KR100541788B1 - The system of the cooling-hot and cooling using vane compander - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베인형 콤팬더를 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㎏/cm2a 정도로 유지되어 스톱밸브(14)통해 공기가 흡입되는 콤프레샤(진공펌프) 흡입구(5)와, 상기 흡입구에 흡입된 공기를 콤프레샤(진공펌프) 토출구(4)와 전자변(11)을 통해 배출하여 수조를 진공으로 유지시키는 콤프레샤(진공펌프) 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(순환펌프) 흡입구(7'')로 들어가서 내부에서 열교환후 팽창기(순환펌프) 토출구(18)로 배출되며 계속순환을 통해 온도를 높여주는 가압펌프(3)로 구성됨을 특징으로 한다.The present invention relates to a cooling and heating and refrigeration system using a vane compander. The air-conditioning system is a high-speed motor (1) is operated to cool the vane-type compander (2) is operated when the vacuum in the water tank (8) is maintained to about 0.014 ㎏ / cm 2 a to air through the stop valve (14) (Vacuum pump) suction port 5 and the air sucked in the suction port through the compressor (vacuum pump) discharge port 4 and the electromagnetic valve 11 to maintain the water tank in vacuum (vacuum pump) Pumping and pressurizing the discharge port 4 and the water in the tank is injected into the inflator inlet (6) and expands and discharged to the expander discharge port (7) to expand rapidly inside the inflator to evaporate to a bubble state inside the water to lower the temperature of the water The pressurized pump 3 connected to the vane-type compander and the water in the tank are circulated to the outside so that the water flows into the tank at a temperature of about 25 ° C., and the partial pressure of the steam is discharged due to the increase in the temperature of the water, and the water vapor ship When the temperature of the furnace is lowered, the heat exchanger 13 which lowers the temperature of the replenishment water by heat exchange between the gas of the low temperature and the supply water, and when the electron valve 11 adjacent to the heat exchanger is closed for heating, the electron valve 11 and The solenoid valve 10 between the water tanks 8 is opened, and when the high speed motor 1 is operated and the vane-type compander is operated, the pressure in the water tank is maintained at about 1 kg / cm 2 to 5 kg / cm 2 so that the stop valve ( 14) and a vane-type compander in which air is sucked into the inlet port 5 through the stop valve 15, which is an external air inlet port, and the air is discharged through the outlet port 4, and the temperature is increased to 100 ° C. to 150 ° C. or more due to the heat of compression. (2) and the water in the tank enters the expander (circulating pump) inlet (7 '') located on the inflator side of the vane-type compander and is discharged to the expander (circulating pump) outlet (18) after heat exchange inside, and continues to circulate. Composed of a pressure pump (3) to increase the temperature through The features.

또한 상기 냉동시스템은 베인형 콤팬더를 작동시키는 고속 모터(1)와, 상기 고속모터가 가동되어 압축기, 팽창기로 구성되어 압력이 변화되며 팽창비와 압축비를 변화시킬 수 있는 구조의 베인형 콤팬더(2)와, 상기 베인형 콤팬더의 내부의 압력을 3㎏/㎠ 정도로 압축시켜 130℃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 팽창구(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 이루어지며, 외측커버의 포트 이동으로 팽창기 흡입, 토출구와 압축기 흡입, 토출구를 이동시켜 압축비와 팽창비를 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. In addition, the refrigeration system is a high-speed motor (1) for operating the vane-type compander, and the high-speed motor is composed of a compressor, inflator, the pressure is changed, the vane-type compander of the structure that can change the expansion ratio and compression ratio ( 2), a compressor discharge port 6 'through which air inside the vane-type compressor is compressed to about 3 kg / cm < 2 > and discharged at 130 ° C., and air is discharged from the compressor discharge port, thereby cooling water heat exchanger 3'. After the temperature of the air is lowered by 40 ° C.), the recuperator 4 '' is a rotary heat exchanger in which air is introduced, and the air temperature of about -20 ° C. and 3 kg / cm 2 after passing through the recuperator. About the inflator inlet (8 ′) to maintain the pressure of the air inlet, the inflator inlet (9 ') is introduced into the inflator inlet air is expanded and discharged at a temperature of about -55 ℃ and a pressure of about 1kg / ㎠a (9 '), And in the inflator It consists of a freezing chamber (5 ') is expanded and the air is introduced to maintain a temperature of about -50 ℃, and after freezing in the freezing chamber enters the recuperator (4' ') at a temperature of about -30 ℃ and heat exchanged After being discharged through the compressor inlet (7 ') to the compressor discharge port (6'), and after passing through the cooling water heat exchanger (3 '), it is lowered to a temperature of about 40 ° C and flows into the recuperator (4' '). The refrigeration is repeated by the process of introducing air into the expander, and the compression ratio and the expansion ratio can be changed by moving the expander suction, the discharge port and the compressor suction, and the discharge port by moving the port of the outer cover.

또한 상기 냉난방시스템의 베인형 콤팬더는 고속 모터(1)가 가동되어 베인형 콤팬더(2)가 작동되면 수조(8) 내부의 진공이 0.014㎏/cm2a 정도로 유지되어 스톱밸브(14)와 외기 공기 주입구인 스톱밸브(15)를 통해 공기가 흡입되는 콤프레샤 흡입구(5)와, 공기가 토출되는 콤프레샤 토출구(4)와, 상기 흡입구에 흡입된 공기를 콤프레샤(진공펌프) 토출구(4)와 전자변(11)을 통해 배출하여 수조를 진공으로 유지시키는 콤프레샤(진공펌프) 토출구(4)와 수조의 물을 펌핑 가압하는 팽창기 흡입구(6)와, 팽창 배출하는 팽창기 토출구(7)와, 로터 챔버(8'')를 갖는 케이싱(17)과, 상기 로터 챔버(8'')내에 수용된 회전로터(11')와, 상기 회전로터(11')에 그 회전축선 주위에 방사상으로 배치되어서 방사방향으로 왕복운동이 자유로운 복수의 베인(16)을 구비하고, 상기 회전축 샤프트를 고속 모터로 돌리면 중심회전자의 회전에 의한 관성으로 상기 베인의 외부 실린더 벽에 부착되며, 압축과 팽창을 연속으로 할 수 있으며, 외측커버의 포트 이동으로 압축비와 팽창비를 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. In addition, the vane-type compander of the air-conditioning system is operated when the high-speed motor (1) is operated and the vane-type compander (2) is operated so that the vacuum in the water tank (8) is maintained at about 0.014 kg / cm 2 a so as to stop the valve (14). And a compressor inlet port 5 through which air is sucked through a stop valve 15, which is an external air inlet port, a compressor outlet port 4 through which air is discharged, and a compressor (vacuum pump) outlet port 4 through which air sucked into the inlet port is exhausted. And a compressor (vacuum pump) discharge port 4 for discharging through the electronic valve 11 to maintain the vacuum in the tank, an inflator inlet 6 for pumping and pressurizing the water in the tank, an inflator discharge port 7 for expanding and discharging the rotor, and a rotor. A casing 17 having a chamber 8 '', a rotary rotor 11 'housed within the rotor chamber 8'', and a radially disposed radially around the axis of rotation of the rotary rotor 11'. And a plurality of vanes 16 freely reciprocating in the direction, and the shaft is sharp When the rotor is turned by a high speed motor, it is attached to the outer cylinder wall of the vane by inertia by the rotation of the center rotor, and it can continuously compress and expand, and can change the compression ratio and expansion ratio by moving the port of the outer cover. It features.

또한 상기 냉동시스템의 베인형 콤팬더는 냉동실에서 냉동시킨 후 약 -30℃의 온도로 리쿠프레이터(4'')로 들어가서 열교환된 후 공기가 흡입되는 콤프레샤 흡입구(7')와, 베인형 콤팬더의 내부의 압력을 3㎏/㎠ 정도로 압축시켜 130℃의 공기가 토출되는 콤프레샤 토출구(6')와, 회전식 열교환기인 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, 로터 챔버(8'')를 갖는 케이싱(17)과, 상기 로터 챔버(8'')내에 수용된 회전로터(11')와, 상기 회전로터(11')에 그 회전축선 주위에 방사상으로 배치되어서 방사방향으로 왕복운동이 자유로운 복수의 베인(16)을 구비하고, 상기 회전축 샤프트를 고속 모터로 돌리면 중심회전자의 회전에 의한 관성으로 상기 베인의 외부 실린더 벽에 부착되며, 압축과 팽창을 연속으로 할 수 있으며, 외측커버의 포트 이동으로 압축기 흡입, 토출구와 팽창기 흡입, 토출구의 이동으로 압축비와 팽창비를 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. In addition, the vane-type compander of the refrigeration system is a refrigeration inlet (7 ') and the vane comb in which the air is sucked after entering the recuperator (4 ``) at a temperature of about -30 ℃ after the freezing chamber and heat exchange The internal pressure of the panda was compressed to about 3 kg / cm 2 and passed through a compressor discharge port 6 'through which air at 130 ° C was discharged and a recuperator which is a rotary heat exchanger. Inflator inlet (8 ') to maintain the pressure of about 2 cm2 and the air inflow, and inflator outlet (9) to inflate by inflating the air into the inlet of the inlet and discharged at a temperature of about -55 ℃ and pressure of about 1kg / ㎠a (9) ', A casing 17 having a rotor chamber 8' ', a rotary rotor 11' housed in the rotor chamber 8 '', and a rotary rotor 11 'around its axis of rotation. A plurality of vanes 16 disposed radially and freely reciprocating in the radial direction are provided. When the rotating shaft is rotated by a high speed motor, it is attached to the outer cylinder wall of the vane by inertia by rotation of the center rotor, and can continuously compress and expand, and move the port of the outer cover to the compressor suction and discharge port. It is characterized in that the compression ratio and the expansion ratio can be changed by moving the inflator inlet and discharge port.

