KR20090019004A - 공기 조화 시스템 - Google Patents

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토시유키 쿠리하라
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

냉매를 임계 압력 이상이 될 때까지 압축하여 행하는 냉동 사이클을 이용하여 실내의 냉방과 난방을 전환하여 행하는 것이 가능한 공기 조화 시스템에 있어서, 냉매 연락관의 두께가 증가하는 것을 억제한다. 공기 조화 시스템(1)은, 압축기(21)와, 냉매를 가열 또는 냉각하는 제1 열원 측 열교환기(22)와, 냉매와 열 반송 매체를 열교환시키는 제2 열원 측 열교환기(23)와, 제1 열원 측 열교환기(22)에서 냉각된 냉매에 의하여 실내의 냉방을 행하는 제1 이용 측 열교환기(41)와, 제2 열원 측 열교환기(23)에서 열교환된 열 반송 매체에 의하여 실내의 난방을 행하는 제2 이용 측 열교환기(51)와, 접속 기구(24)를 구비한다. 접속 기구(24)는 압축기(21), 제1 열원 측 열교환기(22), 제1 이용 측 열교환기(41), 압축기(21)의 순으로 냉매를 순환시키는 제1 접속 상태와, 압축기(21), 제2 열원 측 열교환기(23), 제1 열원 측 열교환기(22), 압축기(21)의 순으로 냉매를 순환시키는 제2 접속 상태를 전환할 수 있다.
Figure P1020097000188
공기 조화 장치, 접속 기구, 열교환기, 열 반송 매체, 냉매 연락관

Description

공기 조화 시스템{AIR CONDITIONING SYSTEM}
본 발명은, 공기 조화 시스템, 특히, 냉매를 임계 압력 이상이 될 때까지 압축하여 행하는 냉동 사이클을 이용하여 실내의 냉방과 난방을 전환하여 행하는 것이 가능한 공기 조화 시스템에 관한 것이다.
종래부터, 실내의 냉방과 난방을 전환하여 행하는 것이 가능한 공기 조화 장치가 있다. 이와 같은 공기 조화 장치로서 압축기와 사방 전환 밸브와 열원 측 열교환기를 가지는 열원 유닛과, 팽창 밸브와 이용 측 열교환기를 가지는 이용 유닛이, 2개의 냉매 연락관을 통하여 접속되는 것에 의하여 냉매 회로가 구성된, 이른바 세퍼레이트(separate)형의 공기 조화 장치가 있다.
한편, 실내의 냉방과 난방을 전환하여 행하는 것이 가능한 세퍼레이트형의 공기 조화 장치에 있어서, 냉매 회로 내에 봉입되는 냉매로서 지금까지 사용되고 있는 CFC(chlorofluorocarbon)계 냉매, HCFC(hydrochlorofluorocarbon)계 냉매나 HFC(hydrofluorocarbon)계 냉매를 대신하여, 환경으로의 영향이 작은 이산화탄소의 사용이 유망시되고 있다.
그러나, 상술의 공기 조화 장치에 있어서, 냉매로서 이산화탄소를 사용하면, 냉매로서의 이산화탄소가 압축기에 의하여 임계 압력 이상이 될 때까지 압축되게 된다. 그리고, 냉방 운전 시에는, 압축기에 있어서 임계 압력 이상이 될 때까지 압축된 냉매가 사방 전환 밸브를 통하여 열원 측 열교환기로 유입하여 냉각되고, 일방(一方)의 냉매 연락관을 통하여 팽창 밸브로 보내져 저압이 될 때까지 감압되어, 이용 측 열교환기로 유입하여 가열된 후에, 타방(他方)의 냉매 연락관 및 사방 전환 밸브를 통하여 압축기로 되돌아오는 냉동 사이클 운전이 행하여진다. 또한, 난방 운전 시에는, 압축기에 있어서 임계 압력 이상이 될 때까지 압축된 냉매가 사방 전환 밸브 및 타방의 냉매 연락관을 통하여 이용 측 열교환기로 유입하여 냉각되고, 팽창 밸브로 보내져 저압이 될 때까지 감압되어, 일방의 냉매 연락관을 통하여 열원 측 열교환기로 유입하여 가열된 후에, 사방 전환 밸브를 통하여 압축기로 되돌아오는 냉동 사이클 운전이 행하여진다. 즉, 냉방 운전 시에 있어서는, 압축기로부터 사방 전환 밸브, 열원 측 열교환기 및 일방의 냉매 연락관을 통하여 팽창 밸브에 이르기까지의 부분을 임계 압력 이상까지 압축된 이산화탄소가 통과하게 되고, 난방 운전 시에 있어서는, 압축기로부터 사방 전환 밸브, 타방의 냉매 연락관 및 이용 측 열교환기를 통하여 팽창 밸브에 이르기까지의 부분을 임계 압력 이상까지 압축된 이산화탄소가 통과하게 된다.
