KR101096822B1 - 냉동장치 - Google Patents

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신야 마쯔오까
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

실외열교환기(22)를 응축기로 하며, 복수의 실내열교환기(31, 41, 51) 중 적어도 1개를 응축기로 하는 냉동주기를 실행하는 공존운전 중에, 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차(ΔP1)를 검출하고, 이 압력차(ΔP1)가 소정의 목표값보다 커지도록 실외팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다.
압축기, 열원측 열교환기, 냉매회로, 고압측 차압검지수단, 팽창밸브 제어수단

Description

냉동장치{REFRIGERATION DEVICE}
본 발명은, 복수의 열교환기를 갖는 냉매회로를 구비하는 냉동장치에 관하며, 특히 각 열교환기로 흐르는 냉매의 편류 대책에 관한 것이다.
실내의 냉방요구와 난방요구를 동시에 만족시킬 수 있는, 이른바 냉난방 프리(free)의 냉동장치가 알려져 있다. 이 냉동장치는, 복수의 이용측 유닛이 각각 다른 실내에 배치되며, 한쪽 이용측 유닛에 의해 냉방을 행하는 한편, 다른 쪽 이용측 유닛에 의해 난방을 행하는 운전이 가능하게 구성된다.
특허문헌 1(일본 특허공개 평성 11-241844호 공보)에는 이러한 종류의 냉동장치가 개시되어 있다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 이 냉동장치(100)는, 냉매가 순환하여 냉동주기가 이루어지는 냉매회로(101)를 구비한다. 냉매회로(101)에는, 압축기(102)와, 1개의 열원측 열교환기(103)와, 제 1 및 제 2 열교환기(제 1 및 제 2 이용측 열교환기)(104, 105)가 설치된다. 또 열원측 열교환기(103) 근방에는 열원측 팽창밸브(106)가, 각 이용측 열교환기(104, 105) 근방에는 제 1 및 제 2 팽창밸브(이용측 팽창밸브)(107, 108)가 각각 배치된다. 또한 냉매회로(101)에는, 2개의 삼방밸브(109, 110)와, 제 1 및 제 2 BS유닛(111, 112)이 배치된다. 각 BS유닛(111, 112)에는 각각 2개의 전자(電磁)밸브가 배치된다.
이 냉동장치(100)에서는, 예를 들어 열원측 열교환기(103) 및 제 1 이용측 열교환기(104)를 응축기로 하는 한편, 제 2 이용측 열교환기(105)를 증발기로 하는 냉동주기를 행하는 운전이 가능하다. 도 13에 나타내는 운전에서는, 압축기(102)로부터 토출된 냉매가 2개로 분기된다. 이 중 한쪽 냉매는, 열원측 열교환기(103)에서 응축된 후, 전개(全開)상태의 열원측 팽창밸브(106)를 그대로 통과하여, 액관(113)을 흐른다. 다른 쪽 냉매는, 제 1 BS유닛(111)을 통과하여, 제 1 이용측 열교환기(104)를 흐른다. 그 결과, 제 1 이용측 열교환기(104)에서는 냉매가 실내공기에 방열하여 실내 난방이 이루어진다. 이 냉매는 제 1 이용측 팽창밸브(107)를 통과한 후, 액관(113)으로 유출되며, 열원측 열교환기(103) 쪽으로 공급된 냉매와 합류한다. 합류 후 냉매는 제 2 이용측 팽창밸브(108)를 통과할 때 감압된 다음, 제 2 이용측 열교환기(105)를 흐른다. 제 2 이용측 열교환기(105)에서는 냉매가 실내공기로부터 흡열하여 실내 냉방이 이루어진다. 그 후, 냉매는 제 2 BS유닛(112)을 통과하여 압축기(102)로 흡입된다.
이상과 같이 이 냉동장치(100)에서는, 각 이용측 열교환기(104, 105)를 개별로 증발기나 응축기로 하는 냉동주기를 행함으로써, 각 실내의 냉방요구나 난방요구를 동시에 만족시키는, 이른바 냉난방 프리 운전을 실현하도록 한다.
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그런데, 전술한 바와 같은 냉동장치(100)에서, 열원측 열교환기(103)를 응축기로 하면서 적어도 1개의 이용측 열교환기(104)를 응축기로 하는 냉동주기를 행하는 운전(공존운전)에서는, 냉매의 편류에 기인하여 이용측 열교한기(104)의 난방능력이 저하되어버리는 경우가 있다. 이 점에 대하여 도 13을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 13에 나타내는 바와 같은 운전에서는, 제 1 이용측 열교환기(104)의 난방능력을 조절하기 위해 제 1 이용측 팽창밸브(107)의 개방도가 적절하게 조절된다. 이로써, 예를 들어 제 1 이용측 열교환기(104)의 난방능력이 부족한 경우에, 제 1 이용측 열교환기(104)를 흐르는 냉매의 유량을 증가시키기 위해 제 1 이용측 팽창밸브(107)의 개방도가 커진다. 한편, 이와 같이 제 1 이용측 팽창밸브(107)의 개방도가 커지면, 압축기(102) 토출측의 고압냉매와, 액관(113) 내 냉매와의 압력차가 작아져버린다. 이와 같이 고압냉매와 액관(113) 내 냉매의 압력차가 작아지면, 냉매가 열원측 열교환기(103) 쪽으로만 흐르게 되며, 그만큼 제 1 이용측 열교환기(104) 쪽으로 공급될 냉매량이 부족해버리는 경우가 있다. 특히 압축기(102)로부터 제 1 이용측 열교환기(104)까지의 냉매 유로는 비교적 길기 때문에, 이 사이의 유로 배관에서의 압력손실도 커진다. 따라서 이와 같은 조건 하에서는 제 1 이용측 열교환기(104)의 유입 전 및 유출 후의 압력차가 작아져버려, 제 1 이용측 열교환기(104)로 충분히 냉매를 공급할 수 없게 된다.
이상과 같은 이유 때문에, 이러한 냉동장치에서는 열원측 열교환기(103)와 각 이용측 열교환기(104, 105) 사이에서 냉매 편류가 발생하는 경우가 있다. 그 결과, 이러한 종류의 냉동장치에서는, 냉매의 편류에 기인하여 열교환기의 냉매 유량이 부족해지며, 신뢰성 있는 운전을 행할 수 없다는 문제가 발생해버린다.
본 발명은 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 열원측 열교환기를 응축기로 하면서, 다른 열교환기의 적어도 1개를 응축기로 하는 냉동주기가 가능한 냉동장치에 있어서, 각 열교환기 사이에서의 냉매 편류를 방지하는 데 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
제 1 발명은, 압축기(21)와, 일단이 압축기(21)의 토출측과 이어지는 열원측 열교환기(22)와, 이 열원측 열교환기(22)의 타단측에 열원측 팽창밸브(23)를 개재하고 접속되는 액관(15)과, 일단이 이 액관(15)에 병렬로 접속되는 복수의 열교환기(31, 41, 51, 92)와, 각 열교환기(31, 41, 51, 92)의 일단측에 각각 배치되며 각 열교환기(31, 41, 51, 92)를 흐르는 냉매의 유량을 조절하는 복수의 팽창밸브(32, 42, 52, 93)와, 각 열교환기(31, 41, 51, 92)의 타단측을 압축기(21)의 흡입측 또는 토출측의 한쪽과 잇도록 냉매의 유로를 전환하는 전환기구(24, 25, SV)를 갖는 냉매회로(10)를 전제로 한다. 그리고 이 냉동장치는 상기 열원측 열교환기(22)를 응축기로 함과 더불어, 상기 복수의 열교환기(31, 41, 51, 92) 중 적어도 1개를 응축기로 하며 적어도 1개를 증발기로 하는 냉동주기를 행하는 공존운전 중에, 압축기(21) 토출측의 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차를 나타내는 지표를 검출하는 고압측 차압검지수단(Ps1, Ps3, Ts7)과, 상기 공존운전 중에, 고압측 차압검지수단(Ps1, Ps3, Ts7)의 검출값이 소정값보다 커지도록 상기 열원측 팽창밸브(23)의 개방도를 조절하는 팽창밸브 제어수단(17)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 1 발명의 냉동장치에서는, 열원측 열교환기(22)를 응축기로 하면서 다른 열교환기(31, 41, 51, 92)의 적어도 1개를 응축기로 하며 적어도 1개를 증발기로 하는 냉동주기를 행하는 공존운전이 가능하다. 이 공존운전에서는, 전환기구(24, 25, SV)의 설정이 전환됨으로써, 응축기인 제 1 열교환기의 타단이 압축기(21) 토출측과 이어지는 한편, 증발기인 제 2 열교환기의 타단이 압축기(21) 흡입측과 이어지는 상태로 된다. 이 상태에서, 압축기(21)로부터 토출된 냉매는 열원측 열교환기(22)와 제 1 열교환기로 분기된다. 열원측 열교환기(22)에서 응축된 냉매는 열원측 팽창밸브(23)를 통과하여 액관(15)으로 유출한다. 한편, 제 1 열교환기에서 응축된 냉매는, 대응하는 제 1 팽창밸브를 통과하여 액관(15)으로 유출한다. 액관(15)에서 합류한 냉매는, 제 2 열교환기에 대응하는 제 2 팽창밸브에서 감압된 후, 이 제 2 열교환기에서 증발한다. 제 2 열교환기에서 증발한 냉매는 압축기(21)로 흡입되어 다시 압축된다.
이와 같은 공존운전에서 상기 제 1 팽창밸브는 상기 제 1 열교환기에서의 냉매 방열량을 조절하기 위해 개방도가 조절된다. 여기서 이 방열량을 증대시키기 위해 제 1 팽창밸브의 개방도가 지나치게 커지면, 압축기(21) 토출측의 고압냉매압력과, 액관(15)의 냉매압력과의 압력차가 작아지며, 열원측 열교환기(22)로만 냉매가 편류 해버려, 제 1 열교환기측으로 공급될 냉매량이 부족해버리는 경우가 있다.
