KR101136798B1 - Scroll-type stirling engine with fluid jetting device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스크롤 방식의 스터링 엔진에 관한 것으로, 작동유체가 유,출입되는 입구와 출구가 구비되고, 고정스크롤과 선회스크롤이 상호결합되어 작동유체를 압축하는 스크롤 압축기; 작동유체가 유,출입되는 입구와 출구가 구비되고, 고정스크롤과 선회스크롤이 상호결합되어 작동유체를 팽창시키는 스크롤 팽창기; 상기 스크롤 압축기의 출구와 상기 스크롤 팽창기의 입구를 상호 연결하는 제1연결관; 상기 스크롤 팽창기의 출구와 상기 스크롤 압축기의 입구를 상호 연결하는 제2연결관; 상기 제1연결관 및 제2연결관을 따라 각각 순환되는 작동유체 간의 열교환이 일어나도록 하는 재생열교환기; 상기 재생열교환기를 거처 상기 스크롤 팽창기로 유입되는 작동유체를 가열시키는 가열기; 상기 재생열교환기를 거쳐 상기 스크롤 압축기로 유입되는 작동유체를 냉각시키는 냉각기; 및 상기 냉각기에서 냉각을 통해 응축된 작동유체 중 액상의 작동유체를 별도의 우회라인을 통하여 우회시켜 펌프에 의해 상기 스크롤 압축기의 입구에 상기 작동유체를 직접 분사하는 유체분사수단;을 포함한다.The present invention relates to a scroll-type stirling engine, comprising: a scroll compressor having an inlet and an outlet through which a working fluid flows in and out, and a fixed scroll and a rotating scroll are coupled to each other to compress the working fluid; A scroll expander having an inlet and an outlet through which the working fluid flows in and out, the fixed scroll and the swinging scroll are coupled to each other to expand the working fluid; A first connecting pipe interconnecting an outlet of the scroll compressor and an inlet of the scroll expander; A second connecting pipe interconnecting an outlet of the scroll expander and an inlet of the scroll compressor; A regenerative heat exchanger for exchanging heat between working fluids circulated along the first connecting pipe and the second connecting pipe; A heater for heating the working fluid flowing through the regenerative heat exchanger into the scroll expander; A cooler for cooling the working fluid flowing into the scroll compressor via the regenerative heat exchanger; And fluid injection means for directly injecting the working fluid into the inlet of the scroll compressor by a pump by bypassing the working fluid in the liquid phase of the working fluid condensed through cooling in the cooler through a separate bypass line.

Description

유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링 엔진{Scroll-type stirling engine with fluid jetting device}Scroll-type stirling engine with fluid jet means {Scroll-type stirling engine with fluid jetting device}

본 발명은 스크롤 방식의 스터링 엔진에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스크롤 압축기 입구에 물을 분사하여 증기 사이클과 가스 사이클이 동시에 적용되는 복합 사이클을 구성하는 유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to a scroll-type stirling engine, and more particularly, to a scroll-type stirling engine equipped with a fluid injection means constituting a complex cycle in which water and steam cycles are simultaneously applied to a scroll compressor inlet. It is about.

일반적으로 스크롤 방식의 스터링 엔진은 한 쌍의 스크롤 압축기와 스크롤 팽창기로 구성되어 있으며, 압축기에서 압축된 작동유체가 재생열교환기와 히터를 지나면서 가열된 후 스크롤 팽창기로 이동되어 팽창이 이루어지면서 동력이 발생하게 된다.In general, a scroll-type stirling engine is composed of a pair of scroll compressors and a scroll expander, and the working fluid compressed in the compressor is heated through the regenerative heat exchanger and the heater, and then moved to the scroll expander to generate power as it expands. Done.

이와 같이 팽창된 작동유체는 다시 재생열교환기와 냉각기를 지나면서 냉각된 후 스크롤 압축기로 공급되는 사이클을 이루게 된다. 이때 효율향상을 위해 압축기에서 팽창기로 이동되는 저온의 작동유체와 팽창기에서 압축기로 공급되는 고온의 작동유체는 재생 열교환기에서 열교환이 이루어지게 된다.The expanded working fluid is cooled by passing through the regenerative heat exchanger and the cooler and then supplied to the scroll compressor. At this time, the low temperature working fluid moved from the compressor to the expander and the high temperature working fluid supplied from the expander to the compressor are heat exchanged in the regenerative heat exchanger.

이러한 종래의 스터링 엔진은 스크롤 압축기가 무윤활 방식으로 운전되므로 압축효율이 감소하고 압축시 온도상승에 따른 압축일의 증가로 효율감소의 원인이 되고 있다.In the conventional stirling engine, since the scroll compressor is operated in a non-lubricating manner, the compression efficiency is reduced, and the cause of the efficiency decrease is caused by an increase in the compression work due to the temperature rise during the compression.

또한, 종래의 스터링 엔진은 가스 사이클로서 작동온도에 맞게 스크롤 압축기와 스크롤 팽창기의 유량이 결정되어 있기 때문에 설계된 작동온도에서 벗어나게 되면 스크롤 압축기와 스크롤 팽창기의 유량 밸런스가 맞지 않는 문제점이 있었다.In addition, the conventional stirling engine has a problem that the flow rate of the scroll compressor and the scroll expander is out of balance when the flow rate of the scroll compressor and the scroll expander is determined according to the operating temperature as a gas cycle.

더욱이 이와 같은 유량 밸런스 문제를 해결하기 위해서는 스크롤 압축기와 스크롤 팽창기의 회전속도비를 다르게 하기 위한 변속장치 등이 구비되어야만 하기 때문에 장치의 복잡성이 증가되는 문제점이 있었다.Furthermore, in order to solve the flow balance problem, a complexity of the device has been increased because a transmission device for changing the rotational speed ratio of the scroll compressor and the scroll expander must be provided.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가스 사이클로 작동되는 종래의 스터링엔진에 작동유체의 상변화가 일어나는 증기 사이클을 동시에 적용한 복합 사이클 형태의 스터링 엔진을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and to provide a stirling engine of a combined cycle type in which a steam cycle in which a phase change of a working fluid is applied to a conventional stirling engine operated by a gas cycle is applied simultaneously.

또한, 본 발명은 스크롤 압축기의 입구에 작동가스와 혼합된 물을 분사시킴으로써 스크롤 압축기가 윤활되어 작동됨으로써 압축효율이 향상되고 압축일이 감소되어 스터링 엔진의 전체적인 열효율을 증가시킬 수 있는 스터링 엔진을 제공하는 데 있다.In addition, the present invention provides a Stirling engine capable of increasing the overall thermal efficiency of the Stirling engine by improving the compression efficiency and reduced the compression work by lubricating the scroll compressor by injecting water mixed with the working gas at the inlet of the scroll compressor There is.

