KR20200013738A - 히트펌프 - Google Patents

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KR20200013738A
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Abstract

본 발명은 히트펌프에 관한 것으로서, 구체적으로, 엔진에 의해 동력이 제공되며, 냉매를 압축하도록 형성된 압축기; 작동모드에 기초하여, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 선택적으로 안내되는 실내열교환기 및 실외열교환기; 공기와 가스연료의 혼합기를 상기 엔진을 향해 과급하기 위하여 상기 엔진의 상류에 배치되고, 팬하우징에 수용된 팬; 상기 팬하우징과 결합되며 고정자 및 회전자를 수용하는 모터하우징을 구비하고, 상기 회전자 및 상기 팬에 결합되는 회전축을 구비하는 모터; 및 상기 팬의 하류에 배치되어, 상기 팬의 토출단과 상기 엔진의 유입단을 선택적으로 연통시키거나 또는 상기 팬의 토출단과 상기 모터하우징을 선택적으로 연통시키는 제1밸브를 포함하는 히트펌프에 관한 것이다.

Description

히트펌프{Gas Heat pump}
본 발명은 히트펌프에 관한 것으로서, 구체적으로, 엔진에 혼합기를 과급하기 위한 수퍼차저가 적용된 히트펌프에 관한 것이다.
일반적으로 히트펌프는 냉매를 압축하는 압축기, 실내공기와 열교환하는 실내열교환기, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 실외공기와 열교환하는 실외열교환기를 포함한다.
상기 압축기 및 상기 실외열교환기는 실외기에 포함될 수 있고, 상기 팽창밸브 및 상기 실내열교환기는 실내기에 포함될 수 있다. 제품에 따라서, 상기 팽창밸브가 실외기에 포함되는 경우도 있다.
상기 압축기는 엔진에 의해 구동될 수 있다. 즉, 상기 엔진은 공기와 연료를 혼합한 혼합기의 연소를 통해 상기 압축기에 구동력을 제공할 수 있다.
한편, 종래의 히트펌프는 상기 엔진 내의 부압에 의해 혼합기를 상기 엔진 내로 유입시키기 때문에, 엔진에 공급되는 혼합기의 단위시간당 유량에 한계가 있는 문제가 있다.
엔진에 공급되는 혼합기의 단위시간당 유량의 한계는 엔진 출력의 한계를 의미할 수 있다. 따라서, 엔진의 출력 증대를 위하여, 엔진에 공급되는 혼합기의 단위시간당 유량을 증가시키기 위한 연구가 계속되고 있다.
또한, 혼합기를 과급하기 위한 팬을 구동시키는 모터를 향해 혼합기가 누설된 경우, 모터의 수명이 단축되거나 모터가 비효율적으로 구동되는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 엔진에 혼합기를 과급할 수 있는 히트펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 엔진에 혼합기를 과급하기 위한 모터에 혼합기의 누설로 인해 상기 모터의 수명이 빠르게 단축될 수 있는 것을 방지할 수 있는 히트펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위한 것으로서, 엔진에 의해 동력이 제공되며, 냉매를 압축하도록 형성된 압축기; 작동모드에 기초하여, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 선택적으로 안내되는 실내열교환기 및 실외열교환기; 공기와 가스연료의 혼합기를 상기 엔진을 향해 과급하기 위하여 상기 엔진의 상류에 배치되고, 팬하우징에 수용된 팬; 상기 팬하우징과 결합되며 고정자 및 회전자를 수용하는 모터하우징을 구비하고, 상기 회전자 및 상기 팬에 결합되는 회전축을 구비하는 모터; 및 상기 팬의 하류에 배치되어, 상기 팬의 토출단과 상기 엔진의 유입단을 선택적으로 연통시키거나 또는 상기 팬의 토출단과 상기 모터하우징을 선택적으로 연통시키는 제1밸브를 포함하는 히트펌프를 제공한다.
상기 제1밸브의 선택적 구동에 의해 모터 내부의 환기가 용이하게 수행될 수 있다.
상기 히트펌프는 상기 제1밸브의 하류에서 상기 제1밸브와 선택적으로 연통되어 상기 엔진을 향해 혼합기를 안내하는 혼합기 공급 유로; 및 상기 제1밸브의 하류에서 상기 제1밸브와 선택적으로 연통되어 상기 모터하우징 내로 공기를 안내하는 공기 공급 유로를 더 포함할 수 있다.
