KR100989460B1 - 냉동장치의 열원유닛 및 냉동장치 - Google Patents

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Abstract

열원측 회로(12)에, 압축기(14)의 토출측과 항상 연통하는 제 1 가스측 포트(31)와, 압축기(14)의 흡입측과 항상 연통하는 제 2 가스측 포트(32)와, 제 1 가스라인(25)과 제 2 가스라인(26)의 어느 한쪽과 선택적으로 연통하는 제 3 가스측 포트(33)와, 열원측 열교환기(15)의 액측단과 항상 연통하는 액측 포트(34)와, 열원측 열교환기(15)의 가스측단의 연통상태를 전환시키는 제 1 전환기구(17)와, 제 3 가스라인(27)의 연통상태를 전환시키는 제 2 전환기구(18)를 배치한다.

Description

냉동장치의 열원유닛 및 냉동장치{HEAT SOURCE UNIT FOR REFRIGERATING APPARATUS, AND REFRIGERATING APPARATUS}
본 발명은, 이용유닛에 연결배관을 통하여 접속되는 냉동장치의 열원유닛 및 그 열원유닛을 구비하는 냉동장치에 관한 것이다.
종래, 압축기나 열원측 열교환기를 구비하는 냉동장치의 열원유닛이 알려져 있다. 열원유닛은, 연결배관을 통하여 접속되는 이용유닛과 함께 냉동장치를 구성한다. 이러한 종류의 열원유닛이 특허문헌1(일본특허공개 2006-078087호 공보) 및 특허문헌2(일본특허공개 평성11-241844호 공보)에 기재되어있다.
구체적으로 특허문헌1에는, 이러한 종류의 열원유닛으로서 공조기의 실외유닛이 개시되었다. 이 실외유닛에는, 가스측 포트와 액측 포트가 1개씩 배치된다. 가스측 포트는, 압축기의 토출측과 흡입측에 각각 접속된 십자전환밸브에 접속된다. 액측 포트는, 실외열교환기의 액측단에 접속된다. 이 공조기는, 십자전환밸브를 전환함으로써 운전상태로서 냉방운전과 난방운전을 전환할 수 있다.
또, 특허문헌2의 도 3에는, 2개의 가스측 포트와 1개의 액측 포트가 배치된 실외유닛이 기재되었다. 이 실외유닛에서는, 한쪽의 가스측 포트가 토출라인을 통하여 항상 압축기의 토출측에 접속되며, 또 한쪽의 가스측 포트가 흡입라인을 통하 여 항상 압축기의 흡입측에 접속된다. 또, 액측 포트는 항상 실외열교환기의 액측에 접속된다. 실외열교환기의 가스측단은, 압축기의 토출측과 흡입측에 각각 접속된 십자전환밸브에 접속된다.
그리고, 특허문헌2에는, 이 실외유닛이 적용된 공기조화장치가 기재되었다. 이 공기조화장치는, 복수의 실내유닛을 구비하며, 각각에 실내유닛의 운전상태를 전환시키기 위한 BS유닛이 배치된다. BS유닛은, 실내유닛의 가스관을 토출라인과 연통되는 상태와 흡입라인과 연통되는 상태로 전환시킨다. 이 공기조화장치에서는, BS유닛이 실내유닛의 가스관을 실외유닛의 토출라인과 연통시키면, 실내유닛의 이용측 열교환기가 응축기가 되는 난방운전이 이루어진다. BS유닛이 실내유닛의 가스관을 실외유닛의 흡입라인과 연통시키면, 실내유닛의 이용측 열교환기가 증발기가 되는 냉방운전이 이루어진다. 이 공기조화장치는, 실내유닛별로 운전상태로서 냉방운전을 행할지 난방운전을 행할지를 선택할 수 있는, 이른바 냉난방 자유 공기조화장치이다.
그런데, 냉동장치에는, 열원유닛에 배치된 전환기구(예를 들어 십자전환밸브)에 의하여 이용유닛의 운전상태를 전환시키는 특허문헌1과 같은 것이나, 이용유닛별로 배치된 BS유닛에 수용된 전환기구에 의하여 이용유닛의 운전상태를 전환시키는 특허문헌2와 같은 것이 있다. 특허문헌1의 열원유닛은, 가스측 포트가 하나밖에 없으므로, 후자의 냉동장치에는 적용할 수 없다. 또, 특허문헌2의 열원유닛은, 이용유닛의 운전상태를 전환시키기 위한 전환기구가 열원측 회로에 배치되지 않으므로, 전자의 냉동장치에는 적용할 수 없다.
그리고, 전자의 냉동장치와 후자의 냉동장치 모두에 적용할 수 있도록 열원유닛을 구성하면, 예를 들어 도 13과 같은 구성이 된다. 이 도 13의 열원유닛(10)의 열원측 회로(12)에는, 2개의 가스측 포트(32, 33)와, 1개의 액측 포트(34)가 배치된다. 한쪽의 가스측 포트(32)는 항상 압축기(14)의 흡입측과 연통되며, 다른 한쪽의 가스측 포트(33)는 압축기(14)의 토출측과 흡입측의 어느 한쪽과 선택적으로 연통된다. 또, 액측 포트(34)는 항상 실외열교환기(15)의 액측에 연통된다. 실외열교환기(15)의 가스측은, 압축기(14)의 토출측과 흡입측의 어느 한쪽과 선택적으로 연통된다. 이 열원유닛(10)에 대하여 이용유닛(7)을 도 13(A)와 같이 접속하면, 전자의 냉동장치(5)가 구성된다. 또, 이 열원유닛(10)에 대하여 이용유닛(7)을 도 13(B)와 같이 접속하면, 후자의 냉동장치(5)가 구성된다.
여기서, 이 열원유닛을 적용한 냉동장치에서는, 예를 들어 이용유닛의 대수가 많을 경우 등, 이용유닛측에서 비교적 큰 냉각능력 또는 가열능력이 필요한 경우에, 이용유닛의 이용측 열교환기에서의 열교환 양에 대하여 열원유닛의 열원측 열교환기만으로는 충분한 열교환 양을 확보할 수 없는 경우가 있다. 이와 같은 경우는, 적절한 냉동주기를 행할 수 없어 성적계수(COP)가 비교적 작아져버린다. 그래서, 보조열교환기를 수용하는 보조유닛을 냉매회로에 접속함으로써, 이와 같은 문제를 해소할 수 있다. 보조유닛(50)은, 이용유닛(7, 7, ...)측의 필요가열능력이 클 경우에는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 가열운전 중에 보조열교환기(52)가 열원측 열교환기(15)와 함께 증발기가 되도록 접속된다. 또, 보조유닛(50)은, 이용유닛(7, 7, ...)측의 필요냉각능력이 클 경우에는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 냉 각운전 중에 보조열교환기(52)가 열원측 열교환기(15)와 함께 응축기가 되도록 접속된다.
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그러나, 종래의 열원유닛에서는, 이 열원유닛이 적용된 냉동장치에서 보조유닛을 가열운전과 냉각운전 양쪽에 사용할 수 있도록, 보조유닛을 접속할 수 없었다. 구체적으로, 가열운전에 대응시켜 보조유닛을 배치하면, 냉각운전 시에 압축기로부터 토출된 냉매를 보조유닛의 보조열교환기에 공급할 수 없으므로, 보조열교환기가 응축기로 되지는 못하였다. 또, 냉각운전에 대응시켜 보조유닛을 배치하면, 가열운전 시에 보조유닛의 보조열교환기에서 증발한 냉매를 압축기의 흡입측으로 유도할 수 없으므로, 보조열교환기가 증발기로 되지는 못하였다.
