KR20220018207A - Gas engine heatpump - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스엔진 히트펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수에 포함된 기포를 분리하여 배출하는 장치와 배기가스룰 배출하는 장치가 일체화된 가스엔진 히트펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a gas engine heat pump, and more particularly, to a gas engine heat pump in which a device for separating and discharging air bubbles contained in cooling water and a device for discharging exhaust gas are integrated.
일반적으로 히트펌프는 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 통해 실내를 냉난방시키는 장치를 말한다. 실내를 냉방하는 경우에는 실내열교환기는 저온, 저압의 냉매가 통과하는 증발기로 기능하고, 실외열교환기는 고온, 고압의 냉매가 통과하는 응축기로 기능할 수 있다. 이와 반대로, 실내를 난방하는 경우에는 실내열교환기는 응축기로 기능하고, 실외열교환기는 증발기로 기능할 수 있다.In general, a heat pump refers to a device that cools and cools a room through the process of compression, condensation, expansion, and evaporation of a refrigerant. When cooling the room, the indoor heat exchanger may function as an evaporator through which a low-temperature and low-pressure refrigerant passes, and the outdoor heat exchanger may function as a condenser through which a high-temperature and high-pressure refrigerant passes. Conversely, when heating the room, the indoor heat exchanger may function as a condenser, and the outdoor heat exchanger may function as an evaporator.
히트펌프는 전동기를 이용하여 압축기를 구동하는 전기 구동식 히트펌프(EHP: Electric Heat Pump)와, 연료가스의 연소 에너지를 이용하여 압축기를 구동하는 가스엔진 히트펌프(GHP: Gas Engine Heat Pump)로 크게 구별될 수 있다. The heat pump is composed of an electric heat pump (EHP) that drives a compressor using an electric motor, and a gas engine heat pump (GHP) that drives the compressor using combustion energy of fuel gas. can be largely distinguished.
도 1 및 도 2는 종래의 가스엔진 히트펌프의 개략적인 구성을 도시하고 있다.1 and 2 show a schematic configuration of a conventional gas engine heat pump.
도 1 및 도 2를 참조하면, 가스엔진 히트펌프에서 공기 및 연료는 믹서(1)에서 혼합되어 혼합기로써 엔진(2)에 유입될 수 있다. 이때, 엔진(2)에 혼합기가 유입되기 전의 과정에서, 에어클리너(미도시), 제로가버너(미도시), 슈퍼차저(미도시) 또는 터보차저(미도시), 스로틀밸브(미도시) 및 흡기매니폴드(미도시) 등의 구성 중 적어도 하나를 거쳐갈 수 있다. 엔진(2)에서 혼합기의 연소 반응에 따라 생성되는 열 에너지는 기계적 에너지로 변환되어 압축기(미도시)를 구동할 수 있다.1 and 2 , in a gas engine heat pump, air and fuel may be mixed in a mixer 1 and introduced into the
한편, 엔진(2)에서의 혼합기의 연소반응에 따라 생성되는 배기가스는 배기매니폴드(2a)를 통과한 뒤 배기가스 열교환기(3) 및 머플러(미도시)를 거쳐 배기탑(4)을 통해 가스엔진 히트펌프의 외부로 배출될 수 있다. 그리고, 배기가스가 배출되는 과정에서 생성되는 응축수는 드레인필터(미도시)에서 정화된 후 외부로 배출될 수 있다.On the other hand, the exhaust gas generated according to the combustion reaction of the mixer in the
이때, 배출되는 배기가스의 온도를 낮추고, 폐열을 회수하여 활용하기 위하여, 상기 배기가스 열교환기(3)에서 배기가스와 냉각수가 열교환할 수 있다. 상기 냉각수는 냉각수보조탱크(7)에 주입되어 저장되고, 냉각수펌프(P)에 의해 순환될 수 있다.At this time, in order to lower the temperature of the exhaust gas discharged and to recover and utilize waste heat, the exhaust gas and cooling water may exchange heat in the exhaust
상기 냉각수펌프(P)에 의해 유동하는 냉각수는 배기가스 열교환기(3)를 지나 엔진(2)에 유입되어 상기 엔진(2)의 과열 및 이에 따른 손상 내지 성능 저하를 방지하고, 폐열을 회수할 수 있다. 이때, 밸브(Va, Vb)의 개방을 조절하여, 실내를 냉방하는 경우 상기 냉각수는 실외열교환기(6)로 유입되어 열을 방열할 수 있고, 실내를 난방하는 경우 상기 냉각수는 실내열교환기(5)로 유입되어 냉매와 열교환할 수 있다. The coolant flowing by the coolant pump (P) passes through the exhaust gas heat exchanger (3) and flows into the engine (2) to prevent overheating of the engine (2) and consequent damage or performance degradation, and to recover waste heat. can At this time, by controlling the opening of the valves (Va, Vb) to cool the room, the cooling water flows into the outdoor heat exchanger (6) to dissipate heat, and when heating the room, the cooling water is transferred to the indoor heat exchanger ( 5) and can exchange heat with the refrigerant.
한편, 종래기술과 같이 일반적인 가스엔진 히트펌프의 경우, 냉각수 배관 라인에 공기층이 남아있고, 냉각수보조탱크(7)에 냉각수를 주입하는 과정에서도 일정량의 공기가 함께 들어가게 되어, 냉각수에 공기층이 기포형태로 남아있게 된다. 기포가 포함된 냉각수가 순환될 경우, 열교환기의 효율이 감소하는 등 엔진의 신뢰성에 영향을 주는 문제가 있다.On the other hand, in the case of a general gas engine heat pump as in the prior art, an air layer remains in the cooling water piping line, and a certain amount of air is also introduced in the process of injecting the cooling water into the cooling water
이러한 문제를 해결하기 위해, 종래의 경우, 냉각수 주입 이후 시운전시에 냉각수보조탱크(7)의 마개를 열어놓는 기포제거 운전을 통하여 기포를 배출하였다. 그리고, 냉각수 순환시에 기포와 섞인 냉각수는, 엔진(2)에 유입되기 전 배기매니폴드(2a)를 거쳐 냉각수보조탱크(7)로 유동하도록 하고, 기포의 압력에 따라 개폐되어 기포를 외부로 배출하는 냉각수캡(8)을 냉각수보조탱크(7)에 연결하여 잔존 기포를 배출하였다. In order to solve this problem, in the conventional case, air bubbles are discharged through a bubble removal operation in which the stopper of the cooling water
그러나, 냉각수와 냉각수에 포함된 기체를 포함하는 혼합유체로부터 상기 기체가 분리되지 않아 기포제거 운전시에도 외부로 배출되지 않는 기포가 냉각수 내에 잔존하며, 배관 라인의 구조가 복잡하고, 냉각수보조탱크(7)와 냉각수캡(8)간의 거리가 멀어 일정 수준 이상의 기포가 잘 배출되지 않는 문제점이 있다. However, since the gas is not separated from the cooling water and the mixed fluid containing the gas contained in the cooling water, bubbles that are not discharged to the outside during the bubble removal operation remain in the cooling water, the structure of the piping line is complicated, and the cooling water auxiliary tank ( 7) and the cooling water cap (8) are far apart, so there is a problem that air bubbles above a certain level are not well discharged.
또한, 배기가스를 외부로 배출하는 배기탑(4)과 기포를 외부로 배출하는 냉각수보조탱크(7) 및 냉각수캡(8) 구성이 구조적으로 분리되어있어, 제조 공정이 복잡하여지고, 재료비 상승의 원인이 되는 문제가 있다. In addition, the configuration of the
뿐만 아니라, 냉각수보조탱크(7)에 저장된 냉각수가 유동하면서 냉각수캡(8)으로 기포를 배출하는 과정에서, 냉각수보조탱크(7)의 마개 틈 사이로 미량의 냉각수와 기포가 새어나올 수 있다. 이러한 냉각수는 상동에 쌓이게 되고, 일부는 열교환기에 뿌려져 침착되어 열교환기의 효율을 떨어뜨리는 문제가 있다.In addition, in the process of discharging air bubbles to the
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기한 문제를 해결하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to solve the above problems.
