KR20210061731A - Gas heat-pump system - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a gas heat-pump system, which is configured to directly cool an engine by using a refrigerant circulating in an air conditioning module to omit a cooling module for circulation of cooling water.

Description

가스 히트펌프 시스템{GAS HEAT-PUMP SYSTEM}Gas heat pump system {GAS HEAT-PUMP SYSTEM}

본 발명은, 가스 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는 공기 조화 모듈에서 순환하는 냉매를 이용하여 엔진을 직접 냉각하도록 구성하여 냉각수 순환을 위한 냉각 모듈을 생략할 수 있는 가스 히트펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a gas heat pump system, and more particularly, to a gas heat pump system configured to directly cool an engine using a refrigerant circulating in an air conditioning module so that a cooling module for circulating coolant can be omitted. .

히트펌프 시스템은 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있는 냉동 사이클이 구비되는 시스템으로서, 온수 공급장치 또는 냉난방 장치와 연동될 수 있다. The heat pump system is a system provided with a refrigeration cycle capable of performing a cooling or heating operation, and may be interlocked with a hot water supply device or a cooling and heating device.

즉, 냉동 사이클의 냉매와 소정의 축열 매체가 열교환하여 얻어진 열원을 이용하여 온수를 생산하거나, 냉난방을 위한 공기 조화를 수행할 수 있다.That is, hot water may be produced using a heat source obtained by heat exchange between the refrigerant in the refrigeration cycle and a predetermined heat storage medium, or air conditioning for cooling and heating may be performed.

이러한 냉동 사이클에는, 냉매의 압축을 위한 압축기, 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 응축기에서 응축된 냉매를 감압하는 팽창장치 및 감압된 냉매를 증발시키는 증발기가 포함되어 구성되는 것이 일반적이다.Such a refrigeration cycle generally includes a compressor for compressing the refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant compressed by the compressor, an expansion device for decompressing the refrigerant condensed by the condenser, and an evaporator for evaporating the reduced refrigerant.

히트펌프 시스템은, 압축기를 구동하기 위한 구동원의 형식에 따라 전동 히트펌프 시스템과 가스 히트펌프 시스템으로 구분될 수 있다. The heat pump system may be classified into an electric heat pump system and a gas heat pump system according to a type of a drive source for driving a compressor.

전동 히트펌프 시스템은 부하 용량이 크지 않은 가정용으로 적합하다.The electric heat pump system is suitable for home use where the load capacity is not large.

가스 히트펌프 시스템은 부하 용량이 대단히 큰 산업용 또는 대형 빌딩에 적합하다. Gas heat pump systems are suitable for industrial or large buildings with very large load capacities.

따라서 가스 히트펌프 시스템은 이러한 고부하 용량에 맞는 대용량의 압축기를 구동하기 위하여 전동 모터가 아닌 가스 엔진을 이용한다.Therefore, the gas heat pump system uses a gas engine rather than an electric motor to drive a large-capacity compressor suitable for such a high load capacity.

가스 엔진은 실린더에서 공기와 가스 연료가 혼합된 혼합기를 연소시켜 발생되는 에너지를 이용한다.Gas engines use energy generated by combusting a mixture of air and gas fuel in a cylinder.

따라서 가스 엔진은 일반적인 차량용 엔진과 유사하게 냉각수를 이용하여 엔진을 냉각할 수 있도록 소위 워터재킷으로 불리우는 냉각 유로가 구비된다.Therefore, the gas engine is provided with a cooling channel called a water jacket so that the engine can be cooled using coolant, similar to a general vehicle engine.

엔진의 냉각 유로에는, 냉각수 배관과, 냉각수 펌프와, 방열기와, 배기가스 열교환기 등 다수의 부품들을 포함하는 냉각 모듈이 연결된다.A cooling module including a plurality of components, such as a cooling water pipe, a cooling water pump, a radiator, and an exhaust gas heat exchanger, is connected to the cooling passage of the engine.

이와 관련하여, 한국등록특허공보 제10-1944831에는, 냉각수 순환 펌프, 삼방밸브, 보조 열교환기, 방열기 및 이들을 연결하는 냉각수 배관을 포함하는 냉각 모듈을 구비한 가스 히트엔진 시스템에 관한 구성이 공개되어 있다.In this regard, Korean Patent Publication No. 10-1944831 discloses a configuration related to a gas heat engine system having a cooling module including a cooling water circulation pump, a three-way valve, an auxiliary heat exchanger, a radiator, and a cooling water pipe connecting them. have.

해당 선행문헌에 개시된 구성은, 상당히 단순화된 냉각 모듈에 관한 구성을 포함하고 있다.The configuration disclosed in the prior document includes a configuration related to a considerably simplified cooling module.

그러나 고냉방/난방부하에 대응하기 위해 가스 히트펌프 시스템이 점차 고효율화 및 대형화되고 있는 추세에 있다.However, in order to cope with high cooling/heating loads, gas heat pump systems are gradually becoming more efficient and larger.

이러한 고효율화 및 대형화 추세에 따라 냉각 모듈의 구성도 점차 복잡해지고, 구비되어야 할 부품수도 점점 늘어나고 있다.According to this trend of high efficiency and large size, the configuration of the cooling module is gradually becoming more complex, and the number of parts to be provided is gradually increasing.

한국등록특허공보 제10-1944831호Korean Registered Patent Publication No. 10-1944831

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 공기 조화 모듈에서 순환하는 냉매를 이용하여 엔진을 직접 냉각하도록 구성하여 냉각수 순환을 위한 냉각 모듈을 생략함으로써 전체적으로 부품수가 감소되고 제조 비용이 절감될 수 있는 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above-described problems, and by configuring the engine to directly cool the engine using the refrigerant circulating in the air conditioning module, and omitting the cooling module for circulating coolant, the total number of parts is reduced and the manufacturing cost is reduced. It is an object of the present invention to provide a gas heat pump system that can be reduced.

전술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 가스 히트펌프 시스템은, 냉매를 압축하여 토출하는 압축기; 상기 압축기의 구동력을 생성하고, 내부에 냉각 유로가 형성된 가스 엔진; 상기 압축기로부터 토출된 냉매의 방향을 전환하는 사방밸브; 및 상기 사방밸브와 상기 엔진의 냉각 유로를 유체 연결하고, 내부에서 냉매가 유동하는 연결 배관;을 포함하여 구성된다.In order to solve the above problems, a gas heat pump system according to the present invention includes: a compressor for compressing and discharging a refrigerant; A gas engine that generates driving force of the compressor and has a cooling flow path therein; A four-way valve for changing the direction of the refrigerant discharged from the compressor; And a connection pipe that fluidly connects the four-way valve and the cooling passage of the engine, and through which a refrigerant flows.

