KR20210109915A - Absorption Heat Pump by using forward osmotic separator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정삼투압 분리기를 이용해 냉매와 흡수제가 혼합된 흡수제 용액을 재생시킴으로써, 재생하는데 드는 열에너지를 줄여 효율을 향상시킬 수 있는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an absorption type heat pump system using a forward osmosis separator, and more particularly, by using a forward osmosis separator to regenerate an absorbent solution in which a refrigerant and an absorbent are mixed, thereby reducing thermal energy required for regeneration and improving efficiency. It relates to an absorption type heat pump system using an osmotic separator.
일반적으로 흡수식 히트펌프는, 흡수제에 의해 냉매를 흡수하는 흡수기와, 흡수된 냉매를 가열하여 냉매를 재생하는 재생기와, 냉매를 응축하는 응축기와, 냉매와 공정수를 열교환시켜 냉매를 증발시키고 공정수는 냉각시키는 증발기를 포함한다.In general, an absorption type heat pump includes an absorber that absorbs a refrigerant by an absorbent, a regenerator that regenerates the refrigerant by heating the absorbed refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant, and heat exchange between the refrigerant and process water to evaporate the refrigerant and process water contains an evaporator for cooling.
그러나, 종래의 흡수식 히트펌프는, 재생기에서 흡수제의 재생을 위해 대량의 열원을 필요로 하기 때문에, 비록 전력 대비 상대적으로 저급한 열에너지를 사용한다고는 하나, 흡수제 용액을 가열하는 과정에서 열량 소모가 크므로 효율이 낮은 문제점이 있다.However, since the conventional absorption heat pump requires a large amount of heat source to regenerate the absorbent in the regenerator, although it uses relatively low thermal energy compared to electric power, heat consumption is large in the process of heating the absorbent solution. There is a problem of low efficiency.
본 발명의 목적은, 효율을 보다 향상시킬 수 있는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템에 관한 것이다. An object of the present invention relates to an absorption type heat pump system using a forward osmosis separator capable of further improving efficiency.
본 발명에 따른 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템은, 냉매와 흡수제가 혼합된 피드 용액(Feed solution)이 통과하는 피드 용액 채널과, 상기 피드 용액보다 삼투압이 높은 유도 용액(Draw solution)이 통과하는 유도 용액 채널과, 상기 피드 용액 채널과 상기 유도 용액 채널 사이에 구비되어 상기 유도 용액과 상기 피드 용액의 삼투압 차이에 의해 상기 피드 용액에 포함된 상기 냉매를 상기 유도 용액 채널로 이동시키는 정삼투압 분리막을 포함하여, 상기 피드 용액 채널에서는 상기 냉매의 농도가 낮아진 피드 농용액을 토출하고, 상기 유도 용액 채널에서는 상기 냉매의 농도가 높아진 유도 희용액을 토출하는 정삼투압 분리기와; 상기 유도 용액 채널로부터 상기 유도 희용액이 유입되고, 상기 유도 희용액과 공정수의 열교환을 통해 상기 유도 희용액에 포함된 냉매를 증발시켜, 상기 냉매의 농도가 낮아진 유도 농용액을 생성하는 증발기와; 상기 피드 용액 채널로부터 상기 피드 농용액이 유입되고, 상기 증발기에서 증발된 냉매 증기를 상기 증발기와의 냉매 증기압 차이에 의해 유입하고 상기 피드 농용액에 흡수시켜, 상기 냉매의 농도가 높아진 피드 희용액을 생성하는 흡수기와; 상기 유도 용액 채널의 출구와 상기 증발기를 연결하여, 상기 유도 용액 채널에서 생성된 상기 유도 희용액을 상기 증발기로 안내하는 제1유도 용액 유로와; 상기 피드 용액 채널의 출구와 상기 흡수기를 연결하여, 상기 피드 용액 채널에서 생성된 상기 피드 농용액을 상기 흡수기로 안내하는 제1피드 용액 유로를 포함한다.In the absorption type heat pump system using the forward osmosis separator according to the present invention, a feed solution channel through which a feed solution in which a refrigerant and an absorbent are mixed passes, and a draw solution having a higher osmotic pressure than the feed solution pass through and a forward osmosis membrane provided between the feed solution channel and the draw solution channel to move the refrigerant included in the feed solution to the draw solution channel by the difference in osmotic pressure between the draw solution and the feed solution. Including, a forward osmosis separator for discharging a feed concentrated solution having a lower concentration of the refrigerant in the feed solution channel, and discharging a draw diluted solution having a higher concentration of the refrigerant in the draw solution channel; An evaporator for generating the draw concentrated solution in which the draw diluent solution is introduced from the draw solution channel, and the refrigerant contained in the draw diluent solution is evaporated through heat exchange between the draw diluent solution and the process water, and the concentration of the refrigerant is lowered; ; The feed concentrated solution is introduced from the feed solution channel, and the refrigerant vapor evaporated in the evaporator is introduced by the difference in refrigerant vapor pressure with the evaporator and absorbed in the feed concentrated solution, the feed diluted solution having a higher concentration of the refrigerant an absorber to generate; a first draw solution flow path connecting the outlet of the draw solution channel and the evaporator to guide the draw dilute solution generated in the draw solution channel to the evaporator; and a first feed solution channel for guiding the feed concentrated solution generated in the feed solution channel to the absorber by connecting the outlet of the feed solution channel and the absorber.
상기 증발기의 출구와 상기 유도 용액 채널의 입구를 연결하여, 상기 증발기에서 생성된 유도 농용액을 상기 유도 용액 채널로 안내하는 제2유도 용액 유로를 더 포함한다.It further includes a second draw solution flow path that connects the outlet of the evaporator and the inlet of the draw solution channel to guide the draw concentrated solution generated in the evaporator to the draw solution channel.
상기 제2유도 용액 유로에 설치되어, 상기 유도 농용액을 상기 유도 용액 채널로 펌핑하는 유도 용액 펌프를 더 포함한다.It further includes a draw solution pump installed in the second draw solution flow path to pump the draw concentrated solution to the draw solution channel.
상기 흡수기의 출구와 상기 피드 용액 채널의 입구를 연결하여, 상기 흡수기에서 생성된 피드 희용액을 상기 피드 용액 채널로 안내하는 제2피드 용액 유로를 더 포함한다.It further includes a second feed solution passage connecting the outlet of the absorber and the inlet of the feed solution channel to guide the feed dilute solution generated in the absorber to the feed solution channel.
상기 제2피드 용액 유로에 설치되어, 상기 피드 희용액을 상기 피드 용액 채널로 펌핑하는 피드 용액 펌프를 더 포함한다.It is installed in the second feed solution flow path, further comprising a feed solution pump for pumping the feed dilute solution to the feed solution channel.
상기 유도 용액은 NaCl 수용액을 사용한다.As the draw solution, an aqueous NaCl solution is used.
상기 피드 용액은 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol) 수용액을 사용한다.The feed solution uses a propylene glycol (Propylene Glycol) aqueous solution.
상기 증발기와 상기 흡수기를 연결하는 냉매 유로와; 상기 냉매 유로에 설치되어 상기 냉매 유로를 통과하는 냉매를 압축하여, 상기 흡수기로 유입되기 이전의 상기 냉매의 압력을 상기 흡수기에서 상기 피드 희용액의 냉매 증기압보다 증가시키는 냉매 압축기를 더 포함한다.a refrigerant passage connecting the evaporator and the absorber; and a refrigerant compressor installed in the refrigerant passage to compress the refrigerant passing through the refrigerant passage to increase the pressure of the refrigerant before flowing into the absorber from the refrigerant vapor pressure of the feed diluted solution in the absorber.
상기 제1유도 용액 유로에 설치되어, 상기 유도 용액 채널에서 생성된 상기 유도 희용액을 일시 저장하는 유도 용액 탱크를 더 포함한다.It further includes a draw solution tank installed in the first draw solution flow path to temporarily store the draw diluted solution generated in the draw solution channel.
상기 제1유도 용액 유로에 설치되어, 상기 유도 용액 탱크에서 상기 증발기로 유입되는 상기 유도 희용액을 단속하는 유도 용액 밸브를 더 포함한다.It further includes a draw solution valve installed in the first draw solution flow path to control the draw dilute solution flowing from the draw solution tank to the evaporator.
상기 증발기와 상기 유도 용액 탱크를 연결하여, 상기 증발기에서 생성된 상기 유도 농용액을 상기 유도 용액 탱크로 안내하는 제2유도 용액 유로를 더 포함한다.It further includes a second draw solution flow path that connects the evaporator and the draw solution tank to guide the draw concentrated solution generated in the evaporator to the draw solution tank.
상기 유도 용액 탱크와 상기 유도 용액 채널의 입구를 연결하여, 상기 유도 용액 탱크내에서 저장되고 상기 유도 농용액과 상기 유도 희용액이 혼합되고 상기 피드 용액보다 삼투압이 높은 상기 유도 용액을 상기 유도 용액 채널로 안내하는 제3유도 용액 유로를 더 포함한다.By connecting the inlet of the draw solution tank and the draw solution channel, the draw solution stored in the draw solution tank, the draw concentrated solution and the draw dilute solution are mixed, and having a higher osmotic pressure than the feed solution, is transferred to the draw solution channel It further includes a third draw solution flow path guiding to.
