KR20080010587A - Cogeneration system - Google Patents

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KR20080010587A
KR20080010587A KR1020060070795A KR20060070795A KR20080010587A KR 20080010587 A KR20080010587 A KR 20080010587A KR 1020060070795 A KR1020060070795 A KR 1020060070795A KR 20060070795 A KR20060070795 A KR 20060070795A KR 20080010587 A KR20080010587 A KR 20080010587A
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조은준
하심복
장세동
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엘지전자 주식회사
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Abstract

A cogeneration system is provided to increase it efficiency using waste heat recovered from an engine to perform cooling. A cogeneration system comprises a generator(50), a driving source driving the generator such that the generator produces electric power and generating heat, a steam generating means recovering waste heat of the driving source to generate steam, a steam jet(60) injecting the steam supplied from the steam generating means to evaporate a part of interior fluid and cooling the remaining fluid using evaporation heat, and a cooling means supplied with the fluid cooled by the steam jet. The steam generating means is an exhaust gas heat exchanger(54), which recovers waste heat of exhaust gas discharged from the driving source.

Description

열병합 발전시스템{Cogeneration system}Cogeneration System {Cogeneration system}

도 1은 종래 기술에 따른 열병합 발전시스템이 도시된 개략도,1 is a schematic view showing a cogeneration system according to the prior art,

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 열병합 발전시스템이 도시된 개략도,2 is a schematic view showing a cogeneration system according to a first embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 열병합 발전시스템이 도시된 개략도,3 is a schematic view showing a cogeneration system according to a second embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 열병합 발전시스템이 도시된 개략도,4 is a schematic view showing a cogeneration system according to a third embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제 5실시예에 따른 열병합 발전시스템이 도시된 개략도.5 is a schematic view showing a cogeneration system according to a fifth embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

50: 발전기 51: 엔진50: generator 51: engine

52: 혼합기기 53: 배출관52: mixer 53: discharge pipe

54: 배기가스 열교환기 55: 냉각수 열교환기54: exhaust gas heat exchanger 55: coolant heat exchanger

56: 냉각수 순환유로 57: 냉각수 순환펌프56: cooling water circulation passage 57: cooling water circulation pump

60: 증기분사기 61: 저장부60: steam injector 61: storage unit

62: 증기유입부 63: 증기토출부62: steam inlet 63: steam outlet

64: 방열부 65: 급탕열교환기64: heat dissipation unit 65: hot water supply heat exchanger

71: 제 1순환유로 72: 제 1순환펌프71: first circulation passage 72: first circulation pump

73: 냉방기 74: 제 2순환유로73: air conditioner 74: second circulation passage

75: 제 2순환펌프 76: 제 3순환유로75: second circulation pump 76: third circulation flow path

77: 제 3순환펌프 78: 방열유로77: third circulation pump 78: heat dissipation flow path

79: 제 1삼방밸브 80: 바이패스유로79: first three-way valve 80: bypass flow path

81: 제 1바이패스유로 82: 제 2바이패스유로81: first bypass euro 82: second bypass euro

83: 제 2삼방밸브 84: 제 3삼방밸브83: second three-way valve 84: third three-way valve

85: 제 4삼방밸브 90: 흡기 냉각기85: fourth three-way valve 90: intake air cooler

91: 압축기 92: 사방밸브91: compressor 92: four-way valve

93: 응축기 94: 증발기93: condenser 94: evaporator

95: 팽창밸브 96: 보조 응축기 95: expansion valve 96: auxiliary condenser

본 발명은 열병합 발전 시스템에 관한 것으로서, 특히 구동원의 폐열을 이용하여 증기를 생성하고, 생성된 증기를 증기분사기를 통해 분사시켜 상기 증기분사기내의 유체를 냉각시킴으로써, 냉각된 유체를 실내의 냉방 등에 이용함으로써, 시스템의 효율이 최대화될 수 있는 열병합 발전 시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cogeneration system, and in particular, to generate steam by using waste heat from a driving source, and to spray the generated steam through a steam injector to cool the fluid in the steam injector, thereby using the cooled fluid in room cooling and the like. Thereby, the present invention relates to a cogeneration system in which the efficiency of the system can be maximized.

일반적으로 열병합 발전시스템은 코제너레이션 시스템(Cogeneration system)이라고도 불리는 것으로, 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 생산하는 시스템이다. Cogeneration systems, commonly referred to as cogeneration systems, are systems that produce power and heat simultaneously from a single energy source.

도 1은 종래 기술에 따른 열병합 발전시스템이 도시된 개략도이다. 1 is a schematic view showing a cogeneration system according to the prior art.

종래 기술에 따른 열병합 발전시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 전력을 생산하는 발전기(2)와, 상기 발전기(2)를 구동시킴과 아울러 열이 발생되는 엔진(4) 등의 구동원(이하, '엔진'이라 칭함)과, 상기 엔진(4)에서 발생된 폐열을 회수하는 폐열 회수장치와, 상기 폐열 회수장치의 폐열이 이용되는 축열조 등의 열 수요처(10)를 포함하여 구성된다. In the cogeneration system according to the related art, as shown in FIG. 1, a driving source such as an engine 2 for generating electric power and an engine 4 for driving heat and generating heat, hereinafter, And a heat recovery destination 10 for recovering waste heat generated by the engine 4, and a heat storage tank using waste heat of the waste heat recovery device.

