KR20160014427A - Electricity generation system - Google Patents

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KR20160014427A
KR20160014427A KR1020140096659A KR20140096659A KR20160014427A KR 20160014427 A KR20160014427 A KR 20160014427A KR 1020140096659 A KR1020140096659 A KR 1020140096659A KR 20140096659 A KR20140096659 A KR 20140096659A KR 20160014427 A KR20160014427 A KR 20160014427A
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Abstract

The present invention relates to an electricity generation system generating electricity by absorbing heat source from the air. An electricity generation system of the present invention provides a technology for power generation system which sets an organic rankine cycle which utilizes refrigerant having a low boiling point as heat medium, as a power cycle, uses a reverse rankine cycle (heat pump cycle) which produces high heat source by acquiring heat from a low heat source like the air, as a heat acquisition cycle, and supplies high temperature heat source produced from the heat acquisition cycle, to the organic rankine cycle, thereby producing electricity. Also, the present invention provides a technology utilizing a principle in which an air evaporator inside of an air-conditioning duct is provided to supply a lot of air heat sources from a small power from the air evaporator of the heat acquisition cycle, an air inlet is formed as a ring-shape nozzle main body, the air is flown, by a blower, into the ring-shaped nozzle main body, and an air injection of the ring-shaped nozzle main body jets the air, thereby flowing the air along the main body and allowing massive peripheral air to enter the air inlet.

Description

발전시스템 {Electricity generation system}[0002] Electricity generation system [0003]

비교적 낮은 비등점을 갖는 냉매를 작동열매체로 활요하여 발전을 하는 유기랭킨사이클과 낮은 미활용 열원으로 부터 열을 흡수하여 높은 열을 생산하는 역랭킨사이클을 결합하여 미활용 열원으로 발전을 하는 발전시스템에 관한 것이다.
An organic Rankine cycle for generating electricity by heating a refrigerant having a relatively low boiling point with an operation heat medium and a reverse Rankine cycle for generating heat by absorbing heat from a low unused heat source to generate electricity as an unused heat source .

일반적으로 유기랭킨사이클을 이용하여 열병합 발전소나 공장폐수열을 활용 전기를 생산하는 방법이나, 히트펌프냉난방 시스템에서 팽창밸브 대신에 냉매터빈을 설치하여 전기를 생산하는 사례들이 많이 있다.
Generally, there are a number of cases where electricity is produced by utilizing a cogeneration plant or plant waste heat using an organic Rankine cycle, or a refrigerant turbine is installed instead of an expansion valve in a heat pump cooling and heating system.

유기랭킨사이클에서는 작동열매체의 증기압에 의해 터빈을 돌려 전기를 생산하고 작동열매체의 기체에서 액체로의 상변화를 위해 냉각팬을 돌려 공기로 식혀 응축 시키거나, 냉각탑을 설치하여 냉각수에 의해서 응축하는 방법을 사용한다.In the organic Rankine cycle, the turbine is rotated by the vapor pressure of the working heat medium to produce electricity, and the cooling fan is turned to cool the air to change the phase of the heat medium from gas to liquid or to condense it with cooling water Lt; / RTI >

(대한민국 특허등록번호 10-0960609 냉매터빈 발전장치)
(Korea Patent Registration No. 10-0960609 Refrigerant Turbine Generator)

상기 유기랭킨사이클은 냉매의 운동에너지만을 활용하여 전기를 생산하고, 냉매의 응축잠열은 활용하지 못하고 있고, 히트펌프 냉난방시스템에서는 냉매의 응축잠열만을 활용하고, 유체냉매의 운동에너지는 활용하지 못하고 있다.
The organic Rankine cycle generates electricity by utilizing only the kinetic energy of the refrigerant, and does not utilize the latent heat of condensation of the refrigerant. In the heat pump cooling and heating system, only the latent heat of condensation of the refrigerant is utilized and the kinetic energy of the fluid refrigerant is not utilized .

히트펌프냉난방 시스템에서 팽창밸브 대신에 냉매터빈을 설치하여 유체냉매의 운동에너지를 활용 전기를 생산하지만, 냉매 압축기 소비전력의 약30% 전력을 회수하여 전체적인 효율을 높이기는 하지만 발전기라고 할 수는 없다.In the heat pump system, instead of the expansion valve, a refrigerant turbine is installed to utilize the kinetic energy of the fluid refrigerant to generate electric power. However, although the overall efficiency is improved by recovering about 30% of the power consumed by the refrigerant compressor, .

