KR20170020702A - 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템 - Google Patents

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KR20170020702A
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Abstract

본 발명은 냉열원과 온열원을 포함하는 히트 펌프를 이용하여 동력을 생산하는 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 제1 엔진모듈, 제2 엔진모듈 및 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템에 있어서, 상기 제1 엔진모듈은, 제1 유체에 의해 회전되며 동력을 생산하는 제1 터빈, 상기 제1 유체가 액체상태로 흡수되는 제1 모세관 유닛, 상기 제1 터빈에서 배출되는 상기 제1 유체를 상기 제1 모세관 유닛으로 흐르는 공간을 형성하는 제1 배관 및 상기 제1 모세관 유닛에서 배출되는 상기 제1 유체를 상기 제1 터빈으로 흐르는 공간을 형성하는 제2 배관을 포함하고, 상기 제2 엔진모듈은, 제2 유체에 의해 회전되며 동력을 생산하는 제2 터빈, 상기 제2 유체가 액체상태로 흡수되는 제2 모세관 유닛, 상기 제2 터빈에서 배출되는 상기 제2 유체를 상기 제2 모세관 유닛으로 흐르는 공간을 형성하는 제3 배관 및 상기 제2 모세관 유닛에서 배출되는 상기 제2 유체가 상기 제2 터빈으로 흐르는 공간을 형성하는 제4 배관을 포함하며, 상기 제1 모세관 유닛 및 제2 모세관 유닛 각각은, 상기 제1 유체 및 제2 유체를 액체 상태로 흡수하여 상기 제2 배관 및 제4 배관으로 전달하고, 상기 제1 유체 및 제2 유체 각각은, 상기 제1 모세관 유닛 및 제2 모세관 유닛에서 기화되어 상기 제2 배관 및 제4 배관으로 전달되는 엔진 시스템을 개시한다.

Description

히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템{ENGINE SYSTEM HAVING HEAT PUMP}
본 발명은 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 냉열원과 온열원을 포함하는 히트 펌프를 이용하여 동력을 생산하는 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, ORC(Organic Rankine Cycle, 유기 랭킨 사이클) 발전 시스템(엔진 시스템)은 유기 매체를 작동 유체로 사용하는 랭킨 사이클(Rankin Cycle)로서 비교적 저온의 온도 범위 (60℃ ~ 200℃)의 열원을 회수하여 전기를 생산하는 시스템이다.
*최근에는, 열원을 재활용함으로써 열원 낭비를 줄이고, 발전 운영 비용의 상승을 억제시키며, 작업자의 안전사고와 발전 운영 자재의 손상을 방지할 수가 있는 개선된 유기 랭킨 사이클 발전 시스템의 연구가 지속적으로 행해져 오고 있다.
또한, 저온 냉열이 필요할 경우 빠른 시간 내에 사용할 수가 있고, 전력 낭비를 줄이면서 외부기기의 충전을 위한 준비 시간을 단축시킬 수 있는 개선된 유기 랭킨 사이클 발전 시스템의 연구가 지속적으로 행해져 오고 있다.
한편, 엔진 시스템의 효율을 높이기 위하여 히트 펌프 장치를 이용하거나, 자연적인 냉열과 자연적인 온열을 이용하는 엔진 시스템에 대하여 고려될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 연구과정에서 안출된 것으로서, 일반적인 히트 펌프를 이용하거나 자기 냉각, 음파 냉각 등의 열원을 이용하거나, 자연적인 냉열 및 온열을 이용하여 구동할 수 있는 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르는 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템은, 온도차에 의해 구동되는 제1 엔진모듈, 제2 엔진모듈 및 상기 제1 엔진모듈 및 제2 엔진모듈에 냉열 또는 온열을 공급하는 배관이 관통하는 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템에 있어서, 상기 제1 엔진모듈은, 제1 유체에 의해 회전되며 동력을 생산하는 제1 터빈, 상기 제1 유체가 액체상태로 흡수되는 제1 모세관 유닛, 상기 제1 터빈에서 배출되는 상기 제1 유체를 상기 제1 모세관 유닛으로 흐르는 공간을 형성하는 제1 배관 및 상기 제1 모세관 유닛에서 배출되는 상기 제1 유체를 상기 제1 터빈으로 흐르는 공간을 형성하는 제2 배관을 포함하고, 상기 제2 엔진모듈은, 제2 유체에 의해 회전되며 동력을 생산하는 제2 터빈, 상기 제2 유체가 액체상태로 흡수되는 제2 모세관 유닛, 상기 제2 터빈에서 배출되는 상기 제2 유체를 상기 제2 모세관 유닛으로 흐르는 공간을 형성하는 제3 배관 및 상기 제2 모세관 유닛에서 배출되는 상기 제2 유체가 상기 제2 터빈으로 흐르는 공간을 형성하는 제4 배관을 포함하며, 상기 제1 모세관 유닛 및 제2 모세관 유닛 각각은, 상기 제1 유체 및 제2 유체를 액체 상태로 흡수하여 상기 제2 배관 및 제4 배관으로 전달하고, 상기 제1 유체 및 제2 유체 각각은, 상기 제1 모세관 유닛 및 제2 모세관 유닛에서 기화되어 상기 제2 배관 및 제4 배관으로 전달된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 모세관 유닛은, 상기 제1 배관과 연결되고, 상기 제1 유체가 액체 상태로 유입되는 공간을 형성하는 제1 부분, 및 상기 제2 배관과 연결되고, 액화된 상기 제1 유체가 기화되면서 펌핑되는 제2 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분을 향해 돌출되는 돌출부를 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 돌출부의 주변을 감싸며 길게 연장되는 전달부를 포함하고, 상기 제1 부분 및 