KR20210085276A

KR20210085276A - Gas heat-pump system

Info

Publication number: KR20210085276A
Application number: KR1020190178154A
Authority: KR
Inventors: 이경렬; 정호종; 양동근; 이진우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2021-07-08

Abstract

The present invention relates to a gas heat pump, which comprises: an air conditioning module having an outdoor heat exchanger; and an engine module having an engine providing power for operation of a compressor. The engine module comprises an air filter supplying purified air to the engine. The air conditioning module comprises: an outdoor fan compressing outdoor air to be blown for heat exchange of the outdoor heat exchanger; and a supercharging pipe connecting the outdoor fan and the air filter and supplying the outdoor air compressed in the outdoor fan to the air filter. Therefore, the present invention supplies the air compressed without an additional supercharging device to the engine, thereby increasing the efficiency of the engine.

Description

Gas heat pump {GAS HEAT-PUMP SYSTEM}

본 발명은 가스 히트펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있는 냉동 사이클이 구비되는 가스 엔진 히트펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a gas heat pump, and more particularly, to a gas engine heat pump having a refrigeration cycle capable of performing a cooling or heating operation.

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. 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 heating/cooling device. That is, it is possible to produce hot water or perform air conditioning for heating and cooling using a heat source obtained by heat exchange between the refrigerant of the refrigeration cycle and a predetermined heat storage medium.

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. The refrigerating cycle may include a compressor for compressing the refrigerant, a condenser condensing the refrigerant compressed in the compressor, an expansion device decompressing the refrigerant condensed in the condenser, and an evaporator evaporating the depressurized refrigerant.

상기 히트펌프 시스템은, 가스 엔진 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 엔진 히트펌프 시스템이 사용될 수 있다.The heat pump system may include a gas engine heat pump system. A large-capacity compressor is required for air conditioning of industrial or large buildings, not households. That is, a gas engine heat pump system may be used as a system using a gas engine instead of an electric motor to drive a compressor for compressing a large amount of refrigerant into a high-temperature and high-pressure gas.

이때, 가스 엔진은 연료와 공기(외기)를 혼합한 혼합기를 연소시킨다. 따라서, 공기의 밀도가 높아지면 가스 엔진의 출력을 높아질 수 있다. 이를 해결하기 위하여 한국공개특허 제2019-0051347호에는 믹서에서 혼합된 혼합기를 압축시켜 엔진으로 배출하는 슈퍼차저 타입의 과급수단이 개시되어 있다.At this time, the gas engine burns a mixture of fuel and air (external air). Accordingly, when the density of the air is increased, the output of the gas engine may be increased. In order to solve this problem, Korean Patent Application Laid-Open No. 2019-0051347 discloses a supercharger type supercharging means for compressing a mixture mixed in a mixer and discharging it to an engine.

그러나, 별도의 슈퍼차저를 장착하는 데에는 많은 비용이 발생하고, 슈퍼차저에 고장이 발생한 경우에는 오히려 혼합기의 유동을 저해하여 엔진의 출력을 감소시킬 수 있다.However, it is costly to install a separate supercharger, and when a failure occurs in the supercharger, the flow of the mixer may be inhibited to reduce the output of the engine.

따라서, 별도의 슈퍼차저 또는 터보차저를 사용하지 않고 엔진 측으로 과급 공기를 공급시킬 수 있는 기술의 개발이 필요하다.Therefore, it is necessary to develop a technology capable of supplying the supercharged air to the engine side without using a separate supercharger or turbocharger.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 가스 히트펌프가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로 별도의 과급수단 없이 외기를 압축하여 엔진 측에 공급할 수 있는 가스 히트펌프를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was created to improve the problems of the conventional gas heat pump as described above, and an object of the present invention is to provide a gas heat pump capable of supplying the engine to the engine by compressing outside air without a separate supercharging means.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 가스 히트펌프는, 압축기, 실외 열교환기, 팽창장치, 실내 열교환기 및 냉매 배관을 포함하는 공기조화 모듈; 및 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소하며, 상기 압축기의 운전을 위한 동력을 제공하는 엔진을 포함하는 엔진 모듈;을 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a gas heat pump according to the present invention includes: an air conditioning module including a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion device, an indoor heat exchanger, and a refrigerant pipe; and an engine module including an engine that burns a mixture in which fuel and air are mixed, and provides power for operation of the compressor.

상기 엔진 모듈은, 외기를 정화하고, 정화된 공기를 상기 엔진 측으로 공급하는 공기 여과기;를 포함할 수 있다.The engine module may include an air filter that purifies outside air and supplies the purified air to the engine side.

