KR101479458B1

KR101479458B1 - 냉동 장치

Info

Publication number: KR101479458B1
Application number: KR1020147020685A
Authority: KR
Inventors: 다다후미 니시무라; 사토시 이시다; 노부키 마츠이
Original assignee: 다이킨 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2015-01-05
Also published as: AU2012361734B2; CN104024764B; US20140373564A1; WO2013099898A1; BR112014015866A8; EP2806233A4; KR20140103352A; AU2012361734A1; AU2016202855A1; JP2013139924A; AU2016202855B2; JP5447499B2; ES2861271T3; CN104024764A; BR112014015866A2; EP2806233A1; EP2806233B1

Abstract

증발기의 전방에서 냉매가 과냉각 상태가 되기 쉬운 냉동 장치의 과열도 제어를 적절하게 행하게 한다. 냉동 장치(10)의 실내 팽창 밸브(41)는, 냉방 시에, 저압 목표값 및 실내 열교환기(42)의 유출측의 과열도 목표값에 기초하여 실내 열교환기(42)에 유입되는 냉매의 팽창을 제어한다. 실내 액관 온도 센서(44) 및 흡입 압력 센서(33)에 의해, 실내 열교환기(42)의 유입측의 냉매의 과냉각 상태가 검출된다. 실내 제어 장치(47)는, 실내 액관 온도 센서(44) 및 흡입 압력 센서(33)의 검출 결과에 기초하여 실내 열교환기(42)의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있다고 판단한 경우에, 과열도 목표값을 제1 과열도 목표값(Tsh1)으로부터 제2 과열도 목표값(Tsh2)으로 높이는 설정 변경을 행한다.

Description

냉동 장치{REFRIGERATION DEVICE}

본 발명은, 냉동 장치, 특히 증발기를 포함하는 냉동 회로를 갖는 냉동 장치에 관한 것이다.

종래부터, 냉매를 순환시키는 냉동 회로를 구비하고, 냉동 회로의 실내 열교환기와 실외 열교환기 사이에서 열을 이송하는 냉동 장치가 적용된 공기 조화 장치가 알려져 있다. 이와 같은 공기 조화 장치에 있어서, 실내 열교환기나 실외 열교환기로 적절한 열교환을 행하게 하기 위해, 예를 들어 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2004-271066호 공보)에 기재되어 있는 바와 같이, 증발기의 출구 냉매 과열도를 제어하는 과열도 제어가 행해지고 있다.

일본 특허 공개 제2004-271066호 공보

그런데, 최근, 공기 조화 장치에 대해서도 소비 전력을 억제하는 에너지 절약에 대한 요구가 높아지고 있다. 예를 들어, 그를 위한 대책의 하나로서, 냉동 사이클에 있어서의 고압과 저압의 차가 작은 저차압으로 하는 경우가 있다. 이와 같은 공기 조화 장치에 있어서, 냉매 충전량이 많고 또한 외기온이 낮은 경우에 증발 온도를 높이는 운전을 행하면, 증발기로서 기능하고 있는 실내 열교환기의 전방에서 냉매가 과냉각 상태로 되는 경우가 있다. 이와 같이 실내 열교환기에 있어서 과냉각 상태가 발생하면, 실내 열교환기의 과열도 제어를 할 수 없게 된다고 하는 문제가 발생한다.

본 발명의 과제는, 증발기의 전방에서 냉매가 과냉각 상태가 되기 쉬운 냉동 장치의 과열도 제어를 적절하게 행하게 하는 것이다.

본 발명의 제1 관점에 따른 냉동 장치는, 압축기와 방열기와 증발기가 순서대로 접속되어 냉매가 순환하는 냉동 회로가 형성되어 있는 냉동 장치이며, 증발기의 유입측에 설치되고, 냉매 회로의 고압 목표값, 냉매 회로의 저압 목표값 및 증발기의 유출측의 과열도 목표값 중 적어도 하나에 기초하여 증발기에 유입되는 냉매의 팽창을 제어하기 위한 팽창 기구와, 증발기의 유입측의 냉매의 과냉각 상태를 검출하기 위한 검출기와, 검출기의 검출 결과에 기초하여 증발기의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있다고 판단한 경우에, 고압 목표값을 높이는 설정 변경, 저압 목표값을 낮추는 설정 변경 및 과열도 목표값을 높이는 설정 변경 중 적어도 하나의 설정 변경을 행할 수 있는 제어부를 구비한다.

제1 관점에 따른 냉동 장치에서는, 증발기의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있다고 판단한 경우에, 고압 목표값을 높이는, 저압 목표값을 낮추는 및 과열도 목표값을 높이는 설정 변경 중 적어도 하나의 설정 변경을 행하여 증발기의 과열도 제어를 할 수 없게 되는 상황을 회피할 수 있으므로, 증발기의 과열도의 제어를 적절하게 행하게 할 수 있다.

본 발명의 제2 관점에 따른 냉동 장치는, 제1 관점에 따른 냉동 장치에 있어서, 증발기는 이용측 열교환기이며, 제어부는 검출기의 검출 결과에 기초하여 이용측 열교환기의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있다고 판단한 경우에, 저압 목표값을 낮추는 설정 변경 및 과열도 목표값을 높이는 설정 변경 중 적어도 한쪽을 행할 수 있다.

제2 관점에 따른 냉동 장치에서는, 이용측 열교환기의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있다고 판단한 경우에, 저압 목표값을 낮추는 설정 변경 및 과열도 목표값을 높이는 설정 변경 중 적어도 한쪽을 행하여 과냉각 상태를 회피할 수 있어, 냉매량이 많기 때문에, 증발기로서 기능하고 있는 이용측 열교환기의 전방에서 냉매가 과냉각 상태가 되기 쉬운 경우에 충분한 대응이 가능해진다.

본 발명의 제3 관점에 따른 냉동 장치는, 제2 관점에 따른 냉동 장치에 있어서, 검출기는 이용측 열교환기의 유입측의 압력 포화 온도를 검출하기 위한 제1 검출기와 이용측 열교환기의 유입측의 냉매의 온도를 검출하기 위한 제2 검출기, 또는 제1 검출기와 팽창 기구의 유입측의 냉매의 온도를 검출하기 위한 제3 검출기를 포함하고, 제어부는, 제1 검출기와 제2 검출기의 검출 결과의 비교 또는 제1 검출기와 제3 검출기의 검출 결과의 비교에 기초하여, 이용측 열교환기의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있는지 여부를 판단할 수 있다.

제3 관점에 따른 냉동 장치에서는, 이용측 열교환기의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있는지 여부의 판단을 제1 검출기와 제2 검출기의 검출 결과의 비교 또는 제1 검출기와 제3 검출기의 검출 결과의 비교에 기초하여 행하므로, 이용측 열교환기의 유입측의 냉매에 과냉각이 되어 있어도, 정확하게 과냉각 상태의 판단을 행할 수 있다.

본 발명의 제4 관점에 따른 냉동 장치는, 제2 관점 또는 제3 관점의 냉동 장치에 있어서, 제3 검출기는, 방열기의 유출측에 설치되어 있는 액관 온도 센서이며, 제어부는 액관 온도 센서의 설치 위치로부터 팽창 기구까지의 열 손실에 상당하는 보정값을 액관 온도 센서의 검출 온도로부터 차감해서 얻어지는 온도를 팽창 기구의 유입측의 냉매의 온도로서 사용해서 이용측 열교환기의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있는지 여부를 판단할 수 있다.

제4 관점에 따른 냉동 장치에서는, 이용측 열교환기의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있는지 여부의 판단에, 종래부터 있었던 열원측 액관 온도 센서를 사용할 수 있다.

