WO2017138795A1 - 발전 사이클 시스템 - Google Patents

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WO2017138795A1
WO2017138795A1 PCT/KR2017/001552 KR2017001552W WO2017138795A1 WO 2017138795 A1 WO2017138795 A1 WO 2017138795A1 KR 2017001552 W KR2017001552 W KR 2017001552W WO 2017138795 A1 WO2017138795 A1 WO 2017138795A1
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WO
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power generation
rotor
working fluid
generation module
cycle system
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PCT/KR2017/001552
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English (en)
French (fr)
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김영원
김호성
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Korea Institute of Industrial Technology KITECH
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Korea Institute of Industrial Technology KITECH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • 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
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow

Definitions

  • the present invention relates to a power generation cycle system, and more particularly to a power generation cycle system that can effectively transmit the rotational force of the turbine to the generator and at the same time prevent the leakage of the working fluid of the turbine.
  • a generator In general, a generator generates electricity by generating an induced current using rotational force.
  • a turbine rotating by a fluid is provided inside a power generation cycle system circulating a flow path in which a working fluid is closed, and a generator and a turbine outside the cycle system. It is configured to be connected.
  • the working fluid may be lost.
  • the working fluid in the case of the organic Rankine cycle, the working fluid is often toxic or destructive to the environment, and there is a problem that an accident or environmental destruction occurs due to leakage fluid.
  • the sealing bearing has a greater force for fixing the rotation axis of the turbine in order to have a high sealing effect, which is a problem that the rotational force of the turbine is lost, the power generation efficiency of the entire power generation device is lowered.
  • the technical problem of the present invention is to solve the problems mentioned in the background art, and to provide a power generation cycle system that can effectively transmit the rotational force of the turbine to the generator and at the same time prevent the leakage of the working fluid of the turbine.
  • the power generation cycle system includes a pump module for flowing a working fluid, a first heat exchange module for receiving and heating a working fluid from a rear end of the pump module, and a working fluid heated in the first heat exchange module. And a second heat exchange module that cools the working fluid passing through the power generation module and the power generation module that generates electricity through the flow of power, wherein the power generation module is provided with a stator, disposed adjacent to the stator, and provided with at least one blade. A rotor is included.
  • the power generation module has a stator in the center, a rotor is provided to surround at least a part of the stator on the outer side of the stator, and at least one blade is provided on the outer side of the rotor.
  • the rotor is rotated about the central axis in the direction in which the working fluid flows into the power generation module.
  • stator is formed such that the central portion of the stator is relatively protruded in the direction in which the working fluid flows into the power generation module.
  • the rotor may be inclined from a direction in which the working fluid flows into the power generation module and a direction in which the working fluid is discharged to the side of the power generation module.
  • the rotor is formed to surround the stator in the direction in which the working fluid flows into the power generation module.
  • the rotor is formed such that the center portion of the rotor protrudes relatively in the direction in which the working fluid flows into the power generation module.
  • the rotor is formed in the form of a radial turbine.
  • the power generation module is formed with a flow path for supplying a working fluid to the rotation axis side of the rotor.
  • the power generation module has a diameter of the inlet through which the working fluid is introduced, which is relatively smaller than the flow path through which the working fluid is supplied.
  • the power generation module includes a rotor having a flow path through which a working fluid flows and having at least one blade disposed on an inner circumferential surface of the flow path, and a stator disposed to surround at least a portion of an outer portion of the rotor.
  • the rotor is formed such that the diameter of a portion to which the working fluid is supplied is relatively small.
  • the power generation module has a recovery passage for recovering the working fluid leaking from the flow passage.
  • the recovery flow path is formed on the lower surface of the power generation module.
  • the recovery passage includes a sensor unit for measuring the amount of the fluid contained in the recovery passage.
  • a pump module for flowing the working fluid, a first heat exchange module for receiving and heating the working fluid from the rear end of the pump module, a power generation module and a power generation module for producing electricity through the flow of the working fluid heated in the first heat exchange module It includes a second heat exchange module for cooling the working fluid passed through, the power generation module is formed with a flow path through which the working fluid flows therein is provided with at least one first blade for rotation in one direction on the inner peripheral surface of the flow path And a second rotor having at least one second blade for rotation in a direction opposite to the first rotor and the outer surface.
  • the first rotor and the second rotor are rotated around the direction in which the working fluid flows into the power generation module.
  • the second rotor is arranged to surround at least a portion of the outer side of the first rotor.
  • the first rotor is formed such that the central portion of the first rotor relatively protrudes in the direction in which the working fluid flows into the power generation module.
  • the second rotor is formed to be inclined from the direction in which the working fluid flows into the power generation module and in the direction in which the working fluid is discharged to the side of the power generation module.
  • FIG. 1 is a view showing a power generation cycle system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the configuration of a power generation cycle system power generation module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view showing a modified configuration of the power generation module of the power generation cycle system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG 4 is a view showing a modified configuration of the power generation module of the power generation cycle system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a modified configuration of the power generation module of the power generation cycle system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a power generation cycle system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing the configuration of a power generation module of a power generation cycle system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing the configuration of a power generation module modification of the power generation cycle system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a process of recovering the working fluid leaked from the power generation module of the power generation cycle system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing a power generation cycle system according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing the configuration of a power generation module of a power generation cycle system according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing a modified configuration of the power generation module of the power generation cycle system according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a view showing a modified configuration of the power generation module of the power generation cycle system according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a power generation cycle system according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view showing the configuration of a power generation cycle system power generation module according to a second embodiment of the present invention.
  • the power generation cycle system may include a pump module 100, a first heat exchange module 200, a power generation module 300, and a second heat exchange module 600. .
  • the pump module 100 is configured to flow the working fluid of the power generation cycle system according to the present invention, and various pumps generally used for the flow of fluid may be applied.
  • This configuration is not limited to the present embodiment, a separate tank (T) is not provided, the pump module 100 may be connected on the flow path to flow the working fluid therein.
  • the first heat exchange module 200 is a configuration in which the working fluid is supplied from the pump module 100 at the rear end of the above-described pump module 100 and heated, and may be configured with various types of heat exchangers generally used.
  • the working fluid can supply enough heat to vaporize the heat source can also be varied without limitation.
  • the power generation module 300 may be configured to receive a working fluid heated in the above-described first heat exchange module 200 and to generate electricity by using a flow of the working fluid.
  • the power generation module 300 generates electricity by converting energy flowing by the working fluid into rotational energy, and for this purpose, may include a stator and a rotor that rotates to move in the vicinity of the stator.
  • the second heat exchange module 600 is configured to receive and cool a working fluid that has passed through the power generation module 300 described above. Like the first heat exchange module 200 described above, the second heat exchange module 600 includes various heat exchangers. Can be.
  • the second heat exchange module 600 may be formed in a structure for exchanging heat by heat, or may be cooled by heat exchange with a separate heat source having a relatively lower temperature than a heated working fluid.
  • the type is also not limited and may vary.
  • the above-described configuration is generally a configuration for generating power using a Rankine cycle, and the power generation cycle system according to the present invention is not limited to the above configuration, and is a system for generating power using a working fluid circulating a closed flow path. If configured, the configuration is not limited and various cycles may be applied.
  • the power generation module 300 may include a stator 310 and a rotor 320.
  • the stator 310 is disposed at the center and the rotor 320 rotates around the power generation, the working fluid is centered like a general radial turbine. It may be advantageous to be configured in such a way that it is supplied and the working fluid is discharged through the axis of rotation.
  • stator 310 is configured to be coupled to the center of the power generation module 300 and fixed, the rotor 320 to be described later may be configured to generate electricity while rotating in the vicinity of the stator 310. .
  • stator 310 may be advantageously disposed with the center axis of the direction in which the working fluid of the power generation cycle system according to the present invention flows into the power generation module 300.
  • This configuration can achieve the effect that the rotor 320 to be described later rotates more stably around the stator 310.
  • the stator 310 is provided to be fixed to the housing inner space wall surface of the power generation module 300, but the wall surface of the housing inner space of the power generation module 300 is formed to protrude, the stator (to the outer peripheral surface) If the stator is configured to be disposed at the center where the working fluid is supplied such that the 310 is coupled, the shape and configuration may be variously limited.
  • the rotor 320 is provided to surround at least a portion of the stator 310 on the outer side of the stator 310 described above, it may be a configuration that at least one blade 322 is provided on the outer surface.
  • the rotor 320 is formed in a cylindrical shape to surround the stator 310, and the plurality of blades 322 may be formed on the outer circumferential surface thereof.
  • the working fluid supplied into the power generation module 300 is dispersed in the housing inner space of the power generation module 300, flows along the outer portion of the rotor 320 to rotate the rotation axis of the power generation module 300 It may be discharged from the power generation module 300 through the discharge passage formed in the side.
  • the working fluid flows in the outer portion of the rotor 320 and the rotor 320 may rotate around the direction in which the working fluid flows into the power generation module 300.
  • the above-described blade 322 generates a resistance to the flow of the working fluid flowing along the outer circumferential surface of the rotor 320, so that the working fluid is the center of the rotor 320 at the outer side of the rotor 320 It can be induced to flow in the form of rotation about an axis.
  • the blade 322 is provided with a plurality of plates inclined in the flow direction of the working fluid, or formed in a spiral shape to rotate along the outer circumferential surface of the rotor 320, or a plurality of blades 322 are arranged in a spiral shape, etc. It can be applied in various ways.
  • the blade 322 may be advantageously formed to protrude close to the length between the outer peripheral surface of the rotor 320 and the inner surface of the housing of the power generation module 300.
  • a space through which the working fluid can pass in a straight line is relatively small on the outer side of the rotor 320 in which the working fluid flows, thereby improving the efficiency of converting the flow energy of the working fluid into rotational force. You can get it.
  • the configuration of the blade 322 is not limited to the present embodiment, the working fluid flowing outside the rotor 320 is provided to guide the working fluid to flow and rotate along the outer circumferential surface of the rotor 320 If so, the form and configuration may vary.
  • the blade 322 is not provided separately, and various configurations may be applied, such as the outer circumferential surface of the rotor 320 is spirally formed.
  • the rotor 320 is configured to be connected through the bearing (B) coupled to the stator 310 or in the housing of the power generation module 300, such a bearing (B) can be applied to a variety of configurations, such as commonly used ball bearings.
  • the configuration of the stator 310 and the rotor 320 may be applied to the configuration of a rotating field magnet or a rotating armature generator applied to a general generator, the electric by the action between the stator 310 and the rotating rotor 320 If it is provided to generate the configuration is not limited and may vary.
  • the evaporated working fluid flows into the power generation module 300 of the power generation cycle system according to the present invention, rotates the rotor 320, and externally through the rotation shaft side of the power generation module 300. Can be discharged back to the power generation cycle system according to the invention.
  • the rotational force may be lost in the process of transmitting the rotational force from the turbine for converting the flow energy of the working fluid to the rotational force to the generator that generates electricity using the rotational force,
  • the loss of the rotational force may be obtained.
  • the working fluid is not allowed to flow out of the structure.
  • a blade 322 which serves as a turbine performs a role of a generator. Since it is accommodated together with the stator 310 and the rotor 320, it can be configured so that there is no path in which the working fluid leaks structurally.
