JP2012154619A - 冷媒システム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、冷媒システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の冷媒システムは、第１冷媒サイクルを用いて室内を空調する空調部と、第２冷媒サイクルを用いて貯蔵室を冷却するための冷却部と、前記空調部の冷媒と前記冷却部の冷媒間の熱交換が行われる冷媒熱交換機と、を含み、前記空調部はメイン圧縮機と、前記メイン圧縮機をバックアップするための予備圧縮機と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷媒サイクルを行う冷媒システム及びその制御方法に関する。

一般に、冷媒システムは、圧縮‐凝縮‐膨張‐蒸発からなる冷媒サイクルを行い、室内を冷暖房するかまたは食品の保管のために冷却する装置である。

冷媒システムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と室内空気の熱交換を行う室内熱交換機と、冷媒を膨張させる膨張機と、冷媒と室外空気の熱交換を行う室外熱交換機と、を含む。そして、圧縮機に流入される冷媒のうち液状の冷媒と気相の冷媒を取り除くためのアキュムレータと、冷媒サイクルを行うための冷媒の流動方向を転換するための四方弁と、室内熱交換機または室外熱交換機に向かって各々室内空気または室外空気を強制流動させるファンと、ファンを回転するためのモータと、を更に含むことができる。

そして、室内の冷房を行う場合には室内熱交換機は蒸発手段、室外熱交換機は凝縮手段になる。室内の暖房を行う場合には室内熱交換機は凝縮手段、室外熱交換機は蒸発手段になる。冷暖房運転の転換は、四方弁により冷媒の流動方向が変更されることによって行う。

本発明は、冷媒システム及びその制御方法を提供する。

本発明の一実施形態による冷媒システムは、第１冷媒サイクルを用いて室内を空調する空調部と、第２冷媒サイクルを用いて貯蔵室の冷却を行うための冷却部と、前記空調部の冷媒と前記冷却部の冷媒間の熱交換を行う冷媒熱交換機と、を含み、前記空調部はメイン圧縮機と、前記メイン圧縮機をバックアップするための予備圧縮機と、を含む。

本発明の他の実施形態による冷媒システムは、外気と第１冷媒が熱交換されるようにする第１熱交換機と、前記第１冷媒と内気が熱交換されるようにする第２熱交換機と、前記第１冷媒を圧縮する第１圧縮機と、第３熱交換機の第１冷媒通路と、前記第１冷媒通路の吸入側で冷媒を膨張する第１膨張機を含む空調部と、外気と第２冷媒が熱交換されるようにする第４熱交換機と、前記第２冷媒と内気が熱交換されるようにする第５熱交換機と、前記第２冷媒を圧縮する第２圧縮機と、前記第３熱交換機の第２冷媒通路を含む冷却部と、を含み、前記第２圧縮機は、メイン圧縮機と予備圧縮機と、を含む。

本発明のまた他の実施形態による冷媒システムの制御方法は、第１冷媒サイクルを用いて室内の空調を行うステップと、第２冷媒サイクルを用いて前記室内の貯蔵室の空気を冷却するステップと、前記第１冷媒サイクルの冷媒と前記第２冷媒サイクルの冷媒を熱交換させるステップと、前記第２冷媒サイクルのメイン圧縮機の故障または過負荷を感知するステップと、前記メイン圧縮機の故障または過負荷が感知されると、予備圧縮機の作動が開始するステップと、を含む。

本発明によると、食品または他の物品が持続的に冷却され、冷却停止による食品または他の物品が腐ることを防止することができる。

本発明による冷媒システムの構成図である。 図１に示す冷媒システムにおける冷媒流動を示す図である。 図１に示す冷媒システムにおける制御信号のフローを示すブロック図である。 本発明の他の実施形態による図１に示す冷媒システムにおける制御信号のフローを示すブロック図である。 図４に示す制御信号フローによる冷媒システムの制御方法を示すフローチャートである。 冷媒システムが過負荷条件で運転される場合の冷媒流動を示す図である。 冷媒システムのメイン圧縮機の故障が発生した場合の冷媒流動のフローを示す図である。 本発明のまた他の実施形態の図１に示す冷媒システムにおける制御信号のフローを示すブロック図である。 図７に示す冷媒システムの制御方法を示すフローチャートである。

図１は、本発明による冷媒システムの構成図である。

図１に示すように、冷媒システムは、室内の空気調和のために冷媒サイクルを行う空調部１と、貯蔵室の冷却のために冷媒サイクルを行う冷却部２、３と、を含む。例えば、空調部１はビルの空気を調和することができ、冷却部２、３はビルに付着されるかまたはビルに接続されて貯蔵室を冷却することができる。

詳しくは、冷却部２、３は、食品の冷蔵保管のための冷蔵部２と、食品の冷凍保管のための冷凍部３を含む。そして、空調部１の冷媒、冷蔵部２の冷媒及び冷凍部３の冷媒は、お互い独立に流動する。

空調部１は、空調部１を流動する冷媒を圧縮するための空調側の圧縮機１１と冷媒と室外空気間の熱交換が行われる空調側の室外熱交換機１４と、冷媒を膨張させる空調側の膨張機１３１、１３２、１３３と、冷媒と室内空気間の熱交換が行われる室内熱交換機１２を含むことができる。そして、空調部１は、空調側の圧縮機１１に流入される冷媒のうち気相の冷媒と液状の冷媒を分離するためのアキュムレータ１６と、空調側の圧縮機１１から吐出される冷媒の流動方向を転換するための四方弁１５を含んでもよい。

