KR20070018760A - 공조 시스템 - Google Patents

Abstract

외기 온도 등의 변화가 있는 경우에 있어서도, 냉각실의 소정의 온도와 습도를 얻을 때에 냉동기의 효율이 저하되지 않는 냉각 시스템을 제공하는 것.

제습기와 제1 공기가 도입되는 압축기와, 압축기에 의하여 압축된 제1 공기가 도입되는 열 교환기와, 열 교환기에 의하여 열 교환된 제1 공기가 도입되어 상기 압축기와 접속 기구로 접속된 팽창기를 구비하는 공조 시스템으로서, 열 교환기에 의하여 제1 공기와 열 교환된 제2 공기에 의하여, 제습기의 제습제의 습기가 저감되는 공조 시스템.

압축기, 열 교환기, 팽창기, 공조 시스템, 제습 동결 장치, 전환 밸브

Description

공조 시스템{AIR CONDITIONING SYSTEM}

본원 발명은 공기 조화·냉동·냉장 분야에 적용하는 공기를 작동 매체로 한 공기 사이클 냉동 장치에 관한 것으로, 특히 제습 장치가 부가된 냉각 장치에 관한 것이다.

종래의 일반적인 냉동 사이클은 프레온이나 암모니아 등의 냉매를 사용하여 구성되는 것이고, 이러한 냉매를 클로즈드 사이클에서 순환시키는 것이었다. 가장 널리 사용되고 있는 프레온계 냉매는 환경 파괴 물질이고, 냉동 사이클을 형성하기 위하여 15 내지 20kg/cm²의 고압이 필요하다. 따라서, 계 전체의 누설 방지나 내압에 중점을 둔 사양으로 냉동기나 히트 펌프 유닛이 구성되고, 이러한 사양으로 된 각양각색의 유형의 것이 실용화되어 있다.

　한편, 프레온과 같은 환경 파괴 물질인 냉매를 사용하지 않고, 공기 그 자체를 압축하여 냉각하고, 또한 단열 팽창시킴으로써 저온의 공기를 얻는 기술도 알려져 있다. 예를 들면, 그것을 위하여 압축기와 팽창기에 개선을 가한 것으로는 일본공개특허공보 평5-113258호, 일본공개특허공보 평6-213521호, 일본특허공고 소59-52343호 등에 제안된 것이 있고, 처리 공기 중의 수분의 분리에 개선을 가한 것 으로서 일본공개특허공보 평6-34212호, 일본공개특허공보 평5-223377호에 제안된 것이 있고, 장치의 제어에 관한 것으로는 일본공개특허공보 소63-315866호, 일본공개특허공보 평5-231732호, 일본공개특허공보 평5-223375호, 일본공개특허공보 평2-97850호 등에 제안된 것이 알려져 있고, 또한 열 회수에 관한 것으로는 일본공개특허공보 평6-207755호, 일본공개특허공보 평6-213521호 등에 제안된 것이 있다.

　본원 발명에 관한 분야의 장치는 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 공기를 압축하고, 이것을 외기(外氣)의 열원으로 냉각한 후, 재래의 플레이트형 열 교환기로 냉각실의 냉열을 회수하는 공기 사이클 냉동기를 구성하기 위하여, 압축기와 팽창기와 모터를 기어 등을 사이에 두고 연결하여 구동시키는 냉동 냉각 장치이다.

　또한, 문헌 2에 나타나 있는 바와 같이, 공기 사이클 냉동기에서 발생하는 고온의 배기 열을 제습 공조 장치의 제습 로터의 건조를 위한 재생 열 에너지에 사용하고, 공기 사이클 냉동기의 공조 온도 영역에서 재래의 증기 압축식 냉동기에 비하여 효율이 낮은 것을 극복하기 위하여 고안된 예도 존재한다. 고온의 배기 열을 회수하여 제습 공조 장치의 제습 로터의 열원으로서 이용하는 방법으로서 문헌 2에서는 팽창기에서 저온이 된 공기를 실내에 공급하는 공기 사이클 냉동기의 압축기 출구의 고온의 공기를 이용하여 실내로부터 되돌아오는 공기를 열 교환기로 가열하여 고온의 공기로 만들어, 제습 로터를 건조시키는데 이용하고 있다.

[특허 문헌 1]

일본공개특허공보 평9－210484호

[특허 문헌 2]

일본공개특허공보 평2000－257968호

　문헌 1에 개시된 발명에 있어서는 냉각실(부하)의 온도를 변경할 필요가 있을 때, 원동기의 회전수를 변경하여 기어 등으로 이것에 직접 연결되어 있는 원심식 공기압축기와 원심식 공기 팽창기의 회전수를 변경하여, 당해 압축기와 당해 팽창기의 압력비를 변경함으로써, 팽창기의 송풍 온도를 변화시켜 원하는 냉각실의 온도를 얻는다(문헌 1의 도 3을 참조). 이 때, 당해 압축기와 당해 팽창기는 원동기의 회전수에 의하여 정해지는 회전수로 회전하고, 그것에 상응하는 압력비에 의하여 공기류량이 정해진다. 그러나, 당해 압축기와 당해 팽창기는 본래 어느 소정의 회전수에 있어서, 최고 효율이 되는 압력비와 유량이 정해지기 때문에, 문헌 1과 같은 방식에 있어서는 원동기의 회전수에 따라서는 압축기와 팽창기의 어느 하나 또는 모두가 최적의 효율을 가지는 작동점으로 작동하지 않게 되고, 그 결과, 공기 사이클 냉동기의 성적 계수를 저하시키게 된다.

　문헌 1에 개시된 발명에 있어서는 외기 온도가 변화하면 물 대 공기 열 교환기로부터 공기 대 공기 열 교환기에 안내되는 공기의 온도가 변화하기 때문에, 팽창기 입구의 온도가 변화된다. 이로써, 팽창기에서 내보내는 공기의 온도가 변하기 때문에, 냉각의 대상이 되는 냉각실의 온도가 변화한다. 이것을 회피하기 위하여, 원동기의 회전수를 변경하고, 압축기와 팽창기의 압력비를 변화시킴으로써, 팽창기에서 내보내는 공기의 온도를 변화시켜 소망하는 방의 온도를 얻지만, 상술한 바와 같이, 결과적으로 공기 사이클 냉동기의 성적 계수를 저하시키게 된다.

　문헌 2에 개시된 발명에 있어서는 실내로부터의 되돌아오는 공기를 압축기 출구의 고온의 공기로 통상의 열 교환기를 사용하여 가열할 때에, 공조실의 부하 변동에 대응하기 위하여, 공기 사이클 냉동기의 모터에 공급하는 전력을 증감하여 압축기의 회전수를 변화시킴으로써, 압력비와 공기류량을 증감시켜 공조실의 온도를 일정하게 유지하는 제어를 하고 있다. 이 때, 공기류량의 증감에 의하여 실내로부터 돌아오는 공기도 증감하기 때문에, 열 교환으로 얻을 수 있는 팽창기 입구의 공기 온도와 제습 로터에 보내는 재생 공기 온도가 변화한다.

　팽창기 입구의 공기 온도가 변화하면 팽창기 출구의 공기 온도도 증감하고, 압축기의 회전의 증감에 따라, 이것에 직접 연결되고 있는 팽창기의 회전수도 변화하기 때문에, 팽창기 출구 온도도 변화한다. 따라서, 공조실에 공급하는 공기의 온도를 일정하게 할 수 없다. 재생 공기의 온도가 변화하면, 제습 로터에서의 제습량이 증감하기 때문에, 공조실에 공급하는 공기의 습도를 일정하게 할 수 없다고 하는 결점을 가진다.

