KR100644828B1 - 열병합 발전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 발전기를 구동시키는 구동원의 열을 회수하는 폐열 회수 열교환기와, 실내 공기를 난방시키도록 설치된 난방 열교환기와, 상기 폐열 회수 열교환기의 열을 상기 난방 열교환기로 전달하는 열 전달 수단을 포함하여 구성되어, 구동원의 폐열이 실내의 공기의 난방에 이용되어 효율이 극대화되고, 실내 공기를 난방시키기 위해서 압축기가 구동시킬 필요가 없는 이점이 있다.
열병합 발전 시스템, 발전기, 구동원, 폐열 회수 열교환기, 열 전달 수단, 실내기, 난방용 열교환기

Description

열병합 발전 시스템{Steam supply and power generation system}
도 1은 종래 기술에 따른 열병합 발전 시스템의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 1 실시예의 난방 열교환기를 이용한 실내 난방일 때의 개략 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 1 실시예의 폐열이 방열될 때의 개략 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 2 실시예의 난방 열교환기를 이용한 실내 난방일 때의 개략 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 2 실시예의 폐열이 방열됨과 아울러 실내 냉방일 때의 개략 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 3 실시예의 난방 열교환기를 이용한 실내 난방일 때의 개략 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 3 실시예의 난방 열교환기와 히트 펌프식 공기조화기를 이용한 실내 난방일 때의 개략 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 3 실시예의 폐열이 방열됨과 아울러 실내 냉방일 때의 개략 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110: 발전기 120: 엔진
130: 폐열 열교환기 132: 냉각수 열교환기
134: 배기가스 열교환기 140: 난방 열교환기
141: 실내팬 142: 실내기
142a: 실내기의 흡입구 142b: 실내기의 토출구
150: 열 전달 수단 152: 열매체 순환 유로
154: 열매체 순환 펌프 160: 방열장치
162: 방열 열교환기 164: 방열 바이패스 유로
166,168: 열매체 조절 밸브 169: 방열팬
170: 증발기 172: 압축기
174: 응축기 178: 팽창기구
180: 실외기 181: 실외팬
202: 압축기 204: 사방밸브
206: 실외 열교환기 208: 팽창기구
210: 실내 열교환기 212: 히트 펌프식 공기조화기
214: 히트 펌프 실외기 216: 실외팬
218; 어큐물레이터 220: 히트 펌프 실내기
222: 실내팬 230: 제 2 열전달 수단
232: 실외 열교환기 연결 유로 234: 제 2 열매체 조절 밸브
본 발명은 열병합 발전 시스템에 관한 것으로서, 특히 엔진의 폐열을 이용하여 실내 공기를 난방시킬 수 있는 열병합 발전 시스템에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 열병합 발전 시스템의 개략도이다.
종래의 열병합 발전 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 전력을 생산하는 발전기(2)와, 상기 발전기(2)를 구동시킴과 아울러 열이 발생되는 엔진 등의 구동원(10, 이하 ‘엔진’이라 칭함)과, 상기 엔진(10)에서 발생된 폐열을 회수하는 폐열 회수 장치(20)와, 상기 폐열 회수 장치(20)의 폐열이 이용되는 축열조 등의 열 수요처(30)를 포함하여 구성된다.
상기 발전기(2)에서 생산된 전력은 가정의 각종 조명기구나 히트 펌프식 공기조화기(4) 등의 가전기기로 공급된다.
상기 발전기(2)와 엔진(10)은 상기 열수요처(30)와 별도로 이루어진 섀시(미도시)의 엔진룸(E) 내에 설치된다.
상기 히트 펌프식 공기조화기(4)는 압축기(5)와 사방 밸브(6)와 실내 열교환기(7)와 팽창기구(8)와 실외 열교환기(9)를 포함하여 구성된다.
상기 히트 펌프식 공기조화기(4)는 냉방 운전시 상기 압축기(5)에서 압축된 냉매가 사방 밸브(6)와 실외 열교환기(9)와 팽창기구(8)와 실내 열교환기(7)와 사방 밸브(6)를 차례로 경유하여 압축기(9)로 순환됨에 따라, 상기 실외 열교환기(9) 가 응축기로 작용하고, 상기 실내 열교환기(7)가 증발기로 작용하면서 실내 공기의 열을 빼앗는다.
