KR102069160B1 - 가스 히트펌프 시스템의 실외기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 가스 히트펌프 시스템의 실외기는, 압축기 및 실외 열교환기를 수용하는 상부 프레임과, 상기 상부 프레임의 하측에 연결되는 상부 베이스를 구비하는 상부 유닛; 및 상기 상부 유닛의 하측에 위치되며, 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소하여, 상기 압축기의 운전을 위한 동력을 제공하는 엔진을 포함하는 엔진 모듈을 수용하는 하부 유닛을 포함하고, 상기 엔진 모듈은, 상기 공기와 연료를 혼합하여 상기 엔진 측으로 배출하는 믹서; 상기 믹서와 상기 엔진 사이에 배치되어, 상기 믹서에서 배출된 혼합기를 압축시킨 후, 상기 엔진 측으로 배출하는 과급수단; 및 상기 엔진과 상기 과급수단 사이에 배치되며, 상기 과급수단에서 압축된 혼합기를 냉각시켜는 인터쿨러를 포함하고, 상기 상부 베이스에는, 상기 인터쿨러를 지나는 냉각수 배관에 연결되는 방열기로 공기를 유동시키기 위한 인터쿨러 팬 어셈블리가 설치된다.

Description

가스 히트펌프 시스템의 실외기{Outdoor unit of gas heat-pump system}

본 발명은 가스 히트펌프 시스템의 실외기에 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 사이클은, 냉매의 압축을 위한 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압하는 팽창장치 및 상기 감압된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함할 수 있다.

상기 히트펌프 시스템은, 가스 히트펌프 시스템을 포함할 수 있다. 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 시스템은, 연료와 공기의 혼합물(이하, 혼합기)을 이용하여 동력을 발생시키는 엔진을 포함할 수 있다. 일례로, 엔진은, 상기 혼합기가 공급되는 실린더와, 상기 실린더 내에서 운동 가능하게 제공되는 피스톤을 포함할 수 있다.

상기 가스 히트펌프 시스템은, 상기 엔진에 혼합기를 공급하기 위한 공기 공급장치와, 연료 공급장치 및 공기와 연료를 혼합하기 위한 믹서(mixer)를 더 포함할 수 있다.

상기 공기 공급장치는, 공기를 정화하기 위한 공기 여과기를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 연료 공급장치는 일정한 압력의 연료를 공급하기 위한 제로 가버너(zero governor)를 포함할 수 있다.

상기 제로 가버너는 연료의 입구압력의 크기 또는 유량의 변화에 관계)없이, 출구압력을 일정하게 조절하여 공급하는 장치로서 이해될 수 있다. 일례로, 상기 제로 가버너는, 연료의 압력을 감압하는 노즐부와, 상기 노즐부에서 감압된 압력이 작용하는 다이아프램(diaphragm) 및 상기 다이아프램의 작동에 의하여 개폐되는 밸브장치를 포함할 수 있다.

상기 공기 여과기를 통과한 공기와, 상기 제로 가버너에서 토출된 연료는 상기 믹서에서 혼합되어(혼합기), 상기 엔진에 공급될 수 있다.

그리고, 상기 엔진에 공급된 혼합기가 연소되면, 상기 엔진으로부터 배기가스가 토출될 수 있다.

선행문헌: 한국공개특허공보 10-2013-0021377호,

선행문헌에는 엔진 배기 가스 재순환 회로용 냉각 장치가 개시된다.

선행문헌의 경우, 엔진을 냉각시키기 위한 고온 루프와, 엔진의 공기 공급 회로를 통과하는 공기가 유동하는 인터쿨러와의 열교환을 위한 유체가 유동하는 저온 루프를 포함할 수 있다.

상기 고온 루프는 상기 저온 루프와 독립적으로 구성되며, 상기 고온 루프, 저온 루프 각각은 펌프와 라디에이터를 포함한다.

상기 라디에이터는 외부 공기와 열교환될 수 있으며, 외부 공기는 팬에 의해서 송풍될 수 있다.

본 발명의 과제는, 인터쿨러를 냉각하기 위한 냉각수가 유동하는 방열기로 공기를 송풍하는 인터쿨러 팬의 회전력에 의해서, 실외 열교환기를 통과하는 공기의 유동 성능이 향상될 수 있는, 가스 히트펌프 시스템의 실외기를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 과제는, 인터쿨러 팬의 방수 성능이 향상되는, 가스 히트펌프 시스템의 실외기를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 과제는, 인터쿨러를 냉각하기 위한 냉각수가 유동하는 냉각수 배관의 길이가 줄어드는 가스 히트펌프 시스템의 실외기를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 과제는, 혼합기가 유동하는 유로 상에서 혼합기가 누설된 경우, 엔진 모듈이 수용되는 공간의 환기가 이루어질 수 있는 가스 히트펌프 시스템의 실외기를 제공하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가스 히트펌프 시스템의 실외기는, 상기 공기와 연료를 혼합하여 상기 엔진 측으로 배출하는 믹서; 상기 믹서와 상기 엔진 사이에 배치되어, 상기 믹서에서 배출된 혼합기를 압축시킨 후, 상기 엔진 측으로 배출하는 과급수단; 및 상기 엔진과 상기 과급수단 사이에 배치되며, 상기 과급수단에서 압축된 혼합기를 냉각시켜는 인터쿨러를 포함하는 엔진 모듈을 포함할 수 있으며, 상기 엔진 모듈의 상측에는 실외 열교환기를 지지하는 상부 베이스가 위치되고, 상기 상부 베이스에는, 상기 인터쿨러를 지나는 냉각수 배관에 연결되는 방열기로 공기를 유동시키기 위한 인터쿨러 팬 어셈블리가 설치될 수 있다.

그리고, 상기 상부 베이스에는 공기가 유동할 수 있는 연통홀이 형성될 수 있어, 인터쿨러 팬 어셈블리의 작동 시 인터쿨러 팬의 회전력이 실외 열교환기의 하측부 작용할 수 있다.

본 실시 예에서, 상기 상부 베이스에는 상기 인터쿨러 팬 어셈블리를 커버하는 팬 커버가 구비되며, 상기 팬 커버는, 상기 연통홀을 커버하도록 상기 상부 베이스에 설치되어 상부 베이스 상으로 낙하된 액체가 상기 연통홀 측으로 유동하는 것을 차단할 수 있다.