상기 제1피드 용액 유로에 설치되어, 상기 피드 용액 채널에서 생성된 상기 피드 농용액을 일시 저장하는 피드 용액 탱크를 더 포함한다.It is installed in the first feed solution flow path, further comprising a feed solution tank for temporarily storing the feed concentrated solution generated in the feed solution channel.
상기 제1피드 용액 유로에 설치되어, 상기 피드 용액 탱크에서 상기 흡수기로 유입되는 상기 피드 농용액을 단속하는 피드 용액 밸브를 더 포함한다.It is installed in the first feed solution flow path, further comprising a feed solution valve for controlling the feed concentrated solution flowing into the absorber from the feed solution tank.
상기 흡수기와 상기 유도 용액 탱크를 연결하여, 상기 흡수기에서 생성된 상기 피드 희용액을 상기 피드 용액 탱크로 안내하는 제2피드 용액 유로를 더 포함한다.It further includes a second feed solution flow path that connects the absorber and the draw solution tank to guide the feed dilute solution generated in the absorber to the feed solution tank.
상기 피드 용액 탱크와 상기 피드 용액 채널의 입구를 연결하여, 상기 피드 용액 탱크내에 저장되고 상기 피드 희용액과 상기 피드 농용액이 혼합되고 상기 유도 용액보다 삼투압이 낮은 상기 피드 용액을 상기 피드 용액 채널로 안내하는 제3피드 용액 유로를 더 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.By connecting the feed solution tank and the inlet of the feed solution channel, the feed solution is stored in the feed solution tank and the feed dilute solution and the feed concentrated solution are mixed and the osmotic pressure is lower than that of the draw solution to the feed solution channel. Absorption heat pump system using a forward osmosis separator further comprising a third feed solution flow path to guide.
본 발명의 다른 측면에 따른 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템은, 냉매와 흡수제가 혼합된 피드 용액(feed solution)이 통과하는 피드 용액 채널과, 상기 피드 용액보다 삼투압이 높은 유도 용액(Draw solution)이 통과하는 유도 용액 채널과, 상기 피드 용액 채널과 상기 유도 용액 채널 사이에 구비되어 상기 유도 용액과 상기 피드 용액의 삼투압 차이에 의해 상기 피드 용액에 포함된 상기 냉매를 상기 유도 용액 채널로 이동시키는 정삼투압 분리막을 포함하여, 상기 피드 용액 채널에서는 상기 냉매의 농도가 낮아진 피드 농용액을 토출하고, 상기 유도 용액 채널에서는 상기 냉매의 농도가 높아진 유도 희용액을 토출하는 정삼투압 분리기와; 상기 유도 용액 채널로부터 상기 유도 희용액이 유입되고, 상기 유도 희용액과 공정수의 열교환을 통해 상기 유도 희용액에 포함된 냉매를 증발시켜, 상기 냉매의 농도가 낮아진 유도 농용액을 생성하는 증발기와; 상기 피드 용액 채널로부터 상기 피드 농용액이 유입되고, 상기 증발기에서 증발된 냉매 증기를 상기 증발기와의 냉매 증기압 차이에 의해 유입하고 상기 피드 농용액에 흡수시켜, 상기 냉매의 농도가 높아진 피드 희용액을 생성하는 흡수기와; 상기 유도 용액 채널의 출구와 상기 증발기를 연결하여, 상기 유도 용액 채널에서 생성된 상기 유도 희용액을 상기 증발기로 안내하는 제1유도 용액 유로와; 상기 피드 용액 채널의 출구와 상기 흡수기를 연결하여, 상기 피드 용액 채널에서 생성된 상기 피드 농용액을 상기 흡수기로 안내하는 제1피드 용액 유로와; 상기 제1유도 용액 유로에 설치되어, 상기 유도 용액 채널에서 생성된 상기 유도 희용액을 일시 저장하는 유도 용액 탱크와; 상기 제1피드 용액 유로에 설치되어, 상기 피드 용액 채널에서 생성된 상기 피드 농용액을 일시 저장하는 피드 용액 탱크를 포함한다. An absorption type heat pump system using a forward osmosis separator according to another aspect of the present invention includes a feed solution channel through which a feed solution mixed with a refrigerant and an absorbent passes, and a draw solution having a higher osmotic pressure than the feed solution. ) through a draw solution channel, and is provided between the feed solution channel and the draw solution channel to move the refrigerant included in the feed solution to the draw solution channel by the osmotic pressure difference between the draw solution and the feed solution a forward osmosis separator including a forward osmosis membrane, the feed solution channel for discharging a feed concentrated solution having a lower concentration of the refrigerant, and discharging a draw dilute solution having a higher concentration of the refrigerant in the draw solution channel; An evaporator for generating the draw concentrated solution in which the draw diluent solution is introduced from the draw solution channel, and the refrigerant contained in the draw diluent solution is evaporated through heat exchange between the draw diluent solution and the process water, and the concentration of the refrigerant is lowered; ; The feed concentrated solution is introduced from the feed solution channel, and the refrigerant vapor evaporated in the evaporator is introduced by the difference in refrigerant vapor pressure with the evaporator and absorbed in the feed concentrated solution, the feed diluted solution having a higher concentration of the refrigerant an absorber to generate; a first draw solution flow path connecting the outlet of the draw solution channel and the evaporator to guide the draw dilute solution generated in the draw solution channel to the evaporator; a first feed solution flow path connecting the outlet of the feed solution channel and the absorber to guide the feed concentrated solution generated in the feed solution channel to the absorber; a draw solution tank installed in the first draw solution flow path to temporarily store the draw diluted solution generated in the draw solution channel; It is installed in the first feed solution channel, and includes a feed solution tank for temporarily storing the feed concentrated solution generated in the feed solution channel.
상기 유도 용액은 NaCl 수용액을 사용하고, 상기 피드 용액은 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol) 수용액을 사용한다.The draw solution uses an aqueous NaCl solution, and the feed solution uses an aqueous propylene glycol solution.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템은, 냉매와 흡수제가 혼합된 피드 용액(feed solution)이 통과하는 피드 용액 채널과, 상기 피드 용액보다 삼투압이 높은 유도 용액(Draw solution)이 통과하는 유도 용액 채널과, 상기 피드 용액 채널과 상기 유도 용액 채널 사이에 구비되어 상기 유도 용액과 상기 피드 용액의 삼투압 차이에 의해 상기 피드 용액에 포함된 상기 냉매를 상기 유도 용액 채널로 이동시키는 정삼투압 분리막을 포함하여, 상기 피드 용액 채널에서는 상기 냉매의 농도가 낮아진 피드 농용액을 토출하고, 상기 유도 용액 채널에서는 상기 냉매의 농도가 높아진 유도 희용액을 토출하는 정삼투압 분리기와; 상기 유도 용액 채널로부터 상기 유도 희용액이 유입되고, 상기 유도 희용액과 공정수의 열교환을 통해 상기 유도 희용액에 포함된 냉매를 증발시켜, 상기 냉매의 농도가 낮아진 유도 농용액을 생성하는 증발기와; 상기 피드 용액 채널로부터 상기 피드 농용액이 유입되고, 상기 증발기에서 증발된 냉매 증기를 상기 증발기와의 냉매 증기압 차이에 의해 유입하고 상기 피드 농용액에 흡수시켜, 상기 냉매의 농도가 높아진 피드 희용액을 생성하는 흡수기와; 상기 유도 용액 채널의 출구와 상기 증발기를 연결하여, 상기 유도 용액 채널에서 생성된 상기 유도 희용액을 상기 증발기로 안내하는 제1유도 용액 유로와; 상기 피드 용액 채널의 출구와 상기 흡수기를 연결하여, 상기 피드 용액 채널에서 생성된 상기 피드 농용액을 상기 흡수기로 안내하는 제1피드 용액 유로와; 상기 증발기와 상기 흡수기를 연결하는 냉매 유로와; 상기 냉매 유로에 설치되어 상기 냉매 유로를 통과하는 냉매를 압축하여, 상기 흡수기로 유입되기 이전의 상기 냉매의 압력을 상기 흡수기에서 상기 피드 희용액의 냉매 증기압보다 증가시키는 냉매 압축기와; 상기 제1유도 용액 유로에 설치되어, 상기 유도 용액 채널에서 생성된 상기 유도 희용액을 일시 저장하는 유도 용액 탱크와; 상기 제1유도 용액 유로에 설치되어, 상기 유도 용액 탱크에서 상기 증발기로 유입되는 상기 유도 희용액을 단속하는 유도 용액 밸브와; 상기 제1피드 용액 유로에 설치되어, 상기 피드 용액 채널에서 생성된 상기 피드 농용액을 일시 저장하는 피드 용액 탱크와; 상기 제1피드 용액 유로에 설치되어, 상기 피드 용액 탱크에서 상기 흡수기로 유입되는 상기 피드 농용액을 단속하는 피드 용액 밸브를 포함한다.An absorption type heat pump system using a forward osmosis separator according to another aspect of the present invention includes a feed solution channel through which a feed solution mixed with a refrigerant and an absorbent passes, and a draw solution having a higher osmotic pressure than the feed solution. solution) through a draw solution channel, and is provided between the feed solution channel and the draw solution channel to move the refrigerant included in the feed solution to the draw solution channel by the osmotic pressure difference between the draw solution and the feed solution. a forward osmosis separator for discharging a feed concentrated solution having a lower concentration of the refrigerant in the feed solution channel, and discharging a draw diluted solution having a higher concentration of the refrigerant in the draw solution channel; An evaporator for generating the draw concentrated solution in which the draw diluent solution is introduced from the draw solution channel, and the refrigerant contained in the draw diluent solution is evaporated through heat exchange between the draw diluent solution and the process water, and the concentration of the refrigerant is lowered; ; The feed concentrated solution is introduced from the feed solution channel, and the refrigerant vapor evaporated in the evaporator is introduced by the difference in refrigerant vapor pressure with the evaporator and absorbed in the feed concentrated solution, the feed diluted solution having a higher concentration of the refrigerant an absorber to generate; a first draw solution flow path connecting the outlet of the draw solution channel and the evaporator to guide the draw dilute solution generated in the draw solution channel to the evaporator; a first feed solution flow path connecting the outlet of the feed solution channel and the absorber to guide the feed concentrated solution generated in the feed solution channel to the absorber; a refrigerant passage connecting the evaporator and the absorber; a refrigerant compressor installed in the refrigerant passage to compress the refrigerant passing through the refrigerant passage to increase the pressure of the refrigerant before flowing into the absorber from the refrigerant vapor pressure of the feed diluted solution in the absorber; a draw solution tank installed in the first draw solution flow path to temporarily store the draw diluted solution generated in the draw solution channel; a draw solution valve installed in the first draw solution flow path to control the draw dilute solution flowing from the draw solution tank to the evaporator; a feed solution tank that is installed in the first feed solution flow path and temporarily stores the feed concentrated solution generated in the feed solution channel; and a feed solution valve installed in the first feed solution flow path to control the feed concentrated solution flowing from the feed solution tank to the absorber.
