KR102344029B1 - 압축공기를 이용한 공기조화시스템 - Google Patents

압축공기를 이용한 공기조화시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102344029B1
KR102344029B1 KR1020210098080A KR20210098080A KR102344029B1 KR 102344029 B1 KR102344029 B1 KR 102344029B1 KR 1020210098080 A KR1020210098080 A KR 1020210098080A KR 20210098080 A KR20210098080 A KR 20210098080A KR 102344029 B1 KR102344029 B1 KR 102344029B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
temperature
cooling
supply passage
compressed air
Prior art date
Application number
KR1020210098080A
Other languages
English (en)
Inventor
윤정필
Original Assignee
(주)엠티스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엠티스 filed Critical (주)엠티스
Priority to KR1020210098080A priority Critical patent/KR102344029B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102344029B1 publication Critical patent/KR102344029B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0085—Systems using a compressed air circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/004—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/02—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/10—Kind or type
    • F05D2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/10—Temperature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

본 발명은, 공장 등과 같은 산업 현장에서 사용되는 압축공기 중 잉여의 압축공기를 활용하는 에어 사이클을 구성하여 냉각 공기를 생성하고 실내 냉방에 이용함으로써, 대규모의 산업 현장에서 실내 냉방을 위한 전력 소모를 최소화시키면서 냉방 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 압축공기를 이용하여 터빈을 회전시키고, 터빈의 회전에 의해 압축기를 구동시키도록 구성됨으로써, 압축기를 구동시키기 위한 별도의 동력이 필요하지 않으므로, 시스템 효율이 향상될 수 있다. 또한, 터빈에서 냉각된 냉각공기와 압축기에서 나온 고온공기를 혼합함으로써, 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 온도를 최적의 온도로 조절할 수 있는 이점이 있다. 또한, 냉매 사이클을 이용한 공기조화기에 비해 규모가 매우 작기 때문에, 컴팩트화가 가능하고 설치 공간을 최소화하면서도 냉방 효율은 향상될 수 있다. 또한, 냉매를 전혀 사용하지 않기 때문에, 환경 친화적이고 탄소 중립에 기여할 수 있다.

Description

압축공기를 이용한 공기조화시스템{Air conditioning system using compressed air}
본 발명은 압축공기를 이용한 공기조화시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공장 등과 같은 산업 현장에서 사용되는 압축공기 중 잉여의 압축공기를 활용하는 에어 사이클을 구성함으로써, 압축공기의 팽창열을 이용하여 차가운 공기를 생성하고 냉방에 이용할 수 있으므로, 탄소 중립에 기여할 수 있는 공기조화시스템이다.
최근에는 지구 온난화의 가속으로 인하여 하절기 온도가 꾸준히 상승하는 추세이며, 이로 인하여 냉방을 위한 공기조화기의 사용이 증가하여 전력 사용량이 급증하고 있다.
종래의 공기조화기는, 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시키는 냉동 사이클로 구동되어 실내를 냉방시키는 장치이다. 이러한 공기조화기는 냉매의 사용으로 인해 지구 온난화를 촉진시킬 뿐만 아니라, 압축기의 구동을 위해 전력 소모가 매우 큰 문제점이 있다. 또한, 공장 등과 같이 공간이 넓은 대규모의 산업 현장에서는 공기조화기의 사용으로 인한 전력 소모가 더욱 큰 문제점이 있다. 또한, 파리 기후 협정 이후로 전 세계적으로 주목받고 있는 탄소를 줄이기 위한 탄소 중립을 실천하는 데도 제약을 주는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-2274194호
본 발명의 목적은, 냉매가 아닌 압축공기를 사용하여 실내를 냉방시킴으로써 탄소 중립에 기여할 수 있는 압축공기를 이용한 공기조화시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템은, 산업 현장에서 사용되는 압축공기 공급설비에 연결되어, 상기 압축공기 공급 설비로부터 압축공기를 공급받는 압축공기 공급유로와; 상기 압축공기 공급유로에 연결되어, 상기 압축공기 공급유로로부터 흡입된 압축공기를 팽창 냉각시켜, 저온 저압의 냉각공기를 토출하는 터빈과; 상기 터빈의 토출측에 연결되어, 상기 터빈에서 나온 냉각공기를 상기 산업 현장의 실내를 포함하는 냉방 수요처로 공급하는 냉각공기 공급유로를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템은, 압축공기 공급용 압축기에서 토출된 압축공기를 공급받는 압축공기 공급유로와; 상기 압축공기 공급유로에 연결되어, 상기 압축공기 공급유로로부터 흡입된 압축공기를 팽창 냉각시켜, 저온 저압의 냉각공기를 토출하는 터빈과; 상기 터빈의 토출측에 연결되어, 상기 터빈에서 나온 냉각공기를 상기 산업 현장의 실내를 포함하는 냉방 수요처로 공급하는 냉각공기 공급유로를 포함한다.
상기 터빈의 회전축과 동축으로 연결되어, 상기 터빈에 의해 회전하면서 상온의 외기를 흡입한 후 압축시켜, 상기 상온보다 승온된 고온공기를 토출하는 압축기와, 상기 압축기의 흡입측에 연결되어, 외기를 상기 압축기에 공급하기 위한 외기 공급유로와, 상기 압축기의 토출측과 상기 냉각공기 공급유로를 연결하여, 상기 압축기에서 토출된 고온공기 중 적어도 일부를 상기 냉각공기 공급유로로 합류시켜, 상기 냉각공기 공급유로를 통과하는 냉각공기의 온도를 상승시키기 위한 고온공기 추가유로를 더 포함한다.
상기 냉각공기 공급유로에 설치되어, 상기 냉각공기 공급유로를 통해 상기 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 온도를 감지하는 냉각공기 온도센서를 더 포함한다.
상기 외기 공급유로에 설치되어, 상기 압축기로 흡입되는 외기의 유량을 제어하는 외기 유량제어밸브와, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 냉각 희망온도 이하이면 상기 외기 유량제어밸브를 개방시키고, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도가 상기 냉각 희망온도를 초과하면 상기 외기 유량제어밸브를 차폐시키는 제어부를 더 포함한다.
상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 고온공기 추가유로에서 상기 냉각공기 공급유로로 유입되는 고온공기의 유량을 제어하는 고온공기 유량제어밸브와, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 냉각 희망온도 이하이면 상기 고온공기 유량제어밸브를 개방시키고, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도가 상기 냉각 희망온도를 초과하면 상기 고온공기 유량제어밸브를 차폐시키는 제어부를 더 포함한다.
상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 압축기에서 토출된 고온공기를 외부로 바이패스시키기 위한 바이패스 밸브와, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 냉각 희망온도 이하이면 상기 바이패스 밸브를 차폐시키고, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도가 상기 냉각 희망온도를 초과하면 상기 바이패스 밸브를 개방시켜 상기 고온공기를 외부로 배출시키는 제어부를 더 포함한다.
상기 압축공기 공급유로에 설치되어, 상기 압축공기를 필터링하는 공기 필터를 더 포함한다.
상기 외기 공급유로에 설치되어, 외기를 필터링하는 공기 필터를 더 포함한다.
상기 압축공기 공급유로에 설치되어, 상기 압축공기의 압력을 감지하는 압축공기 압력센서와, 상기 압축공기 공급유로에 설치된 압력 조절 밸브와, 상기 압축공기 압력센서에서 감지된 값에 따라 상기 압력 조절 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함한다.
