KR100825622B1 - 공기 조화 장치 - Google Patents

Abstract

냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 증발기를 가지는 냉매 회로를 구비한 냉동 장치 및 공기 조화 장치에 있어서, 증발기의 증발 능력을 팽창 밸브에 의하여 제어할 때의 제어 폭을 확대한다. 공기 조화 장치(1)는, 냉매 회로(12)와 제1 오일 되돌림 회로(101)를 구비하고 있다. 냉매 회로(12)는, 압축 기구(21)와, 증발기로 기능할 때에는 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 열원측 열교환기(23)와, 열원측 팽창 밸브(24)가 접속되어 구성되는 열원측 냉매 회로(12d)에 대하여, 복수의 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)가 접속되어 구성되어 있고, 30℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매가 사용된다. 제1 오일 되돌림 회로(101)는, 열원측 열교환기(23)의 하부에 접속되고, 열원측 열교환기(23) 내에 모인 냉동기유를 냉매와 함께 압축 기구(21)로 되돌린다.

냉동 장치, 공기 조화 장치, 압축기, 증발기, 냉매 회로

Description

공기 조화 장치{AIR CONDITIONER}

본 발명은, 냉동 장치 및 공기 조화 장치, 특히, 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 증발기를 가지는 냉매 회로를 구비한 냉동 장치 및 공기 조화 장치에 관한 것이다.

종래부터, 냉매의 증발기로서 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 열교환기를 가지는 증기 압축식의 냉매 회로를 구비한 냉동 장치가 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 냉동 장치에서는, 증발기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지하기 위하여, 냉매보다도 비중이 작기 때문에 2층으로 분리하여 냉매의 액면 상에 뜬 상태에서 모인 냉동기유를 냉매의 액면 부근으로부터 뽑아내어 압축기의 흡입측으로 되돌리도록 하고 있다.

또한, 증기 압축식의 냉매 회로를 구비한 냉동 장치의 일례로서, 복수의 열원측 열교환기를 가지는 열원측 냉매 회로와, 열원측 냉매 회로에 접속된 복수의 이용측 냉매 회로를 가지는 증기 압축식의 냉매 회로를 구비한 공기 조화 장치가 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조). 이와 같은 공기 조화 장치에서는, 각 열원측 열교환기로 유입하는 냉매의 유량을 조절할 수 있도록 열원측 팽창 밸브가 설치되어 있다. 그리고 이 공기 조화 장치에서, 예를 들면, 난방 운전시나 냉난방 동시 운전시에 열원측 열교환기를 증발기로 기능시키는 경우에는, 복수의 이용측 냉매 회로 전체의 공조 부하가 작아지는 것에 따라, 열원측 팽창 밸브의 개도(開度)를 작게 하는 것에 의하여 증발 능력을 작게 하는 제어를 행하고, 나아가, 복수의 이용측 냉매 회로 전체의 공조 부하가 매우 작아지는 경우에는, 복수의 열원측 팽창 밸브의 일부를 닫아 증발기로 기능하는 열원측 열교환기의 대수를 줄이는 것에 의하여 증발 능력을 작게 하거나, 복수의 열원측 열교환기의 일부를 응축기로 기능시키는 것에 의하여 증발기로 기능하는 열원측 열교환기의 증발 능력과 상쇄하여 증발 능력을 작게 하는 제어를 행하고 있다.

또한, 상술의 공기 조화 장치에서는, 예를 들면, 냉방 운전시나 냉난방 동시 운전시에 열원측 열교환기를 응축기로 기능시키는 경우에는, 복수의 이용측 냉매 회로 전체의 공조 부하가 작아지는 것에 따라, 열원측 열교환기에 접속된 열원측 팽창 밸브의 개도를 작게 하는 것에 의하여 열원측 열교환기 내에 모이는 액 냉매의 양을 늘려 실질적인 전열 면적을 감소시킴으로써 응축 능력을 작게 하는 제어를 행하고 있다. 그러나 열원측 팽창 밸브의 개도를 작게 하는 제어를 행하면, 열원측 팽창 밸브의 하류측(구체적으로는, 열원측 팽창 밸브와 이용측 냉매 회로의 사이)의 냉매 압력이 저하하는 경향으로 되어 안정하지 않고, 열원측 냉매 회로의 응축 능력을 작게 하는 제어를 안정적으로 행할 수 없다는 문제가 있었다. 이것에 대하여, 압축기에서 압축된 고압의 가스 냉매를, 열원측 팽창 밸브에서 감압되어 이용측 냉매 회로로 보내지는 냉매에 합류시키는 가압 회로를 설치하는 것에 의하여, 열원측 팽창 밸브의 하류측의 냉매 압력을 높게 하는 제어가 제안되었다(예를 들면, 특허 문헌 3 참조).

<특허 문헌 1> 일본국 공개특허공보 특개소63-204074호 공보

<특허 문헌 2> 일본국 공개특허공보 특개평3-260561호 공보

<특허 문헌 3> 일본국 공개특허공보 특개평3-129259호 공보

상술의 공기 조화 장치에 있어서, 냉매의 증발기로 기능하는 경우에 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 플레이트 열교환기 등의 열교환기를 열원측 열교환기로 사용하는 경우가 있다. 이 경우에는, 열원측 열교환기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지하기 위하여, 열원측 열교환기 내의 냉매의 액면을 일정 이상의 레벨이 되도록 유지할 필요가 있다. 그러나 복수의 이용측 냉매 회로에서의 공조 부하가 매우 작아지는 경우 등과 같이, 열원측 열교환기를 증발 능력이 작은 증발기로 기능시키는 경우에 있어서는, 열원측 팽창 밸브의 개도를 작게 하는 것에 의하여 열원측 열교환기를 흐르는 냉매량을 감소시키려고 하여도, 열원측 열교환기 내의 냉매의 액면의 제약으로 열원측 팽창 밸브의 개도를 그다지 작게 할 수 없기 때문에, 열원측 팽창 밸브의 개도 조절만으로는 충분히 증발 능력을 제어할 수 없고, 결과적으로, 복수의 열원측 팽창 밸브의 일부를 닫아 증발기로 기능하는 열원측 열교환기의 대수를 줄이는 것에 의하여 증발 능력을 작게 하거나, 복수의 열원측 열교환기의 일부를 응축기로 기능시키는 것에 의하여 증발기로 기능하는 열원측 열교환기의 증발 능력과 상쇄하여 증발 능력을 작게 하는 제어를 행하는 것이 필요하게 된다.

이 때문에, 복수의 열원측 열교환기를 설치하는 분만큼 부품 점수의 증가 및 코스트 업(cost up)이 생기고, 또한, 복수의 열원측 열교환기의 일부를 응축기로 기능시켜 증발 능력을 작게 하는 경우에 열원측 열교환기에서 응축되는 냉매량의 분만큼 압축기에서 압축되는 냉매량이 증가하게 되어, 복수의 이용측 냉매 회로 전체의 공조 부하가 작은 운전 조건에서의 COP가 나빠진다는 문제가 있다.

또한, 상술의 공기 조화 장치에 있어서, 냉매 회로에 가압 회로를 설치하는 것에 의하여, 열원측 열교환기를 냉매의 응축기로 기능시키는 경우에, 열원측 팽창 밸브에서 감압되어 이용측 냉매 회로로 보내지는 냉매에 압축기에서 압축된 고압의 가스 냉매를 합류시키도록 하면, 열원측 팽창 밸브로부터 이용측 냉매 회로로 보내지는 냉매가 기액이상류(氣液二相流)가 되고, 게다가, 열원측 팽창 밸브의 개도를 작게 하는 만큼, 가압 회로로부터 고압의 가스 냉매가 합류된 후의 냉매의 가스 분율이 커져, 복수의 이용측 냉매 회로 사이에서 편류(偏流)가 생겨 버리기 때문에, 결과적으로, 열원측 팽창 밸브의 개도를 충분히 작게 할 수 없다는 문제가 생긴다. 이 결과, 열원측 열교환기를 냉매의 증발기로 기능시키는 경우와 마찬가지로, 열원측 냉매 회로에 복수의 열원측 열교환기를 설치하여, 복수의 이용측 냉매 회로 전체의 공조 부하가 매우 작아지는 경우에는, 복수의 열원측 팽창 밸브를 닫아 응축기로 기능하는 열원측 열교환기의 대수를 줄이는 것에 의하여 응축 능력을 작게 하거나, 복수의 열원측 열교환기의 일부를 증발기로 기능시키는 것에 의하여 응축기로 기능하는 열원측 열교환기의 응축 능력과 상쇄하여 응축 능력을 작게 하는 제어를 행하는 것이 필요하게 된다.

이 때문에, 복수의 열원측 열교환기를 설치하는 분만큼 부품 점수의 증가 및 코스트 업이 생기고, 또한, 복수의 열원측 열교환기의 일부를 증발기로 기능시켜 응축 능력을 작게 하는 경우에 열원측 열교환에서 증발되는 냉매량의 분만큼 압축기에서 압축되는 냉매량이 증가하게 되어, 복수의 이용측 냉매 회로 전체의 공조 부하가 작은 운전 조건에서의 COP가 나빠진다는 문제가 있다.

본 발명의 과제는, 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 증발기를 가지는 냉매 회로를 구비한 냉동 장치 및 공기 조화 장치에 있어서, 증발기의 증발 능력을 팽창 밸브에 의하여 제어할 때의 제어 폭을 확대하는 것에 있다.

제1 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 냉매 회로와 오일 되돌림 회로를 구비하고 있다. 냉매 회로는, 압축 기구와, 응축기로서 기능하는 이용측 열교환기와, 팽창 밸브와, 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된, 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기가 접속되어 구성되어 있고, 30℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매가 사용된다. 오일 되돌림 회로는, 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기의 하부에 접속되고, 냉매와 혼합한 상태에서 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기 내에 모인 냉동기유를 냉매와 함께 압축 기구로 되돌린다.

이 공기 조화 장치에서는, 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 증발기를 가지는 냉매 회로를 구비하고 있고, 이 냉매 회로에 사용되는 냉동기유 및 냉매로서, 30℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하고 있다. 여기서, 증발기에서의 냉매의 증발 온도는, 열원으로서 물이나 공기나 브라인(brine)을 열원으로 하는 경우에는, 30℃ 이하의 온도이다. 이 때문에, 이 공기 조화 장치에 있어서, 냉동기유는, 증발기 내에서의 냉매의 액면에 뜬 상태에서 모이는 것이 아니고, 냉매와 혼합한 상태에서 증발기 내에 모이게 된다. 그리고 증발기 내에 모인 냉동기유는, 증발기의 하부에 접속된 오일 되돌림 회로에 의하여, 냉매와 함께 압축 기구로 되돌려지도록 되어 있다. 이 때문에, 종래의 공기 조화 장치와 같이, 증발기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지하기 위하여, 열원측 열교환기 내의 냉매의 액면을 일정 이상의 레벨이 되도록 유지할 필요가 없어진다.

이것에 의하여, 이 공기 조화 장치에서는, 냉동 부하에 따라 팽창 밸브의 개도를 작게 하는 것에 의하여 증발기의 증발 능력을 작게 하는 제어를 행하고, 그 결과, 증발기 내에서의 냉매의 액면이 저하하여도, 증발기 내에 냉동기유가 고이는 것이 없어지기 때문에, 증발기의 증발 능력을 팽창 밸브에 의하여 제어할 때의 제어 폭을 확대하는 것이 가능하게 된다.

제2 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 제1 발명에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서, 냉매 회로에 사용되는 냉동기유 및 냉매는, -5℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매이다.

이 공기 조화 장치에서는, 냉동기유 및 냉매의 조합으로서, -5℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하고 있다. 이 때문에, 이 공기 조화 장치에 있어서, 냉동기유는, 증발기에서의 냉매의 증발 온도가 낮은 경우에서도, 증발기 내에서의 냉매의 액면에 뜬 상태에서 모이는 것이 아니고, 냉매와 혼합한 상태에서 증발기 내에 모이게 되지만, 이와 같은 경우에서도, 증발기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지할 수 있다.

제3 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 제2 발명에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서, 냉매 회로에 사용되는 냉동기유 및 냉매의 조합은, 에테르유(ether 油) 및 R410A이다.

이 공기 조화 장치에서는, 냉동기유로서 에테르유를 사용하고, 냉매로서 R410A를 사용하고 있다. 이 냉동기유 및 냉매의 조합에서는, -5℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않지만, 이와 같은 경우에서도, 증발기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지할 수 있다.

제4 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 제1 내지 제3 발명 중 어느 하나에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서, 오일 되돌림 회로를 통하여 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기의 하부로부터 압축 기구로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매와 합류할 때까지의 사이의 차압을 증가시키는 차압 증가 기구를 더 구비하고 있다.

제1 내지 제3 발명 중 어느 하나에 관련되는 공기 조화 장치에서는, 오일 되돌림 회로를 통하여 증발기의 하부로부터 압축 기구로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매의 유량이, 오일 되돌림 회로에서 증발기의 하부와 압축 기구의 사이의 압력 손실에 따라 결정되기 때문에, 예를 들면, 증발기 내나 증발기의 냉매 출구측으로부터 압축 기구의 흡입측까지의 사이의 배관 내에서의 압력 손실이 작고, 오일 되돌림 회로에서의 압력 손실이 작아져 버리는 경우 등에 있어서, 증발기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지할 수 있는 만큼의 충분한 유량의 냉동기유 및 냉매를, 오일 되돌림 회로를 통하여 증발기의 하부로부터 압축 기구로 되돌릴 수 없는 경우가 생길 수 있다.

그러나 이 공기 조화 장치에서는, 차압 증가 기구를 구비함으로써, 오일 되돌림 회로를 통하여 증발기의 하부로부터 압축 기구로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매의 유량을 크게 할 수 있도록 되어 있기 때문에, 증발기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지할 수 있는 만큼의 충분한 유량의 냉동기유 및 냉매를, 확실히, 오일 되돌림 회로를 통하여 증발기의 하부로부터 압축 기구로 되돌릴 수 있다.

제5 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 냉매 회로와 오일 되돌림 회로를 구비하고 있다. 냉매 회로는, 압축 기구와, 응축기로서 기능하는 이용측 열교환기와, 팽창 밸브와, 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된, 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기가 접속되어 구성되어 있고, 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기 내에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매가 사용된다. 오일 되돌림 회로는, 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기의 하부에 접속되고, 냉매와 혼합한 상태에서 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기 내에 모인 냉동기유를 냉매와 함께 압축 기구로 되돌린다.

이 공기 조화 장치에서는, 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 증발기를 가지는 냉매 회로를 구비하고 있고, 이 냉매 회로에 사용되는 냉동기유 및 냉매로서, 증발기 내에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하고 있다. 이 때문에, 이 공기 조화 장치에 있어서, 냉동기유는, 증발기에서의 냉매의 증발 온도의 조건에서, 증발기 내에서의 냉매의 액면에 뜬 상태에서 모이는 것이 아니고, 냉매와 혼합한 상태에서 증발기 내에 모이게 된다. 그리고 증발기 내에 모인 냉동기유는, 증발기의 하부에 접속된 오일 되돌림 회로에 의하여, 냉매와 함께 압축 기구로 되돌려지도록 되어 있다. 이 때문에, 종래의 공기 조화 장치와 같이, 증발기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지하기 위하여, 열원측 열교환기 내의 냉매의 액면을 일정 이상의 레벨이 되도록 유지할 필요가 없어진다.

이것에 의하여, 이 공기 조화 장치에서는, 냉동 부하에 따라 팽창 밸브의 개도를 작게 하는 것에 의하여 증발기의 증발 능력을 작게 하는 제어를 행하고, 그 결과, 증발기 내에서의 냉매의 액면이 저하하여도, 증발기 내에 냉동기유가 고이는 것이 없어지기 때문에, 증발기의 증발 능력을 팽창 밸브에 의하여 제어할 때의 제어 폭을 확대하는 것이 가능하게 된다.

제6 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 냉매 회로와 오일 되돌림 회로를 구비하고 있다. 냉매 회로는, 압축 기구와, 증발기로 기능할 때에는 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 열원측 열교환기와, 열원측 팽창 밸브가 접속되어 구성되는 열원측 냉매 회로에 대하여, 이용측 열교환기와 이용측 팽창 밸브가 접속되어 구성되는 복수의 이용측 냉매 회로가 접속되어 구성되어 있고, 30℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매가 사용된다. 오일 되돌림 회로는, 열원측 열교환기의 하부에 접속되고, 냉매와 혼합한 상태에서 열원측 열교환기 내에 모인 냉동기유를 냉매와 함께 압축 기구로 되돌린다.

이 공기 조화 장치에서는, 증발기로 기능할 때에는 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 열원측 열교환기를 가지는 열원측 냉매 회로와, 복수의 이용측 냉매 회로가 접속되어 구성되는 냉매 회로를 구비하고 있고, 이 냉매 회로에 사용되는 냉동기유 및 냉매로서, 30℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하고 있다. 여기서, 열원측 열교환기에서의 냉매의 증발 온도는, 열원으로서 물이나 공기나 브라인을 열원으로 하는 경우에는, 30℃ 이하의 온도이다. 이 때문에, 이 공기 조화 장치에 있어서, 냉동기유는, 열원측 열교환기 내에서의 냉매의 액면에 뜬 상태에서 모이는 것이 아니고, 냉매와 혼합한 상태에서 열원측 열교환기 내에 모이게 된다. 그리고 열원측 열교환기 내에 모인 냉동기유는, 열원측 열교환기의 하부에 접속된 오일 되돌림 회로에 의하여, 냉매와 함께 압축 기구로 되돌려지게 되어 있다. 이 때문에, 종래의 공기 조화 장치와 같이, 열원측 열교환기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지하기 위하여, 열원측 열교환기 내의 냉매의 액면을 일정 이상의 레벨이 되도록 유지할 필요가 없어진다.

