KR101249445B1 - Domestic combined heat and power system - Google Patents

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KR101249445B1
KR101249445B1 KR1020130000126A KR20130000126A KR101249445B1 KR 101249445 B1 KR101249445 B1 KR 101249445B1 KR 1020130000126 A KR1020130000126 A KR 1020130000126A KR 20130000126 A KR20130000126 A KR 20130000126A KR 101249445 B1 KR101249445 B1 KR 101249445B1
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송영길
박동섭
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Abstract

PURPOSE: A home CHP(Combined Heat and Power) system is provided to maintain the number of the RPM(Revolutions Per Minute) of a turbine generator by controlling the temperature in a boiler without using an inverter. CONSTITUTION: A coolant flows in a circulation pipe(10). A pump(11) is installed in the circulation pipe. The pump circulates the coolant. A boiler(20) heats the coolant, thereby converting the same into gas at high temperature and high pressure. A turbine generator(30) generates electric power using a steam turbine as a motor. The turbine is rotated by the thermal energy of the gaseous coolant. The turbine generator converts the coolant into gas at low temperature and low pressure. A controller(50) controls the temperature in the boiler in order to regularly maintain the RPM of the steam turbine.

Description

가정용 열병합 발전시스템{DOMESTIC COMBINED HEAT AND POWER SYSTEM}Cogeneration system for homes {DOMESTIC COMBINED HEAT AND POWER SYSTEM}

본 발명은 가정용 열병합 발전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발전기에서 생산되는 교류 전원의 주파수를 일정하게 하기 위한 인버터가 필요없는 가정용 열병합 발전시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a cogeneration system for home use, and more particularly, to a cogeneration system for home use that does not require an inverter for maintaining a constant frequency of AC power produced by a generator.

아파트 단지 등 공동주택단지의 난방방식은 난방하는 장소에 열량을 공급하는 방법에 따라서 중앙난방, 지역난방, 개별난방이 있다. The heating system of apartment complexes, such as apartment complexes, includes central heating, district heating, and individual heating, depending on how heat is supplied to the heating place.

중앙난방은 지하실 또는 별도의 장소에 보일러 등의 열원을 설치하고, 이로부터 각 가정에 증기, 온수 또는 온풍 등의 열 매체를 공급하여 난방하는 방식이다.Central heating is a method of installing a heat source such as a boiler in a basement or a separate place, and heating and supplying a heating medium such as steam, hot water, or warm air to each home from it.

지역난방은 아파트 단지 등에 개별적으로 열 생산 시설을 갖추는 대신에 열병합발전소, 쓰레기 소각로 등 집중된 대규모의 열 생산 시설에서 생산된 온수를 지하에 매설된 배관을 통하여 일정 지역의 아파트 단지 등에 공급하는 난방방식이다. District heating is a heating method that supplies hot water produced from large-scale heat generation facilities such as cogeneration plants and waste incinerators to underground apartment complexes through underground pipes instead of having separate heat production facilities. .

개별난방은 각각의 가정에서 개별의 난방기를 채용하여 단독으로 난방하는 방식이다. 개별난방은 각 가정이 원하는 시간에 난방을 하도록 조절할 수 있고, 사용한 만큼만 요금을 내는 장점이 있다. 그러나 개별난방은 소규모 보일러를 사용하기 때문에 열효율이 떨어져 연료비가 지역난방보다 더 든다는 단점이 있다. Individual heating is a method of heating alone by using a separate heater in each home. Individual heating has the advantage of being able to control each household to heat it at the desired time and pay only for what it uses. However, since individual heating uses a small boiler, the heat efficiency is lowered, and the fuel cost is higher than that of district heating.

이와 같은 단점을 해결하기 위한 방안으로서 에너지 효율이 높은 가정용 열병합 발전시스템(Combined Heat and Power System)이 제시되고 있다. 가정용 열병합 발전시스템은 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 생산하는 종합 에너지 시스템으로 일반적으로 고온부는 전력을 생산하기 위한 동력원으로 사용하고, 저온부는 열원으로 사용한다.As a way to solve such drawbacks, the energy-efficient combined heat and power generation system (Combined Heat and Power System) has been proposed. The home cogeneration system is a comprehensive energy system that generates power and heat simultaneously from a single energy source. In general, the high temperature unit is used as a power source for generating power and the low temperature unit is used as a heat source.

