KR101048173B1 - 저온수를 이용한 동력발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저온수를 이용한 동력발생장치에 관한 것으로, 저온수에 의해 동작유체를 가열시키는 증발부(10)와; 상기 증발부(10)에 의해 가열된 동작유체의 팽창력에 의해 승강되는 피스톤과, 이 피스톤에 의해 회전되는 크랭크축이 구비된 피스톤 엔진부(30)와; 상기 피스톤 엔진부(30)의 크랭크축에 장착되어 응축수를 순환하는 응축수 순환용 피스톤(P)과; 상기 피스톤 엔진부(30)의 하류측에 구비되어 피스톤 엔진부(30)로부터 배출되는 동작유체를 응축시키는 응축부(20)와; 상기 증발부(10), 응축부(20), 피스톤 엔진부(30) 및 응축수 순환용 피스톤(P)과 연결되며 그 내부에 동작유체가 순환되는 동작유체라인(40) 및; 상기 증발부(10)와 응축부(20)에 공급되는 에너지원을 태양열, 지열 및 폐온수 중에서 어느 하나를 선택하여 공급하는 에너지선택장치를 포함하여 된 것을 기술적 특징으로 한다.
이에 의해 동작유체가 가열 팽창되는 압력을 이용해 피스톤 엔진이 구동되면서 동력이 발생되며, 사용된 동작유체는 재응축된 동작유체와 열교환을 통해 증발잠열이 회수되므로 에너지 사용효율이 향상되고, 증발부와 응축부는 가열 에너지원을 태양열과 지열 및 각종 폐열 중에서 용이하게 선택하여 실시할 수 있다.

Description

저온수를 이용한 동력발생장치{POWER GENERATING SYSTEM USING LOW TEMPERATURE HEATING WATER}
본 발명은 저온수를 이용한 동력발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양열, 지열 등의 저온수에 포함된 열을 이용하여 냉매를 팽창시켜 팽창력을 이용하여 엔진을 구동시킴으로써 동력을 생산하는 저온수를 이용한 동력발생장치에 관한 것이다.
근래에는 환경문제와 더불어 주 에너지원인 화석연료의 매장량이 급격히 감소되면서 에너지의 효율적 사용이 중요시되고 있으며, 이에 따라 에너지의 사용효율을 향상시키기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다.
이러한 에너지 사용 효율을 증대시키는 방안으로서 자연 에너지인 태양열 또는 폐열을 이용하여 온수나 전기를 발생시키는 방법 등이 채택되고 있다.
태양열을 이용하는 방법은 태양의 열에너지를 집열판으로 축적하여 이를 이용하여 물을 데우고, 데워진 온수를 실내로 순환시켜 난방을 하거나 온수를 사용하는 것으로, 태양열이 집열되는 정도는 집열판의 설치 개수와 면적 및 기후변화 등에 따라 난방효율이 다르게 된다.
한편, 폐열을 이용하는 방법으로서 예를 들면 일본 공개특허 제2006- 283620호(폐열, 자연열을 이용한 스털링 엔진발전장치)가 제안되어 있다.
이 문헌에 제안된 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 폐열, 자연열을 이용한 열원장치(2)와, 이 열원장치(2)에 의해 고온의 증기를 발생시키는 고온증기 발생장치(3)와, 이 고온증기 발생장치(3)에 의해 발생된 고온의 증기를 스털링 엔진(Stirling engine)의 수열부(5)에 공급하는 고온증기 덕트수단(6)으로 이루어진다.
상기와 같이 하여 스털링 엔진 수열부(5)에 공급된 고온의 증기가 엔진을 구동시킴으로써 전기가 발생되는데, 이러한 스털링 엔진은 증기 속에 포함된 현열(sensible heat)만 사용하는 것으로 동작유체가 증기 상태로 유지되는 온도범위에서는 고효율로 동작되지만 동작유체가 증기 상태로 유지되지 않는 온도범위에서는 그 효율이 급격히 저하된다.
한편, 최근 화석연료 에너지를 대체할 수 있으며, 친환경적인 에너지원으로서 태양열, 지열 등이 주목받고 있으며, 이들 에너지원으로부터 가열되는 온수의 온도는 통상 80℃ 이하의 저온수로서 이러한 저온수를 사용하여 위와 같은 스털링 엔진을 구동시키는 데에는 상당한 어려움이 있다.
