KR20090113152A - The heat engine which affixes the heat exchanger - Google Patents
The heat engine which affixes the heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- KR20090113152A KR20090113152A KR1020080050803A KR20080050803A KR20090113152A KR 20090113152 A KR20090113152 A KR 20090113152A KR 1020080050803 A KR1020080050803 A KR 1020080050803A KR 20080050803 A KR20080050803 A KR 20080050803A KR 20090113152 A KR20090113152 A KR 20090113152A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- heat
- motor
- heat exchanger
- pump
- engine
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 5
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 claims description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/055—Heaters or coolers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/0435—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines the engine being of the free piston type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
- F03G7/061—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 랭킨 싸이클과 같이 외부에서 가해지는 열을 운동 에너지 바꾸어 주는 열모터 또는 열기관이라 할 수 있는 장치의 고안이다.The present invention is a design of a device that can be referred to as a heat motor or a heat engine that changes the kinetic energy of heat applied from the outside, such as a Rankine cycle.
[문헌 1] 출원번호 10-1995-7002214 (1995.06.01)
[문헌 2] 출원번호 10-1976-0002742 (1976.11.04)
현제의 열엔진은 열의 이용에 있어 열교환기가 없어 열을 유용하게 이용하는 면에서 본 고안보다 열효율이 떨어지며, 구동체의 연결 구조면에서 모터와 펌프의 연결이 간결하지 못하다.The current heat engine has less heat efficiency than the present invention in terms of using heat efficiently because there is no heat exchanger in the use of heat, and the connection between the motor and the pump is not simple in terms of the connection structure of the driving body.
또한 스터링 엔진은 디젤엔진이나 가솔린엔진에 비해서 열효율이 조치만, 내연기관에 비하여 가속 시 응답성이 늦은 단점을 가지고 있고, 스터링엔진 자체에서 가열과 냉각이 이루어짐으로서 가열과 냉각의 공간적 한계로 고출력을 얻기 위해서는 크기가 커져야하며, 여러 기통수가 필효 하다.In addition, the Stirling engine has a lower heat efficiency than a diesel engine or a gasoline engine, but has a disadvantage in that responsiveness during acceleration is slower than that of an internal combustion engine. In order to obtain it must be large and several cylinders are required.
본 발명은 상기와 같은 장점을 충족하고 단점을 개선한 열엔진의 고안이다.The present invention is to devise a heat engine that meets the above advantages and improves the disadvantages.
본발명의 가열팽창기(1)는 냉매를 가열시키면 냉매는 흡열 하면서 기화하여 증발하고 높은 압력으로 팽창을 하는데, 이 증발기에서는 높은 열이 필요하고, 모터(2)와 연결된 펌프(5)를 경계로 반대쪽 냉각기(4)쪽은 열이 식으면서 기체는 수축하며 액체로 응축을 하는 과정으로, 상대적으로 낮은 온도가 필요하게 된다.The heating expander 1 of the present invention heats the refrigerant, vaporizes the refrigerant while absorbing it, vaporizes, and expands at a high pressure. In this evaporator, high heat is required and the
이과정의 일부에 열교환기(3)를 사용하는데, 열교환기(3)은 모터(2)의 배기구에서 방열기쪽으로 가는 라인의 열은 식혀주고, 펌프(5)의 배출구에서 증발기 쪽으로 가는 라인의 액체 냉매는 가열해주어 에너지 회수 및 재생 효과로 열효율을 좋게 하였다.Part of this process uses a heat exchanger (3), which cools the heat in the line from the exhaust port of the motor (2) to the radiator and cools the liquid in the line from the outlet of the pump (5) to the evaporator. The refrigerant was heated to improve thermal efficiency with energy recovery and regeneration effects.
열엔진의 회전의 조절 수단으로 개폐벨브(6)을 열원조절기(7)의 공급량과 연동하여 사용하며, 개폐벨브(6)가 닫혀 있을 때 잔압을 비축, 가속시 개방하여 응답성이 빠르게 할수 있으며, 부수적으로 가열팽창기(1)의 압력조절을 위한 압력조정벨브(8)을 구성한 열엔진 구조를 고안하였다.The opening and closing valve (6) is used in conjunction with the supply amount of the heat source controller (7) as a control means of the rotation of the heat engine, and when the opening and closing valve (6) is closed, the residual pressure can be stored and opened at the time of acceleration to increase the response. Incidentally, a thermal engine structure was constructed, which consisted of a
스터링엔진의 열교환과 효과와 같이, 본 발명의 열기관은, 열교환기를 통한 열회수로 인하여 열손실이 줄어들어, 열교환기가 없는 열기관보다 고효율 고출력을 얻을 수 있는 장점이 있다.Like the heat exchange and effect of the Stirling engine, the heat engine of the present invention, the heat loss is reduced due to the heat recovery through the heat exchanger, there is an advantage that can obtain a high efficiency high output than the heat engine without a heat exchanger.