그래서 제 1 발명에서는 고압측 차압검지수단(Ps1, Ps3, Ts7)이 상기 공존운전 중에 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차를 나타내는 지표를 구한다. 그리고 팽창밸브 제어수단(17)은, 압력차를 나타내는 지표가 소정값보다 커지도록 열원측 팽창밸브(23)의 개방도를 조절함으로써, 압력차를 어느 정도 이상의 값으로 유지하도록 한다. 구체적으로는, 전술한 바와 같이 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차가 작아지고, 예를 들어 제 1 열교환기의 냉매량이 부족한 경우, 팽창밸브 제어수단(17)이 열원측 팽창밸브(23)의 개방도를 약간 줄이도록 제어한다. 그 결과, 열원측 팽창밸브(23) 하류측의 냉매, 즉 액관(15)의 냉매압력이 저하되므로, 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차가 증대된다. 이와 같이 고압측과 액관측의 압력차가 증대되면, 제 1 열교환기로 냉매를 충분히 흐르게 할 수 있는 압력차게 확보되며, 제 1 열교환기를 흐르는 냉매량도 많아진다. 그 결과, 본 발명에서는, 냉매의 편류에 기인하여, 응축기인 열교환기를 흐르는 냉매의 양이 부족해버리는 사태가 미연에 회피된다.
제 2 발명은, 제 1 발명의 냉동장치에 있어서 상기 냉매회로(10)에는, 상기 액관(15)에 3개 이상의 열교환기(31, 41, 51, 92)가 병렬로 접속되며, 액관(15) 냉매와 압축기(21) 흡입측의 저압냉매와의 압력차를 나타내는 지표를 검출하기 위한 저압측 차압검지수단(Ps2, Ps3, Ts1, Ts3, Ts5)이 설치되고, 상기 팽창밸브 제어수단(17)은, 상기 공존운전 중에, 상기 열원측 열교환기(22)를 응축기로 함과 더불어, 상기 복수의 열교환기(31, 41, 51, 92) 중 적어도 2개를 증발기로 하며 적어도 1개를 응축기로 하는 냉동주기를 행할 때, 상기 고압측 차압검지수단(Ps1, Ps3, Ts7)의 검출값이 소정값보다 크고 또 상기 저압측 압력검지수단(Ps2, Ps3, Ts1, Ts3, Ts5)의 검출값이 소정값보다 커지도록 상기 열원측 팽창밸브의 개방도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
제 2 발명의 냉매회로(10)에는 열원측 열교환기(22) 외에 3개 이상의 열교환기(31, 41, 51, 92)가 설치된다. 이에 따라 이 냉동장치에서는, 열원측 열교환기(22)를 응축기로 하며, 적어도 2개의 열교환기를 증발기로 하고 적어도 1개의 열교환기를 응축기로 하는 냉동주기를 행하는 공존운전이 가능하다. 이 공존운전에서는 전환기구(24, 25, SV)의 설정이 전환됨으로써, 응축기인 제 1 열교환기의 타단이 압축기(21)의 토출측과 이어지는 한편, 증발기인 제 2 열교환기 및 제 3 열교환기의 타단이 압축기(21)의 흡입측과 이어지는 상태로 된다. 이 상태에서, 압축기(21)로부터 토출된 냉매는 열원측 열교환기(22)와 제 1 열교환기로 분기된다. 열원측 열교환기(22)에서 응축된 냉매는 열원측 팽창밸브(23)를 통과하여 액관(15)으로 유출한다. 한편, 제 1 열교환기에서 응축된 냉매는 대응하는 제 1 팽창밸브를 통과하여 액관(15)으로 유출한다. 액관(15)에서 합류한 냉매는 제 2 열교환기측과 제 3 열교환기측으로 분기된다. 즉, 분기 후의 한쪽 냉매는, 제 2 열교환기에 대응하는 제 2 팽창밸브에서 감압된 후, 이 제 2 열교환기에서 증발한다. 분기 후의 다른 쪽 냉매는, 제 3 열교환기에 대응하는 제 3 팽창밸브에서 감압된 후, 이 제 3 열교환기에서 증발한다. 제 2 열교환기 및 제 3 열교환기에서 각각 증발한 냉매는 합류 후에 압축기(21)로 흡입되어 다시 압축된다.
이와 같은 공존운전에서는, 제 1 발명과 마찬가지로, 고압측 차압검지수단(Ps1, Ps3, Ts7)이 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차를 구하며, 이 압력차가 소정값보다 커지도록 열원측 팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다. 즉 열원측 팽창밸브(23)는, 응축기인 열교환기의 냉매량을 충분히 확보하기 위해, 열원측 팽창밸브(23)의 개방도가 약간 작아지도록 제어된다. 한편, 이와 같이 열원측 팽창밸브(23)의 개방도가 약간 작아지고 액관(15)의 냉매압력이 지나치게 낮아지면, 이번에는 증발기인 복수의 열교환기 사이에서 냉매 편류가 발생하는 경우가 있다.
구체적으로, 예를 들어 전술한 공존운전의 예에서는 제 2 열교환기와 제 3 열교환기가 증발기가 된다. 여기서, 이 냉동장치에서는 압축기(21)부터 제 3 열교환기까지의 배관 길이가, 압축기(21)부터 제 2 열교환기까지의 배관 길이보다 길며, 제 3 열교환기측 배관 쪽이 압력손실이 높다는 설치조건인 것으로 한다. 이와 같은 조건에서, 열원측 팽창밸브(23)의 개방도가 약간 작아지고 액관(15)의 냉매압력이 지나치게 낮아지면, 액관(15)의 냉매는 제 2 열교환기측으로만 공급되며, 그만큼 제 3 열교환기로 공급될 냉매량이 감소해버리는 경우가 있다. 그 결과, 제 3 열교환기에서의 흡열량을 충분히 확보하고자 하는 운전조건임에도 불구하고 제 3 열교환기의 냉매량이 부족해버리며, 이 냉동장치의 신뢰성을 손상시켜버린다는 문제가 생긴다.
그래서 제 2 발명에서는, 저압측 차압검지수단(Ps2, Ps3, Ts1, Ts3, Ts5)이, 액관(15) 냉매와 저압냉매의 압력차를 나타내는 지표를 구한다. 그리고 팽창밸브 제어수단(17)은, 이 압력차(압력차를 나타내는 지표)가 소정값보다 커지며 또 전술한 고압측과 액관측의 압력차도 소정값보다 커지도록, 열원측 팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다. 즉 팽창밸브 제어수단(17)은 고압측과 액관측의 압력차를 어느 정도 확보함과 더불어, 액관측과 저압측의 압력차도 충분히 확보하도록, 열원측 팽창밸브(23)의 개방도를 적절하게 조절한다. 그 결과, 제 1 발명과 마찬가지로, 열원측 열교환기(22)와, 응축기인 열교환기 사이에서의 냉매 편류가 미연에 회피된다. 동시에 제 2 발명에서는 액관측과 저압측의 압력차도 충분히 확보되므로, 예를 들어 압력손실이 큰 제 3 열교환기측에 대해서도 냉매를 충분히 공급할 수 있다. 그 결과, 본 발명에서는 증발기인 복수의 열교환기 사이에서의 냉매 편류도 미연에 회피된다.
제 3 발명은, 제 1 또는 제 2 발명의 냉동장치에서, 상기 고압측 차압검지수단이, 상기 압축기(21)의 토출측에 설치되는 고압측 압력센서(Ps1)와, 상기 액관(15)에 설치되는 액측 압력센서(Ps3)로 구성되며, 고압측 압력센서(Ps1)의 검출압력과 액측 압력센서(Ps3) 검출압력의 차를, 상기 고압냉매와 액관(15) 냉매압력의 압력차를 나타내는 지표로서 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
제 3 발명에서는, 제 1 또는 제 2 발명의 공존운전 중에, 고압냉매와 액관(15)의 압력차를 구하기 위해, 고압측 압력센서(Ps1)와, 액측 압력센서(Ps3)가 이용된다. 즉, 고압측 차압검지수단(Ps1, Ps3)은, 고압냉매의 압력과 액관(15) 냉매의 압력을 직접 검출하여, 고압측과 액관측의 압력차를 구하도록 구성된다.
제 4 발명에서는, 제 1 또는 제 2 발명의 냉동장치에 있어서 상기 고압측 차압검지수단은, 상기 공존운전 중의 열원측 열교환기(22)의 냉매 응축온도를 검출하기 위한 응축온도 검지수단(Ps1)과, 액관(15)에 배치되는 액측 온도센서(Ts7)를 구비하며, 응축온도 검지수단(Ps1)의 검출온도와 액측 온도센서(Ts7) 검출온도의 차를, 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차를 나타내는 지표로서 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
제 4 발명에서는, 제 1 또는 제 2 발명의 공존운전 중에, 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차를 구하기 위해, 열원측 열교환기(22)의 냉매 응축온도와, 액관(15) 내의 냉매온도가 이용된다. 구체적으로, 응축온도 검지수단(Ps1)은 열원측 열교환기(22)의 냉매 응축온도를 검출하는 한편, 액측 온도센서(Ts7)는 열원측 팽창밸브(23)를 통과한 후의 냉매온도를 검출한다. 여기서 상기 응축온도는 고압냉매의 압력변화에 대응하여 변화하므로, 고압냉매의 압력을 나타내는 지표가 된다. 한편, 액관(15)의 냉매온도도, 액관(15)의 냉매압력변화에 대응하여 온도변화 하므로, 액관(15)의 냉매압력을 나타내는 지표가 된다. 따라서 고압측 차압검지수단(Ps1, Ts7)은 양자의 검출온도 차에 의해, 고압측과 액관측의 압력차를 간접적으로 파악하도록 구성된다.
제 5 발명은, 제 2 발명의 냉동장치에 있어서 상기 저압측 차압검지수단은, 액관(15)에 배치되는 액측 압력센서(Ps3)와, 압축기(21)의 흡입측에 배치되는 저압측 압력센서(Ps2)를 구비하며, 액측 압력센서(Ps3)의 검출압력과 저압측 압력센서(Ps2) 검출압력의 차를, 액관(15) 냉매와 저압냉매의 압력차를 나타내는 지표로서 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
제 5 발명에서는, 제 2 발명의 공존운전 중에, 액관(15) 냉매와 저압냉매의 압력차를 구하기 위해, 액측 압력센서(Ps3)와 저압측 압력센서(Ps2)가 이용된다. 즉 저압측 차압검지수단(Ps3, Ps2)은 액관(15)의 냉매압력과 저압냉매 압력을 직접 검출하여, 액관측과 저압측의 압력차를 구하도록 구성된다.
