KR101714900B1 - 가스 히트펌프 시스템 - Google Patents

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최민환
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Abstract

본 발명은 가스 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템에는, 압축기, 실외 열교환기, 팽창장치, 실내 열교환기 및 냉매배관을 포함하는 공기조화 시스템; 상기 압축기의 운전을 위하여 동력을 제공하며, 연료와 공기가 혼합되는 혼합연료가 연소되는 엔진; 상기 엔진을 냉각하기 위한 냉각수의 유동을 강제하는 냉각수 펌프; 상기 냉각수 펌프에 연결되며, 냉각수의 유동을 가이드 하는 냉각수 배관; 상기 냉각수 배관을 유동하는 냉각수와, 상기 냉매배관을 유동하는 냉매간에 열교환이 이루어지는 보조 열교환기; 상기 냉각수 배관을 유동하는 냉각수와, 급탕조로부터 공급되는 유체간에 열교환이 이루어지는 급탕 열교환기; 및 상기 냉각수 배관에 설치되며, 상기 엔진에서 배출된 냉각수를 상기 보조 열교환기 또는 급탕 열교환기로 가이드 하기 위하여 제어되는 복수의 유동전환부가 포함된다.

Description

가스 히트펌프 시스템 {A gas heat-pump system}
본 발명은 가스 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
히트펌프 시스템은 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있는 냉동 사이클이 구비되는 시스템으로서, 온수 공급장치 또는 냉난방 장치와 연동될 수 있다. 즉, 냉동 사이클의 냉매와 소정의 축열 매체가 열교환 하여 얻어진 열원을 이용하여 온수를 생산하거나, 냉난방을 위한 공기 조화를 수행할 수 있다.
상기 냉동 사이클에는, 냉매의 압축을 위한 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압하는 팽창장치 및 상기 감압된 냉매를 증발시키는 증발기가 포함된다.
상기 히트펌프 시스템에는, 가스 히트펌프 시스템(Gas Heatpump System, GHP)이 포함된다. 가정용이 아닌, 산업용이나 큰 빌딩의 공기조화를 위하여 대용량의 압축기가 요구된다. 즉, 많은 양의 냉매를 고온 고압의 기체로 압축하기 위한 압축기를 구동하기 위하여 전기 모터가 아닌 가스 엔진을 이용하는 시스템으로서 가스 히트펌프 시스템이 사용될 수 있다.
상기 가스 히트펌프 시스템에는, 연료와 공기의 혼합물(이하, 혼합연료)을 이용하여 동력을 발생시키는 엔진과, 상기 엔진에 혼합연료를 공급하기 위한 공기 공급장치와, 연료 공급장치 및 공기와 연료를 혼합하기 위한 믹서(mixer)가 포함된다.
상기 엔진에는, 상기 혼합연료가 공급되는 실린더와, 상기 실린더 내에서 운동 가능하게 제공되는 피스톤이 포함될 수 있다. 상기 공기 공급장치에는, 공기를 정화하기 위한 공기 여과기가 포함될 수 있다. 그리고, 상기 연료 공급장치에는 일정한 압력의 연료를 공급하기 위한 제로 가버너(zero governor)가 포함된다. 이 포함된다.
상기 가스 히트펌프 시스템에는, 상기 엔진을 순환하면서 엔진을 냉각하는 냉각수가 포함된다. 상기 냉각수는 엔진의 폐열을 흡수할 수 있으며, 흡수된 폐열은 상기 가스 히트펌프 시스템을 순환하는 냉매에 공급되어 시스템의 성능 향상에 도움을 줄 수 있다. 특히, 상기 가스 히트펌프 시스템에 의한 난방운전시, 냉동사이클의 증발성능이 개선될 수 있다.
다만, 엔진의 폐열은 상기 냉동사이클에 도움을 주고도 남을 정도로 지속적으로 생산될 수 있다. 그러나, 종래의 가스 히트펌프 시스템의 경우, 남은 엔진의 폐열을 추가적으로 활용할 수 있도록 구성되지 않아, 상기 남은 엔진의 폐열은 외부로 버려지는 문제점이 있었다.
종래의 가스 히트펌프 시스템에 관한 선행문헌은 아래와 같다.
1. 등록번호 (등록일자) : 10-1341533 (2013년 12월 9일)
2. 발명의 명칭 : 가스히트펌프 시스템 및 이의 제어방법
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 엔진의 폐열을 활용할 수 있는 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 추가적인 부품의 수를 줄이면서 생산성을 높일 수 있는 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 냉각수 순환제어를 간단하게 구현할 수 있는 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 순환수 냉각수의 온도가 설정온도 만큼 상승되지 않는 경우, 순환수를 엔진으로 바이패스 할 수 있는 구조를 채용한 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 순환하는 냉각수에 대한 저항을 줄일 수 있는 구조를 채용한 가스 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템에는, 압축기, 실외 열교환기, 팽창장치, 실내 열교환기 및 냉매배관을 포함하는 공기조화 시스템; 상기 압축기의 운전을 위하여 동력을 제공하며, 연료와 공기가 혼합되는 혼합연료가 연소되는 엔진; 상기 엔진을 냉각하기 위한 냉각수의 유동을 강제하는 냉각수 펌프; 상기 냉각수 펌프에 연결되며, 냉각수의 유동을 가이드 하는 냉각수 배관; 상기 냉각수 배관을 유동하는 냉각수와, 상기 냉매배관을 유동하는 냉매간에 열교환이 이루어지는 보조 열교환기; 상기 냉각수 배관을 유동하는 냉각수와, 급탕조로부터 공급되는 유체간에 열교환이 이루어지는 급탕 열교환기; 및 상기 냉각수 배관에 설치되며, 상기 엔진에서 배출된 냉각수를 상기 보조 열교환기 또는 급탕 열교환기로 가이드 하기 위하여 제어되는 복수의 유동전환부가 포함된다.
또한, 상기 냉각수가 저장되는 냉각수 탱크이 더 포함되며, 상기 냉각수 배관에는, 상기 냉각수 탱크로부터 상기 엔진으로 연장되어, 냉각수를 상기 엔진으로 유입시키는 제 1 배관이 포함된다.
또한, 상기 복수의 유동전환부에는, 제 1 유동전환부가 포함되며, 상기 냉각수 배관에는, 상기 엔진의 출구측으로부터 상기 제 1 유동전환부로 연장되는 제 2 배관이 더 포함된다.