또한 스터링엔진의 열교환 수단을 본발명의 열교환기(3)가 수행하고, 열원의 공급과 냉각을 독립적으로 수행함으로서 더 향상된 고효율의 열기관이 가능하며, 열기관 회전조절의 수단으로 개폐벨브(6)을 열원의 조절벨브(7)을 조절, 공급량과 연동하여 사용하며, 개폐벨브(6)의 조정하여 잔압을 비축, 가속시 개방하여, 일반적인 스터링 엔진에 비해 엔진의 구동과 정지 가속에서 응답성이 빠르게 할 수 있으며, 부수적으로 가열팽창기(1)의 압력조절을 위한 압력조정벨브(8)을 구성하여, 열원조절기(7)의 에너지 공급량을 조정 할 수 있다.In addition, the heat exchanger of the present invention is performed by the
본 고안의 구조는 고압으로 사용하거나, 고진공의 형태로 이용해도 같은 효과를 낼 수 있으며, 일반적인 냉동기와 같이, 프레온가스나 기타 증발이 잘되는 냉매를, 구성라인 내부에 고압으로 충진 하여 증발기를 가열하면, 고압의 팽창 압력이 발생하여, 부하가 큰 구동원에 적합하며, 흡수식 냉동기의 냉각 방식처럼 구성라인의 내부를 진공으로 유지하면 도2의 가열팽창기(1)와 같은 구조를 통하여 태양열이나 지열 등 비교적 낮은 온도의 가열로 구동이 가능한 효과가 있다.The structure of the present invention can be used at high pressure or in the form of a high vacuum, and the same effect can be obtained. When the evaporator is heated by filling the composition line with high pressure in a freon gas or other well-evaporated refrigerant, such as a general refrigerator, It is suitable for the driving source with a high load due to the high pressure expansion pressure, and if the inside of the component line is kept in a vacuum like the cooling method of the absorption chiller, it is relatively heat and geothermal through the same structure as the heat expander 1 of FIG. There is an effect that can be driven by low temperature heating.
..
가열팽창기(1)는, 도1의 가열팽창기(1)과 같이 보일러처럼 버너를 통한 직접 가열하는 방식이거나, 도3의 가열팽창기(1)처럼 탱크를 형성 후 외부에서 태양열 수집관 등의 외부열원이나 폐열 등의 열을 온수 유입관을 통과시켜, 간접적으로 가열하는 방식으로 냉매나 가스가 증발 팽창하는 곳이며, 태양열의 온수나 재생열을 순환 시킬수 있다.The
가열팽창기(1)에서 팽창된 압력은 냉매나 기체가스의 특성에 따라 탱크내의 상층의 개스 또는 하단의 액체 냉매를 선택적으로 이용하여 모터(2)로 이송 시키며, 모터(2)에서 압력차로 확산 팽창하여 구동 되는데, 이때 가열팽창기(1)의 압력은 모터(2)와 펌프(5)에 같은 압력으로 작용하지만, 모터((2)의 체적이 펌프의 체적보다 크기 때문에, 증발기의 압력은 모터 쪽으로 작용하게 되며, 냉각기(4)쪽은 수축과 응축을 하여 압력 저하가 발생되어 모터(2)가 구동하며, 냉각기(4)에서 냉매 가스는 액체 상태로 응축되어 모터(2)와 같은 축으로 연결된 펌프(5)에 의하여 응축된 액체 냉매는 가열팽창기(1)로 가는 순환 싸이클을 가진다.The pressure inflated by the
모터(2)의 형태는, 유압 또는 공압로 피스톤식, 베인식, 로터리형식과 같이, 통상 사용되는 유공압용 모터를 사용하며, 가능한 기밀상태가 좋은 구조의 유공압 모터를 사용하고, 여기서 사용하는 모터와 펌프의 형식으로, 피스톤형 모터는 왕복 운동을 회전 운동으로 바꾸어 출력하는 형태이고, 베인식이나 로터리 형식의 모터는, 직접 회전 형태로 사용하는데, 모터(2)에 공급되는 압축가스나 냉매는, 확산 종료 시점의 용적을 고려하여, 일정 용량을 일순간 공급하여 확산이 이루어 팽창된 다음 배출 되는 형태의 기계적 구조를 가지며, 밀폐된 냉매순환 라인 안에 분사 노즐식 터빈모터 장치를 모터(2)의 수단으로 한다.The form of the
모터(2)가 구동하면서 열에너지는 동력 에너지로 전환되며 일부가 냉각된 냉매 기체는, 모터(2)의 출구와 펌프(5)의 출구 라인의 열이 상호 열교환을 하여 열회수가 이루어지며, 모터(2)의 출구쪽의 열은 냉각되고 펌프(5)의 출구쪽 라인은 가열로 이용되며, 이 열교환기(3)는 오일을 이용한 열교환이나 히트파이프 방식의 열교환 수단을 이용 할 수 있고 이 열교환 방법은 본 열기관의 열효율을 좋케 만든 다.As the
