KR20200115577A - 냉난방 시스템 - Google Patents

냉난방 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20200115577A
KR20200115577A KR1020207024527A KR20207024527A KR20200115577A KR 20200115577 A KR20200115577 A KR 20200115577A KR 1020207024527 A KR1020207024527 A KR 1020207024527A KR 20207024527 A KR20207024527 A KR 20207024527A KR 20200115577 A KR20200115577 A KR 20200115577A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling
refrigerant
heating
conversion unit
heat
Prior art date
Application number
KR1020207024527A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102374746B1 (ko
Inventor
나오키 스기야마
미츠토 히사시게
후미하루 쿠리타
토모코 오카모토
Original Assignee
가부시키가이샤 이·티·에루
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 이·티·에루 filed Critical 가부시키가이샤 이·티·에루
Publication of KR20200115577A publication Critical patent/KR20200115577A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102374746B1 publication Critical patent/KR102374746B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/37—Capillary tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/06—Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
    • F24F1/26—Refrigerant piping
    • F24F1/32—Refrigerant piping for connecting the separate outdoor units to indoor units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/24—Arrangement of shut-off valves for disconnecting a part of the refrigerant cycle, e.g. an outdoor part
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40—Fluid line arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/025—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple outdoor units
    • F25B2313/0254—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple outdoor units in series arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/38—Expansion means; Dispositions thereof specially adapted for reversible cycles, e.g. bidirectional expansion restrictors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/39—Dispositions with two or more expansion means arranged in series, i.e. multi-stage expansion, on a refrigerant line leading to the same evaporator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Abstract

냉방 시에, 압축기(21)로부터 토출되고, 열원 측 열교환기(22)에서 액화한 냉매를, 감압 장치(32)에 이르기 전에, 냉매를 나선상(螺旋狀)으로 회전시켜, 냉매의 가속 현상에 의하여 과냉각하는 냉방용 열변환부(50)와, 난방 시에, 압축기(21)로부터 토출되고, 이용 측 열교환기(31)에서 액화한 냉매를, 감압 장치(32)를 거친 후, 열원 측 열교환기(22)에 이르기 전에, 냉매를 나선상으로 회전시켜, 냉매의 가속 현상에 의하여 일부 기화하는 난방용 열변환부(60)를 구비하고, 난방용 열변환부의 난방용 코일 세관(細管)(61)은, 냉방용 열변환부의 냉방용 코일 세관(52)보다도 유로가 굵게 형성되어 있다.

Description

냉난방 시스템
본 발명은, 코일 세관(細管) 및 코일 태관(太管)을 이용하여, 에너지 효율을 개선한 냉난방 시스템에 관한 것이다.
종래, 압축기, 사방 밸브, 열원 측 열교환기를 구비한 열원 측 유닛과, 이용 측 열교환기를 구비한 이용 측 유닛을, 유닛간 배관에 의하여 루프 형상으로 접속하여, 냉난방을 가능하게 한 냉난방 시스템이 알려져 있다.
이러한 종류의 것으로는, 유닛간 배관에 2개의 코일을 직렬로 접속하고, 에너지 효율을 개선하는 제안이 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조.)
특허 문헌 1: 일본국 공개특허공보 특개2013-122363호
그러나, 상술한 종래의 기술은, 냉방 시의 에너지 효율의 개선이 가능할 뿐으로, 난방 시의 에너지 효율의 개선이 불충분하였다.
그래서, 본 발명의 목적은, 상술한 종래의 기술이 가지는 과제를 해소하고, 나아가 고효율의 냉난방 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 압축기, 열원 측 열교환기를 구비한 열원 측 유닛과, 이용 측 열교환기를 구비한 이용 측 유닛을 구비한 냉난방 시스템에 있어서, 냉방 시에, 상기 압축기로부터 토출되고, 상기 열원 측 열교환기에서 액화한 냉매를, 감압 장치에 이르기 전에, 냉매를 나선상(螺旋狀)으로 회전시켜, 냉매의 가속 현상에 의하여 과냉각하는 냉방용 열변환부와, 난방 시에, 상기 압축기로부터 토출되고, 상기 이용 측 열교환기에서 액화한 냉매를, 상기 감압 장치를 거친 후, 상기 열원 측 열교환기에 이르기 전에, 냉매를 나선상으로 회전시켜, 냉매의 가속 현상에 의하여 일부 기화하는 난방용 열변환부를 구비하고, 상기 난방용 열변환부의 난방용 코일 세관은, 상기 냉방용 열변환부의 냉방용 코일 세관보다도 유로가 굵게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 냉방용 열변환부는, 냉방용 코일 세관에 이르기 전의 냉매를, 냉매를 나선상으로 회전시켜, 냉매의 가속 현상에 의하여 과냉각하는 냉방용 코일 태관을 구비하여도 무방하다.
본 발명은, 상기 난방용 열변환부는, 난방용 코일 세관을 거친 냉매를, 냉매를 나선상으로 회전시켜, 냉매의 가속 현상에 의하여 일부 기화하는 난방용 코일 태관을 구비하여도 무방하다.