본 발명의 또 다른 과제는 배기가스을 외부로 배출하는 구조와 냉각수에 포함된 기포를 외부로 배출하는 구조를 일체화시켜, 하나의 배기 통로 모듈을 통하여 상기 배기가스와 냉각수 기포를 외부로 배출하는 가스엔진 히트펌프를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to integrate a structure for discharging exhaust gas to the outside and a structure for discharging air bubbles contained in cooling water to the outside, and a gas engine for discharging the exhaust gas and cooling water bubbles to the outside through one exhaust passage module. to provide a heat pump.
본 발명의 또 다른 과제는 냉각수 및 기체를 포함하는 혼합유체로부터 냉각수와 기체를 효율적으로 분리하여 외부로 배출하는 구조를 포함하는 가스엔진 히트펌프를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a gas engine heat pump including a structure for efficiently separating coolant and gas from a mixed fluid including coolant and gas and discharging to the outside.
본 발명의 또 다른 과제는 냉각수가 냉각수탱크 역할을 하는 구조로부터 누설되더라도 상동에 쌓이거나 열교환기에 침착되지 않고 외부로 배출될 수 있는 구조를 포함하는 가스엔진 히트펌프를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a gas engine heat pump including a structure in which coolant leaks from a structure serving as a coolant tank, but is not accumulated on the upper body or deposited in a heat exchanger.
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 발명의 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프는, 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소시키는 엔진과, 상기 엔진의 동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 엔진으로부터 배출된 배기가스와, 냉각수를 열교환시키는 배기가스 열교환기와, 상기 냉각수를 순환시키는 냉각수펌프와, 상기 배기가스 열교환기를 통과한 상기 냉각수가 유입되고, 상기 유입된 냉각수를 기상의 냉각수와 액상의 냉각수로 분리하여, 상기 액상의 냉각수는 내부에 저장하고, 상기 기상의 냉각수는 외부로 배출하는 기액분리장치와, 상기 배기가스 열교환기를 통과한 상기 배기가스를 공급받아 외부로 배출하는 배기케이스를 포함한다. In order to achieve the above object, a gas engine heat pump according to an embodiment of the present invention includes an engine for combusting a mixture of fuel and air, a compressor receiving power from the engine to compress a refrigerant, and from the engine. An exhaust gas heat exchanger for exchanging the discharged exhaust gas with cooling water, a cooling water pump for circulating the cooling water, and the cooling water passing through the exhaust gas heat exchanger flows in, and converting the flowed cooling water into gaseous cooling water and liquid cooling water Separately, the liquid cooling water is stored therein, and the gas-liquid cooling water includes a gas-liquid separation device for discharging to the outside, and an exhaust case receiving the exhaust gas passing through the exhaust gas heat exchanger and discharging to the outside.
이때, 상기 배기케이스는, 내부에 상기 기액분리장치가 설치되어 상기 기액분리장치와 상기 배기케이스 사이에 상기 배기가스가 통과하는 공간이 형성되고, 상기 기액분리장치의 상측에서 개구가 형성되어 상기 기상의 냉각수와 상기 배기가스가 함께 배출될 수 있다.At this time, in the exhaust case, the gas-liquid separation device is installed therein, a space through which the exhaust gas passes is formed between the gas-liquid separation device and the exhaust case, and an opening is formed at the upper side of the gas-liquid separation device to form the gas phase of cooling water and the exhaust gas may be discharged together.
상기 배기케이스는, 상기 기액분리장치의 하측에서 응축수배출구가 형성될 수 있다. 따라서, 배기가스 배출과정에서 생성되는 응축수를 배출할 수 있으며. 기액분리장치에 수용된 냉각수가 기액분리장치의 틈 사이로부터 누설되더라도, 상기 응축수배출구를 통해 배출되어, 상기 냉각수가 상동에 쌓이거나 열교환기에 침착되어 열교환효율을 떨어뜨리는 문제를 방지할 수 있다.The exhaust case may be formed with a condensed water outlet at the lower side of the gas-liquid separation device. Therefore, it is possible to discharge the condensed water generated in the exhaust gas discharge process. Even if the cooling water accommodated in the gas-liquid separation device leaks from between the gaps of the gas-liquid separation device, it is discharged through the condensate outlet, and the cooling water is accumulated in the upper chamber or deposited in the heat exchanger, thereby reducing heat exchange efficiency.
상기 가스엔진 히트펌프는 상기 배기케이스의 상부를 둘러싸고, 상면이 메쉬형상으로 개구되는 배기커버를 더 포함할 수 있다. 따라서, 배기가스 및 기상의 냉각수가 배기커버를 통과하여 외부로 배출될 수 있고, 기액분리장치를 외부로부터 보호할 수 있다.The gas engine heat pump may further include an exhaust cover surrounding an upper portion of the exhaust case and having an upper surface opened in a mesh shape. Accordingly, exhaust gas and gaseous cooling water can be discharged to the outside through the exhaust cover, and the gas-liquid separation device can be protected from the outside.
상기 기액분리장치는, 중공으로 형성되어 내부에 상기 냉각수를 수용하고, 상부에 상기 기상의 냉각수가 배출되는 기포배출구를 형성하고, 상기 배기케이스의 내주면으로부터 내측으로 이격되어 상기 공간을 형성하는 기액분리케이스를 더 포함할 수 있다.The gas-liquid separation device is formed in a hollow shape to accommodate the cooling water therein, to form a bubble outlet at an upper portion through which the cooling water in the gas phase is discharged, and is spaced apart from the inner circumferential surface of the exhaust case inward to form the space. It may further include a case.
상기 기액분리케이스는, 상기 기액분리케이스의 외주면으로부터 상기 배기케이스의 내주면까지 반경 외측방향으로 돌출되고, 원주방향을 따라 복수의 슬릿이 형성되는 슬릿리브를 포함할 수 있다. The gas-liquid separation case may include a slit rib protruding in a radially outward direction from an outer circumferential surface of the gas-liquid separation case to an inner circumferential surface of the exhaust case, and having a plurality of slits formed along the circumferential direction.
상기 배기케이스는, 상기 배기케이스의 내주면으로부터 반경 내측방향으로 돌출되고, 상기 리브를 지지하는 지지리브를 포함할 수 있다.The exhaust case may include a support rib that protrudes in a radially inward direction from an inner circumferential surface of the exhaust case and supports the rib.
상기 기액분리장치는, 싱기 기액분리케이스의 상기 기포배출구에 연결되고, 압력에 따라 개폐되어 상기 기상의 냉각수를 외부로 배출하는 냉각수캡을 포함할 수 있다.The gas-liquid separation device may include a cooling water cap connected to the bubble outlet of the gas-liquid separation case and opened and closed according to pressure to discharge the cooling water in the gas phase to the outside.
상기 기액분리장치는, 상기 기액분리케이스의 내측에 배치되고, 상하로 개구되며 하측으로 갈 수록 좁아지는 콘(cone)형상의 센터바디를 포함할 수 있다. 이때, 기액분리장치에 유입되는 혼합유체(냉각수)는 센터바디를 통과하고, 콘 형상의 센터바디의 내주면을 따라 선회운동을 일으켜, 혼합유체에 작용하는 원심력에 의해 냉각수와 기포(액상의 냉각수와 기상의 냉각수)를 효과적으로 분리시킬 수 있다The gas-liquid separation device may include a cone-shaped center body that is disposed inside the gas-liquid separation case, is opened up and down, and becomes narrower toward the bottom. At this time, the mixed fluid (cooling water) flowing into the gas-liquid separation device passes through the center body and causes a turning motion along the inner circumferential surface of the cone-shaped center body, and the cooling water and bubbles (liquid coolant and gaseous cooling water) can be effectively separated
상기 가스엔진 히트펌프는, 상기 배기가스 열교환기를 통과한 상기 냉각수를 상기 기액분리장치 내로 유입하는 냉각수유입관을 더 포함하고, 상기 냉각수유입관은 상기 센터바디의 내측 상부에서 원주방향으로 상기 혼합유체를 토출하여, 상기 선회운동을 가속화할 수 있다. The gas engine heat pump may further include a cooling water inlet pipe for introducing the cooling water that has passed through the exhaust gas heat exchanger into the gas-liquid separation device, wherein the cooling water inlet pipe extends from the inner upper portion of the center body in a circumferential direction to the mixed fluid By discharging, it is possible to accelerate the turning motion.