또한, 상기 급탕 열교환기는 상기 제 2 배관에 설치된다.
또한, 상기 복수의 유동전환부에는, 제 2 유동전환부가 포함되며, 상기 냉각수 배관에는, 상기 제 1 유동전환부로부터 상기 제 2 유동전환부로 연장되는 제 3 배관이 더 포함된다.
또한, 상기 냉각수 배관에는, 상기 제 2 유동전환부의 일 포트로부터 상기 보조 열교환기로 연장되는 제 4 배관이 더 포함된다.
또한, 상기 공기조화 시스템에 구비되는 실외 팬의 일측에 설치되는 방열기가 더 포함되며, 상기 냉각수 배관에는, 상기 제 2 유동전환부의 타 포트로부터 상기 방열기로 연장되는 제 5 배관이 더 포함된다.
또한, 상기 제 1 유동전환부로부터 상기 제 1 배관으로 연장되어, 상기 급탕 열교환기에서 열교환 된 냉각수를 상기 엔진으로 바이패스 하기 위한 제 6 배관이 더 포함된다.
또한, 상기 급탕조로부터 상기 급탕 열교환기로 연장되어, 상기 유체를 상기 급탕 열교환기로 가이드 하는 입구 유로; 및 상기 급탕 열교환기로부터 상기 급탕조로 연장되어, 상기 급탕 열교환기에서 열교환 된 유체를 상기 급탕조로 가이드 하는 출구 유로가 더 포함된다.
또한, 상기 급탕 열교환기에는, 냉각수의 유동을 가이드 하는 급탕용 냉각수 배관; 및 상기 급탕조로부터 공급된 유체의 유동을 가이드 하는 급탕용 온수 배관이 포함된다.
또한, 상기 엔진에서 배출되는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수 온도센서가 더 포함되며, 상기 냉각수 온도센서에서 감지된 온도값이 설정온도 이하인 것으로 인식되면, 상기 제 1 유동전환부는, 냉각수가 상기 제 6 배관을 유동하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 유동전환부에는, 3방 밸브가 포함된다.
또한, 상기 제 2 배관에는, 상기 엔진에서 배출된 냉각수를 상기 급탕 열교환기로 가이드 하는 제 1 유입배관; 및 상기 급탕 열교환기에서 열교환 된 냉각수를 상기 제 1 유동전환부로 가이드 하는 제 1 유출배관이 더 포함된다.
또한, 상기 제 1 유입배관의 일 지점으로부터 상기 제 1 유출배관의 일 지점으로 연장되어, 상기 엔진에서 배출된 냉각수의 적어도 일부분이 상기 급탕 열교환기를 바이패스 하도록 하는 연결배관이 더 포함된다.
또한, 상기 연결배관에 설치되는 바이패스 밸브가 더 포함된다.
또한, 상기 제 1 유동전환부로부터 상기 제 1 배관으로 연장되는 제 6 배관이 더 포함되며, 상기 급탕 열교환기에는 상기 제 6 배관에 설치된다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템에 의하면, 급탕을 공급할 수 있는 열교환기가 구비되고, 엔진의 폐열을 상기 열교환기에 공급할 수 있으므로 히트펌프 시스템의 성능 개선이 이루어질 수 있다.
또한, 2개의 유동 전환부를 구비하여, 보조 열교환기, 급탕 열교환기 및 방열기로 냉각수의 순환을 제어할 수 있으므로, 히트펌프 시스템의 간단한 구조를 실현할 수 있고, 그 제어방법이 단순하게 이루어질 수 있게 된다. 결국, 상기 히트펌프 시스템의 운전 신뢰성이 향상된다.
또한, 순환수 냉각수의 온도가 설정온도 만큼 상승되지 않는 경우, 순환수를 엔진으로 바이패스 할 수 있는 유로를 구성함으로써, 엔진을 통과한 순환수가 보조 열교환기 또는 방열기로 공급되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 불필요한 순환수의 공급이 이루어지지 않게 되는 효과가 나타난다.
또한, 급탕용 열교환기의 입구유로와 출구유로를 연결하는 연결배관 및 상기 연결배관에 설치되는 바이패스 밸브가 구비되므로, 순환하는 냉각수에 대한 저항을 줄일 수 있고, 이에 따라 냉각수 유량의 감소를 방지할 수 있다.
또한, 급탕용 열교환기가 바이패스 배관에 설치됨으로써, 순환하는 냉각수에 대한 저항을 줄일 수 있고, 이에 따라 냉각수 유량의 감소를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.
도 2는 상기 가스 히트펌프 시스템의 운전시, 냉매, 냉각수 및 혼합 연료의 유동을 보여주는 사이클 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 주요 부분의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 4는 도 3에 따른 구조에 있어서, 가스 히트펌프 시스템의 제 1 모드 운전시, 냉각수의 유동을 보여주는 시스템 도면이다.
도 5는 도 3에 따른 구조에 있어서, 가스 히트퍼프 시스템의 제 2 모드 운전시, 냉각수의 유동을 보여주는 시스템 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 주요 부분의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 주요 부분의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 공기조화 시스템으로서 냉매 사이클을 구성하는 다수의 부품이 포함된다. 상세히, 상기 냉매 사이클에는, 냉매를 압축하는 제 1,2 압축기(110,112)와, 상기 제 1,2 압축기(110,112)에서 압축된 냉매 중 오일을 분리하기 위한 오일분리기(115) 및 상기 오일분리기(115)를 거친 냉매의 방향을 전환하여 주는 사방변(117)이 포함된다.
상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 실외 열교환기(120) 및 실내 열교환기(140)가 더 포함된다. 상기 실외 열교환기(120)는 실외측에 배치되는 실외기의 내부에 배치되고, 상기 실내 열교환기(140)는 실내측에 배치되는 실내기의 내부에 배치될 수 있다. 상기 사방변(117)을 통과한 냉매는 상기 실외 열교환기(120) 또는 실내 열교환기(140)로 유동한다.
한편, 도 1에 도시된 시스템의 구성들은 실내 열교환기(140) 및 실내 팽창장치(145)를 제외하고 실외측, 즉 실외기의 내부에 배치될 수 있다.
