KR101747990B1

KR101747990B1 - 에어컨 또는 증류수 생산 장치

Info

Publication number: KR101747990B1
Application number: KR1020127023463A
Authority: KR
Inventors: 군나르 마인즈; 쏘렌 마인즈
Original assignee: 에이씨-선 에이피에스
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2017-06-27
Also published as: AU2011217609A1; BR112012020769A2; ZA201206362B; EP2536983A4; WO2011100974A1; US20130014529A1; AU2011217609B2; JP5837512B2; KR20120135245A; US8997516B2; CN103229005A; EP2536983A1; CN103229005B; JP2013519827A

Abstract

본 발명의 장치는 에어컨을 위하여 주로 팽창기/압축기 시스템, 응축기 및 증발기 을 구비한 냉각 설비로 이루어진 것이다. 외부 열원은 팽창기 하우징에 열 전달을 위해서 제공되어 있다. 예를 들어 이러한 가열 매체는 팽창기 하우징의 외부면과 열 접촉하는 전기 열원이다. 다른 한편으로, 팽창기는 외부로부터 가열된 액체 버퍼 탱크 내부에 제공되어 있다.

Description

에어컨 또는 증류수 생산 장치{Apparatus for air conditioning or water production}

본 발명은 외부 열원, 예를 들면 태양열 판넬과 연관해서 상호 연결된 팽창기, 압축기, 응축기 및 증발기로 이루어진 냉각 장치, 대표적으로 에어컨에 관한 것이다.

많은 에어컨 장치들이 급속히 증가하고 있다. 이산화탄소의 방출 감소라는 범 세계적인 목표와 관련해서, 이러한 장치의 에너지 소비 절감이 상당히 중요하다.

보통, 에어컨의 에너지 소비는 태양이 강렬할 때 높아진다. 그래서, 태양열 에너지를 사용해서 공기 냉각으로 전환하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 특히 작동 유체로서 물을 사용하는 일반적인 태양열 가열 시스템을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

고기능 시스템의 에어컨에 관해 본 발명과 동일 발명자의 국제특허출원 WO2007/038921에 기재되어 있다. 이 시스템은 비록 종래 기술에 비해 많은 장점이 있지만, 여전히 효율성 면에서 개선점이 있는지 계속 조사를 하고 있다. 다른 문헌으로 샤우(Shaw)의 US4086072와 벤슨(Benson)의 US6581384가 있다.

본 발명의 목적은 열 에너지, 예를 들면 태양열 히터로부터 공급되는 에어컨 시스템의 개선점을 제공하기 위한 것이다. 특히 시동 상황과 관련하여 개선된 시스템을 제공하기 위한 것이다. 또한 본 발명은 최적의 에너지 효율성을 갖는 시스템을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성할 수 있는 냉각 장치에 관해 다음에서 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 장치는 유체를 운반하기 위한 수단, 예를 들면 펌프와, 가열 사이클에서 유체를 가열하기 위하여 가열 사이클과 외부 열원을 통해서 유체를 구동시키기 위한 수단으로 이루어져 있다. 상기 장치는 팽창기 하우징의 안쪽에 팽창 수단, 바람직하게는 제1 팽창기 터빈과 마주하는 내부면을 갖는 팽창기 하우징을 구비한 팽창기로 이루어지고 상기 팽창기 하우징은 반대편에 외부면을 갖는다. 팽창기는 외부 열원에 의해서 가열된 유체를 가스상으로 수용하기 위하여 가열 사이클에 연결되어 있는 팽창기 입구를 가지며 유체를 팽창시키는 것에 의해 팽창기가 구동된다. 추가로 상기 장치는 압축기 하우징의 안쪽에 압축 수단, 바람직하게는 제1 압축 터빈과 마주하는 내부면을 가지는 압축기 하우징을 구비하는 압축기로 이루어져 있고 압축기 하우징은 반대편에 외부면을 갖는다. 상기 압축기는 압축기 입구와 압축기 출구를 가지며, 압축기는 저압 압축기 입구 가스로부터 고압 압축기 출구 가스로 작동 유체를 압축시키기 위해서 팽창기에 의해 구동되어진다.

응축기는 팽창기로부터의 작동 유체 또는 압축기로부터의 작동 유체 또는 둘 모두로부터의 작동 유체를 열 교환기에서 저온의 제2 유체로 열 전달에 의해서 응축시킨다. 증발기는 응축기로부터의 작동 유체를 추가 열 교환기에서의 제3 유체로부터 에너지 전달에 의해 그리고 제3 유체에서의 냉각 효과를 생성하기 위해서 증발시키게 된다. 제3 유체는 에어컨을 위해서 사용될 수 있다.

추가로 외부 열원은 열매체와 팽창기 하우징 외측과의 열 접촉에 의해 팽창기 하우징에 열 전달을 하기 위해서 제공되어 있다. 예를 들면, 이 가열 매체는 팽창기 하우징의 외측과의 열 접촉하는 전기적인 열원이다.

바람직하게 이러한 가열 매체는 유체이다. 예를 들면, 팽창기는 액체 버퍼 탱크 안쪽에 제공되어 있으며, 상기 탱크는 외부 열원과 열적으로 연결하고 팽창기 하우징에 열 전달을 위해 팽창기 하우징의 외측과 열적 접촉하는 액체를 포함하고 있다.

팽창기 하우징과 열적 접촉하는 액체를 가지는 액체 버퍼 탱크에 가열 매체를 제공함으로써, 팽창기는 작동 유체의 팽창 공정에 적당한 온도로 가열된다. 그래서 냉각 하우징 때문에 팽창기에서 작동 유체의 신속한 온도 저하를 예방할 수 있다. 그러한 팽창기 하우징의 냉각으로 인한 온도 저하는 특히 시동 때 위험하고 상당히 중요한 사항이다. 온도 저하는 팽창기에서 작동 유체의 응축을 초래할 수 있고, 이것은 팽창기, 예를 들면 터빈 블레이드에 손상을 줄 수 있다.

언급한 바와 같이 바람직한 팽창기는 터빈 팽창기, 예를 들면 방사형 또는 축류 터빈이다. 또한, 바람직한 압축기는 터빈 압축기로서, 예를 들면, 방사형 또는 축류 터빈이다. 비록 원리가 터빈 팽창기 및/또는 터빈 압축기에 유용한 것이라고 해도 가열 매체, 예를 들면 버퍼 탱크에서의 액체는, 다른 또는 통상의 형태인 팽창기 및/또는 압축기를 사용할 때 조차도 상기에 언급한 바와 같이 시스템에 유리하게 적용할 수 있다.

