KR102370443B1 - 머플러 및 에너지 생성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본 발명은 전위 챔버와 후위 챔버 및 상기 전위 챔버와 후위 챔버 사이에 중위 챔버를 포함하는 케이싱; 상기 전위 챔버와 연통되어 배기가스가 유입되는 배기가스 유입관; 상기 후위 챔버와 연통되어 배기가스가 유출되는 배기가스 유출관; 일단이 상기 전위 챔버와 연통되고 타단이 상기 중위 챔버와 연통되고, 다수의 홀이 형성된 다공관; 상기 혼합기 중위 챔버 내부에 배치되고, 상기 다공관의 외주 중 적어도 일부를 감싸게 배치되며, 내부에 냉매가 유동되는 냉매코일; 및 일단이 상기 중위 챔버와 연통되고 타단이 상기 후위 챔버와 연통되는 연결배관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

머플러 및 에너지 생성 장치{MUFFLER AND COGENERATION SYSTEM}

본 발명은 에너지 생성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 효율 및 안정성이 향상되고, 흡기 배관에서 발생되는 소음을 저감하는 에너지 생성 장치에 관한 것이다.

에너지 자원으로써 가장 널리 사용되는 화석 연료의 점진적인 고갈은 태양, 바람, 파도, 생물 유기체 및 그 폐기물과 같은 무한한 자연의 에너지를 이용함으로써 끊임없이 재생할 수 있는 대체에너지에 대한 관심으로 이어져 왔다. 그리고 무엇보다도 기존에 사용해온 화석연료와는 달리 공해가 거의 없는 청정한 에너지를 요구하게 되었다. 특히, 1990년대 들어 환경공해와 기후변화협약의 환경문제가 사회적 관심사로 대두되면서 그 중요성이 더욱 더 부각됨에 따라 기술 개발에 박차를 가하게 되었다.

대체에너지 사업 중에서 매립가스(LFG, Landfill Gas)를 이용한 발전사업은 매립가스 에너지 전환사업 중에서 지금까지 가장 많이 적용된 분야이다. 이러한 시스템의 원료가 되는 매립가스의 조성은 주로 45-60%의 메탄(CH4)과 35-40%의 이산화탄소(CO2)와 미량의 N2, O2 등으로 이루어져 있다. 매립가스는 메탄 함유량 50%를 기준으로 약 4,500∼5,500 kcal/m3 가량의 발열량을 지니고 있어 매립가스 자원화 사업의 가장 중요한 물질로 가스엔진 구동의 연료가 된다.

매립가스 등을 이용하는 가스 엔진은 전소형(Dedicated) 엔진과 혼소형(Dual Fuel) 엔진으로 구분할 수 있다. 　 혼소형 엔진은 기존 디젤엔진을 그대로 이용하므로 개조가 간단하고 가연한계가 넓어 연료성분의 변화에도 안정적인 운전이 가능하다. 전소형 엔진은 가스만을 연료로 사용한다는 점에서 장점이 있으나 연료의 발열량이 어느 정도 높고 가스 성분이 균일해야 한다는 점에서 가스 성분의 변동이 심한 곳에서는 가동에 어려움이 있다. 연소안정성이 확보되는 범위의 운전영역에서 엔진의 연료전환효율을 극대화하기 위해서는 연료-공기혼합기의 특성에 따른 각 부품의 정밀한 제어가 요구된다.

특히, 가스 연료의 농도가 희박한 경우에는 점화가 잘 일어나지 않아서 발전이 어려운 문제가 있고, 가스의 경우, 자연 흡기식 엔진으로 연소를 시키는 경우, 공급 압력이 낮아 출력을 향상시키는 데 한계가 존재한다.

선행문헌은 자연 흡기식 엔진의 단점을 해소하기 위해, 엔진의 축에 벨트로 연결된 압축기를 구비하여서, 엔진의 흡기 압력을 강화하여서, 엔진의 효율을 향상시키고 있다.

그러나, 선행문헌처럼 압축기를 엔진에 벨트로 연결하는 경우, 소음 문제와 큰 공간을 차지하는 문제점과, 엔진의 축과 벨트로 연결되어서, 압축기의 압축비를 정밀하게 제어할 수 없는 단점이 존재한다.

또한, 종래기술의 엔진은 공급되는 연소가스와 외부 공기와의 혼합기를 바탕으로 운전하게 된다. 엔진 내 연소 후 배기 배출물이 발생하게 되고 이는 배기가스 열교환기와 머플러를 통과 후 외부로 배출하게 된다.

종래기술에 따르면 외기 온도가 매우 낮은 경우 (-15℃ 이하) 우선 실외 열교환기의 경우 낮은 외기로 인해 실외 열교환기에서의 열량 회수는 낮을 수 밖에 없고 또한 착상의 문제도 같이 존재하여 거의 사용하지 않게 되는 문제점이 존재한다.

이 때, 열량 확보는 엔진 폐열의 회수량과 직접적인 관계가 있게 된다. 하지만 엔진 자체의 크기(결국 연소실 크기)와 외부에서 들어오는 연료의 입 열량의 한계에 의해 실제 회수되는 열량은 목표하는 열량에 비해 부족하게 된다.

또한 한랭지 영역에서는 엔진에서 많은 양의 열량을 회수하기 위해 상대적으로 높은 엔진 회전수 영역(2400rpm 이상)에서 운전하게 되고, 이는 배기가스를 동반한 소음도 높게 되는 문제점이 존재한다.

정리하면, 종래기술은 한랭지에서 난방 시스템에 추가적인 열량을 확보하고, 흡기 압축기의 장착으로 작아진 엔진크기로 인해 고 회전수로 작동하므로, 소음이 심각한 문제점이 존재한다.

미국등록특허 제807148호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 GHP 난방 성능을 향상시키는 머플러 및 에너지 생성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 배기 배관에 발생되는 소음 저감하고 간단한 구조로 제조가 머플러 및 용이한 에너지 생성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 연소가스의 추가적인 공급 없이 GHP 난방 성능을 향상시키는 머플러 및 에너지 생성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 에너지 생성 장치는 공기조화기의 냉매의 온도를 올리고 배기가스의 소음을 줄이는 머플러를 특징으로 한다.

구체적으로, 본 발명은 전위 챔버와 후위 챔버 및 상기 전위 챔버와 후위 챔버 사이에 중위 챔버를 포함하는 케이싱; 상기 전위 챔버와 연통되어 배기가스가 유입되는 배기가스 유입관; 상기 후위 챔버와 연통되어 배기가스가 유출되는 배기가스 유출관; 일단이 상기 전위 챔버와 연통되고 타단이 상기 중위 챔버와 연통되고, 다수의 홀이 형성된 다공관; 상기 혼합기 중위 챔버 내부에 배치되고, 상기 다공관의 외주 중 적어도 일부를 감싸게 배치되며, 내부에 냉매가 유동되는 냉매코일; 및 일단이 상기 중위 챔버와 연통되고 타단이 상기 후위 챔버와 연통되는 연결배관을 포함한다.

상기 다공관과 상기 연결배관은 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향에서 서로 중첩되지 않게 배치될 수 있다.

상기 다공관은 제1 방향으로 연장되고, 상기 배기가스 유입관은 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장되며, 상기 다공관은 상기 제1 방향에서 상기 배기가스 유입관과 중첩되지 않게 배치될 수 있다.

상기 전위 챔버와 연통되고, 상기 전위 챔버 내에 응축수가 배출되는 응축수 배출관을 더 포함하고, 상가 응축수 배출관은 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다.

상기 응축수 배출관은 상단은 상기 다공관의 하단 보다 아래에 배치될 수 있다.

상기 중위 챔버 내에 위치되는 상기 다공관의 상부영역의 일부는 상기 제1 방향과 교차되는 제3 방향에서, 상기 중위 챔버 내에 위치되는 상기 연결배관의 하부영역과 중첩될 수 있다.

상기 중위 챔버 내에서, 상기 다공관의 상단은 상기 연결배관의 하단 보다 높게 위치될 수 있다.

상기 연결 배관 및 상기 배기가스 유출관은 제1 방향으로 연장되고, 상기 연결 배관 및 상기 배기가스 유출관은 상기 제1 방향에서 중첩되지 않게 배치될 수 있다.

상기 다공관과 상기 냉매코일은 서로 이격될 수 있다.

상기 냉매코일은 폐곡선을 형성하는 냉매튜브가 상하방향에서 복수 회 중첩될 수 있다.

상기 냉매코일은 하나의 냉매튜브가 나선형태로 복수의 주기를 가질 수 있다.