이와 같이, 냉매를 임계 압력 이상이 될 때까지 압축하여 행하는 냉동 사이클을 이용하여 실내의 냉방과 난방을 전환하여 행하는 것이 가능한 공기 조화 장치를 구성하면, 냉매 연락관을 포함하는 냉매 회로를 구성하는 부품의 거의 모두를, 냉매가 압축기에 의하여 압축되는 압력에 기초하여 결정되는 최대 압력으로 설계할 필요가 생기기 때문에, 냉매 연락관의 두께의 증가에 의한 재료의 코스트 업이나 두께의 증가에 의한 시공성의 저하, 나아가 시공성의 저하에 의한 코스트 업이 문제가 된다.
이것에 대하여, 특허 문헌 1에서는, 팽창 밸브를 열원 유닛 측에 접속하고, 열원 측 열교환기에서 냉각된 냉매를 팽창 밸브로 감압한 후에, 일방의 냉매 연락관을 통하여 이용 측 열교환기로 보내도록 하는 것으로, 냉매 연락관의 두께의 증가를 억제하는 수법이 개시되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개2003－139422호
그러나, 특허 문헌 1에 있어서의 수법은, 어디까지나, 냉방만을 행하는 세퍼레이트형의 공기 조화 장치밖에 대응할 수 없는 것이어서, 실내의 냉방과 난방을 전환하여 행하는 것이 가능한 세퍼레이트형의 공기 조화 장치에는 적용할 수 없다.
본 발명의 과제는, 냉매를 임계 압력 이상이 될 때까지 압축하여 행하는 냉동 사이클을 이용하여 실내의 냉방과 난방을 전환하여 행하는 것이 가능한 공기 조화 시스템에 있어서, 냉매 연락관의 두께가 증가하는 것을 억제하는 것에 있다.
제1 발명에 관련되는 공기 조화 시스템은, 실내의 냉방과 난방을 전환하여 행하는 것이 가능한 공기 조화 시스템이고, 냉매를 임계 압력 이상이 될 때까지 압축하는 압축기와, 냉매를 가열 또는 냉각하는 제1 열원 측 열교환기와, 냉매와 열 반송 매체를 열교환시키는 제2 열원 측 열교환기와, 제1 열원 측 열교환기에 있어서 냉각된 냉매에 의하여 실내의 냉방을 행하는 것이 가능한 제1 이용 측 열교환기와, 제2 열원 측 열교환기에 있어서 열교환된 열 반송 매체에 의하여 실내의 난방을 행하는 것이 가능한 제2 이용 측 열교환기와, 접속 기구를 구비하고 있다. 접속 기구는, 압축기로부터 토출되는 냉매를 제1 열원 측 열교환기, 제1 이용 측 열교환기, 압축기의 순으로 순환시키는 제1 접속 상태와, 압축기로부터 토출되는 냉매를 제2 열원 측 열교환기, 제1 열원 측 열교환기, 압축기의 순으로 순환시키는 제2 접속 상태를 전환하는 것이 가능하다. 그리고, 압축기와 제1 열원 측 열교환기와 제2 열원 측 열교환기와 접속 기구는 열원 유닛을 구성하고 있고, 제1 이용 측 열교환기는 이용 유닛을 구성하고 있으며, 이용 유닛과 열원 유닛은 냉매 연락관을 통하여 접속되어 있다.
이 공기 조화 시스템에서는, 접속 기구를 제1 접속 상태로 전환하는 것으로, 냉매가 냉매 연락관을 통하여 열원 유닛과 이용 유닛의 사이에서 교환하면서 실내의 냉방을 행하고, 접속 기구를 제2 접속 상태로 전환하는 것으로, 냉매와 열교환한 열 반송 매체가 열원 유닛과 제2 이용 측 열교환기의 사이에서 교환하면서 실내의 난방을 행할 수 있기 때문에, 실내의 냉방을 행하는 경우 및 실내의 난방을 행하는 경우 중 어느 쪽이어도, 압축기에 있어서 임계 압력 이상이 될 때까지 압축된 고압의 냉매를 냉매 연락관으로 흐르게 하지 않아도 되어, 냉매 연락관의 두께를 증가하는 것을 억제할 수 있다.
이것에 의하여, 냉매 연락관의 두께의 증가에 의한 코스트 업이나 시공성의 저하를 막는 것과 함께, 시공성의 저하에 의한 코스트 업도 막을 수 있고, 게다가, 실내의 난방을 행할 때에는, 열 반송 매체에 의한 쾌적한 난방을 행할 수 있다.
제2 발명에 관련되는 공기 조화 시스템은, 제1 발명에 관련되는 공기 조화 시스템에 있어서, 접속 기구는 제1 접속 기구와 제2 접속 기구를 가지고 있다. 제1 접속 기구는, 제1 접속 상태에 있어서, 압축기의 토출 측과 제1 열원 측 열교환기의 일단(一端)을 접속하는 것과 함께 압축기의 흡입 측과 제1 이용 측 열교환기의 일단을 접속하는 제1 전환 상태와, 제2 접속 상태에 있어서, 압축기의 토출 측과 제2 열원 측 열교환기의 일단을 접속하는 것과 함께 압축기의 흡입 측과 제1 열원 측 열교환기의 일단을 접속하는 제2 전환 상태를 전환하는 것이 가능하다. 제2 접속 기구는, 제1 접속 상태에 있어서, 제1 열원 측 열교환기에 있어서 냉각된 냉매를 감압하여 제1 이용 측 열교환기로 보내는 제1 감압 상태와, 제2 접속 상태에 있어서, 제2 열원 측 열교환기에 있어서 열교환된 냉매를 감압하여 제1 열원 측 열교환기로 보내는 제2 감압 상태를 전환하는 것이 가능하다.
