KR20170073457A - 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기 - Google Patents

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Abstract

냉매 측 열 전달률 및 물 등의 액체 측 열 전달율이 향상된 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기를 제공한다. 또 소형화 및 보수성을 갖는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기를 제공한다.
열 교환 장치(1)는 냉매와 공기 간에 열을 교환하는 공랭식 열 교환기(10)와 냉매와 물 간에 열을 교환하는 수열 교환기(20A, 20B)를 구비한다. 또 수열 교환기(20A, 20B) 각각에 설치되어 압축기(41)에 의해 압축된 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브(45A, 45B)를 구비한다. 수열 교환기(20A, 20B)에서 냉매는 병렬로 흐르고 물은 직렬로 흐른다. 그리고 열 교환 장치(1)는 2개의 케이스로 분할하여 수납된다.

Description

열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기{AIR CONDITIONER OUTDOOR UNIT INCLUDING HEAT EXCHANGE APPARATUS}
본 발명은 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기에 관한 것이다.
압축기, 공기 열 교환기, 팽창기구, 물 등의 액체 열 교환기를 연결하여 냉매를 통해 공기와 물 등 액체 간에 열을 교환하는 열 교환 장치가 널리 사용되고 있다.
일반적으로, 열 교환 장치에는 냉매와 공기 또는 액체 간에 열을 교환하는 제1 열 교환기와, 냉매와 액체 간에 열을 교환하는 제2 열 교환기가 마련되며, 제1 열 교환기와 제2 열 교환기는 각각 한 개씩 마련된다.
열 교환 장치로는 주로 플레이트식 열 교환기가 사용되며, 플레이트식 열 교환기는 전열 플레이트의 적층 매수를 조절하여 열교환량을 조절한다.
열 교환 장치의 열교환량을 향상시키기 위해 전열 플레이트의 적층 매수를 늘리게 되면, 전열 플레이트의 적층 방향으로의 냉매 분포가 균일하지 못해 냉매 측의 열 전달률이 낮아지게 되고, 전열 플레이트의 적층 매수를 늘리는데도 한계가 있다.
따라서, 전열 플레이트의 적층 매수를 늘리지 않으면서도 열 교환 장치의 열 교환 효율을 향상하기 위한 냉매 측 열 전달률(전열계수) 및 물 등의 액체 측 열 전달률(전열계수)의 향상이 요구된다.
또, 열 교환장치에서는 체적이 작고 반송이나 설치가 용이할 것(소형화)과 보수 용이성(보수성)을 구비하는 것이 요구된다.
본 발명의 목적은 냉매 측 열 전달률 및 물 등의 액체 측 열 전달률이 향상된 열 교환 장치를 제공하는 것에 있다.
또, 본 발명의 또 다른 목적은 소형화 및 보수성을 갖는 열 교환 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기는 냉매와 공기 또는 액체 간에 열을 교환하는 제1 열 교환기와, 냉매와 액체 간에 열을 교환하는 복수의 제2 열 교환기와, 냉매를 압축하는 압축기 및, 상기 복수의 제2 열 교환기 각각에 설치되어 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 팽창시키는 복수의 팽창기구를 구비하고, 냉매는 상기 복수의 제2 열 교환기를 병렬로 흐르고, 액체는 상기 복수의 제2 열 교환기를 직렬로 흐른다.
상기 복수의 팽창기구 각각은 상기 복수의 제2 열 교환기 각각의 냉매 출입구와 연결될 수 있다.
상기 복수의 제2 열 교환기를 직렬로 흐르는 액체는 물이고, 물은 상기 복수의 제2 열 교환기에 연결된 수배관을 통해 상기 복수의 제2 열 교환기를 흐를 수 있다.
상기 복수의 제2 열 교환기는 플레이트식 열 교환기이고, 상기 복수의 제2 열 교환기 각각의 전열 플레이트 적층 매수는 동일하거나 상이하게 마련될 수 있다.
상기 제2 열 교환기가 복수개로 나누어져 있어 상기 복수의 제2 열 교환기 각각의 전열 플레이트 적층 매수는 상기 제2 열 교환기가 한 개로 마련될 때의 상기 전열 플레이트 적층 매수보다 적을 수 있다.
상기 전열 플레이트의 적층 매수가 적어지면, 상기 전열 플레이트의 적층 방향으로의 냉매 분포가 균일하여 냉매의 열 전달률이 향상될 수 있다.
상기 복수의 팽창기구는 팽창 밸브이고, 상기 팽창 밸브의 개도를 조절하여 상기 복수의 제2 열 교환기 각각에서 토출되는 냉매의 온도 차이 발생이 억제되도록 할 수 있다.
물이 상기 복수의 제2 열 교환기 중 적어도 하나를 우회하여 흐르는 우회 유로를 구비할 수 있다.
물은 상기 수배관과 연결된 펌프에 의해 압송되며, 물이 상기 우회 유로를 통해 우회되는 경우에는 물이 상기 복수의 제2 열 교환기 전체를 흐르는 경우보다 작은 동력을 소비할 수 있다.
두 개의 케이스를 더 구비하며, 상기 두 개의 케이스 내부에 분할되어 수용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기는 냉매와 공기 또는 액체 간에 열을 교환하는 제1 열 교환기와, 냉매와 액체 간에 열을 교환하는 복수의 제2 열 교환기와, 냉매를 압축하는 압축기 및, 상기 복수의 제2 열 교환기에 공통으로 설치되어 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 팽창시키는 팽창기구를 구비하고, 냉매는 상기 복수의 제2 열 교환기를 병렬로 흐르고, 액체는 상기 복수의 제2 열 교환기를 직렬로 흐르며, 상기 복수의 제2 열 교환기는 전열 면적이 서로 다르게 설정된다.
상기 복수의 제2 열 교환기를 직렬로 흐르는 액체는 물이고, 물은 상기 복수의 제2 열 교환기에 연결된 수배관을 통해 상기 복수의 제2 열 교환기를 흐를 수 있다.
상기 복수의 제2 열 교환기는 플레이트식 열 교환기이고, 상기 복수의 제2 열 교환기 각각의 전열 플레이트 적층 매수는 서로 다르게 마련될 수 있다.
상기 복수의 제2 열 교환기 각각의 전열 플레이트 적층 매수는 상기 복수의 제2 열 교환기 간의 전열량 차이 발생이 억제되도록 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기는 제1 케이스 및 제2 케이스와, 냉매와 공기 또는 액체 간에 열을 교환하는 2개의 제1 열 교환기와, 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매를 축적하는 축적기와, 냉매의 통과 방향을 전환하는 다방향 밸브와, 냉매를 배송하는 냉매 배관과, 냉매와 액체 간에 열을 교환하는 제2 열 교환기 및 액체를 배송하는 액체 배관을 구비하고, 상기 제1 케이스는 적어도 상기 제2 열 교환기 및 상기 액체 배관을 포함한 액체가 흐르는 액체 회로를 수납하고, 상기 제2 케이스는 적어도 상기 압축기, 상기 축적기, 상기 다방향 밸브 및 상기 냉매 배관을 포함한 냉매가 흐르는 냉매 회로를 수용하고, 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스가 상기 2개의 제1 열 교환기 각각을 수납한다.
상기 제1 케이스는 개폐 가능한 케이스 패널을 구비하고, 상기 제1 케이스에 수납되는 상기 액체 배관의 연결 플랜지 및 상기 제2 열 교환기의 동력을 제어하는 동력 제어반의 조작 방향을 상기 케이스 패널 측에 마련될 수 있다.
상기 제1 케이스에 수납된 상기 제2 열 교환기는 복수로 마련되며, 상기 복수의 제2 열 교환기 각각에는 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 팽창시키는 팽창기구가 마련되고, 냉매는 상기 복수의 제2 열 교환기를 병렬로 흐르고, 액체는 상기 복수의 제2 열 교환기를 직렬로 흐를 수 있다.
