KR100339128B1 - 냉동장치, 냉동기, 냉동장치용 공냉식 응축기 유닛 및압축기 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은, HFC계 냉매 사용의 냉동장치에 있어서, 냉동능력의 증대에 의한 성능의 향상과 안정된 운전을 가능하게 한다. 이 때문에, 냉동기에서의 사이클 계통을 압축기, 응축기, 수액기, 과냉각기의 순서로 접속한 구성으로 한다. 공냉분리식 냉동기에서는 공냉식 응축기 유닛 내에 수액기를 설치한다. 또, 액배관에서 돌발가스가 발생하기 쉬운 경우는 압축기 유닛 내에 축압기와 칸막이 판을 거쳐 일체로 기액분리기를 설치한다.

Description

냉동장치, 냉동기, 냉동장치용 공냉식 응축기 유닛 및 압축기 유닛{REFRIGERATING DEVICE, REFRIGERATING APPARATUS, AIR-COOLING TYPE CONDENSER UNIT AND COMPRESSOR UNIT USED FOR REFRIGERATING DEVICE}

본 발명은 HFC계 냉매를 사용한 냉동장치, 냉동장치 유닛, 공냉식 응축기 유닛 및 냉동장치용 압축기 유닛에 관한 것이며, 특히 안정된 운전과 냉동능력의 증대에 의한 성능 향상을 가능하게 하는 것에 관한 것이다.

종래의 냉동장치로서는, 예를 들어, 일본국 특개평 8-159568호에 기재되어 있는 바와 같이, 압축기 유닛과 공냉식 응축기 유닛을 분리한 구조의 공냉분리식 냉동장치에 있어서 상기 공냉식 응축기 유닛 내에 수액기를 내장하는 공냉식 냉동장치가 알려져 있다.

상기 종래 기술의 것은, 단순히 압축기 유닛의 소형화, 서비스 스페이스의 확보 및 액주입의 냉각성능의 저하 방지에 대해서는 고려되어 있는 것이기는 하나, 오존층에 영향이 없는 HFC계 의사공비 혼합냉매(비점이 비슷한 냉매를 혼합한 혼합냉매를 뜻함)의 사용에 대해서는 고려되어 있지 않다. 또, 액주입의 인출구를 저압쪽 기기 내에 형성하고 있기 때문에 접속되는 저압쪽 기기의 종류에 따라 배관계통의 복잡화를 초래할 우려가 있었다.

본 발명의 목적은, HFC계 냉매를 사용하여 냉동하는 것에 있어서도, 응축한 HFC계 액냉매가 응축기로부터 팽창밸브에 이르는 배관 도중에서 돌발가스로 되는 것을 억제하여 안정된 운전과 냉동능력의 증대를 도모하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 냉동기를 압축기 유닛과 공냉식 응축기 유닛으로 구성한 공냉분리식의 냉동기에 있어서, 콤팩트한 압축기 유닛으로 하여 옥내에 대한 설치 스페이스를 저감하는 데에 있다.

본 발명의 또다른 목적은, HFC계 액냉매의 과냉각도를 보다 크게 취할 수 있도록 하고, 저압쪽 기기나 액주입 배관으로 유도되는 액냉매에 미응축 가스가 혼입하는 것을 방지하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 배관계통의 간소화를 도모하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징은, 압축기, 응축기, 수액기, 팽창밸브 및 증발기를 가지는 냉동장치에 있어서, HFC계의 의사공비 혼합냉매 또는 공비 혼합냉매를 상기 압축기에 의하여 순환시키기 위한 배관과, 상기 압축기로부터 토출된 냉매를 응축시키기 위한 응축기와, 이 응축기로부터의 냉매가 유입하는 수액기와, 이 수액기로부터의 액냉매를 다시 냉각하는 과냉각기와, 이 과냉각기로부터의 냉매를 감압팽창시키는 팽창밸브와, 이 팽창밸브로부터의 냉매를 증발시키는 증발기를 구비한 데에 있다.

본 발명의 제 2 특징은, 압축기, 응축기, 수액기, 팽창밸브 및 증발기를 가지는 냉동장치에 있어서, R404A, R507A 등의 HFC계 냉매를 상기 압축기에 의하여 순환시키기 위한 배관과, 상기 압축기로부터 토출된 HFC계 냉매를 응축시키기 위한 응축기와, 이 응축기로부터의 HFC계 냉매가 유입하는 수액기와, 이 수액기로부터 건조도 0인 HFC계 액냉매만을 인출하여 과냉각기로 보내기 위한 배관과, 이 과냉각기로부터의 HFC계 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 이 팽창밸브로부터의 HFC계 냉매를 증발시키는 증발기와, 이 증발기로부터 상기 압축기로 보내지는 냉매 배관의 도중에 설치된 축압기와, 상기 응축기와 팽창밸브 사이의 액냉매를 상기 압축기에서의 압축 도중의 압력실에 주입하는 액주입 배관을 구비하는 데에 있다.

또한, 상기에 있어서, 상기 과냉각기와 팽창밸브 사이의 냉매 배관에 냉매 중에 혼입한 수분을 제거하는 드라이어와 냉매의 유동상태를 관찰할 수 있는 관측창을 설치하고, 이 드라이어와 관측창 사이의 액냉매를 상기 압축기에 주입하도록 상기 액주입 배관을 설치하면 더욱 좋다.