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, 공기 및 물이 냉매로서 사용되므로 친환경적이다.그리고 수조 내에서 진공으로 물이 증발함과 동시에 가압된 물이 팽창기 내부에서 체적 확산 증발되므로 효율을 높일 수 있다.Therefore, in the present invention, one side is used as a compressor and the other side as an inflator, and when the rotating shaft shaft is rotated by a high speed motor, it is attached to the outer cylinder wall of the vane by inertia by the rotation of the center rotor, and can compress and expand continuously. By using the vane type compander, there is no vibration and noise, and the rotation speed can be increased without pulsating pressure during continuous discharge, and the vane type compander is lubricated with water without the need for a separate lubricant, so there is no risk of waste oil being discharged. Because of the low pressure inside the cycle, the structure is safe and simple. In addition, when the air is heated, the air is heated to 100 ° C inside the vane-type compander, and the hot air discharged is discharged into the water in the tank and double-heated, so no separate heat exchanger is needed. As it is used, it is environmentally friendly, and as the water is evaporated by vacuum in the tank, the pressurized water is diffused and evaporated inside the expander to increase efficiency.

냉난방시스템, 냉동시스템, 베인형 콤팬더.Air conditioning system, refrigeration system, vane compander.

Description

베인형 콤팬더를 이용한 냉난방 및 냉동시스템{The system of the cooling-hot and cooling using vane compander}System for the cooling-hot and cooling using vane compander

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 베인형 콤팬더를 이용한 냉난방시스템의 구성도이다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 냉방시의 베인형 콤팬더의 외측커버 구성도이다.
도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 난방시의 베인형 콤팬더의 외측커버 구성도이다.1 is a block diagram of a cooling and heating system using a vane-type compander according to an embodiment of the present invention.
Figure 1a is a block diagram of the outer cover of the vane-type compander during cooling according to an embodiment of the present invention.
Figure 1b is a block diagram of the outer cover of the vane-type compander during heating according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 베인형 콤팬더를 이용한 냉동시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of a refrigeration system using a vane-type compander according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베인형 콤팬더의 구성도이다.3 is a configuration of the vane-type compander according to an embodiment of the present invention.

도 4는 상기 도 3에 도시한 베인형 콤팬더의 측면도이다.4 is a side view of the vane-type compander shown in FIG. 3.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1:고속모터 2,10:베인형 콤팬더(Compressor-Expander)1: high speed motor 2, 10: vane-type compander (Compressor-Expander)

3:가압펌프 4,6':콤프레샤 토출구3: Pressure pump 4,6 ': Compressor discharge port

5,7':콤프레샤 흡입구 5':냉동실5,7 ': Compressor inlet 5': Freezer

6, 7'', 8':팽창기 흡입구 7,9',18:팽창기 토출구6, 7 '', 8 ': Inflator inlet 7,9', 18: Expander outlet

8:수조 8'':챔버 10,11:전자변 12:안전변8: Water tank 8 '': Chamber 10, 11: Electronic side 12: Safety side

3',4',13:열교환기 14,15:스톱밸브3 ', 4', 13: Heat exchanger 14, 15: Stop valve

4" :리쿠프레이터 17:케이싱 14:샤프트 4 ": Recoupulator 17: Casing 14: Shaft

11':회전로터 16:베인11 ': Rotating rotor 16: vane

본 발명은 베인형 콤팬더를 이용한 냉난방 및 냉동시스템에 관한 것이다. 특히 더욱 상세하게는 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, 공기 및 물이 냉매로서 사용되므로 친 환경적이다.그리고 수조 내부의 압력이 높으므로 팽창기에서 물의 팽창이 일어나지 않고, 난방시 수조 내에서 진공으로 물이 증발함과 동시에 가압된 물이 팽창기 내부에서 확산 증발되므로 효율을 높일 수 있는 베인형 콤팬더를 이용한 냉난방 및 냉동시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling and heating and refrigeration system using a vane compander. More specifically, one side is used as a compressor and the other as an inflator, and when the rotary shaft is turned by a high-speed motor, it is attached to the outer cylinder wall of the vane by inertia by the rotation of the center rotor, and compresses and expands continuously. By using the vane-type compander, there is no vibration and noise, and the rotation speed can be increased without pulsating pressure during continuous discharge, and since the vane-compander is lubricated with water without the need for a separate lubricating oil, the waste oil may be discharged. It is safe and simple in structure because of low pressure inside the cycle. In addition, when the air is heated, the air is heated to 100 ° C inside the vane-type compander, and the hot air discharged is discharged into the water in the tank and double-heated, so no separate heat exchanger is needed. Because it is used, it is environmentally friendly.The pressure inside the tank is high, so no expansion of water occurs in the expander, and the water is evaporated by vacuum in the tank during heating, and the pressurized water diffuses and evaporates inside the expander to increase efficiency. It relates to a cooling and heating and refrigeration system using a vane-type compander.

일반적으로 베인형 콤팬더는 공지의 콤프레샤(compressor)와 익스펜더(expander)로 겸용할 수 있는 유체기계의 하나이다. 이는 한쪽은 압축기로 다른 한쪽은 팽창기로 사용되며, 압축기와 팽창기의 케이스를 샤프트가 관통하여 케이싱의 양면으로부터 돌출되어 있고, 외측커버를 이동하면 팽창비와 압축비를 변경하며 상기 회전축 샤프트를 고속 모터로 돌리면 중심회전자의 회전에 의한 관성으로 상기 베인의 외부 실린더 벽에 부착되며, 압축과 팽창을 연속으로 할 수 있는 것이다. In general, the vane-type compander is one of the fluid machines that can be used as a known compressor and expander. It is used as a compressor on one side and an expander on the other side. The shaft passes through the casing of the compressor and the expander from both sides of the casing, and when the outer cover is moved, the expansion ratio and compression ratio are changed. It is attached to the outer cylinder wall of the vane by the inertia by the rotation of the center rotor, it is possible to continuously compress and expand.

한편, 종래의 콤팬더는 그 외주면에 트로코이드형 기어이(teeth)가 형성되어 있는 제 1로터와, 상기 제 1로터를 자신의 회전중심축에 대해 편심된 위치에 수용하며 그 내주면에는 상기 제 1로터의 기어이에 치합하고 제 1로터에 대해 선접촉하는 트로코이드형 기어이가 형성되어 있는 제 2로터와, 상기 제 1,2로터를 밀폐 수용하는 케이싱을 포함하여 구성된다.On the other hand, the conventional compander accommodates a first rotor having a trocoid gear on its outer circumferential surface, and the first rotor at a position eccentric with respect to its center of rotation, and the first rotor on its inner circumferential surface. And a second rotor having a trocoid gear tooth engaged with the gear teeth and in line contact with the first rotor, and a casing for hermetically housing the first and second rotors.

상기와 같이 구성되는 종래의 콤팬더는 제 1로터와 제 2로터 사이의 체적을 변화시켜 그에 따라 유체를 흡입 압축 팽창 및 배출하는 기본 메카니즘을 갖는다. 이는 그 구조가 비교적 간단하고 소형화할 수 있기 때문에 수십년간 유체펌프로 많이 사용되었다.The conventional compander configured as described above has a basic mechanism for changing the volume between the first rotor and the second rotor and thus inhaling compression expansion and discharge of the fluid. It has been used as a fluid pump for decades because its structure is relatively simple and can be miniaturized.

그러나 상기 종래의 콤팬더는 두 개의 로터만 사용하므로 그 압축비에 한계가 있었다. 즉, 제 1로터의 회전토오크를 최대한 증가시킨다 하더라도 작동유체는 제 1로터가 한바퀴 회전할 때마다 배출되므로 배출되는 작동유체의 압력이 어느 이상 높지 않은 것이다. 따라서 높은 양정이 요구되는 장소에서의 사용이 제한되었으며 배출 속도도 한계가 있어서 고속 펌핑의 성능은 제공하지 못하였다. 또한 종래의 냉난방 및 냉동시스템의 경우도 콤팬더의 경우도 두 개의 turbo blower compresser를 사용하고 있는 실정이다. However, since the conventional compander uses only two rotors, the compression ratio is limited. That is, even if the rotational torque of the first rotor is increased as much as possible, the working fluid is discharged every time the first rotor rotates, so the pressure of the working fluid discharged is not higher than any other. Therefore, its use in places requiring high lift is limited, and the discharge rate is limited, which does not provide the performance of high speed pumping. In addition, in the case of the conventional air-conditioning and refrigeration system, the case of the compander also uses two turbo blower compresser.