본 발명의 제5 관점에 따른 냉동 장치는, 제2 관점 또는 제3 관점의 냉동 장치에 있어서, 제1 검출기는 압축기의 흡입측의 압력을 검지하는 흡입 압력 센서이며, 제어부는 흡입 압력 센서에 의해 검출되는 압력으로부터 압력 포화 온도를 산출할 수 있다.

제5 관점에 따른 냉동 장치에서는, 제어부는 흡입 압력 센서에 의해 검출되는 압력으로부터 압력 포화 온도를 산출할 수 있으므로, 종래부터 있었던 흡입 압력 센서를 사용할 수 있다.

제1 관점에 따른 냉동 장치에서는, 증발기의 과열도 제어를 할 수 없게 되는 상황을 회피하여 증발기의 과열도의 제어를 적절하게 행하게 할 수 있어, 증발기의 전방에서 냉매가 과냉각 상태가 되기 쉬운 냉동 장치의 과열도 제어를 적절하게 행하게 할 수 있다.

제2 관점에 따른 냉동 장치에서는, 이용측 열교환기의 과열도 제어를 할 수 없게 되는 상황을 회피하여 이용측 열교환기의 과열도의 제어를 적절하게 행하게 할 수 있어, 이용측 열교환기의 전방에서 냉매가 과냉각 상태가 되기 쉬운 냉동 장치의 과열도 제어를 적절하게 행하게 할 수 있다.

제3 관점에 따른 냉동 장치에서는, 정확하게 과냉각 상태의 판단을 행할 수 있어, 증발기의 전방에서 냉매가 과냉각 상태가 되는 냉동 장치의 과열도 제어를 적절하게 행하게 할 수 있다.

제4 관점에 따른 냉동 장치에서는, 종래부터 있었던 열원측 액관 온도 센서를 사용할 수 있으므로, 비용의 상승을 억제할 수 있다.

제5 관점에 따른 냉동 장치에서는, 종래부터 있었던 흡입 압력 센서를 사용할 수 있으므로, 비용의 상승을 억제할 수 있다.

도 1은 일 실시 형태에 따른 냉동 장치를 포함하는 공기 조화 장치의 냉매 배관 계통을 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 공기 조화 장치의 제어 계통을 도시하는 블록도.
도 3은 냉동 회로의 동작을 설명하기 위한 그래프.

(1) 공기 조화 장치의 전체 구성

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 냉동 장치를 포함하는 공기 조화 장치의 냉매 배관 계통을 도시하고 있다. 공기 조화 장치(1)는 냉매 배관 방식의 분산형의 공기 조화 장치이며, 증기 압축식의 냉동 사이클 운전을 행함으로써 건물 내의 각 실의 냉난방에 사용되는 장치이다. 공기 조화 장치(1)는 열원 유닛으로서의 공조 실외기(2)와, 이용 유닛으로서의 복수대[도 1에서는, 공조 실내기(4a) 및 공조 실내기(4b)의 2대]의 공조 실내기(4)와, 공조 실외기(2)와 공조 실내기(4)를 접속하는 냉매 연락관으로서의 제1 냉매 연락관(6) 및 제2 냉매 연락관(7)을 구비하고 있다.

공기 조화 장치(1)의 냉동 장치(10)는 공조 실외기(2)와, 공조 실내기(4)와, 냉매 연락관(6, 7)이 접속됨으로써 구성되어 있다. 그리고, 냉동 장치(10) 내에는 냉매가 봉입되어 있고, 후술하는 바와 같이, 냉매가 압축되고, 냉각되고, 감압되고, 가열ㆍ증발된 후에, 다시 압축된다고 하는 냉동 사이클 운전이 행해지도록 되어 있다. 냉매로서는, 예를 들어 R410A, R407C, R22, R134a, 이산화탄소 등으로부터 선택된 것이 사용된다.

(2) 공기 조화 장치의 상세 구성

(2-1) 공조 실내기

공조 실내기는 빌딩 등의 실내 천장에 매립이나 현수 등에 의해, 또는, 실내 벽면에 벽걸이 등에 의해 설치된다. 공조 실내기(4)는 냉매 연락관(6, 7)을 통하여 공조 실외기(2)에 접속되어 있고, 냉동 장치(10)의 일부를 구성하고 있다.

다음에, 공조 실내기(4)의 구성에 대해 설명한다. 또한, 공조 실내기(4)로서, 도 1에서는 공조 실내기(4a, 4b)의 2대를 도시하고 있지만, 어느 쪽의 공조 실내기(4)도 거의 동일한 구성이므로, 여기서는, 공조 실내기(4a)의 구성만을 설명한다.

공조 실내기(4a)는 냉동 장치(10)의 일부를 구성하는 실내측 주 냉매 회로(10a)를 갖고 있다. 실내측 주 냉매 회로(10a)는, 주로, 감압기인 실내 팽창 밸브(41)와, 이용측 열교환기로서의 실내 열교환기(42)를 갖고 있다.

실내 팽창 밸브(41)는 냉매를 감압하기 위한 기구이며, 개방도 조정이 가능한 전동 밸브이다. 실내 팽창 밸브(41)는, 그 일단부가 제1 냉매 연락관(6)에 접속되고, 그 타단이 실내 열교환기(42)에 접속되어 있다.

실내 열교환기(42)는, 예를 들어 전열관과 다수의 핀에 의해 구성된 크로스 핀식의 핀ㆍ앤드ㆍ튜브형 열교환기이며, 냉방 운전 시에는 냉매의 증발기로서 기능해서 실내 공기를 냉각하고, 난방 운전 시에는 냉매의 응축기로서 기능해서 실내 공기를 가열하는 열교환기이다. 실내 열교환기(42)는, 그 일단부가 실내 팽창 밸브(41)에 접속되고, 그 타단이 제2 냉매 연락관(7)에 접속되어 있다.

공조 실내기(4a)는 유닛 내에 실내 공기를 흡입하여, 다시 실내에 공급하기 위한 실내 팬(43)을 구비하고 있고, 실내 공기와 실내 열교환기(42)를 흐르는 냉매 사이에서 열교환을 시킨다. 실내 팬(43)은 실내 열교환기(42)에 공급하는 공기의 풍량을 가변하는 것이 가능한 팬이며, DC 팬 모터 등으로 이루어지는 실내 팬용 모터(43a)에 의해 회전 구동된다. 실내 팬(43)에서는 실내 열교환기(42)에 송풍하기 위해 실내 팬용 모터(43a)에 의해 예를 들어 원심 팬이나 다중 날개 팬 등이 구동된다.

또한, 공조 실내기(4a)에는, 각종 센서가 설치되어 있다. 구체적으로는, 서미스터로 이루어지는 실내 액관 온도 센서(44)나 실내 가스관 온도 센서(45)가 설치되고, 실내 열교환기(42)에 근접하는 냉매 배관의 온도로부터 냉매의 온도를 측정한다. 또한, 실내 온도 센서(46)가 설치되어 있고, 이 실내 온도 센서(46)는 열교환이 행해지기 전의 공조 실내기(4)에 흡입되는 실내 공기의 온도를 검출한다. 또한, 공조 실내기(4a)는 공조 실내기(4a)를 구성하는 각 부의 동작을 제어하는 실내 제어 장치(47)를 갖고 있다. 실내 제어 장치(47)는 공조 실내기(4a)의 제어를 행하기 위해 설치된 마이크로 컴퓨터나 메모리 등을 갖고 있으며, 공조 실내기(4a)를 개별로 조작하기 위한 리모트 컨트롤러(도시하지 않음) 사이에서 제어 신호 등의 주고받기를 행하거나, 후술하는 공조 실외기(2)의 실외 제어 장치(30) 사이에서 전송선(8a)을 통하여 제어 신호 등의 주고받기를 행하거나 한다.

