KR101944831B1 - Gas heat pump - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉매를 압축하는 압축기, 상기 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 실내열교환기 및 실외열교환기를 포함하는 냉난방시스템 및 공기 및 연료를 압축하는 터보차저, 상기 공기 및 연료가 유입되는 공급관, 상기 공기 및 연료를 연소시키는 엔진연소부 및 연소에 의해 발생한 배기가스가 배출되는 배기관을 포함하고, 상기 압축기를 구동시키는 가스엔진을 포함하고, 상기 공급관은, 상기 냉매를 이용하여 상기 공급관 내부의 공기 및 연료를 냉각시키는 냉매쿨러를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스히트펌프에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioning system including an air conditioning system including an air conditioner and an outdoor heat exchanger, a turbocharger for compressing air and fuel, a supply pipe through which the air and fuel are introduced, And a gas engine for driving the compressor, the gas engine including an engine combustion portion for combusting fuel and an exhaust pipe for discharging exhaust gas generated by combustion, wherein the supply pipe is configured to supply air and fuel in the supply pipe And a coolant cooler for cooling the coolant cooler.

Description

가스 히트펌프{Gas heat pump}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 가스 히트펌프(GHP)에 관한 것이며, 구체적으로 노킹 저감을 위한 공급관의 이중 냉각 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a gas heat pump (GHP), and more particularly to a dual cooling structure of a supply line for knock reduction.

냉동 사이클은 일반적으로 냉매의 순환 사이클을 이용하여 필요한 곳에 열을 공급하거나 열을 흡수하는 사이클을 의미한다. 이러한 냉동 사이클을 구현하기 위하여 압축기, 응축기, 팽창밸브 그리고 증발기가 사용된다. 이러한 구성들은 냉매 배관을 통해서 서로 연결되어 있으며, 냉매의 상변화를 통해 응축기에서는 주변으로 열을 공급하게 되고, 증발기에서는 주변의 열을 흡수하게 된다.A refrigeration cycle generally refers to a cycle of supplying heat or absorbing heat where necessary using the circulation cycle of the refrigerant. A compressor, a condenser, an expansion valve and an evaporator are used to implement this refrigeration cycle. These components are connected to each other through a refrigerant pipe, and the refrigerant is supplied with heat through the phase change of the refrigerant and the surrounding heat is absorbed by the evaporator.

여기서, 응축기와 증발기는 냉매와 공기 또는 다른 유체 사이에서 열교환이 이루어지도록 하는 구성이라 할 수 있다. 따라서, 이러한 구성들을 열교환기라 할 수 있으며 열교환 전후의 냉매 상태에 따라 응축기와 증발기로 나뉜다고 할 수 있다.Here, the condenser and the evaporator may be configured to perform heat exchange between the refrigerant and the air or other fluid. Therefore, these structures can be referred to as heat exchangers and can be divided into a condenser and an evaporator depending on the state of refrigerant before and after heat exchange.

이러한 냉동 사이클을 이용하여 실내 공기를 난방하거나 냉방하는 장치 또는 시스템을 공기조화기라 한다. 공기조화기에서 실내를 난방하기 위해서 냉매는 실내 공기에 열을 공급하게 된다. 따라서, 이 경우 실내기를 응축기라 할 수 있으며 실외기는 증발기라 할 수 있다. 반대로 공기조화기에서 실내를 냉방하기 위해서 냉매는 실내 공기의 열을 흡수하게 된다. 따라서, 이 경우 실내기를 증발기라 할 수 있으며 실외기는 응축기라 할 수 있다.An apparatus or system for heating or cooling indoor air using the refrigeration cycle is referred to as an air conditioner. In order to heat the room in the air conditioner, the refrigerant supplies heat to the room air. Therefore, in this case, the indoor unit may be referred to as a condenser, and the outdoor unit may be referred to as an evaporator. Conversely, in order to cool the room in the air conditioner, the refrigerant absorbs the heat of the room air. Therefore, in this case, the indoor unit may be referred to as an evaporator, and the outdoor unit may be referred to as a condenser.

가정과는 달리 산업용이나 큰 빌딩의 공기조화 등을 위해서는 대용량의 압축기를 필요로 한다. 즉, 많은 양의 냉매를 고온 고압의 기체로 압축하기 위한 압축기를 구동하기 위해 전기 모터가 아닌 가스엔진을 이용한 가스히트펌프 시스템을 많이 사용하고 있다.Unlike the home, large capacity compressors are required for industrial use and air conditioning in large buildings. That is, a gas heat pump system using a gas engine rather than an electric motor is often used to drive a compressor for compressing a large amount of refrigerant into a high-temperature and high-pressure gas.

이러한 가스히트펌프 시스템은 가스를 연소시키는 엔진을 통해 압축기를 구동하는 동력을 발생시켜 냉동 사이클을 구현하게 된다.This gas heat pump system generates power to drive the compressor through an engine that burns the gas to realize a refrigeration cycle.

일반적으로, 가스히트펌프 시스템은 가스엔진의 구동력에 의해 압축기를 운전하여 난방 또는 냉방을 하도록 하는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매순환 계통(100)과 엔진 냉각수 순환 계통(200)으로 구성된다.Generally, a gas heat pump system is a device for heating or cooling a compressor by operating a driving force of a gas engine. As shown in FIG. 1, a refrigerant circulation system 100 and an engine cooling water circulation system 200 .

냉매순환 계통은 실내측을 냉방 또는 난방하기 위하여 냉동사이클 또는 히트펌프 사이클을 형성하며, 가스엔진(500)에 의해서 구동되는 냉매용 압축기(14), 사방밸브(15), 실외기 열교환기(16), 난방 팽창밸브(17), 실내기 팽창밸브(18), 실내기 열교환기(19), 어큐뮬레이터(13) 등으로 구성된다.The refrigerant circulation system forms a refrigeration cycle or a heat pump cycle for cooling or heating the indoor side and includes a refrigerant compressor 14, a four-way valve 15, an outdoor heat exchanger 16 driven by a gas engine 500, A heating expansion valve 17, an indoor expansion valve 18, an indoor heat exchanger 19, an accumulator 13, and the like.

엔진 냉각수순환 계통(200)은 가스엔진(500)을 냉각하기 위하여 엔진 냉각수를 순환시키며, 엔진냉각수 삼방밸브(21), 라디에이터(22), 엔진냉각수 순환 펌프(23), 배기가스 열교환기(24) 등으로 구성된다.The engine cooling water circulation system 200 circulates engine cooling water to cool the gas engine 500 and includes an engine cooling water three-way valve 21, a radiator 22, an engine cooling water circulation pump 23, an exhaust gas heat exchanger 24 ) And the like.

또한, 냉매순환 계통(100)과 엔진 냉각수순환 계통(200) 간에는 보조 열교환기(25)를 설치하여 냉매와 엔진 냉각수 간의 열교환이 이루어짐으로써 냉매를 증발시키도록 구성되어 있다.Further, an auxiliary heat exchanger (25) is provided between the refrigerant circulation system (100) and the engine cooling water circulation system (200) to exchange heat between the refrigerant and the engine cooling water, thereby evaporating the refrigerant.

이와 같은 종래기술의 가스엔진 냉난방장치의 냉방 운전시에는 사방밸브(15)는 도 1의 실선 화살표와 같이 절환되며, 이에 따라 가스엔진(500)에 의하여 구동되는 압축기(14)에 의하여 압축되어 고온 고압의 상태가 된 냉매는 냉방 운전모드로 절환된 사방밸브(15)를 거쳐, 응축기로 기능하는 실외기 열교환기(16)에서 응축되며 응축열을 외기로 방출한다. 응축된 액체 상태의 냉매는 실내기 팽창밸브(18)에서 감압된 후, 저온 저압의 상태로 증발기로 기능하는 실내기 열교환기(19)로 유입되어 증발하게 된다. 이와 같이, 냉방은 증발 과정에서 요구되는 잠열을 실내의 공기로부터 흡열함으로써 이루어진다.In the cooling operation of the conventional gas engine cooling / heating apparatus, the four-way valve 15 is switched as shown by the solid arrow in FIG. 1, and is compressed by the compressor 14 driven by the gas engine 500, The refrigerant in a high pressure state is condensed in the outdoor unit heat exchanger 16 functioning as a condenser through the four-way valve 15 switched to the cooling operation mode and discharges the condensation heat to the outside air. The condensed liquid refrigerant is depressurized by the indoor expansion valve (18), and then flows into the indoor heat exchanger (19) functioning as an evaporator in a state of low temperature and low pressure to be evaporated. As described above, the cooling is achieved by absorbing the latent heat required in the evaporation process from the air in the room.

한편, 실내기 열교환기(19)를 거친 냉매는 어큐뮬레이터(13)를 거쳐 기체 상태의 냉매만이 압축기에 흡입됨으로써 냉동사이클이 연속적으로 형성된다.On the other hand, the refrigerant passing through the indoor heat exchanger (19) is sucked into the compressor only in the gaseous state via the accumulator (13), so that the refrigeration cycle is continuously formed.

