KR102287801B1

KR102287801B1 - 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프

Info

Publication number: KR102287801B1
Application number: KR1020200048010A
Authority: KR
Inventors: 노철우; 백영진; 신형기; 이길봉; 조준현; 조종재; 최봉수; 허균철; 이범준
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2021-08-24

Abstract

본 발명에 따른 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프는, 전기투석 분리기에서 순수를 추출하지 않고 낮은 농도의 제1흡수제 희용액을 추출하여 증발기에 공급함으로써, 재생을 위한 열원이 필요하지 않는 이점이 있을 뿐만 아니라, 전기투석 분리기에서 순수를 추출하지 않아도 되므로 순수 추출하기 위해 드는 전력 소모를 절감할 수 있는 이점이 있다. 또한, 흡수기에서 토출되는 제2흡수제 농용액 중 일부를 분기시켜 전기투석 분리기의 희석셀 측으로 공급하도록 구성됨으로써, 상기 제2흡수제 농용액에 포함된 흡수제 이온 상당량이 전기투석 분리기의 희석셀로부터 농축셀로 이동하게 되므로, 전기투석 분리기의 농축셀에서 고농도의 제1흡수제 농용액이 생성되고, 희석셀에서는 저농도의 제1흡수제 희용액이 생성될 수 있다.

Description

전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프{Absorption heat pump by using non-heating electrodialysis}

본 발명은 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기투석 공정을 통해 순수한 물이 아닌 저농도의 흡수제 희용액을 추출함으로써, 전기투석 공정에서 에너지 사용량과 에너지 손실을 최소화시킬 수 있는 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프에 관한 것이다.

일반적으로 히트펌프는 증기압축식 히트펌프와 흡수식 히트펌프로 크게 구분될 수 있다.

증기압축식 히트펌프는, 증기(Vapor) 상태의 냉매를 가압하는 압축기를 이용하는 것인 바, 효율을 보다 향상시키기 위해 압축기 일을 감소시키고, 열교환 기술을 고도화하고, 친환경 냉매를 사용하는 기술 개발이 요구되고 있다.

흡수식 히트펌프는, 증기 압축 과정을 액체 펌핑으로 대체함으로써 동력 사용을 크게 절감할 수 있으므로, 증기압축식 히트펌프를 대체하여 사용되고 있다.

그러나, 종래의 흡수식 히트펌프는, 흡수제 수용액의 재생에 대량의 열원이 필요한 문제점이 있다. 따라서, 종래의 흡수식 히트펌프는 주로 대형 빌딩 공조에만 적용할 수 있는 한계가 있다.

한국등록특허 10-0522650호

본 발명의 목적은, 에너지 효율을 최대화시킬 수 있는 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프는, 복수의 이온 교환막들에 의해 농축셀과 희석셀로 구획되고, 전기투석(Electrodialysis)에 의해 흡수제 이온을 상기 희석셀로부터 상기 농축셀로 이동시켜, 상기 농축셀에서는 상기 흡수제 이온이 냉매에 농축된 제1흡수제 농용액을 생성하고 상기 희석셀에서는 상기 흡수제 이온이 빠져나가서 농도가 낮아진 제1흡수제 희용액을 생성하는 전기투석 분리기와; 상기 전기투석 분리기로부터 상기 제1흡수제 희용액을 공급받고, 상기 제1흡수제 희용액에 포함된 냉매 중 일부를 증발시키고, 상기 냉매가 증발하고 남은 제2흡수제 희용액을 생성하는 증발기와; 상기 전기투석 분리기로부터 상기 제1흡수제 농용액을 공급받고, 상기 제1흡수제 농용액으로 상기 증발기에서 증발된 냉매를 흡수하여, 상기 제2흡수제 농용액을 생성하는 흡수기와; 상기 증발기에서 생성된 상기 제2흡수제 희용액을 토출하는 증발기 토출유로와; 상기 흡수기와 상기 농축셀의 입구를 연결하여, 상기 흡수기에서 생성된 상기 제2흡수제 농용액을 상기 농축셀로 안내하는 농축셀 흡입유로와; 상기 농축셀 흡입유로에서 분기되어, 상기 제2흡수제 농용액 중 일부를 분기하는 분기유로와; 상기 증발기 토출유로와 상기 분기유로에 연결되어, 상기 증발기 토출유로를 통해 토출된 상기 제2흡수제 희용액과 상기 분기유로로 분기된 상기 제2흡수제 농용액을 혼합하고, 상기 혼합된 혼합 희용액을 상기 희석셀로 안내하는 희석셀 흡입유로와; 상기 희석셀의 출구와 상기 증발기를 연결하여, 상기 희석셀에서 생성된 상기 제1흡수제 희용액을 상기 증발기로 안내하는 희석셀 토출유로와; 상기 농축셀의 출구와 상기 흡수기를 연결하여, 상기 농축셀에서 생성된 상기 제1흡수제 농용액을 상기 흡수기로 안내하는 농축셀 토출유로를 포함한다.

상기 분기유로에 설치되어, 상기 농축셀 흡입유로로부터 상기 분기유로로 분기되는 상기 제2흡수제 농용액의 유량을 제어하는 분기유량 밸브를 더 포함한다.

상기 희석셀로 흡입되는 상기 혼합 희용액과 상기 농축셀로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 미리 설정된 설정 농도차를 유지하도록 상기 분기유량 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

상기 제어부는, 상기 희석셀로 흡입되는 상기 혼합 희용액과 상기 농축셀로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 상기 설정 농도차보다 작으면, 상기 분기유량 밸브의 개도율을 증가시키고, 상기 희석셀로 흡입되는 상기 혼합 희용액과 상기 농축셀로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 상기 설정 농도차보다 크면, 상기 분기유량 밸브의 개도율을 감소시킨다.

상기 증발기 토출유로에 설치되어, 상기 제2흡수제 희용액을 펌핑하는 희용액 펌프를 더 포함한다.

