KR20200044733A - A gas heat-pump system - Google Patents

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KR20200044733A
KR20200044733A KR1020200006326A KR20200006326A KR20200044733A KR 20200044733 A KR20200044733 A KR 20200044733A KR 1020200006326 A KR1020200006326 A KR 1020200006326A KR 20200006326 A KR20200006326 A KR 20200006326A KR 20200044733 A KR20200044733 A KR 20200044733A
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supercharger
engine
mixer
heat pump
buffer tank
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Application number
KR1020200006326A
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Inventor
장희중
최송
정용규
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엘지전자 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a gas heat pump system which prevents mixed gas leakage in a supercharger. According to embodiments of the present invention, the gas heat pump system has an engine module including: a mixer to mix air and fuel to discharge mixed gas to an engine side; a supercharger arranged between the mixer and the engine to compress mixed gas discharged from the mixer by rotating power of an engine or a motor and then discharge compressed mixed gas to an intake manifold side of the engine; a control means arranged between the supercharger and the engine to control an amount of compressed mixed gas supplied to the intake manifold side of the engine; a transport pipe to connect the supercharger and the control means; a buffer tank to cover at least a portion of the supercharger to collect mixed gas leaked from the supercharger; and an equal pressure flow path allowing the buffer tank and the transport pipe to communicate with each other to transfer mixed gas of the transport pipe into the buffer tank to control the internal pressure of the buffer tank.

Description

가스 히트펌프 시스템 {A gas heat-pump system}Gas heat pump system {A gas heat-pump system}
본 발명은 가스 히트펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a gas heat pump system.
히트펌프 시스템은 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있는 냉동 사이클이 구비되는 시스템으로서, 온수 공급장치 또는 냉난방 장치와 연동될 수 있다. 즉, 냉동 사이클의 냉매와 소정의 축열 매체가 열교환 하여 얻어진 열원을 이용하여 온수를 생산하거나, 냉난방을 위한 공기 조화를 수행할 수 있다.The heat pump system is a system equipped with a refrigeration cycle capable of performing cooling or heating operation, and may be interlocked with a hot water supply device or an air conditioning device. That is, hot water may be produced using a heat source obtained by heat exchange between a refrigerant in a refrigeration cycle and a predetermined heat storage medium, or air conditioning for air conditioning may be performed.
상기 냉동 사이클에는, 냉매의 압축을 위한 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압하는 팽창장치 및 상기 감압된 냉매를 증발시키는 증발기가 포함된다.The refrigeration cycle includes a compressor for compressing the refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor, an expansion device for decompressing the refrigerant condensed in the condenser, and an evaporator for evaporating the decompressed refrigerant.
상기 히트펌프 시스템에는, 가스 히트펌프 시스템이 포함된다. 가정용이 아닌, 산업용이나 큰 빌딩의 공기조화를 위하여 대용량의 압축기가 요구된다. 즉, 많은 양의 냉매를 고온 고압의 기체로 압축하기 위한 압축기를 구동하기 위하여 전기 모터가 아닌 가스 엔진을 이용하는 시스템으로서 가스 히트펌프 시스템이 사용될 수 있다. The heat pump system includes a gas heat pump system. A large-capacity compressor is required for air conditioning in industrial or large buildings, not for household use. That is, a gas heat pump system may be used as a system that uses a gas engine rather than an electric motor to drive a compressor for compressing a large amount of refrigerant into a gas of high temperature and high pressure.
상기 가스 히트펌프 시스템에는, 연료와 공기의 혼합물(이하, 혼합기)을 이용하여 동력을 발생시키는 엔진이 포함된다. 일례로, 엔진에는, 상기 혼합기가 공급되는 실린더와, 상기 실린더 내에서 운동 가능하게 제공되는 피스톤이 포함될 수 있다.The gas heat pump system includes an engine that generates power using a mixture of fuel and air (hereinafter, a mixer). In one example, the engine may include a cylinder supplied with the mixer and a piston movably provided within the cylinder.
상기 가스 히트펌프 시스템에는, 상기 엔진에 혼합기를 공급하기 위한 공기 공급장치와, 연료 공급장치 및 공기와 연료를 혼합하기 위한 믹서(mixer)가 포함된다. The gas heat pump system includes an air supply device for supplying a mixer to the engine, a fuel supply device, and a mixer for mixing air and fuel.
상기 공기 공급장치에는, 공기를 정화하기 위한 공기 여과기가 포함될 수 있다. 그리고, 상기 연료 공급장치에는 일정한 압력의 연료를 공급하기 위한 제로 가버너(zero governor)가 포함된다. The air supply device may include an air filter for purifying air. In addition, the fuel supply device includes a zero governor for supplying fuel at a constant pressure.
상기 제로 가버너는 연료의 입구압력의 크기 또는 유량의 변화에 관계)없이, 출구압력을 일정하게 조절하여 공급하는 장치로서 이해될 수 있다. 일례로, 상기 제로 가버너에는, 연료의 압력을 감압하는 노즐부와, 상기 노즐부에서 감압된 압력이 작용하는 다이아프램(diaphragm) 및 상기 다이아프램의 작동에 의하여 개폐되는 밸브장치가 포함될 수 있다.The zero governor can be understood as a device that regulates and supplies the outlet pressure constant regardless of the magnitude of the inlet pressure or the change in the flow rate of the fuel. For example, the zero governor may include a nozzle unit for reducing the pressure of the fuel, a diaphragm in which the pressure reduced in the nozzle unit acts, and a valve device opened and closed by the operation of the diaphragm. .
상기 공기 여과기를 통과한 공기와, 상기 제로 가버너에서 토출된 연료는 상기 믹서에서 혼합되어(혼합기), 상기 엔진에 공급될 수 있다.The air passing through the air filter and the fuel discharged from the zero governor are mixed in the mixer (mixer) and supplied to the engine.
그리고, 상기 엔진에 공급된 혼합기가 연소되면, 상기 엔진으로부터 배기가스가 토출될 수 있다. 상기 가스 히트펌프 시스템에는, 상기 배기가스에서 발생되는 소음을 저감하기 위한 머플러(muffler)가 더 포함된다.In addition, when the mixer supplied to the engine is burned, exhaust gas may be discharged from the engine. The gas heat pump system further includes a muffler for reducing noise generated from the exhaust gas.
종래의 가스 히트펌프 시스템에 관한 선행문헌은 아래와 같다.Prior literature on a conventional gas heat pump system is as follows.
1. 등록번호 (등록일자) : 10-1341533 (2013년 12월 9일)1. Registration number (date of registration): 10-1341533 (December 9, 2013)
2. 발명의 명칭 : 가스히트펌프 시스템 및 이의 제어방법2. Name of invention: Gas heat pump system and control method thereof
상기와 같은 종래 가스히트펌프는 주택용 LNG나 LPG 등을 열원으로 하는 가스 엔진을 이용하여, 압축기 냉매를 순환시켜, 여름철에는 냉방모드로 작동하고, 겨울철에는 난방모드로 작동한다. The conventional gas heat pump as described above uses a gas engine that uses LNG or LPG for home as a heat source to circulate the compressor refrigerant, and operates in a cooling mode in summer and a heating mode in winter.
하지만, 자연흡기 방식으로 가스엔진에 공기를 공급하고, 주택용 LNG나 LPG를 연료로 공급할 경우, 낮은 공급압력(1~2.5 kPa)으로 인해 가스엔진의 출력이 감소하게 되는 문제가 있다.However, when supplying air to the gas engine by natural aspiration method, and supplying LNG or LPG for housing as fuel, there is a problem that the output of the gas engine is reduced due to a low supply pressure (1 to 2.5 kPa).
또한, 여름철의 경우 가스히트펌프 시스템은 실내의 온도를 낮추기 위해 냉방모드로 작동하게 되는데, 실외의 기온이 고온인 경우, 높은 기온으로 인해 가스엔진으로 고온의 공기가 공급된다.In addition, in the summer, the gas heat pump system operates in a cooling mode to lower the temperature in the room. When the outdoor temperature is high, high temperature air is supplied to the gas engine due to the high temperature.
이에 따라, 가스엔진으로 저밀도의 공기가 공급되어 가스엔진의 출력이 감소하게 된다. 그 결과, 가스엔진의 출력이 높은 냉방부하를 따라갈 수 없어, 냉방 불량의 원인이 될 수 있다. Accordingly, low-density air is supplied to the gas engine, thereby reducing the output of the gas engine. As a result, the output of the gas engine cannot keep up with the high cooling load, which may cause cooling failure.
또한, 이를 해결하기 위해, 자동차의 엔진과 같이, 공기를 과급기로 가압한 후, 공기량에 따라 연료량을 조절하면서 공급하면, 가스 연료의 배관 내 공급압력(약 2.5kPa)이 과급압력(약 30kPa)보다 낮아 연료 공급이 어려워지는 문제도 있다. In addition, to solve this, like the engine of a vehicle, after pressurizing the air with a supercharger and supplying while adjusting the fuel amount according to the air amount, the supply pressure (about 2.5kPa) in the gas fuel pipe is the supercharge pressure (about 30kPa). There is also a problem that fuel supply becomes difficult because it is lower.
또한, 엔진의 성능을 향상시키기 위해서, 믹서와 엔진에 슈퍼차저를 구비하여, 엔진으로 공급되는 혼합기를 과급하여 엔진으로 공급하는 경우, 슈퍼차저 특성 상 혼합기 가스의 누설이 발생하고, 누설된 혼합기 가스가 스파크 등의 원인에 의해서 발화되면서, 안전상의 문제가 발생되는 문제와 더불어 연료 누설에 따라서 엔진 성능 및 효율이 저하되는 문제도 있었다. In addition, in order to improve the performance of the engine, when the mixer and the engine is provided with a supercharger, and the mixer supplied to the engine is supercharged and supplied to the engine, leakage of the mixer gas occurs due to the characteristics of the supercharger, and the leaked mixer gas While being ignited by a cause such as sparks, there was a problem that a safety problem was generated, as well as a problem that the engine performance and efficiency deteriorated according to fuel leakage.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 엔진 운전 시, 과급을 위해 구동되는 슈퍼차저의 적어도 일부를 커버하면서, 혼합기가 누설되지 않도록 가압하여, 슈퍼차저에서의 혼합기 누설을 방지하고, 혼합기 누설에 따른 문제를 해결할 수 있는 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve this problem, while driving the engine, while covering at least a portion of the supercharger driven for supercharging, pressurizes the mixer not to leak, prevents the mixer from leaking in the supercharger, and the mixer An object of the present invention is to provide a gas heat pump system that can solve the problems caused by leakage.
또한, 슈퍼차저에서 누설된 혼합기가 외부로 노출되지 않고, 엔진에서 모두 연소될 수 있는 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a gas heat pump system that can be burned in an engine without exposing the mixer leaked from the supercharger to the outside.
또한, 엔진으로 공급되는 혼합기를 과급하여, 엔진의 성능이 향상될 수 있는 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a gas heat pump system capable of improving the performance of the engine by supercharging a mixer supplied to the engine.
또한, 엔진의 크기를 키우지 않고, 엔진의 최대 출력을 향상시킬 수 있는 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a gas heat pump system capable of improving the maximum power of the engine without increasing the size of the engine.
또한, 엔진으로 공급되는 혼합기의 온도를 낮추고, 밀도를 키워 엔진의 체적 효율을 향상시킬 수 있는 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a gas heat pump system capable of improving the volumetric efficiency of the engine by reducing the temperature of the mixer supplied to the engine and increasing the density.
또한, 엔진 정시 시, 혼합기의 유입을 막은 상태에서 엔진 정지시까지 엔진을 구동하여, 잔류 혼합기를 연소하거나, 외부 배출시켜 포름산 발생을 억제시킴으로서, 부품의 부식을 예방할 수 있는 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, by providing the gas heat pump system that can prevent corrosion of parts by suppressing the generation of formic acid by driving the engine until the engine stops while the inflow of the mixer is stopped at the time of engine shutdown or by exhausting the outside. It aims to do.
또한, 엔진의 시동 전, 연료 공급을 중단한 상태에서, 크랭킹(cranking)을 진행하여, 엔진 내부에 존재하는 혼합기를 배출함에 따라, 엔진 내 잔류 혼합기로 인해 발생할 수 있는 이상연소를 방지하고, 보다 안정적으로 엔진 시동이 걸릴 수 있는 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, before starting the engine, in a state in which the fuel supply is stopped, cranking is performed to prevent abnormal combustion that may occur due to the residual mixer in the engine as the mixer existing in the engine is discharged. It is an object of the present invention to provide a gas heat pump system that can stably start the engine.
또한, 다른 복수의 슈퍼차저를 구비하여, 보다 넓은 범위에서 과급이 가능한 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a gas heat pump system equipped with a plurality of other superchargers and capable of supercharging in a wider range.
본 발명의 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템은, 압축기, 실외 열교환기, 팽창장치, 실내 열교환기 및 냉매배관을 포함하는 공기조화 모듈과, 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소하여, 상기 압축기의 운전을 위한 동력을 제공하는 엔진을 포함하는 엔진모듈을 포함할 수 있다. Gas heat pump system according to an embodiment of the present invention, the air conditioning module including a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion device, an indoor heat exchanger, and a refrigerant pipe, and a mixture of fuel and air are burned to form a compressor, It may include an engine module including an engine that provides power for driving.
