WO2015102143A1 - 유기랭킨사이클의 작동유체 주입회수 방법 및 장치 - Google Patents

유기랭킨사이클의 작동유체 주입회수 방법 및 장치 Download PDF

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WO2015102143A1
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working fluid
refrigerant
rankine cycle
organic rankine
cylinder
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PCT/KR2014/000610
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허만기
박병식
이동현
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Korea Institute of Energy Research KIER
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Korea Institute of Energy Research KIER
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    • 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
    • F01K5/00—Plants characterised by use of means for storing steam in an alkali to increase steam pressure, e.g. of Honigmann or Koenemann type
    • F01K5/02—Plants characterised by use of means for storing steam in an alkali to increase steam pressure, e.g. of Honigmann or Koenemann type used in regenerative installation

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for injecting / recovering a working fluid of an organic Rankine cycle, and in particular, to minimize and inject leaks in a process of injecting a working fluid for the initial operation, repair, and restart of the organic Rankine cycle system.
  • the present invention relates to a method and apparatus for injecting / recovering a working fluid of an organic Rankine cycle, which minimizes a loss of working fluid and a recovery time when a working fluid needs to be recovered.
  • the Rankine cycle is composed of a pump, an evaporator, a turbine, and a condenser.
  • the Rankine cycle is a cycle in which isothermal expansion and compression processes, which are not feasible in the Carnot cycle, are replaced with static pressure expansion and compression processes.
  • the structure of the power generation or power system using a Rankine cycle is configured in the order of the evaporator 10, turbine 20, condenser 30 and pump 40, the evaporator 10
  • the preheater 11 and the superheater 12 are provided before and after the rear panel, respectively, and a condensation tank 35 for storing the condensed water is provided at the rear of the condenser 30.
  • a separate flow meter may be further provided to measure the flow rate of the refrigerant in the liquid state passing through the condensation tank 35.
  • an Organic Rankine Cycle system which mainly uses an organic medium as a working fluid, is widely used.
  • the Organic Rankine Cycle System uses a heat source in a relatively low temperature range (60 to 200). It is a system that produces electricity by recovering.
  • a freon-based refrigerant having a low boiling point and a high evaporation pressure is mainly used as a working fluid.
  • the process 1-2 is a compression process, in which isotropic compression of the working fluid is performed in the pump, which occurs from saturated liquid to the boiler operating pressure.
  • 2-3 process is the heating process, in which the constant pressure heating is performed in the boiler, the working fluid enters the boiler in a compressed liquid state and becomes a superheated steam state.
  • the area under the curve indicates the amount of heat transfer.
  • process 3-4 is an expansion process, where the working fluid produces work by rotating the shaft of the generator in the turbine, where the pressure and temperature of the steam are lowered to 4 states.
  • the process 4-1 is a condensation process, where the working fluid releases the remaining heat to a low heat source such as a lake, river or atmosphere, condenses at a constant pressure, and then returns to the pump. Area represents the amount of heat released.
  • the present invention is to minimize the leakage in the process of injecting the working fluid for the initial operation, repair, and restarting of the organic Rankine cycle system, if the injection and recovery of the working fluid loss and recovery of the working fluid It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for injecting / recovering a working fluid of an organic Rankine cycle to minimize time.
  • the operating fluid injection / recovery device of the organic Rankine cycle according to an embodiment of the present invention, the evaporator for supplying heat from a high heat source to the working fluid to evaporate, Shut-off valves are provided at both ends, and the working fluid evaporated from the evaporator is injected at a high pressure so that the thermal energy is converted into kinetic energy, and the turbine produces work.
  • the heat from the working fluid produced work in the turbine is discharged to a low heat source.
  • An organic Rankine cycle system including a condenser and a pump for compressing the working fluid in an isentropic state and having a drain port connected to a suction part; A refrigerant injection passage having one end connected to the drain port; A plurality of refrigerant cylinders coupled in parallel through a manifold coupled to the other end of the refrigerant injection passage; A compressed air injector for supplying compressed air to each of the refrigerant cylinders; And a vacuum pump having one end connected to one side of the organic Rankine cycle system.
  • the working fluid may be an organic refrigerant.
  • the operating fluid injection / recovery device of the organic Rankine cycle according to an embodiment of the present invention, the balance that can measure the weight of each of the refrigerant cylinder; characterized in that it further comprises.
  • the operating fluid injection / recovery device of the organic Rankine cycle characterized in that it further comprises a liquid separator is disposed connected to the front end of the compressed air injector.
  • the compressed air injector may sequentially supply compressed air to each refrigerant cylinder.
  • the liquid manifold further comprising, the refrigerant cylinder further comprises a liquid port and a gas port, the organic Rankine cycle system pump A drain port at both ends is connected to the suction part of the liquid manifold, and the discharge part of the liquid manifold is connected to the liquid port of the refrigerant cylinder.
  • gaseous manifold wherein the intake and exhaust of the gaseous manifold is characterized in that connected to the cross of the gas port of the refrigerant cylinder and the top of the receiver tank, respectively.
  • the refrigerant recovery unit further comprising, the inlet of the refrigerant recovery is characterized in that connected to the top of the receiver tank, the outlet of the refrigerant recovery is connected to the gas phase manifold.
  • the operating fluid injection method of the organic Rankine cycle the vacuum in the organic Rankine cycle system Connecting the pump (S100); Operating the vacuum pump to maintain a vacuum in a set range (S200); Connecting the drain port of the pump suction port and the liquid port of the refrigerant cylinder (S300); Operating a compressed air injector (S400); Injecting a working fluid stored in each refrigerant cylinder into the organic Rankine cycle system, and measuring the weight of each refrigerant cylinder with a scale (S500); Maintaining the weight of the refrigerant cylinder in a set range (S600); Injecting a working fluid stored in another refrigerant cylinder into the organic Rankine cycle system, measuring the weight of the refrigerant cylinder with a scale, and maintaining the weight of the refrigerant cylinder in a set range (S700);
  • the working fluid 150 stored in the final coolant cylinder 180 is injected into the organic Rankine cycle system 100, the level of the coolant is checked using the level sensor of the receiver tank, and the weight of the coolant cylinder 180 is set within the set range. Characterized in that it comprises a; step (S800) to maintain.
