JP7268773B2 - air conditioner - Google Patents

air conditioner Download PDF

Info

Publication number
JP7268773B2
JP7268773B2 JP2022058306A JP2022058306A JP7268773B2 JP 7268773 B2 JP7268773 B2 JP 7268773B2 JP 2022058306 A JP2022058306 A JP 2022058306A JP 2022058306 A JP2022058306 A JP 2022058306A JP 7268773 B2 JP7268773 B2 JP 7268773B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
gas
liquid
expansion valve
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022058306A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022084919A (en
Inventor
慎太郎 真田
佑 廣崎
亮 ▲高▼岡
光哉 青木
達朗 山▲崎▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu General Ltd
Original Assignee
Fujitsu General Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018123930A external-priority patent/JP7067318B2/en
Application filed by Fujitsu General Ltd filed Critical Fujitsu General Ltd
Priority to JP2022058306A priority Critical patent/JP7268773B2/en
Publication of JP2022084919A publication Critical patent/JP2022084919A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7268773B2 publication Critical patent/JP7268773B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は空気調和機に関わり、より詳細には、高圧側に気液分離器を備える空気調和機に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an air conditioner, and more particularly to an air conditioner provided with a gas-liquid separator on the high pressure side.

空気調和機において、室外機の室外熱交換器と室内機の室内熱交換器とを接続する液管に気液分離器を備えるものがある(例えば、特許文献1)。このような空気調和機では、暖房運転時に室内機から室外機へと流入した気液二相冷媒(ガス冷媒と液冷媒とが混合した状態の冷媒)が、液管を流れて気液分離器へと流入し、気液分離器によってガス冷媒と液冷媒とに分離される。そして、分離した液冷媒は、気液分離器から液管に流出して室外熱交換器へと流れる。また、分離したガス冷媒は気液分離器から流出して吸入管を介して圧縮機へと流れる。 Some air conditioners have a gas-liquid separator in a liquid pipe that connects an outdoor heat exchanger of an outdoor unit and an indoor heat exchanger of an indoor unit (for example, Patent Document 1). In such an air conditioner, gas-liquid two-phase refrigerant (refrigerant in a state where gas refrigerant and liquid refrigerant are mixed) that flows from the indoor unit to the outdoor unit during heating operation flows through the liquid pipe to the gas-liquid separator. and separated into gas refrigerant and liquid refrigerant by the gas-liquid separator. Then, the separated liquid refrigerant flows out from the gas-liquid separator into the liquid pipe and flows to the outdoor heat exchanger. Also, the separated gas refrigerant flows out from the gas-liquid separator and flows to the compressor via the suction pipe.

ところで近年では、地球温暖化防止の観点から、地球温暖化係数の小さい冷媒、例えば、R32冷媒が冷媒回路に充填されている。しかし、これらの冷媒は可燃性冷媒であるので、冷媒回路から冷媒が漏洩した際の漏洩量を減らすために、冷媒回路に充填する冷媒量が削減される。 By the way, in recent years, from the viewpoint of prevention of global warming, a refrigerant with a small global warming potential, for example, R32 refrigerant, is filled in the refrigerant circuit. However, since these refrigerants are combustible refrigerants, the amount of refrigerant charged into the refrigerant circuit is reduced in order to reduce the amount of leakage when the refrigerant leaks from the refrigerant circuit.

特開2004-278825号公報JP 2004-278825 A

前述した気液分離器を備える空気調和機では、暖房運転時に気液分離器から流出して室外熱交換器へと流れる冷媒が液冷媒である。このとき、気液分離器から流出する冷媒が飽和液(ガス冷媒が混じっていない状態)であれば、気液分離器の液冷媒の出口から室外熱交換器までの間の冷媒配管は、液冷媒で満たされることとなる。このような空気調和機に地球温暖化係数の小さい可燃性冷媒を充填しその充填量を削減した場合、暖房運転時に気液分離器の液冷媒の出口から室外熱交換器までの間の冷媒配管が液冷媒で満たされると、当該冷媒配管が気液二相冷媒で満たされている場合と比べて、凝縮器として機能している室内熱交換器での凝縮能力が低下して暖房能力が低下する恐れがあった。 In the air conditioner provided with the gas-liquid separator described above, the refrigerant that flows from the gas-liquid separator to the outdoor heat exchanger during heating operation is liquid refrigerant. At this time, if the refrigerant flowing out of the gas-liquid separator is a saturated liquid (a state in which gas refrigerant is not mixed), the refrigerant pipe between the liquid refrigerant outlet of the gas-liquid separator and the outdoor heat exchanger is liquid. It will be filled with refrigerant. If such an air conditioner is filled with a combustible refrigerant with a low global warming potential and the filling amount is reduced, the refrigerant piping between the liquid refrigerant outlet of the gas-liquid separator and the outdoor heat exchanger during heating operation is filled with liquid refrigerant, compared to the case where the refrigerant pipe is filled with gas-liquid two-phase refrigerant, the condensation capacity of the indoor heat exchanger functioning as a condenser is reduced and the heating capacity is reduced. I was afraid to.

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、冷媒充填量を削減しても暖房運転時に暖房能力が低下しない空気調和機を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems, and to provide an air conditioner in which the heating capacity does not decrease during heating operation even if the amount of refrigerant charged is reduced.

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、暖房運転時に圧縮機、室内熱交換器、第1膨張弁、気液分離器、第2膨張弁、室外熱交換器の順で冷媒が循環する冷媒回路と、第3膨張弁を備え気液分離器から圧縮機へと冷媒を導くバイパス管とを有する。第1膨張弁の開度は、第2膨張弁に流入する冷媒の温度と、第2膨張弁から流出した冷媒の温度との温度差が所定の目標値となるように調整され、第2膨張弁の開度は、圧縮機から吐出された冷媒の温度である吐出温度が所定の目標温度となるように調整され、第3膨張弁の開度は、第3膨張弁から流出した冷媒が飽和ガス冷媒となるように調整されて、第2膨張弁から流出する冷媒が、ガス冷媒に対する液冷媒の割合が高い気液二相冷媒とされる。 In order to solve the above problems, the air conditioner of the present invention comprises a compressor, an indoor heat exchanger, a first expansion valve, a gas-liquid separator, a second expansion valve, and an outdoor heat exchanger in this order during heating operation. It has a refrigerant circuit through which refrigerant circulates, and a bypass pipe that is provided with a third expansion valve and guides the refrigerant from the gas-liquid separator to the compressor. The degree of opening of the first expansion valve is adjusted so that the temperature difference between the temperature of the refrigerant flowing into the second expansion valve and the temperature of the refrigerant flowing out of the second expansion valve becomes a predetermined target value. The degree of opening of the valve is adjusted so that the discharge temperature, which is the temperature of the refrigerant discharged from the compressor, reaches a predetermined target temperature. The refrigerant that is adjusted to be a gas refrigerant and flows out from the second expansion valve is a gas-liquid two-phase refrigerant having a high ratio of liquid refrigerant to gas refrigerant.

上記のように構成した本発明の空気調和機によれば、暖房運転時に気液分離器から流出して室外熱交換器へと流れる冷媒を、ガス冷媒に対する液冷媒の割合が高い気液二相冷媒とできる。これにより、冷媒充填量を削減しても暖房運転時に凝縮器として機能する室内熱交換器での凝縮能力の低下を抑制できるので、暖房能力の低下を抑制できる。 According to the air conditioner of the present invention configured as described above, the refrigerant that flows out of the gas-liquid separator and flows to the outdoor heat exchanger during heating operation is a gas-liquid two-phase refrigerant having a high ratio of liquid refrigerant to gas refrigerant. It can be used as a refrigerant. As a result, even if the amount of refrigerant charged is reduced, it is possible to suppress a decrease in the condensation capacity of the indoor heat exchanger that functions as a condenser during heating operation, thereby suppressing a decrease in the heating capacity.

本発明の実施形態における、空気調和機の冷媒回路図である。1 is a refrigerant circuit diagram of an air conditioner in an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態における、暖房運転時の冷凍サイクルを表すモリエル線図である。FIG. 3 is a Mollier diagram showing a refrigeration cycle during heating operation in the embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、1台の室外機と1台の室内機が2本の冷媒配管で接続された空気調和機を例に挙げて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As an embodiment, an air conditioner in which one outdoor unit and one indoor unit are connected by two refrigerant pipes will be described as an example. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

図1に示すように、本実施例における空気調和機1は、屋外に設置される室外機2と、室内に設置され室外機2に液管4およびガス管5で接続された室内機3を備えている。詳細には、室外機2の閉鎖弁25と室内機3の液管接続部33とが液管4で接続されている。また、室外機2の閉鎖弁26と室内機3のガス管接続部34とがガス管5で接続されている。以上により、空気調和機1の冷媒回路10が形成されている。 As shown in FIG. 1, an air conditioner 1 in this embodiment includes an outdoor unit 2 installed outdoors, and an indoor unit 3 installed indoors and connected to the outdoor unit 2 by a liquid pipe 4 and a gas pipe 5. I have. Specifically, the closing valve 25 of the outdoor unit 2 and the liquid pipe connection portion 33 of the indoor unit 3 are connected by the liquid pipe 4 . Also, the closing valve 26 of the outdoor unit 2 and the gas pipe connection portion 34 of the indoor unit 3 are connected by the gas pipe 5 . As described above, the refrigerant circuit 10 of the air conditioner 1 is formed.

