KR20130114154A - 냉동 사이클 장치 - Google Patents

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KR20130114154A
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heat exchanger
outdoor
heat storage
heat
compressor
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다카시 스기오
마사토시 다카하시
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파나소닉 주식회사
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Abstract

서리 제거 운전시에는, 압축기(6)의 토출 냉매가 실외 열교환기(14)로 인도되는 동시에, 실내 열교환기(16)를 거쳐서 축열 열교환기(34)로 인도되고, 실외 열교환기(14)를 통과한 후의 냉매와, 축열 열교환기(34)에서 축열재(36)와 열교환된 냉매가 합류해서 압축기(6)의 흡입측으로 인도되도록 구성하고, 또한 실외 온도 센서(44)에 의해 검지한 실외측 기온이 소정의 값 이상인 경우에는, 실외 송풍 팬(48)을 회전시키도록 했다.

Description

냉동 사이클 장치{REFRIGERATION CYCLE DEVICE}
본 발명은, 압축기와 실내 열교환기와 팽창 밸브와 실외 열교환기가 서로 냉매 배관에 의해 접속된 냉동 사이클 장치에 관한 것으로, 특히 서리 제거(除霜) 운전시의 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 냉동 사이클 장치에 관한 것이다.
종래에, 히트 펌프식 공기 조화기에 의한 난방 운전시, 실외 열교환기에 서리가 낀 경우에는, 난방 사이클로부터 냉방 사이클로 사방 밸브를 전환하여 서리 제거를 실행하고 있다. 이러한 서리 제거 방식에서는, 실내 팬은 정지하지만, 실내기로부터 냉기가 서서히 방출되므로 난방감이 상실된다는 결점이 있다.
그래서, 실외기에 마련된 압축기에 축열조를 마련하고, 난방 운전중에 축열조에 축적된 압축기의 폐열을 이용하여 서리 제거하도록 한 것이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
도 9는 이러한 서리 제거 방식을 채용한 냉동 사이클 장치의 일례를 도시하고 있고, 실외기에 마련된 압축기(100)와 사방 밸브(102)와 실외 열교환기(104)와 모세관(capillary tube; 106)과, 실내기에 마련된 실내 열교환기(108)를 냉매 배관에 의해 접속하는 동시에, 모세관(106)을 바이패스하는 제 1 바이패스 회로(110)와, 압축기(100)의 토출측으로부터 사방 밸브(102)를 거쳐서 실내 열교환기(108)에 이르는 배관에 일단부를 접속하고 타단부를 모세관(106)으로부터 실외 열교환기(104)에 이르는 배관에 접속한 제 2 바이패스 회로(112)가 마련되어 있다. 또한, 제 1 바이패스 회로(110)에는, 이방 밸브(114)와 역지(逆止) 밸브(116)와 축열 열교환기(118)가 마련되고, 제 2 바이패스 회로(112)에는, 이방 밸브(120)와 역지 밸브(122)가 마련되어 있다.
또한, 압축기(100)의 주위에는 축열조(124)가 마련되어 있고, 축열조(124)의 내부에는, 축열 열교환기(118)와 열교환하기 위한 잠열(潛熱) 축열재(126)가 충전되어 있다.
이러한 냉동 사이클에 있어서, 서리 제거 운전시에는, 2개의 이방 밸브(114, 120)가 개방 제어되어, 압축기(100)로부터 토출된 냉매의 일부는 제 2 바이패스 회로(112)로 흐르고, 나머지의 냉매는 사방 밸브(102)와 실내 열교환기(108)로 흐른다. 또한, 실내 열교환기(108)를 흐른 냉매는 난방에 이용된 후, 약간의 냉매가 모세관(106)을 통해 실외 열교환기(104)로 흐르는 한편, 나머지의 대부분의 냉매는 제 1 바이패스 회로(110)로 유입되어, 이방 밸브(114)를 통해 축열 열교환기(118)로 흘러서 축열재(126)로부터 열을 빼앗고, 역지 밸브(116)를 통과한 후, 모세관(106)을 통과한 냉매와 합류해서 실외 열교환기(104)로 흐른다. 그 후, 실외 열교환기(104)의 입구에서 제 2 바이패스 회로(112)를 흘러 온 냉매와 합류하여, 냉매가 가지는 열을 이용하여 서리 제거를 실행하고, 또한 사방 밸브(102)를 통과한 후, 압축기(100)로 흡입된다.
