KR20090082236A

KR20090082236A - 공기 조화 장치

Info

Publication number: KR20090082236A
Application number: KR1020097010332A
Authority: KR
Inventors: 타카유키 세토구치
Original assignee: 다이킨 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-07-29
Also published as: AU2007322732B2; US20110061413A1; WO2008062769A1; JP2008128565A; AU2007322732A1; EP2093511B1; US8205467B2; CN101535735A; EP2093511A4; JP4952210B2; EP2093511A1; CN101535735B

Abstract

본 발명의 과제는, 멀티식의 공기 조화 장치에 있어서, 복수대의 실내 유닛의 각각 부하에 따라 필요 능력을 제어 가능한 공기 조화 장치를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 공기 조화 장치는, 냉매를 상태 변화시켜 공기 조화를 행하는 공기 조화 장치이고, 열원 유닛(2)과 제1 이용 유닛과 제2 이용 유닛과 냉매 연락 배관(4)과 제어부(5)를 구비한다. 열원 유닛은, 열원 측 압축기(21)와 열원 측 열교환기(23)와 열원 측 팽창 기구(V2)를 가진다. 제1 이용 유닛은, 제1 이용 측 압축기와 제1 이용 측 열교환기와 제1 이용 측 팽창 기구를 가진다. 제2 이용 유닛은, 제2 이용 측 압축기와 제2 이용 측 열교환기와 제2 이용 측 팽창 기구를 가진다. 제어부는, 제1 이용 유닛의 부하에 따라 제1 이용 측 압축기와 제1 이용 측 팽창 기구를 제어하고, 제2 이용 유닛의 부하에 따라 제2 이용 측 압축기와 제2 이용 측 팽창 기구를 제어한다.

공기 조화 장치, 압축기, 팽창 기구, 열원 유닛, 이용 유닛

Description

공기 조화 장치{AIR CONDITIONER}

실외 유닛에 실내 유닛이 복수대 접속되는 멀티식 공기 조화 장치에 관한 것이다.

종래, 실외 유닛에 복수대의 실내 유닛이 접속되는 특허 문헌 1과 같은 이른바 멀티식 공기 조화 장치가 있다. 이 멀티식 공기 조화 장치는, 능력이 다른 복수대의 실내 유닛을, 빌딩 등의 건물의 사용 형태에 맞추어 자유롭게 조합할 수 있어, 플로어(floor)마다, 스페이스(space)마다 개별 공조시킬 수 있다. 따라서, 각 방의 냉난방 부하별에 따른 실내 유닛을 조합할 수 있기 때문에, 쓸데없이 에너지를 소비하지 않고 공기 조화를 행할 수 있다.

[특허 문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개평11－118275

그러나, 이와 같은 멀티식 공기 조화 장치에서는, 각 실내 유닛에 있어서의 증발 온도 또는 응축 온도를 그다지 정도(精度) 좋게 변경할 수 없다. 이 때문에, 예를 들면, 용량 상한에 가까운 능력을 내는 실내 유닛과 용량에 비해 필요 능력이 작은 실내 유닛이 혼재하면, 필요 능력이 작은 실내 유닛에 있어서, 냉방의 경우에는 증발기 출구 과열도를 크게 취할 필요가, 또한, 난방의 경우에는 응축기 과냉각도를 크게 취할 필요가 있어, 운전 효율이 악화하는 일이 있다.

본 발명의 과제는, 멀티식의 공기 조화 장치에 있어서, 복수대의 실내 유닛의 각각 부하에 따라 필요 능력을 제어 가능한 공기 조화 장치를 제공하는 것에 있다.

제1 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 냉매를 상태 변화시켜 공기 조화를 행하는 공기 조화 장치이고, 열원 유닛과 제1 이용 유닛과 제2 이용 유닛과 냉매 연락 배관과 제어부를 구비한다. 열원 유닛은, 냉매를 압축하는 열원 측 압축기와, 냉매를 열교환시키는 열원 측 열교환기와, 냉매를 감압하는 열원 측 팽창 기구를 가진다. 제1 이용 유닛은, 냉매를 압축하는 제1 이용 측 압축기와, 냉매를 열교환시키는 제1 이용 측 열교환기와, 냉매를 감압하는 제1 이용 측 팽창 기구를 가진다. 제2 이용 유닛은, 냉매를 압축하는 제2 이용 측 압축기와, 냉매를 열교환시키는 제2 이용 측 열교환기와, 냉매를 감압하는 제2 이용 측 팽창 기구를 가진다. 냉매 연락 배관은, 열원 유닛과 제1 이용 유닛 및 제2 이용 유닛을 접속한다. 제어부는, 제1 이용 유닛의 부하에 따라 제1 이용 측 압축기와 제1 이용 측 팽창 기구를 제어하고, 제2 이용 유닛의 부하에 따라 제2 이용 측 압축기와 제2 이용 측 팽창 기구를 제어한다.

본 발명에서는, 이용 유닛이, 제1 이용 유닛 및 제2 이용 유닛으로 복수 있는 경우에, 열원 유닛만이 아니고 제1 이용 유닛 및 제2 이용 유닛에도 각각 제1 이용 측 압축기와 제2 이용 측 압축기를 배비(配備)하고 있다. 그리고, 제어부에 있어서 제1 이용 유닛의 운전 부하에 따라 제1 이용 측 압축기와 제1 이용 측 팽창 기구를 제어하고, 또한, 제2 이용 유닛의 운전 부하에 따라 제2 이용 측 압축기와 제2 이용 측 팽창 기구를 제어하고 있다.

따라서, 예를 들면 냉방 시에 있어서의 증발 온도 및 난방 시에 있어서의 고압을 각 이용 유닛에서 독자적으로 제어할 수 있어, 각 이용 유닛에 있어서의 운전 부하에 따른 능력 제어를 정도 좋게 행할 수 있다. 이 때문에, 공기 조화 장치의 운전 효율을 높일 수 있어, 에너지 절약화가 가능하게 된다.

제2 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 제1 발명에 관련되는 공기 조화 장치이고, 제1 이용 측 압축기 및 제2 이용 측 압축기는, 인버터 제어 가능하다.

본 발명에서는, 제1 이용 측 압축기와 제2 이용 측 압축기는, 용량 가변의 압축기이며, 인버터 제어를 할 수 있다. 이 때문에, 제1 이용 유닛의 운전 부하에 따른 능력이 나오도록 제1 이용 측 압축기의 용량 제어와, 제2 이용 유닛의 운전 부하에 따른 능력이 나오도록 제2 이용 측 압축기의 용량 제어를 행할 수 있다.

제3 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 제1 발명 또는 제2 발명에 관련되는 공기 조화 장치이고, 열원 유닛은 중간 냉각기를 더 가진다.

본 발명에서는, 열원 유닛 내에 중간 압력의 액 냉매와 가스 냉매를 냉각하는 중간 냉각기를 가지고 있다. 중간 냉각기에서는, 고압 측의 팽창 기구에 의하여 중간 압력으로 팽창된 기액이상(氣液二相) 상태의 냉매와, 저단 측의 압축기에 의하여 중간 압력까지 압축된 가스 냉매가 통과한다. 이때, 액 냉매의 일부를 증발시켜 중간 냉각기 내부의 냉매에 냉동 효과를 부여하고 있다.