반면에, 상기 히트 펌프식 공기조화기(4)는 난방 운전시 상기 압축기(5)에서 압축된 냉매가 사방 밸브(6)와 실내 열교환기(7)와 팽창기구(8)와 실외 열교환기(9)와 사방 밸브(6)를 차례로 경유하여 압축기(5)로 순환됨에 따라, 상기 실외 열교환기(9)가 증발기로 작용하고, 상기 실내 열교환기(7)가 응축기로 작용하면서 실내 공기의 가열한다.
상기 폐열 회수장치(20)는 상기 엔진(10)에서 배출되는 배기가스의 열을 빼앗는 배기 가스 열교환기(22)와, 상기 엔진(10)을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗는 냉각수 열교환기(24)로 구성된다.
상기 배기 가스 열교환기(22)는 상기 축열조 등의 열수요처와 제 1 열 공급라인(23)으로 연결되고, 상기 엔진의 배기가스로부터 빼앗은 폐열은 상기 제 1 열 공급라인(23)을 통해 축열조 등의 열수요처(30)로 전달된다.
상기 냉각수 열교환기(24)는 상기 축열조 등의 열수요처(30)와 제 2 열 공급라인(25)으로 연결되고, 상기 엔진을 냉각시킨 냉각수로터 빼앗은 열은 상기 제 2 열 공급라인(25)을 통해 축열조 등의 열수요처(30)로 전달된다.
그러나, 종래 기술에 따른 열병합 발전 시스템은 상기 엔진(10)의 폐열이 실내의 공기의 난방에 이용되지 못하고, 축열조 등의 열수요처(30)에서만 사용되므로, 그 효율이 극대화되지 못하고, 실내 공기를 난방시키기 위해서 상기 압축기(5)가 구동되어야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 효율을 극대화할 수 있는 열병합 발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 발전기와; 상기 발전기를 구동시킴과 아울러 열이 발생되는 구동원과; 상기 구동원의 열을 회수하는 폐열 회수 열교환기와; 냉매가 통과하면서 실내 공기를 냉각시키는 증발기가 설치됨과 아울러 난방 열교환기가 설치되고, 실내 공기가 흡입된 후 토출되도록 흡입구 및 토출구가 형성되며 실내팬이 내장된 실내기와; 상기 증발기와 냉매 배관으로 연결된 압축기와; 상기 압축기와 냉매 배관으로 연결된 응축기와; 상기 응축기 및 증발기와 냉매배관으로 연결된 팽창기구와; 상기 폐열 회수 열교환기의 열을 상기 난방 열교환기로 전달하는 열 전달 수단을 포함하여 구성된다.
상기 실내기는 복수개 구비되고; 상기 열전달 수단은 상기 복수개의 실내기의 난방 열교환기로 열을 전달하는 유로가 병렬로 연결된다.
상기 압축기와 응축기는 실외기에 설치되고, 상기 팽창기구는 상기 실내기와 실외기 중 일측에 설치된다.
본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 발전기와; 상기 발전기를 구동시킴과 아울러 열이 발생되는 구동원과; 상기 구동원의 열을 회수하는 폐열 회수 열교환기와; 실내 공기를 난방시키도록 설치된 난방 열교환기와; 상기 폐열 회수 열교환기의 열을 상기 난방 열교환기로 전달하도록 열매체가 상기 폐열 회수 열교환기와 상기 난방 열교환기를 순환하도록 설치된 열매체 순환 유로와; 상기 열매체를 펌핑시키도록 상기 열매체 순환 유로상에 설치된 열매체 순환 펌프을 포함하여 구성된다.
상기 열병합 발전 시스템은 압축기, 사방밸브, 실외 열교환기, 팽창기구, 실내 열교환기로 이루어진 히트 펌프식 공기조화기를 더 포함하여 구성된다.
상기 열병합 발전 시스템은 상기 열매체 순환 유로를 통과하는 열매체의 열을 상기 실외 열교환기로 전달하는 실외 열교환기 열전달 수단을 더 포함하여 구성된다.
상기 실외 열교환기 열전달 수단은 상기 열매체 순환 유로의 열매체가 상기 실외 열교환기를 가열시킬 수 있도록 설치된 실외 열교환기 연결 유로와; 상기 열매체 순환 유로의 열매체가 상기 실외 열교환기 연결 유로로 선택적으로 이동될 수 있도록 상기 열매체 순환 유로와 상기 실외 열교환기 연결 유로가 연결되는 부분에 설치된 열매체 조절 밸브를 포함하여 구성된다.