상기 복수의 제2 열 교환기를 직렬로 흐르는 액체는 물이고, 물은 상기 복수의 제2 열 교환기에 연결된 수배관을 통해 상기 복수의 제2 열 교환기를 흐를 수 있다.
물이 상기 복수의 제2 열 교환기 중 적어도 하나를 우회하여 흐르는 우회 유로를 구비할 수 있다.
상기 제1 케이스에 수납된 상기 제2 열 교환기는 복수로 마련되며, 상기 복수의 제2 열 교환기에 공통으로 설치되어 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 팽창시키는 팽창기구를 구비하고, 냉매는 상기 복수의 제2 열 교환기를 병렬로 흐르고, 액체는 상기 복수의 제2 열 교환기를 직렬로 흐르며, 상기 복수의 제2 열 교환기는 전열 면적이 서로 다르게 설정될 수 있다.
본 발명에 의하면 냉매 측 열 전달률 및 물 등의 액체 측 열 전달률이 향상된 열 교환 장치를 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면 소형화 및 보수성을 갖는 열 교환 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치의 일례를 설명하는 도면.
도 2는 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치에서 수열 교환기가 상이한 매수의 전열 플레이트를 구비한 경우를 설명하는 도면.
도 3은 제1 실시예가 적용되지 않는 열 교환 장치의 일례를 설명하는 도면.
도 4는 제2 실시예가 적용된 열 교환 장치의 일례를 설명하는 도면.
도 5는 제3 실시예가 적용된 열 교환 장치의 일례를 설명하는 도면.
도 6은 복수의 열 교환 장치를 병렬로 동작시킨 열 교환 시스템의 일례를 설명하는 도면.
도 7은 제5 실시예가 적용된 열 교환 장치 일례의 외관을 설명하는 도면.
도 8은 제5 실시예가 적용된 열 교환 장치의 일례를 설명하는 도면.
도 9는 제5 실시예가 적용된 열 교환 장치 변형예의 일례를 설명하는 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 단 본 발명은 이하의 실시예로 한정되지 않는다. 또 그 요지의 범위 내에서 다양하게 변형할 수 있다. 또한, 첨부된 도면은 본 실시예를 설명하기 위한 것으로써 실제 크기와는 다르다.
［제1 실시예］
＜열 교환 장치(1)의 구성＞
에어컨 실외기는 열 교환 장치를 포함하며, 도 1은 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치(1) 일례를 설명하는 도면이다. 도시한 열 교환 장치(1)는 히트 펌프 또는 히트 펌프 장치 등으로 불린다. 상기 열 교환 장치(1)는 예를 들면 물 등의 액체를 미리 정해진 온도로 냉각 또는 가열하기 위해 사용된다. 그리고 이 열 교환 장치(1)는 냉동기, 냉장고, 공조기 등에 사용된다.
열 교환 장치(1)는 공기와 냉매 간에 열을 교환하는 공랭식 열 교환기(10)(이하, 공랭식 열 교환기(10)로 표기한다.)와 물 등의 액체와 냉매 간에 열을 교환하는 복수의 열 교환기(20)(이하, 수열 교환기(20)로 표기한다.)를 구비한다. 여기에서 열 교환 장치(1)는 2개의 수열 교환기(20A, 20B)를 구비한다. 단 도 1에서 수열 교환기(20A, 20B)를 구비하는 것으로 설명하였으나 2개로 한정되지 않는다. 단 수열 교환기(20A, 20B)가 구분되어 있지 않은 경우에는 수열 교환기(20)로 표기한다.
액체는 물 대신 글리세린 등의 부동액일 수 있으나 여기에서는 물을 액체의 일례로서 설명한다.
단 공랭식 열 교환기(10)는 공기 대신에 물 등의 액체와 냉매가 열 교환하는 것일 수 있다. 이 경우 공랭식 열 교환기(10)를 수랭식 열 교환기로 바꾸어 부를 수 있다. 이 경우 공기와 냉매가 열 교환한다고 설명할 수 있다.
여기에서는 공랭식 열 교환기(10)는 제1 열 교환기의 일례이고 수열 교환기(20)는 제2 열 교환기의 일례이다.
그리고 열 교환 장치(1)는 공랭식 열 교환기(10)와 수열 교환기(20A, 20B) 간에 냉매를 순환시키는 냉매 배관(30)을 구비한다.
냉매는 예를 들면 저 비등점의 클로로 플루오로 카본(프레온)이다. 단 냉매는 클로로 플루오로 카본 이외의 것일 수 있다.
그리고 열 교환 장치(1)는 공랭식 열 교환기(10)에 공기를 송풍하는 팬(11)을 구비한다. 또, 열 교환 장치(1)는 냉매를 순환시키는 냉매 배관(30)과 연결된 압축기(41), 축적기(accumulator)(42)를 구비한다. 또한, 열 교환 장치(1)는 사방 밸브(4개 방향 절환 밸브)(43), 팽창 밸브(44)를 구비한다. 그리고 열 교환 장치(1)는 복수의 수열 교환기(20) 각각에 팽창 밸브(45)를 구비한다. 여기에서는 복수의 수열 교환기(20)를 수열 교환기(20A, 20B)로 하고 팽창 밸브(45)도 2개의 팽창 밸브(45A, 45B)로 설명한다. 팽창 밸브(45A, 45B)가 각각 구분되어 있지 않은 경우는 팽창 밸브(45)로 표기한다.
여기에서는 팽창 밸브(45)(팽창 밸브(45A, 45B))는 팽창기구의 일례이다.
공랭식 열 교환기(10)는 내부에 냉매를 유통함으로써 공기 간에 열을 교환한다. 공랭식 열 교환기(10)는 예를 들면 내부에 냉매를 흐르게 하는 냉각튜브를 구비한다. 그리고 상기 냉각튜브 외측에는 핀을 부착한 크로스 핀식의 것을 사용한다. 공랭식 열 교환기(10)의 열 교환 효율을 향상하기 위해 냉각튜브는 복수 열로 이루어지며 각각을 지그재그 형상으로 굴곡을 줘 배치한다.
공랭식 열 교환기(10)는 열 교환 장치(1)가 물을 냉각할 경우에는 응축기로서 작동하고 물을 가열할 경우에는 증발기로서 작동한다.
팬(11)은 프로펠러 팬일 수 있다. 팬(11)에는 프로펠러(날개)가 회전축 주위에 장착되어 있다. 그리고 프로펠러가 회전함으로써 프로펠러에 의해 공기가 압송되고 회전축 방향으로 공기류가 발생한다. 상기 공기류를 공랭식 열 교환기(10)로 뿜어냄으로써 공랭식 열 교환기(10)의 열 교환이 촉진된다.
수열 교환기(20)는 냉매를 유통하는 경로와 물을 유통하는 경로를 인접함으로써, 냉매와 물 간에 열을 교환한다. 수열 교환기(20)는 플레이트(평판)식 열 교환기일 수 있다. 플레이트식 열 교환기는 스테인리스 강철이나 티타늄 등의 박판을 전열 플레이트로 한다. 그리고 전열 플레이트의 필요 매수가 적층되고 브레이징으로 고정되어 있다.
각 전열 플레이트 간에 생긴 틈새를 유로(流路)로 하여 고온 유체와 저온 유체를 전열 플레이트를 사이에 두고 서로 인접시킨다. 즉, 플레이트식 열 교환기는 전열 플레이트를 통해 고온 유체와 저온 유체 간에 열을 교환한다. 따라서 플레이트식 열 교환기에서는 전열 플레이트 매수(적층 매수)에 의해 고온 유체와 저온 유체 간에서의 전열량(교환 열량)이 설정된다.
