KR102074415B1 - 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클 - Google Patents

연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 복합 사이클은, 연료전지에서 나오는 배기가스의 열원을 랭킨 사이클 발전기, 흡수식 냉방기 및 히트펌프에서 활용함으로써, 전기 생산 이외에 실내의 냉난방에도 효과적으로 활용이 가능하기 때문에, 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 본 발명의 복합 사이클에 포함된 히트펌프는, 난방 작동시 배기가스의 열원을 제공받기 위한 난방용 실외기를 포함하고, 냉방 작동시 실외 공기와의 열교환하기 위한 냉방용 실외기를 별도로 설치함으로써, 난방 작동시에는 배기가스의 열원을 활용하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있으면서 냉방 작동도 가능한 이점이 있다.

Description

연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클{Combined Cycle Combining Fuel Cell, Rankine Cycle, Absorption Chiller and Heat pump}
본 발명은 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지에서 배출되는 배기가스를 이용하여 랭킨 사이클에서 전기를 생산하고, 흡수식 냉방기에서 냉수 생산에 이용하고, 히트펌프에서 난방에 이용함으로써, 에너지 이용 효율을 최대화시킬 수 있는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클을 제공하는 데 있다.
일반적으로 연료전지(Fuel cell)는 자동차용 연료전지 뿐만 아니라 소형 건물용 연료전지, 대형 발전용 연료전지까지 다양한 분야에 활용되도록 기술 개발되고 있다.
그러나, 연료전지의 스택을 냉각시킨 냉각수는 난방용 탱크에 저장한 후 활용되고 있으나 이용 효율이 매우 낮으며, 연료전지에서 미사용되어 배출되는 공기와 연료를 포함한 배기가스는 상당한 온도를 가지는데도 불구하고 활용되지 못하고 외부로 배기되기 때문에 에너지 손실에 문제가 있었다.
최근에는 연료전지의 효율을 향상시키기 위하여 연료전지 자체의 성능을 향상시키는 방법 이외에도 타 사이클과의 결합을 수행하여 전체 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
한국등록특허 10-0910429
본 발명의 목적은, 연료전지의 폐열을 이용하여 에너지 이용 효율을 향상시킬 수 있는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합 사이클을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클은, 연료전지에서 배출되는 배기가스가 유입되고, 상기 배기가스의 온도에 따라 작동이 제어되는 연소기와; 상기 연소기를 통과한 상기 배기가스로부터 열을 회수하여 증기를 발생시키는 열회수 증기발생기와, 상기 열회수 증기발생기에서 생성된 증기에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에서 나온 증기를 응축시키는 발전기용 응축기와, 상기 발전기용 응축기에서 응축된 작동유체를 펌핑하는 펌프를 포함하는 랭킨 사이클 발전기와; 상기 열회수 증기발생기에서 열교환하고 나온 상기 배기가스로부터 열을 공급받는 재생기와, 상기 재생기에서 증발되어 나온 제1냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 냉방기용 응축기와, 상기 냉방기용 응축기에서 나온 상기 제1냉매를 증발시키는 냉방기용 증발기와, 상기 냉방기용 증발기에서 나온 상기 제1냉매를 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨 후 상기 재생기로 배출하는 흡수기를 포함하는 흡수식 냉방기와; 난방 작동시 상기 재생기에서 열교환하고 나온 상기 배기가스로부터 열을 공급받아서 제2냉매를 증발시키는 난방용 실외기와, 상기 난방 작동시 상기 난방용 실외기에서 나온 상기 제2냉매를 압축하는 압축기와, 상기 난방 작동시 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 응축시켜 실내를 난방시키는 실내기와, 상기 난방 작동시 상기 실내기에서 나온 상기 제2냉매를 팽창시키는 팽창 장치와, 상기 난방용 실외기와 별도로 설치되어 냉방 작동시 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 외부 공기와 열교환시켜 상기 제2냉매를 응축시키는 냉방용 실외기를 포함하는 히트펌프와; 상기 연료전지, 상기 연소기, 상기 열회수 증기발생기, 상기 재생기 및 상기 난방용 실외기를 차례로 연결하여, 상기 연료전지에서 나온 상기 배기가스가 차례로 통과하도록 안내하는 배기가스 유로와; 상기 연료전지에서 나온 배기가스의 온도를 측정하는 온도센서와; 상기 온도센서에서 감지한 배기가스의 온도와 상기 히트펌프의 냉,난방 작동에 따라 상기 연소기, 상기 랭킨사이클 발전기, 상기 흡수식 냉방기 및 상기 히트펌프 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 복합 사이클은, 연료전지에서 나오는 배기가스의 열원을 랭킨 사이클 발전기, 흡수식 냉방기 및 히트펌프에서 활용함으로써, 전기 생산 이외에 실내의 냉난방에도 효과적으로 활용이 가능하기 때문에, 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 복합 사이클에 포함된 히트펌프는, 난방 작동시 배기가스의 열원을 제공받기 위한 난방용 실외기를 포함하고, 냉방 작동시 실외 공기와의 열교환하기 위한 냉방용 실외기를 별도로 설치함으로써, 난방 작동시에는 배기가스의 열원을 활용하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있으면서 냉방 작동도 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 사이클이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 복합 사이클에서 히트펌프의 난방 작동 상태가 도시된 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 복합 사이클에서 히트펌프의 냉방 작동 상태가 도시된 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 복합 사이클의 제어 구성이 도시된 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프의 난방 작동 상태이고, 제1바이패스 유로가 차폐된 상태가 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프의 난방 작동 상태이고, 제1바이패스 유로가 개방된 상태가 도시된 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프의 냉방 작동 상태이고, 제1바이패스 유로가 차폐된 상태가 도시된 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프의 난방 작동 상태이고, 제1,2바이패스 유로가 차폐된 상태가 도시된 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프의 난방 작동 상태이고, 제1바이패스 유로는 개방되고, 제2바이패스 유로는 차폐된 상태가 도시된 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프의 난방 작동 상태이고, 제1,2바이패스 유로는 개방된 상태가 도시된 도면이다.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프의 냉방 작동 상태이고, 제1,2바이패스 유로가 차폐된 상태가 도시된 도면이다.
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프가 난방 작동 상태이고, 예열기가 작동하는 상태가 도시된 도면이다.
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프가 난방 작동 상태이고, 예열기가 작동하지 않는 상태가 도시된 도면이다.
도 14는 본 발명의 제5실시예에 따른 복합 사이클이 도시된 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 사이클이 도시된 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 복합 사이클(100)은, 연료전지(FC,Fuel cell)(10), 연소기(20), 랭킨 사이클 발전기(30), 흡수식 냉방기(40), 히트 펌프(50) 및 제어부(1)를 포함한다.
상기 복합 사이클은, 상기 연소기(20), 상기 랭킨 사이클 발전기(30), 상기 흡수식 냉방기(40) 및 상기 히트 펌프(50)가 배기가스 유로(11)(25)(35)(45)로 연결되어, 상기 연료전지(10)에서 나온 배기가스가 상기 연소기(20), 상기 랭킨 사이클 발전기(30), 상기 흡수식 냉방기(40) 및 상기 히트 펌프(50)를 차례로 통과하도록 안내한다.
상기 연료전지(10)는, 공기와 연료를 공급받아서 내부 반응에 의해 전기와 열을 발생시킨다.
상기 연료전지(10)에는 배기가스가 배출되는 연료전지 배출유로(11)가 연결된다. 상기 연료전지 배출유로(11)는, 상기 연료전지(10)에서 미사용되어 배출되는 공기와 연료가 혼합된 연료전지 배출가스가 배출되는 유로이다.
상기 연료전지 배출유로(11)에는, 상기 배기가스의 온도를 측정하는 온도센서(12)와, 상기 배기가스의 유량을 측정하는 유량센서(13)가 설치된다.
상기 연소기(20)는, 상기 연료전지(10)에서 배출되는 배기가스가 유입되어 통과한다. 상기 연소기(20)는, 상기 배기가스의 온도에 따라 작동이 제어될 수 있다. 상기 연소기(20)는 작동시 외부 연료를 공급받아서 상기 배기가스와 함께 연소시켜, 미리 설정된 설정 온도 이상의 배기가스를 생성할 수도 있다.