상기 난방 열교환기는 복수개 구비되고; 상기 열매체 순환 유로는 상기 복수개의 난방 열교환기로 열을 전달한다.
상기 열병합 발전 시스템은 상기 폐열 회수 열교환기의 열을 방열시키도록 설치된 방열 장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 방열 장치는 방열 열교환기와; 열매체가 상기 방열 열교환기와 폐열 회수 열교환기를 순환할 수 있도록 상기 열매체 순환 유로에 연결된 방열 바이패스 유로와; 상기 방열 바이패스 유로와 열매체 순환 유로의 연결부에 설치된 열매체 조절 밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 1 실시예의 난방 열교환기를 이용한 실내 난방일 때의 개략 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 1 실시예의 폐열이 방열될 때의 개략 구성도이다.
본 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 발전기(110)와; 상기 발전기(110)를 구동시킴과 아울러 열이 발생되는 구동원(120)과; 상기 구동원(120)의 열을 회수하는 폐열 회수 열교환기(130)와; 실내(I) 공기를 난방시키도록 설치된 난방 열교환기(140)와; 상기 폐열 회수 열교환기(130)의 열을 상기 난방 열교환기로 전달하는 열 전달 수단(150)을 포함하여 구성된다.
상기 발전기(110)는 교류 발전기와 직류 발전기 중 어느 하나로서, 상기 구동원(120)의 출력축에 회전자가 연결되어 상기 출력축의 회전시 전기를 생산한다.
상기 발전기(110)는 후술하는 실내기(142) 또는 각종 조명기구(143) 등과 전력선(111)으로 연결되어 생산된 전기를 전력선(111)을 통해 공급한다.
상기 구동원(120)은 연료 전지로 이루어지거나, 가스 또는 석유 등 화석 연료를 이용하여 운전되는 엔진으로 이루어지고, 이하 엔진으로 한정하여 설명한다.
상기 엔진(120)에는 가스나 석유 등의 연료가 주입되는 연료 주입구(121)와, 연료 주입구(121)와 합지되어 공기가 흡입되는 흡기구(122)와, 엔진(120)에서 배기된 배기 가스가 통과하는 배기구(123)가 설치된다.
상기 폐열 회수 장치(130)는 상기 엔진(120)과 냉각수 라인(124)을 통해 연결되어 상기 엔진(120)의 냉각수 열을 회수하는 냉각수 열교환기(132)와, 상기 엔 진(120)에서 배출된 배기가스 열을 회수하도록 배기구(123) 상에 설치된 배기가스 열교환기(134)를 포함하여 구성된다.
상기 엔진(120) 또는 냉각수 라인(124)에는 냉각수가 상기 엔진(120)과 냉각수 열교환기(132)를 순환할 수 있도록 냉각수 순환 펌프(125)가 설치된다.
한편, 상기 난방 열교환기(140)는 실내(I) 공기가 흡입된 후 토출되도록 흡입구(142a) 및 토출구(142b)가 형성되고 실내팬(141)이 내장된 실내기(142)에 장착된다.
상기 실내기(142)는 실내(I)의 공기가 상기 흡입구(142a)를 통해 흡입되어 상기 난방 열교환기(140)에 의해 가열된 후 상기 토출구(142b)를 통해 실내(I)로 토출될 수 있도록 내부에 공기 유로가 형성된다.
상기 실내기(142) 및 난방 열교환기(140)는 복수개 구비된다.
상기 열전달 수단(150)은 상기 복수개의 난방 열교환기(140)로 열을 전달하는 유로가 병렬로 연결된다.
상기 열 전달 수단(150)은 상기 냉각수 열교환기(132)와 배기가스 열교환기(134) 중 어느 하나의 열을 상기 난방 열교환기(140)로 전달하는 것도 가능하고, 둘 모두의 열을 상기 난방 열교환기(140)로 전달하는 것도 가능하며, 이하 둘 모두의 열을 상기 난방 열교환기(140)로 전달하는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 열 전달 수단(150)은 열매체가 상기 폐열 회수 열교환기(130)와 상기 난방 열교환기(140)를 순환하도록 설치된 열매체 순환 유로(152)와, 상기 열매체를 펌핑시키도록 상기 열매체 순환 유로(152)상에 설치된 열매체 순환 펌프(154)를 포 함하여 구성된다.