冷蔵部２は、冷蔵部２を流動する冷媒を圧縮するための冷蔵側の圧縮機２１と、冷媒と室外空気間の熱交換が行われる冷蔵側の室外熱交換機２４と、冷媒を膨張させる冷蔵側の膨張機２３１、２３２と、冷媒と食品に隣接の空気間の熱交換が行われる冷蔵熱交換機２２を含むことができる。冷蔵部２の室外空気は、空調部１の室外空気と同様であるか、または空調部１の室内空気であってもよい。

そして、冷凍部３は、冷凍部３を流動する冷媒を圧縮するための冷凍側の圧縮機３１と、冷媒と室外空気間の熱交換が行われる冷凍側の室外熱交換機３４と、室外熱交換機に向かって室外空気を強制流動させるファンモータアセンブリ３５と、冷媒を膨張させる冷凍側の膨張機３３と、冷媒と食品に隣接の空気間の熱交換が行われる冷凍熱交換機３２を含めることができる。冷凍部３の室外空気は、空調部１の室外空気と同様であるか、または空調部１の室内空気であってもよい。

一方、冷蔵部２と冷凍部３は、冷蔵部２または冷凍部３を流動する冷媒を圧縮するための冷却側の圧縮機と、冷媒と室外空気間の熱交換が行われる冷却側の室外熱交換機と、冷媒を膨張させる冷却側の膨張機と、冷媒と食品に隣接の空気間の熱交換が行われる冷却熱交換機を含む。そして、冷却側の圧縮機は、冷蔵側の圧縮機２１と冷凍側の圧縮機３１を含んでもよい。冷却側の室外熱交換機は、冷蔵側の室外熱交換機２４と冷凍側の室外熱交換機３４を含んでもよい。冷却側の膨張機は、冷蔵側の膨張機２３１、２３２と冷凍側の膨張機３３を含んでもよい。冷却熱交換機は、冷蔵熱交換機２２と冷凍熱交換機３２を含んでもよい。

この際、空調側の膨張機１３１、１３２、１３３、冷蔵側の膨張機２３１、２３２、冷凍側の膨張機３３は、例えば、電子弁のように冷媒流動の開閉、冷媒の膨張及び冷媒流動量の調節が可能な多様な装置になりうる。また、冷媒システムは、空調側の室外熱交換機１４及び冷蔵側の室外熱交換機２４に向かって室外空気を強制流動させるためのファンモータアセンブリ６を含む。空調側の室外熱交換機１４と冷蔵側の室外熱交換機２４が隣接した場合には、ファンモータアセンブリ６が空調側の室外熱交換機１４及び冷蔵側の室外熱交換機２４の両方に向かって室外空気を強制流動させうる。ただ、空調側の室外熱交換機１４と冷蔵側の室外熱交換機２４が離隔された場合には、空調側の室外熱交換機１４及び冷蔵側の室外熱交換機２４各々に対応する２つのファンモータアセンブリを備えてもよい。

一方、冷媒システムは、空調部１と冷蔵部２または冷蔵部２と冷凍部３間に熱交換が行われるようにするための冷媒熱交換機４、５を含めてもよい。より詳しくは、冷媒熱交換機４、５は、空調部１の冷媒と冷蔵部２の冷媒間の熱交換が行われる第１冷媒熱交換機４と、冷蔵部２の冷媒と冷凍部３の冷媒間の熱交換が行われる第２冷媒熱交換機５を含めてもよい。

この際、第１冷媒熱交換機４の内部には、空調部１の冷媒と冷蔵部２の冷媒が独立に流動しつつお互い熱交換が可能となるように２つの流路４１、４２が形成されうる。そして、第２冷媒熱交換機５の内部には、冷蔵部２の冷媒と冷凍部３の冷媒が独立に流動しつつお互い熱交換できるように２つの流路５１、５２が形成されうる。

第１冷媒熱交換機４は、空調部１の室内熱交換機１２と並列に接続される。より詳しくは、空調部１は、空調部１の冷媒流動を案内するための空調側の冷媒配管１０１、１０２、１０３をさらに含めてもよい。そして、空調側の冷媒配管１０１、１０２、１０３は、圧縮機、空調側の室外熱交換機１４及び第１冷媒熱交換機４を接続する第１冷媒配管１０１と、空調側の圧縮機１１から吐出される冷媒または室外熱交換機から吐出される冷媒を室内熱交換機１２に案内する第２冷媒配管１０２と、後述する第３膨張機１３１と並列に接続される迂回配管１０３を含めることができる。即ち、第２冷媒配管１０２の一端は空調側の室外熱交換機１４と室内熱交換機１２の間に該当する第１冷媒配管１０１の一点に接続され、第２冷媒配管１０２の他端は室内熱交換機１２と空調側の圧縮機１１の間に該当する第１冷媒配管１０１の他点に接続されうる。そして、迂回配管１０３の一端は空調側の室外熱交換機１４と第３膨張機１３１の間に該当する第１冷媒配管１０１に接続され、迂回配管１０３の他端は第３膨張機１３１と第１冷媒熱交換機４の間に該当する第１冷媒配管１０１に接続されうる。