따라서, 저단 측의 압축기로 압축된 중간 압력의 가스 냉매를 포화 상태 혹은 그것에 가까운 상태로까지 냉각할 수 있다. 또한, 액 냉매에도 마찬가지로 냉동 효과에 의하여 과냉각역(過冷却域)까지 냉각할 수 있다. 이것에 의하여, 냉동 효과를 높일 수 있다. 또한, 고단 측의 압축기의 토출 온도를 내릴 수 있어, 고단 측의 압축기의 윤활유의 열화를 막을 수 있다.

제4 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 하나에 관련되는 공기 조화 장치이고, 열원 유닛은, 열원 측 전환 기구를 더 가진다. 열원 측 전환 기구는, 제1 상태와 제2 상태를 전환 가능하다. 제1 상태는, 제1 이용 측 압축기 또는 제2 이용 측 압축기로 중간 압력까지 압축된 냉매가 열원 측 압축기로 유입하고, 또한, 열원 측 압축기로 고압까지 압축된 냉매가 열원 측 열교환기로 유입하는 상태이다. 제2 상태는, 열원 측 열교환기로 증발된 저압의 냉매가 열원 측 압축기로 유입하고, 또한, 열원 측 압축기로 중간 압력까지 압축된 냉매가 제1 이용 측 압축기 또는 제2 이용 측 압축기로 유입하는 상태이다. 제1 이용 측 유닛은, 제1 이용 측 전환 기구를 더 가진다. 제1 이용 측 전환 기구는, 제3 상태와 제4 상태를 전환 가능하다. 제3 상태는, 제1 이용 측 열교환기로 증발된 저압의 냉매가 제1 이용 측 압축기로 유입하고, 또한, 제1 이용 측 압축기로 중간 압력까지 압축된 냉매가 열원 측 압축기로 유입하는 상태이다. 제4 상태는, 열원 측 압축기로 중간 압력까지 압축된 냉매가 제1 이용 측 압축기로 유입하고, 또한, 제1 이용 측 압축기로 고압까지 압축된 냉매가 제1 이용 측 열교환기로 유입하는 상태이다. 제2 이용 측 유닛은, 제2 이용 측 전환 기구를 더 가진다. 제2 이용 측 전환 기구는, 제5 상태와 제6 상태를 전환 가능하다. 제6 상태는, 제2 이용 측 열교환기로 증발된 저압의 냉매가 제2 이용 측 압축기로 유입하고, 또한, 제2 이용 측 압축기로 중간 압력까지 압축된 냉매가 열원 측 압축기로 유입하는 상태이다. 제6 상태는, 열원 측 압축기로 중간 압력까지 압축된 냉매가 제2 이용 측 압축기로 유입하고, 또한, 제2 이용 측 압축기로 고압까지 압축된 냉매가 제1 이용 측 열교환기로 유입하는 상태이다. 제어부는, 제1 제어와 제2 제어를 행한다. 제1 제어는, 열원 측 전환 기구를 제1 상태로, 또한, 제1 이용 측 전환 기구를 제3 상태로, 또한, 제2 이용 측 전환 기구를 제5 상태로 하는 제어이다. 제2 제어는, 열원 측 전환 기구를 제2 상태로, 또한, 제2 전환 기구를 제4 상태로, 또한, 제2 이용 측 전환 기구를 제6 상태로 하는 제어이다.

본 발명에서는, 예를 들면, 난방 운전과 냉방 운전과 같은 운전 상태를 전환할 수 있는 전환 기구(예를 들면 사방 전환 밸브)가 열원 유닛과 제1 이용 유닛과 제2 이용 유닛에 탑재되어 있다.

따라서, 제1 이용 측 열교환기 및 제2 이용 측 열교환기를 가스 쿨러로서, 또한, 열원 측 열교환기를 증발기로서 이용하는 것과, 그것과는 반대로, 제1 이용 측 열교환기 및 제2 이용 측 열교환기를 증발기로서, 또한, 열원 측 열교환기를 가스 쿨러로서 이용하도록 전환할 수 있다. 이것에 의하여, 이용 유닛의 운전 상태를 냉방 운전과 난방 운전으로 전환할 수 있다. 이 때문에, 기온에 따라 운전 상태를 전환할 수 있어, 쾌적한 공조 공간을 제공할 수 있다.

<발명의 효과>

제1 발명에 관련되는 공기 조화 장치에서는, 예를 들면 냉방 시에 있어서의 증발 온도 및 난방 시에 있어서의 고압을 각 이용 유닛에서 독자적으로 제어할 수 있어, 각 이용 유닛에 있어서의 운전 부하에 따른 능력 제어를 정도 좋게 행할 수 있다. 이 때문에, 공기 조화 장치의 운전 효율을 높일 수 있어, 에너지 절약화가 가능하게 된다.

제2 발명에 관련되는 공기 조화 장치에서는, 제1 이용 측 압축기와 제2 이용 측 압축기가 용량 가변의 압축기이며, 인버터 제어를 할 수 있다. 이 때문에, 제1 이용 유닛의 운전 부하에 따른 능력이 나오도록 제1 이용 측 압축기의 용량 제어와, 제2 이용 유닛의 운전 부하에 따른 능력이 나오도록 제2 이용 측 압축기의 용량 제어를 행할 수 있다.

제3 발명에 관련되는 공기 조화 장치에서는, 저단 측의 압축기로 압축된 중간 압력의 가스 냉매를 포화 상태 혹은 그것에 가까운 상태로까지 냉각할 수 있다. 또한, 액 냉매에도 마찬가지로 냉동 효과에 의하여 과냉각역까지 냉각할 수 있다. 이것에 의하여, 냉동 효과를 높일 수 있다. 또한, 고단 측의 압축기의 토출 온도를 내릴 수 있어, 고단 측의 압축기의 윤활유의 열화를 막을 수 있다.

제4 발명에 관련되는 공기 조화 장치에서는, 제1 이용 측 열교환기 및 제2 이용 측 열교환기를 가스 쿨러로서, 또한, 열원 측 열교환기를 증발기로서 이용하는 것과, 그것과는 반대로, 제1 이용 측 열교환기 및 제2 이용 측 열교환기를 증발기로서, 또한, 열원 측 열교환기를 가스 쿨러로서 이용하도록 전환할 수 있다. 이것에 의하여, 이용 유닛의 운전 상태를 냉방 운전과 난방 운전으로 전환할 수 있다. 이 때문에, 기온에 따라 운전 상태를 전환할 수 있어, 쾌적한 공조 공간을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로도.

도 2는 본 발명의 공기 조화 장치에 있어서의 CO₂ 냉매를 이용한 2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클을 도시하는 p-h 선도.

도 3은 변형예 (1)에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로도.

도 4는 변형예 (1)에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서의 CO₂ 냉매를 이용한 2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클을 도시하는 p-h 선도.

