KR101504003B1

KR101504003B1 - 히트 펌프식 공기 조화 장치

Info

Publication number: KR101504003B1
Application number: KR1020130061621A
Authority: KR
Inventors: 다케시 우에다
Original assignee: 아이신세이끼가부시끼가이샤
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2015-03-18
Also published as: JP5987479B2; KR20130135132A; JP2013250003A

Abstract

과냉각도의 산출에 사용하는 냉매 온도의 신뢰도를 향상시켜, 과냉각도의 산출 정밀도를 향상시킬 수 있는 히트 펌프식 공기 조화 장치를 제공한다. 본 발명은, 실외 열교환기(1)와, 복수의 실내기(2, 3)와, 복수의 실내 열교환기(21, 31)의 난방 시 토출구를 합류시키는 동시에 합류 부분과 실외 열교환기(1)의 난방 시 흡입구를 연통시키는 제1 유로(91)와, 압축기(51, 52)를 구비하는 냉매 회로(A)를 갖는 히트 펌프식 공기 조화 장치이며, 실내 액관 온도 센서(24, 34)의 검출 결과, 실내 팽창 밸브(23, 33)의 최대 냉매 유량에 상당하는 값 및 실내 팽창 밸브(23, 33)의 개방도에 기초하여, 난방 시의 제1 유로(91)에 있어서의 합류 후의 냉매의 온도를 추정하는 온도 추정부(102)와, 온도 추정부(102)에서 추정된 온도인 추정 온도를 이용하여 냉매 회로(A)의 과냉각도를 산출하는 과냉각도 산출부(103)를 구비한다.

Description

히트 펌프식 공기 조화 장치 {HEAT PUMP TYPE AIR CONDITIONER}

본 발명은, 히트 펌프식 공기 조화 장치에 관한 것이다.

실외 열교환기, 실내 열교환기 및 압축기를 구비하는 히트 펌프식 공기 조화 장치에서는, 냉매 회로를 유통하는 냉매의 온도로부터 과냉각도를 산출하여, 과냉각도를 적절한 범위 내로 들어가게 하기 위해 조정 밸브 등의 제어가 행해지고 있다. 과냉각도의 산출에 사용되는 냉매 온도는, 실내 열교환기와 실외 열교환기를 연결하는 유로 상에 있어서 실외기 내에 설치된 실외 액관 온도 센서에서의 검출값, 또는 실내기 내에 설치된 실내 열교환기를 유통한 냉매의 온도를 측정하는 실내 액관 온도 센서에서의 검출값이 사용되고 있다. 과냉각도에 기초하여 조정 밸브를 제어하는 것으로서, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 평8-219572호 공보(특허문헌 1)를 들 수 있다.

일본 특허 출원 공개 평8-219572호 공보

그러나 실외 액관 온도 센서 부근의 유로에서는, 유통하는 냉매가 기액(氣液)의 2상 상태로 되어 있을 가능성이 있다. 난방 운전 시, 실내 열교환기로부터 팽창 밸브를 통과하여 유출한 냉매는, 실내 열교환기에서 응축되어 있으므로 액상 상태로 되어 있다. 그러나 실내 열교환기와 실외 열교환기를 연결하는 유로는, 가정용이어도 수m 이상, 업무용이면 100m 이상의 것이 존재한다. 따라서 액상 상태의 냉매가 당해 유로를 유통하고, 실외 액관 온도 센서 부근에 도달할 때에는, 유로에 의한 압력 손실 등에 의해 냉매의 상 상태가 변화되어 기상과 액상의 2상 상태로 될 우려가 있다. 이에 의해, 과냉각도의 산출에 필요한 값으로서, 본래 실내 열교환기로부터 유출한 액상 상태의 냉매의 온도를 검출해야만 하는 바, 2상 상태의 냉매의 온도를 검출해 버리게 된다. 압력 손실되어 2상 상태로 된 냉매의 온도는, 압력 손실 전의 액상 상태의 냉매의 온도보다 낮다. 이에 의해, 과냉각도를 과대하게 산출해 버려, 과냉각도의 산출 정밀도가 저하된다고 하는 문제가 있다.

특허문헌 1에 있어서, 과냉각도가 과대하게 산출되면, 과냉각도를 저하시키는 제어로서 실외 팽창 밸브의 개방도가 적정 개방도보다도 커져 버린다. 이에 의해, 실외 열교환기의 하류의 냉매가 완전하게 증발되지 않아 습윤 상태로 되어, 액 압축에 의한 압축기의 파손이 발생할 우려가 있다.

