KR20220105866A - Gas Engine Heat Pump - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스엔진 히트펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진을 구동하여, 압축기를 구동시키는 가스엔진 히트펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a gas engine heat pump, and more particularly, to a gas engine heat pump for driving an engine and driving a compressor.
가스엔진 히트펌프는, 연료의 연소로 엔진으로 구동시키고, 엔진과 연결된 압축기의 구동으로 히트펌프의 냉매를 유동시켜, 실내공기의 온도를 조절할 수 있다. 가스엔진 히트펌프에서는, 엔진이나 엔진에서 배출되는 가스를 냉각하기 위해, 냉각수를 순환시키고 있으며, 엔진 등에서 가열된 냉각수는, 냉매와의 열교환이나 외부공기와의 열교환을 통해 냉각될 수 있다. The gas engine heat pump may be driven by an engine by combustion of fuel, and a refrigerant of the heat pump may flow by driving a compressor connected to the engine, thereby controlling the temperature of indoor air. In a gas engine heat pump, cooling water is circulated to cool the engine or gas discharged from the engine, and the cooling water heated in the engine or the like may be cooled through heat exchange with a refrigerant or heat exchange with external air.
가스엔진 히트펌프는, 냉방 또는 난방의 모드에 따라 냉각수를 냉매 또는 공기와 열교환할 수 있다. 즉, 난방모드에서는, 판형열교환기를 통해 냉각수를 냉매와 열교환하고, 냉방모드에서는, 방열기를 사용하여, 냉각수를 공기와 열교환할 수 있다. The gas engine heat pump may exchange cooling water with a refrigerant or air according to a cooling or heating mode. That is, in the heating mode, the cooling water may exchange heat with the refrigerant through the plate heat exchanger, and in the cooling mode, the cooling water may exchange heat with the air by using a radiator.
방열기의 경우, 냉매와 외부공기를 열교환하는 열교환기의 내측에 배치되고, 송풍팬의 구동에 따라 공기의 강제순환으로 냉각수를 냉각할 수 있다. 다만, 방열기가 냉매가 공기와 열교환하는 열교환기 내측에 인접하게 배치되므로, 방열기에서 나오는 열과 열교환기에서 나오는 열로 인해 방열기와 열교환기의 성능이 모두 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. In the case of the radiator, it is disposed inside a heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant and external air, and the cooling water can be cooled by forced circulation of air according to the driving of the blower fan. However, since the radiator is disposed adjacent to the inside of the heat exchanger where the refrigerant exchanges heat with air, the performance of both the radiator and the heat exchanger may be deteriorated due to the heat from the radiator and the heat from the heat exchanger.
공개특허 1020100086545호는, 냉각수를 외부공기와 열교환하는 방열기와, 냉매를 외부공기와 열교환하는 열교환기를 서로 인접한 영역에서 배치하는 구조를 개시하고 있다. 이러한 구조는, 여전히, 방열기와 열교환기의 성능확보에 미흡한 문제를 가지고 있다. Korean Patent Laid-Open No. 1020100086545 discloses a structure in which a radiator for heat-exchanging cooling water with outside air and a heat exchanger for heat-exchanging a refrigerant with outside air are disposed in adjacent regions. This structure, still, has an insufficient problem in securing the performance of the radiator and the heat exchanger.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 냉방모드에서도, 냉각수의 냉각성능을 확보할수 있는 가스엔진 히트펌프를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gas engine heat pump capable of securing cooling performance of a coolant even in a cooling mode.
본 발명의 또 다른 과제는 냉각수의 냉각성능을 확보하면서도, 히트펌프의 효율을 유지할 수 있는 가스엔진 히트펌프를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a gas engine heat pump capable of maintaining the efficiency of the heat pump while ensuring the cooling performance of the coolant.
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, 냉매를 압축시키는 압축기와, 연료를 연소하여 구동하고, 상기 압축기를 작동시키는 엔진과, 상기 엔진을 냉각시키는 냉각수를 유동시키는 냉각수펌프와, 상기 압축기에서 토출된 냉매를 공기와 열교환하는 제1열교환기와, 상기 엔진에서 열교환된 냉각수와 상기 압축기로 유입되는 냉매를 열교환하는 제2열교환기와, 상기 제1열교환기로부터 유동하는 냉매의 일부와 상기 엔진에서 열교환된 냉각수를 열교환하는 제3열교환기를 포함하여, 냉각수를 냉매를 통해서만 열교환하므로, 냉각수의 냉각성능이 향상될 수 있다. In order to achieve the above object, a gas engine heat pump according to an embodiment of the present invention flows a compressor for compressing a refrigerant, an engine for driving by burning fuel, and an engine for operating the compressor, and cooling water for cooling the engine and a first heat exchanger that heat-exchanges the refrigerant discharged from the compressor with air; Since a third heat exchanger for exchanging a part of the refrigerant with the cooling water heat-exchanged in the engine, the cooling water is exchanged only through the refrigerant, so that the cooling performance of the cooling water can be improved.
