KR101617574B1 - Refrigeration device - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의하면, 공기 조화 장치(1)는 냉방 운전 시에 압축기(21), 실외 열교환기(23), 팽창 기구(24) 및 실내 열교환기(41)의 순으로 냉매가 흐르고, 난방 운전 시에 압축기(21), 실내 열교환기(41), 팽창 기구(24) 및 실외 열교환기(23)의 순으로 냉매가 흐른다. 그리고 공기 조화 장치(1)에서는, 냉매로서 R32를 사용하고 있고, 실외 열교환기(23)의 용적이 실내 열교환기(41)의 용적 이하이며, 실외 열교환기(23)와 팽창 기구(24) 사이에는, 냉매를 저류하는 냉매 저류 탱크(25)가 설치되어 있다.The refrigerant flows in the order of the compressor 21, the outdoor heat exchanger 23, the expansion mechanism 24 and the indoor heat exchanger 41 in the cooling operation mode, The refrigerant flows in the order of the compressor 21, the indoor heat exchanger 41, the expansion mechanism 24, and the outdoor heat exchanger 23. The volume of the outdoor heat exchanger 23 is equal to or smaller than the volume of the indoor heat exchanger 41 and the volume of the outdoor heat exchanger 23 is equal to or smaller than the volume of the outdoor heat exchanger 23 and the expansion mechanism 24 A refrigerant storage tank 25 for storing the refrigerant is provided.
Description
본 발명은 냉동 장치, 특히 냉매로서 R32를 사용하고, 냉각 운전 및 가열 운전을 행하는 것이 가능한 냉동 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a freezing device, in particular, to a refrigerating device capable of performing a cooling operation and a heating operation by using R32 as a refrigerant.
종래의 냉난방 운전 가능한 공기 조화 장치 등의 냉동 장치로서, 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2001-194015호 공보)에 기재되어 있는 바와 같이 냉매로서 R32를 사용한 것이 있다. 이 냉동 장치에서는, 냉방 운전(냉각 운전) 시에는 기액 분리기(냉매 저류 탱크), 압축기, 실외 열교환기, 팽창 밸브(팽창 기구), 실내 열교환기의 순으로 냉매가 흐르도록 되어 있다. 또한 난방 운전(가열 운전) 시에는 냉매 저류 탱크, 압축기, 실내 열교환기, 팽창 기구, 실외 열교환기의 순으로 냉매가 흐르도록 되어 있다. 그리고 이 냉동 장치에서는, 냉각 운전 시에 최적의 냉매량과, 가열 운전 시에 최적의 냉매량이 상이하다. 이 때문에, 냉각 운전 시에 방열기로서 기능하는 실외 열교환기의 용적과, 가열 운전 시에 방열기로서 기능하는 실내 열교환기의 용적이 상이하다. 통상은, 실외 열교환기의 용적이 실내 열교환기의 용적보다도 크기 때문에, 가열 운전 시에 실내 열교환기에서 다 수용하지 못하는 냉매는, 압축기의 흡입측에 접속된 냉매 저류 탱크 등에 의하여 일시적으로 저류된다.BACKGROUND ART [0002] Conventionally, as a refrigerating device such as an air conditioner capable of cooling and heating operation, there is a refrigerant using R32 as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-194015). In this refrigeration apparatus, the refrigerant flows in the order of the gas-liquid separator (refrigerant storage tank), the compressor, the outdoor heat exchanger, the expansion valve (expansion mechanism), and the indoor heat exchanger in the cooling operation (cooling operation). In the heating operation (heating operation), the refrigerant flows in the order of the refrigerant storage tank, the compressor, the indoor heat exchanger, the expansion mechanism, and the outdoor heat exchanger. In this refrigeration apparatus, the optimum amount of the refrigerant at the time of the cooling operation differs from the amount of the optimum amount of the refrigerant at the time of the heating operation. Therefore, the volume of the outdoor heat exchanger functioning as a radiator at the time of cooling operation differs from that of the indoor heat exchanger functioning as a radiator at the time of heating operation. Normally, since the volume of the outdoor heat exchanger is larger than that of the indoor heat exchanger, the refrigerant which can not be accommodated in the indoor heat exchanger during the heating operation is temporarily stored by the refrigerant storage tank connected to the suction side of the compressor.
그러나 상술한 냉동 장치에서는 냉매로서 R32를 사용하고 있기 때문에, 저온 조건에 있어서는 압축기의 윤활을 위하여 냉매와 함께 봉입되어 있는 냉동기유의 용해도가 매우 작아지는 경향이 있다. 이 때문에, 냉동 사이클에 있어서의 저압으로 되면, 냉매 온도의 저하에 의하여 냉동기유의 용해도가 크게 저하되게 되고, 냉동 사이클에 있어서의 저압으로 되는 냉매 저류 탱크 내에서 냉매인 R32와 냉동기유가 2층 분리되어, 압축기로 냉동기유가 복귀되기 어렵게 되어 있다.However, since R32 is used as the refrigerant in the refrigerating apparatus described above, the solubility of the refrigerator oil sealed together with the refrigerant tends to be very small for the lubrication of the compressor at low temperature. Therefore, when the pressure is low in the refrigeration cycle, the solubility of the refrigerating machine oil is greatly lowered due to the lowering of the refrigerant temperature, and the refrigerant R32 and the refrigerating machine oil are separated into two layers in the refrigerant storage tank at low pressure in the refrigerating cycle , It is difficult for the refrigerator oil to return to the compressor.
또한 상술한 냉동 장치에 있어서, 특허문헌 2(일본 특허 공개 평6-143991호 공보)에 기재되어 있는 바와 같은 고성능 방열기가 실외 열교환기로서 사용되게 되면, 실외 열교환기의 용적이 실내 열교환기의 용적 이하로 된다. 이 때문에 이 경우에는, 냉방 운전 시에 실외 열교환기에서 다 수용하지 못하는 냉매(잉여 냉매)가 발생하고, 그 양은 냉매 저류 탱크 등에 저류 가능한 양을 초과하여 버리게 된다.When the high-performance radiator disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 6-143991) is used as the outdoor heat exchanger in the above-described refrigeration apparatus, the volume of the outdoor heat exchanger becomes larger than the volume of the indoor heat exchanger Or less. Therefore, in this case, refrigerant (surplus refrigerant) which can not be accommodated in the outdoor heat exchanger during the cooling operation is generated, and the amount thereof exceeds the amount that can be stored in the refrigerant storage tank or the like.
이와 같이, 냉매로서 R32를 사용하고 있고, 냉각 운전 및 가열 운전을 행하는 것이 가능한 냉동 장치에 있어서는, 압축기의 흡입측에 냉매 저류 탱크가 접속되어 있는 것에 기인하여 압축기로의 냉동기유 복귀의 문제가 발생하고, 또한 실외 열교환기의 용적이 실내 열교환기의 용적 이하로 되는 경우에는, 잉여 냉매의 문제도 발생한다.As described above, in the refrigerating machine using R32 as the refrigerant and capable of performing the cooling operation and the heating operation, there is a problem of returning the refrigerant to the compressor due to the refrigerant storage tank being connected to the suction side of the compressor And when the volume of the outdoor heat exchanger is less than the capacity of the indoor heat exchanger, the problem of the surplus refrigerant also occurs.
본 발명의 과제는 냉매로서 R32를 사용하고 있고, 냉각 운전 및 가열 운전을 행하는 것이 가능한 냉동 장치에 있어서, 실외 열교환기의 용적이 실내 열교환기의 용적 이하인 경우에, 냉각 운전 시에 발생하는 잉여 냉매를 수용할 수 있도록 함과 아울러, 압축기로 냉동기유를 복귀시킬 수 있도록 하는 데 있다.The present invention provides a refrigerating device using R32 as a refrigerant and capable of performing a cooling operation and a heating operation. In the refrigerating device, when the volume of the outdoor heat exchanger is equal to or smaller than the capacity of the indoor heat exchanger, So that the refrigerator oil can be returned to the compressor.
제1 관점에 따른 냉동 장치는, 냉각 운전 시에 압축기, 실외 열교환기, 팽창 기구 및 실내 열교환기의 순으로 냉매가 흐르고, 가열 운전 시에 압축기, 실내 열교환기, 팽창 기구 및 실외 열교환기의 순으로 냉매가 흐르는 냉동 장치이다. 그리고 이 냉동 장치에서는, 냉매로서 R32를 사용하고 있고, 실외 열교환기의 용적이 실내 열교환기의 용적 이하이며, 실외 열교환기와 팽창 기구 사이에는, 냉매를 저류하는 냉매 저류 탱크가 설치되어 있다. 또한 제2 관점에 따른 냉동 장치는, 제1 관점에 따른 냉동 장치에 있어서, 냉매 저류 탱크가, 냉각 운전 시에 냉동 사이클에 있어서의 고압으로 되고, 가열 운전 시에 냉동 사이클에 있어서의 저압으로 되도록 설치되어 있다.In the refrigeration apparatus according to the first aspect, the refrigerant flows in the order of the compressor, the outdoor heat exchanger, the expansion mechanism, and the indoor heat exchanger in the cooling operation, and in the order of the compressor, the indoor heat exchanger, the expansion mechanism, and the outdoor heat exchanger In which the refrigerant flows. In this refrigerating machine, R32 is used as the refrigerant. The volume of the outdoor heat exchanger is equal to or less than the volume of the indoor heat exchanger, and a refrigerant storage tank for storing the refrigerant is provided between the outdoor heat exchanger and the expansion mechanism. The refrigerating device according to the second aspect is characterized in that, in the refrigerating device according to the first aspect, the refrigerant storage tank is set to a high pressure in the refrigeration cycle at the time of the cooling operation and a low pressure in the refrigeration cycle at the time of the heating operation Is installed.
