KR20150050438A - Air heat source electric power generator - Google Patents

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KR20150050438A KR1020140147750A KR20140147750A KR20150050438A KR 20150050438 A KR20150050438 A KR 20150050438A KR 1020140147750 A KR1020140147750 A KR 1020140147750A KR 20140147750 A KR20140147750 A KR 20140147750A KR 20150050438 A KR20150050438 A KR 20150050438A
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Abstract

A high efficiency air heat source electric power generator capable of generating high electricity power is disclosed. According to an embodiment of the present invention, an air heat source electric power generator comprises: an airtight structure, an air intake, and an air heat source electric power generating unit. The airtight structure is formed in a shape of a hollow cylinder, and equipped with a plurality of layers which are mutually fluid communicated in the inside. The air intake is installed in an inner side of the airtight structure. The air heat source electric power generating unit is installed in each layer of the airtight structure to generate high temperature by absorbing the heat and to generate electricity using the high temperature.

Description

공기열 발전시스템{Air heat source electric power generator}[0001] Air heat source electric power generator [0002]

본 발명은 공기열 발전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기로부터 열을 취득하여 전기를 생산하는 공기열 발전시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an air-conditioner power generation system, and more particularly, to an air-conditioner power generation system that generates heat by taking heat from air.

일반적으로 발전장치는 고온고압의 가스를 이용하여 발전하는 가스터빈 방식과 물을 가열하여 고온고압의 증기를 사용하는 증기터빈 방식이 있으며, 그 외에 두 방식을 합친 복합 열병합 방식이 있다. 하지만, 이들은 모두 높은 온도를 얻기 위하여 연료를 사용하든가 고열의 외부 열원을 필요로 한다는 특징을 가진다.Generally, there is a gas turbine system that generates electricity using high-temperature and high-pressure gas and a steam turbine system that uses water with high-temperature and high-pressure steam by heating water. In addition, there is a combined cogeneration system combining the two methods. However, they all have the characteristic that they use fuel to obtain high temperature or require a high-temperature external heat source.

만약 폐열의 온도가 100℃ 이하일 경우에는 액체인 물을 가열하여 증기로 만들 수 없으며, 아울러 증기가 가압되어 있으면 물의 끓는점은 높아지기 때문에 종래의 방식으로는 100℃ 보다 낮은 온도의 폐열을 활용할 수가 없는 문제점이 있었다.If the temperature of the waste heat is below 100 ° C, the liquid water can not be made into steam by heating, and if the steam is pressurized, the boiling point of the water becomes high. Thus, the conventional method can not utilize waste heat at a temperature lower than 100 ° C .

이에, 대한민국 특허등록 제10-0766101호에는 100℃이하의 낮은 온도의 폐열에서 에너지를 공급받아 발전할 수 있는 냉매를 사용한 냉매 사용 터빈발전장치가 개시되어 있으며, 냉매 사용 터빈발전장치는 냉매터빈, 응축기, 펌프, 기화기 및 발전기로 구성되고, 발전 사이클을 순환하는 유동 매체로 물이 아닌 냉매를 사용하여 저온의 폐열을 활용하여 발전을 할 수 있도록 하고 있다.Accordingly, Korean Patent Registration No. 10-0766101 discloses a refrigerant-using turbine power generation apparatus using a refrigerant capable of generating electricity by receiving energy from waste heat at a temperature as low as 100 ° C or lower. The refrigerant- It is composed of a condenser, a pump, a vaporizer, and a generator, and is capable of generating electricity by using low-temperature waste heat by using refrigerant instead of water as a fluid medium circulating the power generation cycle.

이러한 냉매 사용 터빈발전장치를 이용하는 경우, 100℃이하의 낮은 온도의 열을 이용하여서도 전기를 생산할 수 있어, 미활용 에너지원인 공기로부터 열을 취득하여 전기를 생산하는 공기열 발전시스템에 대한 관심이 증폭되고 있다.When such a refrigerant-using turbine power generation apparatus is used, electricity can be produced even by using heat at a temperature as low as 100 ° C or less, and interest in a air-fueled power generation system that generates electricity from air as an unused energy source is amplified have.

그러나, 공기열 발전시스템의 경우 시동을 위해서는 외부 전력이 필요하므로, 생산되는 전력이 소비한 전력보다 커야 하고, 시설투자비 등을 고려할 때, 생산된 전력이 충분히 커야 상업성을 확보할 수 있다. 또한 외기온도가 낮은 겨울철 같은 경우에는 공기로부터 전기생산에 필요한 충분한 열량을 확보할 수 없어 가동을 할 수 없다는 문제가 있다.However, in the case of the air-conditioner power generation system, external power is required to start the power generation system. Therefore, the generated power must be larger than the power consumed. Further, in the case of a winter season where the outside air temperature is low, there is a problem in that it is not possible to secure sufficient heat quantity necessary for the electric production from the air, so that the operation can not be performed.

대한민국 등록특허공보 제10-0766101호(2007. 10. 12. 공고)Korean Registered Patent No. 10-0766101 (published on October 12, 2007)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 낮은 비용으로 고전력을 생산할 수 있는 고효율의 공기열 발전시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a highly efficient air heat generation system that is capable of producing high power at low cost.