상기 압축공기 공급유로에 설치되어, 상기 압축공기의 압력을 감지하는 압축공기 압력센서와, 상기 냉각공기 공급유로에 설치되어, 상기 냉각공기 공급유로 상의 냉각공기의 압력을 감지하는 냉각공기 압력센서와, 상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 압축기에서 토출된 고온공기의 압력을 감지하는 고온공기 압력센서와, 상기 압축공기 공급유로에 설치된 압력 조절 밸브와, 상기 압축공기 압력센서, 상기 고온공기 압력센서 및 상기 냉각공기 압력센서 중 적어도 하나에서 감지된 값에 따라 상기 압력 조절 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함한다.
상기 압축공기 공급유로에 설치되어, 상기 압축공기의 온도를 감지하는 압축공기 온도센서와, 상기 냉각공기 공급유로에 설치되어, 상기 냉각공기 공급유로 상의 냉각공기의 온도를 감지하는 냉각공기 온도센서와, 상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 압축기에서 토출된 고온공기의 온도를 감지하는 고온공기 온도센서와, 상기 외기 공급유로에 설치되어, 상기 압축기로 흡입되는 외기의 유량을 제어하는 외기 유량제어밸브와, 상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 고온공기 추가유로에서 상기 냉각공기 공급유로로 유입되는 고온공기의 유량을 제어하는 고온공기 유량제어밸브와, 상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 압축기에서 토출된 고온공기를 외부로 바이패스시키기 위한 바이패스 밸브와, 상기 압축공기 온도센서, 상기 고온공기 온도센서 및 상기 냉각공기 온도센서에서 각각 감지된 값에 따라 상기 외기 유량제어밸브, 상기 고온공기 유량제어밸브, 상기 바이패스 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템은, 산업 현장에서 사용되는 압축공기 공급설비와 압축공기 공급용 압축기 중 적어도 하나로부터 압축공기를 공급받는 압축공기 공급유로와; 상기 압축공기 공급유로에 연결되어, 상기 압축공기 공급유로로부터 흡입된 압축공기를 팽창 냉각시켜, 저온 저압의 냉각공기를 토출하는 터빈과; 상기 터빈의 토출측에 연결되어, 상기 터빈에서 나온 냉각공기를 상기 산업 현장의 실내를 포함하는 냉방 수요처로 공급하는 냉각공기 공급유로와; 상기 터빈의 회전축과 동축으로 연결되어, 상기 터빈에 의해 회전하면서 상온의 외기를 흡입한 후 압축시켜, 상기 상온보다 승온된 고온공기를 토출하는 압축기와; 상기 압축기의 흡입측에 연결되어, 외기를 상기 압축기에 공급하기 위한 외기 공급유로와; 상기 압축기의 토출측과 상기 냉각공기 공급유로를 연결하여, 상기 압축기에서 토출된 고온공기 중 적어도 일부를 상기 냉각공기 공급유로로 합류시켜, 상기 냉각공기 공급유로를 통과하는 냉각공기의 온도를 상승시키기 위한 고온공기 추가유로와; 상기 냉각공기 공급유로에 설치되어, 상기 냉각공기 공급유로를 통해 상기 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 온도를 감지하는 냉각공기 온도센서와; 상기 압축공기 공급유로에 설치되어, 상기 압축공기의 압력을 감지하는 압축공기 압력센서와; 상기 외기 공급유로에 설치되어, 상기 압축기로 흡입되는 외기의 유량을 제어하는 외기 유량제어밸브와; 상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 고온공기 추가유로에서 상기 냉각공기 공급유로로 유입되는 고온공기의 유량을 제어하는 고온공기 유량제어밸브와; 상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 압축기에서 토출된 고온공기를 외부로 바이패스시키기 위한 바이패스 밸브와; 상기 압축공기 공급유로에 설치된 압력 조절 밸브와, 상기 압축공기 압력센서에서 감지된 값에 따라 상기 압력 조절 밸브를 제어하고, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도에 따라 상기 외기 유량제어밸브, 상기 고온공기 유량제어밸브 및 상기 바이패스 밸브의 개도율을 제어하여, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도를 미리 설정된 냉각 희망온도 이하로 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템은, 산업 현장에서 사용되는 압축공기 공급설비와 압축공기 공급용 압축기 중 적어도 하나로부터 압축공기를 공급받는 압축공기 공급유로와; 상기 압축공기 공급유로에 연결되어, 상기 압축공기 공급유로로부터 흡입된 압축공기를 팽창 냉각시켜, 저온 저압의 냉각공기를 토출하는 터빈과; 상기 터빈의 토출측에 연결되어, 상기 터빈에서 나온 냉각공기를 상기 산업 현장의 실내를 포함하는 냉방 수요처로 공급하는 냉각공기 공급유로와; 상기 터빈의 회전축과 동축으로 연결되어, 상기 터빈에 의해 회전하면서 상온의 외기를 흡입한 후 압축시켜, 상기 상온보다 승온된 고온공기를 토출하는 압축기와; 상기 압축기의 흡입측에 연결되어, 외기를 상기 압축기에 공급하기 위한 외기 공급유로와; 상기 압축기의 토출측과 상기 냉각공기 공급유로를 연결하여, 상기 압축기에서 토출된 고온공기 중 적어도 일부를 상기 냉각공기 공급유로로 합류시켜, 상기 냉각공기 공급유로를 통과하는 냉각공기의 온도를 상승시키기 위한 고온공기 추가유로와; 상기 냉각공기 공급유로에 설치되어, 상기 냉각공기 공급유로를 통해 상기 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 온도를 감지하는 냉각공기 온도센서와; 상기 압축공기 공급유로에 설치되어, 상기 압축공기의 압력을 감지하는 압축공기 압력센서와; 상기 외기 공급유로에 설치되어, 상기 압축기로 흡입되는 외기의 유량을 제어하는 외기 유량제어밸브와; 상기 압축공기 공급유로에 설치된 압력 조절 밸브와; 상기 압축공기 압력센서에서 감지된 값에 따라 상기 압력 조절 밸브를 제어하고, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도에 따라 상기 외기 유량제어밸브의 개도율을 제어하여, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도를 미리 설정된 냉각 희망온도 이하로 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템은, 산업 현장에서 사용되는 압축공기 공급설비와 압축공기 공급용 압축기 중 적어도 하나로부터 압축공기를 공급받는 압축공기 공급유로와; 상기 압축공기 공급유로에 연결되어, 상기 압축공기 공급유로로부터 흡입된 압축공기를 팽창 냉각시켜, 저온 저압의 냉각공기를 토출하는 터빈과; 상기 터빈의 토출측에 연결되어, 상기 터빈에서 나온 냉각공기를 상기 산업 현장의 실내를 포함하는 냉방 수요처로 공급하는 냉각공기 공급유로와; 상기 터빈의 회전축과 동축으로 연결되어, 상기 터빈에 의해 회전하면서 상온의 외기를 흡입한 후 압축시켜, 상기 상온보다 승온된 고온공기를 토출하는 압축기와; 상기 압축기의 흡입측에 연결되어, 외기를 상기 압축기에 공급하기 위한 외기 공급유로와; 상기 압축기의 토출구에 연결되어, 상기 압축기에서 토출된 고온공기를 토출하는 압축기 토출유로와; 상기 압축기의 토출측과 상기 냉각공기 공급유로를 연결하여, 상기 압축기에서 토출된 고온공기 중 적어도 일부를 상기 냉각공기 공급유로로 합류시켜, 상기 냉각공기 공급유로를 통과하는 냉각공기의 온도를 상승시키기 위한 고온공기 추가유로와; 상기 냉각공기 공급유로에 설치되어, 상기 냉각공기 공급유로를 통해 상기 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 온도를 감지하는 냉각공기 온도센서와; 상기 압축공기 공급유로에 설치되어, 상기 압축공기의 압력을 감지하는 압축공기 압력센서와; 상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 고온공기 추가유로에서 상기 냉각공기 공급유로로 유입되는 고온공기의 유량을 제어하는 고온공기 유량제어밸브와; 상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 압축기에서 토출된 고온공기를 외부로 바이패스시키기 위한 바이패스 밸브와; 상기 압축공기 공급유로에 설치된 압력 조절 밸브와; 상기 압축공기 압력센서에서 감지된 값에 따라 상기 압력 조절 밸브를 제어하고, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도에 따라 상기 고온공기 유량제어밸브와 상기 바이패스 밸브의 개도율을 제어하여, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도를 미리 설정된 냉각 희망온도 이하로 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명은, 공장 등과 같은 산업 현장에서 사용되는 압축공기 중 잉여의 압축공기를 활용하는 에어 사이클을 구성하여 냉각 공기를 생성하고 실내 냉방에 이용함으로써, 대규모의 산업 현장에서 실내 냉방을 위한 전력 소모를 최소화시키면서 냉방 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 압축공기를 이용하여 터빈을 회전시키고, 터빈의 회전에 의해 압축기를 구동시키도록 구성됨으로써, 압축기를 구동시키기 위한 별도의 동력이 필요하지 않으므로, 시스템 효율이 향상될 수 있다.