도 5는 변형예 (2)에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 1a: 공기 조화 장치

2, 2a: 실외 유닛(열원 유닛)

3a ~ 3c: 실내 유닛(제1 이용 유닛, 제2 이용 유닛)

4: 냉매 연락 배관(냉매 연락 배관)

5: 제어부

8a ~ 8c: 실내 유닛(제1 이용 유닛, 제2 이용 유닛)

21: 실외 압축기(열원 측 압축기)

27a: 중간 냉각기

31a ~ 31c: 실내 압축기(제1 이용 측 압축기, 제2 이용 측 압축기)

71a ~ 71c: 실내 압축기(제1 이용 측 압축기, 제2 이용 측 압축기)

V1: 실외 사방 전환 밸브(열원 측 전환 기구)

V2: 실외 팽창 밸브(열원 측 팽창 기구)

V6a ~ V6c: 실내 사방 전환 밸브(제1 이용 측 전환 기구, 제2 이용 측 전환 기구)

V7a ~ V7c: 실내 팽창 밸브(제1 이용 측 팽창 기구, 제2 이용 측 팽창 기구)

V8a ~ V8c: 실내 팽창 밸브(제1 이용 측 팽창 기구, 제2 이용 측 팽창 기구)

V9a ~ V9c: 실내 사방 전환 밸브(제1 이용 측 전환 기구, 제2 이용 측 전환 기구)

이하, 도면에 기초하여, 본 발명에 관련되는 공기 조화 장치의 실시예에 관하여 설명한다.

＜공기 조화 장치의 구성＞

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 관련되는 공기 조화 장치(1)의 개략 구성도이다. 공기 조화 장치(1)는, 그 냉매 회로(10)의 하나의 계통 내에 압축기를 2대, 팽창 밸브를 2개 가지고, 2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클 운전을 행하는 것에 의하여, 빌딩 등의 실내의 냉난방에 사용되는 장치이다. 공기 조화 장치(1)는, 주로, 1대의 열원 유닛으로서의 실외 유닛(2)과, 그것에 접속된 이용 유닛으로서의 실내 유닛(3a ~ 3c)과, 실외 유닛(2)과 실내 유닛(3a ~ 3c)을 접속하는 냉매 연락 배관(4)을 구비하고 있다. 냉매 연락 배관(4)은, 액 냉매 연락 배관(41)과 가스 냉매 연락 배관(42)으로 구성된다. 즉, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(10)는, 실외 유닛(2)과 실내 유닛(3a ~ 3c)과 냉매 연락 배관(4)이 접속되는 것에 의하여 구성되어 있다.

(1) 실외 유닛

실외 유닛(2)은, 빌딩 등의 실외에 설치되어 있고, 냉매 연락 배관(4)을 통하여 실내 유닛(3a ~ 3c)에 접속되어 있으며, 냉매 회로(10)를 구성하고 있다.

다음으로, 실외 유닛(2)의 구성에 관하여 설명한다. 실외 유닛(2)은, 주로, 냉매 회로(10)의 일부를 구성하는 실외 측 냉매 회로(20)를 가지고 있다. 이 실외 측 냉매 회로(20)는, 주로, 실외 압축기(21)와, 실외 사방 전환 밸브(V1)와, 열원 측 열교환기로서의 실외 열교환기(23)와, 팽창 기구로서의 실외 팽창 밸브(V2)와, 기액 분리기(27)와, 액측 폐쇄 밸브(V3)와, 가스 측 폐쇄 밸브(V4)를 가지고 있다.

실외 압축기(21)는, 운전 용량을 가변하는 것이 가능한 압축기이며, 본 실시예에 있어서, 인버터에 의하여 회전수가 제어되는 모터(22)에 의하여 구동되는 용적식 압축기이다. 이 실외 압축기(21)는, 냉방 운전 시에는 2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클의 고단 측의 압축기로 되고, 난방 운전 시에는 2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클의 저단 측의 압축기로 된다. 2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클에 관해서는 후술한다. 본 실시예에 있어서, 실외 압축기(21)는 1대뿐이지만, 이것에 한정되지 않고, 실내 유닛의 접속 대수 등에 따라, 2대 이상의 압축기가 병렬로 접속되어 있어도 무방하다.

실외 사방 전환 밸브(V1)는, 실외 열교환기(23)를 응축기 및 증발기로서 기 능시키기 위하여 설치된 밸브이다. 실외 사방 전환 밸브(V1)는, 실외 열교환기(23)와, 실외 압축기(21)의 흡입 측과, 실외 압축기(21)의 토출 측과, 가스 냉매 연락 배관(42)에 접속되어 있다. 그리고, 실외 열교환기(23)를 응축기로서 기능시킬 때에는, 실외 압축기(21)의 토출 측과 실외 열교환기(23)를 접속하는 것과 함께, 실외 압축기(21)의 흡입 측과 가스 냉매 연락 배관(42)을 접속한다(도 1의 실선의 상태). 반대로, 실외 열교환기(23)를 증발기로서 기능시킬 때에는, 실외 열교환기(23)와 실외 압축기(21)의 흡입 측을 접속하는 것과 함께, 실외 압축기(21)의 토출 측과 가스 냉매 연락 배관(42)을 접속한다(도 1의 파선의 상태).

실외 열교환기(23)는, 응축기 및 증발기로서 기능시키는 것이 가능한 열교환기이며, 본 실시예에 있어서, 공기를 열원으로 하여 냉매와 열교환하는 크로스 핀식의 핀·앤드·튜브형 열교환기이다. 실외 열교환기(23)는, 일방(一方)이 실외 사방 전환 밸브(V1)에 접속되고, 타방(他方)이 실외 팽창 밸브(V2)를 통하여 액 냉매 연락 배관(41)에 접속되어 있다.

실외 팽창 밸브(V2)는, 실외 측 냉매 회로(20) 내를 흐르는 냉매의 압력이나 유량 등의 조절을 행하기 위하여, 실외 열교환기(23)의 액측에 접속된 전동 팽창 밸브이다. 이 실외 팽창 밸브(V2)는, 냉방 운전 시에는, 2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클에 있어서의 1단째의 팽창 기구로서 기능하고, 난방 운전 시에는, 2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클에 있어서의 2단째의 팽창 기구로서 기능한다. 1단째의 팽창 기구로서 기능할 때에는, 고압 Ph의 냉매를 중간 압력 Pm으로 감압시키고 있다. 또한, 2단째의 팽창 기구로서 기능할 때에는, 중간 압력 Pm의 냉매를 저압 Pl로 감압 시키고 있다.

기액 분리기(27)에서는, 실외 팽창 밸브(V2) 또는 실내 팽창 밸브(V7, 후술 참조)로 중간 압력 Pm으로 감압되고 유입하여 온 기액이상 상태의 냉매를 액 냉매와 가스 냉매로 분리하여, 액 냉매를 모으는 것이 가능하다. 기액 분리기(27)에서 모아진 액 냉매는, 냉방 운전 시에는 실내 팽창 밸브(V7)로 보내지고, 난방 운전 시에는 실외 팽창 밸브(V2)로 보내진다. 또한, 기액 분리기(27)로 분리된 가스 냉매는, 가스 측 폐쇄 밸브(V4)와 실외 사방 전환 밸브(V1)의 사이의 배관으로 바이패스 회로(28)에 의하여 접속되어 있다. 이 바이패스 회로(28)는, 가스 냉매의 유량을 제어 가능한 바이패스 밸브(V5)를 구비하고 있다.

또한, 실외 유닛(2)은, 유닛 내로 실외 공기를 흡입하여, 실외 열교환기(23)에 있어서 냉매와 열교환시킨 후에, 실외로 배출하기 위한 송풍 팬으로서의 실외 팬(24)을 가지고 있다. 이 실외 팬(24)은, 실외 열교환기(23)로 공급하는 공기의 풍량을 가변하는 것이 가능한 팬이며, 본 실시예에 있어서, DC 팬 모터로 이루어지는 모터(25)에 의하여 구동되는 프로펠러 팬 등이다.