또한, 냉방 운전시, 가스엔진(500)을 냉각한 엔진 냉각수는 엔진 냉각수 삼방밸브(21)에 의하여 라디에이터(22) 측으로 유도되고 라디에이터(22)에서 외기에 방열한 후, 엔진냉각수 순환펌프(23)에 의하여 배기가스 열교환기(24)를 거쳐, 다시 가스엔진(500)으로 되돌려진다.The engine cooling water that has cooled the gas engine 500 at the time of cooling operation is led to the radiator 22 side by the engine cooling water three-way valve 21 and radiated to the outside air by the radiator 22, And then returned to the gas engine 500 via the exhaust gas heat exchanger 24.

그러나, 난방 운전시에는 사방밸브(15)가 도 1의 점선 화살표와 같이 절환되며, 이에 따라 압축기(14)에 의하여 압축된 고온 고압의 냉매는 실내기(I) 측으로 유입되어, 응축기로 기능하는 실내기 열교환기(19)에서 응축되며, 실내공기로 방출된 응축열에 의하여 난방이 이루어진다. 응축된 액체 상태의 냉매는 난방 팽창밸브(17)를 통과하면서 저온 저압의 상태로 감압된 후, 증발기로 기능하는 실외기 열교환기(16)로 유입되어 증발하기 시작한다.However, during the heating operation, the four-way valve 15 is switched as indicated by the dotted arrow in Fig. 1, whereby the refrigerant of high temperature and high pressure compressed by the compressor 14 flows into the indoor unit I side, Is condensed in the heat exchanger (19), and is heated by the heat of condensation emitted into the room air. The condensed liquid refrigerant passes through the heating expansion valve 17 and is decompressed to a low temperature and low pressure state, and then flows into the outdoor heat exchanger 16 functioning as an evaporator and starts to evaporate.

한편, 난방 운전이 이루어지는 동절기에는 통상 외기의 온도가 낮으므로, 이에 따라 증발온도를 낮추려면 압축기 소요동력이 증가하여 열펌프 사이클의 성능저하를 초래하며, 이를 방지하기 위하여 엔진 배열의 일부를 회수하여 냉매의 증발열원으로 이용한다. 즉, 난방 운전시에는 가스엔진(500)을 냉각한 엔진 냉각수가 엔진냉각수 삼방밸브(21)에 의하여 보조 열교환기(25) 측으로 유도되어, 실외기 열교환기(16)를 지나 보조 열교환기(25)로 유입된 냉매를 가열하여 증발시킨다.On the other hand, in the winter when the heating operation is performed, since the temperature of the outside air is generally low, the power required for the compressor increases to lower the evaporation temperature, thereby deteriorating the performance of the heat pump cycle. It is used as the heat source of evaporation of refrigerant. That is, during the heating operation, the engine cooling water that has cooled the gas engine 500 is guided to the auxiliary heat exchanger 25 side by the engine cooling water three-way valve 21 and flows through the outdoor heat exchanger 16 to the auxiliary heat exchanger 25, And evaporates the refrigerant.

이와 같이, 실외기 열교환기(16)와 보조 열교환기(25)를 차례로 거치면서 증발된 냉매는 어큐뮬레이터(13)를 거쳐 기체 상태의 냉매만이 압축기(14)로 흡입되어 열펌프 사이클이 연속적으로 형성된다.As described above, the refrigerant vaporized by sequentially passing through the outdoor heat exchanger 16 and the auxiliary heat exchanger 25 is sucked into the compressor 14 through the accumulator 13 so that only the gaseous refrigerant is continuously formed do.

상기 종래의 가스히트펌프 시스템은 한국공개특허공보 제10-2013-0093297호에 개시되고 있다. The conventional gas heat pump system is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0093297.

한편, 종래의 가스히트펌프 시스템의 경우, 가스엔진(500) 내부에 구비된 엔진연소실로 공기 및 연료가 유입되는 공급관을 냉각수만을 이용하여 냉각시켰다. 하지만 상기 냉각수는 외부 공기 온도와 열교환을 하기 때문에 외부 공기 온도가 높은 지역의 경우 상기 냉각수의 온도를 목표치까지 낮추는 점에 있어서 한계가 있었다. 따라서 상기 냉각수의 온도는 외부 공기 온도보다 낮게 냉각시킬 수 없기 때문에 엔진연소실로 흡입되는 공기 및 연료의 온도를 목표치까지 낮추기 힘든 문제점이 있었으며 종국적으로는 가스엔진의 성능저하의 원인이 되었다. Meanwhile, in the conventional gas heat pump system, a supply pipe through which air and fuel are introduced into an engine combustion chamber provided inside the gas engine 500 is cooled using only cooling water. However, since the cooling water exchanges heat with the outside air temperature, there is a limit in lowering the temperature of the cooling water to the target value in the region where the outside air temperature is high. Therefore, since the temperature of the cooling water can not be lowered below the outside air temperature, there is a problem that it is difficult to lower the temperature of the air and the fuel sucked into the engine combustion chamber to the target value, and ultimately the performance of the gas engine has been degraded.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 냉매를 이용하여 엔진연소실로 유입되는 공기 및 연료를 냉각시키는 가스히트펌프를 제공하는 것을 과제로 한다.In order to solve the above problems, an embodiment of the present invention is to provide a gas heat pump that cools air and fuel flowing into an engine combustion chamber using a coolant.

또한, 본 발명의 일 실시예는 냉각수와 냉매를 모두 이용하여 엔진연소실로 유입되는 공기 및 연료를 냉각시키는 가스히트펌프를 제공하는 것을 과제로 한다.It is another object of the present invention to provide a gas heat pump that uses both cooling water and a coolant to cool air and fuel flowing into an engine combustion chamber.

또한, 본 발명의 일 실시예는 어큐뮬레이터 내부의 액체 냉매를 이용하여 엔진연소실로 유입되는 공기 및 연료를 냉각시키는 가스히트펌프를 제공하는 것을 과제로 한다. It is another object of the present invention to provide a gas heat pump for cooling air and fuel flowing into an engine combustion chamber using liquid refrigerant in an accumulator.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여, 냉매를 압축하는 압축기, 상기 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 실내열교환기 및 실외열교환기를 포함하는 냉난방시스템과 공기 및 연료를 압축하는 터보차저, 상기 공기 및 연료가 유입되는 공급관, 상기 공기 및 연료를 연소시키는 엔진연소부 및 연소에 의해 발생한 배기가스가 배출되는 배기관을 포함하고, 상기 압축기를 구동시키는 가스엔진을 포함하고, 상기 공급관은 상기 냉매를 이용하여 상기 공급관 내부의 공기 및 연료를 냉각시키는 냉매쿨러를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스히트펌프를 제공하며, 냉매를 이용하여 상기 공급관 내부의 상기 공기 및 연료를 보다 효과적으로 냉각시키는 효과가 있다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides an air conditioning system including a compressor for compressing a refrigerant, an expansion valve for expanding the refrigerant, an indoor heat exchanger and an outdoor heat exchanger, a turbocharger for compressing air and fuel, And a gas engine for driving the compressor, wherein the gas engine includes an engine, a combustion section for combusting the air and the fuel, and an exhaust pipe for exhausting the exhaust gas generated by the combustion, And a coolant cooler for cooling the air and the fuel inside the supply pipe. The coolant is used to cool the air and the fuel inside the supply pipe more effectively.

또한 본 발명의 일 실시예는, 상기 공급관은 냉각수 또는 외부공기를 이용하여 상기 공급관 내부의 공기 및 연료를 냉각시키는 냉각쿨러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스히트펌프를 제공하며, 상기 냉매와 이중으로 공기 및 연료를 냉각시키기 때문에 냉매의 냉각 부담을 줄여 냉난방시스템의 부하를 높이지 않는 효과가 있다. Further, according to an embodiment of the present invention, the supply pipe further comprises a cooling cooler for cooling air and fuel in the supply pipe by using cooling water or outside air, The air and the fuel are cooled, so that the cooling burden of the refrigerant is reduced, and the load of the air-conditioning system is not increased.

또한 본 발명의 일 실시예는, 상기 공기 및 연료의 흐름을 기준으로 상기 냉각쿨러가 상기 냉매쿨러보다 앞쪽에 구비되는 것을 특징으로 하는 가스히트펌프를 제공하며, 냉매의 냉각 부담을 최소화할 수 있는 효과가 있다. Further, the present invention provides a gas heat pump, wherein the cooling cooler is disposed in front of the coolant cooler based on the flow of the air and the fuel, wherein a cooling load of the coolant can be minimized It is effective.

또한 본 발명의 일 실시예는, 상기 냉난방시스템을 흐르는 상기 냉매가 상기 냉매쿨러로 유입되는 제1냉매관 및 상기 냉매쿨러로 유입된 냉매가 상기 냉난방시스템으로 유출되는 제2냉매관을 포함하는 가스히트펌프를 제공한다. In an embodiment of the present invention, the first refrigerant pipe through which the refrigerant flowing in the cooling / heating system flows into the refrigerant cooler and the second refrigerant pipe through which the refrigerant introduced into the refrigerant cooler flows out into the cooling / A heat pump is provided.