여기에서는 전열량(교환 열량)이란 단위시간 당 열에너지의 이동량(교환량)을 말한다. 그리고 전열량은 전열 면적, 냉각 또는 가열된 액체의 유량, 냉각 또는 가열된 액체의 비열, 냉각 또는 가열된 액체의 온도 변화, 총괄 전열계수, 대수 평균 온도 차이 등에 의해 정해진다. 단 전열 면적은 고온 유체와 저온 유체 간에 전열 하는 면적으로써 전열 플레이트의 매수에 대응한다.
또, 총괄 전열계수는 수열 교환기(20)의 성능을 나타낸다. 그리고 총괄 전열계수는 고온 측 경막(境膜) 전열계수, 저온 측 경막(境膜) 전열계수, 열 교환 벽면(전열 플레이트)의 두께, 열 교환 벽면(전열 플레이트)의 열전도율 등에 의해서 정해진다. 여기에서는, 고온 측 경막 전열계수 및 저온 측 경막 전열계수란 열 교환 벽면(전열 플레이트)의 근처에 얇은 경계층(경막)을 가정했을 때의 열 이동의 효율(열효율)이다. 이 경계층(경막)은 열 이동에 대한 전열저항으로 된다. 상기 전열저항은 유체 흐름이 거친, 즉 유체의 유속이 클수록 약해져 열 이동의 효율이 높아진다. 즉, 고온 측 경막 전열계수는 고온 측 경막의 두께가 얇을수록 커진다. 저온 측 경막 전열계수는 저온 측 경막의 두께가 얇을수록 커진다. 즉, 고온 측 경막 전열계수 및 저온 측 경막 전열계수는 모두 유체 유속이 클수록 커진다.
여기에서는 고온 측 경막 전열계수와 저온 측 경막 전열계수를 냉매 측 열 전달률(전열계수)과 액체 측 열 전달률(전열계수)로 바꾸어 부른다.
여기에서 수열 교환기(20A, 20B)는 동일한 구성의 플레이트식 열 교환기로 설명한다. 즉, 수열 교환기(20A, 20B)는 동일한 매수의 전열 플레이트를 구비하며 동일한 전열 면적일 수 있다.
그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 도 2에 도시된 바와 같이, 수열 교환기(20A, 20B)는 상이한 매수의 전열 플레이트를 구비하도록 마련될 수 있다.
수열 교환기(20)는 열 교환 장치(1)가 물을 냉각하는 경우에는 증발기로서 동작하고 물을 가열하는 경우에는 응축기로서 동작한다.
수열 교환기(20A)에서 냉매는 냉매 출입구(20Aa)와 냉매 출입구(20Ab) 사이로 흐른다. 수열 교환기(20B)에서 냉매는 냉매 출입구(20Ba)와 냉매 출입구(20Bb) 사이로 흐른다. 단 냉매 흐름 방향은 열 교환 장치(1)가 물을 냉각하는 경우와 물을 가열하는 경우에 따라 다르다. 따라서 출입구로 표기한다.
또, 수열 교환기(20A)에서 물은 수입구(20Ac)와 수출구(20Ad) 사이로 흐른다. 수열 교환기(20B)에서 물은 수입구(20Bc)와 수출구(20Bd) 사이로 흐른다. 물 흐름 방향은 열 교환 장치(1)가 물을 냉각하는 경우와 물을 가열하는 경우와 동일하다. 따라서 입구 및 출구로 표기한다.
그리고 수열 교환기(20A, 20B) 내부에서 물과 냉매가 전열 플레이트를 사이에 두고 인접하게 흐름으로써 열을 교환한다.
단 냉매 흐름 방향은 열 교환 장치(1)가 물을 냉각하는 경우와 물을 가열하는 경우가 다르므로 다른 냉매가 통과하는 구멍에 대해서도 출입구로 표기한다.
압축기(41)는 소위 컴프레서일 수 있다. 압축기(41)는 냉매를 압축하여 송출하고 냉매를 공랭식 열 교환기(10)와 수열 교환기(20A, 20B) 사이에서 순환시킨다. 압축기(41)는 예를 들면 스크롤 방식일 수 있다. 스크롤 방식이란 고정 스크롤과 선회 스크롤의 2매의 원통형 소용돌이 날개를 조합하여 선회 스크롤을 회전시키는 방식이다. 이것에 의해 외주로부터 흡입된 냉매가 중심으로 향할수록 점진적으로 압축하게 된다. 다만, 압축기(41)는 이에 한정되지 않으며 편향된 피스톤을 회전시킴으로써 압축하는 로터리 방식일 수 있다.
압축기(41)는 예를 들면 인버터로 제어한다. 이것에 의해 압축기(41) 회전수가 조정되며 냉매 송출량이 가변 된다.
축적기(42)는 미처 증발하지 않은 냉매 액을 분리하고 축적한다.
사방 밸브(43)는 냉매에 의해 물을 냉각하는 경우와 가열하는 경우에 따라서 냉매 통로(통과 방향)를 변경한다.
자세한 것은 후술하지만 사방 밸브(43)가 도 1의 실선 상태일 경우 열 교환 장치(1)는 물을 냉각한다. 즉, 물이 고온 유체이고 냉매가 저온 유체일 경우이며 물 온도가 냉매 온도보다 높은 경우이다.
한편, 사방 밸브(43)가 도 1의 파선 상태일 경우 열 교환 장치(1)는 물을 가열한다. 즉, 물이 저온 유체이고 냉매가 고온 유체일 경우이며 물 온도가 냉매 온도보다 낮은 상태이다.
그리고 사방 밸브(43)는 실선 상태와 파선 상태가 교체된다.
팽창 밸브(44, 45A, 45B)는 예를 들면 전자 팽창 밸브일 수 있다. 이 경우 펄스 모터 구동에 의해 밸브의 개도를 조정할 수 있다.
냉매가 통과하는 냉매 배관(30)의 연결관계를 설명한다. 이하에서는 냉매 배관(30)을 장소 별로 분리하여 냉매 배관(31, 32) 등으로 표기한다. 단 사방 밸브(43)가 도 1의 실선 상태에서는 열 교환 장치(1)가 물을 냉각하는 경우가 된다. 이 경우의 냉매 배관(30)에 의한 연결관계를 설명한다.
압축기(41)의 출구(41a)는 냉매 배관(31)에 의해 사방 밸브(43)의 출입구(43a)와 연결된다. 사방 밸브(43)의 출입구(43b)는 냉매 배관(32)에 의해 공랭식 열 교환기(10)의 출입구(10a)와 연결된다. 공랭식 열 교환기(10)의 출입구(10b)는 팽창 밸브(44)와 연결된다. 팽창 밸브(44)는 냉매 배관(34c)과 연결된다. 냉매 배관(34c)은 냉매 배관(34a)과 냉매 배관(34b)으로 분기하고 냉매 배관(34a)이 팽창 밸브(45A)와 냉매 배관(34b)이 팽창 밸브(45B)와 연결된다.
여기에서 냉매 배관(34a, 34b, 34c)이 각기 구분되어 있지 않은 경우는 냉매 배관(34)으로 표기한다(도 1에서는 냉매 배관(34a)(34) 등으로 표기한다.).
팽창 밸브(45A)는 수열 교환기(20A)의 냉매 출입구(20Aa)와 연결된다. 한편, 팽창 밸브(45B)는 수열 교환기(20B)의 냉매 출입구(20Ba)와 연결된다. 그리고 수열 교환기(20A)의 냉매 출입구(20Ab)는 냉매 배관(35a)과 연결된다. 마찬가지로 수열 교환기(20B)의 냉매 출입구(20Bb)는 냉매 배관(35b)과 연결된다. 그리고 냉매 배관(35a, 35b)은 냉매 배관(35c)과 합류한다.