본 발명의 제 3 특징은, 압축기 및 응축기를 가지는 냉동기에 있어서, 상기 압축기로부터의 HFC계 의사공비 혼합냉매를 상기 응축기로 보내기 위한 냉매 배관과, 상기 응축기로부터의 냉매가 유입하도록 한 수액기와, 이 수액기로부터 인출된 액냉매만을 다시 냉각하기 위한 과냉각기와, 이 과냉각기로부터의 냉매를 저압기기쪽으로 보내기 위한 냉매 배관과, 이 냉매 배관의 액냉매의 일부를 상기 압축기의 압축실에 주입하기 위한 액주입 배관과, 저압기기쪽으로부터의 냉매를 상기 압축기로 보내기 위한 냉매 배관을 구비한 데에 있다.

본 발명의 제 4 특징은, 압축기 및 응축기를 가지는 냉동기에 있어서, 상기 압축기에 의하여 압축되는 R404A, R507A 등의 HFC계 의사공비 혼합냉매를 상기 응축기로 보내기 위한 배관과, 상기 응축기로부터의 냉매가 유입하는 수액기와, 이 수액기로부터 건조도 0의 액냉매만을 인출하여 과냉각기로 보내기 위한 냉매 배관과, 상기 과냉각기로부터의 냉매를 저압기기쪽으로 보내기 위한 냉매 배관과, 이 냉매 배관의 도중에 설치되어 냉매 중에 혼입한 수분을 제거하는 드라이어 및 냉매의 유동상태를 관찰할 수 있는 관측창과, 이 드라이어와 관측창 사이의 액냉매를 상기 압축기에서의 압축 도중의 압축실에 주입하기 위한 액주입 배관과, 저압기기쪽으로부터의 냉매를 상기 압축기로 보내기 위한 냉매 배관과, 이 냉매 배관의 도중에 설치된 축압기를 구비한 데에 있다.

본 발명의 제 5 특징은, 응축기 및 냉각팬을 구비하는 냉동장치용 공냉식 응축기 유닛에 있어서, 압축기 유닛쪽에서의 HFC계 의사공비 혼합냉매를 상기 응축기로 보내기 위한 냉매 배관과, 상기 응축기로부터의 냉매가 유입하도록 한 수액기와, 이 수액기로부터 인출된 액냉매만을 다시 냉각하기 위한 과냉각기와, 이 과냉각기로부터의 냉매를 상기 압축기 유닛쪽으로 보내기 위한 냉매 배관을 구비한 데에 있다.

본 발명의 제 6 특징은, 압축기를 구비하는 냉동장치용 압축기 유닛에 있어서, 상기 압축기에 의하여 압축되는 R404A, R507A 등의 HFC계 의사공비 혼합냉매를 냉동장치용 공냉식 응축기 유닛의 응축기로 보내기 위한 배관과, 상기 응축기 유닛으로부터의 냉매를 저압기기쪽으로 흐르게 하기 위한 냉매 배관과, 이 냉매 배관의 도중에 설치되어 냉매 중에 혼입한 수분을 제거하는 드라이어와, 이 드라이어 하류의 액냉매를 상기 압축기에서의 압축 도중의 압축실에 주입하기 위한 액주입 배관과, 이 액주입 배관에 설치된 전자(電磁)개폐밸브 및 전자(電子)팽창밸브와, 저압기기쪽으로부터의 냉매를 상기 압축기로 보내기 위한 냉매 배관과, 이 냉매 배관의 도중에 설치된 축압기를 구비한 데에 있다.

본 발명의 제 7 특징은, 압축기를 구비하는 냉동장치용 압축기 유닛에 있어서, 상기 압축기에 의하여 압축되는 냉매를 냉동장치용 공냉식 응축기 유닛의 응축기로 보내기 위한 배관과, 상기 응축기 유닛으로부터의 냉매를 저압기기쪽으로 흐르게 하기 위한 냉매 배관과, 이 냉매 배관의 도중에 설치된 기액분리기와, 이 기액분리기 하류의 액냉매를 상기 압축기에서의 압축 도중의 압축실에 주입하기 위한 액주입 배관과, 이 액주입 배관에 설치된 전자개폐밸브 및 전자팽창밸브와, 저압기기쪽으로부터의 냉매를 상기 압축기로 보내기 위한 냉매 배관과, 이 냉매 배관의 도중에 설치된 축압기를 구비하며, 이 축압기와 상기 기액분리기를 일체로 구성하여 기액분리기 내의 냉매를 축압기 내의 냉매로 냉각할 수 있도록 구성한 데에 있다.

또한, 상기 냉동장치용 공냉식 응축기 유닛을 옥외에 설치하고 상기 냉동장치용 압축기 유닛을 옥내에 설치하여 배관 접속하면 공냉분리식의 냉동기를 얻을 수 있고, 또한 팽창밸브 및 증발기를 가지는 저압기기를 접속하면 냉동장치가 구성된다.