(대한민국 특허등록번호 10-1166154, 냉매터빈발전기를 이용한 이원냉동사이클 히트펌프)
(Korean Patent Registration No. 10-1166154, Binary Refrigeration Cycle Heat Pump Using Refrigerant Turbine Generator)

유기랭킨사이클을 활용하여 폐열에서 전기를 생산하는 경우에는 어차피 버려지는 열에서 에너지를 회수 하기 때문에 경제성을 확보할 수 있는 여지가 있지만, 공기열원이나 지열원, 해수열원 등의 미활용 에너지를 회수하여 전력을 생산하고자 하는 경우에는 유기랭킨사이클 열원으로 사용하기에는 너무 낮아 발전을 할 수가 없다.
In the case of generating electricity from the waste heat by utilizing the organic Rankine cycle, there is a possibility to secure economical efficiency because the energy is recovered from the discarded heat anyway. However, unused energy such as air heat source, geothermal source, It is too low to be used as an organic Rankine cycle heat source and can not generate electricity.

유기랭킨사이클은 저온의 폐열원으로 부터 열을 회수하여 전력으로 변환하는 시스템으로 시스템효율은 낮은 상태여서, 폐열원 활용 효율을 높이기 위해서는 시스템효율을 최대한 높혀야 하며, 또한 전력으로 변환된 에너지를 제외하고는 유기랭킨사이클의 작동열매체 상변화를 위한 응축기에서의 대량의 냉각수가 소요되어 시스템의 소형화에 어려움이 많다.
The organic Rankine cycle is a system that recovers heat from a low-temperature waste heat source and converts it into electric power. System efficiency is low. To increase efficiency of waste heat source utilization, system efficiency should be maximized. A large amount of cooling water is required in the condenser for the operation thermal medium phase change of the organic Rankine cycle, which makes it difficult to miniaturize the system.

또한, 폐열원이 아닌 미활용에너지인 공기열, 지열, 해수열등의 열원은 폐열원 보다도 상대적으로 더 낮은 열원으로서, 유기랭킨사이클에 의해서 직접적으로 전력을 생산하기 어렵다.
In addition, heat sources such as air heat, geothermal heat, and seawater heat, which are not used as waste heat sources, are relatively lower heat sources than waste heat sources, and it is difficult to directly generate electric power by the organic Rankine cycle.

유기랭킨사이클로 저온의 폐열원에서 열원을 회수하여 더 높은 열원을 생산 유기랭킨사이클에 공급하기 위해서 본 발명에서는 역랭킨사이클인 히트펌프기술을 적용하였다.
In order to supply the organic Rankine cycle to a higher heat source in order to recover the heat source from the waste heat source of the organic Rankine cycle, a reverse Rankine cycle heat pump technique was applied.

히트펌프시스템을 사용하여 낮은 폐열원을 더 높은 열원으로 생산하여 유기랭킨사이클에 공급함으로서 발전을 할 수 있다.
A heat pump system can be used to produce a low heat source as a higher heat source and supply it to an organic Rankine cycle.

또한, 유기랭킨사이클 마이크로터빈을 회전시키고 빠져 나온 저온 저압 기체상태의 작동열매체를 액체상태로 상변화 시키기 위해서는 응축기가 필요한데, 기본적으로 전력으로 변환된 에너지를 제외한 나머지 에너지가 매우 크기 때문에, 응축기가 켜져야 할 뿐 아니라 수냉식의 경우 다량의 냉각수를 필요로 하는데, 본 발명에서는 히트펌프기술을 활용하여, 응축열을 회수하여 다시 열원으로 공급함으로서 별도의 냉각수가 필요 없는 발전시스템을 구성할 수 있다.
In addition, a condenser is required to phase-change an operating thermal medium in a low-temperature and low-pressure gaseous state that has been rotated through an organic Rankine cycle microturbine to a liquid state. Since the remaining energy is basically large except for the energy converted into electric power, In addition, a large amount of cooling water is required in the case of the water-cooling type. In the present invention, the heat-pump technology is used to recover the condensation heat and supply the heat to the heat source.

또한, 본 발명에서는 공기열, 지열, 해수열등의 미활용에너지를 활용하여 전력을 생산하기 위해서, 고온전달사이클과 열취득사이클로 구성된 이원사이클 히트펌프시스템을 구성하여, 낮은 온도의 미활용에너지로 부터 고열원을 생산하여, 유기랭킨사이클에 공급하여 발전을 하면서, 유기랭킨사이클 작동열매체 응축을 위한 응축기를 히트펌프시스템과 결합하여 응축열을 회수하여 다시 열원으로 공급함으로서 유기랭킨사이클 시스템효율을 증대하고 있다.
In addition, in the present invention, a two-cycle heat pump system composed of a high-temperature transfer cycle and a heat acquisition cycle is constructed to generate electric power utilizing unused energy such as air heat, geothermal heat, and seawater heat. The organic Rankine cycle operation is performed by supplying the organic Rankine cycle to the organic Rankine cycle, and the condenser for the condensation of the organic Rankine cycle heat is combined with the heat pump system to recover the condensation heat and supply it to the heat source again, thereby increasing the efficiency of the organic Rankine cycle system.

