KR101270616B1

KR101270616B1 - 코제너레이션

Info

Publication number: KR101270616B1
Application number: KR1020060070794A
Authority: KR
Inventors: 조은준; 하심복; 김철민; 장세동
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2013-06-07
Anticipated expiration: 2026-07-27
Also published as: EP1882891A3; US20080022708A1; CN101113850A; KR20080010586A; EP1882891A2

Abstract

본 발명의 코제너레이션은 엔진의 배열을 회수하는 배열 열교환기와; 물을 가열하도록 설치된 급탕 열교환기와; 상기 급탕 열교환기와 물 순환 유로로 연결된 저탕조와; 상기 물 순환 유로에 연결된 급수 유로와; 상기 물 순환 유로에 형성된 급탕 열교환기 바이패스 유로와; 상기 급탕 열교환기 바이패스 유로를 제어하는 급탕 열교환기 바이패스 밸브와; 실내 공기를 공조시키는 공기조화기와; 상기 공기조화기의 냉매 유로 상에 설치된 공급 열교환기와; 상기 배열 열교환기와 급탕 열교환기와 공급 열교환기를 연결하는 열 전달 유로를 포함하여 구성되고, 상기 엔진과, 발전기와, 배열 열교환기와, 급탕 열교환기와, 급탕 열교환기 바이패스 유로와 급탕 열교환기 바이패스 밸브는 엔진 유닛에 함께 설치되므로, 급탕 열교환기와 급탕 열교환기 바이패스 유로가 엔진 유닛의 외부에 설치되는 경우 보다 장배관의 개수가 적게 되어 전체 배관 길이 및 설치비가 감소되는 이점이 있다.

코제너레이션, 공기조화기, 급탕 열교환기, 공급 열교환기, 엔진 유닛, 방열 유닛

Description

코제너레이션{Co-generation}

도 1은 종래 기술에 따른 코제너레이션의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 코제너레이션 일실시예의 공기조화기가 냉방 운전이고 급탕 모드일 때의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 코제너레이션 일실시예의 공기조화기가 냉방 운전이고 비급탕 모드일 때의 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 코제너레이션 일실시예의 공기조화기가 난방 운전이면서 실외팬 제어 모드이고 급탕 모드일 때의 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 코제너레이션 일실시예의 공기조화기가 난방 운전이면서 저압 제어 모드이고 급탕 모드일 때의 구성도,

도 6은 본 발명에 따른 코제너레이션 일실시예의 공기조화기가 난방 운전이면서 최대 공급 모드이고 비급탕 모드일 때의 구성도,

도 7은 본 발명에 따른 코제너레이션 다른 실시예의 공기조화기가 냉방 운전이고 급탕 모드일 때의 구성도,

도 8은 본 발명에 따른 코제너레이션 다른 실시예의 공기조화기가 냉방 운전이고 비급탕 모드일 때의 구성도,

도 9는 본 발명에 따른 코제너레이션 다른 실시예의 공기조화기가 난방 운전 이면서 실외팬 제어 모드이고 급탕 모드일 때의 구성도,

도 10은 본 발명에 따른 코제너레이션 다른 실시예의 공기조화기가 난방 운전이면서 저압 제어 모드이고 급탕 모드일 때의 구성도,

도 11은 본 발명에 따른 코제너레이션 다른 실시예의 공기조화기가 난방 운전이면서 최대 공급 모드이고 비급탕 모드일 때의 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50: 공기조화기 52: 압축기

54: 사방밸브 56: 실내 열교환기

57: 실내팬 58: 실내 팽창밸브

59: 실외 팽창밸브 60: 실내 열교환기

62: 실외 열교환기 바이패스 수단 68: 공급 열교환기

70: 급탕 열교환기 80: 저탕조

81: 물 순환 유로 82: 저탕조 펌프

83: 급수 유로 84: 급수조

85: 역지변 86: 급수 펌프

87: 급탕 열교환기 바이패스 유로 88: 급탕 열교환기 바이패스 밸브

89: 역지변 110: 발전기

120: 구동원 130: 배열 열교환기

132: 냉각수 열교환기 134: 배기가스 열교환기

150: 열 전달 수단 160: 방열 열교환기

170: 열 전달 유로 172: 열 매체 순환 펌프

180: 급탕/방열 열교환기 바이패스 수단

182: 급탕/방열 열교환기 바이패스 유로

184: 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브

190: 방열 열교환기 바이패스 수단

192: 방열 열교환기 바이패스 유로

194: 방열 열교환기 바애패스 밸브

200: 공급 열교환기 바이패스 수단

202: 공급 열교환기 바이패스 유로

204: 공급 열교환기 바이패스 밸브

본 발명은 코제너레이션에 관한 것으로서, 특히 급탕 열교환기가 발전기 및 엔진 등과 함께 엔진 유닛에 설치된 코제너레이션에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 코제너레이션의 구성도이다.

종래의 코제너레이션은 도 1에 도시된 바와 같이, 발전기(2)와 엔진(10)이 설치되는 엔진 유닛(EN)과, 급탕 열교환기(30)와 방열 열교환기(32)가 설치된 방열 유닛(EX)을 포함하여 구성된다.

상기 엔진 유닛(EN)은 지하에 설치된다.

상기 발전기(2)에서 생산된 전력은 가정의 각종 조명기구나 히트 펌프식 공기조화기(4) 등의 가전기기로 공급된다.

여기서, 상기 히트 펌프식 공기조화기(4)는 압축기(5)와 사방 밸브(6)와 실내 열교환기(7)와 팽창기구(8)와 실외 열교환기(9)를 포함하여 구성된다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(4)는 냉방 운전시 상기 압축기(5)에서 압축된 냉매가 사방 밸브(6)와 실외 열교환기(9)와 팽창기구(8)와 실내 열교환기(7)와 사방 밸브(6)를 차례로 경유하여 압축기(9)로 순환됨에 따라, 상기 실외 열교환기(9)가 응축기로 작용하고, 상기 실내 열교환기(7)가 증발기로 작용하면서 실내 공기의 열을 빼앗는다.

반면에, 상기 히트 펌프식 공기조화기(4)는 난방 운전시 상기 압축기(5)에서 압축된 냉매가 사방 밸브(6)와 실내 열교환기(7)와 팽창기구(8)와 실외 열교환기(9)와 사방 밸브(6)를 차례로 경유하여 압축기(5)로 순환됨에 따라, 상기 실외 열교환기(9)가 증발기로 작용하고, 상기 실내 열교환기(7)가 응축기로 작용하면서 실내 공기의 가열한다.

상기 엔진 유닛(EN)에는 상기 엔진(10)에서 발생된 배열을 회수하는 배열 열교환기(20)가 설치된다.

상기 배열 열교환기(20)는 상기 엔진(10)에서 배출되는 배기가스의 열을 빼앗는 배기 가스 열교환기(22)와, 상기 엔진(10)을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗는 냉각수 열교환기(24)로 구성된다.

상기 배기 가스 열교환기(22)와 냉각수 열교환기(24)는 상기 급탕 열교환기(30)와 열 공급라인(25)으로 연결되고, 상기 엔진(10)의 배열은 열 공급 라인(25)을 통해 급탕 열교환기(30)로 전달된다.

상기 열 공급 라인(25)에는 부동액 등의 열매체가 배기 가스 열교환기(22)와 냉각수 열교환기(24)와 급탕 열교환기(30)를 순환되게 하는 열매체 펌프(26)가 설치된다.

상기 방열 유닛(EX)은 실외에 설치된다.

상기 방열 유닛(EX)은 상기 방열 열교환기(32)로 실외의 공기를 송풍시키는 방열팬(34)이 설치된다.

상기 급탕 열교환기(30)에는 방열 열교환기(32)와 저탕조(36)를 연결하는 물 순환 유로(36)가 연결된다.

상기 저탕조(36)는 통상적으로 지하에 설치된다.

상기 물 순환 유로(36)에는 찬물을 물 순환 유로(36)로 공급하는 급수 유로(38)가 연결된다.