상기 유도 용액은 NaCl 수용액을 사용하고, 상기 피드 용액은 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol) 수용액을 사용한다.The draw solution uses an aqueous NaCl solution, and the feed solution uses an aqueous propylene glycol solution.
본 발명에 따른 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 피트 펌프 시스템은, 증발기와 정삼투압 분리기를 순환하는 유도 용액과, 흡수기와 정삼투압 분리기를 순환하는 피드 용액을 서로 다른 유로를 통해 순환시키고, 상기 유도 용액과 상기 피드 용액에 각각 포함된 냉매는 삼투압 차이와 냉매 증기압 차이에 따라 이동하도록 구성됨으로써, 재생을 위한 에너지 소모가 없기 때문에 에너지 효율이 향상될 수 있다. The absorption type pit pump system using the forward osmosis separator according to the present invention circulates a draw solution circulating between an evaporator and a forward osmosis separator and a feed solution circulating between the absorber and the forward osmosis separator through different flow paths, the draw solution and the Refrigerants each contained in the feed solution are configured to move according to the difference in osmotic pressure and the difference in refrigerant vapor pressure, so that energy efficiency can be improved because there is no energy consumption for regeneration.
또한, 증발기와 흡수기 사이에 냉매 압축기를 구비함으로써, 증발기에서 냉매 증발 속도를 향상시키고 보다 낮은 증발 온도에서도 작동이 가능한 이점이 있다.In addition, by providing a refrigerant compressor between the evaporator and the absorber, there is an advantage in that the refrigerant evaporation rate in the evaporator is improved and operation is possible even at a lower evaporation temperature.
또한, 피드 용액 탱크와 유도 용액 탱크를 구비함으로써, 냉방 부하가 적거나 에너지 비용이 저렴한 시간대에 고농도의 피드 용액과 저농도의 유도 용액을 각각 저장함으로써, 정삼투압 분리기의 크기를 컴팩트화시키면서도 피드 용액과 유도 용액의 용량을 충분히 확보할 수 있으므로, 비용은 절감시키고 에너지 효율은 향상시킬 수 있다. In addition, by providing a feed solution tank and a draw solution tank, the feed solution and the feed solution while compacting the size of the forward osmosis separator by storing a high concentration feed solution and a low concentration draw solution respectively in a time period when the cooling load is low or energy cost is low Since the capacity of the draw solution can be sufficiently secured, cost can be reduced and energy efficiency can be improved.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 냉매 압축기 적용시 흡수기의 냉매 증기압 변화를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of an absorption type heat pump system using a forward osmosis separator according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an absorption type heat pump system using a forward osmosis separator according to a second embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a comparison of the change in refrigerant vapor pressure of the absorber when the refrigerant compressor according to the second embodiment of the present invention is applied.
4 is a block diagram of an absorption type heat pump system using a forward osmosis separator according to a third embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of an absorption type heat pump system using a forward osmosis separator according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템(100)은, 증발기(10), 흡수기(20), 정삼투압 분리기(30), 제1유도 용액 유로(11), 제2유도 용액 유로(12), 제1피드 용액 유로(21), 제2피드 용액 유로(22), 냉매 유로(40), 유도 용액 펌프(50) 및 피드 용액 펌프(60)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , an absorption type
상기 흡수식 히트펌프 시스템(100)에서는, 유도 용액(Draw solution)과 피드 용액(Feed solution)이 서로 혼합되지 않고 서로 다른 유로를 통해 순환하도록 구성된다. 상기 유도 용액은 상기 증발기(10)와 상기 정삼투압 분리기(30)의 유도 용액 채널(31)을 순환한다. 상기 피드 용액은 상기 흡수기(20)와 상기 정삼투압 분리기(30)의 피드 용액 채널(32)을 순환한다. In the absorption
상기 유도 용액과 상기 피드 용액은 동일한 냉매를 사용하며, 본 실시예에서는 상기 냉매는 물인 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고 상기 유도 용액의 용매는 에탄올이나 DME(Dimethyl ether)를 사용할 수도 있다. The draw solution and the feed solution use the same refrigerant, and in this embodiment, the refrigerant is water. However, the solvent of the draw solution is not limited thereto, and ethanol or dimethyl ether (DME) may be used.
상기 유도 용액은, 상기 정삼투압 분리기(30)에서 상기 피드 용액과의 삼투압 차이에 의해 상기 피드 용액으로부터 냉매를 유도하여 분리하기 위한 용액이다. 따라서, 상기 유도 용액은, 상기 피드 용액보다 삼투압이 높은 용액이 사용되어야 한다. 상기 유도 용액은, 2M NaCl 수용액을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 유도 용액은 LiCl, NaCl, CaCl2, HCOOK, MgSO4 등의 염(salt)이 녹아있는 용액을 사용할 수 있다. The draw solution is a solution for inducing and separating the refrigerant from the feed solution by the difference in osmotic pressure with the feed solution in the
이하, 상기 유도 용액은 냉매의 농도 변화에 따라 유도 희용액(Draw weak solution)과 유도 농용액(Draw strong solution)으로 구분하여 설명한다. Hereinafter, the draw solution will be described by dividing it into a draw weak solution and a draw strong solution according to a change in the concentration of the refrigerant.
상기 피드 용액은, 냉매와 흡수제가 혼합된 흡수제 용액이다. 상기 피드 용액은, 상기 유도 용액보다 삼투압이 낮은 용액이 사용되어야 한다. 상기 피드 용액은, 냉매는 물을 사용하고, 상기 흡수제는 폴리머 기반 또는 유기물 혼화성 용매(organic water miscible solvent)를 사용한다. 본 실시예에서는, 상기 피드 용액은, 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol) 90wt% 수용액을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. The feed solution is an absorbent solution in which a refrigerant and an absorbent are mixed. As the feed solution, a solution having a lower osmotic pressure than the draw solution should be used. The feed solution, the refrigerant uses water, and the absorbent uses a polymer-based or organic water miscible solvent (organic water miscible solvent). In this embodiment, the feed solution will be described as an example of using a 90wt% aqueous solution of propylene glycol (Propylene Glycol).
이하, 상기 피드 용액은 냉매의 농도 변화에 따라 피드 희용액(Feed weak solution)과 피드 농용액(Feed strong solution)으로 구분하여 설명한다. Hereinafter, the feed solution will be described by dividing it into a feed weak solution and a feed strong solution according to a change in the concentration of the refrigerant.
상기 증발기(10)는, 입구가 상기 정삼투압 분리기(30)의 출구와 제1유도 용액 유로(11)로 연결되고, 출구는 상기 정삼투압 분리기(30)의 입구와 제2유도 용액 유로(12)로 연결된다. The
상기 증발기(10)는, 상기 정삼투압 분리기(30)로부터 유입된 유도 희용액의 냉매 중 일부를 증발시키고, 증발 잠열로 인해 냉각된다. 상기 증발기(10)의 온도는 약 5℃이다. The
상기 증발기(10)는, 상기 정삼투압 분리기(30)로부터 유입된 상기 유도 희용액 중 냉매를 일부 증발시켜 미리 설정된 제1삼투압 이상인 유도 농용액으로 만든다. The
본 실시예에서는, 상기 유도 농용액의 삼투압은 약 250bar 내지 300bar 범위인 것으로 예를 들어 설명한다. In this embodiment, the osmotic pressure of the induction concentrated solution will be described as an example in the range of about 250 bar to 300 bar.