상세히, 상기 시스템(10)이 냉방운전 모드로 운전될 경우, 상기 사방변(117)을 통과한 냉매는 상기 실외 열교환기(120)를 거쳐 상기 실내 열교환기(140) 측으로 유동한다. 반면에, 상기 시스템(10)이 난방운전 모드로 운전될 경우, 상기 사방변(117)을 통과한 냉매는 상기 실내 열교환기(140)를 거쳐 상기 실외 열교환기(120) 측으로 유동한다.
상기 시스템(10)에는, 상기 압축기(110,112), 실외 열교환기(120) 및 실내 열교환기(140)등을 연결하여 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관(170, 실선유로)이 더 포함된다.상세히, 상기 냉매배관(170)은 상기 압축기(110,112)와 상기 사방변(117)을 연결하는 제 1 냉매배관, 상기 실외 열교환기(120)와 상기 사방변(117)을 연결하는 제 2 냉매배관, 상기 실내 열교환기(140)와 상기 사방변(1170)을 연결하는 제 3 냉매배관 및 기액분리기(160)와 상기 사방변(117)을 연결하는 제 4 냉매배관이 더 포함된다.
상기 시스템(10)의 구성에 대하여, 냉방운전 모드를 기준으로 설명한다.
상기 실외 열교환기(120)로 유동한 냉매는 외기와 열교환 하여 응축될 수 있다. 상기 실외 열교환기(120)의 일측에는 외기를 불어주는 실외 팬(122)이 포함된다.
상기 실외 열교환기(120)의 출구측에는, 냉매를 감압하기 위한 메인 팽창장치(125)가 제공된다. 일례로, 상기 메인 팽창장치(125)에는, 전자 팽창밸브(Electronic expansion valve, EEV)가 포함된다. 냉방운전시, 상기 메인 팽창장치(125)는 풀 오픈(full open) 되어 냉매의 감압작용을 수행하지 않는다.
상기 메인 팽창장치(125)의 출구측에는, 냉매를 추가 냉각하기 위한 과냉각 열교환기(130)가 제공된다. 그리고, 상기 과냉각 열교환기(130)에는, 과냉각 유로(132)가 연결된다. 상기 과냉각 유로(132)는 상기 냉매 배관(170)으로부터 분지되어 상기 과냉각 열교환기(130)에 연결된다.
그리고, 상기 과냉각 유로(132)에는, 과냉각 팽창장치(135)가 설치된다. 상기 과냉각 유로(132)를 유동하는 냉매는 상기 과냉각 팽창장치(135)를 통과하면서 감압될 수 있다.
상기 과냉각 열교환기(130)에서는, 상기 냉매 배관(170)의 냉매와 상기 과냉각 유로(132)의 냉매간에 열교환이 이루어질 수 있다. 열교환 과정에서, 상기 냉매 배관(170)의 냉매는 과냉되며, 상기 과냉각 유로(132)의 냉매는 흡열한다.
상기 과냉각 유로(132)는 기액분리기(160)에 연결된다. 상기 과냉각 열교환기(130)에서 열교환 된 과냉각 유로(132)의 냉매는 상기 기액분리기(160)로 유입될 수 있다.
상기 과냉각 열교환기(130)를 통과한 냉매 배관(170)의 냉매는 실내기 측으로 유동하며, 실내 팽창장치(145)에서 감압된 후 상기 실내 열교환기(140)에서 증발된다. 상기 실내 팽창장치(145)는 실내기의 내부에 설치되며, 전자 팽창밸브(EEV)로 구성될 수 있다.
상기 실내 열교환기(140)에서 증발된 냉매는 상기 사방변(117)을 경유하여, 보조 열교환기(150)로 유동한다. 상기 보조 열교환기(150)는 증발된 저압의 냉매와 고온의 냉각수간에 열교환이 이루어질 수 있는 열교환기로서, 일례로 판형 열교환기가 포함될 수 있다.
상기 실내 열교환기(140)에서 증발된 냉매는 상기 보조 열교환기(150)를 통과하면서 흡열될 수 있으므로, 증발 효율이 개선될 수 있다. 상기 보조 열교환기(150)의 출구측에는, 증발된 냉매 중 기상 냉매를 분리하기 위한 기액분리기(160)가 제공된다.
상기 보조 열교환기(150)를 통과한 냉매는 상기 기액분리기(160)에서 기액 분리되며, 분리된 기상 냉매는 상기 제 1,2 압축기(110,112)로 흡입될 수 있다.
한편, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 엔진(200)의 냉각을 위한 냉각수가 저장되는 냉각수 탱크(305) 및 냉각수의 유동을 가이드 하는 냉각수 배관(360, 점선유로)이 더 포함된다. 상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수의 유동력을 발생시키는 냉각수 펌프(300)와, 냉각수의 유동방향을 전환하여 주는 복수의 유동 전환부(310,320) 및 냉각수를 냉각하기 위한 방열기(330, radiator)가 설치될 수 있다.
상기 복수의 유동 전환부(310,320)에는, 제 1 유동전환부(310) 및 제 2 유동전환부(320)가 포함된다. 일례로, 상기 제 1 유동전환부(310) 및 제 2 유동전환부(320)에는, 삼방 밸브(3way valve)가 포함될 수 있다.
상기 방열기(330)는 상기 실외 열교환기(120)의 일측에 설치될 수 있으며, 상기 방열기(330)의 냉각수는 상기 실외 팬(122)의 구동에 의하여 외기와 열교환 되며, 이 과정에서 냉각될 수 있다.
상기 냉각수 펌프(300)가 구동되면, 상기 냉각수 탱크(305)에 저장된 냉각수는 후술할 엔진(200) 및 배기가스 열교환기(240)를 통과하며, 상기 제 1 유동전환부(310) 및 제 2 유동전환부(320)를 거쳐 상기 방열기(330) 또는 상기 보조 열교환기(150)로 선택적으로 유동될 수 있다.
상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 상기 제 1,2 압축기(110,120)의 구동을 위한 동력을 발생시키는 엔진(200) 및 상기 엔진(200)의 입구측에 배치되어 혼합 연료를 공급하는 믹서(220)가 포함된다.
그리고, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 상기 믹서(220)에 정화된 공기를 공급하는 공기 여과기(210) 및 소정 압력 이하의 연료(fuel)를 공급하기 위한 제로 가버너(zero governor,230)가 포함된다. 상기 제로 가버너는 연료의 입구압력의 크기 또는 유량의 변화에 관계없이, 출구압력을 일정하게 조절하여 공급하는 장치로서 이해될 수 있다.
