KR20070067121A - Refrigerating apparatus - Google Patents

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KR20070067121A
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가츠미 사키타니
미치오 모리와키
유메 이노쿠치
데츠야 오카모토
요시나리 사사키
에이지 구마쿠라
마사카즈 오카모토
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

A refrigerating apparatus, comprising a refrigerant circuit (20) performing a steam compression type refrigerating cycle. A refrigerant in a wet state capable of forming an optimum coefficient of performance according to operating conditions is sucked by a compressor (31). When the operating conditions are changed, the refrigerant sucked by the compressor (31) is controlled in a wet state capable of forming the optimum coefficient of performance according to new operating conditions by adjusting the opening of an expansion valve (23).

Description

냉동장치{REFRIGERATING APPARATUS}Freezers {REFRIGERATING APPARATUS}

본 발명은 냉동장치에 관한 것이며, 특히 최적의 COP(성적계수)에서 운전이 가능한 냉동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a refrigerating device, and more particularly to a refrigerating device capable of operating at an optimal COP (grade coefficient).

종래, 예를 들어 일본특허공개공보 제2003-106609호에 개시된 바와 같이, 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 냉매회로를 구비한 냉동장치가 알려져 있다. 이 냉동장치에는, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기가 접속되어 이루어진 냉매회로가 형성된다. 그리고 상기 팽창밸브는, 소정의 과열도가 가해진 가스냉매를 압축기로 흡입시키도록 개방도가 조정된다. 이로써, 압축기가 습식 압축(wet compression)되어 손상되는 것을 방지한다.Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-106609, a refrigerating device having a refrigerant circuit in which a refrigerant circulates to execute a vapor compression refrigeration cycle is known. The refrigeration unit is provided with a refrigerant circuit in which a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator are connected. The expansion valve is adjusted to open the gas refrigerant to which the predetermined degree of superheat has been applied by the compressor. This prevents the compressor from wet compression and damage.

[발명의 개시][Initiation of invention]

[발명이 해결하고자 하는 과제][Problem to Solve Invention]

그러나, 종래의 냉동장치에서는 과열상태의 고온 가스냉매가 압축기로 흡입되므로, 토출온도가 고온이 되어 압축기의 효율이 저하되며, 냉동장치의 성적계수(COP)를 고려하면 최적이라고는 말할 수 없었다.However, in the conventional refrigerating device, since the hot gas refrigerant in the superheated state is sucked into the compressor, the discharge temperature becomes high and the efficiency of the compressor is lowered. Therefore, it cannot be said that it is optimal considering the COP of the refrigerating device.

한편, 압축기는 본래, 손상되지 않은 한, 습윤상태의 냉매를 흡입시켜도 문제가 없는 것이지만, 종래는 안전을 기해 건조과잉상태로 한 냉매를 흡입시키도록 하였다.On the other hand, the compressor is inherently no problem even if the wet refrigerant is sucked as long as it is not damaged, but conventionally, the compressor is allowed to suck the coolant in a dry excess state for safety reasons.

그래서 본 발명자들은, 압축기로 흡입시키는 냉매의 건조도(습윤상태)와 성적계수의 관계에 대해 조사한바, 성적계수가 최고로 되는 냉매의 건조도(습윤상태)를 찾아내었다. 따라서, 본 발명의 목적으로 하는 바는, 최고 또는 최고에 가까운 성적계수가 되는 적정한 습윤상태의 냉매를 압축기로 흡입시켜, 에너지 절약운전을 도모하는 데 있다.Therefore, the inventors have investigated the relationship between the dryness (wet state) and the grade coefficient of the refrigerant sucked into the compressor, and have found the dryness (wet state) of the refrigerant having the best coefficient. Therefore, it is an object of the present invention to achieve an energy saving operation by inhaling a refrigerant in an appropriate wet state, which is the highest or closest grade coefficient, to the compressor.

[과제를 해결하기 위한 수단][Means for solving the problem]

본 발명이 강구한 해결수단은 이하에 나타낸 바와 같다.The solution devised by the present invention is as described below.

제 1 해결수단은, 압축기(31)를 가지며 냉동주기를 행하는 냉매회로(20)를 구비한 냉동장치를 전제로 한다. 그리고 본 해결수단은, 냉매를 그때의 운전상태에서 최적의 성적계수(COP)가 되는 습윤상태에서 상기 압축기(31)로 흡입시킨다.The first solution is based on the refrigeration apparatus provided with the refrigerant | coolant circuit 20 which has the compressor 31 and performs a refrigerating cycle. The present solution then sucks the refrigerant into the compressor (31) in the wet state, which becomes the optimum coefficient of performance (COP) in the operating state at that time.

상기 해결수단에서는, 냉매회로(20)에서 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기가 이루어진다. 그리고, 예를 들어 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 냉동주기의 고압압력 및 저압압력, 또 압축기(31)의 압축효율 등이 운전조건으로서 설정된 운전상태별로, 최적의 성적계수(COP)가 되는 냉매의 건조도(습윤상태)가 설정된다. 상기 압축기(31)로는 설정된 건조도의 냉매가 흡입되므로, 확실하게 최고의 성적계수에서 운전이 이루어진다.In the above solution, the refrigerant is circulated in the refrigerant circuit 20 to form a vapor compression refrigeration cycle. For example, as shown in Figs. 3 and 4, the optimum coefficient of performance (COP) is obtained for each operating state in which the high and low pressures of the refrigerating cycle and the compression efficiency of the compressor 31 are set as the operating conditions. The dryness (wet state) of the refrigerant to be set is set. Since the refrigerant of the set dryness is sucked into the compressor 31, the operation is surely performed at the highest grade coefficient.

또, 제 2 해결수단은, 압축기(31)를 가지며 냉동주기를 행하는 냉매회로(20)를 구비한 냉동장치를 전제로 한다. 그리고 본 해결수단은, 냉방운전 시는 냉매를 과열상태에서 상기 압축기(31)로 흡입시키며, 난방운전 시는 냉매를 습윤상태에서 상기 압축기(31)로 흡입시킨다.Moreover, the 2nd solution means assumes the refrigeration apparatus provided with the refrigerant | coolant circuit 20 which has the compressor 31 and performs a refrigerating cycle. The present solution means sucks the refrigerant into the compressor 31 in a superheated state during the cooling operation and sucks the refrigerant into the compressor 31 in the wet state during the heating operation.

상기 해결수단에서는, 냉매회로(20)에서 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기가 이루어진다. 그리고 적어도 통상 난방운전 시에, 습윤상태, 즉 건조도가 1.00 미만의 냉매가 항상 압축기(31)로 흡입되므로, 도 3 및 도 4에 나타낸 모의실험 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 건조도가 1.00 이상인 과열상태의 냉매를 흡입시키는 경우에 비해, 확실하게 성적계수(COP)가 향상된다. 그 결과, 장치의 에너지 절약을 도모할 수 있다. 또, 운전 조건별로 성적계수가 최고로 되는 최적 건조도의 냉매를 압축기(31)로 흡입시키면, 에너지 절약을 한층 도모할 수 있다.In the above solution, the refrigerant is circulated in the refrigerant circuit 20 to form a vapor compression refrigeration cycle. At least during the normal heating operation, the wet state, that is, the refrigerant whose dryness is less than 1.00 is always sucked into the compressor 31, and as can be seen from the simulation results shown in FIGS. 3 and 4, the dryness is 1.00. Compared to the case where the refrigerant in the above superheated state is sucked in, the coefficient of performance (COP) is surely improved. As a result, energy saving of the apparatus can be achieved. In addition, when the refrigerant having the optimum dryness, which has the best coefficient of performance, is sucked by the compressor 31 for each operating condition, energy saving can be further achieved.

또한, 제 3 해결수단은, 압축기(31)를 가지며 냉동주기를 행하는 냉매회로(20)를 구비한 냉동장치를 전제로 한다. 그리고 본 해결수단은, 그때의 운전상태에서 성적계수(COP)가 최적이 되는 상기 압축기(31)의 목표토출온도를 설정하여, 상기 압축기(31)의 토출온도가 목표토출온도가 되는 습윤상태에서 냉매를 상기 압축기(31)로 흡입시킨다.Further, the third solution means is based on the refrigeration apparatus provided with the refrigerant | coolant circuit 20 which has the compressor 31 and performs a refrigerating cycle. The present solution means sets the target discharge temperature of the compressor 31 in which the coefficient of performance COP is optimal in the operation state at that time, and in the wet state in which the discharge temperature of the compressor 31 becomes the target discharge temperature. A refrigerant is sucked into the compressor (31).

상기 해결수단에서는, 냉매회로(20)에서 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기가 이루어진다. 그리고 냉동주기의 고압압력 및 저압압력, 또 압축기(31)의 압축효율 등의 운전조건에 대응하여 성적계수가 최적이 되는 압축기(31)의 목표토출온도가 설정된다. 즉, 냉매의 건조도가 낮으면, 압축기(31)의 토출온도가 낮아지며, 이와 반대로 냉매의 건조도가 높아지면, 압축기(31)의 토출온도가 높아지므로, 각 운전조건 하에서 냉매의 건조도에 대응하는 압축기(31)의 토출온도가 정해진다. 이로부터, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 운전조건에서 성적계수가 최적이 되는 냉매의 건조도(습윤상태)가 정해지며, 그 냉매의 건조도에 대응하는 압축기(31)의 목표토출온도가 설정되게 된다. 따라서, 상기 압축기(31)의 토출온도가 목표토출온도가 되는 습윤상태에서 냉매를 압축기(31)로 흡입시키면, 확실하게 최적의 성적계수에서 운전이 이루어진다.In the above solution, the refrigerant is circulated in the refrigerant circuit 20 to form a vapor compression refrigeration cycle. The target discharge temperature of the compressor 31, in which the performance coefficient is optimal, is set in correspondence with the operating conditions such as the high pressure pressure and the low pressure pressure of the refrigerating cycle and the compression efficiency of the compressor 31. In other words, if the dryness of the refrigerant is low, the discharge temperature of the compressor 31 is lowered. On the contrary, if the dryness of the refrigerant is high, the discharge temperature of the compressor 31 is high, so that the drying temperature of the refrigerant under each operating condition is reduced. The discharge temperature of the corresponding compressor 31 is determined. From this, as shown in Figs. 3 and 4, the dryness (wet state) of the refrigerant having the optimum coefficient of performance under each operating condition is determined, and the target discharge of the compressor 31 corresponding to the dryness of the refrigerant is determined. The temperature will be set. Therefore, when the refrigerant is sucked into the compressor 31 in the wet state in which the discharge temperature of the compressor 31 becomes the target discharge temperature, the operation is surely performed at the optimum coefficient of performance.

또, 상기 제 1∼제 3 해결수단에서는, 습윤상태의 냉매가 압축기(31)로 흡입되므로, 과열상태의 냉매가 흡입되는 경우에 비해, 압축기(31)의 토출온도가 저하된다. 따라서, 상기 압축기(31)의 모터가 이상가열되는 것을 방지할 수 있으며, 또, 냉동기유의 고온에 의한 열화가 억제된다. 그 결과, 압축기(31)의 신뢰성이 향상된다.Further, in the first to third solutions, the wet refrigerant is sucked into the compressor 31, so that the discharge temperature of the compressor 31 is lowered as compared with the case where the coolant in the superheated state is sucked in. Therefore, abnormal heating of the motor of the said compressor 31 can be prevented, and deterioration by the high temperature of refrigeration oil is suppressed. As a result, the reliability of the compressor 31 is improved.

