Patent KR-20050038825-A (KR)
Inventor: KIM WOO KYUN
IPC: F25B31/00
Filed: 2003-10-23
Abstract: 본 발명은 베인형 콤팬더(콤푸레샤-엑스펜더)를 이용한 냉난방 및 냉동시스템에 관한 것이다. 상기 냉난방시스템은 냉방을 시키기 위해 고속 모터(1)가 가동되어 베인형 콤팬더(2)가 작동되면 수조(8) 내부의 진공이 0.014㎏/㎠a 정도로 유지되어 스톱밸브(14)통해 공기가 흡입되는 콤프레샤 흡입구(5)와, 상기 흡입구에 흡입된 공기를 콤프레샤 토출구(4)와 전자변(11)을 통해 배출하여 수조를 진공으로 유지시키는 콤프레샤 토출구(4)와, 수조의 물을 펌핑 가압하여 팽창기 흡입구(6)로 주입되고 팽창기 토출구(7)로 팽창 배출하여 팽창기 내부에서 급속하게 팽창하여 물의 내부에서 기포 상태로 증발하며 물의 온도를 낮추어주는 베인형 콤팬더에 연결된 가압펌프(3)와, 수조의 물이 외부로 순환되어 수조에 25℃ 정도의 온도로 물이 유입되고, 물의 온도 상승으로 인하여 더 많은 수증기 분압을 배출되며, 상기 물의 증기 배출로 수온이 낮아져서 낮은 온도의 기체와 공급수와의 열교환으로 보충수의 온도를 낮아지게 하는 열교환기(13)와, 난방을 시키기 위해 열교환기에 인접된 전자변(11)이 닫히면 상기 전자변(11)과 수조(8) 사이에 있는 전자변(10)이 열리며, 고속모터(1)가 가동되어 베인형 콤팬더가 가동되면 수조내의 압력이 약 1㎏/㎠ 내지 5㎏/㎠ 정도로 유지되어 스톱밸브(14)와 외기 공기 주입구인 스톱밸브(15)를 통해 흡입구(5)로 공기가 흡입되고 토출구(4)로 공기가 토출되며 압축열로 인하여 온도가 100℃ 내지 150℃ 이상으로 높아지는 베인형 콤팬더(2)와, 상기 베인형 콤팬더의 팽창기 쪽에 위치하여 수조내의 물이 팽창기 흡입구(6)로 들어가서 내부에서 열교환후 팽창기 토출구(7)로 배출되며 계속순환을 통해 온도를 높여주는 가압펌프(3)로 구성되고, 수조내에서 진공으로 물이 증발함과 동시에 가압된 물이 팽창기 내부에서 확산 증발되므로 고효율을 얻을 수 있음을 특징으로 하여 이루어진다. 
     또한 상기 냉동시스템은 베인형 콤팬더를 작동시키는 고속 모터(1)와, 상기 고속모터가 가동되어 압축기, 팽창기로 구성되어 압력이 변화되는 베인형 콤팬더(2)와, 상기 베인형 콤팬더의 내부의 압력을 3㎏/㎠ 정도로 압축시켜 150℃ 의 공기가 토출되는 콤프레샤 토출구(6)와, 상기 콤프레샤 토출구에서 공기가 토출되어 냉각수열교환기(3)를 거쳐 공기의 온도가 40℃ 낮추어진 후 공기가 유입되는 회전식 열교환기인 리쿠프레이터(4")와, 상기 리쿠프레이터를 통과한 후 -20℃ 정도의 공기의 온도와 3㎏/㎠ 정도의 압력이 유지되어 공기가 유입되는 팽창기 흡입구(8)와, 상기 팽창기 흡입구로 공기가 들어가서 팽창되어 -55℃ 정도의 온도와 1㎏/㎠a 정도의 압력으로 토출되는 팽창기 토출구(9)와, 상기 팽창기에서 팽창되고 공기가 유입되어 -50℃ 정도의 온도를 유지하는 냉동실(5)로 구성되고, 상기 냉동실에서 냉동시킨 후 약 -30℃의 온도로 리쿠프레이터(4")로 들어가서 열교환된 후 콤프레샤 흡입구(7)를 거쳐 콤프레샤 토출구(6)로 토출된 후 냉각수열교환기(3)를 거친 후 40℃ 정도의 온도로 낮아져서 리쿠프레이터(4")로 유입되고 -20℃의 공기가 팽창기로 유입되는 과정이 반복되어 냉동이 이루어지는 것을 특징으로 한다. 
