KR20160028400A

KR20160028400A - 공기 조화기 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20160028400A
Application number: KR1020150125162A
Authority: KR
Inventors: 히사시 타케이치; 에구치 히로아키; 데쓰야 오가사와라; 켄이치 야마다; 마사히로 아오노
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2016-03-11

Abstract

본 발명의 일 측면은 운전의 종류를 절환한 경우에, 냉매 저장부에 저장된 냉매가 메인 냉매 회로에 급격히 흘러 들어가는 것을 억제하는 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기는 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기를 포함하는 냉매 회로; 상기 응축기의 출구에서 냉매 상태가 과냉각 상태 또는 기액 2상 상태를 판단하고, 상기 냉매 회로 내에서 검출된 온도 및 압력 중 적어도 하나와 상기 냉매 상태에 따라 미리 정해진 설정값을 기초로 상기 냉매 회로 내의 냉매량비를 산출하는 냉매량 검지 장치; 및 상기 냉매량 검지 장치에서 산출된 냉매량비에 따라 상기 냉매 회로를 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

공기 조화기 및 그 제어방법{AIR CONDITIONER AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 냉매량을 검출하는 공기 조화기에 관한 것이다.

압축기, 사방 전환 밸브, 실외 열교환기, 메인 감압 밸브 및 실내 열교환기가 순서대로 접속된 메인 냉매 회로 또는 냉매가 순환하는 냉동 사이클을 갖는 공기 조화 장치가 존재한다. 종래의 공기 조화기는 사방 전환 밸브에 의해 냉매의 순환 방향을 전환함으로써, 냉방 운전, 난방 운전 등의 공기 조화 운전을 수행한다.

그런데, 공기 조화기는 실외 열 교환기와 실내 열 교환기의 용적이 다르기 때문에, 공기 조화 운전의 종류에 따라서 메인 냉매 회로에 필요한 냉매량이 다르다. 따라서 시스템 효율을 향상시키기 위해서 공기 조화기는 각각의 운전 종류에 따라 최적의 냉매량으로 수행하는 것이 바람직하다.

이를 위해서 공기 조화기는 잉여 냉매를 저장하는 냉매 저장부를 가진다. 여기서 냉매 저장부를 갖는 공기 조화기는 메인 냉매 회로에 필요한 냉매량이 적은 운전을 수행하는 경우 잉여 냉매를 냉매 저장부에 저장한다. 또한, 공기 조화기는 메인 냉매 회로에 필요한 냉매량이 많이 필요한 운전을 수행하는 경우에 냉매 저장부에 저장된 냉매를 메인 냉매 회로에 공급한다.

특허 문헌 1에는 압축기, 응축기, 증발기를 구비함과 아울러, 응축기와 증발기 사이에 리시버 탱크(receiver tank)를 설치한 냉동 시스템 장치가 개시되어 있다. 그리고, 특허 문헌 1에는 리시버 탱크에 잉여 냉매를 모아서, 냉동 시스템 장치의 운전 상황에 따라 리시버 탱크로부터 냉동 사이클 중에 냉매를 방출하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 평(平) 10-89780호 공보

본 발명의 일 측면은, 운전의 종류를 절환한 경우에, 냉매 저장부에 저장된 냉매가 메인 냉매 회로에 급격히 흘러 들어가는 것을 억제하는 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기는 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기를 포함하는 냉매 회로; 상기 응축기의 출구에서 냉매 상태가 과냉각 상태 또는 기액 2상 상태를 판단하고, 상기 냉매 회로 내에서 검출된 온도 및 압력 중 적어도 하나와 상기 냉매 상태에 따라 미리 정해진 설정값을 기초로 상기 냉매 회로 내의 냉매량비를 산출하는 냉매량 검지 장치; 및 상기 냉매량 검지 장치에서 산출된 냉매량비에 따라 상기 냉매 회로를 제어하는 제어부;를 포함한다.

상기 냉매량 검지 장치는, 상기 산출된 냉매량비에 기초하여 냉매량비의 평균값을 계산할 수 있다.

상기 냉매 회로는, 상기 응축기의 출구에서 제1 냉매 온도를 검지하는 제1 온도 센서; 및 상기 응축기의 출구 측에 설치된 유체 저항의 하류 측에서 제2 냉매 온도를 검지하는 제2 온도 센서;를 더 포함하고, 상기 냉매량 검지 장치 는 상기 제1 냉매 온도 및 상기 제2 냉매 온도를 기초로, 과냉각 상태 또는 기액 2상 상태를 판단할 수 있다.

상기 냉매 회로는, 상기 응축기와 상기 팽창 밸브 사이에 위치하고, 상기 응축기에서 생성된 액체 냉매를 냉각시키는 서브 쿨러;를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 냉매량 검지 장치의 제어에 따라 상기 압축기, 응축기, 팽창 밸브, 증발기 및 서브 쿨러 중 적어도 하나를 일정하게 동작하도록 제어할 수 있다.

상기 냉매 회로는, 충전 냉매를 보관하는 냉매 저장 용기; 및 상기 냉매 저장 용기에서 공급하는 상기 냉매를 제어하는 냉매 주입 밸브;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 냉매를 충전하는 경우, 상기 냉매량비의 평균값이 100%에 이르면 상기 냉매 주입 밸브를 제어할 수 있다.

상기 냉매 회로는, 상기 냉매 회로 내에 존재하는 잉여 냉매를 과냉각 액체 상태로 저장하는 리시버; 및 상기 리시버로부터 유출되는 냉매를 감압함과 아울러 냉매의 유량을 조정하는 유량 조정부;를 더 포함할 수 있다.

상기 냉매는, R32 및 HFO1234yf 또는HFO1234ze를 포함하는 비공비 혼합 냉매를 포함할 수 있다.

상기 비공비 혼합 냉매는, HFC의 함유량이 70 중량% 미만, HFO1234yf 또는 HFO1234ze의 함유량이 30 중량% 미만이고, 나머지가 자연 냉매인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 리시버의 용적은, 상기 냉매 회로가 난방 운전하는 동안의 냉매량에서 냉방 운전하는 동안의 냉매량을 뺀 냉매량을 상기 과냉각 액체 상태로 환산한 체적과 동일할 수 있다.

상기 냉매 회로는, 상기 증발기 또는 상기 응축기에서 응축된 메인 냉매와, 상기 메인 냉매에서 분류되고, 과냉각 감압 밸브에 의해 감압된 분류 냉매를 열교환시켜 상기 메인 냉매를 과냉각하는 과냉각기;를 더 포함할 수 있다.

상기 리시버는, 상기 리시버 내의 냉매량을 검지하는 적어도 하나의 냉매량 검지 기구;를 더 포함할 수 있다.

상기 압축기 및 상기 응축기를 포함하는 실외기와 상기 증발기를 포함하는 실내기를 연결하고, 상기 냉매 회로의 배관과 착탈이 가능하며, 상기 냉매량 검지 장치를 포함하는 보조 유닛;을 더 포함할 수 있다.

상기 보조 유닛은, 상기 냉매 회로 내에 냉매를 충전하는 경우, 상기 산출된 냉매량비가 100%에 이르렀을 때에 상기 보조 유닛의 냉매 배관을 조절하는 냉매 주입 밸브;를 더 포함할 수 있다.

상기 보조 유닛은, 충전 냉매를 보관하는 냉매 저장 용기; 및 상기 냉매 저장 용기에서 공급하는 상기 냉매를 제어하는 냉매 주입 밸브;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 냉매를 충전하는 경우, 상기 냉매량비의 평균값이 100%에 이르면 상기 냉매 주입 밸브를 제어할 수 있다.

상기 보조 유닛은, 상기 공기 조화기를 제외한 외부 열원 장치와 열교환을 수행하는 보조 열교환기를 더 포함할 수 있다.

상기 보조 유닛은, 상기 보조 유닛의 배관 내에 존재하는 잉여 냉매를 과냉각 액체 상태로 저장하는 리시버; 및 상기 리시버로부터 유출되는 냉매를 감압함과 아울러 상기 냉매의 유량을 조정하는 유량 조정부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기를 포함하는 냉매 회로를 포함하는 공기 조화기의 제어방법에 있어서, 상기 응축기의 출구에서 냉매 상태가 과냉각 상태 또는 기액 2상태인지를 판단하고; 상기 냉매 회로 내에서 검출된 온도 및 압력 중 적어도 하나와 상기 냉매 상태에 따라 미리 정해진 설정값을 기초로 상기 냉매 회로 내의 냉매량비를 산출하고; 상기 산출된 냉매량비에 따라 상기 냉매 회로를 제어하는 것;을 포함한다.

상기 공기 조화기의 제어방법은 상기 산출된 냉매량비에 기초하여 상기 냉매량비의 평균값을 계산하는 것;을 더 포함할 수 있다.

개시된 발명의 의한 공기 조화기 및 그 제어방법에 의하면 운전의 종류를 절환한 경우에, 냉매 저장부에 저장된 냉매가 메인 냉매 회로에 급격히 흘러 들어가는 것을 억제할 수 있다.

도1은 제1 실시형태에서의 공기 조화기의 구성을 나타낸 모식도이다.
도2는 제1 실시형태에서의 냉매량 검지 장치의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도3은 제2 실시형태에 따른 공기 조화기의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도4는 제2 실시형태에 따른 냉매량 검지 장치의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도5는 제2 실시형태에 따른 냉매량 검지 장치의 동작의 일례를 나타낸 순서도다.
도6은 제3 실시형태에 따른 공기 조화기의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도7은 제3 실시형태에 따른 냉매량 검지 장치의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도8은 제3 실시형태에 따른 냉매량 검지 장치의 동작의 일례를 나타낸 순서도다.
도9는 제4 실시형태에 따른 공기 조화기의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도10은 종래의 공기 조화기의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도11은 냉방 운전시의 공기 조화기의 압력-비엔탈피(specific enthalpy) 선도이다.
도12는 제4 실시형태의 접속 개폐 밸브의 개폐와 압축기로부터 토출되는 냉매 온도의 관계를 나타낸 도면이다.
도13은 제4 실시형태의 제어부에 의해 실행되는 접속 개폐 밸브의 개폐 제어 순서를 나타낸 순서도다.
도14는 제5 실시형태에 따른 공기 조화기의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도15는 제5 실시형태의 과냉각기 근방의 구성을 나타낸 도면이다.
도16은 제5 실시형태의 공기 조화기의 압력-비엔탈피(specific enthalpy) 선도이다.
도17a 및 도 17b는 과냉각기에서의 제1 배관을 흐르는 냉매 온도와 제2 배관을 흐르는 냉매 온도 간의 관계를 나타낸 도면이다.
도18은 제5 실시형태의 제어부에 의해 제어되는 과냉각 감압 밸브의 개도 제어의 순서를 나타낸 도면이다.
도19는 과냉각 감압 밸브의 개도, 압축기로의 냉매의 흡입량 및 공기 조화기의 시스템 효율의 관계를 나타낸 도면이다.
도20은 제6 실시형태에 따른 공기 조화기의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도21은 제6 실시형태의 냉매량 검지 기구를 나타낸 도면이다.
도22는 냉매량 검지 기구의 변형예를 나타낸 도면이다.
도23은 제7 실시형태에서의 공기 조화기 및 보조 유닛의 구성을 나타낸 모식도이다.
도24는 제7 실시형태에서의 냉매량 검지 장치의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도25는 제8 실시형태에서의 공기 조화기 및 보조 유닛의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도26은 제8 실시형태에서의 냉매량 검지 장치의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도27은 제9 실시형태에 따른 공기 조화기 및 보조 유닛의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도28은 제9 실시형태의 냉매량 검지 기구를 나타낸 도면이다.
도29는 제10 실시형태에서의 공기 조화기 및 보조 유닛의 구성을 나타낸 모식도이다.
도30은 히터의 종류와 냉매 가열을 위한 보조 열교환기의 구성을 나타낸 모식도이다.
도31은 보조 유닛의 변형예를 나타낸 모식도이다.
도32는 보조 유닛의 변형예를 나타낸 모식도이다.
도33은 제11 실시형태에서의 공기 조화기 및 보조 유닛의 구성을 나타낸 모식도이다.
도34는 제11 실시형태의 통상의 냉방 운전시의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.
도35는 제11 실시형태의 낮은 외기 온도일 때의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.
도36은 제11 실시형태의 난방 운전시의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.

<제1 실시형태>

본 발명의 제1 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

제1 실시형태의 공기 조화기(100)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 건물의 옥외에 설치되는 실외기(10); 건물 내에 설치되는 실내기(11); 실외기(10) 및 실내기(11)를 냉매 배관에 의해 접속하여 구성되는 냉매 회로(20); 상기 실외기(10) 및 상기 실내기(11) 등을 제어하여 공조 운전을 수행하는 공기 조화기 제어부(30); 및 상기 냉매 회로 내의 냉매량을 검지하는 냉매량 검지 장치(40)를 구비한다. 한편, 이하에서는 냉방 운전을 수행하고 있는 공기 조화기(100)에 대하여 설명한다.

냉매 회로(20)는 압축기(201), 사방 전환 밸브(202), 응축기(실외 열교환기)(203), 제1 팽창 밸브(204), 및 증발기(실내 열교환기)(205)를 접속하여 구성되는 것이다. 본 실시형태에서는, 압축기(201), 사방 전환 밸브(202), 응축기(203), 및 제1 팽창 밸브(204)가 실외기(10)의 내부에 설치되고, 증발기(205)가 실내기(11)의 내부에 설치된 구성이다. 한편, 실외기(10)는 실내기(11) 내의 증발기(205)에서 기화된 냉매를 압축하고, 냉각한다. 또한, 실내기(11)는 증발기(205)에 있어서, 실내 공기와 냉매 사이에서 열교환을 수행하고, 실내 공기를 냉각함과 아울러, 냉매를 기화한다.

압축기(201)는 그 저압측 입구에서 유입된, 기화한 냉매 가스를 압축하여 고온, 고압의 압축 가스를 생성한다. 압축기(201)는 회전 속도를 제어할 수 있는 모터에 의해 구동되고, 그 모터의 회전 속도에 따라서, 압축 능력이 변화한다. 즉, 모터의 회전 속도가 빠를 때는 압축 능력이 높고, 모터의 회전 속도가 느릴 때는 압축 능력이 낮다. 압축기(201)는 모터의 회전 속도를, 후술하는 압축기 제어부(301)에 의해 제어한다. 그리고, 압축기(201)는 생성된 고온, 고압의 압축 가스를, 사방 전환 밸브(202)를 통하여 응축기(203)에 송출한다.

응축기(203)는 압축기(201)에 의해 생성된 압축 가스를, 열교환기를 통하여 응축시킨다. 응축기(203)는 고온의 압축 가스와 저온의 실외 공기 사이에서, 열교환을 수행하고, 액체 냉매를 생성한다. 그리고, 응축기(203)는 열교환에 의해 생성된 액체 냉매를, 제1 팽창 밸브(204)에 송출한다.

제1 팽창 밸브(204)는 개폐에 의해, 그곳을 흐르는 유량을 조정하는 밸브이다. 여기서, 제1 팽창 밸브(204)는 제1 팽창 밸브 제어부(302)에 의해 개폐된다. 제1 팽창 밸브(204)가 열림으로써, 액체 냉매는 팽창하여 기화하고, 냉매 가스가 된다. 이 냉매 가스는 제1 팽창 밸브(204)에 유입되기 전의 액체 냉매보다 저온으로 되어 있다. 제1 팽창 밸브(204)는 그 열려 있는 정도를 나타낸 개도(개구도)를, 후술하는 제1 팽창 밸브 제어부(302)가 출력하는 신호에 따라 제어한다. 그리고, 제1 팽창 밸브(204)는 냉매 가스를 증발기(205)에 송출한다.

증발기(205)는 제1 팽창 밸브(204)에서 생성된 냉매 가스와, 고온의 실내 공기의 열교환을 수행한다. 증발기(205)는 실내 공기를 냉각함과 아울러 냉매의 일부를 기화한다. 증발기(205)에서 생성된 기액 2상 냉매는 사방 전환 밸브(202)를 통하여 압축기(201)에 송출된다. 상기 기액 2상 냉매는 기체와 액체 2 개의 상태를 의미한다.

그 밖에, 실외기(10)에는 실외기 팬(10F)이 설치되고 실내기(11)에는 실내기 팬(11F)이 설치되어 있다.

실외기 팬(10F)은 응축기(203)에 송풍하여, 냉매를 냉각한다. 실외기 팬(10F)은 후술하는 실외기 팬 제어부(303)로부터 회전 속도를 제어 받는다.

실내기 팬(11F)은 실내 공기를 증발기(205)에서 냉각하고, 냉각된 공기를 실내에 송풍한다. 실내기 팬(11F)은 후술하는 실내기 팬 제어부(304)로부터 회전 속도를 제어 받는다.

또한, 냉매 회로(20)에는 토출 온도 센서(206), 흡입 온도 센서(207), 출구 온도 센서(208), 액체관 온도 센서(209), 고압 센서(210), 및 저압 센서(211)가 설치되어 있다.

토출 온도 센서(206)는 압축기(201)의 고압측에서의 냉매 온도(토출 온도 Td)를 검출하고, 검출된 토출 온도를 나타낸 신호를 A/D 변환부(50)에 출력한다.

흡입 온도 센서(207)는 압축기(201)의 저압측에서의 냉매 온도(흡입 온도 Tsuc)를 검출하고, 검출된 흡입 온도를 나타낸 신호를 A/D 변환부(50)에 출력한다.

출구 온도 센서(208)는 응축기(203)의 출구에서의 냉매 온도(출구 온도 Tcond(제1 냉매 온도))를 검지하고, 검출된 출구 온도를 나타낸 신호를 A/D 변환부(50)에 출력한다. 한편, 출구 온도 센서(208)는 응축기(203)의 출구측의 전열관에 설치되어 있다.

액체관 온도 센서(209)는 응축기(203)의 출구 측에 설치된 제1 팽창 밸브(204)의 하류측에서의 냉매 온도(액체관 온도 Tsub(제2 냉매 온도))를 검출하고, 검출된 액체관 온도를 나타낸 신호를 A/D 변환부(50)에 출력한다. 한편, 액체관 온도 센서(209)는 액체 배관(212)에 설치되어 있다. 이 액체 배관(212)은 응축기(203)의 출구와 증발기(205)의 입구를 접속하는 배관이다.

고압 센서(210)는 압축기(201)의 고압측의 압력(고압측 압력 Pd)을 검출하고, 검출된 고압측 압력을 나타낸 신호를 A/D 변환부(50)에 출력한다.

저압 센서(211)는 압축기(201)의 저압측의 압력(저압측 압력 Ps)을 검출하고, 검출된 저압측 압력을 나타낸 신호를 A/D 변환부(50)에 출력한다.

공기 조화기 제어부(30)는 공기 조화기(100)의 각 부품의 제어를 수행한다. 한편, 공기 조화기 제어부(30)와, 실내기(11) 및 실외기(10)의 각 부품 사이는 접속되어 있지만, 도 1에서는 그 접속에 대한 기재는 생략되어 있다. 공기 조화기 제어부(30)의 상세에 대해서는 도 2를 참조하면서 후술한다.

냉매량 검지 장치(40)는 공기 조화기(100)에서의 냉매 회로 내의 냉매의 양을 검지한다. 한편, 냉매량 검지 장치(40)와, 실내기(11) 및 실외기(10)의 각 부품 사이는 접속되어 있지만, 도 1에서는 그 접속에 대한 기재는 생략되어 있다. 냉매량 검지 장치(40)의 상세에 대해서는 도 2를 참조하면서 후술한다.

도2는 본 실시형태에 따른 냉매량 검지 장치(40)의 구성을 나타낸 개략 블록도이다. 한편, A/D 변환부(50)는 각 센서(206)~(211)로부터 입력 받은 신호를 아날로그-디지털 변환하여, 변환 후의 각 신호를 냉매량 검지부(41)에 출력한다. 입력부(60)는 이용자의 조작에 의거하여, 냉매량의 검지를 개시하는 것을 나타낸 검지 개시 정보 등을 제어부(411)에 출력한다. 표시부(70)는 예를 들면 LED에 의한 디지털 표시판 등의 정보를 표시하는 표시기이며, 후술하는 냉매량 평균 계산부(414)로부터 입력 받은 냉매량비의 정보 등을 표시한다.

구체적으로 냉매량 검지 장치(40)은 냉매 상태를 판별하고, 냉매량비를 계산하는 냉매량 검지부(41), 및 냉매량비를 계산할 때에 이용하는 파라미터나, 이전에 계산된 냉매량비를 기억하는 기억부(42)를 구비한다.

냉매량 검지부(41)는 A/D 변환부(50)로부터 입력 받은 온도나 압력의 정보에 의거하여 냉매량비를 계산하고, 계산한 냉매량비의 정보를 표시부(70)에 출력한다. 여기서, 냉매량비란, 실제로 공기 조화기(100) 내에 있는 냉매의 양을, 공기 조화기(100)에 사양으로서 규정된 냉매의 양으로 나눈 값("실제 냉매량"/"규정된 냉매량")이다.

이 냉매량 검지부(41)는 제어부(411), 냉매 상태 취득부(412), 냉매량 연산부(413), 및 냉매량 평균 계산부(414)를 갖고 있다.

제어부(411)는 입력부(60)로부터, 공기 조화기(100)의 냉매량비의 검지를 개시하는 것을 나타낸 검지 개시 정보를 입력 받는다. 또한, 제어부(411)는 냉방 운전인 소정의 운전 모드로 운전을 수행하게 하는 명령을 공기 조화기 제어부(30)에 출력한다. 제어부(411)는 운전을 종료시키는 운전 종료 명령을 공기 조화기 제어부(30)에 출력한다.

한편, 공기 조화기 제어부(30)는 제어부(411)로부터 입력 받은 명령에 의거하여, 압축기(201)의 모터의 회전 속도를 제어하는 압축기 제어부(301); 제1 팽창 밸브(204)의 개도를 제어하는 제1 팽창 밸브 제어부(302); 실외기 팬(10F)의 회전 속도를 제어하는 실외기 팬 제어부(303); 및 실내기 팬(11F)의 회전 속도를 제어하는 실내기 팬 제어부(304)를 구비한다.

구체적으로는 공기 조화기 제어부(30)는 실내기(11)에 구비된 증발기(205)의 과열도 SH가 일정(예를 들면 3K)하게 되도록 제어한다. 과열도란, 증발기(205)의 출구에서의 냉매 온도에서 증발 온도에서의 포화 온도를 뺀 것, 즉 압축기(201)의 저압측에서의 냉매 온도에서 압축기(201)의 저압측의 압력에서의 포화 온도를 뺀 것이다. 제1 팽창 밸브 제어부(302)는 제1 팽창 밸브(204)의 개도를 조정함으로써, 증발기(205)의 과열도가 일정하게 되도록 제어한다.