또한, 상기 연결 배관 상에 설치되고, 상기 연결 배관을 통해 유동하는 냉매에 포함된 오일을 분리하는 오일분리기를 더 포함한다.In addition, the oil separator is installed on the connection pipe and further includes an oil separator for separating oil contained in the refrigerant flowing through the connection pipe.

또한, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 온도를 낮추는 배기가스 열교환기를 더 포함하고, 상기 배기가스 열교환기는, 상기 배기가스와 상기 연결 배관을 통해 유동하는 냉매 사이에서 열교환이 발생하도록 구성된다.Further, the exhaust gas heat exchanger further includes an exhaust gas heat exchanger for lowering the temperature of the exhaust gas discharged from the engine, and the exhaust gas heat exchanger is configured to generate heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant flowing through the connection pipe.

또한, 냉방 모드 운전시, 상기 압축기로부터 토출된 냉매는, 상기 사방밸브를 거쳐 상기 연결 배관을 통해 상기 엔진의 냉각 유로로 안내된다.In addition, during the cooling mode operation, the refrigerant discharged from the compressor is guided to the cooling passage of the engine through the connection pipe through the four-way valve.

또한, 상기 엔진의 냉각 유로와 유체 연결된 실외 열교환기를 더 포함하고, 상기 냉방 모드 운전시에, 상기 엔진의 냉각 유로로부터 배출된 냉매는 상기 실외 열교환기로 유입된다.Further, an outdoor heat exchanger fluidly connected to the cooling channel of the engine is further included, and during the cooling mode operation, the refrigerant discharged from the cooling channel of the engine flows into the outdoor heat exchanger.

또한, 난방 모드 운전시, 상기 엔진의 냉각 유로로부터 배출된 냉매는 상기 연결 배관을 통해 상기 사방밸브로 안내되고, 상기 사방밸브를 통과한 냉매는 상기 압축기로 유입된다.In addition, during the heating mode operation, the refrigerant discharged from the cooling passage of the engine is guided to the four-way valve through the connection pipe, and the refrigerant passing through the four-way valve is introduced into the compressor.

또한, 상기 엔진의 냉각 유로와 유체 연결된 실외 열교환기를 더 포함하고, 상기 난방 모드 운전시에, 상기 실외 열교환기로부터 배출된 냉매는 상기 엔진의 냉각 유로로 유입된다.In addition, an outdoor heat exchanger fluidly connected to the cooling flow path of the engine may be further included, and during the heating mode operation, the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger flows into the cooling flow path of the engine.

또한, 상기 실외 열교환기는, 각각 내부에서 유동하는 냉매와 외기 사이에서 열교환이 이루어지도록 구성되는 제1 열교환부 및 제2 열교환부를 포함한다.In addition, the outdoor heat exchanger includes a first heat exchange unit and a second heat exchange unit configured to perform heat exchange between the refrigerant flowing inside and outside air, respectively.

또한, 상기 제1 열교환부와 상기 제2 열교환부는 병렬 형태로 유체 연결된다.In addition, the first heat exchange part and the second heat exchange part are fluidly connected in parallel.

또한, 상기 제1 열교환부와 상기 제2 열교환부는 직렬 형태로 유체 연결된다. In addition, the first heat exchange part and the second heat exchange part are fluidly connected in series.

본 발명에 따른 가스 히트펌프 시스템은, 공기 조화 모듈에서 순환하는 냉매를 이용하여 엔진을 직접 냉각하도록 구성하여 냉각수 순환을 위한 냉각 모듈을 생략함으로써 전체적으로 부품수가 감소되고 제조 비용이 절감할 수 있는 효과를 갖는다.The gas heat pump system according to the present invention is configured to directly cool the engine using the refrigerant circulating in the air conditioning module, thereby omitting the cooling module for circulating coolant, thereby reducing the number of parts and manufacturing cost as a whole. Have.

도 1은 냉각 모듈이 포함된 가스 히트펌프 시스템의 구성을 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 가스 히트펌프 시스템을 구성하는 구성요소 중 냉각 모듈의 재료비 비중을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 1에 도시된 가스 히트펌프 시스템 상의 냉매 순환 과정에 따른 냉매의 온도-엔트로피 선도이다.
도 6은 도 3에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템 상의 냉매 순환 과정에 따른 냉매의 온도-엔트로피 선도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 실외 열교환기의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of a gas heat pump system including a cooling module.
FIG. 2 is a diagram for explaining a specific gravity of a material cost of a cooling module among components constituting the gas heat pump system of FIG. 1.
3 and 4 are schematic diagrams showing the configuration of a gas heat pump system according to an embodiment of the present invention.
5 is a temperature-entropy diagram of a refrigerant according to a refrigerant circulation process in the gas heat pump system shown in FIG. 1.
6 is a temperature-entropy diagram of a refrigerant according to a refrigerant circulation process in a gas heat pump system according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 3.
7 and 8 are schematic diagrams for explaining the configuration of an outdoor heat exchanger of a gas heat pump system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. This is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, and should be construed as including all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements may not be limited by terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.

"및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The term “and/or” includes a combination of a plurality of related described items or any of a plurality of related described items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is said that it is directly connected to or may be connected to the other component, but other components may exist in the middle. Can be understood. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it may be understood that the other component does not exist in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and one or more other features It may be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다. Unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms may have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary may be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, it is interpreted as an ideal or excessively formal meaning. It may not be.

아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, the following embodiments are provided to more completely describe to those with average knowledge in the art, and the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.

도 1은 냉각 모듈이 포함된 가스 히트펌프 시스템의 구성을 나타내는 개략 구성도이며, 도 2는 도 1의 가스 히트펌프 시스템을 구성하는 구성요소 중 냉각 모듈의 재료비 비중을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a gas heat pump system including a cooling module, and FIG. 2 is a diagram for explaining a specific gravity of a material cost of a cooling module among components constituting the gas heat pump system of FIG. 1.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 가스 히트펌프 시스템(10)은, 공기 조화 모듈, 엔진 모듈, 및 냉각 모듈을 포함한다.As shown in FIG. 1, in general, the gas heat pump system 10 includes an air conditioning module, an engine module, and a cooling module.

