KR100511242B1 - 공기 조화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 엔진의 배열을 효율적으로 이용하는 것과, 또한 운전의 안정성을 향상시키는 것이다.
실외기(11)에 장착되는 압축기(16)가 가스 엔진(30)으로 구동되고, 가스 엔진(30)을 엔진 냉각수에 의해 냉각하는 엔진 냉각 장치(41)를 구비한 공기 조화 장치에 있어서, 엔진 냉각 장치(41)는 압축기(16)의 흡입 냉매와 엔진 냉각수를 열교환하는 플레이트식 열교환기(44)와, 엔진 냉각수의 열을 방출하는 방열기(46)를 구비하고, 플레이트식 열교환기(44)와 방열기(46)를 엔진 냉각수의 순환 경로에 병렬로 접속하고, 플레이트식 열교환기(44)에 엔진 냉각수를 유도하는 제1 포트(45B)와, 방열기(46)에 엔진 냉각수를 유도하는 제2 포트(45C)를 갖는 삼방 밸브(45)를 구비하였다.

Description

공기 조화 장치{AIR CONDITIONER}
본 발명은, 압축기가 엔진에 의해 구동되는 동시에, 이 엔진을 냉각하는 엔진 냉각 장치를 구비한 공기 조화 장치에 관한 것이다.
공기 조화 장치(100)에는, 도4에 도시한 바와 같이 압축기(16)가 엔진[예를 들어, 가스 엔진(30)]에 의해 구동되는 가스 히트 펌프식 공기 조화 장치가 알려져 있다. 이러한 공기 조화 장치(100)에서는 실외기(103)가 상기 압축기(16), 사방 밸브(18), 실외 열교환기(19) 및 실외 팽창 밸브(24)를 구비하고, 예를 들어 복수대(예를 들어, 2대)의 실내기(12A, 12B)가 각각 실내 열교환기(21A, 21B) 및 실내 팽창 밸브(22A, 22B)를 구비하여 구성된다.
사방 밸브(18)의 절환에 의해, 냉방 운전시에 실외 열교환기(19)가 응축기가 되며, 실내 열교환기(21A, 21B)가 증발기가 되어, 냉매의 증발열에 의해 실내 열교환기(21A, 21B)가 실내를 냉방한다. 또한, 사방 밸브(18)의 절환에 의한 난방 운전시에는 실외 열교환기(21A, 21B)가 증발기가 되며, 실내 열교환기(21A, 21B)가 응축기가 되어 냉매의 응축열에 의해 실내 열교환기(21A, 21B)가 실내를 난방한다.
냉매를 압축하는 압축기(16)를 구동하는 가스 엔진(30)은, 엔진 냉각 장치(110)에 의해 냉각된다. 이 엔진 냉각 장치(110)는, 일단부가 가스 엔진(30)에 부설된 배기 가스 열교환기(도시하지 않음)에 가스 엔진(30)을 거쳐서 접속되는 동시에, 타단부가 그 배기 가스 열교환기에 직접 접속된 대략 폐쇄 루프형의 냉각수 배관(111)에 왁스 삼방 밸브(43), 삼방 밸브(45)(전자식 삼방 밸브), 이중관식 열교환기(114), 방열기(46) 및 순환 펌프(47)가 차례로 배치되어 구성된다. 가스 엔진(30)의 엔진 냉각수의 출구측인 가스 엔진(30)과 왁스 삼방 밸브(43) 사이의 냉각수 배관(111)에는, 엔진 냉각수의 온도를 검출하기 위한 온도 센서(50)가 설치되어 있다.
가스 엔진(30)의 배열(배기 가스의 열)을 회수한 엔진 냉각 매체(예를 들어, 엔진 냉각수)는 순환 펌프(47)의 가동에 의해 냉각수 배관(111) 내를 순환하는 동안에, 이중관식 열교환기(114), 방열기(46)에 의해 냉각(방열)되고, 이에 의해 가스 엔진(30)을 냉각한다.
공기 조화 장치(100)의 난방 운전시에는 삼방 밸브(45)에 의해, 왁스 삼방 밸브(43)로부터의 엔진 냉각수가 이중관식 열교환기(114)로 유도된다. 이 이중관식 열교환기(114)가 사방 밸브(18)를 지나서 압축기(16)의 냉매 흡입구(16A)로 흐르는 냉매와 엔진 냉각수를 열교환하고, 이 냉매를 가열(승압)하는 동시에 엔진 냉각수를 냉각한다. 이 냉각된 엔진 냉각수는 방열기(46)로 유도되고, 또한 냉각(방열)되어 가스 엔진(30)으로 유도된다. 이 방열기(46)로부터 방열된 열[가스 엔진(30)의 배열]의 일부는, 증발기로서 기능하는 실외 열교환기(19)에 취입되어 증발기의 열원으로서 이용된다.
또한, 공기 조화 장치(100)의 냉방 운전시에는 삼방 밸브(45)에 의해, 왁스 삼방 밸브(43)로부터의 엔진 냉각수가 직접 방열기(46)로 유도된다. 그리고, 엔진 냉각수는 냉각(방열)되어 가스 엔진(30)으로 유도된다.
그러나, 상술한 공기 조화 장치(100)의 난방 운전시에 있어서, 방열기(46)로부터 방열된 엔진 냉각수의 열[가스 엔진(30)의 배열]의 일부는, 증발기로서 기능하는 실외 열교환기(19)에 취입되어 증발기의 열원으로서 이용되지만, 방열기(46)로부터 방열된 엔진 냉각수 열의 나머지는, 실외 열교환기(19)의 열원으로서 이용되지 않고 외기로 방열되어 버리고, 가스 엔진(30)의 배열의 이용 효율이 저하된다고 하는 문제가 있다. 또한, 이중관식 열교환기(114) 및 방열기(46)에 의해 엔진 냉각수의 열을 방열하기 때문에 엔진 냉각수를 지나치게 냉각해 버리는 경우가 있게 되는 문제가 있다.
