KR20200057362A - Gas engine heat pump - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스엔진으로 히트펌프를 구동시키는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for driving a heat pump with a gas engine.
히트펌프는 일반적으로 냉매의 순환 사이클을 이용하여 필요한 곳에 열을 공급하거나 열을 흡수하는 사이클을 의미한다. 이러한 히트펌프는 압축기를 구동하여 냉매를 압축하고, 압축된 냉매를 응축기, 팽창밸브 그리고 증발기로 순환시켜 다른 유체와 열교환하는 장치이다. The heat pump generally means a cycle of supplying heat or absorbing heat where necessary using a circulation cycle of the refrigerant. The heat pump is a device that compresses a refrigerant by driving a compressor, and circulates the compressed refrigerant through a condenser, an expansion valve, and an evaporator to exchange heat with other fluids.
가스엔진 히트펌프는 가스엔진을 구동하여 압축기를 구동시키는 장치이다. 엔진과 압축기를 벨트로 연결하고, 압축기를 구동시켜, 히트펌프에 냉매가 순환되도록 한다. A gas engine heat pump is a device that drives a gas engine to drive a compressor. The engine and the compressor are connected by a belt, and the compressor is driven to circulate the refrigerant in the heat pump.
가스엔진을 구동시키는 경우, 엔진에서 연소되어 배출되는 배기가스에는 많은 열을 함유하고 있으며, 토출압력 또한 상당할 수 있다. 공개특허 KR10-2018-0055412는 가스엔진에서 배출되는 배기가스를 이용하여, 엔진으로 유입되는 연료 또는 혼합기를 압축하는 터보차저를 개시하고 있다. When driving a gas engine, the exhaust gas burned and discharged from the engine contains a lot of heat, and the discharge pressure may also be considerable. Published patent KR10-2018-0055412 discloses a turbocharger that compresses fuel or a mixer flowing into an engine using exhaust gas discharged from a gas engine.
다만, 터보차저에서 배출되는 배기가스도 여전히 많은 열을 함유하고, 높은 토출압력을 보유하고 있다. 이렇게 엔진에서 배출되는 배기가스를 이용하여 히트펌프의 효율을 증가시킬 수 있다면, 에너지 절감에 많은 도움이 될 수 있다. However, the exhaust gas discharged from the turbocharger still contains a lot of heat and has a high discharge pressure. If the efficiency of the heat pump can be increased by using the exhaust gas discharged from the engine, it can be very helpful for energy saving.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 엔진에서 배기되는 가스이 포함하는 에너지를 활용하는 가스엔진 히트펌프를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a gas engine heat pump that utilizes the energy contained in the gas exhausted from the engine.
본 발명의 또 다른 과제는 히트펌프의 효율을 증가시키는 가스엔진 히트펌프를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a gas engine heat pump that increases the efficiency of the heat pump.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 가스엔진 히트펌프는, 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 배출하는 믹서; 상기 믹서에서 배출된 혼합기를 연소하여, 복수의 피스톤을 구동시키는 엔진; 상기 엔진에서 배출되는 배기가스에 의해 상기 혼합기를 압축하여 상기 엔진으로 공급하는 터보차저; 상기 엔진과 연결되어, 상기 엔진의 구동으로 유동하는 냉매를 압축하는 압축기; 상기 터보차저에서 배출되는 배기가스에 의해 상기 압축기로 유입되는 냉매를 압축하는 터빈압축기를 포함하여, 엔진에서 배출되는 가스를 활용하여 냉매를 2단으로 압축할 수 있다. In order to achieve the above object, the gas engine heat pump according to the present invention, a mixer for discharging a mixture of fuel and air; An engine that burns the mixer discharged from the mixer to drive a plurality of pistons; A turbocharger which compresses the mixer by the exhaust gas discharged from the engine and supplies it to the engine; A compressor connected to the engine and compressing refrigerant flowing through the driving of the engine; Including a turbine compressor for compressing the refrigerant flowing into the compressor by the exhaust gas discharged from the turbocharger, it is possible to compress the refrigerant in two stages by utilizing the gas discharged from the engine.
