KR20060122038A - 고효율 에어사이클 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 고효율 에어사이클 시스템(Air Cycle System)에 관한 것으로서, 사이클상에 자연적으로 발생되는 응축수를 이용함으로써, 압축기의 냉각을 통한 등온압축효과를 실현함과 함께, 압축기의 밀봉을 통한 체적효율의 향상을 실현할 수 있는 고효율 에어사이클 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 사이클 내부를 순환하는 공기를 압축하는 압축기(11)와, 상기 압축기(11)에서 압축된 공기를 외부열원과 열교환시키는 고온 열교환기(12)와, 상기 고온 열교환기로부터 나온 공기를 팽창시킨 후 공조공간으로 공급하는 팽창기(13)와, 상기 공조공간으로부터 압축기로 유입되는 공기와 상기 고온 열교환기(12)로부터 상기 팽창기(13)로 이동하는 공기와의 사이의 열교환을 위한 재생기(17)를 포함하는 에어사이클에 있어서, 상기 에어 사이클상에 발생되는 응축수를 포집할 수 있는 응축수 분리기(18)를 구비하고, 상기 응축수 분리기(18)에서 포집된 응축수를 상기 압축기(11)의 냉각에 사용하는 것을 특징으로 한다.

에어사이클, 응축수, 등온압축, 워터재킷, 응축수 분리기

Description

고효율 에어사이클 시스템{High Efficiency Air Cycle System}

도 1은, 종래의 냉동사이클의 개념도이고,

도 2는, 밀폐시스템으로서의 에어사이클의 개략적인 구성도이고,

도 3은, 도 2의 에어사이클의 TS 선도이고,

도 4는, 개방시스템으로서의 에어사이클의 개략적인 구성도이고,

도 5는, 재생기가 장착된 개방시스템으로서의 에어사이클의 개략적인 구성도이고,

도 6은, 본 발명에 의한 에어사이클의 일실시예를 개략적으로 도시한 구성도이고,

도 7은, 도 6의 에어사이클의 TS 선도이며,

도 8은, 본 발명에 의한 에어사이클의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 구성도이고,

도 9는, 도 8의 에어사이클의 TS 선도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11...압축기 12...고온 열교환기

13...팽창기 15...공조공간

17...재생기 18...응축수 분리기

19...워터재킷(Water Jacket)

본 발명은, 고효율 에어사이클 시스템(Air Cycle System)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 사이클상에 자연적으로 발생되는 응축수를 이용함으로써, 압축기의 냉각을 통한 등온압축효과를 실현함과 함께, 압축기의 밀봉을 통한 체적효율의 향상을 실현할 수 있는 고효율 에어사이클 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 식품의 냉장 또는 냉동 등에 사용되는 냉동기계에는, 냉매를 기체상 및 액체상으로 상변화시키고, 이 때에 수반되는 잠열의 흡수 및 방출에 의하여 공조공간으로 송풍되는 공기의 냉방을 수행하는 냉동사이클이 적용된다.

도 1에는, 종래의 냉동사이클의 개념도가 도시되어 있다.

종래의 냉동사이클은, 냉매로서 R-134a를 사용하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 냉매를 압축기(1)에서 고온, 고압으로 압축시킨 후 응축기(2)에서 액체상태로 응축시키고, 이 응축된 냉매를 팽창밸브(3)를 통과시켜 기화되기 쉽게 팽창시킨 다음, 상기 팽창된 냉매를 증발기(4)에서 증발시킴으로써, 상기 증발기(4)를 통과하는 냉매와 상기 증발기(4)를 경유하여 공조공간으로 공급되는 공기와의 열교환에 의하여 냉동효과를 얻는다.

상기와 같은 종래의 냉동사이클에 사용되는 냉매인 R-134a는, 지구 온난화라는 환경파괴의 주범으로 알려짐에 따라, 그 사용이 억제되고 점차적으로 사용이 금 지될 것으로 예상되고 있다.

따라서, 상기 R-134a를 대체할 대체냉매의 개발에 대한 관심이 커지고 있으며, 이에 따라 차세대 대체냉매로서 CO₂와 R-152a가 거론되고 있다.

그러나, CO₂는, 고압의 작동압력이 필요하므로, 냉동사이클에 적용되는 모든 부품이 고압용으로 새로 개발되어야 하며, 따라서 내압성을 향상시키기 위한 소재의 두께의 변화 및 사양의 변화에 의하여 부품의 가격이 상승한다는 문제점이 있다.