본 발명의 제 8 특징은, 압축기 및 응축기를 가지는 냉동기에 있어서, 상기 압축기에 의해 압축되는 R404A, R507A 등의 HFC계 의사공비 혼합냉매를 상기 응축기로 보내기 위한 배관과, 상기 응축기로부터의 냉매가 유입하는 수액기와, 이 수액기로부터 건조도 0인 액냉매만을 인출하여 과냉각기로 보내기 위한 냉매 배관과, 상기 과냉각기로부터의 냉매를 저압기기쪽으로 보내기 위한 냉매 배관과, 이 냉매 배관의 도중에 설치된 기액분리기와, 이 기액분리기 하류의 냉매 배관에 설치되어 냉매 중에 혼입한 수분을 흡착 제거하는 드라이어와, 이 드라이어 하류의 냉매 배관에 설치되어 냉매의 유동상태와 냉매 중의 수분함유상태를 관찰할 수 있는 관측창과, 상기 드라이어와 관측창 사이의 액냉매를 상기 압축기에서의 압축 도중의 압축실에 주입하기 위한 액주입 배관과, 이 액주입 배관에 설치된 전자개폐밸브 및전자팽창밸브와, 저압기기쪽으로부터의 냉매를 상기 압축기로 보내기 위한 냉매 배관과, 이 냉매 배관의 도중에 설치된 축압기를 구비하며, 이 축압기와 상기 기액분리기를 일체로 구성하여 기액분리기 내의 냉매를 축압기 내의 냉매로 냉각할 수 있도록 구성한 데에 있다.

즉 상기 각 특징을 가지는 본 발명에 있어서는, 냉매로서 R404A, R507A 등의 HFC계 의사공비 혼합냉매를 사용하고, 순환 계통을 압축기, 응축기, 수액기, 과냉각기의 순서로 접속함으로써, 충분히 응축한 예를 들어 건조도 0인 액냉매를 과냉각기로 유도할 수 있고 과냉각기에서의 전열효율을 현격하게 향상시킬 수 있다.

또, 공냉 응축기 부분을 공냉식 응축기 유닛으로서 옥외 설치하고, 압축기 부분을 압축기 유닛으로서 옥내 설치하는 공냉분리식 냉동장치로 하고, 공냉식 응축기 유닛쪽에 수액기를 내장시킴으로써 수액기를 압축기 유닛쪽에 가지는 종래방식에서는, 압축기 유닛과 공냉식 응축기 유닛 사이에 액배관이 3개 필요하게 되는 점을, 본 발명에 의하여 1개로 하는 것이 가능하게 된다. 또, 압축기 유닛 내에는 수액기가 없어지는 점에서 결과적으로 압축기 유닛이 콤팩트하게 되고, 기계실 등의 옥내로의 압축기 유닛의 설치 스페이스를 대폭 저감하는 것이 가능하게 된다.

또한, 축압기를 구비하는 압축기 유닛과, 액화한 냉매를 일시적으로 모아 두는 수액기(제 1 수액기)를 가지는 공냉식 응축기 유닛을 구비하며, 상기 압축기 유닛과 공냉식 응축기 유닛을 분리한 구조의 공냉분리식 냉동장치로 하고, 상기 압축기 유닛 내에 기액분리용의 수액기(제 2 수액기)를 설치하여, 이 수액기와 압축기 유닛 내의 상기 축압기를 칸막이 판을 사이에 두고 일체 구조로 함으로써, 액냉매의 과냉각도를 보다 크게 취할 수 있다.

또, 액주입 배관의 인출구를 냉동기 내 또는 압축기 유닛 내의 냉매 배관에 설치하는 것에서는 냉동기에 접속되는 저압기기가 어떠한 종류의 것이더라도 배관 계통의 복잡화를 초래하는 일이 없다.

본 발명의 다른 특징과 목적과 이익은 첨부 도면을 참조한 다음 설명에서 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동장치의 기본 냉동 순환도,

도 2는 냉동기가 공냉분리식인 경우의 본 발명의 실시예를 나타낸 냉동 순환도,

도 3은 냉동기가 공냉분리식인 경우의 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 냉동 순환도,

도 4는 종래의 공냉분리식 냉동기의 기본 배치를 나타낸 평면도,

도 5는 본 발명에서의 공냉분리식 냉동기의 기본 배치를 나타낸 평면도,

도 6(a)는 본 발명에 따른 응축기유닛의 장치의 구성도이고 도 6(b)는 HFC계 냉매의 과냉각효과를 나타내는 도,

도 7(a)는 종래기술에 따른 응축기유닛의 장치의 구성도이고, 도 7(b)는 HFC계 냉매의 과냉각효과를 나타내는 도이다.

HCFC계와 HFC계는, CFC계의 분자내에 수소원자를 가하여 성층권에 도달하기 이전에 대기중의 수산기와 반응하여 대류권에서 분해하여 오존층 파괴를 작게 하도록 분자설계되어 있는데, HCFC계는 분자내에 수소원자와 염소원자를 가지기 때문에, 대부분은 대류권에서 분해되지만, 일부는 성층권의 오존층에 도달하여 약간은 오존층을 파괴한다. 이에 반하여 HFC계는 오존층을 파괴하는 염소원자를 가지기 않기 때문에, 가령 오존층에 도달하여도 오존층을 파괴하지 않는다.

