KR100569554B1 - 공기 조화 장치의 열원 유닛 및 공기 조화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 냉난방 전환 운전용의 공기 조화 장치 및 냉난방 동시 운전용의 공기 조화 장치의 어느 쪽에도 사용 가능한 열원 유닛을 제공한다. 공기 조화 장치(1)는, 주로, 1대의 열원 유닛(2)과, 복수의 이용 유닛(3)과, 이용 유닛(3)에 대응하여 설치된 접속 유닛(4)을 구비하고 있다. 열원 유닛(2)은, 물을 열원으로 하고 있고, 주로, 압축 수단(21)과, 주 열교환기(22)와, 제1 전환 수단(V1)과, 주 냉매 개폐 수단(V2)과, 주 열교환기(22)에 병렬로 접속된 보조 열교환기(23)와, 제2 전환 수단(V3)과, 보조 냉매 개폐 수단(V4)과, 수액기(24)를 구비하고 있다. 보조 열교환기(23)는, 제2 전환 수단(V3)에 의하여 증발기 및 응축기로서 전환 가능하다.
열원 유닛, 이용 유닛, 압축 수단, 열교환기, 전환 수단

Description

공기 조화 장치의 열원 유닛 및 공기 조화 장치{HEAT SOURCE UNIT OF AIR CONDITIONER AND AIR CONDITIONER}
본 발명은, 공기 조화 장치의 열원 유닛 및 공기 조화 장치, 특히, 복수의 이용측 냉매 회로에 접속 냉매 회로를 통하여 접속되는 열원측 냉매 회로를 구비한 공기 조화 장치의 열원 유닛 및 공기 조화 장치에 관한 것이다.
종래의 공기 조화 장치로서, 복수대의 이용 유닛과, 열원 유닛을 구비한 냉난방 전환 운전 또는 냉난방 동시 운전이 가능한 공기 조화 장치가 있다. 이용 유닛은, 이용측 열교환기와 이용측 팽창 수단을 포함하는 이용측 냉매 회로를 구비하고 있다. 열원 유닛은, 냉매를 압축하는 압축 수단과, 주 열교환기와, 주 열교환기를 증발기 및 응축기로서 기능시키기 위한 제1 전환 수단과, 주 열교환기의 냉매 유량을 조절할 수 있는 전동 팽창 밸브로 이루어지는 주 냉매 개폐 수단을 포함하는 열원측 냉매 회로를 구비하고 있다. 이용측 냉매 회로와 열원측 냉매 회로는, 접속 냉매 회로를 통하여 접속되어 있다. 이와 같은 공기 조화 장치에서는, 복수의 이용 유닛의 부하에 따라 열원 유닛의 부하를 조절하여 냉동 사이클 전체의 열수지를 만족하도록 운전하고 있다. 예를 들어, 난방 운전시 또는 냉난방 동시 운전시에 있어서는, 주 열교환기가 증발기로서 작동하고 있기 때문에, 주 냉매 개폐 수단의 개도(開度) 조절에 의하여 주 열교환기에서의 냉매의 증발량을 증감시켜, 이용 유닛의 부하와 열원 유닛의 부하의 균형을 맞추도록 하고 있다. 이 때, 주 열교환기의 증발량의 증감은, 열원 유닛의 압축 수단의 토출측의 고압 냉매 압력을 일정하게 유지하면서, 주 냉매 개폐 수단의 개도 조절을 행하는 것으로 실현되고 있다. 즉, 주 열교환기에서의 냉매의 증발량이 이용 유닛의 부하에 대응하는 냉매의 증발량보다도 큰 경우는, 열원 유닛의 압축 수단의 토출측의 고압 냉매 압력이 높아지는 경향이 있기 때문에, 주 냉매 개폐 수단의 개도를 좁혀, 냉매의 증발량을 작게 한다. 반대로, 주 열교환기에서의 냉매의 증발량이 이용 유닛의 부하에 대응하는 냉매의 증발량보다도 작은 경우는, 열원 유닛의 압축 수단의 토출측의 고압 냉매 압력이 낮아지는 경향이 있기 때문에, 주 냉매 개폐 수단의 개도를 크게 하여, 냉매의 증발량을 증가시킨다.
타 종래의 공기 조화 장치로서, 주 열교환기에 병렬로 설치되어 응축기로서 기능하는 보조 열교환기를 열원 유닛 내에 구비한 것이 있다. 이 공기 조화 장치에서는, 보조 열교환기의 작동·정지에 의하여 열원 유닛 전체의 열수지를 조절하여, 이용 유닛의 부하와 열원 유닛의 부하의 균형을 맞추도록 하고 있다. 즉, 주 열교환기에서의 냉매의 증발량이 이용 유닛의 부하에 대응하는 냉매의 증발량보다도 큰 경우는, 열원 유닛의 압축 수단의 토출측의 고압 냉매 압력이 높아지는 경향이 있기 때문에, 보조 열교환기를 작동시켜 응축량을 증가하여, 주 열교환기의 냉매의 증발량과 상쇄하는 것으로 열원 유닛 전체의 열수지를 조절한다. 반대로, 주 열교환기에서의 냉매의 증발량이 이용 유닛의 부하에 대응하는 냉매의 증발량보다 도 작은 경우는, 열원 유닛의 압축 수단의 토출측의 고압 냉매 압력이 낮아지는 경향이 있기 때문에, 보조 열교환기를 정지하여 응축량을 감소시키는 것으로 열원 유닛 전체의 열수지를 조절한다.
상기의 주 냉매 개폐 수단과 보조 열교환기를 양방 모두 구비한 공기 조화 장치도 있다. 이와 같은 공기 조화 장치에서는, 기본적으로는 보조 열교환기의 작동·정지에 의하여 열원 유닛 전체의 열수지를 조절하여 이용 유닛의 부하의 균형을 맞추는 것과 함께, 주 냉매 개폐 수단의 개도 조절에 의하여 미세 조정을 행하도록 하고 있다.
열원 유닛의 주 냉매 개폐 수단 및 보조 열교환기에 의하여 열수지를 조절하여 이용 유닛의 부하와 열원 유닛의 부하의 균형을 맞추는 공기 조화 장치에서는, 보조 열교환기의 응축 용량을 주 열교환기의 증발 용량에 대해서 어느 정도의 크기로 할 것인가에 따라, 이용 유닛의 부하 변동에 대한 열원 유닛의 조절 범위가 한정되어 버린다. 예를 들어, 보조 열교환기의 용량을 크게 하면, 보조 열교환기의 작동·정지에 의한 고압측의 냉매 압력의 변동이 커져버리는 경우가 있다. 반대로, 보조 열교환기의 용량을 작게 하면, 주 냉매 개폐 수단에 의하여 조절해야 하는 범위가 넓어져 버리기 때문에, 특히, 이용 유닛의 난방 부하가 작은 경우에, 주 열교환기의 증발량을 완전히 줄일 수 없게 되는 경우가 있다.
이와 같이, 종래의 전환 운전 또는 냉난방 동시 운전이 가능한 공기 조화 장치에 있어서는, 제어성을 유지하면서, 이용 유닛의 난방 부하와 열원 유닛의 증발 능력과의 열수지를 최적화하는 것이 곤란하다.
또한, 상기 종래의 냉난방 전환 운전용 공기 조화 장치 및 냉난방 동시 운전용 공기 조화 장치에서는, 이용 유닛의 기종이 공통인 것에 대해, 열원 유닛이 별도의 기종이기 때문에, 제조상의 비용 상승의 원인으로 되고 있다.
본 발명의 목적은, 냉난방 전환 운전용 공기 조화 장치 및 냉난방 동시 운전용 공기 조화 장치의 어느 쪽에도 사용 가능한 열원 유닛을 제공하는 것이다.