본 발명의 일 양상에 따른 공기열 발전시스템은 밀폐형 구조물, 공기 흡입구, 공기열 발전유닛을 포함한다. 밀폐형 구조물은 중공 원통 형상으로 이루어지고, 서로 유체 연통되는 복수의 층을 내부에 구비한다. 공기 흡입구는 밀폐형 구조물의 내측면에 설치된다. 공기열 발전유닛은 밀폐형 구조물의 각 층에 설치되어, 공기 흡입구로 유입된 공기로부터 열을 흡수하여 고열을 생산하고, 그 고열을 이용하여 전기를 생산한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a air-conditioner system including a closed structure, an air inlet, and a air-cooled electricity generating unit. The closed structure has a hollow cylindrical shape, and has a plurality of layers in fluid communication with each other. The air inlet is installed on the inner surface of the closed structure. The air-conditioner unit is installed in each layer of the closed structure to absorb heat from the air introduced into the air intake port to produce high-temperature heat, and to generate electricity using the high-temperature heat.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 공기열 발전시스템은 공기 흡입구측에 배치되고, 충방전 가능한 전지를 구비하여 공기열 발전유닛에 전원을 공급하는 에너지 저장유닛을 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the air-conditioner power generation system may further include an energy storage unit disposed on the air inlet side and having a rechargeable battery to supply power to the air-conditioner unit.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 공기열 발전시스템은 일단이 공기 흡입구와 연결되어, 외부 공기를 가열한 후 공기 흡입구로 공급하는 공기 가열유닛을 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the air heat generating system may further include an air heating unit, one end of which is connected to the air intake port, for heating external air and then supplying the heated air to the air intake port.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 공기 가열유닛은 지열을 이용하여 외부 공기를 가열할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the air heating unit can use the geothermal heat to heat the outside air.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 공기열 발전시스템은 밀폐형 구조물이 물에 부유할 수 있도록 하는 부유물을 더 포함하고, 공기가열유닛은 해수열을 이용하여 외부 공기를 가열하는 것일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the air-conditioner system further includes a float allowing the closed structure to float on the water, and the air heating unit may heat the outside air using seawater heat.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 공기열 발전시스템은 중앙의 탄성부재와 양단의 연결부재로 이루어져, 일단은 부유물에 연결되고 타단은 고정물에 연결되는 고정부재를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the air-conditioner power generation system may further include a fixing member having a central elastic member and connecting members at both ends, one end of which is connected to the floating body, and the other end thereof is connected to the fixing body.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 공기열 발전시스템은 센서부와, 압축공기를 분사하는 노즐부와, 센서부로부터 신호를 입력받고 노즐부에 제어신호를 인가하는 제어부를 포함하여 부유물이 이동되도록 하는 부유물 구동유닛(500)을 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an air-conditioner system including a sensor unit, a nozzle unit for injecting compressed air, and a controller for receiving a signal from the sensor unit and applying a control signal to the nozzle unit, And may further include a float driving unit 500.

본 발명에 따르면, 공기열, 지열, 해수열과 같은 자연에너지를 이용하여 전기를 생산할 수 있다.According to the present invention, electricity can be produced using natural energy such as air heat, geothermal heat, and seawater heat.

본 발명에 따르면, 발전시스템의 발전 효율이 향상된다.According to the present invention, the power generation efficiency of the power generation system is improved.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기열 발전시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기열 발전유닛의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기열 발전시스템의 구성도이다.
도 4는 도 3의 공기열 발전시스템의 공기 호름을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 공기열 발전시스템의 구성도이다.
도 6은 도 5의 공기열 발전시스템의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유물 구동유닛의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 공기열 발전시스템의 구성도이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention. FIG.
2 is a configuration diagram of an air-conditioner unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of the air-conditioner generating system according to the second embodiment of the present invention.
4 shows the air horn of the air-heating system of FIG.
5 is a configuration diagram of a third embodiment of the air-conditioner power generation system according to the present invention.
Fig. 6 is a plan view of the air-conditioner generating system of Fig. 5;
7 is a block diagram of a suspension driving unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a configuration diagram of the air-conditioner generating system according to the fourth embodiment of the present invention.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명되는 실시 예들을 통해 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 대응되는 구성 요소들은 동일한 번호로 참조된다. 또한, 상세한 설명에서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 생각되는 경우 생략될 수 있다.The foregoing and further aspects will become apparent through the embodiments described with reference to the accompanying drawings. In the present specification, corresponding elements in each figure are referred to by the same numerals. Further, in the detailed description, a detailed description of the related art may be omitted when it is considered that the gist of the present invention may be unnecessarily obscured.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기열 발전시스템(1000)의 구성도이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 공기열 발전시스템(1000)은 밀폐형 구조물(100), 공기 흡입구(102), 공기열 발전유닛(200)을 포함한다.FIG. 1 is a configuration diagram of a air-conditioner generating system 1000 according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the air-conditioner system 1000 includes a closed structure 100, an air inlet 102, and an air-conditioner unit 200.

