KR20050031981A - 가열 냉각 시스템 - Google Patents

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KR20050031981A
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heating
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heat
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KR1020040077718A
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야마사키하루히사
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산요덴키가부시키가이샤
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Abstract

소비 전력의 저감을 도모할 수 있는 가열 냉각 시스템을 제공한다.
피가열물을 수용하는 제1의 수용실(5)과 피냉각물을 수용하는 제2의 수용실(7)을 구비한 가열 냉각 시스템(100)으로서, 컴프레서(10), 가스 쿨러(12), 감압 수단으로서의 캐필러리 튜브(14) 및 증발기(16) 등을 순차적으로 환상으로 배관 접속하여 이루어지며, 이산화탄소를 냉매로서 사용하는 냉매 회로(20)를 구비하고, 가스 쿨러(12)에 의하여 제1의 수용실(5) 안을 가열하는 동시에, 증발기(16)에 의하여 제2의 수용실(7) 안을 냉각한다.

Description

가열 냉각 시스템 {HEATING AND COOLING SYSTEM}
본 발명은 피가열물을 수용하는 제1의 수용실과 피냉각물을 수용하는 제2의 수용실을 구비한 가열 냉각 시스템에 관한 것이다.
종래 이러한 종류의 가열 냉각 시스템은, 도 5에 나타내는 바와 같이 단열벽(203)에 의해서 냉각실(207)과 가열실(205)로 구획된 저장실(201)과, 저장실(201)의 하측에 배치된 기계실(209)로 구성되어 있다. 그리고, 기계실(209)에는 컴프레서(210), 가스 쿨러(212), 감압 수단으로서의 캐필러리 튜브(214) 등이 수용되며, 증발기(evaporator))(216)와 함께 냉매 회로(220)를 구성하고 있다. 또, 가열실(205)에는 전기 히터(245)가 설치되어 있고, 이 전기 히터(245)에서 가열된 공기를 팬(250)에 의하여 가열실(205) 안으로 송풍함으로써, 가열실(205) 및 가열실(205) 내에 수용된 피가열물을 가열하는 구성으로 되어 있다.
여기서, 도 5를 참조하여 종래의 가열 냉각 시스템(400)의 동작을 설명한다. 도시하지 않는 제어 장치에 의해 팬(250)의 운전이 시작되고, 전기 히터(245)에 전력이 공급되면, 전기 히터(245)에서 가열된 공기가 팬(250)에서 가열실(205) 안으로 순환된다. 이것에 의해, 가열실(205)과 이 가열실(205) 내에 수용된 피가열물이 가열된다.
또, 제어 장치는 팬(218) 및 팬(219)의 운전을 개시하는 동시에, 컴프레서(10)의 도시하지 않는 구동 요소를 시동한다. 이것에 의해, 컴프레서(210)의 도시하지 않는 압축 요소의 실린더 내에 저압의 냉매 가스가 흡입되어 압축되며, 고온 고압의 냉매 가스로 되어 가스 쿨러(212)로 토출된다.
그리고, 냉매 가스는 가스 쿨러(212)에서 방열한 후, 내부 열교환기(230), 스트레이너(232)를 거쳐서 캐필러리 튜브(214)에 들어가며, 여기서 압력이 저하되어 증발기(216) 안으로 유입된다. 그러면 냉매는 증발하며, 주위의 공기로부터 흡열함으로써 냉각 작용을 발휘한다. 또한, 증발기(216)에 있어서의 냉매의 증발에 의해 냉각된 공기는 팬(219)의 운전에 의해, 냉각실(207) 안으로 순환되며, 냉각실(207) 및 이 냉각실(207) 내에 수용된 피냉각물을 냉각한다(예를 들면, 일본특허 특개평 6-18156호 공보 참조).
상술한 바와 같이, 종래의 가열 냉각 시스템에서는 전기 히터에 의해서 가열실을 가열하고, 냉매 회로의 증발기에 의해서 냉각실을 냉각하는 것으로 되어 있었으나, 가열실을 전기 히터만으로 가열한 경우, 소비 전력이 커지기 때문에 문제가 되었다.
또, 이러한 종래의 가열 냉각 시스템에서는 냉매 회로의 가스 쿨러와 열교환한 공기는 이 가열 냉각 시스템의 외부로 배기되었다.
청구항 1의 발명의 가열 냉각 시스템에서는, 피가열물을 수용하는 제1의 수용실과 피냉각물을 수용하는 제2의 수용실을 구비한 것으로서, 컴프레서, 가스 쿨러, 감압 수단 및 증발기 등을 순차적으로 환상으로 배관 접속하여 이루어지며, 이산화탄소를 냉매로서 사용하는 냉매 회로를 구비하고, 가스 쿨러에 의해 제1의 수용실내를 가열하는 동시에, 증발기에 의해 제2의 수용실내를 냉각하는 것이다.
