KR20190017428A - 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 원심 분리기를 이용하여 고농도의 흡수제 농용액과 저농도의 흡수제 희용액으로 분리함으로써, 흡수제를 분리하기 위한 별도의 열원이 필요하지 않으므로 에너지 효율이 향상될 수 있다. 또한, 원심 분리기에서 분리된 저농도의 흡수제 희용액을 막 분리기를 이용하여 냉매와 흡수제 농용액으로 다시 분리할 수 있다. 또한, 원심 분리기가 외부 드럼과 내부 드럼으로 구성되고, 내부 드럼이 역삼투압 분리막으로 형성됨으로써, 하나의 장치로 원심 분리와 역삼투압 분리를 모두 수행할 수 있는 이점이 있다.

Description

원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템{Absorption refrigeration system with using centrifuge separator}

본 발명은 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원심 분리기를 이용하여 흡수제 재생시킴으로써 효율을 보다 향상시킬 수 있는 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 흡수식 냉동기는, 각종 열원을 이용하여 냉열을 얻기 위한 시스템으로서, 흡수제에 의해 냉매를 흡수하는 흡수기와, 흡수된 냉매를 가열하여 냉매를 재생하는 재생기와, 냉매를 응축하는 응축기와, 냉매를 증발시키는 증발기를 포함한다.

그러나, 종래의 흡수식 냉동기는, 흡습제 또는 조습제의 재생을 위해 대량의 중온열을 필요로 하기 때문에, 열량 소모가 크고 효율이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 최근에는 흡수식 냉동기의 열원으로 태양열을 이용하는 하이브리드 흡수식 냉방 시스템에 대한 관심과 연구가 증대되고 있다.

그러나, 종래의 태양열을 이용한 하이브리드 흡수식 냉방 시스템은, 야간이나 비가 오거나 흐린 날씨에 태양열을 공급받지 못하므로, 흡수식 냉동기를 작동시키는 데 한계가 따르는 문제점이 있다.

한국등록특허 10-0522650호

본 발명의 목적은, 효율을 보다 향상시킬 수 있는 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 흡수식 냉각 시스템은, 흡수기에서 나온 제1냉매와 흡수제가 혼합된 희용액을 펌핑하는 펌프와; 상기 펌프에서 펌핑된 고압의 희용액을 공급받고, 원심력에 의해 저농도의 흡수제 희용액과 고농도의 흡수제 농용액으로 분리하여, 상기 흡수제 희용액은 배출하고, 상기 흡수제 농용액은 상기 흡수기로 공급하는 원심 분리기와; 제2냉매와 공정수와 열교환시켜, 상기 제2냉매를 증발시켜 제2냉매 증기를 생성시킨 후 상기 흡수기로 공급하고, 상기 공정수는 냉각시켜 냉각수를 생성하는 증발기를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 흡수식 냉각 시스템은, 흡수기에서 나온 제1냉매와 흡수제가 혼합된 희용액을 펌핑하는 펌프와; 상기 펌프에서 펌핑된 고압의 희용액을 공급받고, 원심력에 의해 저농도의 흡수제 희용액과 고농도의 흡수제 농용액으로 분리하여, 상기 흡수제 희용액은 배출하고, 상기 흡수제 농용액은 상기 흡수기로 공급하는 원심 분리기와; 상기 원심 분리기에서 배출된 상기 흡수제 희용액을 공급받고, 상기 흡수제 희용액을 분리막을 이용하여 상기 제1냉매와 고농도의 흡수제 농용액으로 분리하여, 상기 흡수제 농용액을 상기 흡수기로 공급하는 막 분리기와; 제2냉매와 공정수와 열교환시켜, 상기 제2냉매를 증발시켜 제2냉매 증기를 생성시킨 후 상기 흡수기로 공급하고, 상기 공정수는 냉각시켜 냉각수를 생성하는 증발기를 포함한다.

본 발명은, 원심 분리기를 이용하여 고농도의 흡수제 농용액과 저농도의 흡수제 희용액으로 분리함으로써, 흡수제를 분리하기 위한 별도의 열원이 필요하지 않으므로 에너지 효율이 향상될 수 있다.

또한, 원심 분리기에서 분리된 저농도의 흡수제 희용액을 막 분리기를 이용하여 냉매와 흡수제 농용액으로 다시 분리할 수 있다.

또한, 원심 분리기가 외부 드럼과 내부 드럼으로 구성되고, 내부 드럼이 역삼투압 분리막으로 형성됨으로써, 하나의 장치로 원심 분리와 역삼투압 분리를 모두 수행할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 원심 분리기를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 원심 분리기의 횡단면도이다.

