KR100597145B1

KR100597145B1 - 공기 조화 장치

Info

Publication number: KR100597145B1
Application number: KR20050039539A
Authority: KR
Inventors: 게이 아까쯔까; 료오따 히라따
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-07-06
Also published as: DE602005010159D1; CN1734214A; CN100462649C; JP2006046755A; JP4565923B2; EP1624260A2; EP1624260B1; EP1624260A3; KR20060047781A

Abstract

본 발명의 과제는 왁스 3방 밸브를 이용하지 않고 냉각수의 온도를 제어 가능하게 하는 것이다.

냉매 회로에 보조 증발기(15)를 설치하는 동시에, 냉각수 회로에는 엔진(31)을 경유한 냉각수가 라디에이터(20)를 경유하여 냉각수 펌프(39)로 환류하는 주냉각 경로와, 엔진(31)을 경유한 냉각수가 보조 증발기(15)를 경유하여 냉각수 펌프(39)로 환류하는 부냉각 경로와, 냉각수를 주냉각 경로와 부냉각 경로로 가르는 전동 3방 밸브(37)를 설치하고, 냉각수의 수온이 목표 온도보다도 낮은 경우에 냉각수의 수온과 목표 온도의 온도 차를 기초로 하여 냉각수를 주냉각 경로 및 부냉각 경로의 양방, 혹은 냉각수의 전량을 부냉각 경로로 가르는 동시에, 냉각수 펌프(39)의 회전수를 낮게 하도록 하였다.

왁스 3방 밸브, 보조 증발기, 라디에이터, 냉각수 펌프, 엔진

Description

공기 조화 장치{AIR CONDITIONER}

도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 공기 조화 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.

도2는 냉각 수온 유지 제어를 설명하기 위한 도면.

도3은 냉각 수온 유지 제어를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 실내 유닛

3 : 실외 유닛

7 : 실내 열교환기

15 : 보조 증발기

19 : 실외 열교환기

20 : 라디에이터(공기 열교환기)

31 : 엔진

37 : 전동식 3방 밸브

39 : 냉각수 펌프

61 : 제어 유닛

100 : 공기 조화 장치

[문헌 1] JP 2003-232582 A

본 발명은 압축기가 가스 엔진에 의해 구동되는 가스 히트 펌프식 공기 조화 장치에 관한 것으로, 특히 가스 엔진을 냉각하는 냉각수의 수온을 유지하기 위한 기술에 관한 것이다.

종래부터, 내연 기관인 가스 엔진에 의해 구동되는 압축기, 4방 밸브, 실외 열교환기 및 실내 열교환기를 접속하여 이루어지는 냉매 회로와, 냉각수 펌프에 의해 냉각수를 상기 엔진으로 송입하여 가스 엔진을 냉각하는 냉각수 회로를 구비한 가스 히트 펌프식 공기 조화 장치가 알려져 있다(예를 들어, 문헌 1 참조).

또한, 상기 공기 조화 장치에 있어서는 냉각 수온이 소정 온도 이하가 된 경우 등에 냉각 수온을 상승시키도록 냉각수의 엔진 출구측과 냉각수 펌프의 흡입측을 단락시키고, 냉각수가 실외 열교환기를 경유하지 않도록 하기 위한 왁스 3방 밸브(자동 온도 조절 밸브)를 엔진의 출구측에 설치하여 냉각 수온을 제어하도록 한 것이 알려져 있다.