또한, 상술한 공기 조화 장치(100)의 냉방 운전시 또는 난방 운전시에, 예를 들어 외기 온도 등의 변화에 의해, 압축기(16)의 흡입 냉매나 토출 냉매의 압력이 공기 조화 장치(100)의 운전이 불안정해질 정도로까지 저하 또는 상승하는 경우가 있다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 상술한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 엔진의 배열을 효율적으로 이용할 수 있고, 또한 운전의 안정성을 향상시킬 수 있는 공기 조화 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제1 태양은, 실외기에 장착되는 압축기가 엔진으로 구동되고, 상기 엔진을 엔진 냉각 매체에 의해 냉각하는 엔진 냉각 장치를 구비한 공기 조화 장치에 있어서, 상기 엔진 냉각 장치는 상기 압축기의 흡입 냉매와 상기 엔진 냉각 매체를 열교환하는 열교환기와, 상기 엔진 냉각 매체의 열을 방출하는 방열기를 구비하고, 상기 열교환기와 상기 방열기를 상기 엔진 냉각 매체의 순환 경로에 병렬로 접속하고, 상기 열교환기에 상기 엔진 냉각 매체를 유도하는 제1 포트와, 상기 방열기에 상기 엔진 냉각 매체를 유도하는 제2 포트를 갖는 삼방 밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 제2 태양은, 제1 태양에 기재된 발명에 있어서, 상기 삼방 밸브는 전자식 삼방 밸브이며, 난방 운전시는 상기 열교환기측에, 냉방 운전시는 상기 방열기측에 상기 엔진 냉각 매체를 유도하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 제3 태양은, 제1 태양에 기재된 발명에 있어서, 상기 삼방 밸브는 전동식 삼방 밸브이며, 상기 압축기의 냉매 흡입측 또는/및 냉매 토출측에 냉매의 압력을 검출하는 압력 센서를 설치하고, 이 압력 센서에 의한 검출 결과에 의거하여 상기 전동식 삼방 밸브의 밸브 개방도를 조정하는 밸브 개방도 조정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 제4 태양은, 제3 태양에 기재된 발명에 있어서, 상기 밸브 개방도 조정 수단은 통상의 냉방 운전시는 상기 방열기측에만 상기 엔진 냉각 매체를 유도하도록 상기 전동식 삼방 밸브의 밸브 개방도를 조정하고, 상기 압력 센서에 의한 검출의 결과 및 소정의 하한 압력을 하회하는 경우의 냉방 운전시는, 상기 엔진 냉각 매체의 일부를 상기 열교환기측으로 유도하도록 상기 전동식 삼방 밸브의 밸브 개방도를 조정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 제5 태양은, 제3 또는 제4 태양에 기재된 발명에 있어서, 상기 밸브 개방도 조정 수단은 통상의 난방 운전시는 상기 열교환기측에만 상기 엔진 냉각 매체를 유도하도록 상기 전동식 삼방 밸브의 밸브 개방도를 조정하고, 상기 압력 센서에 의한 검출의 결과, 소정의 상한 압력을 상회하는 경우의 난방 운전시는, 상기 엔진 냉각 매체의 일부를 상기 방열기측으로 유도하도록 상기 전동식 삼방 밸브의 밸브 개방도를 조정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면에 의거하여 설명한다.
〔A〕제1 실시 형태
도1은, 본 발명에 관한 공기 조화 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 냉매 회로 등을 도시한 회로도이다.
이 도1에 도시한 바와 같이, 냉동 장치로서의 히트 펌프식 공기 조화 장치(10)는 실외기(11), 예를 들어 복수대(예를 들어 2대)의 실내기(12A, 12B) 및 제어 장치(13)를 구비하여 이루어지고, 실외기(11)의 실외 냉매 배관(14)과 실내기(12A, 12B)의 각 실내 냉매 배관(15A, 15B)이 연결되어 있다.
실외기(11)는 실외에 설치되고, 실외 냉매 배관(14)에는 압축기(16)가 배치되는 동시에, 이 압축기(16)의 흡입측에 어큐뮬레이터(17)가, 토출측에 사방 밸브(18)가 각각 배치되고, 이 사방 밸브(18)측에 실외 열교환기(19), 실외 팽창 밸브(24), 드라이 코어(25)가 차례로 배치되어 구성된다. 실외 열교환기(19)에는, 이 실외 열교환기(19)측으로부터 공기를 흡인하는 실외 팬(20)이 인접하여 배치되어 있다. 또한, 압축기(16)는 가요성 커플링(27) 등을 거쳐서 가스 엔진(30)에 연결되고, 이 가스 엔진(30)에 의해 구동된다. 또한, 실외 팽창 밸브(24)를 바이패스하여 바이패스관(26)이 배치되어 있다.
한편, 실내기(12A, 12B)는 각각 실내에 설치되어, 각각 실내 냉매 배관(15A, 15B)에 실내 열교환기(21A, 21B)가 배치되는 동시에, 실내 냉매 배관(15A, 15B)의 각각에 있어서 실내 열교환기(21A, 21B)의 근방에 실내 팽창 밸브(22A, 22B)가 배치되어 구성된다. 상기 실내 열교환기(21A, 21B)에는, 이들의 실내 열교환기(21A, 21B)로부터 실내로 송풍하는 실내 팬(23A, 23B)이 인접하여 배치되어 있다.
또한, 도1 중의 부호 28은 스트레이너를 도시한다. 또, 부호 29는 압축기(16)의 토출측 냉매 압력을 압축기(16)의 흡입측으로 도피시키는 안전 밸브이다.
