KR101254433B1 - 냉동장치 - Google Patents
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Abstract
공기 조화기(1)의 냉동회로(5)에서는, 단단 압축 냉동사이클이 실행된다. 냉매회로(5)에서는, 제 1 열교환기(30)의 하류에 제 2 열교환기(40)가 설치된다. 제 1 열교환기(30)는, 고압측 유로(31)의 고압냉매를, 중간압측 유로(32)의 제 1 중간압 냉매와 열교환시켜 냉각한다. 제 1 열교환기(30)에서 발생한 제 1 중간압 가스냉매는, 제 1 압축기구(71)로 공급된다. 제 2 열교환기(40)의 중간압측 유로(42)로는, 제 1 중간압 냉매보다 저압인 제 2 중간압 냉매가 공급된다. 제 2 열교환기(40)는, 고압측 유로(41)의 고압냉매를, 중간압측 유로(42)의 제 2 중간압 냉매와 열교환시켜 더 냉각한다. 제 2 열교환기(40)에서 발생한 제 2 중간압 가스냉매는, 제 2 압축기구(72)로 공급된다.
Description
본 발명은, 압축기로 중간압의 가스냉매를 공급하는 가스주입을 행하는 냉동장치에 관한 것이다.
종래, 증기압축 냉동사이클을 실행하는 냉동장치에 있어서, 이른바 가스주입을 행하는 것이 알려져 있다. 가스주입을 행하는 냉동장치에서는, 압축기에 있어서 압축 도중의 압축실로, 중간압 가스냉매가 도입된다.
예를 들어, 특허문헌 1에는 가스주입을 행하는 냉동장치에 의해 구성된 공기 조화기가 개시되어 있다. 이 공기 조화기에서는, 냉매회로에 중간 냉각기가 설치되어 있다(도 1을 참조). 중간 냉각기에서는, 응축기(난방운전 시의 실내 열교환기)로부터 유입된 고압 액냉매가, 이 고압 액냉매의 일부를 분기시켜 팽창시킴으로써 발생한 중간압 냉매와 열교환하여 냉각된다. 그리고, 증발기(난방운전 시의 실외 열교환기)로는, 중간 냉각기에서 냉각된 고압냉매가 공급된다. 또, 중간 냉각기에서 증발된 중간압 냉매(중간압 가스냉매)는, 압축기에 있어서 압축 도중의 압축실로 공급된다.
또, 특허문헌 2에도, 가스주입을 행하는 냉동장치에 의해 구성된 공기 조화기가 개시되어 있다. 이 공기 조화기의 냉매회로에서는, 2개의 팽창밸브 사이에 기액 분리기가 설치되어 있다. 기액 분리기로는, 이 상류측의 팽창밸브를 통과할 시에 팽창된 기액 2상 상태의 중간압 냉매가 유입된다. 기액 분리기에서는, 유입된 중간압 냉매가 가스냉매와 액냉매로 분리된다. 그리고, 기액 분리기 내의 중간압 액냉매는, 기액 분리기 하류측의 팽창밸브를 통과할 시에 팽창되며, 그 후에 증발기로 보내진다. 또, 기액 분리기 내의 중간압 가스냉매는, 압축기의 압축 도중인 압축실로 공급된다.
또, 특허문헌 3에는, 다단(多段) 압축 냉동사이클을 행하는 냉동장치가 개시되어 있다. 이 냉동장치의 냉매회로에서는, 복수의 압축기가 직렬로 배치되며, 저단측의 압축기로부터 토출된 냉매를 고단측 압축기가 흡입하고 더 압축시킨다. 또, 이 냉매회로에서는, 고단측의 압축기로 흡입되는 냉매의 엔탈피를 낮추기 위해, 저단측의 압축기와 고단측의 압축기를 접속하는 배관에 중간압 가스냉매가 공급된다. 또한, 특허문헌 3의 도 2에는, 4단 압축 냉동사이클을 실행하는 냉매회로가 개시되어 있다. 이 냉매회로에서는, 각 단의 압축기끼리 접속하는 배관에, 3종류의 압력이 다른 중간압 가스냉매가 공급된다.
가스주입을 행하는 냉동장치의 냉매회로에 있어서, 압축기는, 증발기로부터 흡입한 저압냉매와, 압축 도중의 압축실로 도입된 중간압 가스냉매를 압축하고, 압축한 냉매를 응축기를 향해 토출한다. 따라서, 이 냉매회로에서는, 응축기 냉매의 질량유량이, 증발기 냉매의 질량유량보다 많아진다.
여기서, 응축기 냉매의 질량유량이 많을수록, 응축기에서 냉매가 방출하는 열량(즉, 냉매의 방열량)은 많아진다. 이에 따라, 압축기로 공급되는 중간압 가스냉매의 질량유량을 늘리면, 압축기가 증발기로부터 흡입하는 저압냉매의 질량유량을 늘리지 않고 응축기 냉매의 질량유량을 늘릴 수 있다. 그리고, 압축기로 공급되는 중간압 가스냉매의 질량유량을 늘리기 위해서는, 중간압 가스냉매의 압력을 높여 압축실로 유입되는 중간압 가스냉매의 밀도를 높이면 된다.
그러나, 냉매의 압력이 높아질수록, 그 포화온도가 높아진다. 이 때문에, 특허문헌 1의 중간 냉각기나 특허문헌 2의 기액 분리기에서 발생하는 중간압 가스냉매의 압력을 높이면, 이들 중간 냉각기나 기액 분리기로부터 증발기로 보내지는 냉매의 엔탈피가 높아지고, 증발기에서 냉매가 흡수하는 열량(즉, 냉매의 흡열량)이 감소되어 버린다.
이에 따라, 종래의 가스주입을 행하는 냉동장치에서는, 응축기 냉매의 방열량 확보와, 증발기 냉매의 흡열량 확보를 양립시키는 것이 어려웠다.
본 발명은, 이러한 점에 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 가스주입을 행하는 냉동장치에 있어서, 응축기 냉매의 방열량 확보와, 증발기 냉매의 흡열량 확보를 양립시키는 데 있다.
제 1 발명은, 방열기와 증발기를 가지며 냉동사이클을 실행하는 냉매회로(5)와, 각각에 압축실(85, 95)이 형성된 제 1 압축기구(71) 및 제 2 압축기구(72)를 구비하며, 상기 제 1 압축기구(71) 및 제 2 압축기구(72)의 각각이, 저압냉매를 상기 압축실(85, 95)로 흡입시켜 고압까지 압축하는 냉동장치를 대상으로 한다. 그리고, 상기 냉매회로(5)에, 제 1 중간압 가스냉매와 이 제 1 중간압 가스냉매보다 압력이 낮은 제 2 중간압 가스냉매를 발생시킴으로써, 상기 방열기로부터 상기 증발기를 향해 흐르는 냉매의 엔탈피를 저하시키는 엔탈피 저감수단(20)과, 상기 엔탈피 저감수단(20)에서 발생한 제 1 중간압 가스냉매를 상기 제 1 압축기구(71)의 압축 도중인 압축실(85)로 공급하기 위한 제 1 주입통로(35)와, 상기 엔탈피 저감수단(20)에서 발생한 제 2 중간압 가스냉매를 상기 제 2 압축기구(72)의 압축 도중인 압축실(95)로 공급하기 위한 제 2 주입통로(45)가 형성된 것이다.
제 2 및 제 3의 각 발명은, 방열기와 증발기를 가지며 냉동사이클을 실행하는 냉매회로(5)와, 각각에 압축실(85, 95)이 형성된 제 1 압축기구(71) 및 제 2 압축기구(72)를 구비하며, 상기 제 2 압축기구(72)가, 저압냉매를 상기 압축실(95)로 흡입시켜 압축하고, 상기 제 1 압축기구(71)가, 상기 제 2 압축기구(72)로부터 토출된 냉매를 상기 압축실(85)로 흡입하여 압축하는 냉동장치를 대상으로 한다.
그리고, 제 2 발명은, 상기 냉매회로(5)에, 제 1 중간압 가스냉매와 이 제 1 중간압 가스냉매보다 압력이 낮은 제 2 중간압 가스냉매를 발생시킴으로써, 상기 방열기로부터 상기 증발기를 향해 흐르는 냉매의 엔탈피를 저하시키는 엔탈피 저감수단(20)과, 상기 엔탈피 저감수단(20)에서 발생한 제 2 중간압 가스냉매를, 상기 제 2 압축기구(72)의 압축 도중인 압축실(95)로 공급하기 위한 제 2 주입통로(45)와, 상기 엔탈피 저감수단(20)에서 발생한 제 1 중간압 가스냉매를, 상기 제 1 압축기구(71)의 압축 도중인 압축실(85) 또는 이 제 1 압축기구(71)의 흡입측으로 공급하기 위한 제 1 주입통로(35)가 형성된 것이다.
또, 제 3 발명은, 상기 냉매회로(5)에, 제 1 중간압 가스냉매와 이 제 1 중간압 가스냉매보다 압력이 낮은 제 2 중간압 가스냉매를 발생시킴으로써, 상기 방열기로부터 상기 증발기를 향해 흐르는 냉매의 엔탈피를 저하시키는 엔탈피 저감수단(20)과, 상기 엔탈피 저감수단(20)에서 발생한 제 2 중간압 가스냉매를, 상기 제 1 압축기구(71)의 흡입측으로 공급하기 위한 제 2 주입통로(45)와, 상기 엔탈피 저감수단(20)에서 발생한 제 1 중간압 가스냉매를, 상기 제 1 압축기구(71)의 압축 도중인 압축실(85)로 공급하기 위한 제 1 주입통로(35)가 형성된 것이다.
제 1 발명의 냉매회로(5)에서는, 냉매가 순환함으로써 단단(單段) 압축 냉동사이클이 이루어진다. 이 냉매회로(5)에 있어서, 각 압축기구(71, 72)로부터 토출된 냉매는, 방열기에서 방열하고, 그 후에 증발기에서 흡열하여 증발한 후 각 압축기구(71, 72)로 흡입된다. 한편, 제 2 및 제 3의 각 발명의 냉매회로(5)에서는, 냉매가 순환함으로써 2단 압축 냉동사이클이 이루어진다. 이 냉매회로(5)에 있어서, 제 1 압축기구(71)로부터 토출된 냉매는, 방열기에서 방열하고, 그 후에 증발기에서 흡열하여 증발한 후 제 2 압축기구(72)로 흡입된다. 제 1∼제 3의 각 발명의 냉매회로(5)에서는, 방열기에서 방열한 냉매가, 엔탈피 저감수단(20)에서 엔탈피가 저하된 후에 증발기로 공급된다.
제 1∼제 3 각 발명의 엔탈피 저감수단(20)에서는, 서로 압력이 다른 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매가 발생한다. 이 엔탈피 저감수단(20)은, 2종류의 중간압 가스냉매를 발생시키는 과정에서, 방열기로부터 증발기를 향해 흐르는 냉매의 엔탈피를 낮춘다. 제 2 중간압 가스냉매는, 그 압력이 제 1 중간압 가스냉매의 압력보다 낮고, 따라서, 그 온도도 제 1 중간압 가스냉매의 온도보다 낮다. 이에 따라, 엔탈피 저감수단(20)에서 제 1 중간압 가스냉매만을 발생시키는 경우에 비해, 엔탈피 저감수단(20)으로부터 증발기로 보내지는 냉매의 엔탈피가 낮아진다.
제 1 발명의 냉매회로(5)에서는, 각 압축기구(71, 72)가 저압냉매를 흡입한다. 제 1 압축기구(71)의 압축 도중인 압축실(85)에는, 제 1 주입통로(35)를 통해 제 1 중간압 가스냉매가 도입된다. 제 1 압축기구(71)는, 압축실(85)로 유입된 저압냉매와 제 1 중간압 가스냉매를 압축하고, 압축 후의 고압냉매를 압축실(85)로부터 토출한다. 한편, 제 2 압축기구(72)의 압축 도중인 압축실(95)에는, 제 2 주입통로(45)를 통해 제 2 중간압 가스냉매가 도입된다. 제 2 압축기구(72)는, 압축실(95)로 유입된 저압냉매와 제 2 중간압 가스냉매를 압축하고, 압축 후의 고압냉매를 압축실(95)로부터 토출한다.
제 2 발명의 냉매회로(5)에 있어서, 냉매는, 제 2 압축기구(72)에서 압축된 후에 제 1 압축기구(71)에서 더 압축된다. 제 2 압축기구(72)의 압축 도중인 압축실(95)에는, 제 2 주입통로(45)를 통해 제 2 중간압 가스냉매가 도입된다. 제 2 압축기구(72)는, 압축실(95)로 유입된 저압냉매와 제 2 중간압 가스냉매를 압축하고, 압축된 냉매를 압축실(95)로부터 토출한다. 제 1 압축기구(71)의 압축 도중인 압축실(85)로, 제 1 주입통로(35)로부터 제 1 중간압 가스냉매가 도입되는 경우, 제 1 압축기구(71)는, 제 2 압축기구(72)로부터 토출되어 압축실(85)로 흡입된 냉매와, 제 1 주입통로(35)로부터 압축실(85)로 도입된 제 1 중간압 가스냉매를 압축하고, 압축 후의 고압냉매를 압축실(85)로부터 토출한다. 한편, 제 1 압축기구(71)의 흡입측으로 제 1 주입통로(35)로부터 제 1 중간압 가스냉매가 도입되는 경우, 제 1 압축기구(71)는, 제 2 압축기구(72)로부터 토출된 냉매와, 제 1 주입통로(35)로부터 공급된 제 1 중간압 가스냉매를 압축실(85)로 흡입시켜 압축하고, 압축 후의 고압냉매를 압축실(85)로부터 토출한다.
제 3 발명의 냉매회로(5)에 있어서, 냉매는, 제 2 압축기구(72)에서 압축된 후에 제 1 압축기구(71)에서 더 압축된다. 제 2 압축기구(72)는, 압축실(95)로 유입된 저압냉매를 압축하고, 압축된 냉매를 압축실(95)로부터 토출한다. 제 1 압축기구(71)는, 제 2 압축기구(72)로부터 토출된 냉매와, 제 2 주입통로(45)로부터 공급된 제 2 중간압 가스냉매를 압축실(85)로 흡입시킨다. 또, 제 1 압축기구(71)의 압축 도중인 압축실(85)에는, 제 1 주입통로(35)를 통해 제 1 중간압 가스냉매가 도입된다. 제 1 압축기구(71)는, 압축실(85)로 흡입한 냉매와, 제 1 주입통로(35)로부터 압축실(85)로 도입된 제 1 중간압 가스냉매를 압축하고, 압축 후의 고압냉매를 압축실(85)로부터 토출한다.
제 4 발명은, 상기 제 1에서 제 3 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 냉매회로(5)에서는, 이 냉매회로(5) 중 상기 방열기의 출구에서 상기 증발기 입구까지의 부분이 주(主) 통로부분(7)을 구성하는 한편, 상기 엔탈피 저감수단(20)은, 상기 주 통로부분(7)에 접속되며 이 주 통로부분(7)을 흐르는 냉매의 일부가 유입하는 분기통로(21)와, 상기 분기통로(21)로 유입한 냉매를 팽창시킴으로써, 제 1 중간압 냉매와 이 제 1 중간압 냉매보다 압력이 낮은 제 2 중간압 냉매를 발생시키는 팽창기구(22)와, 상기 주 통로부분(7)의 방열기 하류에 접속되며 이 주 통로부분(7)을 흐르는 냉매와 상기 제 1 중간압 냉매를 열교환시켜, 이 주 통로부분(7)을 흐르는 냉매를 냉각함과 더불어 상기 제 1 중간압 냉매를 증발시킴으로써 상기 제 1 중간압 가스냉매를 발생시키는 제 1 열교환기(30)와, 상기 주 통로부분(7)의 제 1 열교환기(30)와 증발기 사이에 접속되며 이 주 통로부분(7)을 흐르는 냉매와 상기 제 2 중간압 냉매를 열교환시켜, 이 주 통로부분(7)을 흐르는 냉매를 냉각함과 더불어 상기 제 2 중간압 냉매를 증발시킴으로써 상기 제 2 중간압 가스냉매를 발생시키는 제 2 열교환기(40)를 구비한 것이다.
