KR101335555B1

KR101335555B1 - Scroll expander generating system using heat source of solarthermal

Info

Publication number: KR101335555B1
Application number: KR1020110140765A
Authority: KR
Inventors: 문영우; 김광호
Original assignee: 주식회사 네오너지
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2013-12-02
Also published as: KR20130073095A

Abstract

본 발명은 태양열을 열원으로 하는 스크롤 팽창기 발전시스템에 관한 것으로서; 태양열로 1차 작동유체를 고온으로 가열하는 집열판과, 상기 집열판을 통해 가열된 1차 작동유체가 충진되는 압력탱크와, 상기 압력탱크의 고온 및 고압상태의 1차 작동유체가 순환하며 2차 작동유체와 열교환을 수행하는 열교환기와, 상기 열교환기를 거친 1차 작동유체를 집열판으로 강제 투입시키는 제1펌프와, 상기 열교환기를 통해 열교환된 2차 작동유체의 열에너지를 발전기의 축 동력으로 전환하는 스크롤 팽창기와, 상기 스크롤 팽창기를 거친 2차 작동유체를 냉각하는 응축기와, 상기 응축기를 거친 냉각상태의 2차 작동유체가 충진되는 서지탱크와, 상기 서지탱크의 2차 작동유체를 상기 열교환기로 강제 투입하는 제2펌프로 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 열원인 태양열을 이용해 1차 작동유체를 가열하고 그 1차 작동유체의 열교환을 통해 2차 작동유체를 순환시키는 유기냉매 사이클(ORC:Organic Rankine Cycle)의 스크롤 팽창기를 통해 축동력으로 회수하여 발전하므로 고효율의 전기를 생산할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a scroll expander power generation system using solar heat as a heat source; A heat collecting plate for heating the primary working fluid to a high temperature with solar heat, a pressure tank filled with the primary working fluid heated through the heat collecting plate, and a primary working fluid in a high temperature and high pressure state of the pressure tank are circulated for secondary operation. A heat exchanger for performing heat exchange with the fluid, a first pump forcing the primary working fluid through the heat exchanger into the heat collecting plate, and a scroll expander for converting thermal energy of the secondary working fluid heat-exchanged through the heat exchanger into shaft power of the generator. And a condenser for cooling the secondary working fluid passed through the scroll expander, a surge tank filled with a secondary working fluid in a cooled state passing through the condenser, and forcing the secondary working fluid of the surge tank into the heat exchanger. It is characterized by comprising a second pump. According to the present invention, the primary working fluid is heated using solar heat as a heat source, and the axial force is provided through a scroll expander of an organic refrigerant cycle (ORC: Organic Rankine Cycle) which circulates the second working fluid through heat exchange of the first working fluid. Recovery and power generation have the advantage of producing high efficiency electricity.

Description

Scroll expander generating system using heat source of solarthermal}

본 발명은 태양열을 열원으로 하는 스크롤 팽창기 발전시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 태양열로부터 얻은 열에너지를 유기냉매 사이클(ORC:Organic Rankine Cycle)의 스크롤 팽창기를 통해 축동력으로 회수하여 발전하는 시스템에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scroll expander power generation system using solar heat as a heat source. More particularly, the present invention relates to a system for recovering and generating heat energy from solar heat as axial force through a scroll expander of an organic refrigerant cycle (ORC). .

최근 들어서 전세계는 전기 및 가스, 석유 등 한정된 자원에만 의존해 온 탓으로 인해 석유에너지(Energy)의 공급부족 현상이 점차 현실화되고, 반면에 유가의 가격도 지속적으로 상승하고 있으며, 또한 석유에너지의 사용에 따른 온실가스 등의 증가로 인해 환경오염 문제가 매우 심각하게 제기되고 있어, 지구 온난화를 방지하기 위한 차원에서 이산화탄소(CO₂)의 배출을 최대한 줄이고자 하는 노력이 세제적으로 가속화되고 있는 실정이다.Recently, the world has depended on only limited resources such as electricity, gas, and oil, and the shortage of petroleum energy is gradually realized, while the price of oil is continuously rising, and Due to the increase of greenhouse gases, the environmental pollution problem is very seriously raised, and efforts to reduce the emission of carbon dioxide (CO ₂ ) as much as possible in order to prevent global warming are being accelerated by taxation.

이에 따라, 환경적인 공해가 발생되지 않고 친환경적인 차원에서 무한정으로 사용할 수 있는 태양광이나 태양열을 비롯하여 풍력, 조력 등 자연을 이용한 대체 에너지의 개발에 대한 관심이 집중되고 있으며, 그 중에서도 특히 태양광이나 태양열을 이용하여 가정, 산업체에 필요한 전기 에너지의 생산은 물론 온수, 난방 등에 필요한 열원을 생산하기 위한 장치의 개발이 활발히 진행되고 있는 추세이다Accordingly, interest in the development of alternative energy using nature such as solar power or solar heat, wind power and tidal power, which can be used indefinitely in an eco-friendly environment without generating environmental pollution, among them, especially The development of devices for producing heat sources for hot water and heating as well as the production of electric energy for homes and industries using solar heat is actively progressing.

특히 신재생에너지 중에서 태양에너지는 지구상에서 가장 풍부한 에너지 자원으로 태양에너지를 난방·냉방 및 전기에너지의 생산을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.In particular, among the renewable energy, solar energy is the most abundant energy resource on the planet, and research for heating and cooling solar energy and producing electric energy is being actively conducted.

이와 같은 태양에너지를 이용하여 전기 에너지로 발전을 하는 방식에는 태양광(太陽光)을 이용하는 방식과 태양열(太陽熱)을 이용하는 방식의 2가지가 있다.There are two ways to generate electric energy using solar energy such as solar light and solar heat.

이중 태양광을 이용하는 방식 중 가장 일반적으로 사용되는 방식 중 하나인 일명 솔라셀(solar cell)이라 명명되는 태양전지는 주로 실리콘 재질을 이용하여 제작이 된 것으로, 가시광선 파장 영역에서 광전 효과를 이용하여 전기를 발생시키는 원리를 가지고 있다. Si(실리콘) 소재를 이용한 태양전지는 0.4 ㎛에서 1.1 ㎛ 까지의 파장 영역의 파장만을 흡수하는 것으로 연구 결과가 보고되고 있는바, 이러한 파장 영역은 주로 가시광선 대역이고 보다 높은 발전 효과를 기대할 수 있는 적외선 영역대에서는 흡수 효율이 매우 낮다는 문제가 있다. 보다 구체적으로는, 상기 실리콘 재질에 의한 태양전지는 적외선 파장 영역의 태양광은 흡수 효율이 낮을 뿐 아니라 태양 전지 표면 온도를 증가시켜 발전 효율이 감소하게 된다. 다시 말해 태양광이 매우 강한 여름의 낮 시간에는 태양광이 강하여 조도는 높을지언정 오히려 태양전지 표면 온도가 상승하여 발전 효율이 떨어지게 되는 문제가 발생한다.Solar cells, called solar cells, which are one of the most commonly used methods using double solar light, are mainly manufactured using silicon materials, and use photoelectric effects in the visible wavelength range. It has the principle of generating electricity. Solar cells using Si (silicon) materials absorb only wavelengths in the wavelength range from 0.4 μm to 1.1 μm, and research results have been reported. These wavelength ranges are mainly visible light bands, and higher power generation effects can be expected. In the infrared region, there is a problem that absorption efficiency is very low. More specifically, the silicon solar cell is not only low absorption efficiency of the sunlight in the infrared wavelength range, but also increases the solar cell surface temperature, thereby reducing the power generation efficiency. In other words, during the summer day, when the sunlight is very strong, the sunlight is strong, but the illuminance is high, but the solar cell surface temperature rises, resulting in a problem of low power generation efficiency.