(2-2) 공조 실외기

공조 실외기(2)는 빌딩 등의 실외에 설치되어 있고, 제1 냉매 연락관(6) 및 제2 냉매 연락관(7)을 통하여 공조 실내기(4a, 4b)에 접속되어 있다. 공조 실외기(2)는 냉동 장치(10)의 일부를 구성하는 실외측 주 냉매 회로(10c)와 냉동 장치(10)로부터 분기하는 과냉각용 냉매 유로(61)를 갖고 있다.

(2-2-1) 실외측 주 냉매 회로

실외측 주 냉매 회로(10c)는, 주로, 압축기(21)와, 전환 기구(22)와, 실외 열교환기(23)와, 실외 제1 팽창 밸브(25)와, 액 가스 열교환기(27)와, 액측 폐쇄 밸브(28a)와, 가스측 폐쇄 밸브(28b)와, 어큐뮬레이터(29)를 갖고 있다. 이 실외측 주 냉매 회로(10c)는, 주로, 압축기(21)와, 전환 기구(22)와, 열원측 열교환기로서의 실외 열교환기(23)와, 제2 차단 기구 또는 열원측 팽창 기구로서의 실외 제1 팽창 밸브(25)와, 온도 조절 기구로서의 액 가스 열교환기(27)와, 제1 차단 기구로서의 액측 폐쇄 밸브(28a)와, 가스측 폐쇄 밸브(28b)를 갖고 있다.

압축기(21)는 압축기용 모터(21a)에 의해 구동되는 밀폐식 압축기이다. 압축기용 모터(21a)가 예를 들어 인버터에 의해 회전수가 제어되고, 압축기(21)는 운전 용량을 가변할 수 있도록 구성되어 있다.

전환 기구(22)는 냉매의 흐름 방향을 전환하기 위한 기구이다. 냉방 운전 시에는 실외 열교환기(23)를 압축기(21)에 의해 압축되는 냉매의 방열기로서 기능시키고, 또한, 실내 열교환기(42)를 실외 열교환기(23)에 있어서 냉각된 냉매의 증발기로서 기능시킨다. 이 때문에, 전환 기구(22)는 압축기(21)의 토출측의 냉매 배관과 실외 열교환기(23)의 일단부를 접속함과 함께, 압축기 흡입측 배관(29a)[어큐뮬레이터(29)를 포함함]과 가스측 폐쇄 밸브(28b)를 접속한다[도 1의 전환 기구(22)의 실선을 참조]. 또한, 전환 기구(22)는 난방 운전 시에는, 실내 열교환기(42)를 압축기(21)에 의해 압축되는 냉매의 방열기로서 기능시키고, 또한, 실외 열교환기(23)를 실내 열교환기(42)에 있어서 냉각된 냉매의 증발기로서 기능시킨다. 이 때문에, 전환 기구(22)는 압축기(21)의 토출측의 냉매 배관과 가스측 폐쇄 밸브(28b)를 접속함과 함께, 압축기 흡입측 배관(29a)과 실외 열교환기(23)의 일단부를 접속한다[도 1의 전환 기구(22)의 파선을 참조]. 전환 기구(22)는, 예를 들어 사방 전환 밸브이다.

실외 열교환기(23)는 전열관과 다수의 핀으로 구성되는 크로스 핀식의 핀ㆍ앤드ㆍ튜브형 열교환기이며, 그 일단부가 전환 기구(22)에 접속되어 있고, 그 타단이 실외 제1 팽창 밸브(25)에 접속되어 있다.

공조 실외기(2)는 유닛 내에 실외 공기를 흡입하여, 다시 실외로 배출하기 위한 실외 팬(26)을 갖고 있다. 실외 팬(26)은 실외 공기와 실외 열교환기(23)를 흐르는 냉매 사이에서 열교환을 시킨다.

실외 제1 팽창 밸브(25)는 냉동 장치(10)에 있어서 냉매를 감압하기 위한 기구이며, 개방도 조정이 가능한 전동 밸브이다. 실외 제1 팽창 밸브(25)는 실외측 주 냉매 회로(10c) 내를 흐르는 냉매의 압력이나 유량 등의 조절을 행하기 위해, 냉방 운전을 행할 때의 냉동 장치(10)에 있어서의 냉매의 흐름 방향에 있어서 실외 열교환기(23)의 하류측이며 액 가스 열교환기(27)의 상류측에 배치되고, 냉매의 통과를 차단하는 것도 가능하다. 실외 제1 팽창 밸브(25)는, 그 일단부가 실외 열교환기(23)에 접속되고, 그 타단이 액 가스 열교환기(27)를 통하여 액측 폐쇄 밸브(28a)에 접속되고, 실내 열교환기(42)의 액측에 접속되어 있다.

공조 실외기(2)는 유닛 내에 실외 공기를 흡입하여, 실외 열교환기(23)에 있어서 냉매와 열교환시킨 후에, 실외로 배출하기 위한 송풍 팬으로서의 실외 팬(26)을 갖고 있다. 이 실외 팬(26)은 실외 열교환기(23)에 공급하는 공기의 풍량을 가변하는 것이 가능한 팬이며, 예를 들어 DC 팬 모터 등으로 이루어지는 모터(26a)에 의해 구동되는 프로펠러 팬 등이다.

액 가스 열교환기(27)는 실외 제1 팽창 밸브(25)와 액측 폐쇄 밸브(28a) 사이에 접속되어 있다. 액 가스 열교환기(27)는 열원측 열교환기에 있어서 응축된 냉매가 흐르는 냉매관과 후술하는 분기관(64)을 접촉시키는 이중관 구조를 갖는 배관 열교환기이다. 액 가스 열교환기(27)는 냉동 장치(10)를 실외 열교환기(23)로부터 공조 실내기(4)를 향해 흐르는 냉매와, 과냉각용 냉매 유로(61)를 실외 제2 팽창 밸브(62)로부터 압축기 흡입측 배관(29a)으로 흐르는 냉매 사이에서 열교환을 행하게 한다. 그에 의해, 액 가스 열교환기(27)는, 이 열교환에 의해, 냉방 운전 시에 실외 열교환기(23)에 있어서 응축된 냉매를 더 냉각하고, 공조 실내기(4)를 향하는 냉매의 과냉각도를 크게 한다.

어큐뮬레이터(29)는 전환 기구(22)와 압축기(21) 사이의 압축기 흡입측 배관(29a)에 배치되어 있다.

(2-2-2) 과냉각용 냉매 유로

과냉각용 냉매 유로(61)는 실외 제2 팽창 밸브(62)로부터 액 가스 열교환기(27)를 거쳐, 전환 기구(22)와 어큐뮬레이터(29) 사이의 압축기 흡입측 배관(29a)을 향하는 냉매관으로 구성되어 있다. 실외 제2 팽창 밸브(62)는 과냉각용 냉매 유로(61)에 있어서 냉매를 감압하기 위한 기구이며, 개방도 조정이 가능한 전동 밸브이다. 실외 제2 팽창 밸브(62)는 과냉각용 냉매 유로(61)에 설치되고, 과냉각용 냉매 유로(61)에 있어서 실외 제1 팽창 밸브(25)로부터 액측 폐쇄 밸브(28a)에 연결되는 배관으로부터 분기되어 액 가스 열교환기(27)에 들어갈 때까지의 사이에 배치되어 있다.