청구항 2의 발명의 가열 냉각 시스템에서는, 피가열물을 수용하는 제1의 수용실과 피냉각물을 수용하는 제2의 수용실을 구비한 것으로서, 컴프레서, 가스 쿨러, 감압 수단 및 증발기 등을 순차적으로 환상으로 배관 접속하여 이루어지며, 이산화탄소를 냉매로서 사용하는 냉매 회로와, 제1의 수용실내와 열교환하도록 설치된 덕트와, 가스 쿨러와 열교환한 공기를 덕트 안으로 송풍하기 위한 제1의 송풍 수단과, 증발기와 열교환한 공기를 제2의 수용실 안으로 송풍하기 위한 제2의 송풍 수단을 구비한 것이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명은, 이러한 종래 기술을 해결하기 위해, 소비 전력의 저감을 도모할 수 있는 가열 냉각 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이하에 도면에 의거하여 본 발명의 실시 형태를 상세히 기술한다.
<실시예1>
도 1은 본 발명을 적용한 일 실시예의 가열 냉각 시스템(100)의 내부 구성도이다. 또한, 본 발명의 가열 냉각 시스템은 쇼케이스나 자동 판매기, 에어컨 또는 냉온장고 등에 사용 가능한 것이다.
도 1에 있어서, 1은 가열 냉각 시스템(100)의 저장실이고, 이 저장실(1)은 단열 부재로 둘러싸여 있다. 이 저장실(1)은 단열벽(3)으로 구획되어 있고, 한쪽(도 1에서는 단열벽(3)의 좌측의 공간)에는 피가열물을 수용하기 위한 제1의 수용실(5)이 형성되며, 다른 쪽(도면에서는 단열벽(3)의 우측의 공간)에는 피냉각물을 수용하기 위한 제2의 수용실(7)이 형성되어 있다. 또, 저장실(1)의 하부에는 후술하는 냉매 회로(20)의 일부를 구성하는 컴프레서(10), 감압 수단으로서의 캐필러리 튜브(14) 등이 수용된 기계실(9)이 설치되어 있다.
제1의 수용실(5)에는 후술하는 냉매 회로(20)의 가스 쿨러(12)와, 이 가스 쿨러(12)와 열교환한 공기를 제1의 수용실(5) 안으로 송풍(순환)하기 위한 제1의 송풍 수단으로서의 팬(18)이 설치되어 있다.
또, 제2의 수용실(7)에는 냉매 회로(20)의 증발기(16)와, 이 증발기(16)와 열교환한 공기를 제2의 수용실(7) 안으로 송풍(순환)하기 위한 제2의 송풍 수단으로서의 팬(19)이 설치되어 있다.
한편, 도 1에 있어서 20은 전술한 냉매 회로이며, 이 냉매 회로(20)는, 컴프레서(10), 상기 가스 쿨러(12), 감압 수단으로서의 캐필러리 튜브(14) 및 증발기(16) 등을 순차적으로 환상으로 배관 접속함으로써 구성되어 있다.
즉, 컴프레서(10)의 냉매 토출관(24)은 제1의 수용실(5)에 설치된 가스 쿨러(12)의 입구에 접속되어 있다. 여기서, 실시예의 컴프레서(10)는 이산화탄소(CO2)를 냉매로서 사용하는 컴프레서이고, 이 컴프레서(10)는 도시하지 않는 밀폐 용기 내에 설치되어 구동 요소와 이 구동 요소에 의해 구동되는 압축 요소로 구성되어 있다.
도면에서 22는 컴프레서(10)의 도시하지 않는 압축 요소의 실린더 안으로 냉매를 도입하기 위한 냉매 도입관이고, 이 냉매 도입관(22)의 일단은 도시하지 않는 압축 요소의 실린더와 연통하고 있다. 이 냉매 도입관(22)은 후술하는 내부 열교환기(30)를 통과하고, 타단은 제2의 수용실(7)에 설치된 증발기(16)의 출구에 접속되어 있다.
또, 상기 냉매 토출관(24)은 상기 제2의 회전 압축 요소로 압축된 냉매를 가스 쿨러(12) 안으로 토출시키기 위한 냉매 배관이다.
가스 쿨러(12)를 나온 냉매 배관(26)은 상기 내부 열교환기(30)를 통과한다. 또한, 전술한 내부 열교환기(30)는 제1의 수용실(5)의 가스 쿨러(12)로부터 나온 컴프레서(10)로부터의 고압측의 냉매와 제2의 수용실(7)의 증발기(16)로부터 나온 저압측의 냉매를 열교환시키기 위한 것이다.