또한, 실외 유닛(2)은, 실외 유닛(2)을 구성하는 각 부의 동작을 제어하는 실외 측 제어부(26)를 가지고 있다. 그리고, 실외 측 제어부(26)는, 실외 유닛(2)의 제어를 행하기 위하여 설치된 마이크로컴퓨터, 메모리, 모터(22) 등을 제어하는 인버터 회로 등을 가지고 있고, 후술하는 실내 유닛(3a ~ 3c)의 실내 측 제어부(36a ~ 36c)와의 사이에서 전송선(51)을 통하여 제어 신호 등의 교환을 행할 수 있도록 되어 있다. 즉, 실외 측 제어부(26)와 실내 측 제어부(36a ~ 36c)와 각 제 어부 사이를 접속하는 전송선(51)에 의하여, 공기 조화 장치(1) 전체의 운전 제어를 행하는 제어부(5)가 구성되어 있다.

제어부(5)는, 각종 센서(도시하지 않음)의 검출 신호를 받을 수 있도록 접속되는 것과 함께, 이들 검출 신호 등에 기초하여 각종 기기(21, 24, 31a ~ 31c, 34a ~ 34c) 및 밸브(V1, V2, V6a ~ V6c, V7a ~ V7c)를 제어할 수 있도록 접속되어 있다.

(2) 실내 유닛

실내 유닛(3a ~ 3c)은, 빌딩 등의 실내의 천정에 매입이나 걸이 등, 또는, 실내의 벽면에 벽걸이 등에 의하여 설치되어 있다. 실내 유닛(3a ~ 3c)은, 냉매 연락 배관(4)을 통하여 실외 유닛(2)에 접속되어 있고, 냉매 회로(10)의 일부를 구성하고 있다.

다음으로, 실내 유닛(3a ~ 3c)의 구성에 관하여 설명한다. 덧붙여, 실내 유닛(3a)과 실내 유닛(3b, 3c)은 마찬가지의 구성이기 때문에, 여기에서는, 실내 유닛(3a)의 구성만 설명하고, 실내 유닛(3b, 3c)의 구성에 관해서는, 각각, 실내 유닛(3a)의 각 부를 나타내는 Xa의 부호 대신에 Xb, Xc의 부호를 붙이고, 각 부의 설명을 생략한다. 예를 들면, 실내 유닛(3a)의 실내 팬(34a)과, 실내 유닛(3b, 3c)의 실내 팬(34b, 34c)이 대응한다.

실내 유닛(3a)은, 주로, 냉매 회로(10)의 일부를 구성하는 실내 측 냉매 회로(30a)를 가지고 있다. 이 실내 측 냉매 회로(30a)는, 주로, 실내 압축기(31a)와, 실내 사방 전환 밸브(V6a)와, 팽창 기구로서의 실내 팽창 밸브(V7a)와, 이용 측 열 교환기로서의 실내 열교환기(33a)를 가지고 있다.

실내 압축기(31a)는, 운전 용량을 가변하는 것이 가능한 압축기이며, 본 실시예에 있어서, 인버터에 의하여 회전수가 제어되는 모터(32a)에 의하여 구동되는 용적식 압축기이다. 이 실내 압축기(31a)는, 냉방 운전 시에는 2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클의 저단 측의 압축기로 되고, 난방 운전 시에는 2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클의 고단 측의 압축기로 된다. 이 실내 압축기(31a)는, 실내의 공조 부하에 대하여, 그 공조 부하에 따른 운전 용량의 제어가 가능하게 되어 있다. 본 실시예에서는 3대의 실내 유닛(3a ~ 3c)을 구비한 공기 조화 장치(1)이다. 실내 유닛(3a ~ 3c)은, 각각이 공기 조화하는 공간의 부하에 따라, 각각의 실내 압축기(31a ~ 31c)의 운전 용량의 제어를 행하고 있다.

실내 사방 전환 밸브(V6a)는, 실외 사방 전환 밸브(V1)와 마찬가지로, 실내 열교환기(33a)를 증발기 및 응축기로서 기능시키기 위하여 설치된 밸브이다. 실내 사방 전환 밸브(V6a)는, 실내 열교환기(33a)와, 실내 압축기(31a)의 흡입 측과, 실내 압축기(31a)의 토출 측과, 가스 냉매 연락 배관(42)에 접속되어 있다. 그리고, 실내 열교환기(33a)를 응축기로서 기능시킬 때에는, 실내 압축기(31a)의 토출 측과 실내 열교환기(33a)를 접속하는 것과 함께, 실내 압축기(31a)의 흡입 측과 가스 냉매 연락 배관(42)을 접속한다(도 1의 파선의 상태). 반대로, 실내 열교환기(33a)를 증발기로서 기능시킬 때에는, 실내 열교환기(33a)와 실내 압축기(31a)의 흡입 측을 접속하는 것과 함께, 실내 압축기(31a)의 토출 측과 가스 냉매 연락 배관(42)을 접속한다(도 1의 실선의 상태). 덧붙여, 실외 사방 전환 밸브(V1)와 실내 사방 전환 밸브(V6a)는, 다음과 같이 연동하여 기능한다. 실외 사방 전환 밸브(V1)가 실외 열교환기(23)를 응축기로서 기능시키는 상태로 되어 있는 경우에, 실내 사방 전환 밸브(V6a)는, 실내 열교환기(33a)를 증발기로서 기능시키는 상태로 된다. 또한, 실외 사방 전환 밸브(V1)가 실외 열교환기(23)를 증발기로서 기능시키는 상태로 되어 있는 경우에, 실내 사방 전환 밸브(V6a)는, 실내 열교환기(33a)를 응축기로서 기능시키는 상태로 된다.

실내 팽창 밸브(V7a)는, 실외 팽창 밸브(V2)와 마찬가지로, 실내 측 냉매 회로(30a) 내를 흐르는 냉매의 압력이나 유량 등의 조절을 행하기 위하여, 실내 열교환기(33a)의 액측에 접속된 전동 팽창 밸브이다. 이 실내 팽창 밸브(V7a)는, 냉방 운전 시에는, 2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클에 있어서의 2단째의 팽창 기구로서 기능하고, 난방 운전 시에는, 2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클에 있어서의 1단째의 팽창 기구로서 기능한다. 이 실내 팽창 밸브(V7a)도 실외 팽창 밸브(V2)와 마찬가지로, 1단째의 팽창 기구로서 기능할 때에는, 고압 Ph의 냉매를 중간 압력 Pm으로 감압시키고 있다. 또한, 2단째의 팽창 기구로서 기능할 때에는, 중간 압력 Pm의 냉매를 저압 Pl로 감압시키고 있다.

실내 열교환기(33a)는, 전열관과 다수의 핀에 의하여 구성된 크로스 핀식의 핀·앤드·튜브형 열교환기이며, 냉방 운전 시에는 냉매의 증발기로서 기능하여 실내 공기를 냉각하고, 난방 운전 시에는 냉매의 응축기로서 기능하여 실내 공기를 가열하는 열교환기이다.