상기 발전기(2)에서 생산된 전력은 가정의 각종 조명기구나 히트펌프식 공기조화기(12)등의 가전기기로 공급된다. The electric power produced by the generator 2 is supplied to home appliances such as various lighting fixtures or heat pump type air conditioners 12 in the home.

상기 히트펌프식 공기조화기(12)는 압축기와 사방밸브와 실외 열교환기가 설치된 실외기(14)와, 팽창기구와 실내 열교환기가 설치된 실내기(16)로 구성된다. The heat pump type air conditioner 12 includes an outdoor unit 14 provided with a compressor, a four-way valve, and an outdoor heat exchanger, and an indoor unit 16 provided with an expansion mechanism and an indoor heat exchanger.

상기 폐열 회수장치는 상기 엔진(4)에서 배출되는 배기가스의 열을 빼앗는 배기가스 열교환기(6)와, 상기 엔진(4)을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗는 냉각수 열교환기(8)로 구성된다. The waste heat recovery apparatus is composed of an exhaust gas heat exchanger (6) which takes heat of exhaust gas discharged from the engine (4), and a cooling water heat exchanger (8) which takes heat of cooling water cooling the engine (4). .

상기 배기가스 열교환기(6)는 상기 축열조 등의 열수요처(10)와 제 1열공급라인(18)으로 연결되고, 상기 냉각수 열교환기(8)는 상기 축열조 등의 열수요처(10)와 제 2열공급라인(20)으로 연결된다.The exhaust gas heat exchanger 6 is connected to the heat demand 10 such as the heat storage tank and the first heat supply line 18, and the cooling water heat exchanger 8 is connected to the heat demand 10 such as the heat storage tank and the second heat supply. It is connected to the heat supply line (20).

상기 발전기(2)와 상기 실외기(14)는 전력을 공급하기 위한 전력선(22)으로 연결된다. The generator 2 and the outdoor unit 14 are connected to a power line 22 for supplying power.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 열병합 발전시스템의 작동을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the cogeneration system according to the prior art configured as described above are as follows.

먼저, 상기 엔진(4)이 구동되면, 상기 엔진(4)의 구동력에 의해 상기 발전기(2)는 전력을 생산한다.First, when the engine 4 is driven, the generator 2 generates electric power by the driving force of the engine 4.

상기 발전기(2)에서 생산된 전력은 상기 전력선(22)을 통해 상기 히트펌프식 공기조화기(12)로 공급된다. The power produced by the generator 2 is supplied to the heat pump type air conditioner 12 through the power line 22.

그리고, 상기 엔진(4)에서 발생된 폐열은 상기 배기가스 열교환기(6)와 상기 냉각수 열교환기(8)에서 회수된다.The waste heat generated by the engine 4 is recovered by the exhaust gas heat exchanger 6 and the cooling water heat exchanger 8.

상기 배기가스 열교환기(6)에서 회수된 폐열은 상기 제 1열공급라인(18)을 통해 상기 열수요처(10)로 전달되고, 상기 냉각수 열교환기(8)에서 회수된 폐열은 상기 제 2열공급라인(20)를 통해 상기 열수요처(10)으로 전달된다.The waste heat recovered from the exhaust gas heat exchanger 6 is transferred to the heat demand 10 through the first heat supply line 18, and the waste heat recovered from the cooling water heat exchanger 8 is the second heat supply line. It is transmitted to the heat source 10 through 20.

그러나, 종래 기술에 따른 열병합 발전시스템은 상기 엔진(4)에서 회수된 폐열이 열수요처에서 급탕이나 온수등에만 활용됨으로써, 시스템의 효율이 극대화되지 못하는 문제점이 있다.However, the cogeneration system according to the prior art has a problem that the waste heat recovered from the engine 4 is utilized only in hot water supply or hot water in the heat demand, so that the efficiency of the system is not maximized.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진에서 회수된 폐열을 냉방에 이용함으로써, 시스템의 효율을 증대시킬 수 있는 열병합 발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the object of the present invention is to provide a cogeneration system that can increase the efficiency of the system by using the waste heat recovered from the engine for cooling.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열병합 발전시스템은 발전기와, 상기 발전기가 전력을 생산하도록 상기 발전기를 구동시킴과 아울러 열을 발생시키는 구동원과, 상기 구동원의 폐열을 회수하여 증기를 생성하는 증기생성수단과, 상기 증기생성수단으로부터 공급된 증기를 분사하여 내부에 있는 유체의 일부를 증발시키고, 증발열에 의해 나머지 유체가 냉각되도록 하는 증기분사기과, 상기 증기분사기에서 냉각된 유체를 공급받는 냉방수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The cogeneration system according to the present invention for solving the above problems is to generate a steam by recovering the waste heat of the generator, a drive source for driving the generator to generate power, and generates heat, and the drive source to generate heat; Steam generating means, a steam injector for injecting the steam supplied from the steam generating means to evaporate a part of the fluid therein, the remaining fluid is cooled by the heat of evaporation, and cooling means for receiving the fluid cooled in the steam injector Characterized in that configured to include.

상기 증기생성수단은 상기 구동원으로부터 배출되는 배기가스의 폐열을 회수하는 배기가스 열교환기인 것을 특징으로 한다.The steam generating means is characterized in that the exhaust gas heat exchanger for recovering the waste heat of the exhaust gas discharged from the drive source.

