KR100550573B1 - 코제너레이션 시스템 - Google Patents

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이재원
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Abstract

본 발명에 따른 코제너레이션 시스템은, 전기를 발생시키도록 발전기를 구동하는 엔진과; 압축기, 사방밸브, 실외열교환기, 팽창 장치, 실내열교환기로 이루어진 히트 펌프식 냉동사이클을 이용한 냉난방 장치와; 상기 엔진에서 배출되는 배기가스 열을 상기 냉난방 장치의 실내열교환기의 열교환 통로 상에 제공하여 실내를 난방시키는 배기열 난방수단을 포함하여 구성됨으로써, 엔진에서 발생되는 폐열을 직접 이용하게 되어 실내 난방 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
가스 엔진, 히트 펌프, 배기 가스, 냉각수, 발전기, 실내 열교환기, 압축기

Description

코제너레이션 시스템{Cogeneration system}
도 1은 종래 코제너레이션 시스템이 도시된 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 코제너레이션 시스템이 도시된 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 코제너레이션 시스템에서 복수의 실내 열교환기가 구비된 구조의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 코제너레이션 시스템에서 복수의 냉난방 장치가 구비된 구조의 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 엔진 52 : 발전기
60 : 냉난방 장치 61 : 압축기
62 : 사방밸브 63 : 실외열교환기
64 : 팽창 장치 65 : 실내열교환기
66 : 실내팬 70 : 배기열 난방수단
72 : 배기가스 열교환기 73 : 난방 라인
74 : 실내 히터 75 : 배기열 방열 수단
76 : 밸브수단 77 : 방열라인
78 : 방열 장치 80 : 압축 예열수단
81 : 냉각수 라인 82 : 냉각수 열교환기
84 : 흡입과열 열교환기 85 : 냉각 방열수단
86 : 밸브수단 87 : 방열라인
88 : 방열 장치 90, 95 : 분배기
본 발명은 엔진으로 생성된 전기와 폐열을 함께 이용하는 코제너레이션 시스템에 관한 것으로서, 특히 엔진에서 발생된 폐열을 실내 열교환기의 열교환 통로 상에 제공하여 난방 작동이 이루어지도록 하는 코제너레이션 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 코제너레이션 시스템(Cogeneration system)은 열병합 발전시스템이라고도 불리는 것으로, 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 생산하는 시스템이다.
이와 같은 코제너레이션 시스템은 엔진 또는 터빈을 구동하여 발전을 하면서 발생되는 배기가스 열 또는 냉각수의 폐열을 회수하여 종합열효율을 70 ~ 80% 까지 높이는 것이 가능하여, 최근에는 건축물의 전력, 열원으로 주목받고 있으며, 특히 회수 폐열을 냉난방, 급탕 등에 많이 활용하고 있는 고효율 에너지 이용 방식이다.
도 1은 종래 냉난방 장치에 활용되는 코제너레이션 시스템이 도시된 구성도이다.
종래 코제너레이션 시스템은 가스 엔진(1)을 운전하여 발전기(3)를 구동하고, 이 발전기(12)에서 생성된 전기를 냉난방 장치(20) 또는 다른 조명 및 전자 제품 등에 다양하게 이용하게 된다.
그리고 상기 가스 엔진(1)에서 발생되는 폐열, 즉 가스 엔진(1)을 냉각하면서 발생되는 냉각수 열과 가스 엔진(1)의 배기 가스 열은 상기 냉난방 장치(20)의 난방 운전시에 이용된다.
여기서, 상기 냉난방 장치(20)는 냉방 장치로 사용할 수 있는 동시에 냉동 사이클의 냉매 흐름을 반대로 하여 난방 장치로도 사용할 수 있는 히트 펌프식으로 구성되는데, 통상의 히터 펌프식 구성과 같이 압축기(21), 사방 밸브(23), 실외열교환기(25), 실외팬(26), 팽창장치(27), 실내열교환기(29) 등으로 구성된다.
특히 상기 실외 열교환기(25) 측에는 상기 가스 엔진(1)의 폐열을 이용하여 상기 냉난방 장치(20)의 난방 운전시에 상기 실외 열교환기(25)를 통과하는 공기를 예열시키도록 공기예열 열교환기(30)가 구성된다.