이 냉동 장치에서는, 냉매로서 R32를 사용하고 있기 때문에, 압축기에의 냉동기유 복귀의 문제가 우려되는 바, 실외 열교환기와 팽창 기구 사이에 냉매 저류 탱크를 설치하고 있기 때문에, 압축기의 흡입측에 냉매 저류 탱크를 설치하는 경우에 비하여, 압축기로 냉동기유가 복귀되기 쉬워진다. 게다가 이 냉동 장치에서는, 실외 열교환기의 용량이 실내 열교환기의 용량 이하로 됨으로써 냉각 운전 시에 잉여 냉매가 발생하는 바, 이 잉여 냉매가 냉매 저류 탱크에 수용되기 때문에, 냉매 제어에 지장을 초래하는 것을 방지할 수 있다.In this refrigeration apparatus, since the refrigerant R32 is used as the refrigerant, there is a concern of returning the refrigerator oil to the compressor. Since the refrigerant storage tank is provided between the outdoor heat exchanger and the expansion mechanism, Compared with the case where the tank is installed, the refrigerator oil is easily returned to the compressor. In addition, in this refrigeration apparatus, since the capacity of the outdoor heat exchanger becomes less than the capacity of the indoor heat exchanger, surplus refrigerant is generated during the cooling operation, and this surplus refrigerant is accommodated in the refrigerant storage tank, Can be prevented.
이것에 의하여 이 냉동 장치에서는, 냉매로서 R32를 사용하고 있고, 실외 열교환기의 용적이 실내 열교환기의 용적 이하임에도 불구하고 냉각 운전 시에 발생하는 잉여 냉매를 수용할 수 있음과 아울러, 압축기로 냉동기유를 복귀시킬 수 있다.Thus, in this refrigeration apparatus, R32 is used as the refrigerant. Even though the volume of the outdoor heat exchanger is less than the capacity of the indoor heat exchanger, the refrigerant can receive the surplus refrigerant generated during the cooling operation, It is possible to return the oil.
제3 관점에 따른 냉동 장치는, 제1 또는 제2 관점에 따른 냉동 장치에 있어서, 실외 열교환기가 전열관으로서 편평관을 사용한 열교환기이다. 또한 제4 관점에 따른 냉동 장치는, 제3 관점에 따른 냉동 장치에 있어서, 실외 열교환기가, 간격을 두고 중첩되도록 복수 배열된 복수의 편평관과, 인접하는 편평관 사이에 끼워진 핀을 갖는 열교환기이다. 또한 제5 관점에 따른 냉동 장치는, 제3 관점에 따른 냉동 장치에 있어서, 실외 열교환기가, 간격을 두고 중첩되도록 배열된 복수의 편평관과, 편평관이 삽입되는 절결이 형성된 핀을 갖는 열교환기이다.A refrigeration apparatus according to a third aspect is the refrigerant apparatus according to the first or second aspect, wherein the outdoor heat exchanger is a heat exchanger using a flat tube as a heat transfer tube. The refrigerating device according to the fourth aspect is characterized in that, in the refrigerating device according to the third aspect, the outdoor heat exchanger includes a plurality of flat pipes arranged so as to overlap with each other at intervals and a heat exchanger to be. In a refrigeration apparatus according to a fifth aspect of the present invention, in the refrigeration system according to the third aspect, the outdoor heat exchanger includes a plurality of flat tubes arranged so as to overlap with each other at intervals, and a heat exchanger to be.
이 냉동 장치에서는, 전열관으로서 편평관을 사용함으로써 실외 열교환기의 용량이 실내 열교환기의 용량 이하로 되기 때문에, 냉동 장치 내의 냉매량이 저감된다. 또한 이 냉동 장치에서는, 냉각 운전 시에 잉여 냉매가 발생하지만, 이 잉여 냉매를 냉매 저류 탱크에 수용할 수 있기 때문에, 냉매 제어에 지장을 초래하는 것을 방지할 수 있다.In this refrigeration apparatus, since the capacity of the outdoor heat exchanger becomes equal to or less than that of the indoor heat exchanger by using the flat pipe as the heat transfer pipe, the amount of the refrigerant in the refrigerating device is reduced. Further, in this refrigeration apparatus, surplus refrigerant is generated at the time of the cooling operation, but this surplus refrigerant can be accommodated in the refrigerant storage tank, so that it is possible to prevent the refrigerant control from being hindered.
제6 관점에 따른 냉동 장치는, 제1 또는 제2 관점에 따른 냉동 장치에 있어서, 실외 열교환기 및 실내 열교환기가 크로스 핀형 열교환기이며, 실외 열교환기의 전열관 직경이 실내 열교환기의 전열관 직경보다도 가늘게 설정되어 있다.A refrigeration apparatus according to a sixth aspect is the refrigeration apparatus according to the first or second aspect, wherein the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger are cross-fin type heat exchangers, the diameter of the heat transfer tube of the outdoor heat exchanger is smaller than the heat transfer tube diameter of the indoor heat exchanger Is set.
이 냉동 장치에서는, 상술한 제1 또는 제2 관점에 따른 냉동 장치와 마찬가지로 실외 열교환기의 용량이 실내 열교환기의 용량 이하로 되기 때문에, 냉동 장치 내의 냉매량이 저감된다. 또한 이 냉동 장치에서는, 냉각 운전 시에 잉여 냉매가 발생하지만, 이 잉여 냉매를 냉매 저류 탱크에 수용할 수 있기 때문에, 냉매 제어에 지장을 초래하는 것을 방지할 수 있다.In this refrigeration apparatus, since the capacity of the outdoor heat exchanger becomes equal to or less than the capacity of the indoor heat exchanger in the same manner as the refrigeration apparatus according to the first or second aspect, the amount of refrigerant in the refrigeration apparatus is reduced. Further, in this refrigeration apparatus, surplus refrigerant is generated at the time of the cooling operation, but this surplus refrigerant can be accommodated in the refrigerant storage tank, so that it is possible to prevent the refrigerant control from being hindered.
제7 관점에 따른 냉동 장치는, 제1 내지 제6 관점 중 어느 하나에 따른 냉동 장치에 있어서, 냉매 저류 탱크 내에 저류되는 냉매의 가스 성분을 압축기 또는 압축기의 흡입관으로 유도하는 바이패스관이 더 설치되어 있다.A refrigeration apparatus according to a seventh aspect is the refrigerating apparatus according to any one of the first to sixth aspects, further comprising a bypass pipe for guiding the gas component of the refrigerant stored in the refrigerant storage tank to the suction pipe of the compressor or the compressor .
이 냉동 장치에서는, 가열 운전 시, 즉, 실외 열교환기가 증발기로서 기능할 때, 냉매가 실외 열교환기의 입구 앞의 냉매 저류 탱크에서 액체와 가스로 분리되어, 가스 성분은 바이패스관을 향하게 된다. 그 결과, 증발에 기여하지 않는 가스 성분이 실외 열교환기에 유입되지 않게 되기 때문에, 그만큼 실외 열교환기를 흐르는 냉매의 유량이 감소하여, 실외 열교환기에서의 냉매의 압력 손실(즉, 감압 손실)이 억제된다.In this refrigeration apparatus, when the heating operation, that is, when the outdoor heat exchanger functions as an evaporator, the refrigerant is separated into liquid and gas in the refrigerant storage tank in front of the inlet of the outdoor heat exchanger, and the gas component is directed to the bypass pipe. As a result, a gas component not contributing to evaporation does not flow into the outdoor heat exchanger, so that the flow rate of the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger is reduced to suppress the pressure loss (that is, the pressure loss) of the refrigerant in the outdoor heat exchanger .
제8 관점에 따른 냉동 장치는, 제7 관점에 따른 냉동 장치에 있어서, 바이패스관이 유량 조정 기구를 갖는다.An eighth aspect of the refrigerating device is the refrigerating device according to the seventh aspect, wherein the bypass pipe has a flow rate adjusting mechanism.
압축기의 운전 주파수가 높은 경우에는, 냉매 저류 탱크로부터 기액 2상 상태의 냉매가 바이패스관을 통하여 압축기 또는 압축기의 흡입관으로 복귀되어, 압축기에 흡입될 우려가 있다.When the operating frequency of the compressor is high, there is a possibility that the gas-liquid two-phase refrigerant from the refrigerant storage tank returns to the suction pipe of the compressor or the compressor through the bypass pipe and is sucked into the compressor.