제2 부분의 적어도 일부는 외부의 열을 흡수할 수 있도록 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 부분 및 제2 부분이 연통되는 부분은, 액화된 상기 제1 유체가 기화되어 흐를 수 있도록 기화가스 배출구를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 모세관 유닛은, 상기 제3 배관과 연결되고, 상기 제2 유체가 액체 상태로 유입되는 공간을 형성하는 제3 부분, 및 상기 제4 배관과 연결되고, 액화된 상기 제2 유체가 기화되면서 전달되는 제4 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 히트 펌프는 순차적으로 연결되는 압축기, 가열 코일, 팽창 밸브 및 냉각 코일을 포함하고, 상기 냉각 코일은, 적어도 일부가 상기 제1 배관과 열교환하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 가열 코일은, 적어도 일부가 상기 제4 배관과 열교환하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 모세관 유닛 내부의 액화된 상기 제2 유체가 기화되기 위해, 상기 가열 코일의 다른 적어도 일부는 상기 제2 모세관 유닛과 열교환하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 히트 펌프는, 자기 냉각, 음파 냉각, 스탈링 엔진 냉각, 펠티어 소자 중 어느 하나 이상의 냉열과 온열을 이용하거나, 심층수, 지하수 중 어느 하나 이상의 자연적인 냉열과, 지열, 태양열 중 어느 하나 이상의 자연적인 열원을 이용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 배관의 적어도 일부에는, 외기와 열교환하는 열흡수부가 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 터빈에서 빠져나오는 기체의 제2 유체가 외부와의 열교환을 통해 온도가 낮춰질 수 있도록, 상기 제3 배관의 적어도 일부에는 외기와 열교환할 수 있는 열배출부가 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 배관 및 상기 제2 배관은, 적어도 일부에서 서로 열교환될 수 있도록 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 배관은, 상기 제1 배관과 열교환하는 제1 열교환부, 및 대기와 열교환하는 제2 열교환부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제3 배관 및 상기 제4 배관은, 적어도 일부에서 서로 열교환될 수 있도록 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 배관은 상기 제2 배관의 내부에 인입되는 이중관을 형성되고, 상기 냉각 코일은, 상기 제1 배관 내부에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 냉각 코일은, 상기 제1 배관 내부에 흐르는 상기 제1 유체를 냉각하는 효율을 높이기 위하여 나선형으로 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 엔진모듈은, 상기 제1 배관 내부에 배치되고, 상기 제1 터빈에서 빠져나오는 상기 제1 유체가 상기 제1 배관 내부에서 회전하며 이동되도록, 상기 제1 유체가 상기 제1 배관의 외면쪽으로 와류를 형성할 수 있는 와류유도체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 모세관 유닛은 상기 제2 배관의 일단의 내부에 배치되고, 상기 제1 배관 및 상기 냉각 코일은 기결정된 거리만큼 연장되어 상기 제1 모세관 유닛의 중앙 측에 인입되도록 형성되며, 상기 제2 배관은 상기 제1 모세관 유닛의 테두리 측과 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 가열 코일은, 상기 제2 모세관 유닛에서 상기 제2 터빈으로 유입되는 상기 제2 유체를 가열하기 위하여, 상기 제4 배관 내부에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제3 배관은, 상기 제4 배관의 기결정된 지점에서 상기 제4 배관으로 인입되어 상기 제4 배관과 열교환할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 기결정된 지점은, 상기 제4 배관 내에서 흐르는 상기 제2 유체의 온도보다, 상기 제3 배관 내에서 흐르는 상기 제2 유체의 온도가 낮은 지점일 수 있다.
본 발명의 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템에 따르면, 제1 엔진모듈의 제1 모세관 유닛에서 외기의 열을 흡수하여 기화시키며, 열흡수부를 통해 외기의 열을 흡수하여 이용함으로써, 외부의 에너지를 엔진 시스템 내부로 유입시켜 이용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템에 따르면, 제1 배관 및 제2 배관이 이중관을 형성할 수 있고, 이러한 구조를 통해 제1 배관에서 제2 배관으로의 열교환 효율이 높아질 수 있다.
또한, 제3 배관의 내부를 흐르는 제2 유체의 온도가 제4 배관의 내부를 흐르는 제2 유체의 온도보다 높은 구간에서 제3 배관이 제4 배관으로 인입되어 부분 이중관 구조를 형성함으로써, 제3 배관과 제4 배관의 열교환이 가능하고, 이를 통해 전체적인 엔진 시스템의 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 5는 도 4에 도시된 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템 중에서 제1 엔진모듈을 상세하게 나타낸 개념도이다.
도 6은 도 4에 도시된 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템 중에서 제1 터빈 부분을 상세하게 나타낸 개념도이다.