청구항 1에 기재된 공기 조화 장치의 열원 유닛은, 복수의 이용측 냉매 회로에 접속 냉매 회로를 통하여 접속되는 열원측 냉매 회로를 구비한 공기 조화 장치의 열원 유닛에 있어서, 압축 수단과, 주 열교환기와, 보조 열교환기와, 냉매액 배관과, 제1 냉매 가스 배관과, 제2 냉매 가스 배관과, 주 냉매 개폐 수단과, 보조 냉매 개폐 수단과, 제1 전환 수단과, 제2 전환 수단을 구비하고 있다. 압축 수단은 냉매 가스를 압축한다. 주 열교환기는, 냉매의 증발기 및 응축기로서 기능한다. 보조 열교환기는 주 열교환기에 병렬로 접속되고, 냉매의 증발기 및 응축기로서 기능한다. 냉매액 배관은 접속 냉매 회로에 접속된다. 제1 냉매 가스 배관은 접속 냉매 회로에 접속된다. 제2 냉매 가스 배관은 접속 냉매 회로로부터 냉매 가스를 압축 수단의 흡입측으로 보낸다. 주 냉매 개폐 수단은 냉매액 배관과 주 열교환기 간에 접속된다. 보조 냉매 개폐 수단은 냉매액 배관과 보조 열교환기 간에 접속된다. 제1 전환 수단은, 주 열교환기의 냉매 가스측을 압축 수단의 토출측에 접속함과 함께 압축 수단의 흡입측을 제1 냉매 가스 배관에 접속하여 저압 냉매 가스를 압축 수단에 흡입시키는 상태와, 주 열교환기의 냉매 가스측을 압축 수단의 흡입측에 접속하는 것과 함께 압축 수단의 토출측을 제1 냉매 가스 배관에 접속하여 고압 냉매 가스를 압축 수단으로부터 토출시키는 상태로 전환 가능하다. 제2 전환 수단은, 보조 열교환기의 냉매 가스측을 압축 수단의 토출측에 접속하는 상태와, 보조 열교환기의 냉매 가스측을 압축 수단의 흡입측에 접속하는 상태로 전환할 수 있다. 그리고 제1 냉매 가스 배관은, 접속 냉매 회로로부터의 냉매 가스를 제1 전환 수단으로 흐르게 하는 것이 가능하고, 또한, 제1 전환 수단으로부터의 냉매 가스를 접속 냉매 회로로 흐르게 하는 것이 가능하다.
종래의 냉난방 동시기(同時機)용 열원 유닛은, 주 열교환기에 병렬로 접속되어, 응축기로서만 기능하는 보조 열교환기를 구비하고 있다. 이 열원 유닛에서는, 복수의 이용 유닛을 주로 냉방 운전을 행하고, 또한, 일부의 이용 유닛만을 저부하의 난방 운전을 행할 때, 주 열교환기를 응축기로서 작동시켜, 냉매액 배관으로부터 냉매액을 공급하면서 압축 수단의 토출 냉매 가스를 제1 냉매 가스 배관에 공급하여, 열원 유닛의 부하를 조절하는 운전을 행하는 것이 있다. 이러한 운전을 가능하게 하기 위해서, 종래의 열원 유닛에서는, 압축 수단의 토출 냉매 가스의 일부를 제1 냉매 가스 배관으로 보내기 위한 전자 밸브에 의하여 개폐 가능한 송출 배관이 설치되어 있다. 제1 냉매 가스 배관에는, 냉매 가스를 제1 전환 수단측으로부터 접속 냉매 회로측으로 흐르게 하는 것만이 가능한 역지 밸브가 설치되어 있고, 이 송출 배관을 사용할 때, 압축 수단의 토출측 냉매 가스가 제1 냉매 가스 배관으로부터 제1 전환 수단을 통하여 압축 수단의 흡입측으로 흐르지 않도록 하고 있다. 이 때문에, 제1 냉매 가스 배관을 냉난방 전환기용의 냉매 가스 배관으로서 사용할 수 없기 때문에, 종래의 냉난방 동시기용 열원 유닛을 냉난방 전환기용 열원 유닛으로서 사용할 수 없다.
한편, 본원 발명의 공기 조화 장치의 열원 유닛에서는, 종래에, 응축기로서만 사용되고 있는 보조 열교환기를 증발기로서 사용하고 있다. 구체적으로는, 제2 전환 수단을 설치하고, 보조 열교환기를 증발기 또는 응축기로서 기능하도록 전환하는 것이 가능하도록 이루어져 있다. 이 때문에, 이 열원 유닛에서는, 종래의 냉난방 동시기용의 열원 유닛과 같은 주 열교환기를 응축기로서 작동시키면서 압축 수단의 토출 냉매 가스를 제1 냉매 가스 배관에 공급하는 운전을 행할 필요가 없고, 주 열교환기를 응축기로서 작동시키는 것과 함께 보조 열교환기를 증발기로서 작동시켜 열원 유닛의 부하를 조절할 수 있다. 이 때문에, 이 열원 유닛에서는, 종래의 열원 유닛에 있어서 설치되어 있던 송출 배관 및 제1 냉매 가스 배관의 역지 밸브가 불필요하게 된다.
이것에 의하여, 이 공기 조화 장치의 열원 유닛은, 제1 냉매 가스 배관에는 접속 냉매 회로로부터의 냉매 가스를 제1 전환 수단으로 흐르게 하는 것이 가능하고, 또한, 제1 전환 수단으로부터의 냉매 가스를 접속 냉매 회로로 흐르게 하는 것이 가능하며, 제1 냉매 가스 배관을 냉난방 전환기용의 냉매 가스 배관으로서 사용할 수 있기 때문에, 냉난방 전환 운전용의 공기 조화 장치 및 냉난방 동시 운전용 공기 조화 장치의 어느 쪽에도 사용 가능하다.
청구항 2에 기재된 공기 조화 장치는, 청구항 1에 기재된 열원 유닛의 열원측 냉매 회로와, 이용측 열교환기와 이용측 팽창 수단을 포함하는 복수의 이용측 냉매 회로와, 열원측 냉매 회로와 이용측 냉매 회로를 접속하기 위한 접속 냉매 회로를 구비하고, 열원측 냉매 회로의 냉매액 배관은 접속 냉매 회로를 통하여 상기 이용측 팽창 수단의 냉매액측에 접속되어 있고, 열원측 냉매 회로의 제1 냉매 가스 배관은 고압의 냉매 가스를 접속 냉매 회로를 통하여 이용측 열교환기의 냉매 가스측으로 보내는 것이 가능하도록 접속되어 있으며, 열원측 냉매 회로의 제2 냉매 가스 배관은 접속 냉매 회로를 통하여 저압의 냉매 가스를 이용측 냉매 회로로부터 열원측 냉매 회로로 되돌리는 것이 가능하도록 접속되어 있다.
이 공기 조화 장치에서는, 열원측 냉매 회로의 냉매액 배관, 제1 냉매 가스 배관 및 제2 냉매 가스 배관이 접속 냉매 회로를 통하여 복수의 이용측 냉매 회로에 접속되어 있기 때문에, 냉난방 동시 운전이 가능한 공기 조화 장치를 구성할 수 있다.
청구항 3에 기재된 공기 조화 장치는, 청구항 1에 기재된 열원 유닛의 열원측 냉매 회로와, 이용측 열교환기와 이용측 팽창 수단을 포함하는 복수의 이용측 냉매 회로와, 열원측 냉매 회로와 이용측 냉매 회로를 접속하기 위한 접속 냉매 회로를 구비하고, 열원측 냉매 회로의 냉매액 배관은 접속 냉매 회로를 통하여 이용측 냉매 회로의 이용측 팽창 수단의 냉매액측에 접속되어 있고, 열원측 냉매 회로의 제1 냉매 가스 배관은, 접속 냉매 회로를 통하여, 이용측 냉매 회로의 이용측 열교환기에 접속되어 있으며, 열원측 냉매 회로의 제2 냉매 가스 배관은, 접속 냉매 회로에 접속되어 있지 않고, 냉매 가스가 흐르지 않도록 이루어져 있다.
이 공기 조화 장치에서는, 열원측 냉매 회로의 냉매액 배관 및 제1 냉매 가 스 배관이 접속 냉매 회로를 통하여 복수의 이용측 냉매 회로에 접속되어 있고, 또한 제2 냉매 가스 배관이 어느 회로에도 접속되어 있지 않은 회로 구성으로 이루어져 있다. 그리고 냉매 가스는, 제1 냉매 가스 배관을 통하여, 열원측 냉매 회로와 이용측 냉매 회로 간을 흐르게 하는 것이 가능하도록 되어 있다. 이것에 의하여, 냉난방 전환 운전이 가능한 공기 조화 장치를 구성할 수 있다.
청구항 4에 기재된 공기 조화 장치는, 청구항 1에 기재된 열원 유닛의 열원측 냉매 회로와, 이용측 열교환기와 이용측 팽창 수단을 포함하는 복수의 이용측 냉매 회로와, 열원측 냉매 회로와 이용측 냉매 회로를 접속하기 위한 접속 냉매 회로를 구비하고 있다. 열원측 냉매 회로의 냉매액 배관은, 접속 냉매 회로를 통하여, 각 이용측 냉매 회로의 이용측 팽창 수단의 냉매액측에 각각 접속되어 있다. 열원측 냉매 회로의 제2 냉매 가스 배관은, 접속 냉매 회로를 통하여, 복수의 이용측 냉매 회로의 일부의 이용측 열교환기에 접속되어 있다. 열원측 냉매 회로의 제1 냉매 가스 배관은, 접속 냉매 회로를 통하여, 다른 이용측 냉매 회로의 이용측 열교환기에 접속되어 있다.