상기 연소기(20)에는 외부로부터 외부 연료를 공급받는 연소기 연료 공급부가 연결된다.
상기 연소기 연료 공급부는, 외부로부터 연료를 공급하는 외부 연료 공급유로(21)와, 외부로부터 공기를 공급하는 외부 공기 공급유로(22)를 포함한다.
상기 외부 연료 공급유로(21)에는 외부 연료 공급밸브(23)가 구비되고, 상기 외부 공기 공급유로(22)에는 외부 공기 공급밸브(24)가 구비될 수 있다.
본 실시예에서는, 외부 연료와 외부 공기가 각각 별도의 유로를 통해 추가로 공급되기 때문에, 외부 연료와 외부 공기의 공급 유량을 서로 다르게 제어가 가능하다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 연료와 상기 공기가 미리 혼합된 후 하나의 유로와 하나의 밸브를 통해 상기 연소기(20)로 공급되는 것도 물론 가능하다.
상기 연소기(20)의 토출 측에는 연소기 배출유로(25)가 연결된다.
상기 연소기 배출유로(25)에는 상기 연소기(20)에서 배출되는 배기가스의 온도를 측정하는 온도센서(미도시)와 상기 연소기(20)에서 배출되는 배기가스의 유량을 측정하는 유량센서(미도시)가 설치되어, 상기 연소기(20)에서 배출되는 배기가스의 온도나 유량에 따라 상기 연소기(20)의 작동과 상기 외부 연료와 상기 외부 공기의 추가 공급을 제어할 수 있다.
상기 연소기 배출유로(25)에는 상기 배기가스의 배출을 제어하는 밸브(미도시)가 설치될 수 있다.
상기 랭킨사이클 발전기(30)는, 열회수 증기발생기(HRSG)(31), 터빈(32), 발전기용 응축기(33) 및 펌프(34)를 포함하고, 작동유체가 순환한다.
상기 열회수 증기발생기(31)는, 상기 연소기 배출유로(25)에 연결되어, 상기 연소기(20)에서 배출되는 배기가스로부터 열원을 공급받아 증기를 발생시킨다. 상기 열회수 증기발생기(31)와 상기 연소기(20)는 상기 연소기 배출유로(25)로 연결된다. 상기 열회수 증기발생기(31)는 상기 배기가스와 상기 펌프(34)에서 펌핑된 작동유체를 열교환시켜, 상기 배기가스의 열원을 상기 작동유체에 공급하는 열교환기이다. 상기 열회수 증기발생기(31)에는 상기 작동유체에 열원을 제공하고 나온 배기가스를 배출하는 증기발생기 배출유로(35)가 연결된다.
상기 터빈(32)은, 상기 열회수 증기발생기(31)에서 생성된 증기에 의해 구동되는 스팀 터빈이다.
상기 발전기용 응축기(33)는, 상기 터빈(32)에서 나온 증기를 응축시키는 열교환기이다. 상기 발전기용 응축기(33)는 상기 증기와 제1열매체를 열교환시키는 열교환기이다. 상기 제1열매체는 냉각수가 사용될 수 있다.
상기 펌프(34)는, 상기 발전기용 응축기(33)에서 응축된 작동유체를 펌핑한다.
상기 흡수식 냉방기(40)는, 재생기(Desorber)(41), 냉방기용 응축기(42), 냉방기용 증발기(43) 및 흡수기(Absorber)(44)를 포함하고, 냉매가 순환한다.
상기 재생기(41)는, 상기 증기발생기 배출유로(35)에 연결되어, 상기 열회수 증기발생기(31)로부터 배출되는 배기가스의 열원을 제공받아서, 냉매와 흡수제를 분리시킨다.
상기 재생기(41)에는, 상기 배기가스를 배출하는 재생기 배출유로(45)가 연결된다.
상기 냉방기용 응축기(42)는, 상기 재생기(41)에서 재생된 냉매를 응축시킨다.
상기 냉방기용 증발기(43)는, 상기 냉방기용 응축기(42)에서 응축된 냉매를 증발시킨다. 상기 냉방기용 증발기(43)는 상기 냉매와 제2열매체를 열교환시켜, 상기 제2열매체를 냉각시키는 열교환기이다.
상기 냉방기용 증발기(43)에는, 상기 제2열매체가 통과하는 냉수 유로(46)가 연결된다.
상기 흡수기(44)는, 상기 냉방기용 증발기(43)에서 증발된 냉매증기를 흡수제에 흡수시켜 흡수열을 발생시킨다.
상기 히트펌프(50)는, 난방용 실외기(51), 압축기(52), 실내기(53), 팽창장치(54), 냉방용 실외기(55), 사방밸브(56)를 포함한다.
상기 난방용 실외기(51)는, 상기 히트펌프(50)의 난방 작동시 증발기 역할을 하는 열교환기이다. 상기 난방용 실외기(51)는, 상기 재생기(41)에서 열교환하고 나온 상기 배기가스로부터 열을 공급받아서 상기 히트펌프(50)를 순환하는 제2냉매를 증발시킨다. 상기 난방용 실외기(51)는 상기 재생기 배출유로(45)에 연결된다.
상기 압축기(52)는, 상기 난방 작동시 상기 난방용 실외기(51)에서 나온 상기 제2냉매를 압축시킨다.
상기 실내기(53)는, 실내에 배치되어, 상기 난방 작동시 상기 압축기(52)에서 나온 상기 제2냉매를 실내 공기와 열교환시켜 응축시키는 응축기 역할을 하여, 실내를 난방시킨다. 또한, 상기 실내기(53)는, 냉방 작동시 상기 팽창장치(54)에서 나온 상기 제2냉매를 실내 공기와 열교환시켜 증발시키는 증발기 역할을 하여, 실내를 냉방시킨다.
상기 팽창장치(54)는, 상기 난방작동시 상기 실내기에서 나온 상기 제2냉매를 팽창시키고, 상기 냉방작동시 상기 냉방용 실외기(55)에서 나온 상기 제2냉매를 팽창시킨다.
상기 냉방용 실외기(55)는, 상기 난방용 실외기(51)와 별도로 설치된다. 상기 냉방용 실외기(55)는, 상기 히트펌프의 냉방 작동시 상기 제2냉매를 외부 공기와 열교환시켜 상기 제2냉매를 응축시키는 응축기 역할을 한다.
즉, 상기 냉방 작동시에는, 상기 재생기(41)에서 나온 배기가스의 온도가 상기 제2냉매를 응축시킬 정도로 충분히 낮은 상태가 아니기 때문에, 상기 난방용 실외기(51)를 이용할 수 없으므로, 상기 냉방용 실외기(55)를 사용한다.
상기 사방밸브(56)는, 상기 압축기(52)의 토출측에 설치되어, 상기 난방 작동시에는 상기 압축기(52)에서 나온 상기 제2냉매를 상기 실내기(53)로 안내하고, 상기 냉방 작동시에는 상기 압축기(52)에서 나온 상기 제2냉매를 상기 냉방용 실외기(55)로 안내하도록 유로를 전환시킨다.
상기 히트펌프(50)는, 제1난방유로(51a), 제2난방유로(51b), 제1냉방유로(55a), 제2냉방유로(55b), 제1삼방밸브(57), 제2삼방밸브(58)를 더 포함한다.
상기 제1난방유로(51a)는, 상기 난방용 실외기(51)와 상기 사방밸브(56)를 연결하는 유로이다.
상기 제2난방유로(51b)는, 상기 팽창장치와 상기 난방용 실외기(51)를 연결하는 유로이다.
상기 제1냉방유로(55a)는, 상기 제1난방유로(51a)에서 분기되어, 상기 냉방용 실외기(55)로 연결되는 유로이다.
상기 제2냉방유로(55b)는, 상기 제2난방유로(51b)에서 상기 냉방용 실외기(55)로 연결되는 유로이다.
상기 제1삼방밸브(57)는, 상기 제1난방유로(51a)와 상기 제1냉방유로(55a)가 연결된 지점에 설치되어, 상기 냉방 또는 상기 난방 작동에 따라 상기 제1냉방유로(55a)를 개폐하는 밸브이다.