또한, 터빈에서 냉각된 냉각공기와 압축기에서 나온 고온공기를 혼합함으로써, 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 온도를 최적의 온도로 조절할 수 있는 이점이 있다.
또한, 냉매 사이클을 이용한 공기조화기에 비해 규모가 매우 작기 때문에, 컴팩트화가 가능하고 설치 공간을 최소화하면서도 냉방 효율은 향상될 수 있다.
또한, 냉매를 전혀 사용하지 않기 때문에, 환경 친화적이고 탄소 중립에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제6실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템은, 공장 등과 같은 산업 현장에서 사용되는 압축공기 중 잉여의 압축공기를 이용하여 냉각 공기를 생성하여 실내를 냉방시키기 위한 시스템이다. 넓은 의미로 산업은 공업 뿐만 아니라 농업, 목축업, 임업, 광업 등을 모두 포함하므로, 상기 산업 현장은 공업 현장 뿐만 아니라 상기 압축공기를 사용하는 곳이라면 어느 곳이나 적용가능하다.
상기 공기조화시스템은, 터빈(10), 압축기(20), 압축공기 공급유로(30), 냉각공기 공급유로(40), 외기 공급유로(50), 고온공기 추가유로(60) 및 제어부를 포함한다.
상기 터빈(10)은, 상기 압축공기 공급유로(30)에 연결되어, 상기 압축공기 공급유로(30)로부터 흡입된 압축공기를 팽창시켜 냉각시키는 팽창장치이다. 상기 터빈(10)은 상기 압축공기가 바깥 둘레에서 안쪽으로 유입되어 날개차를 회전시키는 내향 반경류 터빈이다. 상기 터빈(10)의 중심에는 회전축(15)이 구비되고, 상기 회전축(15)은 상기 압축공기가 상기 날개차를 회전시키는 힘에 의해 회전된다. 상기 터빈(10)은, 상기 압축공기를 흡입하는 터빈 흡입유로(11)와, 내부에서 냉각된 냉각공기를 축방향으로 토출하는 터빈 토출유로(12)를 포함한다. 상기 터빈 흡입유로(11)는 상기 터빈(10)의 흡입구와 상기 압축공기 공급유로(30)를 연결하는 유로이다. 상기 터빈 토출유로(12)는 상기 터빈(10)의 토출구와 상기 냉각공기 공급유로(40)를 연결하는 유로이다.
상기 압축기(20)는, 상기 외기 공급유로(40)와 연결되어, 상기 외기 공급유로(40)로부터 상온의 외기를 흡입한 후 압축시켜, 상온보다 승온된 고온공기를 토출하는 장치이다. 상기 압축기(20)는, 상기 터빈(10)의 회전축(15)과 동축으로 연결되어, 상기 터빈(10)에 의해 회전하면서 외기를 흡입한다. 상기 압축기(20)는, 상기 터빈(10)에 의해 회전하므로 별도의 구동 모터가 필요하지 않다. 상기 압축기(20)는, 상기 외기를 축방향으로 흡입하는 압축기 흡입유로(21)와, 내부에서 압축된 고온공기를 반경방향으로 토출하는 압축기 토출유로(22)를 포함하는 터보 압축기이다. 상기 압축기 흡입유로(21)는 상기 압축기(20)의 흡입구와 상기 외기 공급유로(40)를 연결하는 유로이다. 상기 압축기 토출유로(22)는 상기 압축기(20)의 토출구와 상기 고온공기 추가유로(60)를 연결하는 유로이다.
상기 압축공기 공급유로(30)는, 상기 산업 현장에서 사용되는 압축공기 공급설비에 연결되어, 상기 압축공기 공급 설비로부터 압축공기를 상기 터빈(10)으로 공급받기 위한 유로이다. 상기 압축공기 공급유로(30)는, 상기 산업 현장에서 사용되는 압축공기 배관에 연결될 수 있다. 상기 압축공기 공급유로(30)는, 상기 터빈 흡입유로(11)와 커플러에 의해 연결된다.
상기 압축공기 공급유로(30)에는 압축공기 공급밸브(110), 압축공기 압력조절밸브(120), 압축공기 온도센서(T1), 압축공기 압력센서(P1)가 각각 구비된다.
상기 압축공기 공급밸브(110)는, 상기 압축공기 공급유로(30)를 개폐하여 압축공기의 유입을 단속하기 위한 개폐밸브이다.
상기 압축공기 압력조절밸브(120)는, 상기 압축공기 공급유로(30)에 설치되어, 상기 압축공기 공급유로(30)를 통과하는 압축공기의 압력이 미리 설정된 설정압력 범위에 들도록 개도율이 제어되는 제어밸브이다.
상기 냉각공기 공급유로(40)는, 상기 터빈(10)에서 나온 냉각공기를 미리 설정된 냉방 수요처로 공급하기 위한 유로이다. 상기 냉방 수요처는, 상기 산업 현장에서 냉방을 필요로 하는 실내라면 어느 곳이나 가능하다. 상기 냉각공기 공급유로(40)는, 상기 터빈 토출유로(12)와 커플러에 의해 연결된다.
상기 냉각공기 공급유로(40)에는 냉각공기 온도센서(T2), 냉각공기 압력센서(P2) 및 냉각공기 공급밸브(160)가 각각 구비된다.
상기 냉각공기 온도센서(T2)는, 상기 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 온도를 감지하는 센서이다.
상기 냉각공기 압력센서(P2)는, 상기 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 압력을 감지하는 센서이다.