この際、迂回配管１０３には、迂回配管１０３を介する冷媒流動が一定な方向に向かうように制限する流動制限部１７が設けられてもよい。より詳しくは、流動制限部１７は、室内熱交換機１２から空調側の室外熱交換機１４に向かった冷媒が迂回配管１０３を通過することを防止することができる。よって、室内熱交換機１２から空調側の室外熱交換機１４に向かう冷媒は、第３膨張機１３１を通過できる。ここで、流動制限部１７は例えば、チェックバルブのように、冷媒方向を一定の方向に制限することができる多様な装置になりうる。

そして、空調側の膨張機１３１、１３２、１３３は、室内熱交換機１２の流入側に該当する第１冷媒配管１０１に設ける第１膨張機１３２と、冷媒熱交換機４、５の流入側に該当する第２冷媒配管１０２に設ける第２膨張機１３３と、空調側の室外熱交換機１４に隣接の第１冷媒配管１０１に設ける第３膨張機１３１を含めてもよい。空調側の膨張機１３１、１３２、１３３は、空調側の冷媒配管１０１、１０２の開度を調節できると同時に、空調側の冷媒配管１０１、１０２を選択的に遮蔽することができる。より詳しくは、第１膨張機１３２は室内熱交換機１２に流入される冷媒量を調節できると同時に室内熱交換機１２に向かう冷媒流動を選択的に遮断することができ、第２膨張機１３３は第１冷媒熱交換機４に流入される冷媒量を調節できると同時に第１冷媒熱交換機４に向かう冷媒流動を選択的に遮断することができる。そして、第３膨張機１３１は、空調側の室外熱交換機１４に流入される冷媒を膨張させるか、または、空調側の室外熱交換機１４を通過した冷媒が第３膨張機１３１を迂回するように第１冷媒配管１０１を遮断することができる。

この際、第１膨張機１３２は、室内熱交換機１２に向かう冷媒流動を選択的に遮断する側面から流動遮断部７１とも称してもよい。

第２冷媒熱交換機５は、冷蔵部２上で冷蔵熱交換機２２と並列に接続されうる。より詳しくは、冷蔵部２は、冷蔵部２を流動する冷媒を案内する冷蔵側の冷媒配管１０４、１０５を更に含めてもよい。冷蔵側の冷媒配管１０４、１０５は、冷蔵側の圧縮機２１、冷蔵側の室外熱交換機２４、第１冷媒熱交換機４及び第２冷媒熱交換機５を接続する第３冷媒配管１０４と、第２冷媒熱交換機５に流入される冷媒のうち一部を冷蔵熱交換機２２に案内する第４冷媒配管１０５を含めてもよい。即ち、第４冷媒配管１０５の一端は冷蔵側の圧縮機２１と第２冷媒熱交換機５の間に該当する第３冷媒配管１０４の一点に接続され、第４冷媒配管１０５の他端は第１冷媒熱交換機１と第２冷媒熱交換機５の間に該当する第３冷媒配管１０４の他点に接続されうる。

一方、第２冷媒熱交換機５は、冷凍部３上で冷凍熱交換機３２と直列に接続されえる。より詳しくは、冷凍部３は、冷凍部３を流動する冷媒を案内する冷凍側の冷媒配管１０６を更に含めてもよい。冷凍側の冷媒配管１０６は、冷凍側の圧縮機３１、冷凍側の室外熱交換機３４、第２冷媒熱交換機５、冷凍側の膨張機３３、冷凍熱交換機３２を順に接続しうる。

ここで、冷却部２、３は、冷却部２、３を流動する冷媒を案内する冷却側の冷媒配管１０４、１０５、１０６を含み、冷却側の冷媒配管１０４、１０５は冷蔵側の冷媒配管１０４、１０５と冷凍側の冷媒配管１０６を含むことができる。

そして、冷蔵側の膨張機２３１、２３２は、第２冷媒熱交換機５の流入側に該当する第３冷媒配管１０４に設ける第４膨張機２３２と、冷蔵熱交換機２２の流入側に該当する第４冷媒配管１０５に設ける第５膨張機２３１を含めてもよい。

冷蔵側の室外熱交換機２４と第１冷媒熱交換機４の間には、受液機２６が設けられてもよい。受液機２６には冷蔵側の冷媒配管１０４、１０５を流動する冷媒が液状に貯蔵されうる。

一方、冷蔵側の圧縮機２１は、メイン圧縮機２１１と、メイン圧縮機の故障が発生した場合に、メイン圧縮機２１１をバックアップするための予備圧縮機２１２を含めることができる。メイン圧縮機２１１及び予備圧縮機２１２は、第３冷媒配管１０４上に並列に接続されうる。

より詳しくは、メイン圧縮機２１１及び予備圧縮機２１２の流入部は、冷蔵熱交換機２２及び第４冷媒熱交換機５に同時に接続され、メイン圧縮機２１１及び予備圧縮機２１２の吐出部は、冷蔵側の室外熱交換機２４に同時に接続されうる。よって、第３冷媒配管１０４上の冷媒は、メイン圧縮機２１１及び予備圧縮機２１２のうち少なくとも一つを選択的に流動できる。