상기 농축셀 흡입유로에 설치되어, 상기 제2흡수제 농용액을 펌핑하는 농용액 펌프를 더 포함한다.

상기 증발기 토출유로와 상기 희석셀 토출유로 사이에 설치되어, 상기 증발기에서 나온 상기 제2흡수제 희용액과 상기 희석셀에서 나온 상기 제1흡수제 희용액을 열교환시키는 열교환기를 더 포함한다.

상기 희석셀 토출유로에 설치되어, 상기 희석셀에서 상기 증발기로 공급되는 상기 제1흡수제 희용액을 단속하는 증발기 흡입밸브를 더 포함한다.

상기 농축셀 토출유로에 설치되어, 상기 농축셀에서 상기 흡수기로 공급되는 상기 제1흡수제 농용액을 단속하는 흡수기 흡입밸브를 더 포함한다.

상기 희석셀 흡입유로에서는, 상기 증발기 토출유로를 통해 토출된 상기 제2흡수제 희용액과 상기 분기유로로 분기된 상기 제2흡수제 농용액을 미리 설정된 설정 농도로 혼합한다.

상기 흡수제는 포타슘 포메이트(Potassium Formate, KCOOH) 수용액, 리튬 클로라이드 수용액, 리튬 브로마이드 수용액 중 어느 하나이고, 상기 냉매는 물이다.

본 발명의 다른 측면에 따른 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프는, 복수의 이온 교환막들에 의해 농축셀과 희석셀로 구획되고, 전기투석(Electrodialysis)에 의해 흡수제 이온을 상기 희석셀로부터 상기 농축셀로 이동시켜, 상기 농축셀에서는 상기 흡수제 이온이 냉매에 농축된 제1흡수제 농용액을 생성하고 상기 희석셀에서는 상기 흡수제 이온이 빠져나가서 농도가 낮아진 제1흡수제 희용액을 생성하는 전기투석 분리기와; 상기 전기투석 분리기로부터 상기 제1흡수제 희용액을 공급받고, 상기 제1흡수제 희용액에 포함된 냉매 중 일부를 증발시키고, 상기 냉매가 증발하고 남은 제2흡수제 희용액을 생성하는 증발기와; 상기 전기투석 분리기로부터 상기 제1흡수제 농용액을 공급받고, 상기 제1흡수제 농용액으로 상기 증발기에서 증발된 냉매를 흡수하여, 상기 제2흡수제 농용액을 생성하는 흡수기와; 상기 증발기에서 생성된 상기 제2흡수제 희용액을 토출하는 증발기 토출유로와; 상기 흡수기와 상기 농축셀의 입구를 연결하여, 상기 흡수기에서 생성된 상기 제2흡수제 농용액을 상기 농축셀로 안내하는 농축셀 흡입유로와; 기 농축셀 흡입유로에서 분기되어, 상기 제2흡수제 농용액 중 일부를 분기하는 분기유로와; 상기 증발기 토출유로와 상기 분기유로에 연결되어, 상기 증발기 토출유로를 통해 토출된 상기 제2흡수제 희용액과 상기 분기유로로 분기된 상기 제2흡수제 농용액을 미리 설정된 설정 농도로 혼합하고, 상기 설정 농도로 혼합된 혼합 희용액을 상기 희석셀로 안내하는 희석셀 흡입유로와; 상기 희석셀의 출구와 상기 증발기를 연결하여, 상기 희석셀에서 생성된 상기 제1흡수제 희용액을 상기 증발기로 안내하는 희석셀 토출유로와; 상기 농축셀의 출구와 상기 흡수기를 연결하여, 상기 농축셀에서 생성된 상기 제1흡수제 농용액을 상기 흡수기로 안내하는 농축셀 토출유로와; 상기 분기유로에 설치되어, 상기 농축셀 흡입유로로부터 상기 분기유로로 분기되는 상기 제2흡수제 농용액의 유량을 제어하는 분기유량 밸브와; 상기 희석셀로 흡입되는 상기 혼합 희용액과 상기 농축셀로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 미리 설정된 설정 농도차를 유지하도록 상기 분기유량 밸브를 제어하는 제어부와; 상기 증발기 토출유로에 설치되어, 상기 제2흡수제 희용액을 펌핑하는 희용액 펌프를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프는, 복수의 이온 교환막들에 의해 농축셀과 희석셀로 구획되고, 전기투석(Electrodialysis)에 의해 흡수제 이온을 상기 희석셀로부터 상기 농축셀로 이동시켜, 상기 농축셀에서는 상기 흡수제 이온이 냉매에 농축된 제1흡수제 농용액을 생성하고 상기 희석셀에서는 상기 흡수제 이온이 빠져나가서 농도가 낮아진 제1흡수제 희용액을 생성하는 전기투석 분리기와; 상기 전기투석 분리기로부터 상기 제1흡수제 희용액을 공급받고, 상기 제1흡수제 희용액에 포함된 냉매 중 일부를 증발시키고, 상기 냉매가 증발하고 남은 제2흡수제 희용액을 생성하는 증발기와; 상기 전기투석 분리기로부터 상기 제1흡수제 농용액을 공급받고, 상기 제1흡수제 농용액으로 상기 증발기에서 증발된 냉매를 흡수하여, 상기 제2흡수제 농용액을 생성하는 흡수기와; 상기 증발기에서 생성된 상기 제2흡수제 희용액을 토출하는 증발기 토출유로와; 상기 흡수기와 상기 농축셀의 입구를 연결하여, 상기 흡수기에서 생성된 상기 제2흡수제 농용액을 상기 농축셀로 안내하는 농축셀 흡입유로와; 상기 농축셀 흡입유로에서 분기되어, 상기 제2흡수제 농용액 중 일부를 분기하는 분기유로와; 상기 증발기 토출유로와 상기 분기유로에 연결되어, 상기 증발기 토출유로를 통해 토출된 상기 제2흡수제 희용액과 상기 분기유로로 분기된 상기 제2흡수제 농용액을 미리 설정된 설정 농도로 혼합하고, 상기 설정 농도로 혼합된 혼합 희용액을 상기 희석셀로 안내하는 희석셀 흡입유로와; 상기 희석셀의 출구와 상기 증발기를 연결하여, 상기 희석셀에서 생성된 상기 제1흡수제 희용액을 상기 증발기로 안내하는 희석셀 토출유로와; 상기 농축셀의 출구와 상기 흡수기를 연결하여, 상기 농축셀에서 생성된 상기 제1흡수제 농용액을 상기 흡수기로 안내하는 농축셀 토출유로와; 상기 분기유로에 설치되어, 상기 농축셀 흡입유로로부터 상기 분기유로로 분기되는 상기 제2흡수제 농용액의 유량을 제어하는 분기유량 밸브와; 상기 희석셀로 흡입되는 상기 혼합 희용액과 상기 농축셀로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 미리 설정된 설정 농도차를 유지하도록 상기 분기유량 밸브를 제어하는 제어부와; 상기 증발기 토출유로에 설치되어, 상기 제2흡수제 희용액을 펌핑하는 희용액 펌프와; 상기 증발기 토출유로와 상기 희석셀 토출유로 사이에 설치되어, 상기 증발기에서 나온 상기 제2흡수제 희용액과 상기 희석셀에서 나온 상기 제1흡수제 희용액을 열교환시키는 열교환기를 포함한다.

