KR20060105498A - 수냉엔진 히트펌프 - Google Patents

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KR20060105498A
KR20060105498A KR1020060028021A KR20060028021A KR20060105498A KR 20060105498 A KR20060105498 A KR 20060105498A KR 1020060028021 A KR1020060028021 A KR 1020060028021A KR 20060028021 A KR20060028021 A KR 20060028021A KR 20060105498 A KR20060105498 A KR 20060105498A
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미치히코 야마모토
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아이신세이끼가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 저온난방을 신속히 실행할 수 있는 수냉엔진 히트펌프를 제공한다. 수냉엔진 히트펌프는 엔진(3), 냉각수회로(1), 컴프레서(3), 냉매회로(4), 냉각수의 열을 냉매로 전달하는 폐열회수기(64), 냉각수의 온도가 소정치보다 낮은 저온운전상태에서 폐열회수기(64)로 냉각수의 송수를 정지시키는 정지수단(61)을 포함하는 수냉엔진 히트펌프로서, 냉각수회로(1)는 정지수단(61)을 바이패스해서 폐열회수기(62)로 냉각수를 송수하는 바이패스회로(15)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 바이패스회로(51)가 설치되기 때문에, 냉각수 온도가 낮은 경우에도 냉각수의 열이 냉매로 전달되고, 냉매 저압이 저하되기 어려워 냉매저압회피가 발생되지 않으며, 엔진회전수를 상승시킬 수 있고, 연료소비량이 증가하며, 냉각수로부터 냉매로 전달되는 열량이 증가하여 난방능력이 증대된다. 이로 인하여 난방 저온 시의 실행이 효과적으로 이루어진다.
수냉엔진, 히트펌프, 냉각수회로, 컴프레서, 바이패스회로, 엔진회전수

Description

수냉엔진 히트펌프{HEAT PUMP FOR A WATER-COOLED ENGINES}
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각수회로를 나타낸 도면.
도2는 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각수회로를 나타낸 도면.
도3은 본 발명의 제3실시예에 따른 냉각수회로를 나타낸 도면.
도4는 본 발명의 제4실시예에 따른 냉각수회로를 나타낸 도면.
도5는 본 발명의 제5실시예에 따른 냉각수회로를 나타낸 도면.
도6은 본 발명의 제6실시예에 따른 냉각수회로를 나타낸 도면.
도7은 본 발명의 제7실시예에 따른 냉각수회로를 나타낸 도면.
도8은 본 발명의 제8실시예에 따른 냉각수회로를 나타낸 도면.
도9는 본 발명의 실시예의 수냉엔진 히트펌프의 기본구성도.
도10은 본 발명의 실시예의 수냉엔진 히트펌프 및 비교예의 수냉엔진 히트펌프의 엔진 시동 후, 경과시간과 엔진회전수의 관계를 나타낸 그래프.
도11은 본 발명의 실시예의 수냉엔진 히트펌프 및 비교예의 수냉엔진 히트펌프의 엔진 시동 후, 경과시간과 냉각수 수온의 관계를 나타낸 그래프.
도12는 본 발명의 실시예의 수냉엔진 히트펌프 및 비교예의 수냉엔진 히트펌프의 엔진 시동 후, 경과시간과 냉매저압의 관계를 나타낸 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 냉각수회로 2: 가스엔진
3: 컴프레서 4: 냉매회로
11: 공급통로 12: 회수통로
13: 폐열회수통로 14: 라디에이터통로
15: 바이패스통로(바이패스회로) 16: 수로저항
25: 냉각수 토출구 26: 냉각수 흡입구
110: 제2공급통로 120: 제2회수통로
150: 제2바이패스통로(바이패스회로)
61: 저온밸브 610: 흡입구
611: 저온구 612, 622: 고온구
612: 배출구 62: 고온밸브
620: 흡입구 621, 623: 배출구
63: 라디에이터 64: 폐열회수기
65: 워터펌프 73: 실내기 열교환기
74: 실내기 팽창밸브 75: 실외기 팽창밸브
76: 실외기 열교환기 77: 어큐물레이터
79: 서브액밸브
본 발명은 공조기 등의 실외기로서 사용되는 수냉엔진 히트펌프에 관한 것이다.
수냉엔진에 의하여 컴프레서를 구동하는 수냉엔진 히트펌프는 난방운전시 엔진의 발열을 이용하여 냉매를 가열할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 냉각수로부터 냉매로 열을 지나치게 제공할 경우, 냉각수가 지나치게 저온으로 되고, 엔진이 과냉상태가 되는 경우가 있다. 그 결과 엔진의 내구성은 저하되고, 연소상태는 불안정하게 되며, 손실마력이 증가하는 등의 문제가 발생한다. 일본특허 제2519409호 공보(특허문헌)에서는 이러한 문제의 해결책을 제안하고 있다.
이러한 특허문헌에서는 엔진냉각수 온도가 소정치보다 낮은 저온운전상태에서, 폐열회수기에서의 열교환을 정지시키는 서모스탯이 설치된 것을 제안하고 있다.
이러한 종래의 폐열회수장치에서는 엔진냉각수 온도가 소정치보다 낮은 경우, 엔진의 폐열은 이용되지 않는다. 이 때문에 엔진의 시동으로부터 당분간 냉각수 온도가 소정치에 도달하지 않으며, 냉각수의 열이 이용되지 않아 저온냉방에서의 동작개시까지 시간이 걸리는 문제점이 있다.
따라서, 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 냉각수가 갖고 있는 열을 엔진 시동시로부터 이용하고, 저온냉방에서의 동작개시를 신속히 실행할 수 있는 수냉엔진 히트펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 수냉엔진 히트펌프는, 수냉식 엔진, 상기 엔진에 의해 구동되는 냉매압축용 컴프레서, 냉매용 열교환기, 및 엔진의 열을 냉매로 전달하기 위한 폐열회수장치를 구비하고, 상기 폐열회수장치는 상기 엔진을 냉각하기 위한 냉각수회로, 상기 컴프레서에 의해 압축되는 냉매를 순환시키는 냉매회로, 상기 냉각수회로 및 냉매회로에 연결되어 냉각수의 열을 상기 냉매로 전달하는 폐열회수기, 상기 냉각수회로를 순환하는 냉각수의 온도가 소정치보다 낮은 저온운전상태에서 상기 폐열회수기에 냉각수의 송수를 정지시키는 정지수단을 구비하는 수냉엔진 히트펌프로서, 상기 냉각수회로는 상기 정지수단을 바이패스해서 상기 폐열회수기에 냉각수를 송수하는 바이패스회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 수냉엔진 히트펌프에서는, 바이패스회로가 설치되기 때문에 엔진을 시동해서 난방을 실행할 때, 냉각수온도가 낮은 경우에도 냉각수의 열은 냉매와 상호 전달된다. 이 때문에 냉매저압(컴프레서 흡입측의 냉매압력)이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 냉매 저압이 지나치게 저하될 경우, 컴프레서를 고회전으로 회전 시키면, 시스템이 저압이상(異常)으로 정지하게 된다. 이를 회피하기 위하여 컴프레서를 저회전으로 회전시킬 필요가 있어 이를 위하여 엔진은 최저회전수로 회전하게 된다. 이 냉매 저압이 지나치게 저하될 때의 동작을 냉매저압회피라 한다. 냉매저압회피 상태가 되면, 엔진을 최저회전수로 회전시키기 때문에 냉각수온도의 상승은 늦어진다. 본 발명에서는 상기와 같이 냉매저압이 저하되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 엔진회전수를 상승시킬 수 있다. 엔진회전수가 증가하면 연료소비가 증가하고, 냉각수의 온도는 신속히 상승한다. 냉각수의 온도가 상승하면 냉각수로부터 냉매로 전달되는 열량이 증가하고, 난방능력이 증대한다. 이로 인해 난방 저온 시의 실행이 향상된다.
본 발명의 냉각엔진 히프펌프는 수냉식 엔진, 엔진에 의해 구동되는 냉매압축용 컴프레서, 냉매용 열교환기, 및 이 엔진의 열을 냉매로 전달하기 위한 폐열회수장치를 구비한다.
수냉식 엔진은 수냉식의 내연기관, 구체적으로 수냉식 디젤엔진, 수냉식 가솔린엔진, 수냉식 가스엔진 등이 이용된다. 이 내연기관은 냉매의 가스압이 소정치 이하인 경우에 회전속도가 낮게 억제되도록 제어된다. 수냉식 엔진은 엔진의 실린더블록을 냉각할 뿐만 아니라, 배기가스의 열을 냉각수로 받아들이는 배기가스 열교환기 및/또는 매니홀드냉각장치를 냉각하는 것으로 이루어질 수 있다.
냉매압축용 컴프레서는 히트펌프의 심장부에 해당하는 것으로, 냉매를 단열압축하는 것에 의하여 냉매의 가스압이 증대됨과 동시에, 냉매의 온도가 높아진다. 난방시에는 컴프레서에서 단열압축되어 고온으로 된 냉매의 열이 난방되는 부실(部 室)내의 공기 또는 부실의 공기 등을 난방하는 물 등으로 방열된다.
폐열회수기는 수냉식의 내연기관의 냉각수의 열을 냉매로 전달하는 것이다. 이 폐열회수기에 의하여 냉각수의 열이 냉매로 전달되고, 냉각수의 온도는 저하된다. 반대로 열을 받은 냉매의 온도는 높아진다.
한편 냉매용 열교환기는 특정의 부실 등의 난방 또는 난방과 냉방에 이용되는 실내용 열교환기로서 사용되는 것으로 이루어질 수 있다.
이 냉매용 열교환기와 별도로 외부의 열원과 냉매 간에서 열교환을 실행하는 외부 열교환기를 구비할 수 있다.
본 발명의 수냉엔진 히트펌프의 폐열회수장치는 엔진을 냉각하기 위한 냉각수회로, 컴프레서에 의해 압축되는 냉매를 순환시키는 냉매회로, 냉각수회로 및 냉매회로에 연결되는 상기한 폐열회수기, 및 냉각수회로를 순환하는 냉각수의 온도가 소정치보다 낮은 저온운전상태에서 폐열회수기에 냉각수의 송수를 정지하는 정지수단을 구비한다. 또한 냉각수회로는 정지수단을 바이패스해서 폐열회수기에 냉각수를 송수하는 바이패스회로를 구비한다.