또한, 상기 제어 장치(13)는 실외기(11)에 설치되어, 실외기(11) 및 실내기(12A, 12B)의 운전을 제어한다. 구체적으로는, 제어 장치(13)는 실외기(11)에 있어서의 가스 엔진(30)[즉 압축기(16)], 사방 밸브(18), 실외 팬(20) 및 실외 팽창 밸브(24), 및 실내기(12A, 12B)에 있어서의 실내 팽창 밸브(22A, 22B) 및 실내 팬(23A, 23B)을 각각 제어한다. 또한, 제어 장치(13)는 후술하는 엔진 냉각 장치(41)의 순환 펌프(47), 삼방 밸브(45) 등을 제어한다.
제어 장치(13)에 의해 사방 밸브(18)가 절환됨으로써, 히트 펌프식 공기 조화 장치(10)가 냉방 운전 또는 난방 운전으로 설정된다. 즉, 제어 장치(13)가 사방 밸브(18)를 냉방측으로 절환하였을 때에는, 냉매가 실선 화살표와 같이 흐르고, 실외 열교환기(19)가 응축기가 되고, 실내 열교환기(21A, 21B)가 증발기가 되어 냉방 운전 상태가 되며, 각 실내 열교환기(21A, 21B)가 실내를 냉방한다. 또한, 제어 장치(13)가 사방 밸브(18)를 난방측으로 절환하였을 때에는, 냉매가 파선 화살표와 같이 흐르고, 실내 열교환기(21A, 21B)가 응축기가 되고, 실외 열교환기(19)가 증발기가 되어 난방 운전 상태가 되며, 각 실내 열교환기(21A, 21B)가 실내를 난방한다.
또한, 제어 장치(13)는 냉방 운전시에는 실내 팽창 밸브(22A, 22B)의 각각의 밸브 개방도를 공조 부하에 따라서 제어한다. 난방 운전시에는, 제어 장치(13)는 실외 팽창 밸브(24) 및 실내 팽창 밸브(22A, 22B)의 각각의 밸브 개방도를 공조 부하에 따라서 제어한다.
한편, 압축기(16)를 구동하는 가스 엔진(30)의 연소실(도시하지 않음)에는 엔진 연료 공급 장치(31)로부터 혼합기가 공급된다. 이 엔진 연료 공급 장치(31)는, 연료 공급 배관(32)에 2개의 연료 차단 밸브(33), 제로 거버너(34), 연료 조정 밸브(35) 및 액튜에이터(36)가 차례로 배치되고, 이 연료 공급 배관(32)의 액튜에이터(36)측 단부가 가스 엔진(30)의 상기 연소실에 접속되어 구성된다.
연료 차단 밸브(33)는, 직렬로 2개 배치되어 2 폐쇄형의 연료 차단 밸브 기구를 구성하고, 2개의 연료 차단 밸브(33)가 연동하여 완전 폐쇄 또는 완전 개방하고, 연료 가스의 누설이 없는 차단과 연통을 택일하여 실시한다.
제로 거버너(34, zero governor)는, 연료 공급 배관(32) 내에 있어서의 상기 제로 거버너(34) 전후의 1차측 연료 가스 압력[일차압(a)]과 2차측 연료 가스 압력[이차압(b)] 중, 일차압(a)의 변동에 의해서도 이차압(b)을 일정한 소정압으로 조정하여 가스 엔진(30)의 운전을 안정화시킨다.
연료 조정 밸브(35)는, 액튜에이터(36)의 상류측으로부터 공기가 도입됨으로써 생성되는 혼합기의 공연비를 가장 적절하게 조정하는 것이다. 또한, 액튜에이터(36)는 가스 엔진(30)의 연소실로 공급되는 혼합기의 공급량을 조정하여 가스 엔진(30)의 회전수를 제어한다.
가스 엔진(30)에는, 엔진 오일 공급 장치(37)가 접속되어 있다. 이 엔진 오일 공급 장치(37)는, 오일 공급 배관(38)에 오일 차단 밸브(39) 및 오일 공급 펌프(40) 등이 배치된 것이며, 가스 엔진(30)으로 엔진 오일을 적절하게 공급한다.
상기 제어 장치(13)에 의한 가스 엔진(30)의 제어는, 구체적으로는 엔진 연료 공급 장치(31)의 연료 차단 밸브(33), 제로 거버너(34), 연료 조정 밸브(35) 및 액튜에이터(36) 및 엔진 오일 공급 장치(37)의 오일 차단 밸브(39) 및 오일 공급 펌프(40)를 제어 장치(13)가 제어함으로써 이루어진다.
그런데, 상기 가스 엔진(30)은 실외기(11)에 설치된 엔진 냉각 장치(41) 내를 순환하는 엔진 냉각 매체(예를 들어, 엔진 냉각수)에 의해 냉각된다. 이 엔진 냉각 장치(41)는 일단부가 가스 엔진(30)에 부설된 도시하지 않은 배기 가스 열교환기에 가스 엔진(30)을 거쳐서 접속되는 동시에, 타단부가 그 배기 가스 열교환기에 직접 접속된 대략 폐쇄 루프 형상의 냉각수 배관(42)에 왁스 삼방 밸브(43), 삼방 밸브(45), 열교환기로서의 플레이트식 열교환기(44), 방열기(46) 및 순환 펌프(47)가 차례로 배치되어 구성된다. 또한, 플레이트식 열교환기(44)와 방열기(46)는 엔진 냉각수의 순환 경로인 냉각수 배관(42)에 병렬로 배치된다.
상기 순환 펌프(47)는 가동시에 엔진 냉각수를 승압하여 이 엔진 냉각수를 냉각수 배관(42) 내에서 순환시킨다.