그러나, 종래의 기술에 있어서는, 냉각수의 온도 제어에 왁스 3방 밸브를 이용하므로, 비용이 높아지게 되는 문제가 있었다. 또한, 왁스 3방 밸브에 의한 냉 각수의 온도 제어에서는 냉각수의 온도를 충분히 제어할 수 없게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 왁스 3방 밸브를 이용하지 않고 냉각수의 온도를 제어할 수 있는 공기 조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 엔진에 의해 구동되는 압축기, 4방 밸브, 실외 열교환기 및 실내 열교환기를 접속하여 이루어지는 냉매 회로와, 냉각수 펌프에 의해 냉각수를 엔진으로 송입하여 상기 엔진을 냉각하는 냉각수 회로를 구비한 공기 조화 장치에 있어서, 상기 냉매 회로에 상기 엔진의 냉각수가 순환하는 보조 증발기를 설치하는 동시에, 상기 냉각수 회로에는 상기 엔진을 경유한 냉각수가 상기 실외 열교환기를 경유하여 상기 냉각수 펌프로 환류하는 주냉각 경로와, 상기 엔진을 경유한 냉각수가 상기 보조 증발기를 경유하여 상기 냉각수 펌프로 환류하는 부냉각 경로와, 상기 냉각수를 상기 주냉각 경로와 상기 부냉각 경로로 가르는 전동 3방 밸브를 설치하고, 상기 냉각수의 수온이 목표 온도보다도 낮은 경우에 상기 냉각수의 수온과 목표 온도의 온도 차를 기초로 하여 상기 전동 3방 밸브를 제어함으로써, 상기 냉각수를 상기 주냉각 경로 및 상기 부냉각 경로의 양방, 혹은 상기 냉각수의 전량을 상기 부냉각 경로로 가르는 동시에, 상기 냉각수 펌프의 회전수를 낮게 하도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 발명에 있어서, 상기 냉각수의 수온이 목표 온도보다 도 높은 경우에는 냉각수의 온도와 목표 온도의 온도 차를 기초로 하여 상기 냉각수 펌프의 회전수를 높게 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 부냉각 경로에 상기 부냉각 경로를 흐르는 냉각수를 분류하고, 상기 보조 증발기를 바이패스시키는 바이패스 경로를 마련한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 냉매 회로는 상기 실외 열교환기를 경유하여 상기 보조 증발기로 유입하는 냉매의 유량을 가변하는 팽창 밸브를 구비하고, 상기 냉각수의 수온이 목표 온도보다도 낮은 경우에는 상기 팽창 밸브를 조여 상기 보조 증발기로 유입하는 냉매의 유량을 줄이도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시 형태를 도면을 기초로 하여 상세하게 설명한다.

도1은 가스 히트 펌프식 공기 조화기(100)의 개략 구성도로, 도면 중에 있어서, 냉매 회로를 굵은 일점쇄선으로 나타내고, 냉각수 회로를 굵은 실선으로 나타낸다. 공기 조화기(100)는 실내 유닛(1)과 실외 유닛(3)을 갖고, 실내 유닛(1)에는 분류기(5)가 부설된 실내 열교환기(7)나 팬(9) 등이 설치되어 있다. 또한, 실외 유닛(3)측에는 냉매 회로의 요소 부품으로서, 압축기(11), 전자식 4방 밸브(13), 보조 증발기(서브 증발기)(15), 분류기(17)가 부설된 실외 열교환기(19), 팬(21), 팽창 밸브(71) 등이 설치되고, 냉각수 회로의 요소 부품으로서 엔진(31), 배기 열교환기(33), 전동 3방 밸브(37), 전동식 AC 펌프인 냉각수 펌프(39), 라디에이터(공기 열교환기)(20) 등이 설치되어 있다. 도면 중, 부호 43은 배기 열교환기 (33) 내에 접속된 배기관, 45는 냉각수 펌프(39)의 회전수 제어에 제공되는 인버터, 47은 팬(21)을 구동하는 팬 모터, 49는 엔진(31)과 압축기(11)를 연결하는 가요성 커플링이다. 상기 팽창 밸브(71)는 실내 열교환기(7)로부터 실외 열교환기(19)를 향해 환류하는 냉매의 유량을 조정하는 것이고, 또한 라디에이터(20)는 냉각수의 방열을 행하는 것이다. 이 라디에이터(20)는 실외 열교환기(19)로의 열영향을 억제하기 위해, 실외 열교환기(19)에 대해 팬(21)의 하류에 배치된다.

실외 유닛(3)의 내부에는 4방 밸브(13), 전동 3방 밸브(37), 인버터(45), 팬 모터(47) 등을 구동 제어하는 제어 유닛(61)이 설치되어 있다. 제어 유닛(61)은 CPU를 비롯하여 입출력 인터페이스나 ROM, RAM, 타이머 카운터 등으로 구성되어 있고, 그 입력 인터페이스에는 엔진(31)의 출구측의 냉각수 배관(87)에 설치된 수온 센서(63), 실외 열교환기(19)에 부착된 열교환 온도 센서(65), 배기관(43)에 설치된 배기온 센서(67), 외벽면에 부착된 외기 온도 센서(69) 등이 접속되어 있다. 또한, 제어 유닛(61)은 실내 유닛(1)측의 도시하지 않은 제어 유닛과 접속되어 있고, 서로 신호를 주고 받는다.