상기와 같이 구성된 종래의 코제너레이션은, 엔진의 구동시 엔진의 배열이 배열 열교환기(20)에서 회수되고, 열 공급 라인(25)의 열매체가 배열 열교환기(20)를 통과하면서 열을 전달 받으며, 지하에서 실외로 이동되어 실외에 설치된 방열 유닛(EX)의 급탕 열교환기(30)를 가열한 후 다시 지하에 설치된 엔진 유닛(EN)의 배열 열교환기(20)로 순환된다.

그리고, 지하에 설치된 저탕조(30)의 더운물은 물 순환 유로(36)로 통해 실 외에 설치된 방열 유닛(EX)의 급탕 열교환기(30)로 공급되고, 지하에 연결된 급수 유로(38)의 찬물은 실외로 이동되어 방열 유닛(EX)의 내부에 위치하는 물 순환 유로(36)를 통해 방열 유닛(EX)의 급탕 열교환기(30)로 공급되며, 이러한 물은 급탕 열교환기(30)를 통과하면서 가열되어 저탕조(40)로 공급된다.

그러나, 종래 기술에 따른 코제너레이션은 상기 엔진(10)의 폐열이 상기 히트 펌프식 공기조화기(4)에서 이용되지 못하고 급탕 등에서만 사용되므로, 그 효율이 극대화되지 못한 문제점이 있다.

또한, 상기 열 전달 라인(25)의 두 부분(25A)(25B)이 엔진 유닛(EN)이 설치된 지하와 방열 유닛(EX)이 설치된 실외의 사이에 길게 배치되고, 물 순환 유로(36)의 두 부분(36A)(36B)이 저탕조(40)가 설치된 지하와 방열 유닛(EX)이 설치된 실외의 사이에 길게 배치되며, 급수 유로(38)가 지하에서 방열 유닛(EX)이 설치된 실외로 길게 배치되어, 적어도 5개의 장배관이 구비되게 되므로, 배관의 설치가 어렵고 비용이 크게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 급탕 열교환기 등의 부품을 적절하게 위치시켜 장배관 즉, 연결배관 및 설치비를 최소화한 코제너레이션을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 냉방 능력 향상시킬 수 있는 코제너레이션을 제공하는데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 코제너레이션은 발전기와; 상기 발전기를 구동시키고 열이 발생되는 엔진과; 상기 엔진의 배열을 회수하는 배열 열교환기와; 물을 가열하도록 설치된 급탕 열교환기와; 상기 급탕 열교환기와 물 순환 유로로 연결된 저탕조와; 상기 물 순환 유로에 연결된 급수 유로와; 상기 물 순환 유로에 형성된 급탕 열교환기 바이패스 유로와; 상기 급탕 열교환기 바이패스 유로를 제어하는 급탕 열교환기 바이패스 밸브와; 실내 공기를 공조시키는 공기조화기와; 상기 공기조화기의 냉매 유로 상에 설치된 공급 열교환기와; 상기 배열 열교환기와 급탕 열교환기와 공급 열교환기를 연결하는 열 전달 유로를 포함하여 구성되고, 상기 엔진과, 발전기와, 배열 열교환기와, 급탕 열교환기와, 급탕 열교환기 바이패스 유로와 급탕 열교환기 바이패스 밸브는 엔진 유닛에 함께 설치된다.

상기 엔진 유닛은 상기 코제너레이션이 설치되는 건물의 지하에 설치된다.

상기 저탕조는 상기 건물의 지하에 설치된다.

상기 물 순환 유로에는 급수 유로가 연결된다.

상기 코제너레이션은 외부로 열을 방열하도록 상기 열 전달 유로가 연결된 방열 열교환기와; 상기 열 전달 유로에 형성된 급탕/방열 열교환기 바이패스 유로 및 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브와; 상기 열 전달 유로에 형성된 방열 열교환기 바이패스 유로 및 방열 열교환기 바이패스 밸브와; 상기 열 전달 유로에 형성된 공급 열교환기 바이패스 유로 및 공급 열교환기 바이패스 밸브를 더 포함하여 구성 된다.

상기 방열 열교환기와, 방열 열교환기 바이패스 유로 및 방열 열교환기 바이패스 밸브와, 공급 열교환기 바이패스 유로 및 공급 열교환기 바이패스 밸브는 방열 유닛에 함께 설치된다.

상기 방열 유닛은 상기 공기조화기의 근방에 설치된다.

상기 열 전달 유로는 엔진 유닛과 방열 유닛과 공급 열교환기에 걸쳐 길게 설치된다.

상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 유로는 상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 유로는 엔진 유닛과 방열 유닛에 걸쳐 길게 설치된다.

상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브는 상기 엔진 유닛에 설치된다.

상기 공기조화기는 압축기와, 사방밸브와, 실외 열교환기와 실외 팽창밸브를 포함하고 실외에 설치되는 실외기와, 실내 열교환기와 실내 팽창밸브를 포함하고 실내에 설치되는 실내기로 이루어진 히트 펌프식 공기조화기로 이루어진다.

상기 공급 열교환기는 상기 실외기의 내부에 설치된다.

상기 히트 펌프식 공기조화기는 냉매가 상기 실외 팽창밸브를 바이패스 하도록 형성된 실외 팽창밸브 바이패스 유로을 더 포함하여 구성된다.

상기 히트 펌프식 공기조화기는 난방시 냉매가 실외 팽창밸브 바이패스 유로를 통과하지 않고 실외 팽창밸브로 유입될 수 있도록 상기 실외 팽창밸브 바이패스 유로에 역지변이 설치된다.

상기 공급 열교환기는 상기 실외 팽창밸브 바이패스 유로와 상기 실외 열교 환기 사이의 냉매 유로 상에 설치된다.

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

도 2는 본 발명에 따른 코제너레이션 일실시예의 공기조화기가 냉방 운전이고 급탕 모드일 때의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 코제너레이션 일실시예의 공기조화기가 냉방 운전이고 비급탕 모드일 때의 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 코제너레이션 일실시예의 공기조화기가 난방 운전이면서 실외팬 제어 모드이고 급탕 모드일 때의 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 코제너레이션 일실시예의 공기조화기가 난방 운전이면서 저압 제어 모드이고 급탕 모드일 때의 구성도이며, 도 6은 본 발명에 따른 코제너레이션 일실시예의 공기조화기가 난방 운전이면서 최대 공급 모드이고 비급탕 모드일 때의 구성도이다.

본 실시예에 따른 코제너레이션은, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 크게 실내를 공조시키는 공기조화기(50)와, 엔진 유닛(EN)과, 방열 유닛(EX)를 포함하여 구성된다.

상기 공기조화기(50)는 압축기(52)와 사방밸브(54)와 실내 열교환기(56)와 팽창기구(58)(59)와 실외 열교환기(60)를 포함하는 히트 펌프식 공기조화기로 이루어지는 것도 가능하고, 상기 사방밸브를 포함하지 않고 압축기(52)와 실내 열교환기(56)와 팽창기구(58)(59)와 실외 열교환기(60)를 포함하는 냉방 전용 공기조화기로 이루어지는 것도 가능하며, 이하 히트 펌프식 공기조화기로 이루어진 것으로 한정하여 설명한다.

상기 히트 펌프식 공기조화기는 실외기(O)와 실내기(I)로 이루어지는 바, 하나의 실외기(O)에 하나의 실내기(I)가 연결되는 것도 가능하고, 하나의 실외기(O)에 복수개의 실내기(I)가 병렬로 연결되는 것도 가능하고, 복수개의 실외기(O)가 병렬로 연결되고 복수개의 실내기(I)가 병렬로 연결되는 것도 가능하다.

상기 압축기(52)와 사방 밸브(54)와 실내 열교환기(56)와 팽창기구(58)와 실내 열교환기(60)는 냉매 유로인 냉매배관(61)으로 연결된다.

상기 압축기(52)는 냉매가 흡입되는 흡입 배관에 냉매 중의 액냉매가 축적되는 어큐물레이터(53)가 설치된다.

상기 사방밸브(54)는 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 난방 운전시 상기 압축기(52)에서 압축된 냉매를 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 실내 열교환기(56)로 안내하도록 내부 유로를 조절하고, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉방 운전시 상기 압축기(52)에서 압축된 냉매를 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 실외 열교환기(60)로 안내하도록 내부 유로를 조절한다.

