KR102147693B1 - 공기 조화기 - Google Patents

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마사카즈 사토
유스케 아다치
야스히데 하야마루
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

공기 조화기(10)는, 냉매 회로(13)와, 냉매를 구비하고 있다. 냉매 회로(13)는, 압축기(1), 응축기(2), 압력조정밸브(3) 및 증발기(4)를 갖는다. 냉매는, R32이다. 압력조정밸브(3)는, 응축기(2)로부터 유입한 냉매를 증발기(4)에 흘리는 유로(33)와, 유로(33)로부터 구획되면서 불활성 가스가 봉입된 압력기준실(S2)과, 유로(33) 내에 배치된 밸브부(34)를 포함하고 있다. 압력조정밸브(3)는, 밸브부(34)의 밸브개방도를 조정함에 의해 유로(33)를 흐르는 냉매의 유량을 조정 가능하다. 밸브부(34)는, 유로(33) 내의 압력이 압력기준실(S2) 내의 압력보다도 커지면 밸브개방도를 증가시키고, 유로(33) 내의 압력이 압력기준실(S2) 내의 압력보다도 작아지면 밸브개방도를 감소시키도록 구성되어 있다.

Description

공기 조화기
본 발명은, 공기 조화기에 관한 것이다.
지구 환경을 고려하여, 저(低)GWP(Global Warming Potential : 지구 온난화 계수)냉매를 사용한 냉매 절약의 공기 조화기가 요구되고 있다. 저GWP 냉매를 사용한 냉매 절약의 공기 조화기를 실현하는 냉매로서 R32가 사용되고 있다. R32는, 폴리트로프 지수(指數)가 작고, 압축기로부터의 토출 온도가 오르기 쉬운 냉매이다. 그 때문에, 냉매로서 R32가 사용되면, 고외기(高外氣)로서 응축 온도가 높은 때에 냉매의 압축기로부터의 토출 온도가 오르기 쉬워진다. 냉매의 압축기로부터의 토출 온도가 올라가면 압축기가 고장날 우려가 있기 때문에, 압축기가 고장나지 않도록 냉매의 압축기로부터의 토출 온도가 설정 온도보다도 상승하지 않을 것이 요구된다.
그 때문에, 종래, 냉매로서 R32가 사용된 공기 조화기에서는, LEV(Linear Expansion Valve : 전자 팽창밸브)를 이용하여 냉매의 압축기로부터의 토출 온도가 조절되고 있다. 구체적으로는, 냉매의 압축기로부터의 토출 온도를 검출한 서미스터로부터의 신호에 의거하여 마이크로 컴퓨터가 LEV의 밸브개방도를 제어함에 의해, 냉매의 압축기로부터의 토출 온도가 설정 온도보다도 상승하지 않도록 조절되고 있다.
냉매로서 R32가 사용되고, LEV를 구비한 공기 조화기는, 예를 들면 일본국 특개2016-109356호 공보(특허 문헌 1)에 개시되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본국 특개2016-109356호 공보
상기한 공보에 기재된 공기 조화기에서는, LEV의 밸브개방도의 조정에 대한 냉매의 압축기로부터의 토출 온도의 응답 시간이 길다. 그 때문에, 냉매의 압축기로부터의 토출 온도의 상승에 대해, LEV의 밸브개방도의 조정이 안맞아서, 냉매의 압축기로부터의 토출 온도가 설정 온도보다도 상승한다는 문제가 있다. 또한, 냉매량이 적어지면 LEV의 밸브개방도의 조정에 대한 냉매의 압축기로부터의 토출 온도의 응답 시간은 짧아진다. 그 때문에, 냉매의 압축기로부터의 토출 온도가 설정 온도로 되도록 LEV의 밸브개방도가 조정되어도, 냉매의 압축기로부터의 토출 온도가 설정 온도의 상하의 온도가 되는 현상(헌팅)이 발생한다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 냉매의 압축기로부터의 토출 온도의 상승을 억제할 수 있고, 또한 저GWP 냉매를 사용한 냉매 절약의 공기 조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 공기 조화기는, 냉매 회로와, 냉매를 구비하고 있다. 냉매 회로는, 압축기, 응축기, 압력조정밸브 및 증발기를 갖는다. 냉매는, 냉매 회로를, 압축기, 응축기, 압력조정밸브, 증발기의 순서로 흐른다. 냉매는, R32이다. 압력조정밸브는, 응축기로부터 유입한 냉매를 증발기에 흘리는 유로와, 유로로부터 구획되면서 불활성 가스가 봉입된 압력기준실과, 유로 내에 배치된 밸브부를 포함하고 있다. 압력조정밸브는, 밸브부의 밸브개방도(弁開度)를 조정함에 의해 유로를 흐르는 냉매의 유량을 조정 가능하다. 밸브부는, 유로 내의 압력이 압력기준실 내의 압력보다도 커지면 밸브개방도를 증가시켜서, 유로 내의 압력이 압력기준실 내의 압력보다도 작아지면 밸브개방도를 감소시키도록 구성되어 있다.