따라서, 엔진 작동시에는 상기 혼합기 공급 유로를 통해 엔진으로 혼합기가 안내될 수 있고, 모터 내부의 환기 시에는 상기 공기 공급 유로를 통해 상기 모터하우징 내로 공기가 안내될 수 있다.
상기 히트펌프는 상기 모터하우징에 연통되는 공기 토출 유로를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 공기 토출 유로와 상기 공기 공급 유로는 상기 모터하우징의 서로 다른 측면에 연통될 수 있다.
예를 들어, 상기 공기 공급 유로와 모터하우징의 연통방향은 상기 공기 토출 유로와 상기 모터하우징의 연통방향과 직교할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 팬하우징은 상기 모터하우징의 상측에 배치되고, 상기 공기 공급 유로는 상기 모터하우징의 측면에 연통되고, 상기 공기 토출 유로는 상기 모터하우징의 하면에 연통될 수 있다. 따라서, 상기 모터하우징 내의 환기가 효율적으로 수행될 수 있다.
상기 히트펌프는 공기 유로를 통해 공급되는 공기 및 상기 공기 유로와 독립적인 연료 유로를 통해 공급되는 연료를 혼합하도록 형성된 믹서; 상기 연료 유로에 구비되는 제2밸브; 및 상기 제1밸브, 상기 제2밸브 및 상기 모터를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 블로잉 모드에서 상기 제2밸브가 닫히고 상기 제1밸브가 상기 팬의 토출단과 상기 모터하우징을 연통시키도록 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는 상기 블로잉 모드에서, 상기 모터를 기설정된 속도로 회전시킬 수 있다. 따라서, 모터 내부의 환기를 위하여, 모터의 내부를 향하여 공기가 과급될 수 있다.
상기 블로잉 모드는 엔진의 구동 개시 전에 기설정된 시간 동안 상기 제어부에 의해 자동으로 실행될 수 있다. 또한, 상기 블로잉 모드는 엔진이 구동하고 정지된 후에 기설정된 시간 동안 상기 제어부에 의해 자동으로 실행될 수 있다.
따라서, 모터 내로 누설된 혼합기에 의해 발생될 수 있는 상기 모터의 수명 단축이 보다 방지될 수 있다.
상기 제어부는 엔진작동 모드에서, 상기 제2밸브가 열리고 상기 제1밸브가 상기 팬의 토출단과 상기 엔진의 유입단을 연통시키도록 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 엔진에 혼합기를 과급할 수 있는 히트펌프를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 엔진에 혼합기를 과급하기 위한 모터에 혼합기의 누설로 인한 상기 모터의 수명 단축을 방지할 수 있는 히트펌프를 제공할 수 있다.
도 1은 히트펌프를 나타내는 개념도이다.
도 2는 히트펌프에 구비되는 엔진에 대한 혼합기의 공급 경로를 나타내는 도면이다.
도 3은 블로잉 모드에서 공기의 유동 경로를 나타내는 도면이다.
도 4는 엔진작동 모드에서 혼합기의 유동 경로를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 히트펌프를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 히트펌프를 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프는 엔진(10)에 의해 구동되는 압축기(20), 실내열교환기(30) 및 실외열교환기(40)를 포함할 수 있다.
상기 엔진(10)은 연료에 의해 구동될 수 있다. 구체적으로, 상기 엔진(10)은 가스 연료(예를 들어, LNG)에 의해 구동될 수 있으며, 상기 압축기(20)에 동력을 제공할 수 있다. 이러한 엔진(10)에 대해서는 이하 다른 도면을 더 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 압축기(20)는 냉매를 압축하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 압축기(20)는 저온 저압의 냉매를 가압하여 고온 고압의 냉매로 만들도록 형성될 수 있다. 상기 압축기(20)는 히트펌프에 하나 이상이 구비될 수 있다. 상기 압축기(20)의 구동 동력은 상기 엔진(10)으로부터 제공 받을 수 있다.
상기 실내열교환기(30)는 냉매와 실내공기를 열교환시키도록 형성될 수 있다. 상기 실내열교환기(30)는 히트펌프의 냉방 모드에서 증발기로 작동되고, 히트펌프의 난방 모드에서 응축기로 작동될 수 있다.
상기 실외열교환기(40)는 냉매와 실외공기를 열교환시키도록 형성될 수 있다. 상기 실외열교환기(40)는 히트펌프의 냉방 모드에서 응축기로 작동되고, 히트펌프의 난방 모드에서 증발기로 작동될 수 있다.
