KR20200044734A - A gas heat-pump system - Google Patents
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Abstract
Description
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 슈퍼차저에서 누설된 혼합기가 외부로 노출되지 않게 차단ㄷ되는 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve this problem, and it is an object of the present invention to provide a gas heat pump system in which a mixer leaked from a supercharger driven for supercharging is blocked from being exposed to the outside during engine operation.
또한, 슈퍼차저에서 누설된 혼합기가 슈퍼차저로 재흡입됨에 따라, 슈퍼차저에서의 가스 누설 및 그에 따른 문제를 해결할 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 solving a gas leakage in a supercharger and a related problem as the mixer leaked from the supercharger is re-suctioned into the supercharger.
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 엔진 측으로 배출하는 믹서와, 상기 믹서와 엔진 사이에 배치되어, 엔진 또는 모터의 회전동력에 의해 믹서에서 배출된 혼합기를 압축시킨 후, 엔진의 흡기 매니폴드 측으로 배출하는 슈퍼차저와, 상기 믹서와 슈퍼차저를 연결하는 연결관과, 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 for mixing the air and fuel to discharge to the engine side, disposed between the mixer and the engine, after compressing the mixer discharged from the mixer by the rotational power of the engine or motor, the engine A supercharger discharged to the intake manifold side, a connector connecting the mixer and the supercharger, and disposed between the supercharger and the engine to control the amount of compressed mixer supplied to the intake manifold side of the engine It may include adjustment means.
또한, 상기 엔진모듈은 상기 슈퍼차저를 커버하는 버퍼탱크와, 상기 믹서와 상기 버퍼탱크를 연결하는 연결관을 포함하고, 상기 연결관에서 토출된 혼합기는 상기 버퍼탱크로 유입된 후, 상기 슈퍼차저로 흡입될 수 있다. In addition, the engine module includes a buffer tank covering the supercharger, a connecting pipe connecting the mixer and the buffer tank, and the mixer discharged from the connecting pipe enters the buffer tank, and then the supercharger Can be inhaled with.
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, 혼합기의 유동방향을 기준으로, 제1슈퍼차저는 제2슈퍼차저의 후단에 배치되고, 상기 제2슈퍼차저의 내압은 제1슈퍼차저의 내압보다 크게 형성될 수 있다. In addition, based on the flow direction of the mixer, the first supercharger may be disposed at the rear end of the second supercharger, and the internal pressure of the second supercharger may be greater than the internal pressure of the first supercharger.
본 발명에 따르면, 엔진 운전 시, 과급을 위해 구동되는 슈퍼차저에서 누설된 혼합기가 외부로 노출되지 않게 차단되고, 슈퍼차저로 재흡입됨에 따라, 슈퍼차저에서의 가스 누설 및 그에 따른 문제를 해결할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, when the engine is operated, the mixer leaked from the supercharger driven for supercharging is blocked so as not to be exposed to the outside, and as it is re-suctioned into the supercharger, gas leakage in the supercharger and problems related thereto can be solved. There is an advantage.