본 발명에서는, 냉방 시에, 압축기에서 토출된 냉매는, 열원 측 열교환기에서 액화하고, 냉방용 열변환부로 유입한다. 냉방용 열변환부는, 예를 들어, 2개의 코일을 직렬로 접속하여 구성되고, 나선상의 냉매 유로를 가지고 있고, 당해 2개의 유로 내에서, 냉매는, 스핀 회전을 받아, 유속을 증가하여 흐르고, 이것에 의하여 과냉각된다.
여러 가지의 실증 시험을 행한 결과, 본 구성의 냉방용 열변환부를 흐르는 과정에 있어서는, 냉매가, 스핀 회전 및 증속되고, 과냉각되는 것을 밝혀냈다.
즉, 냉방용 열변환부를 거친 냉매는, 냉방용 열변환부를 포함하지 않는 종래의 사이클로 액관(液管)을 흐르는 냉매에 비하여, 거의 완전히 액화하는 것이 판명되었다. 거의 완전히 액화한 냉매는, 감압 장치에서 감압되고, 이용 측 열교환기로 유입한다. 본 발명에서는, 냉매가 과냉각되고, 거의 완전히 액화하여 감압되는 분만큼, 종래에 비하여, 에너지 효율이 현격히 향상한다. 종래비로, 예를 들어 16%의 에너지 절약화를 달성할 수 있었다.
본 발명에서는, 난방 시에, 압축기로부터 토출된 냉매는, 이용 측 열교환기에서 액화하고, 감압 장치에서 감압되고, 난방용 열변환부로 유입한다.
난방용 열변환부는, 예를 들어, 2개의 코일을 직렬로 접속하여 구성되고, 나선상의 냉매 유로를 가지고 있고, 당해 2개의 유로 내에서, 냉매는, 스핀 회전을 받아, 유속을 증가하여 흐른다. 이 때, 냉매는 일부 기화한다. 난방용 코일 세관은, 냉방용 코일 세관보다도 유로가 굵게 형성되어 있기 때문에, 난방용 코일 세관의 내부에서의 온도 저하는 억제되고, 비교적 높은 온도인 채, 열원 측 열교환기로 유입한다. 따라서, 열원 측 열교환기의 출구의 냉매 온도는, 비교적 높아져 있고, 이 상태로 압축기로 흡입되기 때문에, 에너지 효율이 개선된다.
본 발명은, 상기 냉방용 열변환부의 유속이, 상기 열원 측 열교환기의 유속의 2배 이상으로 설정되고, 상기 난방용 열변환부의 유속이, 상기 이용 측 열교환기의 유속의 2배 이상으로 설정되어 있어도 무방하다.
본 발명은, 상기 냉방용 열변환부 및 상기 난방용 열변환부가, 상기 압축기의 토출 용량에 따라 설정된 내경(內徑)을 가지는 관로(管路)를 코일 형상으로 감아 구성되어 있어도 무방하다.
본 발명은, 상기 냉방용 열변환부와 상기 난방용 열변환부를, 일체로 수납한 열변환 유닛을 구비하고 있어도 무방하다.
본 발명의 냉난방 시스템은, 냉방 시에 있어서도, 난방 시에 있어서도, 효율이 좋은 운전을 행할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태를 도시하는 회로 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시 형태를 도시하는 회로 구성도이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시 형태를 도시하는 회로 구성도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태를 첨부의 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에 있어서, 10은, 냉난방 시스템을 도시한다. 이 냉난방 시스템(10)은, 열원 측 유닛(20)과 이용 측 유닛(30)을 구비하고, 각 유닛(20, 30) 사이가, 냉매를 순환하는 유닛간 배관(40)으로 접속되어 있다.
열원 측 유닛(20)은 압축기(21), 사방 밸브(24), 열원 측 열교환기(22)를 포함하고, 이들 각 기기(21, 22, 24)와, 각 기기(21, 22, 24)를 접속하는 배관이, 유닛(20) 내에 배치되어 있다. 이용 측 유닛(30)은 이용 측 열교환기(31)를 포함하고, 기기(31)와 배관이, 유닛(30) 내에 배치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 옥외에 열원 측 유닛(20)이 배치되고, 이용 측 유닛(30)이 건물의 벽 상부(또는 천장)에 배치된다. 이들 각 유닛(20, 30)은, 유닛간 배관(40)으로 접속되고, 유닛간 배관(40)은, 액관(41)과 가스관(42)을 구비하고 있다. 액관(41)에는, 열원 측 열교환기(22)와 감압 장치(32)의 사이에 위치하는 관로에, 냉방용 열변환부(50)와 난방용 열변환부(60)가 병렬로 접속되어 있다.