<室外機の構成>
まずは、室外機2について説明する。室外機2は、圧縮機21と、四方弁22と、室外熱交換器23と、室外ファン24と、液管4の一端が接続された閉鎖弁25と、ガス管5の一端が接続された閉鎖弁26と、第1膨張弁27aと、第2膨張弁27bと、第3膨張弁27cと、気液分離器28と、開閉弁29と、第1逆止弁30aと、第2逆止弁30bとを備えている。そして、室外ファン24を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路10の一部をなす室外機冷媒回路10aを形成している。
<Configuration of outdoor unit>
First, the outdoor unit 2 will be explained. The outdoor unit 2 includes a compressor 21, a four-way valve 22, an outdoor heat exchanger 23, an outdoor fan 24, a closing valve 25 to which one end of the liquid pipe 4 is connected, and one end of the gas pipe 5. A closing valve 26, a first expansion valve 27a, a second expansion valve 27b, a third expansion valve 27c, a gas-liquid separator 28, an on-off valve 29, a first check valve 30a, and a second check and a valve 30b. These devices other than the outdoor fan 24 are connected to each other by refrigerant pipes, which will be described in detail below, to form an outdoor unit refrigerant circuit 10a forming a part of the refrigerant circuit 10. FIG.

圧縮機21は、図示しないインバータにより回転数が制御されることで、運転容量を変えることができる容量可変型圧縮機である。圧縮機21の冷媒吐出側と四方弁22のポートaとが、吐出管61で接続されている。また、圧縮機21の冷媒吸入側と四方弁22のポートcとが、吸入管66で接続されている。 The compressor 21 is a variable capacity compressor whose operating capacity can be changed by controlling the rotation speed by an inverter (not shown). A refrigerant discharge side of the compressor 21 and the port a of the four-way valve 22 are connected by a discharge pipe 61 . A refrigerant suction side of the compressor 21 and the port c of the four-way valve 22 are connected by a suction pipe 66 .

四方弁22は、冷媒の流れる方向を切り替えるための弁であり、a、b、c、dの4つのポートを備えている。ポートaは、上述したように圧縮機21の冷媒吐出側と吐出管61で接続されている。ポートbは、室外熱交換器23の一方の冷媒出入口と冷媒配管62で接続されている。ポートcは、上述したように圧縮機21の冷媒吸入側と吸入管66で接続されている。そして、ポートdは、閉鎖弁26と室外機ガス管64で接続されている。 The four-way valve 22 is a valve for switching the direction of refrigerant flow, and has four ports a, b, c, and d. The port a is connected to the refrigerant discharge side of the compressor 21 by the discharge pipe 61 as described above. The port b is connected to one refrigerant inlet/outlet of the outdoor heat exchanger 23 by a refrigerant pipe 62 . The port c is connected to the refrigerant suction side of the compressor 21 by the suction pipe 66 as described above. The port d is connected to the closing valve 26 and the outdoor unit gas pipe 64 .

室外熱交換器23は、冷媒と、後述する室外ファン24の回転により室外機2の内部に取り込まれた外気とを熱交換させるものである。室外熱交換器23の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁22のポートbと冷媒配管62で接続され、他方の冷媒出入口は閉鎖弁25と室外機液管63で接続されている。室外熱交換器23は、空気調和機1が冷房運転を行う場合は凝縮器として機能し、暖房運転を行う場合は蒸発器として機能する。 The outdoor heat exchanger 23 exchanges heat between the refrigerant and outside air taken into the outdoor unit 2 by the rotation of the outdoor fan 24, which will be described later. One refrigerant inlet/outlet of the outdoor heat exchanger 23 is connected to the port b of the four-way valve 22 by the refrigerant pipe 62 as described above, and the other refrigerant inlet/outlet is connected to the shutoff valve 25 by the outdoor unit liquid pipe 63. The outdoor heat exchanger 23 functions as a condenser when the air conditioner 1 performs the cooling operation, and functions as an evaporator when the air conditioner 1 performs the heating operation.

第1膨張弁27aは、例えば電子膨張弁であり、室外機液管63に設けられている。第1膨張弁27aの開度が調整されることで、室内機3を流れる冷媒量が調整される。なお、第1膨張弁27aの具体的な開度の調整方法については、後述する。 The first expansion valve 27 a is an electronic expansion valve, for example, and is provided in the outdoor unit liquid pipe 63 . The amount of refrigerant flowing through the indoor unit 3 is adjusted by adjusting the opening degree of the first expansion valve 27a. A specific method for adjusting the degree of opening of the first expansion valve 27a will be described later.

室外ファン24は樹脂材で形成されており、室外熱交換器23の近傍に配置されている。室外ファン24は、図示しないファンモータによって回転することで室外機2の図示しない吸込口から室外機2の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器23において冷媒と熱交換した外気を室外機2の図示しない吹出口から室外機2外部へ放出する。 The outdoor fan 24 is made of a resin material and arranged near the outdoor heat exchanger 23 . The outdoor fan 24 is rotated by a fan motor (not shown) to take outside air into the outdoor unit 2 from a suction port (not shown) of the outdoor unit 2, and heat-exchanged with the refrigerant in the outdoor heat exchanger 23. It is discharged to the outside of the outdoor unit 2 from an air outlet (not shown).

気液分離器28は、略円筒形状の密閉容器であり、流入した気液二相冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するものである。気液分離器28の密閉容器の天面に設けられた冷媒流入口と、室外機液管63における室外熱交換器23と第1膨張弁27aの間とが第1液分管67で接続されており、暖房運転時に第1液分管67から気液分離器28の内部に気液二相冷媒が流入する。また、気液分離器28の密閉容器の側面下方に設けられた液冷媒流出口と、室外機液管63における第1液分管67の接続部と室外熱交換器23の間とが第2液分管68で接続されており、気液分離器28で分離されて密閉容器の底部に溜まった液冷媒が第2液分管68へと流出する。そして、気液分離器28の底面に設けられたガス冷媒流出口と吸入管66とがバイパス菅69で接続されており、気液分離器28で分離されたガス冷媒がバイパス管69へと流出する。なお、バイパス管69の一部はガス冷媒流出口を通して気液分離器28の内部に挿入されており、バイパス管69の気液分離器28の内部に開口する端部は、液冷媒流出口よりも高い位置に配置される。 The gas-liquid separator 28 is a substantially cylindrical closed container, and separates the inflowing gas-liquid two-phase refrigerant into a gas refrigerant and a liquid refrigerant. A first liquid branch pipe 67 connects between the refrigerant inlet provided on the top surface of the sealed container of the gas-liquid separator 28 and the outdoor heat exchanger 23 and the first expansion valve 27a in the outdoor unit liquid pipe 63. During heating operation, a gas-liquid two-phase refrigerant flows into the gas-liquid separator 28 from the first liquid branch pipe 67 . In addition, the liquid refrigerant outlet provided on the lower side of the sealed container of the gas-liquid separator 28 and the connection between the first liquid branch pipe 67 and the outdoor heat exchanger 23 in the outdoor unit liquid pipe 63 are the second liquid. They are connected by a branch pipe 68 , and the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator 28 and collected at the bottom of the sealed container flows out to the second liquid branch pipe 68 . A gas refrigerant outlet provided on the bottom surface of the gas-liquid separator 28 and the intake pipe 66 are connected by a bypass pipe 69, and the gas refrigerant separated by the gas-liquid separator 28 flows out to the bypass pipe 69. do. A part of the bypass pipe 69 is inserted into the gas-liquid separator 28 through the gas refrigerant outlet, and the end of the bypass pipe 69 that opens inside the gas-liquid separator 28 extends from the liquid refrigerant outlet. is placed at a higher position.