이것에 의하여, 이 공기 조화 장치에서는, 복수의 이용측 냉매 회로의 공조 부하에 따라 열원측 팽창 밸브의 개도를 작게 하는 것에 의하여 열원측 열교환기의 증발 능력을 작게 하는 제어를 행하고, 그 결과, 열원측 열교환기 내에서의 냉매의 액면이 저하하여도, 열원측 열교환기 내에 냉동기유가 고이는 것이 없어지기 때문에, 열원측 열교환기의 증발 능력을 열원측 팽창 밸브에 의하여 제어할 때의 제어 폭을 확대하는 것이 가능하게 된다.

그리고 이 공기 조화 장치에서는, 종래의 공기 조화 장치와 같이, 열원측 열교환기를 복수 설치하여, 열원측 열교환기를 증발기로 기능시키는 경우에, 복수의 열원측 팽창 밸브의 일부를 닫아 증발기로 기능하는 열원측 열교환기의 대수를 줄이는 것에 의하여 증발 능력을 작게 하거나, 복수의 열원측 열교환기의 일부를 응축기로 기능시키는 것에 의하여 증발기로 기능하는 열원측 열교환기의 증발 능력과 상쇄하여 증발 능력을 작게 하는 제어를 행할 필요가 없어지기 때문에, 단일의 열원측 열교환기에 의하여 광범위의 증발 능력의 제어 폭을 얻을 수 있게 된다.

이것에 의하여, 열원측 열교환기의 증발 능력 제어의 제어 폭의 제약에 의하여 열원측 열교환기의 단일화를 실현할 수 없었던 공기 조화 장치에 있어서, 열원측 열교환기의 단일화가 가능해지기 때문에, 종래의 공기 조화 장치에 있어서 복수의 열원측 열교환기를 설치하는 것에 의하여 발생하고 있었던 부품 점수의 증가 및 코스트 업을 방지하고, 또한, 복수의 열원측 열교환기의 일부를 응축기로 기능시켜 증발 능력을 작게 하는 경우에 열원측 열교환기에서 응축되는 냉매량의 분만큼 압축 기구에서 압축되는 냉매량이 증가하여 복수의 이용측 냉매 회로 전체의 공조 부하가 작은 운전 조건에서의 COP가 나빠진다는 문제를 해소할 수 있다.

제7 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 제6 발명에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서, 냉매 회로에 사용되는 냉동기유 및 냉매는, -5℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매이다.

이 공기 조화 장치에서는, 냉동기유 및 냉매의 조합으로서, -5℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하고 있다. 이 때문에, 이 공기 조화 장치에 있어서, 냉동기유는, 증발기로 기능하는 열원측 열교환기에서의 냉매의 증발 온도가 낮은 경우에서도, 열원측 열교환기 내에서의 냉매의 액면에 뜬 상태에서 모이는 것이 아니고, 냉매와 혼합한 상태에서 열원측 열교환기 내에 모이게 되지만, 이와 같은 경우에서도, 열원측 열교환기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지할 수 있다.

제8 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 제7 발명에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서, 냉매 회로에 사용되는 냉동기유 및 냉매의 조합은, 에테르유 및 R410A이다.

이 공기 조화 장치에서는, 냉동기유로서 에테르유를 사용하고, 냉매로서 R410A를 사용하고 있다. 이 냉동기유 및 냉매의 조합에서는, -5℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않기 때문에, 열원측 열교환기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지할 수 있다.

제9 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 제6 내지 제8 발명 중 어느 하나에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서, 오일 되돌림 회로를 통하여 열원측 열교환기의 하부로부터 압축 기구로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매와 합류할 때까지의 사이의 차압을 증가시키는 차압 증가 기구를 더 구비하고 있다.

제6 내지 제8 발명 중 어느 하나에 관련되는 공기 조화 장치에서는, 오일 되돌림 회로를 통하여 증발기로 기능하는 열원측 열교환기의 하부로부터 압축 기구로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매의 유량이, 오일 되돌림 회로에서 증발기로 기능하는 열원측 열교환기의 하부와 압축 기구의 사이의 압력 손실에 따라 결정되기 때문에, 예를 들면, 증발기로 기능하는 열원측 열교환기 내나 열원측 열교환기의 냉매 출구측으로부터 압축 기구의 흡입측까지의 사이의 배관 내에서의 압력 손실이 작고, 오일 되돌림 회로에서의 압력 손실이 작아져 버리는 경우 등에 있어서, 열원측 열교환기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지할 수 있는 만큼의 충분한 유량의 냉동기유 및 냉매를, 오일 되돌림 회로를 통하여 열원측 열교환기의 하부로부터 압축 기구로 되돌릴 수 없는 경우가 생길 수 있다.

그러나 이 공기 조화 장치에서는, 차압 증가 기구를 구비함으로써, 오일 되돌림 회로를 통하여 열원측 열교환기의 하부로부터 압축 기구로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매의 유량을 크게 할 수 있도록 되어 있기 때문에, 열원측 열교환기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지할 수 있는 만큼의 충분한 유량의 냉동기유 및 냉매를, 확실히, 오일 되돌림 회로를 통하여 열원측 열교환기의 하부로부터 압축 기구로 되돌릴 수 있다.

제10 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 제6 내지 제8 발명 중 어느 하나에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서, 오일 되돌림 회로는, 개폐 밸브를 가지고 있다. 개폐 밸브는, 열원측 열교환기를 응축기로 기능하는 경우에 닫히고, 열원측 열교환기를 증발기로 기능하는 경우에 열린다.

이 공기 조화 장치에서는, 오일 되돌림 회로에 개폐 밸브를 설치하는 것과 함께, 열원측 열교환기를 응축기로 기능시키는 경우에는 개폐 밸브를 닫은 상태에서 운전하는 것에 의하여, 열원측 열교환기에서 응축된 후에 이용측 냉매 회로로 보내지는 냉매량이 감소하는 것을 방지할 수 있다.

제11 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 제10 발명에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서, 개폐 밸브는, 열원측 팽창 밸브의 개도가 소정 개도 이하로 된 경우에 열린다.

이 공기 조화 장치에서는, 열원측 열교환기 내의 냉매의 액면이 냉동기유의 고임이 없는 일정 이상의 레벨까지는, 오일 되돌림 회로를 사용할 필요가 없기 때문에, 열원측 열교환기 내에 냉동기유의 고임이 생길 수 있는 냉매의 액면에 대응하는 열원측 팽창 밸브의 개도를 소정 개도로서 설정하고, 열원측 팽창 밸브의 개도가 이 소정 개도 이하로 된 경우에만 개폐 밸브를 열어 운전하는 것에 의하여, 열원측 열교환기에서 증발되는 것 없이 압축 기구로 보내지는 냉매량이 증가하는 것을 방지할 수 있다.

제12 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 제6 내지 제8 발명 중 어느 하나에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서, 열원측 열교환기는, 열원측 열교환기 내를 흐르는 냉매의 유량과는 관계없이 일정량 공급되는 물을 열원으로 사용하고 있다.

이 공기 조화 장치에서는, 열원측 열교환기 내를 흐르는 냉매의 유량과는 관계없이 일정량 공급되는 물을 열원으로 사용하고 있어, 수량의 제어에 의하여 열원측 열교환기에서의 증발 능력을 제어할 수 없다. 그러나 이 공기 조화 장치에 있어서는, 열원측 팽창 밸브에 의하여 열원측 열교환기의 증발 능력을 제어할 때의 제어 폭이 확대되어 있기 때문에, 수량의 제어를 하지 않아도, 열원측 열교환기의 증발 능력을 제어할 때의 제어 폭을 확보할 수 있다.

제13 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 제6 내지 제8 발명 중 어느 하나에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서, 열원측 열교환기는, 플레이트식 열교환기이다.

이 공기 조화 장치에서는, 열원측 열교환기로서 플레이트식 열교환기를 사용하고 있어, 그 구조상, 열원측 열교환기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지하기 위하여 냉매의 액면 상에 뜬 상태에서 모인 냉동기유를 냉매의 액면 부근으로부터 뽑아내는 것이 곤란하다. 그러나 이 공기 조화 장치에 있어서는, 냉동기유가 냉매와 혼합한 상태에서 열원측 열교환기 내에 모이고, 열원측 열교환기 내에 모인 냉동기유를 냉매와 함께 열원측 열교환기의 하부로부터 뽑아내는 것만으로 충분하기 때문에, 플레이트식 열교환기를 사용하는 경우여도, 오일 되돌림 회로의 설치가 용이하다.

제14 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 냉매 회로와 오일 되돌림 회로를 구비하고 있다. 냉매 회로는, 압축 기구와, 증발기로 기능할 때에는 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 열원측 열교환기와, 열원측 팽창 밸브가 접속되어 구성되는 열원측 냉매 회로에 대하여, 이용측 열교환기와 이용측 팽창 밸브가 접속되어 구성되는 복수의 이용측 냉매 회로가 접속되어 구성되어 있고, 열원측 열교환기가 증발기로 기능할 때에 열원측 열교환기 내에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매가 사용된다. 오일 되돌림 회로는, 열원측 열교환기의 하부에 접속되고, 냉매와 혼합한 상태에서 열원측 열교환기 내에 모인 냉동기유를 냉매와 함께 압축 기구로 되돌린다.

이 공기 조화 장치에서는, 증발기로 기능할 때에는 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 열원측 열교환기를 가지는 열원측 냉매 회로와, 복수의 이용측 냉매 회로가 접속되어 구성되는 냉매 회로를 구비하고 있고, 이 냉매 회로에 사용되는 냉동기유 및 냉매로서, 열원측 열교환기가 증발기로 기능할 때에 열원측 열교환기 내에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하고 있다. 이 때문에, 이 공기 조화 장치에 있어서, 냉동기유는, 증발기로 기능하는 열원측 열교환기에서의 냉매의 증발 온도의 조건에서, 열원측 열교환기 내에서의 냉매의 액면에 뜬 상태에서 모이는 것이 아니고, 냉매와 혼합한 상태에서 열원측 열교환기 내에 모이게 된다. 그리고 열원측 열교환기 내에 모인 냉동기유는, 열원측 열교환기의 하부에 접속된 오일 되돌림 회로에 의하여, 냉매와 함께 압축 기구로 되돌려지도록 되어 있다. 이 때문에, 종래의 공기 조화 장치와 같이, 열원측 열교환기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지하기 위하여, 열원측 열교환기 내의 냉매의 액면을 일정 이상의 레벨이 되도록 유지할 필요가 없어진다.

이것에 의하여, 이 공기 조화 장치에서는, 복수의 이용측 냉매 회로의 공조 부하에 따라 열원측 팽창 밸브의 개도를 작게 하는 것에 의하여 열원측 열교환기의 증발 능력을 작게 하는 제어를 행하고, 그 결과, 열원측 열교환기 내에서의 냉매의 액면이 저하하여도, 열원측 열교환기 내에 냉동기유가 고이는 것이 없어지기 때문에, 열원측 열교환기의 증발 능력을 열원측 팽창 밸브에 의하여 제어할 때의 제어 폭을 확대하는 것이 가능하게 된다.

그리고 이 공기 조화 장치에서는, 종래의 공기 조화 장치와 같이, 열원측 열교환기를 복수 설치하여, 열원측 열교환기를 증발기로 기능시키는 경우에, 복수의 열원측 팽창 밸브의 일부를 닫아 증발기로 기능하는 열원측 열교환기의 대수를 줄이는 것에 의하여 증발 능력을 작게 하거나, 복수의 열원측 열교환기의 일부를 응축기로 기능시키는 것에 의하여 증발기로 기능하는 열원측 열교환기의 증발 능력과 상쇄하여 증발 능력을 작게 하는 제어를 행할 필요가 없어지기 때문에, 단일의 열원측 열교환기에 의하여 광범위의 증발 능력의 제어 폭을 얻을 수 있게 된다.

이것에 의하여, 열원측 열교환기의 증발 능력 제어의 제어 폭의 제약에 의하여 열원측 열교환기의 단일화를 실현할 수 없었던 공기 조화 장치에 있어서, 열원측 열교환기의 단일화가 가능해지기 때문에, 종래의 공기 조화 장치에 있어서 복수의 열원측 열교환기를 설치하는 것에 의하여 발생하고 있었던 부품 점수의 증가 및 코스트 업을 방지하고, 또한, 복수의 열원측 열교환기의 일부를 응축기로 기능시켜 증발 능력을 작게 하는 경우에 열원측 열교환기에서 응축되는 냉매량의 분만큼 압축 기구에서 압축되는 냉매량이 증가하여 복수의 이용측 냉매 회로 전체의 공조 부하가 작은 운전 조건에서의 COP가 나빠진다는 문제를 해소할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관련되는 일 실시예의 공기 조화 장치의 개략의 냉매 회로도이다.

도 2는 열원측 열교환기의 전체의 개략 구조를 도시하는 도면이다.

도 3은 도 2의 C 부분의 확대도이고, 열원측 열교환기의 하부의 개략 구조를 도시하는 도면이다.

도 4는 공기 조화 장치의 난방 운전 모드에서의 동작을 설명하는 개략의 냉매 회로도이다.

도 5는 공기 조화 장치의 냉방 운전 모드에서의 동작을 설명하는 개략의 냉매 회로도이다.

도 6은 공기 조화 장치의 냉난방 동시 운전 모드(증발 부하)에서의 동작을 설명하는 개략의 냉매 회로도이다.

도 7은 공기 조화 장치의 냉난방 동시 운전 모드(응축 부하)에서의 동작을 설명하는 개략의 냉매 회로도이다.

도 8은 변형예 1에 관련되는 공기 조화 장치의 개략의 냉매 회로도이다.

도 9는 변형예 1의 공기 조화 장치의 난방 운전 모드에서의 동작을 설명하는 개략의 냉매 회로도이다.

도 10은 변형예 1의 공기 조화 장치의 냉방 운전 모드에서의 동작을 설명하는 개략의 냉매 회로도이다.

도 11은 변형예 2에 관련되는 공기 조화 장치의 개략의 냉매 회로도이다.

도 12는 변형예 3에 관련되는 공기 조화 장치의 개략의 냉매 회로도이다.

도 13은 변형예 4에 관련되는 공기 조화 장치의 개략의 냉매 회로도이다.

도 14는 변형예 4에 관련되는 공기 조화 장치의 개략의 냉매 회로도이다.

도 15는 변형예 4에 관련되는 공기 조화 장치의 개략의 냉매 회로도이다.

도 16은 변형예 4에 관련되는 공기 조화 장치의 개략의 냉매 회로도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 공기 조화 장치(냉동 장치)

12 : 냉매 회로

12a, 12b, 12c : 이용측 냉매 회로

12d : 열원측 냉매 회로

21 : 압축 기구

23 : 열원측 열교환기(증발기)

24 : 열원측 팽창 밸브(팽창 밸브)

31, 41, 51 : 이용측 팽창 밸브

32, 42, 52 : 이용측 열교환기(응축기)

101 : 제1 오일 되돌림 회로(오일 되돌림 회로)

101b : 개폐 밸브

111 : 가압 회로

121 : 냉각기

122 : 냉각 회로

131, 141 : 감압 기구(차압 증가 기구)

151 : 펌프 기구(차압 증가 기구)

161 : 이젝터 기구(차압 증가 기구)

이하, 도면에 기초하여, 본 발명에 관련되는 공기 조화 장치의 실시예에 관하여 설명한다.

(1) 공기 조화 장치의 구성

도 1은, 본 발명에 관련되는 일 실시예의 공기 조화 장치(1)의 개략의 냉매 회로도이다. 공기 조화 장치(1)는, 증기 압축식의 냉동 사이클 운전을 행하는 것에 의하여, 빌딩 등의 옥내의 냉난방에 사용되는 장치이다.

공기 조화 장치(1)는, 주로, 1대의 열원 유닛(2)과, 복수(본 실시예에서는, 3대)의 이용 유닛(3, 4, 5)과, 각 이용 유닛(3, 4, 5)에 접속되는 접속 유닛(6, 7, 8)과, 접속 유닛(6, 7, 8)을 통하여 열원 유닛(2)과 이용 유닛(3, 4, 5)을 접속하는 냉매 연락 배관(9, 10, 11)을 구비하고 있고, 예를 들면, 어느 공조 공간에 관해서는 냉방 운전을 행하면서 다른 공조 공간에 관해서는 난방 운전을 행하는 등과 같이, 이용 유닛(3, 4, 5)이 설치되는 옥내의 공조 공간의 요구에 따라, 냉난방 동시 운전이 가능하게 되도록 구성되어 있다. 즉, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)의 증기 압축식의 냉매 회로(12)는, 열원 유닛(2)과, 이용 유닛(3, 4, 5)과, 접속 유닛(6, 7, 8)과, 냉매 연락 배관(9, 10, 11)이 접속되는 것에 의하여 구성되어 있다.

그리고 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(12)에는, 본 실시예에 있어서, -20℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매가 사용된다. 이와 같은 냉매와 냉동기유의 조합으로서, 예를 들면, R410A와 폴리비닐에테르(PVE) 등의 에테르유의 조합이 있다. 여기서, -20℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하는 것은, 이하와 같은 이유에 의한 것이다.