제 4 발명에서는, 분기통로(21), 팽창기구(22), 제 1 열교환기(30) 및 제 2 열교환기(40)가 엔탈피 저감수단(20)으로서 구성된다. 분기통로(21)에는, 방열기로부터 유출하여 주 통로부분(7)을 흐르는 고압냉매의 일부가 유입한다. 분기통로(21)로 유입한 고압냉매는, 팽창기구(22)에 의해 팽창되고, 그 일부가 제 1 중간압 냉매가 되어 나머지가 제 2 중간압 냉매가 된다. 제 2 중간압 냉매는, 그 압력과 온도가 제 1 중간압 냉매보다 낮아진다.
제 4 발명에 있어서, 제 1 열교환기(30)에서는, 제 1 중간압 냉매와 방열기로부터 유출한 고압냉매가 열교환한다. 그리고, 제 1 열교환기(30)에서는, 고압냉매가 제 1 중간압 냉매에 의해 냉각되어 그 엔탈피가 저하되는 한편, 제 1 중간압 냉매가 고압냉매로부터 흡열하여 증발함으로써 제 1 중간압 가스냉매가 발생한다. 제 1 열교환기(30)에서 발생한 제 1 중간압 가스냉매는, 제 1 주입통로(35)로 유입한다.
또, 제 4 발명에 있어서, 제 2 열교환기(40)에서는, 제 2 중간압 냉매와 제 1 열교환기(30)로부터 유출한 고압냉매가 열교환한다. 그리고, 제 2 열교환기(40)에서는, 고압냉매가 제 2 중간압 냉매에 의해 냉각되어 그 엔탈피가 저하되는 한편, 제 2 중간압 냉매가 고압냉매로부터 흡열하여 증발함으로써 제 2 중간압 가스냉매가 발생한다. 제 2 열교환기(40)에서 발생한 제 2 중간압 가스냉매는, 제 2 주입통로(45)로 유입한다.
제 5 발명은, 상기 제 4 발명에 있어서, 상기 엔탈피 저감수단(20)의 분기통로(21)는, 상기 주 통로부분(7)의 방열기와 제 1 열교환기(30) 사이에 접속되며, 이 주 통로부분(7)으로부터 유입한 냉매를 제 1 열교환기(30)로 공급하는 제 1 분기배관(33)과, 상기 주 통로부분(7)의 제 1 열교환기(30)와 제 2 열교환기(40) 사이에 접속되며, 이 주 통로부분(7)으로부터 유입한 냉매를 제 2 열교환기(40)로 공급하는 제 2 분기배관(43)에 의해 구성되며, 상기 엔탈피 저감수단(20)의 팽창기구(22)는, 상기 제 1 분기배관(33)에 설치되어 유입된 냉매를 팽창시킴으로써 상기 제 1 중간압 냉매를 발생시키는 제 1 팽창밸브(34)와, 상기 제 2 분기배관(43)에 설치되며, 유입한 냉매를 팽창시킴으로써 상기 제 2 중간압 냉매를 발생시키는 제 2 팽창밸브(44)에 의해 구성된 것이다.
제 5 발명에서는, 분기통로(21)가 제 1 분기배관(33)과 제 2 분기배관(43)에 의해 구성되며, 팽창기구(22)가 제 1 팽창밸브(34)와 제 2 팽창밸브(44)에 의해 구성된다. 제 1 분기배관(33)으로는, 주 통로부분(7)을 방열기로부터 제 1 열교환기(30)를 향해 흐르는 고압냉매의 일부가 유입한다. 제 1 분기배관(33)으로 유입한 고압냉매는, 제 1 팽창밸브(34)를 통과할 시에 팽창하여 제 1 중간압 냉매가 되며, 그 후에 제 1 열교환기(30)로 공급된다. 제 1 열교환기(30)에서는, 공급된 제 1 중간압 냉매가 증발하여 제 1 중간압 가스냉매가 된다. 한편, 제 2 분기배관(43)으로는, 주 통로부분(7)을 제 1 열교환기(30)로부터 제 2 열교환기(40)를 향해 흐르는 고압냉매(즉, 제 1 열교환기(30)에서 냉각된 고압냉매)의 일부가 유입한다. 제 2 분기배관(43)으로 유입한 고압냉매는, 제 2 팽창밸브(44)를 통과할 시에 팽창하여 제 2 중간압 냉매가 되며, 그 후에 제 2 열교환기(40)로 공급된다. 제 2 열교환기(40)에서는, 공급된 제 2 중간압 냉매가 증발하여 제 2 중간압 가스냉매가 된다.
제 6 발명은, 상기 제 4 발명에 있어서, 상기 엔탈피 저감수단(20)의 분기통로(21)는, 상기 주 통로부분(7)의 방열기와 제 1 열교환기(30) 사이에 접속되며 이 주 통로부분(7)으로부터 유입한 냉매를 제 1 열교환기(30)로 공급하는 제 1 분기배관(33)과, 상기 제 1 분기배관(33)에 접속되어 이 제 1 분기배관(33)으로부터 유입한 냉매를 제 2 열교환기(40)로 공급하는 제 2 분기배관(43)에 의해 구성되며, 상기 엔탈피 저감수단(20)의 팽창기구(22)는, 상기 제 1 분기배관(33)에 설치되어 유입한 냉매를 팽창시킴으로써 상기 제 1 중간압 냉매를 발생시키는 제 1 팽창밸브(34)와, 상기 제 2 분기배관(43)에 설치되어 유입한 냉매를 팽창시킴으로써 상기 제 2 중간압 냉매를 발생시키는 제 2 팽창밸브(44)에 의해 구성되는 것이다.
제 6 발명에서는, 분기통로(21)가 제 1 분기배관(33)과 제 2 분기배관(43)에 의해 구성되며, 팽창기구(22)가 제 1 팽창밸브(34)와 제 2 팽창밸브(44)에 의해 구성된다. 제 1 분기배관(33)으로는, 주 통로부분(7)을 방열기로부터 제 1 열교환기(30)를 향해 흐르는 고압냉매의 일부가 유입한다. 제 1 분기배관(33)으로 유입한 냉매는, 그 일부가 제 1 열교환기(30)로 공급되며, 나머지가 제 2 분기배관(43)으로 유입하여 제 2 열교환기(40)로 공급된다. 제 1 분기배관(33)을 통해 제 1 열교환기(30)로 공급되는 냉매는, 제 1 팽창밸브(34)를 통과할 시에 팽창하여 제 1 중간압 냉매가 되며, 그 후에 제 1 열교환기(30)로 공급된다. 제 1 열교환기(30)에서는, 공급된 제 1 중간압 냉매가 증발하여 제 1 중간압 가스냉매가 된다. 한편, 제 2 분기배관(43)을 통해 제 2 열교환기(40)로 공급되는 냉매는, 제 2 팽창밸브(44)를 통과할 시에 팽창되어 제 2 중간압 냉매가 되며, 그 후에 제 2 열교환기(40)로 공급된다. 제 2 열교환기(40)에서는, 공급된 제 2 중간압 냉매가 증발하여 제 2 중간압 냉매가 된다.
제 7 발명은, 상기 제 1∼제 3의 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 엔탈피 저감수단(20)은, 방열기로부터 유출한 고압냉매를 팽창시키는 제 1 팽창밸브(37)와, 상기 제 1 팽창밸브(37)로부터 유출한 기액 2상 상태의 냉매를 가스냉매와 액냉매로 분리하고, 가스냉매를 상기 제 1 중간압 가스냉매로서 제 1 주입통로(35)로 공급하는 제 1 기액 분리기(36)와, 상기 제 1 기액 분리기(36)로부터 유출한 액냉매를 팽창시키는 제 2 팽창밸브(47)와, 상기 제 2 팽창밸브(47)로부터 유출한 기액 2상 상태의 냉매를 가스냉매와 액냉매로 분리하고, 가스냉매를 상기 제 2 중간압 가스냉매로서 제 2 주입통로(45)로, 액냉매를 증발기로 각각 공급하는 제 2 기액 분리기(46)를 구비한 것이다.
제 7 발명에서는, 제 1 팽창밸브(37), 제 1 기액 분리기(36), 제 2 팽창밸브(47), 및 제 2 기액 분리기(46)가, 엔탈피 저감수단(20)으로서 구성된다. 냉매회로(5)에 있어서, 제 1 팽창밸브(37), 제 1 기액 분리기(36), 제 2 팽창밸브(47), 및 제 2 기액 분리기(46)는, 방열기로부터 증발기를 향해 차례로 배치된다.
제 7 발명에 있어서, 방열기로부터 유출한 고압냉매는, 제 1 팽창밸브(37)를 통과할 시에 팽창하여 기액 2상 상태가 되고, 그 후에 제 1 기액 분리기(36)로 유입하여 액냉매와 가스냉매로 분리된다. 제 1 기액 분리기(36) 내의 가스냉매는, 제 1 중간압 가스냉매로서 제 1 주입통로(35)로 유입한다. 제 1 기액 분리기(36) 내의 액냉매는 포화상태가 되며, 그 엔탈피는, 제 1 팽창밸브(37)로부터 제 1 기액 분리기(36)로 보내지는 기액 2상 상태의 냉매보다 낮아진다.
제 7 발명에 있어서, 제 1 기액 분리기(36) 내의 액냉매는, 제 2 팽창밸브(47)를 통과할 시에 팽창하여 기액 2상 상태가 되며, 그 후에 제 2 기액 분리기(46)로 유입하여 액냉매와 가스냉매로 분리된다. 제 2 기액 분리기(46) 내의 가스냉매는, 제 2 중간압 가스냉매로서 제 2 주입통로(45)로 유입한다. 제 2 기액 분리기(46) 내의 액냉매는 포화상태가 되며, 그 엔탈피는, 제 2 팽창밸브(47)로부터 제 2 기액 분리기(46)로 보내지는 기액 2상 상태의 냉매보다 낮아진다. 제 2 기액 분리기(46) 내의 액냉매는, 증발기로 공급된다.
제 8 발명은, 상기 제 1∼제 7의 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 제 1 압축기구(71) 및 제 2 압축기구(72)가 1개의 압축기(50)에 배치되며, 상기 압축기(50)는, 상기 제 1 압축기구(71) 및 제 2 압축기구(72)의 양쪽으로 연결되는 1개의 구동축(65)을 구비한 것이다.
제 8 발명에서는, 제 1 압축기구(71)와 제 2 압축기구(72) 양쪽이, 1개의 구동축(65)에 의해 구동된다.
제 9 발명은, 상기 제 1∼제 7의 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 제 1 압축기구(71)가 제 1 압축기(50a)에, 상기 제 2 압축기구(72)가 제 2 압축기(50b)에 각각 설치되며, 상기 제 1 압축기(50a)는 상기 제 1 압축기구(71)에 연결되는 제 1 구동축(65a)을, 상기 제 2 압축기(50b)는 상기 제 2 압축기구(72)에 연결되는 제 2 구동축(65b)을 각각 구비한 것이다.
제 9 발명에서는, 제 1 압축기구(71)가 제 1 구동축(65a)에 의해 구동되며, 제 2 압축기구(72)가 제 2 구동축(65b)에 의해 구동된다.
본 발명의 엔탈피 저감수단(20)에서 발생하는 제 1 중간압 가스냉매는, 그 압력과 밀도가 제 2 중간압 가스냉매에 비해 높다. 그리고, 본 발명의 압축기(50)에서는, 제 2 압축기구(72)로 제 2 중간압 가스냉매가 공급되는 한편, 제 1 압축기구(71)로는, 제 2 중간압 가스냉매보다 압력과 밀도가 높은 제 1 중간압 가스냉매가 공급된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 각 압축기구(71, 72)로 제 2 중간압 가스냉매만을 공급하는 경우에 비해, 압축기(50)로부터 토출되는 냉매의 질량유량을 증대시킬 수 있다. 또, 본 발명에서는, 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매를 압축 도중의 압축실(85, 95)로 도입하므로, 증발기로부터 압축기(50)로 흡입되는 저압냉매의 질량유량은 증가되지 않고, 압축기(50)로부터 방열기를 향해 토출되는 냉매의 질량유량만이 증가한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 압축기(50) 구동에 필요한 에너지 증가를 억제하면서 압축기(50)로부터 토출되는 냉매의 질량유량을 증가시킬 수 있으며, 방열기에서 냉매가 공기 등의 대상물로 방출하는 열량(즉, 냉매의 방열량)을 증가시킬 수 있다.
또, 본 발명에서는, 엔탈피 저감수단(20)에 있어서, 제 1 중간압 가스냉매만이 아니라, 제 1 중간압 가스냉매보다 압력과 온도가 낮은 제 2 중간압 가스냉매를 발생시킨다. 이에 따라, 본 발명에 의하면, 엔탈피 저감수단(20)에서 제 1 중간압 가스냉매만을 발생시키는 경우에 비해, 엔탈피 저감수단(20)에서 증발기로 보내지는 냉매의 엔탈피를 낮게 할 수 있다. 그 결과, 증발기에서 냉매가 공기 등의 대상물로부터 흡수하는 열량(즉, 냉매의 흡열량)을 증대시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 방열기에서의 냉매의 질량유량을 늘림으로써 방열기에서의 냉매의 방열량을 증가시킬 수 있고, 또한, 증발기로 유입하는 냉매의 엔탈피를 저하시킴으로써 증발기에서의 냉매의 흡열량을 증대시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 방열기에서의 냉매의 방열량 확보와, 증발기에서의 냉매의 흡열량 확보를 양립시킬 수 있다.
그런데, 다단 압축 냉동사이클을 실행하는 냉매회로에서는, 각 단의 압축기 사이로 중간압의 가스냉매가 공급된다. 즉, 예를 들어 3단 압축 냉동사이클을 실행하는 냉매회로에서는, 첫 번째 단의 압축기와 두 번째 단의 압축기 사이와, 두 번째 단의 압축기와 세 번째 단의 압축기 사이에 중간압 가스냉매가 공급된다.
한편, 본 발명의 냉매회로에서는, 엔탈피 저감수단(20)에 있어서 서로 압력이 다른 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매가 발생한다. 이에 따라, 본 발명의 냉매회로에 있어서 “3개의 압축기구를 이용하여 3단 압축 냉동사이클을 실행하고, 첫 번째 단의 압축기구와, 두 번째 단의 압축기구 사이에 제 2 중간압 가스냉매를, 두 번째 단의 압축기구와 세 번째 단의 압축기구 사이로 제 1 중간압 가스냉매를 각각 공급하는 구성”을 채용하는 것은, 기술적으로는 가능하다.
그러나, 이와 같은 구성을 본 발명의 냉매회로에서 채용하면, 냉동장치의 운전효율을 충분히 향상시킬 수 없게 되거나, 냉동장치의 제조원가가 상승한다는 문제가 발생해 버린다. 여기서는, 그 문제에 대해 설명한다.
통상, 3단 압축 냉동사이클은, 냉동사이클의 저압과 고압의 차가 크고 2단 압축 냉동사이클이나 단단 압축 냉동사이클에서는 낮은 COP(성적계수)밖에 얻을 수 없는 경우에 실행된다.
한편, 본 발명은, “방열기에서의 냉매의 방열량 확보와, 증발기에서의 냉매의 흡열량 확보를 양립시킨다”는 목적을 달성하기 위해, “증발기를 향해 흐르는 냉매의 엔탈피를 저하시키는 엔탈피 저감수단(20)이 서로 압력이 다른 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매를 발생시키는 구성”을 채용한 것이다. 즉, 본원 발명의 목적을 달성하기 위해서는, “냉동사이클의 저압과 고압의 차가 그다지 크지 않고, 2단 압축 냉동사이클이나 단단 압축 냉동사이클로도 충분히 높은 COP가 얻어지는 경우”라도, “엔탈피 저감수단(20)이 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매를 발생시키는 구성”을 채용해야 하는 경우가 있다.