한편, 과냉각도의 산출에 실내 액관 온도 센서의 검출값을 사용하는 경우, 하나의 냉매 회로에 복수의 실내기가 접속되어 있는 경우, 복수의 실내 열교환기로부터 유출하여 합류한 후의 냉매의 온도를 검출하는 것이 곤란하다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 과냉각도의 산출에 사용하는 냉매 온도의 신뢰도를 향상시켜, 과냉각도의 산출 정밀도를 향상시킬 수 있는 히트 펌프식 공기 조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1에 기재된 발명은, 실외 열교환기와, 실내 열교환기, 상기 실내 열교환기의 난방 시 토출구에 접속된 실내 팽창 밸브 및 상기 실내 열교환기와 상기 실내 팽창 밸브의 사이에 설치되어 냉매의 온도를 검출하는 실내 액관 온도 센서를 갖는 복수의 실내기와, 복수의 상기 실내 열교환기의 난방 시 토출구를 합류시키는 동시에 합류 부분과 상기 실외 열교환기의 난방 시 흡입구를 연통시키는 제1 유로와, 압축기를 구비하는 냉매 회로를 갖고, 상기 실내 액관 온도 센서의 검출 결과, 상기 실내 팽창 밸브의 최대 냉매 유량에 상당하는 값 및 상기 실내 팽창 밸브의 개방도에 기초하여, 난방 시의 상기 제1 유로에 있어서의 합류 후의 냉매의 온도를 추정하는 온도 추정부와, 상기 온도 추정부에서 추정된 온도인 추정 온도를 이용하여 상기 냉매 회로의 과냉각도를 산출하는 과냉각도 산출부를 구비한다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 있어서, 실외의 상기 제1 유로에 설치되어 냉매의 온도를 검출하는 실외 액관 온도 센서를 더 구비하고, 상기 과냉각도 산출부는, 상기 추정 온도와 상기 실외 액관 온도 센서의 검출 결과를 비교하고, 상기 실외 액관 온도 센서의 검출 결과가 상기 추정 온도보다도 소정 온도 이상 낮은 경우에 상기 추정 온도를 냉매 온도로 결정하고, 그 외의 경우에는 상기 실외 액관 온도 센서의 검출 결과를 냉매 온도로 결정하는 냉매 온도 결정부와, 상기 냉매 온도 결정부에서 결정된 상기 냉매 온도에 기초하여 상기 냉매 회로의 과냉각도를 산출하는 산출부를 구비한다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 제1 유로에 대해 설치되어 개방도에 따라 과냉각도를 조정 가능한 과냉각 조정 밸브와, 상기 과냉각도 산출부에서 산출된 과냉각도에 기초하여 상기 과냉각 조정 밸브를 제어하는 과냉각도 조정부를 더 구비한다.

청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 복수의 실내 열교환기를 갖는 냉매 회로에서, 난방 시에 있어서의 제1 유로 합류 후의 액상의 냉매 온도를 추정할 수 있다. 난방 시의 냉매는, 실내기를 나와 합류할 때는 통상 액상으로 되어 있다. 과냉각도의 산출에서 사용하는 냉매 온도로서는 액상의 온도를 사용한다. 그러나 냉매는, 유로를 유통하는 동안에 압력 손실 등에 의해 기액 2상 상태로 될 가능성이 있고, 기액 2상 상태로 됨으로써 냉매 온도는 저하되어 버린다. 본 발명에 따르면, 냉매 온도를 추정하고 그것을 과냉각도의 산출에 이용함으로써, 기액 2상 상태의 냉매 온도를 검출하는 것에 의한 액상의 냉매 온도와의 사이의 오차나 편차의 발생을 억제할 수 있다. 이에 의해, 과냉각도의 산출에 사용하는 냉매 온도의 신뢰도를 향상시켜, 과냉각도의 산출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명에 따르면, 기액 2상 상태인지의 여부를 판정하는 소정값으로서 소정 온도를 설정하고, 그것에 기초하여 판정함으로써, 기액 2상 상태인 경우에 추정 온도를 냉매 온도로 결정하고, 액상 상태인 경우에 실외 액관 온도 센서의 검출 온도를 냉매 온도로 결정할 수 있다. 이에 의해, 보다 고정밀도로 냉매 온도를 결정할 수 있어, 과냉각도의 산출 정밀도도 향상시킬 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에 따르면, 고정밀도로 산출된 과냉각도에 기초하여, 과냉각도를 조정할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태의 히트 펌프식 공기 조화 장치의 구성을 도시하는 개념도.
도 2는 본 실시 형태의 과냉각도 산출에 관한 흐름을 나타내는 흐름도.

다음에, 실시 형태를 들고, 본 발명을 보다 자세하게 설명한다. 본 실시 형태의 히트 펌프식 공기 조화 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 주로, 실외 열교환기(1)와, 실내기(2, 3)와, 전환 밸브(4)와, 압축기(5)와, 어큐뮬레이터(6)와, 과냉각 조정 밸브(7)와, 각종 센서(81, 82)와, 유로(91 내지 98)와, 제어 유닛(10)을 구비하고 있다. 냉매 회로(A)는, 주로, 실외 열교환기(1)와, 실내기(2, 3)와, 전환 밸브(4)와, 압축기(5)와, 어큐뮬레이터(6)와, 과냉각 조정 밸브(7)와, 각종 센서(81, 82)와, 유로(91 내지 98)로 구성되어 있다.