상기 엔진으로부터 유동하는 냉각수를 상기 제2열교환기 또는 상기 제3열교환기로 보내는 냉각수밸브를 더 포함하여, 가스엔진 히트펌프의 냉방모드 또는 난방모드에 따라 냉각수를 제2열교환기 또는 제3열교환기로 유동시킬 수 있다. Further comprising a coolant valve for sending the coolant flowing from the engine to the second heat exchanger or the third heat exchanger, the coolant flows to the second heat exchanger or the third heat exchanger according to a cooling mode or a heating mode of the gas engine heat pump can do it
상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 제1열교환기 또는 실내공간의 온도를 조절하는 실내유닛으로 보내는 사방밸브를 더 포함하고, 상기 사방밸브가 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 제1열교환기로 보낼 때, 상기 냉각수밸브는 상기 엔진으로부터 유동하는 냉각수를 상기 제3열교환기로 보내어, 제1열교환기로부터 유동하는 냉매의 일부와 냉각수를 열교환할 수 있다. and a four-way valve for sending the refrigerant discharged from the compressor to the first heat exchanger or an indoor unit for controlling the temperature of the indoor space, wherein the four-way valve sends the refrigerant discharged from the compressor to the first heat exchanger, The coolant valve may send the coolant flowing from the engine to the third heat exchanger to exchange heat with a portion of the coolant flowing from the first heat exchanger.
실내공간에 배치되어, 냉매와 공기를 열교환하는 실내열교환기를 포함하는 실내유닛을 더 포함하고, 상기 제1열교환기에서 상기 실내열교환기로 냉매가 유동할 때, 상기 제3열교환기는 상기 제1열교환기로부터 유동하는 냉매의 일부를 냉각수와 열교환시켜, 냉방모드에서 제1열교환기로부터 유동하는 냉매의 일부를 이용하여 냉각수를 냉각할 수 있다. It is disposed in the indoor space and further includes an indoor unit including an indoor heat exchanger for exchanging air with a refrigerant, wherein when the refrigerant flows from the first heat exchanger to the indoor heat exchanger, the third heat exchanger is connected to the first heat exchanger. By exchanging a portion of the refrigerant flowing from the cooling water with the cooling water, the cooling water may be cooled using a portion of the refrigerant flowing from the first heat exchanger in the cooling mode.
상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 제1열교환기 또는 상기 실내열교환기로 보내는 사방밸브를 더 포함하고, 상기 사방밸브가 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 실내열교환기로 보낼 때, 상기 실내열교환기로부터 배출된 냉매는 상기 제2열교환기로 유동하여, 냉방모드에서 제1열교환기로부터 유동하는 냉매의 일부를 이용하여 냉각수를 냉각할 수 있다. and a four-way valve for sending the refrigerant discharged from the compressor to the first heat exchanger or the indoor heat exchanger, wherein when the four-way valve sends the refrigerant discharged from the compressor to the indoor heat exchanger, The refrigerant may flow to the second heat exchanger, and the cooling water may be cooled using a portion of the refrigerant flowing from the first heat exchanger in the cooling mode.
상기 제3열교환기로 공급되는 냉매의 유량을 조절하는 팽창밸브를 더 포함하고, 상기 팽창밸브는, 상기 사방밸브가 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 실내열교환기로 보낼 때, 상기 제3열교환기로 공급되는 냉매를 차단하여, 난방모드에서 제2열교환기에서 냉각수의 냉각을 집중할 수 있다. and an expansion valve for controlling a flow rate of the refrigerant supplied to the third heat exchanger, wherein the expansion valve is supplied to the third heat exchanger when the four-way valve sends the refrigerant discharged from the compressor to the indoor heat exchanger By blocking the refrigerant, cooling of the cooling water can be concentrated in the second heat exchanger in the heating mode.