開閉弁29は、第1液分管67に設けられている。開閉弁29は、冷房運転時は閉じられ、暖房運転時は開かれる。第1逆止弁30aは、室外機液管63における第1液分管67の接続部と第2液分管68の接続部との間に設けられており、室外機液管63を室外熱交換器23から第1膨張弁27aに向かう方向にのみ冷媒が流れるようにするものである。第2逆止弁30bは、第2液分管68に設けられており、第2液分管68を気液分離器28から室外機液管63に向かう方向にのみ冷媒が流れるようにするものである。 The on-off valve 29 is provided in the first liquid branch pipe 67 . The on-off valve 29 is closed during cooling operation and opened during heating operation. The first check valve 30a is provided between the connecting portion of the first liquid branch pipe 67 and the connecting portion of the second liquid branch pipe 68 in the outdoor unit liquid pipe 63, and connects the outdoor unit liquid pipe 63 to the outdoor heat exchanger. 23 to the first expansion valve 27a. The second check valve 30b is provided in the second liquid branch pipe 68, and allows the refrigerant to flow through the second liquid branch pipe 68 only in the direction from the gas-liquid separator 28 to the outdoor unit liquid pipe 63. .

第2膨張弁27bは、例えば電子膨張弁であり、第2液分管68における気液分離器28の液冷媒流出口と第2逆止弁30bとの間に設けられ、かつ、気液分離器28の液冷媒流出口の近傍に配置されている。第2膨張弁27bの開度が調整されることで、気液分離器28から室外機液管63へと流れる液冷媒の量が調整される。第3膨張弁27cは例えば電子膨張弁であり、バイパス管69に設けられ、かつ、気液分離器28のガス冷媒流出口の近傍に配置されている。第3膨張弁27cの開度が調整されることで、気液分離器28から吸入管66へと流れるガス冷媒の量が調整される。第2膨張弁27bおよび第3膨張弁27cのそれぞれの具体的な開度の調整方法については、後述する。 The second expansion valve 27b is, for example, an electronic expansion valve, is provided between the liquid refrigerant outlet of the gas-liquid separator 28 in the second liquid branch pipe 68 and the second check valve 30b, and It is arranged in the vicinity of the 28 liquid refrigerant outlet. By adjusting the degree of opening of the second expansion valve 27b, the amount of liquid refrigerant flowing from the gas-liquid separator 28 to the outdoor unit liquid pipe 63 is adjusted. The third expansion valve 27 c is, for example, an electronic expansion valve, is provided in the bypass pipe 69 and is arranged near the gas refrigerant outlet of the gas-liquid separator 28 . By adjusting the degree of opening of the third expansion valve 27c, the amount of gas refrigerant flowing from the gas-liquid separator 28 to the suction pipe 66 is adjusted. A specific method for adjusting the degree of opening of each of the second expansion valve 27b and the third expansion valve 27c will be described later.

以上説明した構成の他に、室外機2には各種のセンサが設けられている。図1に示すように、吐出管61には、圧縮機21から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ71と、圧縮機21から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ73が設けられている。吸入管66には、圧縮機21に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ74が設けられている。 In addition to the configuration described above, the outdoor unit 2 is provided with various sensors. As shown in FIG. 1, the discharge pipe 61 has a discharge pressure sensor 71 for detecting the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 21 and a discharge temperature sensor 73 for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 21. is provided. The suction pipe 66 is provided with a suction temperature sensor 74 that detects the temperature of the refrigerant sucked into the compressor 21 .

室外熱交換器23の図示しない冷媒流路の中間部には、冷媒流路の中間部を流れる冷媒の温度、すなわち室外熱交換器23の温度を検出するための熱交温度センサ75が設けられている。室外機2の図示しない吸込口付近には、室外機2の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ76が備えられている。 A heat exchanger temperature sensor 75 for detecting the temperature of the refrigerant flowing through the intermediate portion of the refrigerant flow path, that is, the temperature of the outdoor heat exchanger 23 is provided in the middle portion of the refrigerant flow path (not shown) of the outdoor heat exchanger 23. ing. An outside air temperature sensor 76 for detecting the temperature of the outside air flowing into the inside of the outdoor unit 2, ie, the outside air temperature, is provided near the suction port (not shown) of the outdoor unit 2 .

第2液分管68における気液分離器28と第2膨張弁27bとの間には、気液分離器28から第2液分管68に流出する液冷媒の温度である流出液冷媒温度を検出する流出液冷媒温度センサ78が備えられている。バイパス菅69における第3膨張弁27cの冷媒出口側には、気液分離器28からバイパス菅69に流出し第3膨張弁27cで減圧されたガス冷媒の圧力である流出ガス冷媒圧力を検出する流出ガス冷媒圧力センサ72と、気液分離器28からバイパス菅69に流出し第3膨張弁27cで減圧されたガス冷媒の温度である流出ガス冷媒温度を検出する流出ガス冷媒温度センサ78とが備えられている。 Between the gas-liquid separator 28 and the second expansion valve 27b in the second liquid branch pipe 68, the outflow liquid refrigerant temperature, which is the temperature of the liquid refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 28 to the second liquid branch pipe 68, is detected. An effluent coolant temperature sensor 78 is provided. At the refrigerant outlet side of the third expansion valve 27c in the bypass pipe 69, the outflow gas refrigerant pressure, which is the pressure of the gas refrigerant that flows out from the gas-liquid separator 28 to the bypass pipe 69 and is decompressed by the third expansion valve 27c, is detected. An outflow gas refrigerant pressure sensor 72 and an outflow gas refrigerant temperature sensor 78 that detects the outflow gas refrigerant temperature, which is the temperature of the gas refrigerant that has flowed out of the gas-liquid separator 28 into the bypass pipe 69 and has been decompressed by the third expansion valve 27c. are provided.

<室内機の構成>
次に、図1を用いて、室内機3について説明する。室内機3は、室内熱交換器31と、室内ファン32と、液管4の他端が接続された液管接続部33と、ガス管5の他端が接続されたガス管接続部34を備えている。そして、室内ファン32を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路10の一部をなす室内機冷媒回路10bを構成している。
<Indoor unit configuration>
Next, the indoor unit 3 will be described with reference to FIG. The indoor unit 3 includes an indoor heat exchanger 31, an indoor fan 32, a liquid pipe connection portion 33 to which the other end of the liquid pipe 4 is connected, and a gas pipe connection portion 34 to which the other end of the gas pipe 5 is connected. I have it. These devices other than the indoor fan 32 are connected to each other by refrigerant pipes, which will be described in detail below, to form an indoor unit refrigerant circuit 10b forming a part of the refrigerant circuit 10. FIG.

室内熱交換器31は、冷媒と、後述する室内ファン32の回転により室内機3の図示しない吸込口から室内機3の内部に取り込まれた室内空気とを熱交換させるものであり、一方の冷媒出入口が液管接続部33と室内機液管91で接続され、他方の冷媒出入口がガス管接続部34と室内機ガス管92で接続されている。室内熱交換器31は、空気調和機1が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。なお、液管接続部33やガス管接続部34では、各冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。 The indoor heat exchanger 31 exchanges heat between a refrigerant and indoor air taken into the interior of the indoor unit 3 from a suction port (not shown) of the indoor unit 3 by rotation of an indoor fan 32, which will be described later. The entrance/exit is connected to the liquid pipe connection portion 33 by the indoor unit liquid pipe 91 , and the other refrigerant entrance/exit is connected to the gas pipe connection portion 34 by the indoor unit gas pipe 92 . The indoor heat exchanger 31 functions as an evaporator when the air conditioner 1 performs the cooling operation, and functions as a condenser when the air conditioner 1 performs the heating operation. At the liquid pipe connection portion 33 and the gas pipe connection portion 34, each refrigerant pipe is connected by welding, a flare nut, or the like.

室内ファン32は樹脂材で形成されており、室内熱交換器31の近傍に配置されている。室内ファン31は、図示しないファンモータによって回転することで、室内機3の図示しない吸込口から室内機3の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器31において冷媒と熱交換した室内空気を室内機3の図示しない吹出口から室内へ吹き出す。 The indoor fan 32 is made of a resin material and arranged near the indoor heat exchanger 31 . The indoor fan 31 is rotated by a fan motor (not shown) to take indoor air into the interior of the indoor unit 3 from a suction port (not shown) of the indoor unit 3, and heat-exchange the indoor air with the refrigerant in the indoor heat exchanger 31. It blows into the room from the air outlet (not shown) of the machine 3 .

以上説明した構成の他に、室内機3には各種のセンサが設けられている。室内機液管91には、室内熱交換器31に流入あるいは室内熱交換器31から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ81が設けられている。室内機ガス管92には、室内熱交換器31から流出あるいは室内熱交換器31に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ82が設けられている。そして、室内機3の図示しない吸込口付近には、室内機3の内部に流入する室内空気の温度、すなわち室温を検出する室温センサ83が備えられている。 In addition to the configuration described above, the indoor unit 3 is provided with various sensors. The indoor unit liquid pipe 91 is provided with a liquid side temperature sensor 81 that detects the temperature of the refrigerant flowing into or out of the indoor heat exchanger 31 . The indoor unit gas pipe 92 is provided with a gas-side temperature sensor 82 that detects the temperature of the refrigerant flowing out of or flowing into the indoor heat exchanger 31 . A room temperature sensor 83 for detecting the temperature of indoor air flowing into the interior of the indoor unit 3, that is, the room temperature, is provided near the suction port (not shown) of the indoor unit 3 .