상기 증기분사기는 상기 증기생성수단으로부터 증기가 유입되는 입구측에는 증기를 분사하는 노즐부가 구비된 것을 특징으로 한다.The steam injector is characterized in that the nozzle portion for injecting steam at the inlet side of the steam inlet from the steam generating means.

상기 노즐부는 단면축소 확대노즐로 이루어진 것을 특징으로 한다.The nozzle unit is characterized in that consisting of a cross-sectional reduction expansion nozzle.

상기 증기분사기는 증기를 외부로 토출하는 출구측에는 디퓨저가 구비된 것을 특징으로 한다.The steam injector is characterized in that the diffuser is provided on the outlet side for discharging steam to the outside.

상기 냉방수단은 상기 증기분사기에서 냉각된 유체와 실내공기를 열교환시키켜 실내를 냉방시키는 냉방기와, 상기 냉방기와 증기분사기를 연결하도록 형성되어 상기 유체를 안내하는 순환유로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The cooling means is configured to include a cooler for cooling the room by heat-exchanging the fluid and the indoor air cooled in the steam injector, and a circulation passage formed to connect the cooler and the steam injector to guide the fluid. .

상기 냉방수단은 상기 증기분사기에서 냉각된 유체와 상기 엔진으로 흡입되는 공기를 열교환시켜 흡기 냉각기인 것을 특징으로 한다.The cooling means is an intake air cooler by heat-exchanging the fluid cooled in the steam injector and the air sucked into the engine.

상기 흡기 냉각기는 인터쿨러인 것을 특징으로 한다.The intake cooler is an intercooler.

상기 열병합 발전시스템은 압축기와 사방밸브와 응축기와 증발기와 팽창밸브로 구성된 공기조화기를 더 포함하여 구성되고, 상기 냉방수단은 상기 응축기의 출구측에 설치되어, 상기 공기조화기를 순환하는 냉매를 응축시키는 보조 응축기인 것을 특징으로 한다.The cogeneration system further includes an air conditioner including a compressor, a four-way valve, a condenser, an evaporator, and an expansion valve, and the cooling means is installed at an outlet side of the condenser to condense a refrigerant circulating the air conditioner. It is characterized by an auxiliary condenser.

상기 열병합 발전시스템은 상기 증기분사기를 통과한 증기의 열을 외부로 방열시키는 방열기를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The cogeneration system is characterized in that it further comprises a radiator for radiating the heat of the steam passing through the steam injector to the outside.

상기 열병합 발전시스템은 상기 엔진을 냉각시킨 냉각수의 열을 회수하는 냉각수 열교환기와, 상기 배기가스 열교환기와 상기 냉각수 열교환기 중 적어도 어느 하나에서 회수된 열을 공급받는 급탕부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The cogeneration system further includes a cooling water heat exchanger for recovering heat of the cooling water cooling the engine, and a hot water supply unit for receiving heat recovered from at least one of the exhaust gas heat exchanger and the cooling water heat exchanger. .

상기 열병합 발전시스템은 상기 냉각수 열교환기에서 회수된 열을 외부로 방열시키는 방열기를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The cogeneration system is characterized in that it further comprises a radiator for radiating heat recovered from the cooling water heat exchanger to the outside.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 열병합 발전시스템이 도시된 개략도Figure 2 is a schematic diagram showing a cogeneration system according to a first embodiment of the present invention

본 발명의 제 1실시예에 따른 열병합 발전시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 발전기(50)와, 상기 발전기(50)가 전력을 생산하도록 상기 발전기(50)를 구동시킴과 아울러 열을 발생시키는 구동원과, 상기 구동원의 폐열을 회수하여 증기를 생성하는 증기생성수단과, 상기 증기생성수단으로부터 공급된 증기를 분사하여 내부에 있는 유체의 일부를 증발시키고, 증발열에 의해 나머지 유체가 냉각되도록 하 는 증기분사기(60)과, 상기 증기분사기(60)에서 냉각된 유체를 공급받는 냉방수단을 포함하여 구성된다.The cogeneration system according to the first embodiment of the present invention generates a heat as well as driving the generator 50 and the generator 50 so that the generator 50 generates electric power, as shown in FIG. 2. And a steam generating means for recovering the waste heat of the driving source to generate steam, and spraying the steam supplied from the steam generating means to evaporate a portion of the fluid therein, and to cool the remaining fluid by the heat of evaporation. The steam injector 60 and comprises a cooling means for receiving the fluid cooled in the steam injector (60).

상기 구동원은 연료 전지로 이루어지거나, 가스 또는 석유 등 화석연료를 이용하여 운전되는 엔진(51)으로 이루어지는 것도 가능한 바, 이하 엔진(51)으로 한정하여 설명한다. The driving source may consist of a fuel cell or an engine 51 that is operated by using fossil fuel such as gas or petroleum. Thus, the driving source will be described below.

상기 발전기(50)는 교류 발전기와 직류 발전기 중 어느 하나로서, 상기 엔진(51)의 출력축에 회전자가 연결되어 상기 출력축의 회전시 전력을 생산한다. The generator 50 is any one of an alternator and a direct current generator, and a rotor is connected to an output shaft of the engine 51 to generate power when the output shaft is rotated.