  • the method of recovering the working fluid of the organic Rankine cycle includes: connecting a drain port and a refrigerant spring of both ends of the pump (S900); Injecting a gaseous working fluid of the refrigerant spring boat into the receiver tank (S910); Connecting a refrigerant recovery inlet to a cross of the receiver tank and connecting the outlet to the gas phase manifold (S920); A step (S930) in which the working fluid in the gaseous phase sucked into the refrigerant recoverer is compressed and condensed; And after the step, the step (S940) is discharged to the working fluid of the liquid phase is recovered to the refrigerant cylinder (S940).
  • the method and apparatus for injecting / recovering the working fluid of the organic Rankine cycle of the present invention by combining a balance capable of measuring the weight of each of the plurality of refrigerant cylinders coupled in parallel through the manifold, Since the individual weight can be managed in a certain range, it is possible to accurately determine the amount of refrigerant injection, such as finishing the refrigerant injection while leaving the refrigerant at an appropriate weight.
  • the other refrigerant flow path is connected to the drain port.
  • a liquid separator is disposed at a front end of a compressed air injector.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a Rankine cycle system of the prior art.
  • Figure 3 is a block diagram showing a working fluid injection / recovery device of the organic Rankine cycle according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing the working fluid injection process according to the organic Rankine cycle of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a liquid refrigerant recovery process according to the organic Rankine cycle of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a gas phase refrigerant recovery process according to the organic Rankine cycle of the present invention.
  • FIG. 7 is a flow chart showing a working fluid injection process according to the organic Rankine cycle of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of recovering a working fluid of a gas according to the organic Rankine cycle of the present invention.
  • Figure 3 is a block diagram showing a working fluid injection / recovery device of the organic Rankine cycle according to an embodiment of the present invention.
  • the working fluid injection / recovery apparatus 300 of the organic Rankine cycle is a conventional organic Rankine cycle system 100; And a working fluid injection unit (I) connected to the organic Rankine cycle system 100.
  • the working fluid injection / recovery device 300 of the organic Rankine cycle according to an embodiment of the present invention, the evaporator 120 to supply heat from the high heat source to the working fluid 150 to evaporate, respectively shut-off valves at both ends 131 is provided and the working fluid 150 evaporated from the evaporator 120 is injected at a high pressure to convert the thermal energy into kinetic energy to produce a turbine 130, the work produced in the turbine 130 Condenser 140, the heat of the working fluid 150 is discharged to a low heat source, compresses the working fluid 150 in an isentropic state, and includes a pump 110 connected to the drain port 111 on the suction side Organic Rankine cycle system 100; A refrigerant injection passage 160 having one end connected to the drain port 111; A plurality of refrigerant bombs 180 coupled in parallel via a manifold 170 coupled to the other end of the refrigerant injection passage 160; Compressed air injector 190 for supplying compressed air (individually, sequentially) to each of the refrigerant
  • the working fluid 150 is preferably an organic refrigerant.
  • the working fluid injection / recovery device 300 of the organic Rankine cycle according to an embodiment of the present invention, the balance 220 that can measure the weight of each of the refrigerant cylinder 180; further comprising a It features.
  • the working fluid injection / recovery device 300 of the organic Rankine cycle characterized in that it further comprises a liquid separator is disposed connected to the front end of the compressed air injector.
  • the refrigerant injection passage 160 of the operating fluid injection / recovery device 300 of the organic Rankine cycle of the present invention injects compressed air into the refrigerant cylinder 180 to store the operation fluid stored in the refrigerant cylinder 180. It is a component that serves as a supply passage of the working fluid 150 to be delivered to the rapid delivery 150 to the organic Rankine cycle system (100).
  • the plurality of refrigerant cylinders 180 of the working fluid injection / recovery device 300 of the organic Rankine cycle of the present invention serve as a storage container for storing a predetermined amount of the working fluid 150 in the storage space therein. At the same time, it also serves as a pressure vessel for pushing the working fluid 150 stored therein by the compressed air supplied from the compressed air injector 190 connected to one side.
  • the vacuum pump 200 of the working fluid injection / recovery device 300 of the organic Rankine cycle of the present invention is provided to allow the internal pressure of the organic Rankine cycle system 100 to reach a vacuum, The working fluid 150 can be injected into the organic Rankine cycle system 100 quickly.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing a working fluid injection process according to the organic Rankine cycle of the present invention
  • Figure 7 is a flow chart showing a working fluid injection process according to the organic Rankine cycle of the present invention.
  • a manifold 170 a plurality of refrigerant cylinders 180, a compressed air injector 190 and a vacuum pump 200 are used. .
  • the vacuum pump 200 is used to reach the vacuum pressure of the organic Rankine cycle system 100, is connected to the receiver tank (T) top of the organic Rankine cycle system 100.
  • the operation fluid 150 injection process according to the operation fluid injection / recovery device 300 of the organic Rankine cycle of the present invention is divided into two processes.
  • the operating fluid 150 injection method of the present invention the step of connecting the vacuum pump 200 to the organic Rankine cycle system 100 (S100); Operating the vacuum pump 200 to maintain a vacuum in a set range (S200); Connecting the drain port 111 of the pump suction port and the liquid port 181 of the coolant cylinder 180 (S300); Operating the compressed air injector 190 (S400); Injecting the working fluid 150 stored in each of the refrigerant cylinders 180 into the organic Rankine cycle system 100 and measuring the weight of each of the refrigerant cylinders 180 using the scale 220 (S500); Maintaining the weight of the refrigerant cylinder 180 in a set range (S600); Injecting the working fluid 150 stored in another coolant cylinder 180 to the organic Rankine cycle system 100, by measuring the weight of the coolant cylinder 180 with a scale 220, the corresponding coolant cylinder in the set range ( Maintaining the weight (180) (S700); And injecting the working fluid 150 stored in the final coolant cylinder 180 into the organic
  • the gas port 182 of the refrigerant cylinder 180 is connected to the compressed air injector 190 for rapid injection.
  • a liquid separator 210 is installed between the gas port 182 of the refrigerant cylinder 180 and the compressed air injector 190 to prevent liquid inflow.
  • the working fluid 150 is injected by the pressure difference between the organic Rankine cycle system 100 and the refrigerant cylinder 180 of the initial vacuum pressure.
  • the working fluid 150 is the organic Rankine cycle system 100
  • the injection time is increased when the pressure inside the organic Rankine cycle system 100 is similar to the pressure of the refrigerant cylinder 180, and when the same, the injection does not occur.
