열병합 발전기{Co-generation unit}

본 발명은 열병합 발전기에 관한 것으로서, 특히 섀시의 소음을 막는 머플러가 설치된 열병합 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 열병합 발전기는, 화석 연료 등을 이용하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 조명 등의 전력 소비처로 공급하며, 전력 생산시 발생된 열을 열 소비처에 이용하는 기기이다.

공개특허공보 10-2006-0065873호에는 하나의 섀시 내부에 엔진룸이 형성되고 엔진룸에 발전기와 엔진과 폐열 회수 장치와 폐열 공급 장치와 방열 장치가 함께 설치된 열병합 발전 시스템이 개시되어 있다.

상기 폐열 회수 장치는 엔진에서 회수된 열을 폐열 공급 장치로 전달하도록 열매체가 흐르는 열전달 라인과, 열전달 라인에 설치되어 열매체를 순환시키는 펌프를 포함한다.

상기 열병합 발전 시스템은 섀시에 엔진룸을 방열시키는 환기 장치가 설치되고, 엔진룸을 방열시킨 공기가 배출되는 배출구가 형성되고 배출구를 통해 배출되는 소음을 차단하는 소음기 케이스가 설치된다.

상기 환기 장치는 일면에 그릴이 설치되고 섀시의 엔진룸과 통하는 환기 케이싱과, 환기 케이싱의 내부에 설치된 모터와, 모터에 연결되어 상기 섀시의 외부 공기를 엔진룸으로 송풍시키는 환기 팬으로 구성된다.

그러나, 상기와 같은 열병합 발전 시스템은, 환기 장치를 통해 엔진룸으로 유입된 공기가 엔진을 주로 방열시키므로, 발전기 및 그의 주변 온도가 높고, 발전기의 방열이 제대로 이루어지지 않아 발전기의 수명이 짧고 발전기를 내열 성능이 우수하게 할 경우 비용이 증대되는 문제점이 있다.

한편, 엔진 관리 온도를 낮추면 발전기 및 그 주변 온도가 상대적으로 낮게 되어 발전기를 보호할 수 있게 되나, 엔진의 폐열 회수량이 감소되어 전체 효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 엔진 등에서 발생된 소음이 환기장치를 통해 외부로 나올 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 섀시 내부를 방열하도록 외기가 흡입되는 흡기구를 통해 소음이 새나가지 않게 한 열병합 발전기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 흡기구를 통해 침투된 빗물 등이 발전기 및 그 주변을 손상시키지 않는 열병합 발전기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 발전기를 효율적으로 방열시킬 수 있는 열병합 발전기를 제공하는데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열병합 발전기는 흡기구와 배기구가 이격 형성된 섀시와; 상기 섀시의 내부에 설치된 발전기와; 상기 발전기를 구동시키고 상기 섀시의 내부에 설치된 구동원과; 상기 발전기와 구동원 중 적어도 하나의 열을 회수하고 상기 섀시의 내부에 설치된 열회수용 열교환기와; 상기 흡기구와 상기 발전기 사이에 설치된 머플러를 포함한다.

상기 머플러는 상기 흡기구로 흡입된 공기가 상기 머플러의 하단을 돌아 상기 발전기로 유동되도록 하면이 개방된 박스체로 이루어진다.

상기 머플러는 상기 섀시와의 사이에 공기 흡입 통로를 갖고 상기 섀시의 내벽에 상기 흡기구를 덮도록 설치된다.

상기 머플러는 상기 머플러의 상단이 상기 흡기구의 상단 보다 높고, 상기 머플러의 하단이 상기 흡기구의 하단 보다 낮게 설치된다.

상기 발전기는 구동원의 출력축에 연결되어 전력을 생산하는 발전부와, 상기 발전부의 구동시 상기 발전부의 외벽으로 공기를 송풍시키도록 상기 발전부에 설치된 방열 팬을 포함하고, 상기 열병합 발전기는 상기 섀시의 장방향으로 상기 흡기구와, 상기 방열 팬과, 상기 발전부와, 상기 구동원과, 상기 열회수용 열교환기와, 상기 배기구의 순서로 배치된다.

상기 흡기구는 상기 섀시의 복수면 중 상기 방열 팬과 상대적으로 근접함과 아울러 상기 방열 팬과 마주되는 면에 형성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열병합 발전기는 섀시에 설치된 발전기와 섀시에 형성된 흡기구 사이에 머플러가 설치되어 엔진이나 발전기에서 발생된 소음이 흡기구를 통해 나가지 않는 이점이 있다.

또한, 머플러가 하면이 개방된 박스체로 이루어져 간단한 구조로 소음을 차폐 할 수 있고, 흡기구를 통과하는 공기의 유동 저항을 최소화한 이점이 있다.

