KR100795291B1 - 냉동장치 - Google Patents

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사토루 사카에
이와오 시노하라
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

외기온도를 검출하는 외기온도센서(231)와, 과냉각용 압축기(221)의 운전용량을 제한하는 제어수단(240)을 설치한다. 제어수단(240)은, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태와 외기온도센서(231)로 검지한 외기온도에 기초하여 과냉각용 압축기(221)의 운전을 제어한다.

Description

냉동장치{REFRIGERATION UNIT}
본 발명은 열원측 기기로부터 이용측 기기로 보내지는 냉매를 과냉각하는 과냉각장치를 갖는 냉동장치에 관한 것이다.
종래, 예를 들어 일특개평 10-185333호 공보에 개시된 바와 같이, 과냉각용 열교환기를 갖는 제 1 냉매회로와, 이용측 열교환기 및 열원측 압축기를 갖는 제 2 냉매회로를 구비하며, 제 2 냉매회로의 제 2 냉매를 과냉각용 열교환기를 통해 과냉각시켜, 냉각능력의 증대를 도모하는 냉동장치가 알려져 있다.
이 냉동장치인 공조기는, 실외유닛과 실내유닛과 과냉각유닛을 구비한다. 구체적으로, 이 과냉각유닛은, 실외유닛과 실내유닛을 접속하는 액측 연락배관의 중간에 설치됨과 더불어, 제 1 냉매회로(과냉각용 냉매회로)를 구비한다. 이 과냉각유닛은, 제 1 냉매회로에서 제 1 냉매를 순환시켜 냉동주기를 행하며, 액측 연락배관으로부터 보내져 온 공조기의 제 2 냉매를 제 1 냉매회로의 과냉각용 열교환기에서 냉각시키도록 구성된다. 그리고 이 과냉각유닛은, 공조기의 실외유닛으로부터 실내유닛으로 보내지는 액 냉매를 냉각시켜, 실내유닛으로 보내지는 액 냉매의 엔탈피를 저하시킴으로써 냉방능력을 향상시킨다.
상술한 바와 같이 상기 과냉각유닛은, 공조기 등의 냉동장치를 보조하여 그 냉각능력을 증대시키기 위한 것이다. 때문에 냉동장치의 정지 중에 과냉각유닛만을 운전시키는 일은 없다. 또 공조기의 난방운전과 같이 냉동장치가 히트펌프로서 동작하는 상태에서 과냉각유닛을 운전시키는 일도 없다. 이와 같이, 과냉각유닛을 운전시켜야 할지의 여부를 결정하는데는, 과냉각유닛이 설치된 냉동장치의 운전상태 및 외기온도 등으로 판단된다.
그래서 상기 공조기에서는, 과냉각유닛의 제어부를 공조기의 제어부와 접속시켜 1개의 제어시스템을 구성했다. 이 과냉각유닛의 제어부에는, 공조기의 운전상태를 나타내는 신호가 공조기의 제어부로부터 입력된다. 그리고 이 과냉각유닛에서는, 공조기의 제어부로부터 입력된 신호에 기초하여 그 운전제어가 실행된다.
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그런데 상기 종래의 공조기(냉동장치)에서는, 외기온도의 상승 등에 의해 부하가 증대했을 때에는, 제 2 냉매회로의 압축기 운전용량을 증대시켜 냉방능력을 확보하는 것이 통상이다.
그러나 단순히 냉동주기의 고저압 차가 큰 제 2 냉매회로에서 냉매순환량을 증대시키면, 압축기에의 입력이 커져, 성적계수의 저하를 초래하는 경우도 있을 수 있다. 그 결과, 장치 전체의 소비전력이 현저하게 증대해버린다는 문제가 있다.
또 계약전력에 제한이 있을 경우, 특히 여름철은 사용전력이 과대해지는 점에서, 제 1 냉매회로에서 사용하는 전력과 제 2 냉매회로에서 사용하는 전력의 합계를 제한하고자 하는 강한 요구도 있다.
본 발명은 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 열원측 회로와 과냉각용 회로에서 운전용량의 균형을 조절함으로써, 냉동장치 전체를 효율적으로 운전시켜 장치 전체의 소비전력을 억제하는 데 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명이 강구한 해결수단은 이하에 나타내는 바와 같다.