이 냉동 사이클 장치에 있어서는, 제 2 바이패스 회로(112)를 마련함으로써, 서리 제거시에 압축기(100)로부터 토출된 고온 가스를 실외 열교환기(104)로 인도하는 동시에, 실외 열교환기(104)로 유입되는 냉매의 압력을 높게 유지할 수 있으므로, 서리 제거 능력을 높일 수 있어, 극히 단시간에 서리 제거를 완료할 수 있다.
일본 공개 특허 제 1991-31666 호 공보
특허문헌 1에 기재된 냉동 사이클 장치에 있어서는, 압축기(100)로부터 토출된 냉매와, 축열 열교환기(118)를 통과할 때에 축열재(126)에 축적된 열을 빼앗은 냉매가 실외 열교환기(104)에 공급되는 것에 의해, 실외 열교환기(104)의 서리 제거 운전이 행해진다. 그 때문에, 축열재(126)에 충분한 열이 축적되어 있지 않는 것과 같은 경우에 있어서는, 실외 열교환기(104)의 확실한 서리 제거 운전을 실행할 수 없는 경우가 생길 수 있다.
특히 실외 온도가 높을 때에는, 큰 난방 능력을 필요로 하지 않기 때문에, 압축기를 저능력으로 장시간 운전하는 일이 많고, 이러한 경우는 압축기의 온도가 낮기 때문에, 축열재(126)에 충분한 열이 축적되지 않는 일이 많다.
본 발명은, 종래 기술이 갖는 이러한 문제점에 비추어 이루어진 것으로서, 축열재의 온도가 상승하기 어려운 실외 온도가 높은 조건에 있어서, 실외 열교환기(104)의 확실한 서리 제거 운전을 실행할 수 있는 냉동 사이클 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 압축기와, 상기 압축기에 접속된 실내 열교환기와, 상기 실내 열교환기와 접속된 팽창 밸브와, 상기 팽창 밸브와 접속된 실외 열교환기와, 실외 송풍 팬과, 실외 온도 검지 수단을 구비하며, 실외 열교환기와 압축기가 사방 밸브를 거쳐서 접속된 냉동 사이클 장치로서, 압축기를 둘러싸도록 배치되고, 압축기에서 발생한 열을 축열하는 축열재와, 상기 축열재에 축열된 열과 열교환을 실행하는 축열 열교환기를 더 갖고, 서리 제거 운전시에는, 압축기의 토출 냉매가 실외 열교환기로 인도되는 동시에, 실내 열교환기를 거쳐서 축열 열교환기로 인도되고, 실외 열교환기를 통과한 후의 냉매와, 축열 열교환기에서 축열재와 열교환된 냉매가 합류해서 압축기의 흡입측으로 인도되는 동시에 실외 온도 검지 수단에 의해 검지한 실외측 기온이 소정의 값 이상인 경우에는, 실외 송풍 팬을 회전시키도록 한 것이다.
본 발명에 따르면, 축열재의 온도가 상승하기 어려운 실외측 기온이 높은 조건에 있어서, 실외 열교환기에 실외 공기중의 열을 공급할 수 있기 때문에, 실외 열교환기의 확실한 서리 제거 운전을 실행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 냉동 사이클 장치를 구비한 공기 조화기의 구성을 도시하는 도면,
도 2는 도 1의 공기 조화기의 통상 난방시의 동작 및 냉매의 흐름을 도시하는 모식도,
도 3은 도 1의 공기 조화기의 서리 제거·난방시의 동작 및 냉매의 흐름을 도시하는 모식도,
도 4는 도 1의 공기 조화기의 냉매 배관에 있어서의 액상 냉매와 기상 냉매의 합류 부분의 형상을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 따른 냉동 사이클 장치를 구비한 공기 조화기의 냉매 배관에 있어서의 액상 냉매와 기상 냉매의 합류 부분의 형상을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시형태 3에 따른 냉동 사이클 장치를 구비한 공기 조화기의 구성을 도시하는 도면,
도 7은 도 6의 공기 조화기의 냉매 배관에 있어서의 액상 냉매와 기상 냉매의 합류 부분의 형상을 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 서리 제거 운전에 있어서의 실외 송풍 팬의 제어 예를 나타내는 흐름도,
도 9는 종래의 냉동 사이클 장치의 구성을 도시하는 모식도.