제3 발명에 관련되는 공기 조화 시스템은, 제2 발명에 관련되는 공기 조화 시스템에 있어서, 제1 접속 기구를 제1 전환 상태로 전환하는 것과 함께, 제2 접속 기구를 제1 열원 측 열교환기에 있어서 냉각된 냉매를 감압하여 제1 이용 측 열교환기로 보내고, 또한, 제2 열원 측 열교환기에 있어서 열교환된 냉매를 감압하여 제1 열원 측 열교환기로 보내는 제3 감압 상태로 전환하는 것이 가능하다.
이 공기 조화 시스템에서는, 제1 접속 기구를 제1 전환 상태로 전환하는 것과 함께, 제2 접속 기구를 제1 열원 측 열교환기에 있어서 냉각된 냉매를 감압하여 제1 이용 측 열교환기로 보내고, 또한, 제2 열원 측 열교환기에 있어서 열교환된 냉매를 감압하여 제1 열원 측 열교환기로 보내는 제3 감압 상태로 전환하는 것이 가능하기 때문에, 제1 이용 측 열교환기에 의하여 실내의 냉방을 행하는 것과 함께, 제2 이용 측 열교환기에 의한 실내의 냉방을 행하는 것도 가능하게 된다.
제4 발명에 관련되는 공기 조화 시스템은, 제1 내지 제3 발명 중 어느 하나에 관련되는 공기 조화 시스템에 있어서, 열 반송 매체는 물이다.
이 공기 조화 시스템에서는, 열 반송 매체가 물이기 때문에, 접속 기구를 제2 접속 상태로 전환하여 운전을 행할 때에, 제2 열원 측 열교환기에 있어서 냉매와 열교환한 열 반송 매체로서의 물을 급탕으로 이용하는 것도 가능하다.
제5 발명에 관련되는 공기 조화 시스템은, 제1 내지 제4 발명 중 어느 하나에 관련되는 공기 조화 시스템에 있어서, 냉매는 이산화탄소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련되는 공기 조화 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 공기 조화 시스템의 냉방 운전 시의 동작을 도시하는 개략 구성도이다.
도 3은 공기 조화 시스템의 난방 운전 시의 동작을 도시하는 개략 구성도이다.
도 4는 변형예 1에 관련되는 공기 조화 시스템의 개략 구성도이다.
도 5는 변형예 2에 관련되는 공기 조화 시스템의 개략 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 공기 조화 시스템 2: 열원 유닛
4: 이용 유닛 6, 7: 냉매 연락관
21: 압축기 22: 제1 열원 측 열교환기
23: 제2 열원 측 열교환기 24: 접속 기구
27: 사방 전환 밸브(제1 접속 기구) 28: 제2 접속 기구
41: 제1 이용 측 열교환기 51: 제2 이용 측 열교환기
이하, 도면에 기초하여, 본 발명에 관련되는 공기 조화 시스템의 실시예에 대하여 설명한다.
(1) 공기 조화 시스템의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련되는 공기 조화 시스템(1)의 개략 구성도이다. 공기 조화 시스템(1)은, 냉매를 임계 압력 이상이 될 때까지 압축하여 행하는 냉동 사이클을 이용하여 건물(U)의 실내의 냉방과 난방을 전환하여 행하는 것이 가능한 공기 조화 시스템이다.
공기 조화 시스템(1)은, 주로, 열원 유닛(2)과, 이용 유닛(4)과, 실내 난방 유닛(5)과, 열원 유닛(2)과 이용 유닛(4)을 접속하는 냉매 연락관으로서의 냉매 연락관(6) 및 냉매 연락관(7)과, 열원 유닛(2)과 실내 난방 유닛(5)을 접속하는 매체 연락관으로서의 매체 연락관(8) 및 매체 연락관(9)을 구비하고 있다. 그리고, 열원 유닛(2)과 이용 유닛(4)이 냉매 연락관(6, 7)을 통하여 접속되는 것에 의하여 냉매 회로(10)가 구성되어 있고, 열원 유닛(2)과 실내 난방 유닛(5)이 매체 연락관(8, 9)을 통하여 접속되는 것에 의하여 열 반송 매체 회로(11)가 구성되어 있다.
＜냉매 회로＞
우선, 공기 조화 시스템(1)의 냉매 회로(10)에 대하여 설명한다.
냉매 회로(10)는, 주로, 압축기(21)와 제1 열원 측 열교환기(22)와 제2 열원 측 열교환기(23)와 제1 이용 측 열교환기(41)와 접속 기구(24)와 폐쇄 밸브(25, 26)와 냉매 연락관(6, 7)을 가지고 있고, 냉매로서 이산화탄소가 봉입되어 있다.
압축기(21)는 모터 등의 구동 기구에 의하여 구동되고, 저압의 냉매를 임계 압력 이상이 될 때까지 압축하는 압축기이다.
제1 열원 측 열교환기(22)는 열원으로서의 공기나 물과 냉매를 열교환시키는 것으로, 냉매를 가열 또는 냉각하는 열교환기이다.