　또한, 이 시스템은 제습 처리하는 공기를 모두 제습 로터에 안내하고 있기 때문에, 큰 제습 로터를 채용할 필요가 있고, 장치가 커져, 고비용이 되는 결점이 있을 뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 공조 부하 변동에 대한 습도 조정에 난점이 있다.

　또한 본 장치는 공조에만 이용되고 있어 냉동·냉장역 등, 보다 저온의 냉각에 제공할 수 없다.

　냉동 창고나 냉장 창고에서는 조업 중에 문을 개폐하기 때문에 창고 내 온도보다 높은 온도의 공기가 침입하여, 섭씨 0도보다 높은 온도의 냉장실에서는 결 로가 발생하고, 또한 0도 이하의 냉동 냉장 창고에서는 결빙이 발생한다. 이를 방지하기 위하여, 재래 기술에서는 열로 구동하는 데시칸트 공조기 등에서 창고 내 온도보다 높은 온도의 건조 공기를 실내에 보내는 방식을 채용하였다. 이 때문에, 건조 공기를 만들기 위하여 여분의 에너지를 필요로 하고, 또한 고온의 건조 공기의 현열 부하를 담당하기 위하여 냉동기의 능력을 높여야 하는 결점이 있었다.

본원 발명은 외기 온도 등의 변화가 있었을 경우에도, 냉각실의 소정의 온도와 습도를 얻을 때에 냉동기의 효율이 저하되지 않는 냉각 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본원 발명은 냉장 창고에 문이나 틈새로부터 습기를 포함한 외기가 들어갔을 경우에도, 실내에 결로가 생기거나 결빙되지 않는 냉각 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

　이러한 과제를 해결하고, 요구에 따른 냉각실 부하의 변동에 대응하여, 외기의 변동에 의하지 않고 소망하는 온도, 습도를 얻는 공기 사이클 냉동·공조장치를 얻기 위하여, 아래와 같은 수단을 취하였다.

　본원 발명에 있어서는 공기 사이클 냉동기의 압축기와 팽창기가 각각 자유롭게 회전할 수 있도록 하였다. 이것은 예를 들면, 공기 사이클 냉동기의 압축기와 팽창기를 구동하는 전동 모터를 발전기 모터로 하는 등에 의하여 실현 가능하다.

　또한, 본원 발명에 있어서는 팽창기에서 발생하는 동력을 받는 동시에, 압축기를 구동하는 모터를 이중구조로 함으로써, 팽창기의 축과 압축기의 축을 물리적으로 분리함으로써 실현 가능하다. 예를 들면, 팽창기의 축은 발전기부의 회전자가 되고, 압축기의 축은 모터부의 회전자가 된다. 또한, 발전기부와 모터부의 고정자를 일체화하고, 팽창기의 동력으로 발생하는 전력과 외부로부터 공급하는 전력을 모터부에 공급하는 발전기 모터를 장비할 수도 있다.

　이러한 수법에 의하여, 요구되는 냉각실 온도를 얻기 위하여, 외부로부터의 공급 전력에 의하지 않고, 압축기와 팽창기가 최적의 효율을 가지는 회전수로 회전함으로써, 각각 최적의 효율을 가지는 작동점에서 작동하고, 그 결과, 공기 사이클 냉동기의 성적 계수를 저하시키지 않게 된다.

　또한, 본원 발명에 있어서는 공기 사이클 냉동기의 냉열 회수 열 교환기와 배기 열 회수 열 교환기에 중간 열 매체를 매개시켜, 열 교환량을 제어하고 있다. 냉열 회수 열 교환기와 배기 열 회수 열 교환기/냉각 열 교환기에 중간 매체를 매개시킴으로써, 냉각 유체인 외기나 냉각실로부터 되돌아온 공기의 온도가 변동하더라도, 중간 매체의 유량을 변화시킴으로써, 전자의 열 교환기에서는 부하 변동에 의하여 유량과 온도가 변화하는 팽창기 입구의 공기 온도를 제어하고, 팽창기의 회전수에 관계없이 팽창기에서 내보내는 공기의 온도를 소망하는 값으로 하고, 공조실에 공급하는 공기 온도를 제어하고, 후자의 열 교환기에서는 외기 온도가 변화하여도 온도가 변화하는 압축기 출구의 고온의 공기를 냉각 또는 열 회수하고, 압축기의 회전수에 관계없이, 일정 온도의 공기를 냉열 회수 열 교환기에 보내어, 최적 온도의 공기를 팽창기에 보냄으로써, 최적 효율의 팽창기의 회전수를 얻어, 냉각실에 공급하는 공기 습도를 제어한다.

　본원 발명에 있어서는 공기 사이클 냉동기에 재생 온도를 제어하여 제습량을 제어할 수 있는 제습기(제습 로터)와 댐퍼의 개폐 제어에 의하여 제습량을 제어할 수 있는 제습기를 갖추고 냉각실의 습도를 제어한다. 매우 적합하게는 압축기의 상류에 제습 로터를 설치하고, 팽창기의 하류에 제습기를 설치한 공기 사이클 냉동기에서 압축기로부터 나오는 고온의 공기를 외기로 냉각하여 열 회수 또는 냉각하는 배기 열 회수 열 교환기/냉각 열 교환기에 중간 매체를 설치하고 중간 매체의 유량을 바꾸어 교환 열량을 변화시키고, 부하 변동이나 외기 온도의 변동에 의하여 유량과 온도가 변화하는 압축기 출구의 고온의 공기로부터 열 회수하고, 압축기의 회전수에 관계없이, 소망하는 제습 로터의 재생 공기 온도를 얻음으로써, 제습량을 제어하고, 냉각실에 공급하는 공기 습도를 제어하고, 또한, 팽창기의 출구 공기 온도가 영하가 되고 눈이나 얼음이 발생하였을 때에는 바이패스 기구가 있는 필터를 가진 제습기에 의하여 이들을 일부 제거하여, 소망하는 습도의 공기를 냉각실에 보냄으로써, 냉각실의 습도를 제어한다.

다만, 제습 로터가 당해 제습기가 배치되는 위치에 있어서 저온의 공기의 노점 이하의 수분을 흡수 가능한 경우, 당해 제습기의 설치는 불필요하다. 이와 같이 고성능의 제습 로터로서는 제올라이트를 이용한 다단 흡착 로터를 들 수 있다.

공기 압축 장치에 유입하여야 할 외기 또는 외기와 혼합하는 실내로부터 회수한 공기의 일부를 제습 로터를 바이패스하여 공기압축 장치의 상류에서 혼합시켜, 대형 제습 로터를 소형화하고, 장치의 크기와 비용 저감을 도모한다.