  • the working fluid 150 is pressurized using compressed air connected to the gas port 182 of the refrigerant cylinder 180.
  • the pressurization in order to prevent the compressed air from flowing into the organic Rankine cycle system 100, finishing the injection of the working fluid 150 of the liquid while leaving the working fluid 150 of the liquid of the appropriate weight And, the injection should be made separately for each refrigerant cylinder 180.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a liquid refrigerant recovery process according to the organic Rankine cycle of the present invention
  • Figure 6 is a schematic diagram showing a gas phase refrigerant recovery process according to the organic Rankine cycle of the present invention
  • Figure 8 is an organic Rankine cycle of the present invention Flow chart showing the working fluid recovery process of the gas according to.
  • a manifold and a refrigerant recovery unit 240 are used.
  • the manifold is divided into the liquid manifold 250 and the gas phase manifold 260, and is composed of a pressure gauge for indicating the pressure of the recovered fluid and a port for recovering and discharging the fluid.
  • a valve is provided for
  • the recovery procedure is to recover the liquid and gas separately, and the recovery process of the gaseous refrigerant occurs only after the recovery of the liquid refrigerant.
  • the configuration of the recovery system is as follows.
  • the suction part of the liquid manifold 250 is connected to the drain ports at both ends of the pump of the organic Rankine cycle system 100, and the discharge part is connected to the liquid port 181 of the refrigerant cylinder 180.
  • the intake and exhaust parts of the gas phase manifold 260 are connected to the gas port 182 of the refrigerant cylinder 180 and the cross of the receiver tank.
  • the inlet of the refrigerant recoverer used for gas recovery is connected to the cross of the upper end of the receiver tank (T), and the outlet is connected to the gas phase manifold (260).
  • Sit glass is provided to check each state quantity, which is made of acrylic to check the inside.
  • the recovery method of the liquid working fluid 150 uses the height difference between the pump 110 and the receiver tank (T).
  • a pressure difference occurs by the height difference between the two components, which causes the liquid working fluid 150 of the organic Rankine cycle system 100 to be recovered to the refrigerant cylinder 180 via the manifold 170.
  • the liquid working fluid 150 is filled in the refrigerant cylinder 180, the pressure inside the refrigerant cylinder 180 is increased, and finally the pressure corresponding to the height difference between the pump 110 and the receiver tank (T) If this occurs, the working fluid 150 of the liquid is no longer recovered.
  • the present invention is to inject the gas working fluid 150 to the receiver tank (T) of the organic Rankine cycle system 100 to overcome this disadvantage.
  • the working fluid 150 of the gas phase into the receiver tank (T), while also acting to push the working fluid 150 of the liquid, at the same time to prevent the pressure rise inside the refrigerant cylinder 180, the working fluid of the smooth liquid 150 can be recovered.
  • Recovery of the working fluid 150 in the gas phase is performed through the refrigerant recoverer 240.
  • the inlet of the refrigerant recovery unit 240 is connected to the cross of the upper end of the receiver tank T, and the outlet is connected to the gas phase manifold 260.
  • the working fluid 150 of the gaseous phase sucked into the refrigerant recoverer 240 is discharged to the working fluid 150 of the liquid phase through the compression and condensation process and is recovered to the coolant cylinder 180.
  • the following describes a method of recovering the working fluid 150 according to the working fluid injection / recovery device 300 of the organic Rankine cycle of the present invention.
  • the method for recovering the working fluid 150 of the present invention includes a liquid refrigerant recovery method and a gas phase refrigerant recovery method.
  • the method of recovering the working fluid 150 of the present invention comprises: connecting the drain port and the refrigerant spring of both ends of the pump (S900); Injecting a gaseous working fluid of the refrigerant spring boat into the receiver tank (S910); Connecting a refrigerant recovery inlet to a cross of the receiver tank and connecting the outlet to the gas phase manifold (S920); Step (S930) of the working fluid 150 of the gaseous phase sucked into the refrigerant recovery unit 240 undergoes the compression and condensation process; And after the step, the step (S940) is discharged to the working fluid of the liquid 150 and recovered to the refrigerant cylinder 180 (S940).
  • a scale 220 capable of measuring the weight of each of the plurality of refrigerant bombs 180 coupled in parallel through the manifold 170 is provided. By combining), it is possible to manage the individual weight of each of the refrigerant cylinder 180 in a certain range, there is an effect that can accurately determine the amount of refrigerant injection, such as finishing the refrigerant injection while leaving the refrigerant of the appropriate weight.
  • the drain Compressed air injector 190 for supplying compressed air to the plurality of refrigerant cylinders 180 coupled in parallel through the manifold 170 is coupled to the other end of the refrigerant injection passage 160 connected to the port 111
  • an organic Rankine cycle system including a pump having a drain port connected to a suction part, a site glass is provided between the manifold and the drain port.
  • a site glass is provided between the manifold and the drain port.
  • gas port 190 compressed air injection

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치는, 작동유체에 고열원으로부터 열을 공급하여 증발시키는 증발기, 양단부에 각각 차단밸브가 구비되며 상기 증발기에서 증발된 작동유체가 고압으로 분사되어 열에너지가 운동에너지로 변환되며 일을 생산하는 터빈, 상기 터빈에서 일을 생산한 작동유체의 열이 저열원으로 방출되는 응축기, 상기 작동유체를 등엔트로피 상태로 압축시키며, 흡입부측에 드레인포트가 연결되는 펌프를 포함하는 유기랭킨사이클 시스템; 일단부가 상기 드레인포트에 연결되는 냉매주입유로; 상기 냉매주입유로의 타단부에 결합되는 매니폴드를 통하여 병렬로 결합되는 다수개의 냉매봄베; 상기 각 냉매봄베에 압축공기를 공급하는 압축공기주입기; 및 일단부가 상기 유기랭킨사이클 시스템 일측에 연결되는 진공펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 유기랭킨사이클 시스템의 초기 가동 및 수리, 점검 후의 재가동을 위해 작동유체를 주입하는 과정에 신속하게 누설을 최소화하며, 주입하고, 작동유체를 회수해야 하는 경우에는 작동유체의 손실과 회수시간을 최소화할 수 있다.