제 6 발명은, 제 2 발명의 냉동장치에 있어서 상기 저압측 차압검지수단은, 액관(15)에 배치되는 액측 온도센서(Ts7)와, 상기 공존운전 중에 증발기가 되는 열교환기(31, 41, 51)의 냉매 증발온도를 검출하기 위한 증발온도 검출수단(Ts1, Ts3, Ts5)을 구비하며, 액측 온도센서(Ts7)의 검출온도와 증발온도 검출수단(Ts1, Ts3, Ts5) 검출온도의 차를, 저압냉매 압력과 액관(15) 냉매압력과의 압력차를 나타내는 지표로서 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
제 6 발명에서는, 제 2 발명의 공존운전 중에, 액관(15) 냉매와 저압냉매의 압력차를 구하기 위해, 액관(15) 내 냉매의 온도와 냉매 증발온도가 이용된다. 구체적으로, 액측 온도센서(Ts7)는 열원측 팽창밸브(23)를 통과한 후의 냉매온도를 검출하는 한편, 증발온도 검출수단(Ts1, Ts2, Ts3)은 증발기가 되는 열교환기(31, 41, 51)의 냉매 증발온도를 검출한다. 여기서 액관(15)의 냉매온도는 액관(15) 냉매의 압력변화에 대응하여 온도 변화하므로, 액관(15)의 냉매압력을 나타내는 지표가 된다. 한편, 증발온도는 저압냉매의 압력변화에 대응하여 변화하므로, 저압냉매의 압력을 나타내는 지표가 된다. 따라서 저압측 차압검지수단(Ts7, Ts1, Ts2, Ts3)은 양자의 검출온도 차에 의해, 간접적으로 액관측과 저압측의 압력차를 파악하도록 한다.
제 7 발명은, 제 1 내지 제 6 발명의 냉동장치에 있어서 상기 액관(15)에는, 상기 공존운전 중에 상기 열원측 팽창밸브(23)를 통과한 냉매를 냉각하기 위한 냉각수단(28)이 배치되는 것을 특징으로 한다.
제 7 발명에서는, 상기 공존운전 중에, 열원측 팽창밸브(23)에서 감압된 후의 냉매가 냉각수단(28)에 의해 냉각된다. 즉, 전술한 공존운전 중에 열원측 팽창밸브(23)에서 냉매가 감압되면 냉매는 기액 2상상태로 되어버리지만, 냉각수단(28)이 기액 2상상태인 냉매를 과냉각함으로써 이 냉매가 액상태로 된다. 이로써, 증발기인 열교환기(31, 41, 51) 쪽으로 액상태의 냉매를 공급할 수 있으며, 이 열교환기(31, 41, 51)에 대응하는 팽창밸브(32, 42, 52)를 냉매가 통과할 때의 소음이 저감된다.
제 8 발명은, 냉매회로(10)에는, 액관(15)에서 분기되어 압축기(21)의 흡입측과 접속됨과 더불어, 감압밸브(19a)를 갖는 주입관(19)과, 냉각수단(28)의 유입 전 및 유출 후의 냉매 온도차를 검출하는 온도차 검지수단(Ts7, Ts8)이 설치되며, 상기 냉각수단은 액관(15)을 흐르는 냉매와, 주입관(19)의 감압밸브(19a) 통과 후의 냉매를 열교환 시키는 과냉각 열교환기(28)로 구성되고, 상기 공존운전 중에, 상기 온도차 검지수단(Ts7, Ts8)으로 검출한 냉매의 온도차가 소정값보다 커지도록 상기 감압밸브(19a)의 개방도를 조절하는 주입량 제어수단(18)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 8 발명에서는, 냉각수단으로서 과냉각 열교환기(28)가 설치된다. 공존운전 중의 과냉각 열교환기(28)에서는, 열원측 팽창밸브(23)에서 감압되어 기액 2상상태로 된 후에 액관(15)을 흐르는 냉매와, 감압밸브(19a)에서 감압되어 주입관(19)을 흐르는 냉매가 열교환 한다. 그 결과, 주입관(19)측 냉매가 액관(15)측 냉매로부터 흡열하여 증발하며, 액관(15)을 흐르는 냉매가 과냉각된다. 또 본 발명에서는 공존운전 중에, 온도차 검지수단(Ts7, Ts8)이 과냉각 열교환기(28)의 유입 전 및 유출 후의 냉매 온도차를 검출한다. 그리고 주입량 제어수단(18)은 이 온도차가 소정값보다 커지도록 감압밸브(19a)의 개방도를 조절한다. 그 결과, 이 과냉각 열교환기(28)에서는 액관(15)을 흐르는 냉매가 확실하게 과냉각되어 액상태로 된다. 이로써, 증발기인 열교환기(31, 41, 51) 쪽으로 액상태의 냉매를 확실하게 공급할 수 있으며, 이 열교환기(31, 41, 51)에 대응하는 팽창밸브(32, 42, 52)를 냉매가 통과할 때의 소음이 확실하게 저감된다.
[발명의 효과]
본 발명에 있어서, 상기 제 1 실시형태에서는, 공존운전 중에 팽창밸브 제어수단(17)이, 고압측과 액관측의 압력차를 충분히 확보할 수 있도록 열원측 팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다. 이로써 본 발명에 의하면 열원측 열교환기(22)와, 응축기인 다른 열교환기(31, 41, 51) 사이의 냉매 편류를 미연에 회피할 수 있으며, 이들 열교환기(31, 41, 51)의 냉매량을 충분히 확보할 수 있다. 따라서 이들 열교환기(31, 41, 51)에 의해 냉매의 방열량을 충분히 확보할 수 있다. 그 결과, 이들 열교환기(31, 41, 51)로 실내의 난방을 할 경우, 각 열교환기(31, 41, 51)로 충분한 난방능력을 얻을 수 있다.
또 제 2 발명에서는, 공존운전 중에 팽창밸브 제어수단(17)이, 고압측과 액관측의 압력차를 확보하면서 또 액관측과 저압측의 압력차도 확보하도록, 열원측 팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다. 이로써, 제 2 발명에 의하면, 열원측 열교환기(22)와, 응축기인 다른 열교환기(31, 41, 51) 사이의 냉매 편류를 회피함과 더불어, 증발기인 다른 열교환기(31, 41, 51)와의 사이의 냉매 편류도 미연에 회피할 수 있다. 따라서 이들 열교환기(31, 41, 51)에 의해 냉매의 흡열량을 충분히 확보할 수 있다. 그 결과, 이들 열교환기(31, 41, 51)로 실내의 냉방을 할 경우, 각 열교환기(31, 41, 51)로 충분한 난방능력을 얻을 수 있다.
또한 상기 제 3 발명에 의하면, 고압측 압력센서(Ps1)와 액측 압력센서(Ps3)의 검출 압력차로부터 고압측과 액관측의 압력차를 직접 구하도록 하므로, 이 압력차를 확실하게 검출하여, 열원측 팽창밸브(23)를 적정하게 제어할 수 있다.
또 상기 제 5 발명에 의하면, 액압측 압력센서(Ps3)와 저압측 압력센서(Ps2)의 검출 압력차로부터 액관측과 저압측의 압력차를 직접 구하도록 하므로, 이 압력차를 확실하게 검출하여, 열원측 팽창밸브(23)를 적정하게 제어할 수 있다.
한편, 상기 제 4 발명이나 제 6 발명에 의하면, 액측 압력센서(Ps3) 대신, 액측 온도센서(Ts7)를 이용하도록 하므로, 비교적 저가격의 센서에 의해 고압측과 액관측의 압력차나, 액관측과 저압측의 압력차를 추정할 수 있다.
상기 제 7 발명에 의하면, 공존운전 중에 열원측 팽창밸브(23)로 감압된 냉매를 냉각수단(28)에 의해 냉각하도록 하므로, 액상태의 냉매를 각 열교환기(31, 41, 51) 쪽으로 공급할 수 있다. 따라서 공존운전 중에, 각 열교환기(31, 41, 51)에 대응하는 각 팽창밸브(32, 42, 52)에서의 냉매 통과음을 저감할 수 있다.
특히 상기 제 8 발명에 의하면, 과냉각 열교환기(28)의 유입 전과 유출 후의 온도차가 소정 온도가 되도록 주입관(19)의 감압밸브(19a) 개방도를 조절하도록 하므로, 액관(15)을 흐르는 냉매를 확실하게 과냉각하여 액상태로 할 수 있다. 따라서 공존운전 중에, 각 열교환기(31, 41, 51)에 대응하는 각 팽창밸브(32, 42, 52)에서의 냉매 통과음을 한층 확실하게 저감할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 냉동장치의 냉매회로 배관계통도이다.
도 2는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 냉동장치에 대하여, 전부 난방운전에서의 냉매 흐름을 설명하기 위한 냉매회로 배관계통도이다.
도 3은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 냉동장치에 대하여, 전부 냉방운전에서의 냉매 흐름을 설명하기 위한 냉매회로 배관계통도이다.
도 4는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 냉동장치에 대하여, 난방/냉방 동시운전에서의 제 1 공존운전의 냉매 흐름을 설명하기 위한 냉매회로 배관계통도이다.
도 5는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 냉동장치에 대하여, 난방/냉방 동시운전에서의 제 2 공존운전의 냉매 흐름을 설명하기 위한 냉매회로 배관계통도이다.
도 6은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 냉동장치의 냉매회로 배관계통도이다.
도 7은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 냉동장치에 대하여, 다른 공존운전의 제 1 예에서의 냉매 흐름을 설명하기 위한 냉매회로 배관계통도이다.
도 8은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 냉동장치에 대하여, 다른 공존운전의 제 2 예에서의 냉매 흐름을 설명하기 위한 냉매회로 배관계통도이다.
도 9는, 본 발명의 각 실시형태에 관한 냉동장치의 제 1 변형예의 냉매회로 배관계통도이다.
도 10은, 본 발명의 각 실시형태에 관한 냉동장치의 제 3 변형예의 냉매회로 배관계통도이다.
도 11은, 본 발명의 각 실시형태에 관한 냉동장치의 제 3 변형예에 대하여, 공존운전의 냉매 흐름을 설명하기 위한 냉매회로 배관계통도이다.
도 12는, 종래예의 냉동장치 냉매회로의 배관계통도이다.
도 13은 종래예의 냉동장치 공존운전에 있어서 냉매 흐름을 설명하기 위한 냉매회로 배관계통도이다.