또한, 제 4 해결수단은, 상기 제 1∼제 3 해결수단 중 어느 하나에 있어서, 상기 냉매회로(20)에 팽창밸브(23)가 설치된다. 그리고 본 해결수단은 상기 팽창밸브(23)의 개방도를 조절함으로써 압축기(31) 흡입냉매의 습윤상태를 조절한다.In the fourth solution, the expansion valve 23 is provided in the refrigerant circuit 20 in any one of the first to third solutions. In addition, the present solution adjusts the wet state of the suction refrigerant of the compressor (31) by adjusting the opening degree of the expansion valve (23).

상기 해결수단에서는, 예를 들어 압축기(31) 흡입냉매의 습윤도를 증대시킬 경우, 즉 흡입냉매의 건조도를 낮출 경우, 팽창밸브(23)의 개방도를 크게 하여 증발기로 보내는 냉매유량을 증대시킨다. 이로써, 증발기에서 미처 증발하지 못한 냉매량이 증대하므로, 더욱 습윤된 상태의 냉매가 압축기(31)로 흡입된다. 이와 반대로, 상기 압축기(31) 흡입냉매의 습윤도를 감소시킬 경우, 즉 흡입냉매의 건조도를 높일 경우에는, 팽창밸브(23)의 개방도를 작게 하여 증발기로 보내는 냉매유량을 저감시킨다. 이로써, 증발기에서 미처 증발하지 못한 냉매량이 감소되어, 습윤도가 적은 냉매가 압축기(31)로 흡입된다. 따라서, 각 운전조건에 대응하여 성적계수가 최고로 되는 냉매의 건조도를 설정하고, 그 건조도에 기초하여 팽창밸브(23)의 개방도를 조정하면, 각 운전조건에 있어서 성적계수가 최고로 되는 에너지절약운전이 이루어진다.In the above solution, for example, when the wetness of the suction refrigerant of the compressor 31 is increased, that is, when the dryness of the suction refrigerant is decreased, the opening of the expansion valve 23 is increased to increase the refrigerant flow rate to the evaporator. Let's do it. As a result, the amount of the refrigerant that has not evaporated in the evaporator increases, so that the refrigerant in a more wet state is sucked into the compressor 31. On the contrary, when the wetness of the suction refrigerant of the compressor 31 is reduced, that is, when the dryness of the suction refrigerant is increased, the opening degree of the expansion valve 23 is reduced to reduce the refrigerant flow rate to the evaporator. As a result, the amount of the refrigerant that has not yet evaporated in the evaporator is reduced, and the refrigerant having a low degree of wetness is sucked into the compressor 31. Therefore, if the dryness of the refrigerant having the highest coefficient of performance is set corresponding to each operating condition, and the opening degree of the expansion valve 23 is adjusted based on the dryness, the energy of the highest coefficient of performance under each operating condition is set. Saving operation is made.

또, 제 5 해결수단은, 상기 제 1∼제 3 해결수단 중 어느 하나에 있어서, 상기 냉매회로(20)는, 증발기(22, 24)와 압축기(31) 흡입측과의 사이에 기액 분리기(25)가 설치된다. 그리고 상기 기액 분리기(25)는, 유량조정밸브(27)를 가지며 기액 분리기(25)의 액냉매를 압축기(31)의 흡입측으로 유도하는 액 주입관(26)을 구비한다. 또, 본 발명은 상기 유량조정밸브(27)를 조절함으로써 압축기(31) 흡입냉매의 습윤상태를 조절한다.The fifth solution means is any one of the first to third solution means, wherein the refrigerant circuit 20 is a gas-liquid separator between the evaporators 22 and 24 and the suction side of the compressor 31. 25) is installed. The gas-liquid separator 25 includes a liquid injection pipe 26 having a flow regulating valve 27 and guiding the liquid refrigerant of the gas-liquid separator 25 to the suction side of the compressor 31. In addition, the present invention controls the wet state of the suction refrigerant of the compressor (31) by adjusting the flow rate adjusting valve (27).

상기 해결수단에서는, 예를 들어 압축기(31) 흡입냉매의 습윤도를 증대시킬 경우, 즉 흡입냉매의 건조도를 낮출 경우, 유량조정밸브(27)의 개방도를 크게 하여 압축기(31)로 흡입시키는 액냉매의 유량을 증대시킨다. 이와 반대로, 상기 압축기(31) 흡입냉매의 습윤도를 감소시킬 경우, 즉 흡입냉매의 건조도를 높일 경우에는, 유량조정밸브(27)의 개방도를 작게 하여 압축기(31)로 흡입시키는 액냉매의 유량을 저감시킨다. 따라서, 각 운전조건에 대응하여 성적계수가 최고로 되는 냉매의 건조도를 설정하고, 그 건조도에 기초하여 유량조정밸브(27)의 개방도를 조정하면, 각 운전조건에 있어서 성적계수가 최고로 되는 에너지 절약운전이 이루어진다.In the above solution, for example, when the wetness of the suction refrigerant of the compressor 31 is increased, that is, when the dryness of the suction refrigerant is decreased, the opening of the flow regulating valve 27 is increased so as to be sucked into the compressor 31. Increase the flow rate of the liquid refrigerant to be. On the contrary, when the wetness of the suction refrigerant of the compressor 31 is reduced, that is, when the dryness of the suction refrigerant is increased, the liquid refrigerant to be sucked into the compressor 31 by reducing the opening degree of the flow regulating valve 27 is reduced. Reduce the flow rate of Therefore, when the dryness of the refrigerant having the highest coefficient of performance is set in correspondence with each operating condition, and the opening degree of the flow regulating valve 27 is adjusted based on the degree of dryness, the performance coefficient becomes highest in each operating condition. Energy saving operation is achieved.

또한, 제 6 해결수단은, 상기 제 1∼제 3 해결수단 중 어느 하나에 있어서, 상기 냉매회로(20)는, 압축기(31)에 이 압축기(31)의 모터(32)를 개재하고 기계적으로 접속된 팽창기(33)가 설치된다. 또, 상기 냉매회로(20)는, 팽창기(33)로 향하는 냉매의 일부가 팽창기(33)를 우회하여 흐르는 바이패스관(44)과, 이 바이패스관(44)에 설치되는 유량조정밸브(45)를 구비한다. 그리고 본 해결수단은, 상기 유량조정밸브(45)를 조절함으로써 압축기(31) 흡입냉매의 습윤상태를 조절한다.In the sixth solution means, the refrigerant circuit 20 may be mechanically connected to the compressor 31 via the motor 32 of the compressor 31 in any one of the first to third solution means. Connected inflator 33 is installed. In addition, the refrigerant circuit 20 includes a bypass pipe 44 through which a part of the refrigerant destined for the expander 33 bypasses the expander 33, and a flow rate adjustment valve provided in the bypass pipe 44. 45). In addition, the present solution adjusts the wet state of the compressor (31) suction refrigerant by adjusting the flow rate adjusting valve (45).

상기 해결수단에서는, 예를 들어 압축기(31) 흡입냉매의 습윤도를 증대시킬 경우, 즉 흡입냉매의 건조도를 낮출 경우, 유량조정밸브(45)의 개방도를 크게 하여, 즉 팽창기(33)를 우회하여 흐르는 냉매량을 증대시켜, 증발기로 보내는 냉매유량을 증대시킨다. 이로써, 증발기에서 미처 증발하지 못한 냉매량이 증대하여, 보다 습윤된 상태의 냉매가 압축기(31)로 흡입된다. 이와 반대로, 상기 압축기(31) 흡입냉매의 습윤도를 감소시킬 경우, 즉 흡입냉매의 건조도를 높일 경우에는, 유량조정밸브(45)의 개방도를 작게 하여, 즉 팽창기(33)를 우회하여 흐르는 냉매량을 감소시켜, 증발기로 보내는 냉매유량을 감소시킨다. 이로써, 증발기에서 미처 증발하지 못한 냉매량이 감소하여, 습윤도가 적은 냉매가 압축기(31)로 흡입된다. 따라서, 각 운전조건에 대응하여 성적계수가 최고로 되는 냉매의 건조도를 설정하고, 그 건조도에 기초하여 유량조정밸브(45)의 개방도를 조정하면, 각 운전조건에 있어서 성적계수가 최고로 되는 에너지 절약운전이 이루어진다.In the above solution, for example, when the wetness of the suction refrigerant of the compressor 31 is increased, that is, when the dryness of the suction refrigerant is decreased, the opening degree of the flow regulating valve 45 is increased, that is, the expander 33. The amount of refrigerant flowing by bypassing is increased to increase the amount of refrigerant flowing into the evaporator. As a result, the amount of the refrigerant that failed to evaporate in the evaporator increases, and the refrigerant in a wet state is sucked into the compressor 31. On the contrary, when the wetness of the suction refrigerant of the compressor 31 is reduced, that is, when the dryness of the suction refrigerant is increased, the opening degree of the flow regulating valve 45 is reduced, that is, the inflator 33 is bypassed. By reducing the amount of flowing refrigerant, the amount of refrigerant flowing to the evaporator is reduced. As a result, the amount of the refrigerant that has not yet evaporated in the evaporator is reduced, and the refrigerant having a low degree of wetness is sucked into the compressor 31. Therefore, if the dryness of the refrigerant having the highest coefficient of performance is set in correspondence with each operation condition, and the opening degree of the flow rate control valve 45 is adjusted based on the dryness, the performance coefficient becomes the highest in each operation condition. Energy saving operation is achieved.

또, 상기 해결수단에서는, 팽창기(33)에서 냉매가 팽창함으로써 발생한 에너지가 회전동력으로 변환되어, 모터(32)를 개재하고 압축기(31)의 동력으로서 회수된다. 이러한 종류의 압축기(31) 및 팽창기(33)는 용적형이 이용되는 경우가 통례이므로, 운전조건의 변화에 의해 압축기(31)와 팽창기(33)에서의 냉매유통량 균형이 깨지는 경우가 있다. 이 경우라도, 전술한 바와 같이, 압축기(31)로 흡입되는 냉매의 건조도를 최적화하는 것을 전제로 유량조정밸브(27)의 개방도 조정에 의해, 팽창기(33)로 보내는 냉매유량을 조정함으로써, 압축기(31)와 팽창기(33)의 냉매유량이 균형을 이룬다. 따라서, 한층 효율이 높은 운전이 이루어진다.In the above solution, the energy generated by the expansion of the refrigerant in the expander 33 is converted into rotational power, and is recovered as the power of the compressor 31 via the motor 32. Since the compressor 31 and the expander 33 of this kind are conventionally used in the form of a volume, the balance of the refrigerant flow rate in the compressor 31 and the expander 33 may be broken by the change in the operating conditions. Even in this case, as described above, by adjusting the opening degree of the flow regulating valve 27 on the premise of optimizing the dryness of the refrigerant sucked into the compressor 31, the flow rate of the refrigerant sent to the expander 33 is adjusted. The refrigerant flow rates of the compressor 31 and the expander 33 are balanced. Therefore, operation with higher efficiency is achieved.