더욱이, 본 발명은 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 물의 양을 조절함으로써 스크롤 압축기와 스크롤 팽창기의 유량 밸런스가 조정될 수 있는 스터링 엔진을 제공하는 데 있다.Furthermore, the present invention provides a stirling engine in which the flow rate balance of the scroll compressor and the scroll expander can be adjusted by adjusting the amount of water injected at the inlet of the scroll compressor.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 작동유체가 유,출입되는 입구와 출구가 구비되고, 고정스크롤과 선회스크롤이 상호결합되어 작동유체를 압축하는 스크롤 압축기; 작동유체가 유,출입되는 입구와 출구가 구비되고, 고정스크롤과 선회스크롤이 상호결합되어 작동유체를 팽창시키는 스크롤 팽창기; 상기 스크롤 압축기의 출구와 상기 스크롤 팽창기의 입구를 상호 연결하는 제1연결관; 상기 스크롤 팽창기의 출구와 상기 스크롤 압축기의 입구를 상호 연결하는 제2연결관; 상기 제1연결관 및 제2연결관을 따라 각각 순환되는 작동유체 간의 열교환이 일어나도록 하는 재생열교환기; 상기 재생열교환기를 거처 상기 스크롤 팽창기로 유입되는 작동유체를 가열시키는 가열기; 상기 재생열교환기를 거쳐 상기 스크롤 압축기로 유입되는 작동유체를 냉각시키는 냉각기; 및 상기 냉각기에서 냉각을 통해 응축된 작동유체 중 액상의 작동유체를 별도의 우회라인을 통하여 우회시켜 펌프에 의해 상기 스크롤 압축기의 입구에 상기 작동유체를 직접 분사하는 유체분사수단;을 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a scroll compressor having an inlet and an outlet through which the working fluid flows in and out, and a fixed scroll and a rotating scroll are coupled to each other to compress the working fluid; A scroll expander having an inlet and an outlet through which the working fluid flows in and out, the fixed scroll and the swinging scroll are coupled to each other to expand the working fluid; A first connecting pipe interconnecting an outlet of the scroll compressor and an inlet of the scroll expander; A second connecting pipe interconnecting an outlet of the scroll expander and an inlet of the scroll compressor; A regenerative heat exchanger for exchanging heat between working fluids circulated along the first connecting pipe and the second connecting pipe; A heater for heating the working fluid flowing through the regenerative heat exchanger into the scroll expander; A cooler for cooling the working fluid flowing into the scroll compressor via the regenerative heat exchanger; And fluid injection means for directly injecting the working fluid into the inlet of the scroll compressor by a pump by bypassing the working fluid in the liquid phase of the working fluid condensed through cooling in the cooler through a separate bypass line.

바람직하게는, 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사된 작동유체는 가스상태의 작동유체와 혼합되어 상기 재생열교환기 및 가열기를 통과하면서 증발하여 상기 스크롤 팽창기에서 동력을 발생시키고 상기 재생열교환기와 냉각기를 통과하면서 응축되어 상기 유체분사수단을 통해 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 증기사이클을 이루면서 작동될 수 있다.Preferably, the working fluid injected at the inlet of the scroll compressor is mixed with the gas working fluid and evaporated while passing through the regenerative heat exchanger and the heater to generate power in the scroll expander and pass through the regenerative heat exchanger and the cooler. It can be operated while condensing and forming a steam cycle that is injected into the inlet of the scroll compressor through the fluid injection means.

바람직하게는, 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 작동유체는 물과 암모니아의 혼합액으로 이루어질 수 있다.Preferably, the working fluid injected at the inlet of the scroll compressor may be a mixture of water and ammonia.

바람직하게는, 상기 우회라인 상에는 적어도 하나의 유량조절밸브가 구비되어 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 작동유체의 분사량이 조절될 수 있다.Preferably, at least one flow control valve is provided on the bypass line to control the injection amount of the working fluid injected into the inlet of the scroll compressor.

바람직하게는, 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 액상의 작동유체는 상기 펌프의 회전수를 변경을 통하여 분사되는 양이 조절될 수 있다.Preferably, the amount of the working fluid of the liquid injected to the inlet of the scroll compressor can be adjusted by changing the rotation speed of the pump.

바람직하게는, 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 액상의 작동유체는 상기 우회라인에 구비되는 노즐을 통하여 미립화되어 분사될 수 있다.Preferably, the working fluid of the liquid injected into the inlet of the scroll compressor may be atomized and sprayed through a nozzle provided in the bypass line.

또한, 본 발명은 작동유체가 유,출입되는 입구와 출구가 구비되고, 고정스크롤과 선회스크롤이 상호결합되어 작동유체를 압축하는 스크롤 압축기; 작동유체가 유,출입되는 입구와 출구가 구비되고, 고정스크롤과 선회스크롤이 상호결합되어 작동유체를 팽창시키는 스크롤 팽창기; 상기 스크롤 압축기의 출구와 상기 스크롤 팽창기의 입구를 상호 연결하는 제1연결관; 상기 스크롤 팽창기의 출구와 상기 스크롤 압축기의 입구를 상호 연결하는 제2연결관; 상기 제1연결관 및 제2연결관을 따라 각각 순환되는 작동유체 간의 열교환이 일어나도록 하는 재생열교환기; 상기 재생열교환기를 거처 상기 스크롤 팽창기로 유입되는 작동유체를 가열시키는 가열기; 상기 재생열교환기를 거쳐 상기 스크롤 압축기로 유입되는 작동유체를 냉각시키는 냉각기; 상기 냉각기와 상기 스크롤 압축기의 사이에 구비되어 상기 냉각기를 통과한 작동유체를 기상과 액상으로 분리하는 상분리기; 및 상기 상분리기에서 분리된 액상의 작동유체를 별도의 우회라인을 통하여 우회시켜 펌프에 의해 상기 스크롤 압축기의 입구에 상기 액상의 작동유체를 직접 분사하는 유체분사수단;을 포함한다.In addition, the present invention is provided with an inlet and an outlet through which the working fluid flows in and out, a scroll compressor which is coupled to the fixed scroll and the swinging scroll to compress the working fluid; A scroll expander having an inlet and an outlet through which the working fluid flows in and out, the fixed scroll and the swinging scroll are coupled to each other to expand the working fluid; A first connecting pipe interconnecting an outlet of the scroll compressor and an inlet of the scroll expander; A second connecting pipe interconnecting an outlet of the scroll expander and an inlet of the scroll compressor; A regenerative heat exchanger for exchanging heat between working fluids circulated along the first connecting pipe and the second connecting pipe; A heater for heating the working fluid flowing through the regenerative heat exchanger into the scroll expander; A cooler for cooling the working fluid flowing into the scroll compressor via the regenerative heat exchanger; A phase separator provided between the cooler and the scroll compressor to separate the working fluid passing through the cooler into a gas phase and a liquid phase; And fluid injection means for directing the working fluid of the liquid separated in the phase separator through a separate bypass line to directly inject the working fluid of the liquid into the inlet of the scroll compressor by a pump.