공기 조화 모듈은 냉매 사이클을 구성하는 다수의 부품을 포함한다. The air conditioning module includes a plurality of components constituting a refrigerant cycle.

예시적으로, 공기 조화 모듈은, 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 압축기(110)에서 압축된 냉매의 방향을 전환하여 주는 사방밸브(115)를 포함한다. Exemplarily, the air conditioning module includes a compressor 110 for compressing a refrigerant and a four-way valve 115 for changing a direction of the refrigerant compressed by the compressor 110.

공기 조화 모듈은, 실외 열교환기(120) 및 실내 열교환기(140)를 더 포함한다. The air conditioning module further includes an outdoor heat exchanger 120 and an indoor heat exchanger 140.

실외 열교환기(120)는 실외 측에 배치되는 실외기의 내부에 배치되고, 실내 열교환기(140)는 실내측에 배치되는 실내기의 내부에 배치될 수 있다. The outdoor heat exchanger 120 may be disposed inside the outdoor unit disposed on the outdoor side, and the indoor heat exchanger 140 may be disposed inside the indoor unit disposed on the indoor side.

사방밸브(115)를 통과한 냉매는 실외 열교환기(120) 또는 실내 열교환기(140)로 유동할 수 있다. The refrigerant passing through the four-way valve 115 may flow to the outdoor heat exchanger 120 or the indoor heat exchanger 140.

도 1에 도시된 시스템의 구성들은 실내 열교환기(140) 및 실내 팽창장치(145)를 제외하고 실외측, 즉 실외기의 내부에 배치될 수 있다. Components of the system shown in FIG. 1 may be disposed outside the indoor heat exchanger 140 and the indoor expansion device 145, that is, inside the outdoor unit.

가스 히트펌프 시스템(10)이 냉방 운전 모드로 운전될 경우, 사방밸브(115)를 통과한 냉매는 실외 열교환기(120)를 거쳐 실내 열교환기(140) 측으로 유동할 수 있다. When the gas heat pump system 10 is operated in the cooling operation mode, the refrigerant passing through the four-way valve 115 may flow toward the indoor heat exchanger 140 through the outdoor heat exchanger 120.

반면에, 가스 엔진 히트펌프 시스템(10)이 난방 운전 모드로 운전될 경우, 사방밸브(115)를 통과한 냉매는 실내 열교환기(140)를 거쳐 실외 열교환기(120) 측으로 유동할 수 있다. On the other hand, when the gas engine heat pump system 10 is operated in the heating operation mode, the refrigerant passing through the four-way valve 115 may flow toward the outdoor heat exchanger 120 through the indoor heat exchanger 140.

공기 조화 모듈은, 압축기(110), 실외 열교환기(120) 및 실내 열교환기(140) 등을 연결하여 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매 배관(170, 실선 유로)을 더 포함한다. The air conditioning module further includes a refrigerant pipe 170 (solid line flow path) connecting the compressor 110, the outdoor heat exchanger 120, and the indoor heat exchanger 140 to guide the flow of the refrigerant.

이하에서는 일반적인 가스 히트펌프 시스템(10)의 구성에 대하여, 먼저 냉방 운전 모드를 기준으로 설명한다.Hereinafter, a configuration of a general gas heat pump system 10 will be described based on a cooling operation mode.

실외 열교환기(120)로 유동한 냉매는 외기와 열교환하여 응축될 수 있다. 실외 열교환기(120)의 일측에는 외기를 불어주는 실외 팬(122)이 배치될 수 있다.The refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger 120 may be condensed by heat exchange with outside air. An outdoor fan 122 for blowing outside air may be disposed on one side of the outdoor heat exchanger 120.

실외 열교환기(120)의 출구 측에는, 냉매를 감압하기 위한 메인 팽창 장치(125)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 메인 팽창 장치(125)는, 전자 팽창 밸브(Electronic expansion valve, EEV)를 포함할 수 있고, 전자 팽창 밸브(EEV)는 펄스 폭 변조 방식으로 제어할 수 있다. 따라서, 펄스를 증가(+)시키는 경우 메인 팽창 장치(125)의 개도량이 증가하고, 펄수를 감소(-)시키는 경우 메인 팽창 장치(125)의 개도량이 감소할 수 있다.On the outlet side of the outdoor heat exchanger 120, a main expansion device 125 for depressurizing the refrigerant may be provided. For example, the main expansion device 125 may include an electronic expansion valve (EEV), and the electronic expansion valve (EEV) may be controlled by a pulse width modulation method. Accordingly, when the pulse is increased (+), the opening amount of the main expansion device 125 is increased, and when the number of pulses is decreased (-), the opening amount of the main expansion device 125 may be decreased.

냉방 운전 시, 메인 팽창 장치(125)는 풀 오픈(full open) 되어 냉매의 감압 작용을 수행하지 않는다.During the cooling operation, the main expansion device 125 is fully open and does not decompress the refrigerant.

메인 팽창 장치(125)의 출구 측에는, 냉매를 추가 냉각하기 위한 과냉각 열교환기(130)가 제공될 수 있다. 그리고 과냉각 열교환기(130)에는, 과냉각 유로(132)가 연결될 수 있다. 과냉각 유로(132)는 냉매 배관(170)으로부터 분지되어 과냉각 열교환기(130)에 연결될 수 있다. At the outlet side of the main expansion device 125, a subcooling heat exchanger 130 for additionally cooling the refrigerant may be provided. In addition, a subcooling flow path 132 may be connected to the subcooling heat exchanger 130. The subcooling flow path 132 may be branched from the refrigerant pipe 170 and connected to the subcooling heat exchanger 130.

그리고 과냉각 유로(132)에는, 과냉각 팽창 장치(135)가 설치될 수 있다. 과냉각 유로(132)를 유동하는 냉매는 과냉각 팽창 장치(135)를 통과하면서 감압될 수 있다. In addition, a supercooling expansion device 135 may be installed in the supercooling flow path 132. The refrigerant flowing through the subcooling passage 132 may be depressurized while passing through the supercooling expansion device 135.