하지만 본 발명에서는 베인형 콤팬더를 냉난방 및 냉동시스템에 적용한 것으로, 즉, 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 있다. 또한 상기 베인형 콤팬더 내부에 별도로 윤활유가 필요 없이 물로 윤활함으로 폐유의 배출될 우려가 없고, 난방시 베인형 콤팬더의 내부에서 공기 100℃ 내지 150℃와 물이 열교환이 이루어지며, 고온의 토출공기를 수조내 물속에서 직접 배출되므로 뜨거운 공기와 물이 직접 열교환 될 수 있으므로 별도의 열교환기가 필요 없으며, 공기 및 물이 냉매로서 사용되므로 친 환경적이고, 수조 내부의 압력이 높으므로 팽창기에서 물의 팽창이 일어나지 않고, 수조 내에서 진공으로 물이 증발함과 동시에 가압된 물이 팽창기 내부에서 확산 증발되므로 효율을 높일 수 있는 냉난방 및 냉동시스템은 아직 없는 실정이다.However, in the present invention, the vane-type compander is applied to an air-conditioning and refrigeration system, that is, one is used as a compressor and the other as an expander, and when the rotary shaft is turned by a high-speed motor, By using a vane-type compander attached to the outer cylinder wall and capable of continuous compression and expansion, the rotation speed can be increased without vibration and noise and without pulsation pressure during continuous discharge. In addition, there is no risk of waste oil being discharged by lubricating with water without lubricating oil separately in the vane-type compander, and air is heated at 100 ° C. to 150 ° C. and water is exchanged inside the vane-type compander during heating, and high temperature discharge is performed. Since the air is discharged directly from the water inside the tank, hot air and water can be directly exchanged with each other.Therefore, a separate heat exchanger is not required.As the air and water are used as refrigerants, they are environmentally friendly. There is no air-conditioning and refrigeration system that can increase efficiency since the water is evaporated by vacuum in the tank and the pressurized water is diffused and evaporated in the expander.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 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 간단한 베인형 콤팬더를 이용한 냉난방 및 냉동시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, one of which is used as a compressor and the other as an inflator, and when the rotating shaft shaft is rotated by a high speed motor, it is attached to the outer cylinder wall of the vane by inertia by the rotation of the center rotor, By using the vane-type compander that can continuously compress and expand, there is no vibration and noise, and the rotation speed can be increased without pulsating pressure during continuous discharge, and the vane-type compander is lubricated with water without the need for additional lubricant. Therefore, there is no fear of the discharge of waste oil, and since the inside of the cycle has a low pressure, it is an object of the present invention to provide a cooling and cooling and refrigeration system using a vane-type compander safe and simple structure.

또 본 발명은 난방시 베인형 콤팬더의 내부에서 공기 100℃ 내지 150℃와 물이 열교환이 이루어지며, 고온의 토출공기가 물속에서 배출되므로 별도의 열교환기가 필요 없고, 공기 및 물이 냉매로서 사용되므로 친 환경적이고, 수조 내부의 압력이 높으므로 팽창기에서 물의 팽창이 일어나지 않고, 난방시 수조내의 진공으로 물이 증발함과 베인형 콤펜더에서 동시에 가압된 물이 팽창기 내부에서 확산 증발되므로 효율을 높일 수 있는 콤팬더를 이용한 냉난방 및 냉동시스템을 제공함에 그 목적이 있다.In addition, the present invention is the heat exchange between the air 100 ℃ to 150 ℃ and the water inside the vane-type compander during heating, and because the hot discharge air is discharged in the water, a separate heat exchanger is not required, the air and water is used as a refrigerant Therefore, it is eco-friendly and the pressure inside the tank is high, so no expansion of water occurs in the expander, and the water is evaporated by vacuum in the tank during heating and the water pressurized at the same time by the vane compander diffuses and evaporates inside the expander to increase efficiency. It is an object of the present invention to provide a cooling and heating and refrigeration system using a compander.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉난방시스템은 냉방을 시키기 위해 냉방을 시키기 위해 고속 모터(1)가 가동되어 베인형 콤팬더(2)가 작동되면 수조(8) 내부의 진공이 0.014㎏/cm2a 정도로 유지되어 스톱밸브(14)통해 공기가 흡입되는 콤프레샤(진공펌프) 흡입구(5)와, 상기 흡입구에 흡입된 공기를 콤프레샤(진공펌프) 토출구(4)와 전자변(11)을 통해 배출하여 수조를 진공으로 유지시키는 콤프레샤(진공펌프) 토출구(4)와, 수조의 물을 펌핑 가압하여 팽창기 흡입구(6)로 주입되고 팽창기 토출구(7)로 팽창 배출하여 팽창기 내부에서 급속하게 체적 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(순환펌프) 쪽에 위치하여 수조내의 물이 팽창기(순환펌프) 흡입구(7'')로 들어가서 내부에서 열교환 후 팽창기(순환펌프) 토출구(18)로 배출되며 계속순환을 통해 온도를 높여주는 가압펌프(3)로 구성됨을 특징으로 한다.In the cooling and heating system of the present invention for achieving the above object, the vacuum inside the water tank 8 is 0.014 kg / cm when the vane compander 2 is operated to operate the high speed motor 1 to cool the air. A compressor (vacuum pump) inlet 5, which is held at about 2 a and sucks air through the stop valve 14, and the air sucked in the inlet is discharged through the compressor (vacuum pump) discharge port 4 and the solenoid valve 11. And the compressor (vacuum pump) discharge port 4 for maintaining the water tank in vacuum, and pumped and pressurized water in the tank to be injected into the inflator inlet port 6 and expanded and discharged into the expander discharge port 7 to rapidly expand the volume inside the expander. Pressurized pump (3) connected to the vane compander that lowers the temperature of the water by evaporating to the inside of the water, and the water in the tank is circulated to the outside, and the water is introduced into the tank at a temperature of about 25 ° C, and the temperature of the water rises. to More steam partial pressure is discharged, the water temperature is lowered by the steam discharge of the water, and the heat exchanger 13 which lowers the temperature of the supplemental water by heat exchange between the low temperature gas and the feed water, and adjacent to the heat exchanger for heating. When the electronic valve 11 is closed, the electronic valve 10 between the electronic valve 11 and the water tank 8 is opened. When the high speed motor 1 is operated to operate the vane-type compander, the pressure in the water tank is about 1 kg. It is maintained at about / cm 2 to 5kg / cm 2, and the air is sucked into the inlet port 5 through the stop valve 14 and the stop valve 15, which is an outside air inlet port, and the air is discharged through the outlet port 4. Is located at the inflator (circulation pump) side of the vane compander and the water inside the tank enters the inflator (circulation pump) inlet (7 ''), and the inside of the vane compander (2) is raised to 100 ° C to 150 ° C or higher. Inlet after expansion of heat exchanger It is discharged to (18) is characterized in that consisting of a pressure pump (3) to increase the temperature through the continuous circulation.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉동시스템은 베인형 콤팬더를 작동시키는 고속 모터(1)와, 상기 고속모터가 가동되어 압축기, 팽창기로 구성되어 압력이 변화되며 팽창비와 압축비를 변화시킬 수 있는 구조의 베인형 콤팬더(2)와, 상기 베인형 콤팬더의 내부의 압력을 3㎏/㎠ 정도로 압축시켜 130℃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 팽창구(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 이루어지며, 외측커버의 연결포트 이동으로 팽창기 흡입, 토출구와 압축기 흡입, 토출구를 이동시켜 압축비와 팽창비를 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the refrigeration system of the present invention for achieving the above object is composed of a high-speed motor (1) for operating the vane-type compander, and the high-speed motor is operated by a compressor, an expander to change the pressure and to change the expansion ratio and compression ratio The vane-type compressor 2 having the structure of the present invention, the compressor discharge port 6 'through which the internal pressure of the vane-type compressor is compressed to about 3 kg / cm 2, and 130 ° C. air is discharged, and the air is discharged from the compressor discharge port. After discharged through the cooling water heat exchanger (3 '), the temperature of the air is lowered by 40 ° C, and after passing through the recuperator, the recuperator 4' 'is a rotary heat exchanger into which air is introduced. Inflator inlet 8 'through which air temperature and pressure of about 3 kg / cm2 are maintained, and air enters and expands by inflating inlet of inflator, and temperature of about -55 ° C and pressure of about 1kg / cm2a Swelling discharged to the An expansion port 9 'and a freezer compartment 5' which expands in the inflator and inflows air to maintain a temperature of about -50 占 폚, and freezes in the freezer and then recoups to a temperature of about -30 占 폚. After entering into the reactor 4 '' and exchanging heat, it is discharged through the compressor inlet 7 'and discharged to the compressor discharge port 6'. After passing through the cooling water heat exchanger 3 ', the temperature is lowered to a temperature of about 40 deg. 4 '') and the -20 ℃ air is introduced into the inflator is repeated, the refrigeration is made, and the compression ratio and the expansion ratio is changed by moving the inlet of the inflator, the discharge port and the compressor suction, the discharge port by moving the connection port of the outer cover It can be characterized by.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 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(5)와, 공기가 토출되는 콤프레샤 토출구(4)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(6)와, 팽창 배출하는 팽창기 토출구(7)와, 로터 챔버(8')를 갖는 케이싱(10')과, 이 로터 챔버(8')내에 수용된 회전로터(11')와, 상기 회전로터(11')에 그 회전축선 주위에 방사상으로 배치되어서 방사방향으로 왕복운동이 자유로운 복수의 베인(16)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 한다. In addition, the vane-type compander of the air-conditioning system for achieving the above object is stopped when the high-speed motor 1 is operated and the vane-type compander 2 is operated to maintain the vacuum in the water tank 8 at about 0.014㎏ / ㎠a. A compressor inlet port 5 through which air is sucked through the valve 14 and a stop valve 15 that is an air inlet port, a compressor outlet port 4 through which air is discharged, and a compressor outlet port 4 through which air sucked into the inlet port is supplied. And a compressor discharge port 4 for discharging through the electronic valve 11 to maintain the tank in vacuum, an inflator suction port 6 for pumping and pressurizing the water in the tank, an inflator discharge port 7 for expanding and discharging, and a rotor chamber 8 '. A radially reciprocating motion in a casing (10 '), a rotary rotor (11') housed in the rotor chamber (8 '), and a radially circumferential axis of the rotary rotor (11'). The rotary shaft shaft having a plurality of free vanes (16) Turning to the high-speed motor is attached to the outer cylindrical wall of the vane to the inertia caused by rotation of the central rotor, characterized in that to the compression and expansion in a row.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉동시스템의 베인형 콤팬더는 냉동실에서 냉동시킨 후 약 -30℃의 온도로 리쿠프레이터(4'')로 들어가서 열교환된 후 공기가 흡입되는 콤프레샤 흡입구(7')와, 베인형 콤팬더의 내부의 압력을 3㎏/㎠ 정도로 압축시켜 130℃의 공기가 토출되는 콤프레샤 토출구(6')와, 회전식 열교환기인 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 토출 되는 팽창기 토출구(9')와, 로터 챔버(8'')를 갖는 케이싱(17)과, 상기 로터 챔버(8'')내에 수용된 회전로터(11')와, 상기 회전로터(11')에 그 회전축선 주위에 방사상으로 배치되어서 방사방향으로 왕복운동이 자유로운 복수의 베인(16)을 구비하고, 상기 회전축 샤프트를 고속 모터로 돌리면 중심회전자의 회전에 의한 관성으로 상기 베인의 외부 실린더 벽에 부착되며, 압축과 팽창을 연속으로 할 수 있으며, 외측커버의 연결 포트 이동으로 압축기 흡입, 토출구와 팽창기 흡입, 토출구의 이동으로 압축비와 팽창비를 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the vane-type compander of the refrigeration system of the present invention for achieving the above object is a compressor inlet port in which air is sucked after entering the recuperator 4 '' at a temperature of about -30 ° C after being frozen in a freezing chamber ( 7 '), the pressure inside the vane compander is compressed to about 3 kg / cm 2 and passed through a compressor discharge port 6' through which air at 130 ° C is discharged and a recuperator which is a rotary heat exchanger. The air temperature of about 3 kg / ㎠ and the pressure is maintained in the inflator inlet (8 ') and the air is introduced into the expander inlet, the air enters and expands to a temperature of about -55 ℃ and about 1 kg / ㎠a An inflator discharge port 9 'discharged under pressure, a casing 17 having a rotor chamber 8' ', a rotary rotor 11' housed in the rotor chamber 8 '', and the rotary rotor 11 Is disposed radially around its axis of rotation so that the reciprocating motion in the radial direction It is provided with a plurality of free vanes (16), and when the rotary shaft is rotated by a high speed motor, it is attached to the outer cylinder wall of the vanes by inertia by the rotation of the center rotor, it can be compressed and expanded continuously, the outer cover It is characterized in that the compression ratio and the expansion ratio can be changed by moving the connection port of the compressor suction, discharge port and inflator suction, discharge port.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