바람직하게는, 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사된 작동유체는 가스상태의 작동유체와 혼합되어 상기 재생열교환기 및 가열기를 통과하면서 증발하여 상기 스크롤 팽창기에서 동력을 발생시키고 상기 재생열교환기와 냉각기를 통과하면서 응축되어 상기 유체분사수단을 통해 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 증기사이클을 이루면서 작동될 수 있다.Preferably, the working fluid injected at the inlet of the scroll compressor is mixed with the gas working fluid and evaporated while passing through the regenerative heat exchanger and the heater to generate power in the scroll expander and pass through the regenerative heat exchanger and the cooler. It can be operated while condensing and forming a steam cycle that is injected into the inlet of the scroll compressor through the fluid injection means.

바람직하게는, 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 작동유체는 물과 암모니아의 혼합액으로 이루어질 수 있다.Preferably, the working fluid injected at the inlet of the scroll compressor may be a mixture of water and ammonia.

바람직하게는, 상기 우회라인 상에는 적어도 하나의 유량조절밸브가 구비되어 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 작동유체의 분사량이 조절될 수 있다.Preferably, at least one flow control valve is provided on the bypass line to control the injection amount of the working fluid injected into the inlet of the scroll compressor.

바람직하게는, 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 액상의 작동유체는 상기 펌프의 회전수를 변경을 통하여 분사되는 양이 조절될 수 있다.Preferably, the amount of the working fluid of the liquid injected to the inlet of the scroll compressor can be adjusted by changing the rotation speed of the pump.

바람직하게는, 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 액상의 작동유체는 상기 우회라인에 구비되는 노즐을 통하여 미립화되어 분사될 수 있다.Preferably, the working fluid of the liquid injected into the inlet of the scroll compressor may be atomized and sprayed through a nozzle provided in the bypass line.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 가스 사이클로 작동되는 종래의 스터링엔진에 작동유체의 상변화가 일어나는 증기 사이클을 동시에 적용한 복합 사이클 형태를 취하여 윤활효과로 압축기의 압축효율을 향상시킴과 동시에 냉각효과로 압축일을 감소시킴으로써 전체적인 열효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, the conventional sterling engine operated by the gas cycle to take the combined cycle of applying the steam cycle of the phase change of the working fluid at the same time to improve the compression efficiency of the compressor by the lubrication effect and at the same time compression by the cooling effect Reducing work has the effect of improving the overall thermal efficiency.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링 엔진을 도시한 구성도.
도 2는 도 1의 전체 구성의 연결관계를 나타낸 개략 구성도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링 엔진을 도시한 구성도.
도 4는 도 3의 전체 구성의 연결관계를 나타낸 개략 구성도.1 is a block diagram showing a scrolling Stirling engine having a fluid injection means according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic configuration diagram showing a connection relationship of the entire configuration of FIG.
Figure 3 is a block diagram showing a scroll-type Stirling engine having a fluid injection means according to a second embodiment of the present invention.
4 is a schematic configuration diagram showing a connection relationship of the entire configuration of FIG.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

이하에서 발명의 이해를 돕기 위해 도면부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되었다 하더라도 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.In the following description, the same reference numerals will be used to refer to the same elements even though the same reference numerals are used to refer to the same elements.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링엔진(100,200)은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 고정스크롤(114,124)과 선회스크롤(112,122)이 적어도 한 쌍 이상 구비되어 작동유체가 연속적으로 압축되거나 팽창되어 배출되는 스크롤 방식의 스터링 엔진에 냉각기(170)를 통과한 작동유체 중 액상으로 응축된 작용유체를 유체분사수단(180)을 통해 스크롤 압축기(110)의 입구에 분사하여 증기사이클을 이루면서 작동되도록 함으로써 압축효율의 향상 및 압축일을 감소시켜 스터링 엔진의 전체적인 열효율을 향상시키는 것으로, 스크롤 압축기(110), 스크롤 팽창기(120), 제1연결관(140), 제2연결관(130), 재생열교환기(150), 가열기(160), 냉각기(170) 및 유체분사수단(180)을 포함한다.Scroll type Stirling engine (100,200) equipped with a fluid injection means according to a preferred embodiment of the present invention, as shown in Figures 1 to 4, the fixed scroll (114,124) and the swinging scroll (112,122) at least one pair It is provided with a working fluid is condensed in the liquid phase of the working fluid passed through the cooler 170 to the scroll-type Stirling engine that the working fluid is continuously compressed or expanded and discharged through the fluid injection means 180 of the scroll compressor 110 By spraying the inlet to operate the steam cycle to improve the compression efficiency and reducing the compression work to improve the overall thermal efficiency of the Stirling engine, scroll compressor 110, scroll expander 120, the first connecting pipe 140 , A second connection pipe 130, a regenerative heat exchanger 150, a heater 160, a cooler 170, and a fluid injection means 180.

상기 스크롤 압축기(110)는 하우징의 내부에 고정스크롤(114)과 선회스크롤(112)이 상호결합되어 작동유체가 압축되는 포켓을 형성하도록 구비되어 둘레에 형성된 입구(116)로 유입된 작동유체가 연속적으로 압축되어 중심부의 출구(118)를 통해 배출될 수 있도록 구비된다.The scroll compressor 110 has a working fluid introduced into the inlet 116 formed around the fixed scroll 114 and the swinging scroll 112 to form a pocket in which the working fluid is compressed by mutually coupling inside the housing. It is continuously compressed to be discharged through the outlet 118 of the center.