여기에서 냉매 배관(35a, 35b, 35c)이 각기 구분되어 있지 않은 경우는 냉매 배관(35)으로 표기한다(도 1에서는 냉매 배관(35a)(35) 등으로 표기한다.).
냉매 배관(35c)은 사방 밸브(43)의 출입구(43d)와 연결된다. 그리고 사방 밸브(43)의 출입구(43c)는 냉매 배관(36)에 의해 축적기(42) 입구와 연결된다. 축적기(42) 출구는 냉매 배관(37)에 의해 압축기(41)의 입구(41b)와 연결된다.
단 수열 교환기(20A)의 냉매 출입구(20Ab)와 팽창 밸브(45A) 측을 연결하고 냉매 출입구(20Aa)와 냉매 배관(35a)을 연결할 수 있다. 수열 교환기(20B)의 냉매 출입구(20Bb)와 팽창 밸브(45B) 측을 연결하고 냉매 출입구(20Ba)와 냉매 배관(35b)을 연결할 수 있다. 또, 수열 교환기(20A)와 수열 교환기(20B) 중의 어느 한쪽만 연결을 변경할 수도 있다.
다음에 물이 통과하는 수배관(50)의 연결관계를 설명한다. 수열 교환기(20A, 20B)는 물을 통과시키는 수배관(50)과 연결된다. 여기에서는 물을 통과시키는 배관을 전체로서 수배관(50)이라 한다. 그리고 각각의 배관을 수배관(51, 52)등으로 표기한다.
우선 수배관(51)은 수열 교환기(20A)의 수입구(20Ac)와 연결된다. 그리고 수열 교환기(20A)의 수출구(20Ad)에 수배관(52)의 한쪽 단부가 연결된다.
다음에 수배관(52)의 다른 쪽 단부가 수열 교환기(20B)의 수입구(20Bc)와 연결된다. 그리고 수열 교환기(20B)의 수출구(20Bd)에 수배관(53)이 연결된다.
＜열 교환 장치(1)의 동작＞
열 교환 장치(1)가 물을 냉각하는 경우, 즉 물 온도가 냉매 온도보다 높은 경우의 열 교환 장치(1)의 동작을 설명한다. 수열 교환기(20A, 20B)에서 물이 고온 유체이고 냉매가 저온 유체인 경우가 된다. 이때 사방 밸브(43)는 도 1의 실선 경로를 냉매가 통과하도록 설정한다. 그리고 냉매는 도 1에서 실선 화살표로 표시한 방향으로 흐른다.
즉, 열 교환 장치(1)가 물을 냉각하는 경우에는 냉매는 압축기(41), 사방 밸브(43), 공랭식 열 교환기(10), 팽창 밸브(44) 순으로 흐른다. 다음에 냉매는 팽창 밸브(44)와 연결된 냉매 배관(34c)에서 냉매 배관(34a)을 통해 팽창 밸브(45A), 수열 교환기(20A) 순으로 흐른다. 그리고 냉매 배관(35a)에서 냉매 배관(35c)을 통해 사방 밸브(43), 축적기(42)를 거쳐 압축기(41)로 돌아온다.
또, 냉매는 팽창 밸브(44)와 연결된 냉매 배관(34c)에서 냉매 배관(34b)을 통해 팽창 밸브(45B), 수열 교환기(20B) 순으로 흐른다. 그리고 냉매는 냉매 배관(35b)에서 냉매 배관(35c)을 통해 사방 밸브(43), 축적기(42)를 거쳐 압축기(41)로 돌아온다.
즉, 냉매는 수열 교환기(20A) 및 수열 교환기(20B)를 병렬(병행)로 흐른다.
한편, 물은 수배관(51)측으로부터 공급되고 수열 교환기(20A), 수배관(52), 수열 교환기(20B) 순으로 거쳐 수배관(53)측으로 토출된다. 즉, 물은 수열 교환기(20A) 및 수열 교환기(20B)를 직렬로 흐른다.
그리고 물의 흐름에서 수열 교환기(20A)가 상류 측이고 수열 교환기(20B)가 하류 측이 된다.
구체적으로 설명하면 압축기(41)에서 압축되어 출구(41a)로부터 토출된 고온 고압의 기체 상태의 냉매는 사방 밸브(43)를 통해 공랭식 열 교환기(10)의 출입구(10a)로 보내진다. 상술한 것처럼 열 교환 장치(1)가 물을 냉각하는 경우에는 공랭식 열 교환기(10)는 응축기로서 동작한다. 따라서 냉매는 공랭식 열 교환기(10)에서 공기와 열 교환되고 응축 액화되고 과냉각 액상이 되어 공랭식 열 교환기(10)의 출입구(10b)로부터 토출된다. 공랭식 열 교환기(10)에서 토출한 고압 액상 냉매는 팽창 밸브(44)에서 감압 되어 기액 2상 상태로 된다. 기액 2상 상태로 된 냉매는 냉매 배관(34c)으로부터 냉매 배관(34a)을 거쳐 팽창 밸브(45A)에서 한층 더 감압 되어 수열 교환기(20A)로 보내진다. 또, 기액 2상 상태로 된 냉매는 냉매 배관(34c)으로부터 냉매 배관(34b)을 거쳐 팽창 밸브(45B)에서 한층 더 감압 되어 수열 교환기(20B)로 보내진다. 이 경우 수열 교환기(20A, 20B)는 증발기로서 동작한다. 따라서 수열 교환기(20A, 20B)에서 냉매는 물과 열 교환되고 증발 기화되어 저압 기체 상태로 된다. 수열 교환기(20A)의 냉매 출입구(20Ab)로부터 토출한 냉매는 냉매 배관(35a)에서 냉매 배관(35c)을 통해 사방 밸브(43)로 보내진다. 수열 교환기(20B)의 냉매 출입구(20Bb)로부터 토출한 냉매는 냉매 배관(35b)에서 냉매 배관(35c)을 통해 사방 밸브(43)로 보내진다. 그리고 사방 밸브(43)를 통과한 저압 기체 상태의 냉매는 축적기(42)를 거쳐 입구(41b)에서 압축기(41)로 흡입되어 다시 압축된다. 그리고 상기 동작은 반복된다.
이때 물은 수열 교환기(20A, 20B)에서 냉매가 증발 기화할 때의 잠열에 의해 냉각하게 된다.
다음에 열 교환 장치(1)가 물을 냉매로 가열하는 경우, 즉 물 온도가 냉매 온도보다 낮은 경우의 열 교환 장치(1)의 동작을 설명한다. 수열 교환기(20A, 20B)에서 물은 저온 유체이고 냉매는 고온 유체일 경우이다. 이때 사방 밸브(43)는 도 1의 파선 경로를 따라 냉매가 통과하도록 설정한다. 그리고 냉매는 도 1에서 파선 화살표로 표시한 방향으로 흐른다.
즉, 열 교환 장치(1)가 물을 가열하는 경우에는 냉매는 압축기(41), 축적기(42), 사방 밸브(43) 순으로 흐른다. 그리고 냉매는 냉매 배관(35c)에서 냉매 배관(35a)을 통해 수열 교환기(20A), 팽창 밸브(45A), 냉매 배관(34a) 순으로 흐른다. 또, 냉매는 냉매 배관(35c)에서 냉매 배관(35b)을 통해 수열 교환기(20B), 팽창 밸브(45B), 냉매 배관(34b) 순으로 흐른다. 그리고 냉매는 냉매 배관(34c)에 합류하여 팽창 밸브(44), 공랭식 열 교환기(10), 사방 밸브(43) 순으로 흐르고 축적기(42)를 거쳐 압축기(41)로 돌아온다. 그리고 상기 동작은 반복된다.
즉, 열 교환 장치(1)가 물을 가열하는 경우에서도 냉매는 수열 교환기(20A) 및 수열 교환기(20B)를 병렬(병행)로 흐른다.