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

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 흡수식 냉각 시스템(10)은, 흡수기(11), 펌프(12), 원심 분리기(14) 및 증발기(16)를 포함한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 흡수식 냉각 시스템(10)의 제1냉매와 제2냉매는 각각 물인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제1냉매와 상기 제2냉매는 상기 흡수식 냉각 시스템(10)의 내부에서 계속 순환하지 않고, 외부에서 계속해서 새로 공급받고, 사용된 후 외부로 다시 배출된다.

상기 흡수기(11)는, 상기 증발기(16)에서 증발된 제2냉매 증기를 유입하여 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨다. 상기 흡수기(11)의 내부는 진공 상태를 유지한다. 상기 진공 상태는 대기압 이하로서, 바람직하게는 0.1kPa 내지 7kPa 범위로 설정될 수 있다. 상기 흡수기(11)의 내부를 진공 상태로 유지하기 위해 별도의 진공 펌프(11a)가 구비될 수 있다.

상기 펌프(12)는, 상기 흡수기(11)에서 나온 제1냉매와 흡수제가 혼합된 저압의 희용액을 펌핑하여, 고압의 희용액을 상기 원심 분리기(14)에 공급한다.

상기 희용액은, 조습(hygroscopic) 특성이 있는 유체를 사용할 수 있으며, 예를 들어 리튬브로마이드 수용액, 리튬크로라이드 수용액, 염화아연 수용액, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디-프로필렌글리콜, 트리-프로필렌글리콜, 에탄올, 수산화나트륨 수용액, 수산화칼륨 수용액 등을 사용할 수 있다.

상기 흡수기(11)와 상기 펌프(12)는 저압 희용액 유로(12a)로 연결되고, 상기 펌프(12)와 상기 원심 분리기(14)는 고압 희용액 유로(12b)로 연결된다.

상기 원심 분리기(14)는, 상기 펌프(12)에서 펌핑된 고압의 희용액을 공급받고, 회전시 원심력에 의해 저농도의 흡수제 희용액과 고농도의 흡수제 농용액으로 분리한다. 상기 원심 분리기(14)에서 분리된 상기 흡수제 희용액은 외부로 배출하고, 상기 고농도의 흡수제 농용액은 상기 흡수기(11)로 공급한다. 상기 원심 분리기(14)의 내부는 회전시 원심력에 의해 고농도 영역과 저농도 영역으로 구획될 수 있다.

상기 원심 분리기(14)의 일측에는 상기 펌프(12)로부터 상기 고압의 희용액을 공급받는 공급관(14a)이 연결된다.

상기 원심 분리기(14)에서 고농도 영역측에는 상기 원심 분리기(14)에서 분리된 상기 고농도의 흡수제 농용액을 상기 흡수기(11)로 배출하는 제1배출관(14b)이 연결된다. 상기 원심 분리기(14)에서 저농도 영역측에는 상기 원심 분리기(14)에서 분리된 상기 저농도의 흡수제 희용액을 외부로 배출하는 제2배출관(14c)이 연결된다.

상기 증발기(16)는, 외부로부터 공급되는 제2냉매와 외부로부터 공급되는 공정수(process water)(P)를 열교환시켜, 상기 제2냉매를 증발시켜 제2냉매 증기를 생성시킨다. 상기 증발기(16)는 상기 공정수로부터 열원을 공급받아 상기 제2냉매를 증발시킨다. 상기 증발기(16)의 내부는 진공 상태를 유지한다. 상기 진공 상태는 대기압 이하로서, 바람직하게는 0.1kPa 내지 7kPa 범위로 설정될 수 있다. 상기 증발기(16)에서 생성된 제2냉매 증기는 상기 흡수기(11)로 공급된다.

상기 제2냉매는 물이고, 정수처리된 물이나 스케일 생성 억제제, 부식방지제, 계면활성제 중 한 개 이상의 제재가 첨가된 물이 사용될 수 있다.

상기 증발기(16)와 상기 흡수기(11)는 냉매 증기 공급유로(16a)로 연결된다. 상기 제2냉매는 물이 사용되므로, 상기 냉매 증기 공급유로(16a)를 통해 수증기가 상기 흡수기(11)로 공급된다.

상기 증발기(16)에는 상기 제2냉매를 외부로부터 공급하는 제2냉매 공급유로(16b)가 연결된다.

상기 증발기(16)에는 상기 공정수(P)의 열원을 흡수하여 상기 공정수를 냉각시켜 냉각수를 생성하는 냉각수 생성유로(17)가 설치된다.