실외 열교환기(1)는, 내부를 통과하는 냉매와 외기 사이에서 열교환을 실행시키는 장치이다. 실외 열교환기(1)는, 인접하여 배치된 팬(11)으로부터 송풍을 받는다. 실외 열교환기(1)는, 냉방 운전 시에는 응축기로서 기능하고, 난방 운전 시에는 증발기로서 기능한다.

여기서, 제1 유로(91)는, 배관이며, 실외 열교환기(1)의 일단부(난방 시 흡입구)와, 실내기(2)의 실내 열교환기(21)의 일단부(난방 시 토출구) 및 실내기(3)의 실내 열교환기(31)의 일단부(난방 시 토출구)를 연통시키고 있다. 제1 유로(91)는, 실외 열교환기(1)와 실내기(2, 3) 부근까지 연장되는 주유로(911)와, 주유로(911)로부터 분기되어 실내기(2) 내로 연장되는 제1 분기 유로(912)와, 주유로(911)로부터 분기되어 실내기(3) 내로 연장되는 제2 분기 유로(913)로 구성되어 있다. 즉, 주유로(911)는, 제1 분기 유로(912)와 제2 분기 유로(913)의 합류점과 실외 열교환기(1)의 일단부를 연통시키고 있다. 주유로(911)에 있어서의 실외기(100) 내에 배치된 부위에는, 유로 내의 냉매(액) 온도를 검출하는 실외 액관 온도 센서(81)가 설치되어 있다.

실내기(2)는, 실내에 배치되고, 실내 열교환기(21)와, 팬(22)과, 실내 팽창 밸브(23)와, 실내 액관 온도 센서(24)를 구비하고 있다. 실내 열교환기(21)는, 내부를 통과하는 냉매와 외기 사이에서 열교환을 실행시키는 장치이다. 실내 열교환기(21)의 일단부(난방 시 토출구)에는 제1 분기 유로(912)가 접속되어 있다. 팬(22)은, 실내 열교환기(21)에 인접하여 배치되고, 실내 열교환기(21)를 향하여 송풍한다. 실내 열교환기(21)를 향하여 송풍된 바람이 실내로 보내진다.

실내 팽창 밸브(23)는, 밸브의 개방도를 전기적으로 조정할 수 있는 전자 팽창 밸브이다. 실내 팽창 밸브(23)는, 제1 분기 유로(912)에 개재 장착되어 있다. 실내 액관 온도 센서(24)는, 배관 내의 냉매의 온도를 검출하는 온도 센서이다. 실내 액관 온도 센서(24)는, 제1 분기 유로(912)에 있어서 실내 열교환기(21)와 실내 팽창 밸브(23)의 사이에 배치되어 있다.

실내기(3)는, 실내기(2)와 동일 구성이며, 실내 열교환기(31)와, 팬(32)과, 실내 팽창 밸브(33)와, 실내 액관 온도 센서(34)를 구비하고 있다. 실내 열교환기(31)는, 내부를 통과하는 냉매와 외기 사이에서 열교환을 실행시키는 장치이다. 실내 열교환기(31)의 일단부(난방 시 토출구)는, 제2 분기 유로(913)에 접속되어 있다. 팬(32)은, 실내 열교환기(31)에 인접하여 배치되고, 실내 열교환기(31)를 향하여 송풍한다.

실내 팽창 밸브(33)는, 밸브의 개방도를 전기적으로 조정할 수 있는 전자 팽창 밸브이다. 실내 팽창 밸브(33)는, 제2 분기 유로(913)에 개재 장착되어 있다. 실내 액관 온도 센서(34)는, 냉매의 온도를 검출하는 온도 센서이다. 실내 액관 온도 센서(34)는, 제2 분기 유로(913)에 있어서 실내 열교환기(31)와 실내 팽창 밸브(33)의 사이에 배치되어 있다. 실내 액관 온도 센서(24, 34)는, 난방 시에 있어서의 실내 열교환기(21, 31)의 하류측에 배치되어 있어, 난방 시의 실내 열교환기(21, 31)의 토출 냉매 온도를 검출할 수 있다. 실내 액관 온도 센서(24, 34)는, 예를 들어 배관 표면에 온도 센서를 부착하고, 당해 온도 센서를 단열재로 둘러싸 주위의 공기 온도를 검출하지 않도록 구성된다.

전환 밸브(4)는, 4개의 포트(41 내지 44)를 구비한 사방 전환 밸브이다. 전환 밸브(4)는, 제어 유닛(10)에 의해 제어되고, 냉방 운전 시와 난방 운전 시에서 냉매의 유로를 전환한다. 전환 밸브(4)는, 냉방 운전 시에는 냉매의 흐름이 도 1의 실선 화살표로 나타내는 흐름으로 되는 유로를 형성하고, 난방 운전 시에는 냉매의 흐름이 도 1의 파선 화살표로 나타내는 흐름으로 되는 유로를 형성한다.