또한, 제어부(411)는 압축기(201)의 모터의 회전 속도를, 미리 정한 회전 속도(예를 들면, 65 Hz)로 운전하게 하는 명령을 압축기 제어부(301)에 출력한다. 압축기 제어부(301)는 제어부(411)로부터, 압축기(201)의 모터의 회전 속도를, 미리 정한 회전 속도(예를 들면, 65 Hz)로 운전하게 하는 명령을 입력 받고, 모터의 회전 속도를 65 Hz로 운전하게 한다.

제어부(411)는 실외기 팬(10F)을 정속으로 운전하게 하는 명령을, 실외기 팬 제어부(303)에 출력한다. 실외기 팬 제어부(303)은 실외기 팬(10F)을 정속으로 운전하게 한다.

제어부(411)는 실내기 팬(11F)을 정속으로 제어하게 하는 명령을, 실내기 팬 제어부(304)에 출력한다. 실내기 팬 제어부(304)는 실내기 팬(11F)을 정속으로 운전하게 한다.

또한, 제어부(411)는 냉매 상태 취득부(412) 및 냉매량 연산부(413)에, 냉매량비를 계산하게 하는 명령을 출력한다. 제어부(411)는 냉매량 평균 계산부(414)로부터, 냉매량비의 평균값의 계산이 종료된 것을 나타낸 평균값 계산 종료 신호를 입력 받는다. 제어부(411)는 냉매량 평균 계산부(414)로부터, 평균값 계산 종료 신호를 입력 받았을 때에, 운전 종료 신호를 공기 조화기 제어부(30)에 출력한다.

냉매 상태 취득부(412)는 공기 조화기 제어부(30)에 의해 공기 조화기(100)가 소정의 운전 모드로 운전을 개시한 후에, 응축기(203)의 출구에서의 냉매 상태가 과냉각 상태인지 또는 기액 2상 상태인지를 취득한다. 이 냉매 상태 취득부(412)는 출구 온도 신호가 나타낸 출구 온도 Tcond와 액체관 온도 신호가 나타낸 액체관 온도 Tsub을 파라미터로 하여, 과냉각 상태 또는 기액 2상 상태 중의 어느 하나라고 판별한다. 그리고, 이 판별 신호를 냉매량 연산부(413)에 출력한다.

상세는 이하와 같다.

Tcond-Tsub≤X인 경우, 냉매 상태가"과냉각 상태"이라고 판단한다.

Tcond-Tsub>X인 경우, 냉매 상태가"기액 2상 상태"이라고 판단한다.

여기서, X는 상수이고, 실측 데이터를 이용하여 미리 얻어진 값(예를 들면, X=1. 5)이다.

냉매량 연산부(413)는 냉매 상태 취득부(412)에 의해 취득된 냉매 상태에 따라서, 서로 다른 연산식을 이용하여 공기 조화기(100) 내의 냉매량비를 산출한다.

구체적으로 냉매량 연산부(413)는 과냉각 상태인 경우에는 과냉각 상태용 연산식을 이용하여 냉매량비RA를 산출하고, 기액 2상 상태인 경우에는 기액 2상 상태용 연산식을 이용하여 냉매량비 RA를 산출한다.

과냉각 상태용 연산식은 이하와 같다.

RA=a1+b1×Pd+c1×Ps+d1×Tsub+e1×Td

여기서, 상수 a1, b1, c1, d1, e1는 과냉각 상태에서의 Pd, Ps, Tsub, Td와 RA간의 관계를 나타낸 실측 데이터를 이용하여, 다중 회귀 계산에 의해 미리 얻어진 값이다. 한편, 상수 a1, b1, c1, d1, e1는 기억부(42)에 설정된 계산 파라미터 기억부(421)에 기록되어 있다.

또한, 기액 2상 상태용 연산식은 이하와 같다.

RA=a2+b2×Pd+c2×Ps+d2×Tsub+e2×Td

여기서, 상수 a2, b2, c2, d2, e2는 기액 2상 상태에서의 Pd, Ps, Tsub, Td와 RA 간의 관계를 나타낸 실측 데이터를 이용하여, 다중 회귀 계산에 의해 미리 얻어진 값이다. 한편, 상수 a2, b2, c2, d2, e2는 상기 계산 파라미터 기억부(421)에 기록되어 있다.

냉매량 연산부(413)는 냉매 상태 취득부(412)에 의해 취득된 냉매 상태에 맞추어, 상수 a1, b1, c1, d1, e1 또는 상수 a2, b2, c2, d2, e2를 판독한다. 또한, 냉매량 연산부(413)는 토출 압력 신호가 나타낸 토출 압력 Pd 및 흡입 압력 신호가 나타낸 흡입 압력 Ps, 액체관 온도 신호가 나타낸 액체관 온도 Tsub 및 토출 온도 신호가 나타낸 토출 온도Td를 이용하여, 냉매 상태에 맞춘 연산식에 의해, 냉매량비 RA를 계산한다. 냉매량 연산부(413)는 계산한 냉매량비 RA를 나타낸 냉매량비 데이터를 기억부(42)에 설정된 냉매량 기억부(422)에 기록한다.

냉매량 평균 계산부(414)는 냉매량 연산부(413)로부터, 미리 정한 시간(예를 들면, 과거 5분) 이내에 계산된 냉매량비 RA를 판독한다. 냉매량 평균 계산부(414)는 판독한 냉매량비 RA의 평균값을 계산하고, 계산된 냉매량비 RA의 평균값을 표시부(70)에 출력한다. 냉매량 평균 계산부(414)는 냉매량비 RA의 평균값의 계산이 종료했을 때에, 냉매량비 RA의 평균값의 계산이 종료된 것을 나타낸 계산 종료 신호를 제어부(411)에 출력한다.

이와 같이 구성한 본 실시형태의 공기 조화기(100)에 의하면, 냉매 상태가 과냉각 상태인 경우에는 과냉각 상태용 연산식을 이용하고, 냉매 상태가 기액 2상 상태인 경우에는 기액 2상 상태용 연산식을 이용함으로써, 응축기(203) 출구의 냉매 상태에 관계없이 정밀도 높은 냉매량을 검지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 긴 배관을 사용하는 경우나, 설치 상황이 실외기(10)와 실내기(11)의 사이에 큰 높낮이차가 있는 경우에도, 정밀도 높은 냉매량비를 검지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 제어부(411)는 제2 팽창 밸브(215)의 개구도를 미리 정해진 값으로 고정한다. 이에 따라, 액체 배관(212) 내의 액체 냉매의 냉각 정도를 일정하게 할 수 있으며 정밀도 높은 냉매량비를 검지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 제어부(411)는 압축기(201)의 압축 능력을 미리 정해진 값으로 고정한다. 이에 따라, 본 실시형태에서는, 압축기(201)의 입구, 및 출구에서의 냉매 상태를 일정하게 할 수 있으며 정밀도 높은 냉매량비를 검지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 제어부(411)는 제1 팽창 밸브(204)의 개구도를 미리 정해진 값으로 고정한다. 이에 따라, 본 실시형태에서는, 제1 팽창 밸브(204)에서의 냉각 정도를 일정하게 할 수 있으며, 정밀도 높은 냉매량비를 검지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 제어부(411)는 실외기 팬(10F)의 회전 속도 및 실내기 팬(11F)의 회전 속도를 미리 정해진 값으로 고정한다. 이에 따라, 본 실시형태에서는, 응축기(203)에서의 열교환 정도를 일정하게 하고, 증발기(205)에서의 열교환 정도를 일정하게 할 수 있으며, 정밀도 높은 냉매량비를 검지할 수 있다.

<제2 실시형태>

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

제2 실시형태의 공기 조화기(100)의 구성은 도 3에 나타낸 바와 같이, 서브 쿨러(213)가 새롭게 부가된 것을 제외하고, 제1 실시형태의 공기 조화기(100)의 구성과 동일하다. 한편, 이 실시형태에서는 제1 팽창 밸브(204)는 실내기(11)에 설치되어 있다.

구체적으로 이 공기 조화기(100)는 응축기 (203) 및 제1 팽창 밸브(204) 사이에 설치된 서브 쿨러(213); 냉매 회로(20)에 있어서 서브 쿨러(213)의 하류측으로부터 분기하여 서브 쿨러(213)을 경유하여 압축기(201)의 저압 측에 접속된 바이패스로(214); 및 바이패스로(214)에 설치되어 서브 쿨러(213)에 유입되는 냉매량을 조정하는 제2 팽창 밸브(215)를 구비한다.

서브 쿨러(213)는 응축기(203)에서 생성된 액체 냉매를, 제2 팽창 밸브(215)로부터 보내진 서브 쿨러 냉각 냉매를 이용하여 냉각한다. 서브 쿨러(213)는 고온의 액체 냉매와 저온의 서브 쿨러 냉각 냉매 사이에서, 열교환을 수행한다. 서브 쿨러(213)는 냉각된 액체 냉매를 제1 팽창 밸브(204)에 송출한다. 서브 쿨러(213)는 열교환 후의 서브 쿨러 냉각 냉매를, 압축기(201)의 저압측 입구에 송출한다.

제2 팽창 밸브(215)는 개폐에 의해, 그곳을 흐르는 유량을 조정하는 밸브이다. 여기서, 제2 팽창 밸브(215)는 그 열려 있는 정도를 나타낸 개도를, 제2 팽창 밸브 제어부(305)로부터 제어 받는다(도 4 참조). 제2 팽창 밸브(215)가 열림으로써, 증발기(205)에서 생성되고, 서브 쿨러(213)를 통하여 제2 팽창 밸브(215)에 유입된 액체 냉매는 팽창하여 기화하고, 액체 냉매보다 온도가 낮은 냉매인 서브 쿨러 냉각 냉매가 된다. 제2 팽창 밸브(215)는 서브 쿨러 냉각 냉매를 서브 쿨러(213)에 송출한다.

그 밖에, 본 실시형태의 액체관 온도 센서(209)는 서브 쿨러(213)의 출구 부근에서의 냉매 온도(액체관 온도 Tsub)를 검출하고, 검출된 액체관 온도를 나타낸 신호를 A/D 변환부(50)에 출력한다. 한편, 액체 배관(212)은 응축기(203)의 출구로부터 서브 쿨러(213)를 통하여 제1 팽창 밸브(204)까지의 구간에 설치된, 액체 냉매를 흘리기 위한 배관이다.

다음으로, 도 5를 참조하면서, 본 실시형태에 따른 냉매량 검지 장치(40)의 동작을 설명한다.

도5는 본 실시형태에 따른 냉매량 검지 장치(40)의 동작의 일례를 나타낸 순서도다.

(스텝 S201) 입력부(60)는 이용자로부터 냉매량의 검지를 개시하는 것을 나타낸 정보의 입력을 받아들인다. 그리고, 입력부(60)는 냉매량의 검지를 개시하는 검지 개시 정보를 제어부(411)에 출력한다. 그 후, 스텝 S102로 진행한다.

(스텝 S102) 제어부(411)는 스텝 S201에서 입력된 검지 개시 정보에 의거하여, 공기 조화기 제어부(30)에, 공기 조화기(100)의 운전을 개시하는 명령을 출력한다(시스템 정지 상태로부터 이행).

한편, 후술하는 모든 운전 모드에 있어서, 공기 조화기(100)는 냉방 운전을 수행한다.

또한, 공기 조화기(100)가, 복수의 실내기(11)를 포함한 경우(도 1에는 1대만 도시되어 있다)는 모든 실내기(11)를 마찬가지로 운전한다.

또한, 제어부(411)는 공기 조화기 제어부(30)에, 초기 모드 운전을 수행하는 명령을 출력한다. 공기 조화기 제어부(30)는 초기 모드 운전을 개시한다. 초기 모드 운전이란, 구체적으로는 이하와 같은 운전을 수행하는 것을 말한다.

공기 조화기 제어부(30)는 실내기 팬(11F)의 회전 속도를, 미리 설정된, 통상보다 풍량이 많은 "급속" 모드의 회전 속도로 송풍한다. 공기 조화기 제어부(30)는 실내기(11)에 구비된 증발기(205)의 과열도가 3K가 되도록 제어한다(전체 실내기SH 제어: SH=3K). 제1 팽창 밸브 제어부(302)는 제1 팽창 밸브(204)의 개도를 조정함으로써, 증발기(205)의 과열도가 3K가 되도록 제어한다. 공기 조화기 제어부(30)는 실내 온도의 설정 온도를 3℃로 설정하여 공기 조화기(100)를 운전한다(전체 실내기 설정 온도: Remote=3K). 공기 조화기 제어부(30)는 초기 모드 운전을, 예를 들면 5~10분간 계속한 후, 스텝 S103로 진행한다.

(스텝 S103) 제어부(411)는 공기 조화기 제어부(30)에, 통상 모드 운전을 수행하는 명령을 출력한다. 공기 조화기 제어부(30)는 통상 모드 운전을 개시한다. 통상 모드 운전이란, 구체적으로는 이하와 같은 운전을 수행하는 것을 말한다.

제어부(411)는 압축기(201)의 모터의 회전 속도를, 미리 정한 회전 속도(예를 들면, 65 Hz)로 운전하게 하는 명령을 압축기 제어부(301)에 출력한다(압축기 65 Hz Fixed). 압축기 제어부(301)는 제어부(411)로부터, 압축기(201)의 모터의 회전 속도를, 미리 정한 회전 속도(예를 들면, 65 Hz)로 운전하게 하는 명령을 입력 받고, 모터의 회전 속도를 65 Hz로 운전하게 한다.

제어부(411)는 개도를 미리 정한 값(예를 들면, 120 pls)으로 제어하게 하는 명령을 제1 팽창 밸브 제어부(302)에 출력한다. 여기서, 팽창 밸브의 개도의 단위로서 이용하는 pls는 완전히 닫혔을 때가"0"pls이고, 완전히 열렸을 때가 "2000"pls가 되도록 정의되어 있다. 제1 팽창 밸브 제어부(302)는 제어부(411)로부터, 개도를 120pls로 제어하는 명령을 입력 받고, 제1 팽창 밸브(204)의 개도를120pls로 동작시킨다(EEV:120pls Fixed)。

제어부(411)는 개도를 미리 정한 값(예를 들면, 120 pls)으로 제어하게 하는 명령을 제2 팽창 밸브 제어부(305)에 출력한다. 제2 팽창 밸브 제어부(305)는 제어부(411)로부터, 개도를 120pls로 제어하는 명령을 입력 받고, 제2 팽창 밸브(215)의 개도를 120pls로 동작시킨다(EVI:120pls Fixed)。 공기 조화기 제어부(30)는 통상 모드 운전을, 예를 들면 5분간 계속한 후, 스텝 S104로 진행한다.

(스텝 S104) 제어부(411)는 공기 조화기 제어부(30)에, 측정 모드 운전을 수행하는 명령을 출력한다. 공기 조화기 제어부(30)는 측정 모드 운전을 개시한다. 측정 모드 운전이란, 구체적으로는 이하와 같은 운전을 수행하는 것을 말한다.

제어부(411)는 실외기 팬(10F)을 정속으로 측정하는 명령을 실외기 팬 제어부(303)에, 출력한다. 실내기 팬 제어부(304)는 실외기 팬(10F)을 정속으로 운전하게 한다(실외 Fan:Step Fixed). 측정 모드 운전을, 예를 들면, 25분간 계속한 후, 스텝S105로 진행한다.

(스텝 S105) 제어부(411)는 냉매량비를 계산하게 하는 명령을, 냉매 상태 취득부(412) 및 냉매량 연산부(413)에 출력한다. 냉매 상태 취득부(412)는 출구 온도 신호 및 액체관 온도 신호를 입력 받는다. 또한, 냉매량 연산부(413)는 토출 온도 신호, 액체관 온도 신호, 고압측 압력 신호 및 저압측 압력 신호를 입력 받는다. 그 후, 스텝S106로 진행한다.

(스텝 S106) 냉매 상태 취득부(412)는 스텝 S105에서 입력된 출구 온도 신호가 나타낸 출구 온도 Tcond 및 액체관 온도 신호가 나타낸 액체관 온도 Tsub에 의거하여, 과냉각 상태인지 기액 2상 상태인지를 판별한다.

냉매량 연산부(413)는 냉매 상태 취득부(412)에 의해 얻어진 냉매 상태에 따른 연산식(연산식 파라미터)을, 계산 파라미터 기억부(421)로부터 판독한다. 냉매량 연산부(413)는 스텝 S105에서 입력된 고압측 압력 신호가 나타낸 고압측 압력 Pd, 저압측 압력 신호가 나타낸 저압측 압력Ps, 액체관 온도 신호가 나타낸 액체관 온도 Tsub 및 토출 온도 신호가 나타낸 토출 온도 Td에 의거하여, 냉매 상태에 맞춘 연산식에 의해, 냉매량비 RA를 계산한다(냉매량 검지 스텝). 냉매량 연산부(413)는 계산된 RA를 냉매량 기억부(422)에 기록한다. 그 후, 스텝 S107로 진행한다.

(스텝 S107) 제어부(411)는 냉매량비를 계산하게 하는 명령을 개시하고 나서 5분이 경과했는지의 여부를 판정한다. 5분이 경과했다고 판단된 경우(Yes)는 스텝 S108로 진행한다. 5분이 경과했다고 판단되지 않은 경우(No)는 스텝 S105로 돌아간다.

(스텝 S108) 냉매량 평균 계산부(414)는 스텝 S106에서 냉매량 기억부(422)에 기록된 냉매량비를 판독하고, 냉매량비의 평균값을 산출한다. 냉매량 평균 계산부(414)는 계산된 냉매량비의 평균값에 관한 정보를 표시부(70)에 출력한다. 냉매량 평균 계산부(414)는 냉매량비의 평균값이 종료된 것을 나타낸 평균값 계산 종료 정보를 제어부(411)에 출력한다. 그 후, 스텝 S109로 진행한다.

(스텝 S109) 표시부(70)는 스텝 S108에 있어서 냉매량 평균 계산부(414)에서 계산된, 냉매량비의 평균값을 나타낸 정보를 입력 받고, 표시한다. 제어부(411)는 스텝 S108에서 냉매량 평균 계산부(414)로부터 입력 받은 평균값 계산 종료 정보에 의거하여, 공기 조화기(100)의 운전 정지 명령을 공기 조화기 제어부(30)에 출력한다. 공기 조화기 제어부(30)는 제어부(411)로부터 입력 받은 운전 정지 신호에 의거하여, 공기 조화기(100)의 운전을 정지한다. 그 후, 종료 처리로 진행한다.

이와 같이 본 실시형태에 의하면, 냉매 상태가 과냉각 상태인 경우에는 과냉각 상태용 연산식을 이용하고, 냉매 상태가 기액 2상 상태인 경우에는 기액 2상 상태용 연산식을 이용함으로써, 응축기(203) 출구의 냉매 상태에 관계없이 냉매량을 정밀도 좋게 검지할 수 있다. 액체관 내의 기화를 막기 위하여 서브 쿨러(213)을 이용하는 긴 배관을 사용하는 경우나, 실외기(10)와 실내기(11) 사이에 큰 높낮이차가 있는 경우이더라도, 냉매량비를 정밀도 좋게 검지할 수 있다.

<제3 실시형태>

이하, 본 발명의 제3 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

제1, 제2 실시형태에서는 공기 조화기(100) 내의 냉매의 양을 정확하게 측정할 수 있었지만, 본 실시형태에서는, 냉매를 보충할 경우에, 냉매량비를 계산하면서, 냉매의 충전 개시시, 및 냉매량비가 100%에 이르렀을 때에, 조작을 수행하는 사람에 대하여 냉매 주입 밸브(216)의 조작을 재촉하는 표시를 수행한다.

도6은 제3 실시형태에 따른 공기 조화기(100)의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.

본 실시형태의 공기 조화기(100)의 구성은 냉매 주입 밸브(충전 밸브) (216)및 냉매 저장 용기(217)가 새롭게 부가된 것을 제외하고, 제2 실시형태에서의 공기 조화기(100)의 구성(도 3)과 동일하다. 따라서, 냉매 주입 밸브(216) 및 냉매 저장 용기 (217) 이외의 설명은 생략한다.

냉매 주입 밸브(216)는 조작을 수행하는 사람이, 표시부(70)에 나타나는 지시에 따라서, 냉매를 보충하기 위하여 개폐하는 밸브이다.

냉매 저장 용기(217)는 보충되는 냉매를 저장하는 용기이다.

도7은 본 실시형태에 따른 냉매량 검지 장치(40)의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.

본 실시형태의 냉매량 검지 장치(40)의 구성은 냉매량 판정부(415)가 새롭게 부가된 것, 및 냉매량 평균 계산부(414), 제어부(411)에 새로운 기능이 부가된 것을 제외하고, 제2 실시형태에서의 냉매량 검지 장치(40)의 구성(도 4)과 동일하다. 따라서, 냉매량 평균 계산부(414), 냉매량 판정부(415), 및 제어부(411) 이외의 설명은 생략 한다.

냉매량 평균 계산부(414)는 냉매량 기억부(422)로부터, 미리 정한 시간(예를 들면, 과거 5분 ) 이내에 계산된 냉매량비를 판독한다. 냉매량 평균 계산부(414)는 판독한 냉매량비의 이동 평균값을 계산하고, 계산한 이동 평균값을 냉매량 판정부(415)에 출력한다.

냉매량 판정부(415)는 냉매량 평균 계산부(414)로부터 입력 받은 냉매량비의 이동 평균값에 의거하여, 냉매량비의 이동 평균값이 100%를 넘는지의 여부를 판정한다. 냉매량 판정부(415)는 냉매량비의 이동 평균값이 100%를 넘었다고 판정한 경우는 충전 종료 신호를 제어부(411)에 출력한다.

제어부(411)는 입력부(60)로부터의 검지 개시 정보의 입력, 및 냉매량 판정부(415)로부터의 충전 종료 신호의 입력에 의거하여, 표시부(70)에, 냉매 주입 밸브(216)을 "여는", 또는 "닫는" 것을, 조작을 수행하는 사람에게 지시하는 표시를 수행하는 명령을 출력한다.

다음으로, 도 8을 참조하면서, 본 실시형태에 따른 냉매량 검지 장치(40)의 동작을 설명한다. 도 8은 본 실시형태에 따른 냉매량 검지 장치(40)의 동작의 일례를 나타낸 순서도다.

(스텝 S201) 입력부(60)는 이용자로부터 냉매량의 자동 충전을 시작한다는 입력을 받고, 냉매량의 검지를 시작하는 검지 개시 정보를 제어부(411)에 출력한다. 그 후, 스텝 S202로 진행한다.

(스텝 S202) 제어부(411)는 냉매 주입 밸브(216)을 닫도록 조작을 수행하는 사람에게 지시하는 표시를 수행하는 명령을, 표시부(70)에 출력한다. 그 후, 스텝 S203로 진행한다. 스텝(203)~(205)의 각 처리는 제2 실시형태(도 5)에서의 스텝 S102~스텝 S104의 각 처리와 동일하다.