또, 제 7 해결수단은, 상기 제 1∼제 3 해결수단 중 어느 하나에 있어서, 상기 냉매회로(20)가, 냉동주기의 고압압력이 냉매의 임계압력보다 높아지도록 구성된다.The seventh solution means is one of the first to third solution means, wherein the refrigerant circuit 20 is configured such that the high pressure of the refrigerating cycle is higher than the critical pressure of the refrigerant.

상기 해결수단에서는, 압축기(31)에 의해 냉매가 그 임계압력보다 높은 압력까지 압축된다. 즉, 상기 압축기(31)의 토출냉매는 초임계 상태로 된다. 이로써, 압축기(31)로 습윤상태의 냉매가 흡입되어도, 적어도 토출부에서는 액냉매가 존재하지 않게 되므로, 이른바 액 압축이 확실하게 회피된다.In this solution, the refrigerant is compressed by the compressor 31 to a pressure higher than the critical pressure. That is, the discharged refrigerant of the compressor 31 is in a supercritical state. Thereby, even if the wet refrigerant | coolant is sucked in by the compressor 31, liquid refrigerant does not exist at least in the discharge part, so-called liquid compression is reliably avoided.

또한, 제 8 해결수단은, 상기 제 7 해결수단에 있어서 상기 냉매가 이산화탄소이다.In the eighth solution means, the refrigerant is carbon dioxide.

상기 해결수단에서는 냉매가 이산화탄소(CO2)이므로, 지구환경 친화적인 장치가 제공된다.In the above solution, since the refrigerant is carbon dioxide (CO 2 ), an earth-friendly device is provided.

[발명의 효과][Effects of the Invention]

따라서, 제 1 해결수단에 의하면, 압축기(31)로 습윤상태의 냉매를 흡입시키도록 하므로, 과열상태의 냉매를 흡입시키는 경우에 비해 성적계수(COP)를 향상시킬 수 있다. 또, 압축기(31)의 흡입냉매를 성적계수가 최고로 되는 습윤상태로 하면, 운전의 에너지 절약을 최대한으로 도모할 수 있다. 또, 압축기(31)로 습윤상태의 냉매를 흡입시키는 점에서, 과열상태의 냉매를 흡입시키는 경우에 비해, 압축기(31)의 토출온도를 저하시킬 수 있음과 더불어, 압축기(31)에서의 냉동기유의 고온에 의한 열화를 억제할 수 있다. 따라서, 기기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Therefore, according to the first solution, the compressor 31 allows the wet refrigerant to be sucked in, so that the COP can be improved as compared with the case of sucking the coolant in the overheated state. In addition, when the suction refrigerant of the compressor 31 is in a wet state where the coefficient of performance is the highest, the energy saving of operation can be maximized. In addition, since the refrigerant 31 in the wet state is sucked by the compressor 31, the discharge temperature of the compressor 31 can be lowered as compared with the case where the refrigerant in the superheated state is sucked, and the refrigerator in the compressor 31 can be reduced. Deterioration due to significant high temperatures can be suppressed. Therefore, the reliability of the device can be improved.

특히 제 2 해결수단에 의하면, 난방운전 시에, 압축기(31)로 습윤상태의 냉매를 흡입시키도록 하므로, 적어도 난방운전을 최적의 성적계수로 행할 수 있다. 또, 제 3 해결수단에 의하면, 각 운전조건에서, 압축기(31)의 토출온도가 최적의 성적계수가 되는 소정온도가 되도록 냉매를 습윤상태에서 압축기(31)로 흡입시키도록 하므로, 확실하게 최적의 성적계수에서 운전을 행할 수 있다. 또한, 압축기(31)의 토출온도에 기초하여 냉매의 습윤상태를 조절하면 되므로, 용이하게 냉동주기의 성적계수를 제어할 수 있다.In particular, according to the second solution, the refrigerant 31 in the wet state is sucked by the compressor 31 during the heating operation, so that at least the heating operation can be performed with the optimum coefficient of performance. According to the third solution, the refrigerant is sucked into the compressor 31 in a wet state so that the discharge temperature of the compressor 31 becomes a predetermined temperature at which the discharge coefficient of the optimum performance coefficient is optimal under each operating condition. You can drive at the grade factor of. In addition, since the wet state of the refrigerant may be adjusted based on the discharge temperature of the compressor 31, the coefficient of performance of the freezing cycle can be easily controlled.

또, 제 4∼제 6 해결수단에 의하면, 팽창밸브(23), 각 유량조정밸브(27, 45)의 개방도 조정에 의해 압축기(31) 흡입냉매의 습윤상태를 조정하도록 하므로, 각종 운전조건에 따라 최적의 성적계수에 대응하는 냉매의 건조도를 설정하면, 폭넓은 운전조건에서 확실하게 성적계수가 최고로 되는 운전을 행할 수 있다.Further, according to the fourth to sixth solutions, the wet state of the intake refrigerant of the compressor 31 is adjusted by adjusting the opening degree of the expansion valve 23 and the respective flow regulating valves 27 and 45. By setting the dryness of the coolant corresponding to the optimum grade coefficient according to the above, it is possible to reliably operate with the highest grade coefficient under a wide range of operating conditions.

특히, 제 6 해결수단에 의하면, 운전조건의 변화에 의해, 팽창기(33)를 유통하는 냉매량과 압축기(31)를 유통하는 냉매량의 균형이 깨진 경우라도, 압축기(31)의 흡입냉매가 최적의 건조도가 됨을 전제로, 유량조정밸브(45)의 개방도 조정에 의해 팽창기(33)로 보내는 냉매유량을 조정할 수 있으므로, 팽창기(33)와 압축기(31)의 유통 냉매량을 균형있게 할 수 있다. 이로써, 효율개선을 한층 도모할 수 있다.In particular, according to the sixth solution, even if the balance between the amount of refrigerant flowing through the expander 33 and the amount of refrigerant flowing through the compressor 31 is broken due to a change in operating conditions, the suction refrigerant of the compressor 31 is optimal. Under the premise of drying, the flow rate of the refrigerant to be sent to the expander 33 can be adjusted by adjusting the opening degree of the flow regulating valve 45, so that the flow rate of the refrigerant between the expander 33 and the compressor 31 can be balanced. . Thereby, efficiency improvement can be aimed at further.

또한, 제 7 해결수단에 의하면, 냉동주기의 고압압력이 냉매의 임계압력보다 높은 초임계주기를 행하도록 냉매회로(20)를 구성하므로, 압축기(31)의 토출냉매가 확실하게 과열상태로 된다. 따라서, 압축기(31)로 습윤상태의 냉매를 흡입시켜도, 압축기(31)의 토출부에서는 이미 냉매가 과열상태이므로, 압축기(31)에서의 액 압축을 확실하게 방지할 수 있다. 그 결과, 신뢰성이 높은 장치를 제공할 수 있다.Further, according to the seventh solution, the refrigerant circuit 20 is constituted so as to perform a supercritical cycle in which the high pressure of the refrigeration cycle is higher than the critical pressure of the refrigerant, so that the discharged refrigerant of the compressor 31 is reliably overheated. . Therefore, even if the wet refrigerant | coolant is sucked in by the compressor 31, since the refrigerant | coolant is already overheated in the discharge part of the compressor 31, liquid compression in the compressor 31 can be reliably prevented. As a result, a highly reliable device can be provided.

또, 제 8 해결수단에 의하면, 냉매에 이산화탄소를 이용하도록 하므로, 지구환경 친화적인 장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the eighth solution, it is possible to use carbon dioxide for the refrigerant, thereby providing an environment-friendly device.

도 1은 제 1 실시형태에 관한 냉동장치를 나타낸 냉매회로도.1 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigerating device according to the first embodiment.

도 2는 난방운전 시 냉매회로에서의 냉매흐름을 나타낸 몰리에르선도.2 is a Moliere diagram showing the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit during the heating operation.

도 3은 난방운전 시의 냉매 건조도와 성적계수의 관계에 대해 나타낸 모의실험의 데이터 표.3 is a simulation data table showing the relationship between the refrigerant dryness and the coefficient of performance during heating operation.

도 4는 난방운전 시의 냉매 건조도와 성적계수의 관계에 대해 나타낸 모의실험의 데이터그래프.4 is a data graph of a simulation showing the relationship between the refrigerant dryness and the coefficient of performance during heating operation.

도 5는 제 2 실시형태에 관한 냉동장치를 나타낸 냉매회로도.5 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigerating device according to a second embodiment.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail based on drawing.

[제 1 실시형태][First embodiment]

본 실시형태의 공조기(10)는, 본 발명에 관한 냉동장치를 구성한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 공조기(10)는, 이른바 분리형의 공조기이며, 실외기(11)와 실내기(12)를 구비한다. 상기 실외기(11)에는, 압축기(31), 사방향선택밸브(21), 실내 열교환기(24), 팽창밸브(23), 및 기액 분리기(25)가 수납된다. 상기 실내기(12)에는, 실내 열교환기(22)가 수납된다. 상기 실외기(11)는 옥외에 설치되며, 실내기(12)는 옥내에 설치된다. 또, 이 실외기(11)와 실내기(12)는, 한 쌍의 연락배관(13, 14)으로 접속된다.The air conditioner 10 of this embodiment comprises the refrigerating apparatus which concerns on this invention. As shown in FIG. 1, the air conditioner 10 is a so-called separate type air conditioner and includes an outdoor unit 11 and an indoor unit 12. In the outdoor unit 11, a compressor 31, a four-way selection valve 21, an indoor heat exchanger 24, an expansion valve 23, and a gas-liquid separator 25 are accommodated. The indoor heat exchanger 22 is accommodated in the indoor unit 12. The outdoor unit 11 is installed outdoors, the indoor unit 12 is installed indoors. In addition, the outdoor unit 11 and the indoor unit 12 are connected to a pair of communication pipes 13 and 14.

상기 공조기(10)에는 냉매회로(20)가 구성된다. 이 냉매회로(20)는, 압축기(31)나 실내 열교환기(22) 등이 접속되어 폐(閉)회로로 구성된다. 또, 이 냉매회로(20)는, 냉매로서 이산화탄소(CO 2 )가 충전되며, 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 행하도록 구성된다.The air conditioner 10 includes a refrigerant circuit 20. The refrigerant circuit 20 includes a closed circuit in which a compressor 31, an indoor heat exchanger 22, and the like are connected. The refrigerant circuit 20 is configured to be filled with carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant, and the refrigerant circulates to perform a vapor compression refrigeration cycle.

상기 압축기(31)는, 기계적으로 접속된 모터(32)에 의해 구동되며, 예를 들어 전 밀폐형인 고압 돔형의 스크롤압축기로 구성된다. 그리고 이 압축기(31)는, 냉매를 그 임계압력보다 높은 압력까지 압축하도록 구성된다. 즉, 상기 냉매회로(20)에서는, 증기압축식 냉동주기의 고압압력이 이산화탄소의 임계압력보다 높아진다. 상기 실외 열교환기(24) 및 실내 열교환기(22)는 모두 크로스핀식 핀튜브형 열교환기로 구성된다. 상기 실외 열교환기(24)에서는, 냉매회로(20)를 순환하는 냉매가 실외공기와 열 교환한다. 한편, 상기 실내 열교환기(22)에서는, 냉매회로(20)를 순환하는 냉매가 실내공기와 열 교환한다.The compressor 31 is driven by a motor 32 which is mechanically connected, and is composed of, for example, a high pressure dome scroll compressor that is hermetically sealed. The compressor 31 is configured to compress the refrigerant to a pressure higher than the critical pressure. That is, in the refrigerant circuit 20, the high pressure of the vapor compression freezing cycle is higher than the critical pressure of carbon dioxide. The outdoor heat exchanger 24 and the indoor heat exchanger 22 are both composed of a cross fin fin tube type heat exchanger. In the outdoor heat exchanger (24), the refrigerant circulating in the refrigerant circuit (20) exchanges heat with outdoor air. On the other hand, in the indoor heat exchanger 22, the refrigerant circulating in the refrigerant circuit 20 exchanges heat with the indoor air.