구체적으로, 제 1 해결수단은, 이용측 열교환기(101, 111, 131) 및 열원측 압축기(41, 42, 43)를 가지며, 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 냉매회로(20)와, 과냉각용 열교환기(210)와, 이 과냉각용 열교환기(210)로 냉각용 유체를 반송하는 펌프기구(221)를 갖는 과냉각용 냉매회로(220)를 구비하고, 상기 이용측 열교환기(101, 111, 131)에 공급되는 냉매를 상기 과냉각용 열교환기(210)에서 냉각용 유체에 의해 과냉각시키는 냉동장치를 전제로 한다.
그리고 상기 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매 상태 또는 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체 상태와 외기온도에 기초하여 상기 펌프기구(221)의 소비전력을 저감하는 제어수단(240)을 구비한다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 냉매회로(220)에서 냉매회로(20)의 냉매를 과냉각시키기 위한 냉매나 물 등의 냉각용 유체가 펌프기구(221)에 의해 과냉각용 열교환기(210)에 공급된다. 과냉각용 열교환기(210)에서는 냉매회로(20)의 냉매가 냉각용 유체와 열교환된다. 그리고 과냉각용 열교환기(210)에서는, 냉각용 유체가 냉매회로(20)의 냉매로부터 흡열하여 냉매회로(20)의 냉매가 냉각된다.
이 냉동장치(10)에서는, 제어수단(240)이 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태 또는 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체 상태와 외기온도에 따라 펌프기구(221)의 소비전력을 저감한다. 즉, 과냉각용 냉매회로(220)에서 얻어지는 정보에만 기초하여 펌프기구(221)의 운전제어가 이루어진다. 이로써, 제어수단(240)은, 냉매회로(20)의 운전상태에 관한 신호를 냉매회로(20)로부터 받는 일없이 펌프기구(221)의 소비전력을 저감할 수 있다.
제 2 해결수단은 상기 제 1 해결수단에 있어서, 상기 제어수단(240)은, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매 상태 또는 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체 상태와 외기온도에 기초하여 냉매회로(20)에 관한 소비전력을 추정하고, 상기 펌프기구(221)의 소비전력을 저감하도록 구성된다.
상기 해결수단에서는, 제어수단(240)에 의해 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태 또는 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체의 상태와 외기온도에 기초하여, 대략적인 냉매회로(20)의 운전상태를 예측하고 그 소비전력을 추정한다. 이 추정된 냉매회로(20)의 소비전력과 과냉각용 냉매회로(220) 펌프기구(221)의 소비전력과의 합계가 소정값을 초과하지 않도록, 제어수단(240)이 펌프기구(221)의 소비전력을 저감시킨다.
제 3 해결수단은 상기 제 1 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 냉매회로가 펌프기구로서의 과냉각용 압축기(221)와 열원측 열교환기(222)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 과냉각용 냉매회로(220)이다.
그리고 상기 제어수단(240)은, 상기 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태 또는 과냉각용 냉매회로(220)의 과냉각용 냉매 상태와 외기온도에 기초하여 상기 과냉각용 압축기(221)의 운전주파수를 저하시킴으로써 이 과냉각용 압축기(221)의 소비전력을 저감하도록 구성된다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 냉매회로(220)에서 과냉각용 압축기(221)로부터 토출된 과냉각용 냉매가 열원측 열교환기(222)에서, 예를 들어 공기와 열교환 되고, 그 후, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매와 열교환하여 다시 과냉각용 압축기(221)로 돌아오는 순환을 반복한다. 과냉각용 열교환기(210)에서는, 과냉각용 냉매가 냉매회로(20)의 냉매로부터 흡열하고 증발하여 냉매회로(20)의 냉매가 냉각된다.
그리고 제어수단(240)에 의해, 냉매회로(20) 쪽으로부터 운전상태에 관한 신호를 받는 일없이, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매 상태 또는 과냉각용 냉매회로(220)의 과냉각용 냉매 상태와 외기온도에 기초하여 과냉각용 압축기(221)의 운전주파수를 저하시키고 운전용량을 감소시킨다.
제 4 해결수단은 상기 제 1 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 냉매회로가 펌프기구로서의 과냉각용 압축기(221)와 열원측 열교환기(222)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 과냉각용 냉매회로(220)이다.