제2 열원 측 열교환기(23)는 냉매와 열 반송 매체를 열교환시키는 열교환기이다.
제1 이용 측 열교환기(41)는, 제1 열원 측 열교환기에 있어서 냉각된 냉매에 의하여 실내의 냉방을 행하는 것이 가능한 열교환기이며, 일단(41a)이 냉매 연락관(6)에 접속되어 있고, 타단(他端, 41b)이 냉매 연락관(7)에 접속되어 있다.
접속 기구(24)는, 압축기(21)로부터 토출되는 냉매를 제1 열원 측 열교환기(22), 제1 이용 측 열교환기(41), 압축기(21)의 순으로 순환시키는 제1 접속 상태와, 압축기(21)로부터 토출되는 냉매를 제2 열원 측 열교환기(23), 제1 열원 측 열교환기(22), 압축기(21)의 순으로 순환시키는 제2 접속 상태를 전환하는 것이 가능하며, 주로, 제1 접속 기구로서의 사방 전환 밸브(27)와 제2 접속 기구(28)를 가지고 있다.
제1 접속 기구로서의 사방 전환 밸브(27)는, 압축기(21)의 토출 측에 접속되 는 제1 포트(27a)와, 제1 열원 측 열교환기(22)의 일단(22a)에 접속되는 제2 포트(27b)와, 압축기(21)의 흡입 측 및 폐쇄 밸브(26)에 접속되는 제3 포트(27c)와, 제2 열원 측 열교환기(23)의 일단(23a)에 접속되는 제4 포트(27d)를 가지고 있고, 제1 포트(27a)와 제2 포트(27b)를 연통(連通)시키고, 또한, 제3 포트(27c)와 제4 포트(27d)를 연통시키는 제1 전환 상태(도 1의 사방 전환 밸브(27) 내의 실선을 참조)와, 제1 포트(27a)와 제4 포트(27d)를 연통시키고, 또한, 제2 포트(27b)와 제3 포트(27c)를 연통시키는 제2 전환 상태(도 1의 사방 전환 밸브(27) 내의 파선을 참조)를 전환하는 것이 가능하다. 즉, 사방 전환 밸브(27)는, 제1 전환 상태로 전환하는 것에 의하여, 압축기(21)의 토출 측과 제1 열원 측 열교환기(22)의 일단(22a)을 접속하는 것과 함께 압축기(21)의 흡입 측과 제1 이용 측 열교환기(41)의 일단(41a)을 접속하고, 제2 전환 상태로 전환하는 것에 의하여, 압축기(21)의 토출 측과 제2 열원 측 열교환기(23)의 일단(23a)을 접속하는 것과 함께 압축기(21)의 흡입 측과 제1 열원 측 열교환기(22)의 일단(22a)을 접속하는 것이 가능하다. 덧붙여, 제1 접속 기구로서는, 복수의 전자 밸브나 삼방 밸브를 조합하여 설치하는 것에 의하여, 사방 전환 밸브(27)에 대용하여도 무방하다.
제2 접속 기구(28)는, 주로, 제1 열원 측 열교환기(22)의 타단(22b)과 폐쇄 밸브(25)의 사이에 접속되는 제1 팽창 기구(29)와, 제1 열원 측 열교환기(22)의 타단(22b)과 제2 열원 측 열교환기(23)의 타단(23b)의 사이에 접속되는 제2 팽창 기구(30)와, 제1 열원 측 열교환기(22)의 타단(22b)과 제1 팽창 기구(29) 및 제2 팽창 기구(30)의 사이에 접속되는 제3 팽창 기구(31)를 가지고 있다. 여기서, 본 실 시예에 있어서는, 팽창 기구(29, 30, 31)로서 전동 팽창 밸브가 사용되고 있다.
그리고, 제2 접속 기구(28)는 제1 접속 상태에 있어서, 제2 팽창 기구(30)를 완전 닫힘 상태로 하는 것과 함께 제1 팽창 기구(29) 및 제3 팽창 기구(31)를 열림 상태로 하는 제1 감압 상태와, 제1 팽창 기구(29)를 완전 닫힘 상태로 하는 것과 함께 제2 팽창 기구(30) 및 제3 팽창 기구(31)를 열림 상태로 하는 제2 감압 상태를 전환하는 것이 가능하다. 즉, 제2 접속 기구(28)는, 제1 접속 기구로서의 사방 전환 밸브(27)를 제1 전환 상태로 하는 것과 함께 제2 접속 기구(28)를 제1 감압 상태로 하는 것에 의하여(즉, 접속 기구(24)를 제1 접속 상태로 하는 것에 의하여), 제1 열원 측 열교환기(22)에 있어서 냉각된 냉매를 제1 팽창 기구(29) 및 제3 팽창 기구(31)에 의하여 감압하여 제1 이용 측 열교환기(22)로 보내도록 하고, 제1 접속 기구로서의 사방 전환 밸브(27)를 제2 전환 상태로 하는 것과 함께 제2 접속 기구(28)를 제2 감압 상태로 하는 것에 의하여(즉, 접속 기구(24)를 제2 접속 상태로 하는 것에 의하여), 제2 열원 측 열교환기(23)에 있어서 열교환된 냉매를 제2 팽창 기구(30) 및 제3 팽창 기구(31)에 의하여 감압하여 제1 열원 측 열교환기(22)로 보내도록 하는 것이 가능하다.