본 발명의 공기 조화기에 의하면, 압력기준실 내의 압력을 냉매의 압축기로부터의 토출 온도가 설정 온도에서의 유로 내의 압력으로 설정함으로써, 유로 내의 압력이 압력기준실 내의 압력보다도 커지면 밸브부의 밸브개방도를 증가시켜서, 냉매의 압축기로부터의 토출 온도가 설정 온도보다도 상승하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 냉매의 압축기로부터의 토출 온도가 설정 온도보다도 상승하기 전에 밸브부의 밸브개방도를 조정함에 의해 헌팅의 발생을 억제할 수 있다. 그리고, R32는 저GWP 냉매이다. 이에 의해, 저GWP 냉매를 사용한 냉매 절약의 공기 조화기를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 공기 조화기의 냉매 회로의 구조를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에서의 공기 조화기의 압력조정밸브의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 공기 조화기의 밸브부의 동작을 설명하기 위한 단면도.
도 4는 비교례에서의 공기 조화기의 냉매 회로의 구조를 개략적으로 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에서의 공기 조화기의 냉매 회로의 구조를 개략적으로 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에서의 공기 조화기의 냉매 회로의 구조를 개략적으로 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 3에서의 공기 조화기의 변형례의 압력조정밸브의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해 도면에 의거하여 설명한다.
실시의 형태 1.
도 1을 참조하여, 본 발명의 실시의 형태 1에서의 공기 조화기(10)의 구성에 관해 설명한다. 본 실시의 형태의 공기 조화기(10)는, 냉방 전용기이다. 즉, 본 실시의 형태의 공기 조화기(10)는 냉방 기능을 구비하고 있지만 난방 기능을 구비하고 있지 않다.
본 실시의 형태의 공기 조화기(10)는, 압축기(1)와, 응축기(2)와, 압력조정밸브(3)와, 증발기(4)와, 응축기용 송풍기(5)와, 증발기용 송풍기(6)와, 배관(PI1∼PI4)과, 냉매를 주로 갖고 있다. 압축기(1)와, 응축기(2)와, 압력조정밸브(3)와, 응축기용 송풍기(5)는 실외기(11)에 수용되어 있다. 증발기(4)와, 증발기용 송풍기(6)는 실내기(12)에 수용되어 있다.
냉매 회로(13)는, 압축기(1), 응축기(2), 압력조정밸브(3) 및 증발기(4)를 갖는다. 압축기(1)와, 응축기(2)와, 압력조정밸브(3)와, 증발기(4)가 배관(PI1∼PI4)을 통하여 연통됨에 의해 냉매 회로(13)가 구성되어 있다. 구체적으로는, 압축기(1)와 응축기(2)는 서로 배관(PI1)으로 접속되어 있다. 응축기(2)와 압력조정밸브(3)는 서로 배관(PI2)으로 접속되어 있다. 압력조정밸브(3)와 증발기(4)는 서로 배관(PI3)으로 접속되어 있다. 증발기(4)와 압축기(1)는 서로 배관(PI4)으로 접속되어 있다.
냉매 회로(13)는, 압축기(1), 배관(PI1), 응축기(2), 배관(PI2), 압력조정밸브(3), 배관(PI3), 증발기(4), 배관(PI4)의 순서로 냉매가 순환하도록 구성되어 있다. 즉, 냉매는, 냉매 회로(13)를, 압축기(1), 응축기(2), 압력조정밸브(3), 증발기(4)의 순서로 흐른다. 냉매는, R32이다. 냉매 회로(13)를 흐르는 냉매의 양은 300g 이상 500g 이하인 것이 바람직하다.
압축기(1)는, 냉매를 압축하도록 구성되어 있다. 또한, 압축기(1)는 흡입한 냉매를 압축하여 토출하도록 구성되어 있다. 압축기(1)는 용량 가변(可變)으로 구성되어 있다. 본 실시의 형태의 압축기(1)는, 회전수를 가변으로 제어 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 압축기(1)는, 도시하지 않은 제어 장치로부터의 지시에 의거하여 구동 주파수가 변경됨에 의해, 압축기(1)의 회전수가 조정된다. 이에 의해, 압축기(1)의 용량이 변화한다. 이 압축기(1)의 용량은 단위시간당의 냉매를 송출하는 양이다. 즉, 압축기(1)는 고용량 운전 및 저용량 운전을 행할 수가 있다. 고용량 운전에서는, 압축기(1)의 구동 주파수를 높게 함에 의해 냉매 회로(13)를 순환하는 냉매의 유량을 많게 하여 운전이 행하여진다. 저용량 운전에서는, 압축기(1)의 구동 주파수를 낮게 함에 의해 냉매 회로(13)를 순환하는 냉매의 유량을 적게 하여 운전이 행하여진다.