상기 압축기(20)에서 토출된 냉매는 히트펌프의 작동모드에 기초하여 상기 실내열교환기(30) 및 상기 실외열교환기(40) 중 하나로 선택적으로 안내될 수 있다.
상기 히트펌프는 압축기(20)로부터 토출된 냉매의 진행 방향을 결정하기 위한 유로전환밸브(50)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 유로전환밸브(50)는 상기 압축기(20)로부터 토출된 냉매가 실내열교호환기(30) 및 실외열교환기(40) 중 하나를 향하도록 유로를 전환할 수 있다.
상기 유로전환밸브(50)는 난방모드에서 상기 압축기(20)로부터 토출된 냉매를 상기 실내열교환기(30)를 향해 안내하고, 냉방모드에서 상기 압축기(20)로부터 토출된 냉매를 상기 실외열교환기(40)를 향해 안내하도록 형성될 수 있다.
상기 히트펌프는 냉매를 감압하기 위한 팽창밸브(60)를 더 포함할 수 있다. 상기 팽창밸브(60)는 실내열교환기(30)와 실외열교환기(40) 사이에 구비될 수 있다. 상기 팽창밸브(60)는 실내열교환기(30)와 실외열교환기(40) 중 증발기로 기능하는 열교환기로 유입되는 냉매를 팽창시킬 수 있다. 다시 말해서, 상기 팽창밸브(60)는 실내열교환기(30)와 실외열교환기(40) 중 응축기로 작동하는 열교환기를 통과한 냉매를 팽창시키도록 형성될 수 있다.
상기 히트펌프는 압축기(20)로 유입되는 냉매를 기상 냉매와 액상 냉매로 분리하여 기상 냉매만 압축기(20)로 공급하는 어큐뮬레이터(70)를 더 포함할 수 있다. 상기 어큐뮬레이터(70)는 압축기(20) 압축기의 상류에 구비될 수 있다. 상기 어큐뮬레이터(70)는 실내열교환기(30) 또는 실외열교환기(40)에서 증발되어 압축기(20)를 향하는 이상냉매에서 기상 냉매만을 분리하여 압축기(20)로 안내하도록 형성될 수 있다.
한편, 전술한 엔진(10)은 공기와 연료의 혼합기를 연소시켜서 출력을 발생시킬 수 있다. 엔진(10)의 출력은 엔진(10)으로 공급되는 혼합기의 단위시간당 유량과도 관련이 있다. 예를 들어, 엔진(10)으로 공급되는 혼합기의 단위시간당 유량이 증가하면 엔진(10)의 출력이 증가될 수 있다.
이하, 다른 도면을 참조하여, 엔진(10)을 향해 혼합기를 과급하기 위한 구성(소위 '수퍼차저' 또는 '과급기'라고 함)에 대하여 설명한다.
도 2는 히트펌프에 구비되는 엔진에 대한 혼합기의 공급 경로를 나타내는 도면이다. 이하, 다른 설명이 없더라도, 특정 구성의 "상류"는 상기 특정 구성의 "전단"을 의미할 수 있고, 특정 구성의 "하류"는 상기 특정 구성의 "후단"을 의미할 수 있다. 또한, "연료"는 "가스연료"를 의미할 수 있으며, 예를 들어, 가스연료는 LNG가 될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프는 공기와 연료의 혼합기를 엔진(10)을 향해 과급하기 위한 팬(110) 및 상기 팬(110)을 구동시키는 모터(120)를 더 포함할 수 있다.
상기 팬(110)은 상기 엔진(10)의 상류에 배치될 수 있다. 상기 팬(110)의 구동에 의해 혼합기가 엔진(10)으로 과급될 수 있다. 즉, 상기 팬(110)의 구동에 의해 엔진(10)으로 공급되는 혼합기의 단위시간당 유량이 증가될 수 있고, 상기 엔진(10)의 출력이 증대될 수 있다.
상기 모터(120)는 외부 전원에 의해 구동될 수 있다. 상기 모터(120)에 의해 상기 팬(110)이 회전될 수 있다. 즉, 상기 모터(120)는 외부 전원에 의해 구동될 수 있으므로, 상기 모터(120)에 의한 상기 팬(110)의 구동이 능동적으로 수행될 수 있다.
이와 같이, 엔진(10)에 혼합기를 과급하기 위하여 모터(120)에 의해 구동되는 팬(110)은 소위 수퍼차저를 의미할 수 있다.