Description

유기랭킨사이클의 작동유체 주입회수 방법 및 장치
본 발명은 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 유기랭킨사이클 시스템의 초기 가동 및 수리, 점검 후의 재가동을 위해 작동유체를 주입하는 과정에 신속하게 누설을 최소화하며 주입하고, 작동유체를 회수해야 하는 경우에는 작동유체의 손실과 회수시간을 최소화하도록 하는 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 랭킨사이클(Rankine Cycle)은 펌프, 증발기, 터빈, 응축기로 구성되는 것으로서, Carnot 사이클에서는 실현 불가능한 등온팽창, 압축과정을 정압팽창, 압축과정으로 대치하여 실현가능 상태로 만든 사이클이다.
여기서, 랭킨사이클을 이용한 발전 또는 동력시스템의 구조는 도 1에서 나타낸 것과 같이, 증발기(10), 터빈(20), 응축기(30) 및 펌프(40) 순으로 사이클이 구성되고, 상기 증발기(10)의 전, 후방에 각각 예열기(11)와 과열기(12)가 마련되며, 응축기(30) 후방에 응축수를 저장하기 위한 응축탱크(35)가 구비되어 있다.
또한, 상기 응축탱크(35)를 지난 액체 상태의 냉매의 유량을 측정하기 위해 별도의 유량계를 더 구비할 수 있다.
이러한 랭킨사이클 시스템에 있어서, 주로 유기매체를 작동유체로 사용하는 유기랭킨사이클(Organic Rankine Cycle) 시스템이 널리 활용되고 있는데, 상기 유기랭킨사이클 시스템은 비교적 저온의 온도 범위 (60 ~ 200)의 열원을 회수하여 전기를 생산하는 시스템이다.
그러므로, 저온에서 고압의 기체를 생산하여 터빈을 구동하여야 하는 유기랭킨시스템의 특성상, 작동유체로는 비등점이 낮고, 증발압력이 높은 프레온 계열의 냉매가 주로 사용된다.
한편, 증기 동력 사이클의 이상적인 사이클인 랭킨사이클에 대하여 첨부된 도 2에서 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도면에 나타낸 것과 같이, 1-2 과정은 압축 과정으로서, 여기서는 펌프에서 작동유체의 등엔트로피 압축이 이루어지는데, 포화 액체 상태에서 보일러 작동압력까지 압축이 일어난다.
그리고, 2-3 과정이 가열 과정으로서, 여기서는 보일러에서 정압 가열이 이루어지며, 작동유체가 압축 액체 상태로 보일러로 들어가 과열 증기 상태가 된다.
이때, 곡선 아래의 영역이 열전달 양을 나타낸다.
한편, 3-4 과정은 팽창 과정이고, 여기서는 작동유체가 터빈에서 발전기의 축을 회전시켜 일을 생산하며 이때, 증기의 압력과 온도는 낮아져서 4의 상태가 된다.
또한, 4-1 과정은 응축 과정으로서, 여기서는 작동유체가 나머지 열을 호수나 강 또는 대기와 같은 저열원으로 방출하고 일정한 압력으로 응축된 후 다시 펌프로 돌아가게 되는데, 이때, 4-1 아래의 면적은 방출된 열량을 나타낸다.
따라서, 유기랭킨사이클 시스템의 초기 가동 및 수리, 점검 후의 재가동을 위해 작동유체를 주입하는 과정에 신속하게 누설을 최소화하며 주입하는 것이 가장 중요할 뿐만 아니라, 유기랭킨사이클 시스템의 운전 시 구성품의 교체, 작동유체의 누설과 같이 부득이하게 상기 작동유체를 회수해야만 하는 경우가 발생하는데, 이때 가장 중요한 것은 작동유체의 손실과 회수시간을 최소화하는 것이다.
본 발명은, 유기랭킨사이클 시스템의 초기 가동 및 수리, 점검 후의 재가동을 위해 작동유체를 주입하는 과정에 신속하게 누설을 최소화하며, 주입하고, 작동유체를 회수해야 하는 경우에는 작동유체의 손실과 회수시간을 최소화하도록 하는 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 일실시예에 따른 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치는, 작동유체에 고열원으로부터 열을 공급하여 증발시키는 증발기, 양단부에 각각 차단밸브가 구비되며 상기 증발기에서 증발된 작동유체가 고압으로 분사되어 열에너지가 운동에너지로 변환되며 일을 생산하는 터빈, 상기 터빈에서 일을 생산한 작동유체의 열이 저열원으로 방출되는 응축기, 상기 작동유체를 등엔트로피 상태로 압축시키며, 흡입부측에 드레인포트가 연결되는 펌프를 포함하는 유기랭킨사이클 시스템; 일단부가 상기 드레인포트에 연결되는 냉매주입유로; 상기 냉매주입유로의 타단부에 결합되는 매니폴드를 통하여 병렬로 결합되는 다수개의 냉매봄베; 상기 각 냉매봄베에 압축공기를 공급하는 압축공기주입기; 및 일단부가 상기 유기랭킨사이클 시스템 일측에 연결되는 진공펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 작동유체는 유기냉매일 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치는, 각각의 상기 냉매봄베의 무게를 측정할 수 있는 저울;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치는, 상기 압축공기주입기 전단부에 연결배치되는 액분리기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 압축공기주입기는, 각 냉매봄베에 압축공기를 순차적으로 공급할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치는, 액상 매니폴드;를 더 포함하며, 상기 냉매봄베는 액체포트와 기체포트를 더 포함하되, 유기랭킨사이클 시스템 펌프 양단의 드레인 포트와 상기 액상 매니폴드의 흡입부가 연결되고, 액상 매니폴드의 배출부는 냉매봄베의 액체포트와 연결되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 기상 매니폴드를 더 포함하되, 상기 기상 매니폴드의 흡배기부는 냉매봄베의 기체포트와 리시버탱크 상단의 크로스에 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 냉매회수기;를 더 포함하되, 상기 냉매회수기의 주입구는 리시버탱크 상단의 크로스에, 냉매회수기의 배출구는 기상 매니폴드에 연결되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 방법에 있어서, 유기랭킨사이클의 작동유체 주입방법은, 유기랭킨사이클 시스템에 진공펌프를 연결하는 단계(S100); 상기 진공펌프를 작동시켜, 설정된 범위로 진공상태를 유지시키는 단계(S200); 펌프 흡입구의 드레인포트와 냉매봄베의 액체포트를 연결하는 단계(S300); 압축공기주입기를 작동시키는 단계(S400); 각 냉매봄베에 저장된 작동유체를 유기랭킨사이클 시스템에 주입하고, 저울로써 각 냉매봄베의 무게를 측정하는 단계(S500); 설정된 범위로 해당 냉매봄베의 무게를 유지시키는 단계(S600); 또 다른 냉매봄베에 저장된 작동유체를 유기랭킨사이클 시스템에 주입하고, 저울로써 해당 냉매봄베의 무게를 측정하여, 설정된 범위로 해당 냉매봄베의 무게를 유지시키는 단계(S700); 및