본 발명은, 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 열원유닛에 배치된 전환기구에 의하여 이용유닛의 운전상태를 전환시키는 냉동장치와, 이용유닛별로 배치된 전환유닛에 수용된 전환기구에 의하여 이용유닛의 운전상태를 전환시키는 냉동장치 모두에 적용할 수 있는 열원유닛을 대상으로 한다. 그리고 본 발명은, 보조열교환기를 수용하며 또 냉각운전과 가열운전 양쪽에 이용하는 보조유닛을 접속할 수 있도록 구성하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
제 1 발명은, 압축기(14)와 열원측 열교환기(15)가 접속된 열원측 회로(12)를 구비하는 냉동장치의 열원유닛(10)을 대상으로 한다. 그리고, 이 열원유닛(10)의 열원측 회로(12)에는, 상기 압축기(14)의 토출측과 항상 연통하는 제 1 가스라인(25)의 단부인 제 1 가스측 포트(31)와, 상기 압축기(14)의 흡입측과 항상 연통하는 제 2 가스라인(26)의 단부인 제 2 가스측 포트(32)와, 상기 제 1 가스라인(25)과 제 2 가스라인(26)의 어느 한쪽과 선택적으로 연통하는 제 3 가스라인(27)의 단부인 제 3 가스측 포트(33)와, 상기 열원측 열교환기(15)의 액측단과 항상 연통하는 액라인(28)의 단부인 액측 포트(34)와, 상기 열원측 열교환기(15)의 가스측단을, 상기 압축기(14)의 토출측과 연통하는 상태와 이 압축기(14)의 흡입측과 연통하는 상태로 전환시키기 위한 제 1 전환기구(17)와, 상기 제 3 가스라인(27)을 상기 제 1 가스라인(25)과 연통하는 상태와 상기 제 2 가스라인(26)과 연통하는 상태로 전환시키기 위한 제 2 전환기구(18)가 배치된다.
제 2 발명은, 제 1 발명에 기재한 냉동장치(5)의 열원유닛(10)과, 액측단부터 차례로 감압기구(41)와 이용측 열교환기(40)가 접속된 이용측 회로(8)를 갖는 이용유닛(7)을 구비하며, 상기 열원유닛(10)의 열원측 회로(12)의 제 3 가스측 포트(33)와 상기 이용측 회로(8)의 가스측단이 접속되고, 이 열원측 회로(12)의 액측 포트(34)와 이 이용측 회로(8)의 액측단이 접속되어 구성되는 냉매회로(9)에 있어서 증기압축 냉동주기를 행하는 냉동장치(5)이다.
제 3 발명은 상기 제 2 발명에 있어서, 보조열교환기(52)와, 상기 보조열교환기(52)의 액측단과 항상 연통하는 제 1 접속포트(56)와, 상기 보조열교환기(52)의 가스측단이 선택적으로 연통하는 제 2 접속포트(57) 및 제 3 접속포트(58)와, 상기 보조열교환기(52)의 가스측단을 상기 제 2 접속포트(57)와 연통하는 상태와 상기 제 3 접속포트(58)와 연통하는 상태로 전환시키기 위한 보조전환기구(54)를 갖는 보조유닛(50)을 구비하며, 상기 냉매회로(9)에서는, 상기 제 1 접속포트(56)가 상기 열원측 회로(12)의 액측포트에 접속되고, 상기 제 2 접속포트(57)가 상기 열원측 회로(12)의 제 1 가스측 포트(31)에 접속되고, 상기 제 3 접속포트(58)가 상기 열원측 회로(12)의 제 2 가스측 포트(32)에 접속된다.
제 4 발명은 상기 제 2 또는 제 3 발명에 있어서, 상기 이용유닛(7)을 복수 구비하며, 상기 냉매회로(9)에서는, 열원측 회로(12)에 접속된 복수의 이용측 회로(8)가 서로 병렬로 접속된다.
제 5 발명은 상기 제 4 발명에 있어서, 상기 복수의 이용유닛(7)에 대하여 각각 배치되며, 각 이용유닛(7)의 이용측 회로(8)의 가스측단을 상기 제 2 가스측 포트(32)와 연통하는 상태와 상기 제 3 가스측 포트(33)와 연통하는 상태로 전환시키기 위한 운전상태 전환기구(63, 64)를 갖는 전환유닛(60)을 구비한다.
-작용-
제 1 발명에서는, 열원유닛(10)의 열원측 회로(12)가, 3개의 가스측 포트(31, 32, 33)와 1개의 액측 포트(34)를 구비한다. 제 1 가스측 포트(31)는, 항상 압축기(14)의 토출측에 연통된다. 제 2 가스측 포트(32)는, 항상 압축기(14)의 흡입측에 연통된다. 제 3 가스측 포트(33)는, 제 2 전환기구(18)의 전환에 의하여 제 1 가스라인(25)과 연통하는 상태와, 제 2 가스라인과 연통하는 상태가 전환된다. 액측 포트(34)는, 항상 열원측 열교환기(15)의 액측단에 연통된다. 열원측 열교환기(15)의 가스측단은, 제 1 전환기구(17)의 전환에 의해 압축기(14)의 토출측과 연통하는 상태와, 압축기(14)의 흡입측과 연통하는 상태가 전환된다. 즉, 이 열원유닛(10)은, 열원유닛(10)에 배치된 전환기구(17)에 의하여 이용유닛(7)의 운전상태가 전환되는 냉동장치(5)와, 이용유닛(7)별로 배치된 전환유닛(60)에 수용된 전환기구(63, 64)에 의하여 이용유닛(7)의 운전상태가 전환되는 냉동장치(5) 모두에 적용할 수 있는, 예를 들어 도 13의 열원유닛(10)의 구성과 더불어, 항상 압축기(14)의 토출측과 연통하는 제 1 가스측 포트(31)를 구비한다.
제 2 발명에서는, 냉동장치(5)의 냉매회로(9)에서, 열원유닛(10)의 열원측 회로(12)의 제 3 가스측 포트(33)와 이용측 회로(8)의 가스측단이 접속되어, 열원측회로(12)의 액측 포트(34)와 이용측 회로(8)의 액측단이 접속된다. 이 냉동장치(5)에서는, 후술하는 전환유닛(60)을 배치하지 않을 경우, 제 1 전환기구(17) 및 제 2 전환기구(18)가 이용유닛(7)의 운전상태를 전환시킨다. 구체적으로 제 1 전환기구(17)가 열원측 열교환기(15)의 가스측단을 압축기(14)의 토출측과 연통시키고, 제 2 전환기구(18)가 제 3 가스라인(27)을 제 2 가스라인(26)과 연통시키면, 열원측 열교환기(15)가 응축기가 되고 이용측 열교환기(40)가 증발기가 되는 냉각운전이 이루어진다. 또, 제 1 전환기구(17)가 열원측 열교환기(15)의 가스측단을 압축기(14)의 흡입측과 연통시키고, 제 2 전환기구(18)가 제 3 가스라인(27)을 제 1 가스라인(25)과 연통시키면, 이용측 열교환기(40)가 응축기가 되고 열원측 열교환기(15)가 증발기가 되는 가열운전이 이루어진다.
제 3 발명에서는, 냉동장치(5)가 보조유닛(50)을 구비한다. 보조유닛(50)에서는, 보조전환기구(54)의 전환에 의하여 보조열교환기(52)의 가스측단이 제 2 접속포트(57)와 연통하는 상태와, 제 3 접속포트(58)와 연통하는 상태로 전환된다. 따라서, 이 제 3 발명의 냉동장치(5)에서는, 보조전환기구(54)의 전환에 의하여 보조열교환기(52)의 가스측단이, 제 2 접속포트(57)가 접속되는 제 1 가스측 포트(31)와 연통하는 상태와, 제 3 접속포트(58)가 접속되는 제 2 가스측 포트(32)와 연통하는 상태로 전환된다.
제 4 발명에서는, 냉동장치(5)가 복수의 이용유닛(7)을 구비한다. 이용유닛(7)의 이용측 회로(8)는, 열원측 회로(12)에 대하여 병렬로 접속된다. 각 이용유닛(7)의 가스측단은 제 3 가스측 포트(33)에 접속되며, 각 이용유닛(7)의 액측단은 액측 포트(34)에 접속된다.