압축기(51, 52)는, 기상 상태의 냉매를 압축하는 컴프레서이며, 엔진(도시하지 않음)을 구동원으로 하여 구동한다. 압축기(51, 52)의 흡입구는, 제2 유로(92)를 통해 어큐뮬레이터(6)의 토출구에 접속되어 있다. 압축기(51, 52)는, 냉매 회로(A)에 있어서 병렬적으로 접속되어 있다. 또한, 압축기(51, 52)에 대해, 용량 전자기 밸브(B) 및 버퍼(C)가 설치되어 있다.

압축기(51, 52)의 토출구는, 제3 유로(93)를 통해 전환 밸브(4)의 포트(41)에 접속되어 있다. 제3 유로(93) 상에는, 오일 세퍼레이터(D)가 배치되어 있다. 오일 세퍼레이터(D)와 전환 밸브(4)의 사이에는, 압력 센서(82)가 배치되어 있다. 압력 센서(82)는, 제3 유로(93) 내의 압력을 검출하는 센서이다. 압력 센서(82)는, 압축기(51, 52)로부터의 토출 압력을 검출한다. 또한, 오일 세퍼레이터(D)에는, 자신과 제2 유로(92)[분기점과 어큐뮬레이터(6)의 사이]를 접속하는 제4 유로(94)가 접속되어 있다. 제4 유로(94)에는, 조정 밸브(94a)가 개재 장착되어 있다.

전환 밸브(4)의 포트(42)는, 제5 유로(95)를 통해 실외 열교환기(1)의 타단부(난방 시 토출구)에 접속되어 있다. 상기한 바와 같이 실외 열교환기(1)의 일단부에는, 제1 유로(91)가 접속되어 있다. 전환 밸브(4)의 포트(43)는, 제6 유로(96)를 통해 어큐뮬레이터(6)의 흡입구에 접속되어 있다.

어큐뮬레이터(6)는, 액 분리기이며, 압축기(51, 52) 내에 액상 상태의 냉매가 유입되지 않도록 하는 것이다. 전환 밸브(4)의 포트(43)는, 제7 유로(97)를 통해 실내 열교환기(21, 31)의 타단부(난방 시 흡입구)에 접속되어 있다. 제7 유로(97)는, 제1 유로(91)와 마찬가지로 실내기(2, 3) 부근에서 분기되어 있다.

제1 유로(91)에 있어서의 실외 액관 온도 센서(81)와 실외 열교환기(1)의 사이에는, 과냉각 열교환기(E)가 개재 장착되어 있다. 과냉각 열교환기(E)는, 주유로(911) 내를 유통하는 냉매를 더 냉각하는 것이며, 주로 냉매의 과냉각도를 높임으로써 냉방 운전 시·난방 운전 시에 있어서의 냉동 사이클 효율을 향상시키는 것이다.

과냉각 열교환기(E)의 일단부(난방 시 토출구)에는, 제6 유로(96)와 접속하는 과냉각용 바이패스 유로(71)가 접속되어 있다. 과냉각 조정 밸브(7)는, 전기적으로 개방도를 조정 가능한 전자 팽창 밸브이며, 과냉각용 바이패스 유로(71)에 개재 장착되어 있다. 과냉각용 바이패스 유로(71)에 있어서의 과냉각 조정 밸브(7)와 제6 유로(96)의 사이의 부위의 일부는, 과냉각 열교환기(E) 내를 유통하고 있다.

과냉각 조정 밸브(7)가 개방되어 과냉각용 바이패스 유로(71)에 냉매가 유통하면, 과냉각 열교환기(E)에 있어서 주유로(911)와 과냉각용 바이패스 유로(71)가 열교환을 행한다. 과냉각용 바이패스 유로(71)에 유통하는 냉매는, 과냉각 조정 밸브(7)에 의해 팽창되어, 주유로(911)를 유통하는 냉매보다도 저온 또한 저압의 상태로 되어 있다. 따라서, 냉방·난방 운전 시에 주유로(911)를 유통하는 냉매는, 과냉각 열교환기(E) 내에서 과냉각된다. 과냉각 조정 밸브(7)의 개방도를 크게 함으로써, 시스템에 있어서의 과냉각도는 커진다.

또한, 주유로(911)에 있어서의 실외 열교환기(1) 부근[실외 열교환기(1)와 과냉각 열교환기(E)의 사이]에는, 난방용 바이패스 유로(914)가 설치되어 있다. 난방용 바이패스 유로(914)는, 주유로(911)에 개재 장착된 액관 역지 밸브(911a)의 일단부측으로부터 분기되어 타단부측으로 합류한다. 난방용 바이패스 유로(914)에는 조정 밸브(914a)가 개재 장착되어 있다. 조정 밸브(914a)는, 전기적으로 개방도를 제어 가능한 전자 팽창 밸브이다.

