KR20200065118A - 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기 - Google Patents

내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기 Download PDF

Info

Publication number
KR20200065118A
KR20200065118A KR1020180150318A KR20180150318A KR20200065118A KR 20200065118 A KR20200065118 A KR 20200065118A KR 1020180150318 A KR1020180150318 A KR 1020180150318A KR 20180150318 A KR20180150318 A KR 20180150318A KR 20200065118 A KR20200065118 A KR 20200065118A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
receiver
membrane
pressure
cooling
Prior art date
Application number
KR1020180150318A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102135056B1 (ko
Inventor
김현주
이호생
임승택
문정현
김영석
문덕수
Original Assignee
한국해양과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국해양과학기술원 filed Critical 한국해양과학기술원
Priority to KR1020180150318A priority Critical patent/KR102135056B1/ko
Publication of KR20200065118A publication Critical patent/KR20200065118A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102135056B1 publication Critical patent/KR102135056B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F25B41/003—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40—Fluid line arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/047—Water-cooled condensers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
    • Y02E10/34—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉매 저장탱크인 수액기에 U자형의 멤브레인 및 냉각시스템을 설치하여, 상부에는 냉매 입출구 및 밸브를 설치하고, 하부에는 압축공기 입출구 및 밸브를 설치하여 맴브레인 하단에 냉매 증기압 이상의 고압을 공급시키면 냉매는 해수온도차 발전시스템으로 주입되며, 냉각시스템을 설치하여 냉매 운반 시 탱크의 온도를 응축온도 이하로 떨어뜨리는, 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기에 관한 것이다.

Description

내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기{Receiver for refrigerant storage using membrane and cooling system}
본 발명은 해수온도차발전의 냉매를 저장하기 위한 수액기로, 냉매 저장탱크를 겸한 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기에 관한 것이다.
해수온도차발전시스템의 경우, 해양표층수와 해양심층수의 온도차를 이용하여 발전하는 시스템이다.
낮은 온도에서 쉽게 증발하는 R32 등의 냉매를 이용하여 증발기에서 해양표층수와 열교환 후, 기화된 냉매증기로 터빈을 가동시켜 전력을 생산하는 것이다.
이러한 냉매는 냉매 저장부에 보관되어 운반되고, 시스템 가동 전에 주입시키고, 시스템 점검 및 수리 시 다시 냉매 저장탱크로 회수시켜 저장하게 된다.
냉매 저장탱크의 경우, 냉매를 보관시 냉매 저장탱크 내에서 일부 증발되는 냉매증기의 최고압력을 충분히 견뎌야 하고, 시스템 운전시의 최고압력 이상에 견딜 수 있는 내압 탱크가 필요하게 된다.
이에, 이러한 조건을 만족할 수 있는 장치의 개발이 대두되고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 10-2011-0061844(2011.06.10.공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 냉매 저장부 내부에 U자형 멤브레인을 설치하여, 냉매 저장부 상부에는 냉매가 순환되기 위한 입출구 밸브를 설치하고, 냉매 저장부 하부에 냉매 저장부 내부에서 증발되는 냉매 증기의 최고압력 이상의 고압을 주입시키게 되면 냉매는 해수온도차발전시스템 내로 주입될 수 하고, 해수온도차발전시스템 이동시, 냉매는 냉매 저장부에 대부분 회수하여 보관하고, 운반시 냉매 저장부의 상하단 밸브를 잠궈 냉매를 저장하도록 한다.
또한, 액상의 냉매가 회수되어 저장된 냉매탱크를 이동 시, 외부 온도의 영향을 받아 냉매 저장부 내 저장된 액상의 냉매 일부가 증발하게 되고, 이 냉매 증기는 냉매 저장부의 압력을 증가시키게 되므로 차가운 물 등으로 냉각시켜 냉매 저장부의 압력을 낮춰줘야 함으로, 이를 효과적으로 해결하기 위하여,
냉매 저장부 외부에 냉각수 배관을 설치하고, 외부단열 처리하여 해수온도차발전시스템에서 열침으로 사용되는 해양심층수를 이용하거나 추가적으로 냉동기를 이용하여 차가운 유체를 냉매 저장부 외부에 설치된 냉각수 배관으로 공급시켜 냉매 저장부의 온도를 냉매 저장부 내 액상의 냉매의 응축 온도 이하로 낮춰줌으로서, 냉매 저장부의 압력을 효과적으로 감소시킬 수 있도록 한 것이다.
