 상부 수위 감지 센서(W.T-S2)에 의해 수위가 감지되고 센서(W.T-S2)의 신호에 의해 상수도 인입관(W.T-2L)에 설치된 전자밸브(W.T-S V/V)가 폐쇄되어 상수도 인입관(W.T-2L)을 통해 냉매(W.T-W)가 인입되는 것을 중단하는 작용을 반복하며 냉매(W.T-W)의 양을 조절한다. 냉매인 물을 증발 탱크(E.T)로 이송하는 이송관(W.T-3L)에는 여과기(W.T-F)가 설치되어 있어 증발 탱크(E.T)로 송출하는 모든 냉매를 여과한다. 본 발명에 따른 흡수제 순환식 냉방 장치는 흡수제를 순환시키고 냉매인 물을 소모하는 시스템으로 구성되어 있어 냉방이 실행되는 동안에는 지속적으로 냉매인 물을 공급하여야 한다. 냉매인 물을 여과하지 않고 공급하면 증발탱크(E.T) 열 교환 튜브(E.T-4L, E.T-5L)에 스케일이 발생할 뿐만 아니라 흡수제와 오염 물질이 반응하여 흡수제의 효율을 저감시키게 된다. 여과기는 0.04㎛의 기공이 형성된 중공사막 필터를 사용하여 미세한 오염 물질을 여과한 후 증발 탱크(E.T)로 냉매(W.T-W)를 이송한다.

도 7은 흡수제 순환식 냉방 장치 계통도이다

냉매인 물이 냉결수 인입관(W.T-1L)과 상수도 인입관(W.T-2L)을 통해 물탱크(W.T)에 저장되고, 저장된 냉매가 여과기(W.T-F)를 통해 여과되어 증발 탱크(E.T)에 공급되어 진공 펌프(A.T-V.P)에 의해 고 진공 상태(6.5mmHg)의 증발탱크(E.T) 내부에 냉매가 분사되면 냉매는 약 5℃에서 증발하게 된다. 이때 증발되는 냉매와 증발 탱크(E.T) 열 교환 튜브(E.T-4L, E.T-5L)를 순환하는 브라인과 열 교환을 통해 냉방에 필요한 저온의 브라인(7℃)을 얻게되고, 냉매 증기는 냉매 증기 순환 펌프(F.T-P)에 의해 불증발 냉매 분리기(F.T)를 통과하여 흡수 탱크(A.T)로 이송된다. 흡수제 냉각 탱크(A.C.T)에서 냉각된 농용액(60wt%)의 흡수제를 분사하면 증발 탱크(E.T)에서 발생한 냉매 증기는 농용액의 흡수제에 흡수된다. 흡수 탱크(A.T)에서 냉매를 흡수하여 농도가 낮아지고 흡수열에 의해 온도가 상승한 희용액의 흡수제는 흡수제 순환 펌프(A.T-P)에 의해 재생 탱크(G.T)로 이송되고 저온, 고온 재생 탱크(G.T-1, G.T-2)에서 가열 에너지를 이용하여 냉매 증기와 농용액의 흡수제로 분리된다. 재생된 농용액의 흡수제는 흡수제 냉각 탱크(A.C.T)로 이송되어 냉각되고, 흡수제와 분리된 고온의 냉매 증기는 외기로 배출된다. 흡수제 냉각 탱크(A.C.T)로 이송된 농용액의 흡수제는 냉매의 증발 잠열에 의해 냉각되고, 흡수제 냉각 탱크(A.C.T)에서 냉각된 농용액의 흡수제는 흡수 탱크(A.T)로 이송되어 냉매 증기를 흡수한다. 위와 같은 흡수제 순환식 냉방 장치는 흡수제의 흡수, 가열 분리, 냉각 작용의 순환과 냉매의 저온 증발, 흡수, 가열 증발, 외기 배출되는 과정을 통해 지속적인 냉방이 실행된다.

기존의 흡수식 냉방 장치와 흡수제 순환식 냉방 장치의 에너지 사용 효율을 비교 검토하면 다음과 같다.