상기 흡수기(11)에는 냉매 증기와 흡수제가 섞일 때 발생하는 흡수열을 제거하기 위한 흡수기 냉각부(19)가 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 흡수식 냉각 시스템(10)의 작동을 설명하면, 다음과 같다.

상기 펌프(12)에서 펌핑된 고압의 희용액은 상기 원심 분리기(14)로 유입된다.

상기 원심 분리기(14)가 회전하면서 원심력에 의해 고농도의 흡수제 농용액과 저농도의 흡수제 희용액이 분리된다.

상기 원심 분리기(14)에서 분리된 상기 흡수제 농용액은 상기 제1배출관(14b)을 통해 상기 흡수기(11)로 배출된다.

상기 원심 분리기(14)에서 분리된 상기 흡수제 희용액은 상기 제2배출관(14c)을 통해 외부로 배출된다.

또한, 상기 증발기(16)는 외부로부터 상기 제2냉매를 공급받는다. 여기서, 상기 제2냉매는 시수로부터 정수처리된 물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제2냉매에는 스케일 생성 억제제, 부식 방지제, 계면 활성제 중 적어도 하나가 첨가될 수 있다.

상기 증발기(16)는, 상기 원심 분리기(14)에서 배출된 제1냉매를 사용하지 않고 외부로부터 새로운 제2냉매를 공급받기 때문에, 상기 원심 분리기(14)에서 배출되는 제1냉매의 온도나 성분에 제약이 따르지 않는다.

상기와 같이 구성된 흡수식 냉각 시스템(10)은, 상기 원심 분리기(14)를 이용하여 상기 흡수제 농용액을 분리함으로써, 별도의 열원이 필요하지 않으므로 에너지 효율이 향상될 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 흡수식 냉각 시스템(20)은, 원심 분리기(24)에서 배출된 흡수제 희용액을 제1냉매와 흡수제 농용액으로 분리하는 막 분리기(22)를 더 포함하는 것이 상기 제1실시예와 상이하고 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 상이한 구성을 중심으로 상세히 설명한다.

본 발명의 제2실시예에서는 상기 제1냉매와 제2냉매가 동일한 물인 것으로 예를 들어 설명하고, 외부에서 새로 공급받지 않고 순환하는 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 원심 분리기(24)는, 상기 펌프(12)에서 펌핑된 고압의 희용액을 공급받고, 회전시 원심력에 의해 저농도의 흡수제 희용액과 고농도의 흡수제 농용액으로 분리한다. 상기 원심 분리기(24)에서 분리된 상기 흡수제 희용액은 상기 막 분리기(22)로 배출하고, 상기 고농도의 흡수제 농용액은 상기 흡수기(11)로 공급한다. 상기 원심 분리기(24)의 내부는 회전시 원심력에 의해 고농도 영역과 저농도 영역으로 구획될 수 있다.

상기 원심 분리기(24)의 일측에는 상기 펌프(12)로부터 상기 고압의 희용액을 공급받는 공급관(24a)이 연결된다.

상기 원심 분리기(24)에서 고농도 영역측에는 상기 원심 분리기(24)에서 분리된 상기 고농도의 흡수제 농용액을 상기 흡수기(11)로 배출하는 제1배출관(24b)이 연결된다. 상기 원심 분리기(24)에서 저농도 영역측에는 상기 원심 분리기(24)에서 분리된 상기 저농도의 흡수제 희용액을 상기 막 분리기(22)로 배출하는 제2배출관(24c)이 연결된다.

상기 막 분리기(22)는, 상기 제2배출관(24c)을 통해 유입된 상기 저농도의 흡수제 희용액을 분리막을 이용하여 상기 제1냉매와 고농도의 흡수제 농용액으로 다시 분리한다.

상기 분리막은 역삼투 분리막(Reverse Osmosis membrane)(23)을 사용한다.

상기 막 분리기(22)의 내부는 상기 역삼투 분리막(23)에 의해 2개의 제1,2공간(23a)(23b)으로 구획된다.

상기 제1공간(23a)에는 상기 원심 분리기(24)로부터 상기 흡수제 희용액을 공급받기 위해 상기 제2배출관(24c)이 연결된다.

또한, 상기 제1공간(23a)에는 상기 막 분리기(22)에서 분리된 상기 고농도의 흡수제 농용액을 상기 흡수기(11)로 배출하기 위한 3배출관(22b)이 연결된다.

