KR20060065878A

KR20060065878A - 열병합 발전 시스템

Info

Publication number: KR20060065878A
Application number: KR1020040104365A
Authority: KR
Inventors: 유윤호; 최영섭; 이재원; 조은준; 정백영
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-14
Also published as: US20060123822A1; CN1786617A; EP1677051A2; KR100644826B1; US7275382B2; EP1677051A3; CN100462650C

Abstract

본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 발전기와; 상기 발전기가 전력을 생산하도록 상기 발전기를 구동시킴과 아울러 열이 발생되는 구동원과; 압축기와 사방 밸브와 실내 열교환기와 팽창기구와 실외 열교환기를 포함하는 히트 펌프식 공기조화기와; 상기 실내 열교환기에 의해 열교환된 공기가 가열될 수 있도록 설치된 히터와; 상기 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 상기 구동원의 폐열을 상기 히터로 회수시키도록 설치된 폐열 회수 수단을 포함하여 구성되어, 상기 구동원의 폐열이 실내 열교환기를 통과한 공기를 가열하는데 재활용될 수 있으므로, 히트 펌프식 공기조화기의 난방 성능이 향상되는 이점이 있다.

열병합 발전 시스템, 발전기, 구동원, 폐열, 실내 열교환기, 히터, 압축기

Description

열병합 발전 시스템{Steam supply and power generation system}

도 1은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 1 실시예의 난방 운전시 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 발전 공조 시스템 제 1 실시예의 냉방 운전시 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 2 실시예의 난방 운전시 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 발전 공조 시스템 제 2 실시예의 냉방 운전시 개략도,

도 5는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 3 실시예의 난방 운전시 개략도,

도 6은 본 발명에 따른 발전 공조 시스템 제 3 실시예의 냉방 운전시 개략도,

도 7은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 4 실시예의 난방 운전시 개략도,

도 8은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 5 실시예의 난방 운전시 개략 도,

도 9는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 6 실시예의 난방 운전시 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

2,2′: 발전기 10,10′: 구동원

13,13′: 연료관 14,14′: 배기관

17,18,18′,18′: 냉각수 순환 유로 19,19′: 냉각수 순환 펌프

40: 히트 펌프식 공기조화기 41,41′: 압축기

42,42′: 유로 절환 밸브 43,43′: 실내 열교환기

44,44′: 팽창기구 45,45′: 실외 열교환기

46,46′: 실내기 47,47′: 실내 송풍기

48,48′: 실외기 49,49′: 실외 송풍기

50,50′: 히터 60: 폐열 회수 수단

62: 배기 가스 열교환기 64: 냉각수 열교환기

70: 열전달 수단 71,72,73: 열매체 순환 유로

72′,73′: 열매체 순환 유로 74,74′: 열매체 순환 펌프

80,80′: 냉각 열교환기 81,81′: 방열팬

82,83: 냉각 열교환기 순환 유로 86,86′: 제 1 밸브

88,88′: 제 2 밸브 100: 제 2 열전달 수단

102: 흡입 과열 열교환기

104,106: 제 2 열매체 순환 유로

108: 제 2 열매체 순환 펌프 112: 제 2 냉각 열교환기

114,116: 제 2 냉각 열교환기 순환 유로 118: 제 3 밸브

120: 제 4 밸브 124: 바이패스 유로

126: 제 5 밸브 128: 제 6 밸브

본 발명은 열병합 발전 시스템에 관한 것으로서, 특히 엔진의 폐열이 실내 공기를 난방하는데 사용되어 시스템 효율을 극대화할 수 있는 열병합 발전 시스템에 관한 것이다.

종래의 열병합 발전 시스템은 엔진과, 상기 엔진에서 출력된 회전력으로 전력을 생산하는 발전기와, 상기 발전기에서 생산된 전력으로 작동되고 냉방과 난방이 절환될 수 있는 히트 펌프식 공기조화기와, 급탕이나 온수 공급을 위한 축열조와, 상기 엔진의 배기가스의 열과 냉각수의 열을 상기 축열조로 공급하는 열 공급라인을 포함하여 구성된다.

상기 발전기는 엔진의 출력축에 연결된다.

상기 히트 펌프식 공기조화기는 압축기와 사방 밸브와 실내 열교환기와 팽창기구와 실외 열교환기를 포함하는 구성되고, 상기 압축기와 사방 밸브와 실내 열교 환기와 팽창기구와 실외 열교환기는 냉매배관으로 연결된다.

상기와 같이 구성된 종래의 열병합 발전 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 엔진이 구동되면 발전기는 엔진의 출력축에 의해 회전자가 회전되면서 전력을 생산하고, 생산된 전력은 상기 히트 펌프식 공기조화기나 조명 등의 각종 전자제품에 사용된다.

그리고, 상기 엔진의 폐열은 열 공급 라인을 통해 상기 축열조로 공급되어, 급탕이나 온수 공급을 위한 열원으로 이용된다.

한편, 상기 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 상기 압축기는 구동되어 냉매를 압축하고, 상기 사방 밸브는 상기 압축기에서 압축된 냉매가 실내 열교환기와 팽창기구와 실외 열교환기와 압축기로 순환되도록 유로를 형성하며, 상기 실내 열교환기는 응축기로 작용하면서 실내 공기를 난방한다.

반면에, 상기 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 운전시 상기 압축기는 구동되어 냉매를 압축하고, 상기 사방밸브는 상기 압축기에서 압축된 냉매가 상기 실외 열교환기와 팽창기기구와 실내 열교환기와 압축기로 순환되도록 유로를 형성하며, 상기 실내 열교환기는 증발기로 작용하면서 실내 공기를 냉방한다.

그러나, 종래 기술에 따른 열병합 발전 시스템은 엔진의 폐열이 급탕이나 온수의 공급에만 활용되므로 시스템 효율이 낮은 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 엔진의 폐열이 실내 공기의 난방에 사용되어 시스템 효율이 높은 열병합 발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 발전기와; 상기 발전기가 전력을 생산하도록 상기 발전기를 구동시킴과 아울러 열이 발생되는 구동원과; 압축기와 사방 밸브와 실내 열교환기와 팽창기구와 실외 열교환기를 포함하는 히트 펌프식 공기조화기와; 상기 실내 열교환기에 의해 열교환된 공기가 가열될 수 있도록 설치된 히터와; 상기 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 상기 구동원의 폐열을 상기 히터로 회수시키도록 설치된 폐열 회수 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 히터는 상기 실내 열교환기와 일체로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 히터는 상기 실내 열교환기와 이격된 것을 특징으로 한다.

