KR100670952B1 - 누설가스 방출기구를 구비한 가스 냉난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료공급 계통에서 연료가스 누설이 발생하는 경우 기계실 내에 누설 가스가 체류하는 것을 방지하고 나아가 누설 여부를 신속히 검출하여 보다 안전한 운전을 도모하기 위한 누설가스 방출기구를 구비한 가스냉난방 장치에 관한 것으로서, 본 발명은, 가스엔진을 이용하여 압축기를 구동하여 냉난방 운전을 수행하는 가스 냉난방 장치로서, 외기를 흡입하여 가스엔진에 공기를 공급하는 흡기부와, 상기 가스 엔진에 가스 연료를 공급하는 공급 경로에 설치되는 가스 밸브를 수용하는 밸브박스를 구비한 가스 냉난방 장치에 있어서, 일 단부는 흡기부에 연결되고, 타 단부는 밸브박스에 연결되어 누설된 가스를 방출하기 위한 누설가스 방출기구가 설치되는 것을 특징으로 한다.

가스엔진, 공기조화, 냉난방, 누설가스, 흡기부, 밸브박스

Description

누설가스 방출기구를 구비한 가스 냉난방장치{Gas Engine Heat Pump Apparatus with a Leakage Gas Purge Device}

도 1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 누설가스 방출기구를 구비한 가스 냉난방 장치의 냉매계통을 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 가스 냉난방 장치의 누설가스 방출기구를 개략적으로 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1:흡기부 6:밸브박스

10:가스엔진 12:압축기

13:유분리기 14:사방밸브

15:실외 열교환기 16:실외팬

17:난방팽창밸브 18:수액기

19:드라이어코어 31:실외기

32:실내기 52:에어클리너

53, 54:가요성관 55:스로틀밸브

60:누설가스방출기구 62:고무호스

70:이상연소검출기구

본 발명은 가스연료를 사용하는 가스 냉난방 장치에 사용되는 가스 엔진의 연료 공급장치의 개선에 관한 것으로, 특히, 연료공급 계통에서 연료가스 누설이 발생하는 경우 기계실 내에 누설 가스가 체류하는 것을 방지하고 나아가 누설 여부를 신속히 검출하여 보다 안전한 운전을 도모하기 위한 누설가스 방출기구를 구비한 가스냉난방 장치에 관한 것이다.

예로부터 공기 조화 장치의 한 종류로서 압축기를 가스 엔진에 의해 구동하는 가스 히트 펌프 방식의 가스 냉난방 장치가 알려져 있다. 이러한 가스 냉난방 장치에서는 실외기측에 압축기, 오일분리기, 어큐뮬레이터, 사방 밸브, 실외 열교환기, 라디에이터 및 실외 팽창 밸브를 구비하고, 실내기측에는 실내 열교환기 및 실내 팽창 밸브등을 구비하고 있다.

또한 냉방과 난방 운전이 하나의 시스템으로 가능한데, 냉방 운전시에는 사방 밸브를 냉방측으로 절환함으로써 실외 열교환기가 응축기가 되고, 실내 열교환기가 증발기가 되어 냉매의 증발열에 의해 실내 열교환기가 실내를 냉방한다.

한편, 난방 운전시에는 사방 밸브를 난방측으로 절환함으로써, 실외 열교환기가 증발기가 되고, 실내 열교환기가 응축기가 되어 냉매의 응축열에 의해 실내 열교환기가 실내를 난방한다.

이때, 냉매를 압축하는 압축기의 구동이 필요하며, 이는 가스 엔진에 연료인 가스(예를 들어, 도시 가스 혹은 프로판 가스)가 공급되어 동작하는 데, 가스 엔진에 연료인 가스를 공급하는 가스 공급 경로에는 1개 이상의 가스 밸브가 설치되는 바, 오랜 시간 운전에 따라 패킹의 열화 등에 의해 가스 밸브를 포함한 가스 공급 경로로부터 가스가 누설되는 경우가 발생한다.

따라서, 이런한 경우 가스가 가스냉난방 장치의 기계실 내로 확산하는 일이 없도록 기밀성을 갖는 밸브박스가 설치되고, 그 안에 복수의 가스 밸브및 제로 가버너등을 구비하도록 되어 있다.

이 보다 좀더 개량된 기술로는 밀폐된 밸브박스 내에 누설된 가스를 외기로 방출하여 확산시키는 방법이 있는 데, 그 주요 구성 및 기능은 다음과 같다.