상기 열병합 발전 시스템은 상기 폐열 회수 열교환기(130)의 열을 방열시키도록 설치된 방열 장치(160)를 더 포함하여 구성된다.
상기 방열 장치(160)는 방열 열교환기(162)와, 열매체가 상기 방열 열교환기(162)와 폐열 회수 열교환기(130)를 순환할 수 있도록 상기 열매체 순환 유로(152)에 연결된 방열 바이패스 유로(164)와, 상기 방열 바이패스 유로(164)와 열매체 순환 유로(152)의 연결부에 설치된 열매체 조절 밸브(166)(168)를 포함하여 구성된다.
상기 방열 장치(160)는 상기 방열 열교환기(162)의 실외의 대기중으로 방출되도록 실외 공기를 상기 방열 열교환기(162)로 송풍하도록 설치된 방열 팬(169)를 더 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
상기 엔진(120)이 구동되면, 상기 발전기(110)는 회전자가 회전되어 전기를 생산하고, 생산된 전기는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전력선(111)을 통해 상기 실내기(142) 또는 조명기구(143) 등으로 공급된다.
상기 엔진(120)의 구동시 상기 엔진(120)의 배기가스 폐열과 냉각수 폐열은 상기 냉각수 열교환기(132)와 배기가스 열교환기(134)에서 회수된다.
상기 열병합 발전 시스템은 상기 실내기(142)의 운전시 상기 실내팬(141)이 회전되고, 상기 열매체 순환 펌프(154)가 구동되며, 상기 열매체 조절 밸브(166)(168)는 열매체가 난방 열교환기(140)로 이동되도록 난방 모드로 절환된다.
상기 열매체 순환 유로(152)의 열매체는 상기 열매체 순환 펌프(154)에 의해 펌핑되어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 냉각수 열교환기(132)와 배기가스 열교환기(134)를 통과하면서 가열되고, 상기 난방 열교환기(140)를 통과하면서 난방 열교환기(140)를 가열시키며, 상기 냉각수 열교환기(132)와 배기가스 열교환기(134)와 난방 열교환기(140)를 순환하면서 폐열을 난방 열교환기(140)으로 전달한다.
한편, 상기와 같이 엔진의 폐열이 이동될 때, 실내(I)의 공기는 상기 실내팬(141)에 의해 실내기(I)의 흡입구(142a)로 흡입되고, 상기 폐열에 의해 가열된 난방 열교환기(140)에 의해 가열되며, 실내기(I)의 토출구(142b)를 통해 실내(I)로 토출되어 실내(I)를 난방시킨다.
반면에, 상기 열병합 발전 시스템은 상기 실내기(142)의 운전 정지시 상기 실내팬(141)이 회전 정지되고, 상기 열매체 순환 펌프(154)가 구동되며, 상기 열매체 조절 밸브(166)(168)는 열매체가 방열 열교환기(162)로 이동되도록 방열 모드로 절환되며, 상기 방열팬(169)는 회전된다.
상기 열매체 순환 유로(152)의 열매체는 상기 열매체 순환 펌프(154)에 의해 펌핑되어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 냉각수 열교환기(132)와 배기가스 열교환기(134)를 통과하면서 가열되고, 상기 방열 열교환기(162)를 통과하면서 방열 열교환기(162)를 가열시키며, 이후 상기 냉각수 열교환기(132)와 배기가스 열교환기(134)와 방열 열교환기(162)를 순환하면서 폐열을 방열 열교환기(162)로 전달한다.
한편, 상기와 같이 엔진의 폐열이 이동될 때, 실외의 공기는 상기 방열팬(169)에 의해 상기 방열 열교환기(162)로 이동되어 상기 방열 열교환기(162)로 전달된 폐열을 대기중으로 방출시킨다.
도 4는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 2 실시예의 난방 열교환기를 이용한 실내 난방일 때의 개략 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 2 실시예의 폐열이 방열됨과 아울러 실내 냉방일 때의 개략 구성도이다.
본 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 실내기(142)에 냉매가 통과하면서 증발되어 실내 공기를 냉각시키는 증발기(170)가 설치되고, 상기 증발기(170)와 냉매 배관(171)으로 연결된 압축기(172)와, 상기 압축기(172)와 냉매 배관(173)으로 연결된 응축기(174)와, 상기 응축기(174) 및 증발기(170)와 냉매배관(175)(176)으로 연결된 팽창기구(178)를 더 포함하여 구성되며,
상기 압축기(172)와 응축기(174)는 실외에 설치된 실외기(180)에 설치된다.
