KR101096933B1 - 냉동장치 - Google Patents

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사또시 가와노
신야 마쯔오까
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

냉동장치(20)가 냉각운전을 행하는 경우는, 냉각운전 중에 이용측 팽창밸브(51)로 유입되는 냉매의 압력이 소정의 압력기준값 이하로 되도록 열원측 팽창밸브(36)의 개방도를 제어하는 열원측 개방도 제어수단(53)을 구성시킨다. 냉동장치(20)가 가열운전을 행하는 경우는, 가열운전 중 복수 대의 이용유닛(61) 중에, 냉매유량이 능력을 발휘하기 위해 필요한 유량을 밑도는 적은 유량의 이용유닛(61)이 존재하면, 적은 유량 이용유닛(61) 이외 이용유닛(61)의 이용측 팽창밸브(51) 개방도를 축소하는 개방도 축소동작을 행하는 이용측 개방도 제어수단(38, 54)을 구성시킨다.
열원유닛, 이용유닛, 열원측 팽창밸브의 개방도 제어, 손실목표값, 최대 고저차, 이용측 팽창밸브

Description

냉동장치{REFRIGERATION DEVICE}
본 발명은, 열원유닛과 이용유닛을 구비하는 냉동장치에 관한 것이다.
종래, 열원유닛과 이용유닛을 구비하는 냉동장치가 알려져 있다. 열원유닛과 이용유닛은 연결배관을 통하여 접속된다. 이러한 종류의 냉동장치의 일례가 특허문헌1(일본 특허공개 2002-147878호 공보)에 개시되어있다.
구체적으로 특허문헌1에는, 실외기와 제 1 실내기와 제 2 실내기를 구비하는 공조기가 개시되었다. 이 공조기에는, 실외기가 건물 옥상에 배치되고, 제 1 실내기가 실외기보다 아래쪽에 배치되며, 제 2 실내기가 제 1 실내기보다 아래쪽에 배치된다. 실외기에는 실외회로가 수용되며, 각 실내기에는 실내회로가 각각 수용된다. 각 실내회로는, 액측연결관 및 가스측 연결관을 개재하고 실외회로에 병렬로 접속된다. 실외회로에는, 압축기, 실외열교환기, 실외팽창밸브, 및 수액기 등이 배치된다. 각 실내회로에는, 실내팽창밸브 및 실내열교환기가 배치된다.
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그런데, 이러한 종류의 냉동장치에서는, 예를 들어 열원유닛의 설치위치와 이용유닛 설치위치의 고저차나, 열원유닛에서 이용유닛까지의 배관길이 등의 제약에 의해, 열원유닛에 이용유닛을 설치할 수 없는 경우가 있다. 즉, 설치상태에 따른 제약을 받아 이용유닛을 설치할 수 없는 경우가 있다.
예를 들어, 열원유닛의 설치위치와 이용유닛 설치위치의 고저차가 비교적 클 경우, 액측 연결배관의 액냉매 헤드 차이가 커져, 이용측 회로의 액측에 작용하는 액냉매의 헤드 차에 의한 압력(이하, 액 헤드압이라 칭함)이 커진다.
이로써, 냉각운전을 행하는 냉동장치에서는, 액 헤드압의 작용이 고압냉매가 흐르는 이용측 회로의 입구측이기 때문에, 열원유닛의 설치위치와 이용유닛 설치위치의 고저차가 클수록, 이용측 회로의 입구측에 위치하는 이용측 팽창밸브에 작용하는 압력이 높아진다. 따라서, 냉각운전을 행하는 냉동장치에서는, 이용측 팽창밸브에 작용하는 압력이 지나치게 높아 이용측 팽창밸브가 파손되지 않도록, 열원유닛의 설치위치와 이용유닛 설치위치의 고저차 상한값을 제한한다.
또, 가열운전을 행하는 냉동장치에서는, 액 헤드압의 작용이 이용측 회로의 출구측이기 때문에, 열원유닛의 설치위치와 이용유닛 설치위치의 고저차가 클수록, 이용측 회로의 출입구 압력차가 작아진다. 그리고 이용측 회로의 출입구 압력차가 작은 상태에서는, 이용유닛이 복수 대일 경우, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치인 이용유닛에서 냉매유량이 부족하여, 그 이용유닛에서 능력을 충분히 발휘할 수 없을 우려가 있다. 여기서, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치란, 예를 들어 복수 대의 이용유닛 중에서도 큰 액 헤드압이 작용하는 아래쪽 이용유닛이거나, 압력손실이 커지는 열원유닛까지의 배관길이가 긴 이용유닛이다.
따라서, 가열운전을 행하는 냉동장치에서는, 능력을 발휘할 수 없는 이용유닛이 발생하지 않도록, 열원유닛의 설치위치와 이용유닛 설치위치의 고저차 상한값을 제한한다.
본 발명은, 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 열원유닛과 이용유닛을 구비하는 냉동장치에 있어서, 이용유닛의 설치에 관하여 설치상태에 따른 제약을 완화시키는 것이다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
제 1 발명은, 압축기(26)와 열원측 열교환기(44)와 열원측 팽창기(36)가 접속된 열원측 회로(14)를 갖는 열원유닛(64)과, 상기 열원유닛(64)보다 아래쪽에 설치됨과 더불어, 이용측 열교환기(41)와 이용측 팽창밸브(51)가 접속된 이용측 회로(11)를 갖는 이용유닛(61)을 구비하며, 상기 열원측 회로(14)와 상기 이용측 회로(11)가 접속된 냉매회로(10)에서 상기 열원측 열교환기(44)가 응축기가 되고 상기 이용측 열교환기(41)가 증발기가 되도록 냉매를 순환시키는 냉각운전을 행하는 냉동장치를 대상으로 한다. 그리고, 이 냉동장치(20)는, 상기 냉매회로(10)에서, 상기 열원측 팽창밸브(36)와 상기 이용측 팽창밸브(51)가 액측 연결배관(15)을 통해 접속되는 한편, 상기 냉각운전 중에 상기 이용측 팽창밸브(51)로 유입되는 냉매의 압력이 소정의 압력기준값 이하로 되도록 상기 열원측 팽창밸브(36)의 개방도를 제어하는 열원측 개방도 제어수단(53)을 구비한다.
제 2 발명은 상기 제 1 발명에 있어서, 상기 열원측 개방도 제어수단(53)이, 상기 이용측 팽창밸브(51)로 유입되는 냉매의 압력이 소정의 압력기준값 이하로 되도록 상기 열원유닛(64)의 설치위치와 이용유닛(61)의 설치위치의 고저차에 기초하여 설정된 냉각운전 시의 제어목표값을 이용하여 상기 열원측 팽창밸브(36)의 냉각운전 중 개방도를 제어한다.
제 3 발명은 상기 제 2 발명에 있어서, 상기 열원측 개방도 제어수단(53)이, 상기 열원측 팽창밸브(36)의 냉매 압력손실이 이 압력손실의 냉각운전 시의 제어목표값으로 설정된 손실목표값으로 유지되도록 상기 열원측 팽창밸브(36)의 냉각운전 중 개방도를 제어한다.
제 4 발명은 상기 제 2 또는 제 3 발명에 있어서, 상기 이용유닛(61)이, 복수 대 배치되며 상기 열원유닛(64)에 대하여 병렬로 접속되고, 상기 냉각운전 시의 제어목표값은, 상기 열원유닛(64)의 설치위치의 가장 아래쪽에 설치된 최하설치 이용유닛(61)의 설치위치와의 고저차에 기초하여 설정된다.
제 5 발명은 상기 제 4 발명에 있어서, 상기 냉각운전과, 상기 냉매회로(10)에서 상기 열원측 열교환기(44)가 증발기가 되고 상기 이용측 열교환기(41)가 응축기가 되도록 냉매를 순환시키는 가열운전을 선택적으로 행하도록 구성되는 한편, 상기 가열운전 중에 복수 대의 이용유닛(61) 중에, 냉매유량이 능력을 발휘하는데 필요한 유량을 밑도는 적은 유량의 이용유닛(61)이 존재하면, 이 적은 유량의 이용유닛(61) 이외 이용유닛(61)의 이용측 팽창밸브(51) 개방도를 축소하는 개방도 축소동작을 행하는 이용측 개방도 제어수단(38, 54)을 구비한다.
제 6 발명은, 압축기(26)와 열원측 열교환기(44)가 접속된 열원측 회로(14)를 갖는 열원유닛(64)과, 각각이 이용측 열교환기(41)와 이용측 팽창밸브(51)가 접속된 이용측 회로(11)를 갖는 복수 대의 이용유닛(61)을 구비하며, 상기 열원측 회로(14)에 상기 복수의 이용측 회로(11)가 병렬로 접속된 냉매회로(10)에서, 상기 열원측 열교환기(44)가 증발기가 되고, 상기 이용측 열교환기(41)가 응축기가 되도록 냉매를 순환시키는 가열운전을 행하는 냉동장치(20)를 대상으로 한다. 그리고, 이 냉동장치(20)는, 상기 가열운전 중 복수 대의 이용유닛(61) 중에, 냉매유량이 능력을 발휘하기 위해 필요한 유량을 밑도는 적은 유량의 이용유닛(61)이 존재하면, 이 적은 유량 이용유닛(61) 이외 이용유닛(61)의 이용측 팽창밸브(51) 개방도를 축소하는 개방도 축소동작을 행하는 이용측 개방도 제어수단(38, 54)을 구비한다.
제 7 발명은 상기 제 5 또는 제 6 발명에 있어서, 상기 가열운전 중의 이용측 개방도 제어수단(38, 54)이, 상기 이용측 팽창밸브(51)의 개방도가 소정값 이상이 된 이용유닛(61)을 상기 적은 유량 이용유닛(61)인 것으로 판단한다.
제 8 발명은 상기 제 5 내지 제 7 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 가열운전 중에 이용측 개방도 제어수단(38, 54)이 상기 개방도 축소동작을 실행할 때 상기 압축기(26)의 운전용량을 증가시키는 운전용량 제어수단(52)을 구비한다.
제 9 발명은 상기 제 5 내지 제 8 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 가열운전 중의 이용측 개방도 제어수단(38, 54)이, 각 이용유닛(61)에 대하여 이용측 열교환기(41)에서 유출된 냉매의 과냉각도가 목표 과냉각도로 되도록 이용측 팽창밸브(51)의 개방도를 제어하는 한편, 상기 개방도 축소동작에서는 이 개방도 축소동작을 행하는 이 이용유닛(61)의 목표 과냉각도를 큰 값으로 변경한다.