계속해서 냉매의 흐름에 대해 설명하면, 난방 운전 시에 있어서는 냉매 배관(71)으로부터 실외 유닛(3)측으로 액냉매가 유입하고, 팽창 밸브(72), 분류기(17), 실외 열교환기(19), 냉매 배관(75), 4방 밸브(13), 냉매 배관(77)을 경유하여 보조 증발기(15)로 유입하고, 양 열교환기(19, 15)를 통과하는 동안에 가열된다. 또한, 보조 증발기(15)에서는 냉매 배관의 주위를 냉각수가 통과하는 2중관 형식이 채용되어 있고, 실외 열교환기(19)에서는 냉매 배관과 냉각수 배관이 플레이트 핀을 거 쳐서 접속된 플레이트 핀 형식이 채용되어 있다[도1의 실외 열교환기(19) 및 라디에이터(20) 참조]. 양 열교환기(19, 15)에서 가열된 가스 냉매는 냉매 배관(78)을 경유하여 압축기(11)로 유입하고, 여기서 압축됨으로써 더 가열된다. 압축기(11)로부터 토출된 고온의 가스 냉매는 냉매 배관(79), 4방 밸브(13), 냉매 배관(81)을 경유하여 실내 유닛(1)측의 실내 열교환기(7)로 유입하고, 팬(9)에 의해 송풍된 실내기에 열에너지를 방출하여 난방을 행한 후, 액냉매가 되어 냉매 배관(71)으로부터 다시 실외 유닛(3)측으로 유입한다.

이와 같이, 실외 유닛(3)의 내부에는 엔진(31)의 냉각수의 열을 난방 운전 시에 이용하기 위한 보조 증발기(15) 및 엔진(31)의 배기 가스의 열을 난방에 이용하기 위한 배기 열교환기(33)가 설치되어 있으므로, 난방 운전 시에 외기온이 저하된 경우라도 충분한 난방을 행할 수 있다.

한편, 냉방 운전 시에 있어서는 4방 밸브(6)가 절환된다. 즉, 압축기(11)로부터 토출된 고온의 가스 냉매는 냉매 배관(79), 4방 밸브(13), 냉매 배관(75)을 경유하여 실외 열교환기(19)로 유입하고, 여기서 온도가 낮은 외기에 의해 냉각 및 액화되고, 이 액화된 냉매가 냉매 배관(71)을 경유하여 실내 유닛(1)측의 실내 열교환기(7)로 유입하고, 실내 공기로부터 열을 빼앗아 증발하고, 냉매 배관(81)을 경유하여 다시 실외 유닛(3)측으로 유입하고, 4방 밸브(13), 냉매 배관(77), 보조 증발기(15), 냉매 배관(78)을 경유하여 다시 압축기(78)로 유입한다. 여기서, 냉방 운전 시에는 워밍업 운전 시나 냉각 수온이 저하되어 있는 경우를 제외하고 보조 증발기(15)로의 냉각수의 순환이 정지되어 이 보조 증발기(15)에서의 냉매의 가 열은 행해지지 않는다.

계속해서, 냉각수 회로의 구성에 대해 상세하게 설명한다.

도1에 도시한 바와 같이, 냉각수 회로는 냉각수 펌프(39)로부터 토출된 냉각수가 배기 열교환기(33), 엔진(31), 전동 3방 밸브(37), 라디에이터(20)를 차례로 경유하여 냉각수 펌프(39)로 환류하는 주냉각 경로 외에, 엔진(31)으로부터 나온 냉각수가 전동식 3방 밸브(37), 보조 증발기(15)를 경유하여 냉각수 펌프(39)로 환류하는 부냉각 경로를 갖고 있다.