또한, 상기 엔진모듈은, 상기 공기와 연료를 혼합하여 상기 엔진 측과 연결된 연결관으로 배출하는 믹서, 상기 믹서와 상기 엔진 사이에 배치되어, 엔진 또는 모터의 회전동력에 의해 상기 믹서에서 배출된 혼합기를 압축시킨 후, 상기 엔진의 흡기 매니폴드 측으로 배출하는 슈퍼차저, 상기 슈퍼차저와 상기 엔진 사이에 배치되어, 상기 엔진의 흡기 매니폴드 측으로 공급되는 압축된 혼합기의 양을 조절하는 조절수단을 포함할 수 있다.In addition, the engine module, a mixer that mixes the air and fuel and discharges it to a connector connected to the engine side, a mixer disposed between the mixer and the engine, and a mixer discharged from the mixer by the rotational power of the engine or motor After the compression, the supercharger discharged to the intake manifold side of the engine, disposed between the supercharger and the engine, and an adjustment means for adjusting the amount of the compressed mixer supplied to the intake manifold side of the engine You can.
또한, 상기 엔진모듈은, 상기 슈퍼차저와 상기 조절수단을 연결하는 이송관, 상기 슈퍼차저의 적어도 일부를 커버하여, 상기 슈퍼차저에서 누설된 혼합기를 수집하는 버퍼탱크 및 상기 버퍼탱크와 상기 이송관을 연통하여, 상기 이송관의 혼합기를 상기 버퍼탱크의 내측으로 전달하여, 상기 버퍼탱크의 내압을 조절하는 균압유로를 포함할 수 있다. In addition, the engine module, the transfer tank connecting the supercharger and the control means, covering at least a portion of the supercharger, a buffer tank collecting the mixer leaked from the supercharger, and the buffer tank and the transfer pipe By communicating, it may include a pressure equalizing flow path for controlling the internal pressure of the buffer tank, by transferring the mixer of the transfer pipe to the inside of the buffer tank.
또한, 상기 슈퍼차저는, 상기 연결관과 연통하는 압축챔버, 상기 압축챔버의 내측에 구비되는 임펠러, 상기 압축챔버의 외측에 구비되고, 상기 압축챔버를 관통하는 회전축을 통해서 상기 임펠러와 연결되며, 상기 엔진의 동력에 의해 회전하는 회전수단 또는 모터를 포함할 수 있다. In addition, the supercharger, a compression chamber communicating with the connection pipe, an impeller provided inside the compression chamber, provided outside the compression chamber, and connected to the impeller through a rotating shaft passing through the compression chamber, It may include a rotating means or a motor that rotates by the power of the engine.
또한, 상기 버퍼탱크는 상기 압축챔버와 상기 회전축의 연결부위를 커버할 수 있다. In addition, the buffer tank may cover the connecting portion of the compression chamber and the rotating shaft.
또한, 상기 버퍼탱크는 상기 압축챔버의 외측에서, 상기 압축챔버의 외측으로 노출된 회전축과 상기 회전수단 또는 모터를 커버할 수 있다. In addition, the buffer tank may cover the rotating shaft and the rotating means or the motor exposed from the outside of the compression chamber, outside the compression chamber.
또한, 상기 슈퍼차저와 상기 조절수단 사이에는, 상기 슈퍼차저에서 토출된 압축혼합기를 냉각시키는 인터쿨러가 구비될 수 있다. In addition, an intercooler may be provided between the supercharger and the adjusting means to cool the compression mixer discharged from the supercharger.
또한, 상기 균압유로는 상기 인터쿨러와 상기 조절수단 사이를 연결하는 이송관과 연결될 수 있다. In addition, the equalization flow path may be connected to a transfer pipe connecting the intercooler and the control means.
또한, 상기 슈퍼차저의 운전 시, 상기 슈퍼차저의 내압과 상기 이송관의 내압과 상기 균압유로의 내압 및 상기 버퍼탱크의 내압은 동일하거나 유사하게 형성될 수 있다. In addition, when the supercharger is operated, the internal pressure of the supercharger, the internal pressure of the transfer pipe, the internal pressure of the equalization flow path, and the internal pressure of the buffer tank may be the same or similar.
또한, 상기 엔진모듈은, 상기 엔진의 운전정지 직전에, 상기 조절수단을 닫은 상태에서, 상기 엔진의 추가운전을 진행할 수 있다.In addition, the engine module may proceed with the additional operation of the engine, with the regulating means closed, immediately before the engine stops operating.
또한, 상기 엔진모듈은, 엔진의 시동 전, 연료 공급을 중단한 상태에서, 크랭킹(cranking)을 진행할 수 있다. In addition, the engine module may perform cranking in a state in which fuel supply is stopped before starting the engine.
또한, 상기 슈퍼차저는, 상호 이격 배치된 제1슈퍼차저와 제2슈퍼차저를 포함하여 복수 구비될 수 있다. In addition, the supercharger may be provided in plural, including a first supercharger and a second supercharger spaced apart from each other.
또한, 상기 버퍼탱크는, 상기 제1슈퍼차저 측에 결합된 제1버퍼탱크와, 상기 제2슈퍼차저 측에 결합된 제1버퍼탱크를 포함할 수 있다. In addition, the buffer tank may include a first buffer tank coupled to the first supercharger side and a first buffer tank coupled to the second supercharger side.
또한, 상기 균압유로는, 상기 이송관과 제1버퍼탱크를 연결하는 제1균압유로와, 상기 이송관과 제2버퍼탱크를 연결하는 제2균압유로를 포함할 수 있다. Further, the equalization flow path may include a first equalization flow path connecting the transfer pipe and the first buffer tank, and a second equalization flow path connecting the transfer pipe and the second buffer tank.
또한, 상기 균압유로는 일측이 상기 이송관과 연결된 공통유로를 더 포함하고, 상기 제1균압유로와 제2균압유로는 상기 공통유로의 타측에서 분지될 수 있다. In addition, one side of the equalization flow path further includes a common flow path connected to the transfer pipe, and the first and second pressure flow paths may be branched from the other side of the common flow path.
또한, 상기 제1슈퍼차저와 제2슈퍼차저는 서로 압축용량 또는 임펠러의 최대 회전수가 상이하게 구비될 수 있다. In addition, the first supercharger and the second supercharger may be provided with different compression capacities or the maximum rotational speed of the impeller.
또한, 상기 제1슈퍼차저와 제2슈퍼차저는 상호 직렬로 연결될 수 있다. Also, the first supercharger and the second supercharger may be connected in series with each other.
본 발명에 따르면, 엔진 운전 시, 과급을 위해 구동되는 슈퍼차저의 적어도 일부를 커버하면서, 혼합기가 누설되지 않도록 일정압으로 가압하여, 슈퍼차저에서의 혼합기 누설을 방지하고, 혼합기 누설에 따른 문제를 해결할 수 있는 이점이 있다. According to the present invention, when the engine is running, while covering at least a portion of the supercharger driven for supercharging, the mixer is pressurized at a constant pressure so as not to leak, to prevent the mixer from leaking in the supercharger, and to solve problems caused by the mixer leakage There is an advantage that can be solved.
또한, 슈퍼차저에서 누설된 혼합기가 외부로 노출되지 않고, 엔진에서 모두 연소될 수 있는 이점도 있다. In addition, there is an advantage that the mixer leaked from the supercharger is not exposed to the outside and can be all burned in the engine.
또한, 슈퍼차저에서 누설된 혼합기가 스파크 등의 원인에 의해 발화되면서, 발생하는 안전사고를 예방할 수 있는 이점도 있다.In addition, as the mixer leaked from the supercharger is ignited due to a spark or the like, there is an advantage of preventing a safety accident from occurring.
또한, 가스엔진에 공급되는 연료와 공기의 혼합기를 수퍼차저를 이용해서 자연흡기 대비 높은 압력으로 엔진에 공급하여 체적효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the volume efficiency can be improved by supplying a mixture of fuel and air supplied to the gas engine to the engine at a higher pressure than natural intake using a supercharger.
또한, 엔진 및 전체 시스템의 소형화가 가능한 이점도 있다. There is also an advantage that the engine and the entire system can be downsized.
또한, 소형 가스엔진으로 대용량 가스엔진 히트펌프 시스템의 구현이 가능한 이점도 있다. In addition, there is an advantage that it is possible to implement a large-capacity gas engine heat pump system with a small gas engine.
또한, 주택용 가스 연료를 사용하는 가스엔진 히트펌프(GHP)에서 엔진 출력 향상을 키울 수 있는 이점도 있다. In addition, there is an advantage that can increase the engine output in a gas engine heat pump (GHP) using gas fuel for the home.
또한, 엔진으로 공급되는 혼합기의 온도를 낮추고, 밀도를 키워 엔진의 체적 효율을 향상시킬 수 있는 이점도 있다.In addition, there is an advantage that the volume efficiency of the engine can be improved by lowering the temperature of the mixer supplied to the engine and increasing the density.
또한, 혼합기의 유입을 막은 상태에서 엔진 정지시까지 엔진을 구동하여, 잔류 혼합기를 연소하거나, 외부 배출시켜 포름산 발생을 억제시킴으로서, 부품의 부식을 예방할 수 있는 이점도 있다.In addition, by driving the engine until the engine stops while the inflow of the mixer is blocked, the residual mixer is burned or discharged outside to suppress the generation of formic acid, thereby preventing corrosion of parts.
또한, 엔진의 시동 전, 연료 공급을 중단한 상태에서, 크랭킹(cranking)을 진행하여, 엔진 내부에 존재하는 혼합기를 배출함에 따라, 엔진 내 잔류 혼합기로 인해 발생할 수 있는 이상연소를 방지하고, 보다 안정적으로 엔진 시동이 걸릴 수 있는 이점도 있다. In addition, before starting the engine, in a state in which the fuel supply is stopped, cranking is performed to prevent abnormal combustion that may occur due to the residual mixer in the engine as the mixer existing in the engine is discharged. There is also an advantage that the engine can be started more stably.
또한, 복수의 슈퍼차저를 구비하여, 보다 넓은 범위에서 과급이 가능한 이점도 있다. In addition, by providing a plurality of superchargers, there is an advantage that can be supercharged in a wider range.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.
도 2는 상기 가스 히트펌프 시스템의 난방 운전시, 냉매, 냉각수 및 혼합 연료의 유동을 보여주는 사이클 도면이다.
도 3은 상기 가스 히트펌프 시스템의 냉방 운전시, 냉매, 냉각수 및 혼합 연료의 유동을 보여주는 사이클 도면이다.
도 4는 본 발명의 가스 히트펌프 시스템에 적용되는 엔진모듈의 일 예를 보인 시스템도이다.
도 5는 도 4의 일부 영역을 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 가스 히트펌프 시스템에 적용되는 엔진모듈의 다른 예를 보인 시스템도이다.
도 7은 도 6의 일부 영역을 확대한 도면이다.
1 is a cycle diagram showing the configuration of a gas heat pump system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cycle diagram showing the flow of refrigerant, coolant and mixed fuel during heating operation of the gas heat pump system.
3 is a cycle diagram showing the flow of refrigerant, coolant, and mixed fuel during the cooling operation of the gas heat pump system.
4 is a system diagram showing an example of an engine module applied to the gas heat pump system of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of a portion of FIG. 4.
6 is a system diagram showing another example of an engine module applied to the gas heat pump system of the present invention.
7 is an enlarged view of a portion of FIG. 6.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the presented embodiments, and those skilled in the art to understand the spirit of the present invention may easily propose other embodiments within the scope of the same spirit.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.1 is a cycle diagram showing the configuration of a gas heat pump system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 공기조화 시스템으로서 냉매 사이클을 구성하는 다수의 부품이 포함된다. 상세히, 상기 냉매 사이클에는, 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매 중 오일을 분리하기 위한 오일분리기(115) 및 상기 오일분리기(115)를 거친 냉매의 방향을 전환하여 주는 사방변(117)이 포함된다. Referring to FIG. 1, the gas heat pump system 10 according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of components constituting a refrigerant cycle as an air conditioning system. In detail, in the refrigerant cycle, the direction of the refrigerant that has passed through the compressor (110) for compressing the refrigerant and the oil separator (115) and the oil separator (115) for separating oil from the refrigerant compressed by the compressor (110). A four-sided 117 that converts is included.
상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 실외 열교환기(120) 및 실내 열교환기(140)가 더 포함된다. 상기 실외 열교환기(120)는 실외측에 배치되는 실외기의 내부에 배치되고, 상기 실내 열교환기(140)는 실내측에 배치되는 실내기의 내부에 배치될 수 있다. 상기 사방변(117)을 통과한 냉매는 상기 실외 열교환기(120) 또는 실내 열교환기(140)로 유동한다. The gas heat pump system 10 further includes an outdoor heat exchanger 120 and an indoor heat exchanger 140. The outdoor heat exchanger 120 may be disposed inside the outdoor unit disposed on the outdoor side, and the indoor heat exchanger 140 may be disposed inside the indoor unit disposed on the indoor side. The refrigerant that has passed through the four sides (117) flows to the outdoor heat exchanger (120) or the indoor heat exchanger (140).
한편, 도 1에 도시된 시스템의 구성들은 실내 열교환기(140) 및 실내 팽창장치(145)를 제외하고 실외측, 즉 실외기의 내부에 배치될 수 있다.Meanwhile, the components of the system illustrated in FIG. 1 may be disposed on the outdoor side, that is, inside the outdoor unit, except for the indoor heat exchanger 140 and the indoor expansion device 145.
상세히, 상기 시스템(10)이 냉방운전 모드로 운전될 경우, 상기 사방변(117)을 통과한 냉매는 상기 실외 열교환기(120)를 거쳐 상기 실내 열교환기(140) 측으로 유동한다. 반면에, 상기 시스템(10)이 난방운전 모드로 운전될 경우, 상기 사방변(117)을 통과한 냉매는 상기 실내 열교환기(140)를 거쳐 상기 실외 열교환기(120) 측으로 유동한다.In detail, when the system 10 is operated in a cooling operation mode, the refrigerant that has passed through the four sides 117 flows to the indoor heat exchanger 140 through the outdoor heat exchanger 120. On the other hand, when the system 10 is operated in a heating operation mode, the refrigerant that has passed through the four sides 117 flows to the outdoor heat exchanger 120 through the indoor heat exchanger 140.
