KR100463254B1 - 냉동장치 - Google Patents

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KR100463254B1
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가부시키가이샤 히다치구죠시스템
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Abstract

본 발명은, 압축기, 응축기, 수액기, 팽창밸브 및 증발기로 이루어진 냉동사이클; 및 압축기의 흡입측의 압력을 검출하는 흡입압력센서를 포함하여 이루어지는 냉동장치에 있어서, 상기 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상인 경우에는, 압축기의 운전대수 또는 작동주파수가 증가되고; 상기 흡입압력이 상기 캐패시티-업 압력값 이상으로 있는 시간주기 및 상기 흡입압력이 상기 캐패시티-다운 압력값 이하로 있는 시간주기가 서로 비교되고 계산되어, 후자의 시간주기가 전자의 시간주기 보다 더 긴 경우에는, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나가 상기 각각의 압력값 보다 더 커지는 것을 특징으로 하는 냉동장치에 관한 것이다.

Description

냉동장치{REFRIGERATING APPARATUS}
본 발명은 냉동장치에 관한 것이며, 보다 특별하게는 큰 부하 변동을 가지고 서로 연결된 복수의 쇼케이스(showcases)를 냉동시키기에 적합한 점포용 냉동장치에 관한 것이다.
예를 들어, 일본국 특개평 제8-271063호에 기술된 종래의 냉동장치에서는, 캐패시티-업(capacity-up) 압력값 및 캐피시티-다운(capacity-down) 압력값이 압력을 설정하기 위해서 결정되고, 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상인 경우에는, 작동캐패시티를 증가시키기 위해서 압축기의 운전대수 또는 작동주파수가 증가되고, 흡입압력이 캐패시티-다운 압력값 이하인 경우에는, 압축기의 운전대수 또는 작동주파수는 감소되며, 점포의 내부 및 외부에서 검출된 온도에 따라 설정 압력값이 자동적으로 변화된다는 것이 알려져 있다.
상술된 종래의 기술에서는, 부하가 크고, 수시로 변동하며, 최적의 작동압력에서의 정밀한 작동을 제공하기 위하여 설정압력 범위가 감소될 때, 압축기의 온/오프 조작을 반복하거나 인버터주파수를 수시로 변경시키는 것이 불가피하다. 따라서, 온/오프 작동과 관련된 전력소비가 시동시 큰 손실을 가져오고, 인버터 압축기에서는, 회전수의 변화와 관련된 전력소비의 손실도 커지는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 많은 변동이 있는 부하에 대하여 작동압력을 최적화하며, 에너지절약에 있어 효과적인, 신뢰도가 높은 냉동장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 압축기, 응축기, 수액기, 팽창밸브 및 증발기로 구성된 냉동사이클; 및 압축기의 흡입측의 압력을 검출하는 흡입압력센서를 포함하여 이루어진 냉동장치를 제공하며; 여기서 흡입압력이 캐피시티-업 압력값 이상인 경우에는, 압축기의 운전대수 또는 작동주파수가 증가되고, 흡입압력이 캐패시티-다운의 압력값 이하인 경우에는, 압축기의 운전대수 또는 작동주파수가 감소되고; 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상으로 있는 시간주기 및 흡입압력이 캐패시티-다운 압력값 이하로 있는 시간주기가, 서로 비교되고 계산되어, 후자의 시간주기가 전자의 시간주기보다 더 긴 경우에는, 캐패시티-업 압력값 및 캐패시티-다운 압력값 가운데 적어도 하나는 상기 각각의 압력값(캐패시티-업 압력값 또는 캐패시티-다운 압력값)보다 더 커진다.
이로 인하여, 최소로 요구되는 작동캐패시티에서의 작동시간주기가 연장되고, 소비되는 전력의 양을 감소시킬수 있어 에너지를 절약하는데 효과적이며, 압축기의 온/오프 횟수 또는 작동주파수의 변경를 줄여서, 냉동기에 의하여 제공되는 냉동 캐패시티의 전력손실을 감소시킬 수 있다.
