KR100572645B1 - 공기 조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 인젝션 가스의 유량 증가에 따라서 능력을 향상시킨 공기 조화기를 제공하는 것이다.

엔진(61)에 의해 구동하는 압축기(11)로부터 토출된 냉매를 실외 열교환기(15)와 실내 열교환기(35)를 통해 순환시키고, 그 냉매의 열교환 작용에 의해 냉방 운전 및 난방 운전을 행하는 것이며, 압축기(11)에 인젝션 가스를 반류하는 바이패스 라인(51, 52)이 난방 운전시에 실내 열교환기(35)로부터 실외 열교환기(15)로 액체 냉매가 흐르는 액체 라인(45)에 대해 직접 또는/및 간접적으로 접속되고, 그 바이패스 라인(51, 52)으로 송입된 액체 냉매를 상기 라인 상에 설치된 열교환기(26)에 의해 증발시켜 기화하고, 그 기화한 인젝션 가스를 압축기(11)로 반류시키도록 한 공기 조화기(1)이다.

엔진, 실외 열교환기, 실내 열교환기, 압축기, 액체 라인, 바이패스 라인

Description

공기 조화기{AIR CONDITIONER}

도1은 제1 실시 형태의 공기 조화기에 대해, 그 냉매 순환 라인을 도시한 블럭도.

도2는 제2 실시 형태의 공기 조화기에 대해, 그 냉매 순환 라인을 도시한 블럭도.

도3은 제3 실시 형태의 공기 조화기에 대해, 그 냉매 순환 라인을 도시한 블럭도.

도4는 엔진 배열을 이용한 액체 냉매의 가스화 시스템 회로도.

도5는 실시 형태의 공기 조화기에 있어서의 공조 요구 부하와 제어 능력 폭과의 관계를 그래프로 하여 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 공기 조화기

10, 30 : 실외기

11 : 압축기

12, 27 : 어큐뮬레이터

15 : 실외 열교환기

17 : 리시버 탱크

26 : 열교환기

35 : 실내 열교환기

41 : 공통 라인

51, 52 : 바이패스 라인

61 : 가스 엔진

본 발명은, 냉매 압축용의 압축기의 구동에 의해 냉매를 순환시켜 냉난방을 행하는 공기 조화기에 관한 것으로, 특히 시스템 배열(예를 들어 압축기를 엔진으로 구동시키는 경우에는, 그 엔진 배열)을 이용하여 액체 냉매를 기화하여 인젝션 가스를 얻어 공조 능력을 향상시키는 공기 조화기에 관한 것이다.

공기 조화기에서는, 예를 들어 난방 운전의 경우 압축기로부터의 가스 냉매를 실내 열교환기로부터 실외 열교환기로 순환시킴으로써 행해진다. 이 때, 외기온이 낮으면 충분한 난방 능력을 얻는 것이 어려워진다. 그로 인해, 실외 열교환기로 흐르는 액체 냉매 속에 혼입하는 가스 냉매를 분리하고, 그 만큼 분리한 가스 냉매를 압축기로 반류시키는 가스 인젝션이 행해진다. 이에 의해 가스 냉매는 압축기로 압축되고, 다시 실내 열교환기에 공급되게 되어 전체적인 난방 능력이 향상된다.

이러한 가스 인젝션을 행하는 공기 조화기에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평11-142001호 공보에 기재가 있다. 이 공기 조화기에서는, 실내 열교환기와 실외 열교환기 사이의 액체관 속에 기액 분리기를 개재하고, 이 기액 분리기와 압축기의 흡입측 사이에 개폐 밸브로 이루어지는 바이패스 밸브를 바이패스 배관에 설치하고 있다.

그리고, 기액 분리기 내에서는 가스 냉매와 액체 냉매가 상하로 분리되고, 바이패스 밸브를 밸브 개방하면 압축기로부터의 흡인력이 기액 분리기 내에 작용하고, 기액 분리기의 상부벽 근방에 개구하는 바이패스 배관을 통해 상부측의 가스 냉매가 흡출되어 압축기로 귀환된다. 또, 상기 공보에 기재된 공기 조화기는, 특히 기액 분리기 내의 액체 냉매의 액체면 높이가 높아져 인젝션 가스 속에 액체 냉매의 혼입 방지를 목적으로 한 것이다. 액체 냉매가 압축기에 흡입되면 액체 압축이 생겨 버리고, 이것이 계속되면 압축기의 파손으로 이어져 신뢰성이 저하되기 때문이다.

[특허 문헌 1]

일본 특허 공개 평11-142001호 공보(제2 내지 4 페이지, 도1)

상술한 바와 같이, 종래의 공기 조화기에서는 고부하 요구에 따라서 공조 능력을 향상시키기 위해, 기액 분리기로 분리한 가스 냉매를 압축기로 반류시키는 가스 인젝션이 행해지고 있다. 그 때, 압축기의 신뢰성을 유지하기 위해 액체 혼입을 방지해야 할 필요가 있고, 인젝션 가스에도 가스 냉매가 사용되어 액체 냉매를 적극적으로 배제하는 사고 방식이 일반적이었다.