본 실시 예서, 엔진 모듈의 상측부에 인터쿨러가 위치되고, 인터쿨러의 상측부에 방열기가 위치되며, 방열기의 상측부에 인터쿨러 팬이 위치됨에 따라서, 인터쿨러를 냉각하기 위한 냉각수가 유동하는 냉각수 배관의 길이가 줄어들 수 있다.

본 실시 예에서, 하부 유닛에는 가스 센서가 구비되며, 상기 가스 센서에서 기준량 이상의 가스가 누설된 것이 감지되면, 상기 인터쿨러 팬 어셈블리가 작동할 수 있다.
다른 측면에 따른 가스 히트펌프 시스템의 실외기는, 압축기 및 실외 열교환기를 수용하는 상부 프레임과, 상기 상부 프레임의 하측에 연결되는 상부 베이스를 구비하는 상부 유닛; 및 상기 상부 유닛의 하측에 위치되며, 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소하여, 상기 압축기의 운전을 위한 동력을 제공하는 엔진을 포함하는 엔진 모듈을 수용하는 하부 유닛을 포함하고, 상기 엔진 모듈은, 상기 공기와 연료를 혼합하여 상기 엔진 측으로 배출하는 믹서; 상기 믹서와 상기 엔진 사이에 배치되어, 상기 믹서에서 배출된 혼합기를 압축시킨 후, 상기 엔진 측으로 배출하는 과급수단; 및 상기 엔진과 상기 과급수단 사이에 배치되며, 상기 과급수단에서 압축된 혼합기를 냉각시켜는 인터쿨러를 포함하고, 상기 상부 베이스에는, 상기 상부 유닛의 내부 공간과 상기 하부 유닛의 내부 공간을 연통시키기 위한 연통홀이 형성되고, 상기 연통홀의 주변에는 상기 인터쿨러를 지나는 냉각수 배관에 연결되는 방열기로 공기를 유동시키기 위한 인터쿨러 팬 어셈블리가 위치되며, 상기 인터쿨러 팬 어셈블리의 작동에 의해서, 상기 실외 열교환기를 통과한 공기의 일부가 상기 연통홀을 통하여 상기 하부 유닛 내부로 유동한다.

제안되는 발명에 의하면, 인터쿨러 팬 어셈블리가 실외 열교환기를 지지하는 상부 베이스에 설치되므로, 인터쿨러 팬의 회전 시 인터쿨러 팬의 회전력이 실외 열교환기의 하측부로 작용하게 된다. 따라서, 외 열교환기의 하측부에서의 공기 유속이 증가되어 실외 열교환기의 열교환 성능이 향상되는 장점이 있다.

또한, 상부 베이스에 인터쿨러 팬 어셈블리를 커버하는 팬 커버가 설치되고, 팬 커버가 상부 베이스에 구비되는 연통홀의 둘러싸도록 배치되가 구비되므로, 상부 베이스로 낙하된 액체가 상기 연통홀 측으로 유동하는 것이 방지될 수 있다. 다라서, 액체가 하부 유닛으로 낙하되는 것이 방지되고 인터쿨러 팬 어셈블리의 방수 성능이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명의 경우, 엔진 모듈의 상측부에 인터쿨러가 설치되고, 인터쿨러의 상방에 인터쿨러 팬이 위치되며, 방열기가 인터쿨러와 인터쿨러 팬 사이에 위치되므로, 인터쿨러를 냉각시키기 위한 냉각수가 유동하는 냉각수 배관의 길이가 줄어드는 장점이 있다.

또한, 하부 유닛에 엔진 모듈에서 누설되는 혼합기를 감지하는 가스 센서가 구비되며, 엔진 모듈에서 혼합기가 누설된 경우, 인터쿨러 팬이 회전함으로써, 하부 유닛에서 누설된 혼합기가 신속하게 하부 유닛에서 배출되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 구성을 보여주는 사이클 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 모듈을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실외기의 사시도.
도 4는 도 3의 실외기에서 상부 유닛, 상부 베이스 및 하부 유닛이 분리된 상태를 보여주는 도면.
도 5는 하부 프레임에 상부 프레임이 놓인 상태를 보여주는 도면.
도 6은 상부 유닛의 분해 사시도.
도 7은 상부 베이스에 놓인 실외 열교환기와 설치부를 보여주는 평면도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실외기의 내부에서의 부품의 배치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 9는 상부 베이스에 설치된 인터쿨러 팬 어셈블리를 보여주는 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 난방 운전시, 냉매, 냉각수 및 혼합기의 유동을 보여주는 사이클 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 냉방 운전시, 냉매, 냉각수 및 혼합기의 유동을 보여주는 사이클 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실외기 내에서의 공기 유동을 보여주는 도면.
도 13은 인터쿨러 팬이 존재하지 않는 경우 본 발명과 같이 인터쿨러 팬이 상부 베이스에 설치되는 경우의 상부 유닛 내에서의 풍속 분포를 보여주는 도면.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 구성을 보여주는 사이클 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 모듈을 보여주는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템(10)은, 공기조화 모듈로서 냉매 사이클을 구성하는 다수의 부품을 포함할 수 있다.

일 예로, 상기 공기조화 모듈은, 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매 중 오일을 분리하기 위한 오일분리기(115) 및 상기 오일분리기(115)를 거친 냉매의 방향을 전환하여 주는 사방변(117)을 포함할 수 있다.

상기 가스 히트펌프 시스템(10)은, 실외 열교환기(120) 및 실내 열교환기(140)를 더 포함할 수 있다.

상기 실외 열교환기(120)는 실외측에 배치되는 실외기(도 3의 20참조)의 내부에 배치되고, 상기 실내 열교환기(140)는 실내측에 배치되는 실내기(미도시)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 사방변(117)을 통과한 냉매는 상기 실외 열교환기(120) 또는 실내 열교환기(140)로 유동할 수 있다.

도 1에 도시된 시스템의 구성들은 실내 열교환기(140) 및 실내 팽창장치(145)를 제외하고 실외측, 즉 실외기(20)의 내부에 배치될 수 있다.

상기 가스 히트펌프 시스템(10)이 냉방 운전 모드로 운전될 경우, 상기 사방변(117)을 통과한 냉매는 상기 실외 열교환기(120)를 거쳐 상기 실내 열교환기(140) 측으로 유동할 수 있다. 반면에, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)이 난방운전 모드로 운전될 경우, 상기 사방변(117)을 통과한 냉매는 상기 실내 열교환기(140)를 거쳐 상기 실외 열교환기(120) 측으로 유동할 수 있다.

상기 가스 히트펌프 시스템(10)은, 상기 압축기(110), 실외 열교환기(120) 및 실내 열교환기(140)등을 연결하여 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관(170, 실선유로)을 더 포함할 수 있다.