상기 압축기로 유입되는 냉매를 분리하고, 상기 압축기로 기상냉매를 공급하는 어큐물레이터를 포함하고, 상기 제3열교환기로부터 유동하는 냉매는 상기 어큐물레이터로 공급되어, 제3열교환기로부터 유동하는 냉매의 일부를 제3열교환기를 거쳐, 압축기로 공급할 수 있다. and an accumulator that separates the refrigerant flowing into the compressor and supplies the gaseous refrigerant to the compressor, wherein the refrigerant flowing from the third heat exchanger is supplied to the accumulator and flows from the third heat exchanger A portion of the refrigerant may be supplied to the compressor through the third heat exchanger.
상기 제3열교환기는, 냉매가 유동하는 복수의 냉매관과, 복수의 냉매관 외둘레에 배치되어 냉각수가 유동하는 복수의 냉각수관을 포함하여, 냉각수와 냉매가 열교환하는 면적을 넓힐 수 있다. The third heat exchanger may include a plurality of refrigerant tubes through which the refrigerant flows, and a plurality of cooling water tubes disposed on the outer periphery of the plurality of refrigerant tubes and through which the cooling water flows, thereby increasing an area for heat exchange between the cooling water and the refrigerant.
상기 복수의 냉매관을 유동하는 냉매의 유동방향과, 상기 복수의 냉각수관을 유동하는 냉각수의 유동방향은 서로 반대로 형성되어, 열교환성능을 향상시킬 수 있다. The flow direction of the coolant flowing through the plurality of coolant pipes and the flow direction of the coolant flowing through the plurality of coolant pipes are opposite to each other, so that heat exchange performance can be improved.
상기 복수의 냉매관과 상기 복수의 냉각수관은, 상기 어큐물레이터의 둘레로 밴딩된 형태를 배치되어, 냉매의 유로면적을 최소화할 수 있다. The plurality of coolant pipes and the plurality of coolant pipes may be arranged in a bent shape around the accumulator to minimize the flow path area of the coolant.
상기 제1열교환기에서 배출된 냉매가 유동하는 액관과, 상기 액관에서 분지되어, 상기 제3열교환기로 연결되는 분지관을 더 포함하여, 액관을 통해 유동하는 냉매의 일부를 제3열교환기로 보낼 수 있다. Further comprising a liquid pipe through which the refrigerant discharged from the first heat exchanger flows, and a branch pipe branched from the liquid pipe and connected to the third heat exchanger, a portion of the refrigerant flowing through the liquid pipe can be sent to the third heat exchanger have.
상기 분지관에는, 상기 제3열교환기로 유동하는 냉매를 팽창시키거나 차단하는 팽창밸브가 배치되어, 팽창밸브가 분지관을 유동하는 냉매를 팽창시키거나, 냉매의 유동을 차단할 수 있다. An expansion valve for expanding or blocking the refrigerant flowing to the third heat exchanger may be disposed in the branch pipe, and the expansion valve may expand the refrigerant flowing through the branch pipe or block the flow of the refrigerant.
상기 제3열교환기는, 냉매가 유동하는 복수의 냉매관과, 상기 복수의 냉매관 각각의 외둘레에 배치되어 냉각수가 유동하는 복수의 냉각수관과, 상기 분지관에서 유입된 냉매를 상기 복수의 냉매관으로 보내는 냉매관헤더와, 복수의 냉각수관의 상류에 배치되어 상기 복수의 냉각수관으로 냉각수를 분배하는 제1냉각수관헤더와, 상기 냉매관헤더의 둘레로 배치되고 상기 복수의 냉각수관이 합지되는 제2냉각수관헤더를 포함한다.The third heat exchanger includes a plurality of refrigerant pipes through which the refrigerant flows, a plurality of cooling water pipes disposed on the outer periphery of each of the plurality of refrigerant pipes and through which the cooling water flows, and the refrigerant introduced from the branch pipe to the plurality of refrigerants. a refrigerant pipe header sent to the pipe; a first cooling water pipe header disposed upstream of the plurality of cooling water pipes to distribute cooling water to the plurality of cooling water pipes; and a second cooling water pipe header.
상기 압축기로 유입되는 냉매를 분리하고, 상기 압축기로 기상냉매를 공급하는 어큐물레이터를 포함하고, 상기 제3열교환기는, 상기 복수의 냉매관의 하류에 배치되고, 상기 복수의 냉매관을 합지하고, 상기 어큐물레이터와 연결되는 합지관을 더 포함하여, 제3열교환기를 통과한 냉매를 어큐물레이터로 공급할 수 있다. and an accumulator that separates the refrigerant flowing into the compressor and supplies the gaseous refrigerant to the compressor, wherein the third heat exchanger is disposed downstream of the plurality of refrigerant tubes, and laminates the plurality of refrigerant tubes, , It is possible to supply the refrigerant that has passed through the third heat exchanger to the accumulator by further comprising a lamination pipe connected to the accumulator.