따라서, 상기와 같은 냉매 주입 및 회수가 가능한 단열처리된 혹은 차가운 유체 공급에 따른 온도 조절형 냉매 저장부를 단일 혹은 다수의 수액기로 제작하여 분리 격막 상하단의 압력과 온도를 제어할 수 있게 함으로서, 냉매 저장탱크를 겸하는 수액기로 이용이 가능한, 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서,
해수온도차 발전시스템에 사용되어, 증발기(120)와 응축기(140) 사이에 설치되어, 터빈(130)을 가동시키기 위한 냉매가 주입되는 수액기(100)에 있어서, 상기 수액기(100)는 냉매가 내부에 저장되되, 냉매의 주입 및 회수가 가능토록, 냉매 순환용 유출구 밸브(V1, V2)가 설치되어 있는 냉매 저장부(10); 상기 냉매 저장부(10)의 외주연에 형성되는 단열층(20); 상기 단열층(20)에 다수 형성되어, 상기 냉매 저장부(10)를 냉각시키기 위한 냉각수가 유동되도록 함으로써, 냉매 저장부(10)의 온도를 조절하는 냉각수 라인(30); 상기 냉매 저장부(10) 내주연에 팽창가능하게 내장설치되는 멤브레인(40); 상기 멤브레인(40)과 연결되어, 멤브레인(40)을 팽창하기 위한 가압유체를 주입 또는 배출시켜, 냉매 저장부(10) 내 압력을 조절하는 가압라인(50); 으로 구성되어, 상기 냉매 저장부(10) 내부에 냉매의 주입 및 회수가 가능하여, 냉매 저장탱크로 사용이 가능하고, 내부의 온도와 압력제어가 가능하여, 상기 해수온도차 발전시스템에서 분리되어 모듈형태로 운송 및 보관이 가능하며, 분리 운송 중에도 자체 냉각이 가능하여, 상기 냉매 저장부(10) 내에서 일부 증발되는 냉매증기의 압력증가에도 견딜 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각수 라인(30)은 상기 응축기(140)에서 냉매증기의 냉각에 사용된 심층수 일부를 분기하여 냉각수로 사용되거나, 또는 응축기(140)를 거치지 않은 별도의 심층수를 냉각수로 사용하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 내장 멤블레인을 설치하고, 해양심층수를 이용하거나 추가적으로 냉동기를 이용하여, 냉매 저장부의 압력을 효과적으로 감소시킴으로써, 냉매를 보관시 냉매 저장부 내에서 일부 증발되는 냉매증기의 최고압력 및 시스템 운전시의 최고압력 이상에 견딜 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 냉매 저장탱크를 겸하는 수액기로 이용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기를 나타낸 일실시예의 전체시스템 구성도.
도 2는 보조 냉각장치가 이용된 본 발명에 따른 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기를 나타낸 일실시예의 전체시스템 구성도.
도 3은 냉매 저장탱크 역할을 하는 수액기의 내부 모습을 나타낸 일실시예의 도면.
도 4는 냉각장치가 구비된 이동형 수액기를 나타낸 일실시예의 도면.