본 발명에 따른 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프는, 전기투석 분리기에서 순수를 추출하지 않고 낮은 농도의 제1흡수제 희용액을 추출하여 증발기에 공급함으로써, 재생을 위한 열원이 필요하지 않는 이점이 있을 뿐만 아니라, 전기투석 분리기에서 순수를 추출하지 않아도 되므로 순수 추출하기 위해 드는 전력 소모를 절감할 수 있는 이점이 있다.

또한, 흡수기에서 토출되는 제2흡수제 농용액 중 일부를 분기시켜 전기투석 분리기의 희석셀 측으로 공급하도록 구성됨으로써, 상기 제2흡수제 농용액에 포함된 흡수제 이온 상당량이 전기투석 분리기의 희석셀로부터 농축셀로 이동하게 되므로, 전기투석 분리기의 농축셀에서 고농도의 제1흡수제 농용액이 생성되고, 희석셀에서는 저농도의 제1흡수제 희용액이 생성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 흡수식 히트펌프의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프를 개략적으로 도시한 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프는, 증발기(10), 흡수기(20), 전기투석 분리기(30), 증발기 토출유로(40), 희석셀 흡입유로(110), 희석셀 토출유로(120), 농축셀 흡입유로(210), 농축셀 토출유로(220), 분기유로(300), 분기유량 밸브(350) 및 제어부(미도시)를 포함한다.

상기 증발기(10)는, 상기 전기투석 분리기(30)로부터 제1흡수제 희용액을 공급받는다. 상기 증발기(10)는, 상기 제1흡수제 희용액을 공정수(process flow)와 열교환시켜 상기 제1흡수제 희용액에 포함된 냉매 중 일부를 증발시켜, 상기 냉매가 증발하고 남은 제2흡수제 희용액을 생성한다.

상기 증발기(10)의 상부에는 상기 희석셀 토출유로(120)가 연결되고, 하부에는 상기 증발기 토출유로(40)가 연결된다. 상기 희석셀 토출유로(120)와 상기 증발기 토출유로(40)는 뒤에서 상세히 설명한다.

상기 증발기(10)에는 상기 공정수가 통과하는 제1공정수 유로(1)가 연결된다. 여기서, 상기 냉매와 상기 공정수는 각각 물인 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 흡수기(20)는, 상기 전기투석 분리기(30)로부터 제1흡수제 농용액을 공급받고, 상기 증발기(10)에서 증발된 냉매를 상기 제1흡수제 농용액에 포함된 흡수제로 흡수하면서 흡수열을 발생시키고, 상기 냉매가 흡수되어 상기 제1흡수제 농용액보다 농도가 낮아진 제2흡수제 농용액을 생성한다.

여기서, 상기 흡수제는 포타슘 포메이트(Potassium Formate, KCOOH) 수용액인 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 리튬 클로라이드 수용액 또는 리튬 브로마이드 수용액 등 다른 흡수제도 사용 가능하다.

상기 흡수기(20)와 상기 증발기(10)사이에는 상기 증발기(10)에서 증발된 냉매 증기가 통과하는 냉매 유로(5)가 구비된다. 상기 증발기(10)와 상기 흡수기(20)에서 냉매 증기압의 차이로 인하여 상기 증발기(10)에서 증발된 냉매 증기가 상기 냉매 유로(5)를 통해 상기 흡수기(20)측으로 이동할 수 있다.

상기 흡수기(20)의 상부에는 상기 농축셀 토출유로(220)가 연결되고, 하부에는 상기 농축셀 흡입유로(210)가 연결된다. 상기 농축셀 토출유로(220)와 상기 농축셀 흡입유로(210)는 뒤에서 상세히 설명한다.

상기 흡수기(20)에는 상기 공정수가 통과하면서 상기 흡수기(20)에서 발생된 흡수열을 흡수하는 제2공정수 유로(2)가 연결된다.

상기 전기투석 분리기(30)는, 복수의 이온 교환막들(31)(32)에 의해 내부 공간이 복수의 셀들로 구획된다. 상기 이온 교환막들은, 흡수제 이온들 중 양이온이 투과하는 양이온 교환막(31)과, 음이온이 투과하는 음이온 교환막(32)을 포함한다. 상기 전기투석 분리기(30)의 내부는 상기 양이온 교환막(31)과 상기 음이온 교환막(32)이 번갈아 배열된다.

상기 셀들은 흡수제 이온이 모이는 농축셀(33)과, 흡수제 이온이 빠져나가 농도가 낮아지는 희석셀(34)을 포함한다. 본 실시예에서는, 상기 농축셀(33)은 2개가 형성되고, 상기 희석셀(34)은 3개가 형성된 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 전기투석 분리기(30)는, 전기투석(Electrodialysis)에 의해 흡수제 이온을 상기 희석셀(34)로부터 상기 농축셀(33)로 이동시키는 비가열식 재생기이다.