우선, 열원 유닛(2)의 열원측 열교환기(23, 후술)를 증발기로 기능시키는 경우의 냉매의 증발 온도의 최고값이 30℃인 점에 착안하여, 적어도 이 증발 온도의 최고값(즉, 30℃) 이하의 온도 범위에서, 열원측 열교환기(23) 내에 모인 냉동기유와 냉매가 2층으로 분리하지 않도록 함으로써, 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 냉매와 함께 냉동기유를 뽑아내어 열원 유닛(2)의 압축 기구(21, 후술)로 되돌릴 수 있도록 하고 있기 때문이다.

보다 바람직하게는, 열원 유닛(2)의 열원측 열교환기(23, 후술)를 증발기로 기능시키는 경우의 냉매의 증발 온도의 최저값에 착안하여, 이 증발 온도의 최저값 이하의 온도 범위에서, 열원측 열교환기(23) 내에 모인 냉동기유와 냉매가 2층으로 분리하지 않도록 함으로써, 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 냉매와 함께 냉동기유를 뽑아내어 열원 유닛(2)의 압축 기구(21, 후술)로 되돌릴 수 있도록 하는 것이 바람직하기 때문이다. 덧붙여, 증발 온도의 최저값으로서는, 열원측 열교환기(23)의 열원으로서 물을 사용하는 경우에는 -5℃이고, 열원측 열교환기(23)의 열원으로서 공기를 사용하는 경우에는 -15℃이며, 열원측 열교환기(23)의 열원으로서 브라인(예를 들면, 에틸렌글리콜 40~50wt%를 포함하는 것)을 사용하는 경우에는 -20℃이다.

＜이용 유닛＞

이용 유닛(3, 4, 5)은, 빌딩 등의 옥내의 천장에 매입이나 걸이 등, 또는, 옥내의 벽면에 벽걸이 등에 의하여 설치되어 있다. 이용 유닛(3, 4, 5)은, 냉매 연락 배관(9, 10, 11) 및 접속 유닛(6, 7, 8)을 통하여 열원 유닛(2)에 접속되어 있고, 냉매 회로(12)의 일부를 구성하고 있다.

다음으로, 이용 유닛(3, 4, 5)의 구성에 관하여 설명한다. 덧붙여, 이용 유닛(3)과 이용 유닛(4, 5)은 같은 구성이기 때문에, 여기에서는, 이용 유닛(3)의 구성만 설명하고, 이용 유닛(4, 5)의 구성에 관해서는, 각각, 이용 유닛(3)의 각 부를 도시하는 30번대의 부호 대신에 40번대 또는 50번대의 부호를 부여하여, 각 부의 설명을 생략한다.

이용 유닛(3)은, 주로, 냉매 회로(12)의 일부를 구성하고 있고, 이용측 냉매 회로(12a)(이용 유닛(4, 5)에서는, 각각, 이용측 냉매 회로(12b, 12c))를 구비하고 있다. 이 이용측 냉매 회로(12a)는, 주로, 이용측 팽창 밸브(31)와, 이용측 열교환기(32)를 구비하고 있다. 본 실시예에 있어서, 이용측 팽창 밸브(31)는, 이용측 냉매 회로(12a) 내를 흐르는 냉매의 유량 조절 등을 행하기 위하여, 이용측 열교환기(32)의 액측에 접속된 전동 팽창 밸브이다. 본 실시예에 있어서, 이용측 열교환기(32)는, 전열관과 다수의 핀에 의하여 구성된 크로스 핀식의 핀·앤드·튜브형 열교환기이고, 냉매와 옥내 공기의 열교환을 행하기 위한 기기이다. 본 실시예에 있어서, 이용 유닛(3)은, 유닛 내로 옥내 공기를 흡입하여, 열교환한 후에, 공급 공기로서 옥내로 공급하기 위한 송풍 팬(도시하지 않음)을 구비하고 있어, 옥내 공기와 이용측 열교환기(32)를 흐르는 냉매를 열교환시키는 것이 가능하다.

또한, 이용 유닛(3)에는, 각종의 센서가 설치되어 있다. 이용측 열교환기(32)의 액측에는 액 냉매의 온도를 검출하는 액측 온도 센서(33)가 설치되어 있고, 이용측 열교환기(32)의 가스측에는 가스 냉매의 온도를 검출하는 가스측 온도 센서(34)가 설치되어 있다. 나아가, 이용 유닛(3)에는, 유닛 내로 흡입되는 옥내 공기의 온도를 검출하는 RA 흡입 온도 센서(35)가 설치되어 있다. 또한, 이용 유닛(3)은, 이용 유닛(3)을 구성하는 각 부의 동작을 제어하는 이용측 제어부(36)를 구비하고 있다. 그리고 이용측 제어부(36)는, 이용 유닛(3)의 제어를 행하기 위하여 설치된 마이크로 컴퓨터나 메모리를 가지고 있어, 리모컨(도시하지 않음)과의 사이에서 제어 신호 등의 교환을 행하거나, 열원 유닛(2)과의 사이에서 제어 신호 등의 교환을 행할 수 있도록 되어 있다.

＜열원 유닛＞

열원 유닛(2)은, 빌딩 등의 옥상 등에 설치되어 있고, 냉매 연락 배관(9, 10, 11)을 통하여 이용 유닛(3, 4, 5)에 접속되어 있으며, 이용 유닛(3, 4, 5)의 사이에서 냉매 회로(12)를 구성하고 있다.

다음으로, 열원 유닛(2)의 구성에 관하여 설명한다. 열원 유닛(2)은, 주로, 냉매 회로(12)의 일부를 구성하고 있고, 열원측 냉매 회로(12d)를 구비하고 있다. 이 열원측 냉매 회로(12d)는, 주로, 압축 기구(21)와, 제1 전환 기구(22)와, 열원측 열교환기(23)와, 열원측 팽창 밸브(24)와, 리시버(25)와, 제2 전환 기구(26)와, 액측 폐쇄 밸브(27)와, 고압 가스측 폐쇄 밸브(28)와, 저압 가스측 폐쇄 밸브(29)와, 제1 오일 되돌림 회로(101)와, 가압 회로(111)와, 냉각기(121)와, 냉각 회로(122)를 구비하고 있다.

압축 기구(21)는, 주로, 압축기(21a)와, 압축기(21a)의 토출측에 접속된 오일 분리기(21b)와, 오일 분리기(21b)와 압축기(21a)의 흡입관(21c)을 접속하는 제2 오일 되돌림 회로(21d)를 가지고 있다. 압축기(21a)는, 본 실시예에 있어서, 인버터 제어에 의하여 운전 용량을 가변하는 것이 가능한 용적식 압축기이다. 오일 분리기(21b)는, 압축기(21a)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매에 동반하는 냉동기유를 분리하는 용기이다. 제2 오일 되돌림 회로(21d)는, 오일 분리기(21b)에서 분리된 냉동기유를 압축기(21a)로 되돌리기 위한 회로이다. 제2 오일 되돌림 회로(21d)는, 주로, 오일 분리기(21b)와 압축기(21a)의 흡입관(21c)을 접속하는 오일 되돌림관(21e)과, 오일 되돌림관(21e)에 접속된 오일 분리기(21b)에서 분리된 고압의 냉동기유를 감압하는 캐필러리 튜브(21f)를 가지고 있다. 캐필러리 튜브(21f)는, 오일 분리기(21b)에서 분리된 고압의 냉동기유를 압축기(21a)의 흡입측의 냉매 압력까지 감압하는 세관(細管)이다. 본 실시예에 있어서, 압축 기구(21)는, 압축기가 압축기(21a)의 1대뿐이지만, 이것에 한정되지 않고, 이용 유닛의 접속 대수 등에 따라, 2대 이상의 압축기가 병렬로 접속된 것이어도 무방하다.

제1 전환 기구(22)는, 열원측 열교환기(23)를 응축기로 기능시킬 때(이하, 응축 운전 상태라고 한다)에는 압축 기구(21)의 토출측과 열원측 열교환기(23)의 가스측을 접속하고, 열원측 열교환기(23)를 증발기로 기능시킬 때(이하, 증발 운전 상태라고 한다)에는 압축 기구(21)의 흡입측과 열원측 열교환기(23)의 가스측을 접속하도록, 열원측 냉매 회로(12d) 내에서의 냉매의 유로를 전환하는 것이 가능한 사방 전환 밸브이며, 그 제1 포트(22a)는 압축 기구(21)의 토출측에 접속되어 있고, 그 제2 포트(22b)는 열원측 열교환기(23)의 가스측에 접속되어 있고, 그 제3 포트(22c)는 압축 기구(21)의 흡입측에 접속되어 있으며, 제4 포트(22d)는 캐필러리 튜브(91)를 통하여 압축 기구(21)의 흡입측에 접속되어 있다. 그리고 제1 전환 기구(22)는, 상술한 바와 같이, 제1 포트(22a)와 제2 포트(22b)를 접속하는 것과 함께, 제3 포트(22c)와 제4 포트(22d)를 접속(응축 운전 상태에 대응, 도 1의 제1 전환 기구(22)의 실선을 참조)하거나, 제2 포트(22b)와 제3 포트(22c)를 접속하는 것과 함께, 제1 포트(22a)와 제4 포트(22d)를 접속(증발 운전 상태에 대응, 도 1의 제1 전환 기구(22)의 파선을 참조)하는 전환을 행하는 것이 가능하다.

열원측 열교환기(23)는, 냉매의 증발기 및 냉매의 응축기로 기능시키는 것이 가능한 열교환기이고, 본 실시예에 있어서, 물을 열원으로서 냉매와 열교환하는 플레이트 열교환기이다. 열원측 열교환기(23)는, 그 가스측이 제1 전환 기구(22)의 제2 포트(22b)에 접속되고, 그 액측이 열원측 팽창 밸브(24)에 접속되어 있다. 열원측 열교환기(23)는, 도 2에 도시되는 바와 같이, 프레스 가공 등에 의하여 성형된 복수의 플레이트 부재(23a)를 패킹(도시하지 않음)을 통하여 겹쳐 맞추는 것에 의하여, 각 플레이트 부재(23a) 사이에 상하 방향으로 연장되는 복수의 유로(23b, 23c)가 형성되고, 이들의 복수의 유로(23b, 23c) 내를 냉매와 물이 교대로 흐르는(구체적으로는, 냉매가 유로(23b) 내를 흐르고, 물이 유로(23c) 내를 흐르는, 도 2의 화살표 A 및 B 참조) 것에 의하여 열교환을 행할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 복수의 유로(23b)는, 그 상단부 및 하단부에서, 서로가 연통(連通, 연결되어 통함)되어 있고, 열원측 열교환기(23)의 상부 및 하부에 설치된 가스측 노즐(23d) 및 액측 노즐(23e)에 접속되어 있다. 이 가스측 노즐(23d)은 제1 전환 기구(22)에 접속되어 있고, 액측 노즐(23e)은 열원측 팽창 밸브(24)에 접속되어 있다. 이것에 의하여, 냉매는, 열원측 열교환기(23)가 증발기로 기능하는 경우에는, 액측 노즐(23e, 즉, 하측)로부터 유입하여 가스측 노즐(23d, 즉, 상측)로부터 유출하고, 열원측 열교환기(23)가 응축기로 기능하는 경우에는, 가스측 노즐(23d, 즉, 상측)로부터 유입하여 액측 노즐(23e, 즉, 하측)로부터 유출하게 된다(도 2의 화살표 A 참조). 또한, 복수의 유로(23c)는, 그 상단부 및 하단부에서, 서로가 연통되어 있고, 열원측 열교환기(23)의 상부 및 하부에 설치된 물 입구 노즐(23f) 및 물 출구 노즐(23g)에 접속되어 있다. 또한, 열원으로서의 물은, 본 실시예에 있어서, 공기 조화 장치(1)의 외부에 설치된 냉수탑 설비나 보일러 설비로부터의 물 배관(도시하지 않음)을 통하여 열원측 열교환기(23)의 물 입구 노즐(23f)로부터 공급수(CWS)로서 유입하고, 냉매와 열교환을 행한 후에, 물 출구 노즐(23g)로부터 유출하여 냉수탑 설비나 보일러 설비로 배출수(CWR)로서 되돌려지도록 되어 있다. 여기서, 냉수탑 설비나 보일러 설비로부터 공급되는 물은, 열원측 열교환기(23) 내를 흐르는 냉매의 유량과는 관계없이 일정량 공급되어 있다.

열원측 팽창 밸브(24)는, 본 실시예에 있어서, 액 냉매 연락 배관(9)을 통하여 열원측 열교환기(23)와 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)의 사이를 흐르는 냉매의 유량의 조절 등을 행하는 것이 가능한 전동 팽창 밸브이고, 열원측 열교환기(23)의 액측에 접속되어 있다.

리시버(25)는, 열원측 열교환기(23)와 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)의 사이를 흐르는 냉매를 일시적으로 모으기 위한 용기이다. 리시버(25)는, 본 실시예에 있어서, 열원측 팽창 밸브(24)와 냉각기(121)의 사이에 접속되어 있다.

제2 전환 기구(26)는, 열원 유닛(2)을 냉난방 동시기용의 열원 유닛으로 사용하는 경우(도 4~7 참조)이고 고압의 가스 냉매를 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보낼 때(이하, 난방 부하 요구 운전 상태라고 한다)에는, 압축 기구(21)의 토출측과 고압 가스측 폐쇄 밸브(28)를 접속하고, 열원 유닛(2)을 냉난방 전환기용의 열원 유닛으로 사용하는 경우(변형예 1, 도 8~10 참조, 이하, 냉난방 전환 시 냉방 운전 상태라고 한다)이고 냉방 운전을 행할 때에는, 고압 가스측 폐쇄 밸브 (28)와 압축 기구(21)의 흡입측을 접속하도록, 열원측 냉매 회로(12d) 내에서의 냉매의 유로를 전환하는 것이 가능한 사방 전환 밸브이며, 그 제1 포트(26a)는 압축 기구(21)의 토출측에 접속되어 있고, 그 제2 포트(26b)는 캐필러리 튜브(92)를 통하여 압축 기구(21)의 흡입측에 접속되어 있고, 그 제3 포트(26c)는 압축 기구(21)의 흡입측에 접속되어 있으며, 그 제4 포트(26d)는 고압 가스측 폐쇄 밸브(28)에 접속되어 있다. 그리고 제2 전환 기구(26)는, 상술한 바와 같이, 제1 포트(26a)와 제2 포트(26b)를 접속하는 것과 함께, 제3 포트(26c)와 제4 포트(26d)를 접속(냉난방 전환 시 냉방 운전 상태에 대응, 도 1의 제2 전환 기구(26)의 실선을 참조)하거나, 제2 포트(26b)와 제3 포트(26c)를 접속하는 것과 함께, 제1 포트(26a)와 제4 포트(26d)를 접속(난방 부하 요구 운전 상태에 대응, 도 1의 제2 전환 기구(26)의 파선을 참조)하는 전환을 행하는 것이 가능하다.

액측 폐쇄 밸브(27), 고압 가스측 폐쇄 밸브(28) 및 저압 가스측 폐쇄 밸브(29)는, 외부의 기기·배관(구체적으로는, 냉매 연락 배관(9, 10, 11))과의 접속구에 설치된 밸브이다. 액측 폐쇄 밸브(27)는, 냉각기(121)에 접속되어 있다. 고압 가스측 폐쇄 밸브(28)는, 제2 전환 기구(26)의 제4 포트(26d)에 접속되어 있다. 저압 가스측 폐쇄 밸브(29)는, 압축 기구(21)의 흡입측에 접속되어 있다.

제1 오일 되돌림 회로(101)는, 증발 운전 상태, 즉, 열원측 열교환기(23)를 증발기로 기능시킬 때에, 열원측 열교환기(23) 내에 모인 냉동기유를 냉매와 함께 압축 기구(21)로 되돌리는 회로이다. 제1 오일 되돌림 회로(101)는, 주로, 열원측 열교환기(23)의 하부와 압축 기구(21)를 접속하는 오일 되돌림관(101a)과, 오일 되 돌림관(101a)에 접속된 개폐 밸브(101b)와, 역지 밸브(101c)와, 캐필러리 튜브(101d)를 가지고 있다. 오일 되돌림관(101a)은, 일단이 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 냉매와 함께 냉동기유를 뽑아낼 수 있도록 설치되어 있고, 본 실시예에 있어서는, 도 3에 도시되는 바와 같이, 열원측 열교환기(23)의 하부에 설치된 액측 노즐(23e)의 관 내를 통하여 열원측 열교환기(23)의 냉매가 흐르는 유로(23b) 내까지 연장되는 배관이다. 여기서, 열원측 열교환기(23)에는, 복수의 유로(23b) 사이를 연통시키기 위하여, 각 플레이트 부재(23a)에 연통 구멍(23h)이 설치되어 있다(복수의 유로(23c) 사이도 같음). 이 때문에, 오일 되돌림관(101a)은, 복수의 유로(23b)를 관통하도록 설치되어 있어도 무방하다(도 3의 파선으로 도시되는 오일 되돌림관(101a) 참조). 또한, 오일 되돌림관(101a)의 타단은, 본 실시예에 있어서, 압축 기구(21)의 흡입측에 접속되어 있다. 개폐 밸브(101b)는, 본 실시예에 있어서, 필요에 따라 제1 오일 되돌림 회로(101)를 사용할 수 있도록 하기 위하여 접속되어 있고, 냉매 및 냉동기유의 유통 및 차단이 가능한 전자 밸브이다. 역지 밸브(101c)는, 냉매 및 냉동기유가 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)의 흡입측을 향하여 오일 되돌림관(101a) 내를 흐르는 것만을 허용하는 밸브이다. 캐필러리 튜브(101d)는, 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 뽑아내진 냉매 및 냉동기유를 압축 기구(21)의 흡입측의 냉매 압력까지 감압하는 세관이다.