과냉각 열교환기(130)에서는, 냉매 배관(170)의 냉매와 과냉각 유로(132)의 냉매 간에 열교환이 이루어질 수 있다. 열교환 과정에서, 냉매 배관(170)의 냉매는 과냉되며, 과냉각 유로(132)의 냉매는 흡열한다.In the subcooling heat exchanger 130, heat exchange may be performed between the refrigerant in the refrigerant pipe 170 and the refrigerant in the subcooling passage 132. During the heat exchange process, the refrigerant in the refrigerant pipe 170 is supercooled, and the refrigerant in the subcooling channel 132 absorbs heat.

과냉각 유로(132)는 기액 분리기(160)에 연결될 수 있다. 과냉각 열교환기(130)에서 열교환 된 과냉각 유로(132)의 냉매는 기액 분리기(160)로 유입될 수 있다. The subcooling passage 132 may be connected to the gas-liquid separator 160. The refrigerant in the subcooling passage 132 heat-exchanged in the subcooling heat exchanger 130 may flow into the gas-liquid separator 160.

과냉각 열교환기(130)를 통과한 냉매 배관(170)의 냉매는 실내기 측으로 유동하며, 실내 팽창 장치(145)에서 감압된 후 실내 열교환기(140)에서 증발된다. 실내 팽창 장치(145)는 실내기의 내부에 설치되며, 전자 팽창 밸브(EEV)로 구성될 수 있다. The refrigerant in the refrigerant pipe 170 that has passed through the supercooled heat exchanger 130 flows toward the indoor unit, is depressurized in the indoor expansion device 145 and then evaporated in the indoor heat exchanger 140. The indoor expansion device 145 is installed inside the indoor unit and may be configured with an electronic expansion valve (EEV).

또한, 실내 열교환기(140)에서 증발된 냉매는 사방밸브(115)를 경유한 후, 곧 바로 기액 분리기(160)로 유입될 수도 있으며, 분리된 기상 냉매는 압축기(110)로 흡입될 수 있다. In addition, the refrigerant evaporated from the indoor heat exchanger 140 may be directly introduced into the gas-liquid separator 160 after passing through the four-way valve 115, and the separated gaseous refrigerant may be sucked into the compressor 110. .

다음으로, 난방 운전 모드를 기준으로 설명한다.Next, it will be described based on the heating operation mode.

난방 과정에서는 압축기(110)에서 압축된 냉매가 실내 열교환기(140)로 유동하고, 실내 열교환기(140)에서 응축된 냉매는 보조 열교환기(150)로 유동할 수 있다. 보조 열교환기(150)에는 냉매 분기 배관(151)이 연결될 수 있다. In the heating process, the refrigerant compressed by the compressor 110 may flow to the indoor heat exchanger 140, and the refrigerant condensed by the indoor heat exchanger 140 may flow to the auxiliary heat exchanger 150. A refrigerant branch pipe 151 may be connected to the auxiliary heat exchanger 150.

냉매 분기 배관(151) 중에서 보조 열교환기(150)의 입구 측에 위치되는 배관(152)에는 팽창 밸브가 구비될 수 있다. 팽창 밸브는 냉매의 유동을 조절하면서 냉매를 감압할 수 있다. An expansion valve may be provided in a pipe 152 located at an inlet side of the auxiliary heat exchanger 150 among the refrigerant branch pipes 151. The expansion valve can depressurize the refrigerant while controlling the flow of the refrigerant.

따라서, 보조 열교환기(150)는 저압의 냉매와 고온의 냉각수 간에 열교환이 이루어질 수 있는 열교환기로서, 일례로 판형 열교환기를 포함한다. Accordingly, the auxiliary heat exchanger 150 is a heat exchanger capable of performing heat exchange between a low-pressure refrigerant and a high-temperature cooling water, and includes, for example, a plate heat exchanger.

보조 열교환기(150)를 통과한 냉매는 기액 분리기(160)로 유입될 수도 있다.The refrigerant that has passed through the auxiliary heat exchanger 150 may be introduced into the gas-liquid separator 160.

보조 열교환기(150)를 통과한 냉매는 기액 분리기(160)에서 기액 분리되며, 분리된 기상 냉매는 압축기(110)로 흡입될 수 있다.The refrigerant passing through the auxiliary heat exchanger 150 is gas-liquid separated by the gas-liquid separator 160, and the separated gaseous refrigerant may be sucked into the compressor 110.

한편, 엔진 모듈은 엔진(210), 및 엔진(210)으로 혼합기를 공급하기 위한 다양한 부품을 포함한다.Meanwhile, the engine module includes an engine 210 and various components for supplying a mixer to the engine 210.

먼저, 엔진 모듈은 엔진(210)의 입구 측에 배치되어 공기와 가스 연료를 혼합하는 믹서(230)를 구비한다.First, the engine module includes a mixer 230 disposed at the inlet side of the engine 210 to mix air and gaseous fuel.

믹서(230)의 상류에는 믹서(230)에 정화된 공기를 공급하는 공기 여과기(220), 및 소정 압력 이하의 가스 연료(fuel)를 공급하기 위한 제로 가버너(zero governor, 240)가 설치될 수 있다. Upstream of the mixer 230, an air filter 220 for supplying purified air to the mixer 230, and a zero governor 240 for supplying gas fuel below a predetermined pressure will be installed. I can.

제로 가버너(240)는 가스 연료의 입구 압력의 크기 또는 유량의 변화에 관계없이, 출구 압력을 일정하게 조절하여 공급하는 장치로서 이해될 수 있다.The zero governor 240 may be understood as a device that constantly adjusts and supplies an outlet pressure regardless of a change in the inlet pressure or flow rate of the gaseous fuel.

공기 여과기(220)를 통과한 공기와, 제로 가버너(240)에서 토출된 가스 연료는 믹서(230)에서 혼합되어 혼합기를 형성하며, 혼합기는 엔진(210)에 공급될 수 있다. The air passing through the air filter 220 and the gaseous fuel discharged from the zero governor 240 are mixed in the mixer 230 to form a mixer, and the mixer may be supplied to the engine 210.

한편, 엔진 모듈은, 믹서(230)와 엔진(210) 사이에 배치되는 과급기(250) 및 조절수단(270)을 더 포함한다. Meanwhile, the engine module further includes a supercharger 250 and an adjustment means 270 disposed between the mixer 230 and the engine 210.