그리고 상기 제어수단(240)은, 상기 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태 또는 과냉각용 냉매회로(220)의 과냉각용 냉매 상태와 외기온도에 기초하여 상기 열원측 열교환기(222)의 팬(230) 운전주파수를 증대시킴으로써 상기 과냉각용 압축기(221)의 소비전력을 저감하도록 구성된다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 냉매회로(220)에서 과냉각용 압축기(221)로부터 토출된 과냉각용 냉매가 열원측 열교환기(222)에서 팬(230)에 의해 도입된 공기와 열 교환하고, 그 후, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매와 열 교환한 후, 다시 과냉각용 압축기(221)로 돌아오는 순환을 반복한다.
그리고 제어수단(240)에 의해, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매 상태 또는 과냉각용 냉매회로(220)의 과냉각용 냉매 상태와 외기온도에 기초하여 열원측 열교환기(222)의 팬(230) 운전주파수를 증대시켜 풍량을 증대시킨다. 이 때, 과냉각용 압축기(221)의 운전용량은 변화시키지 않는다. 이로써 과냉각용 냉매회로(220)에서의 과냉각용 냉매의 고압압력이 저하되므로, 과냉각용 압축기(221)에서의 압축부하가 감소하여, 이 과냉각용 압축기(221)의 소비전력이 저감된다. 즉, 과냉각용 압축기(221)에서 토출압력을 저하시킴으로써 압축 작업량이 감소된다.
제 5 해결수단은 상기 제 1 또는 제 2 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태는, 과냉각용 열교환기(210)에서의 냉매회로(20) 냉매의 과냉각도이다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 열교환기(210)에서 과냉각되기 전의 냉매회로(20)의 냉매 온도와 과냉각된 후의 냉매회로(20) 냉매 온도와의 차가 과냉각도로서 검출된다. 그리고 이 과냉각도로부터, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태를 추정한다.
구체적으로, 과냉각도가 클 때에는, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매가 충분히 냉각되는 점에서, 냉매회로(20)로부터 과냉각용 열교환기(210)로 유입되는 냉매회로(20)의 냉매유량(流量)이 적은 것으로 판단할 수 있다. 이로써 제어수단(240)은, 냉매회로(20)에 관한 소비전력은 작다고 추정할 수 있다. 이 때에는, 펌프기구(221)의 소비전력을 저감하지 않는다. 한편, 과냉각도가 작을 때에는, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매가 충분히 냉각되지 않는 점에서, 냉매회로(20)로부터 과냉각용 열교환기(210)로 유입되는 냉매회로(20)의 냉매유량이 많은 것으로 판단할 수 있다. 이로써 냉매회로(20)에 관한 소비전력은 크다고 추정할 수 있다. 이 때, 제어수단(240)은, 펌프기구(221)의 소비전력을 저감시켜, 펌프기구(221)의 소비전력과 냉매회로(20)에 관한 소비전력과의 합계를 소정값 내로 억제한다.
제 6 해결수단은 상기 제 1 또는 제 2 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는, 냉매회로(20) 쪽의 냉매 상태는, 과냉각용 열교환기(210)에서의 냉매회로(20) 쪽을 흐르는 냉매의 유량이다.
상기 해결수단에서는, 직접 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매유량이 검출된다. 이 냉매유량으로부터 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태가 추정된다. 그리고 제어수단(240)이, 이 냉매유량과 외기온도에 기초하여 펌프기구(221)의 소비전력을 저감시키고, 펌프기구(221)의 소비전력과 냉매회로(20)에 관한 소비전력과의 합계를 소정값 내로 억제한다.
제 7 해결수단은 상기 제 1 또는 제 2 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체 상태는, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매를 과냉각시키기 전과 과냉각시킨 후의 냉각용 유체의 온도차이다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 냉매회로(220)에서 과냉각시키기 전과 과냉각시킨 후의 냉각용 유체의 온도차가 검출된다. 이 냉각용 유체의 온도차로부터 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태가 추정된다.
구체적으로, 과냉각도가 클 경우, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매가 충분히 냉각되는 점에서, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매유량이 적은 것으로 판단할 수 있다. 따라서 제어수단(240)은 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 작다고 추정하여, 펌프기구(221)의 소비전력을 저감하지 않는다. 한편, 냉각용 유체의 온도차가 작을 경우, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매가 충분히 냉각되지 않는 점에서, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매유량이 많은 것으로 판단할 수 있다. 따라서 제어수단(240)은, 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 크다고 추정하여, 펌프기구(221)의 소비전력을 저감하고, 펌프기구(221)의 소비전력과 냉매회로(20)에 관한 소비전력과의 합계를 소정값 내로 억제한다.