상기 기액분리장치는, 상기 센터바디의 외측과 기액분리케이스 사이에 배치되고, 복수의 홀이 형성된 제1 배플플레이트를 적어도 하나 포함할 수 있다. 본 발명과 같이 상기 배플플레이트가 기액분리장치의 내부에 배치됨에 따라, 기액분리장치의 내부로 유입되는 혼합유체는 상기 배플플레이트에 충돌할 수 있고, 상기 혼합유체의 유속을 감소되면서 밀도가 서로 다른 냉각수와 기포의 분리가 원활해질 수 있다.The gas-liquid separation device may include at least one first baffle plate disposed between the outside of the center body and the gas-liquid separation case and having a plurality of holes formed therein. As the baffle plate is disposed inside the gas-liquid separation device as in the present invention, the mixed fluid flowing into the gas-liquid separation device may collide with the baffle plate, and the flow rate of the mixed fluid is reduced while having different densities. Separation of cooling water and air bubbles may be facilitated.
상기 기액분리장치와 연결되어, 상기 유입된 냉각수로부터 분리된 상기 액상의 냉각수를 배출하는 냉각수배출관을 더 포함하고, 상기 냉각수배출관은, 상기 제1 배플플레이트에 형성된 복수의 홀 중 어느 하나와, 상기 기액분리케이스를 관통하여 지지될 수있다.and a cooling water discharge pipe connected to the gas-liquid separation device for discharging the liquid cooling water separated from the introduced cooling water, wherein the cooling water discharge pipe includes any one of a plurality of holes formed in the first baffle plate; It can be supported through the gas-liquid separation case.
상기 기액분리장치는, 상기 센터바디의 내측에 배치되고, 복수의 홀이 형성된 제2 배플플레이트를 적어도 하나 포함할 수 있다.The gas-liquid separation device may include at least one second baffle plate disposed inside the center body and having a plurality of holes formed therein.
상기 기액분리장치는, 상기 센터바디로부터 외측으로 돌출되어 상하방향으로 연장되고, 상기 센터바디를 지지하는 적어도 하나의 지지벽을 포함할 수 있다.The gas-liquid separation device may include at least one support wall that protrudes outward from the center body and extends in the vertical direction, and supports the center body.
상기 기액분리장치는, 상기 센터바디의 외측과 기액분리케이스 사이에 배치되고, 복수의 홀이 형성된 제1 배플플레이트를 적어도 하나 포함하고, 상기 제1 배플플레이트는, 상기 지지벽이 삽입되는 슬릿이 형성될 수 있다.The gas-liquid separation device is disposed between the outside of the center body and the gas-liquid separation case, and includes at least one first baffle plate having a plurality of holes, wherein the first baffle plate includes a slit into which the support wall is inserted. can be formed.
상기 지지벽은, 복수로 형성되어 상기 기액분리케이스의 내주면에 접할 수 있다. The support wall may be formed in plurality to be in contact with the inner circumferential surface of the gas-liquid separation case.
상기 기액분리케이스는, 상기 기액분리케이스의 내측에 상기 지지벽이 삽입되는 결합홈이 형성될 수 있다.In the gas-liquid separation case, a coupling groove into which the support wall is inserted may be formed inside the gas-liquid separation case.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The 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, there are one or more of the following effects.
첫째, 배기가스을 외부로 배출하는 구조와 냉각수에 포함된 기포를 외부로 배출하는 구조를 일체화시켜, 하나의 배기 통로 모듈을 통하여 상기 배기가스와 냉각수 기포를 외부로 배출할 수 있어, 불필요한 배기라인을 형성할 필요가 없고, 제조방법이 간단해지고 제조비용이 줄어드는 장점이 있다.First, by integrating the structure for discharging the exhaust gas to the outside and the structure for discharging the bubbles contained in the cooling water to the outside, it is possible to discharge the exhaust gas and the cooling water bubbles to the outside through one exhaust passage module, thereby eliminating unnecessary exhaust lines There is no need to form, the manufacturing method is simplified and manufacturing cost is reduced.
둘째, 냉각수 및 기체를 포함하는 혼합유체로부터 액상의 냉각수와 기상의 냉각수를 효율적으로 분리하여 외부로 배출할 수 있는 장점도 있다.Second, there is an advantage in that liquid cooling water and gaseous cooling water can be efficiently separated from the mixed fluid containing cooling water and gas and discharged to the outside.
셋째, 액상의 냉각수가 기액분리장치로부터 누설되더라도 상동에 쌓이거나 열교환기에 침착되지 않고 응축수배출구를 통해 외부로 배출될 수 있는 장점도 있다.Third, even if liquid cooling water leaks from the gas-liquid separation device, there is an advantage that it can be discharged to the outside through the condensate outlet without being accumulated in the upper body or deposited in the heat exchanger.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 과제의 해결 수단이나 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.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 or the means of solving the problems.
도 1은 종래기술에 따른 가스엔진 히트펌프의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 따른 가스엔진 히트펌프 상동의 내부 구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프의 개략적인 블록도이다.
도 4는 도 3에 따른 가스엔진 히트펌프 상동의 내부 구조를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배기어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 6는 도 5의 배기어셈블리의 내부구조와 유체의 유동을 보여주는 투과사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배기어셈블리의 구조를 분해한 분해사시도이다.
도 8은 본 발명의 배기어셈블리에 포함된 기액분리장치의 구조를 분해한 분해사시도이다.
도 9는 기액분리장치에 포함된 배플어셈블리, 냉각수캡 및 배관 구조를 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9의 배플어셈블리를 투과하여 도시한 투과사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 배기어셈블리의 측면에서 내부구조와 유체의 유동을 보여주는 투과측면도이다.1 is a schematic block diagram of a gas engine heat pump according to the prior art.
FIG. 2 is a perspective view illustrating an internal structure of the gas engine heat pump of FIG. 1 .
3 is a schematic block diagram of a gas engine heat pump according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating an internal structure of the gas engine heat pump according to FIG. 3 .
5 is a perspective view illustrating an exhaust assembly according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view showing the internal structure of the exhaust assembly of FIG. 5 and the flow of fluid.
7 is an exploded perspective view in which the structure of the exhaust assembly according to the embodiment of the present invention is disassembled.
8 is an exploded perspective view in which the structure of the gas-liquid separation device included in the exhaust assembly of the present invention is disassembled.
9 is a perspective view illustrating a baffle assembly, a coolant cap, and a pipe structure included in the gas-liquid separation device.
10 is a perspective view through the baffle assembly of FIG.
11 is a transmission side view showing the internal structure and the flow of fluid from the side of the exhaust assembly according to the embodiment of the present invention.
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 of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction 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 these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe the correlation between components and other components. Spatially relative terms should be understood as terms including different directions of components during use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, when a component shown in the drawing is turned over, a component described as “beneath” or “beneath” of another component may be placed “above” of the other component. can Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Components may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" means that a referenced component, step and/or action excludes the presence or addition of one or more other components, steps and/or actions. I never do that.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.
도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다. In the drawings, the thickness or size of each component is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size and area of each component do not fully reflect the actual size or area.
이하, 첨부도면은 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2의 경우 전술한 바, 설명을 생략한다.In the case of FIGS. 1 and 2 , as described above, a description thereof will be omitted.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프 시스템을 설명하되, 도 1 및 도 2와 동일한 내용의 경우 설명을 생략하도록 한다.Hereinafter, a gas engine heat pump system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4, but descriptions of the same contents as those of FIGS. 1 and 2 will be omitted.