따라서 저온수를 이용하여 동력을 얻을 수 있는 새로운 시스템의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술이 가지는 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명은 동작유체를 가열 냉각시키기 위한 에너지원의 선택이 용이하고, 필요에 따라 태양열과 지열 등을 선택적으로 운용함으로써 효율적으로 동력을 생산할 수 있는 동력발생장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 동력발생장치를, 저온수에 의해 동작유체를 가열시키는 증발부와; 상기 증발부에 의해 가열된 동작유체의 팽창력에 의해 승강되는 피스톤과, 이 피스톤에 의해 회전되는 크랭크축이 구비된 피스톤 엔진부와; 상기 피스톤 엔진부의 크랭크축에 장착되어 응축수를 순환시키는 응축수 순환용 피스톤과; 상기 피스톤 엔진부의 하류측에 구비되어 피스톤 엔진부로부터 배출되는 동작유체를 응축시키는 응축부와; 상기 증발부, 응축부, 피스톤 엔진부 및 응축수 순환용 피스톤과 연결되며 그 내부에 동작유체가 순환되는 동작유체라인 및; 상기 증발부와 응축부에 공급되는 에너지원을 태양열, 지열 및 폐온수 중에서 어느 하나를 선택하여 공급하는 에너지선택장치를 포함하여 된 것에 의해 달성된다.
본 발명은 응축수가 밀폐된 유로상에서 순환될 수 있도록 구비되는 응축수 순환용 피스톤은 동작유체의 팽창 압력으로 피스톤이 승강되는 크랭크축에 의해 동력을 전달받아 작동되므로 별도의 동력이 사용되지 않는다.
또한 기상의 냉매가 응축되기 전에 냉매의 증발 잠열을 회수되어 응축수를 예열하고, 이로 인해 가열부에 제공되는 열매체의 온도가 저온이더라도 예열된 응축수가 가열되어 동작유체를 증발 팽창시키기 용이하므로 증발부에 제공되는 열매체를 태양열 또는 지열 및 각종 폐열 등이 사용될 수 있다.
더욱이 하절기와 같이 외기온도가 높은 계절에는 지열에 의한 냉매를 보조응축부에 공급하여 동작유체를 응축시킴으로써, 계절에 관계없이 동작유체의 응축과 증발팽창의 원활하게 유지된다.
도 1은 종래의 폐열, 자연열을 이용한 스털링 엔진발전장치를 보인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 저온수를 이용한 동력발생장치의 예를 보인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 저온수를 이용한 동력발생장치의 동작을 나타내는 동작 회로도이다.
이하에서는 본 발명의 구성과 실시예를 도시한 첨부도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 온수를 이용하여 동력을 생산하는 장치에 관한 것으로 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 동작유체를 가열시키는 증발부(10)와; 동작유체의 팽창력에 의해 동작되는 피스톤 엔진부(30)와; 응축수를 순환시키는 응축수 순환용 피스톤(P)과; 동작유체를 응축시키는 응축부(20)와; 그 내부에 동작유체가 순환되는 동작유체라인(40) 및; 에너지선택장치를 포함하는 구조이다.
증발부(10)는 열원으로서 저온도의 온수가 공급되어 그 내부에서 사행상으로 흐르는 동작유체를 가열시켜 증발 팽창시키는 구성으로서, 일측에 열원인 온수의 공급과 회수가 가능하도록 입,출구(11, 12)가 마련되어 있으며 이 입,출구(11, 12)에 의해 적정 온도의 온수가 공급 및 배출된다.
이때 공급되는 온수는 태양열을 통해 가열되는 온수, 지열(지하수) 또는 가정이나 공장에서 사용되고 버려지는 폐온수가 될 수 있다.
이렇게 다수의 열원이 선택적으로 사용될 수 있도록 에너지선택부(도시하지 않음)와, 이 에너지선택부를 제어하는 에너지선택장치(도시하지 않음)가 더 구비될 수 있다.