그리고, 태양 전지의 소재로서 실리콘(Si) 이외에 다양한 소재가 사용되고, 소재의 특성 별로 흡수가 잘되는 파장 영역대를 가지고 있으나, 문제는 각 소재 별로 고유의 흡수 파장 영역을 가지고 있어 태양광의 전반적인 파장 영역을 동시에 사용하기에 큰 애로가 따른다는 것이다.In addition, various materials are used in addition to silicon (Si) as a material of the solar cell, and have a wavelength range that is well absorbed according to the characteristics of the material. However, the problem is that each material has a unique absorption wavelength range. At the same time, it is very difficult to use.

한편, 태양열을 이용해 발전하는 방식의 일 예로 공개특허 제10-2011-0008503호가 제시된 바 있다. 이는 태양열 발전 시스템에 관한 것으로 태양열을 집열하는 태양열 집열장치와, 상기 태양열 집열장치 내에 설치되며 상기 태양열 집열장치에 의하여 집열된 태양열을 이용하여 열매체를 기화시키는 열매체 기화장치와, 상기 열매체 기화장치에 연결되며 상기 열매체 기화장치에 의하여 기화된 고압의 열매체에 의하여 회전하는 터빈과, 상기 터빈의 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전장치와, 상기 터빈에 연결되며 상기 터빈을 회전시킨 열매체를 수축시켜 상기 열매체 기화장치에 다시 공급하는 수축장치를 포함한다.On the other hand, Korean Patent Application Publication No. 10-2011-0008503 has been presented as an example of a method for generating power using solar heat. The present invention relates to a solar thermal power generation system, comprising: a solar heat collecting device for collecting solar heat; a heat medium vaporizing device installed in the solar heat collecting device and vaporizing a heat medium using solar heat collected by the solar heat collecting device; and the heat medium vaporizing device. A turbine that is connected and rotated by a high pressure heat medium vaporized by the heat medium vaporizer, a power generation device that generates electricity by using the rotational force of the turbine, and contracts the heat medium that is connected to the turbine to rotate the heat medium. And a retractor for feeding back to the heat medium vaporizer.

그런데, 상기 공개특허는 대부분의 에너지원인 열매체의 열에너지 및 압력 에너지를 직접적으로 이용하여 전기를 생산하므로 전기 생산 효율이 낮은 문제점이 있다.
By the way, the published patent has a problem in that the electricity production efficiency is low because electricity is produced by directly using the heat energy and pressure energy of the heat medium, which is the most energy source.

따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 태양열을 열원으로 이용해 1차 작동유체를 가열 및 압축하고 이의 열교환을 통해 2차 작동유체를 순환시키는 사이클에 스크롤 팽창기를 설치하여 전기를 효율적으로 생산할 수 있는 태양열을 열원으로 하는 스크롤 팽창기 발전시스템을 제공함에 있다.Accordingly, to solve these problems, an object of the present invention is to provide electricity efficiently by installing a scroll expander in a cycle of heating and compressing a primary working fluid using solar heat as a heat source and circulating the secondary working fluid through heat exchange thereof. It is to provide a scroll expander power generation system using solar heat as a heat source that can be produced by using.

또한, 본 발명은 물이 순환하는 1차 사이클과 유기 냉매를 작동유체로 하는 2차 사이클을 이용해 전기를 생산함으로서 양호한 운전조건을 얻을 수 있어 내구성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 태양열을 열원으로 하는 스크롤 팽창기 발전시스템을 제공함에도 그 목적이 있다.
In addition, the present invention is to produce electricity using the first cycle of the water circulating and the second cycle using the organic refrigerant as a working fluid to obtain a good operating conditions can be obtained by scrolling the solar heat source to ensure durability and reliability The purpose is to provide an inflator power generation system.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은; The present invention for achieving the above object;

태양열로 1차 작동유체를 고온으로 가열하는 집열판과, 상기 집열판을 통해 가열된 1차 작동유체가 충진되는 압력탱크와, 상기 압력탱크의 고온 및 고압상태의 1차 작동유체가 순환하며 2차 작동유체와 열교환을 수행하는 열교환기와, 상기 열교환기를 거친 1차 작동유체를 집열판으로 강제 투입시키는 제1펌프와, 상기 열교환기를 통해 열교환된 2차 작동유체의 열에너지를 발전기의 축 동력으로 전환하는 스크롤 팽창기와, 상기 스크롤 팽창기를 거친 2차 작동유체를 냉각하는 응축기와, 상기 응축기를 거친 냉각상태의 2차 작동유체가 충진되는 서지탱크와, 상기 서지탱크의 2차 작동유체를 상기 열교환기로 강제 투입하는 제2펌프로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열을 열원으로 하는 스크롤 팽창기 발전시스템을 제공한다.A heat collecting plate for heating the primary working fluid to a high temperature with solar heat, a pressure tank filled with the primary working fluid heated through the heat collecting plate, and a primary working fluid in a high temperature and high pressure state of the pressure tank are circulated for secondary operation. A heat exchanger for performing heat exchange with the fluid, a first pump forcing the primary working fluid through the heat exchanger into the heat collecting plate, and a scroll expander for converting thermal energy of the secondary working fluid heat-exchanged through the heat exchanger into shaft power of the generator. And a condenser for cooling the secondary working fluid passed through the scroll expander, a surge tank filled with a secondary working fluid in a cooled state passing through the condenser, and forcing the secondary working fluid of the surge tank into the heat exchanger. A scroll expander power generation system using solar heat as a heat source, comprising a second pump, is provided.

이때, 상기 압력탱크의 1차 작동유체는 열교환기와 난방용 배관으로 순환되는 것을 특징으로 한다.At this time, the primary working fluid of the pressure tank is characterized in that circulated to the heat exchanger and the heating pipe.