제 10 발명은, 압축기(26)와 열원측 열교환기(44)와 열원측 팽창밸브(36)가 접속된 열원측 회로(14)를 갖는 열원유닛(64)과, 상기 열원유닛(64)보다 아래쪽에 설치됨과 더불어, 이용측 열교환기(41)와 이용측 팽창밸브(51)가 접속된 이용측 회로(11)를 갖는 이용유닛(61)을 구비하며, 상기 열원측 회로(14)와 상기 이용측 회로(11)가 접속된 냉매회로(10)에서 상기 열원측 열교환기(44)가 응축기가 되고 상기 이용측 열교환기(41)가 증발기가 되도록 냉매를 순환시키는 냉각운전을 행하는 냉동장치(20)를 대상으로 한다. 그리고 이 냉동장치(20)는, 상기 냉매회로(10)에서, 상기 열원측 팽창밸브(36)와 상기 이용측 팽창밸브(51)가 액측 연결배관(15)을 통해 접속되는 한편, 상기 열원유닛(64)의 설치위치와 이용유닛(61) 설치위치의 고저차에 기초하여 상기 열원측 팽창밸브(36)의 냉각운전 중 개방도의 상한값을 설정하는 열원측 상한설정수단(58)을 구비한다.
제 11 발명은 상기 제 10 발명에 있어서, 상기 이용유닛(61)이, 복수 대 설치되며, 상기 열원유닛(64)에 대하여 병렬로 접속되고, 상기 열원측 상한설정수단(58)이, 상기 열원유닛(64)의 설치위치와 가장 아래쪽에 설치된 최하설치 이용유닛(61)의 설치위치와의 고저차에 기초하여 상기 열원측 팽창밸브(36)의 냉각운전 중 개방도의 상한값을 설정한다.
제 12 발명은 상기 제 11 발명에 있어서, 상기 냉각운전과, 상기 냉매회로(10)에서 상기 열원측 열교환기(44)가 증발기가 되고 상기 이용측 열교환기(41)가 응축기가 되도록 냉매를 순환시키는 가열운전을 선택적으로 행하도록 구성되는 한편, 복수 대의 이용유닛(61) 중 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61) 이외의 이용유닛(61)에 대하여, 상기 이용측 팽창밸브(51) 가열운전 중의 개방도 상한값을 설정하는 이용측 상한설정수단(59)을 구비한다.
제 13 발명은, 압축기(26)와 열원측 열교환기(44)가 접속된 열원측 회로(14)를 갖는 열원유닛(64)과, 각각이 이용측 열교환기(41)와 이용측 팽창밸브(51)가 접속된 이용측 회로(11)를 갖는 복수 대의 이용유닛(61)을 구비하며, 상기 열원측 회로(14)에 상기 복수의 이용측 회로(11)가 병렬로 접속된 냉매회로(10)에서, 상기 열원측 열교환기(44)가 증발기가 되고 상기 이용측 열교환기(41)가 응축기가 되도록 냉매를 순환시키는 가열운전을 행하는 냉동장치(20)를 대상으로 한다. 그리고, 이 냉동장치(20)는, 복수 대의 이용유닛(61) 중 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61) 이외의 이용유닛(61)에 대하여, 상기 이용측 팽창밸브(51) 가열운전 중의 개방도 상한값을 설정하는 이용측 상한설정수단(59)을 구비한다.
-작용-
제 1 발명에서는, 냉각운전 중에 이용측 팽창밸브(51)로 유입되는 냉매의 압력이 소정의 압력기준값 이하로 되도록, 열원측 팽창밸브(36)의 개방도가 제어된다. 예를 들어, 열원유닛(64)의 설치위치와 이용유닛(61) 설치위치의 고저차가 비교적 클 경우에는, 이용측 팽창밸브(51)로 유입되는 냉매 압력 중 상기 액 헤드압이 커진다. 이와 같은 경우에는, 상기 고저차가 작은 경우에 비하여 이용측 팽창밸브(51)에 작용하는 냉매의 압력이 커지지 쉬워, 이용측 팽창밸브(51)가 파손될 우려가 커진다. 이와 같은 경우, 이 제 1 발명에서는, 예를 들어 이용측 팽창밸브(51)로 유입하는 냉매의 압력이 소정의 압력기준값에 가까워지면, 이 압력이 소정의 기준값을 상회하는 일이 없도록, 열원측 팽창밸브(36)의 개방도를 작게 하여 열원측 팽창밸브(36)에서의 냉매 압력손실을 크게 한다. 즉, 이 제 1 발명에서는, 상기 고저차가 클 경우 냉각운전 중 이용측 팽창밸브(51)에 작용하는 압력이 커지는 상태에 대응할 수 있도록, 이용측 팽창밸브(51)가 작용하는 압력을 조절하기 위한 열원측 팽창밸브(36)의 개방도 조절이 이루어진다.
제 2 발명에서는, 냉각운전 시의 제어목표값이, 열원유닛(64)의 설치위치와 이용유닛(61) 설치위치의 고저차(이하, 설치 고저차라 함)에 기초하여 설정된다. 즉, 설치 고저차로부터 이용유닛(61)의 이용측 회로(11) 액측에 작용하는 액 헤드압의 크기를 알 수 있으므로, 이 액 헤드압의 크기에 기초하여 냉각운전 시의 제어목표값이 설정된다. 그리고, 열원측 팽창밸브(36)의 냉각운전 중 개방도가 그 제어목표값을 이용하여 조절된다.
제 3 발명에서는, 열원측 팽창밸브(36)의 냉매 압력손실이 손실목표값으로 유지되도록 열원측 팽창밸브(36)의 개방도가 조절된다. 여기서, 열원측 팽창밸브(36)의 냉매 압력손실이 큰 상태는, 이용측 팽창밸브(51)로 유입하는 냉매의 압력이 저하되므로, 이용측 팽창밸브(51)를 보호하는 점에서는 바람직하다. 그러나, 압력손실이 큰 만큼, 냉매의 순환량이 감소하므로 냉동장치(20)의 능력이나 효율이 저하돼버린다. 이 제 3 발명에서는, 이용측 팽창밸브(51)를 보호하기 위하여 열원측 팽창밸브(36)의 냉매 압력손실이 필요 이상으로 커지지 않도록, 열원측 팽창밸브(36)의 냉매 압력손실을 손실목표값으로 유지하도록 한다.
제 4 발명에서는, 냉각운전 시의 제어목표값이 열원유닛(64)의 설치위치와 최하설치 이용유닛(61) 설치위치와의 고저차에 기초하여 설정된다. 즉, 가장 액 헤드압이 커지는 최하설치 이용유닛(61)과 열원유닛(64)의 고저차에 기초하여 냉각운전 시의 제어목표값이 설정된다.
제 5, 제 6의 각 발명에서는, 이용측 개방도 제어수단(38, 54)이, 가열운전 중에 복수 대의 이용유닛(61) 중에 냉매유량이 능력을 발휘하는데 필요한 유량을 밑도는 것으로 판단한 적은 유량의 이용유닛(61)이 존재하면, 개방도 축소동작을 행한다. 개방도 축소동작에서는, 이용측 개방도 제어수단(38, 54)이 적은 유량 이용유닛(61) 이외 이용유닛(61)의 이용측 팽창밸브(51) 개방도를 축소한다.
예를 들어, 가장 아래쪽에 설치된 최하설치 이용유닛(61)의 설치위치와 열원유닛(64)의 설치위치와의 고저차가 비교적 큰 상태에서는, 전술한 바와 같이 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61)에서 냉매유량이 부족해질 우려가 있으며, 이 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61)이 적은 유량 이용유닛으로 될 경우가 발생한다. 또, 이용유닛(61)의 설치위치와 열원유닛(64)의 설치위치와의 고저차가 그다지 크지 않은 경우, 또는, 이용유닛(61)과 열원유닛(64)이 같은 높이로 설치된 경우라도, 열원유닛(64)까지의 배관길이가 다른 이용유닛(61)에 비하여 매우 긴 이용유닛(61)이 존재할 경우는, 그 배관길이가 긴 이용유닛(61)에서 냉매유량이 부족해질 우려가 있어 적은 유량 이용유닛으로 될 경우가 생긴다.
이와 같은 경우에 이 제 5, 제 6의 각 발명에서는, 적은 유량 이용유닛인 이용유닛(61) 이외의 이용유닛(61)의 이용측 팽창밸브(51) 개방도를 축소하는 개방도 축소동작이 이루어진다. 개방도 축소동작이 이루어지면, 개방도 축소동작이 이루어진 이용유닛(61)으로 냉매가 흐르기 어려워지므로, 그만큼 적은 유량 이용유닛(61)으로 냉매가 흐르기 쉬워진다.
제 7 발명에서는, 가열운전 중에 이용측 개방도 제어수단(38, 54)이, 이용측 팽창밸브(51) 개방도가 소정값 이상의 이용유닛(61)을 적은 유량 이용유닛인 것으로 판단한다. 이용측 개방도 제어수단(38, 54)은, 가열운전 중에 복수 대의 이용유닛(61) 중에 이용측 팽창밸브(51) 개방도가 소정값을 상회하는 적은 유량 이용유닛이 존재하면 개방도 축소동작을 실행한다.
제 8 발명에서는, 가열운전 중에 이용측 개방도 제어수단(38, 54)이 개방도 축소동작을 실행할 때, 운전용량 제어수단(52)이 압축기(26)의 운전용량을 증가시킨다. 압축기(26)의 운전용량이 증가되면, 냉매회로(10)의 냉매 순환량이 증가한다. 따라서, 각 이용유닛(61)에 분배되는 냉매유량이 증가하므로, 개방도 축소동작을 실행한 이용유닛(61)에서의 냉매유량 감소가 억제됨과 더불어, 적은 유량 이용유닛(61)에서의 냉매유량이 확보된다.
제 9 발명에서는, 개방도 축소동작을 행하는 이용유닛(61)의 목표 과냉각도가 큰 값으로 변경된다. 그리고, 개방도 축소동작을 행하는 이용유닛(61)의 이용측 팽창밸브(51)는, 이용측 열교환기(41)에서 유출된 냉매의 과냉각도가 변경 후의 목표 과냉각도로 되도록 제어되므로 그 개방도가 축소된다.
