KR20210088154A - 가스 히트펌프 - Google Patents

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KR20210088154A
KR20210088154A KR1020200001320A KR20200001320A KR20210088154A KR 20210088154 A KR20210088154 A KR 20210088154A KR 1020200001320 A KR1020200001320 A KR 1020200001320A KR 20200001320 A KR20200001320 A KR 20200001320A KR 20210088154 A KR20210088154 A KR 20210088154A
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supercooling
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heat exchanger
pipe
engine
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KR1020200001320A
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김철권
이진우
정호종
장희중
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 가스 히트펌프에 관한 것으로, 압축기, 공기조화 모듈 및 엔진 모듈을 포함하고, 상기 공기조화 모듈은 냉방 운전 시 엔진의 폐열을 흡수하여 냉매를 과냉각시키는 과냉각 유닛을 포함하여, 냉방 시 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

가스 히트펌프{GAS HEAT-PUMP}
본 발명은 가스 히트펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있는 냉동 사이클이 구비되는 가스 엔진 히트펌프에 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 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.
이때, 가스 히트펌프 시스템의 엔진 폐열은 전체 입력 에너지의 약 45%에 이르나, 이를 회수할 수 있는 수단이 없어 에너지 효율을 향상시킬 필요가 있다.
한편, 한국공개특허 제10-2012-0132035호에는 엔진의 폐열을 냉매의 열원으로 사용하는 폐열 회수 라인이 구비된 히트 펌프 장치가 개시되어 있다.
그러나, 상기와 같은 폐열 회수 라인은 선박용 엔진에서 해수의 온도가 낮을 경우에 한정적으로 사용하는 것으로 한계가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 가스 히트펌프가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로 냉방 시 엔진의 폐열을 회수하여 냉매의 온도를 더욱 낮출 수 있는 가스 히트펌프를 제공함에 그 목적이 있다.
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.
상기 공기조화 모듈은, 냉방 운전 시, 상기 엔진의 폐열을 흡수하여 냉매를 과냉각시키는 과냉각 유닛;을 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 가스 히트펌프는, 상기 엔진의 냉각을 위한 냉각수의 유동을 가이드 하는 냉각수 배관;을 더 포함할 수 있다.
상기 과냉각 유닛은, 상기 냉각수 배관과 연결되고, 상기 엔진의 폐열과 냉매를 열교환하여 상기 엔진의 폐열을 흡수하는 판형 열교환기;를 포함할 수 있다.
상기 과냉각 유닛은, 상기 판형 열교환기에서 상기 엔진의 폐열을 흡수한 냉매를 분사하는 이젝터;를 더 포함할 수 있다.
상기 과냉각 유닛은, 상기 이젝터에서 분사된 냉매를 외기와 열교환시키는 보조 실외 열교환기;를 더 포함할 수 있다.
상기 과냉각 유닛은, 상기 보조 실외 열교환기를 통과한 냉매를 감압하는 과냉각 팽창 장치;를 더 포함할 수 있다.
상기 과냉각 유닛은, 상기 냉매 배관과 연결되고, 상기 실내 열교환기 측으로 유동하는 냉매를 과냉각하기 위하여, 상기 냉매 배관을 유동하는 냉매와 상기 과냉각 팽창 장치를 통과한 냉매를 열교환시키는 과냉각 열교환기;를 더 포함할 수 있다.
상기 과냉각 유닛은, 상기 보조 실외 열교환기와 상기 과냉각 팽창 장치 사이에 배치되는 보조 기액분리기;를 더 포함할 수 있다.
상기 과냉각 유닛은, 상기 엔진의 폐열을 흡수한 냉매가 유동하는 과냉각 배관;을 포함할 수 있다.
상기 과냉각 유닛은, 상기 과냉각 배관 상에 설치되고, 상기 과냉각 배관을 유동하는 냉매의 유동력을 발생시키는 냉매 펌프;를 더 포함할 수 있다.
상기 과냉각 유닛은, 상기 과냉각 배관 상에 설치되고, 상기 과냉각 배관을 개폐하는 과냉각 밸브;를 더 포함할 수 있다.