[부호의 설명]
1 : 공기조화장치(냉동장치) 10 : 냉매회로
15 : 액관 17 : 액압제어수단
18 : 주입량 제어수단 19 : 주입관
19a : 감압밸브 21 : 압축기
22 : 실외열교환기(열원측 열교환기)
23 : 실외팽창밸브(열원측 팽창밸브)
24, 25 : 제 1, 제 2 삼방밸브(전환기구)
28 : 과냉각 열교환기(냉각수단)
31, 41, 51 : 실내열교환기(열교환기)
32, 42, 52 : 실내팽창밸브(팽창밸브)
92 : 제 2 실외열교환기(열교환기)
93 : 제 2 실외팽창밸브(팽창밸브)
SV : 전자(電磁)밸브(전환기구)
Ps1 : 고압측 압력센서(고압측 차압검지수단, 응축온도 검지수단)
Ps2 : 액측 압력센서(고압측 차압검지수단, 저압측 차압검지수단)
Ps3 : 저압측 압력센서(저압측 차압검지수단)
Ts7 : 액측 온도센서(고압측 차압검지수단, 차압측 차압검지수단)
Ts7, Ts8 : 제 1, 제 2 액측 압력센서(온도검지수단)
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
[제 1 실시형태]
본 발명의 제 1 실시형태에 관한 냉동장치는, 복수의 실내를 개별로 난방 또는 냉방할 수 있는 공기조화장치(1)를 구성한다. 이 공기조화장치(1)는, 1개의 실내를 난방하면서 다른 실내를 냉방하는 운전이 가능한, 이른바 냉난방 프리(free)의 공기조화장치이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태의 공기조화장치(1)는 1대의 실외유닛(20)과, 3대의 실내유닛(30, 40, 50), 3대의 BS유닛(60, 70, 80)이 배관으로 접속됨으로써 냉매회로(10)가 구성된다. 이 냉매회로(10)에서는 냉매가 순환함으로써 증기압축식 냉동주기가 이루어진다.
＜실외유닛의 구성＞
실외유닛(20)은 열원측 유닛을 구성하며, 압축기(21), 실외열교환기(22), 실 외팽창밸브(23), 제 1 삼방밸브(24) 및 제 2 삼방밸브(25)를 구비한다. 압축기(21)는, 용량 가변의 인버터식 압축기를 구성한다. 실외열교환기(22)는 크로스핀식의 열교환기이며, 본 발명의 열원측 열교환기를 구성한다. 실외팽창밸브(23)는 전자(電子)팽창밸브이며, 본 발명의 열원측 팽창밸브를 구성한다.
상기 제 1 삼방밸브(24) 및 제 2 삼방밸브(25)는, 사방밸브의 4개 포트 중 1개의 포트가 밀봉됨으로써 구성된다. 즉, 각 삼방밸브(24, 25)는 제 1에서 제 3까지의 포트를 갖는다. 제 1 삼방밸브(24)는 제 1 포트가 압축기(21)의 토출측과 이어지며, 제 2 포트가 실외열교환기(22)와 이어지고, 제 3 포트가 압축기(21)의 흡입측과 이어진다. 제 2 삼방밸브(25)는 제 1 포트가 압축기(21)의 토출측과 이어지며, 제 2 포트가 각 BS유닛(60, 70, 80) 측과 이어지고, 제 3 포트가 압축기(21)의 흡입측과 이어진다. 각 삼방밸브(24, 25)는 제 1 포트와 제 2 포트가 연통됨과 동시에, 제 3 포트가 폐쇄되는 상태(도 1의 실선으로 나타내는 상태)와, 제 2 포트와 제 3 포트가 연통됨과 동시에, 제 1 포트가 폐쇄되는 상태(도 1의 점선으로 나타내는 상태)로의 설정이 전환 가능하게 구성된다. 각 삼방밸브(24, 25)는 본 발명의 전환기구를 구성한다.
실외유닛(20)에는 냉매의 압력을 검출하기 위한 복수의 압력센서(Ps1, Ps2, Ps3)가 설치된다. 구체적으로, 압축기(21)의 토출측에는 고압냉매의 압력을 검출하는 고압측 압력센서(Ps1)가, 압축기(21)의 흡입측에는 저압냉매의 압력을 검출하는 저압측 압력센서(Ps2)가 설치된다. 또 실외팽창밸브(23)와 각 실내유닛(30, 40, 50) 사이의 액관(15)에는, 이 액관(15) 내를 흐르는 냉매의 압력을 검출하는 액측 압력센서(Ps3)가 설치된다. 상기 고압측 압력센서(Ps1)와 상기 액측 압력센서(Ps3)는, 압축기(21)의 토출측 고압냉매와 상기 액관(15) 냉매의 압력차를 나타내는 지표를 검출하기 위한 본 발명의 고압측 차압검지수단을 구성한다. 한편, 상기 액측 압력센서(Ps3)와 상기 저압측 압력센서(Ps2)는, 상기 액관(15) 냉매와 압축기(21) 흡입측 저압냉매의 압력차를 나타내는 지표를 검출하기 위한 본 발명의 저압측 차압검지수단을 구성한다.
＜실내유닛의 구성＞
공기조화장치(1)는 제 1에서 제 3까지의 실내유닛(30, 40, 50)을 구비한다. 각 실내유닛(30, 40, 50)은 각각 제 1에서 제 3까지의 실내열교환기(31, 41, 51)와, 제 1에서 제 3까지의 실내팽창밸브(32, 42, 52)를 구비한다. 각 실내열교환기(31, 41, 51)는 각각 크로스핀식의 열교환기이며, 이용측 열교환기를 구성한다. 또 각 실내열교환기(31, 41, 51)는 각각의 일단측이 액관(15) 단부에 병렬로 접속되는, 청구 범위 기재의 "복수의 열교환기"를 구성한다. 각 실내팽창밸브(32, 42, 52)는 예를 들어 전자팽창밸브로 구성된다. 또 각 실내팽창밸브(32, 42, 52)는 대응하는 실내열교환기(31, 41, 51)의 일단측에 배치되는, 청구 범위 기재의 "복수의 팽창밸브"를 구성한다.
각 실내유닛(30, 40, 50)에는 냉매온도를 검출하기 위한 복수의 온도센서(Ts1, Ts2, Ts3, …)가 설치된다. 구체적으로, 제 1 실내유닛(30)에는 제 1 실내열교환기(31) 일단과 제 1 실내팽창밸브(32) 사이에 제 1 온도센서(Ts1)가 설치되며, 제 1 실내열교환기(31) 타단측에 제 2 온도센서(Ts2)가 설치된다. 또 제 2 실내유닛(40)에는 제 2 실내열교환기(41) 일단과 제 2 실내팽창밸브(42) 사이에 제 3 온도센서(Ts3)가 설치되며, 제 2 실내열교환기(41) 타단측에 제 4 온도센서(Ts4)가 설치된다. 또한 제 3 실내유닛(50)에는 제 3 실내열교환기(51) 일단과 제 3 실내팽창밸브(52) 사이에 제 5 온도센서(Ts5)가 설치되며, 제 3 실내열교환기(51) 타단측에 제 6 온도센서(Ts6)가 설치된다.
＜BS유닛의 구성＞
공기조화장치(1)는, 전술한 각 실내유닛(30, 40, 50)에 대응하는 제 1에서 제 3까지의 BS유닛(60, 70, 80)을 구비한다. 각 BS유닛(60, 70, 80)은, 각 실내유닛(30, 40, 50)에서 분기되는 제 1 분기관(61, 71, 81)과 제 2 분기관(62, 72, 82)을 각각 갖는다. 또 각 제 1 분기관(61, 71, 81) 및 각 제 2 분기관(62, 72, 82)에는 개폐 자유로운 전자밸브(SV-1, SV-2, SV-3, …)가 1개씩 배치된다. 각 BS유닛(60, 70, 80)은, 이들 전자밸브(SV-1, SV-2, SV-3, …)를 개폐함으로써, 대응하는 실내열교환기(31, 41, 51)의 타단측을 압축기(21)의 흡입측 또는 토출측의 한쪽과 잇도록 냉매의 유로를 전환하는, 본 발명의 전환기구를 구성한다.
＜제어기의 구성＞
공기조화장치(1)에는, 전술한 각 삼방밸브(24, 25)나 각 전자밸브(SV-1, SV-2, SV-3, …)나 압축기(21) 등을 제어하는 제어기(16)가 설치된다. 이 제어기(16)에는, 전술한 각 센서의 검출신호가 입력된다. 또 제어기(16)에는 본 발명의 특징인 팽창밸브 제어수단(17)이 배치된다. 이 팽창밸브 제어수단(17)은, 상세함은 후술하나, 본 발명의 공존운전 중에 있어서, 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차나, 액관(15)의 냉매압력과 저압냉매의 압력차에 기초하여 실외팽창밸브(23)의 개방도를 조절하는 액압 제어동작을 수행하도록 구성된다.
-운전동작-
제 1 실시형태에 관한 공기조화장치(1)의 운전동작에 대하여 설명한다. 이 공기조화장치(1)에서는, 각 삼방밸브(24, 25)의 설정이나, 각 BS유닛(60, 70, 80) 전자밸브(SV-1, SV-2, SV-3, …)의 개폐상태에 따라, 복수 종류의 운전이 가능하다. 이하에 이들 운전 중, 대표적인 운전을 예시하여 설명한다.
<전부 난방운전>
전부(全部) 난방운전은, 모든 실내유닛(30, 40, 50)에 의해 각 실내의 난방을 하는 것이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 이 운전에서는 각 삼방밸브(24, 25)가 각각 제 1 포트와 제 2 포트를 연통시키는 상태로 설정된다. 또 각 BS유닛(60, 70, 80)에서는 제 1 전자밸브(SV-1), 제 3 전자밸브(SV-3) 및 제 5 전자밸브(SV-5)가 개방상태로 되며, 제 2 전자밸브(SV-2), 제 4 전자밸브(SV-4) 및 제 6 전자밸브(SV-6)가 폐쇄상태로 된다. 여기서, 도 2, 및 다른 운전동작을 설명하기 위한 다른 도면에서는, 폐쇄상태인 전자밸브를 검은색으로 나타내며, 개방상태의 전자밸브를 흰색으로 나타낸다.
이 운전에서는 실외열교환기(22)를 증발기로 하며, 각 실내열교환기(31, 41, 51)를 응축기로 하는 냉동주기가 행해진다. 여기서, 도 2, 및 다른 운전동작을 설명하기 위한 다른 도면에서는, 응축기인 열교환기에 도트를 부여하며, 증발기인 열교환기는 흰색으로 나타낸다. 이 냉동주기에서는, 압축기(21)로부터 토출한 냉매 가 제 2 삼방밸브(25)를 통과한 후, 각 BS유닛(60, 70, 80)의 제 1 분기관(61, 71, 81)으로 각각 분기된다. 각 BS유닛(60, 70, 80)을 통과한 냉매는, 대응하는 각 실내유닛(30, 40, 50)으로 각각 공급된다.
