發電及空調系統的製作方法
2023-06-02 23:56:16 2
專利名稱：發電及空調系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發電及空調系統，其使用發動機發電，並且在空調中使用所發的電，尤其涉及一種在使用發動機發電操作過程中產生的廢氣來再次發電的發電及空調系統。
背景技術：
通常，發電及空調系統是通過使用由發動機輸出的旋轉力來發電的，並且通過使用產生的電力使空調運轉。這種發電和空調系統主要用於多種形式的空調或大型的空調。
這種發電和空調系統包括一發動機；一發電機，其連接至該發動機的輸出軸，以進行發電；一空調，其使用從該發電機產生的電運轉。
然而，此傳統的發電及空調系統具有一個問題，即，在發動機發電操作的過程中產生的廢氣被排放至大氣而沒有被再次用於發電，從而該系統顯示出低的能量效率。
發明內容
本發明是考慮到上述問題而創作的，本發明的一個目的是提供一種發電及空調系統，其中一渦輪增壓機安裝到一發動機上，以增進該發動機的動力，並且使用該發動機發電操作過程中產生的廢氣來再次發電，以便該系統顯示出提高了的能量效率。
根據一個方案，本發明提供一種發電及空調系統，包括一發動機；一第一發電機，其連接至該發動機的一輸出軸，以進行發電；一渦輪增壓機，其包括一渦輪，該渦輪藉助從該發動機排出的廢氣旋轉；一第二發電機，其連接至該渦輪，以進行發電；以及一空調，其使用從該第一和第二發電機中至少其中之一產生的電，並且該空調包括一壓縮機、一室內熱交換器、一膨脹裝置及一室外熱交換器。
根據另一方案，本發明提供一種發電及空調系統，包括一發動機；一第一發電機，其連接至該發動機的一輸出軸，以進行發電；一渦輪增壓機，其包括一渦輪，該渦輪藉助從該發動機排出的廢氣旋轉；一發電渦輪，其藉助從該渦輪增壓機排出的廢氣旋轉；一第二發電機，其連接至該發電渦輪，以進行發電；以及一空調，其使用從該第一和第二發電機中至少其中之一產生的電，並且該空調包括一壓縮機、一室內熱交換器、一膨脹裝置及一室外熱交換器。
根據另一方案，本發明提供一種發電及空調系統，包括一發動機；一第一發電機，其連接至該發動機的一輸出軸，以進行發電；一發電渦輪，其藉助從該發動機排出的廢氣旋轉；一第二發電機，其連接至該發電渦輪，以進行發電；以及一空調，其使用從該第一和第二發電機中至少其中之一產生的電，並且該空調包括一壓縮機、一室內熱交換器、一膨脹裝置及一室外熱交換器。
該發電及空調系統還可包括一加熱器，其使用從該第一和第二發電機中至少其中之一產生的電來加熱穿過該壓縮機的一吸入管線或該壓縮機的一排出管線的製冷劑。
該發電及空調系統還可包括廢氣廢熱回收裝置，其回收從該發動機排出的廢氣的熱量，並使用該回收的熱量來加熱穿過該壓縮機的一排出管線的製冷劑。
該發電及空調系統還可包括冷卻水廢熱回收裝置，其回收用於冷卻該發動機的冷卻水的熱量，並使用該回收的熱量來預熱吹入到該室外熱交換器的空氣。
該空調可以是一種熱泵型空調。
該發動機、該第一發電機、該第二發電機、該室外熱交換器和該室內熱交換器中至少其中之一可包括有多個。
根據本發明的發電及空調系統具有這樣的優點，即，連接至該發動機的輸出軸的該第一發電機發電，該渦輪增壓機藉助從該發動機排出的廢氣運轉，以提高該發動機的動力，並且連接至該渦輪增壓機的該第二發電機發電，從而可以實現能量效率的提高。
在根據本發明的發電及空調系統中，連接至該發動機的輸出軸的該第一發電機發電。該渦輪增壓機藉助從該發動機排出的廢氣運轉，以提高該發動機的動力。此外，用於使該渦輪增壓機運轉的廢氣也可使該發電渦輪旋轉，從而連接至該發電渦輪的該第二發電機發電。因此，可最小化該渦輪增壓機的負荷並且實現能量效率的提高。
根據本發明的發電及空調系統還具有這樣的優點，即，從該發動機排出的廢氣的熱量被回收，並且被供給到該壓縮機的該排出管線，以加熱穿過該壓縮機排出管線的製冷劑，從而實現該室內熱交換器制熱性能的提高。
根據本發明的發電及空調系統還具有這樣的優點，即，用於冷卻該發動機的冷卻水的熱量被回收，以預熱吹入到該室外熱交換器的空氣，從而能防止該室外熱交換器結霜，並實現制熱性能的提高。
根據本發明的發電及空調系統包括一加熱器，其使用從該第一和第二發電機至少其中之一產生的電來預熱穿過該壓縮機的吸入管線的製冷劑，從而可以隨著該預熱器的預熱操作來提高該室內熱交換器的制熱性能或降低該壓縮機的動力消耗。