제 5 발명에서는, 각 이용유닛(7)에 배치된 전환유닛(60)의 운전상태 전환기구(63, 64)가, 각 이용유닛(7)의 이용측 회로(8)의 가스측단을 제 2 가스측 포트(32)와 연통하는 상태와 제 3 가스측 포트(33)와 연통하는 상태로 전환된다. 운전상태 전환기구(63, 64)가 이용측 회로(8)의 가스측단을 제 2 가스측 포트(32)와 연통시키면, 이 이용측 회로(8)가 증발기가 되는 냉각운전이 이루어진다. 구체적으로, 이용측 회로(8)에는 열원측 열교환기(15)에서 응축된 냉매가 액측 포트(34)를 통하여 도입된다. 이용측 회로(8)로 도입된 냉매는, 이용측 열교환기(40)에서 증발한 후에 제 2 가스측 포트(32)를 통하여 압축기(14)의 흡입측으로 회송된다. 운전상태 전환기구(63, 64)가 이용측 회로(8)의 가스측단을 제 3 가스측 포트(33)와 연통시키면, 이 이용측 회로(8)가 응축기가 되는 가열운전이 이루어진다. 구체적으로, 이용측 회로(8)에는 압축기(14)에서 토출된 냉매가 제 3 가스측 포트(33)를 통하여 도입된다. 이용측 회로(8)로 도입된 냉매는, 이용측 열교환기(40)에서 응축된 후에 액측 포트(34)를 통하여 열원측 열교환기(15)로 도입되고, 여기서 증발한 후에 압축기(14)로 흡입된다. 이 제 5 발명에서는, 제 1 발명의 열원유닛(10)이 이용유닛(7)별로 배치된 전환유닛(60)에 수용된 전환기구(63, 64)에 의하여 이용유닛(7)의 운전상태를 전환시키는 냉동장치(5)에 적용된다.
[발명의 효과]
본 발명에서는 열원유닛(10)이, 열원유닛(10)에 구성된 전환기구(17)에 의하여 이용유닛(7)의 운전상태를 전환시키는 냉동장치(5)와, 이용유닛(7)별로 배치된 전환유닛(60)에 수용된 전환기구(63, 64)에 의하여 이용유닛(7)의 운전상태를 전환시키는 냉동장치(5) 모두에 적용할 수 있는 열원유닛(10)의 구성과 더불어, 항상 압축기(14)의 토출측과 연통하는 제 1 가스측 포트(31)를 구비한다. 이 열원유닛(10)에서는, 제 2 전환기구(18)가 제 3 가스측 포트(33)를 제 1 가스라인(25)과 연통시키면, 제 3 가스측 포트(33)가 압축기(14)로부터 토출된 압축 후의 냉매가 유출되는 포트가 되고, 액측포트(34)가 열원측 열교환기(15)에서 증발시키는 응축 후의 액냉매가 유입하는 포트가 되며, 제 2 가스측 포트(32)가 압축기(14)가 흡입하는 증발 후의 냉매가 유입하는 포트가 된다. 한편, 제 2 전환기구(18)가 제 3 가스측 포트(33)를 제 2 가스라인(26)과 연통시키면, 액측 포트(34)가 열원측 열교환기(15)에서 응축된 액냉매가 유출되는 포트가 되고, 제 2 가스측 포트(32)가 압축기(14)가 흡입하는 증발 후의 냉매가 유입하는 포트가 되며, 제 1 가스측 포트(31)가 압축기(14)로부터 토출된 압축 후의 냉매가 유출되는 포트가 된다.
그리고, 예를 들어 도 5에 나타낸 바와 같이, 이용측 회로(8)의 가스측단을 제 3 가스측 포트(33)에 접속하고 이용측 회로(8)의 액측단을 액측 포트(34)에 접속함과 더불어, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)의 액측단을 액측 포트(34)에 접속하고 보조열교환기(52)의 가스측단을 제 1 가스측 포트(31)와 제 2 가스측 포트(32)로 선택적으로 접속하면, 제 2 전환기구(18)가 제 3 가스측 포트(33)를 제 1 가스라인(25)과 연통시키는 상태에서는, 압축기(14)로부터 토출된 고압의 냉매가 제 3 가스측 포트(33)를 통하여 공급되는 이용측 열교환기(40)가 응축기가 되는 가열운전이 이루어진다. 그리고 이 가열운전 중에 이용측 열교환기(40)에서 응축된 냉매를 보조열교환기(52)로 도입하면, 도입된 냉매가 보조열교환기(52)에서 증발한 후에 제 2 가스측 포트(32)로부터 열원측 회로(12)로 유입하여 압축기(14)로 흡입된다. 또, 제 2 전환기구(18)가 제 3 가스측 포트(33)를 제 2 가스라인(26)과 연통시키는 상태에서는, 열원측 열교환기(15)에서 응축된 액냉매가 액측 포트(34)를 통하여 공급되는 이용측 열교환기(40)가 증발기가 되는 냉각운전이 이루어진다. 그리고, 이 냉각운전 중에 제 1 가스측 포트(31)를 통하여 압축기(14)로부터 토출된 냉매를 보조열교환기(52)로 도입하면, 도입된 냉매가 보조열교환기(52)에서 응축된 후에 열원측 열교환기(15)에서 응축된 액냉매와 함께 이용측 열교환기(40)로 도입된다. 이용측 열교환기(40)로 도입된 냉매는 이용측 열교환기(40)에서 증발하며, 증발 후의 저압 냉매가 제 3 가스측 포트(33)에서 열원측 회로(12)로 유입하여 압축기(14)로 흡입된다.
이와 같이, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)의 가스측단을 제 1 가스측 포트(31)와 제 2 가스측 포트(32)로 선택적으로 접속함으로써, 가열운전 시에는 증발기가 되는 보조열교환기(52)로부터의 저압 가스냉매를 제 2 가스측 포트(32)를 통하여 압축기(14)로 도입할 수 있으며, 냉각운전 시에는 응축기가 되는 보조열교환기(52)로 제 1 가스측 포트(31)를 통하여 고압의 가스냉매를 공급할 수 있다. 따라서, 보조유닛(50)을 냉각운전과 가열운전 양쪽에 대응시켜 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 열원유닛(10)은, 냉각운전과 가열운전 양쪽에 대응시켜 보조유닛(50)을 접속할 수 있다.
또, 상기 제 3 발명에서는, 보조열교환기(52)의 가스측단이 제 1 가스측 포트(31)와 제 2 가스측 포트(32)에 선택적으로 접속된다. 따라서, 전술한 바와 같이, 가열운전 시에는 증발기가 되는 보조열교환기(52)로부터의 저압 가스냉매를 제 2 가스측 포트(32)를 통해 압축기(14)로 도입할 수 있으며, 냉각운전 시에는 고압의 가스냉매를 제 1 가스측 포트(31)를 통해 응축기가 되는 보조열교환기(52)로 도입할 수 있다. 이 제 3 발명의 보조유닛(50)은, 냉각운전과 가열운전 모두에 있어서 열원측 열교환기(15)의 열교환량을 보조열교환기(52)로 보완하는 동작이 가능하도록 냉동장치(5)에 접속할 수 있다.
도 1은, 실시형태에 관한 실외유닛의 개략구성도이다.
도 2는, 실시형태에 관한 실외유닛을 적용한 제 1 형태의 공기조화장치 개략구성도이다.
도 3은, 실시형태에 관한 실외유닛을 적용한 제 1 형태의 공기조화장치에서 냉방운전 시의 동작을 나타낸 개략구성도이다.
도 4는, 실시형태에 관한 실외유닛을 적용한 제 1 형태의 공기조화장치에서 난방운전 시의 동작을 나타낸 개략구성도이다.
도 5는, 실시형태에 관한 실외유닛을 적용한 제 2 형태의 공기조화장치 개략구성도이다.
