KR20040084792A - 공조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 1대의 압축기로 압축기의 냉매 유량을 증가시키는 인젝션 기능과, 압축기의 냉매 유량을 저감시키는 리듀스 기능을 겸비한 엔진 구동식 공조 장치 등의 공조 장치를 제공하는 것이다.

공조 요구 부하가 높을 때에 압축기(13)의 압축실에의 냉매 유량을 증가시키는 인젝션 조작을 행하는 인젝션 통로(5)와, 공조 요구 부하가 낮을 때에 압축기(13)로부터 토출되는 냉매 유량을 저감시키는 리듀스 조작을 행하는 리듀스 통로와, 인젝션 통로(5) 및 리듀스 통로(3)를 폐쇄하는 통상 운전 형태와, 인젝션 통로(5)를 개방하여 냉매 유량 증가 조작을 행하는 형태와, 리듀스 통로(3)를 개방하여 냉매 유량 저감 조작을 행하는 형태를 절환하는 제어 밸브(4, 8)를 갖는다.

Description

공조 장치{AIR CONDITIONER}

본 발명은 냉매 압축용 압축기를 작동시키는 공조 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 예를 들어 가스 엔진 등의 엔진으로 압축기를 작동시키는 엔진 구동식 공조 장치에 이용할 수 있다.

엔진 구동식 공조 장치를 예로 들어 종래 기술을 설명한다. 엔진 구동식 공조 장치는 특허 문헌 1 등에 개시되어 있는 바와 같이 냉매를 토출하는 토출 포트와 냉매를 흡입하는 흡입 포트와 압축실을 갖는 압축기와, 압축기를 작동시키는 엔진과, 압축기의 토출 포트로부터 토출된 냉매가 흘러 그 냉매를 흡입 포트로 귀환시키는 냉매 순환 통로와, 냉매 순환 통로에 설치되어 난방 및 냉방을 행하는 열교환기를 구비하고 있다.

[특허 문헌 1]

일본 특허 공개 평10-220886호 공보

상기한 엔진 구동식 공조 장치에 따르면, 구동원으로서 엔진을 이용하고 있으므로, 공조 능력의 제어 범위의 폭을 크게 취하지 않는 성질이 있다.

그래서 공조 요구 부하가 높을 때에는 압축기의 압축실의 냉매 유량을 증가시키는 것이 고려된다. 또한, 공조 요구 부하가 낮을 때에는 압축기의 압축실의 냉매 유량을 저감시켜 압축기의 부하를 저감시키는 것이 고려된다. 이와 같이 냉매 유량의 증가, 냉매 유량의 저감이라는 기능에 의해 통상의 능력 제어 범위를 초과한 능력 범위에서 양호한 공조가 가능해진다.

그러나, 종래의 엔진 구동식 공조 장치에 따르면, 1대의 압축기로 압축기의 압축실의 냉매 유량을 증가시키는 기능과, 압축기의 압축실의 냉매 유량을 저감시키는 기능을 겸한 구조 및 회로 구성은 되어 있지 않다.

본 발명은 상기한 실정에 비추어 이루어진 것으로, 1대의 압축기로 압축기의 압축실 냉매 유량을 증가시키는 인젝션 기능과, 압축기의 압축실의 냉매 유량을 저감시키는 리듀스 기능을 겸비한 엔진 구동식 공조 장치 등의 공조 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

도1은 제1 실시예에 관한 가스 엔진 구동식 공조 장치를 개략적으로 도시한 개념도.

도2는 제1 실시예에 관한 가스 엔진 구동식 공조 장치의 압축기의 내부를 개략적으로 도시한 개념도.

도3은 제1 실시예에 관한 가스 엔진 구동식 공조 장치에 있어서의 인젝션 통로에 설치된 제1 제어 밸브 및 모세관 부근을 도시한 구성도.

도4는 가스 엔진 구동식 공조 장치에 있어서의 공조 요구 부하와 제어 능력 폭과의 관계를 나타내는 그래프.

도5는 제2 실시예에 관한 가스 엔진 구동식 공조 장치를 개략적으로 도시한 개념도.

도6은 제3 실시예에 관한 가스 엔진 구동식 공조 장치의 압축기의 내부를 개략적으로 도시한 개념도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 냉매 순환 회로

3 : 리듀스 통로

4 : 제2 제어 밸브

5 : 인젝션 통로

8 : 제1 제어 밸브

9 : 공통 통로

14 : 실외 열교환기(열교환기)

17 : 실내 열교환기(열교환기)

13 : 압축기

19 : 공통 포트

20 : 토출 포트

52 : 병렬 통로

53 : 모세관(냉매 저항체, 가열 억제 수단)

본 발명에 관한 공조 장치는 냉매를 토출하는 토출 포트와, 냉매를 흡입하는 흡입 포트와, 상기 토출 포트 및 상기 흡입 포트에 연통하는 압축실을 갖는 압축기와,

상기 압축기의 상기 토출 포트로부터 토출된 냉매가 흘러 그 냉매를 상기 흡입 포트로 귀환시키는 냉매 순환 통로와,

상기 냉매 순환 통로에 설치되어 난방 및 냉방 중 적어도 한 쪽을 행하는 열교환기를 구비하는 공조 장치에 있어서,

공조 요구 부하가 높을 때에 상기 압축기의 압축실에의 냉매 유량을 증가시키는 인젝션 조작을 행하는 인젝션 통로와,

공조 요구 부하가 낮을 때에 상기 압축기의 상기 토출 포트로부터의 냉매 유량을 저감시키는 리듀스 조작을 행하는 리듀스 통로와,

상기 인젝션 통로 및 상기 리듀스 통로를 폐쇄하는 통상 운전 형태와, 상기 인젝션 통로를 개방하여 상기 인젝션 통로에 의한 냉매 유량 증가 조작을 행하는 형태와, 상기 리듀스 통로를 개방하여 상기 리듀스 통로에 의한 냉매 유량 저감 조작을 행하는 형태를 절환하는 제어 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 관한 공조 장치에 따르면, 공조 요구 부하가 통상일 때에는 인젝션 통로 및 리듀스 통로를 폐쇄하는 통상 운전 형태가 제어 밸브에 의해 실행된다.