응축부(20)는 상기 증발부(10)에 의해 기화된 동작유체의 팽창 압력을 이용하여 후술하는 피스톤 엔진부(30)의 피스톤을 승강시켜 동력을 생산한 후 이로부터 배출되는 동작유체를 응축시켜 액체 상태로 증발부(10)에 다시 공급되도록 하는 구성으로서, 이에 의해 동작유체는 증발잠열이 회수되면서 냉각 응축된다.
본 발명에서는 에너지 이용 효율을 더욱 높이기 위해 동작유체가 응축부(20)에 유입되기 전에 폐열회수기(50)를 거치게 되는데, 이에 대해서는 후술한다.
피스톤 엔진부(30)는 증발부(10)에서 가열 팽창된 동작유체의 팽창력을 이용하여 실린더블록 내에 위치하는 복수 개의 피스톤을 승강시키고, 이를 통해 크랭크축이 회전되도록 함으로써 동력을 생산하는 장치이다.
이러한 피스톤 엔진부(30)에는 실린더블록 내에 크랭크축과 연결된 피스톤이 구비되는데, 이 크랭크축에는 동작유체라인(40) 내의 동작유체를 순환시키기 위한 응축수 순환용 피스톤(P)이 더 연결 설치된다.
위와 같이 본 발명에서는 응축수 순환용 피스톤(P)이 크랭크축과 연동되어 크랭크축의 회전에 의해 응축수 순환용 피스톤(P)이 승강 동작되므로 유로상의 동작유체를 순환시키기 위한 별도의 동력을 사용하지 않고도 크랭크축의 회전동력을 통해 응축수 순환용 피스톤(P)이 승강되어 동작유체를 안정적으로 순환시키며, 또한 응축수 순환용 피스톤(P)은 고압의 동작유체가 공급되더라도 피스톤 방식으로 구동되므로 별 문제없이 동작유체를 압축하여 동작유체라인(40) 내로 순환 이동시킬 수 있다.
또한 피스톤 엔진부(30)에는 실린더블록 내에 동작유체를 적절히 분배 공급하기 위한 전자식 또는 기계식의 밸브(도시하지 않음)가 각각 설치되어 있으며, 이 밸브의 개폐에 의해 증발 팽창된 동작유체의 공급 및 배출이 적절히 이루어진다.
증발부(10), 피스톤 엔진부(30), 응축수 순환용 피스톤(P) 등과 연결된 동작유체라인(40)은 그 내부에 동작유체가 충전되어 있어, 이 동작유체가 외부조건에 따라 상변화를 반복하면서 순환되게 되는데, 이러한 동작유체라인(40)은 그 설치 위치에 따라 동작유체가 증발 팽창되어 피스톤 엔진부(30)의 실린더블록 내로 공급되는 동작유체 공급라인(41)과, 실린더블록 내에서 피스톤을 승강시키고 난 동작유체가 배출되는 동작유체 배출라인(42) 및 상기 동작유체 배출라인(42)의 하류측에 설치된 응축부(20)를 거쳐 응축된 동작유체가 흐르는 응축액 공급라인(43, 44)과, 상기 응축부(20)를 보조하여 동작유체를 응축시키는 보조응축부(60)와 연결되는 보조응축라인(45)으로 구분된다.
한편, 본 발명은 저온도의 온수를 열원으로 하여 동작되는 구조로서 결국 본 발명의 효율은 가열온도와 응축온도 간의 온도차에 따라 그 효율이 달라지는데, 하절기의 예를 들면 하절기에는 외기 온도가 높으며 이 경우 응축부(20)의 응축효율이 저하되기 때문에 응축온도를 가급적 낮게 하는 것이 효율적 측면에서 바람직하다.
이에 따라 본 발명에서는 효율을 높이기 위해 보조응축부(60)를 구비하여 외기 온도에 따라 동작유체의 응축방식을 선택적으로 할 수 있도록 하였는데, 이를 위해 본 발명에서는 동작유체 배출라인(42), 응축수 공급라인(43, 44) 및 보조응축라인(45)에 다수의 밸브(V1, V2, V3, V4, V5)를 설치하여 이들 밸브(V1, V2, V3, V4, V5)의 개폐에 의해 동작유체의 유로가 적절히 선택되도록 한다.
그리고 보조응축부(60)에는 별도의 냉각매체를 공급하여 이 냉각매체에 의해 동작유체가 더욱 효과적으로 응축되도록 제어되도록 하며 이때 보조응축부(60)에 공급되는 냉각매체로서는 하절기에 외기 온도보다 훨씬 낮은 18∼20℃의 범위로 유지되는 지열(지하수)을 이용하는 것이 바람직하다.