냉방용 열변환부(50)는, 냉방 운전 시에 냉매가 흐른다. 냉방용 열변환부(50)는, 냉방 시에, 압축기(21)로부터 토출되고, 열원 측 열교환기(22)에서 액화한 냉매를, 감압 장치(32)에 이르기 전에, 냉매의 가속 현상에 의하여 냉각하는 냉방용 코일 태관(51), 및, 냉방용 코일 태관(51)을 거친 냉매를, 냉매의 가속 현상에 의하여 과냉각하는 냉방용 코일 세관(52)을 구비한다. 53은 개폐 밸브이다.
이 냉방용 열변환부(50)는, 냉매에 스핀 회전을 부여하고, 냉매의 유속을 증가하는 것으로, 냉매를 과냉각하는 기능을 구비한다.
따라서, 냉매에 스핀 회전을 부여하고, 냉매의 유속을 증가할 수 있는 구성이면, 나선상의 냉매 유로를 가지면 되고, 예를 들어, 나선상의 냉매 유로를 내부에 구비한 블록 형상 구조체로 하여도 무방하다.
난방용 열변환부(60)는, 난방 운전 시에 냉매가 흐른다. 난방용 열변환부(60)는, 난방 시에 있어서, 압축기(21)로부터 토출되고, 이용 측 열교환기(31)에서 액화한 냉매를, 감압 장치(32)를 거친 후, 열원 측 열교환기(22)에 이르기 전에, 냉매의 가속 현상에 의하여 일부 기화하는 난방용 코일 세관(61), 및, 난방용 코일 세관(61)을 거친 냉매를, 냉매의 가속 현상에 의하여 일부 기화하는 난방용 코일 태관(62)을 구비하고 있다. 63은 개폐 밸브이다.
이 난방용 열변환부(60)는, 냉매에 스핀 회전을 부여하고, 냉매의 유속을 증가하는 것으로, 냉매를 일부 기화하는 기능을 구비하고 있다.
따라서, 냉매에 스핀 회전을 부여하고, 냉매의 유속을 증가할 수 있는 구성이면, 나선상의 냉매 유로를 가지면 되고, 예를 들어, 나선상의 냉매 유로를 내부에 구비한 블록 형상 구조체로 하여도 무방하다.
냉방용 코일 태관(51)과 난방용 코일 태관(62)은, 태관을 코일 형상으로 감은 형태이고, 유로 면적은 동일하게, 길이도 동일하게 설정된다. 그 내경이나 감기 수는, 압축기(21)의 토출 용량이나, 냉난방 시스템의 냉동 능력 등, 여러 사양으로부터 결정되지만, 내경에서 2 ~ 150mm까지 허용하고, 바람직하게는 내경 2 ~ 50mm이다.
본 실시 형태에서는, 냉방용 코일 태관(51)과 난방용 코일 태관(62)을, 따로따로 설치하였지만, 이들 태관은 공통화하여 1개의 코일 태관으로 하여도 무방하다. 이 경우, 냉방 시, 난방 시, 모두 냉매가, 1개의 코일 태관을 흐른다. 1개의 코일 태관으로 하였을 경우에는, 냉매 회로의 구성을 간소화할 수 있다.
냉방용 코일 세관(52)과 난방용 코일 세관(61)은, 세관을 코일 형상으로 감은 형태이고, 길이가 동일하게 설정된다.
그 내경이나 감기 수는, 압축기(21)의 토출 용량이나, 냉난방 시스템의 냉동 능력 등, 여러 사양으로부터 결정되지만, 코일 세관(52, 61)의 내경은, 코일 태관(51, 62)의 내경보다도 가늘게 설정된다. 예를 들어, 감압 장치(32)의 조임 직경을 1mm 정도로 하였을 경우, 냉방용 코일 세관(52)의 내경은, 8 ~ 12mm가 바람직하고, 난방용 코일 세관(61)의 내경은, 15 ~ 33mm가 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 난방용 코일 세관(61)의 내경은, 냉방용 코일 세관(52)의 내경보다도 크게 설정되어 있다.
그 내경이나 감기 수는, 압축기(21)의 토출 용량이나, 냉난방 시스템의 냉동 능력 등, 여러 사양으로부터 결정되지만, 예를 들어, 냉방용 코일 세관(52)의 내경이, 8 ~ 12mm로 설정되었을 경우, 난방용 코일 세관(61)의 내경은, 15 ~ 33mm이다.
본 실시 형태에서는, 냉방용 코일 세관(52)과 난방용 코일 세관(61)이, 각각 1개씩이지만, 코일 세관(52, 61)은, 코일 형상으로 감은 것을 2개 병렬로 접속한 형태여도 무방하다. 또한, 3개 이상을 병렬로 접속한 형태여도 무방하다.
코일 세관(52, 61)은, 감기 방향을 다르게 하여 코일 형상으로 감은 것을, 2개 직렬로 접속한 형태여도 무방하고, 그것을 한층 더 병렬로 접속한 형태여도 무방하다. 코일 세관(52, 61)의 냉매가 통과하는 부분의 단면적(복수 개가 병렬로 접속되어 있는 경우는, 복수 개의 단면적의 합계)은, 코일 태관(51, 62)의 단면적보다도 작다.