또한, 상기 스크롤 팽창기는; 내측에 공간부가 형성되고 후측에는 축공이 형성되는 프레임과, 상기 프레임의 전면에 고정되되 중심부로부터 나선형을 이루며 외주부로 연장되는 제1나선형날개가 형성되며 중심부에는 2차 작동유체가 유입되는 유입구가 형성되고 외측에는 2차 작동유체가 유출되는 토출구가 형성되는 고정스크롤과, 전면에는 상기 고정 스크롤의 제1나선형날개와 맞물려 중심부로부터 나선형을 이루며 외주부로 연장되는 제2나선형날개가 형성되고 후면 중앙에는 지지홈이 형성되어 고정스크롤과의 사이의 공간에서 선회하여 중심부에서 유입된 2차 작동유체를 연속적으로 압축하는 선회스크롤과, 상기 프레임의 축공에 회전이 자유롭게 축설되되 전단에는 상기 선회스크롤의 지지홈에 회전이 자유롭게 끼워지는 편심축부가 구비되고 후단에는 회전축부가 구비되는 크랭크샤프트와, 상기 프레임의 후단부를 마감하는 레어커버로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the scroll expander; A space portion is formed in the inner side, and a frame having a shaft hole is formed at the rear side, and a first spiral wing fixed to the front surface of the frame and spiraling from the center portion to the outer circumference portion is formed. And a fixed scroll on which an outlet for discharging the secondary working fluid is formed on the outside, and a second spiral wing that is spirally formed from the center and extends to the outer circumference of the fixed scroll on the front surface and is supported on the rear center. A turning scroll for forming a groove and turning in a space between the fixed scroll and continuously compressing the secondary working fluid introduced from the center; and a rotation freely installed in the shaft hole of the frame, but in the front end of the supporting groove of the turning scroll. An eccentric shaft part is provided to rotate freely and the rear shaft part is provided. The crankshaft, characterized in that consisting of a rare cover for closing the rear end of the frame.

이때, 상기 프레임의 공간부에는 상기 선회스크롤의 자전을 방지하는 올드햄링이 더 구비되고, 상기 크랭크샤프트의 회전축부에는 밸런스웨이트가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.At this time, the old hamling to prevent the rotation of the rotating scroll is further provided in the space portion of the frame, the balance shaft is characterized in that the balance weight is further provided on the rotating shaft portion of the crankshaft.

또한, 상기 레어커버와 프레임 후단 사이에는 트로코이드펌프가 구비되어 크랭크샤프트가 회전시에 오일탱크의 오일이 입출되는 것을 특징으로 한다.In addition, between the rare cover and the rear end of the frame is provided with a trocoid pump is characterized in that the oil of the oil tank is drawn in and out when the crankshaft rotates.

또한, 상기 트로코이드펌프는; 상기 프레임 후단에 밀착되며 오일탱크의 오일이 유입되는 유입공이 일측에 형성되고 중앙의 관통공방향으로 오일이 유출되는 유출공이 형성되는 전면케이스와, 상기 전면케이스의 후단에 구비되며 안착공이 형성되는 후단케이스와, 상기 후단케이스의 안착공에 회전자재하게 장착되되 상기 크랭크샤프트의 회전축부와 일체로 회전하는 구동기어와, 상기 후단케이스의 안착공과 구동기어의 외측에 구비되어 상기 구동기어의 회전시에 편심되어 회전하는 종동기어로 이루어지며; 상기 크랭크샤프트의 회전축부는 상기 전면케이스가 밀착되는 관통공 부분에 상기 유출공을 통해 유출되는 오일이 모이는 단차면이 형성되고, 상기 단차면에는 인입공이 형성되고, 상기 크랭크샤프트의 회전축부에는 상기 인입공과 연통되며 상기 프레임의 공간부와 연통되는 오일안내공이 축방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the trocoid pump is; The front case is in close contact with the rear end of the frame is formed in the inlet hole for the oil inflow of the oil tank is formed on one side and the outlet hole for the oil outflow in the direction of the through hole in the center, and is provided at the rear end of the front case and the seating hole is formed A drive gear which is rotatably mounted to a rear end case and a seating hole of the rear end case, and which is integrally rotated with the rotation shaft of the crankshaft, and is provided outside the seating hole and the driving gear of the rear end case to rotate the drive gear. Consisting of a driven gear eccentrically rotating; The crankshaft rotation shaft has a stepped surface in which oil flowing out through the outflow hole is formed in a through hole portion in which the front case is in close contact, an inlet is formed in the stepped surface, and the inlet is formed in the rotation shaft of the crankshaft. An oil guide hole communicating with the ball and communicating with the space portion of the frame is characterized in that it is formed in the axial direction.

그리고, 상기 1차 작동유체는 물이고, 상기 2차 작동유체는 유기 냉매인 R134a인 것을 특징으로 한다.
The primary working fluid is water, and the secondary working fluid is R134a, which is an organic refrigerant.

본 발명에 따르면, 열원인 태양열을 이용해 1차 작동유체를 가열하고 그 1차 작동유체의 열교환을 통해 2차 작동유체를 순환시키는 유기냉매 사이클(ORC:Organic Rankine Cycle)의 스크롤 팽창기를 통해 축동력으로 회수하여 발전하므로 고효율의 전기를 생산할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, the primary working fluid is heated using solar heat as a heat source, and the axial force is provided through a scroll expander of an organic refrigerant cycle (ORC: Organic Rankine Cycle) which circulates the second working fluid through heat exchange of the first working fluid. Recovery and power generation have the advantage of producing high efficiency electricity.

또한, 본 발명은 물이 순환하는 1차 사이클과 유기 냉매를 작동유체로 하는 2차 사이클을 분리하여 전기를 생산함으로서 발전을 위한 양호한 운전조건을 얻을 수 있다.
In addition, the present invention can obtain good operating conditions for power generation by separating the first cycle of the water circulating and the second cycle using the organic refrigerant as a working fluid to produce electricity.

도 1은 본 발명에 따른 태양열을 열원으로 하는 스크롤 팽창기 발전시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스크롤 팽창기의 작동원리를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 스크롤 팽창기의 구조를 설명하기 위해 도시한 결합 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스크롤 팽창기의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 스크롤 팽창기의 구조를 설명하기 위해 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스크롤 팽창기의 크랭크샤프트의 구조를 설명하기 위해 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 트로코이드펌프의 구조를 설명하기 위해 도시한 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 태양열을 열원으로 하는 스크롤 팽창기 발전시스템을 주택에 적용한 예를 도시한 도면이다.1 is a configuration diagram of a scroll expander power generation system using solar heat as a heat source according to the present invention.
2 is a view illustrating the operation principle of the scroll expander according to the present invention.
3 is a perspective view illustrating the structure of the scroll expander according to the present invention.
4 is a cross-sectional view of the scroll expander according to the present invention.
5 is an exploded perspective view illustrating the structure of a scroll expander according to the present invention.
Figure 6 is an exploded perspective view illustrating the structure of the crankshaft of the scroll expander according to the present invention.
7 is an exploded perspective view illustrating the structure of the trocoid pump according to the present invention.
8 is a diagram illustrating an example in which a scroll expander power generation system using solar heat as a heat source according to the present invention is applied to a house.