응축기(2)는, 압축기(1)에 의해 압축된 냉매를 응축하도록 구성되어 있다. 응축기(2)는, 파이프와 핀으로 구성된 공기 열교환기이다. 압력조정밸브(3)는, 응축기(2)에 의해 응축된 냉매를 감압하도록 구성되어 있다. 압력조정밸브(3)는, 팽창밸브로서의 기능을 갖고 있다. 또한, 압력조정밸브(3)는, 기계식의 압력 제어 밸브이다. 또한, 압력조정밸브(3)는, 압력조정밸브(3)를 통과하는 냉매의 유량을 조정 가능하게 구성되어 있다. 이 압력조정밸브(3)를 통과하는 냉매의 유량은, 단위시간당의 유량이다. 증발기(4)는, 압력조정밸브(3)에 의해 감압된 냉매를 증발시키도록 구성되어 있다. 증발기(4)는, 파이프와 핀으로 구성된 공기 열교환기이다.
응축기용 송풍기(5)는, 응축기(2)에서의 실외의 공기와 냉매와의 열교환량을 조정하도록 구성되어 있다. 응축기용 송풍기(5)는 팬(5a)과 모터(5b)로 구성되어 있다. 모터(5b)는, 팬(5a)을 회전수 가변으로 회전시키도록 구성되어 있어도 좋다. 또한, 모터(5b)는 팬(5a)을 회전수 일정하게 회전시키도록 구성되어 있어도 좋다. 증발기용 송풍기(6)는, 증발기(4)에서의 실내의 공기와 냉매와의 열교환량을 조정하도록 구성되어 있다. 증발기용 송풍기(6)는, 팬(6a)과 모터(6b)로 구성되어 있다. 모터(6b)는, 팬(6a)을 회전수 가변으로 회전시키도록 구성되어 있어도 좋다. 또한, 모터(6b)는 팬(6a)을 회전수 일정하게 회전시키도록 구성되어 있어도 좋다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시의 형태에서의 압력조정밸브(3)의 구성에 관해 상세히 설명한다.
압력조정밸브(3)는, 케이스(31)와, 다이어프램(32)과, 유로(33)와, 밸브부(34)와, 스프링(35)과, 칸막이 부재(36)를 갖고 있다. 압력조정밸브(3)는, 밸브부(34)의 밸브개방도를 조정함에 의해 유로(33)를 흐르는 냉매의 유량을 조정 가능하게 구성되어 있다.
케이스(31)의 내부를 구획하도록 케이스(31)의 내측에 다이어프램(32)이 부착되어 있다. 케이스(31)는, 다이어프램(32)으로 구획된 제1실(S1)과, 제2실(S2)을 갖고 있다.
제1실(S1)은, 응축기(2)로부터 유입한 냉매를 증발기(4)에 흘리는 유로(33)를 갖고 있다. 구체적으로는, 제1실(S1)은, 유입부(31a) 및 유출부(31b)를 갖고 있다. 유입부(31a)는 배관(PI2)에 접속되어 있다. 유출부(31b)는 배관(PI3)에 접속되어 있다. 제1실(S1)은, 냉매 회로를 흐르는 냉매가 배관(PI2)으로부터 유입부(31a)를 통과하여 제1실(S1)에 유입하고, 유출부(31b)를 통과하여 배관(PI3)에 유출되도록 구성되어 있다. 즉, 도 2 중 화살표(A1)로 도시하는 바와 같이, 냉매 회로를 흐르는 냉매는, 제1실(S1)에 유입부(31a)로부터 유입하고, 유출부(31b)로부터 유출한다. 본 실시의 형태에서는, 유입부(31a)로부터 유출부(31b)에 이르는 경로가 냉매의 유로(33)를 구성하고 있다.
제1실(S1)의 압력은, 유로(33) 내의 냉매의 압력이 된다. 제1실(S1)의 압력은, 응축기(2)로부터 유입한 냉매의 압력이기 때문에, 냉매 회로(13)를 흐르는 고압측의 냉매의 압력이다. 따라서 압력조정밸브(3)는, 고압의 압력조정밸브이다.
제2실(S2)은 압력기준실(S2)을 구성하고 있다. 압력기준실(S2)은 유로(33)로부터 구획되어 있다. 압력기준실(S2)에는 불활성 가스가 봉입되어 있다. 압력기준실(S2)은 압력기준실(S2) 내에 불활성 가스가 봉입된 상태에서 밀폐되어 있다. 압력기준실(S2) 내의 압력은 불활성 가스의 압력이 된다. 불활성 가스는, 예를 들면 질소, 헬륨 등이다. 질소는 비용이 낮다는 이점이 있다. 헬륨은 안전성이 높다는 이점이 있다. 압력기준실(S2) 내의 압력은, 예를 들면 3㎫ 이상 4㎫ 이하이다.