또한, 실내 유닛(3a)은, 실내 공기를 유닛 내로 흡입하여, 실내 열교환 기(33a)에 있어서 냉매와 열교환시킨 후에, 공급 공기로서 실내로 공급하는 송풍 팬으로서의 실내 팬(34a)을 가지고 있다. 실내 팬(34a)은, 실내 열교환기(33a)로 공급하는 공기의 풍량을 가변하는 것이 가능한 팬이며, 본 실시예에 있어서, DC 팬 모터로 이루어지는 모터(35a)에 의하여 구동되는 원심 팬이나 다익 팬 등이다.

또한, 실내 유닛(3a)은, 실내 유닛(3a)을 구성하는 각 부의 동작을 제어하는 실내 측 제어부(36a)를 구비하고 있다. 그리고, 실내 측 제어부(36a)는, 실내 유닛(3a)의 제어를 행하기 위하여 설치된 마이크로컴퓨터나 메모리 등을 가지고 있고, 실내 유닛(3a)을 개별로 조작하기 위한 리모컨(도시하지 않음)과의 사이에서 제어 신호 등의 교환이나, 실외 유닛(2)과의 사이에서 전송선(51)을 통하여 제어 신호 등의 교환 등을 행할 수 있도록 되어 있다.

(3) 냉매 연락 배관

냉매 연락 배관(4)은, 공기 조화 장치(1)를 빌딩 등의 설치 장소에 설치할 때에, 현지에서 시공되는 냉매 배관이며, 설치 장소나 실외 유닛(2)과 실내 유닛(3a ~ 3c)의 조합 등의 설치 조건에 따라 여러 가지의 길이나 관경(管徑)을 가지는 것이 사용된다.

＜공기 조화 장치의 동작＞

다음으로, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)의 동작에 관하여 설명한다.

본 실시예의 공기 조화 장치(1)의 운전 모드로서는, 실내 유닛(3a ~ 3c)의 냉난방의 부하에 따라, 실내 유닛(3a ~ 3c)의 냉방을 행하는 냉방 운전과, 실내 유닛(3a ~ 3c)의 난방을 행하는 난방 운전이 있다.

이하, 공기 조화 장치(1)의 각 운전 모드에 있어서의 동작에 관하여 설명한다.

(1) 냉방 운전

우선, 냉방 운전에 관하여, 도 1 및 도 2를 이용하여 설명한다. 냉방 운전 시는, 실외 유닛(2)의 실외 측 냉매 회로(20)에 있어서, 실외 사방 전환 밸브(V1)가 도 1의 실선으로 도시되는 상태로 전환되고, 또한, 실내 유닛(3a ~ 3c)의 실내 측 냉매 회로(30a ~ 30c)에 있어서, 실내 사방 전환 밸브(V6a ~ V6c)가 도 1의 실선으로 도시되는 상태로 전환되는 것에 의하여, 실외 열교환기(23)가 응축기로서 기능하고, 또한, 실내 열교환기(33a ~ 33c)가 증발기로서 기능하도록 되어 있다.

이 냉매 회로(10)의 상태로, 실내 압축기(31a ~ 31c), 실외 압축기(21), 실외 팬(24) 및 실내 팬(34a ~ 34c)을 기동하면, 저압 Pl의 가스 냉매는, 실내 압축기(31a ~ 31c)로 흡입되고 압축되어 중간 압력 Pm의 가스 냉매로 된다. 그 후, 중간 압력 Pm의 가스 냉매는, 실내 사방 전환 밸브(V6a ~ V6c)를 경유하여 가스 냉매 연락 배관(42)으로 보내진다. 가스 냉매 연락 배관(42)으로 보내진 중간 압력 Pm의 가스 냉매는, 가스 측 폐쇄 밸브(V4)로부터 실외 유닛(2) 내로 유입한다. 실외 유닛(2) 내로 유입한 가스 냉매는, 바이패스 회로(28)로부터의, 기액 분리기(27)로 분리된 가스 냉매(인젝션(injection) 가스)와 합류하여, 실외 사방 전환 밸브(V1)를 경유하여 실외 압축기(21)로 유입한다. 실외 압축기(21)로 유입한 가스 냉매는, 중간 압력 Pm으로부터 고압 Ph로 압축되고 실외 열교환기(23)로 유입한다. 이때 실외 열교환기(23)는, 응축기로서 기능하고 실외 팬(24)에 의하여 공급되는 실외 공 기로 열을 방출하여 냉매를 냉각한다. 그리고, 실외 팽창 밸브(V2)에 의하여 고압 Ph의 상태로부터 중간 압력 Pm까지 감압된다. 중간 압력 Pm으로 감압된 냉매는, 기액이상 상태로 되어 있고 기액 분리기(27)로 유입한다. 기액 분리기(27)에서는, 액 냉매와 가스 냉매로 분리하여, 중간 압력 Pm의 액 냉매를 액측 폐쇄 밸브(V3) 측의 배관으로 유출하고, 중간 압력 Pm의 가스 냉매를 바이패스 회로(28)를 통하여 실외 압축기(21)의 흡입 측으로 유출한다.

그리고, 중간 압력 Pm의 액 냉매는, 액측 폐쇄 밸브(V3), 액 냉매 연락 배관(41)을 경유하여 실내 유닛(3a ~ 3c)으로 보내진다. 이 실내 유닛(3a ~ 3c)으로 보내진 중간 압력 Pm의 액 냉매는, 실내 팽창 밸브(V7a ~ V7c)에 의하여 실내 압축기(31a ~ 31c)의 흡입 압력 근처까지 감압되어 저압 Pl의 기액이상 상태의 냉매로 되어 실내 열교환기(33a ~ 33c)로 보내지고, 실내 열교환기(33a ~ 33c)에 있어서 실내 공기와 열교환을 행하고 증발하여 저압 Pl의 가스 냉매로 된다. 저압 Pl의 가스 냉매는, 실내 사방 전환 밸브(V6a ~ V6c)를 경유하여, 다시, 실내 압축기(31a ~ 31c)로 흡입된다.

(2) 난방 운전

난방 운전 시는, 실외 유닛(2)의 실외 측 냉매 회로(20)에 있어서, 실외 사방 전환 밸브(V1)가 도 1의 파선으로 도시되는 상태로 전환되고, 또한, 실내 유닛(3a ~ 3c)의 실내 측 냉매 회로(30a ~ 30c)에 있어서, 실내 사방 전환 밸브(V6a ~ V6c)가 도 1의 파선으로 도시되는 상태로 전환되는 것에 의하여, 실외 열교환기(23)가 증발기로서 기능하고, 또한, 실내 열교환기(33a ~ 33c)가 응축기로서 기능하도록 되어 있다.

이 냉매 회로(10)의 상태로, 실내 압축기(31a ~ 31c), 실외 압축기(21), 실외 팬(24) 및 실내 팬(34a ~ 34c)을 기동하면, 저압 Pl의 가스 냉매는, 실외 압축기(21)로 흡입되고 압축되어 중간 압력 Pm의 가스 냉매로 되고, 실외 사방 전환 밸브(V1)를 경유하여, 바이패스 회로(28)로부터의, 기액 분리기(27)로 분리된 가스 냉매(인젝션 가스)와 합류한다. 그리고, 합류한 중간 압력 Pm의 가스 냉매는, 가스 측 폐쇄 밸브(V4)를 경유하여, 가스 냉매 연락 배관(42)으로 보내진다.