도 7은 도 4에 도시된 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템 중에서 제2 엔진모듈을 상세하게 나타낸 개념도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 발명은 히트펌프로 인해 발생된 냉열과 온열의 주변과의 열구배를 이용하여 온도차 엔진(랭킨사이클)을 가동하는 엔진 시스템으로써, 기존의 랭킨사이클의 펌프의 구성을 모세관 유닛으로 대체하였다. 모세관유닛은 일종의 램프의 심지와 같은 역할을 함으로써 보다 높은압력구간으로 유체를 펌핑하는 기능을 수행한다. 그러므로 펌프의 구성을 위해 필요한 동력전달, 펌프 구성등의 장치구성이 단순해지며 보다 작은 사이즈의 장치구성도 용이해지는 장점이 있다. 냉열로부터 엔진을 구동하는 냉열엔진과 온열로부터 엔진을 구동하는 온열엔진 은 히트펌프가 제공하는 냉열과 온열을 이용하여 주변과의 온도차를 통해 각각의 냉열엔진과 온열엔진에 해당하는 온도차 엔진을 가동할수 있다. 본 발명은 단순하며 작은사이즈의 장치구성을 위해 펌프의 구성을 모세관 유닛으로 대체하였다. 배기관의 가스 흐름이 와류로 흐르는 구간에서는 배관의 직경이 작을수록 열배출 효율 및 열교환 효율이 높아짐으로 전체적인 엔진 사이즈의 크기를 줄일수록 보다더 효율적인 장치가 제작될수 있다. 이중관 배관의 경우, 장치의 크기가 줄어들경우, 배관의 소재가 금속등의 열전달이 빠른 소재보다는 플라스틱과 같은 열전달이 느린소재가 적합하며 이는 길이방향으로 배관 자체의 열전달을 최소화하고 배관과 접촉되있는 양측의 유체의 열교환 비율을 키울수 있다. 그러므로 이 엔진 시스템은 크기가 크고 고출력의 시스템보다는, 크기가 작고 보다 낮은 압력의 영역에서 출력이 작고 콤팩트한 사이즈의 엔진 시스템이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템(1000)의 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템(1000)은, 온도차에 의해 구동되는 제1 엔진모듈(100) 및 제2 엔진모듈(200)을 포함하고, 제1 엔진모듈(100) 및 제2 엔진모듈(200)에 냉열 또는 온열을 공급하는 배관이 관통하는 히트 펌프(300)를 포함한다.
제1 엔진모듈(100)은 제1 터빈(110), 제1 모세관 유닛(120), 제1 배관(130) 및 제2 배관(140)을 포함한다.
제1 배관(130)은 제1 터빈(110)에서 배출되는 제1 유체를 제1 모세관 유닛(120)으로 흐르는 공간을 형성한다. 제1 배관(130) 내부에서 흐르는 제1 유체는 대부분 기체상태로 흐르게 된다.
제2 배관(140)은 제1 모세관 유닛(120)으로부터 배출되는 제1 유체가 유입된다. 그리고, 제2 배관(140)은 제1 유체를 제1 터빈(110)으로 흐를 수 있는 공간을 형성한다.
제1 터빈(110)은 제1 유체에 의해 회전되며 동력을 생산한다. 제1 유체는 제1 엔진모듈(100)을 이루는 관을 흐르는 유체이다. 후에 자세하게 서술하겠지만, 제2 엔진모듈(200)을 이루는 관을 흐르는 유체인 제2 유체와 제1 유체는 서로 다른 유체가 사용되는 것이 바람직하다.
제1 모세관 유닛(120)은 제1 유체가 액체상태로 흡수된다. 흡수된 제1 유체는 제1 모세관 유닛(120)의 내부에서 기화되어 제2 배관(140)으로 유입된다.
제1 모세관 유닛(120)은 제1 부분(121) 및 제2 부분(122)을 포함한다.
제1 부분(121)은 제1 배관(130)과 연결되어, 제1 유체가 액체 상태로 유입되는 공간을 형성한다. 제1 유체는 제1 부분(121)에 유입되기 전에 액체 상태가 되는 것이 바람직하다.
제2 부분(122)은 제2 배관(140)과 연결된다. 그리고, 제1 부분(121)에 채워진 액화된 제1 유체가 기화되면서 제2 부분(122)으로 펌핑된다.
제1 부분(121)은 제2 부분(122)을 향해 돌출되는 돌출부를 포함할 수 있다. 또한, 제2 부분(122)은 제1 부분(121)의 돌출부의 주변을 감싸며 길게 연장되는 전달부를 포함할 수 있다. 그리고, 제1 유체가 기화되기 위한 외부의 열을 흡수할 수 있도록, 제1 부분(121) 및 제2 부분(122)의 적어도 일부는 외부의 열을 흡수할 수 있도록 형성할 수 있다. 도면을 참조하면, 제1 부분(121)과 제2 부분(122)이 서로 겹치는 부분에서 외부의 열을 흡수할 수 있는 기화열흡수부(123) 가 형성될 수 있다.
한편 제1 부분(121) 및 제2 부분(122)이 연통되는 부분은, 액화된 제1 유체가 기화되어 제2 부분(122)으로 흐를 수 있도록 기화가스 배출구로 형성될 수 있다. 기화가스 배출구는 액체는 통과하기 어렵고 기체는 통과하기 쉬운 관로이다. 기화가스 배출구는 통풍이 원활한 구조이면 어떤 구조라도 상관없다. 그리고, 요철모양으로 일정한 간격으로 홈이나 홀을 가공하여 가스가 빠지는 기화가스 배출구의 사이즈는 클수록 효율성은 커질 수 있다.
제2 엔진모듈(200)은 회전되며 동력을 생산하는 제2 터빈(210), 제2 유체가 액체상태로 흡수되는 제2 모세관 유닛(220), 제2 터빈(210)에서 배출되는 제2 유체를 제2 모세관 유닛(220)으로 흐르는 공간을 형성하는 제3 배관(230) 및 상기 제2 모세관 유닛(220)에서 배출되는 상기 제2 유체가 상기 제2 터빈(210)으로 흐르는 공간을 형성하는 제4 배관(240)을 포함한다.
