KR20120102195A - Power generation system using fluid circulation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유체의 자체 순환을 이용한 동력 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기체와 액체의 상변화가 쉽게 변환되는 유체의 자체 순환에 의해서 발생되는 에너지를 이용하여 내/외연 기관의 보조 동력으로 이용할 수 있는 유체의 자체 순환을 이용한 동력 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a power system using the self-circulation of the fluid, and more particularly, to use as an auxiliary power of the internal / external combustion engine by using energy generated by the self-circulation of the fluid in which phase changes of gas and liquid are easily converted. The present invention relates to a power system using self circulation of a fluid.
주지된 바와 같이 '내연기관'은 연료를 연소시켜서 생긴 열에너지를 기계적인 일로 바꾸는 동력발생장치를 말하는 것으로서, 탄화수소계의 연료(석탄, 석유류 등)와 공기를 적절한 비율로 혼합하여 기관의 내부에서 연소시키면 고온, 고압의 가스가 발생되는데, 이 가스의 팽창압력을 이용하여 동력을 얻는 것이다. 이러한 내연기관으로는 실린더 안에서 연료를 연소 폭발시켜 생긴 가스의 팽창력으로 동력을 일으키는 기관 즉, 디젤 기관, 가솔린 기관, 가스 터빈 기관 등이 있다.
As is well known, 'internal combustion engine' refers to a power generating device that converts thermal energy generated by burning fuel into mechanical work, and mixes hydrocarbon fuel (coal, petroleum, etc.) with air at an appropriate ratio and burns it inside the engine. When the gas is hot and high pressure is generated, the power is obtained by using the expansion pressure of the gas. Such internal combustion engines include engines that generate power by the expansion force of a gas produced by combustion and explosion of fuel in a cylinder, that is, a diesel engine, a gasoline engine, a gas turbine engine, and the like.
이에 대비되는 '외연기관'은 보일러 또는 가열기의 전열면(傳熱面)을 통해서 가열된 유체(作動流體:물 또는 기체)에 의해 동력을 일으키도록 하는 열기관으로서, 외연기관의 몸체와는 별도로 연소장치가 구비되어야 하며, 이 때문에 비교적 나쁜 연료를 이용할 수 장점이 있으나, 일반적으로 전열효율이 나쁘고 대형이다. 이러한 외연기관으로는 증기기관, 증기터빈 및 클로즈드 가스터빈 등이 있으나 효율이 낮아서 특수한 곳에서만 사용된다.
In contrast, an 'external combustion engine' is a heat engine that generates power by a fluid (water or gas) heated through a heat transfer surface of a boiler or a heater, and burns separately from the body of the external combustion engine. The device must be provided, which has the advantage of using a relatively bad fuel, but generally the heat transfer efficiency is bad and large. Such external combustion engines include steam engines, steam turbines and closed gas turbines, but they are used only in special places due to their low efficiency.
이러한 내연기관 및 외연기관은 그 자체에서 발생된 동력을 이용하여 운전되거나 전기에너지를 생산하는데, 근래에는 환경 문제와 더불어서 지하자원인 화석에너지의 매장량이 급격히 감소하면서 에너지절약이 중요시되고 있는 한편, 엔진의 효율을 증대시키기 위한 다각적인 방법이 시도되고 있다These internal combustion engines and external combustion engines operate by using the power generated by themselves, or produce electric energy. In recent years, energy saving is becoming more important as environmental reserves and fossil energy reserves are rapidly decreasing, while energy saving is important. Multifaceted ways to increase efficiency
예를 들면, 자동차의 엔진은 이 엔진에서 발생된 회전력으로 자동차 운행에 따른 운동에너지뿐만 아니라 전조등을 조명하거나 내부 전자장치를 구동하는 전기에너지도 생산해야 하며, 이에 더하여 엔진으로 연료를 유입시키기 위한 연료펌프, 엔진을 냉각하기 의한 냉각수 순환펌프 및 자동차 운행에 따른 각종 모터를 구동해야 한다. 이러한 엔진의 효율은 연료소모량과 직접적인 관련이 있어서 엔진의 효율을 증가시키기 위한 다양한 연구가 진행중이다.
For example, a car's engine must produce the kinetic energy from driving the car as well as the electrical energy that illuminates the headlights or drives the internal electronics with the rotational force generated by the engine. A pump, a coolant circulation pump for cooling the engine, and various motors for driving a vehicle should be driven. Since the efficiency of these engines is directly related to the fuel consumption, various studies are underway to increase the efficiency of the engines.
엔진(내/외연기관)의 효율을 증가시키기 위한 기술은 특히 자동차 분야에서 내연기관과 모터를 조합하여 상호 보안을 통해 운행되는 차량을 의미하는 하이브리드 전기 자동차가 대표적이라 할 수 있는데, 이러한 하이브리드 전기 자동차에서도 모터를 구동하는 배터리는 엔진의 구동으로 잉여되는 전력을 축적하며, 배터리에 축적된 전기에너지가 방전되는 경우에는 이를 별도의 전기에너지를 공급하여 충전하거나 엔진만을 구동하여 운행될 수밖에 없다.