以下で、本発明による冷媒システムの室内冷房及び貯蔵室冷却を行う場合の冷媒流動に対して添付の図面を参照して詳しく説明する。

図２は、本発明による冷媒システムが室内を冷房するときの図１に示す冷媒システムにおける冷媒のフローを示す図である。

図２に示すように、空調側の圧縮機１１から吐出される高温高圧の冷媒が空調側の室外熱交換機１４に流入される。この際、空調側の圧縮機１１と空調側の室外熱交換機１４の間に位置される四方弁１５は、空調側の圧縮機１１から吐出される冷媒が空調側の室外熱交換機１４に向かって流動するように冷媒の流動方向を案内する。

冷媒が空調側の室外熱交換機１４を流動する過程で冷媒は室外空気に熱を放出して凝縮される。そして、空調側の室外熱交換機１４を通過した冷媒は空調側の膨張機１３１、１３２、１３３のうち第１膨張機１３２を通過しつつ、低温低圧の状態に膨張する。この際、第３膨張機１３１は遮蔽された状態を維持して、空調側の室外熱交換機１４を通過した冷媒が迂回配管１０３を介して第１膨張機１３２に流入する。

第１膨張機１３２を通過した冷媒は、室内熱交換機１２に流入される。冷媒が室内熱交換機１２を流動する過程で冷媒は室内空気から熱を吸収して蒸発し、冷媒の温度は増加する。そして、室内熱交換機１２を通過した冷媒は、アキュムレータ１６に流入する。この際、室内熱交換機１２とアキュムレータ１６間に位置する四方弁１５は室内熱交換機１２を通過した冷媒がアキュムレータ１６に流入できるように、冷媒の流動方向を案内する。

冷媒がアキュムレータ１６を通過する過程で冷媒のうち液状の冷媒が取り除かれて気相の冷媒のみが空調側の圧縮機１１に再び流入する。そして、冷媒が空調側の圧縮機１１を通過する過程で冷媒は高温高圧の状態に圧縮される。
上述の冷媒の流動が持続されつつ室内の冷房を行うこともある。

次に、冷蔵部２の冷媒流動を見ると、メイン圧縮機２１１から吐出される高温高圧の冷媒が冷蔵側の室外熱交換機２４及び第１冷媒熱交換機４を通過する。

冷媒が冷蔵側の室外熱交換機２４及び第１冷媒熱交換機４を通過する過程で冷媒は凝縮されて冷媒の温度は減少する。冷媒が冷蔵側の室外熱交換機２４を通過する過程で冷媒は室外空気に熱を放出する。そして、冷媒が第１冷媒熱交換機４を通過する過程で冷蔵部２の冷媒は、空調部１の冷媒に熱を放出する。よって、冷媒が凝縮されて、冷媒の温度は更に減少する。

この際、冷媒が冷蔵側の室外熱交換機２４及び第１冷媒熱交換機４を全て通過する場合には、冷蔵側の室外熱交換機２４及び第１冷媒熱交換機４のうち何れか一つだけを通過する場合に比べて、冷媒が過冷却されて相対的に低温の状態に到達することができる。よって、冷媒が冷蔵側の室外熱交換機２４及び第１冷媒熱交換機４を全て通過する場合には、冷蔵側の室外熱交換機２４だけを通過する場合に比べて、冷蔵部２の冷却性能係数（ＣＯＰ）が相対的に高くなるという利点がある。

冷蔵側の室外熱交換機２４及び第１冷媒熱交換機４から排出された冷媒は、冷蔵側の膨張機２３１、２３２に流入する。冷蔵側の室外熱交換機２４及び第１冷媒熱交換機４から排出された冷媒は、第４膨張機２３２及び第５膨張機２３１に流入する。冷媒が冷蔵側の膨張機２３１、２３２を通過する過程で冷媒は低温低圧の状態に膨張する。

そして、第４膨張機２３２から排出された冷媒は、第２冷媒熱交換機５に流入し、第５膨張機２３１から排出された冷媒は、冷蔵熱交換機２２に流入する。即ち、冷蔵側の膨張機２３１、２３２から排出された冷媒は、第２冷媒熱交換機５及び冷蔵熱交換機２２に流入する。

冷媒が第２冷媒熱交換機５を通過する過程で、冷蔵部２の冷媒は冷凍部３の冷媒から熱を吸収して蒸発し、冷媒の温度は増加する。冷媒が冷蔵熱交換機２２を通過する過程で、冷媒は冷蔵熱交換機２２に隣接した空気の熱を吸収して蒸発し、冷媒の温度は増加する。

そして、第２冷媒熱交換機５及び冷蔵熱交換機２２から排出された冷媒は、メイン圧縮機２１１に向かって流動する。冷媒がメイン圧縮機２１を通過する過程で冷媒は高温高圧の状態に圧縮される。

冷凍部３の冷媒流動を見ると、冷凍側の圧縮機３１から吐出される高温高圧状態の冷媒は、冷凍側の室外熱交換機３４に流入する。冷媒が冷凍側の室外熱交換機３４を通過する過程で、冷媒は室外空気に熱を放出して凝縮され、冷媒の温度は減少する。冷凍側の室外熱交換機３４から排出された冷媒は、第２冷媒熱交換機５に流入する。冷媒が第２冷媒熱交換機５を通過する過程で冷凍部３の冷媒は、冷蔵部２の冷媒に熱を放出して凝縮され、冷媒の温度は減少する。