상기 폐열 회수 수단은 상기 구동원에서 배기된 배기 가스의 열을 빼앗도록 설치된 배기 가스 열교환기와; 상기 구동원을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗도록 설치된 냉각수 열교환기와; 상기 배기 가스 열교환기와 냉각수 열교환기 중 적어도 하나의 열을 상기 히터로 전달하도록 형성된 열전달 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 열전달 수단은 상기 배기 가스 열교환기에 의해 가열된 열매체가 상기 히터로 열을 전달한 후 상기 배기 가스 열교환기로 순환될 수 있도록 형성된 열매체 순환 유로와; 상기 열매체를 순환 펌핑시키도록 설치된 순환 펌프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 열전달 수단은 상기 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 운전시 상기 배기가스 열교환기에 의해 가열된 열매체가 냉각되도록 설치된 냉각 열교환기와; 열매체가 상기 배기 가스 열교환기와 상기 냉각 열교환기를 순환 할 수 있도록 상기 열매체 순환 유로와 연결된 냉각 열교환기 순환 유로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 열전달 수단은 상기 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 열매체가 상기 배기 가스 열교환기와 히터를 순환하도록 하고, 상기 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 운전시 열매체가 상기 배기 가스 열교환기와 냉각 열교환기를 순환하도록 상기 열매체 순환 유로와 냉각 열교환기 순환 유로를 조절하는 밸브 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 열병합 발전 시스템은 상기 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 상기 압축기로 흡입되는 냉매를 가열하도록 설치된 흡입 과열 열교환기와; 상기 냉각수 가열 열교환기에 의해 가열된 제 2 열매체가 상기 흡입 과열 열교환기로 열을 전달한 후 상기 냉각수 가열 열교환기로 순환될 수 있도록 형성된 제 2 열매체 순환 유로와; 상기 제 2 열매체를 순환 펌핑시키도록 설치된 제 2 순환 펌프를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 운전시 상기 냉각수 열교환기에 의해 가열된 제 2 열매체가 냉각되도록 설치된 제 2 냉각 열교환기와; 제 2 열매체가 상기 냉각수 열교환기와 제 2 냉각 열교환기를 순환할 수 있도록 상기 제 2 열매체 순환 유로와 연결된 제 2 냉각 열교환기 순환 유로를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 열병합 발전 시스템은 상기 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 제 2 열매체가 상기 냉각수 열교환기와 흡입 과열 열교환기를 순환하도록 하고, 상기 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 운전시 제 2 열매체가 상기 냉각수 열교환기와 제 2 냉각 열교환기를 순환하도록 상기 제 2 열매체 순환 유로와 제 2 냉각 열교환기 순환 유로를 조절하는 제 2 밸브 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 열병합 발전 시스템은 상기 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 상기 압축기로 흡입되는 냉매가 흡입 과열 열교환기를 통과한 후 상기 압축기로 흡입되도록 하고, 상기 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 운전시 상기 압축기로 흡입되는 냉매가 상기 흡입 과열 열교환기를 통과하지 않고 상기 압축기로 흡입되도록 하는 냉매 조절 수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 냉매 조절 수단은 상기 압축기로 흡입되는 냉매가 상기 흡입 과열 열교환기를 바이패스할 수 있도록 형성된 바이패스 유로와; 상기 압축기로 흡입되는 냉매가 상기 흡입 과열 열교환기와 바이패스 유로 중 어느 하나를 통과하도록 하는 밸브 수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 구동원은 엔진과 연료 전지 중 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 히트 펌프식 공기조화기는 상기 발전기에서 생산된 전력이 사용되는 것을 특징으로 한다.

상기 구동원과 발전기와 히트 펌프식 공기조화기와 히터 중 적어도 하나는 복수개 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 1 실시예의 난방 운전시 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 발전 공조 시스템 제 1 실시예의 냉방 운전시 개략도이다.

본 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 발전기(2)와; 상기 발전기(2)가 전력을 생산하도록 상기 발전기(2)를 구동시킴과 아울러 열이 발생되는 구동원(10)과; 압축기(41)와 사방 밸브(42)와 실내 열교환기(43)와 팽창기구(44)와 실외 열교환기(45)를 포함하는 히트 펌프식 공기조화기(40)와; 상기 실내 열교환기(43)에 의해 열교환된 공기가 가열될 수 있도록 설치된 히터(50)와; 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 난방 운전시 상기 구동원(10)의 폐열을 상기 히터(50)로 회수시키도록 설치된 폐열 회수 수단(60)을 포함하여 구성된다.

상기 발전기(2)는 교류 발전기와 직류 발전기 중 어느 하나로서, 상기 구동원(10)의 출력축에 회전자가 연결되어 상기 출력축의 회전시 전력을 생산한다.

상기 구동원(10)은 엔진이나 연료 전지 등으로 이루어지고, 이하 엔진으로 한정하여 설명한다.

상기 엔진(10)은 내부에 연소실이 구비된다.

상기 엔진(10)에는 상기 연소실로 액화천연가스 또는 액화석유가스 등의 연료가 투입되는 연료관(13)과, 상기 연소실에서 배기되는 배기 가스가 안내되는 배기관(14)이 각각 연결된다.

상기 배기관(14)은 상기 엔진(10)에서 배기된 배기 가스(E)를 후술하는 배기 가스 열교환기(62)로 안내하도록 상기 엔진(2)과 배기 가스 열교환기(62)의 사이에 배치된다.

상기 엔진(10)은 상기 엔진(10)을 냉각시키면서 가열된 냉각수가 후술하는 냉각수 열교환기(64)로 열을 전달한 후 다시 상기 엔진(10)으로 순환될 수 있도록 상기 냉각수 열교환기(64)와 냉각수 순환 유로(17)(18)로 연결된다.