상기 냉각공기 공급밸브(160)는, 상기 냉각공기의 공급을 단속하기 위한 개폐밸브이다.
상기 외기 공급유로(50)는, 상온의 외기를 상기 압축기(20)에 공급하기 위한 유로이다. 상기 외기 공급유로(50)는 상기 압축기 흡입유로(21)와 커플러에 의해 연결된다.
상기 외기 공급유로(50)에는, 외기 유량제어밸브(130)가 구비된다.
상기 외기 유량제어밸브(130)는, 상기 압축기(20)로 흡입되는 외기의 유량을 제어하기 위한 제어밸브이다. 상기 외기 유량제어밸브(130)는, 상기 냉각공기 온도센서(T2)에서 감지된 온도에 따라 개도율이 제어된다.
상기 고온공기 추가유로(60)는, 상기 압축기(20)에서 나온 고온공기 중 적어도 일부를 상기 냉각공기 공급유로(40)로 공급하여, 상기 냉각공기 공급유로(40)를 통해 실내로 공급되는 냉각공기의 온도를 조절하기 위한 온도조절용 유로이다. 상기 고온공기 추가유로(60)는, 상기 압축기 토출유로(22)와 상기 냉각공기 공급유로(40)를 연결한다.
상기 고온공기 추가유로(60)에는, 고온공기 온도센서(T3), 고온공기 압력센서(P3), 고온공기 유량제어밸브(140), 바이패스 밸브(150)가 각각 구비된다.
상기 고온공기 온도센서(T3)는, 상기 압축기(20)에서 가열되어 나온 고온공기의 온도를 감지하는 센서이다.
상기 고온공기 압력센서(P3)는, 상기 압축기(20)에서 가열되어 나온 고온공기의 압력을 감지하는 센서이다.
상기 고온공기 유량제어밸브(140)는, 상기 고온공기 추가유로(60)에서 상기 냉각공기 공급유로(40)로 유입되는 고온공기의 유량을 제어하기 위한 제어밸브이다. 상기 고온공기 유량제어밸브(140)는, 상기 냉각공기 온도센서(T2)에서 감지된 온도에 따라 개도율이 제어된다.
상기 바이패스 밸브(150)는, 상기 고온공기 추가유로(60)에서 상기 고온공기 유량제어밸브(140)보다 상류측에 구비되어, 상기 고온공기를 외부로 바이패스시켜 배출하기 위한 밸브이다. 상기 바이패스밸브(150)는 상기 냉각공기 온도센서(T2)에서 감지된 온도에 따라 개폐가 제어된다.
상기 외기 공급유로(50)와 상기 압축공기 공급유로(30) 중 적어도 하나에는 유입되는 공기를 정화시키기 위한 공기 필터(70)가 설치된다. 본 실시예에서는, 공기 필터(70)는 상기 외기 공급유로(50)에 설치된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 제어부(미도시)는, 상기 압축공기 온도센서(T1), 상기 고온공기 온도센서(T3), 상기 냉각공기 온도센서(T2) 중 적어도 하나에서 감지된 값에 따라 상기 외기 유량제어밸브(130), 상기 고온공기 유량제어밸브(140), 상기 바이패스 밸브(150)의 작동을 각각 제어한다. 본 실시예에서는, 상기 제어부(미도시)는, 상기 냉각공기 온도센서(T2)에서 감지된 압력에 따라 상기 외기 유량제어밸브(130), 상기 고온공기 유량제어밸브(140), 상기 바이패스 밸브(150)의 작동을 제어하는 것으로 예를 들어 설명한다.
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 압축공기 압력센서(P1), 상기 고온공기 압력센서(P3), 상기 냉각공기 압력센서(P2) 중 적어도 하나에서 감지된 값에 따라 상기 압축공기 압력조절밸브(120)의 작동을 제어한다. 본 실시예에서는, 상기 제어부(미도시)는, 상기 압축공기 압력센서(P1)에서 감지된 압력에 따라 상기 압축공기 압력조절밸브(120)의 개도율을 제어하는 것으로 예를 들어 설명한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템의 제어방법을 설명하면, 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 상기 제어부(미도시)가 상기 압축공기 공급밸브(110)를 개방한다.(S1)
상기 압축공기 공급밸브(110)가 개방되면, 상기 산업현장에서 사용되는 압축공기가 상기 압축공기 공급유로(30)로 유입된다.
상기 제어부(미도시)는 상기 압축공기 압력센서(P1)에서 감지된 압축공기 압력이 미리 설정된 설정 압력 범위인지 판단한다.(S2)
상기 제어부(미도시)는, 상기 압축공기 압력이 상기 설정 압력 범위를 벗어나면, 상기 압축공기 압력조절밸브(120)의 작동을 제어한다.(S6)
또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 외기 유량제어밸브(130)와 상기 고온공기 유량제어밸브(140)를 모두 개방시키고, 상기 바이패스 밸브(150)는 차폐시킨다.(S3)
한편, 상기 압축공기 공급밸브(110)가 개방되면, 압축공기는 상기 압축공기 공급유로(30)를 통해 상기 터빈(10)으로 유입된다.
상기 터빈(10)은, 상기 압축공기 공급유로(30)를 통해 유입된 압축공기에 의해 날개차와 상기 회전축(15)이 회전된다. 상기 터빈(10)은 고온 고압의 압축공기를 팽창시킨 후, 저온 저압의 냉각공기를 토출한다. 상기 터빈(10)의 내부에서는 고온 고압의 압축공기가 팽창되면서 팽창열에 의해 냉각된다. 상기 터빈(10)에서 토출되는 저온 저압의 냉각공기의 온도는 약 ??5 내지 15℃ 범위인 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 터빈(10)에서 토출된 냉각공기는 상기 터빈 토출유로(12)를 통해 상기 냉각공기 공급유로(40)로 유입된다.
한편, 상기 외기 유량제어밸브(130)가 개방되면, 상온의 외기가 상기 외기 공급유로(50)를 통해 상기 압축기(20)로 유입된다.
상기 압축기(20)는, 상기 터빈(10)의 회전축(15)의 회전에 의해 회전된다. 즉, 상기 압축기(20)는 별도의 모터 없이 구동되므로, 본 실시예에 따른 공기조화시스템은 전력 소모를 최소화시킬 수 있다.
상기 압축기(20)는, 상기 외기 공급유로(50)로부터 유입된 상온의 외기를 압축시킨 후, 상기 상온보다 소정의 온도만큼 높은 온도로 가열된 고온공기를 토출한다. 상기 소정의 온도는 약 5℃인 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 압축기(20)에서 승온된 고온공기는 상기 압축기 토출유로(22)를 통해 상기 고온공기 추가유로(60)로 유입된다.
또한, 상기 고온공기 유량제어밸브(140)가 개방되면, 상기 고온공기 추가유로(60)로 유입된 고온공기는 상기 냉각공기 공급유로(40)로 합류된다.
따라서, 상기 냉각공기 공급유로(40)에는 상기 터빈(10)으로부터 토출된 냉각공기와 상기 압축기(20)로부터 토출된 고온공기가 혼합된다.
상기 터빈(10)으로부터 토출된 냉각공기의 온도가 약 ??5 내지 15℃ 범위로서 실내 냉방을 위한 온도보다는 낮은 온도이므로, 상기 냉각공기에 상기 고온공기를 추가하여 상기 냉각공기의 온도를 실내 냉방에 적합한 온도로 조절할 수 있다.