The technology for increasing the efficiency of the engine (internal / external combustion engine) is a hybrid electric vehicle, which means a vehicle that is operated through mutual security by combining an internal combustion engine and a motor, especially in the automobile field. In addition, the battery driving the motor accumulates the surplus power by the driving of the engine, and when the electric energy accumulated in the battery is discharged, it must be operated by supplying a separate electric energy or charging only the engine.
이에 내/외연기관에 보조 동력을 구비하여 연료 소모량을 감소함과 동시에 효율을 증대시키기 의한 보조 동력시스템의 개발이 요구되고 있다.
Accordingly, it is required to develop an auxiliary power system by providing auxiliary power to internal / external combustion engines to reduce fuel consumption and increase efficiency.
본 발명은 상기의 개발의 필요성에 따라 안출된 것으로, 유체의 자체 순환으로 발생되는 에너지를 이용하여 자체적으로 동력 또는 전기에너지를 생산하여 이를 내/외연기관의 보조 동력원으로 사용할 수 있는 유체의 자체 순환을 이용한 동력 시스템을 제공하는데에 그 목적이 있다.
The present invention has been made in accordance with the necessity of the above development, by using the energy generated by the self-circulation of the fluid to generate power or electric energy by itself, the self-circulation of the fluid that can be used as an auxiliary power source of the internal / external combustion engine The purpose is to provide a power system using.
상기한 목적에 따른 본 발명의 유체의 자체 순환을 이용한 동력 시스템을 그 내부에 기체상태의 유체가 저장되는 유체저장용기(10)와; 상기 유체저장용기(10)로부터 이송되는 유체의 투입시기를 제어하는 로터리 밸브(100)와, 상기 로터리 밸브(100)에서 배출되는 유체의 감압에 의해 팽창력을 회전에너지로 전환하는 회전체 엔진(200) 및 상기 회전체 엔진(200)으로부터 회전력은 출력하는 동력발생부(20)와; 상기 동력발생부(20)로부터 배출되는 유체를 냉각시키는 응축기(30)와; 상기 응축기(30)에서 배출되는 액체 및 기체를 수집하여 액체만 분리배출하는 기액분리기(40)와; 상기 기액분리기(40)에서 배출되는 액체 상태의 유체를 수집하는 리시버탱크(50)와; 상기 리시버탱크(50)에 수집된 유체를 이송시키는 펌프(60) 및 상기 펌프(60)에서 토출된 유체를 기화시키는 기화기(70); 를 구비하는 것에 의해 달성된다.
A fluid storage container (10) in which a fluid in a gaseous state is stored in the power system using the self-circulation of the fluid according to the above object;
본 발명에 따르면, 유체의 자체 순환에서 발생되는 팽창에너지를 이용하여 내/외연기관의 보조 동력으로 사용할 수 있으므로 내/외연기관은 그 자체의 역할에 수행하는 데에만 사용할 수 있어서 내/외연기관의 효율을 증가시킬 수 있다.According to the present invention, since the expansion energy generated in the circulation of the fluid can be used as an auxiliary power of the internal / external combustion engine, the internal / external combustion engine can only be used to perform its own role, The efficiency can be increased.
또한, 본 발명으로 생산되는 동력을 이용하여 이를 발전기에 인가함으로써 전기에너지를 생산할 수 있으므로 하이브리드 전기 자동차에 적용할 경우에는 모터를 구동하는 배터리를 충전하거나 전기?전자 장치를 구동하는데에 사용하여 별도의 충전없이도 장거리 운행이 가능한 하이브리드 전기 자동차를 제공할 수 있다.
In addition, since the electric energy can be produced by applying it to a generator using the power produced by the present invention, when applied to a hybrid electric vehicle, it is used to charge a battery driving a motor or to drive an electric / electronic device. It is possible to provide a hybrid electric vehicle capable of long distance operation without charging.
도 1은 본 발명에 따른 동력 시스템을 이용 가능한 장치로 공급하는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 유체의 자체 순환을 이용한 동력 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 동력 시스템에서 동력동력 발생부의 사시도,
도 4는 본 발명에서 전기에너지 발생장치의 로터리 밸브에 대한 분해사시도,
도 5는 본 발명에서 전기에너지 발생장치의 회전체 엔진에 대한 분해사시도,
도 6은 도 5에 따른 회전체 엔진의 단면도,
도 7은 본 발명의 발전 시스템에 따른 기화에 사용되는 열원의 구성도이다.1 is a configuration diagram for supplying a power system according to the present invention to an available device,
2 is a block diagram of a power system using the self-circulation of the fluid according to the present invention,
3 is a perspective view of a power generation unit in the power system of the present invention,
Figure 4 is an exploded perspective view of a rotary valve of the electric energy generating device in the present invention,
Figure 5 is an exploded perspective view of a rotating engine of the electric energy generating device in the present invention,
6 is a cross-sectional view of the rotary engine according to FIG. 5;
7 is a configuration diagram of a heat source used for vaporization according to the power generation system of the present invention.