냉매를 압축하는 압축기구는 복수의 부재에 의해 구성되는 것이 통상적이므로, 압축기구에서는, 부재끼리의 마찰 손실 등의 기계적인 손실이 생긴다. 따라서, 압축기구의 수가 많아질수록, 각 압축기구에서 생기는 기계적인 손실의 합계는 커진다. 또, 냉동장치에 설치되는 압축기구의 수가 많아지면, 냉동장치의 제조원가가 증대한다. 이로써, “냉동사이클의 저압과 고압의 차가 그다지 크지 않고, 2단 압축 냉동사이클이나 단단 압축 냉동사이클로도 충분히 높은 COP가 얻어지는 경우”임에도 불구하고, “3개의 압축기구를 이용하여 3단 압축 냉동사이클을 실행하는 구성”을 채용하면, 압축기구에서의 기계적인 손실이 커져 냉동장치의 운전효율 저하를 초래하거나, 압축기구의 수가 늘어남에 따라 냉동장치의 제조원가가 상승한다는 문제가 생긴다.
이에 대해, 제 1 발명에서는, 단단 압축 냉동사이클을 행하는 냉매회로(5)에 있어서, 엔탈피 저감수단(20)에서 생긴 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매가 압축기구(71, 72)로 흡입된다. 또, 제 2 및 제 3의 각 발명에서는, 2단 압축 냉동사이클을 실행하는 냉매회로(5)에 있어서, 엔탈피 저감수단(20)에서 생긴 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매가 압축기구(71, 72)로 흡입된다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 단단 압축 냉동사이클이나 2단 압축 냉동사이클을 실행하는 냉매회로(5)에서도, 엔탈피 저감수단(20)에서 생긴 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매를 압축기구(71, 72)로 흡입시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, “냉동사이클의 저압과 고압의 차가 그다지 크지 않음에도 불구하고, 엔탈피 저감수단(20)에서 생긴 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매의 처리만을 목적으로 3단 압축 냉동사이클을 실행한다”는 사태를 회피할 수 있고, 압축기구의 증가에 기인하는 기계적인 손실의 증가나 제조원가의 상승이라는 문제를 해소할 수 있다.
상기 제 4 발명에서는, 엔탈피 저감수단(20)으로서 제 1 열교환기(30)와 제 2 열교환기(40)가 설치된다. 그리고, 제 1 열교환기(30)에서는, 방열기로부터 유출한 고압냉매가 제 1 중간압 냉매에 의해 냉각되며, 제 2 열교환기(40)에서는, 제 1 열교환기(30)에서 냉각된 고압냉매가 제 2 중간압 냉매에 의해 더 냉각된다. 따라서, 이 발명에 의하면, 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매를 발생시키는 과정에서, 방열기로부터 증발기로 보내지는 냉매의 엔탈피를 확실하게 낮출 수 있다.
상기 제 7 발명에서는, 엔탈피 저감수단(20)으로서 제 1 기액 분리기(36)와 제 2 기액 분리기(46)가 설치된다. 그리고, 제 1 기액 분리기(36)는, 제 1 팽창밸브(37)로부터 제 1 기액 분리기(36)로 공급되는 기액 2상 상태의 냉매보다 엔탈피가 낮은 포화 액냉매만을 제 2 기액 분리기(46)를 향해 송출한다. 또, 제 2 기액 분리기(46)는, 제 2 팽창밸브(47)로부터 제 2 기액 분리기(46)로 공급되는 기액 2상 상태의 냉매보다 엔탈피가 낮은 포화 액냉매만을 증발기를 향해 송출한다. 따라서, 이 발명에 의하면, 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매를 발생시키는 과정에서, 방열기로부터 증발기로 공급하는 냉매의 엔탈피를 확실하게 낮출 수 있다.
도 1은, 제 1 실시형태의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 2는, 제 1 실시형태의 압축기 종단면도이다.
도 3은, 제 1 실시형태의 압축기 주요부의 횡단면도이고, (A)는 제 1 압축기구의 횡단면을 나타내며, (B)는 제 2 압축기구의 횡단면을 나타낸다.
도 4는, 제 1 실시형태의 냉매회로에서 이루어지는 냉동사이클을 나타내는 몰리에르 선도(압력-엔탈피 선도)이다.
도 5는, 제 2 실시형태의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 6은, 제 2 실시형태의 냉매회로에서 이루어지는 냉동사이클을 나타내는 몰리에르 선도(압력-엔탈피 선도)이다.
도 7은, 제 2 실시형태의 변형예 1의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 8은, 제 2 실시형태의 변형예 2의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 9는, 제 2 실시형태의 변형예 2의 냉매회로에서 이루어지는 냉동사이클을 나타내는 몰리에르 선도(압력-엔탈피 선도)이다.
도 10은, 제 3 실시형태의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 11은, 제 3 실시형태의 냉매회로에서 이루어지는 냉동사이클을 나타내는 몰리에르 선도(압력-엔탈피 선도)이다.
도 12는, 그 밖의 실시형태의 제 1 변형예의 열교환용 부재의 구성을 나타내는 개략 사시도이다.
도 13은, 그 밖의 실시형태의 제 1 변형예의 열교환용 부재의 구성을 나타내는 개략 측면도이다.
도 14는, 그 밖의 실시형태의 제 2 변형예의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 15는, 그 밖의 실시형태의 제 3 변형예의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 16은, 그 밖의 실시형태의 제 3 변형예의 냉매회로에서 이루어지는 냉동사이클을 나타내는 몰리에르 선도(압력-엔탈피 선도)이다
도 17은, 그 밖의 실시형태의 제 4 변형예의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 18은, 그 밖의 실시형태의 제 4 변형예의 냉매회로에서 이루어지는 냉동사이클을 나타내는 몰리에르 선도(압력-엔탈피 선도)이다.
도 19는, 그 밖의 실시형태의 제 4 변형예의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 20은, 그 밖의 실시형태의 제 5 변형예의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 21은, 그 밖의 실시형태의 제 5 변형예의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 22는, 그 밖의 실시형태의 제 5 변형예의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 2는, 제 1 실시형태의 압축기 종단면도이다.
도 3은, 제 1 실시형태의 압축기 주요부의 횡단면도이고, (A)는 제 1 압축기구의 횡단면을 나타내며, (B)는 제 2 압축기구의 횡단면을 나타낸다.
도 4는, 제 1 실시형태의 냉매회로에서 이루어지는 냉동사이클을 나타내는 몰리에르 선도(압력-엔탈피 선도)이다.
도 5는, 제 2 실시형태의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 6은, 제 2 실시형태의 냉매회로에서 이루어지는 냉동사이클을 나타내는 몰리에르 선도(압력-엔탈피 선도)이다.
도 7은, 제 2 실시형태의 변형예 1의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 8은, 제 2 실시형태의 변형예 2의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 9는, 제 2 실시형태의 변형예 2의 냉매회로에서 이루어지는 냉동사이클을 나타내는 몰리에르 선도(압력-엔탈피 선도)이다.
도 10은, 제 3 실시형태의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 11은, 제 3 실시형태의 냉매회로에서 이루어지는 냉동사이클을 나타내는 몰리에르 선도(압력-엔탈피 선도)이다.
도 12는, 그 밖의 실시형태의 제 1 변형예의 열교환용 부재의 구성을 나타내는 개략 사시도이다.
도 13은, 그 밖의 실시형태의 제 1 변형예의 열교환용 부재의 구성을 나타내는 개략 측면도이다.
도 14는, 그 밖의 실시형태의 제 2 변형예의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 15는, 그 밖의 실시형태의 제 3 변형예의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 16은, 그 밖의 실시형태의 제 3 변형예의 냉매회로에서 이루어지는 냉동사이클을 나타내는 몰리에르 선도(압력-엔탈피 선도)이다
도 17은, 그 밖의 실시형태의 제 4 변형예의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 18은, 그 밖의 실시형태의 제 4 변형예의 냉매회로에서 이루어지는 냉동사이클을 나타내는 몰리에르 선도(압력-엔탈피 선도)이다.
도 19는, 그 밖의 실시형태의 제 4 변형예의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 20은, 그 밖의 실시형태의 제 5 변형예의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 21은, 그 밖의 실시형태의 제 5 변형예의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 22는, 그 밖의 실시형태의 제 5 변형예의 공기 조화기 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
《제 1 실시형태》
본 발명의 제 1 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태는, 냉동장치에 의해 구성되는 공기 조화기(1)이다.
<냉매회로의 구성>
본 실시형태의 공기 조화기(1)는, 냉매회로(5)를 구비한다. 냉매회로(5)는 냉매가 충전된 폐회로이며, 냉매를 순환시킴으로써 증기압축 냉동사이클을 실행한다. 이 냉매회로(5)에는, 고비등점 성분인 2, 3, 3, 3-테트라플루오로-1-프로펜(HFO-1234yf)과, 저비등점 성분인 HFC-32(디플루오로메탄)에 의해 구성된 비공비(non-azeotropic) 혼합냉매가 충전된다.
도 1에 나타내듯이, 냉매회로(5)에는, 압축기(50), 사방전환밸브(11), 실외 열교환기(12), 브리지 회로(15), 및 실내 열교환기(14)가 설치된다. 압축기(50)는, 그 토출관(52)이 사방전환밸브(11)의 제 1 포트에 접속되며, 그 흡입관(53, 54)이 사방전환밸브(11)의 제 2 포트에 접속된다. 실외 열교환기(12)는, 그 가스측단이 사방전환밸브(11)의 제 3 포트에 접속되고, 그 액측단이 브리지 회로(15)에 접속된다. 실내 열교환기(14)는, 그 가스측단이 사방전환밸브(11)의 제 4 포트에 접속되며, 그 액측단이 브리지 회로(15)에 접속된다.
압축기(50)는, 전(全)밀폐형 로터리식 압축기이다. 이 압축기(50)에서는, 제 1 압축기구(71) 및 제 2 압축기구(72)를 구성하는 본체부(70)와, 본체부(70)를 구동하기 위한 전동기(60)와, 본체부(70)와 전동기(60)를 연결하는 구동축(65)이, 케이싱(51) 내에 수용된다. 압축기(50)에 대해 상세한 것은 후술한다.
사방전환밸브(11)는, 제 1 포트가 제 3 포트에 연통하며, 또 제 2 포트가 제 4 포트에 연통하는 제 1 상태(도 1에 실선으로 나타내는 상태)와, 제 1 포트가 제 4 포트에 연통하며, 또 제 2 포트가 제 3 포트에 연통하는 제 2 상태(도 1에 파선으로 나타내는 상태)로 전환한다. 실외 열교환기(12)는, 실외공기를 냉매와 열교환시킨다. 실내 열교환기(14)는, 실내공기를 냉매와 열교환시킨다.
브리지 회로(15)는, 4개의 체크밸브(16∼19)를 구비한다. 이 브리지 회로(15)에서는, 제 1 체크밸브(16)의 유출측과 제 2 체크밸브(17)의 유출측이 접속되며, 제 2 체크밸브(17)의 유입측과 제 3 체크밸브(18)의 유출측이 접속되고, 제 3 체크밸브(18)의 유입측과 제 4 체크밸브(19)의 유입측이 접속되며, 제 4 체크밸브(19)의 유출측과 제 1 체크밸브(16)의 유입측이 접속된다. 또, 이 브리지 회로(15)에서는, 제 4 체크밸브(19)와 제 1 체크밸브(16) 사이에 실외 열교환기(12)의 액측단이 접속되며, 제 2 체크밸브(17)와 제 3 체크밸브(18) 사이에 실내 열교환기(14)의 액측단이 접속된다.
또, 냉매회로(5)에는, 일 방향 유통관로(6)가 설치된다. 일 방향 유통관로(6)는, 그 입구단이 브리지 회로(15)의 제 1 체크밸브(16)와 제 2 체크밸브(17) 사이에 접속되며, 그 출구단이 브리지 회로(15)의 제 3 체크밸브(18)와 제 4 체크밸브(19) 사이에 접속된다. 이 일 방향 유통관로(6)에서는, 항시 그 입구단으로부터 출구단을 향해 냉매가 흐른다. 냉매회로(5)에서는, 실외 열교환기(12)의 액측단과 브리지 회로(15)를 연결하는 배관, 실내 열교환기(14)의 액측단과 브리지 회로(15)를 연결하는 배관, 브리지 회로(15), 및 일 방향 유통관로(6)가, 주(主) 통로부분(7)을 구성한다.
일 방향 유통관로(6)에는, 그 입구단으로부터 출구단을 향해 차례로, 제 1 열교환기(30)와, 제 2 열교환기(40)와, 주(主) 팽창밸브(13)가 접속된다. 주 팽창밸브(13)는, 이른바 전자 팽창밸브이다. 제 1 열교환기(30)와 제 2 열교환기(40)의 각각은, 고압측 유로(31, 41)와 중간압측 유로(32, 42)를 구비하며, 고압측 유로(31, 41)를 흐르는 냉매와 중간압측 유로(32, 42)를 흐르는 냉매를 열교환시키도록 구성된다. 제 1 열교환기(30)와 제 2 열교환기(40)는, 각각의 고압측 유로(31, 41)가 일 방향 유통관로(6)에 접속된다.
제 1 열교환기(30)의 중간압측 유로(32)에는, 제 1 분기배관(33)과, 제 1 주입배관(35)이 접속된다. 제 1 분기배관(33)은, 그 일단이 일 방향 유통관로(6)의 제 1 열교환기(30) 상류측에 접속되며, 그 타단이 제 1 열교환기(30) 중간압 유로(32)의 입구단에 접속된다. 또, 제 1 분기배관(33)에는, 이른바 전자 팽창밸브로 된 제 1 팽창밸브(34)가 설치된다. 제 1 팽창밸브(34)는, 일 방향 유통관로(6)로부터 제 1 분기배관(33)으로 유입한 고압냉매를 팽창시킴으로써 제 1 중간압 냉매를 발생시킨다. 제 1 주입배관(35)은, 그 일단이 제 1 열교환기(30)의 중간압측 유로(32)의 출구단에 접속되며, 그 타단이 압축기(50)의 제 1 압축기구(71)에 접속된다.
제 2 열교환기(40)의 중간압측 유로(42)에는, 제 2 분기배관(43)과, 제 2 주입배관(45)이 접속된다. 제 2 분기배관(43)은, 그 일단이 일 방향 유통관로(6)의 제 1 열교환기(30)와 제 2 열교환기(40) 사이에 접속되며, 그 타단이 제 2 열교환기(40)의 중간압측 유로(42)의 입구단에 접속된다. 또, 제 2 분기배관(43)에는, 이른바 전자 팽창밸브로 된 제 2 팽창밸브(44)가 설치된다. 제 2 팽창밸브(44)는, 일 방향 유통관로(6)로부터 제 2 분기배관(43)으로 유입한 고압냉매를 팽창시킴으로써 제 2 중간압 냉매를 발생시킨다. 제 2 주입배관(45)은, 그 일단이 제 2 열교환기(40)의 중간압측 유로(42)의 출구단에 접속되며, 그 타단이 압축기(50)의 제 2 압축기구(72)에 접속된다.
본 실시형태의 냉매회로(5)에서는, 제 1 열교환기(30), 제 1 분기배관(33), 제 1 팽창밸브(34), 제 2 열교환기(40), 제 2 분기배관(43), 및 제 2 팽창밸브(44)가, 일 방향 유통관로(6)를 흐르는 냉매의 엔탈피를 저하시키기 위한 엔탈피 저감수단(20)을 구성한다. 또, 이 냉매회로(5)에서는, 제 1 분기배관(33) 및 제 2 분기배관(43)이 분기통로(21)를 구성하며, 제 1 팽창밸브(34) 및 제 2 팽창밸브(44)가 팽창기구(22)를 구성한다. 또한, 이 냉매회로(5)에서는, 제 1 주입배관(35)이 제 1 주입통로를 구성하며, 제 2 주입배관(45)이 제 2 주입통로를 구성한다.