또한, 본 발명은 증발기를 통과한 냉매를 상기 냉매코일에 공급하는 냉매 공급관과, 상기 냉매코일에서 유출된 냉매를 압축기로 공급하는 냉매 유출관을 더 포함할 수 있다.

또한, 다른 실시예의 본 발명은 엔진; 상기 엔진과 연결되어 배기가스를 배출하는 배기 배관; 및 상기 배기 배관과 연결된 머플러를 포함하고, 상기 머플러는 전위 챔버와 후위 챔버 및 상기 전위 챔버와 후위 챔버 사이에 중위 챔버를 포함하는 케이싱; 상기 전위 챔버와 연통되어 배기가스가 유입되는 배기가스 유입관; 상기 후위 챔버와 연통되어 배기가스가 유출되는 배기가스 유출관; 일단이 상기 전위 챔버와 연통되고 타단이 상기 중위 챔버와 연통되고, 다수의 홀이 형성된 다공관; 상기 혼합기 중위 챔버 내부에 배치되고, 상기 다공관의 외주 중 적어도 일부를 감싸게 배치되며, 내부에 냉매가 유동되는 냉매코일; 및 일단이 상기 중위 챔버와 연통되고 타단이 상기 후위 챔버와 연통되는 연결배관을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 공기와 가스가 혼합된 혼합기를 상기 엔진에 공급하는 혼합기 흡기 배관; 및 상기 혼합기를 압축하는 흡기 압축기를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 열매체를 저장하는 저탕조; 및 상기 저탕조를 유동하는 열매체와 상기 배기 배관을 흐르는 배기가스를 서로 열교환하는 배기가스 열교환기를 더 포함할 수 있다.

상기 머플러는 상기 배기가스 열교환기 보다 하류에 배치될 수 있다.

상기 다공관은 제1 방향으로 연장되고, 상기 배기가스 유입관은 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장되며, 상기 다공관은 상기 제1 방향에서 상기 배기가스 유입관과 중첩되지 않게 배치될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 전위 챔버와 연통되고, 상기 전위 챔버 내에 응축수가 배출되는 응축수 배출관을 더 포함하고, 상가 응축수 배출관은 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다.

상기 응축수 배출관은 상단은 상기 다공관의 하단 보다 아래에 배치될 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 에너지 생성 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째,　본 발명은 혼합기를 압축하는 흡기 압축기를 구비하여서 혼합기를 압축하여 엔진에 공급하므로, 발전 출력이 향상되고, 효율이 향상되는 이점이 존재한다.

둘째, 본 발명은 흡기 압축기의 사용으로 작아진 엔진 때문에 작아진 난방능력을 향상하는 이점이 존재한다.

셋째, 본 발명은 배기 가스의 열을 공기 조화기에 공급하여서, 공기 조화기의 난방능력을 향상시키는 이점이 존재한다.

넷째, 다공관과 냉매튜브를 코일 형태로 배치하여서, 냉매튜브가 냉각과 소음 감소의 두 가지 역할을 하게 되므로, 제조가 간단하고 제조비용이 절감되는 이점이 존재한다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 생성 장치의 개략도이다.
도 2은 도 1의 에너지 생성 장치 중 열병합 유닛의 일부를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 머플러를 도시한 개념도 이다.
도 4는 도 2에 도시된 머플러를 다른 방향에서 도시한 개념도 이다.
도 5는 도 3에 도시된 다공관과 냉매코일의 배치를 도시한 개념도이다.
도 6은 도 3에 도시된 다공관을 도시한 개념도이다.
도 7은 도 2에 도시된 머플러의 배기가스의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 1의 에너지 생성 장치의 난방 운전 시 열매체, 냉매의 흐름을 표시한 도면이다.
도 9는 도 1의 에너지 생성 장치의 냉방 운전 시 열매체, 냉매의 흐름을 표시한 도면이다.
도 10는 도 1의 에너지 생성 장치의 제상 운전 시 열매체, 냉매의 흐름을 표시한 도면이다.
도 10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 머플러를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 머플러를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 머플러를 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 각 구성의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 생성 장치의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 열병합 발전 시스템은 전력을 생산하고, 전력 생산 시 발생한 열을 방열하는 열병합 발전 유닛(10)과 실내 공기를 냉난방 하는 공기 조화기, 저탕조(12), 열병합 발전 유닛(10)의 열을 공기 조화기 및 저탕조(12) 중 어느 하나로 안내하는 분배유닛(400)을 포함할 수 있다. 열병합 발전 유닛(10)에서 생산된 전력의 일부는 공기조화기로 공급될 수 있다.

열병합 발전 유닛(10)은 전력과 열을 발생하고, 발생된 전력을 전력소비기기인 조명이나 가전기기 등으로 공급하며, 발생된 열의 수요처이고 열매체를 저장하는 저탕조(12) 또는 공기조화기로 전달할 수 있다.

열병합 발전 유닛(10)은 엔진(14)과 엔진(14)에 연결되어 전력을 생성하는 발전기(100)와 저탕조(12)와 급탕 순환 유로(18)로 연결된 급탕 열교환기(16)와, 엔진(14)과 발전기(100) 중 적어도 하나의 열을 회수하여 급탕 열교환기(16)로 전달하는 열매체 유로(11)를 포함할 수 있다.

또한, 열병합 발전 유닛(10)은 공기와 함께 합성가스 혼합된 혼합기가 유입되는 흡기 배관(20), 흡기 배관(20)으로 공급된 혼합기를 압축하는 흡기 압축기(300), 엔진(14)과 연결되어 배기가스를 배출하는 배기 배관(30), 배기 배관(30)으로 유동되는 배기가스의 일부를 흡기 배관(20)으로 재순환하는 리턴 배관(39) 및 배기가스 중 유해한 성분을 무해하게 산환/환원시키는 촉매모듈(36)을 포함할 수 있다.

엔진(14)은 흡기 배관(20) 및 배기 배관(30)과 연결되어 혼합기의 연소로 동력을 발생시킨다. 흡기 배관(20)을 통해 엔진(14)으로 공급된 혼합기는 엔진(14) 내에서 연소 후에 배기 배관(30)을 통해 배기가스로 배출된다.

엔진(14)은 혼합기가 연소하는 실린더 헤드(14b)와, 실린더 헤드(14b) 내로 혼합기를 유동시키는 흡기 매니폴드(14a)와, 연소된 배기가스를 배기 배관(30)으로 유동시키는 배기 매니폴드(14c)를 포함할 수 있다.

흡기 배관(20)은 공기와 함께 합성가스 혼합된 혼합기가 유입된다. 흡기 배관(20)은 공기와 합성가스를 흡기하여 공기와 합성가스를 혼합 한 후, 흡기 압축기(300) 및 엔진(14)에 공급한다. 합성가스는 매립가스를 포함한다.

흡기 배관(20)은 외기, 합성가스 저장소(미도시), 엔진(14)의 흡기 매니폴드(14a) 및 흡기 압축기(300)와 연결된다. 흡기 배관(20)에는 흡기 압축기(300), 믹서(23) 등이 설치된다.

예를 들면, 흡기 배관(20)은 공기가 유입되는 공기 흡기 배관(21)과, 합성가스가 유입되는 합성가스 흡기 배관(22)과, 공기 흡기 배관(20) 및 합성가스 흡기 배관(20)과 연결되어 공기와 합성가스를 혼합하는 믹서(23)와, 믹서(23)와 연결되어 혼합기를 엔진(14)에 공급하는 혼합기 흡기 배관(24)을 포함할 수 있다.

공기 흡기 배관(21)은 공기를 유동시킨다. 공기 흡기 배관(21)의 일단은 외기와 연결되고 타단은 믹서(23)와 연결된다. 공기 흡기 배관(21)에는 흡기된 공기를 정화하는 공기 필터(41a)와, 사일런스(41) 등이 배치될 수 있다.

합성가스 흡기 배관(22)은 합성가스를 유동한다. 합성가스 흡기 배관(22)의 일단은 합성가스 저장소와 연결되고 타단은 믹서(23)와 연결된다.

믹서(23)는 합성가스 흡기 배관(22), 공기 흡기 배관(21) 및 혼합기 흡기 배관(24)과 연결된다. 믹서(23)는 공기와 합성가스를 적절한 비율로 혼합하고, 그 혼합된 혼합기를 혼합기 흡기 배관(24)에 제공한다.

혼합기 흡기 배관(24)은 믹서(23)에서 혼합된 혼합기를 엔진(14)의 흡기 매니폴드(14a)에 제공한다. 혼합기 흡기 배관(24)은 일단은 믹서(23)와 연결되고, 타단은 엔진(14)의 흡기 매니폴드(14a)에 연결된다. 혼합기 흡기 배관(24)에는 흡기 압축기(300)가 설치될 수 있다.