이 공기 조화 장치에서는, 복수의 이용측 냉매 회로의 일부를 제외하고, 열원측 냉매 회로의 냉매액 배관 및 제1 냉매 가스 배관에 접속 냉매 회로를 통하여 접속되어 있고, 복수의 이용측 냉매 회로의 일부에 대해서는, 열원측 냉매 회로의 냉매액 배관 및 제2 냉매 가스 배관이 접속 냉매 회로를 통하여 이용측 냉매 회로에 접속된 회로 구성으로 이루어져 있다. 그리고, 이용측 냉매 회로의 일부는, 열원측 냉매 회로의 운전 상태에 관계없이, 냉매액 배관 또는 접속 냉매 회로로부터 냉매액이 공급되고, 이용측 팽창 수단 및 이용측 열교환기를 통과시킨 후에 제2 냉매 가스 배관으로 저압의 냉매 가스를 되돌리도록 동작한다. 한편, 다른 이용측 냉매 회로는, 냉매액 배관으로부터 냉매액이 공급될 때에는, 이용측 팽창 수단 및 이용측 열교환기를 통과시킨 후에 제1 냉매 가스 배관으로 저압의 냉매 가스를 되돌리도록 동작하고, 제1 냉매 가스 배관으로부터 고압의 냉매 가스가 공급될 때에는, 이용측 열교환기 및 이용측 팽창 수단을 통과시킨 후에 냉매액 배관으로 냉매액을 되돌리도록 동작한다. 이것에 의하여, 복수의 이용측 냉매 회로의 일부를 냉방 운전에만 사용하면서, 다른 이용측 냉매 회로의 냉난방 전환 운전이 가능한 공기 조화 장치를 구성할 수 있다.
청구항 5에 기재된 공기 조화 장치는, 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 주 열교환기 및 보조 열교환기는 물을 열원으로서 냉매와 열교환하는 열교환기이다. 주 열교환기의 수측(水側)과 보조 열교환기의 수측은, 직렬로 접속되어 있다.
이 공기 조화 장치에서는, 주 열교환기의 냉매측과 보조 열교환기의 냉매측은 병렬로 접속되어 있지만, 수측은 직렬로 접속되어 있다. 이것에 의하여, 주 열교환기만이 열교환하고 있도록 한 경우에도, 충분한 수량을 확보할 수 있다.
청구항 6에 기재된 공기 조화 장치는, 청구항 2 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 주 열교환기 및 보조 열교환기의 상측에는 열원수의 입구가 설치되어 있고, 주 열교환기 및 보조 열교환기의 하측에는 열원수의 출구가 설치되어 있다.
이 공기 조화 장치에서는, 각 열교환기의 상측에 수입구가 설치되고, 각 열 교환기의 하측에 수출구가 설치되어 있기 때문에, 물을 각 열교환기 내를 위로부터 아래를 향하여 흐르게 할 수 있다. 이것에 의하여, 물에 포함되는 부식 성분 등이 열교환기 내에 체류하기 어려워져, 스케일(scale, 기계 제품의 겉 표면에 생긴 이물질)의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예의 공기 조화 장치의 냉매 회로도이다.
도 2는, 제1 실시예의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 주요부를 도시하는 도면이고, 난방 운전 모드를 설명하는 도면이다.
도 3은, 제1 실시예의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 주요부를 도시하는 도면이고, 저부하 난방 운전 모드를 설명하는 도면이다.
도 4는, 제1 실시예의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 주요부를 도시하는 도면이고, 저부하 난방 운전 모드를 설명하는 도면이다.
도 5는, 제1 실시예의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 주요부를 도시하는 도면이고, 냉난방 동시 운전 모드를 설명하는 도면이다.
도 6은, 제1 실시예의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 주요부를 도시하는 도면이고, 냉방 운전 모드를 설명하는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 제2 실시예의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 주요부를 도시하는 도면이고, 도 2에 상당하는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 제3 실시예의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 주요부를 도시하는 도면이고, 도 2에 상당하는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 제1 실시예의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 주요부를 도시하는 도면이고, 주 열교환기를 응축기로서 작동시키고, 또한 보조 열교환기를 증발기로서 작동시킨 상태를 설명하는 도면이다.
도 10은, 본 발명의 제4 실시예의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 주요부를 도시하는 도면이고, 도 2에 상당하는 도면이다.
［제1 실시예］
이하, 본 발명의 제1 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.
(1) 공기 조화 장치의 구성
도 1은, 본 발명의 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로도이다.
공기 조화 장치(1)는, 냉난방 동시 운전이 가능하고, 1대의 열원 유닛(2)과, 복수 (본 실시예에서는, 3대)의 이용 유닛(3)과, 이용 유닛(3)에 대응하여 설치된 접속 유닛(4)과, 열원 유닛(2)과 접속 유닛(4)을 접속하는 제1 연락 배관군(5)과, 접속 유닛(4)과 이용 유닛(3)을 접속하는 제2 연락 배관군(6)을 구비하고 있다.
① 열원 유닛
열원 유닛(2)은, 물을 열원으로 하고 있고, 주로, 압축 수단(21)과, 주 열교환기(22)와, 제1 전환 수단(V1)과, 주 냉매 개폐 수단(V2)과, 보조 열교환기(23)와, 제2 전환 수단(V3)과, 보조 냉매 개폐 수단(V4)과, 수액기(24)를 구비하고 있다. 이들 기기가 냉매 배관에 의하여 접속되어, 열원측 냉매 회로(2a)를 구성하고 있다.
압축 수단(21)은, 냉매 가스를 압축하기 위한 수단이고, 제1 압축기(21a)와 제2 압축기(21b)가 서로 병렬로 접속되어 구성되어 있다.
각 압축기(21a, 21b)의 흡입측에는, 어큐뮬레이터(21c)가 설치되어 있다. 어큐뮬레이터(21c)의 출구에는, 냉매 가스의 압축기(21a, 21b)의 흡입 온도를 측정하기 위한 서미스터(T1)가 설치되어 있다. 또한, 제2 압축기(21b)의 흡입측에는, 냉매 가스의 압축기(21a, 21b)의 흡입 압력을 측정하기 위한 압력 센서(P1)가 설치되어 있다. 또한, 어큐뮬레이터(21c)는, 제2 냉매 가스 배관(28) 및 제1 연락 배관군(5)을 통하여 접속 유닛(4)에 접속되어 있다.
각 압축기(21a, 21b)의 토출측에는, 압축된 냉매 가스 중의 오일을 분리하기 위한 오일 분리기(21d)가 설치되어 있다. 각 압축기(21a, 21b)와 오일 분리기(21d) 간에는, 각 압축기(21a, 21b)에 대응하여 압축기(21a, 21b)의 케이싱 보호를 위한 고압 압력 개폐기(PH1, PH2)가 각각 설치되어 있다. 또한, 제2 압축기(21b)의 토출측에는, 냉매 가스의 압축기(21a, 21b)의 토출 압력을 측정하기 위한 압력 센서(P2)가 설치되어 있다. 나아가, 각 압축기(21a, 21b)의 토출측에는, 냉매 가스의 압축기(21a, 21b)의 토출 온도를 측정하기 위한 서미스터(T2, T3)가 설치되어 있다.
오일 분리기(21d)에서 분리된 냉매 가스는, 제1 전환 수단(V1) 및 제2 전환 수단(V3)을 향하여 흐르고, 분리된 오일은, 오일 회수관(21e)을 통하여 흡입측으로 되돌려지도록 되어 있다. 오일 회수관(21e)은, 서로가 병렬로 접속된 모세관(C1) 및 전자 밸브(V5)를 구비하고 있다. 제1 압축기(21a)와 제2 압축기(21b)의 흡입측 간에는, 제1 압축기(21a)로부터 제2 압축기(21b)의 흡입측을 향하여 오일을 공급하기 위한 송유 배관(21f)이 설치되어 있다. 송유 배관(21f)은, 서로 직렬로 접속된 전자 밸브(V6) 및 모세관(C2)을 구비하고 있다.