상술된 냉동장치에 있어서, 흡입압력이 캐패시티-다운 압력값 이하로 있는 시간주기가, 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상으로 있는 시간주기 보다 더 짧은 경우, 캐패시티-업 압력값 및 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나는 상기 각각의 압력값 보다 작아진다.
또한, 본 발명은 압축기, 응축기, 수액기, 팽창밸브 및 증발기로 구성된 냉동사이클; 및 상기 압축기의 흡입측의 압력을 검출하는 흡입압력센서를 포함하여 이루어지는 냉동장치에 관한 것이며; 여기서 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상인 경우에는, 압축기의 운전대수 또는 작동주파수가 증가되고; 흡입압력이 캐패시티-다운 압력값 이하인 경우에는, 압축기의 운전대수 또는 작동주파수가 감소되며, 흡입압력의 변화율이 소정값 보다 큰 경우, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나는 상기 각각의 압력값 보다 더 커진다.
또한, 상술된 냉동장치에 있어서, 흡입압력의 변화율이 소정값 보다 작은 경우, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나는 상기 각각의 압력값 보다 작아진다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 압축기의 대수는 복수이며, 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상인 시점으로부터 상기 복수의 압축기 중 하나가 멈추는 시점까지 경과되는 시간주기가 측정되고, 그 시간이 소정 시간주기 보다 더 짧은 경우, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나는 상기 각각의 압력값 보다 커지게 된다.
또한, 상술된 냉동장치에 있어서, 상기 복수의 압축기 중 하나가 정지할 때까지 경과되는 시간주기가 소정 기간 보다 더 긴 경우, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나는 상기 각각의 압력값 보다 더 작아지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상인 시점으로부터 흡입압력이 캐패시티-다운 압력값 이하인 시점까지 경과되는 시간주기가 측정되고, 그 시간이 소정 기간 보다 짧은 경우, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나는 상기 각각의 압력값 보다 커진다.
또한, 상술된 냉동장치에 있어서, 흡입압력의 변화율이 소정값 보다 커지는 경우, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나는 상기 각각의 압력값 보다 커진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉동장치의 냉동사이클을 도시하는 개략도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흡입압력과 캐패시티제어 사이의 관계를 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압력값의 변화를 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력값의 변화를 나타내는 그래프,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력값의 변화를 나타내는 그래프,
도 6은 압축기가 작동되는 경우 발생되는 전력손실을 나타내는 그래프,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 온/오프 횟수 및 작동주파수의 변화를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 실시예가 도 1 내지 도 7을 참조하여 기술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 냉동장치의 기본적인 냉동사이클의 예시를 나타내고 있다. 도 1에서, 상기 냉동사이클은 압축기(1a, 1b, 1c), 응축기(2), 수액기(3), 솔레노이드 밸브(4), 팽창밸브(5), 및 증발기(6)와 같은 주요 장치들로 이루어진다. 응축기(2)의 흡입측의 파이핑에는 유닛제어기(8)에 의하여 처리되는 값인 흡입압력을 검출하는 압력 센서(7)가 설치되어 그 때의 압축기의 작동캐패시티가 측정된다. 즉, 상기 압축기의 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상인 경우, 압축기의 운전대수나 작동주파수가 증가되며, 흡입압력이 캐패시티-다운 압력값 이하인 경우에는, 압축기의 운전대수나 작동주파수가 감소된다.
아래에서는, 변동이 큰 부하에서도 에너지를 절약하기 위해서, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값이 스스로 변한다는 것이 기술된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동장치에서의 작동캐패시티 제어에 대한 예시를 나타내고 있다. 도 2의 위쪽 그래프에서는, 시간에 따른 흡입압력 변화의 예가 도시되어 있고, 가로축은 시간을, 세로축은 흡입압력을 나타내고 있다. 이와 마찬가지로, 도 3은 압축기가 멈춰질 때의 캐피시티-업 압력값, 캐패시티-다운 압력값 및 작동멈춤압력값 사이의 관계뿐만 아니라 시간에 따른 흡입압력의 변화를 나타내고 있다.