따라서, HCFC계 냉매가 규제대상으로 추가되었고, 현재는 HFC계 냉매를 중심으로 개발이 진행되고 있다. 한편, 규제되는 냉매를 대체할 냉매로서 단일성분의 대체냉매는 현재 개발되어 있지 않으며, 주로 HFC계의 R32, R125, R143a, R134a 등을 소정의 비율로 혼합한 R404A, R507A등의 냉매가 새로운 냉매후보로 올라 있다. 이 중 R404A는 R125/R143a/R134a가 조성비율 44/52/4 wt%로 혼합된 의사공비 혼합냉매이다. 다음의 표 1은 HCFC 계열의 R22와 HFC계열의 의사공비 혼합냉매인 R404A의 냉매특성을 비교한 것이다.

한편, 새로운 냉매를 선정함에 있어서는 넓은 분야로부터의 요구기준을 만족할 필요가 있다. 환경면에서 오존층을 파괴하지 않아야 하며, 그 외에 안전성, 열물성, 화학적성질 및 유동성 등이 중요하다. 또한, 냉동사이클에 사용되는 냉매는 고성능화를 도모하기 위하여 될 수 있는 한 밀도와 잠열이 큰 것 등이 요구되며, 저온용 냉매로서 사용하기 위해서는 대기압 비점이 낮은 쪽이 취급하기 쉽다. 상기 표 1에 나타내는 바와 같이, R404A는 R22와 비교하여 밀도는 크고 비점도 낮기 때문에 저온용 냉매로서 적합하다고 할 수 있다.

그러나, R404A는 R22에 비하여 증발잠열이 약 7할로 작으며, 이들 HFC계 냉매는 종래의 공냉식의 응축기를 사용한 경우, 응축기 출구에서 돌발가스가 발생하기 쉬운 것이 발견되었다. 돌발가스가 발생하는 원인으로서는 냉매순환량의 증대에 의한 관내 유속이 증가하여 압력손실이 발생하고 포화온도가 저하하기 때문이다. 상기 돌발가스로 인하여 또한 과냉각이 효율적으로 이루어지지 않기 때문에 과냉각을 충분히 행하기 어렵게 된다.

따라서, HFC계열의 의사공비 혼합냉매를 사용하는 냉동시스템의 경우, 상기 냉매의 과냉각도를 될수록 크게 취하여 냉동능력을 확대하고 돌발가스의 발생을 방지할 필요가 있으며, 특히, 응축액 냉매로 압축기의 토출 가스 냉각을 행하는 액주입 방식에 있어서는 안정된 과냉각액을 압축기 중간압 부분의 압축실에 공급하는 것은 냉동시스템의 신뢰성에 있어서 중요한 요소가 된다.

따라서, HFC계 의사공비 혼합냉매의 경우에 응축액의 과냉각을 충분히 행하는 것은, 냉동능력 확대 및 돌발가스의 발생을 방지하는 등의 신뢰성 향상을 위하여 매우 중요하다.

그러나, R404A, R507A의 냉동장치용 HFC계 의사공비 혼합냉매는 종래의 R22 등의 HCFC계 냉매에 비하여 비열이 크기 때문에 냉매물성상 응축액 냉매가 과냉각되기 어려워, 예를 들어 R404A가 R22와 동등한 과냉각도를 얻기 위하여 필요한 열교환량은 약 2배가 된다.

본원발명은 상기 관점에서 개발된 것으로서, HFC계 의사공비 혼합냉매를 사용하는 냉동시스템에 있어서, 응축액의 과냉각도를 충분히 행할 수 있는 구성을 가진 냉동시스템의 제공을 주목적으로 하고 있다.

이하에 본 발명의 구체적인 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동장치의 기본 냉동 작용 순환도로서, 도면에 있어서, A는 응축기를 공냉하고 또한 압축기나 축압기(accumulator) 등도 하나의 용기 내에 넣은 공냉 일체형의 냉동기(응축기 유닛), B는 증발기나 팽창밸브 등을 구비하는 저압쪽 기기(증발기 유닛)이며, 이들의 냉동기(A)와 저압쪽 기기(B)는 배관접속부(15, 16)에서 접속되어 냉동 작용 순환구조를 형성한다.

도 1의 구체적 구성을 더욱 상세하게 서술하면, 1은 스크롤 압축기, 2는 압축기 하류쪽에 설치된 응축기, 3은 상기 응축기(2)와 일체로 구성된 과냉각기이며, 상기 압축기(1)로부터 토출된 R404A 나 R507A 등의 가스 냉매는 응축기(2)에서 냉각팬(14)에 의하여 냉각되고 응축되어 액냉매가 된다. 한 번 응축한 액냉매는 일단 수액기(5)에 모아지고, 그후 이 수액기로부터 건조도 0인 액냉매만이 인출되어 상기 과냉각기(3)로 유도되어 과냉각되도록 구성되어 있다.