주 열교환기(22)는, 물을 열원으로서 냉매를 증발 및 응축시키기 위한 열교환기이고, 본 실시예에서는, 플레이트 열교환기를 채용하고 있다. 주 열교환기(22)의 냉매액측과 수액기(24) 간에는, 전동 팽창 밸브로 이루어지는 주 냉매 개폐 수단(V2)이 설치되어 있고, 주 열교환기(22)를 흐르는 냉매량을 조정할 수 있도록 되어 있다. 수액기(24)는, 냉매액 배관(25) 및 제1 연락 배관군(5)을 통하여 접속 유닛(4)에 접속되어 있다. 냉매액 배관(25)에는, 냉매액의 온도를 측정하기 위한 서미스터(T4)가 설치되어 있다. 주 열교환기(22)의 냉매 가스측은, 제1 전환 수단(V1)에 접속되어 있다. 주 열교환기(22)의 냉매 가스측에는 냉매 가스 온도를 측정하기 위한 서미스터(T5)가 설치되어 있고, 주 열교환기(22)의 냉매액측에는 냉매액 온도를 측정하기 위한 서미스터(T6)가 설치되어 있다.
제1 전환 수단(V1)은, 주 열교환기(22)를 증발기 및 응축기로서 기능시키기 위하여 설치된, 사방 전환 밸브이다. 제1 전환 수단(V1)은, 주 열교환기(22)의 냉매 가스측과, 압축 수단(21)의 흡입측의 어큐뮬레이터(21c)와, 압축 수단(21)의 토출측의 오일 분리기(21d)와, 제1 연락 배관군(5)을 통하여 접속 유닛(4)에 접속되는 제1 냉매 가스 배관(26)에 접속되어 있다. 그리고, 주 열교환기(22)를 응축기로서 기능시킬 때에는, 압축 수단(21)의 토출측과 주 열교환기(22)의 냉매 가스측을 접속하는 것과 함께, 압축 수단(21)의 흡입측의 어큐뮬레이터(21c)와 제1 냉매 가스 배관(26)을 접속할 수 있다. 반대로, 주 열교환기(22)를 증발기로서 기능시킬 때에는, 주 열교환기(22)의 냉매 가스측과 압축 수단(21)의 흡입측의 어큐뮬레이터(21c)를 접속하는 것과 함께, 압축 수단(21)의 토출측과 제1 냉매 가스 배관(26)을 접속할 수 있다.
보조 열교환기(23)는, 주 열교환기(22)에 병렬로 접속된 냉매를 증발 및 응축시키기 위한 열교환기이고, 본 실시예에서는, 주 열교환기(22)와 같이, 플레이트 열교환기를 채용하고 있다. 보조 열교환기(23)의 냉매액측과 수액기(24) 간에는, 전자 밸브로 이루어지는 보조 냉매 개폐 수단(V4)이 설치되어 있다. 보조 열교환기(23)의 냉매 가스측은, 제2 전환 수단(V3)에 접속되어 있다. 보조 열교환기(23)의 냉매 가스측에는 냉매 가스 온도를 측정하기 위한 서미스터(T7)가 설치되어 있고, 보조 냉매 열교환기(23)의 냉매액측에는 냉매액 온도를 측정하기 위한 서미스터(T8)가 설치되어 있다. 그리고, 모든 이용 유닛(3)을 난방 운전할 때에는, 주 열교환기(22) 및 보조 열교환기(23)를 증발기로서 기능시켜, 모든 이용 유닛(3)을 난방 운전할 때의 최대 증발 부하에 대응할 수 있도록 이루어져 있다. 본 실시예에서는, 주 열교환기(22)의 증발 용량을 최대의 증발 부하로부터 보조 열교환기(23)의 용량을 뺀 용량이 되도록 하고 있다.
또한, 열원이 되는 물은, 공기 조화 장치(1)의 외부에 설치된 냉수탑 설비나 보일러 설비로부터 공급되도록 되어 있다. 본 실시예에 있어서, 열원수는, 냉수탑 설비나 보일러 설비로부터의 수입구 배관(29)을 통해서 주 열교환기(22)로 보내지고, 냉매와 열교환된다. 이 열원수는, 수측이 주 열교환기(22)와 직렬로 접속된 보조 열교환기(23)에 보내지고, 냉매와 열교환되도록 되어 있다. 그리고, 주 열교환기(22) 및 보조 열교환기(23)에서 냉매와의 열교환에 사용된 후, 수출구 배관(30)을 통하여 냉수탑 설비나 보일러 설비로 되돌려지도록 되어 있다. 여기서, 각 열교환기(22, 23)의 수입구는 각 열교환기(22, 23)의 상측에 설치되어 있고, 수출구는, 각 열교환기(22, 23)의 하측에 설치되어 있다. 즉, 열원수는, 각 열교환기(22, 23)의 내부를 위로부터 아래를 향하여 흐르게 되어 있다. 또한, 수입구 배관(29)에는 열원수의 입구 온도를 측정하기 위한 서미스터(T9)가 설치되고, 수출구 배관(30)에는 열원수의 출구 온도를 측정하기 위한 서미스터(T10)가 설치되어 있다.
제2 전환 수단(V3)은, 보조 열교환기(23)를 증발기 및 응축기로서 기능시키기 위해서 설치된, 사방 전환 밸브이다. 제2 전환 수단(V3)은, 보조 열교환기(23)의 냉매 가스측과, 압축 수단(21)의 흡입측의 어큐뮬레이터(21c)와, 압축 수단(21)의 토출측의 오일 분리기(21d)와, 압축 수단(21)의 흡입측의 어큐뮬레이터(21c)에 접속된 바이패스 배관(27)에 접속되어 있다. 바이패스 배관(27)은, 모세관(C3)을 구비하고 있다. 그리고, 보조 열교환기(23)를 응축기로서 기능시킬 때에는, 압축 수단(21)의 토출측과 보조 열교환기(23)의 냉매 가스측을 접속한다. 반대로, 보조 열교환기(23)를 증발기로서 기능시킬 때에는, 보조 열교환기(23)의 냉매 가스측과 압축 수단(21)의 흡입측의 어큐뮬레이터(21c)를 접속한다.
② 이용 유닛
복수의 이용 유닛(3)은, 주로, 팬(31, fan)과, 이용측 열교환기(32)와, 이용 측 팽창 수단(V7)을 구비하고 있다. 이들 기기가 냉매 배관에 의하여 접속되어, 이용측 냉매 회로(3a)가 구성되어 있다. 팬(31)은, 공기 조화되는 실내의 공기를 이용 유닛(3) 내로 거두어 들여, 이용측 열교환기(32)와 열교환시킨 후, 실내로 불어내기 위한 기기이다. 이용측 열교환기(32)는, 난방시에는 냉매의 응축기로서 기능하고, 냉방시에는 냉매의 증발기로서 기능하는 열교환기이다. 이용측 팽창 수단(V7)은, 냉방시에 냉매액을 감압하기 위한 전동 팽창 밸브이다. 그리고, 이용측 냉매 회로(3a)는, 제2 연락 배관군(6)을 통하여 접속 유닛(4)에 접속되어 있다.
③ 접속 유닛
복수의 접속 유닛(4)은, 주로, 과냉각 열교환기(41)를 구비하고 있다. 접속 유닛(4)은, 이용 유닛(3)이 냉방 운전을 행할 때에 열원측 냉매 회로(2a)의 냉매액 배관(25)으로부터 제1 연락 배관군(5)을 통하여 공급되는 냉매액을 이용측 냉매 회로(3a)의 이용측 팽창 수단(V7)에 공급하고 이용측 열교환기(32)에서 증발한 냉매 가스를 전자 밸브(V8) 및 제1 연락 배관군(5)을 통해서 제2 냉매 가스 배관(28)으로 되돌릴 수 있어, 이용 유닛(3)이 난방 운전할 때에 열원측 냉매 회로(2a)의 제1 냉매 가스 배관(26)으로부터 제1 냉매 배관군(5) 및 전자 밸브(V9)를 통해서 공급되는 냉매 가스를 이용측 냉매 회로(3a)의 이용측 열교환기(32)에 공급하고 이용측 열교환기(32)에서 응축한 냉매액을 과냉각 열교환기(41) 및 제1 연락 배관군(5)을 통해서 냉매액 배관(25)으로 되돌릴 수 있다. 과냉각 열교환기(41)는, 이용 유닛(3)이 냉난방 동시 운전을 할 때에, 냉매액 배관(25)으로 되돌리는 냉매액의 일부를 감압 배관(42)을 통해서 과냉각 열교환기(41)로 보내고, 냉매액 배관(25)으로 되돌리는 냉매액을 과냉각하기 위한 기기이다. 이 과냉각 열교환기(41)에 도입된 냉매액의 일부는, 열교환에 의하여 증발하고, 제1 연락 배관군(5) 및 제2 냉매 가스 배관(28)을 통해서 열원측 냉매 회로(2a)로 되돌려지도록 이루어져 있다. 감압 배관(42)은, 전자 밸브(V10)와 모세관(C4)이 직렬로 접속되어 있다.