  • the working fluid discharge path of the power generation module 300 is formed on the side of the rotating shaft of the power generation module 300, the power generation module The working fluid may be discharged through the discharge flow path formed below the 300.
  • the power generation module 300 may have a diameter smaller than that of the flow path through which the working fluid is supplied, the diameter of the inlet through which the working fluid flows.
  • the flow velocity is increased by increasing the pressure of the fluid while passing through a portion formed with a relatively small diameter. It can be greatly improved temporarily, and the effect of greatly improving its output can be obtained.
  • the effect of improving the power generation efficiency of the power generation module 300 can be obtained.
  • the power generation cycle system according to the present invention including the above-described configuration does not use a bearing B for rotating the rotor 320 in the power generation module 300 without using a sealing bearing, and uses a relatively inexpensive general bearing. As a result, it is possible to obtain an effect of reducing the cost of manufacturing and maintenance.
  • the rotational force of the rotor 320 since the rotational force of the rotor 320 is prevented from being lost due to the sealing bearing, the rotational force of the blade 322 may be completely transmitted to the rotor 320.
  • 3 to 5 are views showing a modified configuration of the power generation module of the power generation cycle system according to the present invention.
  • the power generation module 300 of the power generation cycle system may include a modified stator 310 and a rotor 320.
  • the configuration of the stator 310 and the rotor 320 is basically the configuration of the stator 310 and the rotor 320 of the power generation module 300 in the power generation cycle system according to the first embodiment of the present invention described above Since the same configuration, a detailed description thereof will be omitted.
  • the modified power generation module 300 may have a flow path for supplying the working fluid to the rotating shaft side of the rotor 320.
  • stator 310 may not be disposed at the center to which the working fluid is supplied, unlike the above-described form.
  • the configuration of the discharge passage through which the working fluid is discharged may be configured relatively freely.
  • This configuration is applied when the blade 322 provided on the outer circumferential surface of the rotor 320 is formed in the form of an axial turbine, thereby obtaining an effect of improving the power generation efficiency of the power generation cycle system according to the present invention.
  • the configuration of the blade 322 is provided so that the rotor 320 can rotate using the energy of the working fluid supplied from the side flows may be a variety of forms and configurations without limitation.
  • the power generation module 300 of the power generation cycle system according to the present invention may include a modified stator 310 and the rotor 320.
  • the configuration of the stator 310 and the rotor 320 is basically the configuration of the stator 310 and the rotor 320 of the power generation module 300 in the power generation cycle system according to the first embodiment of the present invention described above Since the same configuration, a detailed description thereof will be omitted.
  • modified stator 310 may be formed such that the central portion of the modified stator 310 protrudes relatively toward the direction in which the working fluid flows into the power generation module 300.
  • stator 310 of the stator 310 in a state in which the working fluid of the power generation cycle system according to the first embodiment of the present invention is arranged around the center of the direction in which the power generation module 300 flows in the central axis of the stator 310.
  • the central portion in the longitudinal direction may protrude toward the working fluid inlet flow path of the power generation module 300.
  • This configuration has an effect that the working fluid introduced into the power generation module 300 is introduced toward the stator 310 and more easily dispersed and flows to the rotor 320 in the internal space of the power generation module 300. You can get it.
  • the rotor 320 may be formed to be inclined from the direction in which the working fluid flows into the power generation module 300, the direction in which the working fluid is discharged to the rotation axis side of the power generation module 300.
  • stator 310 protruding in the longitudinal direction and the rotor 320 formed to be inclined form an overall shape similar to the horn, so that a flow path flowing between the rotor 320 and the inner surface of the housing of the power generation module 300 is provided. It can be formed more gently.
  • Such a configuration can obtain an effect that the working fluid flowing into the power generation module 300 more easily flows, and lowers the pressure of the working fluid applied to the power generation module 300 to the load applied to the power generation module 300. The effect can be reduced.
  • stator 310 and the rotor 320 of the power generation module 300 of the power generation cycle system according to the first embodiment of the present invention may be modified.
  • the configuration of the stator 310 and the rotor 320 is similar to the configuration of the stator 310 and the rotor 320 of the power generation module 300 in the power generation cycle system according to the first embodiment of the present invention described above Since basically the same configuration, a detailed description thereof will be omitted.
  • the rotor 320 may be formed to surround the stator 310 in the direction in which the working fluid flows into the power generation module 300.
  • Such a configuration may obtain an effect of preventing a part of the working fluid from flowing into the space between the stator 310 and the rotor 320 while the working fluid is introduced into the power generation module 300.
  • the rotor 320 may be formed such that the central portion of the rotor 320 protrudes relatively toward the direction in which the working fluid flows into the power generation module 300.
  • a central portion in the longitudinal direction of the rotor 320 may be formed to protrude toward the working fluid inlet flow path of the power generation module 300.
  • the working fluid flowing into the power generation module 300 flows toward the rotor 320 and is more easily dispersed in the inner space of the power generation module 300 to the side of the rotation shaft of the power generation module 300 to flow. The effect can be obtained.
  • the rotor 320 may be advantageously formed in a shape similar to that of a generally used radial turbine.
  • Modifications of the power generation cycle system according to the present invention as described above can be configured in the form of the power generation module 300 similar to the existing radial turbine, it can be universally applied to the power generation system of the Rankine cycle using a conventional radial turbine. You can also get the effect.
  • the present modifications are bearings for rotating the rotor 320 inside the power generation module 300 Since (B) can use a relatively inexpensive general bearing without using a sealing bearing, it is possible to obtain the effect of reducing the cost required for manufacturing and maintenance.
  • the rotational force of the rotor 320 since the rotational force of the rotor 320 is prevented from being lost due to the sealing bearing, the rotational force of the blade 322 may be completely transmitted to the rotor 320.
  • the power generation module 400 may include a base pipe 410, a rotor 420, a stator 430, and a recovery passage 440.
  • the base pipe 410 may be provided inside the power generation module 400 to form a flow path through which the working fluid of the power generation cycle system according to the present invention flows.
  • the base pipe 410 may be formed to connect a position where the working fluid is supplied to a position for discharging the working fluid.
  • the base pipe 410 may be advantageously formed in a hollow cylindrical shape, and the central axis and the base pipe 410 of the line through which the working fluid is supplied to the power generation module 400. It may be advantageous to arrange so that the central axes of are the same.
  • This configuration can obtain the effect of the base pipe 410 and the rotor 420 to be described later to rotate more stably.
  • the flow path formed inside the base pipe 410 may have a relatively narrow diameter at which a working fluid is supplied into the power generation module 400.
  • the flow velocity is increased by increasing the pressure of the fluid while passing through a portion formed with a relatively small diameter. It can be greatly improved temporarily, and the effect of greatly improving its output can be obtained.
  • the effect of improving the power generation efficiency of the power generation module 400 can be obtained.
  • the flow path formed inside the base pipe 410 may be formed in a curved shape.
  • the working fluid of the power generation cycle system according to the present invention that flows inside the base pipe 410 through the bending of the base pipe 410 may be formed to induce rotation and flow.
  • the base pipe 410 is provided with at least one blade 412 on the inner circumferential surface thereof, and the space inside the base pipe 410 may be bent through the blade 412.
  • the blade 412 generates a resistance to the flow of the working fluid in the base pipe 410, so that the working fluid flows in the direction of rotation about the central axis of the base pipe 410 inside the base pipe 410 Can be induced.
  • the blade 412 is provided with a plurality of plates inclined in the flow direction of the working fluid, or formed in a spiral shape to rotate along the inner circumferential surface of the base pipe 410, or a plurality of blades 412 are arranged in a spiral shape It can be applied in various ways.
  • the blade 412 may be advantageously formed to protrude the same or longer than the radius of the inner space of the base pipe 410.
  • the configuration of the blade 412 is not limited to this embodiment, and the shape and configuration may vary if the working fluid flowing inside the base pipe 410 is provided to induce the working fluid to rotate and flow. have.
  • the base pipe is not provided with a blade 412, and the flow path inside the base pipe 410 is formed in a spiral shape so as to use a reaction by rotation of a working fluid flowing therein.
  • the shape and configuration of 410 are also not limited to this embodiment and may vary.
  • the base pipe 410 is configured to be connected through the bearing (B) in the housing of the power generation module 400, such a bearing (B) is generally used Various configurations, such as being a ball bearing, can be applied.
  • the rotor 420 is configured to rotate through the rotational force obtained through the flow energy of the working fluid, in the second embodiment of the present invention is coupled in the form surrounding the outer peripheral surface of the base pipe 410 described above, the base pipe It can be configured to rotate with the rotation of 410.
  • the rotor 420 is disclosed as a separate configuration coupled to the outer circumferential surface of the base pipe 410, but a hole penetrating the center of the rotor 420 is formed to form the base pipe 410 It is not limited to this embodiment, such as the configuration used in the), the configuration of the base pipe 410 and the rotor 420 can be variously applied.
  • stator 430 is configured to be disposed in the vicinity of the rotor 420, and in this embodiment, the stator 430 is disposed to surround at least a part of the outer side of the stator 430, and the rotor 420 inside the stator 430. May be configured to rotate.
  • the configuration of the rotor 420 and the stator 430 may be applied to the configuration of a rotating field magnet or a rotating armature generator, which is applied to a general generator, by the action between the rotating rotor 420 and the stator 430 If it is provided to generate the configuration is not limited and may vary.
  • the vaporized working fluid flows into the power generation module 400 of the power generation cycle system according to the second embodiment of the present invention, rotates the rotor 420, and of the power generation module 400 It may be discharged to the outside and again circulate the power generation cycle system according to the present invention.
  • the rotational force may be lost in the process of transmitting the rotational force from the turbine for converting the flow energy of the working fluid to the rotational force to the generator that generates electricity using the rotational force, according to the present invention.
  • the loss of the rotational force may be obtained.
  • the working fluid is supplied to the power generation module 400 through the base pipe 410 in the process of discharged to the outside of the power generation module 400, some working fluid is the power generation module 400 Through a minute gap between the housing and the base pipe 410 and the gap of the bearing may be leaked into the area provided with the rotor 420 and the stator 430.
  • the power generation module 400 of the power generation cycle system according to the second embodiment of the present invention may be formed with a recovery passage 440 for recovering the working fluid leaked from the base pipe 410 described above.
  • the working fluid supplied to the power generation module 400 may be in a high temperature and high pressure state.
  • the space in which the rotor 420 and the stator 430 are provided in the power generation module 400 may be an environment having a relatively low pressure and temperature compared to the internal space of the base pipe 410.
  • the recovery passage 440 is formed on the lower surface of the inner space of the power generation module 400. It may be advantageous.
  • recovery passage 440 may be advantageously connected to a passage through which the working fluid of the power generation cycle system according to the present invention circulates.
  • the recovery flow path 440 may be configured to be connected to the tank (T).
  • the working fluid leaked from the power generation module 400 can be recovered to the power generation cycle system according to the present invention, and the effect of preventing the leakage of the working fluid can be obtained.
  • the recovery passage 440 may include a sensor unit (not shown) for measuring the amount of fluid contained in the recovery passage 440.
  • the sensor unit may be provided with a sensor capable of measuring the level of the working fluid on the upper side of the recovery passage 440 connected to the lower portion of the power generation module 400.