この際、冷媒が冷凍側の室外熱交換機３４及び第２冷媒熱交換機５を全て通過する場合には、冷凍側の室外熱交換機３４及び第２冷媒熱交換機５のうち何れか一つだけを通過する場合に比べ、冷媒が過冷却されて相対的に低温の状態に到達できる。よって、冷媒が冷凍側の室外熱交換機３４及び第２冷媒熱交換機５を全て通過する場合には、冷凍側の室外熱交換機３４だけを通過する場合に比べ、冷凍部３の冷却性能係数（ＣＯＰ）が相対的に高くなるという利点がある。

第２冷媒熱交換機５から排出された冷媒は、冷凍側の膨張機３３に流入する。冷媒が冷凍側の膨張機３３を通過する過程で冷媒は低温低圧の状態に膨張する。冷凍側の膨張機３３を通過した冷媒は冷凍熱交換機３２に流入する。冷媒が冷凍熱交換機３２を通過する過程で冷媒は冷凍熱交換機３２に隣接した空気から熱を吸収して蒸発し、冷媒の温度が増加する。そして冷凍熱交換機３２から排出された冷媒は冷凍側の圧縮機３１を通過しつつ再び高温高圧の状態に圧縮される。

冷媒システムが暖房モードで作動する場合には空調部で第２冷媒配管を流動する冷媒の流動方向が冷房モードに作動する場合と反対方向に転換する。

冷媒システムが暖房モードに作動する場合に、空調部１の冷媒流動を見ると、空調側の圧縮機１１から吐出される冷媒は、室内熱交換機１２に流入する。この際、四方弁１５は空調側の圧縮機１１から吐出された冷媒が室内熱交換機１２に流動できるように、冷媒の流動方向を案内する。

そして、冷媒が室内熱交換機１２を通過する過程で、冷媒は室内空気に熱を放出して低温高圧に凝縮する。そして、室内熱交換機１２から排出された冷媒は、空調側の膨張機１３１、１３２、１３３のうち第３膨張機１３１に流入する。この際、流動制限部１７によって室内熱交換機１２を通過した冷媒は迂回配管１０３を通過できないため、第３膨張機１３１に流入する。第３膨張機１３１は完全に開放の状態を維持して、冷媒の実質的な膨張が第３膨張機１３１で行われる。即ち、冷媒が第３膨張機１３１を通過する過程で冷媒は低温低圧の状態に膨張する。

第３膨張機１３１から排出された冷媒は、空調側の室外熱交換機１４に流入する。冷媒が空調側の室外熱交換機１４を通過する過程で冷媒は室外空気から熱を吸収して蒸発し、冷媒の温度は増加する。

空調側の室外熱交換機１４から吐出された冷媒は、アキュムレータ１６に流入し、液状の冷媒と気相の冷媒が取り除かれる。この際、四方弁１５は空調側の室外熱交換機１４から吐出される冷媒がアキュムレータ１６に流入するように、冷媒の流動方向を案内する。そして、アキュムレータ１６から取り除かれた気相の冷媒のみが空調側の圧縮機１１に流入して、再び高温高圧に圧縮される。
この冷媒流動が持続されつつ、室内の暖房を行ってもよい。

冷媒システムが暖房モードに作動する場合に冷蔵部２及び冷凍部３の冷媒流動は冷媒システムが冷房モードに作動する場合と同様である。

以下では、本発明による冷媒システムの制御構成及び制御方法に対して添付の図面を参照して詳しく説明する。

図３は、図１に示す冷媒システムの制御信号のフローを示す制御構成図で、図４は、他の実施形態による図１に示す冷媒システムの制御信号のフローを示す制御構成図であって、図５は図４に示す制御信号のフローによる冷媒システムの制御方法を示すフレーチャートである。図６は冷媒システムが過負荷条件で作動する時の冷媒のフローを示す図で、図７は冷媒システムのメイン圧縮機の故障が発生した場合の冷媒流動を示す図である。

図３を参照して、冷媒システムの制御構成を説明すると、冷媒システムは、メイン圧縮機２１１の故障を感知する故障感知センサー６１と、メイン圧縮機２１１の過負荷を感知する過負荷センサー６２と、メイン圧縮機２１１の故障の際に故障信号を出力する故障信号出力部６９と、故障感知センサー６１と過負荷センサ０６２から受信する信号を基にメイン圧縮機２１１と予備圧縮機２１２及び故障信号出力部６９を制御するコントローラ６５をさらに含むことができる。この際、故障感知センサー６１、過負荷センサー６２、メイン圧縮機２１１、予備圧縮機２１２、故障信号出力部６９及びコントローラ６５は、お互い制御信号のやり取りができるように電機的に接続されうる。

故障感知センサー６１がメイン圧縮機２１１の故障を感知すると、コントローラ６５はメイン圧縮機２１１を代替するように予備圧縮機２１２を制御し、故障信号出力部６９はメイン圧縮機２１１に故障が発生したことをユーザに報知するための信号を出力する。