기상냉매와 액상냉매를 분리하여, 기상냉매를 상기 압축기로 보내는 어큐물레이터를 더 포함하고, 상기 터빈압축기는, 냉매의 유동방향으로, 상기 어큐물레이터와 상기 압축기 사이에 배치되어, 어큐물레이터에서 압축기로 유동하는 냉매의 속도를 증가시킬 수 있다. Further comprising an accumulator for separating the gas phase refrigerant and the liquid refrigerant, and sending the gas phase refrigerant to the compressor, the turbine compressor is disposed between the accumulator and the compressor in the flow direction of the refrigerant, the accumulator Can increase the speed of the refrigerant flowing to the compressor.
상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 냉각수와 열교환하는 배기가스열교환기를 더 포함하고, 상기 터빈압축기는, 배기가스의 유동방향으로, 상기 터보차저와 상기 배기가스열교환기 사이에 배치되어, 터보차저에서 배출되는 배기가스를 활용할 수 있다. Further comprising an exhaust gas heat exchanger for exchanging the exhaust gas discharged from the engine with cooling water, the turbine compressor is disposed between the turbocharger and the exhaust gas heat exchanger in the flow direction of the exhaust gas, discharged from the turbocharger Exhaust gas can be utilized.
상기 터빈압축기는, 상기 터보차저에서 배출되는 배기가스에 의해 회전하는 구동부와, 상기 구동부에 의해 회전하고, 상기 압축기로 유입되는 냉매를 압축하는 냉매압축부를 포함하여, 배기가스로 구동부를 구동하여 냉매압축부로 냉매를 압축할 수 있다. The turbine compressor includes a driving unit that rotates by the exhaust gas discharged from the turbocharger, and a refrigerant compression unit that rotates by the driving unit and compresses refrigerant flowing into the compressor. The refrigerant can be compressed by the compression unit.
상기 터빈압축기는, 배기가스에 의해 구동하는 터빈; 상기 터빈과 연결되어 회전하며, 상기 압축기로 유입되는 냉매를 압축하는 블레이드; 상기 터빈의 회전력을 상기 블레이드로 전달하는 회전축을 포함한다. The turbine compressor includes a turbine driven by exhaust gas; A blade connected to the turbine to rotate and compressing refrigerant flowing into the compressor; And a rotation shaft that transmits the rotational force of the turbine to the blade.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 가스엔진 히트펌프는, 혼합기를 연소하여, 복수의 피스톤을 구동시키는 엔진; 상기 엔진에서 배출되는 배기가스로 터빈을 회전시켜, 상기 엔진으로 공급되는 혼합기를 압축하는 터보차저; 상기 터보차저에서 배출되는 배기가스로 터빈을 회전시켜 유동하는 냉매를 1차적으로 압축하는 터빈압축기; 상기 엔진에 연결되어 구동하고, 상기 터빈압축기에서 1차적으로 압축된 냉매를 2차적으로 압축하는 압축기를 포함하여, 엔진에서 배출되는 가스를 활용하여 냉매를 2단으로 압축할 수 있다. In order to achieve the above object, the gas engine heat pump according to the present invention, an engine for burning a mixer to drive a plurality of pistons; A turbocharger that rotates a turbine with exhaust gas discharged from the engine to compress a mixer supplied to the engine; A turbine compressor that primarily compresses refrigerant flowing by rotating the turbine with exhaust gas discharged from the turbocharger; A compressor that is connected to the engine and is driven and secondarily compresses the refrigerant compressed primarily by the turbine compressor, can compress the refrigerant into two stages by utilizing the gas discharged from the engine.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 가스엔진 히트펌프에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.According to the gas engine heat pump of the present invention has one or more of the following effects.
첫째, 엔진에서 배기되는 가스를 이용하여 압축기로 유동하는 냉매를 1차적으로 압축하여, 별도의 전기소모 없고, 압축기 내부의 형상 변경없이 2단으로 냉매를 압축하여 히트펌프의 효율을 증가시키는 장점이 있다.First, the advantage of increasing the efficiency of the heat pump by first compressing the refrigerant flowing into the compressor by using the gas exhausted from the engine, without additional electricity consumption, and compressing the refrigerant in two stages without changing the shape inside the compressor. have.
둘째, 2단압축으로 압축기의 토출유량을 증가시켜, 동일한 냉매량으로 가스엔진 히트펌프의 사이클을 개선하는 장점도 있다.Second, there is an advantage of increasing the discharge flow rate of the compressor by two-stage compression, thereby improving the cycle of the gas engine heat pump with the same amount of refrigerant.