상기 왁스 삼방 밸브(43)는 가스 엔진(30)을 신속하게 워밍업시키기 위한 것이다. 이 왁스 삼방 밸브(43)는 입구측 포트(43A)가 냉각수 배관(42)에 있어서의 가스 엔진(30)에 부설된 배기 가스 열교환기측에, 저온측 포트(43B)가 냉각수 배관(42)에 있어서의 순환 펌프(47)의 흡입측에, 고온측 포트(43C)가 냉각수 배관(42)에 있어서의 삼방 밸브(45)측에 각각 접속된다.
또한, 삼방 밸브(45)는 삼방 밸브(45)의 입구측 포트(45A)가 냉각수 배관(42)에 있어서의 왁스 삼방 밸브(43)측에 접속되고, 삼방 밸브(45)의 제1 포트(45B)가 냉각수 배관(42)에 있어서의 플레이트식 열교환기(44)측에 접속되고, 삼방 밸브(45)의 제2 포트(45C)가 냉각수 배관(42)에 있어서의 방열기(46)측에 접속된다.
이 삼방 밸브(45)는 전자식 삼방 밸브이다. 이에 의해, 이 삼방 밸브(45)를 절환하는 것만으로, 플레이트식 열교환기(44)측 또는 방열기(46)측으로 엔진 냉각수를 택일하여 유도할 수 있다.
또한, 이 삼방 밸브(45)는 왁스 삼방 밸브(43)로부터 유입한 엔진 냉각수가 난방 운전시는 삼방 밸브(45)의 제1 포트(45B)를 지나서 플레이트식 열교환기(44)측으로, 냉방 운전시는 삼방 밸브(45)의 제2 포트(45C)를 지나서 방열기(46)측으로 흐르도록 제어 장치(13)에 의해 절환된다(절환 수단).
또한, 플레이트식 열교환기(44)는 압축기(16)의 냉매 흡입측에 설치되고, 사방 밸브(18)를 지나서 압축기(16)의 냉매 흡입구(16A)로 흐르는 냉매와, 삼방 밸브(45)로부터 유입한 엔진 냉각수를 열교환하여, 이 냉매를 가스 엔진(30)의 배열에 의해 가열하여 승온(승압)시키는 동시에, 엔진 냉각수를 냉각하는 것이다.
또한, 방열기(46)는 이 방열기(46)로 유입하는 엔진 냉각수의 열을 방출하는 것이며, 실외 열교환기(19)에 인접하여 배치된다. 따라서, 실외 팬(20)에 의해 방열이 촉진된다. 이 방열기(46)는 이 실외 열교환기(19)의 하측에 설치된다.
가스 엔진(30)의 엔진 냉각수의 출구측인 가스 엔진(30)과 왁스 삼방 밸브(43) 사이의 냉각수 배관(42)에는, 엔진 냉각수의 온도를 검출하기 위한 온도 센서(50)가 설치되어 있다. 이 온도 센서(50)에 의해 검출된 온도를 나타내는 신호는 제어 장치(13)로 이송된다.
엔진 냉각수는 순환 펌프(47)의 토출측으로부터, 가스 엔진(30)의 배기 가스 열교환기로 유입하고, 가스 엔진(30)의 배열(배기 가스의 열)을 회수한 후에 가스 엔진(30) 내를 흘러 이 가스 엔진(30)을 냉각하여, 가열된다. 예를 들어, 엔진 냉각수는 순환 펌프(47)의 토출측으로부터, 약 70 ℃에서 가스 엔진(30)의 배기 가스 열교환기로 유입한 경우, 가스 엔진(30)의 배열(배기 가스의 열)을 회수한 후에 가스 엔진(30) 내를 흘러 이 가스 엔진(30)을 냉각하여, 약 80 ℃로 가열된다.
가스 엔진(30)으로부터 왁스 삼방 밸브(43)로 유입한 엔진 냉각수는, 저온(예를 들어 80 ℃ 이하)일 때에는 왁스 삼방 밸브(43)의 고온측 포트(43C)로부터 삼방 밸브(45)로 흐르는 유량보다도 왁스 삼방 밸브(43)의 저온측 포트(43B)로부터 순환 펌프(47)로 복귀되는 유량이 많고, 가스 엔진(30)을 빠르게 워밍업하고, 고온(예를 들어 80 ℃ 이상)일 때에는 왁스 삼방 밸브(43)의 저온측 포트(43B)로부터 순환 펌프(47)로 복귀되는 유량보다도 왁스 삼방 밸브(43)의 고온측 포트(43C)로부터 삼방 밸브(45)로 흐르는 유량이 많다.
다음에, 공기 조화 장치(10)의 냉난방 운전시의 엔진 냉각 장치(41)의 동작에 대해 설명한다.
난방 운전시에 있어서, 삼방 밸브(45)는 제어 장치(13)에 의해 플레이트식 열교환기(44)측으로 절환된다. 이에 의해, 왁스 삼방 밸브(43)의 고온측 포트(43C)로부터 삼방 밸브(45)로 흐른 엔진 냉각수는, 삼방 밸브(45)의 제1 포트(45B)로부터 플레이트식 열교환기(44)로 유도되어 냉매와 열교환하여 냉각(방열)되고, 순환 펌프(47)의 흡입측을 지나서 가스 엔진(30)의 배기 가스 열교환기로 유도된다. 이에 의해, 방열기(46)측으로 엔진 냉각수가 유입되는 일은 없다.
또한, 냉방 운전시에 있어서, 삼방 밸브(45)는 제어 장치(13)에 의해 방열기(46)측으로 절환된다. 이에 의해, 왁스 삼방 밸브(43)의 고온측 포트(43C)로부터 삼방 밸브(45)로 흐른 엔진 냉각수는, 삼방 밸브(45)의 제2 포트(45C)로부터 방열기(46)로 유도되어 냉각(방열)되고, 순환 펌프(47)의 흡입측을 지나서 가스 엔진(30)의 배기 가스 열교환기로 유도된다. 이에 의해, 플레이트식 열교환기(44)측으로 엔진 냉각수가 유입되는 일은 없다.