제2 모세관 유닛(220)은 제3 배관(230)으로부터 제2 유체를 액체 상태로 흡수하고, 제2 유체는 제2 모세관 유닛(220) 내부에서 기화되어 제4 배관(240)으로 전달한다.
제2 모세관 유닛(220)은 제3 부분(221)과 제4 부분(222)을 포함한다.
제3 부분(221)은 제3 배관(230)의 단부와 연결되고, 제3 배관(230)을 흐르는 제2 유체가 액체 상태로 유입되는 공간을 형성한다. 제4 부분(222)은 제4 배관(240)과 연결된다. 그리고, 액화된 제2 유체는 제2 모세관 유닛(220) 내부에서 기화되면서 제4 부분(222)으로 전달된다.
다른 구성들이나 유체의 흐름들은 제1 엔진모듈(100)에서 설명한 제1 모세관 유닛(120)과 동일, 유사하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
히트 펌프(300)는 순차적으로 연결되는 압축기(330), 가열 코일(320), 팽창 밸브(340) 및 냉각 코일(310)을 포함한다.
압축기(330)는 히트 펌프(300) 내부에 흐르는 냉매를 압축시켜 기체를 액체로 상변환 시킨다. 가열 코일(320)은 상대적으로 온도가 높은 냉매가 흐르는 구간이며, 외부와 열교환을 쉽게 할 수 있도록 형성된다. 팽창 밸브(340)는 액화된 냉매를 팽창시켜 기체로 상변환 시킨다. 냉각 코일(310)은 상대적으로 낮은 온도의 냉매가 흐르는 구간이며, 외부와 열교환을 쉽게 할 수 있도록 형성된다.
냉각 코일(310)은 적어도 일부가 제1 배관(130)과 열교환하도록 형성된다. 구체적으로, 제1 배관(130)에서 열교환을 할 수 있는 구간(131)이 형성되고, 제1 배관(130)에서 열교환을 할 수 있는 구간(131)은 냉각 코일(310)과 인접하게 형성되어 서로 열교환을 하게 된다. 이러한 열교환을 통해서 제1 배관(130) 내부를 흐르는 제1 유체의 온도가 하강하게 되고, 냉각 코일(310) 내부를 흐르는 냉매의 온도가 상승하게 된다. 제1 배관(130) 내부를 흐르는 제1 유체의 온도가 하강함에 따라, 기체로 흐르던 제1 유체는 액체 상태로 상변환하거나, 상변환 할 수 있는 이슬점에 가까운 온도로 제1 유체의 온도가 하강할 수 있다.
가열 코일(320)은 적어도 일부가 제4 배관(240)과 열교환하도록 형성될 수 있다. 제4 배관(240)은 제2 모세관 유닛(220)을 빠져나오는 제2 유체가 흐르는 배관이다. 제4 배관(240)을 흐르는 제2 유체는 제2 터빈(210)으로 유입되는데, 유입되기 전에 열을 공급받으면 제2 터빈(210)으로 유입되며 더 큰 동력을 생산할 수 있다. 구체적으로, 제4 배관(240)의 일부분에서 열교환을 할 수 있는 구간(241)이 형성된다. 이 구간에서 가열 코일(320)과 열교환 할 수 있다.
가열 코일(320)은 제1 가열 코일(320) 및 제2 가열 코일(320)을 포함할 수 있다.
제1 가열 코일(320)은 가열 코일(320) 중 제4 배관(240)과 열교환한다. 그리고, 제2 가열 코일(320)은 제2 모세관 유닛(220)의 내부에서 액화된 제2 유체를 기화시키기 위한 열을 전달해 준다.
한편, 히트 펌프(300)는 자기 냉각, 음파 냉각, 스탈링 엔진 냉각, 펠티어 소자 중 어느 하나 이상의 냉열과 온열을 이용할 수 있다. 주변의 온도보다 온도가 높거나 낮은 열원은 열을 뺏기거나 얻을수 있게 된다. 이러한 열의 이동을 이용하여 일반적인 온도차 엔진(랭킨사이클)을 가동시킬 수 있다. 그러므로 인공적인 장치로 발생하는 온도차 에너지나 자연적으로 발생된 온도차 에너지를 모두 히트 펌프에 사용할 수 있다.
또한, 히트 펌프(300)는 심층수, 지하수 중 어느 하나 이상의 냉열을 이용할 수도 있다. 이 때, 기존의 해양심층수의 저온과 표층수의 온도차를 이용하여 랭킨 사이클 엔진을 가동하여 전기를 생산하였던 것과 같이, 자연적으로 존재하는 냉열 또는 냉기를 히트 펌프의 냉열부분에 사용하여 온도차 엔진을 가동할 수 있다.
한편, 제2 배관(140)의 적어도 일부에는 외기와 열교환하는 열흡수부(141)가 형성될 수 있다. 제1 유체의 이슬점(기체가 액체로 변하는 온도)은 통상의 외기의 온도보다 낮다. 따라서, 기화열흡수부(123)에 의해 흡수되는 외부의 열은 액화된 제1 유체를 기화시키기에 충분할 수 있다. 예를 들어, 제1 유체의 이슬점 온도가 대략 섭씨 0도라고 하면, 기화열흡수부(123)에서 액화된 제1 유체를 기화되어 제2 배관(140)으로 흐르게 된다. 그리고, 제2 배관(140)을 흐르는 기화된 제1 유체의 온도는 섭씨 0도씨보다 조금 높다. 따라서, 제2 배관(140)에 형성되는 열흡수부(141)에 의해 흡수되는 열은 제2 배관(140)을 흐르는 제1 유체의 온도를 높여줄 수 있다.