이하, 본 발명에 따른 태양열을 열원으로 하는 스크롤 팽창기 발전시스템을 첨부한 도면을 참고로 설명한다.Hereinafter, a scroll expander power generation system using solar heat as a heat source according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 7에 의하면, 본 발명에 따른 태양열을 열원으로 하는 스크롤 팽창기 발전시스템은 태양열(100)을 열원으로 하여 얻은 열에너지를 1차 사이클의 열교환기(400)를 통해 2차 사이클인 유기냉매사이클(ORC; Organic Rankine cycle)에 전달하고 2차 사이클에 설치된 스크롤 팽창기(600)를 통해 작동유체 열에너지를 축동력으로 전환하여 발전하는 시스템이다.1 to 7, according to the present invention, a scroll expander power generation system using solar heat as a heat source is an organic refrigerant having a second cycle through a heat exchanger 400 of a first cycle of heat energy obtained by using solar heat 100 as a heat source. It is a system for generating power by converting working fluid thermal energy into axial power through a scroll expander 600 installed in a secondary cycle (ORC; Organic Rankine cycle).

이때, 스크롤 팽창기(600)는 에너지원인 유체(1차 작동유체)에 직접 노출되는 환경에 설치하지 않고, 1차 에너지원과의 열교환을 통해 2차 작동유체를 순환시키는 사이클에 설치하여 작동시키는 것이 양호한 운전조건을 얻을 수 있어 내구성 및 신뢰성 확보에 유리하다.At this time, the scroll expander 600 is installed in a cycle for circulating the secondary working fluid through heat exchange with the primary energy source, rather than being installed in an environment directly exposed to the fluid (primary working fluid) as the energy source. Good operating conditions can be obtained, which is advantageous for securing durability and reliability.

이를 위해 태양열을 열원으로 하여 발전하는 본 발명에 따른 시스템은 물이 순환하는 1차 사이클과, 유기 냉매인 R134a를 작동유체로 하는 2차 사이클(organic Rankine cycle)로 이루어지는 2개의 폐회로(closed cycle)로 구성된다.To this end, the system according to the present invention for generating electricity using solar heat as a heat source includes two closed cycles including a first cycle in which water circulates and a second cycle in which an organic refrigerant, R134a, is used as a working fluid. It consists of.

이와 같은 태양열을 열원으로 하는 스크롤 팽창기 발전시스템은 태양열(100)의 열원으로 1차 작동유체를 고온으로 가열하는 집열판(200)과, 상기 집열판(200)을 통해 가열된 1차 작동유체가 충진되는 압력탱크(300)와, 상기 압력탱크(300)의 고온 및 고압상태의 1차 작동유체가 순환하며 2차 작동유체와 열교환을 수행하는 열교환기(400)와, 상기 열교환기(400)를 거친 1차 작동유체를 집열판(200)으로 강제 투입시키는 제1펌프(500)와, 상기 열교환기(400)를 통해 열교환된 2차 작동유체의 열에너지를 발전기(1)의 축(1a) 동력으로 전환하는 스크롤 팽창기(600)와, 상기 스크롤 팽창기(600)를 거친 2차 작동유체를 냉각하는 응축기(700)와, 상기 응축기(700)를 거친 냉각상태의 2차 작동유체가 충진되는 서지탱크(800)와, 상기 서지탱크(800)의 2차 작동유체를 상기 열교환기(400)로 강제 투입하는 제2펌프(900)로 구성된다.The scroll expander power generation system using the solar heat as a heat source includes a heat collecting plate 200 for heating the primary working fluid to a high temperature as a heat source of solar heat 100 and a primary working fluid heated through the heat collecting plate 200. The pressure tank 300, the heat exchanger 400 and the heat exchanger 400 for performing a heat exchange with the secondary working fluid circulates the primary working fluid of the high temperature and high pressure state of the pressure tank 300, The first pump 500 for forcing the primary working fluid into the heat collecting plate 200 and the heat energy of the secondary working fluid heat-exchanged through the heat exchanger 400 is converted to the shaft 1a power of the generator 1. The scroll expander 600, the condenser 700 for cooling the secondary working fluid through the scroll expander 600, the surge tank 800 is filled with the secondary working fluid of the cooling state passed through the condenser 700 ), And the second working fluid of the surge tank 800 to the heat exchanger 400 The second consists of a pump 900 that is supplied.

즉, 태양열(100)을 열원으로 하여 발전시키기 위해 시스템은 크게 2개의 폐회로(closed cycle)로 구성되는데, 1차 작동유체인 물이 순환하는 1차 사이클은 집열판(200), 압력탱크(300), 열교환기(400), 그리고 제1펌프(500)로 구성되며, 2차 작동유체인 유기 냉매(R134a)가 순환하는 2차 사이클(Organic Rankine cycle)은 열교환기(400), 스크롤 팽창기(600), 응축기(700), 서지탱크(800), 제2펌프(900)로 구성된다.
That is, the system is composed of two closed cycles (closed cycle) in order to generate the solar heat 100 as a heat source, the first cycle in which water, the primary working fluid is circulated is the heat collecting plate 200, the pressure tank 300, Heat exchanger 400, and the first pump 500, the second cycle (Organic Rankine cycle) through which the organic refrigerant (R134a), the secondary working fluid circulate is a heat exchanger 400, scroll expander 600, Condenser 700, surge tank 800, the second pump 900 is composed of.

이하, 본 발명의 각부 구성을 좀 더 상세히 설명하다.Hereinafter, the configuration of each part of the present invention in more detail.

먼저, 1차 사이클에서 열원은 집열판(200) 내의 1차 작동유체인 물은 고온으로 가열한다.First, in the first cycle, the heat source heats water, which is the primary working fluid in the heat collecting plate 200, to a high temperature.

이때, 상기 집열판(200)에서 가열된 고온의 물(hot water)은 압력탱크(300)로 유입되고, 상기 압력탱크(300)의 1차 작동유체는 약 80 ~ 100℃(바람직하게는 90℃)로 가열된 상태이며, 이는 열교환기(400)로 유입된다. At this time, hot water heated in the heat collecting plate 200 flows into the pressure tank 300, and the primary working fluid of the pressure tank 300 is about 80 to 100 ° C (preferably 90 ° C). ) Is heated, and it is introduced into the heat exchanger (400).

상기 열교환기(400)는 판형 열교환기로서 1차 작동유체가 흐르면서 열교환을 하여 2차 작동유체를 약 70 ~ 90℃(바람직하게는 80℃)로 가열하게 된다.The heat exchanger 400 is a plate-type heat exchanger to heat exchange the primary working fluid flows to heat the secondary working fluid to about 70 ~ 90 ℃ (preferably 80 ℃).