다이어프램(32)은, 제1실(S1)의 압력과 제2실(S2)의 압력과의 차압(差壓), 즉, 유로(33) 내의 냉매의 압력과, 압력기준실(S2) 내의 불활성 가스의 압력과의 차압에 의해, 도 2중 양화살표(A2)로 도시하는 방향으로 변형 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 다이어프램(32)은, 유로(33) 내의 냉매의 압력이 압력기준실(S2) 내의 불활성 가스의 압력보다도 큰 경우에는, 압력기준실(S2)측으로 볼록형상으로 만곡하도록 구성되어 있다. 다른 한편, 다이어프램(32)은, 유로(33) 내의 냉매의 압력이 압력기준실(S2) 내의 불활성 가스의 압력 이하인 경우에는, 평면형상으로 구성되어 있다. 즉, 이 경우에는, 다이어프램(32)은 압력기준실(S2)측으로 볼록형상으로 만곡하지 않는다.
제1실(S1) 내에는, 밸브부(34)와, 스프링(35)과, 칸막이 부재(36)가 배치되어 있다. 칸막이 부재(36)는, 제1실(S1)을 유입부(31a)측의 제1 영역과, 유출부(31b)측의 제2 영역으로 구획하도록 구성되어 있다. 즉, 칸막이 부재(36)는, 유입부(31a)로부터 유출부(31b)에 이르는 유로(33)에서 유입부(31a)와 유출부(31b)의 사이에 배치되어 있다.
밸브부(34)는, 밸브체(34a)와, 밸브시트(34b)를 갖고 있다. 밸브부(34)는, 밸브체(34a)와 밸브시트(34b) 사이의 간극에 의해 밸브개방도를 조정 가능하게 구성되어 있다. 밸브체(34a)는 축형상(軸狀)으로 구성되어 있다. 밸브체(34a)의 일단(제1단)은 다이어프램(32)에 접속되어 있다. 밸브체(34a)의 타단(제2단)은 스프링(35)에 접속되어 있다. 밸브체(34a)는, 다이어프램(32)의 변형에 의해, 도 2 중 양화살표(A3)로 도시하는 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 즉, 밸브체(34a)는, 다이어프램(32)의 변형에 의해, 밸브체(34a)의 축방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 밸브체(34a)는 일단부터 타단을 향하여 단면적이 연속적으로 작아지는 테이퍼 형상을 갖고 있다. 밸브체(34a)는, 원추대형상(圓錐臺狀)으로 구성되어 있고, 축방향으로 밸브시트(34b)를 향하여 연속적으로 직경이 작아지도록 구성되어 있다.
밸브시트(34b)는, 칸막이 부재(36)에 마련되어 있다. 밸브시트(34b)는, 유입부(31a)로부터 유출부(31b)에 이르는 유로(33)에서, 유입부(31a)와 유출부(31b)의 사이에 배치되어 있다. 밸브시트(34b)는, 밸브시트(34b)를 관통하는 밸브구멍(37)의 주위에 마련되어 있다. 밸브체(34a)가 다이어프램(32)의 변형에 의해 밸브체(34a)의 축방향으로 이동함으로써, 밸브체(34a)가 밸브시트(34b)로부터 떨어짐에 의해, 밸브구멍(37)이 열린다. 구체적으로는, 유로(33) 내의 냉매의 압력이 압력기준실(S2) 내의 불활성 가스의 압력보다도 커지면, 다이어프램(32)이 압력기준실(S2)측으로 볼록형상으로 만곡한다. 이 때문에, 다이어프램(32)에 접속된 밸브체(34a)가 밸브체(34a)의 축방향으로 압력기준실(S2)측으로 이동한다. 이에 의해, 밸브체(34a)의 타단이 밸브시트(34b)로부터 떨어짐에 의해, 밸브체(34a)로부터 밸브구멍(37)이 노출함으로써, 밸브구멍(37)이 열린다.
밸브시트(34b)는, 제1실(S1)의 제1 영역측의 면(상면) 및 제1실(S1)의 제2 영역측의 면(하면)의 각각이 움푹패도록 구성되어 있다. 즉, 밸브시트(34b)는, 제1실(S1)의 제1 영역측 및 제2 영역측의 각각에 오목부를 갖고 있다. 밸브시트(34b)는, 제1실(S1)의 제1 영역측의 오목부의 저부와 제1실(S1)의 제2 영역측의 오목부의 저부가 서로 연통하고 있다. 서로 연통하는 제1실(S1)의 제1 영역측의 오목부의 저부와 제1실(S1)의 제2 영역측의 오목부의 저부가 밸브구멍(37)을 구성하고 있다.