在結合附圖閱讀完下面的詳細描述之後，本發明的上述目的、其他特徵和優點將變得更加清晰，其中圖1是根據本發明第一實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態；圖2是根據本發明第一實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在製冷模式下運轉的狀態；圖3是根據本發明第二實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態；圖4是根據本發明第二實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在製冷模式下運轉的狀態；圖5是根據本發明第三實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態；圖6是根據本發明第三實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在製冷模式下運轉的狀態；圖7是根據本發明第四實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態；圖8是根據本發明第四實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在製冷模式下運轉的狀態；圖9是根據本發明第五實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態；圖10是根據本發明第六實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態；圖11是根據本發明第七實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態；圖12是根據本發明第八實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態；圖13是根據本發明第九實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態；圖14是根據本發明第十實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態；以及圖15是根據本發明第十一實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態。
具體實施例方式
下面，將參考附圖描述根據本發明的發電及空調系統的典型實施例。
圖1是根據本發明第一實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態。圖2是根據本發明第一實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在製冷模式下運轉的狀態。
如圖1和圖2所示，該發電及空調系統包括一發動機2；一第一發電機10，其連接至該發動機2的一輸出軸，以進行發電；一渦輪增壓機20，其包括一渦輪22，該渦輪22藉助從該發動機2排出的廢氣旋轉；一第二發電機30，其連接至該渦輪22，以進行發電；以及一空調40，其使用從該第一和第二發電機10和30中的至少其中之一產生的電。
該發動機2包括一限定在該發動機2內部的燃燒室。
一燃料管3和一排氣管4連接至發動機2。燃料管3適於將燃料諸如液化氣或液化石油氣供給至燃燒室。排氣管4適於導引從燃燒室排出的廢氣。
第一發電機10可以是一AC發電機或一DC發電機。
渦輪22連接至排氣管4，從而渦輪22藉助穿過排氣管4的廢氣而旋轉。除渦輪22之外，渦輪增壓機20還包括一壓縮機24，其連接至渦輪22，以將室外空氣O供給到燃料管3。
第二發電機30可以是一AC發電機或一DC發電機。該第二發電機30具有連接至渦輪22的旋轉軸32。
空調40可以是僅用於加熱目的的空調，其包括一壓縮機41、一室內熱交換器42、一膨脹裝置43以及一室外熱交換器44。可選地，該空調40可以是一熱泵型空調，其除了包括壓縮機41、室內熱交換器42、膨脹裝置43以及室外熱交換器44的結構之外，還包括一方向閥45，從而該空調可在制熱模式和製冷模式之間轉換。下文將僅結合該空調40是一熱泵型空調的情形進行描述。
如圖1所示，在熱泵型空調40的制熱操作中，已經在壓縮機41中壓縮了的製冷劑依次流過方向閥45、室內熱交換器42、膨脹裝置43、室外熱交換器44以及方向閥45，然後進入壓縮機41。這樣，循環該製冷劑。在此操作中，室外熱交換器44執行作為蒸發器的功能，而室內熱交換器42則執行作為冷凝器的功能，由此將熱量排出到室內空氣。
另一方面，如圖2所示，在熱泵型空調40的製冷操作中，已經在壓縮機41中壓縮的製冷劑依次流過方向閥45、室外熱交換器44、膨脹裝置43、室內熱交換器42以及方向閥45，然後進入壓縮機41。這樣，循環該製冷劑。在此操作中，室外熱交換器44執行作為冷凝器的功能，而室內熱交換器42則執行作為蒸發器的功能，由此從室內空氣吸收熱量。