본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도하지 않는다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 일실시예를 살펴보면,
해수온도차 발전시스템에 사용되어, 증발기(120)와 응축기(140) 사이에 설치되어, 터빈(130)을 가동시키기 위한 냉매가 주입되는 수액기(100)에 있어서, 상기 수액기(100)는 냉매가 내부에 저장되되, 냉매의 주입 및 회수가 가능토록, 냉매 순환용 유출구 밸브(V1, V2)가 설치되어 있는 냉매 저장부(10); 상기 냉매 저장부(10)의 외주연에 형성되는 단열층(20); 상기 단열층(20)에 다수 형성되어, 상기 냉매 저장부(10)를 냉각시키기 위한 냉각수가 유동되도록 함으로써, 냉매 저장부(10)의 온도를 조절하는 냉각수 라인(30); 상기 냉매 저장부(10) 내주연에 팽창가능하게 내장설치되는 멤브레인(40); 상기 멤브레인(40)과 연결되어, 멤브레인(40)을 팽창하기 위한 가압유체를 주입 또는 배출시켜, 냉매 저장부(10) 내 압력을 조절하는 가압라인(50); 으로 구성되어, 상기 냉매 저장부(10) 내부에 냉매의 주입 및 회수가 가능하여, 냉매 저장탱크로 사용이 가능하고, 내부의 온도와 압력제어가 가능하여, 상기 해수온도차 발전시스템에서 분리되어 모듈형태로 운송 및 보관이 가능하며, 분리 운송 중에도 자체 냉각이 가능하여, 상기 냉매 저장부(10) 내에서 일부 증발되는 냉매증기의 압력증가에도 견딜 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각수 라인(30)은 상기 응축기(140)에서 냉매증기의 냉각에 사용된 심층수 일부를 분기하여 냉각수로 사용되거나, 또는 응축기(140)를 거치지 않은 별도의 심층수를 냉각수로 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각수 라인(30)은 냉각수를 공급하는 냉각장치(60)가 연결되어 사용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수액기(100)는 냉매를 주입시, 상기 해수온도차 발전시스템 압력이 수액기(100) 내부 압력보다 높아, 냉매펌프(110)만으로 주입이 불가능한 경우, 상기 가압라인(50)을 통해 수액기(100) 내부 압력보다 고압으로 가압유체를 주입하여 멤브레인(40)의 부피를 증가시킴으로써, 상기 수액기(100) 내부에 냉매가 차지하고 있는 체적을 감소시켜 압력을 상승시켜, 상대적으로 해수온도차 발전시스템 압력보다 수액기(100) 내부의 압력이 상승하여, 해수온도차 발전시스템으로의 냉매 주입이 가능토록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수액기(100)는 냉매 회수 시, 상기 수액기(100) 내부의 압력이 해수온도차 발전시스템의 압력보다 높아 냉매의 회수가 불가능한 경우, 상기 냉각수 라인(30)을 통해 냉각장치(60)의 냉각수 또는 심층수를 순환시켜, 수액기(100) 내부의 온도 및 압력을 감소시켜 냉매를 회수하도록 하거나 또는, 상기 멤브레인(40) 내 가압유체를 외부로 배출시켜, 멤브레인(40)의 내부 체적을 확보하여 내부 압력을 낮춰 냉매의 회수가 가능토록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수액기(100)를 냉매 저장탱크로 이용하여 냉매를 이송할 경우, 외부영향에 의해 상기 수액기(100) 내부 냉매가 증발하여 내부 압력 상승 시, 상기 수액기(100) 외부를 감싸는 냉각수 라인(30)을 통해 냉각수를 순환시켜, 수액기(100) 내부의 압력을 감소시켜 안정적인 운송이 가능토록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 해수온도차 발전시스템은 상기 수액기(100) 후단에 설치되어, 작동유체인 냉매를 순환시키는 냉매펌프(110); 상기 냉매펌프(110)로부터 공급받은 냉매를, 해양 표층수와 열교환시켜 냉매증기로 기화시키는 증발기(120); 상기 냉매증기가 공급되어 회전됨으로써, 운동에너지가 전기로 전환되는 터빈(130); 상기 터빈(130)을 통과한 냉매를, 해양 심층수와 열교환시켜 응축하여 액화시켜, 상기 수액기(100) 내부로 순환시키는 응축기(140); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기(100)는 냉매 저장부(10), 단열층(20), 냉각수 라인(30), 멤브레인(40), 가압라인(50)을 포함한다.
우선 본 발명의 냉매 저장형 수액기(100)가 사용되는 해수온도차 발전시스템의 구성을 살펴보면 하기와 같다.
도 1에서와 같이, 해수온도차 발전시스템의 경우, 수액기(100) 내부에 저장된 냉매(액체 작동유체(R32 등))를 냉매펌프(110)를 이용하여 증발기(120)로 공급하고, 기화된 냉매가 터빈(130)을 회전시켜 운동에너지가 전기로 전환되어 사용된다. 터빈(130)을 통과한 냉매는 응축기(140)에서 다시 액화되어 수액기(100)로 순환하며 반복한다.
이를 위한 해수온도차 발전시스템은 수액기(100), 냉매펌프(110), 증발기(120), 터빈(130), 응축기(140)로 구성된다.
상기 해수온도차 발전시스템의 초기 가동을 위해서는, 수액기(100)에 충전된 냉매를 해수온도차 발전시스템에 주입해야 하며, 이를 위해 냉매펌프(110)를 가동하여 수액기(100)에서 냉매를 흡입하여 해수온도차 발전시스템의 각 기기로 냉매를 이송 및 주입한다.