본원 발명에 있어서는 공기 사이클 냉동기에 재생 온도를 제어하여 제습량을 제어할 수 있는 제습 로터와 제습량을 제어할 수 있는 제습기를 설치하여 얻어진 건조 공기를 창고에 공급한다. 냉동·냉장 창고에 저온도의 공기를 도입하는 공기 사이클 냉동기에, 전술한 바와 같이 창고의 부하 변동에 견디기 위하여, 유량 제어된 중간 매체를 열 교환 매체로서도 가지는 냉열 회수 열 교환기를 장치하고, 압축기로 얻어지는 고온의 공기에 의하여 외기를 가열하는 유량 제어된 중간 매체를 열 교환 매체로서 가지는 배기 열 회수 열 교환기를 가지고, 가열된 공기를 제습 로터의 재생 열원에 이용하고, 얻어진 저습도의 공기를 외기의 침입에 의하여 결로를 일으키기 쉬운 고온의 냉동·냉장 창고에 보내 습도 부하를 담당시킨다. 또한 공기 사이클 냉동기로부터 불어 넣는 저온의 공기를 제습량을 제어할 수 있는 제습기에 통과시키고, 이것을 결빙하기 쉬운 낮은 온도의 냉동 냉장고에 보내, 빙결을 막는다.

보다 구체적으로는, 본원 발명은 제1 공기가 도입되는 압축기와, 압축기에 의하여 압축된 제1 공기가 도입되는 열 교환기와, 열 교환기에 의하여 열 교환된 제1 공기가 도입되고, 압축기와 접속 기구로 접속된 팽창기를 구비하는 공조 시스템으로서, 당해 공조 시스템 내에 제습기를 추가로 구비하고, 열 교환기에 의하여 제1 공기와 열 교환된 제2 공기에 의하여, 제습기의 제습제의 습기가 저감되는 것에 관한 것이다. 이 때, 제습기(제습 로터)의 설치 위치는 특별히 한정되지 않고, 압축기 도입 전, 압축기 도입 후 열 교환기 도입 전, 열 교환기 도입 후 팽창기 도입 전, 팽창기 도입 후의 어느 위치이어도 좋지만, 압축기 도입 전, 압축기 도입 후 열 교환기 도입 전, 열 교환기 도입 후 팽창기 도입 전이 매우 적합하다. 가장 적합하게는 제습기에 의하여 제습된 제1 공기가 압축기에 도입된다. 또한, 제습기(제습 로터)의 설치수도 한 부분에 한정되지 않고, 복수 부분에 설치하여도 된다.

본원 발명은 제1 공기가 도입되는 압축기와, 압축기에 의하여 압축된 제1 공기가 도입되는 열 교환기와, 열 교환기에 의하여 열 교환된 제1 공기가 도입되고, 압축기와 접속 기구로 접속된 팽창기를 구비하는 공조 시스템으로서, 당해 공조 시스템 내에 제습기를 추가로 구비하고, 제1 공기가 상기 압축기에 도입될 때까지, 제1 공기보다 저온의 공기를 혼합하는 것에 관한 것이다. 이 때, 매우 적합하게는 제습기에 의하여 제습된 제1 공기가 압축기에 도입된다.

본원 발명은 제1 공기가 도입되는 압축기와, 압축기에 의하여 압축된 제1 공기가 도입되는 열 교환기와, 열 교환기에 의하여 열 교환된 제1 공기가 도입되고, 압축기와 접속 기구에 접속된 팽창기를 구비하는 공조 시스템으로서, 당해 공조 시스템 내에 제습기를 추가로 구비하여, 열 교환기에 의하여 제1 공기와 열 교환된 제2 공기와 팽창기로부터 배출된 제1 공기 중 어느 하나를 공조의 대상이 되는 공간에 선택적으로 도입하기 위한 전환 밸브를 가지는 것에 관한 것이다. 이 때, 매우 적합하게는 제습기에 의하여 제습된 제1 공기가 압축기에 도입된다.

본원 발명은 제1 공기가 도입되는 제1 압축기와, 상기 제1 압축기에 의하여 압축된 상기 제1 공기가 도입되는 제1 열 교환기와, 상기 제1 열 교환기에 의하여 열 교환된 상기 제1 공기가 도입되고, 상기 제1 압축기와 접속 기구로 접속된 제1 팽창기를 구비하는 공조 시스템으로서, 제３ 공기가 도입되는 제2 압축기와, 상기 제2 압축기에 의하여 압축된 상기 제３ 공기가 도입되는 제2 열 교환기와, 상기 제2 열 교환기에 의하여 열 교환된 상기 제３ 공기가 도입되고, 상기 제2 압축기와 접속 기구로 접속된 제2 팽창기와, 상기 제1 팽창기로 팽창된 상기 제1 공기와 상기 제2 팽창기로 팽창된 상기 제３ 공기를 도입 가능하고, 상기 제1 공기와 상기 제３ 공기를 혼합한 결과, 당해 혼합 공기 중에 함유되는 수분을 응고 가능하게 구성된, 제1 및 제2 제습 동결 장치와, 상기 제1 및 제2 제습 동결 장치 중, 어느 한 편을 작동 가능하게 하기 위한 전환 밸브를 추가로 구비하는 공조 시스템이다. 이 때, 상기 공조 시스템에 있어서 발생한 열을 이용하여, 작동 상태에 있지 않은 제습 동결 장치 내에 응고된 수분을 융해시키는 것이 매우 적합하다. 또한, 상기 공조 시스템 내에 제습기를 추가로 구비하고, 상기 제1 열 교환기에 의하여 상기 제1 공기와 열 교환된 제2 공기에 의하여, 상기 제습기의 제습제의 습기가 저감되는 것이 매우 적합하다. 또한, 제습 동결 장치 내의 응고 수분을 융해시키는데 있어서는 공조 시스템 내에 발생한 열(매우 적합하게는 배기 열), 예를 들면, 상기 제1 열 교환기에 의하여 상기 제1 공기와 열 교환된 제2 공기의 열이나, 상기 제2 열 교환기에 의하여 상기 제３ 공기와 열 교환된 공기의 열을 이용한다. 또한, 이하의 최선의 형태에서는 냉열 회수 열 교환기로부터의 배기 열을 이용하고 있으나, 배기 열 회수 교환기로부터의 배기 열을 이용하여도 된다. 또한, 제습 동결 장치는 2개를 초과하는 수로 존재하여도 된다.

본원 발명의 상기 공조 시스템에 관한 이러한 접속 기구는 압축기와 팽창기에 공통된 고정자, 고정자에 삽입된 압축기에 걸리는 제1 축, 고정자에 삽입된 제1 축과 다른 회전 속도로 회전 가능한 팽창기에 걸리는 제2 축을 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 축의 회전에 의하여 고정자에 발생한 전력의 적어도 일부를 제1 축의 회전을 위하여 고정자에 공급할 수도 있다.

　또한, 본원의 기초 출원인 일본 특허출원 2003－409964의 내용은 모두 본 명세서에 포함되는 것이다.

도 1은 본원 발명에 의한 제1 실시 형태에 관한 제어 기능이 있는 공기 사이클 냉동·냉장 시스템도이다.

도 2는 본원 발명에 의한 제2 실시 형태에 관한 제습 기능이 있는 공기 사이클 공조 시스템(제습 냉방시)의 플로우도이다.

도 3은 본원 발명에 의한 제3 실시 형태에 관한 제습 기능이 있는 공기 사이클 공조 시스템(제습 냉방시)의 플로우도이다.

도 4는 본원 발명에 의한 제3 실시 형태의 변형예에 관한 제습 기능이 있는 공기 사이클 공조 시스템(가습 난방시)의 플로우시트이다.

도 5는 본원 발명의 제4의 실시 형태에 의한 제습 기능이 있는 공기 사이클 냉동·냉장 시스템의 플로우도이다.