또한, 공조 요구 부하가 높을 때에는 인젝션 통로를 개방하여 인젝션 통로에 의한 냉매 유량 증가 조작을 행하는 형태가 제어 밸브에 의해 실행되어 압축기의 압축실로 공급되는 냉매 유량이 증가된다.

또한, 공조 요구 부하가 낮을 때에는 리듀스 통로를 개방하여 리듀스 통로에 의한 냉매 유량 저감 조작을 행하는 형태가 제어 밸브에 의해 실행되고, 압축기의 압축실의 토출 포트로부터 토출되는 냉매 유량이 저감된다.

본 발명에 따르면, 제어 밸브는 인젝션 통로를 개폐하는 인젝션용 제1 제어 밸브와, 리듀스 통로를 개폐하는 리듀스용 제2 제어 밸브로 형성되어 있는 구성을 예시할 수 있다. 제1 제어 밸브가 개방되어 인젝션 통로가 개방되면 인젝션 통로에 의한 냉매 유량 증가 조작이 실행된다.

또한, 제2 제어 밸브가 개방되어 리듀스 통로가 개방되면 리듀스 통로에 의한 냉매 유량 저감 조작을 행하는 형태가 실행된다. 또한, 통상 운전 형태에 있어서는 냉매 유량 증가 조작 및 냉매 유량 저감 조작이 실행되지 않고, 이로 인해 일반적으로는, 제1 제어 밸브 및 제2 제어 밸브는 폐쇄된다.

또한, 본 발명에 따르면, 압축기는 압축실에 연통하는 동시에 인젝션 통로 및 리듀스 통로에 연통하고 또한 동시에 냉매 유량 증가 조작 및 냉매 유량 저감 조작에 공통되어 사용되는 공통 포트를 갖고 있는 구성을 예시할 수 있다. 이 경우, 압축기에 형성하는 포트의 수를 저감시키는 데 유리하다. 또한, 인젝션 통로 및 리듀스 통로의 쌍방에 연통하는 동시에 압축기의 공통 포트에 연통하는 공통 통로가 설치되어 있는 구성을 예시할 수 있다. 이 경우, 통로의 수를 저감시키는 데 유리하다.

그러나, 공조 운전시, 압축기는 압축 공정을 냉매에 대해 행한다. 압축기의 공통 포트는 압축기의 압축실에 연통 또는 연통 가능하고, 압축 공정 및 재팽창 공정에 의한 압력 변동의 영향을 받는다. 따라서, 압축기의 공통 포트에 연통하는 공통 통로가 설치되어 있을 때에는, 공통 통로 내에 존재하고 있는 냉매는 공통 포트를 거쳐서 압축기의 압축 공정 및 팽창 공정의 영향을 반복해서 받기 쉽다. 따라서, 제어 밸브는 폐쇄 밸브가 되어 공통 통로 내의 냉매의 흐름이 정지되어 있을 때에 공통 통로 내에 존재하고 있는 냉매는 압축기의 압축 공정 및 팽창 공정의 영향을 반복해서 받아 점차 가열될 우려가 있다.

공통 통로에 역지 밸브를 설치하면 상기한 영향을 경감할 수 있지만, 공통 통로를 인젝션 통로 및 리듀스 통로의 쌍방에 연통시킬 수 없게 되어 냉매 증가 및 냉매 저감의 쌍방을 압축기의 압축실에 대해 행하는 공통 통로 본래의 공통 기능을 발휘할 수 없게 된다. 상기한 바와 같이, 공통 통로 내의 냉매의 온도가 상승하면, 공통 통로에 연결되는 인젝션 통로 내의 냉매, 리듀스 통로 내의 냉매의 온도도 상승할 우려가 있다.

이 점에 대해 본 발명에 따르면, 제어 밸브의 개방도가 작을 때 또는 폐쇄 밸브시에 있어서, 인젝션 통로, 리듀스 통로, 공통 통로 중 적어도 한 쪽으로 냉매(가스형 냉매 또는 액상 냉매도 무방함)를 송급하고, 상기 적어도 한 쪽에 있어서의 냉매의 가열을 억제하는 가열 억제 수단이 마련되어 있는 구성을 예시할 수 있다. 가열 억제 수단은 인젝션 통로, 리듀스 통로, 공통 통로 중 적어도 한 쪽으로 소량의 냉매를 송급하고 상기 적어도 한 쪽에 있어서의 냉매의 가열을 억제한다.

본 발명에 따르면, 제어 밸브는 개방도를 연속적으로 절환할 수 있는 밸브가될 수 있다. 이 경우, 제어 밸브는 개방도를 미량으로 설정할 수 있다. 이와 같이 개방도가 미량으로 설정된 제어 밸브는 인젝션 통로, 리듀스 통로, 공통 통로 중 적어도 한 쪽으로 소량의 냉매를 송급할 수 있고, 이에 의해 상기한 가열 억제 수단을 구성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 압축기의 공통 포트에 연통하는 동시에 제어 밸브에 병렬로 배치된 병렬 통로가 설치되어 있는 구성을 예시할 수 있다. 또한, 냉매의 흐름에 대해 저항이 되는 냉매 저항체가 병렬 통로에 설치되어 있고, 냉매 저항체는 가열 억제 수단을 구성하고 있는 형태를 예시할 수 있다. 냉매 저항체는 냉매의 흐름에 대한 저항이 되므로, 인젝션 통로, 리듀스 통로, 공통 통로 중 적어도 한 쪽으로 냉매를 소량씩 송급하고, 상기 적어도 한 쪽에 있어서의 냉매의 가열을 억제하는 가열 억제 수단으로서 기능할 수 있다. 냉매 저항체로서는 모세관, 오리피스, 유량 교축 밸브가 예시된다.