실시예는 엔진(14)의 출력 축에 회전자가 연결되어 출력축의 회전 시 전력을 생산하고, 생산된 전력을 전력선을 통해 공급하는 발전기(100)를 더 포함할 수 있다.

열매체 유로(11)는 발전기(100) 구동원의 열을 회수한 열매체가 통과한다. 열매체 유로(11)는 열매체를 통해, 엔진 또는 발전기(100)의 열을 공기조화기의 냉방사이클 또는 저탕조(12)의 급탕 순환 유로(18)로 전달한다. 예를 들면, 열매체 유로(11)에는 엔진(14) 또는 발전기(100)의 열을 회수하는 열회수부(미도시)가 배치될 수 있다. 물론, 열매체 유로(11)는 엔진(14), 발전기(100) 및 배기 배관의 열을 회수할 수 있다.

구체적으로, 열매체 유로(11)는 엔진, 발전기(100)와 열교환한 열매체가 유출되는 열매체 유출유로(11b)와, 분배유닛(400)에서 토출된 열매체가 다시 엔진 및 발전기(100)로 유입되는 열매체 유입유로(11a)를 포함할 수 있다. 여기서, 열매체는 물이 사용될 수 있다.

급탕 열교환기(16)는 열매체 유로(11)를 순환하는 열매체와 급탕 순환 유로(18)를 순환하는 열매체 사이에 열교환시킨다. 급탕 열교환기(16)는 열매체 유로(11)의 열 에너지를 급탕 순환 유로(18)로 전달한다. 급탕 순환 유로(18) 내에는 제2 냉매가 유동된다.

또한, 열병합 발전 유닛(10)은 저탕조(12)와 방열유로(34)로 연결되어 저탕조(12)의 물을 방열하는 방열유닛(32)을 더 포함할 수 있다. 저탕조(12)의 물은 온수가 필요한 곳에 제공되나, 방열유닛(32)에 의해 냉각되어 급탕 열교환기(16)의 냉각수로 활용된다.

흡기 압축기(300)는 흡기 배관(20)으로 공급된 혼합기를 압축하여 엔진(14)으로 제공한다.

이하 본 실시예의 열병합 발전 시스템의 일부를 구성하는 공기조화기의 냉방사이클에 대하여 설명한다.

본 실시예의 냉방사이클은 압축기(510), 팽창기구, 실외 열교환기(550), 실내 열교환기(530)를 포함한다.

압축기(510)는 냉매를 압축하면서 냉매가 냉방사이클을 순환할 수 있도록 순환력을 부여한다. 한편 본 실시예에서는 발전기(100)와 전력선으로 연결되어 발전기(100)의 전력을 공급받을 수 있다. 그리고 압축기(510)의 냉매가 유입되는 입구 배관에는 액냉매가 축적되는 어큐뮬레이터(511)가 연결된다.

팽창기구는 냉매가 열교환기를 통과하면서 증발되기 전에 냉매를 팽창시키고, EEV등의 전자 팽창밸브로 이루어진다. 팽창기구는 하나로 구성되어 냉방운전시와 난방운전 시 각각 냉매를 팽창시키는 것도 가능하다.

하지만 본 실시예에서는 난방운전 시 실외 열교환기(550)로 유입되는 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브(541), 냉방운전 시 실내 열교환기(530)로 유입되는 냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브(542)를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 냉방사이클은 냉, 난방에 따라 냉매의 흐름을 변경할 수 있도록 실외 열교환기(550), 실내 열교환기(530), 압축기(510) 및 팽창장치 사이에 연결된 사방밸브(520)를 더 포함한다.

실외 열교환기(550)는 냉매가 유동을 하면서 송풍기(미도시)에 의해서 송풍되는 실외공기와 열교환을 하면서 응축/증발된다. 나아가 본 실시예에서는 설명한 열매체 유로(11)를 유동하는 열매체의 열을 흡열하여 제상될 수도 있다.

실내 열교환기(530)는 냉매가 유동을 하면서 송풍기(미도시)에 의해서 송풍되는 실내공기와 열교환을 하면서 응축/증발된다.

분배유닛(400)은 열매체 유로(11)를 흐른 냉매의 방향을 조절한다. 분배유닛(400)은 제상 운전 또는 난방 운전 시, 열매체 유로(11)를 흐르는 열매체가 저탕조(12) 및 공기조화기 중 공기 조화기의 제1 냉매와 열교환되게 하고, 냉방 운전 시, 열매체 유로(11)를 흐르는 열매체가 저탕조(12) 및 공기조화기 중 저탕조(12)의 제2 냉매와 열교환되게 한다.

구체적으로, 분배유닛(400)은 제상 운전 또는 난방 운전 시, 열매체 유로(11)를 흐르는 열매체가 공기 조화기의 냉매사이클을 흐르는 제1 냉매와 열교환되게 하고, 냉방 운전 시, 열매체 유로(11)를 흐르는 열매체가 급탕 순환 유로(18)를 흐르는 제2 냉매와 열교환되게 한다.

예를 들면, 분배유닛(400)은 열매체와 제1 냉매를 열교환시키는 공조 열교환기(430), 냉방 운전 시, 발전기(100) 구동원을 통과한 열매체를 저탕조(12)의 급탕 열교환기(16)로 안내하고, 제상 운전 또는 난방 운전 시, 발전기(100) 구동원을 통과한 열매체를 공조 열교환기(430)로 안내하는 삼방밸브(410)를 포함한다. 분배유닛(400)은 다수의 분배배관을 포함할 수 있다.

열매체 유출유로(11b) 상에는 열매체를 압축하는 펌프(420)가 더 배치될 수 있다. 펌프(420)에서 압축된 열매체는 삼방밸브(410)로 공급된다. 펌프(420)와 삼방밸브(410)는 제5 분배 배관(445)에 의해 연결된다.

삼방밸브(410)는 열매체 유출유로(11b), 공조 열교환기(430), 급탕 열교환기(16)와 연결된다. 삼방밸브(410)는 펌프(420), 공조 열교환기(430), 급탕 열교환기(16)와 연결된다.

삼방밸브(410)와 공조 열교환기(430)는 제1 분배 배관(441)에 의해 연결되고, 공조 열교환기(430)와 급탕 열교환기(16)는 제2 분배 배관(442)에 의해 연결되고, 급탕 열교환기(16)와 삼방밸브(410)는 제3 분배 배관(443)에 의해 연결된다. 제2 분배 배관(442)과 열매체 유로(11)는 제4 분배 배관(444)에 의해 연결된다. 구체적으로, 제4 분배 배관(444)은 열매체 유입유로(11a)와 제2 분배 배관(442)을 연결한다.

공조 열교환기(430)는 제1 분배 배관(441)을 흐르는 열매체와 냉방 싸이클에서 바이패스된 제1 냉매를 서로 열교환시킨다.

분배유닛(400)은 바이패스 배관(460)을 더 포함한다. 바이패스 배관(460)은 제상운전 또는 난방운전 시에, 팽창된 냉매를 공기 조화기의 실외 열교환기(550)를 바이패스하고 공조 열교환기(430)로 안내한다.

바이패스 배관(460)에는 공조 열교환기(430)가 연결된다. 공조 열교환기(430)는 제1 분배 배관(441)을 흐르는 열매체와 바이패스 배관(460)을 흐르는 제1 냉매를 서로 열교환시킨다.

바이패스 배관(460)의 일단은 공기 조화기의 팽창장치와 실외 열교환기(550) 사이에 연결되고, 바이패스 배관(460)의 타단은 실외 열교환기(550)와 공기 조화기의 압축기(510) 사이에 연결된다. 구체적으로, 바이패스 배관(460)의 일단은 공기 조화기의 제1 팽창밸브(541)를 연결하는 실외기 유입배관(562)에 연결되고, 바이패스 배관(460)의 타단은 실외 열교환기(550)와 사방밸브(520)를 연결하는 실외기 유출배관(563)과 연결된다.

바이패스 배관(460)에는, 냉방 운전 시 폐쇄되고, 제상 운전 또는 난방 운전 시 개방되는 단속밸브(470)가 더 배치될 수 있다. 단속밸브(470)는 제상 운전 또는 난방운전 시에 개방되어 제1 팽창밸브(541)에서 팽창된 제1 냉매가 바이패스 배관(460)을 통해 공조 열교환기(430)로 흐르게 한다. 단속밸브(470)는 냉방 운전시 폐쇄되어, 제1 팽창밸브(541)에서 팽창된 냉매가 바이패스 배관(460)으로 흐르지 못하고, 실외 열교환기(550)로 흐르도록 한다. 단속밸브(470)는 바이패스 배관(460)에서 공조 열교환기(430)와, 실외기 유입배관(562) 사이에 배치된다.