도 6은 본원 발명에 의한 제4의 실시 형태의 변형예에 관한 제습 기능이 있는 공기 사이클 냉동·냉장 시스템의 플로우도이다.

도 7은 본원 발명에 의한 제5의 실시 형태에 관한 제습 기능이 있는 공기 사 이클 냉동·냉장 시스템의 플로우도이다.

도 8은 본원 발명에 의한 제5의 실시 형태에 관한 시스템을 냉동 시스템에 실장하였을 때의 모식도이다.

도 9는 본원 발명에 의한 제2 실시 형태의 변형예에 관한 제습 기능이 있는 공기 사이클 냉동·냉장 시스템의 플로우도이다.

도 10은 본원 발명에 의한 제6의 실시 형태에 관한 제습 기능이 있는 공기 사이클 냉동·냉장 시스템의 플로우도이다.

도 11은 본원 발명에 의한 제6의 실시 형태의 변형예에 관한 제습 기능이 있는 공기 사이클 냉동·냉장 시스템의 플로우도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

1　외기

2　제습 로터

2a　제습 로터 처리측

2b　제습 로터 재생측

3　고정자

4　팽창기

4a　팽창기 회전축

4b　팽창기 회전자　

5　발전기부

5a　발전 전력

6　압축기

6a　압축기 회전축

6b　압축기 회전자

7　모터부

7a　공급 전력

7b　조정 전력

8　발전기 모터

8a　전력 제어기

9　중간 열 매체

9a　중간 열 매체,

10　배기 열 회수 열 교환기

11　외기

12　온수기

13　냉열 회수 열 교환기

14　냉각실

915, 917 제습 동결 장치

919, 921, 923, 925, 937, 939 전환 밸브

도 1은 본원 발명에 관한 제1 실시 형태인 제어 기능이 있는 공기 사이클 냉동 공조 시스템의 플로우시트이다.

제습 로터(2)의 처리측(2a)에 도입되어 제습된 외기(1)는 압축기(6), 하나 이상의 열 교환기, 팽창기(4), 제습기(18)를 사이에 두고 냉각실(14)에 안내된다. 본 실시 형태에 있어서는 외기(11)를 배기 열 회수 교환기(10)에 통과시킬 수도 있다. 배기 열 회수 교환기(10)는 외기(11)에 의하여 그 열이 회수된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는 외기를 냉열 회수열 교환기(13)에 통과시킬 수도 있다. 냉열 회수열 교환기(13)는 냉각실(14)로부터 배출된 공기에 의하여 열 회수할 수도 있다.

본 실시 형태에 있어서, 압축기(6)와 팽창기(4)는 고정자(3)를 공통으로 하고, 팽창기(4)의 회전축(4a)을 회전자(4b)에 연결된 발전기부(5)와 압축기(6)의 회전축(6a)을 회전자(6b)에 연결된 모터부(7)로 구성된 기구에 의하여 접속되고 있다. 발전기부(5)에서 발생하는 발전 전력(5a)과 외부로부터의 공급 전력(7a)은 예를 들면, 동기 제어 등에 의하여 제어하는 전력 제어기(8a)로 조정되고, 구동 전력(조정 전력)(7b)으로서 발전기 모터 (8)를 회전시킨다. 발전기 모터(8)는 압축기(6)를 구동함으로써, 공기를 압축하고 이것을 고온 고압으로 한다.

배기 열 회수 열 교환기(10)는 유량을 변경할 수 있는 중간 매체(중간 열 매체)(9)를 열 매체로 하고 있다. 중간 매체(9)의 유량을 변경함으로써 교환 열량을 제어하면서, 배기 열 회수 교환기(10)에 공급되는 외기(11)가 요구된 온도로 가열한다. 가열된 고온의 외기는 제습 로터(2)의 재생측(2b)에 도입됨으로써, 제습 로터(2)를 건조시킨다. 또한, 그 배기는 온수기(21)에 보내져 온수(22)를 발생시킨다.

배기 열 회수 열 교환기(10)에서 냉각된 공기는 중간 매체(중간 열 매체) (12)의 유량을 변경함으로써 교환 열량을 제어할 수 있는 냉열 회수 열 교환기(13)에 안내되고 냉각실(14)로부터 되돌아오는 공기로 소망하는 온도로 냉각되어 팽창기(4)에 들어간다. 공기는 여기서 팽창되어 저온 저압이 되고, 바이패스 기구(16)를 가지는 필터(17)에 의하여 제습량을 제어할 수 있는 제습기(18)을 통과하여 냉각실(14)에 들어가고, 소정의 온도와 습도가 되어 열 부하와 습도 부하를 담당한다.

본 실시 형태에 의하면, 공기 사이클 냉동기의 압축기(6)의 회전축(6a)과 팽창기(4)의 회전축(4a)이 물리적으로 분단되어 있기 때문에, 각각 독립된 회전수에 의하여 회전 가능하다. 이 때문에, 요구되는 냉각실의 온도와 열 부하가 변화하여도, 압축기와 팽창기가 각각 가장 효율이 좋은 회전수로 운전할 수 있어 전력 절약이나 냉각 효율의 향상이 실현된다.

본 실시 형태에 의하면, 팽창기(4)와 압축기(6)의 회전수의 차분에 상당하지만 발전 전력(5a)으로서 외부 공급 전력(7a)과 함께 압축기를 구동하는 모터에 공급되므로, 압축기를 구동하는 전력량을 절약할 수 있고 팽창기(4)의 에너지의 재이용을 도모할 수 있다.

본 실시 형태에 의하면, 중간 열 매체(9, 12)의 유량이 조정 가능하고, 냉각실의 설정 온도의 변경이나 외기 온도의 변동에도 불구하고, 유연하게 조업 조건을 조정할 수 있어 소망하는 온도를 효율적으로 얻을 수 있다. 또한, 교환 열량을 가변으로 할 수 있으므로, 열 부하와 외기 온도가 변동되었을 때에도 냉각실의 온도 를 일정하게 하는 것이 용이해진다.

본 실시 형태에 의하면, 공기 사이클 냉동기의 냉열 회수 열 교환기와 배기 열 회수 열 교환기에 중간 열 매체를 매개시켜 열 교환량을 제어함으로써, 냉각실의 온도와 부하에 의하지 않고 최고 효율을 발휘하는 압축기와 팽창기의 회전수를 얻을 수 있다. 이들 중 하나 또는 조합에 의하여, 폭 넓은 냉각 온도에 대응할 수 있고 냉각실의 온도, 외기 온도, 열 부하 중 하나 이상의 요인이 어떻게 변동되더라도, 높은 효율을 유지할 수 있는 공기 사이클 냉동·냉장·공조 장치를 구축할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 변경예로서 제습 로터(2)로서 제올라이트를 이용한 다단 흡착 로터를 사용하고, 또한, 제습기(18)가 존재하지 않는 형태를 들 수 있다. 이 경우, 당해 로터가 극히 높은 흡수능력을 가지므로, 압축기(6)에 도입되는 공기 중에 포함되는 수분의 대부분이 흡착되고, 그 결과, 당해 공기 중에 포함되는 수분량은 팽창기(4)로부터 방출되는 저온의 공기에 있어서 노점 이하가 된다. 따라서, 당해 공기가 팽창기(4)로부터 방출되더라도, 당해 저온의 공기 중에 눈(雪)이 발생한다고 하는 문제가 없어지므로, 그 결과, 제습기(18)가 불필요하게 되는 것이다.