상기 사방향선택밸브(21)는 4개의 포트를 구비한다. 이 십자절환밸브(21) 는, 그 제 1 포트가 압축기(31)의 토출관(3a)에, 제 2 포트가 기액 분리관(25)을 개재하고 압축기(31)의 흡입관(3b)에, 제 3 포트가 실외 열교환기(24)의 한끝에, 제 4 포트가 연락배관(13)을 개재하고 실내 열교환기(22)의 한 끝에 각각 접속된다. 상기 실내 열교환기(22)의 다른 끝은, 연락배관(14) 및 팽창밸브(23)를 개재하고 실외 열교환기(24)의 다른 끝에 접속된다. 이 사방향선택밸브(21)는 제 1 포트와 제 3 포트가 연통되며 제 2 포트와 제 4 포트가 연통되는 상태(도 1에 나타낸 점선측의 상태)와, 제 1 포트와 제 4 포트가 연통되며 제 2 포트와 제 3 포트가 연통되는 상태(도 1에 나타낸 실선측의 상태)로 전환되도록 구성된다.The four-way selection valve 21 has four ports. The four-way valve 21 has a first port connected to the discharge pipe 3a of the compressor 31 and a second port connected to the suction pipe 3b of the compressor 31 via the gas-liquid separation pipe 25. The third port is connected to one end of the outdoor heat exchanger 24 and the fourth port is connected to one end of the indoor heat exchanger 22 via the communication pipe 13. The other end of the indoor heat exchanger 22 is connected to the other end of the outdoor heat exchanger 24 via the communication pipe 14 and the expansion valve 23. The four-way selection valve 21 has a state in which the first port and the third port communicate with each other, and a state in which the second port and the fourth port communicate with each other (the state on the dotted line shown in FIG. 1), and the first port and the fourth port. It is comprised so that it may be in communication, and it may be switched to the state (state on the solid line side shown in FIG. 1) that a 2nd port and a 3rd port communicate.

상기 냉매회로(20)는, 사방향선택밸브(21)의 전환에 의해 냉방운전과 난방운전으로 전환되도록 구성된다. 즉, 상기 사방향선택밸브(21)가 도 1의 점선측 상태로 전환되면, 냉매회로(20)는, 실외 열교환기(24)에서 냉매가 방열하며 실내 열교환기(22)에서 냉매가 증발하는 냉방운전에서 냉매가 순환한다. 또, 상기 사방향선택밸브(21)가 도 1의 실선측 상태로 전환되면, 냉매회로(20)는, 실내 열교환기(22)에서 냉매가 방열하며 실외 열교환기(24)에서 냉매가 증발하는 난방운전에서 냉매가 순환한다. 즉, 냉방운전 시에는 실내 열교환기(22)가 증발기로서, 실외 열교환기(24)가 방열기로서 각각 기능하는 한편, 난방운전 시에는 실외 열교환기(24)가 증발기로서, 실내 열교환기(22)가 방열기로서 각각 기능하도록 구성된다.The refrigerant circuit 20 is configured to be switched to the cooling operation and the heating operation by switching the four-way selection valve 21. That is, when the four-way selection valve 21 is switched to the dotted line side of FIG. 1, the refrigerant circuit 20 is configured to radiate the refrigerant in the outdoor heat exchanger 24 and to evaporate the refrigerant in the indoor heat exchanger 22. The refrigerant circulates in the cooling operation. In addition, when the four-way selection valve 21 is switched to the solid line side of FIG. 1, the refrigerant circuit 20 radiates heat from the refrigerant in the indoor heat exchanger 22 and evaporates the refrigerant in the outdoor heat exchanger 24. The refrigerant circulates in the heating operation. That is, during the cooling operation, the indoor heat exchanger 22 functions as the evaporator and the outdoor heat exchanger 24 functions as the radiator, while during the heating operation, the outdoor heat exchanger 24 serves as the evaporator, and the indoor heat exchanger 22 Are configured to function as radiators respectively.

상기 기액 분리기(25)에는 액 주입관(26)이 설치된다. 구체적으로, 이 액 주입관(26)은, 한끝이 기액 분리기(25)의 액 저류부에 접속되며, 다른 끝이 압축기(31)의 흡입관(3b)에 접속된다. 그리고 이 액 주입관(26)은, 기액 분리기(25)에 저류된 액냉매를 압축기(31)의 흡입측으로 유도하도록 구성된다. 이 액 주입관(26)에는, 이 액 주입관(26)을 흐르는 액냉매의 유량을 조정하기 위한 전동밸브로 구성된 유량조정밸브(27)가 설치된다.The gas liquid separator 25 is provided with a liquid injection tube 26. Specifically, one end of this liquid injection pipe 26 is connected to the liquid storage part of the gas-liquid separator 25, and the other end is connected to the suction pipe 3b of the compressor 31. The liquid injection pipe 26 is configured to guide the liquid refrigerant stored in the gas-liquid separator 25 to the suction side of the compressor 31. The liquid injection pipe 26 is provided with a flow rate adjustment valve 27 composed of an electric valve for adjusting the flow rate of the liquid refrigerant flowing through the liquid injection pipe 26.

상기 공조기(10)는, 본 발명의 특징으로서, 통상 냉방운전 시에는 소정 과열상태의 가스냉매를 압축기(31)로 흡입시키며, 통상 난방운전 시에는 소정 건조도(습윤상태)의 냉매를 압축기(31)로 흡입시키도록 구성된다. 즉, 본 발명은, 서리 제거운전이나, 냉동주기에서 고압압력이 이상고압이 된 경우나, 압축기(31)의 토출온도가 이상고온이 된 경우 등의 특별한 운전 및 조건을 제외한 통상운전 시를 대상으로 한다.The air conditioner 10 is a feature of the present invention. In the normal cooling operation, the gas refrigerant in a predetermined superheated state is sucked into the compressor 31, and in the normal heating operation, the refrigerant having a predetermined dryness (wet state) is compressed. 31). That is, the present invention is intended for normal operation except for special operation and conditions such as frost removal operation, abnormal high pressure in the refrigerating cycle, or abnormal discharge of the compressor 31. It is done.

구체적으로, 냉방운전의 경우, 실내 열교환기(22)에서 냉매가 증발하여 소정 과열상태(예를 들어, 과열도 0∼5℃)의 가스냉매가 되도록, 팽창밸브(23)의 개방도가 설정된다. 한편, 난방운전의 경우, 실외 열교환기(24)에서 냉매가 증발하여 소정 건조도(예를 들어, 0.83∼0.89)가 되도록, 팽창밸브(23)의 개방도가 설정된다.Specifically, in the case of a cooling operation, the opening degree of the expansion valve 23 is set so that the refrigerant evaporates in the indoor heat exchanger 22 to become a gas refrigerant in a predetermined superheat state (for example, superheat degree 0 to 5 ° C.). do. On the other hand, in the heating operation, the opening degree of the expansion valve 23 is set so that the refrigerant evaporates in the outdoor heat exchanger 24 to have a predetermined dryness (for example, 0.83 to 0.99).

이 소정의 건조도는 모의실험에 의해 찾아낸 것이며, 난방운전 시에 있어서 공조기(10)의 성적계수(COP)가 최적이 되는 수치로 설정된 것이다. 즉, 이 모의실험에서는, 도 3 상단의 표 및 도 4의 F선 그래프에 나타낸 바와 같이, 압축기(31)로 흡입시키는 냉매의 건조도가, 0.83∼0.89를 피크로 하여, 그 영역에서 낮아짐에 따라, 이와 반대로 높아짐에 따라서도 성적계수가 저하되며, 더욱이 건조도가 1.00을 초과하여 과열도가 높아짐에 따라서도, 마찬가지로 성적계수가 한층 저하됨을 알 수 있다. 이로부터, 적어도 건조도가 1.00 미만, 즉 습윤상태의 냉매를 압축기 (31)로 흡입시킴으로써 성적계수가 최적점에 가까워짐을 알 수 있다.The predetermined dryness is found by simulation and is set to a value at which the coefficient of performance (COP) of the air conditioner 10 is optimal at the time of heating operation. That is, in this simulation, as shown in the table of the upper part of FIG. 3 and the F line graph of FIG. 4, the dryness of the refrigerant sucked by the compressor 31 is lowered in the region with 0.83 to 0.99 as the peak. Accordingly, it can be seen that the grade coefficient is also lowered as it increases, and as the degree of dryness exceeds 1.00, the grade coefficient is further lowered. From this, it can be seen that at least the dryness is less than 1.00, that is, the wet state coolant is sucked into the compressor 31, whereby the coefficient of performance approaches the optimum point.

상기 모의실험은, 냉동주기의 고압압력이 10㎫로, 저압압력이 3.5㎫로 설정되며, 실내 열교환기(22)의 출구온도가 25℃로 설정되고, 압축기(31)의 압축효율이 70%로 설정된 운전조건 하에서 실시한 것이다. 또, 이 모의실험은 냉매로서 이산화탄소(CO2)를 이용하여 실시했다. 따라서, 전술한 각종 운전조건을 바꾸면서, 성적계수가 최적이 되는 건조도를 찾아냄으로써, 운전조건에 대응한 최적의 건조도가 설정된다. 이로써, 외기온도 등이 변화했을 경우, 이에 기초한 운전조건이 설정되며, 그 운전조건에 대응한 냉매의 건조도(습윤상태)를 설정하면 되게 된다.In the simulation, the high pressure pressure of the refrigerating cycle is set to 10 MPa, the low pressure pressure is set to 3.5 MPa, the outlet temperature of the indoor heat exchanger 22 is set to 25 ° C., and the compression efficiency of the compressor 31 is 70%. This is done under the operating conditions set to. Further, the simulation was carried out using a carbon dioxide (CO 2) as refrigerant. Therefore, by changing the above-mentioned various operating conditions, the optimum dryness level corresponding to the operating condition is set by finding the dryness level with the optimum coefficient. As a result, when the outside air temperature or the like changes, an operating condition based on this is set, and the drying degree (wet state) of the refrigerant corresponding to the operating condition may be set.