그러나, 가스 냉매를 압축기로 반류시키는 것만으로는 바이패스 배관이 흐르는 인젝션 가스의 유량에 한계가 있고, 공기 조화기의 대폭적인 능력 향상을 요구할 수 없었다. 한편으로, 지금까지 이상으로 유량을 확보하고자 하면 배관의 직경을 크게 하는 등, 공기 조화기 자체가 대형화되는 문제가 있었다.

그래서 본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해 인젝션 가스의 유량 증가에 의해 능력을 향상시킨 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 공기 조화기는, 엔진에 따라서 구동하는 압축기로부터 토출된 냉매를 실외 열교환기와 실내 열교환기를 통해 순환시키고, 그 냉매의 열교환 작용에 의해 냉방 운전 및 난방 운전을 행하는 것이며, 상기 압축기에 냉매 가스를 반류하는 바이패스 라인이 난방 운전시에 상기 실내 열교환기로부터 상기 실외 열교환기로 액체 냉매가 흐르는 액체 라인에 대해 직접 또는/및 간접적으로 접속되고, 그 바이패스 라인으로 송입된 액체 냉매를 상기 라인 상에 설치된 열교환기에 의해 증발시켜 기화하고, 그 기화한 냉매 가스를 상기 압축기로 반류시키도록 한 것인 것을 특징으로 한다.

그리고, 바이패스 라인을 액체 라인에 접속하는 실시 형태로서는, 다음과 같은 구성인 것이 바람직하다.

예를 들어, 가스 냉매와 액체 냉매를 분리하는 리시버 탱크가 상기 액체 라인에 설치되고, 상기 바이패스 라인이 리시버 탱크의 액체층 부분에 접속된 것인 것이다.

또한, 가스 냉매와 액체 냉매를 분리하는 리시버 탱크가 상기 액체 라인에 설치되고, 상기 바이패스 라인이 리시버 탱크의 가스층과 상기 액체 라인에, 각각 개폐 밸브를 통해 접속된 것인 것이다.

이러한 구성으로 이루어지는 본 발명의 공기 조화기에 따르면, 액체 냉매를 바이패스 라인에 흐르게 하고, 열교환기에 의해 기화하여 인젝션 가스를 얻도록 하였으므로, 가스 냉매를 그대로 인젝션 가스로서 반류시키고 있던 종래에 것에 비해 인젝션 가스의 유량을 얻을 수 있다. 그로 인해, 압축기로 대유량의 인젝션 가스를 반류할 수 있고, 이에 의해 압축기에서는 큰 동력을 얻을 수 있어 난방 능력을 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 리시버 탱크를 설치하여 간접적으로 접속하면, 거기서부터 가스 냉매(인젝션 가스)를 빼내어 압축기로 반류하는 가스 인젝션을 병용할 수 있어 냉방시의 고부하 요구에도 대응할 수 있다.

또한, 본 발명의 공기 조화기는 상기 바이패스 라인 상에 설치된 열교환기가 상기 엔진으로부터 열량을 얻어 고온이 된 냉각수를 흐르게 함으로써 액체 냉매를 증발시켜 인젝션 가스를 얻도록 한 것인 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 공기 조화기에 따르면, 액체 냉매를 기화한 인젝션 가스의 반류에 의해 난방 공조 능력을 향상시키는 경우에, 액체 냉매로부터 인젝션 가스를 얻는 과정에서 엔진 배열을 이용하기 때문에, 엔진 배열의 회수 효율이 좋게 된다.

또한, 본 발명의 공기 조화기는, 상기 바이패스 라인에는 상기 열교환기의 상기 압축기측에 기액 분리기를 갖는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 공기 조화기에 따르면, 액체 냉매를 기화한 인젝션 가스를 반류시키는 경우나, 가스 냉매를 그대로 인젝션 가스로서 반류하는 경우에, 그 인젝션 가스로부터 액체를 분리함으로써 압축기로의 액체 반류를 방지하기 때문에, 압축기의 파손에 의한 신뢰성의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 공기 조화기는 순환하여 상기 압축기로 귀환하는 냉매를 가스 냉매와 액체 냉매로 분리하여 수용하는 기액 분리 수용기와, 상기 압축기를 접속한 공통 라인을 갖고, 상기 바이패스 라인의 상기 압축기측을 그 공통 라인에 접속하고, 그 공통 라인에 설치된 개폐 밸브의 개폐에 의해 인젝션 조작과 리듀스 조작으로 운전을 절환하도록 한 것인 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 공기 조화기에 따르면, 인젝션 조작과 리듀스 조작과의 양방을 가능하게 한 것으로, 종래는 엔진 성능(회전수 제어 범위)에 의한 좁은 범위밖에 부하 요구에 대응할 수 없었지만, 압축기에 대한 냉매의 유량 조정을 행함으로써, 넓은 범위의 부하 요구에 선형에 대응할 수 있게 된다.