  • the sensor unit detects this, and drives a separate pump P provided in the recovery flow path 440 to operate the working fluid inside the recovery flow path 440. Can be discharged to the tank (T).
  • the bearing B for rotating the base pipe 410 inside the power generation module 400 does not use a sealing bearing. Since an inexpensive general bearing can be used, the cost of manufacturing and repairing can be reduced.
  • the rotational force of the base pipe 410 since the rotational force of the base pipe 410 is prevented from being lost due to the sealing bearing, the rotational force of the base pipe 410 may be completely transmitted to the rotor 420.
  • the working fluid that leaks using the general bearing B may be discharged to the outside of the power generation cycle system according to the second embodiment of the present invention, or may not be discarded, and may be recovered back into the power generation cycle system.
  • the power generation module 500 may include a first rotor 510 and a second rotor 520.
  • the first rotor 510 may be a flow path through which a part of the working fluid of the power generation cycle system according to the third embodiment of the present invention flows.
  • a flow path may be formed in such a manner that the position corresponding to the position at which the working fluid is supplied penetrates.
  • the first rotor 510 may be advantageously formed in a hollow cylindrical shape, and the first axis and the first axis of the line in which the working fluid is supplied to the power generation module 500 are provided. It may be advantageous that the center axes of the electrons 510 are arranged to be the same.
  • the first rotor may rotate about the direction in which the working fluid flows into the power generation module 500 about the central axis.
  • This configuration can obtain the effect that the first rotor 510 rotates more stably.
  • the flow path formed in the first rotor 510 may be formed in a curved shape.
  • the working fluid of the power generation cycle system according to the third embodiment of the present invention which flows inside the first rotor 510 through bending of the flow path of the first rotor 510, may be induced to rotate and flow. It may be advantageous to be formed to be.
  • the first rotor 510 is provided with at least one first blade 512 on the inner circumferential surface of the flow path for the first rotor 510 to rotate in one direction.
  • the space inside the flow path of the first rotor 510 may be bent through 512.
  • the first blade 512 generates a resistance to the flow of the working fluid in the first rotor 510, so that the working fluid is the central axis of the first rotor 510 in the first rotor 510 It can be guided to rotate and rotate with reference.
  • the first blade 512 may be formed in a spiral shape that rotates along the inner circumferential surface of the first rotor 510, or may be variously applied such that a plurality of first blades 512 are disposed in a spiral shape.
  • the configuration of the first blade 512 is not limited to the third embodiment of the present invention, and the working fluid flowing in the inside of the first rotor 510 rotates in a direction opposite to one direction and moves the working fluid.
  • the form and configuration may vary if provided in a derivable manner.
  • the first rotor 510 is configured to be connected through the bearing (B) in the housing of the power generation module 500, such a bearing (B) Is generally used a variety of configurations such as ball bearings can be applied.
  • the second rotor 520 is configured to rotate in the vicinity of the above-described first rotor 510 and has at least one or more second blades on the outer surface for rotation in the opposite direction to the above-described one direction. 522 may be provided.
  • the second rotor 520 of the power generation module 500 may be configured to surround at least a portion of the outer side of the first rotor 510.
  • the second rotor 520 is formed in a cylindrical shape to surround the first rotor 510, and a plurality of second blades 522 are coupled to an outer circumferential surface thereof. Can be formed.
  • the working fluid supplied into the power generation module 500 is dispersed in the housing inner space of the power generation module 500, some flows along the outer portion of the second rotor 520 to generate power
  • the discharge path formed in the module 500 may be discharged from the power generation module 500.
  • a part of the working fluid flows from the outside of the second rotor 520 and the second rotor 520 is a direction in which the working fluid flows into the power generation module 500, that is, the first rotor 510 described above. It can rotate about the same central axis as.
  • the above-described second blade 522 generates a resistance to the flow of the working fluid flowing along the outer circumferential surface of the second rotor 520, so that the working fluid is formed at the outer side of the second rotor 520. It may be induced to flow in a form that rotates about the central axis of the two rotors (520).
  • the second blade 522 is provided with a plurality of plates are inclined in the flow direction of the working fluid, or formed in a spiral shape to rotate along the outer circumferential surface of the second rotor 520, or the plurality of second blades 522 It may be applied in various ways such as being arranged in a spiral shape.
  • the working fluid for rotating the second rotor 520 may be supplied through a separate flow path.
  • the power generation module 500 may have an auxiliary flow path for supplying a working fluid to the side of the rotation shaft of the second rotor 520.
  • This configuration is applied when the second blade 522 provided on the outer circumferential surface of the second rotor 520 is formed in the form of an axial turbine, thereby generating power generation efficiency of the power generation cycle system according to the third embodiment of the present invention. Can improve the effect.
  • the second rotor 520 is through the bearing (B) coupled to the inside of the housing of the power generation module 500 or the first rotor 510.
  • a bearing (B) can be applied to a variety of configurations, such as ball bearings are generally used.
  • the configuration of the first rotor 510 and the second rotor 520 may be applied to the configuration of the stator and the rotor used in the rotor or rotor type generator, which is a general generator, the first rotor 510 And if provided to generate electricity by the action between the second rotor 520 the configuration may be various without limitation.
  • the working fluid supplied to the power generation module 500 is distributed and flows to the first rotor 510 and the second rotor 520 inside the power generation module 500, Flow distributors may be provided for more effective dispersion of the working fluid.
  • the flow splitter is formed through the design of the housing inner space of the power generation module 500 or adjusts the amount of working fluid supplied to the first rotor 510 and the second rotor 520 through separate valves. Various configurations may be applied.
  • the vaporized working fluid flows and flows into the power generation module 500 of the power generation cycle system according to the present invention to rotate the first rotor 510 and the second rotor 520 and generate power. It is discharged to the outside of the power generation module 500 of the module 500 may again circulate the power generation cycle system according to the present invention.
  • the rotational force may be lost in the process of transferring the rotational force from the turbine that converts the flow energy of the working fluid to the rotational power to the generator that generates electricity using the rotational force, but according to the present invention
  • the first blade 512 and the second blade 522 serving as the turbine are directly coupled to the first rotor 510 and the second rotor 520, there is no loss in the transmission of rotational force. The effect that does not occur can be obtained.
  • the working fluid is not allowed to flow out of the structure.
  • the working fluid introduced into the turbine leaks to the generator side connected to the turbine.
  • the first blade 512 serves as a turbine.
  • the second blade 522 is accommodated together with the first rotor 510 and the second rotor 520 serving as a generator, it can be configured so that there is no path in which the working fluid leaks structurally.
  • the inner space of the power generation module 500 is a flow path through which the working fluid flows itself, even if the vaporized working fluid is liquefied in the inner space of the power generation module 500, the outside of the power generation module 500 The working fluid can be discharged.
  • the power generation module 500 may be formed in a relatively small diameter of the inlet port through which the working fluid is introduced compared to the flow path supplied with the working fluid.
  • the flow velocity is increased by increasing the pressure of the fluid while passing through a portion formed with a relatively small diameter. It can be greatly improved temporarily, and the effect of greatly improving its output can be obtained.
  • the effect of improving the power generation efficiency of the power generation module 500 can be obtained.
  • a bearing B for rotating the first rotor 510 and the second rotor 520 in the power generation module 500 Since it is possible to use a relatively inexpensive general bearing without using a sealing bearing, it is possible to obtain an effect of reducing the cost required for manufacturing and maintenance.
  • the rotational force of the rotor 520 is prevented from being lost due to the sealing bearing, the rotational force of the rotation of the first blade 512 and the second blade 522 is completely in the first rotor 510 and the second, respectively. It may be delivered to the rotor 520.
  • FIGS. 12 to 14 are views showing a modified configuration of the power generation module of the power generation cycle system according to the third embodiment of the present invention.
  • the power generation module 500 of the power generation cycle system may include a modified first rotor 510 and a second rotor 520.
  • the configuration of the first rotor 510 and the second rotor 520 is the first rotor 510 and the first of the power generation module 500 in the power generation cycle system according to the third embodiment of the present invention described above Since the configuration is basically the same as the configuration of the two rotors 520, a detailed description thereof will be omitted.
  • the first rotor 510 may be provided on the outer side of the second rotor 520.
  • a first rotor 520 having a second blade 522 on the outer circumferential surface thereof is provided at the center of the power generation module 500, and is formed in a cylindrical shape so that the first blade 512 is provided on the inner circumferential surface thereof.
  • the rotor 510 is provided to surround the second rotor 520 and may rotate in opposite directions.
  • first blade 512 and the second blade 522 are positioned between the first rotor 510 and the second rotor 520, so that the first rotor 510 and the second rotor are located.
  • the interval between the 520 may be farther away.
  • the configuration of the magnetic body or coil coupled to one side of the second rotor 520 may be formed to be provided in the vicinity of the outer side of the first rotor 520.
  • the second rotor 520 is formed so that the configuration of the magnetic body or coil for power generation surrounds the outer side of the first rotor 520, the second blade 522 for rotation is the center of the rotation axis, that is, It may be formed to be provided inside the first rotor 510.
  • the working fluid introduced into the power generation module 500 is between the second rotor 520 and the first rotor 510 surrounding the outer portion of the second rotor 520 provided in the center. Flowing and rotating the first rotor 510 and the second rotor 520 in the opposite direction, it can be discharged to the outside of the power generation module 500.
  • the third embodiment of the present invention and the modified embodiments thereof are provided in the power generation module 500. Since the bearing B for rotating the first rotor 510 and the second rotor 520 can be used as a relatively inexpensive bearing without using a sealing bearing, a cost for manufacturing and repair can be reduced. You can get the effect.
  • the rotational force of the first rotor 510 and the second rotor 520 is prevented from being lost due to the sealing bearing, the rotational force of the first blade 512 and the second blade 522 rotates completely. It may be delivered to the first rotor 510 and the second rotor 520.
  • the first rotor 510 and the second rotor 520 may be implemented.
  • the configuration of the first rotor 510 and the second rotor 520 is the first rotor 510 and the first of the power generation module 500 in the power generation cycle system according to the third embodiment of the present invention described above Since the configuration is basically the same as the configuration of the two rotors 520, a detailed description thereof will be omitted.
  • the first rotor 510 may be formed such that the center portion of the first rotor 510 is relatively protruded toward the direction in which the working fluid flows into the power generation module 500.
  • the first rotor 510 in a state in which the working fluid of the power generation cycle system according to the present invention is disposed around the center of the direction in which the fluid flows into the power generation module 500.
  • the central portion in the longitudinal direction of the protruding toward the working fluid inlet flow path of the power generation module 500 may be formed.
  • the working fluid flowing into the power generation module 500 flows toward the first rotor 510, partly into the flow path formed in the first rotor 510, and the rest of the power generation module ( In the internal space of the 500, it is more easily dispersed to the second rotor 520 side can be obtained an effect that can flow.
  • the second rotor 520 may be formed to be inclined in the direction in which the working fluid is introduced into the power generation module 500 and dispersed.
  • first rotor 510 protruding in the longitudinal direction and the second rotor 520 formed to be inclined form a shape similar to the horn as a whole, so that the housing of the second rotor 520 and the power generation module 500 is formed.
  • Flow passages flowing between the inner surfaces can be formed more gently.