본 실시 형태의 몇 가지 특징은 단독이어도 효과를 발휘하고, 또한, 복합적이면 더욱 효과를 발휘하는 것이다.

도 2는 본원 발명이 적용된 제어 기능이 있는 공기 사이클 냉동 공조 시스템을 냉방 공조 장치로서 작동시킨, 본원 발명에 관한 제2 실시 형태의 플로우시트이다.

공조실(101)로부터 되돌아온 공기(102)를 배기 공기(103)로서 배출하는 동시에, 그 중의 일부 공기(104)를 도입 외기(108)와 혼합시킨다. 혼합된 공기(109)는 제습 로터(105)의 처리측(105a)에 보내져 제습된다. 제습된 공기(110)는 실시 형태 1과 동일한 기구의 발전기 모터(113)로 구동되는 팽창기(115)와 연동하여 구동되는 압축기(117)에 보내져 압축되어 고온 고압의 공기(118)가 된다. 이 공기는 바람직하게는 유량 제어 가능한 중간 매체(119)를 열 교환기 매체로 하는 배기 열 회수 열 교환기(120)에 보내져 여기에 도입된 외기(121)를 가열함으로써 온도가 저하된다. 또한, 바람직하게는 유량 제어 가능한 중간 열 매체(129)를 열 교환 매체로 하는 외기(122)로 냉각되는 냉각 열 교환기(123)에 보낼 수도 있다. 공기는 냉각되어 외기보다 약간 온도가 높은 공기(124)가 되어 팽창기(115)에 보내진다.

공기(124)는 높은 압력을 유지하고 있으나, 팽창기(115)를 통과함으로써 그 온도와 압력은 저하되고, 소망하는 온도와 습도로 제어된 공기(125)가 되어 공조실(101)에 공급된다.

배기 열 회수 열 교환기(120)에서 가열된 외기(121)는 고온의 공기(126)가 되고, 제습 로터(105)의 재생측(105b)에 보내져 제습 로터(105)를 건조시키고, 배기된다. 냉각 열 교환기(123)의 냉각을 위한 외기(122)는 고온이 되어 배기된다.

또한, 이 때에 적용되는 발전기 모터(113) 대신에, 다른 형태의 모터나 엔진을 적용하여도 된다. 이 때, 엔진을 이용하는 경우, 예를 들면, 배기 터빈과 압축기 및/또는 팽창기를 동일한 축으로 접속하도록 구성하면 좋다｛양쪽 모두를 같은 축으로 접속하였을 경우, 예를 들면, 도 9에 나타내는 바와 같이 다른 압축기를 설 치하고 어느 한 편만을 같은 축으로 접속하였을 경우, 예를 들면, 한편을 다른 회전 수단(예를 들면 모터)으로 회전시킨다｝.

본 실시 형태에 의하면, 배기 열 회수 열 교환기(120)에서 가열된 외기(126)를 제습 로터(105)의 건조를 위하여 이용하므로, 제습을 위한 에너지를 절약할 수 있다. 또한, 열 회수를 위한 열 교환기를 냉각 열 교환기와 배기 열 회수 열 교환기로 분리함으로써, 일부를 냉각 순환계의 공기와 독립된 외기로 냉각할 수 있다. 열 교환기에 유량 제어 가능한 중간 열 매체를 개재시킴으로써, 공조실에 온도와 습도가 변하지 않는 공기를 공급할 수 있다.

본 실시 형태에 의하면, 냉각실로부터 배출된 공기의 일부를 재차, 냉각하는 공기로서 되돌려 보내므로, 냉각실로부터 배출된 공기의 온도가 외기보다 낮기 때문에 적은 에너지로 냉각이 가능하고, 냉각 부하에 따라 되돌려보내는 양을 조정함으로써 최적 조건에서의 조업이 가능해진다.

이들 중 하나 또는 조합에 의하여, 부하 변동이나 외기 온도의 변동에 견디는 장점을 가지는 공기 사이클 공조 장치를 구축할 수 있다.

도 3은 본원 발명의 제3 실시 형태에 관한 제어 기능이 있는 공기 사이클 냉동 공조 시스템을 구비한 냉방 공조 장치이다. 본 실시 형태에 있어서는 제습 로터(105)에 바이패스 경로(106)를 구비한 것이 특징이다

도 2와 동일한 요소에 대하여는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다. 본 실시 형태에 있어서는 공조실(101)로부터 되돌아온 전체 공기(102)의 일부를 배기 공기(103)로서 배출하고, 나머지 공기를 되돌아온 공기(104)로서 그 일부를 제습 로터(105)의 바이패스 공기(106)로 하고, 나머지 되돌아온 공기(107)와 도입 외기(108)를 혼합시켜 제습 처리 공기(109)로서 제습 로터(105)의 처리측(105a)에 보내어 제습한다. 제습된 공기(110)는 온도가 상승하지만, 제습 로터 바이패스 공기(106)와 혼합되고 습도가 약간 상승하고, 온도가 저하된 혼합 공기(111)가 되어, 이미 제2 실시 형태에 있어서 설명된 압축기·열 교환기·팽창기를 거쳐, 공조실에 보내진다.

본 실시 형태에 의하면, 바이패스 공기(106)가 제습 후의 공기(110)에 도입되므로, 처리측(105a)에 보내지는 공기류량이 작아져, 시스템 중에서 큰 부품인 제습 로터(105)를 작게 할 수 있어 시스템의 소형화와 비용 절감을 도모할 수 있다. 또한, 바이패스 공기의 혼입에 의하여 압축기(117)에 안내되는 공기 온도가 저하되므로 압축기의 동력을 저감할 수 있어 냉동기에 있어서 에너지가 절약된다.

도 4는 본원 발명에 의한 제2 또는 제3의 실시 형태의 변형예이며, 이러한 실시 형태(도 2, 3)의 제습 기능이 있는 공기 사이클 공조 시스템을 가습 난방 시스템으로서 작동시키는 플로우시트이다. 본 변형예는 아래와 같은 점을 제외하고, 도 2 또는 도 3에 관한 제2 또는 제3 실시 형태의 시스템의 작동과 동일하다.

제2또는 제3 실시 형태는 대상이 되는 실의 온도를 저하시키는 동시에, 제습을 실시하는 제습 냉방 시스템인 것에 대하여, 본 변형예는 대상이 되는 실의 온도를 상승시키는 동시에, 가습을 실시하는 가습 난방 시스템이다. 이러한 상위를 실현하기 위하여, 본 변형예에 있어서는 제습 냉각된 팽창기 출구 공기(125)를 배기하고 이것을 이용하지 않는 대신에, 열 교환기(120)를 통하여 데워지고 제습 로터 (105)를 통하여 가습된 출구 공기(127)를 공조실(101)로 보내고, 가습 난방에 제공한다. 또한, 제습 로터(105)를 통하지 않는 출구 공기(126)를 공조실로 안내하여도 된다.

제3 실시 형태와 본 변형예를 통합하는 것도 가능하다. 이 경우, 팽창기(115)의 출구의 제습 냉각 공기(125)와 제습 로터(105)의 가습 난방된 출구 공기(127)를 선택적으로 냉각실(101)에 도입하는 전환 밸브(도시하지 않음)를 설치한다. 이러한 전환 밸브는 두 개의 입력 경로로부터 입력되는 공기 중 어느 하나를 선택하거나, 또는 적당한 비율로 혼합시키는 기능을 가지는 주지의 전환 밸브이어도 된다. 또한, 밸브에 의하여 변환 대상이 되는 공기로서 제습 로터(105)를 통하지 않는 출구 공기(126)을 이용하여도 된다.