그리고, 가스 냉매 연락 배관(42)으로 보내진 중간 압력 Pm의 가스 냉매는, 실내 유닛(3a ~ 3c)으로 보내진다. 이 실내 유닛(3a ~ 3c)으로 보내진 중간 압력 Pm의 가스 냉매는, 실내 압축기(31a ~ 31c)에 있어서 고온 고압의 초임계 상태까지 압축된다. 초임계 상태로 된 냉매는, 실내 사방 전환 밸브(V6a ~ V6c)를 경유하여, 실내 열교환기(33a ~ 33c)로 보내진다. 이 냉매는, 실내 열교환기(33a ~ 33c)에 있어서, 실내 공기와 열교환을 행하고 응축되어 고압 Ph의 액 냉매로 된 후, 실내 팽창 밸브(V7a ~ V7c)를 통과할 때에, 실내 팽창 밸브(V7a ~ V7c)의 밸브 개도(開度)에 따라 중간 압력 Pm까지 감압된다.

그리고, 실내 팽창 밸브(V7a ~ V7c)를 통과한 냉매는, 액 냉매 연락 배관(41)을 경유하여 실외 유닛(2)으로 보내진다. 액측 폐쇄 밸브(V3)를 경유하여 실외 유닛(2)으로 유입한 중간 압력 Pm의 냉매는, 기액이상 상태로 되어 있고 기액 분리기(27)로 유입한다. 기액 분리기(27)에서는, 액 냉매와 가스 냉매로 분리하여, 중간 압력 Pm의 액 냉매를 실외 팽창 밸브(V2) 측의 배관으로 유출하고, 중간 압력 Pm의 가스 냉매를 바이패스 회로(28)를 통하여 실외 압축기(21)의 흡입 측으로 유출한다. 중간 압력 Pm의 액 냉매는, 실외 팽창 밸브(V2)를 경유하여 한층 더 감압되어 저압 Pl의 액 냉매로 된 후에, 실외 열교환기(23)로 유입한다. 그리고, 실외 열교환기(23)로 유입한 저압 Pl의 기액이상 상태의 냉매는, 실외 팬(24)에 의하여 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하고 증발하여 저압 Pl의 가스 냉매로 되고, 실외 사방 전환 밸브(V1)를 경유하여, 다시, 실외 압축기(21)로 흡입된다.

＜2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클＞

도 2는, 초임계 조건하에 있어서의 냉동 사이클을 p-h 선도(모리엘 선도)에 의하여 도시하고 있다. 본 발명에서는, 냉매로 초임계 냉매인 CO₂ 냉매를 이용하고 있다. 또한, 냉매 회로(10)의 하나의 계통 내에 2대의 압축기를 이용하여 2단으로 나누어 압축하고, 2개의 팽창 기구를 이용하여 2단으로 나누어 팽창시키도록 한 2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클을 채용하고 있다. 이 2단 압축 2단 팽창 사이클에 관하여, 도 1 및 도 2를 이용하여 설명한다. 여기에서는, 전술의 냉방 운전의 경우에 관하여 설명한다. 전술과 같이, 이 냉매 회로(10)는, 주로, 실내 압축기(31a ~ 31c), 실외 압축기(21), 실외 열교환기(23), 실외 팽창 밸브(V2), 실내 팽창 밸브(V7a ~ V7c) 및 실내 열교환기(33a ~ 33c)로 구성되어 있다. 도 2의 A1, B1, C1, D1, E1, F1, G1, H1 및 I1은, 도 1에 있어서의 각각의 점에 대응한 냉매의 상태를 나타내고 있다.

이 냉매 회로(10)에서는, 냉매는, 실내 압축기(31a ~ 31c)에 의하여 압축되 어 고온 중간 압력 Pm이 된다(A1→B1). 중간 압력 Pm까지 압축된 고온의 냉매는, 중간 압력 Pm인 채로 가스 냉매 연락 배관(42)을 통과하여, 기액 분리기(27)에 의하여 분리된 중간 압력 Pm의 가스 냉매(인젝션 가스)와 합류하고, 냉각된다(B1＋I1→C1). 인젝션 가스와 합류하여 냉각된 중간 압력 Pm의 가스 냉매는, 실외 압축기(21)로 압축되어 고온 고압이 된다(C1→D1). 이때, 냉매인 CO₂는 기체로부터 초임계 상태로 된다. 여기에서 말하는 「초임계 상태」는, 임계점 K 이상의 온도 및 압력하에 있어서의 물질의 상태이며, 기체의 확산성과 액체의 용해성을 겸비하고 있는 상태의 것이다. 초임계 상태는, 도 2에 있어서, 임계 온도 등온선 Tk의 우측이고, 또한, 임계 압력 Pk 이상의 영역에 있어서의 냉매의 상태이다. 덧붙여, 냉매(물질)가 초임계 상태가 되면, 기상(氣相)과 액상(液相)의 구별이 없어진다. 덧붙여, 여기에서 말하는 「기상」은, 포화 증기선 Sv보다 우측이고, 또한, 임계 압력 Pk 이하의 영역에 있어서의 냉매의 상태이다. 또한, 「액상」은, 포화액선 Sl보다 좌측이고, 또한, 임계 온도 등온선 Tk보다도 좌측의 영역에 있어서의 냉매의 상태이다. 그리고, 실외 압축기(21)에 의하여 압축되어 고온 고압의 초임계 상태로 된 냉매는, 응축기로 되어 있는 실외 열교환기(23)에 의하여 방열되어 저온 고압의 냉매로 된다(D1→E1). 이때, 냉매는, 초임계 상태에 있기 때문에, 실외 열교환기(23) 내부에 있어서 현열 변화(온도 변화)를 수반하여 작동하고 있다. 그리고, 실외 열교환기(23)에 있어서 방열한 냉매는, 실외 팽창 밸브(V2)가 개방되는 것에 의하여 팽창하여, 압력이 고압 Ph로부터 중간 압력 Pm으로 감압된다(E1→F1). 그리고, 실 외 팽창 밸브(V2)에 의하여 감압된 냉매는, 기액이상 상태로 되어 있고 기액 분리기(27)로 유입한다. 기액 분리기(27)에서는, 액 냉매와 가스 냉매로 분리한다. 그리고, 중간 압력 Pm의 액 냉매를 액측 폐쇄 밸브(V3) 측의 배관으로 유출하고(F1→G1), 중간 압력 Pm의 가스 냉매를 바이패스 회로(28)를 통하여 실외 압축기(21)의 흡입 측으로 유출한다(F1→I1). 중간 압력 Pm의 액 냉매는, 액 냉매 연락 배관(41)을 통과하고, 실내 팽창 밸브(V7a ~ V7c)로 한층 더 팽창되어 저압 Pl의 액 냉매로 된다(G1→H1). 이 저압 Pl의 액 냉매가, 실내 열교환기(33a ~ 33c)에 있어서, 열을 흡수하고, 증발하여 실내 압축기(31a ~ 31c)로 되돌아온다(H1→A1).

＜특징＞

(1)

본 실시예에서는, 실내 유닛(3a ~ 3c)이 복수대(본 실시예에서는 3대) 있는 경우에, 실외 유닛(2)만이 아니고 실내 유닛(3a ~ 3c)에도 각각 실내 압축기(31a ~ 31c)를 배비하고 있다. 이 실내 압축기(31a ~ 31c)는 용량 가변의 압축기이며, 인버터 제어가 가능하다. 그리고, 제어부(5)가, 각 실내 유닛(3a ~ 3c)의 운전 부하에 따라 실내 압축기(31a ~ 31c)를 제어하고 있다.