상기 제2삼방밸브(58)는, 상기 제2난방유로(51b)와 상기 제2냉방유로(55b)가 연결된 지점에 설치되어, 상기 냉방 또는 상기 난방 작동에 따라 상기 제2냉방유로(55b)를 개폐하는 밸브이다.
상기 제어부(1)는, 상기 온도센서(12)에서 측정한 상기 배기가스의 온도, 상기 유량센서(13)에서 측정한 상기 배기가스의 유량, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)의 전력 부하, 상기 흡수식 냉방기(40)의 냉,난방 부하, 상기 히트펌프(50)의 냉,난방 부하 중 적어도 하나에 따라 상기 외부 연료 공급밸브(23)의 개도, 상기 외부 공기 공급밸브(24)의 개도, 상기 연소기(20)의 작동, 상기 터빈(32)의 작동, 상기 흡수식 냉방기(40)의 작동을 제어한다.
한편, 상기 발전기용 응축기(33)와 상기 냉방기용 응축기(42)는 온수 유로(60)로 연결된다.
상기 온수유로(60)는, 상기 제1열매체가 상기 냉방기용 응축기(42)와 상기 발전기용 응축기(33)를 차례로 통과하도록 안내하는 유로이다. 상기 제1열매체는 냉각수가 사용되며, 상기 냉방기용 응축기(42)와 상기 발전기용 응축기(33)에서 차례로 열을 흡수하여, 열수요처에 온수로 공급된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 사이클의 작동을 설명하면, 다음과 같다.
도 2는 도 1에 도시된 복합 사이클에서 히트펌프의 난방 작동 상태가 도시된 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 연료전지(10)로부터 상기 연료전지 배출가스가 배출되면, 상기 온도센서(12)에서 온도를 측정하고, 상기 유량 센서(13)에서 유량을 측정한다.
상기 제어부(50)는, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 이상이고, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량이 미리 설정된 설정 유량 이상이면, 상기 연소기(20)의 작동이 필요하지 않고 외부 연료와 외부 공기의 추가 공급이 필요하지 않다고 판단한다.
따라서, 상기 제어부(50)는, 상기 연소기(20)를 작동시키지 않고, 상기 외부 연료 공급밸브(23)와 상기 외부 공기 공급밸브(24)를 차폐한다.
상기 연료전지(10)에서 나온 상기 배기가스는 상기 연소기(20)에서 연소되지 않고, 상기 연소기(20)를 통과하기만 한다. 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 상기 설정온도 이상이므로, 상기 배기가스는 상기 연소기(20)의 작동없이도 상기 열회수 증기발생기(31)에 충분한 열원을 제공할 수 있다.
상기 연소기(20)에서 나온 상기 배기가스는, 상기 열회수 증기발생기(31), 상기 재생기(41) 및 상기 난방용 실외기(51)를 차례로 통과한다.
상기 배기가스는, 상기 열회수 증기발생기(31)에 1차로 열원을 제공하고, 상기 재생기(41)에 2차로 열원을 제공하고, 상기 난방용 실외기(51)에서 3차로 열원을 제공한다.
상기 랭킨 사이클 발전기(30)는, 상기 배기가스로부터 상기 열회수 증기발생기(31)의 열원을 공급받아서, 상기 터빈(32)에서 전기를 생산할 수 있다.
상기 열회수 증기발생기(31)에서 배출된 배기가스는 상기 재생기(41)의 열원으로 공급된다. 상기 열회수 증기발생기(31)에서 배출되는 배기가스도 온도가 높은 수준이기 때문에, 상기 재생기(41)의 열원으로도 사용될 수 있다.
상기 흡수식 냉방기(40)는, 상기 배기가스로부터 상기 재생기(41)의 열원을 공급받아서, 상기 냉방기용 응축기(42)에서는 온수를 생성하고, 상기 냉방기용 증발기(46)에서는 냉수를 생성할 수 있다.
상기 온수유로(60)를 통과하는 냉각수는 상기 냉방기용 응축기(42)를 통과하면서 1차로 열을 흡수한 후, 상기 발전기용 응축기(33)를 통과하면서 2차로 열을 흡수하여, 보다 고온의 온수 제조가 가능하다.
상기 재생기(41)에서 배출된 상기 배기가스는, 상기 난방용 실외기(51)로 유입된다.
상기 재생기(41)에서 배출되어 나온 상기 배기가스의 온도는 70 내지 80℃이므로, 상기 히트펌프(50)의 난방 작동시 상기 난방용 실외기(51)에 열원으로 공급될 수 있다.
상기 히트펌프(50)의 난방 작동시, 상기 제어부(1)는, 상기 제1삼방밸브(57)가 상기 제1냉방유로(55a)를 차폐하도록 제어하고, 상기 제2삼방밸브(58)가 상기 제2냉방유로(55b)를 차폐하도록 제어한다.
상기 난방용 실외기(51)에서 증발된 상기 제2냉매는 상기 제1난방유로(51a)를 통해 상기 압축기(52)로 공급되어, 상기 압축기(52)에서 압축된다. 상기 압축기(52)에서 압축된 상기 제2냉매는 상기 실내기(53)로 유입된다. 상기 실내기(53)로 유입된 상기 제2냉매는 실내 공기와 열교환되어 응축되며, 실내 공기는 열을 흡수하여 실내를 난방시킬 수 있다. 상기 실내기(53)에서 나온 상기 제2냉매는 상기 팽창장치(54)에서 팽창된 후 상기 제2난방유로(51b)를 통해 다시 상기 난방용 실외기(51)로 유입된다.
한편, 상기 제어부(50)는, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 이상이나, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량이 상기 설정 유량 미만이면, 외부 공기와 외부 연료의 추가 공급이 필요하다고 판단한다.
따라서, 상기 제어부(50)는, 상기 연소기(20)를 작동시키고, 상기 외부 연료 공급밸브(23)와 상기 외부 공기 공급밸브(24)를 개방시킨다. 상기 외부 연료와 상기 외부 공기가 추가로 공급되면, 상기 배기가스의 온도가 낮아지기 때문에 상기 연소기(20)를 작동시켜야 한다.
상기 연소기(20)를 작동시키고, 상기 외부 연료 공급밸브(23)와 상기 외부 공기 공급밸브(24)를 개방시킨다.
이 때, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량에 따라 상기 외부 연료 공급밸브(24)의 개도량과 상기 외부 공기 공급밸브(24)의 개도량을 제어한다. 예를 들어, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량에 따른 상기 외부 연료 공급밸브(24)의 개도량과 상기 외부 공기 공급밸브(24)의 개도량은 미리 설정될 수 있다.
상기 연소기(20)를 작동시키면, 상기 연료전지 배출가스와 외부로부터 추가로 공급되는 외부 연료와 외부 공기가 모두 함께 연소되어, 상기 설정온도 이상의 배기가스를 생성할 수 있다.
상기 연소기(20)에서 연소되어 나오는 배기가스의 온도가 상기 설정온도 이상이 되고, 유량도 상기 설정 유량 이상이 될 때까지 상기 연소기(20)를 작동시키고, 상기 외부 연료와 상기 외부 공기를 공급할 수 있다.
한편, 상기 제어부(50)는, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 상기 설정온도 미만이고, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량이 미리 설정된 설정 유량 이상이면, 상기 연소기(20)의 작동은 필요하나 외부 공기와 외부 연료의 추가 공급은 필요하지 않다고 판단한다. 따라서, 상기 제어부(50)는, 상기 연소기(20)는 작동시키되, 상기 외부 연료 공급밸브(23)와 상기 외부 공기 공급밸브(24)는 차폐한다.
또한, 상기 제어부(50)는, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 상기 설정온도 미만이고, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량이 미리 설정된 설정 유량 미만이면, 상기 연소기(20)의 작동이 필요하고, 외부 공기와 외부 연료의 추가 공급이 필요하다고 판단한다. 따라서, 상기 제어부(50)는, 상기 외부 연료 공급밸브(23)와 상기 외부 공기 공급밸브(24)를 개방시키고, 상기 연소기(20)를 작동시킨다.