본 발명에서는
상기 수액기(100)에서 해수온도차 발전시스템으로 냉매 주입 시, 해수온도차 발전시스템의 배관에서 냉매의 증발 등의 이유로, 해수온도차 발전시스템의 압력이 수액기(100)의 압력보다 높아져, 냉매펌프(110) 구동만으로 냉매의 주입이 불가능해질 경우, 후술될 수액기(100) 내부의 U자형 멤브레인(40) 내부의 가압라인(50) 및 가압장치(53)를 통해 공기, 담수 등의 유체를 고압으로 주입하여, 멤브레인(40)의 부피를 증가시켜 수액기(100) 내부의 압력을 상승시킴으로서, 수액기(100)에서 해수온도차 발전시스템으로의 냉매 주입이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
또한, 플랜트의 분해 및 이송시, 냉매의 회수를 위해 수액기(100) 후단(냉매 펌프 입구측) 밸브를 닫은 상태에서 냉매펌프(110) 또는 압축기를 가동하여, 해수온도차 발전시스템에 남은 액 또는 기체상의 냉매를 수액기(100)로 회수한다.
이때 냉매는 응축기(140)에서 저온 해수(심층수)와 열교환하여 응축 후에 수액기(100)로 저장된다. 사용자의 실시예에 따라, 심층수를 공급하도록 응축기와 연결된 공급배관에 다수의 공급제어밸브(V5, V6)를 제어하여, 상기 응축기(140)에서 냉매증기의 냉각에 사용된 심층수 일부를 분기하여 냉각수로 사용되거나, 또는 응축기(140)를 거치지 않은 별도의 심층수를 냉각수로 사용하도록 할 수 있음이다.
더불어, 상황에 따라 응축기(140)에서 저온해수를 사용하지 않는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 수액기(100) 외부에 설치된 별도의 냉각장치(냉각기)(60) 및 냉각수 라인(30)을 통해, 수액기(100)를 냉각하여 내부 압력을 낮춰 저온 저압으로 냉매를 응축 및 저장한다.
이러한 냉매 회수시 수액기(100) 내부의 압력이 해수온도차 발전시스템보다 낮아 냉매의 회수가 이루어지지 않는 경우, 멤브레인(40) 내부의 유체를 배출하여 수액기(100) 내부 부피를 줄임으로 압력을 감소시켜 시스템에서 수액기(100)로 냉매의 회수가 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 수액기(100)에 저장된 액상태 냉매의 경우, 수액기(100) 입구측 밸브(V1)와 출구측 밸브(V2)를 닫은 상태에서 해수온도차 발전시스템과 분리되며, 해수온도차 발전시스템의 이송을 위한 냉매 저장탱크로 사용이 가능하다.
이송시 외부 환경 등에 의해 수액기(100) 내부의 액상태 냉매가 증발하여 내부 압력이 높아질 경우, 수액기(100) 외부의 냉각장치(60) 및 냉각수 라인(30)을 통해, 수액기(100)를 냉각하여 내부 압력을 낮춰 안정적인 운반이 가능하도록 한다.
상기 냉매의 회수, 저장 과정에서 공급되는 냉각수 또는 저온 해수는, 배관에 설치된 전환밸브(V)를 통해 응축기(140)와 수액기(100)의 냉각수 배관으로 각각 선택적, 또는 동시에 공급되도록 하며, 수액기(100)를 냉각한 후에 외부로 배출되도록 한다.
상기 수액기(100)를 냉매 저장탱크로 활용하여 냉매를 이송 할때 수액기(100)에 공급되는 냉각수는, 냉각장치(60)를 활용한 저온 냉매 등으로 대체 가능하며, 별도의 냉각 사이클에서 냉매를 응축하기 위한 열원으로 사용된 저온 해수의 활용도 가능할 것이다.
하기에서는 상기에서 설명된 바와 같이, 냉매 저장탱크로 사용되어지는 본 발명의 수액기(100)의 구조를 상세히 설명하도록 한다.
이러한 상기 수액기(100)는 냉매 저장부(10), 단열층(20), 냉각수 라인(30), 멤브레인(40), 압축공기 입구(51)와 압축공기 출구(52)가 구비된 가압라인(50)을 포함한다.