그러나 이 냉동 장치에서는, 바이패스관에 유량 조정 기구가 설치되어 있기 때문에, 기액 2상 상태의 냉매의 액체 성분이 감압되어 증발하게 된다.However, in this refrigeration apparatus, since the flow rate adjusting mechanism is provided in the bypass pipe, the liquid component of the refrigerant in the vapor-liquid two-phase state is decompressed and evaporated.
이것에 의하여 이 냉동 장치에서는, 압축기 또는 압축기의 흡입관으로 액체 성분이 복귀되는 것을 방지할 수 있다.Thus, in this refrigeration apparatus, the liquid component can be prevented from returning to the suction pipe of the compressor or the compressor.
또한 이 냉동 장치에서는, 가열 운전 시에 유량 조정 기구를 통과한 냉매가, 실외 열교환기에 있어서 증발한 후에, 압축기 또는 압축기의 흡입관을 향하는 냉매에 합류하게 된다. 이때, 유량 조정 기구가 전동 팽창 밸브인 경우에는, 밸브 개방도를 제어함으로써, 압축기에 흡입되는 직전의 냉매 상태를 보다 최적으로 조정할 수 있다. 게다가 유량 조정 기구의 밸브 개방도를 제어함으로써, 압축기로 복귀되는 냉매의 유량을 증감시킬 수 있기 때문에, 실내 열교환기측의 냉동 부하에 따라 냉매의 순환 유량, 즉, 실내 열교환기를 흐르는 냉매의 유량을 제어할 수 있다.In this refrigeration apparatus, the refrigerant that has passed through the flow rate adjusting mechanism during the heating operation evaporates in the outdoor heat exchanger, and then joins the refrigerant toward the compressor or the suction pipe of the compressor. At this time, when the flow regulating mechanism is an electrically operated expansion valve, the state of the refrigerant immediately before being sucked into the compressor can be adjusted more optimally by controlling the valve opening degree. In addition, since the flow rate of the refrigerant returned to the compressor can be increased or decreased by controlling the valve opening degree of the flow rate adjusting mechanism, the circulating flow rate of the refrigerant, that is, the flow rate of the refrigerant flowing through the indoor heat exchanger, can do.
제9 관점에 따른 냉동 장치는, 제1 내지 제8 관점 중 어느 하나에 따른 냉동 장치에 있어서, 냉매 저류 탱크가 기액 분리기이다.In a refrigeration apparatus according to a ninth aspect, in the refrigeration apparatus according to any one of the first to eighth aspects, the refrigerant storage tank is a gas-liquid separator.
이 냉동 장치에서는, 기액 분리기를 포함하는 냉매 저류 탱크가, 액체 성분을 저류하는 기능 및 액체 성분과 가스 성분을 분리하는 기능의 양쪽을 담당하게 된다.In this refrigeration apparatus, the refrigerant storage tank including the gas-liquid separator is provided with both a function of reserving the liquid component and a function of separating the liquid component and the gas component.
이것에 의하여 이 냉동 장치에서는, 냉매 저류 기능을 갖는 기기와 기액 분리 기능을 갖는 기기를 병설할 필요가 없게 되기 때문에, 장치 구성의 간소화에 기여한다.Thus, in this refrigeration apparatus, there is no need to provide a device having a refrigerant storage function and a device having a gas-liquid separation function, thereby contributing to the simplification of the device configuration.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 냉동 장치로서의 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 실내 열교환기의 개략 정면도이다.
도 3은 실외 열교환기의 외관 사시도이다.
도 4는 실외 열교환기 용적/실내 열교환기 용적비를 능력별로 나타낸 그래프이다.
도 5는 변형예 1에 따른 냉동 장치로서의 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 6은 변형예 2에 있어서의 냉매 저류 탱크의 개략 단면도이다.
도 7은 변형예 3에 있어서의 실외 열교환기의 외관 사시도이다.
도 8은 변형예 3에 있어서의 실외 열교환기의 종단면도이다.1 is a schematic configuration diagram of an air conditioner as a refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic front view of the indoor heat exchanger.
3 is an external perspective view of the outdoor heat exchanger.
4 is a graph showing the capacity ratio of the outdoor heat exchanger capacity / indoor heat exchanger by capacity.
5 is a schematic configuration diagram of an air conditioner as a refrigeration apparatus according to a first modified example.
6 is a schematic cross-sectional view of a refrigerant storage tank in
7 is an external perspective view of the outdoor heat exchanger in
8 is a longitudinal sectional view of the outdoor heat exchanger according to
이하, 본 발명에 따른 냉동 장치의 실시 형태 및 그 변형예에 대하여, 도면에 기초하여 설명한다. 또한 본 발명에 따른 냉동 장치의 구체적인 구성은, 다음의 실시 형태 및 그 변형예에 한정되는 것은 아니며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 가능하다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the refrigeration apparatus according to the present invention and modifications thereof will be described with reference to the drawings. Further, the specific configuration of the refrigeration apparatus according to the present invention is not limited to the following embodiments and its modifications, and can be modified without departing from the gist of the invention.
(1) 공기 조화 장치의 구성(1) Configuration of air conditioner
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 냉동 장치로서의 공기 조화 장치(1)의 개략 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of an
공기 조화 장치(1)는, 증기 압축식 냉동 사이클을 행함으로써, 냉각 운전으로서의 냉방 운전 및 가열 운전으로서의 난방 운전을 행하는 것이 가능한 냉동 장치이다. 공기 조화 장치(1)는, 주로 실외 유닛(2)과, 실내 유닛(4)이 접속되는 것에 의하여 구성되어 있다. 여기서 실외 유닛(2)과 실내 유닛(4)은, 액체 냉매 연락관(5) 및 가스 냉매 연락관(6)을 통하여 접속되어 있다. 즉, 공기 조화 장치(1)의 증기 압축식 냉매 회로(10)는, 실외 유닛(2)과, 실내 유닛(4)이 냉매 연락관(5, 6)을 통하여 접속되는 것에 의하여 구성되어 있다. 이 냉매 회로(10)에는 HFC계 냉매의 일종인 R32가 봉입되어 있다. 또한 냉매 회로(10)에는 냉매와 함께, 압축기(21)(후술)의 윤활을 위한 냉동기유가 봉입되어 있다. 여기서는 냉동기유로서, R32에 대하여 어느 정도 상용성을 갖는 에테르계 합성유나, R32에 대하여 비상용성을 갖는 광물유, 알킬벤젠계 합성유 등이 사용된다.The air conditioner (1) is a refrigeration apparatus capable of performing a cooling operation as a cooling operation and a heating operation as a heating operation by performing a vapor compression refrigeration cycle. The
<실내 유닛><Indoor unit>
실내 유닛(4)은 실내에 설치되어 있으며, 냉매 회로(10)의 일부를 구성하고 있다. 실내 유닛(4)은 주로 실내 열교환기(41)를 갖고 있다.The indoor unit (4) is installed in a room and constitutes a part of the refrigerant circuit (10). The indoor unit (4) mainly has an indoor heat exchanger (41).