도 1은 종래의 가정용 열병합 발전시스템을 간략하게 도시한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 보일러(1)에서 냉매를 가열한 후 고온·고압의 가스 상태의 냉매를 이용해서 터빈발전기(2)를 가동시켜 전기를 생산한 후 터빈발전기(2)에서 배출되는 저온·저압의 냉매를 이용하여 열교환 방식으로 온수통(3)에 저장된 온수를 가열한다. 1 is a conceptual diagram briefly showing a conventional home cogeneration system. As shown in FIG. 1, after the refrigerant is heated in the boiler 1, the turbine generator 2 is operated by using a refrigerant having a high temperature and high pressure gas to generate electricity, and then discharged from the turbine generator 2. The hot water stored in the hot water tank 3 is heated by a heat exchange method using a low temperature and low pressure refrigerant.

터빈발전기(2)에서 생산되는 전기는 교류이며, 주파수는 터빈발전기(2)의 회전수에 비례한다. 이 회전수는 터빈발전기(2)에 유입되는 냉매의 열에너지에 의해서 결정된다. 이 열에너지는 보일러(1)의 온도, 온수통(2)에 저장된 온수의 온도에 의해서 결정된다. 온수의 사용량이 많아서, 저온의 물이 온수통(2)에 많이 보충되면 온수통(2)의 온도가 낮아지며, 보일러(1)의 온도를 동일하게 유지하여도 보일러(1)에 의해서 가열된 냉매의 열에너지는 작아지고, 그 결과 터빈발전기(3)의 회전수가 낮아진다. The electricity produced in the turbine generator 2 is alternating current and the frequency is proportional to the rotational speed of the turbine generator 2. This rotation speed is determined by the thermal energy of the refrigerant flowing into the turbine generator 2. This heat energy is determined by the temperature of the boiler 1 and the temperature of the hot water stored in the hot water tank 2. Since the amount of hot water used is large, when the low-temperature water is replenished in the hot water tank 2, the temperature of the hot water tank 2 is lowered, and the refrigerant heated by the boiler 1 is maintained even though the temperature of the boiler 1 remains the same. The thermal energy of is small, and as a result, the rotation speed of the turbine generator 3 is lowered.

즉, 터빈발전기(3)에서 생산되는 교류 전원의 주파수는 온수 사용량에 따라서 계속 변화한다. 교류 전원에 연결된 부하가 안정적으로 작동하기 위해서는 교류 전원의 주파수가 일정해야 한다. 이를 위해서 종래의 가정용 열병합 발전시스템에서는 터빈발전기(3)에서 생산되는 교류 전원을 직류로 변경하는 정류기(4)와 정류기(4)에서 출력되는 직류 전원을 원하는 주파수의 교류 전원으로 변환하는 인버터(5)가 터빈발전기(3)의 후단에 설치되어야 했다. That is, the frequency of the AC power produced by the turbine generator 3 continues to change depending on the amount of hot water used. In order for the load connected to AC power to operate stably, the frequency of AC power must be constant. To this end, in the conventional home cogeneration system, an inverter (5) for converting the AC power produced by the turbine generator (3) into a direct current (DC) and an inverter for converting the DC power output from the rectifier (4) into an AC power having a desired frequency (5). ) Had to be installed after the turbine generator (3).

그러나 일반 열병합 발전시스템이 아닌 가정용 열병합 발전시스템에 있어서, 고가의 인버터(5)를 사용하는 것은 제조 비용면에서 가정용 열병합 발전시스템의 보급을 어렵게 하는 문제가 있었다. However, in the home cogeneration system, not the general cogeneration system, the use of an expensive inverter (5) has a problem that it is difficult to spread the home cogeneration system in terms of manufacturing cost.

공개특허 10-2012-0073044Patent Publication 10-2012-0073044 공개특허 10-2012-0029286Patent Publication 10-2012-0029286