상기 과냉각 밸브는, 냉방 운전 시에는 상기 과냉각 배관을 개방하고, 난방 운전 시에는 상기 과냉각 배관을 닫을 수 있다.
상기 과냉각 유닛은, 상기 판형 열교환기와 상기 냉매 배관 사이에 설치되는 순환 밸브;를 더 포함할 수 있다.
상기 순환 밸브는, 난방 운전 시에는 개방되고, 난방 운전 시에는 폐쇄될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 가스 히트펌프에 의하면, 냉방 시 사용하지 않는 판형 열교환기를 통하여 엔진의 폐열을 회수하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 실내 열교환기로 유입되는 냉매 일부를 과냉각에 이용하는 것과 비교하여 독자적인 냉방 싸이클을 통하여 냉매의 과냉각 효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트펌프의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트펌프에서 과냉각 유닛의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
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.
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.
"및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트펌프의 구성을 보여주는 사이클 도면이 개시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 가스 히트펌프에서 과냉각 유닛의 구성을 보여주는 사이클 도면이 개시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 히트펌프(1)는, 공기조화 모듈과 엔진 모듈 및 냉각수 배관을 포함한다.
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.
상기 가스 히트펌프(1)는, 상기 엔진(210)의 입구 측에 배치되어 혼합 연료를 공급하는 믹서(230)를 더 포함할 수 있다.
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.
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.
한편, 상기 가스 히트펌프(1)는, 믹서(230)와 엔진(210) 사이에 배치되는 조절수단(270)을 더 포함할 수 있다.
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.
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.
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.
상기 가스 히트펌프(1)는, 엔진(210)의 냉각을 위한 냉각수의 유동을 가이드 하는 냉각수 배관(360, 점선유로)을 더 포함할 수 있다.
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.
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.
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.
상기 냉각수 펌프(300)가 구동되면, 냉각수는 엔진(210) 및 배기가스 열교환기(280)를 통과하며, 상기 제 1 유동 전환부(310) 및 제 2 유동 전환부(320)를 거쳐 상기 방열기(330) 또는 후술할 판형 열교환기(151)로 선택적으로 유동될 수 있다.
상기 가스 히트펌프(1)는, 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 냉매의 방향을 전환하여 주는 사방변(115)을 포함할 수 있다.
상기 가스 히트펌프는, 실외 열교환기(120) 및 실내 열교환기(140)를 더 포함할 수 있다.
상기 실외 열교환기(120)는 실외측에 배치되는 실외기(도면 미기재)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.
도 1에 도시된 시스템의 구성들은 실내 열교환기(140)를 제외하고 실외측, 즉 실외기의 내부에 배치될 수 있다.
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.
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.
이하에서는 상기 가스 히트펌프(1)의 구성에 대하여, 먼저 냉방 운전 모드를 기준으로 설명한다.
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.
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.
상기 메인 팽창 장치(125)의 출구 측에는, 냉매를 추가 냉각하기 위한 과냉각 열교환기(155)가 제공될 수 있다.
상기 과냉각 열교환기(155)에서는, 상기 냉매 배관(170)의 냉매와 후술할 과냉각 배관(157)의 냉매 간에 열교환이 이루어질 수 있다. 열교환 과정에서, 상기 냉매 배관(170)의 냉매는 과냉되며, 상기 과냉각 배관(157)의 냉매는 흡열한다.
한편, 가스 히트펌프 시스템의 엔진 폐열은 전체 입력 에너지의 약 45%에 이르나, 이를 회수할 수 있는 수단이 없어 에너지 효율을 향상시킬 필요가 있다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 냉방 운전 시, 상기 엔진(210)의 폐열을 흡수하여 상기 냉매 배관(170)의 냉매를 과냉각시키는 과냉각 유닛(150)을 더 포함할 수 있다.