본 발명의 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프는, 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소시키는 엔진(2), 상기 엔진(2)의 동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축기(미도시), 엔진(2)으로부터 배출된 배기가스와 냉각수를 열교환시키는 배기가스 열교환기(3) 및 상기 냉각수를 순환시키는 냉각수펌프(P)를 포함한다.A gas engine heat pump according to an embodiment of the present invention includes an
상기 가스엔진 히트펌프는, 배기어셈블리(100)를 포함한다. 냉각수는 배기어셈블리(100)에 수용되고, 냉각수펌프(P)에 의해 가스엔진 히트펌프 시스템을 순환할 수 있다. 그리고, 엔진(2)에서 혼합기의 연소반응에 따라 생성되는 배기가스는 배기가스 열교환기(3)에서 상기 냉각수와 열교환된 후, 배기가스 유입구(23)을 통해 상기 배기어셈블리(100)를 통과하여 외부로 배출될 수 있다. The gas engine heat pump includes an
배기가스 열교환기(3)에서 열교환된 냉각수는 밸브(Va, Vb)의 개도를 조절하여 엔진(2)으로부터 폐열을 회수한 뒤, 실내열교환기(5) 또는 실외열교환기(6)를 순환할 수 있다. 또한, 냉각수에 포함된 기포는 미량의 냉각수와 함께 혼합유체의 형태로 배기매니폴드(2a)를 거쳐 냉각수유입관(3a)을 통해 배기어셈블리(100)로 유동할 수 있다. Cooling water heat-exchanged in the exhaust gas heat exchanger (3) recovers waste heat from the engine (2) by adjusting the opening degree of the valves (Va, Vb), and then circulates in the indoor heat exchanger (5) or the outdoor heat exchanger (6). can In addition, bubbles included in the cooling water may flow to the
이때, 상기 배기어셈블리(100)는 상기 냉각수유입관(3a)을 통해 유입된 냉각수를 수용하고, 상기 냉각수는 냉각수배출관(6a)을 통해 실외열교환기(6) 또는 실내열교환기(5)로 순환될 수 있다. 냉각수에 포함된 기포는, 냉각수로부터 분리되어 배기어셈블리(100)를 통해 외부로 배출될 수 있다. At this time, the
참고로, 이하에서 "냉각수"와 "혼합유체"라는 용어를 구분없이 사용하는 경우가 있으나, 냉각수유입관(3a)을 통하여 배기어셈블리(100)에 유입되는 "냉각수"는, 액상의 냉각수와 기상의 냉각수가 혼재된 혼합유체의 형태를 의미하는 것이다. 그리고, 분리된 형태의 냉각수는 액상의 냉각수와 기상의 냉각수로 구분될 수 있으며, 액상의 냉각수는 "냉각수"로 언급되고, 기상의 냉각수는 "기체"(혹은 "기포")로 언급될 수 있다. 기타 언급에 대하여 당업자라면 액상의 냉각수와 기상의 냉각수를 명확히 구분하여 이해할 수 있을 것이다.For reference, in the following, the terms "cooling water" and "mixed fluid" are sometimes used without distinction, but "cooling water" flowing into the
이하, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배기어셈블리(100)는, 배기가스 열교환기(3)를 통과한 배기가스를 공급받아 외부로 배출되는 배기케이스(20) 및, 상기 배기가스 열교환기(3)를 통과한 냉각수를 공급받아 상기 유입된 냉각수를 기상의 냉각수와 액상의 냉각수로 분리하여, 상기 액상의 냉각수는 내부에 저장하고, 상기 기상의 냉각수는 외부로 배출하는 기액분리장치(30)를 포함한다. 이때, 상기 기액분리장치가 배기가스 열교환기(3)로부터 공급받는 냉각수는, 기상의 냉각수와 액상의 냉각수가 혼합된 혼합유체로서, 냉각수, 냉각수에 포함된 기포 및 기타 기체 등이 포함되어 있을 수 있다. Hereinafter, with reference to FIGS. 5 and 6 , the
상기 배기케이스(20)는 배기탑(4, 도 4 참조)과 연결되어, 엔진(2)의 연소과정을 통해 생성된 배기가스를 유입할 수 있다. 상기 배기케이스(20)는 중공으로 형성되고, 상부가 개구되어 유입된 배기가스를 배출할 수 있다. 일례로, 상기 배기케이스(20)는 상부가 개구된 원통 형상으로 형성될 수 있다.The
상기 배기케이스(20)는 상기 배기케이스(20)의 일측에 형성되어 배기가스를 상기 배기케이스 내부로 유입하는 배기가스 유입구(23)을 포함할 수 있다. 상기 배기가스 유입구(23)는 상기 배기케이스(20)의 하부에 형성될 수 있다. 배기가스 유입구(23)은 배기가스 열교환기(3) 및 배기탑(4)과 연통될 수 있다.The
상기 배기케이스(20)는 상기 배기케이스(20)의 일측에 형성되어, 배기가스 배출 과정에서 생성되는 응축수를 배출하는 응축수배출구(25)를 포함할 수 있다. 상기 응축수배출구(25)는 배기케이스(20)의 하부에 형성될 수 있다. 상기 응축수배출구(25)는 후술할 기액분리장치(30)의 하측에 위치할 수 있다. 따라서, 기액분리장치(30)에 수용된 냉각수가 기액분리장치(30)의 틈 사이로부터 누설되더라도, 상기 응축수배출구(25)를 통해 배출되어, 상기 냉각수가 상동에 쌓이거나 열교환기에 침착되어 열교환효율을 떨어뜨리는 문제를 방지할 수 있다. The
배기케이스(20)의 내부에 기액분리장치(30)가 설치될 수 있다. 그리고, 상기 기액분리장치(30)와 상기 배기케이스(20)의 사이에 배기가스가 통과하는 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로, 기액분리장치(30)의 둘레면은 배기케이스(20)의 내주면으로부터 내측으로 이격되어 배기가스가 통과하는 공간을 형성할 수 있다. 이때, 배기케이스(20)는 상부가 개구되는 바, 배기가스 유입구(23)을 통해 배기케이스(20)로 유입된 배기가스는, 상기 배기케이스(20)와 기액분리장치(30) 사이의 공간을 통과하여 배기케이스(20)의 개구된 상부를 통해 외부로 배출될 수 있다(도 11 참조).A gas-
기액분리장치(30)는 냉각수유입관(3a)과 연결되어 순환되는 냉각수를 공급받아 저장하고, 냉각수배출관(6a)과 연결되어 저장된 냉각수를 배출함으로써, 상기 냉각수를 다시 순환시킬 수 있다.The gas-
이때, 상기 냉각수는 기포와 혼재된 혼합유체의 상태로 냉각수유입관(3a)을 통해 기액분리장치(30)에 유입될 수 있다. 상기 기액분리장치(30)는 유입된 혼합유체로부터 냉각수와 기포를 분리할 수 있다. 분리된 기포는 기체로써, 기액분리장치(30)의 배출구(312) 및/또는 냉각수캡(35)을 통해 외부로 배출되어, 배기케이스(20)의 개구된 상부를 통해 배기가스와 함께 배출되고, 분리된 냉각수는 저장하였다가 냉각수펌프(P)의 구동에 의하여 냉각수배출관(6a)통해 실내열교환기(5) 또는 실외열교환기(6)로 유동한다(도 11 참조). 즉, 본 발명의 기액분리장치(30)는 종래의 냉각수캡(8)과 냉각수보조탱크(7)의 역할을 겸하면서 기상과 액상의 냉각수를 분리할 수 있다.At this time, the cooling water may be introduced into the gas-
한편, 배기가스 열교환기(3)에서 냉각수와 열교환되어 배출되는 배기가스의 온도는 약 60도 내지 70도 정도이며, 기액분리장치(30)에 수용된 냉각수와 간접적으로 접촉하는 바, 실내열교환기(5)나 방열기(6)측으로 공급되기 전에 기액분리장치(30)에 수용된 냉각수의 온도를 약 50도 내지 60도 정도로 일정하게 유지할 수 있어, 엔진의 신뢰성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.On the other hand, the temperature of the exhaust gas discharged through heat exchange with the cooling water in the exhaust