과냉각기(3)에서 과냉각된 액냉매는 냉동기(A) 내에 설치된 드라이어(냉매 중의 수분을 흡착제거하는 수분 제거 장치; 9), 관측창(냉매의 유동상태를 관찰하는 것; 8)을 통과하고, 배관접속부(15)를 거쳐 저압쪽 기기(B)쪽으로 흐르고, 전자개폐밸브(7), 팽창밸브(6), 증발기(4)로 흘러 증발하며, 다시 가스냉매가 된 후 배관접측부(16)를 거쳐 냉동기(A)쪽으로 흐르고, 축압기(13)를 통과후, 상기 압축기(1)로 유입된다. 상기 관측창(8)은 냉매의 유동상태를 관찰할 뿐만 아니라 냉매 중에 포함되는 수분의 함유상태도 관찰할 수 있게 되어 있어, 수분량이 어느일정량을 넘으면 색이 변하는 표시기도 구비하고 있다.

드라이어(9)와 관측창(8) 사이의 냉매 배관과 스크롤 압축기(1)의 중간압력실(압축실)과는 액주입 배관(10)으로 접속되어 있고, 이 액주입 배관(10)에는 전자개폐밸브(12) 및 액주입량을 제어하는 전자팽창밸브(11)가 설치되어 있다. 이 액주입 배관을 가짐으로써, 스크롤 압축기(1)의 중간압력실에 액냉매를 주입하고, 압축 가스를 냉각함으로써 스크롤 압축기(1)의 토출 가스 온도를 허용치 이하로 유지하도록 하고 있다. 또한, 드라이어(9)는 필터로서의 기능도 있어, 그 하류쪽에 액주입 배관을 설치함으로써 먼지 등이 전자팽창밸브(11)로 흐르는 것을 방지할 수 있어 전자팽창밸브(11)를 보호할 수 있다.

또한, 상기 전자개폐밸브(12)는 액주입배관에 있어서의 유량의 온-오프(완전개방 또는 완전폐쇄) 제어하는 것이다. 예를 들면, 압축기 정지시에 상기 전자개폐밸브를 폐쇄하여 액냉매가 압축기 내부로 유입하는 것을 방지함으로써, 압축기의 기동시에 액압축하는 것을 방지할 수 있고, 압축기 운전과 동시 또는 기동후에 개방함으로써, 압축기에 액냉매를 주입시켜 압축기의 온도상승을 억제하도록 기능한다. 한편, 전자팽창밸브는 팽창밸브의 일종으로, 예를 들어 펄스신호(0~2000펄스/초)에 따라 모터를 구동하고 냉동사이클의 운전상태(예를 들면, 토출가스의 온도)에 따라 액주입량을 세밀하게 제어하는 것이다. 한편, 상기 전자팽창밸브는 완전폐쇄로 할 수 있는 회수에 제한이 있어 완전폐쇄의 빈도수가 높아지면 그만큼 수명이 짧아진다는 특징이 있다. 따라서, 상기 전자개폐밸브를 전자팽창밸브의 상류측에 설치함으로써, 전자팽창밸브(11)가 냉동기 운전중의 압축기의 일차 정지때마다완전폐쇄되는 것을 방지하고, 이에 의해 전자팽창밸브(11)의 수명을 향상할 수 있다.

또한, 이 액주입 배관의 액냉매 인출부는 상기 이외라도 액냉매를 인출시키는 부분이면 되고, 예를 들어 수액기(5)내 또는 과냉각기(3)보다 하류쪽의 액냉매 배관으로부터 액냉매를 인출하도록 해도 좋다.

상기 실시예 따른 효과를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 도 6(a)는 본 발명에 따른 응축기유닛 장치의 구성도이고, 도 6(b)는 HFC계 냉매의 과냉각 효과를 실험한 결과를 나타내는 도면이다. 도 7(a)는 종래에 따른 응축기유닛 장치의 구성도이고, 도 7(b)는 HFC계 냉매의 과냉각 효과를 실험한 결과를 나타내는 도면이다. 상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 냉매를 응축기에서 곧바로 과냉각기로 유도한 경우 보다도 한번 수액기내에 고인 응축액을 과냉각기로 유도함으로써 과냉각도가 대폭 향상되며, 따라서 과냉각기로부터 배출된 냉매가 팽창밸브에 이르기까지 설령 유속의 증가로 인해 손실압력이 발생한다 하여도 돌발가스가 발생은 발견되지 않았다.

이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 사이클 계통을 압축기, 응축기, 수액기, 과냉각기의 순서로 접속하고, 수액기로부터 건조도 0인 액냉매를 과냉각기로 유도하도록 구성하고 있기 때문에, 과냉각기에서의 전열효율을 현격하게 향상시킬 수 있고, 과냉각을 취하기 어려운 R404A나 R507A 등의 HFC계 의사공비 혼합냉매에 대해서도 충분히 과냉각할 수 있어, 이와 같은 신냉매를 사용해도 안정된 운전이 가능하고 냉동능력의 증대에 의한 성능 향상도 가능하게 된다.

도 2는 냉동기가 공냉분리식인 경우의 실시예이다. 공냉분리식 냉동기는 압축기 유닛(Aa)과 공냉식 응축기 유닛(Ab)으로 구성되고, 도 1의 경우와 마찬가지로 저압쪽 기기(B)와 배관접속부(15, 16)에서 접속되고, 또 각 유닛(Aa와 Ab) 사이는 배관접속부(17, 18)에서 접속되어 냉동 순환 경로가 구성된다.