과급기(250)는 혼합기를 가압하여 혼합기의 밀도를 높여 엔진(210)에 공급함으로써 자연 흡기 방식의 엔진에 비해서 보다 높은 출력을 내기 위한 수단으로 사용된다. The supercharger 250 pressurizes the mixer to increase the density of the mixer and supplies it to the engine 210, thereby being used as a means for outputting a higher output than the naturally aspirated engine.

조절수단(270)은 과급기(250)와 엔진(210) 사이에 배치되어, 엔진(210)으로 공급되는 압축된 혼합기의 양을 조절한다. The adjusting means 270 is disposed between the supercharger 250 and the engine 210 and adjusts the amount of the compressed mixer supplied to the engine 210.

예시적으로, 조절수단(270)은 ETC(electronic throttle control) 방식이 적용된 밸브로 구비될 수 있다. For example, the control means 270 may be provided with a valve to which an ETC (electronic throttle control) method is applied.

이와 같이 가스 연료와 공기가 믹서(230)에서 혼합되어 혼합기가 형성되며, 혼합기는 과급기(250)에서 고압으로 가압된 후 엔진(210)으로 공급될 수 있다. In this way, gaseous fuel and air are mixed in the mixer 230 to form a mixer, and the mixer may be supplied to the engine 210 after being pressurized to a high pressure in the supercharger 250.

이 때, ETC 밸브(270)를 통해 엔진(210)으로 공급되는 고압의 혼합기의 양이 정밀하게 제어됨으로써 엔진(210)의 출력이 제어된다.In this case, the output of the engine 210 is controlled by precisely controlling the amount of the high-pressure mixer supplied to the engine 210 through the ETC valve 270.

한편, 전술한 바와 같이, 과급기(250)를 통과한 혼합기는 고온, 고압 상태가 된다. 따라서 과급기(250)와 조절수단(270) 사이에는 혼합기의 온도와 압력을 낮춰 엔진(210)의 실린더(미도시)로 공급하기 위한 수단으로서 인터쿨러(260)가 구비될 수 있다. Meanwhile, as described above, the mixer passing through the supercharger 250 is in a high temperature and high pressure state. Accordingly, an intercooler 260 may be provided between the supercharger 250 and the control means 270 as a means for supplying the mixture to a cylinder (not shown) of the engine 210 by lowering the temperature and pressure of the mixer.

예시적으로, 인터쿨러(260)는, 엔진(210)으로 공급될 혼합기와 엔진(210)으로 유동하기 위한 냉각수의 일부를 열교환시킬 수 있다. For example, the intercooler 260 may exchange heat between a mixer to be supplied to the engine 210 and a part of coolant to flow to the engine 210.

한편, 엔진 모듈은 엔진(210)의 배기구 측에 배치되어 냉각수와 배기가스 간에 열교환하는 배기가스 열교환기(280)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the engine module may further include an exhaust gas heat exchanger 280 disposed on the exhaust port side of the engine 210 to exchange heat between the coolant and the exhaust gas.

한편, 냉각 모듈은, 엔진(210)의 냉각을 위해 엔진(210) 내부의 냉각 유로(211)로 냉각수의 유동을 가이드 하는 냉각수 배관(360, 점선 유로)을 포함한다.Meanwhile, the cooling module includes a cooling water pipe 360 (dotted flow path) that guides the flow of cooling water to the cooling flow path 211 inside the engine 210 for cooling the engine 210.

냉각수 배관(360)에는, 냉각수의 유동력을 발생시키는 냉각수 펌프(300)와, 냉각수의 유동 방향을 전환하기 위한 복수의 유동 전환부(310, 320) 및 냉각수를 냉각하기 위한 방열기(330, radiator)가 설치될 수 있다.In the cooling water pipe 360, a cooling water pump 300 for generating a flow force of the cooling water, a plurality of flow conversion units 310 and 320 for changing the flow direction of the cooling water, and a radiator 330 for cooling the cooling water. ) Can be installed.

복수의 유동 전환부(310, 320)는, 제 1 유동 전환부(310) 및 제 2 유동 전환부(320)를 포함한다. 일예로, 제 1 유동 전환부(310) 및 제 2 유동 전환부(320)는, 삼방 밸브(3way valve)를 포함한다.The plurality of flow conversion units 310 and 320 include a first flow conversion unit 310 and a second flow conversion unit 320. For example, the first flow conversion unit 310 and the second flow conversion unit 320 include a three-way valve.

방열기(330)는 실외 열교환기(120)의 일측에 위치될 수 있으며, 방열기(330)의 냉각수는 실외 팬(122)의 구동에 의하여 외기와 열교환되며, 이 과정에서 냉각될 수 있다.The radiator 330 may be located on one side of the outdoor heat exchanger 120, and the cooling water of the radiator 330 is heat-exchanged with outside air by driving the outdoor fan 122, and may be cooled during this process.

냉각수 펌프(300)가 구동되면, 냉각수는 엔진(210) 및 배기가스 열교환기(280)를 통과하며, 제 1 유동 전환부(310) 및 제 2 유동 전환부(320)를 거쳐 방열기(330) 또는 보조 열교환기(150)로 선택적으로 유동될 수 있다.When the coolant pump 300 is driven, the coolant passes through the engine 210 and the exhaust gas heat exchanger 280, and the radiator 330 through the first flow conversion unit 310 and the second flow conversion unit 320 Alternatively, it may be selectively flowed to the auxiliary heat exchanger 150.

이와 같이, 냉각 모듈은 엔진(210)의 냉각을 위한 다수의 부품을 포함하고 있으며, 냉각 유로는 상당히 복잡하게 구성될 수밖에 없다.In this way, the cooling module includes a number of components for cooling the engine 210, and the cooling passage is bound to be quite complicated.

도 2에는 가스 히트펌프 시스템(10)을 구성하는 부품군을 기능별로 구분했을 때 각 부품군별로 차지하는 재료비 비율이 도시되어 있다.FIG. 2 shows the ratio of the material cost for each component group when the component groups constituting the gas heat pump system 10 are classified by function.

도 2에 도시된 바와 같이, 냉각 모듈은 전체 재료비 대비 대략 8.2% 정도의 적지 않은 비중을 차지한다.As shown in Fig. 2, the cooling module occupies a considerable proportion of about 8.2% of the total material cost.