상기 공조기(10)에서는, 주로 팽창밸브(23)의 개방도 조정에 의해 실외 열교환기(24)의 증발능력을 조정함으로써, 냉매의 건조도를 조정하도록 구성된다. 즉, 냉매의 건조도를 높일 경우에는 팽창밸브(23)의 개방도를 작게 하며, 냉매의 건조도를 낮출 경우에는, 팽창밸브(23)의 개방도를 크게 한다. 또, 상기 공조기(10)에서는, 액 주입관(26)의 유량조정밸브(27) 개방도를 조정함으로써도 냉매의 건조도를 조정하도록 구성된다. 즉, 상기 유량조정밸브(27)의 개방도 조정에 의해, 기액 분리기(25)로부터 압축기(31)로 유도하는 액냉매의 유량을 조정하여 냉매의 습윤상태를 조정한다.In the air conditioner (10), the dryness of the refrigerant is adjusted mainly by adjusting the evaporation capacity of the outdoor heat exchanger (24) by adjusting the opening degree of the expansion valve (23). That is, when the dryness of the refrigerant is increased, the opening degree of the expansion valve 23 is reduced, and when the dryness of the refrigerant is decreased, the opening degree of the expansion valve 23 is increased. Moreover, in the said air conditioner 10, it is comprised so that the drying degree of a refrigerant | coolant may be adjusted also by adjusting the opening degree of the flow rate control valve 27 of the liquid injection pipe 26. As shown in FIG. That is, by adjusting the opening degree of the flow regulating valve 27, the flow rate of the liquid refrigerant guided from the gas-liquid separator 25 to the compressor 31 is adjusted to adjust the wet state of the refrigerant.

또한, 상기 압축기(31)로 흡입시키는 냉매의 건조도는, 압축기(31)의 토출온도에 기초하여 판정된다. 즉, 상기 공조기(10)에서는, 압축기(31)의 토출온도가 목표토출온도가 되도록 팽창밸브(23)나 유량조정밸브(27)의 개방도를 조절하여 냉 매의 건조도를 조절하도록 구성된다. 상기 목표토출온도는 성적계수가 최적이 되는 온도로 설정된다. 이는, 압축기(31)로 흡입되는 냉매의 건조도가 낮아지면 압축기(31)의 토출온도도 낮아지며, 이와 반대로 냉매의 건조도가 높아지면 압축기(31)의 토출온도가 높아지므로, 운전조건별로 냉매의 건조도에 대응하는 압축기(31)의 토출온도가 정해진다. 따라서, 운전조건별로 최적의 성적계수가 되는 냉매의 건조도가 설정되며, 그 냉매의 건조도에 대응하는 압축기(31)의 토출온도를 목표토출온도로 설정한다. 이로써, 운전조건이 변화해도 그 운전조건에 대응한 압축기(31)의 목표토출온도가 설정되므로, 그때의 운전상태에서 얻어지는 최적의 성적계수에서 운전할 수 있다.The dryness of the refrigerant sucked into the compressor 31 is determined based on the discharge temperature of the compressor 31. That is, the air conditioner 10 is configured to adjust the degree of drying of the refrigerant by adjusting the opening degree of the expansion valve 23 or the flow control valve 27 so that the discharge temperature of the compressor 31 becomes the target discharge temperature. . The target discharge temperature is set to a temperature at which the coefficient of performance is optimal. This is because, when the dryness of the refrigerant sucked into the compressor 31 decreases, the discharge temperature of the compressor 31 also decreases. On the contrary, when the dryness of the refrigerant increases, the discharge temperature of the compressor 31 increases. The discharge temperature of the compressor 31 corresponding to the degree of dryness is determined. Therefore, the dryness of the refrigerant which is the optimum coefficient of performance for each operating condition is set, and the discharge temperature of the compressor 31 corresponding to the dryness of the refrigerant is set as the target discharge temperature. As a result, even if the operating conditions change, the target discharge temperature of the compressor 31 corresponding to the operating conditions is set, so that it is possible to operate at the optimum performance coefficient obtained in the operating state at that time.

-운전동작-Operation operation

다음으로, 상기 공조기(10)의 운전동작에 대해 설명한다. 여기서는 통상의 냉방운전 시 및 난방운전 시 동작에 대해 설명한다.Next, the operation of the air conditioner 10 will be described. Here, the operation during normal cooling operation and heating operation will be described.

<냉방운전><Cooling operation>

상기 냉방운전 시에는, 사방향선택밸브(21)가 도 1에 나타낸 점선측의 상태로 설정된다. 이 상태에서 모터(32)를 통전시키면, 냉매회로(20)에서 냉매가, 도 1에 나타낸 1점쇄선의 화살표 방향으로 순환하여 증기압축식 냉동주기가 이루어진다. 여기서, 상기 액 주입관(26)의 유량조정밸브(27)는 전폐(全閉) 상태로 설정된다.At the time of the cooling operation, the four-way selection valve 21 is set to the state on the dotted line side shown in FIG. When the motor 32 is energized in this state, the refrigerant circulates in the direction of the arrow indicated by the dashed-dotted line shown in FIG. 1 in the refrigerant circuit 20, and a vapor compression refrigeration cycle is performed. Here, the flow regulating valve 27 of the liquid injection pipe 26 is set to the fully closed state.

상기 압축기(31)에서 압축된 냉매는 토출관(3a)으로부터 토출된다. 이 상태에서, 냉매의 압력은, 그 임계압력보다 높아진 상태이다. 이 토출냉매는, 사방향 선택밸브(21)를 통해 실외 열교환기(24)로 흐르며, 실외공기와 열 교환하여 방열한다. 이 실외 열교환기(24)에서 방열한 냉매는, 팽창밸브(23)에서 소정 압력까지 감압된 후, 실내 열교환기(22)에서 실내공기와 열 교환하고 증발하여, 과열상태의 가스냉매로 된다. 이때, 실내공기가 냉각된다. 이 과열상태의 가스냉매는, 사방향선택밸브(21)를 통해 흡입관(3b)으로부터 압축기(31)로 흡입되며, 다시 압축되어 토출된다.The refrigerant compressed by the compressor 31 is discharged from the discharge pipe 3a. In this state, the pressure of the refrigerant is higher than the critical pressure. The discharged refrigerant flows to the outdoor heat exchanger 24 through the four-way selection valve 21, and heat exchanges with the outdoor air to radiate heat. The refrigerant radiated by the outdoor heat exchanger (24) is decompressed to the predetermined pressure by the expansion valve (23), and then heat exchanged with the indoor air in the indoor heat exchanger (22) to evaporate, resulting in a gas refrigerant in an overheated state. At this time, the indoor air is cooled. The gas refrigerant in this superheated state is sucked from the suction pipe 3b to the compressor 31 via the four-way selection valve 21, and is compressed and discharged again.

<난방운전><Heating operation>

상기 난방운전 시에는, 사방향선택밸브(21)가 도 1에 나타낸 실선측의 상태로 전환된다. 이 상태에서 모터(32)를 통전시키면, 냉매회로(20)에서 냉매가, 도 1에 나타낸 실선의 화살표 방향으로 순환하여 증기압축식 냉동주기가 이루어진다. 이 순환 시의 냉매상태는, 도 2에 1점쇄선으로 나타낸 바와 같이, A1→B1→C→D 주기가 된다. 또, 상기 액 주입관(26)의 유량조정밸브(27)는 전폐상태로 설정된다. 여기서, 도 2의 A→B→C→D 주기는, 압축기(31)의 흡입냉매 과열도가 제로인 종래의 냉동주기를 나타낸 것이다. 이 종래의 냉동주기에서는, 압축기로부터 토출된 B점의 냉매가 방열기에서 방열하여 C점의 냉매가 되며, 이어서 팽창기구에서 감압되어 D점의 냉매가 되고, 그 후, 증발기에서 증발하여 과열도 제로의 가스냉매(A점)가 되어 압축기로 흡입된다.In the heating operation, the four-way selection valve 21 is switched to the state on the solid line side shown in FIG. 1. When the motor 32 is energized in this state, the refrigerant circulates in the direction of the solid arrow shown in FIG. 1 in the refrigerant circuit 20, and a vapor compression refrigeration cycle is performed. The refrigerant state during this circulation is a cycle of A1? B1? C? D as shown by the dashed-dotted line in FIG. In addition, the flow regulating valve 27 of the liquid injection pipe 26 is set to the fully closed state. Here, the cycle A → B → C → D in FIG. 2 shows a conventional refrigeration cycle in which the suction refrigerant superheat degree of the compressor 31 is zero. In this conventional refrigeration cycle, the refrigerant at point B discharged from the compressor radiates from the radiator to the point C refrigerant, which is then decompressed by the expansion mechanism to be the refrigerant at point D, and then evaporated in the evaporator to zero the superheat. Gas refrigerant (point A) is sucked into the compressor.

이 난방운전에서, 압축기(31)에서 압축된 냉매는 토출관(3a)으로부터 토출된다(도 2의 B1점). 이 상태에서, 냉매의 압력은 그 임계압력보다 높아진 상태이다. 이 토출냉매는, 사방향선택밸브(21)를 통해 실내 열교환기(22)로 흐르며, 실내공기 와 열 교환하여 방열한다(도 2의 C점). 이때, 실내공기가 가열된다. 이 실내 열교환기(22)에서 방열한 냉매는, 팽창밸브(23)에서 소정 압력까지 감압된 후(도 2의 D점), 실외 열교환기(24)에서 실외공기와 열 교환하여 증발한다(도 2의 A1점). 이 상태에서, 증발한 냉매는 성적계수가 최적이 되는 소정의 건조도(습윤상태)가 된 상태이다. 이 습윤상태의 냉매는, 사방향선택밸브(21)를 통해 흡입관(3b)으로부터 압축기(31)로 흡입되며, 다시 압축되어 과열상태의 냉매가 되어 토출된다. 이와 같이, 난방운전 시에는 최적의 성적계수로 운전을 행할 수 있으므로, 에너지 절약운전을 도모할 수 있다.In this heating operation, the refrigerant compressed by the compressor 31 is discharged from the discharge pipe 3a (point B1 in FIG. 2). In this state, the pressure of the refrigerant is higher than its critical pressure. This discharged refrigerant flows to the indoor heat exchanger 22 through the four-way selection valve 21, and heat exchanges with the indoor air to radiate heat (point C in Fig. 2). At this time, indoor air is heated. The refrigerant radiated by the indoor heat exchanger 22 is reduced in pressure by the expansion valve 23 to a predetermined pressure (point D in FIG. 2), and then heat exchanges with outdoor air in the outdoor heat exchanger 24 to evaporate (FIG. A1 point of 2). In this state, the evaporated refrigerant is in a predetermined dryness (wet state) in which the coefficient of performance is optimal. The wet refrigerant is sucked from the suction pipe 3b to the compressor 31 through the four-way selection valve 21, and is compressed again to be discharged as an overheated refrigerant. In this way, the operation can be performed with the optimum coefficient of performance during the heating operation, so that the energy saving operation can be achieved.

다음으로, 전술한 상태에서 외기온도 등이 변화하면, 냉동주기의 고압압력이나 저압압력 등이 변경되어 새로운 운전조건이 설정되며, 그 운전조건에 대응한 압축기(31)의 목표토출온도가 설정된다. 그리고 상기 압축기(31)의 토출온도가 목표토출온도가 되도록 팽창밸브(23)의 개방도가 조정되거나, 혹은 액 주입관(26)의 유량조정밸브(27) 개방도가 조정된다. 이로써, 압축기(31)로 흡입되는 냉매의 건조도가 최적의 건조도가 되므로, 운전조건에 대응한 최적의 성적계수에서 운전할 수 있다.Next, when the outside air temperature or the like changes in the above state, the high pressure pressure or the low pressure pressure of the refrigerating cycle is changed to set a new operation condition, and the target discharge temperature of the compressor 31 corresponding to the operation condition is set. . And the opening degree of the expansion valve 23 is adjusted so that the discharge temperature of the compressor 31 may become a target discharge temperature, or the opening degree of the flow rate control valve 27 of the liquid injection pipe 26 is adjusted. As a result, the dryness of the refrigerant sucked into the compressor 31 becomes the optimum dryness, so that it is possible to operate at the optimum performance coefficient corresponding to the operating conditions.