상기 제어부(미도시)는, 상기 냉각공기 온도센서(T2)에서 감지된 상기 냉각공기 공급유로(40)상의 냉각공기의 온도를 미리 설정된 냉각 희망온도와 비교한다.(S4)
상기 냉각공기의 온도가 상기 냉각 희망온도 이하이면, 상기 제어부(미도시)는 상기 냉각공기 공급밸브(160)를 개방한다.(S5)
여기서, 상기 냉각 희망온도는 약 22℃ 내지 25℃ 범위로 설정되는 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 냉각공기 공급밸브(160)가 개방되면, 상기 냉각공기는 상기 냉방 수요처로 공급된다.
한편, 상기 냉각공기의 온도가 상기 냉각 희망온도를 초과하면, 상기 제어부(미도시)는 상기 외기 유량제어밸브(130)와 상기 고온공기 유량제어밸브(140)를 모두 차폐시키고, 상기 바이패스 밸브(150)를 개방시킨다.(S7)
상기 냉각공기의 온도가 상기 냉각 희망온도를 초과하면, 상기 냉각공기의 온도가 너무 높아서 실내 냉방에 적합하지 않다. 상기 냉각공기의 온도를 낮추기 위해서는 상기 고온공기가 상기 냉각공기에 혼합되는 것을 줄이거나 차단해야 한다.
상기 외기 유량제어밸브(130)가 차폐되면, 상기 압축기(20)로 외기가 유입되지 않으므로 상기 압축기(20)에서는 더 이상 고온공기가 토출되지 않는다.
또한, 상기 고온공기 유량제어밸브(140)가 차폐되고, 상기 바이패스 밸브(150)가 개방되면, 상기 압축기(20)에서 기토출된 고온공기는 모두 외부로 배출될 수 있으므로, 고온 공기가 상기 냉각공기 공급유로(40)로 공급되는 것이 차단된다.
따라서, 상기 압축기(20)에서 나온 고온공기가 상기 냉각공기 공급유로(40)로 공급되지 않으므로, 상기 냉각공기 공급유로(40)상의 냉각공기의 온도가 점차 내려가게 된다.
상기 냉각공기 공급유로(40)상의 냉각공기의 온도가 다시 상기 냉각 희망온도 이하로 내려가면, 상기 냉각공기 공급밸브(160)를 개방하여 냉방 수요처에 냉각공기를 공급할 수 있다.
한편, 상기 냉각공기 공급유로(40)의 냉각공기의 온도가 계속해서 내려가서 미리 설정된 최저 온도 미만으로 내려가면, 상기 제어부(미도시)는 상기 외기유량 제어밸브(130)와 상기 고온공기 유량제어밸브(140)를 다시 개방시키고, 상기 바이패스 밸브(150)를 차폐시킬 수 있다. 상기 외기유량 제어밸브(130)와 상기 고온공기 유량제어밸브(140)가 개방되면, 상기 압축기(20)에서 나온 고온 공기가 상기 냉각공기 공급유로(40)에 다시 추가될 수 있으므로 상기 냉각공기의 온도를 상기 최저 온도 이상으로 다시 올릴 수 있다.
한편, 상기 실시예에서는, 상기 외기 유량제어밸브(130), 상기 고온공기 유량제어밸브(140) 및 상기 바이패스 밸브(150)를 개방 또는 차폐시키는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 냉각공기의 온도가 상기 냉각 희망온도를 초과하면, 상기 냉각공기의 온도와 상기 냉각 희망온도의 차이에 따라 상기 외기 유량제어밸브(130)와 상기 고온공기 유량제어밸브(140)의 개도율을 점차 감소시키고, 상기 바이패스 밸브(150)의 개도율은 점차 증가시키는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명에서는, 산업 현장에서 대부분 사용되고 있는 압축공기를 이용하여 냉각공기를 생성한 후 실내 냉방에 이용함으로써, 대규모의 산업 현장에서 실내 냉방을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 압축기(20)는 상기 터빈(10)의 회전에 의해 구동되기 때문에, 상기 압축기(20)를 구동시키기 위한 별도의 동력이 필요하지 않으므로, 효율이 향상될 수 있다.
또한, 상기 터빈(10)에서 냉각된 냉각공기에 상기 압축기(20)에서 나온 고온공기를 추가시킴으로써, 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 온도를 적절하게 조절할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템은, 상기 외기 공급유로(50)에 상기 외기 유량제어밸브(130)가 설치되고, 상기 고온공기 추가유로(60)에는 밸브가 설치되지 않은 점이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 유사 구성에 대해서는 동일 부호를 사용하고 상세한 설명은 생략하고, 상이한 점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 제2실시예에서는, 상기 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 온도를 조절하기 위하여 상기 고온공기의 유량을 제어하여야 하는 바, 상기 고온공기의 유량 제어는 상기 외기 유량제어밸브(130)를 이용한다.
즉, 도 4를 참조하면, 상기 냉각공기의 온도가 상기 냉각 희망온도를 초과하면(S4), 상기 제어부(미도시)는 상기 외기 유량제어밸브(130)를 차폐시킨다.(S7)
상기 외기 유량제어밸브(130)가 차폐되면, 상기 압축기(20)로 더 이상 외기가 공급되지 않는다. 상기 외기가 유입되지 않으면, 상기 압축기(20)에서는 고온공기가 생성되지 않는다.
따라서 상기 냉각공기 공급유로(40)로 더 이상 고온공기가 공급되지 않으므로, 상기 냉각공기 공급유로(40)상의 냉각공기의 온도가 점차 내려가게 된다.
상기 냉각공기 공급유로(40)상의 냉각공기의 온도가 다시 상기 냉각 희망온도 이하로 내려가면, 상기 냉각공기 공급밸브(160)를 개방하여 냉방 수요처에 냉각공기를 공급할 수 있다.
한편, 상기 냉각공기 공급유로(40)상의 냉각공기의 온도가 미리 설정된 최저 온도 미만으로 내려가면, 상기 제어부(미도시)는 상기 외기 유량제어밸브(130)를 다시 개방시킬 수 있다. 상기 외기 유량제어밸브(130)가 개방되면, 상기 압축기(20)는 다시 상온의 외기를 흡입하여 상온보다 높은 온도의 고온공기를 생성하여 토출할 수 있고, 상기 고온공기는 상기 냉각공기 공급유로(40)에 추가되어 상기 냉각공기의 온도를 상기 최저 온도 이상으로 다시 올릴 수 있다.
한편, 상기 실시예에서는, 상기 외기 유량제어밸브(130)를 개방 또는 차폐시키는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 냉각공기의 온도가 상기 냉각 희망온도를 초과하면, 상기 냉각공기의 온도와 상기 냉각 희망온도의 차이에 따라 상기 외기 유량제어밸브(130)의 개도율을 제어하여, 상기 냉각공기의 온도를 조절하는 것도 물론 가능하다.
한편, 도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템은, 상기 외기 공급유로(50)에는 밸브가 설치되지 않고, 상기 고온공기 추가유로(60)에만 상기 고온공기 유량제어밸브(140)와 상기 바이패스 밸브(150)가 설치된 점이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 유사 구성에 대해서는 동일 부호를 사용하고 상세한 설명은 생략하고, 상이한 점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 제3실시예에서는, 상기 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 온도를 조절하기 위하여 상기 고온공기의 유량을 제어하여야 하는 바, 상기 고온공기의 유량 제어는 상기 고온공기 유량제어밸브(140)와 상기 바이패스 밸브(150)를 이용한다.