그리고, 내부 열교환기(30)를 통과한 고압측의 냉매 배관(26)은, 스트레이너(32)의 일단에 접속되어 있다. 이 스트레이너(32)는 냉매 회로(20) 안을 순환하는 냉매 가스에 혼입된 먼지나 티끌, 절삭 쓰레기 등의 이물을 확보하여 여과하기 위한 것이며, 스트레이너(32)의 일단측에 형성된 개구부와 이 개구부로부터 스트레이너(32)의 타단측으로 향하여 가늘어지는 대략 원추 형상을 갖는 도시하지 않는 필터를 구비하여 구성되어 있다. 이 필터의 개구부는 스트레이너(32)의 일단에 접속된 냉매 배관(26)에 밀착된 상태로 장착되어 있다.
스트레이너(32)의 타단에 접속된 냉매 배관(28)은 캐필러리 튜브(14)를 거쳐서 상기 제2의 수용실(7)의 증발기(16)의 입구에 접속되어 있다.
상기 냉매 배관(26)에는 냉매 회로(20)의 고압측의 냉매 가스의 압력을 검출하기 위한 고압 스위치(34)가 설치되어 있고, 이것은 도시하지 않는 제어 장치에 접속되어 있다. 이 제어 장치는 가열 냉각 시스템(100)의 제어를 맡는 제어 장치이고, 이러한 고압 스위치(34) 등으로부터의 출력에 의거하여 컴프레서(10)나 팬(18) 및 팬(19)의 운전을 각각 제어하고 있다.
다음으로, 이상의 구성의 본 발명의 가열 냉각 시스템(100)의 동작을 이하에 설명한다. 도시하지 않는 제어 장치는 제1의 수용실(5)에 설치된 팬(18) 및 제2의 수용실(7)에 수용된 팬(7)의 운전을 개시하는 동시에, 컴프레서(10)의 구동 요소를 시동한다. 이것에 의해 냉매 도입관(22)으로부터 컴프레서(10)의 도시하지 않는 압축 요소의 실린더 안으로 저압의 냉매 가스가 흡입되어서 압축되어, 고온 고압의 냉매 가스로 되고, 냉매 토출관(24)으로부터 컴프레서(10)의 외부로 토출된다. 이 때, 냉매는 적절한 초임계 압력까지 압축되어 있고, 이 냉매 토출관(24)으로부터 토출된 냉매 가스는 제1의 수용실(5) 내에 설치된 가스 쿨러(12)에 유입된다.
여기서, 컴프레서(10)로 압축된 고온 고압의 냉매는 응축되지 않고, 초임계 상태로 운전된다. 그리고, 이러한 고온 고압의 냉매 가스는 가스 쿨러(12)에서 방열한다. 또한, 상기 팬(18)의 운전에 의하여, 가스 쿨러(12)에 있어서 고온 고압의 냉매의 방열에 의하여 가열되어 고온으로 된 공기는 제1의 수용실(5) 내에서 순환되며, 제1의 수용실(5) 및 이 제1의 수용실(5) 내에 수용된 피가열물을 가열한다.
또, 본 발명에서는 냉매로서 이산화탄소를 사용하고 있기 때문에, 상술한 바와 같이 가스 쿨러(12)에서 냉매가 응축되지 않으므로, 가스 쿨러(12)에서의 열교환 능력이 현저하게 높고, 제1의 수용실(5) 내의 공기를 충분히 고온으로 할 수 있다. 이것에 의해, 종래와 같이 전기 히터를 사용하는 일 없이, 제1의 수용실(5) 및 제1의 수용실(5) 내에 수용된 피가열물을 고온으로 가열할 수 있게 된다.
한편, 가스 쿨러(12)를 나온 냉매는, 다음에 내부 열교환기(30)를 통과한다. 그러면, 냉매는 증발기(16)로부터 나온 저압측의 냉매에 열을 빼앗겨서 더욱 냉각된다. 이 내부 열교환기(30)의 존재에 의해, 가스 쿨러(12)를 나와서 내부 열교환기(30)를 통과하는 냉매는, 저압측의 냉매에 열을 빼앗기므로, 그만큼 이 냉매의 과냉각도가 커진다. 그 때문에, 증발기(16)에 있어서 냉각 능력이 향상된다.
이러한 내부 열교환기(30)에서 냉각된 고압측의 냉매 가스는 스트레이너(32)를 거쳐서 캐필러리 튜브(14)에 이른다. 또한, 캐필러리 튜브(14)의 입구에서는 냉매 가스는 아직 초임계의 상태이다. 냉매는 캐필러리 튜브(14)에 있어서의 압력 저하에 의해, 기체/액체의 이상(二相) 혼합체로 되며, 그 상태에서 제2의 수용실(7)에 설치된 증발기(16) 안으로 유입된다. 그러면 냉매는 증발하며, 주위의 공기로부터 흡열함으로서 냉각 작용을 발휘한다. 또한, 증발기(16)에 있어서의 냉매의 증발에 의해 냉각된 공기는 팬(19)의 운전에 의하여, 제2의 수용실(7) 내에서 순환되며, 제2의 수용실(7) 및 이 제2의 수용실(7)에 수용된 피냉각물을 냉각한다.