구체적으로는, 밸브시트(34b)는, 제1실(S1)의 제1 영역측의 면 및 제2 영역측의 면의 각각이 유발형상(鉢狀)으로 구성되어 있다. 밸브시트(34b)는, 제1실(S1)의 제1 영역측의 면이 제1실(S1)의 제2 영역을 향하여 직경이 연속적으로 작아지도록 유발형상으로 구성되어 있다. 밸브시트(34b)의 제1실(S1)의 제1 영역측의 면은, 제1실(S1)의 제2 영역을 향하여 직경이 연속적으로 작아지도록 유발형상으로 구성되어 있다.
밸브부(34)는, 유로(33) 내의 압력이 압력기준실(S1) 내의 압력보다도 커지면 밸브개방도를 증가시키도록 구성되어 있다. 즉, 밸브부(34)는, 유로(33) 내의 압력이 압력기준실(S2) 내의 압력보다도 커지면, 밸브체(34a)가 밸브체(34a)의 축방향에서 다이어프램(32)측으로 이동함에 의해, 밸브체(34a)와 밸브시트(34b) 사이의 간극이 커짐으로써, 밸브개방도를 증가시키도록 구성되어 있다. 또한, 밸브부(34)는, 유로(35) 내의 압력이 압력기준실(S2) 내의 압력보다도 작아지면 밸브개방도를 감소시키도록 구성되어 있다. 즉, 밸브부(34)는, 유로(35) 내의 압력이 압력기준실(S2) 내의 압력보다도 작아지면, 밸브체(34a)가 밸브체(34a)의 축방향에서 스프링(35)측으로 이동함에 의해, 밸브체(34a)와 밸브시트(34b) 사이의 간극이 작아짐으로써, 밸브개방도를 감소시키도록 구성되어 있다.
밸브부(34)는, 다이어프램(32)의 변형에 의해 밸브체(34a)가 밸브체(34a)의 축방향으로 이동함에 의해, 밸브체(34a)와 밸브시트(34b) 사이의 간극의 크기가 연속적으로 변화하도록 구성되어 있다. 즉, 밸브부(34)는, 밸브체(34a)의 축방향의 이동량에 비례하여, 밸브부(34)의 밸브개방도를 증가 또는 감소시키도록 구성되어 있다.
스프링(35)은, 밸브체(34a)의 타단과 케이스(31)의 저부에 접속되어 있다. 스프링(35)은 탄성력에 의해 밸브체(34a)를 케이스(31)의 저부를 향하여 가세하도록 구성되어 있다.
칸막이 부재(36)에는 세공(細孔)(38)이 마련되어 있다. 세공(38)은 칸막이 부재(36)를 관통하도록 마련되어 있다. 세공(38)은 유로(33)의 일부를 구성하고 있다. 세공(38)은 밸브체(34a)에 의해 닫혀지지 않고서 항상 열려 있기 때문에, 냉매는 항상 세공(38)을 통과하여 제1실(S1) 내를 제1 영역부터 제2 영역으로 흐르는 것이 가능하다. 본 실시의 형태에서는, 세공(38)은 캐피럴리로서의 기능을 갖고 있다. 즉, 냉매는 세공(38)을 통과함으로써 감압된다.
다음에, 본 실시의 형태의 공기 조화기(10)의 냉매 회로의 냉매의 흐름에 관해 설명한다.
도 1을 참조하면, 압축기(1)에 유입한 냉매는 압축기(1)에 의해 압축되어 고온 고압 가스 냉매가 된다. 압축기(1)로부터 토출된 고온 고압 가스 냉매는, 배관(PI1)을 통과하여 응축기(2)에 유입한다. 응축기(2)에 유입한 냉매는, 응축기(2)에서 공기와 열교환한다. 구체적으로는, 응축기(2)에서, 냉매는 공기 중으로의 방열(放熱)에 의해 응축되고, 공기는 냉매에 의해 가열된다. 응축기(2)에서 응축된 고압 액냉매는, 배관(PI2)을 통과하여 압력조정밸브(3)에 유입한다.
압력조정밸브(3)에 유입한 냉매는, 압력조정밸브(3)에서 감압되어 저압의 기액 2상(相) 냉매가 된다. 압력조정밸브(3)에서 감압된 냉매는, 배관(PI3)을 통과하여 증발기(4)에 유입한다. 증발기(4)에 유입한 냉매는, 증발기(4)에서 공기와 열교환한다. 구체적으로는, 증발기(4)에서, 공기는 냉매에 의해 냉각되어, 냉매는 저압 가스 냉매가 된다. 증발기(4)에서 감압되어 저압 가스가 된 냉매는, 배관(PI4)을 통과하여 압축기(1)에 유입한다. 압축기(1)에 유입한 냉매는, 재차 압축되고 가압되고 나서 압축기(1)로부터 토출된다.
계속해서, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 실시의 형태에서의 압력조정밸브(3)의 동작에 관해 상세히 설명한다.