  • This configuration can obtain the effect that the working fluid flowing into the power generation module 500 more easily, the pressure applied to the power generation module 500 by lowering the pressure of the working fluid applied to the power generation module 500. The effect can be reduced.
  • first rotor 512 and the second rotor 520 described above may be advantageously formed in a shape similar to the radial turbine used generally.
  • the power generation module 500 may be configured in a manner similar to a conventional radial turbine, and is generally used in a power generation system of a Rankine cycle using a conventional radial turbine. Applicable effects can also be obtained.
  • the power generation cycle system uses a sealing bearing as a bearing B for rotating the first rotor 510 and the second rotor 520 in the power generation module 500. It is possible to use a relatively inexpensive general bearing without using, thereby reducing the cost of manufacturing and maintenance.
  • the rotational force of the first rotor 510 and the second rotor 520 is prevented from being lost due to the sealing bearing, the rotational force of the first blade 512 and the second blade 522 rotates completely. It may be delivered to the first rotor 510 and the second rotor 520.

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Abstract

본 발명은 발전 사이클 시스템에 관한 것으로 작동유체를 유동시키는 펌프모듈, 상기 펌프모듈의 후단에서 상기 작동유체를 공급받아 가열하는 제1 열교환모듈, 상기 제1 열교환모듈에서 가열된 상기 작동유체의 유동을 통해 전기를 생산하는 발전모듈 및 상기 발전모듈을 통과한 상기 작동유체를 냉각시키는 제2 열교환모듈을 포함하되, 상기 발전모듈은 고정자가 구비되고, 상기 고정자의 외측부 또는 내측부에 상기 고정자와 인접하여 상호 회전되는 회전자가 구비되며, 상기 회전자는 적어도 하나 이상의 블레이드가 구비된다.

Description

발전 사이클 시스템
본 발명은 발전 사이클 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터빈의 회전력을 발전기에 효과적으로 전달함과 동시에 터빈의 작동유체가 누설되는 것을 방지할 수 있는 발전 사이클 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 발전장치는 회전력을 이용하여 유도전류를 발생시키는 방식으로 전기를 생산한다.
특히, 대형 발전장치의 경우 유체가 유동하는 에너지를 터빈을 이용하여 회전력으로 변환하여 이용하는 방식을 주로 이용하고 있다.
기존의 터빈장치는 발전기와 유체적으로 분리된 경우가 대부분이기 때문에, 유체에 의해 회전하는 터빈이 작동유체가 폐쇄된 유로를 순환하는 발전 사이클 시스템의 내부에 구비되고, 사이클 시스템 외부의 발전기와 터빈이 연결되도록 구성된다.
이때, 터빈의 회전력을 발전기로 전달하는 과정에서 터빈을 회전시키는 작동유체가 터빈의 회전축을 따라 외부로 누출되는 상황이 발생할 수 있다.
이러한 경우, 작동유체가 손실될 수도 있으며, 특히 유기랭킨사이클의 경우 작동유체가 유독성이거나 환경을 파괴하는 요인인 경우가 많아, 누설유체로 인한 사고 발생 또는 환경파괴가 발생하는 문제점이 있다.
위와 같은 문제점을 방지하기 위하여, 터빈의 회전축을 고정하는 베어링의 실링 성능을 높인 실링베어링을 적용하거나, 자력을 이용하여 터빈의 하우징 내부의 회전력을 하우징 외부로 전달하는 기술이 이용되어왔다.
하지만, 실링베어링은 높은 실링효과를 가지기 위하여 터빈의 회전축을 고정하는 힘이 보다 커지게 되고, 이는 터빈의 회전력이 손실되어 전체 발전장치의 발전 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 자력을 이용하여 하우징의 내부에서 외부로 회전력을 전달하는 경우에는, 양측의 회전체가 직접적으로 결합되지 않기 때문에 신뢰성이 떨어지고, 회전력이 일정 이상으로 강해지는 경우에는 자력으로 온전하게 전달할 수 없는 문제점이 있다.
한편, 터빈 하우징에서 작동유체가 누설되어 발전기의 내부로 유입되는 경우에는 발전기 내부로 유입된 작동유체를 배출할 수 없어, 발전기에 문제가 발생하는 문제점도 있다.
본 발명의 기술적 과제는, 배경기술에서 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 터빈의 회전력을 발전기에 효과적으로 전달함과 동시에 터빈의 작동유체가 누설되는 것을 방지할 수 있는 발전 사이클 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
기술적 과제를 해결하기 위해 안출된 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템은 작동유체를 유동시키는 펌프모듈, 펌프모듈의 후단에서 작동유체를 공급받아 가열하는 제1 열교환모듈, 제1 열교환모듈에서 가열된 작동유체의 유동을 통해 전기를 생산하는 발전모듈 및 발전모듈을 통과한 작동유체를 냉각시키는 제2 열교환모듈을 포함하되, 발전모듈은 고정자가 구비되고, 고정자와 인접하여 배치되며 적어도 하나 이상의 블레이드가 구비되는 회전자가 포함된다.
그리고, 발전모듈은 고정자가 중앙에 구비되고, 고정자의 외측부에 고정자의 적어도 일부를 감싸도록 회전자가 구비되며, 블레이드는 회전자의 외측면에 적어도 하나 이상 구비된다.
또는, 회전자는 작동유체가 발전모듈로 유입되는 방향을 중심축으로 회전된다.
그리고, 고정자는 외측부에 비해 중심부가 작동유체가 발전모듈로 유입되는 방향으로 상대적으로 돌출되도록 형성된다.
또는, 회전자는 작동유체가 발전모듈로 유입되는 방향으로부터, 작동유체가 발전모듈의 측부로 배출되는 방향까지 경사지게 형성된다.
그리고, 회전자는 작동유체가 발전모듈로 유입되는 방향에서 고정자를 감싸도록 형성된다.
또는, 회전자는 외측부에 비해 중심부가 작동유체가 발전모듈로 유입되는 방향으로 상대적으로 돌출되도록 형성된다.
그리고, 회전자는 래디얼터빈의 형태로 형성된다.
또는, 발전모듈은 회전자의 회전축 측부로 작동유체를 공급하는 유로가 형성된다.
그리고, 발전모듈은 작동유체가 유입되는 유입구의 직경이, 작동유체가 공급되는 유로에 비해 상대적으로 작게 형성된다.
또는, 발전모듈은 내부에 작동유체가 유동하는 유로가 형성되고 유로의 내주면에 적어도 하나 이상의 블레이드가 구비되는 회전자 및 회전자의 외측부에 적어도 일부를 감싸도록 배치되는 고정자를 포함한다.
그리고, 회전자는 내부에 형성되는 유로가 작동유체가 공급되는 부위의 직경이 상대적으로 작게 형성된다.
또는, 발전모듈은 유로로부터 누설되는 작동유체를 회수하는 회수유로가 형성된다.
그리고, 회수유로는 발전모듈의 하면에 형성된다.
또는, 회수유로는 회수유로의 내부에 수용된 유체의 양을 측정하는 센서부를 포함한다.
그리고, 작동유체를 유동시키는 펌프모듈, 펌프모듈의 후단에서 상기 작동유체를 공급받아 가열하는 제1 열교환모듈, 제1 열교환모듈에서 가열된 작동유체의 유동을 통해 전기를 생산하는 발전모듈 및 발전모듈을 통과한 작동유체를 냉각시키는 제2 열교환모듈을 포함하되, 발전모듈은 내부에 작동유체가 유동하는 유로가 형성되고 유로의 내주면에 일 방향으로의 회전을 위한 적어도 하나 이상의 제1 블레이드가 구비되는 제1 회전자 및 외측면에 일 방향과 반대 방향으로의 회전을 위한 적어도 하나 이상의 제2 블레이드가 구비되는 제2 회전자를 포함한다.
또는, 제1 회전자 및 제2 회전자는 작동유체가 발전모듈로 유입되는 방향을 중심축으로 하여 회전된다.
그리고, 제2 회전자는 제1 회전자의 외측부의 적어도 일부를 감싸도록 배치된다.
또는, 제1 회전자는 외측부에 비해 중심부가 작동유체가 발전모듈로 유입되는 방향으로 상대적으로 돌출되도록 형성된다.
그리고, 제2 회전자는 작동유체가 발전모듈로 유입되는 방향으로부터, 작동유체가 발전모듈의 측부로 배출되는 방향으로 경사지게 형성된다.
본 발명에 따른 발전 사이클 시스템에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 실링베어링을 이용하지 않으므로, 비용을 절감하고, 터빈의 회전력이 직접적으로 손실없이 발전기로 전달되므로 발전효율을 향상시킬 수 있다.
둘째, 누설되는 작동유체를 다시 회수하므로, 유체 누설로 인한 피해를 방지할 수 있다.
이러한 본 발명에 의한 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 사이클 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 사이클 시스템 발전모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈의 변형된 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈의 변형된 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈의 변형된 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 사이클 시스템을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈 변형예의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈에서 누설되는 작동유체를 회수하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발전 사이클 시스템을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈의 변형된 구성을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈의 변형된 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
아울러, 본 발명을 설명하는데 있어서, 전방/후방 또는 상측/하측과 같이 방향을 지시하는 용어들은 당업자가 본 발명을 명확하게 이해할 수 있도록 기재된 것들로서, 상대적인 방향을 지시하는 것이므로, 이로 인해 권리범위가 제한되지는 않는다고 할 것이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 일 실시예의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
여기서, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 사이클 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 사이클 시스템 발전모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템은 펌프모듈(100), 제1 열교환모듈(200), 발전모듈(300) 및 제2 열교환모듈(600)을 포함할 수 있다.
펌프모듈(100)은 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 작동유체를 유동시키는 구성으로, 일반적으로 유체의 유동에 이용되는 다양한 펌프가 적용될 수 있다.
본 실시예에서는 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 작동유체를 공급하는 별도의 탱크(T)가 구비되어, 탱크(T)로부터 작동유체를 이동시켜 작동유체의 유동을 생성할 수 있다.
이러한 구성은 본 실시예에 제한되지 않으며, 별도의 탱크(T)가 구비되지 않고, 펌프모듈(100)이 유로상에 연결되어 내부의 작동유체를 유동시킬 수도 있다.
제1 열교환모듈(200)은 전술한 펌프모듈(100)의 후단에서 작동유체를 펌프모듈(100)로부터 공급받아 가열하는 구성으로, 일반적으로 이용되는 다양한 형태의 열교환기로 구성될 수 있다.
또한, 작동유체가 기화할 수 있는 충분한 열을 공급할 수 있다면 그 열원 역시 제한되지 않고 다양할 수 있다.
발전모듈(300)은 전술한 제1 열교환모듈(200)에서 가열된 작동유체를 공급받으며, 작동유체의 유동을 이용하여 전기를 생산하는 구성일 수 있다.
본 실시예에서 발전모듈(300)은 작동유체가 유동하는 에너지를 회전에너지로 변환하여 전기를 생산하며, 이를 위하여 고정자 및 고정자의 인근에서 이동하도록 회전하는 회전자의 구성을 포함할 수 있다.
이러한 발전모듈(300)의 보다 상세한 구성은 후술하기로 한다.
제2 열교환모듈(600)은 전술한 발전모듈(300)을 통과한 작동유체를 공급받아 냉각시키는 구성으로, 전술한 제1 열교환모듈(200)과 마찬가지로, 일반적으로 이용되는 다양한 형태의 열교환기로 구성될 수 있다.