다음에, 본 발명에 관한 공기 조화기의 일실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도1은 제1 실시 형태의 공기 조화기에 대해, 그 냉매 순환 라인을 도시한 블럭도이다.

공기 조화기(1)는 실내의 냉방 또는 난방을 행하는 것으로, 실외기(10)와 실내기(30)로 구성되어 있다. 그 한 쪽 실외기(10)는 연료 가스의 연소에 의해 구동하는 구동부로서 가스 엔진(61), 가스 엔진(61)에 의해 구동하고 어큐뮬레이터(12) 의 가스형의 냉매를 흡입하여 압축하는 압축기(11), 가스형의 냉매(가스 냉매)와 액체형의 냉매(액체 냉매)를 분리한 상태로 수용하는 어큐뮬레이터(12) 및 공조를 위해 냉매의 열교환을 행하는 열교환기로서의 실외 열교환기(15) 등으로 구성되어 있다. 그리고 다른 쪽 실내기(30)는 공조를 위해 냉매의 열교환을 행하는 열교환기로서의 실내 열교환기(35) 및 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브(32) 등으로 구성되어 있다.

본 실시 형태의 공기 조화기(1)에서는, 실외기(10)에 설치된 압축기(11)에는 스크롤 회전식의 가변 용량형이 채용되고, 가스 엔진(61)이 구동원으로서 타이밍 벨트 등의 동력 전달 부재를 통해 연결되어 있다. 그리고, 압축기(11)에는 어큐뮬레이터(12)로부터의 냉매를 압축실로 흡입하기 위한 흡입 포트(11b)와, 그 압축실에서 압축된 고압의 냉매를 토출하기 위한 토출 포트(11a)가 형성되어 있다. 압축기(11)와 어큐뮬레이터(12)라 함은, 흡입 라인(41)에 의해 흡입 포트(11b)와 흡출 포트(12b)가 접속되는 외, 공통 라인(53)에 의해 공통 포트(11c)와 리듀스 포트(12c)도 접속되어 있다.

또한, 공기 조화기(1)는 실외 열교환기(15)와 실내 열교환기(35)를 접속하는 라인(45)에는, 가스 냉매와 액체 냉매를 각각 기액 분리하는 리시버 탱크(17)가 배관되고, 실외 열교환기(15)측에는 가스층 부분이, 실내 열교환기(35)측에는 액체층 부분이 각각 접속되어 있다. 그리고 본 실시 형태에서는 이 리시버 탱크(17)에 대해 바이패스 라인(51)이, 특히 액체 냉매로 충족되어 있는 액체층 부분에 접속되어 있다. 리시버 탱크(17)에 접속된 바이패스 라인(51)에는, 전자 팽창 밸브(25)가 배관되어 열교환기(26)로 접속되어 있다. 열교환기(26)는, 이중관 열교환기(22) 등과 같이 가스 엔진(61)을 냉각하기 위한 냉각수가 흐르도록 되어 있고, 엔진 배열을 이용하여 액체 냉매를 증발시켜 인젝션 가스를 얻도록 한 것이다.

또한, 이 열교환기(26)의 이차측에 접속된 바이패스 라인(52)에는 기액 분리용의 어큐뮬레이터(27)가 설치되고, 액체를 배제한 인젝션 가스가 압축기(11)로 이송되도록 구성되어 있다. 또, 이 어큐뮬레이터(27)는 액체 냉매를 전부 가스화할 수 없던 경우에 유효하게 기능한 것이므로, 열교환기(26)로 액체 냉매를 전부 가스화할 수 있는 경우에는 이를 제외한 구성으로 해도 좋다. 또한, 실내기(10)에는 이 어큐뮬레이터(27) 이외에 어큐뮬레이터(12)가 설치되어 있지만, 전자가 청구항 5에 기재하는 기액 분리기에 상당하고, 후자가 청구항 6에 기재하는 기액 분리 수용기에 상당하는 것이다.

그리고, 그 어큐뮬레이터(27)에 접속된 바이패스 라인(52)은 역지 밸브(28)를 통해 인젝션 가스를 압축기(11)로 반류하기 위한 공통 라인(53)에 접속되고, 공통 라인(53)은 압축기(11)의 공통 포트(11c)에 접속되어 있다.