다음으로, 본 실시 형태의 작용을 설명한다.
<냉방 시>
냉방 시에는, 사방 밸브(24)를 파선(破線)으로 도시하는 냉방 위치로 전환하는 것과 함께, 개폐 밸브 63을 닫고, 개폐 밸브 53을 연다. 압축기(21)를 구동하면, 냉매는, 파선의 화살표로 도시하는 바와 같이, 사방 밸브(24), 열원 측 열교환기(22), 2개의 코일을 직렬로 이은 냉방용 열변환부(50)의 순으로 흐르고, 이용 측 열교환기(31)를 거친 후에, 압축기(21)로 되돌아온다.
냉방 시에는, 압축기(21)로부터 고온(40℃ 이상)·고압(0.6MPa 이상)의 가스 형상의 냉매가 토출되고, 냉매는, 열원 측 열교환기(22)에 이르고, 여기에서 액화된다. 열원 측 열교환기(22)에서 액화된 냉매는, 난방용 열변환부(60)의 개폐 밸브(63)가 닫히고, 냉방용 열변환부(50)의 개폐 밸브(53)가 열려 있기 때문에, 냉방용 코일 태관(51)으로 들어간다. 냉매 유로의 단면적으로 보면, 열원 측 열교환기(22)를 기준으로 하여, 냉방용 코일 태관(51)에서는, 열원 측 열교환기(22)의 단면적보다도 작아진다.
냉매가, 냉방용 열변환부(50)의 냉방용 코일 태관(51)으로 들어가면, 압축기(21)의 흡인 작용 등에 의하여, 냉매가 가속되어(냉매의 가속 현상이라고 한다), 감압, 및 엔탈피(enthalpy) 감소를 수반하여, 액화량을 늘려 거의 액화한다.
냉방용 코일 태관(51)의 출구 측에서는 중압(中壓)의 액 냉매가 된다. 냉방용 코일 태관(51) 내에서의 온도 저하의 주원인은, 냉방용 코일 태관(51) 내에 있어서 열에너지인 냉매의 엔탈피가 속도 에너지로 변환되고, 냉매의 엔탈피가 감소하여, 정온도(靜溫度) 저하의 현상의 발생에 이른 것이다.
냉방용 코일 태관(51) 내의 유속은, 본 냉난방 시스템의 설계에 있어서, 열원 측 열교환기(22) 내의 유속의 2배 이상의 설정이 바람직하다.
냉방용 코일 태관(51)에서 중압의 액 냉매가 된 냉매는, 냉방용 코일 세관(52)으로 들어간다. 거의 액화한 냉매가 냉방용 코일 세관(52)으로 들어가면, 압축기(21)의 흡인 작용 등에 의하여, 냉매가 가속되어(냉매의 가속 현상이라고 한다), 감압, 및 엔탈피 감소를 수반하여, 액화 냉매가 과냉각된다. 냉방용 코일 세관(52)의 출구 측에서는, 감압되고, 냉각되어 저온의 액체가 되고, 압력도 내려가고 저압액(低壓液)이 된다.
냉방용 코일 세관(52) 내에서의 온도 저하의 주원인도, 냉방용 코일 태관(51) 내에서의 온도 저하와 마찬가지로, 열에너지인 냉매의 엔탈피가 속도 에너지로 변환되고, 엔탈피가 감소하여, 정온도 저하의 현상의 발생에 이른 것이다. 냉방용 코일 세관(52) 내의 유속은, 본 냉난방 시스템의 설계에 있어서, 열원 측 열교환기(22) 내의 유속의 2배 이상이고, 냉방용 코일 태관(51) 내의 유속 이상인 것이 바람직하다.
냉방용 코일 세관(52)에 의하여 과냉각되고, 저온 액체가 된 냉매는, 감압 장치(32)에 이르고, 여기에서 감압되어, 이용 측 열교환기(31)로 보내진다. 이용 측 열교환기(31)에서는, 등압, 등온 팽창의 흡열에 의하여, 냉매가 증발하고, 이것에 의하여 냉방 사이클이 완료한다.
본 실시 형태에서는, 냉방 시에, 2개의 코일(51, 52) 내에서, 냉매는, 스핀 회전을 받아, 유속을 증가하여 흐르고, 이것에 의하여 과냉각된다.
여러 가지의 실증 시험을 행한 결과, 본 구성의 냉방용 열변환부(50)를 흐르는 과정에 있어서는, 냉매가, 스핀 회전 및 증속되고, 과냉각되는 것을 밝혀냈다. 즉, 냉방용 열변환부(50)를 거친 냉매는, 냉방용 열변환부(50)를 포함하지 않는 종래의 사이클로 액관(41)을 흐르는 냉매에 비하여, 거의 완전히 액화하는 것이 판명되었다. 거의 완전히 액화한 냉매는, 감압 장치(32)에서 감압되고, 이용 측 열교환기(31)로 유입한다.