한편, 물은 수배관(51) 측에서 공급되어 수열 교환기(20A), 수배관(52), 수열 교환기(20B) 순으로 거쳐 수배관(53) 측으로 토출된다. 즉, 물은 수열 교환기(20A) 및 수열 교환기(20B)를 직렬로 흐른다.
그리고 물 흐름에서 수열 교환기(20A)는 상류 측, 수열 교환기(20B)는 하류 측이 된다.
구체적으로 설명하면 압축기(41)에서 압축되어 출구(41a)로 토출된 고온 고압의 기체 상태의 냉매는 사방 밸브(43)를 통해 수열 교환기(20A, 20B)에 병렬로 보내진다. 상술한 것처럼 열 교환 장치(1)가 물을 가열하는 경우에는 수열 교환기(20A, 20B)는 응축기로서 동작한다. 따라서 냉매는 수열 교환기(20A, 20B)에서 물과 열 교환되고 응축 액화되어 과냉각 액상이 된다. 그리고 냉매는 수열 교환기(20A)의 냉매 출입구(20Aa)에서 팽창 밸브(45A)로 토출된다. 마찬가지로 냉매는 수열 교환기(20B)의 냉매 출입구(20Ba)에서 팽창 밸브(45B)로 토출된다.
수열 교환기(20A, 20B)에서 토출한 고압 액상의 냉매는 팽창 밸브(45A, 45B)에서 감압 되어 기액 2상 상태로 된다. 팽창 밸브(45A)를 통과한 냉매는 냉매 배관(34a)에서 냉매 배관(34c)으로 보내진다. 마찬가지로 팽창 밸브(45B)를 통과한 냉매는 냉매 배관(34b)에서 냉매 배관(34c)으로 보내진다. 즉, 냉매 배관(34a)을 통과한 냉매와 냉매 배관(34b)을 통과한 냉매가 냉매 배관(34c)에서 합류한다. 그다음 냉매는 팽창 밸브(44)에서 한층 더 감압 되어 공랭식 열 교환기(10)의 출입구(10b)로 보내진다. 이 경우 공랭식 열 교환기(10)는 증발기로서 동작한다. 따라서 냉매는 공랭식 열 교환기(10)에서 공기와 열 교환되어 증발 기화된다. 공랭식 열 교환기(10)의 출입구(10a)에서 토출한 저압 기체 상태의 냉매는 축적기(42)를 거쳐 입구(41b)에서 압축기(41)로 흡입되고 다시 압축된다. 그리고 상기 동작은 반복된다.
이때 물은 수열 교환기(20A, 20B)에서 고온 고압의 기체 상태의 냉매에 의해 가열된다.
도 3은 제1 실시예가 적용되지 않는 열 교환 장치(2)의 일례를 설명하는 도면이다.
제1 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)에서는 복수의 수열 교환기(20)를 구비한다. 그리고 냉매는 복수의 수열 교환기(20)를 병렬(병행)로 통과하고 물은 복수의 수열 교환기(20)를 직렬로 통과한다.
도 3에 나타낸 제1 실시예가 적용되지 않는 열 교환 장치(2)에서는 1개의 수열 교환기(20)와 1개의 팽창 밸브(45)를 구비한다. 따라서 수열 교환기(20) 및 팽창 밸브(45)에서는 A, B의 부호를 생략하였다. 다른 구성은 도 1에 나타낸 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)와 동일하므로 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
수열 교환기(20)를 플레이트식 열 교환기로 하는 경우 미리 정해진 전열량을 확보하기 위해서는 전열량에 대응하는 전열 면적(전열 플레이트의 매수)을 필요로 한다. 즉, 복수의 수열 교환기(20)를 구비할 경우 합계의 전열 면적은 수열 교환기(20)를 분할하지 않은 경우와 동일하거나 근접한 수가 된다.
그러나, 도 1에 나타낸 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)에서는 전열량에 대응하는 전열 면적을 수열 교환기(20A, 20B)로 안분하고 있다. 이 때문에 수열 교환기(20A, 20B) 각각의 전열 플레이트의 적층 매수가 줄어 들어 전열 플레이트 적층 방향으로의 냉매 분포가 균일하게 된다. 이 때문에 냉매 측의 열 전달률(전열계수)이 커진다(개선된다).
또, 열 교환 장치(1)에서는 물을 수열 교환기(20A, 20B)에 대해 병렬(병행)로 흘리는 방법도 생각할 수 있다. 그러나, 열 교환 장치(1)에서 토출하는 물 단위시간 당 토출량을 미리 정해진 값으로 할 경우 직렬로 흘릴 경우의 물의 유속은 병렬로 흘릴 경우보다 커지게 된다. 즉, 물을 압송하게 된다. 따라서 액체 측의 열 전달률(전열계수)이 커진다(개선된다).
이상 설명한 것처럼, 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)에서는 복수의 수열 교환기(20)에 냉매를 병렬(병행)로 흘리고 물을 직렬로 흘린다. 이렇게 함으로써 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)는 열 교환 장치(2)보다 총괄 전열계수가 개선된다. 이것에 의해 열 교환 장치(1)에서의 열 교환 효율이 향상된다.
단 물은 상류 측 수열 교환기(20A)를 통과한 후 하류 측 수열 교환기(20B)를 통과한다. 따라서 상류 측 수열 교환기(20A)의 전열량과 하류 측 수열 교환기(20B)의 전열량에 차이가 생긴다. 여기에서는 상류 측 수열 교환기(20A) 및 하류 측 수열 교환기(20B) 각각에 팽창 밸브(45A, 45B)를 마련하고 수열 교환기(20A)의 냉매 출입구(20Ab)와 수열 교환기(20B)의 냉매 출입구(20Bb)에서 토출하는 냉매 온도가 같거나(동일하거나) 차이가 적어지도록 제어해야 한다.
즉, 상류 측 수열 교환기(20A)의 전열량은 하류 측 수열 교환기(20B)의 전열량보다 크기 때문에 팽창 밸브(45A)를 크게 열어서 많은 냉매가 흐르도록 해야 한다. 한편 하류 측 수열 교환기(20B)의 전열량은 상류 측 수열 교환기(20A)의 전열량보다 작으므로 팽창 밸브(45B)를 작게 열어서 적은 냉매가 흐르도록 해야 한다. 이처럼 함으로써 상류 측 수열 교환기(20A)에서 토출하는 냉매 온도와 하류 측 수열 교환기(20B)에서 토출하는 냉매 온도가 같거나(동일하거나) 차이가 억제된다.
여기에서 수열 교환기(20A)와 수열 교환기(20B)에는 팽창 밸브(45A, 45B)를 마련한다. 팽창 밸브(45A, 45B)의 개도를 조정함으로써 상류 측 수열 교환기(20A)의 전열량과 하류 측 수열 교환기(20B)의 전열량에 차이가 생기는 것(차이 발생)을 억제한다. 이처럼 함으로써 상류 측 수열 교환기(20A)의 냉매 출입구(20Ab)에서 토출하는 냉매 온도와 하류 측 수열 교환기(20B)의 냉매 출입구(20Bb)에서 토출하는 냉매 온도에 차이가 생기는 것을 억제한다. 단 수열 교환기(20A) 및 수열 교환기(20B)의 전열량은 상류 측 수열 교환기(20A)에서 토출하는 냉매 온도와 하류 측 수열 교환기(20B)에서 토출하는 냉매의 온도 차이가 억제되는 범위 내에서 설정할 수 있다.
단 팽창 밸브(45A, 45B)의 개도는 수열 교환기(20A, 20B)에서 토출하는 냉매 온도를 검지하면서 CPU 등을 갖춘 제어회로(미도시) 등을 이용하여 프로그램 제어로 수행할 수 있다.
［제2 실시예］
도 1에 나타낸 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)에서 물은 수열 교환기(20)에서의 수열 교환기(20A, 20B)를 직렬로 통과하도록 구성되어 있다.