상기 엔진(51)에는 연료가 주입되는 연료가 주입되는 연료 주입관(51a)과, 공기가 주입되는 공기 주입관(51b)과, 상기 연료와 공기가 혼합된 혼합기가 주입되는 혼합기 주입구(51c)와, 상기 연료와 공기를 혼합시키는 혼합기기(52)와, 상기 엔진(51)에서 배기된 배기가스가 통과하는 배기관(53)이 설치된다. The engine 51 has a fuel injection tube 51a into which fuel is injected, a air injection tube 51b into which air is injected, and a mixer inlet 51c into which a mixer in which the fuel and air are mixed is injected. And a mixer 52 for mixing the fuel and air, and an exhaust pipe 53 through which the exhaust gas exhausted from the engine 51 passes.

한편, 상기 증기생성수단은 상기 엔진(51)으로부터 배출되는 배기가스의 폐열을 회수하는 배기가스 열교환기(54)이다. On the other hand, the steam generating means is an exhaust gas heat exchanger (54) for recovering the waste heat of the exhaust gas discharged from the engine (51).

상기 배기가스 열교환기(54)는 상기 배기관(53)상에 설치된다. The exhaust gas heat exchanger 54 is installed on the exhaust pipe 53.

그리고, 상기 증기분사기(60)는 유체가 일시 저장되는 저장부(61)와, 상기 저장부(61)의 상측에서 상기 배기가스 열교환기(54)로부터 생성된 증기가 유입되도록 형성된 증기유입부(62)와, 상기 증기유입부(62)로부터 유입된 증기와 상기 저장부(61)로부터 증발된 증기를 외부로 토출하는 증기토출부(63)로 구성된다.In addition, the steam injector 60 includes a storage unit 61 in which fluid is temporarily stored, and a steam inlet unit formed so that steam generated from the exhaust gas heat exchanger 54 is introduced above the storage unit 61. 62 and a vapor discharge unit 63 for discharging the steam introduced from the steam inlet 62 and the vapor evaporated from the storage 61 to the outside.

상기 증기유입부(62)에는 유입된 증기를 분사하도록 노즐(62a)이 구비되고, 여기서 상기 노즐(62a)은 단면이 점차 축소되다가 다시 확대되도록 형성된 단면축 소 확대노즐(convergent and divergent nozzle)인 것으로 한정하여 설명한다. The steam inlet 62 is provided with a nozzle 62a for injecting the introduced steam, wherein the nozzle 62a is a cross-sectional reduction nozzle configured to gradually reduce the cross section and then expand it again. The description will be limited to that.

상기 증기토출부(63)에는 증기를 토출하는 디퓨저가 구비된다.The vapor discharge unit 63 is provided with a diffuser for discharging steam.

그리고, 상기 배기가스 열교환기(54)와 상기 증기분사기(60)는 상기 엔진(51)의 폐열을 회수하여 증기가 되는 유체의 이동을 안내하는 제 1순환유로(71)로 연결된다. In addition, the exhaust gas heat exchanger 54 and the steam injector 60 are connected to the first circulation passage 71 for guiding the movement of the fluid that becomes the steam by recovering the waste heat of the engine 51.

여기서, 상기 제 1순환유로(71)를 순환하는 유체는 물인 것으로 한정하여 설명한다. Here, the fluid circulating in the first circulation passage 71 will be described as being limited to water.

상기 제 1순환유로(71)상에는 상기 증기분사기(60)를 통과한 증기의 열을 외부로 방열시키는 방열기(64)가 설치되고, 상기 물을 순환펌핑시키는 제 1순환펌프(72)가 설치된다. On the first circulation passage 71, a radiator 64 for dissipating heat of steam passing through the steam injector 60 to the outside is installed, and a first circulation pump 72 for circulating the water is installed. .

상기 방열기(64)는 상기 증기의 열을 외부 공기와 열교환시키는 방열 열교환기(64a)와, 상기 방열 열교환기(64a)의 측면에 설치되어 외부 공기를 송풍시키는 방열팬(64b)을 포함하여 구성된다. The heat dissipator 64 includes a heat dissipation heat exchanger 64a for exchanging heat of the steam with external air, and a heat dissipation fan 64b installed at a side of the heat dissipation heat exchanger 64a to blow external air. do.

한편, 상기 냉방수단은 상기 증기분사기(60)에서 냉각된 유체와 실내공기를 열교환시키켜 실내를 냉방시키는 냉방기(73)와, 상기 냉방기(73)와 증기분사기(60)를 연결하도록 형성되어 상기 유체를 안내하는 제 2순환유로(74)를 포함하여 구성된다.On the other hand, the cooling means is formed to connect the air cooler 73 for cooling the room by heat-exchanging the fluid cooled in the steam injector 60 and the indoor air, the cooler 73 and the steam injector 60 is the And a second circulation passage 74 for guiding the fluid.

여기서, 상기 증기분사기(60)의 저장부(61)에 일시 저장됨과 아울러 상기 제 2순환유로(74)를 순환하는 유체는 물인 것으로 한정하여 설명한다. Here, the fluid that is temporarily stored in the storage 61 of the steam injector 60 and circulates through the second circulation passage 74 is limited to water.

상기 제 2순환유로(74)에는 상기 물을 순환 펌핑시키는 제 2순환펌프(75)가 설치된다. The second circulation passage 74 is provided with a second circulation pump 75 for circulating the water.

한편, 상기 열병합 발전시스템은 상기 엔진(51)을 냉각시킨 냉각수의 열을 회수하는 냉각수 열교환기(55)와, 상기 배기가스 열교환기(54)와 상기 냉각수 열교환기(55) 중 적어도 어느 하나에서 회수된 열을 공급받는 급탕부를 더 포함하여 구성된다.On the other hand, the cogeneration system in at least one of the cooling water heat exchanger 55, the exhaust gas heat exchanger 54 and the cooling water heat exchanger 55 to recover the heat of the cooling water cooling the engine 51. It further comprises a hot water supply unit for receiving the recovered heat.