또, 이 난방운전에서는, 항상 압축기(31)로 습윤상태의 냉매가 흡입되므로, 종래와 같이 과열상태의 냉매를 흡입시키는 경우에 비해, 압축기(31)의 토출온도가 현저하게 저하된다. 따라서, 상기 모터(32)가 이상고온이 되는 것을 방지할 수 있으며, 또 압축기(31) 내의 냉동기유가 고온으로 가열되어 열화되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In this heating operation, the wet refrigerant is always sucked into the compressor 31, so that the discharge temperature of the compressor 31 is significantly lowered than in the case of sucking the refrigerant in the superheated state as in the prior art. Accordingly, the motor 32 can be prevented from becoming abnormally high in temperature, and the refrigeration oil in the compressor 31 can be suppressed from being heated to a high temperature and deteriorated. As a result, the reliability of the device can be improved.

또한, 통상, 상기 압축기(31)로부터 냉매와 함께 토출된 냉동기유의 일부는 증발기까지 흐르지만, 증발기로부터 유출하는 냉매가 완전한 가스상태이므로 증발기에 저류되기 쉬워진다. 그러나, 본 실시형태의 경우, 증발기인 실외 열교환기(24)로부터 유출되는 냉매가 습윤상태, 즉 기액 2상상태이므로, 가스상태의 냉매보다, 열교환기로부터 냉동기유를 연행시키기 쉽다. 따라서, 종래에 비해, 압축기(31)로 회송되는 냉동기유가 많아지므로, 압축기(31)에서의 윤활불량을 억제할 수 있다.In general, a part of the refrigeration oil discharged from the compressor 31 together with the refrigerant flows to the evaporator. However, since the refrigerant flowing out of the evaporator is in a gaseous state, it is easily stored in the evaporator. However, in the present embodiment, since the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 24, which is an evaporator, is in a wet state, that is, a gas-liquid two-phase state, it is easier to entrain refrigeration oil from the heat exchanger than the gaseous refrigerant. Therefore, compared with the prior art, since the refrigeration oil returned to the compressor 31 increases, the lubrication defect in the compressor 31 can be suppressed.

-실시형태의 효과-Effect of Embodiments

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 통상의 난방운전 시에 압축기(31)로 습윤상태의 냉매를 흡입시키도록 하므로, 과열상태의 냉매를 흡입시키는 경우에 비해, 성적계수(COP)를 향상시킬 수 있다. 특히, 운전조건에 대응하여 성적계수가 최적이 되는 습윤상태의 냉매를 압축기(31)로 흡입시키므로, 확실하게 최적의 성적계수에서 운전할 수 있다. 그 결과, 에너지 절약운전을 한층 도모할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the refrigerant 31 in the wet state is sucked by the compressor 31 during the normal heating operation, so that the coefficient of performance (COP) is improved as compared with the case of sucking the refrigerant in the overheated state. You can. In particular, since the refrigerant 31 in the wet state, in which the coefficient of performance is optimal, is sucked into the compressor 31 in response to the operating conditions, it is possible to reliably operate at the optimum coefficient of performance. As a result, the energy saving operation can be further improved.

또, 예를 들어 서리 제거운전이나, 압축기(31)의 토출온도가 이상고온이 된 경우에서의 종래의 액 주입 등과는 전혀 다르며, 통상운전 하에서 성적계수를 최적으로 할 수 있다.The defrosting operation and the conventional liquid injection in the case where the discharge temperature of the compressor 31 becomes abnormally high, for example, are completely different from each other, and the coefficient of performance can be optimized under normal operation.

또한, 성적계수가 최적이 되는 냉매의 건조도에 대응하는 압축기(31)의 목표토출온도를 설정하여, 압축기(31)의 토출온도가 목표토출온도가 되도록 압축기(31)의 흡입냉매 건조도(습윤상태)를 조정하도록 하므로, 확실하게 성적계수가 최적이 되는 운전을 행할 수 있다.Further, by setting the target discharge temperature of the compressor 31 corresponding to the dryness of the coolant with the optimum coefficient of performance, the suction refrigerant drying degree of the compressor 31 so that the discharge temperature of the compressor 31 becomes the target discharge temperature ( Since the wet state) is adjusted, it is possible to reliably operate the optimum coefficient of performance.

또, 상기 팽창밸브(23) 또는 유량조정밸브(27)의 개방도 조정에 의해 압축기(31)의 흡입냉매 건조도를 조정하도록 하므로, 확실하게 또, 용이하게 최적의 성적계수에서 운전할 수 있다.In addition, since the suction refrigerant drying degree of the compressor 31 is adjusted by adjusting the opening degree of the expansion valve 23 or the flow regulating valve 27, it is possible to reliably and easily operate at the optimum performance coefficient.

또한, 압축기(31)로는 습윤상태의 냉매가 흡입되는 점에서, 압축기(31)의 토출온도가 현저하게 저하되므로, 모터(32)나 냉동기유를 보호할 수 있다. 그 결과, 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the discharge temperature of the compressor 31 is remarkably lowered because the refrigerant in the wet state is sucked into the compressor 31, the motor 32 and the refrigerator oil can be protected. As a result, the reliability of the device can be improved.

또, 증발기인 실외 열교환기(24)로부터 유출되는 냉매가 기액 2상의 습윤상태인 점에서, 그 냉매에 의해 열교환기 내의 냉동기유가 제거되기 쉬우므로, 압축기(31)로 회송되는 냉동기유가 많아져, 압축기(31)에서의 윤활불량을 억제할 수 있다. 따라서, 전술한 효과와 더불어 압축기(31)를 더한층 보호할 수 있다.In addition, since the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 24, which is an evaporator, is in the wet state of the gas-liquid two-phase, the refrigerant oil in the heat exchanger is easily removed by the refrigerant, so that the refrigerant oil returned to the compressor 31 increases. Lubrication failure in the compressor 31 can be suppressed. Therefore, the compressor 31 can be further protected in addition to the above effects.

[제 2 실시형태]Second Embodiment

본 실시형태의 공조기(10)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 실시형태가 냉동주기의 팽창기구로서 팽창밸브(23)를 구비하도록 한 대신, 압축기(31)에 모터(32)를 개재하고 기계적으로 접속된 팽창기(33)를 이용하도록 한 것이다.In the air conditioner 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 5, the first embodiment includes the expansion valve 23 as the expansion mechanism of the refrigerating cycle, but the motor 32 is provided in the compressor 31. And an inflator 33 that is mechanically connected.

구체적으로, 상기 압축기(31)와 모터(32)와 압축기(33)는, 케이싱에 수납되어 1개의 유닛을 구성한다. 상기 압축기(31)는, 예를 들어 회전식 압축기나 스크롤식 압축기 등의 용적형 압축기로 구성된다. 상기 팽창기(33)는, 예를 들어 회전식 팽창기나 스크롤식 팽창기 등의 용적형 팽창기로 구성된다.Specifically, the compressor 31, the motor 32, and the compressor 33 are housed in a casing to constitute one unit. The compressor 31 is composed of a volumetric compressor such as a rotary compressor or a scroll compressor, for example. The inflator 33 is composed of, for example, a volume expander such as a rotary expander or a scroll expander.

상기 팽창기(33)는, 도시하지 않았지만 2개의 실린더를 구비하며, 전단(前 段)의 실린더에서 팽창한 후, 이어서 후단의 실린더에서 다시 팽창하는, 이른바 2단식 팽창기로 구성된다. 그리고 상기 팽창기(33)는 동력을 회수하도록 구성된다. 즉, 상기 팽창기(33)에서 냉매가 팽창함으로써 발생하는 에너지를 회전동력으로서 압축기(31)의 구동으로 이용하여, 동력을 회수하도록 한다.Although not shown, the inflator 33 is constituted by a so-called two-stage inflator, which has two cylinders, expands in a front cylinder, and then expands in a rear cylinder. And the inflator 33 is configured to recover power. That is, the energy generated by the expansion of the refrigerant in the expander 33 is used as the driving force of the compressor 31 as the rotational power to recover the power.

상기 압축기(31)나 팽창기(33)의 케이싱에는, 압축기(31)용 토출관(3a) 및 흡입관(3b) 외에, 냉매가 팽창기(33)의 전단 실린더로 유입하는 유입포트(3c)와, 후단의 실린더로부터 팽창 후의 냉매가 케이싱 밖으로 유출하는 유출포트(3d)가 형성된다.In the casing of the compressor (31) and the expander (33), in addition to the discharge pipe (3a) and the suction pipe (3b) for the compressor (31), an inlet port (3c) into which the refrigerant flows into the front end cylinder of the expander (33), An outlet port 3d through which the refrigerant after expansion from the cylinder at the rear end flows out of the casing is formed.

상기 냉매회로(20)는, 실외기(11)에 있어서 연락배관(14)과 실외 열교환기(24) 사이에 브리지회로(41)가 형성된다. 이 브리지회로(41)는 4개의 역지밸브(CV1∼CV4)를 브리지형상으로 접속한 것이다. 구체적으로, 이 브리지회로(41)는, 제 1 역지밸브(CV1) 및 제 4 역지밸브(CV4) 유입측이 팽창기(33)의 유출포트(3d)에, 제 2 역지밸브(CV2) 및 제 3 역지밸브(CV3) 유출측이 팽창기(33)의 유입포트(3c)에, 제 1 역지밸브(CV1) 유출측 및 제 2 역지밸브(CV2) 유입측이 연락배관(14)을 개재하고 실내 열교환기(22)의 다른 끝에, 제 3 역지밸브(CV1) 유입측 및 제 4 역지밸브(CV4) 유출측이 실외 열교환기(24)의 다른 끝에 각각 접속된다.In the refrigerant circuit 20, in the outdoor unit 11, a bridge circuit 41 is formed between the communication pipe 14 and the outdoor heat exchanger 24. The bridge circuit 41 connects four check valves CV1 to CV4 in a bridge shape. Specifically, in the bridge circuit 41, the inlet side of the first check valve CV1 and the fourth check valve CV4 is connected to the outlet port 3d of the expander 33, and the second check valve CV2 and the first check valve CV1. 3 The outlet side of the check valve CV3 is connected to the inlet port 3c of the expander 33, and the outlet side of the first check valve CV1 and the inlet side of the second check valve CV2 are connected to each other via a communication pipe 14. At the other end of the heat exchanger 22, the third check valve CV1 inlet side and the fourth check valve CV4 outlet side are connected to the other end of the outdoor heat exchanger 24, respectively.