상기한 바와 같이, 베인형 콤팬더라 함은 콤프레서와 익스펜더를 의미하며 본 발명의 콤팬더는 한 대의 유체기계로 콤프레서와 익스펜더의 기능을 구현할 수 있다.As described above, the vane-type compander refers to a compressor and an expander, and the compressor of the present invention can implement the functions of the compressor and the expander with one fluid machine.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 베인형 콤팬더를 이용한 냉난방시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a cooling and heating system using a vane-type compander according to an embodiment of the present invention.

일반적으로 물은 증발시 1g당 539cal의 열량을 가지고 증발한다. 상기 증발은 물의 표면에서 기화되는 현상을 말하는데, 1기압 대기압 하에서는 100℃에서 증 발하지만, 압력을 낮추어 주면 즉, 진공도에 따라 온도가 하강하며 압력이 낮아진다. 물탱크인 수조안을 진공펌프 역할을 하는 콤프레샤로 진공 환경을 만들어줌과 동시에 가압펌프로 물을 팽창기로 주입하고 팽창기 내부에서 용적이 확대하여 줌으로써, 압력이 낮아짐과 동시에 물의 증발을 촉진하게 된다. 그러므로 물은 기포상태로 증발하며 주위에서 539cal의 증발 잠열을 흡수하여 물의 온도가 낮아진다. 또한 진공펌프로 진공상태로 만들어 줌으로 자연증발보다 팽창기로 팽창 증발시키는 효율이 좋으며, 상기 과정을 병행하면 빠른 시간에 물의 온도를 낮출 수 있다. In general, water evaporates with 539 calories per gram of evaporation. The evaporation refers to a phenomenon of evaporation on the surface of water, but evaporates at 100 ° C. under 1 atm, but if the pressure is lowered, that is, the temperature decreases and the pressure decreases depending on the degree of vacuum. The water tank, which is a water tank, creates a vacuum environment with a compressor that acts as a vacuum pump, and injects water into the expander with a pressurized pump and expands the volume inside the expander, thereby lowering pressure and promoting evaporation of water. Therefore, the water evaporates to a bubble state and absorbs 539cal of latent heat of evaporation from the surroundings, thereby lowering the temperature of the water. In addition, by making a vacuum with a vacuum pump, the efficiency of expansion and evaporation with an expander than natural evaporation is good, and in parallel with the above process can lower the temperature of the water in a short time.

상기 냉난방 시스템은 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 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 유 지되어 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 In the air conditioning system, when the high speed motor 1 is operated to operate the vane-type compander 2, the vacuum inside the water tank 8 is maintained at about 0.014 kg / cm 2 a so that the air flows through the stop valve 14. Compressor suction port 5 to be sucked, compressor discharge port 4 for discharging the air sucked in the suction port through discharge port 4 and electromagnetic valve 11 to maintain the tank in vacuum, and pumping and pressurizing water in the tank to expand the inflator A pressure pump (3) connected to a vane-type compander which is injected into the inlet (6) and expands and discharges into the inflator discharge port (7) to expand rapidly inside the inflator to evaporate into a bubble state inside the water to lower the temperature of the water; Water is circulated to the outside and the water is introduced into the tank at a temperature of about 25 ° C., and the partial pressure of water vapor is discharged due to the rise of the temperature of the water. The heat exchanger 13 which lowers the temperature of the replenishment water by heat exchange with the supply water, and when the electron valve 11 adjacent to the heat exchanger is closed for heating, the electron valve between the electron valve 11 and the water tank 8 10) is opened and the high speed motor 1 is operated and the vane compander is operated, the pressure in the water tank is maintained at about 1 kg / cm 2 to 5 kg / cm 2, so that the stop valve 14 and the outside air inlet stop Air is sucked into the inlet port 5 through the valve 15, and air is discharged to the outlet port 4, and the temperature is 100 ° C. to 100 ° C. due to the heat of compression.

150℃ 이상으로 높아지는 베인형 콤팬더(2)와, 상기 베인형 콤팬더의 팽창기(순환펌프) 쪽에 위치하여 수조내의 물이 팽창기(순환펌프) 흡입구(7'')로 들어가서 내부에서 열교환 후 팽창기(순환펌프) 토출구(18)로 배출되며 계속 순환을 통해 온도를 높여주는 가압펌프(3)로 구성된다.Located in the expander (circulation pump) side of the vane-type compander and the vane-type compander (2) which rises above 150 ° C, the water in the tank enters the expander (circulation pump) inlet (7 ''), and the heat-expander after expansion (Circulation pump) is discharged to the discharge port 18 and consists of a pressure pump (3) to increase the temperature through the continuous circulation.