또한, 난방용 바이패스 유로(914)에는, 난방 시에 있어서의 조정 밸브(914a)의 상류측으로부터 분기되어 제6 유로(96)로 합류하는 저온 난방용 바이패스 유로(915)가 설치되어 있다. 저온 난방용 바이패스 유로(915)에는, 난방용 바이패스 유로(914)로부터 제6 유로(96)를 향하여 순서대로, 조정 밸브(915a) 및 서브 열교환기(F)가 개재 장착되어 있다. 조정 밸브(915a)는, 전기적으로 개방도를 제어 가능한 전자 팽창 밸브이다. 조정 밸브(914a, 915a)의 개방도에 따라, 난방용 바이패스 유로(914) 및 저온 난방용 바이패스 유로(915)를 유통하는 냉매의 유량이 결정된다.

서브 열교환기(F)는, 저온 난방용 바이패스 유로(915)를 유통하는 냉매와, 엔진(도시하지 않음)을 냉각한 냉각수 사이에서 열교환을 행하게 한다. 이에 의해, 저온 난방용 바이패스 유로(915)를 유통하는 냉매는, 기화되어 기상 상태의 냉매로 되고, 제6 유로(96)로 유입하여 어큐뮬레이터(6)로 유입한다. 이들 조정 밸브(914a, 915a)에 의해, 난방 운전 시에 있어서의 실외 열교환기(1)로 유입시키는 냉매의 유량이 조정된다. 조정 밸브(914a, 915a)에 의해서도 시스템에 있어서의 과냉각도를 조정할 수 있다.

제1 유로(91)의 주유로(911) 및 제7 유로(97)에는, 실외기(100)의 출입구 부근에, 각각 폐쇄 밸브(911b, 97a)가 개재 장착되어 있다. 또한, 실외기(100)는, 주로, 실외 열교환기(1), 전환 밸브(4), 압축기(51, 52), 과냉각 조정 밸브(7), 어큐뮬레이터(6), 제어 유닛(10), 각종 유로 및 그들을 수용하는 하우징(도시하지 않음)으로 구성되어 있다. 또한, 냉매 회로(A)에는, 제3 유로(93)와 제6 유로(96)를 연결하는 제8 유로(98)가 설치되고, 제8 유로(98)에는 핫 가스 바이패스 밸브(98a)가 개재 장착되어 있다.

제어 유닛(10)은, 전자 제어 유닛(ECU)이며, 주로, 리모트 컨트롤러의 지령 등에 기초하여 냉방 운전과 난방 운전을 전환하거나, 과냉각도를 조정하는 장치이다. 제어 유닛(10)은, 각종 정보에 기초하여, 유로에 설치된 각 밸브(23, 33, 7, 914a, 915a, 911b, 94a, 97a, 98a, B) 등의 개방도나, 전환 밸브(4)의 유로 구성을 전환한다.

구체적으로, 제어 유닛(10)은, 냉방과 난방의 운전을 전환하는 운전 전환부(101)와, 온도 추정부(102)와, 과냉각도 산출부(103)와, 과냉각도 조정부(104)를 구비하고 있다. 온도 추정부(102)는, 실내 액관 온도 센서(24, 34)의 검출 결과, 실내 팽창 밸브(23, 33)의 최대 냉매 유량에 상당하는 값 및 실내 팽창 밸브(23, 33)의 개방도에 기초하여, 주유로(911)[난방 시의 실내기(2, 3)의 하류 부근]에서의 냉매의 온도를 추정한다.

온도 추정부(102)는, 실내 액관 온도 센서(24, 34)로부터 온도 정보를 수신하고, 자신[제어 유닛(10)]이 제어하는 실내 팽창 밸브(23, 33)의 개방도 정보를 취득한다. 그리고 실내 팽창 밸브(23, 33)의 최대 냉매 유량에 상당하는 값으로서, 본 실시 형태에서는, 실내 열교환기(21, 31)의 용량(㎾) 및 실내 팽창 밸브(23, 33)의 사이즈(t)를 사용하고 있다.

실내 팽창 밸브(23, 33)의 최대 냉매 유량과, 실내 열교환기(21, 31)[실내기(2, 3)]의 용량 및 실내 팽창 밸브(23, 33)의 사이즈 사이에는 상관 관계가 있어, 당해 용량과 사이즈로부터 최대 냉매 유량에 상당하는 가중 부여가 가능하다. 또한, 일반적으로, 실내 열교환기(21, 31)의 용량과, 그 실내 열교환기(21, 31)에 대해 설치된 실내 팽창 밸브(23, 33)의 사이즈 사이에도 상관 관계가 있어, 가중 부여의 값으로서 당해 용량≒당해 사이즈로 하여 어느 한쪽의 값을 사용하여 연산할 수 있다.