도 6은, 실시형태에 관한 실외유닛을 적용한 제 2 형태의 공기조화장치에서 냉방운전 시의 동작을 나타낸 개략구성도이다.
도 7은, 실시형태에 관한 실외유닛을 적용한 제 2 형태의 공기조화장치에서 난방운전 시의 동작을 나타낸 개략구성도이다.
도 8은, 실시형태에 관한 실외유닛을 적용한 제 3 형태의 공기조화장치 개략구성도이다.
도 9는, 실시형태에 관한 실외유닛을 적용한 제 3 형태의 공기조화장치에서 냉방운전 시의 동작을 나타낸 개략구성도이다.
도 10은, 실시형태에 관한 실외유닛을 적용한 제 3 형태의 공기조화장치에서 난방운전 시의 동작을 나타낸 개략구성도이다.
도 11은, 실시형태에 관한 실외유닛을 적용한 제 3 형태의 공기조화장치에서 냉난방운전 시의 동작을 나타낸 개략구성도이다.
도 12는, 그 밖의 실시형태에 관한 공기조화장치의 개략구성도이다.
도 13은, 종래의 열원유닛을 구비하는 냉동장치의 개략구성도이며, (A)는 배 경기술 기재에서 전자의 냉동장치를 구성한 경우의 개략구성도이고, (B)는 배경기술 기재에서 후자의 냉동장치를 구성한 경우의 개략구성도이다.
도 14는, 종래의 열원유닛을 적용한 냉동장치에, 가열운전에 대응시켜 보조유닛을 접속한 경우의 개략구성도이다.
도 15는, 종래의 열원유닛을 적용한 냉동장치에, 냉각운전에 대응시켜 보조유닛을 접속한 경우의 개략구성도이다.
[부호의 설명]
5 : 공기조화장치(냉동장치) 7 : 실내유닛(이용유닛)
8 : 실내회로(이용측 회로) 9 : 냉매회로
10 : 실외유닛(열원유닛) 12 : 실외회로(열원측 회로)
14 : 압축기
15 : 실외열교환기(열원측 열교환기)
17 : 제 1 십자전환밸브(제 1 전환기구)
18 : 제 2 십자전환밸브(제 2 전환기구)
25 : 제 1 가스라인 26 : 제 2 가스라인
27 : 제 3 가스라인 28 : 액라인
31 : 제 1 가스측 포트 32 : 제 2 가스측 포트
33 : 제 3 가스측 포트 34 : 액측 포트
40 : 실내열교환기(이용측 열교환기)
41 : 감압기구(실내팽창밸브) 50 : 보조유닛
52 : 보조열교환기 54 : 보조전환기구
56 : 제 1 접속포트 57 : 제 2 접속포트
58 : 제 3 접속포트
63 : 제 1 전자밸브(운전상태 전환기구)
64 : 제 2 전자밸브(운전상태 전환기구)
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
(실외유닛의 구성)
본 실시형태에 관한 실외유닛(10)은, 본 발명에 관한 냉동장치의 열원유닛을 구성한다. 이 실외유닛(10)은, 가스측 연결배관(20) 및 액측 연결배관(21)을 통하여 이용유닛(7)에 접속된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 실외유닛(10)은 열원측 회로인 실외회로(12)를 수용한다. 실외회로(12)에는, 압축기(14), 실외열교환기(15), 실외팽창밸브(16), 제 1 십자전환밸브(17) 및 제 2 십자전환밸브(18)가 접속된다. 제 1 십자전환밸브(17)는 제 1 전환기구를 구성하고, 제 2 십자전환밸브(18)는 제 2 전환기구를 구성한다. 또, 실외유닛(10)에는, 제 1 가스측 포트(31), 제 2 가스측 포트(32), 제 3 가스측 포트(33), 및 액측 포트(34)가 배치된다.
압축기(14)는 용량 가변 압축기로 구성된다. 압축기(14)의 토출측은, 제 1 가스라인(25)을 통하여 제 1 가스측 포트(31)에 접속된다. 제 1 가스라인(25)에는, 제 1 십자전환밸브(17)의 제 1 포트가 접속된다. 압축기(14)의 흡입측은, 제 2 가스라인(26)을 통하여 제 2 가스측 포트(32)에 접속된다. 제 2 가스라인(26)에는, 제 1 십자전환밸브(17)의 제 3 포트가 접속된다.
실외열교환기(15)는, 크로스 핀식의 핀-튜브형 열교환기이며, 열원측 열교환기를 구성한다. 실외열교환기(15)는, 액측단이 액라인(28)을 통하여 액측 포트(34)에 접속된다. 실외열교환기(15)는, 가스측단이 제 1 십자전환밸브(17)의 제 2 포트에 접속된다. 여기서 제 1 십자전환밸브(17)의 제 4 포트는 폐쇄된다. 또, 실외팽창밸브(16)는, 전자팽창밸브로 구성되며 액라인(28)에 배치된다.
제 2 십자전환밸브(18)는, 제 1 포트가 제 2 가스라인(26)에 접속된다. 제 2 십자전환밸브(18)의 제 2 포트는 폐쇄된다. 제 2 십자전환밸브(18)의 제 3 포트는, 제 1 가스라인(25)에 접속된다. 제 2 십자전환밸브(18)의 제 4 포트는, 제 3 가스라인(27)을 통하여 제 3 가스측 포트(33)에 접속된다.
제 1 십자전환밸브(17) 및 제 2 십자전환밸브(18)는, 제 1 포트와 제 2 포트가 서로 연통하고 제 3 포트와 제 4 포트가 서로 연통하는 제 1 상태(도 1에 실선으로 나타낸 상태)와, 제 1 포트와 제 4 포트가 서로 연통하고 제 2 포트와 제 3 포트가 서로 연통하는 제 2 상태(도 1에 파선으로 나타낸 상태)로 각각 전환 가능하게 구성된다. 여기서, 각 십자전환밸브(17, 18) 대신 삼방밸브를 이용하여 제 1 전환기구(17)나 제 2 전환기구(18)를 구성해도 된다. 또, 2개의 전자(電磁)밸브를 이용하여 제 1 전환기구(17)나 제 2 전환기구(18)를 구성해도 된다.
<냉동장치의 구성 및 동작>
이하, 본 발명에 관한 실외유닛(10)을 적용한 3가지 형태의 냉동장치(5)에 대하여 그 구성 및 운전동작을 각각 설명한다.
<<제 1 형태의 냉동장치>>
제 1 형태의 냉동장치(5)는, 냉각운전인 냉방운전, 또는 가열운전인 난방운전이 실행 가능한 공기조화장치(5)이다. 이 공기조화장치(5)에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 실외유닛(10)에 복수대의 실내유닛(7a, 7b, ...)이 서로 병렬로 배치된다. 여기서, 실내유닛(7)의 대수는 1대여도 된다.
각 실내유닛(7)에는, 실내회로(8)가 각각 수용된다. 실내회로(8)에는, 가스측단부터 차례로 실내열교환기(40)와 실내팽창밸브(41)가 배치된다. 실내열교환기(40)는, 크로스 핀식의 핀-튜브형 열교환기로 구성된다. 실내팽창밸브(41)는 전자(電子)팽창밸브로 구성된다.
각 실내회로(8)의 가스측단은, 가스측 연결배관(20)을 통하여 실외유닛(10)의 제 3 가스측 포트(33)에 접속된다. 각 실내회로(8)의 액측단은, 액측 연결배관(21)을 통하여 실외유닛(10)의 액측 포트(34)에 접속된다. 이 공기조화장치(5)에서는, 실외회로(12)와 실내회로(8a, 8b, ...)가, 가스측 연결배관(20) 및 액측 연결배관(21)을 통하여 접속됨으로써, 증기압축 냉동주기를 행하는 냉매회로(9)가 구성된다.