밀폐형 구조물(100)은 중공 원통 형상으로 이루어지고, 서로 유체 연통되는 복수의 층을 내부에 구비한다. 밀폐형 구조물(100)은 외부 공기와의 직접적인 열전달을 방지하고, 내부 소음이 밖으로 나가는 것을 차단하기 위해서, 아래에서 설명할 공기 흡입구(102)를 제외한 다른 부분은 밀폐된 형태로 만들어진다. 그리고, 밀폐형 구조물(100)은 태양열을 최대한 흡수하기 위해 태양열 투과성이 우수한 재질로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 투명한 유리로 만들어질 수 있다. 또한, 내부로 유입된 공기가 태양의 복사열에 의해 골고루 가열되고, 가열된 공기가 고루 퍼질 수 있도록 각 층은 서로 유체 연통되게 형성된다.The closed structure 100 has a hollow cylindrical shape, and has a plurality of layers in fluid communication with each other. In order to prevent direct heat transfer to the outside air and to prevent the internal noise from coming out, the closed structure 100 is made in a closed form except for the air inlet 102 described below. And, the closed structure 100 can be made of a material having high solar transmittance in order to absorb the solar heat as much as possible. For example, it can be made of transparent glass. Further, each layer is formed to be in fluid communication with each other so that the air introduced into the inside is uniformly heated by the radiant heat of the sun, and the heated air spreads evenly.

공기 흡입구(102)는 밀폐형 구조물(100)의 내측면(110)에 설치된다. 밀폐형 구조물(100)의 유일한 개방구인 공기 흡입구(102)가 밀폐형 구조물(100)의 내측면(110)에 설치되므로, 소음이 밖으로 나가는 것이 차단된다. 또한 풍향이나 풍속 등의 외기 조건에 의한 영향을 크게 받지 않고, 외기를 구조물 내로 흡입할 수 있다. 공기 흡입구(102)는 내측면(110) 하부에 설치될 수 있다.The air inlet 102 is installed in the inner surface 110 of the closed structure 100. Since the air inlet 102, which is the only opening of the closed structure 100, is installed on the inner side 110 of the closed structure 100, the noise is prevented from going out. In addition, the outside air can be sucked into the structure without being greatly affected by the outside air conditions such as wind direction and wind speed. The air inlet 102 may be installed below the inner side 110.

공기열 발전유닛(200)은 밀폐형 구조물(100)의 각 층에 설치되어, 공기 흡입구(102)로 유입된 공기로부터 열을 흡수하여 고열을 생산하고, 그 고열을 이용하여 전기를 생산한다. 공기열 발전유닛(200)은 다수개를 설치하여, 그 중 일부가 고장이 발생하더라도 계속하여 전력이 생산되게 할 수 있다.The air-conditioner unit 200 is installed in each layer of the closed structure 100, absorbs heat from the air introduced into the air inlet 102 to produce high-temperature heat, and generates electricity using the high-temperature heat. A plurality of air heat generating units 200 may be provided so that electric power can be continuously produced even if some of them fail.

공기열 발전유닛(200)은, 도 2에 도시된 바와 같이 유기랭킨사이클(230), 고온전달사이클(220), 열취득사이클(210)로 이루어질 수 있다.The air-water heat generator unit 200 may comprise an organic Rankine cycle 230, a high-temperature transfer cycle 220, and a heat acquisition cycle 210, as shown in FIG.

열취득사이클(210)은 제2압축기(211), 액분리기(212), 제3열교환기(213), 외기증발기(214), 제2팽창밸브(215), 제2열교환기(223)로 이루어질 수 있다. 열취득사이클(210)의 열매체는 제2압축기(211)에서 고온고압 기체상태가 되어, 고온전달사이클(220)과 연결된 제2열교환기(223)에서 고온전달사이클(220)의 열매체의 증발에 의해 응축되어 응축잠열을 전달하고, 저온고압의 액체상태로 상변화한다. 저온고압의 액체상태의 열취득사이클(210)의 열매체는 제2팽창밸브(215)에서 온도변화 없이 저압의 액체상태가 되어 열매체가 증발하기 쉬운 조건이 되고, 1차적으로 외기증발기(214)에서 공기열을 흡수하면서 증발하고, 제3열교환기(213)에서 유기랭킨사이클(230)의 작동열매체의 응축잠열을 흡수하면서 증발하여, 액분리기(212)를 거처, 제2압축기(214) 흡입구 쪽으로 들어가 사이클을 반복하게 된다.The heat acquisition cycle 210 includes a second compressor 211, a liquid separator 212, a third heat exchanger 213, an outside air evaporator 214, a second expansion valve 215 and a second heat exchanger 223 Lt; / RTI > The heating medium in the heat recovery cycle 210 is brought to a high temperature and pressure gaseous state in the second compressor 211 so that the heating medium in the high temperature transfer cycle 220 in the second heat exchanger 223 connected to the high temperature transfer cycle 220 To transfer latent heat of condensation, and to a phase change to a liquid state at low temperature and high pressure. The heating medium in the heat acquisition cycle 210 in the low temperature and high pressure state in the liquid state becomes the low pressure liquid state without the temperature change in the second expansion valve 215 and the heat medium is liable to evaporate. Evaporates while absorbing the air heat and absorbs the latent heat of condensation of the working heating medium of the organic Rankine cycle 230 in the third heat exchanger 213 and flows into the inlet of the second compressor 214 through the liquid separator 212 The cycle is repeated.