한편, 배기케이스(20)의 상부에 배기커버(10)가 착탈 가능하게 배치될 수 있다. 상기 배기커버(10)는 배기케이스(20)의 내부에 설치된 기액분리장치(30)를 커버하여 외부로부터 보호할 수 있다. 또한, 상기 배기커버(10)를 탈착하여 상기 기액분리장치를 관리하거나, 기액분리장치(30) 내부에 냉각수를 주입할 수 있다. 냉각수는 냉각수캡(35, 도 7 참조)을 개방하여 기액분리장치(30)의 내부에 주입할 수 있다.Meanwhile, the
상기 배기커버(10)는 배기케이스(20)의 상부를 둘러싸고, 상면이 메쉬형상으로 개구될 수 있다. 상기 배기커버(10) 배기케이스(20)의 상부 외주면을 둘러싸는 원통형상의 커버바디(11)와, 메쉬형상으로 형성되어 복수의 홀이 형성되는 커버홀(13)을 포함할 수 있다. 배기케이스(20)는 상단이 개구되어 상기 커버홀(13)과 연통되는 바, 상기 커버홀(13)을 통하여 배기가스와 혼합기체로부터 분리된 냉각수 기포가 배출될 수 있다. The
이하, 도 7을 참조하면, 커버바디(11)의 하단에는 상측으로 오목하게 들어간 제1 커버홈(16)과 제2 커버홈(17)이 형성될 수 있다. 그리고 배기케이스(20)의 상단에는, 상기 제1 및 제2 커버홈(16, 17)에 대응되는 위치에서 하측으로 오목하게 들어간 제1 배기케이스홈(26)과 제2 배기케이스홈(27)이 형성될 수 있다. Hereinafter, referring to FIG. 7 , a
배기커버(10)가 배기케이스(20)의 상부에 배치되면, 상기 제1 커버홈(16)과 제1 배기케이스홈(26)은 냉각수배출관(6a)이 관통하는 홀을 형성하고, 제2 커버홈(17)과 제2 배기케이스홈(27)은 냉각수유입관(3a)이 관통하는 홀이 형성할 수 있다. 냉각수유입관(3a)은 제2 커버홈(17)과 재2 배기케이스홈(27)이 형성하는 홀을 관통하여 기액분리장치(30)와 연결되고, 냉각수배출관(6a)은 제1 커버홈(16)과 제1 배기케이스홈(26)이 형성하는 홀을 관통하여 상기 기액분리장치(30)와 연결될 수 있다.When the
한편, 기액분리장치(30)는 중공으로 형성되어 내부에 냉각수를 수용하고, 상부에 기체가 배출되는 기포배출구(312)가 형성된 기액분리케이스(310, 320, 330)를 포함할 수 있다. 상기 기액분리케이스(310, 320, 330)는 배기케이스(20)의 내주면으로부터 내측으로 이격되어 배기가스가 통과하는 공간을 형성할 수 있다. 상기 기액분리케이스(310, 320, 330)는 원통형상으로 형성될 수 있다.Meanwhile, the gas-
냉각수유입관(3a)은 기액분리케이스(310, 320, 330)의 일부를 관통하여, 상기 기액분리케이스의 내부와 연통되고, 혼합유체를 상기 기액분리케이스의 내부로 유입시킬 수 있다. 또한, 냉각수배출관(6a)은 기액분리케이스(310, 320, 330)의 일부를 관통하여 상기 기액분리케이스 내부와 연통되고, 상기 기액분리케이스에 저장된 냉각수를 외부로 배출할 수 있다.The cooling
기액분리장치(30)의 내부로 유입된 혼합유체는 밀도차에 의하여 냉각수와 기포(기체)로 분리되어 기체는 기액분리케이스(310, 320, 330)의 상부에 형성된 기포배출구(312)을 통해 외부로 배출되고, 냉각수는 기액분리케이스(310, 320, 330)의 하부에 저장된다.The mixed fluid introduced into the gas-
한편, 기액분리케이스(310, 320, 330)는 상기 기액분리케이스의 외주면으로부터 상기 배기케이스의 내주면까지 반경 외측방향으로 돌출되고, 원주방향을 따라 복수의 슬릿(333)이 형성되는 슬릿리브(332)를 포함할 수 있다. 배기가스는 상기 슬릿리브(332)에 형성된 슬릿(333)을 통과하여 배기케이스 상부를 통해 외부로 배출될 수 있다. On the other hand, the gas-liquid separation case (310, 320, 330) is a
기액분리케이스(310, 320, 330)와 배기케이스(20)는 원통형상으로 형성되고, 이격된 공간에 상기 슬릿리브(332)가 배치되어 배기케이스(20)에 의해 지지 및/또는 결합될 수 있다. 배기케이스(20)에는, 배기케이스(20)의 내주면으로부터 반경 내측방향으로 돌출되고, 상기 슬릿리브(332)를 지지하는 지지리브(22)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 지지리브(22)는 슬릿리브(332)에 형성된 슬릿(333)을 차폐하지 않도록 소정의 간격으로 돌출될 수 있다. The gas-
한편, 기액분리장치(30)는 기포의 압력에 따라 개폐되어 기포를 외부로 배출하는 냉각수캡(35)을 포함할 수 있다. 냉각수캡(35)은 기액분리케이스(310, 320, 330)의 상부에 결합될 수 있다. 냉각수캡(35)의 내부에는 압력스프링과 압력밸브, 진공스프링, 진공밸브, 개스킷과 같은 구성을 포함할 수 있다.Meanwhile, the gas-
보다 구체적으로, 냉각수캡(35)은 기액분리케이스(310, 320, 330)의 상부에 형성된 기포배출구(312)에 연결될 수 있다. 이때, 혼합유체가 기액분리장치(30)에 유입되면 기액분리장치(30) 내부에 압력이 증가하게 되고, 이에 따라 상기 냉각수캡(35)이 개방될 수 있다. 그리고, 혼합유체로부터 분리된 기체는 개방된 냉각수캡(35)의 개구를 통하여 외부로 배출될 수 있다.More specifically, the cooling
본 발명의 냉각수캡(35)은 기액분리장치(30)의 상부에 형성된 기포배출구(312)에 바로 연결되는 바, 냉각수보조탱크(7)와 냉각수캡(8)이 별개의 구성으로써 이격되어 설치되는 종래기술보다, 내압에 따른 개폐가 원활히 일어날 수 있고, 따라서, 냉각수기포의 배출 효율이 증대될 수 있다.The cooling
상기 냉각수캡(35)은 일측에 냉각수배출관(6a)과 연결되는 제1 연결관(6b)이 형성될 수 있다. 따라서, 냉각수캡(35)을 통해 배출되는 기체와 동반되는 냉각수는 제1 연결관(6b)과 냉각수배출관(6a)으로 순차적으로 유동할 수 있다.The cooling
이하, 도 8을 참조하면, 기액분리케이스(310, 320, 330)은 상측으로부터 하측으로 순서대로 배치되는 어퍼케이스(310), 미들케이스(320) 및 로워케이스(330)를 구비할 수 있다. Hereinafter, referring to FIG. 8 , the gas-
어퍼케이스(310)는 하부가 개구되고 상부가 덮혀있는 원통형상으로 형성될 수 있다. 상기 어퍼케이스(310)의 상부에는 기포배출구(312)가 형성되어, 혼합유체로부터 분리된 냉각수기포를 배출할 수 있다. 어퍼케이스(310)는 두 개의 관삽입홀(314)이 형성되어, 냉각수배출관(6a)에 연결된 제2 연결관(6c)과, 냉각수유입관(3a)이 상기 관삽입홀(314)들을 관통하여 기액분리장치(30) 내부와 연통될 수 있다. The
한편, 냉각수캡(35)은 기포배출구(312)와 연결되는 캡바디(352)와 상기 캡바디(352)의 상부에 배치되어, 압력에 의해 캡바디(352)의 상부를 개폐하는 캡커버(351)을 구비할 수 있다. 상기 캡바디(352)의 내부에는 스프링, 밸브 및 개스킷 등과 같은 냉각수캡(35)의 일반적인 구조들이 수용될 수 있다. 캡바디(352)의 일측에는 제1 연결관(6b)이 연결되어, 냉각수배출관(6a)과 캡바디(352)가 서로 연통될 수 있다. Meanwhile, the cooling
냉각수배출관(6a)은 냉각수캡(35)의 캡바디(352)측으로 연결되는 제1 연결관(6b)과 어퍼케이스(310)의 관삽입홀(314)을 관통하여 기액분리장치(30)의 내부와 연결되는 제2 연결관(6c)으로 분지될 수 있다. 상기 제2 연결관(6c)은 하단에 배치된 로워케이스(330)의 바닥면에 인접하게 연장될 수 있다. 기액분리장치(30)의 내부에 저장된 냉각수는 제2 연결관(6c)에 유입되어 냉각수배출관(6a)으로 유동할 수 있다. The cooling
상기 어퍼케이스(310)의 하단에는 미들케이스(320)가 결합되고, 상기 미들케이스(320)의 하단에 로워케이스(330)가 결합될 수 있다. 상기 어퍼케이스(310), 미들케이스(320), 로워케이스(330)은 서로 착탈이 가능하도록 결합되어 제조가 용이하며, 기액분리장치(30)의 관리가 용이할 수 있다 .A
미들케이스(320)는 상하단이 개구된 링 형상으로 형성될 수 있다. 로워케이스(330)는 상부가 개구되고 하부가 밀폐된 원통 형상으로 형성되어 냉각수가 수용될 수 있다. 그리고, 상기 로워케이스(330)의 상단에는 외주면을 따라 전술한 슬릿리브(332)가 형성될 수 있다. The
한편, 기액분리장치(30)는 상기 기액분리케이스(310, 320, 330)의 내부에 배치되는 배플어셈블리(340)를 포함할 수 있다. 이에 대하여는 도 9 및 도 10을 참조하여 후술한다.Meanwhile, the gas-