상기 엔진(10)과 상기 냉각수 열교환기(64)와 냉각수 순환 유로(17)(18) 중 일측에는 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환 펌프(19)가 장착된다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(40)는 상기 발전기(2)와 전력선으로 연결되어, 상기 발전기(2)에서 생산된 전력이 이용된다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(40)는 난방 운전시 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(41)에서 압축된 냉매가 유로 절환 밸브(42)와 실내 열교환기(43)와 팽창기구(44)와 실외 열교환기(45)와 유로 절환 밸브(42)를 차례로 경유하여 압축기(41)로 순환됨에 따라, 상기 실외 열교환기(45)가 증발기로 작용하고, 상기 실내 열교환기(43)가 응축기로 작용하면서 실내 공기로 열을 방출한다.

반면에, 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)는 냉방 운전시 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(41)에서 압축된 냉매가 유로 절환 밸브(42)와 실외 열교환기(45)와 팽창기구(44)와 실내 열교환기(43)와 유로 절환 밸브(42)를 차례로 경유하여 압축기(41)로 순환됨에 따라, 상기 실외 열교환기(45)가 응축기로 작용하고, 상기 실내 열교환기(43)가 증발기로 작용하면서 실내 공기의 열을 빼앗는다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(40)는 실내기(46)에 상기 실내 열교환기(43)가 설치됨과 아울러 상기 실내 열교환기(43)로 실내 공기(I)를 통과시키는 실내 송풍기(47)가 설치된다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(40)는 실외기(48)에 상기 압축기(41)와 유로 절환 밸브(42)와 팽창기구(44)와 실외 열교환기(45)가 설치됨과 아울러 상기 실외 열교환기(45)로 실외 공기(O)를 통과시키는 실외 송풍기(49)가 설치된다.

상기 실내 열교환기(43)와 히터(50)는 분리형으로 이루어지는 것도 가능하고, 상기 실내 열교환기(43)와 일체로 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.

상기 실내 열교환기(43)와 상기 히터(50)가 분리형으로 이루어지는 경우, 상기 실내 열교환기(43)는 냉매가 통과하는 냉매관과, 상기 냉매관의 열전달을 촉진하는 복수개의 핀으로 구성되고, 상기 히터(50)는 열매체가 통과하는 열매체관과, 상기 열매체관의 열전달을 촉진시키는 복수개의 핀으로 구성된다.

상기 실내 열교환기(43)와 히터(50)는 소정 거리 이상 이격되게 배치되는 것도 가능하고, 접촉되게 배치되는 것도 가능하다.

한편, 상기 실내 열교환기(43)와 히터(50)가 일체형으로 이루어지는 경우, 열매체가 통과하는 열매체관과, 냉매가 통과하는 냉매관과, 상기 열매체관의 열전달을 촉진시킴과 아울러 상기 냉매관의 열전달을 촉진시키도록 상기 열매체관과 냉매관의 각각에 접촉되게 배치된 복수개의 공용 핀으로 구성된다.

상기 히터(50)는 상기 실내기(46)의 내부에 설치되고 상기 실내 열교환기(43)의 후방에 설치된다.

상기 폐열 회수 수단(60)은 상기 구동원(10) 특히, 엔진에서 배기된 배기 가스의 열을 빼앗도록 설치된 배기 가스 열교환기(62)와; 상기 구동원(10) 특히, 엔진을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗도록 설치된 냉각수 열교환기(64)를 포함하여 구성된다.

상기 배기 가스 열교환기(62)에는 상기 배기 가스 열교환기(62)를 통과한 배기 가스를 안내하는 배출관(63)이 연결된다.

상기 폐열 회수 수단(60)은 상기 배기 가스 열교환기(62)와 냉각수 열교환기(64) 중 적어도 하나의 열을 상기 히터(50)로 전달하도록 형성된 열전달 수단(70)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 열전달 수단(70)은 상기 배기 가스 열교환기(62)의 열만을 상기 히터(50)로 전달하도록 구성되는 것도 가능하고, 상기 냉각수 열교환기(64)의 열만을 상기 히터(50)로 전달하도록 구성되는 것도 가능하며, 상기 배기 가스 열교환기(62)의 열 뿐만 아니라 상기 냉각수 열교환기(64)의 열도 상기 히터(50)로 전달하도록 구성되는 것도 가능하고, 이하, 둘 모두의 열을 상기 히터(50)로 전달하는 것으로 한정하여 설명한다.

상기 열전달 수단(70)은 열매체가 냉각수 열교환기(64)와 배기 가스 열교환기(62)를 차례로 통과하면서 가열된 후 상기 히터(50)로 공급되어 상기 히터(50)를 가열시키고, 이후 상기 냉각수 열교환기(64)로 순환될 수 있도록 형성된 열매체 순환 유로(71)(72)(73)와, 상기 열매체를 순환 펌핑시키도록 설치된 열매체 순환 펌프(74)를 포함하여 구성된다.

상기 열전달 수단(70)은 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 냉방 운전시 상기 냉각수 열교환기(64)와 배기가스 열교환기(62)에 의해 가열된 열매체가 냉각되도록 설치된 냉각 열교환기(80)를 더 포함하여 구성된다.

상기 냉각 열교환기(80)는 급탕이나 온수 공급을 위한 축열조의 내부에 설치되어, 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 냉방 운전시 상기 냉각수 열교환기(64)와 배기 가스 열교환기(62)에서 빼앗은 열을 축열조로 전달하는 것도 가능하고, 상기 냉각수 열교환기(64)와 배기 가스 열교환기(62)에서 빼앗은 열을 대기 중으로 방열하는 것도 가능하며, 이하 방열용 열교환기로 한정하여 설명한다.

상기 냉각 열교환기(80)는 실외의 공기를 상기 냉각 열교환기(80)로 송풍시키는 방열 팬(81)을 더 포함하여 구성된다.

상기 열전달 수단(70)은 열매체가 냉각수 열교환기(64)와 배기 가스 열교환기(62)와 냉각 열교환기(80)를 순환할 수 있도록 상기 열매체 순환 유로(72)(73)에 연결된 냉각 열교환기 순환 유로(82)(83)를 더 포함하여 구성된다.

상기 냉각 열교환기 순환 유로(82)(83)는 일단이 상기 배기 가스 열교환기(62)와 히터(50) 사이의 열매체 순환 유로(72)에 연결되고, 타단이 상기 히터(50)와 냉각수 열교환기(64) 사이의 열매체 순환 유로(73)에 연결된다.