또한 본 발명의 일 실시예는, 상기 제1냉매관은 상기 제1냉매관으로 유입되는 냉매를 팽창시키는 냉매관 팽창밸브를 포함하는 가스히트펌프를 제공한다. According to an embodiment of the present invention, the first refrigerant pipe includes a refrigerant pipe expansion valve for expanding the refrigerant flowing into the first refrigerant pipe.

또한 본 발명의 일 실시예는, 상기 제1냉매관은 상기 실내열교환기와 상기 팽창밸브를 잇는 냉매관 또는 상기 팽창밸브와 상기 실외열교환기를 잇는 냉매관과 연결되고, 상기 제2냉매관은 상기 압축기로 냉매가 유입되는 냉매관과 연결되는 것을 특징으로 하는 가스히트펌프를 제공한다. According to an embodiment of the present invention, the first refrigerant pipe is connected to a refrigerant pipe connecting the indoor heat exchanger and the expansion valve or a refrigerant pipe connecting the expansion valve and the outdoor heat exchanger, and the second refrigerant pipe is connected to the compressor The refrigerant pipe is connected to a refrigerant pipe through which the refrigerant flows.

또한 본 발명의 일 실시예는, 상기 냉난방시스템은 상기 압축기로 냉매가 유입되기 전에 구비되고 기체 냉매와 액체 냉매를 분리하는 어큐뮬레이터를 더 포함하고, 상기 제2냉매관은 상기 어큐뮬레이터로 냉매가 유입되는 냉매관과 연결되는 것을 특징으로 하는 가스히트펌프를 제공한다. In an embodiment of the present invention, the cooling / heating system further includes an accumulator for separating the gas refrigerant and the liquid refrigerant from each other before the refrigerant is introduced into the compressor, And is connected to a refrigerant pipe.

또한 본 발명의 일 실시예는, 상기 냉난방시스템은 상기 압축기로 냉매가 유입되기 전에 구비되고 기체 냉매와 액체 냉매를 분리하는 어큐뮬레이터를 더 포함하고, 상기 어큐뮬레이터에 쌓인 액체 냉매가 상기 냉매쿨러로 유입되는 제1냉매관 및 상기 냉매쿨러로 유입된 냉매가 상기 어큐뮬레이터로 유출되는 제2냉매관을 포함하는 가스히트펌프를 제공한다. Further, in an embodiment of the present invention, the cooling / heating system further includes an accumulator for separating the gas refrigerant and the liquid refrigerant from each other before the refrigerant flows into the compressor, and the liquid refrigerant accumulated in the accumulator flows into the refrigerant cooler And a second refrigerant pipe through which the refrigerant flowing into the first refrigerant pipe and the refrigerant cooler flows out to the accumulator.

또한 본 발명의 일 실시예는, 상기 제1냉매관 또는 상기 제2냉매관은 상기 냉매의 흐름을 발생시키는 냉매펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스히트펌프를 제공한다. In an embodiment of the present invention, the first refrigerant pipe or the second refrigerant pipe further includes a refrigerant pump for generating the flow of the refrigerant.

또한 본 발명의 일 실시예는, 상기 냉난방시스템은 상기 압축기로 냉매가 유입되기 전에 구비되고 기체 냉매와 액체 냉매를 분리하는 어큐뮬레이터를 더 포함하고, 상기 어큐뮬레이터에 쌓인 액체 냉매가 상기 냉매쿨러로 유입되는 제1냉매관 및 상기 냉매쿨러로 유입된 냉매가 상기 어큐뮬레이터와 상기 압축기 사이의 냉매관으로 유출되는 제2냉매관을 포함하는 가스히트펌프를 제공하며, 상기 어큐뮬레이터에 쌓인 액체 냉매를 상기 공급관 내부의 공기 냉각에 이용할 수 있는 효과가 있다. Further, in an embodiment of the present invention, the cooling / heating system further includes an accumulator for separating the gas refrigerant and the liquid refrigerant from each other before the refrigerant flows into the compressor, and the liquid refrigerant accumulated in the accumulator flows into the refrigerant cooler And a second refrigerant pipe through which the refrigerant introduced into the first refrigerant pipe and the refrigerant cooler flows out into the refrigerant pipe between the accumulator and the compressor, wherein the liquid refrigerant accumulated in the accumulator is supplied to the inside of the supply pipe There is an effect that it can be used for air cooling.

또한 본 발명의 일 실시예는, 상기 제1냉매관은 모세관인 것을 특징으로 하는 가스히트펌프를 제공한다. Also, an embodiment of the present invention provides a gas heat pump, wherein the first refrigerant pipe is a capillary.

또한 본 발명의 일 실시예는, 상기 제1냉매관은 상기 액체 냉매를 팽창시키는 냉매관 팽창밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스히트펌프를 제공한다.Further, an embodiment of the present invention provides a gas heat pump, wherein the first refrigerant pipe includes a refrigerant pipe expansion valve for expanding the liquid refrigerant.

또한 본 발명의 일 실시예는, 상기 냉난방시스템은 상기 압축기로 냉매가 유입되기 전에 구비되고, 기체 냉매와 액체 냉매를 분리하는 어큐뮬레이터를 더 포함하고, 일단은 상기 어큐뮬레이터와 연결되고 타단은 상기 냉매쿨러와 연결되는 히트파이프를 포함하는 가스히트펌프를 제공하며, 어큐뮬레이터 내부의 냉매를 이용하여 상기 공급관 내부의 공기 및 연료의 온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.Further, in an embodiment of the present invention, the cooling / heating system is provided before the refrigerant flows into the compressor, and further includes an accumulator for separating gas refrigerant and liquid refrigerant, one end connected to the accumulator, And the temperature of the air and the fuel inside the supply pipe can be lowered by using the refrigerant in the accumulator.

또한 본 발명의 일 실시예는, 상기 히트파이프의 일단은 상기 어큐뮬레이터의 표면에 접촉하거나 상기 어큐뮬레이터의 내부 액체 냉매와 접촉하는 것을 특징으로 하는 가스히트펌프를 제공한다. Further, an embodiment of the present invention provides a gas heat pump, wherein one end of the heat pipe is in contact with the surface of the accumulator or in contact with the liquid coolant of the accumulator.

또한 본 발명의 일 실시예는, 상기 냉각수 또는 외부공기가 상기 냉각쿨러로 유입되는 제1냉각관 및 상기 냉각쿨러로 유입된 냉각수 또는 외부공기가 유출되는 제2냉각관을 포함하는 가스히트펌프를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a gas heat pump including a first cooling pipe through which the cooling water or outside air flows into the cooling cooler and a second cooling pipe through which the cooling water or the outside air flows out, to provide.

본 발명의 일 실시예는 냉매를 이용하여 엔진연소실로 유입되는 공기 및 연료를 냉각시키는 가스히트펌프를 제공하며, 외부 공기의 온도가 높은 지역에서도 상기 공기 및 연료를 외부 공기 온도 이하로 냉각시키는 효과가 있다.An embodiment of the present invention provides a gas heat pump that cools air and fuel flowing into an engine combustion chamber using a coolant and also has an effect of cooling the air and fuel to an external air temperature or lower even in a region where the temperature of the external air is high .

또한, 본 발명의 일 실시예는 냉각수와 냉매를 모두 이용하여 엔진연소실로 유입되는 공기 및 연료를 냉각시키는 가스히트펌프를 제공하며, 냉각수로 공기 및 연료를 1차적으로 냉각시킴으로써 냉매의 부하를 낮출 수 있는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a gas heat pump that uses both cooling water and a refrigerant to cool air and fuel that flows into an engine combustion chamber, and primarily lowers the load of the refrigerant by cooling air and fuel with cooling water There is an effect that can be.

또한, 본 발명의 일 실시예는 어큐뮬레이터 내부의 액체 냉매를 이용하여 엔진연소실로 유입되는 공기 및 연료를 냉각시키는 가스히트펌프를 제공하며, 잉여로 남아 있는 액체 냉매를 냉각에 이용할 수 있는 효과가 있다. In addition, one embodiment of the present invention provides a gas heat pump that uses the liquid refrigerant in the accumulator to cool the air and the fuel that flows into the engine combustion chamber, and is capable of utilizing the remaining liquid refrigerant for cooling .