(스텝 S206) 제어부(411)는 냉매 주입 밸브(216)를 열도록 조작을 수행하는 사람에게 지시하는 표시를 수행하는 명령을, 표시부(70)에 출력한다. 그 후, 스텝 S207로 진행한다. 스텝 S207, 208의 각 처리는 제2 실시형태(도 5)에서의 스텝 S105, 106의 각 처리와 동일하다.

(스텝 S209) 냉매량 평균 계산부(414)는 냉매량 기억부(422)에 기록된 냉매량비를 판독하고, 냉매량비의, 예를 들면 5분간의 이동 평균값을 산출한다. 냉매량 평균 계산부(414)는 계산된 냉매량비의 이동 평균값에 관한 정보를 냉매량 판정부(415)에 출력한다. 그 후, 스텝 S210로 진행한다.

(스텝 S210) 냉매량 판정부(415)는 냉매량 평균 계산부(414)로부터 입력 받은 냉매량비의 이동 평균값에 관한 정보에 의거하여, 냉매량비의 이동 평균값이 100% 이상인지의 여부를 판정한다. 이동 평균값이 100% 이상이라고 판정된 경우(Yes)는 냉매량 판정부(415)는 냉매의 충전이 종료된 것을 나타낸 충전 종료 신호를 제어부(411)에 출력한 후, 스텝 S211로 진행한다. 이동 평균값이100% 미만이라고 판정된 경우(No)는 스텝 S207로 진행한다.

(스텝 S211) 제어부(411)는 냉매 주입 밸브(216)를 닫도록 조작을 수행하는 사람에게 지시하는 표시를 수행하는 명령을, 표시부(70)에 출력한다. 제어부(411)는 스텝 S210에서 냉매량 판정부(415)로부터 입력 받은 충전 종료 신호에 의거하여, 공기 조화기(100)의 운전 정지 명령을 공기 조화기 제어부(30)에 출력한다. 공기 조화기 제어부(30)는 제어부(411)로부터 입력 받은 운전 정지 신호에 의거하여, 공기 조화기(100)의 운전을 정지한다. 공기 조화기(100)의 운전 정지 명령을 공기 조화기 제어부(30)에 출력한다. 공기 조화기 제어부(30)는 제어부(411)로부터 입력 받은 운전 정지 신호에 의거하여, 공기 조화기(100)의 운전을 정지한다. 그 후 종료 처리로 진행한다.

이와 같이 본 실시형태에 의하면, 공기 조화기(100)는 냉매를 공기 조화기(100)에 충전하기 위한 냉매 주입 밸브(216)를 구비하고, 냉매량 판정부(415)의 판정에 따라서, 냉매 주입 밸브(216)를 닫게 하는 지시를 표시부(70)에 표시한다. 이에 따라, 본 실시형태에서는, 조작을 수행하는 사람에게, 냉매량비의 검출을 시작하는 경우에, 냉매 주입 밸브(216)를 열고, 냉매량비가 100% 이상이 되었을 때에, 냉매 주입 밸브(216)를 닫도록 재촉하기 때문에, 확실히 냉매를 보충할 수 있다.

한편, 본 실시형태에 있어서, 냉매 주입 밸브(216)는 조작을 수행하는 사람에 의해 개폐되었지만, 제어부(411)가, 공기 조화기 제어부(30)를 통하여, 냉매 주입 밸브(216)를 제어하여, 자동적으로 개폐하도록 해도 무방하다.

한편, 상술한 각 실시형태에 있어서, 압축기(201)의 신뢰성 보호는 계속하고, 보호역에 돌입한 경우(토출 온도, 과전류, 고압, 저압의 각 측정값이, 미리 정해진 반응을 일으키는 최소 물리량을 넘은 경우)에는 공기 조화기(100)의 운전을 정지하고, "검지 실패"를 표시부(70)에 표시하도록 해도 무방하다.

또한, 상기 각 실시형태에서의 냉매량비를 산출하는 연산식으로서 이하의 것을 이용해도 무빙하다.

RA=f(Tc,Te,Tsub,Td)

즉, 과냉각 상태용 연산식은 이하와 같다.

RA=a3+b3×Tc+c3×Te+d3×Tsub+e3×Td

여기서, 상수 a3, b3, c3, d3, e3는 과냉각 상태에서의 Tc, Te, Tsub, Td와 RA의 관계를 나타낸 실측 데이터를 이용하여, 다중 회귀 계산에 의해 미리 얻어진 값이다.

또한, 기액 2상 상태용 연산식은 이하와 같다.

RA=a4+b4×Tc+c4×Te+d4×Tsub+e4×Td

여기서, 상수 a4, b4, c4, d4, e4는 과냉각 상태에서의 Tc, Te, Tsub, Td와 RA의 관계를 나타낸 실측 데이터를 이용하여, 다중 회귀 계산에 의해 미리 얻어진 값이다.

이 때, 냉매량 연산부(413)는 토출 압력 신호가 나타낸 토출 압력 Pd 및 흡입 압력 신호가 나타낸 흡입 압력 Ps와, 계산 파라미터 기억부(421)에 기록된 포화 증기 곡선 데이터로부터, 포화 온도 Tc 및 포화 온도Te를 계산한다. 그리고, 냉매량 연산부(413)는 이것들과 액체관 온도 신호가 나타낸 액체관 온도 Tsub 및 토출 온도 신호가 나타낸 토출 온도 Td를 이용하여, 냉매량비 RA를 계산한다.

또한, 과냉각 상태용 연산식 및 기액 2상 상태용 연산식은 냉매의 종류에 따라 다르다. 여기서, 여러 가지의 공기 조화기의 냉매량을 검지하기 위하여 냉매량 검지 장치는 냉매의 종류에 따른 연산식의 상수를 기록하고 있는 것이 바람직하다. 그리고, 예를 들면 입력부(60)로부터 입력 받은 냉매의 종류에 따라서, 냉매량 연산부(412)가, 계산 파라미터 기억부(421)로부터 냉매에 대응한 파라미터(상수)를 판독하여, 냉매량을 계산하도록 해도 무방하다.

<제4 실시형태>

이하, 본 발명의 제4 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 공기 조화기(100)는 상기 제1 실시형태의 구성에 더하여, 냉매 회로(20)의 잉여 냉매를 저장하는 냉매 저장부를 구비한다.

구체적으로 공기 조화기(100)는 도 9에 나타낸 바와 같이, 잉여 냉매를 저장하는 냉매 저장부의 일례로서의 리시버(218); 및 리시버(218)로부터 유출되는 냉매를 감압함과 아울러 냉매의 유량을 조정하는 유량 조정부의 일례로서의 리시버 감압 밸브(219)를 구비한다.

본 실시형태의 리시버 감압 밸브(219)는 공기 조화기 제어부(30)에 의한 제어에 의해 개도가 제어되고, 리시버 감압 밸브(219)를 통과하는 냉매의 양이나 압력이 조정되도록 되어 있다.

또한, 공기 조화기(100)의 실외기(10)는 공기 조화기 제어부(30)에 의한 제어에 의해 열림 상태 또는 닫힘 상태로 전환되고, 후술하는 접속로(20b)를 통과하는 냉매의 유량을 조정하는 공급량 조정부의 일례로서의 접속 개폐 밸브(220)를 구비한다.

또한, 공기 조화기(100)는 냉매 회로(20)로부터 분기하는 분기로(20a), 및 냉매 회로(20)와 분기로(20a)를 접속하는 접속로(20b)를 구비한다.

분기로(20a)는 냉매 회로(20) 중 응축기(실외 열교환기)(102)와 제1 팽창 밸브(103) 사이의 배관에서 분기하여 설치된다. 그리고, 분기로(20a)의 종단에는 상술한 리시버(218)가 접속된다. 또한, 분기로(20a)에는 상술한 리시버 감압 밸브(219)가 설치된다.

접속로(20b)는 분기로(20a)에서의 리시버 감압 밸브(219)와 리시버(218) 사이의 배관에서 분기하여, 냉매 회로(20)의 저압 배관(20s)에 접속된다. 또한, 접속로(20b)에는 상술한 접속 개폐 밸브(220)가 설치된다.

상세에 대해서는 후술하지만, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 접속 개폐 밸브(220)는 통상, 닫힘 상태로 되어 있다. 그리고, 접속 개폐 밸브(220)는 압축기(201)로부터 토출되는 냉매의 토출 온도 Td가 미리 정한 온도까지 상승했을 때에 열림 상태로 전환할 수 있다. 이에 따라, 리시버(218)에 저장된 냉매가 접속로(20b)를 통하여 압축기(201)에 공급되고, 압축기(201)로부터 토출되는 냉매의 토출 온도 Td의 상승이 억제된다.

본 실시형태의 리시버(218)는 철 등의 열전도성을 갖는 재료로 형성된다. 또한, 리시버(218)는 예를 들면 원통형의 형상으로 되어 있으며 실외기(10)에 있어서 세로형으로 설치된다. 그리고, 리시버(218)는 연직 하부에 위치하는 저면에, 분기로(20a)의 종단이 접속되는 접속부가 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태의 리시버(218)는 연직 하부에 설치되는 접속부로부터 냉매가 출입한다.

리시버(218)는 냉방 운전시 및 제상(除霜) 운전시에, 잉여 냉매를 저장한다. 또한, 리시버(218)는 냉방 운전시 또는 제상 운전시에 저장한 냉매를, 난방 운전시에 냉매 회로(20)에 공급한다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 리시버(218)에 의해, 냉매 회로(20)를 순환하는 냉매의 양을 조정하고 있다.

한편, 리시버(218)의 용적은 난방 운전시에서의 최적의 냉매량에서 냉방 운전시에서의 최적의 냉매량을 뺀 냉매량을, 과냉각 액체 상태로 환산한 체적과 동일하게 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 여기서, 최적의 냉매량이란, 공기 조화기(100)에 있어서, 난방 운전 및 냉방 운전의 시스템 효율이 가장 높아지는 냉매량을 의미한다. 상세에 대해서는 후술하지만, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에는 난방 운전시에서의 최적의 냉매량의 냉매가 냉매 회로(20)에 봉입되어 있다. 따라서, 리시버(218)의 용적이 상기와 같이 설정된 경우, 냉방 운전시에 리시버(218)에 잉여 냉매가 수용됨으로써 냉방 운전이 최적의 냉매량으로 행해진다. 또한, 리시버(218)의 대형화가 억제된다.

본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는, 냉매로서 R32 냉매, 또는 R32를 적어도 70 중량% 이상 함유하는 혼합 냉매를 이용하고 있다. R32는 예를 들면 공기 조화기의 냉매로서 종래에 사용되고 있는 R410A와 비교하여, 온난화 계수가 낮다. 따라서, 본 실시형태에서는, R32 냉매, 또는 R32를 적어도 70 중량% 이상 함유하는 혼합 냉매를 이용함으로써, 예를 들면 R32와 R125를 50 중량%씩 포함한 R410A 냉매를 이용하는 경우와 비교하여, 환경에 대한 영향이 감소한다.

한편, 냉매에는 압축기(201)에서의 냉매의 윤활성을 높이는 윤활유 등의 각종 첨가제가 포함되어 있어도 무방하다.

계속하여, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서의 냉매의 거동에 대하여 설명한다. 먼저, 난방 운전시의 공기 조화기(100)에서의 냉매의 거동에 대하여 설명한다.

난방 운전시에는 냉매 회로(20)는 사방 전환 밸브(107)에 의해, 도 9에서 파선으로 나타낸 유로로 전환되고, 냉매는 도 9에서 파선 화살표로 나타낸 바와 같이 흐른다. 즉, 난방 운전시에는 냉매가, 압축기(201), 사방 전환 밸브(107), 실내 열교환기(104), 제1 팽창 밸브(103), 실외 열교환기(102), 사방 전환 밸브(107)를 순서대로 흘러서 압축기(201)로 돌아가는 냉동 사이클이 구성된다.

구체적으로 설명하면, 압축기(201)에서 압축되고 토출부로부터 토출된 고온 고압의 기체형상의 냉매는 사방 전환 밸브(107)를 지나서, 실내 열교환기(104)에 유입된다. 상술한 바와 같이, 난방 운전시에는 실내 열교환기(104)는 응축기로서 기능한다. 따라서, 냉매는 실내 열교환기(104)에서 실내 공기와 열교환되어 응축 액화되고, 실내 열교환기(104)로부터 토출된다. 실내 열교환기(104)로부터 토출된 고압 액상의 냉매는 제1 팽창 밸브(103)에서 감압되어 기액 2상 상태가 된 후, 실외 열교환기(102)에 유입된다. 난방 운전시에는 실외 열교환기(102)는 증발기로서 기능한다. 따라서, 냉매는 실외 열교환기(102)에서 외기와 열교환되어 증발 기화되고, 실외 열교환기(102)로부터 토출된다. 실외 열교환기(102)로부터 토출된 저압 기체형상의 냉매는 흡입부로부터 압축기(201)에 흡입되고 다시 압축된다.

또한, 난방 운전시에는 리시버(218)에 저장된 냉매가, 분기로(20a)를 지나서, 리시버 감압 밸브(219)에 의해 감압된 후, 냉매 회로(20)에 공급된다.

여기서, 리시버 감압 밸브(219)는 공기 조화기 제어부(30)에 의한 제어에 의거하여 개도가 조정된다. 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 리시버 감압 밸브(219)의 개도를 조정함으로써, 리시버(218)로부터 다량의 냉매가 냉매 회로(20)에 급격하게 흘러드는 것을 억제하고 있다. 한편, 리시버 감압 밸브(219)의 개도의 제어에 대해서는 후단에서 상세하게 설명한다

계속하여, 냉방 운전시 또는 제상 운전시의 공기 조화기(100)에서의 냉매의 거동에 대하여 설명한다.

냉방 운전시 또는 제상 운전시에는 냉매 회로(20)는 사방 전환 밸브(107)에 의해, 도 9에서 실선으로 나타낸 유로로 전환되고, 냉매는 도 9에서 실선 화살표로 나타낸 바와 같이 흐른다. 즉, 냉방 운전시 및 제상 운전시에는 냉매가, 압축기(201), 사방 전환 밸브(107), 실외 열교환기(102), 제1 팽창 밸브(103), 실내 열교환기(104), 사방 전환 밸브(107)를 순서대로 흘러서 압축기(201)로 돌아가는 냉동 사이클이 구성된다.

구체적으로 설명하면, 압축기(201)에서 압축되고 토출부로부터 토출된 고온 고압의 기체형상의 냉매는 사방 전환 밸브(107)를 지나서, 실외 열교환기(102)에 흡입된다. 상술한 바와 같이, 냉방 운전시 또는 제상 운전시에는 실외 열교환기(102)는 응축기로서 기능한다. 따라서, 냉매는 실외 열교환기(102)에서 외기와 열교환되어 응축 액화되고, 과냉각 액상이 되어 실외 열교환기(102)로부터 토출된다. 실외 열교환기(102)로부터 토출된 고압 액상의 냉매는 냉매 회로(20) 측과 분기로(20a) 측으로 분기한다. 냉매 회로(20) 측의 냉매는 제1 팽창 밸브(103)에서 감압되어 기액 2상 상태가 된 후, 실내 열교환기(104)에 흡입된다. 냉방 운전시 또는 제상 운전시에는 실내 열교환기(104)는 증발기로서 기능한다. 따라서, 냉매는 실내 열교환기(104)에서 실내 공기와 열교환되어 증발 기화되고, 실내 열교환기(104)로부터 토출된다. 실내 열교환기(104)로부터 토출된 저압 기체형상의 냉매는 흡입부로부터 압축기(201)에 흡입되고, 다시 압축된다.

또한, 분기로(20a) 측으로 분기한 냉매는 리시버 감압 밸브(219)를 지난 후, 접속부로부터 리시버(218)에 흡입되고 저장된다. 한편, 냉방 운전시 및 난방 운전시에는 리시버 감압 밸브(219)는 공기 조화기 제어부(30)에 의해 전부 열림 상태로 설정된다. 이에 따라, 분기로(20a) 측으로 분기한 냉매는 리시버 감압 밸브(219)에 의해 감압되지 않고, 리시버(218)에 흡입된다.

여기서, 공기 조화기(100)에서는, 실외 열교환기(102)의 종류 등에 따라서는 실외 열교환기(102)의 용적이 실내 열교환기(104)의 용적과 비교하여 작은 경우가 있다. 이 경우, 실외 열교환기(102)가 응축기로서 기능하는 공기 조화기(100)의 냉방 운전시 및 제상 운전시에서는, 실외 열교환기(102)가 증발기로서 기능하는 난방 운전시와 비교하여, 냉매 회로(20)에 필요한 냉매량이 적어진다.

즉, 냉매 회로(20)에 대하여 난방 운전시의 최적의 양의 냉매가 봉입되는 공기 조화기(1)에서는, 냉방 운전 또는 제상 운전을 수행한 경우에, 냉매 회로(20)를 순환하는 냉매가, 냉방 운전시 또는 제상 운전시의 최적의 냉매량보다 과잉이 된다. 바꾸어 말하면, 냉방 운전시 및 제상 운전시에서는 냉매 회로(20)에 있어서 잉여 냉매가 발생한다.

그리고, 냉매 회로(20)를 순환하는 냉매량이 과잉 상태로 냉방 운전 또는 제상 운전을 수행한 경우, 압축기(201)로부터의 토출 압력이 상승하여, 공기 조화기(100)의 시스템 효율이 저하하는 경우가 있다.

이에 비하여, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는, 냉방 운전시 및 제상 운전시에 있어 냉매의 일부가 리시버(218)에 저장됨으로써, 냉매 회로(20)에 잉여 냉매가 생기는 것이 억제된다. 이 때문에, 공기 조화기(100)에서는 최적의 냉매량으로 냉방 운전 및 제상 운전이 수행된다. 이에 따라, 냉방 운전시 및 제상 운전시에 있어서 압축기(201)로부터의 토출 압력이 상승하는 것이 억제된다. 그리고, 공기 조화기(100)의 냉방 운전시 및 제상 운전시에 있어서, 시스템 효율의 저하가 억제된다.

그런데, 종래의 공기 조화기(100)에서는 이하에 설명하는 바와 같이, 제1 팽창 밸브(103)에 흡입되기 전의 냉매에 과냉각도를 충분히 부여할 수 없다는 문제가 있다. 도 10은 종래의 공기 조화기(100)를 나타낸 도면이다. 한편, 도 10에서, 도 9에 나타낸 본 실시형태의 공기 조화기(100)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.

또한, 도 11은 냉방 운전시의 공기 조화기(100)의 압력-비엔탈피(specific enthalpy) 선도(p-h 선도)이다. 도 11에서, 일점 쇄선은 접속로(20b)의 접속 개폐 밸브(220)를 닫힘 상태로 한 경우의 본 실시형태의 공기 조화기(1)의 p-h 선도를 나타내고 있으며 파선은 도 10에 나타낸 종래의 공기 조화기(1)의 p-h 선도를 나타내고 있다. 여기서, 도 11에서, AB 사이가 압축기(201)에 의한 압축 행정에 대응하고, BC 사이가 실외 열교환기(102)에 의한 응축 행정에 대응한다. 또한, CD 사이가 제1 팽창 밸브(103)에 의한 감압 행정에 대응하고, DA 사이가, 실내 열교환기(104)에 의한 증발 행정에 대응한다.

도10에 나타낸 바와 같이, 종래의 공기 조화기(100)에 있어서, 리시버(218p)는 냉매 회로(20) 중에서 실외 열교환기(102)와 제1 팽창 밸브(103) 사이에 위치하는 배관에 접속된다. 또한, 도 10에 나타낸 종래의 공기 조화기(100)는 본 실시형태의 공기 조화기(100)와는 달리, 분기로(20a)를 갖지 않는다.

도10에 나타낸 종래의 공기 조화기(100)에서는 냉방 운전시 또는 제상 운전시에 생긴 잉여 냉매를, 리시버(218p)에 기액 2상 상태로 저장한다. 그리고, 도 10에 나타낸 공기 조화기(100)에서는 리시버(218p)에 저장되는 기액 2상의 냉매 중 액체형상의 냉매가, 리시버(218p)로부터 냉매 회로(20)에 배출되고, 제1 팽창 밸브(103)에 흡입된다.

이 때문에, 도 10에 나타낸 공기 조화기(100)에서는 리시버(218p)로부터 배출되어 제1 팽창 밸브(103)에 흡입되기 전의 냉매는 도 11에 있어서 점 X로 나타낸 바와 같이 포화 액체 상태 또는 포화액에 가까운 상태로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 도 10에 나타낸 공기 조화기(100)에서는 제1 팽창 밸브(103)에 흡입되기 전의 냉매가 과냉각되기 어렵다.

또한, 도 10에 나타낸 공기 조화기(100)과 같이, 잉여 냉매가 리시버(218p)에 있어서 기액 2상 상태로 저장되는 경우, 저장되는 냉매의 체적이 커지기 쉽다. 이 때문에, 리시버(218p)가 대형화되는 경향이 있다.

이에 비하여, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 이하에 설명하는 바와 같이, 리시버(218)에서 잉여 냉매가 과냉각 상태로 저장된다. 이에 따라, 도 10에 나타낸 종래의 공기 조화기(100)와는 달리, 제1 팽창 밸브(103)에 흡입되기 전의 냉매가 과냉각되게 된다.

즉, 냉방 운전시 또는 제상 운전시에서는 실외 열교환기(102)에서 응축 액화되어 실외 열교환기(102)로부터 토출된 냉매 온도는 통상적으로 50℃~60℃ 정도이다. 한편, 리시버(218)의 주위 온도는 통상적으로 20℃~40℃ 정도이다. 따라서, 실외 열교환기(102)로부터 토출되어 리시버(218)에 흡입되는 냉매 온도는 리시버(218) 주위의 온도와 비교하여 낮게 되어 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 본 실시형태의 리시버(218)는 열전도성의 재료에 의해 구성되어 있다.

이에 따라, 실외 열교환기(102)로부터 토출되어 리시버(218)에 흡입된 냉매는 리시버(218)의 벽면을 통하여 주위 공기와의 사이에서 열교환한다. 이 결과, 리시버(218) 내에서는 냉매가 과냉각되고 리시버(218) 내에는 잉여 냉매가 과냉각 액체 상태로 저장된다.

또한, 상술한 바와 같이, 리시버(218)가 설치되는 분기로(20a)는 냉매 회로(20) 중에서 실외 열교환기(102)와 제1 팽창 밸브(103) 사이의 배관에 접속되어 있다. 따라서, 리시버(218)에 저장되는 냉매가 과냉각 상태로 됨으로써, 도 11에 나타낸 바와 같이, 제1 팽창 밸브(103)에 흡입되기 전의 냉매에 과냉각도(SC)가 부여된다.

그 결과, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 냉방 운전시 및 제상 운전시의 냉동 효과(도 11에서의W1)가, 도 10에 나타낸 종래의 공기 조화기(100)의 냉동 효과(도 11에서의 W2)와 비교하여 커진다. 그리고, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 도 10에 나타낸 공기 조화기(100)과 비교하여, 시스템 효율이 향상한다.