또한 압축기의 가열을 제공하기 위하여, 임의로 압축기는 가열 매체, 예를 들어 압축기 하우징의 외측에 전기 히터로서 제공될 수 있다. 특히 압축기는 압축기 하우징으로의 열전달을 위해서 액체 버퍼 탱크 안쪽에서 압축기 하우징의 외측과 열 접촉하는 액체와 함께 놓일 수 있다.

추가 구현예로서 상기 장치는 추가로 일차 열교환기를 갖되 버퍼 탱크의 안쪽에 제공되어 버퍼 탱크의 액체와 열 접촉하고 버퍼 탱크의 액체로부터 가열 사이클의 유체로 열을 제공하기 위한 팽창기 입구에 유체 연결부를 갖는다. 이것은 팽창기의 하우징 뿐만 아니라 팽창기로 들어가는 액체를 시동 전에 동일한 온도로 예열을 확실하게 할 수 있다. 액체 버퍼 탱크는 따라서, 장치의 운전을 부드럽게 하기 위한 열 안정 시스템을 제공하게 된다.

추가 구현예로서, 일차 열 교환기는 또한 고압 압축기 출구 유체로부터 팽창기 입구의 가열 사이클 상류에 있는 유체에 열 전달을 위해 압축기 출구에 유체 연결부를 갖고 있다. 바람직하게 압축기 출구 유체와 팽창기 입구 유체 간에는 혼합이 일어나지 않는다.

본 발명에 따르면, 열은 팽창기로 들어가기전에 유체에 전달된다. 따라서, 유체는 특히 시동 상태를 위해 버퍼 탱크에서 유체에 의해 최초 온도로 가열될 수 있으며, 이러한 일차 열 교환기에서 고온이라고 할지라도 이차로 가열된다. 과도한 열의 일부는 액체 버퍼 탱크에 있는 액체에 추가로 전달될 수 있다. 이러한 배치는 외부 열원의 가열 능력에 대해 무리가 아닌 요구임을 의미한다.

예를 들어, 일차 열원은 태양열 히터일 수 있으며, 이것은 유체 사이클에서 대략 100℃의 온도와 1바아의 압력에서 유체를 가열하고 증발시킨다. 외부 히터, 유체가 액체 상으로, 최소한 부분적으로 남아 있을 수 있으며, 팽창기에 들어가기 전에 가스 상태를 달성하기 위해서 일차 열 교환기에서 증가된 온도를 가질 수 있다.

외부 가열원은 유체 사이클에서 유체에 약 100℃ 또는 그 이하 또는 그 이상의 온도를 제공할 수 있다. 예를 들면, 70℃와 120℃ 사이, 또는 90℃와 110℃ 사이이며, 태양열 시스템을 위해 적합한 시스템을 만들며, 저온으로도 용이하다. 예를 들면 중앙 난방 장치 또는 산업 설비로부터의 폐수가 사용될 수 있다.

열 교환기는 또한 500℃ 까지의 고온 유체를 생성하는 접시형 태양열 집열기 또는 다른 폐열을 기초로 한 태양열 판넬일 수 있다. 접시형 태양열 집열기로부터의 고온은 팽창기에 대해 최적의 입구 조건에 도달할 수 있는 열로 변경할 수 있다.

추가로 본 발명에 따른 장치는 작동 유체로서 팩터를 단순하게 하는 물이 적당하다.

추가로 또는 다른 가열원으로서, 외부 열원은 전기히터를 포함한다. 이 전기히터는 팽창기 입구 상류의 가열 사이클에서 유체를 가열하기 위해 일차 열 교환기에 연결되어 있다. 이 경우에 전기 히터의 가치는 특히 시동 할 때 중요하다. 이때 팽창기 입구로 들어가는 작동 유체는 가스 형태이어야 한다. 액체 탱크에서 액체를 가열하기 위해서, 특히 시동 할 때 전기 히터를 또한 사용할 수 있다.

추가 구현예로서, 팽창기 터빈은 제1 팽창기 터빈이고, 압축기 터빈은 제1 압축기 터빈이다. 그리고 제1 압축기 터빈을 제1 팽창기 터빈과 동시에 구동시키기 위해 제1 팽창기 터빈은 예를 들어서 공통의 축을 가지는 것에 의해 기계적으로 제1 압축기 터빈과 연결되어 있다.

상기 시스템은 팽창기/압축기 쌍 중에서 하나 이상으로 확장될 수 있다. 따라서, 추가 구현예로서, 상기 장치는 제2 팽창기 터빈과 제2 압축기 터빈을 각각 구비한 적어도 하나의 추가 팽창기 및 적어도 하나의 추가 압축기를 포함한다. 상기 제1팽창기와 압축기 터빈의 회전과는 독립적으로 제2 터빈은 기계적으로 동시 회전을 위해 서로 연결되어 있다.

따라서, 순차적으로 연결된 2개의 팽창기(상류 팽창기 및 하류 스팀 팽창기) 와 순차적으로 연결된 2개의 압축기(상류 압축기 및 하류 압축기)의 경우에 각각의 터빈 축을 통한 짝을 이루는 연결부로서, 그래서 상류 팽창기와 하류 압축기로부터 두 개의 고압 터빈이 각각 연결되어 있으며, 하류 팽창기 및 상류 압축기로부터의 저압 터빈이 각각 연결되어 있다.

한 구현예로서, 팽창기 출구는 추가 팽창기의 입구에 팽창기 유체 연결부를 갖고 있으며, 추가 압축기의 출구는 압축기의 입구에 압축기 유체 연결부를 갖는다. 따라서, 두 개 또는 그 이상의 팽창기는 두 개 또는 그 이상의 압축기와 같이 순차적으로 연결되어 있다.

한 구현예로서, 팽창기는 제1 팽창기 단계와 제2 팽창기 단계를 가지며, 임의로 추가 단계를 갖는다. 그리고 다른 팽창기 단계 사이의 가스상 유체에 열 전달을 위한 가열 수단을 제공한다. 이것은 팽창기의 효율을 증가시키기 위해서 사용하는 것이다.

두 단계 팽창기(또는 더 많은 단계의 팽창기 시리즈)가 습식 팽창을 위한 위험성을 감소시키는데 사용된다. 이러한 이중 압축은 열대 조건하에서 조차도 응축을 위한 충분한 출구 압력을 나타낸다.