가압 회로(111)는, 응축 운전 상태, 즉, 열원측 열교환기(23)를 응축기로 기능시킬 때에, 압축 기구(21)에서 압축된 고압의 가스 냉매를, 열원측 열교환기(23)에서 응축되고 열원측 팽창 밸브(24)에서 감압된 후에 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매에 합류시키는 회로이다. 가압 회로(111)는, 주로, 압축 기구(21)의 토출측과 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측(즉, 열원측 팽창 밸브(24)와 액측 폐쇄 밸브(27)의 사이)을 접속하는 가압관(111a)과, 가압관(111a)에 접속된 개폐 밸브(111b)와, 역지 밸브(111c)와, 캐필러리 튜브(111d)를 가지고 있다. 가압관(111a)은, 본 실시예에 있어서, 일단이 압축 기구(21)의 오일 분리기(21b)의 출구와 제1 및 제2 전환 기구(22, 26)의 제1 포트(22a, 26a)의 사이에 접속되어 있다. 또한, 가압관(111a)의 타단은, 본 실시예에 있어서, 열원측 팽창 밸브(24)와 리시버(25)의 사이에 접속되어 있다. 개폐 밸브(111b)는, 본 실시예에 있어서, 필요에 따라 가압 회로(111)를 사용할 수 있도록 하기 위하여 접속되어 있고, 냉매의 유통 및 차단이 가능한 전자 밸브이다. 역지 밸브(111c)는, 냉매가 압축 기구(21)의 토출측으로부터 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측을 향하여 가압관(111a) 내를 흐르는 것만을 허용하는 밸브이다. 캐필러리 튜브(111d)는, 압축 기구(21)의 토출측으로부터 뽑아내진 냉매를 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측의 냉매 압력까지 감압하는 세관이다.

냉각기(121)는, 응축 운전 상태, 즉, 열원측 열교환기(23)를 응축기로 기능시킬 때에, 열원측 열교환기(23)에서 응축된 후에, 열원측 팽창 밸브(24)에서 감압되어 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매를 냉각하는 열교환기이다. 냉각기(121)는, 본 실시예에 있어서, 리시버(25)와 액측 폐쇄 밸브(27)의 사이에 접속되어 있다. 바꾸어 말하면, 가압 회로(111)는, 가압관(111a)이 열원측 팽창 밸브(24)와 냉각기(121)의 사이에 접속되어, 고압의 가스 냉매가 열원측 팽창 밸브 (24)에서 감압된 냉매에 합류하도록 접속되어 있다. 냉각기(121)로서는, 예를 들면, 2중관식의 열교환기를 이용하는 것이 가능하다.

냉각 회로(122)는, 응축 운전 상태, 즉, 열원측 열교환기(23)를 응축기로 기능시킬 때에, 열원측 열교환기(23)로부터 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매의 일부를 열원측 냉매 회로(12d)로부터 분기시켜 냉각기(121)로 도입하여, 열원측 열교환기(23)에서 응축되고 열원측 팽창 밸브(24)에서 감압되어 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매를 냉각한 후, 압축 기구(21)의 흡입측으로 되돌리도록 열원측 냉매 회로(12d)에 접속된 회로이다. 냉각 회로(122)는, 주로, 열원측 열교환기(23)로부터 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매의 일부를 냉각기(121)로 도입하는 도입관(122a)과, 도입관(122a)에 접속된 냉각 회로측 팽창 밸브(122b)와, 냉각기(121)를 통과한 냉매를 압축 기구(21)의 흡입측으로 되돌리는 도출관(122c)을 가지고 있다. 도입관(122a)은, 본 실시예에 있어서, 일단이 리시버(25)와 냉각기(121)의 사이에 접속되어 있다. 또한, 도입관(122a)의 타단은, 본 실시예에 있어서, 냉각기(121)의 냉각 회로(122)측의 입구에 접속되어 있다. 냉각 회로측 팽창 밸브(122b)는, 본 실시예에 있어서, 필요에 따라 냉각 회로(122)를 사용할 수 있도록 하기 위하여 접속되어 있고, 냉각 회로(122)를 흐르는 냉매의 유량을 조절하는 것이 가능한 전동 팽창 밸브이다. 도출관(122c)은, 본 실시예에 있어서, 일단이 냉각기(121)의 냉각 회로(122)측의 출구에 접속되어 있다. 또한, 도출관(122c)은, 본 실시예에 있어서, 타단이 압축 기구(21)의 흡입측에 접속되어 있다.

또한, 열원 유닛(2)에는, 각종의 센서가 설치되어 있다. 구체적으로는, 열원 유닛(2)은, 압축 기구(21)의 흡입 압력을 검출하는 흡입 압력 센서(93)와, 압축 기구(21)의 토출 압력을 검출하는 토출 압력 센서(94)와. 압축 기구(21)의 토출측의 냉매의 토출 온도를 검출하는 토출 온도 센서(95)와, 냉각 회로(122)의 도출관(122c)을 흐르는 냉매의 온도를 검출하는 냉각 회로 출구 온도 센서(96)가 설치되어 있다. 또한, 열원 유닛(2)은, 열원 유닛(2)을 구성하는 각 부의 동작을 제어하는 열원측 제어부(97)를 구비하고 있다. 그리고 열원측 제어부(97)는, 열원 유닛(2)의 제어를 행하기 위하여 설치된 마이크로 컴퓨터나 메모리를 가지고 있어, 이용 유닛(3, 4, 5)의 이용측 제어부(36, 46, 56)와의 사이에서 제어 신호 등의 교환을 행할 수 있도록 되어 있다.

＜접속 유닛＞

접속 유닛(6, 7, 8)은, 빌딩 등의 옥내에 이용 유닛(3, 4, 5)과 함께 설치되어 있다. 접속 유닛(6, 7, 8)은, 냉매 연락 배관(9, 10, 11)과 함께, 이용 유닛(3, 4, 5)과 열원 유닛(2)의 사이에 개재(介在)하고 있으며, 냉매 회로(12)의 일부를 구성하고 있다.

다음으로, 접속 유닛(6, 7, 8)의 구성에 관하여 설명한다. 덧붙여, 접속 유닛(6)과 접속 유닛(7, 8)은 같은 구성이기 때문에, 여기에서는, 접속 유닛(6)의 구성만 설명하고, 접속 유닛(7, 8)의 구성에 관해서는, 각각, 접속 유닛(6)의 각 부를 도시하는 60번대의 부호 대신에 70번대 또는 80번대의 부호를 부여하고, 각 부의 설명을 생략한다.

접속 유닛(6)은, 주로, 냉매 회로(12)의 일부를 구성하고 있고, 접속측 냉매 회로(12e)(접속 유닛(7, 8)에서는, 각각, 접속측 냉매 회로(12f, 12g))를 구비하고 있다. 이 접속측 냉매 회로(12e)는, 주로, 액 접속관(61)과, 가스 접속관(62)과, 고압 가스 개폐 밸브(66)와, 저압 가스 개폐 밸브(67)를 가지고 있다. 본 실시예에 있어서, 액 접속관(61)은, 액 냉매 연락 배관(9)과 이용측 냉매 회로(12a)의 이용측 팽창 밸브(31)를 접속하고 있다. 가스 접속관(62)은, 고압 가스 냉매 연락 배관(10)에 접속된 고압 가스 접속관(63)과, 저압 가스 냉매 연락 배관(11)에 접속된 저압 가스 접속관(64)과, 고압 가스 접속관(63)과 저압 가스 접속관(64)을 합류시키는 합류 가스 접속관(65)을 가지고 있다. 합류 가스 접속관(65)은, 이용측 냉매 회로(12a)의 이용측 열교환기(32)의 가스측에 접속되어 있다. 그리고 고압 가스 개폐 밸브(66)는, 본 실시예에 있어서, 고압 가스 접속관(63)에 접속되어 있고, 냉매의 유통 및 차단이 가능한 전자 밸브이다. 저압 가스 개폐 밸브(67)는, 본 실시예에 있어서, 저압 가스 접속관(64)에 접속되어 있고, 냉매의 유통 및 차단이 가능한 전자 밸브이다. 이것에 의하여, 접속 유닛(6)은, 이용 유닛(3)이 냉방 운전을 행할 때에는, 고압 가스 개폐 밸브(66)를 닫고, 또한, 저압 가스 개폐 밸브(67)를 연 상태로 하여, 액 냉매 연락 배관(9)을 통하여 액 접속관(61)으로 유입하는 냉매를 이용측 냉매 회로(12a)의 이용측 팽창 밸브(31)로 보내고, 이용측 팽창 밸브(31)에서 감압되고 이용측 열교환기(32)에서 증발된 후에, 합류 가스 접속관(65) 및 저압 가스 접속관(64)을 통하여 저압 가스 냉매 연락 배관(11)으로 되돌리도록 기능할 수 있다. 또한, 접속 유닛(6)은, 이용 유닛(3)이 난방 운전을 행할 때에는, 저압 가스 개폐 밸브(67)를 닫고, 또한, 고압 가스 개폐 밸브(66)를 연 상태로 하여, 고압 가스 냉매 연락 배관(10)을 통하여 고압 가스 접속관(63) 및 합류 가스 접속관(65)으로 유입하는 냉매를 이용측 냉매 회로(12a)의 이용측 열교환기(32)의 가스측으로 보내고, 이용측 열교환기(32)에서 응축되고 이용측 팽창 밸브(31)에서 감압된 후에, 액 접속관(61)을 통하여 액 냉매 연락 배관(9)으로 되돌리도록 기능할 수 있다. 또한, 접속 유닛(6)은, 접속 유닛(6)을 구성하는 각 부의 동작을 제어하는 접속측 제어부(68)를 구비하고 있다. 그리고 접속측 제어부(68)는, 접속 유닛(6)의 제어를 행하기 위하여 설치된 마이크로 컴퓨터나 메모리를 가지고 있어, 이용 유닛(3)의 이용측 제어부(36)와의 사이에서 제어 신호 등의 교환을 행할 수 있도록 되어 있다.

이상과 같이, 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)와, 열원측 냉매 회로(12d)와, 냉매 연락 배관(9, 10, 11)과, 접속측 냉매 회로(12e, 12f, 12g)가 접속되어, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(12)가 구성된다. 그리고 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 예를 들면, 이용 유닛(3, 4)이 냉방 운전을 행하면서, 이용 유닛(5)이 난방 운전을 행하는 등의, 이른바, 냉난방 동시 운전을 행하는 것이 가능하게 된다.

그리고 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 후술하는 바와 같이, 열원측 열교환기(23)를 증발기로 기능시킬 때에, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 이용하는 것에 의하여, 열원측 열교환기(23)의 증발 능력을 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 제어할 때의 제어 폭이 확대되고, 단일의 열원측 열교환기(23)에 의하여 광범위의 증발 능력의 제어 폭을 얻을 수 있게 된다. 또한, 공기 조화 장치(1)에서는, 후술하는 바와 같이, 열원측 열교환기(23)를 응축기로 기능시킬 때에, 가압 회로(111) 및 냉각기(121)를 이용하는 것에 의하여, 열원측 열교환기(23)의 응축 능력을 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 제어할 때의 제어 폭이 확대되고, 단일의 열원측 열교환기(23)에 의하여 광범위의 응축 능력의 제어 폭을 얻을 수 있게 된다. 이것에 의하여, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 종래의 공기 조화 장치에서, 복수대 설치되어 있었던 열원측 열교환기의 단일화가 실현된다.

(2) 공기 조화 장치의 동작

다음으로, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)의 동작에 관하여 설명한다.

본 실시예의 공기 조화 장치(1)의 운전 모드는, 각 이용 유닛(3, 4, 5)의 공조 부하에 따라, 이용 유닛(3, 4, 5)의 모두가 난방 운전을 행하는 난방 운전 모드와, 이용 유닛(3, 4, 5)의 모두가 냉방 운전을 행하는 냉방 운전 모드와, 이용 유닛(3, 4, 5)의 일부가 냉방 운전을 행하면서 다른 이용 유닛이 난방 운전을 행하는 냉난방 동시 운전 모드로 나눌 수 있다. 또한, 냉난방 동시 운전 모드에 관해서는, 이용 유닛(3, 4, 5) 전체의 공조 부하에 의하여, 열원 유닛(2)의 열원측 열교환기(23)를 증발기로 기능시켜 운전하고 있는 경우(증발 운전 상태)와, 열원 유닛(2)의 열원측 열교환기(23)를 응축기로 기능시켜 운전하고 있는 경우(응축 운전 상태)로 운전 모드를 나눌 수 있다.

이하, 공기 조화 장치(1)의 4개의 운전 모드에서의 동작에 관하여 설명한다.

＜난방 운전 모드＞

이용 유닛(3, 4, 5)의 모두를 난방 운전할 때, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(12)는, 도 4에 도시되는 바와 같이 구성된다(냉매의 흐름에 관해서는, 도 4의 냉매 회로(12)에 부여된 화살표를 참조). 구체적으로는, 열원 유닛(2)의 열원측 냉매 회로(12d)에서는, 제1 전환 기구(22)를 증발 운전 상태(도 4의 제1 전환 기구(22)의 파선으로 도시된 상태)로 전환하고, 제2 전환 기구(26)를 난방 부하 요구 운전 상태(도 4의 제2 전환 기구(26)의 파선으로 도시된 상태)로 전환하는 것에 의하여, 열원측 열교환기(23)를 증발기로 기능시키는 것과 함께, 고압 가스 냉매 연락 배관(10)을 통하여 이용 유닛(3, 4, 5)에 압축 기구(21)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매를 공급할 수 있도록 되어 있다. 또한, 열원측 팽창 밸브(24)는, 냉매를 감압하도록 개도 조절되어 있다. 덧붙여, 가압 회로(111)의 개폐 밸브(111b) 및 냉각 회로(122)의 냉각 회로측 팽창 밸브(122b)는 닫혀 있어, 열원측 팽창 밸브(24)와 리시버(25)의 사이를 흐르는 냉매에 고압의 가스 냉매를 합류시키지 않는 상태 및 냉각기(121)로의 냉열원의 공급을 차단하여 리시버(25)와 이용 유닛(3, 4, 5)의 사이를 흐르는 냉매를 냉각하지 않는 상태로 되어 있다. 접속 유닛(6, 7, 8)에서는, 저압 가스 개폐 밸브(67, 77, 87)를 닫는 것과 함께 고압 가스 개폐 밸브(66, 76, 86)를 여는 것에 의하여, 이용 유닛(3, 4, 5)의 이용측 열교환기(32, 42, 52)를 응축기로 기능시키는 상태로 되어 있다. 이용 유닛(3, 4, 5)에서는, 이용측 팽창 밸브(31, 41, 51)는, 예를 들면, 이용측 열교환기(32, 42, 52)의 과냉각도(구체적으로는, 액측 온도 센서(33, 43, 53)에서 검출되는 냉매 온도와 가스측 온도 센서(34, 44, 54)에서 검출되는 냉매 온도의 온도차)에 기초하여 개도 조절하는 등, 각 이용 유닛의 난방 부하에 따라 개도 조절되어 있다.

이와 같은 냉매 회로(12)의 구성에 있어서, 압축 기구(21)의 압축기(21a)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매는, 오일 분리기(21b)에서, 고압의 가스 냉매중에 동반하는 냉동기유의 대부분이 분리되어 제2 전환 기구(26)로 보내진다. 그리고 오일 분리기(21b)에서 분리된 냉동기유는, 제2 오일 되돌림 회로(21d)를 통하여 압축기(21a)의 흡입측으로 되돌려진다. 제2 전환 기구(26)로 보내진 고압의 가스 냉매는, 제2 전환 기구(26)의 제1 포트(26a) 및 제4 포트(26d)와 고압 가스측 폐쇄 밸브(28)를 통하여, 고압 가스 냉매 연락 배관(10)으로 보내진다.

그리고 고압 가스 냉매 연락 배관(10)으로 보내진 고압의 가스 냉매는, 3개로 분기되어, 각 접속 유닛(6, 7, 8)의 고압 가스 접속관(63, 73, 83)으로 보내진다. 접속 유닛(6, 7, 8)의 고압 가스 접속관(63, 73, 83)으로 보내진 고압의 가스 냉매는, 고압 가스 개폐 밸브(66, 76, 86) 및 합류 가스 접속관(65, 75, 85)을 통하여, 이용 유닛(3, 4, 5)의 이용측 열교환기(32, 42, 52)로 보내진다.

그리고 이용측 열교환기(32, 42, 52)로 보내진 고압의 가스 냉매는, 이용 유닛(3, 4, 5)의 이용측 열교환기(32, 42, 52)에서, 옥내 공기와 열교환을 행하는 것에 의하여 응축된다. 한편, 옥내의 공기는, 가열되어 옥내로 공급된다. 이용측 열교환기(32, 42, 52)에서 응축된 냉매는, 이용측 팽창 밸브(31, 41, 51)를 통과한 후, 접속 유닛(6, 7, 8)의 액 접속관(61, 71, 81)으로 보내진다.

그리고 액 접속관(61, 71, 81)으로 보내진 냉매는, 액 냉매 연락 배관(9)으로 보내져 합류한다.