또한, 바이패스 배관(460)에는 냉방 운전 시, 공기 조화기의 실외 열교환기(550)에서 증발된 제1 냉매가 공조 열교환기(430)기 유입되는 것을 제한하는 체크밸브(450)가 더 배치될 수 있다. 체크밸브(450)는 난방운전 또는 제상운전 시에 공조 열교환기(430)를 통과한 제1 냉매를 통과시킨다. 따라서, 체크밸브(450)를 통과한 제1 냉매는 냉매싸이클로 흐른다. 체크밸브(450)는 바이패스 배관(460)에서 공조 열교환기(430)와 실외기 유출배관(563) 사이에 배치된다.

실외기 유입배관(562)에는 냉방 운전 또는 난방 운전 시 개방되고, 제상 운전 시 폐쇄되는 조절밸브(570)가 더 배치될 수 있다. 조절밸브(570)는 냉방운전 또는 난방운전 시에 개방되어 제1 팽창밸브(541)에서 팽창된 제1 냉매가 실외 열교환기(550)로 유입되게 하고, 제상 운전시 폐쇄되어, 제1 팽창밸브(541)에서 팽창된 제1 냉매가 실외 열교환기(550)로 흐르지 못하게 한다. 조절밸브(570)는 실외 유입배관에서 바이패스 배관(460)의 연결지점과 실외 열교환기(550) 사이에 배치된다.

분배유닛(400)은 발전기(100) 구동원과 별개의 캐비닛에 위치되는 것이 바람직하다.

분배유닛(400)은 삼방밸브(410)와 후술하는 공조기를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

제어부는 냉방 운전 및 난방 운전시, 발전기(100) 구동원을 통과한 열매체를 저탕조(12)의 급탕 열교환기(16)로 안내하고, 제상 운전 또는 난방 운전 시, 발전기(100) 구동원을 통과한 열매체를 공조 열교환기(430)로 안내하도록 삼방밸브(410)를 제어한다.

또한, 제어부(미도시)는 난방운전 중에 실외 열교환기(550)에 착상이 이루어질 조건을 판단하여 제상 운전여부를 결정한다. 제어부는 실외의 온도 등을 바탕으로 제상 조건을 판단할 수 있다.

따라서, 실시예는 제상 운전시 열매체가 흡수한 엔진 또는 발전기(100)의 폐열을 이용하여 팽창된 공기 조화기의 냉매를 증발시키고, 실외 열교환기(550)에 공급하므로, 실외 열교환기(550)가 착상된 경우에도 난방운전을 수행할 수 있는 이점이 존재하고, 냉방 운전 시 열매체가 흡수한 엔진 또는 발전기(100)의 폐열을 저탕조(12)에 전달하는 이점이 존재한다.

이하, 흡기 압축기(300) 및 머플러에 대해 도 2을 참조하여 상술한다.

도 2은 도 1의 에너지 생성 장치 중 열병합 유닛의 일부를 도시한 도면이다.

흡기 압축기(300)는 혼합기 흡기 배관(24)을 유동하는 혼합기를 일정한 압력으로 압축한다. 흡기 압축기(300)는 혼합기 흡기 배관(24)과 연결된다. 구체적으로, 흡기 압축기(300)는 엔진(14)의 흡기 매니폴드(14a)와 믹서(23) 사이의 혼합기 흡기 배관(24)에 연결된다.

흡기 압축기(300)는 배기가스 외에 다른 별도의 동력원에 의해 작동되거나, 배기 배관(30)으로 배출되는 배기가스에 의하여 회전하여 흡기 배관(20)으로 공급된 혼합기를 압축할 수 있다. 이하에서는 흡기 압축기(300)는 배기가스를 동력원으로 작동되는 것을 전제로 설명한다. 배기가스에 의하여 흡기 압축기(300)가 작동되면, 별도의 에너지를 흡기압축기(300)에 공급할 필요가 없기 때문에, 에너지가 절약되는 이점이 존재한다.

구체적으로, 흡기 압축기(300)는 압축기(510) 임펠러(310), 압축기(510) 임펠러(310)를 수용하는 터보차저 하우징(330), 압축기(510) 임펠러(310)와 축으로 연결된 터빈 임펠러(320) 및 터빈 임펠러(320)를 수용하는 터빈 하우징(340)을 포함한다.

터빈 임펠러(320)는 배기가스에 의해 회전되고, 압축기(510) 임펠러(310)에 축으로 연결되어 회전력을 전달한다. 터빈 임펠러(320)는 터빈 하우징(340) 내에 배치되고, 터빈 하우징(340)은 배기 배관(30)에 배치된다. 터빈 하우징(340)은 배기 배관(30)에 연결된다. 배기가스는 터빈 하우징(340) 내로 유동되어 터빈 임펠러(320)를 회전시킨다.

압축기(510) 임펠러(310)는 터빈 임펠러(320)에 의해 회전되어, 흡기된 혼합기를 압축하여 배출한다. 압축기(510) 임펠러(310)는 터보차저 하우징(330) 내에 배치되고, 터보차저 하우징(330)은 혼합기 흡기 배관(24)에 배치된다. 혼합기는 터보차저 하우징(330) 내로 유동되어 압축기(510) 임펠러(310)에 의해 압축된 후 엔진(14)으로 유동된다.

따라서, 본 발명은　혼합기를 압축하는 터보 차저를 구비하여 터보 차저를 통해서 혼합기를 압축하여 엔진(14)에 공급하므로, 발전 출력이 향상되고, 효율이 향상되는 이점이 존재하고, 공기와 가스가 혼합된 상태에서 터보 차저를 통해 혼합기를 압축하므로, 별도의 연료 가압 장치 및 레귤레이터 없이 연료를 안정적으로 공급하면서 발전 출력이 향상되는 이점이 존재한다.

흡기 압축기(300)를 사용하는 경우, 엔진(14)으로 유동되는 혼합기의 온도와 압력이 매우 높아지게 되는 데, 이러한 고온 고압의 혼합기가 외부로 유출 시에 과열의 우려가 존재하고, 엔진(14)으로 유입 시에 합성가스 량이 상대적으로 적어지므로, 출력이 저하될 수 있다.

따라서, 실시예에서는 흡기 압축기(300)에서 압축된 혼합기를 냉각하는 쿨러(50)를 더 포함할 수 있다. 쿨러(50)는 흡기 압축기(300)에서 압축된 혼합기를 냉각하여 엔진(14)에 제공한다.

쿨러(50)는 혼합기 흡기 배관(24)에서 엔진(14)과 터보차저 하우징(330) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 쿨러(50)는 외기와 냉매를 열교환하는 방열기(52)와, 혼합기 흡기 배관(24)을 유동하는 혼합기와 냉매를 열교환하는 내부 열교환기(51) 및 내부에 냉매가 유동되고, 내부 열교환기(51)와 방열기(52) 사이를 순환하는 순환유로(53)를 포함할 수 있다. 방열기(52)에는 방열기(52)를 공기 유동을 제공하는 팬(54)이 더 배치될 수 있다.

쿨러(50)에 의해 압축된 혼합기가 냉각되면, 혼합기의 온도가 낮아지고, 체적이 작아지므로, 엔진(14)에 공급되는 연료 양을 증가시켜서, 발전 효율을 향상시키고, 혼합기가 누출 시에 과열을 방지할 수 있는 이점이 존재한다.

배기 배관(30)을 통해 배기가스가 배출되면, 질소 산화물 등의 유해한 물질로 인해 대기오염이 발생되게 된다.

리턴 배관(39)은 배기 배관(30)을 통해 배출되는 배기가스의 일부를 다시 엔진(14)으로 공급하여서, 불 연소된 연소물이 엔진에서 재연소 되고, 배기 배관(30)을 통해 배출되는 배기가스의 양이 줄어들게 되므로, 엔진의 연소 효율이 및 신뢰성이 향상되고, 배기가스를 통해 배출되는 휘발성 유기화합물을 줄일 수 있다.

구체적으로, 리턴 배관(39)은 배기 배관(30)으로 유동되는 배기가스의 일부를 흡기 배관(20)으로 재순환한다. 리턴 배관(39)은 엔진의 배기압에 의해 상대적으로 고압인 배기 배관(30)에서 외기의 압력과 동일한 흡기 배관(20)으로 압력차에 의해 배기가스를 재순환시킨다.

압력차에 의해 배기가스를 흡기 배관(20)으로 재순환하게 되면, 별도의 압축기(510)나, 제어를 위한 컨트롤러 등이 불 필요한 이점이 존재한다.