셋째, 배기되는 가스를 이용하여 냉매를 2단으로 압축하므로, 동일능력하에서 압축기의 회전수를 감소시킬 수 있어, 결국 엔진으로 유입되는 혼합기의 량을 감소시켜 엔진효율을 향상시킬 수 있는 장점도 있다.Third, since the refrigerant is compressed in two stages using exhaust gas, it is possible to reduce the number of revolutions of the compressor under the same capability, which in turn reduces the amount of the mixer flowing into the engine, thereby improving engine efficiency. .
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매를 2단으로 압축하는 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가스엔진 히트펌프를 기존의 1단압축하는 가스엔진 히트펌프와 비교하기 위한 압력-엔탈피선도이다. 1 is a schematic block diagram of a gas engine heat pump according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram for explaining a structure for compressing a refrigerant in two stages according to an embodiment of the present invention.
3 is a pressure-enthalpy diagram for comparing the gas engine heat pump according to the present invention with a conventional gas engine heat pump.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the person having the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.
이하, 본 발명의 실시예들에 의한 가스엔진 히트펌프를 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a gas engine heat pump according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<전체구성 및 가스엔진부><Overall composition and gas engine part>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프의 개략적인 블록도이다. 이하에서는 도 1을 참조하여, 본 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프의 전체적인 구성을 간단하게 설명한다. 1 is a schematic block diagram of a gas engine heat pump according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the overall configuration of the gas engine heat pump according to this embodiment will be briefly described with reference to FIG. 1.
본 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프는 엔진(30)을 이용하여 압축기(60)를 구동시켜, 히트펌프(Ⅱ)의 냉매를 순환시킨다. 즉, 본 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프는, 가스연료로 엔진(30)을 구동시키는 가스엔진부(Ⅰ), 구동되는 엔진(30)의 작동에 따라 압축기를 구동시켜, 냉매를 순환시키는 히트펌프(Ⅱ), 엔진(30)을 냉각시키는 냉각수가 순환하는 냉각수순환부(Ⅲ)를 포함한다. The gas engine heat pump according to this embodiment drives the
본 실시예에 따른 가스엔진부(Ⅰ)는 공기와 연료가 혼합된 혼합기를 배출하는 믹서(14), 믹서(14)에서 배출된 혼합기를 연소하여 작동하는 엔진(30), 엔진(30)에서 배출되는 배기가스를 이용하여, 엔진(30)으로 공급되는 혼합기를 압축하는 터보차저(20), 엔진(30)에서 배출되는 배기가스를 냉각수와 열교환하는 배기가스열교환기(50)를 포함한다. The gas engine unit I according to the present embodiment is a