상기 공기조화 모듈은, 상기 실외 열교환기의 열교환을 위하여 외기를 압축시켜 송풍시키는 실외 팬; 및 상기 실외 팬과 상기 공기 여과기를 연결시키고, 상기 실외 팬에서 압축된 외기를 상기 공기 여과기로 공급하는 과급 배관;을 포함할 수 있다.The air conditioning module may include: an outdoor fan for compressing and blowing outdoor air for heat exchange with the outdoor heat exchanger; and a supercharging pipe connecting the outdoor fan and the air filter, and supplying the outdoor air compressed by the outdoor fan to the air filter.

상기 과급 배관은, 상기 실외 팬 또는 상기 공기 여과기에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.The supercharging pipe may be detachably coupled to the outdoor fan or the air filter.

상기 공기조화 모듈은, 상기 과급 배관에 설치되고, 상기 공기 여과기로 공급되는 외기를 냉각시키는 과급 외기 열교환기;를 더 포함할 수 있다.The air conditioning module may further include a supercharging outdoor air heat exchanger installed in the supercharging pipe and cooling the outside air supplied to the air filter.

상기 과급 외기 열교환기는, 판형 열교환기를 포함할 수 있다.The supercharged outdoor air heat exchanger may include a plate heat exchanger.

상기 과급 외기 열교환기는, 상기 과급 배관의 외주면을 감싸도록 코일 형태로 형성될 수 있다.The supercharged outdoor air heat exchanger may be formed in a coil shape so as to surround an outer circumferential surface of the supercharging pipe.

상기 공기조화 모듈은, 상기 냉매 배관에서 분기되고, 상기 과급 외기 열교환기로 냉매를 공급하는 과급 외기 열교환 배관;을 더 포함할 수 있다.The air conditioning module may further include a supercharged outdoor air heat exchange pipe branching from the refrigerant pipe and supplying a refrigerant to the supercharged outdoor air heat exchanger.

이와는 달리, 상기 과급 외기 열교환기는, 공랭식으로 열교환될 수 있다.Alternatively, the supercharged outdoor air heat exchanger may be air-cooled to exchange heat.

상기 공기조화 모듈은, 상기 과급 배관에 설치되고, 상기 공기 여과기로 공급되는 외기의 양을 조절하는 과급 외기 조절 밸브;를 더 포함할 수 있다.The air conditioning module may further include a supercharging external air control valve installed on the supercharging pipe and controlling the amount of external air supplied to the air filter.

상기 공기조화 모듈은, 상기 실외 열교환기에서 열교환된 외기가 토출되는 외기 토출구; 및 상기 외기 토출구와 상기 과급 배관 사이에 배치되고, 상기 실외 열교환기에서 토출되는 외기를 상기 과급 배관으로 유입시키는 압축 외기 유입구;를 더 포함할 수 있다.The air conditioning module may include: an outdoor air outlet through which the outdoor air heat-exchanged in the outdoor heat exchanger is discharged; and a compressed outdoor air inlet disposed between the outdoor air outlet and the supercharging pipe and configured to introduce outdoor air discharged from the outdoor heat exchanger into the supercharging pipe.

상기 공기조화 모듈은, 상기 과급 외기 열교환기에 외기를 공급하여 열교환시키는 과급 외기 팬;을 더 포함할 수 있다.The air conditioning module may further include a supercharged outdoor air fan for heat exchange by supplying outdoor air to the supercharged outdoor air heat exchanger.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 가스 히트펌프에 의하면, 실외 팬에 의하여 압축된 외기를 공기 정화기로 유입시켜 별도의 과급 장치 없이 압축된 공기를 엔진 측으로 공급함으로써 엔진의 효율을 높이는 효과가 있다.As described above, according to the gas heat pump according to the present invention, there is an effect of increasing the efficiency of the engine by introducing the outdoor air compressed by the outdoor fan into the air purifier and supplying the compressed air to the engine side without a separate supercharging device.

또한, 과급 외기 열교환기가 압축된 외기를 냉각시켜 외기의 밀도를 더욱 높이는 효과가 있다.In addition, the supercharged outdoor air heat exchanger cools the compressed outdoor air to further increase the density of the outdoor air.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트펌프의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트펌프에서 실외기의 내부에서의 부품의 배치를 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a cycle diagram showing the configuration of a gas heat pump according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing the arrangement of components in the interior of the outdoor unit in the gas heat pump according to the embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.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. Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. This is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be construed to include all modifications, 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, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 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, second, etc. may be used to describe various components, but the components may not be limited by the terms. The above terms are only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.