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인버터를 사용하지 않고 보일러의 온도를 제어하여 터빈발전기의 회전수를 일정하게 유지할 수 있는 가정용 열병합 발전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a cogeneration system for home use that can maintain a constant number of revolutions of the turbine generator by controlling the temperature of the boiler without using an inverter.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가정용 열병합 발전시스템은 냉매가 흐르는 순환배관 및 상기 순환배관에 설치되어 상기 냉매를 순환시키는 펌프와, 상기 순환배관에 흐르는 상기 냉매를 가열하여 고온·고압의 가스 상태로 변환시키는 보일러와, 고온·고압의 가스 상태의 상기 냉매의 열에너지에 의해서 회전하는 증기터빈을 원동기로 하여 전기에너지를 생산하고, 상기 냉매를 저온·저압의 가스 상태로 변환시키는 터빈발전기와, 저온·저압의 가스 상태의 상기 냉매와 열교환을 하여, 저장된 온수를 가열하고, 저온·저압의 가스 상태의 상기 냉매를 저온·저압의 액체 상태로 변환시키는 온수통과, 상기 증기터빈의 분당회전수를 일정하게 유지하도록, 상기 보일러의 온도를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.Household cogeneration system according to the present invention for achieving the above object is installed in the circulation pipe and the circulation pipe through which the refrigerant flows and the pump for circulating the refrigerant, the refrigerant flowing in the circulation pipe by heating the high temperature and high pressure A turbine generator for producing electrical energy by using a boiler for converting to a gas state and a steam turbine rotating by thermal energy of the refrigerant in a high temperature and high pressure gas state, and converting the refrigerant into a low temperature and low pressure gas state; And a hot water tank for exchanging heat with the coolant in a low-temperature / low-pressure gas state to heat the stored hot water, and converting the coolant in the low-temperature / low-pressure gas state into a low-temperature / low-pressure liquid state, and the rpm of the steam turbine. To maintain a constant may include a controller for controlling the temperature of the boiler.

상술한 가정용 열병합 발전시스템은 상기 온수통에 저장된 온수의 온도를 측정하여 전기신호를 출력하는 온도센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 온도센서에서 출력된 전기신호를 입력받아 처리한 후 상기 보일러의 온도를 제어하는 제어신호를 생성하여 상기 보일러에 출력할 수 있다. The above-mentioned home cogeneration system further includes a temperature sensor measuring the temperature of the hot water stored in the hot water tank and outputting an electric signal. The controller receives and processes the electric signal output from the temperature sensor, and then, A control signal for controlling the temperature may be generated and output to the boiler.

또한, 상기 증기터빈의 분당회전수를 측정하여 전기신호를 출력하는 회전수 측정센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 회전수 측정센서에서 출력된 전기신호를 입력받아 처리한 후 상기 보일러의 온도를 제어하는 제어신호를 생성하여 상기 보일러에 출력할 수 있다. The apparatus may further include a rotation speed measurement sensor for measuring the revolutions per minute of the steam turbine and outputting an electrical signal, wherein the controller receives and processes the electrical signal output from the rotation speed measurement sensor. The control signal to control can be generated and output to the boiler.

또한, 상기 온수통에 저장된 온수를 사용하는 복수의 온수 부하에 각각 설치되어, 각각의 온수 부하의 작동 여부를 감지하는 복수의 작동 감지 센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 복수의 작동 감지 센서에서 출력된 전기신호를 입력받아 작동 중인 온수 부하를 확인한 후 이에 따라 상기 보일러의 온도를 제어하는 제어신호를 생성하여 상기 보일러에 출력할 수 있다.The apparatus may further include a plurality of operation detecting sensors installed in the plurality of hot water loads using the hot water stored in the hot water tank, and detecting whether each of the hot water loads is operated. The controller may further include: After checking the hot water load in operation by receiving the output electric signal, a control signal for controlling the temperature of the boiler may be generated and output to the boiler.

상술한 가정용 열병합 발전시스템은 상기 보일러에서 가열된 냉매가 상기 터빈발전기를 거치지 않고, 상기 온수통으로 바로 흐르도록 상기 냉매의 방향을 전환하는 삼방밸브 및 상기 삼방밸브와 연결된 바이패스 배관을 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 발전기에 연결된 부하가 전력을 소비하지 않는 경우 상기 삼방밸브를 제어하여 상기 냉매가 상기 바이패스 배관으로 흐르도록 할 수 있다.The above-mentioned home cogeneration system further includes a three-way valve and a bypass pipe connected to the three-way valve to change the direction of the refrigerant so that the refrigerant heated in the boiler flows directly into the hot water tank without passing through the turbine generator. The controller may control the three-way valve to allow the refrigerant to flow into the bypass pipe when the load connected to the generator does not consume power.

상술한 가정용 열병합 발전시스템에 있어서, 상기 냉매는 메탄올일 수 있다.In the cogeneration system described above, the refrigerant may be methanol.

본 발명에 따른 가정용 열병합 발전시스템은 인버터를 사용하지 않고, 보일러의 온도를 제어하여 터빈발전기의 회전수를 일정하게 유지하므로 제조 비용이 저렴하다는 장점이 있다. Household cogeneration system according to the present invention has the advantage that the manufacturing cost is low because the rotation speed of the turbine generator is kept constant by controlling the temperature of the boiler without using an inverter.