실내 열교환기(41)는, 냉방 운전 시에는 냉매의 증발기로서 기능하여 실내 공기를 냉각하고, 난방 운전 시에는 냉매의 방열기로서 기능하여 실내 공기를 가열하는 열교환기이다. 실내 열교환기(41)의 액체측은 액체 냉매 연락관(5)에 접속되어 있고, 실내 열교환기(41)의 가스측은 가스 냉매 연락관(6)에 접속되어 있다.The indoor heat exchanger (41) is a heat exchanger that functions as an evaporator of the refrigerant during the cooling operation to cool the room air, and functions as a radiator of the refrigerant during the heating operation to heat the room air. The liquid side of the
실내 열교환기(41)는, 도 2에 도시한 바와 같이 크로스 핀형 열교환기이며, 주로 전열 핀(411)과, 전열관(412)을 갖고 있다. 여기서 도 2는, 실내 열교환기(41)의 정면도이다. 전열 핀(411)은 얇은 알루미늄제의 평판이며, 전열 핀(411)에는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있다. 전열관(412)은, 전열 핀(411)의 관통 구멍에 삽입되는 직관(412a)과, 인접하는 직관(412a)의 단부끼리를 연결하는 U자관(412b, 412c)을 갖고 있다. 직관(412a)은, 전열 핀(411)의 관통 구멍에 삽입된 후에 확관 가공됨으로써, 전열 핀(411)과 밀착되어 있다. 직관(412a)과 제1 U자관(412b)은 일체로 형성되어 있으며, 제2 U자관(412c)은, 직관(412a)이 전열 핀(411)의 관통 구멍에 삽입되어 확관 가공된 후에, 용접이나 경납땜 등에 의하여 직관(411a)의 단부에 연결되어 있다.The
또한 실내 유닛(4)은, 실내 유닛(4) 내에 실내 공기를 흡입하여, 실내 열교환기(41)에 있어서 냉매와 열교환시킨 후에, 공급 공기로서 실내에 공급하기 위한 실내 팬(42)을 갖고 있다. 여기서는 실내 팬(42)으로서, 실내 팬 모터(43)에 의하여 구동되는 원심 팬이나 다중 날개 팬 등이 사용되고 있다.The
또한 실내 유닛(4)은, 실내 유닛(4)을 구성하는 각 부의 동작을 제어하는 실내측 제어부(44)를 갖고 있다. 그리고 실내측 제어부(44)는, 실내 유닛(4)의 제어를 행하기 위한 마이크로컴퓨터나 메모리 등을 갖고 있으며, 리모트 컨트롤러(도시 생략)와의 사이에서 제어 신호 등의 주고받기를 행하거나, 실외 유닛(2)과의 사이에서 전송선(8a)을 통하여 제어 신호 등의 주고받기를 행할 수 있도록 되어 있다.The indoor unit (4) also has an indoor-side control unit (44) for controlling the operation of each unit constituting the indoor unit (4). The indoor
<실외 유닛><Outdoor unit>
실외 유닛(2)은 실외에 설치되어 있으며, 냉매 회로(10)의 일부를 구성하고 있다. 실외 유닛(2)은, 주로 압축기(21)와, 전환 기구(22)와, 실외 열교환기(23)와, 팽창 기구(24)와, 냉매 저류 탱크(25)와, 액체측 폐쇄 밸브(27)와, 가스측 폐쇄 밸브(28)를 갖고 있다.The outdoor unit (2) is installed outdoors and constitutes a part of the refrigerant circuit (10). The
압축기(21)는, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 냉매를 고압으로 되기까지 압축하는 기기이다. 압축기(21)는, 로터리식이나 스크롤식 등의 용적식 압축 요소(도시 생략)를, 인버터에 의하여 제어되는 압축기 모터(21a)에 의하여 회전 구동하는 밀폐식 구조로 되어 있다. 압축기(21)는, 흡입측에 흡입관(31)이 접속되어 있고, 토출측에 토출관(32)이 접속되어 있다. 흡입관(31)은 압축기(21)의 흡입측과 전환 기구(22)의 제1 포트(22a)를 접속하는 냉매관이다. 흡입관(31)에는 어큐뮬레이터(29)가 설치되어 있다. 토출관(32)은 압축기(21)의 토출측과 전환 기구(22)의 제2 포트(22b)를 접속하는 냉매관이다.The
전환 기구(22)는, 냉매 회로(10)에 있어서의 냉매의 흐름의 방향을 전환하기 위한 기구이다. 전환 기구(22)는, 냉방 운전 시에는 실외 열교환기(23)를 압축기(21)에 있어서 압축된 냉매의 방열기로서 기능시키고, 또한 실내 열교환기(41)를 실외 열교환기(23)에 있어서 방열한 냉매의 증발기로서 기능시키는 전환을 행한다. 즉, 전환 기구(22)는, 냉방 운전 시에는 제2 포트(22b)와 제3 포트(22c)를 연통시키고, 또한 제1 포트(22a)와 제4 포트(22d)를 연통시키는 전환을 행한다. 이것에 의하여, 압축기(21)의 토출측(여기서는 토출관(32))과 실외 열교환기(23)의 가스측(여기서는 제1 가스 냉매관(33))이 접속된다(도 1의 전환 기구(22)의 실선을 참조). 게다가 압축기(21)의 흡입측(여기서는 흡입관(31))과 가스 냉매 연락관(6)측(여기서는 제2 가스 냉매관(34))이 접속된다(도 1의 전환 기구(22)의 실선을 참조). 또한 전환 기구(22)는, 난방 운전 시에는 실외 열교환기(23)를 실내 열교환기(41)에 있어서 방열한 냉매의 증발기로서 기능시키고, 또한 실내 열교환기(41)를 압축기(21)에 있어서 압축된 냉매의 방열기로서 기능시키는 전환을 행한다. 즉, 전환 기구(22)는, 난방 운전 시에는 제2 포트(22b)와 제4 포트(22d)를 연통시키고, 또한 제1 포트(22a)와 제3 포트(22c)를 연통시키는 전환을 행한다. 이것에 의하여, 압축기(21)의 토출측(여기서는 토출관(32))과 가스 냉매 연락관(6)측(여기서는 제2 가스 냉매관(34))이 접속된다(도 1의 전환 기구(22)의 파선을 참조). 게다가 압축기(21)의 흡입측(여기서는 흡입관(31))과 실외 열교환기(23)의 가스측(여기서는 제1 가스 냉매관(33))이 접속된다(도 1의 전환 기구(22)의 파선을 참조). 제1 가스 냉매관(33)은 전환 기구(22)의 제3 포트(22c)와 실외 열교환기(23)의 가스측을 접속하는 냉매관이다. 제2 가스 냉매관(34)은 전환 기구(22)의 제4 포트(22d)와 가스 냉매 연락관(6)측을 접속하는 냉매관이다. 전환 기구(22)는, 여기서는 사방 전환 밸브이다.The
실외 열교환기(23)는, 냉방 운전 시에는 실외 공기를 냉각원으로 하는 냉매의 방열기로서 기능하고, 난방 운전 시에는 실외 공기를 가열원으로 하는 냉매의 증발기로서 기능하는 열교환기이다. 실외 열교환기(23)는, 액체측이 액체 냉매관(35)에 접속되어 있고, 가스측이 제1 가스 냉매관(33)에 접속되어 있다. 액체 냉매관(35)은 실외 열교환기(23)의 액체측과 액체 냉매 연락관(7)측을 접속하는 냉매관이다.The outdoor heat exchanger (23) is a heat exchanger which functions as a radiator of a refrigerant whose outdoor air serves as a cooling source during cooling operation and serves as a refrigerant evaporator which uses outdoor air as a heating source during heating operation. The liquid side of the
실외 열교환기(23)는, 도 3에 도시한 바와 같이 전열관으로서 편평관을 사용한 열교환기이다. 보다 구체적으로는, 실외 열교환기(23)는 적층형 열교환기이며, 주로 편평관(231)과, 파형 핀(232)과, 헤더(233a, 233b)를 갖고 있다. 여기서 도 3은, 실외 열교환기(23)의 외관 사시도이다. 편평관(231)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 성형되어 있으며, 전열면으로 되는 평면부(231a)와, 냉매가 흐르는 복수의 내부 유로(도시 생략)를 갖고 있다. 편평관(231)은, 평면부(231a)를 상하로 향하게 한 상태에서 간격(통풍 공간)을 두고 중첩되도록 복수 단 배열되어 있다. 파형 핀(232)은, 파형으로 절곡된 알루미늄제 또는 알루미늄 합금제의 핀이다. 파형 핀(232)은, 상하에 인접하는 편평관(231) 사이에 끼워진 통풍 공간에 배치되고, 골부 및 산부가 편평관(231)의 평면부(231a)와 접촉하고 있다. 또한 골부와 산부와 평면부(231a)는, 경납땜 등에 의하여 접합되어 있다. 헤더(233a, 233b)는, 상하 방향으로 복수 단 배열된 편평관(231)의 양 단부에 연결되어 있다. 헤더(233a, 233b)는, 편평관(231)을 지지하는 기능과, 냉매를 편평관(231)의 내부 유로로 유도하는 기능과, 내부 유로로부터 나온 냉매를 집합시키는 기능을 갖고 있다. 실외 열교환기(23)가 냉매의 방열기로서 기능하는 경우에는, 제1 헤더(233a)의 제1 출입구(234)로부터 유입된 냉매는, 최상단의 편평관(231)의 각 내부 유로에 대략 균등하게 분배되어 제2 헤더(233b)를 향하여 흐른다. 