"및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다. The term “and/or” may include a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed 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 may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. can be understood On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it may be understood that the other element 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 포함할 수 있다. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates 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 that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and one or more other features It may be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded 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 defined otherwise, 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 this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary may be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, it is interpreted in 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 explain to those with average knowledge in the art, and the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트펌프의 구성을 보여주는 사이클 도면이 개시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 내부에서의 부품의 배치를 개략적으로 보여주는 도면이 개시되어 있다.1 is a cycle diagram showing the configuration of a gas heat pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram schematically showing the arrangement of parts inside an outdoor unit according to an embodiment of the present invention. have.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 히트펌프(1)는, 공기조화 모듈과 엔진 모듈 및 냉각수 배관을 포함한다.Referring to FIG. 1 , a gas heat pump 1 according to an embodiment of the present invention includes an air conditioning module, an engine module, and a coolant pipe.

상기 가스 히트펌프(1)에서 상기 엔진 모듈(200)은 상기 엔진(210) 및 엔진(210)으로 혼합 연료를 공급하기 위한 다양한 부품을 포함할 수 있다.In the gas heat pump 1 , the engine module 200 may include the engine 210 and various components for supplying mixed fuel to the engine 210 .

상기 가스 히트펌프(1)는, 상기 엔진(210)의 입구 측에 배치되어 혼합 연료를 공급하는 믹서(230)를 더 포함할 수 있다.The gas heat pump 1 may further include a mixer 230 disposed on the inlet side of the engine 210 to supply mixed fuel.

상기 가스 히트펌프(1)는, 상기 믹서(230)에 정화된 공기를 공급하는 공기 여과기(220) 및 소정 압력 이하의 연료(fuel)를 공급하기 위한 제로 가버너(zero governor : 240)를 더 포함할 수 있다. 상기 제로 가버너(240)는 연료의 입구 압력의 크기 또는 유량의 변화에 관계없이, 출구 압력을 일정하게 조절하여 공급하는 장치로서 이해될 수 있다.The gas heat pump 1 further includes an air filter 220 for supplying purified air to the mixer 230 and a zero governor 240 for supplying fuel below a predetermined pressure. may include The zero governor 240 may be understood as a device for supplying the fuel by constantly adjusting the outlet pressure regardless of a change in the size or flow rate of the inlet pressure of the fuel.

상기 공기 여과기(220)를 통과한 공기와, 상기 제로 가버너(240)에서 토출된 연료는 상기 믹서(230)에서 혼합되어 혼합기를 구성한다. 그리고, 상기 혼합기는 상기 엔진(210)에 공급될 수 있다. The air that has passed through the air filter 220 and the fuel discharged from the zero governor 240 are mixed in the mixer 230 to constitute a mixer. In addition, the mixer may be supplied to the engine 210 .

한편, 상기 엔진(210)은 혼합기를 연소하여 동력을 발생시키므로, 공기의 밀도가 높아질수록, 1회에 연소 가능한 연료 및 산소 공급량이 증가할 수 있고, 결과적으로 가스 엔진의 출력을 높아질 수 있다. On the other hand, since the engine 210 generates power by burning the mixer, as the density of air increases, the amount of fuel and oxygen that can be combusted at one time may increase, and as a result, the output of the gas engine may be increased.

본 발명에서는 이를 위하여 상기 공기 여과기(220)에 후술할 과급 배관(180)이 결합되어, 후술할 실외 팬(122)에 의하여 압축된 외기(공기)를 상기 공기 여과기(220)로 공급한다.In the present invention, for this purpose, a supercharging pipe 180 to be described later is coupled to the air filter 220 to supply outdoor air (air) compressed by an outdoor fan 122 to be described later to the air filter 220 .

한편, 상기 가스 히트펌프(1)는, 믹서(230)와 엔진(210) 사이에 배치되는 조절수단(270)을 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the gas heat pump 1 may further include a control unit 270 disposed between the mixer 230 and the engine 210 .

또한, 상기 조절수단(270)은 상기 믹서(230)와 상기 엔진(210) 사이에 배치되어, 상기 엔진(210)으로 공급되는 혼합기의 양을 조절한다. 일 예로, 상기 조절수단(270)은 ETC(electronic throttle control) 방식이 적용된 밸브로 구비될 수 있다. In addition, the adjusting means 270 is disposed between the mixer 230 and the engine 210 to adjust the amount of the mixer supplied to the engine 210 . For example, the control means 270 may be provided as a valve to which an electronic throttle control (ETC) method is applied.