<冷媒回路の動作>
次に、本実施形態における空気調和機1の空調運転時の冷媒回路10における冷媒の流れや各部の動作について説明する。以下の説明では、まず、図1を用いて、室内機3が冷房運転を行う場合について説明し、次に、図1と図2とを用いて暖房運転を行う場合について説明する。
<Operation of refrigerant circuit>
Next, the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit 10 and the operation of each part during the air conditioning operation of the air conditioner 1 according to the present embodiment will be described. In the following description, first, the case where the indoor unit 3 performs the cooling operation will be described using FIG. 1, and then the case where the indoor unit 3 performs the heating operation will be described using FIGS. 1 and 2. FIG.

<冷房運転時の冷媒回路の動作>
空気調和機1が冷房運転を行う場合、冷媒回路10は、図1に示すように四方弁22が破線で示す状態、すなわち、四方弁22のポートaとポートbとが連通するよう、また、ポートcとポートdとが連通するよう、切り替えられる。これにより、冷媒回路10において破線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器23が凝縮器として機能するとともに室内熱交換器31が蒸発器として機能する冷房サイクルとなる。なお、前述したように、開閉弁29は冷房運転時は閉じられている。また、第2膨張弁27bと第3膨張弁27cとは、ともにその開度が全開とされている。
<Behavior of the refrigerant circuit during cooling operation>
When the air conditioner 1 performs a cooling operation, the refrigerant circuit 10 is arranged such that the four-way valve 22 is in a state indicated by a broken line as shown in FIG. Switching is performed so that port c and port d communicate. As a result, the refrigerant circulates in the direction indicated by the dashed arrow in the refrigerant circuit 10, forming a cooling cycle in which the outdoor heat exchanger 23 functions as a condenser and the indoor heat exchanger 31 functions as an evaporator. As described above, the on-off valve 29 is closed during the cooling operation. Both the second expansion valve 27b and the third expansion valve 27c are fully opened.

圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、吐出管61を流れて四方弁22に流入し、四方弁22から冷媒配管62を流れて室外熱交換器23に流入する。室外熱交換器23に流入した冷媒は、室外ファン24の回転により室外機2の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。 The high-pressure refrigerant discharged from the compressor 21 flows through the discharge pipe 61 into the four-way valve 22 , flows from the four-way valve 22 through the refrigerant pipe 62 , and flows into the outdoor heat exchanger 23 . The refrigerant that has flowed into the outdoor heat exchanger 23 exchanges heat with the outside air taken into the outdoor unit 2 by the rotation of the outdoor fan 24, and is condensed.

室外熱交換器23から室外機液管63に流出した冷媒は、第1逆止弁30aを通過して第1膨張弁27aへと流れる。このとき、第2逆止弁30bにより、室外熱交換器23から室外機液管63に流出した冷媒は、第2液分管68には流れない。また、開閉弁29が閉じられていることにより、室外熱交換器23から室外機液管63に流出した冷媒は、第1液分管67には流れない。 The refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 23 to the outdoor unit liquid pipe 63 passes through the first check valve 30a and flows to the first expansion valve 27a. At this time, the refrigerant that has flowed out from the outdoor heat exchanger 23 to the outdoor unit liquid pipe 63 does not flow to the second liquid branch pipe 68 due to the second check valve 30b. Further, since the on-off valve 29 is closed, the refrigerant that has flowed out from the outdoor heat exchanger 23 to the outdoor unit liquid pipe 63 does not flow to the first liquid branch pipe 67 .

第1膨張弁27aは、吐出温度センサ73で検出した吐出温度が、外気温度や室内機3で要求される冷房能力に応じて予め定められている目標温度となるように開度が調整されている。具体的には、検出した吐出温度が目標温度より高い場合は、第1膨張弁27aの開度が現在の開度より大きくされる。第1膨張弁27aの開度が大きくされることで、冷媒回路10から圧縮機21に戻る冷媒量が多くなって、吐出温度が低下する。一方、検出した吐出温度が目標温度より低い場合は、第1膨張弁27aの開度が現在の開度より小さくされる。第1膨張弁27aの開度が小さくされることで、吐出温度が上昇する。第1膨張弁27aを通過する際に減圧された冷媒は、室外機液管63を流れ閉鎖弁25を介して液管4に流出する。液管4を流れ液管接続部33を介して室内機3に流入した冷媒は、室内機液管91を流れて室内熱交換器31に流入する。 The opening of the first expansion valve 27a is adjusted so that the discharge temperature detected by the discharge temperature sensor 73 reaches a predetermined target temperature according to the outside air temperature and the cooling capacity required by the indoor unit 3. there is Specifically, when the detected discharge temperature is higher than the target temperature, the degree of opening of the first expansion valve 27a is made larger than the current degree of opening. By increasing the opening degree of the first expansion valve 27a, the amount of refrigerant returning from the refrigerant circuit 10 to the compressor 21 increases, and the discharge temperature decreases. On the other hand, when the detected discharge temperature is lower than the target temperature, the degree of opening of the first expansion valve 27a is made smaller than the present degree of opening. The discharge temperature rises by reducing the degree of opening of the first expansion valve 27a. The refrigerant decompressed when passing through the first expansion valve 27 a flows through the outdoor unit liquid pipe 63 and flows out to the liquid pipe 4 via the closing valve 25 . The refrigerant that has flowed through the liquid pipe 4 and flowed into the indoor unit 3 via the liquid pipe connection portion 33 flows through the indoor unit liquid pipe 91 and flows into the indoor heat exchanger 31 .

室内熱交換器31に流入した冷媒は、室内ファン32の回転により室内機3の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、室内熱交換器31が蒸発器として機能し、冷房運転の場合は、室内熱交換器31で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機3が設置された室内の冷房が行われる。 The refrigerant that has flowed into the indoor heat exchanger 31 exchanges heat with the indoor air taken into the indoor unit 3 by the rotation of the indoor fan 32 and evaporates. In this way, the indoor heat exchanger 31 functions as an evaporator, and in the case of cooling operation, the indoor air that has undergone heat exchange with the refrigerant in the indoor heat exchanger 31 is blown into the room from an outlet (not shown). , the room in which the indoor unit 3 is installed is cooled.

室内熱交換器31から流出した冷媒は、室内機ガス管92を流れガス管接続部34を介してガス管5に流出する。ガス管5を流れて閉鎖弁26を介して室外機2に流入した冷媒は、室外機ガス管64、四方弁22、吸入管66を流れ、圧縮機21に吸入されて再び圧縮される。 The refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger 31 flows through the indoor unit gas pipe 92 and flows out to the gas pipe 5 via the gas pipe connecting portion 34 . The refrigerant flowing through the gas pipe 5 and into the outdoor unit 2 through the closing valve 26 flows through the outdoor unit gas pipe 64, the four-way valve 22, and the suction pipe 66, is sucked into the compressor 21, and is compressed again.

<暖房運転時の冷媒回路の動作>
次に、図1と図2とを用いて、暖房運転時の冷媒回路10の動作について説明する。なお、前述したように、開閉弁29は暖房運転時は開かれている。また、図2に示すモリエル線図では、縦軸が圧力(単位:MPa)、横軸が比エンタルピ(単位:kJ/kg)とされており、凝縮圧力がPh(MPa)、蒸発圧力がPl(MPa)の場合の冷凍サイクルを示している。このモリエル線図において、線図上に示す点A~点Gの各々は、図1の冷媒回路10に示した点A~点Gにおける冷媒の状態に対応する。また、点Xは飽和曲線上の臨界点であり、点Xより比エンタルピが小さい側が飽和液線、点Xより比エンタルピが大きい側が飽和蒸気線である。また、点Yは飽和蒸気線上における圧力の変化に対する比エンタルピの変化の仕方が変わる点であり、具体的には、点Yより圧力が高い場合は、圧力が高くなるのにつれて比エンタルピが小さくなり、点Yより圧力が低い場合は、圧力が低くなるのにつれて比エンタルピが小さくなる。
<Behavior of the refrigerant circuit during heating operation>
Next, the operation of the refrigerant circuit 10 during heating operation will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. As described above, the on-off valve 29 is opened during the heating operation. In the Mollier diagram shown in FIG. 2, the vertical axis is pressure (unit: MPa), the horizontal axis is specific enthalpy (unit: kJ / kg), the condensation pressure is Ph (MPa), and the evaporation pressure is Pl (MPa). In this Mollier diagram, points A to G shown on the diagram respectively correspond to the states of the refrigerant at points A to G shown in the refrigerant circuit 10 of FIG. The point X is a critical point on the saturation curve. The saturated liquid line is on the side of the point X with a smaller specific enthalpy, and the saturated vapor line is on the side of the point X with a larger specific enthalpy. Point Y is the point on the saturated steam line where the specific enthalpy changes with respect to the pressure change. Specifically, when the pressure is higher than point Y, the specific enthalpy decreases as the pressure increases. , when the pressure is lower than point Y, the lower the pressure, the lower the specific enthalpy.