제2 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)에서 물은 상류 측 수열 교환기(20A)를 우회하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
도 4는 제2 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)의 일례를 설명하는 도면이다.
이하에서는 도 1에 나타낸 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)와 차이 나는 부분을 설명하고 동일한 부분은 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 4에 나타낸 바와 같이 제2 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)에서는 도 1에 나타낸 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)에서의 수열 교환기(20A) 수출구(20Ad)와 수열 교환기(20B) 수입구(20Bc) 사이의 수배관(52)을 수배관(52a)과 수배관(52b)으로 분할하고 있다. 그리고 분할된 부분에 삼방 밸브(61)를 구비한다. 그리고 수열 교환기(20A)의 수입구(20Ac)와 연결되는 수배관(51)에서 분기하고 삼방 밸브(61)와 연결되는 수배관(54)를 구비한다.
즉, 삼방 밸브(61)의 유로를 화살표 I와 같이 설정하면 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)와 마찬가지로 물은 상류 측 수열 교환기(20A)와 하류 측 수열 교환기(20B)를 직렬로 흐른다. 한편, 삼방 밸브(61)의 유로를 화살표 II와 같이 설정하면 물이 상류 측 수열 교환기(20A)를 우회하여 하류 측 수열 교환기(20B)로만 흐른다.
여기에서는 수배관(54), 삼방 밸브(61)를 거치는 화살표 II의 유로가 우회 유로의 일례이다.
그리고 물은 수배관(51)과 연결된 펌프(60)에 의해 압송된다. 단 펌프(60)로서는 인버터 방식의 모터로 구동하는 펌프를 사용할 수 있다. 인버터 방식의 모터로 구동 하는 펌프라면 수량(水量)에 따라 펌프를 움직일 수 있다.
다음에 제2 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)의 동작을 설명한다.
물을 냉각하는 경우를 가정한다. 이 경우 공급하는 물 온도와 토출하는 물 온도와의 차이가 작거나 열 교환 장치(1)를 풀로 가동할 필요가 없는 경우(이하, 부분 부하인 경우로 표기한다.)가 있다. 이러한 부분 부하의 경우에는 물을 유로 II로 흐를 수 있도록 삼방 밸브(61)가 조작된다. 이것에 의해 물은 수열 교환기(20A)를 우회(바이패스) 하여 수열 교환기(20B)로 흐른다.
그리고 팽창 밸브(45A)의 개도를 "0"으로 하여(폐쇄하여), 냉매가 수열 교환기(20A)로 흐르지 않도록 하고 수열 교환기(20A)에 의한 열 교환을 정지시킨다.
또한, 물이 수열 교환기(20A)를 우회(바이패스)하여 수열 교환기(20B)로만 흐르기 때문에 펌프(60)에 의한 물의 토출력을 조정하지 않으면 물의 유량이 커지게 된다. 여기에서는 펌프(60)을 구동하는 모터를 예를 들면 인버터 방식으로 하여 펌프(60) 회전 수를 제어하여 물의 유량을 수열 교환기(20A)와 수열 교환기(20B)를 통과하는 경우와 동일하게 하는 것이 바람직하다.
이처럼 하여 펌프(60)의 동력을 줄임으로써 펌프(60)의 소비 전력이 저감 된다.
단 삼방 밸브(61), 팽창 밸브(45A) 및 펌프(60)는 CPU 등을 갖춘 제어회로(미도시)에 의해서 프로그램이 제어될 수 있다.
여기에서는 삼방 밸브(61)는 유로 I와 유로 II와의 사이를 절환하도록 하였으나, 유로 I와 유로 II의 유량을 조절할 수도 있다. 즉, 유로 II로 흐르는 수량에 의해 유로 I로 흐르는 수량, 즉 수열 교환기(20A)를 흐르는 수량을 조정하도록 할 수도 있다.
단 여기에서는 상류 측 수열 교환기(20A)를 우회(바이패스)하도록 하였으나 하류 측 수열 교환기(20B)를 우회(바이패스)하도록 할 수도 있다.
또한, 수열 교환기(20) 개수는 2개를 초과할 수 있고 각각 또는 몇 개를 조합하여 우회(바이패스)시킬 수도 있다.
［제3 실시예］
제1 실시예 및 제2 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)에서는 복수의 수열 교환기(20) 각각에 팽창 밸브(45)를 구비한다. 그리고 복수의 수열 교환기(20)에서 토출하는 냉매의 온도 차이가 억제되도록 각각의 팽창 밸브(45)의 개도가 설정된다.
이것은 물이 수열 교환기(20)의 상류 측 수열 교환기(20A)와 하류 측 수열 교환기(20B)를 직렬로 흐르기 때문이다. 그리고 상류 측 수열 교환기(20A)와 하류 측 수열 교환기(20B)가 같은(동일한) 전열 면적(전열 플레이트의 매수)을 가지는 플레이트식 수열 교환기이기 때문이다.
즉, 열 교환 장치(1)가 물을 냉각하는 경우, 전술한 바와 같이 상류 측 수열 교환기(20A)와 하류 측 수열 교환기(20B)가 동일한 매수의 전열 플레이트를 가지는 플레이트식 수열 교환기라면 상류 측 수열 교환기(20A)의 전열량과 하류 측 수열 교환기(20B)의 전열량에 차이가 생긴다. 여기에서는 상류 측 수열 교환기(20A) 및 하류 측 수열 교환기(20B) 각각에 팽창 밸브(45A, 45B)를 마련하고 수열 교환기(20A)의 냉매 출입구(20Ab)와 수열 교환기(20B)의 냉매 출입구(20Bb)에서 토출하는 냉매 온도가 같거나 차이가 작아지도록 제어된다.
그러나, 상류 측 수열 교환기(20A)의 전열량과 하류 측 수열 교환기(20B)의 전열량이 같거나(동일하거나) 또는 차이가 작아지면 상류 측 수열 교환기(20A)에 마련된 팽창 밸브(45A)의 개도와 하류 측 수열 교환기(20B)에 마련된 팽창 밸브(45B)의 개도는 같거나 차이가 작아진다. 이러면 상류 측 수열 교환기(20A)와 하류 측 수열 교환기(20B) 각각의 팽창 밸브(45A, 45B)를 하나로 할 수 있다.
도 5는 제3 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)의 일례를 설명하는 도면이다.
제3 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)에서는 상류 측 수열 교환기(20A)의 전열량과 하류 측 수열 교환기(20B)의 전열량이 같거나(동일하거나) 또는 차이가 작아지도록 설정되어 있다. 예를 들면, 수열 교환기(20A, 20B)를 플레이트식 열 교환기로 했을 경우 각각의 전열량은 전열 면적(전열 플레이트의 매수)에 의해 설정된다. 따라서 전열량이 같거나(동일하거나) 또는 차이가 작아지도록 수열 교환기(20A, 20B) 각각의 전열 면적이 설정되어 있다. 예를 들면, 상류 측 수열 교환기(20A)와 하류 측 수열 교환기(20B)와의 전열 면적비는 1：1.8 정도이다.
그리고 수열 교환기(20A)와 수열 교환기(20B)에 공통으로 팽창 밸브(45)가 설치된다.
여기에서는 팽창 밸브(45)는 팽창기구의 일례이다.
제3 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)에서는 상류 측 수열 교환기(20A)의 전열량과 하류 측 수열 교환기(20B)의 전열량이 같거나(동일하거나) 또는 차이가 작아지도록 설정되어 있다. 따라서 상류 측 수열 교환기(20A)의 냉매 출입구(20Aa)에서 토출하는 냉매 온도와 하류 측 수열 교환기(20B)의 냉매 출입구(20Ba)에서 토출하는 냉매 온도가 같거나 차이가 작다.