또한, 상기 제어부(50)는, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 상기 설정온도 미만일 때, 전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정부하 미만이면, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도를 미리 설정된 최저온도와 비교할 수 있다. 상기 전력 수요처는 상기 랭킨 사이클 발전기(30)로부터 전력을 공급받는 곳이다. 상기 최저온도는 상기 설정온도보다 낮게 설정된다. 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도를 미리 설정된 최저온도 이상이면, 상기 연소기(20)의 작동을 정지시킨다. 즉, 상기 전력 수요처의 요구 부하가 상기 설정부하 미만이므로, 상기 배기가스의 열원을 이용하되 상기 연소기(20)의 작동은 최소화시켜서 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 제어부(50)는, 상기 전력 수요처의 요구 부하가 상기 설정부하 미만이고, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 미리 설정된 최저온도 미만이면, 상기 연소기(20)를 작동시킨다.
한편, 상기 연료전지(10)의 작동이 중지되면, 상기 연소기(20)만을 이용하여 상기 배기가스를 생성하고, 상기 배기가스의 열을 상기 열회수 증기발생기(31)와 상기 재생기(41)에 이용할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 연료전지(10), 상기 연소기(20), 상기 랭킨 사이클 발전기(30), 상기 흡수식 냉방기(40) 및 상기 히트펌프(50)를 모두 연결함으로써, 상기 배기가스 에너지의 이용 효율을 최대화시킬 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 히트펌프의 냉방 작동시에는, 상기 히트펌프(50)를 순환하는 상기 제2냉매가 상기 난방용 실외기(51)를 순환하지 않고 상기 냉방용 실외기(55)를 순환하도록 제어한다.
상기 제어부(1)는, 상기 제1삼방밸브(57)가 상기 제1냉방유로(55a)를 개방하도록 제어하고, 상기 제2삼방밸브(58)는 상기 제2냉방유로(55b)를 개방하도록 제어한다.
상기 냉방용 실외기(55)에서 응축된 상기 제2냉매는 상기 팽창장치(54)에서 팽창된 후, 상기 실내기(53)로 유입된다. 상기 실내기(53)로 유입된 상기 제2냉매는 실내 공기와 열교환되어 증발되며, 실내 공기는 열을 빼앗겨 실내를 냉방시킬 수 있다. 상기 실내기(53)에서 나온 상기 제2냉매는 상기 사방밸브(56)를 통해 상기 압축기(52)에서 압축된 후 다시 상기 냉방용 실외기(55)로 유입된다.
따라서, 상기 히트펌프의 냉방운전시, 상기 재생기(41)에서 나온 배기가스는 상기 난방용 실외기(51)를 통과하나, 상기 난방용 실외기(51)에서는 열교환이 이루어지지 않는다.
상기와 같이, 상기 난방용 실외기(51)와 상기 냉방용 실외기(55)를 별도로 구비하고, 유로를 형성함으로써, 상기 히트펌프의 난방운전시 상기 배기가스의 열원을 이용할 수 있으면서 상기 히트펌프의 냉방운전도 가능한 이점이 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프의 난방 작동 상태이고, 제1바이패스 유로가 차폐된 상태가 도시된 도면이다. 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프의 난방 작동 상태이고, 제1바이패스 유로가 개방된 상태가 도시된 도면이다. 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프의 냉방 작동 상태이고, 제1바이패스 유로가 차폐된 상태가 도시된 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클(200)은, 제1바이패스 유로(210)와 제1바이패스 밸브(211)를 더 포함하는 것이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성은 유사하므로, 유사구성에 대해 동일 부호를 사용하고 유사구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 제1바이패스 유로(210)는, 상기 연소기 배출유로(25)에서 분기되어 상기 열회수 증기발생기 배출유로(35)로 연결되는 유로이다. 상기 제1바이패스 유로(210)는, 상기 배기가스가 상기 열회수 증기발생기(31)를 바이패스하여 상기 재생기(41)로 바로 유입되도록 안내한다.
상기 제1바이패스 밸브(211)는, 상기 연소기 배출유로(25)에서 상기 제1바이패스 유로(210)가 분기되는 지점에 설치된 삼방 밸브이다. 상기 제1바이패스 밸브(211)는, 상기 연소기(20)에서 배출되는 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기(31)를 바이패스하는 유량을 조절 가능한 유량조절밸브이다.
도 5를 참조하면, 상기 히트펌프는 난방 작동 상태이고, 상기 제1바이패스 유로(210)가 차폐된 상태이다.
상기 제어부(1)는, 전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정 전력부하 이상이면, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)의 터빈(32)을 이용하여 전력을 생산하기 위하여, 상기 제1바이패스 유로(210)를 차폐하고, 상기 배기가스의 열원이 상기 열회수 증기발생기(31)로 공급되도록 한다.
한편, 도 6을 참조하면, 상기 히트펌프는 난방 작동 상태이고, 상기 제1바이패스 유로(210)가 개방된 상태이다.
상기 제어부(1)는, 전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정 전력부하 미만이면, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)를 사용하지 않을 수 있다.
따라서, 상기 배기가스의 열원은 모두 상기 재생기(41)에 공급한다.
상기 흡수식 냉방기(40)는, 상기 배기가스가 상기 재생기(41)에 제공한 열원을 이용하여 상기 냉방기용 응축기(42)에서 온수를 생성하고, 상기 냉방기용 증발기(43)에서 냉수를 생성할 수 있다.
한편, 상기 히트펌프의 난방 작동시 요구 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상이면, 상기 제1바이패스 유로(210)를 개방하여, 상기 배기가스가 상기 열회수 증기발생기(31)를 바이패스하도록 제어할 수 있다.
따라서, 상기 배기가스의 열원이 상기 재생기(41)와 상기 난방용 실외기(51)로 공급되어, 상기 난방용 실외기(51)의 열교환율을 보다 향상시킬 수 있다.
즉, 요구되는 난방 부하가 크면, 상기 배기가스의 열원을 상기 히트펌프(50)의 난방에 더 많이 활용할 수 있다.
한편, 도 7을 참조하면, 상기 히트펌프의 냉방 작동 상태이고, 제1바이패스 유로가 차폐된 상태이다.
상기 히트펌프의 냉방 작동시에는 상기 난방용 실외기(51)를 사용하지 않으므로, 상기 전력수요처의 요구 부하가 상기 설정부하 미만이더라도 상기 제1바이패스 유로(210)를 개방시키지 않는다.
따라서, 상기 배기가스의 열원이 상기 랭킨 사이클 발전기(20), 상기 흡수식 냉방기(30)로 공급되도록 한다.
상기 히트펌프의 냉방운전시, 상기 재생기(41)에서 나온 배기가스는 상기 난방용 실외기(51)를 통과하나, 상기 난방용 실외기(51)에서는 열교환이 이루어지지 않는다.
또한, 상기 제어부(1)는, 상기 히트펌프의 요구 난방 부하 뿐만 아니라, 상기 연료전지(10)에서 토출되는 배기가스의 온도, 유량, 상기 전력 수요처의 요구부하를 모두 고려하여, 상기 제1바이패스 유로(210)의 개폐를 제어할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프의 난방 작동 상태이고, 제1,2바이패스 유로가 차폐된 상태가 도시된 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 복합 사이클(300)은, 제1바이패스 유로(310), 제2바이패스 유로(320), 제1바이패스 밸브(311) 및 제2바이패스 밸브(321)를 더 포함하는 것이 상기 제2실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성은 유사하므로, 유사구성에 대해 동일 부호를 사용하고 유사구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 제1바이패스 유로(310)는, 상기 열회수 증기발생기(31)를 바이패스시키기 위한 유로이다. 즉, 상기 연소기 배출유로(25)에서 분기되어 상기 열회수 증기발생기 배출유로(35)로 연결되는 유로이다. 상기 제1바이패스 유로(310)는, 상기 배기가스가 상기 열회수 증기발생기(31)를 바이패스하여 상기 재생기(41)로 바로 유입되도록 안내한다.
상기 제1바이패스 밸브(311)는, 상기 연소기 배출유로(25)에서 상기 제1바이패스 유로(310)가 분기되는 지점에 설치된 삼방 밸브이다. 상기 제1바이패스 밸브(311)는, 상기 연소기(20)에서 배출되는 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기(31)를 바이패스하는 유량을 조절 가능한 유량조절밸브이다.