이후 열교환기(3)을 지난 증발 기체는 냉각기(4)에 의하여 최종 방열되며, 이 냉각기(4)는 도1의 가열팽창기(1)와 같이 공냉식으로 직접 냉각하거나, 도3의 냉각기(4)와 같이 탱크를 형성 후 외부에서 냉각수관을 통과시켜 간접적 냉각 방식으로도 사용할 수 있다.Thereafter, the evaporated gas passing through the heat exchanger (3) is finally radiated by the cooler (4), and the cooler (4) is directly cooled by air cooling like the heat expander (1) of FIG. 1, or the cooler (4) of FIG. After forming the tank, it can be used as an indirect cooling method by passing a coolant pipe from the outside.
냉각기(4)를 지난 냉매는, 액체형태로 펌프(5)에 의해 이송되고, 이송이후 열교환기(3)과정에서 회수된 열로 다시 가열되어 가열팽창기(1)에 도달하는 순환 싸이클을 가지게 된다.The refrigerant passing through the
모터와 펌프의 1싸이클당 모터의 이송용적량 대비 펌프의 이송용적량이 작은 조건(조건: 모터용적>펌프용적. 유효용적=모터용적-펌프용적)을 가지며, 펌프(5)와 모터(2)는 기체 상태의 회전당 모터 이송체적과, 액체 상태의 회전당 펌프 이송채적을 고려하여 가장 이상적인 체적을 계산하여, 냉매의 종류에 따라 체적 비율을 조정 적용한다.The pump has a condition that the transfer volume of the pump is smaller than the transfer volume of the motor per cycle of the motor and pump (condition: motor volume> pump volume.Effective volume = motor volume-pump volume), and the
본 열기관의 회전제어 수단으로 개폐벨브(6)와 열원 조절기(7)와 압력조절기(8)를 구성 연동하여 사용하며, 증발기(1)의 압력조정은, 압력조절기(8)가, 일정 목표 값 이상이면 열원조절기(7)을 줄여주고 목표 값 미만이면 열원의 조절벨브(7)을 증가시키는 구조로, 거버너와 같은 역할을 할 수 있게 고안하였고.The opening and
개폐벨브(6)가 닫혀 있을 때는, 가열팽창기(1)의 잔압을 비축유지 시키고, 가속 시에는 개방하여, 응답성이 빠르게 하였다.When the opening /
본 발명의 구조는 고압으로 사용하거나, 고진공의 형태로 이용해도, 같은 효 과를 낼 수 있는, 냉매를 이용한 열엔진 구조로, 일반적인 냉동기와 같이, 프레온가스나 기타 유사한 증발이 잘되는 일반적 냉매나 개스를 구성라인 내부에 고압 충진하여 증발기를 가열하면, 고압의 팽창 압력이 발생하여 부하가 큰 구동원에 적합하며, 흡수식 냉동기의 냉각 방식처럼 구성 라인의 내부를 진공으로 유지하면, 도2의 증발기(11)와 같은 구조를 통하여 태양열이나 지열 등 비교적 낮은 온도의 가열로 구동이 가능한 효과가 있다.The structure of the present invention is a heat engine structure using a refrigerant that can produce the same effect even when used at high pressure or in a high vacuum form. Like a general refrigerator, a general refrigerant or gas that is well evaporated with Freon gas or other similar vapors. When the evaporator is heated by the high-pressure filling inside the construction line, an expansion pressure of high pressure is generated, which is suitable for a driving source having a large load, and when the inside of the construction line is maintained in a vacuum as in the cooling method of the absorption refrigerator, the evaporator 11 of FIG. Through such a structure, it is possible to drive by relatively low temperature heating such as solar heat or geothermal heat.