상기 공기 여과기(210)를 통과한 공기와, 상기 제로 가버너(230)에서 토출된 연료는 상기 믹서(220)에서 혼합되어 혼합연료를 구성한다. 그리고, 상기 혼합연료는 상기 엔진(200)에 공급될 수 있다.
상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 상기 엔진(200)의 출구측에 제공되며 혼합연료가 연소된 후 발생되는 배기가스가 유입되는 배기가스 열교환기(240) 및 상기 배기가스 열교환기(240)의 출구측에 제공되어 배기가스의 소음을 저감하기 위한 머플러(muffler,250)가 더 포함된다. 상기 배기가스 열교환기(240)에서는, 냉각수와 배기가스 간에 열교환이 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 엔진(200)의 일측에는, 상기 엔진(200)에 오일을 공급하기 위한 오일 탱크(205)가 제공될 수 있다.
상기 냉각수 배관(360)에는, 상기 냉각수 탱크(305)로부터 상기 엔진(200)을 향하여 연장되는 제 1 배관(361)이 포함된다. 상세히, 상기 제 1 배관(361)은 상기 냉각수 탱크(305)로부터 상기 배기가스 열교환기(240)로 연장되는 제 1 배관부 및 상기 배기가스 열교환기(240)로부터 상기 엔진(200)으로 연장되는 제 2 배관부가 포함된다. 따라서, 상기 냉각수 탱크(305)로부터 공급되는 냉각수는 상기 배기가스 열교환기(240)를 거치면서 배기가스와 열교환 되고, 상기 엔진(200)에 유입되어 상기 엔진(200)의 폐열을 회수한다. 그리고, 상기 제 1 배관(361)에는, 냉각수의 유동을 강제하는 상기 냉각수 펌프(300)가 설치될 수 있다.
상기 냉각수 배관(360)에는, 상기 엔진(200)을 통과한 냉각수를 상기 제 1 유동전환부(310)로 가이드 하는 제 2 배관(362)이 더 포함된다. 상기 제 2 배관(362)은 상기 엔진(200)의 출구측으로부터 상기 제 1 유동전환부(310)의 제 1 포트(311, 도 3 참조)로 연장되는 배관으로서 이해된다.
상기 제 2 배관(362)에는, 급탕 열교환기(450)가 설치될 수 있다. 상세히, 상기 급탕 열교환기(450)는, 급탕조(400)로부터 공급되는 유체와, 상기 제 2 배관(362)을 유동하는 냉각수를 열교환 시키는 열교환기로서 이해될 수 있다. 일례로, 상기 유체에는 물이 포함될 수 있다. 상기 급탕 열교환기(450)에서, 상기 유체와 상기 냉각수간에 열교환이 이루어짐으로서, 상기 유체는 가열되고 상기 냉각수는 냉각될 수 있다.
상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수를 상기 제 1 유동전환부(310)로부터 상기 제 2 유동전환부(320)로 가이드 하는 제 3 배관(363)이 더 포함된다. 상기 제 3 배관(363)은 상기 제 1 유동전환부(310)의 제 2 포트(312, 도 3 참조)로부터 상기 제 2 유동전환부(320)의 제 1 포트(321)로 연장되는 배관으로서 이해된다.
상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수를 상기 제 2 유동전환부(320)로부터 상기 보조 열교환기(150)로 가이드 하는 제 4 배관(364)이 더 포함된다. 상기 제 4 배관(364)은 상기 제 2 유동전환부(320)의 제 2 포트(322, 도 3 참조)로부터 상기 보조 열교환기(150)로 연장되며, 상기 보조 열교환기(150)를 통과한 후 상기 제 1 배관(361)의 제 1 지점으로 연장되어 결합된다.
상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수를 상기 제 2 유동전환부(320)로부터 상기 방열기(150)로 가이드 하는 제 5 배관(365)이 더 포함된다. 상기 제 5 배관(365)은 상기 제 2 유동전환부(320)의 제 3 포트(323, 도 3 참조)으로부터 상기 방열기(150)로 연장되며, 상기 방열기(150)를 통과한 후 상기 제 1 배관(361)의 제 2 지점으로 연장되어 결합된다.
상기 냉각수 배관(360)에는, 냉각수를 상기 제 1 유동전환부(310)로부터 상기 제 1 배관(361)으로 가이드 하는 제 6 배관(366)이 더 포함된다. 상기 제 6 배관(366)은 상기 제 1 유동전환부(310)의 제 3 포트(313, 도 3 참조)으로부터 연장되어 상기 제 1 배관(361)의 제 3 지점에 결합되는 배관으로서 이해될 수 있다.
일례로, 상기 엔진(200)을 통과한 냉각수의 온도가 설정온도 미만으로 형성될 때, 상기 냉각수를 상기 보조 열교환기(150) 또는 방열기(330)로 유동시켜 열교환 시킬 효과가 미미해지므로 상기 제 1 유동전환부(310)의 제 1 포트(311)로 유입된 냉각수를 상기 제 6 배관(366)을 통하여 상기 제 1 배관(361)으로 바이패스 시킬 수 있다. 상기 제 6 배관(366)을 "바이패스 배관"이라 이름할 수 있다.
상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 상기 급탕조(400)와 상기 급탕 열교환기(450)를 연결하는 급탕유로(410,412)가 더 포함된다. 상기 급탕유로(410,412)에는, 상기 급탕조(400)로부터 상기 급탕 열교환기(450)로 유체를 가이드 하는 입구유로(410) 및 상기 급탕 열교환기(450)에서 열교환 된 유체를 상기 급탕조(400)로 복귀시키는 출구유로(412)가 포함된다.
상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 상기 급탕유로(410,412)에 설치되는 온도센서(440,442)가 더 포함된다. 상기 온도센서(440,442)에는, 상기 입구유로(410)에 설치되어 상기 급탕 열교환기(450)로 유입되는 유체의 온도를 감지하는 제 1 온도센서(440) 및 상기 출구유로(412)에 설치되어 상기 급탕 열교환기(450)로부터 배출되는 온도를 감지하는 제 2 온도센서(442)가 포함된다.
상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 상기 엔진(200)의 출구측에 설치되어 상기 엔진(200)을 통과한 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수 온도센서(290)가 더 포함된다. 상기 냉각수 온도센서(290)에서 감지된 냉각수의 온도가 설정온도 이상이면, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)은 제 1 모드로 운전되며, 설정온도 미만이면 제 2 모드로 운전할 수 있다. 이와 관련된 설명은 후술한다.
이하에서는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템(10)의 운전모드에 따른 냉매, 냉각수 및 혼합 연료의 작용에 대하여 설명한다.
도 2는 상기 가스 히트펌프 시스템의 운전시, 냉매, 냉각수 및 혼합 연료의 유동을 보여주는 사이클 도면이다.
먼저, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)이 난방운전을 수행하는 경우, 냉매는 상기 제 1,2 압축기(110,112), 오일 분리기(115), 사방변(117), 실내 열교환기(140) 및 과냉각 열교환기(130)를 거치고, 메인 팽창장치(125)에서 감압되어 실외 열교환기(120)에서 열교환 되며 상기 사방변(117)으로 다시 유입된다. 여기서, 상기 실내 열교환기(140)는 "응축기", 상기 실외 열교환기(120)는 "증발기"로서 기능할 수 있다.
상기 사방변(117)을 통과한 냉매는 상기 보조 열교환기(150)로 유입되어, 상기 제 4 배관(364)을 유동하는 냉각수와 열교환 될 수 있다. 상기 보조 열교환기(150)로 유입되는 냉매는 증발 냉매로서 저온 저압을 형성하며, 상기 보조 열교환기(150)로 공급되는 냉각수는 상기 엔진(200)의 열에 의하여 고온을 형성한다. 따라서, 상기 보조 열교환기(150)의 냉매는 상기 냉각수로부터 흡열하여 증발 성능이 개선될 수 있다.
상기 보조 열교환기(150)에서 열교환 된 냉매는 상기 기액 분리기(160)로 유입되어 상분리된 후, 상기 제 1,2 압축기(110,112)로 흡입될 수 있다. 냉매는 상기한 사이클이 반복되어 유동될 수 있다.
한편, 냉각수 펌프(300)가 구동되면, 상기 냉각수 펌프(300)에서 토출된 냉각수는 상기 제 1 배관(361)을 따라 상기 배기가스 열교환기(240)로 유입되어, 배기가스와 열교환 된다. 그리고, 상기 배기가스 열교환기(240)에서 토출된 냉각수는 상기 엔진(200)으로 유입되어 엔진(200)을 냉각시키고, 상기 제 2 배관(362)을 경유하여 상기 제 1 유동전환부(310)의 제 1 포트(311)로 유입된다.
상기 제 1 유동전환부(310)의 제어에 의하여, 상기 제 1 유동전환부(310)를 거친 냉각수는 상기 제 3 배관(363)을 따라 상기 제 2 유동전환부(320)를 향한다. 그리고, 상기 제 2 유동전환부(320)를 거친 냉각수는 상기 제 4 배관(364)을 경유하여 상기 보조 열교환기(150)로 유입되어, 냉매와 열교환될 수 있다. 그리고, 상기 보조 열교환기(150)를 거친 냉각수는 상기 냉각수 펌프(300)로 유입된다. 냉각수는 이러한 사이클이 반복되어 유동될 수 있다.
한편, 난방운전시 냉각수는 상기 방열기(330)로의 유동이 제한될 수 있다. 일반적으로, 난방운전은 외기의 온도가 낮을 때 수행되므로, 냉각수가 상기 방열기(330)에서 냉각되지 않더라도 냉각수 배관(360)을 유동하는 과정에서 냉각될 가능성이 높게 된다. 따라서, 난방운전시 냉각수는 상기 방열기(330)를 통과하지 않도록, 상기 제 1,2 유동전환부(310,320)가 제어될 수 있다.
다만, 상기 보조 열교환기(150)에서의 열교환이 필요로 하지 않을 때에는, 냉각수는 상기 제 2 유동전환부(320)로부터 상기 제 5 배관(365)을 경유하여 상기 방열기(330)로 유입될 수도 있다.
상기 엔진(200)의 구동에 대하여 설명한다.
상기 공기 여과기(210)에서 필터링 된 공기와, 상기 제로 가버너(230)를 통하여 압력 조절된 연료는 상기 믹서(220)에서 혼합된다. 상기 믹서(220)에서 혼합된 혼합연료는 상기 엔진(200)으로 공급되어 상기 엔진(200)을 운전시킨다. 그리고, 상기 엔진(200)에서 배출된 배기가스는 상기 배기가스 열교환기(240)로 유입되어 냉각수와 열교환 되며, 상기 머플러(250)를 거쳐 외부로 배출된다.
한편, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)이 냉방운전을 수행하는 경우, 냉매는 상기 제 1,2 압축기(110,112), 오일 분리기(115), 사방변(117), 실외 열교환기(120) 및 과냉각 열교환기(130)를 거치고, 실내 팽창장치(145)에서 감압되어 실내 열교환기(140)에서 열교환 되며 상기 사방변(117)으로 다시 유입된다. 여기서, 상기 실외 열교환기(120)는 "응축기", 상기 실내 열교환기(120)는 "증발기"로서 기능할 수 있다.
상기 사방변(117)을 통과한 냉매는 상기 보조 열교환기(150)로 유입되어, 상기 냉각수 배관(360)을 유동하는 냉각수와 열교환 될 수 있다. 그리고, 상기 보조 열교환기(150)에서 열교환 된 냉매는 상기 기액 분리기(160)로 유입되어 상분리된 후, 상기 제 1,2 압축기(110,112)로 흡입될 수 있다. 냉매는 상기한 사이클이 반복되어 유동될 수 있다.
한편, 냉각수 펌프(300)가 구동되면, 상기 냉각수 펌프(300)에서 토출된 냉각수는 상기 배기가스 열교환기(240)로 유입되어, 배기가스와 열교환 된다. 그리고, 상기 배기가스 열교환기(240)에서 토출된 냉각수는 상기 엔진(200)으로 유입되어 엔진(200)을 냉각시키고, 상기 제 1 유동전환부(310)로 유입된다. 상기 제 1 유동전환부(310)로 유입될 때까지의 냉각수 유동은 난방 운전시의 냉각수 유동과 동일하다.