한편, 상기 팬(110)과 상기 모터(120)는 회전축에 의해 서로 연결되어 있으며, 회전축의 일측 둘레에는 베어링(미도시) 등이 구비될 수 있다. 즉, 팬(110)과 모터(120) 사이에는 결합 공차 등을 고려한 미세한 틈이 존재할 수 있다.
혼합기가 상기 팬(110)을 경유하는 과정에서, 혼합기의 일부가 모터(120)를 향해 누설될 수 있다. 모터(120)에 혼합기가 주기적으로 누설되는 경우, 혼합기는 공기보다 높은 점도를 형성하고 있어 모터(120)의 수명을 단축시킬 수 있을 뿐 아니라, 동일한 출력 대비 입력되는 부하가 높아질 수 있어 비효율을 야기할 수 있다.
따라서, 모터(120)를 향한 혼합기의 누설을 고려하여, 모터(120)의 내부를 적절히 환기시킬 필요가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 히트펌프는 상기 팬(110)의 하류에 배치되는 제1밸브(130)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1밸브(130)는 팬(110)의 토출단(112)과 모터(120)의 내부를 선택적으로 연통시키도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 제1밸브(130)는 팬(110)의 토출단(112)과 엔진(10)의 혼합기 유입단(11)을 선택적으로 연통시킬 수 있다. 또한, 상기 제1밸브(130)는 팬(110)의 토출단(112)과 모터(120)의 내측을 선택적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1밸브(130)는 3방(3-way) 밸브로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 팬(110)의 토출단(112)은 팬(110)에 의해 가압되는 혼합기 또는 공기가 팬(110)으로부터 토출되는 토출구를 의미할 수 있다. 또한, 엔진(10)의 혼합기 유입단(11)은 엔진(10)으로 혼합기가 유입되기 위한 엔진(10)의 유입구를 의미할 수 있다.
상기 제1밸브(130)에 의해 팬(110)의 토출단(112)과 모터(120)의 내측이 연통되며, 상기 모터(120)의 내부가 환기될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프는 상기 제1밸브(130)의 하류에 구비되는 혼합기 공급 유로(135) 및 공기 공급 유로(137)를 더 포함할 수 있다.
상기 혼합기 공급 유로(135)는 상기 제1밸브(130)와 선택적으로 연통될 수 있으며, 엔진(10)을 향해 혼합기를 안내하도록 형성될 수 있다.
상기 공기 공급 유로(137)는 상기 제1밸브(130)와 선택적으로 연통될 수 있으며, 상기 모터(120)를 향해 공기를 안내하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 히트펌프는 엔진작동 모드 및 블로잉 모드를 포함할 수 있다.
엔진작동 모드에서는 엔진(10)을 향해 혼합기가 공급되어 엔진(10)이 구동될 수 있다. 엔진작동 모드에서 히트펌프는 난방모드 및 냉방모드 중 하나로 작동될 수 있다.
엔진작동 모드에서는 상기 제1밸브(130)에 의해 팬(110)의 토출단(112)과 엔진(10)의 혼합기 유입단(11)이 연통될 수 있다. 즉, 엔진작동 모드에서는 상기 제1밸브(130)와 상기 혼합기 공급유로(135)가 연통되어 상기 엔진(10)을 향해 혼합기가 공급될 수 있다.
상기 혼합기 공급유로(135)에는 혼합기를 냉각하는 인터쿨러(150) 및 엔진(10)으로 유입되는 혼합기의 유량을 제어하는 스로틀밸브(160)가 구비될 수 있다.
상기 스로틀밸브(160)는 상기 인터쿨러(150)의 하류에 구비될 수 있다. 즉, 상기 제1밸브(130)와 상기 엔진(10) 사이에는 상기 인터쿨러(150)와 상기 스로틀밸브(160)가 순차적으로 구비될 수 있다.
인터쿨러(150)는 공냉식 또는 수냉식으로 혼합기를 냉각하도록 형성될 수 있다. 상기 인터쿨러(150)에 의해 혼합기가 냉각되면 엔진(10)으로 유입되는 혼합기의 밀도가 높아져서 연소 효율이 증대될 수 있다.
엔진(10)에는 혼합기가 연소된 후의 배기가스가 배출되는 배기유로(19)가 연결될 수 있다. 혼합기가 연소된 배기가스는 상기 배기유로(19)를 통해 엔진(10)의 외부로 배출될 수 있다.