상기 정지수단은 종래의 수냉엔진 히트펌프에 설치되는 것과 유사한 것으로, 냉각수의 온도가 낮은 경우, 폐열회수기로 흐르는 냉각수를 정지시키는 것이다. 이에 의하여 냉각수로부터 냉매로 전달되는 열은 없어지고, 폐열회수기의 기능이 정지된다. 즉 정지수단은 폐열회수기의 기능을 정지시키고, 냉각수의 온도가 엔진의 구동에 의하여 온난하게 되는 것을 구비하는 기능을 구현한다.
상기 정지수단으로서는 종래와 동일하게 냉각수의 온도가 소정의 낮은 온도 시에 폐열회수기로 흐르는 냉각통로를 폐쇄하는 서모스탯밸브, 냉각수센서를 구비한 전자밸브 등의 개폐밸브를 사용할 수 있다.
본 발명의 수냉엔진 히트펌프의 폐열회수장치는, 정지수단을 바이패스하는 바이패스회로를 구비한다. 이 때문에 바이패스회로에 의하여 항상 엔진의 냉각수는 폐열회수기로 흐르도록 되어 있다. 냉각수의 온도가 소정치 이상일 경우에는 정지수단이 해제되고, 다량의 냉각수가 폐열회수장치로 흘러들어간다. 당연히 바이패스회로로부터도 냉각수는 폐열회수장치로 흐른다.
또한 바이패스회로는 냉각수의 일부를 바이패스시키는 것이 바람직하다. 이로 인하여 다량의 냉각수가 바이패스되지 않도록 수량을 규제하는 수로저항을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라 엔진의 냉각수가 지나치게 저온으로 되고, 엔진이 과냉각상태로 되는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 이 경우 냉각수의 온도가 소정치보다 낮은 저온운전상태에서 바이패스회로를 흐르는 유량이 전체의 유량에 대하여 2 내지 50%가 되도록 수로저항을 설정하는 것이 바람직하고, 5 내지 30%가 보다 바람직하며, 5 내지 15%인 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 관한 정지수단은 소정의 저온에서 밸브를 개폐하는 저온밸브로 하며, 본 발명에 관난 냉각수회로는 라디에이터와 이 라디에이터로의 냉각수의 송수의 개폐를 소정의 저온보다 높은 소정의 고온에서 개폐하는 고온밸브를 구비하는 것으로 할 수 있다.
냉각수가 소정의 저온보다 낮은 경우는 본 발명의 정지수단으로 되는 저온밸브를 폐쇄하고, 저온밸브를 통해 냉각수가 폐열회수기로 흘러들어가지 않는다. 그 러나 바이패스회로를 통해 냉각수의 일부가 폐열회수기로 흘러들어간다. 냉각수가 소정의 온도보다 낮은 경우, 냉각수는 소정의 고온보다 당연히 낮고, 라디에이터에는 냉각수가 흘러들어가지 않는다.
냉각수 온도가 소정의 저온보다 높고 소정의 고온보다 낮은 경우, 냉각수는 폐열회수기에 저온밸브 및 바이패스회로 모두로부터 흘러들어간다. 이 경우에도 냉각수는 라디에이터에 흘러들어가지 않는다.
냉각수 온도가 소정의 고온보다 높은 경우, 저온밸브 및 고온밸브는 모두 개방된다. 이 경우 폐열회수기에는 바이패스회로 및 저온밸브를 통해 냉각수가 흘러들어가고, 라디에이터에는 고온밸브를 통해 냉각수가 흘러들어간다.
본 발명에 대한 저온밸브 및 고온밸브 각각은 구체적인 각각의 개폐밸브를 의미하는 것은 아니고, 저온밸브는 폐열회수기로 흘러들어오는 냉각수를 개폐하는 기능을 갖는 밸브수단을 말한다. 따라서 저온밸브는 실제 1개의 개폐밸브로 구성되는 경우도, 2개 이상의 복수의 개폐밸브로 구성되는 경우도 있을 수 있다. 유사하게, 고온밸브는 라디에이터로 흘러들어가는 냉각수를 개폐하는 기능을 갖는 밸브수단을 말한다. 고온밸브도 실제 1개의 개폐밸브로 구성되는 경우도, 2개 이상의 복수이 개폐밸브로 구성되는 경우도 있을 수 있다. 또한 저온밸브는 냉각수가 흐르는 통로를 전환하는 전환밸브로 구성되는 경우도 있다. 예를 들면, 저온밸브로서 냉각수를 흡입하는 1개의 흡입구, 제1온도보다 낮은 온도로 흡입구로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 저온구, 상기 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 흡입구로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온구를 갖는 것을 예로 들 수 있다. 또 한 저온밸브로서, 냉각수를 배출하는 1개의 배출구, 제1온도보다 낮은 온도로 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 저온구, 상기 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 고온구를 구비하는 것을 예로 들 수 있다. 이들의 제1온도, 제2온도는 동일한 온도일 수 있다. 이 경우 그 온도를 경계로 해서 냉각수가 흐르는 통로(저온구측 또는 고온구측)을 완전히 전환하는 것이다. 한편, 제2온도가 제1온도보다 높은 온도일 수도 있다. 이 경우 제1온도와 제2온도 간의 온도에서는 저온구, 고온구에도 냉각수가 흐른다. 고온밸브도 냉각수가 흐르는 통로를 전환하는 전환밸브로 구성되는 경우도 있다. 고온밸브의 경우, 제3온도가 저온밸브의 제1온도에 해당하고, 제3온도가 저온밸브의 제2온도에 해당하는 것이 다르다는 것 이외, 저온밸브와 동일한 것으로 예시된다. 제3온도, 제4온도는 제1온도, 제2온도의 어느 것의 온도보다도 높게 설정된다.
상기 개폐밸브로서는, 종래에 알려져 있는 서모스탯밸브, 온도센서를 구비한 전자밸브 등을 채용할 수 있다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
구체적인 냉각수 회로는 도1 내지 도8에 나타낸 것으로 구성될 수 있다.
도1에 나타낸 냉각수회로는, 냉각수를 흡입하는 흡입구(610), 제1온도보다 낮은 온도로 흡입구(610)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 저온구(611), 및 제1온도보다 높은 제2온도 이상의 온도로 흡입구(610)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온구(612)를 구비한 저온밸브(61); 냉각수를 흡입하는 흡입구(620), 제3온도보다 낮은 온도로 흡입구(620)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 저온구(621), 및 제3온도보다 높은 제4온도 이상의 온도로 흡입구(620)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온구(622)를 구비한 고온밸브(62)를 포함한다. 여기에서 상기 제3 및 제4온도(소정의 고온)은 상기 제1 및 제2온도(소정의 저온)보다 높게 설정되어 있다. 즉 제3온도는 제2온도보다 높게 설정되어 있다.
도1에 나타낸 냉각수회로는, 엔진(2)의 냉각수토출구(25)와 저온밸브(61)의 흡입구(610)를 연결하는 공급통로(11), 상기 저온밸브(61)의 저온구(611)와 엔진(2)의 냉각수흡입구(26)를 연결하는 회수통로(12), 상기 저온밸브(61)의 고온구(612)와 고온밸브(62)의 흡입구(620)를 연결하는 제2공급통로(110), 폐열회수기(62)를 통과해서 고온밸브(62)의 저온구(621)와 회수통로(12)를 연결하는 폐열회수통로(13), 라디에이터(63)를 통과해서 고온밸브(62)의 고온구(622)와 회수통로(12)를 연결하는 라디에이터통로(14), 및 공급통로(11)와 폐열회수기(64)의 공급구(641)를 연결하는 바이패스통로(15)로 구성된다.
상기 냉각수회로는, 엔진(2)의 워터펌프(65)가 가동하고 있는 경우에는, 냉각수의 수온의 여부에 관계없이 냉각수는 바이패스통로(15)를 통과하여 폐열회수기(64)로 흘러들어가고, 냉각수 온도가 소정의 저온보다 높고 소정의 고온보다 낮은 경우(제2온도보다 높고 제3온도보다 낮은 경우), 공급통로(11)와 제2공급통로(110)을 통과하고, 폐열회수통로(13)로 흘러들어가며, 폐열회수기(64)는 바이패스통로(15) 및 폐열회수통로(13)의 양 통로로부터 냉각수의 공급을 제공받는다. 그러나 고온밸브(62)에서 라디에이터통로(14)는 폐쇄되어 라디에이터(63)로는 냉각수 가 흐르지 않는다. 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 경우에는, 저온밸브(61)의 흡입구(610)로 흡입된 냉각수의 전량은 저온구(611)로부터 배출되고, 또한 냉각수는 바이패스통로(바이패스회로)(15)만을 통과하여 폐열회수기(64)로 흘러들어간다. 즉 바이패스통로(15)가 없는 경우, 폐열회수기(64)로의 냉각수의 송수(공급)는 정지된다. 따라서 저온밸브(61)는 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 저온운전상태에서 폐열회수기(64)로의 냉각수의 송수는 정지하는 정지수단이 된다.
도2에 나타낸 냉각수회로는, 냉각수를 흡입하는 흡입구(610), 제1온도보다 낮은 온도로 흡입구(610)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 저온구(611), 및 제1온도보다 높은 제2온도 이상의 온도로 흡입구(610)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온구(612)를 구비한 저온밸브(61); 냉각수를 배출하는 배출구(623), 제3온도보다 낮은 온도로 배출구(623)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 소정의 경로를 통해 흡입하는 저온구(621), 제3온도 이상의 온도인 제4온도 이상의 온도로 배출구(623)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 소정의 경로를 통해 흡입하는 고온구(622)를 구비하는 고온밸브를 포함한다. 여기에서 제3 및 제4온도(소정 고온)는 제1 및 제2온도(소정 저온)보다 높게 설정되어 있다. 즉 제3온도는 제2온도보다 높게 설정되어 있다.