상기 제 1 유동전환부(310)를 거친 냉각수는 상기 제 2 유동전환부(320)로 유입되며, 상기 제 2 유동전환부(320)의 제어에 의하여 상기 방열기(330)로 유동하여 외기와 열교환 될 수 있다. 그리고, 상기 방열기(330)에서 냉각된 냉각수는 상기 냉각수 펌프(300)로 유입된다. 냉각수는 이러한 사이클이 반복되어 유동될 수 있다.
한편, 냉방운전시 냉각수는 상기 보조 열교환기(150)로의 유동이 제한될 수 있다. 일반적으로, 냉방운전은 외기의 온도가 높을 때 수행되므로, 증발성능 확보를 위한 증발 냉매의 흡열이 요구되지 않을 수 있다. 따라서, 냉방운전시 냉각수는 상기 보조 열교환기(150)를 통과하지 않도록, 상기 제 1,2 유동전환부(310,320)가 제어될 수 있다.
다만, 상기 보조 열교환기(150)에서의 열교환이 필요로 하는 경우, 냉각수는 상기 제 2 유동전환부(320)를 경유하여 상기 보조 열교환기(150)로 유입될 수도 있다.
상기 엔진(200)의 구동과 관련하여서는, 난방운전시의 작용과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 주요 부분의 구성을 보여주는 시스템 도면이고, 도 4는 도 3에 따른 구조에 있어서, 가스 히트펌프 시스템의 제 1 모드 운전시, 냉각수의 유동을 보여주는 시스템 도면이고, 도 5는 도 3에 따른 구조에 있어서, 가스 히트퍼프 시스템의 제 2 모드 운전시, 냉각수의 유동을 보여주는 시스템 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 엔진(200)을 통과하여 가열된 냉각수와 급탕조(400)의 유체간에 열교환이 이루어지는 급탕 열교환기(450)가 포함된다.
상기 급탕 열교환기(450)는, 상기 엔진(200)으로부터 상기 제 1 유동전환부(310)의 제 1 포트(311)로 연장되는 제 2 배관(362)에 설치될 수 있다. 상세히, 상기 제 2 배관(362)에는, 상기 엔진(200)의 출구측으로부터 상기 급탕 열교환기(450)로 연장되는 제 1 유입배관(362a) 및 상기 급탕 열교환기(450)로부터 상기 제 1 유동전환부(310)로 연장되는 제 1 유출배관(362b)이 포함된다.
상기 급탕 열교환기(450)의 내부에는, 상기 냉각수의 유동을 가이드 하는 급탕용 냉각수 배관(451)이 포함된다. 상기 급탕용 냉각수 배관(451)은 상기 제 2 배관(362)의 적어도 일부분을 구성하는 배관으로서 이해될 수 있다. 그리고, 상기 급탕 열교환기(450)의 내부에는, 상기 유체의 유동을 가이드 하는 급탕용 온수 배관(452)이 포함된다. 상기 급탕용 온수 배관(452)은 상기 급탕유로(410,312)의 적어도 일부분을 구성하는 배관으로서 이해될 수 있다.
상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 상기 보조 열교환기(150)를 통과하는 냉매의 유동을 가이드 하는 제 4 배관(364)이 더 포함된다. 상기 제 4 배관(364)에는, 상기 제 2 유동전환부(320)의 제 2 포트(322)로부터 상기 보조 열교환기(150)로의 냉매 유동을 가이드 하는 제 2 유입배관(364a) 및 상기 보조 열교환기(150)로부터 상기 제 1 배관(361)으로 연장되어 상기 보조 열교환기(150)를 통과한 냉매의 유동을 가이드 하는 제 2 유출배관(364b)이 포함된다.
상기 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 상기 방열기(330)를 통과하는 냉매의 유동을 가이드 하는 제 5 배관(365)이 더 포함된다. 상기 제 5 배관(365)에는, 상기 제 2 유동전환부(320)의 제 3 포트(323)로부터 상기 방열기(330)로의 냉매 유동을 가이드 하는 제 3 유입배관(365a) 및 상기 방열기(330)로부터 상기 제 1 배관(361)으로 연장되어 상기 방열기(330)를 통과한 냉매의 유동을 가이드 하는 제 3 유출배관(365b)이 포함된다.
도 4를 참조하면, 가스 히트펌프 시스템(10)의 제 1 모드 운전시, 냉각수의 유동모습이 도시된다. 여기서, 상기 "제 1 모드"라 함은, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)의 일반운전 모드이며, 일례로 냉방운전 모드 또는 난방운전 모드로서 이해될 수 있다. 상기 제 1 모드는, 상기 엔진(200)을 통과한 냉각수의 온도가 설정온도 이상일 때 수행될 수 있다.
냉각수 펌프(300)가 구동되면, 냉각수는 상기 엔진(200)을 통과하여 상기 제 1 유입배관(362a)을 통하여 상기 급탕 열교환기(450)로 유입되며, 상기 급탕조(400)에서 공급된 유체와 열교환 된 후 상기 제 1 유출배관(362b)으로 배출된다.
그리고, 냉각수는 상기 제 1 유동전환부(310)의 제 1 포트(311)로 유입되어 상기 제 2 포트(312)로 배출된다. 이 때, 상기 제 3 포트(313)는 폐쇄되며, 이에 따라 냉각수가 상기 제 6 배관(366)으로 유동하는 것이 제한된다.
상기 제 1 유동전환부(310)에서 배출된 냉각수는 상기 제 2 유동전환부(320)의 제 1 포트(321)로 유입되며, 상기 제 2 포트(322)를 통하여 상기 보조 열교환기(150)측으로 유동하거나, 상기 제 3 포트(323)를 통하여 상기 방열기(330)로 유동할 수 있다.
상기 제 2 포트(322)로 유동하는 냉각수는 상기 제 2 유입배관(364a)을 통하여 상기 보조 열교환기(150)로 유입되며 상기 보조 열교환기(150)에서 열교환된 후 상기 제 2 유출배관(364b)을 통하여 상기 제 1 배관(361)으로 유동할 수 있다.
그리고, 상기 제 3 포트(323)로 유동하는 냉각수는 상기 제 3 유입배관(365a)을 통하여 상기 방열기(150)로 유입되며 상기 방열기(150)에서 열교환된 후 상기 제 3 유출배관(365b)을 통하여 상기 제 1 배관(361)으로 유동할 수 있다.