이하, 도 8 내지 도 10을 참조하면, 배플어셈블리(340)는 복수의 홀이 형성된 배플플레이트(341, 342, 343, 344)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 배플어셈블리(340)는 상기 배플어셈블리(340)의 중심부에 위치하여, 상하로 개구된 원통형상을 가지는 센터바디(345)를 포함할 수 있다. 그리고, 센터바디(345)에는, 상하방향으로 연장되고, 상기 센터바디(345)로부터 외측으로 돌출되어, 배플어셈블리(340)를 지지하는 복수의 지지벽(346)이 형성될 수 있다.Hereinafter, referring to FIGS. 8 to 10 , the
센터바디(345)는 기액분리장치(30)의 내측에 배치되어, 중심 부근에 위치할 수 있다. 센터바디(345)는 상측으로부터 하측으로 갈수록 좁아지는 콘(cone) 형상으로 형성될 수 있다. 냉각수유입관(3a)은 상기 센터바디(345)의 내측으로 혼합유체를 토출할 수 있다.The
이때, 기액분리장치(30)에 유입되는 혼합유체는 센터바디(345)를 통과하고, 콘 형상의 센터바디(345)의 내주면을 따라 선회운동을 일으켜, 혼합유체에 작용하는 원심력에 의해 냉각수와 기포를 효과적으로 분리시킬 수 있다(도 11 참조).At this time, the mixed fluid flowing into the gas-
상기 냉각수유입관(3a)은 센터바디(345)의 내측 상부에서 원주방향으로 상기 혼합유체를 토출하여 선회운동을 가속할 수 있다. 어퍼케이스(310)의 내부로 연장된 냉각수유입관(3a)의 끝단부는 센터바디(345)의 내측 상부에서 원주방향으로 절곡될 수 있다. The cooling
한편, 상기 배플어셈블리(340)는, 기액분리케이스(310, 320, 330)의 내부에 배치되고, 복수의 홀이 형성되는 제1 배플플레이트(341, 342)를 적어도 하나 포함할 수 있다. 상기 제1 배플플레이트(341, 342)는, 상기 센터바디(345)의 외측과 기액분리케이스(310, 320, 330)의 사이의 공간에 배치될 수 있다.Meanwhile, the
제1 배플플레이트(341, 342)는 상부 제1 배플플레이트(341)와 상기 상측 제1 배플플레이트(342)의 하측에 배치되는 하부 제1 배플플레이트(342)를 포함할 수 있다. 상기 제1 배플플레이트의 개수는 제한되지 않는다.The
상기 제1 배플플레이트(341, 342)는 중앙에 센터바디(345)의 외주면의 형상에 대응하는 개구(미부호)가 형성되어, 상기 제1 배플플레이트(341, 342)의 중앙에 센터바디(345)가 삽입될 수 있다. 상기 센터바디(345)는 상부 제1 배플플레이트(341)와 하부 제1 배플플레이트(342)를 관통하여 결합될 수 있다. 센터바디(345)는 하부로 갈수록 좁아지는 콘 형상으로 형성되는 바, 상부 제1 배플플레이트(341)에 형성된 상기 개구(미부호)는 하부 제1 배플플레이트(342)에 형성된 상기 개구(미부호)보다 직경이 클 수 있다.An opening (unsigned) corresponding to the shape of the outer peripheral surface of the
혼합유체의 속도가 빠를수록, 혼합유체에 포함된 냉각수, 기포 및 기체가 함께 동반되어 분리되지 않을 가능성이 증가한다. 본 발명과 같이 상기 배플플레이트가 기액분리장치(30)의 내부에 배치됨에 따라, 기액분리장치(30)의 내부로 유입되는 혼합유체는 상기 배플플레이트에 충돌할 수 있고, 상기 혼합유체의 유속을 감소되면서 밀도가 서로 다른 냉각수와 기포의 분리가 원활해질 수 있다. As the speed of the mixed fluid increases, the possibility that the cooling water, air bubbles, and gases contained in the mixed fluid are not separated because they are entrained increases. As the baffle plate is disposed inside the gas-
한편, 냉각수배출관(6a)은, 전술한 바와 같이 기액분리케이스(310)의 일측을 관통하고(도 8 참조), 상기 기액분리케이스(310)의 내부로 연장되는 제2 연결관(6c)을 포함할 수 있다. 냉각수배출관(6a)의 제2 연결관(6c)은, 제1 배플플레이트(341, 342)에 형성된 복수의 홀 중 어느 하나를 관통하여, 상기 제1 배플플레이트와 상기 기액분리케이스에 의해 지지될 수 있다. On the other hand, the cooling water discharge pipe (6a) passes through one side of the gas-
제1 배플플레이트(341, 342)가 제1 상부 제1 배플플레이트(341)와 하부제1 배플플레이트(342)를 포함하는 경우를 예로 들면, 냉각수배출관(6a)은 어퍼케이스(310)를 관통하고, 상기 기액분리케이스의 내부로 연장되는 제2 연결관(6c)은 상부 제1 배플플레이트(341)에 형성된 복수의 홀 중 어느 하나와, 하부 제2 배플플레이트(342)에 형성된 복수의 홀 중 어느 하나를 관통하여 로워케이스(330)의 바닥면에 인접한 부근까지 연장될 수 있다. For example, when the
제2 배플플레이트(343, 344)는 센터바디(345)의 내측에서 상기 센터바디의 내주면에 접하도록 배치될 수있다. 제2 배플플레이트(343, 344)는 센터바디(345)의 내부에 배치되는 상부 제2 배플플레이트(343)와, 상기 센터바디(345)의 내부에서 상기 상부 제2 배플플레이트(343)의 하측에 배치되는 하부 제2 배플플레이트(344)를 포함할 수 있다. 상기 제2 배플플레이트(343, 344)의 개수는 제한되지 않는다. The
냉각수유입관(3c)로부터 기액분리장치(30)의 내부로 혼합유체가 토출될 때의 유속이 냉각수캡(35)을 통해 기포가 외부로 배출되는 유속보다 빠르다. 즉, 제2 배플플레이트(343, 344)에 형성되는 복수의 홀 각각의 직경은 제1 배플플레이트(341, 342)에 형성되는 복수의 홀 각각의 직경보다 작도록 설계할 수 있다. 이에 따라, 냉각수유입관(3c)으로부터 토출되는 혼합유체의 유속을 크게 떨어뜨리고, 냉각수캡(35)을 통해 외부로 배출되는 기체의 흐름을 원활하도록 할 수 있다. When the mixed fluid is discharged from the cooling water inlet pipe 3c into the gas-
그리고, 제2 배플플레이트(343, 344)에 의해 통과되지 않는 냉각수의 유량이 많아짐으로써 기액분리장치(30)의 외부로 누설되지 않도록, 하부 제2 배플플레이트(344)의 경우, 중심 부근에 개구부(344a)가 형성될 수 있다.And, in the case of the lower
한편, 기액분리장치(30)는 센터바디(345)로부터 외측으로 돌출되어 상하방향으로 연장되고, 상기 센터바디(345)를 지지하는 적어도 하나의 지지벽(346)을 포함할 수 있다. 상기 지지벽(346)은 센터바디(345)의 둘레를 따라 원주방향으로 복수개가 배열되어, 방사형으로 돌??될 수 있다. 그리고, 상기 지지벽(346)은 상기 센터바디(345)의 높이와 대략 동일할 수 있다. Meanwhile, the gas-
지지벽(346)은 센터바디(345)와 일체로 형성될 수 있고, 상기 센터바디의 외측에 배치된 제1 배플플레이트(341, 342)를 지지할 수 있다. 제1 배플플레이트(341, 342)는, 지지벽(346)이 삽입되는 슬릿(미부호)이 형성되고, 지지벽(346)은 제1 배플플레이트(341, 342)에 형성된 슬릿(미부호)에 삽입되어 서로 결합될 수 있다.The
한편, 도시된 바와 다르게, 지지벽(346)은 센터바디(345)로부터 기액분리케이스(310, 320, 330)의 내주면까지 반경외측방향으로 돌출?? 수 있다. 즉, 복수의 지지벽(346)들은 기액분리케이스(310, 320, 330)의 내주면에 접할 수 있다. On the other hand, unlike shown, the
이에 따라, 기액분리장치(30)를 제조할 때, 예를들어, 로워케이스(330)의 내주면에 지지벽(346)이 접하도록 삽입하고, 미들케이스(320)와 어퍼케이스(310)를 차례로 지지벽(346)에 접하도록 배치하는 방식 등으로 제조할 수 있기 ??문에, 제조방법이 간단하여지고, 기액분리케이스(310, 320, 330)에 의하여 배플어셈블리(340)가 지지될 수 있다. Accordingly, when manufacturing the gas-