엔진(30)은 압축된 가스를 연소하는 과정을 통해 작동하는 내연기관이다. 엔진(30)은 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정을 통해, 엔진(30)의 일측에 배치되는 엔진측 구동풀리(31)를 회전시킬 수 있다. 엔진측 구동풀리(31)는 이하에서 설명하는 압축기측 구동풀리(61)를 회전시킬 수 있다. The
엔진(30)은 공급된 연료를 착화시켜 내부에서 피스톤의 왕복운동을 진행하는 복수의 실린더(36a, 36b, 36c, 36d), 피스톤(미도시)의 왕복운동을을 회전운동으로 변경하는 커넥팅 로드(미도시) 및 커넥팅 로드와 연결되어 회전하는 크랭크축(미도시)을 포함할 수 있다.The
본 실시예에 따른 가스엔진부(Ⅰ)는 엔진(30)으로 공급되는 혼합기의 량을 조절하는 스로틀밸브(38)와, 스로틀밸브(38)를 통과하여 엔진(30)으로 공급되는 혼합기를 복수의 실린더 각각으로 분배하는 흡기매니폴드(32)와, 복수의 실린더(36a, 36b, 36c, 36d)에서 배출된 배기가스가 모아지는 배기매니폴드(34)를 더 포함할 수 있다. The gas engine unit I according to the present embodiment includes a plurality of
흡기매니폴드(32)에는 엔진(30)으로 공급되는 연료를 복수의 실린더 각각으로 분배하도록, 복수의 분배유로가 형성되며, 배기매니폴드(34)에는 복수의 실린더 각각에서 연결되고, 하나의 배기유로로 합지되는 복수의 합지유로가 형성될 수 있다. A plurality of distribution passages are formed in the
스로틀밸브(38)는 엔진(30)으로 공급되는 연료의 양을 조절할 수 있다. 스로틀밸브(38)는 압축된 연료를 엔진(30)의 연소실로 공급한다. The
믹서(14)는 공급되는 연료와 공기를 일정한 혼합비로 배출하여 엔진으로 공급한다. 본 실시예에 따른 믹서(14)는 터보차저(20)의 상류에 배치되어, 일정비율의 혼합연료를 터보차저(20)로 공급한다.The
본 실시예에 따른 가스엔진부(Ⅰ)는 믹서(14)로 공급되는 공기를 필터링하여 깨끗한 공기를 공급하는 에어클리너(12)와, 일정압력으로 연료를 믹서(14)로 공급하는 제로가버너(10)를 더 포함할 수 있다. The gas engine unit I according to the present embodiment filters the air supplied to the
에어클리너(12)는 엔진에 공급되는 외부 공기를 필터를 사용하여 먼지 및 미스트 형태의 수분 및 유분의 혼입을 차단할 수 있다.The
제로가버너(10)는 제로가버너(10)로 유입되는 연료의 압력이나, 유량 변화에 상관없이 항상 일정한 압력으로 연료를 공급한다. 제로가버너(10)는 넓은 범위에 걸쳐 안정된 출구 압력을 얻을 수 있으며, 엔진에 공급하는 가스 연료의 압력을 대기압 형태로 거의 일정하게 조절해 주는 기능을 갖고 있다. 또한, 제로가버너(10)는 2개의 솔레노이드 밸브를 구비하여 공급되는 연료를 차단할 수 있다.The zero
터보차저(20)는 혼합기를 고온 고압상태로 압축할 수 있다. 터보차저(20)는 배기가스의 힘으로 터빈을 회전시키고, 그 회전력으로 혼합기를 압축시켜 엔진(30)으로 보낼 수 있다. The
본 실시예에 따른 터보차저(20)는 엔진(30)에서 배출되는 배기가스를 이용하여 터보차저 터빈(22)을 돌리고, 터보차저 터빈(22)과 연결된 터보차저 블레이드(24)가 엔진(30)으로 유동하는 혼합기를 압축할 수 있다. 터보차저 터빈(22)과 터보차저 블레이드(24)는 하나의 회전축(26)으로 연결될 수 있다. The
배기가스 열교환기(50)는 엔진(30)에서 배출되는 배기가스의 열을 냉각수와 교환한다. 배기가스 열교환기(50)에서는 엔진(30)에서 배출되는 배기가스와 냉각수펌프(52)에 의해 유동하는 냉각수가 서로 열교환할 수 있다. 이 경우, 배기가스 열교환기(50)를 통과한 냉각수는 다시 엔진으로 유입되어, 엔진(30)을 냉각할 수 있다. The exhaust
<히트펌프><Heat pump>
본 실시예에 따른 히트펌프(Ⅱ)는 엔진(30)의 구동을 냉매를 압축시키는 압축기(60), 기상냉매와 액상냉매를 분리하여, 기상냉매를 압축기(60)로 보내는 어큐물레이터(62), 압축기(60)에서 배출되는 냉매에서 오일을 분리하는 오일분리기(64), 냉매를 실외공기 또는 냉각수와 열교환하는 실외열교환기(68), 냉매를 이용하여 실내공기를 제어하는 실내유닛(80), 실내유닛(80)과 실외열교환기(68) 사이에 배치되어, 유동하는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(72) 및 압축기(60)에서 토출되는 냉매를 실외열교환기(68) 또는 실내유닛(80)으로 보내는 유로변경밸브(66)를 더 포함한다.Heat pump (II) according to the present embodiment is a compressor (60) for compressing refrigerant to