그리고, 냉매는 증발기(16)로부터 유출되어, 냉매 도입관(22)에 들어가서 내부 열교환기(30)에 이른다. 그러면 전술한 고압측의 냉매로부터 열을 빼앗아서 가열 작용을 받는다. 여기서, 증발기(16)에서 증발하여 저온으로 되며, 증발기(16)를 나온 냉매는, 완전히 기체의 상태가 아니라 액체가 혼재한 상태로 되는 경우도 있으나, 내부 열교환기(30)를 통과시켜서 고압측의 고온 냉매와 열교환시키는 것으로 냉매가 가열된다. 이 시점에서, 냉매의 과열도가 확보되어, 완전히 기체로 된다.
이것에 의해, 증발기(16)로부터 나온 냉매를 확실하게 가스화시킬 수 있게 되므로, 저압측에 어큐뮬레이터 등을 설치하는 일 없이, 컴프레서(10)에 액냉매가 흡입되는 액백(liquid back)을 확실하게 방지하고, 컴프레서(10)가 액압축에 의해 손상을 받는 문제를 회피할 수 있게 된다. 따라서, 가열 냉각 시스템(100)의 신뢰성의 향상을 도모할 수 있게 된다.
또한, 내부 열교환기(30)에서 가열된 냉매는, 냉매 도입관(22)으로부터 컴프레서(10)의 압축 요소 안으로 흡입되는 사이클을 반복한다.
이와 같이, 냉매 회로(20)의 가스 쿨러(12)와 열교환한 공기를 팬(18)으로 제1의 수용실(5) 안으로 순환하는 것으로 제1의 수용실(5) 내에 수용된 피가열물을 가열할 수 있게 된다. 또, 이 냉매 회로(20) 내의 증발기(12)와 열교환한 공기를 팬(19)으로 제2의 수용실(7) 안으로 순환하는 것으로 제2의 수용실(7) 내에 수용된 피냉각물을 냉각할 수 있게 된다.
특히, 전술한 바와 같이 가열 특성이 양호한 이산화탄소를 냉매로서 사용하는 것으로, 종래 외부로 배기되던 가스 쿨러(12)와 열교환한 공기를 이용하여 제1의 수용실(5)을 가열할 수 있게 되므로, 전기 히터 등의 발열체나 특별한 가열 장치를 설치하는 일 없이, 제1의 수용실(5) 및 이 제1의 수용실(5)에 수용된 피가열물을 가열할 수 있게 된다. 이것에 의해, 가열 냉각 시스템(100)의 소비 전력을 현저하게 저감할 수 있게 된다.
<실시예2>
다음에, 도 2를 참조하여 본 발명의 가열 냉각 시스템의 다른 실시예에 대해 설명한다. 도 2는 이 경우의 가열 냉각 시스템(200)의 내부 구성도를 나타내고 있다. 또한, 도 2에 있어서 도 1과 동일한 부호가 붙여져 있는 것은 동일, 또는, 동일한 효과를 나타내는 것으로 한다.
도 2에 있어서, 40은 제1의 수용실(5)과 열교환하도록 설치된 덕트이고, 이 덕트(40)의 일단은 기계실(9)에 설치된 가스 쿨러(12)에서 개구되어 있다. 또, 덕트(40)의 타단은 저장실(1)의 위쪽으로 개구되어, 가열 냉각 시스템(200)의 외부와 연통하고 있다. 그리고, 팬(18)에 의해 가스 쿨러(12)와 열교환한 공기를 덕트(40) 안으로 송풍하는 구성으로 되어 있다.
한편, 제1의 수용실(5) 내에는, 이 제1의 수용실(5) 안을 가열하기 위한 전기 히터(45)와, 이 전기 히터(45)에 의해 가열된 공기를 제1의 수용실(5) 내에서 순환시키기 위한 팬(47)이 설치되어 있다.