동작유체의 순환 경로는 동작유체라인(40)에 설치된 밸브(V1, V2, V3, V4, V5)의 개폐에 의해 변경되는데, 이에 따라 본 발명에서는 에너지선택장치를 구비하여, 이 에너지선택장치가 외기온도와 보조응축부(60)에 공급되는 냉각매체의 온도를 각각 측정하여, 이 측정된 온도 중 더 낮은 온도를 가진 응축부로 동작유체가 흐를 수 있도록 제어되도록 하고, 경우에 따라서는 보조응축부(60)를 통과한 동작유체가 다시 응축부(20)를 통과하여 증발부(10)로 공급되도록 제어되거나 또는 이와 역으로 제어될 수 있다.
상기와 같이 순환 유로를 선택하는 에너지선택장치는 증발부(10)에 공급되는 가열 에너지원을 태양열 온수, 지열 또는 각종 폐온수 중에서 선택함과 동시에 응축부(20)와 보조응축부(60)의 유로 및 동작도 제어하게 된다.
따라서 본 발명은 에너지선택장치에 의해 증발부(10)에 공급되는 가열 에너지원과 동작유체의 순환 경로를 적절히 선택 및 운전함으로써 에너지를 보다 효율적으로 이용할 수 있다.
폐열회수기(50)는 피스톤 엔진부(30)를 통과하여 배출되는 동작유체가 응축부(20)로 공급되기에 앞서 동작유체에 남아 있는 나머지 열을 회수하여 동작유체의 응축을 촉진시키는 동시에 증발부(10)로 공급되는 응축수는 예열시키는 구성이다.
이러한 폐열회수기(50)는 동작유체 배출라인(42)과 응축수 공급라인(43, 44)의 일부 구간이 서로 맞닿아 흐르면서 서로 열교환되도록 구성되며, 이에 의해 응축부(20)에서 증발부(10)로 공급되는 응축수는 미리 예열되기 때문에 응축수를 증발 팽창시키는 데에는 상대적으로 적은 열량이 소모되므로 에너지 사용효율이 향상된다.
이때 폐열회수기(50)를 통과하는 각각의 라인은 서로 대향류로 흐르도록 입출구를 서로 반대로 형성하는 것이 열교환에 더욱 효과적이다.
이하에서는 계절에 따라 본 발명을 운전하는 방법에 대해 더욱 상세히 설명한다.
<동절기 운전방법>
외기온도가 낮은 동절기의 경우에는 외기 온도가 낮기 때문에 보조응축부(60)를 가동하지 않고도 밀폐된 유로 내의 동작유체를 응축시키기가 용이하기 때문에 보조응축부(60)로 연결되는 보조응축라인(45)의 밸브(V1, V2, V5)를 닫고, 대신에 외기응축부로 연결되는 유로를 개방하기 위해 밸브(V3, V4)를 개방시킨다.
이렇게 밸브를 조작하여 동작유체라인(40)이 응축부(20) 방향으로 선택되고 나면, 응축부(20)에 설치된 팬을 구동하여 사행상의 유로를 따라 흐르는 기체 상태의 동작유체를 냉각하여 응축시키고, 응축된 동작유체는 응축수 공급라인(43)을 통해 피스톤 엔진부(30)에 설치된 응축수 순환용 피스톤(P)로 공급되며, 응축수 순환용 피스톤(P)의 작동압력에 의해 응축수 공급라인(44)을 따라 증발부(10)로 공급된다.
이때 응축수 공급라인(44)에는 폐열회수기(50)가 설치되어 있고, 이 폐열회수기(50)를 통과하는 응축수는 동작유체 배출라인(42)과 대향류로 흐르면서 열교환되어 각각 냉각과 예열이 이루어진다.
따라서 증발부(10)로 공급되는 응축수는 가열 팽창된 동작유체와 열교환을 통해 증발잠열이 회수되어 예열된 상태이고, 이 응축수를 가열하여 증발시키는 데에는 상대적으로 적은 열량만으로도 가능하므로 온도가 낮은 열에너지원까지 선택하여 사용될 수 있다.