폐쇄 밸브(25, 26)는 외부의 기기·배관(구체적으로는, 냉매 연락관(6, 7))과의 접속구(接續口)에 설치된 밸브이다. 폐쇄 밸브(25)는 제1 팽창 기구(29)에 접속되어 있다. 폐쇄 밸브(26)는 압축기(21)의 흡입 측 및 사방 전환 밸브(27)의 제3 포트(27c)에 접속되어 있다.
냉매 연락관(6, 7)은 공기 조화 시스템(1)을 설치 장소에 설치할 때에, 현지 에서 시공되는 냉매 배관이다.
덧붙여, 냉매 연락관(6, 7) 내 및 제1 이용 측 열교환기(41)에는, 후술과 같이, 제2 접속 기구(28)에 의하여 감압된 후의 냉매가 흐르게 되어 있기 때문에, 압축기(21)에 있어서 임계 압력 이상이 될 때까지 압축된 냉매가 고압 상태인 채로, 냉매 연락관(6, 7) 및 제1 이용 측 열교환기(41)를 흐르는 일은 없다. 이 때문에, 냉매 연락관(6, 7) 및 제1 이용 측 열교환기(41)는, 냉매가 압축기(21)에 의하여 압축되는 압력에 기초하여 설계하는 것이 아니라, 냉매가 제2 접속 기구(28)에 의하여 감압된 후의 압력에 기초하여 설계할 수 있는 것으로 되고, 그 결과, 냉매 연락관(6, 7) 및 제1 이용 측 열교환기(41)의 두께의 증가가 억제되고 있다.
＜열 반송 매체 회로＞
다음으로, 공기 조화 시스템(1)의 열 반송 매체 회로(11)에 대하여 설명한다.
　열 반송 매체 회로(11)는, 주로, 제2 열원 측 열교환기(23)와 매체 탱크(32)와 매체 펌프(33)와 제2 이용 측 열교환기(51)와 매체 연락관(8, 9)을 가지고 있고, 열 반송 매체로서 물이 사용되고 있다.
매체 탱크(32)는, 제2 열원 측 열교환기(23)에 있어서 냉매와 열교환된 열 반송 매체를 모으는 용기이며, 그 입구가 제2 열원 측 열교환기(23)의 일단(23c)에 접속되어 있다.
매체 펌프(33)는, 모터 등의 구동 기구에 의하여 회전 구동되어, 열 반송 매체 회로(11) 내의 열 반송 매체를 순환시키는 펌프이며, 매체 탱크(32)에 모인 열 반송 매체를 매체 연락관(8)을 통해서 제2 이용 측 열교환기(51)로 압송하도록 접속되어 있다.
제2 이용 측 열교환기(51)는, 제2 열원 측 열교환기(23)에 있어서 열교환된 열 반송 매체에 의하여 실내의 난방을 행하는 것이 가능한 열교환기이며, 일단(51a)이 매체 연락관(8)을 통하여 매체 펌프(33)의 토출 측에 접속되어 있고, 타단(51b)이 매체 연락관(9)을 통하여 제2 열원 측 열교환기(23)의 타단(23d)에 접속되어 있다.
매체 연락관(8, 9)은 공기 조화 시스템(1)을 설치 장소에 설치할 때에, 현지에서 시공되는 매체 배관이다.
＜열원 유닛＞
열원 유닛(2)은, 예를 들면, 실외에 설치되어 있고, 주로, 압축기(21)와 제1 열원 측 열교환기(22)와 제2 열원 측 열교환기(23)와 접속 기구(24)(구체적으로는, 사방 전환 밸브(27) 및 팽창 기구(29, 30, 31))와 매체 탱크(32)와 매체 펌프(33)가 유닛 내에 수용되어 있다. 덧붙여, 매체 탱크(32)나 매체 펌프(33)에 대해서는, 열원 유닛(2)과는 다른 유닛에 수용하도록 하여도 무방하다.
＜이용 유닛＞
이용 유닛(4)은, 예를 들면, 실내의 벽면이나 천정면에 배치되어 있고, 주로, 제1 이용 측 열교환기(41)와 송풍 팬(도시하지 않음)이 유닛 내에 수용되어 있다.
＜실내 난방 유닛＞
실내 난방 유닛(5)은, 예를 들면, 바닥 아래에 설치되어 있고, 주로, 바닥 아래 난방용 배관으로서의 제2 이용 측 열교환기(51)와, 바닥면에 설치된 전열 패널(도시하지 않음)을 가지는, 이른바 바닥 난방 장치이다. 덧붙여, 실내 난방 유닛(5)으로서는, 이와 같은 바닥 난방 장치에 한정되지 않고, 예를 들면, 실내의 벽면이나 천정면에 배치된 팬 코일 유닛(이 경우, 제2 이용 측 열교환기(51)가 전열관 코일로서 기능한다)으로 하거나, 실내의 벽면에 설치된 라디에이터(이 경우에는, 제2 이용 측 열교환기(51)가 라디에이터용 열교환기로서 기능한다)로 하여도 무방하다.