室内機3が暖房運転を行う場合、冷媒回路10は、図1に示すように四方弁22を実線で示す状態、すなわち、四方弁22のポートaとポートdが連通するよう、また、ポートbとポートcが連通するよう、切り替える。これにより、冷媒回路10において実線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器23が蒸発器として機能するとともに室内熱交換器31が凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。なお、前述したように、開閉弁29は暖房運転時は開かれている。 When the indoor unit 3 performs a heating operation, the refrigerant circuit 10 is in a state in which the four-way valve 22 is indicated by a solid line as shown in FIG. and port c. As a result, the refrigerant circulates in the direction indicated by the solid arrow in the refrigerant circuit 10, and a heating cycle is established in which the outdoor heat exchanger 23 functions as an evaporator and the indoor heat exchanger 31 functions as a condenser. As described above, the on-off valve 29 is opened during the heating operation.

圧縮機21で圧縮されて高圧となった冷媒(図2の点Bの状態となった冷媒)は圧縮機21から吐出管61へと吐出され、吐出管61を流れて四方弁22に流入し、四方弁22から室外機ガス管64を流れ閉鎖弁26を介してガス管5に流入する。ガス管5を流れる冷媒は、ガス管接続部34を介して室内機3に流入する。 Refrigerant compressed by the compressor 21 to a high pressure (refrigerant in the state of point B in FIG. 2) is discharged from the compressor 21 to the discharge pipe 61, flows through the discharge pipe 61, and flows into the four-way valve 22. , from the four-way valve 22 through the outdoor unit gas pipe 64 and into the gas pipe 5 via the closing valve 26 . The refrigerant flowing through the gas pipe 5 flows into the indoor unit 3 via the gas pipe connection portion 34 .

室内機3に流入した冷媒は、室内機ガス管92を流れて室内熱交換器31に流入し、室内ファン32の回転により室内機3の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器31が凝縮器として機能し、室内熱交換器31で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機3が設置された室内の暖房が行われる。 The refrigerant that has flowed into the indoor unit 3 flows through the indoor unit gas pipe 92 and into the indoor heat exchanger 31, exchanges heat with the indoor air taken into the indoor unit 3 by the rotation of the indoor fan 32, and condenses. do. In this way, the indoor heat exchanger 31 functions as a condenser, and the indoor air that has undergone heat exchange with the refrigerant in the indoor heat exchanger 31 is blown out into the room from an air outlet (not shown), whereby the indoor unit 3 is installed. The room is heated.

室内熱交換器31から流出した冷媒(図2の点Cの状態となった冷媒)は室内機液管91を流れ、液管接続部33を介して液管4に流入する。液管4を流れ閉鎖弁25を介して室外機2に流入した冷媒は、室外機液管63を流れて第1膨張弁27aへと流れる。第1膨張弁27aの開度は、吐出温度センサ73で検出した吐出温度が、外気温度や室内機3で要求される暖房能力に応じて予め定められている目標温度となるように調整されている。なお、具体的な第1膨張弁27aの開度調整方法については、冷房運転の際に説明した方法と同じであるため、詳細な説明は省略する。 The refrigerant that has flowed out of the indoor heat exchanger 31 (refrigerant in the state of point C in FIG. 2) flows through the indoor unit liquid pipe 91 and flows into the liquid pipe 4 via the liquid pipe connection portion 33 . The refrigerant that has flowed through the liquid pipe 4 and flowed into the outdoor unit 2 via the closing valve 25 flows through the outdoor unit liquid pipe 63 to the first expansion valve 27a. The degree of opening of the first expansion valve 27a is adjusted so that the discharge temperature detected by the discharge temperature sensor 73 reaches a predetermined target temperature according to the outside air temperature and the heating capacity required by the indoor unit 3. there is A specific method for adjusting the degree of opening of the first expansion valve 27a is the same as the method described for the cooling operation, so detailed description thereof will be omitted.

第1膨張弁27aを通過する際に減圧されてガス冷媒に対して液冷媒の割合が大きい気液二相状態となった冷媒(図2の点Dの状態となった冷媒)は、室外機液管63から第1液分管67へと流れ、開かれている開閉弁29を介して気液分離器28に流入する。気液分離器28に流入した気液二相冷媒は、気液分離器28の内部で液冷媒とガス冷媒とに分離される。 Refrigerant in a gas-liquid two-phase state (refrigerant in the state of point D in FIG. 2), which is decompressed when passing through the first expansion valve 27a and has a large ratio of liquid refrigerant to gas refrigerant, is supplied to the outdoor unit. It flows from the liquid pipe 63 to the first liquid branch pipe 67 and flows into the gas-liquid separator 28 via the opened on-off valve 29 . The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the gas-liquid separator 28 is separated into liquid refrigerant and gas refrigerant inside the gas-liquid separator 28 .

気液分離器28の内部で分離された飽和液冷媒(図2の点Eの状態となった冷媒。なぜ飽和液冷媒となるのかについては、後述する)は、第2液分管68へと流出して第2膨張弁27bへと流れる。第2膨張弁27bは、流出液冷媒温度センサ77で検出した流出液冷媒温度と、熱交温度センサ75で検出した第2膨張弁27bから流出した冷媒の温度との温度差が、予め定めた目標値となるように、開度が調整されている。 The saturated liquid refrigerant separated inside the gas-liquid separator 28 (refrigerant in the state of point E in FIG. 2. The reason why it becomes the saturated liquid refrigerant will be described later) flows out to the second liquid branch pipe 68. and flows to the second expansion valve 27b. The second expansion valve 27b has a predetermined temperature difference between the outflow liquid refrigerant temperature detected by the outflow liquid refrigerant temperature sensor 77 and the temperature of the refrigerant flowing out of the second expansion valve 27b detected by the heat exchanger temperature sensor 75. The degree of opening is adjusted to the target value.

具体的には、温度差が目標値より大きい場合は、第2膨張弁27bの開度が現在の開度より大きくされる。第2膨張弁27bの開度が大きくされるほど、第2膨張弁27bを通過する液冷媒が減圧される程度が小さくなるため、流出液冷媒温度と第2膨張弁27bから流出した冷媒の温度との温度差が小さくなる。一方、温度差が目標値より小さい場合は、第2膨張弁27bの開度が現在の開度より小さくされる。第2膨張弁27bの開度が小さくされるほど、第2膨張弁27bを通過する液冷媒が減圧される程度が大きくなるため、第2膨張弁27bから流出した冷媒の温度が低下して流出液冷媒温度との温度差が大きくなる。 Specifically, when the temperature difference is greater than the target value, the degree of opening of the second expansion valve 27b is made larger than the current degree of opening. As the degree of opening of the second expansion valve 27b increases, the degree to which the liquid refrigerant passing through the second expansion valve 27b is decompressed decreases. temperature difference becomes smaller. On the other hand, when the temperature difference is smaller than the target value, the degree of opening of the second expansion valve 27b is made smaller than the present degree of opening. The smaller the degree of opening of the second expansion valve 27b, the greater the degree to which the liquid refrigerant passing through the second expansion valve 27b is decompressed. The temperature difference from the liquid refrigerant temperature increases.

ここで、上述した目標値は、第2膨張弁27bから流出する冷媒における液冷媒に対するガス冷媒の割合を所望の割合とするために定められる値である。具体的には、室外熱交換器23の図示しない冷媒流路を冷媒が流れる際の圧力損失を低減するよりも、冷媒回路10に充填する冷媒量の削減を優先したい場合は、目標値を大きい値としてこの目標値となるように第2膨張弁27bの開度を調整することで、第2膨張弁27bから室外熱交換器23へと流れる冷媒における液冷媒に対するガス冷媒の割合を多くする。一方、冷媒回路10に充填する冷媒量の削減よりも、室外熱交換器23の図示しない冷媒流路を冷媒が流れる際の圧力損失を低減することを優先したい場合は、目標値を小さい値としてこの目標値となるように第2膨張弁27bの開度を調整することで、第2膨張弁27bから室外熱交換器23へと流れる冷媒における液冷媒に対するガス冷媒の割合を少なくする。 Here, the above-described target value is a value that is determined to achieve a desired ratio of the gas refrigerant to the liquid refrigerant in the refrigerant flowing out from the second expansion valve 27b. Specifically, if priority is given to reducing the amount of refrigerant charged in the refrigerant circuit 10 over reducing the pressure loss when the refrigerant flows through the refrigerant flow path (not shown) of the outdoor heat exchanger 23, the target value is increased. By adjusting the degree of opening of the second expansion valve 27b so as to achieve this target value, the ratio of gas refrigerant to liquid refrigerant in the refrigerant flowing from the second expansion valve 27b to the outdoor heat exchanger 23 is increased. On the other hand, if priority is given to reducing the pressure loss when the refrigerant flows through the refrigerant passage (not shown) of the outdoor heat exchanger 23 over reducing the amount of refrigerant charged in the refrigerant circuit 10, the target value is set to a small value. By adjusting the degree of opening of the second expansion valve 27b so as to achieve this target value, the ratio of gas refrigerant to liquid refrigerant in the refrigerant flowing from the second expansion valve 27b to the outdoor heat exchanger 23 is reduced.