제 1 발명은, 압축기와, 상기 압축기에 접속된 실내 열교환기와, 상기 실내 열교환기와 접속된 팽창 밸브와, 상기 팽창 밸브와 접속된 실외 열교환기와, 실외 송풍 팬과, 실외 온도 검지 수단을 구비하며, 실외 열교환기와 압축기가 사방 밸브를 거쳐서 접속된 냉동 사이클 장치로서, 압축기를 둘러싸도록 배치되고, 압축기에서 발생한 열을 축열하는 축열재와, 상기 축열재에 축열된 열과 열교환을 실행하는 축열 열교환기를 더 갖고, 서리 제거 운전시에는, 상기 압축기의 토출 냉매가 상기 실외 열교환기로 인도되는 동시에, 상기 실내 열교환기를 거쳐서 상기 축열 열교환기로 인도되고, 상기 실외 열교환기를 통과한 후의 냉매와, 상기 축열 열교환기에서 상기 축열재와 열교환된 냉매가 합류해서 상기 압축기의 흡입측으로 인도되는 구성으로 하고, 또한 실외 온도 검지 수단에 의해 검지한 실외측 기온이 소정의 값 이상인 경우에는, 실외 송풍 팬을 회전시키도록 한 것이다.
이것에 의해, 축열재의 온도가 상승하기 어려운 실외측 기온이 높은 조건에서 있어서, 실외 열교환기에 실외 공기중의 열을 공급할 수 있기 때문에, 실외 열교환기의 확실한 서리 제거 운전을 실행할 수 있다.
제 2 발명은, 특히 제 1 발명에 있어서, 축열재의 온도를 검지하는 축열재 온도 검지 수단을 더 갖고, 상기 축열재 온도 검지 수단은, 축열시의 축열재 온도가 소정의 온도 이하인 것을 검지했을 경우에는, 서리 제거 운전시에 상기 실외 송풍 팬을 회전시킨다.
이러한 구성에 의해, 특히 축열시에 축열재의 온도가 상승하지 않는 경우에 있어서, 실외 열교환기에 실외 공기중의 열을 공급할 수 있기 때문에, 실외 열교환기의 확실한 서리 제거 운전을 실행할 수 있을 뿐만 아니라, 축열재의 축열량이 충분할 때에는, 실외 송풍 팬을 회전시키지 않기 때문에, 보다 경제적이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
(실시형태 1)
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 냉동 사이클 장치를 구비한 공기 조화기의 구성을 도시하고 있으며, 공기 조화기는 냉매 배관에 의해 서로 접속된 실외기(2)와 실내기(4)로 구성되어 있다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 실외기(2)의 내부에는, 압축기(6)와 사방 밸브(8)와 스트레이너(strainer; 10)와 팽창 밸브(12)와 실외 열교환기(14)가 마련되고, 실내기(4)의 내부에는, 실내 열교환기(16)가 마련되며, 이들은 냉매 배관을 거쳐서 서로 접속됨으로써 냉동 사이클을 구성하고 있다.
또한, 실외기(2)의 내부에는, 실외 열교환기(14)와 실외 공기를 열교환시키기 위한 실외 송풍 팬(48)이나, 실외 공기 온도를 검지하는 실외 온도 센서(44)나, 후술하는 축열재(36)의 온도를 검지하는 축열재 온도 센서(46)도 내장되어 있다.
보다 상세하게 설명하면, 압축기(6)와 실내 열교환기(16)는 사방 밸브(8)가 마련된 제 1 배관(18)을 거쳐서 접속되고, 실내 열교환기(16)와 팽창 밸브(12)는 스트레이너(10)가 마련된 제 2 배관(20)을 거쳐서 접속되어 있다. 또한, 팽창 밸브(12)와 실외 열교환기(14)는 제 3 배관(22)을 거쳐서 접속되고, 실외 열교환기(14)와 압축기(6)는 제 4 배관(24)을 거쳐서 접속되어 있다.
제 4 배관(24)의 중간부에는 사방 밸브(8)가 배치되어 있고, 압축기(6)의 냉매 흡입측에 있어서의 제 4 배관(24)에는, 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하기 위한 어큐뮬레이터(accumulator; 26)가 마련되어 있다. 또한, 압축기(6)와 제 3 배관(22)은 제 5 배관(28)을 거쳐서 접속되어 있고, 제 5 배관(28)에는 제 1 전자 밸브(30)가 마련되어 있다.