여기서, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에 있어서 냉매로서 이용하는 R32는 예를 들면 R410A와 비교하여, 과냉각역에서의 엔탈피 차이(열량차이)가 크다. 이 때문에, R32 냉매, 또는 R32를 70 중량%이상 함유 하는 혼합 냉매를 이용하는 공기 조화기(100)에서는 응축 후, 제1 팽창 밸브(103)에 흡입되기 전의 냉매가 과냉각 상태가 되기 어려운 경향이 있다.

이에 비하여, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 상술한 바와 같이, 리시버(218)에서, 냉매를 과냉각 상태로 저장하고 있다. 이에 따라, 공기 조화기(100)에 있어서, R32 냉매, 또는 R32를 70 중량% 이상 함유하는 혼합 냉매를 이용한 경우이더라도, 응축 후, 제1 팽창 밸브(103)에 흡입되기 전의 냉매를 과냉각 상태로 할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 리시버(218)를 설치함으로써 제1 팽창 밸브(103)에 흡입되기 전의 냉매를 과냉각 상태로 함으로써, 예를 들면 냉매를 과냉각하기 위하여 실외 열교환기(102)를 대형화할 필요가 없어진다.

또한, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 냉방 운전시 및 제상 운전시에 있어서 잉여 냉매가 과냉각 액체 상태로 저장됨으로써, 잉여 냉매가 기액 2상 상태로 저장되는 경우와 비교하여, 리시버(218)를 소형화하는 것이 가능하게 된다.

이에 따라, 실외 열교환기(102) 및 리시버(218)가 설치되는 실외기(10)의 대형화가 억제된다.

또한, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 냉방 운전시 및 제상 운전시에 있어서 잉여 냉매가 과냉각 상태로 저장됨으로써, 잉여 냉매가 기액 2상 상태로 저장되는 경우와 비교하여, 리시버(218)에 잉여 냉매를 많이 저장할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면 잉여 냉매가 생기기 쉬운 제상 운전시에 잉여 냉매가 리시버(218)에 많이 저장되고 압축기(201)의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 냉매 회로(20)에서 분기하는 분기로(20a)를 설치하고, 분기로(20a)의 종단에 리시버(218)를 설치하고 있다. 바꾸어 말하면, 리시버(218)는 냉매 회로(20)에 의한 냉동 사이클에 간섭하지 않는 위치에 설치되어 있다. 이에 따라, 예를 들면 리시버(218)가 냉매 회로(20)에 설치되는 종래의 공기 조화기(100)(도 10 참조)와 비교하여, 리시버(218)에 잉여 냉매를 저장하는 것에 따른 공기 조화 능력의 변동이 억제된다.

그런데, 공기 조화기(100)에서는 난방 운전시에는 실외 열교환기(102)에 있어서 냉매에 열을 흡수시켜 증발시킨다. 이 때문에, 외기의 습도가 높은 경우나 외기 온도가 낮은 경우 등에, 난방 운전시에 실외 열교환기(102)에 서리가 부착되는 경우가 있다. 그리고, 실외 열교환기(102)에 서리가 부착된 경우, 실외 열교환기(102)에서의 열교환이 저해되어 실외 열교환기(102)에서의 냉매의 증발을 방해할 수 있다. 이 결과, 냉매 회로(20)를 순환하는 냉매의 양이 감소하고, 공기 조화기(100)에 의한 난방 능력이 저하한다. 또한, 실외 열교환기(102)에 서리가 부착한 채로 방치한 경우, 실외 열교환기(102)에서의 냉매의 증발 온도가 저하하여, 보다 서리가 부착하기 쉬운 상태가 된다.

이러한 사태를 억제하기 위해, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 실외 열교환기(102)에 부착된 서리의 양이 미리 정한 양을 넘은 경우에는 실외 열교환기(102)로부터 서리를 없애는 제상 운전을 수행한다. 상술한 바와 같이, 공기 조화기(100)에 있어서 제상 운전시에는 냉방 운전시와 마찬가지로 냉매가 냉매 회로(20)를 순환한다. 이에 따라, 압축기(201)로부터 토출된 고온 고압의 냉매가 실외 열교환기(102)에 흡입되고, 실외 열교환기(102)에 부착한 서리가 융해된다. 이 결과, 실외 열교환기(102)로부터 서리가 제거된다.

또한, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 상술한 바와 같이, 제상 운전시에는 잉여 냉매가 리시버(218)에 저장된다. 통상, 제상 운전시는 냉방 운전시와 비교하여 외기 온도가 낮고 리시버(218) 주위의 온도가 낮다. 이 때문에, 냉방 운전시와 비교하여, 리시버(218) 내에 저장되는 냉매와 리시버(218)의 주위 공기 사이에 열교환을 하기 쉽다. 이 결과, 제상 운전시에는 리시버(218) 내에 많은 냉매가 저장되기 쉽다.

계속하여, 공기 조화기(100)에서는 제상 운전에 의해 실외 열교환기(102)로부터 서리가 제거된 후, 난방 운전으로 전환할 수 있다. 공기 조화기(100)에서는 제상 운전에서 난방 운전으로 전환된 경우, 리시버(218)에 저장된 냉매가 분기로(20a)를 지나서 냉매 회로(20)에 공급된다.

구체적으로 설명하면, 제상 운전에서 난방 운전으로 전환되면, 냉매 회로(20) 중에서 분기로(20a)가 접속되는 제1 팽창 밸브(103)와 실외 열교환기(102) 사이의 배관에는 제1 팽창 밸브(103)에서 감압된 기액 2상 상태의 냉매가 유입된다. 여기서, 난방 운전시에 있어서 제1 팽창 밸브(103)를 통과한 후의 냉매 온도는-15℃~-5℃ 정도로 되어 있다. 이 때문에, 제상 운전에서 난방 운전으로 전환된 경우, 분기로(20a)를 통하여 제1 팽창 밸브(103)와 실외 열교환기(102) 사이의 배관에 접속되는 리시버(218) 내의 냉매 온도도, -15℃~-5℃ 정도가 된다.

이에 비하여, 리시버(218) 주위의 온도는0℃~10℃ 정도이다. 즉, 제상 운전에서 난방 운전으로 전환된 경우에는 리시버(218) 내의 냉매 온도는 리시버(218) 주위의 온도와 비교하여 낮아진다. 이에 따라, 리시버(218) 내에 저장된 냉매의 일부가, 리시버(218)의 벽면을 통하여 주위의 공기와의 사이에서 열교환하여 증발 기화한다.

그리고, 리시버(218) 내에 있어서 냉매의 일부가 증발한 경우, 리시버(218) 내의 냉매는 기체형상의 부분과 액체형상의 부분으로 분리된다. 그리고, 리시버(218)의 연직 상측부에 기체형상의 냉매가 위치하고, 연직 하측부에 액체형상의 냉매가 위치하게 된다. 리시버(218) 내에 있어서 냉매의 증발이 더 진행되어 기체형상의 냉매가 증가하면, 기체형상의 냉매에 의해 액체형상의 냉매가 압압된다. 그 결과, 리시버(218)의 연직 하부에 설치된 접속부로부터, 분기로(20a)에 액체형상의 냉매가 배출된다.

리시버(218)로부터 분기로(20a)에 배출된 냉매는 리시버 감압 밸브(219)를 통과한 후, 냉매 회로(20)에 공급된다. 이에 따라, 냉매 회로(20)를 순환하는 냉매의 양이 증가하고, 난방 운전이 최적의 냉매량으로 행해진다.

또한, 제상 운전에서 난방 운전으로 전환된 경우, 상술한 바와 같이 리시버(218) 내의 압력 상당 포화 온도와 비교하여 리시버(218) 주위의 온도 쪽이 높다. 이 때문에, 난방 운전시에는 리시버(218) 내의 냉매는 과열 가스 상태가 유지된다. 이에 따라, 리시버(218) 내로의 액체 냉매의 침입가 억제된다. 즉, 난방 운전시에, 냉매가, 냉매 회로(20)로부터 분기로(20a)를 지나서 리시버(218) 내에 침입하는 것이 억제된다.

또한, 본 실시형태의 리시버(218)에서는 냉매가 출입하는 접속부가 리시버(218)의 연직 하부에 설치된다. 이에 따라, 예를 들면 공기 조화기(1)가 제상 운전에서 난방 운전으로 전환되고, 리시버(218)에 저장된 냉매가 리시버(218)로부터 배출될 때에, 냉매에 포함되는 윤활유 등이 리시버(218) 내에 잔존하는 것이 억제된다.

구체적으로는 본 실시형태의 공기 조화기(100)에 이용되는 R32는 예를 들면 R410A와 비교하여, 저온시에서의 윤활유 등의 용해도가 낮다. 이 때문에, R32 냉매, 또는 R32를 70 중량% 이상 함유하는 혼합 냉매에서는 R410A와 비교하여, 냉매와 윤활유가 분리되기 쉽다. 그러나, 본 실시형태에서는 접속부가 리시버(218)의 연직 하부에 설치됨으로써, 리시버(218) 내에 냉매로부터 분리된 윤활유가 중력에 의해 리시버(218)으로부터 배출된다. 이에 따라, 윤활유가 리시버(218)내에 잔존하는 것이 억제되고, 압축기(201)에서의 냉매의 윤활성의 저하가 억제된다.

계속하여, 공기 조화기(100)에 있어서 제상 운전에서 난방 운전으로 전환될 때의, 리시버 감압 밸브(219)의 개폐 제어에 대하여 설명한다. 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 제상 운전에서 난방 운전으로 전환된 때에, 공기 조화기 제어부(30)에 의해, 리시버 감압 밸브(219)의 개도를 제상 운전시와 비교하여 작게 전환하고 있다.

먼저, 냉방 운전시 및 제상 운전시에는 잉여 냉매를 리시버(218)에 저장하기 위해, 공기 조화기 제어부(30)에 의해 리시버 감압 밸브(219)는 전부 열림 상태로 설정된다. 이에 따라, 냉방 운전시 및 제상 운전시에는 분기로(20a)에 침입한 잉여 냉매가 감압되지 않고 리시버 감압 밸브(219)를 통과한다. 그리고, 리시버 감압 밸브(219)를 통과한 냉매는 상술한 바와 같이 과냉각 상태로 리시버(218)에 저장되게 된다.

한편, 제상 운전에서 난방 운전으로 전환될 때에는, 난방 운전으로 전환하는 타이밍에 맞추어, 공기 조화기 제어부(30)에 의해 리시버 감압 밸브(219)의 개도가 작게 전환된다. 이에 따라, 리시버 감압 밸브(219)가 전부 열림 상태인 경우와 비교하여, 단위 시간당 리시버 감압 밸브(219)를 통과하는 냉매의 유량이 적게 된다.

이와 같이 리시버 감압 밸브(219)의 개도를 제어함으로써, 제상 운전에서 난방 운전으로 전환된 경우에, 리시버(218)로부터 배출된 냉매가 냉매 회로(20)에 급격하게 흘러드는 것이 억제된다.

즉, 제상 운전에서 난방 운전으로 전환된 경우, 상술한 바와 같이 리시버(218) 내에서 냉매의 증발이 일어나, 리시버(218)로부터 대량의 냉매가 배출되게 된다. 따라서, 리시버 감압 밸브(219)가 전부 열림 상태인 경우, 리시버(218)로부터 배출된 대량의 냉매가, 분기로(20a)를 통하여 냉매 회로(20)에 급격하게 흘러 든다. 그리고, 리시버(218)로부터 배출된 냉매가 냉매 회로(20)에 급격하게 흘러 들었을 경우, 압축기(201)에 흡입되는 냉매가 과잉량이 된다. 이 경우, 압축기(201)가 고장날 우려가 있다.

이에 비하여, 본 실시형태에서는,리시버 감압 밸브(219)의 개도를 작게 하고, 리시버 감압 밸브(219)를 통과하는 냉매의 양을 조정함으로써, 분기로(20a)로부터 냉매 회로(20)에 흘러 드는 냉매량이 감소한다. 이에 따라, 압축기(201)에 흡입되는 냉매의 양이 과잉이 되는 것이 억제되고 압축기(201)의 고장이 억제된다.

계속하여, 접속로(20b) 및 접속 개폐 밸브(220)에 의한 동작에 대하여 설명한다. 도 12는 본 실시형태에서의 접속 개폐 밸브(220)의 개폐와 압축기(201)로부터 토출되는 냉매 온도 간의 관계를 나타낸 도면이다. 또한, 도 13은 본 실시형태의 공기 조화기 제어부(30)에 의해 실행되는 접속 개폐 밸브(220)의 개폐 제어의 순서를 나타낸 순서도다. 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 토출 온도 센서(206)에 의한 온도 검지 결과에 의거하여, 접속 개폐 밸브(220)의 개폐를 제어하고 있다. 이에 따라, 압축기(201)로부터 토출되는 냉매 온도(토출 온도)의 상승을 억제하고 있다. 이하에서는, 접속 개폐 밸브(220)의 개폐 제어에 대하여, 상세하게 설명한다.

본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 통상적으로 접속 개폐 밸브(220)는 닫힘 상태로 되어 있다.

먼저, 공기 조화기 제어부(30)는 토출 온도 센서(206)에 의해 검지되는 압축기(201)로부터 토출되는 냉매 온도(토출 온도 Td)를 취득한다(스텝 301). 그 다음에, 공기 조화기 제어부(30)는 스텝 301에서 취득한 토출 온도 Td를, 미리 정한 기준 온도의 일례인 제1 기준 온도 T1와 비교한다(스텝(302)). 토출 온도 T가 제1 기준 온도 T1 미만이라고 판정한 경우(스텝(302)에서 NO), 공기 조화기 제어부(30)는 스텝 301으로 돌아가서, 처리를 계속한다.

한편, 토출 온도 T가 제1 기준 온도 T1 이상이라고 판정한 경우(스텝(302)에서 YES), 공기 조화기 제어부(30)는 접속 개폐 밸브(220)를 닫힘 상태에서 열림 상태로 전환한다(스텝 303). 이에 따라, 리시버(218)에 저장된 과냉각 상태의 냉매가, 접속로(20b)를 지나서 냉매 회로(20)의 저압 배관(20s)에 공급된다.

여기서, 접속로(20b)는 분기로(20a) 중에서 리시버(218)와 리시버 감압 밸브(219) 사이의 배관에 접속된다. 이 때문에, 접속 개폐 밸브(220)를 열림 상태로 한 경우, 리시버(218)에 저장된 냉매가, 리시버 감압 밸브(219)에 의해 감압되지 않고, 과냉각 상태인 채로 저압 배관(20s)에 공급된다.

그 결과, 저압 배관(20s)으로부터 압축기(201)에 흡입되는 냉매 온도가 저하하고, 압축기(201)가 냉각되게 된다. 그리고, 압축기(201)로부터 토출되는 냉매의 토출 온도 T가 저하한다.

계속하여, 공기 조화기 제어부(30)는 토출 온도 센서(206)에 의해 검지되는 토출 온도 Td를 다시 취득한다(스텝 304).

그 다음에, 공기 조화기 제어부(30)는 스텝304에서 취득한 토출 온도 Td를, 미리 정한 다른 기준 온도의 일례인 제2 기준 온도 T2와 비교한다(스텝 305). 토출 온도 Td가 제2 기준 온도 T2보다 높다고 판정한 경우(스텝 305에서 NO), 공기 조화기 제어부(30)는 스텝 304로 돌아가서, 처리를 계속한다.

한편, 토출 온도 Td가 제2 기준 온도 T2 이하라고 판정한 경우(스텝305에서 YES), 공기 조화기 제어부(30)는 접속 개폐 밸브(220)를 열림 상태에서 닫힘 상태로 전환한다(스텝 306).

이에 따라, 접속로(20b)를 통한 저압 배관(20s)에의 냉매의 공급이 정지한다. 이 결과, 압축기(201)로부터 토출되는 냉매의 토출 온도 T의 저하가 종료한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 접속 개폐 밸브(220)의 개폐 제어를 반복하여 수행함으로써, 압축기(201)로부터 토출되는 냉매 온도가 미리 정한 범위 내(제1 기준 온도 T1와 제2 기준 온도 T2 사이)에 들어가게 된다.

이 결과, 공기 조화기(100)에 있어서, 안정된 공기 조화 운전을 수행하는 것이 가능하게 되고, 시스템 효율이 저하하는 것이 억제된다. 또한, 토출 온도가 상승하는 것에 수반하는 압축기(201)의 문제의 발생이 억제된다.

본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 냉매로서 R32 냉매, 또는 R32를 70 중량% 이상 함유하는 혼합 냉매를 이용하고 있다. R32는 R410A와 비교하여 압축기(201)로부터 토출되는 냉매의 토출 온도가 높아지기 쉬운 성질을 갖는다.

또한, 예를 들면 외기 온도가 낮은 상태에서의 난방 운전시 등의 압축기(201)에서의 냉매의 압축비가 큰 경우에는 냉매의 토출 온도 Td가 상승하기 쉽다.

이에 비하여, 본 실시형태에서는, 압축기(201)를 리시버(218)에 저장된 과냉각 상태의 냉매에 의해 직접 냉각할 수 있다. 이 때문에, 토출 온도 Td가 상승하기 쉬운 냉매를 이용하는 경우나, 토출 온도 Td가 상승하기 쉬운 조건 하에서 공기 조화 운전을 수행하는 경우이더라도, 토출 온도 Td의 상승이 억제된다.

여기서, 제1 기준 온도 T1는 압축기(201)의 토출 온도 한계 Ta보다 낮은 온도로 설정된다. 한편, 토출 온도 한계 Ta는 압축기(201)의 씰재나 윤활유의 열화 등의 압축기(201)의 문제가 일어날 수 있는 온도이다. 제1 기준 온도 T1를 토출 온도 한계 Ta보다 낮은 온도로 설정함으로써, 토출 온도 T가 토출 온도 한계Ta에 도달하는 것이 억제되고 압축기(201)의 열화가 억제된다. 이 예에서는 압축기(201)의 토출 온도 한계 Ta는 120℃이며, 제1 기준 온도 T1는 110℃로 설정되어 있다.

또한, 제2 기준 온도 T2는 특히 한정되는 것은 아니지만, 제1 기준 온도 T1보다 낮은 온도로 설정된다. 이 예에서는 제2 기준 온도 T2는 90℃로 설정되어 있다.

한편, 본 실시형태에서는, 토출 온도 Td에 따라 접속 개폐 밸브(220)를 열림 상태 또는 닫힘 상태 중의 어느 하나로 전환하는 구성으로 했지만, 토출 온도 Td에 따라 접속 개폐 밸브(220)의 개도를 다단계로 바꾸는 구성으로 해도 무방하다. 구체적으로는 공기 조화기 제어부(30)에 의해, 토출 온도 Td가 높을 수록 접속 개폐 밸브(220)의 개도를 크게 하고, 토출 온도 Td가 낮을 수록 접속 개폐 밸브(220)의 개도를 작게 하는 제어를 수행해도 무방하다.

또한, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 접속 개폐 밸브(220)를 열림 상태로 함으로써, 냉매 회로(20)을 순환하는 냉매량을 조정할 수도 있다. 즉, 접속 개폐 밸브(220)를 열림 상태로 하면, 리시버(218)에 저장된 냉매가 냉매 회로(20)의 저압 배관(20s)에 공급된다. 이에 따라, 리시버(218)에 저장되는 냉매량이 감소하고, 냉매 회로(20)를 순환하는 냉매량이 증가한다.

따라서, 외기 온도나 실온 등의 조건에 따라서, 예를 들면 외기 온도가 낮은 상태에서의 냉방 운전시 등에 접속 개폐 밸브(220)를 열림 상태로 하고, 냉매 회로(20)를 순환하는 냉매량을 증가시킴으로써, 최적의 냉매량으로 공기 조화 운전을 수행할 수 있다.

또한, 이하에 설명하는 바와 같이, 제1 팽창 밸브(103)를 개폐 밸브로 하고, 공기 조화기 제어부(30)에 의해, 제1 팽창 밸브(103), 리시버 감압 밸브(219) 및 접속 개폐 밸브(220)의 개폐를 연동하여 제어해도 무방하다. 이에 따라, 예를 들면 냉방 운전을 정지 후, 다시 냉방 운전을 수행할 때에, 압축기(201)에 흡입되는 냉매 온도를 저하시킬 수 있다.

구체적으로는 냉방 운전을 정지할 때에, 공기 조화기 제어부(30)에 의해, 리시버 감압 밸브(219)를 열림 상태인 채로 유지하고, 접속 개폐 밸브(220)를 닫힘 상태인 채로 유지함과 아울러, 제1 팽창 밸브(103)를 닫힘 상태로 전환한다. 이에 따라, 냉방 운전을 정지할 때에, 냉매 회로(20)로부터 분기로(20a)에 흐르는 냉매량이 증가하고 리시버(218) 내에 냉매가 저장된다. 그리고 그 후, 냉방 운전을 재개할 때, 공기 조화기 제어부(30)에 의해, 제1 팽창 밸브(103) 및 접속 개폐 밸브(220)를 열림 상태로 전환한다. 이에 따라, 리시버(218) 내에 저장된 과냉각 상태의 냉매가 저압 배관(20s)에 공급되고 압축기(201)에 흡입되는 냉매 온도가 저하한다. 이 결과, 압축기(201)의 온도가 높아지기 쉬운 냉방 운전의 기동 시에 있어서도, 냉방 운전의 시스템 효율의 저하가 억제된다.

한편, 상술한 예에서는, 유량 조정 수단의 일례로서 리시버 감압 밸브(219)를 갖는 공기 조화기(1)에 대하여 설명했다. 그러나, 유량 조정 수단은 감압 밸브에 한정되지 않는다. 예를 들면, 유량 조정 수단으로서 개폐 밸브나 유량 제어 밸브 등을 이용해도 무방하다. 이 경우, 리시버(218)로부터 분기로(20a)를 통하여 냉매 회로(20)에 배출되는 냉매의 유량 및 냉매의 속도를 조정할 수 있다.

한편, 상기 설명에서는 공기 조화기(100)에 이용하는 냉매로서R32 냉매, 또는 R32를 70 중량% 이상 함유하는 혼합 냉매를 예로 들었지만, 본 실시형태에서는 다른 냉매를 이용하는 공기 조화기(100)에 대해서도 적용할 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 R32의 특성을 고려하면, 본 실시형태는 R32 냉매, 또는 R32를 70 중량% 이상 함유하는 혼합 냉매를 이용하는 공기 조화기(100)에 의해 바람직하게 적용된다.

<제5 실시형태>

이하, 본 발명의 제5 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 공기 조화기(100)는 상기 제 4 실시형태의 구성에 더하여, 도 14에 나타낸 바와 같이, 실외 열교환기(102) 또는 실내 열교환기(104)에서 응축된 후의 냉매를 과냉각하는 과냉각기(서브 쿨러)(80)를 갖는다. 이 예에서는 과냉각기(80)는 공기 조화기(1)의 실외기(10)에 설치되어 있다.