도 5는 본원 발명에 관한 제4의 실시 형태에 의한 제습 기능이 있는 공기 사이클 공조 냉동 장치를 냉동 냉장 장치로서 작동시켰을 때의 플로우시트이다.

냉동·냉장 창고(501)로부터의 되돌아온 공기(502)가 유량 제어 가능한 중간 열 매체(503)를 열 교환 매체로 하는 냉열 회수 열 교환기(504)에 보내져 온도가 상승된 공기(505)가 된다. 공기(505)는 본원 발명의 실시 형태 1에 관한 발전기 모터나 통상의 모터, 엔진(506) 등으로 구동되는 팽창기(509)와 축(510)에 연동하여 구동되는 압축기(511)에 보내져 더욱 압축되고, 고온·고압력의 공기(512)가 된다. 이 공기는 유량 제어 가능한 중간 매체(513)를 열 교환기 매체로 하는 배기 열 회수 열 교환기(514)에 보내져 외기(515)를 가열함으로써 자신의 온도를 저하시킨다. 또한, 바람직하게는 유량 제어 가능한 중간 열 매체(503)를 열 교환 매체로 하는 되돌아온 공기(502)로 냉각되는 냉열 회수 열 교환기(504)에 보내져 냉각된다. 공기는 냉동 창고(501) 내의 온도보다 약간 온도가 높은 공기(516)가 되어, 팽창기(509)에 보내진다. 공기(516)는 높은 압력을 유지하고 있고 팽창기(509)를 구동하고 온도와 압력이 저하된다. 그 후, 공기는 바람직하게는 제습량을 제어하는 제습기(507)을 통과하고, 냉동 창고(501)에 공급되고 냉동에 사용된다.

배기 열 회수 열 교환기(514)에서 가열된 외기(515)는 고온의 공기(518)가 되고, 제습 로터(519)의 재생측(519b)에 보내져 제습 로터(519)를 건조시켜 배기된다. 냉각 열 교환기(504)에서 가열된 되돌아온 공기(502)는 고온의 공기가 되어 압축기(511)에 되돌려 보내진다.

냉동 창고에 인접하는 냉동 창고보다 온도가 높은 전실(520)에는 냉동 창고(501)로부터의 냉기(521)가 급기(給氣) 팬(522)에 의하여 공급된다. 이것에 의하여, 열 부하(단위시간당 냉각하여야 할 열량(예를 들면, 1 시간당 3000킬로칼로리의 값)을 가리킨다)을 흡수하고 환기(523)가 되어 환기 팬(524)으로 냉동 창고(1)에 되돌려 보내진다. 전실(520)로부터 되돌아온 공기(525)의 대부분은 제습 로터 처리 공기측(519a)에 도입되어 제습된다. 그 결과, 저습도의 공기(526)가 되지만, 이 공기는 유량 제어 가능한 중간 열 매체(527)를 열 교환 매체로 하고, 외기(528)로 냉각되는 냉각 열 교환기(529)에 도입되어, 외기 온도보다 약간 높은 온도로 전실(520)에 안내된다. 이것에 의하여, 이 공기는 냉기(521)로 냉각되는 동시에 습기 부하(단위시간당 제습하여야 할 습기량)를 담당한다.

본 실시 형태에 의하면, 습도가 낮은 공기가 전실(520)에 들어가므로, 외부 로부터 습기가 침입하거나 조업하는 사람의 발한에 의하여 습기가 발생하여도, 실내 습도의 상승을 억제하고 실내 습도를 언제나 일정하게 유지할 수 있다. 그 결과, 실내 결로를 막을 수 있다.

본 실시 형태에 의하면, 배기 열 회수 열 교환기의 냉각을 냉각 순환계의 공기와 독립된 외기로 냉각할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 의하면, 냉열 회수 열 교환기와 배기 열 회수 열 교환기에 유량 제어 가능한 중간 열 매체를 열 교환 매체로서 개재시킨다. 이것에 의하여, 온도가 변하지 않는 공기를 냉동·냉장실에 보내고, 습도가 변하지 않는 공기를 냉동·냉장실의 전실 등에 공급하여, 부하 변동이나 외기 온도의 변동에 유연하게 대응 가능한 공기 사이클 냉동·냉장장치를 구축할 수 있다.

본 실시 형태에 의하여 결로나 결빙이 생기지 않는 습도나, 짐의 종류에 따라 적정한 습도를 얻을 수 있다. 본 실시 형태에 의하면, 배기 열 회수의 열로 제습 로터(519)를 건조시키므로, 효율적으로 적정한 습도를 얻을 수 있다.

도 6에 제4의 실시 형태의 변형예를 나타낸다. 이 실시 형태에 있어서는 냉각 열 교환기(525)를 회전식 현열 로터(530)로 바꾼 것이 특징이다. 저습도의 공기(525)는 현열 로터(530)의 고온측(530a)에 보내고 외기(528)를 현열 로터(530)의 저온측(530b)에 보내 열 교환시킨다.

일반적으로 현열 로터는 냉각 열 교환기보다 효율이 좋기 때문에, 본 변형예에 의하면, 피 냉각 공기의 온도를 보다 저하시킬 수 있다.

도 7은 본원 발명에 관한 제5의 실시 형태에 의한 냉각 시스템이다. 본 실시 형태에 있어서는 제1 실시 형태(도 1 참조)에 관한 시스템을 냉동 냉장 창고에 이용하는 동시에, 배기 열 회수 열 교환기(710)와 냉열 회수 열 교환기(713)의 중간 매체로서 고온측에서 증발하여 저온측에서 응축되는 매체를 가지는 히트 파이프(719, 720)를 채용하였다. 이것에 의하여, 시스템을 간소화하고, 장치의 저가격화나 소형화를 실현할 수 있다. 또한, 도면 중, 도면부호 702는 압축기, 704는 팽창기, 708으로 발전기 모터, 711은 외기·냉각수·급수, 714는 냉동 창고, 718은 제습기를 나타낸다.

도 8은 본 실시 형태를 도 7의 냉각 시스템을 냉동 냉장 컨테이너에 응용하였을 때의 모식도를 나타낸다. 본 실시 형태는 예를 들면, 도 8(왼쪽 도면)과 같은 배치로 컨테이너 내에 배치된다. 도8의 오른쪽 도면은 컨테이너의 단면도이다. 저온의 송풍 공기가 냉동 냉장 컨테이너의 내면에 준비된 냉기 송풍 통로(820)에 불어넣어지고, 냉기를 직접 창고 내에 불어넣지 않아, 냉열을 일단 냉열 복사판(821)에 열을 전하여, 차가워진 냉열 복사판(821)으로부터 창고 내의 냉동 냉장 짐(822)에 전해지는 것을 특색으로 하고 있다. 또한, 도중, 도면부호 804, 806 및 808은 발전기 모터 구동 공기압축·팽창기 유닛, 810은 히트 파이프 공기 냉각기, 813은 히트 파이프 냉열 회수 열 교환기를 나타낸다.

본 실시 형태에 의하면, 냉기가 직접 냉동 냉장 짐에 직접 닿지 않기 때문에, 짐이 균일하게 냉각될 수 있다.