상기 열전달 수단(70)은 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 난방 운전시 열매체가 상기 냉각수 열교환기(64)와 배기 가스 열교환기(62)와 히터(50)를 순환하도록 하고, 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 냉방 운전시 열매체가 상기 냉각수 열교환기(64)와 배기 가스 열교환기(62)와 냉각 열교환기(80)를 순환하도록 상기 열매체 순환 유로(72)(73)와 냉각 열교환기 순환 유로(82)(83)를 조절하는 밸브 수단을 더 포함하여 구성된다.

상기 밸브 수단은 상기 배기 가스 열교환기(62)에 의해 가열된 열매체가 상기 냉각 열교환기(80)로 공급되거나 히터(50)로 공급되도록 상기 열매체 순환 유로(71)(72)(73) 중에서 상기 냉각 열교환기 순환 유로(82)의 일단이 연결되는 부분에 설치된 제 1 밸브(86)와, 상기 히터(50)를 통과한 열매체가 상기 냉각 열교환기(80)로 공급되지 않고 상기 냉각수 열교환기(64)로 공급되도록 하거나, 상기 냉각 열교환기(80)를 통과한 열매체가 상기 히터(50)로 공급되지 않고 상기 냉각수 열교환기(64)로 공급되도록 상기 열매체 순환 유로(71)(72)(73) 중에서 상기 냉각 열교환기 순환 유로(83)의 타단이 연결되는 부분에 설치된 제 2 밸브(88)를 포함하여 구성된다.

한편, 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)를 제어하고, 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 난방 운전시 상기 열매체 순환 펌프(74)를 온시킴과 아울러 상기 제 1 밸브(86)와 제 2 밸브(88)를 난방 모드로 제어하며, 상기 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 운전시 상기 열매체 순환 펌프(74)를 온시킴과 아울러 상기 제 1 밸브(86)와 제 2 밸브(88)를 냉방 모드로 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 연료관(13)을 통해 연료가 투입되고, 상기 엔진(10)이 작동되면, 상기 엔진(10)의 출력축은 회전되고, 상기 발전기(2)는 전력을 발생시킨다.

상기 엔진(10)의 작동시 상기 엔진(10)에서 배기된 배기 가스는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배기 가스 열교환기(62)를 통과하면서 상기 배기 가스 열교환기(62)로 열을 빼앗긴 후 배출관(63)을 통해 대기 중으로 방출된다.

상기 엔진(10)의 작동시 상기 냉각수 펌프(19)는 구동되고, 상기 엔진(10)을 냉각시키면서 가열된 냉각수는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 냉각수 순환 유로(18)를 통해 상기 냉각수 열교환기(64)로 이동되고, 상기 냉각수 열교환기(64)에 열을 빼앗긴 후, 상기 냉각수 순환 유로(17)를 통해 상기 엔진(10)으로 순환된다.

한편, 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 난방 운전시, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(41)는 상기 발전기(2)에서 생산된 전력으로 구동되고, 상기 사방 밸브(42)는 난방 모드로 절환되며, 상기 실내팬(47)과 실외팬(49)은 회전되고, 상기 제 1 밸브(85)와 제 2 밸브(86)는 난방 모드로 제어되고, 상기 열매체 순환 펌프(74)는 구동된다.

상기 압축기(41)가 구동됨과 아울러 상기 사방 밸브(42)가 난방 모드로 절환 되면, 상기 압축기(41)에서 압축된 냉매는 상기 사방 밸브(42)와 실내 열교환기(43)와 팽창기구(44)와 실외 열교환기(45)와 사방 밸브(42)를 차례로 통과하여 상기 압축기(41)로 순환되고, 상기 실내 열교환기(43)는 응축기로 작용되어 실내의 공기를 가열시킨다.

상기 제 1 밸브(85)와 제 2 밸브(86)는 상기 냉각 열교환기 순환 유로(82)(83)를 밀폐함과 아울러 상기 열매체 순환 유로(72)(73)를 개방하고, 상기 열매체 순환 펌프(74)는 열매체를 펌핑시킨다.

상기 열매체 순환 펌프(74)에 의해 펌핑된 열매체는 상기 냉각수 열교환기(64)를 통과하면서 가열되고, 상기 열매체 순환 유로(71)를 통과하여 상기 배기 가스 열교환기(62)로 유입되고, 상기 배기 가스 열교환기(62)에 의해 재차 가열된 후 상기 열매체 순환 유로(72)로 이동된다.

상기 열매체 순환 유로(72)로 이동된 열매체는 상기 히터(50)를 통과하면서 상기 실내 열교환기(53)에 의해 가열된 실내 공기를 재차 가열하여 난방 성능을 향상시키고, 이후 상기 열매체 순환 유로(73)를 통과하여 상기 냉각수 열교환기(64)로 순환된다.

반면에, 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 냉방 운전시, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(41)는 상기 발전기(2)에서 생산된 전력으로 구동되고, 상기 사방 밸브(42)는 냉방 모드로 절환되며, 상기 실내팬(47)과 실외팬(49)은 회전되고, 상기 제 1 밸브(85)와 제 2 밸브(86)는 냉방 모드로 제어되고, 상기 열매체 순환 펌프(74)는 구동되며, 상기 방열팬(81)은 회전된다.

상기 압축기(41)가 구동됨과 아울러 상기 사방 밸브(42)가 냉방 모드로 절환되면, 상기 압축기(41)에서 압축된 냉매는 상기 사방 밸브(42)와 실외 열교환기(45)와 팽창기구(44)와 실내 열교환기(43)와 사방 밸브(42)를 차례로 통과하여 상기 압축기(41)로 순환되고, 상기 실내 열교환기(43)는 증발기로 작용되어 실내의 공기를 냉각시킨다.

상기 제 1 밸브(85)와 제 2 밸브(86)는 상기 냉각 열교환기 순환 유로(82)(83)를 개방함과 아울러 상기 열매체 순환 유로(72)(73)를 밀폐하고, 상기 열매체 순환 펌프(74)는 열매체를 펌핑시킨다.

상기 열매체 순환 펌프(74)에 의해 펌핑된 열매체는 상기 냉각수 열교환기(64)를 통과하면서 가열되고, 상기 열매체 순환 유로(71)를 통과하여 상기 배기 가스 열교환기(62)로 유입되고, 상기 배기 가스 열교환기(62)에 의해 재차 가열된 후 상기 냉각 열교환기 순환 유로(82)로 이동된다.