-운전동작-
이하, 제 1 형태의 공기조화장치(5)의 운전동작에 대하여 설명한다. 여기서, 이 공기조화장치(5)에서는, 냉방운전을 행할지 난방운전을 행할지가 실외유닛(10)의 제 1 십자전환밸브(17) 및 제 2 십자전환밸브(18)로 조절된다. 제 1 십 자전환밸브(17) 및 제 2 십자전환밸브(18)가 냉방운전 상태로 설정되면, 운전 중의 모든 실내유닛(7)에서 냉방운전이 이루어지며, 제 1 십자전환밸브(17) 및 제 2 십자전환밸브(18)가 난방운전 상태로 설정되면, 운전 중의 모든 실내유닛(7)에서 난방운전이 이루어진다.
<냉방운전>
냉방운전에서는 도 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 십자전환밸브(17)가 제 1 상태로 설정되며, 제 2 십자전환밸브(18)가 제 2 상태로 설정된다. 그리고, 이 상태에서 압축기(14)를 운전시키면, 냉매회로(9)에서는 실외열교환기(15)가 응축기가 되고 실내열교환기(40)가 증발기가 되는 증기압축 냉동주기가 이루어진다.
구체적으로, 압축기(14)에서 토출된 냉매는, 실외열교환기(15)에서 실외공기와 열교환하여 응축된다. 실외열교환기(15)에서 응축된 냉매는, 각 실내회로(8a, 8b, ...)로 분배된다. 실내회로(8)로 유입된 냉매는, 실내팽창밸브(41)에서 감압된 후에 실내열교환기(40)에서 실내공기와 열교환하여 증발한다. 실내열교환기(40)에서 증발한 냉매는 실외회로(12)로 유입되며, 압축기(14)로 흡입되어 압축된다.
<난방운전>
난방운전에서는 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 십자전환밸브(17)가 제 2 상태로 설정되며, 제 2 십자전환밸브(18)가 제 1 상태로 설정된다. 그리고, 이 상태에서 압축기(14)를 운전시키면, 냉매회로(9)에서는 실내열교환기(40)가 응축기가 되고 실외열교환기(15)가 증발기가 되는 증기압축 냉동주기가 이루어진다.
구체적으로, 압축기(14)에서 토출된 냉매는, 각 실내회로(8a, 8b, ...)로 분배된다. 실내회로(8)에서는, 유입된 냉매가, 실내열교환기(40)에서 실내공기와 열교환하여 응축된다. 실내열교환기(40)에서 응축된 냉매는 실외회로(12)로 유입한다. 실외회로(12)로 유입된 냉매는, 실외팽창밸브(16)로 감압된 후에 실외열교환기(15)에서 실외공기와 열교환하여 증발한다. 실외열교환기(15)에서 증발한 냉매는, 압축기(14)로 흡입되어 압축된다.
<<제 2 형태의 냉동장치>>
제 2 형태의 공기조화장치(5)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 형태의 공기조화장치(5) 구성과 더불어, 보조유닛(50)이 추가로 배치된다. 보조유닛(50)은, 실외유닛(10)과 함께 실외에 설치된다. 여기서, 보조유닛(50)의 대수는 복수대라도 된다.
보조유닛(50)에는, 보조유닛회로(51)가 수용된다. 보조유닛회로(51)에는, 보조열교환기(52), 팽창밸브(53), 및 십자전환밸브(54)가 배치된다. 또, 보조유닛(50)에는 제 1 접속포트(56), 제 2 접속포트(57), 및 제 3 접속포트(58)가 배치된다.
보조열교환기(52)는, 크로스 핀식의 핀-튜브형 열교환기로 구성된다. 보조열교환기(52)는, 액측단이 제 1 접속포트(56)에 접속된다. 보조열교환기(52)의 가스측단은, 십자전환밸브(54)의 제 2 포트에 접속된다. 또, 십자전환밸브(54)의 제 1 포트는 제 3 접속포트(58)에 접속된다. 십자전환밸브(54)의 제 3 포트는 제 2 접속포트(57)에 접속된다. 십자전환밸브(54)의 제 4 포트는 폐쇄된다. 팽창밸 브(53)는 전자팽창밸브로 구성되며, 보조열교환기(52)와 제 1 접속포트(56) 사이에 배치된다.
십자전환밸브(54)는, 제 1 포트와 제 2 포트가 서로 연통하고 제 3 포트와 제 4 포트가 서로 연통하는 제 1 상태(도 5에 실선으로 나타낸 상태)와, 제 1 포트와 제 4 포트가 서로 연통하고 제 2 포트와 제 3 포트가 서로 연통하는 제 2 상태(도 5에 파선으로 나타낸 상태)로 각각 전환 가능하게 구성된다. 십자전환밸브(54)가 제 1 상태로 설정되면, 보조열교환기(52)의 가스측단이 제 3 접속포트(58)와 연통하는 상태가 된다. 십자전환밸브(54)가 제 2 상태로 설정되면, 보조열교환기(52)의 가스측단이 제 2 접속포트(57)와 연통하는 상태가 된다. 이와 같이 십자전환밸브(54)는 보조전환기구를 구성한다. 십자전환밸브(54) 대신 삼방밸브를 이용하여 보조전환기구를 구성해도 되며, 2개의 전자밸브를 이용하여 보조전환기구를 구성해도 된다.
보조유닛(50)의 제 1 접속포트(56)는 액측 연결배관(21)에 접속된다. 제 2 접속포트(57)는 실외유닛(10)의 제 1 가스측 포트(31)에 접속된다. 제 3 접속포트(58)는 실외유닛(10)의 제 2 가스측 포트(32)에 접속된다.
-운전동작-
이하, 제 2 형태의 공기조화장치(5)의 운전동작에 대하여 설명한다. 이 공기조화장치(5)에서는, 상기 제 1 형태의 공기조화장치(5)와 마찬가지로, 제 1 십자전환밸브(17) 및 제 2 십자전환밸브(18)가 냉방운전 상태로 설정되면, 운전 중의 모든 실내유닛(7)에서 냉방운전이 이루어지며, 제 1 십자전환밸브(17) 및 제 2 십 자전환밸브(18)가 난방운전 상태로 설정되면, 운전 중의 모든 실내유닛(7)에서 난방운전이 이루어진다.
<냉방운전>
냉방운전에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 1 십자전환밸브(17)가 제 1 상태로 설정되고, 제 2 십자전환밸브(18)가 제 2 상태로 설정된다. 그리고, 이 상태에서 압축기(14)를 운전시키면, 냉매회로(9)에서는 실외열교환기(15)가 응축기가 되고 실내열교환기(40)가 증발기가 되는 증기압축 냉동주기가 이루어진다.
여기서, 보조유닛(50)의 십자전환밸브(54)는, 냉방운전을 행하는 실내유닛(7)의 대수가 많은 경우 등, 비교적 큰 냉방능력을 필요로 할 경우에는 제 2 상태로 설정된다. 이 상태에서는, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)가 실외열교환기(15)와 함께 응축기가 된다. 보조유닛(50)의 십자전환밸브(54)는, 필요로 하는 냉방능력이 비교적 작을 경우에는 제 1 상태로 설정된다. 이 경우는, 팽창밸브(53)가 폐쇄상태로 설정된다. 이 상태에서는, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)로 냉매가 유통하지 않는다. 이 공기조화장치(5)는, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)를 사용하거나 사용하지 않거나 하는 조절로써, 필요한 냉방능력에 대하여 항상 적절한 냉동주기의 실행이 가능하다. 이로써, 이 공기조화장치(5)는, 항상 성적계수(COP)가 높은 상태로 운전을 행할 수 있다.
이하에서는, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)를 응축기로 사용하는 경우의 냉매 흐름에 대하여 설명한다. 여기서, 실외유닛(10) 및 실내유닛(7)에서의 냉매흐름은, 상기 제 1 형태의 공기조화장치(5)의 냉방운전과 동일하므로 생략한다.