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, 제1열교환기로부터 유동하는 냉매의 일부를 제3열교환기로 보내어 냉각수와 냉매를 열교환하여, 냉방모드에서도 냉각수를 냉각시키는 성능이 뛰어난 장점이 있다.First, a portion of the refrigerant flowing from the first heat exchanger is sent to the third heat exchanger to exchange heat with the cooling water and the refrigerant, so that the cooling water is excellent even in the cooling mode.
둘째, 제3열교환기에서 배출되는 냉매를 어큐물레이터를 통해 압축기로 보내어, 냉동성능을 확보하면서, 냉각수를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 장점도 있다.Second, there is an advantage in that the refrigerant discharged from the third heat exchanger is sent to the compressor through the accumulator to effectively cool the cooling water while securing refrigeration performance.
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 above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프의 개략적인 구성도와, 냉방모드에서의 유체의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 히트펌프의 난방모드에서의 유체의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3열교환기의 냉매와 냉각수의 유동 및 열교환을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제3열교환기의 배치와 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3열교환기의 형태 및 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 기존의 가스엔진 히트펌프와 본 발명의 가스엔진 히트펌프의 압력-엔탈피 선도를 비교한 도면이다.1A is a schematic configuration diagram of a gas engine heat pump according to an embodiment of the present invention, and a diagram illustrating a flow of a fluid in a cooling mode.
1B is a view showing a flow of fluid in a heating mode of a gas engine heat pump according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically illustrating the flow and heat exchange of a refrigerant and a coolant in a third heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining the arrangement and form of the third heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the form and configuration of the third heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram comparing the pressure-enthalpy diagram of the conventional gas engine heat pump and the gas engine heat pump 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 can 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.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 가스엔진 히트펌프를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for explaining a gas engine heat pump according to embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 가스엔진 히트펌프(1)는, 엔진(10)의 구동으로 압축기(14)를 작동시키는 실외유닛(ODU), 실외유닛(ODU)과 연결되어, 실내공간의 온도를 조절하는 실내유닛(IDU)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the gas
가스엔진 히트펌프(1)의 실외유닛(ODU, 이하’가스엔진 히트펌프’)은, 공기와 기체연료를 혼합한 혼합연료(이하 ‘혼합기’)를 복수의 실린더(미도시)로 연소하여 구동하는 엔진(10), 엔진(10)과 벨트(12)로 연결되어, 구동하는 압축기(14), 압축기(14)에서 토출된 냉매를 실외공기와 열교환하는 제1열교환기(16), 엔진(10)을 냉각시키는 냉각수을 유동시키는 냉각수펌프(18), 엔진(10)으로부터 배출된 냉각수를 압축기(14)로 유입되는 냉매와 열교환하는 제2열교환기(20), 제1열교환기(16)에서 배출되어 실내유닛(IDU)으로 유동하는 냉매의 일부와 냉각수를 열교환하는 제3열교환기(50)를 포함한다. The outdoor unit (ODU, hereinafter, 'gas engine heat pump') of the gas
가스엔진 히트펌프(1)는, 엔진(10)에서 배출되는 배기가스와 냉각수를 열교환하는 배기가스열교환기(22), 엔진(10)에서 배출되는 냉각수를 제2열교환기(20) 또는 제3열교환기(50)로 보내는 제1냉각수밸브(24), 엔진(10)에서 배출되는 냉각수를 제1냉각수밸브(24) 또는 냉각수펌프(18)로 보내는 제2냉각수밸브(26), 냉각수펌프(18)로 유동하는 냉각수로 냉각수를 보충하는 냉각수탱크(28)를 포함할 수 있다. The gas
가스엔진 히트펌프(1)는, 압축기(14)로 유동하는 냉매를 분리하여, 기상냉매를 압축기(14)로 공급하는 어큐물레이터(30), 압축기(14)에서 토출되는 냉매를 실내유닛(IDU)으로 보내거나, 제1열교환기(16)로 보내는 절환밸브(32), 제1열교환기(16)에서 배출되는 냉매의 일부를 팽창하여, 유동하는 냉매와 열교환하는 과냉각기(34)를 더 포함할 수 있다. The gas engine heat pump (1) separates the refrigerant flowing to the compressor (14), the accumulator (30) supplies the gaseous refrigerant to the compressor (14), and the refrigerant discharged from the compressor (14) to the indoor unit ( IDU) or a
가스엔진 히트펌프(1)는, 실내유닛(IDU)으로부터 배출되어 제1열교환기(16)로 유동하는 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브(36), 제2열교환기(20)로 유입되는 냉매를 팽창하는 제2팽창밸브(38), 제3열교환기(50)로 유동하는 냉매를 팽창시키는 제3열교환기(50)를 포함할 수 있다. The gas engine heat pump (1) has a first expansion valve (36) for expanding the refrigerant discharged from the indoor unit (IDU) and flowing to the first heat exchanger (16), and the refrigerant flowing into the second heat exchanger (20). It may include a
가스엔진 히트펌프(1)는, 과냉각기(34)로 유입되는 냉매를 팽창시키는 과냉각기 팽창밸브(40)를 더 포함할 수 있다. The gas
가스엔진 히트펌프(1)는, 난방모드(HM)와 냉방모드(CM)로 작동할 수 있다. 난방모드(HM)와 냉방모드(CM)는, 실내유닛(IDU)을 기준으로 설정될 수 있다. 즉, 가스엔진 히트펌프(1)는, 실내유닛(IDU)이 실내공간으로 가열된 공기를 공급할 때, 난방모드(HM)로 작동하고, 실내유닛(IDU)이 실내공간으로 냉각된 공기를 공급할 때, 냉방모드(CM)로 작동할 수 있다. The gas
도 1a를 참조하면, 난방모드(HM)시, 압축기(14)에서 토출된 냉매는, 실내유닛(IDU)으로 유동하고, 실내유닛(IDU)으로부터 유동하는 냉매는, 제2열교환기(20)를 거쳐, 압축기(14)로 유동할 수 있다. Referring to FIG. 1A , in the heating mode (HM), the refrigerant discharged from the
도 1a를 참조하면, 난방모드(HM)시, 냉각수펌프(18)에 의해 유동하는 냉각수는, 제2열교환기(20)를 통해 냉매와 열교환할 수 있다. Referring to FIG. 1A , in the heating mode HM, the cooling water flowing by the
도 1b를 참조하면, 냉방모드(CM)시, 압축기(14)에서 토출된 냉매는, 제1열교환기(16)로 유동하고, 제1열교환기(16)로부터 유동하는 냉매는 실내유닛(IDU)을 거쳐 압축기(14)로 유동할 수 있다. 냉방모드(CM)시, 제1열교환기(16)에서 유동하는 냉매의 일부는, 제3열교환기(50)로 유동할 수 있다. 제3열교환기(50)를 유동하는 냉매는 냉각수와 열교환하여, 어큐물레이터(30)로 유동할 수 있다. 냉방모드(CM)시, 냉각수펌프(18)에 의해 유동하는 냉각수는, 제3열교환기(50)를 통해 냉매와 열교환할 수 있다. Referring to FIG. 1B , in the cooling mode (CM), the refrigerant discharged from the
가스엔진 히트펌프(1)를 유동하는 냉각수는, 엔진(10)과 배기가스열교환기(22)에서 얻은 열을 제2열교환기(20) 또는 제3열교환기(50)를 통해 냉매와 열교환할 수 있다. 도 1b를 참조하면, 냉방모드(CM)시, 냉각수는, 제3열교환기(50)로 유동하여 냉각된다. 도 1a를 참조하면, 난방모드(HM)시, 냉각수는, 제2열교환기(20)로 유동하여 냉각된다. The coolant flowing through the gas engine heat pump (1) is to exchange heat obtained from the engine (10) and the exhaust gas heat exchanger (22) with the refrigerant through the second heat exchanger (20) or the third heat exchanger (50). can Referring to FIG. 1B , in the cooling mode (CM), cooling water flows to the
도 2를 참조하면, 제3열교환기(50)는, 내부를 유동하는 냉매와, 냉매가 유동하는 관의 외부를 유동하며, 냉매와 냉각수를 열교환시킬 수 있다. 따라서, 냉각수는, 냉매로 열을 주어 냉각되고, 냉매는, 냉각수의 열을 받아 기화될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
도 2를 참조하면, 제3열교환기(50)에서 냉각수의 유동방향과 냉매의 유동방향이 서로 상이하게 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the flow direction of the coolant and the flow direction of the coolant in the