상기 제2바이패스 유로(320)는, 상기 재생기(41)를 바이패스시키기 위한 유로이다. 즉, 상기 제1바이패스 유로(310)에서 분기되어 상기 재생기 배출유로(45)로 연결되는 유로이다. 상기 제2바이패스 유로(320)는, 상기 배기가스가 상기 재생기(41)를 바이패스하여 상기 난방용 실외기(51)로 바로 유입되도록 안내한다.
상기 제2바이패스 밸브(321)는, 상기 제1바이패스 유로(310)에서 분기되는 지점에 설치된 삼방 밸브이다. 상기 제2바이패스 밸브(321)는, 상기 배기가스 중에서 상기 재생기(41)를 바이패스하는 유량을 조절 가능한 유량조절밸브이다.
도 8을 참조하면, 상기 히트펌프는 난방 작동상태이고, 상기 제1,2바이패스 유로(310)(320)가 차폐된 상태이다.
상기 제1바이패스 밸브(311)가 상기 제1바이패스 유로(310)를 차폐하고, 상기 제2바이패스 밸브(321)가 상기 제2바이패스 유로(320)를 차폐한 상태이다.
상기 제어부(1)는, 전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정 전력부하 이상이면, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)의 터빈(32)을 이용하여 전력을 생산하기 위하여, 상기 제1바이패스 유로(310)를 차폐하고, 상기 배기가스의 열원이 상기 열회수 증기발생기(31)로 공급되도록 한다.
한편, 도 9를 참조하면, 히트펌프의 난방 작동 상태이고, 제1바이패스 유로는 개방되고, 제2바이패스 유로는 차폐된 상태이다.
즉, 상기 전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정 전력부하 미만이거나, 상기 히트펌프의 난방 작동시 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상일 경우, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)를 사용하지 않는 상태를 나타낸다.
상기 제어부(1)는, 전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정 전력부하 미만이면, 상기 제1바이패스 유로(310)를 개방하여 상기 배기가스가 상기 열회수 증기발생기(31)를 바이패스하도록 제어할 수 있다.
따라서, 상기 배기가스의 열원은 모두 상기 재생기(41)에 공급한다.
상기 흡수식 냉방기(40)는, 상기 배기가스가 상기 재생기(41)에 제공한 열원을 이용하여 상기 냉방기용 응축기(42)에서 온수를 생성하고, 상기 냉방기용 증발기(43)에서 냉수를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제어부(1)는, 상기 히트펌프의 난방 작동시 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상이면, 상기 제1바이패스 유로(310)를 개방하여, 상기 배기가스가 상기 열회수 증기발생기(31)를 바이패스하도록 제어할 수 있다.
따라서, 상기 배기가스의 열원이 상기 재생기(41)와 상기 난방용 실외기(51)로 공급되어, 상기 난방용 실외기(51)의 열교환율을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 10을 참조하면, 상기 히트펌프의 난방 작동 상태이고, 제1,2바이패스 유로는 개방된 상태이다.
즉, 전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정 전력부하 미만이거나, 상기 흡수식 냉방기의 요구 부하가 미리 설정된 냉방 부하 미만이거나, 상기 히트펌프의 난방 작동시 요구 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방 부하 이상일 경우, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)와 상기 흡수식 냉방기(40)를 모두 사용하지 않는 상태이다.
상기 제어부(1)는, 상기 제1바이패스 유로(310)와 상기 제2바이패스 유로(320)를 모두 개방하여 상기 배기가스가 상기 열회수 증기발생기(31)와 상기 재생기(41)를 모두 바이패스하도록 제어할 수 있다.
따라서, 상기 배기가스의 열원이 상기 난방용 실외기(51)로만 공급되어, 상기 난방용 실외기(51)의 열교환율을 보다 향상시킬 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제1바이패스 유로(310)는 차폐하고, 상기 제2바이패스 유로(320)는 개방하여, 상기 연소기(20)에서 나온 배기가스가 상기 재생기(41)만을 바이패스하도록 유로를 전환시키는 것도 물론 가능하다. 따라서, 상기 연소기(20)에서 나온 배기가스는 상기 열회수 증기발생기(31)에 열원을 제공한 후, 상기 재생기(41)는 바이패스하여 상기 난방용 실외기(51)로 공급될 수 있다.
한편, 도 11을 참조하면, 상기 히트펌프의 냉방 작동 상태이고, 제1,2바이패스 유로가 차폐된 상태이다.
상기 히트펌프의 냉방 작동시에는 상기 제1바이패스 유로(310)와 상기 제2바이패스 유로(320)가 모두 차폐되어, 상기 연소기(20)에서 나온 배기가스의 열원이 상기 열회수 증기발생기(31)와 상기 재생기(41)로 모두 공급되도록 할 수 있다.
상기 히트펌프의 냉방 작동시, 상기 전력 수요처의 요구부하가 상기 설정부하 미만이더라도 상기 배기가스의 열원을 상기 랭킨 사이클 발전기(30)에 공급하여, 상기 터빈(32)에서 생산된 전기를 별도의 저장소에 저장할 수도 있다.
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프가 난방 작동 상태이고, 예열기가 작동하는 상태가 도시된 도면이다. 도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 복합 사이클에서 히트펌프가 난방 작동 상태이고, 예열기가 작동하지 않는 상태가 도시된 도면이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 복합 사이클(400)은, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)가 예열기(410)를 더 포함하고, 상기 예열기(410)와 상기 냉방기용 응축기(42)가 예열유로(411)로 연결된 것이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성은 유사하므로, 유사 구성에 대해 동일 부호를 사용하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.
상기 예열기(410)는, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)의 내부에서 상기 펌프(34)와 상기 열회수 증기발생기(31)를 연결하는 유로 상에 설치된다. 상기 예열기(410)는, 상기 열회수 증기발생기(31)로 유입되는 작동유체를 예열한다
상기 예열유로(411)는, 상기 냉방기용 응축기(42)에서 열을 흡수하고 나온 냉각수를 상기 예열기(410)로 안내하여, 상기 냉각수의 열원을 상기 예열기(410)로 공급한다.
상기 예열유로(411)에는 온수 공급유로(420)가 연결된다.
상기 온수 공급유로(420)는, 상기 냉방기용 응축기(42)에서 토출된 온수 중 적어도 일부를 열 수요처로 공급하기 위한 유로이다.
상기 예열유로(411)와 상기 온수 공급유로(420)가 연결된 지점에는 온수공급밸브(421)가 설치된다. 상기 온수공급밸브(421)는, 상기 온수 공급유로(420)의 개폐를 단속하기 위한 삼방밸브이다.
상기 냉방기용 응축기(42)의 흡입측에는 상기 열수요처에 열을 제공하고 나온 온수를 다시 회수하기 위한 온수 회수유로(430)가 연결된다.
상기 예열유로(411)와 상기 온수 회수유로(430)가 연결된 지점에는 온수 회수밸브(431)가 설치된다.
한편, 도 12를 참조하면, 상기 히트펌프가 난방 작동이고, 상기 예열기(410)를 작동시키는 상태이다.
상기 제어부(1)는 상기 온수공급밸브(421)와 상기 온수 회수밸브(432)가 상기 온수 공급유로(420)와 상기 온수 회수유로(431)를 모두 차폐하도록 제어할 수 있다.
따라서, 상기 냉방기용 응축기(42)에서 나온 온수는 상기 예열기(410)로 유입되어, 상기 예열기(410)에 열원을 제공할 수 있다.
한편, 도 13을 참조하면, 상기 히트펌프가 난방 작동이고, 상기 예열기(410)를 작동시키지 않는 상태이다.
즉, 상기 흡수식 냉방기(40)에서 냉수와 온수를 모두 생성하고자 하는 경우, 상기 제어부(1)는 상기 온수공급밸브(421)와 상기 온수 회수밸브(432)가 상기 온수 공급유로(420)와 상기 온수 회수유로(431)를 모두 개방하고, 상기 예열유로(411)는 차폐하도록 제어할 수 있다.