그리고, 상기 스크롤 팽창기(120)는 상기 스크롤 압축기(110)와 마찬가지로 하우징의 내부에 고정스크롤(124)과 선회스크롤(122)이 상호결합되어 작동유체가 팽창되는 포켓을 형성하도록 구비되어 중심부의 입구(126)로 유입된 작동유체가 연속적으로 팽창되어 둘레에 형성된 출구(128)를 통해 배출될 수 있도록 구비된다.In addition, the scroll expander 120 is provided such that the fixed scroll 124 and the swing scroll 122 are coupled to each other inside the housing to form a pocket in which the working fluid is expanded, like the scroll compressor 110. The working fluid introduced into 126 is continuously expanded and discharged through the outlet 128 formed at the periphery.

이러한 스크롤 압축기(110)는 중심부의 출구(118)가 제1연결관(140)을 통하여 상기 스크롤 팽창기(120)의 입구(126)와 연결되고, 둘레에 형성된 입구(116)가 제2연결관(130)을 통하여 상기 스크롤 팽창기(120)의 출구(128)에 상호 연결되도록 함으로써 하나의 사이클을 이루도록 구성된다.The scroll compressor 110 has an outlet 118 at the center thereof is connected to the inlet 126 of the scroll expander 120 through the first connecting pipe 140, the inlet 116 formed around the second connecting pipe And through interconnect 130 to the outlet 128 of the scroll expander 120 to achieve one cycle.

상기 스크롤 압축기(110)와 스크롤 팽창기(120)에 각각 구비되는 선회스크롤(112,122)은 외부에 별도로 구비되는 구동부(미도시)가 구비되어 상기 선회스크롤(112,122)을 구동시킬 수 있도록 한다.The turning scrolls 112 and 122 provided in the scroll compressor 110 and the scroll expander 120 are respectively provided with a driving unit (not shown) separately provided to the outside so as to drive the turning scrolls 112 and 122.

그리고, 상기 제1연결관(140)과 제2연결관(130)의 길이 중간에는 재생열교환기(150)가 설치되어 상기 제1,2연결관(130,140)이 서로 인접하도록 함으로써 제1연결관(140)과 제2연결관(130)을 따라 순환되는 작동유체가 서로 열교환이 이루어지도록 한다.In addition, a regenerative heat exchanger 150 is installed between the first connecting pipe 140 and the second connecting pipe 130 so that the first and second connecting pipes 130 and 140 are adjacent to each other. The working fluid circulated along the 140 and the second connection pipe 130 may be heat exchanged with each other.

한편, 상기 제1연결관(140)을 따라 순환되는 작동유체는 재생열교환기(150)와 상기 스크롤 팽창기(120) 사이에 가열기(160)가 구비되어 재생열교환기(150)를 통과한 작동유체가 상기 스크롤 팽창기(120)로 유입되기 전에 가열되도록 하고, 상기 제2연결관(130)을 따라 순환되는 작동유체는 재생열교환기(150)와 상기 스크롤 압축기(110) 사이에 냉각기(170)가 구비되어 재생열교환기(150)를 통과한 작동유체가 상기 스크롤 압축기(110)에 유입되기 전에 냉각되도록 한다.On the other hand, the working fluid circulated along the first connecting pipe 140 is provided with a heater 160 between the regenerative heat exchanger 150 and the scroll expander 120, the working fluid passed through the regenerative heat exchanger 150 Is heated before flowing into the scroll expander 120, and the working fluid circulated along the second connecting pipe 130 is a cooler 170 between the regeneration heat exchanger 150 and the scroll compressor 110. It is provided so that the working fluid passing through the regenerative heat exchanger 150 is cooled before entering the scroll compressor (110).

즉, 본 발명에 따른 유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링엔진(100,200)은 스크롤 압축기(110)의 온도보다 스크롤 팽창기(120)의 온도가 높을 때에는 스터링 엔진방식으로 스크롤 팽창기(120)에서 열을 입력받고 스크롤 압축기(110)에서 열을 출력하며, 팽창 후의 작동유체와 압축 후의 작동유체간에 열교환이 이루어지면서 구동부를 통해 동력이 출력되는 엔진으로 작동하게 된다.That is, the scroll type stirling engine (100,200) equipped with the fluid injection means according to the present invention is heat from the scroll expander (120) by the Stirling engine method when the temperature of the scroll expander 120 is higher than the temperature of the scroll compressor (110) It receives the input and outputs heat from the scroll compressor 110, the heat exchange between the working fluid after expansion and the working fluid after compression is made to operate as an engine that outputs power through the drive unit.

반대로, 스크롤 압축기(110)의 온도보다 스크롤 팽창기(120)의 온도가 낮을 때에는 스터링 냉동기 방식으로 구동부를 통해 외부동력을 입력받아 온도가 낮은 스크롤 팽창기(120)에서 열을 입력받고 스크롤 압축기(110)에서 열을 출력하며 팽창 후의 작동유체와 압축 후의 작동유체간에 열교환이 이루어지는 냉동기로서 작동하게 된다.On the contrary, when the temperature of the scroll expander 120 is lower than the temperature of the scroll compressor 110, the external power is input through the driving unit in the Stirling freezer method to receive heat from the scroll expander 120 having a low temperature, and the scroll compressor 110 may be used. It outputs heat and operates as a refrigerator in which heat is exchanged between the working fluid after expansion and the working fluid after compression.

이와 같은 스터링 엔진은 작동유체가 순환되는 과정에서 상기 냉각기(170)를 통과하면서 냉각되어 액상과 기상으로 분리되게 되는데, 본 발명의 유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링엔진(100,200)은 상기 냉각기(170)를 통과하면서 분리된 액상의 작동유체를 별도의 우회라인(184)을 통하여 우회시킨 후 스크롤 압축기(110)의 입구에 액상의 작동유체를 직접 분사시킴으로써 스크롤 압축기(110)의 압축효율을 향상시킴과 동시에 압축일을 감소시켜 엔진의 전체적인 열효율을 향상시키는 데 기술적 특징이 있다.Such a Stirling engine is cooled while passing through the cooler 170 in the process of circulating the working fluid is separated into a liquid phase and a gaseous phase, scroll type Stirling engine (100,200) equipped with the fluid injection means of the present invention is the cooler By passing the 170 working fluid of the separated liquid while passing through a separate bypass line 184 and then directly injecting the working fluid of the liquid to the inlet of the scroll compressor 110 to improve the compression efficiency of the scroll compressor (110) It is a technical feature to improve the overall thermal efficiency of the engine by improving the reduction of the compression work.

즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 스터링엔진(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 냉각기(170)의 하부와 상기 스크롤 압축기(110)의 입구를 연결하는 우회라인(184)이 구비되고 상기 우회라인(184) 상에 펌프를 설치하여 액상의 작동유체를 상기 스크롤 압축기(110)의 입구에 직접 분사되도록 한다.That is, the sterling engine 100 according to the first embodiment of the present invention has a bypass line 184 connecting the lower portion of the cooler 170 and the inlet of the scroll compressor 110 as shown in FIGS. 1 and 2. ) Is provided and a pump is installed on the bypass line 184 to spray the working fluid of the liquid directly to the inlet of the scroll compressor (110).

그리고, 본 발명의 제2실시예에 따른 스터링엔진(200)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 냉각기(170)와 스크롤 압축기(110)의 사이에 별도의 상분리기(190)를 설치하고, 상기 상분리기(190)의 하부와 상기 스크롤 압축기(110)의 입구를 연결하는 우회라인(184)을 구비하여 상기 우회라인(184) 상에 설치된 펌프(182)를 통하여 상기 상분리기(190)에 모인 액상의 작동유체를 상기 스크롤 압축기(110)의 입구에 직접 분사되도록 한다.In addition, in the Stirling engine 200 according to the second embodiment of the present invention, a separate phase separator 190 is installed between the cooler 170 and the scroll compressor 110 as shown in FIGS. 3 and 4. And a bypass line 184 connecting a lower portion of the phase separator 190 and an inlet of the scroll compressor 110 to the phase separator 190 through a pump 182 installed on the bypass line 184. The working fluid of the liquid collected in the) is to be injected directly to the inlet of the scroll compressor (110).

이때, 상기 냉각기(170)의 상부나 상분리기(190)의 상부에 모인 기상의 작동유체는 윗부분에 연결된 제2연결관(130)을 통해 상기 스크롤 압축기(110)로 유동하게 된다.At this time, the working fluid of the gaseous phase collected on the upper portion of the cooler 170 or the upper separator 190 flows to the scroll compressor 110 through the second connecting pipe 130 connected to the upper portion.

즉, 본 발명에 따른 스터링엔진(100,200)은 냉각기(170)에서 응축과정을 통해 기상과 액상이 분리된 후 중력에 의해 냉각기(170)의 하부에 모인 액상의 작동유체가 우회하여 흐를 수 있도록 우회라인(184)이 상기 냉각기(170)의 하부에 연결되거나(도1, 도2 참조), 냉각기(170)에서 기상과 액상으로 분리된 작동유체가 완전히 상분리가 일어날 수 있도록 냉각기(170) 옆에 별도의 상분리기(190)를 설치하고 상기 상분리기(190)의 하부에 우회라인(184)을 연결하도록 하는 것이다.(도3, 도4 참조)That is, the Stirling engine (100,200) according to the present invention bypasses the working fluid of the liquid collected in the lower portion of the cooler 170 by gravity after the gaseous phase and the liquid phase is separated by the condensation process in the cooler 170 to bypass the flow. Line 184 is connected to the bottom of the cooler 170 (see Figs. 1 and 2), or next to the cooler 170 so that the working fluid separated into gaseous and liquid phases from the cooler 170 can be completely phase separated. The separate phase separator 190 is installed and the bypass line 184 is connected to the lower portion of the phase separator 190. (See FIGS. 3 and 4).

본 발명의 제1실시예와 제2실시예는 액상의 작동유체가 우회되는 우회라인(184)의 연결부분이 냉각기(170)에 연결되거나 별도의 상분리기(190)에 연결되는 것만이 다를 뿐 다른 부분은 동일하므로 이하에서는 동시에 설명하기로 한다.The first and second embodiments of the present invention differ only in that the connection portion of the bypass line 184 through which the liquid working fluid is bypassed is connected to the cooler 170 or to a separate phase separator 190. Since other parts are the same, the following description will be made at the same time.

상기와 같이 냉각기(170)나 상분리기(190)의 하부에 연결되는 우회라인(184)과 상기 우회라인(184) 상에 구비된 펌프(182)로 구성되는 유체분사수단(180)은 액상의 작동유체를 펌프(182)에 의해 상기 스크롤 압축기(110)의 입구(116)에서 제2연결관(130)을 통해 유동되는 기상의 작동유체에 분사시키게 된다.As described above, the fluid injection means 180 composed of a bypass line 184 connected to the lower portion of the cooler 170 or the phase separator 190 and a pump 182 provided on the bypass line 184 is a liquid phase. The working fluid is injected by the pump 182 into the working fluid in the gas phase flowing through the second connecting pipe 130 at the inlet 116 of the scroll compressor 110.

이와 같이 유체분사수단(180)을 통해 액상의 작동유체가 기상의 작동유체에 직접 분사되어 혼합된 후 스크롤 압축기(110)로 유입되도록 함으로써 스크롤 압축기(110)를 윤활시킴과 동시에 냉각시키게 된다.As such, the working fluid in the liquid phase is injected directly into the working fluid in the gas phase through the fluid spraying means 180, and then mixed and then flows into the scroll compressor 110 to lubricate and cool the scroll compressor 110.

이때, 상기 스크롤 압축기(110)의 입구(116)에 분사되는 액상의 작동유체는 상기 우회라인(184)의 일단과 상기 스크롤 압축기(110)의 입구(116)가 연결되는 부분에 노즐(186)이 구비되어 스크롤 압축기(110)의 입구에 분사되는 액상의 작동유체가 미립화되어 분사되도록 한다.At this time, the liquid working fluid injected into the inlet 116 of the scroll compressor 110 is connected to one end of the bypass line 184 and the inlet 116 of the scroll compressor 110 to the nozzle 186. It is provided so that the working fluid of the liquid injected into the inlet of the scroll compressor 110 is atomized.

이는 노즐(186)을 통해 분사되는 액상의 작동유체가 제2연결관(130)을 통해 스크롤 압축기(110)의 입구로 유입되는 기상의 작동유체에 미립화하여 분사되도록 함으로써 액상의 작동유체와 기상의 작동유체 간의 접촉면적을 극대화하기 위함이다.This is because the working fluid of the liquid sprayed through the nozzle 186 is atomized and injected into the working fluid of the gas phase flowing into the inlet of the scroll compressor 110 through the second connecting pipe 130. This is to maximize the contact area between working fluids.

이와 같이 스크롤 압축기(110)의 입구에서 액상의 작동유체를 분사하여 스크롤 압축기(110)를 윤활시킴으로써 기존의 무윤활 압축시보다 상기 스크롤 압축기(110)는 약 10% 정도의 압축효율이 향상되며, 압축시 냉각효과로 인한 압축일 역시 감소하게 된다.In this way, by lubricating the scroll compressor 110 by injecting a liquid working fluid at the inlet of the scroll compressor 110, the scroll compressor 110 has about 10% better compression efficiency than conventional non-lubricating compression. The compression work due to the cooling effect during compression is also reduced.