다음에, 이 경우의 가열 냉각 시스템(200)의 동작을 설명한다. 도시하지 않는 제어 장치는 기계실(9)내에 설치된 팬(18), 제2의 수용실(7)에 설치된 팬(19) 및 제1의 수용실(5)내에 설치된 팬(47)의 운전을 개시하는 동시에, 컴프레서(10)의 구동 요소를 시동한다. 또, 제어 장치는 전기 히터(45)에의 전력 공급을 시작한다. 그리고, 상기 팬(47)에 의해, 전기 히터(45)로 가열된 공기가 제1의 수용실(5) 안을 순환하고, 제1의 수용실(5) 및 이 제1의 수용실(5) 내에 수용된 피가열물을 가열한다. 또, 상기 구동 요소의 시동에 의하여, 냉매 도입관(22)으로부터 컴프레서(10)의 도시하지 않는 압축 요소의 실린더 내에 저압의 냉매 가스가 흡입되어서 압축되고, 고온 고압의 냉매 가스로 되어 냉매 토출관(24)으로부터 컴프레서(10)의 외부로 토출된다. 이 때, 냉매는 적절한 초임계 압력까지 압축되어 있고, 이 냉매 토출관(24)으로부터 토출된 냉매 가스는 기계실(9) 내에 설치된 가스 쿨러(12)에 유입한다.
여기서, 컴프레서(10)로 압축된 고온 고압의 냉매는 응축되지 않고, 초임계 상태로 운전된다. 이러한 고온 고압의 냉매 가스는 가스 쿨러(12)에서 방열한다. 또한, 상기 팬(18)의 운전에 의하여, 가스 쿨러(12)에 있어서의 고온 고압의 냉매의 방열에 의해 가열되어 고온으로 된 공기는 덕트(40) 안으로 송풍된다. 이것에 의해, 덕트(40)의 내부가 가열된다. 이러한 덕트(40)는 제1의 수용실(5)과 열교환되도록 설치되어 있기 때문에, 이 덕트(40)의 복사열에 의해 제1의 수용실(5)이 가열된다. 이것에 의해, 제1의 수용실(5) 및 제1의 수용실(5) 내에 수용된 피가열물도 가열할 수 있게 된다.
따라서 제1의 수용실(5) 및 제1의 수용실(5) 내에 수용된 피가열물을 이 덕트(40)로부터의 복사열과, 전기 히터(45)로 가열되어 팬(47)으로 순환되는 공기의 양쪽에 의해 가열할 수 있게 된다. 이와 같이, 덕트(40)로부터의 복사열로 제1의 수용실(5)을 가열하는 것으로, 전기 히터(45)의 용량을 크게 하는 일 없이, 제1의 수용실(5)을 충분히 가열할 수 있게 되므로, 소비 전력의 저감을 도모할 수 있게 된다.
또한, 이산화탄소와 같은 고압측의 냉매 압력이 대단히 높아지는 냉매를 사용한 경우, 이러한 고압에 의해 냉매 회로(20)의 고압측의 냉매 배관이 파손될 우려가 있으나, 본 실시예에서는 가스 쿨러(12)를 기계실(9)에 설치하고, 이 가스 쿨러(12)와 열교환한 공기를 팬(18)에 의해 덕트(40) 안으로 송풍하고, 덕트(40)로부터의 복사열로 제1의 수용실(5)을 가열하는 것으로 했으므로, 만일, 냉매 회로(20)의 고압측의 배관이 손상을 입은 경우에도, 제1의 수용실(5) 안이 오염되는 문제를 방지할 수 있다. 이것에 의해, 고압측의 냉매 회로의 파손에 의한 피해를 최소한으로 억제할 수 있게 되며, 이산화탄소 냉매를 사용한 냉매 회로(20)를 구비한 가열 냉각 시스템(200)의 신뢰성의 개선을 도모할 수 있게 된다.
한편, 가스 쿨러(12)를 나온 냉매는, 다음에 내부 열교환기(30)를 통과한다. 그러면 냉매는 증발기(16)로부터 나온 저압측의 냉매에 열을 빼앗겨서 더욱 냉각되며, 스트레이너(32)를 거쳐서 캐필러리 튜브(14)에 이른다. 그리고, 캐필러리 튜브(14)에 있어서의 압력 저하로 냉매는 기체/액체의 이상 혼합체로 되며, 그 상태로 제2의 수용실(7)에 설치된 증발기(16) 안으로 유입된다. 그러면 냉매는 증발하며, 주위의 공기로부터 흡열함으로써 냉각 작용을 발휘한다. 또한, 증발기(16)에 있어서의 냉매의 증발에 의하여 냉각된 공기는 팬(19)의 운전에 의해, 제2의 수용실(7) 내에 순환되며, 제2의 수용실(7) 및 이 제2의 수용실(7)에 수용된 피냉각물을 냉각한다.
그리고, 냉매는 증발기(16)로부터 유출되고, 냉매 도입관(22)에 들어가서 전술한 바와 같이 내부 열교환기(30)를 통과하는 과정에서 고압측의 냉매로부터 열을 빼앗아서 가열 작용을 받은 후, 냉매 도입관(22)으로부터 컴프레서(10)의 압축 요소로 흡입되는 사이클을 반복한다.