상기 과냉각 유닛(150)은 판형 열교환기(151), 이젝터(152), 보조 실외 열교환기(153), 과냉각 팽창 장치(154), 과냉각 열교환기(155), 보조 기액 분리기(156), 과냉각 배관(157), 냉매 펌프(158), 과냉각 밸브(159a,b) 및 순환 밸브(159c)를 포함할 수 있다. 상세하게는, 상기 과냉각 배관(157) 상에 상기 판형 열교환기(151), 상기 이젝터(152), 상기 보조 실외 열교환기(153), 상기 과냉각 팽창 장치(154), 상기 과냉각 열교환기(155), 상기 보조 기액 분리기(156), 상기 냉매 펌프(158) 및 상기 과냉각 밸브(159a,b)가 설치될 수 있다.
상기 판형 열교환기(151)는 상기 냉각수 배관(360)과 연결되고, 상기 엔진(210)의 폐열과 상기 과냉각 배관(157)을 흐르는 냉매를 열교환하여 상기 엔진(210)의 폐열을 흡수할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 냉방 운전 시에 상기 냉각수 펌프(300)가 구동되면, 냉각수는 상기 엔진(210) 및 상기 배기가스 열교환기(280)를 통과하며, 상기 냉각수 배관(360)을 따라 상기 제 1 유동 전환부(310) 및 제 2 유동 전환부(320)를 거쳐 상기 판형 열교환기(151)로 유동될 수 있다.
따라서, 상기 판형 열교환기(151)에서는 저압의 냉매와 고온의 냉각수 간에 열교환이 이루어질 수 있고, 냉매의 온도 및 압력을 상승시킬 수 있다.
상기 이젝터(152)는 상기 판형 열교환기(151)에서 상기 엔진(210)의 폐열을 흡수한 냉매를 분사할 수 있다. 상세하게는 상기 판형 열교환기(151)에서 열교환되어 온도가 상승된 냉매를 상기 보조 실외 열교환기(153) 방향으로 분사할 수 있다. 이때, 상기 판형 열교환기(151)에서 온도가 상승된 냉매는 상기 이젝터(152)를 통과하면서 유동 속도가 빨라지고, 동시에 압력이 낮아질 수 있다.
한편, 상기 과냉각 열교환기(155)에서 상기 냉매 배관(170)의 냉매와 열교환한 상기 과냉각 배관(157) 상의 냉매는 상기 이젝터(152) 내부의 압력이 낮아짐에 따라 상기 이젝터(152)로 빨아들여져 상기 보조 실외 열교환기(153) 방향으로 이송될 수 있다.
결과적으로, 상기 과냉각 열교환기(155)를 통과한 냉매와 상기 판형 열교환기(151)를 통과한 냉매가 합류하여 함께 상기 보조 실외 열교환기(153)로 유입될 수 있다. 또한, 서로 합류한 냉매의 온도 및 압력은 상기 과냉각 열교환기(155)를 통과한 냉매에 비하여 상승할 수 있다(압축).
상기 보조 실외 열교환기(153)는 상기 이젝터(152)에서 분사된 냉매를 외기와 열교환시킬 수 있다. 따라서, 상기 보조 실외 열교환기(153)을 통과하는 냉매는 온도가 낮아지게 된다(응축).
상기 과냉각 팽창 장치(154)는 상기 보조 실외 열교환기(153)를 통과한 냉매를 감압할 수 있다. 예를 들어, 상기 과냉각 팽창 장치(154)는, 전자 팽창 밸브(Electronic expansion valve, EEV)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 과냉각 팽창 장치(154)를 통과한 냉매는 압력이 낮아질 수 있다(팽창).
상기 과냉각 열교환기(155)는 상기 냉매 배관(170)과 연결되고, 상기 과냉각 배관(157)과 연결될 수 있다. 따라서, 상기 메인 팽창 장치(125)를 통과하여 상기 실내 열교환기(140) 측으로 유동하는 냉매와 상기 과냉각 팽창 장치(154)를 통과한 냉매를 서로 열교환시킬 수 있다.
따라서, 상기 실내 열교환기(140) 측으로 유동하는 냉매는 과냉각될 수 있다. 한편, 상기 과냉각 팽창 장치(154)에서 유입된 냉매는 열을 흡수하여 증발할 수 있다(증발).