상기 희석셀(34)은, 상기 증발기(10)로부터 상기 제2흡수제 희용액을 공급받는다. 상기 희석셀(34)에서는 상기 제2흡수제 희용액에 포함된 흡수제 이온들이 상기 농축셀(33)로 빠져나가면, 상기 제2흡수제 희용액보다 농도가 낮아진 상기 제1흡수제 희용액이 생성된다.

상기 농축셀(33)은, 상기 흡수기(20)로부터 상기 제2흡수제 농용액을 공급받는다. 상기 농축셀(33)에서는 상기 희석셀(34)로부터 이동된 흡수제 이온들이 농축되어 상기 제2흡수제 농용액보다 농도가 높아진 상기 제1흡수제 농용액이 생성된다.

상기 농축셀 흡입유로(210)는, 상기 흡수기(20)와 상기 농축셀(33)의 입구를 연결한다. 상기 농축셀 흡입유로(210)는, 상기 흡수기(20)에서 생성된 상기 제2흡수제 농용액을 상기 농축셀(33)로 안내하는 유로이다. 본 실시예에서는, 상기 농축셀(33)은 2개가 형성된 것으로 예를 들어 설명하므로, 상기 농축셀 흡입유로(210)는 상기 제2흡수제 농용액을 2개의 농축셀(33)로 분배하여 공급하도록 형성된다.

상기 농축셀 흡입유로(210)에는 분기유로(300)가 연결된다.

상기 분기유로(300)는, 상기 농축셀 흡입유로(210)에서 분기되어 상기 희석셀 흡입유로(110)에 연결된 유로이다. 상기 분기유로(300)는, 상기 흡수기(20)에서 나온 상기 제2흡수제 농용액 중 적어도 일부를 분기하여 상기 희석셀(34)측으로 공급하기 위한 유로이다.

상기 분기유로(300)에는 분기유량 밸브(350)가 설치된다.

상기 분기유량 밸브(350)는, 상기 농축셀 흡입유로(210)로부터 상기 분기유로(300)로 분기되는 상기 제2흡수제 농용액의 유량을 제어하는 제어밸브이다. 상기 분기유량 밸브(35)는, 상기 제어부(미도시)에 의해 개폐 및 개도율이 제어된다.

상기 제어부(미도시)는, 상기 분기유량 밸브(350)의 개도율을 상기 증발기(10)에서 상기 흡수기(20)로 넘어간 냉매의 양에 따라 제어해야 하는 바, 상기 증발기(10)에서 상기 흡수기(20)로 넘어간 냉매의 양은 상기 희석셀(34)로 공급되는 상기 혼합 희용액의 농도와 상기 농축셀(33)로 공급되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이에 따라 알 수 있다. 따라서, 상기 제어부(미도시)는, 상기 혼합 희용액의 농도와 상기 농축셀(33)로 공급되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 미리 설정된 설정 농도차를 유지하도록 상기 분기유량 밸브를 제어할 수 있다.

상기 분기유로(300)에는 상기 증발기 토출유로(40)와 상기 희석셀 흡입유로(110)상의 유체가 상기 분기유로(300)로 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지수단이 설치될 수 있다. 상기 역류방지수단은 체크밸브(301)인 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 농축셀 토출유로(220)는, 상기 농축셀(33)의 출구와 상기 흡수기(20)를 연결한다. 상기 농축셀 토출유로(220)는, 상기 농축셀(33)에서 생성된 상기 제1흡수제 농용액을 상기 흡수기(20)로 안내하는 유로이다.

상기 농축셀 토출유로(220)에는 흡수기 흡입밸브(250)가 설치된다.

상기 흡수기 흡입밸브(250)는, 상기 농축셀(33)에서 상기 흡수기(20)로 공급되는 상기 제1흡수제 농용액을 단속한다. 상기 흡수기 흡입밸브(250)는, 상기 제어부(미도시)에 의해 개폐와 개도율이 제어될 수 있다.

상기 희석셀 흡입유로(110)는, 일측은 상기 증발기 토출유로(40)와 상기 분기유로(300)에 연결되고, 타측은 상기 희석셀(34)의 입구에 연결된 유로이다. 상기 희석셀 흡입유로(110)는, 상기 증발기 토출유로(40)와 상기 분기유로(300)가 합지된 유로이다. 상기 희석셀 흡입유로(110)는, 상기 증발기 토출유로(40)를 통해 토출된 상기 제2흡수제 희용액과 상기 분기유로(300)로 분기된 상기 제2흡수제 농용액을 미리 설정된 설정 농도로 혼합하고, 상기 설정 농도로 혼합된 혼합 희용액을 상기 희석셀(34)로 안내한다. 본 실시예에서는, 상기 희석셀(34)은 3개가 형성된 것으로 예를 들어 설명하므로, 상기 희석셀 흡입유로(110)는 상기 혼합 희용액을 3개의 희석셀(34)로 분배하여 공급하도록 형성된다.

상기 희석셀 흡입유로(110)에는 상기 제2흡수제 희용액과 상기 제2흡수제 농용액을 믹싱하기 위한 믹서가 구비되는 것도 가능하다.

상기 희석셀 토출유로(120)는, 상기 희석셀(34)의 출구와 상기 증발기(10)를 연결한다. 상기 희석셀 토출유로(120)는, 상기 희석셀(34)에서 생성된 상기 제1흡수제 희용액을 상기 증발기(10)로 안내하는 유로이다.

상기 희석셀 토출유로(120)에는 증발기 흡입밸브(150)가 설치된다.

상기 증발기 흡입밸브(150)는, 상기 희석셀(34)에서 상기 증발기(10)로 공급되는 상기 제1흡수제 희용액을 단속한다. 상기 증발기 흡입밸브(150)는 상기 제어부(미도시)에 의해 개폐와 개도율이 제어될 수 있다.