도 6을 참조하면, 상기 냉각공기의 온도가 상기 냉각 희망온도를 초과하면(S4), 상기 제어부(미도시)는 상기 고온공기 유량제어밸브(140)를 차폐시키고, 상기 바이패스 밸브(150)를 개방시킨다.(S7)
상기 고온공기 유량제어밸브(140)가 차폐되고, 상기 바이패스 밸브(150)가 개방되면, 상기 압축기(20)에서 생성된 고온공기는 상기 바이패스 밸브(150)를 통해 외부로 모두 배출된다.
따라서, 상기 압축기(20)에서 나온 고온공기가 상기 냉각공기 공급유로(40)로 공급되지 않으므로, 상기 냉각공기 공급유로(40)상의 냉각공기의 온도가 점차 내려가게 된다.
상기 냉각공기 공급유로(40)상의 냉각공기의 온도가 다시 상기 냉각 희망온도 이하로 내려가면, 상기 냉각공기 공급밸브(160)를 개방하여 냉방 수요처에 냉각공기를 공급할 수 있다.
한편, 상기 냉각공기 공급유로(40)의 냉각공기의 온도가 계속해서 내려가서 미리 설정된 최저 온도 미만으로 내려가면, 상기 제어부(미도시)는 상기 고온공기 유량제어밸브(140)를 다시 개방시키고, 상기 바이패스 밸브(150)를 차폐시킬 수 있다. 상기 고온공기 유량제어밸브(140)가 개방되면, 상기 압축기(20)에서 나온 고온 공기가 상기 냉각공기 공급유로(40)에 추가될 수 있으므로 상기 냉각공기의 온도를 상기 최저 온도 이상으로 다시 올릴 수 있다.
한편, 상기 실시예에서는, 상기 고온공기 유량제어밸브(140)와 상기 바이패스 밸브(150)를 개방 또는 차폐시키는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 냉각공기의 온도가 상기 냉각 희망온도를 초과하면, 상기 냉각공기의 온도와 상기 냉각 희망온도의 차이에 따라 상기 고온공기 유량제어밸브(140)와 상기 바이패스 밸브(150)의 개도율을 제어하여, 상기 냉각공기의 온도를 조절하는 것도 물론 가능하다.
한편, 도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템은, 상기 압축공기 공급유로(30)는 별도로 설치된 압축공기 공급용 압축기(400)로부터 압축공기를 공급받는 점이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 유사 구성에 대해서는 동일 부호를 사용하고 상세한 설명은 생략하고, 상이한 점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 제4실시예에서는, 상기 압축공기 공급용 압축기(400)는 상기 터빈(10)에 압축공기를 공급하기 위하여 압축공기를 생성하는 장치이다.상기 압축공기 공급용 압축기(400)는 별도의 동력에 의해 구동되며, 상기 터빈(10)에 의해 회전하는 상기 압축기(20)와 별도로 설치된다. 상기 압축기(400)의 토출유로(401)는 상기 압축공기 공급유로(30)와 커플러에 의해 결합된다.
한편, 도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템은, 상기 압축공기 공급유로(30)는 별도로 설치된 압축공기 공급용 압축기(400)로부터 압축공기를 공급받는 점이 상기 제2실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 유사 구성에 대해서는 동일 부호를 사용하고 상세한 설명은 생략하고, 상이한 점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 제5실시예에서는, 상기 압축공기 공급용 압축기(400)는 상기 터빈(10)에 압축공기를 공급하기 위하여 압축공기를 생성하는 장치이다.상기 압축공기 공급용 압축기(400)는 별도의 동력에 의해 구동되며, 상기 터빈(10)에 의해 회전하는 상기 압축기(20)와 별도로 설치된다. 상기 압축기(400)의 토출유로(401)는 상기 압축공기 공급유로(30)와 커플러에 의해 결합된다.
한편, 도 9는 본 발명의 제6실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제6실시예에 따른 압축공기를 이용한 공기조화시스템은, 상기 압축공기 공급유로(30)는 별도로 설치된 압축공기 공급용 압축기(400)로부터 압축공기를 공급받는 점이 상기 제3실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 유사 구성에 대해서는 동일 부호를 사용하고 상세한 설명은 생략하고, 상이한 점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 제6실시예에서는, 상기 압축공기 공급용 압축기(400)는 상기 터빈(10)에 압축공기를 공급하기 위하여 압축공기를 생성하는 장치이다.상기 압축공기 공급용 압축기(400)는 별도의 동력에 의해 구동되며, 상기 터빈(10)에 의해 회전하는 상기 압축기(20)와 별도로 설치된다. 상기 압축기(400)의 토출유로(401)는 상기 압축공기 공급유로(30)와 커플러에 의해 결합된다.
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: 터빈 20: 압축기
30: 압축공기 공급유로 40: 냉각공기 공급유로
50: 외기 공급유로 60: 고온공기 공급유로
120: 압축공기 압력조절밸브 130: 외기 유량제어밸브
140: 고온공기 유량제어밸브 150: 바이패스 밸브
160: 냉각공기 공급밸브

Claims (15)

  1. 산업 현장에서 사용되는 압축공기 공급설비에 연결되어, 상기 압축공기 공급 설비로부터 압축공기를 공급받는 압축공기 공급유로와;
    상기 압축공기 공급유로에 연결되어, 상기 압축공기 공급유로로부터 흡입된 압축공기를 팽창 냉각시켜, 저온 저압의 냉각공기를 토출하는 터빈과;
    상기 터빈의 토출측에 연결되어, 상기 터빈에서 나온 냉각공기를 상기 산업 현장의 실내를 포함하는 냉방 수요처로 공급하는 냉각공기 공급유로와;
    상기 터빈의 회전축과 동축으로 연결되어, 상기 터빈에 의해 회전하면서 상온의 외기를 흡입한 후 압축시켜, 상기 상온보다 승온된 고온공기를 토출하는 압축기와,
    상기 압축기의 흡입측에 연결되어, 외기를 상기 압축기에 공급하기 위한 외기 공급유로와,
    상기 압축기의 토출측과 상기 냉각공기 공급유로를 연결하여, 상기 압축기에서 토출된 고온공기 중 적어도 일부를 상기 냉각공기 공급유로로 합류시켜, 상기 냉각공기 공급유로를 통과하는 냉각공기의 온도를 상승시키기 위한 고온공기 추가유로를 포함하는 압축공기를 이용한 공기조화시스템.