도 1은 종래의 가정용 열병합 발전시스템을 간략하게 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가정용 열병합 발전시스템의 일실시예를 간략하게 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가정용 열병합 발전시스템의 다른 실시예를 간략하게 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 가정용 열병합 발전시스템의 또 다른 실시예를 간략하게 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram briefly showing a conventional home cogeneration system.
Figure 2 is a conceptual diagram briefly showing an embodiment of the home cogeneration system according to the present invention.
3 is a conceptual diagram briefly showing another embodiment of the home cogeneration system according to the present invention.
4 is a conceptual diagram schematically showing still another embodiment of the home cogeneration system according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 가정용 열병합 발전시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, a preferred embodiment of a home-generation cogeneration system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. And in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 2는 본 발명에 따른 가정용 열병합 발전시스템의 일실시예를 간략하게 도시한 개념도이다. 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 가정용 열병합 발전시스템의 일실시예는 냉매가 흐르는 순환배관(10) 및 펌프(11), 냉매를 가열하는 보일러(20), 전기에너지를 생산하는 터빈발전기(30), 온수통(40) 및 보일러(20)의 온도를 제어하는 제어기(50)를 포함한다. Figure 2 is a conceptual diagram briefly showing an embodiment of the home cogeneration system according to the present invention. Referring to Figure 2, one embodiment of the home cogeneration system according to the present invention is a circulation pipe 10 and the pump 11, the refrigerant flowing through the boiler 10, the boiler 20 for heating the refrigerant, a turbine generator for producing electrical energy ( 30), a controller 50 for controlling the temperature of the hot water tank 40 and the boiler 20.

냉매는 온도 및 상 변화에 의해서 열에너지를 흡수하고 방출하는 역할을 한다. 본 발명에 있어서 냉매로는 메탄올을 사용하는 것이 바람직하다. 냉매는 가정용 열병합 발전시스템의 각각의 구성요소들을 서로 연결하고 있는 순환배관(10)을 따라서 이용하면서 열에너지를 전달한다. The refrigerant absorbs and releases thermal energy due to temperature and phase changes. In the present invention, it is preferable to use methanol as the refrigerant. The refrigerant transfers thermal energy while using the circulation pipe 10 connecting the components of the home combined heat and power generation system to each other.

순환배관(10)에는 냉매를 순환시키기 위한 펌프(11)가 설치된다.The circulation pipe 10 is provided with a pump 11 for circulating the refrigerant.

보일러(20)는 물이나 기름이 저장된 탱크(21)와 그 탱크(21)를 가열하는 가열장치(22)를 포함한다. 가열장치(22)는 탱크(21)의 아래에 배치되며, 가열장치(22)에 공급되는 기름이나 가스와 같은 연료를 태워서 탱크(21)를 가열한다. 보일러(20)의 탱크(21) 내부에는 열교환을 위한 코일형태의 배관(23)이 설치되어 있으며, 순환배관(10)은 이 배관(23)과 연결된다. The boiler 20 includes a tank 21 in which water or oil is stored and a heating device 22 for heating the tank 21. The heating device 22 is disposed below the tank 21, and burns fuel such as oil or gas supplied to the heating device 22 to heat the tank 21. The tank 21 of the boiler 20 is provided with a coil 23 of the coil type for heat exchange, the circulation pipe 10 is connected to this pipe (23).

보일러(20)를 통과한 냉매는 보일러(20) 내부의 탱크(21)에 저장된 물이나 기름으로부터 열을 흡수하여 고온·고압의 가스 형태로 변환된다. The refrigerant passing through the boiler 20 absorbs heat from water or oil stored in the tank 21 inside the boiler 20 and is converted into a gas of high temperature and high pressure.

고온·고압의 가스 형태의 냉매는 터빈발전기(30)로 유입되어 터빈발전기(30)의 터빈을 회전시킨다. 터빈이 회전하면 터빈에 연결된 회전형 발전기에서 발전이 이루어진다. 터빈을 회전시키는 과정에서 열에너지를 소모한 냉매는 저온·저압의 가스 형태로 터빈발전기(30)에서 배출된다.The refrigerant having a high temperature and high pressure gas flows into the turbine generator 30 to rotate the turbine of the turbine generator 30. As the turbine rotates, power is generated from a rotary generator connected to the turbine. The refrigerant that consumes thermal energy in the process of rotating the turbine is discharged from the turbine generator 30 in the form of gas of low temperature and low pressure.