또한, 압축기(6)의 주위에는 축열조(32)가 마련되고, 축열조(32)의 내부에는, 축열 열교환기(34)가 마련되는 동시에, 축열 열교환기(34)와 열교환하기 위한 축열재(예를 들면, 에틸렌글리콜 수용액)(36)가 충전되어 있고, 축열조(32)와 축열 열교환기(34)와 축열재(36)로 축열 장치를 구성하고 있다.
또, 제 2 배관(20)과 축열 열교환기(34)는 제 6 배관(38)을 거쳐서 접속되고, 축열 열교환기(34)와 제 4 배관(24)은 제 7 배관(40)을 거쳐서 접속되어 있으며, 제 6 배관(38)에는 제 2 전자 밸브(42)가 마련되어 있다.
실내기(4)의 내부에는, 실내 열교환기(16)에 부가하여, 송풍 팬(도시하지 않음)과 상하 날개(도시하지 않음)와 좌우 날개(도시하지 않음)가 마련되어 있으며, 실내 열교환기(16)는, 송풍 팬에 의해 실내기(4)의 내부로 흡입된 실내 공기와, 실내 열교환기(16)의 내부를 흐르는 냉매와의 열교환을 실행하고, 난방시에는 열교환에 의해 따뜻해진 공기를 실내로 내뿜는 한편, 냉방시에는 열교환에 의해 냉각된 공기를 실내로 내뿜는다. 상하 날개는 실내기(4)로부터 내뿜어지는 공기의 방향을 필요에 따라서 상하로 변경하고, 좌우 날개는 실내기(4)로부터 내뿜어지는 공기의 방향을 필요에 따라서 좌우로 변경한다.
또한, 압축기(6), 송풍 팬, 상하 날개, 좌우 날개, 사방 밸브(8), 팽창 밸브(12), 전자 밸브(30, 42), 센서 등은 제어 장치(도시하지 않음, 예를 들어 마이크로컴퓨터)에 전기적으로 접속되어, 제어 장치에 의해 제어된다.
상기 구성의 본 발명에 따른 냉동 사이클 장치에 있어서, 각 부품의 상호 접속 관계와 기능을 난방 운전시를 예로 들어 냉매의 흐름과 함께 설명한다.
압축기(6)의 토출구로부터 토출된 냉매는 제 1 배관(18)을 통해 사방 밸브(8)로부터 실내 열교환기(16)에 도달한다. 실내 열교환기(16)에서 실내 공기와 열교환하여 응축된 냉매는 실내 열교환기(16)를 나와 제 2 배관(20)을 통과하고, 팽창 밸브(12)에의 이물질 침입을 방지하는 스트레이너(10)를 통해 팽창 밸브(12)에 도달한다. 팽창 밸브(12)에서 감압된 냉매는, 제 3 배관(22)을 통해 실외 열교환기(14)에 도달하고, 실외 열교환기(14)에서 실외 공기와 열교환하여 증발한 냉매는 제 4 배관(24)과 사방 밸브(8)와 어큐뮬레이터(26)를 통해 압축기(6)의 흡입구로 되돌아온다.
또한, 제 1 배관(18)의 압축기(6) 토출구와 사방 밸브(8) 사이로부터 분기된 제 5 배관(28)은 제 1 전자 밸브(30)를 거쳐서 제 3 배관(22)의 팽창 밸브(12)와 실외 열교환기(14) 사이로 합류하고 있다.
더욱이, 내부에 축열재(36)와 축열 열교환기(34)를 수납한 축열조(32)는 압축기(6)에 접해서 둘러싸도록 배치되고, 압축기(6)에서 발생한 열을 축열재(36)에 축적하고, 제 2 배관(20)으로부터 실내 열교환기(16)와 스트레이너(10) 사이에서 분기된 제 6 배관(38)은 제 2 전자 밸브(42)를 경유해서 축열 열교환기(34)의 입구에 도달하고, 축열 열교환기(34)의 출구로부터 나온 제 7 배관(40)은 제 4 배관(24)에 있어서의 사방 밸브(8)와 어큐뮬레이터(26) 사이로 합류한다.
또한, 도 1에서는, 스트레이너(10)를, 제 2 배관(20)에 있어서의 제 6 배관(38)과의 분류(分流) 부분과 팽창 밸브(12) 사이에 배치했지만, 제 2 배관(20)에 있어서의 실내 열교환기(16)와 제 6 배관(38)의 분류 부분 사이에 배치해도, 팽창 밸브(12)에의 이물질 침입을 방지한다는 기능은 보지할 수 있다.