그런데 종래는, 전술한 바와 같이 리시버 탱크(17)로 기액 분리한 가스 냉매를 인젝션 가스로서 압축기로 반류하도록 하고 있었다. 그러나, 본 실시 형태에서는 액체 냉매를 열교환기(26)로 송입하여 기화함으로써 인젝션 가스를 얻도록 하고 있다. 그리고, 그 액체 냉매를 기화시키기 위한 열원으로서는, 공기 조화기의 시스템 배열, 특히 압축기(11)를 가스 엔진(61)으로 구동시키도록 한 본 실시 형태의 공기 조화기(1)에서는, 엔진 배열을 이용하도록 구성되어 있다. 도4는, 그러한 엔 진 배열을 이용한 액체 냉매의 가스화 시스템 회로도이다.

엔진 배열은 가스 엔진(61)을 냉각하기 위한 냉각수로부터 취하도록 하고 있고, 그로 인한 냉각수 회로로 조립되어 있다. 이 냉각수 회로에는 냉각수를 가스 엔진(61)으로 이송하여 순환시키기 위한 펌프(60)를 갖고, 그 이차측에 가스 엔진(61) 및 배기 열교환기(62)가 접속되어 있다. 이렇게 하여 펌프(60)에 의해 이송되는 냉각수는 가스 엔진(61)으로부터의 열량에다가, 배기 열교환기(62)에 의해 배기 가스로부터도 열량을 얻을 수 있게 되어 있다. 그리고, 배기 열교환기(62)의 이차측에는 3방 밸브(63)가 배관되고, 열교환기(26)와 방열기(64)로 절환하여 냉각수를 흐르게 하도록 되어 있다. 펌프(60)의 일차측에는 서모 밸브(65)가 배관되고, 펌프(60)측과 가스 엔진(61) 및 배기 열교환기(62)를 뛰어 넘은 3방 밸브(63)측으로 절환 가능하게 접속되어 있다. 또, 이러한 냉매의 가스화 시스템은, 도시하지 않지만 실외 열교환기(15)나 이중관 열교환기(22)나 열교환기(26)도 마찬가지로 접속되어 있다.

그런데, 본 실시 형태의 공기 조화기(1)에서는 바이패스 라인(52)이 접속된 공통 라인(53)은, 압축기(11)의 공통 포트(11c)와 어큐뮬레이터(12)의 리듀스 포트(12c)에 접속되고, 인젝션 조작과 리듀스 조작과의 양방이 가능한 구성으로 되어 있다. 즉, 공조 요구 부하가 높을 때에는 인젝션 조작에 의해 압축기(11)에 공급하는 단위 시간당의 냉매 유량을 증가시키고, 반대로 공조 요구 부하가 낮을 때에는 리듀스 조작에 의해 압축기(11) 내의 잉여 냉매를 어큐뮬레이터로 복귀하는 구성으로 되어 있다. 그리고, 그 공통 라인(53)에는 인젝션 조작과 리듀스 조작과 의 절환을 위한 전자 팽창 밸브(29)가 설치되어 있다.

인젝션 조작 및 리듀스 조작을 행하도록 한 것은, 엔진 성능을 보충하여 공기 조화기(1)가 저부하로부터 고부하가 넓은 범위에서 대응할 수 있게 능력 폭을 갖게 하도록 하기 때문이다. 예를 들어, 공기 조화기(1)에서는 구동 수단으로 하여 가스 엔진(61)을 사용하고 있으므로, 그 최저 회전수(아이들링 회전수)는 한정되어 있지만, 리듀스 조작에 따라서 엔진(61)에서는 운전할 수 없는 저부하 출력을 가능하게 하고 있다.

그런데, 이 공기 조화기(1)는 이러한 인젝션 조작과 리듀스 조작을 절환하기 위한 전자 팽창 밸브(29) 등 각종 기기는, 도시되지 않은 제어 장치에 의해 동작이 제어되도록 되어 있다.

다음에, 공기 조화기에 대해 실내를 냉방할 때의 작용을 설명한다. 연료 가스에 따라서 가스 엔진(61)이 구동되면 압축기(11)가 구동되고, 어큐뮬레이터(12)의 가스 냉매가 그 흡출 포트(12b)로부터 흡입 라인(41)을 지나서 압축기(11)로 흡입되어 그 압축실에서 압축된다. 압축에 의해 고온 고압이 된 가스 냉매는 압축기(11)의 토출 포트(11a)로부터 토출된다. 토출된 가스 냉매는 라인(42)을 통해 오일 세퍼레이터(13)에 이르고, 그래서 오일이 분리되어 순수한 가스 냉매를 얻을 수 있다. 그러한 가스 냉매는, 유로 절환 밸브인 사방 밸브(14)의 제1 포트(14a)로부터 라인(43)으로 흘러 실외 열교환기(15)로 이송된다.