여기서, 제1 연락 배관군(5)은, 열원 유닛(2)의 냉매액 배관(25)과 각 접속 유닛(4)의 과냉각 열교환기(41)를 접속하는 냉매액 연락 배관(5a)과, 열원 유닛(2)의 제1 냉매 가스 배관(26)과 각 접속 유닛(4)의 전자 밸브(V9)를 접속하는 제1 냉매 가스 연락 배관(5b)과, 열원 유닛(2)의 제2 냉매 가스 배관(28)과 각 접속 유닛(4)의 전자 밸브(V8)를 접속하는 제2 냉매 가스 연락 배관(5c)을 구비하고 있다. 제2 연락 배관군(6)은, 접속 유닛(4)의 전자 밸브(V8, V9)와 이용 유닛(3)의 이용측 열교환기(32)를 접속하는 제3 냉매 가스 연락 배관(6a)과, 접속 유닛(4)의 과냉각 열교환기(41)와 이용 유닛(3)의 이용측 팽창 수단(V7)을 접속하는 제2 냉매액 접속 배관(6b)을 구비하고 있다. 상기의 제1 연락 배관군(5)과, 접속 유닛(4)의 냉매 회로와, 제2 연락 배관군(6)에 의하여, 접속 냉매 회로(7)가 구성되어 있다.
이상과 같이, 열원측 냉매 회로(2a)와 이용측 냉매 회로(3a)가 접속 냉매 회로(7)를 통하여 접속되어, 냉난방 동시 운전이 가능한 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로가 구성되어 있다.
(2) 공기 조화 장치의 동작
다음으로, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)의 동작에 대해서 설명한다.
본 실시예의 공기 조화 장치(1)는, 이용 유닛(3)의 냉난방의 부하에 따라, 모든 이용 유닛(3)을 난방 운전하는 난방 운전 모드와, 난방 운전 부하가 작은 경우의 저부하 난방 운전 모드와, 난방 운전을 행하는 이용 유닛(3)과 냉방 운전을 행하는 이용 유닛(3)이 혼재하는 경우의 냉난방 동시 운전 모드와, 모든 이용 유닛(3)을 냉방 운전하는 냉방 운전 모드로 나눌 수 있다.
① 난방 운전 모드
모든 이용 유닛(3)을 난방 운전할 때, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로는, 도 2에 도시하는 바와 같이 구성되어 있다 (냉매의 흐름은, 화살표로 도시).
구체적으로는, 열원 유닛(2)의 열원측 냉매 회로(2a)에 있어서, 제1 전환 수단(V1) 및 제2 전환 수단(V3)을 도 2에 도시하는 바와 같이 전환하는 것과 함께, 주 냉매 개폐 수단(V2) 및 보조 냉매 개폐 수단(V4)을 개방 상태로 하고, 주 열교환기(22) 및 보조 열교환기(23)를 증발기로서 작동시키도록 하고 있다. 이용 유닛(3)의 이용측 냉매 회로(3a)에 있어서, 이용측 팽창 수단(V7)을 개방 상태로 하고, 실내를 난방하기 위하여 각 이용측 열교환기(32)를 냉매의 응축기로서 작동시키도록 하고 있다. 접속 유닛(4)에 있어서, 전자 밸브(V8, V10)를 폐쇄 상태, 전자 밸브(V9)를 개방 상태로 하고 있다.
이와 같은 냉매 회로의 구성에 있어서, 압축 수단(21)으로 압축한 냉매 가스는, 제1 전환 수단(V1), 제1 냉매 가스 배관(26) 및 제1 연락 배관군(5)을 통하여 접속 유닛(4)으로 보내진다. 그리고, 이 냉매 가스는, 전자 밸브(V9)를 통하여 이용측 열교환기(32)로 보내지고, 실내 공기와 열교환하는 것에 의하여 응축하여 냉매액으로 된다. 이 냉매액은, 이용측 팽창 수단(V7)을 통하여 과냉각 열교환기 (41)로 보내진다. 그리고, 이 과냉각된 냉매액은, 냉매액 배관(25), 주 냉매 개폐 수단(V2) 및 보조 냉매 개폐 수단(V4)을 통하여, 주 열교환기(22) 및 보조 열교환기(23)로 보내진다. 주 열교환기(22) 및 보조 열교환기(23)로 보내진 냉매액은, 증발된 후, 제1 전환 수단(V1) 및 제2 전환 수단(V3)을 통하여 압축 수단(21)의 흡입측으로 보내진다.
② 저부하 난방 운전 모드
다음으로, 이용 유닛(3)의 난방 운전의 부하가 작아지면, 열원 유닛(2)측의 증발 부하가 과잉으로 되고, 압축 수단(21) 토출측의 고압측 냉매 압력 (압력 센서(P2))이 상승한다. 이것에 대해서, 도 2의 냉매 회로의 상태에서, 주 냉매 개폐 수단(V2)을 점차 폐쇄하여, 주 열교환기(22)에서의 냉매의 증발량을 저감하여 고압측의 냉매 압력 (압력 센서(P2))의 상승을 막도록 하고 있다.
나아가, 이용 유닛(3)의 난방 운전의 부하가 작아지고, 주 냉매 개폐 수단(V2)이 소정의 개도까지 좁혀진 시점에서, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로를 도 3에 도시하는 바와 같이 전환한다 (냉매의 흐름은, 화살표로 도시).
구체적으로는, 열원 유닛(2)의 열원측 냉매 회로(2a)에 있어서, 보조 냉매 개폐 수단(V4)의 작동을 중단시켜 보조 열교환기(23)를 정지한 후, 제2 전환 수단(V3)을 도 3과 같이 전환하고, 재차, 보조 냉매 개폐 수단(V4)을 개방 상태로 할 때 응축기로서 작동시키는 것이 가능하도록 해 둔다.
이와 같은 냉매 회로의 구성에 있어서, 보조 열교환기(23)의 정지에 수반하여 냉매의 증발량이 단계적으로 감소하기 때문에, 압축 수단(21)의 토출측의 냉매 압력은 저하하는 경향으로 된다. 이것에 대해서, 주 냉매 개폐 수단(V2)이 열려 주 열교환기(22)의 냉매의 증발량을 증가시키려고 한다. 이것에 의하여, 열원 유닛(2)의 증발 부하와 이용 유닛(3)의 난방 부하의 균형이 맞추어져서, 압축 수단(21)의 토출측의 냉매 압력이 안정된다.
나아가, 이용 유닛(3)의 난방 운전의 부하가 작아지면 (예를 들면, 3대의 이용 유닛(3) 중 1대를 정지하는 경우), 열원 유닛(2)측의 증발 부하가 과잉으로 되어, 고압측의 냉매 압력이 상승하는 경향이 된다. 이것에 대해서, 재차, 주 냉매 개폐 수단(V2)의 개도를 좁혀, 주 열교환기(22)의 냉매의 증발량을 감소시켜, 고압측의 냉매 압력의 상승을 막는다. 그리고, 재차, 주 냉매 개폐 수단(V2)이 소정의 개도까지 좁혀진 시점에서, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로를 도 4에 도시하는 바와 같이 전환한다 (냉매의 흐름은, 화살표로 도시).
구체적으로는, 열원 유닛(2)의 열원측 냉매 회로(2a)에 있어서, 보조 냉매 개폐 수단(V4)을 개방 상태로 하고, 압축 수단(21)의 토출의 냉매 가스의 일부를 제2 전환 수단(V3)을 통하여 보조 열교환기(23)로 보내, 응축기로서 작동시킨다. 이용 유닛(3)은, 1대만을 난방 운전으로 하고, 다른 2대를 이용측 팽창 수단(V7), 전자 밸브(V9)의 작동을 중단시켜서 정지한다.
이러한 냉매 회로의 구성에 있어서, 보조 열교환기(23)를 응축기로서 작동시키는 것에 의하여 냉매의 응축량이 단계적으로 증가하고, 상대적으로 증발량이 감소하기 때문에, 압축 수단(21)의 토출측의 냉매 압력은, 저하하는 경향으로 된다. 이것에 대해서, 주 냉매 개폐 수단(V2)이 열려 주 열교환기(22)의 냉매의 증발량을 증가시키려고 한다. 이것에 의하여, 열원 유닛(2)의 증발 부하와 이용 유닛(3)의 난방 부하의 균형이 맞추어져서, 압축 수단(21)의 토출측의 냉매 압력을 안정시킬 수 있다. 그 후, 이용 유닛(3)의 난방 운전의 부하가 한층 더 작아지면 (예를 들면, 3대의 이용 유닛(3) 중 2대를 정지하는 경우), 재차 주 냉매 개폐 수단(V2)의 개도를 좁혀 주 열교환기(22)의 냉매의 증발량을 감소시켜, 이용 유닛(3)의 난방 부하와 열원 유닛(2)의 증발 부하의 균형을 맞춘다.