또한, 유기랭킨사이클의 마이크로터빈과 역랭킨사이클의 압축기를 축으로 연결하여, 발전사이클과 열공급사이클을 구성함으로서 별도의 전력 공급 없이 마이크로터빈 회전력을 압축기로 전달하여 열공급사이클을 작동시킨다.
In addition, the micro-turbine of the organic Rankine cycle and the compressor of the reverse Rankine cycle are axially connected to constitute a power generation cycle and a heat supply cycle, thereby transferring the microturbine rotational force to the compressor without any additional power supply to operate the heat supply cycle.

또한, 외기증발기로 공기를 유입시키기 위해 작동되는 팬의 소비동력을 줄이기 위하여 공조덕트와 환형노즐본체를 연결하여, 환형노즐본체 안쪽 코안다 면으로 고속으로 공기의 흐름을 만들어 주변공기를 유입시켜 외기증발기 열흡수량을 증대시킬 수 있도록 하였다.
In addition, in order to reduce the power consumption of the fan operated to introduce air into the outside-air evaporator, the air duct and the annular nozzle body are connected to each other to create a flow of air at the inner surface of the annular nozzle body at high speed, So that the evaporator heat absorption can be increased.

태양광발전이나 풍력발전, 소수력 발전등은 날씨조건 등에 의해서 전기를 생산하는데 여러 가지 제약이 있고, 발전설비를 갖추기 위해서 초기 많은 투자가 들어가, 전기 생산단가가 높아 아직 경제성을 확보하기가 쉽지 않은 반면, 상대적으로 설비비용이 낮고 설치하는데 제약이 거의 없는 역랭킨사이클의 히트펌프 기술을 활용하여 열취득사이클을 구성하여 유기랭킨사이클에 공급함으로 낮은 공기열원을 사용하여 발전을 할 수 있다.
Solar power generation, wind power generation, and small-scale power generation are subject to various limitations in producing electricity by weather conditions, and it is not easy to secure economical efficiency due to high initial investment and high production cost , It can generate electricity by using a low air heat source by supplying heat to the organic Rankine cycle by constructing the heat acquisition cycle by utilizing the heat pump technology of the reverse Rankine cycle which is relatively low in equipment cost and has no restriction on the installation.

또한, 유기랭킨사이클에 역랭킨사이클을 결합 함으로서 상대적으로 고온인 소각장 소각열이나 발전소 배열뿐 아니라, 미활용 에너지원인 지열, 해수열등을 활용하여 전력을 생산할 수 있다.
In addition, the reverse Rankin cycle can be combined with the organic Rankine cycle to generate electric power using not only incinerator incineration heat and plant arrangement, but also geothermal heat and seawater heat, which are the unused energy sources.

도1 은 본 발명의 발전시스템 실시도 1
도2 는 본 발명의 발전시스템 실시도 1 에서 상용전력망 및 내부전력부하 전력공급시 열매체 및 공기흐름도
도3 은 본 발명의 발전시스템 설시도 1 에서 최초 시동시 배터리 전력공급 및 열매체, 공기흐름도
도4 는 본 발명의 발전시스템 실시도 1 에서 상용전력망에 의한 시동전력 공급시 열매체 및 공기흐름도
도5 는 본 발명의 발전시스템 실시도 1 에서 발전시스템 자체 소비동력만 공급시 열매체 및 공기흐름도
도6 은 본 발명의 발전시스템 실시도 2
도7 은 본 발명의 발전시스템 실시도 2 에서 상용전력망 및 내부전력부하 전력공급시 열매체 및 공기흐름도 1 shows a power generation system embodiment of the present invention Fig. 1
Fig. 2 is a schematic diagram of a power generation system of the present invention. Fig.
FIG. 3 is a schematic view of the power generation system of the present invention.
Fig. 4 is a schematic view of a power generation system of the present invention. Fig.
FIG. 5 is a schematic view of a power generation system according to the present invention. FIG.
6 is a schematic view of a power generation system embodiment 2
Fig. 7 is a schematic diagram of a power generation system embodiment of the present invention. Fig.

도1 은 본 발명의 발전시스템 실시도 1 이다.1 is a power generation system embodiment 1 of the present invention.

본 발명의 발전시스템은 아래와 같이 발전사이클인 유기랭킨사이클과 열취득사이클인 역랭킨사이클로 구성된다.
The power generation system of the present invention is composed of an organic Rankine cycle which is a power generation cycle and a reverse Rankine cycle which is a heat acquisition cycle as follows.

유기랭킨사이클은 마이크로터빈(101), 제2열교환기(103), 압축펌프(104), 제1열교환기(105)로 폐루프를 형성하여 구성된다.
The organic Rankine cycle is constituted by forming a closed loop with the microturbine 101, the second heat exchanger 103, the compression pump 104, and the first heat exchanger 105.

역랭킨사이클은 압축기(121), 제1열교환기(105), 팽창밸브(123), 제2열교환기(103), 외기증발기(124)로 폐루프를 형성하여 열취득사이클을 구성한다.
The reverse Rankine cycle constitutes a heat acquisition cycle by forming a closed loop with the compressor 121, the first heat exchanger 105, the expansion valve 123, the second heat exchanger 103 and the outside air evaporator 124.