기존의 흡수식 냉방 장치는 냉매인 물을 고 진공 상태의 증발기 내에 분사하면 물은 저온에서 증발하고 이때 발생하는 증발 잠열을 이용하여 냉방을 실행하고증발기에서 발생한 냉매 증기는 흡수기로 이동하여 농용액의 흡수제에 흡수된다. 재생기에서 가열 분리된 농용액의 흡수제는 흡수기로 이동하고 흡수기에서 냉매 증기를 흡수한 희용액의 흡수제는 재생기로 이동하는 순환 작용을 통해 지속적으로 냉매 증기 흡수한다. 흡수기에서 흡수제가 냉매를 흡수하면 흡수열이 발생하여 냉각수와 열 교환을 통하여 흡수열을 제거하지 않으면 흡수조의 내부 온도가 상승하여 냉매 증기의 분리 현상이 발생하여 냉매 증기를 흡수할 수 없기 때문에 별도의 냉각 장치를 통해 냉각수를 순환시켜 흡수제 용액의 온도가 일정(40℃)하게 유지되게 하여야 한다. 그리고 재생기에서는 냉각수에 의해 흡수열이 제거된 액체 냉매를 흡수한 희용액 흡수제를 열에너지를 이용해 고온의 냉매 증기와 농용액 흡수제로 분리한다. 재생된 농용액 흡수제는 다시 흡수기로 이송되어 냉매의 흡수에 사용하고, 고온의 냉매 증기는 응축기로 이송되어 냉각수와의 열 교환을 통해 응축된다. 응축된 액체 상태의 냉매는 증발기로 이송되어 냉방을 실행하는 냉매의 역할을 수행한다. 기존의 흡수식 냉방 장치는 증발기에서 발생한 냉매 증기가 흡수제에 흡수될 때 발생하는 흡수열을 제거하기 위한 냉각수와 재생기에서 흡수제와 액화된 냉매를 분리하기 위한 가열 에너지, 그리고 흡수제에서 분리된 고온의 냉매 증기를 응축하기 위한 냉각수가 필요하므로 흡수기와 냉매를 분리하기 위한 가열 장치와 흡수 열을 제거하고, 고온의 냉매 증기를 응축하기 위한 냉각 장치가 필요하다. 위와 같이 흡수식 냉방 장치를 가동하기 위해서는 가열 장치뿐만 아니라 별도의 냉각 장치를 설치하여 흡수기와 응축기에 지속적으로 냉각수를 공급하여야 하므로 냉각 설비를 설치하고 운영하는데 많은 설비 투자비용과 운전비용이 소요된다.

흡수제 순환식 냉방장치의 냉방을 실행하는 냉매인 물이 소모되는 과정과 흡수제가 순환하는 과정을 검토하여 흡수식 냉방장치와 에너지 사용 효율을 비교하면 다음과 같다.