도 9는 본원 발명의 제2 실시 형태(도 2 참조)의 시스템의 변형예이다. 이 시스템에 있어서는 제2 실시 형태와 같이 냉각의 대상이 되는 공기를 직접 압축기 (117)로 도입되는 것이 아니라, 공기를 일단 부스터(114)로 예비 압축을 하고 나서 압축기(117)로 안내하는 점이 특징이다. 즉, 이 변형예는 부스터(114)와 압축기(117)로 이루어지는 2단 공기압축 기구(112)로 2단 압축한다. 부스터(114)는 통상의 모터나 엔진(113)으로 구동되고, 후자는 팽창기(115)에 의하여 구동된다.

이러한 2단 공기 압축 기구는 제3 내지 제6 실시 형태에 있어서도 적용하는 것이 가능하다.

본 변형예와 같은 2단 공기 압축을 실시함으로써, 압축기(117)와 팽창기(115)를 직접 연결하여 기구를 간략화할 수 있다. 이 경우, 압축기(117)는 팽창기(115)와 같은 회전수로 회전하므로, 팽창기를 최적의 회전수로 작동시켰을 때에도 반드시 최적의 효율을 얻을 수 있는 것은 아니지만, 부스터(114)는 압축기(117)와 다른 회전수로 회전하기 때문에, 최적의 효율로 회전할 수 있다. 그 결과, 2단 공기 압축 기구(112)는 전체적으로는 적정한 효율을 얻을 수 있다.

다음으로, 도 10을 참조하면서, 본원 발명에 관한 제6 실시 형태에 의한 냉각 시스템을 상세하게 설명한다. 통상, 식품을 급속 동결시킬 때 냉풍을 불어넣는데, 이 때, 동결 대상이 유지분을 함유하고 있으면, 냉풍에 미립 유지가 섞이게 된다. 그리고, 그 냉풍을 냉각 시스템 내에 되돌려보내면, 팬이나 배관 등에 유지 성분이 부착되고, 곰팡이나 균류가 발생하는 원인이 된다. 본 냉각 시스템은 동결고 중의 냉각 공기를 시스템 내에 되돌려보내지 않아도, 극저온의 건조 공기를 얻는 것이 가능하게 구성되어 있다. 이 때, 도중, 도면부호 901 및 941은 외기, 903은 제습 로터, 905 및 927은 압축기, 907 및 929는 실시 형태 1과 동일한 기구의 발전 기 모터, 909 및 931은 팽창기, 911은 배기 열 회수 열 교환기, 913은 냉열 회수 열 교환기, 915 및 917은 제습 동결 장치, 919, 921, 923 및 925는 전환 밸브, 933은 열 교환기, 935는 동결고를 나타낸다. 또한, 동결고 중의 냉각 공기를 시스템 내에 되돌려보내지 않은 점과 이하에서 상술하는 특징점을 제외하고, 다른 구성요소(예를 들면 제습 로터, 압축기, 열 교환기, 팽창기 등)는 전술한 다른 실시 형태와 다르지 않기 때문에 이에 대한 설명을 생략한다.

　먼저, 본 시스템의 제1 특징은 팽창기(909)로부터 나온 저온의 공기를 추가로 극저온까지 냉각 가능한 제습 동결 장치(915 및 917)를 설치한 점에 있다. 이 때, 당해 제습 동결 장치(915 및 917)는 공기 사이클 냉동기(사이클 X) 내를 순환하고 있는 극저온의 공기｛예를 들면 -80℃ (팽창기(931)를 나온 후의 온도)｝를 도입하는 것을 통하여, 팽창기(909)로부터 나온 저온의 공기｛예를 들면, 0℃, 3.5g(물)/kg(공기)｝를 열 교환에 의하여 냉각하는 구성을 채택하고 있다. 이 때, 저온의 공기가 초저온으로 냉각되는 과정에서, 저온의 공기 내에 포함되는 수분 중, 노점을 넘는 수분은 눈으로서 당해 제습 동결 장치(915 및 917) 내에 축적된다. 이와 같이 하여, 당해 제습 동결 장치(915 및 917)로부터 배출되는 초저온의 공기(예를 들면 -70℃)는 당해 온도에서의 노점 이하의 수분｛예를 들면 -70℃에서는 0.003 g(물)/kg(공기)｝밖에 함유하지 않는 건조 공기가 된다.

　또한, 본 시스템의 제2 특징은 상기한 바와 같이, 도면부호 915 및 917과 같은 복수(예를 들면 2개)의 제습 동결 장치를 가지고, 이들이 전환 가능하다는 점이다. 상기 제1 특징에서 설명한 바와 같이, 제습 동결 장치 내에서 공기를 극저온 까지 냉각함으로써, 노점을 넘는 수분을 당해 제습 동결 장치 내에서 동결시키는 원리를 채용하고 있기 때문에, 계속 작동시키면 당해 제습 동결 장치 내에 눈이나 결빙이 축적되는 결과, 경로가 폐쇄되어 작동 불능 상태에 빠진다. 이러한 상태가 되어도 계속 작동 가능하게 하기 위하여, 본 시스템에 있어서는 제습 동결 장치를 복수 설치하고(제습 동결 장치(915 및 917)), 일방의 제습 동결 장치를 작동시킨 결과, 당해 제습 동결 장치 내에 얼음이 축적되었을 경우, 다른 한쪽의 얼음이 축적되어 있지 않은 제습 동결 장치로 냉각 라인을 전환 가능하게 구성하고 있다. 구체적으로는 당해 전환은 전환 밸브(919, 921, 923 및 925)의 조작에 의하여 이루어지고, 이러한 밸브의 전환에 의하여, 팽창기(931)로부터의 극저온의 공기가 제습 동결 장치(915 및 917)의 어느 한 쪽에 도입된다.

　다음으로, 도 11은 제6의 실시 형태의 변경예를 나타낸 것이다. 한쪽의 제습 동결 장치가 작동 상태에 있는 동안, 다른 한쪽의 제습 동결 장치는 다음 사용에 대비하여 내부의 얼음을 융해시킬 필요가 있고, 본 변경예는 냉각 시스템 내의 열 교환기로부터의 배기 열을 이용하여 해빙시키도록 구성되어 있다. 이러한 구성을 취함으로써, 보다 단시간에 제습 동결 장치 내의 얼음이 융해되므로 전환 가능 상태가 됨과 동시에, 제습 동결 장치의 크기를 줄이는 것으로도 연결된다. 또한 압축기(905)에서 압축된 공기가 열 교환기 (913) 중에서 제습 동결 장치 내의 초저온의 공기와 열 교환되므로, 팽창기(909) 도입 전의 공기를 매우 저온화하는 것이 가능해진다.

이 때, 도중, 도면부호 937 및 939가 전환 밸브이다. 당해 밸브를 변환함으 로써, 냉열 회수 열 교환기(913)에서 열 교환된 공기가 제습 동결 장치(915 및 917)중, 작동 상태에 있지 않은 제습 동결 장치에 안내된다.