블로잉 모드에서는 상기 제1밸브(130)에 의해 팬(110)의 토출단(112)과 모터(120)의 내측이 연통될 수 있다. 즉, 블로잉 모드에서는 상기 제1밸브(130)와 공기 공급 유로(137)가 연통되어 상기 모터(120)의 내측으로 공기가 공급될 수 있다.
상기 블로잉 모드에 의해서, 상기 팬(110)으로부터 상기 모터(120) 내로 누설된 혼합기가 모터(120)의 외측으로 배출될 수 있으며, 이에 따라, 모터(120)의 수명 단축이 방지될 수 있으며, 모터(120)가 비효율적으로 구동되는 것이 방지될 수 있다.
예를 들어, 상기 모터(120)에는 공기 토출 유로(139)가 연결될 수 있다. 상기 공기 토출 유로(139)는 모터(120)의 내부와 연통될 수 있다. 그리고, 상기 공기 토출 유로(139)는 상기 공기 공급 유로(137)와 상이한 위치에서 상기 모터(120)에 연통될 수 있다.
따라서, 상기 블로잉 모드에서 상기 공기 공급 유로(137)를 통해 모터(120) 내측으로 공기가 유입되고, 상기 모터(120) 내부의 공기 또는 혼합기는 상기 공기 토출 유로(139)를 통해 모터(120) 외부로 배출될 수 있다.
한편, 모터(120) 내로 누설된 혼합기를 모터(120) 외로 배출시키기 위하여, 상기 블로잉 모드에서는 상기 공기 공급 유로(137)를 통하여 상기 모터(120) 내로 공기만 공급되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 히트펌프는 상기 팬(110)의 상류에 구비되는 믹서(140)를 포함할 수 있다. 상기 믹서(140)는 공기와 연료를 혼합하도록 형성될 수 있다. 공기유로(145)를 통해 상기 믹서(140) 내로 외부공기가 공급되고, 연료유로(147)를 통해 상기 믹서(140) 내로 연료가 공급될 수 있다.
상기 공기유로(145)에는 도시되지 않은 필터가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 연료유로(147)에는 개도조절 가능한 제2밸브(170)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 제2밸브(170)는 열리고 닫힐 뿐만 아니라, 개도 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
전술한 모터(120), 제1밸브(130) 및 제2밸브(170)는 제어부(190)에 의해 제어될 수 있다.
블로잉 모드에서 모터(120) 내부로 공기만 공급되도록 하기 위하여, 상기 제2밸브(170)는 닫히고 상기 제1밸브(130)는 상기 팬(110)의 토출단(112)과 상기 모터(120)의 내부를 연통시키도록 작동되는 것이 바람직하다.
즉, 제어부(190)는 블로잉 모드에서 상기 제2밸브(170)가 닫히고 상기 제1밸브(130)가 상기 팬(110)의 토출단(112)과 상기 모터(120)의 내부를 연통시키도록 상기 제1밸브(130) 및 상기 제2밸브(170)를 제어할 수 있다.
따라서, 상기 팬(110)으로부터 상기 모터(120)의 내부로 누설될 수 있는 혼합기가 상기 블로잉 모드를 통해 모터(120) 외부로 배출될 수 있으며, 이에 따라, 모터(120)의 수명단축이 방지될 수 있으며, 모터(120)가 비효율적으로 구동되는 것이 방지될 수 있다.
이하, 다른 도면들을 더 참조하여, 블로잉 모드와 엔진작동 모드에서, 제1밸브(130)의 제어를 통한 공기 및 혼합기의 유동에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 블로잉 모드에서 공기의 유동 경로를 나타내는 도면이다.
도 2 및 3을 함께 참조하면, 팬(110)은 팬하우징(115)에 수용될 수 있다. 상기 팬하우징(115)에는 팬(110)을 향해 공기 또는 혼합기가 유입되는 유입단(111) 및 팬(110)의 구동에 의해 가압된 공기 또는 혼합기가 토출되는 토출단(112)이 구비될 수 있다.
전술한 팬(110)의 유입단 및 토출단은 팬하우징(115)의 유입단 및 토출단을 의미할 수 있다.
상기 팬(110)은 회전축 방향으로 공기 또는 혼합기가 유입되고 가압된 공기 또는 혼합기가 상기 회전축에 수직인 방향으로 토출되는 3D 팬으로 형성될 수 있다.