     또한 상기 냉난방시스템의 베인형 콤팬더는 고속 모터(1)가 가동되어 베인형 콤팬더(2)가 작동되면 수조(8) 내부의 진공이 0.014㎏/㎠a 정도로 유지되어 스톱밸브(14)와 외기 공기 주입구인 스톱밸브(15)를 통해 공기가 흡입되는 콤프레샤 흡입구(2)와, 공기가 토출되는 콤프레샤 토출구(1)와, 상기 흡입구에 흡입된 공기를 콤프레샤 토출구(4)와 전자변(11)을 통해 배출하여 수조를 진공으로 유지시키는 콤프레샤 토출구(4)와 수조의 물을 펌핑 가압하는 팽창기 흡입구(3)와, 팽창 배출하는 팽창기 토출구(4)와, 로터 챔버(8')를 갖는 케이싱(17)과, 이 로터 챔버(8')내에 수용된 회전로터(5)와, 상기 회전로터(5)에 그 회전축선 주위에 방사상으로 배치되어서 방사방향으로 왕복운동이 자유로운 복수의 베인(6)을 구비하고, 상기 회전축 샤프트를 고속 모터로 돌리면 중심회전자의 회전에 의한 관성으로 상기 베인의 외부 실린더 벽에 부착되며, 압축과 팽창을 연속으로 할 수 있고, 또한 외측커버를 이동하므로 압축비와 팽창비를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하여 이루어진다.   
     또한 상기 냉동시스템의 베인형 콤팬더는 냉동실에서 냉동시킨 후 약 -30℃의 온도로 리쿠프레이터(4")로 들어가서 열교환된 후 공기가 흡입되는 콤프레샤 흡입구(2)와, 베인형 콤팬더의 내부의 압력을 3㎏/㎠ 정도로 압축시켜 130℃의 공기가 토출되는 콤프레샤 토출구(1)와, 회전식 열교환기인 리쿠프레이터를 통과한 후 -20℃ 정도의 공기의 온도와 3㎏/㎠ 정도의 압력이 유지되어 공기가 유입되는 팽창기 흡입구(3)와, 상기 팽창기 흡입구로 공기가 들어가서 팽창되어 -55℃ 정도의 온도와 1㎏/㎠a 정도의 압력으로 토출되는 팽창기 토출구(4)와, 로터 챔버(8')를 갖는 케이싱(7)과, 이 로터 챔버(8')내에 수용된 회전로터(5)와, 상기 회전로터(5)에 그 회전축선 주위에 방사상으로 배치되어서 방사방향으로 왕복운동이 자유로운 복수의 베인(6)을 구비하고, 상기 회전축 샤프트를 고속 모터로 돌리면 중심회전자의 회전에 의한 관성으로 상기 베인의 외부 실린더 벽에 부착되며, 압축과 팽창을 연속으로 할 수 있는 것을 특징으로 하여 이루어진다.   
     따라서 본 발명은 한쪽은 압축기로 다른 한쪽은 팽창기로 사용하고, 회전축 샤프트를 고속 모터로 돌리면 중심회전자의 회전에 의한 관성으로 상기 베인의 외부 실린더 벽에 부착되며, 압축과 팽창을 연속으로 할 수 있는 베인형 콤팬더를 사용함으로써, 진동, 소음이 없고, 연속 토출시 맥동압 없이 회전수를 높일 수 있으며, 상기 베인형 콤팬더 내부에는 별도로 윤활유가 필요 없이 물로 윤활되므로 폐유의 배출될 우려가 없으며, 사이클의 내부가 저압이므로 안전하고 구조가 간단하다. 또한 난방시 베인형 콤팬더의 내부에서 공기 100℃와 물이 열교환이 이루어지며, 토출되는 고온의 공기는 수조내의 물속에 배출되어 2중으로 열교환되므로 별도의 열교환기가 필요 없고, 별도의 열교환기가 필요 없고, 공기 및 물이 냉매로서 사용되므로 친 환경적이다.그리고 수조 내부의 압력이 높으므로 팽창기에서 물의 팽창이 일어나지 않고, 수조 내에서 진공으로 물이 증발함과 동시에 가압된 물이 팽창기 내부에서 확산 증발되므로 효율을 높일 수 있다.