도15에 나타낸 바와 같이, 과냉각기(80)는 서로 평행하게 늘어선 제1 배관(81) 및 제2 배관(82)을 갖는다. 제1 배관(81)은 냉매가 유입되는 제1 입구부(81a), 및 냉매가 배출되는 제1 출구부(81b)를 갖는다. 마찬가지로 제2 배관(82)은 냉매가 유입되는 제2 입구부(82a), 및 냉매가 배출되는 제2 출구부(82b)를 갖는다.

본 실시형태에서는 제1 배관(81)의 제1 입구부(81a) 및 제2 배관(82)의 제2 입구부(82a)는 과냉각기(80)에 있어서 냉매의 반송 방향으로 대향하는 위치에 설치된다. 마찬가지로, 제1 배관(81)의 제1 출구부(81b) 및 제2 배관(82)의 제2 출구부(82b)는, 과냉각기(80)에 있어서 냉매의 반송 방향으로 대향하는 위치에 설치된다.

이에 따라, 과냉각기(80)에서는 제1 배관(81)을 흐르는 냉매의 유통 방향과 제2 배관(82)을 흐르는 냉매의 유통 방향이 반대 방향이 된다. 바꾸어 말하면, 과냉각기(80)에서는 제1 배관(81)을 흐르는 냉매와 제2 배관(82)을 흐르는 냉매가, 대향류로 되어 있다.

또한, 도 14에 나타낸 바와 같이, 공기 조화기(1)는 과냉각기(80)에서 과냉각된 냉매를 팽창 기화시켜서 저온??저압으로 하는 제1 팽창 밸브(204a, 204b)를 갖는다. 이 예에서는 한쪽의 제1 팽창 밸브(204a)는 실내기(10)에 설치되고, 다른쪽의 제1 팽창 밸브(204b)는 실외기(10)에 설치되어 있다. 본 실시형태에서는 공기 조화기(100)에 있어서 냉방 운전 또는 제상 운전을 수행할 때, 한쪽의 제1 팽창 밸브(204a)에서 냉매를 팽창 기화시킨다. 또한, 난방 운전을 수행할 때에는, 다른쪽의 제1 팽창 밸브(204b)에서 냉매를 팽창 기화시킨다.

또한, 공기 조화기(100)는 후술하는 접속로(25)를 통과하는 냉매의 양을 조정하는 접속 개폐 밸브(221)를 구비한다.

또한, 공기 조화기(100)는 후술하는 과냉각 분기로(22)를 흐르는 냉매를 감압함과 아울러, 냉매의 유량을 조정하는 과냉각 감압 밸브(제2 팽창 밸브)(215)를 구비한다.

또한, 본 실시형태의 압축기(201)는 후술하는 인젝션로(24)를 통하여 중간압의 냉매가 흡입되는 중간압 흡입부(201c)를 갖는다.

본 실시형태의 공기 조화기(1)는 상술한 과냉각기(80)가 설치되는 과냉각로(21)를 구비한다. 과냉각로(21)는 냉매 회로(20) 중에서 한쪽의 제1 팽창 밸브(204a)와 다른쪽의 제1 팽창 밸브(204b) 사이의 배관에, 후술하는 브릿지 회로(23)를 통하여 접속된다.

과냉각로(21)는 브릿지 회로(23)의 후술하는 제2 접속점(23b)과, 과냉각기(80)에서의 제1 배관(81)의 제1 입구부(81a)를 접속하는 상류측 과냉각로(21a)를 갖는다. 또한, 과냉각로(21)는 과냉각기(80)에서의 제1 배관(81)의 제1 출구부(81b)와, 브릿지 회로(23)의 후술하는 제4 접속점(23d)을 접속하는 하류측 과냉각로(21b)를 갖는다.

또한, 본 실시형태의 공기 조화기(100)는 상류측 과냉각로(21a)에서 분기하여, 과냉각기(80)에서의 제2 배관(82)의 제2 입구부(82a)에 접속되는 과냉각 분기로(22)를 구비한다.

또한, 공기 조화기(100)는 냉방 운전시(제상 운전시) 및 난방 운전시에서, 과냉각로(21) 및 과냉각 분기로(22)에서의 냉매의 유통 방향을 한 방향으로 하기 위한 브릿지 회로(23)를 구비한다.

브릿지 회로(23)는 4개의 배관이 접속되어 구성된다. 구체적은 브릿지 회로(23)는 도15에 나타낸 바와 같이, 제1 역지 밸브(231), 제2 역지 밸브(232), 제3 역지 밸브(233) 및 제4 역지 밸브(234)가 각각 형성된4개의 배관을 갖는다. 그리고, 이것들이, 제1 접속점(23a), 제2 접속점(23b), 제3 접속점(23c) 및 제4 접속점(23d)을 통하여 폐루프 형상으로 접속된다.

브릿지 회로(23)에 있어서, 제1 접속점(23a)에는 냉매 회로(20) 중에서 다른쪽의 제1 팽창 밸브(204b)에서 연장되는 배관이 접속된다. 또한, 제3 접속점(23c)에는 냉매 회로(20) 중에서 한쪽의 제1 팽창 밸브(204a)에서 연장되는 배관이 접속된다. 또한, 제2 접속점(23b)에는 상류측 과냉각로(21a)가 접속된다. 또한, 제4 접속점(23d)에는 하류측 과냉각로(21b)가 접속된다.

또한, 공기 조화기(1)는 과냉각기(80)의 제2 배관(82)을 통과한 냉매를, 압축기(201)의 중간압 흡입부(201c)에 흡입하기 위한 인젝션로(24)를 구비한다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 인젝션로(24)는 과냉각기(80)에서의 제2 배관(82)의 제2 출구부(82b)에 접속된다.

또한, 공기 조화기(1)는 인젝션로(24)와 냉매 회로(20)에서의 저압 배관(20s)를 접속하는 접속로(25)를 구비한다.

또한, 본 실시형태의 공기 조화기(100)는 과냉각 분기로(22)에 설치되고, 과냉각기(80)의 제2 배관(82)에 흡입되기 전의 냉매 온도를 검지하는 입구 온도 센서(222)를 구비한다. 또한, 공기 조화기(100)는 인젝션로(24)에 설치되고, 제2 배관(82)의 제2 출구부(82b)로부터 배출된 냉매 온도를 검지하는 출구 온도 센서(223)를 구비한다. 또한, 공기 조화기(100)는 하류측 과냉각로(21b)에 설치되고, 제1 배관(81)의 제1 출구부(81b)로부터 배출된 냉매 온도를 검지하는 과냉각 온도 센서(224)를 구비한다.

본 실시형태에서는, 입구 온도 센서(222), 출구 온도 센서(223) 및 과냉각 온도 센서(224)에 의한 검지 결과에 의거하여, 공기 조화기 제어부(30)에 의해 과냉각 감압 밸브(215)의 개도가 제어된다. 한편, 공기 조화기 제어부(30)에 의한 과냉각 감압 밸브(215)의 개도 제어에 대해서는 후단에서 설명한다.

본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 냉매로서 R32(HFC32), 및 HFO1234yf 또는 HFO1234ze를 포함한, 2종 또는 3종 혼합의 비공비 혼합 냉매를 이용하고 있다. 또한, 이 비공비 혼합 냉매는 자연 냉매를 포함하고 있어도 무방하다.

여기서, R32, 및 HFO1234yf 또는 HFO1234ze를 포함한 비공비 혼합 냉매는 예를 들면 R32 냉매 등과 비교하여, 온난화 계수가 낮다. 따라서, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 냉매로서 R32, 및 HFO1234yf 또는HFO1234ze를 포함한 비공비 혼합 냉매를 이용함으로써, 환경에 대한 영향이 감소한다.

본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 상기 비공비 혼합 냉매에 있어서, R32의 함유량을 70 중량% 미만, HFO1234yf 또는 HFO1234ze의 함유량을 30 중량% 미만으로 하고, 나머지를 자연 냉매로 하는 것이 바람직하다. 비공비 혼합 냉매의 혼합비를 이와 같이 설정함으로써, 비공비 혼합 냉매의 포화역에서의 온도 구배가 2도 이상이 된다. 이 경우, 후술하는 바와 같이, 과냉각기(30)에서의 열교환 효율이 향상하고, 공기 조화기(100)의 냉동 효과가 향상한다.

계속하여, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서의 냉매의 거동에 대하여, 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한다. 한편, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 냉매 회로(20)에서의 냉매의 거동은 상기 제 4 실시형태와 동일하다. 따라서, 여기에서는 브릿지 회로(23), 과냉각로(21) 및 과냉각 분기로(22)에서의 냉매의 거동에 대하여 설명한다.

상술한 바와 같이, 브릿지 회로(23)는 제1 역지 밸브(231)~ 제4 역지 밸브(234)를 구비한다. 그리고, 도 15에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 제1 역지 밸브(231)~ 제4 역지 밸브(234)에서는 냉매가 한 방향으로 흐른다.

먼저, 공기 조화기(100)에 있어서 냉방 운전 또는 제상 운전을 할 때, 실외 열교환기(102)에서 응축되고 다른쪽의 제1 팽창 밸브(204b)를 통과한 냉매가, 제1 접속점(23a)로부터 브릿지 회로(23)에 유입된다. 브릿지 회로(23)에 유입된 냉매는 제1 역지 밸브(231)를 통과한 후, 제2 접속점(23b)으로부터 상류측 과냉각로(21a)에 배출된다.

계속하여, 상류측 과냉각로(21a)에 배출된 냉매는 과냉각기(80)의 제1 배관(31)을 향하는 과냉각로(21)측과, 제2 배관(82)을 향하는 과냉각 분기로(22) 측으로 분기한다.

과냉각로(21) 측의 냉매는 제1 입구부(81a)로부터 제1 배관(81)에 유입된다. 그리고, 제1 배관(81)에 유입된 냉매는 제2 배관(82)을 흐르는 냉매와의 사이에서 열교환된 후, 제1 출구부(81b)로부터 하류측 과냉각로(21b)에 배출된다. 하류측 과냉각로(21b)에 배출된 냉매는 제4 접속점(23d)를 지나서 브릿지 회로(23)에 유입된다. 브릿지 회로(23)에 유입된 냉매는 제3 역지 밸브(233)을 통과한 후, 제3 접속점(23c)으로부터 냉매 회로(20)에 배출된다. 냉매 회로(20)에 배출된 냉매는 한쪽의 제1 팽창 밸브(204a)에서 감압된 후, 상기 제4 실시형태와 마찬가지로 냉매 회로(20)를 순환한다.

또한, 과냉각 분기로(22) 측의 냉매는 제2 입구부(82a)로부터 제2 배관(82)에 유입된다.

그리고, 제2 배관(82)에 유입된 냉매는 제1 배관(81)을 흐르는 냉매와의 사이에서 열교환된 후, 제2 출구부(82b)로부터 인젝션로(24)에 배출된다.

그리고, 인젝션로(24)에 배출된 냉매는 중간압 흡입부(201c)로부터 압축기(201)에 흡입된다.

한편, 과냉각기(80)에서의 냉매의 열교환에 대해서는 후단에서 상세하게 설명한다.

한편, 공기 조화기(100)에 있어서 난방 운전을 할 때, 실내 열교환기(104)에서 응축되고 한쪽의 제1 팽창 밸브(204a)를 통과한 냉매가, 제3 접속점(23c)으로부터 브릿지 회로(23)에 유입된다. 브릿지 회로(23)에 유입된 냉매는 제2 역지 밸브(232)를 통과한 후, 제2 접속점(23b)로부터 상류측 과냉각로(21a)에 배출된다.

계속하여, 상류측 과냉각로(21a)에 배출된 냉매는 과냉각기(80)의 제1 배관(81)을 향하는 과냉각로(21)측과, 제2 배관(82)을 향하는 과냉각 분기로(22)측으로 분기한다.

과냉각로(21)측의 냉매는 냉방 운전시와 마찬가지로, 제1 입구부(81a)로부터 제1 배관(81)에 유입된다. 그리고, 제1 배관(81)에 유입된 냉매는 제2 배관(82)을 흐르는 냉매와의 사이에서 열교환된 후, 제1 출구부(81b)로부터 하류측 과냉각로(21b)에 배출된다. 하류측 과냉각로(21b)에 배출된 냉매는 제4 접속점(23d)를 지나서 브릿지 회로(23)에 유입된다. 브릿지 회로(23)에 유입된 냉매는 제4 역지 밸브(234)를 통과한 후, 제1 접속점(23a)로부터 냉매 회로(20)에 배출된다. 냉매 회로(20)에 배출된 냉매는 한쪽의 제1 팽창 밸브(204b)에서 감압된 후, 상기 제 4 실시형태와 마찬가지로 냉매 회로(20)를 순환한다.

또한, 과냉각 분기로(22)측의 냉매는 냉방 운전시와 마찬가지로, 제2 입구부(82a)로부터 제2 배관(82)에 유입된다. 그리고, 제2 배관(82)에 유입된 냉매는 제1 배관(81)을 흐르는 냉매와의 사이에서 열교환된 후, 제2 출구부(82b)로부터 인젝션로(24)에 배출된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는 과냉각로(21) 및 과냉각 분기로(22)에서의 냉매의 유통 방향이, 냉방 운전시(제상 운전시) 및 난방 운전시에서 동일하게 되어 있다. 이에 따라, 과냉각기(80)의 제1 배관(81) 및 제2 배관(82)을 흐르는 냉매가, 냉방 운전시와 난방 운전시 양쪽에서, 대향류로 되어 있다.

계속하여, 본 실시형태의 과냉각기(80)에서의 냉매의 열교환에 대하여 설명한다.

도16은 본 실시형태가 적용되는 공기 조화기(100)의 압력-비엔탈피(specific enthalpy) 선도(p-h 선도)이다. 여기에서는 냉방 운전시의 공기 조화기(100)에서의 p-h 선도를 나타내고 있지만, 난방 운전시도 동일한 경향을 나타낸다.

도16에 있어서, AB 사이가 압축기(201)에 의한 압축 행정에 대응하고, BC 사이가 실외 열교환기(102)에 의한 응축 행정에 대응한다. 또한, CE 사이가 과냉각 감압 밸브(215)에 의한 감압 행정에 대응한다. 또한, 점 G는 압축기(201)에서의 중간압 흡입부(201c)에 대응한다.

또한, CC′사이와 EF 사이가 과냉각기(80)에 의한 열교환 행정에 대응한다. 구체적으로는 CC′사이는 과냉각기(80)의 제1 배관(81)에서의 제1 입구부(81a)로부터 제1 출구부(81b)까지의 냉매 상태에 대응한다. 또한, EF 사이는 과냉각기(80)의 제2 배관(82)에서의 제2 입구부(82a)로부터 제2 출구부(82b)까지의 냉매 상태에 대응한다.

또한, C′D 사이가 제1 팽창 밸브(204a)에 의한 감압 행정에 대응하고, DA 사이가 실내 열교환기(104)에 의한 증발 행정에 대응한다.

한편, 도 16에서 일점 쇄선 Y1, Y2는 등온선을 나타내고 있다. 여기서, Y1는 점 C(제1 입구부(81a))에서의 냉매 온도에 대응한다. 또한, Y2는 점 C′(제1 출구부(81b))에서의 냉매 온도에 대응한다.

과냉각기(80)에서는 상술한 바와 같이, 제1 배관(81)을 흐르는 냉매와 제2 배관(82)을 흐르는 냉매 사이에서 열교환을 수행한다. 이에 따라, 제1 배관(81)을 흐르는 냉매를 과냉각한다.

구체적으로 설명하면, 제1 배관(81)에는 실외 열교환기(102) 또는 실내 열교환기(104)에 의해 응축된 후의 냉매가 흐른다. 즉, 제1 배관(81)에는 도 16에서 CC′ 사이에 나타낸 바와 같이, 응축 후의 고압 액체 상태의 냉매가 흐른다.

이에 비하여, 제2 배관(82)에는 과냉각 분기로(22)에 설치된 과냉각 감압 밸브(215)에서 감압된 후의 냉매가 흐른다. 즉, 제2 배관(32)에는 도 16에서 EF 사이에 나타낸 바와 같이, 제1 배관(81)을 흐르는 냉매와 비교하여 저온??저압의 기액 2상 상태(포화역)의 냉매가 흐른다.

그리고, 과냉각기(80)에서는 제2 배관(82)을 흐르는 냉온??저압의 냉매에 의해, 제1 배관(81)을 흐르는 고압 액체 상태의 냉매로부터 열이 빼앗긴다. 이에 따라, 과냉각기(80)에서는 제1 배관(81)을 흐르는 냉매가 과냉각된다.

도17a 및 도 17b는 과냉각기(80)에서의 제1 배관(81)을 흐르는 냉매 온도와 제2 배관(82)을 흐르는 냉매 온도 간의 관계를 나타낸 도면이다. 여기서, 도 17a는 제1 배관(81)을 흐르는 냉매와 제2 배관(82)을 흐르는 냉매가 대향류로 되어 있는 본 실시형태의 관계를 나타내고 있다. 한편, 도17(b)은 제1 배관(81)을 흐르는 냉매와 제2 배관(82)을 흐르는 냉매가 평행류로 되어 있는 경우의 관계를 나타내고 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는 냉매로서 R32, 및 HFO1234yf 또는 HFO1234ze를 포함한 비공비 혼합 냉매를 이용한다. 그리고, 비공비 혼합 냉매를 이용함으로써, 기액 2상 상태(포화역)의 냉매가 흐르는 제2 배관(82)에서는, 냉매에 온도 구배가 생긴다. 바꾸어 말하면, 도 17a에 나타낸 바와 같이, 제2 입구부(82a)(점 E)와 제2 출구부(82b)(점F)에서 냉매에 온도차(ΔS1)가 생긴다.

그리고, 상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는 과냉각기(80)에 있어서, 제1 배관(81)과 제2 배관(82)을 흐르는 냉매가 대향류로 되어 있다. 이에 따라, 도 17(a)이나 도 16에 나타낸 바와 같이, 제1 배관(81)을 흐르는 냉매는 제1 입구부(81a)(점 C)로부터 제1 출구부(81b)(점 C′)까지의 전역에 걸쳐서 제2 배관(82)을 흐르는 냉매와의 온도차가 확보된다. 바꾸어 말하면, 제1 배관(81)과 제2 배관(82)을 흐르는 냉매가 평행류인 도 17(b)의 경우와 비교하여, 제1 배관(81)과 제2 배관(82)의 냉매의 평균 온도차가 커진다.

이에 따라, 예를 들면 제1 배관(81)과 제2 배관(82)을 흐르는 냉매가 평행류인 경우와 비교하여, 한쪽의 제1 팽창 밸브(204a)(난방 운전시에는 다른쪽의 제1 팽창 밸브(204b))에 흡입되기 전의 냉매에 의해 큰 과냉각도(SC)가 부여된다.

그리고, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 본 구성을 채용하지 않는 경우와 비교하여, 냉방 운전시 및 난방 운전시 양쪽에서 냉동 효과가 향상한다.

그런데, 상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는 냉매로서 R32, 및 HFO1234yf 또는HFO1234ze를 포함한 비공비 혼합 냉매를 이용한다.

R32와 HFO1234yf 또는 HFO1234ze를 포함한 비공비 혼합 냉매는 예를 들면 R32 냉매와 비교하여 냉동 효과가 낮다. 이 때문에, R32 냉매와 동등한 효율을 얻기 위해서는 공기 조화기(100)에서 순환하는 냉매량을 많이 할 필요가 있다. 그러나, 공기 조화기(100)에서 순환하는 냉매량을 많게 한 경우, 과냉각기(80)에 있어서 생기는 압력 손실이 커지기 쉽다. 이 경우, 과냉각기(80)에서의 열교환 효율이 저하하여, 과냉각기(80)에 있어서 냉매를 충분히 과냉각하는 것이 곤란하게 된다.

이에 비하여, 본 실시형태의 과냉각기(80)에서는 냉방 운전시 및 난방 운전시 양쪽에 있어서 대향류로 열교환하고 있다. 이에 따라, 과냉각기(80)에 있어서 평행류로 열교환을 수행하는 경우와 비교하여, 과냉각기(80)에서의 열교환 효율의 저하가 억제된다. 그 결과, 과냉각기(80)에 있어서 냉매를 충분히 과냉각하는 것이 가능하게 된다. 그리고, R32 냉매와 비교하여 냉동 효과가 낮은 R32와 HFO1234yf 또는HFO1234ze를 포함한 비공비 혼합 냉매를 이용하는 경우이더라도, 공기 조화기(100)에서의 냉동 효과의 저하가 억제된다.

또한, 본 실시형태에서는 과냉각기(80)의 상류 측에 있어서 과냉각로(21)에서 분기하는 과냉각 분기로(22)를 설치하고 있다. 그리고, 과냉각기(80)에서는 과냉각 분기로(22)로 분류(分流)하여 제2 배관(82)에 유입된 냉매에 의해, 제1 배관(81)을 흐르는 냉매를 과냉각한다.

이에 따라, 본 실시형태의 과냉각기(80)에서는 과냉각 분기로(22)를 설치하지 않는 경우와 비교하여, 과냉각로(21)로부터 과냉각기(80)의 제1 배관(81)에 유입되는 냉매량이 감소한다. 이 결과, 과냉각기(80)의 제1 배관(81)에서 생기는 압력 손실이 감소하여, 과냉각기(80)에서의 열교환 효율의 저하가 보다 억제된다.

또한, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 과냉각기(80)에서의 제2 배관(82)의 제2 출구부(82b)로부터 배출된 냉매를, 압축기(201)의 중간압 흡입부(201c)에 흡입하고 있다. 바꾸어 말하면, 압축기(201)의 중간압 흡입부(201c)에는 과냉각기(80)에서의 열교환에 의해 온도가 저하한 중간압의 냉매가 흡입된다.

그 결과, 본 실시형태의 공기 조화기(1)에서는 도 16에 나타낸 바와 같이, 압축기(201)의 중간압 흡입부(201c)(점 G)에 있어서 냉매 온도가 저하한다. 이에 따라, 제2 배관(32)으로부터 배출된 냉매를 중간압 흡입부(201c)에 흡입하지 않는 경우와 비교하여, 압축기(201)의 토출부(점 B)로부터 토출되는 냉매 온도(토출 온도)의 상승이 억제된다. 그리고, 예를 들면 토출 온도가 상승하는 것에 수반되는 압축기(201)의 수명 저하 등과 같은 문제점의 발생이 억제된다.

또한, 본 실시형태의 공기 조화기(100)는 인젝션로(24)와 냉매 회로(20)에서의 저압 배관(20s)을 접속하는 접속로(25)를 갖는다. 그리고, 접속로(25)에는 공기 조화기 제어부(30)에 의해 개도가 제어되는 접속 개폐 밸브(221)가 설치된다.

본 실시형태에서는 접속 개폐 밸브(221)의 개도를 제어함으로써, 인젝션로(24) 및 과냉각기(80)의 제2 배관(82)을 흐르는 냉매의 압력이 조정 가능하게 되어 있다.