제 8 해결수단은 상기 제 1 또는 제 2 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체 상태는, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉각용 유체의 유량(流量)이다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉각용 유체의 유량으로부터, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태가 추정된다. 구체적으로 냉각용 유체의 유량이 적을 경우, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매유량도 적은 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 제어수단(240)은, 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 작다고 추정하여, 펌프기구(221)의 소비전력을 저감하지 않는다. 한편, 냉각용 유체의 유량이 많을 경우, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매유량도 많은 것으로 판단할 수 있다. 이 경우 제어수단(240)은, 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 크다고 추정하고, 펌프기구(221)의 소비전력을 저감시켜 펌프기구(221)의 소비전력과 냉매회로(20)에 관한 소비전력과의 합계를 소정값 내로 억제한다.
제 9 해결수단은 상기 제 1 또는 제 2 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 냉매회로가 펌프기구로서의 과냉각용 압축기(221)와 열원측 열교환기(222)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 과냉각용 냉매회로(220)이다. 그리고 상기 과냉각용 냉매회로(220)의 과냉각용 냉매 상태는, 과냉각용 냉매회로(220)에서의 과냉각용 냉매의 고압압력이다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 냉매의 고압압력으로부터 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태가 추정된다. 즉, 그 고압압력이 낮을 때는, 과냉각용 열교환기(210)에서의 열교환량이 적어지고, 냉매회로(20)의 냉매유량이 적다고 판단되어, 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 작다고 추정된다. 또 고압압력이 높을 때는, 제어수단(240)에 의해 과냉각용 열교환기(210)에서의 열교환량이 많아지고, 냉매회로(20)의 냉매유량이 많다고 판단되어, 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 크다고 추정된다. 따라서 과냉각용 압축기(221)의 소비전력이 저감된다.
제 10 해결수단은 상기 제 1 또는 제 2 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 냉매회로가 펌프기구로서의 과냉각용 압축기(221)와 열원측 열교환기(222)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 과냉각용 냉매회로(220)이다. 그리고 상기 과냉각용 냉매회로(220)의 과냉각용 냉매 상태는, 과냉각용 냉매회로(220)에서의 과냉각용 냉매의 고압압력 및 저압압력의 압력차이다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 냉매의 고압압력 및 저압압력의 압력차로부터 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태가 추정된다. 구체적으로 그 압력차가 클 경우, 저압압력은 팽창밸브 등에 의해 거의 일정하게 유지되므로, 고압압력이 통상보다 낮은 것으로 판단되어, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매유량이 적다고 판단된다. 따라서 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 작다고 추정된다. 또 압력차가 클 경우, 고압압력이 통상보다 높은 것으로 판단되어, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매유량이 많다고 판단된다. 그리고 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 크다고 추정되어, 과냉각용 압축기(221)의 소비전력이 저감된다.
제 11 해결수단은, 이용측 열교환기(101, 111, 131) 및 열원측 압축기(41, 42, 43)를 가지며, 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 냉매회로(20)와, 과냉각용 열교환기(210)와, 이 과냉각용 열교환기(210)로 냉각용 유체를 반송하는 펌프기구(221)를 갖는 과냉각용 냉매회로(220)를 구비하며, 상기 이용측 열교환기(101, 111, 131)로 공급되는 냉매를 상기 과냉각용 열교환기(210)에서 냉각용 유체에 의해 과냉각 시키는 냉동장치를 전제로 한다.
그리고 상기 냉매회로(20)에 관한 소비전력과, 상기 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력을 제어하는 제어수단(240)을 구비한다. 또 상기 제어수단(240)은, 부하가 증대했을 때에, 상기 냉매회로(20)에 대해 상기 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력을 우선적으로 증대시킨다.