상기 실외기에는 실외의 공기를 상기 응축기(174)로 송풍시키는 실외팬(181)이 설치된다.
상기 실외기(180)는 발전기(110)와 전력선(111)으로 연결된다.
상기 팽창기구(178)는 상기 실내기(142)에 각각 설치되거나, 실외기(180)에 설치된다.
본 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은 상기 실내기(142)의 난방 운전시 본 발명 제 1 실시예와 같이, 상기 실내팬(141)이 회전되고, 상기 열매체 순환 펌프(154)가 구동되며, 상기 열매체 조절 밸브(166)(168)는 열매체가 난방 열교환기(140)로 이동되도록 난방 모드로 절환되고, 실내(I)의 공기는 엔진(120)의 폐열이 전달된 난방 열교환기(140)에 의해 가열되어 실내(I)를 난방시킨다.
반면에, 상기 열병합 발전 시스템은 상기 실내기(142)의 냉방 운전시 상기 실내팬(141)이 회전되고, 상기 열매체 순환 펌프(154)가 구동되며, 상기 열매체 조절 밸브(166)(168)는 열매체가 방열 열교환기(162)로 이동되도록 방열 모드로 절환되며, 상기 방열팬(169)은 회전되고, 상기 압축기(172)가 구동된다.
상기 열매체 순환 유로(152)의 열매체는 본 발명 제 1 실시예와 같이 냉각수 열교환기(132)와 배기가스 열교환기(134)와 방열 열교환기(162)를 순환하면서 폐열을 방열 열교환기(162)로 전달하고, 상기 방열 열교환기(162)로 전달된 폐열은 방열팬(169)의 회전에 의해 대기 중으로 방출된다.
한편, 상기와 같이 엔진의 폐열이 방열될 때, 실내(I)의 공기는 상기 실내팬(141)에 의해 실내기(I)의 흡입구(142a)로 흡입되고, 상기 난방 열교환기(140)를 열교환없이 통과하며, 상기 증발기(170)에 의해 냉각된 후 실내기(I)의 토출구(142b)를 통해 실내(I)로 토출되어 실내(I)를 냉방시킨다.
도 6은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 3 실시예의 난방 열교환기를 이용한 실내 난방일 때의 개략 구성도이고, 도 7은 본 발명에 따른 열병합 발전 시 스템 제 3 실시예의 난방 열교환기와 히트 펌프식 공기조화기를 이용한 실내 난방일 때의 개략 구성도이며, 도 8은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 3 실시예의 폐열이 방열됨과 아울러 실내 냉방일 때의 개략 구성도이다.
본 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 압축기(202), 사방밸브(204), 실외 열교환기(206), 팽창기구(208)(209), 실내 열교환기(210)로 이루어진 히트 펌프식 공기조화기(212)와, 열매체 순환 유로(152)를 통과하는 열매체의 열을 상기 실외 열교환기(206)로 전달하는 제 2 열전달 수단인 실외 열교환기 열전달 수단(230: 이하 ‘제 2 열전달 수단’이라 칭함)을 포함하여 구성되고, 상기 히트 펌프식 공기조화기(212)와 제 2 열전달 수단(230) 이외의 기타 구성 및 작용은 본 발명 제 1 실시예와 제 2 실시예 중 어느 하나와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 압축기(202), 사방밸브(204), 실외 열교환기(206)는 히프 펌프 실외기(214)에 설치된다.
상기 사방밸브(204)는 상기 히트 펌프식 공기조화기(212)의 난방 운전시 상기 압축기(202)에서 압축된 냉매를 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 실내 열교환기(210)로 안내하도록 내부 유로를 조절하고, 상기 히트 펌프식 공기조화기(212)의 냉방 운전시 상기 압축기(202)에서 압축된 냉매를 도 8에 도시된 바와 같이, 실외 열교환기(206)로 안내하도록 내부 유로를 조절한다.
상기 팽창기구(208)(209)는 후술하는 히트 펌프 실내기(220)에 각각 설치되거나, 히프 펌프 실외기(214)에 설치된다.
상기 히프 펌프 실외기(214)에는 상기 히트 펌프식 공기조화기(212)의 난방 운전과 냉방 운전시 상기 실외 열교환기(206)로 실외 공기를 송풍시키는 실외팬(216)이 설치된다.