액 가스 열교환기(27)에는 냉각원으로서의 분기관(64)이 설치되어 있다. 또한, 냉동 장치(10)로부터 과냉각용 냉매 유로(61)를 제외한 부분이 주 냉매 회로이다. 과냉각용 냉매 유로(61)는 액 가스 열교환기(27)와 실외 제1 팽창 밸브(25) 사이에서 분기되는 냉매를 압축기(21)의 흡입측으로 되돌리도록 주 냉매 회로에 접속되어 있다. 과냉각용 냉매 유로(61)로 분기된 냉매는 감압된 후에, 액 가스 열교환기(27)에 도입된다. 그리고, 과냉각용 냉매 유로(61)로 분기된 냉매는, 실외 열교환기(23)로부터 제1 냉매 연락관(6)을 통해서 실내 팽창 밸브(41)에 보내지는 냉매와 열교환시킨 후에, 압축기(21)의 흡입측으로 되돌려진다.

더욱 상세하게 보면, 과냉각용 냉매 유로(61)는 분기관(64)과 합류관(65)과 실외 제2 팽창 밸브(62)를 갖고 있다. 분기관(64)은 실외 제1 팽창 밸브(25)로부터 실내 팽창 밸브(41)에 보내지는 냉매의 일부를 실외 열교환기(23)와 액 가스 열교환기(27) 사이의 위치로부터 분기되도록 접속되어 있다. 합류관(65)은 액 가스 열교환기(27)의 과냉각용 냉매 유로측의 출구로부터 압축기(21)의 흡입측으로 되돌리도록 압축기(21)의 흡입측에 접속되어 있다. 실외 제2 팽창 밸브(62)는 전동 팽창 밸브로 이루어지고, 과냉각용 냉매 유로(61)를 흐르는 냉매의 유량을 조절하기 위한 연통관 팽창 기구로서 기능한다. 이에 의해, 실외 열교환기(23)로부터 실내 팽창 밸브(41)에 보내지는 냉매는 액 가스 열교환기(27)에 있어서, 실외 제2 팽창 밸브(62)에 의해 감압된 후의 과냉각용 냉매 유로(61)를 흐르는 냉매에 의해 냉각된다. 즉, 액 가스 열교환기(27)는 실외 제2 팽창 밸브(62)의 개방도 조절에 의해 능력 제어가 행해지게 된다.

또한, 과냉각용 냉매 유로(61)는, 후술하는 바와 같이, 냉동 장치(10) 중 액측 폐쇄 밸브(28a)와 실외 제1 팽창 밸브(25) 사이의 부분과 압축기(21)의 흡입측의 부분을 접속하는 연통관으로서도 기능하도록 되어 있다.

액측 폐쇄 밸브(28a) 및 가스측 폐쇄 밸브(28b)는 외부의 기기ㆍ배관[구체적으로는, 제1 냉매 연락관(6) 및 제2 냉매 연락관(7)]과의 접속구에 설치된 밸브이다. 액측 폐쇄 밸브(28a)는 액 가스 열교환기(27)에 접속되고, 가스측 폐쇄 밸브(28b)는 전환 기구(22)에 접속되고, 이들에 의해 냉매의 통과를 차단할 수 있다.

(2-2-3) 실외 제어 장치와 각종 센서

공조 실외기(2)는, 공조 실외기(2)를 구성하는 각 부의 동작을 제어하는 실외 제어 장치(30)을 갖고 있다. 그리고, 실외 제어 장치(30)는, 공조 실외기(2)의 제어를 행하기 위해 설치된 마이크로컴퓨터, 메모리나 모터(26a)를 제어하는 인버터 회로 등을 갖고 있으며, 공조 실내기(4a, 4b)의 실내 제어 장치(47) 사이에서 전송선(8a)을 통하여 제어 신호 등의 주고받기를 행할 수 있도록 되어 있다. 즉, 실내 제어 장치(47)와 실외 제어 장치(30)와 실내 제어 장치(47) 사이를 접속하는 전송선(8a)에 의해, 공기 조화 장치(1) 전체의 운전 제어를 행하는 공조 제어 장치(8)가 구성되어 있다.

또한, 공조 실외기(2)에는, 각종 센서가 설치되어 있다. 압축기(21)의 토출측의 냉매 배관에는 압축기 토출 압력을 검출하는 토출 압력 센서(31)와, 압축기 토출 온도를 검출하는 토출 온도 센서(32)가 설치되어 있다. 압축기 흡입측 배관(29a)에는 압축기(21)에 흡입되는 가스 냉매의 온도를 검출하는 흡입 온도 센서(34)와, 압축기 흡입 압력을 검출하는 흡입 압력 센서(33)가 설치되어 있다. 실외 제어 장치(30)는 압축기(21)의 운전 용량을 제어하도록 구성되어 있고, 냉방 운전 중에 있어서의 압축기(21)의 흡입 압력의 목표값인 저압 목표값 및 난방 운전 중에 있어서의 압축기(21)의 토출 압력 목표값인 고압 목표값을 갖고 있다. 그리고, 냉방 운전 시에는 흡입 압력 센서(33)가 저압 목표값이 되도록 압축기(21)의 운전 용량이 제어되고, 난방 운전 시에는 토출 압력 센서(31)가 고압 목표값이 되도록 압축기(21)의 운전 용량이 제어된다.

또한, 액 가스 열교환기(27)의 주 냉매 회로측의 출구에는, 냉매의 온도(즉, 액관 온도)를 검출하는 액관 온도 센서(35)가 설치되어 있다. 공조 실외기(2)의 실외 공기의 흡입구측에는, 내부에 유입되는 실외 공기의 온도(즉, 실외 온도)를 검출하는 실외 온도 센서(36)가 설치되어 있다. 액 가스 열교환기(27)로부터, 전환 기구(22)와 어큐뮬레이터(29) 사이의 저압 냉매 배관을 향하는, 과냉각용 냉매 유로(61)의 합류관(65)에는 액 가스 열교환기(27)의 과냉각용 냉매 유로측의 출구를 흐르는 냉매의 온도를 검출하기 위한 바이패스 온도 센서(63)가 설치되어 있다. 이들, 토출 온도 센서(32), 흡입 온도 센서(34), 액관 온도 센서(35), 실외 온도 센서(36) 및 바이패스 온도 센서(63)는 서미스터로 이루어진다.

(2-3) 냉매 연락관

냉매 연락관(6, 7)은 공조 실외기(2) 및 공조 실내기(4)를 설치 장소에 설치할 때에, 현지에서 시공되는 냉매 배관이다. 제1 냉매 연락관(6)은 공조 실외기(2) 및 공조 실내기(4a, 4b)에 접속되어 있고, 냉방 운전 시에는, 액 가스 열교환기(27)에 있어서 과냉각도가 커진 액 냉매를 실내 팽창 밸브(41) 및 실내 열교환기(42)에 보내고, 난방 운전 시에는, 실내 열교환기(42)에 있어서 응축된 액 냉매를 공조 실외기(2)의 실외 열교환기(23)에 보내는 냉매관이다. 제2 냉매 연락관(7)은 공조 실외기(2) 및 공조 실내기(4a, 4b)에 접속되어 있고, 냉방 운전 시에는, 실내 열교환기(42)에 있어서 증발한 가스 냉매를 공조 실외기(2)의 압축기(21)에 보내고, 난방 운전 시에는, 압축기(21)에 있어서 압축된 가스 냉매를 공조 실내기(4a, 4b)의 실내 열교환기(42)에 보내는 냉매관이다.