<실시예3>
다음에, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 가열 냉각 시스템의 또 다른 하나의 실시예에 대하여 설명한다. 도 3 및 도 4는 이 경우의 가열 냉각 시스템(300)의 내부 구성도를 나타내고 있다. 또, 도 3 및 도 4에 있어서 도 1 또는 도 2와 동일한 부호가 붙여져 있는 것은 동일, 또는 동일한 효과를 나타내는 것으로 한다.
도 3 및 도 4에 있어서, 36은 가스 쿨러(12)와 열교환한 후의 공기의 온도를 검출하기 위한 검출 수단으로서의 온도 센서이고, 이 온도 센서(36)는 후술하는 제어 장치(110)에 접속되어 있다. 또, 37은 제1의 수용실(5) 내의 공기 온도를 검출하기 위한 온도 센서이고, 온도 센서(37)는 제어 장치(110)에 접속되어 있다. 또, 38은 제2의 수용실(7) 내의 공기 온도를 검출하기 위한 온도 센서이고, 이 온도 센서(38)도 상기 온도 센서(36) 및 온도 센서(37)와 동일하게 제어 장치(110)에 접속되어 있다.
한편, 덕트(40)의 일단의 개구 부근에는, 가열 냉각 시스템(300)의 외부와 연통된 연통 구멍(50)이 형성되어 있고, 이 연통 구멍(50)은 전환판(55)으로 개폐 가능하게 되어 있다. 이 전환판(55)은 팬(18)에 의해 가스 쿨러(12)와 열교환한 공기를 덕트(40) 안으로 송풍할지, 연통 구멍(50)으로부터 외부에 배출할지를 전환하기 위한 것이며, 이 전환판(55)의 전환은 제어 장치(110)로 제어되는 모터나 솔레노이드에 의해서 행해진다.
여기서, 제어 장치(110)는 가열 냉각 시스템(100)의 제어를 맡는 제어 장치이고, 제어 장치(110)의 입력에는 상기 고압 스위치(34), 온도 센서(36), 온도 센서(37), 온도 센서(38)가 접속되어 있다. 그리고, 이들 입력에 기초하여, 출력에 접속된 컴프레서(10)나 팬(18), 제2의 수용실(7)의 팬(19) 및 제1의 수용실(5)의 팬(47)이 제어된다. 또한, 제어 장치(110)는 온도 센서(36)로 검출되는 가스 쿨러(12)와 열교환한 후의 공기 온도와 온도 센서(37)로 검출되는 제1의 수용실(5) 내의 공기 온도에 의하여 상기 전환판(55)을 제어하고 있다.
즉, 온도 센서(37)로 검출되는 제1의 수용실(5) 내의 온도보다 온도 센서(36)로 검출되는 가스 쿨러(12)와 열교환한 후의 공기의 온도가 높은 경우, 제어 장치(110)는, 도 3에 나타내는 것처럼 덕트(40)를 개방하고, 연통 구멍(50)을 폐색하며, 팬(18)에 의해 가스 쿨러(12)와 열교환한 공기가 덕트(40) 내에로 흐르도록 한다. 한편, 온도 센서(37)로 검출되는 제1의 수용실(5) 내의 온도보다도 온도 센서(36)로 검출되는 가스 쿨러(12)와 열교환한 후의 공기의 온도가 낮은 경우, 제어 장치(110)는 가스 쿨러(12)에 의한 제1의 수용실(5) 내의 가열을 금지하는 것으로 하여, 도 4 에 나타내는 것처럼 연통 구멍(50)을 개방하고, 상기 전환판(55)에 의해 덕트(40)를 폐색하며, 가스 쿨러(12)로부터의 공기가 덕트(40) 내에 흐르지 않도록 한다.
다음에, 이상의 구성으로 이 경우의 가열 냉각 시스템(300)의 동작을 설명한다. 제어 장치(110)는 기계실(9)내에 설치된 팬(18), 제2의 수용실(7)에 설치된 팬(19) 및 제1의 수용실(5) 내에 설치된 팬(47)의 운전을 개시하는 동시에, 컴프레서(10)의 구동 요소를 시동한다. 또, 제어 장치(110)는 전기 히터(45)에의 전력 공급을 시작한다. 이것에 의해, 상기 실시예와 같이 팬(47)에 의해, 전기 히터(45)로 가열된 공기가 제1의 수용실(5) 안을 순환하며, 제1의 수용실(5) 및 이 제1의 수용실(5) 내에 수용된 피가열물을 가열한다.
또, 상기 구동 요소의 시동에 의하여, 냉매 도입관(22)으로부터 컴프레서(10)의 도시하지 않는 압축 요소의 실린더 내에 저압의 냉매 가스가 흡입되어서 압축되며, 고온 고압의 냉매 가스로 되어, 냉매 토출관(24)으로부터 컴프레서(10)의 외부로 토출된다. 이 때, 냉매는 적절한 초임계 압력까지 압축되어 있고, 이 냉매 토출관(24)으로부터 토출된 냉매 가스는 기계실(9) 내에 설치된 가스 쿨러(12)에 유입되어 방열한다.