상기 시스템(10)에는, 상기 압축기(110), 실외 열교환기(120) 및 실내 열교환기(140)등을 연결하여 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관(170, 실선유로)이 더 포함된다.The system 10 further includes a refrigerant pipe 170 (solid line flow path) that guides the flow of refrigerant by connecting the compressor 110, the outdoor heat exchanger 120, and the indoor heat exchanger 140.
상기 시스템(10)의 구성에 대하여, 냉방운전 모드를 기준으로 설명한다.The configuration of the system 10 will be described based on the cooling operation mode.
상기 실외 열교환기(120)로 유동한 냉매는 외기와 열교환 하여 응축될 수 있다. 상기 실외 열교환기(120)의 일측에는 외기를 불어주는 실외 팬(122)이 포함된다.The refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 120 may be condensed by exchanging heat with outside air. One side of the outdoor heat exchanger 120 includes an outdoor fan 122 that blows outside air.
상기 실외 열교환기(120)의 출구측에는, 냉매를 감압하기 위한 메인 팽창장치(125)가 제공된다. 일례로, 상기 메인 팽창장치(125)에는, 전자 팽창밸브(Electronic expansion valve, EEV)가 포함된다. 냉방운전시, 상기 메인 팽창장치(125)는 풀 오픈(full open) 되어 냉매의 감압작용을 수행하지 않는다.On the outlet side of the outdoor heat exchanger 120, a main expansion device 125 for depressurizing the refrigerant is provided. In one example, the main expansion device 125 includes an electronic expansion valve (EVE). During the cooling operation, the main expansion device 125 is full open and does not perform a decompression action of the refrigerant.
상기 메인 팽창장치(125)의 출구측에는, 냉매를 추가 냉각하기 위한 과냉각 열교환기(130)가 제공된다. 그리고, 상기 과냉각 열교환기(130)에는, 과냉각 유로(132)가 연결된다. 상기 과냉각 유로(132)는 상기 냉매 배관(170)으로부터 분지되어 상기 과냉각 열교환기(130)에 연결된다. On the outlet side of the main expansion device 125, a supercooled heat exchanger 130 for additional cooling of the refrigerant is provided. In addition, a supercooling flow path 132 is connected to the supercooling heat exchanger 130. The supercooling flow path 132 is branched from the refrigerant pipe 170 and connected to the supercooling heat exchanger 130.
그리고, 상기 과냉각 유로(132)에는, 과냉각 팽창장치(135)가 설치된다. 상기 과냉각 유로(132)를 유동하는 냉매는 상기 과냉각 팽창장치(135)를 통과하면서 감압될 수 있다.In addition, a supercooling expansion device 135 is installed in the supercooling flow path 132. The refrigerant flowing in the supercooling flow path 132 may be depressurized while passing through the supercooling expansion device 135.
상기 과냉각 열교환기(130)에서는, 상기 냉매 배관(170)의 냉매와 상기 과냉각 유로(132)의 냉매간에 열교환이 이루어질 수 있다. 열교환 과정에서, 상기 냉매 배관(170)의 냉매는 과냉되며, 상기 과냉각 유로(132)의 냉매는 흡열한다.In the supercooling heat exchanger 130, heat exchange may be performed between the refrigerant in the refrigerant pipe 170 and the refrigerant in the supercooling flow path 132. In the heat exchange process, the refrigerant in the refrigerant pipe 170 is supercooled, and the refrigerant in the supercooling flow path 132 absorbs heat.
상기 과냉각 유로(132)는 기액분리기(160)에 연결된다. 상기 과냉각 열교환기(130)에서 열교환 된 과냉각 유로(132)의 냉매는 상기 기액분리기(160)로 유입될 수 있다.The supercooling flow path 132 is connected to the gas-liquid separator 160. The refrigerant in the supercooling flow path 132 heat-exchanged in the supercooling heat exchanger 130 may be introduced into the gas-liquid separator 160.
상기 과냉각 열교환기(130)를 통과한 냉매 배관(170)의 냉매는 실내기 측으로 유동하며, 실내 팽창장치(145)에서 감압된 후 상기 실내 열교환기(140)에서 증발된다. 상기 실내 팽창장치(145)는 실내기의 내부에 설치되며, 전자 팽창밸브(EEV)로 구성될 수 있다.The refrigerant in the refrigerant pipe 170 that has passed through the supercooling heat exchanger 130 flows to the indoor unit, is depressurized in the indoor expansion device 145 and evaporated in the indoor heat exchanger 140. The indoor expansion device 145 is installed inside the indoor unit, and may be configured with an electronic expansion valve (EEV).
상기 실내 열교환기(140)에서 증발된 냉매는 상기 사방변(117)을 경유하여, 보조 열교환기(150)로 유동한다. 상기 보조 열교환기(150)는 증발된 저압의 냉매와 고온의 냉각수간에 열교환이 이루어질 수 있는 열교환기로서, 일례로 판형 열교환기가 포함될 수 있다.The refrigerant evaporated from the indoor heat exchanger 140 flows to the auxiliary heat exchanger 150 via the four sides 117. The auxiliary heat exchanger 150 is a heat exchanger capable of exchanging heat between evaporated low-pressure refrigerant and high-temperature cooling water, and may include, for example, a plate heat exchanger.
상기 실내 열교환기(140)에서 증발된 냉매는 상기 보조 열교환기(150)를 통과하면서 흡열될 수 있으므로, 증발 효율이 개선될 수 있다. 또, 상기 보조 열교환기(150)를 통과한 냉매는 기액분리기(160)로 유입될 수도 있다. Since the refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger 140 may be absorbed while passing through the auxiliary heat exchanger 150, evaporation efficiency may be improved. In addition, the refrigerant that has passed through the auxiliary heat exchanger 150 may be introduced into the gas-liquid separator 160.
상기 보조 열교환기(150)를 통과한 냉매는 상기 기액분리기(160)에서 기액 분리되며, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다.The refrigerant that has passed through the auxiliary heat exchanger 150 is gas-liquid separated from the gas-liquid separator 160, and the separated gas-phase refrigerant may be sucked into the compressor 110.
또한, 실내 열교환기(140)에서 증발된 냉매는 상기 사방변(117)을 경유한 후, 곧 바로 기액분리기(160)로 유입될 수도 있으며, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다.In addition, the refrigerant evaporated from the indoor heat exchanger 140 may be introduced into the gas-liquid separator 160 immediately after passing through the four sides 117, and the separated gaseous refrigerant is sucked into the compressor 110. You can.
한편, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 엔진(200)의 냉각을 위한 냉각수가 저장되는 냉각수 탱크(305) 및 냉각수의 유동을 가이드 하는 냉각수 배관(360, 점선유로)이 더 포함된다. 상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수의 유동력을 발생시키는 냉각수 펌프(300)와, 냉각수의 유동방향을 전환하여 주는 복수의 유동 전환부(310,320) 및 냉각수를 냉각하기 위한 방열기(330, radiator)가 설치될 수 있다.Meanwhile, the gas heat pump system 10 further includes a cooling water tank 305 in which cooling water for cooling the engine 200 is stored, and a cooling water pipe 360 (dotted flow path) for guiding the flow of the cooling water. The cooling water pipe 360 includes a cooling water pump 300 that generates a flow force of the cooling water, a plurality of flow switching parts 310 and 320 for switching the flow direction of the cooling water, and radiators 330 and radiators for cooling the cooling water. Can be installed.
상기 복수의 유동 전환부(310,320)에는, 제 1 유동전환부(310) 및 제 2 유동전환부(320)가 포함된다. 일례로, 상기 제 1 유동전환부(310) 및 제 2 유동전환부(320)에는, 삼방 밸브(3way valve)가 포함될 수 있다.The plurality of flow conversion units 310 and 320 include a first flow conversion unit 310 and a second flow conversion unit 320. For example, the first flow switching unit 310 and the second flow switching unit 320 may include a three-way valve.
상기 방열기(330)는 상기 실외 열교환기(120)의 일측에 설치될 수 있으며, 상기 방열기(330)의 냉각수는 상기 실외 팬(122)의 구동에 의하여 외기와 열교환 되며, 이 과정에서 냉각될 수 있다.The radiator 330 may be installed on one side of the outdoor heat exchanger 120, and the cooling water of the radiator 330 is heat-exchanged with the outside air by driving the outdoor fan 122, and may be cooled in this process. have.
상기 냉각수 펌프(300)가 구동되면, 상기 냉각수 탱크(305)에 저장된 냉각수는 후술할 엔진(200) 및 배기가스 열교환기(240)를 통과하며, 상기 제 1 유동전환부(310) 및 제 2 유동전환부(320)를 거쳐 상기 방열기(330) 또는 상기 보조 열교환기(150)로 선택적으로 유동될 수 있다.When the cooling water pump 300 is driven, the cooling water stored in the cooling water tank 305 passes through the engine 200 and the exhaust gas heat exchanger 240 to be described later, and the first flow switching unit 310 and the second It may be selectively flowed to the radiator 330 or the auxiliary heat exchanger 150 through the flow switching unit 320.
상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 상기 압축기(110)의 구동을 위한 동력을 발생시키는 엔진(200) 및 상기 엔진(200)의 입구측에 배치되어 혼합 연료를 공급하는 믹서(220)가 포함된다. The gas heat pump system 10 includes an engine 200 generating power for driving the compressor 110 and a mixer 220 disposed at an inlet side of the engine 200 to supply mixed fuel. do.
그리고, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 상기 믹서(220)에 정화된 공기를 공급하는 공기 여과기(210) 및 소정 압력 이하의 연료(fuel)를 공급하기 위한 제로 가버너(zero governor,230)가 포함된다. 상기 제로 가버너는 연료의 입구압력의 크기 또는 유량의 변화에 관계없이, 출구압력을 일정하게 조절하여 공급하는 장치로서 이해될 수 있다. In addition, the gas heat pump system 10 includes an air filter 210 supplying purified air to the mixer 220 and a zero governor 230 for supplying fuel below a predetermined pressure. ) Is included. The zero governor can be understood as a device that regulates and supplies the outlet pressure constant regardless of the change in the inlet pressure of the fuel or the flow rate.
상기 공기 여과기(210)를 통과한 공기와, 상기 제로 가버너(230)에서 토출된 연료는 상기 믹서(220)에서 혼합되어 혼합기를 구성한다. 그리고, 상기 혼합기는 상기 엔진(200)에 공급될 수 있다.The air passing through the air filter 210 and the fuel discharged from the zero governor 230 are mixed in the mixer 220 to form a mixer. In addition, the mixer may be supplied to the engine 200.
또한, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 상기 엔진(200)의 출구측에 제공되며 혼합기가 연소된 후 발생되는 배기가스가 유입되는 배기가스 열교환기(240) 및 상기 배기가스 열교환기(240)의 출구측에 제공되어 배기가스의 소음을 저감하기 위한 머플러(muffler,250)가 더 포함된다. 상기 배기가스 열교환기(240)에서는, 냉각수와 배기가스 간에 열교환이 이루어질 수 있다.In addition, the gas heat pump system 10, provided on the outlet side of the engine 200, the exhaust gas heat exchanger 240 and the exhaust gas heat exchanger 240 to which the exhaust gas generated after the mixer is burned is introduced ) Is provided on the outlet side of the muffler (250) for reducing the noise of the exhaust gas is further included. In the exhaust gas heat exchanger 240, heat exchange may be performed between cooling water and exhaust gas.
그리고, 상기 엔진(200)의 일측에는, 상기 엔진(200)에 오일을 공급하기 위한 오일 탱크(205)가 제공될 수 있다.In addition, an oil tank 205 for supplying oil to the engine 200 may be provided on one side of the engine 200.
한편, 상기와 같이 가스 히트펌프 시스템(10)에 적용되는 엔진(200)은 가정용 LNG나 LPG 등을 연료로 사용한다. Meanwhile, as described above, the engine 200 applied to the gas heat pump system 10 uses household LNG or LPG as fuel.
하지만, 자연흡기 방식으로 엔진(200)에 공기를 공급하면서, 주택용 LNG나 LPG를 연료로 공급할 경우, 낮은 공급압력(1~2.5 kPa)으로 인해 엔진(200)의 출력이 감소하게 되는 문제가 있다.However, when supplying air to the engine 200 by natural intake, while supplying LNG or LPG for housing as fuel, there is a problem that the output of the engine 200 decreases due to low supply pressure (1 to 2.5 kPa). .
또한, 여름철의 경우 가스 히트펌프 시스템(10)은 실내의 온도를 낮추기 위해 냉방모드로 작동하게 되는데, 실외의 기온이 고온인 경우, 높은 기온으로 인해 엔진(200)으로 고온의 공기가 공급된다.In addition, in the summer, the gas heat pump system 10 operates in a cooling mode to lower the temperature in the room. When the outdoor temperature is high, high temperature air is supplied to the engine 200 due to the high temperature.
이에 따라, 엔진(200)으로 저밀도의 공기가 공급되어 엔진(200)의 출력이 감소하게 된다. 그 결과, 엔진(200)의 출력이 높은 냉방부하를 따라갈 수 없어, 냉방 불량의 원인이 될 수 있다. Accordingly, low-density air is supplied to the engine 200 and the output of the engine 200 is reduced. As a result, the output of the engine 200 cannot keep up with the high cooling load, which may cause cooling failure.