따라서 상류 측 수열 교환기(20A)와 하류 측 수열 교환기(20B) 각각에 팽창 밸브(도1, 도4의 팽창 밸브(45A, 45B))를 마련할 필요는 없다. 즉, 수열 교환기(20A)와 수열 교환기(20B)에 공통으로 팽창 밸브(45)를 마련하면 된다.
단 수열 교환기(20A) 및 수열 교환기(20B)의 전열량(전열 면적)은 상류 측 수열 교환기(20A)의 냉매 출입구(20Ab)와 하류 측 수열 교환기(20B)의 냉매 출입구(20Bb)에서 토출하는 냉매의 온도 차이가 억제되는 범위 내에 설정하면 된다.
단 수열 교환기(20A, 20B)를 플레이트식 열 교환기로 했을 경우, 전열량(전열 면적)은 전열 플레이트의 매수로 설정된다. 따라서 수열 교환기(20A, 20B)의 전열량 설정이 용이하게 된다.
［제4 실시예］
제1 실시예 내지 제3 실시예에서는 열 교환 장치(1)가 단독(1대)으로 사용되었다. 그러나, 냉각 또는 가열하고자 하는 수량이 많을 경우 등, 이것에 대응할 수 있는 열 교환 장치(1)가 필요하게 된다. 여기에서는 복수의 열 교환 장치(1)를 병렬로 배치함으로써 대응한다.
도 6은 복수의 열 교환 장치(1)를 병렬로 동작시킨 열 교환 시스템(80)의 일례를 설명하는 도면이다. 도 6의 열 교환 시스템(80)은 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)를 복수 개(도 6에서는 4대) 구비한다. 이러한 열 교환 장치(1)는 급수관(70A)과 토출 튜브(70B) 간에 병렬로 연결된다. 그리고 이러한 열 교환 장치(1)는 병행하여 동작한다.
각각의 열 교환 장치(1)의 동작에서는 제1 실시예에서 설명했으므로 설명을 생략한다.
단 도 6에서 열 교환 장치(1)는 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)로 하였으나 제2 실시예가 적용된 열 교환 장치(1) 또는 제3 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)로 할 수도 있다.
［제5 실시예］
제5 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)는 2개의 케이스를 구비한다.
도 7은 제5 실시예가 적용된 열 교환 장치(1) 일례의 외관을 설명하는 도면이다. 열 교환 장치(1)는 2개의 케이스(101, 102)를 구비한다. 그리고 2개의 케이스(101, 102)는 세로로 나란히 설치된다. 케이스(101, 102) 각각에는 보수를 위해 개폐 가능한 케이스 패널(101a, 102a)을 구비한다. 케이스 패널(101a, 102a)은 나란히 배치된 케이스(101, 102)의 동일한 방향 표면 측에 설치되어 있다. 그리고 케이스(101, 102) 상부에는 열 교환 장치(1)가 구비한 팬(11A, 11B)이 표시되어 있다. 그리고 케이스(101, 102) 후부에는 통풍용의 격자(그릴)를 통해 공랭식 열 교환기(10B)가 표시되어 있다. 단 팬(11A, 11B) 및 공랭식 열 교환기(10B)에 대해서는 후술한다.
그리고 케이스(101, 102)의 보수(maintenance)는 케이스 패널(101a, 102a)을 열어서 수행하며 화살표로 표시한 일 방향에 집약된다.
단 케이스(101)는 제1 케이스의 일례이고 케이스(102)는 제2 케이스의 일례이다.
또, 열 교환 장치(1)는 세로로 나열된 2개의 케이스(101, 102)에 분할하여 수납되므로 높이 치수가 낮아지도록 억제할 수 있다. 그리고 케이스(101, 102) 각각에는 케이스(101)와 케이스(102)를 하나로 하는 경우에 비해 체적이 작아진다(소형화 가능하다). 따라서 반송 및 설치하기가 용이하다.
도 8은 제5 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)의 일례를 설명하는 도면이다. 도 8은 상부로부터 열 교환 장치(1)의 케이스(101, 102) 내부를 본 도면이다.
열 교환 장치(1)는 분할되어 2개의 케이스(101, 102)에 수용되어 있다. 이 열 교환 장치(1)는 도 1에 나타낸 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)에 케이스(101, 102)를 한층 더 구비한 구성이다.
케이스(101)는 열 교환 장치(1)의 수열 교환기(20A, 20B), 펌프(60) 및 수배관(50)(도 1에 나타낸 수배관(51, 52, 53))을 포함한 부분, 즉 물이 흐르는(물을 배송하는) 부분(여기에서는 수회로(水回路)(110)로 표기한다.)의 모두를 수용한다. 단 펌프(60)는 도 4에 나타낸 제2 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)에서 설명한 펌프(60)로서 도 1의 수배관(51)과 연결된다.
그리고 수회로(110)는 수회로(110)의 동력을 제어하는 동력 제어부(111)를 구비한다.
단 수배관(50)은 액체 배관의 일례이고 수회로(110)는 액체 회로의 일례이다.
한편, 케이스(102)는 열 교환 장치(1)의 압축기(41), 축적기(42) 및 사방 밸브(43)를 포함한 부분, 즉 냉매가 흐르는(냉매를 배송하는) 부분의 일부를 수납한다. 단 후술하는 바와 같이 냉매는 냉매 배관(30)(예를 들면, 도 1에 나타낸 냉매 배관(34, 35) 등)을 통해 케이스(101)로 공급된다. 이 때문에 케이스(102)는 냉매가 흐르는 부분의 일부를 수납한다. 여기에서는 케이스(102)가 수용하는 냉매가 흐르는 부분의 일부를 냉매 회로(120)로 표기한다.
그리고 냉매 회로(120)는 냉매 회로(120)의 동력을 제어하는 동력 제어부(121)를 구비한다.
단 사방 밸브(43)는 다방향 밸브의 일례이다.
케이스(101, 102)는 각각이 공랭식 열 교환기(10A, 10B)를 구비한다. 공랭식 열 교환기(10A)와 공랭식 열 교환기(10B)는 도 1에 나타낸 공랭식 열 교환기(10)로서 동작한다. 그리고 공랭식 열 교환기(10A, 10B)에 대응한 팬(11A, 11B)을 구비한다(도 7 참조). 팬(11A)과 팬(11B)은 도 1에 나타낸 팬(11)으로서 동작한다.
열 교환 장치(1)의 팽창 밸브(44), 팽창 밸브(45A, 45B)는 케이스(101) 및 케이스(102)의 모든 곳에 수용될 수 있다.
그리고 열 교환 장치(1)는 케이스(101)와 케이스(102) 간에서 냉매 배관(30)(예를 들면, 도 1의 냉매 배관(34, 35) 등)과 연결된다. 따라서 열 교환 장치(1)가 케이스(101)와 케이스(102)로 분할되어도 조립(설치)이 복잡하거나 조립(설치) 시간이 소요되는 것을 억제할 수 있다.
또, 수회로(110)의 동력을 제어하는 동력 제어부(111)를 케이스(101)에, 냉매 회로(120)의 동력을 제어하는 동력 제어부(121)을 케이스(102)에 설치한다. 따라서 수회로(110)의 보수(maintenance)를 케이스(101)에서 수행할 수 있다. 마찬가지로 냉매 회로(120)의 보수(maintenance)를 케이스(102)에서 수행할 수 있다. 즉 케이스(101)와 케이스(102)를 걸쳐서 보수할 필요가 없다. 따라서 보수의 용이성(보수성)이 우수하다.
그리고 동력 제어부(111, 121)에 각각 설치된 동력 제어반의 조작 방향을 케이스(101, 102)의 케이스 패널(101a, 102a)측을 향해서 배치하면 조작이 용이해진다.