<압축기의 구성>
도 2에 나타내듯이, 압축기(50)는, 케이싱(51), 본체부(70), 전동기(60), 및 구동축(65)을 구비한다. 케이싱(51)은, 양단이 폐색된 세로로 긴 중공 원통형으로 형성된다. 케이싱(51) 내에서는, 본체부(70) 상방에 전동기(60)가 배치된다. 또, 케이싱(51) 정상부에는, 케이싱(51)을 관통하도록 토출관(52)이 설치된다.
전동기(60)는, 고정자(61)와 회전자(62)를 구비한다. 고정자(61)는, 케이싱(51) 몸체부의 상측 부분에 고정된다. 회전자(62)는, 고정자(61)의 내측에 배치된다.
구동축(65)은, 주(主)축부(68)와 제 1 편심부(66)와 제 2 편심부(67)를 구비한다. 주축부(68)는, 그 상단측 부분이 회전자(62)에 연결된다. 제 1 편심부(66)와 제 2 편심부(67)는, 주축부(68) 하단측에 형성된다. 제 1 편심부(66)는, 제 2 편심부(67) 상방에 배치된다. 제 1 편심부(66) 및 제 2 편심부(67)는, 각각의 바깥 지름이 주축부(68)의 바깥 지름보다 크게 형성되며, 각각이 주축부(68)의 축심에 대해 편심된다. 제 1 편심부(66)와 제 2 편심부(67)는, 주축부(68)의 축심에 대한 각각의 편심방향이 반대방향으로 된다. 주축부(68)에는, 그 하단으로부터 상방을 향해 이어지는 급유통로(69)가 형성된다.
본체부(70)는, 프론트 헤드(73), 제 1 실린더(81), 중간 플레이트(75), 제 2 실린더(91), 및 리어 헤드(74)를 구비하며, 요동 피스톤형의 로터리식 유체기계를 구성한다. 이 본체부(70)에서는, 하측에서 상측을 향해 차례로 리어 헤드(74), 제 2 실린더(91), 중간 플레이트(75), 제 1 실린더(81) 및 프론트 헤드(73)가 적층되며, 이들은 도면 외의 볼트에 의해 서로 체결된다.
도 3에 나타내듯이, 제 1 실린더(81)에는 제 1 피스톤(82)이 수용되고, 제 2 실린더(91)에는 제 2 피스톤(92)이 수용된다. 각 피스톤(82, 92)은, 높이가 낮고 약간 두꺼운 원통형으로 형성된다. 제 1 피스톤(82)에는 제 1 편심부(66)가 삽입 관통되고, 제 2 피스톤(92)에는 제 2 편심부(67)가 삽입 관통된다. 또, 각 피스톤(82, 92)에는, 그 외주면으로부터 돌출되는 평판형 블레이드(83, 93)가 일체로 형성된다. 제 1 피스톤(82)과 일체로 형성된 블레이드(83)는, 한 쌍의 부시(84)를 개재하고 제 1 실린더(81)에 지지된다. 제 2 피스톤(92)과 일체로 형성된 블레이드(93)는, 한 쌍의 부시(94)를 개재하고 제 2 실린더(91)에 지지된다.
프론트 헤드(73)와 중간 플레이트(75) 사이에 끼워진 제 1 실린더(81)에서는, 그 내주면과 제 1 피스톤(82)의 외주면과의 사이에 제 1 압축실(85)이 형성된다. 제 1 압축실(85)은, 블레이드(83)에 의해 저압측과 고압측으로 구획된다. 중간 플레이트(75)와 리어 헤드(74) 사이에 끼워진 제 2 실린더(91)에서는, 그 내주면과 제 2 피스톤(92)의 외주면과의 사이에 제 2 압축실(95)이 형성된다. 제 2 압축실(95)은, 블레이드(93)에 의해 저압측과 고압측으로 구획된다.
제 1 실린더(81)에는, 제 1 흡입포트(86)가 형성된다. 또, 제 2 실린더(91)에는, 제 2 흡입포트(96)가 형성된다. 각 실린더(81, 91)에서, 흡입포트(86, 96)는, 실린더(81, 91)를 지름방향으로 관통한다. 또, 각 흡입포트(86, 96)는, 실린더(81, 91)의 내주면 중 도 3의 블레이드(83, 93) 우측 근방에 개구한다. 제 1 흡입포트(86)에는 제 1 흡입관(53)이, 제 2 흡입포트(96)에는 제 2 흡입관(54)이, 각각 삽입된다. 각 흡입관(53, 54)은, 케이싱(51) 외부로 연장된다.
프론트 헤드(73)에는, 제 1 토출포트(87)가 형성된다. 제 1 토출포트(87)는, 프론트 헤드(73)를 관통한다. 프론트 헤드(73)의 앞면(하면)에 있어서, 제 1 토출포트(87)는, 도 3(A)의 블레이드(83) 좌측 근방에 개구한다. 또, 프론트 헤드(73)에는, 제 1 토출포트(87)를 개폐하기 위한 제 1 토출밸브(88)가 설치된다.
리어 헤드(74)에는, 제 2 토출포트(97)가 형성된다. 제 2 토출포트(97)는, 리어 헤드(74)를 관통한다. 리어 헤드(74)의 앞면(상면)에 있어서, 제 2 토출포트(97)는, 도 3(B)의 블레이드(93) 좌측 근방에 개구한다. 또, 리어 헤드(74)에는, 제 2 토출포트(97)를 개폐하기 위한 제 2 토출밸브(98)가 설치된다.
중간 플레이트(75)에는, 제 1 주입포트(89)가 형성된다. 제 1 주입포트(89)는, 그 일단이 중간 플레이트(75) 상면에 개구하고, 그 타단이 중간 플레이트(75)의 외측면에 개구한다. 중간 플레이트(75) 상면에 있어서, 제 1 주입포트(89)의 일단은, 제 1 압축실(85)에 임하는 부분에 개구한다. 제 1 주입포트(89)의 타단에는, 제 1 주입배관(35)이 삽입된다.
리어 헤드(74)에는, 제 2 주입포트(99)가 형성된다. 제 2 주입포트(99)는, 그 일단이 리어 헤드(74)의 앞면(상면)에 개구하고, 그 타단이 리어 헤드(74) 외측면에 개구한다. 리어 헤드(74) 앞면에 있어서, 제 2 주입포트(99)의 일단은, 제 2 압축실(95)에 임하는 부분에 개구한다. 제 2 주입포트(99)의 타단에는, 제 2 주입배관(45)이 삽입된다.
본 실시형태의 압축기(50) 본체부(70)에서는, 프론트 헤드(73), 제 1 실린더(81), 중간 플레이트(75), 제 1 피스톤(82), 및 블레이드(83)가, 제 1 압축실(85)을 형성하는 제 1 압축기구(71)를 구성한다. 또, 이 본체부(70)에서는, 리어 헤드(74), 제 2 실린더(91), 중간 플레이트(75), 제 2 피스톤(92), 및 블레이드(93)가, 제 2 압축실(95)을 형성하는 제 2 압축기구(72)를 구성한다.
-운전동작-
본 실시형태의 공기 조화기(1)는, 냉방운전과 난방운전을 전환하여 실행한다.
<공기 조화기의 냉방운전>
냉방운전 중의 공기 조화기(1) 동작에 대해, 도 1을 참조하면서 설명한다. 냉방운전 시에는, 사방전환밸브(11)가 제 1 상태(도 1에 실선으로 나타내는 상태)로 설정되고, 제 1 팽창밸브(34), 제 2 팽창밸브(44), 및 주 팽창밸브(13)의 개방도가 적절히 조절된다. 이 상태에서 압축기(50)를 구동시키면, 냉매회로(5)에서는 도 1에 실선의 화살표로 나타내듯이 냉매가 순환되고, 증기압축 냉동사이클이 실행된다. 그 때, 냉매회로(5)에서는, 실외 열교환기(12)가 응축기(즉, 방열기)로서 동작하며, 실내 열교환기(14)가 증발기로서 동작한다.
압축기(50)로부터 토출된 냉매는, 사방전환밸브(11)를 통해 실외 열교환기(12)로 유입되고, 실외공기로 방열하고 응축된다. 그 후, 냉매는, 브리지 회로(15)의 제 1 체크밸브(16)를 통해 일 방향 유통관로(6)로 유입된다.
일 방향 유통관로(6)로 유입한 고압냉매는, 그 일부가 제 1 분기배관(33)으로 유입하고, 나머지가 제 1 열교환기(30)의 고압측 유로(31)로 유입한다. 제 1 분기배관(33)으로 유입한 고압냉매는, 제 1 팽창밸브(34)를 통과할 시에 팽창하여 제 1 중간압 냉매가 되고, 그 후에 제 1 열교환기(30)의 중간압측 유로(32)로 유입한다. 제 1 열교환기(30)에서는, 고압측 유로(31)를 흐르는 고압냉매가 냉각되고, 중간압측 유로(32)를 흐르는 제 1 중간압 냉매가 증발하여 제 1 중간압 가스냉매가 된다. 제 1 중간압 가스냉매는, 제 1 주입배관(35)을 통해 압축기(50)로 보내진다.
제 1 열교환기(30)의 고압측 유로(31)로부터 유출한 고압냉매는, 그 일부가 제 2 분기배관(43)으로 유입하고, 나머지가 제 2 열교환기(40)의 고압측 유로(41)로 유입한다. 제 2 분기배관(43)으로 유입한 고압냉매는, 제 2 팽창밸브(44)를 통과할 시에 팽창하여 제 2 중간압 냉매가 되고, 그 후에 제 2 열교환기(40)의 중간압측 유로(42)로 유입한다. 제 2 열교환기(40)에서는, 고압측 유로(41)를 흐르는 고압냉매가 냉각되고, 중간압측 유로(42)를 흐르는 제 2 중간압 냉매가 증발하여 제 2 중간압 가스냉매가 된다. 제 2 중간압 가스냉매는, 제 2 주입배관(45)을 통해 압축기(50)로 보내진다.
제 2 열교환기(40)의 고압측 유로(41)로부터 유출한 고압냉매는, 주 팽창밸브(13)를 통과할 시에 팽창하여 저압냉매가 된다. 이 저압냉매는, 브리지 회로(15)의 제 3 체크밸브(18)를 통해 실내 열교환기(14)로 유입하고, 실내공기로부터 흡열하여 증발한다. 그 후, 냉매는, 사방전환밸브(11)를 통해 압축기(50) 본체부(70)로 흡입된다. 실내 열교환기(14)에서는, 냉매와의 열교환에 의해 실내공기가 냉각되고, 냉각된 실내공기가 실내로 반송된다.
<공기 조화기의 난방운전>
난방운전 중의 공기 조화기(1) 동작에 대해, 도 1을 참조하면서 설명한다. 난방운전 시에는, 사방전환밸브(11)가 제 2 상태(도 1에 파선으로 나타내는 상태)로 설정되고, 제 1 팽창밸브(34), 제 2 팽창밸브(44), 및 주 팽창밸브(13)의 개방도가 적절히 조절된다. 이 상태에서 압축기(50)를 구동시키면, 냉매회로(5)에서는 도 1에 파선의 화살표로 나타내듯이 냉매가 순환되고, 증기압축 냉동사이클이 실행된다. 그 때, 냉매회로(5)에서는, 실내 열교환기(14)가 응축기(즉, 방열기)로서 동작하고, 실외 열교환기(12)가 증발기로서 동작한다.
압축기(50)로부터 토출된 냉매는, 사방전환밸브(11)를 통해 실내 열교환기(14)로 유입되고, 실내공기로 방열하여 응축한다. 그 후, 냉매는 브리지 회로(15)의 제 2 체크밸브(17)를 통해 일 방향 유통관로(6)로 유입한다. 실내 열교환기(14)에서는, 냉매와의 열교환에 의해 실내공기가 가열되고, 가열된 실내공기가 실내로 반송된다.
일 방향 유통관로(6)로 유입한 고압냉매는, 그 일부가 제 1 분기배관(33)으로 유입하고, 나머지가 제 1 열교환기(30)의 고압측 유로(31)로 유입한다. 제 1 분기배관(33)으로 유입한 고압냉매는, 제 1 팽창밸브(34)를 통과할 시에 팽창하여 제 1 중간압 냉매가 되며, 그 후에 제 1 열교환기(30)의 중간압측 유로(32)로 유입한다. 제 1 열교환기(30)에서는, 고압측 유로(31)를 흐르는 고압냉매가 냉각되고, 중간압측 유로(32)를 흐르는 제 1 중간압 냉매가 증발하여 제 1 중간압 가스냉매가 된다. 제 1 중간압 가스냉매는, 제 1 주입배관(35)을 통해 압축기(50)로 보내진다.
제 1 열교환기(30)의 고압측 유로(31)로부터 유출한 고압냉매는, 그 일부가 제 2 분기배관(43)으로 유입하고, 나머지가 제 2 열교환기(40)의 고압측 유로(41)로 유입한다. 제 2 분기배관(43)으로 유입한 고압냉매는, 제 2 팽창밸브(44)를 통과할 시에 팽창하여 제 2 중간압 냉매가 되며, 그 후에 제 2 열교환기(40)의 중간압측 유로(42)로 유입한다. 제 2 열교환기(40)에서는, 고압측 유로(41)를 흐르는 고압냉매가 냉각되고, 중간압측 유로(42)를 흐르는 제 2 중간압 냉매가 증발하여 제 2 중간압 가스냉매가 된다. 제 2 중간압 가스냉매는, 제 2 주입배관(45)을 통해 압축기(50)로 보내진다.
제 2 열교환기(40)의 고압측 유로(41)로부터 유출한 고압냉매는, 주 팽창밸브(13)를 통과할 시에 팽창하여 저압냉매가 된다. 이 저압냉매는, 브리지 회로(15)의 제 4 체크밸브(19)를 통해 실외 열교환기(12)로 유입하고, 실외공기로부터 흡열하여 증발한다. 그 후, 냉매는, 사방전환밸브(11)를 통해 압축기(50) 본체부(70)로 흡입된다.
<압축기 동작>
압축기(50)의 동작에 대해, 도 2, 도 3을 참조하면서 설명한다. 전술과 같이, 압축기(50) 본체부(70)는, 실외 열교환기(12)와 실내 열교환기(14) 중 증발기로서 동작하는 쪽으로부터 저압냉매를 흡입한다. 압축기(50)를 향해 흘러 온 저압냉매는, 그 절반이 제 1 압축기구(71)의 제 1 압축실(85)로 흡입되며, 나머지 반이 제 2 압축기구(72)의 제 2 압축실(95)로 흡입된다.
제 1 압축기구(71)에서는, 저압냉매가 제 1 흡입포트(86)를 통해 제 1 압축실(85)로 흡입된다. 제 1 흡입포트(86)로부터 차단된 폐쇄 상태의 제 1 압축실(85)에서는, 제 1 피스톤(82)의 이동에 따라 냉매가 압축되어 간다. 그 때, 폐쇄 상태의 제 1 압축실(85)로는, 제 1 주입배관(35)과 제 1 주입포트(89)를 통해 제 1 중간압 가스냉매가 도입된다. 이와 같이, 제 1 압축실(85)로는, 제 1 흡입포트(86)를 통해 저압냉매가 흡입됨과 더불어, 제 1 주입포트(89)를 통해 제 1 중간압 가스냉매가 흡입된다. 그리고, 제 1 압축기구(71)는, 제 1 압축실(85)로 흡입한 냉매를 압축하고, 압축 후의 고압냉매를 제 1 토출포트(87)로부터 케이싱(51)의 내부공간으로 토출한다.