그리고 액 냉매 연락 배관(9)으로 보내져 합류한 냉매는, 열원 유닛(2)의 액측 폐쇄 밸브(27) 및 냉각기(121)를 통하여, 리시버(25)로 보내진다. 리시버(25)로 보내진 냉매는, 리시버(25) 내에 일시적으로 모아진 후, 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 감압된다. 그리고 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 감압된 냉매는, 열원측 열교환기(23)에서, 열원으로서의 물과 열교환을 행하는 것에 의하여 증발되어 저압의 가스 냉매가 되고, 제1 전환 기구(22)로 보내진다. 그리고 제1 전환 기구(22)로 보내진 저압의 가스 냉매는, 제1 전환 기구(22)의 제2 포트(22b) 및 제3 포트(22c)를 통하여, 압축 기구(21)의 흡입측으로 되돌려진다. 이와 같이 하여, 난방 운전 모드에서의 동작이 행하여진다.

이때, 각 이용 유닛(3, 4, 5)의 난방 부하가 매우 작아지는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 열원 유닛(2)의 열원측 열교환기(23)에서의 냉매의 증발 능력을 작게 하여, 이용 유닛(3, 4, 5) 전체의 난방 부하(즉, 이용측 열교환기(32, 42, 52)의 응축 부하)와 밸런스시키지 않으면 안 된다. 이 때문에, 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 작게 하는 제어를 행함으로써, 열원측 열교환기(23)에서의 냉매의 증발량을 줄이는 제어를 행하도록 하고 있다. 이와 같은 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 작게 하는 제어를 행하면, 열원측 열교환기(23) 내에서의 냉매의 액면이 저하하게 된다. 그러면, 본 실시예의 열원측 열교환기(23)와 같이, 냉매의 증발기로 기능할 때에 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 열교환기(도 2 및 도 3 참조)에서는, 증발된 냉매와 함께 냉동기유가 동반하여 배출되기 어려워져, 냉동기유의 고임이 생기기 쉬워진다.

그러나 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 30℃ 이하(보다 바람직하게는, 증발 온도의 최저값 이하)의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하는(즉, 열원측 열교환기가 증발기로 기능할 때에 열원측 열교환기 내에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하는) 것과 함께, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 설치하고 있다. 그리고 이 제1 오일 되돌림 회로(101)의 개폐 밸브(101b)는, 난방 운전 모드의 경우(즉, 제1 전환 기구(22)가 증발 운전 상태로 되어 있는 경우)에, 열리고, 오일 되돌림관(101a)을 통하여 열원측 열교환기(23) 내로부터 냉동기유를 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 냉매와 함께 뽑아내어 압축 기구(21)로 되돌릴 수 있도록 되어 있다. 이 때문에, 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 작게 하는 제어를 행하는 것에 의하여 열원측 열교환기(23) 내에서의 냉매의 액면이 저하하여, 증발된 냉매와 함께 냉동기유가 동반하여 배출되기 어려운 상태로 되어 있는 것에도 불구하고, 열원측 열교환기(23) 내에서의 냉동기유의 고임을 방지할 수 있도록 되어 있다.

덧붙여, 개폐 밸브(101b)는, 열원측 열교환기(23)가 응축기로 기능하는 경우에 열면, 열원측 열교환기(23)에서 응축된 냉매의 일부가 압축 기구(21)로 되돌려지게 되어, 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매량이 감소해 버리기 때문에, 제1 전환 기구(22)가 응축 운전 상태로 되어 있는 경우에는 닫고, 제1 전환 기구(22)가 증발 운전 상태로 되어 있는 경우에 열도록 하는 것이 바람직하다. 나아가 제1 전환 기구(22)가 증발 운전 상태로 되어 있는 경우에 있어서, 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 작게 하는 제어를 행하는 것에 의하여 열원측 열교환기 (23) 내에서의 냉매의 액면이 저하하여, 증발된 냉매와 함께 냉동기유가 동반하여 배출되기 어려운 상태로 되어 있는 경우에만 열도록 하여도 무방하다. 예를 들면, 개폐 밸브(101b)를 여는 조건으로서, 제1 전환 기구(22)가 증발 운전 상태인 것에 더하여, 열원측 팽창 밸브(24)가 소정 개도 이하인 것을 더할 수 있다. 이 소정 개도는, 열원측 열교환기(23) 내에서의 냉매의 액면이 저하하여, 증발된 냉매와 함께 냉동기유가 동반하여 배출되기 어려운 상태로 되는 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 실험적으로 찾아내고, 이 실험적으로 찾아내어진 개도에 기초하여 결정된다.

＜냉방 운전 모드＞

이용 유닛(3, 4, 5)의 모두를 냉방 운전할 때, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(12)는, 도 5에 도시되는 바와 같이 구성된다(냉매의 흐름에 관해서는, 도 5의 냉매 회로(12)에 부여된 화살표를 참조). 구체적으로는, 열원 유닛(2)의 열원측 냉매 회로(12d)에서는, 제1 전환 기구(22)를 응축 운전 상태(도 5의 제1 전환 기구(22)의 실선으로 도시된 상태)로 전환하는 것에 의하여, 열원측 열교환기(23)를 응축기로 기능시키도록 되어 있다. 또한, 열원측 팽창 밸브(24)는, 열린 상태로 되어 있다. 덧붙여, 제1 오일 되돌림 회로(101)의 개폐 밸브(101b)는 닫혀 있어, 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 냉매와 함께, 냉동기유를 뽑아내어 압축 기구(21)로 되돌리는 동작을 행하지 않도록 하고 있다. 접속 유닛(6, 7, 8)에서는, 고압 가스 개폐 밸브(66, 76, 86)를 닫는 것과 함께 저압 가스 개폐 밸브(67, 77, 87)를 여는 것에 의하여, 이용 유닛(3, 4, 5)의 이용측 열교환기(32, 42, 52)를 증발기로 기능시키는 것과 함께, 이용 유닛(3, 4, 5)의 이용측 열교환기(32, 42, 52)와 열원 유닛(2)의 압축 기구(21)의 흡입측이 저압 가스 냉매 연락 배관(11)을 통하여 접속된 상태로 되어 있다. 이용 유닛(3, 4, 5)에서는, 이용측 팽창 밸브(31, 41, 51)는, 예를 들면, 이용측 열교환기(32, 42, 52)의 과열도(구체적으로는, 액측 온도 센서(33, 43, 53)에서 검출되는 냉매 온도와 가스측 온도 센서(34, 44, 54)에서 검출되는 냉매 온도의 온도차)에 기초하여 개도 조절하는 등, 각 이용 유닛의 냉방 부하에 따라 개도 조절된다.

이와 같은 냉매 회로(12)의 구성에 있어서, 압축 기구(21)의 압축기(21a)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매는, 오일 분리기(21b)에서, 고압의 가스 냉매 중에 동반하는 냉동기유의 대부분이 분리되어 제1 전환 기구(22)로 보내진다. 그리고 오일 분리기(21b)에서 분리된 냉동기유는, 제2 오일 되돌림 회로(21d)를 통하여 압축기(21a)의 흡입측으로 되돌려진다. 그리고 제1 전환 기구(22)로 보내진 고압의 가스 냉매는, 제1 전환 기구(22)의 제1 포트(22a) 및 제2 포트(22b)를 통하여, 열원측 열교환기(23)로 보내진다. 그리고 열원측 열교환기(23)로 보내진 고압의 가스 냉매는, 열원측 열교환기(23)에서, 열원으로서의 물과 열교환을 행하는 것에 의하여 응축된다. 그리고 열원측 열교환기(23)에서 응축된 냉매는, 열원측 팽창 밸브(24)를 통과한 후, 가압 회로(111)를 통하여 압축 기구(21)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매가 합류하고(상세한 것은 후술), 리시버(25)로 보내진다. 그리고 리시버(25)로 보내진 냉매는, 리시버(25) 내에 일시적으로 모아진 후, 냉각기(121)로 보내진다. 그리고 냉각기(121)로 보내진 냉매는, 냉각 회로(122)를 흐르는 냉매와 열교환을 행하는 것에 의하여 냉각된다(상세한 것은 후술). 그리고 냉각기(121)에서 냉각된 냉매는, 액측 폐쇄 밸브(27)를 통하여, 액 냉매 연락 배관(9)으로 보내진다.

그리고 액 냉매 연락 배관(9)으로 보내진 냉매는, 3개로 분기되어, 각 접속 유닛(6, 7, 8)의 액 접속관(61, 71, 81)으로 보내진다. 그리고 접속 유닛(6, 7, 8)의 액 접속관(61, 71, 81)으로 보내진 냉매는, 이용 유닛(3, 4, 5)의 이용측 팽창 밸브(31, 41, 51)로 보내진다.

그리고 이용측 팽창 밸브(31, 41, 51)로 보내진 냉매는, 이용측 팽창 밸브(31, 41, 51)에 의하여 감압된 후, 이용측 열교환기(32, 42, 52)에서, 옥내 공기와 열교환을 행하는 것에 의하여 증발되어 저압의 가스 냉매가 된다. 한편, 옥내의 공기는, 냉각되어 옥내로 공급된다. 그리고 저압의 가스 냉매는, 접속 유닛(6, 7, 8)의 합류 가스 접속관(65, 75, 85)으로 보내진다.

그리고 합류 가스 접속관(65, 75, 85)으로 보내진 저압의 가스 냉매는, 저압 가스 개폐 밸브(67, 77, 87) 및 저압 가스 접속관(64, 74, 84)을 통하여, 저압 가스 냉매 연락 배관(11)으로 보내져 합류한다.

그리고 저압 가스 냉매 연락 배관(11)으로 보내져 합류한 저압의 가스 냉매는, 저압 가스측 폐쇄 밸브(29)를 통하여, 압축 기구(21)의 흡입측으로 되돌려진다. 이와 같이 하여, 냉방 운전 모드에서의 동작이 행하여진다.

이때, 각 이용 유닛(3, 4, 5)의 냉방 부하가 매우 작아지는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 열원 유닛(2)의 열원측 열교환기(23)에서의 냉매의 응축 능력을 작게 하여, 이용 유닛(3, 4, 5) 전체의 냉방 부하(즉, 이용측 열교환기(32, 42, 52)의 증발 부하)와 밸런스시키지 않으면 안 된다. 이 때문에, 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 작게 하는 제어를 행함으로써 열원측 열교환기(23)에서의 냉매의 응축량을 줄이는 제어를 행하도록 하고 있다. 이와 같은 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 작게 하는 제어를 행하면, 열원측 열교환기(23) 내에 모이는 액 냉매의 양이 증가하여 실질적인 전열 면적을 감소함으로써 응축 능력이 작아진다. 그러나 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 작게 하는 제어를 행하면, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측(구체적으로는, 열원측 팽창 밸브(24)와 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)의 사이)의 냉매 압력이 저하하는 경향으로 되어 안정하지 않고, 열원측 냉매 회로(12d)의 응축 능력을 작게 하는 제어를 안정적으로 행하는 것이 곤란하게 되는 경향이 있다.

이것에 대하여, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 압축 기구(21)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매를, 열원측 팽창 밸브(24)에서 감압되어 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매에 합류시키는 가압 회로(111)를 설치하고 있다. 그리고 이 가압 회로(111)의 개폐 밸브(111b)는, 냉방 운전 모드의 경우(즉, 제1 전환 기구(22)가 응축 운전 상태로 되어 있는 경우)에, 열려 있고, 가압관(111a)을 통하여 압축 기구(21)의 토출측으로부터 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측에 합류시킬 수 있도록 되어 있다. 이 때문에, 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 작게 하는 제어를 행하면서, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측에 가압 회로(111)를 통하여 고압의 가스 냉매를 합류시키는 것에 의하여, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측의 냉매의 압력을 높게 할 수 있도록 되어 있다. 그러나 가압 회로(111)를 통하 여 고압의 가스 냉매를 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측에 합류시키는 것만으로는, 고압의 가스 냉매가 합류되는 것에 의하여, 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매가 가스 분율이 큰 기액이상류로 되어 버리고, 액 냉매 연락 배관(9)으로부터 각 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 냉매를 분기할 때에, 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c) 사이에서 편류가 생겨 버린다.

이것에 대하여, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 냉각기(121)를 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측에 더 설치하고 있다. 이 때문에, 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 작게 하는 제어를 행하면서, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측에 가압 회로(111)를 통하여 고압의 가스 냉매를 합류시키는 것에 의하여, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측의 냉매 압력을 높게 하는 제어를 행하는 것과 함께, 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 감압되어 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매를, 냉각기(121)에 의하여 냉각하도록 하고 있기 때문에, 가스 냉매를 응축시킬 수 있어, 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 가스 분율이 큰 기액이상류의 냉매를 보내지 않아도 된다. 또한, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에 있어서는, 가압관(111a)은, 열원측 팽창 밸브(24)와 리시버(25)의 사이에 접속되어 있기 때문에, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측의 냉매에 고압의 가스 냉매가 합류하고, 고압의 가스 냉매가 합류되어 온도가 높아진 냉매를 냉각기(121)에 의하여 냉각하도록 되어 있다. 이 때문에, 냉각기(121)에서 냉매를 냉각하기 위한 냉열원으로서, 저온의 냉열원을 사용할 필요가 없고, 비교적 고온의 냉열원을 사용할 수 있다. 게다가, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에 있어서는, 냉각 회로(122)가 설치되어 있고, 열원측 열교 환기(23)로부터 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매의 일부를 압축 기구(21)의 흡입측으로 되돌릴 수 있는 냉매 압력까지 감압하고, 이 냉매를 냉각기(121)의 냉각원으로 사용하고 있기 때문에, 열원측 팽창 밸브(24)에서 감압되어 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매의 온도보다도 충분히 낮은 온도의 냉각원을 얻을 수 있다. 이 때문에, 열원측 팽창 밸브(24)에서 감압되어 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매를 과냉각 상태까지 냉각하는 것이 가능하게 되어 있다. 그리고 냉각 회로(122)의 냉각 회로측 팽창 밸브(122b)는, 예를 들면, 냉각기(121)의 과열도(냉각 회로(122)의 도출관(122c)에 설치된 냉각 회로 출구 온도 센서(96)에 의하여 검출되는 냉매 온도로부터 연산)에 기초하여 개도 조절하는 등, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측으로부터 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매의 유량이나 온도에 따라 개도 조절되어 있다.

＜냉난방 동시 운전 모드(증발 부하)＞

이용 유닛(3, 4, 5) 중, 예를 들면, 이용 유닛(3)을 냉방 운전하고, 또한, 이용 유닛(4, 5)을 난방 운전하는 냉난방 동시 운전 모드이며, 이용 유닛(3, 4, 5) 전체의 공조 부하에 따라, 열원 유닛(2)의 열원측 열교환기(23)를 증발기로 기능시켜 운전하고 있을 때(증발 운전 상태)의 동작에 관하여 설명한다. 이때, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(12)는, 도 6에 도시되는 바와 같이 구성된다(냉매의 흐름에 관해서는, 도 6의 냉매 회로(12)에 부여된 화살표를 참조). 구체적으로는, 열원 유닛(2)의 열원측 냉매 회로(12d)에서는, 상술의 난방 운전 모드와 마찬가지로, 제1 전환 기구(22)를 증발 운전 상태(도 6의 제1 전환 기구(22)의 파선으로 도시된 상태)로 전환하고, 제2 전환 기구(26)를 난방 부하 요구 운전 상태(도 6의 제2 전환 기구(26)의 파선으로 도시된 상태)로 전환하는 것에 의하여, 열원측 열교환기(23)를 증발기로 기능시키는 것과 함께, 고압 가스 냉매 연락 배관(10)을 통하여 이용 유닛(4, 5)으로 압축 기구(21)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매를 공급할 수 있도록 되어 있다. 또한, 열원측 팽창 밸브(24)는, 냉매를 감압하도록 개도 조절되어 있다. 덧붙여, 가압 회로(111)의 개폐 밸브(111b) 및 냉각 회로(122)의 냉각 회로측 팽창 밸브(122b)는 닫혀 있어, 열원측 팽창 밸브(24)와 리시버(25)의 사이를 흐르는 냉매에 고압의 가스 냉매를 합류시키지 않는 상태 및 냉각기(121)로의 냉열원의 공급을 차단하여 리시버(25)와 이용 유닛(3, 4, 5)의 사이를 흐르는 냉매를 냉각하지 않는 상태로 되어 있다. 접속 유닛(6)에서는, 고압 가스 개폐 밸브(66)를 닫는 것과 함께 저압 가스 개폐 밸브(67)를 여는 것에 의하여, 이용 유닛(3)의 이용측 열교환기(32)를 증발기로 기능시키는 것과 함께, 이용 유닛(3)의 이용측 열교환기(32)와 열원 유닛(2)의 압축 기구(21)의 흡입측이 저압 가스 냉매 연락 배관(11)을 통하여 접속된 상태로 되어 있다. 이용 유닛(3)에서는, 이용측 팽창 밸브(31)는, 예를 들면, 이용측 열교환기(32)의 과열도(구체적으로는, 액측 온도 센서(33)에서 검출되는 냉매 온도와 가스측 온도 센서(34)에서 검출되는 냉매 온도의 온도차)에 기초하여 개도 조절하는 등, 이용 유닛의 냉방 부하에 따라 개도 조절되어 있다. 접속 유닛(7, 8)에서는, 저압 가스 개폐 밸브(77, 87)를 닫는 것과 함께 고압 가스 개폐 밸브(76, 86)를 여는 것에 의하여, 이용 유닛(4, 5)의 이용측 열교환기(42, 52)를 응축기로 기능시키도록 하고 있다. 이용 유닛(4, 5)에서는, 이용측 팽창 밸브(41, 51)는, 예를 들면, 이용측 열교환기(42, 52)의 과냉각도(구체적으로는, 액측 온도 센서(43, 53)에서 검출되는 냉매 온도와 가스측 온도 센서(44, 54)에서 검출되는 냉매 온도의 온도차)에 기초하여 개도 조절하는 등, 각 이용 유닛의 난방 부하에 따라 개도 조절되어 있다.