(2-4) 공조 제어 장치

도 2에, 공기 조화 장치(1)의 제어 블록도를 도시한다. 공기 조화 장치(1)의 각종 운전 제어를 행하는 제어 수단으로서의 공조 제어 장치(8)는, 도 2에 도시하는 바와 같이 전송선(8a)을 통하여 연결되는 실외 제어 장치(30) 및 실내 제어 장치(47)에 의해 구성되어 있다. 공조 제어 장치(8)는, 각종 센서(31 내지 36, 44 내지 46, 63)의 검출 신호를 받고, 이들 검출 신호 등에 기초하여 각종 기기(21, 22, 25, 26, 41, 43, 62)를 제어한다.

(3) 공기 조화 장치의 동작

다음에, 본 실시 형태에 따른 공기 조화 장치(1)의 기본적인 동작에 대해 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 각종 운전에 있어서의 제어는 공조 제어 장치(8)에 의해 행해진다.

(3-1) 냉방 운전

냉동 사이클에 있어서의 고압과 저압의 차가 작은 저차압으로 운전하고 있는 공기 조화 장치에 있어서는, 예를 들어 냉매 충전량이 많고 또한 외기온이 낮은 경우에 증발 온도를 높이는 운전을 행하면, 증발기로서 기능하고 있는 실내 열교환기(42)의 전방에서 냉매가 과냉각 상태가 되는 경우가 있다. 이하의 설명에서는, 실내 열교환기(42)의 전방에서 과냉각 상태로 되어 있지 않을 때의 운전을 통상 시의 냉방 운전이라고 부르고, 과냉각 상태로 되어 있을 때의 운전을 이상 시의 냉방 운전이라고 불러서 양자를 구별해서 설명한다.

(3-1-1) 통상 시의 냉방 운전

냉방 운전 시는, 전환 기구(22)가 도 1의 실선으로 나타내어지는 상태, 즉, 압축기(21)의 토출측이 실외 열교환기(23)의 가스측에 접속되고, 또한, 압축기(21)의 흡입측이 가스측 폐쇄 밸브(28b) 및 제2 냉매 연락관(7)을 통하여 실내 열교환기(42)의 가스측에 접속된 상태로 되어 있다. 냉방 운전 시, 실외 제1 팽창 밸브(25)는 완전 개방 상태로 되고, 액측 폐쇄 밸브(28a) 및 가스측 폐쇄 밸브(28b)는 개방 상태로 되어 있다.

각 실내 팽창 밸브(41)는 실내 열교환기(42)의 출구[즉, 실내 열교환기(42)의 가스측]에 있어서의 냉매의 과열도가 제1 과열도 목표값(Tsh1)으로 일정하게 되도록 개방도 조절되도록 되어 있다. 예를 들어, 도 3에 있어서, 압력 P1의 점 C가 실내 팽창 밸브(41)의 유입측이며, 압력 P2의 점 B가 실내 팽창 밸브(41)의 유출측이다. 각 실내 열교환기(42)의 출구에 있어서의 냉매의 과열도는, 실내 제어 장치(47)에 있어서, 실내 가스관 온도 센서(45)에 의해 검출되는 냉매 온도 Th1로부터 실내 액관 온도 센서(44)에 의해 검출되는 냉매 온도 Th2를 차감함으로써 검출된다.

이때, 실내 열교환기(42)의 전방에서 과냉각 상태로 되어 있지 않은 것은, 실내 제어 장치(47)에 있어서, 실내기 액관 압력 포화 온도 Tein이 실내 액관 온도 센서(44)에 의해 검출되는 냉매 온도 Th2보다도 높게 되어 있지 않은 것(Tein≤Th2)을 검출함으로써 판단된다. 이 실내기 액관 압력 포화 온도 Tein은, 예를 들어 흡입 압력 센서(33)에 의해 검출되는 압축기(21)의 흡입 압력 LP를 증발 온도 Te에 대응하는 포화 온도로 환산함으로써 얻어진다.

또한, 실외 제2 팽창 밸브(62)는 액 가스 열교환기(27)의 과냉각용 냉매 유로측의 출구에 있어서의 냉매의 과열도가 과열도 목표값이 되도록 개방도 조절된다(이하, 과열도 제어라고 함). 액 가스 열교환기(27)의 과냉각용 냉매 유로측의 출구에 있어서의 냉매의 과열도는, 흡입 압력 센서(33)에 의해 검출되는 압축기(21)의 흡입 압력이 증발 온도에 대응하는 포화 온도로 환산되고, 바이패스 온도 센서(63)에 의해 검출되는 냉매 온도로부터 이 냉매의 포화 온도를 차감함으로써 검출된다.

이 냉동 장치(10)의 상태에서, 압축기(21), 실외 팬(26) 및 실내 팬(43)을 운전하면, 저압의 가스 냉매는 압축기(21)에 흡입되어 압축되어 고압의 가스 냉매가 된다. 그 후, 고압의 가스 냉매는 전환 기구(22)를 경유하여 실외 열교환기(23)에 보내져, 실외 팬(26)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 응축되어 고압의 액 냉매가 된다. 그리고, 이 고압의 액 냉매는 실외 제1 팽창 밸브(25)를 통과한 후에, 액 가스 열교환기(27)에 유입되고, 과냉각용 냉매 유로(61)를 흐르는 냉매와 열교환을 행하여 더욱 냉각되어 과냉각 상태가 된다. 이때, 실외 열교환기(23)에 있어서 응축된 고압의 액 냉매 일부는 과냉각용 냉매 유로(61)에 분기되고, 실외 제2 팽창 밸브(62)에 의해 감압된 후에, 압축기(21)의 흡입측으로 되돌려진다. 여기서, 실외 제2 팽창 밸브(62)를 통과하는 냉매는 압축기(21)의 흡입 근방까지 감압됨으로써, 그 일부가 증발한다. 그리고, 과냉각용 냉매 유로(61)의 실외 제2 팽창 밸브(62)의 출구로부터 압축기(21)의 흡입측을 향해 흐르는 냉매는 액 가스 열교환기(27)를 통과하여, 주 냉매 회로측의 실외 열교환기(23)로부터 공조 실내기(4)에 보내지는 고압의 액 냉매와 열교환을 행한다.

그리고, 과냉각 상태가 된 고압의 액 냉매는, 액측 폐쇄 밸브(28a) 및 제1 냉매 연락관(6)을 경유하여, 공조 실내기(4)에 보내진다.

이 공조 실내기(4)에 보내진 고압의 액 냉매는, 실내 팽창 밸브(41)에 의해 압축기(21)의 흡입 압력 근방까지 감압되어 저압의 기액 2상 상태의 냉매가 되어 실내 열교환기(42)에 보내지고, 실내 열교환기(42)에 있어서 실내 공기와 열교환을 행하여 증발해서 저압의 가스 냉매가 된다.

이 저압의 가스 냉매는, 제2 냉매 연락관(7)을 경유하여 공조 실외기(2)에 보내지고, 가스측 폐쇄 밸브(28b) 및 전환 기구(22)를 경유하여, 다시, 압축기(21)에 흡입된다. 이와 같이, 공기 조화 장치(1)는 실외 열교환기(23)를 압축기(21)에 있어서 압축되는 냉매의 응축기로서, 또한, 실내 열교환기(42)를 실외 열교환기(23)에 있어서 응축된 후에 제1 냉매 연락관(6) 및 실내 팽창 밸브(41)를 통해서 보내지는 냉매의 증발기로서 기능시키는 냉방 운전을 행한다.

(3-1-2) 이상 시의 냉방 운전

통상 시의 냉방 운전으로부터 이상 시의 냉방 운전으로 전환되는 것은, 실내 제어 장치(47)에 있어서, 실내 열교환기(42)의 전방이 과냉각 상태로 되어 있다고 판단되었을 때이다. 실내 제어 장치(47)는 실내기 액관 압력 포화 온도 Tein이 실내 액관 온도 센서(44)에 의해 검출되는 냉매 온도 Th2보다도 높게 되어 있을 때(Tein>Th2)에, 실내 열교환기(42)의 전방이 과냉각 상태로 되어 있다고 판단한다.