한편, R-152a는, 기존의 R-134a을 사용하는 냉동사이클에 적용되었던 부품을 그대로 사용할 수 있다는 장점은 있으나, R-152a 자체가 ASHRAE(American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers)가 규정하고 있는 냉매그룹 중 A2 그룹(약간의 화염성을 갖는 냉매그룹)에 속해 있으므로, 일반적인 냉매로 사용하기에는 다소 불안정하다는 문제점이 있다.

따라서, 이상과 같이 냉매 자체를 대체하기 보다는 종래의 냉동사이클을 대체하는 새로운 사이클을 이용함으로써, 환경친화적이며 안전하고 효율이 높은 새로운 시스템을 개발하려는 노력이 계속되었다.

이러한 대체 사이클로서 가장 유력하게 거론되고 있는 것이 바로 역-브래이튼 사이클을 이용한 에어사이클이다.

에어사이클이란, 기체상태의 유체, 특히 공기를 냉매로 사용하는 시스템으로서, 가스동력 사이클의 일종인 브래이튼 사이클을 역으로 가동함으로써 냉동효과를 얻는 사이클이다.

에어사이클의 가장 큰 장점은, 냉매로서 공기를 사용하므로 기존 냉매들의 문제점이었던 오존층 파괴 및 지구 온난화 등과 같은 환경파괴의 문제가 전혀 없다는 것이다.

도 2에는, 에어사이클의 개략적인 구성도가 도시되어 있고, 도 3에는, 에어사이클의 TS 선도가 도시되어 있다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 에어사이클의 기본원리를 설명하면 다음과 같다.

에어사이클의 전체적인 순환과정은, ⅰ) 공기가 압축기(11)에서 압축됨으로써 그 압력과 온도가 상승하는 압축과정(a→b)과, ⅱ) 압축된 고압, 고온의 공기가 고온 열교환기(12)에서 외부열원(15)으로 열을 전달하며 등압조건에서 그 온도가 감소하는 온도하강과정(b→c)과, ⅲ) 온도가 하강한 공기가 팽창기(13)에서 팽창됨으로써 그 압력과 온도가 하강하는 팽창과정(c→d)과, Ⅳ) 온도와 압력이 하강된 공기가 저온 열교환기(14)에서 외부열원(16)으로부터 열을 전달받아 등압조건에서 그 온도가 상승하는 온도상승과정(d→a)으로 이루어진다.

이 때에, 압축과정(a→b)에서는 압축기를 구동시키기 위한 압축일이 요구되며, 팽창과정(c→d)에서는 팽창기로부터 팽창일이 발생되므로, 이를 압축기로 되돌림으로써 압축기의 소요동력을 감소시킬 수 있다.

또한, 온도하강과정(b→c) 또는 온도상승과정(d→a)에서는 외부열원(15, 16)이 공조공간에 해당하며, 따라서 이 과정에서 공조공간으로 열을 방출하거나 열을 흡수하여 공조공간을 난방 또는 냉방하는 역할을 수행하게 된다.

전체 에어사이클의 냉방용량(Q) 및 성적계수(COP: Coefficient of Performance)는 다음과 같이 표현될 수 있다.

<식 1>

지금까지는 밀폐시스템에 대한 설명이었으나, 에어사이클에서는 공기 자체가 냉매가 되므로 사이클을 거친 공기를 직접 냉방에 사용하는 개방시스템을 생각할 수 있다.

도 4에는, 개방시스템으로서의 에어사이클의 개략적인 구성도가 도시되어 있다.

개방시스템으로서의 에어사이클은, 도 4에 도시된 바와 같이, 저온 열교환기(14)가 없는 형태이며, 팽창기(13)에서 유출되는 차가운 공기를 직접 공조공간(15)에 공급함으로써 냉방을 실현할 수 있다.

한편, 시스템의 효율향상을 위하여 재생기를 장착한 개방시스템으로서의 에어사이클을 생각할 수 있다.

도 5에는, 재생기가 장착된 개방시스템으로서의 에어사이클의 개략적인 구성도가 도시되어 있다.

이 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 고온 열교환기(12)에서 온도가 하강 된 공기는, 공조공간(15)으로부터 순환되어 돌아오는 차가운 공기와 재생기(17)에서 열교환한 후, 온도가 더욱 감소하여 팽창기(13)로 유입되고, 팽창기(13)를 거치면서 팽창된 공기는 재생기(17)가 없을 때보다 더욱 감소하게 된다.