구체적으로 설명하면, 접속 개폐 밸브(221)를 열림 상태로 했을 경우, 접속로(25)를 통하여, 냉매 회로(20)의 저압 배관(20s)과 인젝션로(24)가 접속된 상태가 된다. 이에 따라, 접속 개폐 밸브(221)를 닫힘 상태로 하는 경우와 비교하여, 인젝션로(24) 및 과냉각기(80)의 제2 배관(82)을 흐르는 냉매의 압력이 저하한다.

여기서, 제2 배관(82)을 흐르는 냉매의 압력이 저하하는 경우, 제2 배관(82)을 흐르는 냉매 상태가, 도16에서 EF로부터 E′F′로 나타낸 바와 같이 변화한다. 이에 따라, 제2 배관(82)을 흐르는 냉매와 제1 배관(81)을 흐르는 냉매의 평균 온도차가 보다 커진다. 그 결과, 과냉각기(80)에서의 열교환 효율이 향상되고, 제1 배관(81)을 흐르는 냉매가 보다 과냉각된다. 그리고, 공기 조화기(100)에서의 냉동 효과가 보다 향상된다.

계속하여, 공기 조화기 제어부(30)에 의해 행해지는 과냉각 감압 밸브(215)의 개도 제어에 대하여 설명한다.

도18은 본 실시형태의 공기 조화기 제어부(30)에 의해 실행되는 과냉각 감압 밸브(215)의 개도 제어의 순서를 나타낸 순서도다. 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 입구 온도 센서(222), 출구 온도 센서(223) 및 과냉각 온도 센서(224)에 의한 검지 결과 등에 의거하여, 신뢰성 확보 운전, 효율 우선 운전 및 능력 우선 운전 중의 어느 하나가 수행된다. 그리고, 각각의 운전에 있어서, 상이한 제어에 의해 과냉각 감압 밸브(215)의 개도가 조정된다.

여기서, 신뢰성 확보 운전이란, 압축기(201)의 신뢰성을 확보하여 압축기(201)의 고장을 예방하기 위한 운전이다. 또한, 효율 우선 운전이란, 공기 조화기(100)의 시스템 효율을 우선한 운전이다. 또한, 능력 우선 운전이란, 공기 조화기(100)에 의한 공기 조화 능력(난방 능력, 냉방 능력)을 우선한 운전이다.

공기 조화기(100)에 있어서 공기 조화 운전이 수행되는 경우에, 공기 조화기 제어부(30)는 입구 온도 센서(222), 출구 온도 센서(223)에 의해 검지되는 냉매 온도를 취득한다(스텝 401). 이하의 설명에서는, 입구 온도 센서(222)에 의해 검지되는 온도를 입구 온도 Sa라고 부르고, 출구 온도 센서(223)에 의해 검지되는 온도를 출구 온도 Sb라고 부른다. 또한, 과냉각 온도 센서(224)에 의해 검지되는 온도를 과냉각 온도 Sc라고 부른다.

이어서, 공기 조화기 제어부(30)는 스텝401에서 취득한 입구 온도 Sa 및 출구 온도 Sb가 미리 정한 요건을 만족하는지의 여부의 판정을 수행한다. 구체적으로는 공기 조화기 제어부(30)는 출구 온도 Sb에서 입구 온도 Sa를 뺀 온도차 ΔS1(=Sb-Sa)를, 미리 정한 제3 기준 온도 T3와 비교한다(스텝 402). 여기서, 온도차 ΔS1는 과냉각기(80)의 제2 배관(82)을 흐르는 냉매의 제2 출구부(82b)와 제2 입구부(82a)의 온도차(과열도)에 대응한다(도 17 참조). 또한, 제3 기준 온도 T3는 과냉각기(80)의 과열도의 최적값이며, 예를 들면 -1℃~3℃의 범위에서 설정된다.

그리고, 온도차 ΔS1가 제3 기준 온도 T3 미만인 경우(ΔS1<T3; 스텝 402에서 NO), 공기 조화기 제어부(30)에 의한 제어에 의거하여, 신뢰성 확보 운전이 수행된다(스텝403).

신뢰성 확보 운전은 상술한 바와 같이, 압축기(201)의 신뢰성을 확보하기 위한 운전이다. 신뢰성 확보 운전에서는, 공기 조화기 제어부(30)에 의한 제어에 의거하여, 과냉각 감압 밸브(215)를 닫힘 상태로 전환한다. 본 실시형태에서는 온도차 ΔS1가 제3 기준 온도 T3 미만인 경우에 신뢰성 확보 운전을 수행함으로써, 압축기(201)의 중간압 흡입부(201c)에 액체 냉매가 흡입되는 것이 억제된다.

즉, 온도차 ΔS1가 제3 기준 온도 T3 미만인 경우, 과냉각기(80)의 제2 배관(82)을 흐르는 냉매의 증발이 불충분해지기 쉽다. 이 경우, 제2 배관(82)의 제2 출구부(82b)로부터 인젝션로(24)에 액상의 냉매가 배출된다. 그리고, 인젝션로(24)를 통하여 압축기(201)의 중간압 흡입부(201c)에, 액상의 냉매가 흡입될 우려가 있다. 압축기(201)의 중간압 흡입부(201c)에 액상의 냉매가 흡입된 경우에는 압축기(201)에서 액체 압축이 발생하여, 압축기(201)가 고장날 우려가 있다.

이에 비하여, 본 실시형태에서는 신뢰성 확보 운전으로서 과냉각 감압 밸브(215)를 닫힘 상태로 전환함으로써, 제2 배관(82)의 제2 출구부(82b)로부터의 액체 냉매의 배출이 억제된다. 이에 따라, 압축기(201)의 중간압 흡입부(201c)에 액상의 냉매가 흡입되는 것이 억제된다. 이 결과, 압축기(201)의 고장이 억제되어 신뢰성이 확보된다.

한편, 온도차 ΔS1가 제3 기준 온도 T3 이상인 경우(ΔS1≥T3; 스텝 402에서 YES), 공기 조화기 제어부(30)는 효율 우선 운전 및 능력 우선 운전 중의 어느 것을 실행할 것인지의 판정을 수행한다. 구체적으로는 공기 조화기 제어부(30)는 공기 조화기(100)가, 미리 정한 운전 상황에 해당하는지의 여부의 판정을 수행한다(스텝 404).

미리 정한 운전 상황으로서는, 예를 들면, 낮은 외기 온도일 때에 난방 운전을 수행하는 경우, 공기 조화기(100)의 기동 운전을 수행하는 경우 등, 압축기(201)에서의 소비 전력이 높아지기 쉬운 운전 상황을 들 수 있다.

공기 조화기(100)가 미리 정한 운전 상황에 해당하는 경우(스텝 404에서 YES), 공기 조화기 제어부(30)에 의한 제어에 의거하여, 능력 우선 운전이 수행된다(스텝 405).

능력 우선 운전에서는, 공기 조화기 제어부(30)는 과냉각 온도 Sc에서 입구 온도 Sa를 뺀 온도차 ΔS2(=Sc-Sa)가, 미리 정한 제4 기준 온도 T4 미만(ΔS2<T4)이 되도록, 과냉각 감압 밸브(215)의 개도를 제어한다. 여기서, 제4 기준 온도 T4는 과냉각기(30)에 있어서 제1 배관(81)을 흐르는 냉매와 제2 배관(82)을 흐르는 냉매의 최적 온도차의 상수이다. 제4 기준 온도 T4는 예를 들면10℃~20℃의 범위에서 설정된다.

구체적으로 설명하면, 능력 우선 운전을 수행하는 경우, 공기 조화기 제어부(30)는 입구 온도 Sa 및 과냉각 온도 Sc를 취득한다. 그리고, 과냉각 온도 Sc에서 입구 온도 Sa를 뺀 온도차 ΔS2를, 제4 기준 온도 T4와 비교한다.

능력 우선 운전에서는, 공기 조화기 제어부(30)는 온도차 ΔS2가 제4 기준 온도 T4 이상(ΔS2≥T4)이 된 경우, 과냉각 감압 밸브(215)의 개도를 크게 하는 제어를 수행한다. 이에 따라, 과냉각 감압 밸브(215)를 통과하는 냉매의 양이 많아짐과 아울러, 과냉각 감압 밸브(215)를 통과 후의 압력이 상대적으로 상승한다. 이에 따라, 온도차 ΔS2가 작아지고, 온도차 ΔS2가 제4 기준 온도 T4 미만(ΔS2<T4) 상태가 유지된다.

도19는 과냉각 감압 밸브(215)의 개도, 압축기(201)로의 냉매의 흡입량 및 공기 조화기(100)의 시스템 효율의 관계를 나타낸 도면이다.

능력 우선 운전에서는, 온도차 ΔS2가 제4 기준 온도 T4 미만(ΔS2<T4)이 되도록 과냉각 감압 밸브(215)의 개도가 제어된다. 이 때문에, 능력 우선 운전에서는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 효율 우선 운전과 비교하여, 과냉각 감압 밸브(215) 및 제2 배관(82)을 통과하여 인젝션로(24)에 배출되는 냉매의 양이 증가한다. 그리고, 인젝션로(24)를 통하여 압축기(201)의 중간압 흡입부(201c)에 흡입되는 냉매의 양이 증가한다. 또한, 압축기(201)의 중간압 흡입부(201c)에 흡입되는 냉매의 양이 증가함으로써, 증발기로서 기능하는 실내 열교환기(104)(난방 운전시는 실외 열교환기(102))를 흐르는 냉매의 양이 감소한다.

또한, 압축기(201)의 중간압 흡입부(201c)에 흡입되는 냉매의 양이 증가함으로써, 증발기로서 기능하는 실내 열교환기(104)(난방 운전시는 실외 열교환기(102))를 흐르는 냉매의 양이 감소한다. 이에 따라, 능력 우선 운전을 수행하는 경우, 실내 열교환기(104) 또는 실외 열교환기(102)에서의 압력 손실이 감소한다.

또한, 압축기(201)의 중간압 흡입부(201c)에 흡입되는 냉매의 양이 증가함으로써, 압축기(201)의 저압측(흡입부에서 중간압 흡입부(201c)까지의 사이)에서 압축되는 냉매의 양이 감소한다. 이에 따라, 압축기(201)의 저압측에서의 일량이 감소한다.

이상으로부터, 공기 조화기(100)에 있어서 능력 우선 운전을 수행함으로써, 공기 조화 능력이 향상한다. 이 결과, 예를 들면 압축기(201)에서의 소비 전력이 높아지기 쉬운 운전 상황에 있어서도, 보다 신속하게 사용자가 원하는 환경으로 공기 조화를 수행할 수 있다.

한편, 공기 조화기(100)의 운전 상황이 미리 정한 운전 상황에 해당하지 않는 경우(스텝 404에서 NO), 공기 조화기 제어부(30)에 의한 제어에 의거하여, 효율 우선 운전이 수행된다(스텝 406).

효율 우선 운전에서는, 공기 조화기 제어부(30)는 과냉각 온도 Sc에서 입구 온도 Sa를 뺀 온도차 ΔS2(=Sc-Sa)가 제4 기준 온도 T4 이상(ΔS2≥T4)이 되도록, 과냉각 감압 밸브(215)의 개도를 제어한다.

구체적으로 설명하면, 효율 우선 운전을 수행하는 경우, 능력 우선 운전과 마찬가지로, 공기 조화기 제어부(30)는 입구 온도 Sa 및 과냉각 온도 Sc를 취득한다. 그리고, 과냉각 온도 Sc에서 입구 온도 Sa를 뺀 온도차 ΔS2를, 제4 기준 온도 T4와 비교한다. 효율 우선 운전에서는 공기 조화기 제어부(30)는 온도차 ΔS2가 제4 기준 온도 미만(ΔS2<T4)이 된 경우, 과냉각 감압 밸브(215)의 개도를 작게 하는 제어를 수행한다. 이에 따라, 과냉각 감압 밸브(215)를 통과하는 냉매가 보다 감압되게 된다. 그 결과, 입구 온도 Sa가 저하함으로써, 온도차 ΔS2가 커지고, 온도차 ΔS2가 제4 기준 온도 이상(ΔS2≥T4) 상태가 유지된다.

이와 같이, 효율 우선 운전에서는, 온도차ΔS2가 제4 기준 온도 이상(ΔS2≥T4) 상태가 유지됨으로써, 능력 우선 운전과 비교하여, 제1 배관(81)을 흐르는 냉매와 제2 배관(82)을 흐르는 냉매의 평균 온도차가 커진다. 이 때문에, 효율 우선 운전에서는, 능력 우선 운전과 비교하여 과냉각기(80)에서의 열교환 효율이 향상되고, 제1 배관(81)을 흐르는 냉매를 보다 과냉각시키는 것이 가능하게 된다. 이 결과, 효율 우선 운전에서는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 능력 우선 운전과 비교하여 공기 조화기(1)에서의 시스템 효율이 향상한다.

여기서, 본 실시형태의 공기 조화기(100)는 제1 실시형태와 마찬가지로, 잉여 냉매를 과냉각 상태로 저장하는 리시버(218)를 갖는다.

이에 따라, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 예를 들면 냉방 운전시에는 리시버(218)에서 잉여 냉매가 저장된 후의 나머지 냉매가 과냉각기(80)에 흡입된다. 즉, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 리시버(218)를 갖지 않는 경우와 비교하여, 냉방 운전시에 과냉각기(80)의 제1 배관(81)에 흡입되는 냉매의 유량이 적어진다.

이 때문에, 공기 조화기(100)가 리시버(218)를 갖지 않는 경우와 비교하여, 과냉각기(80)에 대해 생기는 압력 손실이 감소한다. 이에 따라, 과냉각기(80)에서의 열교환 효율의 저하가 보다 억제된다.

한편, 본 실시형태는 리시버(218)를 갖지 않는 공기 조화기(100)에 대해서도 적용할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는 과냉각기(80)에 있어서 냉매를 과냉각하는 것이 가능하다. 이에 따라, 본 실시형태에서는 리시버(218)를 갖지 않는 경우이더라도, 한쪽의 제1 팽창 밸브(204a) 또는 다른쪽의 제1 팽창 밸브(204b)에 흡입되기 전의 냉매를 과냉각 상태로 할 수 있다.

다만, 공기 조화기(100)에 있어서 최적 냉매량으로 냉방 운전 및 난방 운전을 수행하는 관점에서 보면 공기 조화기(100)는 리시버(218)를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 제1 역지 밸브(231) 내지 제4 역지 밸브(234)를 갖는 브릿지 회로(23)를 설치함으로써, 과냉각기(80)에 있어서 제1 배관(81)과 제2 배관(82)을 흐르는 냉매를 대향류로 하고 있다. 그러나, 과냉각기(80)에 있어서 제1 배관(81)과 제2 배관(82)을 흐르는 냉매를 대향류로 하는 수단으로서는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전자 전환 밸브 등을 이용하여 냉매의 유통 방향을 절환함으로써, 제1 배관(81)과 제2 배관(82)을 흐르는 냉매를 대향류로 해도 무방하다.

<제6 실시형태>

이하, 본 발명의 제6 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 공기 조화기(100)는 도 20에 나타낸 바와 같이, 상기 제 4 실시형태 또는 상기 제 5 실시형태의 구성에 더하여, 냉매 저장부인 리시버(218) 내의 냉매량을 검지하는 냉매량 검지 기구(Z)를 구비한다.

구체적으로, 냉매량 검지 기구(Z)는 도 21에 나타낸 바와 같이, 리시버(218)의 복수의 상이한 높이 위치에 접속된 복수의 도출로(Z1); 복수의 도출로(Z1) 각각에 설치된 복수의 캐필러리 등의 유체 저항(Z2); 복수의 도출로(Z1)에 있어서 상기 유체 저항(Z2)의 하류 측에 설치된 복수의 온도 센서(Z3); 및 복수의 온도 센서(Z3)에 의해 얻어진 냉매 온도를 이용하여 리시버(218) 내의 냉매량을 검지하는 냉매량 검지부(Z4)를 구비한다.

복수의 도출로(Z1)에 형성된 집합관부(Z1x)(상기 접속로(20b)에 대응)는 냉매 회로(20)의 저압 배관(20s)에 접속되어 있다.

또한, 냉매량 검지부(Z4)는 상기 실시형태의 냉매량 검지부(41)에 의해 구성되어 있다.

구체적으로 냉매량 검지부(41)는 복수의 온도 센서(Z3)의 검출 온도를 취득하여, 각 온도 센서의 검출 온도의 대소 관계를 이용하여 리시버(218) 내의 냉매량을 검지한다. 여기서, 복수의 도출로(Z1) 중에서, 액상 부분에 접속된 도출로(Z1)의 온도 센서(Z3)의 검출 온도와 기상 부분에 접속된 도출로(Z1)의 온도 센서(Z3)의 검출 온도가 다르므로, 액체형상의 냉매가 통과하는 도출로(Z1) 및 그렇지 않은 도출로(Z1)를 판별할 수 있다. 이에 따라, 리시버(218) 내의 냉매량을 검지할 수 있다.

그 밖에, 냉매량 검지 기구(Z)로서는 도22에 나타낸 바와 같이, 리시버(218)의 복수의 상이한 높이 위치에 접속된 복수의 도출로(Z1); 복수의 도출로(Z1) 각각에 설치된 복수의 캐필러리 등의 유체 저항(Z2); 복수의 도출로(Z1)에 있어서 상기 유체 저항(Z2)의 하류 측에 설치된 복수의 전자 밸브(Z5); 복수의 도출로(Z1)의 집합관부(Z1x)에 설치된 온도 센서(Z6); 및 온도 센서(Z6)에 의해 얻어진 냉매 온도를 이용하여 리시버(218) 내의 냉매량을 검지하는 냉매량 검지부(Z4)를 구비한다.

구체적으로 냉매량 검지부(41)는 상기 복수의 전자 밸브(Z5)의 개폐를 제어하여, 각 도출로를 연통시켜 가고, 이 때에 얻어진 온도 센서(Z6)의 검출 온도를 취득한다. 여기서, 연통된 도출로(Z1) 중에서, 액상 부분에 접속된 도출로(Z1)의 온도 센서(Z3)의 검출 온도와 기상 부분에 접속된 도출로(Z1)의 온도 센서(Z3)의 검출 온도가 다르므로, 액체형상의 냉매가 통과하는 도출로(Z1) 및그렇지 않은 도출로(Z1)를 판별할 수 있다. 이에 따라, 리시버(218) 내의 냉매량을 검지할 수 있다.

<제7 실시형태>

이하, 본 발명의 제7 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

제7 실시형태의 공기 조화기(100)는 도 23에 나타낸 바와 같이, 건물의 옥외에 설치되는 실외기(10); 건물 내에 설치되는 실내기(11); 실외기(100) 및 실내기(11)를 냉매 배관(12)에 의해 접속하여 구성되는 냉매 회로(20); 및 상기 실외기(100) 및 상기 실내기(11) 등을 제어하여 공조 운전을 수행하는 공기 조화기 제어부(30)를 구비한다.

냉매 회로(20)는 압축기(201), 사방 전환 밸브(202), 응축기(실외측 열교환기)(203), 제1 팽창 밸브(204), 및 증발기(실내측 열교환기)(205)를 접속하여 구성되는 것이다. 본 실시형태에서는, 압축기(201), 사방 전환 밸브(202), 응축기(203), 및 제1 팽창 밸브(204)가 실외기(10)의 내부에 설치되고, 증발기(205)가 실내기(11)의 내부에 설치된 구성이다. 한편, 실외기(10)는 실내기(11) 내의 증발기(205)로 기화된 냉매를 압축하고, 냉각한다. 또한, 실내기(11)는 증발기(205)에 있어서, 실내 공기와 냉매 사이에서 열교환을 수행하고, 실내 공기를 냉각함과 아울러, 냉매를 기화한다.

제1 팽창 밸브(204)는 개폐에 의해, 그곳을 흐르는 유량을 조정하는 밸브이다. 여기서, 제1 팽창 밸브(204)는 제1 팽창 밸브 제어부(302)에 의해 개폐된다. 제1 팽창 밸브(204)가 열림으로써, 액체 냉매는 팽창해 기화하여, 냉매 가스가 된다. 이 냉매 가스는 제1 팽창 밸브(204)에 유입되기 전의 액체 냉매보다 저온으로 되어 있다. 제1 팽창 밸브(204)는 그 열려 있는 정도를 나타낸 개도(개구도)를, 후술하는 제1 팽창 밸브 제어부(302)가 출력하는 신호에 따라서 제어한다. 그리고, 제1 팽창 밸브(204)는 냉매 가스를 증발기(205)에 송출한다.

증발기(205)는 제1 팽창 밸브(204)에서 생성된 냉매 가스와 고온의 실내 공기 간의 열교환을 수행한다. 증발기(205)는 실내 공기를 냉각함과 아울러 냉매의 일부를 기화한다. 증발기(205)에 있어서 생성된 기액 2상 냉매는 사방 전환 밸브(202)를 통하여 압축기(201)에 송출된다.

냉매 배관(12)는 가스측 냉매 배관인 제1 냉매 배관(121)과, 액체측 냉매 배관인 제2 냉매 배관(122)를 갖고 있다. 제1 냉매 배관(121)은 실내기(11)의 증발기(205)와 실외기(10)의 사방 밸브(202)를 접속하는 것이다. 제2 냉매 배관(122)은 실외기(10)의 응축기(203)(제1 팽창 밸브(204))와 실내기의 증발기(205)를 접속하는 것이다.

그 밖에, 실외기(10)에는 실외기 팬(10F)이 설치되고, 실내기(11)에는 실내기 팬(11F)가 설치되어 있다.

실내기 팬(11F)은 실내 공기를 증발기(205)에서 냉각하고, 냉각된 공기를 실내에 송풍한다. 실내기 팬(11F)은 후술하는 실내기 팬 제어부(304)로부터 회전 속도가 제어된다.

또한, 냉매 회로(20)에는 토출 온도 센서(206), 흡입 온도 센서(207), 출구 온도 센서(208), 액체관 온도 센서(209), 고압 센서(210), 저압 센서(211)가 설치되어 있다.

토출 온도 센서(206)는 압축기(201)의 고압측에서의 냉매 온도(토출 온도 Td)를 검출하고, 검출된 토출 온도를 나타낸 신호를 A/D 변환부(50)에 출력한다. 한편, A/D 변환부(50)는 공기 조화기 제어부(30)에 설치된 것이어도 무방하고, 후술하는 냉매량 검지 장치(40)에 설치된 것이어도 무방하다.

공기 조화기 제어부(30)는 공기 조화기(100)의 각 부품의 제어를 수행한다. 한편, 공기 조화기 제어부(30)와 실내기(11) 및 실외기(10)의 각 부품 사이는 접속되어 있지만, 도 1에서는 그 접속에 대한 기재는 생략되어 있다. 공기 조화기 제어부(30)의 상세에 대해서는 도 2를 참조하면서 후술한다.