제2 헤더(233b)에 도달한 냉매는, 2단째의 편평관(231)의 각 내부 유로에 균등하게 분배되어 제1 헤더(233a)를 향하여 흐른다. 이후, 홀수 단째의 편평관(231) 내의 냉매는 제2 헤더(233b)를 향하여 흐르고, 짝수 단째의 편평관(231) 내의 냉매는 제1 헤더(233a)를 향하여 흐른다. 그리고 최하단이고 또한 짝수 단째인 편평관(231) 내의 냉매는, 제1 헤더(233a)를 향하여 흐르고, 제1 헤더(233a)에서 집합하여, 제1 헤더(233a)의 제2 출입구(235)로부터 유출된다. 실외 열교환기(23)가 냉매의 증발기로서 기능하는 경우에는, 제1 헤더(233a)의 제2 출입구(235)로부터 냉매가 유입되고, 냉매의 방열기로서 기능하는 경우와는 역방향으로 편평관(231) 및 헤더(233a, 233b)를 흐른 후에, 제1 헤더(233a)의 제1 출입구(234)로부터 유출된다. 그리고 실외 열교환기(23)가 냉매의 방열기로서 기능하는 경우에는, 편평관(231) 내를 흐르는 냉매는, 파형 핀(232)을 통하여 통풍 공간을 흐르는 공기류에 방열한다. 또한 실외 열교환기(23)가 냉매의 증발기로서 기능하는 경우에는, 편평관(231) 내를 흐르는 냉매는, 파형 핀(232)을 통하여 통풍 공간을 흐르는 공기류로부터 흡열한다. 여기서는 실외 열교환기(23)로서, 상기와 같은 적층형 열교환기를 사용함으로써, 실외 열교환기(23)의 용량이 실내 열교환기(41)의 용량보다도 작게 되어 있다. 이 점에 대하여 패키지 에어컨을 예로 들어, 도 4를 이용하여 설명한다. 여기서 도 4는, 실외 열교환기 용적/실내 열교환기 용적비를 능력별로 나타낸 그래프이다. 도 4에 있어서, ◇는 패키지 에어컨의 통상 타입(크로스 핀형 실외 열교환기), ◆는 패키지 에어컨의 실외 열교환기 가는 직경 타입(적층형 실외 열교환기), △는 룸 에어컨의 통상 타입(크로스 핀형 실외 열교환기), ▲는 룸 에어컨의 실외 열교환기 가는 직경 타입(적층형 실외 열교환기)을 나타내고 있다. 도 4에 의하면, 실외 열교환기와 실내 열교환기가 모두 크로스 핀형 열교환기인 경우에 비하여, 실외 열교환기만을 동등한 열교환 성능을 갖는 적층형 열교환기로 변경했을 경우에는, 실외 열교환기 용량/실내 열교환기 용적비가 1.0을 하회하고 있다. 이는, 적층형 열교환기의 용적이 크로스 핀형 실외 열교환기의 용적에 비하여 작아질 뿐만 아니라, 이에 접속되어 있는 크로스 핀형 실내 열교환기(41)의 용적보다도 작아지는 것을 의미하고 있다. 이 때문에 공기 조화 장치(1)에서는, 냉방 운전 시에 잉여 냉매가 발생하게 된다. 따라서 공기 조화 장치(1)에서는, 그 잉여 냉매를 냉매 저류 탱크(25)에 수용하도록 하고 있다. 또한 도 4에 의하면, 실외 열교환기 용량/실내 열교환기 용적비가 0.3 내지 0.9일 때, 잉여 냉매를 수용하는 냉매 저류 탱크(25)를 사용하는 것이 바람직하지만, 실외 열교환기 용량/실내 열교환기 용적비가 1.0인 경우에도 냉매 저류 탱크(25)를 사용함으로써, 안정된 냉매 제어가 가능해진다.The
팽창 기구(24)는, 냉방 운전 시에는 냉매 저류 탱크(25)에 일시적으로 저류된 냉동 사이클에 있어서의 고압의 냉매를 냉동 사이클에 있어서의 저압까지 감압하는 기기이다. 또한 팽창 기구(24)는, 난방 운전 시에는 실내 열교환기(41)에 있어서 방열한 냉동 사이클에 있어서의 고압의 냉매를 냉동 사이클에 있어서의 저압까지 감압하는 기기이다. 팽창 기구(24)는 액체 냉매관(35)의 액체측 폐쇄 밸브(27) 근방의 부분에 설치되어 있다. 여기서는 팽창 기구(24)로서, 전동 팽창 밸브가 사용되고 있다.The
냉매 저류 탱크(25)는 실외 열교환기(23)와 팽창 기구(24) 사이에 설치되어 있다. 냉매 저류 탱크(25)는, 냉방 운전 시에 냉동 사이클에 있어서의 고압으로 되어, 실외 열교환기(23)에 있어서 방열한 후의 냉동 사이클에 있어서의 고압의 냉매를 저류하는 것이 가능한 용기이다. 또한 냉매 저류 탱크(25)는, 난방 운전 시에 냉동 사이클에 있어서의 저압으로 되어, 팽창 기구(24)에 있어서 감압된 후의 냉동 사이클에 있어서의 저압의 냉매를 저류하는 것이 가능한 용기이다. 예를 들어, 실내 열교환기(41)가 냉매의 방열기로서 기능하는 난방 운전 시에 실내 열교환기(41)에 수용할 수 있는 액체 냉매량이 1100㏄이고, 실외 열교환기(23)가 냉매의 방열기로서 기능하는 냉방 운전 시에 실외 열교환기(23)에 수용할 수 있는 액체 냉매량이 800㏄인 경우에는, 냉방 운전 시에 실외 열교환기(23)에 다 수용하지 못하고 남은 액체 냉매 300㏄는, 냉매 저류 탱크(25)에 일시적으로 수용된다.The
액체측 폐쇄 밸브(27) 및 가스측 폐쇄 밸브(28)는, 외부의 기기·배관(구체적으로는 액체 냉매 연락관(5) 및 가스 냉매 연락관(6))과의 접속구에 설치된 밸브이다. 액체측 폐쇄 밸브(26)는 액체 냉매관(35)의 단부에 설치되어 있다. 가스측 폐쇄 밸브(27)는 제2 가스 냉매관(34)의 단부에 설치되어 있다.The liquid side shut-off
또한 실외 유닛(2)은, 실외 유닛(2) 내에 실외 공기를 흡입하고, 실외 열교환기(23)에 있어서 냉매와 열교환시킨 후에, 외부로 배출하기 위한 실외 팬(36)을 갖고 있다. 여기서는 실외 팬(36)으로서, 실외 팬 모터(37)에 의하여 구동되는 프로펠러 팬 등이 사용되고 있다.The
또한 실외 유닛(2)은, 실외 유닛(2)를 구성하는 각 부의 동작을 제어하는 실외측 제어부(38)를 갖고 있다. 그리고 실외측 제어부(38)는, 실외 유닛(2)의 제어를 행하기 위한 마이크로컴퓨터나 메모리 등을 갖고 있으며, 실내 유닛(4)의 실내측 제어부(43)와의 사이에서 전송선(8a)을 통하여 제어 신호 등의 주고받기를 행할 수 있도록 되어 있다. 즉, 실내측 제어부(44)와 실외측 제어부(38)와 제어부(38, 44) 사이를 접속하는 전송선(8a)에 의하여, 공기 조화 장치(1) 전체의 운전 제어를 행하는 제어부(8)가 구성되어 있다.The outdoor unit (2) also has an outdoor side control unit (38) for controlling the operation of each unit constituting the outdoor unit (2). The outdoor
제어부(8)는 각종 운전 설정이나 각종 센서의 검출값 등에 기초하여, 각종 기기 및 밸브(21a, 22, 24, 26, 37, 43) 등의 동작을 제어할 수 있도록 되어 있다.The
<냉매 연락관><Refrigerant connector>
냉매 연락 배관(5, 6)은, 공기 조화 장치(1)를 건물 등의 설치 장소에 설치할 때 현지에서 시공되는 냉매관이며, 설치 장소나 실외 유닛과 실내 유닛의 조합 등의 설치 조건에 따라 다양한 길이나 관 직경을 갖는 것이 사용된다.The
이상과 같이 실외 유닛(2)과, 실내 유닛(4)과, 냉매 연락관(5, 6)이 접속되는 것에 의하여 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(10)가 구성되어 있다. 냉매 회로(10)는, 냉각 운전으로서의 냉방 운전 시에 압축기(21), 실외 열교환기(23), 냉매 저류 탱크(25), 팽창 기구(24) 및 실내 열교환기(41)의 순으로 냉매가 흐르는 냉동 사이클을 행하도록 되어 있다. 또한 냉매 회로(10)는, 가열 운전으로서의 난방 운전 시에 압축기(21), 실내 열교환기(41), 팽창 기구(24), 냉매 저류 탱크(25) 및 실외 열교환기(23)의 순으로 냉매가 흐르는 냉동 사이클을 행하도록 되어 있다. 그리고 공기 조화 장치(1)는, 실내측 제어부(44)와 실외측 제어부(38)로 구성되는 제어부(8)에 의하여, 냉방 운전 및 난방 운전 등의 각종 운전을 행할 수 있도록 되어 있다.The
(2) 공기 조화 장치의 동작(2) Operation of the air conditioner
공기 조화 장치(1)는, 상술한 바와 같이 냉방 운전 및 난방 운전을 행할 수 있다. 이하, 공기 조화 장치(1)의 냉방 운전 시 및 난방 운전 시의 동작에 대하여 설명한다.The
<난방 운전><Heating operation>
난방 운전 시에는, 전환 기구(22)가 도 1의 파선으로 나타나는 상태, 즉, 제2 포트(22b)와 제4 포트(22d)를 연통시키고, 또한 제1 포트(22a)와 제3 포트(22c)를 연통시키는 전환을 행한다.1, that is, the
이 냉매 회로(10)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 냉매는, 압축기(21)에 흡입되고, 냉동 사이클에 있어서의 고압으로 되기까지 압축된 후에 토출된다.In the refrigerant circuit (10), the low-pressure refrigerant in the refrigeration cycle is sucked into the compressor (21), and is discharged after being compressed until it becomes a high pressure in the refrigeration cycle.