(2) 공기 조화 시스템의 동작
다음으로, 본 실시예의 공기 조화 시스템(1)의 냉방 운전 시 및 난방 운전 시의 동작에 대해서, 도 2 및 도 3을 이용하여 설명한다. 여기서, 도 2는 공기 조화 시스템(1)의 냉방 운전 시의 동작을 도시하는 개략 구성도이다. 도 3은 공기 조화 시스템(1)의 난방 운전 시의 동작을 도시하는 개략 구성도이다.
＜냉방 운전＞
우선, 냉매 회로(10)에 대해서, 폐쇄 밸브(25, 26)를 완전 열림 상태로 하고, 나아가 접속 기구(24)를 제1 접속 상태로 한다. 즉, 제1 접속 기구로서의 사방 전환 밸브(27)를 제1 전환 상태(도 2의 사방 전환 밸브(27) 내의 실선을 참조)로 하는 것과 함께, 제2 접속 기구(28)를 제1 감압 상태(즉, 제1 팽창 기구(29) 및 제3 팽창 기구(31)를 열림 상태, 또한, 제2 팽창 기구(30)를 완전 닫힘 상태)로 하여, 제2 열원 측 열교환기(23)를 사용하지 않는 상태로 한다. 또한, 열 반송 매체 회로(11)에 대해서도, 사용하지 않는 상태로 한다.
이와 같은 냉매 회로(10)의 상태에 있어서, 압축기(21)를 구동하면, 압축기(21)에 흡입된 냉매가, 압축기(21)에 있어서 임계 압력 이상이 될 때까지 압축된다.
이 고압의 냉매는, 사방 전환 밸브(27)를 통과하여 제1 열원 측 열교환기(22)로 유입하고, 제1 열원 측 열교환기(22)에 있어서, 열원으로서의 공기나 물과 열교환을 행하는 것에 의하여 냉각된다.
이 제1 열원 측 열교환기(22)에 있어서 냉각된 냉매는, 제3 팽창 기구(31) 및 제1 팽창 기구(29)에 있어서 감압되어, 저압의 냉매로 된다. 여기서, 냉매의 감압 시에는, 제3 팽창 기구(31), 제1 팽창 기구(29)의 순으로 2단계로 감압하도록 하고 있기 때문에, 팽창 기구(29, 31)에 있어서의 소음이 작아지는 것과 함께, 팽창 기구(29, 31)의 내구성도 향상하고 있다.
이 팽창 기구(29, 31)에 있어서 감압된 저압의 냉매는, 열원 유닛(2)을 나와, 냉매 연락관(6)을 통해서 이용 유닛(4)으로 보내진다.
이 이용 유닛(4)으로 보내진 저압의 냉매는, 제1 이용 측 열교환기(41)로 유입하고, 실내의 냉방을 행하는 것에 의하여, 가열·증발된다.
이 제1 이용 측 열교환기(41)에 있어서 가열·증발된 저압의 냉매는, 이용 유닛(4)을 나와, 냉매 연락관(7)을 통해서 열원 유닛(2)으로 보내진다.
이 열원 유닛(2)으로 보내진 저압의 냉매는, 압축기(21)의 흡입 측으로 되돌려진다.
이와 같은 냉동 사이클 운전을 행하는 것에 의하여, 냉방 운전이 행하여진다.
＜난방 운전＞
우선, 냉매 회로(10)에 대해서, 폐쇄 밸브(25, 26)를 완전 열림 상태로 하고, 나아가 접속 기구(24)를 제2 접속 상태로 한다. 즉, 제1 접속 기구로서의 사방 전환 밸브(27)를 제2 전환 상태(도 3의 사방 전환 밸브(27) 내의 파선을 참조)로 하는 것과 함께, 제2 접속 기구(28)를 제2 감압 상태(즉, 제2 팽창 기구(30) 및 제3 팽창 기구(31)를 열림 상태, 또한, 제1 팽창 기구(29)를 완전 닫힘 상태)로 하여 제1 이용 측 열교환기(41)를 사용하지 않는 상태로 한다. 또한, 열 반송 매체 회로(11)에 대해서는, 매체 펌프(33)를 구동하여, 열 반송 매체 회로(11) 내의 열 반송 매체를 순환시킨다.
이와 같은 냉매 회로(10)의 상태에 있어서, 압축기(21)를 구동하면, 압축기(21)에 흡입된 냉매가, 압축기(21)에 있어서 임계 압력 이상이 될 때까지 압축된다.
이 고압의 냉매는, 사방 전환 밸브(27)를 통과하여 제2 열원 측 열교환기(23)로 유입하고, 제2 열원 측 열교환기(23)에 있어서, 열 반송 매체와 열교환을 행하는 것에 의하여 냉각된다.
이 제2 열원 측 열교환기(23)에 있어서 냉각된 냉매는, 제2 팽창 기구(30) 및 제3 팽창 기구(31)에 있어서 감압되어, 저압의 냉매로 된다. 여기서, 냉매의 감압 시에는, 제2 팽창 기구(30), 제3 팽창 기구(31)의 순으로 2단계로 감압하도록 하고 있기 때문에, 팽창 기구(30, 31)에 있어서의 소음이 작아지는 것과 함께, 팽창 기구(30, 31)의 내구성도 향상하고 있다.