상기 증발기(10)에는 상기 유도 희용액과 열교환하기 위한 공정수(Process water)가 통과하는 공정수 유로(15)가 구비된다. The
상기 제1유도 용액 유로(11)는, 상기 정삼투압 분리기(30)의 유도 용액 채널(31)의 출구와 상기 증발기(10)의 입구를 연결하여, 상기 유도 용액 채널(31)에서 생성된 상기 유도 희용액을 상기 증발기로 안내하는 유로이다. The first draw
상기 제1유도 용액 유로(11)에는, 상기 유도 희용액의 흐름을 단속하는 유도 용액 밸브(13)가 설치된다. 상기 유도 용액 밸브(13)는, 상기 흡수식 히트펌프 시스템을 제어하는 제어부(미도시)에 의해 개폐와 개도율 등이 제어될 수 있다. A
상기 제2유도 용액 유로(12)는, 상기 증발기(10)의 출구와 상기 유도 용액 채널(31)의 입구를 연결하여, 상기 증발기(10)에서 생성된 상기 유도 농용액을 상기 유도 용액 채널(31)의 입구로 안내하는 유로이다.The second draw
상기 유도 용액 펌프(50)는, 상기 제2유도 용액 유로(12)에 설치된다. 상기 유도 용액 펌프(50)는, 상기 유도 농용액을 상기 유도 용액 채널로 펌핑한다. The
상기 흡수기(20)는, 입구가 상기 정삼투압 분리기(30)의 출구와 제1피드 용액 유로(21)로 연결되고, 출구는 상기 정삼투압 분리기(30)의 입구와 제2피드 용액 유로(22)로 연결된다. The
상기 흡수기(20)는, 상기 증발기(10)에서 증발된 상기 냉매를 흡수제를 포함한 피드 농용액에 흡수시키고, 흡수열을 발생시킨다. 상기 흡수기(20)는 외부로부터 공급되는 냉각수로 냉각시켜 일정한 온도가 유지된다. 상기 흡수기(20)의 온도는 약 32℃이다. The
상기 흡수기(20)는, 상기 증발기(10)로부터 유입된 냉매 증기를 상기 정삼투압 분리기(30)로부터 유입된 상기 피드 농용액에 흡수시켜, 상기 제1삼투압보다 낮은 제2삼투압의 피드 희용액을 생성한다. The
본 실시예에서는, 상기 피드 희용액의 삼투압은 약 150bar 내지 200bar 인 것으로 예를 들어 설명한다. In this embodiment, the osmotic pressure of the feed dilute solution is described as an example of about 150bar to 200bar.
상기 흡수기(20)에는 상기 냉각수가 통과하는 냉각수 유로(25)가 구비된다.The
상기 제1피드 용액 유로(21)는, 상기 정삼투압 분리기(30)의 피드 용액 채널(32)의 출구와 상기 흡수기(20)의 입구를 연결하여, 상기 피드 용액 채널(32)에서 생성된 상기 피드 농용액을 상기 흡수기로 안내하는 유로이다. The first feed
상기 제2피드 용액 유로(21)에는, 상기 피드 용액의 흐름을 단속하는 피드 용액 밸브(23)가 설치된다. 상기 피드 용액 밸브(23)는, 상기 흡수식 히트펌프 시스템을 제어하는 제어부(미도시)에 의해 개폐와 개도율 등이 제어될 수 있다. A
상기 제2피드 용액 유로(22)는, 상기 흡수기(20)의 출구와 상기 피드 용액 채널(21)의 입구를 연결하여, 상기 흡수기(20)에서 생성된 상기 피드 희용액을 상기 피드 용액 채널의 입구로 안내하는 유로이다. The second feed
상기 피드 용액 펌프(60)는, 상기 제2피드 용액 유로(22)에 설치된다. 상기 피드 용액 펌프(60)는 상기 피드 희용액을 상기 피드 용액 채널(32)로 펌핑한다. The
상기 정삼투압 분리기(30)는, 상기 유도 용액 채널(31), 상기 피드 용액 채널(32) 및 정삼투압 분리막(33)을 포함한다.The
상기 유도 용액 채널(31)은, 상기 증발기(10)에서 생성된 상기 유도 농용액이 통과하는 채널이다. The
상기 피드 용액 채널(32)은, 상기 흡수기(20)에서 생성된 상기 피드 희용액이 통과하는 채널이다.The
상기 정삼투압 분리막(Foward osmosis membrane)(33)은, 상기 유도 용액 채널(31)과 상기 피드 용액 채널(32)사이에 구비되어, 상기 유도 용액 채널(31)을 통과하는 상기 유도 농용액과 상기 피드 용액 채널(32)을 통과하는 상기 피드 희용액의 삼투압 차이에 의해 상기 피드 희용액에 포함된 냉매를 상기 유도 용액 채널(31)로 이동시킨다.The forward osmosis membrane (33) is provided between the draw solution channel (31) and the feed solution channel (32), and the draw solution and the concentrate solution passing through the draw solution channel (31) and the The refrigerant contained in the feed diluted solution is moved to the
상기 정삼투압 분리기(30)는 정삼투 공정을 통해 상기 피드 희용액으로부터 냉매를 분리하여, 상기 흡수제 용액에 해당하는 상기 피드 용액을 재생시키는 재생기 역할을 한다. 상기 정삼투 공정은 삼투압이 낮은 곳에서 높은 곳으로 용매가 이동하는 현상으로 추가적인 동력이 필요하지 않는다. 상기 정삼투 공정은 대기압 이하의 압력 조건에서도 가능하고, 대기압에서도 가능하고, 가압 조건에서도 가능하다. The
상기 유도 농용액의 삼투압이 상기 피드 희용액의 삼투압보다 높기 때문에, 상기 피드 희용액에 포함된 냉매는 상기 정삼투압 분리막(33)을 통해 상기 유도 농용액으로 이동된다. Since the osmotic pressure of the induced concentrated solution is higher than that of the feed diluted solution, the refrigerant contained in the feed diluted solution is moved to the induced concentrated solution through the
상기 냉매 유로(40)는, 상기 증발기(10)의 상부와 상기 흡수기(20)의 상부를 연결하는 유로이다.The
상기 냉매 유로(40)는, 상기 증발기(10)에서 증발된 냉매 증기가 상기 흡수기(20)로 이동하는 유로이다. 상기 증발기(10)와 상기 흡수기(20)에서 냉매 증기압의 차이로 인하여 상기 증발기(10)에서 증발된 냉매 증기가 상기 냉매 유로(40)를 통해 상기 흡수기(20)측으로 이동할 수 있다. The
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 작동을 설명하면, 다음과 같다. The operation according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described as follows.
본 실시예에서는, 상기 유도 용액은, 2M NaCl 수용액을 사용하고, 상기 피드 용액은, 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol) 90wt% 수용액을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 유도 용액은 약 5℃에서 냉매 증기압이 0.5 내지 0.7kPa이며, 삼투압은 250 내지 300bar 수준이다. 상기 피드 용액은 약 40℃에서 냉매 증기압이 0.2 내지 0.4kPa이며, 삼투압은 150 내지 200bar 수준이다. In this embodiment, the draw solution uses a 2M NaCl aqueous solution, and the feed solution is described as using a 90wt% aqueous solution of propylene glycol (Propylene Glycol). The draw solution has a refrigerant vapor pressure of 0.5 to 0.7 kPa at about 5° C., and an osmotic pressure of 250 to 300 bar. The feed solution has a refrigerant vapor pressure of 0.2 to 0.4 kPa at about 40° C., and an osmotic pressure of 150 to 200 bar.