도 1과 도 1a를 참조하여 베인형 콤팬더를 이용한 냉난방시스템의 동작 과정을 살펴보면, 우선 냉방을 시키는 과정을 보면, 고속 모터(1)가 가동되어 베인형 콤팬더(2)가 작동되면 수조(8) 내부의 진공이 0.014㎏/㎠a 정도로 유지되어 스톱밸브(14)를 거쳐 콤프레샤 흡입구(5)로 공기가 흡입된다. 이후 상기 흡입구에 흡입된 공기를 콤프레샤 토출구(4)와 전자변(11)을 통해 배출하여 수조를 진공으로 유지시키고, 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 낮추어준다. 이어서 수조의 물이 외부로 순환되어 수조에 Looking at the operation of the cooling and heating system using the vane-type compander with reference to Figure 1 and Figure 1, first, when the process of cooling, the high-speed motor (1) is operated to operate the vane-type compander (2) 8) The vacuum inside is maintained at about 0.014 kg / cm 2 a so that air is sucked into the compressor inlet 5 via the stop valve 14. Thereafter, the air sucked into the suction port is discharged through the compressor discharge port 4 and the electromagnetic valve 11 to maintain the water tank in a vacuum, and the water of the tank is pumped and injected into the inflator inlet port 6 to the inflator discharge port 7. It expands and discharges and expands rapidly inside the inflator to evaporate inside the water in a bubble state and lowers the temperature of the water. The water in the tank is then circulated to the outside and

25℃ 정도의 온도로 물이 유입되고, 물의 온도 상승으로 인하여 더 많은 수증기 분압을 배출하여 물의 증발을 일으키며, 진공도를 유지함과 동시에 수온이 낮아지며, 다시 한번 팽창기에서 가압된 물의 팽창으로 인하여 팽창 배출되고, 수온을 다시 낮아진다. 상기 물의 증기 배출로 수온이 낮아져서 열교환기를 통하여 배출되는 낮은 온도의 기체와 공급수와의 열교환으로 보충수의 온도를 낮아지게 된다.Water is introduced at a temperature of about 25 ° C, and the water temperature rises to release more partial pressure of steam, causing water to evaporate, maintaining the degree of vacuum and lowering the water temperature, and once again expanding and discharging due to the expansion of the pressurized water in the expander. , The water temperature is lowered again. As the water temperature is lowered by the steam discharge of the water, the temperature of the supplementary water is lowered by heat exchange between the low temperature gas discharged through the heat exchanger and the supply water.

또한 공기는 비열이 다른 기체보다 크므로 압축시키면 온도가 상승하고 압력이 0.4㎏/㎠ 일 때 대략 80℃, 1㎏/㎠ 일 때 120℃의 압축열이 발생하는데, 이 열 은 팽창기 내부에서 물과 열교환된 후 물의 온도를 상승시키고 고온의 공기가 물속에서 배출되므로 별도의 열교환기가 필요 없으며, 콤푸레샤의 압력을 높이면 온도는 더 상승되지만(탄산가스 CO2 주입시 열은 고온으로 발생), 이때 팽창기 출구쪽의 압력이 높으므로 팽창은 되지 않는다.In addition, since the specific heat of air is greater than that of other gases, the compression increases the temperature and generates about 80 ° C of compressed heat when the pressure is 0.4kg / ㎠ and 120 ° C when 1kg / ㎠. After the heat exchange with water, the temperature of the water is raised and hot air is discharged from the water.Therefore, a separate heat exchanger is not needed.As the pressure of the compressor is increased, the temperature is increased (heat is generated at the high temperature when injecting carbon dioxide CO 2 ), but at this time, the expander The pressure at the outlet is high and no expansion occurs.

상기 도 1과 도 1b를 참조하여 난방을 시키는 과정을 보면, 먼저 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㎏/㎠ 정도로 유지되어 스톱밸브(14)와 외기 공기 주입구인 스톱밸브(15)를 통해 콤프레샤 흡입구(5)로 공기가 흡입되고 콤프레샤 토출구(4)로 공기가 토출되며 압축열로 인하여 베인형 콤팬더(2)는 온도상승으로 인하여 온도가 100℃ 이상으로 높아지고, 상기 베인형 콤팬더의 팽창기 쪽의 가압펌프(3)로 인하여 수조내의 물이 팽창기(순환펌프) 흡입구(7'')로 들어가서 내부에서 열교환 후 팽창기(순환펌프) 토출구(18)로 배출되며 계속순환을 통해 온도를 높여준다. 난방시 수조의 온도를 더 높이려면 베인형 콤팬더의 압력을 상승시켜 압축열을 높이면 된다. 이때 1㎏/㎠ 로 압축하면 대략 120℃, 0.5㎏/㎠ 로 압축하면 대략 80℃ 정도가 된다. 이상에서 전술한 바와 같이, 상기의 냉난방시스템은 수조 내에서 진공으로 물이 증발함과 동시에 가압된 물이 팽창기 내부에서 확산 증발되므로 고효율을 얻을 수 있다.Referring to the process of heating with reference to Figure 1 and Figure 1b, first, when the electron valve 11 adjacent to the heat exchanger is closed, the electron valve 10 between the electron valve 11 and the water tank 8 is opened, the high-speed motor (1) is activated and the vane-type compander is operated, the pressure in the water tank is maintained at about 1 kg / cm 2, and the air flows into the compressor inlet port 5 through the stop valve 14 and the stop valve 15 which is an outside air inlet. The suction and the air is discharged to the compressor discharge port (4), due to the heat of compression, the vane-type compressor (2) has a temperature higher than 100 ℃ due to the temperature rise, the pressure pump (3) of the expander side of the vane-type compressor Due to the water in the tank enters the expander (circulation pump) inlet (7 '') and heat exchanged inside the discharger (circulation pump) discharge port 18 after the heat exchange in the inside to increase the temperature through the continuous circulation. In order to increase the temperature of the water tank during heating, the pressure of the vane compander is increased to increase the heat of compression. At this time, when compressed to 1kg / ㎠ it is about 120 ℃, 0.5kg / ㎠ compresses to about 80 ℃. As described above, the air-conditioning system can obtain high efficiency because the pressurized water is diffused and evaporated inside the expander while the water is evaporated in a vacuum in the water tank.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 베인형 콤팬더를 이용한 냉동시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of a refrigeration system using a vane-type compander according to an embodiment of the present invention.

냉동시스템은 베인형 콤팬더를 작동시키는 고속 모터(1)와, 상기 고속모터가 가동되어 압축기, 팽창기로 구성되어 압력이 변화되며 팽창비와 압축비를 변화시킬 수 있는 구조의 베인형 콤팬더(2)와, 상기 베인형 콤팬더의 내부의 압력을 3㎏/㎠ 정도로 압축시켜 130℃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 팽창구(9')와, 상기 팽창기에서 팽창되고 공기가 유입되어 -50℃ 정도의 온도를 유지하는 냉동실(5')로 구성된다.The refrigeration system includes a high speed motor (1) for operating a vane type compander, and a vane type compander (2) having a structure in which the high pressure motor is operated and composed of a compressor and an expander to change the pressure and to change the expansion ratio and the compression ratio. And a compressor discharge port 6 'for discharging air at 130 ° C by compressing the pressure inside the vane-compressor at about 3 kg / cm &lt; 2 &gt;, and air is discharged from the compressor discharge port to open the cooling water heat exchanger 3'. After the temperature of the air is lowered by 40 ° C., the recuperator 4 ″ is a rotary heat exchanger into which air is introduced, and after passing through the recuperator, the temperature of air at about −20 ° C. and about 3 kg / cm 2 The inflator inlet 8 ', through which air is maintained, to which air is introduced, and the inflator inlet 9' through which air enters and expands the inlet, and is discharged at a temperature of about -55 ° C and a pressure of about 1 kg / cm &lt; 2 &gt; And expands in the inflator Groups are introduced is composed of a freezing chamber (5 ') to keep a temperature of about -50 ℃.