최종 냉매봄베(180)에 저장된 작동유체(150)를 유기랭킨사이클 시스템(100)에 주입하고, 리시버탱크의 레벨센서를 이용하여 냉매수위를 확인하고, 설정된 범위로 해당 냉매봄베(180)의 무게를 유지시켜 종료하는 단계(S800);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 방법에 있어서, 유기랭킨사이클의 작동유체 회수방법은, 펌프 양단부의 드레인포트와 냉매봄배를 연결하는 단계(S900); 냉매봄배의 기상 작동유체를 리시버탱크로 주입하는 단계(S910); 리시버탱크 상단의 크로스에 냉매회수기 주입구를 연결하고, 배출구를 기상 매니폴드에 연결하는 단계(S920); 냉매회수기로 흡입된 기상의 작동유체가 압축과 응축과정을 거치는 단계(S930); 및 상기 단계를 거친 다음, 액상의 작동유체로 배출되어 냉매봄베로 회수되는 단계(S940);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 방법 및 장치에 따르면, 작동유체로서 끓는 점이 낮은 유기냉매를 사용함으로써, 대략 60 ~ 200 의 비교적 저온의 온도범위의 열원을 회수하여 가동시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 방법 및 장치에 따르면, 매니폴드를 통하여 병렬로 결합되는 다수개의 냉매봄베 각각에 대하여 무게를 측정할 수 있는 저울을 결합시킴으로써, 각 냉매봄베의 개별무게를 일정범위로 관리할 수 있어, 적정무게의 냉매를 남겨둔 상태에서 냉매주입을 마무리하는 등 냉매주입량을 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 방법 및 장치에 따르면, 흡입부측에 드레인포트가 연결되는 펌프를 포함하는 유기랭킨사이클 시스템에 대하여, 상기 드레인포트에 연결되는 냉매주입유로의 타단부에 결합되는 매니폴드를 통하여 병렬로 결합되는 다수개의 냉매봄베에 압축공기를 공급하는 압축공기주입기를 구비함으로써, 냉매주입에 소요되는 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 방법 및 장치에 따르면, 흡입부측에 드레인포트가 연결되는 펌프를 포함하는 유기랭킨사이클 시스템에 대하여, 액분리기를 압축공기주입기 전단부에 연결배치시킴으로써, 냉매주입시 냉매봄배 안으로 압축액이 유입되는 것을 근원적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술의 랭킨사이클 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 일반적인 랭킨사이클을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 유기랭킨사이클에 따른 작동유체 주입과정을 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 유기랭킨사이클에 따른 액상냉매 회수과정을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 유기랭킨사이클에 따른 기상냉매 회수과정을 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 유기랭킨사이클에 따른 작동유체 주입과정을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 유기랭킨사이클에 따른 기체의 작동유체 회수과정을 나타낸 흐름도이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 도 3 내지 도 8을 참고하여, 본 발명의 일실시예에 따른 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 방법 및 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치(300)는 통상의 유기랭킨사이클 시스템(100); 및 상기 유기랭킨사이클 시스템(100)에 연결되어 있는 작동유체 주입부(I);를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 작동유체 주입부(I)는, 냉매주입유로(160), 다수개의 냉매봄베(180), 압축공기주입기(190); 및 유기랭킨사이클 시스템(100) 일측에 연결되는 진공펌프(200);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 상기 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치(300)를 구성하는 각 구성 요소간의 결합관계를 중심으로 좀더 살펴본다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치(300)는, 작동유체(150)에 고열원으로부터 열을 공급하여 증발시키는 증발기(120), 양단부에 각각 차단밸브(131)가 구비되며 상기 증발기(120)에서 증발된 작동유체(150)가 고압으로 분사되어 열에너지가 운동에너지로 변환되며 일을 생산하는 터빈(130), 상기 터빈(130)에서 일을 생산한 작동유체(150)의 열이 저열원으로 방출되는 응축기(140), 상기 작동유체(150)를 등엔트로피 상태로 압축시키며, 흡입부측에 드레인포트(111)가 연결되는 펌프(110)를 포함하는 유기랭킨사이클 시스템(100); 일단부가 상기 드레인포트(111)에 연결되는 냉매주입유로(160); 상기 냉매주입유로(160)의 타단부에 결합되는 매니폴드(170)를 통하여 병렬로 결합되는 다수개의 냉매봄베(180); 상기 각 냉매봄베(180)에 압축공기를 (개별적으로, 순차적으로) 공급하는 압축공기주입기(190); 및 일단부가 상기 유기랭킨사이클 시스템(100) 일측에 연결되는 진공펌프(200);를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 작동유체(150)는 유기냉매인 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치(300)는, 각각의 상기 냉매봄베(180)의 무게를 측정할 수 있는 저울(220);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치(300)는, 상기 압축공기주입기 전단부에 연결배치되는 액분리기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치(300)를 구성하는 각 구성요소들을 좀더 살펴본다.
우선, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치(300)의 상기 냉매주입유로(160)는, 냉매봄베(180)에 압축공기를 주입하여 냉매봄베(180)에 저장되어 있는 작동유체(150)를 유기랭킨사이클 시스템(100)에 신속하게 전달하여 주입되도록 하는 작동유체(150)의 공급통로 역할을 하는 구성요소이다.
그리고, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치(300)의 상기 다수개의 냉매봄베(180)는, 각각 내부의 저장공간에 일정량의 작동유체(150)가 저장되도록 수용하는 저장용기 역활과 동시에, 일측에 통하도록 연결되는 압축공기주입기(190)로부터 공급되는 압축공기에 의하여 내부에 저장되어 있는 작동유체(150)를 밀어내도록 하는 압력용기로서의 역할도 수행한다.