상기 제3배출관(22b)은 상기 제1배출관(24b)측으로 연결되어, 상기 막 분리기(22)에서 분리된 상기 흡수제 농용액을 상기 제1배출관(24b)으로 배출한다. 본 실시예에서는, 상기 제3배출관(22b)이 상기 제1배출관(24b)으로 연결된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 제3배출관(22b)이 상기 흡수기(11)에 직접 연결되는 것도 물론 가능하다.

상기 제2공간(23b)에는 분리된 상기 제1냉매를 상기 증발기(16)로 배출하는 제4배출관(22a)이 연결된다.

상기 제4배출관(22a)은, 상기 막 분리기(22)와 상기 증발기(16)를 연결하는 유로이다. 따라서, 상기 막 분리기(22)에서 분리된 상기 제1냉매는 상기 증발기(16)로 공급된다.

따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 흡수식 냉각 시스템(20)은, 상기 막 분리기(22)에서 분리된 상기 제1냉매가 상기 증발기(16)에서 공정수와 열교환하는 제2냉매로 사용함으로써, 폐 사이클(closed cycle)을 형성한다.

다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제1냉매는 외부로 배출하고 상기 제1냉매와 다른 제2냉매를 상기 증발기(16)로 공급하는 것도 가능하고, 상기 제1냉매와 다른 별도의 제2냉매를 추가 공급하는 것도 물론 가능하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 흡수식 냉각 시스템(20)의 작동을 설명하면, 다음과 같다.

상기 펌프(12)에서 펌핑된 고압의 희용액은 상기 원심 분리기(24)로 유입된다.

상기 원심 분리기(24)가 회전하면서 원심력에 의해 고농도의 흡수제 농용액과 저농도의 흡수제 희용액이 분리된다.

상기 원심 분리기(24)에서 분리된 상기 흡수제 농용액은 상기 제1배출관(24b)을 통해 상기 흡수기(11)로 배출된다.

상기 원심 분리기(24)에서 분리된 상기 흡수제 희용액은 상기 제2배출관(24c)을 통해 상기 막 분리기(22)로 공급된다.

상기 막 분리기(22)에서는, 상기 흡수제 희용액이 상기 역삼투압 분리막을 통해 상기 제1냉매와 흡수제 농용액으로 분리될 수 있다.

상기 막 분리기(22)에서 분리된 상기 제1냉매는 상기 제4배출관(22a)을 통해 상기 증발기(16)로 공급된다. 즉, 상기 막 분리기(22)에서는 순수한 물이 분리될 수 있으므로, 분리된 물을 상기 증발기(16)에서 재사용할 수 있다.

상기 막 분리기(22)에서 분리된 상기 흡수제 농용액은 상기 흡수기(11)로 공급된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 흡수식 냉각 시스템(20)은, 상기 원심 분리기(24)와 상기 막 분리기(22)를 함께 사용함으로써, 상기 제1냉매와 상기 흡수제 농용액을 분리시 별도의 열원이 필요하지 않으므로 에너지 효율이 향상될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 흡수식 냉각 시스템(30)은, 원심 분리기(34)에서 배출된 흡수제 희용액을 제1냉매와 흡수제 농용액으로 분리하는 막 분리기(32)를 포함하되, 상기 막 분리기(32)에 별도의 냉각용 유체를 공급하여 상기 냉각용 유체와 상기 흡수제 희용액을 열교환시켜 상기 흡수제 희용액을 냉각시킨 후, 상기 제1냉매를 수용한 상기 냉각용 유체를 외부로 다시 배출시키는 것이 제2실시예와 상이하고 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 상이한 구성을 중심으로 상세히 설명한다.

본 발명의 제3실시예에서는, 상기 제1냉매와 제2냉매가 각각 물인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제1냉매와 상기 제2냉매는 상기 흡수식 냉각 시스템(30)에서 순환하지 않고, 외부에서 새로 공급받고 사용된 후 외부로 다시 배출되는 것으로 설명한다.

상기 막 분리기(32)는, 상기 원심 분리기(34)에서 분리되어 배출된 상기 흡수제 희용액을 분리막을 이용하여 상기 제1냉매와 상기 흡수제 농용액으로 분리한다.

상기 분리막은 역삼투 분리막(Reverse Osmosis membrane)(33)을 사용한다.

상기 막 분리기(32)의 내부는 상기 역삼투 분리막(33)에 의해 제1,2공간(33a)(33b)으로 구획된다.

상기 제1공간(33a)에는 냉각용 유체 공급유로(32a)와 냉각용 유체 배출유로(32c)가 연결된다. 상기 제2공간(33b)에는 상기 제2배출관(34c)과 제3배출관(32b)이 연결된다.