따라서, 재생기(17)가 있는 경우가 없는 경우에 비하여 팽창기(13)를 나오는 공기의 온도가 더욱 감소되므로, 보다 높은 냉방 또는 냉동효과를 얻을 수 있다.

한편, 에어사이클의 특징은, 냉매의 잠열을 이용하지 않고 현열을 이용하므로, 기본적으로 충분한 냉방용량을 얻기 위해서는, 잠열을 이용하는 기존의 냉매인 R134a의 체적유량에 비하여 대체로 약 10배의 체적을 흘려보내야 한다.

따라서, 체적유량을 증가시켜야 하며, 체적효율 또한 전체 시스템의 효율에 중요한 변수가 된다.

또한, 고속 회전체인 압축기와 팽창기에서의 등엔트로피 효율이 중요한 변수가 된다.

등엔트로피 효율이란, 이론적으로는 단열이며 가역적인 과정을 기준으로 하여, 실제 부품의 구동에 있어서의 과정이 이론적인 가역과정(등엔트로피 과정)과 얼마나 차이가 나는지를 나타내는 지표이다.

이러한 등엔트로피 효율을 향상시키기 위해서는 비가역성(Irreversibility)을 줄여야 하며, 비가역성을 줄이기 위해서는 다음의 식과 같이 생성엔트로피(Entropy Production)를 줄여야 한다.

<식 2>

<식 3>

상기 <식 3>의 뒤의 항은 열전달에 관한 항으로서, 압축기의 경우에는, 압축기의 냉각효과를 증가시킴으써 생성엔트로피를 감소시킬 수 있다.

실제로, 압축기에서의 압축과정에서 열의 방출에 의한 냉각이 이루어지므로, 이러한 냉각에 의하여 압축기에서의 생성엔트로피가 감소되고 압축일량이 감소되는 효과가 있다.

즉, 마찰 등의 비가역적인 요소의 영향으로 엔트로피가 상승하는 효과와 압축되는 과정에서 외부로의 열전달에 의하여 생성엔트로피가 감소하는 효과가 서로 상쇄된다.

따라서, 생성엔트로피의 감소 및 압축일량의 감소의 측면으로부터, 압축기에서의 방열량을 향상시키는 것이 바람직하며, 이를 위하여 압축기 주변을 냉각하는 구조가 필요하다.

이렇게 압축기를 냉각하면서 압축하는 가장 이상적인 과정은, 압축기 내부의 기체를 등온으로 유지하면서 압축하는 과정, 즉, 등온압축과정이다.

한편, 에어사이클의 효율은, 특히 압축기와 팽창기의 등엔트로피 효율에 크게 의존한다.

이들 각 부품의 효율이 시스템의 성능에 중요한 이유는, 도 3에 도시된 바와 같이, 압축기의 등엔트로피 효율이 낮을 때에는 압축기의 소요동력이 증가함과 동시에 압축온도는 상승하게 되며(a→b'), 팽창기의 등엔트로피 효율이 낮을 때에는 충분한 저온을 얻을 수 없기 때문에 냉방성능이 감소하기 때문이다(c→d').

따라서, 에어사이클에 있어서 등엔트로피 효율을 향상시키는 방법이 요구되어 왔으며, 특히 압축기의 등엔트로피 효율을 향상시키기 위하여, 압축기를 냉각시키면서 압축함으로써 압축기의 발열량을 향상시키는 등온압축과정을 실현하는 방법이 필요하게 되었다.

한편, 냉각된 공기를 직접 공조공간에 공급하는 개방시스템의 에어사이클의 경우, 냉매 즉 공기 자체를 사람이 호흡해야 하기 때문에, 순수한 공기 이외의 오염된 공기, 예컨대 고속 회전체에 사용되는 오일 등이 섞여 있는 공기를 냉매로 사용할 수 없게 된다.

따라서, 압축기는 오일을 사용하지 않는 스크류 방식의 공기 압축기를 사용하게 되며, 스크류의 숫로터의 로브(Lobe)와 암로터의 그루브(Groove)가 서로 맞닿지 않는 구조가 되어야 한다.

즉, 대부분의 오일주입방식의 스크류 압축기는, 로터끼리 서로 맞물려 돌아가는 구조로 되어 있으며, 로터간의 나사선을 밀봉 및 냉각하기 위하여 오일이 주 입되게 된다.

그러나, 이 방식은 냉매를 사람이 직접 호흡하게 되는 개방시스템의 에어사이클에는 적용할 수 없다.