상기 가스 히트펌프 시스템(10)의 구성에 대하여, 냉방 운전 모드를 기준으로 설명한다.

상기 실외 열교환기(120)로 유동한 냉매는 외기와 열교환 하여 응축될 수 있다. 상기 실외 열교환기(120)의 일측에는 외기를 불어주는 실외팬 어셈블리(122)이 배치될 수 있다.

상기 실외 열교환기(120)의 출구측에는, 냉매를 감압하기 위한 메인 팽창장치(125)가 제공될 수 있다. 일례로, 상기 메인 팽창장치(125)는, 전자 팽창밸브(Electronic expansion valve, EEV)를 포함할 수 있다. 냉방 운전 시, 상기 메인 팽창장치(125)는 풀 오픈(full open) 되어 냉매의 감압 작용을 수행하지 않는다.

상기 메인 팽창장치(125)의 출구측에는, 냉매를 추가 냉각하기 위한 과냉각 열교환기(130)가 제공될 수 있다. 그리고, 상기 과냉각 열교환기(130)에는, 과냉각 유로(132)가 연결될 수 있다. 상기 과냉각 유로(132)는 상기 냉매 배관(170)으로부터 분지되어 상기 과냉각 열교환기(130)에 연결될 수 있다.

그리고, 상기 과냉각 유로(132)에는, 과냉각 팽창장치(135)가 설치될 수 있다. 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 냉매 간에 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 기액 분리기(160)에 연결될 수 있다. 상기 과냉각 열교환기(130)에서 열교환 된 과냉각 유로(132)의 냉매는 상기 기액 분리기(160)로 유입될 수 있다.

상기 과냉각 열교환기(130)를 통과한 냉매 배관(170)의 냉매는 실내기 측으로 유동하며, 실내 팽창 장치(145)에서 감압된 후 상기 실내 열교환기(140)에서 증발된다. 상기 실내 팽창 장치(145)는 실내기의 내부에 설치되며, 전자 팽창 밸브(EEV)로 구성될 수 있다.

상기 실내 열교환기(140)에서 증발된 냉매는 상기 사방변(117)을 경유하여, 보조 열교환기(150)로 유동할 수 있다.

상기 보조 열교환기(150)는 증발된 저압의 냉매와 고온의 냉각수 간에 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. 또한, 상기 보조 열교환기(150)를 통과한 냉매는 기액 분리기(160)로 유입될 수도 있다.

상기 보조 열교환기(150)를 통과한 냉매는 상기 기액 분리기(160)에서 기액 분리되며, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다.

또한, 실내 열교환기(140)에서 증발된 냉매는 상기 사방변(117)을 경유한 후, 곧 바로 기액분리기(160)로 유입될 수도 있으며, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다.

한편, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)은, 엔진(200)의 냉각을 위한 제1냉각수 모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 제1냉각수 모듈은, 상기 엔진(200)의 냉각을 위한 냉각수가 저장되는 냉각수 탱크(305) 및 냉각수의 유동을 가이드 하는 제1냉각수 배관(360, 점선 유로)을 포함할 수 있다.

상기 제1냉각수 모듈은, 냉각수의 유동력을 발생시키는 제1냉각수 펌프(300)와, 냉각수의 유동 방향을 전환하기 위한 복수의 유동 전환부(310, 320) 및 냉각수를 냉각하기 위한 제1방열기(330, radiator)를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 유동 전환부(310, 320)는, 제 1 유동 전환부(310) 및 제 2 유동전환부(320)를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 유동전환부(310) 및 제 2 유동전환부(320)는, 삼방 밸브(3way valve)를 포함할 수 있다.

상기 제1방열기(330)는 상기 실외 열교환기(120)의 일측에 위치될 수 있으며, 상기 제1방열기(330)의 냉각수는 상기 실외 팬 어셈블리(122)의 구동에 의하여 외기와 열교환 되며, 이 과정에서 냉각될 수 있다.

상기 제1냉각수 펌프(300)가 구동되면, 상기 냉각수 탱크(305)에 저장된 냉각수는 후술할 엔진(200) 및 배기가스 열교환기(240)를 통과하며, 상기 제 1 유동 전환부(310) 및 제 2 유동 전환부(320)를 거쳐 상기 제1방열기(330) 또는 상기 보조 열교환기(150)로 선택적으로 유동될 수 있다.

상기 가스 히트펌프 시스템(10)은, 상기 압축기(110)의 구동을 위한 동력을 발생시키는 엔진(200)을 포함하는 엔진 모듈(60)을 더 포함할 수 있다.

상기 엔진 모듈(60)은, 상기 엔진(200) 및 엔진(200)으로 혼합 연료를 공급하기 위한 다양한 부품을 포함할 수 있다.

상기 가스 히트펌프 시스템(10)은, 상기 엔진(200)의 입구 측에 배치되어 혼합 연료를 공급하는 믹서(220)를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)은, 상기 믹서(220)에 정화된 공기를 공급하는 공기 여과기(210) 및 소정 압력 이하의 연료(fuel)를 공급하기 위한 제로 가버너(zero governor,230)를 더 포함할 수 있다.

상기 제로 가버너(230)는 연료의 입구 압력의 크기 또는 유량의 변화에 관계없이, 출구 압력을 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 혼합기를 구성한다. 그리고, 상기 혼합기는 상기 엔진(200)에 공급될 수 있다.

또한, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)은, 상기 엔진(200)의 출구측에 제공되며 혼합기가 연소된 후 발생되는 배기가스가 유입되는 배기가스 열교환기(240) 및 상기 배기가스 열교환기(240)의 출구측에 제공되어 배기가스의 소음을 저감하기 위한 머플러(muffler,250)를 더 포함할 수 있다.

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.

한편, 상기와 같이 가스 히트펌프 시스템(10)에 적용되는 엔진(200)은 가정용 LNG나 LPG 등을 연료로 사용한다.

하지만, 자연흡기 방식으로 엔진(200)에 공기를 공급하면서, 주택용 LNG나 LPG를 연료로 공급할 경우, 낮은 공급압력(1~2.5 kPa)으로 인해 엔진(200)의 출력이 감소하게 되는 문제가 있다.

또한, 여름철의 경우 가스 히트펌프 시스템(10)은 실내의 온도를 낮추기 위해 냉방 모드로 작동하게 되는데, 실외의 기온이 고온인 경우, 높은 기온으로 인해 엔진(200)으로 고온의 공기가 공급된다.