상기 해결수단에서 과냉각용 냉매회로(220)에서는, 냉매회로(20)의 냉매를 과냉각시키기 위한 냉매나 물 등의 냉각용 유체가 펌프기구(221)에 의해 과냉각용 열교환기(210)에 공급된다. 과냉각용 열교환기(210)에서는 냉매회로(20)의 냉매가 냉각용 유체와 열교환 된다. 그리고 과냉각용 열교환기(210)에서는, 냉각용 유체가 냉매회로(20)의 냉매로부터 흡열하여, 냉매회로(20)의 냉매가 냉각된다.
이 냉동장치에서 부하가 증대했을 때에는, 제어수단(240)이 냉매회로(20)에 대해 과냉각용 냉매회로(220)의 소비전력을 우선적으로 증대시키는 운전제어를 한다. 예를 들어, 펌프기구(221)의 운전용량을 증대시켜 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력을 증대시킨다. 즉, 과냉각용 냉매회로(220)에서, 펌프기구(221) 등의 전기기기 작업량을 증대시킴으로써 냉각능력을 증대시킨다. 이로써 냉매회로(20)에서의 열원측 압축기(41, 42, 43) 등 전기기기의 소비전력(즉, 작업량)을 증대시키지 않아도, 과냉각용 열교환기(210)의 냉각능력이 증대한다. 따라서, 냉동장치의 부하가 증대했을 때에도 이용측 열교환기(101, 111, 131)를 향하는 냉매회로(20) 냉매의 엔탈피가 낮게 유지되어, 이용측 열교환기(101, 111, 131)에서의 냉각능력이 확보된다.
제 12 해결수단은 상기 제 11 해결수단에 있어서, 상기 제어수단(240)은, 상기 과냉각용 열교환기(210) 출구에서의 냉매 온도가 목표값이 되도록 상기 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력을 제어하여, 부하가 증대했을 때에 상기 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력이 우선적으로 증대하도록 상기 목표값을 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건에 기초하여 설정하도록 구성된다.
상기 해결수단에서는, 제어수단(240)이, 과냉각용 열교환기(210)의 냉매출구온도 목표값을, 외기온도나 냉매회로(20)의 냉매유량 등 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건에 기초하여 조절한다. 즉, 제어수단(240)은 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건으로부터 냉동장치의 부하상태를 파악하고, 그 부하상태에 기초하여 상기 목표값을 설정한다. 따라서, 부하가 증대했을 때에는, 그 부하에 따라 과냉각용 냉매회로(220)의 소비전력이 냉매회로(20)에 우선하여 증대한다.
제 13 해결수단은 상기 제 11 해결수단에 있어서, 상기 제어수단(240)이 펌프기구(221)의 소비전력을 증대시킴으로써 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력을 우선적으로 증대시키도록 구성된다.
상기 해결수단에서는, 제어수단(240)이 펌프기구(221)의 운전용량을 증대시켜 이 펌프기구(221)의 소비전력을 증대시킨다. 즉, 과냉각용 냉매회로(220)에서 과냉각용 열교환기(210)로의 냉각용 유체 공급량을 증대시켜, 과냉각용 열교환기(210)의 냉각능력을 증대시킨다.
제 14 해결수단은 상기 제 13 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 냉매회로가 펌프기구로서의 과냉각용 압축기(221)와 열원측 열교환기(222)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 과냉각용 냉매회로(220)이다. 그리고 상기 제어수단(240)은, 상기 과냉각용 압축기(221)의 운전주파수를 증대시킴으로써 이 과냉각용 압축기(221)의 소비전력을 증대시키도록 구성된다.
상기 해결수단에서는 과냉각용 냉매회로(220)에 있어서, 과냉각용 압축기(221)로부터 토출된 과냉각용 냉매가 열원측 열교환기(222)에서, 예를 들어 공기와 열교환하고, 그 후, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매와 열교환한 후, 다시 과냉각용 압축기(221)로 돌아오는 순환을 반복한다. 과냉각용 열교환기(210)에서는 과냉각용 냉매가 냉매회로(20)의 냉매로부터 흡열하고 증발하여, 냉매회로(20)의 냉매가 냉각된다.
이 냉동장치에서는 부하가 증대했을 때, 과냉각용 열교환기(210)의 출구냉매온도가 목표값이 되도록 과냉각용 압축기(221)의 운전주파수(즉, 운전용량)를 증대시켜, 이 과냉각용 압축기(221)의 소비전력을 증대시킨다. 즉 과냉각용 열교환기(210)에서, 과냉각용 냉매의 유량이 증대하여, 냉각능력이 증대한다.