실내기 액관 압력 포화 온도 Tein이 실내 액관 온도 센서(44)에 의해 검출되는 냉매 온도 Th2보다도 높게 되어 있는 상태란, 도 3에 도시되어 있는 바와 같은 냉동 사이클로 운전되고 있는 상태이다. 즉, 도 3에 있어서, 포화 액선 L1이 증발 압력 P2와 교차하는 점 A의 엔탈피 hA보다도 실내 팽창 밸브(41)에 의해 팽창된 후의 점 B의 냉매의 엔탈피 hB가 낮게 되어 있는 상태이다. 이와 같은 상태에서는, 실내 열교환기(42)에 유입되는 냉매에 과냉각도가 붙어 있으므로 실내 열교환기(42) 전후의 온도차를 기초로 과열도 제어를 행하면, 실제의 과열도를 오검지해 버린다. 그 결과, 실내 열교환기(42)의 출구에서 냉매가 2상 상태임에도 불구하고 과열 상태라고 오인하고, 실내 팽창 밸브(41)의 개방도를 다소 조절해도 2상 상태의 냉매 온도는 변화되지 않고, 제어 불능이 되는 경우가 있다.

따라서, 실내 제어 장치(47)는 Tein>Th2라고 판단하면, 냉매의 과열도의 목표값을 제1 과열도 목표값(Tsh1)으로부터 제2 과열도 목표값(Tsh2)으로 전환하여 실내 팽창 밸브(41)의 개방도 조절을 행한다. 여기서, 제2 과열도 목표값(Tsh2)은, 제1 과열도 목표값(Tsh1)보다도 크다(Tsh2>Tsh1).

발생할 수 있는 실내 열교환기(42) 입구에서의 과냉각도를 평가하고, 제1 과열도 목표값(Tsh1)보다도 높은 온도로 설정되어 있는 제2 과열도 목표값(Tsh2)으로 변경함으로써, 과열도 제어를 행할 때의 실내 열교환기(42)의 출구 냉매를 확실하게 과열 냉매로 하고, 제어성의 악화를 방지할 수 있게 된다.

그러나, 과열도의 목표값을 제2 과열도 목표값(Tsh2)으로 변경해서 운전하는 것은, 효율의 저하로 이어진다. 그로 인해, 제1 과열도 목표값(Tsh1)으로 되돌릴 수 있는 상태가 되면, 실내 제어 장치(47)는 과열도의 목표값을 제1 과열도 목표값(Tsh1)으로 되돌린다. 구체적으로는, 예를 들어 실내 제어 장치(47)는 실내기 액관 압력 포화 온도 Tein이 실내 액관 온도 센서(44)에 의해 검출되는 냉매 온도 Th2보다도 미리 설정되어 있는 온도 β[몇 번 정도(예를 들어 3℃)]만큼 낮게 되어 있는 것이 검출된 시점에서, 과열도의 목표값을 제2 과열도 목표값(Tsh2)으로부터 제1 과열도 목표값(Tsh1)으로 변경한다. 즉, Tein<Th2-β의 조건이 만족된 시점에서 과열도의 목표값이 전환된다. 이 온도 β는 헌팅 방지를 위한 마진이다.

(3-2) 난방 운전

난방 운전 시는, 전환 기구(22)가 도 1의 파선으로 나타내어지는 상태, 즉, 압축기(21)의 토출측이 가스측 폐쇄 밸브(28b) 및 제2 냉매 연락관(7)을 통하여 실내 열교환기(42)의 가스측에 접속되고, 또한, 압축기(21)의 흡입측이 실외 열교환기(23)의 가스측에 접속된 상태로 되어 있다. 실외 제1 팽창 밸브(25)는 실외 열교환기(23)에 유입되는 냉매를 실외 열교환기(23)에 있어서 증발시키는 것이 가능한 압력(즉, 증발 압력)까지 감압하기 위해 개방도 조절되도록 되어 있다. 또한, 액측 폐쇄 밸브(28a) 및 가스측 폐쇄 밸브(28b)는 개방 상태로 되어 있다. 실내 팽창 밸브(41)는 실내 열교환기(42)의 출구에 있어서의 냉매의 과냉각도가 과냉각도 목표값으로 일정하게 되도록 개방도 조절되도록 되어 있다. 실내 열교환기(42)의 출구에 있어서의 냉매의 과냉각도는 토출 압력 센서(31)에 의해 검출되는 압축기(21)의 토출 압력이 응축 온도에 대응하는 포화 온도로 환산되고, 이 냉매의 포화 온도로부터 실내 액관 온도 센서(44)에 의해 검출되는 냉매 온도가 차감됨으로써 검출된다.

이 냉동 장치(10)의 상태에서, 압축기(21), 실외 팬(26) 및 실내 팬(43)을 운전하면, 저압의 가스 냉매는 압축기(21)가 흡입되어 압축되어 고압의 가스 냉매가 되고, 전환 기구(22), 가스측 폐쇄 밸브(28b) 및 제2 냉매 연락관(7)을 경유하여, 공조 실내기(4)에 보내진다.

그리고, 공조 실내기(4)에 보내진 고압의 가스 냉매는 실내 열교환기(42)에 있어서, 실내 공기와 열교환을 행하여 응축되어 고압의 액 냉매가 된 후, 실내 팽창 밸브(41)를 통과할 때에 실내 팽창 밸브(41)의 밸브 개방도에 따라서 감압된다.

이 실내 팽창 밸브(41)를 통과한 냉매는, 제1 냉매 연락관(6)을 경유하여 공조 실외기(2)에 보내지고, 액측 폐쇄 밸브(28a), 액 가스 열교환기(27) 및 실외 제1 팽창 밸브(25)를 경유하여 더 감압된 후에, 실외 열교환기(23)에 유입된다. 그리고, 실외 열교환기(23)에 유입된 저압의 기액 2상 상태의 냉매는 실외 팬(26)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 증발해서 저압의 가스 냉매가 되고, 전환 기구(22)를 경유하여, 다시, 압축기(21)에 흡입된다.

이상과 같은 운전 제어는, 냉방 운전 및 난방 운전을 포함하는 통상 운전을 행하는 공조 제어 장치(8)[실내 제어 장치(47)와 실외 제어 장치(30)와 이들 사이를 접속하는 전송선(8a)]에 의해 행해진다.

(4) 냉동 장치의 특징

(4-1) 본 실시 형태에 따른 냉동 장치(10)에서는, 냉방 운전 시에, 압축기(21)와 실외 열교환기(23)(방열기)와 실내 열교환기(42)(증발기)가 순서대로 접속되어 냉매가 순환하는 실내측 주 냉매 회로(10a) 및 실외측 주 냉매 회로(10c)(냉동 회로)가 형성되어 있다. 실내 열교환기(42)의 유입측에 설치되어 있는 실내 팽창 밸브(41)(팽창 기구)는 실내 열교환기(42)의 유출측의 과열도 목표값에 기초하여 실내 열교환기(42)에 유입되는 냉매의 팽창을 제어한다. 실내 액관 온도 센서(44) 및 흡입 압력 센서(33)(검출기)에 의해, 실내 열교환기(42)의 유입측의 냉매의 과냉각 상태가 검출된다. 실내 제어 장치(47)(제어부)는 실내 액관 온도 센서(44) 및 흡입 압력 센서(33)의 검출 결과에 기초하여 실내 열교환기(42)의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있다고 판단한 경우에, 과열도 목표값을 제1 과열도 목표값(Tsh1)으로부터 제2 과열도 목표값(Tsh2)으로 높이는 설정 변경을 행한다.