도 3를 참조하면, 제3열교환기(50)는, 제1열교환기(16)와 실내유닛(IDU)에 배치되는 실내열교환기(미도시)를 연결하는 액관(42)을 유동하는 냉매의 일부가 유동한다. 액관(42)에서 분지되는 분지관(54)은, 제3열교환기(50)와 연결되어, 액관(42)을 유동하는 냉매의 일부가 제3열교환기(50)로 유동할 수 있다. 제3열교환기(50)로 유동하는 냉매는 제3열교환기(50)를 통해 팽창된 상태로 유입될 수 있다. Referring to FIG. 3 , the
제3열교환기(50)를 유동하는 냉매는, 냉각수와 열교환하여, 기상상태로 상변화될 수 있다. The refrigerant flowing through the
도 3를 참조하면, 제3열교환기(50)와 연결되는 분지관(54)은, 과냉각기(34)를 통과한 액관(42)에서 분지될 수 있다. 분지관(54)에는, 제3열교환기(50)로 유동하는 냉매의 유동을 조절하는 제3열교환기(50)가 배치된다. 제3열교환기(50)는 제3열교환기(50)로 분지관(54)을 개폐하거나, 분지관(54)의 개도를 조절하여, 제3열교환기(50)로 유동하는 냉매를 팽창시킬 수 있다. Referring to FIG. 3 , the
도 3 내지 도 4를 참조하면, 제3열교환기(50)는, 냉매가 유동하는 복수의 냉매관(56)과 복수의 냉매관(56)의 외둘레에 배치되어 냉각수가 유동하는 복수의 냉각수관(60)을 포함한다. 냉각수관(60)은, 냉매관(56)의 외둘레에 배치되어 냉매와 냉각수가 열교환될 수 있다. Referring to FIGS. 3 to 4 , the
도 3을 참조하면, 복수의 냉매관(56)과 복수의 냉각수관(60)은, 어큐물레이터(30)의 둘레로 밴딩된 형태를 배치될 수 있다. 제3열교환기(50)에서 배출된 냉매는, 어큐물레이터(30)로 유동한다. 따라서, 제3열교환기(50)가 어큐물레이터(30)의 둘레에 배치되어, 어큐물레이터(30)로 이어지는 유로를 최소화할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the plurality of
도 4를 참조하면, 제3열교환기(50)는, 냉매가 유동하는 복수의 냉매관(56), 복수의 냉매관(56)의 외둘레에 배치되어 냉각수가 유동하는 복수의 냉각수관(60), 복수의 냉매관(56) 상류에 배치되어, 분지관(54)에서 유입된 냉매를 복수의 냉매관(56)으로 보내는 냉매관헤더(58), 복수의 냉각수관(60)의 상류에 배치되어 복수의 냉각수관(60)으로 냉각수를 분배하는 제1냉각수관헤더(62), 냉매관헤더(58)의 둘레로 배치되고 복수의 냉각수관(60)이 합지되는 제2냉각수관헤더(64), 및 복수의 냉매관(56)의 하류에 배치되어 복수의 냉매관(56)을 합지하고, 어큐물레이터(30)와 연결되는 합지관(66)을 포함한다. Referring to FIG. 4 , the
제3열교환기(50)에서, 냉매관(56)을 유동하는 냉매의 유동과 냉각수관(60)을 유동하는 냉각수의 유동이 서로 반대로 형성될 수 있다. In the
도 5를 참조하면, 본 발명의 가스엔진 히트펌프(1)는, 기존의 가스엔진 히트펌프에 비해 냉동성능(coefficient of performance)이 저하되지 않는다. 본 발명의 가스엔진 히트펌프(1)는, 과냉각기(34) 후단에서 냉매의 일부가 제3열교환기(50)로 유동하므로, 실내유닛(IDU)으로 유동하는 냉매의 유량이 줄어들어 냉방능력이 감소할 수 있다. 다만, 제3열교환기(50)로 유입되는 냉매가 압축기(14)로 유입되는 냉매의 온도를 저하시켜, 압축기(14)의 일도 줄어드는 효과를 가질 수 있다. 따라서, 전체적인 냉동성능은 기존의 가스엔진 히트펌프에 비해 비슷하거나 향상되는 것도 가능하다.Referring to FIG. 5 , the gas
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 pertains 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 : 가스엔진 히트펌프
10 : 엔진
14 : 압축기
16 : 제1열교환기
18 : 냉각수펌프
20 : 제2열교환기
22 : 배기가스열교환기
24 : 제1냉각수밸브
26 : 제2냉각수밸브
28 : 냉각수탱크
30 : 어큐물레이터
32 : 절환밸브
34 : 과냉각기
36 : 제1팽창밸브
38 : 제2팽창밸브
40 : 과냉각기 팽창밸브
42 : 액관
50 : 제3열교환기
52 : 제3팽창밸브
54 : 분지관
56 : 냉매관
58 : 냉매관헤더
60 : 냉각수관
62 : 제1냉각수관헤더
64 : 제2냉각수관헤더
66 : 합지관1: gas engine heat pump 10: engine
14: compressor 16: first heat exchanger
18: cooling water pump 20: second heat exchanger
22: exhaust gas heat exchanger 24: first cooling water valve
26: second coolant valve 28: coolant tank
30: accumulator 32: switching valve
34: supercooler 36: first expansion valve
38: second expansion valve 40: supercooler expansion valve
42: liquid pipe 50: third heat exchanger
52: third expansion valve 54: branch pipe
56: refrigerant pipe 58: refrigerant pipe header
60: cooling water pipe 62: first cooling water pipe header
64: second cooling water pipe header 66: laminated pipe
Claims (14)
연료를 연소하여 구동하고, 상기 압축기를 작동시키는 엔진;
상기 엔진을 냉각시키는 냉각수를 유동시키는 냉각수펌프;
상기 압축기에서 토출된 냉매를 공기와 열교환하는 제1열교환기;
상기 엔진에서 열교환된 냉각수와 상기 압축기로 유입되는 냉매를 열교환하는 제2열교환기;
상기 제1열교환기로부터 유동하는 냉매의 일부와 상기 엔진에서 열교환된 냉각수를 열교환하는 제3열교환기를 포함하는 가스엔진 히트펌프.a compressor that compresses the refrigerant;