일예로 20℃, 25bar의 압축공기를 60bar(압력비 2.4)로 압축시 냉각이 없는 단열과정인 경우 압축 후 온도가 130℃이며, 이때 압축일은 83.6kJ/kg 소모되나 액상의 작동유체를 분사함으로써 냉각효과로 인해 압축 후 온도가 50℃인 경우 압축일은 77.32kJ/kg 소모되어 단열과정에 비해 약 8%의 압축일이 감소하게 된다.For example, in the case of adiabatic process without cooling when compressing compressed air of 20 ℃ and 25bar to 60bar (pressure ratio 2.4), the temperature is 130 ℃ after compression. Due to the effect, when the temperature is 50 ° C after compression, the compression work is consumed 77.32kJ / kg, which reduces the compression work by about 8% compared to the adiabatic process.

이러한 액상의 작동유체를 스크롤 압축기(110)의 입구에 분사시킴으로써 윤활효과로 인한 압축효율 향상과 냉각효과에 의한 압축일 감소로 전체적으로 스터링 엔진의 열효율은 10% 이상 향상하게 되는 것이다.By spraying the liquid working fluid to the inlet of the scroll compressor 110, the thermal efficiency of the Stirling engine is improved by 10% or more due to the improvement of the compression efficiency due to the lubrication effect and the reduction of the compression work due to the cooling effect.

이때, 상기 스크롤 압축기(110)의 입구에 분사되는 액상의 작동유체는 상기 우회라인(184) 상에 적어도 하나의 유량조절밸브(미도시)가 구비되어 분사되는 작동유체의 양을 조절할 수도 있다.In this case, the liquid working fluid injected at the inlet of the scroll compressor 110 may be provided with at least one flow control valve (not shown) on the bypass line 184 to adjust the amount of working fluid injected.

스크롤 방식의 스터링 엔진에서는 작동온도에 맞게 스크롤 압축기와 스크롤 팽창기의 유량이 결정되어 있는데, 설계된 작동온도에서 벗어나 스크롤 압축기(110)와 스크롤 팽창기(120)의 유량 밸런스가 맞지 않는 경우 상기 유량조절밸브를 통하여 분사되는 액상의 작동유체의 양을 조절함으로써 유량 밸런스를 조정할 수 있게 된다.In the scroll-type stirling engine, the flow rate of the scroll compressor and the scroll expander is determined according to the operating temperature. When the flow balance of the scroll compressor 110 and the scroll expander 120 is out of the designed operating temperature, the flow regulating valve is turned off. It is possible to adjust the flow rate balance by adjusting the amount of working fluid of the liquid injected through.

즉, 스크롤 압축기(110)에서는 작동유체가 액체상태이므로 부피유량이 일정하나 스크롤 팽창기(120)로 공급되는 작동유체는 증기상태이므로 부피유량이 증가하게 된다. 예를 들어 목표 작동온도가 스크롤 압축기(110)의 입구 온도가 300K이고, 스크롤 팽창기(120)의 입구 온도가 900K로 설계되어 있는 경우 스크롤 팽창기(120)의 부피유량은 스크롤 압축기(110) 부피유량의 약 3배가 되게 된다. 그러나 열원의 온도가 낮아 스크롤 팽창기 입구(126)의 온도가 300K가 될 경우 부피유량이 2/3이 되어 고압부와 저압부의 적정 압력비를 유지할 수 없게 된다.That is, in the scroll compressor 110, since the working fluid is in the liquid state, the volume flow rate is constant, but the working fluid supplied to the scroll expander 120 is in the vapor state, thereby increasing the volume flow rate. For example, if the target operating temperature is 300K and the inlet temperature of the scroll compressor 110 and the inlet temperature of the scroll expander 120 is designed to be 900K, the volumetric flow rate of the scroll expander 120 is the volumetric flow rate of the scroll compressor 110. That's about three times as much. However, when the temperature of the heat source is low and the scroll expander inlet 126 becomes 300K, the volume flow rate is 2/3, so that the proper pressure ratio of the high pressure portion and the low pressure portion cannot be maintained.

이때, 유체분사수단(180)을 통해 분사되는 액상의 작동유체 분사량을 증가시켜 스크롤 팽창기(120)에서 부족한 부피유량을 보충하게 되면 고압부와 저압부의 적정 압력비를 유지할 수 있게 되는 것이다.At this time, by increasing the injection volume of the working fluid of the liquid injected through the fluid injection means 180 to compensate for the volume flow rate insufficient in the scroll expander 120 it is possible to maintain the proper pressure ratio of the high pressure portion and the low pressure portion.

한편, 상기 유체분사수단(180)을 통해 분사되는 액상의 작동유체의 분사량은 별도로 구비되는 제어부(미도시)를 통해 상기 펌프(182)의 회전수를 변경하여 분사되는 양을 조절할 수도 있다.On the other hand, the injection amount of the working fluid of the liquid injected through the fluid injection means 180 may be adjusted by changing the rotation speed of the pump 182 through a control unit (not shown) provided separately.

본 발명의 유체분사수단(180)이 구비된 스크롤 방식의 스터링엔진(100,200)에서 사용되는 작동유체는 고효율 증기사이클에서 사용되는 물과 암모니아의 혼합액을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 순수한 물을 사용하는 증기사이클의 경우 고압부의 증발온도와 저압부의 응축온도가 다르기 때문에 열회수가 불가능하나 물과 암모니아의 혼합액을 사용하는 경우 상변화시 증발온도가 기울기를 가지면서 증가하고저압부는 응축온도가 기울기를 가지면서 감소하기 때문에 버리는 응축열 일부를 증발열로 재활용하는 것이 가능하기 때문이다.The working fluid used in the scroll-type stirling engines 100 and 200 provided with the fluid injection means 180 of the present invention preferably uses a mixture of water and ammonia used in a high efficiency steam cycle. This is not possible in the case of the steam cycle using pure water because the evaporation temperature of the high pressure part and the condensation temperature of the low pressure part are different, but heat recovery is impossible. Because the temperature decreases with gradient, it is possible to recycle some of the waste heat of condensation as evaporative heat.