상기 증발기 토출유로(40)에는, 상기 증발기(10)로부터 상기 제2흡수제 희용액을 펌핑하는 희용액 펌프(45)가 설치된다.

상기 농축셀 흡입유로(210)에는, 상기 흡수기(20)로부터 상기 제2흡수제 농용액을 펌핑하는 농용액 펌프(215)가 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프의 작동을 설명하면, 다음과 같다.

본 실시예에서는, 상기 흡수제는 포타슘 포메이트(Potassium Formate, KCOOH)이고, 상기 냉매는 물인 것으로 예를 들어 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 흡수식 히트펌프의 작동 상태를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 상기 증발기(10)에는 상기 전기투석 분리기(30)에서 나온 상기 제1흡수제 희용액이 상기 희석셀 토출유로(120)를 통해 공급된다.

상기 증발기(10)로 공급되는 상기 제1흡수제 희용액의 농도는 약 10wt.%이고, 유량은 약 0.98LPM(Liter per minute)이다.

상기 증발기(10)에서는 상기 제1흡수제 희용액과 상기 공정수의 열교환을 통해 상기 제1흡수제 희용액에 포함된 냉매 중 일부가 증발된다. 상기 증발기(10)로 공급되는 공정수의 공급온도는 약 20℃이고, 토출 온도는 약 15℃ 온도이다.

상기 증발기(10)에서는 상기 냉매가 일부 증발되어 상기 제1흡수제 희용액보다 농도가 높아진 제2흡수제 희용액이 생성된다.

상기 희용액 펌프(45)가 작동하면, 상기 증발기(10)에서 생성된 상기 제2흡수제 희용액은 상기 증발기 토출유로(40)를 통해 토출된다.

상기 증발기(10)에서 토출되는 상기 제2흡수제 희용액의 농도는 약 10.53wt.%이고, 유량은 약 0.93LPM이다.

한편, 상기 흡수기(20)에는 상기 증발기(10)로부터 증발된 냉매가 상기 냉매 유로(5)를 통해 유입되고, 상기 전기투석 분리기(30)에서 나온 제1흡수제 농용액은 상기 농축셀 토출유로(220)를 통해 공급된다.

상기 제1흡수제 농용액의 농도는 약 85wt%이고, 유량은 약 1.26LPM이다.

상기 흡수기(20)에서는 상기 제1흡수제 농용액에 포함된 흡수제가 냉매를 흡수하면서 흡수열을 발생시킨다. 상기 흡수기(20)에서 발생된 흡수열을 상기 제2공정수 유로(2)를 통과하는 공정수에 전달된다. 상기 흡수기(20)로 공급되는 공정수의 공급온도는 약 30℃이고, 토출 온도는 약 35℃ 온도이다.

상기 흡수기(20)에서는 상기 냉매를 흡수하여 상기 제1흡수제 농용액보다 농도가 낮아진 제2흡수제 농용액이 생성된다.

상기 농용액 펌프(215)가 작동하면, 상기 흡수기(20)에서 생성된 상기 제2흡수제 농용액은 상기 농축셀 흡입유로(210)를 통해 토출된다.

상기 흡수기(20)에서 토출되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도는 약 78.1wt%이고, 유량은 약 1.36 LPM이다.

상기 제어부(미도시)가 상기 분기유량 밸브(350)를 개방하면, 상기 흡수기(20)에서 토출되는 상기 제2흡수제 농용액 중 일부는 상기 분기유로(300)를 통해 분기되고, 나머지는 상기 농축셀 흡입유로(210)를 통해 상기 전기투석 분리기(30)의 상기 농축셀들(33)로 공급된다.

상기 제어부(미도시)는 후술하는 혼합 희용액과 상기 농축셀(33)로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 미리 설정된 설정 농도차를 유지하도록 상기 분기유량 밸브(35)의 개도율을 제어한다. 상기 설정 농도차는 소정의 범위로 설정될 수 있다.

상기 혼합 희용액과 상기 농축셀(33)로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 상기 설정 농도차보다 작으면, 상기 분기유량 밸브(35)의 개도율을 증가시킨다. 상기 혼합 희용액과 상기 농축셀(33)로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 작을수록 상기 증발기(10)로부터 냉매가 많이 증발된 상태이므로 상기 농도 차이가 작을수록 상기 분기유량 밸브(35)의 개도율을 증가시키고, 상기 전기투석 분리기(30)로 투입되는 전력량을 증가시켜 이온 분리 속도를 증가시킨다.

즉, 상기 증발기(10)에서 상기 흡수기(20)로 넘어간 냉매에 상당하는 양은 상기 분기유로(300)를 통해 다시 상기 희석셀(34)로 공급되어야 하는 바, 상기 흡수기(20)로 넘어가 냉매가 많을수록 상기 분기유로 밸브(35)의 개도율을 증가시켜 상기 희석셀(34)로 공급되는 냉매의 양을 늘려야 한다. 이 때, 상기 분기유로(300)를 통해 분기되는 상기 제2흡수제 농용액에는 냉매 뿐만 아니라 이온 농도만큼의 흡수제 이온도 포함되며, 상기 분기유로(300)를 통해 상기 희석셀(34)로 공급되는 흡수제 이온은 상기 이온 교환막을 통해 다시 상기 농축셀(34)로 이동하게 된다. 따라서, 냉매와 흡수제 이온은 계속해서 순환될 수 있다.

상기 혼합 희용액과 상기 농축셀(33)로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 상기 설정 농도차보다 크면, 상기 분기유량 밸브(35)의 개도율을 감소시킨다. 상기 혼합 희용액과 상기 농축셀(33)로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 클수록 상기 전기투석 분리기(30)의 이온 분리 속도 대비 상기 증발기(10)에서 증발되는 냉매의 약이 작다는 것이므로, 상기 분기유량 밸브(35)의 개도율을 감소시키고 상기 전기투석 분리기(30)에 투입되는 전력량을 감소시킨다.