상기 냉각 열교환기 순환 유로(82)로 이동된 열매체는 상기 냉각 열교환기(80)를 통과하면서 상기 방열팬(81)의 회전에 의해 방열되고, 이후 냉각 열교환기 순환 유로(83)를 통해 상기 냉각수 열교환기(64)로 순환된다.

도 3은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 2 실시예의 난방 운전시 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 발전 공조 시스템 제 2 실시예의 냉방 운전시 개략도이다.

본 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 히트 펌프식 공기조화기(40)의 난방 운전시 배기 가스 열교환기(62)와 냉각수 열교환기(64) 중 어느 하나의 열이 히터(50)로 회수되고, 다른 하나의 열이 대기 중으로 방열되며, 이하 배기 가스 열교환기(62)의 열만이 열전달 수단(70′)에 의해 히터(50)로 회수되고 냉각수 열교환기(64)의 열은 대기중으로 방출되는 것으로 한정하여 설명한다.

상기 냉각수 열교환기(64)는 구동원(10)을 냉각시킨 냉각수의 열을 대기중으로 방출할 수 있도록 방열팬(65)을 포함하여 구성된다.

상기 열전달 수단(70′)은 상기 배기가스 열교환기(62)에 의해 가열된 열매체가 상기 히터(50)로 열을 전달한 후 상기 배기가스 열교환기(62)로 순환될 수 있도록 형성된 열매체 순환 유로(72′)(73′)와; 상기 열매체를 순환 펌핑시키도록 설치된 열매체 순환 펌프(74′)를 포함하여 구성된다.

상기 열전달 수단(70′)은 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 냉방 운전시 상기 배기가스 열교환기(62)에 의해 가열된 열매체가 냉각되도록 설치된 냉각 열교환기(80′)를 더 포함하여 구성된다.

상기 냉각 열교환기(80′)는 실외의 공기를 상기 냉각 열교환기(80′)로 송풍시키는 방열 팬(81′)을 더 포함하여 구성된다.

상기 열전달 수단(70′)은 열매체가 상기 배기 가스 열교환기(62)와 상기 냉각 열교환기(80′)를 순환 할 수 있도록 상기 열매체 순환 유로(72′)(73′)와 연결된 냉각 열교환기 순환 유로(82′)(83′)를 포함하여 더 구성된다.

상기 열전달 수단(70′)은 상기 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 열매 체가 상기 배기 가스 열교환기(62)와 히터(50)를 순환하도록 하고, 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 냉방 운전시 열매체가 상기 배기 가스 열교환기(62)와 냉각 열교환기(80′)를 순환하도록 상기 열매체 순환 유로(72′)(73′)와 냉각 열교환기 순환 유로(82′)(83′)를 조절하는 밸브 수단을 포함하여 구성된다.

상기 밸브 수단은 상기 배기 가스 열교환기(62)에 의해 가열된 열매체가 상기 냉각 열교환기(80′)로 공급되거나 히터(50)로 공급되도록 상기 열매체 순환 유로(72′)(73′) 중에서 상기 냉각 열교환기 순환 유로(82)의 일단이 연결되는 부분에 설치된 제 1 밸브(86′)와, 상기 히터(50)를 통과한 열매체가 상기 냉각 열교환기(80′)로 공급되지 않고 상기 배기 가스 열교환기(62)로 순환되도록 하거나, 상기 냉각 열교환기(80′)를 통과한 열매체가 상기 히터(50)로 공급되지 않고 상기 배기 가스 열교환기(62)로 공급되도록 하기 위해 상기 열매체 순환 유로(72′)(73′) 중에서 상기 냉각 열교환기 순환 유로(83′)의 타단이 연결되는 부분에 설치된 제 2 밸브(88′)를 포함하여 구성된다.

상기 열전달 수단(70′) 이외의 발전기(2)와 구동원(10)과 히트 펌프식 공기조화기(40)와 히터(50)와 배기 가스 열교환기(62)와 냉각수 열교환기(64) 등의 기타 구성 및 작용은 본 발명 제 1 실시예와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 난방 운전시 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 밸브(85′)와 제 2 밸브(86′)는 난방 모드로 제어되고, 상기 열매체 순환 펌프(74′)는 구동되며, 상기 냉각수 열교환기(64)의 방열 팬(65)은 회전된다.

상기 제 1 밸브(85′)와 제 2 밸브(86′)는 상기 냉각 열교환기 순환 유로(82′)(83′)를 밀폐함과 아울러 상기 열매체 순환 유로(72′)(73′)를 개방하고, 상기 열매체 순환 펌프(74′)는 열매체를 펌핑시킨다.

상기 열매체 순환 펌프(74′)에 의해 펌핑된 열매체는 상기 배기 가스 열교환기(62)에 의해 가열된 후 상기 열매체 순환 유로(72′)로 이동되고, 상기 히터(50)를 통과하면서 본 발명 제 1 실시예와 같이, 상기 실내 열교환기(53)에 의해 가열된 실내 공기를 재차 가열하여 난방 성능을 향상시키고, 이후 상기 열매체 순환 유로(73′)를 통과하여 상기 배기 가스 열교환기(62)로 순환된다.

한편, 상기 방열 팬(65)의 회전시 상기 냉각수 열교환기(64)로 전달된 열은 대기 중으로 방출된다.

반면에, 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 냉방 운전시, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 밸브(85′)와 제 2 밸브(86′)는 냉방 모드로 제어되고, 상기 열매체 순환 펌프(74)가 구동되며, 상기 냉각 열교환기(80)의 방열팬(81)이 회전되고, 상기 냉각수 열교환기(64)의 방열팬(65)이 회전된다.

상기 제 1 밸브(85′)와 제 2 밸브(86′)는 상기 냉각 열교환기 순환 유로(82′)(83′)를 개방함과 아울러 상기 열매체 순환 유로(72′)(73′)를 밀폐하고, 상기 열매체 순환 펌프(74′)는 열매체를 펌핑시킨다.

상기 열매체 순환 펌프(74′)에 의해 펌핑된 열매체는 상기 배기 가스 열교환기(62)에 의해 가열된 후 상기 냉각 열교환기 순환 유로(82′)로 이동되고, 상기 냉각 열교환기(80′)를 통과하면서 상기 방열팬(81′)의 회전에 의해 방열되고, 이 후 상기 냉각 열교환기 순환 유로(83′)을 통해 상기 배기가스 열교환기(62)로 순환된다.