도 1은 종래의 가스히트펌프 시스템을 나타낸 것이다.
도 2는 가스엔진의 구조를 도식화한 것이다.
도 3은 가스엔진 내부의 공급관을 냉각시킬 수 있는 구조를 포함하는 가스엔진을 나타낸 것이다.
도 4는 냉난방시스템 내부에 흐르는 냉매가 공급관에 구비된 냉매쿨러로 유입되거나 유출되는 구조를 도시한 것이다.
도 5는 어큐뮬레이터 내부의 액체 냉매를 공급관으로 공급해줄 수 있는 구조를 나타낸 것이다.
도 6은 어큐뮬레이터 내부의 액체 냉매를 이용하는 또 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도 7은 열전달 원리를 이용하여 어큐뮬레이터의 냉매열을 공급관으로 전달하는 실시예를 나타낸 것이다.1 shows a conventional gas heat pump system.
Figure 2 is a schematic representation of the structure of a gas engine.
3 shows a gas engine including a structure capable of cooling a supply pipe inside a gas engine.
FIG. 4 shows a structure in which refrigerant flowing into the cooling / heating system flows into or out of a refrigerant cooler provided in a supply pipe.
5 shows a structure in which the liquid refrigerant in the accumulator can be supplied to the supply pipe.
Figure 6 shows another embodiment using liquid refrigerant in the accumulator.
7 shows an embodiment in which the refrigerant heat of the accumulator is transferred to the supply pipe by using the heat transfer principle.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 한편, 이하에 기술될 장치의 구성이나 제어방법은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위함은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the present invention is not limited to the details of the embodiments described below, .

도 2에 도시된 것은, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진(500)의 전반적인 구성을 나타낸 도면이다. 2 is a diagram illustrating the overall configuration of a gas engine 500 according to an embodiment of the present invention.

가스엔진(500)은 공기 및 연료가 연소되는 장소를 제공하는 엔진연소부(520), 엔진연소부(520)로 공기 및 연료를 공급하는 통로에 해당하는 공급관(510), 엔진연소부(520)에서 연소의 결과 발생한 배기 가스를 배출하는 통로에 해당하는 배기관(530), 배기관(530)를 통해서 배출되는 배기 가스의 냉각을 담당하는 냉각수관(550)으로 구성된다.The gas engine 500 includes an engine combustion section 520 for providing a place where air and fuel are burnt, a supply tube 510 corresponding to a passage for supplying air and fuel to the engine combustion section 520, And a cooling water pipe 550 for cooling the exhaust gas discharged through the exhaust pipe 530 and the exhaust pipe 530 corresponding to the passage for exhausting the exhaust gas resulting from the combustion in the exhaust pipe 530.

엔진연소부(520)는 다수개의 연소실을 포함한다. 본 발명의 일 실시예의 경우 짝수개의 연소실이 포함되는 것을 개시하고 있으나 이에 한정되지 않으며 홀수개의 연소실을 포함할 수도 있다. The engine combustion section 520 includes a plurality of combustion chambers. In an embodiment of the present invention, an even number of combustion chambers are disclosed, but the present invention is not limited thereto and may include an odd number of combustion chambers.

연소실 내부로 유입된 공기 및 연료는 연소실 내부에 구비된 스파크(523, 도 3) 반응하여 폭발 반응을 일으킨다. 폭발 반응의 결과 연소실 내부에 구비된 실린더(522, 도 3)가 직선 왕복 운동을 하게 되고, 상기 실린더의 운동에너지는 크랭크(526, 도 3)를 통해 회전축(527, 도 3)으로 전달되어 회전축을 회전시킨다. 회전축의 회전은 압축기를 작동시키는 에너지 동력원에 해당한다. 폭발 반응의 부산물인 배기 가스는 배기관(530)으로 배출되며 배기 가스는 냉각수와 열교환한다. The air and fuel introduced into the combustion chamber react with the spark 523 (FIG. 3) provided in the combustion chamber to cause an explosion reaction. As a result of the explosion reaction, the cylinder 522 (FIG. 3) provided in the combustion chamber performs a linear reciprocating motion, and the kinetic energy of the cylinder is transmitted to the rotary shaft 527 (FIG. 3) through the crank 526 . The rotation of the rotary shaft corresponds to an energy source for operating the compressor. The exhaust gas, which is a byproduct of the explosion reaction, is discharged to the exhaust pipe 530, and the exhaust gas is heat-exchanged with the cooling water.

다수개의 연소실은 각각 일정한 시간 차이를 두고 하나씩 폭발 반응이 일어나는 것이 일반적이다. 즉, 일정한 시간 차이를 두고 각 연소실에 구비된 스파크(523)가 작동한다. It is common that a plurality of combustion chambers have one explosion reaction with a predetermined time difference. That is, the spark 523 provided in each combustion chamber operates at a predetermined time difference.

엔진연소부(520)로 유입되는 공기 및 연료는, 엔진연소부(520)로 유입되기 전에 사용자가 지정한 일정한 비율로 섞인다. 공기는 공기정화장치(501)를 통해 가스엔진(500) 내부로 유입되며 연료는 제로 가버너(502)를 통해 가스엔진(500) 내부로 유입된다. 유입된 공기와 연료는 믹서(503)에서 섞인 후 ETC(Electronic Throtle Control, 504)를 거쳐 공급관(510)으로 유입된다. The air and the fuel flowing into the engine combustion section 520 are mixed at a predetermined ratio specified by the user before being introduced into the engine combustion section 520. The air is introduced into the gas engine 500 through the air purifier 501 and the fuel flows into the gas engine 500 through the zero governor 502. The introduced air and fuel are mixed in a mixer 503 and then introduced into a supply pipe 510 through an electronic throttle control (ETC) 504. [

공기정화장치(501)는 공기의 이물질을 거르기 위한 수단이며, 엔진연소부(520) 내부에서의 폭발 효율을 최대로 높이기 위함이다. 제로 가버너(502)는 유입되는 연료(가스)의 압력 및 유량의 변화에 관계없이 배출되는 출구압력을 항상 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 믹서(503)는 공기정화장치(501)로부터 유입되는 공기와 제로 가버너(502)로부터 유입되는 연료(가스)의 혼합비를 일정하게 하는 기능을 한다. 공기와 연료(가스)의 혼합비를 일정하게 함으로써 연소 온도의 제어가 용이해진다. The air purifying device 501 is a means for filtering foreign matter of air and is intended to maximize the explosion efficiency in the engine combustion portion 520. The zero governor 502 serves to constantly maintain the outlet pressure that is discharged regardless of changes in the pressure and the flow rate of the fuel (gas) to be introduced. The mixer 503 functions to make the mixture ratio of the air introduced from the air purifier 501 and the fuel (gas) introduced from the zero governor 502 constant. By controlling the mixture ratio of air and fuel (gas) to be constant, it becomes easy to control the combustion temperature.

믹서(503)에서 일정한 혼합비로 섞인 공기와 연료는 ETC(504)에 의해 필요한 양만큼만 엔진연소부(520)로 유입된다. ETC(504)는 스로틀 밸브를 전자적으로 제어하는 전자 제어 스로틀 시스템이다. 구체적으로 전자식 악섹 페달 모듈로부터 오는 신호에 따라 스로틀 밸브의 개폐를 제어한다. 기계식 스로틀 밸브에 비해 정교하게 개폐를 조절할 수 있는 장점이 있다. Air and fuel mixed at a constant mixing ratio in the mixer 503 are introduced into the engine combustion section 520 only by the required amount by the ETC 504. [ The ETC 504 is an electronically controlled throttle system that electronically controls the throttle valve. Specifically, it controls the opening and closing of the throttle valve in accordance with a signal from the electronic axle pedal module. Compared with a mechanical throttle valve, it has an advantage that it can control opening and closing precisely.

ETC(504)를 통과한 공기 및 연료는 공급관(510)로 유입된 후 다수개의 갈래로 나뉘어 다수개의 연소실에 각각 유입된다. The air and the fuel that have passed through the ETC 504 flow into the supply pipe 510 and are divided into a plurality of branches and flow into the plurality of combustion chambers, respectively.

공기 및 연료가 다수개의 연소실에서 각각 연소되면 배기가스가 생성된다. 생성된 배기가스는 배기관(530)를 통해 배출되며, 배기가스 열교환기(505)와 소음기(506)를 차례로 거친 뒤 외부로 배출된다. When air and fuel are burned in a plurality of combustion chambers respectively, exhaust gas is generated. The generated exhaust gas is discharged through the exhaust pipe 530, passes through the exhaust gas heat exchanger 505 and the muffler 506, and is discharged to the outside.

냉각수는 냉각수 펌프(507)에 의해 배기가스 열교환기(505), 배기매니폴드(배기관; 530), 엔진연소부(520)를 차례로 거치면서 열을 흡수한 후 방열기로 배출된다. The cooling water is absorbed by the cooling water pump 507 through the exhaust gas heat exchanger 505, the exhaust manifold 530 and the engine combustion unit 520, and then discharged to the radiator.

도 3은 본 발명의 일 실시예 중 공급관(510)을 냉각시키는 쿨러가 구비된 가스엔진(500)을 도시한 도면이다. 도 2와 비교할 때, 공급관(510), 배기관(530)의 구조를 단순화하였으며, 터보차저(540) 및 쿨러(511, 512) 등의 구성이 추가되어 있다. FIG. 3 is a view showing a gas engine 500 equipped with a cooler for cooling a supply pipe 510, according to an embodiment of the present invention. Compared with FIG. 2, the structure of the supply pipe 510 and the exhaust pipe 530 is simplified, and a configuration such as a turbocharger 540 and coolers 511 and 512 is added.