본 실시 형태에서는, 냉방용 열변환부(50)에 있어서, 냉매가 과냉각되고, 거의 완전히 액화하여 감압되는 분만큼, 종래에 비하여, 에너지 효율이 현격히 향상한다. 종래비로, 예를 들어 16%의 에너지 절약화를 달성할 수 있었다.
냉방용 열변환부(50)의 나선상의 유로는, 상류로부터 하류를 향하여 서서히 세경(細徑)으로 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 서서히 세경으로 하는 것은, 생산 기술상으로 곤란하다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 생산 기술상, 제조 용이한 형태로 하기 위하여, 2개의 직렬한 코일 51, 52가 채용되어 있고, 이 경우, 하류의 코일 52가, 상류의 코일 51보다도 세경의 코일로 구성되어 있다.
이 구조에서는, 하류의 코일(52)이 조임의 기능을 완수하고, 냉매를 감압하는 결점이 생긴다. 예를 들어, 하류의 코일 52가 상류의 코일 51의 50% 이하의 내경이 되면, 지나친 조임에 의한 결점이 커진다. 하류의 코일 52의 내경은, 상류의 코일 51의 내경의 50% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
<난방 시>
난방 시에는, 사방 밸브(24)를 실선의 난방 위치로 전환하는 것과 함께, 개폐 밸브 63을 열고, 개폐 밸브 53을 닫는다. 압축기(21)를 구동하면, 냉매는, 실선의 화살표로 도시하는 바와 같이, 사방 밸브(24), 이용 측 열교환기(31), 감압 장치(32), 2개의 코일을 직렬로 이은 난방용 열변환부(60)의 순으로 흐르고, 열원 측 열교환기(22)를 거친 후에, 압축기(21)로 되돌아온다.
난방 시에는, 압축기(21)로부터 고온(40℃ 이상)·고압(0.6MPa 이상)의 가스 형상의 냉매가 토출되면, 이용 측 열교환기(31)에서는, 냉매가 액화된다.
이용 측 열교환기(31)에서 액화된 냉매는, 감압 장치(32)를 거쳐, 난방용 코일 세관(61)으로 들어간다. 냉매 유로의 단면적으로 보면, 이용 측 열교환기(31)를 기준으로 하여, 난방용 코일 세관(61)에서는, 이용 측 열교환기(31)의 단면적보다도 작아진다.
난방용 코일 세관(61)으로 들어가면, 압축기(21)의 흡인 작용 등에 의하여, 냉매가 가속되고(냉매의 가속 현상이라고 한다), 감압, 및 엔탈피 감소를 수반하여 일부 기화한다.
이 때에, 난방용 코일 세관(61)의 내경은, 냉방용 코일 세관(52)의 내경보다도 크게 설정되어 있기 때문에, 난방용 코일 세관(61)의 내경과, 냉방용 코일 세관(52)의 내경을 동일하게 하였을 경우와 비교하여, 온도를 너무 낮추는 일 없이 일부 기화한다.
난방용 코일 세관(61)의 출구 측에서는, 중압의 일부 기화한 냉매가 된다. 난방용 코일 세관(61) 내에서의 온도 저하의 주원인은, 난방용 코일 세관(61) 내에 있어서 열에너지인 냉매의 엔탈피가 속도 에너지로 변환되고, 냉매의 엔탈피가 감소하여, 정온도 저하의 현상의 발생에 이른 것이다.
난방용 코일 세관(61) 내의 유속은, 본 냉난방 시스템의 설계에 있어서, 이용 측 열교환기(31) 내의 유속의 2배 이상의 설정이 바람직하다.
난방용 코일 세관(61)에서 일부 기화한 냉매는, 난방용 코일 태관(62)으로 들어간다. 난방용 코일 태관(62)으로 들어가면, 압축기(21)의 흡인 작용 등에 의하여 냉매가 가속되어(냉매의 가속 현상이라고 한다), 감압, 및 엔탈피 감소를 수반하여 냉매가 일부 기화한다. 난방용 코일 태관(62)의 출구 측에서는, 압력이 내려가고 저압의 가스 냉매가 된다.
난방용 코일 태관(62) 내에서의 온도 저하의 주원인도, 난방용 코일 세관(61) 내에서의 온도 저하와 마찬가지로, 열에너지인 냉매의 엔탈피가 속도 에너지로 변환되고, 엔탈피가 감소하여, 정온도 저하의 현상의 발생에 이른 것이다.
난방용 코일 태관(62)에 의하여 저온이 된 가스 냉매는, 열원 측 열교환기(22)로 보내진다. 이 열원 측 열교환기(22)에서는, 등압, 등온 팽창의 흡열에 의하여, 냉매가 증발하고, 이것에 의하여 난방 사이클이 완료한다.
본 실시 형태에서는, 난방용 코일 세관(61)의 내경은, 기준이 되는 냉방용 코일 세관(52)의 내경보다도 굵게 형성된다.