한편, 제2 엔진모듈(200)을 흐르는 제2 유체의 이슬점 온도는 통상의 외기의 온도 보다 높은 것이 바람직하다. 예를 들어, 제2 유체의 이슬점 온도는 대략 섭씨 50도씨라고 할 수 있다. 이 경우, 제2 터빈(210)을 빠져나오는 기체 상태의 제2 유체의 온도는 섭씨 50도 이상이다. 따라서, 제2 터빈(210)을 빠져나오는 기체 상태의 제2 유체가 외부와의 열교환을 통해 온도가 낮춰질 수 있도록, 제3 배관(230)의 적어도 일부에는 외기와 열교환할 수 있는 열배출부(231)가 형성될 수 있다. 제2 유체는 열배출부(231)를 통해 외부로 열을 방출함으로써, 제2 모세관 유닛(220)으로 유입되기 전에 제2 유체가 보유하고 있는 열을 충분히 낮출 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템(2000)을 나타낸 개략도이다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템(2000)은 도 1에서 설명한 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템(2000)과 비교하여 제1 배관(1130) 및 제2 배관(1140)이 서로 열교환하고, 제3 배관(1230) 및 제4 배관(1240)이 서로 열교환하는 것만 차이가 있을 뿐 다른 구성은 동일하거나 유사하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 제1 엔진모듈(1100)에서 제1 배관(1130) 및 제2 배관(1140)은 적어도 일부에서 서로 열교환된다.
제2 배관(1140)은 제1 열교환부(1141) 및 제2 열교환부(1142)를 포함한다.
제1 열교환부(1141)는 제1 배관(1130)과 열교환할 수 있도록 배관의 외부가 형성된다. 예를 들어 방열판, 흡열판 등이 배관의 외부에 형성되거나, 다른 배관과 인접하게 형성되는 것이다.
제1 배관(1130)을 통해 흐르는 제1 유체의 온도는 제1 터빈(1110)을 통과한 직후이므로, 온도가 비교적 높다. 따라서, 제2 배관(1140)의 제1 열교환부(1141)를 통해 제1 배관(1130)을 흐르는 제1 유체의 열을 전달할 수 있다.
냉열 코일(1310)에 의해 온도가 낮아진 제1 배관(1130)을 흐르는 제1 유체는 액화가 되어 제1 모세관 유닛(1120)으로 유입된다. 제1 모세관 유닛(1120)에서 기화된 제1 유체는 제2 배관(1140)을 통해 흐르며, 제1 배관(1130)과 열교환을 통해서 제1 유체의 온도가 높아진다.
제2 열교환부(1142)는 제2 배관(1140)의 내부에 흐르는 제1 유체의 온도를 높이기 위하여, 대기와 열교환을 하는 구간이 형성된다. 제2 열교환부(1142)에서 대기와의 열교환을 통해 터빈 내부로 유입되는 제1 유체의 온도를 높일 수 있다.
제3 배관(1230) 및 제4 배관(1240)은 적어도 일부에서 서로 열교환될 수 있도록 형성된다. 구체적으로 제3 배관(1230)은 제3 열교환부(1231) 및 제4 열교환부(1232)를 포함하고, 제4 배관(1240)은 제5 열교환부(1241) 및 제6 열교환부(1242)를 포함한다.
제2 터빈(1210)으로부터 제3 배관(1230)으로 유출되는 제2 유체는 제3 열교환부(1231) 및 제4 열교환부(1232)를 통해 제2 유체의 온도를 낮추게 된다.
구체적으로, 제3 배관(1230)을 통과하는 제2 유체의 온도는 일반적인 외기의 온도보다 높고, 제4 배관(1240)을 통과하는 제2 유체의 온도보다 낮다. 따라서, 제3 배관(1230)을 통과하는 제2 유체는 일차적으로 제3 열교환부(1231)를 통해 제5 열교환부(1241)와 열교환을 하며 온도를 하강한다. 그리고, 제4 열교환부(1232)를 지나가며 외기와의 열교환을 하며 온도를 하강한다. 이렇게 온도를 하강하며, 제2 유체는 이슬점에 가까운 온도로 하강한다. 그리고, 제2 모세관 유닛(1220)으로 유입될 때는 액화된 상태에서 유입된다.
제2 모세관 유닛(1220)에서 제4 배관(1240)으로 유입되는 제2 유체는 액화된 상태에서 기화되어 유입되므로, 제2 유체의 온도가 제2 유체의 이슬점 온도에 가까운 상태에서 흐르게 된다.
*제4 배관(1240)을 흐르는 제2 유체는 제5 열교환부(1241)를 통해, 제3 열교환부(1231)로부터 열을 전달받게 된다. 여기서 일차적인 온도 상승이 일어난다. 그리고, 제6 열교환부(1242)에서는 가열 코일(1320)에 의해 온도가 한번 더 상승하게 된다. 이렇게 온도가 상승된 제2 유체는 제2 터빈(1210)으로 유입되어 동력을 생산하게 된다.
가열 코일(1320)은 제1 가열 코일(1320) 및 제2 가열 코일(1320)을 포함한다.