상기 히프 펌프 실외기(214)는 상기 사방밸브(204)를 통과한 냉매 중 액 냉매가 축적되도록 상기 압축기(202)의 흡입 배관에 어큐물레이터(218)가 설치된다.
한편, 상기 실내 열교환기(210)는 실내(I) 공기가 흡입된 후 토출되도록 흡입구(220a) 및 토출구(220b)가 형성되고 실내팬(222)이 내장된 히트 펌프 실내기(220)에 설치된다.
상기 히트 펌프 실내기(220)는 실내(I)의 공기가 상기 흡입구(142a)를 통해 흡입되어 상기 난방 열교환기(140)에 의해 가열된 후 상기 토출구(142b)를 통해 실내(I)로 토출될 수 있도록 내부에 공기 유로가 형성된다.
상기 히트 펌프 실내기(220) 및 실내 열교환기(210)는 복수개 구비된다.
상기 제 2 열전달 수단(230)은 상기 열매체 순환 유로(152)의 열매체가 상기 실외 열교환기(206)를 가열시킬 수 있도록 설치된 실외 열교환기 연결 유로(232)와; 상기 열매체 순환 유로(152)의 열매체가 상기 실외 열교환기 연결 유로(232)로 선택적으로 이동될 수 있도록 상기 열매체 순환 유로(152)와 상기 실외 열교환기 연결 유로(232)가 연결되는 부분에 설치된 제 2 열매체 조절 밸브(234)를 포함하여 구성된다.
상기 실외 열교환기 연결 유로(232)는 상기 히트 펌프식 공기조화기(212)의 난방 운전시 상기 실외 열교환기(206)를 제상하거나, 저온(실외 공기의 온도가 -5℃ 이하) 난방 성능을 향상시키도록 상기 실외 열교환기(206) 하단부 일부에 연결/ 관통하도록 설치된다.
본 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은 실내기(142)가 난방 운전이고, 히트 펌프식 공기조화기(212)가 운전 정지이면, 상기 실내기(142)의 실내팬(141)이 회전되고, 상기 열매체 순환 펌프(154)가 구동되며, 상기 열매체 조절 밸브(166)(168)는 열매체가 난방 열교환기(140)로 이동되도록 난방 모드로 절환되며, 제 2 열매체 조절 밸브(234)는 열매체가 상기 실외 열교환기(206)를 통과하지 않도록 절환된다.
상기 열매체 순환 유로(152)의 열매체는 상기 열매체 순환 펌프(154)에 의해 펌핑되어, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 냉각수 열교환기(132)와 배기가스 열교환기(134)를 통과하면서 가열되고, 상기 난방 열교환기(140)를 통과하면서 난방 열교환기(140)를 가열시키며, 상기 냉각수 열교환기(132)와 배기가스 열교환기(134)와 난방 열교환기(140)를 순환하면서 폐열을 난방 열교환기(140)로 전달한다.
한편, 상기와 같이 엔진의 폐열이 실내기(142)의 난방 열교환기(140)로만 이동될 때 실내(I)의 공기는 상기 실내팬(141)에 의해 실내기(I)의 흡입구(142a)로 흡입되고, 상기 폐열에 의해 가열된 난방 열교환기(140)에 의해 가열되며, 실내기(I)의 토출구(142b)를 통해 실내(I)로 토출되어 실내(I)를 난방시킨다.
반면에, 상기 열병합 발전 시스템은 실내기(142)가 난방 운전이고, 히트 펌프식 공기조화기(212)가 난방 운전이면, 상기 실내기(142)의 실내팬(141)이 회전되고, 상기 열매체 순환 펌프(154)가 구동되며, 상기 열매체 조절 밸브(166)(168)는 열매체가 난방 열교환기(140)로 이동되도록 난방 모드로 절환되며, 상기 제 2 열매체 조절 밸브(234)는 열매체가 상기 실외 열교환기(206)를 통과하도록 절환되고, 상기 압축기(202)는 구동되며, 상기 사방밸브(204)는 냉방 모드로 절환되고, 상기 히트 펌프 실내기(220)의 실내팬(222)과, 히트 펌프 실외기(214)의 실외팬(216)이 회전된다.