각 열변환부(50, 60)를, 병렬로 설치하는 경우에는, 우선, 냉방 운전 시의 과냉각을 어느 정도로 할지를 기준으로 하여, 냉방용 코일 세관(52)의 내경이 정하여진다. 계속하여, 난방용 코일 세관(61)의 내경이, 상기 정한 냉방용 코일 세관(52)의 내경을 기준으로 하여, 이것보다도 굵게 형성된다.
종래의 냉난방 시스템(예를 들어, 특허 문헌 1 참조.)에서는, 난방용 코일 세관(61)의 내경과, 냉방용 코일 세관(52)의 내경이 동일하게 설정되기 때문에, 냉방 시에는 효율 좋은 운전을 행할 수 있어도, 난방 시에 있어서, 난방용 코일 세관(61) 내에서, 감압할 때, 냉매의 온도가 너무 내려가는 과제가 있다. 냉난방 시스템의 설계가, 냉방 시의 과냉각의 정도를 고려하여 설계되기 때문이다.
본 실시 형태에서는, 난방 시에, 2개의 코일(61, 62) 내에서, 냉매는 스핀 회전을 받아, 유속을 증가하여 흐른다. 이 때, 코일(61, 62) 내에서 냉매는 일부 기화한다.
여기에서, 난방용 코일 세관(61)은, 냉방용 코일 세관(52)보다도 유로가 굵게 형성되어 있기 때문에, 난방용 코일 세관(61)의 내부에서의 온도 저하는 억제되고, 비교적 높은 온도인 채, 열원 측 열교환기(22)로 유입한다. 따라서, 열원 측 열교환기(22)의 출구의 냉매 온도는, 비교적 높아져 있고, 이 상태로 압축기(21)로 흡입되기 때문에, 난방 운전 시의 에너지 효율이 개선된다.
도 2는, 다른 실시 형태를 도시한다. 도 2에서는, 도 1과 동일 구성의 부분에는 동일 부호를 붙여 도시하고, 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 냉난방 시스템(10)은, 열원 측 유닛(20)과, 이용 측 유닛(30)과, 열변환 유닛(70)으로 분할된다. 이 열변환 유닛(70)에는, 냉방용 열변환부(50)와 난방용 열변환부(60)가, 일체로 수납되어 있다.
그리고, 열원 측 유닛(20)과 이용 측 유닛(30)은, 상술한 유닛간 배관(40)에 의하여 접속되고, 열원 측 유닛(20)과 열변환 유닛(70)은, 연결 배관(71, 72)에 의하여 접속되어 있다.
본 실시 형태에서는, 예를 들어, 열원 측 유닛(20)과 이용 측 유닛(30)으로 이루어지는, 종래의 냉난방 시스템이 기설(旣設)되어 있는 경우에, 나중에 장착하는 공사에 의하여, 간단하게, 본 냉난방 시스템(10)을 구축할 수 있다.
나중에 장착하는 공사로서는, 종래의 냉난방 시스템에 있어서의, 열원 측 열교환기(22)와 감압 장치(32)의 사이의 배관을 절단하고, 새롭게 열변환 유닛(70)을 준비하고, 연결 배관(71, 72)에 의하여, 열원 측 유닛(20)과 열변환 유닛(70)을 접속하면 된다. 이 나중에 장착하는 공사는, 극히 간단하게 행할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 열변환 유닛(70)에, 냉방용 열변환부(50)와 난방용 열변환부(60)가, 일체로 수납되어 있지만, 이것으로 한정되지 않고, 냉방용 열변환부(50)와 난방용 열변환부(60)는, 열변환 유닛(70)에 수납하지 않고, 외부에 노출시킨 상태로, 열원 측 유닛(20)의 외부에 배치하여도 무방하다.
도 1의 실시 형태에서는, 냉방용 열변환부(50)가, 2개의 코일(51, 52)에 의하여 구성되고, 난방용 열변환부(60)가, 2개의 코일(61, 62)에 의하여 구성되었지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
도 3은, 다른 실시 형태를 도시한다. 도 3에서는, 도 1과 동일 구성의 부분에는 동일 부호를 붙여 도시하고, 설명을 생략한다.
이 실시 형태에서는, 냉방용 열변환부(50)가, 1개의 냉방용 코일 세관(52)에 의하여 구성되어 있다. 또한, 난방용 열변환부(60)가, 1개의 난방용 코일 세관(61)에 의하여 구성되어 있다. 그리고, 난방용 코일 세관(61)의 내경이, 냉방용 코일 세관(52)의 내경보다도 굵게 형성되어 있다. 예를 들어, 코일 세관(52)의 내경은, 8 ~ 12mm가 바람직하고, 냉방용 코일 세관(52)의 내경이, 8 ~ 12mm로 설정되었을 경우, 난방용 코일 세관(61)의 내경은, 15 ~ 33mm이다.
본 실시 형태에서는, 냉방 시에, 냉매가, 냉방용 코일 세관(52)으로 들어가면, 압축기(21)의 흡인 작용 등에 의하여, 냉매가 가속되어(냉매의 가속 현상이라고 한다), 감압, 및 엔탈피 감소를 수반하여, 액화 냉매가 과냉각된다. 냉방용 코일 세관(52)의 출구 측에서는, 감압되고, 냉각되어 저온의 액체가 되고, 압력도 내려가고 저압액이 된다. 따라서, 냉방 운전의 에너지 효율이 향상한다.