[실시예]

(제1 실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 대해 도1 내지 도4를 참조하면서 설명한다. 본 실시예에 관한 공조 장치는 가스 엔진 구동식 공조 장치이다. 우선, 도1을 참조하여 가스 엔진 구동식 공조 장치에 관한 냉매 순환 통로(1)에 대해 설명한다. 냉매 순환 통로(1)는 실내의 냉방 또는 난방을 행하는 것으로, 실외기(10)와 실내기(16)를 갖는다. 실외기(10)는 연료 가스의 연소에 의해 구동되는 구동부로서의 가스 엔진(엔진)(11)과, 가스형 냉매와 액상의 냉매를 분리한 상태에서 냉매를 수용하는어큐뮬레이터(12)와, 가스 엔진(11)으로 구동되어서 구동에 수반하여 어큐뮬레이터(12)의 가스형 냉매를 흡입하여 압축하는 압축기(13)와, 공조를 위해 냉매의 열교환을 행하는 열교환기로서의 실외 열교환기(14)를 기본 요소로서 갖는다.

냉매 순환 통로(1)의 실내기(16)는 공조를 위해 냉매의 열교환을 행하는 열교환기로서의 실내 열교환기(17)와, 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브(18)를 기본 요소로서 갖는다.

압축기(13)는 스크롤 회전식의 가변 용량식의 압축기로, 가스 엔진(11)에 의해 타이밍 벨트 등의 동력 전달 부재를 거쳐서 연동된다. 따라서, 가스 엔진(11)은 압축기(13)의 구동원으로서 기능한다. 압축기(13)는 어큐뮬레이터(12)의 냉매를 압축실로 흡입하는 흡입 포트(15)와, 압축실에서 압축된 고압의 냉매를 토출시키는 토출 포트(20)와, 후술하는 인젝션 조작 및 리듀스 조작으로 공통되어 사용되는 공통 포트(19)를 갖는다. 공통 포트(19)로부터 본 실시예를 특징짓는 요소인 공통 통로(9)가 연장 설치되어 있다. 공통 통로(9)는 후술하는 인젝션 조작 및 리듀스 조작으로 공통되어 사용되는 통로이다.

다음에, 실내를 냉방할 때에 있어서의 냉매 순환 통로(1)의 기본적 경로에 대해 설명한다. 연료 가스에 의해 가스 엔진(11)이 구동하면, 압축기(13)가 구동하여 어큐뮬레이터(12)의 가스형 냉매가 어큐뮬레이터(12)의 흡입 포트(12a)로부터 통로(1x)를 경유하여 흡입되고, 압축기(13)의 압축실에서 압축된다. 압축되어 고온 고압이 된 가스형 냉매는 압축기(13)의 토출 포트(20)로부터 토출되어통로(1a), 오일 세퍼레이터(61)에 이른다. 오일 세퍼레이터(61)에서 냉매로부터 오일이 분리된다. 또한, 오일이 분리된 냉매는 유로 절환 밸브인 4방 밸브(62)의 제1 포트(62a), 통로(1b)를 통해 실외 열교환기(14)에 이른다. 이후, 고온 고압의 냉매는 실외 열교환기(14)에서 냉각되어 열교환되어 액화된다. 액화가 진행된 냉매는 통로(1c), 제어 밸브(100), 리시버 탱크(101)에 이른다. 제어 밸브(100)는 개방도를 연속적으로 가변으로 할 수 있는 전자 팽창 밸브로 구성되어 있다. 리시버 탱크(101)는 가스형 냉매와 액상의 냉매를 분리한 상태에서 냉매를 수용한다.

리시버 탱크(101)에 도달한 액상의 냉매는 또한 필터 드라이어(63), 볼 밸브(65A), 통로(1d), 스트레이너(17n)를 경유하여 팽창 밸브(18)에 이르고, 팽창 밸브(18)에서 팽창되어 저온이 된다.

저온이 된 냉매는 스트레이너(17m)를 경유하여 실내 열교환기(17)에 이르고, 실내 열교환기(17)에서 열교환되어 실내를 냉각하고, 또한 통로(1e), 볼 밸브(65B), 통로(1f), 4방 밸브(62)의 제3 포트(62c), 4방 밸브(62)의 제2 포트(62b), 이중관 열교환기(67), 통로(1h)를 경유하여 어큐뮬레이터(12)의 귀환 포트(12c)로 귀환한다. 어큐뮬레이터(12)로 귀환된 냉매는 어큐뮬레이터(12)에서 액상의 냉매와 가스형 냉매로 분리된 상태에서 수용된다.

다음에, 실내를 난방할 때에 있어서의 냉매 순환 통로(1)의 기본적 경로에 대해 설명한다. 연료 가스에 의해 가스 엔진(11)이 구동하면, 압축기(13)가 구동하여 어큐뮬레이터(12)의 가스형 냉매가 어큐뮬레이터(12)의 흡입 포트(12a)로부터 통로(1x)를 경유하여 흡입되어 압축기(13)의 압축실에서 압축된다. 압축되어 고온고압이 된 냉매는 압축기(13)의 토출 포트(20)로부터 토출되어 통로(1a), 오일 세퍼레이터(61)에 이른다. 전술한 바와 같이 오일 세퍼레이터(61)에서 냉매로부터 오일이 분리된다. 또한, 오일이 분리된 냉매는 4방 밸브(62)의 제3 포트(62c)를 통해 통로(1f), 볼 밸브(65B), 통로(1e)를 경유하여 실내 열교환기(17)에 이르고, 실내 열교환기(17)에서 열교환되어 실내에 열을 방출하여 실내를 가열한다.

또한, 실내측 열교환기(17)를 경유한 냉매는 스트레이너(17m)를 경유하여 팽창 밸브(18)에 이르고, 팽창 밸브(18)로 팽창되고, 스트레이너(17n)를 경유하여 통로(1d), 볼 밸브(65A), 필터 드라이어(63'), 리시버 탱크(101), 통로(1c)를 경유하여 실외 열교환기(14)에 이르고, 또한 4방 밸브(62)의 제1 포트(62a), 제2 포트(62b), 이중관 열교환기(67), 통로(1h)를 경유하여 어큐뮬레이터(12)의 귀환 포트(12c)로 귀환한다. 귀환된 냉매는 어큐뮬레이터(12)에서 액상의 냉매와 가스형 냉매로 분리된 상태에서 수용된다. 상기한 바와 같이, 실내의 냉방 및 난방이 행해진다.