상기 열매체 순환 유로(152)의 열매체는 상기 열매체 순환 펌프(154)에 의해 펌핑되어, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 냉각수 열교환기(132)와 배기가스 열교환기(134)를 통과하면서 가열되고, 상기 난방 열교환기(140)를 통과하면서 난방 열교환기(140)를 가열시킨 후, 상기 실외 열교환기(206)를 통과하면서 실외 열교환기(206)를 가열시킨다.
이후, 상기 열매체는 상기 냉각수 열교환기(132)와 배기가스 열교환기(134)와 난방 열교환기(140)와 실외 열교환기(206)를 순환하면서 폐열을 난방 열교환기(140)와 실외 열교환기(206)로 전달한다.
상기와 같이 엔진의 폐열이 실내기(142)의 난방 열교환기(140)와 히트 펌프식 공기조화기(212)의 실외 열교환기(206)로 이동될 때, 실내(I)의 공기는 상기 실내팬(141)에 의해 실내기(I)의 흡입구(142a)로 흡입되고, 상기 폐열에 의해 가열된 난방 열교환기(140)에 의해 가열되며, 실내기(I)의 토출구(142b)를 통해 실내(I)로 토출되어 실내(I)를 난방시킨다.
또한, 실내(I)의 공기는 상기 히트 펌프 실내기(220)의 실내팬(222)에 의해 히트 펌프 실내기(220)의 흡입구(220a)로 흡입되고, 상기 히트 펌프식 공기조화기(212)의 실내 열교환기(210)에 의해 가열되며, 히트 펌프 실내기(220)의 토출구(220b)를 통해 실내(I)로 토출되어 실내(I)를 난방시킨다.
반면에, 상기 열병합 발전 시스템은 실내기(142)가 운전 정지이고, 히트 펌프식 공기조화기(212)가 냉방 운전이면, 상기 실내기(142)의 실내팬(141)이 회전 정지되고, 상기 열매체 순환 펌프(154)가 구동되며, 상기 열매체 조절 밸브(166)(168)는 열매체가 방열 열교환기(162)로 이동되도록 방열 모드로 절환되며, 상기 방열팬(169)은 회전되고, 상기 제 2 열매체 조절 밸브(234)는 열매체가 상기 실외 열교환기(206)를 통과하지 않도록 절환되며, 상기 압축기(202)는 구동되고, 상기 사방밸브(204)는 냉방 모드로 절환되며, 상기 히트 펌프 실내기(220)의 실내팬(222)과, 히트 펌프 실외기(214)의 실외팬(216)이 회전된다.
상기 열매체 순환 유로(152)의 열매체는 상기 열매체 순환 펌프(154)에 의해 펌핑되어, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 냉각수 열교환기(132)와 배기가스 열교환기(134)를 통과하면서 가열되고, 상기 방열 열교환기(162)를 통과하면서 방열 열교환기(162)를 가열시키며, 이후 상기 냉각수 열교환기(132)와 배기가스 열교환기(134)와 방열 열교환기(162)를 순환하면서 폐열을 방열 열교환기(162)로 전달한다.
한편, 상기와 같이 엔진의 폐열이 이동될 때, 실외의 공기는 상기 방열팬(169)에 의해 상기 방열 열교환기(162)로 이동되어 상기 방열 열교환기(162) 로 전달된 폐열을 대기중으로 방출시킨다.