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
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
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
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
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
상기 시스템(10)의 구성에 대하여, 냉방운전 모드를 기준으로 설명한다.The configuration of the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
그리고, 상기 엔진(200)의 일측에는, 상기 엔진(200)에 오일을 공급하기 위한 오일 탱크(205)가 제공될 수 있다.In addition, an
한편, 상기와 같이 가스 히트펌프 시스템(10)에 적용되는 엔진(200)은 가정용 LNG나 LPG 등을 연료로 사용한다. Meanwhile, as described above, the
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
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
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
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
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
상기 슈퍼차저(400)는, 상기 엔진(200)의 동력 또는 전동기(electric motor)에 의해 구동할 수 있다. The
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
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
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
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
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
일 예로, 상기 인터쿨러(500)는 외부 공기 또는 냉각수와 혼합기를 열교환시킬 수 있다. For example, the
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
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
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
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
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
또한, 인터쿨러(500)는 내식성 재질(일예로,STS316)로 제작될 수 있다. In addition, the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
상기 엔진(200)의 구동에 대하여 설명한다.The driving of the
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 인터쿨러(500)에서 냉각되어 밀도가 향상된다. 인터쿨러(500)를 통과한 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
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
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
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
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
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
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
상기 엔진(200)의 구동과 관련하여서는, 난방운전시의 작용과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.Regarding the driving of the
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. 도 6은 본 발명의 가스 히트펌프 시스템에 적용되는 엔진모듈의 다른 예를 보인 시스템도이다. 도 7은 도 6의 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. 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 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 엔진모듈에는 엔진으로 공급되는 혼합기의 과급을 위한 슈퍼차저(400)가 구비된다. 4 to 7, the engine module of the present invention is provided with a
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, 인터쿨러(500) 측으로 배출하는 역할을 한다.The
이하의 설명에서, 슈퍼차저(400)의 임펠러가 모터로부터 회전력을 제공받아 회전하는 경우를 일 예로 설명하나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 슈퍼차저는 엔진의 회전 동력을 전달받아 회전할 수도 있다. In the following description, the case where the impeller of the
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
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
따라서, 과급수단이 터보차저로 구비된 경우, 터보차저는 터빈 측이 배기배관을 통해서 엔진의 배기 매니폴드와 연결되어, 회전하게 되고, 믹서에서 혼합된 혼합기가 유입되면, 가압(압축)한 후, 인터쿨러(500) 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 flows in, presses (compresses) , Discharges to the