하지만, 순차적인 연결은 필요하지 않다. 한 쌍의 팽창기/압축기 설비는 버퍼 탱크 안쪽에서 병렬로 작동시킬 수 있다.

추가 구현예로서, 팽창기로부터의 유체와 압축기로부터의 유체는 밸브, 바람직하게는 감압 밸브를 통해서 혼합된다. 상기 혼합은 팽창기 유체가 응축기로 들어가기 전과 압축기 유체가 응축기를 지나간 후에 수행하는 것이 바람직하다. 따라서, 혼합 밸브는 응축기의 팽창기 유체 상류에 연결부가 제공되어 있고, 응축기의 압축기 유체 하류에 연결부가 제공되어 있다.

그러나, 팽창기와 압축기에 대한 유체 사이클은 별도로 분리하는 것이 바람직하다. 추가로, 가열 사이클에서 팽창기 작동 유체를 위한 응축기는 압축기로부터 작동 유체를 위한 응축기와 같을 필요는 없다. 예를 들어 상기 장치는 팽창기 출구로부터의 작동 유체를 응축시키기 위한 제1 응축기와 압축기 출구로부터의 작동 유체를 응축시키기 위한 제2 응축기를 포함한다.

추가 구현예로서, 상기 장치는 작동 유체가 압축기로 들어가기 전에 이를 증발시키기 위해 추가 증발기를 포함하고 있다. 상기 추가 증발기는 추가 증발기로부터 유체를 압축기 출구로부터의 유체에 첨가하기 위해서 압축기 유체 연결부에 유체 연결부를 갖고 있다. 그래서, 증발된 유체는 순차적으로 연결되어 있는 두 개의 압축기 사이로 들어간다.

임의로, 가열 사이클은 팽창기 입구의 액체 탱크 상류에 있는 액체로부터 작동 유체를 수용하기 위해서 연료 탱크에 유체에 대한 제1 유체 연결부를 갖고 있다. 따라서 탱크의 액체는 작동 유체의 일부가 된다.

예를 들어, 가열 사이클은 액체 탱크에 있는 액체에 작동 유체를 다시 전달하기 위해 팽창기 출구의 액체 탱크 하류에 제2 유체 연결부를 포함하고 있다. 추가 개선점으로, 임의로, 가열 사이클은 액체 탱크의 외측에 추가로 열 교환기를 포함하고 있으며, 액체 탱크로 들어가기 전에 압축기 출구의 작동 유체로부터 가열 사이클의 작동 유체로 열 전달을 위해서 열 교환기는 제2 유체 연결부를 통해서 연료 탱크의 한측면에 연결되어 있고, 다른 측면에는 압축기 출구에 연결되는 추가 유체 연결부를 갖는다. 만일 팽창기의 유체 사이클이 압축기에 대한 유체 사이클로부터 분리된다면, 추가로 열 교환기는 제1 응축기의 하류와 제2 응축기의 상류에 제공될 수 있다. 이러한 장치 설계는 놀라웁게도 입력되는 열에 대해 냉각 효율이 4-8% 이상 산출되었다.

추가 구현예로서, 외부 열원은 태양열 판넬로부터 탱크로 가열된 액체를 제공하기 위하여 액체 탱크에 유체 연결부를 구비한 태양열 가열 판넬을 포함하고 있다. 다른 한편으로, 상기 태양열 판넬은 액체 버퍼 탱크에서 액체와 혼합되지 않지만, 단지 열 교환기만을 통해서 태양열 가열 판넬의 유체로부터 액체 탱크의 유체로 열 전달을 위해 액체 탱크 내부에 열 교환기에 액체 연결부를 갖고 있다.

임의로, 외부 열원은 연소 엔진을 포함하며, 이로부터의 열이 직접적으로 공급되거나 기계적인 및/또는 전기적인 매개체 수단을 통해서 공급된다. 예를 들어 엔진으로부터의 남는 열 및/또는 엔진으로부터의 폐 가스를 가열하는데 사용된다.

특별한 구현예로서, 상기 연소 엔진은 자동차 부품인 모터이고 자동차의 추진 수단에 연결된다.

예를 들어, 상기 장치는 자동차와 조합된다. 상기 팽창기는 발전기를 구동시켜서 전력을 생산하기 위하여 발전기에 연결되어 있는 터빈으로 이루어진다. 상기 발전기는 전력을 생산하며 발전기에 의해서 생산된 전력에 의해 모터를 구동시키기 위해서 전기 모터와 전기적으로 연결되어 있다. 상기 모터는 교대로 여러 가지 수단, 예를 들면 자동차의 추진을 지원하기 위해서 사용될 수 있다. 휠 자동차에서, 예를 들면 배출 가스가 전기 모터에 동력을 제공하기 위해서 사용될 수 있으며, 휠의 동력으로도 제공될 수 있다. 선박에 대해서는, 스크류 또는 수중 터빈에 대한 추가 동력으로 사용될 수 있으며, 비행기에 대해서는 프로펠라에 대한 추가 동력으로 제공될 수 있다.

일반적으로, 상기 장치는 만일 팽창기 및/또는 압축기의 회전축이 발전기에 연결되어 있다면, 전기를 생산하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 그로부터 생산된 전력을 전기 모터를 구동하는데 사용될 수 있다.

추가 예로서, 자동차에서의 연소 엔진으로부터의 열은 팽창기 및/또는 압축기 회전축에 연결된 발전기에서 전력을 생산하기 위해서 상기 장치를 구동하는데 사용될 수 있다. 대신에 모터는 자동차의 휠의 구동에 도움을 주기 위해 사용될 수 있다.

그래서, 엔진과 열로부터의 열 에너지는 자동차의 폐기물인 배출 가스로부터의 운동 에너지와 마찬가지로 자동차의 연료 소비를 절감하기 위해 회수할 수 있다.

또한, 팽창기 및/또는 압축기로부터의 회전축은 회전축을 구동하기 위해서 모터에 연결할 수 있다.

본 발명에 따른 시스템에서, 압력은 2기압 이하 또는 최대 1.5기압으로 유지할 수 있다.

바람직하게 팽창기는 터빈 팽창기, 바람직하게는 회전 속도가 50,000과 250,000 rpm 사이이다. 모터, 바람직하게는 전기 모터를 팽창기와 압축기를 구동하는데 사용될 수 있다. 또한 전기, 예를 들어 자가 발전하는 전기 부품을 위한 전력 생산을 위해 발전기로서 사용될 수 있다.