따라서, 개방시스템의 에어사이클에 사용되는 스크류 압축기는, 오일의 주입이 없도록 로터와 로터사이의 클리어런스(Clearance)를 최소화하는 방향으로 설계가 이루어져야 한다.

그러나, 로터와 로터사이의 클리어런스를 최소화하는 경우, 로터의 가공공차, 기어의 치형공차, 베어링의 공차 등으로 인하여 누적공차가 발생하게 된다.

이러한 누적공차에 의하여 로터의 고속회전시 진동이 발생하게 되며, 숫로터의 로브와 암로터의 그루브가 서로 간섭하여 마모됨으로써, 압축기의 내구성에 치명적인 문제점이 된다.

본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 압축기의 등엔트로피 효율을 증가시킴과 동시에 압축기의 소요동력을 감소시키는 방안으로서, 사이클상에 자연적으로 발생되는 응축수를 이용하여 압축기의 등온압축을 실현하는 고효율 에어사이클 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 압축기의 냉각을 통한 등온압축효과를 실현함과 동시에, 압축기의 밀봉을 통한 체적효율의 향상을 실현할 수 있는 고효율 에어사이클 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 사이클 내부를 순환하는 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기를 외부열원과 열교환시키는 고온 열교환기와, 상기 고온 열교환기로부터 나온 공기를 팽창시킨 후 공조공간으로 공급하는 팽창기와, 상기 공조공간으로부터 압축기로 유입되는 공기와 상기 고온 열교환기로부터 상기 팽창기로 이동하는 공기와의 사이의 열교환을 위한 재생기를 포함하는 에어사이클(Air Cycle)에 있어서, 상기 에어 사이클상에 발생되는 응축수를 포집할 수 있는 응축수 분리기를 구비하고, 상기 응축수 분리기에서 포집된 응축수를 상기 압축기의 냉각에 사용하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 재생기와 상기 팽창기와의 사이의 공기의 순환경로상에 응축수 분리기가 구비되고, 상기 압축기의 주위에는 상기 압축기를 둘러싸는 워터재킷(Water Jacket)이 구비되어, 상기 응축수 분리기에서 포집된 응축수를 상기 워터재킷으로 이동시켜 상기 압축기를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 사이클 내부를 순환하는 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기를 외부열원과 열교환시키는 고온 열교환기와, 상기 고온 열교환기로부터 나온 공기를 팽창시킨 후 공조공간으로 공급하는 팽창기와, 상기 공조공간으로부터 압축기로 유입되는 공기와 상기 고온 열교환기로부터 상기 팽창기로 이동하는 공기와의 사이의 열교환을 위한 재생기를 포함하는 에어사이클에 있어서, 상기 팽창기의 출구상에 응축수 분리기가 구비되어, 상기 응축수 분리기에서 포집된 응축수를 상기 압축기로 공급하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 응축수 분리기에서 포집된 응축수는, 상기 재생기와 상기 압 축기와의 사이의 공기의 순환경로상에서 합류되어 상기 압축기의 입구로 공급되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 차량 공조장치용 에어사이클의 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6 및 도 7에는, 본 발명에 의한 에어사이클의 일실시예에 대한 개략적인 구성도 및 TS 선도가 도시되어 있고, 도 8 및 도 9에는, 본 발명에 의한 에어사이클의 또 다른 실시예에 대한 개략적인 구성도 및 TS 선도가 도시되어 있다.

먼저, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명에 의한 에어사이클의 일실시예에 대하여 설명하고, 다음으로, 도 8 및 도 9을 참조하여 본 발명에 의한 에어사이클의 또 다른 실시예에 대하여 설명한다.

도 6 및 도 7에 도시된 본 발명에 의한 에어사이클의 실시예는, 사이클상에 자연적으로 발생되는 응축수를 이용하여 압축기를 냉각시킴으로써, 압축기의 소모동력을 감소시켜 등엔트로피 효율을 향상시키는 것이다.

전체적인 에어사이클의 작동원리는 이미 설명하였으므로 생략하고, 본 발명의 특징부에 해당하는 응축수 분리기(18)와 워터재킷(19)에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

상기 응축수 분리기(18)는, 상기 재생기(17)의 출구와 상기 팽창기(13)의 입구와의 사이의 공기의 순환경로상에 설치되며, 상기 워터재킷(19)은, 상기 압축기(11)의 주위에 상기 압축기(11)를 둘러싸도록 설치된다.

상기 재생기(17)의 출구의 온도는 대기온도보다 낮고, 대기의 압력보다 높기 때문에 응축수가 발생하게 된다.