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
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
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
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, 별도의 버퍼탱크(710)를 구성하여, 슈퍼차저(400)에서 누설된 미소의 혼합기 가스를 회수하여, 외부로 혼합기가 누출되지 현상이 방지될 수 있다. 또한, 버퍼탱크(710)에 회수된 혼합기는 버퍼탱크(710)에 내장된 슈퍼차저(400)로 재공급될 수 있다. 따라서, 슈퍼차저에서의 혼합기 누설 문제를 해결할 수 있다. In the case of the present invention, a
이하, 버퍼탱크(710)에 대해 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the
전술한 바와 같이, 상기 버퍼탱크(710)는 슈퍼차저(400)를 커버한다. 여기서 '커버한다'는 의미는 슈퍼차저(400)가 버퍼탱크(710)의 내측 공간에 수용된다 것을 의미한다. 버퍼탱크(710)는 내측에 공간부(711)를 형성한다. 그리고, 상기 공간부(711)에는 슈퍼차저(400)가 수용된다.As described above, the
여기서, 상기 버퍼탱크(710)의 공간부(711)의 크기는 상기 슈퍼차저(400) 보다 크게 형성될 수 있다. Here, the size of the
따라서, 상기 슈퍼차저(400)는 버퍼탱크(710)의 내측에 여유있게 수용될 수 있다. 상세히, 상기 슈퍼차저(400)가 버퍼탱크(710)의 내측에 수용된 상태에서, 상기 슈퍼차저(400)에는 혼합기의 유동 공간이 확보될 수 있다. Therefore, the
상기 버퍼탱크(710)의 형상은 다양한 실시예가 발생할 수 있으며, 특히 원통형으로 형성될 수 있다. Various shapes of the
상기 버퍼탱크(710)는 연결관(340)을 통해서, 상기 믹서(220)와 연결된다.The
따라서, 믹서(220)에서 혼합된 후 토출된 혼합기는 상기 연결관(340)을 통해서, 상기 버퍼탱크(710)의 내측으로 유입될 수 있다. Accordingly, the mixer discharged after being mixed in the
또한, 이를 위해서, 상기 버퍼탱크(710)는 상기 연결관(340)과 연결되는 입구(712)를 형성할 수 있다. In addition, for this purpose, the
상기와 같이, 연결관(340)과 연결된 입구(712)를 통해서, 버퍼탱크(710)로 유입된 혼합기는 슈퍼차저(400)로 강제 흡입된다.As described above, through the
즉, 혼합기는, 믹서(220)에서 토출된 후, 연결관(340)을 지나 버퍼탱크(710)의 공간부(711)로 유입되었다가, 슈퍼차저(400)로 강제 흡입된다. That is, after the mixer is discharged from the
그리고, 슈퍼차저(400)로 흡입된 혼합기는 고온 고압으로 압축되고, 압축된 혼합기는 엔진(200) 측으로 토출된다. Then, the mixer inhaled by the
이 과정에서, 슈퍼차저(400)에서는 혼합기의 누설이 발생한다.In this process, a leak of the mixer occurs in the
상세히, 혼합기 압축 시, 슈퍼차저(400)의 내압은 버퍼탱크(710)의 내압 보다 크기 때문에, 압력차에 의해서 슈퍼차저(400)에서는 버퍼탱크(710) 측으로 누설이 발생할 수 있다. In detail, when the mixer is compressed, since the internal pressure of the
본 발명의 경우, 슈퍼차저에서 누설된 혼합기가 외부로 노출되지 않고, 버퍼탱크(710)에 수집된다. 그리고, 버퍼탱크(710)에 수집된 누설 혼합기는, 상기 연결관(340)을 통해서 버퍼탱크(710)로 유입된 새로운 혼합기와 함께 버퍼탱크(710)의 공간부(711)를 유동하게 되고, 슈퍼차저(400)로 재흡입될 수 있다. In the case of the present invention, the mixer leaked from the supercharger is not exposed to the outside, but is collected in the
일 예로, 상기 슈퍼차저(400)로 흡입되는 혼합기는, 연결관(340)을 통해서 버퍼탱크(710)로 유입된 새로운 혼합기 약 98%와, 슈퍼차저(400)에서 누설된 혼합기 약 2%의 비율을 갖을 수 있다. For example, the mixer that is sucked into the
이하, 상기와 같이 구성된 엔진모듈의 작동 시, 슈퍼차저에서 누설된 혼합기가 슈퍼차저로 재흡입되는 과정을 설명한다.Hereinafter, a description will be given of a process in which the mixer leaked from the supercharger re-suctions into 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 연결관(340)을 통해서, 버퍼탱크(710)로 공급된다. First, the
그리고, 버퍼탱크(710)로 유입된 혼합기는 슈퍼차저(400)로 강제 흡입된다. Then, the mixer introduced into the
상기 슈퍼차저(400)는 모터 또는 엔진의 회전 동력에 의해 회전하면서, 임펠러를 회전시킨다. 그리고, 임펠러가 회전하면서, 버퍼탱크(710)의 혼합기는 슈퍼차저(400)로 흡입되고, 흡입된 혼합기는 압축된다. The
그리고, 압축된 혼합기는 슈퍼차저(400)를 빠져나간 뒤, 슈퍼차저(400)와 조절수단(600)을 연결하는 이송관(350)을 통해서, 엔진(200) 측으로 공급된다.Then, after the compressed mixer exits the
이때, 상기 슈퍼차저(400)에서는 압력차 등의 원인에 의해서 혼합기의 누설이 발생할 수 있다. At this time, the
본 발명의 경우, 슈퍼차저(400)가 버퍼탱크(710)의 내측에 수용된 상태이다, 따라서, 슈퍼차저(400)에서 누설된 혼합기는 버퍼탱크(710)의 공간부(711)에 회수되고, 공간부(711)의 혼합기는 다시 슈퍼차저(400)로 재공급될 수 있다. In the case of the present invention, the
이하, 슈퍼차저의 구조에 대해 설명한다. Hereinafter, the structure of the supercharger will be described.