고온전달사이클(220)은 제1압축기(221), 제1열교환기(234), 제1팽창밸브(222), 제2열교환기(223)로 이루어진 폐회로일 수 있다. 고온전달사이클(220)의 작동열매체는 열취득사이클(210)의 제2압축기 일의 양과, 공기열 및 유기랭킨사이클 응축열을 흡수한 열량을 제2열교환기(223)를 통해 흡수하여 증발하여, 제1압축기(211) 일의 양과 더해져, 제1열교환기(234)를 통해 응축열을 유기랭킨사이클(230)에 전달한다.The high temperature transfer cycle 220 may be a closed circuit consisting of a first compressor 221, a first heat exchanger 234, a first expansion valve 222 and a second heat exchanger 223. The working heat medium of the high temperature transfer cycle 220 absorbs the amount of the second compressor work in the heat acquisition cycle 210 and the heat amount absorbing the air heat and the organic Rankine cycle condensation heat through the second heat exchanger 223 and evaporates, 1 compressor 211, the heat of condensation is transferred to the organic Rankine cycle 230 through the first heat exchanger 234.

유기랭킨사이클(230)은 제1열교환기(234), 발전기가 회전축으로 연결된 냉매터빈(231), 열취득사이클(210)의 제3열교환기(213), 냉매압축펌프(233)로 이루어진 폐회로일 수 있다. 유기랭킨사이클(230)의 작동열매체는 제1열교환기(234)를 통해 히트펌프시스템이 생산한 총열량을 흡수하면서 포화증기가 되어 냉매터빈(231)를 돌리고 고온저압의 기체상태로 된다. 고온저압 상태의 유기랭킨사이클(230) 작동열매체는 열취득사이클(210)의 제3열교환기(213)에서 열교환을 통해 응축되어 액체상태로 상변화한다. 이 액체냉매를 냉매압축펌프(233)으로 제1열교환기(234)로 보내 사이클을 반복하여 발전을 하게 된다.The organic Rankine cycle 230 includes a first heat exchanger 234, a refrigerant turbine 231 connected to the rotary shaft of the generator, a third heat exchanger 213 of the heat acquisition cycle 210, and a refrigerant compression pump 233. Lt; / RTI > The working heat medium of the organic Rankine cycle 230 is saturated steam while absorbing the total heat produced by the heat pump system through the first heat exchanger 234, and turns the refrigerant turbine 231 into a gas state of high temperature and low pressure. The organic Rankine cycle 230 operating heat medium in the high temperature and low pressure state is condensed through the heat exchange in the third heat exchanger 213 in the heat acquisition cycle 210 and changes into a liquid state. The liquid refrigerant is sent to the first heat exchanger 234 by the refrigerant compression pump 233, and the cycle is repeated to generate electricity.

전술한 바와 같이 이루어진 공기열 발전시스템(1000)은 중공 원통형으로 이루어져 건물이 밀집한 도심에 설치해도 소음문제나 도시 미관을 해치는 문제를 일으키지 않으면서 전기를 생산할 수 있다. 또한, 공기가 외부와 밀폐된 밀폐형 구조물(100) 내부에서 태양열에 의해 가열된 후, 공기열 발전유닛(200)에 열을 전달하여 발전하게 하므로, 발전효율이 향상되게 된다. 공기열 발전유닛(200)에서 열전달을 통해 발생된 냉각공기는 냉각공기 배기덕트(101, 103)를 통해 외부 냉각공기 배출구(139)로 배출되거나, 주변 건물에 냉방용으로 공급될 수 있다. 냉각공기로 축열조의 열매체를 냉각시켜 냉방용 냉각수로도 공급할 수 있다.The air-conditioner system 1000 constructed as described above has a hollow cylindrical shape and can generate electricity without causing a problem of noise or city aesthetics even when installed in a dense city center. In addition, since the air is heated by the solar heat inside the closed structure 100, which is hermetically sealed with the outside, and then the heat is transmitted to the air-conditioner unit 200 to generate electricity, the power generation efficiency is improved. The cooling air generated through the heat transfer in the air-conditioner unit 200 may be discharged to the external cooling air outlet 139 through the cooling air exhaust ducts 101 and 103 or may be supplied to the surrounding buildings for cooling. The heating medium of the heat storage tank can be cooled by the cooling air and supplied to the cooling water for cooling.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공기열 발전시스템(1000)은 에너지 저장유닛(400)을 더 포함할 수 있다. 에너지 저장유닛(400)은 공기 흡입구(102)측에 배치된다. 에너지 저장유닛(400)은 충방전 가능한 전지를 구비하여 공기열 발전유닛(200)에 전원을 공급한다. 에너지 저장유닛(400)은 리튬이온 전지로 구성될 수 있다. 에너지 저장유닛(400)이 공기 흡입구(102)측에 배치되므로, 흡입되는 외부 공기에 의해 전지가 냉각되게 된다. 따라서, 충방전 시 발생하는 고열에 의해 전지 성능이 열화되거나 수명이 단축되는 문제가 해소되게 된다. 그리고, 흡입되는 외기가 전지에서 발생한 열을 흡수하므로, 추가열량이 발생하여 전략생산량이 늘어나게 된다. 또한, 에너지 저장유닛(400)이 전력부하 변동에 의한 전력 주파수를 안정화시키는 데 사용됨으로써, 품질이 일정한 전력을 얻을 수 있게 된다.Also, as shown in FIG. 1, the air-conditioner system 1000 according to the present invention may further include an energy storage unit 400. The energy storage unit 400 is disposed on the air intake port 102 side. The energy storage unit 400 includes a rechargeable battery, and supplies power to the air-conditioner unit 200. The energy storage unit 400 may be constituted by a lithium ion battery. Since the energy storage unit 400 is disposed on the side of the air inlet 102, the battery is cooled by the sucked outside air. Therefore, the problem of deterioration of the battery performance or shortening of the service life due to the high heat generated during charging and discharging is solved. Further, since the sucked outside air absorbs the heat generated by the battery, an additional amount of heat is generated and the amount of strategic production is increased. Further, the energy storage unit 400 is used to stabilize the power frequency due to the fluctuation of the power load, so that a constant quality of power can be obtained.

그리고, 공기열 발전유닛(200)의 냉각공기 배출구(103, 101)는 서로 연결되어 있어서, 그 중 하나의 공기열 발전유닛(200)이 고장 나는 경우, 팬이 멈추기 때문에 다른 공기열 발전유닛(200)에서 배출되는 냉각공기가 고장 난 공기열 발전유닛(200)을 통해, 공기열 발전시스템(100) 내부로 역류할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 도시되지는 않았지만, 각 공기열 발전유닛(200)의 공기 배출구에는 역류방지댐퍼가 설치될 수 있다.The cooling air outlets 103 and 101 of the air conditioner unit 200 are connected to each other so that when one air conditioner unit 200 fails, The discharged cooling air can flow back into the air heat generating system 100 through the failed air heat generating unit 200. In order to prevent this, a counterflow preventing damper may be installed at the air discharge port of each air and heat generating unit 200 although not shown.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기열 발전시스템의 구성도이고 도 4는 도 3의 공기열 발전시스템의 공기 흐름을 나타낸 것이다. 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 공기열 발전시스템(1000)은 공기 가열유닛을 더 포함할 수 있다. 공기 가열유닛은 일단이 공기 흡입구(102)와 연결되어, 외부 공기를 가열한 후 공기 흡입구(102)로 공급한다. 공기 가열유닛을 구비한 공기열 발전시스템(1000)에서는 공기 가열유닛이 외부 공기를 가열하여 공기 흡입구(102)로 공급하므로, 외기의 온도가 너무 낮아 공기열 발전시스템의 가동이 멈추는 문제가 발생하지 않게 된다.FIG. 3 is a configuration diagram of the air-conditioner system according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating an air flow of the air-conditioner system of FIG. 3 to 4, the air-conditioner system 1000 according to the present invention may further include an air heating unit. The air heating unit is connected at one end to the air inlet 102 to heat the outside air and supply it to the air inlet 102. In the air-warming electricity generating system 1000 having the air heating unit, since the air heating unit heats the outside air and supplies the air to the air inlet 102, the temperature of the outside air is too low to stop the operation of the air- .

도 3 내지 도 4에 도시된 공기열 발전시스템(1000)의 공기 가열유닛은 지열을 이용하여 외부 공기를 가열하도록 구성되어 있다. 도 3 내지 도 4에는 축열방식 공기가열유닛과 공냉식 공기가열유닛이 도시되어 있다. 도 3 내지 도 4를 참조하여 공기가열유닛의 작동관계를 설명하면, 축열방식 공기가열유닛은 물-공기 열교환기(301)의 흡입구(댐퍼 305 엶)로부터 공기를 흡입하여, 지열히트펌프에 의해 생산된 고온수가 저장되어 있는 축열조(130)와 열교환기(303)가 폐루프를 형성(밸브 331, 136 엶, 밸브 330, 137, 138 닫음)하여, 흡입된 공기를 열교환기(303)를 통해서 축열조(130)의 고온수와 열교환하여 가열된 공기를 송풍기(302)에 의해 공기열 발전시스템(1000)의 공기 흡입구(102)(댐퍼 311 닫음, 댐퍼 308 엶)로 송출한다.The air heating unit of the air heat generating system 1000 shown in Figs. 3 to 4 is configured to heat the outside air using geothermal heat. 3 to 4 show a regenerative air heating unit and an air cooling type air heating unit. 3 to 4, the heat-storage type air heating unit sucks air from the suction port (damper 305) of the water-air heat exchanger 301, and the air is heated by the geothermal heat pump The heat storage tank 130 and the heat exchanger 303 in which the produced hot water is stored form a closed loop (valve 331, 136, valve 330, 137, 138 close), and sucked air is passed through the heat exchanger 303 The air heated by heat exchange with the hot water of the heat storage tank 130 is sent to the air intake port 102 (the damper 311 is closed and the damper 308 is closed) of the air heat generating system 1000 by the blower 302.