이와 같은 냉매 회로(12)의 구성에 있어서, 압축 기구(21)의 압축기(21a)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매는, 오일 분리기(21b)에서, 고압의 가스 냉매 중에 동반하는 냉동기유의 대부분이 분리되어 제2 전환 기구(26)로 보내진다. 그리고 오일 분리기(21b)에서 분리된 냉동기유는, 제2 오일 되돌림 회로(21d)를 통하여 압축기(21a)의 흡입측으로 되돌려진다. 제2 전환 기구(26)로 보내진 고압의 가스 냉매는, 제2 전환 기구(26)의 제1 포트(26a) 및 제4 포트(26d)와, 고압 가스측 폐쇄 밸브(28)를 통하여, 고압 가스 냉매 연락 배관(10)으로 보내진다.

그리고 고압 가스 냉매 연락 배관(10)으로 보내진 고압의 가스 냉매는, 2개로 분기되어, 각 접속 유닛(7, 8)의 고압 가스 접속관(73, 83)으로 보내진다. 접속 유닛(7, 8)의 고압 가스 접속관(73, 83)으로 보내진 고압의 가스 냉매는, 고압 가스 개폐 밸브(76, 86) 및 합류 가스 접속관(75, 85)을 통하여 이용 유닛(4, 5)의 이용측 열교환기(42, 52)로 보내진다.

그리고 이용측 열교환기(42, 52)로 보내진 고압의 가스 냉매는, 이용 유닛(4, 5)의 이용측 열교환기(42, 52)에서, 옥내 공기와 열교환을 행하는 것에 의하여 응축된다. 한편, 옥내의 공기는, 가열되어 옥내로 공급된다. 이용측 열교환기(42, 52)에서 응축된 냉매는, 이용측 팽창 밸브(41, 51)를 통과한 후, 접속 유닛 (7, 8)의 액 접속관(71, 81)으로 보내진다.

그리고 액 접속관(71, 81)으로 보내진 냉매는, 액 냉매 연락 배관(9)으로 보내져 합류한다.

그리고 액 냉매 연락 배관(9)으로 보내져 합류한 냉매의 일부는, 접속 유닛(6)의 액 접속관(61)으로 보내진다. 그리고 접속 유닛(6)의 액 접속관(61)으로 보내진 냉매는, 이용 유닛(3)의 이용측 팽창 밸브(31)로 보내진다.

그리고 이용측 팽창 밸브(31)로 보내진 냉매는, 이용측 팽창 밸브(31)에 의하여 감압된 후, 이용측 열교환기(32)에서, 옥내 공기와 열교환을 행하는 것에 의하여 증발되어 저압의 가스 냉매가 된다. 한편, 옥내의 공기는, 냉각되어 옥내로 공급된다. 그리고 저압의 가스 냉매는, 접속 유닛(6)의 합류 가스 접속관(65)으로 보내진다.

그리고 합류 가스 접속관(65)으로 보내진 저압의 가스 냉매는, 저압 가스 개폐 밸브(67) 및 저압 가스 접속관(64)을 통하여, 저압 가스 냉매 연락 배관(11)으로 보내져 합류한다.

그리고 저압 가스 냉매 연락 배관(11)으로 보내진 저압의 가스 냉매는, 저압 가스측 폐쇄 밸브(29)를 통하여, 압축 기구(21)의 흡입측으로 되돌려진다.

한편, 액 냉매 연락 배관(9)으로부터 접속 유닛(6) 및 이용 유닛(3)으로 보내진 냉매를 제외한 나머지의 냉매는, 열원 유닛(2)의 액측 폐쇄 밸브(27) 및 냉각기(121)를 통하여 리시버(25)로 보내진다. 리시버(25)로 보내진 냉매는, 리시버(25) 내에 일시적으로 모아진 후, 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 감압된다. 그리 고 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 감압된 냉매는, 열원측 열교환기(23)에서, 열원으로서의 물과 열교환을 행하는 것에 의하여 증발되어 저압의 가스 냉매가 되고, 제1 전환 기구(22)로 보내진다. 그리고 제1 전환 기구(22)로 보내진 저압의 가스 냉매는, 제1 전환 기구(22)의 제2 포트(22b) 및 제3 포트(22c)를 통하여, 압축 기구(21)의 흡입측으로 되돌려진다. 이와 같이 하여, 냉난방 동시 운전 모드(증발 부하)에서의 동작이 행하여진다.

이때, 각 이용 유닛(3, 4, 5) 전체의 공조 부하에 따라, 열원측 열교환기(23)로서는, 증발 부하가 필요하지만, 그 크기가 매우 작아지는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 상술의 난방 운전 모드와 마찬가지로, 열원 유닛(2)의 열원측 열교환기(23)에서의 냉매의 증발 능력을 작게 하여, 이용 유닛(3, 4, 5) 전체의 공조 부하와 밸런스시키지 않으면 안 된다. 특히, 이와 같은 냉난방 동시 운전 모드에서는, 이용 유닛(3)의 냉방 부하와, 이용 유닛(4, 5)의 난방 부하가 거의 동일한 정도의 부하로 되는 경우가 있고, 이와 같은 경우에는, 열원측 열교환기(23)의 증발 부하를 매우 작게 하지 않으면 안 된다.

그러나 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 30℃ 이하(보다 바람직하게는, 증발 온도의 최저값 이하)의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하는(즉, 열원측 열교환기가 증발기로 기능할 때에 열원측 열교환기 내에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하는) 것과 함께, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 설치하고 있기 때문에, 상술의 난방 운전 모드의 동작 설명에서 기술한 바와 같이, 열원측 열교환기(23) 내에서의 냉동기유 의 고임을 방지할 수 있도록 되어 있다.

＜냉난방 동시 운전 모드(응축 부하)＞

이용 유닛(3, 4, 5) 중, 예를 들면, 이용 유닛(3, 4)을 냉방 운전하고, 또한, 이용 유닛(5)을 난방 운전하는 냉난방 동시 운전 모드이며, 이용 유닛(3, 4, 5) 전체의 공조 부하에 따라, 열원 유닛(2)의 열원측 열교환기(23)를 응축기로 기능시켜 운전하고 있을 때(응축 운전 상태)의 동작에 관하여 설명한다. 이때, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(12)는, 도 7에 도시되는 바와 같이 구성된다(냉매의 흐름에 관해서는, 도 7의 냉매 회로(12)에 부여된 화살표를 참조). 구체적으로는, 열원 유닛(2)의 열원측 냉매 회로(12d)에서는, 제1 전환 기구(22)를 응축 운전 상태(도 7의 제1 전환 기구(22)의 실선으로 도시된 상태)로 전환하고, 제2 전환 기구(26)를 난방 부하 요구 운전 상태(도 7의 제2 전환 기구(26)의 파선으로 도시된 상태)로 전환하는 것에 의하여, 열원측 열교환기(23)를 응축기로 기능시키는 것과 함께, 고압 가스 냉매 연락 배관(10)을 통하여 이용 유닛(5)에 압축 기구(21)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매를 공급할 수 있도록 되어 있다. 또한, 열원측 팽창 밸브(24)는, 열린 상태로 되어 있다. 덧붙여, 제1 오일 되돌림 회로(101)의 개폐 밸브(101b)는 닫혀 있어, 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 냉매와 함께 냉동기유를 뽑아내어 압축 기구(21)로 되돌리는 동작을 행하지 않는 상태로 되어 있다. 접속 유닛(6, 7)에서는, 고압 가스 개폐 밸브(66, 76)를 닫는 것과 함께 저압 가스 개폐 밸브(67, 77)를 여는 것에 의하여, 이용 유닛(3, 4)의 이용측 열교환기(32, 42)를 증발기로 기능시키는 것과 함께, 이용 유닛(3, 4)의 이용측 열교환기(32, 42)와 열원 유닛(2)의 압축 기구(21)의 흡입측이 저압 가스 냉매 연락 배관(11)을 통하여 접속된 상태로 되어 있다. 이용 유닛(3, 4)에서는, 이용측 팽창 밸브(31, 41)는, 예를 들면, 이용측 열교환기(32, 42)의 과열도(구체적으로는, 액측 온도 센서(33, 43)에서 검출되는 냉매 온도와 가스측 온도 센서(34, 44)에서 검출되는 냉매 온도의 온도차)에 기초하여 개도 조절하는 등, 각 이용 유닛의 냉방 부하에 따라 개도 조절되어 있다. 접속 유닛(8)에서는, 저압 가스 개폐 밸브(87)를 닫는 것과 함께 고압 가스 개폐 밸브(86)를 여는 것에 의하여, 이용 유닛(5)의 이용측 열교환기(52)를 응축기로 기능시키도록 하고 있다. 이용 유닛(5)에서는, 이용측 팽창 밸브(51)는, 예를 들면, 이용측 열교환기(52)의 과냉각도(구체적으로는, 액측 온도 센서(53)에서 검출되는 냉매 온도와 가스측 온도 센서(54)에서 검출되는 냉매 온도의 온도차)에 기초하여 개도 조절하는 등, 이용 유닛의 난방 부하에 따라 개도 조절되어 있다.

이와 같은 냉매 회로(12)의 구성에 있어서, 압축 기구(21)의 압축기(21a)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매는, 오일 분리기(21b)에서, 고압의 가스 냉매 중에 동반하는 냉동기유의 대부분이 분리되어 제1 전환 기구(22) 및 제2 전환 기구(26)로 보내진다. 그리고 오일 분리기(21b)에서 분리된 냉동기유는, 제2 오일 되돌림 회로(21d)를 통하여 압축기(21a)의 흡입측으로 되돌려진다. 그리고 압축 기구(21)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매 중 제1 전환 기구(22)로 보내진 고압의 가스 냉매는, 제1 전환 기구(22)의 제1 포트(22a) 및 제2 포트(22b)를 통하여, 열원측 열교환기(23)로 보내진다. 그리고 열원측 열교환기(23)로 보내진 고압 의 가스 냉매는, 열원측 열교환기(23)에서, 열원으로서의 물과 열교환을 행하는 것에 의하여 응축된다. 그리고 열원측 열교환기(23)에서 응축된 냉매는, 열원측 팽창 밸브(24)를 통과한 후, 가압 회로(111)를 통하여 압축 기구(21)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매가 합류하고(상세한 것은 후술), 리시버(25)로 보내진다. 그리고 리시버(25)로 보내진 냉매는, 리시버(25) 내에 일시적으로 모아진 후, 냉각기(121)로 보내진다. 그리고 냉각기(121)로 보내진 냉매는, 냉각 회로(122)를 흐르는 냉매와 열교환을 행하는 것에 의하여 냉각된다(상세한 것은 후술). 그리고 냉각기(121)에서 냉각된 냉매는, 액측 폐쇄 밸브(27)를 통하여, 액 냉매 연락 배관(9)으로 보내진다.

한편, 압축 기구(21)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매 중 제2 전환 기구(26)로 보내진 고압의 가스 냉매는, 제2 전환 기구(26)의 제1 포트(26a) 및 제4 포트(26d)와, 고압 가스측 폐쇄 밸브(28)를 통하여, 고압 가스 냉매 연락 배관(10)으로 보내진다.

그리고 고압 가스 냉매 연락 배관(10)으로 보내진 고압의 가스 냉매는, 접속 유닛(8)의 고압 가스 접속관(83)으로 보내진다. 접속 유닛(8)의 고압 가스 접속관(83)으로 보내진 고압의 가스 냉매는, 고압 가스 개폐 밸브(86) 및 합류 가스 접속관(85)을 통하여 이용 유닛(5)의 이용측 열교환기(52)로 보내진다.

그리고 이용측 열교환기(52)로 보내진 고압의 가스 냉매는, 이용 유닛(5)의 이용측 열교환기(52)에서, 옥내 공기와 열교환을 행하는 것에 의하여 응축된다. 한편, 옥내의 공기는, 가열되어 옥내로 공급된다. 이용측 열교환기(52)에서 응축 된 냉매는, 이용측 팽창 밸브(51)를 통과한 후, 접속 유닛(8)의 액 접속관(81)으로 보내진다.

그리고 액 접속관(81)으로 보내진 냉매는, 액 냉매 연락 배관(9)으로 보내져, 제1 전환 기구(22), 열원측 열교환기(23), 열원측 팽창 밸브(24), 리시버(25), 냉각기(121) 및 액측 폐쇄 밸브(27)를 통하여 액 냉매 연락 배관(9)으로 보내진 냉매에 합류된다.

그리고 이 액 냉매 연락 배관(9)을 흐르는 냉매는, 2개로 분기되어, 각 접속 유닛(6, 7)의 액 접속관(61, 71)으로 보내진다. 그리고 접속 유닛(6, 7)의 액 접속관(61, 71)으로 보내진 냉매는, 이용 유닛(3, 4)의 이용측 팽창 밸브(31, 41)로 보내진다.

그리고 이용측 팽창 밸브(31, 41)로 보내진 냉매는, 이용측 팽창 밸브(31, 41)에 의하여 감압된 후, 이용측 열교환기(32, 42)에서, 옥내 공기와 열교환을 행하는 것에 의하여 증발되어 저압의 가스 냉매가 된다. 한편, 옥내의 공기는, 냉각되어 옥내로 공급된다. 그리고 저압의 가스 냉매는, 접속 유닛(6, 7)의 합류 가스 접속관(65, 75)으로 보내진다.

그리고 합류 가스 접속관(65, 75)으로 보내진 저압의 가스 냉매는, 저압 가스 개폐 밸브(67, 77) 및 저압 가스 접속관(64, 74)을 통하여, 저압 가스 냉매 연락 배관(11)으로 보내져 합류한다.

그리고 저압 가스 냉매 연락 배관(11)으로 보내진 저압의 가스 냉매는, 저압 가스측 폐쇄 밸브(29)를 통하여, 압축 기구(21)의 흡입측으로 되돌려진다. 이와 같이 하여, 냉난방 동시 운전 모드(응축 부하)에서의 동작을 행하고 있다.

이때, 각 이용 유닛(3, 4, 5) 전체의 공조 부하에 따라, 열원측 열교환기(23)로서는, 응축 부하가 필요하지만, 그 크기가 매우 작아지는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 상술의 냉방 운전 모드와 마찬가지로, 열원 유닛(2)의 열원측 열교환기(23)에서의 냉매의 응축 능력을 작게 하여, 이용 유닛(3, 4, 5) 전체의 공조 부하와 밸런스시키지 않으면 안 된다. 특히, 이와 같은 냉난방 동시 운전 모드에서는, 이용 유닛(3, 4)의 냉방 부하와, 이용 유닛(5)의 난방 부하가 거의 동일한 정도의 부하로 되는 경우가 있고, 이와 같은 경우에는, 열원측 열교환기(23)의 응축 부하를 매우 작게 하지 않으면 안 된다.

그러나 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 작게 하는 제어를 행하면서, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측에 가압 회로(111)를 통하여 고압의 가스 냉매를 합류시키는 것에 의하여, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측의 냉매의 압력을 높게 하는 제어를 행하는 것과 함께, 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 감압되어 이용측 냉매 회로(12a, 12b)로 보내지는 냉매를, 냉각기(121)에 의하여 냉각하도록 하고 있기 때문에, 가스 냉매를 응축시킬 수 있어, 이용측 냉매 회로(12a, 12b)로 가스 분율이 큰 기액이상류의 냉매를 보내지 않아도 된다.

(3) 공기 조화 장치의 특징

본 실시예의 공기 조화 장치(1)에는, 이하와 같은 특징이 있다.

(A)

본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 증발기로 기능할 때에는 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 열원측 열교환기(23)를 가지는 열원측 냉매 회로(12d)와, 복수의 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)가 접속되어 구성되는 냉매 회로(12)를 구비하고 있고, 이 냉매 회로(12)에 사용되는 냉동기유 및 냉매로서, 30℃ 이하(보다 바람직하게는, 증발 온도의 최저값 이하)의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하고 있다. 여기서, 열원측 열교환기(23)에서의 냉매의 증발 온도는, 열원으로서 물이나 공기나 브라인을 열원으로 하는 경우에는, 30℃ 이하(또한, 증발 온도의 최저값 이상)의 온도이다. 즉, 이 냉매 회로에 사용되는 냉동기유 및 냉매로서, 열원측 열교환기가 증발기로 기능할 때에 열원측 열교환기 내에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하고 있다. 이 때문에, 공기 조화 장치(1)에 있어서, 냉동기유는, 열원측 열교환기(23) 내에서의 냉매의 액면에 뜬 상태에서 모이는 것이 아니고, 냉매와 혼합한 상태에서 열원측 열교환기(23) 내에 모이게 된다. 그리고 열원측 열교환기(23) 내에 모인 냉동기유는, 열원측 열교환기(23)의 하부에 접속된 제1 오일 되돌림 회로(101)에 의하여, 냉매와 함께 압축 기구(21)의 흡입측으로 되돌려지도록 되어 있다. 이 때문에, 종래의 공기 조화 장치와 같이, 열원측 열교환기 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지하기 위하여, 열원측 열교환기 내의 냉매의 액면을 일정 이상의 레벨이 되도록 유지할 필요가 없어진다.