도시된 실시예에서, 상기 모터(120)는 상기 팬(110)의 상측 또는 하측에서 상기 팬(110)에 결합될 수 있다.
구체적으로, 상기 모터(120)는 외관을 형성하는 모터하우징(125), 상기 모터하우징(125) 내에 수용되는 고정자(127) 및 상기 고정자(127)의 반경방향 내측에 구비되는 회전자(129)를 포함할 수 있다.
상기 모터하우징(125)는 상기 팬하우징(115)의 상측 또는 하측에서 상기 팬하우징(115)에 밀봉 결합될 수 있다. 도시된 실시예에서, 모터하우징(125)은 팬하우징(115)의 하측에 결합되어 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 회전자(129)에는 회전축(123)이 결합될 수 있다. 또한, 상기 회전축(123)의 길이방향 일 단부는 상기 팬(110)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 회전축(123)의 길이방향 일 단부는 상기 팬(110)의 중앙부에 결합될 수 있다.
상기 모터하우징(125) 내에는 상기 회전축(123)을 지지하는 하나 이상의 베어링(124)이 구비될 수 있다.
상기 팬하우징(115)에 구비되는 유입단(111)은 상기 회전축(123)의 연장방향으로 공기 또는 혼합기를 안내하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 유입단(111)은 상기 팬(110)의 상측에서 상기 회전축의 연장방향으로 연장하도록 형성될 수 있다.
따라서, 상기 팬(110)이 구동되면 상기 유입단(111)을 통하여 그리고 상기 회전축(123)에 평행하는 방향으로 공기 또는 혼합기가 상기 팬하우징(115) 내로 안내될 수 있다. 그리고, 팬(110)에 의해 가압된 공기 또는 혼합기는 상기 회전축(123)에 수직인 방향(즉, 상기 팬(110)의 반경방향 외측)을 향하여 연장되는 상기 토출단(112)을 통해 토출될 수 있다.
상기 토출단(112)을 통해 토출된 공기 또는 혼합기는 제1밸브(130)를 경유하여 혼합기 공급 유로(135) 및 공기 공급 유로(137) 중 하나로 안내될 수 있다.
즉, 전술한 바와 같이, 상기 제1밸브(130)는 팬(110)의 토출단(112)과 엔진(10)의 혼합기 유입단(11)을 선택적으로 연통시키거나, 또는 팬(110)의 토출단(112)과 상기 모터하우징(125)을 선택적으로 연통시킬 수 있다.
도 3은 블로잉 모드에서 공기의 유동 경로를 나타낸 것으로서, 상기 토출단(112)을 통해 토출된 공기는 제1밸브(130)를 경유하여 공기 공급 유로(137)로 안내될 수 있다.
즉, 블로잉 모드에서는 전술한 바와 같이, 연료유로(147)에 구비되는 제2밸브(170)가 닫히고(도 2 참조), 상기 팬(110)의 하류에 배치되는 제1밸브(130)는 팬(110)의 토출단(112)과 상기 모터하우징(125)을 연통시키도록 제어부(190)에 의해 제어될 수 있다.
상기 공기 공급 유로(137)는 상기 모터하우징(125)(즉, 모터하우징의 내부)에 연통될 수 있다. 그리고, 공기 토출 유로(139) 또한 상기 모터하우징(125)에 연통될 수 있다.
한편, 상기 공기 공급 유로(137)와 상기 공기 토출 유로(139)가 동일한 방향으로 연장되거나, 동일선 상에 배치되면, 공기에 의한 모터하우징(125) 내의 환기가 효율적으로 이루어질 수 없다.
따라서, 모터하우징(125)의 환기 효율을 높이기 위하여, 상기 공기 공급 유로(137)와 상기 공기 토출 유로(139)는 상기 모터하우징(125)의 서로 다른 측면에 연통되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 공기 공급 유로(137)와 상기 모터하우징(125)의 연통방향은 상기 공기 토출 유로(139)와 상기 모터하우징(139)의 연통방향과 직교할 수 있다. 도시된 실시예에서, 상기 공기 공급 유로(137)은 상기 모터하우징(125)의 측면에 연통되고, 상기 공기 토출 유로(139)는 상기 모터하우징(125)의 하면에 연통될 수 있다.
따라서, 공기 공급 유로(137)를 통해 모터하우징(125) 내로 유입된 공기의 유동 방향이 수직으로 바뀌면서 상기 공기 토출 유로(139)를 통해 토출되므로, 상기 모터하우징(139) 내의 환기 효율이 증대될 수 있다.