터빈발전기(30)에서 배출된 냉매는 온수가 저장되어 있는 온수통(40) 내부에 설치된 코일형태의 배관(41)을 통과하면서 저온·저압의 액체 형태로 상변화를 일으키면서 열에너지를 온수통(40) 내부의 온수에 전달한다. 온수통(40)은 온수를 사용하는 각종 부하(6)들과 연결되어 있다. 예를 들어, 온수통(40)은 세면대, 욕조, 샤워기 등의 온수 부하(6)들과 연결될 수 있다. 온수 부하(6)에서 온수를 사용하면, 온수통(40)과 연결된 상수도 배관(미도시)을 통해서 냉수가 보충된다. The refrigerant discharged from the turbine generator 30 passes through a coil-shaped pipe 41 installed inside the hot water tank 40 in which hot water is stored, causing a phase change to a low-temperature and low-pressure liquid form, thereby transferring heat energy to the hot water tank ( 40) Deliver to hot water inside. The hot water tank 40 is connected to various loads 6 using hot water. For example, the hot water tank 40 may be connected to hot water loads 6 such as a sink, a bath, and a shower. When hot water is used in the hot water load 6, cold water is replenished through a tap water pipe (not shown) connected to the hot water tank 40.

또한, 온수통(40)에는 온수통(40)에 저장된 온수의 온도를 측정하여, 전기신호를 발생하는 온도센서(42)가 설치된다. In addition, the hot water tank 40 is provided with a temperature sensor 42 for measuring the temperature of the hot water stored in the hot water tank 40 to generate an electrical signal.

제어기(50)는 터빈발전기(30)에 유입되는 냉매의 온도와 압력을 일정하게 유지하여 터빈발전기(30)가 일정한 속도로 회전하도록 하는 역할을 한다. 이를 통해서 터빈발전기(30)의 후단에 정류기와 인버터를 설치하지 않고, 바로 부하(7)를 연결할 수 있다는 장점이 있다. The controller 50 maintains the temperature and pressure of the refrigerant flowing into the turbine generator 30 to serve to rotate the turbine generator 30 at a constant speed. Through this, there is an advantage that the load 7 can be directly connected without installing a rectifier and an inverter at the rear end of the turbine generator 30.

본 발명에 따른 가정용 열병합 발전시스템에서 온수통(40)에 저장된 온수의 온도는 온수 사용량에 따라서 계속 변화한다. 온수의 온도 변화는 온수통(40)을 통과한 냉매의 온도를 변화시키며, 결국, 보일러(20)에 유입되는 냉매의 온도를 변화시킨다. 따라서 온수통(40)에 저장된 온수의 온도에 따라서 보일러(20)의 온도를 변화시키지 않으면, 보일러(20)를 통과한 냉매의 온도와 압력이 계속 변화하게 된다. 그 결과 터빈발전기(30)에 공급되는 열에너지가 변화하고, 터빈발전기(30)의 회전수가 변화한다. In the home cogeneration system according to the present invention, the temperature of the hot water stored in the hot water tank 40 continuously changes according to the amount of hot water used. The change in temperature of the hot water changes the temperature of the refrigerant passing through the hot water tank 40, and eventually changes the temperature of the refrigerant flowing into the boiler 20. Therefore, unless the temperature of the boiler 20 is changed according to the temperature of the hot water stored in the hot water tank 40, the temperature and pressure of the refrigerant passing through the boiler 20 are continuously changed. As a result, the thermal energy supplied to the turbine generator 30 changes, and the rotation speed of the turbine generator 30 changes.

본 실시예에 있어서, 제어기(50)는 온수통(40)에 저장된 온수의 온도 변화에 따라서 보일러(20)의 가열장치(22)를 제어함으로써, 터빈발전기(30)에 공급되는 열에너지가 최대한 일정하도록 하는 역할을 한다. In the present embodiment, the controller 50 controls the heating device 22 of the boiler 20 according to the temperature change of the hot water stored in the hot water tank 40, whereby the thermal energy supplied to the turbine generator 30 is as constant as possible. It plays a role.