이에 따라, 엔진(200)으로 저밀도의 공기가 공급되어 엔진(200)의 출력이 감소하게 된다. 그 결과, 엔진(200)의 출력이, 높은 냉방 부하를 따라갈 수 없어, 냉방 불량의 원인이 될 수 있다.

이를 해결하기 위해, 자동차의 엔진과 같이, 공기를 과급기로 가압한 후, 공기량에 따라 연료량을 조절하면서 공급하면, 가스 연료의 배관 내 공급압력(약 2.5kPa)이 과급압력(약 30kPa)보다 낮아 연료 공급이 어려워지는 문제도 있다.

본 발명의 경우, 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)은, 믹서(220)와 엔진(200) 사이에 배치되는 과급수단(400) 및 조절수단(600)을 더 포함할 수 있다.

상기 과급수단(400)은 상기 믹서(220)에서 공기와 연료가 혼합된 후, 배출된 혼합기를 압축시켜 상기 엔진(200) 측으로 배출한다. 이때, 상기 과급수단(400)은 믹서(220)에서 공기와 연료를 대기압 이상으로 압축시킬 수 있다.

일 예로, 상기 과급수단(400)은, 상기 엔진(200)의 배기가스에 의해 구동하는 터보차저(turbo charger)로 구성될 수 있다.

상기 터보차저는 상기 엔진(200)에서 배출된 배기가스를 이용해서, 터빈(411)을 회전시키고, 그 회전력에 의해 유입된 기체를 가압(압축)시켜 배출한다.

따라서, 상기 과급수단(400)이 터보차저로 구비된 경우, 터보차저는 상기 터빈(411) 측이 상기 엔진(200)의 배기 배관(191)을 통해서 상기 엔진(200)의 배기 매니폴드와 연결되어, 회전하게 되고, 믹서(220)에서 혼합된 혼합기가 유입되면, 가압(압축)한 후, 상기 인터쿨러(500) 측으로 배출한다.

또한, 상기 터보차저의 회전축은 윤활 등의 목적을 위해, 상기 엔진(200) 측으로부터 오일을 공급받을 수도 있다.

다른 예로, 상기 과급수단(400)은, 상기 엔진(200)의 동력 또는 전동기(electric motor)에 의해 구동하는 슈퍼차저로 구비될 수 있다.

또한, 상기 조절수단(600)은 상기 과급수단(400)과 상기 엔진(200) 사이에 배치되어, 상기 엔진(200)으로 공급되는 압축된 혼합기의 양을 조절한다.

일 예로, 상기 조절수단(600)은 ETC(electronic throttle control) 방식이 적용된 밸브로 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면, 연료와 공기가 믹서(220)에서 혼합되고, 과급수단(400)에서 고압으로 가압된 후, 상기 엔진(200)으로 공급될 수 있다.

또한, 상기 조절수단(600)을 통해 상기 엔진(200)으로 공급되는 고압의 혼합기(공기+연료)의 양이 정밀하게 제어될 수도 있다.

따라서, 상기 엔진(200)의 효율이 향상될 수 있다. 또한, 상기 엔진(200)의 크기를 키우지 않고도, 상기 엔진(200)의 최대 출력량을 키울 수 있다. 즉, 소형 엔진으로 대형 엔진의 출력을 구현할 수 있다.

한편, 상기와 같이 혼합기가 상기 과급수단(400)을 통과하면, 혼합기의 압력 및 온도가 상승한다. 이 경우, 상기 엔진(200)으로 흡입되는 혼합기의 밀도가 감소하게 되고, 엔진의 체적 효율이 낮아질 수 밖에 없다.

본 발명의 경우, 이를 해결하기 위해, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)은, 상기 과급수단(400)과 상기 조절수단(600) 사이에 배치되는 인터쿨러(500)를 더 포함할 수 있다. 상기 인터쿨러(500)는, 상기 과급수단(400)에서 토출된 고온 고압의 혼합기를 냉각시켜, 부피는 줄이고, 밀도를 향상시킨 뒤, 배출한다.

따라서, 상기 인터쿨러(500)에 따르면, 상기 엔진(200)으로 공급되는 혼합기의 온도를 낮추고, 밀도를 키워 엔진(200)의 체적 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

상기 인터쿨러(500)를 유동하는 혼합기는 냉각수와 열교환될 수 있다. 이를 위하여, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)은 제2냉각수 모듈을 더 포함할 수 있다. 상기 제2냉각수 모듈에 대해서는 후술하기로 한다.

상기와 같이 상기 믹서(220)와 상기 엔진(200) 사이에 과급수단(400) 및 인터쿨러(500) 등이 구비되면, 혼합기가 체류하는 유로의 길이가 길어질 수밖에 없다. 이때, 공기 내 수분이 많을 경우 혼합기와 물이 반응하여 포름산을 발생시켜 배관을 파손 시킬 수 있으며, 이로 인해 폭발 등의 위험이 있다.

본 발명의 경우, 이를 방지를 위해 관리자로부터 '운전정지명령'이 입력되면, 조절수단(600)을 닫은 상태(closed)에서 엔진(200) 정지시까지 엔진(200)을 구동하여, 혼합기를 연소하거나, 외부 배출시켜 포름산 발생을 억제시킬 수 있으며, 배관 파손 및 폭발 등의 위험을 예방할 수 있다.

상기 제1냉각수 배관(360)은, 상기 냉각수 탱크(305)로부터 상기 엔진(200)을 향하여 연장되는 공급 배관(361)을 포함할 수 있다.

상기 공급 배관(361)에는, 냉각수의 유동을 위한 제1냉각수 펌프(300)가 설치될 수 있다.

상기 공급 배관(361)은 상기 배기가스 열교환기(240)를 지나 상기 엔진(200)으로 연장될 수 있다.

상기 공급 배관(361)은 유동하는 냉각수는 상기 배기가스 열교환기(240)에서 상기 엔진(200)에서 배출되는 배기가스와 열교환되고 상기 엔진(200)을 유동하면서 상기 엔진(200)의 폐열을 회수한다.

이때, 상기 공급 배관(361)은 상기 배기가스 열교환기(240)와 상기 엔진(200)을 연결하는 메인 배관(360a)과, 상기 메인 배관(360a)에서 바이패스되는 q서브 배관(360b)을 더 포함할 수 있다.

상기 서브 배관(360b)은 상기 과급수단(400)과 열교환된 후에 상기 배기가스 열교환기(240)의 상기 메인 배관(360a)으로 공급될 수 있다.