상기 엔진(51)과 상기 냉각수 열교환기(55)는 상기 냉각수가 순환하도록 형성된 냉각수 순환유로(56)로 연결되고, 상기 냉각수 순환유로(56) 상에는 냉각수 순환펌프(57)가 설치된다. The engine 51 and the cooling water heat exchanger 55 are connected to a cooling water circulation passage 56 formed to circulate the cooling water, and a cooling water circulation pump 57 is installed on the cooling water circulation passage 56.

여기서, 상기 급탕부는 상기 냉각수 열교환기(55)에서 회수된 열만을 공급받는 것으로 한정하여 설명한다.Here, the hot water supply unit will be described as being limited to receiving only the heat recovered from the cooling water heat exchanger (55).

상기 냉각수 열교환기(55)와 상기 급탕부는 상기 냉각수 열교환기(55)에서 회수된 열을 운반하는 열매체가 순환하도록 형성된 제 3순환유로(76)로 연결되고, 상기 제 3순환유로(76)상에는 상기 열매체를 순환 펌핑시키는 제 3순환펌프(77)가 설치된다. The cooling water heat exchanger 55 and the hot water supply unit are connected to a third circulation passage 76 formed to circulate a heat medium carrying heat recovered from the cooling water heat exchanger 55, and on the third circulation passage 76. A third circulation pump 77 for circulating the heat medium is installed.

상기 급탕부는 상기 제 3순환유로(76)로 연결된 급탕 열교환기(65)와, 상기 급탕 열교환기(65)에서 열을 공급받는 급탕유로(66)로 이루어진다. The hot water supply unit includes a hot water supply heat exchanger 65 connected to the third circulation channel 76, and a hot water supply flow path 66 that receives heat from the hot water supply heat exchanger 65.

한편, 상기 열병합 발전시스템은 상기 급탕부에서 폐열을 요구하지 않을 경우, 상기 냉각수 열교환기(55)에서 회수된 열을 외부로 방열시키는 방열기를 더 포함하여 구성되는 바, 상기 방열기는 상기 증기분사기(60)로부터 나온 증기의 열을 방출시키는 상기 방열 열교환기(64a)를 공용으로 사용하는 것으로 한정하여 설명한 다. On the other hand, the cogeneration system further comprises a heat dissipator for dissipating the heat recovered from the cooling water heat exchanger 55 to the outside when the waste water is not required in the hot water supply unit, the radiator is the steam injector ( The heat-dissipating heat exchanger 64a for dissipating the heat of the steam from 60 is used in a limited manner.

따라서, 상기 제 3순환유로(76)상에는 상기 냉각수 열교환기(55)를 통과한 열매체를 상기 방열 열교환기(64a)로 안내하도록 방열유로(78)가 연결되고, 상기 제 3순환유로(76)와 상기 방열유로(78)의 연결부분에는 제 1삼방밸브(79)가 설치된다. Accordingly, the heat dissipation passage 78 is connected to guide the heat medium passing through the cooling water heat exchanger 55 to the heat dissipation heat exchanger 64a on the third circulation passage 76, and the third circulation passage 76. The first three-way valve 79 is installed at the connection portion of the heat dissipation passage 78.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1실시예에 따른 열병합 발전시스템의 작동을 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the cogeneration system according to the first embodiment of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 상기 엔진(51)이 작동되면, 상기 발전기(50)는 전력을 발생시킨다. First, when the engine 51 is operated, the generator 50 generates power.

그리고, 상기 엔진(51)에서 배기된 배기가스는 상기 배기가스 열교환기(54)를 통과하면서, 상기 제 1순환유로(71)를 순환하는 물에 열을 공급한 후, 상기 배출관(53)을 통해 대기중으로 방출된다. The exhaust gas exhausted from the engine 51 passes through the exhaust gas heat exchanger 54 and supplies heat to water circulating in the first circulation passage 71, and then the exhaust pipe 53 is opened. Through the atmosphere.

따라서, 상기 배기가스 열교환기(54)를 통과하면서 열을 공급받은 물은 증기가 되어 상기 증기분사기(60)로 유입된다. Accordingly, the water supplied with heat while passing through the exhaust gas heat exchanger 54 becomes steam and flows into the steam injector 60.

상기 증기분사기(60)로 유입된 증기는 상기 노즐(62a)을 통해 분사된다. The steam introduced into the steam injector 60 is injected through the nozzle 62a.

이 때, 상기 노즐(62a)은 단면 축소확대노즐로 이루어지기 때문에, 상기 노즐(62a)을 통해 분사된 증기의 속도는 초음속까지 가속되게 되고, 상기 노즐(62a)의 출구 압력은 매우 낮아지게 된다. At this time, since the nozzle 62a is made up of an enlarged cross-sectional nozzle, the velocity of the steam injected through the nozzle 62a is accelerated to a supersonic speed, and the outlet pressure of the nozzle 62a is very low. .

이로 인해, 상기 증기분사기(60)의 저장부(61)에 있던 물의 일부가 증발하게 되고, 물의 증방열에 의해 상기 저장부(61)에 남아있는 물은 냉각되게 된다. As a result, a part of the water in the storage unit 61 of the steam injector 60 is evaporated, and the water remaining in the storage unit 61 is cooled by the incremental heat of the water.

