KR20130035105A - Energy generating system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 동력 발생 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 온배수의 유속과 열을 이용하여 동력을 발생하는 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a power generation system, and more particularly to a system for generating power using the flow rate and heat of the hot water.
발전소에서 복수기 냉각수로 다량의 해수를 취수하여 사용하는 경우, 사용된 해수는 수온이 상승된 채로 해역으로 배출되고 있으며, 이와 같이 발전소 냉각수 용도로 버려지는 해수를 온배수라고 한다.When a large amount of seawater is collected and used as a condenser cooling water in a power plant, the used seawater is discharged into the sea area with an elevated water temperature. Thus, the seawater discarded for the power plant cooling water is referred to as a hot water drainage.
복수기를 통과한 온배수는 방류량이 많고 온도가 높기 때문에 좋은 신재생 에너지원이 될 수 있으나, 에너지 밀도가 낮기 때문에 이를 효과적으로 회수하기 위한 마땅한 대안은 없었다.The warm water drained through the condenser may be a good renewable energy source due to the high discharge and high temperature, but there is no suitable alternative to recover it effectively because of the low energy density.
이후, 효과적인 에너지 회수 방법으로서, 댐식이나 조류식의 소수력 발전을 이용하여 온배수가 가지고 있는 운동 에너지를 회수하거나, 온도차 발전(OTEC)의 원리를 이용하여 폐열을 회수하는 방법이 제안되었으나, 효율상의 문제로 널리 활용되지 못하고 있다.Afterwards, as an effective energy recovery method, a method of recovering kinetic energy possessed by the hot-drain water by using a dam or tidal hydropower generation, or recovering waste heat using the principle of temperature difference generation (OTEC) has been proposed. It is not widely used.
또한, 터빈, 수차나 댐을 사용하는 경우, 해양 생물에 치명적이며, 배수로의 수두변화를 일으키는 등 냉각 계통에 직·간접적인 영향을 미치는 문제가 있다.In addition, in the case of using a turbine, aberration, or a dam, it is fatal to marine life, and there is a problem of directly or indirectly affecting the cooling system such as changing the head of the drainage.
이에, 한국등록특허 제10-1061824호(VIV 이용 친환경 청정 에너지 추출 장치)에서, 다수개의 실린더를 병렬로 연결하고 지렛대 축에 의해 상하 움직임을 증폭시키는 방법으로 전력을 생산하는 기술을 개시하였다.Accordingly, Korean Patent No. 10-1061824 (VIV-friendly clean energy extraction device using VIV) discloses a technology of generating electric power by connecting a plurality of cylinders in parallel and amplifying vertical movement by a lever axis.
그러나, 실린더를 병렬로 구성하여 얻을 수 있는 운동량 확대에 한계가 있고, 다수의 실린더를 연결하기 때문에 최대화된 VIV를 얻기 어려우며, 유효한 전력생산을 위한 장치의 확대가 어려워 발명의 실현에 한계가 있다.However, there is a limitation in increasing the amount of momentum that can be obtained by constructing the cylinders in parallel, it is difficult to obtain a maximized VIV because of connecting a plurality of cylinders, and it is difficult to expand the device for effective power generation, and thus there is a limitation in the implementation of the invention.
또한 VIV를 효과적으로 최대화시키기 위해서는 유속과 유량이 비교적 일정한 곳에 장치를 설치해야 하나, 강이나 바다 같은 자연 상태에서는 입지가 매우 제한적이고 시스템 구성과 전력 수송이 불리한 문제가 있다.