유로(33) 내의 냉매의 압력이 압력기준실(S2) 내의 불활성 가스의 압력 이하면, 다이어프램(32)은 평면형상으로 유지되기 때문에, 밸브체(34a)가 밸브시트(34b)에 접하여 있다. 이 때문에, 밸브구멍(37)이 밸브체(34a)에 의해 막혀진 상태가 유지된다. 이 상태에서는 밸브부(34)는 닫혀져 있다.
유로(33) 내의 냉매의 압력이 압력기준실(S2) 내의 불활성 가스의 압력보다도 높아지면, 다이어프램(32)은 압력기준실(S2)측으로 볼록형상이 되도록 변형한다. 이 다이어프램(32)의 변형에 의해 밸브체(34a)가 밸브체(34a)의 축방향에서 압력기준실(S2)측으로 이동한다. 이 때문에, 밸브체(34a)가 밸브시트(34b)로부터 떨어진다. 이 상태에서 밸브부(34)는 열린다. 더욱, 다이어프램(32)의 변형에 의해 밸브체(34a)가 밸브체(34a)의 축방향에서 압력기준실(S2)측으로 이동하면, 밸브체(34a)와 밸브시트(34b) 사이의 간극이 커진다. 즉, 밸브부(34)의 밸브개방도가 커진다. 이에 의해, 압력조정밸브(3)를 흐르는 냉매량이 증가함으로써, 증발기(4)에 유입하는 냉매량도 증가한다. 이 때문에, 과열도(過熱度)(SH)가 작아진다. 따라서, 냉매의 압축기(1)로부터의 토출 온도의 상승이 억제된다.
또한, 밸브체(34a)의 축방향의 이동량은, 유로(33) 내의 냉매의 압력과, 압력기준실(S2) 내의 불활성 가스의 압력과, 밸브체(34a)에 접속된 스프링(35)의 가세력에 의해 조정하는 것이 가능하다. 또한, 밸브부(34)의 밸브개방도는, 밸브체(34a)와 밸브시트(34b) 사이의 간극에 의해 조정하는 것이 가능하다. 따라서 밸브체(34a)의 축방향의 이동량과, 밸브부(34)의 밸브개방도를 조정함에 의해, 압력조정밸브(3)를 흐르는 냉매량을 조정하는 것이 가능하다.
다음에, 본 실시의 형태의 작용 효과에 관해 비교례와 대비하여 설명한다. 이하, 특히 설명하지 않는 한, 이 비교례에서는, 실시의 형태 1과 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 반복하지 않는다.
도 4를 참조하면, 비교례의 공기 조화기(10)는, LEV(전자 팽창밸브)(30)와, 서미스터(7)와, 마이크로 컴퓨터(8)를 구비하고 있는 점에서, 본 실시의 형태의 공기 조화기(10)와 다르다. 비교례의 공기 조화기(10)에서는, 냉매의 압축기(1)로부터의 토출 온도를 검출한 서미스터(7)로부터의 신호에 의거하여 마이크로 컴퓨터(8)가 LEV(30)의 밸브개방도를 제어함에 의해, 냉매의 압축기(1)로부터의 토출 온도가 설정 온도(압축기(1)가 고장나지 않도록 설정된 온도)보다도 상승하지 않도록 조절되고 있다.
본 실시의 형태의 공기 조화기(10)에서는, 냉매는 R32이다. R32는, 폴리트로프 지수가 작고, 압축기(1)로부터의 토출 온도가 오르기 쉬운 냉매이기 때문에, 냉매로서 R32가 사용되면, 고외기(높은 외기 온도)에서 응축 온도가 높은 때에, 냉매의 압축기(1)로부터의 토출 온도가 오르기 쉬워진다.
본 실시의 형태의 공기 조화기(10)에 의하면, 압력기준실(S2) 내의 압력을 냉매의 압축기(1)로부터의 토출 온도가 설정 온도(압축기(1)가 고장나지 않도록 설정된 온도)에서의 유로(33) 내의 압력으로 설정함으로써, 유로(33) 내의 압력이 압력기준실(S2) 내의 압력보다도 커지면 밸브부(34)의 밸브개방도를 증가시킬 수 있다. 이 때문에, 냉매의 압축기(1)로부터의 토출 온도가 설정 온도보다도 상승하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 압력조정밸브(3)를 흐르는 냉매량을 증가시킴에 의해, 증발기(4)에 유입하는 냉매량도 증가시킬 수 있기 때문에, 과열도를 작게 할 수 있다. 따라서 냉매의 압축기(1)로부터의 토출 온도의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 냉매의 압축기(1)로부터의 토출 온도가 설정 온도보다도 상승하기 전에 밸브부(34)의 밸브개방도를 조정함에 의해 헌팅의 발생을 억제할 수 있다. 그리고, R32는 저GWP 냉매이다. 이에 의해, 저GWP 냉매를 사용한 냉매 절약의 공기 조화기(10)를 실현할 수 있다.