상기 증발기(10)에는 상기 정삼투압 분리기(30)로부터 상기 유도 희용액이 유입된다. 상기 증발기(10)에서는 상기 유도 희용액과 상기 공정수의 열교환을 통해 상기 유도 희용액에 포함된 냉매가 증발된다. 따라서, 상기 증발기(10)에서는 상기 냉매의 농도가 낮아진 유도 농용액이 생성된다. The induced dilute solution is introduced from the
상기 증발기(10)에서 생성된 상기 유도 농용액은 상기 제2유도 용액 유로(12)를 통해 상기 정삼투압 분리기(30)로 유입된다.The draw concentrated solution generated in the
상기 흡수기(20)에는 상기 증발기(10)에서 증발된 냉매 증기가 상기 냉매 유로(40)를 통해 유입되고, 상기 정삼투압 분리기(30)로부터 상기 피드 농용액이 유입된다. The refrigerant vapor evaporated in the
이 때, 상기 증발기(10)에서 냉매 증기압과 상기 흡수기(20)에서 냉매 증기압 차이로 인하여, 상기 증발기(10)에서 증발된 냉매가 상기 흡수기(20)로 이동할 수 있다. 상기 증발기(10)가 작동하는 온도 구간에서 상기 유도 용액의 증기압이 상기 흡수기(20)가 작동하는 온도 구간에서 상기 피드 용액의 증기압보다 높아야 한다. 즉, 상기 증발기에서 냉매 증기압은, 상기 흡수기(20)에서 냉매 증기압보다 높기 때문에, 상기 증발기(10)에서는 냉매 증발이 일어나고, 증발된 냉매 증기는 상기 흡수기(20)로 이동하고, 상기 흡수기(20)에서는 냉매 흡수가 일어난다. At this time, due to the difference between the refrigerant vapor pressure in the
상기 흡수기(20)에서는 상기 냉매 증기가 상기 피드 농용액에 흡수되어, 상기 냉매의 농도가 증가된 상기 피드 희용액이 생성된다. In the
상기 흡수기(20)에서 생성된 상기 피드 희용액은 상기 제2피드 용액 유로(22)를 통해 상기 정삼투압 분리기(30)로 유입된다. The feed diluted solution generated in the
상기 증발기(10)에서 생성된 상기 유도 농용액과 상기 흡수기(20)에서 생성된 상기 피드 희용액은 각각 상기 정삼투압 분리기(30)로 유입된다. The induced concentrated solution generated in the
상기 정삼투압 분리기(30)의 상기 유도 용액 채널(31)에는 상기 증발기(10)에서 나온 상기 유도 농용액이 유입되고, 상기 피드 용액 채널(32)에는 상기 흡수기(20)에서 나온 상기 피드 희용액이 유입된다.The
상기 정삼투압 분리기(30)에서는 상기 피드 용액과 상기 유도 용액의 삼투압 차이에 의해 냉매 이동이 발생하는 정삼투 과정이 이루어진다.In the
상기 피드 희용액과 상기 유도 농용액의 삼투압 차이로 인해, 상기 피드 용액 채널(32)에서 상기 피드 희용액에 포함된 냉매가 상기 정삼투압 분리막(33)을 통해 상기 유도 용액 채널(31)로 이동한다.Due to the difference in osmotic pressure between the feed dilute solution and the draw concentrated solution, the refrigerant contained in the feed dilute solution in the
따라서, 상기 피드 용액 채널(32)로 유입된 상기 피드 희용액은 냉매를 빼앗기게 되어, 상기 피드 농용액으로 재생된다. Therefore, the feed dilute solution introduced into the
또한, 상기 유도 용액 채널(31)로 유입된 상기 유도 농용액은 냉매를 흡수하여, 상기 유도 희용액이 된다. In addition, the draw concentrated solution introduced into the
상기와 같은 재생 공정을 통해 상기 피드 용액과 상기 유도 용액은 초기 농도 및 증기압 조건을 회복한 후, 각각 상기 증발기(10)와 상기 흡수기(20)로 배출된다.Through the regeneration process as described above, the feed solution and the draw solution are discharged to the
상기와 같은 정삼투 과정은 삼투압이 낮은 곳에서 높은 곳으로 용매가 이동하는 현상이므로, 추가적인 동력을 필요로 하지 않으므로 에너지 효율이 향상될 수 있다. 상기 정삼투 과정은, 대기압 이하의 압력 조건에서도 작동 가능하고, 대기압에서도 가능하며, 가압 조건에서도 동일하게 적용 가능한 이점이 있다. Since the forward osmosis process as described above is a phenomenon in which the solvent moves from a low osmotic pressure to a high place, it does not require additional power, so energy efficiency can be improved. The forward osmosis process has the advantage of being able to operate under a pressure condition of atmospheric pressure or less, it is also possible at atmospheric pressure, and is equally applicable even under a pressurized condition.
또한, 상기 유도 용액은 LiCl, NaCl, CaCl2, HCOOK, MgSO4, MgCl2 등의 염(salt)이 녹아있는 용액을 사용함으로써, 염 기반의 용액이 온도가 낮아지면 삼투압이 높아지는 특성으로 인해 시스템의 성능 향상에 유리하다. 상기 증발기(10)에서 냉매가 증발하면서 증발 잠열로 인해 냉각된 후 상기 유도 용액 채널(31)로 유입되기 때문에, 온도는 낮고 충분히 높은 삼투압을 확보할 수 있는 이점이 있다. In addition, the draw solution uses a solution in which salts such as LiCl, NaCl, CaCl 2 , HCOOK, MgSO 4 , MgCl 2 are dissolved. beneficial for improving the performance of As the refrigerant evaporates in the
또한, 상기 피드 용액은, 냉매인 물을 흡수하는 흡수제로서 폴리머 기반 또는 유기물 혼화성 용매(organic water miscible solvent)를 사용함으로써, 온도가 높아지면 물 분자를 붙잡고 있는 결합력이 낮아져 삼투압이 감소하는 특성으로 인해 시스템의 성능 향상에 유리하다. 즉, 상기 흡수기(20)에서 흡수열을 발생시키고 외부 냉각수에 의해 냉각되어 약 32도의 온도가 유지되기 때문에, 상기 피드 용액 채널(32)로 유입되는 용액의 온도는 높고 삼투압은 낮은 상태를 확보할 수 있다. In addition, the feed solution uses a polymer-based or organic water miscible solvent as an absorbent for absorbing water, which is a refrigerant, so that when the temperature increases, the binding force holding water molecules is lowered, thereby reducing the osmotic pressure. Therefore, it is advantageous to improve the performance of the system. That is, since the
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템의 구성도이다. 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 냉매 압축기 적용시 흡수기의 냉매 증기압 변화를 비교하여 나타낸 그래프이다. 2 is a block diagram of an absorption type heat pump system using a forward osmosis separator according to a second embodiment of the present invention. 3 is a graph showing a comparison of the change in refrigerant vapor pressure of the absorber when the refrigerant compressor according to the second embodiment of the present invention is applied.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 흡수식 히트펌프 시스템(200)은, 상기 증발기(10)와 상기 흡수기(20)를 연결하는 상기 냉매 유로(40)에 냉매 압축기(210)가 설치된 점이 상기 제1실시예와 상이하고, 상기 냉매 압축기(210)외에 나머지 구성 및 작용은 상기 제1실시예와 유사하므로, 유사 구성에 대해 동일 부호를 사용하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 2 , in the absorption type
상기 냉매 압축기(210)는, 상기 냉매 유로(40)에 설치되어, 상기 냉매 유로(40)를 통과하는 냉매를 압축한다.The
상기 냉매 압축기(210)는, 상기 흡수기(20)로 유입되기 이전의 냉매의 압력을 상기 흡수기(20)에서 상기 피드 희용액의 냉매 증기압보다 증가시킨다.The
도 3a는 상기 냉매 압축기(210)가 없는 경우, 상기 증발기(10)와 상기 흡수기(20) 사이의 냉매의 압력 변화를 나타낸다.FIG. 3A shows a pressure change of the refrigerant between the evaporator 10 and the
도 3a를 참조하면, 상기 증발기(10)에서 냉매 증기압(P10)과 상기 흡수기(20)에서 냉매 증기압(P20)의 냉매 증기압 차이(△P)에 의해 상기 증발기(10)로부터 상기 흡수기(20)로 냉매 증기의 이동이 발생한다. Referring to Figure 3a, the absorber from the
한편, 도 3b는 상기 증발기(10)에서 냉매 증기압(P10)이 상기 흡수기(20)에서 냉매 증기압(P20)보다 높고, 상기 냉매 압축기(210)가 설치된 경우 냉매 압력 변화를 나타낸다.Meanwhile, FIG. 3B shows a refrigerant pressure change when the refrigerant vapor pressure P 10 in the
도 3b를 참조하면, 상기 냉매 압축기(210)가 상기 증발기(10)에서 나온 냉매 증기를 가압함으로써, 상기 냉매 압축기(210)에서 토출되는 토출측 압력(Pcomp,out)이 상기 증발기(10)의 냉매 증기압(P10)보다 높아진 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 3B , when the
상기 냉매 압축기(210)의 토출측 압력(Pcomp,out)과 상기 흡수기의 냉매 증기압(P20)의 차이(△P2)가 기존의 냉매 증기압 차이(△P)보다 커지기 때문에, 냉매 이동 속도를 증가시킬 수 있다. Since the difference (ΔP 2 ) between the discharge side pressure (P comp,out ) of the
또한, 상기 증발기(10)의 냉매 증기압(P10)과 상기 냉매 압축기(210)의 흡입측 압력(Pcomp,in)의 차이(△P1)가 기존의 냉매 증기압 차이(△P)보다 커지므로, 상기 증발기(10)에서 냉매 증발 속도가 증가될 수 있다. In addition, a larger than conventional refrigerant vapor pressure difference (△ P), the difference (△ P 1) of the refrigerant vapor pressure (P 10) and the suction-side pressure (P comp, in) of the refrigerant compressor (210) of the evaporator (10) Therefore, the refrigerant evaporation rate in the
한편, 도 3c는 상기 증발기(10)에서 냉매 증기압(P10')이 상기 흡수기(20)에서 냉매 증기압(P20')보다 낮고, 상기 냉매 압축기(210)가 설치된 경우 냉매 압력 변화를 나타낸다.Meanwhile, FIG. 3C shows a refrigerant pressure change when the refrigerant vapor pressure P 10 ′ in the
상기 증발기(10)에서 냉매 증기압(P10')이 상기 흡수기(20)에서 냉매 증기압(P20')보다 낮은 경우, 상기 냉매 압축기(210)가 없으면, 냉매 증발 및 냉매 이동이 발생하지 않는다. When the refrigerant vapor pressure P 10 ′ in the