따라서, 냉각된 상기 저장부(61)의 물을 상기 냉방기(73)로 공급하여, 냉방 효과를 누릴 수 있다. Therefore, the cooled water of the storage unit 61 may be supplied to the air conditioner 73 to enjoy a cooling effect.

그리고, 상기 증기분사기(60)에 있는 증기는 상기 디퓨저(63)를 통해 상기 제 1순환유로(71)로 토출된다. The steam in the steam injector 60 is discharged to the first circulation passage 71 through the diffuser 63.

토출된 증기는 상기 방열 열교환기(64a)를 거치면서 응축된 후, 상기 배기가스 열교환기(54)로 유입된다. The discharged steam is condensed while passing through the heat radiating heat exchanger (64a), and then flows into the exhaust gas heat exchanger (54).

또한, 상기 엔진(51)을 냉각시키면서 가열된 냉각수는 상기 냉각수 순환유로(56)를 통해 상기 냉각수 열교환기(55)에 열을 공급하고, 상기 냉각수 열교환기(55)에서는 상기 제 3순환유로(76)를 순환하는 열매체에 열을 공급하게 된다. In addition, the cooling water heated while cooling the engine 51 supplies heat to the cooling water heat exchanger 55 through the cooling water circulation passage 56, and the cooling water heat exchanger 55 supplies the third circulation passage ( Heat is supplied to the heating medium circulating 76).

상기 열매체는 상기 급탕 열교환기(65)에 열을 공급하고, 상기 급탕 유로(66)를 통해 상기 급탕 열교환기(65)로 유입된 냉수는 상기 급탕 열교환기(65)를 통과하면서 열을 공급받아 온수가 된다. The heat medium supplies heat to the hot water supply heat exchanger 65, and the cold water introduced into the hot water supply heat exchanger 65 through the hot water flow passage 66 receives heat while passing through the hot water heat exchanger 65. It becomes hot water.

한편, 급탕 요구가 없을 시에는 상기 제 1삼방밸브(79)가 상기 방열유로(78)를 개방시키게 되어, 상기 냉각수에서 얻은 폐열은 상기 방열 열교환기(64a)를 통해 방열된다. On the other hand, when there is no hot water demand, the first three-way valve 79 opens the heat dissipation flow path 78, and the waste heat obtained from the cooling water is radiated through the heat dissipation heat exchanger 64a.

따라서, 상기 엔진(51)의 배기가스로부터 얻은 폐열은 냉방 작용을 수행하는데 이용할 수 있고, 상기 엔진(51)의 냉각수로부터 얻은 폐열은 급탕에 이용될 수 있게 된다. Therefore, the waste heat obtained from the exhaust gas of the engine 51 can be used to perform the cooling action, and the waste heat obtained from the cooling water of the engine 51 can be used for hot water supply.

도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 열병합 발전시스템이 도시된 개략도이다. 3 is a schematic view showing a cogeneration system according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제 2실시예에 따른 열병합 발전시스템은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배기가스 열교환기(54)와 상기 냉각수 열교환기(55)에서 회수된 폐열을 모두 상기 급탕 열교환기(65)에 공급될 수 있도록 상기 냉각수 열교환기(55)를 통과한 열매체가 상기 배기가스 열교환기(54)로 유입되도록 바이패스유로(80)가 형성된 점을 제외하고, 나머지 구성과 작용은 본 발명의 제 1실시예와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다. In the cogeneration system according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, both the waste heat recovered from the exhaust gas heat exchanger 54 and the cooling water heat exchanger 55 are supplied to the hot water supply heat exchanger 65. Except for the fact that the bypass passage 80 is formed so that the heat medium passing through the cooling water heat exchanger 55 is introduced into the exhaust gas heat exchanger 54 so as to be supplied to the exhaust gas heat exchanger, the remaining constitution and operation are the same as those of the present invention. Since they are the same as in the first embodiment, the same reference numerals are used, and detailed description thereof will be omitted.

상기 바이패스 유로(80)는 상기 냉각수 열교환기(55)를 통과한 열매체가 상기 배기가스 열교환기(54)로 유입되도록 안내하는 제 1바이패스유로(81)와, 상기 배기가스 열교환기(54)를 통과한 열매체가 상기 제 3순환유로(76)로 유입되도록 안내하는 제 2바이패스유로(82)로 구성된다. The bypass passage 80 may include a first bypass passage 81 for guiding the heat medium passing through the cooling water heat exchanger 55 to the exhaust gas heat exchanger 54, and the exhaust gas heat exchanger 54. It is composed of a second bypass flow path 82 for guiding the heat medium passing through) to enter the third circulation flow path (76).

상기 제 3순환유로(76)와 상기 제 1바이패스유로(81)의 연결부분에는 상기 제 1바이패스유로(81)를 개방시키도록 제 2삼방밸브(83)가 설치되고, 상기 제 1바이패스유로(81)와 상기 제 1순환유로(71)의 연결부분에는 열매체가 상기 방열기(64)로 유입되는 것을 방지하도록 제 3삼방밸브(84)가 설치되며, 상기 제 1순환유로(71)와 제 2바이패스유로(82)의 연결부분에는 열매체가 상기 증기분사기(60)로 유입되는 것을 방지하도록 제 4삼방밸브(85)가 설치된다. A second three-way valve 83 is installed at the connection portion between the third circulation passage 76 and the first bypass passage 81 to open the first bypass passage 81. A third three-way valve 84 is installed at the connection portion between the pass passage 81 and the first circulation passage 71 to prevent the heat medium from flowing into the radiator 64. The first circulation passage 71 is provided. The fourth three-way valve 85 is installed at the connection portion of the second bypass passage 82 to prevent the heat medium from flowing into the steam injector 60.