한편, 상기 열교환기(400)를 거친 1차 작동유체는 약 42℃로 이는 제1펌프(500)에 의해 강제 순환되어 집열판(200)으로 순환 유입되는 과정이 지속적으로 이루어진다.On the other hand, the first working fluid passed through the heat exchanger 400 is about 42 ° C which is forcedly circulated by the first pump 500 is continuously circulated into the heat collecting plate 200.

이때, 상기 압력탱크(300)의 1차 작동유체는 열교환기(400)를 통해 2차 작동유체와의 열교환을 수행하는 것 이외에, 별도로 건물 등의 난방을 위해 설치되는 난방용 배관(410)과 연결된다.At this time, the primary working fluid of the pressure tank 300 is connected to the heating pipe 410 is installed separately for heating of the building, in addition to performing heat exchange with the secondary working fluid through the heat exchanger (400). do.

따라서, 필요에 따라 열교환기(400)를 통해 1차 작동유체를 순환시키고 난방용 배관(410)을 통해 잔여분의 1차 작동 유체를 순환시킴으로서 건물 등의 난방을 함께 수행할 수 있다. Therefore, as necessary, the primary working fluid may be circulated through the heat exchanger 400 and the residual primary working fluid may be circulated through the heating pipe 410 to perform heating of the building and the like.

이 경우 열교환기(400)와 난방용 배관(410)에 선택적으로 1차 작동유체를 순환시키기 위해 열교환기(400)의 전후단에 제1개폐용밸브(401,402)를 구비하고, 난방용 배관(410)의 전후단에 제2개폐용밸브(411,412)를 구비하여 조작반(미도시됨)의 조작 및 제어에 따라 선택적으로 개폐가 가능하다.In this case, the first opening and closing valves 401 and 402 are provided at front and rear ends of the heat exchanger 400 so as to selectively circulate the primary working fluid in the heat exchanger 400 and the heating pipe 410, and the heating pipe 410. Second opening and closing valves 411 and 412 are provided at front and rear ends of the valves to selectively open and close the valves according to the operation and control of an operation panel (not shown).

한편, 2차 사이클에서는 1차 작동유체인 물이 열교환기(400)를 거치면서 2차 작동유체를 약 70 ~ 90℃(바람직하게는 80℃)로 가열하게 된다. 이때, 2차 작동유체는 유기 냉매인 R134a로서, 이는 오존층 파괴 물질을 저감시키도록 개발된 냉매로 기존냉매에 비해 온실효과의 영향력이 10분의 1로 낮아 기존 프레온 냉매의 냉전도율과 동일한 효과를 유지하면서 환경부하를 최소화하는 역할을 한다.On the other hand, in the second cycle, the water, which is the primary working fluid, heats the secondary working fluid to about 70 to 90 ° C (preferably 80 ° C) while passing through the heat exchanger 400. At this time, the secondary working fluid is R134a, which is an organic refrigerant, which is a refrigerant developed to reduce ozone depleting substances, and the effect of the greenhouse effect is one tenth lower than that of the conventional refrigerant. Minimize environmental load while maintaining

상기 열교환기(400)를 거쳐 고온으로 가열되어 열에너지를 갖는 2차 작동유체는 스크롤 팽창기(600)로 유입되어 발전기(1) 구동을 위한 축(1a) 동력을 발생하게 된다.The secondary working fluid having heat energy heated to a high temperature through the heat exchanger 400 is introduced into the scroll expander 600 to generate power of the shaft 1a for driving the generator 1.

통상 팽창기 종류에는 크게 터보형(터빈)과 용적형으로 구분되며, 터보형 팽창기는 주로 대용량에 적합하고, 용적형 팽창기로는 왕복동, 로타리, 스크롤 등이 있는데, 용량 1 ~ 5kW 범위에서는 스크롤 팽창기(600)가 단연 높은 성능을 나타낸다. The type of inflator is generally classified into turbo type (turbine) and volume type, and the turbo type inflator is mainly suitable for large capacity, and the volume inflator includes reciprocating, rotary, scroll, etc., in the range of 1 to 5 kW, the scroll expander 600 By far shows high performance.

따라서, 본 발명에서는 2차 작동유체로 축동력을 발생하는데 성능 효율이 높은 스크롤 팽창기(600)를 사용한다.Accordingly, the present invention uses a scroll expander 600 having high performance efficiency in generating axial force as the secondary working fluid.

이와 같은 스크롤 팽창기(600)의 작동 개념은 도 2에 도시된 바와 같다. 즉, 고압의 2차 작동유체가 고정스크롤(620)의 중앙에 형성된 유입구로 들어와서 가스가 팽창함에 따라 선회스크롤(630)을 공전선회시키며 점점 외주부로 이동하여 결국에는 외주부 끝단이 열리며 토출구로 배출된다. 이 과정에 유발된 선회스크롤(630)의 선회운동을 크랭크샤프트(560)에서 전달받아 축 동력이 발생하게 된다.The operation concept of such a scroll expander 600 is as shown in FIG. That is, the high-pressure secondary working fluid enters the inlet formed in the center of the fixed scroll 620 and rotates the orbiting scroll 630 as the gas expands, and gradually moves to the outer circumferential part, and finally the outer circumferential end is opened and discharged. Discharged. Axial power is generated by receiving the turning motion of the turning scroll 630 induced in this process from the crankshaft 560.

상기 스크롤 팽창기(600)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 내측에 공간부(612)가 형성되고 후측에는 축공(614)이 형성되는 프레임(610)과, 상기 프레임(610)의 전면에 고정되되 중심부로부터 나선형을 이루며 외주부로 연장되는 제1나선형날개(622)가 형성되며 중심부에는 2차 작동유체가 유입되는 유입구(624)가 형성되고 외측에는 2차 작동유체가 유출되는 토출구(625)가 형성되는 고정스크롤(620)과, 전면에는 상기 고정 스크롤(620)의 제1나선형날개(622)와 맞물려 중심부로부터 나선형을 이루며 외주부로 연장되는 제2나선형날개(632)가 형성되고 후면 중앙에는 지지홈(634)이 형성되어 고정스크롤(620)과의 사이의 공간에서 선회하여 중심부에서 유입된 2차 작동유체를 연속적으로 압축하는 선회스크롤(630)과, 상기 프레임(610)의 공간부(612)에 설치되어 선회스크롤(630)의 자전을 방지하는 올드햄링(640)과, 상기 프레임(610)의 축공(614)에 회전이 자유롭게 축설되되 전단에는 상기 선회스크롤(630)의 지지홈(634)에 회전이 자유롭게 끼워지는 편심축부(652)가 구비되고 후단에는 회전축부(654)가 구비되는 크랭크샤프트(650)와, 상기 크랭크샤프트(650)가 회전시에 균형을 맞춰주기 위해 상기 크랭크샤프트(650)의 회전축부(654)에 설치되는 밸런스웨이트(660,662)와, 상기 프레임(610)의 후단부를 마감하는 레어커버(670)로 이루어진다.3 to 5, the scroll expander 600 includes a frame 610 having a space 612 formed therein and a shaft hole 614 formed at a rear side thereof, and a front surface of the frame 610. The first spiral wing 622 is fixed to form a spiral from the center and extends to the outer circumference, the inlet 624 is formed in the center of the secondary working fluid and the outlet 625 is the outlet of the secondary working fluid outward The fixed scroll 620 is formed, and the front surface is formed with a second spiral wing 632 spirally formed from the central portion and engaged with the first spiral wing 622 of the fixed scroll 620, and extends to the outer circumferential portion. A supporting groove 634 is formed to swing in the space between the fixed scroll 620 and the rotating scroll 630 for continuously compressing the secondary working fluid introduced from the center and the space portion of the frame 610 ( 612 turning wheels The old hamring 640 to prevent the rotation of the 630, and the rotation is freely installed in the shaft hole 614 of the frame 610, but the rotation is freely inserted into the support groove 634 of the turning scroll 630 in the front end The crankshaft 650 is provided with a eccentric shaft portion 652, the rear end is provided with a rotating shaft portion 654, and the rotation shaft portion of the crankshaft 650 to balance the crank shaft 650 during rotation Balance weights 660 and 662 provided on the 654, and a rare cover 670 for closing the rear end of the frame 610.