다음에, 공기 조화 장치(10)(도1)를 난방 운전한 경우의 온도 센서(50)가 검출하는 엔진 냉각수의 온도 추이를 설명한다. 이 온도는 도2에 있어서, 실선 a로 나타낸 바와 같이, 운전 개시 후, 가스 엔진(30)(도1)이 신속하게 워밍업되어 엔진 냉각수의 온도가 상승하고, 상한 온도(T1)까지 상승한다. 그리고, 엔진 냉각수의 온도 상승에 의해, 왁스 삼방 밸브(43)(도1)를 경유하여 플레이트식 열교환기(44)(도1)에 의해 냉각되어 가스 엔진(30)으로 복귀되는 엔진 냉각수의 유량이 증가하여 하한 온도(T2)까지 하강한다. 다음에, 엔진 냉각수의 온도 하강에 의해, 왁스 삼방 밸브(43)를 지나서 플레이트식 열교환기(44)에 의해 냉각되어 가스 엔진(30)으로 복귀되는 엔진 냉각수의 유량이 감소하고, 왁스 삼방 밸브(43)를 지나서 직접 가스 엔진(30)으로 복귀되는 엔진 냉각수의 유량이 증가되기 때문에, 다시 엔진 냉각수의 온도가 상승한다. 이에 의해, 가스 엔진(30)으로부터 토출되는 엔진 냉각수의 온도는, 상한 온도(T1)로부터 하한 온도(T2) 사이에서 변화한다.
종래의 공기 조화 장치(100)(도4)를 난방 운전한 경우의 온도 센서(50)가 검출하는 엔진 냉각수의 온도는, 파선 b와 같이 추이한다. 공기 조화 장치(10)(도1)를 난방 운전한 경우의 엔진 냉각수의 하한 온도(T2)는, 공기 조화 장치(100)(도4)를 난방 운전한 경우의 엔진 냉각수의 하한 온도(T3)와 비교하여 방열기(46)에 의한 방열(열의 손실)이 없으므로, 온도차(ΔT)(= T2 - T3)만큼 온도가 높다. 따라서, 플레이트식 열교환기(44)에서는 보다 높은 온도로 압축기(16)의 흡입 냉매가 가열되므로, 난방 능력이 증가한다. 또한, 가스 엔진(30)(도1)으로부터 토출되는 엔진 냉각수의 온도의 변동이 작아진다.
또한, 도2에 있어서, 온도(X)는 가스 엔진(30)(도1, 도4)으로부터 토출되는 엔진 냉각수의 온도가 이 온도(X)를 상회하면, 가스 엔진(30)에 있어서의 엔진 오일의 열화가 신속해지는 온도이다. 또한, 온도(Y)는 가스 엔진(30)으로부터 토출되는 엔진 냉각수의 온도가 이 온도(Y)를 하회하면, 가스 엔진(30)에 있어서의 엔진 오일의 열화가 빨라지는 온도이다. 따라서, 공기 조화 장치(100)(도1)를 난방 운전한 경우의 엔진 냉각수의 하한 온도(T2)는, 공기 조화 장치(100)(도4)를 난방 운전한 경우의 엔진 냉각수의 하한 온도(T3)와 비교하여 온도차(ΔT)(= T2 - T3)만큼 온도가 높아지기 때문에, 가스 엔진(30)에 있어서의 엔진 오일의 열화가 빨라지는 온도(Y)로부터 멀어져, 보다 가스 엔진(30)에 있어서의 엔진 오일이 열화하기 어려워진다.
예를 들어, 엔진 오일 공급 장치(37)에 의해 가스 엔진(30)에 공급되는 엔진 오일은, 약 100 ℃를 상회하면 열화가 빨라지고, 또한 약 60 ℃를 하회하면 열화가 빨라지므로, 가스 엔진(30)에 있어서의 엔진 오일의 온도는 약 70 ℃ 내지 80 ℃ 부근이 적합하다. 이 가스 엔진(30)에 있어서의 엔진 오일의 온도는 가스 엔진(30) 토출측의 엔진 냉각수의 온도와 대략 유사하게 변화한다. 엔진 냉각수의 온도는, 가스 엔진(30)에 있어서의 엔진 오일이 열화하기 어려운 온도가 바람직하다. 따라서, 엔진 냉각수의 온도도 약 70 ℃ 내지 80 ℃ 부근이 적합하다.
도2 중, 온도(T1)는, 예를 들어 75 ℃ 내지 79 ℃ 정도이며, 공기 조화 장치(10)(도1)를 난방 운전한 경우의 엔진 냉각수의 온도(T2)는, 공기 조화 장치(100)(도4)를 난방 운전한 경우의 엔진 냉각수의 온도(T3)보다도, 온도차(ΔT)만큼 70 ℃에 근접하고 있으므로, 보다 가스 엔진(30)에 있어서의 엔진 오일이 열화하기 어려워진다.
상기 제1 실시 형태에 따르면, 공기 조화 장치(10)의 난방 운전시에 있어서, 삼방 밸브(45)가 제어 장치(13)에 의해 플레이트식 열교환기(44)측으로 절환됨으로써, 방열기(46)측으로 엔진 냉각수가 유입하지 않으므로, 방열기(46)로부터의 엔진 냉각수의 외기로의 방열을 막을 수 있고, 가스 엔진(30)의 배열을 효율적으로 이용할 수 있다.