제 10 발명에서는, 열원측 상한설정수단(58)이 열원측 팽창밸브(36)의 냉각운전 중 개방도의 상한값을 설정한다. 열원측 팽창밸브(36)의 개방도 상한값은, 열원유닛(64)의 설치위치와 이용유닛(61) 설치위치와의 고저차에 기초하여 설정된다. 즉, 이용유닛(61)의 이용측 팽창밸브(51)에 작용하는 액 헤드압의 크기에 따라 열원측 팽창밸브(36)의 개방도 상한값이 설정된다.
제 11 발명에서는, 열원측 팽창밸브(36)의 냉각운전 중 개방도의 상한값이, 열원유닛(64)의 설치위치와 최하설치 이용유닛(61)의 설치위치와의 고저차에 기초하여 설정된다. 즉, 가장 액 헤드압이 커지는 이용유닛(61)과 열원유닛(64)의 고저차에 기초하여 열원측 팽창밸브(36)의 냉각운전 중 개방도 상한값이 설정된다.
제 12, 제 13의 각 발명에서는, 복수 대의 이용유닛(61) 중 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61) 이외의 이용유닛(61)에 대하여, 이용측 팽창밸브(51)의 가열운전 중 개방도의 상한값이 설정된다.
예를 들어, 가장 아래쪽에 설치된 최하설치 이용유닛(61)의 설치위치와 열원유닛(64)의 설치위치와의 고저차가 비교적 큰 상태에서는, 전술한 바와 같이 복수 대의 이용유닛(61) 중에서도 큰 액 헤드압이 작용하는 아래쪽 이용유닛(61)이거나, 압력손실이 커지는 열원유닛(64)까지의 배관길이가 긴 이용유닛(61)이 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61)이 된다. 또, 이용유닛(61)의 설치위치와 열원유닛(64)의 설치위치와의 고저차가 그다지 크지 않은 상태, 또는, 이용유닛(61)과 열원유닛(64)이 같은 높이로 설치된 상태에서, 열원유닛(64)까지의 배관길이가 다른 이용유닛(61)에 비하여 매우 긴 이용유닛(61)이 존재할 경우는, 그 배관길이가 긴 이용유닛(61)이 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61)이 된다.
이 제 12, 제 13의 각 발명에서는, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61) 이외의 이용유닛(61)에 대하여, 이용측 팽창밸브(51)의 가열운전 중 개방도의 상한값이 설정된다. 즉, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61) 이외 이용유닛(61)의 이용측 팽창밸브(51) 가열운전 중 개방도가, 전개방보다 작은 소정의 상한값 이하로 제한된다. 따라서, 그 상한값이 설정된 이용유닛(61)으로 냉매가 흐르기 어려워지므로, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61)으로 냉매가 흐르기 쉬워진다.
[발명의 효과]
제 1 내지 제 5의 각 발명에서는, 열원유닛(64)의 설치위치와 이용유닛(61) 설치위치와의 고저차가 큰 경우에 냉각운전 중 이용측 팽창밸브(51)에 작용하는 압력이 커지는 상태에 대응할 수 있도록, 이용측 팽창밸브(51)에 작용하는 압력을 조절하기 위한 열원측 팽창밸브(36)의 개방도 조절이 이루어진다. 이로써, 상기 고저차에 대응하여 이용측 팽창밸브(51)에 작용하는 압력을 조절할 수 없는 종래의 냉동장치에 비하여 액 헤드압을 크게 할 수 있으므로, 열원유닛(64)의 설치위치와 이용유닛(61) 설치위치와의 고저차를 종래보다 확대시킬 수 있다. 따라서, 이용유닛(61)의 설치에 관하여 설치상태에 의한 제약을 완화시킬 수 있다.
또, 상기 제 2 발명에서는, 냉각운전 중에 이용유닛(61)의 이용측 회로(11) 액측에 작용하는 액 헤드압의 크기를 설치 고저차로써 판단하고, 이 액 헤드압의 크기에 기초하여, 열원측 팽창밸브(36)의 냉각운전 중 개방도를 제어하기 위한 냉각운전 시의 제어목표값이 설정된다. 즉, 이용유닛(61)의 이용측 팽창밸브(51)로 유입하는 냉매의 압력이 이 이용측 팽창밸브(51)가 파손될 정도의 높은 값으로 될 우려가 있는지 여부를 이 설치 고저차에 의하여 판단한다. 따라서, 이용유닛(61)의 이용측 팽창밸브(51)로 유입하는 냉매의 압력을 검출하기 위한 압력센서를 이 이용유닛(61)에 설치하지 않아도 이용측 팽창밸브(51)에 작용하는 냉매의 압력을 소정의 압력기준값 이하로 유지할 수 있어, 냉동장치(20)의 구성을 간소화할 수 있다.
또, 상기 제 3 발명에서는, 이용측 팽창밸브(51)를 보호하기 위하여 열원측 팽창밸브(36)에서의 냉매 압력손실이 필요 이상으로 커지지 않도록, 열원측 팽창밸브(36)의 냉매 압력손실을 손실목표값으로 유지하도록 한다. 따라서, 이용측 팽창밸브(51)를 확실하게 보호하면서, 냉동장치(20)의 능력이나 효율이 불필요하게 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제 5 내지 제 9 발명에서는, 가열운전 중에 복수 대의 이용유닛(61) 중에 적은 유량 이용유닛(61)이 존재하면 개방도 축소동작이 이루어지므로, 개방도 축소동작을 행한 이용유닛(61)으로 냉매가 흐르기 어려워지는 만큼, 적은 유량 이용유닛(61)으로 냉매가 흐르기 쉬워진다.
따라서, 예를 들어, 가장 아래쪽에 설치된 최하설치 이용유닛(61)의 설치위치와 열원유닛(64) 설치위치와의 고저차가 비교적 큰 상태에서도, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61)에서 냉매유량이 부족해지는 것을 회피할 수 있다. 이로써, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61) 냉매의 유량 조절을 쉽게 할 수 없는 종래의 냉동장치에 비하여, 열원유닛(64)의 설치위치와 이용유닛(61) 설치위치와의 고저차를 확대할 수 있다.
또, 이용유닛(61)의 설치위치와 열원유닛(64) 설치위치와의 고저차가 그다지 크지 않은 상태, 또는 이용유닛(61)과 열원유닛(64)이 같은 높이로 설치된 상태에서, 열원유닛(64)까지의 배관길이가 다른 이용유닛(61)에 비하여 매우 긴 이용유닛(61)이 존재하는 경우라도, 그 배관길이가 긴 이용유닛(61)에서 냉매유량이 부족한 것을 회피할 수 있다. 따라서, 냉매가 흐르기 어려워지는 배관길이가 긴 이용유닛(61)의 냉매유량 조절을 쉽게 할 수 없는 종래의 냉동장치에 비하여, 열원유닛(64)에서 이용유닛(61)까지의 배관길이를 길게 할 수 있다.
이상으로써, 이용유닛(61)의 설치에 관하여 설치상태에 따른 제약을 완화시킬 수 있다.
또, 상기 제 8 발명에서는, 가열운전 중에 개방도 축소동작에 따라 압축기(26)의 운전용량을 증가시킴으로써, 개방도 축소동작을 행한 이용유닛(61)에서의 냉매유량의 감소가 억제됨과 더불어, 적은 유량 이용유닛(61)에서의 냉매유량이 확보되도록 한다. 따라서, 각 이용유닛(61)에서 충분한 냉매유량을 확보하기 쉬워지므로 각 이용유닛(61)에서 충분한 능력을 발휘하기 쉬워진다.
또한, 상기 제 10 내지 제 12의 각 발명에서는, 이용유닛(61)의 이용측 팽창밸브(51)에 작용하는 액 헤드압의 크기에 따라, 열원측 팽창밸브(36)의 개방도 상한값이 설정되도록 한다. 여기서, 액 헤드압의 크기에 따라 열원측 팽창밸브(36)의 개방도 상한값을 설정할 수 없는 종래의 냉동장치에서는, 예를 들어 냉각운전 시에 열원측 팽창밸브(36)의 개방도가 전개방인 상태에서도, 이용측 팽창밸브(51)로 유입하는 냉매의 압력이 지나치게 커져 이용측 팽창밸브(51)가 파손되지 않도록, 열원유닛(64)의 설치위치와 이용유닛(61) 설치위치와의 고저차 상한값이 결정된다. 이에 반해 이 제 10 내지 제 12의 각 발명에서는, 냉각운전 시에 열원측 팽창밸브(36)의 개방도가 상한값이 된 상태, 즉 종래보다 열원측 팽창밸브(36)에서의 냉매 압력손실이 큰 상태를 상정하여, 열원유닛(64) 설치위치와 이용유닛(61) 설치위치와의 고저차의 상한값이 결정된다. 이로써, 액 헤드압을 종래보다 크게 할 수 있으므로, 열원유닛(64)의 설치위치와 이용유닛(61) 설치위치와의 고저차를 종래보다 확대할 수 있다. 따라서, 이용유닛(61)의 설치에 관하여 설치상태에 따른 제약을 완화시킬 수 있다.
또, 상기 제 12, 제 13의 각 발명에서는, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61) 이외의 이용유닛(61)에 대하여, 이용측 팽창밸브(51)의 가열운전 중 개방도의 상한값을 설정하여 냉매가 흐르기 어렵게 함으로써, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61)으로 냉매가 흐르기 쉬워지도록 한다.
따라서, 가장 아래쪽에 설치된 최하설치 이용유닛(61)의 설치위치와 열원유닛(64) 설치위치와의 고저차가 비교적 큰 상태에서도, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61)에서 냉매유량이 부족해지는 것을 회피할 수 있다. 이로써, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61) 냉매의 유량 조절을 쉽게 할 수 없는 종래의 냉동장치에 비하여, 열원유닛(64)의 설치위치와 이용유닛(61) 설치위치와의 고저차를 확대할 수 있다.