이렇게 발생된 응축수는, 재생기(17)의 출구에 설치된 상기 응축수 분리기(18)에서 사이클을 순환하는 공기와 분리되어, 압축기(11)의 주위에 설치된 상기 워터재킷(19)으로 이동한다.

상기 워터재킷(19)으로 이동된 응축수는, 대기압으로 감압되면서 온도가 낮아지게 되고, 상기 워터재킷(19)의 내부를 이동하면서 상기 압축기(11)와의 열전달을 통해 증발하면서 압축기(11)의 온도를 감소시켜 압축기(11)를 냉각하며, 이상적으로는 압축기(11)의 등온압축효과를 달성한다.

이러한 과정에 대한 TS 선도가 도 7에 도시되어 있다.

도 7을 참조하면, 워터재킷(19)이 없는 경우에는, 압축기(11)에서의 압축과정이 그 비가역성에 의하여 (a→b')의 과정을 지나는 데에 반하여, 워터재킷(19)에 의한 냉각의 경우에는, 이상적인 단열과정인 (a→b)의 과정보다 더욱 온도가 낮아진 (a→b'')의 과정을 지나게 된다.

따라서, Ws로 나타낸 빗금친 부분만큼 압축기의 소요동력이 감소되어 압축기의 효율이 증가된다는 것을 알 수 있다.

한편, 재생기(17)로부터 팽창기(13)로 들어가는 공기에 포함된 수분이 응축수 분리기(18)에 의하여 사전에 제거되므로, 상기 팽창기(13)에서 팽창된 후의 공기의 온도를 현저하게 감소시키게 된다.

이는 정압비열이 공기에 비하여 약 4배가량 큰 수분이 제거되면 팽창기(13)에서 팽창된 공기의 온도가 더욱 감소하게 되기 때문이며, 따라서 팽창기(13)의 등 엔트로피 효율이 향상되게 된다.

이러한 과정에 대한 TS 선도가 도 7에 도시되어 있다.

도 7을 참조하면, 팽창기(13)로 들어가는 공기의 수분이 제거되지 않은 경우에는, 팽창기(13)에서의 팽창과정이 그 비가역성으로 인하여 (c→d')의 과정을 지나는 데에 반하여, 응축수 분리기(18)에 의하여 수분이 제거되는 경우에는, 팽창기(13)의 출구를 나오는 공기의 온도가 감소되므로 (c→d'')의 과정을 지나게 된다.

따라서, Qs로 나타낸 빗금친 부분만큼 냉동용량이 향상된다는 것을 알 수 있다.

본 실시예는, 공조공간으로 공급되는 공기에서 수분이 제거되는 구성이므로, 공조공간에 수분공급을 줄이면서 저온을 얻기 위한 가공식품의 냉장 또는 냉동에 적합하다.

요컨대, 본실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 사이클의 원래의 순환과정인 (f→a→b'→e→c→d'→f)의 과정이 아니라, (f→a→b''→e→c→d''→f)의 과정으로 변환되므로, 압축기의 소요동력이 Ws만큼 절약될 뿐만 아니라 냉동용량도 Qs만큼 향상되어, 결국 시스템 전체의 COP가 향상되게 된다.

한편, 도 8 및 도 9에 도시된 본 발명에 의한 에어사이클의 또 다른 실시예는, 팽창기의 출구측에서 발생된 응축수를 압축기의 입구측으로 공급함으로써, 압축기의 냉각효과와 함께 밀봉효과를 얻는 것이다.

여기에서는, 응축수 분리기(18)가 팽창기(13)의 출구상에 설치되며, 상기 응축수 분리기(18)에서 포집된 응축수는, 상기 재생기(17)와 상기 압축기(11)와의 사 이의 공기의 순환경로상에서 합류되어 상기 압축기(11)로 공급된다.

이와 같은 방법에 의하면, (ⅰ) 첫째, 흡입된 응축수가 압축기의 클리어런스를 밀봉하는 효과를 가져오므로, 압축기의 체적효율이 높아지고 결국 기계효율이 향상될 수 있으며, (ⅱ) 둘째, 응축수가 압축기에 흡입되면, 가압하는 과정에서 공기의 온도상승으로 인하여 응축수가 증발하게 되므로, 압축기의 냉각효과를 가져오게 되고 결국 등온압축효과가 발생하게 된다.

이러한 과정에 대한 TS 선도가 도 9에 도시되어 있다.