따라서, 냉방 시에 있어서의 증발 온도 및 난방 시에 있어서의 고압을, 각 실내 유닛(3a ~ 3c)에서 독자적으로 제어할 수 있어, 각 실내 유닛(3a ~ 3c)에 있어서의 운전 부하에 따른 능력 제어를 정도 좋게 행할 수 있다. 이 때문에, 공기 조화 장치(1)의 운전 효율을 높일 수 있어, 에너지 절약화가 가능하게 된다.

(2)

본 실시예에서는, 냉방 운전 및 난방 운전의 운전 상태를 전환할 수 있는 실외 사방 전환 밸브(V1)와 실내 사방 전환 밸브(V6a ~ V6c)가 구비되어 있다. 이 실외 사방 전환 밸브(V1)는 실외 유닛(2)에 구비되고, 실내 사방 전환 밸브(V6a ~ V6c)는 실내 유닛(3a ~ 3c)에 구비되어 있다.

따라서, 실내 열교환기(33a ~ 33c)를 가스 쿨러로서, 실외 열교환기(23)를 증발기로서 이용하는 것과, 그것과는 반대로, 실내 열교환기(33a ~ 33c)를 증발기로서 실외 열교환기(23)를 가스 쿨러로서 이용하도록 전환할 수 있다. 이것에 의하여, 실내 유닛(3a ~ 3c)의 운전 상태를 냉방 운전과 난방 운전으로 전환할 수 있다. 이 때문에, 기온에 따라 운전 상태를 전환할 수 있어, 쾌적한 공조 공간을 제공할 수 있다.

＜변형예＞

(1)

본 실시예에서는, 실외 팽창 밸브(V2)와 실내 팽창 밸브(V7a ~ V7c)의 사이 및 실외 압축기(21)와 실내 압축기(31a ~ 31c)의 사이에는, 냉매 연락 배관(4)(액 냉매 연락 배관(41) 및 가스 냉매 연락 배관(42))이 그대로 접속되어 있지만, 나아가 그 사이에 중간 냉각기(27a)를 설치하고 있어도 무방하다. 예를 들면, 도 3과 같이, 실외 유닛(2) 내에 설치하도록 하여도 무방하다. 이하, 중간 냉각기(27a)를 가지는 냉매 회로(10a)에 있어서의 냉동 사이클에 관하여 설명한다.

도 4는, 초임계 조건하에 있어서의 냉동 사이클을 p-h 선도(모리엘 선도)에 의하여 도시하고 있다. 본 발명에서는, 냉매로 초임계 냉매인 CO₂ 냉매를 이용하고 있다. 또한, 2대의 압축기를 이용하여 2단으로 나누어 압축하고, 2개의 팽창 기구를 이용하여 2단으로 나누어 팽창하도록 한 2단 압축 2단 팽창 냉동 사이클을 채용하고 있다. 이 2단 압축 2단 팽창 사이클에 관하여, 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한다. 여기에서는, 전술의 냉방 운전의 경우에 관하여 설명한다. 이 냉매 회로(10a)는, 주로, 실내 압축기(31a ~ 31c), 실외 압축기(21), 실외 열교환기(23), 실외 팽창 밸브(V2), 중간 냉각기(27a), 실내 팽창 밸브(V7a ~ V7c), 실내 열교환기(33a ~ 33c)로 구성되어 있다. 도 3의 A2, B2, C2, D2, E2, F2, G2 및 H2는, 도 4에 있어서의 각각의 점에 대응한 냉매의 상태를 나타내고 있다. 덧붙여, 이 경우의 운전 상태를 냉방 운전의 경우에 관하여 설명한다.

이 냉매 회로(10a)에서는, 냉매는, 실내 압축기(31a ~ 31c)에 의하여 압축되어 고온 중간 압력 Pm이 된다(A2→B2). 중간 압력 Pm까지 압축된 고온의 냉매는, 중간 냉각기(27a)로 유입하고 있다. 중간 냉각기(27a)에는, 실외 팽창 밸브(V2)로 감압되어 중간 압력 Pm이 된 액 냉매도 유입하고 있다. 또한, 이 액 냉매와 실내 압축기(31a ~ 31c)로 압축된 가스 냉매와 공존한 상태로 되어 있고 평형 상태가 되어 있다. 과열 상태의 가스 냉매는 포화 상태 혹은 그것에 가까운 상태로까지 냉각되어 과열이 제거된다(B2→C2). 중간 냉각기(27a)에서 과열이 제거된 가스 냉매는, 실외 압축기(21)로 압축되어 고온 고압이 된다(C2→D2). 이때, 냉매인 CO₂는 기체로부터 초임계 상태로 된다. 그리고, 실외 압축기(21)에 의하여 압축되어 고온 고압 의 초임계 상태로 된 냉매는, 응축기로 되어 있는 실외 열교환기(23)에 의하여 방열되어 저온 고압의 냉매로 된다(D2→E2). 이때, 냉매는, 초임계 상태에 있기 때문에, 실외 열교환기(23) 내부에 있어서 현열 변화(온도 변화)를 수반하여 작동하고 있다. 그리고, 실외 열교환기(23)에 있어서 방열한 냉매는, 실외 팽창 밸브(V2)가 개방되는 것에 의하여 팽창하여, 압력이 고압 Ph로부터 중간 압력 Pm의 Pm으로 감압된다(E2→F2). 그리고, 실외 팽창 밸브(V2)에 의하여 감압된 냉매는, 중간 냉각기(27a)로 유입한다. 중간 냉각기(27a)로 유입한 중간 압력 Pm의 냉매는, 그 일부가 증발하여(F2→C2) 중간 냉각기(27a) 내부의 액 냉매를 과냉각역까지 냉각한다(F2→G2). 이때, 동시에 전술한 B2→C2에서 행하여지고 있는 가스 냉매의 과열의 제거도 행하여지고 있다. 중간 냉각기(27a) 내에서, 남은 중간 압력 Pm의 액 냉매는, 실내 팽창 밸브(V7a ~ V7c)로 한층 더 팽창되어 저압 Pl의 액 냉매로 된다(G2→H2). 이 저압 Pl의 액 냉매가, 실내 열교환기(33a ~ 33c)에 있어서, 열을 흡수하고, 증발하여 실내 압축기(31a ~ 31c)로 되돌아온다(H2→A2).

본 발명에서는, 실외 유닛(2a) 내에 중간 압력 Pm의 액 냉매와 가스 냉매를 냉각하는 중간 냉각기(27a)를 가지고 있다. 중간 냉각기(27a)에서는, 실외 팽창 밸브(V2)에 의하여 중간 압력 Pm으로 팽창된 기액이상 상태의 냉매와, 실내 압축기(31a ~ 31c)에 의하여 중간 압력 Pm까지 압축된 가스 냉매가 통과한다. 이때, 액 냉매의 일부를 증발시켜 중간 냉각기(27a) 내부의 냉매에 냉동 효과를 부여하고 있다.