③ 냉난방 동시 운전 모드
여기에서는, 3대의 이용 유닛(3) 중, 1대가 냉방 운전을 행하고, 또한, 다른 2대가 난방 운전을 행하는 경우에 대해서 설명한다. 이 운전 모드에 있어서는, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로를 도 5에 도시하는 바와 같이 구성한다 (냉매의 흐름은, 화살표로 도시).
구체적으로는, 열원 유닛(2)의 열원측 냉매 회로(2a)에 있어서, 주 열교환기(22)를 증발기로서 작동시키고, 또한, 보조 열교환기(23)를 응축기로서 작동시키고 있는 도 4의 저부하 난방 운전 모드의 냉매 회로의 구성과 같다. 이용 유닛(3)에 대해서는, 냉방 운전을 행하는 이용 유닛(3)의 이용측 냉매 회로(3a)는, 이용측 팽창 수단(V7)이 감압 밸브로서 작동하고, 실내를 냉방하기 위해서 각 이용측 열교환기(32)를 냉매의 증발기로서 작동시키는 것이 가능하도록 되어 있다. 접속 유닛(4)의 냉매 회로에 있어서, 전자 밸브(V8)는 개방 상태, 전자 밸브(V9, V10)는 폐쇄 상태로 되어 있다.
이와 같은 냉매 회로의 구성에 있어서, 압축 수단(21)으로 압축된 냉매 가스 는, 제1 전환 수단(V1), 제1 냉매 가스 배관(26) 및 제1 연락 배관군(5)을 통하여 접속 유닛(4)으로 보내지는 부분과, 제2 전환 수단(V3)을 통하여 보조 열교환기(23)로 보내지는 부분으로 나뉘어진다. 그리고, 접속 유닛(4)으로 보내지는 냉매 가스는, 전자 밸브(V9)를 통하여 난방 운전하는 2대의 이용 유닛(3)의 이용측 냉매 회로(3a)의 이용측 열교환기(32)로 보내지고, 실내 공기와 열교환하는 것에 의하여 응축해서 냉매액으로 된다. 이 냉매액은, 이용측 팽창 수단(V7)을 통하여 과냉각 열교환기(41)로 보내지고, 과냉각 열교환기(41)에서 과냉각된다. 그리고, 이 과냉각된 냉매액은, 냉매액 배관(25) 및 주 냉매 개폐 수단(V2)을 통하여, 주 열교환기(22)로 보내진다. 또한, 과냉각 열교환기(41)에서 과냉각된 냉매액의 일부는, 감압 배관(42)에서 감압된 후, 과냉각 열교환기(41)로 보내져 열교환하여 증발되고, 제1 연락 배관군(5) 및 제2 냉매 가스 배관(28)을 통하여 압축 수단(21)의 흡입측으로 보내진다. 보조 열교환기(23)로 보내진 냉매 가스는, 보조 열교환기(23)에서 응축된 후, 보조 냉매 개폐 수단(V4)을 통하여 주 열교환기(22)의 액측으로 합류한다. 그리고, 합류한 냉매액은, 주 열교환기(22)에서 증발된 후, 제1 전환 수단(V1)을 통하여 압축 수단(21)의 흡입측으로 보내진다. 한편, 냉방 운전을 행하는 이용 유닛(3)의 이용측 냉매 회로(3a)에서는, 다른 난방 운전을 행하고 있는 2대의 이용측 냉매 회로(3a)에서 응축되어 냉매액 배관(25)을 통해서 열원측 냉매 회로(2a)로 되돌려지는 냉매액의 일부를 이용 유닛(3)의 이용측 냉매 회로(3a)의 이용측 팽창 수단(V7)을 통하여 이용측 열교환기(32)로 보내, 실내 공기와 열교환하는 것에 의하여 증발해서 냉매 가스로 된다. 이 냉매 가스는, 전자 밸브(V8)를 통하 여 제2 냉매 가스 배관(28)으로 되돌려진다.
④ 냉방 운전 모드
모든 이용 유닛(3)을 냉방 운전할 때, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로는, 도 6에 도시하는 바와 같이 구성되어 있다 (냉매의 흐름은, 화살표로 도시).
구체적으로는, 열원 유닛(2)의 열원측 냉매 회로(2a)에 있어서, 제1 전환 수단(V1) 및 제2 전환 수단(V3)을 도 6에 도시하는 바와 같이 전환하는 것과 함께, 주 냉매 개폐 수단(V2) 및 보조 냉매 개폐 수단(V4)을 개방 상태로 하고, 주 열교환기(22) 및 보조 열교환기(23)를 응축기로서 작동시키고 있다. 이용 유닛(3)의 이용측 냉매 회로(3a)에 있어서, 이용측 팽창 수단(V7)을 개방 상태로 하고, 실내를 냉방하기 위해서 각 이용측 열교환기(32)를 냉매의 증발기로서 작동시키도록 하고 있다. 접속 유닛(4)의 냉매 회로에 있어서, 전자 밸브(V8)를 개방 상태, 전자 밸브(V9, V10)를 폐쇄 상태로 하고 있다.
이와 같은 냉매 회로의 구성에 있어서, 압축 수단(21)에서 압축된 냉매 가스는, 제1 전환 수단(V1) 및 제2 전환 수단(V3)을 통하여 주 열교환기(22) 및 보조 열교환기(23)로 보내져 응축된다. 그리고, 이 냉매액은, 냉매액 배관(25) 및 제1 연락 배관군(5)을 통하여 접속 유닛(4)으로 보내진다. 그리고, 이 냉매액은, 이용측 팽창 수단(V7)에서 감압된 후, 이용측 열교환기(32)로 보내지고, 실내 공기와 열교환하는 것에 의하여 증발해서 냉매 가스로 된다. 이 냉매 가스는, 전자 밸브(V8) 및 제2 냉매 가스 배관(28)을 통하여 압축 수단(21)의 흡입측으로 보내진다.
(3) 공기 조화 장치의 특징
본 실시예의 공기 조화 장치(1)에는, 이하와 같은 특징이 있다.
① 보조 열교환기를 증발기로서 기능시키는 것이 가능한 냉매 회로의 구성
본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 종래, 응축기로서만 사용된 보조 열교환기를 증발기로서 사용하고 있다 (도 2 참조). 구체적으로는, 제2 전환 수단(V3)을 설치하고, 보조 열교환기(23)를 증발기 및 응축기로서 전환하는 것이 가능하도록 이루어져 있다. 이것에 의하여, 난방 운전시 또는 냉난방 동시 운전시와 같이 주 열교환기(22)가 증발기로서 작동하는 경우에, 보조 열교환기(23)를 증발기로서 기능시키는 것이 가능하게 되어, 모든 이용 유닛(3)을 난방 운전할 때에 필요한 최대의 증발 부하를 주 열교환기(22)의 증발 용량과 보조 열교환기(23)의 증발 용량의 합계 증발 용량에 따라 대응시키도록 설계할 수 있다. 즉, 종래와 같이, 주 열교환기(22)의 증발 용량만에 따라, 모든 이용 유닛(3)을 난방 운전할 때의 증발 부하에 대응할 필요가 없어지기 때문에, 주 열교환기(22)의 증발 용량을 작게 하여, 주 냉매 개폐 수단(V2)에 의하여 조절할 수 있는 증발 부하의 하한치를 작게 할 수 있다. 이것에 의하여, 열원 유닛(2)의 증발 부하의 조절 범위가 넓어지고, 난방 운전 또는 냉난방 동시 운전시의 이용 유닛(3)의 난방 부하와 열원 유닛(2)의 증발 부하의 열수지의 최적화가 가능하게 된다.
또한, 주 열교환기(22)의 증발 용량을 작게 하는 것에 의하여, 주 열교환기 및 보조 열교환기의 합계 열교환 용량이 종래의 열원 유닛의 합계 열교환 용량보다 작아지고 있다. 이것에 의하여, 장치의 비용 저감 및 공간 절약화도 도모할 수 있다.
② 주 열교환기의 수측과 보조 열교환기의 수측을 직렬로 접속한 구성
본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 주 열교환기(22)의 냉매측과 보조 열교환기(23)의 냉매측은 병렬로 접속되어 있지만, 수측은 직렬로 접속되어 있다. 이것에 의하여, 주 열교환기(22)만이 운전하고 있도록 한 경우에도, 충분한 수량을 확보할 수 있다.