도2에 나타낸 냉각수회로는, 엔진(2)의 냉각수토출구(25)와 저온밸브(61)의 흡입구(610)를 연결하는 공급통로(11), 상기 저온밸브(61)의 저온구(611)와 엔진(2)의 냉각수흡입구(26)를 연결하는 회수통로(12), 폐열회수기(64)를 통과해서 저온밸브(61)의 고온구(612)와 고온밸브(62)의 저온구(621)를 연결하는 폐열회수통로(13), 라디에이터(63)를 통과해서 저온밸브(61)의 고온구(612)과 고온밸브(62)의 고온구(622)를 연결하는 라디에이터통로(14), 고온밸브(62)의 배출구(623)와 회수통로(12)를 연결하는 제2회수통로(120), 공급통로(11)와 폐열회수기(64)의 흡입구(641)를 연결하는 바이패스통로(15), 및 폐열회수기(64)의 유출구(642)와 회수통로(12) 및 제2회수통로(120) 중 어느 한 쪽을 연결하는 제2바이패스통로(150)로 이루어진다.
도2의 냉각수회로는 도1의 냉각수회로와 저온밸브 및 고온밸브의 사용양태에서 다르다. 그러나 냉각수의 온도에 따라 폐열회수기, 라디에이터로 흐르는 냉각수의 흐름은 도1의 냉각수회로와 동일하다. 즉 이 냉각수회로는 엔진(20의 워터펌프(65)가 가동하고 있는 경우에, 냉각수의 수온의 여부와 관계없이 냉각수는 제2바이패스통로(바이패스회로)(15)를 통해 폐열회수기(62)로 흘러들어간다. 냉각수온도가 소정의 저온보다 높고 소정의 고온보다 낮은 경우(제2온도보다 높고 제3온도보다 낮은 경우)는, 공급통로(11)와 폐열회수통로(13)을 통해서 폐열회수기(64)로 흘러들어간다. 그러나 고온밸브(62)에서 라디에이터통로(14)는 폐쇄되어 라디에이터(63)에는 냉각수가 흐르지 않는다. 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 경우에는 저온밸브(61)의 흡입구(610)로 흡입된 냉각수의 전량은 저온구(611)로부터 배출되며, 또한 냉각수는 바이패스통로(15)만을 통과하여 폐열회수기(64)로 흘러들어간다. 즉 바이패스통로(15)가 없는 경우, 폐열회수기(64)로의 냉각수의 송수는 정지된다. 따라서 저온밸브(61)는 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 저온운전상태에서 폐열회수기(64)로의 냉각수의 송수를 정지시키는 정지수단으로 된다.
도3의 냉각수회로는, 냉각수를 흡입하는 흡입구(610), 제1온도보다 낮은 오도로 흡입구(610)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 저온구(611), 및 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도에서 흡입구(610)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온구(612)를 구비한 저온밸브(61); 냉각수를 흡입하는 흡입구(620), 제3온도보다 낮은 온도로 흡입구(620)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 저온구(621), 및 제3온도 이상인 제4온도 이상의 온도로 흡입구(620)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온구를 구비한 고온밸브(62)를 포함한다.
도3의 냉각수회로는, 엔진(2)의 냉각수토출구(25)와 고온밸브(62)의 흡입구(620)를 연결하는 공급통로(11), 고온밸브(62)의 저온구(621)와 저온밸브(61)의 흡입구(610)를 연결하는 제2공급통로(110), 저온밸브(61)의 저온구(611)와 엔진(2)의 냉각수흡입구(26)를 연결하는 회수통로(12), 폐열회수기(64)를 통과해서 저온밸브(61)의 고온구(612)와 회수통로(12)를 연결하는 폐열회수통로(13), 라디에이터(63)를 통과해서 고온밸브(62)의 고온구(622)와 회수통로(12)를 연결하는 라디에이터통로(14), 및 공급통로(11)와 폐열회수기(64)의 공급구(641)를 연결하는 바이패스통로(15)를 포함한다.
도3의 냉각수회로는 도1 및 도2의 냉각수회로와 저온밸브 및 고온밸브의 사용양태에서 다르다. 그러나 냉각수의 온도에 따라 폐열회수기, 라디에이터로 흐르는 냉각수의 흐름은 도1 및 도2의 냉각수회로와 동일하다. 즉 이 냉각수회로는 엔 진(2)의 워터펌프(65)가 가동하고 있는 경우, 냉각수의 수온의 여부와 관계없이 냉각수는 바이패스통로(바이패스회로)(15)을 통해서 폐열회수기(64)로 흘러들어간다. 냉각수온도가 소정의 저온보다 높고 소정의 온도보다 낮은 경우(제2온도보다 높고 제3온도보다 낮은 경우)는, 공급통로(11)와 제2공급통로(110)을 통해서 폐열회수통로(13)로 흘러들어가고 폐열회수기(64)는 바이패스통로(15) 및 폐열회수통로(13)의 양 통로로부터 냉각수의 공급을 제공받는다. 그러나 고온밸브(62)에서 라디에이터통로(14)는 폐쇄되어 라디에이터(63)에는 냉각수가 흐르지 않는다. 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 경우에는 저온밸브(61)의 흡입구(610)로 흡입된 냉각수의 전량은 저온구(611)로부터 배출되고, 또한 냉각수는 바이패스통로(15)만을 통해서 폐열회수기(64)로 흘러들어간다. 즉 바이패스통로(15)가 없는 경우, 폐열회수기(64)로의 냉각수의 송수는 정지된다. 따라서 저온밸브(61)는 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 저온운전상태에서 폐열회수기(64)로의 냉각수의 송수를 정지시키는 정지수단으로 된다.
도4에 나타낸 냉각수회로는, 냉각수를 배출하는 배출구(613), 소정의 경로를 통하여 제1온도보다 낮은 온도로 배출구(613)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 저온구(611), 및 소정의 경로를 통하여 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 배출구(613)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 고온구(612)를 구비한 저온밸브(61); 및 냉각수를 흡입하는 흡입구(620), 제3온도보다 낮은 온도로 흡입구(620)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 저온구(621), 및 제3온도 이상인 제4온도 이상의 온도로 흡입구(620)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온 구(622)를 구비한 고온밸브(62)를 포함한다.
도4에 나타낸 냉각수회로는, 엔진(2)의 냉각수토출구(25)와 고온밸브(62)의 흡입구(620)를 연결하는 공급통로(11), 고온밸브(62)의 저온구(621)와 저온밸브(61)의 저온구(611)를 연결하는 제2공급통로(110), 저온밸브(61)의 배출구(613)와 엔진(2)의 냉각수흡입구(26)를 연결하는 회수통로(12), 폐열회수기(64)를 통과해서 제2공급통로(110)와 저온밸브(61)의 고온구(612)를 연결하는 폐열회수통로(13), 라디에이터(63)를 통과해서 고온밸브(62)의 고온구(622)와 저온밸브(61)의 고온구(612)를 연결하는 라디에이터통로(14), 공급통로(11)와 제2공급통로(110)를 연결하는 바이패스통로(15), 및 폐열회수기(64)의 하류측의 폐열회수통로(13)와 회수통로(12)를 연결하는 제2바이패스통로(150)로 구성된다.
도4의 냉각수회로는, 도1 내지 도3의 냉각수회로와 저온밸브 및 고온밸브의 사용양태에서 다르다. 그러나 냉각수의 온도에 따라 폐열회수기, 라디에이터로 흐르는 냉각수의 흐름은 도1 내지 도3의 냉각수회로와 동일하다. 즉 이 냉각수회로는 엔진(2)의 워터펌프(65)가 가동하고 있는 경우, 냉각수의 수온 여부에 관계없이 냉각수는 제1바이패스통로(15)와 제2바이패스통로(바이패스회로)(150)을 통해 폐열회수기(64)로 흘러들어간다. 냉각수온도가 소정의 저온보다 높고 소정의 고온보다 낮은 경우(제2온도보다 높고 제3온도보다 낮은 경우)는 공급통로(11)와 폐열회수통로(13)를 통해 폐열회수기(64)로 흘러들어간다. 그러나 고온밸브(62)에서 라디에이터통로(14)는 폐쇄되어 라디에이터(63)에는 냉각수가 흐르지 않는다. 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 경우에는 저온밸브(61)의 고온구(612)는 차단되어 있어 폐열회수통로(13)로 흘러들어간 냉각수는 제2바이패스통로(150)만을 통해서 회수통로(12)로 송수된다. 따라서 저온밸브(61)는 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 저온운전상태에서 폐열회수기(64)로의 냉각수의 송수를 정지시키는 정지수단으로 된다.
도5에 나타낸 냉각수회로는, 냉각수를 배출하는 배출구(613), 제1온도보다 낮은 온도로 배출구(613)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 소정의 경로를 통해 흡입하는 저온구(611), 및 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 배출구(613)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 소정의 경로를 통해 흡입하는 고온구(612)를 구비하는 저온밸브(61); 및 냉각수를 배출하는 배출구(623), 제3온도보다 낮은 온도로 배출구(623)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 소정 경로를 통해 흡입하는 저온구(621) 및 제3온도 이상인 제4온도 이상의 온도로 배출구(623)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 소정 경로를 통해 흡입하는 고온구(622)를 구비한 고온밸브(62)를 포함한다.
도5에 나타낸 냉각수회로는, 엔진(2)의 냉각수토출구(25)와 저온밸브(61)의 저온구(611)를 연결하는 공급통로(11), 저온밸브(61)의 배출구(613)와 엔진(2)의 냉각수흡입구(26)를 연결하는 회수통로(12), 폐열회수기(64)를 통과해서 공급통로(11)와 고온밸브(62)의 저온구(621)를 연결하는 폐열회수통로(13), 라디에이터(63)를 통과해서 공급통로(11)와 고온밸브(62)의 고온구(622)를 연결하는 라디에이터통로(14), 고온밸브(62)의 배출구(623)와 저온밸브(61)의 고온구(612)를 연결하는 제2회수통로(120), 폐열회수기(64)의 하류측의 폐열회수통로(13)와 회수통 로(12)를 연결하는 바이패스통로(15)로 구성된다.