본 실시예에서, 상기 슈퍼차저(400)는, 상기 버퍼탱크(710)의 내부공간(711)과 연통하는 유입부(402a)를 형성하고, 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 this embodiment, the
이때, 상기 버퍼탱크(710)는 상기 압축챔버(402)와 임펠러(403)와 모터(405)를 공간부(711)에 수용할 수 있다. At this time, the
이에 따르면, 상기 연결관(340)을 통해서 버퍼탱크(710)로 혼합기가 유입된 후, 상기 유입부(402a)를 통해서 버퍼탱크(710)의 혼합기가 압축챔버(402)로 흡입된다. 그리고, 임펠러(403)가 회전하면서 유입된 혼합기가 압축된다. 그리고, 압축된 혼합기는 이송관(350)을 통해서 압축챔버(402)의 외측으로 토출되고, 엔진(200)의 흡기 매니폴드(201) 측으로 공급된다. According to this, after the mixer is introduced into the
이때, 혼합기가 압축되는 과정에서, 압축챔버(402)의 외측으로 혼합기의 누설이 발생할 수 있다. 일 예로, 압축챔버(402)를 관통하는 회전축(404)과 압축챔버(402)의 연결부(407)를 통해서, 혼합기의 누설이 발생할 수 있다. At this time, in the process of the mixer being compressed, leakage of the mixer may occur outside the
본 발명의 경우, 압축챔버(402)와 임펠러(403)와 모터(405)가 버퍼탱크(710)의 내측에 수용된 상태, 즉 혼합기의 누설이 발생하는 연결부(407)가 버퍼탱크(710)의 내측에 수용된 상태이기 때문에 압축챔버(402)에서 누설된 혼합기는 버퍼탱크(710)의 공간부(711)에 회수되고, 공간부(711)의 혼합기는 다시 유입부(402a)를 통해서 압축챔버(402)로 재흡입된 후, 과급이 이루어질 수 있다. In the case of the present invention, the
본 실시예에서, 상기 압축챔버(402)는 혼합기의 흡입이 용이하도록 임펠러(403)의 축 방향으로 개방된 형태의 유입부(402a)를 형성할 수 있다. 그리고, 상기 유입부(402a)는 혼합기의 흡입이 용이하도록 상기 연결관(340)과 마주보는 방향으로 형성될 수 있다.In this embodiment, the
또한, 상기 압축챔버(402)는 압축된 혼합기를 토출하는 토출부(402b)를 형성할 수 있다. 상기 토출부(402b)는 압축된 혼합기의 토출이 용이하도록 상기 임펠러(403)의 회전방향으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 토출부(402b)는 상기 임펠러(403)의 외주면의 법선방향으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 토출부(402b)는 압축된 혼합기의 토출이 용이하도록 상측을 향하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 토출부(402b)는 상기 회전축(404)과 수직하는 방향으로 형성될 수 있다. In addition, the
상기 토출부(402b)는 상기 슈퍼차저(400)와 조절수단(600)을 연결하는 이송관(350)과 연결될 수 있다.The
즉, 상기 이송관(350)의 일측은 상기 토출부(402b)와 연결되고, 상기 이송관(350)의 타측은 상기 조절수단(600)과 연결될 수 있다.That is, one side of the
따라서, 상기 토출부(402b)로 토출된 혼합기는 이송관(350)을 통해서, 조절수단(600)으로 공급될 수 있다.Therefore, the mixer discharged to the
또한, 슈퍼차저(400)와 조절수단(600) 사이에 인터쿨러(500)가 구비된 경우, 상기 이송관(350)은 상기 토출부(402b)와 상기 인터쿨러(500)를 연결하는 제1이송관(351)과 상기 인터쿨러(500)와 상기 조절수단(600)을 연결하는 제2이송관(352)을 포함할 수 있다. In addition, when the
또한, 상기 제1이송관(351)은 상기 토출부(402b)와 연결되는 일측이 상기 버퍼탱크(710)의 내측에 수용되고, 타측은 버퍼탱크(710)의 외측으로 노출된다. 즉, 상기 제1이송관(351)은 상기 버퍼탱크(710)를 관통하는 형태를 구비할 수 있다. In addition, one side of the
본 실시예에서, 상기 슈퍼차저(400) 작동 시, 압축챔버(402)의 내압은 상기 버퍼탱크(710) 및 연결관(340)의 내압보다 큰 상태이다. In this embodiment, when the
그리고, 상기 버퍼탱크(710)의 내압은 슈퍼차저(400)의 흡입력에 의해, 연결관(340)의 내압보다 작게 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 연결관(340)의 내압(P1)은 대기압을 형성할 수 있고, 버퍼탱크(710)의 내압(P2)은 슈퍼차저(400)의 흡입력에 의해 대기압보다 작게 형성될 수 있다. In addition, the internal pressure of the
따라서, 연결관(340)의 혼합기는 압력차(P1>P2)에 의해 버퍼탱크(710)로 유동할 수 있다. Therefore, the mixer of the
이하, 상기 슈퍼차저가 복수 구비된 경우를 설명한다. Hereinafter, a case where a plurality of the superchargers are provided will be described.