따라서 본 발명은 이와 같이 적지 않은 재료비 비중을 차지하는 냉각 모듈을 생략할 수 있는 가스 히트펌프 시스템(10)의 구성을 제안한다 Accordingly, the present invention proposes a configuration of a gas heat pump system 10 capable of omitting a cooling module that occupies a considerable proportion of material cost as described above.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템(10)의 구성을 나타내는 개략도이다.3 and 4 are schematic diagrams showing the configuration of a gas heat pump system 10 according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템(10)은 도 1에 도시된 구성과 비교하여 냉각수 순환을 위한 냉각 모듈이 생략되어 있다는 점이 상이하며, 공기 조화 모듈과 엔진 모듈의 구성은 유사하다.3 and 4, the gas heat pump system 10 according to an embodiment of the present invention differs from the configuration shown in FIG. 1 in that a cooling module for circulation of coolant is omitted, and air conditioning The configuration of the module and engine module is similar.

이하에서는 도 1에 도시된 구성과 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.Hereinafter, a description will be made focusing on the configuration and differences shown in FIG. 1.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템(10)은 엔진(210)의 냉각을 위한 냉각 모듈을 생략하되 공기 조화 모듈의 냉매를 이용하여 엔진(210)을 냉각하도록 구성된다.3 and 4, in the gas heat pump system 10 according to an embodiment of the present invention, the cooling module for cooling the engine 210 is omitted, but the engine ( 210).

이를 위해 엔진(210) 내부의 냉각 유로(211)에는 공기 조화 모듈에서 순환하는 냉매가 도입된다.To this end, the refrigerant circulating in the air conditioning module is introduced into the cooling passage 211 inside the engine 210.

보다 상세히는 엔진(210) 내부의 냉각 유로(211)의 일측 출입구는 냉매가 유동할 수 있도록 사방밸브(115)와 연결 배관(180)을 통해 유체 연결된다.In more detail, one entrance of the cooling passage 211 inside the engine 210 is fluidly connected through the four-way valve 115 and the connection pipe 180 so that the refrigerant can flow.

또한, 엔진(210) 내부의 냉각 유로(211)의 타측 출입구는 냉매가 유동할 수 있도록 실외 열교환기(120)에 냉매 배관(170)을 통해 유체 연결된다.In addition, the other side entrance of the cooling passage 211 inside the engine 210 is fluidly connected to the outdoor heat exchanger 120 through a refrigerant pipe 170 so that the refrigerant can flow.

따라서 도 3에 도시된 바와 같은 냉방 모드에서, 압축기(110)로부터 토출된 냉매는 사방밸브(115)를 거쳐 제1 경로(A)를 따라 유동하며 연결 배관(180)을 통해 엔진(210)의 냉각 유로(211)로 안내된다.Therefore, in the cooling mode as shown in FIG. 3, the refrigerant discharged from the compressor 110 flows along the first path A through the four-way valve 115, and the engine 210 passes through the connection pipe 180. It is guided to the cooling passage 211.

엔진(210)의 냉각 유로(211)로 도입된 냉매는 엔진(210)의 열을 흡수한 상태로 배출되며, 냉매 배관(170)을 따라 실외 열교환기(120)로 안내된다.The refrigerant introduced into the cooling passage 211 of the engine 210 is discharged while absorbing heat from the engine 210 and is guided to the outdoor heat exchanger 120 along the refrigerant pipe 170.

이 때, 도시된 바와 같이 엔진(210)의 냉각 유로(211)로 도입되기 전에 냉매가 배기가스 열교환기(280)를 거치도록 구성하는 것이 바람직하다. 이를 위해 연결 배관(180)에 배기가스 열교환기(280)가 설치될 수 있다.In this case, it is preferable to configure the refrigerant to pass through the exhaust gas heat exchanger 280 before being introduced into the cooling passage 211 of the engine 210 as shown. To this end, an exhaust gas heat exchanger 280 may be installed in the connection pipe 180.

실외 열교환기(120)로 안내된 냉매는 외기와 열교환을 하면서 응축되며, 도 1에 도시된 경로로 동일하게 냉매 배관(170)을 따라 실내 열교환기로 안내된다.The refrigerant guided to the outdoor heat exchanger 120 is condensed while exchanging heat with outside air, and is guided to the indoor heat exchanger along the refrigerant pipe 170 in the same manner as shown in FIG. 1.

이후 실내 열교환기로부터 배출된 냉매는 사방밸브(115)로 유입되고, 제2 경로(B)를 따라 기액 분리기(160)를 거쳐 압축기(110)로 도입된다.Thereafter, the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger flows into the four-way valve 115 and is introduced into the compressor 110 through the gas-liquid separator 160 along the second path B.

한편, 도 4에 도시된 바와 같은 난방 모드에서, 실외 열교환기(120)로부터 배출된 냉매가 냉매 배관(170)을 통해 엔진(210)의 냉각 유로(211)로 안내된다.Meanwhile, in the heating mode as shown in FIG. 4, the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 120 is guided to the cooling passage 211 of the engine 210 through the refrigerant pipe 170.

엔진(210)의 냉각 유로(211)로 도입된 냉매는 엔진(210)의 열을 흡수한 상태로 배출되며, 연결 배관(180)을 따라 배기가스 열교환기(280)를 거쳐 사방밸브(115)로 안내된다.The refrigerant introduced into the cooling passage 211 of the engine 210 is discharged while absorbing the heat of the engine 210, and the four-way valve 115 is passed through the exhaust gas heat exchanger 280 along the connection pipe 180. Is guided to.

사방밸브(115)로 도입된 냉매는 냉방 모드와는 달리 경로가 전환되어 제3 경로(C)를 따라 기액 분리기(160)로 안내되며, 기액 분리기(160)를 통과한 냉매는 압축기(110)로 도입된다.Unlike the cooling mode, the refrigerant introduced into the four-way valve 115 is guided to the gas-liquid separator 160 along the third path C by switching the path, and the refrigerant passing through the gas-liquid separator 160 is the compressor 110 Is introduced as.

이와 같이, 엔진(210)의 냉각 유로(211)로부터 배출된 냉매가 사방밸브(115)를 거쳐 압축기(110)로 도입되기 때문에 냉매에 포함된 오일을 분리할 필요가 있다. 액체 상태의 오일이 압축기(110)로 유입되면 압축기(110)에 손상이 발생할 가능성이 크기 때문이다.As described above, since the refrigerant discharged from the cooling passage 211 of the engine 210 is introduced into the compressor 110 through the four-way valve 115, it is necessary to separate the oil contained in the refrigerant. This is because there is a high possibility of damage to the compressor 110 when liquid oil flows into the compressor 110.