도 9를 참조하면, 응축수의 흡입이 없는 경우에는, 압축기(11)에서의 압축과정이 그 비가역성에 의하여 (a→b')의 과정을 지나는 데에 반하여, 응축수의 흡입에 의한 냉각의 경우에는, 이상적인 단열과정인 (a→b)의 과정보다 더욱 온도가 낮아진 (a→b''')의 과정을 지나게 된다.

따라서, Ws로 나타낸 빗금친 부분만큼 압축기의 소요동력이 감소되어 압축기의 효율이 증가된다는 것을 알 수 있다.

다만, 시스템상에서 수분이 제거되지 못하고 팽창기(13)로 유입되므로, 도 6에 도시된 실시예에서와 같이, 팽창기의 등엔트로피 효율의 상승효과는 기대할 수 없다.

그러나, 본 실시예는, 저장물질에 충분한 수분을 공급할 수 있는 에어사이클로서, 공조공간상에 수분을 필요로 하는 야채저장용 냉장고 또는 육류 냉장고 등에 활용될 수 있다.

요컨대, 본실시예에 따르면, 도 9에 도시된 바와 같이, 사이클의 원래의 순 환과정인 (f→a→b'→e→c→d'→f)의 과정이 아니라, (f→a→b''→e→c→d'→f)의 과정으로 변환되므로, 압축기의 소요동력이 Ws만큼 절약되어 시스템 전체의 COP가 향상될 뿐만 아니라, 흡입된 응축수가 압축기의 클리어런스를 밀봉하는 효과를 가져오므로 압축기의 체적효율이 향상되게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 고효율 에어사이클 시스템에 의하면, 사이클상에 자연적으로 발생되는 응축수를 이용하여 압축기의 냉각을 수행함으로써, 압축기의 소요동력을 절약할 뿐만 아니라 냉동용량도 향상시킨 고효율 에어사이클 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 팽창기의 출구측에서 발생된 응축수를 압축기의 입구측으로 공급함으로써, 압축기의 냉각효과와 함께 밀봉효과를 얻는 고효율 에어사이클 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 사이클 내부를 순환하는 공기를 압축하는 압축기(11)와, 상기 압축기(11)에서 압축된 공기를 외부열원과 열교환시키는 고온 열교환기(12)와, 상기 고온 열교환기로부터 나온 공기를 팽창시킨 후 공조공간으로 공급하는 팽창기(13)와, 상기 공조공간으로부터 압축기로 유입되는 공기와 상기 고온 열교환기(12)로부터 상기 팽창기(13)로 이동하는 공기와의 사이의 열교환을 위한 재생기(17)를 포함하는 에어사이클(Air Cycle)에 있어서,

   상기 에어 사이클상에 발생되는 응축수를 포집할 수 있는 응축수 분리기(18)를 구비하고, 상기 응축수 분리기(18)에서 포집된 응축수를 상기 압축기(11)의 냉각에 사용하는 것을 특징으로 하는 고효율 에어사이클 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 재생기(17)의 출구와 상기 팽창기(13)의 입구와의 사이의 공기의 순환경로상에 응축수 분리기(18)가 구비되고, 상기 압축기(11)의 주위에는 상기 압축기(11)를 둘러싸는 워터재킷(Water Jacket, 19)이 구비되어, 상기 응축수 분리기(18)에서 포집된 응축수를 상기 워터재킷(19)으로 이동시켜 상기 압축기(11)를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 고효율 에어사이클 시스템.
3. 사이클 내부를 순환하는 공기를 압축하는 압축기(11)와, 상기 압축기(11)에 서 압축된 공기를 외부열원과 열교환시키는 고온 열교환기(12)와, 상기 고온 열교환기로부터 나온 공기를 팽창시킨 후 공조공간으로 공급하는 팽창기(13)와, 상기 공조공간으로부터 압축기로 유입되는 공기와 상기 고온 열교환기(12)로부터 상기 팽창기(13)로 이동하는 공기와의 사이의 열교환을 위한 재생기(17)를 포함하는 에어사이클에 있어서,

   상기 팽창기(13)의 출구상에 응축수 분리기(18)가 구비되어, 상기 응축수 분리기(18)에서 포집된 응축수를 상기 압축기(11)로 공급하는 것을 특징으로 하는 고효율 에어사이클 시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 응축수 분리기(18)에서 포집된 응축수는, 상기 재생기(17)와 상기 압축기(11)와의 사이의 공기의 순환경로상에서 합류되어 상기 압축기(11)의 입구로 공급되는 것을 특징으로 하는 고효율 에어사이클 시스템.

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