또한, 이를 해결하기 위해, 자동차의 엔진과 같이, 공기를 과급기로 가압한 후, 공기량에 따라 연료량을 조절하면서 공급하면, 가스 연료의 배관 내 공급압력(약 2.5kPa)이 과급압력(약 30kPa)보다 낮아 연료 공급이 어려워지는 문제도 있다. In addition, to solve this, like the engine of a vehicle, after pressurizing the air with a supercharger and supplying while adjusting the fuel amount according to the air amount, the supply pressure (about 2.5kPa) in the gas fuel pipe is the supercharge pressure (about 30kPa). There is also a problem that fuel supply becomes difficult because it is lower.
본 발명의 경우, 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 믹서(220)와 엔진(200) 사이에 슈퍼차저(400) 및 조절수단(600)을 구비한다.In the case of the present invention, in order to solve this problem, a supercharger 400 and an adjusting means 600 are provided between the mixer 220 and the engine 200.
상세히, 슈퍼차저(400)는 상기 믹서(220)에서 공기와 연료가 혼합된 후, 배출된 혼합기를 압축시켜 상기 엔진(200) 측으로 배출한다. 이때, 상기 슈퍼차저(400)는 믹서(220)에서 전달받은 혼합기를 대기압 이상으로 압축시킬 수 있다. In detail, after the air and fuel are mixed in the mixer 220, the supercharger 400 compresses the discharged mixer and discharges it to the engine 200 side. At this time, the supercharger 400 may compress the mixer received from the mixer 220 to above atmospheric pressure.
상기 슈퍼차저(400)는, 상기 엔진(200)의 동력 또는 전동기(electric motor)에 의해 구동할 수 있다. The supercharger 400 may be driven by the power of the engine 200 or an electric motor.
또한, 상기 조절수단(600)은 상기 슈퍼차저(400)와과 상기 엔진(200) 사이에 배치되어, 상기 엔진(200)으로 공급되는 압축된 혼합기의 양을 조절한다.In addition, the adjustment means 600 is disposed between the supercharger 400 and the engine 200 to adjust the amount of the compressed mixer supplied to the engine 200.
일 예로, 상기 조절수단(600)은 ETC(electronic throttle control)방식이 적용된 밸브로 구비될 수 있다. For example, the adjusting means 600 may be provided as a valve to which the electronic throttle control (ETC) method is applied.
본 발명에 따르면, 연료와 공기가 믹서(220)에서 혼합되고, 슈퍼차저(400)에서 고압으로 가압된 후, 엔진(200)으로 공급될 수 있다. 또한, 조절수단(600)을 통해 엔진(200)으로 공급되는 고압의 혼합기(공기+연료)의 양이 정밀하게 제어될 수도 있다.According to the present invention, fuel and air are mixed in the mixer 220, and after being pressurized at a high pressure in the supercharger 400, it may be supplied to the engine 200. In addition, the amount of the high pressure mixer (air + fuel) supplied to the engine 200 through the adjusting means 600 may be precisely controlled.
따라서, 엔진(200)의 효율이 향상될 수 있다. 또한, 엔진(200)의 크기를 키우지 않고도, 엔진(200)의 최대 출력량을 키울 수 있다. 즉, 소형 엔진으로 대형 엔진의 출력을 구현할 수 있다. Therefore, the efficiency of the engine 200 can be improved. In addition, the maximum output amount of the engine 200 can be increased without increasing the size of the engine 200. That is, the output of a large engine can be realized with a small engine.
한편, 상기 냉각수 배관(360)에는, 상기 냉각수 탱크(305)로부터 상기 엔진(200)을 향하여 연장되는 제 1 배관(361)이 포함된다. 상세히, 상기 제 1 배관(361)은 상기 냉각수 탱크(305)로부터 상기 배기가스 열교환기(240)로 연장되는 제 1 배관부 및 상기 배기가스 열교환기(240)로부터 상기 엔진(200)으로 연장되는 제 2 배관부가 포함된다. 따라서, 상기 냉각수 탱크(305)로부터 공급되는 냉각수는 상기 배기가스 열교환기(240)를 거치면서 배기가스와 열교환 되고, 상기 엔진(200)에 유입되어 상기 엔진(200)의 폐열을 회수한다. 그리고, 상기 제 1 배관(361)에는, 냉각수의 유동을 생성하는 상기 냉각수 펌프(300)가 설치될 수 있다.On the other hand, the cooling water pipe 360 includes a first pipe 361 extending from the cooling water tank 305 toward the engine 200. In detail, the first pipe 361 extends from the cooling water tank 305 to the exhaust gas heat exchanger 240 and the exhaust pipe heat exchanger 240 to the engine 200. The second piping portion is included. Therefore, the cooling water supplied from the cooling water tank 305 is exchanged with the exhaust gas while passing through the exhaust gas heat exchanger 240, and is introduced into the engine 200 to recover the waste heat of the engine 200. In addition, the first pipe 361 may be provided with the cooling water pump 300 that generates a flow of cooling water.
상기 냉각수 배관(360)에는, 상기 엔진(200)을 통과한 냉각수를 상기 제 1 유동전환부(310)로 가이드 하는 제 2 배관(362)이 더 포함된다. The cooling water pipe 360 further includes a second pipe 362 that guides the cooling water passing through the engine 200 to the first flow conversion unit 310.
또한, 상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수를 상기 제 1 유동전환부(310)로부터 상기 제 2 유동전환부(320)로 가이드 하는 제 3 배관(363)이 더 포함된다. In addition, the cooling water pipe 360 further includes a third pipe 363 that guides the cooling water from the first flow conversion unit 310 to the second flow conversion unit 320.
또한, 상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수를 상기 제 2 유동전환부(320)로부터 상기 보조 열교환기(150)로 가이드 하는 제 4 배관(364)이 더 포함된다.In addition, the cooling water pipe 360 further includes a fourth pipe 364 that guides the cooling water from the second flow conversion unit 320 to the auxiliary heat exchanger 150.
상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수를 상기 제 2 유동전환부(320)로부터 상기 방열기(150)로 가이드 하는 제 5 배관(365)이 더 포함된다. The cooling water pipe 360 further includes a fifth pipe 365 that guides cooling water from the second flow conversion unit 320 to the radiator 150.
상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수를 상기 제 1 유동전환부(310)로부터 상기 제 1 배관(361)으로 가이드 하는 제 6 배관(366)이 더 포함된다. The cooling water pipe 360 further includes a sixth pipe 366 that guides the cooling water from the first flow conversion unit 310 to the first pipe 361.
일례로, 상기 엔진(200)을 통과한 냉각수의 온도가 설정온도 미만으로 형성될 때, 상기 냉각수를 상기 보조 열교환기(150) 또는 방열기(330)로 유동시켜 열교환 시킬 효과가 미미해지므로 상기 제 1 유동전환부(310)로 유입된 냉각수를 상기 제 6 배관(366)을 통하여 상기 제 1 배관(361)으로 바이패스 시킬 수 있다. 상기 제 6 배관(366)을 "바이패스 배관"이라 이름할 수 있다.For example, when the temperature of the coolant passing through the engine 200 is formed below the set temperature, the effect of exchanging heat by flowing the coolant to the auxiliary heat exchanger 150 or the radiator 330 becomes insignificant. Cooling water flowing into the flow switching unit 310 may be bypassed to the first pipe 361 through the sixth pipe 366. The sixth pipe 366 may be referred to as “bypass pipe”.
상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 상기 엔진(200)의 출구측에 설치되어 상기 엔진(200)을 통과한 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수 온도센서(290)가 더 포함될 수 있다.The gas heat pump system 10 may further include a coolant temperature sensor 290 installed at an outlet side of the engine 200 to sense the temperature of the coolant passing through the engine 200.
이하에서는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템(10)의 운전모드에 따른 냉매, 냉각수 및 혼합 연료의 작용에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the refrigerant, the coolant, and the mixed fuel according to the operation mode of the gas heat pump system 10 according to the first embodiment of the present invention will be described.
도 2는 상기 가스 히트펌프 시스템의 난방운전시, 냉매, 냉각수 및 혼합 연료의 유동을 보여주는 사이클 도면이다.2 is a cycle diagram showing the flow of refrigerant, cooling water and mixed fuel during the heating operation of the gas heat pump system.
먼저, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)이 난방운전을 수행하는 경우, 냉매는 상기 압축기(110), 오일 분리기(115), 사방변(117), 실내 열교환기(140) 및 과냉각 열교환기(130)를 거치고, 메인 팽창장치(125)에서 감압되어 실외 열교환기(120)에서 열교환 된 후, 상기 사방변(117)으로 다시 유입된다. 여기서, 상기 실내 열교환기(140)는 "응축기", 상기 실외 열교환기(120)는 "증발기"로서 기능할 수 있다.First, when the gas heat pump system 10 performs a heating operation, the refrigerant is the compressor 110, an oil separator 115, four sides 117, an indoor heat exchanger 140, and a supercooled heat exchanger 130 ), The pressure is reduced in the main expansion device 125 and heat-exchanged in the outdoor heat exchanger 120, and then flows back into the four sides 117. Here, the indoor heat exchanger 140 may function as a “condenser” and the outdoor heat exchanger 120 may function as a “evaporator”.
상기 사방변(117)을 통과한 냉매는 상기 보조 열교환기(150)로 유입되어, 상기 제 4 배관(364)을 유동하는 냉각수와 열교환 될 수 있다. 상기 보조 열교환기(150)로 유입되는 냉매는 증발 냉매로서 저온 저압을 형성하며, 상기 보조 열교환기(150)로 공급되는 냉각수는 상기 엔진(200)의 열에 의하여 고온을 형성한다. 따라서, 상기 보조 열교환기(150)의 냉매는 상기 냉각수로부터 흡열하여 증발 성능이 개선될 수 있다.The refrigerant passing through the four sides 117 may flow into the auxiliary heat exchanger 150 and exchange heat with cooling water flowing through the fourth pipe 364. The refrigerant flowing into the auxiliary heat exchanger 150 forms a low temperature and low pressure as an evaporative refrigerant, and cooling water supplied to the auxiliary heat exchanger 150 forms a high temperature by the heat of the engine 200. Therefore, the refrigerant of the auxiliary heat exchanger 150 may absorb heat from the cooling water to improve evaporation performance.
상기 보조 열교환기(150)에서 열교환 된 냉매는 상기 기액 분리기(160)로 유입되어 상분리된 후, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 냉매는 상기한 사이클이 반복되어 유동될 수 있다.The refrigerant heat-exchanged in the auxiliary heat exchanger 150 may be introduced into the gas-liquid separator 160 and phase-separated, and then sucked into the compressor 110. The refrigerant may be repeatedly flowed.
한편, 냉각수 펌프(300)가 구동되면, 상기 냉각수 펌프(300)에서 토출된 냉각수는 상기 제 1 배관(361)을 따라 상기 배기가스 열교환기(240)로 유입되어, 배기가스와 열교환 된다. 그리고, 상기 배기가스 열교환기(240)에서 토출된 냉각수는 상기 엔진(200)으로 유입되어 엔진(200)을 냉각시키고, 상기 제 2 배관(362)을 경유하여 상기 제 1 유동전환부(310)로 유입된다.On the other hand, when the cooling water pump 300 is driven, the cooling water discharged from the cooling water pump 300 flows into the exhaust gas heat exchanger 240 along the first pipe 361 to exchange heat with the exhaust gas. And, the cooling water discharged from the exhaust gas heat exchanger 240 flows into the engine 200 to cool the engine 200, and passes through the second pipe 362 to the first flow switching unit 310. Flows into
상기 제 1 유동전환부(310)의 제어에 의하여, 상기 제 1 유동전환부(310)를 거친 냉각수는 상기 제 3 배관(363)을 따라 상기 제 2 유동전환부(320)를 향한다. 그리고, 상기 제 2 유동전환부(320)를 거친 냉각수는 상기 제 4 배관(364)을 경유하여 상기 보조 열교환기(150)로 유입되어, 냉매와 열교환될 수 있다. 그리고, 상기 보조 열교환기(150)를 거친 냉각수는 상기 냉각수 펌프(300)로 유입된다. 냉각수는 이러한 사이클이 반복되어 유동될 수 있다. Under the control of the first flow diverter 310, the coolant that has passed through the first flow diverter 310 is directed to the second flow diverter 320 along the third pipe 363. In addition, the cooling water that has passed through the second flow conversion unit 320 may be introduced into the auxiliary heat exchanger 150 via the fourth pipe 364 and exchange heat with the refrigerant. Then, the cooling water that has passed through the auxiliary heat exchanger 150 flows into the cooling water pump 300. The coolant can flow through this cycle repeatedly.
한편, 난방운전시 냉각수는 상기 방열기(330)로의 유동이 제한될 수 있다. 일반적으로, 난방운전은 외기의 온도가 낮을 때 수행되므로, 냉각수가 상기 방열기(330)에서 냉각되지 않더라도 냉각수 배관(360)을 유동하는 과정에서 냉각될 가능성이 높게 된다. 따라서, 난방운전시 냉각수는 상기 방열기(330)를 통과하지 않도록, 상기 제 1,2 유동전환부(310,320)가 제어될 수 있다.Meanwhile, during the heating operation, the flow of cooling water to the radiator 330 may be limited. In general, the heating operation is performed when the temperature of the outside air is low, so even if the cooling water is not cooled in the radiator 330, the possibility of cooling in the process of flowing the cooling water pipe 360 increases. Therefore, during the heating operation, the first and second flow switching units 310 and 320 may be controlled so that the cooling water does not pass through the radiator 330.