난방 운전 시에 있어서의 냉각수의 흐름을 설명하면, 냉각수 펌프(39)로부터 토출된 냉각수는 냉각수 배관(85)을 경유하여 배기 열교환기(33) 내로 유입하고, 배기 가스에 의해 가열된 후에 엔진(31)으로 유입한다. 엔진(31)의 냉각을 행하여 고온이 된 냉각수는 냉각수 배관(87), 전동 3방 밸브(37), 냉각수 배관(89)을 경유하여 라디에이터(20)로 유입하여 열에너지를 방출한다. 그리고, 라디에이터(20)에서 열에너지를 방출한 냉각수는 냉각수 배관(91)을 경유하여 다시 냉각수 펌프(39)로 환류한다.

여기서, 난방 운전 시에 있어서는, 고온의 냉각수는 라디에이터(20)뿐만 아니라, 후술하는 바와 같이 보조 증발기(15)도 경유하여 냉매를 보조적으로 가열하는 일도 있다. 또한, 냉방 운전 시에 있어서는, 고온의 냉각수는 라디에이터(20)만을 경유하고, 여기서 열에너지를 방출한다.

또한, 실외 열교환기(19)에 라디에이터(20)를 일체적으로 조립한 구조로 하여 이들 열교환기를 냉매의 응축기와 냉각수의 방열기를 겸한 단일의 실외 열교환 기로 보는 구성으로 해도 좋다.

한편, 부냉각 경로에 있어서는, 냉각수 펌프(39)로부터 토출된 냉각수는 냉각수 배관(85)을 경유하여 배기 열교환기(33) 내로 유입하고, 배기 가스에 의해 가열된 후에 엔진(31)으로 유입한다. 엔진(31)의 냉각을 행하여 고온이 된 냉각수는, 난방 운전시에는 냉각수 배관(87), 전동 3방 밸브(37), 냉각수 배관(95)을 경유하여 보조 증발기(15)로 유입하고, 냉매를 가열함으로써 열에너지를 방출한다. 그리고, 보조 증발기(15)에서 열에너지를 방출한 냉각수는 냉각수 배관(97, 91)을 경유하여 냉각수 배관(91)에 합류하고, 상기 냉각수 배관(91)을 경유하여 냉각수 펌프(39)로 환류한다.

그런데, 일반적으로 가스 히트 펌프식 공기 조화 장치에 있어서는 장시간 정지 후에 기동한 경우, 냉각 수온이 저하되어 있으므로, 보조 증발기에서의 냉매와의 열교환이 거의 행해지지 않으므로, 워밍업 운전에 시간이 걸리는 등의 문제가 있다. 특히, 엄동기 등에 있어서는 난방 운전 시의 시동 지연으로 연결된다.

그래서, 본 실시 형태에서는, 냉각 수온이 낮은 경우에는 냉각수를 상기 부냉각 경로에만 순환시키고, 이에 의해 냉각 수온을 빠르게 상승시키는 구성으로 하고 있다.

보다 구체적으로는, 장시간 정지 후에 엔진(31)을 시동한 경우 등, 엔진(31)출구의 냉각 수온이 목표 온도(본 실시 형태에서는 70 ℃)보다도 낮은 경우에는, 제어 유닛(61)은 전동 3방 밸브(37)의 라디에이터(20)측을 폐쇄하고 보조 증발기(15)측을 개방하여 냉각수의 전량이 부냉각 경로를 순환하도록 한다. 즉, 보조 증 발기(15)는 주냉각 경로에 설치된 라디에이터(20)보다도 방열량이 작으므로, 냉각수가 부냉각 경로를 순환할 때의 수온 저하는 주냉각 경로를 순환할 때보다도 작게 억제되어 냉각 수온이 상승하게 된다.

여기서, 라디에이터(20)에 비해 보다 작은 방열량의 보조 증발기(15)를 이용하면, 냉각수가 부냉각 경로를 순환하였을 때의 방열량을 작게 하여 냉각 수온의 보다 큰 상승을 재촉할 수 있다. 그러나, 보조 증발기(15)에 방열량이 지나치게 작은 것을 이용하면, 실외 열교환기(19)의 종류에 따라서는 냉매의 압력 손실이 증대되어 냉매 회로의 능력 저하로 연결될 우려가 있다.