상기 유기랭킨사이클의 마이크로터빈(101)과 역랭킨사이클의 압축기(121)와 모터/발전기(122)가 한축으로 연결되고, 제2열교환기(103)를 통해 유기랭킨사이클과 역랭킨사이클을 결합하여, 유기랭킨사이클 작동열매체의 응축열을 역랭킨사이클에 전달하고, 제1열교환기(105)를 통해 유기랭킨사이클과 역랭킨사이클을 결합하여, 역랭킨사이클의 응축열 을 유기랭킨사이클에 공급하여 전력을 생산한다.
The motor 121 and the motor / generator 122 are connected to each other by a single motor, and the organic Rankine cycle and the reverse Rankine cycle are coupled through the second heat exchanger 103 Thereby transferring the heat of condensation of the organic Rankine cycle heat medium to the Rankankyne cycle and combining the organic Rankine cycle and the reverse Rankine cycle through the first heat exchanger 105 to supply the condensation heat of the reverse Rankine cycle to the organic Rankine cycle, .

공기로 부터 열원을 흡수하는 외기증발기(124)는 작은 동력으로 다량의 공기를 유입시켜 열흡수량을 증대시키기 위해, 공조덕트(131) 내부에 외기증발기(124)를 설치하고, 공조덕트(131) 공기흡입구(137)에 환형노즐 본체(131)를 연결하고, 환형노즐본체(132)의 공기유입구(139)를 통해 환형노즐 본체(132) 내부 공기챔버(133)으로 공기를 유입시키기 위해, 송풍기(136)을 구비한 공기흡입덕트(135)를 공기유입구(139)를 통해 환형노즐 본체(132)에 연결한다.
The outside air evaporator 124 for absorbing a heat source from the air is provided with an outside air evaporator 124 inside the air ventilation duct 131 to increase a heat absorption amount by introducing a large amount of air with small power, In order to connect the annular nozzle body 131 to the air intake port 137 and to introduce air into the air chamber 133 inside the annular nozzle body 132 through the air inlet 139 of the annular nozzle body 132, And an air intake duct 135 having an air inlet 136 is connected to the annular nozzle body 132 through an air inlet 139.

환형노즐본체(132)의 외부표면과 내부표면 사이에 위치한 공기분사구(134)로 공기를 고속 분사하고, 고속 분사되는 공기를 환형노즐 본체(132)의 안쪽의 코안다 면(Coanda surface)을 따라 고속으로 흐르도록 함으로서, 낮아진 공기압력 에 의해 다량의 주변공기가 공조덕트(131) 공기흡입구(137)에서 공기배출구(138) 방향으로 유입되어, 결국, 적은 팬동력 으로 많은 공기를 유입시켜 외기증발기(124) 에서 공기로 부터 흡수하는 열량을 증대시킬 수 있다.
The air is injected at high speed into the air injection port 134 located between the outer surface and the inner surface of the annular nozzle body 132 and the air injected at a high speed is injected along the inner surface of the annular nozzle body 132 A large amount of ambient air flows in the direction of the air outlet 138 from the air intake port 137 of the air conditioning duct 131. As a result, a large amount of air flows into the outside air evaporator It is possible to increase the amount of heat absorbed from the air in the heat exchanger 124.

도2 는 본 발명의 발전시스템 실시도 1 에서 상용전력망 및 내부전력부하 전력공급시 열매체 및 공기흐름도 이다.2 is a diagram of a power generation system of the present invention. FIG. 1 is a heating medium and an air flow diagram for a commercial power grid and an internal power load power supply.

본 발명의 도면에서는 공기로 부터 열원을 취득하여, 배터리(144)를 포함한 내부전력부하(146)에 전력을 공급할 뿐 아니라 상용전력망으로 전력을 공급함을 보여준다.
In the drawings of the present invention, it is shown that a heat source is taken from the air to supply power to the internal power load 146 including the battery 144, as well as to the commercial power grid.

도3 은 본 발명의 발전시스템 설시도 1 에서 최초 시동시 배터리 전력공급 및 열매체, 공기흐름도 이다.FIG. 3 is a schematic view of the power generation system of the present invention, in which the battery power supply and the heating medium and the air flow diagram are shown at the initial start-up in FIG.

본 발명의 발전시스템 도면에서는 배터리(144)에 저장된 동력으로 발전시스템이 최초 시동될 때의 전력공급라인과 열취득사이클 작동열매체의 흐름 및 공조덕트(131)을 통해 외기증발기(124)에 열원을 공급하는 공기의 흐름을 보여준다.
In the power generation system of the present invention, a power source line and a flow of heat acquisition cycle operation heat medium when the power generation system is started by the power stored in the battery 144 and a heat source to the outside air evaporator 124 through the air conditioning duct 131 It shows the flow of supplied air.