상기 열매체는 물 또는 부동액이 사용될 수 있는 바, 여기서는 물인 것으로 한정하여 설명한다. The heat medium may be used as water or antifreeze, and will be described herein as being limited to water.

따라서, 상기 증기분사기(60)를 작동하지 않을 경우, 급탕요구에 효율적으로 대응할 수 있게 된다. Therefore, when not operating the steam injector 60, it is possible to efficiently respond to the hot water demand.

도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 열병합 발전시스템이 도시된 개략도이다. 4 is a schematic diagram showing a cogeneration system according to a third embodiment of the present invention.

본 발명의 제 3실시예에 따른 열병합 발전시스템은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 증기분사기(60)에서 냉각된 유체를 공급받는 냉방수단이 상기 증기분사기(60)에서 냉각된 물과 상기 엔진(51)으로 흡입되는 공기를 열교환시켜 흡기 냉각기(90)인 점을 제외하고는 나머지 구성과 작용은 본 발명의 제 1실시예와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다. In the cogeneration system according to the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, the cooling means for receiving the fluid cooled in the steam injector 60 includes the water cooled in the steam injector 60 and the engine. Except for being an intake cooler 90 by heat-exchanging the air sucked into the 51, the rest of the configuration and operation are the same as in the first embodiment of the present invention, so the same reference numerals are used and the detailed description is omitted.

그리고, 상기 흡기 냉각기(90)는 인터쿨러인 것으로 한정하여 설명한다.The intake air cooler 90 is described as being an intercooler.

따라서, 상기 증기분사기(60)에서 냉각된 물이 상기 엔진(51)으로 공급되는 공기의 온도를 낮출 수 있게 되어, 상기 엔진(51)의 효율을 향상시킬 수 있게 된다. Therefore, the water cooled in the steam injector 60 can lower the temperature of the air supplied to the engine 51, thereby improving the efficiency of the engine 51.

도 5는 본 발명의 제 4실시예에 따른 열병합 발전시스템이 도시된 개략도이다.5 is a schematic view showing a cogeneration system according to a fourth embodiment of the present invention.

본 발명의 제 4실시예에 따른 열병합 발전시스템은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 열병합 발전시스템이 압축기(91)와 사방밸브(92)와 응축기(93)와 증발기(94)와 팽창밸브(95)로 구성된 공기조화기(100)를 더 포함하여 구성되고, 상기 증기분사기(60)에서 냉각된 유체를 공급받는 냉방수단은 상기 응축기(93)의 출구측에 설치되어 상기 공기조화기(100)를 순환하는 냉매를 응축시키는 보조 응축기(96) 인 점을 제외하고는, 나머지 구성과 작용은 본 발명의 제 2실시예와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다. In the cogeneration system according to the fourth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the cogeneration system includes a compressor 91, a four-way valve 92, a condenser 93, an evaporator 94, and an expansion valve ( The air conditioner 100 is configured to include a 95, the cooling means for receiving the fluid cooled in the steam injector 60 is installed at the outlet side of the condenser 93 is the air conditioner 100 Except that it is an auxiliary condenser 96 for condensing the refrigerant circulating), and the rest of the configuration and operation is the same as the second embodiment of the present invention, the same reference numerals are used and detailed description is omitted.

여기서, 상기 공기조화기(100)의 냉방작동시, 상기 응축기(93)는 실외 공기와 냉매를 열교환시키는 실외 열교환기이고, 상기 증발기(94)는 실내 공기와 냉매를 열교환시키는 증발기이다. Here, in the cooling operation of the air conditioner 100, the condenser 93 is an outdoor heat exchanger for exchanging the outdoor air and the refrigerant, and the evaporator 94 is an evaporator for exchanging the indoor air and the refrigerant.

따라서, 상기 증기분사기(60)에서 냉각된 물은 상기 보조 응축기(96)에 공급되고, 상기 보조 응축기(96)에서 상기 응축기(93)를 통과한 냉매를 한번더 응축시키게 된다. Accordingly, the water cooled in the steam injector 60 is supplied to the auxiliary condenser 96, and condenses the refrigerant passing through the condenser 93 in the auxiliary condenser 96 once again.

그러므로, 상기 보조 응축기(96)에서 냉매의 응축온도가 추가적으로 낮아지기 때문에 냉방효율이 향상될 수 있게 된다. Therefore, since the condensation temperature of the refrigerant in the auxiliary condenser 96 is further lowered, the cooling efficiency can be improved.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템은 구동원의 폐열을 회수하여 증기를 생성하고, 생성된 증기를 분사하여 내부에 있는 유체의 일부를 증발시키고 증발열에 의해 나머지 유체가 냉각되도록 하는 증기분사기를 포함하여 구성되고, 냉각된 유체를 냉방기에 공급함으로써, 구동원의 폐열을 급탕뿐만 아니라 실내의 냉방에도 이용할 수 있게 되어 시스템 효율이 향상될 수 있는 효과가 있다. Cogeneration system according to the present invention configured as described above is a steam injector to recover the waste heat of the drive source to generate steam, spray the generated steam to evaporate a portion of the fluid therein and to cool the remaining fluid by the heat of evaporation It is configured to include, and by supplying the cooled fluid to the cooler, the waste heat of the drive source can be used not only for hot water supply but also for cooling the room has the effect that the system efficiency can be improved.