이 냉방운전에서는, 압축기(14)에서 토출된 냉매의 일부가 보조유닛회로(51)로 유입된다. 보조유닛회로(51)에서는 유입된 냉매가, 보조열교환기(52)에서 실외공기와 열교환하여 응축된다. 보조열교환기(52)에서 응축된 냉매는, 실외열교환기(15)에서 응축된 냉매와 합류하여 각 실내회로(8)로 분배된다.
<난방운전>
난방운전에서는 도 7에 나타낸 바와 같이, 제 1 십자전환밸브(17)가 제 2 상태로 설정되고, 제 2 십자전환밸브(18)가 제 1 상태로 설정된다. 그리고, 이 상태에서 압축기(14)를 운전시키면, 냉매회로(9)에서는 실내열교환기(40)가 응축기가 되고 실외열교환기(15)가 증발기가 되는 증기압축 냉동주기가 이루어진다.
여기서, 보조유닛(50)의 십자전환밸브(54)는, 난방운전을 행하는 실내유닛(7)의 대수가 많은 경우 등, 비교적 큰 난방능력을 필요로 할 경우에는 제 1 상태로 설정된다. 이 상태에서는, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)가 실외열교환기(15)와 함께 증발기가 된다. 보조유닛(50)의 십자전환밸브(54)는, 필요로 하는 난방능력이 비교적 작을 경우에는 제 2 상태로 설정된다. 이 경우는, 또 팽창밸브(53)가 폐쇄상태로 설정된다. 이 상태에서는, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)로 냉매가 유통하지 않는다. 이 공기조화장치(5)는, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)를 사용하거나 사용하지 않거나 하는 조절로써, 필요한 난방능력에 대하여 항상 적절한 냉동주기의 실행이 가능하다. 이로써, 이 공기조화장치(5)는, 항상 성적계수(COP)가 높은 상태로 운전을 행할 수 있다.
이하에서는, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)를 증발기로 사용하는 경우의 냉매 흐름에 대하여 설명한다. 여기서, 실외유닛(10) 및 실내유닛(7)에서의 냉매흐름은, 상기 제 1 형태의 공기조화장치(5)의 난방운전과 동일하므로 생략한다.
이 난방운전에서는, 실내열교환기(40)에서 응축된 냉매의 일부가 보조유닛회로(51)로 유입된다. 보조유닛회로(51)에서는, 유입된 냉매가, 팽창밸브(53)에서 감압된 후에 보조열교환기(52)에서 실외공기와 열교환하여 증발한다. 보조열교환기(52)에서 증발한 냉매는 실외회로(12)로 유입되며, 실외열교환기(15)에서 증발한 냉매와 합류하여 압축기(14)로 흡입된다.
<<제 3 형태의 냉동장치>>
제 3 형태의 공기조화장치(5)는, 각 실내유닛(7a, 7b, ...)별로 냉방운전을 행할지 난방운전을 행할지를 선택할 수 있는, 이른바 냉난방 자유 공기조화장치(5)이다. 이 공기조화장치(5)에서는 도 8에 나타낸 바와 같이, 실외유닛(10)에 복수의 실내유닛(7a, 7b, ...)이 서로 병렬로 접속되며, 각 실내유닛(7a, 7b, ...)마다 BS유닛(60a, 60b, ...)이 배치된다. 각 BS유닛(60a, 60b, ...)은 전환유닛을 구성한다. 또, 도 8에서는, 제 1 실내유닛(7a)과 제 2 실내유닛(7b) 이외의 실내유닛의 기재는 생략한다.
각 BS유닛(60)에는, 액측 회로(61)와 가스측 회로(62)가 각각 수용된다. 액측 회로(61)의 일단에는, 실외유닛(10)의 액측 포트(34)에서 이어지는 액측 연결배관(21)이 접속된다. 액측 회로(61)의 타단에는, 실내회로(8)의 액측단에 접속된 냉매배관이 접속된다.
가스측 회로(62)는, 제 1 전자(電磁)밸브(63)가 배치된 제 1 배관과, 제 2 전자밸브(64)가 배치된 제 2 배관을 구비한다. 제 1 배관과 제 2 배관은, 한끝끼리 서로 접속된다. 제 1 배관의 일단과 제 2 배관 일단의 접속부에서 연장되는 냉매배관은, 실내회로(8)의 가스측단에 접속된다. 제 1 배관의 타단에는, 실외유닛(10)의 제 3 가스측 포트(33)에서 이어지는 제 1 가스측 연결배관(20a)이 접속된다. 제 2 배관의 타단에는, 실외유닛(10)의 제 2 가스측 포트(32)에서 이어지는 제 2 가스측 연결배관(20b)이 접속된다. 제 1 전자밸브(63) 및 제 2 전자밸브(64)는 운전상태 전환기구를 구성한다.
이 공기조화장치(5)에는, 상기 제 2 형태의 공기조화장치(5)와 동일한 보조유닛(50)이 배치된다. 보조유닛(50)의 제 1 접속포트(56)는, 액측연결배관(21)에 접속된다. 제 2 접속포트(57)는, 실외유닛(10)의 제 1 가스측 포트(31)에 접속된다. 제 3 접속포트(58)는, 제 2 가스측 연결배관(20b)에 접속된다.
-운전동작-
이하, 제 3 형태의 공기조화장치(5)의 운전동작에 대하여 설명한다. 이 공기조화장치(5)에서는 냉방운전, 난방운전과 더불어, 냉방운전을 행하는 실내유닛(7)과 난방운전을 행하는 실내유닛(7)이 동시에 존재하는 냉난방운전이 이루어진다.
<냉방운전>
냉방운전에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이 실외유닛(10)의 제 2 십자전환밸브(18)가 제 2 상태로 설정된다. 보조유닛(50)에서는, 십자전환밸브(54)가 제 2 상태로 설정된다. 또, 각 BS유닛(60)에서는, 제 1 전자밸브(63)가 폐쇄상태로 설 정되고, 제 2 전자밸브(64)가 개방상태로 설정된다. 그리고, 이 상태에서 압축기(14)를 운전시키면, 냉매회로(9)에서는 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)가 응축기가 되고 실내열교환기(40)가 증발기가 되는 증기압축 냉동주기가 이루어진다.
여기서, 실외유닛(10)의 제 1 십자전환밸브(17)는, 냉방운전을 행하는 실내유닛(7)의 대수가 많은 경우 등 필요로 하는 냉방능력이 클 경우에는 제 1 상태로 설정된다. 이 상태에서는, 실외열교환기(15)가 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)와 함께 응축기가 된다. 제 1 십자전환밸브(17)는, 필요로 하는 냉방능력이 작을 경우에는 제 2 상태로 설정된다. 이 경우는, 또 실외팽창밸브(16)가 폐쇄상태로 설정된다. 이 상태에서는 실외열교환기(15)로 냉매가 유통하지 않는다. 이 공기조화장치(5)는, 실외열교환기(15)를 사용하거나 사용하지 않는 조절을 함으로써, 필요로 하는 냉방능력에 대하여 항상 적절한 냉동주기의 실행이 가능하다. 이로써, 이 공기조화장치(5)는, 항상 성적계수(COP)가 높은 상태로 운전할 수 있다.
이하에서는, 실외열교환기(15)를 응축기로 사용하는 경우의 냉매 흐름에 대하여 설명한다.
이 냉방운전에서는, 압축기(14)에서 토출된 냉매의 일부가 보조유닛(50)의 제 2 접속포트(57)로부터 보조유닛회로(51)로 유입된다. 보조유닛회로(51)로 유입된 냉매는, 보조열교환기(52)에서 실외공기와 열교환하여 응축된다. 또, 압축기(14)로부터 토출된 냉매의 나머지 일부는, 실외열교환기(15)에서 실외공기와 열교환하여 응축된다. 실외열교환기(15)에서 응축된 냉매는, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)에서 응축된 냉매와 합류한다.