따라서, 상기 흡수식 냉방기(40)의 상기 냉방기용 응축기(42)에서는 온수를 생성하고, 상기 냉방기용 증발기(43)에서는 냉수를 생성할 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 요구 부하나 상기 온수 공급 유량에 따라 상기 제1,2온수공급밸브(421)(431)의 개도를 조절하여, 상기 예열기(410)로 공급되는 온수 유량과 상기 열수요처로 공급되는 온수 유량을 조절할 수 있다.
한편, 상기 히트펌프(50)의 냉방 작동 상태일 때, 상기 예열기(410)를 작동시키는 것도 가능하다.
도 14는 본 발명의 제5실시예에 따른 복합 사이클이 도시된 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 복합 사이클(500)은, 상기 연료전지(10)를 냉각시키는 연료전지 냉각 열교환기(510)와, 상기 냉방기용 응축기(42)와 상기 연료전지 냉각 열교환기(510)를 연결하는 온수유로(520)를 더 포함하는 것이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성은 유사하므로, 유사 구성에 대해 동일 부호를 사용하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.
상기 연료전지 냉각 열교환기(510)는, 상기 연료전지(10)와 제1냉각유로(511)로 연결된다. 또한, 상기 연료전지 냉각 열교환기(510)에는 외부의 냉각수가 통과하는 제2냉각유로(512)가 연결된다. 상기 제2냉각유로(512)는 별도의 냉각탑에 연결될 수 있다.
상기 온수유로(520)는, 상기 냉방기용 응축기(42)와 상기 연료전지 냉각 열교환기(510)를 연결하여, 상기 냉방기용 응축기(42)에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 연료전지 냉각 열교환기(510)로 안내하는 유로이다.
따라서, 상기 냉각수가 상기 냉방기용 응축기(42)와 상기 연료전지 냉각 열교환기(510)를 차례로 통과하면서 열을 흡수한 후, 상기 열수요처에 공급되기 때문에 효율이 향상될 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 냉방기용 응축기(42)를 통과한 냉각수 중 일부는 상기 연료전지 냉각 열교환기(510)로 공급하고, 나머지는 상기 발전기용 응축기(33)를 통과하도록 하는 것도 물론 가능하다.
한편, 상기 제5실시예에 한정되지 않고, 상기 히트펌프(50)의 냉방 운전시 상기 냉방기용 응축기942)를 통과한 냉각수가 상기 난방용 실외기(51)를 통과한 후 상기 연료전지 냉각 열교환기(510)로 유입되도록 유로를 형성하는 것도 물론 가능하다.
즉, 상기 히트펌프(50)의 냉방 운전시 상기 난방용 실외기(51)에서 상기 배기가스와 상기 냉각수의 열교환이 이루어지도록 유로를 형성할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 연료전지 20: 연소기
30: 랭킨 사이클 발전기 31: 열회수 증기발생기
32: 터빈 33: 발전기용 응축기
34: 펌프 40: 흡수식 냉방기
41: 재생기 42: 냉방기용 응축기
43: 냉방기용 증발기 44: 흡수기
50: 히트펌프 51: 난방용 실외기
52: 압축기 53: 실내기
54: 팽창장치 55: 냉방용 실외기
56: 사방밸브 57: 제1삼방밸브
58: 제2삼방밸브

Claims (15)

  1. 연료전지에서 배출되는 배기가스가 유입되고, 상기 배기가스의 온도에 따라 작동이 제어되는 연소기와;
    상기 연소기를 통과한 상기 배기가스로부터 열을 회수하여 증기를 발생시키는 열회수 증기발생기와, 상기 열회수 증기발생기에서 생성된 증기에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에서 나온 증기를 응축시키는 발전기용 응축기와, 상기 발전기용 응축기에서 응축된 작동유체를 펌핑하는 펌프를 포함하는 랭킨 사이클 발전기와;
    상기 열회수 증기발생기에서 열교환하고 나온 상기 배기가스로부터 열을 공급받는 재생기와, 상기 재생기에서 증발되어 나온 제1냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 냉방기용 응축기와, 상기 냉방기용 응축기에서 나온 상기 제1냉매를 증발시키는 냉방기용 증발기와, 상기 냉방기용 증발기에서 나온 상기 제1냉매를 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨 후 상기 재생기로 배출하는 흡수기를 포함하는 흡수식 냉방기와;
    난방 작동시 상기 재생기에서 열교환하고 나온 상기 배기가스로부터 열을 공급받아서 제2냉매를 증발시키는 난방용 실외기와, 상기 난방 작동시 상기 난방용 실외기에서 나온 상기 제2냉매를 압축하는 압축기와, 상기 난방 작동시 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 응축시켜 실내를 난방시키는 실내기와, 상기 난방 작동시 상기 실내기에서 나온 상기 제2냉매를 팽창시키는 팽창 장치와, 상기 난방용 실외기와 별도로 설치되어 냉방 작동시 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 외부 공기와 열교환시켜 상기 제2냉매를 응축시키는 냉방용 실외기를 포함하는 히트펌프와;
    상기 연료전지, 상기 연소기, 상기 열회수 증기발생기, 상기 재생기 및 상기 난방용 실외기를 차례로 연결하여, 상기 연료전지에서 나온 상기 배기가스가 차례로 통과하도록 안내하는 배기가스 유로와;
    상기 연료전지에서 나온 배기가스의 온도를 측정하는 온도센서와;
    상기 온도센서에서 감지한 배기가스의 온도와 상기 히트펌프의 냉,난방 작동에 따라 상기 연소기, 상기 랭킨사이클 발전기, 상기 흡수식 냉방기 및 상기 히트펌프 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트펌프는,
    상기 압축기의 토출측에 설치되어,
    상기 난방 작동시에는 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 상기 실내기로 안내하고,
    상기 냉방 작동시에는 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 상기 냉방용 실외기로 안내하도록 유로를 전환하는 사방밸브를 더 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 히트펌프는,
    상기 난방용 실외기와 상기 사방밸브를 연결하는 제1난방유로에서 분기되어 상기 냉방용 실외기로 연결되는 제1냉방유로와,
    상기 제1난방유로와 상기 제1냉방유로가 연결된 지점에 설치되어, 냉난방 작동에 따라 상기 제1냉방유로를 개폐하는 제1삼방밸브와;
    상기 냉방용 실외기의 토출측에 연결되어 상기 팽창장치와 상기 난방용 실외기를 연결하는 제2난방유로로 연결되는 제2냉방유로와,
    상기 제2난방유로와 상기 제2냉방유로가 연결된 지점에 설치되어, 냉난방 작동에 따라 상기 제2냉방유로를 개폐하는 제2삼방밸브를 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기가스의 유량을 측정하는 유량센서와;
    상기 연소기에 외부 연료를 공급하는 연소기 연료 공급부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 이상이고, 상기 유량센서에서 감지된 유량이 미리 설정된 설정 유량 미만이면, 상기 외부 연료를 상기 연소기에 공급하고 상기 연소기를 작동시키고,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 상기 설정온도 미만이고, 상기 유량센서에서 감지된 유량이 상기 설정 유량 이상이면, 상기 외부 연료의 공급은 차단하고 상기 연소기는 작동시키며,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 상기 설정온도 미만이고, 상기 유량센서에서 감지된 유량이 상기 설정 유량 미만이면, 상기 외부 연료를 상기 연소기에 공급하고 상기 연소기를 작동시키고,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 상기 설정온도 이상이고, 상기 유량센서에서 감지된 유량이 상기 설정 유량 이상이면, 상기 외부 연료의 공급을 차단하고 상기 연소기를 작동시키지 않는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기가스 유로는, 상기 연소기와 상기 열회수 증기발생기를 연결하는 연소기 배출유로를 포함하고,
    상기 연소기 배출유로에서 분기되어, 상기 연소기 배출유로 상의 배기가스 중 적어도 일부가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 유입되도록 안내하는 제1바이패스 유로와,
    상기 연소기 배출유로에서 상기 제1바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제1바이패스 밸브를 더 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 히트펌프의 난방 작동시,
    전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정 전력부하 미만이거나, 상기 히트펌프의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방부하 미만이면,