그래서, 본 실시 형태에 있어서는, 도1에 도시한 바와 같이 상기 부냉각 경로에 보조 증발기(15)의 전방에서 냉각수를 분류하여 일부의 냉각수가 상기 보조 증발기(15)를 바이패스(우회)하도록 하기 위한 바이패스관(99)이 설치되는 구성으로 함으로써 냉매의 압력 손실을 증대시키지 않고, 부냉각 경로에 있어서의 냉각수의 방열량을 보다 낮게 억제하여 냉각 수온을 빠르게 상승시키는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 이와 같이 바이패스관(99)을 설치하는 구성에 있어서는 상기 바이패스관(99)의 직경을 적절하게 변경함으로써, 냉각수가 보조 증발기(15)와 바이패스관(99)의 각각에 흐르는 비율을 변경하여 부냉각 경로에 있어서의 방열량을 간단하게 조정할 수 있다.

이와 같이, 냉각 수온이 목표 온도보다도 낮은 경우에 냉각수의 전량이 주냉각 경로보다도 방열량이 작은 부냉각 경로를 순환하도록 전동 3방 밸브(37)를 제어함으로써, 냉각 수온을 상승시켜 빠르게 목표 온도에 도달시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에서는 냉각 수온이 목표 온도보다도 낮은 경우에 상기 냉각 경로의 절환 제어에다가 냉각수 펌프(39)를 통상 운전 시의 펌프 회전수보다도 낮은 최저속의 회전수로 구동하여 냉각수 회로에 있어서의 냉각수 유량을 감소시킴으로써, 엔진(31) 내에서의 냉각수의 체류 시간을 길게 하여 냉각 수온의 상승을 재촉하는 구성으로 하고 있다. 이에 의해, 냉각 수온을 보다 빨리 목표 온도까지 도달시키는 것이 가능해진다.

그리고, 냉각 수온이 목표 온도에 도달한 후, 제어 유닛(61)이 전동 3방 밸브(37)의 라디에이터(20)측을 차례로 개방함으로써 라디에이터(20)에 비교적 고온의 냉각수가 흐르게 된다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는 시동 직후부터 빠르게 냉각 수온을 목표 온도까지 상승시킬 수 있으므로, 워밍업 운전을 빠르게 완료할 수 있다. 또한, 외기온이 매우 낮은 엄동기에 있어서도 워밍업 운전의 냉각 수온 상승 중이라도 보조 증발기에서의 발열 회수가 가능하므로, 난방 운전의 시동 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는 냉각 수온이 목표 온도에 도달한 후, 즉 워밍업 운전 완료 후에 있어서도 엔진(31)의 배기 가스에 포함되는 수분이 배기 경로 중이나 엔진(31)의 헤드 부분[엔진(31)으로부터 배기 가스가 방출되는 부위]에서 응축하여 엔진 오일과 혼합되어 슬러지가 발생하는 것 등을 방지하기 위해, 외기온과 냉각 수온을 기초로 하여 냉각수 펌프(39)의 회전수를 제어함으로써, 냉각수 유량을 조정하여 냉각 수온을 목표 온도로 유지하도록 하고 있다.

구체적으로는, 도2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 냉각 수온의 온 도 범위를 규정하는 5개의 판정 온도(A 내지 E)를 설정하고, 현재의 냉각 수온이 판정 온도(A 내지 E) 중 어느 하나에 속하는지에 따라서 냉각수 펌프(39)의 회전수를 제어하고 있다. 판정 온도(A 내지 E)에 대해 상세하게 서술하면, 현재의 냉각 수온이 목표 온도 정도인 경우, 즉 냉각 수온의 온도 제어가 필요하지 않은 경우를 판정 온도(C)로 하고, 현재의 냉각 수온이 목표 온도보다도 소정 온도만큼 낮아진 경우를 판정 온도(B), 또한 소정 온도만큼 낮아진 경우를 판정 온도(A)로 하는 동시에, 현재의 냉각 수온이 목표 온도보다도 소정 온도만 높아진 경우를 판정 온도(D), 또한 소정 온도만큼 높아진 경우를 판정 온도(E)로 하고 있다.

또한, 냉방 운전 시와 난방 운전 시에서는 냉각수를 냉매 가열에 이용하는지 여부 등의 냉각수에 요구되는 수온 조건이 다르기 때문에, 판정 온도(A 내지 E)에는 냉방 운전 시와 난방 운전 시에서 다른 온도 범위가 설정되어 있고, 또한 난방 운전 시에 있어서도 외기온에 따라서 다른 온도 범위가 설정되어 있다. 구체적으로는 냉방 운전시, 혹은 난방 운전 시이며 외기온이 5 ℃보다도 높은 경우에는 냉각 수온이 목표 온도일 때를 판정 온도(C)로 하고, 냉각 수온이 목표 온도보다도 2 ℃ 낮을 때를 판정 온도(B), 10 ℃ 낮을 때를 판정 온도(A)로 하는 동시에, 냉각 수온이 목표 온도보다도 10 ℃ 높을 때를 판정 온도(D), 20 ℃ 높을 때를 판정 온도(E)로 설정하고 있다. 한편, 난방 운전 시이며 외기온이 5 ℃ 이하인 경우에는 냉각 수온이 목표 온도보다도 2 ℃ 낮을 때를 판정 온도(C)로 하고, 냉각 수온이 목표 온도보다도 5 ℃ 낮을 때를 판정 온도(B), 10 ℃ 낮을 때를 판정 온도(A)로 하는 동시에, 냉각 수온이 목표 온도일 때를 판정 온도(D), 10 ℃ 높을 때를 판정 온도(E)로 설정하고 있다.

상기와 같이, 냉각 수온이 판정 온도(B, A)인 경우에는 냉각 수온이 목표 온도보다도 낮게 되어 있는 것을 나타내기 위해, 상기 냉각 수온의 상승을 도모하도록 냉각수 펌프(39)의 회전수가 차례로 낮아진다. 예를 들어, 현재의 냉각 수온이 판정 온도(B 내지 C) 사이에 속하는 경우에는 냉각 수온이 판정 온도(C) 이상이 될 때까지 200초가 경과할 때마다 100 rpm씩 냉각수 펌프(39)의 회전수를 감소시킨다. 또한, 냉각 수온이 판정 온도(A 내지 B) 사이에 속하는 경우에는 또한 100 rpm씩 냉각수 펌프(39)의 회전수를 감소시키고, 또한 냉각 수온이 판정 온도(A) 이하인 경우에는 또한 200 rpm씩 냉각수 펌프(39)의 회전수를 감소시킨다. 이 결과, 냉각 수온이 목표 온도보다도 낮을수록 냉각수 펌프(39)의 회전수가 감소되고, 보다 큰 냉각 수온의 상승도를 얻을 수 있도록 이루어져 있으므로, 냉각 수온을 목표 온도에 빠르게 도달시킬 수 있다.

한편, 냉각 수온이 판정 온도(D, E)인 경우에는 냉각 수온이 목표 온도보다도 높아져 있는 것을 나타내므로, 상기 냉각 수온의 상승을 억제하기 위해 냉각수 펌프(39)의 회전수가 차례로 높아진다. 예를 들어, 현재의 냉각 수온이 판정 온도(D 내지 E) 사이에 속하는 경우에는 냉각 수온이 판정 온도(D) 이하가 될 때까지 200초가 경과할 때마다 100 rpm씩 냉각수 펌프(39)의 회전수를 증가시킨다. 또한, 냉각 수온이 판정 온도(E) 이상인 경우에는 또한 100 rpm씩 냉각수 펌프(39)의 회전수를 증가시킨다. 이 결과, 냉각 수온이 목표 온도보다도 높을수록 냉각수 펌프(39)의 회전수가 증가되고, 냉각 수온의 상승이 억제되므로, 냉각 수온을 목표 온 도에 빠르게 강하시킬 수 있다.

또한, 도2에 나타내는 판정 온도(A 내지 E)의 설정 및 도3에 나타내는 냉각수 펌프(39)의 증가량(감소량)은 예시이고, 공기 조화 장치(100)의 성능이나 냉각수 펌프(39)의 종류 등에 따라서 적절하게 변경 가능하다. 또한, 냉방 운전 시에 있어서는 냉각수를 주냉각 경로 상의 라디에이터(20)만을 순환시키고, 부냉각 경로에는 순환시키지 않고 냉각수 펌프(39)의 회전수 제어를 우선적으로 행함으로써 냉각 수온 유지 제어를 실행하고, 냉각수 펌프(39)의 회전수 제어에 의해서도 냉각 수온이 상승하지 않는 경우에만 냉각수를 부냉각 경로로 분류하여 냉각 수온 상승을 도모하는 것으로 하고 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, 냉매 회로에 엔진(31)의 냉각수가 순환하는 보조 증발기(15)를 설치하는 동시에, 냉각수 회로에 엔진(31)을 경유한 냉각수가 라디에이터(20)를 경유하여 냉각수 펌프(39)로 환류하는 주냉각 경로와, 엔진(31)을 경유한 냉각수가 보조 증발기(15)를 경유하여 냉각수 펌프(39)로 환류하는 부냉각 경로와, 냉각수를 주냉각 경로와 부냉각 경로로 가르는 전동 3방 밸브(37)를 설치하고, 냉각 수온이 목표 온도보다도 낮은 경우에 냉각 수온과 목표 온도의 온도 차를 기초로 하여 전동 3방 밸브(37)를 제어함으로써 냉각수를 주냉각 경로 및 부냉각 경로의 양방, 혹은 냉각수의 전량을 부냉각 경로로 가르는 동시에, 냉각수 펌프(39)의 회전수를 낮게 하는 구성으로 하였으므로, 다음과 같은 효과를 발휘한다.

즉, 냉각수가 주냉각 경로보다도 방열량이 작은 부냉각 경로로도 갈라지고, 또한, 냉각수 펌프(39)의 회전수 저하에 의해 냉각수의 유량이 감소함으로써 라디에이터(20)에서의 방열량이 억제되는 동시에, 엔진(31)에서의 재류 시간이 길어져 이 엔진(31)으로부터의 열회수량도 증가되므로, 냉각수의 방열량의 감소와 가열량의 증가가 도모되어, 결과적으로 냉각 수온이 빠르게 상승하게 된다.

특히, 워밍업 운전 시 등에서는 냉각수의 전량을 부냉각 경로로 갈라 냉각수의 방열을 최소한으로 함으로써 냉각 수온을 소정의 목표 온도까지 빠르게 도달시킬 수 있고, 따라서 워밍업 운전 완료까지의 시간을 단축할 수 있다.

또한, 워밍업 운전 완료 후에 있어서는 엔진(31)의 회전수가 저하되는 등하여 냉각 수온이 저하된 경우라도 냉각수 펌프(39)의 회전수를 낮게 함으로써 냉각 수온의 상승을 재촉할 수 있다. 이 때, 난방 운전 시에 있어서는 냉각 수온과 목표 온도의 온도 차를 기초로 하여 냉각수를 주냉각 경로 및 부냉각 경로의 양방, 혹은 냉각수의 전량을 부냉각 경로로 가름으로써 상기 냉각수의 방열량을 조정하여 냉각 수온을 정확하게 제어하는 것이 가능해진다.

한편, 냉방 운전 시에 있어서는 냉방 능력을 저해하지 않기 위해, 냉각 수온의 저하 시에는 냉각수의 전량을 주냉각 경로의 라디에이터(20)를 순환시키면서 냉각수 펌프(39)의 회전수를 저하시켜 냉각 수온의 상승을 재촉하는 것으로 하고, 냉각 수온의 상승이 도모되지 않았던 경우에는 냉각수를 부냉각 경로로도 갈라 냉각수의 방열량을 억제함으로써 냉각 수온의 상승을 촉진시킨다.

이와 같이 본 실시 형태에 따르면, 주냉각 경로 및 부냉각 경로로의 냉각수의 분류와 냉각수 펌프(39)의 회전수의 제어에 의해 냉각 수온의 제어가 가능해져 종래와 같이 왁스 3방 밸브를 이용할 필요가 없으므로, 비용을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 냉각수의 수온이 목표 온도보다도 높은 경우에는 냉각 수온과 목표 온도의 온도 차를 기초로 하여 냉각수 펌프(39)의 회전수를 높게 하도록 하였으므로, 냉각 수온의 온도 상승에다가 상기 온도 상승의 억제도 가능해진다. 이에 의해, 냉각 수온을 목표 온도로 유지하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 부냉각 경로에 상기 부냉각 경로를 흐르는 냉각수를 분류하여 보조 증발기(15)를 바이패스시키는 바이패스관(99)을 설치하는 구성으로 하였으므로, 냉매의 압력 손실을 증대시키지 않고 부냉각 경로에 있어서의 냉각수의 방열량을 보다 낮게 억제하여 냉각 수온을 빠르게 상승시키는 것이 가능해진다.