도 2를 참조하여 베인형 콤팬더를 이용한 냉동시스템의 동작 과정을 살펴보면, 베인형 콤팬더를 작동시키는 고속 모터(1)가 가동되어 압축기, 팽창기로 구성되어 압력이 변화되는 베인형 콤팬더(2)의 내부의 압력을 3㎏/㎠ 정도로 압축시켜 130℃의 공기가 콤프레샤 토출구(6')를 통해 토출되고, 상기 콤프레샤 토출구에서 공기가 토출되어 냉각수열교환기(3')를 거쳐 공기의 온도가 40℃ 낮추어진 후 공기가 유입되는 회전식 열교환기인 리쿠프레이터(4'')를 통과한 후 -20℃ 정도의 공기의 온도와 3㎏/㎠ 정도의 압력이 유지되어 공기가 팽창기 흡입구(8')로 들어가서 팽창되어 -55℃ 정도의 온도와 1㎏/㎠a 정도의 압력으로 팽창기 토출구(9')로 토출된다. 이어서 상기 팽창기에서 팽창되고 공기가 유입되어 -50℃ 정도의 온도로 냉동실(5')에서 유지된다. 다음 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 이루어진다.Looking at the operation of the refrigeration system using the vane-type comparator with reference to Figure 2, the high-speed motor (1) for operating the vane-type compander is operated is composed of a compressor, expander vane-type compander (2) Air pressure of 130 ° C is discharged through the compressor discharge port 6 ', and the air temperature is discharged through the cooling water heat exchanger 3'. After the temperature is lowered by 40 ° C, the air flows through the recuperator 4 '', which is a rotary heat exchanger, whereby the air temperature is about -20 ° C and the pressure of about 3㎏ / ㎠ is maintained. ) Into the expander discharge port 9 'at a temperature of about -55 ° C and a pressure of about 1 kg / cm2a. Subsequently, the inflator is expanded and air is introduced and maintained in the freezer compartment 5 'at a temperature of about -50 ° C. Next, after freezing in the freezing chamber, the temperature is about −30 ° C., enters the recuperator 4 ″, heat exchanges, and is discharged through the compressor suction port 7 ′ to the compressor discharge port 6 ′, followed by cooling water heat exchanger 3 After passing through '), the temperature is lowered to a temperature of about 40 ° C. and is introduced into the recuperator (4 ″), and the repetition of -20 ° C. air flow into the expander is repeated.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베인형 콤팬더의 구성도이다. 3 is a configuration of the vane-type compander according to an embodiment of the present invention.

일반적으로 베인형 콤팬더는 팽창기와 압축기로의 기능을 갖는 것이며, 상기 베인형 콤팬더는 동심(同心)으로 배치된 원형의 외측 캠링과 원형의 내측 캠링과의 사이에 원형의 중간 실린더를 편심시켜서 배치하고, 이 중간 실린더에 반경방향으로 미끄럼 운동이 자유롭게 지지된 복수의 베인의 외측 끝 및 내측 끝을, 각각 외측의 캠링의 내주면 및 내측의 캠링의 외주면에 맞닿게 한 것으로서, 외측 캠링 및 내측 캠링에 대하여 중간 실린더가 상대 회전하면, 외측 캠링 및 베인 지지링 사이에서 베인에 의해 구획된 복수의 작동실의 용적이 확대, 축소하여 팽창기 혹은 압축기로서 기능하고, 또한 내측 캠링 및 베인 지지링 사이에서 베인에 의해 구획된 복수의 작동실의 용적이 확대, 축소하여 팽창기 혹은 압축기로서 기능하도록 되어 있고, 팽창기 흡입구의 이동으로 팽창기는 난방시에 펌프 역할을 한다.In general, the vane-type compander has a function of an expander and a compressor, and the vane-type compander eccentric a circular intermediate cylinder between a circular outer cam ring concentrically disposed and a circular inner cam ring. It arrange | positioned and made the outer end and inner end of the some vane which the sliding slide radially supported by this intermediate cylinder freely contact the inner peripheral surface of the outer cam ring, and the outer peripheral surface of the inner cam ring, respectively, The outer cam ring and the inner cam ring When the intermediate cylinder rotates relative to, the volume of a plurality of operating chambers defined by vanes between the outer cam ring and the vane support ring expands and contracts to function as an expander or compressor, and also the vane between the inner cam ring and the vane support ring. The volume of the plurality of operating chambers partitioned by is enlarged and reduced to function as an inflator or a compressor. The movement of the sphere causes the expander to act as a pump during heating.

상기 도 1, 도 1a, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 냉난방시스템의 베인형 콤팬더는 고속 모터(1)가 가동되어 베인형 콤팬더(2)가 작동되면 수조(8) 내부의 진공이 0.014㎏/cm2a 정도로 유지되어 스톱밸브(14)와 외기 공기 주입구인 스톱밸브(15)를 통해 공기가 흡입되는 콤프레샤 흡입구(5)와, 공기가 토출되는 콤프레샤 토출구(4)와, 상기 흡입구에 흡입된 공기를 콤프레샤 도출구(4)와 전자변(11)을 통해 배출하여 수조를 진공으로 유지시키는 콤프레샤 토출구(4)와 수조의 물을 펌핑 가압하는 팽창기 흡입구(6)와, 팽창 배출하는 팽창기 토출구(7)와, 로터 챔버(8'')를 갖는 케이싱(17)과, 이 로터 챔버(8'')내에 수용된 회전로터(11')와, 상기 회전로터(11')에 그 회전축선 주에 방사상으로 배치되어서 방사방향으로 왕복운동이 자유로운 복수의 베인(16)으로 구성된다.As shown in FIG. 1, FIG. 1A, FIG. 3, and FIG. 4, the vane-type compander of the air-conditioning system is operated when the high-speed motor 1 is operated and the vane-type compander 2 is operated. A compressor inlet port 5 through which a vacuum is maintained at about 0.014 kg / cm 2 a and air is sucked through the stop valve 14 and a stop valve 15 that is an air inlet port, a compressor outlet port 4 through which air is discharged, A compressor discharge port 4 for discharging the air sucked into the suction port through the compressor discharge port 4 and the electronic valve 11 to maintain the water tank in a vacuum, and an inflator suction port 6 for pumping and pressurizing the water in the tank; The inflator discharge port 7, the casing 17 having the rotor chamber 8 ″, the rotary rotor 11 ′ accommodated in the rotor chamber 8 ″, and the rotary rotor 11 ′. It is composed of a plurality of vanes 16 arranged radially around the axis of rotation and freely reciprocating in the radial direction.

도 1, 도 1a 및 도 3에 도시한 바와 같이, 냉난방시스템에 적용된 베인형 콤팬더의 동작 과정을 살펴보면, 우선 고속 모터(1)가 가동되어 베인형 콤팬더(2)가 작동되면 수조(8) 내부의 진공이 0.014㎏/㎠ 정도로 유지되어 스톱밸브(14)와 외기 공기 주입구인 스톱밸브(15)를 통해 공기가 콤프레샤(진공펌프) 흡입구(5)로 흡입되고, 상기 공기는 콤프레샤(진공펌프) 토출구(4)로 토출된다. 상기 수조가 콤프레샤(진공펌프) 토출구(4)에 의해 진공으로 유지되고, 상기 수조의 물이 팽창기 흡입구(6)에 의해 펌핑 가압된 후 팽창기 토출구(7)에 의해 팽창 배출된다. 상기 베인형 콤팬더는 로터 챔버(8'')내에 수용된 회전로터(11')에 그 회전축선 주위에 방사상으로 배치되어서 방사방향으로 왕복운동이 자유로운 복수의 베인(16)을 구비하며, 상기 회전축 샤프트를 고속 모터로 돌리면 중심회전자의 회전에 의한 관성으로 상기 베인의 외부 실린더 벽에 부착되며, 압축과 팽창을 연속으로 일어나는 것이다. 또한 외측커버의 연결포트 이동으로 팽창기 흡입, 토출구와 압축기 흡입, 토출구를 이동시켜 압축비와 팽창비를 변화시킬 수 있는 것이다. As shown in FIG. 1, FIG. 1A and FIG. 3, the operation process of the vane-type compander applied to an air conditioning system is described. First, when the high-speed motor 1 is operated and the vane-type compander 2 is operated, the water tank 8 The vacuum inside is maintained at about 0.014 ㎏ / ㎠ and the air is sucked into the compressor (vacuum pump) inlet 5 through the stop valve 14 and the stop valve 15, which is an outside air inlet, and the air is compressed (vacuum). Pump) discharged to the discharge port (4). The water tank is maintained in vacuum by the compressor (vacuum pump) discharge port 4, and the water in the water tank is pumped and pressurized by the expander intake port 6 and then expanded and discharged by the expander discharge port 7. The vane compander has a plurality of vanes (16) disposed radially around its axis of rotation in a rotary rotor (11 ') housed in the rotor chamber (8' ') and freely reciprocating in the radial direction. When the shaft is turned by a high speed motor, it is attached to the outer cylinder wall of the vane by inertia by the rotation of the center rotor, and compression and expansion occur continuously. In addition, it is possible to change the compression ratio and the expansion ratio by moving the inflator suction, the discharge port and the compressor suction, discharge port by moving the connection port of the outer cover.