즉, 이러한 장치는, 압축기가 엔진에 의해 구동되는 구조에서 외기를 취입하는 흡기구를 갖고, 열교환기 및 실외팬을 수용하는 실외 열교환기 챔버와 엔진에 연료를 공급하는 경로에 설치되는 가스 밸브를 수용하는 밸브박스와 상기 밸브박스 내부와 상기 실외 열교환 챔버 내부 사이를 연결하는 배기부를 구비하는 기술이다.

상기 구성에 따르면 실외 팬의 구동에 의하여 흡기구로부터 외기를 취입하고 있는 상태에서는 열교환기 챔버 내부가 부압 상태로 되므로 밸브박스 내에 가스가 누설되어도 이러한 가스는 배기부를 통해 실외 열교환 챔버 내로 유출되고 이어 대기로 확산/방출된다. 그런데 상기 종래의 가스 냉난방 장치에 있어서 밸브박스는 연료 공급 경로로부터 누출된 소량의 가스 배출에는 유효하나 연료 공급 경로 상의 가스 유출량이 많은 경우, 즉, 정비를 필요로하는 경우에도 장치는 별도의 누출 여부 판단 기능이 없어 별다른 통제 없이 운전되며, 이에 따라 과다한 연료 소모가 초래되며, 또한 운전의 안전성에도 큰 영향을 줄 수 있다.

따라서, 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 본 발명은 실외기의 기계실에 장시간의 가스가 체류하는 일이 없는 가스 냉난방장치를 제공함을 제1의 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 가스 누설량의 과다 여부를 판단하여 정비토록 경고함으로써 안전성을 향상시킨 누설가스 방출 기구를 구비한 가스냉난방 장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 가스엔진을 이용하여 압축기를 구동하여 냉난방 운전을 수행하는 가스 냉난방 장치로서, 외기를 흡입하여 가스엔진에 공기를 공급하는 흡기부와, 상기 가스 엔진에 가스 연료를 공급하는 공급 경로에 설치되는 가스 밸브를 수용하는 밸브박스를 구비한 가스 냉난방 장치에 있어서, 일 단부는 흡기부에 연결되고, 타 단부는 밸브박스에 연결되어 누설된 가스를 방출하기 위한 누설가스 방출기구가 설치되는 것을 특징으로 하는 누설가스 방출기구를 구비한 가스 냉난방 장치를 제공한다.

또한, 본 발명에서 상기 누설가스 방출기구는, 관형 부재를 구비하고, 내열성 재료에 의해 구성됨이 바람직하다.

더우기, 본 발명의 다른 실시예로서, 가스엔진의 배기경로에 이상연소 검출로직에 의해 제어되어 누설가스의 과다 여부를 검출하기 위한 이상연소 검출기구를 설치함이 바람직하다.

상기 목적과 다른 목적들 및 본 발명의 양호한 효과는 첨부 도면과 관련한 본 발명의 양호한 실시예의 이하의 상세한 설명에 의하여 명확해질 것이다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 양호한 실시예의 가스 냉난방 장치의 냉매 흐름 계통을 도시한 회로도이며, 도 2는 본 발명을 구성하는 실외기 주요부의 일부 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발 명의 가스 냉난방 장치(공기조화 장치)는 1대의 실외기(31)에 복수(본 실시예의 도 1에서는 2대의 실내기가 연결)의 실내기(23A,23B)가 냉매 배관으로 연결되어 시스템을 형성하고 있다.

실외기는 상부의 실외 열교환기실과 하부의 기계실로 구분되며, 하부의 기계실에는 압축기(12)가 설치되어 있고 압축기(12)의 흡입측에는 어큐뮬레이터(22)가 설치되어 있어 압축기(12)로의 액 흡입을 차단한다. 또한 압축기(12)의 토출측에는 유분리기(13)가 접속되어 있어 압축기(12)로부터 토출되는 고압 고온의 토출 가스 내에 녹아 있는 압축기 오일을 회수하여 감압 배관(21)을 거쳐 어큐뮬레이터(22)로 보내 다시 압축기(12)로 회수되도록 한다. 또한 바이패스 밸브(20)는 필요시 압축기(12) 토출 측의 냉매 압력을 흡입측으로 보내는 역할을 담당하며, 유분리된 고온 고압의 냉매는 사방밸브(14)로 보내진다. 사방밸브(14)는 냉난방 운전의 선택에 따라 난방의 경우 파단선 화살표 방향으로, 냉방의 경우 실선 화살표 방향으로 냉매를 공급하여 냉난방 운전 절환을 수행한다.

한편, 실외 열교환기(15)는 냉방시에는 응축기로, 난방시에는 증발기로 사용 되며, 실외 열교환기팬(16)에 의하여 열교환량이 조정된다. 난방 팽창밸브(17)는 난방시의 증발압의 조정에 사용되며, 냉방시에는 완전 개방상태로 동작한다. 또한 응축기(15: 냉방시 실외 열교환기)에서 응축된 냉매를 증발기(23A, 23B; 냉방시 실내 열교환기)에 안정적으로 공급하기 위해 수액기(18)가 설치되며, 이어서 드라이 코어(19)가 부착되어 냉매 중의 수분을 제거한다.

한편, 실내기(23A,23B)는 각각 실내에 설치되고 각각 팽창밸브(24A,24B)가 구비되며, 인접해서 송풍팬(25A,25B)이 배치된다. 실내기(23A,23B)는 냉매 배관으로 실외기(31)와 연결되어 시스템을 구성한다.

또한, 기계실의 압축기(12)는 가요성 커플링을 거쳐 가스엔진(10)과 연결되어 가스엔진(10)에 의해 구동된다.

상기와 같은 가스 엔진(10)에는 도 2에 도시한 바와 같이, 연료 가스를 공급하는 연료공급장치가 접속되어 있으며, 연료공급장치는 가스가 기계실 내에 체류하는 것을 방지하기 위해 기밀이 잘 유지되는 밸브박스(6) 안에 장착되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 밸브박스(6) 내부의 연료공급장치에 누설가스 방출기구(60)를 구비시킴을 특징으로 하는 데, 이를 설명하면 다음과 같다.

밸브박스(6)에는 누출된 가스를 배출하기 위해 배출금구(61)가 설치되어 있고, 이 배출금구(61)에는 밸브박스(6) 내부를 공기 흡기부(1) 내부와 연통시키는 가요성 배기 연통부 기능을 하는 내열 합성고무 호스(62)의 일단부가 접속되어 있다. 내열 합성고무 호스(62)의 타 단부는 흡기부(1)에 고무 패킹(배출금구도 가능)에 의하여 연결되어 있다.

또한, 상기 가스엔진(10)에는 도 2에 도시한 바와 같이, 연료 공급용 배관(26), 2개의 연료 차단밸브(69), 제로 가버너(68) 및 연료가스 조정밸브(67)가 구비된다. 제로 가버너(68)는 일차측의 압력의 변동이 있어도 이차 압력을 일정하게 조정하여 가스엔진(10)의 운전을 안정되도록 한다. 2개의 연료 차단밸브(69)는 직렬로 배치되며 연동하여 완전개방 또는 완전폐쇄하여 연료가스의 차단과 연통을 선택적으로 동작한다. 연료 가스 조정밸브(67)는 혼합기의 공연비를 엔진에 필요한 상태로 적절하게 조정하도록 연료 가스량을 조절한다.

이렇게 조정된 연료가스는 연료 공급배관(26)을 통해 스로틀 밸브(55)에 보내지며 공기 공급장치를 통해 공급된 공기와 섞여 혼합기를 만든다. 스로틀 밸브(55)는 이 가스엔진(10)의 연소실에 공급되는 혼합기의 량을 조정하여 가스엔진(10)의 회전수를 제어한다.

또한, 공기 공급장치는 상술한 가스엔진(10)에서 연소에 필요한 혼합기중 공기를 공급하는 장치로서, 이는 실외기 외측으로부터 공기를 취입하는 흡기부(1)와 흡입된 공기의 이물질 여과를 담당하는 에어클린너(52), 흡기부(1)와 에어클리너(52)를 연결하는 가요성 관재(53), 에어클리너(52)와 스로틀 밸브(55)를 연결하는 가요성 관재(54)로 이루어진 공기 공급 경로를 구비한다.

이하에서는 이 구성된 본 발명의 누설가스 방출기구(60)를 구비한 가스 냉난방 장치의 작용을 설명한다.

우선, 밸브박스(6) 내에 연료 가스가 누설되는 경우를 설명하면, 가스 냉난방 장치 설치후 시간의 경과에 따라 수반되는 패킹의 열화 등에 의해 연료차단밸브 (69), 연료 조정밸브(67) 등의 밸브를 포함한 가스 공급경로에서 가스가 누설될 가능성이 항상 존재한다.

따라서, 본발명에서는 가스엔진(10)의 흡기부(1)의 공기 흡입시 발생되는 부압을 이용하여 밸브박스(6) 내의 누설 가스를 배출하여 연소시키도록 누설가스 방출기구(60)를 설치한다.

가스엔진(10)이 구동되면 도 2 도시와 같이 엔진 연소에 필요한 화살표(A) 흐름의 공기 흡입이 발생되며, 이에 의하여 밸브박스(6) 내로 가스가 누설되는 경우에도 누출가스는 배출금구(61)를 경유하여 내열 합성고무 호스(62)를 통해 흡기부(1)로 보내지는 화살표(B)의 흐름으로 진행되어 가스엔진(10)에 필요한 공기와 같이 흡입되어 연소되는 것이다.

또한, 본 발명의 추가적인 실시예로서 이상 연소를 검출하여 가스 누설 여부를 알려주고, 누설가스 발생시 경보하여 연료공급계통의 가스 누설개소를 검사하여 정비토록 알려주기 위한 이상연소 검출기구(70)를 가스엔진의 배기경로에 설치하는 데, 이러한 이상연소 검출기구(70)는 전기적으로 작동하는 센서로 이루어질 수 있으며, 도시를 생략한 가스냉난방 장치의 제어부에 이상연소 검지 로직을 탑제하여 누설을 탐지하도록 구성한다.

본 발명은 상기 설명한 바와 같은 바람직한 실시예를 통하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 실시예에서는 누설가스방출기구(60)의 일단이 흡기부(1)에 연결되는 경우에 대하여 설명하였지만, 이에 한정된 것은 아니고 가스엔진의 공기 흡입경로중 어느 부분이든 연결이 가능하다.

또한 상기 실시예에서는 누설가스 방출기구인 고무호스로서 내열 합성고무를 이용하는 경우에 대하여 설명했지만 밸브박스와 엔진의 가스 흡입경로를 연통가능한 관형 부재이며 내열성 및 부압 상태에서 가스의 유로 확보가 가능한 강도를 갖는 부재이면 마찬가지로 가능하다. 단, 설치의 용이성을 위해 가요성을 갖는 부재가 보다 바람직하다.

상기 실시 형태에서는 누설가스 방출기구가 흡기부에 고무 패킹을 이용하여 부착되어 있지만 부착방법은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 밸브박스의 배출금구와 같은 부재를 설치하여 연결하거나 특별한 부재없이 구멍 가공후 배기용 관재를 삽입하여 부착하는 등 다양한 방법이 적용 가능하다.

또한 상기 실시예에서는 밸브박스는 가스차단밸브와 가스 조정밸브 및 제로 가버너를 수용하는 경우에 대하여 서술되었지만, 엔진 스로틀 몸체에 가스조정 밸브를 탑재하는 등, 수용되는 밸브및 부품이 변경될 수 있다.

또한, 밸브박스에는 가스 공급라인중 경시 변화에 따라 누설될 가능성이 있는 부품을 수납하기 위해 설치되므로 다양한 부품이 수납될수 있다.

따라서, 상기 설명한 본 발명에 의하면, 가스엔진의 연료공급계통에서 발생하는 가스 누출의 경우, 누설된 가스가 가스엔진으로의 공기 공급계통으로 방출되어 공기와 함께 가스엔진에서 연소되고, 가스 연료가 누출시 이를 검출하여 가스공 급계통을 정비토록 조치시킴으로써 가스 냉난방 장치의 운전의 안전성을 확보하고, 불필요한 연료 소모를 절감할 수 있어 경제적인 운용을 도모할 수 있다.

Claims (4)

1. 가스엔진을 이용하여 압축기를 구동함으로써 냉난방 운전을 수행하는 가스 냉난방 장치로서, 외기를 흡입하여 가스엔진에 공기를 공급하는 흡기부와, 상기 가스 엔진에 가스 연료를 공급하는 공급 경로상에 설치되는 가스 밸브를 수용하는 밸브박스를 구비한 가스 냉난방 장치에 있어서,

   일단부가 상기 흡기부에 연결되고, 타단부가 밸브박스에 연결됨으로써 상기 밸브박스내에서 누설된 가스를 상기 흡기부 측으로 방출하기 위한 누설가스 방출기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 누설가스 방출기구를 구비한 가스 냉난방 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 누설가스 방출기구는 가요성 관형 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 냉난방 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 누설가스 방출기구는 내열성 재료에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 냉난방장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가스엔진의 배기경로에 이상연소 검출로직에 의해 제어되어 누설가스의 과다 여부를 검출하기 위한 이상연소 검출기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 가스 냉난방 장치.

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