연산으로서는, 냉매 회로(A) 중 모든 실내기에 대해, 실내 액관 온도 센서의 검출 결과×실내 팽창 밸브의 최대 냉매 유량에 상당하는 값(본 실시 형태에서는 실내 팽창 밸브의 사이즈 또는 실내 열교환기의 용량)×실내 팽창 밸브의 개방도＝제1 산출 결과와, 실내 팽창 밸브의 최대 냉매 유량에 상당하는 값(본 실시 형태에서는 실내 팽창 밸브의 사이즈 또는 실내 열교환기의 용량)×실내 팽창 밸브의 개방도＝제2 산출 결과를 산출하고, 제1 산출 결과의 합을 제2 산출 결과의 합으로 나눈 값을 추정 온도로 한다. 개방도는, 비율(％)이어도 펄스이어도 되고, 제1 산출 결과와 제2 산출 결과에서 통일되어 있으면 된다. 일반적으로, 팽창 밸브는, 펄스수에 의해 밸브의 개방도가 조정된다. 즉, 펄스는 팽창 밸브의 개방도에 상관 관계가 있다. 예를 들어, 0 내지 1600펄스에 대해, 팽창 밸브의 개방도가 완전 폐쇄 내지 완전 개방으로 된다.

구체예로서, 실내기(2)에 있어서, 실내 액관 온도 센서(24)의 검출 결과가 20℃이고, 실내 팽창 밸브(23)의 사이즈가 1.5t이고, 실내 팽창 밸브(23)의 개방도가 200펄스이며, 실내기(3)에 있어서, 실내 액관 온도 센서(34)의 검출 결과가 30℃이고, 실내 팽창 밸브(33)의 사이즈가 3t이고, 실내 팽창 밸브(33)의 개방도가 400펄스인 경우, 제1 산출 결과의 합이 42000이고 제2 산출 결과의 합이 1500으로 되고, 추정 온도는, 42000/1500＝28℃로 된다.

상기 구체예에 있어서, 실내 팽창 밸브의 최대 냉매 유량에 상당하는 값을 실내 열교환기(실내기)의 용량으로 한 경우, 실내 열교환기(21)의 용량이 3.6㎾이고, 실내 열교환기(31)의 용량이 8㎾이며, 110400(제1 산출 결과의 합)/3920(제2 산출 결과의 합)≒28.16℃로 된다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 실내 팽창 밸브의 최대 냉매 유량에 상당하는 값으로서, 실내 팽창 밸브의 사이즈 또는 실내 열교환기(실내기)의 용량을 사용하고 있다. 당연히, 실내 팽창 밸브의 최대 냉매 유량을 파악할 수 있는 경우, 그 값을 사용할 수 있다.

온도 추정부(102)는, 상기 연산에 의해, 제1 분기 유로(912)와 제2 분기 유로(913)가 합류한 주유로(911)에 있어서의 합류 지점 부근의 냉매 온도(즉, 추정 온도)를 산출한다.

과냉각도 산출부(103)는, 냉매 온도 결정부(103a)와, 산출부(103b)를 구비하고 있다. 냉매 온도 결정부(103a)는, 실외 액관 온도 센서(81)의 검출 결과와 온도 추정부(102)가 산출한 추정 온도를 수신하고, 당해 검출 결과와 추정 온도를 비교한다. 냉매 온도 결정부(103a)에는, 양자의 온도차에 관해 미리 소정 온도가 설정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 소정 온도가 3℃로 설정되어 있다.

냉매 온도 결정부(103a)는, 추정 온도－실외 액관 온도 센서(81)의 검출 결과≥소정 온도(3℃)인 경우, 추정 온도를 냉매 온도(시스템 액 온도)로서 결정한다. 또한, 냉매 온도 결정부(103a)는, 추정 온도－실외 액관 온도 센서(81)의 검출 결과＜소정 온도(3℃)인 경우, 당해 검출 결과를 냉매 온도(시스템 액 온도)로서 결정한다. 소정 온도는, 주유로(911)의 길이나 압력 손실 등을 고려한 실험이나 시뮬레이션에 의해 설정해도 된다.

산출부(103b)는, 압력 센서(82)로부터 압력 정보를 수신한다. 산출부(103b)는, 당해 압력 정보에 기초하여, 냉매의 응축 온도를 산출한다. 냉매의 응축 온도는, 냉매의 종류와 유로 내의 압력에 의해 결정된다. 산출부(103b)는, 산출된 응축 온도로부터 냉매 온도 결정부(103a)에서 결정된 냉매 온도를 감산하여 과냉각도를 산출한다(응축 온도－냉매 온도＝과냉각도).

