KR102067264B1 - 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동기에 관한 것으로서, 상세하게는 냉수와 냉각수 입출구에 각각 유체를 직선화시켜 저유량을 감지할 수 있고, 패들 타입의 유량 감지 스위치가 구비된 파이프 어셈블리를 설치하여 50% 미만의 저유량을 정확히 감지하도록 하는 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기에 관한 것이다.

Description

파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기{REFRIGERATOR FOR DETECTING LOW FLOW USING PIPE ASSEMBLY}

본 발명은 냉동기에 관한 것으로서, 상세하게는 냉수와 냉각수 입출구에 각각 유체를 직선화시켜 저유량을 감지할 수 있고, 패들 타입의 유량 감지 스위치가 구비된 파이프 어셈블리를 설치하여 50% 미만의 저유량을 정확히 감지하도록 하는 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기에 관한 것이다.

냉동기란 냉매가 증발할 때의 기화열을 이용하여 열교환기를 흐르는 물을 냉각시키고, 증발된 냉매를 응축시켜 재사용하는 냉동기이다.

이러한, 냉동기는 흡수식 같은 수냉식 냉동기(워터 칠러)와, 공랭식 등이 있다.

일례로, 냉동기중 저온수 2단 흡수식 냉동기는 2개의 사이클 갖고 있어 냉방부하가 80%이하로 낮아지면 하나의 사이클을 정지시켜 에너지이용효율(COP)을 25% 향상할 수 있다. 혹서기를 제외한 대부분의 냉방시즌은 80% 이하의 냉방부하로 운전이 되므로 운전비 절감 효과가 크다.

저온수 2단 흡수식 냉동기는 물을 냉매로 사용하는 무공해제품이고, 열에너지를 구동원으로 함으로써 하절기 전력집중을 방지할 수 있는 제품이다. 또한 진공상태에서 운전되어 매우 안전하며, 열교환기로 조합된 제품으로 자동운전이 가능하여 무인 운전을 할 수 있다.

이러한 저온수 2단 흡수식 냉동기는 본 출원인에 의해 출원되어 등록된 국내특허공보 10-1377690호(명칭 : 흡수열 열교환기를 이용한 고효율 저온수 2단 흡수식 냉동기)가 게시되어 있다.

도 1을 참조하면, 상기의 흡수열 열교환기를 이용한 고효율 저온수 2단 흡수식 냉동기(100)는, 제 1쉘(110)과, 제 2쉘(120)과, 제 3쉘(130)과, 제 1흡수열 열교환기(210)와, 제 2흡수열 열교환기(220)와, 제 1분배기(230)와, 제 2분배기(240)로 구성된다.

먼저, 제 1쉘(110)은 증발기(111)가 도면상과 같이 좌측에 설치되고, 흡수기(112)가 우측에 설치되며, 증발기(111)와 흡수기(112) 사이에 제 1엘리미네이터가 설치된다.

그리고, 제 2쉘(120)은 제 1재생기(121)와, 보조 재생기(122) 및 응축기(123)가 하부에서부터 순차적으로 설치되고, 응축기(123)의 측면에 제 2엘리미네이터가 설치된다.

또한, 제 3쉘(130)은 제 2재생기(131)가 상부에 설치되고, 보조 흡수기(132)가 하부에 설치되며, 저면에 제 2재생기(131) 및 보조 흡수기(132)에서 각각 적하되는 흡수액이 한쪽으로 모여 배출이 용이하도록 형성하고, 제 2재생기(131)와 보조 흡수기(132) 사이에 제 3엘리미네이터가 설치된다.

한편, 저온 열교환기(140)와 고온 열교환기(150) 및 보조 열교환기(160)는 흡수액 라인을 통해 각 기기들과 연결된다.

또한, 제 1흡수열 열교환기(210)는 제 1쉘(110)의 흡수기(112) 상단에 설치되어 제 1쉘(110)에서 배출되는 묽어진 흡수액(희액)을 저온 열교환기(140)에서 흡수기(112) 상단으로 분사되는 농축된 흡수액(농액)의 열을 흡수하여 가열한 다음 저온 열교환기(140)로 공급한다.