또한, 제2 열교환모듈(600)은 열을 열교환하여 방출하기 위한 구조로 형성되거나, 가열된 작동유체보다 상대적으로 낮은 온도를 가지는 별도의 열원과 열교환하여 작동유체를 냉각할 수 있으며, 이때 열원의 종류 역시 제한되지 않고 다양할 수 있다.
전술한 구성은 일반적으로 랭킨사이클을 이용하여 발전을 하기 위한 구성으로, 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템은 위와 같은 구성에 제한되지 않고, 폐쇄된 유로를 순환하는 작동유체를 이용하여 발전하기 위한 시스템으로 구성된다면 그 구성은 제한되지 않고 다양한 사이클이 적용될 수 있다.
한편, 전술한 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈(300)의 보다 구체적인 구성을 상세히 설명하면 다음의 실시예들과 같다.
<본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 사이클 시스템>
도 2에 도시된 바와 같이, 발전모듈(300)은 고정자(310) 및 회전자(320)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈(300)은 고정자(310)가 중앙에 배치되고, 그 주위를 회전자(320)가 회전하며 발전하도록 구성되므로, 일반적인 래디얼터빈과 같이 중앙으로 작동유체가 공급되고, 회전축 측부를 통해 작동유체가 배출되는 형태로 구성되는 것이 유리할 수 있다.
보다 구체적으로, 고정자(310)는 발전모듈(300)의 중앙에 결합되어 고정되는 구성으로, 후술하는 회전자(320)가 고정자(310)의 인근에서 회전을 하면서 전기를 발생시키는 구성일 수 있다.
본 실시예에서 고정자(310)는 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 작동유체가 발전모듈(300)로 유입되는 방향의 중심을 중심축으로 배치되는 것이 유리할 수 있다.
이러한 구성은 후술하는 회전자(320)가 보다 안정적으로 고정자(310)의 주변을 회전하는 효과를 얻을 수 있다.
본 실시예에서는 발전모듈(300)의 하우징 내부 공간 벽면에 고정자(310)가 돌출되는 형태로 고정되도록 구비되지만, 발전모듈(300)의 하우징 내부 공간의 벽면이 돌출 형성되고, 그 외주면으로 고정자(310)가 결합되는 등 작동유체가 공급되는 중심에 고정자가 배치되도록 구성된다면, 그 형태 및 구성은 제한되지 않고 다양할 수 있다.
한편, 회전자(320)는 전술한 고정자(310)의 외측부에 고정자(310)의 적어도 일부를 감싸도록 구비되며, 외측면에 적어도 하나 이상의 블레이드(322)가 구비되는 구성일 수 있다.
본 실시예에서 회전자(320)는 고정자(310)의 주변을 감싸도록 원통형의 형태로 형성되며, 외주면에 복수개의 블레이드(322)가 결합된 형태로 형성될 수 있다.
위와 같은 구성으로 인해, 발전모듈(300)의 내부로 공급된 작동유체는 발전모듈(300)의 하우징 내부공간에서 분산되며, 회전자(320)의 외측부를 따라 유동하여 발전모듈(300)의 회전축 측부에 형성된 배출유로를 통해 발전모듈(300)에서 배출될 수 있다.
즉, 작동유체가 회전자(320)의 외측부에서 유동하며 회전자(320)는 작동유체가 발전모듈(300)로 유입되는 방향을 중심축으로 회전할 수 있다.
보다 구체적으로, 전술한 블레이드(322)는 회전자(320)의 외주면을 따라 유동하는 작동유체의 유동에 저항을 발생시켜, 작동유체가 회전자(320)의 외측부에서 회전자(320)의 중심축을 기준으로 회전하는 형태로 유동하도록 유도할 수 있다.
즉, 블레이드(322)에 의해 작동유체가 회전자(320)의 외측부에서 일 방향으로 회전하며 유동하면, 그에 대한 반작용에 의해 회전자(320)는 일 방향의 반대 방향으로 회전하는 효과를 얻을 수 있다.
이러한 블레이드(322)는 복수개의 플레이트가 작동유체의 유동방향에 경사지게 구비되거나, 회전자(320)의 외주면을 따라 회전하는 나선형태로 형성되거나, 복수개의 블레이드(322)가 나선형태로 배치되는 등 다양하게 적용될 수 있다.
또한, 블레이드(322)는 회전자(320)의 외주면 및 발전모듈(300)의 하우징 내면 사이의 길이에 근접하게 돌출되도록 형성되는 것이 유리할 수 있다.
이러한 경우, 작동유체가 유동하는 회전자(320)의 외측부에 작동유체가 직선으로 통과할 수 있는 공간이 상대적으로 작아지게 되어, 작동유체의 유동 에너지를 회전력을 변환시키는 효율을 보다 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
이러한 블레이드(322)의 구성은 본 실시예에 제한되지 않고, 회전자(320)의 외측부를 유동하는 작동유체가 회전자(320)의 외주면을 따라 회전하며 유동하도록 작동유체를 유도할 수 있게 마련된다면 그 형태 및 구성은 다양할 수 있다.
또한, 본 실시예와는 달리 블레이드(322)가 별도로 구비되지 않고, 회전자(320)의 외주면 자체가 나선형으로 형성되는 등 다양한 구성이 적용될 수도 있다.
위와 같은 회전자(320)가 용이하게 회전할 수 있도록, 회전자(320)는 발전모듈(300)의 하우징 내부 또는 고정자(310)에 결합된 베어링(B)을 통해 연결되도록 구성되며, 이러한 베어링(B)은 일반적으로 이용되는 볼베어링 등 다양한 구성이 적용될 수 있다.
이러한 고정자(310) 및 회전자(320)의 구성은 일반적인 발전기에 적용되는 회전계자형 또는 회전전기자형 발전기의 구성이 적용될 수 있으며, 고정자(310) 및 회전하는 회전자(320) 간의 작용에 의해 전기를 발생시키도록 마련된다면 그 구성은 제한되지 않고 다양할 수 있다.
위와 같은 구성을 통해, 기화된 작용유체가 유동하며 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈(300)로 유입되어, 회전자(320)를 회전시키고, 발전모듈(300)의 회전축 측부를 통해 외부로 배출되어 다시 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템을 순환할 수 있다.
이때, 랭킨사이클을 이용한 일반적인 발전 시스템에서는 작동유체의 유동 에너지를 회전력으로 전환하는 터빈으로부터 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전기로 회전력을 전달하는 과정에서 회전력에 손실이 발생할 수 있으나, 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템은 터빈의 역할을 수행하는 블레이드(322)가 회전자(320)에 직접적으로 결합되므로 회전력의 전달에 손실이 발생하지 않는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 위와 같은 구성을 포함하는 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템은 그 구조상 작동유체가 외부로 유출될 수가 없다.
일반적인 랭킨사이클을 이용하는 발전 시스템의 경우, 터빈으로 유입된 작동유체가 터빈과 연결된 발전기 측으로 누설되는데, 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템은 터빈의 역할을 수행하는 블레이드(322)가 발전기의 역할을 수행하는 고정자(310) 및 회전자(320)와 함께 수용되어 있으므로, 구조상 작동유체가 누설되는 경로가 없도록 구성될 수 있다.
이와 더불어, 발전모듈(300)의 내부공간에서 기화된 작동유체가 액화되는 경우가 발생하더라도, 발전모듈(300)의 작동유체 배출유로가 발전모듈(300)의 회전축 측부에 형성되기 때문에, 발전모듈(300)의 하방에 형성된 배출유로를 통해 작동유체가 배출될 수 있다.
이러한 구성을 통해 발전모듈(300)에서 작동유체가 누설되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 발전모듈(300)은 작동유체가 유입되는 유입구의 직경이 작동유체가 공급되는 유로에 비해 상대적으로 작게 형성될 수도 있다.
이러한 경우, 작동유체가 랭킨사이클을 이용한 발전시스템의 내부를 유동하는 과정에서 발전모듈(300)의 내부로 진입할 때, 상대적으로 작은 직경으로 형성되는 부위를 통과하면서 유체의 압력을 높혀 유동속도를 일시적으로 크게 향상시킬 수 있어 그 출력을 크게 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 발전모듈(300)의 발전 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
전술한 구성을 포함하는 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템은 발전모듈(300)의 내부에서 회전자(320)를 회전시키기 위한 베어링(B)을 실링베어링을 이용하지 않고, 상대적으로 저렴한 일반적인 베어링을 이용할 수 있으므로, 제조 및 보수 등에 소요되는 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 실링베어링으로 인해 회전자(320)의 회전력이 손실되는 것을 방지하여, 블레이드(322)가 회전하는 회전력이 온전히 회전자(320)로 전달될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 발전효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 유체 누설로 인하여, 환경이 파괴되거나, 유독성 작동유체로 인한 사고발생 등의 피해를 방지할 수 있고, 누설되는 유체를 다시 보충하기 위해 소요되는 비용 및 공정을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이어서, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈(300)의 변형예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
여기서, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈의 변형된 구성을 나타내는 도면들이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈(300) 변형된 고정자(310) 및 회전자(320)를 포함할 수 있다.
이때, 고정자(310) 및 회전자(320)의 구성은 전술한 본 발명의 제1실시예에 따른 발전 사이클 시스템에서 발전모듈(300)의 고정자(310) 및 회전자(320)의 구성과 기본적으로 동일한 구성이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 본 변형된 발전모듈(300)은 회전자(320)의 회전축 측부로 상기 작동유체를 공급하는 유로가 형성될 수 있다.
이러한 경우, 고정자(310)는 전술한 형태와는 달리, 작동유체가 공급되는 중심에 배치되지 않을 수 있다.
또한, 작동유체가 배출되는 배출유로의 구성을 상대적으로 자유롭게 구성할 수도 있다.
이러한 구성은 회전자(320)의 외주면에 구비되는 블레이드(322)는 축류형 터빈의 형태로 형성되는 경우에 적용되어, 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 발전 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
이러한 블레이드(322)의 구성은 측부에서 공급되어 유동하는 작동유체의 에너지를 이용하여 회전자(320)가 회전할 수 있도록 마련된다면 그 형태 및 구성은 제한되지 않고 다양할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈(300) 변형된 고정자(310) 및 회전자(320)가 포함될 수 있다.
이때, 고정자(310) 및 회전자(320)의 구성은 전술한 본 발명의 제1실시예에 따른 발전 사이클 시스템에서 발전모듈(300)의 고정자(310) 및 회전자(320)의 구성과 기본적으로 동일한 구성이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 본 변형된 고정자(310)는 외측부에 비해 중심부가 작동유체가 발전모듈(300)로 유입되는 방향을 향해 상대적으로 돌출되도록 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 고정자(310)가 본 발명의 제1실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 작동유체가 발전모듈(300)로 유입되는 방향의 중심을 중심축으로 배치된 상태에서, 고정자(310)의 길이방향으로 중심부가 발전모듈(300)의 작동유체 유입유로를 향해 돌출되어 형성될 수 있다.
이러한 구성은 발전모듈(300)의 내부로 유입되는 작동유체가 고정자(310)를 향해 유입되어 발전모듈(300)의 내부공간에서 보다 용이하게 회전자(320) 측으로 분산되며 유동할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 여기서 회전자(320)는 작동유체가 발전모듈(300)로 유입되는 방향으로부터, 작동유체가 발전모듈(300)의 회전축 측부로 배출되는 방향까지 경사지게 형성될 수 있다.