따라서, 연료와 공기가 상기 믹서(230)에서 혼합되고, 상기 엔진(210)으로 공급될 수 있다. 또한, 상기 조절수단(270)을 통해 상기 엔진(210)으로 공급되는 혼합기(공기+연료)의 양이 정밀하게 제어될 수도 있다.Accordingly, fuel and air may be mixed in the mixer 230 and supplied to the engine 210 . In addition, the amount of the mixture (air + fuel) supplied to the engine 210 through the adjusting means 270 may be precisely controlled.

상기 가스 히트펌프(1)는, 상기 엔진(210)의 배기구 측에 배치되어 냉각수와 배기가스 간에 열교환하는 상기 배기가스 열교환기(280)를 더 포함할 수 있다. The gas heat pump 1 may further include the exhaust gas heat exchanger 280 disposed on the exhaust port side of the engine 210 to exchange heat between coolant and exhaust gas.

상기 가스 히트펌프(1)는, 엔진(210)의 냉각을 위한 냉각수의 유동을 가이드 하는 냉각수 배관(360, 점선유로)을 더 포함할 수 있다.The gas heat pump 1 may further include a coolant pipe 360 (dotted line flow path) for guiding the flow of coolant for cooling the engine 210 .

상기 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.The cooling water pipe 360 includes 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; radiator) can be installed.

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

상기 방열기(330)는 상기 실외 열교환기(120)의 일측에 위치될 수 있으며, 상기 방열기(330)의 냉각수는 상기 실외 팬(122)의 구동에 의하여 외기와 열교환 되며, 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 exchanges heat with outside air by driving the outdoor fan 122 , and may be cooled in this process. have.

상기 냉각수 펌프(300)가 구동되면, 냉각수는 엔진(200) 및 배기가스 열교환기(240)를 통과하며, 상기 제 1 유동 전환부(310) 및 제 2 유동 전환부(320)를 거쳐 상기 방열기(330) 또는 상기 보조 열교환기(150)로 선택적으로 유동될 수 있다.When the coolant pump 300 is driven, the coolant passes through the engine 200 and the exhaust gas heat exchanger 240 , and passes through the first flow conversion unit 310 and the second flow conversion unit 320 to the radiator 330 or the auxiliary heat exchanger 150 may be selectively flowed.

상기 가스 히트펌프(1)는, 공기조화 모듈로서 냉매 사이클을 구성하는 다수의 부품을 포함할 수 있다. The gas heat pump 1 may include a plurality of components constituting a refrigerant cycle as an air conditioning module.

일 예로, 상기 공기조화 모듈은, 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매의 방향을 전환하여 주는 사방변(115)을 포함할 수 있다. For example, the air conditioning module may include a compressor 110 that compresses the refrigerant, and a four-sided side 115 that changes the direction of the refrigerant compressed in the compressor 110 .

상기 가스 히트펌프는, 실외 열교환기(120) 및 실내 열교환기(140)를 더 포함할 수 있다. The gas heat pump may further include an outdoor heat exchanger 120 and an indoor heat exchanger 140 .

상기 실외 열교환기(120)는 실외측에 배치되는 실외기의 상부 유닛(10)의 내부에 배치되고, 상기 실내 열교환기(140)는 실내측에 배치되는 실내기(도면 미기재)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 사방변(115)을 통과한 냉매는 상기 실외 열교환기(120) 또는 실내 열교환기(140)로 유동할 수 있다. The outdoor heat exchanger 120 may be disposed inside the upper unit 10 of the outdoor unit disposed on the outdoor side, and the indoor heat exchanger 140 may be disposed inside the indoor unit (not shown) disposed on the indoor side. have. The refrigerant passing through the four sides 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. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 실외기의 상부 유닛(10)에는 실외 열교환기(120), 실외 팬(122), 외기 토출구(124) 등이 구비될 수 있고, 실외기의 하부 유닛(20)에는 상기 엔진(210), 상기 공기 여과기(220), 상기 믹서(230), 상기 제로 가버너(240) 등이 구비될 수 있다.The components of the system shown in FIG. 1 may be disposed on the outdoor side, ie, inside the outdoor unit, except for the indoor heat exchanger 140 and the indoor expansion device 145 . At this time, as shown in FIG. 2 , the upper unit 10 of the outdoor unit may include an outdoor heat exchanger 120 , an outdoor fan 122 , an outdoor air outlet 124 , and the like, and the lower unit 20 of the outdoor unit. The engine 210 , the air filter 220 , the mixer 230 , the zero governor 240 , and the like may be provided.