배터리(144)에 의해서 전력을 공급하기 위해서는 스위치 제어(C200 OFF, C300 ON, C400 OFF, C500 OFF)를 통해, 배터리(144)에 저장된 전력을 DC-DC컨버터(143)와 DC-AC인버터(145)를 통해 AC전류로 변환시켜, 공조덕트(131)에 연결 되어 있는 송풍기(136)와 마이크로터빈(101)과 압축기(121)에 한 축으로 연결되어 있는 모터/발전기(122)에 공급하여, 모터(122)가 작동되어 압축기(121)와 마이크로터빈(101)를 회전시켜, 먼저 열취득사이클을 동작시키고, 열취득사이클이 제1열교환기(105)를 통해 공급하는 열원에 의해 유기랭킨사이클의 작동열매체의 증기압이 마이크로터빈(101)을 돌릴 수 있는 상태가 되면 모터/발전기(122)가 발전기로 동작하여 전력을 생산하게 된다.
In order to supply electric power by the battery 144, the electric power stored in the battery 144 is supplied to the DC-DC converter 143 and the DC-AC inverter (not shown) via the switch control (C200 OFF, C300 ON, C400 OFF, C500 OFF) 145 to supply the AC current to the blower 136 connected to the air conditioning duct 131 and the motor / generator 122 connected to the microturbine 101 and the compressor 121 by one shaft , The motor 122 is operated to rotate the compressor 121 and the microturbine 101 so that the heat acquisition cycle is first operated and the heat acquisition cycle is performed by the heat source that supplies the heat acquisition cycle through the first heat exchanger 105, Operation of the Cycle When the vapor pressure of the heating medium becomes a state capable of turning the microturbine 101, the motor / generator 122 operates as a generator to produce electric power.

도4 는 본 발명의 발전시스템 실시도 1 에서 상용전력망에 의한 시동전력 공급시 열매체 및 공기흐름도 이다.FIG. 4 is a diagram of a power generation system according to the present invention. FIG. 1 is a heating medium and an air flow chart when starting power is supplied by a commercial power grid.

본 발명의 발전시스템 실시도 에서는 상용전력망을 통해 발전시스템이 최초 시동시 필요한 소요전력을 공급함을 보여 주고 있다.
The power generation system of the present invention shows that the power generation system supplies necessary power required for initial start-up through the commercial power grid.

도5 는 본 발명의 발전시스템 실시도 1 에서 발전시스템 자체 소비동력만 공급시 열매체 및 공기흐름도 이다.Fig. 5 is a diagram of a power generation system according to the present invention. Fig.

본 발명의 발전시스템 실시도 에서는 발전시스템이 생산하는 전력을 발전시스템에 자체에만 공급하는 경우의 전력흐름 및 유기랭킨사이클 작동열매체와 열취득사이클의 작동열매체의 흐름과, 열취득사이클의 외기증발기(124)를 통과하는 공기의 흐름을 보여주고 있다.
In the power generation system embodiment of the present invention, the power flow and the flow of the operation heat medium of the organic Rankine cycle operation heat medium and the heat acquisition cycle when the power produced by the power generation system is supplied only to the power generation system, 124). ≪ / RTI >

공기흡입덕트(135) 내부에 구비된 송풍기(136)에 의해 공기흡입구(138)로 유입된 공기가 공기유입구(139)를 통해 공조덕트(131)의 공급흡입구(137)에 설치된 환형노즐본체(132)의 공기분사구(134)를 통해 고속으로 분사되면서, 환형노즐본체(132) 안쪽의 코안다 면을 따라 공조덕트(131) 공기배출구(138)로 공기흐름을 만들면서, 주변의 다량의 공기가 그 공기흐름을 따라 유입됨을 보여준다.The air introduced into the air suction port 138 by the blower 136 provided in the air suction duct 135 is supplied to the annular nozzle body (not shown) provided in the supply suction port 137 of the air conditioning duct 131 through the air inlet 139 While making air flow to the air outlet 138 of the air conditioning duct 131 along the inner surface of the inner side of the annular nozzle body 132 while being blown at a high speed through the air injection port 134 of the air nozzle 132, Is introduced along the air flow.

도6 은 본 발명의 발전시스템 실시도 2 이다.6 is a power generation system embodiment 2 of the present invention.

본 발명의 발전시스템은 발전사이클인 유기랭킨사이클에 고온의 열원을 공급하기 위해 역랭킨사이클을 이원으로 구성한 고온전달사이클과 열취득사이클로 구성됨을 보여준다.
The power generation system of the present invention is constituted by a high temperature transfer cycle and a heat acquisition cycle in which a reverse Rankine cycle is constituted by two to supply a high temperature heat source to an organic Rankine cycle which is a power generation cycle.

유기랭킨사이클은 마이크로터빈(101), 제2열교환기(103), 압축펌프(104), 제1열교환기(105)로 폐루프를 형성하여 발전사이클을 구성한다.
The organic Rankine cycle constitutes a power generation cycle by forming a closed loop with the microturbine 101, the second heat exchanger 103, the compression pump 104 and the first heat exchanger 105.