상기 분기유로(300)를 통해 분기된 상기 제2흡수제 농용액의 농도는 약 78.1wt%이고, 유량은 약 0.15 LPM이다.

상기 희석셀 흡입유로(110)에서는, 상기 분기유로(300)를 통해 분기된 상기 제2흡수제 농용액과 상기 증발기 토출유로(40)를 통해 토출된 상기 제2흡수제 희용액이 혼합된다. 상기 희석셀 흡입유로(110)에서 미리 설정된 설정 농도로 혼합된 혼합 희용액은 상기 전기투석 분리기(30)의 상기 희석셀들(34)로 공급된다.

상기 혼합 희용액의 농도는 약 23.6wt%이고, 유량은 약 1.07 LPM이다.

따라서, 상기 전기투석 분리기(30)의 상기 희석셀들(34)에는 상기 혼합 희용액이 유입되고, 상기 농축셀들(33)에는 상기 제2흡수제 농용액이 유입된다.

상기 전기투석 분리기(30)에 전압이 인가되면, 상기 혼합 희용액에 포함된 상기 흡수제 이온은 상기 농축셀들(33)로 이동한다.

상기 혼합 희용액에 포함된 양이온은 상기 양이온 교환막(31)을 투과하여 상기 농축셀(33)로 이동하고, 상기 혼합 희용액에 포함된 음이온은 상기 음이온 교환막(32)을 투과하여 상기 농축셀(33)로 이동한다.

상기 혼합 희용액에는 상기 분기유로(300)를 통해 분기된 상기 제2흡수제 농용액이 포함됨으로써, 상기 제2흡수제 농용액에 포함된 상기 흡수제 이온들 상당량이 상기 희석셀(34)로부터 상기 농축셀(33)로 이동하여 분리될 수 있다. 즉, 상기 분기유로(300)를 통해 상기 제2흡수제 농용액 중 일부를 분기시켜 상기 전기투석 분리기(30)의 희석셀(34)측으로 공급되도록 함으로써, 상기 희석셀(34)로 공급되는 혼합 희용액에 포함된 흡수제 이온들이 증가하게 되므로, 상기 희석셀(34)로부터 상기 농축셀들(33)로 이동하는 흡수제 이온들이 증가하게 되므로, 상기 전기투석에 의해 상기 농축셀(33)에서 생성된 흡수제 농용액의 농도가 보다 증가될 수 있다.

상기 희석셀들(34)에는 상기 혼합 희용액 중에서 양이온과 음이온이 제거되고 남은 상기 제1흡수제 희용액이 남게 된다.

상기 농축셀들(33)에는 상기 희석셀들(33)로부터 이동된 상기 흡수제 이온들이 포함되어 농도가 높아진 상기 제1흡수제 농용액이 모아지게 된다.

상기 제1흡수제 희용액의 농도는 약 10wt%이고, 유량은 약 0.98 LPM이다. 즉, 상기 희석셀(34)로 유입되는 제2흡수제 희용액의 농도는 약 23.6wt%이고, 상기 희석셀(34)로터 토출되는 제1흡수제 희용액의 농도는 약 10wt%이므로, 전기투석에 의해 상기 희석셀(34)에서 흡수제 이온의 농도가 감소한 것을 알 수 있다.

상기 제1흡수제 농용액의 농도는 약 85wt%이고, 유량은 약 1.26 LPM이다. 즉, 상기 농축셀(33)로 유입되는 제2흡수제 농용액의 농도는 약 78.1wt%이고, 상기 농축셀(33)로부터 토출되는 제1흡수제 농용액의 농도는 약 85wt%이므로, 전기 투석에 의해 상기 농축셀(34)에서 흡수제 이온의 농도가 증가한 것을 알 수 있다.

상기 농축셀(33)에서 토출된 상기 제1흡수제 농용액은 상기 농축셀 토출유로(220)를 통해 상기 흡수기(20)로 공급된다.

상기 희석셀(34)에서 토출된 상기 제1흡수제 희용액은 상기 희석셀 토출유로(12)를 통해 상기 증발기(10)로 공급된다.

이 때, 상기 증발기(10)로 공급되는 유체는 순수(water)가 아니라 상기 흡수제 이온을 포함하는 상기 제1흡수제 희용액이다.

본 발명에서는 상기 전기투석 분리기(30)에서 순수를 분리하지 않으므로, 순수를 만들어내는 경우보다 전력 소모가 절감될 수 있다. 즉, 상기 전기투석 분리기(30)에서 순수를 분리하여 상기 증발기(10)로 공급하고자 경우, 상기 전기투석 분리기(30)에서 분리되는 물의 순도가 높아지수록 전력 소모가 증가된다.

반면, 본 발명에서는 상기 전기투석 분리기(30)에서 순수를 분리하지 않고, 상기 혼합 희용액에서 상기 분기유로(300)를 통해 이동된 이온 상당량만을 분리하여 상기 제1흡수제 농용액으로 분리함으로써, 전력 소모를 절감할 수 있다.

또한, 순수를 이용할 경우, 대기온도 0도 이하에서 순수가 흐르는 배관의 동결 문제가 발생하는 문제점이 있다. 그러나, 본 발명에서는 상기 희석셀 토출유로(120)에 상기 제1흡수제 희용액이 통과하기 때문에, 순수보다 어는 점이 낮아서 영하의 조건에서도 동결을 방지할 수 있다.

또한, 순수를 얻기 위해 역삼투압 분리기 등의 추가 장치를 설치할 필요가 없는 이점이 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프는, 상기 증발기 토출유로(40)와 상기 희석셀 토출유로(120)사이에 열교환기(400)가 추가로 설치된 구성이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 상기 제1실시예와 동일하므로, 상이한 구성에 대해서만 상세히 설명하고, 동일 구성에 대해 동일 부호를 사용하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.

상기 열교환기(400)는, 상기 증발기(40)에서 나와 상기 증발기 토출유로(40)를 통과하는 상기 제2흡수제 희용액과 상기 희석셀(34)에서 나와 상기 희석셀 토출유로(120)를 통과하는 상기 제1흡수제 희용액을 열교환시킨다.