또한, 상기 제1 실시 형태에 따르면, 방열기(46)로부터의 엔진 냉각수의 방열을 막을 수 있으므로, 엔진 냉각수가 지나치게 냉각되는 일이 없어진다. 이에 의해, 플레이트식 열교환기(44)에서는 보다 높은 온도로 압축기(16)의 흡입 냉매가 가열되므로, 난방 능력을 증가시킬 수 있다. 또한, 가스 엔진(30)으로부터 토출되는 엔진 냉각수의 온도의 변동이 작아져, 플레이트식 열교환기(44)에 있어서의 냉매의 온도(압력)가 안정되므로, 운전의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기의 제1 실시 형태에 따르면, 플레이트식 열교환기(44)는 이중관식 열교환기(114)(도4)와 비교하여 열교환 효율이 좋으므로, 가스 엔진(30)의 배열을 보다 효율적으로 이용할 수 있다.
〔B〕제2 실시 형태
도3은, 본 발명에 관한 공기 조화 장치의 제2 실시 형태에 있어서의 냉매 회로 등을 도시한 회로도이다. 이 제2 실시 형태에 있어서, 상기 제1 실시 형태와 같은 부분은, 동일 부호를 부여함으로써 설명을 생략한다.
도3에 도시한 제2 실시 형태의 공기 조화 장치(80)에서는 도1에 도시한 제1 실시 형태의 공기 조화 장치(10)에 있어서의 전자식 삼방 밸브(45)를 전동식 삼방 밸브(48)로 바꾼 것을 특징으로 한다. 삼방 밸브(48)는, 삼방 밸브(48)의 입구측 포트(48A)가 냉각수 배관(42)에 있어서의 왁스 삼방 밸브(43)측에 접속되고, 삼방 밸브(48)의 제1 포트(48B)가 냉각수 배관(42)에 있어서의 플레이트식 열교환기(44)측에 접속되고, 삼방 밸브(48)의 제2 포트(48C)가 냉각수 배관(42)에 있어서의 방열기(46)측에 접속된다.
압축기(16)의 냉매 흡입측(저압측)에는, 압축기(16)의 흡입 냉매의 압력을 검출하는 저압측 압력 센서(51)가 설치되어 있다. 또한, 압축기(16)의 냉매 토출측(고압측)에는 압축기(16)의 토출 냉매의 압력을 검출하는 고압측 압력 센서(52)가 설치되어 있다. 이들 압력 센서(51, 52)의 검출된 압력을 나타내는 신호는, 제어 장치(53)로 이송된다. 또한, 이 제어 장치(53)는 실외기(11)에 설치되고, 실외기(11) 및 실내기(12A, 12B)의 운전을 제어한다. 구체적으로는, 제어 장치(53)는 실외기(11)에 있어서의 가스 엔진(30)[즉 압축기(16)], 사방 밸브(18), 실외 팬(20) 및 실외 팽창 밸브(24) 및 실내기(12A, 12B)에 있어서의 실내 팽창 밸브(22A, 22B) 및 실내 팬(23A, 23B)을 각각 제어한다. 또한, 제어 장치(53)는 엔진 냉각 장치(41)의 순환 펌프(47), 삼방 밸브(48) 등을 제어한다.
이 제어 장치(53)는 압력 센서(51, 52)에 의한 검출 결과에 의거하여 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도를 조정한다(밸브 개방도 조정 수단). 이 삼방 밸브(48)는, 예를 들어 비례식의 삼방 밸브이다.
이 밸브 개방도 조정 수단으로서, 공기 조화 장치(80)의 통상의 냉방 운전시는 제1 실시 형태의 공기 조화 장치(10)(도1)와 마찬가지로, 플레이트식 열교환기(44)와 방열기(46) 중, 방열기(46)측으로만 엔진 냉각수를 유도하고, 플레이트식 열교환기(44)측으로는 엔진 냉각수를 유도하지 않도록, 제어 장치(53)에 의해 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도가 조정된다.
이 공기 조화 장치(80)의 냉방 운전시에, 예를 들어 저외기 온도(예를 들어, 0 ℃ 이하)가 되는 경우, 압축기(16)의 냉매 흡입측(저압측)의 냉매 압력이 저하되는 경우가 있다. 이 냉매 압력이 저하되면, 실내 열교환기(21A, 21B)의 증발 온도가 저하되고, 운전의 안정성이 손실되는 경우가 있다. 따라서, 저압측 압력 센서(51)에 의해 검출된 냉매 압력이 제1 소정의 하한 압력을 하회하는 경우, 엔진 냉각수의 일부를 플레이트식 열교환기(44)로 유도하도록 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도가 제어 장치(53)에 의해 조정된다. 이에 의해, 엔진 냉각수는 플레이트식 열교환기(44)와 방열기(46)로 분배된다. 예를 들어, 엔진 냉각수가 방열기(46)측으로 7할, 플레이트식 열교환기(44)측으로 3할 유도되도록 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도가 조정된다. 이에 의해, 플레이트식 열교환기(44)에 엔진 냉각수의 일부가 흘러, 플레이트식 열교환기(44)에 의해 냉매와 엔진 냉각수가 열교환함으로써 냉매가 승온(승압)되고, 실내 열교환기(21A, 21B)의 증발 온도가 상승한다.
여기서, 제1 소정의 하한 압력이라 함은, 공기 조화 장치(80)가 안정되어 냉방 운전하는 하한 압력이다. 즉, 압축기(16)의 저압측 냉매 압력이 이 제1 소정의 하한 압력을 하회하면, 공기 조화 장치(80)의 냉방 운전이 불안정해진다.
또한, 밸브 개방도 조정 수단으로서, 공기 조화 장치(80)의 통상의 난방 운전시는 제1 실시 형태의 공기 조화 장치(10)(도1)와 마찬가지로, 플레이트식 열교환기(44)와 방열기(46) 중, 플레이트식 열교환기(44)측으로만 엔진 냉각수를 유도하고, 방열기(46)측으로는 엔진 냉각수를 유도하지 않도록, 제어 장치(53)에 의해 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도가 조정된다.