상기 제 1 배관(361)으로 유동한 냉각수는 상기 냉각수 펌프(300)를 통과하여 상기 엔진(200)으로 다시 유입될 수 있다.
도 5를 참조하면, 가스 히트펌프 시스템(10)의 제 2 모드 운전시, 냉각수의 유동모습이 도시된다. 여기서, 상기 "제 2 모드"라 함은, 냉각수의 바이패스 모드로서 이해될 수 있다. 상기 제 2 모드는, 상기 엔진(200)을 통과한 냉각수의 온도가 설정온도 이하일 때 수행될 수 있다.
냉각수 펌프(300)가 구동되면, 냉각수는 상기 엔진(200)을 통과하여 상기 제 1 유입배관(362a)을 통하여 상기 급탕 열교환기(450)로 유입되며, 상기 급탕조(400)에서 공급된 유체와 열교환 된 후 상기 제 1 유출배관(362b)으로 배출된다.
그리고, 냉각수는 상기 제 1 유동전환부(310)의 제 1 포트(311)로 유입되어 상기 제 3 포트(313)로 배출된다. 이 때, 상기 제 2 포트(312)는 폐쇄되며, 이에 따라 냉각수가 상기 제 3 배관(363)으로 유동하는 것이 제한된다.
냉각수의 온도가 설정온도 이상으로, 충분한 고온을 형성하지 않으므로, 상기 보조 열교환기(150)로 유동하여 냉매와의 열교환을 통하여 냉매를 가열하는 효과가 크지 않고, 상기 방열기(330)로 유동하여 실외 팬(122)에 의하여 냉각되어야 할 필요성이 낮기 때문이다.
상기 제 3 포트(313)를 통하여 배출된 냉매는 상기 제 6 배관(366)을 경유하여 상기 제 1 배관(361)으로 유입되며, 상기 냉각수 펌프(300)를 통과한다. 그리고, 냉각수는 상기 엔진(200)을 통과하게 된다.
이하에서는 본 발명의 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 대하여 설명한다. 이들 실시예들은 제 1 실시예와 비교하여 일부 구성에 있어서만 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 도면부호와 설명을 원용한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 주요 부분의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 엔진(200)을 통과한 냉각수의 적어도 일부분을 상기 급탕 열교환기(450)를 바이패스 하도록 하기 위하여 설치되는 연결배관(367)이 포함된다.
상세히, 상기 연결배관(367)은 상기 엔진(200)으로부터 상기 급탕 열교환기(450)로 연장되는 제 1 유입배관(362a)으로부터 상기 급탕 열교환기(450)로부터 상기 제 1 유동전환부(310)로 연장되는 제 1 유출배관(362b)을 연결하도록 구성된다. 다시 말하면, 상기 연결배관(367)의 일단부는 상기 제 1 유입배관(362a)의 일 지점으로부터 상기 제 1 유출배관(362b)의 일 지점으로 연장된다.
상기 연결배관(367)에는, 바이패스 밸브(368)가 설치된다. 일례로, 상기 바이패스 밸브(368)에는 개폐 제어가능한 솔레노이드 밸브 또는 개도 조절이 가능한 전자 팽창밸브(Electronic Expansion Valve)가 포함될 수 있다.
상기 바이패스 밸브(368)가 폐쇄되거나 개도가 감소되면, 상기 급탕 열교환기(450)로 유입되는 냉각수의 양은 감소할 수 있다. 반면에, 상기 바이패스 밸브(368)가 개방되거나 개도가 증대되면, 상기 급탕 열교환기(450)로 유입되는 냉각수의 양은 증가할 수 있다.
냉각수의 전체 유로를 기준으로 볼 때, 상기 급탕 열교환기(450)는 냉각수의 유동을 방해하는 저항체로서 이해될 수 있다. 따라서, 급탕수요가 높지 않거나, 상기 보조 열교환기(150) 또는 상기 방열기(330)로의 냉각수 유량을 증가시킬 필요가 있을 경우, 상기 바이패스 밸브(368)를 개방하거나, 그 개도를 증가시키도록 제어할 수 있다.
상기 바이패스 밸브(368)가 개방되거나 그 개도가 증대되면, 상기 엔진(200)을 통과한 냉각수의 적어도 일부분이 상기 급탕 열교환기(450)를 바이패스 하여 상기 제 1 유동전환부(310)로 유입될 수 있으므로, 시스템을 순환하는 냉각수의 유량이 증대되는 효과가 나타난다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 주요 부분의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템(10)에는, 제 6 배관(366)에 설치되는 급탕 열교환기(450)가 포함된다.
상세히, 상기 제 6 배관(366)에는, 상기 제 1 유동전환부(310)의 제 3 포트(313)로부터 배출된 냉각수를 상기 급탕 열교환기(450)로 가이드 하는 제 4 유입배관(366a) 및 상기 급탕 열교환기(450)를 통과한 냉각수를 상기 제 1 배관(461)으로 가이드 하는 제 4 유출배관(366b)이 포함된다.
상기 급탕 열교환기(450)에는, 냉각수가 유동하는 급탕용 냉각수 배관(451) 및 유체가 유동하는 온수용 냉각수 배관(452)간에 열교환이 이루어질 수 있다.
상기 급탕 열교환기(450)를 통과한 냉각수는 상기 제 4 유출배관(366b)을 경유하여 상기 제 1 배관(361)으로 유동한다. 그리고, 냉각수는 상기 냉각수 펌프(300)를 통과하여 상기 엔진(200)으로 유입될 수 있다.
급탕 수요가 있는 경우, 상기 제 1 유동전환부(310)는 상기 제 3 포트(313)가 개방되도록 제어될 수 있다. 이 때, 상기 제 2 포트(312)는 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 상기 제 3 포트(313)의 개방에 의하여, 상기 제 1 유동전환부(310)로 유입되는 냉각수는 상기 제 3 포트(313)를 통하여 상기 제 6 배관(366)으로 배출되며, 상기 급탕 열교환기(450)를 통과하게 된다.