또한, 비교례의 공기 조화기(10)에서는, 냉매의 압축기(1)로부터의 토출 온도를 조정하기 위해, LEV(30), 서미스터(7), 마이크로 컴퓨터(8)가 필요해지기 때문에, 공기 조화기(10)의 구성이 복잡하게 된다. 또한, 공기 조화기(10)의 제조 비용이 높아진다. 이에 대해, 본 실시의 형태의 공기 조화기(10)에서는, 압력조정밸브(3)에 의해 냉매의 압축기(1)로부터의 토출 온도를 조정할 수 있기 때문에, 공기 조화기(10)의 구성이 간단하게 된다. 또한, 공기 조화기(10)의 제조 비용을 낮게 할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태의 공기 조화기(10)에서는, 압력조정밸브(3)는, 밸브부(34)의 밸브개방도를 조정함에 의해 유로(33)를 흐르는 냉매의 유량을 조정 가능하기 때문에, 가령 밸브부(34)가 단순하게 개폐(ON/OFF)되는 경우에 비하여, 헌팅의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 냉매의 유량의 제어성을 향상할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태의 공기 조화기(10)에서는, 냉매 회로(13)를 흐르는 냉매의 양은 300g 이상 500g 이하이다. 경제산업성(經濟産業省)의 자료(2003년 신고(屈出)외(外) 배출량의 추계 방법 등에 관한 자료)에 의하면, 룸 에어컨의 평균 냉매 프론 충전량은 800g이다. 따라서 본 실시의 형태의 공기 조화기(10)에서는, 냉매의 양을 룸 에어컨의 평균 냉매 프론 충전량인 800g의 반분 정도로 할 수 있다. 또한, 냉매의 양을 룸 에어컨의 평균 냉매 프론 충전량의 반분인 400g의 ±100g라면, 냉각 능력을 유지하면서 냉매 절약을 실현할 수 있다.
비교례의 공기 조화기(10)에서는, 냉매량이 적어지면, LEV(30)의 밸브개방도의 조정에 대한 냉매의 압축기(1)로부터의 토출 온도의 응답 시간이 짧아지기 때문에, 설정 온도에 대해 헌팅이 발생할 우려가 있다. 이에 대해, 본 실시의 형태의 공기 조화기(10)에서는, 압력기준실(S2) 내의 압력을 기준으로 하여 밸브부(34)의 밸브개방도를 증가시키기 때문에, 냉매량이 적어져도 설정 온도에 대한 헌팅의 발생을 억제할 수 있다. 따라서 제어성을 향상할 수 있다.
본 실시의 형태의 공기 조화기(10)에서는, 압축기(1)는, 회전수를 가변으로 제어 가능하다. 이 때문에, 압축기(1)의 회전수를 가변으로 제어함에 의해, 전력 절약화를 도모할 수 있다. 또한, 압축기(1)의 회전수가 올라감에 의해, 냉매의 압축기(1)로부터의 토출 온도가 올라가는 경우에도, 압력기준실(S2) 내의 압력을 기준으로 하여 밸브부(34)의 밸브개방도를 증가시킴에 의해 압축기(1)의 냉매의 토출 온도의 상승을 억제할 수 있다.
실시의 형태 2.
이하, 특히 설명하지 않는 한, 실시의 형태 2에서는, 실시의 형태 1과 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 반복하지 않는다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시의 형태 2의 공기 조화기(10)는, 상기한 실시의 형태 1의 공기 조화기(10)에 비하여, 압력조정밸브(3)의 구성이 다르다.
본 실시의 형태의 공기 조화기(10)에서는, 압력조정밸브(3)는 캐피럴리(39)를 포함하고 있다. 캐피럴리(39)는, 압력조정밸브(3)의 케이스(31)와 증발기(4)에 접속되어 있다. 압력조정밸브(3)의 케이스(31) 내의 구성은 실시의 형태 1의 구성과 동일하다. 캐피럴리(39)는, 냉매 회로(13)에서의 밸브부(34)와 증발기(4)의 사이에 배치되어 있다. 이 때문에, 캐피럴리(39)에 의해 냉매를 감압할 수 있다.
본 실시의 형태에 의하면, 캐피럴리(39)에 의해 냉매의 감압을 조정할 수 있다. 이 때문에, 냉매의 감압의 조정이 용이해진다.
실시의 형태 3.
이하, 특히 설명하지 않는 한, 실시의 형태 3에서는, 실시의 형태 1과 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 반복하지 않는다.
도 6을 참조하여, 본 발명의 실시의 형태 3의 공기 조화기(10)는, 상기한 실시의 형태 1의 공기 조화기(10)와 비교하여, 압력조정밸브(3)의 구성이 다르다.