상기 가스 히트펌프(1)가 냉방 운전 모드로 운전될 경우, 상기 사방변(115)을 통과한 냉매는 상기 실외 열교환기(120)를 거쳐 상기 실내 열교환기(140) 측으로 유동할 수 있다. 반면에, 상기 가스 히트펌프(1)가 난방 운전 모드로 운전될 경우, 상기 사방변(115)을 통과한 냉매는 상기 실내 열교환기(140)를 거쳐 상기 실외 열교환기(120) 측으로 유동할 수 있다. When the gas heat pump 1 is operated in the cooling operation mode, the refrigerant passing through the four sides 115 may flow toward the indoor heat exchanger 140 through the outdoor heat exchanger 120 . On the other hand, when the gas heat pump 1 is operated in the heating operation mode, the refrigerant passing through the four sides 115 may flow toward the outdoor heat exchanger 120 through the indoor heat exchanger 140 . have.

상기 가스 히트펌프(1)는, 상기 압축기(110), 실외 열교환기(120) 및 실내 열교환기(140) 등을 연결하여 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매 배관(170, 실선 유로)을 더 포함할 수 있다. The gas heat pump 1 may further include 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. can

이하에서는 상기 가스 히트펌프(1)의 구성에 대하여, 먼저 냉방 운전 모드를 기준으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of the gas heat pump 1 will be first described based on the cooling operation mode.

상기 실외 열교환기(120)로 유동한 냉매는 외기와 열교환 하여 응축될 수 있다. 상기 실외 열교환기(120)의 일측에는 상기 실외 열교환기(120)의 열교환을 위하여 외기를 압축시켜 송풍시키는 실외 팬(122)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 실외 팬(122)은 2개 구비될 수 있다.The refrigerant flowing to the outdoor heat exchanger 120 may be condensed by heat exchange with the outdoor air. An outdoor fan 122 for compressing and blowing outdoor air for heat exchange of the outdoor heat exchanger 120 may be provided on one side of the outdoor heat exchanger 120 . For example, two outdoor fans 122 may be provided.

한편 본 발명에서는, 상기 실외 팬(122)에 의하여 압축된 외기가 유동하여 토출되는 외기 토출구(124)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 외기 토출구(124)는 2개의 상기 실외 팬(122) 중에서 하나에만 구비될 수 있다.Meanwhile, in the present invention, an outdoor air outlet 124 through which the outdoor air compressed by the outdoor fan 122 flows and is discharged may be provided. For example, the outdoor air outlet 124 may be provided in only one of the two outdoor fans 122 .

상기 외기 토출구(124)는 상기 실외기의 상부 유닛(10)에 구비되고, 후술할 과급 배관(180)과 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 상기 외기 토출구(124)에서 토출되는 압축된 외기는 상기 과급 배관(180)을 따라 유동할 수 있고, 상기 공기 여과기(220)로 공급될 수 있다.The outdoor air outlet 124 may be provided in the upper unit 10 of the outdoor unit, and may be detachably coupled to a supercharging pipe 180 to be described later. Accordingly, the compressed outdoor air discharged from the outdoor air outlet 124 may flow along the supercharging pipe 180 , and may be supplied to the air filter 220 .

본 발명의 상기 가스 히트펌프(1)는, 상기 실외 팬(122)과 상기 공기 여과기(220)를 연결시키고, 상기 실외 팬(122)에서 압축된 외기를 상기 공기 여과기(220)로 공급하는 과급 배관(180)을 포함할 수 있다.The gas heat pump (1) of the present invention connects the outdoor fan (122) and the air filter (220), and supplies the outdoor air compressed by the outdoor fan (122) to the air filter (220). A pipe 180 may be included.

상기 과급 배관(180)은, 외기가 유동할 수 있도록 관 형태로 형성되고, 상기 외기 토출구(124)와 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 과급 배관(180)과 상기 외기 토출구(124)의 사이에는 압축 외기 유입구(181)가 구비될 수 있고, 상기 압축 외기 유입구(181)는 외기가 유동 가능하도록 상기 과급 배관(180) 및 상기 외기 토출구(124)를 연결시킬 수 있다. 상기 과급 배관(180)은 2개의 상기 실외 팬(122) 중에서 하나에 설치될 수 있다.The supercharging pipe 180 may be formed in a tube shape so that outdoor air can flow, and may be detachably coupled to the outdoor air outlet 124 . For example, a compressed outdoor air inlet 181 may be provided between the supercharging pipe 180 and the outdoor air outlet 124 , and the compressed outdoor air inlet 181 may be configured to allow the outside air to flow through the supercharging pipe 180 . ) and the outdoor air outlet 124 may be connected. The supercharging pipe 180 may be installed in one of the two outdoor fans 122 .