촉매모듈(36)은 배기가스 중 유해한 성분을 무해하게 산환/환원시킨다. 촉매모듈(36)은 배기 배관(30)에 배치되어, 촉매모듈(36)을 통과하는 배기가스 중의 유해한 CO(일산화탄소), HC(탄화수소), NOX(질소 산화물)을 인체에 무해한 CO2(이산화탄소), H2 O(물), N2(질소)로 산화·환원시키는 장치이다.

촉매모듈(36)은 구조상으로 펠리트형(Pellet Type)과 모노리드형(Monolith Type)이 있고, 기능상으로는 산화촉매 컨버터와 삼원촉매 컨버터(3-Way Catalytic Converter)의 2종류가 있다.

우선, 산화촉매 컨버터는 촉매 펠리트라고 하는 입상의 알루미나 표면에 촉매작용을 하는 파라듐(Pd) 또는 파라듐+백금(Pt)의 귀금속을 중간층(Wash)위에 미세하고 고르게 코팅(담지)한 것으로, 배기가스중의 일산화탄소와 탄화수소를 이산화탄소와 물로 만드는 기능을 갖고 있다.

그리고 삼원촉매 컨버터는 촉매작용을 하는 귀금속 즉, 백금+로듐(Rh) 또는 백금+로듐+파라듐을 사용한 것으로, 배기가스중의 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 저감시키는 기능을 갖고 있으며, 고온에서는 98% 이상을 상회하는 높은 효율성을 갖고 있기 때문에 현재 삼원촉매 컨버터가 가장 많이 사용되고 있다.

촉매모듈(36)을 통과한 배기 가스의 일부는 리턴 배관(39)을 통해서 흡기 배관(20)으로 재순환된다. 따라서, 촉매모듈(36)에서 1차적으로 배기 가스 중에 유해물질을 줄이고, 2차적으로 리턴 배관(39)에 의해 배기가스의 양을 줄여서 유해물질 배출량을 줄이게 된다.

실시예는 배기가스를 냉각하는 배기가스 열교환기(13)를 더 포함할 수 있다. 배기가스 열교환기(13)는 배기가스의 열을 방열하여 리턴 배관(39)으로 제공되는 배기가스의 온도를 낮춘다.

따라서, 배기가스의 온도가 배기가스 열교환기(13)에 의해 낮아지면, 흡기 배관(20)으로 재순환된 배기가스에 의해 흡기 배관(20) 내에 혼합기의 온도가 상승되어서 자연발화되는 것을 방지하게 되는 이점이 존재한다.

예를 들면, 도 2에 도시하는 바와 같이, 배기가스 열교환기(13)는 배기가스의 열을 저탕조(12)로 전달하면서, 배기가스를 방열할 수 있다. 구체적으로, 배기가스 열교환기(13)는 열매체 유로(11)와 배기 배관(30)에 배치된다. 배기가스의 열은 열매체 유로(11)를 통해 급탕 열교환기(16)로 전달되고, 급탕 열교환기(16)로 전달된 열은 급탕 순환 유로(18)를 통해 저탕조(12)로 전달된다.

따라서, 배기가스 열교환기(13)가 열매체 유로(11)에 연결되면, 배기가스의 열을 외부로 방열하여 낭비하지 않고, 저탕조(12)를 가열하는 데 재사용할 수 있다.

다른 예를 들면, 도면에는 도시하지 않았지만, 배기가스 열교환기(13)는 열전달 매체를 통해 외기와 배기가스 사이의 열을 교환하는 구조일 수도 있다.

촉매모듈(36)과 배기가스 열교환기(13)를 통과한 배기가스 중 일부는 배기 배관(30)과 흡기 배관(20)의 압력차에 의해 리턴 배관(39)을 통해 흡기 배관(20)으로 재순환된다.

따라서, 리턴 배관(39)은 배기 배관(30)에서 촉매모듈(36) 및 배기가스 열교환기(13) 보다 하류에 배치된다.

배기 배관(30)은 엔진과 촉매모듈(36)을 연결하는 제1 배기 배관(31), 촉매모듈(36)과 배기가스 열교환기(13)를 연결하는 제2 배기 배관(33), 배기가스 열교환기(13)와 외기를 연결하는 제3 배기 배관(34)을 포함할 수 있다. 리턴 배관(39)의 일단은 제3 배기 배관(34)에 연결되어서, 유해성분이 제거되고, 온도가 낮아진 배기가스가 흡기 배관(20)으로 재순환되고, 재순환된 배기 가스가 엔진(14)에 제공된다.

리턴 배관(39)의 다른 일단은 흡기 배관(20)에서 흡기 압축기(300) 보다 상류에 연결될 수 있다. 따라서, 리턴 배관(39)을 통해 재순한된 배기가스는 합성가스 및 공기와 함께 압축되어 엔진(14)으로 공급될 수 있다. 더욱 구체적으로, 리턴 배관(39)의 다른 일단은 공기 흡기 배관(21)과 연결되는 것이 바람직하다. 즉, 리턴 배관(39)의 다른 일단은 공기 흡기 배관(21)에서, 믹서(23)와 공기 필터(41a)의 사이에 연결된다.

배기 배관(30)에는 배기 소음을 저감시키고, 배기 가스의 열을 회수하여 공기조화기에 공급하는 머플러(37)가 배치될 수 있다. 머플러(37)는 배기 배관(30)에서 촉매모듈(36), 배기가스 열교환기(13), 리턴 배관(39)의 분기점 보다 하류에 위치될 수 있다. 구체적으로, 머플러(37)는 제3 배기 배관(34)에 배치될 수 있다.

한랭지 지역에서 난방 시스템에 추가적인 열량을 확보하고, 흡기 압축기의 장착으로 작아진 엔진크기로 인해 고 회전수로 작동하므로, 소음이 심각한 문제점이 존재한다.

이러한, 문제점을 해소하기 위해, 실시예는 공기 조화기에 열을 공급하면서 소음을 줄이는 머플러를 설치한다. 머플러는 배기가스 열교환기(13)에서 온수에 열을 공급하고 남은 열을 회수하는 것이 바람직하다. 따라서, 머플러는 배기가스 열교환기(13)의 하류에 배치될 수 있다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 예를 들면, 머플러(600)는 케이싱(640), 배기가스 유입관(651), 배기가스 유출관(652), 다공관(610), 냉매코일(633) 및 연결배관(654)을 포함할 수 있다.

케이싱(640)은 공기조화기의 냉매와 배기가스가 열 교환되고, 배기가스가 압력변환 및 공진 등을 통해 소음이 줄어드는 공간을 제공한다. 케이싱(640)의 내부로 배기가스가 유입되어, 케이싱(640) 내부에서 열 교환되고 소음이 줄어 든 후 케이싱(640)의 외부로 배기가스가 배출된다.

케이싱(640)에는 배기가스가 유입되는 배기가스 유입관(651)과 배기가스가 유출되는 배기가스 유출관(652)이 설치된다. 케이싱(640)은 내부에 공간을 가지는 다양한 형상이 채택될 수 있고, 실시예와 같이 원통 형상인 것이 보통이다.

케이싱(640)의 내부 공간은 전위 챔버(641), 중위 챔버(642) 및 후위 챔버(643)로 구분된다. 전위 챔버(641)와 후위 챔버(643) 사이에 중위 챔버(642)가 위치된다. 구체적으로, 전위 챔버(641)의 상부에 중위 챔버(642)가 위치되고, 중위 챔버(642)의 상부에 후위 챔버(643)가 위치될 수 있다.

각 챔버들 사이는 구획벽에 의해 구획될 수 있다. 구체적으로, 구획벽은 전위 챔버(641)와 중위 챔버(642) 사이를 구획하는 전위 구획벽(645)와, 중위 챔버(642)와 후위 챔버(643) 사이를 구획하는 후위 구획벽(644)을 포함할 수 있다.

각 챔버들의 부피는 제한이 없지만, 중위 챔버(642)에서 열교환의 시간과 소음 줄임의 시간을 벌기 위해, 중위 챔버(642)의 부피는 전위 챔버(641)의 부피 및 후위 챔버(643)의 부피 보다 클 수 있다.

배기가스 유입관(651)은 전위 챔버(641)와 연통된다. 배기가스는 배기가스 유입관(651)을 통해 전위 챔버(641)의 내부로 유동된다. 배기가스 유입관(651)은 전위 챔버(641)의 측면(648) 또는 바닥면(646)과 연결될 수 있다. 전위 챔버(641) 내부로 유입되는 배기가스가 직접적으로 중위 챔버(642)로 유동되는 것을 제한하고 응축수를 원할하게 배출하기 위해 배기가스 유입관(651)은 전위 챔버(641)의 측면(648)에 연결되는 것이 바람직하다.