바람직한 작동 유체는 물이지만, 작동 유체로서 예를 들면, 이소부탄, 암모니아, 오일, 아스펜 템퍼(Aspen Temper)-2, 아스펜 템퍼-40, 아스펜 템퍼-55, 염화칼슘, 다우섬 제이(Dowtherm J), 다우섬 큐(Dowtherm Q), 에탄올, 에틸렌 글리콜, 프리쥼(Freezium), 염화마그네슘, 메탄올, 탄산칼륨, 프로필렌 글리콜, 염화나트륨, 실 썸(Syltherm) XLT, 써모젠(Thermogen) VP1869, 탁소피트(Tyxofit), N2, CO2, HCFC, CFC 또는 HC, R134a 또는 R407 또는 이들의 조합물로 이루어진 냉각제가 있다.

본 발명에 따른 장치의 냉각력은 큰 간격으로 변할 수 있는데, 예를 들면 10, 20 이상 50kW까지 일 수 있다.

물이 냉각제일 경우 본 발명에 따른 장치에서 증발 공정은 증류수를 생산한다. 이 증류수는 높은 COP(Coefficent Of Performance: 성적계수)를 주는 보다 더 효율적인 에너지 운송을 만들어 내기 위해서 응축기를 분무하는데 사용될 수 있다.

팽창기 및/또는 압축기는 축류 또는 방사형 터빈이거나 두 개의 원리를 결합한 형태일 수 있다.

본 발명에 장치는 예를 들면 에어컨을 냉각하는데 사용될 수 있지만, 예를 들어 응축기에서 공기를 습윤화하거나 음용수로서 사용될 수 있는 증류수를 제공하는데 사용될 수 있다.

본 발명을 첨부하는 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 국제특허출원 WO2007/038912의 종래 시스템의 다이아그램이다.
도 2는 팽창기와 압축기 사이클을 위한 별도로 응축기를 구비하고 있는 다른 구현예를 나타낸 다이아그램이다.
도 3은 도 1과 유사하지만, 본 발명에 따른 압축기와 팽창기 주위에 버퍼 탱크를 구비하고 있는 다이아그램이다.
도 4는 버퍼 탱크 안쪽에 이중-한쌍의 터빈 시스템과 내부 열 교환기를 보여주는 다이아그램이다.
도 5는 2개의 압축기 사이의 파이프에 연결되어 있는 별도의 냉각 사이클을 사용하는 추가 구현예를 예시한 다이아그램이다.
도 6은 외부 열원에 연결되어 있는 열 교환기에 의해 가열된 버퍼 탱크를 예시한 다이아그램이다.
도 7은 공통의 냉각 팬을 사용하는 팽창기 사이클과 압축기 사이클을 위한 별도의 응축기를 나타내는 다이아그램이다.
도 8은 터빈 축에서 운전되는 모터/발전기 MG를 나타낸 다이아그램이다.
도 9는 팽창기가 버퍼 탱크에서 +55로 낮출 수 있는 저온 에너지의 개발을 위해서 나란하게 운전되는 구현예를 예시한 다이아그램이다.
도 10은 태양열 판넬에 열전달을 위해서 태양열 집열기 후면에 설치한 응축기를 나타내는 다이아그램이다.
도 11은 작동 유체로서 물(R718)을 사용하는 도 4의 다른 시스템의 H/log 다이아그램을 예시한 것이다.

도 1은 국제특허출원 WO2007/038912에 공지된 종래 시스템을 예시한 것이다. 이 시스템과 사이클을 다음에서 상세하게 설명하며, 이것은 나중에 발명의 이해를 쉽게 할 것이다.

태양열 히터 또는 난방 장치로부터의 폐수와 같은 열원(1)은 열 교환기(2)에서 작동 유체, 바람직하게는 물에 전달되는 열 에너지를 제공한다. 작동 유체는 액체 펌프(4)로부터 예를 들면 대기압하에서 튜브(3)에 제공된다. 비교적 낮은 대기압은 태양열 히터에 대해 유용한 시스템을 만든다. 열 교환기(2)에서 열 에너지를 수용함으로써 가압 액체는 예를 들어 100℃로 가열된다. 가열된 액체는 튜브(5)를 통해서 팽창기(7)로 유도된다. 여기서, 액체는 팽창되고 작동 유체로부터 작동을 팽창기(7)로 전달한다. 팽창기(7)는 160,000 rpm의 속도로 운전되는 터빈 팽창기이다.

작동 유체로부터 에너지를 수용하면, 팽창기(7)는 샤프트(10)에 의해서 팽창기(7)에 연결되어 있는 터빈 압축기(9)를 구동시킨다. 압축기(9)는 작동 유체를 가스 상태에서 전형적인 냉동 가스의 일부로서 중압 가스(intermediate pressure gas)로 압축시킨다. 압축기(9)로부터 출력되는 유체는 튜브(21)을 통해서 1차 열 교환기(22)로 흐르고, 여기서 압축기 출력 유체는 열 교환기(2)로부터 튜브(5)를 통해서 흐르는 유체에 열 에너지를 전달한다.

작동 유체가 물인 경우, 압축기(9)에서의 출력 온도는 전형적으로 약 200℃이고, 태양열 교환기(2)의 온도는 약 100℃이다. 태양열 교환기(2)로부터의 가열 유체에 압축기(9) 유체로부터의 에너지 전달이 확실하게 이루어진다. 이러한 열 전달은 시스템의 높은 냉각 성능을 위한 주된 이유이다.

1차 열 교환기(22) 이후에 도관(23)을 경유하는 압축기(9)로부터의 작동 유체와 도관(24)을 경유하는 팽창기(7)로부터의 작동 유체는 압력에서의 차이를 가능한한 고려하는 밸브(25)를 통해서 혼합되기 전에 응축기(13)에서 주변 공기에 의해서 냉각되어진다. 혼합된 작동 유체의 제1 부분은 갈라져서 튜브(16)로 재순환되고, 제2 부분은 증발기(18)에서 증발되기 위해서 사용된다. 증발기(18)는 압축기(9)에 의해서 구동되며, 압축기(9)는 증발기(18)로부터의 가스를 탱크(15)를 통해서 흡수하게 된다. 증발기(18)에서 증발되고 냉각된 가스는, 예를 들어 집에서 에어컨을 위해 기류(19)를 냉각시키는데 사용된다.

종래의 시스템은 100℃ 이하의 저온에서 외부 히터로도 효율적으로 작동할 수 있는 이점을 갖고 있다. 추가로 이점 및 추가 구현예는 국제특허출원 WO2007/038912에 설명되어 있다.