an engine for driving by burning fuel and operating the compressor;
a coolant pump for flowing coolant for cooling the engine;
a first heat exchanger for exchanging the refrigerant discharged from the compressor with air;
a second heat exchanger for exchanging heat exchanged between the coolant heat-exchanged in the engine and the refrigerant flowing into the compressor;
and a third heat exchanger for exchanging a portion of the refrigerant flowing from the first heat exchanger and the coolant heat-exchanged in the engine.
상기 엔진으로부터 유동하는 냉각수를 상기 제2열교환기 또는 상기 제3열교환기로 보내는 냉각수밸브를 더 포함하는 가스엔진 히트펌프.The method of claim 1,
The gas engine heat pump further comprising a coolant valve for sending the coolant flowing from the engine to the second heat exchanger or the third heat exchanger.
상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 제1열교환기 또는 실내공간의 온도를 조절하는 실내유닛으로 보내는 사방밸브를 더 포함하고,
상기 사방밸브가 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 제1열교환기로 보낼 때, 상기 냉각수밸브는 상기 엔진으로부터 유동하는 냉각수를 상기 제3열교환기로 보내는 가스엔진 히트펌프.3. The method of claim 2,
Further comprising a four-way valve for sending the refrigerant discharged from the compressor to the first heat exchanger or an indoor unit for controlling the temperature of the indoor space,
When the four-way valve sends the refrigerant discharged from the compressor to the first heat exchanger, the cooling water valve sends the coolant flowing from the engine to the third heat exchanger.
실내공간에 배치되어, 냉매와 공기를 열교환하는 실내열교환기를 포함하는 실내유닛을 더 포함하고,
상기 제1열교환기에서 상기 실내열교환기로 냉매가 유동할 때, 상기 제3열교환기는 상기 제1열교환기로부터 유동하는 냉매의 일부를 냉각수와 열교환시키는 가스엔진 히트펌프.The method of claim 1,
It is disposed in the indoor space, further comprising an indoor unit including an indoor heat exchanger for exchanging refrigerant and air,
When the refrigerant flows from the first heat exchanger to the indoor heat exchanger, the third heat exchanger exchanges a portion of the refrigerant flowing from the first heat exchanger with cooling water.
상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 제1열교환기 또는 상기 실내열교환기로 보내는 사방밸브를 더 포함하고,
상기 사방밸브가 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 실내열교환기로 보낼 때, 상기 실내열교환기로부터 배출된 냉매는 상기 제2열교환기로 유동하는 가스엔진 히트펌프.5. The method of claim 4,
Further comprising a four-way valve for sending the refrigerant discharged from the compressor to the first heat exchanger or the indoor heat exchanger,
When the four-way valve sends the refrigerant discharged from the compressor to the indoor heat exchanger, the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger flows to the second heat exchanger.
상기 제3열교환기로 공급되는 냉매의 유량을 조절하는 팽창밸브를 더 포함하고,
상기 팽창밸브는, 상기 사방밸브가 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 실내열교환기로 보낼 때, 상기 제3열교환기로 공급되는 냉매를 차단하는 가스엔진 히트펌프.6. The method of claim 5,
Further comprising an expansion valve for controlling the flow rate of the refrigerant supplied to the third heat exchanger,
The expansion valve may be configured to block the refrigerant supplied to the third heat exchanger when the four-way valve sends the refrigerant discharged from the compressor to the indoor heat exchanger.