이렇게 증발부(10)에 공급된 열에너지를 통해 가열된 동작유체는 증발되면서 부피가 팽창되어 고압기체상태가 되고, 이 팽창압력은 피스톤 엔진부(30) 내의 피스톤을 구동하는 데에 사용된다.
피스톤 엔진부(30) 내의 피스톤이 고압 기체로 인해 승강되면, 피스톤과 연동된 크랭크축이 피스톤의 직선왕복운동을 회전운동으로 변환시켜 동력을 생산하게 되고, 이렇게 생산된 회전동력을 발전기 등과 연결하여 전기를 생산하는 데에 사용될 수 있다.
피스톤 엔진부(30)를 통과한 저압의 동작유체는 동작유체 배출라인(42)을 통해 하류측에 구비된 응축부(20)로 공급되어 재냉각됨으로써 응축되고, 상기 증발부(10)와 피스톤 엔진부(30)를 반복하여 순환되면서 지속적으로 회전동력을 생산하게 된다.
이때 동작유체 배출라인(42)은 앞서 설명한 바와 같이 응축수 공급라인(43)과 열교환을 이루는 폐열회수기(50)를 통과하면서 기체 상태의 동작유체가 지니고 있는 증발잠열이 회수되므로, 동작유체를 냉각하거나 재가열하여 증발시키는 데에 사용되는 열량의 소모를 최소화할 수 있다.
<하절기 운전방법>
외기 온도가 높은 하절기에는 응축부(20)를 가동하는 것만으로는 동작유체의 응축효율이 저하되므로 이에 따라 하절기에는 냉각매체에 의해 냉각되는 보조응축부(60)가 가동되는데, 이를 위해 동작유체라인(40)의 보조응축라인(45)이 개방되도록 밸브(V1, V2)는 개방시키고, 밸브(V3, V4, V5)는 닫아 동작유체가 흐르는 유로를 변경한다.
이 경우에는 동작유체가 응축부(20)를 통과하는 대신에 보조응축부(60)를 통과하도록 하여 동작유체가 냉각되어 응축되도록 하는데, 냉매는 여름철에도 저온을 유지하는 지하수를 냉매로 사용할 수 있고, 이렇게 지하수를 냉매로 이용하면 냉매를 제공하기 위해 추가적으로 에너지를 소비하지 않아 에너지절약에서 더욱 효과적이다.
<봄, 가을철 운전방법>
봄, 가을철에는 외기를 통해서도 동작유체의 냉각이 가능하며, 지열을 이용한 냉각매체로도 응축이 가능하므로, 이 경우에는 에너지선택장치를 통해 응축부(20)와 보조응축부(60)에 구비된 온도감지센서에서 각각의 온도 데이터를 취득하여 보다 낮은 온도로 동작유체가 흐를 수 있도록 제어되고, 경우에 따라 양방향을 모두 통과하여 흐를 수 있도록 유로가 변경 제어될 수 있다.
이처럼 양방향으로 동작유체가 흐를 수 있도록 제어되는 경우에는 밸브(V2, V3)를 닫고, 대신에 밸브(V1, V4, V5)를 개방하여 동작유체 배출라인(42)을 통해 공급되는 동작유체가 보조응축라인(45)으로 먼저 유입되어 보조응축부(60)에서 냉각수를 이용해 1차 냉각되고, 다시 응축부(20)로 공급되어 외기를 통해 2차 냉각되어 응축됨으로써 전열면적이 증대되어 동작유체의 응축의 효율을 향상시킬 수 있다.
이렇게 2회 냉각되는 동작유체는 상기의 실시예와 동일한 방법으로 동작유체라인(40)를 따라 순환되면서 피스톤 엔진부(30)를 통과하여 엔진 동력을 생산한다.
이와 같은 본 발명은 계절에 따라 동작유체를 가열하는 열 에너지원으로 다소 저온인 폐온수나 태양열을 집열하여 가열된 온수 및 여름철에 지열을 이용한 온수 중에서 선택하여 용이하게 운용할 수 있고, 또한 동작유체가 지닌 증발잠열을 회수하여 재사용하므로 가열에너지의 사용효율이 향상된다.