제1 가열 코일(1320)은 제6 열교환부(1242)와 열교환을 하며, 제6 열교환부(1242)를 통과하는 제2 유체의 온도를 상승시킨다. 그리고, 제2 가열 코일(1320)은 제2 모세관 유닛(1220)에 가깝게 배치된다. 제2 가열 코일(1320)은 제2 모세관 유닛(1220) 내부에서 액화된 제2 유체가 기화될 수 있는 열을 전달하게 된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템(3000)을 나타낸 개략도이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템(3000)은 도 2에서 설명한 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템(3000)과 비교하여 제1 배관(2130) 및 제2 배관(2140)이 서로 매우 인접하게 배치되고, 제3 배관(2230) 및 제4 배관(2240)이 서로 매우 인접하게 배치되며, 제1 배관(2130) 및 제2 배관(2140)이 제1 모세관 유닛(2120) 내부에 인입되는 것에만 차이가 있을 뿐 다른 구성은 동일하거나 유사하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 제1 배관(2130) 및 제2 배관(2140)은 배관의 대부분이 서로 열교환을 할 수 있도록 배치된다. 이로써 제1 배관(2130)과 제2 배관(2140)의 열교환 효율을 높일 수 있다.
또한, 제1 배관(2130) 및 제2 배관(2140)은 제1 모세관 유닛(2120) 내부로 유입되게 된다. 제1 모세관 유닛(2120)은 외부로부터 열을 공급받지 않을 수 있다. 이 때에는 제2 배관(2140) 내부의 열이 제1 배관(2130)쪽으로 유입되어, 제1 모세관 유닛(2120) 내부에서 기화가 일어날 수 있다.
제1 배관(2130)과 제2 배관(2140)이 서로 열교환하는 방향 및 길이를 따라, 냉각 코일(2310)이 배치될 수 있다. 제1 배관(2130)에서 흐르는 제1 유체의 열은 제2 배관(2140)으로 전달될 수 있으며, 또한 냉각 코일(2310)로 전달될 수도 있다.
가열 코일(2320)은 제4 배관(2240)에 인접하게 배치되어, 제4 배관(2240)을 가열할 수도 있다. 즉, 제2 모세관 유닛(2220)으로부터 연결되는 제4 배관(2240)의 시작부분부터 제2 터빈(2210)으로 이어지는 부분까지 대부분이 가열 코일(2320)에 의해 열을 전달받을 수 있다.
본 실시예에서, 제1 배관(2130) 및 제2 배관(2140), 또는 제3 배관(2230) 및 제4 배관(2240) 중 어느 하나 이상은 하나의 배관이 적어도 일부분에서 다른 배관의 내부에 배치되는 이중관을 이룰 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템(4000)을 나타낸 개념도이다. 도 5는 도 4에 도시된 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템(4000) 중에서 제1 엔진모듈(3100)을 상세하게 나타낸 개념도이다. 도 6은 도 4에 도시된 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템(4000) 중에서 제1 터빈(3110) 부분을 상세하게 나타낸 개념도이다. 도 7은 도 4에 도시된 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템(4000) 중에서 제2 엔진모듈(3200)을 상세하게 나타낸 개념도이다.
도면들을 참조하면, 제1 배관(3130)은 제2 배관(3140) 내부에 인입되어 제1 배관(3130) 및 제2 배관(3140)은 이중관 구조를 형성한다. 그리고, 냉각 코일(3310)은 제1 배관(3130) 내부로 삽입되어, 제1 모세관 유닛(3120)까지 연장된다. 구체적으로 제1 배관(3130)은 제2 배관(3140)보다 작은 직경으로 형성되고, 제2 배관(3140) 내부에서 제1 모세관 유닛(3120)과 연결되는 구조를 취한다.
그리고, 제1 모세관 유닛(3120)은 원통의 구조를 취할 수 있다. 내부에는 작은 지름으로 제1 배관(3130) 및 냉각 코일(3310)이 삽입되고, 외부로는 제2 배관(3140)과 연결된다. 즉, 제1 모세관 유닛(3120)은 제1 배관(3130) 및 제2 배관(3140)을 연결하는 구조를 갖는다. 그리고, 제1 배관(3130) 및 제2 배관(3140)이 연결되는 지점에는 상술하였던 기화되는 유체의 배출구를 이루고 있다.
제1 배관(3130) 내부에는 냉각 코일(3310)이 삽입된다. 그리고, 제1 배관(3130) 내부에서 나선형으로 제1 모세관 유닛(3120)까지 연장된다. 냉각 코일(3310)이 나선형으로 형성되는 것은 제1 배관(3130) 내부에서 보다 넓은 면적에서 제1 배관(3130) 내부의 제1 유체를 냉각시키기 위함이다. 또한, 제1 배관(3130) 내부에서 제1 유체가 와류를 형성하여 회전운동하며 이동할 수 있다. 이 때, 나선형으로 형성된 냉각 코일(3310)은 이러한 제1 유체의 흐름을 방해하지 않도록, 제1 유체의 이동경로와 같은 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 이러한 구조를 통해 냉각 코일(3310)이 제1 유체를 냉각하는 효율을 높일 수 있다.