제 15 해결수단은 상기 제 11 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 냉매회로가 펌프기구로서의 과냉각용 압축기(221)와 열원측 열교환기(222)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 과냉각용 냉매회로(220)이다. 그리고 상기 제어수단(240)은, 상기 열원측 열교환기(222) 팬(230)의 운전주파수를 증대시킴으로써 상기 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력을 우선적으로 증대시키도록 구성된다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 냉매회로(220)에서 과냉각용 압축기(221)로부터 토출된 과냉각용 냉매가 열원측 열교환기(222)에서 팬(230)에 의해 도입된 공기와 열교환하고, 그 후, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매와 열교환한 후, 다시 과냉각용 압축기(221)로 돌아오는 순환을 반복한다.
이 냉동장치에서는, 부하가 증대했을 때, 열원측 열교환기(222) 팬(230)의 운전주파수를 증대시켜 이 팬(230)의 소비전력을 증대시킨다. 이 때, 과냉각용 압축기(221)의 운전용량은 변화시키지 않는다. 여기서, 팬(230)의 운전주파수를 증대시키면, 과냉각용 냉매회로(220)에서의 과냉각용 냉매의 고압압력이 저하되고, 과냉각용 압축기(221)의 체적효율이 향상되어 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 과냉각용 냉매의 유량이 증대한다. 이로써 과냉각용 열교환기(210)의 냉각능력이 증대한다. 즉, 팬(230)의 작업량을 증대시켜, 냉각능력을 얻는다.
제 16 해결수단은 상기 제 12 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건이 외기온도이다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 열교환기(210)의 출구냉매온도 목표값이 외기온도에 기초하여 설정된다. 즉, 제어수단(240)은 외기온도에 기초하여 냉동장치의 부하상태를 추정하고, 그 외기온도가 높아지면 부하가 증대한 것으로 판단한다.
제 17 해결수단은 상기 제 12 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건이 이 과냉각용 열교환기(210)에서의 냉매회로(20) 냉매의 과냉각도이다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 열교환기(210)의 출구냉매온도 목표값이 냉매회로(20) 냉매의 과냉각도에 기초하여 설정된다. 즉, 제어수단(240)은 과냉각도에 기초하여 냉동장치의 부하상태를 추정하고, 그 과냉각도가 작아지면 부하가 증대한 것으로 판단한다. 이 경우, 예를 들어 목표값이 낮게 설정된다.
제 18 해결수단은 상기 제 12 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건이 이 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매유량이다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 열교환기(210)의 출구냉매온도 목표값이 과냉각용 열교환기(210)의 냉매유량에 기초하여 설정된다. 즉, 제어수단(240)은 과냉각용 열교환기(210)의 냉매유량에 기초하여 냉동장치의 부하상태를 추정하며, 그 냉매유량이 많아지면 부하가 증대한 것으로 판단한다. 이 경우, 예를 들어 목표값이 낮게 설정된다.
제 19 해결수단은 상기 제 12 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건은, 이 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매를 과냉각시키기 전과 과냉각시킨 후의 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체의 온도차이다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 열교환기(210)의 출구냉매온도 목표값이 냉각용 유체의 과냉각 전후 온도차에 기초하여 설정된다. 즉, 제어수단(240)은 냉각용 유체의 과냉각 전후 온도차에 기초하여 냉동장치의 부하상태를 추정하고, 그 온도차가 작아지면 부하가 증대한 것으로 판단한다. 이 경우, 예를 들어 목표값이 낮게 설정된다.
제 20 해결수단은 상기 제 12 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건이 이 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체 유량이다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 열교환기(210)의 출구냉매온도 목표값이 과냉각용 열교환기(210)의 냉각용 유체 유량에 기초하여 설정된다. 즉, 제어수단(240)은 냉각용 유체의 유량에 기초하여 냉동장치의 부하상태를 추정하고, 그 유량이 많아지면 부하가 증대한 것으로 판단한다. 이 경우, 예를 들어 목표값이 낮게 설정된다.