도5의 냉각수회로는 도1 내지 도4의 냉각수회로와 저온밸브 및 고온밸브의 사용양태에서 다르다. 그러나 냉각수의 온도에 따라 폐열회수기, 라디에이터로 흐르는 냉각수의 흐름은 도1 내지 도4의 냉각수회로와 동일하다. 즉 이 냉각수회로는 엔진(2)의 워터펌프(65)가 가동하고 있는 경우, 냉각수의 수온의 여부에 관계없이 냉각수는 바이패스통로(바이패스회로)(15)를 통해서 폐열회수기(64)로 흐른다. 냉각수온도가 소정의 저온보다 높고 소정의 고온보다 낮은 경우(제2온도보다 높고 제3온도보다 낮은 경우)는 폐열회수통로(13)와 제2회수통로(120)를 통해서 폐열회수기(64)를 흘러들어간다. 그러나 고온밸브(62)에서 라디에이터통로(14)는 폐쇄되어 라디에이터(63)에는 냉각수가 흐르지 않는다. 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 경우에는 저온밸브(61)의 고온구(612)는 차단되어 있어 폐열회수통로(13)에 흘러들어간 냉각수는 바이패스통로(15)만을 통해서 회수통로(12)로 송수된다. 즉 바이패스통로(15)가 없는 경우 폐열회수기(64)로의 냉각수의 송수는 정지된다. 따라서 저온밸브(61)는 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 저온운전상태에서 폐열회수기(64)로의 냉각수의 송수는 정지되는 정지수단으로 된다.
도6에 나타낸 냉각수회로는, 냉각수를 배출하는 배출구(613), 제1온도보다 낮은 온도로 배출구(613)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 소정 경로를 통해 흡입하는 저온구(611), 및 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 배출구(613)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 소정 경로를 통해 흡입하는 고온구(612)를 구비하는 저온밸브(61); 냉각수를 흡입하는 흡입구(620), 제3온도보다 낮은 온도로 흡입 구(620)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 저온구(621), 및 제3온도 이상인 제4온도 이상의 온도로 흡입구(620)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온구(622)를 구비한 고온밸브를 포함한다.
도6에 나타낸 냉각수회로는 엔진(2)의 냉각수토출구(25)와 저온밸브(61)의 저온구(611)를 연결하는 공급통로(11), 공급통로(11)와 고온밸브(62)의 흡입구(620)를 연결하는 제2공급통로(110), 저온밸브(61)의 배출구(613)와 엔진(2)의 냉각수흡입구(26)를 연결하는 회수통로(12), 폐열회수기(64)를 통과해서 고온밸브(62)의 저온구(621)와 저온밸브(61)의 고온구(612)를 연결하는 폐열회수통로(13), 라디에이터(63)를 통과해서 고온밸브(62)의 고온구(622)와 저온밸브(61)의 고온구(612)를 연결하는 라디에이터통로(14), 공급통로(11)와 폐열회수기(64)의 상류측의 폐열회수통로(13)를 연결하는 바이패스통로(15), 폐열회수기(64)의 하류측의 폐열회수통로(13)와 회수통로(12)를 연결하는 제2바이패스통로(150)로 구성된다.
도6의 냉각수회로는 도1 내지 도5의 냉각수회로와 저온밸브 및 고온밸브의 사용양태에서 다르다. 그러나 냉각수의 온도에 따라 폐열회수기, 라디에이터에 흐르는 냉각수의 흐름은 도1 내지 도5의 냉각수회로와 동일하다. 즉 이 냉각수회로는 엔진(2)의 워터펌프(65)가 가동하고 있는 경우, 냉각수의 수온의 여부와 관계없이 냉각수는 제1바이패스통로(15)와 제2바이패스통로(바이패스회로)(150)를 통해서 폐열회수기(64)를 흐른다. 냉각수온도가 소정의 온도보다 높고 소정의 온도보다 낮은 경우(제2온도보다 높고 제3온도보다 낮은 경우), 제2공급통로(110)와 폐열회수통 로(13)를 통해서 폐열회수기(64)로 흘러들어간다. 그러나 고온밸브(62)에서 라디에이터통로(14)는 폐쇄되어 라디에이터(63)에는 냉각수가 흐르지 않는다. 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 높은 경우, 저온밸브(61)의 고온구(612)는 차단되어 있어 폐열회수통로(13)에 흘러들어간 냉각수는 제2바이패스통로(150)만을 통해서 회수통로(12)로 송수된다. 즉 제2바이패스통로(150)가 없는 경우, 폐열회수기(64)로의 냉각수의 송수는 정지된다. 따라서 저온밸브(61)는 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 저온운전상태에서 폐열회수기(64)로의 냉각수의 송수는 정지되는 중지수단으로 된다.
도7에 나타낸 냉각수회로는, 냉각수를 배출하는 배출구(613), 제1온도보다 낮은 온도로 배출구(613)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 소정 경로를 통해 흡입하는 저온구(611), 및 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 배출구(613)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 소정 경로를 통해 흡입하는 고온구(612)를 구비한 저온밸브(61); 및 냉각수를 배출하는 배출구(623), 제2온도 보다 낮은 온도로 배출구(623)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 소정 경로를 통해 흡입하는 저온구(621), 및 제3온도 이상인 제4온도 이상의 온도로 배출구(623)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 소정 경로를 통해 흡입하는 고온구(622)를 구비한 고온밸브(62)를 포함한다.
도7에 나타낸 냉각수회로는, 엔진(2)의 냉각수토출구(25)와 저온밸브(61)의 저온구(611)를 연결하는 공급통로(11), 저온밸브(61)의 배출구(613)와 고온밸브(62)의 저온구(621)를 연결하는 제2회수통로(120), 고온밸브(62)의 배출구(623) 와 엔진(2)의 냉각수흡입구(26)를 연결하는 회수통로(12), 라디에이터(63)를 통과해서 공급통로(11)와 저온밸브(61)의 고온구(612)를 연결하는 폐열회수통로(13), 라디에이터(63)를 통과해서 공급통로(11)와 고온밸브(62)의 고온구(622)를 연결하는 라디에이터통로(14), 및 폐열회수기(64)의 하류측의 폐열회수통로(13)와 회수통로(12)를 연결하는 바이패스통로(15)로 구성된다.
도7의 냉각수회로는, 도1 내지 도6의 냉각수회로와 저온밸브 및 고온밸브의 사용양태에서 다르다. 그러나 냉각수의 온도에 따라 폐열회수기, 라디에이터로 흐르는 냉각수의 흐름은 도1 내지 도6의 냉각수회로와 동일하다. 즉 이 냉각수회로는 엔진(2)의 워터펌프(65)가 가동하고 있는 경우, 냉각수의 수온의 여부에 관계없이 냉각수는 공급통로(11), 바이패스통로(바이패스회로)(15)를 통해서 폐열회수기(64)를 흐른다. 냉각수온도가 소정의 저온보다 높고 소정의 고온보다 낮은 경우(제2온도보다 높고 제3온도보다 낮은 경우)는 공급통로(11)와 폐열회수통로(13), 제2회수통로(120)를 통해서 폐열회수기(64)를 흐른다. 그러나 고온밸브(62)에서 라디에이터통로(14)는 폐쇄되어 라디에이터(63)에는 냉각수가 흐르지 않는다. 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 경우에는 저온밸브(61)의 고온구(612)는 차단되어 있어 폐열회수통로(13)로 흘러들어간 냉각수는 바이패스통로(15)만을 통해서 회수통로(12)로 송수된다. 즉 바이패스통로(15)가 없는 경우, 폐열회수기(64)로의 냉각수의 송수는 정지된다. 따라서 저온밸브(61)는 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 저온운전상태에서 폐열회수기(64)로의 냉각수의 송수는 정지되는 정지수단으로 된다.
도8에 나타낸 냉각수회로는, 냉각수를 흡입하는 흡입구(610), 제1온도보다 낮은 온도에서 흡입구(610)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 저온구(611), 및 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 흡입구(610)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온구(612)를 구비한 저온밸브(61); 및 냉각수를 배출하는 배출구(623), 제3온도보다 낮은 온도로 배출구(623)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 소정 경로를 통해 흡입하는 저온구(621), 및 제3온도 이상인 제4온도 이상의 온도로 배출구(623)로부터 배출되는 냉각수의 전량을 소정 경로를 통해 흡입하는 고온구(622)를 구비한 고온밸브(62)를 포함한다.
도8에 나타낸 냉각수회로는, 엔진(2)의 냉각수토출구(25)와 저온밸브(61)의 흡입구(610)를 연결하는 공급통로(11), 저온밸브(61)의 저온구(611)와 엔진(2)의 냉각수흡입구(26)를 연결하는 회수통로(12), 폐열회수기(64)를 통과해서 공급통로(11)와 고온밸브(62)의 저온구(621)를 연결하는 폐열회수통로(13), 라디에이터(63)를 통과해서 공급통로(11)와 고온밸브(62)의 고온구(622)를 연결하는 라디에이터통로(14), 고온밸브(62)의 배출구(623)와 회수통로(12)를 연결하는 제2회수통로(120), 공급통로(11)와 폐열회수기(64)의 상류측의 폐열회수통로(13)를 연결하는 제1바이패스통로(15), 및 폐열회수기(64)의 하류측의 폐열회수통로(13)와 회수통로(12)를 연결하는 제2바이패스통로(150)로 구성된다.