그러므로, 본 발명에 의하면, 상기 엔진(210)의 폐열을 이용하여 냉매를 압축, 응축, 팽창시킬 수 있고, 팽창된 냉매를 이용하여 상기 메인 팽창 장치(125)에서 상기 실내 열교환기(140)로 유동하는 냉매와 열교환(증발)시킬 수 있으며, 상기 실내 열교환기(140)로 유입되는 냉매를 추가적으로 냉각(과냉각)시켜 냉방 효율을 더 높일 수 있다.
한편, 상기 보조 기액 분리기(156)는 상기 보조 실외 열교환기(153)와 상기 과냉각 팽창 장치(154) 사이에 배치되어 기액을 분리할 수 있다. 이때, 상기 과냉각 배관(157)은 상기 판형 열교환기(151) 방향과 상기 과냉각 팽창 장치(154) 방향으로 분기될 수 있고, 기상의 냉매는 상기 판형 열교환기(151) 방향으로 유동할 수 있으며, 액상의 냉매는 상기 과냉각 팽창 장치(154)로 유동할 수 있다.
상기 과냉각 배관(157)은 상기 엔진(210)의 폐열을 흡수한 냉매의 유동을 가이드할 수 있다.
상기 냉매 펌프(158)는 상기 과냉각 배관(157) 상에 설치되고, 상기 과냉각 배관(157)을 유동하는 냉매의 유동력을 발생시킬 수 있다. 상세하게는, 상기 냉매 펌프(158)는 상기 보조 기액 분리기(156)에서 기액 분리된 냉매에 유동력을 발생시켜 상기 판형 열교환기(151)로 유입시킬 수 있다.
상기 과냉각 밸브(159a,b)는 상기 과냉각 배관(157) 상에 설치되고, 상기 과냉각 배관(157)을 개폐할 수 있다. 예를 들어, 상기 과냉각 밸브(159a,b)는 상기 판형 열교환기(151)과 상기 이젝터(152) 사이에 하나(159a), 상기 보조 기액 분리기(156)과 상기 냉매 펌프(158) 사이에 하나(159b) 설치될 수 있다.
상기 과냉각 밸브(159a,b)는 냉방 운전 시에는 개방 제어되고, 난방 운전 시에는 폐쇄 제어될 수 있다. 한편, 상기 과냉각 밸브(159a,b)는 냉매량 조절, 냉매 교체 등을 포함하여 운전 중의 필요에 따라 개폐 제어 가능하다.
상기 순환 밸브(159c)는 상기 판형 열교환기(151)와 상기 냉매 배관(170) 사이에 설치될 수 있다. 상세하게는, 상기 순환 밸브(159c)는 상기 판형 열교환기(151)와 후술할 기액 분리기(160) 사이를 연결하는 유로 상에 설치될 수 있다.
따라서, 상기 순환 밸브(159c)는 난방 운전 시에는 개방되고, 난방 운전 시에는 폐쇄될 수 있다.
상기 과냉각 열교환기(155)를 통과한 냉매 배관(170)의 냉매는 실내기 측으로 유동하며, 상기 실내 열교환기(140)에서 증발된다.
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.
한편, 이하에서는 상기 가스 히트펌프 시스템(10)의 구성에 대하여, 난방 운전 모드를 기준으로 설명한다.
난방 과정에서는 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매가 상기 실내 열교환기(140)로 유동하고, 상기 실내 열교환기(140)에서 응축된 냉매는 상기 판형 열교환기(151)로 유동할 수 있다.
상기 실내 열교환기(140)에서 상기 판형 열교환기(151)로 냉매가 유입되는 입구 측에 위치되는 배관에는 보조 팽창 밸브(130)가 구비될 수 있다. 상기 보조 팽창 밸브(130)는 냉매의 유동을 조절하면서 냉매를 감압할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 보조 팽창 밸브(130)와 상기 판형 열교환기(151) 사이에는 진공포트(도면 미기재)가 더 구비될 수 있다.