다만, 스트레이너(10)에는 압력 손실이 있어, 전자의 배치로 한 쪽이, 제 2 배관(20)에 있어서의 제 6 배관(38)과의 분류 부분에 있어서, 냉매가 제 6 배관(38)측으로 흐르기 쉬워져서, 제 6 배관(38)으로부터 축열 열교환기(34)를 통해 제 7 배관(40)에 이르는 바이패스 배관계의 순환량이 증가한다. 그 결과, 축열재(36)의 온도가 높아서 축열 열교환기(34)의 열교환 능력이 매우 큰 경우에 있어서도, 축열 열교환기(34)의 순환량이 많기 때문에, 축열 열교환기(34)의 후반부에서 과열도가 높아져서 열교환할 수 없게 되는 현상이 일어나기 어려워져, 축열 열교환기(34)의 열교환량이 충분히 발휘되어서, 서리 제거 능력도 충분히 발휘된다는 이점이 있다.
다음에, 도 1에 도시되는 공기 조화기의 통상 난방시의 동작 및 냉매의 흐름을 모식적으로 도시하는 도 2를 참조하면서 통상 난방시의 동작을 설명한다.
통상 난방 운전시, 제 1 전자 밸브(30)와 제 2 전자 밸브(42)는 폐쇄 제어되고, 상술한 바와 같이 압축기(6)의 토출구로부터 토출된 냉매는 제 1 배관(18)을 통해 사방 밸브(8)로부터 실내 열교환기(16)에 도달한다. 실내 열교환기(16)에서 실내 공기와 열교환하여 응축된 냉매는 실내 열교환기(16)를 나와서 제 2 배관(20)을 통해 팽창 밸브(12)에 도달하고, 팽창 밸브(12)에서 감압된 냉매는 제 3 배관(22)을 통해 실외 열교환기(14)에 도달한다. 실외 열교환기(14)에서 실외 공기와 열교환하여 증발한 냉매는 제 4 배관(24)을 통해 사방 밸브(8)로부터 압축기(6)의 흡입구로 되돌아온다.
또한, 압축기(6)에서 발생한 열은 압축기(6)의 외벽으로부터 축열조(32)의 외벽을 거쳐서 축열조(32)의 내부에 수용된 축열재(36)에 축적된다.
다음에, 도 1에 도시되는 공기 조화기의 서리 제거·난방시의 동작 및 냉매의 흐름을 모식적으로 도시하는 도 3을 참조하면서 서리 제거·난방시의 동작을 설명한다. 도면중, 실선 화살표는 난방에 제공하는 냉매의 흐름을 나타내고, 파선 화살표는 서리 제거에 제공하는 냉매의 흐름을 나타내고 있다.
상술한 통상 난방 운전중에 실외 열교환기(14)에 서리가 끼고, 낀 서리가 성장하면, 실외 열교환기(14)의 통풍 저항이 증가해서 풍량이 감소하여, 실외 열교환기(14)내의 증발 온도가 저하한다. 본 발명에 따른 공기 조화기에는, 도 3에 도시되는 바와 같이, 실외 열교환기(14)의 배관 온도를 검출하는 배관 온도 센서(45)가 마련되어 있고, 서리가 끼지 않을 때에 비하여, 증발 온도가 저하한 것을 배관 온도 센서(45)에서 검출하면, 제어 장치로부터 통상 난방 운전으로부터 서리 제거·난방 운전으로의 지시가 출력된다.
통상 난방 운전으로부터 서리 제거·난방 운전으로 이행하면, 제 1 전자 밸브(30)와 제 2 전자 밸브(42)는 개방 제어되고, 상술한 통상 난방 운전시의 냉매의 흐름에 부가하여, 압축기(6)의 토출구로부터 나온 기상 냉매의 일부는 제 5 배관(28)과 제 1 전자 밸브(30)를 통해 제 3 배관(22)을 통과하는 냉매에 합류하여, 실외 열교환기(14)를 가열하고, 응축하여 액상화한 후, 제 4 배관(24)을 통해 사방 밸브(8)와 어큐뮬레이터(26)를 거쳐서 압축기(6)의 흡입구로 되돌아온다.
또한, 제 2 배관(20)에 있어서의 실내 열교환기(16)와 스트레이너(10) 사이에서 분류한 액상 냉매의 일부는, 제 6 배관(38)과 제 2 전자 밸브(42)를 경유하여, 축열 열교환기(34)에서 축열재(36)로부터 흡열해서 증발, 기상화하여, 제 7 배관(40)을 통해 제 4 배관(24)을 통과하는 냉매에 합류하여, 어큐뮬레이터(26)로부터 압축기(6)의 흡입구로 되돌아온다.
