KR20050114941A - 자가 발전 및 온수 제조 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 폐열인 배기가스를 이용한 자가 발전 및 온수 제조 시스템에 관한 것으로, 특히 라지에타(101), 엔진냉각 배수관(102), 워터펌프(103), 썸머스타 밸브(104)를 구비하며, 연료공급부(105)로부터 LPG 및 LNG 등을 공급받아 동력을 발생시키는 엔진(100); 냉각 배수관(102)에 물을 공급하기 위해 공급관(201)을 냉각 배수관(102)에 연결시킨 급수수단(200); 엔진(100)으로부터 발생되는 동력을 이용하여 전력을 발생시켜 공급하는 발전기(300); 엔진(100)으로부터 배출되는 배기가스(GAS)를 흡입관(401)을 통해 공급받아 일시 저장한 후 배기관(402)을 통해 배출시키는 하우징(403)과, 하우징(403) 내부에 'S'자 형상으로 형성된 다수개의 급수관(404)과 냉각 배수관(102)에 일측이 온수 공급관(407)에 연결됨과 동시에 타측에 온수 배출관(406)을 구비하며, 배기가스를 이용하여 소음기 겸용 및 급속 온수를 발생시키는 온수공급수단(400); 엔진(100)에서 배출되는 배기가스를 외부로 배출시킴과 동시에 소음을 줄여주는 머플러(500); 및 발전기(300)로부터 공급되는 전력을 제어하는 제어수단(600)으로 구성된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명은 엔진의 작동시 발전기를 통해 자체적으로 전기(30kw ~ 20mw)를 공급받을 수 있고, 엔진의 폐열인 배기가스를 이용하여 급수를 온수로 전화케 함으로써 별도의 전기 및 연료를 사용하지 않고도 온수(1ton/h ~ 50ton/h)를 용이하게 공급받아 사용함과 동시에 배출된 열은 난방으로 사용할 수 있어 기존의 온수 및 난방 시스템 보다 약 40% ~ 60%의 에너지가 절약되어 경제적인 부담을 줄일 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Description

자가 발전 및 온수 제조 시스템{SYSTEM FOR NON-UTILITY GENERATION AND HOT-WATER SUPPLY}

본 발명은 차량 엔진의 폐열을 이용한 자가 발전 및 온수 제조 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 전기를 사용하지 않고 차량 엔진의 폐열을 이용하여 짧은 시간동안 주거지 등의 건축물에 높은 온도의 온수 및 열을 발생시키거나 발전기를 통해 전력을 생산할 수 있어 40% ~ 60%의 에너지 소비를 줄일 수 있는 자가 발전 및 온수 제조 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 주거용 주택, 아파트 및 대형 빌딩 등 각 건축물의 실내에는 난방용이 설치되어 있다. 이러한, 난방 형태로써 난방용 보일러는 물을 가열하여 순환시키는 방식으로 대체적으로 전력을 이용하여 난방을 하기 위한 온수를 만들게 되었다.

한편, 난방용 보일러는 앞서 기술한 바와 같은 전기식과 더불어 가스나 기름을 원료로 이용하여 물을 가열시키는 방식이 주류를 이루고 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 난방 형태는 난방용 보일러를 별도로 구입 설치하여야 하는 것이기 때문에 이러한 난방용 보일러를 구입하여 설치하는데 따른 경제적인 부담이 따르게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상술한 바와 같은 난방 형태는 계절이 변하여 사용하지 않는 경우 장기간 방치시켜야 하기 때문에 관리에 따른 어려운 문제점이 있으며, 더구나 종래의 기술에 따른 건물용 난방 장치는 전력을 이용하기 때문에 계절(여름 및 겨울)에 따른 과도한 전력 사용으로 인하여 전력 수급의 차질을 빛게 하는 문제점이 있어 전력의 수급을 원활하게 하기 위해서는 발전설비의 투자가 따라야 하는 문제가 발생하게 된다. 특히, 발전설비의 투자는 대량의 연료를 필요로 하기 때문에 이에 따른 공해의 문제를 유발시키게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 고안의 목적은 에너지 절감 효과를 증대시키기 위해 차량에서 탈착시킨 엔진을 이용하여 엔진에서 발생되는 폐열인 배기가스를 다수개의 열전도체가 형성된 급수관 쪽으로 유입시켜 엔진 가동의 순간 출력(약 900°C)을 통해 각각의 급수관이 가열되어 온수 및 열이 발생됨과 동시에 온수공급수단의 외부에 형성된 발전기를 통해 전력을 자체 생산함으로써 별도의 전열기구를 사용하지 않게되어 발전소의 설비 투자 비용 및 소비 연료를 절감시킬 수 있는 자가 발전 및 온수 제조 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명 자가 발전 및 온수 제조 시스템은 차량 엔진의 폐열을 이용하여 온수 및 전기를 발생시키는 시스템에 있어서,