이와 같이 구성된 본 발명의 유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링엔진(100,200)은 스크롤 압축기(110)의 입구에서 유체분사수단(180)을 통해 분사된 액상의 작동유체가 제2연결관(130)을 통해 유동되는 기상의 작동유체와 혼합된 후 스크롤 압축기(110) 내에서 압축되어 재생열교환기(150)와 가열기(160)를 통과하면서 증발되어 스크롤 팽창기(120)를 통과하여 팽창된다.In the scroll-type sterling engine (100,200) equipped with the fluid injection means of the present invention configured as described above, the working fluid of the liquid injected through the fluid injection means (180) at the inlet of the scroll compressor (110) is connected to the second connection pipe (130). After mixing with the working fluid of the gaseous flow flowing through the) is compressed in the scroll compressor 110, evaporated while passing through the regenerative heat exchanger 150 and the heater 160 is expanded through the scroll expander 120.

이후, 재생열교환기(150)를 거쳐 냉각기(170)에서 응축된 후 냉각기(170)나 상분리기(190)에서 분리되고 분리된 액상의 작동유체는 펌프(182)와 노즐(186)을 통해 상기 스크롤 압축기(110)의 입구에 분사되는 사이클을 이루게 되는 것이다.Thereafter, the working fluid in the liquid phase which is condensed in the cooler 170 via the regenerative heat exchanger 150 and then separated and separated from the cooler 170 or the phase separator 190 is pumped through the pump 182 and the nozzle 186. The cycle is injected to the inlet of the scroll compressor (110).

즉, 냉각기(170)를 거치면서 상분리 된 액상의 작동유체는 상기 스크롤 압축기(110)의 입구에서 가스상태의 작동유체와 혼합되어 상기 재생열교환기(150) 및 가열기(160)를 통과하면서 증발하여 상기 스크롤 팽창기(120)에서 동력을 발생시키고, 상기 재생열교환기(150)와 냉각기(170)를 통과하면서 응축되어 상기 유체분사수단(180)을 통해 상기 스크롤 압축기(110)의 입구에 분사되는 증기사이클을 이루면서 작동되는 것이다.That is, the working fluid of the liquid phase separated while passing through the cooler 170 is mixed with the working fluid in the gas state at the inlet of the scroll compressor 110 and evaporated while passing through the regenerative heat exchanger 150 and the heater 160. Steam generated by the scroll expander 120, condensed while passing through the regenerative heat exchanger 150 and the cooler 170 is injected into the inlet of the scroll compressor 110 through the fluid injection means 180. It works in a cycle.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 가스 사이클로 작동되는 종래의 스터링엔진에 작동유체의 상변화가 일어나는 증기 사이클을 동시에 적용한 복합 사이클 형태를 취하여 윤활효과로 압축기의 압축효율을 향상시킴과 동시에 냉각효과로 압축일을 감소시킴으로써 전체적인 열효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention as described above, the conventional sterling engine operated by the gas cycle to take the combined cycle of applying the steam cycle of the phase change of the working fluid at the same time to improve the compression efficiency of the compressor by the lubrication effect and at the same time compression by the cooling effect Reducing work has the effect of improving the overall thermal efficiency.

상기에서 본 발명의 특정 실시예와 관련하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명을 이와 같은 특정구조에 한정하는 것은 아니다. 당 업계에서 당업자가 이하의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 벗어나지 않고서도 용이하게 수정 또는 변경할 수 있을 것이다. 그러나 이와 같은 단순한 설계변경 또는 수정사항들은 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속함을 미리 밝혀둔다.
Although specific embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the present invention is not limited to such specific structures. Those skilled in the art will be able to easily modify or change without departing from the technical spirit described in the claims below. However, such simple design changes or modifications are clearly disclosed in advance within the scope of the present invention.

100,200 : 유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링 엔진
110 : 스크롤 압축기 112 : 선회스크롤
114 : 고정스크롤 116 : 입구
118 : 출구 120 : 스크롤 팽창기
122 : 선회스크롤 124 : 고정스크롤
126 : 입구 128 : 출구
130 : 제2연결관 140 : 제1연결관
150 : 재생열교환기 160 : 가열기
170 : 냉각기 180 : 유체분사수단
182 : 펌프 184 : 우회라인
186 : 노즐 190 : 상분리기100,200: scrolling Stirling engine with fluid injection means
110: scroll compressor 112: swing scroll
114: fixed scroll 116: entrance
118: Exit 120: Scroll Inflator
122: turning scroll 124: fixed scroll
126: entrance 128: exit
130: second connector 140: first connector
150: regenerative heat exchanger 160: heater
170: cooler 180: fluid injection means
182: pump 184: bypass line
186: nozzle 190: phase separator

Claims (7)