다만, 상기 보조 열교환기(150)에서의 열교환이 필요로 하지 않을 때에는, 냉각수는 상기 제 2 유동전환부(320)로부터 상기 제 5 배관(365)을 경유하여 상기 방열기(330)로 유입될 수도 있다.However, when heat exchange in the auxiliary heat exchanger 150 is not required, cooling water may be introduced into the radiator 330 from the second flow conversion unit 320 via the fifth pipe 365. have.
상기 엔진(200)의 구동에 대하여 설명한다.The driving of the engine 200 will be described.
상기 공기 여과기(210)에서 필터링 된 공기와, 상기 제로 가버너(230)를 통하여 압력 조절된 연료는 상기 믹서(220)에서 혼합된다. 상기 믹서(220)에서 혼합된 혼합기는 슈퍼차저(400)에서 압축되고, 가압된 혼합기는 조절수단(600)을 통해 그 양이 조절되고, 상기 엔진(200)으로 공급되어 상기 엔진(200)을 운전시킨다. 그리고, 상기 엔진(200)에서 배출된 배기가스는 상기 배기가스 열교환기(240)로 유입되어 냉각수와 열교환 되며, 상기 머플러(250)를 거쳐 외부로 배출된다.The air filtered by the air filter 210 and the fuel regulated through the zero governor 230 are mixed in the mixer 220. The mixer mixed in the mixer 220 is compressed in the supercharger 400, the amount of the pressurized mixer is adjusted through the adjusting means 600, and supplied to the engine 200 to supply the engine 200. Drive. Then, the exhaust gas discharged from the engine 200 flows into the exhaust gas heat exchanger 240 to exchange heat with cooling water, and is discharged to the outside through the muffler 250.
도 3은 상기 가스 히트펌프 시스템의 냉방운전시, 냉매, 냉각수 및 혼합 연료의 유동을 보여주는 사이클 도면이다.3 is a cycle diagram showing the flow of refrigerant, coolant, and mixed fuel during the cooling operation of the gas heat pump system.
한편, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)이 냉방운전을 수행하는 경우, 냉매는 상기 압축기(110), 오일 분리기(115), 사방변(117), 실외 열교환기(120) 및 과냉각 열교환기(130)를 거치고, 실내 팽창장치(145)에서 감압되어 실내 열교환기(140)에서 열교환 되며 상기 사방변(117)으로 다시 유입된다. 여기서, 상기 실외 열교환기(120)는 "응축기", 상기 실내 열교환기(120)는 "증발기"로서 기능할 수 있다.Meanwhile, when the gas heat pump system 10 performs a cooling operation, the refrigerant is the compressor 110, an oil separator 115, four sides 117, an outdoor heat exchanger 120, and a supercooling heat exchanger 130 ), And is decompressed in the indoor expansion device 145 to exchange heat in the indoor heat exchanger 140 and flows back into the four sides 117. Here, the outdoor heat exchanger 120 may function as a “condenser” and the indoor heat exchanger 120 may function as a “evaporator”.
상기 사방변(117)을 통과한 냉매는 상기 보조 열교환기(150)로 유입되어, 상기 냉각수 배관(360)을 유동하는 냉각수와 열교환 될 수 있다. 그리고, 상기 보조 열교환기(150)에서 열교환 된 냉매는 상기 기액 분리기(160)로 유입되어 상분리된 후, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 냉매는 상기한 사이클이 반복되어 유동될 수 있다.The refrigerant passing through the four sides 117 may flow into the auxiliary heat exchanger 150 and exchange heat with cooling water flowing through the cooling water pipe 360. Then, the refrigerant heat-exchanged in the auxiliary heat exchanger 150 may be introduced into the gas-liquid separator 160 and phase-separated, and then sucked into the compressor 110. The refrigerant may be repeatedly flowed.
한편, 냉각수 펌프(300)가 구동되면, 상기 냉각수 펌프(300)에서 토출된 냉각수는 상기 배기가스 열교환기(240)로 유입되어, 배기가스와 열교환 된다. 그리고, 상기 배기가스 열교환기(240)에서 토출된 냉각수는 상기 엔진(200)으로 유입되어 엔진(200)을 냉각시키고, 상기 제 1 유동전환부(310)로 유입된다. 상기 제 1 유동전환부(310)로 유입될 때까지의 냉각수 유동은 난방 운전시의 냉각수 유동과 동일하다.Meanwhile, when the cooling water pump 300 is driven, the cooling water discharged from the cooling water pump 300 flows into the exhaust gas heat exchanger 240 and exchanges heat with the exhaust gas. Then, the cooling water discharged from the exhaust gas heat exchanger 240 flows into the engine 200 to cool the engine 200 and flows into the first flow switching unit 310. The flow of cooling water until it flows into the first flow conversion part 310 is the same as the flow of cooling water during the heating operation.
상기 제 1 유동전환부(310)를 거친 냉각수는 상기 제 2 유동전환부(320)로 유입되며, 상기 제 2 유동전환부(320)의 제어에 의하여 상기 방열기(330)로 유동하여 외기와 열교환 될 수 있다. 그리고, 상기 방열기(330)에서 냉각된 냉각수는 상기 냉각수 펌프(300)로 유입된다. 냉각수는 이러한 사이클이 반복되어 유동될 수 있다. Cooling water that has passed through the first flow conversion unit 310 flows into the second flow conversion unit 320 and flows to the radiator 330 under the control of the second flow conversion unit 320 to exchange heat with outside air. Can be. Then, the cooling water cooled in the radiator 330 flows into the cooling water pump 300. The coolant can flow through this cycle repeatedly.
한편, 냉방운전시 냉각수는 상기 보조 열교환기(150)로의 유동이 제한될 수 있다. 일반적으로, 냉방운전은 외기의 온도가 높을 때 수행되므로, 증발성능 확보를 위한 증발 냉매의 흡열이 요구되지 않을 수 있다. 따라서, 냉방운전시 냉각수는 상기 보조 열교환기(150)를 통과하지 않도록, 상기 제 1,2 유동전환부(310,320)가 제어될 수 있다.Meanwhile, during cooling operation, the flow of cooling water to the auxiliary heat exchanger 150 may be limited. In general, since the cooling operation is performed when the temperature of the outside air is high, heat absorption of the evaporating refrigerant for securing evaporation performance may not be required. Therefore, in the cooling operation, the first and second flow switching units 310 and 320 may be controlled so that the cooling water does not pass through the auxiliary heat exchanger 150.
다만, 상기 보조 열교환기(150)에서의 열교환이 필요로 하는 경우, 냉각수는 상기 제 2 유동전환부(320)를 경유하여 상기 보조 열교환기(150)로 유입될 수도 있다.However, when heat exchange in the auxiliary heat exchanger 150 is required, cooling water may be introduced into the auxiliary heat exchanger 150 via the second flow conversion unit 320.
상기 엔진(200)의 구동과 관련하여서는, 난방운전시의 작용과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.Regarding the driving of the engine 200, the same operation as during the heating operation is omitted here.
이하, 본 발명의 메인 구성요소인 '엔진모듈'에 대해 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the 'engine module' which is the main component of the present invention will be described in more detail.
도 4는 본 발명의 가스 히트펌프 시스템에 적용되는 엔진모듈의 일 예를 보인 시스템도이다. 도 5는 도 4의 일부 영역을 확대한 도면이다. 4 is a system diagram showing an example of an engine module applied to the gas heat pump system of the present invention. FIG. 5 is an enlarged view of a portion of FIG. 4.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 엔진모듈에는 엔진으로 공급되는 혼합기의 과급을 위한 슈퍼차저(400)가 구비된다. 4 to 5, the engine module of the present invention is provided with a supercharger 400 for supercharging the mixer supplied to the engine.
슈퍼차저(400)는, 엔진(200)의 동력 또는 전동기(electric motor)에 의해 회전력이 생성되며, 유입된 기체를 가압(압축)시켜 배출한다. 상세히, 슈퍼차저(400)는 믹서에서 혼합된 혼합기를 엔진(200)의 동력 또는 전동기(electric motor)의 회전력을 이용해서 가압(과급)한 후, 슈퍼차저(400)와 상기 조절수단(600)을 연결하는 이송관(350)으로 배출하는 역할을 한다.The supercharger 400 generates rotational force by the power of the engine 200 or by an electric motor, and pressurizes (compresses) the introduced gas to discharge it. In detail, the supercharger 400 presses (supercharges) the mixer mixed in the mixer using the power of the engine 200 or the rotational force of the electric motor, and then the supercharger 400 and the adjusting means 600 It serves to discharge to the transfer pipe 350 connecting.
이하의 설명에서, 슈퍼차저(400)의 임펠러가 모터로부터 회전력을 제공받아 회전하는 경우를 일 예로 설명하나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 후술되는 슈퍼차저의 임펠러는 엔진의 회전 동력을 전달받아 회전할 수도 있다. In the following description, the case where the impeller of the supercharger 400 rotates by receiving the rotational force from the motor is described as an example, but the scope of the present invention is not limited thereto, and the impeller of the supercharger described later is the rotational power of the engine You can also receive and rotate.
한편, 상기와 같이 과급수단이 슈퍼차저(400)인 경우, 터보차저와 달리 방열문제가 두드러지지 않기 때문에, 슈퍼차저(400)의 냉각을 위한 냉각수배관을 추가로 설치하지 않아도 무방하다. 따라서, 유로의 구조가 간편해지고, 공간활용도가 향상되며, 소형화가 가능한 이점이 있다. On the other hand, when the supercharging means is the supercharger 400 as described above, since the heat dissipation problem is not prominent unlike the turbocharger, it is not necessary to additionally install a cooling water pipe for cooling the supercharger 400. Accordingly, there is an advantage that the structure of the flow path is simplified, space utilization is improved, and miniaturization is possible.
다른 예로, 상기 믹서(220)와 엔진(200) 사이에는 과급수단으로 슈퍼차저(400)를 대신해서, 터보차저(turbo charger)가 배치될 수도 있다. 터보차저는 엔진(200)에서 배출된 배기가스를 이용해서, 터빈을 회전시키고, 그 회전력에 의해 유입된 기체를 가압(압축)시켜 배출한다. As another example, a turbo charger may be disposed between the mixer 220 and the engine 200 in place of the supercharger 400 as a supercharging means. The turbocharger uses the exhaust gas discharged from the engine 200 to rotate the turbine and pressurizes (compresses) the gas introduced by the rotational force to discharge it.
따라서, 과급수단이 터보차저로 구비된 경우, 터보차저는 터빈 측이 배기배관을 통해서 엔진의 배기 매니폴드와 연결되어, 회전하게 되고, 믹서에서 혼합된 혼합기가 유입되면, 가압(압축)한 후, 엔진(200) 측으로 배출한다.Therefore, when the supercharging means is provided as a turbocharger, the turbocharger is connected to the exhaust manifold of the engine through the exhaust pipe, rotates, and when the mixed mixer in the mixer is introduced, pressurizes (compresses) it. , Discharges to the engine 200 side.
또한, 상기 터보차저의 회전축은 윤활 등의 목적을 위해, 엔진(200) 측에서 오일을 공급받을 수도 있다. In addition, the rotating shaft of the turbocharger may be supplied with oil from the engine 200 side for purposes such as lubrication.
한편, 상기와 같이 과급수단이 터보차저인 경우, 터보차저의 방열이 필요하다. 일 예로, 상기 터보차저는 냉각수와 열교환하면서, 방열이 이루어질 수 있다. On the other hand, when the turbocharger is a turbocharger as described above, heat dissipation of the turbocharger is required. For example, the turbocharger may heat dissipate while exchanging heat with cooling water.
또 다른 예로, 상기 믹서(220)와 엔진(200) 사이에는 과급수단으로 슈퍼차저(400)와 터보차저가 함께 배치될 수도 있다. As another example, a supercharger 400 and a turbocharger may be disposed between the mixer 220 and the engine 200 as supercharging means.
한편, 상기와 같이 엔진의 성능을 향상시키기 위해서, 믹서(220)와 엔진(200)에 슈퍼차저(400)를 구비하여, 엔진으로 공급되는 혼합기를 과급하여 공급하는 경우, 슈퍼차저(400) 특성상 혼합기 가스의 누설의 위험이 있다.On the other hand, in order to improve the performance of the engine as described above, in the case where the mixer 220 and the engine 200 are provided with a supercharger 400 and supercharged the mixer supplied to the engine, the supercharger 400 characteristics There is a risk of leakage of the gas mixture.
또한, 누설된 혼합기 가스가 스파크 등의 원인에 의해서 발화되면서, 안전상의 문제가 발생되고, 가스 연료가 누설됨에 따라 엔진 성능 및 효율이 저하되는 문제도 있었다. In addition, as the mixed gas of the leaked gas is ignited due to a spark or the like, a safety problem occurs, and there is a problem in that engine performance and efficiency are deteriorated as gas fuel leaks.
본 발명의 경우, 버퍼탱크(710) 및 균압유로(720)를 구성하여, 슈퍼차저(400)에서의 혼합기 누설을 방지할 수 있다. 즉, 슈퍼차저에서의 혼합기 누설 문제를 해결할 수 있다. In the case of the present invention, by configuring the buffer tank 710 and the equalization flow path 720, it is possible to prevent the mixer leakage from the supercharger 400. That is, it is possible to solve the mixer leakage problem in the supercharger.
또한, 슈퍼차저(400)의 구동속도 증가에 따른 과급 압력 향상시, 냉각된 혼합기가 슈퍼차저의 모터 측으로 공급되어 냉각이 이루어질 수 있다. In addition, when the boost pressure is increased according to the increase in the driving speed of the supercharger 400, the cooled mixer may be supplied to the motor side of the supercharger to cool.
이하, 버퍼탱크(710) 및 균압유로(720)에 대해 설명한다. Hereinafter, the buffer tank 710 and the equalization flow path 720 will be described.