상기와 같은 냉난방 장치(30)에 폐열을 제공하는 코제너레이션 시스템은 가스 엔진(1)을 냉각한 냉각수 열을 회수하는 냉각수 열교환기(5)와, 배기 연통(7) 상에 구비되어 배기열을 회수하는 배기가스 열교환기(9)가 구비된다.
상기 냉각수 열교환기(5)와 배기가스 열교환기(9)는 상기 냉난방 장치(20)의 공기예열 열교환기(30)와 열교환 매체가 유동하는 열전달 라인(11)으로 연결되어 상기 냉난방 장치(20)가 난방 운전될 때 폐열을 제공하게 된다. 이와 같이 상기 엔진 열 및 배기 가스 열을 회수하여 상기 공기예열 열교환기(30)를 통해 실외 공기를 예열하고, 이 예열된 공기가 실외열교환기(25)를 열교환시킴으로써 외기 온도가 낮은 경우에 발생할 수 있는 히트 펌프의 난방 능력 저하를 방지할 수 있게 된다.
한편, 상기 냉난방 장치(30)가 냉방 운전될 때는 폐열의 공급이 필요치 않으므로 상기 열전달 라인(11)에 연결되는 방열 라인(13)으로 유로를 변경하여 열교환기(15)와 방열팬(16)으로 이루어진 방열 장치(17)를 통해 폐열을 외부로 방열시키거나, 급탕이나 온수 공급 장치 등의 또 다른 시스템에 제공하여 활용하고 있다.
도 1에서 참조 부호 P는 각 라인의 열전달 매체를 유동시키는 펌프이고, V는 상기 열전달 라인(11)에서 방열 라인(13)으로 유로를 전환하는 밸브를 나타낸다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술의 코제너레이션 시스템은 가스 엔진(1)에서 발생된 폐열을 공기예열 열교환기(30)를 통해 실외 열교환기(25)를 예열하는데 사용하고 있으나, 이는 폐열을 직접적으로 이용하여 실내를 난방하지 않으므로 열효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진에서 발생된 폐열을 직접 실내 열교환기측 유로에 제공하여 실내 난방이 이루어지도록 구성함으로써 난방 효율을 향상시킬 수 있는 코제너레이션 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 엔진에서 발생된 폐열을 이용하여 압축기 흡입단측 냉매를 예열하도록 구성함으로써 냉매 사이클 작동 중 난방 능력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 코제너레이션 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 코제너레이션 시스템은, 전기를 발생시키도록 발전기를 구동하는 엔진과; 적어도 하나 이상의 압축기, 사방밸브, 실외열교환기, 팽창 장치, 실내열교환기로 이루어진 히트 펌프식 냉동사이클을 이용한 냉난방 장치와; 상기 엔진에서 배출되는 배기가스 열을 상기 냉난방 장치의 실내열교환기의 열교환 통로 상에 제공하여 실내를 난방시키는 배기열 난방수단을 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 코제너레이션 시스템은 상기 엔진을 냉각한 냉각수의 열을 상기 냉난방 장치의 압축기의 흡입단에 제공하여 냉매를 예열시키는 압축 예열수단을 더 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 코제너레이션 시스템은, 전기를 발생시키도록 발전기를 구동하는 엔진과; 압축기, 사방밸브, 실외열교환기, 팽창 장치, 실내열교환기로 이루어진 히트 펌프식 냉동사이클을 이용한 냉난방 장치와; 상기 엔진에서 배출되는 배기가스 열 또는 엔진을 냉각시킨 냉각수 열 중 적어도 어느 한쪽 열을 상기 냉난방 장치의 실내열교환기의 열교환 통로 상에 제공하여 실내를 난방시키는 난방수단을 포함한 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 코제너레이션 시스템이 도시된 구성도이다.
본 발명에 따른 코제너레이션 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 또는 석유 등 화석 연료를 이용하여 운전되는 엔진(50)과, 상기 엔진(50)의 구동력에 의해 전기를 발생시키는 발전기(52)와, 상기 엔진(50)의 배기 가스열과 냉각수 열을 회수하는 배기가스 열교환기(72) 및 냉각수 열교환기(82)와, 배기 가스열과 냉각수 열을 방열시키는 방열 장치(78)(88)로 구성된다.