고온전달사이클은 압축기(111), 제1열교환기(105), 마이크로터빈(113), 제2열교환기(103), 제3열교환기(114)로 폐루프를 형성하여 역랭킨사이클로 구성한다.
The high temperature transfer cycle is constituted by a reverse Rankin cycle by forming a closed loop by the compressor 111, the first heat exchanger 105, the microturbine 113, the second heat exchanger 103 and the third heat exchanger 114.

열취득사이클은 압축기(121), 제3열교환기(114), 팽창밸브(123), 외기증발기(124)로 폐루프를 형성하여 역랭킨사이클로 구성한다.
The heat acquisition cycle includes a compressor 121, a third heat exchanger 114, an expansion valve 123, and an outside air evaporator 124 to constitute a closed-loop cycle by forming a closed loop.

상기와 같이 외기증발기(124)를 통해서 공기로 부터 열원을 흡수한 열취득사이클이 제3열교환기(114)를 통해서 고온전달사이클로 열원을 공급하고, 제2열교환기(103)을 통해 유기랭킨사이클 작동열매체의 응축열을 고온전달사이클로 전달하고, 제1열교환기(105)를 통해 고온전달사이클 작동열매체의 응축열을 유기랭킨사이클로 전달하여 전력을 생산한다.
As described above, the heat acquisition cycle in which the heat source is absorbed from the air through the outside air evaporator 124 supplies the heat source through the third heat exchanger 114 to the high temperature transmission cycle, The heat of condensation of the working heat medium is transferred to the high temperature transfer cycle and the heat of condensation of the high temperature transfer cycle operation heat medium is transferred to the organic Rankine cycle through the first heat exchanger 105 to produce electric power.

본 발명의 발전시스템에서는 유기랭킨사이클의 마이크로터빈(101)과 고온전달사이클의 압축기(111)가 모터/발전기(112)와 한 축으로 연결될 뿐 만 아니라, 고온전달사이클의 팽창사이클 부분에 마이크로터빈(113)을 사용하여, 작동열매체의 압력으로 마이크로터빈(113)을 회전시켜 동력을 회수하고, 작동열매체는 저압상태로 상변화 시키는 방법을 사용한다.
In the power generation system of the present invention, not only the micro-turbine 101 of the organic Rankine cycle and the compressor 111 of the high-temperature transfer cycle are connected in one axis with the motor / generator 112, (113) is used to recover the power by rotating the microturbine (113) with the pressure of the working heat medium, and the working heat medium is phase-changed to the low pressure state.

이 마이크로터빈(113)은 열취득사이클의 압축기(121)과 모터/발전기(122)를 한축으로 연결되어, 마이크로터빈(113)의 회전력을 열취득사이클의 압축기(121)과 모터/발전기(122)를 회전시켜, 열취득사이클을 작동시킬 뿐 아니라, 전력도 생산한다.
The microturbine 113 is connected to the compressor 121 of the heat acquisition cycle and the motor / generator 122 on one axis so that the rotational force of the microturbine 113 is transmitted to the compressor 121 of the heat acquisition cycle and the motor / ) To operate the heat acquisition cycle, as well as to produce power.

도7 은 본 발명의 발전시스템 실시도 2 에서 상용전력망 및 내부전력부하 전력공급시 열매체 및 공기흐름도 이다.Figure 7 is a heating medium and air flow diagram in the power grid and internal power load power supply in Figure 2 of the power generation system of the present invention.

본 도면은 본 발명의 발전시스템이 가동되면서 배터리(143)를 포함한 내부전력부하(146)뿐 아니라, 외부 상용전력망(147)에도 잉여전력을 공급함을 보여준다.
This figure shows that the power generation system of the present invention operates and supplies surplus power to the external commercial power network 147 as well as the internal power load 146 including the battery 143.

100 : 발전시스템
101,113 : 마이크로터빈
103 : 제2열교환기
104 : 압축펌프
105 : 제1열교환기
111,121 : 압축기
112,122 : 모터/발전기
114 : 제3열교환기
123 : 팽창밸브
124 : 외기증발기
131 : 공조덕트
132 : 환형노즐 본체
133 : 공기챔버
134 : 공기분사구
135 : 공기흡입덕트
136 : 송풍기
137 : 공기흡입구
138 : 공기배출구
139 : 공기유입구
141 : 슈퍼커패시터
142 : AC-DC컨버터
143 : dc-DC컨버터
144 : 배터리
145 : DC-AC인버터
146 : 내부 전력부하
147 : 상용전력망
C200~C500 : 전력스위치 100: Power generation system
101, 113: Microturbine
103: second heat exchanger
104: Compressor pump
105: first heat exchanger
111, 121: Compressor
112, 122: motor / generator
114: third heat exchanger
123: expansion valve
124: outside evaporator
131: Air duct
132: annular nozzle body
133: air chamber
134: Air nozzle
135: Air intake duct
136: blower
137: Air intake
138: Air outlet
139: Air inlet
141: Super capacitor
142: AC-DC converter
143: dc-to-dc converter
144: Battery
145: DC-AC inverter
146: Internal power load
147: Commercial power grid
C200 to C500: Power switch