압축기(21)로부터 토출된 고압의 냉매는, 전환 기구(22), 가스측 폐쇄 밸브(28) 및 가스 냉매 연락관(6)을 통하여 실내 열교환기(41)로 보내진다.The high pressure refrigerant discharged from the
실내 열교환기(41)로 보내진 고압의 냉매는, 실내 열교환기(41)에 있어서, 실내 공기와 열교환을 행하여 방열된다. 이것에 의하여 실내 공기는 가열된다. 여기서, 실내 열교환기(41)의 용량은 실외 열교환기(23)의 용량보다도 크기 때문에, 난방 운전 시에 있어서는, 대부분의 액체 냉매가 실내 열교환기(41)에 수용되게 된다.The high-pressure refrigerant sent to the indoor heat exchanger (41) exchanges heat with the room air in the indoor heat exchanger (41) to dissipate heat. The indoor air is heated by this. Here, since the capacity of the
실내 열교환기(41)에서 방열한 고압의 냉매는, 액체 냉매 연락관(5) 및 액체측 폐쇄 밸브(27)를 통하여 팽창 기구(24)로 보내진다.The high-pressure refrigerant discharged from the indoor heat exchanger (41) is sent to the expansion mechanism (24) through the liquid refrigerant communication pipe (5) and the liquid side closing valve (27).
팽창 기구(24)로 보내진 냉매는, 팽창 기구(24)에 의하여 냉동 사이클에 있어서의 저압까지 감압되고, 그 후 냉매 저류 탱크(25)에 보내져, 냉매 저류 탱크(25) 내에 저류된다. 그리고 냉매 저류 탱크(25)의 냉매는, 실외 열교환기(23)로 보내진다.The refrigerant sent to the
실외 열교환기(23)로 보내진 저압의 냉매는, 실외 열교환기(23)에 있어서, 실외 팬(36)에 의하여 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 증발한다.The low-pressure refrigerant sent to the
실외 열교환기(23)에서 증발한 저압의 냉매는, 전환 기구(22)를 통하여 다시 압축기(21)에 흡입된다.The low-pressure refrigerant vaporized in the outdoor heat exchanger (23) is again sucked into the compressor (21) through the switching mechanism (22).
<냉방 운전><Cooling operation>
냉방 운전 시에는, 전환 기구(22)가 도 1의 실선으로 나타나는 상태, 즉, 제2 포트(22b)와 제3 포트(22c)를 연통시키고, 또한 제1 포트(22a)와 제4 포트(22d)를 연통시키는 전환을 행한다.1, that is, the
이 냉매 회로(10)에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 저압의 냉매는, 압축기(21)에 흡입되고, 냉동 사이클에 있어서의 고압으로 되기까지 압축된 후에 토출된다.In the refrigerant circuit (10), the low-pressure refrigerant in the refrigeration cycle is sucked into the compressor (21), and is discharged after being compressed until it becomes a high pressure in the refrigeration cycle.
압축기(21)로부터 토출된 고압의 냉매는, 전환 기구(22)를 통하여 실외 열교환기(23)로 보내진다.The high-pressure refrigerant discharged from the compressor (21) is sent to the outdoor heat exchanger (23) through the switching mechanism (22).
실외 열교환기(23)로 보내진 고압의 냉매는, 실외 열교환기(23)에 있어서, 실외 공기와 열교환을 행하여 방열된다.The high-pressure refrigerant sent to the outdoor heat exchanger (23) undergoes heat exchange with outdoor air in the outdoor heat exchanger (23) to be radiated.
실외 열교환기(23)에 있어서 방열한 고압의 냉매는, 냉매 저류 탱크(25)로 보내진다. 여기서, 실외 열교환기(23)의 용량은 실내 열교환기(41)의 용량 이하이기 때문에, 냉방 운전 시에 있어서는, 실외 열교환기(23)가 액체 냉매를 다 수용하지 못한다. 이 때문에, 실외 열교환기(23)에 다 수용하지 못하는 액체 냉매는 냉매 저류 탱크(25)에 저류되고, 냉매 저류 탱크(25)는 냉동 사이클에 있어서의 고압의 액체 냉매로 채워진다. 냉매 저류 탱크(25)의 액체 냉매는, 팽창 기구(24)에 의하여 냉동 사이클에 있어서의 저압까지 감압된 후에, 액체측 폐쇄 밸브(27) 및 액체 냉매 연락관(5)을 통하여 실내 열교환기(41)로 보내진다.The high-pressure refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger (23) is sent to the refrigerant storage tank (25). Here, since the capacity of the
실내 열교환기(41)로 보내진 저압의 냉매는, 실내 열교환기(41)에 있어서, 실내 공기와 열교환을 행하여 증발한다. 이것에 의하여 실내 공기는 냉각된다.The low-pressure refrigerant sent to the indoor heat exchanger (41) undergoes heat exchange with indoor air in the indoor heat exchanger (41) and evaporates. The indoor air is thereby cooled.
실내 열교환기(51)에 있어서 증발한 저압의 냉매는, 가스 냉매 연락관(6), 가스측 폐쇄 밸브(28) 및 전환 기구(22)를 통하여 다시 압축기(21)에 흡입된다.The low-pressure refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger 51 is again sucked into the
(3) 공기 조화 장치의 특징(3) Characteristics of air conditioner
본 실시 형태의 공기 조화 장치(1)에는 이하와 같은 특징이 있다.The
공기 조화 장치(1)에서는, 상술한 바와 같이 냉매로서 R32를 사용하고 있다. 이 때문에, 압축기(21)로의 냉동기유 복귀의 문제가 우려된다. 또한 공기 조화 장치(1)에서는, 상술한 바와 같이 실내 열교환기(41)가 크로스 핀형 열교환기, 실외 열교환기(23)가 전열관으로서 편평관(231)을 사용한 적층형 열교환기이며, 실외 열교환기(23)의 용적이 실내 열교환기(41)의 용적의 100% 이하이다. 이 때문에 냉각 운전 시에 잉여 냉매가 발생하여, 냉매 제어에 지장을 초래할 우려가 있다.In the
이에 비하여 공기 조화 장치(1)에서는, 상술한 바와 같이 실외 열교환기(23)와 팽창 기구(24) 사이에 냉매 저류 탱크(25)를 설치하도록 하고, 냉매 저류 탱크(25)가, 냉방 운전 시에 냉동 사이클에 있어서의 고압으로 되고, 난방 운전 시에 냉동 사이클에 있어서의 저압이 되도록 하고 있다.On the other hand, in the
이 때문에 공기 조화 장치(1)에서는, 압축기(21)의 흡입측에 냉매 저류 탱크를 설치하는 경우에 비하여, 압축기(21)로 냉동기유가 복귀되기 쉬워져, 압축기(21)로의 냉동기유 복귀의 문제가 해소된다. 게다가 공기 조화 장치(1)에서는, 실외 열교환기(23)의 용량이 실내 열교환기(41)의 용량 이하로 됨으로써 냉방 운전 시에 발생한 잉여 냉매가 냉매 저류 탱크(25)에 수용되기 때문에, 냉매 제어에 지장을 초래하는 것을 방지할 수 있다.Therefore, compared to the case where the refrigerant storage tank is provided on the suction side of the
이것에 의하여 공기 조화 장치(1)에서는, 냉매로서 R32를 사용하고 있고, 실외 열교환기(23)의 용적이 실내 열교환기(41)의 용적 이하임에도 불구하고, 냉방 운전 시에 발생하는 잉여 냉매를 수용할 수 있음과 아울러, 압축기(21)로 냉동기유를 복귀시킬 수 있다.Thus, in the
(4) 변형예 1(4)
상기 실시 형태(도 1 참조)에 있어서, 도 5에 도시한 바와 같이 냉매 저류 탱크(25) 내에 저류되는 냉매의 가스 성분을 압축기(21) 또는 압축기(21)의 흡입관(31)으로 유도하는 바이패스관(30)을 더 설치하도록 해도 된다.As shown in Fig. 5, in the above embodiment (see Fig. 1), a gas component of the refrigerant stored in the
구체적으로는, 예를 들어 난방 운전 시에 냉매 저류 탱크(25)에 들어가기 직전의 냉매에는, 팽창 기구(24)를 통과할 때 발생한 가스 성분이 포함되어 있다. 이 때문에 이 냉매는, 냉매 저류 탱크(25)에 들어간 후, 액체 성분과 가스 성분으로 분리되어, 하부측에 액체 냉매가 저류되고, 상부측에 가스 냉매가 저류되게 된다. 그리고 냉매 저류 탱크(25)에서 분리된 가스 냉매는, 바이패스관(30)을 통하여 압축기(21)의 흡입관(31)으로 흐른다. 또한 냉매 저류 탱크(25)에서 분리된 액체 냉매는, 팽창 기구(24)에 있어서 감압된 후에 실외 열교환기(23)로 흐른다. 여기서 바이패스관(30)은 냉매 저류 탱크(25)의 상부와 흡입관(31)의 도중 부분 사이를 접속하도록 설치되어 있다. 바이패스관(30)의 도중에는 유량 조정 기구(30a)가 설치되어 있다. 여기서는 유량 조정 기구(30a)로서, 전동 팽창 밸브가 사용되고 있다. 또한 바이패스관(30)의 출구는, 흡입관(31)의 도중 부분에 접속하는 것이 아니라, 압축기(21)에 직접 접속하도록 해도 된다. 또한 유량 조정 기구(30a)는, 다른 기기 및 밸브(21a, 22, 24, 26, 37, 43) 등과 마찬가지로 제어부(8)에 의하여 제어된다. 구체적으로는, 난방 운전 시에는 유량 조정 기구(30a)가 개방 상태로 제어되고, 냉방 운전 시에는 유량 조정 기구(30a)가 폐쇄 상태로 제어된다.Concretely, for example, the refrigerant just before entering the