상기 희석셀(34)에서 토출된 상기 제1흡수제 희용액은 상기 증발기(10)에서 토출된 상기 제2흡수제 희용액보다 상대적으로 고온이다.

상기 열교환기(400)에서 상기 제1흡수제 희용액과 상기 제2흡수제 희용액을 서로 열교환시킴으로써, 상기 증발기(10)로 공급하기 전에 상기 제1흡수제 희용액의 온도를 낮출 수 있으므로, 상기 증발기(10)의 순(net) 냉각부하를 경감시켜 시스템의 효율이 보다 향상될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 증발기 20: 흡수기
30: 전기투석 분리기 31: 양이온 교환막
32: 음이온 교환막 33: 농축셀
34: 희석셀 40: 증발기 토출유로
45: 희용액 펌프 110: 희석셀 흡입유로
120: 희석셀 토출유로 210: 농축셀 흡입유로
220: 농축셀 토출유로 300: 분기유로
350: 분기유량 밸브

Claims

복수의 이온 교환막들에 의해 농축셀과 희석셀로 구획되고, 전기투석(Electrodialysis)에 의해 흡수제 이온을 상기 희석셀로부터 상기 농축셀로 이동시켜, 상기 농축셀에서는 상기 흡수제 이온이 냉매에 농축된 제1흡수제 농용액을 생성하고 상기 희석셀에서는 상기 흡수제 이온이 빠져나가서 농도가 낮아진 제1흡수제 희용액을 생성하는 전기투석 분리기와;
상기 전기투석 분리기로부터 상기 제1흡수제 희용액을 공급받고, 상기 제1흡수제 희용액에 포함된 냉매 중 일부를 증발시키고, 상기 냉매가 증발하고 남은 제2흡수제 희용액을 생성하는 증발기와;
상기 전기투석 분리기로부터 상기 제1흡수제 농용액을 공급받고, 상기 제1흡수제 농용액으로 상기 증발기에서 증발된 냉매를 흡수하여 제2흡수제 농용액을 생성하는 흡수기와;
상기 증발기에서 생성된 상기 제2흡수제 희용액을 토출하는 증발기 토출유로와;
상기 흡수기와 상기 농축셀의 입구를 연결하여, 상기 흡수기에서 생성된 상기 제2흡수제 농용액을 상기 농축셀로 안내하는 농축셀 흡입유로와;
상기 농축셀 흡입유로에서 분기되어, 상기 제2흡수제 농용액 중 일부를 분기하는 분기유로와;
상기 증발기 토출유로와 상기 분기유로에 연결되어, 상기 증발기 토출유로를 통해 토출된 상기 제2흡수제 희용액과 상기 분기유로로 분기된 상기 제2흡수제 농용액을 혼합하고, 상기 혼합된 혼합 희용액을 상기 희석셀로 안내하는 희석셀 흡입유로와;
상기 희석셀의 출구와 상기 증발기를 연결하여, 상기 희석셀에서 생성된 상기 제1흡수제 희용액을 상기 증발기로 안내하는 희석셀 토출유로와;
상기 농축셀의 출구와 상기 흡수기를 연결하여, 상기 농축셀에서 생성된 상기 제1흡수제 농용액을 상기 흡수기로 안내하는 농축셀 토출유로를 포함하는 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 분기유로에 설치되어, 상기 농축셀 흡입유로로부터 상기 분기유로로 분기되는 상기 제2흡수제 농용액의 유량을 제어하는 분기유량 밸브를 더 포함하는 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프.
청구항 2에 있어서,
상기 희석셀로 흡입되는 상기 혼합 희용액과 상기 농축셀로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 미리 설정된 설정 농도차를 유지하도록 상기 분기유량 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프.
청구항 3에 있어서,
상기 제어부는,
상기 희석셀로 흡입되는 상기 혼합 희용액과 상기 농축셀로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 상기 설정 농도차보다 작으면, 상기 분기유량 밸브의 개도율을 증가시키고,
상기 희석셀로 흡입되는 상기 혼합 희용액과 상기 농축셀로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 상기 설정 농도차보다 크면, 상기 분기유량 밸브의 개도율을 감소시키는 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프.
◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

청구항 1에 있어서,
상기 증발기 토출유로에 설치되어, 상기 제2흡수제 희용액을 펌핑하는 희용액 펌프를 더 포함하는 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프.
◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

청구항 1에 있어서,
상기 농축셀 흡입유로에 설치되어, 상기 제2흡수제 농용액을 펌핑하는 농용액 펌프를 더 포함하는 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 증발기 토출유로와 상기 희석셀 토출유로 사이에 설치되어, 상기 증발기에서 나온 상기 제2흡수제 희용액과 상기 희석셀에서 나온 상기 제1흡수제 희용액을 열교환시키는 열교환기를 더 포함하는 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 희석셀 토출유로에 설치되어, 상기 희석셀에서 상기 증발기로 공급되는 상기 제1흡수제 희용액을 단속하는 증발기 흡입밸브를 더 포함하는 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 농축셀 토출유로에 설치되어, 상기 농축셀에서 상기 흡수기로 공급되는 상기 제1흡수제 농용액을 단속하는 흡수기 흡입밸브를 더 포함하는 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 희석셀 흡입유로에서는, 상기 증발기 토출유로를 통해 토출된 상기 제2흡수제 희용액과 상기 분기유로로 분기된 상기 제2흡수제 농용액을 미리 설정된 설정 농도로 혼합하는 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프.
◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