구체적으로, 믹서(503)를 통해 공기 및 연료가 가스엔진(500)으로 유입되며, 유입된 공기 및 연료는 터보차저(540)에 의해 압축된다. 터보차저(540)에 의해 압축된 공기는 공급관(510)을 따라 ETC(504)를 거쳐 엔진연소부(520)로 유입된다. 엔진연소부(520)에서 연소로 인해 발생한 배기가스는 배기관(530)과 터보차저(540)를 거쳐 외부로 배출된다.Specifically, air and fuel are introduced into the gas engine 500 through the mixer 503, and the introduced air and fuel are compressed by the turbocharger 540. The air compressed by the turbocharger 540 flows into the engine combustion portion 520 through the ETC 504 along the supply pipe 510. The exhaust gas generated by the combustion in the engine combustion section 520 is discharged to the outside through the exhaust pipe 530 and the turbocharger 540.

공급관(510)에는 터보차저(540)를 거쳐 공급관(510) 내부를 흐르는 공기 및 연료를 냉각하는 냉각쿨러(511)를 더 포함할 수 있다. 냉각쿨러(511)는 공랭식과 수랭식이 있으며 외부의 공기와 온도 교환을 한 후 공급관(510)을 흐르는 공기 및 연료와 열교환을 하게 된다. The supply pipe 510 may further include a cooling cooler 511 that cools air and fuel flowing through the supply pipe 510 via the turbocharger 540. The cooling cooler 511 has an air-cooled type and a water-cooled type, exchanges the temperature with the outside air, and then performs heat exchange with air and fuel flowing through the supply pipe 510.

냉각쿨러(511)는 적어도 하나 이상 설치될 수 있으며, 공랭식 또는 수랭식 중 적어도 하나 이상이 설치될 수 있다. At least one or more of the cooling coolers 511 may be installed, and at least one of the air cooling type and the water cooling type may be installed.

쿨러를 설치하는 이유는, 터보차저(540)에서 압축된 공기는 온도가 상승하게 되어 공기의 밀도가 감소하기 때문이다. 공기의 밀도가 감소하면 엔진연소부(520)에서 연료가 완전 연소되지 않고 그으름이 일부 발생하는 불완전 연소가 발생할 가능성이 높아진다. 따라서 공기의 온도를 낮춰 밀도가 감소되지 않도록 하기 위해 쿨러를 설치한다. The reason for installing the cooler is that the temperature of the air compressed in the turbocharger 540 rises and the density of the air decreases. When the density of the air is reduced, there is a high possibility that incomplete combustion occurs in which the fuel is not completely combusted in the engine combustion section 520 and a part of the combustion is generated. Therefore, a cooler is installed so that the air temperature is lowered and the density is not reduced.

본 발명의 일 실시예의 경우, 냉매를 이용하여 공급관(510)을 냉각시킬 수 있는 냉매쿨러(512)를 이용할 수 있다. 냉매를 이용하여 공급관(510)을 냉각시킬 경우, 외부 온도에 영향을 받지 않으며 냉매 자체가 온도가 매우 낮기 때문에 냉각수 또는 공기를 이용한 냉각보다 효율이 높다. 냉매를 냉매쿨러(512)로 공급하는 과정은 추후 상세히 설명하도록 한다.In an embodiment of the present invention, a coolant cooler 512 capable of cooling the supply pipe 510 using a coolant may be used. When the supply pipe 510 is cooled using the coolant, the coolant itself is not affected by the external temperature, and the coolant itself is much lower in temperature than the cooling water or air. The process of supplying the coolant to the coolant cooler 512 will be described in detail later.

냉매쿨러(512)만을 이용하여 공급관(510)을 냉각시켜도 무방하다. 하지만 냉매쿨러(512)만 이용할 경우, 공급관(510) 내부의 공기 온도가 높기 때문에 냉매를 끌어오는 냉난방시스템(100)의 부하가 높게 걸릴 수 있다. The supply pipe 510 may be cooled using only the coolant cooler 512. However, when only the coolant cooler 512 is used, the air temperature inside the supply pipe 510 is high, so that the load of the cooling / heating system 100 that draws the coolant can be increased.

상기 문제점을 최소화하기 위해 냉매쿨러(512)를 냉각쿨러(511)와 함께 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예의 경우, 공급관(510) 내부를 흐르는 공기의 흐름을 기준으로 냉각수 또는 공기를 이용하는 냉각쿨러(511)가 냉매를 이용하는 냉매쿨러(512)보다 먼저 설치된다. In order to minimize the above problem, the coolant cooler 512 may be used together with the coolant cooler 511. In an embodiment of the present invention, a cooling cooler 511 using cooling water or air based on the flow of air flowing in the supply pipe 510 is installed before the coolant cooler 512 using the coolant.

냉각쿨러(511)는 냉각수 또는 외부 공기를 이용한 냉각 방식이며, 냉각쿨러(511)로 유입되는 냉각수 또는 공기는 오직 공급관(510) 내부의 공기 및 연료의 냉각에만 이용된다. 반면 냉매쿨러(512)는 냉난방시스템(100)에서 냉방 또는 난방에 사용되는 냉매의 힘을 일부 빌려서 공급관(510)을 냉각시키기 때문에, 공급관(510)의 온도가 지나치게 높은 경우, 냉난방시스템(100)의 전체 효율이 떨어지는 문제점이 발생한다. Cooling water or air flowing into the cooling cooler 511 is used only for cooling the air and the fuel inside the supply pipe 510. The cooling cooler 511 is a cooling system using cooling water or outside air. On the other hand, when the temperature of the supply pipe 510 is excessively high, the cooling / heating system 100 may be configured to cool the supply pipe 510 by boring a part of the refrigerant used for cooling or heating in the cooling / heating system 100, The overall efficiency of the apparatus is deteriorated.

따라서 냉각쿨러(511)를 이용하여 최대한 공급관(510) 내부의 온도를 낮춘 후에 냉매쿨러(512)를 이용하여 공급관(510)을 냉각시키면, 냉난방시스템(100)에 걸리는 부하를 최대한 낮출 수 있는 효과가 발생한다. 도 3에 냉각쿨러(511)에서 먼저 공급관(510) 내부의 공기 및 연료를 냉각하고 냉매쿨러(512)에서 냉각을 하는 특징이 도시되어 있다. Therefore, if the temperature inside the supply pipe 510 is reduced to the maximum by using the cooling cooler 511 and then the supply pipe 510 is cooled by using the coolant cooler 512, the load applied to the cooling / heating system 100 can be minimized Lt; / RTI > 3 shows a feature of cooling the air and fuel in the supply pipe 510 and cooling the coolant in the coolant cooler 512 in the coolant cooler 511 first.

한편, 공급관(510)에서 냉각이 된 공기 및 연료는 엔진연소부(520)로 유입된다. 엔진연소부(520)로 유입되는 공기 및 연료의 양은 유입밸브(524)를 통해서 조절한다. 엔진연소부(520)는 외관을 형성하는 하우징(521), 실린더(522), 스파크(523), 크랭크(526) 등으로 구성된다. Meanwhile, air and fuel cooled in the supply pipe 510 flows into the engine combustion portion 520. The amount of air and fuel flowing into the engine combustion section 520 is regulated through the inlet valve 524. The engine combustion section 520 is composed of a housing 521, a cylinder 522, a spark 523, a crank 526, and the like, which form an outer appearance.

유입밸브(524)를 통해서 하우징(521) 내부로 유입된 공기 및 연료는 스파크(523)에서 발생한 전기 불꽃에 의해 연소가 되며, 연소되는 과정에서 발생하는 배기가스가 밀어내는 힘에 의해 실린더(522)가 직선 왕복 운동을 하고 크랭크(526)는 회전 운동을 하게 된다. 크랭크(526)의 회전은 회전축(527, 도 4)을 회전시켜 압축기(14)를 작동시킨다. The air and the fuel that have flowed into the housing 521 through the inlet valve 524 are burned by the electric spark generated in the spark 523 and the exhaust gas generated in the course of burning pushes the cylinder 522 Reciprocates linearly and the crank 526 rotates. The rotation of the crank 526 rotates the rotary shaft 527 (Fig. 4) to operate the compressor 14.

엔진연소부(520)에서 연소의 결과 발생한 배기가스는 배기관(530), 터보차져(540)를 통해 외부로 배출된다. 배출되는 배기가스의 양은 배출밸브(525)에 의해 조절될 수 있다. Exhaust gas generated as a result of combustion in the engine combustion section 520 is discharged to the outside through the exhaust pipe 530 and the turbocharger 540. The amount of exhaust gas discharged can be adjusted by the discharge valve 525.

도 4 내지 도 7은 냉난방시스템(100)과 가스엔진(500)이 결합된 전체 모습이 도시되어 있으며, 각각 냉난방시스템(100)의 냉매열을 가스엔진(500)의 냉매쿨러(512)로 끌어오는 실시예를 도시하고 있다. 4 to 7 show a combined state of the cooling and heating system 100 and the gas engine 500. The refrigerant heat of the cooling and heating system 100 is drawn to the coolant cooler 512 of the gas engine 500 The following embodiment is shown.