즉, 상기 서브 배관(360b)의 일단은 상기 메인 배관(360a)에 연결되고, 타단은 상기 일단과 이격된 위치에서 상기 메인 배관(360a)에 연결될 수 있다.

따라서, 상기 배기가스 열교환기(240)를 지난 냉각수의 일부는 상기 엔진(200)으로 바로 유동하고, 다른 일부는 상기 과급수단(400)과 열교환된 후에 상기 엔진(200)으로 유동한다.

상기 제1냉각수 배관(360)은, 상기 엔진(200)을 통과한 냉각수를 상기 제 1 유동 전환부(310)로 가이드 하는 회수 배관(362)을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1냉각수 배관(360)은, 냉각수를 상기 제 1 유동 전환부(310)로부터 상기 제 2 유동 전환부(320)로 가이드 하는 제 1 안내 배관(363)을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1냉각수 배관(360)은, 냉각수를 상기 제 2 유동 전환부(320)로부터 상기 보조 열교환기(150)로 가이드 하는 제 2 안내 배관(364)을 더 포함할 수 있다.

상기 제1냉각수 배관(360)은, 냉각수를 상기 제 2 유동 전환부(320)로부터 상기 제1방열기(330)로 가이드 하는 제 3 안내 배관(365)을 더 포함할 수 있다.

상기 제1냉각수 배관(360)은, 냉각수를 상기 제 1 유동 전환부(310)로부터 상기 공급 배관(361)으로 가이드 하는 제 4 안내 배관(366)을 더 포함할 수 있다.

일례로, 상기 엔진(200)을 통과한 냉각수의 온도가 설정온도 미만으로 형성될 때, 상기 냉각수를 상기 보조 열교환기(150) 또는 제1방열기(330)로 유동시켜 열교환 시킬 효과가 미미해지므로 상기 제 1 유동 전환부(310)로 유입된 냉각수를 상기 제 4 안내 배관(366)을 통하여 상기 공급 배관(361)으로 바이패스 시킬 수 있다.

상기 가스 히트펌프 시스템(10)은, 상기 엔진(200)의 출구측에 설치되어 상기 엔진(200)을 통과한 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수 온도센서(290)를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 제2냉각수 모듈은, 상기 인터쿨러(500)를 지나는 냉각수 배관(700)과, 상기 냉각수 배관(700)에 설치되는 제2냉각수 펌프(710)와, 상기 냉각수 배관(700)의 냉각수의 방열을 위한 제2방열기(720)와, 상기 제2방열기(720)로 공기를 유동시키기 위한 인터쿨러 팬 어셈블리(730)를 포함할 수 있다.

상기 인터쿨러 팬 어셈블리(730)는, 인터쿨러 팬(732)과, 상기 인터쿨러 팬(732)를 회전시키기 위한 팬 모터(731)를 포함할 수 있다.

이하에서는 상기 실외기의 구조 및 실외기에서의 제2냉각수 모듈의 배치에 대해서 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실외기의 사시도이고, 도 4는 도 3의 실외기에서 상부 유닛, 상부 베이스 및 하부 유닛이 분리된 상태를 보여주는 도면이다.

도 5는 하부 프레임에 상부 프레임이 놓인 상태를 보여주는 도면이고, 도 6은 상부 유닛의 분해 사시도이며, 도 7은 상부 베이스에 놓인 실외 열교환기와 설치부를 보여주는 평면도이다.

도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실외기(20)는, 상부 유닛(21)과, 하부 유닛(30)을 포함할 수 있다.

상기 상부 유닛(21) 및 상기 하부 유닛(30)은, 제한적이지는 않으나 직육면체 형태를 가질 수 있으며, 상기 상부 유닛(21)이 상기 하부 유닛(30)의 상측에 설치될 수 있다.

상기 상부 유닛(21)은 상기 공기조화 모듈의 적어도 일부를 수용할 수 있고, 상기 하부 유닛(22)은 상기 엔진 모듈(60)을 수용할 수 있다.

즉, 본 실시 예의 실외기(20)에서 상기 엔진 모듈(60)의 상방에 상기 공기 조화 모듈이 위치될 수 있다.

상기 상부 유닛(21)은, 외형을 형성하는 상부 프레임을 포함할 수 있다.

상기 상부 프레임은, 상하 방향으로 연장되며 서로 이격되는 복수의 측면 프레임(22)과, 상기 복수의 측면 프레임의 하측에 연결되는 상부 베이스(40)와, 상기 복수의 측면 프레임(22)의 상측에 연결되는 상부 커버(23)를 포함할 수 있다.

상기 복수의 측면 프레임(22)은 일 예로 4개의 프레임을 포함하며 상기 상부 유닛(21)의 측면 네 모서리를 형성할 수 있다. 그러나, 본 실시 예에서 상기 복수의 측면 프레임(22)의 개수에는 제한이 없음을 밝혀둔다.

상기 복수의 측면 프레임(22)이 수평 방향으로 이격되어 배치되므로, 인접하는 두 측면 프레임(22) 사이 공간을 통하여 공기가 유동할 수 있다.

상기 상부 베이스(40)는 실외 열교환기(120) 등 공기조화 모듈을 구성하는 다수의 부품을 지지할 수 있다.

상기 실외 열교환기(120)는 제한적이지는 않으나, 제1열교환부(120a)와 제2열교환부(120b)를 포함할 수 있다.

상기 제1열교환부(120a) 및 상기 제2열교환부(120b) 각각은 절곡되어 형성되어 대략적으로 "L" 형태로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제1열교환부(120a) 중 일부는 복수의 측면 프레임(22) 중 제1프레임(22a)과 상기 제2프레임(22b) 사이 영역에 위치되고, 다른 일부는 복수의 측면 프레임(22) 중 제1프레임(22a)과 제3프레임(22c) 사이 영역에 위치될 수 있다.

상기 제2열교환부(120b) 중 일부는 복수의 측면 프레임(22) 중 제3프레임(22c)과 상기 제4프레임(22d) 사이 영역에 위치되고, 다른 일부는 복수의 측면 프레임(22) 중 제4프레임(22d)과 제2프레임(22b) 사이 영역에 위치될 수 있다.

그리고, 상기 실외 열교환기(120)의 하측은 상기 상부 베이스(40)에 지지되고, 상측은 상기 상부 커버(120)에 지지될 수 있다.

상기 상부 커버(23)의 하측에는 상기 실외 팬 어셈블리(122)가 설치되기 위한 마운팅 부재(26)가 설치될 수 있다. 상기 마운팅 부재(126)에는 한 쌍의 실외 팬 어셈블리(122)가 설치될 수 있다.