이 공기 조화 장치(80)의 난방 운전시에, 예를 들어 실내기(12A, 12B)의 운전대수가 감소하는 경우[예를 들어, 실내기(12A)만의 운전이 되는 경우), 압축기(16)의 냉매 흡입측(저압측)의 냉매 압력이 상승하고, 운전의 안정성이 손실되는 경우가 있다. 따라서, 저압측 압력 센서(51)에 의해 검출된 냉매 압력이 제1 소정의 하한 압력보다도 높은 제1 소정의 상한 압력을 상회하는 경우, 엔진 냉각수의 일부를 방열기(46)로 유도하도록 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도가 제어 장치(53)에 의해 조정된다. 이에 의해, 엔진 냉각수는 플레이트식 열교환기(44)와 방열기(46)로 분배된다. 예를 들어, 엔진 냉각수가 플레이트식 열교환기(44)측으로 7할, 방열기(46)측으로 3할 유도되도록 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도가 조정된다. 이에 의해, 방열기(46)에 엔진 냉각수의 일부가 흘러 엔진 냉각수가 방열되므로, 이 플레이트식 열교환기(44)에 의해 냉매가 지나치게 승온(승압)되는 것이 방지된다.
여기서, 제1 소정의 상한 압력이라 함은, 공기 조화 장치(80)가 안정되어 난방 운전하는 상한 압력이다. 즉, 압축기(16)의 저압측 냉매 압력이 이 제1 소정의 상한 압력을 상회하면, 공기 조화 장치(80)의 난방 운전이 불안정해진다.
또한, 방열기(46)는 실외 열교환기(19)의 하측에 설치되므로, 증발기로서 기능한 경우의 실외 열교환기(19)에 의해 회수되는 열은 근소하며, 대부분은 외기로 방열된다.
또한, 밸브 개방도 조정 수단으로서, 공기 조화 장치(80)의 냉방 운전시에, 예를 들어 저외기 온도(예를 들어, 0 ℃ 이하)가 되는 경우, 압축기(16)의 냉매 흡입측(저압측)의 냉매 압력이 저하됨으로써, 압축기(16)의 냉매 토출측(고압측)의 냉매 압력이 저하되는 일이 있다. 이 냉매 압력이 저하되면, 실내 열교환기(21A, 21B)의 증발 온도가 저하되고, 운전의 안정성이 손실되는 경우가 있다. 따라서, 고압측 압력 센서(52)에 의해 검출된 냉매 압력이 제2 소정의 하한 압력을 하회하는 경우, 엔진 냉각수의 일부를 플레이트식 열교환기(44)로 유도하도록 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도가 제어 장치(53)에 의해 조정된다. 이에 의해, 엔진 냉각수는 플레이트식 열교환기(44)와 방열기(46)로 분배된다. 예를 들어, 엔진 냉각수가 방열기(46)측으로 7할, 플레이트식 열교환기(44)측으로 3할 유도되도록 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도가 조정된다. 이에 의해, 플레이트식 열교환기(44)에 엔진 냉각수의 일부가 흘러, 플레이트식 열교환기(44)에 의해 냉매와 엔진 냉각수가 열교환함으로써 냉매가 승온(승압)되고, 실내 열교환기(21A, 21B)의 증발 온도가 상승한다.
여기서, 제2 소정의 하한 압력이라 함은, 공기 조화 장치(80)가 안정되어 냉방 운전하는 하한 압력이다. 즉, 압축기(16)의 고압측 냉매 압력이 이 제2 소정의 하한 압력을 하회하면, 공기 조화 장치(80)의 냉방 운전이 불안정해진다.
또한, 밸브 개방도 조정 수단으로서, 공기 조화 장치(80)의 난방 운전시에, 예를 들어 실내기(12A, 12B)의 운전대수가 감소하는 경우, 압축기(16)의 냉매 흡입측(저압측)의 냉매 압력이 상승함으로써, 압축기(16)의 냉매 토출측(고압측)의 냉매 압력이 상승하고, 운전의 안정성이 손실되는 경우가 있다. 따라서, 고압측 압력 센서(52)에 의해 검출된 냉매 압력이 제2 소정의 하한 압력보다도 높은 제2 소정의 상한 압력을 상회하는 경우, 엔진 냉각수의 일부를 방열기(46)로 유도하도록 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도가 제어 장치(53)에 의해 조정된다. 이에 의해, 엔진 냉각수는 플레이트식 열교환기(44)와 방열기(46)로 분배된다. 예를 들어, 엔진 냉각수가 플레이트식 열교환기(44)측으로 7할, 방열기(46)측으로 3할 유도되도록 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도가 조정된다. 이에 의해, 방열기(46)에 엔진 냉각수의 일부가 흘러 엔진 냉각수가 방열되므로, 이 플레이트식 열교환기(44)에 의해 냉매가 지나치게 승온(승압)되는 것이 방지된다.
여기서, 제2 소정의 상한 압력이라 함은, 공기 조화 장치(80)가 안정되어 난방 운전하는 상한 압력이다. 즉, 압축기(16)의 고압측 냉매 압력이 이 제2 소정의 상한 압력을 상회하면, 공기 조화 장치(80)의 난방 운전이 불안정해진다.