또한, 본 실시예의 주요부 구성에 대한 설명을 추가한다. 도1에 도시한 바와 같이, 인젝션 통로(5)가 설치되어 있다. 인젝션 통로(5)는 공조 요구 부하가 높을 때에 압축기(13)의 압축실의 냉매 유량을 증가시키기 위한 것이다. 인젝션 통로(5)는 냉매 순환 통로(1)에 병렬 상태에 배치되어 있다.

도1에 도시한 바와 같이, 인젝션 통로(5)는 냉매 순환 통로(1)의 통로(1c)의 리시버 탱크(101)의 가스실(101a)로부터 연장 설치되어 있고, 열교환기(102), 기액 분리용 제2 어큐뮬레이터(103), 인젝션용 제1 제어 밸브(8), 역지 밸브(105)를 경유하여 공통 통로(9)에 연결되어 있다. 제2 어큐뮬레이터(103)는 액상의 냉매와 가스형 냉매로 분리된 상태에서 수용한다. 인젝션용 제1 제어 밸브(8)는 온 오프(ON/OFF) 방식이고 개방도 0 ％와 100 ％에서, 2 단계에서 절환되는 밸브, 혹은 개방도를 연속적으로 가변으로 할 수 있는 전자 팽창 밸브로 구성되어 있다. 제1 제어 밸브(8)는 인젝션 통로(5)를 개폐하는 인젝션 밸브로서 기능하는 것이다.

상기한 바와 같이 인젝션 통로(5)가 냉매 순환 통로(1)의 통로(1c)의 리시버 탱크(101)의 가스실(101a)로부터 연장 설치되어 있는 것은 가능하면 가스형 냉매를 압축기(13)의 압축실에 인젝션하기 위해서이다. 액상 냉매는 압축기(13)에서의 압축에 부적합하다. 또한 압축기(13)의 내부에 있어서의 윤활 성능의 확보를 위해서도 가스형 냉매가 바람직하다.

냉매 순환 통로(1)의 공조 요구 부하(냉방 부하 또는 난방 부하)에 따라서 가스 엔진(11)의 회전수가 제어되고, 나아가서는 압축기(13)의 회전수가 도면에서 생략된 제어계에 의해 제어된다.

또한, 냉매 순환 통로(1)의 공조 요구 부하(냉방 부하 또는 난방 부하)에 따라서 인젝션 통로(5)의 제1 제어 밸브(8)의 개폐가 제어계에 의해 제어된다. 이로 인해 공조 요구 부하(냉방 부하 또는 난방 부하)가 높을 때에는 인젝션 조작을 행하기 위해 인젝션용 제1 제어 밸브(8)가 개방되고, 제2 어큐뮬레이터(103)에 저장되어 있는 냉매를 인젝션 통로(5), 역지 밸브(105), 공통 통로(9)를 경유하여 압축기(13)의 공통 포트(19)를 거쳐서 압축기(13)의 압축실로 공급시키고, 이에 의해 공조 요구 부하가 높을 때, 냉매 순환 통로(1)에 공급하는 단위 시간당의 냉매 유량을 증가시킨다. 이 결과, 공조 요구 부하의 증가에 대처할 수 있다. 이와 같이 인젝션 조작이 실행될 때에는, 인젝션용 제1 제어 밸브(8)는 개방되지만, 후술하는 리듀스용 제2 제어 밸브(4)는 폐쇄되어 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 도1에 도시한 바와 같이 리듀스 통로(3)가 설치되어 있다. 리듀스 통로(3)는 공조 요구 부하가 낮을 때에 가변 용량식의 압축기(13)의 부하를 경감하기 위해, 압축기(13)의 압축실의 잉여 냉매를 어큐뮬레이터(12)로 복귀시키는 리듀스 조작을 행하기 위한 것이다.

도1에 도시한 바와 같이, 리듀스 통로(3)는 가변 용량식의 압축기(13)의 공통 포트(19)와 어큐뮬레이터(12)의 리듀스 포트(12b) 사이에 설치되어 있고, 공통 통로(9)를 거쳐서 어큐뮬레이터(12)의 리듀스 포트(12b)에 연결하도록 설치되어 있다. 또한, 리듀스 통로(3)는 냉매 순환 통로(1)에 병렬 상태로 배치되어 있다.

리듀스 통로(3)를 개폐하는 제2 제어 밸브(4)는 도1에 도시한 바와 같이 압축기(13)의 공통 포트(19)와 어큐뮬레이터(12)의 리듀스 포트(12b) 사이에 설치되어 있다. 제2 제어 밸브(4)는 개방도를 연속적으로 가변으로 할 수 있는 용량 제어 밸브로서 기능할 수 있는 전자 팽창 밸브로 구성되어 있고, 리듀스 통로(3)를 개폐하는 리듀스 밸브로서 기능한다.

냉매 순환 통로(1)의 공조 요구 부하(냉방 부하 또는 난방 부하)에 따라서, 리듀스 통로(3)의 제2 제어 밸브(4)의 개폐가 제어계에 의해 제어된다. 이로 인해, 공조 요구 부하가 낮을 때에는 리듀스 조작을 행하기 위해 가변 용량식의 압축기(13)의 압축실의 잉여 냉매를 냉매 순환 통로(1)에 공급하지 않고, 압축기(13)의공통 포트(19), 공통 통로(9) 및 리듀스 통로(3)를 경유하여 어큐뮬레이터(12)의 리듀스 포트(12b)로 귀환시킨다. 이에 의해 냉매 순환 통로(1)에 공급하는 단위 시간당의 냉매 유량을 저감시켜 압축기(13)의 부하를 저감시킨다.

이와 같이 리듀스 조작을 행할 때에는, 리듀스용 제2 제어 밸브(4)는 개방되어 있지만, 인젝션용 제1 제어 밸브(4)는 폐쇄되어 있다.