상기 냉매 저장부(10)는 내부가 비어있는 원형 단면의 하우징이며, 냉매 저장부(10) 상부에는 냉매가 순환되기 위한 2개의 냉매순환배관(P)이 전, 후단에 연통연결되어 있고, 각각에는 입/출구 밸브(V1, V2)가 설치되어 있도록 한다.
상기 단열층(20)은 냉매 저장부(10)의 외주연에 형성되는 것이며, 이러한 단열층(20)에는 상기 냉매 저장부(10)를 냉각시키기 위한 냉각수가 유동되도록 함으로써, 냉매 저장부(10)의 온도를 조절하는 냉각수 라인(30)이, 냉매 저장부(10)의 둘레에 상호간 이격되며 다수 형성되어 있도록 한다.
상기 멤브레인(40)은 냉매 저장부(10) 내주연에 U자 단면형태로 팽창가능하게 내장설치되는 것이며, 이러한 멤브레인(40)에는 멤브레인(40)과 연결되어, 멤브레인(40)을 팽창하기 위한 가압유체(공기 또는 담수 등)를 가압장치(53)를 이용하여 주입 또는 배출시켜, 냉매 저장부(10) 내 압력을 조절하는 압축공기 입구(51)와 압축공기 출구(52)가 구비된 가압라인(50)이 형성되어 있도록 한다. 물론, 가압라인 입출구 배관에도 각각 가압제어밸브(V3, V4)이 설치되어 있어야 함은 당연하다.
상기와 같은 구성을 가지는 수액기(100)의 사용형태를 살펴보면 하기와 같다.
1. 냉매 주입시 해수온도차 발전시스템 압력이 수액기(100)(더욱 자세히는 냉매 저장부(10)) 내부 압력보다 높아 냉매펌프(110)만으로 주입이 불가능할 경우,
압축공기 입구(51)로 공기, 물 등 유체를 수액기(100) 내부 압력보다 고압으로 주입하여 멤브레인(40)의 부피를 증가시킴으로, 수액기(100) 내부에 냉매가 차지하고 있는 체적을 감소시켜 압력을 상승시키며, 이때, 상대적으로 해수온도차 발전시스템 압력보다 수액기(100) 내부의 압력이 상승하여 해수온도차 발전시스템으로의 냉매 주입이 가능토록 한다.
2. 수액기(100) 내 냉매 회수시, 외기 온도 등 외부 환경으로 인해 내부의 압력이 시스템의 압력보다 높아 냉매의 회수가 불가능한 경우, 수액기(100) 외부를 감싸는 냉각수 라인(30)을 통해 냉각장치(60)에서 생산된 냉각수 또는 심층수 배출수 등을 순환시켜, 수액기(100) 내부의 온도 및 압력을 감소시켜 냉매를 회수할 수 있으며, 멤브레인(40) 유체 출구를 통해 멤브레인(40) 내부의 유체를 배출시켜 내부 체적을 확보하여 내부 압력을 낮춰 냉매의 회수가 가능토록 한다.
3. 수액기(100)를 저장탱크로 활용하여 냉매를 이송할 때, 외기 등 외부 환경에 의해 수액기(100) 내부 냉매가 증발하여 내부 압력 상승 시, 수액기(100) 외부를 감싸는 냉각수 라인(30)을 통해 냉각장치(60)에서 생산된 냉각수를 순환시켜 수액기(100) 내부의 압력을 감소시켜 안정적인 운송이 가능토록 한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.