In addition, to maximize the VIV effectively, the device must be installed at a relatively constant flow rate and flow rate. However, in a natural state such as a river or the sea, the location is very limited, and system configuration and power transportation are disadvantageous.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 온배수의 운동 에너지를 댐식이나 조류식 수차를 회전시키는 방법이 아닌, 온배수의 유속과 열을 이용하여 동력을 발생하는 시스템을 제공한다.In order to solve the problems of the prior art described above, the present invention provides a system for generating power by using the flow rate and heat of the hot water, not a method of rotating the kinetic energy of the hot water drainage or the tidal flow aberration.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood from the following description.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 온배수의 유속과 열을 이용하여 동력을 발생시키는 시스템은, 상기 온배수의 유속에 의해 표면에서 발생하는 와류와의 상호 작용으로 상하 진동을 하는 와류 유도 실린더, 상기 와류 유도 실린더의 상하 진동을 안내하는 실린더 왕복홈이 형성되며, 상기 와류 유도 실린더의 양단에 각각 위치하는 지지 기둥, 상기 지지 기둥의 상단과 연결되는 압축실, 상기 압축실의 상단에 연결된 흡입관과 연결되는 냉각부 및 상기 압축실의 측면에 연결된 배출관과 연결되는 가열부를 포함한다.In order to achieve the above object, the system for generating power by using the flow rate and heat of the hot water drainage according to an aspect of the present invention, the vortex that vibrates up and down by interaction with the vortex generated on the surface by the flow rate of the hot water drainage Induction cylinder, a cylinder reciprocating groove for guiding the up and down vibration of the vortex induction cylinder is formed, the support pillars respectively located at both ends of the vortex induction cylinder, a compression chamber connected to the upper end of the support pillar, the upper end of the compression chamber And a cooling unit connected to the connected suction pipe and a heating unit connected to the discharge pipe connected to the side of the compression chamber.
본 발명의 일 측면에서, 상기 와류 유도 실린더와 상기 와류 유도 실린더의 양단에 각각 위치하는 지지 기둥, 압축실, 흡입관 및 배출관은 하나의 그룹을 이루며, 상기 그룹이 복수개 존재하되, 상기 복수의 흡입관은 하나의 상기 냉각부와 연결되고 상기 복수의 배출관은 하나의 상기 가열부와 연결된다.In one aspect of the present invention, the support column, the compression chamber, the suction pipe and the discharge pipe which are respectively located at both ends of the vortex induction cylinder and the vortex induction cylinder forms a group, the plurality of groups exist, the plurality of suction pipe It is connected to one of the cooling unit and the plurality of discharge pipes are connected to one of the heating unit.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 지지 기둥은 진동실, 상기 진동실과 압축실을 구분하는 구분판, 상기 구분판을 통과하여 상기 진동실과 압축실 내부에 위치하는 연결축을 포함하되, 상기 연결축의 하부는 상기 실린더 왕복홈을 통과하는 연결봉에 의해 상기 와류 유도 실린더와 연결되며, 상기 연결축의 상부는 상기 와류 유도 실린더의 상하 진동에 따라 상기 압축실 내에서 상하 왕복 운동을 하는 압축 피스톤과 연결된다.In addition, in one aspect of the present invention, the support column includes a vibration chamber, a partition plate for separating the vibration chamber and the compression chamber, and a connecting shaft located inside the vibration chamber and the compression chamber through the partition plate, the connection shaft of the A lower part is connected to the vortex induction cylinder by a connecting rod passing through the cylinder reciprocating groove, and the upper part of the connecting shaft is connected to a compression piston that vertically reciprocates in the compression chamber according to the vertical vibration of the vortex induction cylinder.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 지지 기둥은 상기 구분판과 상기 연결축을 연결하는 상부 스프링 및 상기 진동실의 바닥과 상기 연결축을 연결하는 하부 스프링을 더 포함한다.In addition, in one aspect of the invention, the support pillar further includes an upper spring for connecting the partition plate and the connecting shaft and a lower spring for connecting the bottom and the connecting shaft of the vibration chamber.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 와류 유도 실린더가 하강하는 경우, 상기 연결축이 하강됨으로써 상기 압축 피스톤은 하강하고, 상기 상부 스프링은 이완되며, 상기 하부 스프링은 압축된다.In addition, in one aspect of the present invention, when the vortex induction cylinder is lowered, the compression shaft is lowered by the lowering of the connecting shaft, the upper spring is relaxed, the lower spring is compressed.