또, 이용유닛(61)의 설치위치와 열원유닛(64) 설치위치와의 고저차가 그다지 크지 않은 상태, 또는 이용유닛(61)과 열원유닛(64)이 같은 높이로 설치된 상태에서, 열원유닛(64)까지의 배관길이가 다른 이용유닛(61)에 비하여 매우 긴 이용유닛(61)이 존재하는 경우라도, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 배관길이가 긴 이용유닛(61)에서 냉매유량이 부족해지는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 배관길이가 긴 이용유닛(61)의 냉매유량 조절을 쉽게 할 수 없는 종래의 냉동장치에 비하여, 열원유닛(64)에서 이용유닛(61)까지의 배관길이를 길게 할 수 있다.
이상으로써, 이용유닛(61)의 설치에 관하여 설치상태에 의한 제약을 완화시킬 수 있다.
도 1은, 실시형태1에 관한 공조기의 개략구성도이다.
도 2는, 실시형태1에 관한 공조기 실외제어부의 개략구성도이다.
도 3은, 실시형태1에 관한 공조기 실내팽창밸브의 개방도와 고압목표값과의 관계를 나타낸 도표이다.
도 4는, 실시형태1에 관한 공조기 실외제어부의 냉방운전 중 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 5는, 실시형태1에 관한 공조기 실외제어부 및 실내제어부의 난방운전 중 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 6은, 제 2 실시형태에 관한 공조기 실외제어부의 개략구성도이다.
[부호의 설명]
10 : 냉매회로 11 : 실내회로(이용측 회로)
14 : 실외회로(열원측 회로) 20 : 공조기(냉동장치)
26 : 압축기 36 : 실외팽창밸브(열원측 팽창밸브)
38 : 실내제어부(이용측 개방도 제어수단)
41 : 실내열교환기(이용측 열교환기)
44 : 실외열교환기(열원측 열교환기)
51 : 실내팽창밸브(이용측 팽창밸브)
52 : 운전용량제어부(운전용량 제어수단)
53 : 실외측 개방도 제어부(열원측 개방도 제어수단)
54 : 실내지령부(이용측 개방도 제어수단)
58 : 실외측 상한설정부(열원측 상한설정수단)
59 : 실내측 상한설정부(이용측 상한설정수단)
61 : 실내유닛(이용유닛) 64 : 실외유닛(열원유닛)
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
(실시형태1)
본 발명의 실시형태1에 대하여 설명한다. 본 실시형태1은, 본 발명에 관한 냉동장치에 의하여 구성된 공조기(20)이다. 이 공조기(20)는, 냉방운전(냉각운전)과 난방운전(가열운전)이 선택 가능하게 구성된다.
<공조기의 전체구성>
본 실시형태1의 공조기(20)는, 도 1에 나타낸 바와 같이 1대의 실외유닛(64) 과 4대의 실내유닛(61a, 61b, 61c, 61d)을 구비한다. 열원유닛인 실외유닛(64)은, 건물 옥상에 설치된다. 제 1 실내유닛(61a), 제 2 실내유닛(61b), 제 3 실내유닛(61c), 및 제 4 실내유닛(61d)은, 모두 실외유닛(64)보다 아래쪽에 설치된다. 제 1 실내유닛(61a) 및 제 2 실내유닛(61b)이 같은 층에 설치되고, 제 3 실내유닛(61c) 및 제 4 실내유닛(61d)이 같은 층에 설치된다. 제 1 실내유닛(61a) 및 제 2 실내유닛(61b)은, 제 3 실내유닛(61c) 및 제 4 실내유닛(61d)보다 아래층에 설치된다. 제 1 실내유닛(61a) 및 제 2 실내유닛(61b)은 최하설치 이용유닛을 구성한다. 여기서, 실내유닛(61)의 대수는 단순한 예시이다.
이 공조기(20)는, 냉매가 충전된 냉매회로(10)를 구비한다. 냉매회로(10)는, 실외유닛(64)에 수용된 실외회로(14)와 각 실내유닛(61a, 61b, 61c, 61d)에 수용된 실내회로(11a, 11b, 11c, 11d)가, 액측 연결배관(15) 및 가스측 연결배관(16)에 의하여 접속 구성된다. 실외회로(14)는 열원측 회로를 구성하며, 각 실내회로(11)는 각각 이용측 회로를 구성한다.
구체적으로, 이들 실내회로(11)는 실외회로(14)에 대하여 병렬로 접속된다. 액측 연결배관(15)은, 일단이 실외회로(14)의 액측 폐쇄밸브(17)에 접속되고, 타단이 4개로 분기하여 각 실외회로(14)의 액측단에 접속된다. 가스측 연결배관(16)은, 일단이 실외회로(14)의 가스측 폐쇄밸브(18)에 접속되고, 타단이 4개로 분기하여 각 실내회로(11)의 가스측단에 접속된다. 이 냉매회로(10)에서는, 냉매를 순환시킴으로써 증기압축 냉매주기가 이루어진다.
<<실외회로의 구성>>
실외회로(14)에는, 압축기(26), 실외열교환기(44), 실외팽창밸브(36), 및 십자전환밸브(25)가 접속된다. 또, 실외유닛(64)에는, 실외열교환기(44)에 실외공기를 공급하기 위한 실외 팬이 배치된다(도시 생략).
압축기(26)는, 예를 들어 전밀폐 고압 돔형의 스크롤압축기로 구성된다. 압축기(26)에는 인버터를 통하여 전력이 공급된다. 이 압축기(26)는, 인버터의 출력주파수를 변화시켜 전동기의 회전속도를 변경함으로써 운전용량을 복수 단계로 변경할 수 있도록 구성된다. 압축기(26)는, 토출측이 십자전환밸브(25)의 제 1 포트에 접속되고, 흡입측이 십자전환밸브(25)의 제 3 포트에 접속된다.
열원측 열교환기인 실외열교환기(44)는, 크로스핀형의 핀-튜브 열교환기로 구성된다. 실외열교환기(44)에서는, 실외팬에 의하여 공급되는 실외공기와 냉매 사이에서 열교환이 이루어진다. 실외열교환기(44)는, 일단이 십자전환밸브(25)의 제 2 포트에 접속되며 타단이 액측 폐쇄밸브(17)에 접속된다. 또, 십자전환밸브(25)의 제 4 포트는 가스측 폐쇄밸브(18)에 접속된다.
액측 폐쇄밸브(17)와 실외열교환기(44) 사이에는, 열원측 팽창밸브인 실외팽창밸브(36)가 배치된다. 실외팽창밸브(36)는, 펄스모터로 밸브체를 구동시키는 전동팽창밸브이다. 실외팽창밸브(36)는, 입력펄스 수 0펄스에서 전폐로 되고 500펄스에서 전개방으로 된다.
십자전환밸브(25)는, 제 1 포트와 제 2 포트가 연통하고 제 3 포트와 제 4 포트가 연통하는 상태(도 1에 실선으로 나타낸 제 1 상태)와, 제 1 포트와 제 4 포트가 연통하고 제 2 포트와 제 3 포트가 연통하는 상태(도 1에 파선으로 나타낸 제 2 상태)가 전환 자유롭게 구성된다.
압축기(26)의 토출측과 십자전환밸브(25)의 제 1 포트 사이에는, 압축기(26)의 토출냉매 압력을 검출하는 토출압력센서(23)와, 압축기(26)의 토출냉매 온도를 검출하는 토출온도센서(22)가 배치된다. 압축기(26)의 흡입측과 십자전환밸브(25)의 제 3 포트 사이에는, 압축기(26)의 흡입냉매 압력을 검출하는 흡입압력센서(33)와, 압축기(26)의 흡입냉매 온도를 검출하는 흡입온도센서(32)가 배치된다.
<<실내회로의 구성>>
각 실내회로(11a, 11b, 11c, 11d)는, 그 가스측단부터 차례로 실내열교환기(41a, 41b, 41c, 41d)와 실내팽창밸브(51a, 51b, 51c, 51d)가 배치된다. 각 실내유닛(61)에는, 각 실내열교환기(41)에 실내공기를 공급하기 위한 실내팬이 각각 배치된다(도시 생략).
이용측 열교환기인 실내열교환기(41)는, 크로스핀형의 핀-튜브 열교환기로 구성된다. 실내열교환기(41)에서는, 실내팬에 의하여 공급되는 실내공기와 냉매 사이에서 열교환이 이루어진다. 또, 이용측 팽창밸브인 실내팽창밸브(51)는, 펄스모터로 밸브체를 구동시키는 전동팽창밸브이다. 실내팽창밸브(51)는, 입력펄스 수 0펄스에서 전폐로 되고 500펄스에서 전개방으로 된다.
각 실내유닛(61)에는, 냉매의 온도를 검출하기 위한 온도센서가 2개씩 배치된다. 실내회로(11)의 가스측에는, 실내회로(11)의 가스측단과 실내열교환기(41) 사이를 유통하는 냉매의 온도를 검출하는 가스측 온도센서(45a, 45b, 45c, 45d)가 배치된다. 실내회로(11)의 액측에는, 실내팽창밸브(51)와 실내열교환기(41) 사이 를 유통하는 냉매의 온도를 검출하는 액측온도센서(46a, 46b, 46c, 46d)가 배치된다.
<<제어부의 구성>>
본 실시형태1의 공조기(20)는, 고저차 입력부(60)와 실외제어부(37)와 실내제어부(38a, 38b, 38c, 38d)를 구비한다. 고저차 입력부(60)와 실외제어부(37)는, 실외유닛(64)에 구성된다. 실내제어부(38)는 각 실내유닛(61)에 각각 구성된다. 각 실내제어부(38)는 실외제어부(37)에 접속된다.
실외제어부(37)에는 도 2에 나타낸 바와 같이, 운전용량제어부(52)와 실외측 개방도제어부(53)와 실내지령부(54)가 구성된다. 운전용량제어부(52)는 운전용량 제어수단을 구성한다. 실외측 개방도 제어부(53)는, 열원측 개방도 제어수단을 구성한다. 실내지령부(54)와 실내제어부(38)는 이용측 개방도 제어수단을 구성한다.
고저차입력부(60)는, 실외유닛(64)의 설치위치와 최하층 실내유닛(61a, 61b)설치위치의 고저차인 최대 고저차(ΔH)를 입력할 수 있도록 구성된다. 최대 고저차(ΔH)는, 예를 들어 공조기(20)를 설치한 작업자에 의하여 입력된다. 고저차입력부(60)는, 입력된 최대 고저차(ΔH)를 실외제어부(37)로 출력한다. 그리고, 실외제어부(37)에는 최대 고저차(ΔH) 외에, 토출압력센서(23), 흡입압력센서(33), 토출온도센서(22), 및 흡입온도센서(32)의 검출값이 입력된다.