상기 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상인 경우에는, 도 2의 중앙의 다이어그램에서 나타난 바와 같이 복수의 압축기를 구비한 다수의 압축기로 구성된 냉동기에서, 작동캐패시티는 단지 제1압축기로부터 제1압축기에 제2압축기를 추가하거나 또한 제1, 제2 및 제3압축기를 더욱 합한 부분까지 증가되며, 인버터냉동기(컴프레서)에서의 작동주파수는 도 2의 아래쪽 다이어그램에 도시된 바와 같이 증가된다.
이와 반대로, 흡입압력이 캐패시티-다운 압력값 이하인 경우에는, 다수의 압축기로 구성된 냉동기에서 압축기의 운전대수는 줄어, 인버터냉동기에서는 작동주파수가 감소되어 작동캐패시티가 줄어든다.
다음으로는, 도 7을 참조하여 캐패시티-업 압력값과 캐패시티-다운 압력값이 위쪽으로 이동되는 경우 압축기의 온/오프 횟수의 감소 효과 및 인버터냉동기의 효과에 대해 설명될 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상인 시간을 더함으로써 시간 A가 얻어지고, 흡입압력이 캐패시티-다운 압력값 이하인 시간을 더함으로써 시간 B가 얻어지는 경우에, 시간주기 B ＞ 시간주기 A 인 관계를 검출하는 미리설정된 모든 시간주기 t가 설정되는 경우에 있어서, 흡입압력이 캐패시티-다운 압력값 이하인 시간주기는 길고 부하는 작으며, 그 때 캐패시티-업 압력값과 캐패시티-다운 압력값은 위쪽으로 이동된다는 것이 판명된다. 이것은 도 7에 도시된 바와 같이, 압축기의 온/오프 횟수를 줄여주고, 부하가 작은 경우에도 최소 소요 캐패시티에서 상기 압축기가 작동되는 시간을 연장시키므로 실질적으로 에너지절약효과를 얻을 수 있다. 또한, 도 7의 위쪽 그림에 도시된 바와 같이, 인버터냉동기에서, 상기 압력값이 위쪽으로 이동되어 작동주파수의 변화를 줄여주기 때문에 에너지절약효과가 얻어질 수 있을 뿐만 아니라, 상기 인버터냉동기는 동일한 부하에 대해 낮은 주파수에서 작동될 수 있다. 다시 말하면, 작동되는 압축기의 전력량은 도 6의 실선으로 표시된 방식으로 변화하며, 실제의 냉동캐패시티는 도 6의 채워진 영역으로 도시된 바와 같이 변화한다. 따라서, 상기한 둘 간의 차이가 전력손실을 만들므로, 온/오프 횟수가 적은 경우에 소정의 시간주기에서 전력손실의 총량이 작아진다. 작동주파수가 변하는 시점과 관련해서는 인버터냉동기의 경우와 동일하다. 최적의 작동압력에 대한 신뢰도를 높이기 위하여, 실제 제어 프로그램에서 C가 1이상의 변수인 경우 시간주기 B ＞ 시간주기 A×C가 유지되는 것이 바람직하다.
또한, 시간주기 A ＞ 시간주기 B가 성립되는 경우, 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상인 시간주기가 길어서, 부하가 크므로, 캐패시티-업 압력값과 캐패시티-다운 압력값이 아래쪽으로 이동된다는 것이 판명된다. 이로 인하여, 부하가 증가할 때조차, 캐패시티-업 압력값이 감소되므로 캐패시티의 조기증가가 가능해지고, 시동시 또는 부하의 변동이 큰 경우에도 냉각부하에서의 부족을 피할 수 있다.