상기 냉매회로(20)에는 주입관(42)이 설치된다. 이 주입관(42)은, 한끝이 브리지회로(41)와 팽창기(33) 유입포트(3c) 사이에, 다른 끝이 팽창기(33)에 있어서 전단 및 후단 실린더의 중간포트(도시 생략)에 각각 접속된다. 상기 주입관(42)에는 주입밸브(43)가 설치된다. 이 주입밸브(43)는 주입관(42)에서의 냉매유 량을 조절하기 위한 전동밸브이며, 유량조절밸브를 구성한다.An injection tube 42 is installed in the refrigerant circuit 20. The injection pipe 42 has one end between the bridge circuit 41 and the inflator 33 inlet port 3c, and the other end of the inlet pipe 42 at the intermediate ports (not shown) of the front and rear cylinders in the expander 33, respectively. Connected. An injection valve 43 is installed in the injection pipe 42. The injection valve 43 is an electric valve for adjusting the flow rate of the refrigerant in the injection pipe 42, and constitutes a flow control valve.

또, 상기 냉매회로(20)에는 바이패스관(44)이 설치된다. 이 바이패스관(44)은, 한끝이 브리지회로(41)와 팽창기(33) 유입포트(3c) 사이에, 다른 끝이 팽창기(33) 유입포트(3c)와 브리지회로(41) 사이에 각각 접속된다. 상기 바이패스관(44)에는 바이패스밸브(45)가 설치된다. 이 바이패스밸브(45)는 바이패스관(42)에서의 냉매유량을 조절하기 위한 전동밸브이며, 유량조절밸브를 구성한다. 즉, 상기 바이패스관(44)은, 바이패스밸브(45)가 개방된 상태에서, 브리지회로(41)로부터 팽창기(33)로 향하는 냉매의 일부가 팽창기(33)를 우회하여 흐르드록 구성된다.In addition, a bypass pipe 44 is provided in the refrigerant circuit 20. The bypass pipe 44 has one end between the bridge circuit 41 and the inflator 33 inlet port 3c, and the other end between the inflator 33 inlet port 3c and the bridge circuit 41, respectively. Connected. The bypass pipe 44 is provided with a bypass valve 45. This bypass valve 45 is an electric valve for adjusting the flow rate of the refrigerant in the bypass pipe 42, and constitutes a flow control valve. That is, the bypass pipe 44 is configured such that a part of the refrigerant flowing from the bridge circuit 41 toward the expander 33 flows bypass the expander 33 while the bypass valve 45 is opened. .

본 실시형태의 공조기(10)에서는 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 냉방운전 시에는, 소정의 과열상태인 가스냉매를 압축기(31)로 흡입시키며, 난방운전 시에는, 소정의 습윤상태인 냉매를 압축기(31)로 흡입시키도록 구성된다. 구체적으로, 냉방운전의 경우, 실내 열교환기(22)에서 냉매가 증발하여 소정 과열상태(예를 들어, 과열도 0∼5℃)의 가스냉매가 되도록 주입밸브(43)의 개방도가 설정된다. 한편, 난방운전의 경우, 실외 열교환기(24)에서 냉매가 증발하여 소정 건조도(예를 들어, 0.71∼0.77)의 냉매가 되도록 주입밸브(43)의 개방도가 설정된다. 이 소정의 건조도는, 도 3 하단의 표 및 도 4의 E선 그래프에 나타낸 바와 같이, 성적계수가 최적이 되는 수치로 설정된다. 여기서, 이 모의실험도 제 1 실시형태와 마찬가지로, 냉동주기의 고압압력이 10㎫로, 저압압력이 3.5㎫로 설정되며, 실내 열교환기(22)의 출구온도가 25℃로 설정되고, 압축기(31)의 압축효율이 70%로 설정된 운전조건 하에서 실시한 것이다.In the air conditioner 10 of the present embodiment, similarly to the first embodiment, during the cooling operation, the gas refrigerant in a predetermined superheated state is sucked into the compressor 31, and in the heating operation, the refrigerant in the predetermined wet state is introduced. Configured to be sucked into the compressor (31). Specifically, in the cooling operation, the opening degree of the injection valve 43 is set so that the refrigerant evaporates in the indoor heat exchanger 22 to become a gas refrigerant in a predetermined superheat state (for example, superheat degree of 0 to 5 ° C.). . On the other hand, in the heating operation, the opening degree of the injection valve 43 is set so that the refrigerant evaporates in the outdoor heat exchanger 24 to become a refrigerant having a predetermined dryness (for example, 0.71 to 0.77). This predetermined drying degree is set to the numerical value which becomes the optimal coefficient of coefficient, as shown in the table | surface of the lower part of FIG. 3, and the E-line graph of FIG. In this simulation, like the first embodiment, the high pressure pressure of the refrigerating cycle is set to 10 MPa, the low pressure pressure is set to 3.5 MPa, the outlet temperature of the indoor heat exchanger 22 is set to 25 ° C, and the compressor ( 31) was carried out under the operating conditions of the compression efficiency of 70%.

그리고 본 실시형태의 공조기(10)에서는, 주로 주입밸브(43) 및 바이패스밸브(45)의 개방도 조정에 의해 냉매의 건조도를 조정하도록 구성된다. 구체적으로는, 상기 바이패스밸브(45)가 전폐 상태인 채 주입밸브(43)만의 개방도를 조정하도록 구성되며, 예를 들어 냉매의 건조도를 높일 경우에는 주입밸브(43)의 개방도를 작게 하고, 냉매의 건조도를 낮출 경우에는 주입밸브(43)의 개방도를 크게 한다. 그리고 상기 주입밸브(43)의 개방도가 전개방이 되어, 주입관(42)에서의 냉매유량을 더 이상 늘릴 수 없는 상태로 된 경우에는, 주입밸브(43)의 개방도가 전개방 상태인 채 상기 바이패스밸브(45)의 개방도를 조정하도록 구성된다. 또, 상기 공조기(10)에서는, 제 1 실시형태와 마찬가지로 액 주입관(26)의 유량조정밸브(27) 개방도를 조정함으로써도 냉매의 건조도를 조정하도록 구성된다.And in the air conditioner 10 of this embodiment, it is comprised so that the drying degree of a refrigerant | coolant may be adjusted mainly by adjustment of the opening degree of the injection valve 43 and the bypass valve 45. FIG. Specifically, the bypass valve 45 is configured to adjust the opening degree of only the injection valve 43 while being fully closed. For example, when the dryness of the refrigerant is increased, the opening degree of the injection valve 43 is adjusted. In order to make it small and to reduce the dryness of a refrigerant | coolant, the opening degree of the injection valve 43 is made large. And when the opening degree of the said injection valve 43 becomes a development direction, and when the flow volume of the refrigerant | coolant in the injection pipe 42 is no longer able to increase, the opening degree of the injection valve 43 will be in the expansion direction state. It is configured to adjust the opening degree of the bypass valve 45. Moreover, in the said air conditioner 10, it is comprised so that the drying degree of a refrigerant | coolant may be adjusted also by adjusting the opening degree of the flow regulating valve 27 of the liquid injection pipe 26 similarly to 1st Embodiment.

-운전동작-Operation operation

상기 공조기(10)의 동작에 대해 설명한다. 또, 여기서는 상기 제 1 실시형태의 운전동작과 다른 점에 대해 설명한다.The operation of the air conditioner 10 will be described. The difference from the operation operation of the first embodiment will be described here.

<냉방운전><Cooling operation>

상기 냉방운전 시에는, 사방향선택밸브(21)가 도 5에 나타낸 점선측의 상태로 설정된다. 이 상태에서 모터(32)를 통전시키면, 냉매회로(20)에서 냉매가 도 5에 나타낸 1점쇄선의 화살표 방향으로 순환하여 증기압축식 냉동주기가 이루어진다. 여기서, 상기 바이패스밸브(45) 및 유량조정밸브(27)는 전폐 상태로 설정된다.At the time of the cooling operation, the four-way selection valve 21 is set in the state of the dotted line side shown in FIG. When the motor 32 is energized in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit 20 in the direction of the arrow indicated by the dashed-dotted line shown in FIG. 5 to form a vapor compression refrigeration cycle. Here, the bypass valve 45 and the flow regulating valve 27 is set to the fully closed state.

상기 실외 열교환기(24)에서 방열한 냉매는, 브리지회로(41)의 제 3 역지밸 브(CV3)를 통과한 후, 일부가 유입포트(3c)를 통해 팽창기(33)의 전단 실린더로 유입하며, 나머지가 주입관(42)을 통해 팽창기(33)의 중간포트로 유입한다. 이 팽창기(33)에서는, 냉매가 팽창하며, 그 내부에너지가 모터(32)의 회전동력으로 변환되어 압축기(31)의 동력으로서 회수된다. 그리고 이 팽창 후의 냉매는 유출포트(3d)로부터 유출하며, 브리지회로(41)의 제 1 역지밸브(CV1)를 통해 실내 열교환기(22)로 흐른다. 이 실내 열교환기(22)에서는, 냉매가 실내공기와 열 교환하고 증발하여, 과열상태의 가스냉매로 된다.The refrigerant radiated by the outdoor heat exchanger (24) passes through the third check valve (CV3) of the bridge circuit (41), and then a part of the refrigerant flows into the front end cylinder of the expander (33) through the inlet port (3c). And, the rest is introduced into the intermediate port of the inflator 33 through the injection pipe (42). In this expander (33), the refrigerant expands, and its internal energy is converted into rotational power of the motor (32) and recovered as the power of the compressor (31). The refrigerant after the expansion flows out from the outlet port 3d and flows to the indoor heat exchanger 22 through the first check valve CV1 of the bridge circuit 41. In this indoor heat exchanger (22), the refrigerant exchanges heat with indoor air and evaporates to form a gas refrigerant in an overheated state.

<난방운전><Heating operation>

상기 난방운전 시에는, 사방향선택밸브(21)가 도 5에 나타낸 실선측의 상태로 전환된다. 이 상태에서 모터(32)를 통전시키면, 냉매회로(20)에서 냉매가 도 5에 나타낸 실선의 화살표 방향으로 순환하여 증기압축식 냉동주기가 이루어진다. 이 순환 시의 냉매상태는, 도 2에 실선으로 나타낸 바와 같이, A2→B2→C→D2의 주기가 된다. 여기서, 상기 바이패스밸브(45) 및 유량조정밸브(27)는 전폐 상태로 설정된다.In the heating operation, the four-way selection valve 21 is switched to the state on the solid line side shown in FIG. 5. When the motor 32 is energized in this state, the refrigerant circulates in the direction of the solid arrow shown in FIG. 5 in the refrigerant circuit 20, and a vapor compression refrigeration cycle is performed. The refrigerant state during this circulation is a cycle of A2? B2? C? D2 as shown by the solid line in FIG. Here, the bypass valve 45 and the flow regulating valve 27 is set to the fully closed state.