한편, 기액분리케이스(310, 320, 330)는, 상기 기액분리케이스의 내측에 상기 지지벽(346)이 삽입되는 결합홈(326)이 형성될 수 있다(도 8 참조). 상기 결합홈(326)은 상기 지지벽(346)에 대응되는 위치에서 기액분리케이스(310, 320, 330)의 내주면에 원주방향으로 배열될 수 있다. 상기 결합홈(326)은 지지벽(346)이 삽입될 수 있도록 오목한 홈이 파여져, “ㄷ"자 모양으로 형성될 수 있다. Meanwhile, in the gas-
상기 결합홈(326)은 미들케이스(320)에 형성될 수 있다. 이에 따라, 미들케이스(320)에 형성된 결합홈(326)과 지지벽(346)을 서로 결합한 다음, 상기 미들케이스(320)를 로워케이스(330)와 어퍼케이스(310)에 결합하여, 기액분리장치(30)를 간단하게 제조할 수 있다. The
기액분리케이스(310, 320, 330)의 바닥면에는, 지지벽(346)에 대응되는 위치에서 지지부재(336)가 돌출될 수 있다(도 8 참조). 상기 지지부재(336)는 로워케이스(330의 바닥면에 형성될 수 있다. 이에 따라, 지지부재(336)은 상기 지지벽(346)을 지지하고, 배플어셈블리(340)의 센터바디(345)를 기액분리케이스(310, 320, 330)의 바닥면에서 이격시킬 수 있다. 따라서, 센터바디(345)의 하단에 형성된 홀을 통해, 센터바디(345)를 통과하는 냉각수는 기액분리장치(30)의 바닥면을 향해 유동하여, 기액분리장치(30)에 수용될 수 있다(도 11 참조). A
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 specific embodiments described above, and in the technical field to which the present invention belongs, without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims Various modifications may be made by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
1: 믹서
2: 엔진
2a: 배기매니폴드
3: 배기가스열교환기
3a: 냉각수유입관
4: 배기탑
5: 실내열교환기
6: 실외열교환기
6a: 냉각수배출관
6b: 제1 연결관
6c: 제2 연결관
7: 냉각수보조탱크
8: 냉각수캡
P: 냉각수펌프
Va: 제1 밸브
Vb: 제2 밸브
10: 배기커버
11: 커버바디
13: 커버홀
16: 제1 커버홈
17: 제2 커버홈
20: 배기케이스
21: 배기케이스바디
22: 돌출부
23: 배기가스 유입구
25: 응축수배출관
26: 제1 배기케이스홈
27: 제2 배기케이스홈
30: 기액분리장치
310, 320, 330: 기액분리케이스
310: 어퍼케이스
312: 기포배출구
314: 관삽입홀
320: 미들케이스
326: 결합홈
330: 로워케이스
332: 리브
333: 슬릿
336: 지지부재
340: 배플어셈블리
341: 상부 제1 배플플레이트
342: 하부 제1 배플플레이트
343: 상부 제2 배플플레이트
344: 하부 제2 배플플레이트
344a: 홀
345: 센터바디
346: 지지벽
350: 냉각수캡
351: 캡커버
352: 캡바디1: Mixer 2: Engine
2a: exhaust manifold 3: exhaust gas heat exchanger
3a: cooling water inlet pipe 4: exhaust tower
5: Indoor heat exchanger 6: Outdoor heat exchanger
6a: cooling
6c: second connection pipe 7: coolant auxiliary tank
8: coolant cap P: coolant pump
Va: first valve Vb: second valve
10: exhaust cover 11: cover body
13: cover hole 16: first cover groove
17: second cover groove 20: exhaust case
21: exhaust case body 22: protrusion
23: exhaust gas inlet 25: condensate discharge pipe
26: first exhaust case groove 27: second exhaust case groove
30: gas-
310: upper case 312: air bubble outlet
314: tube insertion hole 320: middle case
326: coupling groove 330: lower case
332: rib 333: slit
336: support member 340: baffle assembly
341: upper first baffle plate 342: lower first baffle plate
343: upper second baffle plate 344: lower second baffle plate
344a: Hall 345: Center Body
346: support wall 350: coolant cap
351: cap cover 352: cap body
Claims (16)
상기 엔진의 동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축기;
상기 엔진으로부터 배출된 배기가스와 냉각수를 열교환시키는 배기가스 열교환기;
상기 냉각수를 순환시키는 냉각수펌프;
상기 배기가스 열교환기를 통과한 상기 냉각수가 유입되고, 상기 유입된 냉각수를 기상의 냉각수와 액상의 냉각수로 분리하여, 상기 액상의 냉각수는 내부에 저장하고, 상기 기상의 냉각수는 외부로 배출하는 기액분리장치; 및
상기 배기가스 열교환기를 통과한 상기 배기가스를 공급받아 외부로 배출하는 배기케이스를 포함하고,
상기 배기케이스는,
내부에 상기 기액분리장치가 설치되어 상기 기액분리장치와 상기 배기케이스 사이에 상기 배기가스가 통과하는 공간이 형성되고, 상기 기액분리장치의 상측에서 상기 기상의 냉각수와 상기 배기가스가 배출되는 개구가 형성되는 가스엔진 히트펌프.
an engine that burns a mixture of fuel and air;
a compressor receiving the power of the engine and compressing the refrigerant;
an exhaust gas heat exchanger for exchanging the exhaust gas discharged from the engine and cooling water;
a cooling water pump circulating the cooling water;
Gas-liquid separation in which the cooling water that has passed through the exhaust gas heat exchanger is introduced, and the introduced cooling water is separated into a gaseous cooling water and a liquid cooling water, the liquid cooling water is stored inside, and the gaseous cooling water is discharged to the outside Device; and
and an exhaust case for receiving the exhaust gas passing through the exhaust gas heat exchanger and discharging to the outside,
The exhaust case is
The gas-liquid separation device is installed therein so that a space through which the exhaust gas passes is formed between the gas-liquid separation device and the exhaust case, and an opening through which the gas-phase cooling water and the exhaust gas are discharged from the upper side of the gas-liquid separation device gas engine heat pump.