운전용량제어부(52)는, 압축기(26)의 운전용량을 제어하도록 구성된다. 구체적으로 운전용량제어부(52)에는, 냉방운전 중의 압축기(26) 흡입냉매 압력의 목표값인 저압목표값의 초기값과, 난방운전 중의 압축기(26) 토출냉매 압력의 목표값 인 고압목표값의 초기값이 설정된다. 운전용량제어부(52)는, 냉방운전 중에는 흡입압력센서(33)의 검출값이 저압목표값으로 되도록, 난방운전 중에는 토출압력센서(23)의 검출값이 고압목표값으로 되도록 압축기(26)의 운전용량을 제어한다.
실외측 개방도 제어부(53)는, 냉방운전 중 실외팽창밸브(36)의 냉매압력 손실 목표값인 손실목표값(L)을 최대 고저차(ΔH)에 기초하여 설정하도록 구성된다. 또, 실외측 개방도 제어부(53)는, 냉방운전 중에 실외팽창밸브(36)의 냉매압력 손실이 손실목표값(L)으로 유지되도록 실외팽창밸브(36)의 개방도를 제어하도록 구성된다. 손실목표값(L)은, 예를 들어 다음에 나타내는 식1에 의해 설정된다.
식1 : L=(ΔH-X)*γ
상기 식1에서, X는 냉방운전 중에 실외팽창밸브(36)를 항상 전개방으로 해도 실내팽창밸브(51)에 작용하는 냉매의 압력이 실내팽창밸브(51)의 설계압 또는 설계사용범위의 상한압력을 상회하지 않는 실외유닛(64)의 설치위치와 실내유닛(61) 설치위치와의 고저차를 나타낸다(예를 들어 X=50m). 실내팽창밸브(51)의 설계압 또는 설계사용범위의 상한압력은 소정의 압력기준값을 의미한다. 손실목표값(L)은, 최대 고저차(ΔH)가 클수록 큰 값으로 설정된다. 그리고, 최대 고저차(ΔH)가 Xm보다 작을 경우는 손실목표값 L=0으로 설정된다. γ는 액 단일상 냉매의 밀도를 나타낸다.
여기서, 손실목표값(L)은, 실외유닛(64)의 설치위치와 실내유닛(61) 설치위치와의 고저차가 Xm인 상태를 기준으로 결정된다. 손실목표값(L)은, 상기 고저차가 Xm인 상태에 대하여 최하층 실내유닛(61a, 61b)에 작용하는 액 헤드압이 커지는 양과 같다. 따라서, 실외유닛(64)의 설치위치와 최하층 실내유닛(61a, 61b) 설치위치와의 고저차가 Xm보다 클 경우에도, 냉방운전 중에 실외팽창밸브(36)의 냉매 압력손실이 손실목표값(L)으로 유지되면, 실내팽창밸브(51a, 51b)에 작용하는 냉매의 압력은, 이 고저차가 Xm 상태에서 실내팽창밸브(51)에 작용하는 냉매의 압력과 거의 같아진다. 따라서, 실내팽창밸브(51a, 51b)에 작용하는 냉매의 압력은, 소정의 압력기준값, 즉 실내팽창밸브(51a, 51b)의 설계압 또는 설계사용범위의 상한압력 이하로 유지된다.
실내지령부(54)는, 난방운전 중에 적은 유량 유닛 검출동작과 실내지령동작을 행하도록 구성된다. 적은 유량 유닛 검출동작은, 4대의 실내유닛(61) 중에서 냉매유량이난방능력을 발휘하기 위해 필요한 유량을 밑도는 적은 유량 실내유닛(61)을 찾아내는 동작이다. 적은 유량 실내유닛(61)은, 실내온도나 설계온도에 필요한 난방능력을 발휘할 수 없는 상태이다,
실내지령부(54)에는, 각 실내유닛(61)의 실내제어부(38)로부터, 실내팽창밸브(51)의 개방도 정보가 입력된다. 실내팽창밸브(51)의 개방도 정보는, 각 실내유닛(61)에서 실내팽창밸브(51)의 개방도가 변경될 때마다 입력된다. 실내지령부(54)는, 실내팽창밸브(51)의 개방도 정보에 기초하여 각 실내유닛(61)의 실내팽창밸브(51)의 개방도를 감시하여, 실내팽창밸브(51)가 전개방 상태(개방도가 500펄스인 상태)인 실내유닛(61)이 검출되면, 그 실내유닛(61)을 적은 유량 실내유닛(61)으로 판단한다. 또, 실내지령부(54)는, 전개방 시의 개방도보다 작은 소정값(예를 들어 450펄스) 이상인 실내유닛(61)을 적은 유량 실내유닛으로 판단하도록 구성해도 된다.
실내지령부(54)는, 적은 유량 실내유닛(61)이 검출되면 실내지령동작을 행한다. 실내지령동작에서는 실내지령부(54)가, 적은 유량 실내유닛(61) 이외의 실내유닛(61)에 대하여, 목표 과냉각도를 큰 값으로 변경하는 것을 지령하는 과냉각 변경신호를 송신한다. 또, 실내지령부(54)는, 적은 유량 실내유닛(61)이 존재하지 않게 되면, 과냉각 변경신호를 송신한 실내유닛(61)에 대하여, 목표 과냉각도를 초기값으로 돌아오도록 지령하는 과냉각 복귀신호를 송신한다.
실내제어부(38)는, 실내팽창밸브(51)의 개방도 조절을 행하도록 구성된다. 구체적으로 실내제어부(38)에는, 미리 냉방운전 중의 목표과열도(예를 들어 5℃) 및 난방운전 중의 목표 과냉각도(예를 들어 5℃)의 초기값이 각각 설정된다. 또, 실내제어부(38)에는, 가스측 온도센서(45)의 검출값 및 액측온도센서(46)의 검출값이 입력되며, 또 실외유닛(64)으로부터 토출압력센서(23)의 검출값이 입력된다. 냉방운전 시의 실내제어부(38)는, 가스측 온도센서(45)의 검출값 및 액측온도센서(46)의 검출값에 기초하여 실내열교환기(41)에서 유출된 냉매의 과열도를 산출한다. 그리고 실내제어부(38)는, 산출한 과열도가 목표 과열도에 가까워지도록, 예를 들어 PID제어로 실내팽창밸브(51)의 개방도를 조절한다. 난방운전 시의 실내제어부(38)는, 토출압력센서(23)의 검출값 및 액측온도센서(46)의 검출값에 기초하여 실내열교환기(41)에서 유출된 냉매의 과냉각도를 산출한다. 그리고 실내제어부(38)는, 산출한 과냉각도가 목표 과냉각도에 가까워지도록, 예를 들어 PID제어로 실내팽창밸브(51)의 개방도를 조절한다.
또, 실내제어부(38)는, 실내지령부(54)로부터 과냉각 변경신호를 수신하면, 과냉각 변경동작을 행하도록 구성된다. 과냉각 변경동작에서는 목표 과냉각도가 초기값보다 큰 값(예를 들어 8℃)으로 변경된다. 실내제어부(38)가, 실내열교환기(41)에서 유출된 냉매의 과냉각도가 변경 후의 목표 과냉각도에 가까워지도록 실내팽창밸브(51)의 개방도를 조절하면, 실내팽창밸브(51)의 개방도는 서서히 작아진다. 실내지령부(54)의 실내지령동작 및 실내제어부(38)의 과냉각 변경동작은 개방도 축소동작을 구성한다. 또한, 실내제어부(38)는, 실내지령부(54)로부터 과냉각 복귀신호를 수신하면, 목표 과냉각도를 초기값으로 되돌리는 동작을 행하도록 구성된다.
또, 이 공조기(20)에서는 개방도 축소동작 시에, 운전용량 제어부(52)가 압축기(26)의 운전용량을 증대시킨다. 구체적으로 실내지령부(54)는, 적은 유량 실내유닛(61) 이외의 실내유닛(61)으로 과냉각 변경신호를 송신함과 동시에, 운전용량 제어부(52)로 고압증대신호를 송신한다. 고압증대신호를 수신한 운전용량 제어부(52)는, 목표 과냉각도를 변경한 실내유닛(61)의 실내제어부(38)로부터 실내팽창밸브(51)의 개방도 정보를 수신한다. 그리고, 실내팽창밸브(51)의 개방도와 고압 목표값의 관계를 나타내는 도 3의 도표를 수식화한 계산식에 기초하여 고압 목표값을 변경한다. 이 계산식에서는, 목표 과냉각도를 변경하기 직전의 실내팽창밸브(51) 개방도와 고압목표값의 초기값을 기준으로 하여, 목표과냉각도 변경 후의 실내팽창밸브(51) 개방도로부터 변경 후의 고압 목표값이 결정된다. 목표과냉각도가 변경된 실내유닛(61)에서는 실내팽창밸브(51) 개방도가 축소되므로, 고압 목표 값은 큰 값으로 변경되어 압축기(26)의 운전용량이 증가된다. 또, 목표과냉각도가 변경된 실내유닛(61)이 복수 대일 경우에는, 실내팽창밸브(51) 개방도의 평균값을 상기 계산식에 이용한다.
여기서, 최하설치인 제 1 실내유닛(61a) 및 제 2 실내유닛(61b)의 설치위치와, 열원유닛(64) 설치위치와의 고저차가 비교적 클 경우에는, 제 1 실내유닛(61a) 및 제 2 실내유닛(61b)의 출구에 작용하는 액 헤드압이 커져, 제 1 실내유닛(61a) 및 제 2 실내유닛(61b) 출입구의 압력차가 작아진다. 이로써, 제 1 실내유닛(61a)이나 제 2 실내유닛(61b)은 냉매가 흐르기 어려운 상태로 되므로, 냉매유량이 난방능력을 발휘하기 위하여 필요한 유량을 밑도는 경우가 생긴다. 즉, 제 1 실내유닛(61a)이나 제 2 실내유닛(61b)이 적은 유량 실내유닛으로 될 경우가 생긴다.