이것에 의하여, 공기 조화 장치(1)에서는, 복수의 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)의 공조 부하에 따라 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 작게 하는 것에 의 하여, 열원측 열교환기(23)의 증발 능력을 작게 하는 제어를 행하고, 그 결과, 열원측 열교환기(23) 내에서의 냉매의 액면이 저하하여도, 열원측 열교환기(23) 내에 냉동기유가 고이는 것이 없어지기 때문에, 열원측 열교환기(23)의 증발 능력을 열원측 팽창 밸브에 의하여 제어할 때의 제어 폭을 확대하는 것이 가능하게 된다.

그리고 공기 조화 장치(1)에서는, 종래의 공기 조화 장치와 같이, 열원측 열교환기를 복수 설치하여, 열원측 열교환기를 증발기로 기능시키는 경우에, 복수의 열원측 팽창 밸브의 일부를 닫아 증발기로 기능하는 열원측 열교환기의 대수를 줄이는 것에 의하여 증발 능력을 작게 하거나, 복수의 열원측 열교환기의 일부를 응축기로 기능시키는 것에 의하여 증발기로 기능하는 열원측 열교환기의 증발 능력과 상쇄하여 증발 능력을 작게 하는 제어를 행할 필요가 없어지기 때문에, 단일의 열원측 열교환기에 의하여 광범위의 증발 능력의 제어 폭을 얻을 수 있게 된다.

이것에 의하여, 열원측 열교환기의 증발 능력 제어의 제어 폭의 제약에 의하여 열원측 열교환기의 단일화를 실현할 수 없었던 공기 조화 장치에 있어서, 열원측 열교환기의 단일화가 가능해지기 때문에, 종래의 공기 조화 장치에 있어서 복수의 열원측 열교환기를 설치하는 것에 의하여 발생하고 있었던 부품 점수의 증가 및 코스트 업을 방지하고, 또한, 복수의 열원측 열교환기의 일부를 응축기로 기능시켜 증발 능력을 작게 하는 경우에 열원측 열교환기에서 응축되는 냉매량의 분만큼 압축 기구에서 압축되는 냉매량이 증가하여 복수의 이용측 냉매 회로 전체의 공조 부하가 작은 운전 조건에서의 COP가 나빠진다는 문제를 해소할 수 있다.

(B)

본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 제1 오일 되돌림 회로(101)에 개폐 밸브(101b)를 설치하는 것과 함께, 열원측 열교환기(23)를 응축기로 기능시키는 경우에는 개폐 밸브(101b)를 닫은 상태로 운전하는 것에 의하여, 열원측 열교환기(23)에서 응축된 후에 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매량이 감소하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 공기 조화 장치(1)에서는, 열원측 열교환기(23) 내의 냉매의 액면이 냉동기유의 고임이 없는 일정 이상의 레벨까지는, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 사용할 필요가 없기 때문에, 열원측 열교환기(23) 내에 냉동기유의 고임이 생길 수 있는 냉매의 액면에 대응하는 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 소정 개도로서 설정하고, 열원측 팽창 밸브(24)의 개도가 이 소정 개도 이하로 된 경우에만 개폐 밸브(101b)를 열어 운전하는 것에 의하여, 열원측 열교환기(23)에서 증발되는 것 없이 압축 기구(21)로 보내지는 냉매량이 증가하는 것을 방지할 수 있다.

(C)

본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 열원측 열교환기(23)로서 플레이트식 열교환기를 사용하고 있어, 그 구조상, 열원측 열교환기(23) 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지하기 위하여 냉매의 액면 상에 뜬 상태에서 모인 냉동기유를 냉매의 액면 부근으로부터 뽑아내는 것이 곤란하다. 그러나 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 냉동기유가 냉매와 혼합한 상태에서 열원측 열교환기(23) 내에 모이고, 열원측 열교환기(23) 내에 모인 냉동기유를 냉매와 함께 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 뽑아내는 것만으로 충분하기 때문에, 플레이트식 열교환기를 사용하는 경 우여도, 제1 오일 되돌림 회로(101)의 설치가 용이하다.

(D)

본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 응축기로 기능하는 열원측 열교환기(23)에서 응축된 냉매가 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 감압되어 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내질 때에, 가압 회로(111)로부터 고압의 가스 냉매가 합류하여 가압되어, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측의 냉매 압력이 높아진다. 여기서, 종래의 공기 조화 장치와 같이 고압의 가스 냉매를 합류시키는 것만으로는, 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매가 가스 분율이 큰 기액이상류로 되어 버려, 결과적으로, 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 충분히 작게 할 수 없지만, 공기 조화 장치(1)에 있어서는, 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 감압되어 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매를, 냉각기(121)에 의하여 냉각하도록 하고 있기 때문에, 가스 냉매를 응축시킬 수 있어, 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 가스 분율이 큰 기액이상류의 냉매를 보내지 않아도 된다.

이것에 의하여, 공기 조화 장치(1)에서는, 복수의 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)의 공조 부하에 따라 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 작게 하는 것에 의하여 열원측 열교환기(23)의 응축 능력을 작게 하는 제어를 행하는 것과 함께 가압 회로(111)에 의하여 고압의 가스 냉매를 합류시켜 가압하는 제어를 행하여도, 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 가스 분율이 큰 기액이상류의 냉매를 보내지 않아도 되기 때문에, 열원측 열교환기(23)의 증발 능력을 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 제어할 때의 제어 폭을 확대하는 것이 가능하게 된다.

그리고 공기 조화 장치(1)에서는, 종래의 공기 조화 장치와 같이, 열원측 열교환기를 복수 설치하여, 열원측 열교환기를 응축기로 기능시키는 경우에, 복수의 열원측 팽창 밸브의 일부를 닫아 응축기로 기능하는 열원측 열교환기의 대수를 줄이는 것에 의하여 응축 능력을 작게 하거나, 복수의 열원측 열교환기의 일부를 증발기로 기능시키는 것에 의하여 응축기로 기능하는 열원측 열교환기의 응축 능력과 상쇄하여 응축 능력을 작게 하는 제어를 행할 필요가 없어지기 때문에, 단일의 열원측 열교환기에 의하여 광범위의 응축 능력의 제어 폭을 얻을 수 있게 된다.

이것에 의하여, 열원측 열교환기의 응축 능력의 제어의 제어 폭의 제약에 의하여 열원측 열교환기의 단일화를 실현할 수 없었던 공기 조화 장치에 있어서, 열원측 열교환기의 단일화가 가능해지기 때문에, 종래의 공기 조화 장치에 있어서 복수의 열원측 열교환기를 설치하는 것에 의하여 발생하고 있었던 부품 점수의 증가 및 코스트 업을 방지하고, 또한, 복수의 열원측 열교환기의 일부를 증발기로 기능시켜 응축 능력을 작게 하는 경우에 열원측 열교환기에서 응축되는 냉매량의 분만큼 압축 기구에서 압축되는 냉매량이 증가하여 복수의 이용측 냉매 회로 전체의 공조 부하가 작은 운전 조건에서의 COP가 나빠진다는 문제를 해소할 수 있다.

(E)

본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 가압 회로(111)가 열원측 팽창 밸브(24)와 냉각기(121)의 사이에 고압의 가스 냉매가 합류하도록 접속되어 있기 때문에, 고압의 가스 냉매가 합류되어 냉매의 온도가 높아진 냉매를 냉각기(121)에 의하여 냉각하게 된다. 이것에 의하여, 냉각기(121)에서 냉매를 냉각하기 위한 냉열 원으로서, 저온의 냉열원을 사용할 필요가 없고, 비교적 고온의 냉열원을 사용할 수 있다.

또한, 공기 조화 장치(1)에서는, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측으로부터 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매의 일부를 압축 기구(21)의 흡입측으로 되돌릴 수 있는 냉매 압력까지 감압한 것을 냉각기(121)의 냉각원으로 사용하고 있기 때문에, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측으로부터 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매의 온도보다도 충분히 낮은 온도의 냉각원을 얻을 수 있다. 이것에 의하여, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측으로부터 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매를 과냉각 상태까지 냉각하는 것이 가능하게 된다.

(F)

본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 열원측 열교환기(23) 내를 흐르는 냉매의 유량 제어와는 관계없이 일정량 공급되는 물을 열원으로 사용하고 있고, 수량의 제어에 의하여 열원측 열교환기(23)에서의 증발 능력을 제어할 수 없다. 그러나 공기 조화 장치(1)에 있어서는, 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 열원측 열교환기(23)의 증발 능력 또는 응축 능력을 제어할 때의 제어 폭이 확대되어 있기 때문에, 수량의 제어를 하지 않아도, 열원측 열교환기(23)의 증발 능력을 제어할 때의 제어 폭을 확보할 수 있다.

(4) 변형예 1

상술의 공기 조화 장치(1)에 있어서는, 냉난방 동시 운전이 가능한 공기 조 화 장치를 구성하기 위하여, 열원 유닛(2)과 이용 유닛(3, 4, 5)이 냉매 연락 배관(9, 10, 11) 및 접속 유닛(6, 7, 8)을 통하여 접속되어 있지만, 도 8에 도시되는 바와 같이, 냉난방 전환 운전이 가능한 공기 조화 장치를 구성하기 위하여, 열원 유닛(2)과 이용 유닛(3, 4, 5)을 냉매 연락 배관(9, 10)만을 통하여 접속하여도 무방하다. 구체적으로는, 본 변형예의 공기 조화 장치(1)에서는, 냉난방 동시 운전 가능하게 할 때에 필요한 저압 가스 냉매 연락 배관(11) 및 접속 유닛(6, 7, 8)을 생략하여, 이용 유닛(3, 4, 5)을 액 냉매 연락 배관(9) 및 고압 가스 냉매 연락 배관(10)에 직접 접속하고, 제2 전환 기구(26)의 전환에 의하여, 고압 가스 냉매 연락 배관(10)을 이용 유닛(3, 4, 5)으로부터 열원 유닛(2)으로 되돌려지는 저압의 가스 냉매가 흐르는 배관으로 기능시키거나, 고압 가스 냉매 연락 배관(10)을 열원 유닛(2)으로부터 이용 유닛(3, 4, 5)으로 공급하는 고압의 가스 냉매가 흐르는 배관으로 기능시킬 수 있도록 하고 있다.

다음으로, 본 변형예의 공기 조화 장치(1)의 동작(난방 운전 모드 및 냉방 운전 모드)에 관하여 설명한다.

우선, 난방 운전 모드에 관하여 설명한다. 이용 유닛(3, 4, 5)의 모두를 난방 운전할 때, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(12)는, 도 9에 도시되는 바와 같이 구성된다(냉매의 흐름에 관해서는, 도 9의 냉매 회로(12)에 부여된 화살표를 참조). 구체적으로는, 열원 유닛(2)의 열원측 냉매 회로(12d)에서는, 제1 전환 기구(22)를 증발 운전 상태(도 9의 제1 전환 기구(22)의 파선으로 도시된 상태)로 전환하고, 제2 전환 기구(26)를 난방 부하 요구 운전 상태(도 9의 제2 전환 기구(26)의 파선으로 도시된 상태)로 전환하는 것에 의하여, 열원측 열교환기(23)를 증발기로 기능시키는 것과 함께, 고압 가스 냉매 연락 배관(10)을 통하여 이용 유닛(3, 4, 5)으로 압축 기구(21)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매를 공급할 수 있도록 되어 있다. 또한, 열원측 팽창 밸브(24)는, 냉매를 감압하도록 개도 조절되어 있다. 덧붙여, 가압 회로(111)의 개폐 밸브(111b) 및 냉각 회로(122)의 냉각 회로측 팽창 밸브(122b)는 닫혀 있어, 열원측 팽창 밸브(24)와 리시버(25)의 사이를 흐르는 냉매에 고압의 가스 냉매를 합류시키지 않는 상태 및 냉각기(121)로의 냉열원의 공급을 차단하여 리시버(25)와 이용 유닛(3, 4, 5)의 사이를 흐르는 냉매를 냉각하지 않는 상태로 되어 있다. 이용 유닛(3, 4, 5)에서는, 이용측 팽창 밸브(31, 41, 51)는, 예를 들면, 이용측 열교환기(32, 42, 52)의 과냉각도(구체적으로는, 액측 온도 센서(33, 43, 53)에서 검출되는 냉매 온도와 가스측 온도 센서(34, 44, 54)에서 검출되는 냉매 온도의 온도차)에 기초하여 개도 조절하는 등, 각 이용 유닛의 난방 부하에 따라 개도 조절되어 있다.

이와 같은 냉매 회로(12)의 구성에 있어서, 압축 기구(21)의 압축기(21a)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매는, 오일 분리기(21b)에서, 고압의 가스 냉매 중에 동반하는 냉동기유의 대부분이 분리되어 제2 전환 기구(26)로 보내진다. 그리고 오일 분리기(21b)에서 분리된 냉동기유는, 제2 오일 되돌림 회로(21d)를 통하여 압축기(21a)의 흡입측으로 되돌려진다. 제2 전환 기구(26)로 보내진 고압의 가스 냉매는, 제2 전환 기구(26)의 제1 포트(26a) 및 제4 포트(26d)와, 고압 가스측 폐쇄 밸브(28)를 통하여, 고압 가스 냉매 연락 배관(10)으로 보내진다.

그리고 고압 가스 냉매 연락 배관(10)으로 보내진 고압의 가스 냉매는, 3개로 분기되어, 이용 유닛(3, 4, 5)의 이용측 열교환기(32, 42, 52)로 보내진다.

그리고 이용측 열교환기(32, 42, 52)로 보내진 고압의 가스 냉매는, 이용 유닛(3, 4, 5)의 이용측 열교환기(32, 42, 52)에서, 옥내 공기와 열교환을 행하는 것에 의하여 응축된다. 한편, 옥내의 공기는, 가열되어 옥내로 공급된다. 이용측 열교환기(32, 42, 52)에서 응축된 냉매는, 이용측 팽창 밸브(31, 41, 51)를 통과한 후, 액 냉매 연락 배관(9)으로 보내져 합류한다.

그리고 액 냉매 연락 배관(9)으로 보내져 합류된 냉매는, 열원 유닛(2)의 액측 폐쇄 밸브(27) 및 냉각기(121)를 통하여 리시버(25)로 보내진다. 리시버(25)로 보내진 냉매는, 리시버(25) 내에 일시적으로 모아진 후, 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 감압된다. 그리고 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 감압된 냉매는, 열원측 열교환기(23)에서, 열원으로서의 물과 열교환을 행하는 것에 의하여 증발되어 저압의 가스 냉매가 되고, 제1 전환 기구(22)로 보내진다. 그리고 제1 전환 기구(22)로 보내진 저압의 가스 냉매는, 제1 전환 기구(22)의 제2 포트(22b) 및 제3 포트(22c)를 통하여, 압축 기구(21)의 흡입측으로 되돌려진다. 이와 같이 하여, 난방 운전 모드에서의 동작이 행하여진다.

이 경우에서도, 각 이용 유닛(3, 4, 5)의 난방 부하가 매우 작아지는 경우가 있지만, 30℃ 이하(보다 바람직하게는, 증발 온도의 최저값 이하)의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하는(즉, 열원측 열교환기가 증발기로 기능할 때에 열원측 열교환기 내에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매를 사용하는) 것과 함께, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 설치하고 있기 때문에, 상술의 냉난방 동시 운전이 가능하게 구성된 공기 조화 장치의 난방 운전 모드와 마찬가지로, 열원측 열교환기(23) 내에서의 냉동기유의 고임을 방지할 수 있도록 되어 있다.

다음으로, 냉방 운전 모드에 관하여 설명한다. 이용 유닛(3, 4, 5)의 모두를 냉방 운전할 때, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(12)는, 도 10에 도시되는 바와 같이 구성된다(냉매의 흐름에 관해서는, 도 10의 냉매 회로(12)에 부여된 화살표를 참조). 구체적으로는, 열원 유닛(2)의 열원측 냉매 회로(12d)에서는, 제1 전환 기구(22)를 응축 운전 상태(도 10의 제1 전환 기구(22)의 실선으로 도시된 상태)로 전환하고, 제2 전환 기구(26)를 냉난방 전환 시 냉방 운전 상태(도 10의 제2 전환 기구(26)의 실선으로 도시된 상태)로 전환하는 것에 의하여, 열원측 열교환기(23)를 응축기로 기능시키는 것과 함께, 고압 가스 냉매 연락 배관(10)을 통하여 이용 유닛(3, 4, 5)으로부터 열원 유닛(2)으로 되돌려지는 저압의 가스 냉매를 압축 기구(21)의 흡입측으로 보낼 수 있도록 되어 있다. 또한, 열원측 팽창 밸브(24)는, 열린 상태로 되어 있다. 덧붙여, 제1 오일 되돌림 회로(101)의 개폐 밸브(101b)가 닫혀 있어, 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 냉매와 함께 냉동기유를 뽑아내어 압축 기구(21)로 되돌리는 동작을 행하지 않는 상태로 되어 있다. 이용 유닛(3, 4, 5)에서는, 이용측 팽창 밸브(31, 41, 51)는, 예를 들면, 이용측 열교환기(32, 42, 52)의 과열도(구체적으로는, 액측 온도 센서(33, 43, 53)에서 검출되는 냉매 온도와 가스측 온도 센서(34, 44, 54)에서 검출되는 냉매 온도의 온도차)에 기초하 여 개도 조절하는 등, 각 이용 유닛의 냉방 부하에 따라 개도 조절되어 있다.