따라서, 상기 과급 배관(180)을 상기 외기 토출구(124)와 결합할 경우, 상기 실외 팬(122)에 의하여 압축된 외기가 상기 과급 배관(180)을 따라 유동할 수 있다.Accordingly, when the supercharging pipe 180 is coupled with the outdoor air outlet 124 , the outside air compressed by the outdoor fan 122 may flow along the supercharging pipe 180 .

상기 과급 배관(180)은 상기 공기 여과기(220)와도 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 공기 여과기(220)가 구비된 실외기의 하부 유닛(20)에는 상기 과급 배관(180)이 삽입 결합될 수 있는 포트가 형성될 수 있고, 상기 과급 배관(180)을 통하여 압축된 외기가 상기 공기 여과기(220)로 공급될 수 있다.The supercharging pipe 180 may be detachably coupled to the air filter 220 as well. For example, a port to which the supercharging pipe 180 can be inserted and coupled may be formed in the lower unit 20 of the outdoor unit equipped with the air filter 220 , and compressed through the supercharging pipe 180 . Outside air may be supplied to the air filter 220 .

본 발명의 상기 가스 히트펌프(1)는, 상기 과급 배관(180)에 설치되고, 상기 공기 여과기(220)로 공급되는 외기의 양을 조절하는 과급 외기 조절 밸브(183)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 과급 외기 조절 밸브(183)는, 전자 팽창 밸브(Electronic expansion valve, EEV)를 포함할 수 있다.The gas heat pump 1 of the present invention may be provided with a supercharging external air control valve 183 installed in the supercharging pipe 180 and controlling the amount of external air supplied to the air filter 220 . For example, the supercharged external air control valve 183 may include an electronic expansion valve (EEV).

본 발명의 상기 가스 히트펌프(1)는, 상기 과급 배관(180)에 설치되고, 상기 공기 여과기(220)로 공급되는 외기를 냉각시키는 과급 외기 열교환기(185)가 구비될 수 있다.The gas heat pump 1 of the present invention may be provided with a supercharging outdoor air heat exchanger 185 installed in the supercharging pipe 180 and cooling the outside air supplied to the air filter 220 .

상기 과급 외기 열교환기(185)는, 상기 냉매 배관(170)의 냉매를 이용하여(수냉식) 상기 과급 배관(180)을 유동하는 압축된 외기를 냉각시킬 수 있다. The supercharged outdoor air heat exchanger 185 may use the refrigerant of the refrigerant pipe 170 (water cooling) to cool the compressed outside air flowing through the supercharging pipe 180 .

상기 과급 외기 열교환기(185)에는 후술할 과급 외기 열교환 배관(187)이 연결될 수 있다. A supercharged outdoor air heat exchange pipe 187 to be described later may be connected to the supercharged outdoor air heat exchanger 185 .

따라서, 상기 과급 외기 열교환기(185)는 압축된 외기와 저온의 냉매 사이에 열교환이 이루어질 수 있는 열교환기로서, 일례로 판형 열교환기를 포함할 수 있다. Accordingly, the supercharged outdoor air heat exchanger 185 is a heat exchanger capable of exchanging heat between the compressed outdoor air and a low-temperature refrigerant, and may include, for example, a plate heat exchanger.

한편, 다른 실시예로 상기 과급 외기 열교환기(185)는, 상기 과급 배관(180)의 외주면을 코일 형태로 감싸는 형태로 형성되는 것도 가능하다.On the other hand, in another embodiment, the supercharged outdoor air heat exchanger 185 may be formed in a shape surrounding the outer peripheral surface of the supercharging pipe 180 in a coil shape.

본 발명의 상기 가스 히트펌프(1)는, 상기 냉매 배관(180)에서 분기되고, 상기 과급 외기 열교환기(185)로 냉매를 공급하는 과급 외기 열교환 배관(187)을 구비할 수 있다. 상세하게는, 상기 과급 외기 열교환 배관(187)은 상기 냉매 배관(180) 중에서 후술할 기액 분리기(160)로 유입되는 유로(165)에서 분기되어 상기 과급 외기 열교환기(185)와 연결되며, 다시 기액 분리기(160)로 유입되는 유로(165)로 합류할 수 있다. The gas heat pump 1 of the present invention may include a supercharged outdoor air heat exchange pipe 187 that is branched from the refrigerant pipe 180 and supplies a refrigerant to the supercharged outdoor air heat exchanger 185 . In detail, the supercharged outdoor air heat exchange pipe 187 is branched from the flow path 165 flowing into the gas-liquid separator 160 to be described later among the refrigerant pipe 180 and is connected to the supercharged outdoor air heat exchanger 185, again It may merge into the flow path 165 flowing into the gas-liquid separator 160 .