과냉각도 조정부(104)는, 산출된 과냉각도에 기초하여 과냉각 조정 밸브(7)의 개방도를 제어한다. 과냉각도 조정부(104)는, 과냉각도가 미리 설정된 소정 범위(제1 소정 온도 이상 제2 소정 온도 미만) 내에 있는지의 여부를 판정한다. 과냉각도가 소정 범위 내이면, 과냉각 조정 밸브(7)의 개방도는 조정되지 않는다. 과냉각도가 제1 소정 온도(예를 들어, 19℃) 미만이었던 경우, 과냉각도 조정부(104)는, 과냉각 조정 밸브(7)를 폐쇄하는 측으로 제어한다. 즉, 과냉각도 조정부(104)는, 과냉각 조정 밸브(7)의 개방도를 작게 한다. 이에 의해, 과냉각도가 커져, 과냉각도가 소정 범위 내로 들어가도록 제어된다. 또한, 과냉각 조정 밸브(7)를 폐쇄하면, 과냉각 열교환기(E)의 난방 시 입구측의 과냉각도가 커진다. 과냉각 조정 밸브(7)를 폐쇄함으로써 어큐뮬레이터(6)에 저류되어 있는 시스템의 잉여 냉매가 실내 열교환기(21, 31)(응축기) 내부에 저류되어, 실내 열교환기(21, 31)에서 냉매가 보다 차게 된다.

또한, 산출부(103b)에서 산출된 과냉각도가 제2 소정 온도 이상이었던 경우, 과냉각도 조정부(104)는, 과냉각 조정 밸브(7)를 개방하는 측으로 제어한다. 즉, 과냉각도 조정부(104)는, 과냉각 조정 밸브(7)의 개방도를 크게 한다. 이에 의해, 과냉각도가 작아져, 과냉각도가 소정 범위 내로 들어가도록 제어된다. 과냉각 조정 밸브(7)의 개방도는, 과냉각도가 소정 범위로부터 벗어나 있는 정도에 따라 제어해도 된다. 또한, 과냉각도 조정부(104)는, 과냉각 조정 밸브(7)가 아니라 조정 밸브(914a, 915a)의 개방도를 조정함으로써 과냉각도를 조정하는 것이어도 된다. 과냉각도 조정부(104)는, 과냉각 조정 밸브(7)와 조정 밸브(914a, 915a) 중 적어도 한쪽의 개방도를 제어하여 과냉각도를 조정하면 된다.

난방 시에 있어서의 과냉각도에 관한 제어의 흐름에 대해, 도 2를 참조하여 설명한다. 우선, 온도 추정부(102)가, 실내 액관 온도 센서(24, 34)의 검출 결과, 실내 팽창 밸브(23, 33)의 최대 냉매 유량에 상당하는 값 및 실내 팽창 밸브(23, 33)의 개방도에 기초하여, 제1 유로(91)에서의 합류 후(합류 영역 부근)의 냉매의 온도를 추정한다(S101).

계속해서, 냉매 온도 결정부(103a)는, 추정 온도와 실외 액관 온도 센서(81)의 검출 결과를 비교하고, 실외 액관 온도 센서(81)의 검출 결과가 추정 온도보다도 소정 온도 이상 낮은 경우에 추정 온도를 냉매 온도로 결정하고, 그 외의 경우에는 실외 액관 온도 센서(81)의 검출 결과를 냉매 온도로 결정한다(S102).

계속해서, 산출부(103b)는, 압력 센서(82)의 검출 결과로부터 응축 온도를 산출하고, 응축 온도와 결정된 냉매 온도로부터 과냉각도를 산출한다(S103). 과냉각도 조정부(104)는, 과냉각도가 소정 범위 내인지의 여부를 판정한다(S104). 과냉각도가 소정 범위 외이면(S104:아니오), 과냉각 조정 밸브(7) 및 조정 밸브(914a, 915a) 중 적어도 한쪽의 개방도를 제어하여 과냉각도를 조정한다(S105). 과냉각도가 소정 범위 내이면(S104:예), 종료한다. 제어 유닛(10)은, 이 제어를 정기적으로 실시한다.

이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 온도 추정부(102)에 의해 복수의 실내 열교환기(21, 31)를 나와 합류 후(예를 들어, 합류 직후)의 주유로(911)에 있어서의 냉매의 온도를 추정할 수 있다. 이것을 과냉각도의 산출에 이용함으로써, 과냉각도 산출에 있어서, 냉매가 주유로(911)를 유통하는 중에서 압력 손실에 의해 기액 2상 상태로 된 경우의 온도 저하에 의한 오차나 편차를 억제할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 과냉각도의 산출에 사용하는 냉매 온도로, 합류 후에 있어서의 액상 상태의 냉매의 온도를 사용할 수 있으므로, 과냉각도의 산출에 사용하는 냉매 온도의 신뢰도를 향상시켜, 과냉각도의 산출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 본 실시 형태에 따르면, 복수의 실내기를 갖는 냉매 회로에도 대응할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 실외 액관 온도 센서(81)의 검출 결과와 온도 추정부(102)에서 산출한 추정 온도를 비교하고, 실외 액관 온도 센서(81)의 검출 결과의 쪽이 소정 온도 이상 낮은 경우에는, 실외 액관 온도 센서(81)의 지점에서는 기액 2상 상태로 되어 있다고 판정하고, 냉매 온도로서 추정 온도를 채용한다. 그리고, 그 외의 경우에는, 직접적으로 계측한 값인 실외 액관 온도 센서(81)의 검출 결과를 냉매 온도로서 채용한다. 이에 의해, 기액 2상 상태의 냉매 온도를 과냉각도의 연산에 사용하는 것을 억제할 수 있고, 액상의 추정 온도 또는 실측값을 과냉각도의 연산에 사용할 수 있다. 즉, 보다 정밀도가 높은 과냉각도의 산출이 가능해진다.