도8의 냉각수회로는, 도1 내지 도7의 냉각수회로와 저온밸브 및 고온밸브의 사용양태에서 다르다. 그러나 냉각수의 온도에 따라 폐열회수기, 라디에이터로 흐르는 냉각수의 흐름은 도1 내지 도7의 냉각수회로와 동일하다. 즉 이 냉각수회로 는, 엔진(2)의 워터펌프(65)가 가동하고 있는 경우, 냉각수의 수온의 여부에 관계없이 냉각수는 공급통로(11), 제1바이패스통로(바이패스회로)(15)를 통해서 폐열회수기(64)로 흘러들어간다. 냉각수온도가 소정의 저온보다 높고 소정의 고온보다 낮은 경우(제2온도보다 높고 제2온도보다 낮은 경우), 공급통로(11)와 폐열회수통로(13)를 통해서 폐열회수기(64)를 흐른다. 그러나 고온밸브(62)에서 라디에이터통로(12)는 폐쇄되어 라디에이터(63)에는 냉각수가 흐르지 않는다. 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 경우에는 저온밸브(61)의 고온구(612)는 차단되어 있어 냉각수는 바이패스통로(15)만을 통해 폐열회수기(64)로 흘러들어간다. 즉 바이패스통로(15)가 없는 경우, 폐열회수기(64)로의 냉각수의 송수는 정지된다. 따라서 저온밸브(61)는 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 저온운전상태에서 폐열로회수기(64)로의 냉각수의 송수는 정지시키는 정지수단으로 된다.
이하 본 발명의 수냉엔진 히트펌프의 실시예를 설명한다.
도9는 본 실시예의 수냉엔진 히프펌프의 기본 구성을 나타낸 것이다. 이 수냉엔진 히트펌프는 수냉식가스엔진(2), 이 엔진을 냉각하는 냉각수회로(1), 이 엔진으로 구동되는 2대의 컴프레서(3), 및 이 컴프레서(3)에 의해 압축되는 냉매가 흐르는 냉매회로(4)를 포함한다.
상기 가스엔진(2)은 실린더용적 950cc의 천연가스를 연료로 하는 것으로, 출력풀리(21), 매니홀드냉각장치(22), 배기가스열교환기(23) 및 배기관(24)을 구비한다. 이 가스엔진(2)은 이후에 설명하는 냉매회로의 냉매의 온도가 낮은 경우에 가스엔진(2)의 회전수를 감소시키는 제어부를 구비한다.
상기 냉각수회로(1)는 저온밸브(61), 고온밸브(62), 라디에이터(63), 폐열회수기(64), 워터펌프(65), 프레셔캡(67), 리저버(68) 및 매니홀드냉각장치(22), 배기가스열교환기(23)를 연결하는 것이다. 상기 저온밸브(61)는 냉각수를 흡입하는 흡입구(610), 제1온도보다 낮은 온도로 흡입구(610)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 저온구(611), 및 제1온도보다 높은 제2온도 이상의 온도로 흡입구(610)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온구(612)를 구비한다. 상기 고온밸브(62)는 냉각수를 흡입하는 흡입구(620), 제3온도보다 낮은 온도로 흡입구(620)로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 저온구(621), 및 제3온도보다 높은 제3온도 이상의 온도로 흡입구(620)으로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온구(622)를 구비한다. 회로로서는 가스엔진(2)의 냉각수토출구(25)와 저온밸브(61)의 흡입구(610)를 연결하는 공급통로(11), 이 저온밸브(61)의 저온구(611)와 가스엔진(2)의 냉각수흡입구(미도시)를 연결하는 회수통로(12), 저온밸브(61)의 고온구(612)와 고온밸브(62)의 흡입구(620)를 연결하는 제2공급통로(110), 폐열회수기(64)를 통과해서 고온밸브(62)의 저온구(621)와 회수통로(12)를 연결하는 폐열회수통로(13), 라디에이터(63)를 통과해서 고온밸브(62)의 고온구(622)와 회수통로(12)를 연결하는 라디에이터통로(14), 프레셔갭(67)을 통과해서 회수통로(12)와 리저버(68)를 연결하는 리저버통로(18), 공급통로(11)와 폐열회수기(64)의 공급구(641)를 연결하는 바이패스통로(15)로 이루어진다. 상기 바이패스통로(15)에는 수로저항(16)이 구비되어 있다. 상기 수로저항(16)은 냉각수의 온도가 소정치(제1온도)보다 낮은 저온운전상태에서, 바이패스회로를 흐르는 유량이 전체 유량(엔진(2)의 냉각수토출 구(25)로부터 송출되는 유량)에 대하여 10%가 되도록 설정된다.
상기 저온밸브(61) 및 고온밸브(62)는 모두 서모스탯밸브로서, 서보스탯이 냉각수의 온도에 따라 가열 또는 냉각되어 열팽창 또는 열수축하여 밸브를 구동하는 것이다. 제1온도는 60℃, 제2온도는 65℃, 제3온도는 70℃, 제4온도는 75℃로 각각 설정된다. 다시 말해서, 제3 및 제4온도(소정의 고온)는 제1 및 제2온도(소정의 저온)보다 높게 설정된다. 즉 제3온도는 제2온도보다 높게 설정된다.
상기 저온밸브(61)는 60℃보다 낮은 냉각수온도에서 그 흡입구(610)와 저온구(611)를 개방연통하고, 흡입구(610)와 고온구(612)는 폐쇄된다. 이 상태에서는 흡입구(610)로부터 흡입된 냉각수의 전량은 저온구(611)로 흐른다. 그리고 냉각수온도가 60℃ 이상으로 될 경우, 반대로 그 흡입구(610)와 저온구(611)는 폐쇄되기 시작하고, 흡입구(610)와 고온구(612)는 개방 개시되어 연통된다. 이 상태에서 흡입구(610)로부터 흡입된 냉각수는 저온구(611)로 흐름과 동시에 고온구(612)로도 흐른다. 더욱이 65℃ 이상에서, 상기 흡입구(610)와 저온구(611)는 완전히 폐쇄되고, 흡입구(610)과 고온구(612)는 완전히 개방된다. 이 상태에서 흡입구(610)로부터 흡입된 냉각수의 전량은 고온구(612)로 흐른다.
상기 저온밸브(61)는 60℃ 내지 65℃에서 그의 저온구(611) 및 고온구(612)를 개폐한다. 상기 고온밸브(62)는 70℃ 내지 75℃에서 그의 저온구(621) 및 고온구(622)를 개폐한다.
상기 라디에이터(63)는 냉각수의 열을 대기로 방출하기 위한 것으로, 수냉식엔진에 통상적으로 이용되는 것이다. 상기 폐열회수기(64)는 냉각수와 냉매 간의 열교환을 실행하는 액-액 열교환기이다. 상기 워터펌프(65)는 엔진에 의해 구동되는 펌프로 냉각수를 순환구동시킨다. 상기 프레셔캡(67)은 냉각수의 증기압을 규제하는 것이고, 상기 리저버(68)는 냉각수의 보급을 실행하는 장치이다.
한편 회수통로(12)에는 워터펌프(65), 배기가스열교환기(23) 및 매니홀드냉각장치(22)가 구비되고, 냉각수의 송수, 엔진 폐열의 냉각수에 의한 회수가 이루어진다.
본 실시예의 냉각수회로(1)는 도1에 나타낸 냉각수회로와 기본 구성이 동일하다.
상기 수냉엔진(2)이 시동되면, 엔진(2)에 의한 워터펌프(65)가 구동되어 냉각수가 공급통로(11)로부터 공급되고, 최종적으로 회수통로(12)로 복귀되어 냉각수회로(1)를 흐른다.
냉각수가 60℃보다 낮을 경우, 저온밸브(61)는 그의 흡입구(610)와 저온구(611)를 개방하여 연통하게 된다. 이 때문에, 공급통로(11)의 냉각수는 저온밸브(61)를 통과해서 바로 회수통로(12)로 복귀되다. 또한 일부의 냉각수는 공급통로(11)로부터 바이패스통로(15)를 통과하여 회수통로(12)로 복귀된다. 이로 인하여 폐열회수기(64)에는 바이패스통로(15)를 통해서 흐르는 냉각수가 공급된다. 상기 회수통로(12)에서는 배기가스열교환기(23) 및 매니홀드냉각장치(22)를 통과하고, 배기가스에 의해 가열되며, 아울러 가스엔진(2)의 실린더블록을 통과하여 가열된다.
상기 냉각수가 60℃보다 낮기 때문에, 저온밸브(61)의 고온구(612)는 개방되 지 않는다. 이 때문에 공급통로(11)로부터 제2공급통로(110)로 냉각수는 공급되지 않는다. 또한 고온밸브(62)는 그 문턱온도가 70℃ 내지 75℃이기 때문에, 그 고온구(622)는 폐쇄되어 있다. 이 때문에 바이패스통로(15)로부터 공급되는 냉각수도 라디에이터(63)에 공급되지 않는다. 따라서 냉각수온도가 60℃ 이하에서는, 라디에이터(63)에 냉각수가 송수되지 않고, 폐열회수기(64)에는 바이패스통로(15)를 통해서 냉각수가 송수되고, 대부분의 냉각수는 공급통로(11)로부터 회수통로(12)로 흘러 순환된다. 회수통로(12)를 흐르는 냉각수는 배기가스열교환기(23), 매니홀드냉각장치(22) 및 실린더블록에 의해 가열된다.
상기 냉각수온도가 60℃ 이상으로 될 경우, 저온밸브(61)의 저온구(611)는 폐쇄되기 시작하고, 고온구(612)는 개방되기 시작한다. 냉각수온도가 65℃이상으로 되면, 저온밸브(61)의 저온구(611)는 완전폐쇄되고, 고온구(612)는 완전 개방된다. 저온구(611)가 폐쇄됨에 따라, 공급통로(11)로부터 직접 회수통로(12)로 복귀하는 냉각수는 없게 된다. 그리고 냉각수는 저온밸브(61)의 고온구(612)를 통과해서 공급통로(11)로부터 제2공급통로(110)로 흐른다. 고온밸브(62)에서 저온구(621)는 개방되고, 고온구(622)는 폐쇄된다. 이 때문에 제2공급통로(110)의 냉각수는 고온밸브(62)의 저온구를 통과하고, 폐열회수기(64)를 통과해서 폐열회수통로(13)로 흐른다. 그리고 최종적으로 회수통로(12)로 복귀된다. 그 경우도 일부의 냉각수는 바이패스통로(15)에서 폐열회수기(64)로 흐른다. 즉 전체의 냉각수는 폐열회수기(64)를 통과하게 된다.