도 4는 냉난방시스템(100) 내부의 냉매가 냉매쿨러(512)로 유입되는 실시예를 나타낸 것이다. 도 1의 냉난방시스템(100)과 도 3의 가스엔진(500) 구조가 연결된 모습을 도식화한 것이다. 4 shows an embodiment in which the refrigerant in the cooling / heating system 100 flows into the coolant cooler 512. 1 schematically illustrates a cooling / heating system 100 of FIG. 1 and a gas engine 500 structure of FIG. 3 connected to each other.

구체적으로, 냉각쿨러(511)는 냉각쿨러(511) 내부로 냉각수 또는 외부 공기가 유입되는 제1냉각관(511a) 및 상기 냉각쿨러(511)로 유입되어 열교환을 마친 냉각수 또는 외부 공기가 배출되는 제2냉각관(511b)과 연결된다. Specifically, the cooling cooler 511 includes a first cooling pipe 511a through which cooling water or outside air flows into the cooling cooler 511, and cooling water or outside air that has flowed into the cooling cooler 511, And is connected to the second cooling pipe 511b.

냉각쿨러(511)의 내부를 흐르는 냉각수 또는 외부 공기는 공급관(510)과의 열교환이 원활하게 이루어질 수 있도록 접촉면적이 넓은 구조로 구비되는 것이 바람직하다. The cooling water or the outside air flowing in the cooling cooler 511 is preferably provided in a wide contact area so that heat exchange with the supply pipe 510 can be smoothly performed.

냉매쿨러(512)는 냉매쿨러(512) 내부로 냉난방시스템(100)에 흐르는 냉매가 유입되는 제1냉매관(512a) 및 상기 냉매쿨러(512)로 유입되어 열교환을 마친 냉매가 배출되는 제2냉매관(512b)과 연결된다. 또한 제1냉매관(512a)은 제1냉매관(512a)으로 유입되는 냉매를 팽창시킬 수 있도록 냉매관 팽창밸브(512c)를 더 포함할 수 있다. The coolant cooler 512 includes a first coolant pipe 512a into which the coolant flowing into the cooling and heating system 100 flows into the coolant cooler 512 and a second coolant pipe 512a through which the coolant after flowing into the coolant cooler 512 is discharged. And is connected to the refrigerant pipe 512b. The first refrigerant pipe 512a may further include a refrigerant pipe expansion valve 512c to expand the refrigerant flowing into the first refrigerant pipe 512a.

냉매쿨러(512)의 내부를 흐르는 냉매 또한 공급관(510)과의 열교환이 원활하게 이루어질 수 있도록 접촉면적이 넓은 구조로 구비되는 것이 바람직하다.It is preferable that the refrigerant flowing in the coolant cooler 512 has a wide contact area so that heat exchange with the supply pipe 510 can be smoothly performed.

제1냉매관(512a)으로 유입되는 냉매는, 실내열교환기(19)와 팽창밸브(18)를 잇는 냉매관으로부터 유입되거나 팽창밸브(18)와 실외열교환기(16)를 잇는 냉매관으로부터 유입될 수 있다. 본 발명의 일 실시예의 경우, 팽창밸브(18)와 실외열교환기(16)를 잇는 냉매관과 제1냉매관(512a)의 일단이 연결된다. The refrigerant flowing into the first refrigerant pipe 512a flows from the refrigerant pipe connecting the indoor heat exchanger 19 and the expansion valve 18 or from the refrigerant pipe connecting the expansion valve 18 and the outdoor heat exchanger 16, . In the embodiment of the present invention, one end of the refrigerant pipe connecting the expansion valve 18 and the outdoor heat exchanger 16 and one end of the first refrigerant pipe 512a are connected.

냉난방시스템(100)이 난방모드일 경우, 압축기(14)에서 압축된 고온 고압 기체 상태의 냉매는 실내열교환기(19)에서 열교환을 한 후 상온 고압의 액체 상태로 변하며, 팽창밸브(18)를 통과하면서 저온 저압의 액체 상태의 냉매로 변한다. 이 때 실외열교환기(16)로 향하는 저온 저압 액체 상태의 냉매 중 일부가 제1냉매관(512a)으로 유입된다. When the cooling / heating system 100 is in the heating mode, the refrigerant in the high-temperature and high-pressure gaseous state compressed by the compressor 14 is heat-exchanged in the indoor heat exchanger 19 and then changed into a liquid state at room temperature and high pressure. The liquid refrigerant is changed into a low-temperature and low-pressure liquid refrigerant. At this time, a part of the low-temperature low-pressure liquid refrigerant directed to the outdoor heat exchanger (16) flows into the first refrigerant pipe (512a).

제1냉매관(512a)으로 유입된 냉매는 이미 저온에 해당하기 때문에 냉매관 팽창밸브(512c)를 통해 감압시킬 필요가 없다. 즉, 냉매관 팽창밸브(512c)를 우회하는 유로를 사용하여도 무방하다. Since the refrigerant flowing into the first refrigerant pipe 512a is already at a low temperature, it is not necessary to reduce the pressure through the refrigerant pipe expansion valve 512c. That is, a flow path that bypasses the refrigerant tube expansion valve 512c may be used.

냉매관 팽창밸브(512c)를 통과한 저온 저압 액체 상태의 냉매는 냉매쿨러(512)로 유입되어 공급관(510) 내부의 공기 및 연료와 열교환을 한다. 냉매쿨러(512) 내부에서의 열교환을 통해 냉매의 일부 또는 전부가 액체 상태에서 기체 상태로 상변화한다. 일부 또는 전부가 상변화한 냉매는 제2냉매관(512b)로 유입된 후 압축기(14)로 유입되기 전 냉매관으로 배출된다. 이상적으로는 냉매쿨러(512)에서 냉매 전체가 상온 저압 상태의 기체 냉매로 변하는 것이 바람직하지만, 실제로는 일부만 기체 상태로 상변화한다. The low-temperature low-pressure liquid refrigerant that has passed through the refrigerant pipe expansion valve 512c flows into the coolant cooler 512 and performs heat exchange with air and fuel in the supply pipe 510. A part or all of the refrigerant undergoes a phase change from the liquid state to the gaseous state through the heat exchange inside the refrigerant cooler 512. The refrigerant partially or wholly phase-changed is introduced into the second refrigerant pipe 512b and then discharged to the refrigerant pipe before being introduced into the compressor 14. [ Ideally, the entire refrigerant in the refrigerant cooler 512 should be changed into the gas refrigerant at room temperature and low pressure. However, in reality, only a part of the refrigerant undergoes a phase change.

한편, 압축기(14)에 유입되는 냉매는 기체 상태인 것이 바람직하며, 액체 상태의 냉매가 압축기(14)에 유입되는 경우 압축기(14)가 제대로 된 성능을 발휘하지 못하게 된다. 이를 방지하기 위하여 압축기(14)에 기체 상태의 냉매만 유입되도록 어큐뮬레이터(13)가 더 구비된다. 어큐뮬레이터(13)는 기체 상태의 냉매와 액체 상태의 냉매를 분리하는 역할을 한다. On the other hand, the refrigerant flowing into the compressor (14) is preferably in a gaseous state, and when the refrigerant in a liquid state flows into the compressor (14), the compressor (14) does not exhibit proper performance. In order to prevent this, an accumulator 13 is further provided so that only the gaseous refrigerant flows into the compressor 14. The accumulator 13 serves to separate the gaseous refrigerant and the liquid refrigerant.

상기 제2냉매관(512b)을 통해 배출되는 상온 저압 냉매 중 액체 냉매를 기체 냉매로부터 분리시키기 위해 제2냉매관(512b)의 타단은 어큐뮬레이터(13)로 냉매가 유입되는 냉매관과 연결된다. The other end of the second refrigerant pipe 512b is connected to the refrigerant pipe into which the refrigerant flows into the accumulator 13 in order to separate the liquid refrigerant from the gas refrigerant in the room-temperature low-pressure refrigerant discharged through the second refrigerant pipe 512b.