상기와 같이 엔진의 폐열이 방열 열교환기(162)에서 방열될 때, 실내(I)의 공기는 상기 히트 펌프 실내기(220)의 실내팬(222)에 의해 히트 펌프 실내기(220)의 흡입구(220a)로 흡입되고, 상기 히트 펌프식 공기조화기(212)의 실내 열교환기(210)에 의해 냉각되며, 히트 펌프 실내기(220)의 토출구(220b)를 통해 실내(I)로 토출되어 실내(I)를 냉방시킨다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 발전기를 구동시키는 구동원의 열을 회수하는 폐열 회수 열교환기와, 실내 공기를 난방시키도록 설치된 난방 열교환기와, 상기 폐열 회수 열교환기의 열을 상기 난방 열교환기로 전달하는 열 전달 수단을 포함하여 구성되어, 구동원의 폐열이 실내의 공기의 난방에 이용되어 효율이 극대화되고, 실내 공기를 난방시키기 위해서 압축기가 구동시킬 필요가 없는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 실내 공기가 흡입된 후 토출되도록 흡입구 및 토출구가 형성되고 실내팬 및 난방 열교환기가 내장된 실내기와, 상기 실내기에 설치된 증발기를 더 포함하여 구성되어, 엔진의 폐열을 이용하여 실내를 난방 할 수 있을 뿐만 아니라 증발기를 이용하여 실내를 냉방 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 열 전달 수단이 열매체가 상기 폐열 회수 열교환기와 상기 난방 열교환기를 순환하도록 설치된 열매체 순환 유로와, 상기 열매체를 펌핑시키도록 상기 열매체 순환 유로상에 설치된 열매체 순환 펌프를 포함하여 구성되어, 구동원의 폐열을 안전하고 효율 좋게 활용할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 압축기, 사방밸브, 실외 열교환기, 팽창기구, 실내 열교환기로 이루어진 히트 펌프식 공기조화기와; 열매체 순환 유로를 통과하는 열매체의 열을 실외 열교환기로 전달하는 제 2 열전달 수단을 더 포함하여 구성되어, 구동원의 폐열을 이용하여 실내를 난방 시킬 수 있고, 구동원의 폐열을 이용하여 실외 열교환기의 서리 착상을 방지하거나 저온 난방 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 폐열 회수 열교환기의 열을 방열시키도록 설치된 방열 장치를 포함하여 구성되어, 구동원을 안정적으로 구동시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 발전기와;
    상기 발전기를 구동시킴과 아울러 열이 발생되는 구동원과;
    상기 구동원의 열을 회수하는 폐열 회수 열교환기와;
    냉매가 통과하면서 실내 공기를 냉각시키는 증발기가 설치됨과 아울러 난방 열교환기가 설치되고, 실내 공기가 흡입된 후 토출되도록 흡입구 및 토출구가 형성되며 실내팬이 내장된 실내기와;
    상기 증발기와 냉매 배관으로 연결된 압축기와;
    상기 압축기와 냉매 배관으로 연결된 응축기와;
    상기 응축기 및 증발기와 냉매배관으로 연결된 팽창기구와;
    상기 폐열 회수 열교환기의 열을 상기 난방 열교환기로 전달하는 열 전달 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내기는 복수개 구비되고;
    상기 열전달 수단은 상기 복수개 실내기의 난방 열교환기로 열을 전달하는 유로가 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기와 응축기는 실외기에 설치되고, 상기 팽창기구는 상기 실내기와 실외기 중 일측에 설치된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
  4. 발전기와;
    상기 발전기를 구동시킴과 아울러 열이 발생되는 구동원과;
    상기 구동원의 열을 회수하는 폐열 회수 열교환기와;
    실내 공기를 난방시키도록 설치된 난방 열교환기와;
    상기 폐열 회수 열교환기의 열을 상기 난방 열교환기로 전달하도록 열매체가 상기 폐열 회수 열교환기와 상기 난방 열교환기를 순환하도록 설치된 열매체 순환 유로와;
    상기 열매체를 펌핑시키도록 상기 열매체 순환 유로상에 설치된 열매체 순환 펌프을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 열병합 발전 시스템은 압축기, 사방밸브, 실외 열교환기, 팽창기구, 실내 열교환기로 이루어진 히트 펌프식 공기조화기를 더 포함하여 구성된 것을 특지으로 하는 열병합 발전 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 열병합 발전 시스템은 상기 열매체 순환 유로를 통과하는 열매체의 열을 상기 실외 열교환기로 전달하는 실외 열교환기 열전달 수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 실외 열교환기 열전달 수단은 상기 열매체 순환 유로의 열매체가 상기 실외 열교환기를 가열시킬 수 있도록 설치된 실외 열교환기 연결 유로와;
    상기 열매체 순환 유로의 열매체가 상기 실외 열교환기 연결 유로로 선택적으로 이동될 수 있도록 상기 열매체 순환 유로와 상기 실외 열교환기 연결 유로가 연결되는 부분에 설치된 열매체 조절 밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 난방 열교환기는 복수개 구비되고;
    상기 열매체 순환 유로는 상기 복수개의 난방 열교환기로 열을 전달하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열병합 발전 시스템은 상기 폐열 회수 열교환기의 열을 방열시키도록 설치된 방열 장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 방열 장치는 방열 열교환기와;
    열매체가 상기 방열 열교환기와 폐열 회수 열교환기를 순환할 수 있도록 상기 열매체 순환 유로에 연결된 방열 바이패스 유로와;
    상기 방열 바이패스 유로와 열매체 순환 유로의 연결부에 설치된 열매체 조절 밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
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