또, 제 2흡수열 열교환기(220)는 제 3쉘(130)의 보조 흡수기(132) 상단에 설치되어 제 3쉘(130)에서 배출되는 묽어진 보조 흡수액(보조 중간액)을 보조 열교환기(160)에서 보조 흡수기(132) 상단으로 분사되는 농축된 보조 흡수액(보조 농액)의 열을 흡수하여 가열한 다음 보조 열교환기(160)로 공급한다.

또, 제 1분배기(240)는 전열관으로 이루어진 제 1쉘(110)의 증발기(111)의 중간 부위에 설치되어 증발기(111)로 분사되는 냉매를 일시 저장한 후 재낙하시켜 증발기(111)의 표면에 냉매가 골고루 접촉하도록 한다.

또, 제 2분배기(230)는 전열관으로 이루어지는 제 1쉘(110)의 흡수기(112)의 중간 부위에 설치되어 흡수기(112)로 분사되는 농축된 흡수액을 일시 저장한 후 재낙하시켜 흡수기(112)의 표면에 흡수액이 골고루 접촉하도록 한다.

이하, 종래의 흡수열 열교환기를 이용한 고효율 저온수 2단 흡수식 냉동기의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저 주계통의 동작을 설명하면, 흡수기(112)의 상단에서 산포되어 냉매증기를 흡수하여 묽어진 흡수액(희액)은 흡수기(112)에서 배출되어 펌프(101)에 의해 가압되어 제 1흡수열 열교환기(210)로 공급된다. 그러면, 희액은 제 1흡수열 열교환기(210)를 통과하면서 흡수기(112) 상단으로 분사되는 농축된 흡수액(농액)의 열을 흡수하여 가열된 다음 저온 열교환기(140)로 공급되고, 저온 열교환기(140)와 고온 열교환기(150)를 거쳐 제 1재생기(121)로 전달되어 제 1재생기(121)의 상부에서 산포되어 일부의 냉매증기가 배출되고, 중간 정도 진해진 흡수액(중간액)은 펌프(101)를 거쳐 고온 열교환기(150)를 거쳐 제 2재생기(131)로 전달되고, 제 2재생기(131)의 상부에서 산포된다.

제 2재생기(131)에서 냉매증기를 배출하고 농축된 흡수액(농액)은 펌프(101)에 의해 저온 열교환기(140)를 거쳐 흡수기(112)로 다시 돌아가서 흡수기(112)의 상단에서 산포된다. 이때, 제 2분배기(230)가 흡수기(112)의 중간 부위에 설치되어 있기 때문에 흡수기(112)로 분사되는 흡수액은 제 2분배기(230)에서 일시 저장된 후 재낙하되기 때문에 흡수기(112)의 표면과 골고루 접촉된다.

그리고 보조계통을 설명하면, 제 2재생기(131)로부터 넘어온 냉매증기를 흡수하여 묽어진 보조 흡수액(보조 희액)은 보조 흡수기(132)를 나와 펌프(101)에 의해 가압되어 보조 열교환기(160)를 거쳐 보조 재생기(122)로 간다.

보조 재생기(122)의 상단에서 산포되어 냉매증기를 배출하고 농축된 보조 흡수액(보조 농액)은 보조 열교환기(160)를 거쳐 보조 흡수기(132)로 다시 복귀한다.

이때, 제 2흡수열 열교환기(220)가 제 3쉘(130)에서 배출되는 묽어진 보조 흡수액(보조 중간액)을 보조 흡수기(132) 상부로 분사되는 농축된 보조 흡수액(보조 농액)의 열을 흡수하여 가열한 다음 보조 열교환기(160)로 공급한다.

한편, 응축기(123)에서는 제 1재생기(121)와 보조 재생기(122)에서 발생한 냉매증기가 응축되고, 이 냉매가 증발기(111)로 전달된다. 증발기(111)에서는 펌프(101)에 의해 냉매가 증발기(111)의 상부로 산포되어 일부 증발된 냉매증기는 제 1엘리미네이터를 거쳐 흡수기(112)로 전달된다. 증발되지 않은 냉매는 증발기(111)의 밑으로 고여 펌프(101)에 의해 증발기(111)의 상부로 다시 산포된다. 이때, 제 1분배기(240)가 증발기(111)의 중간 부위에 설치되어 있기 때문에 증발기(111)로 분사되는 냉매는 제 1분배기(240)에서 일시 저장된 후 재낙하되기 때문에 증발기(111)의 표면과 골고루 접촉된다.