그러나, 본 실시형태의 공기 조화기(100)의 냉매 배관(12)(제1 냉매 배관(121) 및 제2 냉매 배관(122))에는 상기 공기 조화기(100)와는 별개로, 보조 유닛(13)이 설치되어 있다. 이 보조 유닛(13)은 상기 냉매 배관(12)에 대하여 착탈 가능하게 접속하여 설치되어 있다. 여기서, 냉매 배관(12)에 접속되는 보조 유닛(13)의 내부 배관(제1 내부 배관(131) 및 제2 내부 배관(132))의 배관 직경은 냉매 배관(12)의 배관 직경보다 큰 구성으로서 있다.

이 보조 유닛(13)은 냉매 배관(12)을 흐르는 냉매 중의 불순물을 포착하는 제1 포착 장치(13a) 및 제2 포착 장치(13b); 및 냉매 회로(20) 내의 냉매량을 검지하는 냉매량 검지 장치(40)를 구비한다.

제1 포착 장치(13a)는 제1 냉매 배관(121)에 착탈 가능하게 부착되는 제1 내부 배관(131) 상에 설치되어 있으며, 제1 내부 배관(131)을 2개로 분기하는 제1 분기 배관(13a1) 및 제2 분기 배관(13a2)과, 제1 분기 배관(13a1)과 제2 분기 배관(13a2)을 접속하는 접속 배관(13a3)과, 접속 배관(13a3)에 설치되고 접속 배관(13a3)을 흐르는 냉매의 소정 물질을 포착하는 포착 부재(13a4)를 구비한다. 한편, 제1 분기 배관(13a1) 및 제2 분기 배관(13a2)은 하류측에서 합류하고 있다.

제2 포착 장치(13b)는 제2 냉매 배관(122)에 착탈 가능하게 부착되는 제2 내부 배관(132) 상에 설치되어 있으며, 제2 내부 배관(132)에서 2개로 분기하는 제1 분기 배관(13b1) 및 제2 분기 배관(13b2)과, 제1 분기 배관(13b1)과 제2 분기 배관(13b2)을 접속하는 접속 배관(13b3)과, 접속 배관(13b3)에 설치되고 접속 배관(13b3)을 흐르는 냉매의 소정 물질을 포착하는 포착 부재(13a4)를 구비한다. 한편, 제1 분기 배관(13b1) 및 제2 분기 배관(13b2)은 하류측에서 합류하고 있다.

포착 부재(13a4, 13a4)는 냉매 중을 흐르는 배관 용접시의 산화 스케일이나 압축기(201)로부터의 마모분, 기존 실내기 및 실외기로부터 신설된 제1 실내기(11) 및 실외기(11)로 교환한 경우에는, 기존 실외기의 압축기에 이용되는 냉동기 오일이나 슬러지 등을 포착하는 것이고, 본 실시형태에서는 필터가 이용된다.

도24는 본 실시형태에 따른 냉매량 검지 장치(40)의 구성을 나타낸 개략 블록도이다. 한편, A/D 변환부(50)는 각 센서(206)~(211)로부터 입력 받은 신호를 아날로그-디지털 변환하고, 변환 후의 각 신호를 냉매량 검지부(41)에 출력한다. 입력부(60)는 이용자의 조작에 의거하여, 냉매량의 검지를 시작하는 것을 나타낸 검지 개시 정보 등을 제어부(411)에 출력한다. 표시부(70)는 예를 들면 LED에 의한 디지털 표시판 등의 정보를 표시하는 표시기이며, 후술하는 냉매량 평균 계산부(414)에서 입력된 냉매량비의 정보 등을 표시한다.

구체적으로 냉매량 검지 장치(40)는 냉매 상태를 판별하고, 냉매량비를 계산하는 냉매량 검지부(41)와, 냉매량비를 계산할 때에 이용하는 파라미터나, 이전에 계산된 냉매량비를 기억하는 기억부(42)를 구비한다.

냉매량 검지부(41)는 A/D 변환부(50)로부터 입력 받은 온도나 압력 정보에 의거하여 냉매량비를 계산하고, 계산한 냉매량비의 정보를 표시부(70)에 출력한다. 여기서, 냉매량비란, 실제로 공기 조화기(100) 내에 있는 냉매의 양을, 공기 조화기(100)에 사양으로서 규정된 냉매의 양으로 나눈 값( "실제 냉매량"/"규정 냉매량")이다.

이 냉매량 검지부(41)는 제어부(411), 냉매 상태 취득부(412), 냉매량 연산부(413) 및 냉매량 평균 계산부(414)를 갖고 있다.

제어부(411)는 입력부(60)로부터, 공기 조화기(100)의 냉매량비의 검지를 시작하는 것을 나타낸 검지 개시 정보가 입력된다. 또한, 제어부(411)는 냉방 운전인 소정의 운전 모드로 운전을 수행하게 하는 명령을 공기 조화기 제어부(30)에 출력한다. 제어부(411)는 운전을 종료시키는 운전 종료 명령을 공기 조화기 제어부(30)에 출력한다.

한편, 공기 조화기 제어부(30)는 제어부(411)로부터 입력 받은 명령에 의거하여, 압축기(201)의 모터의 회전 속도를 제어하는 압축기 제어부(301); 제1 팽창 밸브(204)의 개도를 제어하는 제1 팽창 밸브 제어부(302); 실외기 팬(10F)의 회전 속도를 제어하는 실외기 팬 제어부(303) 및 실내기 팬(11F)의 회전 속도를 제어하는 실내기 팬 제어부(304)를 구비한다.

구체적으로는 공기 조화기 제어부(30)는 실내기(11)에 구비된 증발기(205)의 과열도 SH가 일정(예를 들면 3 K)하게 되도록 제어한다. 과열도란, 증발기(205)의 출구에서의 냉매 온도에서 증발 온도에서의 포화 온도를 뺀 것, 즉 압축기(201)의 저압측에서의 냉매 온도에서 압축기(201)의 저압측의 압력에서의 포화 온도를 뺀 것이다. 제1 팽창 밸브 제어부(302)는 제1 팽창 밸브(204)의 개도를 조정함으로써, 증발기(205)의 과열도가 일정하게 되도록 제어한다. 또한, 제어부(411)는 압축기(201)의 모터의 회전 속도를, 미리 정한 회전 속도(예를 들면, 65 Hz)로 운전하게 하는 명령을 압축기 제어부(301)에 출력한다. 압축기 제어부(301)는 제어부(411)로부터, 압축기(201)의 모터의 회전 속도를, 미리 정한 회전 속도(예를 들면, 65 Hz)로 운전하게 하는 명령을 입력 받고, 모터의 회전 속도를 65 Hz로 운전하게 한다.

제어부(411)는 실외기 팬(10F)을 정속으로 운전하게 하는 명령을, 실외기 팬 제어부(303)에 출력한다. 실외기 팬 제어부(303)는 실외기 팬(10F)을 정속으로 운전하게 한다.

또한, 제어부(411)는 냉매 상태 취득부(412) 및 냉매량 연산부(413)에, 냉매량비를 계산하게 하는 명령을 출력한다. 제어부(411)는 냉매량 평균 계산부(414)로부터, 냉매량비의 평균값의 계산이 종료된 것을 나타낸 평균값 계산 종료 신호가 입력된다. 제어부(411)는 냉매량 평균 계산부(414)로부터, 평균값 계산 종료 신호가 입력되었을 때에, 운전 종료 신호를 공기 조화기 제어부(30)에 출력한다.

냉매 상태 취득부(412)는 공기 조화기 제어부(30)에 의해 공기 조화기(100)가 소정의 운전 모드로 운전을 개시한 후에, 응축기(203)의 출구에서의 냉매 상태가 과냉각 상태인지 또는 기액 2상 상태인지를 취득한다. 이 냉매 상태 취득부(412)는 출구 온도 신호가 나타낸 출구 온도 Tcond와, 액체관 온도 신호가 나타낸 액체관 온도 Tsub을 파라미터로 하여, 과냉각 상태 또는 기액 2상 상태 중의 어느 하나라고 판별한다. 그리고, 이 판별 신호를 냉매량 연산부(413)에 출력한다.

상세는 이하와 같다.

냉매량 연산부(413)는 냉매 상태 취득부(412)에 의해 취득된 냉매 상태에 따라서, 서로 다른 연산식을 이용하여 공기 조화기(100)내의 냉매량비를 산출한다.

과냉각 상태용 연산식은 이하와 같다.

RA=a1+b1×Pd+c1×Ps+d1×Tsub+e1×Td

여기서, 상수 a1, b1, c1, d1, e1는 과냉각 상태에서의 Pd, Ps, Tsub, Td와 RA의 관계를 나타낸 실측 데이터를 이용하여 다중 회귀 계산에 의해 미리 얻어진 값이다. 한편, 상수 a1, b1, c1, d1, e1는 기억부(42)에 설정된 계산 파라미터 기억부(421)에 기록되어 있다.

또한, 기액 2상 상태용 연산식은 이하와 같다.

RA=a2+b2×Pd+c2×Ps+d2×Tsub+e2×Td

여기서, 상수 a2, b2, c2, d2, e2는 기액 2상 상태에서의 Pd, Ps, Tsub, Td와 RA 간의 관계를 나타낸 실측 데이터를 이용하여 다중 회귀 계산에 의해 미리 얻어진 값이다. 한편, 상수 a2, b2, c2, d2, e2는 상기 계산 파라미터 기억부(421)에 기록되어 있다.

냉매량 연산부(413)는 냉매 상태 취득부(412)에 의해 취득된 냉매 상태에 맞추어, 상수 a1, b1, c1, d1, e1 또는 상수 a2, b2, c2, d2, e2를 판독한다.

또한, 냉매량 연산부(413)는 토출 압력 신호가 나타낸 토출 압력 Pd 및 흡입 압력 신호가 나타낸 흡입 압력 Ps, 액체관 온도 신호가 나타낸 액체관 온도 Tsub 및 토출 온도 신호가 나타낸 토출 온도Td를 이용하여, 냉매 상태에 맞춘 연산식에 의해, 냉매량비 RA를 계산한다. 냉매량 연산부(413)는 계산한 냉매량비 RA를 나타낸 냉매량비 데이터를 기억부(42)에 설정된 냉매량 기억부(422)에 기록한다.

냉매량 평균 계산부(414)는 냉매량 연산부(413)로부터, 미리 정한 시간(예를 들면, 과거 5분) 이내에 계산된 냉매량비 RA를 판독한다. 냉매량 평균 계산부(414)는 판독한 냉매량비 RA의 평균값을 계산하고, 계산된 냉매량비 RA의 평균값을 표시부(70)에 출력한다. 냉매량 평균 계산부(414)는 냉매량비 RA의 평균값의 계산이 종료되었을 때에, 냉매량비 RA의 평균값의 계산이 종료된 것을 나타낸 계산 종료 신호를 제어부(411)에 출력한다.

이와 같이 구성한 본 실시형태의 보조 유닛(13)에 의하면, 기존의 공기 조화기(100)에 별도 부착함으로써 상기 공기 조화기(100)의 냉매량 검지를 검지할 수 있다. 여기서, 냉매 상태가 과냉각 상태인 경우에는 과냉각 상태용 연산식을 이용하고, 냉매 상태가 기액 2상 상태인 경우에는 기액 2상 상태용 연산식을 이용함으로써, 응축기(203) 출구의 냉매 상태에 관계없이 냉매량을 정밀도 좋게 검지할 수 있다. 따라서, 긴 배관을 사용하는 경우나, 실외기(10)와 실내기(11) 사이에 큰 높낮이차가 있는 경우와 같은 설치 상황에 영향을 받지 않고 , 냉매량비를 정밀도 좋게 검지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 제어부(411)는 제2 팽창 밸브(215)의 개구도를 미리 정해진 값으로 고정한다. 이에 따라, 액체 배관(212) 내의 액체 냉매의 냉각의 정도를 일정하게 할 수 있으며, 냉매량비를 정밀도 좋게 검지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 제어부(411)는 압축기(201)의 압축 능력을 미리 정해진 값으로 고정한다. 이에 따라, 본 실시형태에서는, 압축기(201)의 입구, 및 출구에서의 냉매 상태를 일정하게 할 수 있으며, 냉매량비를 정밀도 좋게 검지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 제어부(411)는 제1 팽창 밸브(204)의 개구도를 미리 정해진 값으로 고정한다. 이에 따라, 본 실시형태에서는, 제1 팽창 밸브(204)에서의 냉각 정도를 일정하게 할 수 있으며, 냉매량비를 정밀도 좋게 검지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 제어부(411)는 실외기 팬(10F)의 회전 속도 및 실내기 팬(11F)의 회전 속도를 미리 정해진 값으로 고정한다. 이에 따라, 본 실시형태에서는, 응축기(203)에서의 열교환 정도를 일정하게 하고, 증발기(205)에서의 열교환 정도를 일정하게 할 수 있으며, 냉매량비를 정밀도 좋게 검지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 보조 유닛(13)이, 공기 조화기(100)와는 별개로 설치되고, 제1 냉매 배관(121) 및 제2 냉매 배관(122)에 착탈 가능하게 부착되므로, 보조 유닛(13)이 범용성을 가지며, 또한, 보조 유닛(13)이, 냉매 중의 냉동기 오일이나 슬러지, 산화 스케일 등을 포착하는 제1 포착 장치(13a) 및 제2 포착 장치(13b)를 가지므로, 1개의 보조 유닛(13)으로 복수의 실외기(10)의 냉매 교환시에 생기는 불편을 해소할 수 있으며 냉매 교환 전용의 실외기를 제조할 필요가 없고, 생산성의 악화를 방지할 수 있다. 여기서, 포착 부재(13a4, 13b4)를 교환하는 경우, 보조 유닛(13)을 냉매 배관(12)에서 분리하여 용이하게 메인터넌스할 수 있다.

또한, 냉방 운전과 난방 운전으로 전환하여, 냉매가 제1 분기 배관(13a1, 13b1)에서 제2 분기 배관(13a2, 13b2)으로 향하는 경우이더라도, 제2 분기 배관(13a2, 13b2)에서 제1 분기 배관(13a1, 13b1)으로 향하는 경우이더라도, 접속 배관(13a3, 13b3)을 흐르는 방향을 동일하게 할 수 있다. 이 접속 배관(13a3, 13b3)에 포착 부재(13a4, 13b4)를 설치하고 있으므로, 포착 부재(13a4, 13b4)를 흐르는 냉매의 흐름 방향을 일정하게 하여, 포착 부재(13a4, 13b4)에 포착된 것이 냉매 배관(12)에 재차 흘러나오는 것을 막을 수 있다.

<제8 실시형태>

다음으로, 제8 실시형태의 보조 유닛(13)에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

제7 실시형태에서는 공기 조화기(100) 내의 냉매의 양을 정확하게 측정할 수 있었지만, 본 실시형태에서는, 냉매를 보충하는 경우에, 냉매량비를 계산하면서, 냉매의 충전 개시시, 및 냉매량비가 100%에 이르렀을 때에, 조작을 수행하는 사람에 대하여 냉매 주입 밸브(216)의 조작을 재촉하는 표시를 수행한다.

도25는 제8 실시형태에 따른 공기 조화기(100) 및 보조 유닛(13)의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.

본 실시형태의 보조 유닛(13)은 냉매 주입 밸브(충전 밸브)(216) 및 냉매 저장 용기(217)로 이루어지는 냉매 공급 장치를 더 구비한다. 이 냉매 공급 장치는 제2 내부 배관(132)에 접속되어, 상기 제2 내부 배관(132)에 냉매를 공급한다.

냉매 주입 밸브(216)는 조작을 수행하는 사람이, 표시부(70)에 나타난 지시에 따라서, 냉매를 보충하기 위하여 개폐하는 밸브이다.

냉매 저장 용기(217)는 보충되는 냉매를 저장하는 용기이다.

도26은 본 실시형태에 따른 냉매량 검지 장치(40)의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.

본 실시형태의 냉매량 검지 장치(40)의 구성은 냉매량 판정부(415)가 새롭게 부가된 것, 및 냉매량 평균 계산부(414), 제어부(411)에 새로운 기능이 부가된 것을 제외하고, 제7 실시형태에서의 냉매량 검지 장치(40)의 구성(도 24)과 동일하다. 따라서, 냉매량 평균 계산부(414), 냉매량 판정부(415), 및 제어부(411) 이외의 설명은 생략한다.

냉매량 평균 계산부(414)는 냉매량 기억부(422)로부터, 미리 정한 시간(예를 들면, 과거 5분) 이내에 계산된 냉매량비를 판독한다. 냉매량 평균 계산부(414)는 판독한 냉매량비의 이동 평균값을 계산하고, 계산한 이동 평균값을 냉매량 판정부(415)에 출력한다.

제어부(411)는 입력부(60)로부터의 검지 개시 정보의 입력, 및 냉매량 판정부(415)로부터의 충전 종료 신호의 입력에 의거하여, 표시부(70)에, 냉매 주입 밸브(216)를 "여는", 또는 "닫는" 것을, 조작을 수행하는 사람에게 지시하는 표시를 수행하는 명령을 출력한다.

한편, 본 실시형태의 냉매량 검지 장치(40)의 동작은 상기 제3 실시형태의 냉매량 검지 장치의 동작과 동일하다(도 8 참조).

이와 같이 본 실시형태에 의하면, 공기 조화기(100)는 냉매를 공기 조화기(100)에 충전하기 위한 냉매 주입 밸브(216)를 구비하고, 냉매량 판정부(415)의 판정에 따라서, 냉매 주입 밸브(216)를 닫게 하는 지시를 표시부(70)에 표시한다. 이에 따라, 본 실시형태에서는, 조작을 수행하는 사람에게, 냉매량비의 검출을 개시하는 경우에, 냉매 주입 밸브(216)을 열고, 냉매량비가 100% 이상이 되었을 때에, 냉매 주입 밸브(216)을 닫도록 재촉하기 때문에, 확실하게 냉매를 보충할 수 있다.

한편, 본 실시형태에 있어서, 냉매 주입 밸브(216)는 조작을 수행하는 사람에 의해 개폐되었지만, 제어부(411)가, 공기 조화기 제어부(30)를 통하여, 냉매 주입 밸브(216)를 제어하고, 자동적으로 개폐하도록 해도 무방하다.

한편, 상술한 각 실시형태에 있어서, 압축기(201)의 신뢰성 보호는 계속하고, 보호역에 돌입한 경우(토출 온도, 과전류, 고압, 저압의 각 측정값이, 미리 정해진 반응을 일으키는 최소의 물리량을 넘은 경우)에는 공기 조화기(100)의 운전을 정지하고, "검지 실패"를 표시부(70)에 표시하도록 해도 무방하다.

<제9 실시형태>

이하, 본 발명의 제9 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 보조 유닛(13)은 상기 제 8 실시형태의 구성에 더하여, 냉매 회로(20)의 잉여 냉매를 저장하는 냉매 저장부를 구비한다.

구체적으로 보조 유닛(13)은 도 27에 나타낸 바와 같이, 잉여 냉매를 저장하는 냉매 저장부의 일례로서의 리시버(218); 및 리시버(218)로부터 유출하는 냉매를 감압함과 아울러 냉매의 유량을 조정하는 유량 조정부의 일례로서의 리시버 감압 밸브(219)를 구비한다.

분기로(20a)는 냉매 회로(20) 중에서 응축기(실외측 열교환기)(102)와 제1 팽창 밸브(103) 사이의 배관(제2 내부 배관(132))에서 분기하여 설치된다. 그리고, 분기로(20a)의 종단에는 상술한 리시버(218)이 접속된다. 또한, 분기로(20a)에는 상술한 리시버 감압 밸브(219)가 설치된다.

리시버(218)는 냉방 운전시 및 제상 운전시에, 잉여 냉매를 저장한다. 또한, 리시버(218)는 냉방 운전시 또는 제상 운전시에 저장한 냉매를, 난방 운전시에, 냉매 회로(20)에 공급한다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태의 공기 조화기(100)에서는 리시버(218)에 의해, 냉매 회로(20)를 순환하는 냉매의 양을 조정하고 있다.

그러나, 본 실시형태의 보조 유닛(13)은 냉매 저장부인 리시버(218) 내의 냉매량을 검지하는 냉매량 검지 기구(Z)를 구비한다.

구체적으로 냉매량 검지 기구(Z)는 도 28에 나타낸 바와 같이, 리시버(218)의 복수의 상이한 높이 위치에 접속된 복수의 도출로(Z1); 복수의 도출로(Z1) 각각에 설치된 복수의 캐필러리 등의 유체 저항(Z2); 복수의 도출로(Z1)에 있어서 상기 유체 저항(Z2)의 하류 측에 설치된 복수의 온도 센서(Z3); 및 복수의 온도 센서(Z3)에 의해 얻어진 냉매 온도를 이용하여 리시버(218) 내의 냉매량을 검지하는 냉매량 검지부(Z4)를 구비한다.

복수의 도출로(Z1)에 형성된 집합관부(Z1x)는 제1 내부 배관(131)에 접속되어 있다. 한편, 집광관체 부문(Z1x)에는 접속 개폐 밸브(220)가 설치되어 있으며 상기 접속 개폐 밸브(220)에 의해 개폐 상태가 교체된다.

이와 같이 본 실시형태에 의하면, 기존의 공기 조화기(100)에 별도 부착함으로써 상기 공기 조화기(100)의 냉매량을 검지할 수 있다. 여기서, 냉매 저장부(218) 내의 냉매량을 검지하는 냉매량 검지 기구(Z)를 구비하고 있으므로, 실외측 열교환기(203)의 출구에서의 냉매 상태에 관계없이, 냉매 저장부(218) 내의 냉매량, 게다가 공기 조화기(100)(냉매 회로(20)) 내의 냉매량을 정밀도 좋게 검지할 수 있다.

또한, 냉매량 검지 기구(Z)로서는 상기 제6 실시형태의 도 22에 나타낸 구성으로 해도 무방하다.

상기 제 9 실시형태에서는 보조 유닛(13)이 냉매량 검지 장치(40)를 가지고, 연산식에 의해 냉매 회로(20) 내의 냉매량을 검지함과 아울러, 냉매량 검지 기구(Z)에 의해 냉매 저장부 내의 냉매량을 검지하는 구성이었지만, 보조 유닛이, 연산식을 이용하여 냉매 회로(20) 내의 냉매량을 검지하지 않고, 냉매량 검지 기구(Z) 만을 갖는 구성이어도 무방하다.

<제10 실시형태>

이하, 본 발명의 제10 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 보조 유닛(13)은 도 29에 나타낸 바와 같이, 가스측 냉매 배관(제1 냉매 배관(121)에 착탈 가능하게 접속되는 가스측 내부 배관(131); 액체측 냉매 배관(제2 냉매 배관(122))에 착탈 가능하게 접속되는 액체측 내부 배관(132); 가스측 내부 배관(131) 및 액체측 내부 배관(132)에 접속된 바이패스관(133); 및 바이패스관(133)에 설치되고 다른 열원과의 사이에서 열교환을 수행하는 보조 열교환기(134)를 구비한다.