고온ㆍ고압의 가스 냉매는 실외 열교환기(15)에 있어서 방열에 의해 냉각되고, 응축함으로써 고온의 액체가 된다. 그 후, 액체 냉매는 라인(44)이 흘러 전자 팽창 밸브(16)에서 감압되지만, 거기에서는 상태가 고압으로부터 저압이 됨으로써 2상 냉매가 되고, 리시버 탱크(17)에 있어서 가스 냉매와 액체 냉매로 분리하여 수용된다. 증발 잠열을 충분히 갖고 있는 액체 냉매는 리시버 탱크(17)로부터 필터 드라이어(18), 볼 밸브(19), 라인(45), 그리고 스트레이너(31)를 지나서 팽창 밸브(32)를 통해, 그 팽창 밸브(32)로 감압시킴으로써 저온이 된다.

따라서, 저온ㆍ저압의 2상 냉매가 되어 스트레이너(33)로부터 실내 열교환기(35)로 이송된 냉매는, 여기서 증발할 때에 공기측으로부터 열을 흡수하여 냉기를 발생시켜 실내를 냉각한다. 그 후, 저온·저압의 가스 냉매는 라인(46), 볼 밸브(20)로부터 라인(47)을 통해, 사방 밸브(14)로 흐른다. 사방 밸브(14)에서는 제3 포트(14c)로부터 들어와 제2 포트(14b)로 나오고, 또한 이중관 열교환기(22)로 흐른다. 냉방 운전의 경우, 이중관 열교환기(22)는 기능하고 있지 않기 때문에 냉매는 흡열하지 않고 그대로 통과한다. 그리고, 라인(48)을 지나서 어큐뮬레이터(12)로 귀환 포트(12a)로부터 들어와 귀환한다. 이렇게 하여 귀환한 냉매는 어큐뮬레이터(12) 내에서 액체 냉매와 가스 냉매로 분리된 상태로 수용되고, 다시 흡입되어 압축기(11)로 이송된다.

다음에, 공기 조화기(1)에 대해, 실내를 난방할 때의 작용을 설명한다. 연료 가스에 의해 가스 엔진(61)이 구동되면 압축기(11)가 구동되고, 어큐뮬레이터(12) 내의 가스형의 냉매가 흡출 포트(12b)로부터 흡입 라인(41)을 통해 압축기(11)로 흡입되어 그 압축실에서 압축된다. 이렇게 압축되어 고온 고압이 된 냉매는 압축기(11)의 토출 포트(11a)로부터 토출되고, 라인(42)으로부터 오일 세퍼레이터(13)로 송입된다. 오일 세퍼레이터(13)로 오일이 분리된 순수한 가스 냉매는 사방 밸브(14)의 제3 포트(14c)로부터 라인(47)을 통해 실내 열교환기(35)로 이송된다. 난방시에는 본 실내 열교환기(35)가 응축기로서 기능하고, 고온ㆍ고압의 가스 냉매가 고온의 액체가 된다. 따라서, 실내 열교환기(35)에서는 냉매가 열교환되어 실내로 열을 방출하여 실내가 가열된다.

실내 열교환기(35)를 통해 감압되어 기액 2상 상태의 냉매는 스트레이너(33)로부터 팽창 밸브(32)를 지나서, 또한 스트레이너(31)로부터 라인(45)으로 이송된다. 그리고, 볼 밸브(19), 필터 드라이어(21) 및 리시버 탱크(17)로 이송된다. 리시버 탱크(17)의 가스층 부분에는 라인(44)이 접속되어 있기 때문에, 가스 냉매는 그 라인(44)을 통해 실외 열교환기(15)로 이송된다. 그 후 가스 냉매는, 사방 밸브(14)에서는 제1 포트(14a)로부터 들어와 제2 포트(14b)로 나와 이중관 열교환기(22)로부터 라인(48)을 통해, 귀환 포트(12a)로부터 어큐뮬레이터(12)로 귀환한다. 이 때 실내 열교환기(35)와 이중관 열교환기(22)와는 엔진의 냉각수가 흐르게 되어 있고, 가스 냉매가 냉각수로부터 열을 빼앗음으로써 가스화를 촉진시켜 어큐뮬레이터(12)로 귀환시키고 있다. 이렇게 하여 귀환한 냉매는 어큐뮬레이터(12)에 있어서 액체 냉매와 가스 냉매로 분리된 상태로 수용되고, 다시 흡인되어 압축기(11)로 이송된다.

이와 같이 냉방 또는 난방 운전이 행해지는 경우, 본 실시 형태의 공기 조화기(1)에서는 고부하 요구가 있으면 압축기(11)에 대해 인젝션 가스를 반류시킴에 따른 능력 상승이 실행된다. 도1에 도시한 공기 조화기(1)에서는 특히 난방 능력 의 향상을 목적으로 하여 구성되어 있다. 그래서, 난방 운전시에 고부하 요구가 있던 경우에는, 바이패스 라인(51) 상의 전자 팽창 밸브(25)가 개방되고, 공통 라인(53) 상의 전자 팽창 밸브(29)는 폐쇄한 상태로 인젝션 조작이 행해진다.