그리고 예를 들어, 제 1 실내유닛(61a) 및 제 2 실내유닛(61b) 양쪽이 적은 유량 실내유닛(61a, 61b)으로 판단될 경우는, 개방도 축소동작의 결과, 제 3 실내유닛(61c) 및 제 4 실내유닛(61d)의 실내팽창밸브(51) 개방도가 축소된다. 따라서, 제 3 실내유닛(61c) 및 제 4 실내유닛(61d)으로 냉매가 흐르기 어려워지는 만큼 제 1 실내유닛(61a) 및 제 2 실내유닛(61b)으로 냉매가 흐르기 쉬워진다.
또, 제 1 실내유닛(61a) 및 제 2 실내유닛(61b)의 한쪽, 예를 들어 제 1 실내유닛(61a)이 적은 유량 실내유닛으로 판단될 경우는, 개방도 축소동작의 결과, 제 2 실내유닛(61b), 제 3 실내유닛(61c) 및 제 4 실내유닛(61d)의 실내팽창밸브(51)의 개방도가 축소된다. 따라서, 제 2 실내유닛(61b), 제 3 실내유닛(61c) 및 제 4 실내유닛(61d)으로 냉매가 흐르기 어려워지는 만큼 제 1 실내유닛(61a)으 로 냉매가 흐르기 쉬워진다.
이 경우, 제 2 실내유닛(61b)은 적은 유량 실내유닛으로 판단되지 않아도 냉매유량이 부족한 상태로 되기 쉬우므로, 제 2 실내유닛(61b)의 실내팽창밸브(51) 개방도가 축소되지 않도록 개방도 축소동작을 행해도 된다. 이 개방도 축소동작에서는 실내지령부(54)가 제 3 실내유닛(61c) 및 제 4 실내유닛(61d)으로만 과냉각 변경신호를 송신한다.
-운전동작-
본 실시형태1의 공조기(20) 운전동작에 대하여 설명한다. 이 공조기(20)에서는 십자전환밸브(25)에 의하여 냉방운전과 난방운전 전환이 이루어진다.
<<냉방운전>>
냉방운전에서는, 십자전환밸브(25)가 도 1에 실선으로 나타낸 제 1 상태로 설정된다. 이 상태에서 압축기(26)를 운전시키면, 냉매회로(10)에서는 실외열교환기(44)가 응축기가 되고 각 실내열교환기(41a, 41b)가 증발기가 되는 냉동주기가 이루어진다.
구체적으로, 압축기(26)를 운전시키면, 압축기(26)에서 토출된 냉매는 실외열교환기(44)로 유입되어 실외공기에 방열하고 응축된다. 실외열교환기(44)에서 응축된 냉매는, 실외팽창밸브(36)로 감압되어 각 실내회로(11a, 11b)로 분배된다. 각 실내회로(11a, 11b)로 유입된 냉매는, 실내팽창밸브(51a, 51b)로 감압되어 실내열교환기(41a, 41b)로 유입한다. 실내열교환기(41a, 41b)에서는, 유입된 냉매가 실내공기로부터 흡열하고 증발한다. 이 때, 냉매로 냉각된 실내공기가 실내에 공 급된다. 실내열교환기(41a, 41b)에서 증발한 냉매는, 가스측 연결배관(16)에서 합류하여 실외회로(14)로 유입하고, 압축기(26)로 흡입되어 다시 토출된다.
본 실시형태1의 공조기(20)에서는, 냉방운전 중에 실외측 개방도 제어부(53)가, 소정 시간 간격으로 실외팽창밸브(36)의 냉매 압력손실을 확인한다. 그리고, 실외측 개방도 제어부(53)는, 실외팽창밸브(36)의 냉매 압력손실이 상기 손실목표값(L)과 같지 않을 경우, 실외팽창밸브(36)의 냉매 압력손실이 손실목표값(L)이 되도록 실외팽창밸브(36)의 개방도를 조절한다.
구체적으로, 실외측 개방도 제어부(53)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 단계1(ST1)에서 냉매회로(10)의 냉매 순환량을 산정한다. 냉매회로(10)에서의 냉매 순환량은, 예를 들어 압축기(26)의 단위시간당 입력전력을, 토출압력센서(23)와 토출온도센서(22)로부터 산출되는 토출냉매의 엔탈피와 흡입압력센서(33)와 흡입온도센서(32)로부터 산출되는 흡입냉매 엔탈피와의 차로 나눔으로써 산출된다.
이어서, 실외측 개방도 제어부(53)는, 단계2(ST2)에 있어서, 단계1(ST1)에서 산정된 냉매회로(10)의 냉매 순환량과, 그 시점의 실외팽창밸브(36) 개방도를 이용하여, 그 시점의 실외팽창밸브(36)에서의 냉매 압력손실을 산출한다. 냉매의 압력손실은, 냉매회로(10)의 냉매 순환량이 많을수록 커지며, 실외팽창밸브(36)의 개방도가 작을수록 커진다.
실외측 개방도 제어부(53)는 단계3(ST3)에 있어서, 상기 식1을 이용하여 산정한 손실목표값(L)과 단계2(ST2)에서 산정한 압력손실을 비교한다. 그리고, 실외측 개방도 제어부(53)는 단계4(ST4)에 있어서, 단계2(ST2)에서 산출한 냉매의 압력 손실이 손실목표값(L)보다 클 경우에는, 실외팽창밸브(36)에서의 냉매 압력손실이 손실목표값(L)으로 되도록 실외팽창밸브(36)의 개방도를 축소한다. 단계2(ST2)에서 산출한 냉매의 압력손실이 손실목표값(L)보다 작을 경우에는, 실외팽창밸브(36)에서의 냉매 압력손실이 손실목표값(L)으로 되도록 실외팽창밸브(36)의 개방도를 확대한다.
여기서, 이 공조기(20)에서는 실외팽창밸브(36)의 개방도가 변경되어도 실내회로(11) 출구의 냉매 과열도가 일정해지도록 실내팽창밸브(51)의 개방도가 조절되므로, 냉매회로(10)의 냉매유량은 그다지 변화하지 않는다. 예를 들어 실외팽창밸브(36)의 개방도가 축소되면, 냉매회로(10)의 냉매유량이 일시적으로 감소하여 실내회로(11) 출구의 냉매 과열도가 증가한다. 실내회로(11) 출구의 냉매 과열도가 증가하면, 실내팽창밸브(51)의 개방도가 확대된다. 이로써, 냉매회로(10)의 냉매유량이 증가하므로, 냉매회로(10)의 냉매유량은 실외팽창밸브(36) 개방도의 변경 전과 그리 달라지지 않는다.
<<난방운전>>
난방운전에서는, 십자전환밸브(25)가 도 1에 파선으로 나타낸 제 2 상태로 설정된다. 이 상태에서 압축기(26)를 운전시키면, 냉매회로(10)에서는 각 실내열교환기(41a, 41b)가 응축기가 되고 실외열교환기(44)가 증발기가 되는 냉동주기가 이루어진다.
구체적으로, 압축기(26)를 운전시키면, 압축기(26)에서 토출된 냉매는 각 실내열교환기(41a, 41b)로 유입되어 실내공기에 방열하고 응축된다. 이 때, 냉매에 의해 가열된 실내공기가 실내로 공급된다. 각 실내열교환기(41a, 41b)에서 응축된 냉매는, 액측연결배관(15)에서 합류하여 실외회로(14)로 유입된다. 실외회로(14)로 유입된 냉매는, 실외팽창밸브(36)로 감압된 후 실외열교환기(44)로 유입된다. 실외열교환기(44)에서는, 유입된 냉매가 실외공기로부터 흡열하고 증발한다. 실외열교환기(44)에서 증발한 냉매는, 압축기(26)로 흡입되어 다시 토출된다.
본 실시형태1의 공조기(20)에서는, 난방운전 중에 적은 유량 실내유닛(61)이 검출되면, 적은 유량 실내유닛(61) 이외 실내유닛(61)의 이용측 팽창밸브(51)의 개방도가 축소됨과 더불어, 압축기(26)의 운전용량이 증가된다.
구체적으로, 실내지령부(54)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 단계1(ST1)에서 적은 유량 유닛 검출동작을 행한다. 적은 유량 유닛 검출동작은, 각 실내유닛(61)의 실내제어부(38)로부터 실내팽창밸브(51)의 개방도 정보가 입력될 때마다 실행된다. 적은 유량 유닛 검출동작에서는, 실내지령부(54)가, 입력된 실내팽창밸브(51)의 개방도 정보에 기초하여 실내팽창밸브(51)가 전개방 상태로 된 적은 유량 실내유닛(61)이 존재하는지 여부를 확인한다. 실내지령부(54)는, 적은 유량 실내유닛(61)이 존재하면, 단계2(ST2)에서 적은 유량 실내유닛(61) 이외의 실내유닛(61)으로 과냉각 변경신호를 송신함과 더불어, 운전용량제어부(52)로 고압증대신호를 송신한다.
과냉각 변경신호를 수신한 실내제어부(38)는, 단계3(ST3)에서 과냉각 변경동작을 실행한다. 과냉각 변경동작에서는, 실내제어부(38)가 목표 과냉각도를 큰 값(예를 들어 8℃)으로 변경한다. 실내제어부(38)가 목표 과냉각도 변경 후에 실 내팽창밸브(51)의 개방도를 조절하면, 실내팽창밸브(51)의 개방도는 목표 과냉각도 변경 전에 비하여 작아진다. 즉, 과냉각 변경동작에 의하여, 적은 유량 실내유닛(61) 이외 실내유닛(61)의 실내팽창밸브(51)의 개방도가 축소된다.
또, 고압증대신호를 수신한 운전용량 제어부(52)는, 단계4(ST4)에서 고압목표값을 변경한다. 고압목표값은, 도 3을 수식화한 계산식에 기초하여 변경된다.
목표 과냉각도를 변경한 실내유닛(61)에서는, 목표과냉각도를 변경하기 전에 비하여 실내팽창밸브(51)의 개방도가 작아지므로, 고압목표값은 고압증대신호를 수신하기 전에 비하여 큰 값이 된다. 따라서, 변경 후의 고압목표값에 기초하여 운전용량제어부(52)가 압축기(26)의 운전용량을 조절하면, 압축기(26)의 운전용량이 증가한다.
이로써, 냉매회로(10)의 냉매 순환량이 증가하므로, 각 실내유닛(61)에 분배되는 냉매유량이 증가한다. 따라서, 과냉각 변경신호에 의하여 실내팽창밸브(51)의 개방도가 축소되는 실내유닛(61)의 냉매유량 감소가 억제됨과 더불어, 적은 유량 실내유닛(61)에서의 냉매유량이 확보된다.