본 실시 형태에서는, 상기 산출한 과냉각도에 기초하여, 과냉각 조정 밸브(7) 및 조정 밸브(914a, 915a) 중 적어도 한쪽의 개방도를 제어하므로, 보다 적절하게 과냉각도를 조정할 수 있다.

<변형 형태>

본 발명은, 상기 실시 형태로 한정되지 않는다. 예를 들어, 과냉각도 산출부(103)는, 실외 액관 온도 센서(81)의 검출 결과와 온도 추정부(102)에서 산출된 추정 온도를 비교하는 일 없이, 당해 추정 온도를 냉매 온도로서 결정하고, 당해 추정 온도에 기초하여 과냉각도를 산출해도 된다. 비교없이 추정 온도를 사용함으로써, 보다 간이하게 과냉각도를 산출할 수 있다.

또한, 과냉각도의 조정은, 상기한 바와 같이 전자 팽창 밸브와 바이패스 유로(및 열교환기)로 구성되는 것으로 행해도 되고, 혹은 다른 장치 등에 의해 행해도 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는 냉매 회로(A)에 실내기가 2대인 경우를 예시하였지만, 실내기가 3대 이상이어도 된다. 실내기가 3대 이상이어도, 본 발명에 따르면, 합류 후의 주유로(911)에 있어서의 액상의 냉매 온도를 추정할 수 있다. 또한, 실외 액관 온도 센서(81)는, 실외기(100)의 난방 시 입구 부근에 설치되어도 된다.

또한, 조정 밸브(914a, 915a)는, 과냉각 조정 밸브로서 기능하고, 개방도를 크게 하여 서브 열교환기(F)로 유입하는 유량을 크게 함으로써 과냉각도를 낮추고, 반대로 개방도를 작게 함으로써 과냉각도를 높일 수 있다.

1 : 실외 열교환기
2, 3 : 실내기
21, 31 : 실내 열교환기
23, 33 : 실내 팽창 밸브
24, 34 : 실내 액관 온도 센서
4 : 전환 밸브
51, 52 : 압축기
6 : 어큐뮬레이터
7 : 과냉각 조정 밸브
81 : 실외 액관 온도 센서
91 : 제1 유로
A : 냉매 회로

Claims

실외 열교환기와,
실내 열교환기, 상기 실내 열교환기의 난방 시 토출구에 접속된 실내 팽창 밸브 및 상기 실내 열교환기와 상기 실내 팽창 밸브의 사이에 설치되어 냉매의 온도를 검출하는 실내 액관 온도 센서를 갖는 복수의 실내기와,
복수의 상기 실내 열교환기의 난방 시 토출구를 합류시키는 동시에 합류 부분과 상기 실외 열교환기의 난방 시 흡입구를 연통시키는 제1 유로와,
압축기를 구비하는 냉매 회로를 갖고,
상기 실내 액관 온도 센서의 검출 결과, 상기 실내 팽창 밸브의 최대 냉매 유량에 상당하는 값 및 상기 실내 팽창 밸브의 개방도에 기초하여, 난방 시의 상기 제1 유로에 있어서의 합류 후의 냉매의 온도를 추정하는 온도 추정부와,
상기 온도 추정부에서 추정된 온도인 추정 온도를 이용하여 상기 냉매 회로의 과냉각도를 산출하는 과냉각도 산출부를 구비하는, 히트 펌프식 공기 조화 장치.
제1항에 있어서,
실외의 상기 제1 유로에 설치되어 냉매의 온도를 검출하는 실외 액관 온도 센서를 더 구비하고,
상기 과냉각도 산출부는,
상기 추정 온도와 상기 실외 액관 온도 센서의 검출 결과를 비교하고, 상기 실외 액관 온도 센서의 검출 결과가 상기 추정 온도보다도 소정 온도 이상 낮은 경우에 상기 추정 온도를 냉매 온도로 결정하고, 그 외의 경우에는 상기 실외 액관 온도 센서의 검출 결과를 냉매 온도로 결정하는 냉매 온도 결정부와,
상기 냉매 온도 결정부에서 결정된 상기 냉매 온도에 기초하여 상기 냉매 회로의 과냉각도를 산출하는 산출부를 구비하는, 히트 펌프식 공기 조화 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 유로에 대해 설치되어 개방도에 따라 과냉각도를 조정 가능한 과냉각 조정 밸브와,
상기 과냉각도 산출부에서 산출된 과냉각도에 기초하여 상기 과냉각 조정 밸브를 제어하는 과냉각도 조정부를 더 구비하는, 히트 펌프식 공기 조화 장치.