또한, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치(300)의 상기 진공펌프(200)는, 유기랭킨사이클 시스템(100)의 내부압력이 진공에 다다르도록 하기 위하여 구비되는 것으로써, 상기 작동유체(150)를 상기 유기랭킨사이클 시스템(100)에 신속하게 주입할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 유기랭킨사이클에 따른 작동유체 주입과정을 나타낸 개략도이고, 도 7은 본 발명의 유기랭킨사이클에 따른 작동유체 주입과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4 및 도 7을 참고하여, 본 발명의 일실시예에 따른 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치(300)를 이용한 작동유체 주입과정을 살펴본다.
도시된 바와 같이, 유기랭킨사이클 시스템(100)의 초기 가동 및 수리, 점검 후의 재가동을 위해 작동유체(150)를 주입하는 과정에 신속하게 누설을 최소화하며 주입하는 것이 가장 중요하다.
이를 위해, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치(300)에서는, 매니폴드(170), 다수개의 냉매봄베(180), 압축공기주입기(190) 및 진공펌프(200)가 사용된다.
이때, 개별의 냉매봄베(180)의 액체포트(181)와 매니폴드(170)가 연결되어 있고, 하나의 포트를 통해 냉매가 배출되며, 압축공기는 냉매봄베(180)의 기체포트(182)와 연결되어 있다.
한편, 진공펌프(200)는 유기랭킨사이클 시스템(100)의 진공압력 도달을 위해 사용되며, 유기랭킨사이클 시스템(100)의 리시버탱크(T) 상부에 연결된다.
그리고, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치(300)에 따른 작동유체(150) 주입과정은 두 가지 과정으로 나뉜다.
우선, 누설시험이 끝난 유기랭킨사이클 시스템(100)에 진공펌프(200)를 이용하여, 대략 50 milli Torr 까지 압력을 떨어뜨려, 유기랭킨사이클 시스템(100) 내부를 진공압력으로 유지하는 진공과정;과 이후 펌프 흡입구의 드레인 포트와 냉매 봄베의 액상 포트를 연결하고 냉매를 주입하는 주입과정;으로 나뉜다.
이하, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치(300)에 따른 작동유체(150) 주입방법을 살펴본다.
본 발명의 작동유체(150) 주입방법은, 유기랭킨사이클 시스템(100)에 진공펌프(200)를 연결하는 단계(S100); 상기 진공펌프(200)를 작동시켜, 설정된 범위로 진공상태를 유지시키는 단계(S200); 펌프 흡입구의 드레인포트(111)와 냉매봄베(180)의 액체포트(181)를 연결하는 단계(S300); 압축공기주입기(190)를 작동시키는 단계(S400); 각 냉매봄베(180)에 저장된 작동유체(150)를 유기랭킨사이클 시스템(100)에 주입하고, 저울(220)로써 각 냉매봄베(180)의 무게를 측정하는 단계(S500); 설정된 범위로 해당 냉매봄베(180)의 무게를 유지시키는 단계(S600); 또 다른 냉매봄베(180)에 저장된 작동유체(150)를 유기랭킨사이클 시스템(100)에 주입하고, 저울(220)로써 해당 냉매봄베(180)의 무게를 측정하여, 설정된 범위로 해당 냉매봄베(180)의 무게를 유지시키는 단계(S700); 및 최종 냉매봄베(180)에 저장된 작동유체(150)를 유기랭킨사이클 시스템(100)에 주입하고, 리시버탱크의 레벨센서를 이용하여 냉매수위를 확인하고, 설정된 범위로 해당 냉매봄베(180)의 무게를 유지시켜 종료하는 단계(S800);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
특히, 신속한 주입을 위해 냉매봄베(180)의 기체포트(182)는 압축공기주입기(190)와 연결된다.
그리고, 냉매봄베(180)의 기체포트(182)와 압축공기주입기(190) 사이에는 액 유입 방지를 위한 액분리기(210)가 설치되어 있다.
이때, 초기 진공 압력의 유기랭킨사이클 시스템(100)과 냉매봄베(180) 사이의 압력 차이로 작동유체(150)가 주입이 된다.
그러나, 유기랭킨사이클 시스템(100)의 진공압력과 냉매봄베(180)의 압력차이로 작동유체(150)를 주입하기에는 많은 시간이 소비가 되고, 작동유체(150)가 유기랭킨사이클 시스템(100)으로 주입이 됨으로써, 유기랭킨사이클 시스템(100) 내부의 압력이 냉매봄베(180)의 압력과 비슷해지는 경우에는 주입 시간이 길어지고, 같아지는 경우에는 주입이 되지 않는 현상이 발생한다.
따라서, 이러한 현상을 극복하기 위해 냉매봄베(180)의 기체포트(182)에 연결된 압축공기를 이용하여 액상의 작동유체(150)를 가압한다.
여기서, 가압 시 주의할 점은 압축공기가 유기랭킨사이클 시스템(100) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 적정 무게의 액상의 작동유체(150)를 남겨둔 채 액상의 작동유체(150) 주입을 마무리하며, 주입은 각각의 냉매봄베(180)에 대하여 개별적 이루어져야 한다.
또한, 주입 후 냉매봄베(180) 내의 압축공기를 배출하여, 차후 작동유체(150) 회수를 원활히 할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 유기랭킨사이클에 따른 액상냉매 회수과정을 나타낸 개략도이고, 도 6은 본 발명의 유기랭킨사이클에 따른 기상냉매 회수과정을 나타낸 개략도이며, 도 8은 본 발명의 유기랭킨사이클에 따른 기체의 작동유체 회수과정을 나타낸 흐름도이다.
유기랭킨사이클 시스템(100)의 운전 시 구성품의 교체, 작동유체(150)의 누설과 같이 부득이하게 작동유체(150)를 회수해야만 하는 경우가 발생한다.
이때, 가장 중요한 것은 작동유체(150)의 손실과 회수시간을 최소화하는 것이다.
이를 위해 매니폴드와 냉매회수기(240)가 사용된다.
매니폴드는 액상 매니폴드(250)와 기상 매니폴드(260)로 분리되어 있으며, 회수되는 유체의 압력을 나타내기 위한 압력게이지와 유체를 회수배출하는 포트로 구성이 되어 있으며, 각 포트에는 개별적 회수를 위해 밸브가 구비되어있다.
회수 절차는 액상과 기상 개별적으로 회수를 실시하며 액상 냉매의 회수가 끝이 난 후에야 기상 냉매의 회수 과정이 이루어진다.
이때, 회수 시스템의 구성은 다음과 같다.