정리하면, 난방모드일 경우 실내열교환기(19)와 팽창밸브(18)를 잇는 냉매관 또는 팽창밸브(18)와 실외열교환기(16)를 잇는 냉매관 중 어느 하나와 제1냉매관(512a)이 연결된다. 이 때 실내열교환기(19)와 팽창밸브(18)를 잇는 냉매관과 제1냉매관(512a)이 연결된 경우 냉매관 팽창밸브(512c)가 반드시 작동하여야 하며, 팽창밸브(18)와 실외열교환기(16)를 잇는 냉매관과 제1냉매관(512a)이 연결된 경우, 냉매관 팽창밸브(512c)를 반드시 이용할 필요는 없다. 제1냉매관(512a)을 통해 냉매쿨러(512)로 유입된 냉매는 공급관(510)을 흐르는 공기 및 연료와 열교환을 한 후 제2냉매관(512b)을 통해 어큐뮬레이터(13)로 냉매가 유입되는 냉매관으로 유출된다. In summary, in the heating mode, either the refrigerant pipe connecting the indoor heat exchanger 19 and the expansion valve 18 or the refrigerant pipe connecting the expansion valve 18 and the outdoor heat exchanger 16 and the refrigerant pipe connecting the first refrigerant pipe 512a ). In this case, when the refrigerant pipe connecting the indoor heat exchanger 19 and the expansion valve 18 and the first refrigerant pipe 512a are connected to each other, the refrigerant pipe expansion valve 512c must be operated, and the expansion valve 18 and the outdoor heat exchange The refrigerant tube expansion valve 512c is not necessarily used when the first refrigerant tube 512a and the refrigerant tube connecting the first and second refrigerant tubes 16 and 16 are connected. The refrigerant flowing into the refrigerant cooler 512 through the first refrigerant pipe 512a undergoes heat exchange with air and fuel flowing through the supply pipe 510 and then flows into the accumulator 13 through the second refrigerant pipe 512b The refrigerant flows through the refrigerant pipe.

냉난방시스템(100)이 냉방모드일 경우 또한 제1냉매관(512a) 및 제2냉매관(512b)의 설치 위치는 난방모드와 같다. When the cooling / heating system 100 is in the cooling mode, the installation positions of the first refrigerant pipe 512a and the second refrigerant pipe 512b are the same as the heating mode.

냉방모드일 때의 냉매의 흐름을 살펴보면, 실내열교환기(19)와 팽창밸브(18)를 잇는 냉매관과 제1냉매관(512a)이 연결된 경우 팽창밸브(18)에서 냉매가 팽창되어 저온 저압의 액체 냉매가 되기 때문에 냉매관 팽창밸브(512c)를 반드시 거칠 필요가 없다. 팽창밸브(18)와 실외열교환기(19)를 잇는 냉매관과 제1냉매관(512a)이 연결된 경우 냉매관 팽창밸브(512c)를 반드시 거쳐야 한다. 제1냉매관(512a)이 연결된 지점에 따라서 팽창밸브(18) 또는 냉매관 팽창밸브(512c)가 반드시 작동하게 된다. 제1냉매관(512a)을 통해 냉매쿨러(512)로 유입된 냉매는 공급관(510)을 흐르는 공기 및 연료와 열교환을 한 후 제2냉매관(512b)을 통해 어큐뮬레이터(13)로 냉매가 유입되는 냉매관으로 유출된다.The refrigerant is expanded in the expansion valve 18 when the refrigerant pipe connecting the indoor heat exchanger 19 and the expansion valve 18 and the first refrigerant pipe 512a are connected to each other, The refrigerant tube expansion valve 512c need not necessarily be roughened. When the refrigerant pipe connecting the expansion valve 18 and the outdoor heat exchanger 19 is connected to the first refrigerant pipe 512a, the refrigerant pipe expansion valve 512c must pass through the refrigerant pipe expansion valve 512c. The expansion valve 18 or the refrigerant tube expansion valve 512c necessarily operates according to the point where the first refrigerant pipe 512a is connected. The refrigerant flowing into the refrigerant cooler 512 through the first refrigerant pipe 512a undergoes heat exchange with air and fuel flowing through the supply pipe 510 and then flows into the accumulator 13 through the second refrigerant pipe 512b The refrigerant flows through the refrigerant pipe.

도 4와 같은 경우, 가스엔진(500)의 외부에 구비된 공기온도센서(미도시)로부터 측정된 값에 따라 냉매의 양을 정밀하게 조절할 수 있다. 외부 공기온도가 난방 과부하 조건 이하인 경우(예를 들어 섭씨 48도 미만) 냉매쿨러(512)로 냉매를 유입시키지 않을 수 있다. 4, the amount of refrigerant can be precisely controlled according to a value measured from an air temperature sensor (not shown) provided outside the gas engine 500. The refrigerant may not be introduced into the coolant cooler 512 when the outside air temperature is lower than the heating overload condition (for example, less than 48 degrees Celsius).

즉, 가스엔진(500) 및 냉난방시스템(100)이 설치된 장소 및 사용자의 설정에 따라서 냉매쿨러(512)를 적재적소에 사용할 수 있다. 이러한 효과를 구현하기 위해 제1냉매관(512a)에 제어부(미도시)에 의해 조절 가능한 냉매유입밸브(미도시)가 더 포함될 수 있다. 상기 제어부(미도시)는 상기 공기온도센서(미도시)로부터 온도 정보를 받아 냉매유입밸브(미도시)의 개폐 정도를 제어할 수 있다. That is, the coolant cooler 512 can be used in the right place depending on the place where the gas engine 500 and the cooling / heating system 100 are installed and the setting of the user. In order to realize this effect, the first refrigerant pipe 512a may further include a refrigerant inflow valve (not shown) adjustable by a control unit (not shown). The control unit (not shown) receives temperature information from the air temperature sensor (not shown) and can control the opening / closing degree of the refrigerant inflow valve (not shown).

도 5는 어큐뮬레이터(13) 내부의 액체 냉매를 직접 냉매쿨러(512)에 공급시키는 실시예이다. 5 is an embodiment in which the liquid coolant in the accumulator 13 is directly supplied to the coolant cooler 512. In Fig.

제1냉매관(512a)의 일단은 어큐뮬레이터(13) 내부에 액체 냉매가 모여 있는 장소와 연통된다. 제2냉매관(512b)의 일단은 어큐뮬레이터(13) 내부와 연통된다. 제1냉매관(512a)의 타단과 제2냉매관(512b)의 타단은 각각 냉매쿨러(512)와 연결된다. One end of the first refrigerant pipe 512a communicates with a place where the liquid refrigerant is gathered in the accumulator 13. One end of the second refrigerant pipe (512b) communicates with the inside of the accumulator (13). The other end of the first refrigerant pipe 512a and the other end of the second refrigerant pipe 512b are connected to the refrigerant cooler 512, respectively.

냉매의 흐름을 살펴보면, 액체 냉매는 어큐뮬레이터(13)에서 제1냉매관(512a)을 통해 냉매쿨러(512)로 유입된다. 냉매쿨러(512)에 유입된 액체 냉매는 공급관(510) 내부의 공기 및 연료와 열교환을 한다. 냉매쿨러(512)에서 열교환을 마친 냉매는 제2냉매관(512b)을 통해서 다시 어큐뮬레이터(13) 내부로 다시 유입된다. 열교환을 마친 냉매의 일부는 공급관(510) 내부의 공기 및 연료와의 열교환을 통해 일부 또는 전부가 기체 상태로 상변화된다. As for the flow of the refrigerant, the liquid refrigerant flows into the refrigerant cooler 512 through the first refrigerant pipe 512a in the accumulator 13. The liquid refrigerant introduced into the coolant cooler 512 exchanges heat with the air and fuel in the supply pipe 510. The refrigerant having undergone the heat exchange in the refrigerant cooler 512 flows back into the accumulator 13 through the second refrigerant pipe 512b. Part of the heat-exchanged refrigerant is partially or entirely changed into a gaseous state through heat exchange with air and fuel in the supply pipe 510.

또한 제1냉매관(512a)은 냉매관 팽창밸브(512c)를 더 포함할 수 있으며 어큐뮬레이터(13) 내부의 액체 냉매의 온도를 더욱 낮춘 후 냉매쿨러(512)로 공급할 수 있다. The first refrigerant pipe 512a may further include a refrigerant pipe expansion valve 512c and may further supply the refrigerant to the refrigerant cooler 512 after the temperature of the liquid refrigerant in the accumulator 13 is further lowered.

한편, 도 5와 같은 경우 어큐뮬레이터(13) 내부의 액체 냉매가 원활하게 냉매쿨러(512)로 이동할 수 있도록 냉매펌프(512e)를 더 포함할 수 있다. 냉매펌프(512e)는 별도의 전력원을 필요로 한다. 냉매펌프(512e)는 제1냉매관(512a) 내부에 구비될 수 있다. 5, the refrigerant pump 512e may further include a refrigerant pump 512e to allow the liquid refrigerant in the accumulator 13 to move smoothly to the refrigerant cooler 512. [ The refrigerant pump 512e requires a separate power source. The refrigerant pump 512e may be provided inside the first refrigerant pipe 512a.

도 6은 어큐뮬레이터(13) 내부의 액체 냉매를 이용하는 또 다른 실시예이다. 6 shows another embodiment using liquid refrigerant in the accumulator 13. In Fig.

구체적으로, 제1냉매관(512a)의 일단은 어큐뮬레이터(13) 내부에 액체 냉매가 모여 있는 장소와 연통된다. 제2냉매관(512)의 일단은 어큐뮬레이터(13)와 압축기(14)를 잇는 냉매관과 연통된다. 제1냉매관(512a)의 타단과 제2냉매관(512b)의 타단은 각각 냉매쿨러(512)와 연결된다. Specifically, one end of the first refrigerant pipe 512a is communicated with a place where the liquid refrigerant is gathered in the accumulator 13. One end of the second refrigerant pipe (512) communicates with a refrigerant pipe connecting the accumulator (13) and the compressor (14). The other end of the first refrigerant pipe 512a and the other end of the second refrigerant pipe 512b are connected to the refrigerant cooler 512, respectively.