  2. 압축공기 공급용 압축기에서 토출된 압축공기를 공급받는 압축공기 공급유로와;
    상기 압축공기 공급유로에 연결되어, 상기 압축공기 공급유로로부터 흡입된 압축공기를 팽창 냉각시켜, 저온 저압의 냉각공기를 토출하는 터빈과;
    상기 터빈의 토출측에 연결되어, 상기 터빈에서 나온 냉각공기를 산업 현장의 실내를 포함하는 냉방 수요처로 공급하는 냉각공기 공급유로와;
    상기 터빈의 회전축과 동축으로 연결되어, 상기 터빈에 의해 회전하면서 상온의 외기를 흡입한 후 압축시켜, 상기 상온보다 승온된 고온공기를 토출하는 압축기와,
    상기 압축기의 흡입측에 연결되어, 외기를 상기 압축기에 공급하기 위한 외기 공급유로와,
    상기 압축기의 토출측과 상기 냉각공기 공급유로를 연결하여, 상기 압축기에서 토출된 고온공기 중 적어도 일부를 상기 냉각공기 공급유로로 합류시켜, 상기 냉각공기 공급유로를 통과하는 냉각공기의 온도를 상승시키기 위한 고온공기 추가유로를 포함하는 압축공기를 이용한 공기조화시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 냉각공기 공급유로에 설치되어, 상기 냉각공기 공급유로를 통해 상기 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 온도를 감지하는 냉각공기 온도센서를 더 포함하는 압축공기를 이용한 공기조화시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 외기 공급유로에 설치되어, 상기 압축기로 흡입되는 외기의 유량을 제어하는 외기 유량제어밸브와,
    상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 냉각 희망온도 이하이면 상기 외기 유량제어밸브를 개방시키고, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도가 상기 냉각 희망온도를 초과하면 상기 외기 유량제어밸브를 차폐시키는 제어부를 더 포함하는 압축공기를 이용한 공기조화시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 고온공기 추가유로에서 상기 냉각공기 공급유로로 유입되는 고온공기의 유량을 제어하는 고온공기 유량제어밸브와,
    상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 냉각 희망온도 이하이면 상기 고온공기 유량제어밸브를 개방시키고, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도가 상기 냉각 희망온도를 초과하면 상기 고온공기 유량제어밸브를 차폐시키는 제어부를 더 포함하는 압축공기를 이용한 공기조화시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 압축기에서 토출된 고온공기를 외부로 바이패스시키기 위한 바이패스 밸브와,
    상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 냉각 희망온도 이하이면 상기 바이패스 밸브를 차폐시키고, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도가 상기 냉각 희망온도를 초과하면 상기 바이패스 밸브를 개방시켜 상기 고온공기를 외부로 배출시키는 제어부를 더 포함하는 압축공기를 이용한 공기조화시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축공기 공급유로에 설치되어, 상기 압축공기를 필터링하는 공기 필터를 더 포함하는 압축공기를 이용한 공기조화시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 외기 공급유로에 설치되어, 외기를 필터링하는 공기 필터를 더 포함하는 압축공기를 이용한 공기조화시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축공기 공급유로에 설치되어, 상기 압축공기의 압력을 감지하는 압축공기 압력센서와,
    상기 압축공기 공급유로에 설치된 압력 조절 밸브와,
    상기 압축공기 압력센서에서 감지된 값에 따라 상기 압력 조절 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 압축공기를 이용한 공기조화시스템.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 압축공기 공급유로에 설치되어, 상기 압축공기의 압력을 감지하는 압축공기 압력센서와,
    상기 냉각공기 공급유로에 설치되어, 상기 냉각공기 공급유로 상의 냉각공기의 압력을 감지하는 냉각공기 압력센서와,
    상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 압축기에서 토출된 고온공기의 압력을 감지하는 고온공기 압력센서와,
    상기 압축공기 공급유로에 설치된 압력 조절 밸브와,
    상기 압축공기 압력센서, 상기 고온공기 압력센서 및 상기 냉각공기 압력센서 중 적어도 하나에서 감지된 값에 따라 상기 압력 조절 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 압축공기를 이용한 공기조화시스템.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 압축공기 공급유로에 설치되어, 상기 압축공기의 온도를 감지하는 압축공기 온도센서와,
    상기 냉각공기 공급유로에 설치되어, 상기 냉각공기 공급유로 상의 냉각공기의 온도를 감지하는 냉각공기 온도센서와,
    상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 압축기에서 토출된 고온공기의 온도를 감지하는 고온공기 온도센서와,
    상기 외기 공급유로에 설치되어, 상기 압축기로 흡입되는 외기의 유량을 제어하는 외기 유량제어밸브와,
    상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 고온공기 추가유로에서 상기 냉각공기 공급유로로 유입되는 고온공기의 유량을 제어하는 고온공기 유량제어밸브와,
    상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 압축기에서 토출된 고온공기를 외부로 바이패스시키기 위한 바이패스 밸브와,
    상기 압축공기 온도센서, 상기 고온공기 온도센서 및 상기 냉각공기 온도센서에서 각각 감지된 값에 따라 상기 외기 유량제어밸브, 상기 고온공기 유량제어밸브, 상기 바이패스 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 압축공기를 이용한 공기조화시스템.
  13. 산업 현장에서 사용되는 압축공기 공급설비와 압축공기 공급용 압축기 중 적어도 하나로부터 압축공기를 공급받는 압축공기 공급유로와;
    상기 압축공기 공급유로에 연결되어, 상기 압축공기 공급유로로부터 흡입된 압축공기를 팽창 냉각시켜, 저온 저압의 냉각공기를 토출하는 터빈과;
    상기 터빈의 토출측에 연결되어, 상기 터빈에서 나온 냉각공기를 상기 산업 현장의 실내를 포함하는 냉방 수요처로 공급하는 냉각공기 공급유로와;
    상기 터빈의 회전축과 동축으로 연결되어, 상기 터빈에 의해 회전하면서 상온의 외기를 흡입한 후 압축시켜, 상기 상온보다 승온된 고온공기를 토출하는 압축기와;
    상기 압축기의 흡입측에 연결되어, 외기를 상기 압축기에 공급하기 위한 외기 공급유로와;
    상기 압축기의 토출측과 상기 냉각공기 공급유로를 연결하여, 상기 압축기에서 토출된 고온공기 중 적어도 일부를 상기 냉각공기 공급유로로 합류시켜, 상기 냉각공기 공급유로를 통과하는 냉각공기의 온도를 상승시키기 위한 고온공기 추가유로와;
    상기 냉각공기 공급유로에 설치되어, 상기 냉각공기 공급유로를 통해 상기 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 온도를 감지하는 냉각공기 온도센서와;
    상기 압축공기 공급유로에 설치되어, 상기 압축공기의 압력을 감지하는 압축공기 압력센서와;
    상기 외기 공급유로에 설치되어, 상기 압축기로 흡입되는 외기의 유량을 제어하는 외기 유량제어밸브와;
    상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 고온공기 추가유로에서 상기 냉각공기 공급유로로 유입되는 고온공기의 유량을 제어하는 고온공기 유량제어밸브와;
    상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 압축기에서 토출된 고온공기를 외부로 바이패스시키기 위한 바이패스 밸브와;
    상기 압축공기 공급유로에 설치된 압력 조절 밸브와,
    상기 압축공기 압력센서에서 감지된 값에 따라 상기 압력 조절 밸브를 제어하고, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도에 따라 상기 외기 유량제어밸브, 상기 고온공기 유량제어밸브 및 상기 바이패스 밸브의 개도율을 제어하여, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도를 미리 설정된 냉각 희망온도 이하로 제어하는 제어부를 포함하는 압축공기를 이용한 공기조화시스템.