여기서, 상술한 바와 같이 온도 센서(37)로 검출되는 제1의 수용실(5) 내의 온도보다 온도 센서(36)로 검출되는 가스 쿨러(12)와 열교환한 후의 공기의 온도가 높은 경우, 제어 장치(110)는 도 3에 나타내는 것처럼 덕트(40)를 개방하고, 연통 구멍(50)을 폐색한다.
이것에 의해, 가스 쿨러(12)에 있어서의 고온 고압의 냉매의 방열에 의하여 가열되어 고온으로 된 공기는 상기 팬(18)의 운전에 의해, 덕트(40) 안으로 송풍되어 덕트(40) 내부가 가열된다. 이러한 덕트(40)는 제1의 수용실(5)과 열교환되도록 설치되어 있기 때문에, 이 덕트(40)의 복사열에 의해 제1의 수용실(5)이 가열된다. 이것에 의해, 제1의 수용실(5) 내에 수용된 피가열물도 가열할 수 있게 된다.
따라서, 상기 실시예와 동일하게 제1의 수용실(5) 및 제1의 수용실(5) 내에 수용된 피가열물은 이 덕트(40)로부터의 복사열과, 전기 히터(45)로 가열되어 팬(47)으로 순환되는 공기의 양쪽에 의해 가열할 수 있게 된다. 이것에 의해, 제1의 수용실(5)의 가열 효율이 향상된다. 이와 같이, 덕트(40)로부터의 복사열로 제1의 수용실(5)을 가열하는 것으로, 전기 히터(45)의 용량을 크게 하는 일 없이, 제1의 수용실(5)을 충분히 가열할 수 있게 되므로, 소비 전력의 저감을 도모할 수 있게 된다.
다른 한편, 온도 센서(37)로 검출되는 제1의 수용실(5) 내의 온도보다도 온도 센서(36)로 검출되는 가스 쿨러(12)와 열교환한 후의 공기의 온도가 낮은 경우, 제어 장치(110)는 가스 쿨러(12)에 의한 제1의 수용실(5) 내의 가열을 금지하는 것으로 하여, 도 4 에 나타내는 것처럼 연통 구멍(50)을 개방하고, 상기 전환판(55)에 의해 덕트(40)를 폐색한다.
이것에 의해, 가스 쿨러(12)와 열교환한 공기는 덕트(40) 안으로 송풍되는 일 없이, 팬(18)에 의하여 연통 구멍(50)으로부터 가열 냉각 시스템(300)의 외부로 배출된다. 따라서, 제1의 수용실(5)이 이 제1의 수용실(5) 내의 온도보다 낮은 가스 쿨러(12)와 열교환한 공기로 냉각되는 문제를 미연에 회피할 수 있게 된다.
이와 같이, 온도 센서(37)로 검출되는 제1의 수용실(5) 내의 온도보다 온도 센서(37)로 검출되는 가스 쿨러(12)와 열교환한 후의 공기의 온도가 높은 경우에는, 전술한 바와 같이 제어 장치(110)에 의해 덕트(40) 안으로 가스 쿨러(12)와 열교환한 공기가 송풍되며, 제1의 수용실(5) 내에 설치된 전기 히터(45)와 이 덕트(40)로부터의 복사열에 의해 제1의 수용실(5)을 가열할 수 있게 된다. 이것에 의해, 제1의 수용실(5)의 가열 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 온도 센서(37)로 검출되는 제1의 수용실(5) 내의 온도보다도 온도 센서(37)로 검출되는 가스 쿨러(12)와 열교환한 후의 공기의 온도가 낮은 경우에는, 제어 장치(110)에 의해 덕트(40) 안으로 가스 쿨러(12)와 열교환한 공기가 송풍되지 않기 때문에, 제1의 수용실(5)이 냉각되는 문제를 미연에 회피할 수 있게 된다.
대체로, 가열 냉각 시스템(300)에 있어서의 제1의 수용실(5)의 가열 효율을 개선하면서, 소비 전력의 저감을 도모할 수 있게 된다.
다른 한편, 가스 쿨러(12)를 나온 냉매는, 다음에 내부 열교환기(30)를 통과한다. 그러면 냉매는 증발기(16)로부터 나온 저압측의 냉매에 열을 빼앗겨서 더욱 냉각되며, 스트레이너(32)를 거쳐서 캐필러리 튜브(14)에 이른다. 그리고, 캐필러리 튜브(14)에 있어서의 압력 저하로 냉매는 기체/액체의 이상 혼합체로 되며, 이 상태로 제2의 수용실(7)에 설치된 증발기(16) 안으로 유입된다. 그러면 냉매는 증발하며, 주위의 공기로부터 흡열함으로써 냉각 작용을 발휘한다. 또한, 증발기(16)에 있어서의 냉매의 증발에 의하여 냉각된 공기는 팬(19)의 운전에 의해 제2의 수용실(7) 안으로 순환되며, 제2의 수용실(7) 및 이 제2의 수용실(7)에 수용된 피냉각물을 냉각한다.