상기 냉각수온도가 70℃ 이상으로 될 경우, 고온밸브(62)의 저온구(621)는 폐쇄되기 시작하고, 고온구(622)는 개방되기 시작한다. 이 때문에 공급통로(11)의 냉각수는 저온밸브(61)의 고온구(612)를 통과해서 제2공급통로(110)로 흐르고, 그로부터 고온밸브(62)의 고온구(622)를 통과해서 라디에이터통로(14)로 흘러들어가, 냉각수는 라디에이터(63) 내를 흐른다. 라디에이터(64)에 의한 방열 때문에 냉각수는 냉각되어 그 온도는 저하된다. 온도가 낮아진 냉각수는 회수통로(12)로 복귀된다. 냉각수온도가 75℃ 이상에서는 고온밸브(62)의 저온구(621)가 완전 폐쇄되고, 고온구(622)는 완전 개방된다. 이 때문에 제2공급통로(110)로 공급된 냉각수는 전부 라디에이터통로(14)로 흘러들어가고, 폐열회수통로(13)에는 흐르지 않는다.
냉매회로(4)는 엔진에 의해 구동되는 2개의 컴프레서(3), 오일 세퍼레이터(71), 사방밸브(72), 실내기 열교환기(73), 실내기 팽창밸브(74), 실외기 팽창밸브(75), 실외기 열교환기(76), 어큐물레이터(77), 서브액밸브(79), 및 폐열회수기(64)를 구비한다. 2개의 컴프레서(3)는 병렬로 배치되고, 엔진(2)의 출력풀리(21)에 설치된 구동벨트(31)에 의해 구동되며, 냉매가스를 단열압축하여 고온고압의 냉매가스로 하는 것이다.
상기 냉매회로(4)는 각각의 컴프레서(3)의 토출구(31)와 사방밸브(72)의 유입구(720)를 연결하는 공급통로(41), 사방밸브(72)의 유출구(723)와 컴프레서(3)의 흡입구(32)를 연결하는 회수통로(42), 사방밸브(72)의 제1개구(721)와 제2개구(722)를 양단으로서 실내기 열교환기(73), 실내기 팽창밸브(74), 실외기 팽창밸브(75) 및 실외기 열교환기(76)를 직렬로 연결하는 열교환통로(43), 및 폐열회수기(64)를 통과해서 열교환통로(43)와 회수통로(42)를 연결하는 폐열회수통로(44)를 구비한다.
상기 공급통로(41)에는 오일세퍼레이터(71)가 설치되고, 분리된 오일은 오일회수통로(45)를 통해 회수통로(42)로 복귀된다. 회수통로(42)에는 어큐물레이터(77)가 설치되어 있다. 이 어큐물레이터(77)는 액상의 냉매를 저장함과 동시에 기상의 냉매를 컴프레서(3)로 복귀시킨다.
상기 열교환통로(43)는 사방밸브(72)의 제1개구(721)와 스핀들밸브(78)를 통해 실내기 열교환기(73)를 연결하는 제1열교환통로부(431); 상기 실내기 팽창밸브(74), 스핀들밸브(78), 실외기 팽창밸브(75)를 통해 실내기 열교환기(73)와 실외기 열교환기(76)를 연결하는 제2열교환통로부(432); 및 실외기 열교환기(76)와 사방밸브(72)의 제2개구(722)를 연결하는 제3열교환통로부(433)로 이루어진다. 실내기 팽창밸브(74)는 제2열교환통로부(432)를 실내기 열교환기(73)로부터 실외기 열교환기(76)로 냉매가 흐를 때에 팽창밸브로서 기능한다. 반대로 실외기 팽창밸브(75)는 제2열교환통로부(432)를 실외기 열교환기(76)로부터 실내기 열교환기(73)로 냉매가 흐를 때에 팽창밸브로서 기능한다.
상기 폐열회수통로(44)는 서브액밸브(79)를 통해 제2열교환통로부(431)와 폐열회수기(64)를 연결하는 제1폐열회수통로부(441), 및 폐열회수기(64)와 회수통로(42)를 연결하는 제2폐열회수통로부(442)로 이루어진다. 상기 서브액밸브(79)는 폐열회수통로(44)에 흐르는 액상의 냉매 유량을 제어하는 밸브이다. 여기에서 외기온도가 냉매의 온도보다 낮은 경우, 서브액밸브(79)는 유량을 증가시키고, 높은 경우에는 서브액밸브(79)는 유량을 감소시키도록 조절된다.
이 냉매엔진 히트펌프의 실내기 열교환기(73) 및 실내기 팽창밸브(74)는 통상 공조될 실내에 배치되고, 엔진(2), 컴프레서(3) 등 다른 부분은 실외에 배치된다. 본 실시예의 수냉엔진 히트펌프는 이상에서 설명한 구성을 갖는다.
다음으로 수냉엔진 히트펌프의 동작을 설명한다.
이 수냉히트펌프를 난방에 사용하는 경우, 사방밸브(72)의 밸브는 사방밸브(72)의 유입구(720)와 제1개구(721)를 연통시킴과 동시에, 사방밸브(72)의 제2개구(722)와 유출구(723)를 연통시키도록 전환된다. 이에 따라 컴프레서(3)에서 단열압축된 고압냉매는 공급통로(41)의 오일 세퍼레이터(71)를 통과하고, 사방밸브(72)를 통해 제1열교환통로부(431)로 흐르고, 실내기 열교환기(73)로 들어간다. 이 실내기 열교환기(73)에서 냉매의 열은 실내 공기로 전달되고, 냉매의 온도는 낮아진다. 반대로 실내 공기는 가열되어 난방된다. 실내기 열교환기(73)를 나온 냉매는 실내기 팽창밸브(74)를 통과하고 단열팽창되며, 냉매의 온도가 냉각되어 일부는 액화됨과 동시에 냉매의 온도는 저하된다. 일부가 액화된 냉매는 제2열교환통로부(432)를 통과해서 실외기 열교환기(76)로 들어간다. 이 실외기 열교환기(76)에서 외기의 열은 냉매로 전달된다. 이에 의해 냉매는 가열되고 액상의 냉매는 기화하여 기체로 된다. 기체로 된 냉매는 사방밸브(72)를 통해 회수통로(42)로 들어가고, 어큐물레이터(77)에서 기액분리되어 기상냉매만이 컴프레서(3)로 복귀된다. 또한 제2열교환통로부(432)로 흐르는 액상냉매는 폐열회수통로(44)로 흐른다. 즉 제2열교환통로부(432)의 액상의 냉매의 일부는 서브액밸브(79)를 통과해서 폐열회수기(64)로 들어가고, 회수통로(42)로 흐른다. 폐열회수기(64)에서는 액상의 냉매가 가열 기화 되어 기상냉매로 된다.
상기 폐열회수기(64)에서 회수된 열량은 냉각수온도에서 크게 변동된다. 이 실시예에서 냉각수온도가 60℃보다 낮은 온도에서는 저온밸브(61)에 의해 냉각수는 공급통로(11)로부터 제2공급통로(110)로 공급되지 않는다. 이 때문에 폐열회수기(64)에는 바이패스통로(15)를 통과하는 냉각수만이 공급된다. 냉각수온도가 60℃ 이상으로 될 경우, 저온밸브(61)의 고온구(612)가 개방되기 시작하고, 냉각수는 공급통로(11)로부터 제2공급통로(110)로 공급되기 시작한다. 냉각수온도가 65℃ 이상이고 70℃보다 낮은 온도에서는 전체의 냉각수가 폐열회수기(64)를 통과한다. 냉각수온도가 75℃ 이상에서는 제2공급통로(110)의 냉각수는 고온밸브(62)의 고온구(622)를 통과해서 라디에이터(63)로 흐르기 시작하고, 폐열회수기(64)로 흐르는 냉각수는 감소하기 시작한다. 냉각수온도가 75℃ 이상에서는 폐열회수기(64)로 흐르는 냉각수는 바이패스통로(15)를 흐르는 냉각수만으로 이루어진다.
난방운전에서는 실외기 열교환기(76) 및 폐열회수기(64)에서 외기 및 냉각수로부터 냉매로 전달된 열이 실내기 열교환기(73)에서 실내의 공기를 가열하는 것으로 사용된다.
다음으로 냉방에 사용되는 경우를 설명한다. 먼저 사방밸브(72)의 밸브는 그 사방밸브(72)의 유입구(720)와 제2개구(722)를 연통시킴과 동시에, 사방밸브(72)의 제1개구(721)와 유출구(723)를 연통시키도록 전환된다. 이에 따라 컴프레서(3)에서 단열압축된 고온고압의 냉매는 공급통로(41)로부터 사방밸브(72)를 통해 제3열교환통로부(433)로 흐르고, 실외기 열교환기(76)로 들어간다. 이 실외기 열교환기(76) 에서 냉매의 열은 실외의 공기로 전달되고, 냉매의 온도는 낮아진다. 실외기 열교환기(76)를 나온 냉매는 실외기 팽창밸브(75)를 통과해서 단열팽창되고, 냉매의 온도가 냉각되어 일부가 액화됨과 동시에 냉매의 온도는 낮아진다. 일부가 액화된 냉매는 제2열교환통로부(432)를 통해서 실외기 열교환기(73)로 들어간다. 이 실내기 열교환기(73)에서 실내의 공기를 냉각하고, 냉매는 반대로 가열되어 액상의 냉매는 기화되어 기체로 된다. 기체로 된 냉매는 사방밸브(72)를 통해 회수통로(42)로 들어가고, 어큐물레이터(77)에서 기액분리되어 기상 냉매만이 컴프레서(3)로 복귀된다. 또한 제2열교환통로부(432)로 흐르는 기상냉매는 서브액밸브(79)에 의해 차단되어 폐열회수통로(44)로 흐르지 않는다.
본 냉매회로에서는 보통 폐열회수기(64)로 냉각수가 흐른다. 외기온도가 낮은 상태에서의 냉방운전에 있어서 실내기 열교환기(73)의 온도가 지나치게 저하될 경우, 실내기 열교환기(73)의 동결방지를 위하여 온-오프(ON-OFF) 제어를 실행하여 단속운전을 하지 않으면 안된다. 그러나 서브액밸브(79)를 개방하는 것으로, 냉매회로(4)의 저압측에 열을 부여할 수 있고, 실내기 열교환기(73)가 동결하는 것을 방지할 수 있기 때문에 연속운전이 가능하다.