실내 열교환기(42)의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있다고 판단한 경우에, 과열도 목표값을 높이는 설정 변경을 행하므로, 실내 열교환기(42)의 과열도 제어를 할 수 없게 되는 상황을 회피하여 실내 열교환기(42)의 과열도의 제어를 적절하게 행하게 할 수 있다. 그로 인해, 실내 열교환기(42)의 전방에서 냉매가 과냉각 상태가 되기 쉬운 냉동 장치(10)의 과열도 제어를 적절하게 행하게 할 수 있다. 특히, 냉매량이 많기 때문에, 증발기로서 기능하고 있는 실내 열교환기(42)(이용측 열교환기)의 전방에서 냉매가 과냉각 상태가 되기 쉬운 경우에 충분한 대응이 가능해진다.

(4-2) 흡입 압력 센서(33)는 실내 열교환기(42)(이용측 열교환기)의 유입측의 압력 포화 온도를 검출하기 위한 제1 검출기이며, 실내 액관 온도 센서(44)는 실내 열교환기(42)의 유입측의 냉매의 온도를 검출하기 위한 제2 검출기이다. 실내 제어 장치(47)(제어부)는 실내기 액관 압력 포화 온도 Tein이 실내 액관 온도 센서(44)에 의해 검출되는 냉매 온도 Th2보다도 큰지 여부(제1 검출기와 제2 검출기의 검출 결과의 비교)에 기초하여, 실내 열교환기(42)의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있는지 여부를 판단한다. 그로 인해, 실내 열교환기(42)의 유입측의 냉매에 과냉각이 되어 있어도, 정확하게 과냉각 상태의 판단을 행할 수 있다.

이와 같이 실내 열교환기(42)(이용측 열교환기)의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있는지 여부의 판단을 행하기 위한 제2 검출기에, 종래부터 있었던 실내 액관 온도 센서(44)를 사용할 수 있으므로, 비용의 상승을 억제할 수 있다. 마찬가지로, 실내 열교환기(42)의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있는지 여부의 판단을 행하기 위한 제1 검출기에, 종래부터 있었던 흡입 압력 센서(33)를 사용할 수 있으므로, 비용의 상승을 억제할 수 있다.

(5) 변형예

(5-1) 변형예 A

상기 실시 형태의 냉동 장치(10)에서는 냉방 운전 시에서, 실내 열교환기(42)(증발기)가 과냉각 상태에 있다고 판단되었을 때에, 실내 제어 장치(47)가 과열도 목표값을 높이는 경우에 대해 설명했지만, 실내 제어 장치(47)에서 과냉각 상태로 되어 있다고 판단되었을 때에, 실외 제어 장치(30)가 저압 목표값을 낮추도록 설정을 변경해도 좋다. 냉동 장치(10)의 경우, 저압 목표값은 실내기 액관 압력 포화 온도 Tein이다. 이와 같은 경우에는, 공조 제어 장치(8)가 제어부가 된다. 공조 제어 장치(8)는, 상술한 바와 같이 실내 액관 온도 센서(44)와 흡입 압력 센서(33)의 검출 결과로부터, 저압 목표값을 제1 저압 목표값(PL1)으로부터 그것보다도 낮은 제2 저압 목표값(PL2)으로 변경한다. 즉, PL1>PL2이다.

저압 목표값이, 제1 저압 목표값(PL1)보다도 낮은 제2 저압 목표값(PL2)으로 변경되면, 과열도 목표값이 변함없으므로, 실내 팽창 밸브(41)에 있어서의 압력 저하가 커져, 증발 압력이 저하된다. 그에 의해, 실내 팽창 밸브(41)를 통과한 시점 B1에서의 냉매의 상태가, 도 3에 도시하는 바와 같이 증발 압력이 예를 들어 P3에 저하되어 실내 팽창 밸브(41)의 하류측[실내 열교환기(42)의 유입측]이 기액 2상 상태로 변화되어, 과열도에 의한 제어를 실시할 수 있게 된다.

이 제2 저압 목표값(L2)으로 설정된 경우, 실내 제어 장치(47)는, 예를 들어 저압 목표 상한값을, 실내기 액관 압력 포화 온도 Tein 목표값이 실내기 액관 온도 Th2와 동등한 것으로서 운전한다. 그리고, 이와 같은 조건에서 운전하여, 부하율 등의 관계에서 저압(Tein)이 저하되는 경우에는, 자동으로 상술한 판정 조건으로부터 벗어나 통상의 제어로 이행한다. 즉, 실내 제어 장치(47)는 실내기 액관 압력 포화 온도 Tein이 실내 액관 온도 센서(44)에 의해 검출되는 온도 Th2 이하인 것(Tein≤Th2)을 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여 저압 목표값을 제2 저압 목표값(PL2)으로부터 제1 저압 목표값(PL1)으로 변경한다.

(5-2) 변형예 B

상기 실시 형태의 냉동 장치(10)에서는 냉방 시에서, 실내기 액관 압력 포화 온도 Tein이 실내 액관 온도 센서(44)에 의해 검출되는 냉매 온도 Th2보다도 높게 되어 있을 때(Tein>Th2), 실내 열교환기(42)의 유입측이 과냉각으로 되어 있다고 판단했지만, 실외기 액관 입구 온도 T1을 사용해서 판단할 수도 있다. 실외기 액관 입구 온도 T1은, 예를 들어 액관 온도 센서(35)(제3 검출기)에 의해 검출되는 온도이다. 실내 제어 장치(47)는 열 손실분을 고려하여, Tein>T1-α의 조건을 만족할 때에, 실내 열교환기(42)의 유입측이 과냉각으로 되어 있다고 판단한다. 그리고, 실내 제어 장치(47)는, 이 조건을 만족했을 때에 과열도 목표값을 제1 과열도 목표값(Tsh1)으로부터 제2 과열도 목표값(Tsh2)으로 변경할지 또는 저압 목표값을 제1 저압 목표값(PL1)으로부터 제2 저압 목표값(PL2)으로 변경한다. 단, α는 열 손실에 관한 값이며 실험 등으로부터 유도되는 값이며, 예를 들어 3℃ 정도이다.

실내 열교환기(42)의 유입측이 과냉각으로 되어 있다고 판단되었을 때에 실내 제어 장치(47)가 행하는 과열도 목표값의 전환이나 저압 목표값의 전환은, 상기 실시 형태나 변형예 B와 마찬가지이다.

또한, 실내 열교환기(42)의 유입측이 과냉각의 상태로부터 과냉각이 아닌 상태로 변화되어 과열도 목표값이나 저압 목표값을 원래대로 복귀시켜도 되는지 여부의 판단도, 실외기 액관 입구 온도 T1을 사용해서 행해진다. 즉, Tein≤T1-α-β라고 하는 조건을 만족하는 것이 검출된 시점에서, 열 온도 목표값을 제2 과열도 목표값(Tsh2)으로부터 제1 과열도 목표값(Tsh1)으로 변경할지 또는 저압 목표값을 제2 저압 목표값(PL2)으로부터 제1 저압 목표값(PL1)으로 변경한다.

이와 같이 실내 열교환기(42)(이용측 열교환기)의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있는지 여부의 판단을 행하기 위한 제3 검출기에, 종래부터 있었던 액관 온도 센서(35)(열원측 액관 온도 센서)를 사용할 수 있으므로, 비용의 상승을 억제할 수 있다. 마찬가지로, 실내 열교환기(42)의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있는지 여부의 판단을 행하기 위한 제1 검출기에, 종래부터 있었던 흡입 압력 센서(33)를 사용할 수 있으므로, 비용의 상승을 억제할 수 있다.

(5-3) 변형예 C

상기의 실시 형태 및 상기의 변형예 A에서는, 냉방 운전 시에, 실내 열교환기(42)가 증발기로서 기능하는 경우에 대해 설명했지만, 난방 운전 시에 실외 열교환기(23)의 유입측의 냉매가 과냉각 상태가 되기 쉬운 경우에도 본원 발명을 적용할 수 있다.

실외 열교환기(23)의 유입측에서 과냉각 상태가 발생하고 있는지 여부는, 상술한 저압 Tein과 실외기 액관 입구 온도 T1을 사용하여, Tein>T1-α의 조건을 만족하도록 되어 있는지 여부를 검출함으로써 실외 제어 장치(30)에 있어서 판단할 수 있다.

난방 운전 시에는, 고압 목표값이 설정되어 있으므로, 실외 열교환기(23)의 유입측에서 과냉각 상태가 발생하고 있다고 판단되었을 때에는, 고압 목표값을 제1 고압 목표값(HP1)으로부터 제2 고압 목표값(HP2)으로 변경한다. 이 경우, 제1 고압 목표값(HP1)보다도 제2 고압 목표값(HP2)이 높게 설정되어 있다(HP2>HP1).

그리고, 상기 실시 형태나 변형예 A, B와 마찬가지로, Tein≤T1-α-β의 조건을 만족하도록 되어 있는 것을 검출하면, 고압 목표값을 통상의 상태로 되돌린다. 즉, 실외 열교환기(23)의 유입측에서 과냉각 상태가 해소되었다고 판단되었을 때에는, 고압 목표값을 제2 고압 목표값(HP2)으로부터 제1 고압 목표값(HP1)으로 변경한다.

(5-4) 변형예 D

상기 실시 형태에서는, 공조 실내기(4)의 구성으로서, 동일한 공조 실내기(4a, 4b)가 2대 접속되어 있는 경우에 대해 설명했지만, 1대 또는 3대 이상의 공조 실내기가 접속되어도 좋다. 또한, 복수대의 공조 실내기가 접속되는 경우에는, 다른 구성의 공조 실내기가 접속되어도 좋다.

(5-5) 변형예 E

상기 실시 형태에서는, 과열도 목표값을 제1 과열도 목표값(Tsh1)보다도 높은 온도로 설정되어 있는 제2 과열도 목표값(Tsh2)으로 변경하는 경우에 대해 설명했다. 그러나, 제2 과열도 목표값으로서, 복수의 다른 과열도 목표값을 설정할 수도 있다. 예를 들어, 제2 과열도 목표값(Tsh2)보다도 높은 제3 과열도 목표값(Tsh3)을 설치하고, 과냉각도(Tsc)가 0<Tsc≤Tsc1의 조건을 만족할 때는 제2 과열도 목표값(Tsh2)을 사용하고, 과냉각도(Tsc)가 Tsc1<Tsc의 조건을 만족할 때는 제3 과열도 목표값(Tsh3)을 사용하도록 구성할 수도 있다. 또한, 미리 제2 과열도 목표값(Tsh2)과 과냉각도(Tsc)의 관계식을 준비해 두고, 실내 열교환기(42) 입구에서의 과냉각도를 평가하고, 과냉각도의 정도에 따라서 제2 과열도 목표값(Tsh2)을 제1 과열도 목표값(Tsh1)보다도 높은 온도로 하도록 변경할 수도 있다. 또한, 제2 과열도 목표값(Tsh2)과 과냉각도(Tsc)의 관계식은, 예를 들어 미리 행하는 실험이나 시운전 등 통해서 적절히 결정하면 된다.

10 : 냉동 장치
21 : 압축기
23 : 실외 열교환기
30 : 실외 제어 장치
32 : 토출 온도 센서
33 : 흡입 압력 센서
41 : 실내 팽창 밸브
42 : 실내 열교환기
44 : 실내 액관 온도 센서
47 : 실내 제어 장치

Claims

압축기(21)와 방열기(23, 42)와 증발기(42, 23)가 순서대로 접속되어 냉매가 순환하는 냉매 회로가 형성되어 있는 냉동 장치(10)로서,
상기 증발기의 유입측에 설치되고, 상기 냉매 회로의 고압 목표값, 상기 냉매 회로의 저압 목표값 및 상기 증발기의 유출측의 과열도 목표값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 증발기에 유입되는 냉매의 팽창을 제어하기 위한 팽창 기구(41)와,
상기 증발기의 유입측의 냉매의 과냉각 상태를 검출하기 위한 검출기(29, 44, 35, 31)와,
상기 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 증발기의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있다고 판단한 경우에, 상기 고압 목표값을 높이는 설정 변경, 상기 저압 목표값을 낮추는 설정 변경 및 상기 과열도 목표값을 높이는 설정 변경 중 적어도 하나의 소정의 설정 변경을 행할 수 있는 제어부(47, 30, 8)
를 구비하는, 냉동 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 소정의 설정 변경을 행한 후에, 과냉각 상태가 해소되었을 때에는, 상기 소정의 설정 변경을 원래대로 복귀시키는 냉동 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 소정의 설정 변경을 행하는 경우의 과냉각 상태로 되었다고 판단할 때의 값과 상기 소정의 설정 변경을 원래대로 복귀시키는 경우의 과냉각 상태를 벗어났다고 판단할 때의 값 사이에, 헌팅 방지를 위한 마진을 마련하고 있는 냉동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증발기는, 이용측 열교환기(42)이며,
상기 제어부(47)는, 상기 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 이용측 열교환기의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있다고 판단한 경우에, 상기 저압 목표값을 낮추는 설정 변경 및 상기 과열도 목표값을 높이는 설정 변경 중 적어도 한쪽을 행할 수 있는 냉동 장치.
제4항에 있어서,
상기 검출기는, 상기 이용측 열교환기의 유입측의 압력 포화 온도를 검출하기 위한 제1 검출기(33)와 상기 이용측 열교환기의 유입측의 냉매의 온도를 검출하기 위한 제2 검출기(44), 또는 상기 제1 검출기(33)와 상기 팽창 기구의 유입측의 냉매의 온도를 검출하기 위한 제3 검출기(35)를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 제1 검출기와 상기 제2 검출기의 검출 결과의 비교 또는 상기 제1 검출기와 상기 제3 검출기의 검출 결과의 비교에 기초하여, 상기 이용측 열교환기의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있는지 여부를 판단할 수 있는 냉동 장치.
제5항에 있어서,
상기 제3 검출기는, 상기 방열기의 유출측에 설치되어 있는 액관 온도 센서(35)이며,
상기 제어부는, 상기 액관 온도 센서의 설치 위치로부터 상기 팽창 기구까지의 열 손실에 상당하는 보정값을 상기 액관 온도 센서의 검출 온도로부터 차감해서 얻어지는 온도를 상기 팽창 기구의 유입측의 냉매의 온도로서 사용해서 상기 이용측 열교환기의 유입측의 냉매가 과냉각 상태에 있는지 여부를 판단할 수 있는 냉동 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 검출기는, 상기 압축기의 흡입측의 압력을 검지하는 흡입 압력 센서(33)이며,
상기 제어부는, 상기 흡입 압력 센서에 의해 검출되는 압력으로부터 상기 압력 포화 온도를 산출할 수 있는 냉동 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 검출기는, 상기 압축기의 흡입측의 압력을 검지하는 흡입 압력 센서(33)이며,
상기 제어부는, 상기 흡입 압력 센서에 의해 검출되는 압력으로부터 상기 압력 포화 온도를 산출할 수 있는 냉동 장치.