또한, 공조 요구 부하가 통상 영역인 통상 운전 형태시에는, 제1 제어 밸브(8) 및 제2 제어 밸브(4)는 폐쇄되어 있고, 나아가서는 인젝션 통로(5) 및 리듀스 통로(3)는 폐쇄되어 있고, 압축기(13)에 대해 인젝션 조작 및 리듀스 조작은 실행되지 않는다.

도2는 스크롤식의 압축기(13)의 내부의 주요부를 개략적으로 도시한다. 압축기(13)는 소용돌이형을 이루는 선회식의 제1 스크롤(131)과, 소용돌이형을 이루는 고정식의 제2 스크롤(132)과, 제1 스크롤(131) 및 제2 스크롤(132)로 형성된 소용돌이형을 이루는 용적 가변의 제1 압축실(133) 및 제2 압축실(134)을 갖는다.

도2에 도시한 바와 같이, 토출 포트(20)는 제1 압축실(133) 및 제2 압축실(134)에 연통 가능하게 되어 있고, 제1 압축실(133) 및 제2 압축실(134)로 압축된 가스형 냉매를 토출한다.

공통 포트(19)는 공통 통로(9)를 거쳐서 인젝션 통로(5) 및 리듀스 통로(3)에 연통한다. 본 실시예에 따르면, 공통 포트(19)는 냉매 유량 증가 조작(인젝션 조작) 및 냉매 유량 저감 조작(리듀스 조작)에 공통되어 사용되는 것이다. 도2에 도시한 바와 같이, 공통 포트(19)는 한 쪽 제1 압축실(133)과 공통 통로(9)를 연통시키는 제1 공통 포트(19a)와, 다른 쪽 제2 압축실(134)과 공통 통로(9)를 연통시키는 제2 공통 포트(19b)로 형성되어 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 인젝션 통로(5)와 리듀스 통로(3)가 설치되어 있다. 또한, 공조 요구 부하가 높을 때에는 리듀스용 제2 제어 밸브(4)를 폐쇄하여 리듀스 통로(3)를 폐쇄하면서 인젝션용 제1 제어 밸브(8)를 개방하여 인젝션 통로(5)를 개방한다. 이에 의해, 인젝션 통로(5)로부터 제2 어큐뮬레이터(103) 내의 가스형 냉매가 공통 통로(9) 및 제1 공통 포트(19a)를 경유하여 제1 압축실(133)로 송급되고, 공통 통로(9) 및 제2 공통 포트(19b)를 경유하여 제2 압축실(134)로 송급된다. 나아가서는, 제1 압축실(133) 및 제2 압축실(134)에의 냉매 유량이 증량된다. 즉, 인젝션 통로(5)에 의한 냉매 유량 증가 조작이 실행되어 압축기(13)로부터 토출되는 냉매 유량이 증가된다.

또한, 공조 요구 부하가 낮을 때에는 인젝션용 제1 제어 밸브(8)를 폐쇄하여 인젝션 통로(5)를 폐쇄하면서 리듀스용 제2 제어 밸브(4)를 개방하여 리듀스 통로(3)를 개방하므로, 제1 압축실(133)의 가스형 냉매가 제1 공통 포트(19a), 공통 통로(9)를 경유하여 리듀스 통로(3)로 이송되는 동시에, 제2 압축실(134)의 가스형 냉매가 제2 공통 포트(19b), 공통 통로(9)를 경유하여 리듀스 통로(3)로 이송된다. 즉, 제1 압축실(133) 및 제2 압축실(134)의 냉매 유량을 저감시키는 조작이 리듀스 통로(3)에 의해 실행되고, 나아가서는 압축기(13)의 제1 압축실(133) 및 제2 압축실(134)로부터 토출되는 냉매 유량이 저감된다.

이 결과, 본 실시예에 따르면, 도4에 도시한 바와 같이 공조 요구 부하가 높을 때에도, 공조 요구 부하가 낮을 때에도 용이하게 대처할 수 있어 가스 엔진 구동식 공조 장치에 있어서의 제어 능력 폭을 증가시킬 수 있다.

또한, 통상 운전 형태시에는, 제1 제어 밸브(8) 및 제2 제어 밸브(4)의 쌍방은 폐쇄되어 있고, 따라서 인젝션 통로(5) 및 리듀스 통로(3)는 모두 폐쇄되어 있어 냉매 유량 증가 조작(인젝션 조작) 및 냉매 유량 저감 조작(리듀스 조작)이 실행되지 않는다.

상기한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 1대의 압축기(13)로 압축기(13)의 압축실로 공급되는 냉매 유량을 증가하는 인젝션 기능과, 압축기(13)의 압축실로부터 토출되는 냉매 유량을 저감시키는 리듀스 기능을 겸비한 엔진 구동식 공조 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 전술한 바와 같이, 압축기(13)는 압축실(133, 134)에 연통하는 동시에 인젝션 통로(5) 및 리듀스 통로(3)와도 연통하는 동시에 냉매 유량 증가 조작 및 냉매 유량 저감 조작에 공통되는 공통 포트(19)(19a, 19b)를 갖는다. 이 경우, 압축기(13)에 형성하는 포트의 수를 저감시키는 데 유리하다. 또한, 인젝션 통로(5) 및 리듀스 통로(3)의 쌍방에 연통하는 동시에 압축기(13)의 공통 포트(19)(19a, 19b)에 연통하는 공통 통로(9)가 설치되어 있다. 이 경우, 냉매가 흐르는 통로의 수를 저감시키는 데 유리하다.

그러나, 공조 운전시에, 압축기(13)는 압축 공정을 냉매에 대해 반복해서 행한다. 압축기(13)의 공통 포트(19)(19a, 19b)는 제1 압축실(133) 및 제2 압축실(134)에 연통하고 있으므로, 압축 공정 및 팽창 공정에 의한 영향을 받는다.나아가서는, 공통 통로(9)는 압축기(13)의 공통 포트(19)(19a, 19b)에 연통하고 있으므로, 공통 통로(9) 내에 존재하고 있는 냉매는 공통 포트(19)(19a, 19b)를 거쳐서 압축기(13)의 압축 공정 및 팽창 공정에 의한 영향을 받아 재압축, 재팽창을 받게 된다.