그러므로 냉매는 상기 냉매 배관(180)에서 상기 과급 외기 열교환 배관(187)으로 유동하고, 상기 과급 외기 열교환기(185)에서 열교환에 의하여 압축된 외기를 냉각시킨 후 다시 냉매 배관(180)으로 합류한 다음, 상기 기액 분리기(160)로 유입될 수 있다. Therefore, the refrigerant flows from the refrigerant pipe 180 to the supercharged outdoor air heat exchange pipe 187, cools the compressed outside air by heat exchange in the supercharged outdoor air heat exchanger 185, and then joins the refrigerant pipe 180 again. Next, it may be introduced into the gas-liquid separator 160 .

이와는 달리, 본 발명의 상기 과급 외기 열교환기(185)는, 공랭식으로 열교환하는 것도 가능하다. 예를 들어, 상기 과급 외기 열교환기(185)는 상기 과급 배관(180) 내에서 유동하는 압축된 외기와 상기 과급 배관(180) 외부의 공기(일반 외기)를 열교환시키도록 방열판 등이 구비될 수 있다.Alternatively, the supercharged outdoor air heat exchanger 185 of the present invention, it is also possible to heat exchange by air cooling. For example, the supercharged outdoor air heat exchanger 185 may be provided with a heat sink, etc. to exchange heat with compressed outdoor air flowing in the supercharging pipe 180 and air (general outdoor air) outside the supercharging pipe 180 . have.

이때, 본 발명의 상기 가스 히트펌프(1)는, 상기 과급 배관(180)에 외부의 공기(일반 외기)를 공급하여 열교환 효과를 증가시키는 과급 외기 팬(189)을 구비할 수 있다.In this case, the gas heat pump 1 of the present invention may include a supercharging outdoor air fan 189 that supplies external air (normal outdoor air) to the supercharging pipe 180 to increase the heat exchange effect.

따라서, 상기 과급 외기 열교환기(185)가 압축된 외기를 냉각시켜 외기의 밀도를 높이고, 결과적으로 상기 엔진(210)의 출력을 높이는 효과가 있다.Accordingly, the supercharged outdoor air heat exchanger 185 cools the compressed outdoor air to increase the density of the outdoor air, and as a result, there is an effect of increasing the output of the engine 210 .

상기 실외 열교환기(120)의 출구측에는, 냉매를 감압하기 위한 메인 팽창 장치(125)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 메인 팽창 장치(125)는, 전자 팽창 밸브(Electronic expansion valve, EEV)를 포함할 수 있다.A main expansion device 125 for depressurizing the refrigerant may be provided at the outlet side of the outdoor heat exchanger 120 . For example, the main expansion device 125 may include an electronic expansion valve (EEV).

상기 메인 팽창 장치(125)의 출구 측에는, 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. A supercooling heat exchanger 130 for further cooling the refrigerant may be provided at the outlet side of the main expansion device 125 . In addition, a supercooling flow path 132 may be connected to the supercooling heat exchanger 130 . The supercooling flow path 132 may be branched from the refrigerant pipe 170 and connected to the supercooling heat exchanger 130 .

그리고, 상기 과냉각 유로(132)에는, 과냉각 팽창 장치(135)가 설치될 수 있다. 상기 과냉각 유로(132)를 유동하는 냉매는 상기 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 supercooling flow path 132 may be decompressed while passing through the supercooling expansion device 135 .

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.In the supercooling heat exchanger 130 , heat exchange may be performed between the refrigerant in the refrigerant pipe 170 and the refrigerant in the supercooling flow path 132 . In the heat exchange process, the refrigerant in the refrigerant pipe 170 is supercooled, and the refrigerant in the supercooling passage 132 absorbs heat.

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. The supercooling flow path 132 may be connected to the gas-liquid separator 160 . The refrigerant in the supercooling passage 132 that has been heat-exchanged in the supercooling heat exchanger 130 may flow into the gas-liquid separator 160 .

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. The refrigerant of the refrigerant pipe 170 passing through the supercooling heat exchanger 130 flows toward the indoor unit, is decompressed by the indoor expansion device 145 , and then evaporates in the indoor heat exchanger 140 . The indoor expansion device 145 is installed inside the indoor unit and may be configured as an electronic expansion valve (EEV).