액상 매니폴드(250)의 흡입부는 유기랭킨사이클 시스템(100) 펌프 양단의 드레인 포트와 연결되어 있으며, 배출부는 냉매봄베(180)의 액체포트(181)와 연결되어 있다.
기상 매니폴드(260)의 흡배기부는 냉매봄베(180)의 기체포트(182)와 리시버탱크 상단의 크로스에 각각 연결되어 있다.
기체회수를 위해 사용되는 냉매회수기의 주입구는 리시버탱크(T) 상단의 크로스에, 배출구는 기상 매니폴드(260)에 연결되어 있다.
각 상태량을 확인하기 위해 싸이트글래스가 구비되어 있는데, 이는 내부를 확인할 수 있도록 아크릴로써 제작된다.
이하, 액상냉매 회수 방법을 살펴본다.
액상 작동유체(150)의 회수 방법은 펌프(110)와 리시버탱크(T)의 높이 차를 이용한다.
즉, 두 구성품의 높이차 만큼 압력차이가 발생하며, 이로 인해 유기랭킨사이클 시스템(100)의 액상 작동유체(150)가 매니폴드(170)를 거쳐 냉매봄베(180)로 회수가 이루어진다.
이때, 높이차가 클수록 압력차이가 많이 발생하여 회수시간을 단축할 수 있지만, 이는 유기랭킨사이클 시스템(100)의 구성에 영향을 주기 때문에 단순히 높이만을 높일 수는 없다.
한편, 액상의 작동유체(150)가 냉매봄베(180)에 채워지면서 냉매봄베(180) 내부의 압력이 증가하게 되고, 최종적으로 펌프(110)와 리시버탱크(T)의 높이차에 상응하는 압력이 발생하면, 액상의 작동유체(150)는 더 이상 회수되지 않는다.
본 발명은 이러한 단점을 극복하기 위해 기상의 작동유체(150)를 유기랭킨사이클 시스템(100)의 리시버탱크(T)로 주입하는 것이다.
즉, 기상의 작동유체(150)를 리시버탱크(T)에 주입함으로써, 액상의 작동유체(150)를 밀어주는 역할과 동시에, 냉매봄베(180) 내부의 압력상승을 방지하여 원활한 액상의 작동유체(150)를 회수할 수 있다.
이하, 기상냉매 회수방법을 살펴본다.
리시버탱크(T)의 압력과 펌프(110) 전단의 압력이 같아지면 액상의 작동유체(150) 회수는 끝이 나고, 기상의 작동유체(150) 회수 과정이 시작된다.
기상의 작동유체(150) 회수는 냉매회수기(240)를 통해 이루어진다.
리시버탱크(T) 상단의 크로스에 냉매회수기(240) 주입구가 연결되고, 배출구는 기상 매니폴드(260)에 연결된다.
냉매회수기(240)로 흡입된 기상의 작동유체(150)는 압축과 응축과정을 거쳐 액상의 작동유체(150)로 배출되어 냉매봄베(180)로 회수된다.
따라서, 이하, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치(300)에 따른 작동유체(150) 회수방법을 살펴본다.
본 발명의 작동유체(150) 회수방법은, 액상냉매 회수 방법 및 기상냉매 회수방법을 포함하여 이루어진다.
즉, 본 발명의 작동유체(150) 회수방법은, 펌프 양단부의 드레인포트와 냉매봄배를 연결하는 단계(S900); 냉매봄배의 기상 작동유체를 리시버탱크로 주입하는 단계(S910); 리시버탱크 상단의 크로스에 냉매회수기 주입구를 연결하고, 배출구를 기상 매니폴드에 연결하는 단계(S920); 냉매회수기(240)로 흡입된 기상의 작동유체(150)가 압축과 응축과정을 거치는 단계(S930); 및 상기 단계를 거친 다음, 액상의 작동유체(150)로 배출되어 냉매봄베(180)로 회수되는 단계(S940);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 방법 및 장치에 따르면, 작동유체(150)로서 끓는 점이 낮은 유기냉매를 사용함으로써, 대략 60 ~ 200 의 비교적 저온의 온도범위의 열원을 회수하여 가동시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 방법 및 장치에 따르면, 매니폴드(170)를 통하여 병렬로 결합되는 다수개의 냉매봄베(180) 각각에 대하여 무게를 측정할 수 있는 저울(220)을 결합시킴으로써, 각 냉매봄베(180)의 개별무게를 일정범위로 관리할 수 있어, 적정무게의 냉매를 남겨둔 상태에서 냉매주입을 마무리하는 등 냉매주입량을 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 방법 및 장치에 따르면, 흡입부측에 드레인포트(111)가 연결되는 펌프(110)를 포함하는 유기랭킨사이클 시스템(100)에 대하여, 상기 드레인포트(111)에 연결되는 냉매주입유로(160)의 타단부에 결합되는 매니폴드(170)를 통하여 병렬로 결합되는 다수개의 냉매봄베(180)에 압축공기를 공급하는 압축공기주입기(190)를 구비함으로써, 냉매주입에 소요되는 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 방법 및 장치에 따르면, 흡입부측에 드레인포트가 연결되는 펌프를 포함하는 유기랭킨사이클 시스템에 대하여, 매니폴드와 상기 드레인포트 사이에 싸이트글래스를 배치시킴과 동시에, 액분리기를 압축공기주입기 전단부에 연결배치시킴으로써, 냉매주입시 냉매봄배 안으로 압축액이 유입되는 것을 근원적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 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.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
[부호의 설명]
100 : 유기랭킨사이클 시스템 110 : 펌프
111 : 드레인포트 120 : 증발기
130 : 터빈 131 : 차단밸브
140 : 응축기 150 : 작동유체
160 : 냉매주입유로 170 : 매니폴드
180 : 냉매봄베 181 : 액체포트
182 : 기체포트 190 : 압축공기주입기
200 : 진공펌프 210 : 액분리기
220 : 저울 240 : 냉매회수기
250 : 액상 매니폴드 260 : 기상 매니폴드
300 : 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수 장치
C : 크로스 G : 싸이트글래스
T : 리시버탱크

Claims (10)

  1. 작동유체에 고열원으로부터 열을 공급하여 증발시키는 증발기, 양단부에 각각 차단밸브가 구비되며 상기 증발기에서 증발된 작동유체가 고압으로 분사되어 열에너지가 운동에너지로 변환되며 일을 생산하는 터빈, 상기 터빈에서 일을 생산한 작동유체의 열이 저열원으로 방출되는 응축기, 상기 작동유체를 등엔트로피 상태로 압축시키며, 흡입부측에 드레인포트가 연결되는 펌프를 포함하는 유기랭킨사이클 시스템;
    일단부가 상기 드레인포트에 연결되는 냉매주입유로;
    상기 냉매주입유로의 타단부에 결합되는 매니폴드를 통하여 병렬로 결합되는 다수개의 냉매봄베; 상기 각 냉매봄베에 압축공기를 공급하는 압축공기주입기; 및
    일단부가 상기 유기랭킨사이클 시스템 일측에 연결되는 진공펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클의 작동유체 주입 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 작동유체는 유기냉매인 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클의 작동유체 주입 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 냉매봄베의 무게를 측정할 수 있는 저울;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클의 작동유체 주입 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 압축공기주입기 전단부에 연결배치되는 액분리기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클의 작동유체 주입 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 압축공기주입기는, 각 냉매봄베에 압축공기를 순차적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클의 작동유체 주입 장치.