제 2 압축기구(72)에서는, 저압냉매가 제 2 흡입포트(96)를 통해 제 2 압축실(95)로 흡입된다. 제 2 흡입포트(96)로부터 차단된 폐쇄 상태의 제 2 압축실(95)에서는, 제 2 피스톤(92)의 이동에 따라 냉매가 압축되어 간다. 그 때, 폐쇄 상태의 제 2 압축실(95)로는, 제 2 주입배관(45)과 제 주입포트(99)를 통해 제 2 중간압 가스냉매가 도입된다. 이와 같이, 제 2 압축실(95)로는, 제 2 흡입포트(96)를 통해 저압냉매가 흡입됨과 더불어, 제 2 주입포트(99)를 통해 제 2 중간압 가스냉매가 흡입된다. 그리고, 제 2 압축기구(72)는, 제 2 압축실(95)로 흡입한 냉매를 압축하고, 압축 후의 고압냉매를 제 2 토출포트(97)로부터 케이싱(51)의 내부공간으로 토출한다.
케이싱(51)의 내부공간으로는, 제 1 압축기구(71)와 제 2 압축기구(72)의 각각으로부터 고압냉매가 토출된다. 각 압축기구(71, 72)로부터 토출된 고압냉매는, 케이싱(51) 내부공간의 상방으로 흘러, 토출관(52)을 통해 케이싱(51)의 외부로 송출되어 간다
도시하지 않으나, 케이싱(51)의 내부공간에서는, 그 바닥부에 냉동기 오일이 저류되어 있다. 이 냉동기 오일은, 구동축(95) 하단에 개구하는 급유통로(69)로 유입하며, 각 압축기구(71, 72)로 공급되어 습동 부분의 윤활에 이용된다.
<냉동사이클>
냉동회로(5)에서 이루어지는 냉동사이클에 대해, 도 4의 몰리에르 선도(압력-엔탈피 선도)를 참조하면서 설명한다. 여기서, 이하의 설명에 있어서, 「증발기」란, 실외 열교환기(12)와 실내 열교환기(14) 중 증발기로서 동작하고 있는 쪽(즉, 냉방운전 중이면 실내 열교환기(14), 난방운전 중이면 실외 열교환기(12))을 가리키며, 「응축기」란, 실외 열교환기(12)와 실내 열교환기(14) 중 응축기로서 동작하고 있는 쪽(즉, 냉방운전 중이면 실외 열교환기(12), 난방운전 중이면 실내 열교환기(14))을 가리킨다.
압축기(50)로부터는, 점 D상태의 냉매(압력 PH의 가스냉매)가 토출된다. 이 점 D상태의 냉매는, 응축기에서 공기로 방열하여 점 E상태가 되고, 그 후에 일 방향 유통관로(6)로 유입한다. 응축기로부터 일 방향 유통관로(6)로 유입하는 고압냉매의 질량유량을 mc로 한다.
일 방향 유통관로(6)로 유입한 고압냉매는, 그 일부가 제 1 분기배관(33)으로 유입하고, 나머지가 제 1 열교환기(30)의 고압측 유로(31)로 유입한다. 제 1 분기배관(33)으로 유입하는 고압냉매의 질량유량을 mi1로 한다. 제 1 분기배관(33)으로 유입한 고압냉매는, 제 1 팽창밸브(34)를 통과할 시에 팽창하여 그 압력이 PH에서 PM1까지 저하되고, 점 F상태(기액 2상 상태)의 제 1 중간압 냉매가 된다. 이 제 1 중간압 냉매는, 제 1 열교환기(30)의 중간압측 유로(32)로 유입한다.
제 1 열교환기(30)에서는, 고압측 유로(31)를 흐르는 고압냉매가 냉각되고, 중간압측 유로(32)를 흐르는 제 1 중간압 냉매가 증발하여 제 1 중간압 가스냉매가 된다. 그리고, 제 1 열교환기(30)의 고압측 유로(31)로부터는, 엔탈피가 저하되어 점 H상태가 된 고압냉매가 유출한다. 한편, 제 1 열교환기(30)의 중간압측 유로(32)로부터는, 점 G상태의 제 1 중간압 가스냉매가 유출한다. 이 압력 PM1의 제 1 중간압 가스냉매는, 제 1 주입배관(35)을 통해 압축기(50)로 보내진다. 압축기(50)로 공급되는 제 1 중간압 가스냉매의 질량유량은 mi1이다.
제 1 열교환기(30)의 고압측 유로(31)로부터 유출한 점 H상태의 고압냉매는, 그 일부가 제 2 분기배관(43)으로 유입하고, 나머지가 제 2 열교환기(40)의 고압측 유로(41)로 유입한다. 제 2 분기배관(43)으로 유입하는 고압냉매의 질량유량을 mi2로 한다. 제 2 분기배관(43)으로 유입한 고압냉매는, 제 2 팽창밸브(44)를 통과할 시에 팽창하여 그 압력이 PH에서 PM2까지 저하되고, 점 I상태(기액 2상 상태)의 제 2 중간압 냉매가 된다. 점 I상태의 제 2 중간압 냉매는, 점 F상태의 제 1 중간압 냉매에 비해, 압력과 비(比)엔탈피와 온도 모두가 낮아진다. 이 제 2 중간압 냉매는, 제 2 열교환기(40)의 중간압측 유로(32)로 유입한다.
제 2 열교환기(40)에서는, 고압측 유로(41)를 흐르는 고압냉매가 냉각되며, 중간압측 유로(42)를 흐르는 제 2 중간압 냉매가 증발하여 제 2 중간압 가스냉매가 된다. 그리고, 제 2 열교환기(40)의 고압측 유로(41)로부터는, 엔탈피가 저하되어 점 K상태가 된 고압냉매가 유출한다. 한편, 제 2 열교환기(40)의 중간압측 유로(42)로부터는, 점 J상태의 제 2 중간압 가스냉매가 유출한다. 이 압력 PM2의 제 2 중간압 가스냉매는, 제 2 주입배관(45)을 통해 압축기(50)로 보내진다. 압축기(50)로 공급되는 제 2 중간압 가스냉매의 질량유량은 mi2이다.
제 2 열교환기(40)의 고압측 유로(41)로부터 유출한 점 K상태의 고압냉매는, 주 팽창밸브(13)를 통과할 시에 팽창하여 그 압력이 PH에서 PL까지 저하되고, 점 L상태(기액 2상 상태)의 저압냉매가 된다. 이 저압냉매는, 증발기로 유입하여 공기로부터 흡열하고, 증발하여 점 A상태가 된 후에 압축기(50)로 흡입된다. 압축기(50)에서는, 점 A상태의 냉매가, 제 1 압축기구(71)의 제 1 압축실(85)과, 제 2 압축기구(72)의 제 2 압축실(95)로 흡입한다. 증발기로부터 압축기(50)로 흡입되는 저압냉매의 질량유량을 me로 한다.
압축기(50)의 제 1 압축기구(71)에서는, 제 1 압축실(85)로 흡입된 냉매가 압축되고, 제 1 압축실(85) 내의 냉매가 점 A상태에서 점 B상태를 향해 변화되어 간다. 한편, 폐쇄 상태가 된 압축 도중의 제 1 압축실(85)로는, 점 G상태의 제 1 중간압 가스냉매가 제 1 주입 포트(89)로부터 도입된다. 그리고, 제 1 압축실(85)에서는, 점 A상태에서 제 1 압축실(85)로 유입하여 압축되고 있는 냉매와, 제 1 주입포트(89)로부터 유입한 점 G상태의 제 1 중간압 가스냉매가 혼합되며, 혼합 후의 냉매가 압축되어 점 D상태가 된다.
한편, 압축기(50)의 제 2 압축기구(72)에서는, 제 2 압축실(95)로 흡입된 냉매가 압축되며, 제 2 압축실(95) 내의 냉매가, 점 A상태로부터 점 B’상태로 변화되어 간다. 한편, 폐쇄 상태가 된 압축 도중의 제 2 압축실(95)로는, 점 J상태의 제 2 중간압 가스냉매가 제 2 주입포트(99)로부터 도입된다. 그리고, 제 2 압축실(95)에서는, 점 A상태에서 제 2 압축실(95)로 유입하여 압축되고 있는 냉매와, 제 2 주입포트(99)로부터 유입된 점 J상태의 제 2 중간압 가스냉매가 혼합되며, 혼합 후의 냉매가 압축되어 점 D상태가 된다.
이와 같이, 압축기(50) 본체부(70)는, 증발기로부터 보내진 저압냉매(질량유량(me))와, 제 1 주입배관(35)을 통해 공급된 제 1 중간압 가스냉매(질량유량(mi1))와, 제 2 주입배관(45)을 통해 공급된 제 2 중간압 가스냉매(질량유량(mi2))를 흡입하여 압축한다. 이에 따라, 압축기(50)로부터 응축기를 향해 토출되는 고압냉매의 질량유량(mc)은, 압축기(50) 본체부(70)가 흡입하는 저압냉매, 제 1 중간압 가스냉매, 및 제 2 중간압 가스냉매의 질량유량의 합계가 된다(mc＝me＋mi1＋mi2).
-제 1 실시형태의 효과-
본 실시형태의 공기 조화기(1)의 냉매회로(5)에서는, 제 1 열교환기(30)에서 제 1 중간압 가스냉매가 발생하고, 제 2 열교환기(40)에서 제 2 중간압 가스냉매가 발생한다. 또, 제 1 중간압 가스냉매는, 그 압력과 밀도가 제 2 중간압 가스냉매에 비해 높아진다. 그리고, 본 실시형태의 공기 조화기(1)의 냉매회로(5)에서는, 압축기(50)의 제 2 압축기구(72)로 제 2 중간압 가스냉매가 공급되는 한편, 압축기(50)의 제 1 압축기구(71)로는 제 2 중간압 가스냉매보다 압력과 밀도가 높은 제 1 중간압 가스냉매가 공급된다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 각 압축기구(71, 72)로 제 2 중간압 가스냉매만을 공급하는 경우에 비해, 압축기(50)로부터 토출되는 냉매의 질량유량(mc)을 증대시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 공기 조화기(1)에서는, 제 1 압축기구(71)의 압축 도중인 압축실(85)로 제 1 중간압 가스냉매를 도입하고, 제 2 압축기구(72)의 압축 도중인 압축실(95)로 제 2 중간압 가스냉매를 도입한다. 이에 따라, 증발기로부터 압축기(50)로 흡입되는 저압냉매의 질량유량(me)을 증가시키지 않고, 압축기(50)로부터 응축기를 향해 토출되는 냉매의 질량유량(mc)만을 증가시킬 수 있다. 즉, 본 실시형태에 의하면, 압축기(50)에 설치된 압축기구(71, 72)의 회전속도(즉, 각 압축기구(71, 72)의 피스톤(82, 92)을 구동하는 구동축(65)의 회전속도)를 상승시키는 일없이, 압축기(50)로부터 토출되는 냉매의 질량유량을 늘릴 수 있다. 그 결과, 압축기(50)의 전동기(60)가 소비하는 전력의 증가를 억제하면서 압축기(50)로부터 토출되는 냉매의 질량유량을 증가시킬 수 있으며, 응축기에 있어서 냉매가 공기로 방출하는 열량(즉, 냉매의 방열량)을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 공기 조화기(1) 냉매회로(5)에서는, 제 1 열교환기(30)에서 고압냉매가 제 1 중간압 냉매와 열교환함으로써 냉각되고, 제 1 열교환기(30)에서 냉각된 고압냉매가 제 2 열교환기(40)에서 제 2 중간압 냉매(즉, 제 1 중간압 냉매보다 압력과 온도가 낮은 냉매)와 열교환함으로써 더욱 냉각된다. 이로써, 본 실시형태에 따르면, 응축기로부터 증발기로 보내지는 고압냉매를 제 1 중간압 냉매와만 열교환시키는 경우에 비해, 증발기로 유입하는 냉매의 엔탈피를 낮게 할 수 있다. 그 결과, 증발기에서 냉매가 공기로부터 흡수하는 열량(즉, 냉매의 흡열량)을 증대시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 응축기에서의 냉매의 질량유량을 늘림으로써 응축기에서의 냉매의 방열량을 증가시킬 수 있고, 또한 증발기로 유입하는 냉매의 엔탈피를 저하시킴으로써 증발기에서의 냉매의 흡열량을 증대시킬 수 있다. 즉, 본 실시형태에 의하면, 응축기에서의 냉매의 방열량 확보와, 증발기에서의 냉매의 흡열량 확보를 양립시킬 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 공기 조화기(1)의 소비전력 증가를 억제하면서, 공기 조화기(1)의 난방능력(즉, 응축기로서 동작하는 실내 열교환기(14)에서 냉매가 실내공기에 대해 방출하는 열량)을 증가시킬 수 있고, 또한 공기 조화기(1)의 냉방능력(즉, 증발기로서 동작하는 실내 열교환기(14)에서 냉매가 실내공기로부터 흡수하는 열량)을 증가시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 공기 조화기(1)의 냉매회로(5)에서는, 전술과 같이, 증발기로 유입하는 냉매의 엔탈피를 낮게 할 수 있다. 이로써, 증발기에서의 냉매의 흡열량을 유지하면서 증발기에서의 냉매의 질량유량을 삭감할 수 있다. 증발기에서의 냉매의 질량유량이 감소하면, 증발기에서의 냉매의 유속(流速)이 저하되며, 증발기를 통과하는 동안의 냉매의 압력손실이 작아진다. 증발기에서의 냉매의 압력손실이 작아지면, 압축기(50)로 흡입되는 저압냉매의 압력이 증발기에서의 압력손실 저감분만 상승하고, 압축기(50) 전동기(60)에서의 소비전력이 감소한다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 증발기에서의 냉매의 방열량을 유지하면서 압축기(50)의 소비전력을 삭감할 수 있으며, 공기 조화기(1)의 냉방운전 시의 성적계수(COP)를 향상시킬 수 있다.
그런데, 다단 압축 냉동사이클을 실행하는 냉매회로에서는, 각 단의 압축기 사이에 중간압 가스냉매가 공급된다. 즉, 예를 들어 3단 압축 냉동사이클을 실행하는 냉매회로에서는, 첫 번째 단의 압축기와 두 번째 단의 압축기 사이와, 두 번째 단의 압축기와 세 번째 단의 압축기 사이에 중간압 가스냉매가 공급되게 된다.
한편, 본 실시형태의 냉매회로(5)에서는, 엔탈피 저감수단(20)에서 서로 압력이 다른 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매가 발생한다. 이로써, 본 실시형태의 냉매회로에 있어서 “3개의 압축기구를 이용하여 3단 압축 냉동사이클을 행하고, 첫 번째 단의 압축기구와 두 번째 단의 압축기구 사이로 제 2 중간압 가스냉매를, 두 번째 단의 압축기구와 세 번째 단의 압축기구의 사이로 제 1 중간압 가스냉매를 각각 공급하는 구성”을 채용하는 것은, 기술적으로는 가능하다.
그러나, 이와 같은 구성을 본 실시형태의 냉매회로에서 채용하면, 공기 조화기의 운전효율을 충분히 향상시킬 수 없게 되거나, 공기 조화기의 제조원가가 상승한다는 문제가 발생해 버린다. 여기서는, 그 문제에 대해 설명한다.
통상, 3단 압축 냉동사이클은, 냉동사이클의 저압과 고압의 차가 크고, 2단 압축 냉동사이클이나 단단 압축 냉동사이클에서는 낮은 COP(성적계수)밖에 얻을 수 없는 경우에 실행된다. 한편, 공기 조화기의 냉매회로에서 이루어지는 냉동사이클의 저압과 고압은, 사람이 있는 거실 내의 기온이나 옥외 기온에 대응한 값이 된다. 그리고, 거실 내나 옥외의 기온이 극단적으로 높은 값이 되거나 낮은 값이 되는 것은 생각하기 어려우므로, 통상적으로는, 공기 조화기의 냉매회로에서 이루어지는 냉동사이클의 저압과 고압의 차가 극단적으로 크게 되는 일은 없다.