상기 냉각용 유체 공급유로(32a)는, 상기 역삼투 분리막(33)에서 분리되는 상기 제1냉매를 수용하면서 상기 막 분리기(32)를 통과하는 상기 흡수제 희용액을 냉각시키는 냉각용 유체(C)를 공급하는 유로이다.

상기 냉각용 유체(C)는, 농도에 제약을 받지 않으며, 정수, 고농도 수용액, 저농도 수용액 등 다양한 유체를 사용할 수 있다. 상기 냉각용 유체(C)는 해수 담수화 설비 등 정수처리모듈에서 배출되는 배출수를 사용하는 것도 가능하다.

상기 냉각용 유체 배출유로(32c)는, 상기 제1냉매를 수용한 상기 냉각용 유체를 외부로 배출시키는 유로이다. 상기 냉각용 유체 배출유로(32c)는 외부에 직접 배출하는 것도 가능하고, 별도의 폐수 순환 장치로 배출하는 것도 가능하다.

상기 제3배출관(32b)은, 상기 역삼투 분리막(33)에서 분리된 상기 흡수제 농용액을 상기 흡수기(11)로 공급하는 유로이다. 상기 제3배출관(32b)을 통해 상기 흡수기(11)로 공급된 흡수제 농용액은 노즐을 통해 상기 흡수기(11)의 내부로 분사된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제3실시예에 따른 흡수식 냉각 시스템(30)의 작동을 설명하면, 다음과 같다.

상기 펌프(12)에서 펌핑된 고압의 희용액은 상기 원심 분리기(34)로 유입된다.

상기 원심 분리기(34)가 회전하면서 원심력에 의해 고농도의 흡수제 농용액과 저농도의 흡수제 희용액이 분리된다.

상기 원심 분리기(34)에서 분리된 상기 흡수제 농용액은 상기 제1배출관(34b)을 통해 상기 흡수기(11)로 배출된다.

상기 원심 분리기(34)에서 분리된 상기 흡수제 희용액은 상기 제2배출관(34c)을 통해 상기 막 분리기(32)로 공급된다.

상기 막 분리기(32)에서는, 역삼투압 분리막을 통해 상기 흡수제 희용액이 상기 제1냉매와 흡수제 농용액으로 분리될 수 있다.

이 때, 상기 막 분리기(32)로 상기 냉각용 유체(C)가 공급되기 때문에, 상기 냉각용 유체(C)는 상기 역삼투 분리막(33)에서 분리된 상기 제1냉매를 받아내는 역할을 한다. 또한, 상기 냉각용 유체(C)는 상기 역삼투 분리막(33)에서 상기 흡수제 희용액과의 열교환을 하게 되므로, 상기 막 분리기(32)에서 나오는 흡수제 농용액의 온도가 낮아진다. 따라서, 상기 흡수기(11)에서 별도로 냉각시키지 않을 수 있다.

또한, 상기 증발기(16)는 외부로부터 제2냉매 공급유로(16b)를 통해 상기 제2냉매를 공급받는다. 여기서, 상기 제2냉매는 시수로부터 정수처리된 물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제2냉매에는 스케일 생성 억제제, 부식 방지제, 계면 활성제 중 적어도 하나가 첨가될 수 있다.

상기 증발기(16)는, 상기 막 분리기(32)에서 배출된 제1냉매를 사용하지 않고 외부로부터 새로운 제2냉매를 공급받기 때문에, 상기 막 분리기(32)에서 배출되는 제1냉매의 온도나 성분에 제약이 따르지 않는다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제3실시예에 따른 흡수식 냉각 시스템(30)은, 상기 원심 분리기(34)와 상기 막 분리기(32)를 함께 사용함으로써, 상기 제1냉매와 상기 흡수제 농용액를 분리시 별도의 열원이 필요하지 않으므로 에너지 효율이 향상될 수 있다.

또한, 별도의 냉각용 유체(C)를 사용하여, 상기 막 분리기(32)에서 나오는 흡수제 농용액를 냉각시키면서 분리된 상기 제1냉매를 받아낼 수 있다.

도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 흡수식 냉각 시스템(40)은, 원심 분리기(34)와 막 분리기(32)를 모두 사용하되, 정수처리모듈(46)을 더 포함하는 것이 상기 제3실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성은 유사하므로, 유사구성에 대해 동일 부호를 사용하고 상이한 구성을 중심으로 상세히 설명한다.