Claims (9)

미활용 열원을 활용한 발전시스템에 있어서,
마이크로터빈(101), 제2열교환기(103), 압축펌프(104), 제1열교환기(105)로 폐루프를 형성하여 구성된 유기랭킨사이클;
압축기(121), 제1열교환기(105), 팽창밸브(123), 제2열교환기(103), 외기증발기(124)로 폐루프를 형성하여 구성된 역랭킨사이클;

상기 유기랭킨사이클의 마이크로터빈(101)과 역랭킨사이클의 압축기(121)와 모터/발전기(122)가 한축으로 연결되고, 제2열교환기(103)를 통해 유기랭킨사이클과 역랭킨사이클을 결합하여, 유기랭킨사이클 작동열매체의 응축열을 역랭킨사이클에 전달하고, 제1열교환기(105)를 통해 유기랭킨사이클과 역랭킨사이클을 결합하여, 역랭킨사이클의 응축열 을 유기랭킨사이클에 공급하여 전력을 생산함을 특징으로 하는 발전시스템.
In a power generation system utilizing an unused heat source,
An organic Rankine cycle configured by forming a closed loop with a microturbine 101, a second heat exchanger 103, a compression pump 104, and a first heat exchanger 105;
A reverse Rankin cycle constituted by forming a closed loop by a compressor (121), a first heat exchanger (105), an expansion valve (123), a second heat exchanger (103) and an outside air evaporator (124);

The motor 121 and the motor / generator 122 are connected to each other by a single motor, and the organic Rankine cycle and the reverse Rankine cycle are coupled through the second heat exchanger 103 Thereby transferring the heat of condensation of the organic Rankine cycle heat medium to the Rankankyne cycle and combining the organic Rankine cycle and the reverse Rankine cycle through the first heat exchanger 105 to supply the condensation heat of the reverse Rankine cycle to the organic Rankine cycle, And the power generation system.
미활용 열원을 활용한 발전시스템에 있어서,
마이크로터빈(101), 제2열교환기(103), 압축펌프(104), 제1열교환기(105)로 폐루프를 형성하여 구성된 유기랭킨사이클;
압축기(111), 제1열교환기(105), 마이크로터빈(113), 제2열교환기(103), 제3열교환기(114)로 폐루프를 형성하여 역랭킨사이클을 구성한 고온전달사이클;
압축기(121), 제3열교환기(114), 팽창밸브(123), 외기증발기(124)로 폐루프를 형성하여 역랭킨사이클을 구성한 열취득사이클;

상기와 같이 외기증발기(124)를 통해서 공기로 부터 열원을 흡수한 열취득사이클이 제3열교환기(114)를 통해서 고온전달사이클로 열원을 공급하고, 제2열교환기(103)을 통해 유기랭킨사이클 작동열매체의 응축열을 고온전달사이클로 전달하고, 제1열교환기(105)를 통해 고온전달사이클 작동열매체의 응축열을 유기랭킨사이클로 전달하여 전력을 생산함을 특징으로 하는 발전시스템.
In a power generation system utilizing an unused heat source,
An organic Rankine cycle configured by forming a closed loop with a microturbine 101, a second heat exchanger 103, a compression pump 104, and a first heat exchanger 105;
A high temperature transfer cycle in which a closed loop is formed by the compressor 111, the first heat exchanger 105, the microturbine 113, the second heat exchanger 103, and the third heat exchanger 114 to form a reverse Rankine cycle;
A heat acquisition cycle in which a closed loop is formed by the compressor 121, the third heat exchanger 114, the expansion valve 123, and the outside air evaporator 124 to constitute a reverse Rankine cycle;