냉매를 압축하는 압축기구는 복수의 부재에 의해 구성되므로, 압축기구에서는, 부재끼리의 마찰 손실 등의 기계적인 손실이 발생한다. 따라서, 압축기구의 수가 많아질수록, 각 압축기구에서 발생하는 기계적인 손실의 합계는 커진다. 또, 공기 조화기에 설치되는 압축기구의 수가 많아지면, 공기 조화기의 제조원가가 증대한다. 따라서, “냉동사이클의 저압과 고압의 차가 그다지 크지 않고, 단단 압축 냉동사이클로도 충분히 높은 COP가 얻어지는 경우”임에도 불구하고, “3개의 압축기구를 이용하여 3단 압축 냉동사이클을 실행하는 구성”을 채용하면, 압축기구에서의 기계적인 손실이 크게 되어 공기 조화기의 운전효율 저하를 초래하거나, 압축기구의 수가 늘어남에 따라 공기 조화기의 제조원가가 상승한다는 문제가 생긴다.
이에 반해, 본 실시형태의 공기 조화기(1)에서는, 단단 압축 냉동사이클을 실행하는 냉매회로(5)에서, 엔탈피 저감수단(20)에서 발생한 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매를, 각각 제 1 압축기구(71)와 제 2 압축기구(72)로 흡입시키고 있다. 즉, 본 실시형태에 의하면, 서로 압력이 다른 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매의 양쪽을, 단단 압축을 실행하는 압축기(50)로 흡입시킬 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 압축기구(71, 72)를 2개만 이용하면서 서로 압력이 다른 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매를 처리할 수 있고, 압축기구의 증가에 기인하는 압축기(50)의 기계적인 손실의 증가나 공기 조화기(1)의 제조원가 상승이라는 문제를 해소할 수 있다.
≪제 2 실시형태≫
본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태는, 상기 제 1 실시형태의 공기 조화기(1)에 있어서, 냉매회로(5)의 구성을 변경한 것이다. 여기서는, 본 실시형태의 냉매회로(5)에 대해, 상기 제 1 실시형태와 다른 점을 설명한다.
도 5에 나타내듯이, 본 실시형태의 냉매회로(5)에서는, 제 2 분기배관(43)의 접속위치가 상기 제 1 실시형태의 냉매회로(5)와 다르다. 구체적으로, 본 실시형태의 냉매회로(5)에 있어서, 제 2 분기배관(43)은, 그 일단이 제 1 분기배관(33)의 제 1 팽창밸브(34)와 제 1 열교환기(30) 사이에 접속된다. 제 2 분기배관(43)의 타단이 제 2 열교환기(40)에 접속되어 있는 점은, 상기 제 1 실시형태의 냉매회로(5)와 마찬가지이다.
본 실시형태의 냉매회로(5)에서 이루어지는 냉동사이클에 대해 설명한다. 여기서, 이하에서는, 이 냉동사이클에 대해, 상기 제 1 실시형태의 냉매회로(5)에서 이루어지는 냉동사이클과 다른 점을 설명한다. 또, 이하의 설명에서, 「증발기」란, 실외 열교환기(12)와 실내 열교환기(14) 중 증발기로서 동작하고 있는 쪽을 가리키며, 「응축기」란, 실외 열교환기(12)와 실내 열교환기(14) 중 응축기로서 동작하고 있는 쪽을 가리킨다.
도 6의 몰리에르 선도(압력-엔탈피 선도)에 나타내듯이, 본 실시형태의 냉매회로(5)에서 이루어지는 냉동사이클에서는, 제 1 분기배관(33) 및 제 2 분기배관(43)을 흐르는 냉매의 상태변화가, 상기 제 1 실시형태의 냉매회로(5)에서 이루어지는 냉동사이클과 상이하다.
구체적으로, 본 실시형태의 냉매회로(5)에서는, 브리지 회로(15)를 통해 일 방향 유통관로(6)로 유입한 고압냉매(점 D상태의 냉매)의 일부가 제 1 분기배관(33)으로 유입한다. 제 1 분기배관(33)으로 유입한 고압냉매는, 제 1 팽창밸브(34)를 통과할 시에 팽창하여 그 압력이 PH에서 PM1까지 저하되며, 점 F상태의 제 1 중간압 냉매가 된다. 이 제 1 중간압 냉매는, 그 일부가 제 1 열교환기(30)의 중간압측 유로(32)로 유입하고, 나머지가 제 2 분기배관(43)으로 유입한다. 제 1 열교환기(30)의 중간압측 유로(32)로 유입한 제 1 중간압 냉매는, 그 고압측 유로(31)를 흐르는 고압냉매로부터 흡열하여 증발하고, 제 1 중간압 가스냉매가 되어 압축기(50)의 제 1 압축기구(71)로 공급된다. 또, 제 1 열교환기(30)의 고압측 유로(31)를 흐르는 고압냉매는, 그 엔탈피가 저하되어 점 H상태가 된다.
한편, 제 2 분기배관(43)으로 유입한 제 1 중간압 냉매는, 제 2 팽창밸브(44)를 통과할 시에 팽창하여 그 압력이 PM1에서 PM2까지 저하되며, 점 I상태의 제 2 중간압 냉매가 된다. 이 제 2 중간압 냉매는, 그 전부가 제 2 열교환기(40)의 중간압측 유로(42)로 유입한다. 제 2 열교환기(40)의 중간압측 유로(42)로 유입한 제 2 중간압 냉매는, 그 고압측 유로(41)를 흐르는 고압냉매로부터 흡열하여 증발하고, 제 2 중간압 가스냉매가 되어 압축기(50)의 제 2 압축기구(72)로 공급된다. 또, 제 2 열교환기(40)의 고압측 유로(41)를 흐르는 고압냉매는, 그 엔탈피가 저하되어 점 K상태가 된다.
-제 2 실시형태의 변형예 1-
도 7에 나타내듯이, 본 실시형태의 냉매회로(5)에서는, 제 2 분기배관(43)의 일단이 제 1 분기배관(33)의 제 1 팽창밸브(34) 상류측에 접속되어도 된다.
본 변형예의 냉매회로(5)에서는, 도 6의 몰리에르 선도에 나타내는 냉동사이클이 이루어진다. 이 냉매회로(5)에 있어서, 일 방향 유통관로(6)로부터 제 1 분기배관(33)으로 유입한 고압냉매(도 6에서의 점 E상태의 냉매)는, 그 일부가 제 1 팽창밸브(34)로 보내지며, 나머지가 제 2 분기배관(43)으로 유입한다. 제 1 팽창밸브(34)로 보내진 고압냉매는, 제 1 팽창밸브(34)를 통과할 시에 팽창하여 그 압력이 PH에서 PM1까지 저하되고, 도 6에서의 점 F상태의 제 1 중간압 냉매가 되어 제 1 열교환기(30)로 유입한다. 한편, 제 2 분기배관(43)으로 유입한 고압냉매는, 제 2 팽창밸브(44)를 통과할 시에 팽창하여 그 압력이 PH에서 PM2까지 저하되고, 도 6에서의 점 I상태의 제 2 중간압 냉매가 되어 제 2 열교환기(40)로 유입한다.
-제 2 실시형태의 변형예 2-
도 8에 나타내듯이, 본 실시형태의 냉매회로(5)에서는, 제 1 분기배관(33) 도중에 기액 분리기(23)가 설치되며, 이 기액 분리기(23)에 제 2 분기배관(43)의 일단이 접속되어도 된다.
구체적으로, 본 변형예의 냉매회로(5)에 있어서, 제 1 분기배관(33)은, 상류측 부분(33a)과 하류측 부분(33b)으로 분할된다. 제 1 분기배관(33)의 상류측 부분(33a)은, 그 일단이 일 방향 유통관로(6)의 제 1 열교환기(30)의 상류측에 접속되며, 그 타단이 기액 분리기(23)의 유입구에 접속된다. 또, 제 1 팽창밸브(34)는, 제 1 분기배관(33)의 상류측 부분(33a)에 설치된다. 한편, 제 1 분기배관(33)의 하류측 부분(33b)은, 그 일단이 기액 분리기(23)의 가스냉매 유출구에 접속되며, 그 타단이 제 1 열교환기(30)의 중간압측 유로(32)에 접속된다. 또, 제 2 분기배관(43)은, 그 일단이 기액 분리기(23)의 액냉매의 유출구에 접속되며, 그 타단이 제 2 열교환기(40)의 중간압측 유로(42)에 접속된다.
본 변형예의 냉매회로(5)에서는, 도 9의 몰리에르 선도에 나타내는 냉동사이클이 이루어진다. 이 냉매회로(5)에서, 일 방향 유통관로(6)로부터 제 1 분기배관(33)의 상류측 부분(33a)으로 유입한 고압냉매(점 E상태의 냉매)는, 제 1 팽창밸브(34)를 통과할 시에 팽창하여 그 압력이 PH에서 PM1까지 저하되고, 점 F상태의 제 1 중간압 냉매가 되어 기액 분리기(23)로 유입한다. 기액 분리기(23)에서는, 유입한 제 1 중간압 냉매가, 점 F’상태의 포화 액냉매와, 점 F”상태의 포화 가스냉매로 분리된다.
점 F”상태의 포화 가스냉매는, 제 1 분기배관(33)의 하류측 부분(33b)을 통해 제 1 열교환기(30)의 중간압측 유로(32)로 유입하고, 그 고압측 유로(31)를 흐르는 고압냉매로부터 흡열하여 점 G상태의 제 1 중간압 가스냉매가 된다. 제 1 열교환기(30)의 고압측 유로(31)를 흐르는 고압냉매는, 중간압측 유로(32)를 흐르는 냉매에 의해 냉각되어 점 H상태가 된다.
한편, 점 F’상태의 포화 액냉매는, 제 2 분기배관(43)으로 유입한다. 제 2 분기배관(43)으로 유입한 냉매는, 제 2 팽창밸브(44)를 통과할 시에 팽창하여 그 압력이 PM1에서 PM2까지 저하되고, 점 I상태의 제 2 중간압 냉매가 되어 제 2 열교환기(40)로 유입한다. 제 2 열교환기(40)에서, 중간압측 유로(42)를 흐르는 제 2 중간압 냉매는, 고압측 유로(41)를 흐르는 고압냉매로부터 흡열하여 증발하고, 점 J상태의 제 2 중간압 가스냉매가 된다. 또, 제 2 열교환기(40)의 고압측 유로(41)를 흐르는 고압냉매는, 중간압측 유로(42)를 흐르는 냉매에 의해 냉각되어 점 K상태가 된다.
《제 3 실시형태》
본 발명의 제 3 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태는, 상기 제 1 실시형태의 공기 조화기(1)에 있어서, 냉매회로(5)의 구성을 변경한 것이다. 여기서는, 본 실시형태의 냉매회로(5)에 대해, 상기 제 1 실시형태와 다른 점을 설명한다.
도 10에 나타내듯이, 본 실시형태의 냉매회로(5)에서는, 제 1 실시형태에서의 제 1 분기배관(33), 제 2 분기배관(43), 제 1 열교환기(30), 및 제 2 열교환기(40)가 생략된다. 그리고, 본 실시형태의 냉매회로(5)에서는, 그 일 방향 유통관로(6)에, 제 1 팽창밸브(37)와, 제 1 기액 분리기(36)와, 제 2 팽창밸브(47)와, 제 2 기액 분리기(46)가 설치된다.
본 실시형태의 냉매회로(5)에서는, 일 방향 유통관로(6)의 입구단으로부터 출구단을 향해 차례로, 제 1 팽창밸브(37), 제 1 기액 분리기(36), 제 2 팽창밸브(47), 및 제 2 기액 분리기(46)가 배치된다. 본 실시형태의 냉매회로(5)에 있어서, 일 방향 유통관로(6)의 입구단은, 제 1 팽창밸브(37)를 통해 제 1 기액 분리기(36)의 유입구에 접속된다. 제 1 기액 분리기(36)는, 가스냉매의 유출구가 제 1 주입배관(35)에 접속되며, 액냉매의 유출구가 제 2 팽창밸브(47)를 개재하고 제 2 기액 분리기(46)의 유입구에 접속된다. 제 2 기액 분리기(46)는, 가스냉매의 유출구가 제 2 주입배관(45)에 접속되며, 액냉매의 유출구가 주 팽창밸브(13)에 접속된다.
본 실시형태의 냉매회로(5)에서 이루어지는 냉동사이클에 대해 설명한다. 여기서, 이하에서는, 이 냉동사이클에 대해, 상기 제 1 실시형태의 냉매회로(5)에서 이루어지는 냉동사이클과 다른 점을 설명한다. 또, 이하의 설명에서, 「증발기」란, 실외 열교환기(12)와 실내 열교환기(14) 중 증발기로서 동작하고 있는 쪽을 가리키며, 「응축기」란, 실외 열교환기(12)와 실내 열교환기(14) 중 응축기로서 동작하고 있는 쪽을 가리킨다.
도 11의 몰리에르 선도에 나타내듯이, 본 실시형태의 냉매회로(5)에서 이루어지는 냉동사이클에서는, 냉매회로(5)의 일 방향 유통관로(6)를 흐르는 냉매의 상태변화가, 상기 제 1 실시형태의 냉매회로(5)에서 이루어지는 냉동사이클과 상이하다.
구체적으로, 본 실시형태의 냉매회로(5)에 있어서, 브리지 회로(15)를 통해 일 방향 유통관로(6)로 유입한 고압냉매(점 D상태의 냉매)는, 제 1 팽창밸브(37)를 통과할 시에 팽창하여 그 압력이 PH에서 PM1까지 저하되며, 점 F상태(기액 2상 상태)의 냉매가 되어 제 1 기액 분리기(36)로 유입한다. 제 1 기액 분리기(36)에서는, 유입한 냉매가, 점 F’상태의 포화 액냉매와 점 F”상태의 포화 가스냉매로 분리된다. 점 F’상태의 포화 액냉매는, 제 1 기액 분리기(36)로부터 제 2 팽창밸브(47)로 유출한다. 점 F”상태의 포화 가스냉매는, 제 1 주입배관(35)을 통해 압축기(50)의 제 1 압축기구(71)로 공급된다.
제 1 기액 분리기(36)로부터 유출한 점 F’상태의 포화 액냉매는, 제 2 팽창밸브(47)를 통과할 시에 팽창하여 그 압력이 PM1에서 PM2까지 저하되며, 점 I상태(기액 2상 상태)의 냉매가 되어 제 2 기액 분리기(46)로 유입한다. 제 2 기액 분리기(46)에서는, 유입한 냉매가, 점 I’상태의 포화 액냉매와 점(I”) 상태의 포화 가스냉매로 분리된다. 점 I’상태의 포화 액냉매는, 제 2 기액 분리기(46)로부터 주(主) 팽창밸브(13)로 유출한다. 점(I”) 상태의 포화 가스냉매는, 제 2 주입배관(45)을 통해 압축기(50)의 제 2 압축기구(72)로 공급된다.
제 2 기액 분리기(46)로부터 유출한 점 I’상태의 포화 액냉매는, 주 팽창밸브(13)를 통과할 시에 팽창하여 그 압력이 PM2에서 PL까지 저하되고, 점 L상태(기액 2상 상태)의 냉매가 된다. 증발기로는, 주 팽창밸브(13)를 통과한 점 L상태의 저압냉매가 공급된다.
《그 밖의 실시형태》
-제 1 변형예-
상기 제 1 및 제 2 실시형태에서는, 제 1 열교환기(30)와 제 2 열교환기(40)가 1개의 열교환기용 부재(100)에 의해 구성되어도 된다.
도 12, 도 13에 나타내듯이, 열교환용 부재(100)는 4개의 편평관(101∼104)과 6개의 헤더(111∼116)를 경납땜(brazing) 등에 의해 접합시켜 일체화 한 것이다.