상기 정수 처리 모듈(46)은, 외부에서 공급되는 폐수나 해수를 정수 처리하여, 정수를 상기 증발기(16)의 제2냉매로서 공급한다. 상기 정수 처리 모듈(46)은, 해수 담수화 시설, 정수 필터 설비 등이 사용될 수 있다. 상기 정수 필터 설비에 사용되는 필터는 카본 필터(Carbon filter), 침전 필터(Sediment filter), 울트라 필터(Ultra filter), 역삼투 분리막 필터 등이 사용될 수 있다.

본 실시예에서는, 상기 정수 처리 모듈(46)은 해수 담수화 설비인 것으로 예를 들어 설명한다. 이하, 상기 제2냉매는 해수인 것으로 설명한다.

상기 정수 처리 모듈(46)에는 외부에서 물을 공급받는 외부 공급유로(46a)와, 상기 정수를 상기 증발기(16)로 공급하는 정수 공급유로(46b)와, 상기 정수 처리 모듈(46)에서 정수 처리되고 남은 퇴수를 외부로 배출하는 퇴수 배출유로(46c)가 연결된다.

상기 정수 처리 모듈(46)에서 정수 처리되고 배출되는 퇴수는 상기 막 분리기(32)의 냉각용 유체로 공급될 수 있다.

상기 퇴수 배출유로(46c)는, 상기 정수 처리 모듈(46)과 상기 막 분리기(32)를 연결하는 유로이다. 상기 퇴수 배출유로(46c)는 상기 막 분리기(32)의 상기 냉각용 유체 공급유로(32a)와 연결된다. 상기 퇴수 배출유로(46c)는, 상기 정수 처리 모듈(46)에서 배출되는 퇴수 중 적어도 일부를 상기 막 분리기(32)의 냉각용 유체로 공급한다.

따라서, 상기 정수 처리 모듈(46)에서 배출되는 퇴수를 활용할 수 있는 이점이 있다. 또한, 상기 막 분리기(32)에서는 외부로부터 냉각용 유체를 공급받지 않아도 되는 이점이 있다.

본 발명의 제4실시예에서는, 상기 정수 처리 모듈(46)에서 배출되는 퇴수 전부를 상기 막 분리기(32)로 공급하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 퇴수 중 일부만을 공급하는 것도 물론 가능하다.

상기 정수 처리 모듈(46)이 상기 해수 담수화 설비인 경우, 상기 퇴수는 고염도의 해수이다. 상기 고염도의 해수가 상기 막 분리기(32)로 공급된 후, 상기 막 분리기(32)에서 분리된 상기 제1냉매를 수용하게 되면, 저염도 해수로 배출될 수 있다.

따라서, 상기 정수 처리 모듈(46)에서 1차 담수화 처리된 고염도의 해수를 상기 막 분리기(32)의 냉각용 유체로 활용함으로써, 상기 흡수제 농용액을 냉각시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1냉매인 물과 혼합된 저염도 해수를 최종 배출될 수 있다.

본 실시예에서는, 상기 증발기(16)로 공급되는 제2냉매를 전부 상기 정수 처리 모듈(46)에서 공급받는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 증발기(16)로 공급되는 제2냉매 중 일부만 상기 정수 처리 모듈(46)에서 공급받을 수 있다.

도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템을 도시한 도면이다. 도 6은 도 5에 도시된 원심 분리기를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 7은 도 6에 도시된 원심 분리기의 횡단면도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 흡수식 냉각 시스템(100)은, 원심 분리기(140)가 외부 드럼(141), 내부 드럼(142), 격막(143), 공급관(140a), 제1배출관(140b) 및 제2배출관(140c)을 포함하고, 상기 내부 드럼(142)이 역삼투압 분리막으로 형성된 것이 상기 제1실시예와 상이하므로, 상이한 구성을 중심으로 상세히 설명한다.

상기 외부 드럼(141)은, 원통형으로 형성되고, 상기 펌프(12)에서 펌핑된 고압의 회용액이 유입되어 수용되도록 형성된다. 상기 외부 드럼(141)은, 금속 소재나 폴리머 소재로 형성될 수 있다.

상기 내부 드럼(142)은, 상기 외부 드럼(141)의 내부에 설치되고, 원통형으로 형성된다. 상기 내부 드럼(142)은, 상기 외부 드럼(141)에 동축으로 연결되어 상기 외부 드럼(141)과 함께 일체로 회전한다. 상기 내부 드럼(142)은, 상기 외부 드럼(141)의 내주면에서 소정간격 이격되게 배치되어, 상기 외부 드럼(141)과의 사이에 상기 고압의 희용액이 수용되는 수용 공간이 형성되도록 한다.