즉, 길이방향으로 돌출형성되는 고정자(310) 및 경사지게 형성되는 회전자(320)가 전체적으로 뿔과 유사한 형태를 이루어, 회전자(320) 및 발전모듈(300)의 하우징 내면 사이를 유동하는 유로가 보다 완만하게 형성될 수 있다.
이러한 구성은 발전모듈(300)의 내부로 유입되는 작동유체가 보다 용이하게 유동하는 효과를 얻을 수 있으며, 발전모듈(300)에 가해지는 작동유체의 압력을 낮춰 발전모듈(300)에 가해지는 부하를 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈(300)의 고정자(310) 및 회전자(320)가 변형되어 실시될 수 있다.
이때, 고정자(310) 및 회전자(320)의 구성은 마찬가지로 전술한 본 발명의 제1실시예에 따른 발전 사이클 시스템에서 발전모듈(300)의 고정자(310) 및 회전자(320)의 구성과 기본적으로 동일한 구성이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 본 변형예에서 회전자(320)는 작동유체가 발전모듈(300)로 유입되는 방향에서 고정자(310)를 감싸도록 형성될 수 있다.
이러한 구성은, 발전모듈(300)의 내부로 작동유체가 유입되는 과정에서 작동유체의 일부가 고정자(310) 및 회전자(320) 사이의 공간으로 유입되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 작동유체의 유동 에너지가 낭비되지 않으므로, 본 발명의 제1실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이러한 구성에서 회전자(320)는 외측부에 비해 중심부가 작동유체가 발전모듈(300)로 유입되는 방향을 향해 상대적으로 돌출되도록 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 고정자(310)를 감싸도록 배치되는 회전자(320)가 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 작동유체가 발전모듈(300)로 유입되는 방향의 중심을 중심축으로 배치된 상태에서, 회전자(320)의 길이방향으로 중심부가 발전모듈(300)의 작동유체 유입유로를 향해 돌출되어 형성될 수 있다.
이러한 구성은 발전모듈(300)의 내부로 유입되는 작동유체가 회전자(320)를 향해 유입되어 발전모듈(300)의 내부공간에서 보다 용이하게 발전모듈(300) 회전축의 측부로 분산되며 유동할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이때, 회전자(320)는 일반적으로 사용되는 래디얼터빈과 유사한 형태로 형성되는 것이 유리할 수 있다.
위와 같은 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 변형예는 발전모듈(300)의 형태가 기존의 래디얼터빈과 유사하게 구성될 수 있어, 기존에 래디얼터빈을 이용하는 랭킨사이클의 발전 시스템에 범용적으로 적용될 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
그리고, 전술한 구성을 포함하는 본 발명의 제1실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 일 실시예와 동일하게, 본 변형예들은 발전모듈(300)의 내부에서 회전자(320)를 회전시키기 위한 베어링(B)을 실링베어링을 이용하지 않고, 상대적으로 저렴한 일반적인 베어링을 이용할 수 있으므로, 제조 및 보수 등에 소요되는 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 실링베어링으로 인해 회전자(320)의 회전력이 손실되는 것을 방지하여, 블레이드(322)가 회전하는 회전력이 온전히 회전자(320)로 전달될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 유체 누설로 인하여, 환경이 파괴되거나, 유독성 작동유체로 인한 사고발생 등의 피해를 방지할 수 있고, 누설되는 유체를 다시 보충하기 위해 소요되는 비용 및 공정을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
<본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 사이클 시스템>
도 6에 도시된 바와 같이, 발전모듈(400)은 베이스파이프(410), 회전자(420), 고정자(430) 및 회수유로(440)가 포함될 수 있다.
베이스파이프(410)는 발전모듈(400)의 내부에 구비되어 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 작동유체가 유동하는 유로가 형성될 수 있다.
즉, 발전모듈(400)이 본 발명의 제2실시예에 따른 발전 사이클 시스템에 구비될 때, 작동유체가 공급되는 위치와 작동유체를 배출하는 위치를 연결하도록 베이스파이프(410)가 형성될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에서 베이스파이프(410)는 내부가 비어있는 원통형의 형태로 형성되는 것이 유리할 수 있으며, 발전모듈(400)로 작동유체가 공급되는 라인의 중심축과 베이스파이프(410)의 중심축이 동일하도록 배치되는 것이 유리할 수 있다.
이러한 구성은 베이스파이프(410) 및 후술하는 회전자(420)가 보다 안정적으로 회전하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 베이스파이프(410)의 내부에 형성되는 유로는 발전모듈(400)의 내부로 작동유체가 공급되는 부위가 상대적으로 좁은 직경으로 형성될 수도 있다.
이러한 경우, 작동유체가 랭킨사이클을 이용한 발전시스템의 내부를 유동하는 과정에서 발전모듈(400)의 내부로 진입할 때, 상대적으로 작은 직경으로 형성되는 부위를 통과하면서 유체의 압력을 높혀 유동속도를 일시적으로 크게 향상시킬 수 있어 그 출력을 크게 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 발전모듈(400)의 발전 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 베이스파이프(410) 내부에 형성되는 유로는 굴곡진 형태로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 베이스파이프(410)의 굴곡을 통해 베이스파이프(410)의 내부에서 유동하는 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 작동유체가 회전하며 유동하도록 유도할 수 있도록 형성되는 것이 유리할 수 있다.
본 발명의 제2실시예에서 베이스파이프(410)는 내주면에 적어도 하나 이상의 블레이드(412)가 구비되어, 블레이드(412)를 통해 베이스파이프(410) 내부의 공간이 굴곡지게 형성될 수 있다.
블레이드(412)는 베이스파이프(410)의 내부에서 작동유체의 유동에 저항을 발생시켜, 작동유체가 베이스파이프(410)의 내부에서 베이스파이프(410)의 중심축을 기준으로 회전하는 방향으로 유동하도록 유도할 수 있다.
즉, 블레이드(412)에 의해 작동유체가 베이스파이프(410)의 내부에서 일 방향으로 회전하며 유동하면, 그에 대한 반작용에 의해 베이스파이프(410)는 일 방향의 반대 방향으로 회전하는 효과를 얻을 수 있다.
이러한 블레이드(412)는 복수개의 플레이트가 작동유체의 유동방향에 경사지게 구비되거나, 베이스파이프(410)의 내주면을 따라 회전하는 나선형태로 형성되거나, 복수개의 블레이드(412)가 나선형태로 배치되는 등 다양하게 적용될 수 있다.
또한, 블레이드(412)는 베이스파이프(410) 내부공간의 반지름에 비해 같거나 길게 돌출되도록 형성되는 것이 유리할 수 있다.
이러한 블레이드(412)의 구성은 본 실시예에 제한되지 않고, 베이스파이프(410)의 내부에서 유동하는 작동유체가 회전하며 유동하도록 작동유체를 유도할 수 있게 마련된다면 그 형태 및 구성은 다양할 수 있다.
또한, 본 실시예와는 달리 블레이드(412)가 구비되지 않고 베이스파이프(410) 내부의 유로 자체가 나선형으로 형성되어 내부에서 유동하는 작동유체의 회전에 의한 반작용을 이용하도록 구성되는 등, 베이스파이프(410)의 형태 및 구성도 본 실시예에 제한되지 않고 다양할 수 있다.
위와 같은 베이스파이프(410)가 용이하게 회전할 수 있도록, 베이스파이프(410)는 발전모듈(400)의 하우징 내부에 베어링(B)을 통해 연결되도록 구성되며, 이러한 베어링(B)은 일반적으로 이용되는 볼베어링 등 다양한 구성이 적용될 수 있다.
한편, 회전자(420)는 작동유체의 유동 에너지를 통해 얻어진 회전력을 통해 회전하는 구성으로, 본 발명의 제2실시예에서는 전술한 베이스파이프(410)의 외주면을 감싸는 형태로 결합되어, 베이스파이프(410)의 회전과 함께 회전하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에서 회전자(420)는 베이스파이프(410)의 외주면에 결합되는 별도의 구성으로 개시되어 있으나, 회전자(420)의 중앙부를 관통하는 홀이 형성되어 베이스파이프(410)로 이용되는 구성 등 본 실시예에 제한되지 않고, 베이스파이프(410) 및 회전자(420)의 구성은 다양하게 적용될 수 있다.
또한, 고정자(430)는 회전자(420)의 인근에 배치되는 구성으로, 본 실시예에서는 고정자(430) 외측부의 적어도 일부를 감싸도록 배치되어, 고정자(430)의 내부에서 회전자(420)가 회전하는 형태로 구성될 수 있다.
이러한 회전자(420) 및 고정자(430)의 구성은 일반적인 발전기에 적용되는 회전계자형 또는 회전전기자형 발전기의 구성이 적용될 수 있으며, 회전하는 회전자(420) 및 고정자(430) 간의 작용에 의해 전기를 발생시키도록 마련된다면 그 구성은 제한되지 않고 다양할 수 있다.
위와 같은 구성을 통해, 기화된 작용유체가 유동하며 본 발명의 제2실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈(400)로 유입되어, 회전자(420)를 회전시키고, 발전모듈(400)의 외부로 배출되어 다시 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템을 순환할 수 있다.
이때, 랭킨사이클을 이용한 일반적인 발전 시스템에서는 작동유체의 유동 에너지를 회전력으로 전환하는 터빈으로부터 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전기로 회전력을 전달하는 과정에서 회전력에 손실이 발생할 수 있으나, 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템은 터빈의 역할을 수행하는 블레이드(412)를 포함하는 베이스파이프(410) 및 회전자(420)가 직접적으로 결합되므로 회전력의 전달에 손실이 발생하지 않는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 작동유체가 발전모듈(400)로 공급되어 베이스파이프(410)를 통과해 발전모듈(400)의 외부로 배출되는 과정에서 일부 작동유체가 발전모듈(400)의 하우징과 베이스파이프(410) 사이의 미세한 틈과 베어링의 틈새를 통해 회전자(420) 및 고정자(430)가 구비된 구역으로 누설될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈(400)은 전술한 베이스파이프(410)로부터 누설되는 작동유체를 회수하기 위한 회수유로(440)가 형성될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 발전 사이클 시스템은 폐쇄된 유로를 이용하는 랭킨사이클의 구성이므로, 발전모듈(400)에 공급되는 작동유체는 고온 고압의 상태일 수 있다.
이때, 발전모듈(400)의 내부에서 회전자(420) 및 고정자(430)가 구비되는 공간은 베이스파이프(410)의 내부공간에 비해 상대적으로 압력 및 온도가 낮은 환경일 수 있다.
따라서, 회전자(420) 및 고정자(430)가 구비되는 공간 내부로 기화된 상태의 작동유체가 유입되어 액화될 수 있으므로, 회수유로(440)는 발전모듈(400)의 내부공간 하면에 형성되는 것이 유리할 수 있다.
또한, 회수유로(440)는 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 작동유체가 순환하는 유로로 연결되는 것이 유리할 수 있다.
본 발명의 제2실시예에서는 작동유체를 공급 및 회수할 수 있는 탱크(T)가 구비되어 있어, 회수유로(440)가 탱크(T)로 연결되도록 구성될 수도 있다.