제어기(50)는 온도센서(42)에서 출력된 전기신호를 수신한다. 제어기(50)는 온도센서(42)에서 출력된 전기신호를 통해서 온수의 온도를 확인한 후 제어기(50)의 메모리에 저장되어 있는 데이터와 비교한다. 메모리에는 온수의 온도에 따른 보일러(20)의 설정온도 값이 저장되어 있다. 제어기(50)는 보일러(20)의 설정온도 값에 따라서 가열장치(22)를 제어하여 보일러(20)의 온도를 조절한다. 예를 들어, 온수의 온도가 낮아져서 보일러(20)의 온도를 더 올릴 필요가 있는 경우에는 가열장치(22)에 공급되는 가스 배관의 밸브가 더 열리도록 밸브를 제어하는 제어신호를 밸브에 전달하여 보일러(20)의 온도를 올린다. 보일러(20)의 온도가 올라가면, 보일러(20)에 유입되는 저온·저압의 액체 형태의 냉매에 더 많은 열에너지가 공급되므로, 온수통(40)에 저장된 온수의 온도가 낮아져서 발생하는 열에너지의 변화를 보상할 수 있다. The controller 50 receives the electrical signal output from the temperature sensor 42. The controller 50 checks the temperature of the hot water through the electric signal output from the temperature sensor 42 and compares it with the data stored in the memory of the controller 50. The memory stores the set temperature of the boiler 20 according to the temperature of the hot water. The controller 50 adjusts the temperature of the boiler 20 by controlling the heating device 22 according to the set temperature value of the boiler 20. For example, when the temperature of the hot water is lowered and the temperature of the boiler 20 needs to be increased, a control signal for controlling the valve is transmitted to the valve so that the valve of the gas pipe supplied to the heating device 22 is opened. Raise the temperature of the boiler 20. When the temperature of the boiler 20 rises, more heat energy is supplied to the low-temperature, low-pressure liquid refrigerant flowing into the boiler 20, so that the temperature of the hot water stored in the hot water tank 40 is lowered to change the heat energy generated. You can compensate.

도 3은 본 발명에 따른 가정용 열병합 발전시스템의 다른 실시예를 간략하게 도시한 개념도이다. 3 is a conceptual diagram briefly showing another embodiment of the home cogeneration system according to the present invention.

도 3에 도시된 실시예는 온도센서 대신에 터빈발전기(30)의 터빈의 회전수를 측정하는 회전수 측정센서(31)를 구비하며, 제어기(50)가 터빈의 회전수를 이용하여 보일러(20)의 가열장치(22)를 제어한다는 점에서 도 2에 도시된 실시예와 차이가 있다. 제어기(50)는 터빈의 회전수가 감소하면, 보일러(20)의 온도를 높이도록 가열장치(22)를 제어하고, 터빈의 회전수가 증가하면, 보일러(20)의 온도를 낮추도록 가열장치(22)를 제어한다. The embodiment shown in FIG. 3 has a rotation speed measuring sensor 31 for measuring the rotation speed of the turbine of the turbine generator 30 instead of the temperature sensor, and the controller 50 uses the rotation speed of the turbine. It differs from the embodiment shown in FIG. 2 in that it controls the heating device 22 of 20). The controller 50 controls the heating device 22 to raise the temperature of the boiler 20 when the turbine speed decreases, and the heating device 22 to lower the temperature of the boiler 20 when the speed of the turbine increases. ).

또한, 본 실시예는 보일러(20)에서 가열된 냉매가 터빈발전기(30)를 거치지 않고, 온수통(40)으로 바로 흐르도록 냉매의 방향을 전환하는 삼방밸브(13) 및 삼방밸브(13)와 연결된 바이패스 배관(14)을 더 포함한다. 제어기(50)는 터빈발전기(30)와 연결된 부하(7)가 전력을 소모하지 않는 새벽 시간에는 보일러(20)에서 가열된 냉매가 바이패스 배관(14)을 통해서 온수통(40)으로 바로 흐르도록 삼방밸브를 제어한다. 이때, 온수통(40)의 온수 온도도 측정하여, 온수의 온도가 충분히 높으면, 보일러(20)의 가동을 중지할 수도 있다. In addition, the present embodiment is a three-way valve 13 and three-way valve 13 for changing the direction of the refrigerant so that the refrigerant heated in the boiler 20 flows directly to the hot water tank 40 without passing through the turbine generator 30. It further includes a bypass pipe 14 connected with. The controller 50 flows the refrigerant heated in the boiler 20 directly to the hot water tank 40 through the bypass pipe 14 at a dawn time when the load 7 connected to the turbine generator 30 consumes no power. Control the three-way valve. At this time, the hot water temperature of the hot water tank 40 is also measured, and if the temperature of hot water is high enough, operation of the boiler 20 may be stopped.

도 4는 본 발명에 따른 가정용 열병합 발전시스템의 또 다른 실시예를 간략하게 도시한 개념도이다.4 is a conceptual diagram schematically showing still another embodiment of the home cogeneration system according to the present invention.

도 4에 도시된 실시예는 온도센서 대신에 온수통(40)과 연결되어 온수통(40)의 온수를 사용하는 각종 온수 부하(6)의 온수 사용 여부를 확인하기 위한 작동 감지 센서(61)를 구비하며, 이를 통해서 보일러(20)의 가열장치(22)를 제어한다는 점에서 차이가 있다. The embodiment shown in Figure 4 is connected to the hot water tank 40 instead of the temperature sensor operation detection sensor 61 for confirming whether or not to use the hot water of the various hot water load (6) using the hot water of the hot water tank (40) There is a difference in that it controls the heating device 22 of the boiler 20 through this.

작동 감지 센서(61)는 세면대, 욕조, 샤워기 등의 온수 부하(6)의 수도 꼭지 내부에 설치된 유량센서 또는 수도 꼭지의 아래에 설치된 적외선 센서 등 다양한 형태일 수 있다. 작동 감지 센서(61)를 통해서 온수의 사용이 확인되면, 제어기(50)는 보일러(20)의 온도를 높일 수 있도록 가열장치(22)를 제어한다. 이때, 사용이 확인된 온수 부하(6)의 종류에 따라서 보일러(20)의 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 온수의 사용량이 적은 세면대에 설치된 작동 감지 센서(61-1)가 작동하는 경우에는 보일러(20)의 온도를 올리지 않고, 온수의 사용량이 많은 욕조에 설치된 작동 감지 센서(61-2)가 작동하는 경우에는 보일러(20)의 온도를 많이 올리는 등의 방식으로 제어할 수 있다. 본 실시예는 온수통(40)의 온도 변화가 감지되기 이전에 미리 온수통(40)의 온도 변화가 발생할 것을 예상하여 보일러(20)의 온도를 조절할 수 있다는 점에서 유리하다. 또한, 온수 부하(6)의 종류에 따라서 달리 대응할 수 있다는 장점도 있다. The operation detection sensor 61 may be in various forms such as a flow rate sensor installed inside the tap of the hot water load 6 such as a sink, a bathtub, a shower, or an infrared sensor installed below the tap. When the use of hot water is confirmed through the operation detection sensor 61, the controller 50 controls the heating device 22 to increase the temperature of the boiler 20. At this time, it is possible to control the temperature of the boiler 20 according to the type of hot water load (6) confirmed use. For example, when the operation detection sensor 61-1 installed in the sink with less usage of hot water is operated, the operation detection sensor 61-2 installed in the bathtub with high usage of hot water does not increase the temperature of the boiler 20. In the case of operating) can be controlled in such a way as to raise the temperature of the boiler 20 much. This embodiment is advantageous in that it is possible to adjust the temperature of the boiler 20 in anticipation of a temperature change of the hot water tank 40 before the temperature change of the hot water tank 40 is detected. In addition, there is an advantage that it can cope differently depending on the type of hot water load (6).

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments described above are merely illustrative of the preferred embodiments of the present invention, the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, those skilled in the art within the spirit and claims of the present invention It will be understood that various changes, modifications, or substitutions may be made thereto, and such embodiments are to be understood as being within the scope of the present invention.

10: 순환배관 11: 펌프
13: 삼방밸브 14: 바이패스 배관
20: 보일러 21: 탱크
22: 가열장치 30: 터빈발전기
31: 회전수 측정센서 40: 온수통
42: 온도센서 50: 제어기
61: 작동 감지 센서10: circulation pipe 11: pump
13: 3-way valve 14: bypass piping
20: boiler 21: tank
22: heating device 30: turbine generator
31: rotation speed sensor 40: hot water tank
42: temperature sensor 50: controller
61: operation detection sensor

Claims (6)

냉매가 흐르는 순환배관 및 상기 순환배관에 설치되어 상기 냉매를 순환시키는 펌프와,
상기 순환배관에 흐르는 상기 냉매를 가열하여 고온·고압의 가스 상태로 변환시키는 보일러와,
고온·고압의 가스 상태의 상기 냉매의 열에너지에 의해서 회전하는 증기터빈을 원동기로 하여 전기에너지를 생산하고, 상기 냉매를 저온·저압의 가스 상태로 변환시키는 터빈발전기와,
저온·저압의 가스 상태의 상기 냉매와 열교환을 하여, 저장된 온수를 가열하고, 저온·저압의 가스 상태의 상기 냉매를 저온·저압의 액체 상태로 변환시키는 온수통과,
상기 온수통에 저장된 온수를 사용하는 복수의 온수 부하에 각각 설치되어, 각각의 온수 부하의 작동 여부를 감지하는 복수의 작동 감지 센서와,
상기 증기터빈의 분당회전수를 일정하게 유지하도록, 상기 보일러의 온도를 제어하는 제어기를 포함하며,
상기 제어기는 상기 복수의 작동 감지 센서에서 출력된 전기신호를 입력받아 작동 중인 온수 부하를 확인한 후 이에 따라 상기 보일러의 온도를 제어하는 제어신호를 생성하여 상기 보일러에 출력하는 가정용 열병합 발전시스템.A pump installed in the circulation pipe through which the refrigerant flows and the circulation pipe to circulate the refrigerant;
A boiler for heating the refrigerant flowing in the circulation pipe and converting the gas into a high temperature and high pressure gas state;
A turbine generator for producing electrical energy by using a steam turbine rotating by thermal energy of the refrigerant in a high temperature and high pressure gas state, and converting the refrigerant into a low temperature and low pressure gas state;
A hot water tank for exchanging heat with the coolant in a low-temperature / low-pressure gas state to heat the stored hot water, and converting the coolant in the low-temperature / low-pressure gas state into a low-temperature / low-pressure liquid state,
A plurality of operation detecting sensors installed in a plurality of hot water loads using hot water stored in the hot water tank, respectively, to detect whether each hot water load is operated;
A controller for controlling the temperature of the boiler so as to maintain a constant revolutions per minute of the steam turbine,
The controller receives the electrical signals output from the plurality of operation detection sensors to check the hot water load in operation, and accordingly generates a control signal for controlling the temperature of the boiler and outputs to the boiler. 제1항에 있어서,
상기 온수통에 저장된 온수의 온도를 측정하여 전기신호를 출력하는 온도센서를 더 포함하며,
상기 제어기는 상기 온도센서에서 출력된 전기신호를 입력받아 처리한 후 상기 보일러의 온도를 제어하는 제어신호를 생성하여 상기 보일러에 출력하는 가정용 열병합 발전시스템. The method of claim 1,
Further comprising a temperature sensor for outputting an electrical signal by measuring the temperature of the hot water stored in the hot water tank,
The controller generates and outputs a control signal for controlling the temperature of the boiler after receiving and processing the electrical signal output from the temperature sensor and the home cogeneration system. 제1항에 있어서,
상기 증기터빈의 분당회전수를 측정하여 전기신호를 출력하는 회전수 측정센서를 더 포함하며,
상기 제어기는 상기 회전수 측정센서에서 출력된 전기신호를 입력받아 처리한 후 상기 보일러의 온도를 제어하는 제어신호를 생성하여 상기 보일러에 출력하는 가정용 열병합 발전시스템. The method of claim 1,
Further comprising a rotation speed measurement sensor for outputting an electrical signal by measuring the rotational speed of the steam turbine,
The controller generates and outputs a control signal for controlling the temperature of the boiler after receiving and processing the electrical signal output from the rotation speed measuring sensor and outputs to the boiler. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 보일러에서 가열된 상기 냉매가 상기 터빈발전기를 거치지 않고, 상기 온수통으로 바로 흐르도록 상기 냉매의 방향을 전환하는 삼방밸브 및 상기 삼방밸브와 연결된 바이패스 배관을 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 발전기에 연결된 부하가 전력을 소비하지 않는 경우 상기 삼방밸브를 제어하여 상기 냉매가 상기 바이패스 배관으로 흐르도록 하는 가정용 열병합 발전시스템. The method of claim 1,
And a three-way valve for redirecting the refrigerant so that the refrigerant heated in the boiler flows directly to the hot water tank without passing through the turbine generator, and a bypass pipe connected to the three-way valve. And cogeneration system for controlling the three-way valve so that the refrigerant flows into the bypass pipe when the connected load does not consume power. 제1항에 있어서,
상기 냉매는 메탄올인 가정용 열병합 발전시스템.

The method of claim 1,
And the refrigerant is methanol.

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