그리고, 냉매는 증발기(16)로부터 유출되어, 냉매 도입관(22)에 들어가서 전술한 바와 같이 내부 열교환기(30)를 통과하는 과정에서 고압측의 냉매로부터 열을 빼앗아서 가열 작용을 받은 후, 냉매 도입관(22)으로부터 컴프레서(10)의 압축 요소로 흡입되는 사이클을 반복한다.
청구항 1의 발명에 의하면, 가열 특성이 양호한 이산화탄소를 냉매로 하고, 가스 쿨러에 의하여 제1의 수용실내를 가열하는 동시에, 증발기에 의하여 제2의 수용실내를 냉각하므로, 제1의 수용실내를 충분히 가열할 수 있게 된다.
이것에 의해, 제1의 수용실을 전기 히터 등의 발열체를 사용한 경우에도, 이러한 발열체의 용량을 작게 할 수 있으므로, 소비 전력의 절감을 도모할 수 있게 된다.
청구항 2의 발명에 의하면, 가열 특성이 양호한 이산화탄소를 냉매로 하고, 가스 쿨러에 의해 제1의 수용실내를 가열하는 동시에, 증발기에 의하여 제2의 수용실내를 냉각하므로, 제1의 수용실내를 충분히 가열할 수 있게 된다.
이것에 의해, 제1의 수용실을 전기 히터 등의 발열체를 사용한 경우에도, 이러한 발열체의 용량을 작게 할 수 있으므로, 소비 전력의 절감을 도모할 수 있게 된다.
또, 가스 쿨러와 열교환한 공기를 덕트 안으로 송풍하여 가열하고, 이 덕트의 복사열에 의해서 제1의 수용실을 가열하는 것으로, 냉매 회로의 고압측의 배관이 파손된 경우에도 제1의 수용실이 오염되는 문제를 회피할 수 있게 된다. 이것에 의해, 가열 냉각 시스템의 신뢰성의 개선을 도모할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 가열 냉각 시스템의 내부 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예2의 가열 냉각 시스템의 내부 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예3의 가열 냉각 시스템의 내부 구성도.
도 4는 도 3의 가열 냉각 시스템의 덕트가 폐색되고, 연통 구멍이 개방된 내부 구성도.
도 5는 종래의 가열 냉각 시스템의 내부 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 저장실 3 : 단열벽
5 : 제1의 수용실 7 : 제2의 수용실
9 : 기계실 10 : 컴프레서
12 : 가스 쿨러 14 : 캐필러리 튜브
16 : 증발기 18, 19, 47 : 팬
20 : 냉매 회로 22 : 냉매 도입관
24 : 냉매 토출관 26, 28 : 냉매 배관
30 : 내부 열교환기 32 : 스트레이너
34 : 고압 스위치 36, 37, 38 : 온도 센서
40 : 덕트 45 : 전기 히터
50 : 연통 구멍 55 : 전환판
100, 200, 300 : 가열 냉각 시스템 110 : 제어 장치

Claims (2)

  1. 피가열물을 수용하는 제1의 수용실과 피냉각물을 수용하는 제2의 수용실을 구비한 가열 냉각 시스템으로서,
    컴프레서, 가스 쿨러, 감압 수단 및 증발기 등을 순차적으로 환상으로 배관 접속하여 이루어지며, 이산화탄소를 냉매로서 사용하는 냉매 회로를 구비하며,
    상기 가스 쿨러에 의하여 상기 제1의 수용실내를 가열하는 동시에, 상기 증발기에 의하여 상기 제2의 수용실내를 냉각하는 것을 특징으로 하는 가열 냉각 시스템.
  2. 피가열물을 수용하는 제1의 수용실과 피냉각물을 수용하는 제2의 수용실을 구비한 가열 냉각 시스템으로서,
    컴프레서, 가스 쿨러, 감압 수단 및 증발기 등을 순차적으로 환상으로 배관 접속하여 이루어지며, 이산화탄소를 냉매로서 사용하는 냉매 회로와,
    상기 제1의 수용실내와 열교환하도록 설치된 덕트와,
    상기 가스 쿨러와 열교환한 공기를 상기 덕트 안으로 송풍하기 위한 제1의 송풍 수단과,
    상기 증발기와 열교환한 공기를 상기 제2의 수용실 안으로 송풍하기 위한 제2의 송풍 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 가열 냉각 시스템.
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