자동차 선박 등의 엔진, 폐열회수 발전기, 태양열 발전기 지열발전기등 대체에너지 활용에 유용할 것으로 보며, 기타 일반적인 동력을 필요로 하는기기 양수펌프 등으로 이용할 수 있다.It is expected to be useful for the use of alternative energy such as engines of automobile vessels, waste heat recovery generators, solar generators, geothermal generators, and other pumps that require general power.
[도1]은 대표도1 is a representative view
[도2]는 밀폐형 노즐 분사방식의 터빈모터와 열교환기의 위치 구성도2 is a positional configuration diagram of a turbine motor and a heat exchanger of a closed nozzle injection method;
[도3]은 태양열 지열 폐열재생을 이용할 때의 구성도Figure 3 is a schematic diagram when using the solar geothermal waste heat regeneration
[도4]는 모터와 펌프를 피스톤 방식으로 적용했을 때의 구성도4 is a configuration diagram when the motor and the pump is applied in a piston method
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080050803A KR20090113152A (en) | 2008-04-26 | 2008-05-30 | The heat engine which affixes the heat exchanger |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080039058 | 2008-04-26 | ||
KR1020080050803A KR20090113152A (en) | 2008-04-26 | 2008-05-30 | The heat engine which affixes the heat exchanger |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20090113152A true KR20090113152A (en) | 2009-10-29 |
Family
ID=41554261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080050803A KR20090113152A (en) | 2008-04-26 | 2008-05-30 | The heat engine which affixes the heat exchanger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20090113152A (en) |
-
2008
- 2008-05-30 KR KR1020080050803A patent/KR20090113152A/en not_active Application Discontinuation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6834503B2 (en) | Method for the operation of a steam thermal engine, in particular as a vehicle power unit | |
US8713939B2 (en) | Exhaust heat recovery system | |
US10458285B2 (en) | Device for controlling the working fluid circulating in a closed circuit operating according to a rankine cycle and method of using same | |
US7178358B2 (en) | Vapor-compression refrigerant cycle system with refrigeration cycle and Rankine cycle | |
CN108167038B (en) | ORC-transcritical CO2 heat pump engine exhaust waste heat recovery combined system | |
US9021807B2 (en) | Waste heat utilization device and operating method | |
CN103154488B (en) | Apparatus for utilizing waste heat from internal combustion engine | |
US20110289953A1 (en) | Thermally Enhanced Cascade Cooling System | |
KR20090031436A (en) | Ambient temperature thermal energy and constant pressure cryogenic engine | |
CN103154442A (en) | Device and method for the recovery of waste heat of an internal combustion engine | |
WO2013046853A1 (en) | Waste heat regeneration system | |
US9746215B2 (en) | Heat powered reciprocating piston engine | |
CN207905874U (en) | A kind of tail gas waste heat recovering system | |
JP4555784B2 (en) | Steam generating apparatus using low-temperature waste heat, thermoelectric supply apparatus using the apparatus, and steam generating method | |
WO2024066841A1 (en) | Sealed tail-vapor recovery vapor power system | |
US11371393B2 (en) | Arrangement for converting thermal energy from lost heat of an internal combustion engine | |
WO2010105288A1 (en) | Thermal engine using an external heat source | |
WO2019205773A1 (en) | New steam machine with cyclically operated working medium therein | |
CN105783300B (en) | The thermodynamic cycle system and application of recycle heat are realized by environment working medium | |
KR20090113152A (en) | The heat engine which affixes the heat exchanger | |
US20140075934A1 (en) | Line circuit and method for operating a line circuit for waste-heat utilization of an internal combustion engine | |
US20170241297A1 (en) | Waste thermal energy recovery device | |
US7987670B2 (en) | External combustion engine | |
PL219931B1 (en) | Method for converting low-temperature thermal energy into high-temperature thermal energy and mechanical energy and a heat pump as a device used for this conversion | |
JP2006038365A (en) | Heat exchange system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |