KR20130073096A - 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템 - Google Patents

자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템에 관한 것으로; 자동차의 엔진에서 연료의 연소 과정에서 발생하는 열원인 배기가스를 배기통으로 배출시에 작동유체와 열교환을 수행하는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기를 통해 열교환된 작동유체의 열에너지를 발전기의 축 동력으로 전환하는 스크롤 팽창기와, 상기 스크롤 팽창기를 거친 작동유체를 냉각하는 응축기와, 상기 응축기를 거친 냉각상태의 작동유체가 충진되는 서지탱크와, 상기 서지탱크의 작동유체를 상기 제1열교환기로 강제 투입하는 순환펌프로 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 자동차 구동으로 인해 발생하는 배기가스와 엔진의 과열냉각수와 에어컨 압축기를 거친 냉매 등의 자동차에서 발생하는 열원을 열교환을 통해 작동유체를 순환시키는 유기냉매 사이클(ORC:Organic Rankine Cycle)의 스크롤 팽창기를 통해 축동력으로 회수하여 고효율의 전기를 생산하여 자동차의 동력원으로 사용하여 자동차의 연비를 개선할 수 있는 장점이 있다.

Description

자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템 { Scroll expander generating system using heat source of automobile }
본 발명은 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 자동차에서 발생하는 열원을 유기냉매 사이클(ORC:Organic Rankine Cycle)의 스크롤 팽창기의 축동력으로 회수하여 발전하여 자동차 운행에 필요한 전기에너지로 변환하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 가솔린·경유 따위를 원료로 삼는 엔진을 장착하여 그 동력으로 바퀴를 돌려서 도로 위를 주행하는 교통수단으로서, 용도에 따라 승용차·버스·트럭·특수작업차 등으로 나눈다.
이와 같은 자동차는 동력을 발생하기 위한 엔진이 필수적으로 구비되어 연료를 연소시킴으로서 발생되는 동력을 이용해 도로 위를 주행하게 된다.
그리고, 자동차는 엔진의 과열 및 폭발을 방지하기 위해 엔진에 냉각수를 순환시키며, 승객의 편의를 위해 에어컨과 히터가 구비되는데, 이와 같은 차량 구동을 위한 각종 장치들의 작동을 위해서는 많은 에너지를 필요로 한다.
한편, 자동차의 주행 및 각종 장치의 구동을 위한 에너지는 엔진에서 발생되는 동력에 전적으로 의존하고 있어, 자동차의 주행중에 에어컨 등의 부가 장치를 작동시키는 경우 연료소모가 많아지고 이는 자동차의 연비 저하의 원인이 되고 있다.
따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 자동차에서 발생하는 열원을 열교환을 통해 작동유체를 순환시키는 사이클에 스크롤 팽창기를 설치하여 전기를 효율적으로 생산하고 이를 자동차 운행에 필요한 에너지로 활용할 수 있는 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 유기 냉매를 작동유체를 순환시켜 전기를 생산함으로서 양호한 운전조건을 얻을 수 있어 내구성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템을 제공함에도 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은;
자동차의 엔진에서 연료의 연소 과정에서 발생하는 열원인 배기가스를 배기통으로 배출시에 작동유체와 열교환을 수행하는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기를 통해 열교환된 작동유체의 열에너지를 발전기의 축 동력으로 전환하는 스크롤 팽창기와, 상기 스크롤 팽창기를 거친 작동유체를 냉각하는 응축기와, 상기 응축기를 거친 냉각상태의 작동유체가 충진되는 서지탱크와, 상기 서지탱크의 작동유체를 상기 제1열교환기로 강제 투입하는 순환펌프로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템을 제공한다.
이때, 상기 엔진 구동시 구동벨트를 통해 작동되는 에어컨용 압축기에서 고온 압축된 에어컨냉매는 제2열교환기를 통해 작동유체와 열교환을 한 후 응축기로 순환되며, 상기 순환펌프의 구동에 의해 순환되는 작동유체는 제2열교환기를 거쳐 열교환 후에 상기 제1열교환기로 투입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 엔진을 냉각하고 배출되는 엔진냉각수는 제3열교환기를 통해 작동유체와 열교환을 한 후 라디에이터로 순환되며, 상기 순환펌프의 구동에 의해 순환되는 작동유체는 제3열교환기를 거친 후 상기 제2열교환기로 투입되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 스크롤 팽창기는 내측에 공간부가 형성되고 후측에는 축공이 형성되는 프레임과, 상기 프레임의 전면에 고정되되 중심부로부터 나선형을 이루며 외주부로 연장되는 제1나선형날개가 형성되며 중심부에는 작동유체가 유입되는 유입구가 형성되고 외측에는 작동유체가 유출되는 토출구가 형성되는 고정스크롤과, 전면에는 상기 고정 스크롤의 제1과 제1나선형날개와 맞물려 중심부로부터 나선형을 이루며 외주부로 연장되는 제2나선형날개가 형성되고 후면 중앙에는 지지홈이 형성되어 고정스크롤과의 사이의 공간에서 선회하여 중심부에서 유입된 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.
이때, 상기 프레임의 공간부는 상기 선회스크롤의 자전을 방지하는 올드햄링이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 크랭크샤프트의 회전축부에는 밸런스웨이트가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레어커버와 프레임 후단 사이에는 트로코이드펌프가 구비되어 크랭크샤프트가 회전시에 오일탱크의 오일이 입출되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 트로코이드펌프는; 상기 프레임 후단에 밀착되며 오일탱크의 오일이 유입되는 유입공이 일측에 형성되고 중앙의 관통공 방향으로 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.
또한, 상기 작동유체는 유기 냉매인 R134a인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 자동차 구동으로 인해 발생하는 배기가스와 엔진의 과열냉각수와 에어컨 압축기를 거친 냉매 등의 자동차에서 발생하는 열원을 열교환을 통해 작동유체를 순환시키는 유기냉매 사이클(ORC:Organic Rankine Cycle)의 스크롤 팽창기를 통해 축동력으로 회수하여 고효율의 전기를 생산하여 자동차의 동력원으로 사용하여 자동차의 연비를 개선할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 자동차에서 발생하는 열원을 열교환하여 유기 냉매를 작동유체로 하는 순환 사이클을 분리하여 전기를 생산함으로서 발전을 위한 양호한 운전조건을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템의 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.
이하, 본 발명에 따른 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템을 첨부한 도면을 참고로 설명한다.
도 1 내지 도 7에 의하면, 본 발명에 따른 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템은 가솔린 또는 디젤 방식 등과 같은 자동차의 엔진(100)에서 발생되는 배기가스, 엔진냉각수, 에어컨냉매 등의 열원을 열교환을 통해 2차 사이클인 유기냉매사이클(ORC; Organic Rankine cycle)에 전달하고 2차 사이클에 설치된 스크롤 팽창기(600)를 통해 작동유체의 열에너지를 축동력으로 전환하여 발전하는 시스템이다.
자동차 엔진(100)에 탑재된 에어컨용 압축기(200)는 구동벨트(210)를 통해 엔진(100)으로 구동함으로써 에어컨냉매를 순환시켜 차량 전방에 탑재된 응축기(220)에서 방열하고 팽창밸브(230)로 팽창시켜 증발기(240)에서 공기와 열 교환하여 차량 내부를 냉방하며, 엔진(100)의 엔진냉각수가 받는 폐열을 이용하며, 엔진(100) 본체에 부착된 워터펌프(300)에 의해 엔진냉각수를 순환시켜 자동차의 히터코어(310)에서 공기와 열교환하여 차량내부를 난방한다. 물론, 난방을 구동하지 않는 경우에는 엔지냉각수를 라디에이터(320)를 통과시켜 방열한 후 엔진(100)을 냉각시키는데 사용한다. 그리고, 자동차의 엔진(100)에서 연료가 연소하는 과정에서 발생하는 배기가스는 배기통(330)으로 배출된다.
이때, 상기 엔진(100)에서 연료가 연소하면서 발생하는 배기가스는 300℃ 이상이고, 에어컨 시스템에서 압축기(200)에서 고온 압축된 에어컨냉매는 150℃ 이상이며, 엔진(100)의 엔진냉각수는 80℃ 이상이다.
한편, 스크롤 팽창기(600)는 자동차의 열원에 직접 노출되는 환경에 설치하지 않고, 1차 에너지원인 자동차의 열원과의 열교환을 통해 작동유체를 순환시키는 사이클에 설치하여 작동시키는 것이 양호한 운전조건을 얻을 수 있어 내구성 및 신뢰성 확보에 유리하다.
이를 위해 본 발명에 따른 시스템은 자동차의 열원을 확보하기 위한 1차 사이클과, 유기 냉매인 R134a를 작동유체로 하는 2차 유기 사이클(organic Rankine cycle)로 이루어지는 2개의 폐회로(closed cycle)로 구성된다.
이와 같은 본 발명에 따른 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템은 자동차의 엔진(100)에서 연료가 연소하는 과정에서 발생하는 배기가스를 배기통(330)으로 배출시에 작동유체와 열교환을 수행하는 제1열교환기(400)와, 상기 제1열교환기(400)를 통해 열교환된 작동유체의 열에너지를 발전기(1)의 축(1a) 동력으로 전환하는 스크롤 팽창기(600)와, 상기 스크롤 팽창기(600)를 거친 작동유체를 냉각하는 응축기(700)와, 상기 응축기(700)를 거친 냉각상태의 작동유체가 충진되는 서지탱크(800)와, 상기 서지탱크(800)의 작동유체를 상기 제1열교환기(400)로 강제 투입하는 순환펌프(900)로 구성된다.
한편, 상기 압축기(200)에서 고온 압축된 에어컨냉매는 제2열교환기(402)를 통해 작동유체와 열교환을 한 후 응축기(220)로 순환된다. 이때, 순환펌프(900)의 구동에 의해 순환되는 작동유체는 제2열교환기(402)를 거친 후 제1열교환기(400)로 투입되어 작동유체의 온도를 순차적으로 상승시키게 된다.
그리고, 상기 엔진(100)을 냉각하고 배출되는 엔진냉각수는 제3열교환기(404)를 통해 작동유체와 열교환을 한 후 라디에이터(320)로 순환된다. 이때, 순환펌프(900)의 구동에 의해 순환되는 작동유체는 제3열교환기(404)를 거친 후 제2열교환기(402)와 제1열교환기(400)로 순차적으로 투입되어 작동유체의 온도를 순차적으로 상승시키게 된다.
한편, 2차 사이클에서는자동차 열원이 열교환기(400)를 거치면서 작동유체를 약 70 ~ 90℃(바람직하게는 80℃)로 가열하게 된다. 이때, 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.
상기 열교환기(400)를 거쳐 고온으로 가열되어 열에너지를 갖는 작동유체는 스크롤 팽창기(600)로 유입되어 발전기(1) 구동을 위한 축(1a) 동력을 발생하게 된다.
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.
따라서, 본 발명에서는 작동유체로 축동력을 발생하는데 성능 효율이 높은 스크롤 팽창기(600)를 사용한다.
이와 같은 스크롤 팽창기(600)의 작동 개념은 도 2에 도시된 바와 같다. 즉, 고압의 제2작동유체가 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.
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 제2작동유체가 유입되는 유입구(624)가 형성되고 외측에는 제2작동유체가 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 제2작동유체를 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.
물론, 상기 크랭크샤프트(650)의 회전축부(654) 후단에는 발전기(1)의 축(1a)이 연결되어 발전기(1)를 구동하게 된다.
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.
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.
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.
그리고, 상기 프레임(610)에는 상기 공간부(612)로 유입되는 오일을 오일탱크(682)로 배출하기 위한 배출공(617)이 형성된다.
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.
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.
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.
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.
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.
이상의 구조를 갖는 스크롤 팽창기(600)는 유입구(624)를 통해 제2작동유체가 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 제2작동유체를 연속적으로 압축하게 되면 선회스크롤(630)의 선회운동이 발생하게 된다.
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.
그리고 상기 스크롤 팽창기(600)를 거친 작동유체는 약 35℃로 온도가 낮아닌 상태로 응축기(700)에 유입되어 냉각수(702)를 이용한 열교환을 통해 응축되어 서지탱크(800)로 모여 순환펌프(900)의 구동으로 제1 내지 제3열교환기(400,402,404)로 재투입되어 약 70 ~ 90℃(바람직하게는 80℃)로 가열 및 압축된다.