예를 들어 제 1 실내유닛(30)에서, 제 1 실내열교환기(31)로 냉매가 흐르면, 제 1 실내열교환기(31)에서는 냉매가 실내공기에 방열하여 응축된다. 그 결과, 제 1 실내유닛(30)에 대응하는 실내의 난방이 이루어진다. 제 1 실내열교환기(31)에서 응축한 냉매는 제 1 실내팽창밸브(32)를 통과한다. 여기서 제 1 실내팽창밸브(32)는, 제 1 온도센서(Ts1) 및 제 2 온도센서(Ts2) 등에 의해 구해진 냉매의 과냉각도에 따라 개방도가 조절된다. 즉, 제 1 실내팽창밸브(32)는 실내의 난방요구가 크며 냉매의 과냉각도가 커지는 조건에서는, 개방도를 크게 하여 냉매의 유량을 증가시키는 한편, 난방요구가 작으며 냉매의 과냉각도가 작아지는 조건에서는, 개방도를 작게 하여 냉매의 유량을 감소시키도록 제어된다. 제 2 실내유닛(40) 및 제 3 실내유닛(50)에서는 제 1 실내유닛(30)과 마찬가지로 냉매가 흐르며, 대응하는 실내의 난방이 각각 행해진다.
각 실내유닛(30, 40, 50)으로부터 유출된 냉매는 액관(15)에서 합류한다. 이 냉매는 실외팽창밸브(23)를 통과할 때 저압까지 감압되고, 실외열교환기(22)를 흐른다. 실외열교환기(22)에서는 냉매가 실외공기로부터 흡열하여 증발한다. 실외열교환기(22)에서 증발한 냉매는 제 1 삼방밸브(24)를 통과한 후, 압축기(21)로 흡입되고 다시 압축된다.
<전부 냉방운전>
전부 냉방운전은, 모든 실내유닛(30, 40, 50)에 의해 각 실내의 난방을 행하는 것이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 이 운전에서는 각 삼방밸브(24, 25)가 각각 제 1 포트와 제 2 포트를 연통시키는 상태로 설정된다. 또 각 BS유닛(60, 70, 80)에서는 제 2 전자밸브(SV-2), 제 4 전자밸브(SV-4) 및 제 6 전자밸브(SV-6)가 개방상태로 되며, 제 1 전자밸브(SV-1), 제 3 전자밸브(SV-3) 및 제 5 전자밸브(SV-5)가 폐쇄상태로 된다.
이 운전에서는 실외열교환기(22)를 응축기로 하며, 각 실내열교환기(31, 41, 51)를 증발기로 하는 냉동주기가 행해진다. 구체적으로, 압축기(21)로부터 토출한 냉매가 제 1 삼방밸브(24)를 통과한 후, 실외열교환기(22)를 흐른다. 실외열교환기(22)에서는 냉매가 실외공기에 방열하여 응축된다. 실외열교환기(22)에서 응축된 냉매는 전개(全開) 상태로 설정된 실외팽창밸브(23)를 통과하여 액관(15)을 흐르며, 각 실내유닛(30, 40, 50)으로 분기된다.
예를 들어 제 1 실내유닛(30)에서는, 냉매가 제 1 실내팽창밸브(32)를 통과할 때 저압까지 감압되며, 제 1 실내열교환기(31)를 흐른다. 제 1 실내열교환기(31)에서는 냉매가 실내공기로부터 흡열하여 증발한다. 그 결과, 제 1 실내유닛(30)에 대응하는 실내의 냉방이 이루어진다. 여기서 제 1 실내팽창밸브(32)는, 제 1 온도센서(Ts1) 및 제 2 온도센서(Ts2) 등에 의해 구해진 냉매의 과냉각도에 따라 개방도가 조절된다. 즉, 제 1 실내팽창밸브(32)는 실내의 냉방요구가 크며 냉매의 과열도가 커지는 조건에서는, 개방도를 크게 하여 냉매의 유량을 증가시키는 한편, 냉방요구가 작으며 냉매의 과열도가 작아지는 조건에서는, 개방도를 작게 하여 냉매의 유량을 감소시키도록 제어된다. 제 2 실내유닛(40) 및 제 3 실내유닛(50)에서는 제 1 실내유닛(30)과 마찬가지로 냉매가 흐르며, 대응하는 실내의 냉방이 각각 행해진다. 각 실내유닛(30, 40, 50)으로부터 유출된 냉매는 각 BS유닛(60, 70, 80)의 제 2 분기관(62, 72, 82)을 각각 흐르며, 합류 후에 압축기(21)로 흡입되고 다시 압축된다.
<난방/냉방 동시운전>
난방/냉방 동시운전은, 일부 실내유닛에 의해 실내의 난방을 행하는 한편, 다른 실내유닛에 의해 실내의 냉방을 행하는 것이다. 난방/냉방 동시운전에서는 운전조건에 따라 실외열교환기(22)가 증발기 또는 응축기가 된다. 또 각 실내유닛(30, 40, 50)에서는, 난방요구가 있는 실내의 실내열교환기가 응축기가 되는 한편, 냉방요구가 있는 실내의 실내열교환기가 증발기가 된다. 이하에서는, 실외열교환기(22)를 응축기로 하며, 실내열교환기(31, 41, 51)의 적어도 1개를 응축기로 하고 나머지를 증발기로 하는, 본 발명의 공존운전에 대하여 예를 들어 설명한다.
(제 1 공존운전)
제 1 공존운전은, 제 1 실내유닛(30) 및 제 2 실내유닛(4)에 의해 실내 난방을 행하는 한편, 제 3 실내유닛(50)에 의해 실내 냉방을 행하는 것이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 이 운전에서는 각 삼방밸브(24, 25)가 각각 제 1 포트와 제 2 포트를 연통시키는 상태로 설정된다. 또 각 BS유닛(60, 70, 80)에서는 제 1 전자밸브(SV-1), 제 3 전자밸브(SV-3) 및 제 6 전자밸브(SV-6)가 개방상태로 되며, 제 2 전자밸브(SV-2), 제 4 전자밸브(SV-4) 및 제 5 전자밸브(SV-5)가 폐쇄상태로 된 다.
이 운전에서는 실외열교환기(22)와 제 1 실내열교환기(31)와 제 2 실내열교환기(41)를 응축기로 하는 한편, 제 3 실내열교환기(51)를 증발기로 하는 냉동주기가 행해진다. 구체적으로, 압축기(21)로부터 토출한 냉매가 제 1 삼방밸브(24)측과 제 2 삼방밸브(25)측으로 분기된다. 제 1 삼방밸브(24)를 통과한 냉매는 실외열교환기(22)에서 응축한 후, 소정 개방도로 조절된 실외팽창밸브(23)를 통과하여 액관(15)으로 유입한다.
한편, 제 2 삼방밸브(25)를 통과한 냉매는 제 1 BS유닛(60)측과 제 2 BS유닛(70)측으로 분기된다. 제 1 BS유닛(60)으로부터 유출된 냉매는 제 1 실내열교환기(31)를 흐른다. 제 1 실내열교환기(31)에서는 냉매가 실내공기에 방열하여 응축된다. 그 결과 제 1 실내유닛(30)에 대응한 실내 난방이 이루어진다. 여기서 제 1 실내팽창밸브(32)는, 전술한 전부난방운전의 경우와 마찬가지로, 실내의 난방요구에 따라 개방도가 조절된다. 제 1 실내유닛(30)에서 실내 난방에 이용된 냉매는 액관(15)으로 유출한다. 마찬가지로, 제 2 BS유닛(70)으로부터 유출된 냉매는, 제 2 실내유닛(40)에서 실내 난방에 이용된 후 액관(15)으로 유출한다.
액관(15)에서 합류한 냉매는 제 3 실내유닛(50)으로 유입한다. 이 냉매는 제 3 실내팽창밸브(52)를 통과할 때 저압까지 감압된 후, 제 3 실내열교환기(51)를 흐른다. 제 3 실내열교환기(51)에서는 냉매가 실내공기로부터 흡열하여 증발한다. 그 결과, 제 3 실내유닛(50)에 대응한 실내 냉방이 이루어진다. 제 3 실내유닛(50)에서 실내 냉방에 이용된 냉매는, 제 3 BS유닛(80)을 통과한 후 압축기(21) 로 흡입되고 다시 압축된다.
(제 2 공존운전)
제 2 공존운전은, 제 1 실내유닛(30)에 의해 실내 난방을 행하는 한편, 제 2 실내유닛(50) 및 제 3 실내유닛(50)에 의해 실내 냉방을 행하는 것이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 이 운전에서는 각 삼방밸브(24, 25)가 각각 제 1 포트와 제 2 포트를 연통시키는 상태로 설정된다. 또 각 BS유닛(60, 70, 80)에서는 제 1 전자밸브(SV-1), 제 4 전자밸브(SV-4) 및 제 6 전자밸브(SV-6)가 개방상태로 되며, 제 2 전자밸브(SV-2), 제 3 전자밸브(SV-3) 및 제 5 전자밸브(SV-5)가 폐쇄상태로 된다.
이 운전에서는 실외열교환기(22)와 제 1 실내열교환기(31)를 응축기로 하는 한편, 제 2 실내열교환기(41)와 제 3 실내열교환기(51)를 증발기로 하는 냉동주기가 행해진다. 구체적으로, 압축기(21)로부터 토출한 냉매는 제 1 삼방밸브(24)측과 제 2 삼방밸브(25)측으로 분기된다. 제 1 삼방밸브(24)를 통과한 냉매는 실외열교환기(22)에서 응축한 후, 소정 개방도로 제어된 실외팽창밸브(23)를 통과하여 액관(15)으로 유입한다.
한편, 제 2 삼방밸브(25)를 통과한 냉매는 제 1 BS유닛(60)을 지나 제 1 실내유닛(30)으로 공급된다. 제 1 실내유닛(30)에서는, 제 1 실내열교환기(31)에서 냉매가 응축하여, 실내 난방이 이루어진다. 제 1 실내유닛(30)에서 실내 난방에 이용된 냉매는 액관(15)으로 유출한다.