상기 내부 드럼(142)은, 역삼투압 분리막(Reverse Osmosis Membrane)으로 형성된다. 상기 수용 공간에서 원심력에 의해 분리되어 상기 내부 드럼(142)측으로 모인 저농도의 흡수제 희용액 중에서 상기 제1냉매만이 상기 내부 드럼(142)을 통과할 수 있기 때문에, 상기 내부 드럼(142)의 내부로 상기 제1냉매가 분리될 수 있다.

상기 격막(143)은, 상기 외부 드럼(141)의 내주면과 상기 내부 드럼(142)의 외주면을 연결하도록 형성된다. 상기 격막(143)은, 상기 외부 드럼(141)과 상기 내부 드럼(142)의 축방향으로 길게 형성된다. 상기 격막(143)은, 상기 원심 분리기(140)의 회전시 함께 회전하면서 상기 외부 드럼(141) 내부에 있는 상기 고압의 희용액을 밀면서 회전시킬 수 있다. 즉, 상기 외부 드럼(141) 내부에 있는 상기 희용액이 관성에 의해 회전하지 않는 현상을 방지할 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 격막(143)이 한 개가 설치된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 격막(143)은 복수개가 구비될 수 있으며, 상기 고압의 희용액을 유동시킬 수 있는 형상이라면 다양한 형상으로 형성되는 것도 물론 가능하다.

상기 공급관(140a)은, 상기 외부 드럼(141)의 상부 일측에 연결되어, 상기 펌프(12)로부터 상기 고압의 희용액을 공급받는 유로이다. 상기 공급관(140a)은, 상기 고압 희용액 유로(12b)와 연결된다.

상기 제1배출관(140b)은, 상기 외부 드럼(141)의 하부 일측에 연결되어, 상기 외부 드럼(141)에서 상기 역삼투압 분리막을 통과하지 않고 남아서 분리된 상기 흡수제 농용액을 배출하는 유로이다. 상기 제1배출관(140b)은 상기 흡수기(11)로 연결된다.

상기 제2배출관(140c)은, 상기 내부 드럼(142)의 하부 일측에 연결되어, 상기 내부 드럼(142)으로 분리되어 나온 상기 제1냉매인 물을 배출하는 유로이다.

상기 원심 분리기(140)에는, 상기 원심 분리기(140)를 회전시키는 구동부(미도시)가 연결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제5실시예에 따른 흡수식 냉각 시스템(100)의 작동을 설명하면, 다음과 같다.

상기 펌프(12)에서 펌핑된 고압의 희용액은 상기 원심 분리기(140)로 유입된다.

상기 원심 분리기(140)가 회전하면, 상기 고압의 희용액 중에서 원심력에 의해 고농도의 흡수제 농용액은 상기 외부 드럼(141)의 내벽으로 모이게 되고, 저농도의 흡수제 희용액은 상기 내부 드럼(142)의 외벽으로 모이게 된다.

즉, 상기 외부 드럼(141)의 내벽측은 고농도화가 되고, 상기 내부 드럼(142)의 외벽측은 저농도화가 된다.

상기 내부 드럼(142)측으로 모인 저농도의 흡수제 희용액에서 상기 제1냉매는 상기 역삼투압 분리막을 통과하여, 상기 제1냉매는 상기 내부 드럼(142)의 내부로 분리될 수 있다.

이 때, 상기 외부 드럼(141)의 내부 압력은 역삼투압 이상의 압력으로 설정된다.

또한, 상기 원심 분리기(140)의 회전시 상기 격막(143)이 상기 외부 드럼(141)내의 희용액을 밀면서 상기 희용액을 유동시킬 수 있다. 상기 희용액이 상기 회전 방향으로 유동하면서, 상기 흡수제 농용액과 상기 흡수제 희용액의 분리가 보다 원활하게 이루어질 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 제5실시예에 따른 흡수식 냉각 시스템(100)은, 상기 원심 분리기(140)에서 원심력에 의해 고농도의 흡수제 농용액과 저농도의 흡수제 희용액으로 1차적으로 분리되고, 역삼투압 분리막으로 형성된 상기 내부 드럼(142)을 통해 상기 제1냉매가 2차적으로 다시 분리될 수 있으므로, 하나의 장치로 2번 분리할 수 있는 이점이 있다. 따라서, 구조가 간단하면서도 효율이 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.