이것에 의하여 난방 운전 시에는, 실내 열교환기(41)에 있어서 방열한 후에 팽창 기구(24)로 보내진 고압의 냉매는, 팽창 기구(24)에 의하여 냉동 사이클에 있어서의 저압까지 감압되고, 그 후 냉매 저류 탱크(25)로 보내진다. 냉매 저류 탱크(25)에 들어가기 직전의 냉매에는, 팽창 기구(24)에 있어서 감압될 때 발생한 가스 성분이 포함되어 있지만, 냉매 저류 탱크(25)에 들어간 후 액체 성분과 가스 성분으로 분리되어, 하부측에 냉동 사이클에 있어서의 액체 냉매가 저류되고, 상부측에 냉동 사이클에 있어서의 저압의 가스 냉매가 저류된다. 그리고 이때, 상술한 바와 같이 바이패스관(30)의 유량 조정 기구(30a)가 개방 상태로 제어되기 때문에, 냉매 저류 탱크(25)의 가스 냉매는 바이패스관(30)을 통하여 압축기(21)의 흡입관(31)을 향한다. 냉매 저류 탱크(25)의 액체 냉매는 실외 열교환기(23)로 보내진다. 그리고 실외 열교환기(23)로 보내진 저압의 냉매는, 실외 열교환기(23)에 있어서, 실외 팬(36)에 의하여 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 증발한다. 이때, 냉매 저류 탱크(25)에 있어서의 기액 분리 조작 및 기액 분리된 가스 냉매를 바이패스관(30)을 통하여 압축기(21)에 흡입시키는 조작에 의하여, 실외 열교환기(23)에 유입되는 냉매가 감소하고 있다. 이 때문에, 실외 열교환기(23)를 흐르는 냉매의 유량이 감소하여, 그만큼 압력 손실을 작게 할 수 있기 때문에, 냉동 사이클에 있어서의 감압 손실을 저감시킬 수 있다.Thus, at the time of heating operation, the high-pressure refrigerant sent to the expansion mechanism (24) after releasing heat in the indoor heat exchanger (41) is reduced to a low pressure in the refrigeration cycle by the expansion mechanism (24) And is sent to the
한편, 냉방 운전 시에는, 상술한 바와 같이 바이패스관(30)의 유량 조정 기구(30a)가 폐쇄 상태로 제어되기 때문에, 냉매 저류 탱크(25)에 저류된 액체 냉매는, 바이패스관(30)에 흐르는 일은 없다. 냉매 저류 탱크(25)의 액체 냉매는, 팽창 기구(24)에 의하여 냉동 사이클에 있어서의 저압까지 감압된 후에, 액체측 폐쇄 밸브(27) 및 액체 냉매 연락관(5)을 통하여 실내 열교환기(41)로 보내진다.On the other hand, during the cooling operation, since the flow
그리고 본 변형예의 공기 조화 장치(1)에서는, 상술한 바와 같이 냉매 저류 탱크(25) 내에 저류되는 냉매의 가스 성분을 압축기(21) 또는 압축기(21)의 흡입관(31)으로 유도하는 바이패스관(30)이 설치되어 있기 때문에, 상기 실시 형태의 작용 효과 외에 이하와 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.In the
<A><A>
공기 조화 장치(1)에서는, 난방 운전 시에 팽창 기구(24)에 있어서 감압된 냉매가, 냉매 저류 탱크(25)에 있어서 액체 성분과 가스 성분으로 분리되어, 가스 성분은 바이패스관(30)을 향하게 된다.In the
이것에 의하여 공기 조화 장치(1)에서는, 난방 운전 시에, 증발에 기여하지 않는 가스 성분이 냉매의 증발기로서 기능하는 실외 열교환기(23)에 유입되지 않게 되기 때문에, 그만큼 냉매의 증발기로서 기능하는 실외 열교환기(23)를 흐르는 냉매의 유량을 감소시킬 수 있어, 냉동 사이클에 있어서의 감압 손실을 저감할 수 있다.Thus, in the
<B><B>
압축기(21)의 운전 주파수가 높은 경우에는, 냉매 저류 탱크(25)로부터 기액 2상 상태의 냉매가 바이패스관(30)을 통하여 압축기(21) 또는 압축기(21)의 흡입관(31)으로 복귀되어, 압축기(21)에 흡입될 우려가 있다.Liquid two-phase refrigerant from the
그러나 공기 조화 장치(1)에서는, 바이패스관(30)에 유량 조정 기구(30a)가 설치되어 있기 때문에, 기액 2상 상태의 냉매 액체 성분이 감압되어 증발하게 된다.However, in the
이것에 의하여 공기 조화 장치(1)에서는, 압축기(21) 또는 압축기(21)의 흡입관(31)으로 액체 성분이 복귀되는 것을 방지할 수 있다.Thus, in the
<C><C>
또한 공기 조화 장치(1)에서는, 난방 운전 시에, 유량 조정 기구(30a)를 통과한 냉매가, 실내 열교환기(41)나 실외 열교환기(23)에 있어서 증발한 후에, 압축기(21) 또는 압축기(21)의 흡입관(31)을 향하는 냉매에 합류하게 된다. 이때, 유량 조정 기구(30a)가 전동 팽창 밸브인 경우에는, 밸브 개방도를 제어함으로써, 압축기(21)에 흡입되는 직전의 냉매 상태를 보다 최적으로 조정할 수 있다. 게다가 유량 조정 기구(30a)의 밸브 개방도를 제어함으로써, 압축기(21)로 복귀되는 냉매의 유량을 증감시킬 수 있기 때문에, 실내 열교환기(41)측의 냉동 부하에 따라 냉매의 순환 유량, 즉, 실내 열교환기(41)를 흐르는 냉매의 유량을 제어할 수 있다.In the
(5) 변형예 2(5)
상기 변형예 1에서는, 냉매 저류 탱크(25)로서 냉매를 저류하는 용기를 채용하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같은 사이클론 방식의 기액 분리기를 채용해도 된다.In the first modification, a container for storing the refrigerant is used as the
본 변형예의 냉매 저류 탱크(25)는, 주로 원통 용기(251), 제1 접속관(252), 제2 접속관(253) 및 제3 접속관(254)을 갖고 있다.The
제1 접속관(252)은 원통 용기(251)의 원주측벽의 접선 방향으로 연결되어 있고, 원통 용기(251)의 내부와 팽창 기구(24)를 연락하고 있다. 제2 접속관(253)은 원통 용기(251)의 저벽에 연결되어 있고, 원통 용기(251)의 내부와 실외 열교환기(23)를 연락하고 있다. 제3 접속관(254)은 원통 용기(251)의 상벽에 연결되어 있고, 원통 용기(251)의 내부와 바이패스관(30)을 연락하고 있다.The first connecting
이와 같은 구성에 의하여, 난방 운전 시에 있어서, 제1 접속관(252)을 통하여 원통 용기(251)에 유입되는 냉동 사이클에 있어서의 저압의 냉매는, 원통 용기(251)의 원주측벽의 내주면(251a)을 따라 소용돌이치듯 흐르고, 그때, 그 내주면(251a)에 액체 냉매가 부착되어, 액체 냉매와 가스 냉매가 효율적으로 분리된다.With this arrangement, the low-pressure refrigerant in the refrigeration cycle that flows into the
액체 냉매는 중력에 의하여 강하하여 하부측에 저류되고, 제2 접속관(253)을 통하여 원통 용기(251)로부터 유출된다. 한편, 가스 냉매는 선회하면서 상승하여 상부측에 저류되고, 제3 접속관(254)를 통하여 원통 용기(251)로부터 유출된다.The liquid refrigerant is dropped by the gravity and stored in the lower side, and flows out of the
이상과 같이 본 변형예에서는, 냉매 저류 탱크(25)로서, 사이클론 방식의 기액 분리기를 채용하고 있기 때문에, 기액 분리를 효율적으로 행할 수 있다. 또한 기액 분리기를 포함하는 냉매 저류 탱크(25)가, 액체 냉매를 저류하는 냉매 저류 기능 및 액체 성분과 가스 성분을 분리하는 기능의 양쪽을 담당하고 있으며, 이것에 의하여, 냉매 저류 용기와 기액 분리기를 병설할 필요가 없게 되기 때문에, 장치 구성의 간략화에 기여한다.As described above, in this modified example, since the cyclone type gas-liquid separator is employed as the
(6) 변형예 3(6)
상기 실시 형태 및 변형예 1, 2에서는, 전열관으로서 편평관(231)을 사용한 실외 열교환기(23)의 일례로서, 복수의 편평관(231)과 파형 핀(232)을 갖는 적층형 열교환기가 예시되어 있다. 이 실외 열교환기(23)는, 복수의 편평관(231)이 간격을 두고 중첩되도록 배열되고, 파형 핀(232)이 인접하는 편평관(231) 사이에 끼워져 있다.A stacked heat exchanger having a plurality of
그러나 실외 열교환기(23)는, 상기 실시 형태 및 변형예 1, 2에 있어서의 구성에 한정되지 않으며, 예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 간격을 두고 중첩되도록 배열된 복수의 편평관(231)과, 편평관(231)이 삽입되는 절결(236a)이 형성된 핀(236)을 갖는 적층형 열교환기이어도 된다.However, the
이 경우에 있어서도, 상기 실시 형태 및 변형예 1, 2와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.Even in this case, the same operational effects as those of the above-described embodiment and
(7) 변형예 4(7)
상기 실시 형태 및 변형예 1, 2에서는, 전열관으로서 편평관(231)을 사용한 실외 열교환기(23)의 일례로서, 복수의 편평관(231)과 파형 핀(232)을 갖는 적층형 열교환기가 예시되어 있다. 이 실외 열교환기(23)는, 복수의 편평관(231)이 간격을 두고 중첩되도록 배열되고, 파형 핀(232)이 인접하는 편평관(231) 사이에 끼워져 있다.A stacked heat exchanger having a plurality of