상기 버퍼탱크(710)는 슈퍼차저(400)의 적어도 일부를 커버한다. 여기서 '커버한다'는 의미는 슈퍼차저(400)의 적어도 일부가 버퍼탱크(710)의 내측 공간에 수용된다 것을 의미한다. 버퍼탱크(710)는 내측에 공간부를 형성한다. 그리고, 상기 공간부에는 슈퍼차저(400)의 적어도 일부가 수용된다.The buffer tank 710 covers at least a portion of the supercharger 400. Here, 'cover' means that at least a portion of the supercharger 400 is accommodated in the inner space of the buffer tank 710. The buffer tank 710 forms a space portion therein. In addition, at least a portion of the supercharger 400 is accommodated in the space portion.
일 예로, 상기 버퍼탱크(710)는 상기 슈퍼차저(400) 전체를 커버할 수 있다. For example, the buffer tank 710 may cover the entire supercharger 400.
다른 예로, 상기 버퍼탱크(710)는 상기 슈퍼차저(400)의 일부분 만을 커버할 수 있다. As another example, the buffer tank 710 may cover only a portion of the supercharger 400.
또한, 균압유로(720)는 상기 버퍼탱크(710)와 이송관(350,350')을 연결한다. 상기 이송관(350,350')은 상기 슈퍼차저(400)와 조절수단(600)를 연결하는 유로를 의미한다. 그리고, 상기 버퍼탱크(710)의 내부공간은 상기 균압유로(720)와 연통한다. 따라서, 이송관(350, 350')의 공기 또는 혼합기는 균압유로(720)를 통해서 버퍼탱크(710)의 내부로 유입될 수 있다. In addition, the equalization flow path 720 connects the buffer tank 710 and the transfer pipes 350 and 350 '. The transport pipes 350 and 350 'mean a flow path connecting the supercharger 400 and the adjusting means 600. In addition, the inner space of the buffer tank 710 communicates with the equalization flow path 720. Therefore, the air or the mixer of the transport pipes 350 and 350 'may be introduced into the buffer tank 710 through the equalization flow path 720.
상기와 같이 이송관(350, 350')의 공기 또는 혼합기가 버퍼탱크(710)의 내부로 유입되면, 버퍼탱크(710)의 내압이 증가된다. 상기와 같이, 버퍼탱크(710)의 내압이 증가되면, 버퍼탱크(710)의 내측에 수용된 슈퍼차저(400)에서 혼합기의 누설이 줄어들거나, 차단될 수 있다. As described above, when the air or the mixer of the transport pipes 350 and 350 'flows into the interior of the buffer tank 710, the internal pressure of the buffer tank 710 is increased. As described above, when the internal pressure of the buffer tank 710 is increased, leakage of the mixer may be reduced or blocked in the supercharger 400 accommodated inside the buffer tank 710.
상세히, 슈퍼차저(400) 작동 시, 슈퍼차저(400)에서, 압축된 고압의 혼합기는 이송관(350,350')으로 유동하고, 이송관(350,350')의 내압은 증가된 상태이다.In detail, when the supercharger 400 is operated, in the supercharger 400, the compressed high pressure mixer flows to the transfer pipes 350 and 350 ', and the internal pressure of the transfer pipes 350 and 350' is increased.
그리고, 이송관(350,350')과 버퍼탱크(710)를 연통시키는 균압유로(720)를 통해서, 이송관(350,350')을 유동하는 고압의 혼합기 중 일부가 버퍼탱크(710)로 유입되고, 버퍼탱크(710)의 내압은 증가된다. 일 예로, 슈퍼차저(400)가 일정시간 동안 작동된 시점에서, 상기 이송관(350,350')과 버퍼탱크(710) 및 균압유로(720)의 내압은 동일하거나 유사하게 형성될 수 있다. 또한, 슈퍼차저(400)의 압축챔버(402)의 내압도 이송관(350,350')과 버퍼탱크(710) 및 균압유로(720)의 내압과 동일하거나 유사하게 형성될 수 있다. Then, through a pressure equalizing flow path 720 communicating the transfer pipes 350 and 350 'and the buffer tank 710, some of the high-pressure mixers flowing through the transfer pipes 350 and 350' flow into the buffer tank 710, and the buffer The internal pressure of the tank 710 is increased. For example, when the supercharger 400 is operated for a predetermined time, the internal pressures of the transfer pipes 350 and 350 ', the buffer tank 710, and the equalization flow path 720 may be the same or similar. In addition, the internal pressure of the compression chamber 402 of the supercharger 400 may also be formed to be the same or similar to the internal pressure of the transfer pipes 350 and 350 ', the buffer tank 710 and the equalization flow path 720.
상기와 같이 버퍼탱크(710)의 내압이 증가되면, 슈퍼차저(400)의 혼합기 누설 부위에 종래 대비 양압(Positive Pressure)이 가해지면서, 혼합기 누설이 줄어들거나, 차단될 수 있다. As described above, when the internal pressure of the buffer tank 710 is increased, a positive pressure is applied to the mixer leakage portion of the supercharger 400, and the mixer leakage may be reduced or blocked.
참고로, 종래에는 슈퍼차저(400)의 내측에는 혼합기가 압축되면서 고압이 형성되고, 슈퍼차저(400)의 외측의 경우 상대적으로 낮은 압력(예를 들면, 대기압)이 형성됨에 따라, 압력차에 의해 슈퍼차저(400)의 내측의 혼합기가 외측으로 누설되기 유리한 조건이었다.For reference, in the related art, as the mixer is compressed inside the supercharger 400, a high pressure is formed, and in the case of the outside of the supercharger 400, a relatively low pressure (for example, atmospheric pressure) is formed. This was a favorable condition for the mixer inside the supercharger 400 to leak outward.
하지만, 본 발명의 경우, 버퍼탱크(710)와 균압유로(720)의 구성으로, 슈처파저(400)의 내측과 외측의 압력이 동일하거나 유사하게 형성되면서, 압력차에 의해 슈퍼차저(400)의 내측의 혼합기가 외측으로 누설되는 현상을 개선할 수 있다. However, in the case of the present invention, with the configuration of the buffer tank 710 and the pressure equalizing flow path 720, the pressures inside and outside of the Schertzer 400 are formed the same or similar, and the supercharger 400 is driven by the pressure difference. It is possible to improve the phenomenon that the mixer at the inside of the outside leaks.
이하, 상기와 같이 구성된 엔진모듈의 작동 시, 슈퍼차저에서의 혼합기 누설이 방지되는 과정을 설명한다. Hereinafter, a description will be given of a process of preventing the mixer from leaking in the supercharger when the engine module configured as described above is operated.
먼저, 엔진(200)이 작동하고, 믹서(220)에서 혼합된 가스 연료와 공기의 혼합기는 믹서(220)와 슈퍼차저(400)를 연결하는 연결관(340)을 통해서, 슈퍼차저(400)로 공급된다. First, the engine 200 is operated, and the gas fuel and air mixer mixed in the mixer 220 are connected to the mixer 220 and the supercharger 400 through the connector 340, the supercharger 400 Is supplied with.
상기 슈퍼차저(400)는 모터 또는 엔진의 회전 동력에 의해 회전하면서, 임펠러를 회전시킨다. 그리고, 임펠러가 회전하면서, 연결관(340)의 혼합기는 슈퍼차저(400)로 흡입되고, 흡입된 혼합기는 압축된다. The supercharger 400 rotates the impeller while rotating by the rotational power of the motor or engine. Then, as the impeller rotates, the mixer of the connecting pipe 340 is sucked into the supercharger 400, and the sucked mixer is compressed.
그리고, 압축된 혼합기는 슈퍼차저(400)를 빠져나간 뒤, 슈퍼차저(400)와 조절수단(600)을 연결하는 이송관(350,350')을 통해서, 엔진(200)의 흡기 매니폴드(201) 측으로 공급된다.Then, after the compressed mixer exits the supercharger 400, through the transfer pipes 350 and 350 'connecting the supercharger 400 and the adjusting means 600, the intake manifold 201 of the engine 200 To the side.
종래에는, 슈퍼차저(400)의 내부와 외부의 압력차에 의해서, 슈퍼차저(400)에서 혼합기의 누설이 발생하는 문제가 있었다. Conventionally, there has been a problem in that a leak of a mixer occurs in the supercharger 400 due to the pressure difference between the inside and the outside of the supercharger 400.
본 발명의 경우, 슈퍼차저(400)의 적어도 일부가 버퍼탱크(710)의 내측에 수용된 상태이다. 상세히, 슈퍼차저(400)의 혼합기 누설이 발생하는 부분은 버퍼탱크(710)의 내측에 수용된 상태이다.In the case of the present invention, at least a portion of the supercharger 400 is in a state accommodated inside the buffer tank 710. In detail, the portion where the mixer leakage of the supercharger 400 occurs is a state accommodated inside the buffer tank 710.
따라서, 슈퍼차저(400)에서 누설된 혼합기는 외부로 퍼지지 않고, 버퍼탱크(710)의 내부 공간에 회수될 수 있다. Therefore, the mixer leaked from the supercharger 400 does not spread to the outside, and can be recovered in the inner space of the buffer tank 710.
뿐만 아니라, 본 발명의 경우, 고압의 혼합기가 이송되는 이송관(350')과 버퍼탱크(710)를 연결하는 균압유로(720)에 의해서, 슈처파저(400)의 내측과 외측의 압력이 동일하거나 유사하게 형성될 수 있으며, 압력차에 의해 슈퍼차저(400)의 내측의 혼합기가 외측으로 누설되는 문제가 해결될 수 있다. In addition, in the case of the present invention, the pressure of the inside and the outside of the Schwarzer pitcher 400 is the same by the equalization flow path 720 connecting the transfer pipe 350 'and the buffer tank 710 to which the high pressure mixer is transferred. Or it may be formed similarly, the problem that the mixer of the inside of the supercharger 400 is leaked outward by the pressure difference can be solved.
또한, 상기 슈퍼차저(400)는, 상기 연결관(340)과 연통하고, 내측에 압축공간(401)을 형성하는 압축챔버(402)와, 상기 압축챔버(402)의 내측에 구비되는 임펠러(403)와, 상기 압축챔버(402)의 외측에 구비되고, 상기 임펠러(403)와 상기 압축챔버(402)를 관통하는 회전축(404)으로 연결되며, 상기 엔진(200)의 동력에 의해 회전하는 회전수단 또는 모터(405)를 포함할 수 있다.In addition, the supercharger 400 is in communication with the connecting pipe 340, the compression chamber 402 to form a compression space 401 inside, and the impeller provided inside the compression chamber 402 ( 403), provided on the outside of the compression chamber 402, connected to the impeller 403 and the rotation shaft 404 passing through the compression chamber 402, rotates by the power of the engine 200 It may include a rotating means or a motor (405).
이때, 상기 버퍼탱크(710)는 상기 압축챔버(402)와 상기 회전축(404)의 연결부위를 커버할 수 있다. At this time, the buffer tank 710 may cover the connecting portion of the compression chamber 402 and the rotating shaft 404.
상세히, 상기 버퍼탱크(710)는 상기 압축챔버(402)의 외측에서, 상기 압축챔버(402)의 외측으로 노출된 회전축(404)과 상기 회전수단 또는 모터(405)를 커버할 수 있다. In detail, the buffer tank 710 may cover the rotating shaft 404 and the rotating means or the motor 405 exposed outside the compression chamber 402 from outside the compression chamber 402.
일반적으로, 압축챔버(402)와 상기 회전축(404)의 연결부위에서 혼합기의 누설이 발생한다. In general, a leak of the mixer occurs at a connection portion between the compression chamber 402 and the rotating shaft 404.
따라서, 상기와 같이 압축챔버(402)와 상기 회전축(404)의 연결부위를 커버하면, 압축챔버(402)와 상기 회전축(404)의 연결부위에서 누설된 혼합기는 버퍼탱크(710)에 수거될 수 있다. Therefore, when the connecting portion of the compression chamber 402 and the rotating shaft 404 is covered as described above, the mixer leaked from the connecting portion of the compression chamber 402 and the rotating shaft 404 may be collected in the buffer tank 710. have.
또한, 균압유로(720)를 통해서 이송관(350')에서 공급된 고압의 혼합기에 의해 버퍼탱크(710)의 내압이 증가되면, 압축챔버(402)와 상기 회전축(404)의 연결부위에도 높은 압력이 가해지고, 결과적으로, 압축챔버(402)와 상기 회전축(404)의 연결부위에서의 혼합기 누설이 방지될 수 있다. In addition, when the internal pressure of the buffer tank 710 is increased by the high-pressure mixer supplied from the transfer pipe 350 'through the equalization flow path 720, the high pressure is also applied to the connecting portion of the compression chamber 402 and the rotating shaft 404. This is applied, and consequently, leakage of the mixer at the connection portion between the compression chamber 402 and the rotating shaft 404 can be prevented.
또한, 혼합기 누설로 인해서 버퍼탱크(710)의 내압이 지나치게 커질 경우, 버퍼탱크(710) 내부의 혼합기가 균압유로(720)를 통해서, 이송관(350')으로 유동할 수도 있다. 이에 따라, 버퍼탱크(710)의 내압은 이송관(350')과 동일하거나 유사한 압력을 유지할 수 있다. In addition, when the internal pressure of the buffer tank 710 is excessively increased due to the leakage of the mixer, the mixer inside the buffer tank 710 may flow through the equalization flow path 720 to the transfer pipe 350 ′. Accordingly, the internal pressure of the buffer tank 710 may maintain the same or similar pressure as the transfer pipe 350 '.