상기 공냉 응축기 유닛(Ab) 내에는 응축기(2), 과냉각기(3), 수액기(5), 냉각팬(14) 등이, 또 상기 압축기 유닛(Aa) 내에는 스크롤 압축기(1), 축압기(13) 등이 설치되고, 도 1의 실시예와 마찬가지로 액주입 배관도 설치되어 있다.

이와 같이, 냉동기를 압축기 유닛과 공냉식 응축기 유닛으로 구성한 공냉분리식 냉동기로 한 것에서는, 수액기를 공냉식 응축기 유닛 내에 설치함으로써, 압축기 유닛 내에 수액기가 없어져서, 그만큼 콤팩트한 압축기 유닛을 얻을 수 있다. 압축기 유닛은 일반적으로 기계실에 설치되나 본 실시예에 의하면 그 기계실에서의 설치 스페이스를 대폭 작게 할 수 있다. 또, 압축기 유닛을 저압쪽 기기 내에 내장하는 경우도 있으나, 이 경우에는 저압쪽 기기 내의 유효 스페이스 확대가 도모되고 또한 서비스성의 향상도 도모할 수 있다.

도 3도 대략 도 2와 같고, 냉동기가 공냉분리식인 경우의 실시예이며, 이 공냉분리식 냉동기는 압축기 유닛(Aa)과 공냉식 응축기 유닛(Ab)으로 구성되어 있다. 공냉식 응축기 유닛(Ab)은 도 2와 마찬가지이나, 압축기 유닛(Aa)에는 기액분리기(제 2 수액기; 19)가 축압기(13)의 상부에 칸막이판(20)을 거쳐 일체로 구성되어 있는 점에 특징이 있다. 상기와 같은 구성에 의하면, 과냉각기로부터 배출된 액냉매로부터 상기 칸막이판을 거쳐, 증발기로부터 배출된 상대적으로 저온인 냉매로 열전달되게 되며, 상기 칸막이판은 전열판으로서 기능하게 된다. 이와 같이, 증발기로부터 배출된 상대적으로 저온인 냉매로 과냉각기로부터 배출된 상대적으로 고온인 액냉매를 냉각시킴으로써, 상기 과냉각기로부터 배출된 액냉매를 더욱 냉각시킬 수 있게 된다. 그외의 구성은 도 2의 것과 같다.

이와 같이 냉동기의 압축기 유닛 내에 기액분리기를 설치하고 축압기와 칸막이판을 거쳐 일체 구조로 하여, 과냉각기(3)로부터의 액냉매를 증발기로부터의 온도가 낮은 냉매 가스로 다시 냉각하는 구조로 함으로써, 액냉매의 과냉각도를 보다 크게 취할 수 있고, 저압쪽 기기(B)나 액주입 배관(10)으로 유도되는 액냉매에 미응축 가스가 혼입하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예는 특히 압축기 유닛과 응축기 유닛이 멀리 떨어진 장소에 설치되어 접속 배관 거리가 길어지는 경우 등에 유효하고, 액배관에서의 압력손실이 커져 돌발가스가 발생하기 쉬운 경우라도 압축기 유닛 내에 기액분리기(제 2 수액기)를 설치함으로써 안정된 운전을 얻을 수 있다.

도 4 및 도 5는 각각 공냉분리식 냉동기의 기기배치 구성예를 나타낸 것이다.

종래는 일반적으로 도 4에 나타낸 바와 같이, 압축기 유닛(Aa)에는 스크롤 압축기(1), 수액기(5), 축압기(13)가 도면과 같이 배치되고, 공냉식 응축기 유닛(Ab)과 배관접속부(17, 18)에 의해 접속되어 있었다.

이에 대하여 본 발명에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 압축기 유닛(Aa)에는 스크롤 압축기(1)와 축압기(13) 등이 설치되고, 수액기(5)는 압축기 유닛(Aa)이 아니라 도면에 나타낸 바와 같이 공냉식 응축기 유닛(Ab) 내에 설치되어 있다.

이와 같이 수액기를 공냉식 응축기 유닛 내로 이동시킴으로써 압축기 유닛을 콤팩트하게 할 수 있고, 더욱이 도면에 나타내는 바와 같이 공냉식 응축기 유닛 내의 데드 스페이스에 배치할 수 있으므로 공냉식 응축기 유닛 자체도 대형화하지 않고 냉동기 전체로서 소형화가 도모된다.

본 발명에 의하면, 순환 계통을 압축기, 응축기, 수액기, 과냉각기의 순서로 접속하고 수액기로부터 예를 들어 건조도 0인 액냉매를 과냉각기로 유도하도록 구성함으로써, 과냉각기에서의 전열효율을 현격하게 향상시킬 수 있고, 과냉각을 취하기 어려운 HFC계 의사공비 혼합냉매에 대하여 충분히 과냉각할 수 있다. 따라서, HFC계 의사공비 혼합냉매를 사용해도 돌발가스가 발생하지 않는 안정된 운전이 가능하게 되고 냉동능력을 증대시켜 성능향상을 도모할 수 있는 효과가 있다. 특히, 액주입 배관도 설치한 것에서는 HFC계 의사공비 혼합냉매를 사용해도 안정하게 액냉매를 액주입 배관에 공급할 수 있어 보다 안정하게 성능향상을 도모할 수 있다.