이러한 구성을 통해 발전모듈(400)에서 누설된 작동유체를 다시 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템으로 회수하고, 작동유체의 누설을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 회수유로(440)는 회수유로(440)의 내부에 수용된 유체의 양을 측정하는 센서부(미도시)가 포함될 수 있다.
보다 구체적으로 센서부는 발전모듈(400)의 하부에 연결된 회수유로(440)의 상부측에 작동유체의 레벨을 측정할 수 있는 센서가 구비되어 구성될 수 있다.
회수유로(440)의 내부에 누설된 작동유체가 일정량 이상 모이면 센서부가 이를 감지하고, 회수유로(440)에 구비된 별도의 펌프(P)를 구동하여 회수유로(440) 내부의 작동유체를 탱크(T)로 배출할 수 있다.
전술한 구성을 포함하는 본 발명의 제2실시예에 따른 발전 사이클 시스템은 발전모듈(400)의 내부에서 베이스파이프(410)를 회전시키기 위한 베어링(B)을 실링베어링을 이용하지 않고, 상대적으로 저렴한 일반적인 베어링을 이용할 수 있으므로, 제조 및 보수 등에 소요되는 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 실링베어링으로 인해 베이스파이프(410)의 회전력이 손실되는 것을 방지하여, 베이스파이프(410)의 회전력이 온전히 회전자(420)로 전달될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 일반적인 베어링(B)을 이용하여 누설되는 작동유체가 본 발명의 제2실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 외부로 배출되거나, 버려지지 않고, 다시 발전 사이클 시스템의 내부로 회수될 수 있다.
따라서, 유체 누설로 인하여, 환경이 파괴되거나, 유독성 작동유체로 인한 사고발생 등의 피해를 방지할 수 있고, 누설되는 유체를 다시 보충하기 위해 소요되는 비용 및 공정을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
<본 발명의 제3 실시예에 따른 발전 사이클 시스템>
도 10에 도시된 바와 같이, 발전모듈(500)은 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)를 포함할 수 있다.
먼저, 제1 회전자(510)는 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 작동유체의 일부가 유동하는 유로가 형성될 수 있다.
즉, 발전모듈(500)이 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 사이클 시스템에 구비될 때, 작동유체가 공급되는 위치와 대응되는 위치가 관통되는 형태로 유로가 형성될 수 있다.
본 발명의 제3실시예에서 제1 회전자(510)는 내부가 비어있는 원통형의 형태로 형성되는 것이 유리할 수 있으며, 발전모듈(500)로 작동유체가 공급되는 라인의 중심축과 제1 회전자(510)의 중심축이 동일하도록 배치되는 것이 유리할 수 있다.
따라서, 제1 회전자는 작동유체가 발전모듈(500)로 유입되는 방향을 중심축으로 회전할 수 있다.
이러한 구성은 제1 회전자(510)가 보다 안정적으로 회전하는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 제1 회전자(510)에 형성되는 유로는 굴곡진 형태로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 회전자(510) 유로의 굴곡을 통해 제1 회전자(510)의 내부에서 유동하는 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 작동유체가 회전하며 유동하도록 유도할 수 있도록 형성되는 것이 유리할 수 있다.
본 발명의 제3실시예에서 제1 회전자(510)는 유로의 내주면에 제1 회전자(510)가 일 방향으로 회전하기 위한 적어도 하나 이상의 제1 블레이드(512)가 구비되어, 제1 블레이드(512)를 통해 제1 회전자(510)의 유로 내부의 공간이 굴곡지게 형성될 수 있다.
제1 블레이드(512)는 제1 회전자(510)의 내부에서 작동유체의 유동에 저항을 발생시켜, 작동유체가 제1 회전자(510)의 내부에서 제1 회전자(510)의 중심축을 기준으로 회전하며 유동하도록 유도할 수 있다.
즉, 제1 블레이드(512)에 의해 작동유체가 제1 회전자(510)의 내부에서 일 방향의 반대 방향으로 회전하며 유동하면, 그에 대한 반작용에 의해 제1 회전자(510)는 일 방향으로 회전하는 효과를 얻을 수 있다.
이러한 제1 블레이드(512)는 제1 회전자(510)의 내주면을 따라 회전하는 나선형태로 형성되거나, 복수개의 제1 블레이드(512)가 나선형태로 배치되는 등 다양하게 적용될 수 있다.
이러한 제1 블레이드(512)의 구성은 본 발명의 제3실시예에 제한되지 않고, 제1 회전자(510)의 내부에서 유동하는 작동유체가 일 방향의 반대 방향으로 회전하며 유동하도록 작동유체를 유도할 수 있게 마련된다면 그 형태 및 구성은 다양할 수 있다.
위와 같은 제1 회전자(510)가 용이하게 회전할 수 있도록, 제1 회전자(510)는 발전모듈(500)의 하우징 내부에 베어링(B)을 통해 연결되도록 구성되며, 이러한 베어링(B)은 일반적으로 이용되는 볼베어링 등 다양한 구성이 적용될 수 있다.
이어서, 제2 회전자(520)는 전술한 제1 회전자(510)의 인근에 구비되어 회전하는 구성으로, 외측면에 전술한 일 방향과 반대 방향으로의 회전을 위한 적어도 하나 이상의 제2 블레이드(522)가 구비될 수 있다.
본 발명의 제3실시예에서는, 발전모듈(500)의 제2 회전자(520)가 제1 회전자(510) 외측부의 적어도 일부를 감싸도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제3실시예에서 제2 회전자(520)는 제1 회전자(510)의 주변을 감싸도록 원통형의 형태로 형성되며, 외주면에 복수개의 제2 블레이드(522)가 결합된 형태로 형성될 수 있다.
위와 같은 구성으로 인해, 발전모듈(500)의 내부로 공급된 작동유체 중 일부는 발전모듈(500)의 하우징 내부공간에서 분산되며, 일부는 제2 회전자(520)의 외측부를 따라 유동하여 발전모듈(500)에 형성된 배출유로를 통해 발전모듈(500)에서 배출될 수 있다.
즉, 작동유체의 일부가 제2 회전자(520)의 외측부에서 유동하며 제2 회전자(520)는 작동유체가 발전모듈(500)로 유입되는 방향, 즉 전술한 제1 회전자(510)와 동일한 중심축을 기준으로 회전할 수 있다.
보다 구체적으로, 전술한 제2 블레이드(522)는 제2 회전자(520)의 외주면을 따라 유동하는 작동유체의 유동에 저항을 발생시켜, 작동유체가 제2 회전자(520)의 외측부에서 제2 회전자(520)의 중심축을 기준으로 회전하는 형태로 유동하도록 유도할 수 있다.
즉, 제2 블레이드(522)에 의해 작동유체가 제2 회전자(520)의 외측부에서 일 방향으로 회전하며 유동하면, 그에 대한 반작용에 의해 제2 회전자(520)는 일 방향의 반대 방향으로 회전하는 효과를 얻을 수 있다.
이러한 제2 블레이드(522)는 복수개의 플레이트가 작동유체의 유동방향에 경사지게 구비되거나, 제2 회전자(520)의 외주면을 따라 회전하는 나선형태로 형성되거나, 복수개의 제2 블레이드(522)가 나선형태로 배치되는 등 다양하게 적용될 수 있다.
한편, 제2 회전자(520)를 회전시키기 위한 작동유체는 별도의 유로를 통해 공급될 수도 있다.
발전모듈(500)은 제2 회전자(520)의 회전축 측부로 작동유체를 공급하는 보조유로가 형성될 수 있다.
이러한 구성은 제2 회전자(520)의 외주면에 구비되는 제2 블레이드(522)는 축류형 터빈의 형태로 형성되는 경우에 적용되어, 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
위와 같은 제2 회전자(520)가 용이하게 회전할 수 있도록, 제2 회전자(520)는 발전모듈(500)의 하우징 내부 또는 제1 회전자(510)에 결합된 베어링(B)을 통해 연결되도록 구성되며, 이러한 베어링(B)은 일반적으로 이용되는 볼베어링 등 다양한 구성이 적용될 수 있다.
이러한 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)의 구성은 일반적인 발전기인 회전계자형 또는 회전전기자형 발전기에서 이용되는 고정자 및 회전자의 구성이 적용될 수 있으며, 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520) 간의 작용에 의해 전기를 발생시키도록 마련된다면 그 구성은 제한되지 않고 다양할 수 있다.
한편, 본 발명의 제3실시예에서 발전모듈(500)로 공급되는 작동유체는 발전모듈(500)의 내부에서 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)로 분산되며 유동하는데, 보다 효과적인 작동유체의 분산을 위해 유량분배기가 구비될 수도 있다.
이러한 유량분배기는 발전모듈(500)의 하우징 내부공간 형태의 설계를 통해 형성되거나, 별도의 밸브를 통해 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)로 공급되는 작동유체의 양을 조절하는 등 다양한 구성이 적용될 수 있다.
위와 같은 구성을 통해, 기화된 작용유체가 유동하며 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈(500)로 유입되어, 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)를 회전시키고, 발전모듈(500)의 발전모듈(500)의 외부로 배출되어 다시 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템을 순환할 수 있다.
일반적인 랭킨사이클을 이용한 일반적인 발전 시스템에서는 작동유체의 유동 에너지를 회전력으로 전환하는 터빈으로부터 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전기로 회전력을 전달하는 과정에서 회전력에 손실이 발생할 수 있으나, 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템은 터빈의 역할을 수행하는 제1 블레이드(512) 및 제2 블레이드(522)가 각각 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)에 직접적으로 결합되므로 회전력의 전달에 손실이 발생하지 않는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 위와 같은 구성을 포함하는 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템은 그 구조상 작동유체가 외부로 유출될 수가 없다.
일반적인 랭킨사이클을 이용하는 발전 시스템의 경우, 터빈으로 유입된 작동유체가 터빈과 연결된 발전기 측으로 누설되는데, 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 사이클 시스템은 터빈의 역할을 수행하는 제1 블레이드(512) 및 제2 블레이드(522)가 발전기의 역할을 수행하는 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)와 함께 수용되어 있으므로, 구조상 작동유체가 누설되는 경로가 없도록 구성될 수 있다.
이와 더불어, 발전모듈(500)의 내부공간이 작동유체가 유동하는 유로 그 자체이므로, 발전모듈(500)의 내부공간에서 기화된 작동유체가 액화되는 경우가 발생하더라도, 발전모듈(500)의 외부로 작동유체가 배출될 수 있다.
이러한 구성을 통해 발전모듈(500)에서 작동유체가 누설되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 발전모듈(500)은 작동유체가 유입되는 유입구의 직경이 작동유체가 공급되는 유로에 비해 상대적으로 작게 형성될 수도 있다.