흡수제 순환식 냉방장치에서는 증발 탱크(E.T)에서 저온 증발된 냉매가 냉각된 흡수제에 흡수되어 재생 탱크(G.T)로 이송되기 때문에 흡수 탱크(A.T)에 별도의 냉각 장치가 필요 없고, 냉매 증기가 흡수제에 흡수될 때 발생하는 흡수열이 흡수제를 가열하기 때문에 재생 탱크(G.T)에서는 흡수열을 뺀 가열 에너지만으로도 흡수제와 냉매 증기를 분리할 수 있어 에너지 사용 효율이 상승된다. 그리고 흡수식 냉방 장치에서 흡수제와 액화 냉매를 재생기에서 가열 분리 후 냉각 응축하여 증발기로 이송하는 순환시스템으로 구성되어있지만 흡수제 순환식 냉방 장치는 흡수제와 냉매 증기를 가열 분리하여 흡수제만 순환시키고 고온의 냉매 증기는 외기로 배출하고 액체 상태의 냉매는 실내기에서 발생한 냉결수를 여과하여 공급하는 시스템으로 구성되어 있어 고온의 냉매 증기를 응축하는데 필요한 냉각수를 생산하는 데 필요한 에너지를 절약 할 수 있다. 흡수식 냉방 장치에서 냉방을 실행하는 냉매 순환 사이클에 소요되는 에너지 양을 검토하면 (흡수식 냉방 장치 순환 사이클 당 소요에너지 = 흡수열 제거용 냉열 에너지 + 흡수제 냉각용 냉열 에너지 + 액화된 냉매를 흡수한 흡수제를 분리하기 위한 가열 에너지 + 가열된 증기 냉매 응축용 냉열 에너지)가 필요하고, (흡수제 순환식 냉방 장치 순환 사이클 당 소요에너지 = 흡수열이 포함된 흡수제를 분리하기 위한 가열 에너지 + 흡수제 냉각용 냉열 에너지)가 필요하므로 냉방을 위한 동일한 냉열 에너지를 얻기 위한 흡수식 냉방 장치와 흡수제 순환식 냉방 장치의 에너지 사용 효율을 검토하면 흡수제 순환식 냉방 장치의 에너지 사용 효율이 높은 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 흡수제 순환식 냉방 장치는 냉매인 물을 실내기에서 발생되는 냉결수에서 얻고, 증발 탱크에서 저온 증발시켜 증발 잠열을 이용하여 냉방을 실행한 후 냉각된 농용액 흡수제에 흡수시켜 분리탱크로 이송시켜 가열 분리하여 분리된 고온의 냉매 증기를 외기로 배출하고 냉매 증기와 분리된 농용액 흡수제만 냉각하여 흡수 탱크로 이송하는 시스템으로 구성되어 있어 흡수열을 제거하거나, 고온의 냉매 증기를 응축하기 위한 별도의 냉각 장치가 필요 없기 때문에 냉각 장치를 설치하기 위한 시설 투자비가 질감될 뿐 아니라 냉각 장치를 가동하는 운전비용도 절감된다. 그리고 냉매 증기가 흡수제에 흡수될 때 발생되는 흡수열에 의해 가열된 흡수제를 가열 분리하는 시스템으로 구성되어 있어 흡수열을 뺀 가열 에너지만으로도 흡수제와 냉매 증기를 분리할 수 있어 에너지 사용 효율이 상승된다.

Claims (1)

1. 물(H2O)을 냉매로 이용하고 흡수제를 리튬브로마이드(LiBr)를 흡수제로 이용하는 냉방 장치로서 여과기가 설치되어 있는 냉결수 저장용 물탱크와 증발 탱크, 불증발 냉매 분리기, 냉매 증기 흡수탱크, 저온, 고온 재생 탱크, 그리고 흡수제 냉각 탱크로 구성되며, 냉매인 물을 실내기에서 발생한 냉결수를 여과해서 사용하고, 냉매인 물을 고 진공 상태의 증발 탱크를 이용하여 저온 증발시켜 증발 잠열을 이용하여 냉방 부하와 열 교환 작용으로 냉방을 실행하고, 증발된 냉매 증기를 흡수 탱크를 이용하여 냉각된 농용액 흡수제에 흡수시키고, 냉매 증기를 흡수한 희용액 흡수제는 저온, 고온 재생 탱크를 이용하여 흡수제와 냉매 증기를 가열 분리하여 분리된 고온의 냉매 증기는 외기로 배출하고 냉매 증기와 분리된 농용액 흡수제는 흡수제 냉각 탱크로 이송하여 냉각 후 흡수 탱크로 이송하여 냉매 증기를 흡수하는 시스템으로 구성하여, 흡수열을 제거하고 냉매 증기를 응축하는 냉각수를 생산하기 위한 별도의 냉각 장치가 필요 없고, 냉방을 실행한 냉매 증기를 응축 과정없이 외기로 배출하고, 액체 상태의 새로운 냉매를 공급하는 것을 특징으로 하는 흡수제 순환식 냉방 장치.