또한, 난방 시에, 냉매가, 난방용 코일 세관(61)으로 들어가면, 압축기(21)의 흡인 작용 등에 의하여, 냉매가 가속되고(냉매의 가속 현상이라고 한다), 감압, 및 엔탈피 감소를 수반하여 일부 기화한다. 이 때에, 난방용 코일 세관(61)의 내경은, 냉방용 코일 세관(52)의 내경보다도 크게 설정되어 있기 때문에, 난방용 코일 세관(61)의 내경과, 냉방용 코일 세관(52)의 내경을 동일하게 하였을 경우와 비교하여, 온도를 너무 낮추는 일 없이 일부 기화한다.
따라서, 압축기(21)로 되돌아온 가스 냉매의 온도가, 비교적으로 높아지기 때문에, 난방 사이클의 효율을 향상한다.
본 실시 형태에서는, 냉방 시의 효율을 확보하고, 난방 시에도 효율이 확보되어, 냉·난방 시 어느 쪽에 있어서도, 효율이 좋은 운전을 행할 수 있다.
덧붙여, 도시는 생략하였지만, 이 다른 실시 형태여도, 도 2에 도시하는 바와 같이, 나중에 장착하는 공사가 가능하게 구축할 수 있는 것은 말할 것도 없다.
이상, 일 실시 형태에 기초하여, 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 여러 가지의 변경 실시가 가능하다. 본 발명은, 예를 들어 공조(空調) 장치, 냉각 장치, 가정용 냉장고 등, 모든 냉난방 시스템에 적용이 가능하다.
10: 냉난방 시스템
20: 열원 측 유닛
30: 이용 측 유닛
40: 유닛간 배관
21: 압축기
24: 사방 밸브
22: 열원 측 열교환기
31: 이용 측 열교환기
41: 액관
50: 냉방용 열변환부
60: 난방용 열변환부
51: 냉방용 코일 태관
52: 냉방용 코일 세관
61: 난방용 코일 세관
62: 난방용 코일 태관

Claims (6)

  1. 압축기, 열원 측 열교환기를 구비한 열원 측 유닛과, 이용 측 열교환기를 구비한 이용 측 유닛을 구비한 냉난방 시스템에 있어서,
    냉방 시에, 상기 압축기로부터 토출되고, 상기 열원 측 열교환기에서 액화한 냉매를, 감압 장치에 이르기 전에, 냉매를 나선상(螺旋狀)으로 회전시켜, 냉매의 가속 현상에 의하여 과냉각하는 냉방용 열변환부와,
    난방 시에, 상기 압축기로부터 토출되고, 상기 이용 측 열교환기에서 액화한 냉매를, 상기 감압 장치를 거친 후, 상기 열원 측 열교환기에 이르기 전에, 냉매를 나선상으로 회전시켜, 냉매의 가속 현상에 의하여 일부 기화하는 난방용 열변환부를 구비하고,
    상기 난방용 열변환부의 난방용 코일 세관(細管)은, 상기 냉방용 열변환부의 냉방용 코일 세관보다도 유로가 굵게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉방용 열변환부는, 상기 냉방용 코일 세관에 이르기 전의 냉매를, 냉매를 나선상으로 회전시켜, 냉매의 가속 현상에 의하여 과냉각하는 냉방용 코일 태관(太管)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 난방용 열변환부는, 상기 난방용 코일 세관을 거친 냉매를, 냉매를 나선상으로 회전시켜, 냉매의 가속 현상에 의하여 일부 기화하는 난방용 코일 태관을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉방용 열변환부의 유속이, 상기 열원 측 열교환기의 유속의 2배 이상으로 설정되고, 상기 난방용 열변환부의 유속이, 상기 이용 측 열교환기의 유속의 2배 이상으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉방용 열변환부 및 상기 난방용 열변환부가, 상기 압축기의 토출 용량에 따라 설정된 내경(內徑)을 가지는 관로(管路)를 코일 형상으로 감아 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉방용 열변환부와 상기 난방용 열변환부를, 일체로 수납한 열변환 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
KR1020207024527A 2018-03-13 2018-03-13 냉난방 시스템 KR102374746B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/010671 WO2019176122A1 (ja) 2018-03-13 2018-03-13 冷暖房システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200115577A true KR20200115577A (ko) 2020-10-07
KR102374746B1 KR102374746B1 (ko) 2022-03-17

Family

ID=65228902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207024527A KR102374746B1 (ko) 2018-03-13 2018-03-13 냉난방 시스템

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11371757B2 (ko)
EP (1) EP3767201B1 (ko)
JP (1) JP6458918B1 (ko)
KR (1) KR102374746B1 (ko)
CN (1) CN111819404B (ko)
WO (1) WO2019176122A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0156386B1 (ko) * 1995-07-05 1999-02-18 구자홍 히트펌프 제상장치
KR20040086294A (ko) * 2002-01-24 2004-10-08 추준 구 히트 펌프 유형의 공기 조절 장치
KR100812777B1 (ko) * 2007-01-08 2008-03-12 주식회사 대우일렉트로닉스 냉·난방 분리 동작형 히트 펌프