이 팽창 기구(30, 31)에 있어서 감압된 저압의 냉매는, 제1 열원 측 열교환기(22)로 유입하고, 열원으로서의 공기나 물과 열교환을 행하는 것에 의하여 가열·증발된다.
이 제1 열원 측 열교환기(22)에 있어서 가열·증발된 저압의 냉매는, 사방 전환 밸브(27)를 통과한 후에 압축기(21)의 흡입 측으로 되돌려진다.
한편, 제2 열원 측 열교환기(23)에 있어서, 냉매와 열교환을 행하는 것에 의하여 가열된 열 반송 매체는, 매체 탱크(32)에 일시적으로 모여진 후에, 매체 펌프(33)에 의하여 승압된다.
이 매체 펌프(33)에 의하여 승압된 열 반송 매체는, 열원 유닛(2)을 나와, 매체 연락관(8)을 통해서 실내 난방 유닛(5)으로 보내진다.
이 실내 난방 유닛(5)으로 보내진 열 반송 매체는, 제2 이용 측 열교환기(51)로 유입하고, 실내의 난방을 행하는 것에 의하여 냉각된다.
이 제2 이용 측 열교환기(51)에 있어서 가열된 열 반송 매체는, 실내 난방 유닛(5)을 나와, 매체 연락관(9)을 통해서 열원 유닛(2)으로 보내진다.
이 열원 유닛(2)으로 보내진 열 반송 매체는, 제2 열원 측 열교환기(23)로 되돌려진다.
이와 같은 냉동 사이클 운전을 행하는 것에 의하여, 난방 운전이 행하여진다.
(3) 공기 조화 시스템의 특징
본 실시예의 공기 조화 시스템(1)에서는, 접속 기구(24)를 제1 접속 상태로 전환하는 것으로, 냉매가 냉매 연락관(6, 7)을 통하여 열원 유닛(2)과 이용 유닛(4)의 사이에서 교환하면서 실내의 냉방을 행하고, 접속 기구(24)를 제2 접속 상태로 전환하는 것으로, 냉매와 열교환한 열 반송 매체가 열원 유닛(2)과 실내 난방 유닛(5)(즉, 제2 이용 측 열교환기(51))의 사이에서 교환하면서 실내의 난방을 행할 수 있기 때문에, 실내의 냉방을 행하는 경우 및 실내의 난방을 행하는 경우 중 어느 쪽이어도, 압축기(21)에 있어서 임계 압력 이상이 될 때까지 압축된 고압의 냉매(여기에서는, 이산화탄소)를 냉매 연락관(6, 7)에 흐르게 하지 않아도 되어, 냉매 연락관(6, 7)의 두께를 증가하는 것을 억제할 수 있다.
이것에 의하여, 냉매 연락관의 두께의 증가에 의한 코스트 업이나 시공성의 저하를 막는 것과 함께, 시공성의 저하에 의한 코스트 업도 막을 수 있고, 게다가, 실내의 난방을 행할 때에는, 열 반송 매체에 의한 쾌적한 난방을 행할 수 있다.
(4) 변형예 1
상술의 실시예에 있어서는, 난방 운전 시에, 열 반송 매체 회로(11) 내를 순환하는 열 반송 매체로서의 물을 실내 난방 유닛(5)의 제2 이용 측 열교환기(51)로 유입시키도록 하고 있지만, 도 4에 도시되는 바와 같이, 실내 난방 유닛(5)으로 유입시키는 가장 앞쪽에서 급탕 배관(12)을 분기(分岐)시키도록 하여, 급탕에 사용하도록 하여도 무방하다. 이때, 급탕에 사용되어 열 반송 매체 회로(11)로부터 유출하는 열 반송 매체로서의 물은, 매체 탱크(32) 주위에 급수 배관(13)을 접속하여, 매체 탱크(32) 내의 수위를 일정하게 유지하는 등에 의하여 보급된다.
이것에 의하여, 접속 기구(24)를 제2 접속 상태로 전환하여 난방 운전을 행할 때에, 제2 열원 측 열교환기(23)에 있어서 냉매와 열교환한 열 반송 매체로서의 물을 급탕에 이용하는 것도 가능하게 된다.
(5) 변형예 2
상술의 실시예 및 변형예 1에 있어서는, 냉방 운전 시에, 열 반송 매체 회로(11)를 사용하지 않는 상태로 하고 있지만, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 접속 기구로서의 사방 전환 밸브(27)를 제1 전환 상태(도 5의 사방 전환 밸브(27) 내의 실선을 참조)로 하는 것과 함께, 제2 접속 기구(28)를 제1 열원 측 열교환기(22)에 있어서 냉각된 냉매를 감압하여 제1 이용 측 열교환기(41)로 보내고, 또한, 제2 열원 측 열교환기(23)에 있어서 열교환된 냉매를 감압하여 제1 열원 측 열교환기(22)로 보내는 제3 감압 상태(즉, 제1 팽창 기구(29), 제2 팽창 기구(30) 및 제3 팽창 기구(31)의 모두를 열림 상태)로 전환하도록 하여도 무방하다.