또한, 증기분사기에 의해 냉각된 유체를 엔진의 흡기를 냉각시키는데 사용함으로써, 엔진의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, by using the fluid cooled by the steam injector to cool the intake of the engine, there is an effect that can improve the efficiency of the engine.

또한, 증기분사기에 의해 냉각된 유체를 공기조화기의 냉방작동시 냉매를 응 축시키는데 사용함으로써, 응축압을 감소시켜 냉방능력을 증대시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, by using the fluid cooled by the steam injector to condense the refrigerant during the cooling operation of the air conditioner, there is an effect that can increase the cooling capacity by reducing the condensation pressure.

Claims (12)

발전기와;A generator; 상기 발전기가 전력을 생산하도록 상기 발전기를 구동시킴과 아울러 열을 발생시키는 구동원과;A drive source for driving the generator so as to generate power and generating heat; 상기 구동원의 폐열을 회수하여 증기를 생성하는 증기생성수단과;Steam generating means for recovering waste heat of the driving source to generate steam; 상기 증기생성수단으로부터 공급된 증기를 분사하여 내부에 있는 유체의 일부를 증발시키고, 증발열에 의해 나머지 유체가 냉각되도록 하는 증기분사기과;A steam injector for injecting steam supplied from the steam generating means to evaporate a part of the fluid therein and cooling the remaining fluid by evaporation heat; 상기 증기분사기에서 냉각된 유체를 공급받는 냉방수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템. Cogeneration system characterized in that it comprises a cooling means for receiving the fluid cooled in the steam injector. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 증기생성수단은 상기 구동원으로부터 배출되는 배기가스의 폐열을 회수하는 배기가스 열교환기인 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템. And said steam generating means is an exhaust gas heat exchanger for recovering waste heat of exhaust gas discharged from said driving source. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 증기분사기는 상기 증기생성수단으로부터 증기가 유입되는 입구측에는 증기를 분사하는 노즐이 구비된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템. The steam injector is a cogeneration system, characterized in that the nozzle for injecting steam at the inlet side in which steam is introduced from the steam generating means. 청구항 3에 있어서, The method according to claim 3, 상기 노즐은 단면축소 확대노즐로 이루어진 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템. The nozzle is a cogeneration system, characterized in that consisting of a reduction nozzle in section. 청구항 3에 있어서, The method according to claim 3, 상기 증기분사기는 증기를 외부로 토출하는 출구측에는 디퓨저가 구비된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템. The steam injector cogeneration system, characterized in that the diffuser is provided on the outlet side for discharging steam to the outside. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 냉방수단은 상기 증기분사기에서 냉각된 유체와 실내공기를 열교환시키켜 실내를 냉방시키는 냉방기와, 상기 냉방기와 증기분사기를 연결하도록 형성되어 상기 유체를 안내하는 순환유로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템. The cooling means is configured to include a cooler for cooling the room by heat-exchanging the fluid and the indoor air cooled in the steam injector, and a circulation passage formed to connect the cooler and the steam injector to guide the fluid. Cogeneration system. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 냉방수단은 상기 증기분사기에서 냉각된 유체와 상기 엔진으로 흡입되는 공기를 열교환시켜 흡기 냉각기인 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템. And said cooling means is an intake cooler by heat-exchanging the fluid cooled in said steam injector and air sucked into said engine. 청구항 7에 있어서, The method according to claim 7, 상기 흡기 냉각기는 인터쿨러인 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.The cogeneration system is characterized in that the intake cooler is an intercooler. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 열병합 발전시스템은 압축기와 사방밸브와 응축기와 증발기와 팽창밸브로 구성된 공기조화기를 더 포함하여 구성되고,The cogeneration system further includes an air conditioner including a compressor, a four-way valve, a condenser, an evaporator, and an expansion valve. 상기 냉방수단은 상기 응축기의 출구측에 설치되어, 상기 공기조화기를 순환하는 냉매를 응축시키는 보조 응축기인 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템. The cooling means is installed on the outlet side of the condenser, cogeneration system, characterized in that the auxiliary condenser for condensing the refrigerant circulating the air conditioner. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 열병합 발전시스템은 상기 증기분사기를 통과한 증기의 열을 외부로 방열시키는 방열기를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템. The cogeneration system further comprises a radiator for radiating heat of steam passing through the steam injector to the outside. 청구항 2에 있어서, The method according to claim 2, 상기 열병합 발전시스템은 상기 엔진을 냉각시킨 냉각수의 열을 회수하는 냉각수 열교환기와, 상기 배기가스 열교환기와 상기 냉각수 열교환기 중 적어도 어느 하나에서 회수된 열을 공급받는 급탕부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템. The cogeneration system further comprises a cooling water heat exchanger for recovering heat of the cooling water cooling the engine, and a hot water supply unit for receiving heat recovered from at least one of the exhaust gas heat exchanger and the cooling water heat exchanger. Cogeneration system. 청구항 11에 있어서, The method according to claim 11, 상기 열병합 발전시스템은 상기 냉각수 열교환기에서 회수된 열을 외부로 방열시키는 방열기를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템. The cogeneration system further comprises a radiator for radiating heat recovered from the cooling water heat exchanger to the outside.
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