따라서, 냉방 운전 또는 난방 운전시에 있어서, 제1 제어 밸브(8) 및 제2 제어 밸브(4)는 폐쇄 밸브가 되어 공통 통로(9) 내의 냉매의 흐름이 정지되어 있을 때에 공통 통로(9) 내에 존재하고 있는 냉매는 재압축, 재팽창의 영향을 반복해서 받아 점차 가열되어 고온화될 우려가 있고, 공통 통로(9) 등의 배관이 고온화될 우려가 있다.

여기서, 공통 통로(9)에 역지 밸브를 설치하면, 상기한 영향을 경감할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 공통 통로(9)를 인젝션 통로(5) 및 리듀스 통로(3)의 쌍방에 연통시킬 수 없게 되어 냉매 증가 및 냉매 저감의 쌍방을 행하는 공통 통로(9)의 본래의 기능을 발휘할 수 없게 된다. 상기한 바와 같이, 공통 통로(9) 내의 냉매의 온도가 상승하면, 공통 통로(9)에 연결되는 인젝션 통로(5) 내의 냉매, 리듀스 통로(3) 내의 냉매의 온도도 상승할 우려가 있다. 이 경우, 공통 통로(9)의 배관의 온도, 인젝션 통로(5)의 배관의 온도가 상승하므로 바람직하다.

이 점에 대해 본 실시예에 따르면, 도3에 개략적으로 도시한 바와 같이, 인젝션 통로(5)에 있어서 인젝션용 제1 제어 밸브(8)에 대해 병렬로 바이패스 통로로서 배치된 병렬 통로(52)가 설치되어 있다. 병렬 통로(52)는 압축기(13)의 공통 포트(19)(19a, 19b)에 공통 통로(9)를 거쳐 연통하는 동시에, 제2어큐뮬레이터(103)측과도 연통한다. 또한 도3에 도시한 바와 같이, 병렬 통로(52)에는 모세관(53)이 설치되어 있다.

모세관(53)은 유로 직경이 작고 또한 길이가 긴 중공관으로, 설치 공간을 작게 하기 위해 스파이럴형으로 굽혀져 형성되어 있다. 이로 인해 모세관(53)은 제2 어큐뮬레이터(103)측으로부터 공통 통로(9)를 향하는 냉매의 흐름에 대해 저항이 되어 냉매 저항체로서 기능할 수 있다. 이로 인해, 통상 운전 형태시에 있어서 인젝션용 제1 제어 밸브(8)는 폐쇄 밸브가 되어 있을 때라도 제2 어큐뮬레이터(103)측으로부터 냉매를 소량씩 모세관(53)을 거쳐서 인젝션 통로(5)의 합류부(5x)로 송급하고, 나아가서는 공통 통로(9)로 송급하여 인젝션 통로(5)에 있어서의 냉매의 가열, 나아가서는 공통 통로(9)에 있어서의 냉매의 가열을 억제할 수 있다. 이에 의해 공통 통로(9)의 배관의 가열을 억제할 수 있다.

따라서, 상기한 모세관(53)은 공통 통로(9)에서의 냉매의 가열을 억제하는 가열 억제 수단으로서 기능할 수 있다. 이 결과, 공통 통로(9) 내를 냉매가 흐르는 것만으로도 공통 통로(9) 내에 존재하고 있는 냉매가 고온으로 가열되는 것을 억제할 수 있다.

만약 모세관(53)이 설치되어 있지 않을 때에는 모세관(53)에 의한 유량 저항이 없어지므로, 인젝션용 제1 제어 밸브(8)는 폐쇄 밸브가 되어 있음에도 불구하고 제2 어큐뮬레이터(103)측으로부터 인젝션 통로(5)로 송급되는 냉매가 지나치게 증가되어 인젝션한 것과 동등한 작용하므로, 적절한 제어에 지장을 초래할 우려가 있다.

상기는 인젝션용 제1 제어 밸브(8) 및 리듀스용 제2 제어 밸브(4)의 쌍방이 폐쇄 밸브가 되어 있고, 인젝션 조작도 리듀스 조작도 행하지 않는 통상 운전에 있어서, 제2 어큐뮬레이터(103)측으로부터 냉매를 소량씩, 인젝션용 제1 제어 밸브(8)에 대해 병렬 배치된 모세관(53)을 거쳐서 인젝션 통로(5)로 송급하는 것에 대해 설명하였다. 또한, 리듀스용 제2 제어 밸브(4)가 개방되어 있는 리듀스 조작에 있어서도 인젝션용 제1 제어 밸브(8)는 폐쇄 밸브가 되어 있으므로, 제2 어큐뮬레이터(103)측으로부터 냉매를 소량씩 모세관(53)을 거쳐서 인젝션 통로(5)의 합류부(5x)로 송급하여 인젝션 통로(5)의 선단부의 배관에서의 가열을 억제할 수 있다.

또한, 모세관(53) 대신에, 혹은 모세관(53)과 함께 냉매의 유량을 교축하는 기능을 갖는 오리피스, 유량 교축 밸브 등을 설치해도 좋다.

또한, 본 실시예에 따르면, 도1에 도시한 바와 같이 인젝션 통로(5) 중 공통 통로(9)측에 역지 밸브(105)가 설치되어 있다. 이 역지 밸브(105)는 인젝션 통로(5)로부터 공통 통로(9)로의 냉매 유입을 허용하지만, 공통 통로(9)로부터 인젝션 통로(5)에의 냉매 유입을 억지하는 기능을 갖는다. 이 결과, 전술한 바와 같이 공통 통로(9) 내에 잔류하는 냉매가 재압축, 재팽창할 때에 있어서도 공통 통로(9) 내에 잔류하는 냉매가 인젝션 통로(5)측으로 진입하는 것은 억지된다. 이로 인해 재압축에 의해 가열되는 냉매 유량을 저감시키는 것이 유리해진다.