③ 주 열교환기 및 보조 열교환기의 수입구를 상측에 설치한 구조
본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 각 열교환기(22, 23)가 상측에 수입구가 설치되고, 하측에 수출구가 설치된 구조를 가지고 있기 때문에, 물을 각 열교환기(22, 23) 위로부터 아래를 향하여 흐르게 할 수 있다. 이것에 의하여, 물에 포함되는 부식 성분 등이 열교환기(22, 23) 내에 체류하기 어려워져, 스케일의 발생을 억제할 수 있다.
④ 주 열교환기 및 보조 열교환기를 플레이트 열교환기로 한 구성
본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 열교환기(22, 23)에 플레이트 열교환기를 채용하고 있기 때문에, 이중관식 열교환기 등을 이용하는 경우에 비해, 열원 유닛(2)을 컴팩트하게 할 수 있다.
［제2 실시예］
도 7은, 본 발명의 제2 실시예의 공기 조화 장치(101)의 냉매 회로의 주요부를 도시하는 도면이다.
공기 조화 장치(101)의 기본적인 구성은, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)와 같고, 제1 실시예에 있어서 보조 냉매 개폐 수단(V4)으로서 전자 밸브를 채용하고 있던 것을 냉매 유량의 제어가 가능한 전동 팽창 밸브로 변경하고 있는 점만이 다르다. 따라서, 본 실시예의 공기 조화 장치(101)는, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)의 특징과 같은 특징을 가짐과 함께, 이하와 같은 특징을 가지고 있다.
본 실시예의 공기 조화 장치(101)에서는, 열원측 냉매 회로(102a)의 보조 냉매 개폐 수단(V104)에 냉매 유량의 제어가 가능한 전동 팽창 밸브를 채용하고 있기 때문에, 보조 열교환기(23)의 증발량·응축량을 연속적으로 조절할 수 있다. 이것에 의하여, 보조 열교환기(23)의 작동·정지에 따른 스텝적인 냉매의 증발량·응축량의 변화를 작게 하여 압축 수단(21)의 토출측의 압력 변동을 억제할 수 있다.
［제3 실시예］
도 8은, 본 발명의 제3 실시예의 공기 조화 장치(201)의 냉매 회로의 주요부를 도시하는 도면이다.
공기 조화 장치(201)는, 제1 실시예의 냉난방 동시기용의 열원 유닛(2)을 냉난방 전환기용의 열원 유닛으로서 사용한 것이다. 여기서, 열원 유닛(2) 및 이용 유닛(3)의 구성은, 제1 실시예와 같다. 또한, 냉난방 동시기용의 접속 유닛(4)은, 삭제되어 있다. 그리고, 열원 유닛(2)의 제1 냉매 가스 배관(26)과 이용 유닛(3)의 이용측 열교환기(32)가 접속 냉매 회로(207)를 통하여 접속되고, 열원 유닛(2)의 냉매액 배관(25)과 이용 유닛(3)의 이용측 팽창 수단(V7)이 접속 냉매 회로(207)를 통하여 접속되어 있다. 여기에서는, 제2 냉매 가스 배관(28)은, 냉난방 전환기에는 불필요하기 때문에 사용되고 있지 않다.
공기 조화 장치(201)의 열원 유닛(2)에서는, 종래, 응축기로서만 사용되고 있는 보조 열교환기(23)를 증발기로서도 사용 가능하다. 이 때문에, 이 열원 유닛(2)에서는, 종래의 냉난방 동시기용의 열원 유닛과 같이, 주 열교환기를 응축기로서 작동시키면서 압축 수단의 토출 냉매 가스를 제1 냉매 가스 배관에 공급하는 운전을 행할 필요가 없고, 주 열교환기(22)를 응축기로서 작동시키는 것과 함께 보조 열교환기(23)를 증발기로서 작동시켜 열원 유닛(2)의 부하를 조절할 수 있다. 이 때문에, 이 열원 유닛(2)에서는, 종래의 열원 유닛의 제1 냉매 가스 배관에 있어서, 설치되어 있던 역지 밸브가 불필요하다 (도 9 참조).
이것에 의하여, 이 공기 조화 장치의 열원 유닛(2)은, 제1 냉매 가스 배관(26)에는 접속 냉매 회로(207)로부터의 냉매 가스를 제1 전환 수단(V1)으로 흐르게 하는 것이 가능하고, 또한, 제1 전환 수단(V1)으로부터의 냉매 가스를 접속 냉매 회로(207)로 흐르게 하는 것이 가능하게 되어 있어, 제1 냉매 가스 배관(26)을 냉난방 전환기용의 냉매 가스 배관으로서 사용할 수 있기 때문에, 냉난방 전환 운전용의 공기 조화 장치 및 냉난방 동시 운전용의 공기 조화 장치의 어느 쪽에도 사용 가능하게 되어 있다.
［제4 실시예］
도 10은, 본 발명의 제4 실시예의 공기 조화 장치(301)의 냉매 회로의 주요부를 도시하는 도면이다.
공기 조화 장치(301)는, 제3 실시예의 공기 조화 장치(201)에 있어서, 냉난방 전환기로서 사용되고 있던 복수의 이용 유닛의 일부를 냉방 전용기로서 사용한 것이다. 여기서, 열원 유닛(2) 및 이용 유닛의 구성은, 제3 실시예와 같지만, 냉 방 전용기로 되는 이용 유닛에 대해서는, 그 부호를 300번대 (즉, 이용 유닛(303))로 하고 있다.
구체적으로, 냉방 전용기로 되는 이용 유닛(303)을 제외한 이용 유닛(3)에 대해서는, 열원 유닛(2)의 제1 냉매 가스 배관(26)과 이용 유닛(3)의 이용측 열교환기(32)가 접속 냉매 회로(307)를 통하여 접속되고, 열원 유닛(2)의 냉매액 배관(25)과 이용 유닛(3)의 이용측 팽창 수단(V7)이 접속 냉매 회로(307)를 통하여 접속되어 있다. 한편, 이용 유닛(303)에 대해서는, 열원 유닛(2)의 제2 냉매 가스 배관(28)과 이용 유닛(3)의 이용측 열교환기(332)가 접속 냉매 회로(307)를 통하여 접속되고, 열원 유닛(2)의 냉매액 배관(25)과 이용 유닛(303)의 이용측 팽창 수단(V307)이 접속 냉매 회로(307)를 통하여 접속되어 있다. 즉, 본 실시예의 공기 조화 장치(301)에서는, 냉방 전용기로서 사용하는 이용 유닛(303)을 제1 냉매 가스 배관(26)이 아닌, 제2 냉매 가스 배관(28)에 접속하고 있는 점이 제3 실시예와 다르다.
이 공기 조화 장치(301)에서는, 도 10의 냉매 회로에 붙여진 냉매의 흐름을 도시하는 화살표와 같이, 이용 유닛(3)의 난방 운전을 행하는 것과 함께, 이용 유닛(303)의 냉방 운전을 행할 수 있다. 구체적으로는, 이용 유닛(3)에 있어서는, 제1 냉매 가스 배관(26)을 통하여, 이용 유닛(3)의 이용측 냉매 회로(3a)에 고압의 냉매 가스를 공급하고, 이용측 열교환기(32)에서 냉매를 응축시키는 것과 함께 실내 공기를 가열하고, 응축된 냉매액을 냉매액 배관(25)으로 되돌리는 운전을 행한다. 이용 유닛(303)에 있어서는, 냉매액 배관(25) 또는 접속 냉매 회로(307)를 통 하여, 이용 유닛(303)의 이용측 냉매 회로(303a)에 냉매액을 공급하고, 이용측 열교환기(332)에서 냉매를 증발시키는 것과 함께 실내 공기를 냉각하여, 증발된 저압의 냉매 가스를 제2 냉매 가스 배관(28)으로 되돌리는 운전을 행한다.
이와 같이, 본 실시예의 공기 조화 장치(301)에서는, 제1 실시예의 접속 유닛(4)을 사용하는 일 없이, 이용 유닛(3, 303)의 냉난방 동시 운전을 행하는 것이 가능하기 때문에, 냉난방 전환을 위한 밸브 조작 (예를 들면, 제1 실시예에서의 (V8, V9, V10)의 조작)이 불필요하게 되어, 냉난방 전환 조작의 시간을 단축할 수 있다. 또한, 공기 조화 장치(301)의 기동시의 밸브 조작도 줄일 수 있기 때문에, 기동 시간도 단축할 수 있다.