물론, 상기 크랭크샤프트(650)의 회전축부(654) 후단에는 발전기(1)의 축(1a)이 연결되어 발전기(1)를 구동하게 된다. Of course, the rear end of the rotating shaft portion 654 of the crankshaft 650 is connected to the shaft (1a) of the generator 1 to drive the generator (1).

그리고, 상기 레어커버(670)와 프레임(610) 후단 사이에는 트로코이드펌프(680)가 구비되어 크랭크샤프트(650)가 회전시에 오일탱크(682)의 오일이 유입되면서 회전축의 정속성 등을 유지해주게 된다.In addition, the trochoid pump 680 is provided between the rear cover 670 and the rear end of the frame 610 so that oil of the oil tank 682 flows while the crankshaft 650 rotates to maintain the constant speed of the rotating shaft. You will.

이때, 상기 트로코이드펌프(680)는 프레임(610) 후단에 밀착되며 오일탱크(682)의 오일이 유입되는 유입공(684a)이 일측에 형성되고, 중앙의 관통공(684b) 방향으로 오일이 유출되는 유출공(684c)이 형성되는 전면케이스(684)와, 상기 전면케이스(684)의 후단에 구비되며 안착공(686a)이 형성되는 후단케이스(686)와, 상기 후단케이스(686)의 안착공(686a)에 회전자재하게 장착되되 상기 크랭크샤프트(650)의 회전축부(654)와 일체로 회전하는 구동기어(687)와, 상기 후단케이스(686)의 안착공(686a)과 구동기어(687)의 외측에 구비되어 상기 구동기어(687)의 회전시에 편심되어 회전하는 종동기어(688)로 이루어진다. At this time, the trocoid pump 680 is in close contact with the rear end of the frame 610, the inlet hole 684a for the oil inflow of the oil tank 682 is formed on one side, the oil flows toward the center through hole 684b The front case 684, the outlet case 684c is formed, the rear end case 686 is provided at the rear end of the front case 684, and the seating hole 686a is formed, the inside of the rear end case 686 The drive gear 687 is mounted to the ground hole 686a and rotates integrally with the rotation shaft portion 654 of the crankshaft 650, and the seating hole 686a and the drive gear of the rear case 686. It is provided on the outside of the 687 is composed of a driven gear 688 eccentrically rotated when the drive gear 687 is rotated.

또한, 상기 크랭크샤프트(650)의 회전축부(654)는 상기 전면케이스(684)가 밀착되는 관통공(684b) 부분에 상기 유출공(684c)을 통해 유출되는 오일이 모이는 단차면(654a)이 형성되고, 상기 단차면(654a)에는 인입공(654b)이 형성되고, 상기 크랭크샤프트(650)의 회전축부(654)에는 상기 인입공(654b)과 연통되며 상기 프레임(610)의 공간부(612)와 연통되는 오일안내공(654c)이 축방향으로 형성된다.In addition, the rotating shaft portion 654 of the crankshaft 650 has a stepped surface 654a in which oil flowing out through the outflow hole 684c is collected in a portion of the through hole 684b in which the front case 684 is in close contact. And a drawing hole 654b is formed in the stepped surface 654a, and a rotating part 654 of the crankshaft 650 communicates with the drawing hole 654b and a space portion of the frame 610. An oil guide hole 654c communicating with 612 is formed in the axial direction.

그리고, 상기 프레임(610)에는 상기 공간부(612)로 유입되는 오일을 오일탱크(682)로 배출하기 위한 배출공(617)이 형성된다. In addition, a discharge hole 617 is formed in the frame 610 for discharging oil introduced into the space 612 to the oil tank 682.

따라서, 오일이 트로코이드펌프(680)의 구동을 통해 오일탱크(682)의 오일이 강제로 크랭크샤프트(650)의 회전축부(654)의 축방향으로 형성되는 오일안내공(654c)을 따라 프레임(610)의 공간부(612)로 유입 및 순환되면서 크랭크샤프트(650)의 회전시에 프레임(610) 등을 냉각시켜 온도가 상승되는 것을 방지하고 정속 운전이 가능해진다.Therefore, the oil is framed along the oil guide hole 654c in which the oil of the oil tank 682 is forcibly formed in the axial direction of the rotation shaft part 654 of the crankshaft 650 through the operation of the trocoid pump 680. While entering and circulating into the space portion 612 of the 610, the frame 610 or the like is cooled during the rotation of the crankshaft 650, thereby preventing the temperature from rising and enabling constant speed operation.

이 경우, 상기 프레임(610)와 고정스크롤(620), 프레임(610)과 트로코이드펌프(680), 트로코이드펌프(680)와 레어커버(670) 사이에는 누수방지용 오링(684,685,686)이 체결된다. In this case, the leakage preventing o-rings 684, 685, 686 are fastened between the frame 610, the fixed scroll 620, the frame 610, the trocoid pump 680, the trocoid pump 680, and the rare cover 670.

한편, 상기 선회스크롤(630)의 후면 중앙에 형성되는 지지홈(624)에는 편심축부(652)가 원활하게 회전할 수 있도록 하기 위해 허브부시(690)가 체결되고, 그 허브부시(690)에 크랭크샤프트(650)의 편심축부(652)가 끼워진다. Meanwhile, the hub bush 690 is fastened to the support groove 624 formed at the rear center of the pivoting scroll 630 so as to allow the eccentric shaft portion 652 to rotate smoothly, and to the hub bush 690. The eccentric shaft portion 652 of the crankshaft 650 is fitted.