상술한 실시 형태는 어디까지나 본 발명의 일형태를 나타내는 것이고, 본 발명의 범위 내에서 임의로 변형 가능하다. 예를 들어 상술한 실시 형태에서는 부냉각 경로에 바이패스관(99)을 설치함으로써, 보조 증발기(15)에 있어서의 냉각수의 방열량을 낮게 하는 구성으로 하였지만, 이에 한정되지 않고 냉각 수온이 목표 온도보다도 낮은 경우에 팽창 밸브(71)를 조임으로써 보조 증발기(15)로 유입하는 냉매의 유량을 줄이도록 구성함으로써, 상기 보조 증발기(15)에 있어서의 냉각수의 방열량을 억제하도록 해도 좋다. 또한, 부냉각 경로에 바이패스관(99)을 설치하여 이와 더불어 팽창 밸브(71)의 개방도도 제어하는 구성으로 해도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 냉각수 펌프(39)에 AC 펌프를 이용하여 상기 냉각수 펌프(39)의 회전량을 인버터(45)에 의해 제어하는 구성으로 하였지만, 이에 한정되지 않고 냉각수 펌프(39)에 DC 펌프를 이용하는 구성으로 하여 인버터(45)를 이용하지 않고 회전수를 제어 가능한 구성으로 해도 좋다.

또한, 보조 열교환기(15)로서 플레이트식 열교환기를 사용해도 좋다.

본 발명에 따르면, 왁스 3방 밸브를 이용하지 않고 냉각수의 온도를 제어할 수 있다.

Claims

엔진에 의해 구동되는 압축기, 4방 밸브, 실외 열교환기 및 실내 열교환기를 접속하여 이루어지는 냉매 회로와, 냉각수 펌프에 의해 냉각수를 엔진으로 송입하여 상기 엔진을 냉각하는 냉각수 회로를 구비한 공기 조화 장치에 있어서,

상기 냉매 회로에 상기 엔진의 냉각수가 순환하는 보조 증발기를 설치하는 동시에,

상기 냉각수 회로에는 상기 엔진을 경유한 냉각수가 상기 실외 열교환기를 경유하여 상기 냉각수 펌프로 환류하는 주냉각 경로와, 상기 엔진을 경유한 냉각수가 상기 보조 증발기를 경유하여 상기 냉각수 펌프로 환류하는 부냉각 경로와, 상기 냉각수를 상기 주냉각 경로와 상기 부냉각 경로로 갈라지는 전동 3방 밸브를 설치하고,

상기 냉각수의 수온이 목표 온도보다도 낮은 경우에 상기 냉각수의 수온과 목표 온도의 온도 차를 기초로 하여 상기 전동 3방 밸브를 제어함으로써, 상기 냉각수를 상기 주냉각 경로 및 상기 부냉각 경로의 양방, 혹은 상기 냉각수의 전량을 상기 부냉각 경로로 갈라지는 동시에, 상기 냉각수 펌프의 회전수를 낮게 하도록 한 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각수의 수온이 목표 온도보다도 높은 경우에는 냉각수의 온도와 목표 온도의 온도 차를 기초로 하여 상기 냉각수 펌프의 회전수를 높 게 하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부냉각 경로에 상기 부냉각 경로를 흐르는 냉각수를 분류(分流)하여 상기 보조 증발기를 바이패스시키는 바이패스 경로를 마련한 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉매 회로는 상기 실외 열교환기를 경유하여 상기 보조 증발기로 유입하는 냉매의 유량을 가변하는 팽창 밸브를 구비하고,

상기 냉각수의 수온이 목표 온도보다도 낮은 경우에는 상기 팽창 밸브를 조여 상기 보조 열교환기로 유입하는 냉매의 유량을 줄이도록 한 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
제3항에 있어서, 상기 냉매 회로는 상기 실외 열교환기를 경유하여 상기 보조 증발기로 유입하는 냉매의 유량을 가변하는 팽창 밸브를 구비하고,

상기 냉각수의 수온이 목표 온도보다도 낮은 경우에는 상기 팽창 밸브를 조여 상기 보조 열교환기로 유입하는 냉매의 유량을 줄이도록 한 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.