도 1의 종래 시스템에 따라 추가로 약간 수정한 구현예를 도 2에 예시하였다. 도 1에 의하면, 도관(24)에 있는 팽창기(7)로부터의 작동 유체는 도관(23)에 있는 압축기(9)로부터의 작동 유체와 밸브(25)에서 통합되는데, 이에 비해 도 2에서는 그런 것이 없다. 도 2에는, 팽창기(7)와 압축기(9)에 대해 작동 유체가 별개로 각각 순환을 한다. 그래서, 팽창기(7)를 위한 하나의 사이클(24,16,3,5), 압축기(9)를 위한 하나의 사이클(21,23,31)이 있다. 응축기(13)를 갖는 열 교환기에 대해 하나의 팬을 사용할수 있지만, 도 2에 예시한 바와 같이 두 응축기(13a,13b)에 개별적으로 팬을 사용할 수도 있다. 여기서, 하나의 응축기(13a)는 팽창기 유체 사이클(24,16,3,5)을 위해서 사용되고 다른 응축기(13b)는 압축기 유체 사이클(21,23,31)을 위해서 사용된다.

이 구현예에서 냉각 장치는 다음과 같은 항목으로 정의할 수 있다.

- 가열 사이클(5,7,24,16,4,3)을 통해 유체를 운반하기 위한 액체 펌프(4);

- 가열 사이클(5,7,24,16,4,3)에서 유체를 가열하기 위한 외부 열원(1,2);

- 유체의 팽창에 의해 팽창기가 구동하도록 가스 상태로 유체를 수용하기 위해 외부 열원(1,2)에 대해 유체 연결부(5)를 갖고 있는 팽창기 입구와 팽창기 출구를 구비하고 있는 팽창기(7);

- 저압 압축기 입구 가스로부터 고압 압축기 출구 가스로 작동 유체를 압축시키기 위해서 팽창기(7)에 의해서 구동되어지는 압축기 입구와 압축기 출구를 구비하고 있는 압축기(9);

- 압축기 출구에 대해 유체 연결부(21)를 구비하고 있고, 가열 사이클에서 고압 압축기 출구 가스로부터의 열을 유체에 전달하기 위하여 팽창기 입구와 연결되어 있는 일차 열 교환기(22);

- 압축기(9) 또는 팽창기(7) 또는 둘 모두로부터의 작동 유체를 저온의 제2 유체로 에너지 전달을 하는 것에 의해 응축시키기 위한 응축기(13a, 13b);

- 응축기(13a,13b)로부터의 작동 유체를 제3 유체(19)로부터 에너지 전달에 의해 증발시키고 제3 유체(19)에서 원하는 냉각 효과를 생성하기 위한 증발기(18); 및

여기서, 일차 열 교환기(22)는 외부 열원(1,2)과 팽창기(7) 입구 사이에서 가열 사이클에 연결되어 있다.
유체 버퍼 탱크(20)의 액체와의 열적 접촉을 위해 상기 유체 버퍼 탱크 내부에 제공된 일차 열교환기(22)와 상기 유체 버퍼 탱크에 있는 유체로부터 가열 사이클에서 액체로 열을 제공하기 위해 상기 팽창기(7) 입구에 유체 연결부(21)를 구비하고 있다.

덧 붙혀서, 임의로 예시한 바와 같이, 시스템은 압축기로부터의 유체를 위한 하나의 응축기(13b)와 팽창기(7)로부터의 작동 유체를 에너지 전달에 의해서 저온의 추가 유체로 응축하기 위한 추가 응축기(13a)로 이루어질 수 있다.

발명자에 의해서 확인된 바와 같이, 국제특허출원 WO2007/038912의 종래 시스템과 도 2의 시스템은, 특히 시동 상황에서 팽창기가 냉각되고, 이것이 응축으로 이어지고, 최악의 경우에는 고속 터빈에 대해 손상을 줄 수 있는 것을 개선할 수 있다. 이러한 개선점은, 팽창기(7)의 터빈 하우징, 특히 금속 하우징의 난방이고, 임의로 압축기(9) 하우징의 난방이다. 하우징의 난방은 터빈으로 들어가는 유체의 응축을 방지하게 된다.

하우징의 난방은 원칙적으로, 전기적인 가열을 포함해서, 여러 가지 방법으로 수행될 수 있다. 이 구현예에서 냉각 장치는 다음과 같은 항목으로 정의할 수 있다.

- 팽창기를 구동시켜 유체를 팽창시키기 위해서 가스 상태로 유체를 수용하기 위해 외부 열원(1,2)에 유체 연결부(5)가 연결되어 있는 팽창기 입구와 팽창기 출구를 구비하고 있는 팽창기(7);

- 압축기 출구에 유체 연결부(21)가 연결되어 있고, 가열 사이클에서 고압 압축기 출구 가스로부터의 열을 유체에 전달하기 위하여 팽창기 입구와 연결되어 있는 일차 열 교환기(22);

- 압축기(9) 또는 팽창기(7) 또는 둘 모두로부터의 작동 유체를 에너지 전달에 의해 저온의 제2 유체로 응축시키기 위한 응축기(13a, 13b);

- 외부 열원(1,2)과 팽창기(7) 입구 사이에서 가열 사이클에 연결되어 있는 일차 열 교환기(22); 및

여기서, 팽창기 및/또는 압축기는 외부 열원, 바람직하게는 하우징과 열 접촉하는 전기 가열기에 의해서 가열된다.

바람직한 가열 방법을 국제특허출원 WO2007/038912와 동일한 원리를 주로 예시하고 있는 도 3을 참조하여 설명하기로 한다. 그러나, 열원(1)은 도 1의 열 교환기(2)를 가열하지 않지만, 압축기(9) 하우징과 팽창기(7) 하우징을 감싸고 있는 버퍼 탱크(20)에 있는 액체를 가열한다. 압축기(9) 하우징의 가열은 임의적이지만 바람직하다. 임의적이지만 바람직하기로는, 탱크에 일차 열 교환기(22)를 포함시키는 것이다. 탱크의 액체는 팽창기(7)의 하우징과 열 접촉하고 있으며, 임의적으로 그리고 예시한 바와 같이, 압축기(9)의 하우징과 열 교환기(22)도 열 접촉하고 있다. 모든 3가지 부재와 열 접촉하는 것에 의해, 이들의 온도가 동일하게 되며, 시동 상황에서 응축을 방지하는데 도움을 준다.