도 5는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 3 실시예의 난방 운전시 개략도이고, 도 6은 본 발명에 따른 발전 공조 시스템 제 3 실시예의 냉방 운전시 개략도이다.

본 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 히트 펌프식 공기조화기(40)의 난방 운전시 배기 가스 열교환기(62)와 냉각수 열교환기(64) 중 어느 하나의 열이 히터(50)로 회수되고, 다른 하나의 열이 압축기(41)로 흡입되는 냉매로 회수되며, 이하 배기 가스 열교환기(62)의 열이 열전달 수단(70′)에 의해 히터(50)로 회수되고, 냉각수 열교환기(64)의 열이 제 2 열전달 수단(100)에 의해 압축기(41)로 흡입되는 냉매로 회수되는 것으로 한정하여 설명한다.

상기 제 2 열전달 수단(100) 이외의 발전기(2)와 구동원(10)과 히트 펌프식 공기조화기(40)와 히터(50)와 배기 가스 열교환기(62)와 냉각수 열교환기(64) 등의 구성 및 작용은 본 발명 제 1 실시예와 동일하므로 동일부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략하며, 상기 열전달 수단(70′)의 구성 및 작용은 본 발명 제 2 실시예와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 제 2 열전달 수단(100)은 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 난방 운전시 상기 압축기(41)로 흡입되는 냉매를 가열하도록 설치된 흡입 과열 열교환기(102)와; 상기 냉각수 가열 열교환기(64)에 의해 가열된 제 2 열매체가 상기 흡입 과열 열교환기(102)로 열을 전달한 후 상기 냉각수 가열 열교환기(64)로 순환될 수 있도록 형성된 제 2 열매체 순환 유로(104)(106)와; 상기 제 2 열매체를 순환 펌핑시키도록 설치된 제 2 순환 펌프(108)를 포함하여 구성된다.

상기 제 2 열전달 수단(100)은 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 냉방 운전시 상기 냉각수 열교환기(64)에 의해 가열된 제 2 열매체가 냉각되도록 설치된 제 2 냉각 열교환기(112)를 더 포함하여 구성된다.

상기 제 2 냉각 열교환기(112)는 급탕이나 온수 공급을 위한 축열조의 내부에 설치되어, 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 냉방 운전시 상기 냉각수 열교환기(64)에서 빼앗은 열을 축열조로 전달하는 것도 가능하고, 상기 냉각수 열교환기(64)에서 빼앗은 열을 대기 중으로 방열하는 것도 가능하며, 이하 방열용 열교환기로 한정하여 설명한다.

상기 제 2 냉각 열교환기(112)는 실외의 공기를 상기 냉각 열교환기(112)로 송풍시키는 방열 팬(113)을 더 포함하여 구성된다.

상기 제 2 열전달 수단(100)은 제 2 열매체가 상기 냉각수 열교환기(64)와 제 2 냉각 열교환기(102)를 순환할 수 있도록 상기 제 2 열매체 순환 유로(104)(106)와 연결된 제 2 냉각 열교환기 순환 유로(114)(116)를 더 포함하여 구성된다.

상기 제 2 열전달 수단(100)은 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 난방 운전시 제 2 열매체가 상기 냉각수 열교환기(64)와 흡입 과열 열교환기(102)를 순환하도록 하고, 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 냉방 운전시 제 2 열매체가 상기 냉각수 열교환기(64)와 제 2 냉각 열교환기(112)를 순환하도록 상기 제 2 열매체 순환 유로(104)(106)와 제 2 냉각 열교환기 순환 유로(114)(116)를 조절하는 제 2 밸브 수단을 포함하여 구성된다.

상기 제 2 밸브 수단은 상기 냉각수 열교환기(64)에 의해 가열된 제 2 열매체가 상기 제 2 냉각 열교환기(112)로 공급되거나 흡입 과열 열교환기(102)로 공급되도록 상기 제 2 열매체 순환 유로(104)(106) 중에서 상기 제 2 냉각 열교환기 순환 유로(114)의 일단이 연결되는 부분에 설치된 제 3 밸브(118)와, 상기 흡입 과열 열교환기(102)를 통과한 제 2 열매체가 상기 제 2 냉각 열교환기(112)로 공급되지 않고 상기 냉각수 열교환기(64)로 순환되도록 하거나, 상기 제 2 냉각 열교환기(112)를 통과한 제 2 열매체가 상기 흡입 과열 열교환기(102)로 공급되지 않고 상기 냉각수 열교환기(64)로 공급되도록 하기 위해 상기 제 2 열매체 순환 유로(104)(106) 중에서 상기 냉각 열교환기 순환 유로(116)의 타단이 연결되는 부분에 설치된 제 4 밸브(120)를 포함하여 구성된다.

상기 제 2 열전달 수단(100)은 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 난방 운전시 상기 압축기(41)로 흡입되는 냉매가 흡입 과열 열교환기(102)를 통과한 후 상기 압축기(41)로 흡입되도록 하고, 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 냉방 운전시 상기 압축기(41)로 흡입되는 냉매가 상기 흡입 과열 열교환기(102)를 통과하지 않고 상기 압축기(41)로 흡입되도록 하는 냉매 조절 수단(122)을 더 포함하여 구성된다.

상기 냉매 조절 수단(122)은 상기 압축기(41)로 흡입되는 냉매가 상기 흡입 과열 열교환기(102)를 바이패스할 수 있도록 형성된 바이패스 유로(124)와; 상기 압축기(41)로 흡입되는 냉매가 상기 흡입 과열 열교환기(102)와 바이패스 유로(124) 중 어느 하나를 통과하도록 하는 제 3 밸브 수단을 더 포함하여 구성된다.

상기 바이패스 유로(124)는 일단이 상기 사방 밸브(42)와 흡입 과열 열교환기(102) 사이의 냉매 유로(41a)에 연결되고, 타단이 상기 흡입 과열 열교환기(102)와 압축기(41) 사이의 냉매 유로(41b)에 연결된다.

상기 제 3 밸브 수단은 상기 바이패스 유로(124)의 일단에 설치된 제 5 밸브(126)와, 상기 바이패스 유로(124)의 타단에 설치된 제 6 밸브(128)를 포함하여 구성된다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 난방 운전시 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 밸브(118)와 제 4 밸브(120)는 난방 모드로 제어되고, 상기 제 2 열매체 순환 펌프(108)는 구동되며, 상기 제 5 밸브(126)와 제 6 밸브(128)는 난방 모드로 제어된다.