또, 냉동기를 압축기 유닛과 공냉식 응축기 유닛으로 구성한 공냉분리식 냉동기로 한 것에서는, 수액기를 공냉 응축기 유닛 내에 설치함으로써, 압축기 유닛 내에 수액기가 없어져서 그만큼 콤팩트한 압축기 유닛을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 공냉분리식 냉동기의 압축기 유닛 내에 기액분리기를 설치하고, 축압기와 칸막이 판을 거쳐 일체 구조로 하여 액냉매와 가스 냉매와의 열교환을 행하게 한 것에서는, 액냉매의 과냉각도를 보다 크게 취하는 것이 가능하게 되고, 저압쪽 기기나 액주입 배관으로 유도되는 액냉매에 미응축 가스가 혼입하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또, 액주입 배관의 인출구를 냉동기 내 또는 압축기 유닛 내의 냉매 배관에 설치하는 것에서는 냉동기에 접속되는 저압기기가 어떠한 종류의 것이더라도 배관계통의 복잡화를 초래하는 일이 없는 효과가 있다.

Claims (13)

1. 냉매로서 R404A, R507A 등의 HFC계 의사공비 혼합냉매를 사용하며,

   압축기와; 상기 압축기로부터 토출된 HFC계 냉매를 응축시키기 위한 응축기와; 상기 응축기로부터의 HFC계 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브로부터의 HFC계 냉매를 증발시키는 증발기와; 상기 냉매를 냉동사이클에서 밀폐순환시키기 위한 냉매배관을 구비하여 이루어지는 냉동장치에 있어서,

   상기 응축기와 팽창밸브사이에 상기 응축기로부터 응축된 HFC계 냉매를 유입하는 수액기와; 상기 수액기로부터 건조도 0인 액냉매만을 더욱 냉각하는 과냉각기를 구비하여, 상기 응축기로부터 응축된 HFC계 액냉매만을 더욱 과냉각함으로써 상기 과냉각기로부터의 액냉매가 상기 팽창밸브에 이르는 냉매배관도중에 돌발가스로 되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 과냉각기와 팽창밸브 사이의 냉매배관에 냉매중에 혼입한 수분을 제거하는 드라이어와 냉매의 유동상태를 관찰할 수 있는 관측창을 설치하고, 상기 과냉각기와 관측창 사이의 액냉매를 상기 압축기에 주입하도록 액주입 냉매배관을 설치하며, 상기 액주입 냉매배관에 설치된 전자개폐밸브 및 전자팽창밸브를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
3. HFC계의 냉매를 사용하며,

   압축기와; 상기 압축기로부터 토출된 HFC계 냉매를 응축시키기 위한 응축기와; 상기 응축기로부터의 HFC계 냉매를, 팽창밸브와 증발기로 구성되는 저압기기에 보내기 위한 냉매배관과; 상기 저압기기로부터의 냉매를 상기 압축기에 보내기 위한 냉매배관을 구비하여 이루어지는 냉동기에 있어서,

   상기 응축기로부터 응축된 HFC계 냉매가 유입하는 수액기와; 상기 수액기로부터의 액냉매를 더욱 냉각하는 과냉각기를 구비하여, 상기 응축기에서 응축된 HFC계 액냉매를 더욱 과냉각함으로써 상기 과냉각기로부터의 액냉매가 상기 저압기기에 이르는 냉매배관도중에 돌발가스로 되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 냉동기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 과냉각기와 저압기기 사이의 냉매배관에 냉매중에 혼입한 수분을 제거하는 드라이어와 냉매의 유동상태를 관찰할 수 있는 관측창을 설치하고, 상기 과냉각기와 관측창 사이의 액냉매를 상기 압축기에 주입하도록 액주입 냉매배관을 설치하며, 상기 액주입 냉매배관에는 전자개폐밸브 및 전자팽창밸브를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동기.
5. 냉매로서 R404A, R507A 등의 HFC계 의사공비 혼합냉매를 사용하며,

   냉각팬과; 응축기와; 압축기 및 축압기를 구비하는 압축기유닛으로부터 HFC계 의사공비 혼합냉매를 상기 응축기로 보내기 위한 냉매배관과; 상기 응축기로부터의 액냉매를 상기 압축기유닛쪽으로 보내기 위한 냉매배관을 구비하여 이루어지는 냉동장치용 공냉식 응축기유닛에 있어서,

   상기 응축기에서 응축된 HFC계 냉매가 유입하는 수액기와; 상기 수액기로부터 건조도 0인 액냉매만을 더욱 냉각하는 과냉각기를 구비하여, 상기 응축기에서 응축된 HFC계 액냉매만을 더욱 과냉각함으로써 상기 과냉각기로부터 토출된 액냉매가 상기 압축기유닛에 이르는 냉매배관도중에 돌발가스로 되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 냉동장치용 공냉식 응축기유닛.
6. 냉매로서 R404A, R507A 등의 HFC계 의사공비 혼합냉매를 사용하며,