根據本實施例的發電及空調系統還包括一加熱器48，其使用從該第一和第二發電機10和30中至少其中之一產生的電來預熱穿過該壓縮機41的吸入管線41a的製冷劑。
根據一個方法，從第一發電機10產生的電和從第二發電機30產生的電可以收集在一起，以便將收集在一起的電分配給壓縮機41和加熱器48。
根據另一方法，可以使用從第一和第二發電機10和30其中之一例如第一發電機10產生的電來驅動壓縮機41；並且可以使用另一個發電機例如第二發電機30產生的電來使加熱器48運轉。
根據另一方法，可以使用從第一和第二發電機10和30其中之一例如第一發電機10產生的電來驅動壓縮機41，並且可以使用另一個發電機例如第二發電機30產生的電，根據熱泵型空調40是在製冷模式下運轉還是在制熱模式下運轉，來使壓縮機41和加熱器48中選出的一個運轉。
對於根據第三方法的配電，第一和第二發電機10和30中的另一個發電機的饋電線，例如第二發電機30的饋電線經由一電源開關S可選擇地連接至壓縮機41和加熱器48。在此情形下，在熱泵型空調40的制熱操作中，從第二發電機30產生的電經由電源開關S被供給到加熱器48。另一方面，在熱泵型空調40的製冷操作中，來自第二發電機30的電經由電源開關S被供給到壓縮機41。
為了便於描述，下面僅結合這樣的情形進行描述，即，從第一和第二發電機10和30中的另一個發電機產生的電，例如第二發電機30的饋電線，在熱泵型空調40的制熱操作中被供給到加熱器48，並且在熱泵型空調40的製冷操作中被供給到壓縮機41。
附圖標記46代表一室內風扇，用於將室內空氣I吹至室內熱交換器42，附圖標記47代表一室外風扇，用於將室外空氣O吹至室外熱交換器44。
下面，將描述具有上述設置的發電及空調系統的運轉。
當燃料經由燃料管3被供給到發動機2且發動機2隨後即被驅動時，發動機2的輸出軸旋轉，從而致使第一發電機10發電。
從發動機2排出的廢氣E在穿過排氣管4的同時使渦輪增壓機20的渦輪22旋轉，然後被排放至大氣。渦輪增壓機20的渦輪22驅動壓縮機24，並且使第二發電機30的旋轉軸32旋轉。
在壓縮機24的運轉期間，室外空氣O被壓縮，然後被吸入到發動機2的燃燒室。這樣，足量的空氣被供給到發動機2的燃燒室，從而使被吸入的空氣的溫度降低，由此致使燃燒室中的燃料完全燃燒。因此，可以實現發動機2動力的提高並降低廢氣E中包含的煙量。
第二發電機30隨著旋轉軸32的旋轉而發電。
如圖1所示，在熱泵型空調40的制熱操作中，方向閥45轉換到制熱模式。在此情形下，使用從第一和第二發電機10和30產生的電來驅動壓縮機41和加熱器48。
壓縮機41壓縮低溫低壓的製冷劑氣體，從而將製冷劑氣體變成高溫高壓的狀態。壓縮後的高溫高壓的製冷劑氣體在經由方向閥45穿過室內熱交換器42的同時，向室內熱交換器42釋放熱量，從而室內熱交換器42向附近釋放已吸收的熱量，進而提高室內溫度。
因此，製冷劑在穿過室內熱交換器42的同時與室內空氣進行熱交換，從而製冷劑被冷凝。然後，製冷劑在依次穿過膨脹裝置43、室外熱交換器44及方向閥45之後被引入壓縮機41的吸入管線41a。
引入壓縮機41的吸入管線41a中的製冷劑被加熱器48預熱，然後循環通過壓縮機41。這樣，重複地使製冷劑循環。
由於製冷劑在重複循環之前被加熱器48重複地預熱，所以可提高室內熱交換器42的制熱性能或減少壓縮機41的動力消耗。
另一方面，在空調40的製冷操作中，方向閥45被轉換到製冷模式。在此情形下，使用從第一和第二發電機10和30產牛的電來驅動壓縮機41，而使加熱器48停止。
壓縮機41壓縮低溫低壓的製冷劑氣體，從而將製冷劑氣體變成高溫高壓的狀態。如圖2所示，壓縮後的高溫高壓的製冷劑氣體經由方向閥45穿過室外熱交換器44，然後在經由膨脹裝置43穿過室內熱交換器42的同時從室內空氣吸收熱量，以便製冷劑蒸發。此後，製冷劑經由方向閥45循環進入壓縮機中。
圖3是根據本發明第二實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態。圖4是根據本發明第二實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在製冷模式下運轉的狀態。
如圖3和圖4所示，該發電及空調系統包括一發動機2；一第一發電機10，其連接至該發動機2的一輸出軸，以進行發電；一渦輪增壓機20，其包括一渦輪22，該渦輪22藉助從該發動機2排出的廢氣而旋轉；一發電渦輪28，其藉助從該渦輪增壓機20排出的廢氣而旋轉；一第二發電機30，其連接至該發電渦輪28，以進行發電；以及一空調40，其使用從該第一和第二發電機10和30中的至少其中之一產生的電。