그리고, 상기 프레임(610)의 축공(614)에는 크랭크샤프트(650)의 회전축부(654)가 회전이 자유롭게 축설되도록 하기 위해 다수의 베어링(658,659)이 체결된다. 이와 같은 베어링(658,659)에 의해 회전축부(654)의 회전저항을 줄여주어 전기 생산 효율을 증대시킬 수 있다.In addition, a plurality of bearings 658 and 659 are fastened to the shaft hole 614 of the frame 610 so that the rotation shaft portion 654 of the crankshaft 650 may be freely laid. The bearings 658 and 659 reduce the rotational resistance of the rotary shaft 654 to increase the electricity production efficiency.

한편, 상기 밸런스웨이트(660,662)는 프레임(610)의 공간부(612)에 위치하고, 상기 밸런스웨이트(660,662)는 크랭크샤프트(650)의 회전축부(654) 후단에 설치된다. 이때, 상기 밸런스웨이트(660,662)는 서로 반대방향으로 편향되게 설치되어 크랭크샤프트(650)가 회전시에 균형을 맞춰줌으로서, 크랭크샤프트(650)가 균형을 이루며 안정적인 회전이 이루어지도록 한다.Meanwhile, the balance weights 660 and 662 are located in the space 612 of the frame 610, and the balance weights 660 and 662 are installed at the rear end of the rotation shaft part 654 of the crankshaft 650. At this time, the balance weights 660 and 662 are installed to be deflected in opposite directions to balance the crankshaft 650 during rotation, so that the crankshaft 650 is balanced and stable rotation is achieved.

이상의 구조를 갖는 스크롤 팽창기(600)는 유입구(624)를 통해 2차 작동유체가 유입되면 고정스크롤(620)의 제1나선형날개(622)를 따라 안내되며 배출구(625)로 배출되는데 이때, 선회스크롤(630)이 고정스크롤(620)과 사이의 공간에서 선회하여 중심부에서 유입된 2차 작동유체를 연속적으로 압축하게 되면 선회스크롤(630)의 선회운동이 발생하게 된다.The scroll expander 600 having the above structure is guided along the first spiral wing 622 of the fixed scroll 620 when the second working fluid is introduced through the inlet 624 and discharged to the outlet 625. When the scroll 630 pivots in the space between the fixed scroll 620 and continuously compresses the secondary working fluid introduced from the center, the pivoting movement of the swing scroll 630 occurs.

이에 따라 선회스크롤(630)의 지지홈(624)에 위치한 크랭크샤프트(650)의 편심축부(652)가 회동하게 되고, 편심축부(652)와 일체로 연결된 회전축부(654)가 정위치에서 일방향으로 회전하게 된다. 이와 같은 크랭크샤프트(650)의 회전축부(654)의 회전에 따라 발전기(1)가 구동된다.Accordingly, the eccentric shaft portion 652 of the crankshaft 650 located in the support groove 624 of the turning scroll 630 is rotated, and the rotation shaft portion 654 integrally connected with the eccentric shaft portion 652 is in one direction from the right position. Will rotate. The generator 1 is driven in accordance with the rotation of the rotation shaft 654 of the crankshaft 650 as described above.

그리고 상기 스크롤 팽창기(600)를 거친 2차 작동유체는 약 35℃로 온도가 낮아닌 상태로 응축기(700)에 유입되어 냉각수(702)를 이용한 열교환을 통해 응축되어 서지탱크(800)로 모여 제2펌프(900)의 구동으로 증발기(400)로 재투입되어 약 70 ~ 90℃(바람직하게는 80℃)로 가열 및 압축된다. The second working fluid that has passed through the scroll expander 600 flows into the condenser 700 at a temperature lowered to about 35 ° C., condenses through heat exchange using a coolant 702, and is collected in the surge tank 800. The two pumps 900 are driven back into the evaporator 400 to be heated and compressed to about 70-90 ° C. (preferably 80 ° C.).

이때, 제2펌프(900)의 구동으로 21bar의 일정압력을 가해 2차 작동유체를 강제순환시키게 되며, 이와 같은 2차 작동유체는 스크롤 팽창기(600)를 거치면서 약 8 ~ 9bar의 압력으로 낮아진다.At this time, the second working fluid is forced to circulate the secondary working fluid by applying a constant pressure of 21 bar by the driving of the second pump 900, and the second working fluid is lowered to a pressure of about 8 to 9 bar while passing through the scroll expander 600. .

한편, 스크롤 팽창기(600)를 통해 배출되는 2차 작동유체는 약 35℃의 온도이지만, 제2펌프(900)를 구동하면 2차 작동유체의 압력이 상승하면서 약 2℃ 정도의 온도상승이 일어난다.On the other hand, the secondary working fluid discharged through the scroll expander 600 is a temperature of about 35 ℃, the driving of the second pump 900, the temperature rise of about 2 ℃ occurs while the pressure of the secondary working fluid rises. .

이상의 1차 사이클을 거치면서 순환하는 1차 작동유체의 열에너지를 열교환기(400)를 통해 열교환 하고 2차 작동유체를 이용해 발전기(1)의 회전 구동력을 얻어 양호한 운전조건을 얻을 수 있어 내구성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.
The heat energy of the primary working fluid circulated through the above first cycle is exchanged through the heat exchanger 400 and the rotational driving force of the generator 1 is obtained by using the secondary working fluid to obtain good operating conditions, so that durability and reliability are achieved. Can be secured.

한편, 도 8은 본 발명에 따른 시스템의 적용 예를 도시한 도면이다. 이에 의하면, 태양열을 열원으로 하는 스크롤 팽창기 발전시스템은 주택(10)의 지붕(11)에 집열판(200)을 설치하고 이를 통해 주택 내에서 필요한 전기나 난방용이나 온수용 열을 생산하여 공급한다. 8 is a diagram illustrating an application example of the system according to the present invention. According to this, a scroll expander power generation system using solar heat as a heat source is installed on the roof 11 of the house 10, the heat collecting plate 200, through this to produce and supply the necessary heat for electricity or heating or hot water in the house.

이때, 상기 태양열 집열판(200)은 그 용도가 독립된 주택용으로 한정되지 않고, 아파트의 벽이나 지붕에 집열판(200)을 넓게 설치해서 아파트 전체에서 필요한 열의 일부 또는 전부를 공급할 수도 있고, 여러 개의 주택(10)을 하나로 묶어 이들 주택(10) 지붕(11) 위에서 만들어진 열을 한군데에 모았다가 대단위 난방을 할 수도 있다. At this time, the solar heat collecting plate 200 is not limited to the use of the independent house, the heat collecting plate 200 may be widely installed on the wall or roof of the apartment to supply part or all of the heat required in the whole apartment, several houses ( 10) can be bundled into one place to collect the heat generated on the roof (11) of the house (10) in one place, and can be heated in large units.