過負荷センサー６２がメイン圧縮機２１１の過負荷を感知すると、コントローラ６５はメイン圧縮機２１１を補充するために予備圧縮機２１２を制御する。

図４を参照すると、冷媒システムはメイン圧縮機２１１の電流を感知する電流センサー７１と、室外温度を感知する室外温度センサー７２と、メイン圧縮機２１１の故障の際に故障信号を出力する故障信号出力部７９と、電流センサー７１及び室外温度センサー７２によって感知されたメイン圧縮機２１１の電流及び室外温度を基にメイン圧縮機２１１、予備圧縮機２１２及び故障信号出力部７９を制御する制御部７５をさらに含む。この際、電流センサー７１、室外温度センサー７２、メイン圧縮機２１２、予備圧縮機２１２、故障信号出力部７９及び制御部７５は、お互い制御信号のやり取りができるように電気的に接続される。

図５を参照して、冷媒システムの制御方法を説明すると、最初に冷媒システムの作動が開始され、室外温度が感知される（Ｓ１１）。室外温度は室外温度センサー７２によって感知できる。

そして、室外温度が基準温度以上に該当する場合には（Ｓ１２）、制御部７５によってメイン圧縮機２１１及び予備圧縮機２１２が同時に作動するように制御される（Ｓ１３）。基準温度はメイン圧縮機２１１だけで耐えられない程度に負荷が増加した状態の室外温度中での下限値を意味する。すなわち、室外温度が基準温度以上に該当すると、メイン圧縮機２１１だけでは正常（ノーマル）な食品の冷却に困る過負荷条件に該当することがある。よって、メイン圧縮機２１１だけでは耐えられない負荷を我慢するために、予備圧縮機２１２が補助としてともに作動しなければならないことである。

ここで、メイン圧縮機２１１及び予備圧縮機２１２が同時に作動される場合の冷媒流動は、図６に示すような状態である。すなわち、冷蔵熱交換機及び第２冷媒熱交換機を通過した冷媒がメイン圧縮機２１１及び予備圧縮機２１２を同時に通過した後、冷蔵側の室外熱交換機に流入する。

そこで、室外温度が基準温度未満である場合には（Ｓ１２）、メイン圧縮機２１１だけ作動する状態を維持する（Ｓ１４）。

続いて、メイン圧縮機２１１の電流が感知される（Ｓ１５）。メイン圧縮機２１１の電流は電流センサー７１によって感知される。

電流センサー７１によって感知されたメイン圧縮機２１１の電流が基準範囲（第１基準電流より多いか第２基準電流より少ない場合）から離れる場合には（Ｓ１６）制御部７５によって予備圧縮機２１２が作動してメイン圧縮機２１１を代替し、故障信号が出力されるように制御される（Ｓ１７）。故障信号は故障信号出力部７９によって出力されうる。すなわち、感知された電流が基準範囲から離れる場合、予備圧縮機２１２だけ作動し、故障信号が出力される。

この際、基準範囲は、メイン圧縮機２１１が正常に作動される場合にメイン圧縮機２１１に示す電流値を意味する。基準電流は、メイン圧縮機２１１が正常に作動される状態に示す電流の一定範囲になることもある。よって、メイン圧縮機２１１の電流が第１基準電流を超えること、すなわち、正常な電流値から離れる場合には、メイン圧縮機２１１に異常があるということを意味する。また、メイン圧縮機２１１が正常に作動している限り、メイン圧縮機２１１の示す電流は「０」を超え一定電流値を有することになる。よって、メイン圧縮機２１１の電流が第２基準電流未満である場合には、メイン圧縮機２１１に異常があるということ意味する。例えば、メイン圧縮機２１１のモータそのものに異常が発生したか、または、結線がある場合にメイン圧縮機２１１の電流は「０」を示すことがある。

結局、感知された電流が第１基準電流を超えるか、第２基準電流未満に該当する場合には、メイン圧縮機２１１に故障が発生した状態であることを示すので、予備圧縮機２１２が作動してメイン圧縮機２１１を代替することによって、冷却部による食品または他の物品の冷却が持続的に行なうことができる。一般に、食品は保管温度に従って鮮度に大きい影響を受けるため、冷却部による冷却が中断される場合には食品の状態が急激に悪くなる恐れがある。しかし、メイン圧縮機２１１の故障の際に予備圧縮機２１２によって食品の冷却を持続的に行なうことができるので、冷却の中断による食品の損傷（劣化）を防止できるという利点がある。

ここで、予備圧縮機２１２がメイン圧縮機２１１を代替して作動する場合の冷媒流動は図７に示す状態と同様である。すなわち、熱交換機及び第２冷媒熱交換機を通過した冷媒が予備圧縮機２１２だけを通過した後、冷蔵側の室外熱交換機に流入する。

メイン圧縮機２１１の電流を用いてメイン圧縮機２１１の故障の有無を感知するということから、電流センサー７１はメイン圧縮機２１１の故障の有無を感知するための故障感知センサーともいえる。

しかし、感知された電流が基準範囲内に入る場合には（Ｓ１６）、さらに室外温度が感知される（Ｓ１１）。すなわち、感知された電流が基準範囲から離れない限り、室外温度に従ってメイン圧縮機２１１及び予備圧縮機２１２を制御し、メイン圧縮機２１１の電流を感知して故障の有無を判断する過程を繰り返す。
これによって、本発明によるとメイン圧縮機２１１の故障の際に予備圧縮機２１２が作動してメイン圧縮機２１１を代替するので、冷却部による食品の冷却が持続的に維持できるという利点がある。