또한, 머플러가 섀시와의 사이에 공기 흡입 통로를 갖고 섀시의 내벽에 흡기구를 덮도록 설치되어, 흡기구를 통해 섀시의 내부가 보이지 않고, 흡기구 내측을 보호할 수 있는 이점이 있다.

또한, 머플러의 상단이 흡기구의 상단 보다 높고, 머플러의 하단이 흡기구의 하단 보다 낮게 설치되어, 흡기구를 통과한 빗물 등이 발전기로 침투되지 않게 하여 신뢰성 및 안전성이 높은 이점이 있다.

또한, 발전기가 발전부와 방열 팬을 포함하고, 섀시의 장방향으로 흡기구와, 방열 팬과, 발전부와, 구동원과, 열회수용 열교환기와, 배기구 순서로 배치되어, 흡기구로 흡입된 공기가 발전기를 방열시킨 후 구동원을 방열시키므로, 발전기의 방열 성능이 높은 이점이 있다.

또한, 흡기구가 섀시의 복수면 중 방열 팬과 상대적으로 근접함과 아울러 방 열 팬과 마주되는 면에 형성되어, 흡기구로 흡입된 공기 대부분이 발전기를 향해 유동되므로, 발전기의 방열 성능을 높일 수 있는 이점이 있다.

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

도 1은 본 발명에 따른 열병합 발전기 일실시예의 내부가 도시된 개략 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열병합 발전기 실시예의 내부가 도시된 개략 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 열병합 발전기 일실시예의 사시도이다.

본 실시예에 따른 열병합 발전기는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 발전기(2)와, 구동원과, 열회수용 열교환기(20)와, 섀시(30)와, 머플러(40)를 포함한다.

발전기(2)는 구동원에 의해 구동되어 전력을 생산하는 기기로서, 섀시(80)의 내부에 설치된다.

발전기(2)는 교류 발전기와 직류 발전기 중 어느 하나로서, 구동원의 출력축에 회전자가 연결되어 출력축의 회전시 전력을 생산하고, 생산된 전력을 전력선을 통해 열병합 발전기가 설치된 건물 내의 조명이나 가전기기 등의 전력 소비기기로 공급한다.

발전기(2)에서 발전된 전력은 전력선을 통해 전력 소비기기로 직접 공급되는 것도 가능하고, 배터리(3)에 축전된 후 배터리(3)에서 전력 소비기기로 공급되는 것도 가능하며, 이하 배터리(3)가 섀시(30)에 함께 설치된 것으로 설명한다.

발전기(2)는 구동원의 출력축에 연결되어 전력을 생산하는 발전부(4)와, 발전부(4)의 구동시 회전되어 발전부(3)의 외벽으로 공기를 송풍시키도록 발전부(4)에 설치된 방열 팬(5)을 포함한다.

구동원은 가스 또는 석유 등 화석 연료로 구동되는 엔진(6)으로 이루어진다. 엔진(6)은 발전기(2)의 주변에 위치되게 섀시(80)의 내부에 설치된다.엔진(6)은 가스나 석유 등의 연료가 주입되는 연료 주입구와, 엔진으로 공기가 흡입되는 흡기구와, 엔진(6)에서 배기된 배기 가스가 통과하는 배기구가 설치된다.

열회수용 열교환기(20)는 발전기(2)의 열과 엔진(6)의 열 중 적어도 하나를 회수하는 것으로서, 이하 엔진(6)의 열을 회수하는 것으로 설명한다.

열회수용 열교환기(20)는 엔진(6)의 배기가스의 열과 엔진(6) 동체의 열을 중 적어도 하나를 회수하는 것으로서, 이하 둘 모두를 회수하는 것으로 설명한다.

열회수용 열교환기(20)는 엔진(6)의 배기가스가 통과하는 배기구에 설치된 배기가스 열교환기와, 엔진(6)의 방열 유로와 냉각수 라인을 통해 연결되어 엔진(6)의 열을 냉각수를 통해 회수하는 엔진 냉각 열교환기를 포함하여, 열매체가 배기가스 열교환기를 통과하면서 배기가스의 열을 회수하고 엔진 냉각 열교환기를 통과하면서 엔진(6)의 열을 회수하는 것도 가능하다.

열회수용 열교환기(20)에는 열을 전달하기 위한 열전달 유로가 연결되고, 열전달 유로는 회수한 열을 방열하기 위한 방열 열교환기와, 급탕 등에 이용되는 물을 가열하는 급탕 열교환기와, 공기조화기의 냉매를 가열하는 응축하는 공기조화기용 열교환기와 연결된다.