어큐뮬레이터(26)로 되돌아오는 냉매에는, 실외 열교환기(14)로부터 되돌아오는 액상 냉매가 포함되어 있지만, 이것에 축열 열교환기(34)로부터 되돌아오는 고온의 기상 냉매를 혼합함으로써, 액상 냉매의 증발이 촉진되어, 어큐뮬레이터(26)를 통과하여 액상 냉매가 압축기(6)로 되돌아오는 일이 없어, 압축기(6)의 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.
서리 제거·난방 개시시에 서리의 부착에 의해 빙점 아래로 된 실외 열교환기(14)의 온도는 압축기(6)의 토출구로부터 나온 기상 냉매에 의해 가열되어서, 0도 부근에서 서리가 융해하고, 서리의 융해가 종료하면, 실외 열교환기(14)의 온도는 다시 상승하기 시작한다. 이러한 실외 열교환기(14)의 온도 상승을 배관 온도 센서(45)에서 검출하면, 서리 제거가 완료했다고 판단하고, 제어 장치로부터 서리 제거·난방 운전으로부터 통상 난방 운전으로의 지시가 출력된다.
다음에, 도 4를 참조하면서, 제 7 배관(40)과 제 4 배관(24)의 합류 부분(도 3의 A부)의 형상에 대하여 상술한다.
도 4에 도시되는 형상의 경우, 제 4 배관(24)의 측방에 약 90도의 각도로 제 7 배관(40)이 합류하고 있다. 이러한 형상은, 제 4 배관(24)내의 냉매에 제 7 배관(40)을 흐르는 냉매가 충돌하므로, 제 7 배관(40)으로부터 제 4 배관(24)으로의 유입부의 저항이 커지고, 제 6 배관(38)으로부터 축열 열교환기(34)를 통해 제 7 배관(40)에 이르는 바이패스 배관계 전체의 압력 손실이 증가하여, 이러한 바이패스 배관계의 순환량이 적어지는 것이다.
축열재(36)의 온도가 높을 경우, 축열 열교환기(34)의 열교환 능력은 매우 커서, 축열 열교환기(34)의 순환량이 적다면, 축열 열교환기(34)의 후반부에서 과열도가 높아져서 열교환할 수 없게 되기 때문에, 축열 열교환기(34)의 열교환량이 한계점에 도달하게 되어, 서리 제거 능력이 충분히 발휘될 수 없다는 것이다.
(실시형태 2)
도 5는 이러한 점을 개선하기 위한 제 7 배관(40)과 제 4 배관(24)의 합류 부분(도 3의 A부)의 다른 형상을 도시하고 있다.
도 5에 도시되는 형상에서는, 제 4 배관(24)의 측방에 제 4 배관(24)의 상류측으로부터 90도 미만의 각도로 제 7 배관(40)이 합류하고 있다. 이러한 형상은, 도 4에 도시되는 형상과 비교하여, 제 4 배관(24)내의 냉매에 제 7 배관(40)을 흐르는 냉매가 충돌할 때의 충돌 손실이 작아, 제 7 배관(40)으로부터 제 4 배관(24)으로의 유입부의 저항이 작아지므로, 제 6 배관(38)으로부터 축열 열교환기(34)를 통해 제 7 배관(40)에 이르는 바이패스 배관계 전체의 압력 손실이 감소하여, 바이패스 배관계의 순환량이 증가한다.
그 결과, 축열재(36)의 온도가 높아서 축열 열교환기(34)의 열교환 능력이 매우 큰 경우에 있어서도, 축열 열교환기(34)의 순환량이 많기 때문에, 축열 열교환기(34)의 후반부에서 과열도가 높아져서 열교환할 수 없게 되는 현상이 일어나기 어려워져, 축열 열교환기(34)의 열교환량이 충분히 발휘되어서, 서리 제거 능력도 충분히 발휘된다.
(실시형태 3)
도 6은 제 7 배관(40)과 제 4 배관(24)의 합류 부분의 또 다른 형상을 가지는 냉동 사이클을 도시하고 있으며, 도 7은 제 7 배관(40)과 제 4 배관(24)의 합류 부분(도 6의 B부)을 도시하고 있다.