본 실시의 형태의 공기 조화기(10)에서는, 압력조정밸브(3)는 캐피럴리(39)를 포함하고 있다. 캐피럴리(39)는, 냉매 회로(13)에서의 압력조정밸브(3)의 케이스(31)와 병렬로 접속되어 있다. 압력조정밸브(3)의 케이스(31) 내의 구성은 실시의 형태 1의 구성과 동일하다. 캐피럴리(39)는, 냉매 회로(13)에서의 밸브부(34)와 병렬로 배치되어 있다. 이 때문에, 캐피럴리(39)에 의해 냉매를 감압할 수 있다.
본 실시의 형태에 의하면, 캐피럴리(39)에 의해 냉매의 감압을 조정할 수 있다. 이 때문에, 냉매의 감압의 조정이 용이해진다.
계속해서, 도 7을 참조하여, 실시의 형태 3의 공기 조화기(10)의 변형례에 관해 설명한다. 이 변형례는, 실시의 형태 1과는 세공(38)이 마련되지 않은 점에서 다르다. 이 변형례에서는, 캐피럴리(39)가 냉매 회로(13)에서의 밸브부(34)와 병렬로 배치되어 있기 때문에, 실시의 형태 1의 세공(38)이 마련되지 않아도, 캐피럴리(39)에 의해 냉매 회로(13)에 냉매를 항상 흘릴 수 있다.
실시의 형태 1의 세공(38)과 비교하여 캐피럴리(39)의 쪽이 냉매의 감압의 조정이 용이하다. 이 때문에, 본 실시의 형태의 공기 조화기(10)의 변형례에서는, 캐피럴리(39)에 의해 냉매의 감압의 조정이 용이해진다.
금회 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1 : 압축기
2 : 응축기
3 : 압력조정밸브
4 : 증발기
5 : 응축기용 송풍기
6 : 증발기용 송풍기
7 : 서미스터
8 : 마이크로 컴퓨터
9 : 캐피럴리
10 : 공기 조화기
11 : 실외기
12 : 실내기
13 : 냉매 회로
31 : 케이스
31a : 유입부
31b : 유출부
32 : 다이어프램
33 : 유로
34a : 밸브체
34b : 밸브시트
35 : 스프링
36 : 칸막이 부재
37 : 밸브구멍
38 : 세공
39 : 캐피럴리
S1 : 제1실
S2 : 제2실(압력기준실)

Claims (7)

  1. 압축기, 응축기, 압력조정밸브 및 증발기를 갖는 냉매 회로와,
    상기 냉매 회로를, 상기 압축기, 상기 응축기, 상기 압력조정밸브, 상기 증발기의 순서로 흐르는 냉매를 구비하고,
    상기 냉매는, R32이고,
    상기 압력조정밸브는, 케이스와, 상기 케이스의 내부를 구획하도록 상기 케이스의 내측에 부착된 다이어프램과, 상기 케이스의 상기 내부를 상기 다이어프램으로 구획되면서 상기 응축기로부터 유입한 상기 냉매를 상기 증발기에 흘리는 유로와, 상기 다이어프램으로 상기 유로로부터 구획되면서 불활성 가스가 봉입된 압력기준실과, 상기 유로 내에 배치된 밸브부와, 상기 유로 내에 배치된 칸막이 부재를 포함하고,
    상기 압력조정밸브는, 상기 밸브부의 밸브개방도를 조정함에 의해 상기 유로를 흐르는 상기 냉매의 유량을 조정 가능하고,
    상기 밸브부는, 상기 유로 내의 압력이 상기 압력기준실 내의 압력보다도 커지면 상기 밸브개방도를 증가시키고, 상기 유로 내의 압력이 상기 압력기준실 내의 압력보다도 작아지면 상기 밸브개방도를 감소시키도록 구성되어 있고,
    상기 밸브부는, 상기 다이어프램에 접속된 밸브체와, 상기 칸막이 부재에 마련된 밸브시트를 가지며,
    상기 압력조정밸브는, 상기 밸브체가 상기 밸브시트에 접하여 있는 상태에서도 상기 압력조정밸브 내에 상기 냉매를 흘리는 것이 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉매 회로를 흐르는 상기 냉매의 양은 300g 이상 500g 이하인 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압력조정밸브는, 캐피럴리를 포함하고,
    상기 캐피럴리는, 상기 냉매 회로에서 상기 밸브부와 상기 증발기의 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 압력조정밸브는, 캐피럴리를 포함하고,
    상기 캐피럴리는, 상기 냉매 회로에서 상기 밸브부와 상기 증발기의 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압력조정밸브는, 캐피럴리를 포함하고,
    상기 캐피럴리는, 상기 냉매 회로에서 상기 밸브부와 병렬로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 압력조정밸브는, 캐피럴리를 포함하고,
    상기 캐피럴리는, 상기 냉매 회로에서 상기 밸브부와 병렬로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축기는, 회전수를 가변으로 제어 가능한 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
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