상기 엔진(50)에서 발생된 폐열을 이용하는 히트 펌프식 냉동사이클을 이용한 냉난방 장치(60)는, 냉동 사이클의 냉매 흐름을 반대로 하여 난방 장치로도 사용할 수 있는 통상의 히터펌프식 냉난방 장치와 같이 적어도 하나 이상의 압축기(61), 사방밸브(62), 실외열교환기(63), 팽창 장치(64), 실내열교환기(65), 실내팬(66)이 구성된다.
특히, 상기 냉난방 장치(60)에는 상기 엔진(50)에서 배출되는 배기가스 열을 상기 실내열교환기(65)의 열교환 통로 상에 제공하여 실내를 난방시키는 배기열 난방수단(70)이 연결된다.
상기 배기열 난방수단(70)은 상기 엔진(50)의 배기가스가 배출되는 배기 통로(54) 상에 구비된 상기한 배기가스 열교환기(72)와, 상기 실내열교환기(65)의 열교환 통로 상에 배치되어 실내 공기와 열교환되도록 하는 실내 히터(74)와, 상기 배기가스 열교환기(72)와 상기 실내 히터(74)를 연결하여 열교환 매체인 액체가 유 동하도록 하는 난방 라인(73)으로 구성된다.
상기 실내 히터(74)는 통상적인 공랭식 열교환기와 같이 내부에 열교환 매체인 액체가 통과하고 그 외부로 공기가 통과하면서 열교환되는 방식으로 구성되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 실내 열교환기(65)와 나란히 배치되어 하나의 실내팬(66)에 의해 실내 공기와 열교환되도록 구성되는 데, 상기 실내 히터(74)는 냉매가 쉽게 열화되는 것을 방지하기 위해 상기 실내열교환기(65)의 공기 유동 방향으로 후방 위치인 상기 실내열교환기(65)와 상기 실내팬(66) 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배기열 난방수단(70)은 상기 냉난방 장치(60)가 냉방 운전될 때와 같이 상기 실내 히터(74)에 열을 제공하지 않을 때에는 상기 배기가스 열교환기(72)를 통해 회수한 열을 외부로 방열하여 실내 히터(74)로 전달되지 않도록 차단하는 배기열 방열 수단(75)이 구비되는 바, 상기 배기열 방열수단(75)은 상기 난방 라인(73)에서 밸브수단(76)에 의해 바이패스 되는 방열라인(77)과, 상기 방열 라인(77) 상에 구비된 방열 장치(78)로 구성된다.
상기 밸브 수단(76)은 본 시스템의 제어 수단에 의해 작동되면서 유로를 변경시키는 솔레노이드식 삼방 밸브가 설치되는 것이 바람직하며, 상기 방열 장치(78)는 공냉 방식으로 하여 대기 중으로 열을 방열시킬 수도 있으나, 급탕이나 온수 공급을 위한 열교환기로 이용하는 것도 바람직하다.
도 2에서 참조 부호 P는 각 라인의 열전달 매체를 유동시키는 펌프를 나타낸다.
상기와 같은 본 발명의 코제너레이션 시스템은 상기 엔진(50)을 냉각한 냉각수의 열을 상기 냉난방 장치(60)의 압축기(61)의 흡입단 냉매 라인(67)에 제공하여 냉매를 예열시키는 압축 예열수단(80)을 더 포함하여 구성된다.
상기 압축 예열수단(80)은 상기 엔진(50)의 냉각수가 통과하는 냉각수 라인(81)과, 상기 냉각수 라인(81)의 냉각수열을 회수하여 상기 압축기(61)의 흡입부로 연결되는 냉매 라인(67) 쪽에 전달하는 냉각수 열교환기(82)가 포함된다.
그리고 상기 냉각수 열교환기(82)와 상기 압축기(61)의 흡입부로 연결되는 냉매 라인(67) 사이에는 상기 냉각수 열교환기(82)에서 회수한 열을 상기 압축기의 흡입단측 냉매 라인(67)으로 간접 전달하는 흡입과열 열교환기(84)가 구비된다.