상기 실내 열교환기(56)의 옆에는 실내의 공기를 상기 실내 열교환기(56)로 송풍시키는 실내팬(57)이 설치된다.

상기 팽창기구(58)(59)는 모세관 또는 전자 팽창밸브(LEV: linear expansion valve)로 이루어지고, 이하 전자 팽창밸브로 이루어지는 것으로 한정하여 설명한다.

상기 팽창기구(58)(59)는 상기 실내기(I)에 설치되어 실내기(I) 각각의 냉매량을 조절하는 실내 팽창밸브(58)와, 상기 실외기(O)에 설치되어 난방시 냉매를 팽 창시키는 실외 팽창밸브(59)를 포함하여 구성된다.

상기 실외 열교환기(60)의 옆에는 실외의 공기를 상기 실외 열교환기(60)로 송풍시키는 실외팬(61)이 설치된다.

이하, 상기 압축기(52)와 사방밸브(54)와 실외 팽창밸브(59)와 실외 열교환기(60)는 실외기(O)에 설치된다.

상기 실내 열교환기(56)와 실내 팽창밸브(58)는 실내기(I)에 설치된다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(50)는 상기 압축기(52)와 실내팬(57)과 실외팬(61) 등이 상기 발전기(110)에서 생산된 전력에 의해 구동된다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(50)는 냉매가 상기 실외 열교환기(60)를 바이패스할 수 있도록 형성된 실외 열교환기 바이패스 수단(62)을 더 포함하여 구성된다.

상기 실외 열교환기 바이패스 수단(62)은 냉방 혹은 난방시 상기 실외 열교환기(60)의 입구측에 연결되는 냉매 유로에 일단이 연결되고 상기 실외 열교환기의 출구측에 연결되는 냉매 유로에 타단이 연결되는 실외 열교환기 바이패스 유로(63)를 포함하여 구성된다.

상기 실외 열교환기 바이패스 유로(63)에는 상기 실외 팽창밸브(59)가 설치된다.

상기 실외 열교환기 바이패스 유로(63)에는 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉방시 상기 실외 열교환기 바이패스 유로(63)로 유입된 냉매가 상기 실외 팽창 밸브(59)를 바이패스 할 수 있도록 실외 팽창 밸브 바이패스 유로(64A)가 형 성된다.

상기 실외 팽창 밸브 바이패스 유로(64A)에는 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉방시 냉매가 통과하고 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 난방 운전시 냉매가 막혀서 실외 팽창 밸브(59)를 통과되게 하는 역지변(64B)이 설치된다.

상기 실외 열교환기 바이패스 유로(62)에는 상기 실외 열교환기 바이패스 유로(63)를 개폐하는 실외 열교환기 바이패스 유로 개폐 밸브(64C)가 설치된다

상기 실외 열교환기 바이패스 수단(62)은 난방 운전시 상기 실외 열교환기(60)의 출구측에 연결된 냉매 유로에 설치된 실외 열교환기 개폐 밸브(65A)를 포함하여 구성된다.

상기 실외 열교환기 바이패스 수단(62)은 난방시 상기 실외 열교환기(60)의 입구측에 연결된 냉매 유로와 상기 실외 열교환기 바이패스 유로(62)를 연결하는 연결 유로(66A)와, 상기 연결 유로(66A)를 개폐하는 연결 유로 개폐 밸브(66B)를 더 포함하여 구성된다.

상기 실외 열교환기 바이패스 수단(62)는 상기 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 상기 실외 열교환기(60)의 입구측에 연결된 냉매 유로에, 냉매가 상기 실외 팽창 밸브(59)를 통과하지 않고 상기 실외 열교환기(60)로 유입되는 것을 막는 역지변(65B)이 설치된다.

여기서, 상기 실외 열교환기 바이패스 수단(61)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 냉방시 실외 열교환기 개폐 밸브(65A)를 밀폐함과 아울러 실외 열교환기 바이패스 유로 개폐 밸브(64C)를 개방하고, 연결 유로 개폐 밸브(66B)를 밀폐하고, 냉매는 실외 열교환기(60)를 바이패스함과 아울러 실외 팽창 밸브(59)를 바이패스한다.

그리고, 상기 실외 열교환기 바이패스 수단(62)는 도 4에 도시된 바와 같이, 실외팬 제어 난방시 실외 열교환기 개폐 밸브(65A)를 개방함과 아울러 실외 열교환기 바이패스 유로 개폐 밸브(64C)를 밀폐하고, 연결 유로 개폐 밸브(66B)를 개방하고, 냉매는 실외 팽창 밸브(59)를 통과한 후 실외 열교환기(60)를 통과한다.

그리고, 상기 실외 열교환기 바이패스 수단(61)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 저압 제어 난방시 및 최대 공급 난방시 실외 열교환기 개폐 밸브(65A)를 밀폐함과 아울러 실외 열교환기 바이패스 유로 개폐 밸브(64C)를 개방하고, 연결 유로 개폐 밸브(66B)를 밀폐하고, 냉매는 실외 팽창 밸브(59)를 통과한 후 실외 열교환기(60)를 바이패스한다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(50)는 상기 엔진 유닛에 설치된 배열 열교환기(130)에서 회수된 배열을 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉매로 전달하고 필요에 따라 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉매로부터 열을 전달받아 상기 엔진 유닛에 설치된 급탕 열교환기(70)로 전달될 수 있도록 하는 공급 열교환기(68)가 설치된다.

상기 공급 열교환기(68)는 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉매 유로 상에 설치되는 바, 상기 사방 밸브(54)와 상기 실외 열교환기 사이(60)의 냉매 유로 상에 설치된다.

즉, 상기 공급 열교환기(68)는 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉방 운 전시 냉매를 응축시키는 응축기로 기능할 수 있고, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 난방 운전시 냉매를 증발시키는 증발기로 기능할 수 있게 된다.

상기 엔진 유닛(EN)은 상기 코제너레이션이 설치되는 건물의 지하에 설치된다.

상기 엔진 유닛(EN)에는 물을 가열하도록 설치된 급탕 열교환기(70)와, 전력을 생산하는 발전기(110)와; 상기 발전기(110)를 구동시키고 열이 발생되는 엔진(120)과; 상기 엔진(120)의 배열을 회수하는 배열 열교환기(130)가 설치된다.

상기 급탕 열교환기(70)에는 찬물 혹은 더운 물을 상기 급탕 열교환기(70)로 공급하여 가열하는 급탕부(78)가 연결된다.

상기 급탕부(78)는 물이 담겨지는 저탕조(80)와, 상기 저탕조(80)와 상기 급탕 열교환기(70)를 연결하는 물 순환 유로(81)를 포함하여 구성된다.

상기 저탕조(80)는 상기 코제너레이션이 설치되는 건물의 지하에 설치된다.

상기 저탕조(80)는 상기 급탕 열교환기(70)에서 회수된 열이 저장되는 일종의 축열조로서, 상기 물 순환 유로(81)는 저탕조(80)의 물이 급탕 열교환기(70)로 공급되어 급탕 열교환기(70)를 통과한 후 상기 저탕조(80)의 내부로 순환되도록 이루어진다.

상기 물 순환 유로(81)는 상기 급탕 열교환기(70)가 방열 유닛(EX)이 아닌 엔진 유닛(EN)에 설치되므로, 실외까지 길게 연장되지 않게 된다.

상기 물 순환 유로(81)에는 상기 저탕조(80) 내의 물을 상기 물 순환 유로 (82)로 공급하는 저탕조 물 공급 기구(82)가 설치된다.

상기 저탕조 물 공급 기구(82)는 상기 저탕조(80)의 물이 급탕 열교환기(70)를 통과한 후 저탕조(80)로 순환되도록 펌핑시키도록 상기 물 순환 유로(81)에 설치된 저탕조 펌프로 이루어진다.

한편, 상기 물 순환 유로(81)에는 외부의 물이 상기 물 순환 유로(82)로 급수될 수 있도록 급수 유로(83)가 연결된다.

상기 급수 유로(83)는 상수도 등의 급수원에 직접 연결되어 급수원의 물을 물 순환 유로(81)로 안내하는 것도 가능하고, 별도의 급수조에 연결되어 급수조의 물을 물 순환 유로(81)로 안내하는 것도 가능함은 물론이다.