이와 같은 냉매 회로(12)의 구성에 있어서, 압축 기구(21)의 압축기(21a)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매는, 오일 분리기(21b)에서, 고압의 가스 냉매 중에 동반하는 냉동기유의 대부분이 분리되어 제1 전환 기구(22)로 보내진다. 그리고 오일 분리기(21b)에서 분리된 냉동기유는, 제2 오일 되돌림 회로(21d)를 통하여 압축기(21a)의 흡입측으로 되돌려진다. 그리고 제1 전환 기구(22)로 보내진 고압의 가스 냉매는, 제1 전환 기구(22)의 제1 포트(22a) 및 제2 포트(22b)를 통하여, 열원측 열교환기(23)로 보내진다. 그리고 열원측 열교환기(23)로 보내진 고압의 가스 냉매는, 열원측 열교환기(23)에서, 열원으로서의 물과 열교환을 행하는 것에 의하여 응축된다. 그리고 열원측 열교환기(23)에서 응축된 냉매는, 열원측 팽창 밸브(24)를 통과한 후, 가압 회로(111)를 통하여 압축 기구(21)에서 압축되고 토출된 고압의 가스 냉매가 합류하여, 리시버(25)로 보내진다. 그리고 리시버(25)로 보내진 냉매는, 리시버(25) 내에 일시적으로 모아진 후, 냉각기(121)로 보내진다. 그리고 냉각기(121)로 보내진 냉매는, 냉각 회로(122)를 흐르는 냉매와 열교환을 행하는 것에 의하여 냉각된다. 그리고 냉각기(121)에서 냉각된 냉매는, 액측 폐쇄 밸브(27)를 통하여, 액 냉매 연락 배관(9)으로 보내진다.

그리고 액 냉매 연락 배관(9)으로 보내진 냉매는, 3개로 분기되어, 이용 유닛(3, 4, 5)의 이용측 팽창 밸브(31, 41, 51)로 보내진다.

그리고 이용측 팽창 밸브(31, 41, 51)로 보내진 냉매는, 이용측 팽창 밸브(31, 41, 51)에 의하여 감압된 후, 이용측 열교환기(32, 42, 52)에서, 옥내 공기와 열교환을 행하는 것에 의하여 증발되어 저압의 가스 냉매가 된다. 한편, 옥내의 공기는, 냉각되어 옥내로 공급된다. 그리고 저압의 가스 냉매는, 고압 가스 냉매 연락 배관(10)으로 보내져 합류한다.

그리고 고압 가스 냉매 연락 배관(10)으로 보내져 합류한 저압의 가스 냉매는, 고압 가스측 폐쇄 밸브(28)와 제2 전환 기구(26)의 제4 포트(26d) 및 제3 포트(26c)를 통하여, 압축 기구(21)의 흡입측으로 되돌려진다. 이와 같이 하여, 냉방 운전 모드에서의 동작이 행하여진다.

이 경우에서도, 각 이용 유닛(3, 4, 5)의 냉방 부하가 매우 작아지는 경우가 있지만, 열원측 팽창 밸브(24)의 개도를 작게 하는 제어를 행하면서, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측에 가압 회로(111)를 통하여 고압의 가스 냉매를 합류시키는 것에 의하여, 열원측 팽창 밸브(24)의 하류측의 냉매의 압력을 높게 하는 제어를 행하는 것과 함께, 열원측 팽창 밸브(24)에 의하여 감압되어 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 보내지는 냉매를, 냉각기(121)에 의하여 냉각하도록 하고 있기 때문에, 상술의 냉난방 동시 운전이 가능하게 구성된 공기 조화 장치의 냉방 운전 모드와 마찬가지로, 가스 냉매를 응축시킬 수 있어, 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)로 가스 분율이 큰 기액이상류의 냉매를 보내지 않아도 된다.

(5) 변형예 2

상술의 공기 조화 장치(1)에 있어서는, 열원측 팽창 밸브(24)에 의한 열원측 열교환기(23)의 증발 능력의 제어의 제어 폭과, 열원측 팽창 밸브(24)에 의한 열원측 열교환기(23)의 응축 능력의 제어의 제어 폭의 양방(兩方)을 확대하기 위하여, 제1 오일 되돌림 회로(101), 가압 회로(111), 냉각기(121) 및 냉각 회로(122)를 열원 유닛(2)에 설치하도록 하고 있지만, 예를 들면, 열원측 열교환기(23)의 응축 능력의 제어의 제어 폭은 확보되어 있지만, 열원측 열교환기(23)의 증발 능력의 제어의 제어 폭만을 확대하는 것이 필요한 경우에는, 도 11에 도시되는 바와 같이, 제1 오일 되돌림 회로(101)만(즉, 가압 회로(111), 냉각기(121) 및 냉각 회로(122)를 생략)을 열원 유닛(2)에 설치하도록 하여도 무방하다(즉, 가압 회로(111), 냉각기(121) 및 냉각 회로(122)를 생략하여도 무방하다).

(6) 변형예 3

상술의 공기 조화 장치(1)에 있어서는, 제1 전환 기구(22) 및 제2 전환 기구(26)로서 사방 전환 밸브를 사용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 도 12에 도시되는 바와 같이, 제1 전환 기구(22) 및 제2 전환 기구(26)로서 삼방 밸브를 사용하여도 무방하다.

(7) 변형예 4

상술의 공기 조화 장치(1)에 있어서는, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 증발기로 기능하는 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매의 유량이, 제1 오일 되돌림 회로(101)에서 증발기로 기능하는 열원측 열교환기(23)의 하부와 압축 기구(21)의 사이의 압력 손실에 따라 결정되기 때문에, 예를 들면, 증발기로 기능하는 열원측 열교환기(23) 내나 열원측 열교환기(23)의 냉매 출구측으로부터 압축 기구(21)의 흡입측까지의 사이의 배관 내에서의 압력 손실이 작아, 제1 오일 되돌림 회로(101)에서의 압력 손실이 작아져 버리는 경우 등에 있어서, 열원측 열교환기(23) 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지할 수 있는 만큼의 충분한 유량의 냉동기유 및 냉매를, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌릴 수 없는 경우가 생길 수 있다.

이와 같은 경우에서도, 열원측 열교환기(23) 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지할 수 있는 만큼의 충분한 유량의 냉동기유 및 냉매를, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌릴 수 있도록 하기 위하여, 도 13에 도시되는 바와 같이, 증발기로 기능하는 열원측 열교환기(23)의 냉매 출구측과 압축 기구(21)의 흡입측의 사이에 접속되어 있고, 열원측 열교환기(23)에서 증발되어 압축 기구(21)의 흡입측으로 되돌려지는 가스 냉매를, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매와 합류하기 전에 감압하는 것이 가능한 감압 기구(131)를 더 구비하도록 하여도 무방하다.

감압 기구(131)는, 주로, 제1 전환 기구(22)의 제3 포트(22c)와 압축 기구(21)의 흡입측을 접속하는 배관에 접속된 전자 밸브로 이루어지는 개폐 밸브(131a)와, 개폐 밸브(131a)를 바이패스하는 바이패스관(131b)으로 이루어진다. 바이패스관(131b)에는, 캐필러리 튜브(131c)가 접속되어 있다. 이 감압 기구(131)에서는, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 사용하는 경우에는, 개폐 밸브(131a)를 닫아 바이패스관(131b)만을 열원측 열교환기(23)에서 증발한 가스 냉매가 흐르도록 하고, 그 이외의 경우에는, 개폐 밸브(131a)를 열어 개폐 밸브(131a) 및 바이패스관(131b)의 양방을 열원측 열교환기(23)에서 증발한 가스 냉매가 흐르도록 동작시킬 수 있기 때문에, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 사용하는 경우에는, 증발기로 기능하는 열원측 열교환기(23)의 냉매 출구측으로부터 압축 기구(21)의 흡입측까지의 사이에서의 압력 손실을 크게 하여(즉, 감압 기구(131)를, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매와 합류할 때까지의 사이의 차압을 증가시키는 차압 증가 기구로 기능시킴으로써), 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매의 유량을 크게 할 수 있게 된다. 이것에 의하여, 열원측 열교환기(23) 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지할 수 있는 만큼의 충분한 유량의 냉동기유 및 냉매를, 확실히, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌릴 수 있다. 덧붙여, 캐필러리 튜브(131c)를 접속하는 것 없이 바이패스관(131b)에서의 압력 손실을 적절히 설정할 수 있는 경우에는, 캐필러리 튜브(131c)는 불필요하다.

또한, 차압 증가 기구로서의 감압 기구는, 상기의 감압 기구(131)와 같은 개폐 밸브(131a) 및 바이패스관(131b)이 아니고, 도 14에 도시되는 바와 같이, 제1 전환 기구(22)의 제3 포트(22c)와 압축 기구(21)의 흡입측을 접속하는 배관에 접속된 전동 팽창 밸브여도 무방하다. 이 감압 기구(141)에서는, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 사용하는 경우에는, 개도를 작게 하는 제어를 행하여 증발기로 기능하는 열원측 열교환기(23)의 냉매 출구측으로부터 압축 기구(21)의 흡입측까지의 사이에서의 압력 손실을 크게 하여, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 열원측 열교환 기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매의 유량을 크게 할 수 있도록 하고, 그 이외의 경우에는, 개도를 크게(예를 들면, 완전 열림) 하는 제어를 행할 수 있기 때문에, 열원측 열교환기(23) 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지할 수 있는 만큼의 충분한 유량의 냉동기유 및 냉매를, 확실히, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌릴 수 있다.

또한, 상기와 같은 감압 기구(131)나 감압 기구(141)를 이용하지 않고, 제1 오일 되돌림 회로(101)에, 도 15에 도시되는 바와 같이, 차압 증가 기구로서의 펌프 기구(151)를 설치하여도 무방하다. 예를 들면, 펌프 기구(151)는, 냉매 펌프를 사용할 수 있다. 펌프 기구(151)는, 열원측 열교환기(23) 내에 모인 냉동기유를 승압하여 제1 오일 되돌림 회로(101)로 보냄으로써(즉, 펌프 기구(151)를, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매와 합류할 때까지의 사이의 차압을 증가시키는 차압 증가 기구로 기능시킴으로써), 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매의 유량을 크게 할 수 있다. 이것에 의하여, 열원측 열교환기(23) 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지할 수 있는 만큼의 충분한 유량의 냉동기유 및 냉매를, 확실히, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌릴 수 있다.

또한, 펌프 기구(151) 대신에, 도 16에 도시되는 바와 같이, 차압 증가 기구로서의 이젝터 기구(ejector 機構, 161)를 설치하도록 하여도 무방하다. 이젝터 기구(161)는, 주로, 제1 오일 되돌림 회로(101)에 설치된 이젝터(161a)와, 이젝터(161a)의 구동 유체로서의 고압의 가스 냉매를 압축 기구(21)의 토출측(본 변형예에서는, 오일 분리기(21b)와 제1 전환 기구(22)의 제1 포트(22a)의 사이)으로부터 분기하는 분기관(161b)과, 분기관(161b)에 설치된 개폐 밸브(161c)로 이루어진다. 이 이젝터 기구(161)에서는, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 사용하는 경우에 있어서, 개폐 밸브(161c)를 열어 구동 유체로서의 고압의 가스 냉매를 압축 기구(21)의 토출측으로부터 이젝터(161a)로 공급하고, 고압의 가스 냉매에 의하여 열원측 열교환기(23)의 하부에 모인 냉동기유를 흡인하여 제1 오일 되돌림 회로(101) 내로 보냄으로써(즉, 이젝터 기구(161)를, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매와 합류할 때까지의 사이의 차압을 증가시키는 차압 증가 기구로 기능시킴으로써), 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매의 유량을 크게 할 수 있다. 이것에 의하여, 열원측 열교환기(23) 내에 냉동기유가 고이는 것을 방지할 수 있는 만큼의 충분한 유량의 냉동기유 및 냉매를, 확실히, 제1 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 압축 기구(21)로 되돌릴 수 있다.

(8) 다른 실시예

이상, 본 발명의 실시예에 관하여 도면에 기초하여 설명하였지만, 구체적인 구성은, 이들의 실시예에 한정되는 것이 아니고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범 위에서 변경 가능하다.

본 발명을 이용하면, 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 증발기를 가지는 냉매 회로를 구비한 냉동 장치 및 공기 조화 장치에 있어서, 증발기의 증발 능력을 팽창 밸브에 의하여 제어할 때의 제어 폭을 확대할 수 있다.

Claims (14)

1. 압축 기구(21)와, 응축기로서 기능하는 이용측 열교환기(32, 42, 52)와, 팽창 밸브(24)와, 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된, 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기(23)가 접속되어 구성되어 있고, 30℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매가 사용되는 냉매 회로(12)와,

   상기 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기의 하부에 접속되고, 냉매와 혼합한 상태에서 상기 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기 내에 모인 냉동기유를 냉매와 함께 상기 압축 기구로 되돌리는 오일 되돌림 회로(101)

   를 구비한 공기 조화 장치(1).
2. 제1항에 있어서,

   상기 냉매 회로(12)에 사용되는 냉동기유 및 냉매는, -5℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매인 공기 조화 장치(1).
3. 제2항에 있어서,

   상기 냉매 회로(12)에 사용되는 냉동기유 및 냉매의 조합은, 에테르유 및 R410A인 공기 조화 장치(1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 상기 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 상기 압축 기구(21)로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매와 합류할 때까지의 사이의 차압을 증가시키는 차압 증가 기구(131, 141, 151, 161)를 더 구비하고 있는 공기 조화 장치(1).
5. 압축 기구(21)와, 응축기로서 기능하는 이용측 열교환기(32, 42, 52)와, 팽창 밸브(24)와, 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된, 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기(23)가 접속되어 구성되어 있고, 상기 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기 내에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매가 사용되는 냉매 회로(12)와,

   상기 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기의 하부에 접속되고, 냉매와 혼합한 상태에서 상기 증발기로서 기능하는 열원측 열교환기 내에 모인 냉동기유를 냉매와 함께 상기 압축 기구로 되돌리는 오일 되돌림 회로(101)

   를 구비한 공기 조화 장치(1).
6. 압축 기구(21)와, 증발기로 기능할 때에는 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 열원측 열교환기(23)와, 열원측 팽창 밸브(24)가 접속되어 구성되는 열원측 냉매 회로(12d)에 대하여, 이용측 열교환기(32, 42, 52)와 이용측 팽창 밸브(31, 41, 51)가 접속되어 구성되는 복수의 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)가 접속되어 구성되어 있고, 30℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매가 사용되는 냉매 회로(12)와,

   상기 열원측 열교환기의 하부에 접속되고, 냉매와 혼합한 상태에서 상기 열원측 열교환기 내에 모인 냉동기유를 냉매와 함께 상기 압축 기구로 되돌리는 오일 되돌림 회로(101)

   를 구비한 공기 조화 장치(1).
7. 제6항에 있어서,

   상기 냉매 회로(12)에 사용되는 냉동기유 및 냉매는, -5℃ 이하의 온도 범위에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매인 공기 조화 장치(1).
8. 제7항에 있어서,

   상기 냉매 회로(12)에 사용되는 냉동기유 및 냉매의 조합은, 에테르유 및 R410A인 공기 조화 장치(1).
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 오일 되돌림 회로(101)를 통하여 상기 열원측 열교환기(23)의 하부로부터 상기 압축 기구(21)로 되돌려지는 냉동기유 및 냉매와 합류할 때까지의 사이의 차압을 증가시키는 차압 증가 기구(131, 141, 151, 161)를 더 구비하고 있는 공기 조화 장치(1).
10. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 오일 되돌림 회로(101)는, 개폐 밸브(101b)를 가지고 있고,

    상기 개폐 밸브는, 상기 열원측 열교환기(23)를 응축기로 기능하는 경우에 닫히고, 상기 열원측 열교환기를 증발기로 기능하는 경우에 열리는 공기 조화 장치(1).
11. 제10항에 있어서,

    상기 개폐 밸브(101b)는, 상기 열원측 팽창 밸브(24)의 개도가 소정 개도 이하로 된 경우에 열리는 공기 조화 장치(1).
12. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 열원측 열교환기(23)는, 상기 열원측 열교환기 내를 흐르는 냉매의 유량과는 관계없이 일정량 공급되는 물을 열원으로 사용하고 있는 공기 조화 장치(1).
13. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 열원측 열교환기(23)는, 플레이트식 열교환기인 공기 조화 장치(1).
14. 압축 기구(21)와, 증발기로 기능할 때에는 냉매가 하측으로부터 유입하여 상측으로부터 유출하도록 구성된 열원측 열교환기(23)와, 열원측 팽창 밸브(24)가 접속되어 구성되는 열원측 냉매 회로(12d)에 대하여, 이용측 열교환기(32, 42, 52)와 이용측 팽창 밸브(31, 41, 51)가 접속되어 구성되는 복수의 이용측 냉매 회로(12a, 12b, 12c)가 접속되어 구성되어 있고, 상기 열원측 열교환기가 증발기로 기능할 때에 상기 열원측 열교환기 내에서 2층으로 분리하지 않는 조합의 냉동기유 및 냉매가 사용되는 냉매 회로(12)와,

    상기 열원측 열교환기의 하부에 접속되고, 냉매와 혼합한 상태에서 상기 열원측 열교환기 내에 모인 냉동기유를 냉매와 함께 상기 압축 기구로 되돌리는 오일 되돌림 회로(101)

    를 구비한 공기 조화 장치(1).

Images