즉, 상기 흡입과열 열교환기(84)는 상기 냉각수 열교환기(82)와 연결되는 열교환 라인(83)과 상기 냉매 라인(67) 사이에 열교환이 이루어지도록 구성된다.
상기 압축기(61)의 흡입부로 연결되는 냉매 라인(67)에는 상기 냉난방 장치가 냉방 운전될 때에 상기 압축 예열 수단(80)을 경유하지 않도록 바이패스시키는 압축 바이패스 라인(68) 및 유로를 전환하는 밸브 수단(69)이 구비된다.
상기 밸브 수단(69)은 전술한 상기 배기열 방열수단(75)의 밸브 수단(76)과 동일한 기능을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 냉각수 라인(81) 상에는 상기 냉난방 장치(60)의 냉방 작동시와 같이 필요에 따라 상기 압축기(61) 흡입부측에 열을 제공하지 않을 때에는 상기 냉각수 열을 방열시킬 수 있도록 냉각 방열수단(85)이 구비된다.
상기 냉각 방열수단(85)은 상기 냉각수 라인(81)에서 밸브수단(86)에 의해 바이패스 되는 방열라인(87)과, 상기 방열 라인(87) 상에 구비된 방열 장치(88)로 구성되어, 냉각수열을 외부로 방열시키게 된다. 물론, 전술한 배기가스 열을 급탕이나 온수 가열에 이용한 바와 같이 상기 방열 장치(88)에 다른 시스템을 연결하여 폐열을 이용하도록 구성하는 것도 가능하다.
상기에는 배기가스 열교환기(72), 냉각수 열교환기(82), 흡입과열 열교환기(84), 실내 히터(74) 등의 여러 개의 열교환기가 설치되는데, 설계 조건에 따라 상기 열교환기들로부터 열을 전달받는 급탕용 열교환기 또는 그 자체가 열교환기인 급탕조 등을 구성함으로써 난방 작동시에도 급탕 등 다른 열필요 기구들을 작동시킬 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.
한편, 도 3은 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 코제너레이션 시스템에서 복수의 실내열교환기가 구비된 구성을 나타낸 개략적인 도면으로서, 하나의 냉난방 장치(60)에 복수개의 실내열교환기(65A)(65B)(65C)가 직렬 또는 병렬로 배치되어 여러 공간을 냉난방 시키도록 구성된다. 따라서, 상기한 배기열 난방수단(70)도 상기 각 실내 열교환기(65A)(65B)(65C)와 대응되게 복수개의 실내 히터(74A)(74B)(74C)가 구비된다.
여기서, 상기 실내 히터(74A)(74B)(74C)는 상기 난방 라인(73) 상에 직렬 또는 병렬 구조로 설계 조건에 따라 다양하게 배치하여 구성할 수 있으며, 또한 각 실내 열교환기(74A)(74B)(74C) 중 필요한 실내 열교환기 측에만 배치하여 구성할 수도 있다.
또한, 상기 압축기(61)나 실외열교환기(63)가 복수개가 구성되는 것도 가능 하다.
한편, 도 3에서 미설명 참조 부호는 전술한 도 2의 구성과 동일하므로 동일한 부호를 부여하고 그에 대한 설명은 생략한다. 후술할 도 4에서도 마찬가지로 동일한 부호를 부여하고 그에 대한 설명은 생략한다.
도 4는 상기한 본 발명에 따른 코제너레이션 시스템에서 복수의 냉난방 장치가 구비된 구성을 나타낸 개략적인 도면으로서, 상기 배기열 난방수단(70)의 난방 라인(73)과 상기 압축 예열수단(80)과 연결되는 냉매 라인(67) 상에 분배기(90)(95)를 각각 설치하여 복수의 냉난방 장치(60A)(60B)(60C)에 열을 제공하도록 구성된다.
여기서, 상기 분배기(90)(95)는 상기 압축 예열수단(80)의 열교환 라인(83)에 구비되어 상기 복수의 냉난방 장치(60A)(60B)(60C)에 연결되게 구성될 수도 있다.