냉방운전에서는 실외기 열교환기(76)에서 냉매의 열이 외기로 전달되고, 실내기 열교환기(73)에서 실내의 열이 냉매로 전달되어 실내의 온도는 저하된다.
다음으로 본 실시예의 수냉엔진 히트펌프를 외기온도가 -5℃로, 실외기 열교환기(76)에 의한 열의 공급상승이 충분히 이루어질 수 없는 상태에서, 난방을 위하여 엔진을 시동시킬 경우, 엔진 시동 후의 경과시간 0 내지 10 분간의 엔진 회전 수, 냉각수온도 및 냉매 저압의 시험결과를 설명한다.
비교를 위하여 실시예의 냉각엔진 히트펌프에서 바이패스통로(15)만을 폐쇄한 비교예의 수냉엔진 히트펌프를 제작하고, 외기온도를 동일하게 -5℃로 실외기 열교환기(76)에 의한 열의 공급상승이 충분히 이루어질 수 없는 상태에서, 난방을 위한 엔진을 시동할 경우, 시간경과 0 내지 10분간의 엔진 회전수, 냉각수온도 및 냉매 저압의 시험결과를 구하였다.
획득한 시험결과는 표1, 도10, 도11 및 도12에 나타내었다. 바이패스 없음은 비교예의 수냉엔진 히트펌프의 값이고, 바이패스 있음은 본 실시예의 수냉엔진 히트펌프의 값을 나타낸다. 도10은 시동 후의 경과시간과 엔진회전수의 관계를 나타낸 그래프이고, 도11은 시동 후의 경과시간과 냉각수 수온의 관계를 나타낸 그래프이며, 도12는 시동 후의 경과시간과 냉매 저압의 관계를 나타낸 그래프이다.
실시예 및 비교예의 수냉엔진 히트펌프는 모두, 엔진을 시동하면 1분 후에 엔진회전수는 1000회전/분이 되고, 냉매 저압은 어느 쪽이나 0.65MPa로부터 0.3MPa로 저하된다. 냉각수 온도는 실시예의 것이 -5℃로부터 0℃로, 비교예의 것이 -5℃로부터 5℃로 변화되고, 비교예의 수냉엔진 히트펌프의 냉각수온도가 보다 높게 이루어진다.
[표1]
시간 (분) 엔진회전수(min-1) 냉각수 수온(℃) 냉매저압(Mpa)410A
바이패스 없음 바이패스 있음 바이패스 없음 바이패스 있음 바이패스 없음 바이패스 있음
0 0 0 -5 -5 0.65 0.65
1 1000 1000 5 0 0.3 0.3
2 1000 1100 15 10 0.31 0.32
3 1000 1200 25 25 0.32 0.35
4 1000 1300 35 45 0.33 0.38
5 1000 1400 45 60 0.34 0.41
6 1000 1600 55 60 0.35 0.45
7 1200 1800 60 60 0.37 0.49
8 1400 2000 60 60 0.4 0.54
9 1600 2300 60 60 0.44 0.6
10 1800 2300 60 60 0.5 0.66
경과시간 2분이 되면, 실시예에서는 엔진회전수가 1100회전/분으로 상승하기 시작하고, 실시예에서는 2분부터 9분까지 엔진의 회전수는 증가를 계속하며, 9분후에 2300회전수/분으로 일정하게 된다. 이에 대하여 비교예에서는 2분부터 6분까지 1000회전/분으로 저속회전을 유지하고, 6분 경과 후 회전수의 증가를 보이고, 10분경과시의 엔진 회전수는 1800회전/분이다.
냉각수 온도는, 실시예에서 0분부터 5분까지 초기는 냉각수의 온도상승속도가 느리고 후반부에는 급속한 온도상승을 나타내며, 5분 후에 60℃로 되고 그 후 60℃를 유지한다.
이에 대하여 비교예에서는 0분에서 7분까지 거의 일정한 온도상승을 나타내고, 7분 후에 60℃로 되며 그 후 60℃를 유지한다.
실시예와 비교예를 비교해 보면, 0분에서 3분에서는 실시예의 냉각수 온도가 비교예의 냉각수 온도보다 낮고, 3분 경과 후 실시예와 비교예는 동일하게 되고, 그 후 3분부터 7분까지에서 실시예의 냉각수 온도가 비교예의 냉각수 온도보다 높 다.
냉매 저압에서는 실시예 및 비교예 모두, 1분 경과후 냉매 저압은 더욱 저하되어 최저보다도 높고, 10분 경과시에는 실시예의 냉매저압은 0.66MPa임에 대하여 비교예의 냉매 저압은 0.5MPa를 넘지 않는다.
냉매 저압이 높아지면 엔진의 회전수를 높일 수 있다. 도10의 실시예의 엔진회전수의 증가는 도12의 실시예의 냉매 저압이 압력증가와 대응한다.
냉매 저압에서 2분 경과 후, 실시예의 냉매 저압은 비교예의 냉매 저압보다 낮다. 이것은 엔진으로 구동되는 컴프레서(3)에 제공되는 냉매의 가스압이 실시예에서는 높고, 비교예에서는 낮은 것을 의미한다. 즉 실시예에서는 보다 고압의 냉매가스가 컴프레서로 제공되고, 더욱이 엔진의 회전수가 높기 때문에, 보다 다량의 냉매가스가 컴프레서에서 단열압축된다. 이로 인하여 다량의 고온고압의 냉매가 실내기 열교환기(73)로 제공되고 엔진 시동 후로부터 단시간에 실내기 열교환기(73)에서 온풍을 얻게 된다.
엔진 기동 후, 3분 이내의 냉각수온도가 낮은 것은 바이패스통로(15)를 통과해서 흐르는 냉각수가 폐열회수기(64)에서 대략 -20℃의 냉매로 열을 전달하기 때문이다. 실시예에서는 엔진의 기동에 따른 냉각수온도의 상승이 바이패스통로에서의 냉매에 의한 냉각 때문에 비교예보다도 일시적으로 낮아진다. 그러나 도10으로부터 명확하게 알 수 있듯이, 실시예의 엔진 회전수는 비교예의 엔진 회전수보다 높다. 즉 단위시간당 보다 많은 연료를 실시예의 연료는 소비되고, 단위시간당 실시예의 냉각수는 보다 많은 열량을 엔진으로부터 공급된다.
실시예에서는 냉각수에 보다 많은 열량이 엔진에서 공급되기 때문에 냉매저압이 높고, 보다 다량의 냉매가스가 컴프레서에서 단열압축된다. 이로 인하여 다량의 고온고압의 냉매가 실내기 열교환기(73)로 제공되고, 엔진 기동 후로부터 단시간에 실내기 열교환기(73)에서 온풍을 얻을 수 있게 된다.
따라서 실시예의 수냉엔진 히트펌프에 나타낸 바와 같이, 외기온도가 낮고 실외기 열교환기(76)에 의한 흡열을 기대할 수 없는 경우, 엔진구동에 따른 엔진폐열회수가 높아지고, 보다 단시간에 실내기 열교환기(73)에 의한 가온이 가능하게 된다.