여기서, 상기 급수 유로(83)는 상기 급탕 열교환기(70)가 방열 유닛(EX)이 아닌 엔진 유닛(EN)에 설치되고 물 순환 유로(81)가 지하에만 위치되므로, 실외까지 길게 연장되지 않게 된다.

상기 급수 유로(83)에는 상기 저탕조(80)에서 물 순환 유로(82)로 급수된 물의 온도를 측정하는 물 온도 센서(84)가 설치되고, 상기 물 순환 유로(81)의 물이 급수 유로(83)를 통해 역류하지 않도록 역지변(85)이 설치되며, 물을 급수 유로(83)로 펌핑시키는 급수 기구(86)인 급수 펌프가 설치된다.

한편, 상기 물 순환 유로(81)에는 상기 저탕조(80)에서 물 순환 유로(81)로 급수된 물이 상기 급탕 열교환기(130)를 바이패스할 수 있도록 급탕 열교환기 바이패스 유로(87)가 연결된다.

상기 급탕부(78)는 상기 물 순환 유로(87)와 급탕 열교환기 바이패스 유로(87)가 분기되는 부분에 저탕조(80)에서 공급된 물의 급탕 열교환기 바이패스를 결정하는 급탕 열교환기 바이패스 밸브(88)가 설치된다.

한편, 상기 물 순환 유로(81)는 상기 저탕조 펌프(82)와 급탕 열교환기 바이패스 밸브(88)의 사이 위치에 역지변(89)이 설치된다.

상기 급탕부(78)은 상기 급탕 열교환기 바이패스 유로(87)와 급탕 열교환기 바이패스 밸브(88)와 역지변(85)(89)이 상기 엔진 유닛(EN)에 설치되고, 물 순환 유로(81)의 일부와 급수 유로(83)의 일부가 상기 엔진 유닛(EN)의 내부에 배치된다.

상기 발전기(110)는 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)나 각종 조명 등의 전기기기로 전력을 공급하는 것으로서, 교류 발전기와 직류 발전기 중 어느 하나로서, 상기 구동원(120)의 출력축에 회전자가 연결되어 출력축의 회전시 전력을 생산한다.

상기 발전기(110)는 상기 히트 펌프식 공기조화기(50) 등과 전력선(111)으로 연결되어 생산된 전력을 전력선(111)을 통해 공급한다.

상기 엔진(120)은 가스 또는 석유 등 화석 연료를 이용하여 운전되는 통상적인 엔진으로 이루어지고, 연료 전지 등으로 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.

상기 엔진(120)에는 가스나 석유 등의 연료가 주입되는 연료 주입구(121)와, 상기 엔진(120)으로 외부의 공기가 흡입되는 흡기구(122)와, 엔진(120)에서 배기된 배기 가스가 통과하는 배기구(123)가 설치된다.

상기 배열 열교환기(130)는 상기 엔진(120)과 냉각수 라인(124)을 통해 연결되어 상기 엔진(120)의 냉각수 열을 회수하는 냉각수 열교환기(132)와, 상기 엔진(120)에서 배출된 배기가스 열을 회수하도록 배기구(123) 상에 설치된 배기가스 열교환기(134)로 구성된다.

상기 엔진(120) 또는 냉각수 라인(124)에는 냉각수가 상기 엔진(120)과 냉각수 열교환기(132)를 순환할 수 있도록 냉각수 순환 펌프(125)가 설치된다.

상기 방열 유닛(EX)은 상기 실외기(O)의 근방에 설치된다.

상기 방열 유닛(EX)에는 상기 배열 열교환기(130)에 회수된 열의 전부 혹은 일부를 필요에 따라 외부로 방열시키는 방열 열교환기(160)이 설치된다.

상기 방열 열교환기(160)의 옆에는 실외의 공기를 상기 방열 열교환기(160)로 송풍시키는 방열팬(162)이 설치된다.

한편, 상기 코제너레이션은 상기 배열 열교환기(130)의 열을 상기 급탕 열교환기(70)와 상기 방열 열교환기(160)과 상기 공급 열교환기(68)로 전달하는 열 전달수단(150)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 열 전달수단(150)은 상기 배열 열교환기(130)의 열이 급탕 열교환기(70)와 방열 열교환기(160)와 공급 열교환기(68)로만 전달되는 구성되는 것도 가능하고, 배열 열교환기(130)의 열이 급탕 열교환기(70)와 방열 열교환기(160)와 공급 열교환기(68)로 전달되고 필요에 따라 공급 열교환기(68)의 열이 급탕 열 교환기(70)로 전달되는 것도 가능함은 물론이다.

상기 열 전달 수단(150)은 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉방 운전시 냉매의 열이 상기 급탕 열교환기(70)로 전달하도록 이루어질 경우 급탕 효율이 극대화될 수 있는 바, 이하 상기 열 전달수단(150)은 배열 열교환기(130)의 열이 급탕 열교환기(70)와 방열 열교환기(160)와 공급 열교환기(68)로 전달되고 필요에 따라 공급 열교환기(68)의 열이 급탕 열교환기(70)로 전달되도록 이루어지는 것으로 한정하여 설명한다.

상기 열 전달 수단(150)은 상기 배열 열교환기(130)와 급탕 열교환기(70)와 방열 열교환기(160)와 공급 열교환기(68)를 연결하는 열 전달 유로(170)를 포함하여 구성된다.

상기 열 전달 유로(170)는 상기 엔진 유닛(EN)이 설치된 지하와 상기 방열 유닛(EX) 및 실외기(O)가 설치된 실외에 걸쳐 길게 배치되는 바, 특히 상기 엔진 유닛(EN)과 방열 유닛(EX) 사이에 배치되는 배관(170A)(170B)이 지하와 실외에 걸쳐 길게 배치된다.

한편, 상기 열 전달 유로(170)에는 부동액 등의 열매체(이하, ‘열매체’이라 칭함)가 상기 배열 열교환기(130)와 급탕 열교환기(70)와 방열 열교환기(160)와 공급 열교환기(68)를 순환하도록 열매체 순환 펌프(172)가 설치된다.

상기 열매체 순환 펌프(172)는 상기 엔진 유닛(EN)에 설치되는 것도 가능하고, 상기 방열 유닛(EX)에 설치되는 것도 가능하다.

상기 열 전달 수단(150)은 배열 열교환기(130)를 통과한 열매체 즉 엔진에서 회수된 열이 급탕 열교환기(70)와 방열 열교환기(160)와 공급 열교환기(68) 중 적어도 하나를 바이패스하도록 이루어질 경우 급탕 여부과 냉/난방 여부와 실외 온도 조건 등에 따라 엔진(120)에서 회수된 열을 최적으로 전달할 수 있게 되는 바, 이하 배열 열교환기(130)를 통과한 열매체가 각각의 열교환기(70)(160)(68)를 바이패스할 수 있는 구조로 이루어지는 것으로 한정하여 설명한다.

상기 열 전달 수단(150)은 상기 배열 열교환기(130)의 열이 상기 급탕 열교환기와 방열 열교환기를 바이패스할 수 있도록 형성된 급탕/방열 열교환기 바이패스 수단(180)을 더 포함하여 구성된다.

상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 수단(180)은 상기 열 전달 유로(170)에 형성된 급탕/방열 열교환기 바이패스 유로(182)와; 상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 유로(182)와 상기 열 전달 유로(170)의 분기점에 설치된 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브(184)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 열 전달 수단(150)은 상기 배열 열교환기(130)의 열이 상기 방열 열교환기(160)를 바이패스 할 수 있도록 형성된 방열 열교환기 바이패스 수단(190)을 더 포함하여 구성된다.

상기 방열 열교환기 바이패스 수단(190)은, 상기 열 전달 유로(170)에 형성된 방열 열교환기 바이패스 유로(192)와; 상기 방열 열교환기 바이패스 유로(192)와 상기 열 전달 유로(170)의 분기점에 설치된 방열 열교환기 바이패스 밸브(194)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 열 전달 수단(150)은 상기 배열 열교환기(130)의 열이 상기 공 급 열교환기(68)를 바이패스 할 수 있도록 형성된 공급 열교환기 바이패스 수단(200)을 더 포함하여 구성된다.