이를 위해, 도시된 바와 같이 연결 배관(180)에는 연결 배관(180)을 통해 유동하는 냉매에 포함된 오일을 분리하는 오일분리기(400)가 포함될 수 있다.To this end, as illustrated, the connection pipe 180 may include an oil separator 400 that separates oil contained in the refrigerant flowing through the connection pipe 180.

오일분리기(400)는 냉매로부터 오일을 효과적으로 분리할 수 있는 수단이라면 당업계에 공지된 수단이 제한없이 적용가능하며, 상세 구성에 대한 설명은 생략한다.If the oil separator 400 is a means capable of effectively separating oil from a refrigerant, a means known in the art can be applied without limitation, and a detailed description of the configuration will be omitted.

한편, 압축기(110)로 유입되어 압축 후 토출된 냉매는 사방밸브(115)로 안내되며 제4 경로(D)를 따라 실내 열교환기로 안내된다.Meanwhile, the refrigerant introduced into the compressor 110 and discharged after compression is guided to the four-way valve 115 and guided to the indoor heat exchanger along the fourth path D.

따라서 난방 모드 운전시 엔진(210)으로부터 흡수된 열이 압축기(110)를 거쳐 실내 열교환기로 전달될 수 있기 때문에 엔진(210)의 폐열을 효과적으로 회수할 수 있으며, 가스 히트펌프 시스템(10)의 효율이 추가적을 향상될 수 있다.Therefore, since the heat absorbed from the engine 210 can be transferred to the indoor heat exchanger through the compressor 110 during the heating mode operation, waste heat of the engine 210 can be effectively recovered, and the efficiency of the gas heat pump system 10 This can be further improved.

다만, 전술한 냉방 모드를 기준으로 하여 압축기(110)에 의해서 압축되면서 온도가 상승된 냉매가 엔진(210)의 열을 흡수하면서 추가적으로 가열되게 된다.However, based on the above-described cooling mode, the refrigerant whose temperature is increased while being compressed by the compressor 110 is additionally heated while absorbing the heat of the engine 210.

예시적으로 R410a 냉매가 적용된 가스 히트펌프 시스템(10)을 기준으로 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이 온도-엔트로피 선도(이하, T-S 선도라 함)에서 기존 시스템은 압축기(110)로부터 토출된 냉매 온도는 대략 76℃가 된다.Illustratively, referring to the gas heat pump system 10 to which the R410a refrigerant is applied, as shown in FIG. 5, in the temperature-entropy diagram (hereinafter referred to as the TS diagram), the existing system is discharged from the compressor 110. The refrigerant temperature is approximately 76°C.

다만, 본 발명의 일실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템(10)은 도 6에 도시된 바와 같이 압축기(110)로부터 토출된 냉매가 추가적으로 엔진(210)의 폐열을 흡수하면서 대략 119.4℃까지 상승하게 된다.However, in the gas heat pump system 10 according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, the refrigerant discharged from the compressor 110 additionally absorbs the waste heat of the engine 210 and rises to approximately 119.4°C. do.

해당 최고온도는 냉매의 물성에 변화를 주거나 냉매에 탄화를 발생하는 온도에는 해당하지 않는다.The maximum temperature does not correspond to the temperature at which the properties of the refrigerant change or carbonization occurs in the refrigerant.

그러나 공기 조화 모듈을 안정적으로 운전하기 위해서는 실외 열교환기(120)에서 냉매의 온도가 대략 53.2℃로 하강되어야 하기 때문에 실외 열교환기(120)의 열교환 성능을 높힐 필요가 있다.However, in order to stably operate the air conditioning module, since the temperature of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 120 must be lowered to approximately 53.2°C, it is necessary to increase the heat exchange performance of the outdoor heat exchanger 120.

도 7 및 도 8에는 이와 같이 실외 열교환기(120)의 열교환 성능을 향상시키기 위한 예시적 수단들이 도시되어 있다.7 and 8 illustrate exemplary means for improving the heat exchange performance of the outdoor heat exchanger 120 as described above.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템(10)의 실외 열교환기(120)는 제1 열교환부(121) 및 제2 열교환부(122)를 포함한다.7 and 8, the outdoor heat exchanger 120 of the gas heat pump system 10 according to an embodiment of the present invention includes a first heat exchange unit 121 and a second heat exchange unit 122. Includes.

즉, 실외 열교환기(120)의 열교환 성능을 높이기 위해서 실외 열교환기(120)가 복수의 열교환부(121, 122)를 구비하도록 구성한다.That is, in order to increase the heat exchange performance of the outdoor heat exchanger 120, the outdoor heat exchanger 120 is configured to include a plurality of heat exchange units 121 and 122.

이 때, 제1 열교환부(121)와 제2 열교환부(122)는 재료비 절감을 위해서 동일 형상 및 사이즈를 갖는 부재들로 구성하는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the first heat exchange unit 121 and the second heat exchange unit 122 are formed of members having the same shape and size in order to reduce material cost.

도 7에는 제1 열교환부(121)와 제2 열교환부(122)가 병렬 형태로 유체 연결되는 구성이 도시되어 있다. 따라서 실외 열교환기(120)로 유입되는 냉매는 제1 열교환부(121)와 제2 열교환부(122)로 균등하게 분배되도록 하여 열교환 성능 및 효율이 향상될 수 있다.7 shows a configuration in which the first heat exchange part 121 and the second heat exchange part 122 are fluidly connected in parallel. Accordingly, the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 120 is equally distributed to the first heat exchange unit 121 and the second heat exchange unit 122, thereby improving heat exchange performance and efficiency.

한편, 도 8에는 제1 열교환부(121)와 제2 열교환부(122)가 직렬 형태로 유체 연결되는 구성이 도시되어 있다. Meanwhile, FIG. 8 shows a configuration in which the first heat exchange unit 121 and the second heat exchange unit 122 are fluidly connected in series.