라지에타, 냉각 배수관, 워터펌프, 썸머스타 밸브를 구비하며, 연료공급부로부터 LPG 및 LNG 등을 공급받아 동력을 발생시키는 엔진;

상기 냉각 배수관에 물을 공급하기 위해 공급관을 상기 엔진냉각 배수관에 연결시킨 급수수단;

상기 엔진으로부터 발생되는 동력을 이용하여 전력을 발생시켜 공급하는 발전기;

상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스(GAS)를 흡입관을 통해 공급받아 일시 저장한 후 배기관을 통해 배출시키는 하우징과, 상기 하우징 내부에 'S'자 형상으로 형성된 다수개의 급수관과 상기 냉각 배수관에 일측이 온수 공급관에 연결됨과 동시에 타측에 온수 배출관을 구비한 온수공급수단;

상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 외부로 배출시킴과 동시에 소음을 줄여주는 머플러; 및

상기 발전기로부터 공급되는 전력을 제어하는 제어수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 자가 발전 및 온수 제조 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 발전 및 온수 제조 시스템을 도시한 도면으로서, 본 발명의 실시예에 따른 자가 발전 및 온수 제조 시스템은 엔진(100), 급수수단(200), 발전기(300), 온수공급수단(400), 머플러(500), 및 제어수단(600)으로 구성되어 있다.

상기 엔진(100)은 라지에타(101), 엔진냉각 배수관(102), 워터펌프(103), 썸머스타 밸브를 구비하며, 연료공급부(105)로부터 LPG 및 LNG 등을 공급받아 폐열인 배기가스(GAS)를 발생시키는 역할을 한다.

또한, 상기 급수수단(200)은 공급관(201)을 상기 엔진냉각 배수관(102)에 연결시켜 상기 냉각 배수관(102)에 급수를 공급하는 역할을 한다.

한편, 상기 발전기(300)는 상기 엔진(100)으로부터 발생되는 동력을 받아 전력을 생산시키는 역할을 한다. 이 때, 상기 발전기(300)는 AC 발전기 시스템을 통한 전력 110V, 220V, 380V, 및 440V가 가능할 뿐만 아니라 30kw/h ~ 20mw의 전력을 생산할 수 있다.

또한, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 상기 온수공급수단(400)은 상기 엔진(100)으로부터 배출되는 배기가스를 흡입관(401)을 통해 공급받아 일시 저장한 후 배기관(402)을 통해 배출시키는 하우징(403)과 상기 하우징(403) 내부에 'S'자 형상으로 형성된 다수개의 급수관(404)과 상기 냉각 배수관(102)에 일측이 온수 공급관(407)에 연결됨과 동시에 타측에 온수의 조절이 가능한 급수조절 밸브(408)가 측면에 형성된 온수 배출관(406)을 구비함으로써 상기 흡입관(401)을 통해 내부로 들어오는 배기가스가 상기 다수개의 급수관(404)을 통과하면서 급수의 온도를 증가시켜 온수를 상기 온수 배출관(406)을 통해 배출시킴과 동시에 열을 상기 배기관(402)을 통해 외부로 배출시키는 역할을 한다. 이 때, 폐열의 냉각 후 배기가스 폐열 회수 시스템을 통해 폐열을 순환시켜 다시 사용할 수 있다.