그러나, 압축기(13)는 가스형 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 것이다. 액상 냉매는 압축에 바람직하지 않다. 또한, 압축기(13)의 윤활의 면에 있어서도 액상 냉매보다도 가스형 냉매를 압축기(13)로 인젝션 조작시키는 것이 바람직하다.따라서, 압축기(13)에 인젝션되는 냉매는 액상 냉매보다도 가스형 냉매 쪽이 바람직하다.

(제2 실시예)

도5는 제2 실시예를 나타낸다. 제2 실시예는 제1 실시예와 기본적으로는 동일한 구성과 작용 효과를 갖는다. 공통되는 부위에는 공통의 부호를 붙인다.

이하, 상이한 부분을 중심으로 하여 설명한다. 본 실시예에 따르면, 인젝션 통로(5)에 있어서, 인젝션용 제1 제어 밸브(8B)에 대해 병렬로 배치된 병렬 통로는 설치되어 있지 않다. 그러나, 인젝션 제1 제어 밸브(8B)는 미소량이 개방 가능하게 되어 있다. 이로 인해, 인젝션 조작 및 리듀스 조작의 쌍방을 행하지 않는 통상 운전시에 있어서, 인젝션용 제1 제어 밸브(8B)는 미소량 개방되어 있고, 제2 어큐뮬레이터(103)측으로부터 가스형 냉매를 소량씩, 제1 제어 밸브(8B)를 거쳐서 인젝션 통로(5)로 송급하고, 나아가서는 공통 통로(9)로 송급한다. 이에 의해 인젝션 통로(5)에 있어서의 냉매의 가열, 나아가서는 공통 통로(9)에 있어서의 냉매의 가열을 억제한다. 미소량이 개방되어 있는 인젝션용 제1 제어 밸브(8B)는 공통 통로(9) 내에 존재하는 냉매의 가열을 억제하는 가열 억제 수단으로서 기능할 수 있다. 이 결과, 공통 통로(9) 내에 존재하고 있는 냉매가 고온으로 가열되는 것을 억제할 수 있고, 나아가서는 공통 통로(9)의 배관이 고온으로 가열되는 것을 억제하는 것이 가능하다.

(제3 실시예)

도6은 제3 실시예를 나타낸다. 제3 실시예는 제1 실시예와 기본적으로는 동일한 구성 및 작용 효과를 갖는다. 공통되는 부위에는 공통의 부호를 붙인다.

이하, 상이한 부분을 중심으로 하여 설명한다. 본 실시예에 관한 압축기(13C)는 제1 실시예와 달리 인젝션 조작 및 리듀스 조작에 공통되는 공통 포트를 갖고 있지 않다.

도6은 압축기(13C)의 내부의 주요부를 개략적으로 도시한다. 도6에 도시한 바와 같이, 압축기(13C)는 소용돌이형을 이루는 제1 스크롤(131)과, 소용돌이형을 이루는 제2 스크롤(132)과, 제1 스크롤(131) 및 제2 스크롤(132)로 형성된 소용돌이형을 이루는 용적 가변의 제1 압축실(133) 및 제2 압축실(134)과, 제1 압축실(133) 및 제2 압축실(134)에서 압축된 냉매를 토출 가능한 토출 포트(20)와, 인젝션 통로(5) 및 인젝션용 제1 제어 밸브(8)에 연통하는 인젝션 포트(24)와, 리듀스 통로(3) 및 리듀스용 제2 제어 밸브(4)에 연통하는 리듀스 포트(25)를 갖는다.

본 실시예에 따르면, 인젝션 포트(24)는 인젝션 조작 전용으로, 제1 인젝션 포트(24a) 및 제2 인젝션 포트(24b)로 형성되어 있다. 리듀스 포트(25)는 리듀스 조작 전용이고, 제1 리듀스 포트(25a) 및 제2 리듀스 포트(25b)로 형성되어 있다.

도6에 도시한 바와 같이, 인젝션 통로(5)로부터 제1 인젝션 포트(24a) 및 제2 인젝션 포트(24b)로 냉매가 흐르는 것을 허용하는 역지 밸브(106, 107)가 설치되어 있다. 이 역지 밸브(106, 107)는 역류 방지 기능을 갖고, 제1 인젝션 포트(24a) 및 제2 인젝션 포트(24b)로부터 인젝션 통로(5)에의 냉매의 흐름을 억제한다.

또한 도6에 도시한 바와 같이, 제1 리듀스(25a) 및 제2 리듀스 포트(25b)로부터 리듀스 통로(3)로 냉매가 흐르는 것을 허용하는 역지 밸브(108, 109)가 설치되어 있다. 이 역지 밸브(108, 109)는 역류 방지 기능을 갖고, 리듀스 통로(3)로부터 제1 리듀스(25a) 및 제2 리듀스 포트(25b)에의 냉매의 흐름을 억제한다.

본 실시예에서도 도6으로부터 이해되는 바와 같이, 인젝션 조작시에 있어서 리듀스용 제2 제어 밸브(4)를 폐쇄하면서 인젝션용 제1 제어 밸브(8)가 개방되어 인젝션 통로(5)가 개방되면, 제2 어큐뮬레이터(103)의 냉매가 인젝션 통로(5), 역지 밸브(106, 107), 제1 인젝션 포트(24a), 제2 인젝션 포트(24b)를 거쳐서 제1 압축실(133) 및 제2 압축실(134)에 흘러 제1 압축실(133) 및 제2 압축실(134)로 공급되는 냉매 유량이 증가된다.

또한, 리듀스 조작시에 있어서, 도6으로부터 이해되는 바와 같이, 인젝션용 제1 제어 밸브(8)를 폐쇄시키면서 리듀스용 제2 제어 밸브(4)가 개방되어 리듀스 통로(3)가 개방되면, 제1 압축실(133)의 냉매 및 제2 압축실(134)의 냉매는 제1 리듀스 포트(25a) 및 제2 리듀스 포트(25b), 역지 밸브(108, 109), 또한 리듀스용 제2 제어 밸브(4) 및 리듀스 통로(3)를 거쳐서 어큐뮬레이터(12)로 유입되므로, 압축기(13C)로부터 토출되는 냉매 유량이 저감된다.