이하에서는 본 발명의 유체의 자체 순환을 이용한 동력 시스템을 첨부한 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, the power system using the self-circulation of the fluid of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 기체와 액체의 상변화가 쉽게 변환되는 유체의 자체 순환에 의해서 발생되는 에너지를 이용하여 내/외연 기관의 보조 동력으로 이용할 수 있는 유체의 자체 순환을 이용한 동력 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 동력 시스템은 첨부된 도면의 도 1과 같이 내/외연기관을 포함한 이용 가능한 장치로 공급하기 위한 구성도를 나타낸 것이다.
The present invention relates to a power system using a self-circulation of a fluid that can be used as an auxiliary power of an internal / external combustion engine by using energy generated by the self-circulation of a fluid in which phase changes of gas and liquid are easily converted. The power system of Figure 1 shows a block diagram for supplying to the available device including the internal / external combustion engine as shown in FIG.
본 발명에 따른 유체의 자체 순환을 이용한 동력 시스템(2)은 폐루프상에서 유체를 기체와 액체의 상변화를 가지도록 하면서 자체 순환시키는 유체 순환장치(2b)와 액체에서 기체로의 상변화시 발생되는 압력으로 동력을 발생시키는 보조 동력장치(2a)로 구성되고, 이 보조 동력장치(2a)에서 발생된 동력은 내/외연기관(1)의 보조 동력으로 공급될 수 있으며, 또한 보조 동력장치(2a)의 동력이 발전장치(3)에 인가되어 상기 발전장치(3)에서 전기에너지가 생산되고 생산된 전기에너지를 배터리(4)와 전기?전자장치(5)에 공급되도록 하여 상기 배터리(4)를 충전하거나 전기?전자장치(5)를 구동하는 전력으로 이용될 수 있다.
The
첨부된 도면의 도 2는 본 발명에 따른 유체의 자체 순환을 이용한 동력 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 도 2에 도시된 같이 본 발명의 동력 시스템(2)은 유체저장용기(10), 동력 발생부(20), 응축기(30), 기액분리기(40), 리시버 탱크(50), 펌프(60) 및 기화기(70)를 포함하여 구성되며, 기화기(70)에서 기화된 유체는 다시 유체저장용기(10)로 유입되도록 하여 유체가 상기 장치들을 거치면서 순환되도록 폐로를 형성한다.
Figure 2 of the accompanying drawings shows a configuration of a power system using the self-circulation of the fluid according to the present invention, the
유체저장용기(10)는 그 내부에 기체상태의 유체가 저장되는 것으로, 기화기(70)에서 기화된 유체가 수납된다.The
이 유체저장용기(10)에는 별도로 보조 유체저장용기(11)가 더 연결될 수 있는데, 상기 보조 유체저장용기(11)는 유체의 손실 등에 의해 상기 유체저장용기(10)의 압력이 일정 이하로 감소되었을 경우, 이 유체저장용기(10)로 유체를 보충하기 위한 구성이다.
Auxiliary
본 발명에서 사용되는 유체로서 구비하여야 할 조건은 ① 온도가 낮아도 대기압 이상의 압력에서 증발하고 상온에서는 비교적 저압에서 액화하며, ② 동일한 냉동능력에 대하여 소요동력이 적고, ③ 임계온도가 높고 응고온도가 낮으며, ④ 증발열이 크고 액체의 비열이 작으며 증발열에 대한 액체비열의 비율이 작아야 하며, ⑤ 같은 냉동능력에 대해 냉매가스의 용적이 작고, ⑥ 화학적으로 결합이 양호하여 냉매가스가 압축열에 의하여 분해되더라도 냉매가스가 아닌 다른 가스를 발생하지 않으며, ⑦ 점성도가 작고 열전도율이 좋으며, ⑧ 인화성폭발성이 없으며 인체에 해롭지 않고 악취가 나지 않아야 하며, ⑨ 누출되면 발견하기 쉽고, ⑩ 가격이 저렴해야 한다는 것 등이 있으나, 상기의 모든 조건을 충족하기에는 어려울 수 있다.The conditions to be provided as a fluid used in the present invention is ① evaporation at a pressure higher than atmospheric pressure even at low temperature and liquefying at a relatively low pressure at room temperature, ② less power for the same freezing capacity, ③ high critical temperature, low solidification temperature ④ The heat of evaporation is large, the specific heat of liquid is small, and the ratio of liquid specific heat to evaporation heat is small. ⑤ The volume of refrigerant gas is small for the same freezing capacity. ⑥ The chemical bond is good, so the refrigerant gas is decomposed by compressed heat. Although it does not generate any gas other than refrigerant gas, ⑦ low viscosity, good thermal conductivity, ⑧ flammable explosion, harmless to the human body, no odor, ⑨ easy to find when leaking, ⑩ low price Although this may be difficult to meet all of the above conditions.
유체의 종류로는 암모니아, 프루오르화염탄소, 이산화탄소, 아황산가스, 염화메틸 및 염화에틸 등이 있으며, 사용상 편리성, 안정성, 현장 여건의 상황 및 환경보호 등에 따라 적절히 선택될 수 있다.
Examples of the fluid include ammonia, carbon fluoride, carbon dioxide, sulfurous acid gas, methyl chloride, and ethyl chloride, and may be appropriately selected depending on convenience of use, stability, on-site conditions and environmental protection.
다음으로, 동력 발생부(20)에 대해서 설명한다.
Next, the
동력 발생부(20)는 도 1의 보조 동력장치(2a)에 해당되는 것으로, 유체저장용기(10)에서 공급되는 고압의 유체를 팽창시키면서 저압으로 변환될 때의 팽창에너지를 회전에너지로 전환하는 장치이다.The
이에, 첨부된 도면의 도 3은 본 발명의 동력시스템에서 동력 발생부를 나타낸 것으로, 이 동력 발생부(20)는 유체의 투입을 제어하는 로터리 밸브 및 팽창에너지를 회전에너지로 전환하는 회전체 엔진을 포함하여 구성된다.
Accordingly, Figure 3 of the accompanying drawings shows a power generating unit in the power system of the present invention, the
우선, 동력 발생부(20)의 로터리 밸브(100)에 대해서 설명한다.First, the
첨부된 도면의 도 4는 본 발명에서 전기에너지 발생장치에서 사용된 로터리 밸브에 대한 분해사시도를 나타낸 것이다.
Figure 4 of the accompanying drawings shows an exploded perspective view of a rotary valve used in the electric energy generating device in the present invention.
로터리 밸브(100)는 고압의 유체를 회전체 엔진(200)에 투입하되 투입되는 시기를 제어하도록 하는 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 유체가 유입되는 유입구(111)와 유체가 배출되는 배출구(112)로 구성되는 바디(110)와; 상기 바디(110)의 내부에 구비되며, 관통공(121)이 마련되고 회전의 의해 상기 관통공(121)의 회전변위에 따라 상기 유입구(111)와 상기 배출구(112)를 개방 및 폐쇄시키는 밸브로터(120)와; 상기 밸브로터(120)의 상하부에 각각 연장되어 설치되는 샤프트(130)와; 상기 바디(110)의 상하부에 각각 결합설치되어 상기 샤프트(130)를 지지하면서 상기 밸브로터(120)가 상기 바디(110) 내부에서 회동가능하도록 지지하는 캡(140)과; 상기 캡(140)의 내주연과 밸브로터(120)의 외주연 사이에 구비되는 베어링(150) 및 상기 밸브로터(120)의 외주연과 상기 바디(110)의 내주연 사이에 설치되어 유체를 밀폐시키는 부싱(160);으로 구성된다.The
또한, 상기 캡(140)에는 상기 샤프트(130)를 더욱 견고히 지지하며 유체를 더욱 밀폐시키기 위해 보넷(170)이 나사결합될 수 있으며, 이 보넷(170)의 내부에는 탄성스프링(171), 와샤(172) 및 패킹부재(173)가 순차적으로 내설된다.
In addition, the
상기 로터리 밸브(100)의 구성에 대해서 상세히 설명한다.The structure of the said
바디(110)는 원통형으로 이루어지되 그 내부는 중공되고, 유체가 유입되는 유입구(111)와 이 유입구(111)에 대응되어 유체가 배출되는 배출구(112)가 구성된다. 이 바디(110)의 내부 중공부에는 밸브로터(120)가 설치된다.
The
밸브로터(120)는 바디(110)의 내부에 구비되는 것으로, 이 밸브로터(120)에는 관통공(121)이 마련되며, 밸브로터(120)의 회전의 의해 상기 관통공(121)이 회전변위되면서 상기 유입구(111)와 상기 배출구(112)를 개방시키거나 폐쇄시킨다.The
즉, 밸브로터(120)의 회전으로 관통공(121)이 유입구(111) 또는 배출구(112)의 범위에 위치하면 유입구(111)와 배출구(112)는 연통되고, 밸브로터(120)의 회전으로 관통공(121)이 유입구(111) 또는 배출구(112)의 범위에서 벗어나면 유입구(111)와 배출구(112)는 패쇄된다.
That is, when the
상기 밸브로터(120)의 상하부에는 각각 밸브로터(120)에 연장되는 샤프트(130)가 구비된다.
Upper and lower portions of the
부싱(160)의 내주연은 밸브로터(120)의 외주연과 접하는 것으로, 밸브로터(120)의 회전에 의해 발생된 열을 흡수하고, 흡수된 열이 쉽게 방출될 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 그리고 바디(110)의 내부에서 서로 접하는 밸브로터(120), 부싱(160), 캡(140) 및 베어링(150)의 경계면에는 유체의 유출을 방지하는 가스켓(151)이 설치된다.The inner circumference of the
상기 로터리 밸브(100)를 구동시키는 동력원은 하기에서 설명될 회전체 엔진(200)의 회전력을 인가받아 구동되거나 별도의 전기에너지를 공급받아 구동되는 제어모터(도면에 미표시)에 의해서 이루어질 수 있다.
The power source for driving the
다음으로, 회전체 엔진에 대해서 설명한다.
Next, a rotating engine will be described.
첨부된 도면의 도 5는 본 발명에서 전기에너지 발생장치의 회전체 엔진에 대한 분해사시도를 나타낸 것으로, 본 발명의 전기에너지 발생장치에서 사용된 회전체 엔진(200)은 로터리 밸브(100)의 제어에 의해 배출되는 고압의 유체를 유입하여 그 내부에서 감압되는데 이때 감압시 고압의 유체가 팽창되는 팽창력을 회전에너지로 전환하는 장치로서, 엔진 하우징(210), 엔진로터(220), 샤프트축(230), 회전날개(240), 커버(250)을 포함하여 이루어진다.
5 of the accompanying drawings shows an exploded perspective view of a rotary engine of the electric energy generating device in the present invention, the
엔진 하우징(210)은 그 내부에 원통형의 작동실(213)이 형성되며 외부를 실링한다. 엔진 하우징(210)의 작동실(213)에는 그 중심축에 이격되어 편심 설치되는 엔진로터(220)가 구비되고, 이 엔진로터(220)의 중심축에는 엔진로터(220)의 회전력을 외부로 전달하는 샤프트축(230)이 설치된다.
The
회전날개(240)는 엔진로터(220)의 축직각방향으로 복수 개 설치되며 일측은 상기 작동실의 내주면에 접하고 타측은 엔진로터(220)의 내측부로 슬라이딩 가능하도록 구비되는 데 이때, 엔진로터(220)의 내측부로 슬라이딩 가능하도록 하는 구성은 상기 회전날개(240)를 탄성지지하는 푸쉬로드(241)에 의해서 이루어진다.
Rotating
엔진 하우징(210)의 일측면에는 상기 작동실(213)과 연통되어 로터리 밸브(100)에서 배출되는 유체가 유입되는 유입포트(211)가 마련되고, 이 유입포트(211)와 마주하게 배출포트(212)가 설치되어 이 배출포트(212)를 통해 팽창된 유체가 배출된다.One side surface of the
이 엔진 하우징(210)의 외측면에는 엔진로터(220)의 회동에 의해 회전날개(240)와 작동실(213)의 벽과의 마찰에 의해 발생된 열을 외부로 방열시키기 위한 방열핀(214)이 설치된다.
The
상기 엔진 하우징(210)의 좌우측에는 커버(250)가 설치되는데, 상기 커버(250)에는 샤프트축(230)이 축 연장되어 관통된다.
여기서 커버(250)와 엔진 하우징(210) 사이에는 샤프트축(230)의 회전을 원활하게 하는 베어링(252)과 유체를 밀폐하는 오링(251)이 구비되고, 커버(250)의 외측부에는 상기 샤프트축(230)의 회전에 의해 유체를 밀폐하는 실링부재(253)와 상기 실링부재(253)를 고정하는 실커버(254)가 구비된다.
Here, the
상기와 같은 구성으로 이루어진 회전체 엔진(200)의 동작을 설명한다.
The operation of the
첨부된 도면의 도 6은 회전체 엔진의 단면도를 도시한 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이 로터리 밸브(100)의 회전에 의해 고압의 유체가 회전체 엔진(200)의 유입포트(211)로 안내된다.6 of the accompanying drawings shows a cross-sectional view of the rotary engine, and as shown in FIG. 6, the high pressure fluid is moved to the
유입포트(211)로 안내된 유체는 작동실(213)의 벽과 회전날개(240)에 의해서 형성되는 공간중의 하나로 유입되고 고압 유체의 압력에 의해 회전날개(240)를 밀어내면서 팽창된다. 즉, 작동실(213)의 축 중심에 편심되도록 엔진로터(220)가 설치되어 작동실(213)의 벽과 회전날개(240)에 의해서 형성되는 공간은 서로 다른 크기가 되고 작은 공간에 유입된 고압의 유체는 그 유체 내부에 존재하는 팽창에너지에 의해 회전날개(240)를 밀어내면서 결국 엔진로터(220)를 회전시킨다.
The fluid guided to the
이에 따라 고압의 유체는 팽창되면서 회전날개(240)를 밀어내면, 엔진로터(220)가 회전되고 팽창된 유체는 다음 단계에서 유입되는 고압 유체의 팽창력의 의해 엔진로터(220)를 회전시키고 배출포트(212)를 통해 배출된다.
Accordingly, when the high pressure fluid is expanded and pushes the
이 과정에서 상기 로터리 밸브(100)의 회전을 제어하여 적절한 고압의 유체량을 회전체 엔진(200)으로 공급할 수 있으며, 회전체 엔진(200)은 고압의 유체의 유입만으로 회전에너지를 발생할 수 있다. 또한 로터리 밸브(100)의 제어만으로도 회전체 엔진(200)의 배출 유체의 압력을 조절할 수 있는 것으로, 고압의 유체를 일정 압력이 감소된 저압의 유체로 변환하는데 용이하여 2차측의 유체 압력을 조절할 수 있는 효과가 있다.
In this process, the rotation of the
회전체 엔진(200)에서 발생된 회전에너지는 내/외연기관(1, 도 1 참조)에 전달되어 내/외연기관의 보조 동력원으로 사용되거나 별도의 발전장치(3, 도 1 참조)를 통해 전기에너지를 생산하여 전기에너지를 필요로하는 장치로 인가되도록 구성될 수 있다.
Rotating energy generated from the rotating
한편, 회전체 엔진(200)의 구동으로 사용된 유체는 팽창되어 저압의 유체로 변환되어 배출되는데, 이 배출된 유체는 응축기(30)로 전송된다.On the other hand, the fluid used by the drive of the
응축기(30)는 기체상태의 유체를 주위의 공기나 냉각수에 열교환시켜 응축액화하는 장치로서, 동력 발생부(20)로부터 배출되는 유체를 냉각시킨다.The
응축기(30)를 구동하는 동력원은 상기 발전기(400)에서 발생된 전기에너지에 의해서 구동될 수 있으나, 이 응축기(30)에 사용된 전기에너지가 상당한 부분을 차지하면, 본 발명의 동력 시스템은 그 효율이 저하되어 다른 외부 장치를 구동하는데 어려움이 발생된다. 그런데, 이 응축기(30)를 통하여 기체상태의 유체를 전부 액체상태로 변환하기 위해서는 많은 전기에너지가 공급되어야 하며, 많은 전기에너지를 공급하면, 본 발명의 동력장치를 통해 외부장치로 공급되는 동력에 비하여 그 효율이 저하될 수 있다.The power source for driving the
따라서 적절한 전기에너지를 공급하여 응축기(30)를 구동하여야 하는데, 본 발명에서는 기체 상태의 유체를 액화하는데 최소한의 전기에너지만 공급하여 응축기(30)에서 액체 및 기체가 혼합된 상태의 유체를 배출하되 액체와 기체를 분리 공급하는 기액분리기(40, separator)가 구비된다.
Therefore, the
기액분리기(40)는 응축기(30)에서 배출되는 액체 및 기체의 혼합상태인 유체를 수집하여 액체만 분리배출하고 기체상태의 유체는 다시 응축기(300)로 피드백(feedback) 시킨다.The gas-
이 기액분리기(40)의 구성으로 액체 상태의 유체만 분리 공급할 수 있으며, 액체상태로 유지되는 유체만을 기화시켜 균일한 고압의 유체(기체)를 발생시킬 수 있다.
With the configuration of the gas-
리시버 탱크(50), 기액분리기(40)에서 배출되는 응축된 유체를 수집하여 펌프(60)으로 이송하며, 펌프(60)는 리시버탱크(50)에 수집된 유체를 기화기(70)로 강제 이송한다.
The condensed fluid discharged from the
기화기(70) 펌프(60)에서 토출된 유체를 기화시키는 것으로, 첨부된 도면의 도 7은 본 발명에 따른 기화기에서 기화에 사용되는 열원의 구성도이다.
이 기화기(70)에서 사용되는 열원은 냉각수(71), 히터코어(72), PCT코어(730) 및 배기가스(74) 중에서 선택되는 하나 이상으로 구성될 수 있다.
The heat source used in the
냉각수(71)는 내/외연기관의 엔진 주변부를 통과하면서 열을 흡수하고 라디에이터에서 열을 방출하여 내/외연기관의 과열을 방지하는 유체로서, 일정 온도 이상으로 상승을 억제해야 한다. 따라서 이 내/외연기관의 주변부를 통과한 냉각수의 높은 열을 이용하여 기화기(70)에서의 열원으로 사용될 수 있으며, 이와 동시에 냉각수의 온도를 낮추는 효과도 발생된다.
The coolant 71 is a fluid that absorbs heat while passing through the engine periphery of the internal / external combustion engine and releases heat from the radiator to prevent overheating of the internal / external combustion engine. Therefore, it can be used as a heat source in the
히터코어(72) 및 PCT(Positive Temperature Coefficent)코어(73)는 자동차의 경우 자동차 실내 난방을 위해 사용되는 열원으로서, 히터코어(72)는 냉각수에 의해서 가열되고 PTC코어(73)는 전기에너지에 의해서 가열되며, 이 가열된 열원을 상기 기화기(70)의 열원으로 사용될 수 있다.
Heater core 72 and PCT (Positive Temperature Coefficent) core 73 is a heat source used for automobile interior heating in the case of automobiles, heater core 72 is heated by the coolant and PTC core 73 is applied to electrical energy Is heated, and this heated heat source can be used as the heat source of the
배기가스(74)는 내/외연기관의 구동시 연소된 화석연료의 기체로서, 이 배기가스(74)는 높은 온도를 유지한 채 배출된다. 따라서 이 배기가스(74)를 기화기(70)의 열원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 이 배기가스(74)를 열원으로 사용하면 낭비되는 에너지를 회수할 수 있는 효과도 있다.
The exhaust gas 74 is a gas of fossil fuel combusted when the internal / external combustion engine is driven, and the exhaust gas 74 is discharged while maintaining a high temperature. Therefore, not only the exhaust gas 74 can be used as a heat source of the
본 발명에 따르면, 유체의 자체 순환에서 발생되는 팽창에너지를 이용하여 내?외연기관의 보조 동력으로 사용할 수 있으므로 내/외연기관은 그 자체의 역할에 수행하는 데에만 사용할 수 있어서 내/외연기관의 효율을 증가시킬 수 있다.According to the present invention, since the expansion energy generated in the circulation of the fluid can be used as an auxiliary power of the internal / external combustion engine, the internal / external combustion engine can only be used to perform its own role, The efficiency can be increased.
또한, 본 발명으로 생산되는 동력을 이용하여 이를 발전기에 인가함으로써 전기에너지를 생산할 수 있으므로 하이브리드 전기 자동차에 적용할 경우에는 모터를 구동하는 배터리를 충전하거나 전기?전자 장치를 구동하는데에 사용하여 별도의 충전없이도 장거리 운행이 가능한 하이브리드 전기 자동차를 제공할 수 있다.
In addition, since the electric energy can be produced by applying it to a generator using the power produced by the present invention, when applied to a hybrid electric vehicle, it is used to charge a battery driving a motor or to drive an electric / electronic device. It is possible to provide a hybrid electric vehicle capable of long distance operation without charging.
10 : 유체저장용기 11 : 보조 유체저장용기
20 : 동력 발생부 30 : 응축기
40 : 기액분리기 50 : 리시버탱크
60 : 펌프 70 : 기화기
71 : 냉각수 72 : 히터코어
73 : PTC코어 74 : 배기가스
100 : 로터리 밸브
110 : 바디 111 : 유입구
112 : 배출구 120 : 밸브로터
121 : 관통공 130 : 샤프트
140 : 캡 150 : 베어링
151 : 가스켓 160 : 부싱
170 : 보넷 171 : 스프링
172 : 와셔 173 : 패킹
200 : 회전체 엔진
210 : 엔진 하우징 211 : 흡입포트
212 : 배출포트 213 : 작동실
214 : 방열핀 220 : 엔진로터
230 : 샤프트축 240 : 회전날개
241 : 푸쉬로드 250 : 커버
251 : 오링 252 : 베어링
253 : 실링부재 254 : 실커버
300 : 제어장치
310 : 압력센서 320 : 디스플레이부
321 : 현재압력 표시부 322 : 설정압력 표시부
323 : 조작 버튼부 330 : 입력부
340 : 제어부 350 : 출력부10: fluid storage container 11: auxiliary fluid storage container
20: power generator 30: condenser
40: gas-liquid separator 50: receiver tank
60: pump 70: carburetor
71: cooling water 72: heater core
73: PTC core 74: exhaust gas
100: rotary valve
110: body 111: inlet
112
121: through hole 130: shaft
140: cap 150: bearing
151: gasket 160: bushing
170: bonnet 171: spring
172
200: rotor engine
210: engine housing 211: suction port
212
214: heat radiating fin 220: engine rotor
230: shaft shaft 240: rotary blade
241: push rod 250: cover
251: O-ring 252: bearing
253: sealing member 254: seal cover
300: control device
310: pressure sensor 320: display unit
321: current pressure display unit 322: set pressure display unit
323: operation button unit 330: input unit
340 control unit 350 output unit
Claims (5)
상기 유체저장용기(10)로부터 이송되는 유체의 투입시기를 제어하는 로터리 밸브(100)와, 상기 로터리 밸브(100)에서 배출되는 유체의 감압에 의해 팽창력을 회전에너지로 전환하는 회전체 엔진(200) 및 상기 회전체 엔진(200)으로부터 회전력은 출력하는 동력발생부(20)와;
상기 동력발생부(20)로부터 배출되는 유체를 냉각시키는 응축기(30)와;
상기 응축기(30)에서 배출되는 액체 및 기체를 수집하여 액체만 분리배출하는 기액분리기(40)와;
상기 기액분리기(40)에서 배출되는 액체 상태의 유체를 수집하는 리시버탱크(50)와;
상기 리시버탱크(50)에 수집된 유체를 이송시키는 펌프(60) 및
상기 펌프(60)에서 토출된 유체를 기화시키는 기화기(70); 로 이루어진 것을 특징으로 하는 유체의 자체 순환을 이용한 발전 시스템.
A fluid storage container 10 in which a gaseous fluid is stored therein;
Rotary valve 100 for controlling the injection time of the fluid transferred from the fluid storage container 10, and a rotary engine 200 for converting the expansion force to the rotational energy by the decompression of the fluid discharged from the rotary valve 100 And a power generating unit 20 for outputting rotational force from the rotating engine 200;
A condenser (30) for cooling the fluid discharged from the power generator (20);
A gas-liquid separator 40 for collecting liquid and gas discharged from the condenser 30 and separating and discharging only liquid;
A receiver tank 50 for collecting fluid in a liquid state discharged from the gas-liquid separator 40;
Pump 60 for transferring the collected fluid to the receiver tank 50 and
A vaporizer 70 for vaporizing the fluid discharged from the pump 60; Power generation system using the self-circulation of the fluid, characterized in that consisting of.