상기 압축기로 유입되는 냉매를 분리하고, 상기 압축기로 기상냉매를 공급하는 어큐물레이터를 포함하고,
상기 제3열교환기로부터 유동하는 냉매는 상기 어큐물레이터로 공급되는 가스엔진 히트펌프.The method of claim 1,
and an accumulator for separating the refrigerant flowing into the compressor and supplying the gaseous refrigerant to the compressor,
A gas engine heat pump in which the refrigerant flowing from the third heat exchanger is supplied to the accumulator.
상기 제3열교환기는, 냉매가 유동하는 복수의 냉매관과, 복수의 냉매관 외둘레에 배치되어 냉각수가 유동하는 복수의 냉각수관을 포함하는 가스엔진 히트펌프.8. The method of claim 7,
The third heat exchanger is a gas engine heat pump comprising: a plurality of refrigerant pipes through which a refrigerant flows;
상기 복수의 냉매관을 유동하는 냉매의 유동방향과, 상기 복수의 냉각수관을 유동하는 냉각수의 유동방향은 서로 반대로 형성되는 가스엔진 히트펌프.9. The method of claim 8,
A gas engine heat pump in which a flow direction of the coolant flowing through the plurality of coolant pipes and a flow direction of the coolant flowing through the plurality of coolant pipes are opposite to each other.
상기 복수의 냉매관과 상기 복수의 냉각수관은, 상기 어큐물레이터의 둘레로 밴딩된 형태를 배치되는 가스엔진 히트펌프.9. The method of claim 8,
The plurality of refrigerant pipes and the plurality of coolant pipes are arranged in a bent shape around the accumulator.
상기 제1열교환기에서 배출된 냉매가 유동하는 액관;
상기 액관에서 분지되어, 상기 제3열교환기로 연결되는 분지관을 더 포함하는 가스엔진 히트펌프.The method of claim 1,
a liquid pipe through which the refrigerant discharged from the first heat exchanger flows;
The gas engine heat pump further comprising a branch pipe branched from the liquid pipe and connected to the third heat exchanger.
상기 분지관에는, 상기 제3열교환기로 유동하는 냉매를 팽창시키거나 차단하는 팽창밸브가 배치되는 가스엔진 히트펌프.12. The method of claim 11,
An expansion valve for expanding or blocking the refrigerant flowing to the third heat exchanger is disposed in the branch pipe.
상기 제3열교환기는,
냉매가 유동하는 복수의 냉매관;
상기 복수의 냉매관 각각의 외둘레에 배치되어 냉각수가 유동하는 복수의 냉각수관;
상기 분지관에서 유입된 냉매를 상기 복수의 냉매관으로 보내는 냉매관헤더;
복수의 냉각수관의 상류에 배치되어 상기 복수의 냉각수관으로 냉각수를 분배하는 제1냉각수관헤더; 및
상기 냉매관헤더의 둘레로 배치되고 상기 복수의 냉각수관이 합지되는 제2냉각수관헤더를 포함하는 가스엔진 히트펌프.The method of claim 1,
The third heat exchanger,
a plurality of refrigerant pipes through which the refrigerant flows;
a plurality of coolant pipes disposed on the outer periphery of each of the plurality of coolant pipes through which coolant flows;
a refrigerant pipe header for sending the refrigerant flowing in from the branch pipe to the plurality of refrigerant pipes;
a first cooling water pipe header disposed upstream of a plurality of cooling water pipes to distribute cooling water to the plurality of cooling water pipes; and
and a second cooling water pipe header disposed around the refrigerant pipe header and to which the plurality of cooling water pipes are laminated.
상기 압축기로 유입되는 냉매를 분리하고, 상기 압축기로 기상냉매를 공급하는 어큐물레이터를 포함하고,
상기 제3열교환기는, 상기 복수의 냉매관의 하류에 배치되고, 상기 복수의 냉매관을 합지하고, 상기 어큐물레이터와 연결되는 합지관을 더 포함하는 가스엔진 히트펌프.
14. The method of claim 13,
and an accumulator for separating the refrigerant flowing into the compressor and supplying the gaseous refrigerant to the compressor,
The third heat exchanger, disposed downstream of the plurality of refrigerant tubes, laminating the plurality of refrigerant tubes, gas engine heat pump further comprising a lamination tube connected to the accumulator.
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