또한, 냉각 코일(3310)의 표면의 온도가 낮기 때문에 제1 배관(3130)을 통과하는 기체의 제1 유체는 냉각 코일(3310)의 표면에 이슬로 맺힐 수 있다. 이 때 냉각 코일(3310)에 액화된 제1 유체는 제1 모세관 유닛(3120)을 향해 낙하할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 엔진모듈(3100)은 제1 배관(3130) 내부에 배치되고, 제1 터빈(3110)에서 빠져나오는 제1 유체가 제1 배관(3130) 내부에서 회전하며 이동되도록, 제1 유체가 제1 배관(3130)의 외면쪽으로 와류를 형성할 수 있는 와류유도체(3114)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제2 배관(3140)에서 제1 터빈(3110)을 향해 유입되는 가스는 제1 터빈(3110)의 블레이드(3113)를 회전시킨다. 그리고, 제1 터빈(3110)을 회전시킨 제1 유체는 와류유도체(3114)를 통과하며 제1 배관(3130)쪽으로 유출되게 된다. 와류유도체(3114)를 통과하며 제1 유체는 제1 배관(3130) 내부에서 와류를 형성하며 제1 모세관 유닛(3120)을 향해 진행된다. 이 때, 와류를 형성하며 진해되는 제1 유체는 나선형으로 형성되는 냉각 코일(3310)과의 접촉효율을 더 높일 수 있다. 또한, 제1 유체가 와류를 형성하며 제1 배관(3130) 내부를 흐르면, 와류를 형성하며 흐르는 제1 유체가 비교적 많이 접촉되는 제1 배관(3130)의 표면의 온도는, 제1 유체가 비교적 적게 분포되는 제1 배관(3130)의 중심쪽 온도보다 높게 된다. 이러한 와류를 형성하는 제1 유체는 제1 배관(3130)의 표면의 온도를 보다 높게 형성시키고, 표면의 온도가 보다 높아진 제1 배관(3130)은 외부와의 온도차이가 커지므로, 보다 높은 효율로 열을 배출할 수 있게 된다.
도 5를 참조하면, 제1 모세관 유닛(3120)은 제2 배관(3140)의 일단의 내부에 배치된다. 그리고, 제1 배관(3130) 및 냉각 코일(3310)은 기결정된 거리만큼 연장되어 제1 모세관 유닛(3120)의 중앙 측에 인입되도록 형성된다. 인입된 거리만큼이 액화된 제1 유체가 채워질 수 있는 공간이 될 수 있다. 한편, 상술한 것과 같이 제2 배관(3140)은 제1 모세관 유닛(3120)의 테두리측과 연결된다.
도 7을 참조하면, 가열 코일(3320)은 제2 모세관 유닛(3220)에서 제2 터빈(3210)으로 유입되는 제2 유체를 가열하기 위해 제4 배관(3240) 내부에 형성될 수 있다. 구체적으로, 가열 코일(3320)은 제4 배관(3240)의 상부 측(D)으로 삽입되어 제4 배관(3240)의 하부 측(A)으로 연장된다. 제4 배관(3240) 내부에서 흐르는 제2 유체는 가열 코일(3320)과 접촉하며 온도가 상승한다.
계속해서 도 7을 참조하면, 제3 배관(3230)은 제4 배관(3240)의 기결정된 지점(B)에서 제4 배관(3240)으로 인입되어, 제4 배관(3240)과 열교환할 수 있다. 구체적으로, 제3 배관(3230)은 제2 터빈(3210)으로부터 연장되어 제4 배관(3240)과는 분리되어 연장되게 된다. 그런데, 제3 배관(3230)은 제4 배관(3240)의 기 결정지점(B)에서 제4 배관(3240) 내부로 삽입된다. 이러한 기 결정지점(B)은 제4 배관(3240) 내에서 흐르는 제2 유체의 온도가 제3 배관(3230) 내에서 흐르는 제2 유체의 온도보다 낮은 지점이다.
즉, 제3 배관(3230) 내부에서 흐르는 제2 유체의 온도는 제2 터빈(3210)을 빠져나온 직후에는 상대적으로 높다. 그런데, 제4 배관(3240) 상부 측(D)에서의 제2 유체의 온도는, 제2 터빈(3210)을 빠져나온 직후의 제3 배관(3230)으로 유입되는 제2 유체의 온도보다 더 높게 된다. 이는, 제4 배관(3240) 내부의 가열 코일(3320)이 제4 배관(3240) 내부를 흐르는 제2 유체의 온도를 높이기 때문이다. 또한, 제2 터빈(3210)을 통과하며 제2 유체의 온도나 압력이 낮아지기 때문이다.