    상기 제1바이패스 밸브가 상기 제1바이패스 유로만을 개방하도록 제어하여, 상기 배기가스가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 공급되도록 제어하는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기가스 유로는, 상기 연소기와 상기 열회수 증기발생기를 연결하는 연소기 배출유로와, 상기 열회수 증기발생기와 상기 재생기를 연결하는 열회수 증기발생기 배출유로를 포함하고,
    상기 연소기 배출유로에서 분기되어, 상기 연소기 배출유로 상의 배기가스 중 적어도 일부가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 유입되도록 안내하는 제1바이패스 유로와,
    상기 제1바이패스 유로에서 분기되어 상기 열회수증기발생기를 바이패스한 배기가스 중 적어도 일부가 상기 재생기를 바이패스하여 상기 난방용 실외기로 유이하도록 안내하는 제2바이패스 유로와,
    상기 연소기 배출유로에서 상기 제1바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제1바이패스 밸브와,
    상기 제1바이패스 유로에서 상기 제2바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 배기가스 중에서 상기 재생기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제2바이패스 밸브를 더 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 히트펌프의 난방 작동시,
    전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정 전력부하 미만이면,
    상기 제1바이패스 밸브가 상기 제1바이패스 유로만을 개방하도록 제어하여, 상기 배기가스가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 공급되도록 제어하는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 히트펌프의 난방 작동시,
    전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정 전력부하 미만이면,
    상기 제1바이패스 밸브가 상기 제1바이패스 유로를 개방하고,
    상기 흡수식 냉방기의 요구 부하가 미리 설정된 냉방 부하 미만이거나, 상기 히트펌프의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방부하 이상이면,
    상기 제2바이패스 밸브가 상기 제2바이패스 유로를 개방하도록 제어하여,
    상기 연소기를 통과한 배기가스가 상기 열회수 증기발생기와 상기 재생기를 바이패스하여, 상기 난방용 실외기로 바로 공급되도록 제어하는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉방기용 응축기와 상기 발전기용 응축기를 연결하고, 상기 냉방기용 응축기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 발전기용 응축기로 안내하여, 상기 냉각수가 상기 냉방기용 응축기와 상기 발전기용 응축기를 차례로 통과하면서 열을 흡수한 후 열수요처에 온수로 공급되도록 하는 온수유로를 더 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 펌프와 상기 열회수 증기발생기 사이에 설치된 예열기와,
    상기 예열기와 상기 냉방기용 응축기를 연결하고, 상기 냉방기용 응축기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 예열기로 안내하여, 상기 냉각수의 열원을 상기 예열기에 공급하는 예열유로와,
    상기 예열유로에서 분기되어, 상기 냉방기용 응축기에서 열을 흡수한 온수 중 적어도 일부를 온수 수요처로 공급하는 온수 공급유로와,
    상기 예열유로와 상기 온수 공급유로가 연결된 지점에 설치되어, 상기 온수 공급유로의 개폐를 단속하는 온수공급밸브를 더 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료전지와 냉각유로로 연결되어, 상기 연료전지를 냉각시키는 연료전지 냉각 열교환기와;
    상기 냉방기용 응축기와 상기 연료전지 냉각 열교환기를 연결하고, 상기 냉방기용 응축기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 연료전지 냉각 열교환기로 안내하여, 상기 냉각수가 상기 냉방기용 응축기와 상기 연료전지 냉각 열교환기를 차례로 통과하면서 열을 흡수한 후 열수요처에 공급되도록 하는 온수유로를 더 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
  13. 연료전지에서 배출되는 배기가스가 유입되고, 상기 배기가스의 온도에 따라 작동이 제어되는 연소기와;
    상기 연소기를 통과한 상기 배기가스로부터 열을 회수하여 증기를 발생시키는 열회수 증기발생기와, 상기 열회수 증기발생기에서 생성된 증기에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에서 나온 증기를 응축시키는 발전기용 응축기와, 상기 발전기용 응축기에서 응축된 작동유체를 펌핑하는 펌프를 포함하는 랭킨 사이클 발전기와;
    상기 열회수 증기발생기에서 열교환하고 나온 상기 배기가스로부터 열을 공급받는 재생기와, 상기 재생기에서 증발되어 나온 제1냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 냉방기용 응축기와, 상기 냉방기용 응축기에서 나온 상기 제1냉매를 증발시키는 냉방기용 증발기와, 상기 냉방기용 증발기에서 나온 상기 제1냉매를 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨 후 상기 재생기로 배출하는 흡수기를 포함하는 흡수식 냉방기와;
    난방 작동시 상기 재생기에서 열교환하고 나온 상기 배기가스로부터 열을 공급받아서 제2냉매를 증발시키는 난방용 실외기와, 상기 난방 작동시 상기 난방용 실외기에서 나온 상기 제2냉매를 압축하는 압축기와, 상기 난방 작동시 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매로를 응축시켜 실내를 난방시키는 실내기와, 상기 난방 작동시 상기 실내기에서 나온 상기 제2냉매를 팽창시키는 팽창 장치와, 상기 난방용 실외기와 별도로 설치되어 냉방 작동시 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 외부 공기와 열교환시켜 상기 제2냉매를 응축시키는 냉방용 실외기를 포함하는 히트펌프와;
    상기 연료전지, 상기 연소기, 상기 열회수 증기발생기, 상기 재생기 및 상기 난방용 실외기를 차례로 연결하여, 상기 연료전지에서 나온 상기 배기가스가 차례로 통과하도록 안내하는 배기가스 유로와;
    상기 연료전지에서 나온 배기가스의 온도를 측정하는 온도센서와;
    상기 배기가스의 유량을 측정하는 유량센서와;
    상기 연소기에 외부 연료를 공급하는 연소기 연료 공급부와;
    상기 온도센서에서 감지한 배기가스의 온도와 상기 히트펌프의 냉,난방 작동에 따라 상기 연소기, 상기 랭킨사이클 발전기, 상기 흡수식 냉방기 및 상기 히트펌프 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 히트펌프는,
    상기 압축기의 토출측에 설치되어, 상기 난방 작동시에는 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 상기 실내기로 안내하고, 상기 냉방 작동시에는 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 상기 냉방용 실외기로 안내하도록 유로를 전환하는 사방밸브와,
    상기 난방용 실외기와 상기 사방밸브를 연결하는 제1난방유로에서 분기되어 상기 냉방용 실외기로 연결되는 제1냉방유로와,
    상기 제1난방유로와 상기 제1냉방유로가 연결된 지점에 설치되어, 냉난방 작동에 따라 상기 제1냉방유로를 개폐하는 제1삼방밸브와;
    상기 냉방용 실외기의 토출측에 연결되어 상기 팽창장치와 상기 난방용 실외기를 연결하는 제2난방유로로 연결되는 제2냉방유로와,
    상기 제2난방유로와 상기 제2냉방유로가 연결된 지점에 설치되어, 냉난방 작동에 따라 상기 제2냉방유로를 개폐하는 제2삼방밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 히트펌프의 난방 작동시, 상기 제1삼방밸브가 상기 제1냉방유로를 차폐하고, 상기 제2삼방밸브가 상기 제2냉방유로를 차폐하고, 상기 사방밸브가 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 상기 실내기로 안내하여, 상기 실내기에서 나온 상기 제2냉매가 상기 팽창 장치를 거쳐 상기 난방용 실외기에서 상기 배기가스의 열을 흡수하도록 하고,
    상기 히트펌프의 냉방 작동시, 상기 제1삼방밸브가 상기 제1냉방유로를 개방하고 상기 제1난방유로는 차폐하고, 상기 제2삼방밸브가 상기 제2냉방유로를 개방하고 상기 제2난방유로는 차폐하고, 상기 사방밸브가 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 상기 냉방용 실외기로 안내하도록 제어하는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
  14. 연료전지에서 배출되는 배기가스가 유입되고, 상기 배기가스의 온도에 따라 작동이 제어되는 연소기와;