drive the engine (30), separating gaseous refrigerant and liquid refrigerant, and accumulator (62) for sending gaseous refrigerant to the compressor (60). ), An oil separator (64) for separating oil from the refrigerant discharged from the compressor (60), an outdoor heat exchanger (68) exchanging refrigerant with outdoor air or cooling water, and an indoor unit (80) for controlling indoor air using refrigerant. ), Between the
본 실시예에 따른 압축기(60)는 엔진(30)에 의해 구동될 수 있다. 본 실시예에 따른 압축기(60)는 엔진측 구동풀리(31)와 벨트(31a)로 연결된 압축기측 구동풀리(61)가 회전하여 냉매를 압축할 수 있다. The
본 실시예에 따른 압축기(60)는 엔진(30)의 양측에 2개가 배치될 수 있다. 따라서, 엔진측 구동풀리(31)는 양측으로 배치되는 압축기측 구동풀리(61)와 연결되어, 2개의 압축기(60)를 구동할 수 있다. 이는 하나의 실시예에 따른 것으로, 하나의 압축기(60)가 배치되는 것도 가능하다. Two
어큐물레이터(62)는 유로변경밸브(66)를 통해 유입되는 냉매 중 기상냉매를 압축기(60)로 보낸다. 어큐물레이터(62)에서는, 액상냉매와 기상냉매가 분리되어, 기상냉매가 배출됨에 따라, 냉매순환에 있어서, 저항체로써 작용할 수 있다. The
오일분리기(64)는 압축기(60)에서 토출되는 냉매에 섞인 오일을 분리하여 다시 압축기(60)로 보낼 수 있다. The
실외열교환기(68)는 실외기팬(69)을 포함하여, 실외공기와 냉매를 열교환할 수 있다. 또한, 실외열교환기(68)는 엔진(30)을 냉각하는 냉각수와 열교환하여, 냉매의 상변화를 도모할 수 있다. 냉각수와 열교환하는 경우, 판형열교환기를 사용할 수 있다. The
본 실시예에 따른 유로변경밸브(66)는, 히트펌프의 운전모드에 따라, 압축기(60)에서 토출되는 실외열교환기(68)로 보내거나, 실내유닛(80)으로 보낼 수 있다. The flow
실내유닛(80)은 실내열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시)를 포함하여, 실내공기와 실내열교환기를 유동하는 냉매를 열교환하여, 실내공간의 온도를 제어할 수 있다. The
<냉각수순환부><Cooling water circulation part>
본 실시예에 따른 냉각수순환부(Ⅲ)는 냉각수펌프(52)로 냉각수를 순환하여, 엔진(30)을 냉각시킬 수 있다. 본 실시예에 따른 냉각수순환부(Ⅲ)는 냉각수펌프(52)에 의해 유동하는 냉각수가 배기가스열교환기(50)를 통과하여, 엔진(30)으로 공급될 수 있다. The cooling water circulation unit III according to the present embodiment may circulate cooling water through the cooling
<터보차저 및 터빈압축기><Turbocharger and turbine compressor>
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매를 2단으로 압축하는 구조를 설명하기 위한 개략도이다. 도 3은 본 발명에 따른 가스엔진 히트펌프를 기존의 1단압축하는 가스엔진 히트펌프와 비교하기 위한 압력-엔탈피선도이다. 2 is a schematic diagram for explaining a structure for compressing a refrigerant in two stages according to an embodiment of the present invention. 3 is a pressure-enthalpy diagram for comparing the gas engine heat pump according to the present invention with a conventional gas engine heat pump.
이하에서는 도 2 내지 도 3을 참조하여, 본 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프의 터보차저와 터빈압축기의 구성, 배치 및 효과를 설명한다. Hereinafter, the configuration, arrangement and effect of the turbocharger and the turbine compressor of the gas engine heat pump according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 3.