합류한 응축 후의 냉매는, 각 실내회로(8)에 대하여 분배된다. 분배된 냉매는, BS유닛(60)의 액측회로(61)를 지나 실내회로(8)로 유입된다. 실내회로(8)로 유입된 냉매는, 실내팽창밸브(41)에서 감압된 후에 실내열교환기(40)에서 실내공기와 열교환하여 증발한다. 실내열교환기(40)에서 증발한 냉매는, BS유닛(60)의 가스측 회로(62)의 제 2 배관 등을 지나 실내회로(12)로 유입되어 압축기(14)로 흡입된다.
<난방운전>
난방운전에서는, 도 10에 나타낸 바와 같이 실외유닛(10)의 제 2 십자전환밸브(18)가 제 1 상태로 설정된다. 보조유닛(50)에서는, 십자전환밸브(54)가 제 1 상태로 설정된다. 또, 각 BS유닛(60)에서는, 제 1 전자밸브(63)가 개방상태로 설정되고, 제 2 전자밸브(64)가 폐쇄상태로 설정된다. 그리고, 이 상태에서 압축기(14)를 운전시키면, 냉매회로(9)에서는 실내열교환기(40)가 응축기가 되고 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)가 증발기가 되는 증기압축 냉동주기가 이루어진다.
여기서, 실외유닛(10)의 제 1 십자전환밸브(17)는, 난방운전을 행하는 실내유닛(7)의 대수가 많은 경우 등 필요로 하는 난방능력이 클 경우에는 제 2 상태로 설정된다. 이 상태에서는, 실외열교환기(15)가 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)와 함께 증발기가 된다. 제 1 십자전환밸브(17)는, 필요로 하는 난방능력이 작을 경우에는 제 1 상태로 설정된다. 이 경우, 실외팽창밸브(16)는 폐쇄상태로 설정된다. 이 상태에서는 실외열교환기(15)로 냉매가 유통하지 않는다. 이 공기조화장치(5)는, 실외열교환기(15)를 사용하거나 사용하지 않음으로써, 필요로 하는 난방 능력에 대하여 항상 적절한 냉동주기의 실행이 가능하다. 이로써, 이 공기조화장치(5)는, 항상 성적계수(COP)가 높은 상태로 운전할 수 있다.
이하에서는, 실외열교환기(15)를 증발기로 사용하는 경우의 냉매 흐름에 대하여 설명한다.
이 난방운전에서는, 압축기(14)에서 토출된 냉매가 각 실내회로(8)에 분배된다. 분배된 냉매는, BS유닛(60)의 가스측 회로(61)의 제 1 배관을 지나 실내회로(8)로 유입된다. 실내회로(8)로 유입된 냉매는, 실내열교환기(40)에서 실내공기와 열교환하여 응축된다.
실내열교환기(40)에서 응축된 냉매의 일부는, 보조유닛회로(51)로 유입된다. 보조유닛회로(51)로 유입된 냉매는, 팽창밸브(53)에서 감압된 후에 보조열교환기(52)에서 실외공기와 열교환하여 증발한다. 또, 실내열교환기(40)에서 응축된 냉매의 나머지 일부는, 실외회로(12)로 유입된다. 실외회로(12)로 유입된 냉매는, 실외팽창밸브(16)에서 감압된 후 실외열교환기(15)에서 실외공기와 열교환하여 증발한다. 실외열교환기(15)에서 증발한 냉매는, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)에서 증발한 냉매와 합류하여 압축기(14)로 흡입된다.
<냉난방운전>
냉난방운전에 대하여 설명한다. 여기서는, 제 1 실내유닛(7a)만 냉방운전을 행하고 다른 실내유닛(7b, ...)으로 난방운전을 행하는 경우에 대하여 설명한다. 이 냉난방운전에서는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 실외유닛(10)의 제 2 십자전환밸브(18)가 제 1 상태로 설정된다. 또, 제 1 실내유닛(7a)의 BS유닛(60a)에서는, 제 1 전자밸브(63a)가 폐쇄상태로 설정되고, 제 2 전자밸브(64a)가 개방상태로 설정된다. 제 1 실내유닛(7a) 이외의 BS유닛(60b, ...)에서는, 제 1 전자밸브(63b, ...)가 개방상태로 설정되고, 제 2 전자밸브(64b, ...)가 폐쇄상태로 설정된다. 그리고, 이 상태에서 압축기(14)를 운전시키면, 냉매회로(9)에서는 제 1 실내유닛(7a) 이외의 실내유닛(7b, ...)의 실내열교환기(40b, ...)가 응축기가 되고, 제 1 실내유닛(7a)의 실내열교환기(40a)가 증발기가 되는 증기압축 냉동주기가 이루어진다.
또, 실외열교환기(15)는, 제 1 십자전환밸브(17)나 실외팽창밸브(16)에 따라, 응축기로 되는 상태, 증발기로 되는 상태, 및 냉매가 유통하지 않는 상태 중 어느 하나로 조절된다. 구체적으로, 실외팽창밸브(16)가 개방상태로 설정되고 제 1 십자전환밸브(17)가 제 1 상태로 설정되면 실외열교환기(15)는 응축기가 된다. 실외팽창밸브(16)가 개방상태로 설정되고 제 1 십자전환밸브(17)가 제 2 상태로 설정되면 실외열교환기(15)는 증발기가 된다. 실외팽창밸브(16)가 폐쇄상태로 설정되면 실외열교환기(15)는 냉매가 유통하지 않는 상태가 된다.
또, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)는, 팽창밸브(53)나 십자전환밸브(54)에 의하여, 응축기로 되는 상태, 증발기로 되는 상태, 및 냉매가 유통하지 않는 상태 중 어느 한가지로 조절된다. 구체적으로, 팽창밸브(53)가 개방상태로 설정되고 십자전환밸브(54)가 제 2 상태로 설정되면 보조열교환기(52)는 응축기가 된다. 팽창밸브(53)가 개방상태로 설정되고 십자전환밸브(54)가 제 1 상태로 설정되면 보조열교환기(52)는 증발기가 된다. 팽창밸브(53)가 폐쇄상태로 설정되면 보조열교환기(52)는 냉매가 유통하지 않는 상태가 된다.
이 공기조화장치(5)에서는, 필요한 냉방능력 및 난방능력에 따라, 제 1 십자전환밸브(17), 실외팽창밸브(16), 보조유닛(50)의 십자전환밸브(54) 및 팽창밸브(53)를 적절히 조절함으로써, 실외열교환기(15) 및 보조유닛(50)의 보조열교환기(52) 사용상태가 조절된다. 이로써, 이 공기조화장치(5)는, 항상 적절한 냉동주기를 행하여 성적계수(COP)가 높은 상태를 유지할 수 있다.
이하에서는, 실외열교환기(15) 및 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)가 응축기가 되는 경우의 냉매 흐름에 대하여 설명한다.
이 냉난방운전에서, 압축기(14)에서 토출된 냉매는, 제 1 실내유닛(7a)의 실내회로(8a) 이외의 실내회로(8b, ...)로 분배된다. 각 실내회로(8b, ...)에서는, 유입된 냉매가 실내열교환기(40b, ...)에서 실내공기와 열교환하여 응축된다. 실내열교환기(40b, ...)에서 응축된 냉매는, 실외회로(12)와 보조유닛회로(51)와 제 1 실내유닛(7a)의 실내회로(8a)로 분배된다.
실외회로(12)로 유입된 냉매는, 실외팽창밸브(16)로 감압된 후 실외열교환기(15)에서 실외공기와 열교환하여 증발한다. 보조유닛회로(51)로 유입된 냉매는, 팽창밸브(53)로 감압된 후에 보조열교환기(52)에서 실외공기와 열교환하여 증발한다. 제 1 실내유닛(7a)의 실내회로(8a)로 유입된 냉매는, 실내팽창밸브(41a)로 감압된 후 실내열교환기(40a)에서 실내공기와 열교환하여 증발한다. 그리고, 실외열교환기(15)에서 증발한 냉매와, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)에서 증발한 냉매와, 제 1 실내유닛(7a)의 실내열교환기(40a)에서 증발한 냉매는, 합류한 후 압축기(14)로 흡입된다.