  6. 제 2항 내지 제 5항에 있어서,
    액상 매니폴드;를 더 포함하며, 상기 냉매봄베는 액체포트와 기체포트를 더 포함하되,
    유기랭킨사이클 시스템 펌프 양단의 드레인 포트와 상기 액상 매니폴드의 흡입부가 연결되고, 액상 매니폴드의 배출부는 냉매봄베의 액체포트와 연결되는 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클의 작동유체 회수 장치.
  7. 제 2항 내지 제 5항에 있어서,
    기상 매니폴드를 더 포함하되,
    상기 기상 매니폴드의 흡배기부는 냉매봄베의 기체포트와 리시버탱크 상단의 크로스에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클의 작동유체 회수 장치.
  8. 제 2항 내지 제 5항에 있어서,
    냉매회수기;를 더 포함하되,
    상기 냉매회수기의 주입구는 리시버탱크 상단의 크로스에, 냉매회수기의 배출구는 기상 매니폴드에 연결되는 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클의 작동유체 회수 장치.
  9. 유기랭킨사이클 시스템에 진공펌프를 연결하는 단계(S100);
    상기 진공펌프를 작동시켜, 설정된 범위로 진공상태를 유지시키는 단계(S200);
    펌프 흡입구의 드레인포트와 냉매봄베의 액체포트를 연결하는 단계(S300);
    압축공기주입기를 작동시키는 단계(S400);
    각 냉매봄베에 저장된 작동유체를 유기랭킨사이클 시스템에 주입하고, 저울로써 각 냉매봄베의 무게를 측정하는 단계(S500);
    설정된 범위로 해당 냉매봄베의 무게를 유지시키는 단계(S600);
    또 다른 냉매봄베에 저장된 작동유체를 유기랭킨사이클 시스템에 주입하고, 저울로써 해당 냉매봄베의 무게를 측정하여, 설정된 범위로 해당 냉매봄베의 무게를 유지시키는 단계(S700);
    및
    최종 냉매봄베(180)에 저장된 작동유체(150)를 유기랭킨사이클 시스템(100)에 주입하고, 리시버탱크의 레벨센서를 이용하여 냉매수위를 확인하고, 설정된 범위로 해당 냉매봄베(180)의 무게를 유지시켜 종료하는 단계(S800);를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클의 작동유체 주입방법.
  10. 유기랭킨사이클 시스템에 진공펌프를 연결하는 단계(S100);
    상기 진공펌프를 작동시켜, 설정된 범위로 진공상태를 유지시키는 단계(S200);
    펌프 흡입구의 드레인포트와 냉매봄베의 액체포트를 연결하는 단계(S300);
    압축공기주입기를 작동시키는 단계(S400);
    각 냉매봄베에 저장된 작동유체를 유기랭킨사이클 시스템에 주입하고, 저울로써 각 냉매봄베의 무게를 측정하는 단계(S500);
    설정된 범위로 해당 냉매봄베의 무게를 유지시키는 단계(S600);
    또 다른 냉매봄베에 저장된 작동유체를 유기랭킨사이클 시스템에 주입하고, 저울로써 해당 냉매봄베의 무게를 측정하여, 설정된 범위로 해당 냉매봄베의 무게를 유지시키는 단계(S700);
    최종 냉매봄베(180)에 저장된 작동유체(150)를 유기랭킨사이클 시스템(100)에 주입하고, 리시버탱크의 레벨센서를 이용하여 냉매수위를 확인하고, 설정된 범위로 해당 냉매봄베(180)의 무게를 유지시켜 종료하는 단계(S800);
    펌프 양단부의 드레인포트와 냉매봄배를 연결하는 단계(S900);
    냉매봄배의 기상 작동유체를 리시버탱크로 주입하는 단계(S910);
    리시버탱크 상단의 크로스에 냉매회수기 주입구를 연결하고, 배출구를 기상 매니폴드에 연결하는 단계(S920);
    냉매회수기로 흡입된 기상의 작동유체가 압축과 응축과정을 거치는 단계(S930); 및
    상기 단계를 거친 다음, 액상의 작동유체로 배출되어 냉매봄베로 회수되는 단계(S940);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 유기랭킨사이클의 작동유체 주입/회수방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5572614A (en) * 1978-11-24 1980-05-31 Agency Of Ind Science & Technol Power generating plant
JPS573808U (ko) * 1980-06-09 1982-01-09
CN102230401A (zh) * 2011-05-19 2011-11-02 西安交通大学 一种有机朗肯循环低温发电工质置换系统及其置换方法
KR101152254B1 (ko) * 2010-08-05 2012-06-08 한국에너지기술연구원 펌프의 캐비테이션을 방지할 수 있는 ｏｒｃ 시스템
JP2013032725A (ja) * 2011-08-01 2013-02-14 Ihi Corp 発電装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5572614A (en) * 1978-11-24 1980-05-31 Agency Of Ind Science & Technol Power generating plant
JPS573808U (ko) * 1980-06-09 1982-01-09
KR101152254B1 (ko) * 2010-08-05 2012-06-08 한국에너지기술연구원 펌프의 캐비테이션을 방지할 수 있는 ｏｒｃ 시스템
CN102230401A (zh) * 2011-05-19 2011-11-02 西安交通大学 一种有机朗肯循环低温发电工质置换系统及其置换方法
JP2013032725A (ja) * 2011-08-01 2013-02-14 Ihi Corp 発電装置

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