이 때, 도 4a, 도 4b 및 도 4c에 도시한 바와 같이 상기 다수개의 급수관(404)은 관 외부로 판 형상의 다수개의 열전도체(405)가 형성되며, 상기 열전도체(405)는 원통관 외부에 스크류 형상 및 원통관의 축을 기준으로 임의의 각도로 꼬아놓은 형태로 형성될 수 있다.

한편, 상기 온수공급수단(400)은 상기 제어수단(600)에 접속되어 상기 발전기(300)로부터 발전된 전력을 이용하여 발열하는 보조 발열기(301)를 상기 하우징(403)의 상기 급수관(404)에 형성시켜 온수의 온도를 더욱더 증가시킨다.

그리고, 상기 머플러(500)는 상기 엔진(100)에서 배출되는 배기가스를 외부로 배출시킴과 동시에 소음을 줄여주는 역할을 한다.

한편, 상기 제어수단(600)은 상기 발전기(300)로부터 공급되는 전력 및 상기 보조 발열기(301)를 제어하는 역할을 한다.

그러면, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 의한 자가 발전 및 온수 제조 시스템의 동작 과정에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 도 5에 도시한 바와 같이 먼저, 상기 연료공급부(105)에 저장되어 있는 가스(LPG 및 LNG)를 상기 엔진(100)에 공급시켜 상기 엔진을 가동시킨다. 이 때, 상기 엔진(100)은 스타칭 모타, 키 스윗치, 밧데리, 및 DC발전기를 통한 기동 시스템에 의해 기동 및 정지가 된다.

그러면, 상기 엔진(100)에서 발생되는 폐열 즉 배기가스는 상기 흡입관(401)을 통해 지속적으로 상기 다수개의 급수관(404)이 형성된 상기 온수공급수단(400) 내부로 공급된다. 따라서, 외부로부터 유입되는 급수는 상기 급수수단(200)인 상기 공급관(201)을 통해 상기 엔진(100)과 상기 라지에타(101)에 형성된 상기 냉각 배수관(102)으로 유입되어 지속적으로 순환되며, 이 때 상기 엔진냉각 배수관(102) 내부를 순환하는 급수는 상기 엔진(100)의 폐열에 의해 온도가 상승하며, 상기 엔진(100)에 의해 상승된 온수는 다시 냉각 시스템이 설정된 상기 라지에타(101)에 의해 온도가 하락하는 순환과정을 거친다.

또한, 상기 엔진(100)을 통해 상기 발전기(300)에서 공급되는 전력은 상기 제어수단(600)으로 공급되어 전력이 필요한 곳에 사용된다.

한편, 상기 엔진(100) 폐열에 의해 온도가 상승된 온수는 상기 냉각 배수관(102)을 따라 상기 온수 공급관(407)을 통해 상기 온수공급수단(400) 내부로 유입된다. 이 때, 상기 엔진(100)에 의해 온수의 온도가 80°C ~ 90°C까지 상승하면 상기 온수 공급관(407) 일측에 형성된 상기 썸머스타 밸브(104)는 자동 개폐되어 온수를 상기 온수공급수단(400)으로 유입시킨다.

그러면, 상기 온수공급수단(400) 내부로 유입된 온수는 다시 상기 다수개의 열전도체(405)가 형성된 상기 급수관(404)으로 유입된다.

또한, 상기 흡입관(401)을 통해 상기 온수공급수단(400) 내부로 유입된 배기가스는 상기 엔진(100) 가동의 순간 출력(약 900°C)으로 상기 열전도체(405)가 형성된 상기 다수개의 급수관(404)을 통과하면서 상기 급수관(404) 내부에 흐르는 온수의 온도를 상승시킨다. 따라서, 배기가스에 의해 상승된 온수는 상기 온수공급수단(400)의 타측에 형성된 상기 온수 배출관(406)을 통해 외부로 배출된다. 이 때, 사용자는 상기 온수 배출관(406) 일측에 형성된 상기 급수조절 밸브(406)를 통해 온수의 양 및 온수의 온도를 조절하면서 배출시킬 수 있다.