전자 팽창 밸브(25)가 개방되면 리시버 탱크(17) 내의 액체 냉매는, 바이패스 라인(51)으로 흘러 전자 팽창 밸브(25)를 통해 열교환기(26)로 이송된다. 그리고, 열교환기(26)에는 엔진 배열에 의해 고온이 된 냉각수가 흐르고 있다. 즉, 도4에 도시한 바와 같이 가스 엔진(61) 및 배기 열교환기(62)가 흐른 냉각수가 거기서 열량을 얻음으로써 온도가 예를 들어 70 내지 80 ℃ 정도가 되고, 그러한 냉각수가 3방 밸브(63)의 절환에 의해 열교환기(26)로 이송되어 있다.

따라서, 열교환기(26)를 통해 흐르는 액체 냉매는 고온의 냉각수로부터 열을 빼앗아 증발하고, 기화하여 인젝션 가스가 된다. 이렇게 하여 열교환기(26)에 의해 액체 냉매로부터 얻어진 인젝션 가스는 어큐뮬레이터(27)로 흘러 액체 냉매와 가스 냉매로 분리된다. 그리고, 액체를 배제한 인젝션 가스만이 바이패스 라인(52)을 통해 공통 라인(53)으로 흘러 공통 포트(11c)로부터 압축기(11)로 반류된다. 따라서, 압축기(11)의 토출 포트(11a)로부터는 단위 시간당의 유량을 증가시킨 냉매가 토출되어 고부하 운전이 행해지게 된다.

한편, 저부하 요구가 있던 경우에는 바이패스 라인(51) 상의 전자 팽창 밸브(25)가 폐쇄되고, 반대로 공통 라인(53) 상의 전자 팽창 밸브(29)가 개방되어 리듀스 조작이 행해진다. 즉, 압축기(11) 내의 잉여 냉매가 공통 포트(11c)로부터 공통 라인(53)으로 흘러 나와 어큐뮬레이터(12)로 복귀된다. 따라서, 압축기(11) 의 토출 포트(11a)로부터는 단위 시간당의 유량을 저감시킨 냉매가 토출되어 저부하 운전이 행해지게 된다.

이렇게 하여 본 실시 형태의 공기 조화기(1)에서는, 리시버 탱크(17)로부터 밀도가 높은 액체 냉매를 빼내어 인젝션 가스를 얻도록 하였으므로, 가스 냉매를 그대로 인젝션 가스로서 반류시키고 있던 종래의 것에 비해 인젝션 가스의 유량을 얻을 수 있게 되었다. 그로 인해, 압축기(11)로 대유량의 인젝션 가스를 반류할 수 있고, 이에 의해 압축기(11)로부터 큰 동력을 얻을 수 있어 난방 능력을 향상시키는 것이 가능하게 되었다.

또, 본 실시 형태의 공기 조화기(1)에서는 이렇게 하여 인젝션 가스의 반류에 의해 난방 공조 능력을 상승시키는 경우, 액체 냉매로부터 인젝션 가스를 얻는 과정에서 엔진 배열을 이용하도록 하였으므로, 엔진 배열의 회수 효율도 좋게 되었다.

또한, 본 실시 형태의 공기 조화기(1)에서는 인젝션 조작과 리듀스 조작과의 양방을 가능하게 하였으므로, 공조 능력의 고저 폭을 넓혀 부하 요구에 선형에 대응할 수 있게 되었다. 즉, 도5에 도시한 바와 같이 종래의 공기 조화기에서는, 가스 엔진(61)의 성능(회전수 제어 범위)에 의해 실선으로 나타내는 범위밖에 부하 요구에 대응할 수 없었지만, 인젝션 조작 및 리듀스 조작에 의해 제어 능력 폭을 넓혀 부하 요구 범위를 넓힐 수 있었다. 특히, 난방 운전시에 있어서의 인젝션 범위는, 전술한 바와 같이 종래의 가스 인젝션에 비해 대폭 향상하고 있다.

다음에, 공기 조화기의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 도2는 제2 실시 형 태의 공기 조화기에 대해, 그 냉매 순환 라인을 나타낸 블럭도이다. 본 실시 형태의 공기 조화기(2)는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 실내의 냉방 또는 난방을 행하는 것으로, 실외기(70)와 실내기(30)로 구성되어 있지만, 그 구성은 상기 제1 실시 형태의 공기 조화기(1)와 많은 구성을 공통으로 하고 있으므로, 동일 구성에는 동일 부호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.