   압축기와; 상기 압축기에 의하여 압축되는 HFC계 의사공비 혼합냉매를, 냉각팬, 응축기, 수액기, 및 과냉각기로 구성되는 냉동장치용 공냉식 응축기유닛의 상기 응축기로 보내기 위한 냉매배관과; 상기 응축기유닛으로부터의 냉매를, 팽창밸브와 증발기로 구성되는 저압기기쪽으로 흐르게 하기 위한 냉매배관과; 상기 저압기기쪽으로부터의 냉매를 상기 압축기로 보내기 위한 냉매배관과; 상기 저압기기로부터 상기 압축기로 보내지는 냉매배관의 도중에 설치된 축압기와; 상기 응축기유닛과 저압기기 사이의 액냉매를 상기 압축기에서의 압축 도중의 압력실에 주입하는 액주입 냉매배관을 구비하여 이루어지는 냉동장치용 압축기유닛에 있어서,

   상기 응축기유닛과 저압기기 사이의 냉매배관에 냉매중에 혼입한 수분을 제거하는 드라이어와 냉매의 유동상태를 관찰할 수 있는 관측창을 설치하고, 상기 관측창 상류의 액냉매를 상기 압축기에 주입하도록 상기 액주입 냉매배관을 설치하며, 상기 액주입 냉매배관에는 전자개폐밸브 및 전자팽창밸브를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치용 압축기유닛.
7. 냉매로서 R404A, R507A 등의 HFC계 의사공비 혼합냉매를 사용하며,

   냉동장치용 공냉식 응축기유닛과 냉동장치용 압축기유닛으로 이루어지며,

   상기 냉동장치용 공냉식 응축기유닛은 냉각팬과; 응축기와; 상기 압축기유닛으로부터 토출된 HFC계 냉매를 상기 응축기로 보내기 위한 냉매배관과; 상기 응축기에서 응축된 HFC계 냉매가 유입하는 수액기와; 상기 수액기로부터 건조도 0인 액냉매만을 더욱 냉각하는 과냉각기와; 상기 과냉각기로부터의 액냉매를 상기 압축기유닛으로 보내기 위한 냉매배관을 포함하여 이루어지며,

   상기 냉동장치용 압축기유닛은 압축기와; 상기 압축기에 의하여 압축되는 HFC계 냉매를, 상기 응축기유닛의 상기 응축기로 보내기 위한 냉매배관과; 상기 응축기유닛으로부터의 냉매를, 증발기와 팽창밸브로 구성되는 저압기기쪽으로 흐르게 하기 위한 냉매배관과; 상기 저압기기쪽으로부터의 냉매를 상기 압축기로 보내기 위한 냉매배관과; 상기 저압기기로부터 상기 압축기로 보내지는 냉매배관의 도중에 설치된 축압기와; 상기 응축기유닛과 저압기기 사이의 액냉매를 상기 압축기에서의 압축 도중의 압력실에 주입하는 액주입 냉매배관을 구비하여 이루어지며,

   상기 공냉식 응축기유닛을 옥외에 설치하고, 상기 압축기유닛은 옥내에 설치하여, 상기 공냉식 응축기유닛과 상기 압축기유닛을 배관접속하도록 구성한 것을특징으로 하는 공냉분리식 냉동기.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 응축기유닛과 저압기기 사이의 냉매배관에 냉매중에 혼입한 수분을 제거하는 드라이어와 냉매의 유동상태를 관찰할 수 있는 관측창을 설치하고, 상기 관측창 상류측의 액냉매를 상기 압축기에 주입하도록 상기 액주입 냉매배관을 설치하며, 상기 액주입 냉매배관에 설치된 전자개폐밸브 및 전자팽창밸브를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 공냉분리식 냉동기.
9. 제 3 항에 있어서,

   상기 HFC계의 냉매는 의사공비혼합냉매인 것을 특징으로 하는 냉동기.
10. 제 3 항에 있어서,

    상기 HFC계의 냉매는 공비혼합냉매인 것을 특징으로 하는 냉동기.
11. 냉매로서 R404A, R507A 등의 HFC계 의사공비혼합냉매를 사용하여,

    압축기와; 상기 압축기로부터 토출된 HFC계 냉매를 응축시키기 위한 응축기와; 이 응축기로부터의 냉매를, 팽창밸브와 증발기를 가지는 저압기기측으로 보내기 위한 냉매배관과; 이 냉매배관의 액냉매를 상기 압축기에 있어서의 압축도중의 압력실에 주입하는 액주입 냉매배관과; 상기 저압기기측으로부터의 냉매를 상기 압축기로 보내기 위한 냉매배관을 구비하는 냉동기에 있어서,

    냉매를 응축기로부터 저압기기측으로 보내기 위한 상기 냉매배관에 냉매의 상태를 관찰 가능한 관측창을 설치하고, 상기 관측창 상류의 액냉매를 상기 압축기에 주입하도록 상기 액주입배관을 설치한 것을 특징으로 하는 냉동기.
12. 제 11 항에 있어서,

    또한 상기 응축기에서 응축된 냉매가 유입하는 수액기를 설치하고, 이 수액기와 상기 관측창 사이의 건조도 0의 액냉매만을 상기 액주입배관으로부터 상기 압축기에 주입하도록 한 것을 특징으로 하는 냉동기.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 액주입배관에는 전자개폐밸브 및 전자팽창밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동기.