청구항 1에 있어서,
상기 흡수제는 포타슘 포메이트(Potassium Formate, KCOOH) 수용액, 리튬 클로라이드 수용액, 리튬 브로마이드 수용액 중 어느 하나이고, 상기 냉매는 물인 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프.
복수의 이온 교환막들에 의해 농축셀과 희석셀로 구획되고, 전기투석(Electrodialysis)에 의해 흡수제 이온을 상기 희석셀로부터 상기 농축셀로 이동시켜, 상기 농축셀에서는 상기 흡수제 이온이 냉매에 농축된 제1흡수제 농용액을 생성하고 상기 희석셀에서는 상기 흡수제 이온이 빠져나가서 농도가 낮아진 제1흡수제 희용액을 생성하는 전기투석 분리기와;
상기 전기투석 분리기로부터 상기 제1흡수제 희용액을 공급받고, 상기 제1흡수제 희용액에 포함된 냉매 중 일부를 증발시키고, 상기 냉매가 증발하고 남은 제2흡수제 희용액을 생성하는 증발기와;
상기 전기투석 분리기로부터 상기 제1흡수제 농용액을 공급받고, 상기 제1흡수제 농용액으로 상기 증발기에서 증발된 냉매를 흡수하여 제2흡수제 농용액을 생성하는 흡수기와;
상기 증발기에서 생성된 상기 제2흡수제 희용액을 토출하는 증발기 토출유로와;
상기 흡수기와 상기 농축셀의 입구를 연결하여, 상기 흡수기에서 생성된 상기 제2흡수제 농용액을 상기 농축셀로 안내하는 농축셀 흡입유로와;
상기 농축셀 흡입유로에서 분기되어, 상기 제2흡수제 농용액 중 일부를 분기하는 분기유로와;
상기 증발기 토출유로와 상기 분기유로에 연결되어, 상기 증발기 토출유로를 통해 토출된 상기 제2흡수제 희용액과 상기 분기유로로 분기된 상기 제2흡수제 농용액을 미리 설정된 설정 농도로 혼합하고, 상기 설정 농도로 혼합된 혼합 희용액을 상기 희석셀로 안내하는 희석셀 흡입유로와;
상기 희석셀의 출구와 상기 증발기를 연결하여, 상기 희석셀에서 생성된 상기 제1흡수제 희용액을 상기 증발기로 안내하는 희석셀 토출유로와;
상기 농축셀의 출구와 상기 흡수기를 연결하여, 상기 농축셀에서 생성된 상기 제1흡수제 농용액을 상기 흡수기로 안내하는 농축셀 토출유로와;
상기 분기유로에 설치되어, 상기 농축셀 흡입유로로부터 상기 분기유로로 분기되는 상기 제2흡수제 농용액의 유량을 제어하는 분기유량 밸브와;
상기 희석셀로 흡입되는 상기 혼합 희용액과 상기 농축셀로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 미리 설정된 설정 농도차를 유지하도록 상기 분기유량 밸브를 제어하는 제어부와;
상기 증발기 토출유로에 설치되어, 상기 제2흡수제 희용액을 펌핑하는 희용액 펌프를 포함하는 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프.
복수의 이온 교환막들에 의해 농축셀과 희석셀로 구획되고, 전기투석(Electrodialysis)에 의해 흡수제 이온을 상기 희석셀로부터 상기 농축셀로 이동시켜, 상기 농축셀에서는 상기 흡수제 이온이 냉매에 농축된 제1흡수제 농용액을 생성하고 상기 희석셀에서는 상기 흡수제 이온이 빠져나가서 농도가 낮아진 제1흡수제 희용액을 생성하는 전기투석 분리기와;
상기 전기투석 분리기로부터 상기 제1흡수제 희용액을 공급받고, 상기 제1흡수제 희용액에 포함된 냉매 중 일부를 증발시키고, 상기 냉매가 증발하고 남은 제2흡수제 희용액을 생성하는 증발기와;
상기 전기투석 분리기로부터 상기 제1흡수제 농용액을 공급받고, 상기 제1흡수제 농용액으로 상기 증발기에서 증발된 냉매를 흡수하여 제2흡수제 농용액을 생성하는 흡수기와;
상기 증발기에서 생성된 상기 제2흡수제 희용액을 토출하는 증발기 토출유로와;
상기 흡수기와 상기 농축셀의 입구를 연결하여, 상기 흡수기에서 생성된 상기 제2흡수제 농용액을 상기 농축셀로 안내하는 농축셀 흡입유로와;
상기 농축셀 흡입유로에서 분기되어, 상기 제2흡수제 농용액 중 일부를 분기하는 분기유로와;
상기 증발기 토출유로와 상기 분기유로에 연결되어, 상기 증발기 토출유로를 통해 토출된 상기 제2흡수제 희용액과 상기 분기유로로 분기된 상기 제2흡수제 농용액을 미리 설정된 설정 농도로 혼합하고, 상기 설정 농도로 혼합된 혼합 희용액을 상기 희석셀로 안내하는 희석셀 흡입유로와;
상기 희석셀의 출구와 상기 증발기를 연결하여, 상기 희석셀에서 생성된 상기 제1흡수제 희용액을 상기 증발기로 안내하는 희석셀 토출유로와;
상기 농축셀의 출구와 상기 흡수기를 연결하여, 상기 농축셀에서 생성된 상기 제1흡수제 농용액을 상기 흡수기로 안내하는 농축셀 토출유로와;
상기 분기유로에 설치되어, 상기 농축셀 흡입유로로부터 상기 분기유로로 분기되는 상기 제2흡수제 농용액의 유량을 제어하는 분기유량 밸브와;
상기 희석셀로 흡입되는 상기 혼합 희용액과 상기 농축셀로 흡입되는 상기 제2흡수제 농용액의 농도 차이가 미리 설정된 설정 농도차를 유지하도록 상기 분기유량 밸브를 제어하는 제어부와;
상기 증발기 토출유로에 설치되어, 상기 제2흡수제 희용액을 펌핑하는 희용액 펌프와;
상기 증발기 토출유로와 상기 희석셀 토출유로 사이에 설치되어, 상기 증발기에서 나온 상기 제2흡수제 희용액과 상기 희석셀에서 나온 상기 제1흡수제 희용액을 열교환시키는 열교환기를 포함하는 전기투석 공정을 이용한 흡수식 히트펌프.