상기 제 3 밸브(118)와 제 4 밸브(120)는 상기 제 2 냉각 열교환기 순환 유로(114)(116)를 밀폐함과 아울러 상기 제 2 열매체 순환 유로(104)(106)를 개방하고, 상기 제 2 열매체 순환 펌프(108)는 열매체를 펌핑시킨다.

상기 제 2 열매체 순환 펌프(108)에 의해 펌핑된 열매체는 상기 냉각수 열교환기(64)에 의해 가열된 후 상기 제 2 열매체 순환 유로(104)로 이동되고, 상기 흡입 과열 열교환기(102)를 통과하면서 흡입 과열 열교환기(102)를 가열하고, 이후 상기 제 2 열매체 순환 유로(73′)를 통과하여 상기 배기 가스 열교환기(62)로 순환된다.

상기 제 5 밸브(126)와 제 6 밸브(128)는 바이패스 유로(124)를 밀폐함과 아울러 상기 사방 밸브(42)와 흡입 과열 열교환기(102) 사이의 냉매 유로(41a)와, 상기 흡입 과열 열교환기(102)와 압축기(41) 사이의 냉매 유로(41b)를 개방한다.

이때, 상기 사방 밸브(42)를 통과한 냉매는 상기 흡입 과열 열교환기(102)를 통과하면서 상기 흡입 과열 열교환기(102)에 의해 가열되고, 이후 상기 압축기(41)에서 압축된 후 상기 사방 밸브(42)를 지나 상기 실내 열교환기(43)를 통과하게 되는데, 상기 실내 열교환기(43)를 통과할 때 더 높은 열을 발생시키게 되고, 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)는 난방 성능은 향상된다.

반면에, 상기 히트 펌프식 공기조화기(40)의 냉방 운전시 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 밸브(118)와 제 4 밸브(120)는 냉방 모드로 제어되고, 상기 제 2 열매체 순환 펌프(108)는 구동되며, 상기 제 5 밸브(126)와 제 6 밸브(128)는 냉방 모드로 제어되고, 상기 제 2 냉각 열교환기(112)의 방열 팬(113)은 회전된다.

상기 제 3 밸브(118)와 제 4 밸브(120)는 상기 제 2 냉각 열교환기 순환 유로(114)(116)를 개방함과 아울러 상기 제 2 열매체 순환 유로(104)(106)를 밀폐하고, 상기 제 2 열매체 순환 펌프(108)는 열매체를 펌핑시킨다.

상기 제 2 열매체 순환 펌프(108)에 의해 펌핑된 열매체는 상기 냉각수 열교환기(64)에 의해 가열된 후 상기 제 2 냉각 열교환기 순환 유로(114)로 이동되고, 상기 제 2 냉각 열교환기(112)를 통과하면서 방열 팬(113)의 회전에 의해 방열되고, 이후 상기 제 2 냉각 열교환기 순환 유로(116)를 통해 상기 냉각수 열교환기(64)로 순환된다.

한편, 상기 제 5 밸브(126)와 제 6 밸브(128)는 상기 바이패스 유로(124)를 개방함과 아울러 상기 제 5 밸브(126)와 상기 흡입 과열 열교환기(102) 사이의 냉매 유로와, 상기 제 6 밸브(128)와 상기 흡입 과열 열교환기(102) 사이의 냉매를 밀폐한다.

이때, 상기 사방 밸브(42)를 통과한 냉매는 상기 바이패스 유로(124)를 통과한 후 상기 압축기(41)로 흡입되고, 상기 압축기(41)에서 압축된다.

도 7은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 4 실시예의 난방 운전시 개략도이다.

본 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은 도 7에 도시된 바와 같이, 복수개의 구동원(10,10′)이 구비되고, 각각의 구동원(10,10′)의 회전축에 발전기(2,2′)가 연결된다.

상기 복수개의 구동원(10,10′)은 히트 펌프식 공기조화기(40) 냉방 부하 또는 난방 부하에 따라 하나만 작동되거나 두 개 이상이 작동된다.

상기 복수개의 엔진(10,10′)은 연료관(13,13′)과 배기관(14,14′)과 냉각 수 순환 유로(17,18,17′,18′)가 각각 구비된다.

상기 배기관(14,14′)은 병렬로 연결된다.

상기 냉각수 순환 유로(17,18,17′,18′)는 병렬로 연결된다.

상기 냉각수 순환 유로(17,18,17′,18′)에는 냉각수 순환 펌프(19,19′)가 각각 설치된다.

상기 구동원(10,10′) 및 발전기(2,2′)가 복수개 구비되는 이외의 기타 구성 및 작용은 본 발명 제 1 실시예 내지 제 3 실시예 중 어느 하나와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 그 상세한 설명은 생략한다.

도 8은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 제 5 실시예의 난방 운전시 개략도이다.

본 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은 도 8에 도시된 바와 같이, 복수개의 실내 열교환기(43,43′)가 병렬로 연결됨과 아울러 실내 열교환기(43)(43′) 각각이 실내기(46)(46′)의 각각에 설치되며, 복수개의 실내기(46)(46′)가 하나의 실외기(48)에 연결되어, 멀티형 히트 펌프식 공기조화기를 구성된다.

상기 실내기(46)(46′)의 각각에는 실내 열교환기(43)(43′)와 실내 송풍기(47,47′)가 각각 설치된다.

상기 실내기(46)(46′)의 각각에는 히터(50,50′)가 설치된다.

상기 히터(50)(50′)의 각각에는 상기 열매체 순환 유로(72′)(73′)가 병렬로 연결된다.

상기 실내기(46,46′)와 히터(50)(50′) 등이 복수개 구비되는 이외의 기타 구성 및 작용은 본 발명 제 1 실시예 내지 제 3 실시예 중 어느 하나와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은 도 9에 도시된 바와 같이, 히트 펌프식 공기조화기(40)가 복수개의 실내기(46,46′)와 복수개의 실외기(48,48′)로 이루어진다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(40)는 상기 복수개의 실내기(46,46′)의 냉매배관이 병렬로 연결되는 것도 가능하고, 상기 복수개의 실외기(48,48′)의 냉매배관이 병렬로 연결되는 것도 가능하며, 이하, 하나의 실내기(46,46′)에 하나의 실외기(48,48′)가 연결되어 하나의 공기조화기 셋트를 구성하고, 각각의 공기조화기 셋트가 다른 공기조화기 셋트와 독립적으로 작동되는 것으로 한정하여 설명한다.