但し、上記目標値を定める際には、図2に示す点Gの圧力が点Yの圧力を超えないように定める必要がある。詳しくは後述するが、点Gの圧力が点Yの圧力を超えている場合は、第3膨張弁27cの開度を調整して第3膨張弁27cの冷媒出口側における冷媒の過熱度が0degかつ乾き度が1の飽和ガス冷媒としても、第3膨張弁27cで減圧される前の冷媒、つまり、気液分離器28からバイパス管69に流出して第3膨張弁27cに流入する冷媒の状態は、当該冷媒の比エンタルピの値が飽和蒸気線上の比エンタルピの値より大きくなる過熱ガス状態となる。本発明では、第3膨張弁27cに流入する冷媒の状態を、過熱ガス状態とするのではなくガス冷媒にわずかに液冷媒が混ざった状態としたいため、点Gの圧力が点Yの圧力を超えないように目標値を定める。 However, when determining the target value, it is necessary to determine the pressure at point G shown in FIG. 2 so as not to exceed the pressure at point Y. Although details will be described later, when the pressure at point G exceeds the pressure at point Y, the opening degree of the third expansion valve 27c is adjusted so that the degree of superheat of the refrigerant at the refrigerant outlet side of the third expansion valve 27c is 0 deg. Moreover, even if the saturated gas refrigerant has a dryness of 1, the refrigerant before being decompressed by the third expansion valve 27c, that is, the refrigerant that flows out from the gas-liquid separator 28 into the bypass pipe 69 and flows into the third expansion valve 27c. The state is a superheated gas state in which the value of the specific enthalpy of the refrigerant is greater than the value of the specific enthalpy on the saturated vapor line. In the present invention, the state of the refrigerant flowing into the third expansion valve 27c is not a superheated gas state, but a state in which a small amount of liquid refrigerant is mixed with the gas refrigerant. Set a target value so as not to exceed it.

第2膨張弁27bを通過して減圧されて液冷媒の割合が高い気液二相冷媒となった冷媒(図2の点Fの状態となった冷媒)は、第2液分管68を流れ、第2逆止弁30bを通過して室外機液管63へと流入する。室外機液管63を流れて室外熱交換器23に流入した冷媒は、室外ファン24の回転により室外機2の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器23から冷媒配管62に流出した冷媒は、四方弁22、吸入管66を流れ、圧縮機21に吸入されて再び圧縮される。 The refrigerant that has passed through the second expansion valve 27b and has been depressurized to become a gas-liquid two-phase refrigerant with a high proportion of liquid refrigerant (refrigerant in the state of point F in FIG. 2) flows through the second liquid branch pipe 68, It flows into the outdoor unit liquid pipe 63 through the second check valve 30b. The refrigerant flowing through the outdoor unit liquid pipe 63 and flowing into the outdoor heat exchanger 23 exchanges heat with the outside air taken into the outdoor unit 2 by the rotation of the outdoor fan 24 and evaporates. The refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 23 to the refrigerant pipe 62 flows through the four-way valve 22 and the suction pipe 66, is sucked into the compressor 21, and is compressed again.

一方、気液分離器28の内部で分離されたガス冷媒は、バイパス管69に流出して第3膨張弁27cへと流れる。第3膨張弁27cは、流出ガス冷媒温度センサ78で検出した流出ガス冷媒温度から、流出ガス冷媒圧力センサ72で検出した圧力を用いて算出する冷媒温度を減じた求めた値(以降、流出ガス冷媒過熱度と記載する)が0degとなるように、つまり、バイパス管69に流出する冷媒が飽和ガス冷媒となるように開度が調整される。具体的には、求めた流出ガス冷媒過熱度が0degより大きいである場合は、第3膨張弁27cの開度は現在の開度より大きくされる。一方、求めた流出ガス冷媒過熱度が0degであれば、第3膨張弁27cの開度は現在の開度より小さくされる。 On the other hand, the gas refrigerant separated inside the gas-liquid separator 28 flows out to the bypass pipe 69 and flows to the third expansion valve 27c. The third expansion valve 27c detects a value obtained by subtracting the refrigerant temperature calculated using the pressure detected by the outflow gas refrigerant pressure sensor 72 from the outflow gas refrigerant temperature detected by the outflow gas refrigerant temperature sensor 78 (hereinafter referred to as the outflow gas The degree of opening is adjusted so that the superheating degree of the refrigerant) becomes 0 deg, that is, the refrigerant flowing out to the bypass pipe 69 becomes saturated gas refrigerant. Specifically, when the degree of superheating of the outflowing gas refrigerant obtained is greater than 0 deg, the degree of opening of the third expansion valve 27c is made larger than the present degree of opening. On the other hand, if the outflow gas refrigerant superheat degree obtained is 0 deg, the degree of opening of the third expansion valve 27c is made smaller than the present degree of opening.

ここで、第3膨張弁27cの開度の変化によって、気液分離器28の内部における冷媒の状態や、第2液分管68およびバイパス管69に流出する冷媒がどのように変化するのかを説明する。前述したように、気液分離器28に流入した冷媒は、図2の点Dで示す状態、つまり、ガス冷媒に対して液冷媒の割合が多い状態となっている。 Here, how the state of the refrigerant inside the gas-liquid separator 28 and the refrigerant flowing out to the second liquid branch pipe 68 and the bypass pipe 69 change due to changes in the degree of opening of the third expansion valve 27c will be described. do. As described above, the refrigerant that has flowed into the gas-liquid separator 28 is in the state indicated by point D in FIG.

まず、第3膨張弁27cの開度が小さい場合に、気液分離器28からバイパス管69へと流出するガス冷媒の量は、気液分離器28に流入した冷媒におけるガス冷媒の量より少なく、かつ、ガス冷媒のみがバイパス管69へと流出する。このため、第3膨張弁27cの開度が小さい場合に、気液分離器28からバイパス管69へと流出するガス冷媒の状態は、過熱度が0degかつ乾き度が1の飽和ガス状態(図2に示す点Gが飽和蒸気線上にある状態)となる。一方、気液分離器28から第2液分管68へと流出する冷媒の状態は、液冷媒にわずかにガス冷媒が混ざった状態(図2の点Eが少し点D側に寄った状態)となる。 First, when the opening degree of the third expansion valve 27c is small, the amount of gas refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 28 to the bypass pipe 69 is less than the amount of gas refrigerant in the refrigerant flowing into the gas-liquid separator 28. , and only the gas refrigerant flows out to the bypass pipe 69 . Therefore, when the degree of opening of the third expansion valve 27c is small, the state of the gas refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 28 to the bypass pipe 69 is a saturated gas state (Fig. 2 is on the saturated steam line). On the other hand, the state of the refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 28 to the second liquid branch pipe 68 is a state in which a slight amount of gas refrigerant is mixed with the liquid refrigerant (a state in which point E in FIG. 2 is slightly closer to point D). Become.

次に、第3膨張弁27cの開度を大きくしていくにつれて、気液分離器28からバイパス管69へと流出するガス冷媒の状態は変わらないまま(過熱度0degの飽和ガス冷媒のまま)、バイパス管69へと流出するガス冷媒の量が多くなり、ある第3膨張弁27cの開度で気液分離器28に流入した冷媒におけるガス冷媒の量と同じ量のガス冷媒が、気液分離器28からバイパス管69へと流出する。このとき、気液分離器28から第2液分管30bへと流出する冷媒の状態は、ガス冷媒を含まない飽和液状態(図2の点Eに示す状態)となる。 Next, as the opening degree of the third expansion valve 27c is increased, the state of the gas refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 28 to the bypass pipe 69 remains unchanged (saturated gas refrigerant with a degree of superheat of 0 deg). , the amount of gas refrigerant flowing out to the bypass pipe 69 increases, and the same amount of gas refrigerant as that in the refrigerant flowing into the gas-liquid separator 28 at a certain degree of opening of the third expansion valve 27c becomes gas-liquid. Out of the separator 28 is a bypass pipe 69 . At this time, the state of the refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 28 to the second liquid branch pipe 30b becomes a saturated liquid state (state indicated by point E in FIG. 2) that does not contain gas refrigerant.