도 6은 본 발명의 가스 히트펌프 시스템에 적용되는 엔진모듈의 다른 예를 보인 시스템도이다. 도 7은 도 6의 일부 영역을 확대한 도면이다. 6 is a system diagram showing another example of an engine module applied to the gas heat pump system of the present invention. 7 is an enlarged view of a portion of FIG. 6.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 상기 슈퍼차저(400)는, 상호 이격 배치된 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)를 포함하여 복수 구비될 수 있다. 6 to 7, the supercharger 400 may be provided in plural, including a first supercharger 410 and a second supercharger 420 spaced apart from each other.
엔진(200)과 믹서(220) 사이에 하나의 슈퍼차저(400)를 배치하는 경우, 배치된 슈퍼차저(400)의 최대 회전수 또는 압축 용량만큼 과급 범위가 제한될 수밖에 없고, 결과적으로 엔진(200)의 출력향상의 범위도 제한될 수밖에 없다.When one supercharger 400 is disposed between the engine 200 and the mixer 220, the supercharging range is limited by the maximum rotational speed or compression capacity of the supercharger 400, and as a result, the engine ( The range of output improvement of 200) is also limited.
본 발명의 경우, 슈퍼차저(400)의 운전영역을 넓히고, 그에 따라서, 엔진의 출력향상 범위를 보다 넓힐 수 있도록 엔진(200)과 믹서(220) 사이에 복수의 슈퍼차저(400)를 배치한다. In the case of the present invention, a plurality of superchargers 400 are disposed between the engine 200 and the mixer 220 so as to widen the driving range of the supercharger 400 and, accordingly, to further expand the range of the engine power improvement. .
이하의 설명에서, 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)를 포함하는 경우에 대해 설명하나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 믹서(220)와 조절수단(600) 사이에 3개 이상의 슈퍼차저가 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.In the following description, a case in which the first supercharger 410 and the second supercharger 420 are included is described, but the scope of the present invention is not limited thereto, and the mixer 220 and the adjusting means 600 It is noted that three or more superchargers may be provided in between.
상기 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)는 서로 압축용량이 상이하거나, 임펠러의 최대 회전수가 상이하게 설정될 수 있다.The first supercharger 410 and the second supercharger 420 may have different compression capacities or may be set to have different impeller maximum rotational speeds.
또한, 상기 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)는 상호 직렬로 연결될 수 있다. In addition, the first supercharger 410 and the second supercharger 420 may be connected in series with each other.
일 예로, 상기 믹서(220)에서 공급된 혼합기는 제1슈퍼차저(410)를 거치면서, 1차 과급이 이루어지고, 제2슈퍼차저(420)를 거쳐 2차 과급이 이루어진 후, 엔진(200) 측으로 공급될 수 있다. For example, the mixer supplied from the mixer 220 passes through the first supercharger 410, the first supercharge is made, and the second supercharger 420 provides the second supercharge, and then the engine 200 ) Side.
이때, 제2슈퍼차저(420)는 제1슈퍼차저(410) 대비 큰 압축용량을 구비할 수 있다. 또한, 제2슈퍼차저(420)는 제1슈퍼차저(410) 대비 임펠러의 최대 회전수가 크게 형성될 수 있다. At this time, the second supercharger 420 may have a larger compression capacity than the first supercharger 410. In addition, the maximum number of revolutions of the impeller compared to the first supercharger 410 may be large in the second supercharger 420.
이 경우, 상기 연결관(340)은, 상기 믹서(220)와 상기 제1슈퍼차저(410)의 흡입측을 연결하는 제1연결관(341) 및 상기 제1슈퍼차저(410)의 토출측과 제2슈퍼차저(420)의 흡입측을 연결하는 제2연결관(342)을 포함할 수 있다. In this case, the connection pipe 340 is a first connection pipe 341 connecting the suction side of the mixer 220 and the first supercharger 410 and the discharge side of the first supercharger 410 A second connection pipe 342 connecting the suction side of the second supercharger 420 may be included.
그리고, 상기 이송관(350)은 상기 제2슈퍼차저(420)의 토출측과 상기 조절수단(600)을 연결할 수 있다. In addition, the transfer pipe 350 may connect the discharge side of the second supercharger 420 and the adjustment means 600.
또한, 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)는 병렬로 연결되어, 믹서(220)에서 혼합된 혼합기가 제1슈퍼차저(410)로 유동하거나, 제2슈퍼차저(420)로 유동한 뒤, 엔진(200) 측으로 공급될 수도 있다. In addition, the first supercharger 410 and the second supercharger 420 are connected in parallel, the mixer mixed in the mixer 220 flows to the first supercharger 410, or the second supercharger 420 After flowing to, it may be supplied to the engine 200 side.
한편, 상기와 같이 슈퍼차저(400)가 복수 구비된 경우, 상기 버퍼탱크(710) 및 균압유로(720)는 각각의 슈퍼차저(410,420)에 개별적으로 구비될 수 있다.On the other hand, when a plurality of superchargers 400 are provided as described above, the buffer tank 710 and the equalization flow path 720 may be separately provided in each supercharger 410 and 420.
즉, 엔진(200)과 믹서(220) 사이에 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)가 구비된 경우, 버퍼탱크(710)는 제1슈퍼차저(410)의 적어도 일부를 커버하도록 제1슈퍼차저(410)에 결합된 제1버퍼탱크(711)와, 제2슈퍼차저(420)의 적어도 일부를 커버하도록 제2슈퍼차저(420)에 결합된 제2버퍼탱크(712)를 구비할 수 있다. That is, when the first supercharger 410 and the second supercharger 420 are provided between the engine 200 and the mixer 220, the buffer tank 710 may at least partially replace the first supercharger 410. A first buffer tank 711 coupled to the first supercharger 410 to cover and a second buffer tank 712 coupled to the second supercharger 420 to cover at least a portion of the second supercharger 420 ).
그리고, 균압유로(720)는 상기 이송관(350')과 상기 제1버퍼탱크(711)를 연통시키는 제1균압유로(721)와, 상기 이송관(350')과 제2버퍼탱크(712)를 연통시키는 제2균압유로(722)를 포함할 수 있다. In addition, the equalization flow path 720 includes a first equalization flow path 721 communicating the transfer pipe 350 'and the first buffer tank 711, and the transfer pipe 350' and the second buffer tank 712 It may include a second pressure flow path 722 to communicate.
상기 제1균압유로(721)와 제2균압유로(722)는 개별적으로, 상기 이송관(350')과 연통할 수 있다. The first pressure equalizing flow path 721 and the second pressure equalizing flow path 722 may individually and communicate with the transfer pipe 350 ′.
또한, 상기 균압유로(720)는 일측이 상기 이송관(350')과 연결된 공통유로(723)를 더 포함하고, 상기 제1균압유로(721)와 제2균압유로(722)는 상기 공통유로(723)의 타측에서 분지되는 형태를 구비할 수도 있다. In addition, the equalization flow path 720 further includes a common flow path 723 connected to the transfer pipe 350 'on one side, and the first pressure flow path 721 and the second pressure flow path 722 are the common flow path. It may have a form branched from the other side of (723).
이 경우, 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)에서 누설된 혼합기는 각각 제1버퍼탱크(711)와 제2버퍼탱크(712)로 회수될 수 있다. 또한, 이송관(350')의 혼합기는 공통유로(723) 및 제1균압유로(721)를 통해서, 제1버퍼탱크(711)로 공급된다. 또한, 이송관(350')의 혼합기는 공통유로(723) 및 제2균압유로(722)를 통해서, 제2버퍼탱크(712)로 공급된다. In this case, the mixer leaked from the first supercharger 410 and the second supercharger 420 may be recovered into the first buffer tank 711 and the second buffer tank 712, respectively. In addition, the mixer of the transfer pipe 350 ′ is supplied to the first buffer tank 711 through the common flow path 723 and the first equalization flow path 721. In addition, the mixer of the transfer pipe 350 ′ is supplied to the second buffer tank 712 through the common flow path 723 and the second equalization flow path 722.
따라서, 제1버퍼탱크(711)와 제2버퍼탱크(712)는 고압의 상태를 유지할 수 있다. 그리고, 고압 상태의 제1버퍼탱크(711)와 제2버퍼탱크(712)에 의해서, 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)에서의 혼합기 누설이 방지될 수 있다. Therefore, the first buffer tank 711 and the second buffer tank 712 can maintain a high pressure state. And, by the first buffer tank 711 and the second buffer tank 712 in a high pressure state, the mixer leakage in the first supercharger 410 and the second supercharger 420 can be prevented.
반면, 슈퍼차저(400)가 복수 구비된 경우라 하더라도, 상기 버퍼탱크(710) 및 균압유로(720)는 각각 하나씩만 구비될 수 있다.On the other hand, even if a plurality of superchargers 400 are provided, the buffer tank 710 and the pressure equalization channel 720 may be provided only one each.
즉, 엔진과 믹서 사이에 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)가 구비된 경우, 버퍼탱크(710)는 하나로 구비되고, 그 내부에 혼합기의 누설이 발생하는 제1슈퍼차저(410)의 적어도 일부와 제2슈퍼차저(420)의 적어도 일부가 수용될 수도 있다. 또한, 균압유로(720)는 버퍼탱크(710)와 이송관(350')을 연결할 수 있다. That is, when the first supercharger 410 and the second supercharger 420 are provided between the engine and the mixer, the buffer tank 710 is provided as one, and the first supercharger in which leakage of the mixer occurs therein At least a portion of the 410 and at least a portion of the second supercharger 420 may be accommodated. In addition, the equalization flow path 720 may connect the buffer tank 710 and the transfer pipe 350 '.
이 경우, 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)에서 누설된 혼합기는 하나의 버퍼탱크(710)로 회수될 수 있다. 또한, 이송관(350')의 혼합기는 균압유로(720)를 통해서, 버퍼탱크(710)의 내부로 공급되고, 버퍼탱크(710)는 고압의 상태를 유지할 수 있다. 그리고, 고압의 버퍼탱크(710)에 의해서, 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)에서의 혼합기 누설이 방지될 수 있다. In this case, the mixer leaked from the first supercharger 410 and the second supercharger 420 may be recovered into one buffer tank 710. In addition, the mixer of the transfer pipe 350 ′ is supplied to the interior of the buffer tank 710 through the equalization flow path 720, and the buffer tank 710 can maintain a high pressure state. And, by the high pressure buffer tank 710, the mixer leakage in the first supercharger 410 and the second supercharger 420 can be prevented.
한편, 상기와 같이 혼합기가 슈퍼차저(400)를 통과하면, 혼합기의 압력 및 온도가 상승한다. 이 경우, 엔진(200)으로 흡입되는 혼합기의 밀도가 감소하게 되고, 엔진의 체적 효율이 낮아질 수 밖에 없다.On the other hand, when the mixer passes through the supercharger 400 as described above, the pressure and temperature of the mixer rises. In this case, the density of the mixer sucked into the engine 200 is reduced, and the volume efficiency of the engine is inevitably lowered.
본 발명의 경우, 이를 해결하기 위해, 상기 슈퍼차저(400)와 상기 조절수단(600) 사이에, 상기 슈퍼차저(400)에서 토출된 고온고압의 혼합기를 냉각시켜, 부피는 줄이고, 밀도를 향상시킨 뒤, 배출하는 인터쿨러(500)를 구비한다.In the case of the present invention, to solve this, between the supercharger 400 and the control means 600, by cooling the high-temperature high-pressure mixer discharged from the supercharger 400, to reduce the volume, improve the density After, the intercooler 500 for discharging is provided.
일 예로, 상기 인터쿨러(500)는 외부 공기 또는 냉각수와 혼합기를 열교환시킬 수 있다. For example, the intercooler 500 may exchange heat with a mixture of external air or cooling water.
이에 따르면, 엔진(200)으로 공급되는 혼합기의 온도를 낮추고, 밀도를 키워 엔진(200)의 체적 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. According to this, it is possible to lower the temperature of the mixer supplied to the engine 200 and increase the density, thereby improving the volume efficiency of the engine 200.
또한, 엔진모듈에는 상기 인터쿨러(500)를 냉각하기 위한 냉각수의 유동을 생성하는 냉각수 펌프(520) 및 상기 냉각수 펌프(520)에 연결되며, 냉각수의 유동을 가이드하는 냉각수배관(510)을 더 포함할 수 있다. In addition, the engine module further includes a cooling water pump 520 for generating a flow of cooling water for cooling the intercooler 500 and a cooling water pipe 510 connected to the cooling water pump 520 and guiding the flow of cooling water. can do.
또한, 상기 냉각수배관(510)의 적어도 일부 구간에는 방열기(530)가 결합되고, 상기 방열기(530)의 일측에는 팬(540)이 설치될 수 있다. In addition, a radiator 530 is coupled to at least a portion of the cooling water pipe 510, and a fan 540 may be installed on one side of the radiator 530.
상기와 같이, 슈퍼차저(400)와 조절수단(600) 사이에 인터쿨러(500)가 설치되면, 상기 이송관(350,350')은 슈퍼차저(400)와 인터쿨러(500)를 연결하는 제1이송관(350)과, 인터쿨러(500)와 조절수단(600)을 연결하는 제2이송관(350')을 포함할 수 있다. As described above, when the intercooler 500 is installed between the supercharger 400 and the adjusting means 600, the transfer pipes 350 and 350 'are first transfer pipes connecting the supercharger 400 and the intercooler 500. 350 and a second transfer pipe 350 ′ connecting the intercooler 500 and the adjusting means 600.
이때, 상기 균압유로(720)는 제1이송관(350) 또는 제2이송관(350')과 연결될 수 있다. At this time, the equalization flow path 720 may be connected to the first transfer pipe 350 or the second transfer pipe 350 '.