본 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프는 엔진(30)에서 배출되는 배기가스로 엔진(30)으로 공급되는 혼합기를 압축하는 터보차저(20)와, 터보차저(20)에서 배출된 배기가스를 이용하여 압축기(60)로 유입되는 냉매를 압축하는 터빈압축기(40)를 포함한다. The gas engine heat pump according to this embodiment uses the
터보차저(20)는 엔진(30)과 연결되어, 엔진(30)에서 배출되는 고압의 배기가스로 터보차저 터빈(22)을 돌리고, 터보차저 터빈(22)과 회전축(26)으로 연결된 터보차저 블레이드(24)를 회전시켜, 엔진(30)으로 공급되는 혼합기를 압축할 수 있다. The
본 실시예에 따른 터보차저(20)는 터보차저 터빈(22)이 배치되는 터보차저 터빈실(23)과, 터보차저 블레이드(24)가 배치되는 혼합기 압축실(25)을 포함할 수 있다. 터보차저 터빈실(23)은 배기가스가 유입되는 흡입구(23a)가 터보차저 터빈(22)의 반경방향으로 형성되고, 배기가스가 배출되는 배출구(23b)가 터보차저 터빈(22)의 회전축방향으로 형성될 수 있다.The
혼합기압축실(25)에는 혼합기가 유입되는 유입구(25a)가 터보차저 블레이드(24)의 회전축방향으로 형성되고, 혼합기가 토출되는 토출구(25b)가 터보차저 블레이드(24)의 반경방향으로 형성될 수 있다. In the
터보차저 터빈실(23)은 엔진(30)과, 터빈압축기(40) 사이에 배치되어, 엔진(30)에서 배출되는 배기가스로 터보차저(20)를 구동하고, 터빈압축기(40)로 배기가스를 배출한다. 혼합기압축실(25)은 믹서(14)와 엔진(30)사이에 배치되어, 믹서(14)로 혼합된 혼합기를 압축하여 엔진(30)으로 공급할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프는 혼합기압축실(25)과 엔진(30) 사이에 인터쿨러(미도시)를 배치하여 엔진(30)으로 공급되는 고온의 혼합기를 냉각하여 엔진(30)으로 공급할 수 있다. The
본 실시예에 따른 터빈압축기(40)는 배기가승의 유동방향으로, 터보차저(20)와 배기가스열교환기(50) 사이에 배치된다. 본 실시예에 따른 터빈압축기(40)는 냉매의 유동방향으로, 어큐물레이터(62)와 압축기(60) 사이에 배치된다. 터빈압축기(40)는 따라서, 압축기(60)로 유입되는 냉매의 속도나 냉매의 량을 증가시킬 수 있다. The
본 실시예에 따른 터빈압축기(40)는 터보차저(20)에서 배출되는 배기가스에 의해 회전하는 구동부(42)와, 구동부(42)과 연결되어 회전하고, 압축기(60)로 유입되는 냉매를 압축하는 냉매압축부(46)를 포함한다.
구동부(42)에는 배기가스에 의해 구동하는 터빈(44), 터빈(44)이 배치되는 터빈실(45)을 포함하고, 터빈실(45)은 배기가스가 유입되는 흡입구(45a)가 터빈(44)의 반경방향으로 형성되고, 배기가스가 배출되는 배출구(45b)가 터빈(44)의 회전축방향으로 형성될 수 있다.The driving
냉매압축부(46)는 터빈(44)과 연결되어 회전하는 블레이드(48)와, 블레이드(48)가 배치되는 냉매압축실(49)을 포함하고, 냉매압축실(49)에는 냉매가 유입되는 유입구(49a)가 블레이드(48)의 회전축방향으로 형성되고, 냉매가 토출되는 토출구(49b)가 블레이드(48)의 반경방향으로 형성될 수 있다. The
터빈(44)과 블레이드(48)는 회전축(43)을 통해 연결될 수 있다. 따라서, 회전축(43)이 터빈(44)의 회전력을 블레이드(48)로 전달할 수 있다. The
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프는 압축기(30)에서 토출되는 냉매의 유량 및 압력을 증가시킨다. 이는 결과적으로 시스템 내에서 냉난방 선능의 향상을 가져올 수 있다. 또한, 동일 능력하에서 압축기의 회전수를 감소시킬 수 있어, 이는 엔진으로 유입되는 혼합기의 량을 감소시킬 수 있다. 3, the gas engine heat pump according to the present embodiment increases the flow rate and pressure of the refrigerant discharged from the compressor (30). As a result, it can lead to an improvement in heating and cooling performance within the system. In addition, it is possible to reduce the number of revolutions of the compressor under the same ability, which can reduce the amount of the mixer flowing into the engine.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the above-described specific embodiments, and the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical idea or prospect of the present invention.