각 편평관(101∼104)은, 단면이 긴 원형으로 형성된다. 또, 각 편평관(101∼104)에는, 그 일단으로부터 타단으로 이어지는 유체통로가 복수 개씩 형성된다.
열교환용 부재(100)에 있어서, 제 1 편평관(101)과 제 4 편평관(104)은, 서로의 축방향이 평행이 되는 자세로 적층되며, 각각의 외측면 중 평탄한 부분이 서로 밀착한다. 또, 열교환용 부재(100)에 있어서, 제 2 편평관(102)과 제 3 편평관(103)은, 서로의 축방향이 평행이 되는 자세로 적층되며, 각각의 외측면 중 평탄한 부분이 서로 밀착한다.
각 헤더(111∼116)는, 양단이 폐색된 중공 원통형으로 형성된다. 각 헤더(111∼116)는, 각각의 축방향이 편평관(101∼104)의 축방향과 직교하는 자세로 배치된다.
제 1 헤더(111)는, 제 1 편평관(101)의 일단에 접속된다. 제 2 헤더(112)는, 제 1 편평관(101)의 타단에 접속된다. 또, 제 2 헤더(112)에는, 제 1 편평관(101)과는 반대측으로부터 제 2 편평관(102)의 일단이 접속된다. 제 3 헤더(113)에는, 제 2 편평관(102)의 타단이 접속된다.
제 4 헤더(114)에는, 제 3 편평관(103)의 일단이 접속된다. 제 5 헤더(115)에는, 제 3 편평관(103)의 타단이 접속된다. 또, 제 5 헤더(115)에는, 제 3 편평관(103)과는 반대측으로부터 제 4 편평관(104)의 일단이 접속된다. 또한, 제 5 헤더(115)의 내부공간은, 제 3 편평관(103)에만 연통하는 부분과, 제 4 편평관(104)에만 연통하는 부분으로 구획된다. 제 6 헤더(116)에는, 제 4 편평관(104)의 타단이 접속된다.
열교환용 부재(100)에는, 냉매회로(5)를 구성하는 배관이 접속된다(도 13을 참조). 제 1 헤더(111)에는, 브리지 회로(15)로부터 연장되는 일 방향 유통관로(6)가 접속된다. 제 2 헤더(112)에는, 제 2 분기배관(43)의 입구단이 접속된다. 제 3 헤더(113)에는, 주 팽창밸브(13)를 향해 연장되는 일 방향 유통관로(6)가 접속된다. 제 4 헤더(114)에는, 제 2 분기배관(43)의 출구단이 접속된다. 제 5 헤더(115) 중 제 3 편평관(103)에 연통하는 부분에는, 제 2 주입배관(45)이 접속된다. 제 5 헤더(115) 중 제 4 편평관(104)에 접속하는 부분에는, 제 1 분기배관(33)의 출구단이 접속된다. 제 6 헤더(116)에는, 제 1 주입배관(35)이 접속된다.
열교환용 부재(100)에서는, 제 1 편평관(101), 제 4 편평관(104), 제 1 헤더(111), 제 2 헤더(112), 제 5 헤더(115), 및 제 6 헤더(116)가, 제 1 열교환기(30)를 구성한다. 구체적으로, 열교환용 부재(100)에서는, 제 1 편평관(101)의 유체통로가 제 1 열교환기(30)의 고압측 유로(31)를 구성하며, 제 4 편평관(104)의 유체통로가 제 1 열교환기(30)의 중간압측 유로(32)를 구성한다. 그리고, 열교환용 부재(100)에서는, 제 1 편평관(101)과 제 4 편평관(104)이 적층된 상태에서 서로 접합되므로, 고압측 유로(31)를 흐르는 냉매와 중간압측 유로(32)를 흐르는 냉매와의 사이에서 열교환이 이루어진다.
또, 열교환용 부재(100)에서는, 제 2 편평관(102), 제 3 편평관(103), 제 2 헤더(112), 제 3 헤더(113), 제 4 헤더(114), 및 제 5 헤더(115)가 제 2 열교환기(40)를 구성한다. 구체적으로, 열교환용 부재(100)에서는, 제 2 편평관(102)의 유체통로가 제 2 열교환기(40)의 고압측 유로(41)를 구성하며, 제 3 편평관(103)의 유체통로가 제 2 열교환기(40)의 중간압측 유로(42)를 구성한다. 그리고, 열교환용 부재(100)에서는, 제 2 편평관(102)과 제 3 편평관(103)이 적층된 상태에서 서로 접합되므로, 고압측 유로(41)를 흐르는 냉매와 중간압측 유로(42)를 흐르는 냉매와의 사이에서 열교환이 이루어진다.
-제 2 변형예-
상기 제 1∼제 3의 각 실시형태에서는, 제 1 압축기구(71)와 제 2 압축기구(72)가 각각의 압축기(50a, 50b)에 설치되어도 된다. 여기서는, 본 변형예를 상기 제 1 실시형태의 냉매회로(5)에 적용한 것에 대해, 제 1 실시형태의 냉매회로(5)와 다른 점을 설명한다.
도 14에 나타내듯이, 본 변형예의 냉매회로(5)에는, 제 1 압축기(50a)와 제 2 압축기(50b)가 설치된다. 제 1 압축기(50a)는, 제 1 압축기구(71)를 구비하는 전(全)밀폐형 압축기이다. 제 1 압축기(50a)의 케이싱(51a)에는, 제 1 압축기구(71), 전동기(60a), 및 제 1 압축기구(71)와 전동기(60a)를 연결하는 구동축(65a)이 수용된다. 제 1 압축기(50a)에서는, 케이싱(51a)에 토출관(52a)이 설치되며, 제 1 압축기구(71)에 제 1 흡입관(53)이 접속된다. 한편, 제 2 압축기(50b)는, 제 2 압축기구(72)를 구비하는 전밀폐형 압축기이다. 제 2 압축기(50b)의 케이싱(51b)에는, 제 2 압축기구(72), 전동기(60b), 및 제 2 압축기구(72)와 전동기(60b)를 연결하는 구동축(65b)이 수용된다. 제 2 압축기(50b)에서는, 케이싱(51b)에 토출관(52b)이 설치되며, 제 2 압축기구(72)에 제 2 흡입관(54)이 접속된다.
본 변형예의 냉매회로(5)에 있어서, 제 1 압축기(50a)의 토출관(52a)과 제 2 압축기(50b)의 토출관(52b)은, 모두 사방전환밸브(11)의 제 1 포트에 접속된다. 또, 이 냉매회로(5)에 있어서, 제 1 압축기(50a)의 제 1 흡입관(53)과 제 2 압축기(50b)의 제 2 흡입관(54)은, 모두 사방전환밸브(11)의 제 2 포트에 접속된다. 제 1 주입배관(35)은, 제 1 압축기(50a)에 설치된 제 1 압축기구(71)의 제 1 주입포트(89)에 접속된다. 제 2 주입배관(45)은, 제 2 압축기(50b)에 설치된 제 2 압축기구(72)의 제 2 주입포트(99)에 접속된다.
여기서, 본 변형예의 제 1 압축기구(71)와 제 2 압축기구(72)는, 실린더와 피스톤을 1조씩 구비한 로터리식 유체기계라도 되며, 실린더와 피스톤을 복수 조씩 구비한 로터리식 유체기계라도 된다.
-제 3 변형예-
상기 제 1∼제 3의 각 실시형태에서는, 압축기(50)가 2단 압축을 실행하도록 구성되어도 된다. 여기서는, 본 변형예를 상기 제 1 실시형태의 냉매회로(5)에 적용한 것에 대해, 제 1 실시형태의 냉매회로(5)와 다른 점을 설명한다.
도 15에 나타내듯이, 본 변형예의 압축기(50)는, 흡입관(55)을 1개만 구비한다. 이 흡입관(55)은, 케이싱(51)을 관통하며, 그 일단이 제 2 압축기구(72)의 제 2 흡입포트(96)에 접속된다. 또, 이 압축기(50)에는, 접속통로(57)가 형성된다. 이 접속통로(57)는, 제 2 압축기구(72)의 제 2 토출포트(97)와, 제 1 압축기구(71)의 제 1 흡입포트(86)를 연통시킨다. 여기서, 이 접속통로(57)는, 케이싱(51) 외부로 노출된 배관에 의해 구성되어도 되며, 압축기(50) 본체부(70) 내부에 형성된 공간에 의해 구성되어도 된다. 여기서, 본 변형예의 압축기(50)에서는, 상기 제 1 실시형태의 경우와 마찬가지로, 제 1 압축기구(71)의 제 1 주입포트(89)에 제 1 주입배관(35)이 접속되며, 제 2 압축기구(72)의 제 2 주입포트(99)에 제 2 주입배관(45)이 접속된다.
본 변형예의 압축기(50) 동작에 대해, 도 16을 참조하면서 설명한다. 도 16은, 본 변형예의 냉매회로(5)에서 이루어지는 2단 압축 냉동사이클을 나타내는 몰리에르 선도이다.
본 변형예의 압축기(50)로는, 점 A상태의 저압냉매가 흡입된다. 압축기(50)의 흡입관(55)으로 유입한 저압냉매는, 제 2 압축기구(72)의 제 2 압축실(95)로 흡입된다. 제 2 압축기구(72)에서는, 제 2 압축실(95)로 흡입된 저압냉매가 압축되며, 제 2 압축실(95) 내의 냉매가 점 A상태에서 점 B1상태로 변화되어 간다. 또, 제 2 압축기구(72)에는, 점 J상태의 제 2 중간압 가스냉매가, 제 2 주입배관(45)으로부터 도입된다. 제 2 압축기구(72)의 제 2 압축실(95)에서는, 점 A상태에서 제 2 압축실(95)로 유입하여 압축되고 있는 냉매와, 제 2 주입배관(45)으로부터 유입한 제 2 중간압 가스냉매가 혼합되어, 혼합 후의 냉매가 압축되어 점 M상태가 된다. 제 2 압축기구(72)는, 압축되어 점 M상태가 된 냉매를 토출한다.
제 2 압축기구(72)로부터 토출된 냉매는, 접속통로(57)를 통해 제 1 압축기구(71)로 흡입된다. 제 1 압축기구(71)에서는, 제 1 압축실(85)로 흡입된 냉매가 압축되며, 제 1 압축실(85) 내의 냉매가 점 M상태에서 점 C1상태로 변화되어 간다. 또, 제 1 압축기구(71)에는, 점 G상태의 제 1 중간압 가스냉매가, 제 1 주입배관(35)으로부터 도입된다. 제 1 압축기구(71)의 제 1 압축실(85)에서는, 점 M상태에서 제 1 압축실(85)로 유입하여 압축되고 있는 냉매와, 제 1 주입배관(35)으로부터 유입한 제 1 중간압 가스냉매가 혼합되며, 혼합 후의 냉매가 압축되어 점 D상태가 된다. 제 1 압축기구(71)는, 압축되어 점 D상태가 된 냉매를 토출한다. 제 1 압축기구(71)로부터 토출된 냉매는, 토출관(52)을 통해 케이싱(51) 외부로 송출된다.
이와 같이, 본 변형예의 압축기(50)는, 증발기로부터 보내진 저압냉매(질량유량(me))와, 제 1 주입배관(35)을 통해 공급된 제 1 중간압 가스냉매(질량유량(mi1))와, 제 2 주입배관(45)을 통해 공급된 제 2 중간압 가스냉매(질량유량(mi2))를 흡입하여 압축한다. 이에 따라, 압축기(50)로부터 응축기로 토출되는 고압냉매의 질량유량(mc)은, 압축기(50)가 흡입하는 저압냉매, 제 1 중간압 가스냉매, 및 제 2 중간압 가스냉매의 질량유량의 합계가 된다(mc＝me＋mi1＋mi2).
본 변형예의 공기 조화기(1)에서는, 2단 압축 냉동사이클을 실행하는 냉매회로(5)에 있어서, 엔탈피 저감수단(20)에서 발생한 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매를, 압축기(50)로 흡입시킨다. 즉, 본 변형예에 의하면, 서로 압력이 다른 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매의 양쪽을, 2단 압축을 실행하는 압축기(50)로 흡입시킬 수 있다. 따라서, 본 변형예에 의하면, 압축기구(71, 72)를 2개만 이용하면서 서로 압력이 다른 제 1 중간압 가스냉매와 제 2 중간압 가스냉매를 처리할 수 있고, 압축기구 증가에 기인하는 압축기(50)의 기계적인 손실 증가나 공기 조화기(1)의 제조원가 상승이라는 문제를 해소할 수 있다.
-제 4 변형예-
상기 제 3 변형예의 냉매회로(5)에서는, 압축기(50)에서의 제 1 주입배관(35)이나 제 2 주입배관(45)의 접속위치가 변경되어도 된다. 여기서는, 본 변형예를 도 15에 기재된 냉매회로(5)에 적용한 것에 대해, 도 15에 기재된 냉매회로(5)와 다른 점을 설명한다.
도 17에 나타내듯이, 제 1 주입배관(35)은, 제 1 압축기구(71)가 아닌 접속통로(57)에 접속되어도 된다. 이 경우, 제 1 압축기구(71)에서는, 제 1 주입포트(89)가 생략된다. 여기서, 제 2 주입배관(45)이 제 2 압축기구(72)에 접속되는 점은, 도 15에 기재된 냉매회로(5)와 마찬가지이다.
본 변형예의 압축기(50) 동작에 대해, 도 18을 참조하면서 설명한다. 도 18은, 본 변형예의 냉매회로(5)에서 이루어지는 2단 압축 냉동사이클을 나타내는 몰리에르 선도이다.
도 17에 기재된 냉매회로(5)에 있어서, 압축기(50)로는, 점 A상태의 저압냉매가 흡입된다. 압축기(50)의 흡입관(55)으로 흡입된 저압냉매는, 제 2 압축기구(72)의 제 2 압축실(95)로 흡입된다. 제 2 압축기구(72)에서는, 제 2 압축실(95)로 흡입된 저압냉매가 압축되며, 제 2 압축실(95) 내의 냉매가 점 A상태로부터 점 B1상태로 변화되어 간다. 또, 제 2 압축기구(72)에는, 점 J상태의 제 2 중간압 가스냉매가, 제 2 주입배관(45)으로부터 도입된다. 제 2 압축기구(72)의 제 2 압축실(95)에서는, 점 A상태에서 제 2 압축실(95)로 유입하여 압축되고 있는 냉매와, 제 2 주입배관(45)으로부터 유입한 제 2 중간압 가스냉매가 혼합되고, 혼합 후의 냉매가 압축되어 점 C1상태가 된다. 제 2 압축기구(72)는, 압축되어 점 C1상태가 된 냉매를 토출한다.
제 2 압축기구(72)로부터 토출된 냉매는, 접속통로(57)로 유입한다. 또, 접속통로(57)에는, 점 G상태의 제 1 중간압 가스냉매가, 제 1 주입배관(35)으로부터 도입된다. 접속통로(57)에서는, 점 C1상태의 냉매와 점 G상태의 제 1 중간압 가스냉매가 혼합되어 점 C2상태의 냉매가 된다. 제 1 압축기구(71)는, 점 C2상태의 냉매를 접속통로(57)로부터 흡입한다.
제 1 압축기구(71)에서는, 제 1 압축실(85)로 흡입된 냉매가 압축되며, 제 1 압축실(85) 내의 냉매가 점 C2상태에서 점 D상태로 변화한다. 제 1 압축기구(71)는, 압축되어 점 D상태가 된 냉매를 토출한다. 제 1 압축기구(71)로부터 토출된 냉매는, 토출관(52)을 통해 케이싱(51) 외부로 송출된다.
또, 도 19에 나타내듯이, 제 2 주입배관(45)은, 제 2 압축기구(72)가 아닌 접속통로(57)에 접속되어도 된다. 이 경우, 제 2 압축기구(72)에서는, 제 2 주입포트(99)가 생략된다. 여기서, 제 1 주입배관(35)이 제 1 압축기구(71)에 접속되는 점은, 도 15에 기재된 냉매회로(5)와 마찬가지이다.