열원으로서, 가열된 액체가 공급 튜브(1a)를 통해서 버퍼 탱크(20)로 공급되고 열원(1)의 배출 튜브(1b)로 배출된다. 다른 한편으로, 열원으로부터의 액체와 버퍼 탱크(20) 내의 액체 간의 열 전달을 위해서 열 교환기(도시하지는 않았지만, 도 7에서 부호 42로 예시한 것과 같은 원리)를 제공할 수 있다. 열원의 예로는, 태양열 가열판넬과 중앙 난방 장치 또는 산업 시설로부터 공급되는 폐수가 있다. 추가로 또는 다른 한편으로, 전기 히터 또는 다른 종류의 열원을 버퍼 탱크 내의 액체 난방에 사용될 수 있다. 예를 들어, 태양열 판넬이 아직 그대로이고 점차적으로 난방이 되는 아침에, 팽창기에서 응축의 위험성 없이 쉽게 시동하는 것을 도와주기 위해서 버퍼 탱크에 있는 액체를 가열하는데 전기적인 열원을 사용할 수 있다.

팽창기(7), 임의로 압축기(9) 그리고 추가로 임의적으로 팽창기(7)와 압축기(9)에 연결되어 있는 하나 또는 그 이상의 열 교환기 주위의 액체 버퍼 탱크(20)의 제공 원리는 국제특허출원 WO2007/038912에 예시한 모든 다른 구현예에 제공할 수 있다. 이러한 증류수는 설명한 분무 시스템외의 다른 목적을 위해서 사용될 수 있다. 음료수 생산 시스템의 일부로서도 사용될 수 있다.

추가로, 이러한 원리는 다른 종래 기술의 시스템에 사용할 수도 있으며, 특히 국제특허출원 WO2007/038912의 도입부에서 거론된 종래 시스템에도 사용할 수도 있다.

도 4는 추가 구현예를 예시한 것으로, 원리는 두 개의 분리된 응축기(13a, 13b)를 사용하는 것이다. 비록 이것이 본 구현예와 후술하는 구현예에서의 버퍼 탱크를 위한 필수적인 해결책은 아닐 수도 있으며 도 1에서와 같이 단일 응축기(13)에 대한 원리를 사용할 수도 있다.

도 4에서의 시스템은 그 시스템 주변에 두 개의 팽창기(7',7")와 두 개의 압축기(9',9")와 다수의 열 교환기(22,27,41)를 구비한 버퍼 탱크(20)를 갖고 있다. 팽창기(7')와 압축기(9")의 첫 번째 쌍은 동시 구동을 위해서 제1 회전축(10')을 통해서 연결되어 있고, 팽창기(7")와 압축기(9')의 두 번째 쌍은 동시 구동을 위해서 제2 회전축(10")을 통해서 연결되어 있다. 팽창기(7')는 유체가 팽창기(7')로부터 추가 팽창기(7")로 흐르도록 하기 위해 튜브(26)를 통해서 추가 팽창기(7")에 연결되어 있고, 이와 유사하게 튜브 연결부(6)는 추가 압축기(9')와 압축기(9") 사이에 제공되어 있다.

가열된 액체(1)는 시스템의 가열을 위해서 버퍼 탱크(20)를 통해서 흐른다. 버퍼 탱크(20) 내에서, 액체는 시스템 흡입구(8), 예를 들어 필터 시스템을 통해서 작동 유체로서 추출되고, 튜브(11)을 통해서 펌프(4)로 운반되며, 여기서, 펌프는 팽창기 사이클을 통해서 작동 유체를 구동시킨다.

펌프(4)로부터, 작동 유체는 팽창기(7')로 제공된다. 그 후에 유체는 튜브(26)와 열 교환기(27)로 들어가고, 다음에 추가 팽창기(7"), 튜브(24), 응축기(13), 튜브(3) 및 열 교환기(40)을 통해서 흐른 후에 다시 연결부(28)를 통해서 버퍼 탱크(20)로 들어간다.

버퍼 탱크(20)는 또한 액체 분리기 기능을 한다. 여기서, 작동 유체는 열 교환기(22,27)에서의 물방울에 대해 위험성을 최소화하여 유체 흡입구(8)로부터 팽창기(7')로 들어간다.

작동 유체에 대한 별개의 압축기 사이클은 밀폐 사이클이며, 팽창기 사이클과 섞여 있지 않다. 압축기 사이클에서, 유체는 추가 압축기(9')로부터 압축기 유체 연결부(6)를 통해서 추가 압축기(9")로 구동되고 그로부터의 열은 일차 열 교환기(22)에서 팽창기 유체로 전달되고 이것은 버퍼 탱크(20)에 있는 액체에 열이 전달될 수 있다. 열 교환기(22)의 목적은 도 1에서 종래 시스템과 연관해서 설명하기로 한다. 열 교환기(22) 이후에, 압축기 사이클에서의 작동 유체는 튜브(23)를 통해서 열 교환기(27)로 운반되고, 열 교환기(27)는 두 개의 팽창기(7',7") 사이에서 유체와 열적으로 교류하게 된다. 압축기 유체는 버퍼 탱크로부터 연결부(29)를 통해서 배출되고 열 교환기(40), 응축기(13b), 튜브(31) 및 열 교환기(41)를 통해서 추가 압축기로 흐르게 된다.
제2 팽창기 터빈과 제2 압축기 터빈을 각각 구비한 추가 팽창기(7")와 추가 압축기(9')로 이루어지되 상기 제1 팽창기와 압축기 터빈의 회전과는 독립적으로 상기 제2 터빈들은 기계적으로 동시 회전을 위해 서로 연결되어 있고, 여기서, 상기 팽창기(7)의 출구는 추가 팽창기(7")의 입구에 팽창기 유체 연결부(26,27)를 갖고 있고, 상기 추가 압축기(9')의 출구는 압축기(9")의 출구에 압축기 유체 연결부(6)를 갖고 있다.

열 교환기(41)는 장치의 효율을 최적으로 하기 위해서 물방울이 추가 압축기(9')로 들어가는 것을 방지한다. 열 교환기(41)의 효능을 열 교환기(22,27)의 효율을 증가시키게 되는 압축기(9")로부터 출력되는 고온의 유체이다.

열 교환기(40)는 열 교환기(27) 이후에 압축기 사이클에서 남아 있는 잔열을 사용하는 것에 의해서 버퍼 탱크(20)에 대한 흡입구(28) 이전에 팽창기 사이클의 튜브(3) 내에서 작동 유체를 재가열한다. 이것은 놀라웁게도 COP를 8~12%로 상승시킨다. 라인(31)에서의 열 교환기(41)는 압축기(9')로 들어가기 전에 스팀을 과열시키기 위해 버퍼 탱크(20)에 있는 열을 사용하여 특별히 시동 절차에 사용된다. 하지만, 열 교환기(41)는 또한 작동 유체 사이클에 대해 에너지를 회수하기 위해서 정상 작동에 사용된다.