그런데, 제3 배관(3230)을 흐르는 제2 유체는 제2 모세관 유닛(3220)으로 유입되므로, 그 온도가 하강하여야 한다. 따라서, 제3 배관(3230)이 곧바로 제4 배관(3240)으로 유입되면, 제3 배관(3230) 내부의 제2 유체의 온도는 제4 배관(3240) 내부의 제2 유체의 온도보다 오히려 낮아서, 제3 배관(3230) 내부의 제2 유체의 온도가 높아질 수 있다. 따라서 제3 배관(3230)은, 제3 배관(3230) 내부의 유체의 온도보다 제4 배관(3240) 내부의 유체의 온도가 낮은 지점인 기 결정지점(B)에서 제4 배관(3240) 내부로 유입되게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (21)

  1. 온도차에 의해 구동되는 제1 엔진모듈, 제2 엔진모듈 및 상기 제1 엔진모듈 및 제2 엔진모듈에 냉열 또는 온열을 공급하는 배관이 관통하는 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템에 있어서,
    상기 제1 엔진모듈은,
    제1 유체에 의해 회전되며 동력을 생산하는 제1 터빈;
    상기 제1 유체가 액체상태로 흡수되는 제1 모세관 유닛;
    상기 제1 터빈에서 배출되는 상기 제1 유체를 상기 제1 모세관 유닛으로 흐르는 공간을 형성하는 제1 배관 및 상기 제1 모세관 유닛에서 배출되는 상기 제1 유체를 상기 제1 터빈으로 흐르는 공간을 형성하는 제2 배관을 포함하고,
    상기 제2 엔진모듈은,
    제2 유체에 의해 회전되며 동력을 생산하는 제2 터빈;
    상기 제2 유체가 액체상태로 흡수되는 제2 모세관 유닛;
    상기 제2 터빈에서 배출되는 상기 제2 유체를 상기 제2 모세관 유닛으로 흐르는 공간을 형성하는 제3 배관 및 상기 제2 모세관 유닛에서 배출되는 상기 제2 유체가 상기 제2 터빈으로 흐르는 공간을 형성하는 제4 배관을 포함하며,
    상기 제1 모세관 유닛 및 제2 모세관 유닛 각각은, 상기 제1 유체 및 제2 유체를 액체 상태로 흡수하여 상기 제2 배관 및 제4 배관으로 전달하고,
    상기 제1 유체 및 제2 유체 각각은, 상기 제1 모세관 유닛 및 제2 모세관 유닛에서 기화되어 상기 제2 배관 및 제4 배관으로 전달되는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 모세관 유닛은,
    상기 제1 배관과 연결되고, 상기 제1 유체가 액체 상태로 유입되는 공간을 형성하는 제1 부분, 및
    상기 제2 배관과 연결되고, 액화된 상기 제1 유체가 기화되면서 펌핑되는 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 부분은 상기 제2 부분을 향해 돌출되는 돌출부를 포함하고,
    상기 제2 부분은 상기 돌출부의 주변을 감싸며 길게 연장되는 전달부를 포함하고,
    상기 제1 부분 및 제2 부분의 적어도 일부는 외부의 열을 흡수할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 부분 및 제2 부분이 연통되는 부분은,
    액화된 상기 제1 유체가 기화되어 흐를 수 있도록 기화가스 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 모세관 유닛은,
    상기 제3 배관과 연결되고, 상기 제2 유체가 액체 상태로 유입되는 공간을 형성하는 제3 부분, 및
    상기 제4 배관과 연결되고, 액화된 상기 제2 유체가 기화되면서 전달되는 제4 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 히트 펌프는
    순차적으로 연결되는 압축기, 가열 코일, 팽창 밸브 및 냉각 코일을 포함하고,
    상기 냉각 코일은,
    적어도 일부가 상기 제1 배관과 열교환하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 가열 코일은,
    적어도 일부가 상기 제4 배관과 열교환하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 모세관 유닛 내부의 액화된 상기 제2 유체가 기화되기 위해, 상기 가열 코일의 다른 적어도 일부는 상기 제2 모세관 유닛과 열교환하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 히트 펌프는,
    자기 냉각, 음파 냉각, 스탈링 엔진 냉각, 펠티어 소자 중 어느 하나 이상의 냉열과 온열을 이용하거나,
    심층수, 지하수 중 어느 하나 이상의 자연적인 냉열과, 지열, 태양열 중 어느 하나 이상의 자연적인 열원을 이용하는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 배관의 적어도 일부에는,
    외기와 열교환하는 열흡수부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 터빈에서 빠져나오는 기체의 제2 유체가 외부와의 열교환을 통해 온도가 낮춰질 수 있도록, 상기 제3 배관의 적어도 일부에는 외기와 열교환할 수 있는 열배출부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 배관 및 상기 제2 배관은,
    적어도 일부에서 서로 열교환될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 배관은,
    상기 제1 배관과 열교환하는 제1 열교환부, 및
    대기와 열교환하는 제2 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 배관 및 상기 제4 배관은,
    적어도 일부에서 서로 열교환될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  15. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 배관은 상기 제2 배관의 내부에 인입되는 이중관을 형성되고,
    상기 냉각 코일은, 상기 제1 배관 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 냉각 코일은,
    상기 제1 배관 내부에 흐르는 상기 제1 유체를 냉각하는 효율을 높이기 위하여 나선형으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 엔진모듈은,
    상기 제1 배관 내부에 배치되고, 상기 제1 터빈에서 빠져나오는 상기 제1 유체가 상기 제1 배관 내부에서 회전하며 이동되도록, 상기 제1 유체가 상기 제1 배관의 외면쪽으로 와류를 형성할 수 있는 와류유도체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 모세관 유닛은 상기 제2 배관의 일단의 내부에 배치되고,
    상기 제1 배관 및 상기 냉각 코일은 기결정된 거리만큼 연장되어 상기 제1 모세관 유닛의 중앙 측에 인입되도록 형성되며,
    상기 제2 배관은 상기 제1 모세관 유닛의 테두리 측과 연결되는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  19. 제7 항에 있어서,
    상기 가열 코일은,
    상기 제2 모세관 유닛에서 상기 제2 터빈으로 유입되는 상기 제2 유체를 가열하기 위하여, 상기 제4 배관 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제3 배관은,
    상기 제4 배관의 기결정된 지점에서 상기 제4 배관으로 인입되어 상기 제4 배관과 열교환하는 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 기결정된 지점은,
    상기 제4 배관 내에서 흐르는 상기 제2 유체의 온도가 상기 제3 배관 내에서 흐르는 상기 제2 유체의 온도보다 낮은 지점인 것을 특징으로 하는, 히트 펌프를 포함하는 엔진 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107575272A (zh) * 2017-08-23 2018-01-12 山西德泓利科技有限责任公司 一种基于多毛细双相控蒸发器的orc发电系统

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