상기 공급 열교환기 바이패스 수단(200)은 상기 열 전달 유로(170)에 형성된 공급 열교환기 바이패스 유로(202)와; 상기 공급 열교환기 바이패스 유로(202)와 상기 열 전달 유로(170)의 분기점에 설치된 공급 열교환기 바이패스 밸브(204)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 코제너레이션은 상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 유로(182)가 급탕 열교환기(70)가 방열 유닛(EX)이 아닌 엔진 유닛(EN)에 설치되므로, 엔진 유닛(EN)이 설치된 지하에서 방열 유닛(EX)이 설치된 실외로 길게 연장된다.

상기 코제너레이션은 상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브(184)가 상기 엔진 유닛(EN)에 설치된다.

상기 코제너레이션은 상기 방열 열교환기 바이패스 유로(192)와, 방열 열교환기 바이패스 밸브(194)와, 공급 열교환기 바이패스 유로(202)와, 공급 열교환기 바이패스 밸브(204)가 상기 방열 유닛(EX)에 설치된다.

한편, 상기 코제너레이션은 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉/난방과 급탕 여부에 따라 상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브(184)와 방열 열교환기 바이패스 밸브(194)와 공급 열교환기 바이패스 밸브(204)와 실외 열교환기 개폐 밸브(65A)와, 실외 열교환기 바이패스 유로 개폐 밸브(64C)와, 연결 유로 개폐 밸브 (66B)를 제어하는 제어부(210)를 더 포함하여 구성된다.

상기 제어부(210)는 상기 엔진 유닛(EN)에 설치된 마스터 PCB(212)와, 상기 방열 유닛(EX)에 설치되고 상기 마스터 PCB(212)와 제어선으로 연결된 슬래이브 PCB(214)로 이루어진다.

한편, 상기 코제너레이션은 온도나 유량을 감지하기 위한 각종 센서가 설치된다.

상기 코제너레이션은 상기 흡기구(12)로 흡입되는 외부 공기의 온도를 측정하는 써미스터로 이루어진 흡기구 온도 센서(220)와, 상기 열 전달 유로(170) 중에서 상기 냉각수 열교환기(132)의 출구측의 온도를 측정하는 써미스터로 이루어진 냉각수 열교환기 출구부 온도 센서(222)와, 상기 열 전달 유로(170) 중에서 상기 배기가스 열교환기(134)의 출구측의 온도를 측정하는 써미스터(224A)와 RTD 센서(224B)로 이루어진 배기가스 열교환기 출구부 온도 센서(224)와, 상기 배기구(123) 중에서 상기 배기 가스 열교환기(134)의 전,후의 온도를 각각 측정하는 RTD 센서(226A)(226B)로 이루어진 배기구 온도 센서(226)를 포함하여 구성된다.

상기 흡기구 온도 센서(220)와, 냉각수 열교환기 출구부 온도 센서(222)와, 배기가스 열교환기 출구부 온도 센서(224)와, 배기구 온도 센서(226)는 상기 엔진 유닛(EN)의 내부에 설치된다.

상기 코제너레이션은 상기 열 전달 유로(170) 중에서 열매체 순환 펌프(172) 이전의 온도를 측정하는 열 전달 유로 온도 센서(230)를 포함하여 구성된다.

상기 제 1 열 전달 유로 온도 센서(230)는 상기 방열 유닛(EX)에 설치된다.

한편, 상기 방열 유닛(EX)은 열 전달 유로(170) 중에서 상기 열매체 순환 펌프(172)와 공급 열교환기 바이패스 유로(202)의 사이에 팽창 탱크(250)가 연결되는 탱크 연결 유로(252)가 연결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 엔진(120)이 구동되면, 상기 발전기(110)는 회전자가 회전되어 전력를 생산하고, 생산된 전력은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 전력선(111)을 통해 상기 히트 펌프식 공기조화기(50) 등으로 공급한다.

상기 엔진(120)의 구동시 상기 엔진(120)의 배기가스 배열과 냉각수 배열은 상기 배열 열교환기(130) 즉, 냉각수 열교환기(132)와 배기가스 열교환기(134)에서 회수된다.

상기 코제너레이션은 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)가 냉방이고 급탕 요구가 있으면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)를 냉방 모드로 작동시킴과 아울러 상기 실외 열교환기(60)로 냉매가 통과하지 않도록 제어하고, 상기 열전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)와 급탕 열교환기(70)와 공급 열교환기(68)를 순환하도록 제어한다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(50)는 상기 압축기(52)를 구동함과 아울러 상기 사방밸브(54)를 냉방 모드로 제어하고, 실외 열교환기 개폐 밸브(65A)를 밀폐함과 아울러 실외 열교환기 바이패스 유로 개폐 밸브(64C)를 개방하고, 연결 유로 개 폐 밸브(66B)를 밀폐한다.

이하, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉매 흐름을 살펴보면, 상기 압축기(52)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 상기 사방밸브(54)를 통과하여 공급 열교환기(68)로 공급되고, 상기 공급 열교환기(68)를 통과할 때 공급 열교환기(68)로 열을 빼앗기면서 응축되며, 이후 상기 실외 열교환기(60)를 바이패스한다.

상기 실외 열교환기(60)를 바이패스한 냉매는 실내기(I)로 이동되어 실내 팽창밸브(58)에서 팽창된 후 실내 열교환기(56)로 이동되어 증발되고, 이후 상기 실외기(O)로 이동되어 사방 밸브(54)를 통해 압축기(52)로 순환된다.

즉, 상기 히트 펌프식 공기조화기의 냉매는 상기 공급 열교환기(68)에서 응축되고, 실내 열교환기(56)에서 증발되면서 실내를 냉방시킨다.

한편, 상기 제어부(210)는 열전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)와 급탕 열교환기(70)와 공급 열교환기(68)를 순환하도록 하기 위해 상기 열매체 순환 펌프(172)를 구동시킴과 아울러 상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브(184)를 급탕/방열 열교환기 공급 모드로 제어하고, 상기 공급 열교환기 바이패스 밸브(204)를 공급 열교환기 공급 모드로 제어한다.

이때, 상기 제어부(210)는 상기 방열 열교환기 바이패스 밸브(194)를 열매체의 온도에 따라 제어하는 바, 열매체의 온도가 설정 온도 이상일 경우 방열 열교환기 바이패스 밸브(194)를 방열 열교환기 공급 모드로 제어하고, 열매체의 온도가 설정 온도 미만인 경우 방열 열교환기 바이패스 밸브(194)를 바이패스 모드로 제어한다.

이하, 상기 열 전달 유로(170)의 열매체 흐름을 살펴보면, 상기 열매체 순환 펌프(172)의 구동시 열 전달 유로(170)의 열매체는 도 2에 도시된 바와 같이, 배열 열교환기(130)를 통과하면서 열을 전달받아 가열되고, 이후 상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브(184)를 통과하여 급탕 열교환기(70)로 유입된다.

상기 급탕 열교환기(70)로 유입된 열매체는 상기 급탕 열교환기(70)로 열을 전달하여 급탕 열교환기(70)를 가열하고, 이후 시스템의 온도 조건 등에 따라 상기 방열 열교환기(160)를 통과하거나 바이패스된다.

상기 방열 열교환기(160)를 통과하거나 바이패스된 열매체는 상기 공급 열교환기 바이패스 밸브(204)를 통과하여 공급 열교환기(68)로 공급되고, 상기 공급 열교환기(68)를 통과하는 고온 고압의 냉매가스로부터 열을 전달받으며 승온되며, 이후 상기 배열 열교환기(130)로 순환된다.

즉, 상기 코제너레이션은, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉매가 공급 열교환기(68)를 통과하면서 열매체로 열을 빼앗기면서 응축되고,

상기 배열 열교환기(130)의 배열 뿐만 아니라 공급 열교환기(68)의 열이 상기 열 전달 유로(170)를 통해 상기 급탕 열교환기(70)로 전달되므로 급탕 열교환기(70)의 급탕 능력이 향상된다.