이 경우에 냉방 모드시에 냉매가 먼저 유입되는 제1 열교환부(121)가 고온 열교환부로서 기능하며, 제1 열교환부(121)로부터 배출되는 냉매가 유입되는 제2 열교환부(122)는 저온 열교환부로서 기능한다.In this case, in the cooling mode, the first heat exchange unit 121 into which the refrigerant first flows in serves as a high-temperature heat exchange unit, and the second heat exchange unit 122 through which the refrigerant discharged from the first heat exchange unit 121 flows is at a low temperature. It functions as a heat exchange part.

이때, 도시된 바와 같이 고온의 제1 열교환부(121)는 저온의 제2 열교환부(122)보다 더 외측에 배치되도록 하여 열교환 성능 및 효율이 향상될 수 있다.In this case, as shown, the high-temperature first heat exchange unit 121 is disposed further outside the low-temperature second heat exchange unit 122 to improve heat exchange performance and efficiency.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be appreciated that the above-described technical configuration of the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention by those skilled in the art.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative and not limiting in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description described above, and the meaning and scope of the claims And all changes or modified forms derived from the equivalent concept should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

10: 가스 히트펌프 시스템 110: 압축기
115: 사방밸브 180: 연결 배관
120: 실외 열교환기 121: 제1 열교환부
122: 제2 열교환부 170: 냉매 배관
210: 엔진 211: 냉각 유로
280: 배기가스 열교환기 400: 오일분리기10: gas heat pump system 110: compressor
115: four-way valve 180: connection pipe
120: outdoor heat exchanger 121: first heat exchanger
122: second heat exchange unit 170: refrigerant pipe
210: engine 211: cooling passage
280: exhaust gas heat exchanger 400: oil separator

Claims (10)

냉매를 압축하여 토출하는 압축기;
상기 압축기의 구동력을 생성하고, 내부에 냉각 유로가 형성된 가스 엔진;
상기 압축기로부터 토출된 냉매의 방향을 전환하는 사방밸브; 및
상기 사방밸브와 상기 엔진의 냉각 유로를 유체 연결하고, 내부에서 냉매가 유동하는 연결 배관;
을 포함하는 가스 히트펌프 시스템.
A compressor for compressing and discharging a refrigerant;
A gas engine that generates driving force of the compressor and has a cooling flow path therein;
A four-way valve for changing the direction of the refrigerant discharged from the compressor; And
A connection pipe that fluidly connects the four-way valve and the cooling passage of the engine, and through which a refrigerant flows;
Gas heat pump system comprising a.
제1 항에서,
상기 연결 배관 상에 설치되고, 상기 연결 배관을 통해 유동하는 냉매에 포함된 오일을 분리하는 오일분리기를 더 포함하는 가스 히트펌프 시스템.
In claim 1,
A gas heat pump system further comprising an oil separator installed on the connection pipe and separating oil contained in a refrigerant flowing through the connection pipe.
제1 항에서,
상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 온도를 낮추는 배기가스 열교환기를 더 포함하고,
상기 배기가스 열교환기는, 상기 배기가스와 상기 연결 배관을 통해 유동하는 냉매 사이에서 열교환이 발생하도록 구성되는 가스 히트펌프 시스템.
In claim 1,
Further comprising an exhaust gas heat exchanger for lowering the temperature of the exhaust gas discharged from the engine,
The exhaust gas heat exchanger is a gas heat pump system configured to generate heat exchange between the exhaust gas and a refrigerant flowing through the connection pipe.
제1 항에서,
냉방 모드 운전시,
상기 압축기로부터 토출된 냉매는, 상기 사방밸브를 거쳐 상기 연결 배관을 통해 상기 엔진의 냉각 유로로 안내되는 가스 히트펌프 시스템.
In claim 1,
In cooling mode operation,
A gas heat pump system wherein the refrigerant discharged from the compressor is guided to a cooling passage of the engine through the connection pipe through the four-way valve.
제4 항에서,
상기 엔진의 냉각 유로와 유체 연결된 실외 열교환기를 더 포함하고,
상기 냉방 모드 운전시에, 상기 엔진의 냉각 유로로부터 배출된 냉매는 상기 실외 열교환기로 유입되는 가스 히트펌프 시스템.
In claim 4,
Further comprising an outdoor heat exchanger fluidly connected to the cooling passage of the engine,
During the cooling mode operation, the refrigerant discharged from the cooling passage of the engine flows into the outdoor heat exchanger.
제1 항에서,
난방 모드 운전시,
상기 엔진의 냉각 유로로부터 배출된 냉매는 상기 연결 배관을 통해 상기 사방밸브로 안내되고,
상기 사방밸브를 통과한 냉매는 상기 압축기로 유입되는 가스 히트펌프 시스템.
In claim 1,
In heating mode operation,
The refrigerant discharged from the cooling passage of the engine is guided to the four-way valve through the connection pipe,
A gas heat pump system in which the refrigerant passing through the four-way valve flows into the compressor.
제6 항에서,
상기 엔진의 냉각 유로와 유체 연결된 실외 열교환기를 더 포함하고,
상기 난방 모드 운전시에, 상기 실외 열교환기로부터 배출된 냉매는 상기 엔진의 냉각 유로로 유입되는 가스 히트펌프 시스템.
In clause 6,
Further comprising an outdoor heat exchanger fluidly connected to the cooling passage of the engine,
During the heating mode operation, the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger flows into a cooling passage of the engine.
제5 항 또는 제7 항에 있어서,
상기 실외 열교환기는,
각각 내부에서 유동하는 냉매와 외기 사이에서 열교환이 이루어지도록 구성되는 제1 열교환부 및 제2 열교환부를 포함하는 가스 히트펌프 시스템.
The method according to claim 5 or 7,
The outdoor heat exchanger,
A gas heat pump system including a first heat exchange unit and a second heat exchange unit configured to perform heat exchange between the refrigerant flowing inside and outside air, respectively.
제8 항에 있어서,
상기 제1 열교환부와 상기 제2 열교환부는 병렬 형태로 유체 연결되는 가스 히트펌프 시스템.
The method of claim 8,
A gas heat pump system in which the first heat exchange part and the second heat exchange part are fluidly connected in parallel.
제9 항에 있어서,
상기 제1 열교환부와 상기 제2 열교환부는 직렬 형태로 유체 연결되는 가스 히트펌프 시스템.The method of claim 9,
A gas heat pump system in which the first heat exchange part and the second heat exchange part are fluidly connected in series.

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