상기 실내기(46)(46′)의 각각에는 실내 열교환기(43)(43′)와 실내 송풍기(47)(47′)와 히터(50)(50′)가 각각 설치된다.

그리고, 상기 히터(50)(50′)의 각각에는 열매체 순환 유로(72′)(73′)가 병렬로 연결된다.

상기 실외기(48,48′)의 각각에는 압축기(41,41′)와 사방 밸브(42,42′)와, 팽창기구(44,44′)와 실외 열교환기(45,45′)와, 실외 송풍기(49,49′)가 각각 설 치된다.

그리고, 상기 압축기(41)(41′)의 각각은 흡입 과열 열교환기(102)와 냉매배관이 병렬로 연결된다.

상기 실내기(46,46′)와, 실외기(48,48′) 및 히터(50,50′) 등이 복수개 구비되는 이외의 기타 구성 및 작용은 본 발명 제 1 실시예 내지 제 3 실시예 중 어느 하나와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 발전기를 구동시키는 구동원의 폐열이 실내 열교환기를 통과한 공기를 가열하는데 재활용될 수 있으므로, 히트 펌프식 공기조화기의 난방 성능이 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 구동원의 배기 가스 폐열 뿐만 아니라 구동원의 냉각수 폐열이 실내 열교환기를 통과한 공기를 재가열하는데 재활용될 수 있으므로, 히트 펌프식 공기조화기의 난방 성능이 극대화되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 구동원의 배기 가스 폐열은 실내 열교환기를 통과한 공기를 재가열하는데 재활용될 수 있고, 구동원의 냉각수 폐열은 압축기로 흡입되는 냉매를 가열하는데 재활용될 수 있으므로, 시스템 효율이 극대화되는 이점이 있다.

Claims

발전기와;

상기 발전기가 전력을 생산하도록 상기 발전기를 구동시킴과 아울러 열이 발생되는 구동원과;

압축기와 사방 밸브와 실내 열교환기와 팽창기구와 실외 열교환기를 포함하는 히트 펌프식 공기조화기와;

상기 실내 열교환기에 의해 열교환된 공기가 가열될 수 있도록 설치된 히터와;

상기 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 상기 구동원의 폐열을 상기 히터로 회수시키도록 설치된 폐열 회수 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 히터는 상기 실내 열교환기와 일체로 이루어진 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 히터는 상기 실내 열교환기와 이격된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 폐열 회수 수단은 상기 구동원에서 배기된 배기 가스의 열을 빼앗도록 설치된 배기 가스 열교환기와;

상기 구동원을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗도록 설치된 냉각수 열교환기와;

상기 배기 가스 열교환기와 냉각수 열교환기 중 적어도 하나의 열을 상기 히터로 전달하도록 형성된 열전달 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 열전달 수단은 상기 배기 가스 열교환기에 의해 가열된 열매체가 상기 히터로 열을 전달한 후 상기 배기 가스 열교환기로 순환될 수 있도록 형성된 열매체 순환 유로와;

상기 열매체를 순환 펌핑시키도록 설치된 열매체 순환 펌프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 열전달 수단은 상기 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 운전시 상기 배기가스 열교환기에 의해 가열된 열매체가 냉각되도록 설치된 냉각 열교환기와;

열매체가 상기 배기 가스 열교환기와 상기 냉각 열교환기를 순환 할 수 있도 록 상기 열매체 순환 유로와 연결된 냉각 열교환기 순환 유로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 열전달 수단은 상기 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 열매체가 상기 배기 가스 열교환기와 히터를 순환하도록 하고, 상기 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 운전시 열매체가 상기 배기 가스 열교환기와 냉각 열교환기를 순환하도록 상기 열매체 순환 유로와 냉각 열교환기 순환 유로를 조절하는 밸브 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 열병합 발전 시스템은

상기 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 상기 압축기로 흡입되는 냉매를 가열하도록 설치된 흡입 과열 열교환기와;

상기 냉각수 가열 열교환기에 의해 가열된 제 2 열매체가 상기 흡입 과열 열교환기로 열을 전달한 후 상기 냉각수 가열 열교환기로 순환될 수 있도록 형성된 제 2 열매체 순환 유로와;

상기 제 2 열매체를 순환 펌핑시키도록 설치된 제 2 순환 펌프를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 열병합 발전 시스템은

상기 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 운전시 상기 냉각수 열교환기에 의해 가열된 제 2 열매체가 냉각되도록 설치된 제 2 냉각 열교환기와;

제 2 열매체가 상기 냉각수 열교환기와 제 2 냉각 열교환기를 순환할 수 있도록 상기 제 2 열매체 순환 유로와 연결된 제 2 냉각 열교환기 순환 유로를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 열병합 발전 시스템은

상기 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 제 2 열매체가 상기 냉각수 열교환기와 흡입 과열 열교환기를 순환하도록 하고,

상기 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 운전시 제 2 열매체가 상기 냉각수 열교환기와 제 2 냉각 열교환기를 순환하도록 상기 제 2 열매체 순환 유로와 제 2 냉각 열교환기 순환 유로를 조절하는 제 2 밸브 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 열병합 발전 시스템은

상기 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 상기 압축기로 흡입되는 냉매가 흡입 과열 열교환기를 통과한 후 상기 압축기로 흡입되도록 하고,

상기 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 운전시 상기 압축기로 흡입되는 냉매가 상기 흡입 과열 열교환기를 통과하지 않고 상기 압축기로 흡입되도록 하는 냉매 조절 수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 냉매 조절 수단은

상기 압축기로 흡입되는 냉매가 상기 흡입 과열 열교환기를 바이패스할 수 있도록 형성된 바이패스 유로와;

상기 압축기로 흡입되는 냉매가 상기 흡입 과열 열교환기와 바이패스 유로 중 어느 하나를 통과하도록 하는 제 3 밸브 수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구동원은 엔진과 연료 전지 중 하나인 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 히트 펌프식 공기조화기는 상기 발전기에서 생산된 전력이 사용되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구동원과 발전기와 히트 펌프식 공기조화기와 히터 중 적어도 하나는 복수개 구비된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템.