또한, 도 10 및 도 11에 관한 형태에서는 압축기(제2 압축기)(927)에 도입되는 공기(제３ 공기)는 제습 동결 장치(915 및 917)의 되돌아오는 공기로 하였지만, 예를 들면, 당해 공기를 외부 공기로 하여도 좋다. 이 경우, 압축기-열 교환기-팽창기로 이루어지는 유닛을 복수개 (예를 들면 5개) 조합함으로써, 극저온의 공기를 얻는 것이 가능해진다(통상, 1 유닛당, 25 내지 30℃ 정도 내릴 수 있다). 또한, 도 10 및 도 11에 관한 형태에서는 실시 형태 1과 같은 기구의 발전기 모터(907 및 929)를 채용하였지만, 이러한 한쪽 또는 양쪽 모두를, 도 9의 2단 압축기구 (부스터(114)와 압축기(117) 등)로 치환하여도 된다.

본 명세서에 있어서는 몇 가지 실시 형태를 기초로, 공조 시스템에 적용되어야할 것에 대하여 설명하였다. 이러한 실시 형태의 특징을 적절하게 조합함으로써 복수의 이점을 가진 공조 시스템을 얻을 수 있고, 이러한 공조 시스템은 본원 발명의 사정 범위이다. 또한, 본 명세서에 있어서는 설명의 편의상, 각 실시 형태에 있어서의 효과를 설명하였지만, 이 효과를 구비하지 않는 것이어도 본원 발명에 해당하는 것은 말할 필요도 없다.

Claims (19)

1. 제1 공기가 도입되는 압축기와, 상기 압축기에 의하여 압축된 상기 제1 공기가 도입되는 열 교환기와, 상기 열 교환기에 의하여 열 교환된 상기 제1 공기가 도입되어 상기 압축기와 접속 기구로 접속된 팽창기를 구비하는 공조 시스템으로서, 상기 공조 시스템 내에 제습기를 추가로 구비하고, 상기 열 교환기에 의하여 상기 제1 공기와 열 교환된 제2 공기에 의하여, 상기 제습기의 제습제의 습기가 저감되는 공조 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제습기에 의하여 제습된 상기 제1 공기가 압축기에 도입되는 공조 시스템.
3. 　제1 공기가 도입되는 압축기와, 상기 압축기에 의하여 압축된 상기 제1 공기가 도입되는 열 교환기와, 상기 열 교환기에 의하여 열 교환된 상기 제1 공기가 도입되어 상기 압축기와 접속 기구로 접속된 팽창기를 구비하는 공조 시스템으로서, 상기 공조 시스템 내에 제습기를 추가로 구비하고, 상기 제1 공기가 상기 압축기에 도입될 때까지, 상기 제1 공기보다 저온의 공기를 혼합하는 공조 시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제습기에 의하여 제습된 상기 제1 공기가 압축기에 도입되는 공조 시스템.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 저온의 공기는 상기 공조 시스템이 공조하는 대상이 되는 공간으로부터 도입된 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
6. 제1 공기가 도입되는 압축기와, 상기 압축기에 의하여 압축된 상기 제1 공기가 도입되는 열 교환기와, 상기 열 교환기에 의하여 열 교환된 상기 제1 공기가 도입되어 상기 압축기와 접속 기구로 접속된 팽창기를 구비하는 공조 시스템으로서, 상기 공조 시스템 내에 제습기를 추가로 구비하고, 상기 열 교환기에 의하여 상기 제1 공기와 열 교환된 제2 공기와, 상기 팽창기로부터 배출된 상기 제1 공기 중 어느 하나를 공조의 대상이 되는 공간에 선택적으로 도입하기 위한 전환 밸브를 가지는 공조 시스템.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제습기에 의하여 제습된 상기 제1 공기가 압축기에 도입되는 공조 시스템.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,　

   상기 제2 공기는 상기 제습기에 도입되어 제습제의 습기을 저감한 후의 공기인 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
9. 　제1 공기가 도입되는 제1 압축기와, 상기 제1 압축기에 의하여 압축된 상기 제1 공기가 도입되는 제1 열 교환기와, 상기 제1 열 교환기에 의하여 열 교환된 상기 제1 공기가 도입되어 상기 제1 압축기와 접속 기구로 접속된 제1 팽창기를 구비하는 공조 시스템으로서, 제３ 공기가 도입되는 제2 압축기와 상기 제2 압축기에 의하여 압축된 상기 제３ 공기가 도입되는 제2 열 교환기와, 상기 제2 열 교환기에 의하여 열 교환된 상기 제３ 공기가 도입되어 상기 제2 압축기와 접속 기구로 접속된 제2 팽창기와, 상기 제1 팽창기로 팽창된 상기 제1 공기와 상기 제2 팽창기로 팽창된 상기 제３ 공기를 도입 가능하고, 상기 제1 공기와 상기 제３ 공기를 혼합한 결과, 당해 혼합 공기 중에 함유되는 수분을 응고 가능하게 구성된, 제1 및 제2 제습 동결 장치와, 상기 제1 및 제2 제습 동결 장치 중, 어느 한 쪽을 작동 가능하게 하기 위한 전환 밸브를 추가로 구비하는 공조 시스템.
10. 제9항에 있어서,

    상기 공조 시스템에 있어서 발생한 열을 이용하여, 작동 상태에 있지 않은 제습 동결 장치 내에 응고된 수분을 융해하는 공조 시스템.
11. 제10항에 있어서,

    상기 열이 상기 제1 열 교환기에 의하여 상기 제1 공기와 열 교환된 제2 공기의 열이거나, 상기 제2 열 교환기에 의하여 상기 제３ 공기와 열 교환된 공기의 열인 공조 시스템.
12. 　제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 공조 시스템 내에 제습기를 추가로 구비하고, 상기 제1 열 교환기에 의하여 상기 제1 공기와 열 교환된 제2 공기에 의하여, 상기 제습기의 제습제의 습기가 저감되는 공조 시스템.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제습기에 의하여 제습된 상기 제1 공기가 압축기에 도입되는 공조 시스템.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,　

    상기 접속 기구가 상기 압축기와 상기 팽창기에 공통된 고정자와, 상기 고정자에 삽입된 상기 압축기에 걸리는 제1 축과 상기 고정자에 삽입된 상기 제1 축과 다른 회전 속도로 회전 가능한 상기 팽창기에 걸리는 제2 축을 구비하는 공조 시스템.
15. 제14항에 있어서,

    상기 제2 축의 회전에 의하여 상기 고정자에 발생한 전력의 적어도 일부를 상기 제1 축의 회전을 위하여 상기 고정자에 공급하는 공조 시스템.
16. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,　

    적어도 두 개의 상기 압축기를 구비하고, 하나의 상기 압축기는 상기 팽창기와 동일한 회전수로 회전하도록 상기 접속 기구가 구성되어 있는 공조 시스템.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,　

    상기 열 교환기는 유량 제어가 가능한 중간 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
18. 제1 공기가 도입되는 압축기와, 상기 압축기에 의하여 압축된 상기 제1 공기가 도입되는 열 교환기와, 상기 열 교환기에 의하여 열 교환된 상기 제1 공기가 도입되어 상기 압축기와 접속 기구로 접속된 팽창기를 구비하는 공조 기구를 구비하는 공조 시스템으로서, 상기 공조 시스템 내에 제습기를 추가로 구비하고, 상기 공조 시스템이 적용되는 공조실 가운데, 적어도 온도 또는 습도가 다른 서로 공기가 교환되는 적어도 두 개의 구획의 적어도 하나의 구획에 대하여, 제습된 공기를 공급하는 수단을 구비하는 공조 시스템.
19. 제18항에 있어서,

    상기 제습기에 의하여 제습된 상기 제1 공기가 압축기에 도입되는 공조 시스템.

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