가스측 내부 배관(131)은 제1 냉매 배관(121)의 사이에 접속되어, 실내기(11)의 증발기(205)와 실외기(10)의 사방 밸브(202)를 접속하는 것이다. 액체측 내부 배관(132)은 제2 냉매 배관(122)의 사이에 접속되어, 실외기(10)의 응축기(203)(제1 팽창 밸브(204))와 실내기의 증발기(205)를 접속하는 것이다.

본 실시형태의 보조 열교환기(134)는 다른 열원인 히터(13H)와 바이패스관(133)을 흐르는 냉매 사이에서 열교환하는 것이다. 한편, 히터(13H)는 보조 유닛(13) 내에 설치되어 있다.

여기서, 도 30에, 히터(13H)의 종류와 냉매 가열을 위한 보조 열교환기(134)의 구성을 나타낸다. 도 30a에 나타낸 바와 같이, 히터(13H)로서 자율적으로 온도 제어할 수 있는 히터, 예를 들면 PTC 히터를 이용한 경우에는 냉매가 열화하지 않는 온도, 예를 들면 150℃ 이하로 자율적으로 온도를 유지할 수 있으므로, 바이패스관(133)(냉매 배관)에 직접 히터(13H)를 감는 등의 심플한 열교환기를 구성하는 것이 가능하다. 한편, 도 30b에 나타낸 바와 같이, 히터(13H)로서 자율적으로 온도 제어할 수 없는 히터, 예를 들면 전열 히터를 이용한 경우에는 상기 전열 히터(13H)와 바이패스관(133)(냉매 배관) 사이에 히트 파이프(134p)를 설치하여 열전달시키는 구성으로 하여, 일정 온도 이상의 가열을 할 수 없는 구성으로 한다.

바이패스관(133)에는 바이패스관(133)을 액체관 측에서 가스관 측으로 흐르는 냉매량을 조정하기 위한 유량 조정 밸브(추가 팽창 밸브)(135)가 설치되어 있다. 한편, 이 유량 조정 밸브(135)는 보조 유닛 제어부(13C)에 의해 그 개도(개구도)가 제어된다.

또한, 바이패스관(133)에 있어서 보조 열교환기(134)의 입구 측에는 보조 열교환기(134)에 유입되는 냉매 온도를 검출하는 입구 온도 센서(136)가 설치되어 있다. 한편, 입구 온도 센서(136)는 검출된 입구 온도를 나타낸 신호를 보조 유닛 제어부(13C)에 출력한다.

또한, 바이패스관(133)에서의 보조 열교환기(134)의 출구 측에는 보조 열교환기(133)로부터 유출된 냉매 온도를 검출하는 출구 온도 센서(137)가 설치되어 있다. 한편, 출구 온도 센서(137)는 검출된 출구 온도를 나타낸 신호를 보조 유닛 제어부(13C)에 출력한다.

다음으로, 보조 유닛(13)을 접속한 공기 조화기(100)의 냉방 운전에 대하여 보조 유닛 제어부(13C)의 기능과 함께 간단히 설명한다.

(1) 통상의 냉방 운전시

통상 냉방 운전시에서는, 보조 유닛 제어부(13C)는 유량 조정 밸브(135)에 닫힘 신호를 출력하고, 유량 조정 밸브(135)를 닫힘 상태로 한다. 또한, 보조 유닛 제어부(13C)는 히터(13H)를 오프(OFF)로 한다.

(2) 낮은 외기 온도의 냉방 운전시

낮은 외기 온도의 냉방 운전시에서는, 보조 유닛 제어부(13C)는 히터(13H)를 온(ON)으로 하여 유량 조정 밸브(135)에 열림 신호를 출력하고, 유량 조정 밸브(135)를 열림 상태로 한다. 이 때, 보조 유닛 제어부(13C)는 입구 온도 센서(136)로부터 입구 온도를 취득하고, 출구 온도 센서(137)로부터 출구 온도를 취득하고, 입구 온도 및 출구 온도의 온도차 SH에 의해, 유량 조정 밸브(135)의 개도를 제어한다.

이와 같이 구성한 본 실시형태의 보조 유닛(13)에 의하면, 가스측 내부 배관(131) 및 액체측 내부 배관(132)에 접속된 바이패스관(133)에 다른 열원인 히터(13H)와의 사이에서 열교환을 수행하는 보조 열교환기(134)를 설치하고 있으므로, 액체측 내부 배관(132)을 흐르는 액체 냉매의 일부를 보조 열교환기(134)에 의해 가열하여 가스측 내부 배관(131)에 공급할 수 있다. 이에 따라, 실내측 열교환기(205) 및 실외측 열교환기(203)로의 냉매의 공급량을 조정하여, 실외측 열교환기(203)의 열교환량 및 실내측 열교환기(205)의 열교환량을 조정할 수 있다. 따라서, 낮은 외기 온도일 때의 냉방 운전에서의 실외측 열교환기(203)의 열교환량 및 실내측 열교환기(205)의 열교환량을 조정할 수 있으며 낮은 외기 온도일 때의 냉방 운전을 문제 없이 수행할 수 있다. 또한, 보조 유닛(13)을 기존의 공기 조화기(100)에 외부 부착하는 것만으로, 상기 기능을 기존의 공기 조화기(100)에 부여할 수 있다.

한편, 상기 제10 실시형태의 다른 열원에 관해서 말하면, 상기 실시형태의 히터(13H) 외에, 도 31에 나타낸 바와 같이, 히트 펌프(14)를 이용한 것이나, 도 32에 나타낸 바와 같이, 외부에서 생성된 열을 반송하는 열반송 시스템(15)를 이용한 것이어도 무방하다.

도31에 나타낸 히트 펌프(14)를 이용한 경우에는 낮은 외기 온도의 냉방 운전시에 있어서, 히트 펌프(14)에 의해 고온 냉매가 보조 열교환기(135)에 공급된다. 이에 따라, 보조 열교환기(135)에 있어서, 히트 펌프(14)의 고온 냉매와 바이패스관(133)을 흐르는 냉매 사이에서 열교환을 수행한다. 한편, 보조 유닛 제어부(13C)는 입구 온도 센서(136)로부터 입구 온도를 취득하고, 출구 온도 센서(137)로부터 출구 온도를 취득하여, 입구 온도 및 출구 온도의 온도차 SH에 의해, 유량 조정 밸브(135)의 개도를 제어한다.

도32에 나타낸 열반송 시스템(15)을 이용한 경우에는 낮은 외기 온도의 냉방 운전시에 있어서, 열반송 시스템(15)에 의해 고온 냉매가 보조 열교환기(135)에 공급된다. 한편, 열반송 시스템(15)은 예를 들면 지열이나 태양열 등의 재생 가능 에너지를 반송하는 것이고, 열매체를 유통시키기 위한 유통 펌프(151)를 갖는다. 그리고, 보조 유닛 제어부(13C)는 유통 펌프(151)를 온(ON)으로 함으로써, 열반송 시스템(15)에 의해 고온 냉매가 보조 열교환기(135)에 공급된다. 또한, 보조 유닛 제어부(13C)는 입구 온도 센서(136)로부터 입구 온도를 취득하고, 출구 온도 센서(137)로부터 출구 온도를 취득하여, 입구 온도 및 출구 온도의 온도차 SH에 의해, 유량 조정 밸브(135)의 개도를 제어한다.

<제11 실시형태>

이하, 본 발명의 제11 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 보조 유닛(13)은 도 33에 나타낸 바와 같이, 가스측 냉매 배관(제1 냉매 배관(121)에 착탈 가능하게 접속되는 가스측 내부 배관(131); 액체측 냉매 배관(제2 냉매 배관(122))에 착탈 가능하게 접속되는 액체측 내부 배관(132); 냉매를 저장하는 리시버(138); 이 리시버(138) 내의 냉매를 가열하는 가열부(13H); 리시버(138)와 액체측 내부 배관(132) 사이에서 냉매를 왕래하게 하는 제1 접속관(13h1); 및 이 제1 접속관(13h1)로부터 분기하여 가스측 내부 배관(131)에 접속되는 제2 접속관(13h2)을 구비한다.

리시버(138)는 철 등의 열전도성을 갖는 재료로 형성되어 있다. 그리고, 리시버(138)는 가열부(13H)에 의해 가열된다. 이 가열부(13H)는 예를 들면 리시버(138)의 외면에 설치된 히터이다. 또한, 리시버(138)에는 내부의 액체 냉매의 유무를 검지하는 검지부가 설치되어 있다. 이 검지부는 리시버(138)의 상부에 설치된 상부 온도 센서(13T1), 및 리시버(138)의 하부에 설치된 하부 센서(13T2)를 갖는다. 이 상부 온도 센서(13T1) 및 하부 온도 센서(13T2)로부터의 검지 신호를 취득한 보조 유닛 제어부(13C)는 그러한 온도차가 소정 온도 이하로 된 경우에, 리시버(138)의 내부에 액체 냉매가 없다고 판단한다.

제1 접속관(13h1)은 리시버(138)의 연직 하부에 위치하는 저면에 접속되어 있다. 즉, 본 실시형태의 리시버(13h1)는 연직 하부에 설치되는 제1 접속관(13h1)으로부터 냉매가 출입한다. 이에 따라, 리시버(138) 내의 냉매는 거의 가스화하지 않는 한, 액체로 유출된다. 또한, 제1 접속관(13h1)에는 전자 밸브인 액체측 개폐 밸브(139a)가 설치되어 있다. 이 액체측 개폐 밸브(139a)는 보조 유닛 제어부(13C)에 의해 그 개폐가 제어된다.

제2 접속관(13h2)에는 제2 접속관(13h2)을 액체관 측에서 가스관 측으로 흐르는 냉매량을 조정하기 위한 유량 조정 밸브(추가 팽창 밸브)(13V)가 설치되어 있다. 이 유량 조정 밸브(13V)는 보조 유닛 제어부(13C)에 의해 그 개도(개구도)가 제어된다. 또한, 제2 접속관(13h2)의 유량 조정 밸브(13V)의 하류 측에는 전자 밸브인 가스측 개폐 밸브(139b)가 설치되어 있다. 이 가스측 개폐 밸브(139b)는 보조 유닛 제어부(13C)에 의해 그 개폐가 제어된다. 한편, 상기 제1 접속관(13h1)에 설치된 액체측 개폐 밸브(139a) 및 상기 제2 접속관(13h2)에 설치된 가스측 개폐 밸브(139b)에 의해 전환 기구(139)가 구성된다. 한편, 전환 기구(139)는 제1 접속관(13h1) 및 제2 접속관(13h2)의 접속부에 설치된 3방 밸브에 의해 구성해도 무방하다.

다음으로, 보조 유닛(13)을 접속한 공기 조화기(100)의 냉방 운전에 대하여 보조 유닛 제어부(13C)의 기능과 함께 간단하게 설명한다.

(1) 통상의 냉방 운전시

도34에 나타낸 바와 같이, 통상 냉방 운전시에서는 보조 유닛 제어부(13C)는 액체측 개폐 밸브(139a)에 열림 신호를 출력하여, 액체측 개폐 밸브(139a)를 열림 상태로 한다. 또한, 보조 유닛 제어부(13C)는 유량 조정 밸브(13V) 및 가스측 개폐 밸브(139b)에 닫힘 신호를 출력하여, 유량 조정 밸브(13V) 및 가스측 개폐 밸브(139b)를 닫힘 상태로 한다. 또한, 보조 유닛 제어부(13C)는 히터(13H)를 오프(OFF)로 한다. 이 상태에서, 공기 조화기(100)가 냉방 운전을 수행함으로써, 액체측 내부 배관(132)를 실외기(10) 측에서 실내기(11) 측으로 흐르는 액체 냉매의 일부가, 제1 접속관(13h1)을 지나서 리시버(138)에 모여서, 적정한 냉매량을 유지할 수 있다.

(2) 낮은 외기 온도의 냉방 운전시

도35에 나타낸 바와 같이, 낮은 외기 온도의 냉방 운전시에서는, 보조 유닛 제어부(13C)는 액체측 개폐 밸브(139a)에 닫힘 신호를 출력하여, 액체측 개폐 밸브(139a)를 닫힘 상태로 한다. 또한, 보조 유닛 제어부(13C)는 히터(13H)를 온(ON)으로 한다. 또한, 보조 유닛 제어부(13C)는 유량 조정 밸브(13V) 및 가스측 개폐 밸브(139b)에 열림 신호를 출력하여, 유량 조정 밸브(13V) 및 가스측 개폐 밸브(139b)를 열림 상태로 한다. 이에 따라, 리시버(138) 내의 액체 냉매가 제2 접속관(13h2)으로부터 사이클 내에 공급된다. 이에 따라, 리시버(138) 내에 저장된 냉매를, 실외측 열교환기(203)에 모아서, 실외측 열교환기(203)의 응축 능력을 낮출 수 있다.

여기서, 보조 유닛 제어부(13C)는 실외기(10)(압축기(201))의 흡입 과열도에 의거하여, 유량 조정 밸브(13V)의 개도를 제어한다. 또한, 보조 유닛 제어부(13C)는 리시버(138)의 상부 온도 센서(13T1) 및 하부 온도 센서(13T2)의 검지 온도를 취득하여, 이들의 온도차가 소정 온도 이하가 된 경우에, 리시버(138) 내부의 냉매가 가스화하여 액체 냉매가 거의 사이클 내에 공급되었다고 판단한다. 그리고, 보조 유닛 제어부(13C)는 히터(13H)를 오프(OFF)로 함과 아울러, 유량 조정 밸브(13V) 및 가스측 개폐 밸브(139b)에 닫힘 신호를 출력하여, 유량 조정 밸브(13V) 및 가스측 개폐 밸브(139b)를 닫힘 상태로 한다.

(3) 난방 운전시

도36에 나타낸 바와 같이, 난방 운전시에서는 액체측 개폐 밸브(139a)에 열림 신호를 출력하여, 액체측 개폐 밸브(139a)를 열림 상태로 한다. 또한, 보조 유닛 제어부(13C)는 유량 조정 밸브(13V) 및 가스측 개폐 밸브(139b)에 닫힘 신호를 출력하고, 유량 조정 밸브(13V) 및 가스측 개폐 밸브(139b)를 닫힘 상태로 한다. 또한, 보조 유닛 제어부(13C)는 히터(13H)를 오프(OFF)로 한다. 이 상태에서, 공기 조화기(100)가 냉방 운전을 수행함으로써, 액체측 내부 배관(132)을 실내기(11) 측에서 실외기(10) 측으로 흐르는 액체 냉매의 일부가, 제1 접속관(13h1)을 지나서 리시버(138)에 모여서, 적정한 냉매량을 유지할 수 있다.

이와 같이 구성한 본 실시형태의 보조 유닛(13)에 의하면, 냉난방 운전시에 리시버(138)에 저장된 냉매를, 낮은 외기 온도일 때의 냉방 운전시에 히터(13H)로 가열하여 제2 접속관(13h2)을 통하여 가스측 내부 배관(131)에 공급하므로, 낮은 외기 온도일 때의 냉방 운전시에 있어서, 실외측 열교환기(203)에 액체 냉매를 모을 수 있으며 실외측 열교환기(203)의 응축 성능을 낮출 수 있다. 이에 따라, 낮은 외기 온도일 때의 냉방 운전시에서의 실외측 열교환기(203)의 열교환량 및 실내측 열교환기(205)의 열교환량을 조정할 수 있으며 낮은 외기 온도일 때의 냉방 운전을 문제 없이 수행할 수 있다. 또한, 보조 유닛(13)을 기존의 공기 조화기(100)에 외부 부착하는 것만으로, 상기 기능을 기존의 공기 조화기(100)에 부여할 수 있다.

한편, 상기 제10 실시형태 및 제11 실시형태에서는 1대의 실외기 및 1대의 실내기를 갖는 공기 조화기를 예로 들어 설명했지만, 2대 이상의 실내기를 예를 들면 병렬 접속한 것이어도 무방하고, 2대 이상의 실외기를 예를 들면 병렬 접속한 것이어도 무방하다.

이상에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시형태에 대하여 자세히 설명했지만, 구체적인 구성은 상술한 것에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 설계 변경 등을 하는 것이 가능하다. 또한, 상술한 각 실시형태의 구성 요건을 조합해도 무방하다.

100: 공기 조화기 10: 실외기
10F: 실외기 팬 11: 실내기
11F: 실내기 팬 20: 냉매 회로
30: 공기 조화기 제어부 40: 냉매량 검지 장치
201: 압축기 203: 응축기(실외 열교환기)
204: 제1 팽창 밸브 205: 증발기(실외 열교환기)
208: 출구 온도 센서(제1 온도 센서) 209: 액체관 온도 센서(제2 온도 센서)
213: 서브 쿨러 214: 바이패스로
215: 제2 팽창 밸브 411: 제어부
412: 냉매 상태 취득부 413: 냉매량 연산부

Claims

압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기를 포함하는 냉매 회로;
상기 응축기의 출구에서 냉매 상태가 과냉각 상태 또는 기액 2상 상태를 판단하고, 상기 냉매 회로 내에서 검출된 온도 및 압력 중 적어도 하나와 상기 냉매 상태에 따라 미리 정해진 설정값을 기초로 상기 냉매 회로 내의 냉매량비를 산출하는 냉매량 검지 장치; 및
상기 냉매량 검지 장치에서 산출된 냉매량비에 따라 상기 냉매 회로를 제어하는 제어부;를 포함하는 공기조화기.
제1항에 있어서,
상기 냉매량 검지 장치는,
상기 산출된 냉매량비에 기초하여 냉매량비의 평균값을 계산하는 공기 조화기.
제1항 및 제 2항 중 어느 하나에 있어서,
상기 냉매 회로는,
상기 응축기의 출구에서 제1 냉매 온도를 검지하는 제1 온도 센서; 및
상기 응축기의 출구 측에 설치된 유체 저항의 하류 측에서 제2 냉매 온도를 검지하는 제2 온도 센서;를 더 포함하고,
상기 냉매량 검지 장치 는 상기 제1 냉매 온도 및 상기 제2 냉매 온도를 기초로, 과냉각 상태 또는 기액 2상 상태를 판단하는 공기 조화기.
제1항 및 제 2항 중 어느 하나에 있어서,
상기 냉매 회로는,
상기 응축기와 상기 팽창 밸브 사이에 위치하고, 상기 응축기에서 생성된 액체 냉매를 냉각시키는 서브 쿨러;를 더 포함하는 공기조화기.
제 4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 냉매량 검지 장치의 제어에 따라 상기 압축기, 응축기, 팽창 밸브,증발기 및 서브 쿨러 중 적어도 하나를 일정하게 동작하도록 제어하는 공기 조화기.
제5항에 있어서,
상기 냉매 회로는,
충전 냉매를 보관하는 냉매 저장 용기; 및 상기 냉매 저장 용기에서 공급하는 상기 냉매를 제어하는 냉매 주입 밸브;를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 냉매를 충전하는 경우, 상기 냉매량비의 평균값이 100%에 이르면 상기 냉매 주입 밸브를 제어하는 공기 조화기.
제 1항에 있어서,
상기 냉매 회로는,
상기 냉매 회로 내에 존재하는 잉여 냉매를 과냉각 액체 상태로 저장하는 리시버; 및
상기 리시버로부터 유출되는 냉매를 감압함과 아울러 냉매의 유량을 조정하는 유량 조정부;를 포함하는 공기 조화기.
제 6항에 있어서,
상기 냉매는, R32 및 HFO1234yf 또는HFO1234ze를 포함하는 비공비 혼합 냉매를 포함하는 공기 조화기.
제 8항에 있어서,
상기 비공비 혼합 냉매는, HFC의 함유량이 70 중량% 미만, HFO1234yf 또는 HFO1234ze의 함유량이 30 중량% 미만이고, 나머지가 자연 냉매인 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
제 7항에서 제 9항까지 중 어느 하나에 있어서,
상기 리시버의 용적은,
상기 냉매 회로가 난방 운전하는 동안의 냉매량에서 냉방 운전하는 동안의 냉매량을 뺀 냉매량을 상기 과냉각 액체 상태로 환산한 체적과 동일한 공기 조화기.
제7항에서 제 9항까지 중 어느 하나에 있어서,
상기 냉매 회로는,
상기 증발기 또는 상기 응축기에서 응축된 메인 냉매와, 상기 메인 냉매에서 분류되고, 과냉각 감압 밸브에 의해 감압된 분류 냉매를 열교환시켜 상기 메인 냉매를 과냉각하는 과냉각기;를 더 포함하는 공기 조화기.
제11항에 있어서,
상기 리시버는, 상기 리시버 내의 냉매량을 검지하는 적어도 하나의 냉매량 검지 기구;를 더 포함하는 공기 조화기.
제 1항에 있어서,
상기 압축기 및 상기 응축기를 포함하는 실외기와 상기 증발기를 포함하는 실내기를 연결하고, 상기 냉매 회로의 배관과 착탈이 가능하며, 상기 냉매량 검지 장치를 포함하는 보조 유닛;을 더 포함하는 공기 조화기.
제13항에 있어서,
상기 보조 유닛은,
상기 냉매 회로 내에 냉매를 충전하는 경우, 상기 산출된 냉매량비가 100%에 이르렀을 때에 상기 보조 유닛의 냉매 배관을 조절하는 냉매 주입 밸브;를 더 포함하는 공기 조화기.
제13 항 및 제 14항 중 어느 하나에 있어서,
상기 보조 유닛은,
충전 냉매를 보관하는 냉매 저장 용기; 및 상기 냉매 저장 용기에서 공급하는 상기 냉매를 제어하는 냉매 주입 밸브;를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 냉매를 충전하는 경우, 상기 냉매량비의 평균값이 100%에 이르면 상기 냉매 주입 밸브를 제어하는 공기 조화기.
제 15항에 있어서,
상기 보조 유닛은,
상기 공기 조화기를 제외한 외부 열원 장치와 열교환을 수행하는 보조 열교환기를 더 포함하는 공기 조화기.
제 16항에 있어서,
상기 보조 유닛은,
상기 보조 유닛의 배관 내에 존재하는 잉여 냉매를 과냉각 액체 상태로 저장하는 리시버; 및
상기 리시버로부터 유출되는 냉매를 감압함과 아울러 상기 냉매의 유량을 조정하는 유량 조정부;를 포함하는 공기 조화기.
압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기를 포함하는 냉매 회로를 포함하는 공기 조화기의 제어방법에 있어서,
상기 응축기의 출구에서 냉매 상태가 과냉각 상태 또는 기액 2상태인지를 판단하고;
상기 냉매 회로 내에서 검출된 온도 및 압력 중 적어도 하나와 상기 냉매 상태에 따라 미리 정해진 설정값을 기초로 상기 냉매 회로 내의 냉매량비를 산출하고;
상기 산출된 냉매량비에 따라 상기 냉매 회로를 제어하는 것;을 포함하는 공기 조화기의 제어방법.
제18항에 있어서,
상기 산출된 냉매량비에 기초하여 상기 냉매량비의 평균값을 계산하는 것;을 더 포함하는 공기 조화기의 제어방법.