한편, 상기한 각종 열교환기들은 열전도체를 이용하여 열전달이 이루어지거나, 내부에 유체가 존재하여 유체를 통해 열전달이 이루어지는 방식 등 설계 조건이나 필요에 따라 다양하게 구성하여 적용할 수 있을 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 코제너레이션 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기 냉난방 장치(60)의 난방 운전시에는 냉매가 압축기(61), 사방 밸브(62), 실내 열교환기(65), 팽창 장치(64), 실외 열교환기(63) 순으로 유동하면서 난방 작동이 이루어진다.
그리고, 상기 엔진(50)의 구동력을 이용하여 발생된 전기는 상기 압축기(61)나, 실내외 팬(66)의 작동이 사용될 수 있다.
특히, 상기 엔진(50) 운전에 따라 배출되는 배기 가스 열은 배기가스 열교환기(72), 난방 라인(73), 실내 히터(74)를 거쳐 실내로 제공되면서 상기 실내 열교환기(65)와 함께 실내 공기의 온도를 직접 상승시키면서 실내 난방 능력을 증대시키게 된다.
또한, 상기 실내 히터(74)가 실내 열교환기(65)의 후방에 배치되어 있으므로 실내 열교환기(65)를 통과하는 냉매와 직접 열교환하지 않으므로 냉매가 빨리 열화되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 실내 히터(74)가 직접 실내에 설치되어 다른 추가 열교환기를 거치지 않고 직접 실내 온도를 높이는 역할을 하게 되므로 그만큼 난방 능력을 향상된다.
이와 동시에 상기 엔진(50)을 냉각한 냉각수 열은 냉각수 열교환기(82), 흡입과열 열교환기(84)를 거쳐 압축기(61)의 흡입부측 냉매를 예열하게 되므로 압축기(61)를 거친 냉매의 온도가 상승하면서 증발기 역할을 하는 실내 열교환기(65)를 통과할 때 더 높은 열을 발생시키게 되므로 난방 효율을 높일 수 있게 된다.
여기서, 상기 냉매 라인(67)이 바로 냉각수 열교환기(82)에 연결되지 않고 흡입과열 열교환기(84)를 통해 열교환이 이루어지도록 구성되어 있으므로 냉매의 온도가 과도하게 상승하여 쉽게 열화되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기에서는 상기 배기열 난방수단(70)과 압축 예열수단(80)을 통해 배기가스 열과 냉각수 열을 모두 이용한 것을 설명하였으나, 필요에 따라 어느 한쪽 열원만 이용하는 방식으로 난방 운전을 하는 것도 가능할 것이다.
다음, 상기 냉난방 장치(60)의 냉방 운전시나 냉난방 운전 정지시에는 엔진(50)에서 발생된 배기가스 열과 냉각수 열이 냉난방 장치(60)에 공급되는 것을 차단하게 되는데, 이때에는 냉매 라인(67)의 밸브수단(69)과, 배기열 난방수단(70)의 밸브수단(76)과, 압축 예열수단(80)의 밸브수단(86)을 작동시켜 각각 유로를 변경한다.
따라서, 상기 냉난방 장치(60)의 냉매는 바이패스 라인(68)을 통해 유동하게 되고, 배기가스 열교환 유체 및 냉각수도 각각 방열 라인(77)(87)을 통해 흐르게 되므로 배기가스 열과 냉각수 열은 각각의 방열 장치(78)(88)를 통해 대기중 또는 또 다른 폐열 사용 시스템으로 열을 전달하게 된다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 코제너레이션 시스템은 엔진에서 발생되는 폐열을 이용하여 실내 열교환기의 흡입공기를 가열하는 실내 히터가 설치되기 때문에 실내 난방 효율을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 코제너레이션 시스템은 상기 실내 열교환기의 후방에 폐열을 이용한 히터가 배치되기 때문에 냉난방 장치의 냉매가 쉽게 열화되는 것을 방지할 수 있는 이점도 있다.
또한 본 발명에 따른 코제너레이션 시스템은, 엔진에서 발생된 폐열을 이용하여 압축기 흡입단측 냉매를 예열할 수 있도록 구성되기 때문에 냉매의 온도를 상 승시켜 난방 능력이 향상되는 이점도 있다.

Claims (12)

  1. 전기를 발생시키도록 발전기를 구동하는 엔진과;
    적어도 하나 이상의 압축기, 사방밸브, 실외열교환기, 팽창 장치, 실내열교환기로 이루어진 히트 펌프식 냉동사이클을 이용한 냉난방 장치와;
    상기 엔진에서 배출되는 배기가스 열을 상기 냉난방 장치의 실내열교환기의 열교환 통로 상에 제공하여 실내를 난방시키는 배기열 난방수단을 포함한 것을 특징으로 하는 코제너레이션 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기열 난방수단은 상기 엔진의 배기가스가 배출되는 배기 통로 상에 구비된 배기가스 열교환기와, 상기 실내열교환기의 열교환 통로 상에 배치되어 실내 공기와 열교환되도록 하는 실내 히터와, 상기 배기가스 열교환기와 상기 실내 히터를 연결하여 열교환 매체가 유동하도록 하는 난방 라인을 포함한 것을 특징으로 하는 코제너레이션 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배기열 난방수단은 상기 실내 히터에 열을 제공하지 않을 때, 상기 배 기가스 열교환기를 통해 회수한 열을 방열시킬 수 있도록 하는 배기열 방열수단이 구비된 것을 특징으로 하는 코제너레이션 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 배기열 방열수단은 상기 난방 라인에서 밸브수단에 의해 바이패스 되는 방열라인과, 상기 방열 라인 상에 구비된 방열 장치를 포함한 것을 특징으로 하는 코제너레이션 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 실내 히터는 상기 실내 열교환기와 나란히 배치되어 실내팬에 의해 실내 공기와 열교환되도록 구성된 것을 특징으로 하는 코제너레이션 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 실내 히터는 실내 공기 유동 방향으로 상기 실내열교환기의 후방에 배치된 것을 특징으로 하는 코제너레이션 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코제너레이션 시스템은 상기 엔진을 냉각한 냉각수의 열을 상기 냉난방 장치의 압축기의 흡입단에 제공하여 냉매를 예열시키는 압축 예열수단을 더 포함한 것을 특징으로 하는 코제너레이션 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 압축 예열수단은 상기 엔진의 냉각수가 통과하는 냉각수 라인과, 상기 냉각수 라인의 냉각수열을 회수하여 상기 압축기의 흡입부로 연결되는 냉매 라인 쪽에 전달하는 냉각수 열교환기가 포함된 것을 특징으로 하는 코제너레이션 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 냉각수 열교환기와 상기 압축기의 흡입부로 연결되는 냉매 라인 사이에는 상기 냉각수 열교환기에서 회수한 열을 상기 압축기의 흡입단측 냉매 라인으로 간접 전달하는 흡입과열 열교환기가 구비된 것을 특징으로 하는 코제너레이션 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 압축기의 흡입부로 연결되는 냉매 라인에는 냉방시에 상기 압축 예열 수단을 경유하지 않도록 바이패스시키는 압축 바이패스 라인이 구비된 것을 특징으로 하는 코제너레이션 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 냉각수 라인 상에는 상기 압축기 흡입부측에 열을 제공하지 않을 때, 상기 냉각수 열을 방열시킬 수 있도록 냉각 방열수단이 구비된 것을 특징으로 하는 코제너레이션 시스템.