また、メイン圧縮機２１１だけで耐えられない過負荷条件に該当する場合には、予備圧縮機２１２が補助的にメイン圧縮機２１１とともに作動するので、冷却部の冷却性能が維持または向上しうるという利点がある。

以下では、また他の実施形態による冷媒システムの制御構成及び制御方法に対して添付の図面を参照して詳しく説明する。この実施形態は、メイン圧縮機の故障の有無をメイン圧縮機の吐出側の冷媒温度を用いて感知するという点に違いはある。ただ、この実施形態で第１実施形態と同じ構成に対しては第１実施形態の説明を援用する。

図８はまた他の実施形態の図１に示す冷媒システムにおける制御信号のフローを示すブロック図で、図９は図７に示す冷媒システムの制御方法を示すフローチャートである。図８を参照して、冷媒システムの制御構成を説明すると、冷媒システムはメイン圧縮機２１１の吐出側の冷媒温度を感知する冷媒温度センサー８１と、室外温度を感知するための室外温度センサー８２と、メイン圧縮機２１１の故障の際に故障信号を出力する出力部８９と、冷媒温度センサー８２及び室外温度センサー８２によって感知されるメイン圧縮機２１１の吐出側の冷媒温度及び室外温度を基にメイン圧縮機２１１、予備圧縮機２１２及び故障信号出力部８９を制御する制御部８５をさらに含むことができる。この際、冷媒温度センサー８１、室外温度センサー８２、メイン圧縮機２１１、予備圧縮機２１２、故障信号出力部８９及び制御部８５はお互い制御信号のやり取りができるように電気的に接続される。

図９を参照して、冷媒システムの制御方法を説明すると、最初に冷媒システムの作動が開始され、室外温度が感知される（Ｓ２１）。この際、室外温度は室外温度センサー８２によって感知されうる。

そして、室外温度が基準温度以上に該当する場合には（Ｓ２２）、制御部８５によってメイン圧縮機２１１及び予備圧縮機２１２が同時に作動するように制御される（Ｓ２３）。

しかし、室外温度が基準温度未満である場合には（Ｓ２２）、メイン圧縮機２１１だけ作動する状態を維持する（Ｓ２４）。

続いて、メイン圧縮機２１１の吐出側の冷媒温度が感知される（Ｓ２５）。この際、メイン圧縮機２１１の吐出側の冷媒温度は冷媒温度センサー８１によって感知されうる。

冷媒温度センサー８１によって感知されたメイン圧縮機２１１の吐出側の冷媒温度が基準温度を超える場合には（Ｓ２６）、制御部８５によって予備圧縮機２１２が作動しメイン圧縮機２１１を代替し、故障信号が出力されるように制御する（Ｓ２７）。故障信号は故障信号出力部８９によって出力されることができる。すなわち、感知された冷媒温度が基準温度を超える場合には、予備圧縮機２１２だけ作動し、故障信号が出力されることがある。

基準温度はメイン圧縮機２１１が正常に作動される場合にメイン圧縮機２１１の吐出側の冷媒温度の上限値を意味することがある。基準温度はメイン圧縮機２１が正常に作動する状態で示されうる吐出側の冷媒温度が一定範囲になることもある。よって、メイン圧縮機２１１の吐出側の冷媒温度が基準温度を超えること、すなわち、正常な冷媒温度から離れる場合にはメイン圧縮機２１１に異常があることを意味する。例えば、メイン圧縮機２１１の内部に異物が挟まった場合またはメイン圧縮機２１１の機械的磨耗によって内部摩擦力が増加した場合にはメイン圧縮機２１１の吐出側の冷媒温度が増加する恐れがある。

即ち、感知された冷媒温度が基準温度を超える場合にはメイン圧縮機２１１が故障状態であると判断され、予備圧縮機２１２が作動されメイン圧縮機２１１を代替することによって、冷却部による食品の冷却を持続的に行なうことができる。

メイン圧縮機２１１の吐出側の冷媒温度を用いてメイン圧縮機２１１の故障の有無を感知するという点から冷媒温度センサー８１はメイン圧縮機２１１の故障の有無を感知するための故障感知センサーともいえる。

しかし感知された冷媒温度が基準温度を超えない場合には（Ｓ２６）、さらに室外温度が感知される（Ｓ２１）。即ち、感知された冷媒温度が基準温度を超えない限り、室外温度に従ってメイン圧縮機２１１及び予備圧縮機２１２を制御し、メイン圧縮機２１１の吐出側の冷媒温度を感知して故障の有無を判断する過程を繰り返す。

これによって、本発明によるメイン圧縮機２１１の故障の際に予備圧縮機２１２が作動しメイン圧縮機２１１を代替するので、冷却部による食品の冷却が持続的に維持できるという利点がある。

また、メイン圧縮機２１１だけで耐えられない過負荷条件に該当する場合には、予備圧縮機２１２が補助的にメイン圧縮機２１１とともに作動するので、冷却部の冷却性能が維持または向上しうるという利点がある。