제2냉매관(512)의 일단이 어큐뮬레이터(13)와 압축기(14)를 잇는 냉매관과 연통하면 냉매펌프가 없이도 냉매의 압력차에 의해 냉매가 자연스럽게 어큐뮬레이터(13), 제1냉매관(512a), 냉매쿨러(512)를 차례로 지나게 된다. 압축기(14)로 유입되기 전과 연통된 냉매관 내부의 압력이 매우 낮기 때문에 냉매펌프를 별도로 구비하지 않아도 된다.If one end of the second refrigerant pipe 512 communicates with the refrigerant pipe connecting the accumulator 13 and the compressor 14, the refrigerant can naturally flow into the accumulator 13, the first refrigerant pipe 512a ), And a coolant cooler 512 in this order. Since the pressure inside the refrigerant pipe before and after being introduced into the compressor 14 is very low, it is not necessary to provide a separate refrigerant pump.

제1냉매관(512a)은 어큐뮬레이터(13) 내부의 액체 냉매를 팽창시키기 위해 냉매관 팽창밸브(512c)를 더 포함할 수 있다. The first refrigerant pipe 512a may further include a refrigerant pipe expansion valve 512c for expanding the liquid refrigerant in the accumulator 13. [

또한 제1냉매관(512a)은 어큐뮬레이터(13) 내부의 액체 냉매를 팽창시키기 위해 굵기가 매우 얇은 모세관으로 구성될 수 있다. 냉매는 모세관 내부를 통과하면서 팽창된다.In addition, the first refrigerant pipe 512a may be formed of a very thin capillary tube to expand the liquid refrigerant in the accumulator 13. The refrigerant expands while passing through the capillary.

도 7은 열전도를 이용한 실시예이다.7 shows an embodiment using thermal conduction.

열전도를 이용하여 냉매열을 공급관(510) 내부의 공기 및 연료를 냉각시키는 데에 사용한다. 이를 위해 히트파이프(512d)를 이용한다. 히트파이프(512d)는 열전도율이 높은 금속을 이용한다. The heat of the coolant is used to cool the air and the fuel inside the supply pipe 510 by using the heat conduction. A heat pipe 512d is used for this purpose. The heat pipe 512d uses a metal having a high thermal conductivity.

히트파이프(512d)의 일단은 어큐뮬레이터(13)의 표면 또는 내부와 부착된다. 히트파이프(512d)의 타단은 냉매쿨러(512)와 부착된다. 히트파이프(512d)의 양단은 열전도율을 높이기 위하여 최대한 표면적을 높이는 것이 바람직하다. 일 예로 히트파이프(512d)의 양단은 솔레노이드의 모양과 유사하게 같이 다수개의 원형관으로 구성될 수 있다. 하지만 원형관 형태에 한정되지 않으며 표면적을 최대화 할 수 있는 구조라면 어떠한 형태로 구비되어도 무방하다.One end of the heat pipe 512d is attached to the surface or the inside of the accumulator 13. The other end of the heat pipe 512d is attached to the coolant cooler 512. Both ends of the heat pipe 512d preferably have a maximum surface area in order to increase the thermal conductivity. For example, both ends of the heat pipe 512d may be formed of a plurality of circular tubes similarly to the shape of the solenoid. However, the present invention is not limited to the circular tube shape, and any shape may be used as long as the structure can maximize the surface area.

도 5 내지 도 7의 경우, 어큐뮬레이터(13)에 액체 냉매가 없는 경우에는 많은 공기를 냉각시킬 수 없으므로, 가스엔진(500)의 회전수를 조절하거나, 액체 냉매의 존재 및 액체 냉매의 양을 측정할 수 있도록 어큐뮬레이터(13)에 별도의 센서(미도시)를 설치할 수 있다.5 to 7, it is impossible to cool a large amount of air when the accumulator 13 does not contain liquid refrigerant. Therefore, it is possible to control the rotation speed of the gas engine 500, to measure the presence of liquid refrigerant and the amount of liquid refrigerant A separate sensor (not shown) may be provided in the accumulator 13 so that the sensor can be operated.

본 발명은 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있을 것인바 상술한 실시예에 그 권리범위가 한정되지 않는다. 따라서 변형된 실시예가 본 발명 특허청구범위의 구성요소를 포함하고 있다면 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The present invention may be embodied in various forms without departing from the scope of the invention. Accordingly, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

100: 냉매순환계통
200: 냉각수순환계통
I: 실내기
O: 실외기
500: 가스엔진
501: 공기정화장치 502: 제로가버너 503: 믹서
510: 공급관
511: 냉각쿨러 512: 냉매쿨러
520: 엔진연소부
521: 하우징 522: 실린더 523: 스파크 526: 크랭크
530: 배기관
540: 터보차저 100: Refrigerant circulation system
200: Coolant circulation system
I: indoor unit
O: outdoor unit
500: Gas engine
501: air purifier 502: zero burner 503: mixer
510: Feeder
511: Cooling Cooler 512: Refrigerant Cooler
520: engine combustion section
521: housing 522: cylinder 523: spark 526: crank
530: Exhaust pipe
540: Turbocharger

Claims (15)

냉매를 압축하는 압축기, 상기 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 실내열교환기 및 실외열교환기를 포함하는 냉난방시스템; 및,
공기 및 연료를 압축하는 터보차저, 상기 터보차저를 통과한 공기 및 연료가 유입되는 공급관, 상기 공기 및 연료를 연소시키는 엔진연소부 및 연소에 의해 발생한 배기가스가 배출되는 배기관을 포함하고, 상기 압축기를 구동시키는 가스엔진;
상기 공급관에 설치되어, 냉각수 또는 외부공기를 이용하여 상기 공급관 내부의 공기 및 연료를 냉각시키는 냉각쿨러;
상기 공급관의 상기 냉각쿨러와 상기 가스엔진 사이에 설치되어 상기 냉매를 이용하여 상기 공급관 내부의 공기 및 연료를 냉각시키는 냉매쿨러;
상기 압축기로 냉매가 유입되기 전에 구비되고 기체 냉매와 액체 냉매를 분리하는 어큐뮬레이터;
일단이 상기 어큐뮬레이터 내부와 연통되고 타단이 상기 냉매쿨러와 연결되는 제1냉매관; 및
일단이 상기 어큐뮬레이터와 상기 압축기를 잇는 냉매관과 연통되고 타단이 상기 냉매쿨러와 연결되는 제2냉매관을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스히트펌프.An air conditioning system including a compressor for compressing a refrigerant, an expansion valve for expanding the refrigerant, an indoor heat exchanger, and an outdoor heat exchanger; And
A turbocharger for compressing the air and the fuel, a supply pipe for introducing air and fuel into the turbocharger, an engine combustion portion for burning the air and the fuel, and an exhaust pipe for discharging the exhaust gas generated by the combustion, A gas engine for driving the engine;
A cooling cooler installed in the supply pipe for cooling air and fuel in the supply pipe using cooling water or outside air;
A coolant cooler installed between the cooling cooler of the supply pipe and the gas engine and using the coolant to cool air and fuel in the supply pipe;
An accumulator provided before the refrigerant flows into the compressor and separating the gas refrigerant and the liquid refrigerant;
A first refrigerant pipe having one end communicating with the inside of the accumulator and the other end connected to the refrigerant cooler; And
And a second refrigerant pipe having one end communicating with a refrigerant pipe connecting the accumulator and the compressor, and the other end being connected to the refrigerant cooler. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 어큐뮬레이터 내부와 상기 냉매쿨러 사이의 제1냉매관에 설치되는 냉매관 팽창밸브를 더 포함하는 가스히트펌프. The method according to claim 1,
And a refrigerant pipe expansion valve installed in a first refrigerant pipe between the inside of the accumulator and the refrigerant cooler. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1냉매관은 모세관인 것을 특징으로 하는 가스히트펌프.The method according to claim 1,
Wherein the first refrigerant tube is a capillary tube. 제11항에 있어서,
상기 제1냉매관을 흐르는 냉매는 상기 모세관 내부를 통과하면서 팽창되는 것을 특징으로 하는 가스히트펌프.12. The method of claim 11,
And the refrigerant flowing through the first refrigerant pipe is expanded while passing through the inside of the capillary tube. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 냉각수 또는 외부공기가 상기 냉각쿨러로 유입되는 제1냉각관; 및,
상기 냉각쿨러로 유입된 냉각수 또는 외부공기가 유출되는 제2냉각관;을 포함하는 가스히트펌프.
The method according to claim 1,
A first cooling pipe through which the cooling water or the outside air flows into the cooling cooler; And
And a second cooling pipe through which cooling water or outside air flowing into the cooling cooler flows out.
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