  12. 전기를 발생시키도록 발전기를 구동하는 엔진과;
    적어도 하나 이상의 압축기, 사방밸브, 실외열교환기, 팽창 장치, 실내열교환기로 이루어진 히트 펌프식 냉동사이클을 이용한 냉난방 장치와;
    상기 엔진에서 배출되는 배기가스 열 또는 엔진을 냉각시킨 냉각수 열 중 적어도 어느 한쪽 열을 상기 냉난방 장치의 실내열교환기의 열교환 통로 상에 제공하여 실내를 난방시키는 난방수단을 포함한 것을 특징으로 하는 코제너레이션 시스템.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100634809B1 (ko) * 2005-07-12 2006-10-16 엘지전자 주식회사 열병합 발전 시스템
KR100788302B1 (ko) * 2006-04-13 2007-12-27 주식회사 코벡엔지니어링 고속제상 히트펌프
CN101078534B (zh) * 2006-05-25 2010-04-21 上海益格新技术工程有限公司 热源为气介质的热汇流母管制余热回收利用系统
KR101294737B1 (ko) * 2006-07-31 2013-08-08 엘지전자 주식회사 열병합 발전시스템
AU2010289904A1 (en) * 2009-08-27 2012-02-23 Mcalister Technologies, Llc Energy system for dwelling support
CN102059930B (zh) * 2009-11-17 2015-05-20 上海三电贝洱汽车空调有限公司 热回收汽车空调
US9513000B2 (en) * 2010-09-29 2016-12-06 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Oxygen combustion system and method for operating same
US9759456B2 (en) * 2012-08-02 2017-09-12 Trane International Inc. Combined heat and power heat pump
US10036347B1 (en) * 2013-07-19 2018-07-31 Raymond C. Sherry Standby energy generating system
US11041636B2 (en) * 2017-06-27 2021-06-22 Imby Energy, Inc. Cogeneration systems and methods for generating heating and electricity
KR102382721B1 (ko) * 2017-09-27 2022-04-05 한온시스템 주식회사 자동차의 통합 열관리 시스템
CN108167038B (zh) * 2018-01-18 2024-04-16 北京工业大学 Orc-跨临界co2热泵发动机排气余热回收联合系统

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4055964A (en) * 1976-11-01 1977-11-01 Consolidated Natural Gas Service Company Heat pump system
US4222244A (en) * 1978-11-07 1980-09-16 Gershon Meckler Associates, P.C. Air conditioning apparatus utilizing solar energy and method
JPS61225562A (ja) * 1985-03-29 1986-10-07 アイシン精機株式会社 ガスエンジン駆動式ヒ−トポンプ装置
US4987748A (en) * 1986-03-19 1991-01-29 Camp Dresser & Mckee Air conditioning apparatus
US4819444A (en) * 1986-07-08 1989-04-11 Manville Sales Corporation Air conditioning apparatus
US5020320A (en) * 1989-12-20 1991-06-04 Gas Research Institute Engine driven heat pump system
JPH04295566A (ja) * 1991-03-25 1992-10-20 Aisin Seiki Co Ltd エンジン駆動式空気調和機
JPH1076841A (ja) * 1996-09-06 1998-03-24 Calsonic Corp ヒートポンプ式自動車用空気調和装置
DE19813674C1 (de) * 1998-03-27 1999-04-15 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung und Verfahren zum Heizen und Kühlen eines Nutzraumes eines Kraftfahrzeuges
US20030182955A1 (en) * 1999-06-07 2003-10-02 Toyotaka Hirao Vehicular air conditioner
DE10006513B4 (de) * 2000-02-15 2014-12-24 Behr Gmbh & Co. Kg Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit Wärmepumpen- und/oder Reheat-Betriebsart
JP2001280745A (ja) * 2000-03-31 2001-10-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 空気調和装置
JP2002130743A (ja) * 2000-10-30 2002-05-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 室外熱交換器ユニット構造、室外機ユニット及びガスヒートポンプ式空気調和機
US6460360B2 (en) * 2001-02-20 2002-10-08 Sheng-Ming Hsieh Power-generating and energy-saving system
EP1275913A3 (en) * 2001-06-26 2003-08-13 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Multiform gas heat pump type air conditioning system
JP5030344B2 (ja) * 2001-08-31 2012-09-19 三菱重工業株式会社 ガスヒートポンプ式空気調和装置、エンジン冷却水加熱装置及びガスヒートポンプ式空気調和装置の運転方法
JP3973438B2 (ja) * 2002-02-06 2007-09-12 三洋電機株式会社 空気調和装置

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EP1628098A2 (en) 2006-02-22
EP1628098A3 (en) 2011-03-30
US20060037344A1 (en) 2006-02-23
CN100378413C (zh) 2008-04-02
CN1737460A (zh) 2006-02-22
US7240504B2 (en) 2007-07-10

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