제 21 해결수단은 상기 제 12 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 냉매회로가 펌프기구로서의 과냉각용 압축기(221)와 열원측 열교환기(222)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 과냉각용 냉매회로(220)이다. 그리고 상기 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건은, 과냉각용 냉매회로(220)에서의 과냉각용 냉매의 고압압력이다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 열교환기(210)의 출구냉매온도 목표값이 과냉각용 냉매회로(220)의 과냉각용 냉매 고압압력에 기초하여 설정된다. 즉, 제어수단(240)은 과냉각용 냉매의 고압압력에 기초하여 냉동장치의 부하상태를 추정하고, 그 고압압력이 높아지면 부하가 증대한 것으로 판단한다. 이 경우, 예를 들어 목표값이 낮게 설정된다.
제 22 해결수단은 상기 제 12 해결수단에 있어서, 상기 과냉각용 냉매회로가 펌프기구로서의 과냉각용 압축기(221)와 열원측 열교환기(222)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 과냉각용 냉매회로(220)이다. 그리고 상기 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건은, 과냉각용 냉매회로(220)에서의 과냉각용 냉매의 고압압력 및 저압압력의 압력차이다.
상기 해결수단에서는, 과냉각용 열교환기(210)의 출구냉매온도 목표값이 과냉각용 냉매회로(220)의 과냉각용 냉매의 고압압력 및 저압압력의 압력차에 기초하여 설정된다. 즉, 제어수단(240)은 과냉각용 냉매의 고저압차에 기초하여 냉동장치의 부하상태를 추정하고, 그 고저압차가 커지면 부하가 증대한 것으로 판단한다. 이 경우, 예를 들어 목표값이 낮게 설정된다.
제 23 해결수단은 상기 제 16 해결수단에 있어서, 상기 제어수단(240)이 외기온도가 높아짐에 따라, 상기 목표값을 낮게 하도록 구성된다.
상기 해결수단에서는, 외기온도가 높아지면 냉동장치의 부하가 증대하는 점에서, 가령 목표값이 변경되지 않아도, 과냉각용 열교환기(210)의 출구냉매온도를 목표값으로 유지시키기 위해서는, 예를 들어 펌프기구(221)의 운전용량을 증대시켜야만 한다. 한편, 이 해결수단에서는 외기온도가 높아짐에 따라 제어수단(240)이 목표값을 낮춘다. 그리고 과냉각용 열교환기(210)의 출구냉매온도를 보다 낮은 목표값으로 하기 위해서는, 펌프기구(221)의 운전용량을 더한층 증대시켜, 즉 펌프기구(221)의 냉각용 유체의 공급작업량을 증대시킬 필요가 있다. 따라서, 본 발명에서는, 외기온도의 상승에 의해 냉동장치의 부하가 증대했을 때에는, 제어수단(240)이 목표값을 조절함으로써 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력이 우선적으로 증대한다.
발명의 효과
따라서, 제 1 해결수단에 의하면, 제어수단(240)이 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매 상태 또는 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체 상태와 외기온도에 기초하여, 펌프기구(221)의 소비전력을 저감한다. 제어수단(240)은, 냉매회로(20)의 운전상태에 관한 신호를 냉매회로(20) 쪽으로부터 받는 일없이, 압축기 등 펌프기구(221)의 소비전력을 저감할 수 있다. 이로써 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력이 저감되어, 냉동장치 전체적인 소비전력을 억제할 수 있다. 그 결과, 확실하게 계약전력량 내에서 운전할 수 있다.
또한, 과냉각용 냉매회로(220)를 나중에 냉동장치에 설치할 경우에는, 냉매회로(20)와 과냉각용 냉매회로(220) 사이에서 신호를 수수하기 위한 통신용 배선을 부설할 필요가 없다. 따라서, 과냉각용 냉매회로(220)를 설치하기 위한 작업공정 수를 삭감할 수 있으며, 또 배선오류 등 설치작업 시의 인적 작업오류에 기인하는 고장을 미연에 방지하면서 냉각능력을 증대시킬 수 있다.
또, 제 2 해결수단에 의하면, 냉매회로(20)의 냉매상태 등에 기초하여 냉매회로(20)에 관한 소비전력을 추정하므로, 확실하게 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력의 저감량을 파악할 수 있다. 따라서, 확실하게 계약전력량 내에서 운전할 수 있다.