-실시형태1의 효과-
이 실시형태1에서는, 실외유닛(64)의 설치위치와 실내유닛(61) 설치위치와의 고저차가 큰 경우 냉방운전 중에 실내팽창밸브(51)에 작용하는 압력이 커지는 상태에 대응할 수 있도록, 실내팽창밸브(51)에 작용하는 압력을 조절하기 위한 실외팽창밸브(36)의 개방도 조절이 이루어진다. 이로써, 상기 고저차에 대응하여 실내팽창밸브(51)에 작용하는 압력을 조절할 수 없는 종래의 냉동장치에 비하여 액 헤드 압을 크게 할 수 있으므로, 실외유닛(64)의 설치위치와 실내유닛(61) 설치위치와의 고저차를 종래보다 확대할 수 있다.
또, 이 실시형태1에서는, 냉방운전 중에 최하층 실내유닛(61)의 실내회로(11)의 액측에 작용하는 액 헤드압의 크기를 최대 고저차로부터 판단하여, 이 액 헤드압의 크기에 기초하여, 실외팽창밸브(36)의 냉방운전 중 개방도를 제어하기 위한 손실목표값이 설정된다. 즉, 최하층 실내유닛(61)의 실내팽창밸브(51)로 유입되는 냉매의 압력이 이 실내팽창밸브(51)가 파손될 정도의 높은 값으로 될 우려가 있는지 여부를 이 최대 고저차로써 판단한다. 따라서, 실내유닛(61)의 실내팽창밸브(51)로 유입되는 냉매의 압력을 검출하기 위한 압력센서를 이 실내유닛(61)에 설치하지 않아도 실내팽창밸브(51)에 작용하는 냉매의 압력을 소정 압력기준값 이하로 유지할 수 있어, 공조기(20)의 구성을 간소화할 수 있다.
또, 이 실시형태1에서는, 실내팽창밸브(51)를 보호하기 위하여 실외팽창밸브(36)에서의 냉매 압력손실이 필요 이상으로 커지지 않도록, 실외팽창밸브(36)에서의 냉매 압력손실을 손실목표값으로 유지하도록 한다. 따라서, 실내팽창밸브(51)를 확실하게 보호하면서, 냉방운전 시에 공조기(20)의 능력이나 효율이 필요 이상으로 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이 실시형태1에서는, 난방운전 중에 복수 대의 실내유닛(61) 중에 적은 유량 실내유닛(61)이 존재하면 개방도 축소동작이 이루어지므로, 개방도 축소동작을 행한 실내유닛(61)으로 냉매가 흐르기 어려워지는 만큼, 적은 유량 실내유닛(61)으로 냉매가 흐르기 쉬워진다. 따라서, 가장 아래쪽에 설치된 최하설치 실 내유닛(61)의 설치위치와 열원유닛(64) 설치위치와의 고저차가 비교적 큰 상태에서도, 적은 유량 실내유닛으로 될 경우가 있는 최하설치 실내유닛(61)에서 냉매유량이 부족해지는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 최하설치 실내유닛(61)의 냉매가 흐르기 쉽도록 조절할 수 없는 종래의 냉동장치에 비하여, 실외유닛(64)의 설치위치와 실내유닛(61) 설치위치와의 고저차를 확대할 수 있다.
또, 이 실시형태1에서는, 가열운전 중에 개방도 축소동작에 따라 압축기(26)의 운전용량을 증가시킴으로써, 개방도 축소동작을 행한 실내유닛(61)에서의 냉매유량 감소가 억제됨과 더불어, 적은 유량 실내유닛(61)에서의 냉매유량이 확보되도록 한다. 따라서, 각 실내유닛(61)에서 충분한 냉매유량을 확보하기 쉬워지므로, 각 실내유닛(61)에서 충분한 능력을 발휘하기 쉬워진다.
-실시형태1의 변형예-
실시형태1의 변형예에 대하여 설명한다. 이 변형예에서는, 실외측 개방도제어부(53)가 냉방운전 시의 실외유닛(64) 출구의 냉매 압력을 감시하면서 실외팽창밸브(36)의 개방도를 조절하도록 구성된다. 여기서 도시하지 않으나, 액측 폐쇄밸브(17)와 실외팽창밸브(36) 사이에는, 그 사이를 흐르는 액냉매의 압력을 검출하는 액측 압력센서가 배치된다.
구체적으로 실외측 개방도 제어부(53)에는, 실외유닛(64) 출구의 목표값인 압력목표값(P)이 설정된다. 압력목표값(P)은, 예를 들어 다음에 나타내는 식3에 따라 설정된다.
식3 : P=A-ΔH×γ
상기 식3에 있어서, A는, 실내팽창밸브(51)의 설계압 또는 설계사용범위의 상한압력보다 약간 작은 값이다. 실외측 개방도 제어부(53)는, 액측 압력센서의 검출값을 실외유닛(64)의 출구 압력으로서 검출하여, 액측 압력센서의 검출값과 압력목표값(P)과 비교한다. 그리고, 액측 압력센서의 검출값이 압력목표값(P)보다 클 경우에는, 액측 압력센서의 검출값이 압력목표값(P)으로 되도록 실외팽창밸브(36)의 개방도를 축소한다. 액측 압력센서의 검출값이 압력목표값(P)보다 작을 경우에는, 액측 압력센서의 검출값이 압력목표값(P)으로 되도록 실외팽창밸브(36)의 개방도를 확대한다.
여기서, 최대 고저차(ΔH)가 클 경우는, 액측 압력센서 대신 온도센서를 배치하여, 온도센서의 검출값으로부터 난방운전 시의 실외유닛(64) 출구의 압력을 검출하여도 된다. 최대 고저차(ΔH)가 클 경우는, 냉방운전 중의 실외팽창밸브(36)의 개방도가 비교적 작아져, 실외팽창밸브(36)를 통과한 냉매는 과냉각 상태로부터 기액 2상 상태로 될 때까지 감압되므로, 냉매의 온도로부터 압력을 검출하기가 가능하다.
(실시형태2)
본 발명의 실시형태2에 대하여 설명한다. 본 실시형태2의 공조기(20)에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이 실외제어부(37)에, 실외측 개방도제어부(53) 대신 실외측 상한설정부(58)가, 실내지령부(54) 대신 실내측 상한설정부(59)가 구성된다. 실외측 상한설정부(58)는 열원측 상한설정수단을 구성한다. 또, 실내측 상한설정부(59)는 이용측 상한설정수단을 구성한다.
구체적으로, 실외측 상한설정부(58)는 실외유닛(64)의 설치위치와 최하층의 제 1 및 제 2 실내유닛(61a, 61b) 설치위치와의 고저차인 최대 고저차(ΔH)에 기초하여, 냉방운전 중의 실외팽창밸브(36) 개방도의 상한값을 설정하도록 구성된다. 실외팽창밸브(36) 개방도의 상한값은, 전개방 시의 개방도보다 작은 값이며, 예를 들어 압축기(26)의 운전용량이 최대인 상태에서도 제 1 및 제 2 실내유닛(61a, 61b)의 실내팽창밸브(51a, 51b)에 작용하는 압력이 설계압 또는 설계사용범위의 상한압력을 초과하지 않도록, 최대 고저차(ΔH)가 클수록 작은 값으로 설정된다.
예를 들어, 최대 고저차(ΔH)가 70m일 경우, 실외측 상한설정부(58)는 실외팽창밸브(36) 개방도의 상한값을 400펄스로 설정하고, 최대 고저차(ΔH)가 90m일 경우에는 실외팽창밸브(36) 개방도의 상한값을 300펄스로 설정한다. 상한값이 설정된 실외팽창밸브(36)의 냉방운전 중 개방도는, 상한값 이하의 범위로 개방도가 제어된다.
또, 실내측 상한설정부(59)는, 실외유닛(64)과 실내유닛(61)의 최대 고저차가 비교적 클 경우에, 복수 대의 실내유닛(61) 중 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 실내유닛(61) 이외의 실내유닛(61)에 대하여, 실내팽창밸브(51)의 가열운전 중 개방도의 상한값을 설정하도록 구성된다.
구체적으로, 실내측 상한설정부(59)는 도 1에 나타낸 바와 같이 복수 대의 실내유닛(61)이 다른 높이로 설치된 경우에는, 최하층의 실내유닛(61)을 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 실내유닛으로 한다. 또, 복수 대의 실내유닛(61)이 모두 같은 높이로 설치된 경우에는, 최하층 실내유닛(61) 중에서도 실외유 닛(64)까지의 배관길이가 긴 실내유닛(61)을, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 실내유닛으로 한다.
그리고 실내측 상한설정부(59)는, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 실내유닛(61) 이외 실내유닛(61)의 실내팽창밸브(51) 가열운전 중의 개방도 상한값을, 예를 들어 최대 고저차에 따라 설정한다. 상한값은, 전개방 시의 개방도보다 작은 값이 된다.
예를 들어, 최대 고저차(ΔH)가 70m일 경우, 실내측 상한설정부(59)는 개방도의 상한값을 400펄스로 설정하고, 최대 고저차(ΔH)가 90m일 경우에는 개방도의 상한값을 300펄스로 설정한다. 상한값이 설정된 실내팽창밸브(51)의 가열운전 중의 개방도는, 상한값 이하의 범위로 개방도가 제어된다.
-실시형태2의 효과-
이 실시형태2에서는, 최하층 실내유닛(61)의 실내팽창밸브(51)에 작용하는 액 헤드압의 크기에 따라, 실외팽창밸브(36)의 개방도 상한값이 설정되도록 한다. 여기서, 액 헤드압의 크기에 따라 실외팽창밸브(36)의 개방도 상한값을 설정할 수 없는 종래의 공조기에서는, 예를 들어 냉방운전 시에 실외팽창밸브(36)의 개방도가 전개방인 상태에서도, 실내팽창밸브(51)로 유입되는 냉매의 압력이 지나치게 커져 실내팽창밸브(51)가 파손되지 않도록, 실외유닛(64)의 설치위치와 실내유닛(61) 설치위치와의 고저차 상한값이 결정된다. 이에 반해, 이 실시형태2에서는 냉방운전 시에 실외팽창밸브(36)의 개방도가 상한값이 되는 상태, 즉, 종래보다 실외팽창밸브(36)의 냉매 압력손실이 큰 상태를 상정하여, 실외유닛(64)의 설치위치와 실내유 닛(61) 설치위치와의 고저차 상한값이 결정된다. 따라서, 액 헤드압을 종래보다 크게 할 수 있으므로, 실외유닛(64)의 설치위치와 실내유닛(61) 설치위치와의 고저차를 종래보다 확대할 수 있다.