본 실시 형태의 특징은 인젝션 조작에 있어서, 냉방 운전시에 리시버 탱크(17)로부터 가스 냉매를 빼내고, 난방 운전시에는 라인(45)으로부터 직접 액체 냉매를 빼내도록 한 점에 있다. 그로 인한 구성으로서, 라인(45)과 바이패스 라인(51)을 전자 밸브(72)를 통해 접속하고, 리시버 탱크(17)에는 가스층 부분에 전자 밸브(71)를 통해 바이패스 라인(51)이 접속되어 있다.

그래서, 냉방 운전시에는 가스 냉매가 실외 열교환기(15)에 있어서 응축되고, 리시버 탱크(17) 내에서 가스 냉매와 액체 냉매로 분리된다. 그 동안의 액체 냉매는 라인(45)이 흘러 실내기(30)의 실내 열교환기(35)로 이송되고, 여기에서 냉매가 증발될 때에 공기측으로부터 열을 흡수하여 냉기를 발생시켜 실내를 냉각한다.

그리고, 이러한 냉방시에 고부하 요구가 있던 경우에는 전자 밸브(72)는 폐쇄한 상태로 전자 밸브(71)가 개방된다. 그렇게 하면, 리시버 탱크(17) 내의 가스 냉매가 바이패스 라인(51, 52) 및 공통 라인(53)이 흘러 압축기(11)로 반류하는 가스 인젝션이 행해진다. 또, 냉방시에는 엔진 배열에 의해 냉매를 따뜻하게 할 필요가 없으므로, 열교환기(26)에는 냉각수가 흐르게 되는 일 없이 열교환은 행해지 고 있지 않다. 즉, 도4에 도시한 냉각수 회로에서는 펌프(12)에 의해 이송되는 냉각수는, 가스 엔진(61) 및 배기 열교환기(62)를 통한 후, 3방 밸브(63)의 절환에 의해 방열기(64)로 흘러 거기서 열이 방산된다.

다음에, 공기 조화기(2)를 난방 운전하는 경우에는, 상기 제1 실시 형태의 공기 조화기(1)와 마찬가지로 실내 열교환기(35)가 응축기로서 기능하고, 고온ㆍ고압의 가스 냉매가 고온의 액체가 되어 냉매가 열교환되고, 그에 의해 실내로 열이 방출되어 실내가 가열된다. 그리고, 고부하 요구가 있던 경우에는, 전자 밸브(71)는 폐쇄한 상태로 전자 밸브(72)가 개방된다. 그렇게 하면, 실내 열교환기(35)로부터 라인(45)을 통해 흐른 냉매가 바이패스 라인(51)으로 이송되고, 열교환기(26)에서는 고온의 냉각수로부터 열을 빼앗아 기화하고, 인젝션 가스가 되어 압축기(11)로 반류된다.

따라서, 본 실시 형태의 공기 조화기(2)에서는 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 난방 능력의 향상에다가, 냉방시의 가스 인젝션에 의해 냉방 능력을 향상시키는 것이 가능해졌다.

또한, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 인젝션 가스의 반류에 의해 난방 공조 능력을 상승시키는 경우에, 액체 냉매로부터 인젝션 가스를 얻는 과정에서 엔진 배열을 이용하므로, 엔진 배열의 회수 효율도 좋게 되었다. 또한, 인젝션 조작과 리듀스 조작과의 양방이 가능하기 때문에, 공조 능력의 고저 폭을 넓혀 부하 요구에 선형에 대응할 수 있게 되었다(도5 참조).

다음에, 공기 조화기의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 도3은 제3 실시 형 태의 공기 조화기에 대해, 그 냉매 순환 라인을 도시한 블럭도이다. 본 실시 형태의 공기 조화기(3)는, 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지로 실내의 냉방 또는 난방을 행하는 것으로, 실외기(80)와 실내기(30)로 구성되어 있지만, 그 구성은 상기 제1 실시 형태의 공기 조화기(1)와 많은 구성을 공통으로 하고 있으므로, 동일 구성에는 동일 부호를 부여하여 상세한 설명은 생략한다.

본 실시 형태의 특징은, 인젝션 조작에 있어서 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 액체 냉매로부터 인젝션 가스를 얻어 난방 능력의 향상을 도모한 것이다. 그리고, 상기 제1 실시 형태에서는 리시버 탱크(17)를 구비하고 있었지만, 본 실시 형태에서는 라인(45)에 직접 바이패스 라인(51)이 접속되어 있다.

그래서, 공기 조화기(2)를 난방 운전하는 경우로 고부하 요구가 있었을 때에는, 실내 열교환기(35)에 의해 응축된 고온의 액체 냉매가 라인(45)에 흐르고, 거기서부터 전자 밸브(72)가 개방된 바이패스 라인(51)으로 이송되고, 열교환기(26)에 있어서 고온의 냉각수로부터 열을 빼앗아 기화하고, 인젝션 가스가 되어 압축기(11)로 반류된다.