そして、第3膨張弁27cの開度を上記の大きさからさらに大きくしていくと、気液分離器28からバイパス管69へと流出するガス冷媒の量が、気液分離器28に流入した冷媒におけるガス冷媒の量より多くなって、気液分離器28の内部に滞留していたガス冷媒もバイパス管69へと流れる。これにより、気液分離器28の内部では、液冷媒の滞留量が増加して液面が上昇し、液面が気液分離器28の内部のバイパス管69の開口部に達して、気液分離器28からバイパス管69へと流れるガス冷媒に液冷媒がわずかに含まれる状態(図2の点Gに示す状態)となる。 When the degree of opening of the third expansion valve 27c is further increased from the above value, the amount of gas refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 28 to the bypass pipe 69 flows into the gas-liquid separator 28. The amount of gas refrigerant remaining in the gas-liquid separator 28, which is greater than the amount of gas refrigerant in the refrigerant, also flows into the bypass pipe 69. As shown in FIG. As a result, inside the gas-liquid separator 28, the amount of liquid refrigerant retained increases, the liquid level rises, the liquid level reaches the opening of the bypass pipe 69 inside the gas-liquid separator 28, and the gas-liquid A small amount of liquid refrigerant is contained in the gas refrigerant flowing from the separator 28 to the bypass pipe 69 (the state indicated by point G in FIG. 2).

本実施形態の空気調和機1では、以上に説明した第3膨張弁27cの開度の変化により気液分離器28の内部における冷媒の状態が変化することや、第2液分管68およびバイパス管69に流出する冷媒の状態が変化することを利用して、第3膨張弁27cの開度を調整して流出ガス冷媒温度センサ78で検出した流出ガス冷媒温度から、流出ガス冷媒圧力センサ72で検出した圧力を用いて求めた冷媒の温度を減じて求めた値(以降、流出ガス冷媒過熱度と記載する)が0degとなる状態(図2の点Aに示す状態)、つまり、飽和ガス状態にする。第3膨張弁27cから流出した冷媒を飽和ガス冷媒とすることで、第3膨張弁27cで減圧される前の冷媒、つまり、気液分離器28からバイパス管69へと流出する冷媒の状態を、図2の点Gで示す状態、つまり、ガス冷媒に液冷媒がわずかに混ざった状態とできる。 In the air conditioner 1 of the present embodiment, the state of the refrigerant inside the gas-liquid separator 28 changes due to the change in the opening degree of the third expansion valve 27c described above, and the second liquid branch pipe 68 and the bypass pipe 69, the opening degree of the third expansion valve 27c is adjusted, and the outflow gas refrigerant temperature detected by the outflow gas refrigerant temperature sensor 78 is detected by the outflow gas refrigerant pressure sensor 72. The value obtained by subtracting the temperature of the refrigerant obtained using the detected pressure (hereinafter referred to as the outflow gas refrigerant superheat degree) is 0 deg (state indicated by point A in FIG. 2), that is, the saturated gas state to By making the refrigerant flowing out of the third expansion valve 27c into a saturated gas refrigerant, the state of the refrigerant before being decompressed by the third expansion valve 27c, that is, the refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 28 to the bypass pipe 69 is changed. , the state indicated by point G in FIG. 2, that is, the state in which the liquid refrigerant is slightly mixed with the gas refrigerant.

前述したように、気液分離器28からバイパス管69へと流れるガス冷媒に液冷媒がわずかに含まれる状態となっているときは、気液分離器28の内部で液冷媒の滞留量が増加して液面が上昇し、液面が気液分離器28の内部のバイパス管69の開口部より達している。そして、液面高さがバイパス管69の開口部に達するまでの量の液冷媒が気液分離器28の内部に滞留していれば、気液分離器28の密閉容器側面の下方に設けられている液冷媒出口から第2液分管30bへと流出する冷媒が、ガス冷媒を含まない飽和液冷媒に確実になっている。 As described above, when the gas refrigerant flowing from the gas-liquid separator 28 to the bypass pipe 69 contains a small amount of liquid refrigerant, the amount of liquid refrigerant retained inside the gas-liquid separator 28 increases. As a result, the liquid level rises and reaches the opening of the bypass pipe 69 inside the gas-liquid separator 28 . If the amount of liquid refrigerant until the liquid level reaches the opening of the bypass pipe 69 remains inside the gas-liquid separator 28, it is provided below the side surface of the closed container of the gas-liquid separator 28. The refrigerant that flows out from the liquid refrigerant outlet to the second liquid branch pipe 30b is surely saturated liquid refrigerant that does not contain gas refrigerant.

以上に説明したように、第3膨張弁27cから流出した冷媒が飽和ガス冷媒となるように第3膨張弁27cの開度を調整すれば、気液分離器28の内部において液冷媒の液面高さをバイパス管69の開口部付近(第3膨張弁27cの開度によって液面高さがバイパス管69の開口部に達する状態とわずかに達しない状態を繰り返す状態)とでき、液面高さをバイパス管69の開口部付近とすることで気液分離器28から第2液分管68へと流出する冷媒を飽和液冷媒とすることができる。従って、第2液分管68へと流出した飽和液冷媒を第2膨張弁27bで減圧することで、第2膨張弁27bから第2液分管68に流出する冷媒の状態を、ガス冷媒に対し液冷媒の割合が多い気液二相状態(図2の点Fに示す状態)と確実にできる。これにより、冷媒回路10に充填する冷媒量を削減しても、暖房運転時に凝縮器として機能している室内熱交換器31における凝縮能力が低下して暖房能力が低下することを抑制できる。 As described above, if the degree of opening of the third expansion valve 27c is adjusted so that the refrigerant flowing out from the third expansion valve 27c becomes the saturated gas refrigerant, the liquid level of the liquid refrigerant inside the gas-liquid separator 28 is The height can be near the opening of the bypass pipe 69 (a state where the liquid level reaches and slightly does not reach the opening of the bypass pipe 69 depending on the degree of opening of the third expansion valve 27c). By setting the height to the vicinity of the opening of the bypass pipe 69, the refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 28 to the second liquid branch pipe 68 can be saturated liquid refrigerant. Therefore, by reducing the pressure of the saturated liquid refrigerant that has flowed out to the second liquid branch pipe 68 by the second expansion valve 27b, the state of the refrigerant that flows out from the second expansion valve 27b to the second liquid branch pipe 68 can be changed from the gas refrigerant to the liquid state. A gas-liquid two-phase state (state indicated by point F in FIG. 2) with a large proportion of the refrigerant can be ensured. As a result, even if the amount of refrigerant with which the refrigerant circuit 10 is filled is reduced, it is possible to prevent a reduction in the heating capacity due to a reduction in the condensation capacity of the indoor heat exchanger 31 functioning as a condenser during the heating operation.

なお、本発明は、室外熱交換器がマイクロ流路熱交換器である場合に、よりその効果が発揮される。マイクロ流路熱交換器は、フィンアンドチューブ式熱交換器などの通常の熱交換器と比べて小型かつ伝熱性が高いので、冷媒回路に充填する冷媒量を通常の熱交換器を備える場合と比べて削減できる。その一方で、マイクロ流路熱交換器の冷媒流路は通常の熱交換器の冷媒流路よりも流路断面積が小さいために、マイクロ流路熱交換器の冷媒流路を冷媒が流れる際の圧力損失が大きくなり、マイクロ流路熱交換器に流入する冷媒におけるガス冷媒の割合が大きくなるのにつれて、圧力損失が大きくなる。 The present invention is more effective when the outdoor heat exchanger is a micro-channel heat exchanger. Compared to ordinary heat exchangers such as fin-and-tube heat exchangers, microfluidic heat exchangers are smaller and have higher heat transfer properties. can be reduced by comparison. On the other hand, since the cross-sectional area of the refrigerant channel of the micro-channel heat exchanger is smaller than that of a normal heat exchanger, when the refrigerant flows through the micro-channel heat exchanger, The pressure drop increases as the proportion of gaseous refrigerant in the refrigerant entering the microchannel heat exchanger increases.

従って、室外熱交換器がマイクロ流路熱交換器である場合は、暖房運転時にマイクロ流路熱交換器に流入する冷媒が液冷媒であるほうが望ましい。しかし、前述したように、暖房運転時にマイクロ流路熱交換器に流入する冷媒を液冷媒すれば、気液分離器からマイクロ流路熱交換器までの間が液冷媒で満たされることによって、室内熱交換器31における凝縮能力が低下して暖房能力が低下する恐れがある。 Therefore, when the outdoor heat exchanger is a micro-channel heat exchanger, it is preferable that the refrigerant flowing into the micro-channel heat exchanger during heating operation is a liquid refrigerant. However, as described above, if the refrigerant flowing into the microchannel heat exchanger during heating operation is liquid refrigerant, the space between the gas-liquid separator and the microchannel heat exchanger is filled with liquid refrigerant, resulting in There is a possibility that the condensation capacity of the heat exchanger 31 will be reduced and the heating capacity will be reduced.