14 : 믹서
20 : 터보차저
22 : 터보차저 터빈
24 : 터보차저 블레이드
30 : 엔진
40 : 터빈압축기
42 : 구동부
44 : 터빈
46 : 냉매압축부
48 : 블레이드
50 : 배기가스 열교환기
60 : 압축기
62 : 어큐물레이터
14: Mixer 20: Turbocharger
22: turbocharger turbine 24: turbocharger blade
30: engine 40: turbine compressor
42: drive unit 44: turbine
46: refrigerant compression section 48: blade
50: exhaust heat exchanger 60: compressor
62: accumulator
Claims (6)
상기 믹서에서 배출된 혼합기를 연소하여, 복수의 피스톤을 구동시키는 엔진;
상기 엔진에서 배출되는 배기가스에 의해 상기 혼합기를 압축하여 상기 엔진으로 공급하는 터보차저;
상기 엔진과 연결되어, 상기 엔진의 구동으로 유동하는 냉매를 압축하는 압축기;
상기 터보차저에서 배출되는 배기가스에 의해 상기 압축기로 유입되는 냉매를 압축하는 터빈압축기를 포함하는 가스엔진 히트펌프.A mixer for discharging a mixture of fuel and air;
An engine that burns the mixer discharged from the mixer to drive a plurality of pistons;
A turbocharger which compresses the mixer by the exhaust gas discharged from the engine and supplies it to the engine;
A compressor connected to the engine and compressing refrigerant flowing through the driving of the engine;
Gas engine heat pump including a turbine compressor for compressing the refrigerant flowing into the compressor by the exhaust gas discharged from the turbocharger.
기상냉매와 액상냉매를 분리하여, 기상냉매를 상기 압축기로 보내는 어큐물레이터를 더 포함하고,
상기 터빈압축기는, 냉매의 유동방향으로, 상기 어큐물레이터와 상기 압축기 사이에 배치되는 가스엔진 히트펌프.According to claim 1,
Further comprising an accumulator for separating the gas phase refrigerant and liquid refrigerant, and sending the gas phase refrigerant to the compressor,
The turbine compressor is a gas engine heat pump disposed between the accumulator and the compressor in the flow direction of the refrigerant.
상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 냉각수와 열교환하는 배기가스열교환기를 더 포함하고,
상기 터빈압축기는, 배기가스의 유동방향으로, 상기 터보차저와 상기 배기가스열교환기 사이에 배치되는 가스엔진 히트펌프. According to claim 1,
Further comprising an exhaust gas heat exchanger for exchanging the exhaust gas discharged from the engine with cooling water,
The turbine compressor is a gas engine heat pump disposed between the turbocharger and the exhaust gas heat exchanger in the flow direction of the exhaust gas.
상기 터빈압축기는,
상기 터보차저에서 배출되는 배기가스에 의해 회전하는 구동부와, 상기 구동부에 의해 회전하고, 상기 압축기로 유입되는 냉매를 압축하는 냉매압축부를 포함하는 가스엔진 히트펌프.According to claim 1,
The turbine compressor,
A gas engine heat pump including a driving unit rotating by the exhaust gas discharged from the turbocharger, and a refrigerant compression unit rotating by the driving unit and compressing refrigerant flowing into the compressor.
상기 터빈압축기는,
배기가스에 의해 구동하는 터빈;
상기 터빈과 연결되어 회전하며, 상기 압축기로 유입되는 냉매를 압축하는 블레이드;
상기 터빈의 회전력을 상기 블레이드로 전달하는 회전축을 포함하는 가스엔진 히트펌프.According to claim 1,
The turbine compressor,
A turbine driven by exhaust gas;
A blade connected to the turbine to rotate and compressing refrigerant flowing into the compressor;
Gas engine heat pump including a rotating shaft for transmitting the rotational force of the turbine to the blade.
상기 엔진에서 배출되는 배기가스로 터빈을 회전시켜 유동하는 냉매를 1차적으로 압축하는 터빈압축기;
상기 엔진에 연결되어 구동하고, 상기 터빈압축기에서 1차적으로 압축된 냉매를 2차적으로 압축하는 압축기를 포함하는 가스엔진 히트펌프.An engine that combusts a mixture of air and fuel to drive a plurality of pistons;
A turbine compressor that primarily compresses refrigerant flowing by rotating the turbine with exhaust gas discharged from the engine;
A gas engine heat pump including a compressor that is connected to the engine and is driven and secondarily compresses refrigerant compressed primarily by the turbine compressor.
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