배기가스 유출관(652)은 후위 챔버(643)와 연통된다. 배기가스는 배기가스 유출관(652)을 통해 후위 챔버(643)의 내부에서 외부로 유동된다. 배기가스 유출관(652)은 후위 챔버(643)의 측면(648) 또는 상면(647)과 연결될 수 있다. 후위 챔버(643) 내부로 유입되는 배기가스가 직접적으로 배기가스 유출관(652)으로 유동되는 것을 제한하기 위해 배기가스 유출관(652)은 후위 챔버(643)의 상면(647)에 연결되는 것이 바람직하다.

다공관(610)은 전위 챔버(641)와 중위 챔버(642)를 연통한다. 구체적으로, 다공관(610)은 전위 구획벽을(645)을 관통하고, 다공관(610)의 일단이 전위 챔버(641)와 연통되고 타단이 중위 챔버(642)와 연통될 수 있다. 더욱 구체적으로, 다공관(610)의 하단은 전위 챔버(641)의 내부로 삽입되어 전위 구획벽(645) 보다 아래에 위치되고, 다공관(610)의 상단은 중위 챔버(642)의 내부로 삽입되어 전위 구획벽(645) 보다 위에 위치될 수 있다. 바람직하게는, 다공관(610)의 상단은 중위 챔버(642)의 중앙 보다 위에 위치될 수 있다.

다공관(610)과 냉매코일(633)은 서로 이격될 수도 있고, 다공관(610)의 외주의 일부가 냉매코일(633)에 접할 수도 있다. 다공관(610)의 일부가 냉매코일(633)과 용접 등에 의해 결합되는 되는 것이 고정과 제조에 유리하다.

다공관(610)에는 다수의 홀(611)이 형성될 수 있다. 다수의 홀(611)의 크기와 위치의 제한은 없다. 바람직하게는, 다수의 홀(611)은 직경은 다공관(610)의 직경 대지 5% 내지 20% 정도가 바람직하다. 다수의 홀(611)은 다공관(610)의 원주를 따라 배치될 수 있다.

다공관(610)의 외주 일부가 냉매코일(633)과 접할 때, 다수의 홀(611)은 다공관(610)이 냉매코일(633)과 접하는 영역을 제외한 부분에 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 5에 도시하는 바와 같이, 다공관(610)의 상단에 냉매코일(633)과 접하고, 다수의 홀(611)은 다공관(610)의 양측단과 하단에 형성될 수 있다.

다공관(610)은 다공관(610)의 외부와 내부를 지나는 배기 가스의 압력변화와 다수의 홀(611)에서 배기 가스 압력이 변화되어서 소음을 감소시킨다.

구체적으로, 다공관(610)은 제1 방향으로 연장된다. 여기서, 제1 방향은 상하 방향을 의미할 수 있다. 다공관(610)은 내부에 중공을 가진다.

배기가스 유입관(651)에서 공급된 배기가스가 직접적으로 다공관(610)으로 유입되지 않도록 다공관(610)과 배기가스 유입관(651)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 다공관(610)은 제1 방향으로 연장되고, 배기가스 유입관(651)은 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장되며, 다공관(610)은 제1 방향에서 배기가스 유입관(651)과 중첩되지 않게 배치될 수 있다.

구체적으로, 다공관(610)은 상하방향으로 연장되어, 전위 구획벽(645)에 연결되고, 배기가스 유입관(651)은 전후 방향으로 연장되어 전위 챔버(641)의 측면(648)에 결합되고, 배기가스 유입관(651)의 끝과, 다공관(610)이 상하 방향에서 중첩되지 않게 배치될 수 있다.

물론, 다른 예로, 다공관(610)은 상하방향으로 연장되어, 전위 구획벽(645)에 연결되고, 배기가스 유입관(651)은 상하 방향으로 연장되어 전위 챔버(641)의 바닥면(646)에 결합되고, 배기가스 유입관(651)과, 다공관(610)이 상하 방향에서 중첩되지 않게 배치될 수 있다.

전위 챔버(641)에는 전위 챔버(641) 내에 응축수가 배출되는 응축수 배출관(653)이 연결될 수 있다. 응축수 배출관(653)은 전위 챔버(641)와 연통되어서, 전위 챔버(641) 내에서 생성되는 응축수가 배출된다.

상가 응축수 배출관(653)은 제1 방향으로 연장되고, 전위 챔버(641)의 바닥면(646)에 연결된다. 응축수 배출관(653)은 상단은 다공관(610)의 하단 보다 아래에 배치되고, 응축수 배출관(653)과 다공관(610)은 상하 방향에서 중첩되지 않게 배치되는 것이 바람직하다.

명세서 내에서, 배기가스 유입관(651), 배기가스 유출관(652), 응축수 배출관(653), 다공관(610), 연결관이 서로 "중첩된다" 및 "중첩되지 않는다"는 모든 영역에서 중첩되거나 중첩되지 않는 것을 의미하는 것은 아니고, 도면 표시한 일부 영역에서 중첩되고, 중첩되지 않는 것을 의미할 것이다.

즉, 배기가스 유입관(651), 배기가스 유출관(652) 및 응축수 배출관(653)이 서로 "중첩된다" 및 "중첩되지 않는다"는 케이싱(640)과 연결부위 일부에서 중첩되고, 중첩되지 않는 것을 의미할 것이다.

냉매코일(633)은 코일 형상으로 냉매코일(633)을 지나는 배기 가스의 압력을 변화시켜서, 소음을 줄이고, 배기 가스를 냉각한다. 냉매코일(633)은 배기 가스의 열을 공기 조화기에 공급한다.

냉매코일(633)은 중위 챔버(642) 내에 배치되고, 다공관(610)의 외주 중 적어도 일부를 감싸게 배치될 수 있다. 구체적으로, 냉매코일(633)은 상하 방향과 교차되는 방향에서 다공관(610)과 중첩되게 배치될 수 있다. 바람직하게는, 냉매코일(633)은 상하 방향과 교차되는 방향에서 다공관(610)의 전체와 중첩되게 배치된다.

냉매코일(633)의 내부에는 냉매가 유동된다. 냉매코일(633)의 내부를 유동하는 냉매는 제한이 없으나, 공기 조화기의 냉방 싸이클의 열매체인 것이 바람직하다. 구체적으로, 실시예는 증발기를 통과한 냉매를 냉매코일(633)에 공급하는 냉매 공급관(631)과, 냉매코일(633)에서 유출된 냉매를 압축기로 공급하는 냉매 유출관(632)을 더 포함할 수 있다.

냉매코일(633)의 일단은 냉매 공급관(631)과 연결되고, 냉매코일(633)의 타단은 냉매 유출관(632)과 연결된다. 냉매 공급관(631)에는 압축기의 흡입 전 냉매가 공급되는 것이 바람직하다. 냉매 공급관(631)은 어큐물레이터(51)와 사방밸브(520)를 연결하는 관에서 분지될 수 있다.

냉매 유출관(632)은 냉매코일(633)에서 열 교환한 냉매가 압축기(510)의 흡입 단으로 공급되게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 냉매 유출관(632)은 어큐물레이터(51)와 압축기(510)를 연결하는 관에 연결될 수 있다.

냉매코일(633)은 다공관(610)의 외주를 감싸게 형성된다. 냉매코일(633)은 폐곡선을 형성하는 냉매튜브가 상하방향에서 복수 회 중첩될 수 있다.

구체적으로, 냉매코일(633)은 고리 형상의 복수 개의 냉매튜브가 상류에서 하류 방향으로 배열될 수 있다. 더욱 구체적으로, 냉매코일(633)은 상하류 방향과 교차되는 면 상에서 고리 형상을 가지는 냉매튜브가 상하류 방향으로 복수 개로 배열될 수 있다.

다른 예로, 냉매코일(633)은 하나의 냉매튜브가 스파이럴 형상으로 상하류 방향으로 복수의 주기를 가지고 반복될 수 있다. 구체적으로, 냉매코일(633)은 하나의 냉매튜브가 나선형태로 복수의 주기를 가질 수 있다. 각 냉매튜브들 사이의 피치는 다공관(610)의 직경 보다 작을 수 있다.

냉매코일(633)의 열교환 효율을 향상시키기 위해, 냉매코일(633)의 상단에 냉매 공급관(631)이 연결되고, 냉매코일(633)의 하단에 냉매 유출관(632)이 연결될 수 있다. 따라서, 유동되는 배기 가스는 냉매코일(633) 내부를 유동하는 냉매와 효율적인 열교환이 가능하게 된다.