액관(15)에서 합류한 냉매는 제 2 실내유닛(40)과 제 3 실내유닛(50)으로 분 기된다. 제 2 실내유닛(40)에서는, 제 2 실내팽창밸브(42)에서 감압된 냉매가 제 2 실내열교환기(41)에서 증발되어, 실내 냉방이 이루어진다. 마찬가지로, 제 3 실내유닛(50)에서는, 제 3 실내팽창밸브(52)에서 감압된 냉매가 제 3 실내열교환기(51)에서 증발되어, 실내 냉방이 이루어진다. 각 실내유닛(40, 50)에서 실내 냉방에 이용된 냉매는, 제 2 BS유닛(70) 및 제 3 BS유닛(80)을 각각 통과하며, 합류 후에 압축기(21)로 흡입되고 다시 압축된다.
-액압 제어동작-
그런데, 전술한 바와 같은 실외열교환기(22)를 응축기로 하는 공존운전에서는, 냉매의 편류에 따라 실내유닛(30, 40, 50)의 난방능력이나 냉방능력이 저하되는 경우가 있다. 이 점에 대하여, 전술한 제 1 공존운전 및 제 2 공존운전을 예로 설명한다.
<제 1 공존운전 중의 액압 제어동작>
도 4에 나타내는 바와 같이, 실외열교환기(22)를 응축기로 하면서 1개 이상의 실내열교환기(31, 41)를 응축기로 하며, 1개 이상의 실내열교환기(51)를 증발기로 하는 냉동주기를 행하는 공존운전에서는, 냉매의 편류에 기인하여 난방능력이 저하되어버리는 경우가 있다. 구체적으로, 전술한 바와 같이 난방을 하는 실내유닛(30, 40)에서는 실내의 난방요구에 따라 각 실내팽창밸브(32, 42)의 개방도가 조절된다. 여기서, 예를 들어 각 실내유닛(30, 40)의 난방요구가 크며, 각 실내팽창밸브(32, 42)의 개방도가 커지면, 압축기(21) 토출측의 고압냉매와 액관(15) 내 냉매 사이의 압력차가 작아져버릴 경우가 있다. 때문에 압축기(21)로부터 토출된 냉 매는 실외열교환기(22) 쪽으로만 흐르게 되며, 그만큼 제 1 실내유닛(30)이나 제 2 실내유닛(40)으로 공급될 냉매량이 부족해버린다. 그 결과, 제 1 실내유닛(30)이나 제 2 실내유닛(40)의 난방능력이 저하되고 이 공기조화장치(1)의 신뢰성이 손상되어버린다. 또 도 4의 예와 같이, 2개 이상의 실내열교환기(31, 41)를 응축기로 하는 공존운전에서 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차가 작아지면, 압축기(21)에서 멀며, 냉매배관의 압력손실도 비교적 큰 쪽의 실내유닛(예를 들어 제 2 실내유닛(40))으로 냉매를 공급하기가 어려워진다. 즉, 이 예에서 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차가 작아진 경우, 압축기(21)에서 가까운 제 1 실내유닛(30) 쪽에서는 소정의 냉매량을 확보할 수 있기는 하되, 제 2 실내유닛(40)의 냉매량이 부족하며, 제 2 실내유닛(40)의 난방능력이 저하되어버리는 경우도 있다. 그래서 본 실시형태의 팽창밸브 제어수단(17)은, 이러한 냉매 편류에 기인하는 난방능력 저하를 미연에 회피하기 위해, 다음과 같은 액압 제어동작을 한다.
도 4에 나타낸 예의 공존운전 중에는, 고압측 압력센서(Ps1)가 압축기(21) 토출측의 고압냉매압력을 검출한다. 동시에, 액압측 압력센서(Ps3)는 액관(15)을 흐르는 냉매압력을 검출한다. 그리고 고압측 압력센서(Ps1)의 검출압력과 액압측 압력센서(Ps3) 검출압력의 차에 의해, 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차(ΔP1)가 구해진다.
팽창밸브 제어수단(17)은, 이상과 같이 하여 구한 압력차(ΔP1)가 소정의 목표값보다 커지도록 실외팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다. 여기서, 이 목표값은 실내온도나 실외온도, 각 실내유닛(30, 40, 50)의 가동상황, 압축기(21)의 운전주 파수 등에 기초하여 가변인 값으로 설정된다. 또 팽창밸브 제어수단(17)은, 압력차(ΔP1)가 소정의 상한값보다 커지지 않도록 실외팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다. 즉, 팽창밸브 제어수단(17)은 압력차(ΔP1)가 소정의 목표범위 내에 들어가도록 실외팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다.
전술한 이유 때문에, 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차가 작아지고 압력차(ΔP1)가 소정값 이하로 되면, 팽창밸브 제어수단(17)은 실외팽창밸브(23)의 개방도를 작게 한다. 그 결과, 액관(15)의 냉매압력이 저하되며, 압력차(ΔP1)가 소정값보다 커진다. 이로써, 고압측과 액관측의 압력차를 일정 이상 확보할 수 있다. 따라서 압축기(21)로부터 토출된 냉매는, 제 1 실내유닛(30)이나 제 2 실내유닛(40)으로 충분히 흐르게 되며, 이들 실내유닛(30, 40)의 난방능력이 충분히 확보된다.
또 실외팽창밸브(23)는, 압력차(ΔP1)가 상한값을 초과하지 않도록 조절된다. 즉, 실외팽창밸브(23)는 냉매를 지나치게 감압하지 않도록 개방도가 조절된다. 이로써, 액관(15)을 흐르는 냉매압력이 지나치게 낮아지는 것도 회피된다.
<제 2 공존운전 중의 액압 제어동작>
도 5에 나타낸 바와 같이, 전술한 공존운전 중에, 실외열교환기(22)를 응축기로 하면서 2개 이상의 실내열교환기(41, 51)를 증발기로 하며, 1개 이상의 실내열교환기(31)를 응축기로 하는 냉동주기를 행할 때, 냉매의 편류에 기인하여 난방능력 및 냉방능력이 저하되어버리는 경우가 있다. 구체적으로는, 도 4의 예와 마찬가지로, 실외열교환기(22)와 제 1 실내열교환기(31) 사이에서의 냉매 편류에 기 인하여, 제 1 실내열교환기(31)의 난방능력이 부족해버리는 경우가 있다. 여기서 고압측과 액관측의 압력차를 확보하기 위해, 전술한 액압 제어동작에 의해 실외팽창밸브(23)의 개방도를 약간 작게 하면, 이번에는 액관측과 저압측의 압력차가 지나치게 작아져버린다. 그 결과, 압축기(21)에서 멀며, 냉매배관의 압력손실도 비교적 큰 쪽의 실내유닛(예를 들어 제 3 실내유닛(50))으로 냉매를 공급하기가 어려워진다. 즉, 이 예에서 액관(15) 냉매와 저압냉매의 압력차가 작아진 경우, 압축기(21)에서 가까운 제 2 실내유닛(40) 쪽에서는 소정의 냉매량을 확보할 수 있기는 하되, 제 3 실내유닛(50)의 냉매량이 부족하며, 제 3 실내유닛(50)의 냉방능력이 저감되어버리는 경우가 있다. 그래서 본 실시형태의 팽창밸브 제어수단(17)은, 이러한 냉매 편류에 기인하는 냉방능력 저하도 미연에 회피하도록, 다음과 같은 액압 제어동작을 한다.
도 5에 나타낸 예의 공존운전 중에는, 도 4의 예와 마찬가지로, 고압측 압력센서(Ps1)와 액압측 압력센서(Ps3)에 의해 고압측과 액관측의 압력차(ΔP1)가 구해진다. 또 이 공존운전에서는, 저압측 압력센서(Ps2)가 압축기(21) 흡입측의 저압냉매압력을 검출한다. 그리고 액측 압력센서(Ps3)의 검출압력과 저압측 압력센서(Ps2) 검출압력의 차에 의해, 액관(15) 냉매와 저압냉매의 압력차(ΔP2)가 구해진다.
팽창밸브 제어수단(17)은, 고압측과 액관측의 압력차(ΔP1)가 소정의 목표값보다 커지며 또 액관측과 저압측의 압력차(ΔP2)가 소정의 목표값보다 커지도록 실외팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다. 여기서, 각 목표값은 실내온도나 실외온도, 각 실내유닛(30, 40, 50)의 가동상황, 압축기(21)의 운전주파수 등에 기초하여 가변인 값으로 설정된다.
우선, 전술한 이유 때문에, 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차가 작아지고 고압측과 액관측의 압력차(ΔP1)가 소정값 이하로 되면, 팽창밸브 제어수단(17)은 실외팽창밸브(23)의 개방도를 작게 한다. 그 결과, 압력차(ΔP1)가 확보되며, 실외열교환기(22)와 제 1 실내열교환기(31) 사이에서의 냉매 편류가 억제된다. 그 결과 제 1 실내열교환기(31)에서 충분한 냉매량이 확보되며, 제 1 실내유닛(30)의 난방능력 부족도 해소된다.
한편, 이와 같이 액관(15)과 저압냉매의 압력차가 작아지고, 액관(15)측과 저압측의 압력차(ΔP2)가 소정값 이하로 되면, 팽창밸브 제어수단(17)은 실외팽창밸브(23)의 개방도를 크게 한다. 그 결과 액관(15)의 냉매압력이 증대되며, 압력차(ΔP2)가 확보된다. 또 결과적으로 제 2 실내열교환기(41)와 제 3 실내열교환기(51) 사이에서의 냉매 편류가 억제된다. 따라서 이들 실내유닛(40, 50)의 냉방능력이 충분히 확보된다.
-제 1 실시형태의 효과-
상기 제 1 실시형태에서는, 전술한 제 1 공존운전 중에 팽창밸브 제어수단(17)이 고압측과 액관측의 압력차(ΔP1)를 충분히 확보할 수 있도록, 실외팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다. 이로써, 상기 제 1 실시형태에 의하면, 실외열교환기(22)와, 응축기인 실내열교환기(31, 41) 사이에서의 냉매 편류를 미연에 회피할 수 있으며, 이들 실내열교환기(31, 41)의 냉매량을 충분히 확보할 수 있다. 따라 서 각 실내유닛(30, 40)의 난방능력 저하를 회피할 수 있으며, 이 공기조화장치(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
특히 전술한 제 2 공존운전 중에는, 팽창밸브 제어수단(17)이 고압측과 액관측의 압력차(ΔP1)를 확보하면서, 또 액관측과 저압측의 압력차(ΔP2)도 확보하도록 실외팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다. 이로써, 상기 제 1 실시형태에 의하면 실외열교환기(22)와, 응축기인 실내열교환기(31) 사이에서의 냉매 편류를 회피함과 더불어, 증발기인 각 실내열교환기(41, 51) 사이에서의 냉매 편류도 회피할 수 있다. 따라서 각 실내유닛(30, 40, 50)의 난방능력이나 냉방능력의 저하를 회피할 수 있으며, 이 공기조화장치(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
[제 2 실시형태]
본 발명의 제 2 실시형태에 관한 냉동장치는, 제 1 실시형태의 공기조화장치에 복수의 실외유닛(20, 90)을 설치한 것이다. 이하에는 상기 제 1 실시형태와 다른 점에 대하여 설명한다.