본 변형예의 압축기(50) 동작에 대해, 도 18을 참조하면서 설명한다.
도 18에 기재된 냉매회로(5)에 있어서, 압축기(50)로는, 점 A상태의 저압냉매가 흡입된다. 압축기(50)의 흡입관(55)으로 유입한 저압냉매는, 제 2 압축기구(72)의 제 2 압축실(95)로 흡입되어 압축되고, 점 A상태에서 점 B1상태로 변화한다. 제 2 압축기구(72)는, 점 B1상태가 된 냉매를 토출한다.
제 2 압축기구(72)로부터 토출된 냉매는, 접속통로(57)로 유입한다. 또, 접속통로(57)에는 점 J상태의 제 2 중간압 가스냉매가, 제 2 주입배관(45)으로부터 도입된다. 접속통로(57)에서는, 점 B1상태의 냉매와 점 J상태의 제 2 중간압 가스냉매가 혼합되어 점 B2상태의 냉매가 된다. 제 1 압축기구(71)는, 점 B2상태의 냉매를 접속통로(57)로부터 흡입한다.
제 1 압축기구(71)에서는, 제 1 압축실(85)로 흡입된 냉매가 압축되고, 제 1 압축실(85) 내의 냉매가 점 B2상태로부터 점 C1상태로 변화되어 간다. 또, 제 1 압축기구(71)에는, 점 G상태의 제 1 중간압 가스냉매가, 제 1 주입배관(35)으로부터 도입된다. 제 1 압축기구(71)의 제 1 압축실(85)에서는, 점 B2상태에서 제 1 압축실(85)로 유입하여 압축되고 있는 냉매와, 제 1 주입배관(35)으로부터 유입한 제 1 중간압 가스냉매가 혼합되고, 혼합 후의 냉매가 압축되어 점 D상태가 된다. 제 1 압축기구(71)는, 압축되어 점 D상태가 된 냉매를 토출한다. 제 1 압축기구(71)로부터 토출된 냉매는, 토출관(52)을 통해 케이싱(51) 외부로 송출된다.
-제 5 변형예-
상기 제 3 및 제 4의 각 변형예에서는, 제 1 압축기구(71)와 제 2 압축기구(72)가 각각의 압축기(50a, 50b)에 설치되어도 된다.
먼저, 도 15에 기재된 제 2 변형예의 냉매회로(5)에 본 변형예를 적용한 것에 대해, 도 15에 기재된 냉매회로(5)와 다른 점을 설명한다.
도 20에 나타내듯이, 도 15에 기재된 냉매회로(5)에 본 변형예를 적용한 경우는, 냉매회로(5)에 제 1 압축기(50a)와 제 2 압축기(50b)가 설치된다. 제 1 압축기(50a)는, 제 1 압축기구(71)를 구비하는 전밀폐형 압축기이다. 제 1 압축기(50a)의 케이싱(51a)에는, 제 1 압축기구(71), 전동기(60a), 및 제 1 압축기구(71)와 전동기(60a)를 연결하는 구동축(65a)이 수용된다. 제 1 압축기(50a)에서는, 케이싱(51a)에 토출관(52a)이 설치되며, 제 1 압축기구(71)에 제 1 흡입관(53)이 접속된다. 한편, 제 2 압축기(50b)는, 제 2 압축기구(72)를 구비하는 전밀폐형 압축기이다. 제 2 압축기(50b)의 케이싱(51b)에는, 제 2 압축기구(72), 전동기(60b), 및 제 2 압축기구(72)와 전동기(60b)를 연결하는 구동축(65b)이 수용된다. 제 2 압축기(50b)에서는, 케이싱(51b)에 토출관(52b)이 설치되고, 제 2 압축기구(72)에 제 2 흡입관(54)이 접속된다.
본 변형예의 냉매회로(5)에서는, 제 1 압축기(50a)의 토출관(52a)이 사방전환밸브(11)의 제 1 포트에 접속되고, 제 2 압축기(50b)의 제 2 흡입관(54)이 사방전환밸브(11)의 제 2 포트에 접속된다. 제 2 압축기(50b)의 토출관(52b)과, 제 1 압축기(50a)의 제 1 흡입관(53)은, 접속배관(58)에 의해 서로 접속된다. 제 1 주입배관(35)은, 제 1 압축기(50a)에 설치된 제 1 압축기구(71)의 제 1 주입포트(89)에 접속된다. 제 2 주입배관(45)은, 제 2 압축기(50b)에 설치된 제 2 압축기구(72)의 제 2 주입포트(99)에 접속된다.
다음은, 도 17에 기재된 제 2 변형예의 냉매회로(5)에 본 변형예를 적용한 것에 대해, 도 21을 참조하면서 설명한다. 이 도 21에 기재된 냉매회로(5)는, 제 1 주입배관(35)의 접속위치만이 도 20에 기재된 냉매회로(5)와 다르다.
구체적으로, 도 21에 기재된 냉매회로(5)에 있어서, 제 1 주입배관(35)은, 제 1 압축기구(71)가 아닌 접속배관(58)에 접속된다. 제 1 압축기구(71)에서는, 제 1 주입포트(89)가 생략된다. 이 냉매회로(5)에 있어서, 제 2 압축기(50b)의 제 2 압축기구(72)는, 제 2 흡입관(54)으로부터 흡입한 저압냉매와, 제 2 주입배관(45)으로부터 유입한 제 2 중간압 가스냉매를 압축하여 토출시킨다. 또, 제 1 압축기(50a)의 제 1 압축기구(71)는, 제 2 압축기(50b)로부터 토출된 냉매와, 제 1 주입배관(35)으로부터 접속배관(58)으로 유입한 제 1 중간압 가스냉매를 제 1 흡입관(53)으로부터 흡입하고, 흡입한 냉매를 압축하여 토출한다.
마지막으로, 도 19에 기재된 제 2 변형예의 냉매회로(5)에 본 변형예를 적용한 것에 대해, 도 22를 참조하면서 설명한다. 이 도 22에 기재된 냉매회로(5)는, 제 2 주입배관(45)의 접속위치만이, 도 20에 기재된 냉매회로(5)와 다르다.
구체적으로, 도 22에 기재된 냉매회로(5)에 있어서, 제 2 주입배관(45)은, 제 2 압축기구(72)가 아닌 접속배관(58)에 접속된다. 제 2 압축기구(72)에서는, 제 2 주입포트(99)가 생략된다. 이 냉매회로(5)에서, 제 2 압축기(50b)의 제 2 압축기구(72)는, 제 2 흡입관(54)으로부터 흡입한 저압냉매를 압축하여 토출한다. 또, 제 1 압축기(50a)의 제 1 압축기구(71)는, 제 2 압축기(50b)로부터 토출된 냉매와, 제 2 주입배관(45)으로부터 접속배관(58)으로 유입한 제 2 중간압 가스냉매를 제 1 흡입관(53)으로부터 흡입한다. 또한, 제 1 압축기구(71)에는, 제 1 주입배관(35)으로부터 제 1 중간압 가스냉매가 도입된다. 그리고, 제 1 압축기(50a)는, 제 2 압축기(50b)로부터 토출된 냉매와, 제 2 중간압 가스냉매와, 제 1 중간압 가스냉매를 압축하여 토출한다.
여기서, 본 변형예의 제 1 압축기구(71)와 제 2 압축기구(72)는, 실린더와 피스톤을 1조씩 구비하는 로터리식 유체기계라도 되며, 실린더와 피스톤을 복수 조씩 구비한 로터리식 유체기계라도 된다.
그리고, 이상의 실시형태는 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
[산업상 이용 가능성]
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 압축기로 중간압의 가스냉매를 공급하는 가스주입을 행하는 냉동장치에 대해 유용하다.
1 : 공기 조화기(냉동장치) 5 : 냉매회로
7 : 주 통로부분 20 : 엔탈피 저감수단
21 : 분기통로 22 : 팽창기구
30 : 제 1 열교환기 33 : 제 1 분기배관
34, 37 : 제 1 팽창밸브
35 : 제 1 주입배관(제 1 주입통로)
36 : 제 1 기액 분리기 40 : 제 2 열교환기
43 : 제 2 분기배관 44, 47 : 제 2 팽창밸브
45 : 제 2 주입배관(제 2 주입통로)
46 : 제 2 기액 분리기 50 : 압축기
65 : 구동축 71 : 제 1 압축기구
72 : 제 2 압축기구 85 : 제 1 압축실(압축실)
95 : 제 2 압축실(압축실)
7 : 주 통로부분 20 : 엔탈피 저감수단
21 : 분기통로 22 : 팽창기구
30 : 제 1 열교환기 33 : 제 1 분기배관
34, 37 : 제 1 팽창밸브
35 : 제 1 주입배관(제 1 주입통로)
36 : 제 1 기액 분리기 40 : 제 2 열교환기
43 : 제 2 분기배관 44, 47 : 제 2 팽창밸브
45 : 제 2 주입배관(제 2 주입통로)
46 : 제 2 기액 분리기 50 : 압축기
65 : 구동축 71 : 제 1 압축기구
72 : 제 2 압축기구 85 : 제 1 압축실(압축실)
95 : 제 2 압축실(압축실)
Claims (9)
- 방열기와 증발기를 가지며 냉동사이클을 실행하는 냉매회로(5)와,
각각에 압축실(85, 95)이 형성된 제 1 압축기구(71) 및 제 2 압축기구(72)를 구비하며,
상기 제 1 압축기구(71) 및 제 2 압축기구(72)의 각각이, 저압냉매를 상기 압축실(85, 95)로 흡입시켜 고압까지 압축하는 냉동장치에 있어서,
상기 제 1 압축기구(71) 및 제 2 압축기구(72) 각각은, 실린더(81, 91), 상기 실린더에 수용되어 편심 회전하는 피스톤(82, 92), 및 상기 실린더(81, 91)와 상기 피스톤(82, 92)의 사이에 형성된 압축실(85, 95)을 저압측과 고압측으로 나누는 블레이드(83, 93)를 하나씩 구비한 로터리식 유체기계이며,
상기 냉매회로(5)에는,
제 1 중간압 가스냉매와 이 제 1 중간압 가스냉매보다 압력이 낮은 제 2 중간압 가스냉매를 발생시킴으로써, 상기 방열기로부터 상기 증발기를 향해 흐르는 냉매의 엔탈피를 저하시키는 엔탈피 저감수단(20)과,
상기 엔탈피 저감수단(20)에서 발생한 제 1 중간압 가스냉매를 상기 제 1 압축기구(71)의 압축 도중인 압축실(85)로 공급하기 위한 제 1 주입통로(35)와,
상기 엔탈피 저감수단(20)에서 발생한 제 2 중간압 가스냉매를 상기 제 2 압축기구(72)의 압축 도중인 압축실(95)로 공급하기 위한 제 2 주입통로(45)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉동장치. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 냉매회로(5)에서는, 이 냉매회로(5) 중 상기 방열기의 출구로부터 상기 증발기 입구까지의 부분이 주 통로부분(7)을 구성하는 한편,
상기 엔탈피 저감수단(20)은,
상기 주 통로부분(7)에 접속되며 이 주 통로부분(7)을 흐르는 냉매의 일부가 유입하는 분기통로(21)와,
상기 분기통로(21)로 유입한 냉매를 팽창시킴으로써 제 1 중간압 냉매와 이 제 1 중간압 냉매보다 압력이 낮은 제 2 중간압 냉매를 발생시키는 팽창기구(22)와,
상기 주 통로부분(7)에서의 방열기 하류에 접속되며, 이 주 통로부분(7)을 흐르는 냉매와 상기 제 1 중간압 냉매를 열교환시켜, 이 주 통로부분(7)을 흐르는 냉매를 냉각시킴과 더불어 상기 제 1 중간압 냉매를 증발시킴으로써 상기 제 1 중간압 가스냉매를 발생시키는 제 1 열교환기(30)와,
상기 주 통로부분(7)에서의 제 1 열교환기(30)와 증발기 사이에 접속되며, 이 주 통로부분(7)을 흐르는 냉매와 상기 제 2 중간압 냉매를 열교환시켜, 이 주 통로부분(7)을 흐르는 냉매를 냉각시킴과 더불어 상기 제 2 중간압 냉매를 증발시킴으로써 상기 제 2 중간압 가스냉매를 발생시키는 제 2 열교환기(40)를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 엔탈피 저감수단(20)의 분기통로(21)는,
상기 주 통로부분(7)에서의 방열기와 제 1 열교환기(30) 사이에 접속되며 이 주 통로부분(7)으로부터 유입한 냉매를 제 1 열교환기(30)로 공급하는 제 1 분기배관(33)과,
상기 주 통로부분(7)에서 제 1 열교환기(30)와 제 2 열교환기(40) 사이에 접속되며 이 주 통로부분(7)으로부터 유입한 냉매를 제 2 열교환기(40)로 공급하는 제 2 분기배관(43)에 의해 구성되며,
상기 엔탈피 저감수단(20)의 팽창기구(22)는,
상기 제 1 분기배관(33)에 설치되며 유입한 냉매를 팽창시킴으로써 상기 제 1 중간압 냉매를 발생시키는 제 1 팽창밸브(34)와,
상기 제 2 분기배관(43)에 설치되며 유입한 냉매를 팽창시킴으로써 상기 제 2 중간압 냉매를 발생시키는 제 2 팽창밸브(44)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 엔탈피 저감수단(20)의 분기통로(21)는,
상기 주 통로부분(7)의 방열기와 제 1 열교환기(30) 사이에 접속되며 이 주 통로부분(7)으로부터 유입한 냉매를 제 1 열교환기(30)로 공급하는 제 1 분기배관(33)과,
상기 제 1 분기배관(33)에 접속되며 이 제 1 분기배관(33)으로부터 유입한 냉매를 제 2 열교환기(40)로 공급하는 제 2 분기배관(43)에 의해 구성되며,
상기 엔탈피 저감수단(20)의 팽창기구(22)는,
상기 제 1 분기배관(33)에 설치되며 유입한 냉매를 팽창시킴으로써 상기 제 1 중간압 냉매를 발생시키는 제 1 팽창밸브(34)와,
상기 제 2 분기배관(43)에 설치되며 유입한 냉매를 팽창시킴으로써 상기 제 2 중간압 냉매를 발생시키는 제 2 팽창밸브(44)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 엔탈피 저감수단(20)은,
방열기로부터 유출된 고압냉매를 팽창시키는 제 1 팽창밸브(37)와,
상기 제 1 팽창밸브(37)로부터 유출한 기액 2상 상태의 냉매를 가스냉매와 액냉매로 분리하고, 가스냉매를 상기 제 1 중간압 가스냉매로서 제 1 주입통로(35)로 공급하는 제 1 기액 분리기(36)와,
상기 제 1 기액 분리기(36)로부터 유출한 액냉매를 팽창시키는 제 2 팽창밸브(47)와,
상기 제 2 팽창밸브(47)로부터 유출한 기액 2상 상태의 냉매를 가스냉매와 액냉매로 분리하고, 가스냉매를 상기 제 2 중간압 가스냉매로서 제 2 주입통로(45)로, 액냉매를 증발기로 각각 공급하는 제 2 기액 분리기(46)를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 압축기구(71) 및 제 2 압축기구(72)가 1개의 압축기(50)에 설치되며,
상기 압축기(50)는, 상기 제 1 압축기구(71) 및 제 2 압축기구(72)의 양쪽에 연결되는 1개의 구동축(65)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 압축기구(71)가 제 1 압축기(50a)에, 상기 제 2 압축기구(72)가 제 2 압축기(50b)에 각각 설치되며,
상기 제 1 압축기(50a)는 상기 제 1 압축기구(71)에 연결되는 제 1 구동축(65a)을, 상기 제 2 압축기(50b)는 상기 제 2 압축기구(72)에 연결되는 제 2 구동축(65b)을 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
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