도 3에 도시된 블로잉 모드에서는 도 2에 도시된 제2밸브(170)가 닫힌 상태로, 모터(120)가 기설정된 속도로 회전될 수 있다. 즉, 모터(120)의 회전축(123)이 기설정된 RPM으로 회전될 수 있다.
공기유로(145)를 통해 유입된 공기는 팬(110)에 의해 가압되고, 가압된 공기는 제1밸브(130) 및 공기 공급 유로(137)를 순차적으로 경유하여 모터하우징(125) 내로 유입될 수 있다.
그리고, 상기 모터하우징(125) 내로 유입된 공기가 공기 토출 유로(139)로 토출되는 과정에서, 상기 모터하우징(125)의 내부가 환기될 수 있다. 상기 공기 토출유로(139)에는 공기 토출 밸브(139')가 구비될 수 있다. 블로잉 모드에서 상기 공기 토출 밸브(139')는 개방되도록 전술한 제어부(190)에 의해 제어될 수 있다.
상기 블로잉 모드는 모터(120)로 누설되는 혼합기를 상기 모터하우징(125)의 외부로 배출하기 위한 것으로서, 특정 시점에 기설정된 시간 동안 자동으로 수행되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 엔진(10)의 구동 직전 또는 엔진(10)이 구동하고 정지된 직후에 모터(120) 내에 혼합기가 존재할 가능성이 높으며, 추후, 모터(120)가 다시 구동되는 경우 잔존한 혼합기에 의해 모터(120)의 효율이 떨어질 수 있다.
따라서, 상기 블로잉 모드는 엔진(10)의 구동 개시 전에 기설정된 시간 동안 전술한 제어부(190)에 의해 자동으로 실행될 수 있다. 즉, 엔진(10)의 구동 개시 명령이 입력되면, 기설정된 시간 동안 블로잉 모드가 자동으로 실행된 후에 엔진(10)의 구동이 개시될 수 있다.
또한, 상기 블로잉 모드는 엔진(10)이 구동하고 정지된 후에 기설정된 시간 동안 상기 제어부(190)에 의해 자동으로 실행될 수 있다. 즉, 엔진(10)의 구동 정지 명령이 입력되면, 엔진(10)의 구동 정지 후에 기설정된 시간 동안 상기 블로잉 모드가 자동으로 실행될 수 있다.
상기와 같은 블로잉 모드의 자동 실행에 의해, 모터(120)를 향한 혼합기 누설에 의해 모터(120)의 수명이 단축되고 모터(120)가 비효율적으로 구동되는 것이 방지될 수 있다.
이하, 다른 도면을 참조하여, 혼합기가 엔진으로 공급되어 엔진이 작동되는 엔진작동 모드에 대하여 설명한다.
도 4는 엔진작동 모드에서 혼합기의 유동 경로를 나타내는 도면이다. 이하, 도 3과 중복되는 구성에 대한 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
엔진작동 모드에서는 도 2에 도시된 제2밸브(170)가 개방된 상태로, 모터(120)가 기설정된 속도로 회전될 수 있다. 즉, 모터(120)의 회전축(123)이 기설정된 RPM으로 회전될 수 있다. 따라서, 공기와 연료의 혼합기가 팬(110)을 향해 공급될 수 있다.
도 4는 엔잔작동 모드에서 공기의 유동 경로를 나타낸 것으로서, 상기 토출단(112)을 통해 토출된 혼합기는 제1밸브(130)를 경유하여 혼합기 공급 유로(135)로 안내될 수 있다. 제1밸브(130)에 의해 상기 토출단(112)과 혼합기 공급 유로(135)가 연통될 수 있다.
즉, 엔진작동 모드에서는 전술한 바와 같이, 연료유로(147)에 구비되는 제2밸브(170)가 열리고(도 2 참조), 상기 팬(110)의 하류에 배치되는 제1밸브(130)는 팬(110)의 토출단(112)과 상기 엔진(10)의 유입단(11)을 연통시키도록 제어부(190)에 의해 제어될 수 있다.
따라서, 상기 팬(110)에 의해 가압된 혼합기는 상기 혼합기 공급 유로(135)를 통해 엔진(10)으로 유입되어, 엔진(10) 내에서 연소될 수 있다.