즉, 도 1에 도시된 바와 같은 1차 및 2차 작동유체가 순환하는 집열판(200), 압력탱크(300), 열교환기(400), 제1펌프(500)와, 열교환기(400), 스크롤 팽창기(600), 응축기(700), 서지탱크(800), 제2펌프(900) 등으로 이루어지는 본 발명에 따른 시스템(20)을 통해 발전기(1)를 구동하여 전기를 효율적으로 생산하여 도 8에 도시된 바와 같은 주택(10) 내의 온풍기(12), 에어컨(13), 전등(14), 냉장고(15), TV(16) 등의 구동을 위해 사용할 수 있다. That is, the heat collecting plate 200, the pressure tank 300, the heat exchanger 400, the first pump 500, the heat exchanger 400, circulating the primary and secondary working fluid as shown in FIG. Through the system 20 according to the present invention consisting of a scroll expander 600, a condenser 700, a surge tank 800, the second pump 900, etc. to drive the generator 1 to efficiently produce electricity It can be used for driving the warm air heater 12, the air conditioner 13, the light 14, the refrigerator 15, the TV 16, and the like in the housing 10 as shown in FIG. 8.

아울러, 상기 압력탱크(300)의 1차 작동유체는 열교환기(400)를 통해 2차 작동유체와의 열교환을 수행하는 것 이외에 별도로 주택(10) 내 난방을 위해 설치되는 난방용 배관(410)과 연결되어 필요에 따라 열교환기(400)를 통해 1차 작동유체를 순환시키고 난방용 배관(410)을 통해 잔여분의 1차 작동 유체를 순환시킴으로서 건물 등의 난방을 함께 수행할 수 있다. In addition, the primary working fluid of the pressure tank 300 is in addition to performing heat exchange with the second working fluid through the heat exchanger 400 and the heating pipe 410 is installed separately for heating in the house (10) and Connected to circulate the primary working fluid through the heat exchanger 400, and circulating the residual primary working fluid through the heating pipe 410, as necessary, can be performed together with the heating of the building.

물론, 필요에 따라서는 욕조(17) 또는 샤워기(18)를 통해 1차 작동유체인 온수를 배출하도록 하여 목욕 또는 샤워용 용수로 사용하거나 1차 작동유체를 이용해 별도의 열교환기(미도시됨)를 통해 수도배관에서 공급되는 급수를 가열하여 사용함도 바람직하다.
Of course, if necessary, the hot water, which is the primary working fluid, may be discharged through the tub 17 or the shower 18 to be used as bath or shower water or through a separate heat exchanger (not shown) using the primary working fluid. It is also preferable to heat the water supply from the water pipe.

이상과 같이 본 발명의 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary,

1: 발전기 100: 태양열
200: 집열판 300: 압력탱크
400: 열교환기 500: 제1펌프
600: 스크롤 팽창기 700: 응축기
800: 서지탱크 900: 제2펌프1: generator 100: solar
200: heat collecting plate 300: pressure tank
400: heat exchanger 500: first pump
600: scroll expander 700: condenser
800: surge tank 900: the second pump

Claims

The heat collecting plate 200 for heating the primary working fluid at high temperature with solar heat 100, the pressure tank 300 filled with the primary working fluid heated through the heat collecting plate 200, and the pressure tank 300. The first working fluid of the high temperature and high pressure circulates and the heat exchanger 400 for performing heat exchange with the second working fluid and the first working fluid forcing the first working fluid passed through the heat exchanger 400 to the heat collecting plate 200 A pump expander 600, a scroll expander 600 for converting the heat energy of the second working fluid heat exchanged through the heat exchanger 400 to the power of the shaft 1a of the generator 1, and the scroll expander 600 The condenser 700 for cooling the secondary working fluid through, the surge tank 800 is filled with the secondary working fluid in the cooling state passed through the condenser 700, and the secondary working fluid of the surge tank 800 Solar heat source, characterized in that consisting of a second pump 900 forcibly injected into the heat exchanger (400) Scroll expander power generation systems that.

The method of claim 1,
The primary working fluid of the pressure tank 300 is a scroll expander power generation system using solar heat as a heat source, characterized in that circulated to the heat exchanger 400 and the heating pipe (410).

The method of claim 1, wherein the scroll expander (600);
A space 612 is formed in the inner side and a frame 610 in which a shaft hole 614 is formed in the rear side, and a first spiral wing 622 fixed to the front surface of the frame 610 and spiraling from the center to the outer circumference. A fixed scroll 620 having a discharge port 625 through which a second working fluid flows out and a discharge port 625 through which a second working fluid flows out, and a fixed scroll 620 on a front surface thereof. A second spiral wing 632 is formed in a spiral shape from the center and extends to the outer circumference thereof with a first spiral wing 622 of the center, and a support groove 634 is formed at the rear center thereof. Swivel scroll 630 for continuously compressing the secondary working fluid introduced from the center by turning in the space, the rotation is freely laid in the shaft hole 614 of the frame 610, but the support of the swing scroll 630 in the front end Swivel chair in groove (634) The crankshaft 650 is provided with an eccentric shaft portion 652 to be smoothly fitted and the rear shaft portion 654 is provided at the rear end, and a rare cover 670 for closing the rear end of the frame 610. Scroll expander power generation system using solar heat as a heat source.

The method of claim 3,
The space 612 of the frame 610 is an old hamring (640) for preventing the rotation of the rotating scroll (630) further comprises a solar heat expander power generation system, characterized in that the heat source.

The method of claim 3,
The rotating shaft portion 654 of the crankshaft 650 is provided with a balance weight (660,662) further comprises a scroll expander power generation system using solar heat as a heat source.

The method of claim 3,
The trochoid pump 680 is provided between the rear cover 670 and the rear end of the frame 610 so that the oil of the oil tank 682 enters and exits when the crankshaft 650 rotates. Scroll inflator power generation system.

According to claim 6, The trocoid pump (680) is;
The inlet hole 684a, which is in close contact with the rear end of the frame 610 and in which the oil of the oil tank 682 is introduced, is formed at one side, and an outlet hole 684c is formed in which oil flows out toward the center through hole 684b. The front case 684, the rear end of the front case 684, the rear end case 686 is provided with a seating hole (686a), and is mounted rotatably mounted on the seating hole (686a) of the rear case 686. And a drive gear 687 that rotates integrally with the rotation shaft portion 654 of the crankshaft 650, and a seating hole 686a and a drive gear 687 of the rear case 686. A driven gear 688 which is eccentrically rotated at the time of rotation of the gear 687;
The rotating shaft portion 654 of the crankshaft 650 has a stepped surface 654a in which oil flowing out through the outflow hole 684c is formed at a portion of the through hole 684b in which the front case 684 is in close contact. In addition, an inlet hole 654b is formed in the stepped surface 654a, and a rotation part 654 of the crankshaft 650 communicates with the inlet hole 654b and the space part 612 of the frame 610. Scroll expander power generation system using solar heat as a heat source, characterized in that the oil guide hole (654c) in communication with the axial direction.

The method of claim 1,
And said primary working fluid is water and said second working fluid is R134a, an organic refrigerant.