또한, 냉수는 증발기(111)의 관 내부를 흐르면서 냉각되어 냉방용으로 사용되고, 냉각수는 흡수기(112)와, 보조 흡수기(132)와, 응축기(123)를 거치면서 열을 흡수하여 가온되어 냉각탑(도시 생략)으로 가서 열을 대기 중으로 방출하고 냉각되어 다시 흡수기(112)로 돌아오는 순환을 계속한다.

그러나, 이러한 종래의 냉동기는 냉방부하에 따라 냉수, 냉각수 유량이 변하지 않고 100% 범위에서 정유량으로 운전되고, 냉수/냉각수 펌프의 회전수는 냉방부하에 관계없이 항상 최대 ㎐로 일정하게 유지되며, 이로 인해 냉수/냉각수 펌프의 소비전력은 냉방부하조건에 관계없이 일정하게 소비되고, 단순히 냉방부하조건에 따라 펌프의 회전 주파수를 낮춘다 하여도, 냉수/냉각수 유량이 정격조건의 50% 미만이 흐르게 되면 흐름이상으로 인식하여 알람이 발생되고, 희석 운전 또는 이상 정지되는 문제점이 있다.

국내특허공보 10-1377690호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉수와 냉각수 입출구에 각각 유체를 직선화시켜 저유량을 감지할 수 있고, 패들 타입의 유량 감지 스위치가 구비된 파이프 어셈블리를 설치하여 50% 미만의 저유량을 정확히 감지하도록 하는 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 냉수 배관에 설치된 파이프 어셈블리의 유량 감지 스위치의 감지 신호가 일정 시간 이상 연속적으로 감지되지 않을 경우 냉수/냉각수 펌프를 즉시 정지하고, 온수 제어 밸브를 닫고 흡수액/냉매 펌프를 정지시켜 전열관 동파 방지하고, 냉각수 배관에 설치된 파이프 어셈블리의 유량 감지 스위치의 감지 신호가 일정 시간 이상 연속적으로 감지되지 않을 경우 온수 제어 밸브를 닫고 희석 운전을 수행하며, 냉매 온도가 설정 온도 이하로 낮아질 경우 냉수/냉각수 펌프를 즉시 정지함과 동시에 온수 제어 밸브를 닫고 흡수액/냉매 펌프 정지시켜 전열관 동파 방지함으로써 냉동기의 고장을 방지하도록 하는 저유량 감지가 가능한 냉동기를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

냉동기에 있어서, 냉수, 냉각수, 온수 배관중 선택된 어느 하나 이상의 입출구에 각각 설치되고, 유체를 직선화시켜 패들 타입의 유량 감지 스위치가 구비된 파이프 어셈블리를 포함하는 것을 특징한다.

여기에서, 상기 파이프 어셈블리는, 양단에 플랜지가 형성되고, 후단에 패들 타입의 유량 감지 스위치가 설치되는 메인 배관과; 난류 및 와류를 정상류로 정류하고, 비대칭적이고 불규칙한 유속 분포를 갖는 상기 메인 배관에서 유체를 직선화시켜 정확한 유량측정이 가능하도록 격자 형태로 형성되어 상기 유량 감지 스위치의 전방인 상기 메인 배관의 내측 전단에 설치되는 스트레이트너로 구성된다.

여기에서 또한, 상기 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기는 상기 냉수 배관에 설치된 상기 유량 감지 스위치의 감지 신호가 일정 시간 이상 연속적으로 감지되지 않을 경우 상기 냉동기의 냉수 펌프와, 냉각수 펌프를 즉시 정지함과 동시에 전열관 동파 방지하도록 상기 냉동기의 온수 제어 밸브를 닫고, 상기 냉동기의 흡수액 펌프와, 냉매 펌프를 정지시킨다.