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

한편, 이하에서는 상기 가스 히트펌프 시스템(10)의 구성에 대하여, 난방 운전 모드를 기준으로 설명한다.Meanwhile, hereinafter, the configuration of the gas heat pump system 10 will be described based on the heating operation mode.

난방 과정에서는 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매가 상기 실내 열교환기(140)로 유동하고, 상기 실내 열교환기(140)에서 응축된 냉매는 보조 열교환기(150)로 유동할 수 있다. 상기 보조 열교환기(150)에는 냉매 분기 배관(152)이 연결될 수 있다. In the heating process, the refrigerant compressed in the compressor 110 may flow to the indoor heat exchanger 140 , and the refrigerant condensed in the indoor heat exchanger 140 may flow to the auxiliary heat exchanger 150 . A refrigerant branch pipe 152 may be connected to the auxiliary heat exchanger 150 .

상기 냉매 분기 배관(152) 중에서 상기 보조 열교환기(150)의 입구 측에 위치되는 배관에는 팽창 밸브(155)가 구비될 수 있다. 상기 팽창 밸브(155)는 냉매의 유동을 조절하면서 냉매를 감압할 수 있다. An expansion valve 155 may be provided in a pipe positioned at the inlet side of the auxiliary heat exchanger 150 among the refrigerant branch pipes 152 . The expansion valve 155 may reduce the pressure of the refrigerant while controlling the flow of the refrigerant.

따라서, 상기 보조 열교환기(150)는 저압의 냉매와 고온의 냉각수 간에 열교환이 이루어질 수 있는 열교환기로서, 일례로 판형 열교환기를 포함할 수 있다. Accordingly, the auxiliary heat exchanger 150 is a heat exchanger capable of exchanging heat between a low-pressure refrigerant and a high-temperature coolant, and may include, for example, a plate heat exchanger.

상기 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 .

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

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, it is intended to describe the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto. It is clear that the transformation or improvement is possible by the person.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다. All simple modifications and variations of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.

120 : 실외 열교환기
122 : 실외 팬
124 : 외기 토출구
180 : 과급 배관
183 : 과급 외기 조절 밸브
185 : 과급 외기 열교환 배관
187 : 과급 외기 열교환기
189 : 과급 외기 팬
220 : 공기 여과기120: outdoor heat exchanger
122: outdoor fan
124: outdoor air outlet
180: supercharged piping
183: supercharged fresh air control valve
185: supercharged outdoor air heat exchange pipe
187: supercharged outdoor air heat exchanger
189: supercharged outdoor fan
220 : air filter

Claims

an air conditioning module including a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion device, an indoor heat exchanger, and a refrigerant pipe; and
an engine module including an engine that burns a mixture of fuel and air and provides power for operation of the compressor;
including,
The engine module is
an air filter that purifies outside air and supplies the purified air to the engine side;
includes,
The air conditioning module is
an outdoor fan for compressing and blowing outdoor air for heat exchange of the outdoor heat exchanger; and
a supercharging pipe connecting the outdoor fan and the air filter and supplying outdoor air compressed by the outdoor fan to the air filter;
A gas heat pump comprising a.

According to claim 1,
The air conditioning module is
a supercharging outdoor air heat exchanger installed in the supercharging pipe and cooling the outside air supplied to the air filter;
Gas heat pump further comprising a.

3. The method of claim 2,
The air conditioning module is
a supercharged outdoor air heat exchange pipe branching from the refrigerant pipe and supplying a refrigerant to the supercharged outdoor air heat exchanger;
Gas heat pump further comprising a.

3. The method of claim 2,
The supercharged outdoor air heat exchanger,
A gas heat pump characterized in that heat exchange is air-cooled.

According to claim 1,
The air conditioning module is
a supercharging external air control valve installed in the supercharging pipe and controlling the amount of external air supplied to the air filter;
Gas heat pump further comprising a.

According to claim 1,
The air conditioning module is
an outdoor air outlet through which the outdoor air heat-exchanged in the outdoor heat exchanger is discharged; and
a compressed outdoor air inlet disposed between the outdoor air outlet and the supercharging pipe and configured to introduce outdoor air discharged from the outdoor heat exchanger into the supercharging pipe;
Gas heat pump further comprising a.

5. The method of claim 4,
The air conditioning module is
a supercharged outdoor air fan for heat exchange by supplying outdoor air to the supercharged outdoor air heat exchanger;
Gas heat pump further comprising a.