도 3에 도시되는 제 7 배관(40)과 제 4 배관(24)의 합류 부분은 사방 밸브(8)와 어큐뮬레이터(26) 사이이었던 것에 대해, 본 실시형태에서는, 도 6에 도시되는 바와 같이, 제 7 배관(40)과 제 4 배관(24)의 합류 부분은 어큐뮬레이터(26)와 압축기(6) 사이에 위치하고 있다.
도 3의 구성에서는, 축열 열교환기(34)에서 축열재(36)로부터 흡열하여 증발, 기상화한 냉매는 제 7 배관(40)을 통해 사방 밸브(8)와 어큐뮬레이터(26) 사이에서 제 4 배관(24)을 통과하는 냉매에 합류하여, 어큐뮬레이터(26)로부터 압축기(6)의 흡입구로 되돌아오고 있다.
그렇지만, 서리 제거전에 온도가 저하한 어큐뮬레이터(26)는 큰 열 용량을 가지고 있어, 서리 제거시에 축열 열교환기(34)로부터 되돌아오는 고온의 기상 냉매가 어큐뮬레이터(26)에서 냉각되어버려서, 서리 제거에 열을 충분히 사용할 수 없어, 서리 제거 시간이 길어져버리는 것이다.
이에 대하여, 본 실시형태에서는, 실외 열교환기(14)로부터의 냉매를 어큐뮬레이터(26)를 거치지 않고 압축기(6)로 되돌리는 것에 의해, 고온의 기상 냉매의 열을 서리 제거에 낭비없이 사용할 수 있어, 서리 제거 시간의 단축을 도모할 수 있다.
또한, 이러한 구성은 본 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 상술한 실시형태 1 또는 2에도 적용할 수 있는 것이다.
또, 도 6 및 도 7에 도시되는 바와 같이, 제 4 배관(24)과 제 7 배관(40)의 합류 부분은 생략 U자형으로 형성되어 있고, 제 7 배관(40)이 제 4 배관(24)의 합류 부분의 상류측에서 제 4 배관(24)과 대략 평행하게 되도록 제 4 배관(24)에 접속되어 있다. 즉, 제 4 배관(24)을 통과하는 냉매와 제 7 배관(40)을 통과하는 냉매를 대략 평행류로서 합류시킴으로써, 양자의 충돌 손실을 크게 저감하고 있다.
<실외 송풍 팬의 제어>
다음에, 제어 동작을 도시하는 도 8을 참조하면서, 실외 송풍 팬(48) 등의 제어에 대하여 설명한다. 이하에 기재하는 실외 송풍 팬의 제어는 상술한 각 실시형태의 냉동 사이클 장치에 적용할 수 있다.
난방 운전시, 실외 공기 온도가 높을 경우에, 일반적으로는 큰 난방 능력을 필요로 하지 않아서, 본 발명과 같은 냉동 장치에서는, 압축기(6)의 능력이 낮게 제어되기 때문에, 압축기(6)의 온도가 상승하기 어렵고, 그 결과 축열재(36)의 온도도 상승하지 않는 일이 많다.
한편으로, 외기 온도가 높을 경우에도, 실외 열교환기(14)의 온도가 빙점 아래이고, 또한 실외 공기의 노점(露點) 온도를 하회하고 있으면, 실외 열교환기(14)에는 서리가 성장한다.
이러한 경우, 서리의 성장은 느릴 경우가 많지만, 서리 제거 운전이 필요한 것을 검지하기 위해서는, 일정량의 서리가 부착해서 실외 열교환기(14)가 서리로 막혀, 실외 열교환기(14)의 온도가 떨어지는 것이 필요하기 때문에, 서리 제거 운전에 들어가는 시점에서의 서리량은 통상과 바뀌지 않아, 축열량이 적으므로, 서리 제거 시간이 길어지거나, 서리가 남아버릴 우려가 있었다.
이러한 경향은, 축열량이 서리 제거 운전전의 압축기(6)의 운전 상황에 좌우되는 본 발명과 같은 구성에 특유한 성질이다.
도 8에 있어서, 서리 제거 운전전에, 축열재 온도 센서(46)로 축열재(36)의 온도(Ts)를 검지한다.
서리 부착이 진행되어, 서리 제거가 필요하다고 판정한 경우(서리 부착 판정 방법에 대해서는 생략), 전술과 같이 제 1 전자 밸브(30), 제 2 전자 밸브(42)를 개방한다.