반면에, 급탕수요가 없을 경우, 상기 제 1 유동전환부(310)는 상기 제 3 포트(313)가 폐쇄되도록 제어되며, 이에 따라 냉각수가 상기 급탕 열교환기(450)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 상기 급탕 열교환기(450)로 유동하는 냉각수 유로와, 상기 보조 열교환기(150) 또는 방열기(330)로 유동하는 냉각수 유로를 병렬로 구성될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 상기 보조 열교환기(150) 또는 방열기(330)로 유동되어야 할 냉각수가 상기 급탕 열교환기(450)를 거치지 않게 되므로, 냉각수 유동에 대한 저항이 적어지게 되고 이에 따라 시스템을 순환하는 냉각수 유량이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
10 : 가스 히트펌프 시스템 110,112 : 제 1,2 압축기
120 : 실외 열교환기 140 : 실내 열교환기
150 : 보조 열교환기 200 : 엔진
240 : 배기가스 열교환기 250 : 머플러
290 : 냉각수 온도센서 300 : 냉각수 펌프
310 : 제 1 유동전환부 320 : 제 2 유동전환부
330 : 방열기 360 : 냉각수 배관
361~366 : 제 1~6 배관 367 : 연결배관
400 : 급탕조 410 : 입구유로
412 : 출구유로 450 : 급탕 열교환기

Claims (16)

  1. 압축기, 실외 열교환기, 팽창장치, 실내 열교환기, 사방변, 기액 분리기 및 복수의 냉매배관을 포함하는 공기조화 시스템;
    상기 압축기의 운전을 위하여 동력을 제공하며, 연료와 공기가 혼합되는 혼합연료가 연소되는 엔진;
    상기 엔진을 냉각하기 위한 냉각수의 유동을 강제하는 냉각수 펌프;
    상기 냉각수 펌프에 연결되며, 냉각수의 유동을 가이드 하는 냉각수 배관;
    상기 냉각수 배관을 유동하는 냉각수와, 상기 냉매배관을 유동하는 냉매간에 열교환이 이루어지는 보조 열교환기;
    상기 냉각수 배관을 유동하는 냉각수와, 급탕조로부터 공급되는 유체간에 열교환이 이루어지는 급탕 열교환기; 및
    상기 냉각수 배관에 설치되며, 상기 엔진에서 배출된 냉각수를 상기 보조 열교환기 또는 급탕 열교환기로 가이드 하기 위하여 제어되는 복수의 유동전환부가 포함되며,
    상기 냉매배관은,
    상기 압축기와 상기 사방변을 연결하는 제 1 냉매배관;
    상기 실외 열교환기와 상기 사방변을 연결하는 제 2 냉매배관;
    상기 실내 열교환기와 상기 사방변을 연결하는 제 3 냉매배관; 및
    상기 기액분리기와 상기 사방변을 연결하는 제 4 냉매배관을 포함하며,
    상기 보조 열교환기는 상기 제 4 냉매배관에 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 히트펌프 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수가 저장되는 냉각수 탱크이 더 포함되며,
    상기 냉각수 배관에는,
    상기 냉각수 탱크로부터 상기 엔진으로 연장되어, 냉각수를 상기 엔진으로 유입시키는 제 1 배관이 포함되는 가스 히트펌프 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 유동전환부에는, 제 1 유동전환부가 포함되며,
    상기 냉각수 배관에는,
    상기 엔진의 출구측으로부터 상기 제 1 유동전환부로 연장되는 제 2 배관이 더 포함되는 가스 히트펌프 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 급탕 열교환기는 상기 제 2 배관에 설치되는 가스 히트펌프 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 유동전환부에는, 제 2 유동전환부가 포함되며,
    상기 냉각수 배관에는,
    상기 제 1 유동전환부로부터 상기 제 2 유동전환부로 연장되는 제 3 배관이 더 포함되는 가스 히트펌프 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 냉각수 배관에는,
    상기 제 2 유동전환부의 일 포트로부터 상기 보조 열교환기로 연장되는 제 4 배관이 더 포함되는 가스 히트펌프 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공기조화 시스템에 구비되는 실외 팬의 일측에 설치되는 방열기가 더 포함되며,
    상기 냉각수 배관에는, 상기 제 2 유동전환부의 타 포트로부터 상기 방열기로 연장되는 제 5 배관이 더 포함되는 가스 히트펌프 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 유동전환부로부터 상기 제 1 배관으로 연장되어, 상기 급탕 열교환기에서 열교환 된 냉각수를 상기 엔진으로 바이패스 하기 위한 제 6 배관이 더 포함되는 가스 히트펌프 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 급탕조로부터 상기 급탕 열교환기로 연장되어, 상기 유체를 상기 급탕 열교환기로 가이드 하는 입구 유로; 및
    상기 급탕 열교환기로부터 상기 급탕조로 연장되어, 상기 급탕 열교환기에서 열교환 된 유체를 상기 급탕조로 가이드 하는 출구 유로가 더 포함되는 가스 히트펌프 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 급탕 열교환기에는,
    냉각수의 유동을 가이드 하는 급탕용 냉각수 배관; 및
    상기 급탕조로부터 공급된 유체의 유동을 가이드 하는 급탕용 온수 배관이 포함되는 가스 히트펌프 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 엔진에서 배출되는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수 온도센서가 더 포함되며,
    상기 냉각수 온도센서에서 감지된 온도값이 설정온도 이하인 것으로 인식되면, 상기 제 1 유동전환부는, 냉각수가 상기 제 6 배관을 유동하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 가스 히트펌프 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 유동전환부에는, 3방 밸브가 포함되는 가스 히트펌프 시스템.
  13. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 배관에는,
    상기 엔진에서 배출된 냉각수를 상기 급탕 열교환기로 가이드 하는 제 1 유입배관; 및
    상기 급탕 열교환기에서 열교환 된 냉각수를 상기 제 1 유동전환부로 가이드 하는 제 1 유출배관이 더 포함되는 가스 히트펌프 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 유입배관의 일 지점으로부터 상기 제 1 유출배관의 일 지점으로 연장되어, 상기 엔진에서 배출된 냉각수의 적어도 일부분이 상기 급탕 열교환기를 바이패스 하도록 하는 연결배관이 더 포함되는 가스 히트펌프 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 연결배관에 설치되는 바이패스 밸브가 더 포함되는 가스 히트펌프 시스템.
  16. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 유동전환부로부터 상기 제 1 배관으로 연장되는 제 6 배관이 더 포함되며,
    상기 급탕 열교환기에는 상기 제 6 배관에 설치되는 가스 히트펌프 시스템.



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