  14. 산업 현장에서 사용되는 압축공기 공급설비와 압축공기 공급용 압축기 중 적어도 하나로부터 압축공기를 공급받는 압축공기 공급유로와;
    상기 압축공기 공급유로에 연결되어, 상기 압축공기 공급유로로부터 흡입된 압축공기를 팽창 냉각시켜, 저온 저압의 냉각공기를 토출하는 터빈과;
    상기 터빈의 토출측에 연결되어, 상기 터빈에서 나온 냉각공기를 상기 산업 현장의 실내를 포함하는 냉방 수요처로 공급하는 냉각공기 공급유로와;
    상기 터빈의 회전축과 동축으로 연결되어, 상기 터빈에 의해 회전하면서 상온의 외기를 흡입한 후 압축시켜, 상기 상온보다 승온된 고온공기를 토출하는 압축기와;
    상기 압축기의 흡입측에 연결되어, 외기를 상기 압축기에 공급하기 위한 외기 공급유로와;
    상기 압축기의 토출측과 상기 냉각공기 공급유로를 연결하여, 상기 압축기에서 토출된 고온공기 중 적어도 일부를 상기 냉각공기 공급유로로 합류시켜, 상기 냉각공기 공급유로를 통과하는 냉각공기의 온도를 상승시키기 위한 고온공기 추가유로와;
    상기 냉각공기 공급유로에 설치되어, 상기 냉각공기 공급유로를 통해 상기 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 온도를 감지하는 냉각공기 온도센서와;
    상기 압축공기 공급유로에 설치되어, 상기 압축공기의 압력을 감지하는 압축공기 압력센서와;
    상기 외기 공급유로에 설치되어, 상기 압축기로 흡입되는 외기의 유량을 제어하는 외기 유량제어밸브와;
    상기 압축공기 공급유로에 설치된 압력 조절 밸브와;
    상기 압축공기 압력센서에서 감지된 값에 따라 상기 압력 조절 밸브를 제어하고, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도에 따라 상기 외기 유량제어밸브의 개도율을 제어하여, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도를 미리 설정된 냉각 희망온도 이하로 제어하는 제어부를 포함하는 압축공기를 이용한 공기조화시스템.
  15. 산업 현장에서 사용되는 압축공기 공급설비와 압축공기 공급용 압축기 중 적어도 하나로부터 압축공기를 공급받는 압축공기 공급유로와;
    상기 압축공기 공급유로에 연결되어, 상기 압축공기 공급유로로부터 흡입된 압축공기를 팽창 냉각시켜, 저온 저압의 냉각공기를 토출하는 터빈과;
    상기 터빈의 토출측에 연결되어, 상기 터빈에서 나온 냉각공기를 상기 산업 현장의 실내를 포함하는 냉방 수요처로 공급하는 냉각공기 공급유로와;
    상기 터빈의 회전축과 동축으로 연결되어, 상기 터빈에 의해 회전하면서 상온의 외기를 흡입한 후 압축시켜, 상기 상온보다 승온된 고온공기를 토출하는 압축기와;
    상기 압축기의 흡입측에 연결되어, 외기를 상기 압축기에 공급하기 위한 외기 공급유로와;
    상기 압축기의 토출구에 연결되어, 상기 압축기에서 토출된 고온공기를 토출하는 압축기 토출유로와;
    상기 압축기의 토출측과 상기 냉각공기 공급유로를 연결하여, 상기 압축기에서 토출된 고온공기 중 적어도 일부를 상기 냉각공기 공급유로로 합류시켜, 상기 냉각공기 공급유로를 통과하는 냉각공기의 온도를 상승시키기 위한 고온공기 추가유로와;
    상기 냉각공기 공급유로에 설치되어, 상기 냉각공기 공급유로를 통해 상기 냉방 수요처로 공급되는 냉각공기의 온도를 감지하는 냉각공기 온도센서와;
    상기 압축공기 공급유로에 설치되어, 상기 압축공기의 압력을 감지하는 압축공기 압력센서와;
    상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 고온공기 추가유로에서 상기 냉각공기 공급유로로 유입되는 고온공기의 유량을 제어하는 고온공기 유량제어밸브와;
    상기 고온공기 추가유로에 설치되어, 상기 압축기에서 토출된 고온공기를 외부로 바이패스시키기 위한 바이패스 밸브와;
    상기 압축공기 공급유로에 설치된 압력 조절 밸브와;
    상기 압축공기 압력센서에서 감지된 값에 따라 상기 압력 조절 밸브를 제어하고, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도에 따라 상기 고온공기 유량제어밸브와 상기 바이패스 밸브의 개도율을 제어하여, 상기 냉각공기 온도센서에서 감지된 온도를 미리 설정된 냉각 희망온도 이하로 제어하는 제어부를 포함하는 압축공기를 이용한 공기조화시스템.
KR1020210098080A 2021-07-26 2021-07-26 압축공기를 이용한 공기조화시스템 KR102344029B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210098080A KR102344029B1 (ko) 2021-07-26 2021-07-26 압축공기를 이용한 공기조화시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210098080A KR102344029B1 (ko) 2021-07-26 2021-07-26 압축공기를 이용한 공기조화시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102344029B1 true KR102344029B1 (ko) 2021-12-28

Family

ID=79178027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210098080A KR102344029B1 (ko) 2021-07-26 2021-07-26 압축공기를 이용한 공기조화시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102344029B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060030354A (ko) * 2004-10-05 2006-04-10 한라공조주식회사 공기 압축식 냉동장치
KR20140123918A (ko) * 2013-04-15 2014-10-23 정현욱 공기 순환 장치 및 필터 조립체
KR102274194B1 (ko) 2017-05-08 2021-07-08 엘지전자 주식회사 공기조화기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060030354A (ko) * 2004-10-05 2006-04-10 한라공조주식회사 공기 압축식 냉동장치
KR20140123918A (ko) * 2013-04-15 2014-10-23 정현욱 공기 순환 장치 및 필터 조립체
KR102274194B1 (ko) 2017-05-08 2021-07-08 엘지전자 주식회사 공기조화기

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0725255B1 (en) Heat pump air conditioner for use in cold districts
CN104697106B (zh) 空调系统压力控制方法
JP2003320838A (ja) 車両用空調装置
WO2004063642A1 (ja) 冷凍装置
JP2003320837A (ja) 車両用空調装置
EP3040651B1 (en) Variable refrigerant flow system operation in low ambient conditions
US11927358B2 (en) HVAC unit fan control systems and methods
WO2006098165A1 (ja) 冷凍装置
JP6808823B2 (ja) 圧縮機システム
KR20100121961A (ko) 공기조화기
EP3683511A1 (en) Air conditioning device
WO2018164253A1 (ja) 空気調和装置
KR101596671B1 (ko) 공기조화기의 제어방법
KR101497210B1 (ko) 하이브리드 냉난방시스템 및 장치
KR102344029B1 (ko) 압축공기를 이용한 공기조화시스템
KR20060086763A (ko) 용량 가변형 압축기를 구비한 공기조화기
JP6800283B2 (ja) 空気調和装置
KR20050075061A (ko) 멀티 공기 조화기 및 그 제어방법
KR20160005510A (ko) 공기조화기
KR20100128955A (ko) 공기조화기 및 그 운전 방법
JP2020193760A (ja) 空調システム
JP2017166773A (ja) ヒートポンプ式冷温水供給システム
JPH1096545A (ja) 空気調和機およびその制御方法
JP2015068568A (ja) 空気調和装置
JP4581795B2 (ja) 冷凍装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant