KR101544440B1 - The structure of heat transfer fluid with buffer water tank in micro combined heat and power unit - Google Patents

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KR101544440B1 KR1020140080293A KR20140080293A KR101544440B1 KR 101544440 B1 KR101544440 B1 KR 101544440B1 KR 1020140080293 A KR1020140080293 A KR 1020140080293A KR 20140080293 A KR20140080293 A KR 20140080293A KR 101544440 B1 KR101544440 B1 KR 101544440B1
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박대웅
정승기
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Abstract

The present invention provides a circulation structure of a heat medium of a micro-cogenerator including a buffer tank, wherein a high-temperature heat medium having gone through a heat exchanger is supplied to a heating load or a water-heating heat exchanger through a heat medium supply line and the durability of a Stirling engine is enhanced and a micro-cogenerator can be miniaturized and lightened as a buffer tank is vertically connected in parallel to the heat medium supply line and the Stirling engine does not stop immediately but operates until warm water in the buffer tank rises to a predetermined temperature even if a water-heating load decreases or stops abruptly. Therefore, a frequent decrease in durability can be prevented by operating the Stirling engine, which used to be operated to correspond to the heat capacity of using heated water in an irregular pattern, for a certain span of time owing to a buffer tank with a certain capacity arranged on the micro-cogenerator including the function of heating water without a warm water tank.

Description

버퍼탱크를 구비한 소형 열병합발전기의 열매체 순환구조{THE STRUCTURE OF HEAT TRANSFER FLUID WITH BUFFER WATER TANK IN MICRO COMBINED HEAT AND POWER UNIT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a heat medium circulation structure of a small cogeneration power generator having a buffer tank,

본 발명은 소형 열병합발전기의 열매체 순환구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열매체공급라인에 병렬로 연결되어 열매체공급라인에서 공급되는 열매체를 저장하는 버퍼탱크가 구비되어, 급탕 부하가 갑자기 줄거나 정지되더라도 스털링 엔진이 바로 정지되지 않고 버퍼탱크내의 온도가 소정 온도로 상승될 때까지 운전되어 스털링 엔진의 내구성을 증진시키는 버퍼탱크를 구비한 소형 열병합발전기의 열매체 순환구조에 관한 것이다.The present invention relates to a heat medium circulation structure of a small cogeneration power plant, and more particularly, to a heat medium circulation structure of a small cogeneration power plant, in which a buffer tank, which is connected in parallel to a heating medium supply line and stores a heating medium supplied from a heating medium supply line, is suddenly reduced The present invention relates to a heat medium circulation structure of a small cogeneration power generator having a buffer tank which is not stopped immediately but is operated until the temperature in the buffer tank is raised to a predetermined temperature to thereby enhance the durability of the Stirling engine.

근래 새로운 에너지 원의 발굴에 대한 관심이 높아지면서, 산업의 거의 모든 분야에서 발생된다고 할 수 있는 중,저온의 배기가스 또는 냉각수의 잠열을 회수 및 재이용하는 기술에 대한 중요성이 높아지고 있다.Recently, as interest in discovering new energy sources has increased, the importance of technologies for recovering and reusing latent heat of low-temperature exhaust gas or cooling water, which can be said to occur in almost all fields of industry, is increasing.

이와 같은 중, 저온의 열에너지를 고급 에너지인 축동력으로 전환할 때 스털링 엔진(stirling Engine)을 사용하는데, 이는 동력사이클을 이루는 각 구성 요소가 하나의 엔진으로 집합되어 있고 작동유체로써 공기와 같은 기체를 사용하기 때문에, 장치가 매우 간단하고 운전이 용이한 이점을 제공한다.The Stirling Engine is used to convert low temperature heat energy into high-energy energy. This is because each component constituting the power cycle is assembled into one engine and a gas such as air is used as the working fluid. So that the device is very simple and provides an easy operation.

또한 스털링 엔진은 동력 사이클 중 최고의 열효율을 가지기 때문에, 이를 이용하여 중저온 열에너지를 동력으로 전환할 경우 종래 유기 랭킨 시스템에 비하여 매우 구조가 간단한 반면에, 고효율적인 에너지의 전환을 가능하게 하는 이점을 제공한다.In addition, since the Stirling engine has the highest thermal efficiency among the power cycles, when the low-temperature thermal energy is converted into the power by using it, the structure is very simple compared to the conventional organic Rankine system, but the advantage that enables high efficiency energy conversion is provided do.

도 1에 도시된 바와 같이, 최근에는 이를 이용하여 가정에서도 전기와 열을 동시에 생산하는 발전방식인 Micro CHP(Combined Heat and Power)가 사용되는데, 이러한 발전방식의 소형 열병합발전기는 스털링 엔진(110)과, 보조보일러(200)를 채용하여 상기 스털링 엔진(110)을 통해 전기를 생산하고, 상기 보조보일러(200)를 통해서는 난방용 온수를 생산할 수 있도록 구성된 가정용 보일러 설비의 일종이라고 볼 수 있다.As shown in FIG. 1, a micro CHP (Combined Heat and Power), which is a power generation system for simultaneously generating electricity and heat, is used in the home by using the same. The power generator of this power generation type is a Stirling engine 110, And an auxiliary boiler 200 to generate electricity through the Stirling engine 110 and to generate hot water for heating through the auxiliary boiler 200. [

상기 스털링 엔진(110)은 엔진헤드(미도시)를 가열하면 내부에 밀봉된 작동유체(수소가스 또는 헬륨가스)가 온도차에 의해 팽창/수축하면서 작동하여 교류 전류를 생산하게 되는데, 엔진 버너(120)에 의해 작동유체가 가열되는 엔진헤드인 고온부와, 작동유체가 환수되는 저온부의 온도차가 클수록 더 많은 전기를 발전 할 수 있게 된다.When the engine head (not shown) is heated, the operating fluid (hydrogen gas or helium gas) sealed inside the Stirling engine 110 is expanded and contracted by the temperature difference to produce alternating current. The engine burner 120 The larger the temperature difference between the high temperature portion, which is the engine head where the working fluid is heated by the working fluid, and the low temperature portion where the working fluid is returned, the more electricity can be generated.

상기 보조보일러(200)에 구비된 현열 열교환기(210)와 잠열 열교환기(220)를 통해 공급되는 고온의 열매체가 온수탱크(300)에 저수되어 있는 물과 열교환을 통해 온수를 생산하여 사용자가 활용 할 수 있게 하는데, 이 경우 상기 스털링 엔진(110)을 냉각하기 위해 상기 온수탱크(300)에서 열교환 된 저온의 열매체가 열매체환수관(130)을 통해 환수되어 스털링 엔진(110)을 경유한 후 보조보일러(200)에 구비된 잠열 열교환기(220)와 현열 열교환기(210)를 순차 반복하여 순환되도록 구성된다.The heat medium supplied through the sensible heat exchanger 210 and the latent heat exchanger 220 provided in the auxiliary boiler 200 produces hot water through heat exchange with the water stored in the hot water tank 300, In this case, in order to cool the Stirling engine 110, the low-temperature heating medium heat-exchanged in the hot water tank 300 is returned through the heating medium return pipe 130 and passed through the Stirling engine 110 The latent heat heat exchanger 220 and the sensible heat exchanger 210 provided in the auxiliary boiler 200 are sequentially and repeatedly circulated.

이 경우 온수 사용을 위하여 별도로 구비된 상기 온수탱크(300)는 원활한 온수를 공급하기 위하여 보통 100L 이상의 저수용량을 갖으며, 온수 사용이 많은 가정의 경우에는 200L 이상의 저수용량을 갖는 경우도 있다.In this case, the hot water tank 300 separately provided for use of hot water has a low capacity of more than 100 L in order to supply hot water, and a low capacity of 200 L or more in the case of a hot water household.

상기 온수탱크(300)는 상시 50℃ 내지 60℃의 온수를 저수하기 위해, 온수의 온도가 소정 온도보다 낮아지면 소형 열병합발전기를 가동 할 수 있도록 하는 온도센서(310)가 구비되어 있고, 저수 온수의 사용량만큼 직수로 보충하여 일정 수위를 유지한다.The hot water tank 300 is provided with a temperature sensor 310 for allowing the small cogeneration unit to operate when the temperature of the hot water is lower than a predetermined temperature in order to always store the hot water at 50 ° C to 60 ° C, And the water level is maintained at a certain level.

그러나 온수탱크(300)에서는 저수시간에 따라 자연 방열에 의한 열손실을 피하기 어려운 문제점이 있었다. 또한 상기 온수탱크(300)가 차지하는 부피로 인해서 전체적인 발전기의 설치공간이 커지는 문제점이 있었다.However, in the hot water tank 300, it is difficult to avoid heat loss due to natural heat radiation according to the water storage time. In addition, the volume occupied by the hot water tank 300 increases the installation space of the entire generator.

따라서 도 2에 도시된 바와 같이, 급탕 기능을 가진 소형 열병합발전기의 경우 콘트롤러(도시되지 않음)에 의해 열매체공급라인(160)에 구비된 삼방밸브(161)가 제어되어 난방모드 또는 온수모드로 전환될 수 있는 구조로 별도의 온수탱크가 필요 없고, 또한 온수탱크에서 자연 방열되는 열손실도 발생하지 않는다.2, the three-way valve 161 provided in the heating medium supply line 160 is controlled by a controller (not shown) in the case of a small cogeneration power generator having a hot water supply function to switch to a heating mode or a hot water mode A separate hot water tank is not required, and heat loss that is naturally dissipated in the hot water tank is not generated.

그러나 상기 온수모드에서는 사용자의 온수사용 패턴에 따라 온수사용량과 사용시간이 일정하지 않기 때문에 상기 스털링 엔진(110)이 가동하더라고 이러한 불규칙한 패턴의 열량부하를 적절히 대처하기 힘든 문제가 있었다.However, in the hot water mode, there is a problem in that it is difficult to appropriately cope with the irregular pattern heat load load even though the Stirling engine 110 is operating because the hot water usage amount and the usage time are not constant depending on the hot water usage pattern of the user.

일반적인 콘덴싱 보일러의 경우 버너의 on/off가 자유로운 반면에 스털링 엔진의 경우 on/off가 잦으면 엔진의 내구성에 무리가 갈 수 밖에 없으므로 급탕 기능을 가진 소형 열병합발전기의 경우 온수모드에서 스털링 엔진(110)의 운전이 제한 될 수 밖에 없다.In general condensing boiler, the burner can be turned on / off freely. On the other hand, if the on / off of the Stirling engine is frequent, the durability of the engine is inevitable. Therefore, in the case of the small- ) Is limited in operation.

이는 외연기관인 상기 스털링 엔진(110)의 낮은 동작성에 기인하는데, 자세하게는 상기 스털링 엔진(110)에 엔진헤드(미도시)를 가열하더라도, 정상적인 성능에 도달하기 위해서는 대략 2 내지 5분의 예열시간이 필요하고, 또한 엔진 정지 후 재가동에도 마찬가지로 2 내지 5분의 시간이 소요되므로, 불규칙한 패턴의 열량부하에 대응한 잦은 엔진 구동으로 말미암아 내구성에 무리가 갈 수 있기 때문이다.This is due to the low running of the Stirling engine 110, which is an external engine. In detail, even if the engine head (not shown) is heated by the Stirling engine 110, This is because it takes two to five minutes for restarting the engine after stopping the engine. Therefore, the durability of the engine due to the frequent engine operation corresponding to the irregular pattern heat load can be difficult.

따라서 급탕 기능을 가진 소형 열병합발전기는 사용자가 온수를 사용할 때 상기 스털링 엔진(110)을 가동하는 것이 아니라 보조보일러(200)를 가동하여 열량을 제공하여야 되는데, 이 경우 별도의 전기 생산이 없기 때문에 사용자 경제성 측면에서 온수탱크를 구비하는 제품 보다 떨어지는 문제점이 있다.Therefore, the small cogeneration unit having a hot water supply function must not operate the Stirling engine 110 when the user uses hot water, but must provide the heat by operating the auxiliary boiler 200. In this case, since there is no separate electricity production, There is a problem in that it is inferior to a product having a hot water tank in terms of economy.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 열교환기를 경유한 고온의 열매체가 열매체공급라인을 통해 난방부하 또는 급탕열교환기로 공급되되, 버퍼탱크가 상기 열매체공급라인에 병렬로 수직 방향으로 연결되어 급탕 부하가 갑자기 줄거나 정지되어도 스털링 엔진이 바로 정지되지 않고 버퍼탱크의 온수를 소정 온도로 상승시킨 후 정지되도록 운전되므로 스털링 엔진의 내구성을 증진시키고, 아울러 소형 열병합발전기의 소형화 및 경량화를 달성할 수 있는 버퍼탱크를 구비한 소형 열병합발전기의 열매체 순환구조를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a heat transfer apparatus and a heat exchanger which are capable of supplying high temperature heat medium via a heat exchanger to a heating load or a hot water heat exchanger through a heat medium supply line, Even if the hot water supply load is suddenly reduced or stopped suddenly, the operation of the Stirling engine is not stopped but the hot water in the buffer tank is raised to a predetermined temperature and then stopped to improve the durability of the Stirling engine. In addition, And it is an object of the present invention to provide a heat medium circulation structure of a small cogeneration power generator having a buffer tank capable of achieving downsizing and lightening of the generator.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 버퍼탱크를 구비한 소형 열병합발전기의 열매체 순환구조는 엔진버너의 가열로 전기를 생산하는 스털링 엔진과, 상기 스털링 엔진의 일측에 설치되는 현열 열교환기 및 잠열 열교환기를 경유한 고온의 열매체가 열매체공급라인을 통해 공급되되, 상기 열매체공급라인의 일측에는 제1삼방밸브가 구비되어 난방부하 또는 급탕열교환기로 고온의 열매체가 선택적으로 공급되는 소형 열병합발전기의 열매체 순환구조에 있어서, 상기 열매체공급라인에 병렬로 연결되어 열매체공급라인에서 공급되는 열매체를 저장하는 버퍼탱크; 상기 버퍼탱크의 말단에 구비되고, 급탕 부하가 갑자기 줄거나 정지되면, 상기 스털링 엔진이 바로 정지되지 않고 가동되어 상기 버퍼탱크에 저장되는 열매체가 소정 온도까지 상승될 때까지 순환되도록 상기 버퍼탱크 측으로 개로되는 제2삼방밸브; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a heat medium circulation structure of a small cogeneration unit having a buffer tank, including a Stirling engine for generating electricity by heating an engine burner, a sensible heat exchanger installed at one side of the Stirling engine, A heat medium circulating through the heat exchanger is supplied through a heat medium supply line and a first three-way valve is provided at one side of the heat medium supply line to selectively supply a high temperature heat medium to the heating load or the hot water heat exchanger, A buffer tank connected in parallel to the heating medium supply line to store a heating medium supplied from a heating medium supply line; Wherein the Stirling engine is operated without stopping immediately when the hot water supply load is suddenly reduced or stopped, so that the heat medium stored in the buffer tank is opened to the buffer tank side to circulate until the temperature of the heat medium is raised to a predetermined temperature, A second three-way valve; And a control unit.

또한 상기 스털링 엔진의 상부에는 현열 열교환기 및 잠열 열교환기가 설치되고, 상기 버퍼탱크는, 상하로 설치되어 연결된 상기 스털링 엔진과 현열 열교환기 및 잠열 열교환기의 일측에서, 소형 열병합발전기의 소형화 및 경량화를 달성하도록 수직방향으로 위치되는 것을 특징으로 한다.In addition, a sensible heat exchanger and a latent heat heat exchanger are installed on the upper part of the Stirling engine, and the buffer tank has a structure in which the small-sized cogeneration unit is reduced in size and weight at one side of the Stirling engine, the sensible heat exchanger and the latent heat heat exchanger, In the vertical direction.

본 발명에 따르면, 온수탱크를 구비하지 않는 급탕기능을 구비한 소형 열병합발전기는 소정 용량의 버퍼탱크가 구비되어 소정 온도를 유지할 수 있도록 함으로써 급탕 요구시 버퍼탱크의 온수를 활용할 수 있도록 하여 급탕 사용의 불규칙한 패턴의 열량부하에 대응한 스털링 엔진의 잦은 구동을 방지함으로써 내구성 저하를 방지할 수 있다.According to the present invention, a small cogeneration unit having a hot water supply function without a hot water tank is provided with a buffer tank having a predetermined capacity so that a predetermined temperature can be maintained, thereby making it possible to utilize the hot water of the buffer tank when hot water supply is requested, It is possible to prevent frequent driving of the Stirling engine corresponding to the irregular pattern heat load, thereby preventing durability degradation.

또한 상기 버퍼탱크가 상기 열매체공급라인에 수직 방향으로 설치되어 소형 열병합발전기의 소형화 및 경량화를 달성할 수 있다.In addition, the buffer tank is installed perpendicularly to the heating medium supply line, thereby achieving miniaturization and weight reduction of the small cogeneration power plant.

도 1은 종래의 소형 열병합발전기의 배기구조 및 열매체 순환구조를 보인 모식도이다.
도 2는 종래의 소형 열병합발전기의 배기구조 및 열매체 순환구조를 보인 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 소형 열병합발전기의 배기구조 및 열매체 순환구조를 보인 모식도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 보조보일러의 배기유로를 보인 사시도 및 요부 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 소형 열병합발전기의 초기 구동 및 급탕 부하 정지 시의 열매체 순환방향를 보인 모식도이다.
도 7은 본 발명에 따른 소형 열병합발전기의 급탕 부하 지속 시 열매체 순환방향를 보인 모식도이다.1 is a schematic view showing an exhaust structure and a heat medium circulation structure of a conventional small cogeneration power generator.
2 is a schematic view showing an exhaust structure and a heat medium circulation structure of a conventional small cogeneration power generator.
3 is a schematic view showing an exhaust structure and a heat medium circulation structure of the small cogeneration unit according to the present invention.
4 and 5 are a perspective view and a cross-sectional view showing the exhaust passage of the auxiliary boiler according to the present invention.
6 is a schematic view showing the circulation direction of the heating medium at the time of initial driving of the small cogeneration unit according to the present invention and stopping the hot water supply load.
FIG. 7 is a schematic view showing the circulation direction of the heating medium when the hot water supply load of the small cogeneration unit according to the present invention is sustained.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소형 열병합발전기는 하우징(100)을 포함하며, 상기 하우징(100) 내부에는 스털링 엔진(110)이 설치되고, 상기 스털링 엔진(110)의 상부에는 보조보일러(200)가 설치된다.3 to 5, the small cogeneration unit according to the present invention includes a housing 100, a Stirling engine 110 is installed in the housing 100, And an auxiliary boiler 200 is installed in the upper part.

상기 보조보일러(200)는 케이스(230) 내부에 잠열 열교환기(220)가 내장되고, 상기 케이스(230)의 상부에는 현열 열교환기(210)가 조립된다.The auxiliary boiler 200 has a latent heat exchanger 220 built in the case 230 and a sensible heat exchanger 210 assembled on the case 230.

아울러, 상기 케이스(230)의 전방은 일부 개방되고, 개방된 부분에는 엔진 배기가스의 유로를 형성하는 커버(240)로 밀폐된다.In addition, a front portion of the case 230 is partially opened, and the opened portion is sealed by a cover 240 which forms a flow path of engine exhaust gas.

이때, 상기 케이스(230)의 하면에는 구멍(미도시)이 형성되어 연통관(250)이 연결되며, 상기 연통관(250)은 스털링 엔진(110)의 엔진헤드에 접속되어 엔진버너(120)로부터 연소된 후 스털링 엔진(110)을 가열한 다음 배기되는 배기가스를 유도배출하는 기능을 수행하며, 플랜지 형태로 구성되어 조립의 용이성을 확보하도록 한다.The communication pipe 250 is connected to the engine head of the Stirling engine 110 and is connected to the engine burner 120 via a hole (not shown) The styren engine 110 is heated, and then the exhaust gas to be exhausted is introduced and discharged. The styren engine 110 is formed in a flange shape to assure ease of assembly.

상기 연통관(250)의 상단을 통해 배출되는 배기가스는 잠열 열교환기(220) 상부로 유도한 다음 잠열 열교환기(220)를 거쳐 하부로 이동된 후 배기되도록 구성된다.The exhaust gas discharged through the upper end of the communicating pipe 250 is guided to an upper portion of the latent heat exchanger 220 and then is moved down through the latent heat exchanger 220 to be exhausted.

상기 스털링 엔진(110)은 주보일러(미도시)에 의해 가동되는데, 주보일러에 구비된 엔진버너(120)가 스털링 엔진(110)의 엔진헤드(미도시)를 가열하면 내부에 밀봉된 작동유체가 온도차에 의해 팽창/수축하면서 작동하여 교류 전류를 생산하게 된다.When the engine burner 120 provided in the main boiler heats the engine head (not shown) of the Stirling engine 110, the operating fluid Is operated while expanding / contracting due to the temperature difference to produce an alternating current.

상기 보조보일러(200)에 구비된 현열 열교환기(210)와 잠열 열교환기(220)를 통해 공급되는 고온의 열매체는 열매체공급라인(160)을 통해 공급되고, 상기 열매체공급라인(160)의 일측에는 제1삼방밸브(161)가 구비되어 난방부하(300) 또는 급탕열교환기(400)로 고온의 열매체가 선택적으로 공급되도록 이루어져 있다.The high temperature heat medium supplied through the sensible heat exchanger 210 and the latent heat heat exchanger 220 provided in the auxiliary boiler 200 is supplied through the heat medium supply line 160 and is supplied to one side of the heat medium supply line 160 A first three-way valve 161 is provided to selectively supply a high-temperature heating medium to the heating load 300 or the hot water heat exchanger 400.

즉 온수모드에서는 온수사용여부가 직수라인(410)에 설치한 유량센서(도면에 도시되지 않음)에 의해 감지되어 급탕을 제공하기 위해 상기 열매체공급라인(160)에 구비된 제1삼방밸브(161)가 작동하여 난방모드에서 온수모드로 전환된다.That is, in the hot water mode, whether or not hot water is used is sensed by a flow sensor (not shown in the figure) installed in the water line 410, and a first three-way valve 161 ) Is activated to switch from the heating mode to the hot water mode.

상기 스털링 엔진(100)에는 난방모드 시 상기 난방부하(300)를 순환한 후 온도가 떨어진 열매체가 환수되고, 온수모드 시 상기 급탕열교환기(400)에서 열교환 되어 온도가 떨어진 열매체가 환수된다.In the Stirling engine 100, a heating medium having a reduced temperature is circulated after the heating load 300 is circulated in a heating mode, and a heating medium having a decreased temperature is returned to the Stirling engine 100 through heat exchange in the hot water heat exchanger 400 in a hot water mode.

이 경우 본 발명에 의한 버퍼탱크를 구비한 소형 열병합발전기의 열매체 순환구조는 상기 열매체공급라인(160)에 버퍼탱크(140)가 병렬로 연결되고, 상기 버퍼탱크(140)의 말단에 제2삼방밸브(162)가 구비된다.In this case, in the heat medium circulation structure of the small cogeneration unit having the buffer tank according to the present invention, the buffer tank 140 is connected in parallel to the heating medium supply line 160, A valve 162 is provided.

이 경우 상기 버퍼탱크(140)는 상하로 설치되어 연결된 상기 스털링 엔진(110)과 보조보일러(200)의 일측에, 수직방향으로 위치하여 전체 소형 열병합발전기의 소형화 및 경량화를 달성할 수 있고, 상기 버퍼탱크(140)의 저수용량은 상기 스털링 엔진(110)의 배열량과 운전시간을 고려하여 적절한 사이즈로 선택될 수 있다.In this case, the buffer tank 140 can be vertically disposed on one side of the Stirling engine 110 and the auxiliary boiler 200, which are installed up and down, to achieve miniaturization and weight reduction of the entire miniature cogeneration power plant, The low capacity of the buffer tank 140 can be selected in an appropriate size in consideration of the amount of heat discharged from the Stirling engine 110 and the operation time.

따라서 도 6에 도시된 바와 같이, 소형 열병합발전기의 초기 작동 시 별도의 온수 부하가 없더라도 제2삼방밸브(162)를 상기 버퍼탱크(140) 측으로 열매체가 순환되도록 개로하고, 상기 스털링 엔진(110)을 가동하여 상기 버퍼탱크(140)에 저장되는 열매체를 소정 온도까지 상승시킨다.6, the second three-way valve 162 is opened to the side of the buffer tank 140 so that the heating medium is circulated in the initial operation of the small cogeneration power generator, Thereby raising the heating medium stored in the buffer tank 140 to a predetermined temperature.

이 후 온수모드에서 상기 버퍼탱크(140)에 저수되는 열매체의 온도가 기 설정온도 이상일 경우, 상기 버퍼탱크(140)에 저수되어 있는 열매체를 상기 급탕열교환기(400)로 순환시켜 급탕을 제공하게 된다.If the temperature of the heating medium stored in the buffer tank 140 in the hot water mode is higher than the predetermined temperature, the heating medium stored in the buffer tank 140 is circulated to the hot water heat exchanger 400 to provide hot water do.

그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 버퍼탱크(140)에 저장된 열매체가 상기 급탕열교환기(400)와 열교환되어 급탕을 제공함에 따라 상기 버퍼탱크(140)의 온도가 소정 온도 이하로 내려가면, 상기 스털링 엔진(110)을 가동하면서, 상기 버퍼탱크(140)에 열매체가 순환되지 않고 급탕열교환기(400)측으로 순횐되도록 제2삼방밸브(162)를 구동시켜 상기 엔진버너(120)의 가동으로 인한 고온의 열매체는 상기 급탕열교환기(400)와 직접 열교환된다.7, when the temperature of the buffer tank 140 drops below a predetermined temperature as the heating medium stored in the buffer tank 140 is heat-exchanged with the hot water heat exchanger 400 to supply hot water, The second three-way valve 162 is driven so that the heat medium is not circulated in the buffer tank 140 while being circulated to the hot water heat exchanger 400 while the Stirling engine 110 is operating, The hot water heat exchanger 400 is directly heat-exchanged with the hot water heat exchanger 400.

이 경우 상기 스털링 엔진(110)의 가동만으로 초기 급탕을 제공할 열량이 부족 할 경우 보조보일러(200)를 동시에 가동하여 급탕 부하를 제공할 수 있다.In this case, when the amount of heat to supply the initial hot water supply is insufficient due to the operation of the Stirling engine 110, the auxiliary boiler 200 may be simultaneously operated to provide a hot water supply load.

상기 스털링 엔진(110)에서 엔진헤드(미도시)를 가열하더라도, 정상적인 성능에 도달하기 위해서는 대략 2 내지 5분의 예열시간이 필요하고, 또한 엔진 정지 후 재가동에도 마찬가지로 2 내지 5분의 시간이 소요되는데, 급탕 부하가 갑자기 줄거나 정지되면, 급탕 사용의 불규칙한 패턴의 열량부하에 대응한 잦은 엔진 구동으로 말미암아 내구성에 무리가 갈 수 있다.Even if the engine head (not shown) is heated by the Stirling engine 110, a preheating time of about 2 to 5 minutes is required to reach a normal performance. Also, it takes 2 to 5 minutes to restart the engine after stopping the engine However, if the hot water supply load suddenly decreases or stops, the durability may become unreasonable due to the frequent engine operation corresponding to the irregular heat quantity load of the hot water supply use.

따라서 급탕 부하가 갑자기 줄거나 정지되면 상기 제2삼방밸브(162)를 상기 버퍼탱크(140) 측으로 열매체가 순환되도록 개로하여, 상기 스털링 엔진(110)이 바로 정지하지 않고 상기 버퍼탱크(140)에 저장되는 열매체가 소정 온도까지 상승될 때까지 소정 시간동안 가동될 수 있도록 하여 잦은 엔진 구동으로 인한 내구성 저하를 방지할 수 있다.Accordingly, when the hot water supply load suddenly decreases or stops, the second three-way valve 162 is opened to circulate the heat medium to the buffer tank 140 side so that the Stirling engine 110 does not stop at the buffer tank 140 The heating medium can be operated for a predetermined time until the stored heat medium is raised to a predetermined temperature, thereby preventing a decrease in durability due to frequent engine driving.

이상에서 설명된 본 발명의 버퍼탱크를 구비한 소형 열병합발전기의 열매체 순환구조의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments of the heat medium circulation structure of the small cogeneration unit having the buffer tank of the present invention described above are merely illustrative and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent It will be appreciated that other embodiments are possible. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100 : 하우징 110 : 스털링 엔진
120 : 엔진버너 130 : 열매체환수관
140 : 버퍼탱크 160 : 열매체공급라인
161 : 제1삼방밸브 162 : 제2삼방밸브
200 : 보조보일러 210 : 현열 열교환기
220 : 잠열 열교환기 250 : 연통관
300 : 난방부하 400 : 급탕열교환기
410 : 직수라인100: housing 110: Stirling engine
120: engine burner 130: heat medium return pipe
140: Buffer tank 160: Heat medium supply line
161: first three-way valve 162: second three-way valve
200: auxiliary boiler 210: sensible heat exchanger
220: latent heat heat exchanger 250: communicating tube
300: heating load 400: hot water heat exchanger
410: Direct line

Claims (2)

엔진버너(120)의 가열로 전기를 생산하는 스털링 엔진(110)과, 상기 스털링 엔진(110)의 일측에 설치되는 현열 열교환기(210) 및 잠열 열교환기(220)를 경유한 고온의 열매체가 열매체공급라인(160)을 통해 공급되되, 상기 열매체공급라인(160)의 일측에는 제1삼방밸브(161)가 구비되어 난방부하(300) 또는 급탕열교환기(400)로 고온의 열매체가 선택적으로 공급되는 소형 열병합발전기의 열매체 순환구조에 있어서,
상기 열매체공급라인(160)에 병렬로 연결되어 열매체공급라인(160)에서 공급되는 열매체를 저장하는 버퍼탱크(140);
상기 버퍼탱크(140)의 말단에 구비되고, 급탕 부하가 갑자기 줄거나 정지되면, 상기 버퍼탱크(140)에 저장되는 열매체가 소정 온도로 상승될 때까지 상기 스털링 엔진(110)의 운전이 유지되고 아울러 열매체가 상기 버퍼탱크(140) 측으로 순환되도록 개로되는 제2삼방밸브(162);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 버퍼탱크를 구비한 소형 열병합발전기의 열매체 순환구조.A high temperature heat medium passing through the sensible heat exchanger 210 and the latent heat heat exchanger 220 installed on one side of the Stirling engine 110 is heated by the Stirling engine 110 which produces electricity by heating the engine burner 120, A first three-way valve 161 is provided at one side of the heating medium supply line 160 so that the heating medium 300 or the hot water heat exchanger 400 selectively supplies the heating medium at a high temperature through the heating medium supply line 160, In the heat medium circulation structure of the small cogeneration power generator to be supplied,
A buffer tank 140 connected in parallel to the heating medium supply line 160 to store a heating medium supplied from the heating medium supply line 160;
When the hot water supply load suddenly decreases or stops, the operation of the Stirling engine 110 is maintained until the heating medium stored in the buffer tank 140 is raised to a predetermined temperature A second three-way valve 162 opened to circulate the heat medium to the buffer tank 140 side;
Wherein the buffer tank is provided with a heat medium circulation structure for a small-sized cogeneration power generator. 청구항 1에 있어서,
상기 스털링 엔진(110)의 상부에는 현열 열교환기(210) 및 잠열 열교환기(220)가 설치되고,
상기 버퍼탱크(140)는,
상하로 설치되어 연결된 상기 스털링 엔진(110)과 현열 열교환기(210) 및 잠열 열교환기(220)의 일측에서, 소형 열병합발전기의 소형화 및 경량화를 달성하도록 수직방향으로 위치되는 것을 특징으로 하는 버퍼탱크를 구비한 소형 열병합발전기의 열매체 순환구조.The method according to claim 1,
A sensible heat exchanger 210 and a latent heat exchanger 220 are installed on the upper portion of the Stirling engine 110,
The buffer tank (140)
Is positioned vertically so as to achieve miniaturization and weight reduction of the small cogeneration power generator (220) at one side of the Stirling engine (110), the sensible heat exchanger (210) and the latent heat heat exchanger (220) installed vertically. The heat medium circulation structure of the small-sized cogeneration power generator.
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