    상기 연소기를 통과한 상기 배기가스로부터 열을 회수하여 증기를 발생시키는 열회수 증기발생기와, 상기 열회수 증기발생기에서 생성된 증기에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에서 나온 증기를 응축시키는 발전기용 응축기와, 상기 발전기용 응축기에서 응축된 작동유체를 펌핑하는 펌프를 포함하는 랭킨 사이클 발전기와;
    상기 열회수 증기발생기에서 열교환하고 나온 상기 배기가스로부터 열을 공급받는 재생기와, 상기 재생기에서 증발되어 나온 제1냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 냉방기용 응축기와, 상기 냉방기용 응축기에서 나온 상기 제1냉매를 증발시키는 냉방기용 증발기와, 상기 냉방기용 증발기에서 나온 상기 제1냉매를 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨 후 상기 재생기로 배출하는 흡수기를 포함하는 흡수식 냉방기와;
    난방 작동시 상기 재생기에서 열교환하고 나온 상기 배기가스로부터 열을 공급받아서 제2냉매를 증발시키는 난방용 실외기와, 상기 난방 작동시 상기 난방용 실외기에서 나온 상기 제2냉매를 압축하는 압축기와, 상기 난방 작동시 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 응축시켜 실내를 난방시키는 실내기와, 상기 난방 작동시 상기 실내기에서 나온 상기 제2냉매를 팽창시키는 팽창 장치와, 상기 난방용 실외기와 별도로 설치되어 냉방 작동시 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 외부 공기와 열교환시켜 상기 제2냉매를 응축시키는 냉방용 실외기를 포함하는 히트펌프와;
    상기 연료전지, 상기 연소기, 상기 열회수 증기발생기, 상기 재생기 및 상기 난방용 실외기를 차례로 연결하여, 상기 연료전지에서 나온 상기 배기가스가 차례로 통과하도록 안내하는 배기가스 유로와;
    상기 연료전지에서 나온 배기가스의 온도를 측정하는 온도센서와;
    상기 배기가스의 유량을 측정하는 유량센서와;
    상기 연소기에 외부 연료를 공급하는 연소기 연료 공급부와;
    상기 온도센서에서 감지한 배기가스의 온도와 상기 히트펌프의 냉,난방 작동에 따라 상기 연소기, 상기 랭킨사이클 발전기, 상기 흡수식 냉방기 및 상기 히트펌프 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 배기가스 유로는, 상기 연소기와 상기 열회수 증기발생기를 연결하는 연소기 배출유로와, 상기 열회수 증기발생기와 상기 재생기를 연결하는 열회수 증기발생기 배출유로를 포함하고,
    상기 연소기 배출유로에서 분기되어, 상기 연소기 배출유로 상의 배기가스 중 적어도 일부가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 유입되도록 안내하는 제1바이패스 유로와,
    상기 제1바이패스 유로에서 분기되어 상기 열회수증기발생기를 바이패스한 배기가스 중 적어도 일부가 상기 재생기를 바이패스하여 상기 난방용 실외기로 유이하도록 안내하는 제2바이패스 유로와,
    상기 연소기 배출유로에서 상기 제1바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제1바이패스 밸브와,
    상기 제1바이패스 유로에서 상기 제2바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 배기가스 중에서 상기 재생기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제2바이패스 밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 히트펌프의 난방 작동시, 전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정전력부하 미만이면, 상기 제1바이패스 밸브가 상기 제1바이패스 유로만을 개방하도록 제어하여, 상기 배기가스가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 공급되도록 제어하고,
    상기 히트펌프의 난방 작동시, 전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정전력부하 미만이거나, 상기 흡수식 냉방기의 요구 부하가 미리 설정된 냉방 부하 미만이거나, 상기 히트펌프의 난방 부하가 미리 설정된 설정 난방부하 이상이면, 상기 제1바이패스 밸브가 상기 제1바이패스 유로를 개방하고, 상기 제2바이패스 밸브가 상기 제2바이패스 유로를 개방하여, 상기 연소기를 통과한 배기가스가 상기 열회수 증기발생기와 상기 재생기를 바이패스하여, 상기 난방용 실외기로 바로 공급되도록 제어하는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
  15. 연료전지에서 배출되는 배기가스가 유입되고, 상기 배기가스의 온도에 따라 작동이 제어되는 연소기와;
    상기 연소기를 통과한 상기 배기가스로부터 열을 회수하여 증기를 발생시키는 열회수 증기발생기와, 상기 열회수 증기발생기에서 생성된 증기에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에서 나온 증기를 응축시키는 발전기용 응축기와, 상기 발전기용 응축기에서 응축된 작동유체를 펌핑하는 펌프를 포함하는 랭킨 사이클 발전기와;
    상기 열회수 증기발생기에서 열교환하고 나온 상기 배기가스로부터 열을 공급받는 재생기와, 상기 재생기에서 증발되어 나온 제1냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 냉방기용 응축기와, 상기 냉방기용 응축기에서 나온 상기 제1냉매를 증발시키는 냉방기용 증발기와, 상기 냉방기용 증발기에서 나온 상기 제1냉매를 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨 후 상기 재생기로 배출하는 흡수기를 포함하는 흡수식 냉방기와;
    난방 작동시 상기 재생기에서 열교환하고 나온 상기 배기가스로부터 열을 공급받아서 제2냉매를 증발시키는 난방용 실외기와, 상기 난방 작동시 상기 난방용 실외기에서 나온 상기 제2냉매를 압축하는 압축기와, 상기 난방 작동시 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 응축시켜 실내를 난방시키는 실내기와, 상기 난방 작동시 상기 실내기에서 나온 상기 제2냉매를 팽창시키는 팽창 장치와, 상기 난방용 실외기와 별도로 설치되어 냉방 작동시 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 외부 공기와 열교환시켜 상기 제2냉매를 응축시키는 냉방용 실외기를 포함하는 히트펌프와;
    상기 연료전지, 상기 연소기, 상기 열회수 증기발생기, 상기 재생기 및 상기 난방용 실외기를 차례로 연결하여, 상기 연료전지에서 나온 상기 배기가스가 차례로 통과하도록 안내하는 배기가스 유로와;
    상기 연료전지에서 나온 배기가스의 온도를 측정하는 온도센서와;
    상기 배기가스의 유량을 측정하는 유량센서와;
    상기 연소기에 외부 연료를 공급하는 연소기 연료 공급부와;
    상기 온도센서에서 감지한 배기가스의 온도와 상기 히트펌프의 냉,난방 작동에 따라 상기 연소기, 상기 랭킨사이클 발전기, 상기 흡수식 냉방기 및 상기 히트펌프 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 히트펌프는,
    상기 압축기의 토출측에 설치되어, 상기 난방 작동시에는 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 상기 실내기로 안내하고, 상기 냉방 작동시에는 상기 압축기에서 나온 상기 제2냉매를 상기 냉방용 실외기로 안내하도록 유로를 전환하는 사방밸브와,
    상기 난방용 실외기와 상기 사방밸브를 연결하는 제1난방유로에서 분기되어 상기 냉방용 실외기로 연결되는 제1냉방유로와,
    상기 제1난방유로와 상기 제1냉방유로가 연결된 지점에 설치되어, 냉난방 작동에 따라 상기 제1냉방유로를 개폐하는 제1삼방밸브와;
    상기 냉방용 실외기의 토출측에 연결되어 상기 팽창장치와 상기 난방용 실외기를 연결하는 제2난방유로로 연결되는 제2냉방유로와,
    상기 제2난방유로와 상기 제2냉방유로가 연결된 지점에 설치되어, 냉난방 작동에 따라 상기 제2냉방유로를 개폐하는 제2삼방밸브를 포함하고,
    상기 배기가스 유로는, 상기 연소기와 상기 열회수 증기발생기를 연결하는 연소기 배출유로를 포함하고,
    상기 연소기 배출유로에서 분기되어, 상기 연소기 배출유로 상의 배기가스 중 적어도 일부가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 유입되도록 안내하는 제1바이패스 유로와,
    상기 연소기 배출유로에서 상기 제1바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제1바이패스 밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 히트펌프의 난방 작동시, 전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정 전력부하 미만이면, 상기 제1바이패스 밸브가 상기 제1바이패스 유로만을 개방하도록 제어하여, 상기 배기가스가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 공급되도록 제어하는 연료전지, 랭킨 사이클, 흡수식 냉방기 및 히트펌프를 결합한 복합사이클.
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