상기 상부 커버(23)에는 상기 실외 팬 어셈블리(122)에 의해서 상기 상부 유닛(21) 내부로 유입된 공기가 토출되기 위한 토출구를 형성하는 토출 그릴(24)이 구비될 수 있다.

그리고, 상기 마운팅 부재(126)에 한 쌍의 실외 팬 어셈블리(122)가 설치되는 경우에는 상기 상부 커버(23)에는 한 쌍의 토출 그릴(24)이 구비될 수 있다.

상기 토출 그릴(24)의 하방에 상기 실외 팬 어셈블리(122)가 위치될 수 있다. 상기 실외 팬 어셈블리(122)는, 실외 팬(122a)과 상기 실외 팬(122a)을 회전시키기 위한 팬 모터(122b)를 포함할 수 있다.

따라서, 상기 팬 모터(122b)에 의해서 상기 실외 팬(122a)이 회전되면, 상기 실외기(20) 외부의 공기가 상기 상부 유닛(21) 내부 공간으로 흡입되어 상기 실외 열교환기(120)를 통과한 후에 상승하고, 상승한 공기가 상기 토출 그릴(24)을 통해서 상기 상부 유닛(21)의 상방으로 토출될 수 있다.

한편, 상기 하부 유닛(30)은, 하부 프레임(31)과, 상기 하부 프레임(31)의 하측에 연결되는 하부 베이스(32)를 포함할 수 있다.

상기 하부 프레임(31)은, 상하 방향으로 연장되며 서로 이격되는 복수의 측면 프레임을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 엔진 모듈(60)은 상기 하부 베이스(32)의 상측에 안착될 수 있다.

인접하는 두 개의 측면 프레임은 하부 패널(33)에 의해서 커버될 수 있다. 상기 하부 패널(33)은 상기 하부 유닛(30) 내부의 엔진(200)을 보호할 수 있다. 상기 하부 패널(33)에는 공기의 유동을 위한 하나 이상의 유동홀이 형성될 수 있다.

상기 상부 베이스(40)는 상기 하부 프레임(31)의 상측에 안착된 상태에서 상기 하부 프레임(31)에 체결될 수 있다. 그리고, 상기 상부 베이스(40)는 상기 하부 유닛(30)의 상부 커버 역할을 한다.

상기 상부 베이스(40)는 상기 상부 유닛(21)의 내부 공간과 상기 하부 유닛(30)의 내부 공간을 구획하는 역할을 한다.

상기 상부 베이스(40)에는 상기 인터쿨러 팬 어셈블리(730)가 설치될 수 있다. 상기 상부 베이스(40)에는 상기 인터쿨러 팬 어셈블리(730)를 커버하는 팬 커버(41)가 구비될 수 있다.

상기 팬 커버(41)는 상기 상부 유닛(21)과 상기 하부 유닛(30)의 연통이 가능하도록 하면서, 상기 상부 베이스(40)로 낙하되는 액체가 상기 인터쿨러 팬 어셈블리(730) 측으로 유동하는 것을 차단하는 역할을 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실외기의 내부에서의 부품의 배치를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 9는 상부 베이스에 설치된 인터쿨러 팬 어셈블리를 보여주는 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 상부 베이스(40)에는, 상기 상부 유닛(21)의 내부와 하부 유닛(30)의 내부를 연통시키기 위한 연통홀(401)이 형성될 수 있다.

상기 팬 커버(41)는 상기 연통홀(401)을 커버하도록 상기 상부 베이스(40)에 설치될 수 있다.

상기 팬 커버(41)는, 상기 상부 베이스(40)에 고정되는 제1벽(411)을 포함할 수 있다.

상기 연통홀(401)은 상기 제1벽(411)이 형성하는 영역 내에 위치될 수 있다. 상기 제1벽(411)은 상기 상부 베이스(40)로 낙하된 액체가 상기 연통홀(401) 측으로 유동하는 것을 차단할 수 있다. 이를 위하여, 상기 제1벽(411)은 상기 상부 베이스(40)에서 소정 높이로 연장될 수 있다.

상기 팬 커버(41)는, 상기 제1벽(411)의 상단 테두리에서 내측으로 연장되는 제2벽(412)을 포함할 수 있다. 상기 제2벽(412)에는 공기 유동을 위한 제1개구(413)가 구비될 수 있다.

상기 팬 커버(41)는, 상기 제2벽(412)에서 상방으로 연장되며 상기 인터쿨러 팬 어셈블리(730)가 수용되는 공간을 형성하는 상부 벽(414)을 더 포함할 수 있다.

상기 인터쿨러 팬 어셈블리(730)는, 모터 마운트(43)에 의해서 지지될 수 있다. 상기 모터 마운트(43)는, 제한적이지는 않으나 상기 팬 커버(41) 또는 상기 상부 베이스(40)에 고정될 수 있다. 도 9에는 일 예로 상기 모터 마운트(43)가 상기 팬 커버(41)의 상부 벽(43)에 고정되는 것이 개시된다.

물론, 상기 상부 벽(414)이 존재하지 않을 수 있으며, 이 경우에는 상기 모터 마운트(43)는 상기 제2벽(412)에 고정될 수 있다.

상기 모터 마운트(43)는 공기가 유동하는 제2개구(432)를 형성할 수 있다.

상기 모터 마운트(43)의 적어도 일부는 상기 상부 베이스(40)의 연통홀(401)을 관통할 수 있다. 상기 모터 마운트(43)는, 제한적이지는 않으나, 상기 연통홀(401)과 접촉하거나 연통홀(401)과 근접하게 위치될 수 있다.

상기 모터 마운트(43)의 하측에는 냉각수의 방열을 위한 제2방열기(720)가 설치될 수 있다. 상기 제2방열기(720)는 상기 인터쿨러 팬 어셈블리(730)의 직 하방에 위치될 수 있다.

다른 예로서, 상기 제2방열기(720)는 상기 연통홀(401)을 관통하거나, 별도의 설치 부재에 의해서 상기 상부 베이스(40)에 설치될 수 있다.

상기 엔진 모듈(60)에서 상기 인터쿨러(500)는 상측부에 위치될 수 있다. 따라서, 상기 인터쿨러(500)와 상기 제2방열기(720)를 연결하는 상기 제2냉각수 배관(700)의 길이가 최소화되는 장점이 있다. 그리고, 상기 제2방열기(720)는 상기 인터쿨러 팬(732)과 인터쿨러(500) 사이에 위치될 수 있다.