한편, 상기 코제너레이션은, 상기 급탕부(78)에서 상기 급탕 열교환기(70)로 공급하는 물의 온도가 낮을수록 급탕 열교환기(70)의 열전달량은 많게 되고, 급탕 열교환기(70)를 통과한 열매체는 상기 공급 열교환기(68)를 통과할 때 냉매의 열을 많이 회수하게 되며, 히트 펌프 공기조화기(50)의 동일 냉방 능력 대비 압축기(52) 의 소비 전력은 줄게 된다.

반면에, 상기 코제너레이션은 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)가 냉방이고 급탕 요구가 있지 않으면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)를 냉방 모드로 작동시킴과 아울러 상기 실외 열교환기(60)로 냉매가 통과하지 않도록 제어하고, 상기 열전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)와 공급 열교환기(68)를 순환하도록 제어한다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(50)는 상기 압축기(52)를 구동함과 아울러 상기 사방밸브(54)를 냉방 모드로 제어하고, 실외 열교환기 개폐 밸브(65A)를 밀폐함과 아울러 실외 열교환기 바이패스 유로 개폐 밸브(64C)를 개방하고, 연결 유로 개폐 밸브(66B)를 밀폐한다.

상기 코제너레이션은 상기 열전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)와 공급 열교환기(68)를 순환하도록 제어 할 경우 상기 열매체 순환 펌프(172)를 구동시키고, 상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브(184)를 급탕/방열 열교환기 공급 모드로 제어하며, 상기 방열 열교환기 바이패스 밸브(194)를 방열 열교환기 공급 모드로 제어하고, 상기 공급 열교환기 바이패스 밸브(204)를 공급 열교환기 공급 모드로 제어한다.

이하, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉매 흐름을 살펴보면, 상기 압축기(52)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 상기 사방밸브(54)를 통과하여 공급 열교환기(68)로 공급되고, 상기 공급 열교환기(68)를 통과할 때 공급 열교환기(68)로 열 을 빼앗기면서 응축되며, 이후 상기 실외 열교환기(60)를 바이패스한다.

즉, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉매는 상기 공급 열교환기(68)에서 응축되고, 실내 열교환기(56)에서 증발되면서 실내를 냉방시킨다.

이하, 상기 열 전달 유로(170)의 열매체 흐름을 살펴보면, 상기 열매체 순환 펌프(172)의 구동시 도 3에 도시된 바와 같이, 열 전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)를 통과하면서 열을 전달받아 가열되고, 이후 상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브(184)를 통과하여 급탕 열교환기(70)로 유입되며, 급탕 열교환기(70)를 통과한 후 상기 방열 열교환기(192)로 유입되고, 방열 열교환기(192)를 통과하면서 외부로 방열된다.

상기 방열된 열매체는 상기 공급 열교환기 바이패스 밸브(204)를 통과하여 공급 열교환기(68)로 공급되고, 상기 공급 열교환기(68)를 통과하는 고온 고압의 냉매가스로부터 열을 전달받으며 승온되며, 이후 상기 배열 열교환기(130)로 순환된다.

한편, 상기 코제너레이션은 히트 펌프식 공기조화기(50)가 난방이고 급탕 요구가 있으면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)를 난방 모드로 작동시킴과 아울러 상기 실외 열교환기(60)로 냉매가 통과하도록 하고 상기 열전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)와 급탕 열교환기(70)를 순환하도록 제어하거나, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)를 난방 모드로 작동시킴과 아울러 상기 실외 열교환기(60)로 냉매가 통과하지 않도록 하고, 상기 열전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)와 급탕 열교환기(70)와 공급 열교환기(68)를 순환하도록 제어한다.

여기서, 상기 코제너레이션은 실외 온도가 실외 열교환기(60)에 서리가 착상되지 않을 온도이면 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 실외 열교환기(60)로 냉매가 통과하도록 하고 상기 열전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)와 급탕 열교환기(70)를 순환하도록 제어하여 급탕 열교환기(70)로의 열 회수율 및 급탕 효율을 최대화하는 것이 바람직하고, 실외 온도가 실외 열교환기(60)에 서리가 착상될 온도이면 도 5에 도시된 바와 같이, 실외 열교환기(60)로 냉매가 통과하지 않도록 하고, 상기 열전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)와 급탕 열교환기(70)와 공급 열교환기(68)를 순환하도록 제어하여 실외 열교환기(60)의 서리 착상시 발생될 수 있는 난방 성능 저하를 방지 하는 것이 바람직하다.

이하, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)를 난방 모드로 작동시킴과 아울러 상기 실외 열교환기(60)로 냉매가 통과하도록 하고 상기 열전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)와 급탕 열교환기(70)를 순환하도록 제어하는 경우를 먼저 설명하면 다음과 같다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(50)는 상기 압축기(52)를 구동함과 아울러 상기 사방밸브(54)를 난방 모드로 제어하고, 실외 열교환기 개폐 밸브(65A)를 개방함과 아울러 실외 열교환기 바이패스 유로 개폐 밸브(64C)를 밀폐하고, 연결 유로 개폐 밸브(66B)를 개방한다.

이하, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉매 흐름을 살펴보면, 상기 압축기(52)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 상기 사방밸브(54)를 통과하여 실내기(I)로 이동되고, 상기 실내기(I)의 실내 열교환기(60)를 통과하면서 응축되며, 이후 상기 실내 팽창 밸브(58)를 통과하면서 팽창된다.

상기 실내 팽창 밸브(58)에서 팽창된 냉매는 실외기(I)로 이동되어 실외 팽창 밸브(59)를 통과하면서 재차 팽창되고, 상기 실외 열교환기(60)로 유입된다.

상기 실외 열교환기(60)로 유입된 냉매는 실외 열교환기(60)를 통과하면서 증발되고, 이후 상기 공급 열교환기(68)를 열교환없이 통과하고 상기 사방밸브(54)를 통과하여 상기 압축기(52)로 순환된다.

즉, 상기 히트 펌프식 공기조화기의 냉매는 상기 실내 열교환기(56)에서 응축되고 실외 열교환기(60)에서 증발되면서 실내를 난방시킨다.

한편, 상기 제어부(210)는 열전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130) 와 급탕 열교환기(70)를 순환하도록 하기 위해 상기 열매체 순환 펌프(172)를 구동시킴과 아울러 상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브(184)를 급탕/방열 열교환기 공급 모드로 제어하고, 상기 공급 열교환기 바이패스 밸브(204)를 공급 열교환기 바이패스 모드로 제어한다.

이하, 상기 열 전달 유로(170)의 열매체 흐름을 살펴보면, 상기 열매체 순환 펌프(172)의 구동시 도 4에 도시된 바와 같이, 열 전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)를 통과하면서 열을 전달받아 가열되고, 이후 상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브(184)를 통과하여 급탕 열교환기(70)로 유입된다.

상기 방열 열교환기(160)를 통과하거나 바이패스된 열매체는 상기 공급 열교환기 바이패스 밸브(204)를 통과하여 공급 열교환기(68)를 바이패스하고, 이후 상기 배열 열교환기(130)로 순환된다.

즉, 상기 코제너레이션은, 상기 배열 열교환기(130)의 열이 상기 열 전달 유 로(170)를 따라서 상기 급탕 열교환기(70)로 전달되므로 급탕 열교환기(70)의 급탕 능력이 향상된다.

이하, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)를 난방 모드로 작동시킴과 아울러 상기 실외 열교환기(60)로 냉매가 통과하지 않도록 하고 상기 열전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)와 급탕 열교환기(70)와 공급 열교환기(68)를 순환하도록 제어하는 경우를 설명하면 다음과 같다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(50)는 상기 압축기(52)를 구동함과 아울러 상기 사방밸브(54)를 난방 모드로 제어하고, 상기 실외 열교환기 출구 밸브(64)와 연결 유로 개폐 밸브(67)를 밀폐함과 아울러 실외 열교환기 바이패스 밸브(65)를 개방한다.

상기 실내 팽창 밸브(58)에서 팽창된 냉매는 실외기(I)로 이동되어 실외 팽창 밸브(59)를 통과하면서 재차 팽창되고, 상기 실외 열교환기(60)를 바이패스한다.

상기 실외 열교환기(60)를 바이패스한 냉매는 공급 열교환기(68)를 통과하면서 공급 열교환기(68)로부터 열을 전달 받아 증발되고, 이후 상기 사방밸브(54)를 통과하여 상기 압축기(52)로 순환된다.

즉, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉매는 상기 실내 열교환기(56)에서 응축되고 공급 열교환기(68)에서 증발되면서 실내를 난방시킨다.

이하, 상기 열 전달 유로(170)의 열매체 흐름을 살펴보면, 상기 열매체 순환 펌프(172)의 구동시 도 5에 도시된 바와 같이, 열 전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)를 통과하면서 열을 전달받아 가열되고, 이후 상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브(184)를 통과하여 급탕 열교환기(70)로 유입된다.

상기 방열 열교환기(160)를 통과하거나 바이패스된 열매체는 상기 공급 열교환기 바이패스 밸브(204)를 통과하여 공급 열교환기(68)로 공급되고, 상기 공급 열교환기(68)를 통과하는 냉매를 가열하여 냉매를 증발시키고, 이후 상기 배열 열교환기(130)로 순환된다.

즉, 상기 코제너레이션은, 상기 배열 열교환기(130)의 열이 상기 열 전달 유로(170)를 통해 상기 급탕 열교환기(70)로 전달되므로 급탕 열교환기(70)의 급탕 능력이 향상되고, 상기 공급 열교환기(68)가 증발기 기능을 하여 실외 열교환기(60)가 냉매가 통과하지 않게 할 수 있으므로, 실외 열교환기(60)로 냉매가 통과할 때 발생될 수 있는 서리 착상과 그에 따른 난방 성능 저하를 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 코제너레이션은 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)가 난방이고 급탕 요구가 있지 않으면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)를 난방 모드로 작동시킴과 아울러 상기 실외 열교환기(60)로 냉매가 통과하지 않도록 제어하고, 상기 열전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)와 공급 열교환기(68)를 순환하고 급탕 열교환기(70)를 통과하지 않도록 제어한다.

이하, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉매 흐름을 살펴보면, 상기 압축 기(52)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 상기 사방밸브(54)를 통과하여 실내기(I)로 이동되고, 상기 실내기(I)의 실내 열교환기(60)를 통과하면서 응축되며, 이후 상기 실내 팽창 밸브(58)를 통과하면서 팽창된다.

상기 실외 열교환기(60)를 바이패스한 냉매는 공급 열교환기(68)를 통과하면서 증발되고, 이후 상기 사방밸브(54)를 통과하여 상기 압축기(52)로 순환된다.

한편, 상기 제어부(210)는 열전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)와 공급 열교환기(68)를 순환하도록 상기 열매체 순환 펌프(172)를 구동시키고, 열매체가 급탕 열교환기(70)를 통과하지 않도록 하기 위해 상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브(184)를 급탕/방열 열교환기 바이패스 모드로 제어한다.

이하, 상기 열 전달 유로(170)의 열매체 흐름을 살펴보면, 상기 열매체 순환 펌프(172)의 구동시 도 6에 도시된 바와 같이, 열 전달 유로(170)의 열매체가 배열 열교환기(130)를 통과하면서 열을 전달받아 가열되고, 이후 상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브(184)를 통과하여 급탕 열교환기(70)와 방열 열교환기(160)를 바이패스하며, 상기 공급 열교환기(68)로 유입된다.

상기 공급 열교환기(68)로 유입된 열매체는 상기 공급 열교환기(68)를 통과 하는 냉매를 가열하여 냉매를 증발시키고, 이후 상기 배열 열교환기(130)로 순환된다.

즉, 상기 급탕 기능을 갖??는 코제너레이션은, 상기 배열 열교환기(130)의 열이 급탕 열교환기(70)로 전달되지 않고 공급 열교환기(68)로 집중되고, 히트 펌프식 공기조화기(50)의 냉매가 공급 열교환기(68)에서 증발되면서 그 압력이 상승되므로 압축기(52)의 소비 전력이 감소된다.

도 7은 본 발명에 따른 코제너레이션 다른 실시예의 공기조화기가 냉방 운전이고 급탕 모드일 때의 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따른 코제너레이션 다른 실시예의 공기조화기가 냉방 운전이고 비급탕 모드일 때의 구성도이며, 도 9는 본 발명에 따른 코제너레이션 다른 실시예의 공기조화기가 난방 운전이면서 실외팬 제어 모드이고 급탕 모드일 때의 구성도이고, 도 10은 본 발명에 따른 코제너레이션 다른 실시예의 공기조화기가 난방 운전이면서 저압 제어 모드이고 급탕 모드일 때의 구성도이며, 도 11은 본 발명에 따른 코제너레이션 다른 실시예의 공기조화기가 난방 운전이면서 최대 공급 모드이고 비급탕 모드일 때의 구성도이다.

본 실시예에 따른 코제너레이션은 도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 공급 열교환기(68)가 히트 펌프식 공기조화기(50)의 실외기(O)의 내부에 설치된다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(50)는 냉매가 상기 실외 열교환기(60)를 바이패스할 수 있도록 형성된 실외 열교환기 바이패스 수단(62′)을 더 포함하여 구성된다.

상기 실외 열교환기 바이패스 수단(62′)은 냉방 혹은 난방시 상기 실외 열교환기(60)의 입구측에 연결되는 냉매 유로에 일단이 연결되고 상기 실외 열교환기(60)의 출구측에 연결되는 냉매 유로에 타단이 연결되는 실외 열교환기 바이패스 유로(63′)를 포함하여 구성된다.

상기 실외 열교환기 바이패스 유로(63′)에는 상기 실외 열교환기 바이패스 유로(63)를 개폐하는 실외 열교환기 바이패스 유로 개폐 밸브(64A′)가 설치된다 상기 실외 열교환기 바이패스 수단(62′)은 상기 실외 열교환기(60)의 입구측에 연결된 냉매 유로 및 출구측에 연결된 냉매 유로에 설치된 실외 열교환기 개폐 밸브(64B′)(64C′)를 포함하여 구성된다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(50)는 상기 실외 열교환기(60)와 실내기(I)의 실내 팽창밸브(59)를 연결하는 냉매 유로 상에 실외 팽창밸브(59′)가 설치된다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(50)는 냉방시 냉매가 실외 팽창밸브(59′)를 바이패스 하도록 형성된 실외 팽창밸브 바이패스 유로(65A′)와, 난방시 냉매가 실외 팽창 밸브 바이패스 유로(64A′)를 통과하지 않고 실외 팽창밸브(59′)로 유입될수 있도록 상기 실외 팽창밸브 바이패스 유로(65A′)에 설치된 역지변(65′)이 형성된다.

상기 공급 열교환기(68)는 실외 팽창밸브 바이패스 유로(65A′)와 상기 실외 열교환기(60) 사이의 냉매 유로 상에 설치된다.

여기서, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 냉방시 실외 열교환기 개폐 밸브(64B′)(64C′)를 개방함과 아울러 실외 열교 환기 바이패스 유로 개폐 밸브(64A′)를 밀폐하고, 냉매는 실외 열교환기(60)를 통과함과 아울러 공급 열교환기(68′)를 통과하고, 실외 팽창 밸브(59)를 바이패스한다.

상기 히트 펌프식 공기조화기(50)는 냉방 운전이고 급탕 모드일 경우, 냉매가 공급 열교환기에서 먼저 응축된 후 실외 열교환기에서 재차 응축되게 되면, 과냉이 잘 되지 않거나 냉매의 부족으로 냉방 능력이 저하되는 경우가 발생될 수 있으나, 도 7에 도시된 바와 같이, 냉매가 실외 열교환기(60)에서 응축된 후 공급 열교환기(68′)를 통과하면서 재차 응축될 경우, 상기 공급 열교환기(68′)를 통과하는 열매체의 온도가 낮으면 과냉이 잘되고, 냉매 부족 현상이 발생되지 않게 되고, 냉방 능력이 저하되지 않게 된다.

한편, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)는 도 9에 도시된 바와 같이, 실외팬 제어 난방시 실외 열교환기 개폐 밸브(64B′)(64C′)를 개방함과 아울러 실외 열교환기 바이패스 유로 개폐 밸브(64A′)를 밀폐하고, 냉매는 실외 팽창 밸브(59′)와 공급 열교환기(68′)를 통과한 후 실외 열교환기(60)를 통과한다.

그리고, 상기 히트 펌프식 공기조화기(50)는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 저압 제어 난방시 및 최대 공급 난방시 실외 열교환기 개폐 밸브(64B′)(64C′)를 밀폐함과 아울러 실외 열교환기 바이패스 유로 개폐 밸브(64A′)를 개방하고, 냉매는 실외 팽창 밸브(59′)와 공급 열교환기(68′)를 통과한 후 실외 열교환기(60)를 바이패스한다.

한편, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않고, 방열 열교환기(160)와 방열 열교환기 바이패스 수단(190) 없이 급탕 열교환기(70) 및 급탕 열교환기 바이패스 수단과 공급 열교환기(68) 및 공급 열교환기 바이패스 수단(200)를 포함하여 구성되는 것도 가능하며, 공급 열교환기(68′)가 실외기(0)의 외부에 위치된 상태에서 실외 팽창밸브 바이패스 유로(65A′)와 상기 실외 열교환기(60) 사이의 냉매 유로 상에 설치되는 것도 가능하고, 이 발명이 속하는 기술적 범주 내에서 그 다양한 실시가 가능함은 물론이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 코제너레이션은 엔진과, 발전기와, 배열 열교환기와, 급탕 열교환기와, 급탕 열교환기 바이패스 유로와 급탕 열교환기 바이패스 밸브가 엔진 유닛에 함께 설치되므로, 급탕 열교환기와 급탕 열교환기 바이패스 유로가 엔진 유닛의 외부에 설치되는 경우 보다 장배관의 개수가 적게 되어 전체 배관 길이 및 설치비가 감소되는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 코제너레이션은, 냉방시 실외 열교환기에서 응축된 냉매가 공급 열교환기에서 응축되므로, 냉매가 공급 열교환기를 통과할 때 과냉이 잘되고, 냉매가 부족하지 않게 되며, 냉방 능력이 감소되지 않게 되는 이점이 있다.

Claims

발전기와; 상기 발전기를 구동시키고 열이 발생되는 엔진과; 상기 엔진의 배열을 회수하는 배열 열교환기와; 물을 가열하도록 설치된 급탕 열교환기와; 상기 급탕 열교환기와 물 순환 유로로 연결된 저탕조와; 상기 물 순환 유로에 연결된 급수 유로와; 상기 물 순환 유로에 형성된 급탕 열교환기 바이패스 유로와; 상기 급탕 열교환기 바이패스 유로를 제어하는 급탕 열교환기 바이패스 밸브와; 실내 공기를 공조시키는 공기조화기와; 상기 공기조화기의 냉매 유로 상에 설치된 공급 열교환기와; 상기 배열 열교환기와 급탕 열교환기와 공급 열교환기를 연결하는 열 전달 유로를 포함하고,

상기 엔진과, 발전기와, 배열 열교환기와, 급탕 열교환기와, 급탕 열교환기 바이패스 유로와 급탕 열교환기 바이패스 밸브는 엔진 유닛에 함께 설치되며,

외부로 열을 방열하도록 상기 열 전달 유로가 연결된 방열 열교환기와;

상기 열 전달 유로에 형성된 급탕/방열 열교환기 바이패스 유로 및 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브와;

상기 열 전달 유로에 형성된 방열 열교환기 바이패스 유로 및 방열 열교환기 바이패스 밸브와;

상기 열 전달 유로에 형성된 공급 열교환기 바이패스 유로 및 공급 열교환기 바이패스 밸브를 더 포함하는 코제너레이션.
제 1 항에 있어서,

상기 엔진 유닛은 상기 코제너레이션이 설치되는 건물의 지하에 설치된 것을 특징으로 하는 코제너레이션.
제 2 항에 있어서,

상기 저탕조는 상기 건물의 지하에 설치된 것을 특징으로 하는 코제너레이 션.
제 1 항에 있어서,

상기 물 순환 유로에는 급수 유로가 연결된 것을 특징으로 하는 코제너레이션.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 방열 열교환기와, 방열 열교환기 바이패스 유로 및 방열 열교환기 바이패스 밸브와, 공급 열교환기 바이패스 유로 및 공급 열교환기 바이패스 밸브는 방열 유닛에 함께 설치된 것을 특징으로 하는 코제너레이션.
제 6 항에 있어서,

상기 방열 유닛은 상기 공기조화기의 근방에 설치된 것을 특징으로 하는 코제너레이션.
제 6 항에 있어서,

상기 열 전달 유로는 엔진 유닛과 방열 유닛과 공급 열교환기에 걸쳐 길게 설치된 것을 특징으로 하는 코제너레이션.
제 1 항에 있어서,

상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 유로는 엔진 유닛과 방열 유닛에 걸쳐 길게 설치된 것을 특징으로 하는 코제너레이션.
제 1 항에 있어서,

상기 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브는 상기 엔진 유닛에 설치된 것을 특징으로 하는 코제너레이션.
제 1 항에 있어서,

상기 공기조화기는 압축기와, 사방밸브와, 실외 열교환기와 실외 팽창밸브를 포함하고 실외에 설치되는 실외기와, 실내 열교환기와 실내 팽창밸브를 포함하고 실내에 설치되는 실내기로 이루어진 히트 펌프식 공기조화기인 것을 특징으로 하는 코제너레이션.
제 11 항에 있어서,

상기 공급 열교환기는 상기 실외기의 내부에 설치된 것을 특징으로 하는 코제너레이션.
제 11 항에 있어서,

상기 히트 펌프식 공기조화기는 냉매가 상기 실외 팽창밸브를 바이패스 하도록 형성된 실외 팽창밸브 바이패스 유로을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 코제너레이션.
제 13 항에 있어서,

상기 히트 펌프식 공기조화기는 난방시 냉매가 실외 팽창밸브 바이패스 유로를 통과하지 않고 실외 팽창밸브로 유입될수 있도록 상기 실외 팽창밸브 바이패스 유로에 역지변이 설치된 것을 특징으로 하는 코제너레이션.
제 13 항에 있어서,

상기 공급 열교환기는 상기 실외 팽창밸브 바이패스 유로와 상기 실외 열교 환기 사이의 냉매 유로 상에 설치된 것을 특징으로 하는 코제너레이션.
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발전기와; 상기 발전기를 구동시키고 열이 발생되는 엔진과; 상기 엔진의 배열을 회수하는 배열 열교환기와; 물을 가열하도록 설치된 급탕 열교환기와; 상기 급탕 열교환기와 물 순환 유로로 연결된 저탕조와; 상기 물 순환 유로에 연결된 급수 유로와; 상기 물 순환 유로에 형성된 급탕 열교환기 바이패스 유로와; 상기 급탕 열교환기 바이패스 유로를 제어하는 급탕 열교환기 바이패스 밸브와; 외부로 열을 방열하는 방열 열교환기와; 실내 공기를 공조시키는 공기조화기와; 상기 공기조화기의 냉매 유로 상에 설치된 공급 열교환기와; 상기 배열 열교환기와 급탕 열교환기와 방열 열교환기와 공급 열교환기를 연결하는 열 전달 유로와; 상기 열 전달 유로에 형성된 급탕/방열 열교환기 바이패스 유로 및 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브와; 상기 열 전달 유로에 형성된 방열 열교환기 바이패스 유로 및 방열 열교환기 바이패스 밸브와; 상기 열 전달 유로에 형성된 공급 열교환기 바이패스 유로 및 공급 열교환기 바이패스 밸브를 포함하여 구성되고,

상기 엔진과, 발전기와, 배열 열교환기와, 급탕 열교환기와, 급탕 열교환기 바이패스 유로와, 급탕 열교환기 바이패스 밸브와, 급탕/방열 열교환기 바이패스 밸브는 엔진 유닛에 함께 설치되며,

상기 엔진 유닛과 저탕조는 지하에 설치되고,

상기 방열 열교환기와, 방열 열교환기 바이패스 유로 및 방열 열교환기 바이패스 밸브와, 공급 열교환기 바이패스 유로 및 공급 열교환기 바이패스 밸브는 방열 유닛에 함께 설치된 것을 특징으로 하는 코제너레이션.