반면, 상기 증발기(10)에서 냉매 증기압(P10')이 상기 흡수기(20)에서 냉매 증기압(P20')보다 낮더라도 상기 냉매 압축기(210)가 설치되면, 상기 증발기(10)의 냉매 증기압(P10')과 상기 냉매 압축기(210)의 흡입측 압력(Pcomp,in)의 차이(△P1')가 발생하므로, 상기 증발기(10)에서 냉매 증발기 가능해지므로 보다 낮은 증발기 온도와 압력 조건에서도 작동이 가능한 이점이 있다. 즉, 상기 냉매 압축기(210)가 상기 증발기(10)의 출구측 압력을 낮추어 줌으로써, 상기 증발기(10)의 내부에서 냉매가 증발할 수 있는 조건을 만들어 줄 수 있다. On the other hand, even if the refrigerant vapor pressure P 10 ′ in the evaporator 10 is lower than the refrigerant vapor pressure P 20 ′ in the
또한, 상기 냉매 압축기(210)의 토출측 압력(Pcomp,out)과 상기 흡수기의 냉매 증기압(P20)의 차이(△P2')가 발생하므로, 상기 증발기(10)에서 냉매 증기압(P10')이 상기 흡수기(20)에서 냉매 증기압(P20')보다 낮더라도 냉매 이동이 발생할 수 있다. In addition, since the difference (ΔP 2 ') between the discharge side pressure (P comp,out ) of the
상기 냉매 압축기(210)로 인한 상기 증발기(10)와 상기 흡수기(20)의 증기압 차이는 10을 초과하지 않아야 하며, 4이하인 것이 바람직하다. The difference in vapor pressure between the evaporator 10 and the
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템의 구성도이다.4 is a block diagram of an absorption type heat pump system using a forward osmosis separator according to a third embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 흡수식 히트 펌프 시스템(300)은, 유도 용액 탱크(310)와 피드 용액 탱크(320)를 더 포함하고, 상기 증발기(10), 상기 유도 용액 탱크(310) 및 상기 정삼투압 분리기(30)를 연결하는 유로가 제1,2,3유도 용액 유로(311)(312)(313)를 포함하고, 상기 흡수기(20), 상기 피드 용액 탱크(320) 및 상기 정삼투압 분리기(30)를 연결하는 유로가 제1,2,3피드 용액 유로(321)(322)(323)를 포함하는 점이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 상기 제1실시예와 유사하므로, 상이한 구성에 대해 상세 설명하고, 유사 구성에 대해 동일 부호를 사용하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다. Referring to FIG. 4 , the absorption
상기 제1유도 용액 유로(311)는, 상기 정삼투압 분리기(30)의 상기 유도 용액 채널(31)의 출구와 상기 증발기(10)의 입구를 연결하는 유로이다.The first draw
상기 유도 용액 탱크(310)는, 상기 제1유도 용액 유로(311)상에 설치되어, 상기 유도 용액 채널(31)에서 상기 증발기(10)로 유입되는 상기 유도 희용액을 일시 저장하는 저장소이다.The
상기 제1유도 용액 유로(311)에는 유도 용액 밸브(314)와 제1유도 용액 펌프(315)가 설치된다.A
상기 유도 용액 밸브(314)는, 상기 제1유도 용액 유로(311)에서 상기 유도 용액 탱크(310)와 상기 증발기(10)사이에 설치되어, 상기 유도 용액 탱크(310)에서 상기 증발기(10)로 유입되는 상기 유도 희용액을 단속하는 밸브이다. 즉, 상기 제어부(미도시)는 냉방 부하가 적거나 에너지 비용이 저렴한 시간대에는 상기 유도 용액 밸브(314)의 개도율을 줄이거나 차폐하여, 상기 유도 용액 탱크(310)내의 저장율을 증가시킬 수 있다. The
상기 제1유도 용액 펌프(315)는, 상기 증발기(10)에서 생성된 상기 유도 농용액을 상기 유도 용액 탱크(310)로 펌핑하는 펌프이다.The first
상기 제2유도 용액 유로(312)는, 상기 증발기(10)의 출구와 상기 유도용액 탱크(310)를 연결하는 유로이다. 상기 제2유도 용액 유로(312)는 상기 증발기(10)에서 생성된 상기 유도 농용액을 상기 유도 용액 탱크(310)로 안내한다.The second draw
상기 제3유도 용액 유로(313)는, 상기 유도 용액 탱크(310)와 상기 정삼투압 분리기(30)를 연결하는 유로이다. 상기 제3유도 용액 유로(313)는 상기 유도 용액 탱크(310)와 상기 유도 용액 채널(31)의 입구를 연결하여, 상기 유도 용액 탱크(310)내에서 저장되고 상기 유도 농용액과 상기 유도 희용액이 혼합된 유도 용액을 상기 유도 용액 채널(31)로 안내하는 유로이다. 상기 제3유도 용액 유로(313)를 통과하는 상기 유도 용액은, 상기 피드 용액보다 삼투압이 높은 용액이다.The third draw
상기 제3유도 용액 유로(313)에는 상기 유도 용액 탱크(310)에 저장된 상기 유도 용액을 상기 유도 용액 채널(31)로 안내하는 제2유도 용액 펌프(316)가 설치된다. A second
상기 제1피드 용액 유로(321)는, 상기 정삼투압 분리기(30)의 상기 피드 용액 채널(32)의 출구와 상기 흡수기(20)의 입구를 연결하는 유로이다. The first feed
상기 피드 용액 탱크(320)는, 상기 제1피드 용액 유로(321)상에 설치되어, 상기 피드 용액 채널(32)에서 상기 흡수기(20)로 유입되는 상기 피드 농용액을 일시 저장하는 저장소이다.The
상기 제1피드 용액 유로(321)에는 피드 용액 밸브(324)와, 제1피드 용액 펌프(325)가 설치된다. A
상기 피드 용액 밸브(324)는, 상기 제1피드 용액 유로(321)에서 상기 피드 용액 탱크(320)와 상기 흡수기(20)사이에 설치되어, 상기 피드 용액 탱크(320)에서 상기 흡수기(20)로 유입되는 상기 피드 농용액을 단속하는 밸브이다. 즉, 상기 제어부(미도시)는 냉방 부하가 적거나 에너지 비용이 저렴한 시간대에는 상기 피드 용액 밸브(324)의 개도율을 줄이거나 차폐하여, 상기 피드 용액 탱크(320)내의 저장율을 증가시킬 수 있다. The
상기 제1피드 용액 펌프(325)는, 상기 흡수기(20)에서 생성된 상기 피드 희용액을 상기 피드 용액 탱크(320)로 펌핑하는 펌프이다. The first
상기 제2피드 용액 유로(322)는, 상기 흡수기(20)의 출구와 상기 피드 용액 탱크(320)를 연결하는 유로이다. 상기 제2피드 용액 유로(322)는 상기 흡수기(20)에서 생성된 상기 피드 희용액을 상기 피드 용액 탱크(320)로 안내한다.The second feed
상기 제3피드 용액 유로(323)는, 상기 피드 용액 탱크(320)와 상기 정삼투압 분리기(30)를 연결하는 유로이다. 상기 제3피드 용액 유로(323)는 상기 피드 용액 탱크(320)와 상기 피드 용액 채널(32)의 입구를 연결하여, 상기 피드 용액 탱크(320)내에서 저장되고 상기 피드 농용액과 상기 피드 희용액이 혼합된 피드 용액을 상기 피드 용액 채널(32)로 안내하는 유로이다. 상기 제3피드 용액 유로(323)를 통과하는 상기 피드 용액은, 상기 유도 용액보다 삼투압이 낮은 용액이다.The third feed
상기 제3피드 용액 유로(323)에는, 상기 피드 용액 탱크(320)내부에 저장된 피드 용액을 상기 피드 용액 채널(32)로 펌핑하는 제2피드 용액 펌프(326)가 설치된다.A second
상기와 같이 구성된 본 발명의 제3실시예에 따른 흡수식 히트펌프(300)는, 상기 유도 용액 탱크(310)와 상기 피드 용액 탱크(320)가 구비됨으로써, 냉방 부하가 적거나 에너지 비용이 저렴한 시간대에 최대한의 고농도의 피드 용액을 제조하여 저장하고, 최대한의 저농도의 유도 용액을 제조하여 저장할 수 있으므로, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. The
또한, 상기 정삼투압 분리기(30)를 통과시키는 냉매 유량의 한계로 인해 재생 용량에 한계가 있더라도 상기 피드 용액과 상기 유도 용액을 각각 저장할 수 있는 탱크를 구비함으로써, 상기 정삼투압 분리기(30)의 크기나 용량을 늘리지 않고 충분한 상기 피드 용액과 상기 유도 용액의 용량을 확보할 수 있다.In addition, by having a tank capable of storing the feed solution and the draw solution, respectively, even if there is a limit in the regeneration capacity due to the limitation of the refrigerant flow rate passing through the
따라서, 상기 정삼투압 분리기(30)를 콤팩트화가 가능하므로, 고가의 분리막 사용을 최소화시켜, 비용도 절감할 수 있다. Therefore, since the
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.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10: 증발기 11: 제1유도 용액 유로
12: 제2유도 용액 유로 20: 흡수기
21: 제1피드 용액 유로 22: 제2피드 용액유로
30: 정삼투압 분리기 31: 유도 용액 채널
32: 피드 용액 채널 33: 정삼투압 분리막
210: 냉매 압축기 310: 유도 용액 탱크
320: 피드 용액 탱크 10: evaporator 11: first draw solution flow path
12: second draw solution flow path 20: absorber
21: first feed solution flow path 22: second feed solution flow path
30: forward osmosis separator 31: draw solution channel
32: feed solution channel 33: forward osmosis membrane
210: refrigerant compressor 310: draw solution tank
320: feed solution tank
Claims (20)
상기 유도 용액 채널로부터 상기 유도 희용액이 유입되고, 상기 유도 희용액과 공정수의 열교환을 통해 상기 유도 희용액에 포함된 냉매를 증발시켜, 상기 냉매의 농도가 낮아진 유도 농용액을 생성하는 증발기와;
상기 피드 용액 채널로부터 상기 피드 농용액이 유입되고, 상기 증발기에서 증발된 냉매 증기를 상기 증발기와의 냉매 증기압 차이에 의해 유입하고 상기 피드 농용액에 흡수시켜, 상기 냉매의 농도가 높아진 피드 희용액을 생성하는 흡수기와;
상기 유도 용액 채널의 출구와 상기 증발기를 연결하여, 상기 유도 용액 채널에서 생성된 상기 유도 희용액을 상기 증발기로 안내하는 제1유도 용액 유로와;
상기 피드 용액 채널의 출구와 상기 흡수기를 연결하여, 상기 피드 용액 채널에서 생성된 상기 피드 농용액을 상기 흡수기로 안내하는 제1피드 용액 유로를 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.A feed solution channel through which a feed solution in which a refrigerant and an absorbent are mixed passes, a draw solution channel through which a draw solution having an osmotic pressure higher than that of the feed solution passes, and the feed solution channel and the draw solution channel A forward osmosis separation membrane provided between the feed solution to move the refrigerant included in the feed solution to the draw solution channel by the difference in osmotic pressure between the draw solution and the feed solution, wherein the concentration of the refrigerant is lowered in the feed solution channel a forward osmosis separator for discharging a feed concentrated solution, and discharging a draw dilute solution having an increased concentration of the refrigerant in the draw solution channel;
An evaporator for generating the draw concentrated solution in which the draw diluent solution is introduced from the draw solution channel, and the refrigerant contained in the draw diluent solution is evaporated through heat exchange between the draw diluent solution and the process water, and the concentration of the refrigerant is lowered; ;