도 5는 압축기 유체 사이클에서 응축기(13b) 이후에 분리기(15)로부터의 응축수에 대해 튜브(12)를 통해서 연결되어 있는 냉각 사이클(18a)이 추가로 있는 것 외에는 도 4와 대부분 동일하다. 튜브(12), 응축기(18a), 및 튜브(17)로부터의 유체는 분리기(15a)에서 증발되고 두 개의 압축기(9',9") 사이에 있는 압축기 유체 연결부(6)에 있는 압축기 유체와 혼합되기 위해서 튜브(14)를 통해서 인도되어진다. 추가로 유체는 튜브(26)를 통해서 분리기로 제공된다.

외부 열원(1)으로부터 들어오는 에너지는 팽창기 유체 사이클과 열원으로부터의 유체를 분리하기 위해서 도 6에 예시되어 있는 열 교환기(42)를 사용하는 버퍼 탱크로 운반될 수도 있다.

도 7은 각각 팽창기 사이클과 압축기 사이클을 위해서 응축기(13a,13b)가 분리되어 있다는 점에서 도 6의 구현예와 유사하다. 그러나, 별도의 유체를 응축시키기 위해서 공동의 팬(43)을 사용하고 있다.

도 8은 도 4의 구현예와 유사하지만, 한 쌍의 제1 및 제2 팽창기/압축기의 회전축(10',10")에 모터/발전기 MG가 연결되어 있다. 이것은 모터에 의해서 축을 활성적으로 구동할 수 있고 및/또는 발전기에 의해서 전기를 발생시키는 것이 가능하다. 모터는 압축기 터빈 출구 스팀에서 고온이 만들어지게 하기 위해 축이 회전되게 시동 과정에 사용될 수 있으며, 그로 인해 활성화하기 위한 터빈 공정에 대해 팽창기 입구 흐름을 가열시키게 된다. 전기를 만드는 작용하는 하는 발전기는 유니트에서 냉각 용량이 필요 이상이 될 때 사용할 수 있으며, 독립적인 유니트로서 전기 부품을 구동시키는데 사용될 수 있다.

도 9는 팽창기(7',7")가 연속해서 구동되지 않지만 병렬로 구동되는 시스템을 예시한 것이다. 팽창기(7')는 흡입구 시스템(8)로부터 열 교환기(22)와 튜브(11)를 통해서 작동 유체를 수용하고 추가 팽창기(7")는 흡입구 시스템(8)으로부터 예시한 바와 같이 상기와 유사한 튜브(11')와 열 교환기(22')를 통해서 유체를 흡수한다. 이것은 버퍼 탱크에서 저온 에너지를 +55℃로 낮출 수 있는 가능성을 제시하고 있다. 팽창기(7',7")로부터 출구는 튜브(24)에 함께 연결되고 추가로 응축기(13a)에서 응축된다.

도 10은 태양열 집열기(1')의 효율을 높이고 일부 응축기 팬에 의한 전력 소비를 최소화하기 위해서, 태양열 집열기(1')의 뒤에 배치된 응축기(13a',13b')를 예시한 것이다. 대류에 의한 자연 공기 흐름이 응축기(13a,13b)로부터 집열기(1')로 열을 전달하게 된다.

도 11은 버퍼 탱크(20)에 대한 입구 전에 열 교환기(40)에서 압축기 사이클로부터 파이프(3)에 있는 유체로부터 전달되는 잔열을 사용할 경우 팽창기와 압축기 사이클에 대해 응축기를 각각 구비한 압축기와 팽창기 공정에서의 H/log P 다이아그램을 예시한 것이다. 열 교환기(22,27) 이후에 압축기(9',9")로부터 증기 중에 잔류하는 에너지의 사용은 열 교환기(40)에서 응축기(13a,13b)로부터 회수 유체의 가열로 인한 것이다. 이것은 장치의 효율을 증가시키고 태양열 판넬로부터 필요한 에너지의 요구를 3~4% 정도 감소시키게 된다.

1 : 열원
2 : 열 교환기
3 : 튜브
4 : 액체 펌프
5 : 튜브
6 : 튜브 연결부
7,7',7" : 팽창기
8 : 시스템 흡입구
9,9',9" : 압축기
10',10": 회전축
11,12,14,16,17 : 튜브
13,13a,13b,18a : 응축기
15a,18 : 증발기
18a : 응축기
20 : 버퍼탱크
22,27,41 : 열 교환기
23,24 : 도관
25 : 밸브
26 : 튜브
28 : 연결부
31 : 튜브
40,42 : 열 교환기