도 6에 나타내는 바와 같이 제 2 실시형태의 공기조화장치(1)는, 제 1 실외유닛(20)과 제 2 실외유닛(90)을 구비한다. 각 실외유닛(20, 90)의 구성은 상기 제 1 실시형태의 실외유닛과 마찬가지이다. 즉 제 1 실외유닛(20)은, 제 1 압축기(21)와, 제 1 실외열교환기(22), 제 1 실외팽창밸브(23), 제 1 삼방밸브(24), 제 2 삼방밸브(25), 제 1 고압측 압력센서(Ps1), 제 1 저압측 압력센서(Ps2) 및 제 1 액관측 압력센서(Ps3)를 구비한다. 한편 제 2 실외유닛(90)은, 제 2 압축기(91)와, 제 2 실외열교환기(92), 제 2 실외팽창밸브(93), 제 3 삼방밸브(94), 제 4 삼 방밸브(95), 제 2 고압측 압력센서(Ps4), 제 2 저압측 압력센서(Ps5) 및 제 2 액관측 압력센서(Ps6)를 구비한다.
또 제 2 실시형태의 공기조화장치(1)에도, 전술한 바와 같은 공존운전 중에 각 실외팽창밸브(92, 93)의 개방도를 조절하여 액압 제어동작을 하는 팽창밸브 제어수단(17)이 설치된다. 그리고 제 1 실시형태에서 서술한 바와 같은 공존운전에서는, 응축기인 실외열교환기(20, 90)에 대응하는 실외팽창밸브(23, 93)의 개방도가, 고압측과 액관측의 압력차나, 액관측과 저압측의 압력차에 기초하여 조절된다.
또 제 2 실시형태의 공기조화장치에서는 이하에 나타내는 바와 같은 공존운전에 대해서도 본 발명의 액압 제어동작을 적용할 수 있다.
도 7의 예는 모든 실내유닛(30, 40, 50)으로 난방을 하며, 한쪽 실외열교환기(92)를 증발기로 하는 것이다. 즉, 이 공존운전에서는 제 1 실외열교환기(22)를 응축기로 하며, 다른 복수의 열교환기(31, 41, 51, 92) 중 3개의 열교환기(제 1에서 제 3까지의 실내열교환기(31, 41, 51))를 응축기로 하고 나머지 열교환기(제 2 실외열교환기(92))를 증발기로 하는 냉동주기가 행해진다.
도 7의 예에서는, 전술한 이유와 마찬가지로, 제 1 실외열교환기(22)와 각 실내열교환기(31, 41, 51) 사이에서 냉매 편류가 발생하며, 각 실내유닛(30, 40, 50)의 난방능력이 저하되어버릴 우려가 있다. 그래서 팽창밸브 제어수단(17)은 제 1 고압측 압력센서(Ps1) 및 제 1 액압측 압력센서(Ps3)로 구한 고압측과 액관측의 압력차(ΔP1)가 소정의 목표값보다 커지도록 제 1 실외팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다. 그 결과, 각 실내열교환기(31, 41, 51)로 냉매를 충분히 공급할 수 있으 며, 각 실내유닛(30, 40, 50)의 난방능력을 충분히 확보할 수 있다.
도 8의 예는, 1대 이상의 실내유닛(30, 40)으로 난방을 함과 동시에, 나머지 실내유닛(50)이 냉방을 하면서 한쪽 실외열교환기(92)를 증발기로 하는 것이다. 즉 이 공존운전에서는, 제 1 실외열교환기(22)를 응축기로 하며, 다른 복수의 열교환기(31, 41, 51, 92) 중 2개의 열교환기(제 3 실내열교환기(51) 및 제 2 실외열교환기(92))를 증발기로 하고 나머지 열교환기(제 1 실내열교환기(31) 및 제 2 실내열교환기(41))를 응축기로 하는 냉동주기가 행해진다.
도 8의 예에서는, 전술한 이유와 마찬가지로, 제 1 실외열교환기(22)와, 제 1 실내열교환기(31) 및 제 2 실내열교환기(41) 사이에서 냉매 편류가 발생하며, 제 1 실내유닛(30)이나 제 2 실내유닛(40)의 난방능력이 저하되어버릴 우려가 있다. 그래서 팽창밸브 제어수단(17)은, 제 1 고압측 압력센서(Ps1) 및 제 1 액압측 압력센서(Ps3)로 구한 고압측과 액관측의 압력차(ΔP1)가 소정의 목표값보다 커지도록 제 1 실외팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다. 그 결과, 각 실내열교환기(31, 41, 51)로 냉매를 충분히 공급할 수 있으며, 각 실내유닛(30, 40, 50)의 난방능력을 충분히 확보할 수 있다. 또 이 예에서는 전술한 이유와 마찬가지로, 제 2 실외열교환기(92)와, 제 3 실내열교환기(51) 사이에서도 냉매 편류가 발생하며, 제 3 실내유닛(50)의 냉방능력이 저하되어버릴 우려가 있다. 그래서 팽창밸브 제어수단(17)은, 제 1 액측 압력센서(Ps3) 및 저압측 압력센서(Ps2)로 구한 액관측과 고압측의 압력차(ΔP2)가 소정의 목표값보다 커지도록 제 1 실외팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다. 그 결과, 제 3 실내열교환기(51)로 냉매를 충분히 공급할 수 있으며, 제 3 실내유닛(50)의 냉방능력을 충분히 확보할 수 있다.
[제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 변형예]
상기 제 1 실시형태나 제 2 실시형태에 대해서 이하와 같은 구성으로 해도 된다.
<고압측 압력검지수단의 변형예>
고압측과 액관측의 압력차를 나타내는 지표를 검출하는 고압측 압력검지수단으로서, 예를 들어 도 9에 나타내는 바와 같이 고압측 압력센서(Ps1)와 액측 온도센서(Ts7)를 이용하도록 해도 된다. 고압측 압력센서(Ps1)는 공존운전 중의 실외열교환기(22)의 냉매 응축온도를 검출하기 위한 응축온도 검지수단을 구성한다. 즉, 고압측 압력센서(Ps1) 검출압력의 상당포화온도를 산출함으로써 실외열교환기(22)의 응축온도가 구해지게 된다. 여기서, 실외열교환기(22)의 응축온도를 구하는 방법으로서, 실외열교환기(22)의 전열관 도중의 냉매온도를 직접 검출하도록 해도 된다.
한편, 공존운전 중의 액관(15)에서는 실외팽창밸브(23)를 통과한 후의 냉매가 흐르게 된다. 이 냉매는 실외팽창밸브(23)에서 소정 압력까지 감압되므로, 기액 2상상태로 된다. 액측 온도센서(Ts7)는 액관(15)의 기액 2상상태인 냉매의 온도를 검출한다.
실외열교환기(22)의 응축온도는 고압냉매의 압력변화에 대응하여 변화하므로, 고압냉매의 압력을 나타내는 지표가 된다. 한편, 액관(15)의 냉매온도는 액관(15)의 압력변화에 대응하여 변화하므로, 액관(15)의 냉매압력을 나타내는 지표 가 된다. 따라서 상기 응축온도와 액관(15) 냉매온도의 차(ΔT1)를 구함으로써, 고압측과 액관측의 압력차를 파악할 수 있다. 공존운전 중에는 팽창밸브 제어수단(17)이, 상기 온도차(ΔT1)가 소정의 목표값보다 커지도록 실외팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다. 그 결과, 고압측과 액관측의 압력차가 확보되며, 전술한 바와 같은 냉매의 편류가 회피된다.
<저압측 압력검지수단의 변형예>
액관측과 저압측의 압력차를 나타내는 지표를 검출하는 저압측 압력검지수단으로서, 액측 온도센서(Ts7)와, 각 실내유닛(30, 40, 50)에 설치되는 제 1 온도센서(Ts1)나 제 3 온도센서(Ts3) 및 제 5 온도센서(Ts5)를 이용하도록 해도 된다. 즉, 예를 들어 전술한 도 5의 공존운전에서는, 냉방을 행하는 제 2 실내유닛(40)이나 제 3 실내유닛(50)에서 각 실내팽창밸브(42, 52)로 저압까지 감압된 냉매가 각 실내열교환기(41, 51)로 각각 유입한다. 이 경우, 제 3 온도센서(Ts3)로 제 2 실내열교환기(41)로 유입하는 냉매온도를 검출함으로써, 제 2 실내열교환기(41)의 냉매 증발온도를 구할 수 있다. 마찬가지로, 제 5 온도센서(Ts5)로 제 3 실내열교환기(51)로 유입하는 냉매온도를 검출함으로써, 제 3 실내열교환기(51)의 냉매 증발온도를 구할 수 있다. 이상과 같이 제 1 온도센서(Ts1), 제 3 온도센서(Ts3) 및 제 5 온도센서(Ts5)는, 공존운전 중에 증발기인 열교환기의 냉매 증발온도를 검출하기 위한 증발온도 검지수단을 구성한다. 여기서, 이와 같은 증발온도 검지수단으로서, 상기 제 1 실시형태나 제 2 실시형태에서 서술한 저압측 압력센서(Ps2)를 이용하도록 해도 된다. 즉, 저압측 압력센서(Ps2) 검출압력의 상당 포화온도를 구 하고, 증발기인 열교환기의 증발온도를 검출하도록 해도 된다.
이들 실내열교환기(41, 51)의 냉매 증발온도는 저압냉매의 압력변화에 대응하여 변화하므로, 저압냉매의 압력을 나타내는 지표가 된다. 따라서 액관(15) 냉매온도와 상기 증발온도의 차(ΔT2)를 구함으로써, 액관측과 저압측의 압력차를 파악할 수 있다. 공존운전 중에는 팽창밸브 제어수단(17)이, 상기 온도차(ΔT2)가 소정의 목표값보다 커지도록 실외팽창밸브(23)의 개방도를 조절한다. 그 결과, 액관측과 저압측의 압력차가 확보되며, 전술한 바와 같은 냉매의 편류가 회피된다.