따라서, 실내 압축기(31a ~ 31c)로 압축된 중간 압력 Pm의 가스 냉매를 포화 상태 혹은 그것에 가까운 상태로까지 냉각할 수 있다. 또한, 액 냉매에도 마찬가지로 냉동 효과에 의하여 과냉각역까지 냉각할 수 있다. 이것에 의하여, 이 사이클 전체의 냉동 효과를 높일 수 있다. 또한, 실외 압축기(21)의 토출 온도를 내릴 수 있어, 실외 압축기(21)의 윤활유의 열화를 막을 수 있다. 전술에서는, 냉방 운전 시만 설명하였지만 난방 운전 시에도 마찬가지의 효과가 있다.

(2)

본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 3대의 실내 유닛(3a ~ 3c)에 각각 대응하여, 실내 압축기(31a ~ 31c)가 3대 설치되어 있지만, 이것에 한정하지 않고, 예를 들면 도 5와 같이 3대의 실내 유닛(8a ~ 8c)을 열교환부(6a ~ 6c)와 압축기부(7a ~ 7c)로 구성되도록 하여도 상관없다.

열교환부(6a ~ 6c)는, 실내 열교환기(61a ~ 61c)와, 모터(63a ~ 63c)로 구동하는 실내 팬(62a ~ 62c)과, 실내 팽창 밸브(V8a ~ V8c)와, 열교환 측 제어부(64a ~ 64c)로 구성되어 있다. 또한, 압축기부(7a ~ 7c)는, 모터(72a ~ 72c)로 구동하는 실내 압축기(71a ~ 71c)와, 실내 사방 전환 밸브(V9a ~ V9c)와, 압축 측 제어부(73a ~ 73c)로 구성되어 있다. 압축 측 제어부(73a ~ 73c)는 전송선(51)에 접속되어, 압축기부(7a ~ 7c) 내의 실내 압축기(71a ~ 71c)나 실내 사방 전환 밸브(V9a ~ V9c)를 제어하고 있다. 이 경우에, 열교환부(6a ~ 6c)는, 종래 기술에 있어서의 실내 유닛에 상당한다.

이 경우에서는, 압축기부(7a ~ 7c)를 열교환부(6a ~ 6c)에 대응시키는 것으로, 전체로서 실내 유닛(8a ~ 8c)으로 하고 있다. 이 때문에, 압축기를 가지지 않 는 실내 유닛이 기존 설비로서 구비되어 있는 경우에, 압축기부(7a ~ 7c)를 나중에 추가하는 것으로, 각 실내 유닛을 효율 좋게 운전할 수 있다.

(3)

본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 팽창 기구로서 실외 유닛(2) 내에 실외 팽창 밸브(V2)를 설치하고, 실내 유닛(3) 내에 실내 팽창 밸브(V7)를 설치하고 있지만, 이들 팽창 밸브에 한정하지 않고, 예를 들면 팽창기 등이어도 상관없다.

본 발명에 관련되는 공기 조화 장치는, 갱신 공사 시에, 기설(旣設)의 냉매 연락 배관을 그대로 이용할 수 있기 때문에 코스트를 삭감할 수 있고, CO₂ 냉매 등의 냉매를 이용하여 운전되는 것과 같은 설계 압력을 높게 할 필요가 있는 공기 조화 장치 등에 유용하다.

Claims

냉매를 상태 변화시켜 공기 조화를 행하는 공기 조화 장치이고,

상기 냉매를 압축하는 열원 측 압축기(21)와, 상기 냉매를 열교환시키는 열원 측 열교환기(23)와, 상기 냉매를 감압하는 열원 측 팽창 기구(V2)를 가지는 열원 유닛(2, 2a)과,

상기 냉매를 압축하는 제1 이용 측 압축기와, 상기 냉매를 열교환시키는 제1 이용 측 열교환기와, 상기 냉매를 감압하는 제1 이용 측 팽창 기구를 가지는 제1 이용 유닛과,

상기 냉매를 압축하는 제2 이용 측 압축기와, 상기 냉매를 열교환시키는 제2 이용 측 열교환기와, 상기 냉매를 감압하는 제2 이용 측 팽창 기구를 가지는 제2 이용 유닛과,

상기 열원 유닛과 상기 제1 이용 유닛 및 상기 제2 이용 유닛을 접속하는 냉매 연락 배관(4)과,

상기 제1 이용 유닛의 부하에 따라 상기 제1 이용 측 압축기와 상기 제1 이용 측 팽창 기구를 제어하고, 상기 제2 이용 유닛의 부하에 따라 상기 제2 이용 측 압축기와 상기 제2 이용 측 팽창 기구를 제어하는 제어부(5)

를 구비하는 공기 조화 장치(1, 1a).
제1항에 있어서,

상기 제1 이용 측 압축기 및 상기 제2 이용 측 압축기는, 인버터 제어 가능한,

공기 조화 장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 열원 유닛(2a)은 중간 냉각기(27a)를 더 가지는,

공기 조화 장치(1a).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 열원 유닛은, 상기 제1 이용 측 압축기 또는 상기 제2 이용 측 압축기로 중간 압력까지 압축된 상기 냉매가 상기 열원 측 압축기로 유입하고, 또한, 상기 열원 측 압축기로 고압까지 압축된 상기 냉매가 상기 열원 측 열교환기로 유입하는 제1 상태와, 상기 열원 측 열교환기로 증발된 저압의 상기 냉매가 상기 열원 측 압축기로 유입하고, 또한, 상기 열원 측 압축기로 중간 압력까지 압축된 상기 냉매가 상기 제1 이용 측 압축기 또는 상기 제2 이용 측 압축기로 유입하는 제2 상태를 전환 가능한 열원 측 전환 기구(V1)를 더 가지고,

상기 제1 이용 유닛은, 상기 제1 이용 측 열교환기로 증발된 저압의 상기 냉매가 상기 제1 이용 측 압축기로 유입하고, 또한, 상기 제1 이용 측 압축기로 중간 압력까지 압축된 상기 냉매가 상기 열원 측 압축기로 유입하는 제3 상태와, 상기 열원 측 압축기로 중간 압력까지 압축된 상기 냉매가 상기 제1 이용 측 압축기로 유입하고, 또한, 상기 제1 이용 측 압축기로 고압까지 압축된 상기 냉매가 상기 제1 이용 측 열교환기로 유입하는 제4 상태를 전환 가능한 제1 이용 측 전환 기구를 더 가지고,

상기 제2 이용 유닛은, 상기 제2 이용 측 열교환기로 증발된 저압의 상기 냉매가 상기 제2 이용 측 압축기로 유입하고, 또한, 상기 제2 이용 측 압축기로 중간 압력까지 압축된 상기 냉매가 상기 열원 측 압축기로 유입하는 제5 상태와, 상기 열원 측 압축기로 중간 압력까지 압축된 상기 냉매가 상기 제2 이용 측 압축기로 유입하고, 또한, 상기 제2 이용 측 압축기로 고압까지 압축된 상기 냉매가 상기 제1 이용 측 열교환기로 유입하는 제6 상태를 전환 가능한 제2 이용 측 전환 기구를 더 가지고,

상기 제어부는, 상기 열원 측 전환 기구를 상기 제1 상태로, 또한, 상기 제1 이용 측 전환 기구를 상기 제3 상태로, 또한, 상기 제2 이용 측 전환 기구를 상기 제5 상태로 하는 제1 제어와, 상기 열원 측 전환 기구를 상기 제2 상태로, 또한, 상기 제2 전환 기구를 상기 제4 상태로, 또한, 상기 제2 이용 측 전환 기구를 상기 제6 상태로 하는 제2 제어를 행하는,

공기 조화 장치(1).