거의 동시에, 서리 제거 개시전에 검지한 축열재 온도(Ts)를 사전 결정한 판정용 온도와 비교한다. 이러한 판정용 온도는 축열재(36)의 비열이나, 실외 열교환기(14)로부터 결정되지만, 본 실시예의 경우, 압축기(6)가 저능력으로 운전했을 경우의 온도(예를 들면 40℃)로부터, 거기에 전열의 손실 등을 고려하여 예를 들어 30℃로 결정하고 있다.
또한, 동시에, 실외 온도 센서(44)로 실외 공기 온도(To)를 검지하고, 이것도 사전 결정한 판정용 온도와 비교한다. 이러한 판정용 온도는, 실외 공기 온도가 0℃ 이상인 경우만, 실외 공기가 가지는 열량이 서리 제거에 이바지할 수 있다는 것과, 설계적인 오차를 고려하여, 본 실시예의 경우, 예를 들어 1℃로 결정하고 있다.
상기한 쌍방의 온도 판정이 모두 성립했을 경우, 도면과 같이 실외 송풍 팬(48)을 운전하는 설정으로, 서리 제거 운전을 실행한다.
한편, 쌍방의 온도 판정중 어느 하나가 성립하지 않을 경우, 도면과 같이 실외 송풍 팬(48)을 정지하는 설정으로, 서리 제거 운전을 실행한다.
본 실시예에서는, 서리 제거 운전 개시 시점에서, 온도 판정을 실행하여, 서리 제거 운전중의 실외 송풍 팬(48)의 운전 상태를 결정하고 있지만, 서리 제거 운전의 도중에, 실외 공기 온도의 판정을 실행하여, 실외 송풍 팬의 운전을 개시, 또는 정지해도 동일한 효과를 발휘하는 것은 말할 필요도 없다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 따른 냉동 사이클 장치는, 압축기의 폐열을 이용하는 공기 열원식의 히트 펌프에 있어서, 실외 기온이 높을 때의 서리 제거 능력을 향상시킬 수 있으므로, 공기 조화기, 온수 공급기, 히트 펌프식 세탁기 등에 유용하다.
2 : 실외기 4 : 실내기 6 : 압축기
8 : 사방 밸브 10 : 스트레이너 12 : 팽창 밸브
14 : 실외 열교환기 16 : 실내 열교환기 18 : 제 1 배관
20 : 제 2 배관 22 : 제 3 배관 24 : 제 4 배관
26 : 어큐뮬레이터 28 : 제 5 배관 30 : 제 1 전자 밸브
32 : 축열조 34 : 축열 열교환기 36 : 축열재
38 : 제 6 배관 40 : 제 7 배관 42 : 제 2 전자 밸브
44 : 실외 온도 센서 45 : 배관 온도 센서 46 : 축열재 온도 센서
48 : 실외 송풍 팬

Claims (2)

  1. 압축기와, 상기 압축기에 접속된 실내 열교환기와, 상기 실내 열교환기와 접속된 팽창 밸브와, 상기 팽창 밸브와 접속된 실외 열교환기와, 실외 송풍 팬과, 실외 온도 검지 수단을 구비하며, 상기 실외 열교환기와 압축기가 사방 밸브를 거쳐서 접속된 냉동 사이클 장치에 있어서,
    상기 압축기를 둘러싸도록 배치되고, 상기 압축기에서 발생한 열을 축열하는 축열재와, 상기 축열재에 축열된 열과 열교환을 실행하는 축열 열교환기를 더 갖고,
    서리 제거 운전시에는, 상기 압축기의 토출 냉매가 상기 실외 열교환기로 인도되는 동시에, 상기 실내 열교환기를 거쳐서 상기 축열 열교환기로 인도되고, 상기 실외 열교환기를 통과한 후의 냉매와, 상기 축열 열교환기에서 상기 축열재와 열교환된 냉매가 합류해서 상기 압축기의 흡입측으로 인도되도록 구성하고, 또한 상기 실외 온도 검지 수단에 의해 검지한 실외측 기온이 소정의 값 이상인 경우에는, 실외 송풍 팬을 회전시키는 것을 특징으로 하는
    냉동 사이클 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 축열재의 온도를 검지하는 축열재 온도 검지 수단을 더 갖고, 상기 축열재 온도 검지 수단은, 축열시의 축열재 온도가 소정의 온도 이하인 것을 검지했을 경우에는, 서리 제거 운전시에 상기 실외 송풍 팬을 회전시키는 것을 특징으로 하는
    냉동 사이클 장치.
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