여기에서 또, 상기 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기는 상기 냉각수 배관에 설치된 상기 유량 감지 스위치의 감지 신호가 일정 시간 이상 연속적으로 감지되지 않을 경우 상기 냉동기의 온수 제어 밸브를 닫고 희석 운전을 수행하며, 냉매 온도가 설정 온도 이하로 낮아질 경우 전열관 동파 방지하도록 상기 냉동기의 냉수 펌프와, 냉각수 펌프를 즉시 정지함과 동시에 상기 냉동기의 온수 제어 밸브를 닫고, 상기 냉동기의 흡수액 펌프와, 냉매 펌프를 정지시킨다.

여기에서 또, 상기 냉동기는 수냉식 냉동기이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 흡수식 냉동기에 따르면, 냉수와 냉각수 입출구에 각각 유체를 직선화시켜 저유량을 감지할 수 있고, 패들 타입의 유량 감지 스위치가 구비된 파이프 어셈블리를 설치하여 50% 미만의 저유량을 정확히 감지하고, 20~100% 유량에서 동작되도록 함으로써 소비 전력량을 낮출 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 냉수 배관에 설치된 파이프 어셈블리의 유량 감지 스위치의 감지 신호가 일정 시간 이상 연속적으로 감지되지 않을 경우 냉수/냉각수 펌프를 즉시 정지하고, 온수 제어 밸브를 닫고 흡수액/냉매 펌프를 정지시켜 전열관 동파 방지하고, 냉각수 배관에 설치된 파이프 어셈블리의 유량 감지 스위치의 감지 신호가 일정 시간 이상 연속적으로 감지되지 않을 경우 온수 제어 밸브를 닫고 희석 운전을 수행하며, 냉매 온도가 설정 온도 이하로 낮아질 경우 냉수/냉각수 펌프를 즉시 정지함과 동시에 온수 제어 밸브를 닫고 흡수액/냉매 펌프 정지시켜 전열관 동파 방지함으로써 흡수식 냉동기의 고장을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 흡수열 열교환기를 이용한 고효율 저온수 2단 흡수식 냉동기의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 3은 도 2중 파이프 어셈블리의 구성을 나타낸 측면도이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5는 도 3의 단면도이다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기의 구성을 나타낸 계통도이고, 도 3은 도 2중 파이프 어셈블리의 구성을 나타낸 측면도이며, 도 4는 도 3의 정면도이고, 도 5는 도 3의 단면도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일시예에 따른 흡수식 냉동기(1)는 냉수 배관(L1), 냉각수 배관(L2)의 입출구에 각각 설치되고, 냉수와 냉각수를 직선화시켜 패들 타입의 유량 감지 스위치(10)가 구비된 파이프 어셈블리(20)가 설치된다. 이때, 본 발명의 일실시예에는 파이프 어셈블리(20)가 흡수식 냉동기(1)의 냉수 배관(L1)과, 냉각수 배관(L2)에 설치된 모습을 나타낸 것이고, 도면에는 미도시하였으나 수냉식 냉동기에도 적용이 가능하다.

그리고, 파이프 어셈블리(20)는 메인 배관(21)과, 스트레이트너(23)로 구성된다.

메인 배관(21)은 양단에 플랜지(F)가 형성되고, 후단 상면에 패들 타입의 유량 감지 스위치(10)가 삽입 결합되어 설치된다. 이때, 메인 배관(21)의 전단, 즉 유입측에는 스트레이트너(23)의 이물질 제거 및 내부 점검이 용이하도록 T자 형태의 연결 배관을 설치할 수 있다.

스트레이트너(23)는 난류 및 와류를 정상류로 정류하고, 비대칭적이고 불규칙한 유속 분포를 갖는 메인 배관(23)에서 유체를 직선화시켜 정확한 유량측정이 가능하도록 격자 형태로 형성되어 유량 감지 스위치(10)의 전방인 메인 배관(21)의 내측 전단에 설치된다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일실시예 따른 흡수식 냉동기는 통상의 동작으로 구동된다.

한편, 파이프 어셈블리(20)가 냉수 배관(L1), 냉각수 배관(L2)의 입출구에 각각 설치되어 있기 때문에 냉수 및 냉각수가 유입 및 유출시 스트레이트너(23)에 의해 난류 및 와류를 정상류로 정류하고, 비대칭적이고 불규칙한 유속 분포를 갖는 메인 배관(23)에서 유체를 직선화시키다.