나아가, 빌딩 등의 건물에 공기 조화 장치를 설치하는 경우에, 서버 룸에 설치되는 이용 유닛을 냉방 전용기로서 사용하는 일이 있지만, 이러한 경우에도, 이용 유닛(303)과 같이, 이용 유닛을 열원 유닛(2)의 액 냉매 배관(25) 및 제2 냉매 가스 배관(28)에 접속하는 것만으로, 다른 이용 유닛의 운전 상태에 관계없이, 상시, 냉방 운전을 행하는 것이 가능한 냉방 전용기로서 사용할 수 있다.
［다른 실시예］
이상, 본 발명의 실시예에 대해서 도면에 근거하여 설명하였지만, 구체적인 구성은, 이들 실시예에 한정되는 것이 아니라, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 가능하다.
예를 들면, 제1 및 제2 실시예에서는, 냉난방 동시기의 냉매 회로에 대해서 설명하였지만, 접속 유닛을 포함하지 않는 냉난방 전환기에서도 동일한 효과를 얻 을 수 있다.
본 발명을 이용하면, 제2 전환 수단을 설치하여 보조 열교환기를 증발기로서도 작동할 수 있도록 하고 있기 때문에, 종래의 냉난방 동시기용의 열원 유닛의 제1 냉매 가스 배관에 설치되어 있던 역지 밸브를 삭제할 수 있다. 이것에 의하여, 냉난방 전환 운전용의 공기 조화 장치 및 냉난방 동시 운전용의 공기 조화 장치의 어느 쪽에도 사용 가능한 열원 유닛을 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 복수의 이용측 냉매 회로(3a, 303a)에 접속 냉매 회로(7, 207, 307)를 통하여 접속되는 열원측 냉매 회로(2a, 102a)를 구비한 공기 조화 장치의 열원 유닛(2, 102)에 있어서,
    냉매 가스를 압축하기 위한 압축 수단(21)과,
    냉매의 증발기 및 응축기로서 기능하는 주 열교환기(22)와,
    상기 주 열교환기(22)에 병렬로 접속되어, 냉매의 증발기 및 응축기로서 기능하는 보조 열교환기(23)와,
    상기 접속 냉매 회로(7, 207, 307)에 접속되는 냉매액 배관(25)과,
    상기 접속 냉매 회로(7, 207, 307)에 접속되는 제1 냉매 가스 배관(26)과,
    상기 접속 냉매 회로(7)로부터의 냉매 가스를 상기 압축 수단(21)의 흡입측으로 보내기 위한 제2 냉매 가스 배관(28)과,
    상기 냉매액 배관(25)과 상기 주 열교환기(22) 간에 접속된 주 냉매 개폐 수단(V2)과,
    상기 냉매액 배관(25)과 상기 보조 열교환기(23) 간에 접속된 보조 냉매 개폐 수단(V4)과,
    상기 주 열교환기(22)의 냉매 가스측을 상기 압축 수단(21)의 토출측에 접속함과 함께 상기 압축 수단(21)의 흡입측을 상기 제1 냉매 가스 배관(26)에 접속하여 저압의 냉매 가스를 압축 수단(21)으로 흡입시키는 상태와, 상기 주 열교환기 (22)의 냉매 가스측을 상기 압축 수단(21)의 흡입측에 접속함과 함께 상기 압축 수단(21)의 토출측을 상기 제1 냉매 가스 배관(26)에 접속하여 고압의 냉매 가스를 압축 수단(21)으로부터 토출시키는 상태로 전환 가능한 제1 전환 수단(V1)과,
    상기 보조 열교환기(23)의 냉매 가스측을 상기 압축 수단(21)의 토출측에 접속하는 상태와, 상기 보조 열교환기(23)의 냉매 가스측을 상기 압축 수단(21)의 흡입측에 접속하는 상태로 전환 가능한 제2 전환 수단(V3)을 구비하고,
    상기 제1 냉매 가스 배관(26)은, 상기 접속 냉매 회로(7, 207, 307)로부터의 냉매 가스를 상기 제1 전환 수단(V1)으로 흐르게 하는 것이 가능하고, 또한, 상기 제1 전환 수단(V1)으로부터의 냉매 가스를 상기 접속 냉매 회로(7, 207, 307)로 흐르게 하는 것이 가능한,
    공기 조화 장치의 열원 유닛(2, 102).
  2. 제1항에 기재된 열원 유닛(2, 102)의 열원측 냉매 회로(2a, 102a)와,
    이용측 열교환기(32)와 이용측 팽창 수단(V7)을 포함하는 복수의 이용측 냉매 회로(3a)와,
    상기 열원측 냉매 회로(2a, 102a)와 상기 이용측 냉매 회로(3a)를 접속하기 위한 접속 냉매 회로(7)를 구비하고,
    상기 열원측 냉매 회로(2a, 102a)의 냉매액 배관(25)은, 상기 접속 냉매 회로(7)를 통하여 상기 이용측 팽창 수단(V7)의 냉매액측에 접속되어 있고,
    상기 열원측 냉매 회로(2a, 102a)의 제1 냉매 가스 배관(26)은, 고압의 냉매 가스를 상기 접속 냉매 회로(7)를 통하여 상기 이용측 열교환기(32)의 냉매 가스측으로 보내는 것이 가능하도록 접속되어 있으며,
    상기 열원측 냉매 회로(2a, 102a)의 제2 냉매 가스 배관(28)은, 상기 접속 냉매 회로(7)를 통하여 저압의 냉매 가스를 상기 이용측 냉매 회로(3a)로부터 열원측 냉매 회로(2a, 102a)로 되돌리는 것이 가능하도록 접속되어 있는,
    공기 조화 장치(1, 101).
  3. 제1항에 기재된 열원 유닛(2, 102)의 열원측 냉매 회로(2a, 102a)와,
    이용측 열교환기(32)와 이용측 팽창 수단(V7)을 포함하는 복수의 이용측 냉매 회로(3a)와,
    상기 열원측 냉매 회로(2a, 102a)와 상기 이용측 냉매 회로(3a)를 접속하기 위한 접속 냉매 회로(207)를 구비하고,
    상기 열원측 냉매 회로(2a, 102a)의 냉매액 배관(25)은, 상기 접속 냉매 회로(207)를 통하여, 상기 이용측 냉매 회로(3a)의 상기 이용측 팽창 수단(V7)의 냉매액측에 접속되어 있고,
    상기 열원측 냉매 회로(2a, 102a)의 제1 냉매 가스 배관(26)은, 상기 접속 냉매 회로(207)를 통하여, 상기 이용측 냉매 회로(3a)의 상기 이용측 열교환기(32)에 접속되어 있으며,
    상기 열원측 냉매 회로(2a, 102a)의 제2 냉매 가스 배관(28)은, 상기 접속 냉매 회로(207)에 접속되어 있지 않아, 냉매 가스가 흐르지 않도록 되어 있는,
    공기 조화 장치(201).
  4. 제1항에 기재된 열원 유닛(2, 102)의 열원측 냉매 회로(2a, 102a)와,
    이용측 열교환기(32, 332)와 이용측 팽창 수단(V7, V307)을 포함하는 복수의 이용측 냉매 회로(3a, 303a)와,
    상기 열원측 냉매 회로(2a, 102a)와 상기 이용측 냉매 회로(3a, 303a)를 접속하기 위한 접속 냉매 회로(307)를 구비하고,
    상기 열원측 냉매 회로(2a, 102a)의 냉매액 배관(25)은, 상기 접속 냉매 회로(307)를 통하여, 상기 각 이용측 냉매 회로(3a, 303a)의 상기 이용측 팽창 수단(V7, V307)의 냉매액측에 각각 접속되어 있고,
    상기 열원측 냉매 회로(2a, 102a)의 제2 냉매 가스 배관(28)은, 상기 접속 냉매 회로(307)를 통하여, 상기 복수의 이용측 냉매 회로의 일부(303a)의 이용측 열교환기(332)에 접속되어 있으며,
    상기 열원측 냉매 회로(2a, 102a)의 제1 냉매 가스 배관(26)은, 상기 접속 냉매 회로(307)를 통하여, 상기 다른 이용측 냉매 회로(3a)의 상기 이용측 열교환기(32)에 접속되어 있는,
    공기 조화 장치(301).
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    주 열교환기(22) 및 보조 열교환기(23)는, 물을 열원으로서 냉매와 열교환하는 열교환기이고,
    상기 주 열교환기(22)의 수측과 상기 보조 열교환기(23)의 수측은, 직렬로 접속되어 있는,
    공기 조화 장치(1, 101, 201, 301).
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    주 열교환기(22) 및 보조 열교환기(23)의 상측에는 열원수의 입구가 설치되어 있고, 상기 주 열교환기(22) 및 상기 보조 열교환기(23)의 하측에는 열원수의 출구가 설치되어 있는,
    공기 조화 장치(1, 101, 201, 301).
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