또, 이 실시형태2에서는, 최하층 실내유닛(61)의 설치위치와 실외유닛(64) 설치위치와의 고저차가 비교적 클 경우에, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 실내유닛(61) 이외의 실내유닛(61)에 대하여, 실내팽창밸브(51) 가열운전 중의 개방도 상한값을 설정한다. 이로써, 상한값이 설정된 실내유닛(61)으로 냉매가 흐르기 어려워져, 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 실내유닛(61)으로 냉매가 흐르기 쉬워진다. 따라서, 최하층 실내유닛(61)의 설치위치와 실외유닛(64) 설치위치와의 고저차가 비교적 큰 상태에서도, 최하설치 실내유닛(61)에서 냉매유량이 부족해지는 것을 회피할 수 있으므로, 최하층 실내유닛(61)의 냉매 흐름을 쉽게 조절할 수 없는 종래의 냉동장치에 비해, 실외유닛(64)의 설치위치와 실내유닛(61) 설치위치와의 고저차를 확대할 수 있다.
(그 밖의 실시형태)
상기 실시형태에 대해서는 다음과 같은 구성으로 해도 된다.
상기 실시형태에서는, 실외유닛(64)의 설치위치와 최하층 실내유닛(61) 설치위치와의 고저차인 최대 고저차(ΔH)를 작업자 등이 입력하도록 공조기(20)가 구성되었으나, 공조기(20)가 최대 고저차(ΔH)를 자동 인식하도록 구성되어도 된다.
또, 상기 실시형태에 대하여 실외유닛(64)이 복수 대라도 된다. 각 실외유닛(64)의 실외팽창밸브(36) 냉방운전 중의 개방도는, 실시형태1의 공조기(20)의 경 우 각 실외팽창밸브(36)에서의 냉매 압력손실이 손실목표값(L)으로 유지되도록 제어되고, 실시형태2의 공조기(20)의 경우는 최대 고저차(ΔH)에 기초하여 상한값이 설정된다.
또한, 상기 실시형태1에 대하여, 실내지령부(54)가, 실내팽창밸브(51)의 개방도 정보에 추가로, 실내유닛(61)에서 유출된 냉매의 과냉각도에 기초하여, 실내유닛(61)이 적은 유량 실내유닛인지 여부를 판단해도 된다. 예를 들어, 실내지령부(54)는, 각 실내유닛(61)에 대하여 실내팽창밸브(51) 개방도가 소정값 이상이라도 과냉각도가 목표 과냉각도 이상이면 적은 유량 실내유닛으로는 판단하지 않고, 실내팽창밸브(51) 개방도가 소정값 이상이며, 또 과냉각도가 목표 과냉각도를 밑도는 경우에 적은 유량 실내유닛으로 판단한다.
여기서, 이상의 실시형태는 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물, 혹은 그 용도 범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 열원유닛과 이용유닛을 구비하는 냉동장치에 대하여 유용하다.

Claims (13)

  1. 압축기(26)와 열원측 열교환기(44)와 열원측 팽창밸브(36)가 접속된 열원측 회로(14)를 갖는 열원유닛(64)과,
    상기 열원유닛(64)보다 아래쪽에 설치됨과 더불어, 이용측 열교환기(41)와 이용측 팽창밸브(51)가 접속된 이용측 회로(11)를 갖는 이용유닛(61)을 구비하며,
    상기 열원측 회로(14)와 상기 이용측 회로(11)가 접속된 냉매회로(10)에서 상기 열원측 열교환기(44)가 응축기가 되고 상기 이용측 열교환기(41)가 증발기가 되도록 냉매를 순환시키는 냉각운전을 행하는 냉동장치에 있어서,
    상기 냉매회로(10)에서는, 상기 열원측 팽창밸브(36)와 상기 이용측 팽창밸브(51)가 액측 연결배관(15)을 통해 접속되는 한편,
    상기 냉각운전 중에 상기 이용측 팽창밸브(51)로 유입되는 냉매의 압력이 소정의 압력기준값 이하로 되도록, 상기 열원유닛(64)으로부터 유출하는 냉매의 압력이 상기 열원유닛(64)의 설치위치와 상기 이용유닛(61)의 설치위치와의 고저차에 기초하여 설정된 냉각운전 시의 제어목표값인 압력목표값으로 되도록 상기 열원측 팽창밸브(36)의 개방도를 제어하는 열원측 개방도 제어수단(53)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  2. 압축기(26)와 열원측 열교환기(44)와 열원측 팽창밸브(36)가 접속된 열원측 회로(14)를 갖는 열원유닛(64)과,
    상기 열원유닛(64)보다 아래쪽에 설치됨과 더불어, 이용측 열교환기(41)와 이용측 팽창밸브(51)가 접속된 이용측 회로(11)를 갖는 이용유닛(61)을 구비하며,
    상기 열원측 회로(14)와 상기 이용측 회로(11)가 접속된 냉매회로(10)에서 상기 열원측 열교환기(44)가 응축기가 되고 상기 이용측 열교환기(41)가 증발기가 되도록 냉매를 순환시키는 냉각운전을 행하는 냉동장치에 있어서,
    상기 냉매회로(10)에서는, 상기 열원측 팽창밸브(36)와 상기 이용측 팽창밸브(51)가 액측 연결배관(15)을 통해 접속되는 한편,
    상기 냉각운전 중에 상기 이용측 팽창밸브(51)로 유입되는 냉매의 압력이 소정의 압력기준값 이하로 되도록, 상기 열원측 팽창 밸브(36)의 냉매의 압력 손실이 상기 열원유닛(64)의 설치위치와 상기 이용유닛(61)의 설치위치와의 고저차에 기초하여 설정된 냉각운전 시의 제어목표값인 손실목표값으로 유지되도록 상기 열원측 팽창밸브(36)의 개방도를 제어하는 열원측 개방도 제어수단(53)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 이용유닛(61)은, 복수 대 배치되며 상기 열원유닛(64)에 대하여 병렬로 접속되고,
    상기 냉각운전 시의 제어목표값은, 상기 열원유닛(64)의 설치위치와 가장 아래쪽에 설치된 최하설치 이용유닛(61)의 설치위치와의 고저차에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 냉각운전과, 상기 냉매회로(10)에서 상기 열원측 열교환기(44)가 증발기가 되고 상기 이용측 열교환기(41)가 응축기가 되도록 냉매를 순환시키는 가열운전을 선택적으로 행하도록 구성되는 한편,
    상기 가열운전 중 복수 대의 이용유닛(61) 중에, 냉매유량이 능력을 발휘하는데 필요한 유량을 밑도는 적은 유량의 이용유닛(61)이 존재하면, 이 적은 유량의 이용유닛(61) 이외의 이용유닛(61)의 이용측 팽창밸브(51)의 개방도를 축소하는 개방도 축소동작을 행하는 이용측 개방도 제어수단(38, 54)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가열운전 중의 이용측 개방도 제어수단(38, 54)은, 상기 이용측 팽창밸브(51)의 개방도가 소정값 이상이 된 이용유닛(61)을 상기 적은 유량 이용유닛(61)인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 가열운전 중에 이용측 개방도 제어수단(38, 54)이 상기 개방도 축소동작을 실행할 때 상기 압축기(26)의 운전용량을 증가시키는 운전용량 제어수단(52)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 가열운전 중의 이용측 개방도 제어수단(38, 54)은, 각 이용유닛(61)에 대하여 이용측 열교환기(41)에서 유출된 냉매의 과냉각도가 목표 과냉각도로 되도록 이용측 팽창밸브(51)의 개방도를 제어하는 한편, 상기 개방도 축소동작에서는 이 개방도 축소동작을 행하는 이 이용유닛(61)의 목표 과냉각도를 큰 값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  8. 압축기(26)와 열원측 열교환기(44)와 열원측 팽창밸브(36)가 접속된 열원측 회로(14)를 갖는 열원유닛(64)과,
    상기 열원유닛(64)보다 아래쪽에 설치됨과 더불어, 이용측 열교환기(41)와 이용측 팽창밸브(51)가 접속된 이용측 회로(11)를 갖는 이용유닛(61)을 구비하며,
    상기 열원측 회로(14)와 상기 이용측 회로(11)가 접속된 냉매회로(10)에서 상기 열원측 열교환기(44)가 응축기가 되고 상기 이용측 열교환기(41)가 증발기가 되도록 냉매를 순환시키는 냉각운전을 행하는 냉동장치에 있어서,
    상기 냉매회로(10)에서는, 상기 열원측 팽창밸브(36)와 상기 이용측 팽창밸브(51)가 액측 연결배관(15)을 통해 접속되는 한편,
    상기 냉각운전 중에 상기 이용측 팽창 밸브(51)로 유입되는 냉매의 압력이 소정의 압력기준값 이하로 되도록, 상기 열원유닛(64)의 설치위치와 상기 이용유닛(61)의 설치위치의 고저차에 기초하여 상기 열원측 팽창밸브(36)의 냉각운전 중 개방도 상한값을 설정하는 열원측 상한설정수단(58)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 이용유닛(61)은 복수 대 설치되며, 상기 열원유닛(64)에 대하여 병렬로 접속되고,
    상기 열원측 상한설정수단(58)은, 상기 열원유닛(64)의 설치위치와 가장 아래쪽에 설치된 최하설치 이용유닛(61)의 설치위치와의 고저차에 기초하여 상기 열원측 팽창밸브(36)의 냉각운전 중의 개방도 상한값을 설정하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 냉각운전과, 상기 냉매회로(10)에서 상기 열원측 열교환기(44)가 증발기가 되고 상기 이용측 열교환기(41)가 응축기가 되도록 냉매를 순환시키는 가열운전을 선택적으로 행하도록 구성되는 한편,
    복수 대의 이용유닛(61) 중 상대적으로 냉매가 흐르기 어려운 배치의 이용유닛(61) 이외의 이용유닛(61)에, 상기 이용측 팽창밸브(51)의 가열운전 중 개방도 상한값을 설정하는 이용측 상한설정수단(59)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
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