상기 보조 팽창 밸브(130)는 냉방 운전 시에는 완전 폐쇄 상태로 제어될 수 있고, 난방 운전 시에는 개도량이 조절될 수 있다.
따라서, 상기 판형 열교환기(151)는 저압의 냉매와 고온의 냉각수 간에 열교환이 이루어질 수 있다.
상기 판형 열교환기(151)를 통과한 냉매는 기액 분리기(160)로 유입될 수도 있다.
상기 판형 열교환기(151)를 통과한 냉매는 상기 순환 밸브(159c)를 통과하여, 상기 기액 분리기(160)에서 기액 분리되며, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다.
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.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
150 : 과냉각 유닛
151 : 판형 열교환기
152 : 이젝터
153 : 보조 실외 열교환기
154 : 과냉각 팽창 장치
155 : 과냉각 열교환기
156 : 보조 기액 분리기
157 : 과냉각 배관
158 : 냉매 펌프
159a,b : 과냉각 밸브
170 : 냉매 배관
360 : 냉각수 배관

Claims (13)

  1. 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 포함하고,
    상기 공기조화 모듈은,
    냉방 운전 시, 상기 엔진의 폐열을 흡수하여 냉매를 과냉각시키는 과냉각 유닛;
    을 포함하는 가스 히트펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엔진의 냉각을 위한 냉각수의 유동을 가이드 하는 냉각수 배관;
    을 더 포함하고,
    상기 과냉각 유닛은,
    상기 냉각수 배관과 연결되고, 상기 엔진의 폐열과 냉매를 열교환하여 상기 엔진의 폐열을 흡수하는 판형 열교환기;
    를 포함하는 가스 히트펌프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 과냉각 유닛은,
    상기 판형 열교환기에서 상기 엔진의 폐열을 흡수한 냉매를 분사하는 이젝터;
    를 더 포함하는 가스 히트펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 과냉각 유닛은,
    상기 이젝터에서 분사된 냉매를 외기와 열교환시키는 보조 실외 열교환기;
    를 더 포함하는 가스 히트펌프.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 과냉각 유닛은,
    상기 보조 실외 열교환기를 통과한 냉매를 감압하는 과냉각 팽창 장치;
    를 더 포함하는 가스 히트펌프.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 과냉각 유닛은,
    상기 냉매 배관과 연결되고, 상기 실내 열교환기 측으로 유동하는 냉매를 과냉각하기 위하여, 상기 냉매 배관을 유동하는 냉매와 상기 과냉각 팽창 장치를 통과한 냉매를 열교환시키는 과냉각 열교환기;
    를 더 포함하는 가스 히트펌프.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 과냉각 유닛은,
    상기 보조 실외 열교환기와 상기 과냉각 팽창 장치 사이에 배치되는 보조 기액 분리기;
    를 더 포함하는 가스 히트펌프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 과냉각 유닛은,
    상기 엔진의 폐열을 흡수한 냉매가 유동하는 과냉각 배관;
    을 포함하는 가스 히트펌프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 과냉각 유닛은,
    상기 과냉각 배관 상에 설치되고, 상기 과냉각 배관을 유동하는 냉매의 유동력을 발생시키는 냉매 펌프;
    를 더 포함하는 가스 히트펌프.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 과냉각 유닛은,
    상기 과냉각 배관 상에 설치되고, 상기 과냉각 배관을 개폐하는 과냉각 밸브;
    를 더 포함하는 가스 히트펌프.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 과냉각 밸브는,
    냉방 운전 시에는 상기 과냉각 배관을 개방하고, 난방 운전 시에는 상기 과냉각 배관을 닫는 것을 특징으로 하는 가스 히트펌프.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 과냉각 유닛은,
    상기 판형 열교환기와 상기 냉매 배관 사이에 설치되는 순환 밸브;
    를 더 포함하는 가스 히트펌프.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 순환 밸브는,
    난방 운전 시에는 개방되고, 난방 운전 시에는 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 가스 히트펌프.
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Patent event date: 20200106

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