다시, 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
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
본 발명의 경우, 슈퍼차저(400)의 운전영역을 넓히고, 그에 따라서, 엔진의 출력향상 범위를 보다 넓힐 수 있도록 엔진(200)과 믹서(220) 사이에 복수개의 슈퍼차저(400)를 배치한다.In the case of the present invention, a plurality of
이하의 설명에서, 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)를 포함하는 경우에 대해 설명하나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 믹서(220)와 조절수단(600) 사이에는 3개 이상의 슈퍼차저가 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.In the following description, a case in which the
상기 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)는 서로 압축용량이 상이하거나, 임펠러의 최대 회전수가 상이하게 설정될 수 있다.The
또한, 상기 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)는 상호 직렬로 연결될 수 있다. In addition, the
따라서, 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. 상기와 같이 혼합기가 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)를 거치면서, 2단계 과급이 이루어질 경우, 혼합기는 보다 높은 압력으로 과급될 수 있다. Accordingly, the mixer supplied from the
이때, 혼합기의 유동방향을 기준으로, 제1슈퍼차저(410)는 제2슈퍼차저(420)의 후단에 배치되고, 상기 제2슈퍼차저(420)의 압축챔버의 내압은 제1슈퍼차저(410)의 압축챔버의 내압보다 크게 형성될 수 있다. At this time, based on the flow direction of the mixer, the
또한, 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. In addition, the
또한, 본 실시예에서, 상기 연결관(340)은 상기 믹서(220)와 상기 버퍼탱크(710)를 연결하는 제1 연결관(341)과, 상기 제1슈퍼차저(410)의 토출측과 상기 제2슈퍼차저(420)의 흡입측을 연결하는 제2 연결관(342)을 포함할 수 있다. In addition, in the present embodiment, the
또한, 상기 제2연결관(342)의 적어도 일부는 상기 버퍼탱크(710)의 외측으로 노출될 수 있다. 즉, 상기 제2연결관(342)은 상기 버퍼탱크(710)의 외측으로 노출된 노출부(342a)를 포함할 수 있다. In addition, at least a portion of the
상기와 같이 노출부(342a)가 구비되면, 제1슈퍼차저(410)에서 제2슈퍼차저(420)로 유동하는 혼합기의 방열이 가능할 수 있다. 또한, 버퍼탱크(710) 내부의 체적이 커지면서, 혼합기의 유동공간이 확보될 수 있다. When the exposed
상기의 경우, 내압 크기를 비교하면, 제2슈퍼차저(420)의 압축 챔버의 내압이 가장 크고, 제1슈퍼차저(410)의 압축챔버의 내압, 제2연결관(342)의 내압, 제1연결관(341)의 내압, 버퍼탱크(710)의 내압 순으로 내압 크기가 작게 형성될 수 있다. 즉, 버퍼탱크(710)의 내압이 가장 작게 형성될 수 있다. In the above case, when the internal pressure is compared, the internal pressure of the compression chamber of the
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
한편, 상기와 같이 슈퍼차저(400)가 복수 구비된 경우, 상기 버퍼탱크(710) 는 각각의 슈퍼차저(410,420)에 개별적으로 구비될 수 있다.On the other hand, when a plurality of
즉, 엔진과 믹서 사이에 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)가 구비된 경우, 버퍼탱크(710)는 제1슈퍼차저용 버퍼탱크와, 제2슈퍼차저용 버퍼탱크를 구비할 수 있다.That is, when the
반면, 슈퍼차저(400)가 복수 구비된 경우라 하더라도, 상기 버퍼탱크(710)는 하나만 구비될 수 있다.On the other hand, even if a plurality of
즉, 엔진과 믹서 사이에 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)가 구비된 경우, 버퍼탱크(710)는 하나로 구비되고, 그 내부에 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)를 모두 수용할 수 있다. That is, when the
이 경우, 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)에서 누설된 혼합기는 하나의 버퍼탱크(710)로 회수된 후, 제1슈퍼차저(410)로 재흡입될 수 있다. In this case, the mixer leaked from the
이하, 상기와 같이 구성된 엔진모듈의 작동 시, 복수의 슈퍼차저에서 누설된 혼합기가 다시 슈퍼차저로 회수되는 과정을 설명한다.Hereinafter, a description will be given of a process in which a mixer leaked from a plurality of superchargers is returned to 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 제1연결관(341)을 통해서, 버퍼탱크(710)로 공급된다. First, the