As described above, the heat acquisition cycle in which the heat source is absorbed from the air through the outside air evaporator 124 supplies the heat source through the third heat exchanger 114 to the high temperature transmission cycle, Wherein the condensing heat of the working heat medium is transferred to the high temperature transfer cycle and the heat of condensation of the high temperature transfer cycle operation heat medium is transferred to the organic Rankine cycle through the first heat exchanger (105) to produce electric power.
청구항 2항에 있어서,
마이크로터빈(101)과 압축기(111)를 모터/발전기(112)와 한축으로 연결하여, 전력을 생산하는 유기랭킨사이클과 고온의 열원을 공급하는 고온전달사이클이 연결되어, 고온전달사이클이 공급하는 고온의 열원에 의해 마이크로터빈(101)을 회전시키고, 마이크로터빈(101) 회전력을 고온전달사이클 압축기(111)와 모터/발전기(112)에 전달하여, 고온전달사이클의 구성하면서 모터/발전기(112)가 발전기로 동작하여 전력을 생산함을 특징으로 하는 발전시스템.
The method according to claim 2,
The microturbine 101 and the compressor 111 are connected in one axis with the motor / generator 112 to connect an organic Rankine cycle producing power and a high temperature delivery cycle supplying a high temperature heat source, The motor / generator 112 is configured to rotate the microturbine 101 by a high temperature heat source and transmit the rotational force of the microturbine 101 to the high temperature transfer cycle compressor 111 and the motor / ) Operates as a generator to produce electric power.
청구항 2항에 있어서,
고온전달사이클의 팽창사이클을 마이크로터빈(113)으로 구성하고, 열취득사이클의 압축기(121)와 모터/발전기(122)를 한축으로 연결하여, 고온전달사이클의 작동열매체의 압력으로 마이크로터빈(113)을 회전시키고, 마이크로터빈(113)의 회전력을 열취득사이클의 압추기(121)와 발전기(122)로 전달하여, 전력을 생산하면서 열취득사이클을 작동시킴을 특징으로 하는 발전시스템.
The method according to claim 2,
The expansion cycle of the high temperature delivery cycle is constituted by the microturbine 113 and the compressor 121 of the heat acquisition cycle and the motor / generator 122 are connected in a single shaft so that the pressure of the operating heat medium in the high temperature delivery cycle ) And transmits the rotational force of the microturbine (113) to the pressing device (121) of the heat acquisition cycle and the generator (122) to operate the heat acquisition cycle while producing electric power.
청구항 2항에 있어서,
최초 발전시스템 시동시, 먼저 고온전달사이클의 마이크로터빈(113)과 한축으로 연결되어 있는 열취득사이클의 압축기(121)을 모터/발전기(122)로 회전시켜 열취득사이클을 작동시키고, 열취득사이클이 공급하는 열원에 의해 고온전달사이클이 작동되어 고온전달사이클이 고온의 열원을 유기랭킨사이클에 공급하여 발전함을 특징으로 하는 발전시스템.
The method according to claim 2,
At the start of the initial power generation system, the heat acquisition cycle is operated by rotating the compressor 121 of the heat acquisition cycle, which is first connected to the microturbine 113 of the high temperature delivery cycle, by the motor / generator 122, Wherein the high temperature transfer cycle is operated by the supplying heat source and the high temperature transfer cycle is performed by supplying the high temperature heat source to the organic Rankine cycle.
청구항 1, 2항에 있어서,
공기로 부터 열원을 흡수하는 외기증발기(124)를 공조턱트(131) 내부에 설치하고, 공조덕트(131)의 공기흡입구(137)쪽에 환형노즐 본체(132)을 구비하여, 환형노즐 본체(132)의 공기분사구(134)를 통해 공기를 고속으로 분사하여, 환형노즐 본체(132) 안쪽의 코안다 면(Coanda surface)를 따라 공기배출구(138) 방향으로 흐르면서 공기흡입구(137)로 주변 공기를 유입시켜, 외기증발기(124)로 더 많은 공기를 지나게 하여 흡수열량을 증가시킴을 특징으로 하는 발전시스템.
The method according to claim 1,
An outer air evaporator 124 for absorbing a heat source from the air is installed in the air conditioning duct 131 and an annular nozzle body 132 is provided on the air intake port 137 side of the air conditioning duct 131, The air is blown at a high speed through the air injection port 134 of the annular nozzle body 132 and flows along the coanda surface inside the annular nozzle body 132 in the direction of the air discharge port 138, And the amount of heat absorbed is increased by passing more air through the outside-air evaporator (124).
청구항 6항에 있어서,
환형노즐 본체(132) 내부 공기챔버(133)로 공기를 유입시키기 위해 송풍기(135)가 구비된 공기흡입덕트(135)를 공기유입구(139)를 통해 환형노즐 본체(132)와 연결함을 특징으로 하는 발전시스템.
The method of claim 6,
The air intake duct 135 having the blower 135 is connected to the annular nozzle body 132 through the air inlet 139 to introduce air into the air chamber 133 inside the annular nozzle body 132 .
청구항 7항에 있어서,
공기챔버(133)으로 유입된 공기를 환형노즐 본체(132)의 외부표면과 내부 표면 사이에 위치된 공기분사구(134)로 고속 분사함을 특징으로 하는 발전시스템.
The method of claim 7,
Wherein the air injected into the air chamber (133) is injected at high speed into the air injection port (134) located between the outer surface and the inner surface of the annular nozzle body (132).
청구항 8항에 있어서,
공기분사구(134)로 고속 분사되는 공기를 환형노즐 본체(132)의 코안다 면(Coanda surface)을 따라 흐르도록 함을 특징으로 하는 발전시스템.


The method of claim 8,
So that air injected at a high speed into the air injection port (134) flows along a coanda surface of the annular nozzle body (132).


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