10: 증발부 11: 입구
12: 출구 20: 응축부
30: 피스톤 엔진부 40: 동작유체라인
41: 동작유체 공급라인 42: 동작유체 배출라인
43, 44: 응축수 공급라인 45: 보조응축라인
50: 폐열회수기 60: 보조응축부
P: 응축수 순환용 피스톤 V1, V2, V3, V4, V5: 밸브

Claims (5)

  1. 저온수를 이용하여 동력을 발생시키는 동력발생장치에 있어서,
    저온수에 의해 동작유체를 가열시키는 증발부(10)와;
    상기 증발부(10)에 의해 가열된 동작유체의 팽창력에 의해 승강되는 피스톤과, 이 피스톤에 의해 회전되는 크랭크축이 구비된 피스톤 엔진부(30)와;
    상기 피스톤 엔진부(30)의 크랭크축에 장착되어 응축수를 순환시키는 응축수 순환용 피스톤(P)과;
    상기 피스톤 엔진부(30)의 하류측에 구비되어 피스톤 엔진부(30)로부터 배출되는 동작유체를 응축시키는 응축부(20)와;
    상기 증발부(10), 응축부(20), 피스톤 엔진부(30) 및 응축수 순환용 피스톤(P)과 연결되며 그 내부에 동작유체가 순환되는 동작유체라인(40) 및;
    상기 증발부(10)와 응축부(20)에 공급되는 에너지원을 태양열, 지열 및 폐온수 중에서 어느 하나를 선택하여 공급하는 에너지선택장치를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 저온수를 이용한 동력발생장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 피스톤 엔진부(30)와 상기 응축부(20) 사이에 위치되며, 상기 피스톤 엔진부(30)로부터 토출되는 동작유체로부터 폐열을 회수하여 상기 응축부(20)에서 배출되는 응축수를 가열하는 폐열회수기(50)를 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 저온수를 이용한 동력발생장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 응축부(20)로 공급되는 동작유체라인(40)에서 분기되는 보조응축라인(45)을 더 구비하고, 상기 보조응축라인(45)으로 흐르는 동작유체를 응축하는 보조응축부(60)를 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 저온수를 이용한 동력발생장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 보조응축부(60)는 내부로 지하수 또는 지열에 의해 냉각된 냉각수가 공급되어 동작유체를 응축하는 것을 특징으로 하는 저온수를 이용한 동력발생장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 응축수 순환용 피스톤(P)은 피스톤 엔진부(30) 내에 구비되어 고온고압의 동작유체를 통해 구동되는 것을 특징으로 하는 저온수를 이용한 동력발생장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105952598A (zh) * 2016-06-06 2016-09-21 江苏乐科节能科技股份有限公司 氨-水储能系统及方法
KR20220086731A (ko) 2020-12-16 2022-06-24 주식회사 무한클린에너지 중량체 및 유체 이동에 의한 동력발생장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4109468A (en) 1973-04-18 1978-08-29 Heath Willie L Heat engine
KR20050014788A (ko) * 2001-10-09 2005-02-07 팻 로마넬리 동력 발생용 폐쇄 루프형 불화탄소 회로를 이용하는 증기 엔진
JP2006299978A (ja) 2005-04-21 2006-11-02 Motoki Fujita 熱機関
WO2010051668A1 (zh) * 2008-11-05 2010-05-14 Zhou Dengrong 空气动力发动机总成

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4109468A (en) 1973-04-18 1978-08-29 Heath Willie L Heat engine
KR20050014788A (ko) * 2001-10-09 2005-02-07 팻 로마넬리 동력 발생용 폐쇄 루프형 불화탄소 회로를 이용하는 증기 엔진
JP2006299978A (ja) 2005-04-21 2006-11-02 Motoki Fujita 熱機関
WO2010051668A1 (zh) * 2008-11-05 2010-05-14 Zhou Dengrong 空气动力发动机总成

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105952598A (zh) * 2016-06-06 2016-09-21 江苏乐科节能科技股份有限公司 氨-水储能系统及方法
CN105952598B (zh) * 2016-06-06 2018-05-29 江苏乐科节能科技股份有限公司 氨-水储能系统及方法
KR20220086731A (ko) 2020-12-16 2022-06-24 주식회사 무한클린에너지 중량체 및 유체 이동에 의한 동력발생장치

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