The feed concentrated solution is introduced from the feed solution channel, and the refrigerant vapor evaporated in the evaporator is introduced by the difference in refrigerant vapor pressure with the evaporator and absorbed in the feed concentrated solution, the feed diluted solution having a higher concentration of the refrigerant an absorber to generate;
a first draw solution flow path connecting the outlet of the draw solution channel and the evaporator to guide the draw dilute solution generated in the draw solution channel to the evaporator;
An absorption type heat pump system using a forward osmosis separator including a first feed solution passage for guiding the feed concentrated solution generated in the feed solution channel to the absorber by connecting the outlet of the feed solution channel and the absorber.
상기 증발기의 출구와 상기 유도 용액 채널의 입구를 연결하여, 상기 증발기에서 생성된 유도 농용액을 상기 유도 용액 채널로 안내하는 제2유도 용액 유로를 더 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
The absorption type heat pump system using a forward osmosis separator further comprising a second draw solution flow path connecting the outlet of the evaporator and the inlet of the draw solution channel to guide the draw solution generated in the evaporator to the draw solution channel.
상기 제2유도 용액 유로에 설치되어, 상기 유도 농용액을 상기 유도 용액 채널로 펌핑하는 유도 용액 펌프를 더 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.3. The method according to claim 2,
The absorption type heat pump system using a forward osmosis separator further comprising a draw solution pump installed in the second draw solution flow path to pump the draw solution to the draw solution channel.
상기 흡수기의 출구와 상기 피드 용액 채널의 입구를 연결하여, 상기 흡수기에서 생성된 피드 희용액을 상기 피드 용액 채널로 안내하는 제2피드 용액 유로를 더 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
The absorption type heat pump system using a forward osmosis separator further comprising a second feed solution flow path connecting the outlet of the absorber and the inlet of the feed solution channel to guide the feed dilute solution generated in the absorber to the feed solution channel.
상기 제2피드 용액 유로에 설치되어, 상기 피드 희용액을 상기 피드 용액 채널로 펌핑하는 피드 용액 펌프를 더 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.5. The method according to claim 4,
The absorption type heat pump system using a forward osmosis separator further comprising a feed solution pump installed in the second feed solution flow path to pump the feed dilute solution to the feed solution channel.
상기 유도 용액은 NaCl 수용액을 사용하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
The draw solution is an absorption type heat pump system using a forward osmosis separator using an aqueous NaCl solution.
상기 피드 용액은 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol) 수용액을 사용하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
The feed solution is an absorption type heat pump system using a forward osmosis separator using an aqueous solution of propylene glycol (Propylene Glycol).
상기 증발기와 상기 흡수기를 연결하는 냉매 유로와;
상기 냉매 유로에 설치되어 상기 냉매 유로를 통과하는 냉매를 압축하여, 상기 흡수기로 유입되기 이전의 상기 냉매의 압력을 상기 흡수기에서 상기 피드 희용액의 냉매 증기압보다 증가시키는 냉매 압축기를 더 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
a refrigerant passage connecting the evaporator and the absorber;
Forward osmosis pressure further comprising a refrigerant compressor installed in the refrigerant passage to compress the refrigerant passing through the refrigerant passage to increase the pressure of the refrigerant before flowing into the absorber than the refrigerant vapor pressure of the feed diluted solution in the absorber Absorption type heat pump system using separator.
상기 제1유도 용액 유로에 설치되어, 상기 유도 용액 채널에서 생성된 상기 유도 희용액을 일시 저장하는 유도 용액 탱크를 더 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
The absorption type heat pump system using a forward osmosis separator further comprising a draw solution tank installed in the first draw solution flow path and temporarily storing the draw dilute solution generated in the draw solution channel.
상기 제1유도 용액 유로에 설치되어, 상기 유도 용액 탱크에서 상기 증발기로 유입되는 상기 유도 희용액을 단속하는 유도 용액 밸브를 더 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.10. The method of claim 9,
The absorption type heat pump system using a forward osmosis separator further comprising a draw solution valve installed in the first draw solution flow path to control the draw dilute solution flowing from the draw solution tank to the evaporator.
상기 증발기와 상기 유도 용액 탱크를 연결하여, 상기 증발기에서 생성된 상기 유도 농용액을 상기 유도 용액 탱크로 안내하는 제2유도 용액 유로를 더 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.10. The method of claim 9,
The absorption type heat pump system using a forward osmosis separator further comprising a second draw solution flow path that connects the evaporator and the draw solution tank to guide the draw solution generated in the evaporator to the draw solution tank.
상기 유도 용액 탱크와 상기 유도 용액 채널의 입구를 연결하여, 상기 유도 용액 탱크내에서 저장되고 상기 유도 농용액과 상기 유도 희용액이 혼합되고 상기 피드 용액보다 삼투압이 높은 상기 유도 용액을 상기 유도 용액 채널로 안내하는 제3유도 용액 유로를 더 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.12. The method of claim 11,
By connecting the inlet of the draw solution tank and the draw solution channel, the draw solution stored in the draw solution tank, the draw concentrated solution and the draw dilute solution are mixed, and having a higher osmotic pressure than the feed solution, is transferred to the draw solution channel Absorption heat pump system using a forward osmosis separator further comprising a third draw solution flow path guiding to.
상기 제1피드 용액 유로에 설치되어, 상기 피드 용액 채널에서 생성된 상기 피드 농용액을 일시 저장하는 피드 용액 탱크를 더 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
Absorption-type heat pump system using a forward osmosis separator further comprising a feed solution tank installed in the first feed solution flow path and temporarily storing the feed concentrated solution generated in the feed solution channel.
상기 제1피드 용액 유로에 설치되어, 상기 피드 용액 탱크에서 상기 흡수기로 유입되는 상기 피드 농용액을 단속하는 피드 용액 밸브를 더 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.14. The method of claim 13,
The absorption type heat pump system using a forward osmosis separator further comprising a feed solution valve installed in the first feed solution flow path to control the feed concentrated solution flowing from the feed solution tank to the absorber.
상기 흡수기와 상기 유도 용액 탱크를 연결하여, 상기 흡수기에서 생성된 상기 피드 희용액을 상기 피드 용액 탱크로 안내하는 제2피드 용액 유로를 더 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.14. The method of claim 13,
The absorption type heat pump system using a forward osmosis separator further comprising a second feed solution flow path connecting the absorber and the draw solution tank to guide the feed dilute solution generated in the absorber to the feed solution tank.