-실시형태의 효과-
이 실시형태에서는, 실외유닛(10)이, 이 실외유닛(10)에 배치된 전환기구(17)에 의하여 이용유닛(7)의 운전상태를 전환시키는 냉동장치(5)와, 이용유닛(7)별로 배치된 전환유닛(60)에 수용된 전환기구(63, 64)에 의하여 이용유닛(7)의 운전상태를 전환하는 냉동장치(5), 모두에 적용할 수 있는 실외유닛(10)의 구성과 더불어, 항상 압축기(14)의 토출측에 연통하는 제 1 가스측 포트(31)를 구비한다.
그리고, 제 2 형태의 냉동장치(5) 또는 제 3 형태의 냉동장치(5)와 같이, 실내회로(8)의 가스측단을 제 3 가스측 포트(33)에 접속하여 실내회로(8)의 액측단을 액측 포트(34)에 접속시킴과 더불어, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52)의 액측단을 액측 포트(34)에 접속하여 보조열교환기(52)의 가스측단을 제 1 가스측 포트(31)와 제 2 가스측 포트(32)에 선택적으로 접속시키면, 제 2 전환기구(18)가 제 3 가스측 포트(33)를 제 1 가스라인(25)과 연통시키는 상태에서는, 압축기(14)로부터 토출된 고압의 냉매가 제 3 가스측 포트(33)를 통하여 공급된다. 이로써 실내열교환기(40)가 응축기가 되는 난방운전이 이루어진다. 그리고, 이 난방운전 중에 실내열교환기(40)에서 응축된 냉매를 보조열교환기(52)로 도입하면, 도입된 냉매가 보조열교환기(52)에서 증발한 후에 제 2 가스측 포트(32)로부터 실외회로(12)로 유입하여 압축기(14)로 흡입된다. 또, 제 2 전환기구(18)가 제 3 가스측 포트(33)를 제 2 가스라인(26)과 연통시키는 상태에서는, 실외열교환기(15)에서 응축된 액냉매가 액측 포트(34)를 통하여 공급된다. 이로써, 실내열교환기(40)가 증발기가 되는 냉방운전이 이루어진다. 그리고, 이 냉방운전 중에 제 1 가스측 포트(31)를 통하여 압축기(14)로부터 토출된 냉매를 보조열교환기(52)로 도입하면, 도입된 냉매가 보조열교환기(52)에서 응축된 후에 실외열교환기(15)에서 응축된 액냉매와 함께 실내열교환기(40)로 도입된다. 실내열교환기(40)로 도입된 냉매는 실내열교환기(40)에서 증발하고, 증발 후의 저압 냉매가 제 3 가스측 포트(33)로부터 실외회로(12)로 유입하여 압축기(14)로 흡입된다.
이와 같이, 보조유닛(50)의 보조열교환기(52) 가스측단을 제 1 가스측 포트(31)와 제 2 가스측 포트(32)에 선택적으로 접속함으로써, 난방운전일 때는 증발기가 되는 보조열교환기(52)로부터의 저압 가스냉매를 제 2 가스측 포트(32)를 통하여 압축기(14)로 도입할 수 있으며, 냉방운전일 때는 응축기가 되는 보조열교환기(52)로 제 1 가스측 포트(31)를 통하여 고압의 가스냉매를 공급할 수 있다. 따라서, 보조유닛(50)을 냉방운전과 난방운전 양쪽에 대응시켜 사용할 수 있다. 즉, 본 실시형태의 실외유닛(10)은, 냉방운전과 난방운전 양쪽에 대응시켜 보조유닛(50)을 접속할 수 있다. 또, 본 실시형태의 보조유닛(50)은, 냉각운전과 가열운전 모두 실외열교환기(15)의 열교환량을 보조열교환기(52)로 보완하는 동작이 가능하도록 구성된다.
<<그 밖의 실시형태>>
상기 실시형태에 대하여, 도 12에 나타낸 바와 같이 병렬로 접속된 복수의 실외유닛(10, 10, ...)으로 공기조화장치(5)를 구성하여도 된다.
여기서, 이상의 실시형태는 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적 용물, 혹은 그 용도 범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 이용유닛에 연결배관을 통하여 접속되는 냉동장치의 열원유닛 및 그 열원유닛을 구비하는 냉동장치에 대하여 유용하다.

Claims (5)

  1. 압축기(14)와 열원측 열교환기(15)가 접속된 열원측 회로(12)를 구비하는 냉동장치의 열원유닛에 있어서,
    상기 열원측 회로(12)에는,
    상기 압축기(14)의 토출측과 항상 연통하는 제 1 가스라인(25)의 단부인 제 1 가스측 포트(31)와,
    상기 압축기(14)의 흡입측과 항상 연통하는 제 2 가스라인(26)의 단부인 제 2 가스측 포트(32)와,
    상기 제 1 가스라인(25)과 제 2 가스라인(26)의 어느 한쪽과 선택적으로 연통하는 제 3 가스라인(27)의 단부인 제 3 가스측 포트(33)와,
    상기 열원측 열교환기(15)의 액측단과 항상 연통하는 액라인(28)의 단부인 액측 포트(34)와,
    상기 열원측 열교환기(15)의 가스측단을, 상기 압축기(14)의 토출측과 연통하는 상태와 이 압축기(14)의 흡입측과 연통하는 상태로 전환시키기 위한 제 1 전환기구(17)와,
    상기 제 3 가스라인(27)을 상기 제 1 가스라인(25)과 연통하는 상태와 상기 제 2 가스라인(26)과 연통하는 상태로 전환시키기 위한 제 2 전환기구(18)가 배치되는 것을 특징으로 하는 냉동장치의 열원유닛.
  2. 청구항 1 기재의 냉동장치(5)의 열원유닛(10)과,
    액측단부터 차례로 감압기구(41)와 이용측 열교환기(40)가 접속된 이용측 회로(8)를 갖는 이용유닛(7)을 구비하며,
    상기 열원유닛(10)의 열원측 회로(12)의 제 3 가스측 포트(33)와 상기 이용측 회로(8)의 가스측단이 접속되고, 이 열원측 회로(12)의 액측 포트(34)와 이 이용측 회로(8)의 액측단이 접속되어 구성되는 냉매회로(9)에 있어서 증기압축 냉동주기를 행하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    보조열교환기(52)와, 상기 보조열교환기(52)의 액측단과 항상 연통하는 제 1 접속포트(56)와, 상기 보조열교환기(52)의 가스측단이 선택적으로 연통하는 제 2 접속포트(57) 및 제 3 접속포트(58)와, 상기 보조열교환기(52)의 가스측단을, 상기 제 2 접속포트(57)와 연통하는 상태와 상기 제 3 접속포트(58)와 연통하는 상태로 전환시키기 위한 보조전환기구(54)를 갖는 보조유닛(50)을 구비하며,
    상기 냉매회로(9)에서는, 상기 제 1 접속포트(56)가 상기 열원측 회로(12)의 액측포트(34)에 접속되고, 상기 제 2 접속포트(57)가 상기 열원측 회로(12)의 제 1 가스측 포트(31)에 접속되고, 상기 제 3 접속포트(58)가 상기 열원측 회로(12)의 제 2 가스측 포트(32)에 접속되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 이용유닛(7)을 복수 구비하며,
    상기 냉매회로(9)에서는, 열원측 회로(12)에 접속된 복수의 이용측 회로(8)가 서로 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 이용유닛(7)에 대하여 각각 배치되며, 각 이용유닛(7)의 이용측 회로(8)의 가스측단을, 상기 제 2 가스측 포트(32)와 연통하는 상태와 상기 제 3 가스측 포트(33)와 연통하는 상태로 전환시키기 위한 운전상태 전환기구(63, 64)를 갖는 전환유닛(60)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
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