다음으로는, 압력값이 흡입압력의 변화율에 따라 이동되는 예시가 도 4를 참조하여 설명될 것이다. 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상이며, 흡입압력 변화의 경사도가 급한, 즉, 흡입압력의 변화율이 압축기의 시동때문에 소정값보다 더 큰 경우에는, 부하가 작아서 상기 압력값은 위쪽으로 이동된다는 것이 판명된다. 이로 인하여, 최소로 요구되는 캐패시티에서 작동하는 시간주기가 연장되고, 상기 압축기의 온/오프 횟수가 감소되어, 실질적으로 에너지를 절약할 수 있게된다.
압축기의 운전개시후 흡입압력변화의 경사도가 완만한 경우에는, 부하가 커서 상기 압력값이 아래쪽으로 이동된다. 캐패시티-업 압력값은 부하가 증가할 때 조차 감소되기 때문에, 작동캐패시티의 조기증가가 가능해져서 냉각의 부족을 피할 수 있다. 이 결과로서, 유닛제어기에 의하여 흡입압력변화의 경사도가 급한지 또는 완만한지가 결정된다.
다음으로는, 압축기의 운전개시로부터 정지까지 경과되는 작동시간에 따라 압력값이 이동되는 예시가 도 5를 참조하여 설명될 것이다. 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상이며, 압축기의 운전개시로부터 정지까지의 시간주기가 소정값보다 짧은 경우에는, 부하는 작고, 압력값은 위쪽으로 이동되어 캐패시티-업 압력값과 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나는 큰 값이 된다는 것이 판명된다.
이로 인하여, 최소로 요구되는 작동캐패시티에서의 작동의 시간주기가 연장되며, 압축기의 온/오프 횟수 또는 작동주파수의 변화도 도 7에 도시된 바와 같이 감소될 수 있어, 전력소비를 줄일 수 있다.
압축기의 운전개시로부터 정지까지의 시간주기가 짧은 경우에는, 부하가 커서 압력값이 아래쪽으로 이동된다는 것이 판명된다. 캐패시티-업 압력값은 부하가 증가할 때 조차도 감소하기 때문에, 작동캐패시티의 조기증가가 가능해져서, 냉각의 부족을 피할 수 있게 된다.
상술된 압력값의 이동에서는, 캐패시티-업 압력값과 캐패시티-다운 압력값중 어느 하나가 상기 압력값들 사이의 범위를 넓히기 위해서 변화되는 경우에, 압축기의 온/오프 횟수 또한 줄어들 수 있다.
상술된 캐패시티제어에서는, 두가지의 상이한 방법, 즉, 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상인 시점으로부터 흡입압력이 캐패시티-다운 압력값 이하인 시점까지의 시간주기를 찾아내고, 상기 시간주기가 소정값 보다 더 작은 경우, 상기 캐패시티-업 압력값과 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나를 큰 값으로 만드는 단계를 포함하는 제1방법과 흡입압력의 변화율이 소정값 보다 더 큰 경우, 캐패시티-업 압력값 또는 캐패시티-다운 압력값을 큰 값으로 만드는 단계를 포함하는 제2방법을 적절하게 조합하는 것 또한 가능하다.