상기 로터리 밸브(100)는
유체가 유입되는 유입구(111)와 유체가 배출되는 배출구(112)로 구성되는 바디(110)와;
상기 바디(110)의 내부에 구비되며, 관통공(121)이 마련되고 회전의 의해 상기 관통공(121)의 회전변위에 따라 상기 유입구(111)와 상기 배출구(112)를 개방 및 폐쇄시키는 밸브로터(120)와;
상기 밸브로터(120)의 상하부에 각각 연장되어 설치되는 샤프트(130)와;
상기 바디(110)의 상하부에 각각 결합설치되며 상기 밸브로터(120)가 상기 바디(110) 내부에서 회동가능하도록 지지하는 캡(140)과;
상기 캡(140)의 내주연과 로터(120)의 외주연 사이에 구비되는 베어링(150) 및
상기 밸브로터(120)의 외주연과 상기 바디(110)의 내주연 사이에 설치되는 부싱(160);으로 이루어짐을 특징으로 하는 유체의 자체 순환을 이용한 발전 시스템.
The method according to claim 1,
The rotary valve 100
A body 110 including an inlet 111 through which the fluid is introduced and an outlet 112 through which the fluid is discharged;
It is provided inside the body 110, the through hole 121 is provided and the valve for opening and closing the inlet 111 and the outlet 112 in accordance with the rotational displacement of the through hole 121 by rotation A rotor 120;
A shaft 130 extending and installed at upper and lower portions of the valve rotor 120;
Caps 140 coupled to upper and lower portions of the body 110 and supporting the valve rotor 120 to be rotatable inside the body 110;
A bearing 150 provided between an inner circumference of the cap 140 and an outer circumference of the rotor 120;
And a bushing (160) installed between an outer circumference of the valve rotor (120) and an inner circumference of the body (110).
상기 회전체 엔진(200)은
그 내부에 원통형의 작동실(213)이 형성되며 외부를 실링하는 엔진 하우징(210)과;
상기 작동실(213) 중심축에서 이격되어 편심 설치되는 엔진로터(220)와;
상기 엔진로터(220)의 중심축에 설치되어 상기 엔진로터(220)의 회전력을 외부로 전달하는 샤프트축(230)과;
상기 엔진로터(220)의 축직각방향으로 복수 개 설치되며 일측은 상기 작동실(213)의 내주면에 접하고 타측은 상기 엔진로터의 내측부로 슬라이딩 가능하도록 구비되는 회전날개(240)와;
상기 작동실(213)의 일측면으로 상기 로터리 밸브(100)에서 배출되는 유체가 유입되는 유입포트(211) 및
상기 유입포트(211)와 마주하게 설치되며 팽창으로 감압된 유체가 배출되는 배출부(212);를 포함하는 것을 특징으로 유체의 자체 순환을 이용한 발전 시스템.
The method according to claim 1,
The rotary engine 200
An engine housing 210 having a cylindrical operation chamber 213 formed therein and sealing an outside thereof;
An engine rotor 220 spaced apart from the central axis of the operation chamber 213 and installed;
A shaft shaft 230 installed at the center shaft of the engine rotor 220 to transmit the rotational force of the engine rotor 220 to the outside;
A plurality of rotor blades installed in the axially perpendicular direction of the engine rotor 220, one side of which is in contact with the inner circumferential surface of the operation chamber 213 and the other side of which is slidable to an inner side of the engine rotor;
An inlet port 211 through which fluid discharged from the rotary valve 100 flows into one side of the operation chamber 213 and
And a discharge part (212) installed facing the inlet port (211) and discharged from the pressure-reduced fluid by expansion.
상기 엔진 하우징(210)의 외접면에는 방열핀(214)이 구비됨을 특징으로 하는 유체의 자체 순환을 이용한 발전 시스템.
The method according to claim 3,
Power generation system using a self-circulation of the fluid, characterized in that the heat dissipation fin (214) is provided on the outer surface of the engine housing (210).
상기 기화기(70)에서 사용되는 열원은 냉각수(71), 히터코어(72), PTC코어(73) 및 배기가스(74) 중에서 선택되는 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유체의 자체 순환을 이용한 발전 시스템.
The method according to claim 1,
The heat source used in the vaporizer 70 is composed of one or more selected from the cooling water 71, the heater core 72, the PTC core 73 and the exhaust gas 74 using the self-circulation of the fluid Power generation system.
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KR1020110020163A KR101220468B1 (en) | 2011-03-08 | 2011-03-08 | Power generation system using fluid circulation |
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WO2015174726A1 (en) * | 2014-05-12 | 2015-11-19 | 한국해양대학교 산학협력단 | Energy storage apparatus using power generation turbine and compressed gas by pump |
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JP2000241033A (en) | 1999-02-23 | 2000-09-08 | Aisin Seiki Co Ltd | Vapor compression type refrigerator |
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- 2011-03-08 KR KR1020110020163A patent/KR101220468B1/en active IP Right Grant
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