상기 도 2 내지 도 4의 냉동시스템의 베인형 콤팬더는 냉동시스템의 베인형 콤팬더는 냉동실에서 냉동시킨 후 약 -30℃의 온도로 리쿠프레이터(4'')로 들어가서 열교환된 후 공기가 흡입되는 콤프레샤 흡입구(7')와, 베인형 콤팬더의 내부의 압력을 3㎏/㎠ 정도로 압축시켜 130℃의 공기가 토출되는 콤프레샤 토출구(6')와, 냉각수 열교환기(3')와 회전식 열교환기인 리쿠프레이터(4'')를 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, 로터 챔버(8'')를 갖는 케이싱(17)과, 이 로터 챔버(8'')내에 수용된 회전로터(11')와, 상기 회전로터(11')에 그 회전축선 주위에 방사상으로 배치되어서 방사방향으로 왕복운동이 자유로운 복수의 베인(16)으로 구성된다.The vane-type compander of the refrigeration system of FIGS. 2 to 4 is a vane-type compander of the refrigeration system, after freezing in a freezer compartment, enters the recuperator 4 '' at a temperature of about -30 ° C, and then heats the air. The suction port 7 ', which is sucked in, the compressor discharge port 6' through which the air inside the vane-type compressor is compressed to about 3 kg / cm &lt; 2 &gt; is discharged, the cooling water heat exchanger 3 ', and the rotary type After passing through the recuperator 4 '', which is a heat exchanger, an inlet inlet (8 ') into which air is introduced by maintaining an air temperature of about -20 ° C and a pressure of about 3㎏ / ㎠ and an air into the inlet of the inflator And an inflator discharge port 9 ', which is discharged at a temperature of about -55 ° C and a pressure of about 1 kg / cm2a, a casing 17 having a rotor chamber 8' ', and the rotor chamber 8 Rotator 11 'housed in the &quot;) and radially disposed around the axis of rotation to the rotor 11'. Go consists of a plurality of vanes (16) reciprocates the free radial direction.

도 3을 참조하여 냉동시스템에 적용된 베인형 콤팬더의 동작 과정을 살펴보면, 우선 냉동실에서 냉동시킨 후 약 -30℃의 온도로 리쿠프레이터(4'')로 들어가서 열교환된 후 콤프레샤 흡입구(7')로 공기가 흡입되고, 베인형 콤팬더의 내부의 압력을 3㎏/㎠ 정도로 압축시켜 130℃의 공기가 콤프레샤 토출구(6')로 토출된다. 이후 냉각수 열교환기와 회전식 열교환기인 리쿠프레이터를 통과한 후 -20℃ 정도의 공기의 온도와 3㎏/㎠ 정도의 압력이 유지되어 공기가 팽창기 흡입구(8')로 유입되고, 상기 팽창기 흡입구로 공기가 들어가서 팽창되어 -55℃ 정도의 온도와 1㎏/㎠a 정도의 압력으로 팽창기 토출구(9')로 토출된다. 상기 베인형 콤팬더는 로터 챔버(8'')내에 수용된 회전로터(11')에 그 회전축선 주위에 방사상으로 배치되어서 방사방향으로 왕복운동이 자유로운 복수의 베인(16)을 구비하며, 상기 회전축 샤프트를 고속 모터로 돌리면 중심회전자의 회전에 의한 관성으로 상기 베인의 외부 실린더 벽에 부착되며, 압축과 팽창을 연속으로 일어나는 것이다. 또한 외측커버의 연결포트 이동으로 팽창기 흡입, 토출구와 압축기 흡입, 토출구를 이동시켜 압축비와 팽창비를 변화시킬 수 있는 것이다.Referring to Figure 3, the operation process of the vane-type compander applied to the refrigerating system, first, after freezing in the freezer compartment into the recuperator (4 '') at a temperature of about -30 ℃ heat exchange and then the compressor inlet (7 ') Air is sucked into the air, and the pressure inside the vane-type compressor is compressed to about 3 kg / cm &lt; 2 &gt; and air at 130 ° C is discharged to the compressor discharge port 6 '. After passing through the coolant heat exchanger and the recuperator, which is a rotary heat exchanger, the air temperature of about -20 ° C. and the pressure of about 3 kg / cm 2 are maintained so that air flows into the inflator inlet 8 'and the air is introduced into the inlet of the inflator. Is expanded and is discharged to the expander discharge port 9 'at a temperature of about -55 ° C and a pressure of about 1 kg / cm2a. The vane compander has a plurality of vanes (16) disposed radially around its axis of rotation in a rotary rotor (11 ') housed in the rotor chamber (8' ') and freely reciprocating in the radial direction. When the shaft is turned by a high speed motor, it is attached to the outer cylinder wall of the vane by inertia by the rotation of the center rotor, and compression and expansion occur continuously. In addition, it is possible to change the compression ratio and the expansion ratio by moving the inflator suction, the discharge port and the compressor suction, discharge port by moving the connection port of the outer cover.

도 4는 상기 도 1에 도시한 베인형 콤팬더의의 측면도이다.Fig. 4 is a side view of the vane compander shown in Fig. 1.

도면을 참조하면, 샤프트(14)가 케이싱(17)을 관통하여 케이싱(17)의 양면으 로부터 돌출되어 있다. 샤프트(14)가 케이싱(17)의 외부로 연장되어 있으므로 샤프트(14)에 모터나 엔진 등의 구동원을 연결할 수 도 있고 차축이나 기타 동력이 필요한 부하를 연결할 수 도 있다.Referring to the figure, the shaft 14 penetrates through the casing 17 and protrudes from both sides of the casing 17. Since the shaft 14 extends to the outside of the casing 17, a drive source such as a motor or an engine may be connected to the shaft 14, or a load may be connected to an axle or other power.

아울러 상기 샤프트(14)의 양측부 중 왼쪽은 압축기로, 오른쪽은 팽창기로 사용되는데, 압축기의 하단에는 콤프레샤 흡입구가 연결되어 있고, 상단에는 콤프레샤 토출구가 연결되어 있다. 또한 팽창기의 상단에는 팽창기 흡입구가 연결되어 있고, 하단에는 팽창기 토출구가 연결되어 있음을 알 수 있다. In addition, the left side of the both sides of the shaft 14 is used as a compressor, the right is used as an expander, the compressor inlet is connected to the lower end of the compressor, the compressor discharge port is connected to the upper end. In addition, it can be seen that the inlet of the inflator is connected to the top of the inflator, the outlet of the inflator is connected to the bottom.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible for a person with ordinary knowledge within the scope of the technical idea of this invention.

상기와 같이 이루어지는 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, 공기 및 물이 냉매로서 사용되므로 친 환경적이다. 그리고 수조 내부의 압력이 높으므로 팽창기에서 물의 팽창이 일어나지 않고, 수조내의 진공으로 물이 증발함과 동시에 가압된 물이 팽창기 내부에서 확산 증발되므로 효율을 높일 수 있다. According to the present invention as described above, one is used as a compressor and the other as an expander, and when the rotary shaft is turned by a high speed motor, it is attached to the outer cylinder wall of the vane by inertia by the rotation of the center rotor, and compresses and expands. By using the vane-type compander which can be continuously, there is no vibration and noise, and the rotation speed can be increased without pulsating pressure during continuous discharge, and since the vane-compander is lubricated with water without the need for a separate lubricant, the waste oil is discharged. There is no fear of safety, and since the inside of the cycle is low pressure, it is safe and the structure is simple. In addition, when the air is heated, the air is heated to 100 ° C inside the vane-type compander, and the hot air discharged is discharged into the water in the tank and double-heated, so no separate heat exchanger is needed. It is environmentally friendly as it is used. And since the pressure inside the tank is high, the expansion of the water does not occur in the expander, the water is evaporated by the vacuum in the tank and at the same time the pressurized water is diffused and evaporated in the expander can increase the efficiency.

Claims (4)