JP2010281558A (ja) * 2009-01-13 2010-12-16 Takao Hara 速度‐熱変換器及びそれを用いた暖房システム、冷暖房システム
KR20130122363A (ko) 2012-04-30 2013-11-07 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6073073U (ja) * 1983-10-26 1985-05-23 三菱電機株式会社 多室用空気調和機
JPH08200890A (ja) * 1995-01-30 1996-08-06 Tgk Co Ltd ヒートポンプ式冷凍サイクルの膨張装置
JP2000213822A (ja) * 1999-01-25 2000-08-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空気調和機
JP2002340447A (ja) * 2001-05-15 2002-11-27 Central Engineering Kk 中型冷媒ガス瞬時液化回収装置
JP2003279197A (ja) * 2002-03-19 2003-10-02 Central Engineering Kk 冷凍冷蔵庫システム・凝縮用熱変換装置
CN101273239B (zh) * 2005-09-26 2010-06-16 株式会社原科技 冷凝用热转换装置和采用该热转换装置的制冷系统
EP1978317B1 (en) * 2007-04-06 2017-09-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Refrigerant cycle device
CN100580345C (zh) * 2008-08-04 2010-01-13 广东美的电器股份有限公司 空调的二次节流再冷却装置
JP5485602B2 (ja) * 2009-07-10 2014-05-07 株式会社Ｅ・Ｔ・Ｌ 冷凍システム
JP2012193919A (ja) * 2011-03-17 2012-10-11 Takao Hara 速度−熱変換器及びこれを利用した加熱又は冷却システム
CN102252466B (zh) * 2011-05-09 2013-06-26 广东美的电器股份有限公司 空调机的二次节流管中管再冷却装置
JP5938821B2 (ja) * 2011-12-12 2016-06-22 Ｅ・Ｔ・Ｅ株式会社 冷凍装置
US9603957B2 (en) * 2014-01-17 2017-03-28 Dri-Steem Corporation Multiple pump evaporative media system
WO2019155644A1 (ja) * 2018-02-09 2019-08-15 株式会社Ｅ・Ｔ・Ｌ 冷暖房システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0156386B1 (ko) * 1995-07-05 1999-02-18 구자홍 히트펌프 제상장치
KR20040086294A (ko) * 2002-01-24 2004-10-08 추준 구 히트 펌프 유형의 공기 조절 장치
KR100812777B1 (ko) * 2007-01-08 2008-03-12 주식회사 대우일렉트로닉스 냉·난방 분리 동작형 히트 펌프
JP2010281558A (ja) * 2009-01-13 2010-12-16 Takao Hara 速度‐熱変換器及びそれを用いた暖房システム、冷暖房システム
KR20130122363A (ko) 2012-04-30 2013-11-07 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP3767201B1 (en) 2023-08-16
JPWO2019176122A1 (ja) 2020-04-16
EP3767201A4 (en) 2021-10-13
US20210041150A1 (en) 2021-02-11
CN111819404B (zh) 2021-08-17
JP6458918B1 (ja) 2019-01-30
WO2019176122A1 (ja) 2019-09-19
EP3767201A1 (en) 2021-01-20
CN111819404A (zh) 2020-10-23
KR102374746B1 (ko) 2022-03-17
US11371757B2 (en) 2022-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4832563B2 (ja) 冷凍システム
JP6223573B2 (ja) 冷凍空調装置
CN102889707A (zh) 复式空调及控制复式空调中制冷剂循环的方法
JP7229230B2 (ja) 天然ガス液化装置および天然ガス液化方法
WO2018008139A1 (ja) 冷凍サイクル装置およびそれを備えた空気調和装置
JP6406485B1 (ja) 冷暖房システム
CN103930744A (zh) 双重管式热交换器及包括该双重管式热交换器的空调装置
US20140298855A1 (en) Regenerative air-conditioning apparatus
WO2015063837A1 (ja) 冷凍サイクル装置
JP5213986B2 (ja) 冷凍サイクル装置
KR20200115577A (ko) 냉난방 시스템
JP2015102319A (ja) 冷凍サイクル装置
JP5485602B2 (ja) 冷凍システム
WO2022107343A1 (ja) 冷凍装置
JP2017129320A (ja) 冷凍装置
JP5537573B2 (ja) 冷凍システム
WO2021117254A1 (ja) スポットクーラー装置
WO2015145712A1 (ja) 冷凍サイクル装置
KR101220374B1 (ko) 선팽창 기구를 이용한 에어컨 시스템
JP2009139037A (ja) 冷媒回路
JP2003279168A (ja) 冷凍冷却システム・湿度瞬時氷結装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right