작동유체가 유,출입되는 입구와 출구가 구비되고, 고정스크롤과 선회스크롤이 상호결합되어 작동유체를 압축하는 스크롤 압축기;
작동유체가 유,출입되는 입구와 출구가 구비되고, 고정스크롤과 선회스크롤이 상호결합되어 작동유체를 팽창시키는 스크롤 팽창기;
상기 스크롤 압축기의 출구와 상기 스크롤 팽창기의 입구를 상호 연결하는 제1연결관;
상기 스크롤 팽창기의 출구와 상기 스크롤 압축기의 입구를 상호 연결하는 제2연결관;
상기 제1연결관 및 제2연결관을 따라 각각 순환되는 작동유체 간의 열교환이 일어나도록 하는 재생열교환기;
상기 재생열교환기 및 스크롤 팽창기 사이에 구비되어 상기 스크롤 팽창기로 유입되는 작동유체를 가열하는 가열기;
상기 재생열교환기 및 스크롤 압축기 사이에 구비되어 상기 스크롤 압축기로 유입되는 작동유체를 냉각하는 냉각기; 및
상기 냉각기에서 냉각을 통해 응축된 작동유체 중 액상의 작동유체를 별도의 우회라인을 통하여 우회시켜 펌프에 의해 상기 스크롤 압축기의 입구에 상기 작동유체를 직접 분사하는 유체분사수단;을 포함하고,
상기 스크롤 압축기의 입구에 분사된 액상의 작동유체는 가스상태의 작동유체와 혼합되어 스크롤 압축기에서 압축된 후 상기 재생열교환기 및 가열기를 통과하면서 증발하여 상기 스크롤 팽창기에서 동력을 발생시키고, 상기 재생열교환기와 냉각기를 통과하면서 응축되어 상기 유체분사수단을 통해 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 증기사이클을 이루면서 작동되는 것을 특징으로 하는 유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링 엔진.A scroll compressor having an inlet and an outlet through which the working fluid flows in and out, the fixed scroll and the rotating scroll are coupled to each other to compress the working fluid;
A scroll expander having an inlet and an outlet through which the working fluid flows in and out, the fixed scroll and the swinging scroll are coupled to each other to expand the working fluid;
A first connecting pipe interconnecting an outlet of the scroll compressor and an inlet of the scroll expander;
A second connecting pipe interconnecting an outlet of the scroll expander and an inlet of the scroll compressor;
A regenerative heat exchanger for exchanging heat between working fluids circulated along the first connecting pipe and the second connecting pipe;
A heater provided between the regenerative heat exchanger and the scroll expander to heat a working fluid flowing into the scroll expander;
A cooler provided between the regenerative heat exchanger and the scroll compressor to cool the working fluid flowing into the scroll compressor; And
And a fluid spray means for directly injecting the working fluid into the inlet of the scroll compressor by a pump by diverting the working fluid of the liquid phase from the working fluid condensed through cooling in the cooler through a separate bypass line.
The working fluid of the liquid injected at the inlet of the scroll compressor is mixed with the working fluid in the gas state, compressed in the scroll compressor, and then evaporated while passing through the regenerative heat exchanger and the heater to generate power in the scroll expander, and the regenerative heat exchange. Scrolling Stirling engine with a fluid injection means characterized in that the condensed while passing through the cooler and the cooler is injected into the inlet of the scroll compressor through the fluid injection means. 작동유체가 유,출입되는 입구와 출구가 구비되고, 고정스크롤과 선회스크롤이 상호결합되어 작동유체를 압축하는 스크롤 압축기;
작동유체가 유,출입되는 입구와 출구가 구비되고, 고정스크롤과 선회스크롤이 상호결합되어 작동유체를 팽창시키는 스크롤 팽창기;
상기 스크롤 압축기의 출구와 상기 스크롤 팽창기의 입구를 상호 연결하는 제1연결관;
상기 스크롤 팽창기의 출구와 상기 스크롤 압축기의 입구를 상호 연결하는 제2연결관;
상기 제1연결관 및 제2연결관을 따라 각각 순환되는 작동유체 간의 열교환이 일어나도록 하는 재생열교환기;
상기 재생열교환기 및 스크롤 팽창기 사이에 구비되어 상기 스크롤 팽창기로 유입되는 작동유체를 가열하는 가열기;
상기 재생열교환기 및 스크롤 압축기 사이에 구비되어 상기 스크롤 압축기로 유입되는 작동유체를 냉각하는 냉각기;
상기 냉각기와 상기 스크롤 압축기의 사이에 구비되어 상기 냉각기를 통과한 작동유체를 기상과 액상으로 분리하는 상분리기; 및
상기 상분리기에서 분리된 액상의 작동유체를 별도의 우회라인을 통하여 우회시켜 펌프에 의해 상기 스크롤 압축기의 입구에 상기 액상의 작동유체를 직접 분사하는 유체분사수단;을 포함하고,
상기 스크롤 압축기의 입구에 분사된 액상의 작동유체는 가스상태의 작동유체와 혼합되어 스크롤 압축기에서 압축된 후 상기 재생열교환기 및 가열기를 통과하면서 증발하여 상기 스크롤 팽창기에서 동력을 발생시키고, 상기 재생열교환기와 냉각기를 통과하면서 응축되어 상기 유체분사수단을 통해 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 증기사이클을 이루면서 작동되는 것을 특징으로 하는 유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링 엔진.A scroll compressor having an inlet and an outlet through which the working fluid flows in and out, the fixed scroll and the rotating scroll are coupled to each other to compress the working fluid;
A scroll expander having an inlet and an outlet through which the working fluid flows in and out, the fixed scroll and the swinging scroll are coupled to each other to expand the working fluid;
A first connecting pipe interconnecting an outlet of the scroll compressor and an inlet of the scroll expander;
A second connecting pipe interconnecting an outlet of the scroll expander and an inlet of the scroll compressor;
A regenerative heat exchanger for exchanging heat between working fluids circulated along the first connecting pipe and the second connecting pipe;
A heater provided between the regenerative heat exchanger and the scroll expander to heat a working fluid flowing into the scroll expander;
A cooler provided between the regenerative heat exchanger and the scroll compressor to cool the working fluid flowing into the scroll compressor;
A phase separator provided between the cooler and the scroll compressor to separate the working fluid passing through the cooler into a gas phase and a liquid phase; And
And a fluid injection means for directing the working fluid of the liquid separated from the phase separator through a separate bypass line to directly inject the working fluid of the liquid into the inlet of the scroll compressor by a pump.
The working fluid of the liquid injected at the inlet of the scroll compressor is mixed with the working fluid in the gas state, compressed in the scroll compressor, and then evaporated while passing through the regenerative heat exchanger and the heater to generate power in the scroll expander, and the regenerative heat exchange. Scrolling Stirling engine with a fluid injection means characterized in that the condensed while passing through the cooler and the cooler is injected into the inlet of the scroll compressor through the fluid injection means. 삭제delete 제 1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 작동유체는 물과 암모니아의 혼합액으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링 엔진.3. The method according to claim 1 or 2,
The working fluid injected at the inlet of the scroll compressor is a scrolling stirling engine having a fluid injection means, characterized in that the mixture of water and ammonia. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
상기 우회라인 상에는 적어도 하나의 유량조절밸브가 구비되어 상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 작동유체의 분사량이 조절되는 것을 특징으로 하는 유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링 엔진.3. The method according to claim 1 or 2,
At least one flow control valve is provided on the bypass line, scroll type stirling engine having a fluid injection means, characterized in that the injection amount of the working fluid injected to the inlet of the scroll compressor is adjusted. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 액상의 작동유체는 상기 펌프의 회전수를 변경을 통하여 분사되는 양이 조절되는 것을 특징으로 하는 유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링 엔진.3. The method according to claim 1 or 2,
A scrolling stirling engine having a fluid injection means, characterized in that the amount of the working fluid injected into the scroll compressor is adjusted by changing the rotation speed of the pump. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 스크롤 압축기의 입구에 분사되는 액상의 작동유체는 상기 우회라인에 구비되는 노즐을 통하여 미립화되어 분사되는 것을 특징으로 하는 유체분사수단이 구비된 스크롤 방식의 스터링 엔진.
3. The method according to claim 1 or 2,
A scrolling stirling engine with fluid spraying means, characterized in that the injection of the liquid working fluid is injected into the scroll compressor is atomized through a nozzle provided in the bypass line.
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