또한, 상기한 인젝션 조작(냉매 유량 증가 조작) 및 리듀스 조작(냉매 유량 저감 조작)이 실행되지 않을 때에는, 즉 통상 운전 형태시에는 제1 제어 밸브(8) 및 제2 제어 밸브(4)의 쌍방은 폐쇄 밸브가 되어 있고, 인젝션 통로(5) 및 리듀스 통로(3)의 쌍방은 폐쇄되어 있다.

본 실시예에 있어서도 1대의 압축기(13C)로 압축기(13C)의 압축실(133, 134)에 공급되는 냉매 유량을 증가시키는 인젝션 기능과, 압축기(13C)의 압축실(133, 134)로부터 토출되는 냉매 유량을 저감시키는 리듀스 기능을 겸비한 엔진 구동식 공조 장치 등의 공조 장치를 제공할 수 있다. 따라서, 공조 요구 부하의 고저에 양호하게 대처할 수 있다.

(기타)

도1에 나타내는 제1 실시예에 따르면, 인젝션 통로(5)에서 제1 제어 밸브(8)에 대해 병렬로 바이패스 통로로서 배치된 병렬 통로(52)가 설치되어 있고, 병렬 통로(52)에 모세관(53)이 설치되어 있다. 이에 한정되지 않고, 리듀스 통로(3)에 있어서 제2 제어 밸브(4)에 대해 병렬시킨 병렬 통로가 바이패스 통로로서 설치되어 있고, 그 병렬 통로에 모세관이나 오리피스 등의 냉매 저항체를 설치하는 것도 좋다. 압축기는 스크롤 타입으로 한정되는 것은 아니고, 다른 타입이라도 좋다.

도1에 도시된 제1 실시예에 따르면, 제1 제어 밸브(8)의 개방도가 작을 때 또는 폐쇄 밸브시에 있어서 인젝션 통로(5), 나아가서는 공통 통로(9)로 냉매를 송급하여 냉매의 가열을 억제하는 모세관(53)(가열 억제 수단)이 설치되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 제2 제어 밸브(4)의 개방도가 작을 때 또는 폐쇄 밸브시에 있어서 리듀스 통로(3), 나아가서는 공통 통로(9)로 냉매를 송급하여 냉매의 가열을 억제하는 모세관(가열 억제 수단)이 설치되어 있어도 좋다. 기타, 본 발명은 상기한 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 적절하게 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 1대의 압축기로 압축기의 압축실로의 냉매 유량을 증가시키는 인젝션 기능과, 압축기의 압축실의 토출 포트로부터 토출되는 냉매 유량을 저감시키는 리듀스 기능을 겸비한 엔진 구동식 공조 장치 등의 공조 장치를 제공할 수 있다. 따라서, 공조 요구 부하의 고저에 양호하게 대처할 수 있다.

Claims (7)

1. 냉매를 토출하는 토출 포트와, 냉매를 흡입하는 흡입 포트와, 상기 토출 포트 및 상기 흡입 포트에 연통하는 압축실을 갖는 압축기와,

   상기 압축기의 상기 토출 포트로부터 토출된 냉매가 흘러 그 냉매를 상기 흡입 포트로 귀환시키는 냉매 순환 통로와,

   상기 냉매 순환 통로에 설치되어 난방 및 냉방 중 적어도 한 쪽을 행하는 열교환기를 구비하는 공조 장치에 있어서,

   공조 요구 부하가 높을 때에 상기 압축기의 압축실에의 냉매 유량을 증가시키는 인젝션 조작을 행하는 인젝션 통로와,

   공조 요구 부하가 낮을 때에 상기 압축기의 상기 토출 포트로부터의 냉매 유량을 저감시키는 리듀스 조작을 행하는 리듀스 통로와,

   상기 인젝션 통로 및 상기 리듀스 통로를 폐쇄하는 통상 운전 형태와, 상기 인젝션 통로를 개방하여 상기 인젝션 통로에 의한 냉매 유량 증가 조작을 행하는 형태와, 상기 리듀스 통로를 개방하여 상기 리듀스 통로에 의한 냉매 유량 저감 조작을 행하는 형태를 절환하는 제어 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 공조 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 밸브는 상기 인젝션 통로를 개폐하는 인젝션용 제1 제어 밸브와, 상기 리듀스 통로를 개폐하는 리듀스용 제2 제어 밸브로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공조 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 압축기는 상기 압축실에 연통하는 동시에 상기 인젝션 통로 및 상기 리듀스 통로에 연통하는 동시에 냉매 유량 증가 조작 및 냉매 유량 저감 조작에 공통되어 사용되는 공통 포트를 갖고 있고,

   상기 인젝션 통로 및 상기 리듀스 통로의 쌍방에 연통하는 동시에 상기 압축기의 상기 공통 포트에 연통하는 공통 통로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공조 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제어 밸브의 개방도가 작을 때 또는 밸브 폐쇄시에 있어서, 상기 인젝션 통로, 상기 리듀스 통로, 상기 공통 통로 중 적어도 한 쪽으로 냉매를 송급하여 상기 적어도 한 쪽에 있어서의 냉매의 가열을 억제하는 가열 억제 수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 공조 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제어 밸브는 개방도를 연속적으로 절환할 수 있는 밸브이고, 개방도가 미량으로 설정된 상기 제어 밸브는 상기 가열 억제 수단을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 공조 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 압축기의 상기 공통 포트에 직접적으로 또는 간접적으로 연통하는 동시에 상기 제어 밸브에 병렬로 배치된 병렬 통로가 설치되고, 냉매의 흐름에 대해 저항이 되는 냉매 저항체가 상기 병렬 통로에 설치되어 있고, 상기 냉매 저항체는 상기 가열 억제 수단을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 공조 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축기는 가스 엔진으로 구동되는 것을 특징으로 하는 공조 장치.