베인형 콤팬더를 이용한 냉난방시스템에 있어서,In a cooling and heating system using a vane compander, 냉방을 시키기 위해 고속 모터(1)가 가동되어 베인형 콤팬더(2)가 작동되면 수조(8) 내부의 진공이 0.014㎏/cm2a 정도로 유지되어 스톱밸브(14)를 통해 공기가 흡입되는 콤프레셔 (진공펌프) 흡입구(5)와, When the high speed motor (1) is operated to cool the vane-type compander (2), the vacuum inside the water tank (8) is maintained at about 0.014 kg / cm 2 a so that air is sucked in through the stop valve (14). Compressor (vacuum pump) inlet (5), 상기 흡입구에 흡입된 공기를 토출구(4)와 전자변(11)을 통해 배출하여 수조를 진공으로 유지시키는 콤프레샤(진공펌프) 토출구(4)와, A compressor (vacuum pump) discharge port 4 for discharging air sucked into the suction port through the discharge port 4 and the electromagnetic valve 11 to maintain the water tank in a vacuum; 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, It is connected to a vane-type compander that pumps and pressurizes the water in the tank to the inflator inlet (6), expands and discharges it to the inflator outlet (7), expands rapidly inside the inflator, evaporates to a bubble state inside the water, and lowers the temperature of the water. The pressure pump (3), 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, The water in the tank is circulated to the outside and the water is introduced into the tank at a temperature of about 25 ° C., and the partial pressure of water vapor is discharged due to the rise of the water temperature. A heat exchanger (13) which lowers the temperature of the replenishment water by heat exchange of 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㎏/㎠ 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℃ 이상으로 높아지는 베인형 콤팬더(2)와, When the solenoid 11 adjacent to the heat exchanger is closed for heating, the solenoid 10 between the solenoid 11 and the water tank 8 is opened, and the high speed motor 1 is operated to operate the vane compander. The pressure in the water tank is maintained at about 1 kg / cm 2, so that air is sucked into the inlet port 5 through the stop valve 14 and the stop valve 15, which is an air inlet port, and the air is discharged through the outlet port 4. Due to the vane-type compander (2) that the temperature is higher than 100 ℃, 상기 베인형 콤팬더의 팽창기 쪽에 위치하여 수조내의 물이 팽창기(순환펌프) 흡입구(7'')로 들어가서 내부에서 열교환후 팽창기(순환펌프) 토출구(18)로 배출되며 계속순환을 통해 온도를 높여주는 가압펌프(3)로 구성됨을 특징으로 하는 베인형 콤팬더를 이용한 냉난방시스템.Located in the expander side of the vane-type compander, the water in the tank enters the expander (circulation pump) inlet (7 '') and is discharged into the expander (circulation pump) outlet (18) after heat exchange inside, and the temperature is increased through continuous circulation. The main heating and cooling system using a vane-type compander, characterized in that composed of a pressure pump (3). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 베인형 콤팬더는 고속 모터(1)가 가동되어 베인형 콤팬더(2)가 작동되면 수조(8) 내부의 진공이 0.014㎏/cm2a 정도로 유지되어 스톱밸브(14)와 외기 공기 주입구인 스톱밸브(15)를 통해 공기가 흡입되는 콤프레샤 흡입구(5)와, 공기가 토출되는 콤프레샤 토출구(4)와, 상기 흡입구에 흡입된 공기를 콤프레샤 토출구(4)와 전자변(11)을 통해 배출하여 수조를 진공으로 유지시키는 콤프레샤(진공펌프) 토출구(4)와 수조의 물을 펌핑 가압하는 팽창기 흡입구(6)와, 팽창 배출하는 팽창기 토출구(7)와, 로터 챔버(8'')를 갖는 케이싱(17)과, 상기 로터 챔버(8'')내에 수용된 회전로터(11')와, 상기 회전로터(11')에 그 회전축선 주위에 방사상으로 배치되어서 방사방향으로 왕복운동이 자유로운 복수의 베인(16)을 구비하고, 상기 회전축 샤프트를 고속 모터로 돌리면 중심회전자의 회전에 의한 관성으로 상기 베인의 외부 실린더 벽에 부착되며, 압축과 팽창을 연속으로 할 수 있으며, 외측커버의 포트 이동으로 압축비와 팽창비를 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 베인형 콤팬더를 이용한 냉난방시스템.The vane-type compander is a high-speed motor (1) is operated when the vane-type compander (2) is operated, the vacuum in the water tank (8) is maintained to about 0.014 ㎏ / cm 2 a to stop valve 14 and the outside air inlet The compressor suction port 5 through which the air is sucked through the in-stop valve 15, the compressor discharge port 4 through which the air is discharged, and the air sucked into the suction port are discharged through the compressor discharge port 4 and the electromagnetic valve 11. And a compressor (vacuum pump) discharge port 4 for maintaining the water tank in vacuum, an inflator inlet 6 for pumping and pressurizing the water in the tank, an inflator discharge port 7 for expanding and discharging, and a rotor chamber 8 ''. A plurality of casings 17, a rotary rotor 11 'housed in the rotor chamber 8 &quot;, and a plurality of rotary rotors 11' disposed radially around the rotation axis thereof so as to reciprocate freely in a radial direction. And a vane 16, the center of rotation when the rotary shaft shaft is turned by a high speed motor It is attached to the outer cylinder wall of the vane by the inertia of the rotation of the electron, can be compressed and expanded continuously, and the compression ratio and expansion ratio can be changed by the port movement of the outer cover Heating and cooling system using. 베인형 콤팬더를 이용한 냉동시스템에 있어서, In a refrigeration system using a vane type compander, 베인형 콤팬더를 작동시키는 고속 모터(1)와, A high speed motor (1) for operating a vane compander, 상기 고속모터가 가동되어 압축기, 팽창기로 구성되어 압력이 변화되며 팽창비와 압축비를 변화시킬 수 있는 구조의 베인형 콤팬더(2)와, The vane-type compander 2 having a structure capable of changing the expansion ratio and the compression ratio by changing the pressure by the high speed motor is operated by the compressor, expander, 상기 베인형 콤팬더의 내부의 압력을 3㎏/㎠ 정도로 압축시켜 130℃의 공기가 토출되는 콤프레샤 토출구(6')와, A compressor discharge port 6 ′ in which air at 130 ° C. is discharged by compressing the internal pressure of the vane-type compressor to about 3 kg / cm 2, and 상기 콤프레샤 토출구에서 공기가 토출되어 냉각수열교환기(3')를 거쳐 공기의 온도가 40℃ 낮추어진 후 공기가 유입되는 회전식 열교환기인 리쿠프레이터(4'')와, A recuperator 4 '', which is a rotary heat exchanger into which air is discharged after the air is discharged from the compressor discharge port and the air temperature is lowered by 40 ° C through the cooling water heat exchanger 3 ', and 상기 리쿠프레이터를 통과한 후 -20℃ 정도의 공기의 온도와 3㎏/㎠ 정도의 압력이 유지되어 공기가 유입되는 팽창기 흡입구(8')와, After passing through the recuperator, the temperature of the air of about -20 ℃ and the pressure of about 3㎏ / ㎠ is maintained inflator inlet (8 '), the air is introduced, 상기 팽창기 흡입구로 공기가 들어가서 팽창되어 -55℃ 정도의 온도와 1㎏/㎠a 정도의 압력으로 토출되는 팽창기 팽창구(9')와, An inflator inlet (9 ') which is introduced into the inlet of the inflator and expanded to be discharged at a temperature of about -55 ° C and a pressure of about 1kg / cm2a; 상기 팽창기에서 팽창되고 공기가 유입되어 -50℃ 정도의 온도를 유지하는 냉동실(5')로 구성되고, It is expanded in the expander and consists of a freezing chamber (5 ') for maintaining the temperature of about -50 ℃ by introducing air, 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 이루어지며, 외측커버의 포트 이동으로 팽창기 흡입, 토출구와 압축기 흡입, 토출구를 이동시켜 압축비와 팽창비를 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 베인형 콤팬더를 이용한 냉동시스템.After freezing in the freezing chamber, the temperature is about −30 ° C., enters the recuperator 4 ″, heat exchanges, is discharged through the compressor inlet 7 ', and is discharged to the compressor discharge port 6', and then the cooling water heat exchanger 3 '. After passing through), it is lowered to the temperature of about 40 ° C and flows into the recuperator (4 ''), and the process of -20 ° C is introduced into the inflator is repeated, and refrigeration is performed. A refrigeration system using a vane-type compander characterized in that the compression and expansion ratio can be changed by moving the discharge port, the compressor suction, and the discharge port. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 베인형 콤팬더는 냉동실에서 냉동시킨 후 약 -30℃의 온도로 리쿠프레이터(4'')로 들어가서 열교환된 후 공기가 흡입되는 콤프레샤 흡입구(7')와, 베인형 콤팬더의 내부의 압력을 3㎏/㎠ 정도로 압축시켜 130℃의 공기가 토출되는 콤프레샤 토출구(6')와, 회전식 열교환기인 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, 로터 챔버(8'')를 갖는 케이싱(17)과, 상기 로터 챔버(8'')내에 수용된 회전로터(11')와, 상기 회전로터(11')에 그 회전축선 주위에 방사상으로 배치되어서 방사방향으로 왕복운동이 자유로운 복수의 베인(16)을 구비하고, 상기 회전축 샤프트를 고속 모터로 돌리면 중심회전자의 회전에 의한 관성으로 상기 베인의 외부 실린더 벽에 부착되며, 압축과 팽창을 연속으로 할 수 있으며, 외측커버의 포트 이동으로 압축기 흡입, 토출구와 팽창기 흡입, 토출구의 이동으로 압축비와 팽창비를 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 베인형 콤팬더를 이용한 냉동시스템. The vane compander is a refrigeration inlet (7 ') and the inside of the vane compander in which the air is sucked after entering the recuperator (4``) at a temperature of about -30 ℃ after the freezing in the freezer compartment and heat exchange The pressure is compressed to about 3 kg / cm 2 and passed through a compressor discharge port 6 'through which air at 130 ° C is discharged and a recuperator as a rotary heat exchanger, followed by a temperature of about -20 ° C and a pressure of about 3 kg / cm 2. An inflator inlet 8 'through which the air is introduced, an inflator outlet 9' through which air enters the inflator inlet and expands and is discharged at a temperature of about -55 ° C and a pressure of about 1 kg / cm &lt; 2 &gt; A casing 17 having a rotor chamber 8 '', a rotating rotor 11 'housed within the rotor chamber 8'', and a radially arranged around the axis of rotation of the rotating rotor 11' A plurality of vanes (16) freely reciprocating in the radial direction, the rotary shaft shaft When the shaft is rotated by a high speed motor, it is attached to the outer cylinder wall of the vane by inertia caused by the rotation of the center rotor, and it can be compressed and expanded continuously, and the compressor suction, discharge port and inflator suction, discharge port are moved by port movement of the outer cover. A refrigeration system using a vane-type compander, characterized in that the compression ratio and expansion ratio can be changed by the movement of.
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