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 와류 유도 실린더가 상승하는 경우, 상기 연결축이 상승됨으로써 상기 압축 피스톤은 상승하고, 상기 상부 스프링은 압축되며, 상기 하부 스프링은 이완된다.In addition, in one aspect of the present invention, when the vortex induction cylinder is raised, the connecting shaft is raised to raise the compression piston, the upper spring is compressed, the lower spring is relaxed.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 압축 피스톤은 상기 압축실의 내부를 상기 압축 피스톤 위쪽의 상부실과 상기 압축 피스톤 아래쪽의 하부실로 구분한다.In addition, in one aspect of the present invention, the compression piston divides the inside of the compression chamber into an upper chamber above the compression piston and a lower chamber below the compression piston.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 압축실은 상기 상부실 및 흡입관 사이에, 상기 흡입관으로부터 상기 상부실로 향하는 단방향 흡입 밸브 및 상기 상부실의 측면 및 배출관 사이에, 상기 상부실로부터 상기 배출관으로 향하는 단방향 배출 밸브를 포함하며, 상기 하부실은 외부와 통하는 복수의 하부 배출구가 형성된다.Further, in one aspect of the invention, the compression chamber is between the upper chamber and the suction pipe, between the suction pipe from the suction pipe to the upper chamber and between the side and discharge pipe of the upper chamber, the unidirectional direction from the upper chamber to the discharge pipe It includes a discharge valve, the lower chamber is formed with a plurality of lower outlets communicating with the outside.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 와류 유도 실린더가 하강하는 경우, 상기 연결축이 하강되어 상기 압축 피스톤이 하강하며, 상기 압축 피스톤이 하강함으로써 상기 상부실이 감압되어, 상기 단방향 배출 밸브는 닫히고 상기 단방향 흡입 밸브는 열림으로써, 상기 냉각부의 기체 또는 냉매가 상기 상부실에 충전된다.In addition, in one aspect of the present invention, when the vortex induction cylinder is lowered, the connecting shaft is lowered and the compression piston is lowered, the upper chamber is decompressed by the lowering of the compression piston, the unidirectional discharge valve is closed The one-way intake valve is opened, so that gas or refrigerant in the cooling section is filled in the upper chamber.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 와류 유도 실린더가 하강하는 경우, 상기 연결축이 하강되어 상기 압축 피스톤이 하강하며, 상기 압축 피스톤이 하강함으로써 상기 하부실이 가압되어, 상기 하부실에 유입된 유체가 상기 하부 배출구를 통해 배출된다.In addition, in one aspect of the present invention, when the vortex induction cylinder is lowered, the connecting shaft is lowered and the compression piston is lowered, the lower piston is pressurized by the lowering of the compression piston, flows into the lower chamber Fluid is discharged through the lower outlet.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 와류 유도 실린더가 상승하는 경우, 상기 연결축이 상승되어 상기 압축 피스톤이 상승하며, 상기 압축 피스톤이 상승함으로써 상기 상부실이 가압되어, 상기 단방향 배출 밸브는 열리고 상기 단방향 흡입 밸브는 닫힘으로써, 상기 상부실에 충전되었던 기체 또는 냉매가 상기 가열부로 방출된다.In addition, in one aspect of the present invention, when the vortex induction cylinder is raised, the connecting shaft is raised to raise the compression piston, the compression piston is raised to press the upper chamber, the unidirectional discharge valve is opened By closing the one-way intake valve, gas or refrigerant that has been charged in the upper chamber is discharged to the heating portion.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 와류 유도 실린더가 상승하는 경우, 상기 연결축이 상승되어 상기 압축 피스톤이 상승하며, 상기 압축 피스톤이 상승함으로써 상기 하부실이 감압되어, 상기 하부 배출구를 통해 상기 하부실로 유체가 유입된다.In addition, in one aspect of the present invention, when the vortex induction cylinder is raised, the connecting shaft is raised to raise the compression piston, the compression piston is raised to lower the lower chamber, the lower outlet through the Fluid enters the lower chamber.
상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술된 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to fully inform the owner of the scope of the invention.
전술한 본 발명의 동력 발생 시스템의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 온배수의 운동 에너지를 댐식이나 조류식 수차를 회전시키는 방법이 아닌, 와류 유기 진동(VIV)을 이용하여 동력 발생 시스템을 구성함으로써, 댐식과 달리 방류로 온배수의 표층 고도를 변화시키지 않기 때문에 복수기 냉각 계통 수두의 변화 없이 발전 시스템을 구성할 수 있다.According to one of the problem solving means of the power generation system of the present invention described above, by configuring the power generation system by using vortex induced vibration (VIV), rather than the method of rotating the dam-type or tidal current aberration of the kinetic energy of the hot water, Unlike the dam type, the discharge does not change the surface altitude of the hot / exhaust water, so the power generation system can be configured without changing the head of the condenser cooling system.
또한, 수차를 설치하는 조류식과는 달리, 저유속에서도 구현이 가능하고 해양 생물의 충돌에 의한 생태계 영향이 매우 적어 친환경적이다.In addition, unlike the algae to install aberrations, it is possible to implement at low flow rates and eco-friendly due to the small impact of the ecosystem due to the impact of marine life.
또한, 운동 에너지를 압축 공기나 냉매 순환으로 변환한 후 폐열을 이용하여 팽창시키고, 이를 이용하여 터빈을 구동하거나 온도차 발전과 연계하여 발전하므로 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
In addition, after converting the kinetic energy into compressed air or refrigerant circulation and expand using waste heat, by using it to drive the turbine or power generation in conjunction with the temperature difference power generation can improve the system efficiency.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온배수의 유속과 열을 이용하여 동력을 발생시키는 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 지지 기둥 및 압축실의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와류 유도 실린더 하강 시의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와류 유도 실린더 상승 시의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 발전 장치의 동력 발생 과정을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 동력 발생 시스템을, 압축 공기를 이용한 개방형 발전시스템에 적용한 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 동력 발생 시스템을 온도차 발전과 연계한 폐쇄형 발전 시스템에 적용한 실시예를 도시한 도면이다.1 is a view showing a system for generating power using the flow rate and heat of the warm water according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing the structure of the support column and the compression chamber of the present invention.
3 is a cross-sectional view for explaining the operation of the vortex induction cylinder lowering according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view for explaining the operation of the vortex induction cylinder lift in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a power generation process of the power generating apparatus according to the embodiment of the present invention.
6 is a view showing an embodiment in which the power generation system of the present invention is applied to an open type power generation system using compressed air.
7 is a diagram illustrating an embodiment in which the power generation system of the present invention is applied to a closed power generation system in connection with a temperature difference generation.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다.The present invention may be variously modified and have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail with reference to the accompanying drawings.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
참고로, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성 요소를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다.For reference, in the specification, when a part is 'connected' to another part, it is not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with other components in between. It also includes the case.
또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 ‘포함’한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may include other components, not to exclude other components unless specifically stated otherwise.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온배수의 유속과 열을 이용하여 동력을 발생시키는 시스템을 도시한 도면이다.1 is a view showing a system for generating power using the flow rate and heat of the warm water according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 온배수의 유속과 열을 이용하여 동력을 발생시키는 시스템(이하, ‘동력 발생 시스템’이라 칭함)의 구성을 설명하면, 유속에 의해 표면에서 와류(Vortex)와의 상호 작용으로 인해 상하로 진동하는 와류 유도 실린더(20)가 횡으로 위치하며, 와류 유도 실린더(20)의 양 끝은 지지 기둥(21)에 연결되어 실린더 왕복홈(22)을 따라 와류 유기 진동(VIV) 현상에 의해 상하로 반복 운동할 수 있다.Referring to Figure 1, when explaining the configuration of a system for generating power using the flow rate and heat of the hot water drainage according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as 'power generating system'), the vortex at the surface by the flow rate The
또한, 지지 기둥(21)의 상단에는 압축실(23)이 연결되어 있으며, 압축실(23)의 상부는 흡입관(24)과 연결되어 있고, 압축실(23)의 측면부는 배출관(26)이 연결되어 있다.In addition, a
또한, 압축실(23)과 연결된 흡입관(24)의 반대편은 냉각부(25)에 연결되어 있고, 압축실(23)과 연결된 배출관(26)의 반대편은 가열부(27)에 연결되어 있다.In addition, an opposite side of the
도 1에 도시된 바와 같이, 다수개의 흡입관(24)과 배출관(26)은 냉각부(25)와 가열부(27)에 각각 연결된다.As shown in FIG. 1, the plurality of
도 2는 본 발명의 지지 기둥 및 압축실의 구조를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the structure of the support column and the compression chamber of the present invention.
지지 기둥(21)은 내부에 진동실(50)을 포함하며, 진동실(50)과 압축실(23) 내부에 연결축(51)이 위치하는데, 연결축(51)은 진동실(50)과 압축실(23)을 구분하는 구분판(54)을 통과하여 위치할 수 있다.The
또한, 연결축(51) 하부는 실린더 왕복홈(22)을 통과하는 연결봉(61)에 의해 와류 유도 실린더(20)와 연결되고, 연결축(51) 상부는 압축 피스톤(60)에 연결된다.In addition, the lower portion of the connecting
또한, 압축 피스톤(60)은 압축실(23)의 내부를 압축 피스톤(60) 위쪽의 상부실(55)과, 압축 피스톤(60) 아래쪽의 하부실(56)로 구분하며, 하부실(56)에는 외부와 통하는 복수의 하부 배출부(59)가 형성될 수 있다.In addition, the
만일, 와류 유도 실린더(20)가 와류 유기 진동(VIV)에 의해 상하로 진동(운동)하게 되고, 와류 유도 실린더(20)의 상하 왕복 운동은 연결축(51)을 통하여 압축 피스톤(60)에 전달되게 되므로, 압축 피스톤(60)은 와류 유도 실린더(20)의 움직임과 연동하여 상하 왕복 운동을 할 수 있다.If the
또한, 상부실(55) 위쪽은 냉각부(25) 내부와 흡입관(24)을 통해 연결되어 있고, 상부실(55)과 흡입관(24) 사이에는 흡입관(24)으로부터 상부실(55)로 향하는 단방향 흡입 밸브(57)가 위치할 수 있다.In addition, an upper portion of the
또한, 상부실(55) 측면은 가열부(27) 내부와 배출관(26)을 통해 연결되어 있고, 상부실(55)과 배출관(26) 사이에는 상부실(55)로부터 배출관(26)으로 향하는 단방향 배출 밸브(58)가 위치할 수 있다.In addition, the
또한, 지지 기둥(21) 내부에 위치한 진동실(50)의 상단에는 진동실(50)과 압축실(23)을 구분하는 구분판(54)이 형성되어 있고, 구분판(54)과 연결축(51)을 연결하는 상부 스프링(52)이 위치할 수 있다.In addition, at the upper end of the
또한, 진동실(50) 아래 공간에는 진동실(50) 바닥과 연결축(51)을 연결하는 하부 스프링(53)이 위치하고 있다.In addition, the
상기한 상부 스프링(52) 및 하부 스프링(53)을 통해서 와류 유도 실린더(20)의 진동에 대한 공진 운동을 촉진시킬 수 있다.Through the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와류 유도 실린더 하강 시의 동작을 설명하기 위한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와류 유도 실린더 상승 시의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.3 is a cross-sectional view for explaining the operation when the vortex induction cylinder lowering according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view for explaining the operation when the vortex induction cylinder lifting according to an embodiment of the present invention.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 도 5의 흐름도를 설명하도록 한다.Hereinafter, the flowchart of FIG. 5 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 발전 장치의 동력 발생 과정을 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a power generation process of the power generating apparatus according to the embodiment of the present invention.
먼저, 유속에 의해 와류 유도 실린더(20)가 하강하면, 와류 유도 실린더(20)와 연결축(51)으로 연결된 압축 피스톤(60)이 하강한다(S14),First, when the
이때, 상부 스프링(52)은 이완되며 하부 스프링(53)은 압축된다.At this time, the
또한, 압축실(23)의 상부실(55)은 감압되어 단방향 흡입 밸브(57)가 개방되고, 단방향 배출 밸브(58)가 폐쇄되어 냉각부(25)로부터 냉각된 공기나 냉매가 상부실(55)에 충전된다(S30).In addition, the
이때, 하부실(56)에 유입됐던 유체는 하부 배출부(59)를 통하여 외부로 방출될 수 있다(S23).At this time, the fluid introduced into the
이후, 와류 유도 실린더(20)가 상승하면, 와류 유도 실린더(20)와 연결축(51)으로 연결된 압축 피스톤(60)이 상승한다(S44).Then, when the
이때, 상부실(55)은 가압되어 단방향 흡입 밸브(57)가 폐쇄되고, 단방향배출 밸브(58)가 개방되어 상부실(55)에 충전됐던 공기나 냉매가 가열부(27)로 배출된다(S60).At this time, the
이때, 외부의 유체는 하부 배출부(59)를 통하여 하부실(56) 내부로 유입될 수 있다(S53).At this time, the external fluid may be introduced into the
동력 발생 시스템은 전술한 과정을 반복 수행함으로써, 냉각부(25)의 공기나 냉매를 가열부(27)로 전달하게 되며, 이 과정에서 가열부(27)에 충전된 공기나 냉매는 온배수에 의해 가열 및 팽창되어 강한 추력을 생성할 수 있다.]By repeatedly performing the above-described process, the power generation system delivers the air or the refrigerant of the cooling
도 6은 본 발명의 동력 발생 시스템을, 압축 공기를 이용한 개방형 발전시스템에 적용한 실시예를 도시한 도면이다.6 is a view showing an embodiment in which the power generation system of the present invention is applied to an open type power generation system using compressed air.
본 발명의 동력 발생 시스템은, 도 8에 도시된 바와 같이, 압축 공기를 이용한 개방형 발전 시스템을 구축하는데 사용될 수 있다.The power generation system of the present invention can be used to build an open power generation system using compressed air, as shown in FIG.
본 발명의 동력 발생 시스템을 이용하여 별도의 동력 없이 온배수의 흐름만으로 차가운 공기를 냉각부(25)에서 흡입하여 가열부(27)로 전송한다.By using the power generation system of the present invention, the cold air is sucked from the cooling
이후, 가열부(27)에 충전된 압축 공기는 온배수의 폐열에 의해 팽창되어더욱 강한 추력으로 공기 이송관(102)으로 전송될 수 있으며, 이후, 공기 이송관(102)과 연결된 터빈(103)을 회전시켜 발전기(104)에서 동력을 발생시킬 수 있다.Thereafter, the compressed air filled in the
도 7은 본 발명의 동력 발생 시스템을 온도차 발전과 연계한 폐쇄형 발전 시스템에 적용한 실시예를 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating an embodiment in which the power generation system of the present invention is applied to a closed power generation system in connection with a temperature difference generation.
일반적으로 알려진 온도차 발전의 사이클은 증발기, 터빈, 발전기, 응축기로 구성되고, 작동 유체로는 프레온 가스 등 저온 비등 냉매를 사용 한다.Commonly known temperature differential power generation cycles consist of evaporators, turbines, generators, and condensers, and use low temperature boiling refrigerants such as freon gas as the working fluid.
온배수를 이용한 온도차 발전에서는 증발기가 배수로에 위치하여 폐열을 회수하게 되는데, 이때, 본 발명의 동력 발생 시스템이 온도차 발전의 사이클에서 증발기를 대신할 수 있다.In the temperature difference power generation using the warm water drainage, the evaporator is located in the drainage path to recover waste heat. In this case, the power generation system of the present invention may replace the evaporator in the cycle of temperature difference power generation.
즉, 본 발명의 동력 발생 시스템은 와류 유기 진동(VIV)에 의해 냉매의 순환이 가능하므로 냉매 순환 펌프(206) 없이도 소전력으로 발전 사이클을 완성시킬 수 있어 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.That is, the power generation system of the present invention can circulate the refrigerant by the vortex induced vibration (VIV), so that the power generation cycle can be completed with low power without the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.
20 : 와류 유도 실린더
21 : 지지 기둥
22 : 실린더 왕복홈
23 : 압축실
24 : 흡입관
25 : 냉각부
26 : 배출관
27 : 가열부
50 : 진동실
51 : 연결축
52 : 상부 스프링
53 : 하부 스프링
54 : 구분판
55 : 상부실
56 : 하부실
57 : 단방향 흡입 밸브
58 : 단방향 배출 밸브
59 : 하부 배출부
60 : 압축 피스톤
61 : 연결봉
101 : VIV 이용 개방형 발전부
102 : 공기 이송관
103 : 발전기
104 : 전동기
201 : VIV 이용 폐쇄형 발전부
202 : 냉매 순환관
203 : 발전기
204 : 전동기
205 : 응축기
206 : 냉매 순환 펌프20: vortex induction cylinder
21: support column
22: cylinder reciprocating groove
23: compression chamber
24: suction pipe
25: cooling unit
26: discharge pipe
27: heating part
50: vibration chamber
51: connecting shaft
52: upper spring
53: lower spring
54: separator
55: upper chamber
56: lower thread
57: one-way intake valve
58: one-way discharge valve
59: lower outlet
60: compression piston
61: connecting rod
101: open generation using VIV
102: air transfer pipe
103: generator
104: electric motor
201: closed power generation unit using VIV
202: refrigerant circulation pipe
203: Generator
204: electric motor
205: condenser
206: Refrigerant Circulation Pump
Claims (12)
상기 온배수의 유속에 의해 표면에서 발생하는 와류와의 상호 작용으로 상하 진동을 하는 와류 유도 실린더,
상기 와류 유도 실린더의 상하 진동을 안내하는 실린더 왕복홈이 형성되며, 상기 와류 유도 실린더의 양단에 각각 위치하는 지지 기둥,
상기 지지 기둥의 상단과 연결되는 압축실,
상기 압축실의 상단에 연결된 흡입관과 연결되는 냉각부 및
상기 압축실의 측면에 연결된 배출관과 연결되는 가열부
를 포함하는, 동력 발생 시스템.
In a system that generates power by using the flow rate and heat of the hot water,
Vortex induction cylinder which vibrates up and down by interaction with the vortex generated on the surface by the flow rate of the warm water,
A cylinder reciprocating groove for guiding the up and down vibration of the vortex induction cylinder is formed, the support pillars respectively located at both ends of the vortex induction cylinder,
Compression chamber connected to the upper end of the support pillar,
A cooling unit connected to a suction pipe connected to an upper end of the compression chamber;
Heating unit connected to the discharge pipe connected to the side of the compression chamber
Including, power generation system.
상기 와류 유도 실린더와 상기 와류 유도 실린더의 양단에 각각 위치하는 지지 기둥, 압축실, 흡입관 및 배출관은 하나의 그룹을 이루며, 상기 그룹이 복수개 존재하되, 상기 복수의 흡입관은 하나의 상기 냉각부와 연결되고 상기 복수의 배출관은 하나의 상기 가열부와 연결되는, 동력 발생 시스템.
The method of claim 1,
The support column, the compression chamber, the suction pipe, and the discharge pipe, which are respectively located at both ends of the vortex induction cylinder and the vortex induction cylinder, form a group, and a plurality of groups exist, and the plurality of suction pipes are connected to one of the cooling units. And the plurality of discharge pipes is connected to one of the heating parts.
상기 지지 기둥은 진동실,
상기 진동실과 압축실을 구분하는 구분판,
상기 구분판을 통과하여 상기 진동실과 압축실 내부에 위치하는 연결축
을 포함하되,
상기 연결축의 하부는 상기 실린더 왕복홈을 통과하는 연결봉에 의해 상기 와류 유도 실린더와 연결되며,
상기 연결축의 상부는 상기 와류 유도 실린더의 상하 진동에 따라 상기 압축실 내에서 상하 왕복 운동을 하는 압축 피스톤과 연결되는, 동력 발생 시스템.
The method of claim 1,
The support pillar is a vibration chamber,
Separating plate for separating the vibration chamber and the compression chamber,
A connecting shaft positioned inside the vibration chamber and the compression chamber through the partition plate
Including,
The lower portion of the connecting shaft is connected to the vortex induction cylinder by a connecting rod passing through the cylinder reciprocating groove,
The upper portion of the connecting shaft is connected to the compression piston for vertical reciprocating motion in the compression chamber in accordance with the up and down vibration of the vortex induction cylinder.
상기 지지 기둥은
상기 구분판과 상기 연결축을 연결하는 상부 스프링 및
상기 진동실의 바닥과 상기 연결축을 연결하는 하부 스프링
을 더 포함하는, 동력 발생 시스템.
The method of claim 3, wherein
The support pillar
An upper spring for connecting the separator plate and the connecting shaft;
A lower spring connecting the bottom of the vibration chamber and the connecting shaft
Further comprising a power generation system.
상기 와류 유도 실린더가 하강하는 경우, 상기 연결축이 하강됨으로써 상기 압축 피스톤은 하강하고, 상기 상부 스프링은 이완되며, 상기 하부 스프링은 압축되는, 동력 발생 시스템.
The method of claim 4, wherein
And when the vortex induction cylinder is lowered, the connecting shaft is lowered so that the compression piston is lowered, the upper spring is relaxed, and the lower spring is compressed.