상기 압축기(31)의 토출냉매(도 2의 B2점)는 실내 열교환기(22)에서 방열한다(도 2의 C점). 이 냉매는, 브리지회로(41)의 제 2 역지밸브(CV2)를 통과한 후, 일부가 유입포트(3c)를 통해 팽창기(33)의 전단 실린더로 유입하며, 나머지가 주입관(42)을 통해 팽창기(33)의 중간포트로 유입한다. 이 팽창기(33)에서는, 냉매가 팽창하며, 그 내부에너지가 모터(32)의 회전동력으로 변환되어 압축기(31)의 동력으로서 회수된다(도 2의 D2점). 그리고 이 팽창 후의 냉매는 유출포트(3d)로부터 유출하며, 브리지회로(41)의 제 4 역지밸브(CV4)를 통해 실외 열교환기(24)로 흐른다. 이 실외 열교환기(24)에서는, 냉매가 실외공기와 열교환하여 증발한다(도 2의 A2점). 이 상태에서, 증발한 냉매는 성적계수가 최적이 되는 소정의 건조도(습윤상태)가 된다.The discharge refrigerant (point B2 in FIG. 2) of the compressor 31 radiates heat in the indoor heat exchanger 22 (point C in FIG. 2). After passing through the second check valve CV2 of the bridge circuit 41, the refrigerant flows into the front end cylinder of the expander 33 through the inlet port 3c, and the rest of the refrigerant flows into the inlet pipe 42. It enters the intermediate port of the inflator (33) through. In this expander 33, the refrigerant expands, and its internal energy is converted into rotational power of the motor 32 and recovered as the power of the compressor 31 (point D2 in FIG. 2). The refrigerant after the expansion flows out from the outlet port 3d and flows to the outdoor heat exchanger 24 through the fourth check valve CV4 of the bridge circuit 41. In this outdoor heat exchanger (24), the refrigerant exchanges heat with outdoor air and evaporates (A2 point in Fig. 2). In this state, the evaporated refrigerant has a predetermined dryness (wet state) in which the coefficient of performance is optimal.

다음으로, 전술한 상태에서 외기온도 등이 변화하면, 냉동주기의 고압압력이나 저압압력 등이 변경되어 새로운 운전조건이 설정되며, 그 운전조건에 대응한 압축기(31)의 목표토출온도가 설정된다. 그리고 상기 압축기(31)의 토출온도가 목표토출온도가 되도록 주입밸브(43)의 개방도가 조정되며, 그 개방도가 전개방이 되면 바이패스밸브(45)의 개방도가 조정된다. 혹은 상기 액 주입관(26)의 유량조정밸브(27) 개방도가 적절하게 조정된다. 이로써, 압축기(31)로 흡입되는 냉매의 건조도가 최적의 건조도가 되므로, 운전조건에 대응한 최적의 성적계수에서 운전을 행할 수 있다.Next, when the outside air temperature or the like changes in the above state, the high pressure pressure or the low pressure pressure of the refrigerating cycle is changed to set a new operation condition, and the target discharge temperature of the compressor 31 corresponding to the operation condition is set. . Then, the opening degree of the injection valve 43 is adjusted so that the discharge temperature of the compressor 31 becomes the target discharge temperature, and when the opening degree is developed, the opening degree of the bypass valve 45 is adjusted. Alternatively, the opening degree of the flow rate control valve 27 of the liquid injection pipe 26 is appropriately adjusted. As a result, the dryness of the refrigerant sucked into the compressor 31 becomes the optimum dryness, so that the operation can be performed at the optimum performance coefficient corresponding to the operating conditions.

또, 본 실시형태의 공조기(10)에서는, 운전조건의 변화에 의해, 팽창기(33)를 유통하는 냉매량과 압축기(31)를 유통하는 냉매량의 균형이 깨진 경우, 압축기(31)의 흡입냉매가 최적의 건조도가 됨을 전제로, 주입관(42)으로부터 냉매의 일부를 도입함으로써, 또한, 바이패스관(44)에 의해 냉매의 일부를 팽창기(33)에 대해 우회시킴으로써, 팽창기(33)와 압축기(31)의 유통 냉매량을 균형있게 할 수 있다. 이로써 동력회수율을 향상시킬 수 있으므로, 에너지 절약운전을 한층 도모할 수 있다. 여기서, 그 밖의 구성, 작용 및 효과는 제 1 실시형태와 마찬가지이다.In the air conditioner 10 of the present embodiment, when the balance between the amount of refrigerant flowing through the expander 33 and the amount of refrigerant flowing through the compressor 31 is broken due to a change in operating conditions, the suction refrigerant of the compressor 31 is reduced. Under the premise of optimum dryness, by introducing a part of the coolant from the inlet pipe 42 and bypassing a part of the coolant with respect to the inflator 33 by the bypass pipe 44, The amount of flow refrigerant in the compressor 31 can be balanced. As a result, the power recovery rate can be improved, and the energy saving operation can be further improved. Here, the other configurations, actions, and effects are the same as in the first embodiment.

[그 밖의 실시형태]Other Embodiments

본 발명은 상기 실시형태에 대해 다음과 같은 구성으로 해도 된다.This invention may be set as the following structures with respect to the said embodiment.

예를 들어, 상기 각 실시형태에서, 기액 분리기(25)에 있어서 액 주입관(26)의 유량조정밸브(27) 개방도를 조정하는 것만으로 냉매의 건조도를 조정하도록 해도 된다.For example, in each of the above embodiments, the dryness of the refrigerant may be adjusted only by adjusting the opening degree of the flow rate control valve 27 of the liquid injection pipe 26 in the gas-liquid separator 25.

또, 상기 각 실시형태에 있어서, 기액 분리기(25)의 액 주입관(26)을 생략하도록 해도 된다. 즉, 각 실시형태에서, 팽창밸브(23)나 주입밸브(43)만의 개방도를 조정하여 냉매의 건조도를 조정하도록 해도 된다.In each of the above embodiments, the liquid injection pipe 26 of the gas-liquid separator 25 may be omitted. That is, in each embodiment, the opening degree of only the expansion valve 23 and the injection valve 43 may be adjusted and the drying degree of a refrigerant | coolant may be adjusted.

또한, 상기 제 2 실시형태에서는, 바이패스관(44) 및 주입관(42)의 양쪽을 설치하도록 했지만, 본 발명은 어느 한쪽만을 설치하여 그 유량조정밸브로 냉매의 건조도를 조정하도록 해도 된다.In addition, in the said 2nd Embodiment, although both the bypass pipe 44 and the injection pipe | tube 42 were provided, you may install only one and this invention may adjust the dryness of a refrigerant | coolant with the flow regulating valve. .

또, 상기 각 실시형태에서는, 냉방운전 및 난방운전의 전환이 가능한 공조기(10)를 구성하도록 했지만, 본 발명은, 난방 기능만을 구비한 난방장치에 적용하도록 해도 됨은 물론이다.Moreover, in each said embodiment, although the air conditioner 10 which can switch between a cooling operation and a heating operation was comprised, you may apply this invention to the heating apparatus provided only with a heating function.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 증기압축식 냉동주기를 행하는 냉매회로를 구비한 냉동장치로서 유용하다.As described above, the present invention is useful as a refrigeration apparatus having a refrigerant circuit for performing a vapor compression refrigeration cycle.

Claims (8)

압축기(31)를 가지며 냉동주기를 행하는 냉매회로(20)를 구비한 냉동장치로서,A refrigeration apparatus having a compressor (31) and having a refrigerant circuit (20) for performing a refrigeration cycle, 냉매를, 그때의 운전상태에서 최적의 성적계수(COP)가 되는 습윤상태에서 상기 압축기(31)로 흡입시키는 것을 특징으로 하는 냉동장치.And a refrigerant is sucked into the compressor (31) in a wet state which becomes an optimum coefficient of performance (COP) in the operating state at that time. 압축기(31)를 가지며 냉동주기를 행하는 냉매회로(20)를 구비한 냉동장치로서,A refrigeration apparatus having a compressor (31) and having a refrigerant circuit (20) for performing a refrigeration cycle, 냉방운전 시는 냉매를 과열상태에서 상기 압축기(31)로 흡입시키며, 난방운전 시는 냉매를 습윤상태에서 상기 압축기(31)로 흡입시키는 것을 특징으로 하는 냉동장치.And a refrigerant is sucked into the compressor (31) in the overheat state during the cooling operation, and the refrigerant is sucked into the compressor (31) in the wet state during the heating operation. 압축기(31)를 가지며 냉동주기를 행하는 냉매회로(20)를 구비한 냉동장치로서,A refrigeration apparatus having a compressor (31) and having a refrigerant circuit (20) for performing a refrigeration cycle, 그때의 운전상태에서 성적계수(COP)가 최적이 되는 상기 압축기(31)의 목표토출온도를 설정하여, 상기 압축기(31)의 토출온도가 목표토출온도가 되는 습윤상태에서 냉매를 상기 압축기(31)로 흡입시키는 것을 특징으로 하는 냉동장치.In the operating state at that time, the target discharge temperature of the compressor 31, which is the optimum coefficient COP, is set, and the refrigerant is supplied to the compressor 31 in a wet state in which the discharge temperature of the compressor 31 becomes the target discharge temperature. Refrigerating apparatus characterized in that the suction. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 냉매회로(20)는 팽창밸브(23)가 설치되며,The refrigerant circuit 20 is provided with an expansion valve 23, 상기 팽창밸브(23)의 개방도를 조절함으로써 압축기(31) 흡입냉매의 습윤상태를 조절하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.Refrigerating apparatus, characterized in that for controlling the wet state of the compressor (31) suction refrigerant by adjusting the opening degree of the expansion valve (23). 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 냉매회로(20)는, 증발기(22, 24)와 압축기(31) 흡입측과의 사이에 기액 분리기(25)가 설치되며,In the refrigerant circuit 20, a gas-liquid separator 25 is provided between the evaporators 22 and 24 and the suction side of the compressor 31. 상기 기액 분리기(25)는, 유량조정밸브(27)를 가지며 기액 분리기(25)의 액냉매를 압축기(31)의 흡입측으로 유도하는 액 주입관(26)을 구비하는 한편,The gas-liquid separator 25 has a flow control valve 27 and includes a liquid injection pipe 26 for guiding the liquid refrigerant of the gas-liquid separator 25 to the suction side of the compressor 31, 상기 유량조정밸브(27)를 조절함으로써 압축기(31) 흡입냉매의 습윤상태를 조절하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.Refrigerating apparatus, characterized in that for controlling the wet state of the compressor (31) suction refrigerant by adjusting the flow rate adjustment valve (27). 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 냉매회로(20)는, 압축기(31)에 이 압축기(31)의 모터(32)를 개재하고 기계적으로 접속된 팽창기(33)가 설치됨과 더불어,The refrigerant circuit 20 is provided with an expander 33 which is mechanically connected to the compressor 31 via a motor 32 of the compressor 31. 상기 냉매회로(20)는, 팽창기(33)로 향하는 냉매의 일부가 팽창기(33)를 우회하여 흐르는 바이패스관(44)과, 이 바이패스관(44)에 설치되는 유량조정밸브(45)를 구비하며,The refrigerant circuit 20 includes a bypass pipe 44 through which a part of the refrigerant destined for the expander 33 bypasses the expander 33, and a flow rate control valve 45 provided in the bypass pipe 44. Equipped with 상기 유량조정밸브(45)를 조절함으로써 압축기(31) 흡입냉매의 습윤상태를 조절하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.Refrigerating apparatus, characterized in that for controlling the wet state of the compressor (31) suction refrigerant by adjusting the flow rate adjustment valve (45). 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 냉매회로(20)는, 냉동주기의 고압압력이 냉매의 임계압력보다 높아지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.The refrigerant circuit (20) is characterized in that the high pressure of the refrigeration cycle is configured to be higher than the critical pressure of the refrigerant. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 냉매는, 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 냉동장치.The refrigerant is a refrigerating device, characterized in that the carbon dioxide.
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