또한, 수회로(110) 수배관(50) 및 냉매 회로(120) 냉매 배관(30)의 연결 플랜지 등을 케이스(101, 102)의 케이스 패널(101a, 102a) 측으로 접근시켜 배치하면 보수(maintenance)가 한층 더 용이해진다.
즉, 케이스(101, 102)의 케이스 패널(101a, 102a)측에 보수 방향이 한 방향으로 집약됨으로써 보수의 용이성(보수성)이 향상된다.
케이스 전체의 치수에서 지배 요인이 되는 공랭식 열 교환기(10)를 공랭식 열 교환기(10A)와 공랭식 열 교환기(10B)로 분할함으로써 케이스의 어느 한쪽에 공랭식 열 교환기(10)를 설치하는 경우에 비해 열 교환 장치(1)의 체적이 작아진다(소형화가 가능하다.).
도 9는 제5 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)의 변형 예의 일례를 설명하는 도면이다. 여기에서는 케이스(101)는 도 8에 나타낸 펌프(60)를 갖지 않는다. 펌프(60)를 열 교환 장치(1)의 외부에 설치할 경우 등에는 케이스(101)에 펌프(60)를 내장할 필요가 없다.
상기에서 제5 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)의 케이스(101, 102)에 수납되는 열 교환 장치는 제1 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)로 했다. 그러나, 제2 실시예 또는 제3 실시예가 적용된 열 교환 장치(1)로 해도 상관없다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기를 설명함에 있어 특정 형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 이는 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1; 열 교환 장치 10, 10A, 10B; 공랭식 열 교환기
11, 11A, 11B; 팬 20, 20A, 20B; 수열 교환기
30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37; 냉매 배관
41; 압축기 42; 축적기
43; 사방 밸브 44, 45, 45A, 45B; 팽창 밸브
50, 51, 52, 53, 54; 수 배관
60; 펌프 61; 삼방 밸브
70A; 급수관 70B; 토출 튜브
80; 열 교환 시스템 101, 102; 케이스
110; 수 회로 111, 121; 동력 제어부
120; 냉매 회로

Claims (20)

  1. 냉매와 공기 또는 액체 간에 열을 교환하는 제1 열 교환기;
    냉매와 액체 간에 열을 교환하는 복수의 제2 열 교환기;
    냉매를 압축하는 압축기; 및,
    상기 복수의 제2 열 교환기 각각에 설치되어 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 팽창시키는 복수의 팽창기구를 구비하고,
    냉매는 상기 복수의 제2 열 교환기를 병렬로 흐르고, 액체는 상기 복수의 제2 열 교환기를 직렬로 흐르는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 팽창기구 각각은 상기 복수의 제2 열 교환기 각각의 냉매 출입구와 연결되는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 열 교환기를 직렬로 흐르는 액체는 물이고, 물은 상기 복수의 제2 열 교환기에 연결된 수배관을 통해 상기 복수의 제2 열 교환기를 흐르는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 열 교환기는 플레이트식 열 교환기이고, 상기 복수의 제2 열 교환기 각각의 전열 플레이트 적층 매수는 동일하거나 상이하게 마련되는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 열 교환기가 복수개로 나누어져 있어 상기 복수의 제2 열 교환기 각각의 전열 플레이트 적층 매수는 상기 제2 열 교환기가 한 개로 마련될 때의 상기 전열 플레이트 적층 매수보다 적은 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전열 플레이트의 적층 매수가 적어지면, 상기 전열 플레이트의 적층 방향으로의 냉매 분포가 균일하여 냉매의 열 전달률이 향상되는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 팽창기구는 팽창 밸브이고, 상기 팽창 밸브의 개도를 조절하여 상기 복수의 제2 열 교환기 각각에서 토출되는 냉매의 온도 차이 발생이 억제되도록 하는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  8. 제 3 항에 있어서,
    물이 상기 복수의 제2 열 교환기 중 적어도 하나를 우회하여 흐르는 우회 유로를 구비하는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    물은 상기 수배관과 연결된 펌프에 의해 압송되며, 물이 상기 우회 유로를 통해 우회되는 경우에는 물이 상기 복수의 제2 열 교환기 전체를 흐르는 경우보다 작은 동력을 소비하는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    두 개의 케이스를 더 구비하며, 상기 두 개의 케이스 내부에 분할되어 수용되는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  11. 냉매와 공기 또는 액체 간에 열을 교환하는 제1 열 교환기;
    냉매와 액체 간에 열을 교환하는 복수의 제2 열 교환기;
    냉매를 압축하는 압축기; 및,
    상기 복수의 제2 열 교환기에 공통으로 설치되어 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 팽창시키는 팽창기구를 구비하고,
    냉매는 상기 복수의 제2 열 교환기를 병렬로 흐르고, 액체는 상기 복수의 제2 열 교환기를 직렬로 흐르며, 상기 복수의 제2 열 교환기는 전열 면적이 서로 다르게 설정되는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 열 교환기를 직렬로 흐르는 액체는 물이고, 물은 상기 복수의 제2 열 교환기에 연결된 수배관을 통해 상기 복수의 제2 열 교환기를 흐르는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 열 교환기는 플레이트식 열 교환기이고, 상기 복수의 제2 열 교환기 각각의 전열 플레이트 적층 매수는 서로 다르게 마련되는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 열 교환기 각각의 전열 플레이트 적층 매수는 상기 복수의 제2 열 교환기 간의 전열량 차이 발생이 억제되도록 설정되는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  15. 제1 케이스 및 제2 케이스;
    냉매와 공기 또는 액체 간에 열을 교환하는 2개의 제1 열 교환기;
    냉매를 압축하는 압축기;
    냉매를 축적하는 축적기;
    냉매의 통과 방향을 전환하는 다방향 밸브;
    냉매를 배송하는 냉매 배관;
    냉매와 액체 간에 열을 교환하는 제2 열 교환기; 및,
    액체를 배송하는 액체 배관을 구비하고,
    상기 제1 케이스는 적어도 상기 제2 열 교환기 및 상기 액체 배관을 포함한 액체가 흐르는 액체 회로를 수납하고,
    상기 제2 케이스는 적어도 상기 압축기, 상기 축적기, 상기 다방향 밸브 및 상기 냉매 배관을 포함한 냉매가 흐르는 냉매 회로를 수용하고,
    상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스가 상기 2개의 제1 열 교환기 각각을 수납하는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 케이스는 개폐 가능한 케이스 패널을 구비하고,
    상기 제1 케이스에 수납되는 상기 액체 배관의 연결 플랜지 및 상기 제2 열 교환기의 동력을 제어하는 동력 제어반의 조작 방향을 상기 케이스 패널 측에 마련하는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 케이스에 수납된 상기 제2 열 교환기는 복수로 마련되며,
    상기 복수의 제2 열 교환기 각각에는 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 팽창시키는 팽창기구가 마련되고,
    냉매는 상기 복수의 제2 열 교환기를 병렬로 흐르고, 액체는 상기 복수의 제2 열 교환기를 직렬로 흐르는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 열 교환기를 직렬로 흐르는 액체는 물이고, 물은 상기 복수의 제2 열 교환기에 연결된 수배관을 통해 상기 복수의 제2 열 교환기를 흐르는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    물이 상기 복수의 제2 열 교환기 중 적어도 하나를 우회하여 흐르는 우회 유로를 구비하는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 케이스에 수납된 상기 제2 열 교환기는 복수로 마련되며,
    상기 복수의 제2 열 교환기에 공통으로 설치되어 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 팽창시키는 팽창기구를 구비하고,
    냉매는 상기 복수의 제2 열 교환기를 병렬로 흐르고, 액체는 상기 복수의 제2 열 교환기를 직렬로 흐르며, 상기 복수의 제2 열 교환기는 전열 면적이 서로 다르게 설정되는 열 교환 장치를 포함하는 에어컨 실외기.
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