相對於廢氣流動方向，該發電渦輪28設置在渦輪增壓機20的渦輪22的下遊，以便在旋轉渦輪22之後，發電渦輪28藉助從渦輪增壓機20的渦輪22排出的廢氣旋轉。
第二發電機30具有連接至發電渦輪28的一旋轉軸32。
當燃料經由燃料管3供給到發動機2中且具有上述設置的發電及空調系統中發動機2隨後即被驅動時，發動機2的輸出軸2旋轉，從而致使第一發電機10發電。
從發動機2排出的廢氣E在穿過排氣管4的同時使渦輪增壓機20的渦輪22旋轉。
隨著渦輪22的旋轉，壓縮機24被驅動，從而室外空氣O被壓縮機24壓縮，然後被供給到發動機2的燃燒室中。
在旋轉渦輪22之後，從渦輪增壓機20的渦輪22排出的廢氣E在使發電渦輪28旋轉之後被排放至大氣。發電渦輪28使第二發電機30的旋轉軸32旋轉。
第二發電機30隨著旋轉軸32的旋轉而發電。
根據本實施例的發電及空調系統還包括一加熱器48，其使用從第一和第二發電機10和30中的至少其中之一產生的電來預熱穿過壓縮機41的吸入管線41a的製冷劑。
在發動機2、第一發電機10、渦輪增壓機20、空調40、電源開關S等方面，第二實施例的發電及空調系統具有與第一實施例相同的結構和功能。因此，分別與第一實施例相對應的第二實施例的構件被標以相同的附圖標記，並且將不再對其進行詳細描述。
圖5是根據本發明第三實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態。圖6是根據本發明第三實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在製冷模式下運轉的狀態。
如圖5和圖6所示，該發電及空調系統包括一廢氣廢熱回收裝置50，其回收從發動機2排出的廢氣的熱量，並使用該回收的廢氣熱量來加熱穿過壓縮機41的排出管線41b的製冷劑；以及一冷卻水廢熱回收裝置60，其回收用於冷卻發動機2的冷卻水的熱量，並使用該回收的冷卻水的熱量來預熱被吹至室外熱交換器44的空氣。
該廢氣廢熱回收裝置50包括一廢氣廢熱回收熱交換器52，以回收從發動機2排出的廢氣的熱量；以及一壓縮機排出管線加熱器54，其使用由廢氣廢熱回收熱交換器52回收的熱量來加熱穿過壓縮機41的排出管線41b的製冷劑。
該廢氣廢熱回收熱交換器52設置在排氣管4的出口，由發動機2排出的廢氣穿過該排氣管，從而從排氣管4的出口排出的廢氣穿過該廢氣廢熱回收熱交換器52。
該廢氣廢熱回收裝置50還包括循環管道56和57，其連接該廢氣廢熱回收熱交換器52和該壓縮機排出管線加熱器54，以引導從該廢氣廢熱回收熱交換器52排出的熱介質，從而在廢氣廢熱回收熱交換器52中吸收來自廢氣的熱量並隨後加熱壓縮機排出管線加熱器54中的製冷劑之後，該熱介質循環到該廢氣廢熱回收熱交換器52中。
該廢氣廢熱回收裝置50還包括一熱介質循環泵58，其直接連接至循環管道56和57中的一個，用於熱介質的循環。
該冷卻水廢熱回收裝置60包括一冷卻水廢熱回收熱交換器62，以回收用於冷卻發動機2的冷卻水的熱量；以及一預熱器64，其使用由冷卻水廢熱回收熱交換器62回收的熱量來預熱被吹至室外熱交換器44的空氣。
該冷卻水廢熱回收熱交換器62經由冷卻水循環管道7和8連接至發動機2。一冷卻水循環泵9連接至發動機2、冷卻水廢熱回收熱交換器62及冷卻水循環管道7和8的其中之一。
相對於吹至室外熱交換器44的室外空氣O的流動方向，該預熱器64設置在室外熱交換器44的上遊，以加熱吹來的室外空氣O。
該冷卻水廢熱回收裝置60還包括熱介質循環管道66和67，其連接該冷卻水廢熱回收熱交換器62和該預熱器64，以引導從冷卻水廢熱回收熱交換器62排出的熱介質，從而在冷卻水廢熱回收熱交換器62中吸收來自冷卻水的熱量並隨後加熱該預熱器64之後，該熱介質循環到冷卻水廢熱回收熱交換器62中。
該冷卻水廢熱回收裝置60還包括一熱介質循環泵68，其直接連接至循環管道66和67中的其中之一，用於熱介質的循環。
除了廢氣廢熱回收裝置50和冷卻水廢熱回收裝置60之外，在發動機2、第一發電機10、渦輪增壓機20、空調40、加熱器48、電源開關S等方面，第三實施例的發電及空調系統具有與第一實施例相同的結構和功能。因此，分別與第一實施例相對應的第三實施例的構件被標以相同的附圖標記，並且將不再對其進行詳細描述。
在根據第三實施例的、具有上述設置的發電及空調系統中的空調40的制熱操作中，方向閥45被轉換到制熱模式。在此情形下，驅動熱介質循環泵58來回收廢氣中的廢熱，並且驅動冷卻水循環泵9和熱介質循環泵68來回收冷卻水中的廢熱。此外還使用從第一發電機和第二發電機10和30產生的電來驅動壓縮機41和加熱器48。
方向閥45轉換到制熱模式的操作、隨著壓縮機41的運轉實現的製冷劑循環、以及隨著製冷劑循環實現的制熱操作與第一實施例中的一樣，所以將不再對其進行詳細描述。
當熱介質循環泵58運轉時，已經在廢氣廢熱回收熱交換器52中被廢氣加熱了的熱介質經由熱介質循環管道56供給到壓縮機排出管線加熱器54，從而熱介質釋放熱量到壓縮機排出管線加熱器54中。此後熱介質經由熱介質循環管道57循環到廢氣廢熱回收熱交換器52中。
在熱介質的循環期間，壓縮機排出管線加熱器54加熱被壓縮機41壓縮之後穿過該壓縮機41的排出管線41b的高溫高壓的製冷劑氣體。從壓縮機排出管線加熱器54排出的已加熱的製冷劑經由方向閥45穿過室內熱交換器42，從而比製冷劑未被壓縮機排出管線加熱器54加熱的情形更能提高室內溫度。
同時，當冷卻水循環泵9運轉時，已經在冷卻發動機2時被加熱的冷卻水經由冷卻水循環管道8供給到冷卻水廢熱回收熱交換器62，從而該冷卻水釋放熱量到該冷卻水廢熱回收熱交換器62中。此後，該冷卻水經由冷卻水循環管道7循環到發動機2內。
當熱介質循環泵68運轉時，已經在冷卻水廢熱回收熱交換器62中被廢氣加熱的熱介質經由熱介質循環管道66供給到預熱器64，從而該熱介質釋放熱量到該預熱器64中。此後，該熱介質經由熱介質循環管道67循環到冷卻水廢熱回收熱交換器62中。
在該熱介質的循環期間，吹向室外熱交換器44的室外空氣O在被預熱器64加熱之後穿過該室外熱交換器44。由此，防止室外熱交換器44結霜。
另一方面，在空調40的製冷操作中，方向閥45被轉換到製冷模式。在此情形下，驅動冷卻水循環泵9。此外，使用從第一和第二發電機10和30產生的電來驅動壓縮機41，而熱介質循環泵58、熱介質循環泵68及加熱器48則不運轉。
方向閥45轉換到製冷模式的操作、隨著壓縮機41的運轉實現的製冷劑循環、以及隨著製冷劑循環實現的製冷操作與第一實施例中的一樣，所以將不再對其進行詳細描述。
從發動機排出的廢氣在穿過廢氣廢熱回收熱交換器52時，向該廢氣廢熱回收熱交換器52傳遞熱量。該廢氣廢熱回收熱交換器52向大氣釋放從廢氣吸收的熱量。
此外，如在制熱操作中一樣，用於冷卻發動機2的冷卻水在通過冷卻水廢熱回收熱交換器62和發動機2循環時，向該冷卻水廢熱回收熱交換器62傳遞熱量。冷卻水廢熱回收熱交換器62向大氣釋放從冷卻水吸收的熱量。
圖7是根據本發明第四實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態。圖8是根據本發明第四實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在製冷模式下運轉的狀態。
如圖7和圖8所示，該發電及空調系統包括一廢氣廢熱回收裝置50，其回收從發動機2排出的廢氣的熱量，並使用該回收的廢氣熱量來加熱穿過壓縮機41的排出管線41b的製冷劑；以及一冷卻水廢熱回收裝置60，其回收用於冷卻發動機2的冷卻水的熱量，並使用該回收的冷卻水的熱量來預熱吹入到室外熱交換器44的空氣。
除了廢氣廢熱回收裝置50和冷卻水廢熱回收裝置60之外，在發動機2、第一發電機10、渦輪增壓機20、發電渦輪28、第二發電機30、空調40、加熱器48、電源開關S等方面，第四實施例的發電及空調系統具有與第二實施例相同的結構和功能。因此，分別與第二實施例相對應的第四實施例的構件被標以相同的附圖標記，並且將不對其進行詳細描述。廢氣廢熱回收裝置50和冷卻水廢熱回收裝置60與第三實施例中的相同，所以將不再對其進行詳細描述。
圖9是根據本發明第五實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態。
如圖9所示，該發電及空調系統包括一加熱器48』，以加熱穿過壓縮機41的排出管線41b的製冷劑。除了該加熱器48』之外，第五實施例的發電及空調系統具有與第一實施例或第三實施例相同的結構和功能。因此，分別與第一實施例或第三實施例相對應的第五實施例的構件被標以相同的附圖標記，並且將不再對其進行詳細描述。
在本實施例的發電及空調系統中，在熱泵型空調40的制熱操作期間，穿過壓縮機41的排出管線41b的製冷劑被加熱，從而提高了室內熱交換器42的制熱性能。
圖10是根據本發明第六實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態。
如圖10所示，該發電及空調系統包括一加熱器48』，以加熱穿過壓縮機41的排出管線41b的製冷劑。除了該加熱器48』之外，第六實施例的發電及空調系統具有與第二實施例或第四實施例相同的結構和功能。因此，分別與第二實施例或第四實施例相對應的第六實施例的構件被標以相同的附圖標記，並且將不再對其進行詳細描述。
在本實施例的發電及空調系統中，在熱泵型空調40的制熱操作期間，穿過壓縮機41的排出管線41b的製冷劑被加熱，從而提高了室內熱交換器42的制熱性能。
圖11是根據本發明第七實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態。
如圖11所示，該發電及空調系統包括一發動機2；一第一發電機10，其連接至該發動機2的一輸出軸，以進行發電；一發電渦輪28，其藉助從該發動機排出的廢氣旋轉；一第二發電機30，其連接至該發電渦輪28，以進行發電；以及一空調40，其使用從該第一和第二發電機10和30中至少其中之一產生的電，並且該空調40包括一壓縮機41、一室內熱交換器42、一膨脹裝置43以及一室外熱交換器44。該發電及空調系統還包括一加熱器48，其使用從該第一和第二發電機10和30中至少其中之一產生的電來預熱穿過壓縮機41的吸入管線41a的製冷劑。
該發電渦輪28設置在連接至發動機2的排出管線4處，從而該發電渦輪28藉助穿過排出管線4的廢氣旋轉。
該發電及空調系統還包括一廢氣廢熱回收裝置50，其回收從發動機2排出的廢氣的熱量，並使用該回收的廢氣熱量來加熱穿過壓縮機41的排出管線41b的製冷劑；以及一冷卻水廢熱回收裝置60，其回收用於冷卻發動機2的冷卻水的熱量，並使用該回收的冷卻水的熱量來預熱被吹至室外熱交換器44的空氣。
除了發電渦輪28之外，在發動機2等方面，第七實施例的發電及空調系統具有與第一實施例到第四實施例中的任一個實施例相同的結構和功能。因此，分別與第一到第四實施例中的任一個實施例相對應的第七實施例的構件被標以相同的附圖標記，並且將不再對其進行詳細描述。
圖12是根據本發明第八實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態。
如圖12所示，該發電及空調系統包括一加熱器48』，以加熱穿過壓縮機41的排出管線41b的製冷劑。除了該加熱器48』之外，第八實施例的發電及空調系統具有與第五實施例相同的結構和功能。因此，分別與第五實施例相對應的第八實施例的構件被標以相同的附圖標記，並且將不再對其進行詳細描述。
圖13是根據本發明第九實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態。
如圖13所示，該發電及空調系統包括多個發動機2、2』……。該發電及空調系統還包括多個連接至發動機2、2』……各自的軸的發電機10、10』……。除了該發動機2、2』……和發電機10、10』……之外，第九實施例的發電及空調系統具有與第一到第四實施例相同的結構和功能。因此，分別與第一到第四實施例相對應的第九實施例的構件被標以相同的附圖標記，並且將不再對其進行詳細描述。
發動機2、2』……中的一個或多個根據製冷或制熱的負載運轉。
燃料管3、3』……連接至各自的發動機2、2』……上。此外，多對冷卻水循環管道7和8、7』和8』……分別連接至各自的發動機2、2』……。
排氣管4、4』……並聯連接。
冷卻水循環管道7和8、7』和8』……並聯連接。
冷卻水循環泵9、9』……分別直接連接至冷卻水循環管道7或8、冷卻水循環管道7』或8』……。
圖14是根據本發明第十實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態。
如圖14所示，該空調，即包含在該發電及空調系統中的空調40是多類型的。也就是說，該空調40包括多個室內單元110、120……，及一個室外單元130。該室內單元110、120……包括室內熱交換器42、42』……，其分別並聯連接。除了該空調40包括多個室內單元110、120……，並由此包括多個室內熱交換器42、42』……之外，本實施例的發電及空調系統具有與從第一到第四實施例中的任一個實施例相同的結構和功能。因此，分別與第一到第四實施例中的任一個實施例相對應的第十實施例的構件被標以相同的附圖標記，並且將不再對其進行詳細描述。
該室內單元110、120……還分別包括室內鼓風機46、46』……。
圖15是根據本發明第十一實施例的發電及空調系統的示意圖，其示出了該系統在制熱模式下運轉的狀態。
如圖15所示，根據本實施例的發電及空調系統包括一發動機2；一第一發電機10，其連接至該發動機2的一輸出軸，以進行發電；一渦輪增壓機20，其包括一渦輪22，該渦輪22藉助從該發動機2排出的廢氣旋轉；一第二發電機30，其連接至該渦輪22，以進行發電；以及一空調40，其使用從該第一和第二發電機10和30中至少其中之一產生的電；並且該空調40包括多個室內單元110、120……、以及多個室外單元130、140……。該發電及空調系統還包括分別設置在各自的室外單元130、140……中的加熱器48、48』……，其使用從該第一和第二發電機10和30中至少其中之一產生的電來預熱穿過包含在室外單元130、140……中的壓縮機41、41』……的各自吸入管線41a的製冷劑；一廢氣廢熱回收熱交換器52，以回收從發動機2排出的廢氣的熱；以及多個壓縮機排出管線加熱器54、54』……，其分別設置在室外單元130、140……中，以使用由廢氣廢熱回收熱交換器52回收的熱量來加熱穿過設置在各自室外單元130、140……中的壓縮機41、41』……的各自排出管線41b、41b』……的製冷劑。該發電及空調系統還包括一冷卻水廢熱回收熱交換器62，以回收用於冷卻發動機2的冷卻水的熱量；以及多個預熱器64、64』……，其分別設置在室外單元130、140……中，以使用由冷卻廢熱回收熱交換器62回收的熱量來預熱吹至室外單元130、140……的各自室外熱交換器44、44』……的空氣。除了多個室內單元110、120……以及多個室外單元130、140……之外，本實施例的發電及空調系統具有與第一到第四實施例相同的結構和功能。因此，分別與第一到第四實施例相對應的第十一實施例的構件被標以相同的附圖標記，並且將不再對其進行詳細描述。
該室內單元110、120……包括各自的室內熱交換器42、42』……以及各自的室內鼓風機46、46』……。
該室外單元130、140……包括各自的壓縮機41、41』……、方向閥45、45』……、各自的膨脹裝置43、43』……、各自的室外熱交換器44、44』……、室外鼓風機47、47』……、加熱器48、48』……、壓縮機排出管線加熱器54、54』……、以及各自的預熱器64、64』……。
在該空調40中，分別包含在室內單元110、120……中的製冷劑導管可以並聯連接。分別包含在室外單元130、140……中的製冷劑導管也可以並聯連接。下面將結合這樣的情形進行描述，即，每個室外單元130、140……連接至室內單元110、120……中相關聯的一個，以組成一空調組，並且每一空調組獨立於其他的空調組運轉。
多對熱介質循環管道56和57、56』和57』……設置在廢氣廢熱回收熱交換器52和各自的壓縮機排出管線加熱器54、54』……之間，以連接廢氣廢熱回收熱交換器52和各自的壓縮機排出管線加熱器54、54』……。熱介質循環泵58、58』……直接連接至各自的熱介質循環管道56和57、56』和57』……。
在廢氣廢熱回收熱交換器52中吸收來自廢氣的熱量之後，熱介質可以被分配到所有壓縮機排出管線加熱器54、54』……，以提高室內單元110、120……的制熱性能。可選地，該熱介質可僅被供給到當前正在運轉的室外單元的壓縮機排出管線加熱器，例如，室外單元130的壓縮機排出管線加熱器54。在此情形下，可以集中地提高連接至當前正在運轉的室外單元130的室內單元110的制熱性能。
熱介質循環管道56和57、56』和57』……並聯連接。
多對熱介質循環管道66和67、66』和67』……設置在冷卻水廢熱回收熱交換器62和各自的預熱器64和64』……之間，以連接冷卻水廢熱回收熱交換器62和各自的預熱器64和64』……。熱介質循環泵68、68』……直接連接至各自的熱介質循環管道66和67、66』和67』……。
熱介質循環管道66和67、66』和67』……並聯連接。
在冷卻水廢熱回收熱交換器62中吸收來自冷卻水的熱量之後，熱介質可以被分配到所有的預熱器64和64』……，以防止所有的室外熱交換器44、44』……結霜。可選地，該熱介質可僅被供給到當前正在運轉的室外單元的預熱器，例如，室外單元130的預熱器64。在此情形下，可以防止當前正在運轉的室外單元130的室外熱交換器44結霜。
從上面的描述中很明顯的是，根據本發明的發電及空調系統具有的優點是連接至發動機的輸出軸的第一發電機發電，渦輪增壓機藉助從該發動機排出的廢氣運轉，以提高發動機的動力；並且連接至渦輪增壓機的第二發電機發電，從而可以實現能量效率的提高。
在根據本發明的發電及空調系統中，連接至發動機的輸出軸的第一發電機發電。渦輪增壓機藉助從該發動機排出的廢氣運轉，以提高發動機的動力。此外，用於使渦輪增壓機運轉的廢氣也可使發電渦輪旋轉，從而連接至該發電渦輪的第二發電機發電。因此，可以最小化渦輪增壓機的負載並實現能量效率的提高。
根據本發明的發電及空調系統還具有一個優點從發動機排出的廢氣的熱量被回收，並被供給到壓縮機的排出管線，以加熱穿過壓縮機排出管線的製冷劑，從而實現室內熱交換器的制熱性能的提高。
根據本發明的發電及空調系統還具有一個優點用於冷卻發動機的冷卻水的熱量被回收，以預熱吹至室外熱交換器的空氣，從而可以防止室外熱交換器結霜，並且實現制熱性能的提高。
根據本發明的發電及空調系統包括一加熱器，其使用從第一和第二發電機中至少其中之一產生的電，來預熱穿過壓縮機的吸入管線的製冷劑，從而隨著該預熱器的預熱操作可以提高室內熱交換器的制熱性能或減少壓縮機的動力消耗。
儘管為了說明的目的揭示了本發明的優選實施例，但本領域的技術人員在不脫離如所附權利要求所揭示的本發明的範圍和精神的情況下，可進行各種修改、增加和替代。
權利要求
1.一種發電及空調系統，包括一發動機；一第一發電機，其連接至該發動機的一輸出軸，以進行發電；一渦輪增壓機，其包括一渦輪，該渦輪藉助從該發動機排出的廢氣旋轉；一第二發電機，其連接至該渦輪，以進行發電；以及一空調，其使用從該第一和第二發電機中至少其中之一產生的電，並且該空調包括一壓縮機、一室內熱交換器、一膨脹裝置及一室外熱交換器。
2.一種發電及空調系統，包括一發動機；一第一發電機，其連接至該發動機的一輸出軸，以進行發電；一渦輪增壓機，其包括一渦輪，該渦輪藉助從該發動機排出的廢氣旋轉；一發電渦輪，其藉助從該渦輪增壓機排出的廢氣旋轉；一第二發電機，其連接至該發電渦輪，以進行發電；以及一空調，其使用從該第一和第二發電機中至少其中之一產生的電，並且該空調包括一壓縮機、一室內熱交換器、一膨脹裝置及一室外熱交換器。
3.一種發電及空調系統，包括一發動機；一第一發電機，其連接至該發動機的一輸出軸，以進行發電；一發電渦輪，其藉助從該發動機排出的廢氣旋轉；一第二發電機，其連接至該發電渦輪，以進行發電；以及一空調，其使用從該第一和第二發電機中至少之一產生的電，並且該空調包括一壓縮機、一室內熱交換器、一膨脹裝置及一室外熱交換器。
4.如權利要求1至3中任一項所述的發電及空調系統，其中該系統還包括一加熱器，其使用從該第一和第二發電機中至少其中之一產生的電來加熱穿過該壓縮機的一吸入管線或該壓縮機的一排出管線的製冷劑。
5.如權利要求1至3中任一項所述的發電及空調系統，其中該系統還包括廢氣廢熱回收裝置，其回收從該發動機排出的廢氣的熱量，並使用該回收的熱量來加熱穿過該壓縮機的一排出管線的製冷劑。
6.如權利要求1至3中任一項所述的發電及空調系統，其中該系統還包括冷卻水廢熱回收裝置，其回收用於冷卻該發動機的冷卻水的熱量，並使用該回收的熱量來預熱吹至該室外熱交換器的空氣。
7.如權利要求1至3中任一項所述的發電及空調系統，其中該系統還包括一加熱器，其使用從該第一和第二發電機中至少其中之一產生的電來加熱穿過該壓縮機的一吸入管線或該壓縮機的一排出管線的製冷劑；以及廢氣廢熱回收裝置，其回收從該發動機排出的廢氣的熱量，並使用該回收的熱量來加熱穿過該壓縮機的該排出管線的製冷劑。
8.如權利要求1至3中任一項所述的發電及空調系統，其中該系統還包括一加熱器，其使用從該第一和第二發電機中至少其中之一產生的電來加熱穿過該壓縮機的一吸入管線或該壓縮機的一排出管線的製冷劑；以及冷卻水廢熱回收裝置，其回收用於冷卻該發動機的冷卻水的熱量，並使用該回收的熱量來預熱吹至該室外熱交換器的空氣。
9.如權利要求1至3中任一項所述的發電及空調系統，其中該系統還包括廢氣廢熱回收裝置，其回收從該發動機排出的廢氣的熱量，並使用該回收的廢氣的熱量來加熱穿過該壓縮機的一排出管線的製冷劑；以及冷卻水廢熱回收裝置，其回收用於冷卻該發動機的冷卻水的熱量，並使用該回收的冷卻水的熱量來預熱吹至該室外熱交換器的空氣。
10.如權利要求1至3中任一項所述的發電及空調系統，其中該系統還包括一加熱器，其使用從該第一和第二發電機中至少其中之一產生的電來加熱穿過該壓縮機的一吸入管線或該壓縮機的一排出管線的製冷劑；廢氣廢熱回收裝置，其回收從該發動機排出的廢氣的熱量，並使用該回收的廢氣的熱量來加熱穿過該壓縮機的該排出管線的製冷劑；以及冷卻水廢熱回收裝置，其回收用於冷卻該發動機的冷卻水的熱量，並使用該回收的冷卻水的熱量來預熱吹至該室外熱交換器的空氣。
11.如權利要求1至3中任一項所述的發電及空調系統，其中該空調是一熱泵型空調。
12.如權利要求1至3中任一項所述的發電及空調系統，其中該發動機、該第一發電機、該第二發電機、該室外熱交換器和該室內熱交換器中的至少其中之一包括有多個。
全文摘要
一種發電及空調系統，包括一第一發電機，其連接至發動機的輸出軸，以進行發電；一渦輪增壓機，其藉助從該發動機排出的廢氣運轉，並由此提高該發動機的動力；以及一第二發電機，其連接至該渦輪增壓機，以進行發電，從而可以實現能量效率的提高。
文檔編號F25B30/02GK1737458SQ20051000794
公開日2006年2月22日 申請日期2005年2月4日 優先權日2004年8月17日
發明者姜勝晫, 崔昶民, 崔源宰, 林亨洙, 黃尹提 申請人:Lg電子株式會社