이 제2 실시 형태의 공기 조화 장치(80)에 있어서도, 제1 실시 형태와 동일한 효과를 발휘하고, 또한 이 제2 실시 형태에 따르면, 저압측 압력 센서(51)에 의해 검출된 압축기(16)의 흡입 냉매의 압력이 제1 소정의 하한 압력을 하회하는 경우, 엔진 냉각수의 일부를 플레이트식 열교환기(44)로 유도하도록 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도가 제어 장치(53)에 의해 조정되므로, 플레이트식 열교환기(44)에 의해 냉매와 엔진 냉각수가 열교환함으로써 압축기(16)의 흡입 냉매가 승온(승압)되므로, 공기 조화 장치(80)의 운전의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기의 제2 실시 형태에 따르면, 저압측 압력 센서(51)에 의해 검출된 압축기(16)의 흡입 냉매의 압력이 제1 소정의 상한 압력을 상회하는 경우, 엔진 냉각수의 일부를 방열기(46)로 유도하도록 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도가 제어 장치(53)에 의해 조정되므로, 플레이트식 열교환기(44)로의 엔진 냉각수의 유량이 감소하고, 압축기(16)의 흡입 냉매가 지나치게 승온(승압)되는 것이 방지되므로, 공기 조화 장치(80)의 운전의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 실시 형태에 따르면, 고압측 압력 센서(52)에 의해 검출된 압축기(16)의 토출 냉매의 압력이 제2 소정의 하한 압력을 하회하는 경우, 엔진 냉각수의 일부를 플레이트식 열교환기(44)로 유도하도록 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도가 제어 장치(53)에 의해 조정되므로, 플레이트식 열교환기(44)에 의해 냉매와 엔진 냉각수가 열교환함으로써 압축기(16)의 흡입 냉매가 승온(승압)되므로, 공기 조화 장치(80)의 운전의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 실시 형태에 따르면, 고압측 압력 센서(52)에 의해 검출된 압축기(16)의 토출 냉매의 압력이 제2 소정의 상한 압력을 상회하는 경우, 엔진 냉각수의 일부를 방열기(46)로 유도하도록 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도가 제어 장치(53)에 의해 조정되므로, 플레이트식 열교환기(44)로의 엔진 냉각수의 유량이 감소하고, 압축기(16)의 흡입 냉매가 지나치게 승온(승압)되는 것이 방지되므로, 공기 조화 장치(80)의 운전의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 실시 형태에 따르면, 삼방 밸브(48)가 전동식 삼방 밸브이므로, 이 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도를 조정함으로써, 엔진 냉각수를 플레이트식 열교환기(44)측과, 방열기(46)측과, 플레이트식 열교환기(44)측 및 방열기(46)측으로 절환하여 흐르게 할 수 있다.
또, 상기 제2 실시 형태에서는 저압측 압력 센서(51) 및 고압측 압력 센서(52)의 검출 결과에 의거하여 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도를 조정하는 경우에 대해 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 저압측 압력 센서(51)와 고압측 압력 센서(52) 중 어느 하나의 검출 결과에 의거하여 삼방 밸브(48)의 밸브 개방도를 조정하는 경우라도 좋다. 이 경우, 저압측 압력 센서(51)와 고압측 압력 센서(52)중 어느 하나는, 생략 가능하다.
이상, 본 발명을 상기 실시 형태에 의거하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 엔진의 배열을 효율적으로 이용할 수 있고, 또한 운전의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도1은 본 발명에 관한 공기 조화 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 냉매 회로 등을 도시한 회로도.
도2는 공기 조화 장치의 난방 운전시의 엔진 냉각수 온도의 추이를 도시한 도면.
도3은 본 발명에 관한 공기 조화 장치의 제2 실시 형태에 있어서의 냉매 회로 등을 도시한 회로도.
도4는 종래의 공기 조화 장치의 냉매 회로 등을 도시한 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 80 : 공기 조화 장치
11 : 실외기
12A, 12B : 실내기
13 : 제어 장치
16 : 압축기
19 : 실외 열교환기
21A, 21B : 실내 열교환기
30 : 가스 엔진(엔진)
41 : 엔진 냉각 장치
44 : 플레이트식 열교환기(열교환기)
45 : 삼방 밸브(전자식 삼방 밸브)
45B, 48B : 제1 포트
45C, 48C : 제2 포트
46 : 방열기
48 : 삼방 밸브(전동식 삼방 밸브)
50 : 온도 센서
51 : 저압측 압력 센서(압력 센서)
52 : 고압측 압력 센서(압력 센서)
53 : 제어 장치(밸브 개방도 조정 수단)

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 실외기에 장착되는 압축기가 엔진으로 구동되고, 상기 엔진을 엔진 냉각 매체에 의해 냉각하는 엔진 냉각 장치를 구비한 공기 조화 장치에 있어서,
    상기 엔진 냉각 장치는, 상기 압축기의 흡입 냉매와 상기 엔진 냉각 매체를 열교환하는 열교환기와, 상기 엔진 냉각 매체의 열을 방출하는 방열기를 구비하고, 상기 열교환기와 상기 방열기를 상기 엔진 냉각 매체의 순환 경로에 병렬로 접속하고, 상기 열교환기에 상기 엔진 냉각 매체를 유도하는 제1 포트와, 상기 방열기에 상기 엔진 냉각 매체를 유도하는 제2 포트를 갖는 삼방 밸브를 구비하며,
    상기 삼방 밸브는 전동식 삼방 밸브이며, 상기 압축기의 냉매 흡입측 또는/및 냉매 토출측에 냉매의 압력을 검출하는 압력 센서를 설치하고, 이 압력 센서에 의한 검출 결과에 의거하여 상기 전동식 삼방 밸브의 밸브 개방도를 조정하는 밸브 개방도 조정 수단을 구비하고,
    상기 밸브 개방도 조정 수단은 통상의 냉방 운전시는 상기 방열기측에만 상기 엔진 냉각 매체를 유도하도록 상기 전동식 삼방 밸브의 밸브 개방도를 조정하고, 상기 압력 센서에 의한 검출의 결과, 소정의 하한 압력을 하회하는 경우의 냉방 운전시는, 상기 엔진 냉각 매체의 일부를 상기 열교환기측으로 유도하도록 상기 전동식 삼방 밸브의 밸브 개방도를 조정하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  5. 삭제
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