본 발명에 따르면, 냉동장치의 흡입압력이 검출되고, 압력설정값인 캐패시티-업 압력값 및 캐패시티-다운 압력값이 이동되어, 큰 변동을 갖는 부하에서 조차 작동압력을 최적화시킬 수 있어 에너지절약과 높은 신뢰성을 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 압축기, 응축기, 수액기, 팽창밸브 및 증발기로 이루어진 냉동사이클; 및 상기 압축기의 흡입측의 압력을 검출하는 흡입압력센서를 포함하는 냉동장치에 있어서,
    상기 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상인 경우에는, 압축기의 운전대수 또는 작동주파수가 증가되고; 상기 흡입압력이 캐패시티-다운 압력값 이하인 경우에는, 상기 압축기의 운전대수 또는 상기 작동주파수가 감소되며;
    상기 흡입압력이 상기 캐패시티-업 압력값 이상으로 있는 시간주기 및 상기 흡입압력이 상기 캐패시티-다운 압력값 이하로 있는 시간주기가 서로 비교되어 계산되고, 후자의 시간주기가 전자의 시간주기 보다 더 긴 경우에는, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나가 상기 각각의 압력값 보다 더 커지는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡입압력이 상기 캐패시티-다운 압력값 이하로 있는 시간주기가 상기 흡입압력이 상기 캐패시티-업 압력값 이상으로 있는 시간주기 보다 짧은 경우에는, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나가 상기 각각의 압력값 보다 더 작아지는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  3. 압축기, 응축기, 수액기, 팽창밸브 및 증발기로 이루어진 냉동사이클; 및
    상기 압축기의 흡입측의 압력을 검출하는 흡입압력센서를 포함하는 냉동장치에 있어서,
    상기 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상인 경우에는, 압축기의 운전대수 또는 작동주파수가 증가되고; 상기 흡입압력이 캐패시티-다운 압력값 이하인 경우에는, 상기 압축기의 운전대수 또는 상기 작동주파수가 감소되며;
    상기 흡입압력의 변화율이 소정값 보다 더 큰 경우에는, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나가 상기 각각의 압력값 보다 더 커지는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 흡입압력의 변화율이 상기 소정값 보다 더 작은 경우에는, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나가 상기 각각의 압력값 보다 더 작아지는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  5. 압축기, 응축기, 수액기, 팽창밸브 및 증발기로 이루어진 냉동사이클; 및
    상기 압축기의 흡입측의 압력을 검출하는 흡입압력센서를 포함하여 이루어진 냉동장치에 있어서,
    상기 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상인 경우에는, 압축기의 운전대수 또는 작동주파수가 증가되고; 상기 흡입압력이 캐패시티-다운 압력값 이하인 경우에는, 상기 압축기의 운전대수 또는 상기 작동주파수가 감소되며;
    상기 압축기가 복수개이고, 상기 흡입압력이 상기 캐패시티-업 압력값 이상인 시점으로부터 상기 복수의 압축기 중 하나가 정지하는 시점까지 경과되는 시간주기가 측정되고, 그 시간주기가 소정의 지속시간 보다 더 짧은 경우에는, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나가 상기 각각의 압력값 보다 더 커지는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정지할 때까지 경과된 상기 시간주기가 상기 소정의 지속시간 보다 더 긴 경우에는, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나가 상기 각각의 압력값 보다 더 작아지는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  7. 압축기, 응축기, 수액기, 팽창밸브 및 증발기로 이루어진 냉동사이클; 및
    상기 압축기의 흡입측의 압력을 검출하는 흡입압력센서를 포함하는 냉동장치에 있어서,
    상기 흡입압력이 캐패시티-업 압력값 이상인 경우에는, 압축기의 운전대수 또는 작동주파수를 증가시키고; 상기 흡입압력이 캐패시티-다운 압력값 이하인 경우에는, 상기 압축기의 운전대수 또는 상기 작동주파수를 감소되며;
    상기 흡입압력이 상기 캐패시티-업 압력값 이상인 시점으로부터 상기 흡입압력이 상기 캐패시티-다운 압력값 이하인 시점까지 경과된 시간주기가 측정되고, 그 시간주기가 소정의 지속시간 보다 짧은 경우에는, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나가 상기 각각의 압력값 보다 더 커지는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 흡입압력의 변화율이 소정값 보다 더 큰 경우에는, 상기 캐패시티-업 압력값과 상기 캐패시티-다운 압력값 중 적어도 하나가 상기 각각의 압력값 보다 더 커지는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
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