이상에서 몇 가시 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 자가 발전 및 온수 제조 시스템에 의하면, 엔진의 작동시 발전기를 통해 자체적으로 전력(30kw ~ 20mw)을 공급받을 수 있고, 엔진의 폐열인 배기가스를 이용하여 급수를 온수로 전화케 함으로써 별도의 전기 및 연료를 사용하지 않고도 온수(1ton/h ~ 50ton/h)를 용이하게 공급받아 사용함과 동시에 배출된 열은 난방으로 사용할 수 있어 기존의 온수 및 난방 시스템 보다 약 40% ~ 60%의 에너지가 절약되어 경제적인 부담을 줄일 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

또한, 머플러 및 다수개의 열전도체를 통해 엔진의 소음을 감소시키는 효과가 있으며, 발전기가 형성된 온수 및 난방 시스템은 간단한 구조로 형성되어 있어 손쉽게 이동이 가능함과 동시에 설비 투자 비용을 크게 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 발전 및 온수 제조 시스템의 모습을 나타낸 도면,

도 2는 도 1에 따른 자가 발전 및 온수 제조 시스템의 모습 중 온수공급수단의 모습을 나타낸 사시도,

도 3은 도 1에 따른 자가 발전 및 온수 제조 시스템의 모습 중 온수공급수단의 모습을 나타낸 단면도,

도 4a, 4b 및 4c는 도 1에 따른 자가 발전 및 온수 제조 시스템의 온수공급수단 모습 중 다수개의 급수관의 모습을 나타낸 사시도,

도 5는 도 1에 따른 자가 발전 및 온수 제조 시스템의 동작 과정의 모습을 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 엔진 101 : 라지에타

102 : 엔진냉각 배수관 103 : 워터펌프

104 : 썸머스타 밸브 105 : 연료공급부

200 : 급수수단 201 : 공급관

300 : 발전기 301 : 보조 발열기

400 : 온수공급수단 401 : 흡입관

402 : 배기관 403 : 하우징

404 : 다수개의 급수관 405 : 열전도체

406 : 온수 배출관 407 : 온수 공급관

408 : 급수조절 밸브 500 : 머플러

600 : 제어수단

Claims (5)

1. 라지에타, 냉각 배수관, 워터펌프, 썸머스타 밸브를 구비하며, 연료공급부로부터 LPG 및 LNG 등을 공급받아 동력을 발생시키는 엔진;

   상기 냉각 배수관에 물을 공급하기 위해 공급관을 상기 냉각 배수관에 연결시킨 급수수단;

   상기 엔진으로부터 발생되는 동력을 이용하여 전력을 발생시켜 공급하는 발전기;

   상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스(GAS)를 흡입관을 통해 공급받아 일시 저장한 후 배기관을 통해 배출시키는 하우징과, 상기 하우징 내부에 'S'자 형상으로 형성된 다수개의 급수관과 상기 엔진냉각 배수관에 일측이 온수 공급관에 연결됨과 동시에 타측에 온수 배출관을 구비한 온수공급수단;

   상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 외부로 배출시킴과 동시에 소음을 줄여주는 머플러; 및

   상기 발전기로부터 공급되는 전력을 제어하는 제어수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 자가 발전 및 온수 제조 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 온수공급수단의 급수관은, 관 외부로 판 형상의 열전도체가 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 자가 발전 및 온수 제조 시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 급수관은, 원통관 외부에 스크류 형상의 열전도체가 형성된 것을 특징으로 하는 자가 발전 및 온수 제조 시스템.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 급수관은, 원통관이 축을 기준으로 임의로 꼬아준 것을 특징으로 하는 자가 발전 및 온수 제조 시스템.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 온수공급수단은, 상기 제어수단에 접속되어 상기 발전기로부터 발전된 전력을 이용하여 발열하는 보조 발열기를 내부에 추가로 포함시킴을 특징으로 하는 자가 발전 및 온수 제조 시스템.