따라서, 본 실시 형태의 공기 조화기(3)에서는 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 난방 능력을 향상시키는 것이 가능해졌다. 그리고, 특히 리시버 탱크(17)를 제외함으로써 구성의 간소화나 비용 저하의 효과를 얻고 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지로, 인젝션 가스의 반류에 의해 난방공조 능력을 상승시키는 경우에, 액체 냉매로부터 인젝션 가스를 얻는 과정에서 엔진 배열을 이용하므로, 엔진 배열의 회수 효율도 좋게 되었다. 또한, 인젝션 조작과 리듀스 조작과의 양방이 가능하기 때문에, 공조 능력의 고저 폭을 넓혀 부하 요구에 선형에 대응할 수 있게 되었다(도5 참조).

이상, 본 발명에 관한 공기 조화기의 일실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 일 없이 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다.

본 발명은, 압축기에 인젝션 가스를 반류하는 바이패스 라인을 난방 운전시에 실내 열교환기로부터 상기 열교환기로 액체 냉매가 흐르는 액체 라인에 대해 직접 또는/및 간접적으로 접속하고, 그 바이패스 라인으로 송입된 액체 냉매를 상기 라인 상에 설치된 열교환기에 의해 증발시켜 기화하고, 그 기화한 인젝션 가스를 상기 압축기로 반류시키도록 구성하였으므로, 인젝션 가스의 유량 증가에 따라 능력을 향상시킨 공기 조화기를 제공하는 것이 가능하게 되었다.

또, 본 발명은 바이패스 라인 상에 설치한 열교환기에 엔진으로부터 열량을 얻어 고온이 된 냉각수를 흐르게 하여 액체 냉매를 증발시켜 인젝션 가스를 얻도록 구성하였으므로, 난방 공조 능력을 상승시키는 경우에 액체 냉매로부터 인젝션 가스를 얻는 과정에서 엔진 배열을 이용함으로써, 엔진 배열의 회수 효율을 좋게 한 공기 조화기를 제공하는 것이 가능하게 되었다.

또한, 본 발명은 어큐뮬레이터와 압축기를 공통 라인에서 접속하고, 바이패스 라인의 압축기측을 그 공통 라인에 접속하고, 공통 라인에 설치된 개폐 밸브의 개폐에 의해 인젝션 조작과 리듀스 조작으로 운전을 절환하도록 구성하였으므로, 압축기에 대한 냉매의 유량 조정을 행함으로써, 넓은 범위에서의 부하 요구에 선형에 대응할 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것이 가능하게 되었다.

Claims (6)

1. 엔진에 의해 구동하는 압축기로부터 토출된 냉매를 실외 열교환기와 실내 열교환기를 통해 순환시키고, 그 냉매의 열교환 작용에 의해 냉방 운전 및 난방 운전을 행하는 공기 조화기이며,

   상기 압축기에 냉매 가스를 반류하는 바이패스 라인이 난방 운전시에 상기 실내 열교환기로부터 상기 실외 열교환기로 액체 냉매가 흐르는 액체 라인에 대해 직접 또는/및 간접적으로 접속되고, 그 바이패스 라인으로 송입된 액체 냉매를 상기 라인 상에 설치된 열교환기에 의해 증발시켜 기화하고, 그 기화한 냉매 가스를 상기 압축기와 반류시키도록 하는 공기 조화기.
2. 제1항에 있어서, 가스 냉매와 액체 냉매를 분리하는 리시버 탱크가 상기 액체 라인에 설치되고, 상기 바이패스 라인이 리시버 탱크의 액체층 부분에 접속되는 공기 조화기.
3. 제1항에 있어서, 가스 냉매와 액체 냉매를 분리하는 리시버 탱크가 상기 액체 라인에 설치되고, 상기 바이패스 라인이 리시버 탱크의 가스층과 상기 액체 라인에, 각각 개폐 밸브를 통해 접속되는 공기 조화기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나에 있어서, 상기 바이패스 라인 상에 설치된 열교환기는 상기 엔진으로부터 열량을 얻어 고온이 된 냉각수를 흐르게 함으로써 액체 냉매를 증발시켜 냉매 가스를 얻도록 하는 공기 조화기.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나에 있어서, 상기 바이패스 라인에는 상기 열교환기의 상기 압축기측에 기액 분리기를 갖는 공기 조화기.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나에 있어서, 순환하여 상기 압축기로 귀환하는 냉매를 가스 냉매와 액체 냉매로 분리하여 수용하는 기액 분리 수용기와, 상기 압축기를 접속한 공통 라인을 갖고,

   상기 바이패스 라인의 상기 압축기측을 그 공통 라인에 접속하고, 그 공통 라인에 설치된 개폐 밸브의 개폐에 의해 인젝션 조작과 리듀스 조작으로 운전을 절환하도록 하는 공기 조화기.

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