그러나 실외 열교환기(23)는, 상기 실시 형태 및 변형예 1, 2에 있어서의 구성에 한정되지 않으며, 예를 들어, 편평관이 사행형으로 성형되고, 핀이 편평관의 서로 인접하는 면 사이에 끼워져 있는 구성이어도 된다.However, the
이 경우에 있어서도, 상기 실시 형태 및 변형예 1, 2와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.Even in this case, the same operational effects as those of the above-described embodiment and
(8) 변형예 5(8)
상기 실시 형태 및 변형예 1 내지 4에서는, 실외 열교환기(23)가 복수의 편평관(231)과, 파형 핀(232)이나 절결(236a)이 형성된 핀(236)을 갖는 적층형 열교환기이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 냉방 운전 시에 실외 열교환기(23)를 물로 냉각하는 냉동 장치의 경우, 실외 열교환기(23) 및 실내 열교환기(41)가 모두 크로스 핀형 열교환기이며, 실외 열교환기(23)의 전열관 직경이 실내 열교환기(41)의 전열관 직경보다도 가는 구성이어도 된다.Although the
이 경우에 있어서도, 상기 실시 형태 및 변형예 1 내지 4와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.Even in this case, the same operational effects as those of the above embodiment and
본 발명은 냉매로서 R32를 사용하고 있고, 냉각 운전 및 가열 운전을 행하는 것이 가능한 냉동 장치에 대하여 널리 적용 가능하다.The present invention is widely applicable to a refrigerating apparatus which uses R32 as a refrigerant and is capable of performing a cooling operation and a heating operation.
1: 공기 조화 장치(냉동 장치)
21: 압축기
23: 실외 열교환기
24: 팽창 기구
25: 냉매 저류 탱크
30: 바이패스관
30a: 유량 조정 기구
41: 실내 열교환기1: Air conditioner (freezer)
21: Compressor
23: outdoor heat exchanger
24: Expansion mechanism
25: Refrigerant storage tank
30: Bypass tube
30a:
41: indoor heat exchanger
Claims (9)
상기 팽창 기구는 상기 냉각 운전 시 및 상기 가열 운전 시에 냉동 사이클에 있어서의 고압의 냉매를 냉동 사이클에 있어서의 저압까지 감압하는 기기이고,
상기 실외 열교환기 및 상기 팽창 기구는 실외 유닛(2)에 설치되고, 상기 실내 열교환기는 실내 유닛(4)에 설치되고, 상기 실외 유닛과 상기 실내 유닛은 액체 냉매 연락관(5)을 통하여 접속되어 있으며,
냉매로서 R32를 사용하고 있고,
상기 실외 열교환기의 용적이 상기 실내 열교환기의 용적 이하이며,
상기 실외 열교환기와 상기 팽창 기구 사이에는, 냉매를 저류하는 냉매 저류 탱크(25)가, 상기 냉각 운전 시에 냉동 사이클에 있어서의 고압으로 되고, 상기 가열 운전 시에 냉동 사이클에 있어서의 저압으로 되도록 설치되어 있고,
상기 냉매 저류 탱크는, 상기 냉각 운전 시에 상기 실외 열교환기의 용적이 상기 실내 열교환기의 용적 이하인 것에 기인하여 발생하는 잉여 냉매를 수용하며,
상기 냉매 저류 탱크 내에 저류되는 냉매의 가스 성분을 상기 압축기 또는 상기 압축기의 흡입측의 냉매관으로 유도하는 바이패스관(30)이 더 설치되어 있고,
상기 바이패스관은 유량 조정 기구(30a)를 갖고 있으며,
상기 유량 조정 기구는 상기 가열 운전 시에 개방 상태로 되고, 상기 냉각 운전 시에 폐쇄 상태로 되는
냉동 장치(1).The refrigerant flows in the order of the compressor 21, the outdoor heat exchanger 23, the expansion mechanism 24 and the indoor heat exchanger 41 at the time of the cooling operation, and during the heating operation, the compressor, the indoor heat exchanger, And the outdoor heat exchanger,
The expansion mechanism is a device for reducing the high-pressure refrigerant in the refrigeration cycle to a low pressure in the refrigeration cycle during the cooling operation and the heating operation,
The outdoor heat exchanger and the expansion mechanism are installed in an outdoor unit 2, the indoor heat exchanger is installed in an indoor unit 4, the outdoor unit and the indoor unit are connected through a liquid refrigerant communication pipe 5 ,
R32 is used as the refrigerant,
Wherein the volume of the outdoor heat exchanger is equal to or less than the volume of the indoor heat exchanger,
Between the outdoor heat exchanger and the expansion mechanism, a refrigerant storage tank (25) for storing refrigerant is set to a high pressure in the refrigeration cycle during the cooling operation and a low pressure in the refrigeration cycle during the heating operation And,
Wherein the refrigerant storage tank houses a surplus refrigerant generated due to the volume of the outdoor heat exchanger being less than or equal to the volume of the indoor heat exchanger during the cooling operation,
A bypass pipe (30) for guiding the gas component of the refrigerant stored in the refrigerant storage tank to the refrigerant pipe on the suction side of the compressor or the compressor is further provided,
The bypass pipe has a flow rate adjusting mechanism (30a)
Wherein the flow rate adjusting mechanism is in an open state during the heating operation and is closed during the cooling operation
Freezer (1).
상기 실외 열교환기(23)는 전열관으로서 편평관을 사용한 열교환기인
냉동 장치(1).The method according to claim 1,
The outdoor heat exchanger (23) is a heat exchanger using a flat tube as a heat transfer tube
Freezer (1).
상기 실외 열교환기(23)는, 간격을 두고 중첩되도록 복수 배열된 복수의 상기 편평관과, 인접하는 상기 편평관 사이에 끼워진 핀을 갖는 열교환기인
냉동 장치(1).The method of claim 3,
The outdoor heat exchanger (23) is a heat exchanger having a plurality of the above-mentioned flat tubes arranged so as to overlap with each other with intervals therebetween, and fins sandwiched between adjacent flat tubes
Freezer (1).
상기 실외 열교환기(23)는, 간격을 두고 중첩되도록 배열된 복수의 상기 편평관과, 상기 편평관이 삽입되는 절결이 형성된 핀을 갖는 열교환기인
냉동 장치(1).The method of claim 3,
The outdoor heat exchanger (23) is a heat exchanger having a plurality of the flat tubes arranged so as to overlap with each other with a gap therebetween, and a fin
Freezer (1).
상기 실외 열교환기(23) 및 상기 실내 열교환기(41)는 크로스 핀형 열교환기이며,
상기 실외 열교환기의 전열관 직경은 상기 실내 열교환기의 전열관 직경보다 가늘게 설정되어 있는
냉동 장치(1).The method according to claim 1,
The outdoor heat exchanger (23) and the indoor heat exchanger (41) are cross-fin type heat exchangers,
The diameter of the heat transfer pipe of the outdoor heat exchanger is set smaller than the diameter of the heat transfer pipe of the indoor heat exchanger
Freezer (1).
상기 냉매 저류 탱크(25)는 기액 분리기인
냉동 장치(1).The method according to claim 1,
The refrigerant storage tank 25 is a gas-
Freezer (1).
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