그리고, 버퍼탱크(710)로 유입된 혼합기는 제1슈퍼차저(410)로 강제 흡입된다. Then, the mixer introduced into the
상기 제1슈퍼차저(410)는 모터 또는 엔진의 회전 동력에 의해 회전하면서, 임펠러를 회전시킨다. 그리고, 임펠러가 회전하면서, 버퍼탱크(710)의 혼합기는 제1슈퍼차저(410)로 흡입되고, 흡입된 혼합기는 1차 압축된다. The
그리고, 압축된 혼합기는 제1슈퍼차저(410)를 빠져나간 뒤, 제2연결관(342)을 통해서, 제2슈퍼차저(420)로 전달된다. Then, after the compressed mixer exits the
상기 제2슈퍼차저(420) 역시, 모터 또는 엔진의 회전 동력에 의해 제1슈퍼차저(410) 대비 고속으로 회전하면서, 임펠러를 회전시킨다. 그리고, 임펠러가 회전하면서, 제2연결관(342)을 유동하는 1차 압축된 혼합기는 제2슈퍼차저(420)로 흡입되고, 흡입된 혼합기는 2차 압축된다. The
그리고, 제2슈퍼차저(420)에서 2차 압축된 혼합기는 제2슈퍼차저(420)와 조절수단(600)을 연결하는 이송관(350)을 통해서, 엔진(200) 측으로 공급된다.Then, the second compressed mixer in the
상세히, 제2슈퍼차저(420)에서 2차 압축된 혼합기는 제2슈퍼차저(420)와 인터쿨러(500)를 연결하는 제1이송관(351)을 통해서, 인터쿨러(500)로 공급된다. 그리고, 인터쿨러(500)를 통과한 저온 고압의 혼합기는 제2이송관(352)을 통해서 조절수단(600)으로 공급된다. In detail, the mixer compressed secondarily in the
이때, 상기 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)에서는 혼합기의 누설이 발생할 수 있다. At this time, the
본 발명의 경우, 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)가 버퍼탱크(710)의 내측에 수용된 상태이다. 따라서, 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)에서 누설된 혼합기는 버퍼탱크(710)의 공간부(711)에 회수되고, 공간부(711)의 혼합기는 다시 제1슈퍼차저(410)로 재흡입된 후 제1슈퍼차저(410)와 제2슈퍼차저(420)를 거치면서, 2단계 과급이 진행될 수 있다. In the case of the present invention, the
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, 일정 시간 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 : 버퍼탱크10: 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
Claims (19)
연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소하여, 상기 압축기의 운전을 위한 동력을 제공하는 엔진을 포함하는 엔진모듈을 포함하되,
상기 엔진모듈은,
상기 공기와 연료를 혼합하여 상기 엔진 측으로 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 슈퍼차저를 커버하는 버퍼탱크;
상기 믹서와 상기 버퍼탱크를 연결하는 연결관을 포함하고,
상기 연결관에서 토출된 혼합기는 상기 버퍼탱크로 유입된 후, 상기 슈퍼차저로 흡입되는 것을 특징으로 하는 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 for mixing the air and fuel and discharging them to the engine;
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 buffer tank covering the supercharger;
It includes a connector for connecting the mixer and the buffer tank,
The gas heat pump system characterized in that the mixer discharged from the connection pipe is introduced into the buffer tank and then sucked into the supercharger.
상기 슈퍼차저는 혼합기와 흡입되는 유입부가 형성되고, 상기 유입부는 상기 버퍼탱크의 내부공간과 연통되는 가스 히트펌프 시스템.
According to claim 1,
The supercharger is a gas heat pump system in which a mixer and an inlet to be sucked are formed, and the inlet is in communication with an internal space of the buffer tank.
상기 슈퍼차저는 압축된 혼합기가 토출되는 토출부가 형성되고, 상기 토출부는 이송관을 통해서, 상기 엔진 측과 연결되는 가스 히트펌프 시스템.
According to claim 1,
The supercharger is a gas heat pump system in which a discharge portion through which a compressed mixer is discharged is formed, and the discharge portion is connected to the engine side through a transfer pipe.