본 실시예에서는 특정의 냉각수회로 및 냉매회로에 대하여 설명하지만, 이 실시예에 한정되는 것은 아니고, 종래로부터 알 수 있는 냉각수회로에 바이패스통로를 설치하거나, 또는 종래로부터 알 수 있는 냉매회로를 채용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본발명에 따른 수냉엔진 히트펌프는 냉각수가 갖고 있는 열을 엔진 시동시로부터 이용하여 저온냉방에서의 동작개시를 신속히 실행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 수냉식의 엔진, 상기 엔진에 의해 구동되는 냉매압축용 컴프레서, 냉매용 열교환기, 및 상기 엔진의 열을 냉매로 전달하기 위한 폐열회수장치를 구비하고,
    상기 폐열회수장치는 상기 엔진을 냉각하기 위한 냉각수회로, 상기 컴프레서에 의해 압축되는 냉매를 순환시키는 냉매회로, 상기 냉각수회로 및 냉매회로에 연결되어 냉각수의 열을 상기 냉매로 전달하는 폐열회수기, 상기 냉각수회로를 순환하는 냉각수의 온도가 소정치보다 낮은 저온운전상태에서 상기 폐열회수기에 냉각수의 송수를 정지시키는 정지수단을 구비하는 수냉엔진 히트펌프로서,
    상기 냉각수회로는 상기 정지수단을 바이패스해서 상기 폐열회수기에 냉각수를 송수하는 바이패스회로를 포함하는
    수냉엔진 히트펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바이패스회로는
    그 바이패스회로를 흐르는 수량을 규제하는 수로저항이 설치되는
    수냉엔진 히트펌프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정지수단은 소정의 저온에서 밸브를 개폐하는 저온밸브이고,
    상기 냉각수회로는 라디에이터와 상기 라디에이터로의 상기 냉각수 송수의 개폐를 상기 소정의 저온보다 높은 소정의 고온에서 밸브를 개폐하는 고온밸브를 구비하는
    수냉엔진 히트펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 저온밸브는 냉각수를 흡입하는 흡입구, 제1온도보다 낮은 온도로 상기 흡입구로부터 흡입되는 냉각수의 전량을 배출하는 저온구, 및 상기 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 상기 흡입구로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온구를 구비하고,
    상기 고온밸브는 냉각수를 흡입하는 흡입구, 제3온도보다 낮은 온도로 상기 흡입구로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 저온구, 및 상기 제3온도 이상인 제3온도 이상의 온도로 상기 흡입구로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온구를 구비하고,
    상기 냉각수회로는 상기 엔진의 냉각수토출구와 상기 저온밸브의 흡입구를 연결하는 공급통로, 상기 저온밸브의 저온구와 엔진의 냉각수흡입구를 연결하는 회 수통로, 상기 저온밸브의 고온구와 고온밸브의 흡입구를 연결하는 제2공급통로, 상기 폐열회수기를 통과해서 고온밸브의 저온구와 상기 회수통로를 연결하는 폐열회수통로, 및 상기 라디에이터를 통과해서 상기 고온밸브의 고온구와 상기 회수통로를 연결하는 라디에이터통로를 구비하며,
    상기 바이패스회로는 상기 공급통로와 폐열회수기의 공급구를 연결하는 바이패스통로로 이루어지는
    수냉엔진 히트펌프.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 저온밸브는 냉각수를 흡입하는 흡입구, 제1온도보다 낮은 온도로 상기 흡입구로부터 흡입되는 냉각수의 전량을 배출하는 저온구, 및 상기 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 상기 흡입구로부터 흡입되는 냉각수의 전량을 배출하는 고온구를 구비하고,
    상기 고온밸브는 냉각수를 배출하는 배출구, 제3온도보다 낮은 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 저온구, 및 상기 제3온도 이상인 제온도 이상의 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 고온구를 구비하고,
    상기 냉각수회로는 상기 엔진의 냉각수토출구와 저온밸브의 흡입구를 연결하는 공급통로, 상기 저온밸브의 저온구와 엔진의 냉각수흡입구를 연결하는 회수통 로, 상기 폐열회수기를 통과해서 저온밸브의 고온구와 상기 고온밸브의 저온구를 연결하는 폐열회수통로, 상기 라디에이터를 통과해서 저온밸브의 고온구와 상기 고온밸브의 고온구를 연결하는 라디에이터통로, 및 상기 고온밸브의 배출구와 상기 회수통로를 연결하는 제2회수통로를 구비하며,
    상기 바이패스통로는 상기 공급통로와 상기 폐열회수기의 흡입구를 연결하는 바이패스통로, 및 상기 폐열회수기의 유출구와 상기 회수통로 및 제2회수통로 중 어느 하나를 연결하는 제2바이패스통로로 이루어지는
    수냉엔진 히트펌프.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 저온밸브는 냉각수를 흡입하는 흡입구, 제1온도보다 낮은 온도로 상기 흡입구로부터 흡입되는 냉각수의 전량을 배출하는 저온구, 및 상기 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 상기 흡입구로부터 흡입되는 냉각수의 전량을 배출하는 고온구를 구비하고,
    상기 고온밸브는 냉각수를 흡입하는 흡입구, 제3온도보다 낮은 온도로 상기 흡입구로부터 흡입되는 냉각수의 전량을 배출하는 저온구, 및 상기 제3온도 이상인 제4온도 이상의 온도로 상기 흡입구로부터 흡입되는 냉각수의 전량을 배출하는 고온구를 구비하고,
    상기 냉각수회로는 상기 엔진의 냉각수토출구와 고온밸브의 흡입구를 연결하 는 공급통로, 상기 고온밸브의 저온구와 저온밸브의 흡입구를 연결하는 제2공급통로, 상기 저온밸브의 저온구와 엔진의 냉각수흡입구를 연결하는 회수통로, 상기 폐열회수기를 통과해서 저온밸브의 고온구와 회수통로를 연결하는 폐열회수통로, 및 상기 라디에이터를 통과해서 고온밸브의 고온구와 회수통로를 연결하는 라디에이터통로를 구비하며,
    상기 바이패스통로는 상기 공급통로와 폐열회수기의 공급구를 연결하는 바이패스통로로 이루어지는
    수냉엔진 히트펌프.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 저온밸브는 냉각수를 배출하는 배출구, 제1온도보다 낮은 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 저온구, 및 상기 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 고온구를 구비하고,
    상기 고온밸브는 냉각수를 흡입하는 흡입구, 제3온도보다 낮은 온도로 상기 흡입구로부터 흡입되는 냉각수의 전량을 배출하는 저온구, 및 상기 제3온도 이상인 제4온도 이상의 온도로 상기 흡입구로부터 흡입되는 냉각수의 전량을 배출하는 고온구를 구비하고,
    상기 냉각수회로는 상기 엔진의 냉각수토출구와 고온밸브의 흡입구를 연결하 는 공급통로, 상기 고온밸브의 저온구와 저온밸브의 저온구를 연결하는 제2공급통로, 상기 저온밸브의 배출구와 엔진의 냉각수흡입구를 연결하는 회수통로, 상기 폐열회수기를 통과해서 제2공급통로와 저온밸브의 고온구를 연결하는 폐열회수통로, 및 상기 라디에이터를 통과해서 고온밸브의 고온구와 상기 저온밸브의 고온구를 연결하는 라디에이터통로를 구비하며,
    상기 바이패스통로는 상기 공급통로와 제2공급통로를 연결하는 제1바이패스통로, 및 상기 폐열회수기의 하류측의 폐열회수통로와 상기 회수통로를 연결하는 제2바이패스통로로 이루어지는
    수냉엔진 히트펌프.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 저온밸브는 냉각수를 배출하는 배출구, 제1온도보다 낮은 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 저온구, 및 상기 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 고온구를 구비하고,
    상기 고온밸브는 냉각수를 배출하는 배출구, 제3온도보다 낮은 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 저온구, 및 상기 제3온도 이상인 제온도 이상의 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 고온구를 구비하고,
    상기 냉각수회로는 상기 엔진의 냉각수토출구와 상기 저온밸브의 저온구를 연결하는 공급통로, 상기 저온밸브의 배출구와 엔진의 냉각수흡입구를 연결하는 회수통로, 상기 폐열회수기를 통과해서 상기 공급통로와 상기 고온밸브의 저온구를 연결하는 폐열회수통로, 상기 라디에이터를 통과해서 상기 공급통로와 상기 고온밸브의 고온구를 연결하는 라디에이터통로, 및 상기 고온밸브의 배출구와 상기 저온밸브의 고온구를 연결하는 제2회수통로를 구비하며,
    상기 바이패스회로는 상기 폐열회수기의 하류측의 폐열회수통로와 상기 회수통로를 연결하는 바이패스통로로 이루어지는
    수냉엔진 히트펌프.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 저온밸브는 냉각수를 배출하는 배출구, 제1온도보다 낮은 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 저온구, 및 상기 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 고온구를 구비하고,
    상기 고온밸브는 냉각수를 흡입하는 흡입구, 제3온도보다 낮은 온도로 상기 흡입구로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 저온구, 및 상기 제3온도 이상인 제3온도 이상의 온도로 상기 흡입구로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온구를 구비하고,
    상기 냉각수회로는 상기 엔진의 냉각수토출구와 상기 저온밸브의 저온구를 연결하는 공급통로, 상기 공급통로와 상기 고온밸브의 흡입구를 연결하는 제2공급통로, 상기 저온밸브의 배출구와 상기 엔진의 냉각수흡입구를 연결하는 회수통로, 상기 폐열회수기를 통과해서 상기 고온밸브의 저온구와 상기 저온밸브의 고온구를 연결하는 폐열회수통로, 및 상기 라디에이터를 통과해서 상기 고온밸브의 고온구와 상기 저온밸브의 고온구를 연결하는 라디에이터통로를 구비하며,
    상기 바이패스회로는 상기 공급통로와 상기 폐열회수기의 상류측의 폐열회수통로를 연결하는 제1바이패스통로, 및 상기 폐열회수기의 하류측의 폐열회수통로와 상기 회수통로를 연결하는 제2바이패스통로로 이루어지는
    수냉엔진 히트펌프.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 저온밸브는 냉각수를 배출하는 배출구, 제1온도보다 낮은 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 저온구, 및 상기 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 고온구를 구비하고,
    상기 고온밸브는 냉각수를 배출하는 배출구, 제3온도보다 낮은 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 저온구, 및 상기 제3온도 이상인 제온도 이상의 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 고온 구를 구비하고,
    상기 냉각수회로는 상기 엔진의 냉각수토출구와 상기 저온밸브의 저온구를 연결하는 공급통로, 상기 저온밸브의 배출구와 상기 고온밸브의 저온구를 연결하는 제2회수통로, 상기 고온밸브의 배출구와 상기 엔진의 냉각수흡입구를 연결하는 회수통로, 상기 폐열회수기를 통과해서 상기 공급통로와 상기 저온밸브의 고온구를 연결하는 폐열회수통로, 및 상기 라디에이터를 통과해서 상기 공급통로와 상기 고온밸브의 고온구를 연결하는 라디에이터통로를 구비하며,
    상기 바이패스회로는 상기 폐열회수기의 하류측의 상기 폐열회수통로와 상기 회수통로를 연결하는 바이패스통로로 이루어지는
    수냉엔진 히트펌프.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 저온밸브는 냉각수를 흡입하는 흡입구, 제1온도보다 낮은 온도로 상기 흡입구로부터 흡입되는 냉각수의 전량을 배출하는 저온구, 및 상기 제1온도 이상인 제2온도 이상의 온도로 상기 흡입구로부터 흡입된 냉각수의 전량을 배출하는 고온구를 구비하고,
    상기 고온밸브는 냉각수를 배출하는 배출구, 제3온도보다 낮은 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 저온구, 및 상기 제3온도 이상인 제온도 이상의 온도로 상기 배출구로부터 배출되는 냉각수의 전량을 흡입하는 고온 구를 구비하고,
    상기 냉각수회로는 상기 엔진의 냉각수토출구와 상기 저온밸브의 흡입구를 연결하는 공급통로, 상기 저온밸브의 저온구와 상기 엔진의 냉각수흡입구를 연결하는 회수통로, 상기 폐열회수기를 통과해서 상기 공급통로와 상기 고온밸브의 저온구를 연결하는 폐열회수통로, 상기 라디에이터를 통과해서 상기 공급통로와 상기 고온밸브의 고온구를 연결하는 라디에이터통로, 및 상기 고온밸브의 배출구와 상기 회수통로를 연결하는 제2회수통로를 구비하며,
    상기 바이패스회로는 상기 공급통로와 폐열회수기의 상류측의 상기 폐열회수통로를 연결하는 제1바이패스통로, 및 상기 폐열회수기의 하류측의 상기 폐열회수통로와 상기 회수통로를 연결하는 제2바이패스통로로 이루어지는
    수냉엔진 히트펌프.
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