이때, 순환펌프(900)의 구동으로 21bar의 일정압력을 가해 작동유체를 강제순환시키게 되며, 이와 같은 작동유체는 스크롤 팽창기(600)를 거치면서 약 8 ~ 9bar의 압력으로 낮아진다.
한편, 스크롤 팽창기(600)를 통해 배출되는 작동유체는 약 35℃의 온도이지만, 순환펌프(900)를 구동하면 작동유체의 압력이 상승하면서 약 2℃ 정도의 온도상승이 일어난다.
이상의 자동차 열원의 열에너지를 제1 내지 제3열교환기(400,402,404)를 통해 열교환 하고 작동유체를 이용해 발전기(1)의 회전 구동력을 얻어 양호한 운전조건을 얻을 수 있어 내구성 및 신뢰성을 확보할 수 있다. 이 경우 발전기(1)는 자동차에 설치되는 제너레이터를 사용함도 가능하지만, 별도의 독립된 발전기를 사용함이 안정적이며, 발전기(1)에서 생성되는 전기는 차량용 배터리(2)에 충전함이 바람직하다.
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.
1: 발전기 100: 엔진
200: 에어컨용 압축기 210: 구동벨트
220: 응축기 230: 팽창밸브
240: 증발기 300: 워터펌프
310: 히터코어 320: 라디에이터
330: 배기통 400: 제1열교환기
402: 제2열교환기 404: 제3열교환기
600: 스크롤 팽창기 700: 응축기
800: 서지탱크 900: 순환펌프

Claims (9)

  1. 자동차의 엔진(100)에서 연료의 연소 과정에서 발생하는 배기가스를 배기통(330)으로 배출시에 작동유체와 열교환을 수행하는 제1열교환기(400)와, 상기 제1열교환기(400)를 통해 열교환된 작동유체의 열에너지를 발전기(1)의 축(1a) 동력으로 전환하는 스크롤 팽창기(600)와, 상기 스크롤 팽창기(600)를 거친 작동유체를 냉각하는 응축기(700)와, 상기 응축기(700)를 거친 냉각상태의 작동유체가 충진되는 서지탱크(800)와, 상기 서지탱크(800)의 작동유체를 상기 제1열교환기(400)로 강제 투입하는 순환펌프(900)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진(100) 구동시 구동벨트(210)를 통해 작동되는 에어컨용 압축기(200)에서 고온 압축된 에어컨냉매는 제2열교환기(402)를 통해 작동유체와 열교환을 한 후 응축기(220)로 순환되며, 상기 순환펌프(900)의 구동에 의해 순환되는 작동유체는 제2열교환기(402)를 거쳐 열교환 후에 상기 제1열교환기(400)로 투입되는 것을 특징으로 하는 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진(100)을 냉각하고 배출되는 엔진냉각수는 제3열교환기(404)를 통해 작동유체와 열교환을 한 후 라디에이터(320)로 순환되며, 상기 순환펌프(900)의 구동에 의해 순환되는 작동유체는 제3열교환기(404)를 거친 후 상기 제2열교환기(402)로 투입되는 것을 특징으로 하는 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스크롤 팽창기(600)는 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 작동유체가 유입되는 유입구(624)가 형성되고 외측에는 작동유체가 유출되는 토출구(625)가 형성되는 고정스크롤(620)과, 전면에는 상기 고정 스크롤(620)의 제1과 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 작동유체를 연속적으로 압축하는 선회스크롤(630)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 프레임(610)의 후단부를 마감하는 레어커버(670)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 프레임(610)의 공간부(612)에는 상기 선회스크롤(630)의 자전을 방지하는 올드햄링(640)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 크랭크샤프트(650)의 회전축부(654)에는 밸런스웨이트(660,662)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 레어커버(670)와 프레임(610) 후단 사이에는 트로코이드펌프(680)가 구비되어 크랭크샤프트(650)가 회전시에 오일탱크(682)의 오일이 입출되는 것을 특징으로 하는 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 트로코이드펌프(680)는;
    상기 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 이루어지며;
    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 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 작동유체는 유기 냉매인 R134a인 것을 특징으로 하는 자동차의 열원을 이용한 스크롤 팽창기 발전 시스템.
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