이것에 의하여, 압축기(21)로부터 토출되는 냉매를 제1 열원 측 열교환기(22), 제1 이용 측 열교환기(41), 압축기(21)의 순으로 순환시키는 것과 함께, 압축기(21)로부터 토출되는 냉매를 제1 열원 측 열교환기(22), 제2 열원 측 열교환기(23), 압축기(21)의 순으로 순환시키는 것도 가능하게 되기 때문에, 이와 같은 냉매 회로(10)의 상태에 있어서, 매체 펌프(33)를 구동하여 열 반송 매체 회로(11) 내의 열 반송 매체를 순환시키는 것에 의하여, 이용 유닛(4)(즉, 제1 이용 측 열교환기(41))에 의한 실내의 냉방과 함께, 실내 난방 유닛(5)(즉, 제2 이용 측 열교환 기(51))에 의한 실내의 냉방을 행할 수 있게 되어, 냉방의 베리에이션(variation)을 늘릴 수 있다.
본 발명을 이용하면, 냉매를 임계 압력 이상이 될 때까지 압축하여 행하는 냉동 사이클을 이용하여 실내의 냉방과 난방을 전환하여 행하는 것이 가능한 공기 조화 시스템에 있어서, 냉매 연락관의 두께가 증가하는 것을 억제할 수 있다.

Claims (5)

  1. 실내의 냉방과 난방을 전환하여 행하는 것이 가능한 공기 조화 시스템이고,
    냉매를 임계 압력 이상이 될 때까지 압축하는 압축기(21)와,
    냉매를 가열 또는 냉각하는 제1 열원 측 열교환기(22)와,
    냉매와 열 반송 매체를 열교환시키는 제2 열원 측 열교환기(23)와,
    상기 제1 열원 측 열교환기에 있어서 냉각된 냉매에 의하여 실내의 냉방을 행하는 것이 가능한 제1 이용 측 열교환기(41)와,
    상기 제2 열원 측 열교환기에 있어서 열교환된 열 반송 매체에 의하여 실내의 난방을 행하는 것이 가능한 제2 이용 측 열교환기(51)와,
    상기 압축기로부터 토출되는 냉매를 상기 제1 열원 측 열교환기, 상기 이용 측 열교환기, 상기 압축기의 순으로 순환시키는 제1 접속 상태와, 상기 압축기로부터 토출되는 냉매를 상기 제2 열원 측 열교환기, 상기 제1 열원 측 열교환기, 상기 압축기의 순으로 순환시키는 제2 접속 상태를 전환하는 것이 가능한 접속 기구(24)를 구비하고,
    상기 압축기와 상기 제1 열원 측 열교환기와 상기 제2 열원 측 열교환기와 상기 접속 기구는, 열원 유닛(2)을 구성하고 있고,
    상기 제1 이용 측 열교환기는 이용 유닛(4)을 구성하고 있고,
    상기 이용 유닛과 상기 열원 유닛은, 냉매 연락관(6, 7)을 통하여 접속되어 있는,
    공기 조화 시스템(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접속 기구(24)는 제1 접속 기구(27)와 제2 접속 기구(28)를 가지고 있고,
    상기 제1 접속 기구는, 상기 제1 접속 상태에 있어서, 상기 압축기(21)의 토출 측과 상기 제1 열원 측 열교환기(22)의 일단(一端, 22a)을 접속하는 것과 함께 상기 압축기의 흡입 측과 상기 제1 이용 측 열교환기(41)의 일단(41a)을 접속하는 제1 전환 상태와, 상기 제2 접속 상태에 있어서, 상기 압축기의 토출 측과 상기 제2 열원 측 열교환기(23)의 일단(23a)을 접속하는 것과 함께 상기 압축기의 흡입 측과 상기 제1 열원 측 열교환기의 일단을 접속하는 제2 전환 상태를 전환하는 것이 가능하고,
    상기 제2 접속 기구는, 상기 제1 접속 상태에 있어서, 상기 제1 열원 측 열교환기에 있어서 냉각된 냉매를 감압하여 상기 제1 이용 측 열교환기로 보내는 제1 감압 상태와, 상기 제2 접속 상태에 있어서, 상기 제2 열원 측 열교환기에 있어서 열교환된 냉매를 감압하여 상기 제1 열원 측 열교환기로 보내는 제2 감압 상태를 전환하는 것이 가능한,
    공기 조화 시스템(1).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 접속 기구(27)를 제1 전환 상태로 전환하는 것과 함께, 상기 제2 접속 기구(28)를 상기 제1 열원 측 열교환기(22)에 있어서 냉각된 냉매를 감압하여 상기 제1 이용 측 열교환기(41)로 보내고, 또한, 상기 제2 열원 측 열교환기(23)에 있어서 열교환된 냉매를 감압하여 제1 열원 측 열교환기(22)로 보내는 제3 감압 상태로 전환하는 것이 가능한, 공기 조화 시스템(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 반송 매체는 물인, 공기 조화 시스템(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉매는 이산화탄소인, 공기 조화 시스템(1).
KR1020097000188A 2006-07-24 2007-07-20 공기 조화 시스템 KR100994471B1 (ko)

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