一方、本発明においてメイン圧縮機２１１の電流を用いてメイン圧縮機２１１の故障の有無を感知する方法と、メイン圧縮機２１１の冷媒温度を用いてメイン圧縮機２１１の故障の有無を感知する方法は、ともに適用されることもある。例えば、メイン圧縮機２１１の電流が基準範囲から離れるか、またはメイン圧縮機２１１の冷媒温度が基準温度を超える場合のうち少なくとも一つに該当すると、メイン圧縮機２１１の故障が発生されたことと判断することもある。

Claims (17)

1. 第１冷媒サイクルを用いて室内を空調する空調部と、
   第２冷媒サイクルを用いて貯蔵室の冷却するための冷却部と、
   前記空調部の冷媒と前記冷却部の冷媒との間の熱交換が行われる冷媒熱交換機と、を含み、
   前記空調部は、メイン圧縮機と、前記メイン圧縮機をバックアップするための予備圧縮機と、を含む冷媒システム。
2. 前記メイン圧縮機の故障の有無を感知する故障感知センサーと、
   前記故障感知センサーによって前記メイン圧縮機の故障が感知される場合には、前記予備圧縮機が前記メイン圧縮機を代替するように制御する制御部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の冷媒システム。
3. 前記故障感知センサーは、前記メイン圧縮機の電流を感知する電流センサーを含む請求項２に記載の冷媒システム。
4. 前記電流センサーによって感知された電流が基準電流を超える場合、前記制御部は、前記予備圧縮機が前記メイン圧縮機を代替するように制御することを特徴とする請求項３に記載の冷媒システム。
5. 前記電流センサーによって感知された電流が基準電流未満である場合、前記制御部は、前記予備圧縮機が前記メイン圧縮機を代替するように制御することを特徴とする請求項３に記載の冷媒システム。
6. 前記故障感知センサーは、メイン圧縮機の吐出側の冷媒温度を感知する温度センサーを含む請求項２に記載の冷媒システム。
7. 前記温度センサーによって感知された冷媒温度が基準温度を超える場合には、前記制御部は、前記予備圧縮機が前記メイン圧縮機を代替するように制御することを特徴とする請求項６に記載の冷媒システム。
8. 前記メイン圧縮機の故障の有無を感知する故障感知センサーと、
   前記故障感知センサーによって前記メイン圧縮機の故障が感知される場合、故障信号を出力する故障信号出力部をさらに含む請求項１に記載の冷媒システム。
9. 前記メイン圧縮機の過負荷を感知するための過負荷センサーと、
   前記過負荷センサーが前記メイン圧縮機の過負荷を感知した場合、前記予備圧縮機が前記メイン圧縮機を補充するように制御する制御部と、をさらに含む請求項１に記載の冷媒システム。
10. 前記過負荷センサーは、室外温度を感知する温度センサーを含む請求項９に記載の冷媒システム。
11. 前記制御部は、前記温度センサーで感知された温度が基準温度を超える場合、前記予備圧縮機が前記メイン圧縮機を補充するように制御する請求項１０に記載の冷媒システム。
12. 外気と第１冷媒が熱交換されるようにする第１熱交換機、前記第１冷媒と内気が熱交換されるようにする第２熱交換機、前記第１冷媒を圧縮する第１圧縮機と、第３熱交換機の第１冷媒通路、及び前記第１冷媒通路の吸入側で冷媒を膨張する第１膨張機を含む空調部と、
    外気と第２冷媒が熱交換されるようにする第４熱交換機、前記第２冷媒と内気が熱交換されるようにする第５熱交換機、前記第２冷媒を圧縮する第２圧縮機、第３熱交換機の第２冷媒通路を含む冷却部と、を含み、
    前記第２圧縮機は、メイン圧縮機と予備圧縮機とを含む冷媒システム。
13. 前記冷却部は、第６熱交換機の第３冷媒通路と、前記第３冷媒通路の吸入側で前記第２冷媒を膨張する第２膨張機と、をさらに含む請求項１２に記載の冷媒システム。
14. 前記冷却部は、外気と第３冷媒を熱交換させるための第７熱交換機と、前記第３冷媒と内気を熱交換させるための第８熱交換機と、前記第３冷媒を圧縮するための第３圧縮機と、前記第６熱交換機の第４冷媒通路と、をさらに含む請求項１３に記載の冷媒システム。
15. 前記メイン圧縮機の故障を感知するための故障感知センサーと、
    前記故障感知センサーが前記メイン圧縮機の故障を感知した場合、前記予備圧縮機が前記メイン圧縮機を代替するように制御する制御部と、をさらに含む請求項１２に記載の冷媒システム。
16. 前記メイン圧縮機の過負荷を感知するための過負荷センサーと、
    前記過負荷センサーが前記メイン圧縮機の過負荷を感知した場合、前記予備圧縮機が前記メイン圧縮機を補充するように制御する制御部と、をさらに含む請求項１２に記載の冷媒システム。
17. 第１冷媒サイクルを用いて室内の空調を行うステップと、
    第２冷媒サイクルを用いて前記室内の貯蔵室の空気を冷却するステップと、
    前記第１冷媒サイクルの冷媒と前記第２冷媒サイクルの冷媒を熱交換させるステップと、
    前記第２冷媒サイクルのメイン圧縮機の故障または過負荷を感知するステップと、
    前記メイン圧縮機の故障または過負荷が感知されると、予備圧縮機の作動が開始されるステップと、を含む冷媒システムの制御方法。

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