이러한 경우, 작동유체가 랭킨사이클을 이용한 발전시스템의 내부를 유동하는 과정에서 발전모듈(500)의 내부로 진입할 때, 상대적으로 작은 직경으로 형성되는 부위를 통과하면서 유체의 압력을 높혀 유동속도를 일시적으로 크게 향상시킬 수 있어 그 출력을 크게 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 발전모듈(500)의 발전 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
전술한 구성을 포함하는 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 사이클 시스템은 발전모듈(500)의 내부에서 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)를 회전시키기 위한 베어링(B)을 실링베어링을 이용하지 않고, 상대적으로 저렴한 일반적인 베어링을 이용할 수 있으므로, 제조 및 보수 등에 소요되는 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 실링베어링으로 인해 회전자(520)의 회전력이 손실되는 것을 방지하여, 제1 블레이드(512) 및 제2 블레이드(522)가 회전하는 회전력이 온전히 각각 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)로 전달될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 유체 누설로 인하여, 환경이 파괴되거나, 유독성 작동유체로 인한 사고발생 등의 피해를 방지할 수 있고, 누설되는 유체를 다시 보충하기 위해 소요되는 비용 및 공정을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이어서, 도 12 및 도 14을 참조하여 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈(300)의 변형예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
여기서, 도 12 내지 도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전모듈 변형된 구성을 나타내는 도면들이다.
먼저, 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 발전몸듈(500)은 변형된 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)가 포함될 수 있다.
이때, 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)의 구성은 전술한 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 사이클 시스템에서 발전모듈(500)의 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)의 구성과 기본적으로 동일한 구성이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 본 변형예에서는 제1 회전자(510)가 제2 회전자(520)의 외측부에 구비될 수 있다.
이러한 경우, 외주면에 제2 블레이드(522)가 구비된 제2 회전자(520)가 발전모듈(500)의 중심에 구비되고, 원통형으로 형성되어 내주면에 제1 블레이드(512)가 구비되는 제1 회전자(510)가 제2 회전자(520)를 감싸도록 구비되어 서로 반대방향으로 회전할 수 있다.
이때, 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)의 사이에 제1 블레이드(512) 및 제2 블레이드(522)가 위치하게 되어, 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520) 간의 간격이 멀어지게 될 수 있다.
따라서, 제2 회전자(520)의 일측에 결합되는 자력체 또는 코일의 구성은, 제1 회전자(520)의 인근 외측부에 구비되도록 형성될 수 있다.
즉, 제2 회전자(520)는, 발전을 위한 자력체 또는 코일의 구성이 제1 회전자(520)의 외측부를 감싸도록 형성되고, 회전을 위한 제2 블레이드(522)는 회전축의 중심 즉 제1 회전자(510)의 내부에 구비되도록 형성될 수 있다.
이때, 작동유체가 제2 회전자(520)를 통과할 수 있는 홀이 형성되는 것이 유리할 수 있다.
이러한 구성을 통해, 발전모듈(500)의 내부로 유입된 작동유체는 중심부에 구비된 제2 회전자(520) 및 제2 회전자(520)의 외측부를 감싸는 제1 회전자(510)의 사이를 유동하며 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)를 서로 반대방향으로 회전시키고, 발전모듈(500)의 외부로 배출될 수 있다.
전술한 구성을 포함하는 본 발명의 제1실시예 내지 제2실시예에 따른 발전 사이클 시스템과 동일하게, 본 발명의 제3실시예 및 이에서 변형된 실시예들은 발전모듈(500)의 내부에서 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)를 회전시키기 위한 베어링(B)을 실링베어링을 이용하지 않고, 상대적으로 저렴한 일반적인 베어링을 이용할 수 있으므로, 제조 및 보수 등에 소요되는 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 실링베어링으로 인해 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)의 회전력이 손실되는 것을 방지하여, 제1 블레이드(512) 및 제2 블레이드(522)가 회전하는 회전력이 온전히 각각 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)로 전달될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 사이클 시스템의 발전효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 유체 누설로 인하여, 환경이 파괴되거나, 유독성 작동유체로 인한 사고발생 등의 피해를 방지할 수 있고, 누설되는 유체를 다시 보충하기 위해 소요되는 비용 및 공정을 절감할 수 있는 효과 역시 얻을 수 있게된다.
한편, 도 13에 도시된 바와 같이 변형된 형태의 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)를 포함하여 실시될 수 있다.
이때, 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)의 구성은 전술한 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 사이클 시스템에서 발전모듈(500)의 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)의 구성과 기본적으로 동일한 구성이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 본 변형예에서 제1 회전자(510)는 외측부에 비해 중심부가 작동유체가 발전모듈(500)로 유입되는 방향을 향해 상대적으로 돌출되도록 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 회전자(510)가 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 작동유체가 발전모듈(500)로 유입되는 방향의 중심을 중심축으로 배치된 상태에서, 제1 회전자(510)의 길이방향으로 중심부가 발전모듈(500)의 작동유체 유입유로를 향해 돌출되어 형성될 수 있다.
이러한 구성은 발전모듈(500)의 내부로 유입되는 작동유체가 제1 회전자(510)를 향해 유입되어 일부는 제1 회전자(510)에 형성된 유로의 내부로 유입되고, 나머지는 발전모듈(500)의 내부공간에서 보다 용이하게 제2 회전자(520) 측으로 분산되며 유동할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 여기서 제2 회전자(520)는 작동유체가 발전모듈(500)로 유입되어 분산되는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
즉, 길이방향으로 돌출형성되는 제1 회전자(510) 및 경사지게 형성되는 제2 회전자(520)가 전체적으로 뿔과 유사한 형태를 이루어, 제2 회전자(520) 및 발전모듈(500)의 하우징 내면 사이를 유동하는 유로가 보다 완만하게 형성될 수 있다.
이러한 구성은 발전모듈(500)의 내부로 유입되는 작동유체가 보다 용이하게 유동하는 효과를 얻을 수 있으며, 발전모듈(500)에 가해지는 작동유체의 압력을 낮춰 발전모듈(500)에 가해지는 부하를 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 전술한 제1 회전자(512) 및 제2 회전자(520)의 전체적인 형태는 일반적으로 사용되는 래디얼터빈과 유사한 형태로 형성되는 것이 유리할 수 있다.
위와 같은 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 사이클 시스템은 발전모듈(500)의 형태가 기존의 래디얼터빈과 유사하게 구성될 수 있어, 기존에 래디얼터빈을 이용하는 랭킨사이클의 발전 시스템에 범용적으로 적용될 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 사이클 시스템은 발전모듈(500)의 내부에서 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)를 회전시키기 위한 베어링(B)으로서 실링베어링을 이용하지 않고, 상대적으로 저렴한 일반적인 베어링을 이용할 수 있어, 제조 및 보수 등에 소요되는 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 실링베어링으로 인해 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)의 회전력이 손실되는 것을 방지하여, 제1 블레이드(512) 및 제2 블레이드(522)가 회전하는 회전력이 온전히 각각 제1 회전자(510) 및 제2 회전자(520)로 전달될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 발전 사이클 시스템의 발전효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 이상 설명한 바와 같이 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 작동유체를 유동시키는 펌프모듈;
    상기 펌프모듈의 후단에서 상기 작동유체를 공급받아 가열하는 제1 열교환모듈;
    상기 제1 열교환모듈에서 가열된 상기 작동유체의 유동을 통해 전기를 생산하는 발전모듈; 및
    상기 발전모듈을 통과한 상기 작동유체를 냉각시키는 제2 열교환모듈;
    을 포함하되,
    상기 발전모듈은,
    고정자가 구비되고, 상기 고정자와 인접하여 배치되며 적어도 하나 이상의 블레이드가 구비되는 회전자가 포함되는 발전 사이클 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발전모듈은,
    상기 고정자가 중앙에 구비되고, 상기 고정자의 외측부에 상기 고정자의 적어도 일부를 감싸도록 상기 회전자가 구비되며, 상기 블레이드는 상기 회전자의 외측면에 적어도 하나 이상 구비되는 발전 사이클 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전자는,
    상기 작동유체가 상기 발전모듈로 유입되는 방향을 중심축으로 회전되는 발전 사이클 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정자는,
    외측부에 비해 중심부가 상기 작동유체가 상기 발전모듈로 유입되는 방향으로 상대적으로 돌출되도록 형성되는 발전 사이클 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전자는,
    상기 작동유체가 상기 발전모듈로 유입되는 방향으로부터, 상기 작동유체가 상기 발전모듈의 측부로 배출되는 방향까지 경사지게 형성되는 발전 사이클 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 회전자는,
    상기 작동유체가 상기 발전모듈로 유입되는 방향에서 상기 고정자를 감싸도록 형성되는 발전 사이클 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전자는,
    외측부에 비해 중심부가 상기 작동유체가 상기 발전모듈로 유입되는 방향으로 상대적으로 돌출되도록 형성되는 발전 사이클 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전자는,
    래디얼터빈의 형태로 형성되는 발전 사이클 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 발전모듈은,
    상기 회전자의 회전축 측부로 상기 작동유체를 공급하는 유로가 형성되는 발전 사이클 시스템.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 발전모듈은,
    상기 작동유체가 유입되는 유입구의 직경이, 상기 작동유체가 공급되는 유로에 비해 상대적으로 작게 형성되는 발전 사이클 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 발전모듈은,
    내부에 상기 작동유체가 유동하는 유로가 형성되고 상기 유로의 내주면에 적어도 하나 이상의 상기 블레이드가 구비되는 회전자; 및
    상기 회전자의 외측부에 적어도 일부를 감싸도록 배치되는 고정자;
    를 포함하는 발전 사이클 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 회전자는,
    내부에 형성되는 상기 유로가 상기 작동유체가 공급되는 부위의 직경이 상대적으로 작게 형성되는 발전 사이클 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 발전모듈은,
    상기 유로로부터 누설되는 상기 작동유체를 회수하는 회수유로가 형성되는 발전 사이클 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 회수유로는,
    상기 발전모듈의 하면에 형성되는 발전 사이클 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 회수유로는,
    상기 회수유로의 내부에 수용된 유체의 양을 측정하는 센서부를 포함하는 발전 사이클 시스템.
  16. 작동유체를 유동시키는 펌프모듈;
    상기 펌프모듈의 후단에서 상기 작동유체를 공급받아 가열하는 제1 열교환모듈;
    상기 제1 열교환모듈에서 가열된 상기 작동유체의 유동을 통해 전기를 생산하는 발전모듈; 및
    상기 발전모듈을 통과한 상기 작동유체를 냉각시키는 제2 열교환모듈;
    을 포함하되,
    상기 발전모듈은,
    내부에 상기 작동유체가 유동하는 유로가 형성되고 상기 유로의 내주면에 일 방향으로의 회전을 위한 적어도 하나 이상의 제1 블레이드가 구비되는 제1 회전자 및
    외측면에 상기 일 방향과 반대 방향으로의 회전을 위한 적어도 하나 이상의 제2 블레이드가 구비되는 제2 회전자를 포함하는 발전 사이클 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 회전자 및 상기 제2 회전자는,
    상기 작동유체가 상기 발전모듈로 유입되는 방향을 중심축으로 하여 회전되는 발전 사이클 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제2 회전자는,
    상기 제1 회전자의 외측부의 적어도 일부를 감싸도록 배치되는 발전 사이클 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 회전자는,
    상기 외측부에 비해 중심부가 상기 작동유체가 상기 발전모듈로 유입되는 방향으로 상대적으로 돌출되도록 형성되는 발전 사이클 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 회전자는,
    상기 작동유체가 상기 발전모듈로 유입되는 방향으로부터, 상기 작동유체가 상기 발전모듈의 측부로 배출되는 방향으로 경사지게 형성되는 발전 사이클 시스템.
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