10: 냉매 저장부 20: 단열층
30: 냉각수 라인 40: 멤브레인
50: 가압라인 51: 압축공기 입구
52: 압축공기 출구 53: 가압장치
60: 냉각장치 100: 수액기
110: 냉매펌프 120: 증발기
130: 터빈 140: 응축기
P: 냉매순환배관 V: 전환밸브
V1: 입구측 밸브 V2: 출구측 밸브
V3, V4: 가압제어밸브 V5, V6: 공급제어밸브

Claims (7)

  1. 해수온도차 발전시스템에 사용되어, 증발기(120)와 응축기(140) 사이에 설치되어, 터빈(130)을 가동시키기 위한 냉매가 주입되는 수액기(100)에 있어서,
    상기 수액기(100)는
    냉매가 내부에 저장되되, 냉매의 주입 및 회수가 가능토록, 냉매 순환용 유출구 밸브(V1, V2)가 설치되어 있는 냉매 저장부(10);
    상기 냉매 저장부(10)의 외주연에 형성되는 단열층(20);
    상기 단열층(20)에 다수 형성되어, 상기 냉매 저장부(10)를 냉각시키기 위한 냉각수가 유동되도록 함으로써, 냉매 저장부(10)의 온도를 조절하는 냉각수 라인(30);
    상기 냉매 저장부(10) 내주연에 팽창가능하게 내장설치되는 멤브레인(40);
    상기 멤브레인(40)과 연결되어, 멤브레인(40)을 팽창하기 위한 가압유체를 주입 또는 배출시켜, 냉매 저장부(10) 내 압력을 조절하는 가압라인(50); 으로 구성되어,
    상기 냉매 저장부(10) 내부에 냉매의 주입 및 회수가 가능하여, 냉매 저장탱크로 사용이 가능하고,
    내부의 온도와 압력제어가 가능하여, 상기 해수온도차 발전시스템에서 분리되어 모듈형태로 운송 및 보관이 가능하며,
    분리 운송 중에도 자체 냉각이 가능하여, 상기 냉매 저장부(10) 내에서 일부 증발되는 냉매증기의 압력증가에도 견딜 수 있는 것을 특징으로 하는,
    내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각수 라인(30)은
    상기 응축기(140)에서 냉매증기의 냉각에 사용된 심층수 일부를 분기하여 냉각수로 사용되거나, 또는 응축기(140)를 거치지 않은 별도의 심층수를 냉각수로 사용하는 것을 특징으로 하는 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각수 라인(30)은
    냉각수를 공급하는 냉각장치(60)가 연결되어 사용되는 것을 특징으로 하는 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 수액기(100)는 냉매를 주입시,
    상기 해수온도차 발전시스템 압력이 수액기(100) 내부 압력보다 높아, 냉매펌프(110)만으로 주입이 불가능한 경우,
    상기 가압라인(50)을 통해 수액기(100) 내부 압력보다 고압으로 가압유체를 주입하여 멤브레인(40)의 부피를 증가시킴으로써, 상기 수액기(100) 내부에 냉매가 차지하고 있는 체적을 감소시켜 압력을 상승시켜, 상대적으로 해수온도차 발전시스템 압력보다 수액기(100) 내부의 압력이 상승하여, 해수온도차 발전시스템으로의 냉매 주입이 가능토록 하는 것을 특징으로 하는 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 수액기(100)는 냉매 회수 시,
    상기 수액기(100) 내부의 압력이 해수온도차 발전시스템의 압력보다 높아 냉매의 회수가 불가능한 경우,
    상기 냉각수 라인(30)을 통해 냉각장치(60)의 냉각수 또는 심층수를 순환시켜, 수액기(100) 내부의 온도 및 압력을 감소시켜 냉매를 회수하도록 하거나 또는,
    상기 멤브레인(40) 내 가압유체를 외부로 배출시켜, 멤브레인(40)의 내부 체적을 확보하여 내부 압력을 낮춰 냉매의 회수가 가능토록 하는 것을 특징으로 하는 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 수액기(100)를 냉매 저장탱크로 이용하여 냉매를 이송할 경우,
    외부영향에 의해 상기 수액기(100) 내부 냉매가 증발하여 내부 압력 상승 시,
    상기 수액기(100) 외부를 감싸는 냉각수 라인(30)을 통해 냉각수를 순환시켜, 수액기(100) 내부의 압력을 감소시켜 안정적인 운송이 가능토록 하는 것을 특징으로 하는 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 해수온도차 발전시스템은
    상기 수액기(100) 후단에 설치되어, 작동유체인 냉매를 순환시키는 냉매펌프(110);
    상기 냉매펌프(110)로부터 공급받은 냉매를, 해양 표층수와 열교환시켜 냉매증기로 기화시키는 증발기(120);
    상기 냉매증기가 공급되어 회전됨으로써, 운동에너지가 전기로 전환되는 터빈(130);
    상기 터빈(130)을 통과한 냉매를, 해양 심층수와 열교환시켜 응축하여 액화시켜, 상기 수액기(100) 내부로 순환시키는 응축기(140);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기.