공냉식 공기가열유닛은 지중열교환기(151)로부터 지중열을 취득하여, 공기열 발전시스템(1000)의 공기 흡입구(102)에 설치된 응축기(320)에서 응축기 열을 방출하여, 응축기(320)에 설치된 팬에 의해 흡입되는 공기에 추가의 열원을 공급하게 된다.The air-cooled air heating unit acquires the underground heat from the underground heat exchanger 151 and discharges the heat of the condenser from the condenser 320 installed in the air inlet 102 of the air-conditioner system 1000, Thereby supplying an additional heat source to the air sucked in.

축열식 공기가열유닛의 경우에는 주변 건물에 난방용 난방수를 공급할 수 있다. 이 경우, 다수의 축열조와 다수의 지열히트펌프유닛을 외기 온도 조건과 난방부하 변동에 따라 효과적으로 제어하여 공기열 발전시스템(1000) 내부로 유입되는 외기에 추가의 열량을 공급하면서, 난방열원도 공급할 수 있게 된다.In the case of the regenerative air heating unit, the heating water for heating can be supplied to the surrounding buildings. In this case, a plurality of heat storage tanks and a plurality of geothermal heat pump units can be effectively controlled according to the ambient temperature condition and the heating load fluctuation to supply additional heat to the outside air flowing into the air heat generating system 1000, .

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 공기열 발전시스템(1000)의 구성도이고 도 6은 도 5의 공기열 발전시스템(1000)의 평면도이다. 도 5 내지 도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 공기열 발전시스템(1000)은 밀폐형 구조물(100)이 물에 부유할 수 있도록 하는 부유물(550)을 더 포함하고, 공기가열유닛은 해수열을 이용하여 외부 공기를 가열할 수 있다. FIG. 5 is a configuration diagram of the air-conditioner system 1000 according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a plan view of the air-conditioner system 1000 of FIG. 5 to 6, the air-conditioner system 1000 according to the present invention further includes a float 550 that allows the closed structure 100 to float on the water, and the air- Can be used to heat the outside air.

부유물(550)은 플라스틱이나 목재로 제작되고, 비중이 물보다 낮은 일반적인 부유물이 될 수 있다. 공기가열유닛은 외기 온도가 해수온도보다 낮을 경우 해수열을 이용하여 외부 공기를 가열한 후 공기 흡입구(102)로 보내게 된다. 물론, 해수온도보다 외기 온도가 높을 경우, 외부 공기는 댐퍼(422)가 설치된 공기 흡입구(102)를 통해, 바로 밀폐형 구조물(100)내로 흡입될 수 있다.The float 550 may be made of plastic or wood and may be a general float having a specific gravity lower than that of water. When the outside air temperature is lower than the seawater temperature, the air heating unit heats the outside air using the seawater heat and then sends it to the air inlet 102. Of course, when the outdoor air temperature is higher than the seawater temperature, the outside air can be sucked into the closed structure 100 directly through the air inlet 102 provided with the damper 422.

공기가열유닛은 해수열을 이용하여 외부 공기를 가열하기 위해 외부 공기흡입 도관(416)을 구비할 수 있다. 외부 공기흡입 도관(416)은 부유물(550)을 관통하여 약 10m정도의 해수표면 아래에 설치된다. 이 외부공기 흡입도관(416)의 해수표면 아래쪽에는 공기-해수열교환기(421)가 연결되어, 부유물(550)을 관통하여, 밀폐형 구조물(100) 바닥으로 연결되어 있다(421b 참조). 밀폐형 구조물(100) 바닥으로 연결되어 있는 공기-해수열교환기(421) 배출구쪽(421a)에도 댐퍼를 설치하여, 외부공기를 바로 흡입할 지, 해수열과 열교환 해서 흡입할 지를 제어할 수 있다.The air heating unit may have an external air inlet conduit 416 to heat the outside air using seawater heat. The external air suction conduit 416 is installed below the sea surface of about 10 m through the float 550. An air-seawater heat exchanger 421 is connected below the sea surface of the external air intake conduit 416 and is connected to the bottom of the closed structure 100 through the float 550 (see 421b). A damper may also be provided on the discharge side 421a of the air-sea heat exchanger 421 connected to the bottom of the closed structure 100 to control whether to suck outside air directly or exchange heat with seawater heat.

또한, 도시된 바와 같이 공기열 발전시스템은 외부공기 흡입도관(416) 해수면 아래에 설치된 저수조(423)를 더 포함할 수 있다. 저수조(423)는 공기열 발전유닛(200) 내부에서 공기와 냉매가 열교환 하는 과정에서 발생되는 응축수가 유출수 배관(422)을 통해서 저수조(423)로 저장된다. 또한, 공기-해수열교환기(421)에서 발생하는 응축수도 저수조(423)에 저장된다. 저수조 바닥부분에는 수면센서(425)와 수중펌프(424)가 구비되어, 저수조 물 배출도관(422)를 통해서, 만수위가 되었거나 필요 시 외부로 배출할 수 있다. 이 저수조가 공기열 발전시스템(1000)의 무게중심을 낮추어주므로, 태풍이나 지진으로 인해 발생하는 해일로부터 안전을 확보할 수 있게 된다.Also, as shown in the figure, the air-conditioner power generation system may further include a water storage tank 423 installed below the sea surface of the external air intake conduit 416. The water storage tank 423 stores the condensed water generated in the process of heat exchange between the air and the refrigerant in the air heat generating unit 200 through the effluent pipe 422 in the water storage tank 423. Also, the condensed water generated in the air-sea heat exchanger 421 is also stored in the water storage tank 423. A water surface sensor 425 and an underwater pump 424 are provided at the bottom of the water storage tank and can be discharged to the outside through the water discharge pipe 422 if necessary. Since this water storage tank lowers the center of gravity of the air-conditioner system 1000, it is possible to secure safety against a tsunami caused by a typhoon or an earthquake.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유믈 구동유닛(500)의 구성도이다. 도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 공기열 발전시스템은 부유물이 이동되도록 하는 부유물 구동유닛(500)을 더 포함할 수 있다. 부유물 구동유닛(500)은 센서부(503)와, 압축공기를 분사하는 노즐부(510)와, 센서부(503)로부터 신호를 입력받고 노즐부(510)에 제어신호를 인가하는 제어부(502)를 포함할 수 있다. 또한, 압축공기를 생성하기 위한 공기압축기(504), 압축된 공기를 저장하는 공기 탱크(505), 압축된 공기를 정화하는 공기 필터(506)와 공기 조절기(507)를 더 포함할 수 있다. 센서부(503)는 GPS 및 자이로스코프, 풍향계로부터 위치정보, 움직임정보, 풍향정보를 수신받을 수 있다.7 is a block diagram of a floating drive unit 500 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the air heat-generating system according to the present invention may further include a floating unit driving unit 500 for allowing floating objects to move. The suspension unit driving unit 500 includes a sensor unit 503, a nozzle unit 510 for injecting compressed air, a control unit 502 for receiving a signal from the sensor unit 503 and applying a control signal to the nozzle unit 510 ). In addition, it may further include an air compressor 504 for generating compressed air, an air tank 505 for storing compressed air, an air filter 506 for purifying the compressed air, and an air conditioner 507. The sensor unit 503 can receive position information, motion information, and direction information from a GPS, a gyroscope, and a weather vane.

전술한 바와 같이 구성된 공기열 발전시스템(1000)은 부유물 구동유닛(500)을 더 구비함으로써, 제어부(502)의 밸브제어신호에 의해 특정 전자밸브(509)가 열리고 해당 압축공기 분사노즐(510)로 압축공기를 분사하여 추진력을 확보할 수 있게 된다. 이 압축공기 추진력으로 부유물(550)의 위치를 제어하거나 이동시키거나 회전시킬 수 있다. 상부에 공기열 발전시스템(1000)이 설치된 부유물(550)을 일정속도로 회전시키면, 파도에 의한 외부 충격에도 안정된 위치를 유지할 수 있게 된다.The air heat generating system 1000 configured as described above further includes a suspension driving unit 500 so that a specific solenoid valve 509 is opened by the valve control signal of the control unit 502 and the compressed air is injected into the compressed air injection nozzle 510 It is possible to secure propulsion by injecting compressed air. The position of the float 550 can be controlled, moved or rotated by the compressed air propulsion. If the floating body 550 provided with the air-conditioner system 1000 is rotated at a constant speed, it is possible to maintain a stable position even in an external impact due to waves.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 공기열 발전시스템(1000)의 구성도이다. 도 8을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 공기열 발전시스템(1000)은 고정부재(600)를 더 포함할 수 있다. 고정부재(600)는 중앙의 탄성부재(601)와 양단의 연결부재(602)로 이루어져, 일단은 부유물(550)에 연결되고 타단은 고정물에 연결된다.FIG. 8 is a configuration diagram of the air-conditioner-generating system 1000 according to the fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the air-conditioner system 1000 according to the present invention may further include a fixing member 600. The fixing member 600 is composed of a central elastic member 601 and connecting members 602 at both ends, one end connected to the floating body 550, and the other end connected to the fixing body.

본 실시예에 따른 공기열 발전시스템은 고정부재(600)를 더 포함함으로써, 부유물(550)을 고정구조물(602)에 연결하여 부유물(550)를 해상에서 고정시킬 수 있다. 그리고 고정부재(600)의 중간에 탄성부재(601)를 두어 충격이 가해진 방향에서 탄성부재(601)가 늘어나면서 충격을 흡수하고, 다시 원래대로 복귀하는 복원력을 제공하여, 밸런서 역할을 하는 중심의 저수조(423)와 함께 부유물(550)이 항상 해수면에 안정되게 위치하게 할 수 있다. 탄성부재(601)는 압축코일 스프링일 수 있다.The air heat generating system according to the present embodiment further includes the fixing member 600 so that the float 550 can be fixed at the sea by connecting the float 550 to the fixing structure 602. [ The elastic member 601 is disposed in the middle of the fixing member 600 so that the elastic member 601 stretches in the direction in which the impact is applied to absorb the impact and provide a restoring force to return to the original state, The float 550 can always be stably positioned on the sea surface together with the water tank 423. The elastic member 601 may be a compression coil spring.