11: 흡수기 12: 펌프
14,24,34,140: 원심 분리기 16: 증발기
22,32: 막 분리기 46: 정수처리모듈
141: 외부 드럼 142: 내부 드럼
143: 격막

Claims (11)

1. 흡수기에서 나온 제1냉매와 흡수제가 혼합된 희용액을 펌핑하는 펌프와;
   상기 펌프에서 펌핑된 고압의 희용액을 공급받고, 원심력에 의해 저농도의 흡수제 희용액과 고농도의 흡수제 농용액으로 분리하여, 상기 흡수제 농용액은 상기 흡수기로 공급하는 원심 분리기와;
   제2냉매와 공정수와 열교환시켜, 상기 제2냉매를 증발시켜 제2냉매 증기를 생성시킨 후 상기 흡수기로 공급하고, 상기 공정수는 냉각시켜 냉각수를 생성하는 증발기를 포함하는 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템.
2. 흡수기에서 나온 제1냉매와 흡수제가 혼합된 희용액을 펌핑하는 펌프와;
   상기 펌프에서 펌핑된 고압의 희용액을 공급받고, 원심력에 의해 저농도의 흡수제 희용액과 고농도의 흡수제 농용액으로 분리하여, 상기 흡수제 희용액은 배출하고, 상기 흡수제 농용액은 상기 흡수기로 공급하는 원심 분리기와;
   상기 원심 분리기에서 배출된 상기 흡수제 희용액을 공급받고, 상기 흡수제 희용액을 분리막을 이용하여 상기 제1냉매와 고농도의 흡수제 농용액으로 분리하여, 상기 흡수제 농용액을 상기 흡수기로 공급하는 막 분리기와;
   제2냉매와 공정수와 열교환시켜, 상기 제2냉매를 증발시켜 제2냉매 증기를 생성시킨 후 상기 흡수기로 공급하고, 상기 공정수는 냉각시켜 냉각수를 생성하는 증발기를 포함하는 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제2냉매는 물이고,
   폐수 또는 해수를 정수 처리하는 정수 처리 모듈과,
   상기 정수 처리 모듈에서 처리된 정수를 상기 증발기로 공급하는 정수 공급유로를 더 포함하는 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 분리막은, 역삼투 분리막이고,
   상기 막 분리기에서 분리된 상기 제1냉매는 상기 증발기로 공급되는 상기 제2냉매와 동일한 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 분리막은, 역삼투 분리막이고,
   상기 역삼투 분리막의 일측으로 냉각용 유체를 공급하여, 상기 냉각용 유체와 상기 흡수제 희용액과의 열교환을 통해 상기 흡수제 희용액을 냉각시키는 냉각용 유체 공급유로와;
   상기 역삼투 분리막에서 분리된 상기 제1냉매를 수용한 상기 냉각용 유체를 외부로 배출시키는 냉각용 유체 배출유로를 더 포함하는 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제2냉매는 물이고,
   폐수 또는 해수를 정수 처리하는 정수 처리 모듈과,
   상기 정수 처리 모듈에서 처리된 정수를 상기 증발기로 공급하는 정수 공급유로를 더 포함하는 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 냉각용 유체 공급유로는,
   상기 정수 처리 모듈과 상기 막 분리기를 연결하여, 상기 정수 처리 모듈에서 배출되는 퇴수를 상기 냉각용 유체로 공급하는 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 원심 분리기는,
   상기 펌프에서 펌핑된 고압의 희용액이 유입되면, 원심력에 의해 상기 고농도의 흡수제 농용액과 상기 저농도의 흡수제 희용액으로 분리하는 외부 드럼과,
   상기 외부 드럼의 내부에 설치되고, 역삼투압 분리막으로 형성되어, 상기 역삼투압 분리막을 통해 상기 저농도의 흡수제 희용액으로부터 상기 제1냉매를 분리하는 내부 드럼을 포함하는 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 원심 분리기는,
   상기 외부 드럼의 상부에 연결되어, 상기 펌프로부터 상기 고압의 희용액을 공급받는 공급관과,
   상기 외부 드럼의 하부에 연결되고, 상기 외부 드럼에서 상기 내부 드럼을 통과하지 않고 분리된 상기 흡수제 농용액을 배출하는 제1배출관과,
   상기 내부 드럼의 하부에 연결되어, 상기 내부 드럼을 통과하여 분리된 상기 제1냉매를 배출하는 제2배출관을 더 포함하는 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템.
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 원심 분리기는,
    상기 외부 드럼의 내주면과 상기 내부 드럼의 외주면을 연결하여, 상기 원심 분리기의 회전시 회전하면서 상기 외부 드럼 내부에 있는 상기 고압의 희용액을 밀면서 회전시키는 격막을 더 포함하는 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템.
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 외부 드럼과 상기 내부 드럼은 동축으로 연결되어 일체로 회전하는 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템.

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