연결배관(654)은 전위 챔버(641)와 중위 챔버(642)를 연통한다. 구체적으로, 연결배관(654)은 후위 구획벽을(644)을 관통하고, 연결배관(654)의 일단이 중위 챔버(642)와 연통되고 타단이 후위 챔버(643)와 연통될 수 있다. 더욱 구체적으로, 연결배관(654)의 하단은 중위 챔버(642)의 내부로 삽입되어 후위 구획벽(644) 보다 아래에 위치되고, 연결배관(654)의 상단은 후위 챔버(643)의 내부로 삽입되어 후위 구획벽(645) 보다 위에 위치될 수 있다. 바람직하게는, 연결배관(654)의 상단은 중위 챔버(642)의 중앙 보다 위에 위치될 수 있다.

다공관(610)을 통해 중위 챔버(642)의 내부로 유입된 배기 가스는 직접적으로 연결배관(654)을 통해 배출되지 않도록 연결배관(654)은 제1 방향으로 연장되고, 연결배관(654)은 제1 방향에서 다공관(610)과 중첩되지 않게 배치될 수 있다.

다공관(610)을 통해 중위 챔버(642)의 내부로 유입된 배기 가스가 최대한 긴 경로를 통해 중위 챔버(642) 내에 머무르는 시간을 증가시키기 위해, 중위 챔버(642) 내에 위치되는 다공관(610)의 상부영역의 일부는 제1 방향과 교차되는 제3 방향에서, 중위 챔버(642) 내에 위치되는 연결배관(654)의 하부영역과 중첩될 수 있다.

즉, 다공관(610)의 상부영역의 일부는 좌우방향에서 중위 챔버(642) 내에 위치되는 연결배관(654)의 하부영역과 중첩될 수 있다.

또한, 중위 챔버(642) 내에서, 다공관(610)의 상단은 연결배관(654)의 하단 보다 높게 위치될 수 있다. 중위 챔버(642) 내에서, 다공관(610)의 상단은 연결배관(654)의 하단 보다 높게 위치되면, 다공관(610)의 상단에서 배출된 배기 가스가 중위 챔버(642) 내에서 하강하고 연결배관(654)의 하단으로 공급되게 되어서 배기 가스의 유동 경로가 길어지게 된다.

연결 배관에서 배출된 배기가스는 배기가스 유출관(652)으로 직접 유출되지 않도록, 연결 배관 및 배기가스 유출관(652)은 제1 방향으로 연장되고, 연결 배관 및 배기가스 유출관(652)은 제1 방향에서 중첩되지 않게 배치될 수 있다.

상술한 바와 같이 배기가스의 경로가 길어지면, 배기가스와 냉매 사이의 충분한 열교환의 시간을 가질 수 있고, 배기가스의 소음을 줄일 수 있다.

도 7은 도 2에 도시된 머플러의 배기가스의 흐름을 보여주는 도면이다.

도 7을 참조하면, 배기가스 유입관(651)을 통해 전위 챔버(641)로 배기가스가 유입된다. 전위 챔버(641) 내부로 유입된 배기가스는 전위 챔버(641) 내부를 맴돌다가 다공관(610)으로 공급된다. 전위 챔버(641) 내부로 유입된 배기가스에 의해 생성된 응축수는 응축수 배출관(653)으로 배출된다.

다공관(610)으로 유입된 배기가스는 다공관(610)의 유동하면서, 다수의 홀을 통해 유출되고, 다공관(610)의 상단을 통해 중위 챔버(642) 내로 유동된다. 다수의 홀을 통해 유출된 배기가스 및 중위 챔버(642) 내의 배기가스는 냉매코일(633)과 열교환하며 냉각된다.

냉매코일(633)과 열교환된 냉매는 연결관을 통해 후위 챔버(643)로 공급되고, 후위 챔버(643) 내의 배기가스는 배기가스 유출관(652)을 통해 외부로 배출된다.

도 8은 도 1의 에너지 생성 장치의 난방 운전 시 열매체, 냉매의 흐름을 표시한 도면이다.

도 8을 참조하여, 먼저, 열매체의 순환과정을 설명한다.

열매체는 엔진, 발전기(100)를 거치면서 폐열을 흡수하고, 열매체 유출유로(11b)를 통해 분배유닛(400)에 공급된다.

분배유닛(400)으로 공급된 열매체는 분배유닛(400)에 의해 운전 상태에 따라 급탕 열교환기(16) 또는 공조 열교환기(430)를 통과하여 다시 열매체 유입유로(11a)를 통해 열병합 발전 유닛(10)으로 유입된다. 열매체 유입유로(11a)를 통해 유입된 열매체는 다시 엔진, 발전기(100)로 순환하며, 폐열을 흡수한다.

구체적으로, 분배유닛(400)으로 공급된 열매체는 난방 운전 시, 펌프(420)에 의해 가압되어 삼방밸브(410)로 유입되고, 삼방밸브(410)로 유입된 열매체는 제1 분배 배관(441)을 통해 공조 열교환기(430)로 유입된다. 다만, 공조 열교환기(430)에 제1 냉매가 공급되지 않기 때문에, 열매체와 제1 냉매 사이에는 열교환이 일어나지 않는다. 공조 열교환기(430)를 통과한 열매체는 제4 분배 배관(444)을 통과하여 열매체 유입유로(11a)로 유입된다.

다른 예로, 분배유닛(400)으로 공급된 열매체는 난방 운전 시, 펌프(420)에 의해 가압되어 삼방밸브(410)로 유입되고, 삼방밸브(410)로 유입된 열매체는 제3 분배 배관(443)을 통해 급탕 열교환기(16)로 유입된다. 급탕 열교환기(16)로 공급된 열매체는 급탕 순환 유로(18)의 제2 냉매와 열교환하며 저탕조(12)에 열을 공급할 수 있다.

이하, 공기 조화기의 냉방 사이클의 제1 냉매의 순환과정을 설명한다.

난방운전 시에, 실외 열교환기(550)는 증발기로 작동하고, 실내 열교환기(530)는 응축기로 작동한다.

압축기(510)로부터 토출된 고온 고압의 제1 냉매는 사방밸브(520)를 거쳐 실내 열교환기(530)로 유입된다.

실내 열교환기(530)로 유입된 제1 냉매는 실내 공기와 열교환을 함으로써, 응축된다. 응축된 제1 냉매는 제 1팽창밸브(141)에서 교축된다.

제어부(200)는 단속밸브(470)를 폐쇄하고, 조절밸브(570)를 개방하게 제어한다.

제 1팽창밸브(141)를 통과한 제1 냉매는 단속밸브(470)(153)가 폐쇄되어, 바이패스 배관(460)으로 유입되지 못하고, 실외 열교환기(550)로 유입되어 증발된다.

실외 열교환기(550)를 통과한 제1 냉매는 사방밸브(520)를 거쳐 어큐물레이터로 유입된다. 사방밸브(520)에서 어큐물레이터로 유입된 제1 냉매는 압축기(510)로 유입된다.

실외 열교환기(550)를 통과한 제1 냉매 중 일부는 냉매코일(633)로 유입되고, 냉매코일(633)에서 유출된 냉매는 압축기(510)로 유입된다.

도 9는 도 1의 에너지 생성 장치의 냉방 운전 시 열매체, 냉매의 흐름을 표시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 분배유닛(400)으로 공급된 열매체는 냉방 운전 시, 펌프(420)에 의해 가압되어 삼방밸브(410)로 유입되고, 삼방밸브(410)로 유입된 열매체는 제3 분배 배관(443)을 통해 급탕 열교환기(16)로 유입된다. 급탕 열교환기(16)로 공급된 열매체는 급탕 순환 유로(18)의 제2 냉매와 열교환하며 저탕조(12)에 열을 공급할 수 있다.

이하, 공기 조화기의 냉방 사이클의 제1 냉매의 순환과정을 설명한다.

냉방운전 시에, 실외 열교환기(550)는 응축기로 작동하고, 실내 열교환기(530)는 증발기로 작동한다.

압축기(510)로부터 토출된 고온 고압의 제1 냉매는 사방밸브(520)를 거쳐 실외 열교환기(550)로 유입된다.

실외 열교환기(550)로 유입된 제1 냉매는 실외 공기와 열교환을 함으로써, 응축된다. 응축된 제1 냉매는 제2 팽창밸브(542)에서 교축된다.

제어부(200)는 단속밸브(470)를 폐쇄하고, 조절밸브(570)를 개방하게 제어한다.

