KR100556257B1

KR100556257B1 - Ｇｈｐ방식 공기조화기

Info

Publication number: KR100556257B1
Application number: KR1020040086623A
Authority: KR
Inventors: 김승철; 김종문; 김정선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2006-03-03

Abstract

본 발명은, 가스엔진과, 상기 가스엔진의 배기가스에서 발생되는 응축액을 중화시키는 드레인중화기를 갖는 GHP방식 공기조화기에 관한 것으로서, 상기 드레인중화기는 내부에 상기 응축액을 중화시키는 필터영역을 갖는 중화기 본체부와, 상기 필터영역에 배치된 고체상의 중화제들과, 상기 중화제들을 상기 필터영역에서 산포시켜 지지하는 중화제 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 중화반응 후 일어나는 고체상의 중화제들의 응결현상을 억제하여 중화효율을 향상시킨 드레인중화기를 갖는 GHP방식 공기조화기를 제공할 수 있게 된다.

Description

ＧＨＰ방식 공기조화기{Air Conditioner of GHP method}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 GHP방식 공기조화기의 개략적인 흐름도,

도 2는 도 1의 압축기구동부의 개략적인 구성도,

도 3 및 도 4는 도 2의 드레인중화기의 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 실외기 2 : 실내기

10 : 압축기 20 : 압축기구동부

30 : 응축부 40 : 팽창부

50 : 증발부 100 : 가스엔진

101 : 배기가스 다기관 200 : 배기가스 열교환기

300 : 가스배출부 310 : 배기가스배관

311 : 배기소음기 312 : 배기트래퍼

320 : 드레인 중화기 321 : 중화기 본체부

322 : 필터영역 323 : 중화제

324 : 중화제 지지부재 330 : 응축액배관

400 : 가스공급부 410 : 공기공급라인

420 : 가스공급라인 430 : 혼합기

500 : 냉각유닛 510 : 냉각부

511 : 라디에이터 512 : 냉매가열기

520 : 냉각액순환관 530 : 냉각펌프

540 : 냉각액보충부

본 발명은, 가스엔진 히트펌프(GHP : Gas engine Heat Pump)를 사용한 GHP방식 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 가스엔진의 배기가스에서 발생되는 산성의 응축액을 중화시키는 드레인중화기의 효율을 높인 GHP방식 공기조화기에 관한 것이다.

공기조화기는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 등으로 구성된 냉동 및 난방 사이클 기관이다. 압축기를 이용하여 냉매를 응축기, 팽창밸브, 증발기 등의 폐회로를 순환시키면 냉매가 액체, 기체, 액체상태로 변화되면서 응축기에서는 열을 외부에 방출하고 증발기에서는 외부의 열을 흡수한다. 이에, 응축기를 가열원으로 증발기를 냉각원으로 이용하게 된다. 여기서, 압축기를 구동하는 동력원으로 가스엔진을 이용하는 것을 GHP(Gas engine Heat Pump)방식이라고 한다.

일반적으로 GHP방식 공기조화기에 사용되는 압축기구동부는 가스엔진과, 가스엔진의 배기구에 연결된 배기가스 열교환기와, 가스엔진에 가스를 공급하는 가스 공급부와, 가스엔진에서 연소된 가스를 배출하는 가스배출부와, 가스엔진을 냉각시키는 냉각유닛을 갖는다.

그리고, 가스배출부는 배기가스를 배출하는 과정에서 배기가스에 포함된 수분이 응축되어 발생되는 산성의 응축액을 중화시키는 드레인중화기를 포함한다.

종래의 드레인중화기는 내부에 산성의 응축액을 중화시키는 필터영역을 갖는 중화기 본체부와, 필터영역에 적층된 중화제와, 응축되지 않은 배기가스를 마저 응축시키기 위해 필터영역에 격벽구조로 형성된 댐퍼부와, 중화기 본체부로 응축액이 유입되는 유입부와, 중화시킨 응축액이 배출되는 배출부를 갖는다.

드레인중화기에 사용되는 중화제는 일반적으로 탄산칼슘(CaCO₃)이 사용되며, 크기는 5 ~ 10mm의 직경을 갖는다. 여기서, 중화반응이 중화제의 입자 표면에서 일어나므로 중화제의 입자가 작을수록 중화효율이 좋아진다.

그러나, 중화제의 크기를 작게 할 경우, 중화반응 후 생성되는 염으로 인해 중화제 입자들이 응결하여 서로 엉겨 붙게 되는 문제점이 발생된다. 한편, 이러한 문제점으로 인해 중화제의 크기를 크게 할 경우, 중화반응 후 뭉치는 현상은 없지만 중화효율이 떨어지게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 중화반응 후 일어나는 고체상의 중화제들의 응결현상을 억제하여 중화효율을 향상시킨 드레인중화기를 갖는 GHP방식 공기조화기를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 가스엔진과, 상기 가스엔진의 배기가스에서 발생되는 응축액을 중화시키는 드레인중화기를 갖는 GHP방식 공기조화기에 있어서, 상기 드레인중화기는 내부에 상기 응축액을 중화시키는 필터영역을 갖는 중화기 본체부와, 상기 필터영역에 배치된 고체상의 중화제들과, 상기 중화제들을 상기 필터영역에서 산포시켜 지지하는 중화제 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 GHP방식 공기조화기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 중화제는 직경이 대략 5mm 이하의 크기를 갖는 것이 바람직하다.

상기한 GHP방식 공기조화기에 있어서, 상기 중화제 지지부재는 망상구조의 주머니들인 것이 바람직하다.

이에, 비교적 작은 크기의 중화제들을 사용하여 중화효율을 높이면서도 중화반응 후 중화제들이 응결하여 서로 엉겨 붙는 것을 억제할 수 있게 된다.

이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 가스엔진 히트펌프(GHP : Gas engine Heat Pump)를 사용한 GHP방식 공기조화기를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 첨부도면에서, GHP방식 공기조화기는 특징을 부각하여 개략적으로 도시되어 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 GHP방식 공기조화기는 크게 실외기와 실내기로 구분된다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 난방시 실외기(1)는 중온고압의 액체냉매를 팽창시켜 저온저압의 액체냉매로 변화시키는 팽창부(40)와, 팽창부(40)에서 이 송된 저온저압의 액체냉매를 미세 모세관을 이용하여 증발시켜 흡수된 증발잠열을 얻어 저온저압의 기체냉매로 변화시키는 증발부(50)와, 증발부(50)에서 이송된 저온저압의 기체냉매를 압축시켜 고온고압의 기체냉매로 변화시키는 압축기(10)와, 압축기(10)를 구동하는 압축기구동부(20)를 포함하며, 실내기(2)는 압축기(10)에서 이송된 고온고압의 기체냉매를 응축시켜 응축잠열을 방출하는 응축부(30)를 포함한다.

그리고, 냉방시에는 난방시의 반대로 냉매가 순환하여 난방시 실외기(1)에서 증발부(50)의 기능을 하는 열교환기가 냉방시 응축부(30)의 기능을 하게 되며, 난방시 실내기(2)에서 응축부(30)의 기능을 하는 열교환기는 냉방시 증발부(50)의 기능을 하게 된다.

이에, GHP방식 공기조화기는 응축부(30)를 가열원으로 증발부(50)를 냉각원으로 이용하여 난방 및 냉방을 하게 된다.

압축기구동부(20)는, 도 2에서 도시된 바와 같이, 가스엔진(100)과, 가스엔진(10)의 배기다기관(101)에 연결된 배기가스 열교환기(200)와, 배기가스 열교환기(200)에 연결되어 연소된 배기가스를 배출하는 가스배출부(300)와, 가스엔진(100)에 가스를 공급하는 가스공급부(400)와, 가스엔진(100)을 냉각시키는 냉각유닛(500)을 포함한다.

가스엔진(100)은 출력축이 압축기(10)의 구동축과 연결되어 압축기(10)를 구동하며, 배기가스 열교환기(200)는 가스엔진(100)에서 연소되어 배출되는 배기가스의 열에너지를 재활용하기 위해 마련된다.

가스공급부(400)는 가스엔진(100)에 대해 공기를 공급하는 공기공급라인(410)과, 가스를 공급하는 가스공급라인(420)과, 공기와 가스를 소정의 비율로 혼합하는 혼합기(430)를 포함한다.

그리고, 공기공급라인(410)에는 공기를 흡입하며 흡입할 때 발생되는 소음을 감쇠하는 흡기소음기(411)와, 흡입한 공기를 청정히 하는 공기청정기(412) 등이 마련된다.

또한, 가스공급라인(420)에는 가스공급원에 접속되어 가스를 공급받는 가스접속부(421)와, 가스의 흐름을 개폐하는 가스밸브(422), 가스의 흐름양을 감지 및 조정하는 조정기(423) 등이 마련된다.

가스배출부(300)는 배기가스 열교환기(200)에 연결되어 가스엔진(10)의 배기가스가 배출되는 배기가스배관(310)과, 배기가스배관(310)에 마련되어 가스엔진(100)의 소음을 감쇠시키는 배기소음기(311)와, 배기가스배관(310)의 배출구를 개폐하는 배기트래퍼(312)와, 배기가스배관(310)에서 배기가스가 응축되어 생긴 응축액(302)을 모아서 중화시키는 드레인중화기(320)와, 배기가스 열교환기(200), 배기소음기(311) 및 배기트래퍼(312)에서 생긴 응축액(302)을 드레인중화기(320)로 유도하는 응축액배관(330)을 포함한다.

드레인중화기(320)는 다량의 수분의 함유된 배기가스가 배기가스배관(310)을 따라 배출되는 과정에서 압력 및 온도가 점차 감소하여 발생된 산성을 띄고 있는 응축액(302)을 중화하여 외부로 배출한다.

이러한 드레인중화기(320)는, 도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이, 내부에 산성의 응축액(302)을 중화시키는 필터영역(322)을 갖는 중화기 본체부(321)와, 필터영역(322)에 배치된 고체상의 중화제(323)들과, 중화제(323)들을 필터영역(322)에서 산포시켜 지지하는 중화제 지지부재(324)와, 응축되지 않은 배기가스를 마저 응축시키기 위해 필터영역(322)에 격벽구조로 형성된 댐퍼부(325)와, 중화기 본체부(321)로 응축액(302)이 유입되는 유입부(328)와, 중화시킨 응축액(302)이 배출되는 배출부(329)를 포함한다.

중화제(323)는 직경이 대략 5mm 이하의 크기를 갖는 칼슘(Ca)이온을 포함한 고체물질이 사용된다. 예로, 탄산칼슘(CaCO₃)을 사용하거나, 제올라이트(Zeolite), 활성탄 또는 MSC(Molecular Sieve Carbon) 등에 칼슘이온을 첨가 가공한 것들을 사용하게 된다.

중화제 지지부재(324)는 망상구조의 주머니들로 이루어지며, 이러한 망상구조의 주머니들을 중화기 본체부(321) 상부에 매달아 필터영역(322)에 띄워 놓게 된다. 그리고, 중화제(323)들이 이 주머니들에 각각 담김으로써 필터영역(322)에 산포되어 배치된다.

전술한 바람직한 실시예와 달리, 중화제 지지부재는 반드시 망상구조의 주머니에 한정되는 것은 아니며, 끈이나 고리 등에 중화제들을 매달아 필터영역에 산포시킬 수도 있고, 다양한 방법으로 중화제를 필터영역에 산포시켜 배치할 수 있는 것이면 어느 것이나 무방하다.

냉각유닛(500)은 가스엔진(100)을 냉각시킨 냉각액을 다시 냉각시키는 냉각 부(510)와, 냉각액이 가스엔진(100)과 냉각부(510)를 순환하도록 하는 냉각액순환관(520)과, 냉각액을 냉각액순환관(520)에서 순환시키는 냉각펌프(530)와, 냉각액순환관(520)에 냉각액을 보충하는 냉각액보충부(540)를 포함한다.

냉각부(510)는 냉각액이 가진 열을 외부로 방출하는 라디에이터(511)와, 냉각액이 가진 열을 냉매에 전달하는 냉매가열기(512)를 포함한다.

그리고, 냉각유닛(500)은 공기조화기의 작동모드 및 냉각액의 온도에 따라 냉각액순환관(520)을 순환하는 냉각액의 경로를 선택적으로 조절하는 서모밸브(521) 및 3방밸브(522)를 더 포함한다.

이에 따라, 가스엔진(100)의 가동초기 등의 경우와 같이, 냉각액의 온도가 소정의 온도 이하일 때 냉각액은 서모밸브(521)에 의해 냉각부(510)를 거치지 않고 바로 가스엔진(100)으로 향하게 된다. 또한, GHP방식 공기조화기가 난방모드로 작동될 때에는 가스엔진(100)을 냉각시킨 냉각액이 3방밸브(522)를 통해 냉매가열기(512)에 공급되어 냉각액의 열을 냉매에 전달하며, 냉방모드로 작동될 때에는 냉각액이 3방밸브(522)를 통해 라디에이터(511)에 공급되어 외부로 열을 방출하게 된다. 따라서, 냉방시에는 냉각액이 열을 라디에이터(511)를 통해 방출하고 다시 가스엔진(100)을 냉각시키게 되며, 난방시에는 냉각액이 열을 냉매가열기(512)를 통해 냉매에 전달하여 냉매가 난방에 필요한 열을 보다 효율적으로 수집할 수 있게 한다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일실시예에 따른 GHP방식 공기조화기에 사용되는 드레인중화기(320)의 작용 및 효과를 살펴보면, 중화제 지지부재(324)를 사용하여 중화제(323)들을 드레인중화기(320) 내부의 필터영역(322)에 산포시켜 배치함으로써, 비교적 작은 크기의 중화제(323)들을 사용하여 중화효율을 높이면서도 중화반응 후 중화제(323)들이 응결하여 서로 엉겨 붙는 것을 억제할 수 있게 된다.

따라서, 드레인중화기(320)의 유지 및 보수비용을 줄일 수 있어 GHP방식 공기조화기의 효과적인 운용이 가능해진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 중화반응 후 일어나는 고체상의 중화제들의 응결현상을 억제하여 중화효율을 향상시킨 드레인중화기를 갖는 GHP방식 공기조화기를 제공할 수 있게 된다.

Claims

가스엔진과, 상기 가스엔진의 배기가스에서 발생되는 응축액을 중화시키는 드레인중화기를 갖는 GHP방식 공기조화기에 있어서,

상기 드레인중화기는 내부에 상기 응축액을 중화시키는 필터영역을 갖는 중화기 본체부와, 상기 필터영역에 배치된 고체상의 중화제들과, 상기 중화제들을 상기 필터영역에서 산포시켜 지지하는 중화제 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 GHP방식 공기조화기.
제1항에 있어서,

상기 중화제는 직경이 대략 5mm 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 GHP방식 공기조화기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 중화제 지지부재는 망상구조의 주머니들인 것을 특징으로 하는 GHP방식 공기조화기.