전술한 바와 같이, 혼합기는 팬하우징(115)에 구비된 유입단(111)을 통해 회전축(123)에 평행한 방향으로 팬하우징(115) 내로 유입될 수 있다. 그리고, 상기 혼합기가 상기 유입단(111)을 통해 유입되는 방향은 모터(120)를 향하는 방향이 될 수 있다.
한편, 상기 팬하우징(115)과 모터(120)의 모터하우징(125) 사이에는 회전축(123)의 회전을 위하여 미세한 틈이 존재할 수 있다. 예를 들어, 회전축(123)과 베어링(124) 사이 및 베어링(124)과 모터하우징(125) 사이 등에 미세한 틈이 존재할 수 있다.
따라서, 상기 팬하우징(115) 내로 유입되는 혼합기의 대부분은 상기 팬(110)에 의해 가압되어 혼합기 공급 유로(135)로 안내되나. 혼합기의 일부가 상기 미세한 틈을 통해 모터(120) 내측으로 누설될 수 있다.
이러한 혼합기 누설에 의한 모터(120)의 수명단축과 모터(120)의 비효율적 구동은 도 3을 통해 설명한 블로잉 모드를 통하여 방지될 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10 엔진 20 압축기
30 실내열교환기 40 실외열교환기
110 팬 120 모터
130 제1밸브 140 믹서
150 인터쿨러 160 스로틀밸브
170 제2밸브

Claims (8)

  1. 엔진에 의해 동력이 제공되며, 냉매를 압축하도록 형성된 압축기;
    작동모드에 기초하여, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 선택적으로 안내되는 실내열교환기 및 실외열교환기;
    공기와 가스연료의 혼합기를 상기 엔진을 향해 과급하기 위하여 상기 엔진의 상류에 배치되고, 팬하우징에 수용된 팬;
    상기 팬하우징과 결합되며 고정자 및 회전자를 수용하는 모터하우징을 구비하고, 상기 회전자 및 상기 팬에 결합되는 회전축을 구비하는 모터;
    상기 모터하우징에 연통되는 공기 토출 유로;
    상기 팬의 하류에 배치되어, 상기 팬의 토출단과 상기 엔진의 유입단을 선택적으로 연통시키거나 또는 상기 팬의 토출단과 상기 모터하우징을 선택적으로 연통시키는 제1밸브;
    상기 팬의 상류에 배치되며, 공기 유로를 통해 공급되는 공기 및 상기 공기 유로와 독립적인 연료 유로를 통해 공급되는 연료를 혼합하도록 형성된 믹서;
    상기 연료 유로에 구비되는 제2밸브; 및
    상기 제1밸브, 상기 제2밸브 및 상기 모터를 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는 블로잉 모드에서 공기가 상기 팬의 토출단과 상기 모터하우징과 상기 공기 토출 유로를 유동하도록 상기 제2밸브를 닫으며, 상기 제1밸브를 상기 팬의 토출단과 상기 모터하우징을 연통시키게 제어하고, 엔진작동 모드에서 혼합기가 상기 팬의 토출단과 상기 엔진의 유입단을 유동하도록 상기 제2밸브를 열며, 상기 제1밸브를 상기 팬의 토출단과 상기 엔진의 유입단을 연통시키게 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1밸브의 하류에서 상기 제1밸브와 선택적으로 연통되어 상기 엔진을 향해 혼합기를 안내하는 혼합기 공급 유로; 및
    상기 제1밸브의 하류에서 상기 제1밸브와 선택적으로 연통되어 상기 모터하우징 내로 공기를 안내하는 공기 공급 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공기 토출 유로와 상기 공기 공급 유로는 상기 모터하우징의 서로 다른 측면에 연통되는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공기 공급 유로와 모터하우징의 연통방향은 상기 공기 토출 유로와 상기 모터하우징의 연통방향과 직교하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 팬하우징은 상기 모터하우징의 상측에 배치되고,
    상기 공기 공급 유로는 상기 모터하우징의 측면에 연통되고, 상기 공기 토출 유로는 상기 모터하우징의 하면에 연통되는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 블로잉 모드에서, 상기 모터를 기설정된 속도로 회전시키는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 블로잉 모드는 엔진의 구동 개시 전에 기설정된 시간 동안 상기 제어부에 의해 자동으로 실행되는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 블로잉 모드는 엔진이 구동하고 정지된 후에 기설정된 시간 동안 상기 제어부에 의해 자동으로 실행되는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
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