상기 피드 용액 탱크와 상기 피드 용액 채널의 입구를 연결하여, 상기 피드 용액 탱크내에 저장되고 상기 피드 희용액과 상기 피드 농용액이 혼합되고 상기 유도 용액보다 삼투압이 낮은 상기 피드 용액을 상기 피드 용액 채널로 안내하는 제3피드 용액 유로를 더 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.16. The method of claim 15,
By connecting the feed solution tank and the inlet of the feed solution channel, the feed solution is stored in the feed solution tank and the feed dilute solution and the feed concentrated solution are mixed and the osmotic pressure is lower than that of the draw solution to the feed solution channel. Absorption heat pump system using a forward osmosis separator further comprising a third feed solution flow path to guide.
상기 유도 용액 채널로부터 상기 유도 희용액이 유입되고, 상기 유도 희용액과 공정수의 열교환을 통해 상기 유도 희용액에 포함된 냉매를 증발시켜, 상기 냉매의 농도가 낮아진 유도 농용액을 생성하는 증발기와;
상기 피드 용액 채널로부터 상기 피드 농용액이 유입되고, 상기 증발기에서 증발된 냉매 증기를 상기 증발기와의 냉매 증기압 차이에 의해 유입하고 상기 피드 농용액에 흡수시켜, 상기 냉매의 농도가 높아진 피드 희용액을 생성하는 흡수기와;
상기 유도 용액 채널의 출구와 상기 증발기를 연결하여, 상기 유도 용액 채널에서 생성된 상기 유도 희용액을 상기 증발기로 안내하는 제1유도 용액 유로와;
상기 피드 용액 채널의 출구와 상기 흡수기를 연결하여, 상기 피드 용액 채널에서 생성된 상기 피드 농용액을 상기 흡수기로 안내하는 제1피드 용액 유로와;
상기 제1유도 용액 유로에 설치되어, 상기 유도 용액 채널에서 생성된 상기 유도 희용액을 일시 저장하는 유도 용액 탱크와;
상기 제1피드 용액 유로에 설치되어, 상기 피드 용액 채널에서 생성된 상기 피드 농용액을 일시 저장하는 피드 용액 탱크를 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.A feed solution channel through which a feed solution in which a refrigerant and absorbent are mixed passes, a draw solution channel through which a draw solution having an osmotic pressure higher than that of the feed solution passes, and the feed solution channel and the draw solution channel A forward osmosis separation membrane provided between the feed solution to move the refrigerant included in the feed solution to the draw solution channel by the difference in osmotic pressure between the draw solution and the feed solution, wherein the concentration of the refrigerant is lowered in the feed solution channel a forward osmosis separator for discharging a feed concentrated solution, and discharging a draw dilute solution having an increased concentration of the refrigerant in the draw solution channel;
An evaporator for generating the draw concentrated solution in which the draw diluent solution is introduced from the draw solution channel, and the refrigerant contained in the draw diluent solution is evaporated through heat exchange between the draw diluent solution and the process water, and the concentration of the refrigerant is lowered; ;
The feed concentrated solution is introduced from the feed solution channel, and the refrigerant vapor evaporated in the evaporator is introduced by the difference in refrigerant vapor pressure with the evaporator and absorbed in the feed concentrated solution, the feed diluted solution having a higher concentration of the refrigerant an absorber to generate;
a first draw solution flow path connecting the outlet of the draw solution channel and the evaporator to guide the draw dilute solution generated in the draw solution channel to the evaporator;
a first feed solution flow path connecting the outlet of the feed solution channel and the absorber to guide the feed concentrated solution generated in the feed solution channel to the absorber;
a draw solution tank installed in the first draw solution flow path to temporarily store the draw diluted solution generated in the draw solution channel;
Absorption-type heat pump system using a forward osmosis separator including a feed solution tank installed in the first feed solution flow path and temporarily storing the feed concentrated solution generated in the feed solution channel.
상기 유도 용액은 NaCl 수용액을 사용하고,
상기 피드 용액은 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol) 수용액을 사용하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.18. The method of claim 17,
The draw solution is an aqueous NaCl solution,
The feed solution is an absorption type heat pump system using a forward osmosis separator using an aqueous solution of propylene glycol (Propylene Glycol).
상기 유도 용액 채널로부터 상기 유도 희용액이 유입되고, 상기 유도 희용액과 공정수의 열교환을 통해 상기 유도 희용액에 포함된 냉매를 증발시켜, 상기 냉매의 농도가 낮아진 유도 농용액을 생성하는 증발기와;
상기 피드 용액 채널로부터 상기 피드 농용액이 유입되고, 상기 증발기에서 증발된 냉매 증기를 상기 증발기와의 냉매 증기압 차이에 의해 유입하고 상기 피드 농용액에 흡수시켜, 상기 냉매의 농도가 높아진 피드 희용액을 생성하는 흡수기와;
상기 유도 용액 채널의 출구와 상기 증발기를 연결하여, 상기 유도 용액 채널에서 생성된 상기 유도 희용액을 상기 증발기로 안내하는 제1유도 용액 유로와;
상기 피드 용액 채널의 출구와 상기 흡수기를 연결하여, 상기 피드 용액 채널에서 생성된 상기 피드 농용액을 상기 흡수기로 안내하는 제1피드 용액 유로와;
상기 증발기와 상기 흡수기를 연결하는 냉매 유로와;
상기 냉매 유로에 설치되어 상기 냉매 유로를 통과하는 냉매를 압축하여, 상기 흡수기로 유입되기 이전의 상기 냉매의 압력을 상기 흡수기에서 상기 피드 희용액의 냉매 증기압보다 증가시키는 냉매 압축기와;
상기 제1유도 용액 유로에 설치되어, 상기 유도 용액 채널에서 생성된 상기 유도 희용액을 일시 저장하는 유도 용액 탱크와;
상기 제1유도 용액 유로에 설치되어, 상기 유도 용액 탱크에서 상기 증발기로 유입되는 상기 유도 희용액을 단속하는 유도 용액 밸브와;
상기 제1피드 용액 유로에 설치되어, 상기 피드 용액 채널에서 생성된 상기 피드 농용액을 일시 저장하는 피드 용액 탱크와;
상기 제1피드 용액 유로에 설치되어, 상기 피드 용액 탱크에서 상기 흡수기로 유입되는 상기 피드 농용액을 단속하는 피드 용액 밸브를 포함하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.A feed solution channel through which a feed solution in which a refrigerant and absorbent are mixed passes, a draw solution channel through which a draw solution having an osmotic pressure higher than that of the feed solution passes, and the feed solution channel and the draw solution channel A forward osmosis separation membrane provided between the feed solution to move the refrigerant included in the feed solution to the draw solution channel by the difference in osmotic pressure between the draw solution and the feed solution, wherein the concentration of the refrigerant is lowered in the feed solution channel a forward osmosis separator for discharging a feed concentrated solution, and discharging a draw dilute solution having an increased concentration of the refrigerant in the draw solution channel;
An evaporator for generating the draw concentrated solution in which the draw diluent solution is introduced from the draw solution channel, and the refrigerant contained in the draw diluent solution is evaporated through heat exchange between the draw diluent solution and the process water, and the concentration of the refrigerant is lowered; ;
The feed concentrated solution is introduced from the feed solution channel, and the refrigerant vapor evaporated in the evaporator is introduced by the difference in refrigerant vapor pressure with the evaporator and absorbed in the feed concentrated solution, the feed diluted solution having a higher concentration of the refrigerant an absorber to generate;
a first draw solution flow path connecting the outlet of the draw solution channel and the evaporator to guide the draw dilute solution generated in the draw solution channel to the evaporator;
a first feed solution flow path connecting the outlet of the feed solution channel and the absorber to guide the feed concentrated solution generated in the feed solution channel to the absorber;
a refrigerant passage connecting the evaporator and the absorber;
a refrigerant compressor installed in the refrigerant passage to compress the refrigerant passing through the refrigerant passage to increase the pressure of the refrigerant before flowing into the absorber from the refrigerant vapor pressure of the feed diluted solution in the absorber;
a draw solution tank installed in the first draw solution flow path to temporarily store the draw diluted solution generated in the draw solution channel;
a draw solution valve installed in the first draw solution flow path to control the draw dilute solution flowing from the draw solution tank to the evaporator;
a feed solution tank that is installed in the first feed solution flow path and temporarily stores the feed concentrated solution generated in the feed solution channel;
An absorption type heat pump system using a forward osmosis separator, which is installed in the first feed solution flow path and includes a feed solution valve for controlling the feed concentrated solution flowing from the feed solution tank to the absorber.
상기 유도 용액은 NaCl 수용액을 사용하고,
상기 피드 용액은 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol) 수용액을 사용하는 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템.20. The method of claim 19,
The draw solution is an aqueous NaCl solution,
The feed solution is an absorption type heat pump system using a forward osmosis separator using an aqueous solution of propylene glycol (Propylene Glycol).
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|---|
JP2003075014A (en) * | 2001-08-28 | 2003-03-12 | Akio Miyanaga | Absorption refrigerating machine |
KR100522650B1 (en) | 2002-03-26 | 2005-10-20 | 산요덴키가부시키가이샤 | Absorption Type Refrigerator and Controlling Method Therefor |
JP2016180583A (en) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | 大阪瓦斯株式会社 | Absorption type refrigerator |
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