しかし、本発明の空気調和機1では、前述したように、暖房運転時に気液分離器28から流出した液冷媒を気液分離器28の液冷媒流出口の近傍に配置されている第2膨張弁27bによって液冷媒の割合の高い気液二相状態として室外熱交換器23へと流す。従って、室外熱交換器23をマイクロ流路熱交換器としても、マイクロ流路熱交換器を冷媒が流れる際の圧力損失を最小限に抑えつつ、気液分離器28から室外熱交換器23までの間が液冷媒で満たされることによって、室内熱交換器31における凝縮能力が低下して暖房能力が低下するという状態が発生しないようにできる。 However, in the air conditioner 1 of the present invention, as described above, the liquid refrigerant that has flowed out of the gas-liquid separator 28 during heating operation is transferred to the second expansion unit disposed near the liquid refrigerant outlet of the gas-liquid separator 28. The valve 27b allows the gas-liquid two-phase state with a high proportion of the liquid refrigerant to flow to the outdoor heat exchanger 23 . Therefore, even if the outdoor heat exchanger 23 is a microchannel heat exchanger, the pressure loss from the gas-liquid separator 28 to the outdoor heat exchanger 23 is minimized when the refrigerant flows through the microchannel heat exchanger. By filling the space with the liquid refrigerant, it is possible to prevent the occurrence of a state in which the condensation capacity in the indoor heat exchanger 31 is lowered and the heating capacity is lowered.

また、以上説明した実施形態では、第1膨張弁27aの開度が吐出温度センサ73で検出した吐出温度が予め定められている目標温度となるように調整され、第2膨張弁27bの開度が熱交温度センサ75で検出した第2膨張弁27bから流出した冷媒の温度との温度差が目標値となるように調整される場合を説明した。しかし、第1膨張弁27aの開度調整方法と、第2膨張弁27bの開度調整方法とを入れ替えても、本発明の効果が発揮される。 Further, in the embodiment described above, the opening degree of the first expansion valve 27a is adjusted so that the discharge temperature detected by the discharge temperature sensor 73 becomes a predetermined target temperature, and the opening degree of the second expansion valve 27b is adjusted. is adjusted so that the temperature difference from the temperature of the refrigerant flowing out of the second expansion valve 27b detected by the heat exchanger temperature sensor 75 becomes the target value. However, the effects of the present invention are exhibited even if the method of adjusting the degree of opening of the first expansion valve 27a and the method of adjusting the degree of opening of the second expansion valve 27b are interchanged.

1 空気調和機
2 室外機
3 室内機
10 冷媒回路
21 圧縮機
22 四方弁
23 室外熱交換器
27a 第1膨張弁
27b 第2膨張弁
27c 第3膨張弁
28 気液分離器
29 開閉弁
30a 第1逆止弁
30b 第2逆止弁
31 室内熱交換器
67 第一液分管
68 第二液分管
69 バイパス管
72 流出ガス冷媒圧力センサ
75 熱交温度センサ
77 流出液冷媒温度センサ
78 流出ガス冷媒温度センサ
1 air conditioner 2 outdoor unit 3 indoor unit 10 refrigerant circuit 21 compressor 22 four-way valve 23 outdoor heat exchanger 27a first expansion valve 27b second expansion valve 27c third expansion valve 28 gas-liquid separator 29 on-off valve 30a first Check valve 30b Second check valve 31 Indoor heat exchanger 67 First liquid branch pipe 68 Second liquid branch pipe 69 Bypass pipe 72 Outflow gas refrigerant pressure sensor 75 Heat exchange temperature sensor 77 Outflow liquid refrigerant temperature sensor 78 Outflow gas refrigerant temperature sensor

Claims (1)

暖房運転時に、圧縮機、室内熱交換器、第1膨張弁、気液分離器、第2膨張弁、室外熱交換器の順で冷媒が循環する冷媒回路と、
第3膨張弁を備え前記気液分離器から前記圧縮機へと冷媒を導くバイパス管と、
を有する空気調和機であって、
前記第1膨張弁の開度は、前記第2膨張弁に流入する冷媒の温度と、前記第2膨張弁から流出した冷媒の温度との温度差が所定の目標値となるように調整され、
前記第2膨張弁の開度は、前記圧縮機から吐出された冷媒の温度である吐出温度が所定の目標温度となるように調整され、
前記第3膨張弁の開度は、同第3膨張弁から流出した冷媒が飽和ガス冷媒となるように調整されて、前記第2膨張弁から流出する冷媒が、ガス冷媒に対する液冷媒の割合が高い気液二相冷媒とされる、
ことを特徴とする空気調和機。
a refrigerant circuit in which refrigerant circulates in the order of the compressor, the indoor heat exchanger, the first expansion valve, the gas-liquid separator, the second expansion valve, and the outdoor heat exchanger during heating operation;
a bypass pipe that has a third expansion valve and guides refrigerant from the gas-liquid separator to the compressor;
An air conditioner having
The degree of opening of the first expansion valve is adjusted so that the temperature difference between the temperature of the refrigerant flowing into the second expansion valve and the temperature of the refrigerant flowing out of the second expansion valve becomes a predetermined target value,
The degree of opening of the second expansion valve is adjusted so that the discharge temperature, which is the temperature of the refrigerant discharged from the compressor, reaches a predetermined target temperature,
The degree of opening of the third expansion valve is adjusted so that the refrigerant flowing out of the third expansion valve becomes saturated gas refrigerant, and the refrigerant flowing out of the second expansion valve has a ratio of liquid refrigerant to gas refrigerant. High gas-liquid two-phase refrigerant,
An air conditioner characterized by:
JP2022058306A 2018-06-29 2022-03-31 air conditioner Active JP7268773B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022058306A JP7268773B2 (en) 2018-06-29 2022-03-31 air conditioner

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018123930A JP7067318B2 (en) 2018-06-29 2018-06-29 Air conditioner
JP2022058306A JP7268773B2 (en) 2018-06-29 2022-03-31 air conditioner

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018123930A Division JP7067318B2 (en) 2018-06-29 2018-06-29 Air conditioner

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022084919A JP2022084919A (en) 2022-06-07
JP7268773B2 true JP7268773B2 (en) 2023-05-08

Family

ID=87888249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022058306A Active JP7268773B2 (en) 2018-06-29 2022-03-31 air conditioner

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7268773B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090165482A1 (en) 2008-01-02 2009-07-02 Lg Electronics Inc. Air conditioning system
WO2015063837A1 (en) 2013-10-28 2015-05-07 三菱電機株式会社 Refrigeration cycle device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4335893B2 (en) * 2006-08-18 2009-09-30 三星電子株式会社 Air conditioner
JP6379769B2 (en) * 2014-07-14 2018-08-29 株式会社富士通ゼネラル Air conditioner

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090165482A1 (en) 2008-01-02 2009-07-02 Lg Electronics Inc. Air conditioning system
WO2015063837A1 (en) 2013-10-28 2015-05-07 三菱電機株式会社 Refrigeration cycle device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022084919A (en) 2022-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5992089B2 (en) Air conditioner
EP3683524B1 (en) Refrigeration apparatus
WO2009150761A1 (en) Refrigeration cycle device and control method therefor
WO2015029160A1 (en) Air conditioner
JP5992088B2 (en) Air conditioner
JP2007218532A (en) Air conditioner
CN110785617B (en) Air conditioner
JP2009162410A (en) Air conditioner and refrigerant amount determining method
ES2672241T3 (en) Freezing unit
WO2016208042A1 (en) Air-conditioning device
JP7067318B2 (en) Air conditioner
WO2020208776A1 (en) Air conditioning apparatus
WO2015029220A1 (en) Air conditioner
WO2020189586A1 (en) Refrigeration cycle device
JP5874754B2 (en) Refrigeration equipment
JP7268773B2 (en) air conditioner
WO2015029223A1 (en) Air conditioner
JP2002243301A (en) Heat exchanging unit and air conditioner
JP2007147230A (en) Refrigerating device
JP2009210143A (en) Air conditioner and refrigerant amount determining method
JP2020165545A (en) Air conditioner
JP7396129B2 (en) air conditioner
WO2023243517A1 (en) Air conditioning device
WO2023238181A1 (en) Air conditioning device
JP2002147878A (en) Heat pump device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220426

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230322

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230404

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7268773

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151