그러면, 패들 타입의 유량 감지 스위치(10)가 정확한 유량을 측정할 수 있기 때문에 냉수/냉각수 유량이 정격조건의 20~100%를 감지할 수 있게 되고, 이로 인해 저유량 조건에서도 동작되고, 이로 인해 저유량 조건에 맞게 냉각 펌프(P1)와 냉각수 펌프(P2)를 인버터 제어하여 회전 주파수를 조절할 수 있기 때문에 전력 소비량을 상대적으로 낮출 수 있다.

또한, 본 발명에 따면 냉수 배관(L1)에 설치된 유량 감지 스위치(10)의 감지 신호가 일정 시간 이상 연속적으로 감지되지 않을 경우 냉동기(1)의 냉수 펌프(P1)와 냉각수 펌프(P2)를 즉시 정지하고, 냉동기(1)의 온수 제어 밸브(V1)를 닫고, 냉동기(1)의 흡수액 펌프(P3)와, 냉매 펌프(P4)를 정지시킴으로써 전열관 동파 방지할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면 냉각수 배관(L2)에 설치된 유량 감지 스위치(10)의 감지 신호가 일정 시간 이상 연속적으로 감지되지 않을 경우 냉동기(1)의 온수 제어 밸브(V1)를 닫고 희석 운전을 수행하며, 냉매 온도가 설정 온도 이하로 낮아질 경우 냉동기(1)의 냉수 펌프(P1)와 냉각수 펌프(P2)를 즉시 정지함과 동시에 냉동기(1)의 온수 제어 밸브(V1)를 닫고, 냉동기(1)의 흡수액 펌프(P3)와, 냉매 펌프(P4)를 정지시켜 전열관 동파 방지할 수 있다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 냉동기 종류에 따라 선택적으로 적용될 수 있고, 온수량(저온수 흡수 냉동기), 가스량(가스직화식 흡수냉동기), 스팀량(스팀직화식 흡수냉동기)의 유량도 감지가 가능하다.

10 : 유량 감지 스위치 20 : 파이프 어셈블리
21 : 메인 배관 23 : 스트레이트너
L1, L2 : 냉수, 냉각수 배관 P1, P2 : 냉수, 냉각수 펌프
V1 : 온수 제어 밸브

Claims (5)

1. 냉동기에 있어서,
   냉수, 냉각수, 온수 배관중 선택된 어느 하나 이상의 입출구에 각각 설치되고, 유체를 직선화시켜 패들 타입의 유량 감지 스위치가 구비된 파이프 어셈블리를 포함하며,
   상기 냉수 배관에 설치된 상기 유량 감지 스위치의 감지 신호가 일정 시간 이상 연속적으로 감지되지 않을 경우 상기 냉동기의 냉수 펌프와, 냉각수 펌프를 즉시 정지함과 동시에 전열관 동파 방지하도록 상기 냉동기의 온수 제어 밸브를 닫고, 상기 냉동기의 흡수액 펌프와, 냉매 펌프를 정지시키는 것을 특징으로 하는 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 파이프 어셈블리는,
   양단에 플랜지가 형성되고, 후단에 패들 타입의 유량 감지 스위치가 설치되는 메인 배관과;
   난류 및 와류를 정상류로 정류하고, 비대칭적이고 불규칙한 유속 분포를 갖는 상기 메인 배관에서 유체를 직선화시켜 정확한 유량측정이 가능하도록 격자 형태로 형성되어 상기 유량 감지 스위치의 전방인 상기 메인 배관의 내측 전단에 설치되는 스트레이트너로 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기는,
   상기 냉각수 배관에 설치된 상기 유량 감지 스위치의 감지 신호가 일정 시간 이상 연속적으로 감지되지 않을 경우 상기 냉동기의 온수 제어 밸브를 닫고 희석 운전을 수행하며, 냉매 온도가 설정 온도 이하로 낮아질 경우 전열관 동파 방지하도록 상기 냉동기의 냉수 펌프와, 냉각수 펌프를 즉시 정지함과 동시에 상기 냉동기의 온수 제어 밸브를 닫고, 상기 냉동기의 흡수액 펌프와, 냉매 펌프를 정지시키는 것을 특징으로 하는 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉동기는,
   수냉식 냉동기인 것을 특징으로 하는 파이프 어셈블리를 이용한 저유량 감지가 가능한 냉동기.

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