상기 배기케이스는,
상기 기액분리장치의 하측에서 응축수배출구가 형성되는 가스엔진 히트펌프.
The method of claim 1,
The exhaust case is
A gas engine heat pump in which a condensate outlet is formed at the lower side of the gas-liquid separation device.
상기 배기케이스의 상부를 둘러싸고, 상면이 메쉬형상으로 개구되는 배기커버를 더 포함하는 가스엔진 히트펌프.
The method of claim 1,
The gas engine heat pump further comprising an exhaust cover surrounding the upper portion of the exhaust case and having an upper surface opened in a mesh shape.
상기 기액분리장치는,
중공으로 형성되어 내부에 상기 냉각수를 수용하고, 상부에 상기 기상의 냉각수가 배출되는 기포배출구를 형성하고, 상기 배기케이스의 내주면으로부터 내측으로 이격되어 상기 공간을 형성하는 기액분리케이스를 더 포함하는 가스엔진 히트펌프.
The method of claim 1,
The gas-liquid separation device,
Gas further comprising a gas-liquid separation case formed in a hollow to accommodate the cooling water therein, forming a bubble outlet at an upper portion through which the gaseous cooling water is discharged, and spaced apart from the inner circumferential surface of the exhaust case inward to form the space engine heat pump.
상기 기액분리케이스는,
상기 기액분리케이스의 외주면으로부터 상기 배기케이스의 내주면까지 반경 외측방향으로 돌출되고, 원주방향을 따라 복수의 슬릿이 형성되는 슬릿리브를 포함하는 가스엔진 히트펌프.
5. The method of claim 4,
The gas-liquid separation case,
and a slit rib protruding radially outward from an outer circumferential surface of the gas-liquid separation case to an inner circumferential surface of the exhaust case and having a plurality of slits formed along the circumferential direction.
상기 배기케이스는,
상기 배기케이스의 내주면으로부터 반경 내측방향으로 돌출되고, 상기 슬릿리브를 지지하는 지지리브를 포함하는 가스엔진 히트펌프.
6. The method of claim 5,
The exhaust case is
and a support rib protruding radially inward from the inner circumferential surface of the exhaust case and supporting the slit rib.
상기 기액분리장치는,
상기 기액분리케이스의 상기 기포배출구에 연결되고, 압력에 따라 개폐되어 상기 기상의 냉각수를 외부로 배출하는 냉각수캡을 포함하는 가스엔진 히트펌프.
5. The method of claim 4,
The gas-liquid separation device,
and a coolant cap connected to the bubble outlet of the gas-liquid separation case and opened and closed according to pressure to discharge the coolant in the gas phase to the outside.
상기 기액분리장치는,
상기 기액분리케이스의 내측에 배치되고, 상하로 개구되며 하측으로 갈 수록 좁아지는 콘(cone)형상의 센터바디를 포함하는 가스엔진 히트펌프.
5. The method of claim 4,
The gas-liquid separation device,
A gas engine heat pump disposed inside the gas-liquid separation case, the gas engine heat pump including a cone-shaped center body that is opened up and down and that is narrower toward the lower side.
상기 배기가스 열교환기를 통과한 상기 냉각수를 상기 기액분리장치 내로 유입하는 냉각수유입관을 더 포함하고,
상기 냉각수유입관은 상기 센터바디의 내측 상부에서 원주방향으로 상기 냉각수를 토출하는 가스엔진 히트펌프.
9. The method of claim 8,
Further comprising a cooling water inlet pipe for introducing the cooling water that has passed through the exhaust gas heat exchanger into the gas-liquid separation device,
The coolant inlet pipe is a gas engine heat pump for discharging the coolant in a circumferential direction from an inner upper portion of the center body.
상기 기액분리장치는,
상기 센터바디의 외주면과 기액분리케이스 사이에 배치되고, 복수의 홀이 형성된 제1 배플플레이트를 적어도 하나 포함하는 가스엔진 히트펌프.
9. The method of claim 8,
The gas-liquid separation device,
A gas engine heat pump including at least one first baffle plate disposed between the outer circumferential surface of the center body and the gas-liquid separation case and having a plurality of holes formed therein.
상기 기액분리장치와 연결되어, 상기 유입된 냉각수로부터 분리된 상기 기상의 냉각수를 배출하는 냉각수배출관을 더 포함하고,
상기 냉각수배출관은,
상기 제1 배플플레이트에 형성된 복수의 홀 중 어느 하나와, 상기 기액분리케이스를 관통하여 지지되는 가스엔진 히트펌프.
11. The method of claim 10,
Further comprising a cooling water discharge pipe connected to the gas-liquid separation device for discharging the cooling water in the gas phase separated from the introduced cooling water,
The cooling water discharge pipe is
A gas engine heat pump supported through any one of a plurality of holes formed in the first baffle plate and the gas-liquid separation case.
상기 기액분리장치는,
상기 센터바디의 내측에 배치되고, 복수의 홀이 형성된 제2 배플플레이트를 적어도 하나 포함하는 가스엔진 히트펌프.
9. The method of claim 8,
The gas-liquid separation device,
A gas engine heat pump disposed inside the center body and including at least one second baffle plate having a plurality of holes.
상기 기액분리장치는,
상기 센터바디로부터 외측으로 돌출되어 상하방향으로 연장되고, 상기 센터바디를 지지하는 적어도 하나의 지지벽을 포함하는 가스엔진 히트펌프.
9. The method of claim 8,
The gas-liquid separation device,
The gas engine heat pump including at least one support wall protruding outwardly from the center body and extending in the vertical direction to support the center body.
상기 기액분리장치는,
상기 센터바디의 외주면과 기액분리케이스 사이에 배치되고, 복수의 홀이 형성된 제1 배플플레이트를 적어도 하나 포함하고,
상기 제1 배플플레이트는,
상기 지지벽이 삽입되는 슬릿이 형성된 가스엔진 히트펌프.
14. The method of claim 13,
The gas-liquid separation device,
It is disposed between the outer circumferential surface of the center body and the gas-liquid separation case, and includes at least one first baffle plate having a plurality of holes formed therein;
The first baffle plate,
A gas engine heat pump having a slit into which the support wall is inserted.
상기 지지벽은,
복수로 형성되어 상기 기액분리케이스의 내주면에 접하는 가스엔진 히트펌프.
14. The method of claim 13,
The support wall is
A gas engine heat pump formed in plurality and in contact with the inner circumferential surface of the gas-liquid separation case.
상기 기액분리케이스는,
상기 기액분리케이스의 내측에 상기 지지벽이 삽입되는 결합홈이 형성되는 가스엔진 히트펌프.
14. The method of claim 13,
The gas-liquid separation case,
A gas engine heat pump in which a coupling groove into which the support wall is inserted is formed inside the gas-liquid separation case.
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2021
- 2021-08-03 WO PCT/KR2021/010109 patent/WO2022030931A1/en active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100495630B1 (en) | 2003-08-19 | 2005-06-16 | 삼성전자주식회사 | Gas engine heat pump |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022030931A1 (en) | 2022-02-10 |
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Legal Events
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