열전달 유로에는 열매체를 작동시키는 펌프가 설치되고, 펌프의 구동시 열전달 유로의 열매체는 열회수용 열교환기(20)를 통과하면서 엔진(6)에서 회수된 열에 의해 가열되고, 열전달 유로를 통과하면서 방열 열교환기에서 방열하거나 급탕 열교환기에서 급탕 등에 이용되는 물을 가열하거나 공기조화기의 냉매를 응축시킨다.

섀시(30)는 열병합 발전기의 외관을 형성하는 것으로서, 베이스(31)와, 베이스(31)의 좌측에 설치된 좌측 사이드 커버(32)와, 베이스(31)의 우측에 설치된 우측 사이드 커버(33)와, 좌측 사이드 커버(32)와 우측 사이드 커버(33) 사이 전방에 설치된 프론트 커버(34)와, 좌측 사이드 커버(32)와 우측 사이드 커버(33) 사이 후방에 설치된 리어 커버(35)와, 좌측 사이드 커버(32)와 우측 사이드 커버(33)와 프론트 커버(34)와 리어 커버(35)의 상측에 배치된 탑 커버(36)를 포함하고, 전체적으로 좌우 방향으로 긴 육면체 형상으로 형성된다.

섀시(30)에는 발전기(2)와 배터리(3)와 엔진(6)과 열회수용 열교환기(20) 등이 설치되는 엔진룸(E)이 형성되고, 외부 공기를 흡입하여 엔진룸(E)를 방열시킨 후 외부로 배출시키는 엔진 룸 방열 유로가 형성된다.

섀시(30)는 외부 공기가 섀시(30) 내부로 흡입되는 흡기구(37)가 형성되고, 섀시(30) 내부 공기가 외부로 배출되는 배기구(38) 형성되며, 외부 공기를 흡기구(37)로 흡입하여 섀시(30) 내부를 통과하도록 한 후 배기구(38)를 통해 배출시키는 환기 팬(39)이 설치된다.

흡기구(37)는 흡기구(37)로 흡입된 공기가 발전기(2)를 먼저 방열시키고, 이후 엔진(6) 등을 방열시키는 위치에 형성되는 것이 바람직하고, 흡기구(37)는 섀 시(30)의 복수면 중 방열 팬(4)과 상대적으로 근접함과 아울러 방열 팬(4)과 마주되는 면에 형성된다.

즉, 방열 팬(4)이 축류팬으로 구성되고, 방열 팬(4)의 회전축이 섀시(30)의 장방향 즉, 좌우 방향으로 배치될 경우, 흡기구(37)는 방열 팬(4)의 회전축이 향하는 면인 좌측 사이드 커버(32)에 섀시(30)의 장방향 즉, 좌우 방향으로 개구 형성된다.

한편, 본 실시예에 따른 열병합 발전기는 섀시(30)의 장방향으로 흡기구(37)와, 방열 팬(5)과, 발전부(4)와, 엔진(4)과, 열회수용 열교환기(20)와, 배기구(38)의 순서로 배치된다.

배기구(38)는 섀시(30)의 복수면 중 흡기구(37)의 맞은편인 우측 사이드 커버(33)에 섀시(30)의 장방향 즉, 좌우 방향으로 개구 형성된다.

섀시(30)는 흡기구(37)와 배기구(38)가 섀시(30)의 좌,우 하부에 각각 형성되는 것도 가능하고, 섀시(30)의 좌,우 상부에 각각 형성되는 것도 가능하며, 흡기구(37)가 배기구(38)가 대각선 맞은편 위치에 형성되는 것도 가능하며, 이하 흡기구(37)가 섀시(30)의 좌측 하부에 좌우로 개구 형성되고, 배기구(38)가 섀시(30)의 우측 상부에 좌우로 개구 형성되는 것으로 설명한다.

한편, 본 실시예에 따른 열병합 발전기는 엔진룸(E)에서 발생된 소음 특히 발전기(2)의 소음이나 엔진(6)의 소음이 흡기구(37)를 통해 새나가지 않게 막는 소음 차폐수단을 갖는다.

소음 차폐수단은 흡기구(37)와 발전기(2) 사이에 설치된 머플러(40)를 포함 한다.

도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 머플러 및 발전기가 확대 도시된 개략 사시도이고, 도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 머플러 및 발전기가 확대 도시된 정면도이다.

머플러(40)는 흡기구(37)로 흡입된 공기가 머플러(40)의 하단을 돌아 발전기(3)로 유동되도록 하면(41)이 개방된 박스체로 이루어진다.

머플러(40)는 섀시(30)와의 사이에 공기 흡입 통로(42)를 갖도록 상판부(43)와 전판부(44)와 후판부(45)와 측판부(46)를 포함하고, 흡기구(37)을 통과한 공기는 공기 흡입 통로(42)를 통과한 후 머플러(40)의 하단을 돌아 엔진룸(E)으로 유입되며, 엔진룸(E)의 소음은 머플러(40)에 막혀 흡기구(37)를 통해 나오지 않는다.

머플러(40)는 공기의 유동 저항을 최소화하도록 상판부(43)가 발전기(2)측으로 갈수록 하향 경사지게 형성된다.

머플러(40)는 빗물 등이 흡기구(37)를 통해 비스틈이 침투되어 발전기(2)나 그 주변에 위치하는 배터리(3)를 손상시키지 않도록 섀시(30)의 내벽에 흡기구(37)를 덮도록 설치된다.

즉, 머플러(40)는 상단이 흡기구(37)의 상단 보다 높고, 머플러(40)의 하단이 흡기구(37)의 하단 보다 낮게 설치되고, 흡기구(37)의 높이(H1) 보다 높이(H2)가 높게 형성되며, 흡기구(37)의 전후 폭 보다 전후 폭이 길게 형성된다.

머플러(40)는 그 높이(H2)가 흡기구(37) 높이(H1)의 2배 이상 5배 미만으로 이루어진다.

한편, 섀시(30)에는 흡기구(37)를 통해 침투된 후 머플러(40)에 막혀 머플 러(40)의 하측으로 낙하된 빗물 등의 물을 섀시(30) 외부로 배수하는 배수 기구인 배수 포트(50)가 설치된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 엔진(6)의 구동시 섀시(30) 외부의 공기는 엔진(6)으로 유입되고, 엔진(6)에는 공기와 함께 연료가 투입되며, 엔진(6)은 발전기(2)를 발전시킨다.

발전기(2)는 전력을 생산하고, 발전기(2)에서 생산된 전력은 발전기(2)에 연결된 축전지(3)에 저장되거나 전력선을 통해 전력 소비기기로 공급된다.

엔진(6)의 구동시 열회수용 열교환기(20)는 엔진(6)의 열을 회수하고, 회수된 열은 펌프의 구동에 의해 방열 열교환기나 급탕 열교환기 등으로 전달된다.

한편, 엔진(6)의 구동 및 발전기(2)의 발전시, 환기팬(39) 및 방열팬(5)은 회전되고, 섀시(30)의 외부 공기는 흡기구(37)를 통해 흡기구(37)와 머플러(40)의 사이인 공기 흡입 유로(42)로 유입되고, 이후 머플러(40)의 하단을 돌아 엔진룸(E)으로 유입된다.

엔진룸(E)으로 유입된 공기는 발전기(2)를 향해 유동되고, 방열팬(5)에 의해 발전부(4) 외벽으로 송풍되어 발전부(4)를 먼저 방열시킨다.

상기와 같이 발전부(4)를 방열시킨 공기는 이후 엔진(6)을 향해 유동되어 엔진(6)을 방열시키고, 이후 배기구(38)를 통해 섀시(30)의 외부로 배기된다.

한편, 상기와 같은 발전부(4) 및 엔진(6)의 방열시, 발전부(4)는 엔진(6)과 열교환되지 않는 공기와 접촉되어 방열이 잘 되고, 엔진(6)은 발전부(4)와 열교환 되어 승온된 공기가 접촉되어 과다 방열되지 않으며, 열회수용 열교환부(20)의 폐열 회수율은 높게 된다.

그리고, 상기와 같은 엔진(6)의 구동 및 발전기(2)의 발전시 엔진(6)이나 발전기(2)에서는 소음이 발생되게 되고, 이러한 소음 중 일부는 흡기구(37)를 향해 전달되나, 머플러(40)가 흡기구(37)를 덮도록 배치되어 있어 소음이 흡기구(37)를 통과하지 못한다.

도 1은 본 발명에 따른 열병합 발전기 일실시예의 내부가 도시된 개략 평면도,

도 2는 본 발명에 따른 열병합 발전기 실시예의 내부가 도시된 개략 정면도,

도 3은 본 발명에 따른 열병합 발전기 일실시예의 사시도,

도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 머플러 및 발전기가 확대 도시된 개략 사시도,

도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 머플러 및 발전기가 확대 도시된 정면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

2: 발전기 3: 배터리

4; 발전부 5: 방열 팬

6: 엔진 30: 섀시

37: 흡기구 38: 배기구

39: 환기팬 40: 머플러

42: 공기 흡입 통로 50: 배수 포트

E: 엔진룸 H1: 흡기구의 높이

H2: 머플러의 높이