한편, 상기 하부 유닛(30)은 가스 센서(292)를 더 포함할 수 있다. 상기 가스 센서(292)는 상기 엔진 모듈(60)에서의 가스 누설을 감지할 수 있다.

상기 가스 센서(292)는 상기 엔진 모듈(60)에 설치되거나 상부 베이스(40), 하부 프레임(31) 또는 하부 베이스(32)에 설치될 수 있다.

상기 가스 센서(292)에서 기준량 이상의 가스가 누설된 것이 감지되면, 상기 인터쿨러 팬 어셈블리(730)가 작동할 수 있다. 이때, 상기 엔진 모듈(30)의 작동은 정지될 수 있다.

상기 인터쿨러 팬 어셈블리(730)가 작동하게 되면, 상기 하부 유닛(30) 내에서 공기가 강제적으로 유동할 수 있어, 상기 하부 유닛(30) 내의 가스가 상기 하부 유닛(30)의 외부로 신속하게 배출될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 히트펌프 시스템(10)의 운전모드에 따른 냉매, 냉각수 및 혼합 연료의 작용에 대하여 설명한다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 난방 운전시, 냉매, 냉각수 및 혼합기의 유동을 보여주는 사이클 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 히트펌프 시스템의 냉방 운전시, 냉매, 냉각수 및 혼합기의 유동을 보여주는 사이클 도면이다.

먼저, 도 10을 참조하면, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)이 난방 운전을 수행하는 경우, 냉매는 상기 압축기(110), 오일 분리기(115), 사방변(117), 실내 열교환기(140) 및 과냉각 열교환기(130)를 거친다. 그리고, 냉매는 메인 팽창장치(125)에서 감압되어 실외 열교환기(120)에서 열교환 된 후, 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 2 안내 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 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 냉매는 상기한 사이클이 반복되어 유동될 수 있다.

한편, 상기 제1냉각수 펌프(300)가 구동되면, 상기 냉각수 펌프(300)에서 토출된 냉각수는 상기 공급 배관(361)을 따라 유동한 후에 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 회수 배관(362)을 경유하여 상기 제 1 유동 전환부(310)로 유입된다.

상기 제 1 유동 전환부(310)의 제어에 의하여, 상기 제 1 유동 전환부(310)를 거친 냉각수는 상기 제 1 안내 배관(363)을 따라 상기 제 2 유동 전환부(320)를 향하여 유동한다. 그리고, 상기 제 2 유동 전환부(320)를 거친 냉각수는 상기 제 2 안내 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 유입될 수 있다. 냉각수는 이러한 사이클이 반복되어 유동될 수 있다.

상기 제2냉각수 펌프(710)가 구동되면, 상기 제2냉각수 배관(700)에서 냉각수가 유동하게 되어 상기 인터쿨러(500)를 지나면서 혼합기와 열교환되어 흡열하고, 상기 제2방열기(720)로 유동하면서 방열된다. 상기 냉각수는 상기 제2방열기(720)를 유동하는 과정에서 상기 인터쿨러 팬(732)의 회전에 의해서 유동되는 공기와 열교환될 수 있다.

한편, 난방 운전시 냉각수는 상기 제1방열기(330)로의 유동이 제한될 수 있다. 일반적으로, 난방 운전은 외기의 온도가 낮을 때 수행되므로, 냉각수가 상기 제1방열기(330)에서 냉각되지 않더라도 상기 제1냉각수 배관(360)을 유동하는 과정에서 냉각될 가능성이 높게 된다.

따라서, 난방 운전시 냉각수는 상기 제1방열기(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 3 안내 배관(365)을 경유하여 상기 제1방열기(330)로 유입될 수도 있다.

다음으로 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 혼합기는 상기 과급수단(400)에서 가압되고, 가압된 혼합기는 상기 인터쿨러(500)에서 냉각되어 밀도가 향상된다.

상기 인터쿨러(500)를 통과한 혼합기는 상기 조절수단(600)을 통해 그 양이 조절되고, 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.

다음으로, 도 4를 참조하면, 한편, 상기 가스 히트펌프 시스템(10)이 냉방운전을 수행하는 경우, 냉매는 상기 압축기(110), 오일 분리기(115), 사방변(117), 실외 열교환기(120) 및 과냉각 열교환기(130)를 거친다.

그 다음, 냉매는 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 제1냉각수 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 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 냉매는 상기한 사이클이 반복되어 유동될 수 있다.

한편, 상기 제1냉각수 펌프(300)가 구동되면, 상기 제1냉각수 펌프(300)에서 토출된 냉각수는 상기 공급 배관(361)을 따라 유동한 후에 상기 유동 조절 밸브(322)에 의해서 상기 제1분기 배관(371)과 상기 제2분기 배관(372)으로 나뉘어 유동할 수 있다.

상기 제1분기 배관(371)으로 분기된 냉매는 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 회수 배관(362)을 경유하여 상기 제 1 유동 전환부(310)로 유입된다.

상기 제 1 유동 전환부(310)로 유입될 때까지의 냉각수 유동은 난방 운전시의 냉각수 유동과 동일하다.

상기 제 1 유동 전환부(310)를 거친 냉각수는 상기 제 2 유동 전환부(320)로 유입되며, 상기 제 2 유동 전환부(320)의 제어에 의하여 상기 제1방열기(330)로 유동하여 외기와 열교환 될 수 있다. 그리고, 상기 제1방열기(330)에서 냉각된 냉각수는 상기 제1냉각수 펌프(300)로 유입된다. 냉각수는 이러한 사이클이 반복되어 유동될 수 있다.

한편, 냉방 운전시 냉각수는 상기 보조 열교환기(150)로의 유동이 제한될 수 있다. 일반적으로, 냉방 운전은 외기의 온도가 높을 때 수행되므로, 증발성능 확보를 위한 증발 냉매의 흡열이 요구되지 않을 수 있다. 따라서, 냉방 운전시 냉각수는 상기 보조 열교환기(150)를 통과하지 않도록, 상기 제 1,2 유동 전환부(310, 320)가 제어될 수 있다.

다만, 상기 보조 열교환기(150)에서의 열교환이 필요로 하는 경우, 냉각수는 상기 제 2 유동 전환부(320)를 경유하여 상기 보조 열교환기(150)로 유입될 수도 있다.