Claims

- 가열 사이클(5,7,24,16,4,3)을 통해서 유체를 운반하기 위한 수단(4);
- 상기 가열 사이클(5,7,24,16,4,3)에서 상기 유체를 가열하기 위한 외부 열원(1,2);
- 안쪽에 내부면이 마주하는 제1 팽창 수단을 갖고 반대편에 외부면을 가지는 팽창기 하우징을 구비하고, 유체의 팽창에 의해 팽창기(7')가 구동하도록 상기 외부 열원(1)에 의해 가스 상태로 가열되는 유체를 수용하기 위해 상기 가열 사이클(5,7,24,16,4,3)에 연결되어 있는 팽창기 입구를 가지는 팽창기(7);
- 안쪽에 제1 압축 수단과 마주하는 내부면을 갖고 반대편에 외부면을 가지는 압축기 하우징을 구비하고, 압축기 입구와 압축기 출구를 가지며, 저압 압축기 입구 가스로부터 고압 압축기 출구 가스로 작동 유체를 압축시키기 위해서 상기 팽창기(7)에 의해서 구동되어지는 압축기(9);
- 열 교환기에서 저온의 제2 유체로 에너지 전달을 하는 것에 의해 상기 팽창기(7)로부터의 상기 작동 유체 또는 상기 압축기(9)로부터의 작동 유체, 또는 둘 모두를 응축하기 위한 응축기(13,13a,13b); 및
- 추가로 열 교환기에서 제3 유체(19)로부터 에너지 전달에 의해 상기 응축기(13a,13b)로부터의 작동 유체를 증발시키고 상기 제3 유체(19)에서 원하는 냉각 효과를 생성하기 위한 증발기(18)로 이루어진 냉각 장치에 있어서,
상기 외부 열원(1)은 유체 버퍼 탱크에 액체와 열적으로 연결되어 제공되고, 상기 팽창기(7)는 팽창기(7) 하우징의 외측과 유체의 열 접촉에 의해 상기 팽창기(7) 하우징에 열 전달을 위해 유체 버퍼 탱크의 내측에 제공되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제1항에 있어서,
상기 팽창기(7)는 외부 열원(1,2)과 열적으로 관련이 있는 액체를 포함하고 그의 하우징으로 열 전달을 위해 그의 하우징의 외부면과 열접촉하고 있는 액체 버퍼 탱크(20) 내부에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제2항에 있어서,
상기 압축기(9)는 그의 하우징으로 열전달을 위해 외부면과 열접촉하고 있는 액체를 포함하는 액체 버퍼 탱크(20) 안쪽에 제공되어 있는 냉각 장치.
제2항에 있어서,
상기 팽창 수단은 팽창기 터빈이고, 압축 수단은 압축기 터빈인 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제4항에 있어서,
상기 장치는 상기 유체 버퍼 탱크(20)의 액체와의 열적 접촉을 위해 상기 버퍼 탱크 내부에 제공된 일차 열교환기(22)와 상기 유체 버퍼 탱크에 있는 유체로부터 상기 가열 사이클(5,7,24,16,4,3)에서 액체로 열을 제공하기 위해 상기 팽창기(7) 입구에 유체 연결부(21)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제5항에 있어서,
일차 열 교환기(22)는 상기 압축기(9) 출구의 고압 가스로부터 상기 가열 사이클의 유체에 열 전달을 위해서 압축기(9) 출구에 유체 연결부(21)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제6항에 있어서,
상기 외부 열원(1)은 상기 팽창기(7) 입구의 가열 사이클(5,7,24,16,4,3) 상류에서 유체를 가열하기 위해 상기 일차 열 교환기(22)에 연결된 전기 히터로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제 4항에 있어서,
상기 팽창기 터빈은 제1 팽창기 터빈이고, 상기 압축기 터빈은 제1 압축기 터빈이되 제1 압축기 터빈을 제1 팽창기 터빈과 동시에 구동시키기 위해 상기 제1 팽창기 터빈은 기계적으로 제1 압축기 터빈에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제8항에 있어서,
상기 장치는 제2 팽창기 터빈과 제2 압축기 터빈을 각각 구비한 추가 팽창기(7")와 추가 압축기(9')로 이루어지되 상기 제1 팽창기와 압축기 터빈의 회전과는 독립적으로 상기 제2 터빈들은 기계적으로 동시 회전을 위해 서로 연결되어 있고, 여기서, 상기 팽창기(7)의 출구는 추가 팽창기(7")의 입구에 팽창기 유체 연결부(26,27)를 갖고 있고, 상기 추가 압축기(9')의 출구는 압축기(9")의 출구에 압축기 유체 연결부(6)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제9항에 있어서,
상기 장치는 상기 작동 유체가 압축기(9")로 들어가기 전에 작동 유체를 증발시키기 위한 추가 증발기(18a)로 이루어져 있되 상기 추가 증발기(18a)로부터의 유체를 제1 압축기(9')의 출구로부터의 유체에 첨가하기 위해 추가 상기 증발기(18a)는 압축기 유체 연결부(6)에 유체 연결부(14)를 갖는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제2항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
흡입구 시스템(8), 액체 이송을 위한 수단(4), 일차 열교환기(22), 튜브(26), 도관(24), 응축기(13), 튜브(3) 및 열교환기(40)기를 포함하는 가열 사이클 부분(8,4,22,26,24,13,3,40)은 상기 팽창기(7') 입구의 액체 탱크(20) 상류에 있는 액체로부터 작동 유체를 수용하기 위해서 유체 탱크(20)의 액체에 대해 제1 유체 연결부(8)를 갖는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제11항에 있어서,
상기 가열 사이클 부분(8,4,22,26,24,13,3,40)은 상기 액체 탱크(20)의 액체에 다시 작동 유체를 전달하기 위하여 팽창기(7")의 하류에 있는 액체 탱크(20)에 제2 유체 연결부(28)를 포함하는 상기 가열 사이클 부분(8,4,22,26,24,13,3,40)은 액체 탱크(20) 외측에 추가 열 교환기(40)를 포함하고, 액체 탱크(20)로 들어가기 전에 압축기(9") 출구의 작동 유체로부터 상기 가열 사이클 부분(8,4,22,26,24,13,3)의 작동 유체로 열 전달을 위해서 상기 열 교환기(40)는 제2 유체 연결부(28)을 통해서 연료 탱크(20)에 한 측면이 연결되어 있고, 열 교환기(40)는 다른 측면에 압축기(9") 출구로부터 유체로부터의 열 전달을 위해서 압축기(9")에 추가 유체 연결부(28)를 갖는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제12항에 있어서,
상기 장치는 팽창기(7") 출구로부터의 작동 유체를 응축시키기 위하여 제1 응축기(13a)와 압축기(9") 출구로부터의 작동 유체를 응축하기 위한 제2 응축기(13b)를 포함하되 상기 제1 응축기(13a)의 하류 및 제2 응축기(13b)의 추가 열 교환기(40)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제2항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 외부 열원(1)은 태양열 판넬로부터 탱크(20)로 가열된 액체를 제공하기 위하여 액체 탱크(20)에 유체 연결부(1a,1b)를 구비한 태양열 가열 판넬로 이루어지고 또는 상기 태양열 판넬은 태양열 가열 판넬의 유체로부터 상기 액체 탱크(20)에서 유체로 열 전달을 하기 위해 상기 액체 탱크(20) 내부에서 열 교환기(42)에 액체 연결부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제2항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 외부 열원은 연소 엔진으로부터의 잔열 또는 연소 엔진 또는 둘 모두로부터의 폐 가스로부터의 열로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제15항에 있어서,
상기 연소 엔진은 자동차 부품인 모터이고 자동차의 추진 수단에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제16항에 있어서,
상기 장치는 자동차와의 조합되어 있되 상기 팽창기는 발전기를 구동시켜서 전력을 생산하기 위하여 발전기에 연결되어 있는 터빈으로 이루어지고, 상기 발전기는 전기 모터와 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 전기 모터는 상기 발전기에 의해서 생산된 전력에 의하여 추진 수단을 구동시키기 위하여 추진 수단에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 장치를 사용하는 증류수의 제조방법.