<과냉각 열교환기를 부여한 변형예>
도 10에 나타내는 바와 같이, 실외유닛(20)에 과냉각 열교환기(28)를 부여하는 구성으로 해도 된다. 이 예의 냉매회로(10)에는, 액관(15)에서 분기되어 압축기(21)의 흡입측과 이어지는 주입관(19)이 설치된다. 이 주입관(19)은 개방도가 조절 가능한 감압밸브(19a)를 갖는다. 과냉각 열교환기(28)는 액관(15)과 감압밸브(19a) 하류측의 주입관(19)에 걸쳐 배치된다. 즉 과냉각 열교환기(28)는 공존운전 중에, 액관(15)을 흐르는 냉매와, 주입관(19)의 감압밸브(19a)를 통과한 후의 냉매를 열교환 시킨다. 이 과냉각 열교환기(28)는, 공존운전 중에 실외팽창밸브(23)를 통과한 냉매를 냉각하기 위한 냉각수단을 구성한다. 여기서 이 냉각수단으로서 본 변형예 이외의 냉각수단을 이용하도록 해도 된다.
또 액관(15)에는 공존운전 중의 과냉각 열교환기(28) 유입측에 제 1 액측 온도센서(Ts7)가 설치되며, 그 유출측에 제 2 액측 온도센서(Ts8)가 설치된다. 각 액측 온도센서(Ts7, Ts8)는 과냉각 열교환기(28)의 유입전 및 유출후의 냉매 온도 차를 검출하기 위한 온도차 검지수단을 구성한다. 또 이 예의 제어기(16)에는, 공존운전 중에, 각 액측 온도센서(Ts7, Ts8)의 검출온도차가 소정값보다 커지도록 상기 감압밸브(19a)의 개방도를 조절하는 주입량 제어수단(18)이 설치된다.
이 변형예의 공기조화장치(1)에서는, 전술한 공존운전 중에, 액관(15)으로부터 저압측으로 흐르는 냉매가 기액 2상상태로 되지 않도록 감압밸브(19a)의 개방도가 조절된다. 즉, 예를 들어 전술한 도 4에 나타낸 공존운전 중에, 팽창밸브 제어수단(17)이 실외팽창밸브(23)의 개방도를 소정의 목표범위로 하면, 실외팽창밸브(23)에서 감압된 냉매는 기액 2상상태로 된다. 이와 같이 기액 2상상태로 된 냉매가 그 상태 그대로 제 3 실내유닛(50)으로 유입하고 제 3 실내팽창밸브(52)를 통과하면, 냉매가 액상태인 경우에 비해 팽창밸브 통과 시의 소음이 커져버린다. 그래서 본 변형예의 공존운전에서는 이와 같은 소음을 억제하도록, 액관(15)을 흐르는 냉매를 과냉각 열교환기(28)로 냉각하도록 한다.
구체적으로는, 예를 들어 도 4와 마찬가지의 공존운전에 대하여 본 변형예를 적용한 도 11에 나타내는 바와 같이, 실외열교환기(22)에서 응축되고 실외팽창밸브(23)에서 감압된 냉매는, 기액 2상상태로 되어 액관(15)으로 유입한다. 이 냉매는 일부가 주입관(19)으로 분기된다. 주입관(19)으로 유입한 냉매는 감압밸브(19a)에서 감압되고 과냉각 열교환기(28)를 통과한다. 여기서, 과냉각 열교환기(28)에서는, 액관(15)을 흐르는 기액 2상상태의 냉매와, 주입관(19)을 흐르는 저압냉매 사이에서 열교환이 이루어진다. 즉, 과냉각 열교환기(28)에서는, 주입관(19)을 흐르는 냉매가, 액관(15)을 흐르는 냉매로부터 흡열하여 증발한다. 그 결과, 액관(15)측 냉매는 냉각되게 된다. 이때, 주입관(19)의 감압밸브(19a)는 액관(15)의 과냉각 열교환기(28) 전후의 냉매 온도차, 즉 소정의 과냉각도를 확보하도록 개방도가 조절된다. 따라서 이 변형예에서는, 액관(15)에서 과냉각 열교환기(28)를 통과한 냉매가 확실하게 액상태로 된다.
이상과 같이 하여 액상태로 된 냉매는, 저압측인 제 3 실내유닛(50)으로 공급된다. 제 3 실내유닛(50)에서는, 액상태의 냉매가 제 3 실내팽창밸브(52)를 통과하게 되므로, 이 냉매가 기액 2상상태인 경우에 비해 팽창밸브 통과 시의 소음이 저감된다.
[그 밖의 실시형태]
전술한 각 실시형태 및 각 변형예에 대해서는 이하와 같은 구성으로 해도 된다.
상기 각 실시형태에서 서술한 실내유닛이나 실외유닛의 대수는 일례에 지나지 않는다. 즉, 실내유닛이나 실외유닛의 수량을 더 증가시켜 공기조화장치를 구성하도록 해도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 복수의 열교환기를 갖는 냉매회로를 구비한 냉동장치에 관한 것이며, 특히 각 열교환기로 흐르는 냉매의 편류대책에 대하여 유용하다.

Claims (8)

  1. 압축기(21)와, 일단이 압축기(21)의 토출측과 이어지는 열원측 열교환기(22)와, 이 열원측 열교환기(22)의 타단측에 열원측 팽창밸브(23)를 개재하여 접속되는 액관(15)과, 일단이 이 액관(15)에 병렬로 접속되는 복수의 열교환기(31, 41, 51, 92)와, 각 열교환기(31, 41, 51, 92)의 일단측에 각각 배치되며 각 열교환기(31, 41, 51, 92)를 흐르는 냉매의 유량을 조절하는 복수의 팽창밸브(32, 42, 52, 93)와, 각 열교환기(31, 41, 51, 92)의 타단측을 압축기(21)의 흡입측 또는 토출측의 한쪽과 잇도록 냉매의 유로를 전환하는 전환기구(24, 25, SV)를 갖는 냉매회로(10)를 구비한 냉동장치에 있어서,
    상기 열원측 열교환기(22)를 응축기로 함과 동시에, 상기 복수의 열교환기(31, 41, 51, 92) 중 적어도 1개를 응축기로 하며 적어도 1개를 증발기로 하는 냉동주기를 행하는 공존운전 중에, 압축기(21) 토출측의 고압냉매와 액관(15) 냉매의 압력차를 나타내는 지표를 검출하는 고압측 차압검지수단(Ps1, Ps3, Ts7)과,
    상기 공존운전 중에, 고압측 차압검지수단(Ps1, Ps3, Ts7)의 검출값이 소정값보다 커지도록 상기 열원측 팽창밸브(23)의 개방도를 조절하는 팽창밸브 제어수단(17)을 구비하며,
    상기 냉매회로(10)에는, 상기 액관(15)에 3개 이상의 열교환기(31, 41, 51, 92)가 병렬로 접속되며, 액관(15) 냉매와 압축기(21) 흡입측의 저압냉매와의 압력차를 나타내는 지표를 검출하기 위한 저압측 차압검지수단(Ps2, Ps3, Ts1, Ts3, Ts5)이 설치되고,
    상기 팽창밸브 제어수단(17)은, 상기 공존운전 중에, 상기 열원측 열교환기(22)를 응축기로 함과 동시에, 상기 복수의 열교환기(31, 41, 51, 92) 중 적어도 2개를 증발기로 하며 적어도 1개를 응축기로 하는 냉동주기를 행할 때, 상기 고압측 차압검지수단(Ps1, Ps3, Ts7)의 검출값이 소정값보다 크고 또한 상기 저압측 압력검지수단(Ps2, Ps3, Ts1, Ts3, Ts5)의 검출값이 소정값보다 커지도록 상기 열원측 팽창밸브(23)의 개방도를 조절하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고압측 차압검지수단은, 상기 압축기(21)의 토출측에 배치되는 고압측 압력센서(Ps1)와, 상기 액관(15)에 배치되는 액측 압력센서(Ps3)를 구비하며, 고압측 압력센서(Ps1)의 검출압력과 액측 압력센서(Ps3) 검출압력의 차를, 상기 고압냉매와 상기 액관(15) 냉매의 압력차를 나타내는 지표로서 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고압측 차압검지수단은, 상기 공존운전 중의 열원측 열교환기(22)의 냉매 응축온도를 검출하기 위한 응축온도 검지수단(Ps1)과, 액관(15)에 배치되는 액측 온도센서(Ts7)를 구비하며, 응축온도 검지수단(Ps1)의 검출온도와 액측 온도센서(Ts7)의 검출온도의 차를, 상기 고압냉매와 상기 액관(15) 냉매의 압력차를 나타내는 지표로서 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 저압측 차압검지수단은, 액관(15)에 배치되는 액측 압력센서(Ps3)와, 압축기(21)의 흡입측에 배치되는 저압측 압력센서(Ps2)를 구비하며, 액측 압력센서(Ps3)의 검출압력과 저압측 압력센서(Ps2)의 검출압력의 차를, 상기 액관(15) 냉매와 상기 저압냉매의 압력차를 나타내는 지표로서 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 저압측 차압검지수단은, 액관(15)에 배치되는 액측 온도센서(Ts7)와, 상기 공존운전 중에 증발기가 되는 열교환기(31, 41, 51)의 냉매 증발온도를 검출하기 위한 증발온도 검출수단(Ts1, Ts3, Ts5)을 구비하며, 액측 온도센서(Ts7)의 검출온도와 증발온도 검출수단(Ts1, Ts3, Ts5)의 검출온도와의 차를, 상기 저압냉매와 상기 액관(15) 냉매의 압력차를 나타내는 지표로서 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 액관(15)에는, 상기 공존운전 중에 상기 열원측 팽창밸브(23)를 통과한 냉매를 냉각하기 위한 냉각수단(28)이 배치되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    냉매회로(10)에는, 액관(15)에서 분기되어 압축기(21)의 흡입측과 접속됨과 더불어, 감압밸브(19a)를 갖는 주입관(19)과, 냉각수단(28)의 유입 전 및 유입 후의 냉매 온도차를 검출하는 온도차 검지수단(Ts7, Ts8)이 설치되며,
    상기 냉각수단은, 액관(15)을 흐르는 냉매와, 주입관(19)의 감압밸브(19a)를 통과한 후의 냉매를 열교환 시키는 과냉각 열교환기(28)로 구성되고,
    상기 공존운전 중에, 상기 온도차 검지수단(Ts7, Ts8)으로 검출한 냉매의 온도차가 소정값보다 커지도록 상기 감압밸브(19a)의 개방도를 조절하는 주입량 제어수단(18)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
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