상기 엔진(200)의 구동과 관련하여서는, 난방 운전시의 작용과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실외기 내에서의 공기 유동을 보여주는 도면이고, 도 13은 인터쿨러 팬이 존재하지 않는 경우 및 본 발명과 같이 인터쿨러 팬이 상부 베이스에 설치되는 경우의 상부 유닛 내에서의 풍속 분포를 보여주는 도면이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 인터쿨러(500)의 혼합기를 냉각시킨 냉각수의 방열을 위하여, 상기 인터쿨러 팬(732)이 회전될 수 있다. 상기 인터쿨러 팬(732)의 회전에 의해서 상기 상부 유닛(21)의 내부 공간 중 하측부에 흡입력이 작용하게 된다.

상기 인터쿨러 팬(732)의 회전에 의한 흡입력에 의해서 상기 상부 유닛(21) 내부의 공간의 공기 중 일부가 상기 팬 커버(41)의 제1개구(413) 및 상기 제2개구(432)를 유동한 후에 상기 연통홀(401)을 통하여 상기 하부 유닛(30) 내부로 유동하게 된다(도 12의 점선 참조).

그리고, 상기 상부 유닛(21)의 공기가 상기 하부 유닛(30)으로 유동하는 과정에서 상기 연통홀(401) 주변에 위치된 제2방열기(720)를 냉각하게 된다.

본 실시 예의 경우, 상기 상부 유닛(21) 내부로 상기 인터쿨러 팬(732)의 흡입력이 발생하므로, 상기 상부 유닛(21)의 하측 공간에서의 공기 풍속이 향상되어 상기 실외 열교환기(120)의 열교환 성능이 향상될 수 있다.

상기 상부 유닛(21)에서 실외 팬 어셈블리(122)가 상측에 위치되므로, 만약, 인터쿨러 팬(732)이 존재하지 않는 경우에는, 상기 실외 팬(122a)의 흡입력이 상기 실외 열교환기(120)에서 상측부에 주로 작용하게 되고, 상기 실외 열교환기(120)의 하측부에 작용하는 흡입력은 상측부에 비하여 상대적으로 약하다.

이 경우, 상기 실외 열교환기(120)의 하측부를 유동하는 냉매가 외부 공기와 열교환되지 않는 문제가 존재할 수 있다.

그러나, 본 발명과 같이 상기 인터쿨러 팬 어셈블리(730)가 상기 상부 베이스(40)에 설치되면, 상기 인터쿨러 팬(732)에 의해서 실외 열교환기(120)의 하측부를 통과하는 공기의 유속이 증가되어 상기 실외 열교환기(120)의 열교환 성능이 향상될 수 있다.

10: 가스 히트펌프 시스템 20: 실외기
21: 상부 유닛 30: 하부 유닛
40: 상부 베이스 41: 팬 커버
60: 엔진 모듈 120: 실외 열교환기
401: 연통홀 500: 인터쿨러
732: 인터쿨러 팬

Claims (10)

1. 압축기 및 실외 열교환기를 수용하는 상부 프레임과, 상기 상부 프레임의 하측에 연결되는 상부 베이스를 구비하는 상부 유닛; 및
   상기 상부 유닛의 하측에 위치되며, 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소하여, 상기 압축기의 운전을 위한 동력을 제공하는 엔진을 포함하는 엔진 모듈을 수용하는 하부 유닛을 포함하고,
   상기 엔진 모듈은, 상기 공기와 연료를 혼합하여 상기 엔진 측으로 배출하는 믹서;
   상기 믹서와 상기 엔진 사이에 배치되어, 상기 믹서에서 배출된 혼합기를 압축시킨 후, 상기 엔진 측으로 배출하는 과급수단; 및
   상기 엔진과 상기 과급수단 사이에 배치되며, 상기 과급수단에서 압축된 혼합기를 냉각시켜는 인터쿨러를 포함하고,
   상기 상부 베이스에는, 상기 상부 유닛의 내부 공간과 상기 하부 유닛의 내부 공간을 연통시키기 위한 연통홀이 형성되고,
   상기 연통홀의 주변에는 상기 인터쿨러를 지나는 냉각수 배관에 연결되는 방열기로 공기를 유동시키기 위한 인터쿨러 팬 어셈블리가 위치되며,
   상기 인터쿨러 팬 어셈블리의 작동에 의해서, 상기 실외 열교환기를 통과한 공기의 일부가 상기 연통홀을 통하여 상기 하부 유닛 내부로 유동하는 가스 히트펌프 시스템의 실외기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 인터쿨러 팬 어셈블리는, 인터쿨러 팬과, 상기 인터쿨러 팬을 회전시키기 위한 팬 모터를 포함하고,
   상기 인터쿨러 팬 어셈블리는 상기 상부 베이스에 설치되는 가스 히트펌프 시스템의 실외기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 팬 모터는 상기 실외 열교환기를 통과한 공기의 일부가 상기 연통홀을 통하여 상기 하부 유닛 내부로 유동하도록 상기 인터쿨러 팬을 회전시키는 가스 히트펌프 시스템의 실외기.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 상부 베이스에는 상기 인터쿨러 팬 어셈블리를 커버하는 팬 커버가 구비되는 가스 히트펌프 시스템의 실외기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 팬 커버는, 상기 연통홀을 커버하도록 상기 상부 베이스에 설치되며,
   상부 베이스에 고정되는 제1벽을 포함하고,
   상기 연통홀은 상기 제1벽이 형성하는 영역 내에 위치되는 가스 히트펌프 시스템의 실외기.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 팬 커버는, 상기 제1벽의 상단 테두리에서 내측으로 연장되는 제2벽을 더 포함하고,
   상기 제2벽에는 공기 유동을 위한 개구를 포함하는 가스 히트펌프 시스템의 실외기.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 팬 모터를 지지하는 모터 마운트를 더 포함하고,
   상기 모터 마운트는 상기 팬 커버 또는 상기 상부 베이스에 설치되는 가스 히트펌프 시스템의 실외기.
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 인터쿨러는 상기 엔진모듈의 상측부에 위치되고,
   상기 방열기는 상기 인터쿨러 팬과 상기 인터쿨러 사이에 위치되는 가스 히트펌프 시스템의 실외기.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부 유닛의 상측부에는, 상기 실외 열교환기와 외기를 열교환시키기 위하여 외기를 유동시키는 실외팬이 위치되는 가스 히트펌프 시스템의 실외기.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 유닛에 구비되는 가스 센서를 더 포함하고,
    상기 가스 센서에서 기준량 이상의 가스가 누설된 것이 감지되면, 상기 인터쿨러 팬 어셈블리가 작동하는 가스 히트펌프 시스템의 실외기.

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