사방밸브(520)에서 실외 열교환기(550)로 흐르는 냉매는 체크밸브(450)에 의해 바이패스 배관(460)으로 흐르는 것이 제한된다.

실외 열교환기(550)를 통과한 제1 냉매는 실내 열교환기(530)로 유입된다. 실내 열교환기(530)로 유입된 제1 냉매는 실내 공기와 열교환하며 증발된다.

실내 열교환기(530)로 유입된 제1 냉매는 사방밸브(520)를 거쳐 어큐물레이터로 유입된다. 사방밸브(520)에서 어큐물레이터로 유입된 제1 냉매는 압축기(510)로 유입된다.

실내 열교환기(530)를 통과한 제1 냉매 중 일부는 냉매코일(633)로 유입되지 않는다. 즉, 냉방 운전 시에, 냉매 공급관(631)은 폐쇄된다.

도 10은 도 1의 에너지 생성 장치의 제상 운전 시 열매체, 냉매의 흐름을 표시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 분배유닛(400)으로 공급된 열매체는 난방 운전 시, 펌프(420)에 의해 가압되어 삼방밸브(410)로 유입되고, 삼방밸브(410)로 유입된 열매체는 제1 분배 배관(441)을 통해 공조 열교환기(430)로 유입된다. 공조 열교환기(430)로 공급된 열매체는 바이패스 배관(460)을 유동하는 제1 냉매와 열교환된다. 공조 열교환기(430)로 공급된 열매체는 바이패스 배관(460)을 흐르는 제1 냉매에 열을 전달한다. 이 때, 공조 열교환기(430)는 증발기의 열할을 수행하게 된다.

이하, 공기 조화기의 냉방 사이클의 제1 냉매의 순환과정을 설명한다.

제상운전 시에, 공조 열교환기(430)는 증발기로 작동하고, 실내 열교환기(530)는 응축기로 작동한다.

압축기(510)로부터 토출된 고온 고압의 제1 냉매는 사방밸브(520)를 거쳐 실내 열교환기(530)로 유입된다.

실내 열교환기(530)로 유입된 제1 냉매는 실내 공기와 열교환을 함으로써, 응축된다. 응축된 제1 냉매는 제 1팽창밸브(141)에서 교축된다.

제어부(200)는 단속밸브(470)를 개방하고, 조절밸브(570)를 폐쇄하게 제어한다.

제 1팽창밸브(141)를 통과한 제1 냉매는 단속밸브(470)(153)가 개방되어, 바이패스 배관(460)으로 유입되고, 실외 열교환기(550)로 유입되지 않는다.

바이패스 배관(460)으로 공급된 제1 냉매는 공조 열교환기(430)에서 열매체와 열교환되며 증발된다.

공조 열교환기를 통과한 제1 냉매는 사방밸브(520)를 거쳐 어큐물레이터로 유입된다. 사방밸브(520)에서 어큐물레이터로 유입된 제1 냉매는 압축기(510)로 유입된다.

실외 열교환기(550)를 통과한 제1 냉매는 사방밸브(520)를 거쳐 어큐물레이터로 유입된다. 사방밸브(520)에서 어큐물레이터로 유입된 제1 냉매는 압축기(510)로 유입된다.

따라서, 실외 열교환기(550)에 착상이 발생되더라도, 엔진 또는 발전기(100)의 폐열을 이용하여 난반운전을 수행할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

10: 에너지 생성 장치 20: 흡기 배관
14: 엔진 100: 발전기
300: 압축기 모듈 37: 머플러
610: 다공관 633: 냉매코일

Claims (19)

1. 전위 챔버와 후위 챔버 및 상기 전위 챔버와 후위 챔버 사이에 중위 챔버를 포함하는 케이싱;
   상기 전위 챔버와 연통되어 배기가스가 유입되는 배기가스 유입관;
   상기 후위 챔버와 연통되어 배기가스가 유출되는 배기가스 유출관;
   일단이 상기 전위 챔버와 연통되고 타단이 상기 중위 챔버와 연통되고, 다수의 홀이 형성된 다공관;
   상기 중위 챔버 내부에 배치되고, 상기 다공관의 외주 중 적어도 일부를 감싸게 배치되며, 내부에 냉매가 유동되는 냉매코일;
   일단이 상기 중위 챔버와 연통되고 타단이 상기 후위 챔버와 연통되는 연결배관; 및
   상기 전위 챔버와 연통되고, 상기 전위 챔버 내에 응축수가 배출되는 응축수 배출관을 포함하고,
   상기 다공관과 상기 연결배관은 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향에서 서로 중첩되지 않게 배치되며,
   상기 배기가스 유입관은 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장되고,
   상기 다공관은 상기 제1 방향에서 상기 배기가스 유입관과 중첩되지 않게 배치되며,
   상가 응축수 배출관은 상기 제1 방향으로 연장되고,
   상기 응축수 배출관의 상단은 상기 다공관의 하단 및 상기 배기가스 유입관 보다 아래에 배치되며,
   상기 배기가스 유출관은 제1 방향으로 연장되고, 상기 연결 배관 및 상기 배기가스 유출관은 상기 제1 방향에서 중첩되지 않게 배치되는 머플러.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 중위 챔버 내에 위치되는 상기 다공관의 상부영역의 일부는 상기 제1 방향과 교차되는 제3 방향에서, 상기 중위 챔버 내에 위치되는 상기 연결배관의 하부영역과 중첩되는 머플러.
7. 제1항에 있어서,
   상기 중위 챔버 내에서, 상기 다공관의 상단은 상기 연결배관의 하단 보다 높게 위치되는 머플러.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 다공관과 상기 냉매코일은 서로 이격되는 머플러.
10. 제1항에 있어서,
    상기 냉매코일은 폐곡선을 형성하는 냉매튜브가 상하방향에서 복수 회 중첩되는 머플러.
11. 제1항에 있어서,
    상기 냉매코일은 하나의 냉매튜브가 나선형태로 복수의 주기를 가지는 머플러.
12. 제1항에 있어서,
    증발기를 통과한 냉매를 상기 냉매코일에 공급하는 냉매 공급관과,
    상기 냉매코일에서 유출된 냉매를 압축기로 공급하는 냉매 유출관을 더 포함하는 머플러.
13. 엔진;
    상기 엔진과 연결되어 배기가스를 배출하는 배기 배관; 및
    상기 배기 배관과 연결된 머플러를 포함하고,
    상기 머플러는,
    전위 챔버와 후위 챔버 및 상기 전위 챔버와 후위 챔버 사이에 중위 챔버를 포함하는 케이싱;
    상기 전위 챔버와 연통되어 배기가스가 유입되는 배기가스 유입관;
    상기 후위 챔버와 연통되어 배기가스가 유출되는 배기가스 유출관;
    일단이 상기 전위 챔버와 연통되고 타단이 상기 중위 챔버와 연통되고, 다수의 홀이 형성된 다공관;
    상기 중위 챔버 내부에 배치되고, 상기 다공관의 외주 중 적어도 일부를 감싸게 배치되며, 내부에 냉매가 유동되는 냉매코일;
    일단이 상기 중위 챔버와 연통되고 타단이 상기 후위 챔버와 연통되는 연결배관; 및
    상기 전위 챔버와 연통되고, 상기 전위 챔버 내에 응축수가 배출되는 응축수 배출관을 포함하고,
    상기 다공관과 상기 연결배관은 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향에서 서로 중첩되지 않게 배치되며,
    상기 배기가스 유입관은 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장되고,
    상기 다공관은 상기 제1 방향에서 상기 배기가스 유입관과 중첩되지 않게 배치되며,
    상가 응축수 배출관은 상기 제1 방향으로 연장되고,
    상기 응축수 배출관의 상단은 상기 다공관의 하단 및 상기 배기가스 유입관 보다 아래에 배치되며,
    상기 배기가스 유출관은 제1 방향으로 연장되고, 상기 연결 배관 및 상기 배기가스 유출관은 상기 제1 방향에서 중첩되지 않게 배치되는 에너지 생성 장치.
14. 제13항에 있어서,
    공기와 가스가 혼합된 혼합기를 상기 엔진에 공급하는 혼합기 흡기 배관; 및
    상기 혼합기를 압축하는 흡기 압축기를 더 포함하는 에너지 생성 장치.
15. 제13항에 있어서,
    열매체를 저장하는 저탕조; 및
    상기 저탕조를 유동하는 열매체와 상기 배기 배관을 흐르는 배기가스를 서로 열교환하는 배기가스 열교환기를 더 포함하는 에너지 생성 장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 머플러는 상기 배기가스 열교환기 보다 하류에 배치되는 에너지 생성 장치.
    
    
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제

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