상기 이송관은 적어도 일부가 상기 버퍼탱크의 내측에 배치되고, 상기 버퍼탱크를 관통하는 가스 히트펌프 시스템.
According to claim 3,
The transfer pipe is a gas heat pump system at least partially disposed inside the buffer tank and penetrating the buffer tank.
상기 슈퍼차저는 제1부재와 제2부재가 결합되면서, 혼합기가 누설되는 연결부를 포함하고,
상기 버퍼탱크는 상기 연결부를 수용하는 가스 히트펌프 시스템.
According to claim 1,
The supercharger includes a connection portion through which the mixer is leaked while the first member and the second member are combined,
The buffer tank is a gas heat pump system for accommodating the connection.
상기 슈퍼차저는,
상기 버퍼탱크의 내부공간과 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 포함하고,
상기 버퍼탱크는 상기 압축챔버와 임펠러와 회전수단 또는 모터를 내부 공간에 수용하는 가스 히트펌프 시스템.
According to claim 1,
The supercharger,
A compression chamber communicating with the internal space of the buffer tank;
An impeller provided inside the compression chamber;
It is provided on the outside of the compression chamber, and is connected to the impeller through a rotating shaft passing through the compression chamber, and includes a rotating means or a motor rotating by the power of the engine,
The buffer tank is a gas heat pump system for accommodating the compression chamber and the impeller and the rotating means or the motor in the interior space.
상기 슈퍼차저 작동 시,
상기 압축챔버의 내압은 상기 버퍼탱크의 내압보다 크고,
상기 버퍼탱크의 내압은 상기 연결관의 내압보다 작게 형성되는 가스 히트펌프 시스템.
The method of claim 6,
When the supercharger works,
The internal pressure of the compression chamber is greater than the internal pressure of the buffer tank,
The gas heat pump system in which the internal pressure of the buffer tank is formed smaller than the internal pressure of the connecting pipe.
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.
상기 제1슈퍼차저와 제2슈퍼차저는 서로 압축용량 또는 임펠러의 최대 회전수가 상이하게 구비된 가스 히트펌프 시스템.
The method of claim 8,
The first supercharger and the second supercharger are gas heat pump systems having different compression capacities or maximum rotational speeds of the impeller.
상기 제1슈퍼차저와 제2슈퍼차저는 상호 직렬로 연결된 가스 히트펌프 시스템.
The method of claim 8,
The first supercharger and the second supercharger are gas heat pump systems connected in series with each other.
혼합기의 유동방향을 기준으로, 상기 제1슈퍼차저는 상기 제2슈퍼차저의 후단에 배치되고, 상기 제2슈퍼차저의 내압은 제1슈퍼차저의 내압보다 크게 형성되는 가스 히트펌프 시스템.
The method of claim 10,
Based on the flow direction of the mixer, the first supercharger is disposed at a rear end of the second supercharger, and the internal pressure of the second supercharger is greater than the internal pressure of the first supercharger.
상기 버퍼탱크의 내부에는 상기 제1슈퍼차저와 제2슈퍼차저가 수용되는 가스 히트펌프 시스템.
The method of claim 8,
A gas heat pump system in which the first supercharger and the second supercharger are accommodated in the buffer tank.
상기 연결관은,
상기 믹서와 상기 버퍼탱크를 연결하는 제1 연결관과,
상기 제1슈퍼차저의 토출측과 상기 제2슈퍼차저의 흡입측을 연결하는 제2 연결관을 포함하는 가스 히트펌프 시스템.
The method of claim 8,
The connector,
A first connector connecting the mixer and the buffer tank,
A gas heat pump system including a second connection pipe connecting the discharge side of the first supercharger and the suction side of the second supercharger.
상기 제2연결관의 적어도 일부는 상기 버퍼탱크의 외측으로 노출되는 가스 히트펌프 시스템.
The method of claim 13,
At least a portion of the second connection pipe is a gas heat pump system exposed to the outside of the buffer tank.
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.
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 15,
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.
상기 냉각수배관의 적어도 일부 구간에는 방열기가 결합되고, 상기 방열기의 일측에는 팬이 설치되는 가스 히트펌프 시스템.
The method of claim 16,
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.
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.
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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