일 예로, 상기 균압유로(720)는 상기 인터쿨러(500)와 상기 조절수단(600) 사이를 연결하는 제2이송관(350')과 상기 버퍼탱크(710)를 연통시킬 수 있다. For example, the equalization flow path 720 may communicate the second transfer pipe 350 'and the buffer tank 710 connecting the intercooler 500 and the control means 600.
상기와 같이 균압유로(720)가 제2이송관(350')과 상기 버퍼탱크(710)를 연결하면, 인터쿨러(500)를 통과하면서, 냉각된 저온 고압의 혼합기가 버퍼탱크(710)로 유입되고, 결과적으로 저온 고압의 혼합기와 슈퍼차저(400)의 열교환이 진행되면서, 슈퍼차저(400)의 냉각이 진행될 수 있다. When the equalization flow path 720 connects the second transfer pipe 350 'and the buffer tank 710 as described above, while passing through the intercooler 500, the cooled low-temperature and high-pressure mixer flows into the buffer tank 710. As a result, as a result, heat exchange between the low-temperature and high-pressure mixer and the supercharger 400 progresses, cooling of the supercharger 400 may proceed.
한편, 상기와 같이 믹서(220)와 엔진(200) 사이에 슈퍼차저(400) 및 인터쿨러(500) 등이 구비되면, 혼합기가 체류하는 유로의 길이가 길어질 수밖에 없다. 이때, 공기 내 수분이 많을 경우 혼합기와 물이 반응하여 포름산을 발생시켜 배관을 파손 시킬 수 있다. On the other hand, when the supercharger 400 and the intercooler 500 are provided between the mixer 220 and the engine 200 as described above, the length of the flow path in which the mixer stays is inevitably lengthened. At this time, if there is a lot of moisture in the air, the mixer and water react to generate formic acid, which can damage the piping.
본 발명의 경우, 이를 방지를 위해 관리자로부터 '운전정지명령'이 입력되면, 조절수단(600)을 닫은 상태(closed)에서 엔진(200) 정지시까지 엔진(200)을 구동하여, 혼합기를 연소하거나, 외부 배출시켜 포름산 발생을 억제시킬 수 있으며, 배관 파손을 예방할 수 있다. In the case of the present invention, when the 'stop operation command' is input from the manager to prevent this, the engine 200 is driven until the engine 200 stops in the closed state of the regulating means 600, thereby burning the mixer. Alternatively, formic acid generation may be suppressed by external discharge, and pipe damage may be prevented.
또한, 인터쿨러(500)는 내식성 재질(일예로,STS316)로 제작될 수 있다. In addition, the intercooler 500 may be made of a corrosion-resistant material (eg, STS316).
한편, 본 발명의 상기 엔진모듈은, 엔진의 시동 전, 연료 공급을 중단한 상태에서, 일정 시간 동안 크랭킹(cranking)을 진행할 수 있다. On the other hand, the engine module of the present invention, before starting the engine, in a state in which the fuel supply is stopped, can be cranking (cranking) for a certain period of time.
상세히, 관리자로부터 '운전시작명령'이 입력되면, 엔진의 시동이 걸리기 전전, 엔진으로의 연료 공급을 중단한 상태에서, 일정시간 동안 크랭킹(cranking)을 진행한 후, 엔진의 시동을 진행한다. In detail, when a 'start operation command' is input from the manager, before starting the engine, the fuel supply to the engine is stopped, the cranking is performed for a predetermined time, and then the engine is started. .
이에 따르면, 엔진 내부에 존재하는 혼합기를 엔진 시동 전에 배출할 수 있으며, 엔진 내 잔류 혼합기로 인해 발생할 수 있는 이상연소를 방지할 수 있고, 보다 안정적으로 엔진 시동이 걸릴 수 있다. According to this, the mixer existing inside the engine can be discharged before starting the engine, the abnormal combustion that may occur due to the residual mixer in the engine can be prevented, and the engine can be started more stably.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
10 : 가스 히트펌프 시스템 110 : 압축기
120 : 실외 열교환기 140 : 실내 열교환기
150 : 보조 열교환기 200 : 엔진
240 : 배기가스 열교환기 300 : 냉각수펌프
400 : 슈퍼차저 500 : 인터쿨러
600 : 조절수단 710 : 버퍼탱크
720 : 균압유로
10: gas heat pump system 110: compressor
120: outdoor heat exchanger 140: indoor heat exchanger
150: auxiliary heat exchanger 200: engine
240: exhaust gas heat exchanger 300: cooling water pump
400: Supercharger 500: Intercooler
600: Adjusting means 710: Buffer tank
720: equalization flow path

Claims (19)

  1. 압축기, 실외 열교환기, 팽창장치, 실내 열교환기 및 냉매배관을 포함하는 공기조화 모듈;
    연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소하여, 상기 압축기의 운전을 위한 동력을 제공하는 엔진을 포함하는 엔진모듈을 포함하되,
    상기 엔진모듈은,
    상기 공기와 연료를 혼합하여 상기 엔진 측과 연결된 연결관으로 배출하는 믹서;
    상기 믹서와 상기 엔진 사이에 배치되어, 엔진 또는 모터의 회전동력에 의해 상기 믹서에서 배출된 혼합기를 압축시킨 후, 상기 엔진의 흡기 매니폴드 측으로 배출하는 슈퍼차저;
    상기 슈퍼차저와 상기 엔진 사이에 배치되어, 상기 엔진의 흡기 매니폴드 측으로 공급되는 압축된 혼합기의 양을 조절하는 조절수단;
    상기 슈퍼차저와 상기 조절수단을 연결하는 이송관;
    상기 슈퍼차저의 적어도 일부를 커버하여, 상기 슈퍼차저에서 누설된 혼합기를 수집하는 버퍼탱크; 및
    상기 버퍼탱크와 상기 이송관을 연통하여, 상기 이송관의 혼합기를 상기 버퍼탱크의 내측으로 전달하여, 상기 버퍼탱크의 내압을 조절하는 균압유로를 포함하는 가스 히트펌프 시스템.
    An air conditioning module including a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion device, an indoor heat exchanger, and a refrigerant pipe;
    Comprising an engine module comprising an engine that provides power for the operation of the compressor by burning a mixture of fuel and air,
    The engine module,
    A mixer that mixes the air and fuel and discharges them to a connector connected to the engine side;
    A supercharger disposed between the mixer and the engine and compressing the mixer discharged from the mixer by the rotational power of the engine or motor, and then discharging it to the intake manifold side of the engine;
    An adjustment means disposed between the supercharger and the engine to adjust the amount of the compressed mixer supplied to the intake manifold side of the engine;
    A transfer pipe connecting the supercharger and the adjusting means;
    A buffer tank covering at least a portion of the supercharger to collect a mixer leaked from the supercharger; And
    A gas heat pump system comprising a pressure equalizing flow path that communicates the buffer tank and the transfer pipe, transfers the mixer of the transfer pipe to the inside of the buffer tank, and regulates the internal pressure of the buffer tank.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 슈퍼차저는,
    상기 연결관과 연통하는 압축챔버;
    상기 압축챔버의 내측에 구비되는 임펠러;
    상기 압축챔버의 외측에 구비되고, 상기 압축챔버를 관통하는 회전축을 통해서 상기 임펠러와 연결되며, 상기 엔진의 동력에 의해 회전하는 회전수단 또는 모터를 포함하는 가스 히트펌프 시스템.
    According to claim 1,
    The supercharger,
    A compression chamber communicating with the connection pipe;
    An impeller provided inside the compression chamber;
    A gas heat pump system provided on the outside of the compression chamber, connected to the impeller through a rotating shaft passing through the compression chamber, and comprising a rotating means or a motor rotating by the power of the engine.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 버퍼탱크는 상기 압축챔버와 상기 회전축의 연결부위를 커버하는 가스 히트펌프 시스템.
    According to claim 2,
    The buffer tank is a gas heat pump system covering the connecting portion of the compression chamber and the rotating shaft.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 버퍼탱크는 상기 압축챔버의 외측에서, 상기 압축챔버의 외측으로 노출된 회전축과 상기 회전수단 또는 모터를 커버하는 가스 히트펌프 시스템.
    According to claim 2,
    The buffer tank is a gas heat pump system that covers the rotating shaft and the rotating means or motor exposed to the outside of the compression chamber from the outside of the compression chamber.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 슈퍼차저는,
    상호 이격 배치된 제1슈퍼차저와 제2슈퍼차저를 포함하여 복수 구비되는 가스 히트펌프 시스템.
    According to claim 1,
    The supercharger,
    A gas heat pump system provided in plurality, including a first supercharger and a second supercharger spaced apart from each other.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 버퍼탱크는,
    상기 제1슈퍼차저 측에 결합된 제1버퍼탱크와.
    상기 제2슈퍼차저 측에 결합된 제1버퍼탱크를 포함하는 가스 히트펌프 시스템.
    The method of claim 5,
    The buffer tank,
    And a first buffer tank coupled to the first supercharger side.
    Gas heat pump system including a first buffer tank coupled to the second supercharger side.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 균압유로는,
    상기 이송관과 제1버퍼탱크를 연결하는 제1균압유로;
    상기 이송관과 제2버퍼탱크를 연결하는 제2균압유로를 포함하는 가스 히트펌프 시스템.
    The method of claim 6,
    The equalization flow path,
    A first equalization flow path connecting the transfer pipe and the first buffer tank;
    A gas heat pump system including a second pressure equalizing flow path connecting the transfer pipe and the second buffer tank.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 균압유로는 일측이 상기 이송관과 연결된 공통유로를 더 포함하고, 상기 제1균압유로와 제2균압유로는 상기 공통유로의 타측에서 분지되는 가스 히트펌프 시스템.
    The method of claim 7,
    A gas heat pump system wherein one side of the equalization flow path further includes a common flow path connected to the transfer pipe, and the first and second pressure flow paths are branched from the other side of the common flow path.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 제1슈퍼차저와 제2슈퍼차저는 서로 압축용량 또는 임펠러의 최대 회전수가 상이하게 구비된 가스 히트펌프 시스템.
    The method of claim 5,
    The first supercharger and the second supercharger are gas heat pump systems having different compression capacities or maximum rotational speeds of the impeller.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 제1슈퍼차저와 제2슈퍼차저는 상호 병렬로 연결된 가스 히트펌프 시스템.
    The method of claim 5,
    The first supercharger and the second supercharger are gas heat pump systems connected in parallel to each other.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 제1슈퍼차저와 제2슈퍼차저는 상호 직렬로 연결된 가스 히트펌프 시스템.
    The method of claim 5,
    The first supercharger and the second supercharger are gas heat pump systems connected in series with each other.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 연결관은,
    상기 믹서와 상기 제1슈퍼차저를 연결하는 제1연결관;
    상기 제1슈퍼차저와 제2슈퍼차저를 연결하는 제2연결관을 더 포함하고,
    상기 이송관은 상기 제2슈퍼차저와 상기 조절수단을 연결하는 가스 히트펌프 시스템.
    The method of claim 11,
    The connector,
    A first connector connecting the mixer and the first supercharger;
    Further comprising a second connector for connecting the first supercharger and the second supercharger,
    The transfer pipe is a gas heat pump system connecting the second supercharger and the adjusting means.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 슈퍼차저와 상기 조절수단 사이에는, 상기 슈퍼차저에서 토출된 압축혼합기를 냉각시키는 인터쿨러가 구비되는 가스 히트펌프 시스템.
    According to claim 1,
    A gas heat pump system is provided between the supercharger and the adjusting means, and an intercooler for cooling the compression mixer discharged from the supercharger.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 균압유로는
    상기 인터쿨러와 상기 조절수단 사이를 연결하는 이송관과 연결된 가스 히트펌프 시스템.
    The method of claim 13,
    The equalization flow path
    Gas heat pump system connected to the transfer pipe connecting the intercooler and the control means.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 인터쿨러를 냉각하기 위한 냉각수의 유동을 생성하는 냉각수 펌프 및 상기 냉각수 펌프에 연결되며, 냉각수의 유동을 가이드하는 냉각수배관을 더 포함하는 가스 히트펌프 시스템.
    The method of claim 13,
    A gas heat pump system further comprising a cooling water pump for generating a flow of cooling water for cooling the intercooler and a cooling water pipe connected to the cooling water pump and guiding the flow of cooling water.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 냉각수배관의 적어도 일부 구간에는 방열기가 결합되고, 상기 방열기의 일측에는 팬이 설치되는 가스 히트펌프 시스템.
    The method of claim 15,
    A gas heat pump system in which a radiator is coupled to at least a portion of the cooling water pipe, and a fan is installed at one side of the radiator.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 슈퍼차저의 운전 시,
    상기 슈퍼차저의 내압과 상기 이송관의 내압 및 상기 버퍼탱크의 내압은 동일하게 형성되는 가스 히트펌프 시스템.
    According to claim 1,
    When driving the supercharger,
    The gas heat pump system in which the internal pressure of the supercharger, the internal pressure of the transfer pipe and the internal pressure of the buffer tank are formed the same.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진모듈은, 상기 엔진의 운전정지 직전에, 상기 조절수단을 닫은 상태에서, 상기 엔진의 추가운전을 진행하는 가스 히트펌프 시스템.
    According to claim 1,
    The engine module, immediately before the engine stops operating, in the state in which the control means is closed, the gas heat pump system for performing the additional operation of the engine.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진모듈은, 엔진의 시동 전, 연료 공급을 중단한 상태에서, 크랭킹(cranking)을 진행하는 가스 히트펌프 시스템.
    According to claim 1,
    The engine module, the gas heat pump system to proceed with the cranking (cranking) in the state of stopping the fuel supply before starting the engine.
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