이상 본 발명을 구체적인 실시 형태들을 가지고 상세히 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하므로, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점은 명백하다고 할 것이다. 따라서, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

100 : 밀폐형 구조물 102 : 공기 흡입구
139 : 냉각공기 배출구 200 : 공기열 발전유닛
205 : 냉방부하 210 : 열취득사이클
220 : 고온전달사이클 230 : 유기랭킨사이클
301 : 물-공기 열교환기 302 : 송풍기
303 : 열교환기 320 : 응축기
400 : 에너지 저장유닛 416 : 외부 공기흡입 도관
422 : 댐퍼 423 : 저수조
424 : 수중펌프 425 : 수면검출센서
500 : 부유물 구동유닛 502 : 제어부
503 : 센서부 504 : 공기 압축기
505 : 공기 탱크 506 : 공기 필터
507 : 공기 조절기 509 : 전자 밸브
510 : 압축공기 분사노즐 550 : 부유물
600 : 고정부재 601 : 탄성부재100: Hermetically sealed structure 102: Air inlet
139: Cooling air outlet 200: Air heat generating unit
205: cooling load 210: heat recovery cycle
220: high temperature transfer cycle 230: organic Rankine cycle
301: water-air heat exchanger 302: blower
303: Heat exchanger 320: Condenser
400: Energy storage unit 416: External air intake conduit
422: Damper 423: Reservoir
424: Submersible pump 425: Sleep detection sensor
500: float driving unit 502: control unit
503: Sensor unit 504: Air compressor
505: air tank 506: air filter
507: Air regulator 509: Solenoid valve
510: compressed air injection nozzle 550: float
600: fixing member 601: elastic member

Claims (7)

중공 원통 형상으로 이루어지고, 서로 유체 연통되는 복수의 층을 내부에 구비한 밀폐형 구조물;
상기 밀폐형 구조물의 내측면에 설치된 공기 흡입구; 및
상기 밀폐형 구조물의 각 층에 설치되어, 상기 공기 흡입구로 유입된 공기로부터 열을 흡수하여 고열을 생산하고, 그 고열을 이용하여 전기를 생산하는 공기열 발전유닛;
을 포함하는 공기열 발전시스템.A closed structure having a hollow cylindrical shape and having therein a plurality of layers in fluid communication with each other;
An air inlet provided on an inner surface of the closed structure; And
An air heat generating unit installed in each layer of the closed structure for generating heat by absorbing heat from the air introduced into the air inlet and generating electricity using the high heat;
And the air-conditioning system. 제1항에 있어서,
상기 공기 흡입구측에 배치되고, 충방전 가능한 전지를 구비하여 상기 공기열 발전유닛에 전원을 공급하는 에너지 저장유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기열 발전시스템.The method according to claim 1,
Further comprising an energy storage unit disposed on the air intake port side for supplying electric power to the air-conditioner unit with a rechargeable battery. 제1항에 있어서,
일단이 상기 공기 흡입구와 연결되어, 외부 공기를 가열한 후 상기 공기 흡입구로 공급하는 공기 가열유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기열 발전시스템.The method according to claim 1,
Further comprising an air heating unit, one end of which is connected to the air intake port, for heating external air and supplying the heated air to the air intake port. 제3항에 있어서,
상기 공기 가열유닛은 지열을 이용하여 외부 공기를 가열하는 것을 특징으로 하는 공기열 발전시스템.The method of claim 3,
Wherein the air heating unit heats outdoor air using geothermal heat. 제3항에 있어서,
상기 밀폐형 구조물이 물에 부유할 수 있도록 하는 부유물을 더 포함하고,
상기 공기가열유닛은 해수열을 이용하여 외부 공기를 가열하는 것을 특징으로 하는 공기열 발전시스템.The method of claim 3,
Further comprising a float to allow said enclosed structure to float in water,
Wherein the air heating unit heats outdoor air using seawater heat. 제5항에 있어서,
중앙의 탄성부재와 양단의 연결부재로 이루어져, 일단은 상기 부유물에 연결되고 타단은 고정물에 연결되는 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기열 발전시스템.6. The method of claim 5,
Further comprising a fixing member which is composed of a central elastic member and connecting members at both ends and has one end connected to the floating member and the other end connected to the fixing member. 제5항에 있어서,
센서부와, 압축공기를 분사하는 노즐부와, 상기 센서부로부터 신호를 입력받고 상기 노즐부에 제어신호를 인가하는 제어부를 포함하여 부유물이 이동되도록 하는 부유물 구동유닛(500)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기열 발전시스템.6. The method of claim 5,
And a control unit for receiving a signal from the sensor unit and applying a control signal to the nozzle unit so as to allow the suspension to move, Features a air-conditioning system.
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