상기 와류 유도 실린더가 상승하는 경우, 상기 연결축이 상승됨으로써 상기 압축 피스톤은 상승하고, 상기 상부 스프링은 압축되며, 상기 하부 스프링은 이완되는, 동력 발생 시스템.
The method of claim 4, wherein
And when the vortex induction cylinder is raised, the connecting shaft is raised so that the compression piston is raised, the upper spring is compressed, and the lower spring is relaxed.
상기 압축 피스톤은 상기 압축실의 내부를 상기 압축 피스톤 위쪽의 상부실과 상기 압축 피스톤 아래쪽의 하부실로 구분하는, 동력 발생 시스템.
The method of claim 3, wherein
And the compression piston divides the interior of the compression chamber into an upper chamber above the compression piston and a lower chamber below the compression piston.
상기 압축실은
상기 상부실 및 흡입관 사이에, 상기 흡입관으로부터 상기 상부실로 향하는 단방향 흡입 밸브 및
상기 상부실의 측면 및 배출관 사이에, 상기 상부실로부터 상기 배출관으로 향하는 단방향 배출 밸브
를 포함하며, 상기 하부실은 외부와 통하는 복수의 하부 배출구가 형성되는, 동력 발생 시스템.
The method of claim 7, wherein
The compression chamber
Between the upper chamber and the suction pipe, a unidirectional suction valve from the suction pipe to the upper chamber;
Between the side of the upper chamber and the discharge pipe, the unidirectional discharge valve from the upper chamber to the discharge pipe
And a lower outlet configured to communicate with the outside.
상기 와류 유도 실린더가 하강하는 경우, 상기 연결축이 하강되어 상기 압축 피스톤이 하강하며, 상기 압축 피스톤이 하강함으로써 상기 상부실이 감압되어, 상기 단방향 배출 밸브는 닫히고 상기 단방향 흡입 밸브는 열림으로써, 상기 냉각부의 기체 또는 냉매가 상기 상부실에 충전되는, 동력 발생 시스템.
The method of claim 8,
When the vortex induction cylinder is lowered, the connecting shaft is lowered and the compression piston is lowered, and the compression piston is lowered so that the upper chamber is decompressed, the unidirectional discharge valve is closed and the unidirectional intake valve is opened, Power generation system, the gas or the refrigerant of the cooling unit is filled in the upper chamber.
상기 와류 유도 실린더가 하강하는 경우, 상기 연결축이 하강되어 상기 압축 피스톤이 하강하며, 상기 압축 피스톤이 하강함으로써 상기 하부실이 가압되어, 상기 하부실에 유입된 유체가 상기 하부 배출구를 통해 배출되는, 동력 발생 시스템.
The method of claim 9,
When the vortex induction cylinder is lowered, the connecting shaft is lowered and the compression piston is lowered, the lower chamber is pressurized by lowering the compression piston, the fluid introduced into the lower chamber is discharged through the lower outlet Power generation system.
상기 와류 유도 실린더가 상승하는 경우, 상기 연결축이 상승되어 상기 압축 피스톤이 상승하며, 상기 압축 피스톤이 상승함으로써 상기 상부실이 가압되어, 상기 단방향 배출 밸브는 열리고 상기 단방향 흡입 밸브는 닫힘으로써, 상기 상부실에 충전되었던 기체 또는 냉매가 상기 가열부로 방출되는, 동력 발생 시스템.
The method of claim 8,
When the vortex induction cylinder is raised, the connecting shaft is raised to raise the compression piston, and the compression piston is lifted to press the upper chamber so that the one-way discharge valve is opened and the one-way intake valve is closed. The gas or refrigerant that has been charged in the upper chamber is discharged to the heating unit.
상기 와류 유도 실린더가 상승하는 경우, 상기 연결축이 상승되어 상기 압축 피스톤이 상승하며, 상기 압축 피스톤이 상승함으로써 상기 하부실이 감압되어, 상기 하부 배출구를 통해 상기 하부실로 유체가 유입되는, 동력 발생 시스템.The method of claim 11,
When the vortex induction cylinder ascends, the connecting shaft is raised to raise the compression piston, and the compression piston is raised to lower the lower chamber so that fluid flows into the lower chamber through the lower outlet. system.
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