KR1020180150318A 2018-11-29 2018-11-29 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기 KR102135056B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180150318A KR102135056B1 (ko) 2018-11-29 2018-11-29 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180150318A KR102135056B1 (ko) 2018-11-29 2018-11-29 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200065118A true KR20200065118A (ko) 2020-06-09
KR102135056B1 KR102135056B1 (ko) 2020-07-20

Family

ID=71082429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180150318A KR102135056B1 (ko) 2018-11-29 2018-11-29 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102135056B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102567614B1 (ko) * 2022-09-27 2023-08-17 한화시스템 주식회사 냉매 처리 장치 및 냉매 처리 장치의 운용 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006153208A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 低温流体用貯蔵タンク
JP2009197712A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Toyota Motor Corp エンジン冷却装置
KR20110061844A (ko) 2009-12-02 2011-06-10 한국해양대학교 산학협력단 해수 온도차 발전 장치
KR101152254B1 (ko) * 2010-08-05 2012-06-08 한국에너지기술연구원 펌프의 캐비테이션을 방지할 수 있는 ｏｒｃ 시스템
KR101358303B1 (ko) * 2011-10-11 2014-02-11 삼성중공업 주식회사 부유식 해상 구조물 및 이를 이용한 전기 생산 방법
JP2015508471A (ja) * 2012-01-18 2015-03-19 イエフペ エネルジ ヌヴェルＩｆｐ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ Ｎｏｕｖｅｌｌｅｓ ランキンサイクル上で動作する閉ループ内の作動流体を制御する装置と、それを用いる方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006153208A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 低温流体用貯蔵タンク
JP2009197712A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Toyota Motor Corp エンジン冷却装置
KR20110061844A (ko) 2009-12-02 2011-06-10 한국해양대학교 산학협력단 해수 온도차 발전 장치
KR101152254B1 (ko) * 2010-08-05 2012-06-08 한국에너지기술연구원 펌프의 캐비테이션을 방지할 수 있는 ｏｒｃ 시스템
KR101358303B1 (ko) * 2011-10-11 2014-02-11 삼성중공업 주식회사 부유식 해상 구조물 및 이를 이용한 전기 생산 방법
JP2015508471A (ja) * 2012-01-18 2015-03-19 イエフペ エネルジ ヌヴェルＩｆｐ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ Ｎｏｕｖｅｌｌｅｓ ランキンサイクル上で動作する閉ループ内の作動流体を制御する装置と、それを用いる方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102567614B1 (ko) * 2022-09-27 2023-08-17 한화시스템 주식회사 냉매 처리 장치 및 냉매 처리 장치의 운용 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102135056B1 (ko) 2020-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2673976T3 (es) Método y aparato para almacenamiento de energía
RU2464480C2 (ru) Способ и устройство для испарения сжиженного природного газа и его хранения
JP6738642B2 (ja) ガス供給設備と冷却設備とを融合したシステム
KR20110023856A (ko) 가스 엔진용 가스 공급 시스템
KR20150115126A (ko) 액화가스 처리 시스템
US10605124B2 (en) Hybrid power generating system
CN113474599A (zh) 换能方法和系统
CN106795998A (zh) 基于lng再液化的冷热利用系统
CN104142033A (zh) 一种二氧化碳制冷装置结构
CN107124894B (zh) 用于回收lng气化工序中产生的lng低温废热的lng最佳控制再液化系统
KR102135056B1 (ko) 내장 멤브레인 및 냉각 시스템을 이용한 냉매 저장형 수액기
KR20150121321A (ko) 액화가스 처리 시스템
KR20150138995A (ko) 액화가스 처리 시스템
KR20110097745A (ko) 응축기가 증발기 하부 또는 측부에 위치하는 저온비등 냉각시스템
US20140165616A1 (en) Air conditioning system with ice storage
JP2010043708A (ja) 地域エネルギー供給システム
KR100831946B1 (ko) 액화천연가스의 재기화 방법 및 설비
KR101616333B1 (ko) 액화천연가스 재기화장치
KR20100103771A (ko) 복수기 폐열 발전시스템
KR20190052902A (ko) 액화천연가스 냉열을 이용한 부유식 가스복합 발전플랜트 및 발전방법
KR20150062382A (ko) 선박의 연료가스 공급시스템
KR101563856B1 (ko) 선박의 연료가스 공급시스템
JP2018514722A (ja) 極低温エネルギー貯蔵システムの圧力を制御するためのシステムおよび方法
ES2396790B1 (es) Sistema modular de aprovechamiento del frio y/o bog en una planta de regasificación de gas natural licuado
KR20150115127A (ko) 액화가스 처리 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant