KR20050066349A - 가스엔진식 히트펌프 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 운전시 발생하는 진동 및 소음을 저감할 수 있는 가스엔진식 히트펌프에 관한 것이다.
본 발명에 따른 가스엔진식 히트펌프는 가스를 압축, 폭발시키며 회전력을 발생시키는 가스엔진과, 가스엔진으로부터 회전력을 전달받아 냉매를 흡입, 압축 및 토출하는 압축기를 구비한 것으로, 압축기는 그 냉매 토출시점이 가스엔진의 가스 폭발시점과 일치하지 않도록 형성되어, 가스엔진에서 가스폭발시 발생하는 진동 및 소음과 압축기에서 냉매토출시 발생하는 진동 및 소음이 서로 보상간섭하는 것을 예방함으로써 발생하는 진동 및 소음이 일정수준이하로 유지되게 할 수 있게 되는 작용효과가 있다.
Description
본 발명은 가스엔진식 히트펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전시 발생하는 진동 및 그에 따른 소음발생을 저감할 수 있는 가스엔진식 히트펌프에 관한 것이다.
일반적으로 가스엔진식 히트펌프는 가스를 연소시키며 회전력을 발생시키는 가스엔진과, 가스엔진에서 발생한 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축기를 구비한 것으로, 압축기에 의해 압축된 냉매가 냉동사이클 구성요소들을 순환하게 함으로써, 실내 공간의 냉,난방을 수행할 수 있게 하는 장치이다.
그런데, 이러한 가스엔진식 히트펌프는 동작에 따라 진동 및 소음이 발생하게 되는데, 이러한 진동 및 소음의 주 발생원은 가스엔진 내에서 가스가 폭발할 때 발생하는 진동 및 소음과, 압축기에서 압축된 냉매가 실린더로부터 토출될 때 발생하는 진동 및 소음으로써, 특히 가스엔진의 가스폭발시점과 압축기의 냉매토출시점이 맞물릴 경우 가스폭발에 따른 진동 및 소음이 냉매토출에 따른 진동 및 소음과 보강간섭하며 배가된다는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 진동 및 소음을 일정수준 이하로 유지할 수 있는 가스엔진식 히트펌프를 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스엔진식 히트펌프는, 가스를 압축, 폭발시키며 회전력을 발생시키는 가스엔진과, 상기 가스엔진으로부터 회전력을 전달받아 냉매를 흡입, 압축 및 토출하는 압축기를 구비하되, 상기 압축기는 그 냉매 토출시점이 상기 가스엔진의 가스 폭발시점과 일치하지 않도록 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압축기의 냉매의 토출주기와 상기 가스엔진의 가스폭발주기는 일정 위상차를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압축기의 냉매의 토출주기와 상기 가스엔진의 가스폭발주기는 실질적으로 동일하되, 상기 냉매토출주기는 상기 가스폭발주기와 반주기 차이를 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스엔진은 원통형상의 가스 실린더와, 상기 가스 실린더에 진퇴이동가능하게 설치된 가스 피스톤과, 상기 가스 피스톤의 직선운동을 회전운동으로 전환하는 크랭크축과, 상기 가스 피스톤과 상기 크랭크축을 연결하는 가스 커넥팅로드를 구비하며,
상기 압축기는 내부에서 냉매가 흡입, 압축 및 토출되는 냉매 실린더와, 상기 가스엔진으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 회전축과, 상기 회전축으로부터 편심되게 돌출형성된 편심부와, 상기 냉매 실린더에 진퇴이동가능하게 설치된 냉매 피스톤과, 일단은 상기 편심부에 회전가능하게 설치되며 타단은 상기 냉매 피스톤에 회전가능하게 설치되어 상기 편심부의 회전운동을 직선왕복운동으로 전환하는 냉매 커넥팅로드를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 크랭크축의 일단에는 상기 크랭크축의 회전력을 외부로 전달하기 위한 플라이휠이 설치되고, 상기 회전축의 일단에는 상기 플라이휠에 설치되어 상기 크랭크축으로부터 회전력을 전달받는 커플러가 구비되며, 상기 플라이휠과 상기 커플러 중 어느 하나에는 상기 크랭크축과 상기 회전축이 일정각도로 고정되게 하기 위한 위치결정돌기가 돌출형성되며 다른 하나에는 상기 위치결정돌기가 삽입되는 위치결정홈이 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스엔진은 4행정 사이클 기관으로 형성되며, 4개의 가스 실린더 및 4개의 가스 피스톤을 구비하여 상기 크랭크축이 실질적으로 180도 회전할 때마다 가스폭발이 발생하도록 되어 있으며, 상기 압축기는 2개의 냉매 실린더 및 2개의 냉매 피스톤을 구비하여 상기 회전축이 실질적으로 180도 회전할 때 마다 냉매의 토출이 이루어지도록 되어 있되, 상기 가스엔진의 가스폭발주기가 상기 압축기의 냉매토출주기와 실질적으로 90도의 위상차를 갖는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 가스엔진식 히트펌프는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 실외에 배치되는 실외기(10)와 실내에 배치되는 실외기(20) 내에 히트펌프 사이클의 구성요소를 구비하여 이루어진다.
실외기(10)에는 가스를 연소시키며 회전력을 발생시키는 가스엔진(11)과, 가스엔진(11)으로부터 회전력을 전달받아 저온저압의 냉매를 흡입 압축하여 고온 고압상태로 토출하는 압축기(12)와, 실외공기와 열교환하는 실외 열교환기(13)와, 송풍력을 발생시켜 실외공기가 실외 열교환기(13)와 열교환 하게 하는 실외 송풍팬(14)과, 압축기 의해 압축된 냉매를 감압 팽창되게 하는 팽창장치(15)가 내장되며, 실외기(20)에는 실내공기와 열교환하는 실내 열교환기(21)와 송풍력을 발생시켜 실내 공기가 실내 열교환기(21)와 열교환하게 하는 실내 송풍팬(22)이 내장된다.
이러한 가스엔진식 히트펌프의 구성요소들은 냉매관(30)들을 통해 폐회로로 연계되도록 되어 있으며, 압축기(12)의 출구측 냉매관(30)에는 난방운전 또는 냉방운전에 따라 냉매가 흐르는 방향을 전환하는 4-웨이밸브(16)가 설치된다.
가스엔진(11)은 도 2, 3에 도시되어 있는 바와 같이 원통형상의 가스 실린더(111)와, 가스 실린더(111) 내에 진퇴이동 가능하게 설치된 가스 피스톤(112)과, 가스 피스톤(112)의 직선왕복운동을 회전운동으로 전환하는 가스 커넥팅로드(113) 및 크랭크축(114)을 포함한다.
본 실시예에서 가스엔진(11)은 가스 피스톤(112)이 흡입-압축-폭발-배기의 4행정을 수행하며 크랭크축(114)을 2회전시키는 4행정 사이클기관으로 이루어져 있으며, 가스 실린더(111) 및 가스 피스톤(112)이 각각 4개씩 마련되어 4개의 가스 실린더(111)에서 일정 간격으로 폭발행정이 이루어지도록 되어 있어, 크랭크축(114)이 180도 회전할 때마다 가스 실린더(111)들에서 차례로 가스폭발이 발생하도록 되어 있다.
압축기(12)는 가스엔진(11)으로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축(124)과, 회전축(124)에 편심되게 마련되어 편심회전하는 편심부(125)와, 내부에서 냉매의 압축이 이루어지는 냉매 실린더(121)와, 냉매 실린더(121)에 진퇴이동가능하게 설치되어 진퇴이동하며 냉매가 흡입, 압축 및 토출되게 하는 냉매 피스톤(122)과, 일단은 상기 편심부(125)에 회전가능하게 설치되고 타단은 냉매 피스톤(122)에 힌지 결합되어 회전축(124)의 회전운동을 직선운동으로 전환하여 냉매 피스톤(122)에 전달하는 냉매 커넥팅로드(123)가 구비되어 있다.
이 때, 가스엔진(11)의 크랭크축(114) 일단에는 압축기(12)에 회전력을 전달하기 위한 플라이휠(115)이 구비되어 있으며, 압축기(12)의 회전축(124) 일단에는 플라이휠(115)에 설치되어 가스엔진(11)에서 발생한 회전력을 전달받는 커플러(126)가 구비되어 가스엔진(11)에서 발생한 회전력이 플라이휠(115)과 커플러(126)를 통해 압축기(12)에 전달될 수 있도록 되어 있다.
또한, 커플러(126)에는 커플러(126)가 플라이휠(115)과 일정각도를 이루도록 고정되어 크랭크축(114)과 회전축(124)이 서로 일정한 각도를 이룬 상태로 회전하게 하는 위치결정돌기(127)가 돌출형성되어 있으며 플라이휠(115)에는 위치결정돌기(127)가 삽입되는 위치결정홈(116)이 마련되어 있는데, 이는 가스 피스톤(112)과 냉매 피스톤(122)이 일정한 위상차로 동작하게 하여 가스엔진(11)의 가스폭발시점과 압축기(12)의 냉매토출시점이 일치하지 않도록 하기 위한 것으로, 가스폭발시 가스엔진(11)에서 발생하는 진동 및 소음과 냉매토출시 압축기(12)에서 발생하는 진동 및 소음이 서로 보강간섭되는 것을 기구적으로 예방하여 이에 의해 가스엔진식 히트펌프에서 발생하는 진동 및 소음이 적정수준 이하로 유지될 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 실시예에서는 가스엔진(11)과 압축기(12)가 각각 180도를 주기로 가스폭발 및 냉매토출이 이뤄지도록 되어 있으므로 가스엔진(11)의 가스폭발주기와 압축기(12)의 냉매토출주기가 일정 위상차, 바람직하게는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 90도의 위상차를 갖도록 하면 크랭크축(114)이 90도 회전할 때마다 가스폭발과 냉매토출이 교대로 발생하므로, 가스폭발시 발생하는 진동 및 소음이 냉매토출시 발생하는 진동 및 소음과 90도의 위상차를 갖게 되고 그에 따라 서로 보강간섭하는 것을 예방할 수 있게 되는 것이다.
본 실시예에서는 편의상 가스엔진(11)은 4개의 가스 실린더(111) 및 4개의 가스 피스톤(112)을 구비하며 압축기(12)는 2개의 냉매 실린더(121) 및 2개의 냉매 피스톤(122)을 구비하여 가스엔진(11)의 가스폭발주기와 압축기(12)의 냉매토출주기가 180도로 동일하도록 되어 있으나, 이에 한정하지 않고 가스폭발주기와 냉매토출주기를 다양하게 변경하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 플라이휠(115)에 위치결정홈(116)이 마련되어 있으며 커플러(126)에 위치결정돌기(127)가 마련되어 있으나 반대로 플라이휠에 위치결정돌기를 형성하고 커플러에 위치결정홈을 형성하는 것도 가능하다.
다음은 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 가스엔진 히트펌프의 동작 및 작용효과를 상세히 설명한다.
먼저 가스엔진(11)이 구동되면, 가스 실린더(111)에서 흡입-압축-폭발-배기행정이 순차적으로 수행되며 회전력이 발생한다. 본 실시예에서는 4개의 가스 실린더(111) 및 가스 피스톤(112)이 마련되어 있으므로 180도 간격으로 가스폭발에 따른 진동 및 소음이 발생한다.
가스엔진(11)에서 발생된 회전력은 플라이휠(115)에 고정되어 있는 커플러(126)를 통해 회전축(124)에 전달되고 그에 따라 회전축(124)에 마련된 편심부(125)에 의해 냉매 커넥팅로드(123)가 진퇴이동하며 냉매 피스톤(122)을 진퇴이동 시켜 냉매 실린더(121)에서 냉매가 흡입, 압축된 후 토출된다. 본 실시예에서 압축기(12)에는 2개의 냉매 실린더(121) 및 2개의 냉매 피스톤(122) 마련되어 있으므로 180도 간격으로 냉매가 냉매 실린더(121)로부터 토출되며 진동 및 소음이 발생한다.
이 때, 본 발명에 따른 가스엔진식 히트펌프는 플라이휠(115)과 커플러(126)가 일정한 각도로 설치될 수 있게 하는 위치결정돌기(127) 및 위치결정홈(116)이 마련되어 가스엔진(11)의 가스폭발시점과 압축기(12)의 냉매토출시점이 일정위상차, 즉 본 실시예에서는 90도의 위상차를 갖도록 형성되어 있으므로 가스폭발시 발생하는 진동 및 소음이 냉매토출시 발생하는 진동 및 소음과 보강간섭하는 것이 예방된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가스엔진식 히트펌프는 가스엔진의 가스폭발시점이 압축기의 냉매토출시점과 일치하지 않도록 되어 있으므로, 가스엔진에서 가스폭발시 발생하는 진동 및 소음과 압축기에서 냉매토출시 발생하는 진동 및 소음이 서로 보상간섭하는 것을 예방함으로써 진동 및 소음이 일정수준이하로 유지되게 할 수 있게 되는 작용효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가스엔진식 히트펌프의 개략적인 구성이 도시된 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가스엔진식 히트펌프의 가스엔진 및 압축기의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가스엔진식 히트펌프에 적용되는 가스엔진과 압축기의 내부구성을 개략적으로 보인 개략도이다.
도 4은 본 발명에 따른 가스엔진식 히트펌프에 적용되는 가스엔진 및 압축기에서 발생하는 진동 및 소음을 개략적으로 도시한 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 실외기 11: 가스엔진
111: 가스 실린더 112: 가스 피스톤
113: 가스 커넥팅로드 114: 크랭크축
115: 플라이휠 116: 위치결정홈
12: 압축기 121: 냉매 실린더
122: 냉매 피스톤 123: 냉매 커넥팅로드
124: 회전축 125: 편심부
126: 커플러 127: 위치결정돌기
Claims (6)
- 가스를 압축, 폭발시키며 회전력을 발생시키는 가스엔진과,상기 가스엔진으로부터 회전력을 전달받아 냉매를 흡입, 압축 및 토출하는 압축기를 구비하되,상기 압축기는 그 냉매 토출시점이 상기 가스엔진의 가스 폭발시점과 일치하지 않도록 형성된 것을 특징으로 하는 가스엔진식 히트펌프.
- 제 1항에 있어서,상기 압축기의 냉매의 토출주기와 상기 가스엔진의 가스폭발주기는 일정 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 가스엔진식 히트펌프.
- 제 2항에 있어서,상기 압축기의 냉매의 토출주기와 상기 가스엔진의 가스폭발주기는 실질적으로 동일하되, 상기 냉매토출주기는 상기 가스폭발주기와 반주기 차이를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 가스엔진식 히트펌프.
- 제 1항에서 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 가스엔진은 원통형상의 가스 실린더와, 상기 가스 실린더에 진퇴이동가능하게 설치된 가스 피스톤과, 상기 가스 피스톤의 직선운동을 회전운동으로 전환하는 크랭크축과, 상기 가스 피스톤과 상기 크랭크축을 연결하는 가스 커넥팅로드를 구비하며,상기 압축기는 내부에서 냉매가 흡입, 압축 및 토출되는 냉매 실린더와, 상기 가스엔진으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 회전축과, 상기 회전축으로부터 편심되게 돌출형성된 편심부와, 상기 냉매 실린더에 진퇴이동가능하게 설치된 냉매 피스톤과, 일단은 상기 편심부에 회전가능하게 설치되며 타단은 상기 냉매 피스톤에 회전가능하게 설치되어 상기 편심부의 회전운동을 직선왕복운동으로 전환하는 냉매 커넥팅로드를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스엔진식 히트펌프.
- 제 4항에 있어서,상기 크랭크축의 일단에는 상기 크랭크축의 회전력을 외부로 전달하기 위한 플라이휠이 설치되고, 상기 회전축의 일단에는 상기 플라이휠에 설치되어 상기 크랭크축으로부터 회전력을 전달받는 커플러가 구비되며,상기 플라이휠과 상기 커플러 중 어느 하나에는 상기 크랭크축과 상기 회전축이 일정각도로 고정되게 하기 위한 위치결정돌기이 돌출형성되며 다른 하나에는 상기 위치결정돌기가 삽입되는 위치결정홈이 마련되는 것을 특징으로 하는 가스엔진식 히트펌프.
- 제 4항에 있어서,상기 가스엔진은 4행정 사이클 기관으로 형성되며, 4개의 가스 실린더 및 4개의 가스 피스톤을 구비하여 상기 크랭크축이 실질적으로 180도 회전할 때마다 가스폭발이 발생하도록 되어 있으며,상기 압축기는 2개의 냉매 실린더 및 2개의 냉매 피스톤을 구비하여 상기 회전축이 실질적으로 180도 회전할 때 마다 냉매의 토출이 이루어지도록 되어 있되,상기 가스엔진의 가스폭발주기가 상기 압축기의 냉매토출주기와 실질적으로 90도의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 가스엔진식 히트펌프.
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| KR1020030097623A KR20050066349A (ko) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 가스엔진식 히트펌프 |
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| KR20050066349A true KR20050066349A (ko) | 2005-06-30 |
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| KR1020030097623A KR20050066349A (ko) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 가스엔진식 히트펌프 |
Country Status (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5985414A (ja) * | 1982-11-05 | 1984-05-17 | Nissan Motor Co Ltd | 自動車用内燃機関の排気消音装置 |
| KR20030038965A (ko) * | 2001-11-09 | 2003-05-17 | 현대모비스 주식회사 | 차량 배기계의 소음 감쇠 장치 |
| JP2003232543A (ja) * | 2002-02-07 | 2003-08-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスヒートポンプ式空気調和機の防振構造 |
-
2003
- 2003-12-26 KR KR1020030097623A patent/KR20050066349A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
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