또한, 제 11 해결수단에 의하면, 과냉각용 열교환기(210)에서의 냉각용 유체의 흡열온도 또는 증발온도는, 이용측 열교환기(101, 111, 131)에서의 냉매 증발온도보다 높은 것이다. 과냉각용 냉매회로(220)의 펌프기구(221) 전후에 있어서 냉각용 유체의 고저압차는, 냉매회로(20)에서의 냉동주기의 고저압차보다 작아진다. 그리고 본 발명의 냉동장치는, 고저압차가 큰 냉매회로(20)에서 냉매순환량을 증대시키는 것이 아닌, 보다 고저압차가 작은 과냉각용 냉매회로(220)에서 냉각용 유체의 유량을 증대시키도록, 펌프기구(221) 등의 소비전력(작업량)을 늘려, 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력을 우선적으로 늘리도록 한다. 즉, 원래 부담이 작은 펌프기구(221) 등의 작업량을 우선적으로 늘림으로써, 부하의 증대에 대응한다. 이로써 부하의 증대에 대응하기 위해 필요한 입력의 증가를 억제할 수 있어, 성적계수의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 냉동장치 전체적인 소비전력의 증대량을 억제할 수 있다.
또, 제 12 해결수단에 의하면, 부하가 증대했을 때에 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력이 우선적으로 증대하도록, 목표값을 외기온도나 냉매유량 등 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건에 기초하여 설정한다. 따라서, 확실하게 부하상태에 따라 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력을 우선적으로 증대시킬 수 있다.
또한, 과냉각용 냉매회로(220)에서 얻어지는 정보만으로 냉동장치의 부하상태가 추정되므로, 냉매회로(20)와 과냉각용 냉매회로(220) 사이에서 신호를 주고받기 위한 통신용 배선을 부설할 필요가 없다.
또, 제 14 또는 제 15 해결수단에 의하면, 과냉각용 압축기(221) 또는 팬(230)의 운전용량을 조절하는 것만으로, 용이하게 과냉각용 냉매회로(220)의 소비전력을 증대시킬 수 있어, 냉동장치 전체의 소비전력을 억제할 수 있다.
또한, 제 23 해결수단에 의하면, 외기온도가 높아짐에 따라, 냉매회로(20)의 열원측 압축기(41, 42, 43) 등에 대해 과냉각용 냉매회로(221)의 펌프기구(221) 등의 소비전력을 우선적으로 증대시킨다. 이에 따르면, 더한층 부하상태에 따라 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력을 우선적으로 증대시킬 수 있는 점에서, 더욱 용이하게 또 효과적으로 냉동장치의 성적계수 저하를 억제할 수 있으므로, 전체 소비전력의 증가를 억제할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 과냉각유닛을 구비한 냉동장치의 구성을 나타내는 배관계통도.
도 2는 냉동장치의 냉방운전 시 동작을 나타내는 배관계통도.
도 3은 냉동장치의 난방운전 시 동작을 나타내는 배관계통도.
도 4는 제 1 실시형태에 있어서 실외유닛의 전력량 변화를 나타내는 그래프.
도 5는 제 1 실시형태의 변형예에 있어서 실외유닛의 전력량 변화를 나타내는 그래프.
도 6은 제 4 실시형태에 있어서 제어기의 운전제어를 나타내는 흐름도.
도 7은 제 4 실시형태에 있어서 목표 액냉매 출구온도를 나타내는 그래프.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
제 1 실시형태
본 제 1 실시형태의 냉동장치(10)는, 편의점 등에 설치되어, 점포 내의 공기조화와 진열장 내의 냉각을 행하는 것이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 냉동장치(10)는, 과냉각용 열교환기(210) 및 과냉각용 압축기(221)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 흐르는 과냉각용 냉매회로(220)와, 이용측 열교환기(101, 111, 131) 및 열원측 압축기(41, 42, 43)를 가지며, 냉매가 흐르는 냉매회로(20)를 구비한다. 냉동장치(10)는, 과냉각용 냉매회로(220)의 과냉각용 열교환기(210)를 통해 냉매회로(20)를 흐르는 냉매를 과냉각 시키도록 구성된다. 즉, 과냉각용 냉매회로(220)가 본 발명에 관한 과냉각용 냉매회로를 구성한다.
이하에 구체적으로 냉동장치(10)의 구성에 대해 설명한다.
냉동장치(10)에는, 실외유닛(11)과, 공조유닛(12)과, 냉장진열장(13)과, 냉동진열장(14)과, 부스터유닛(15)과, 과냉각유닛(200)이 설치된다. 이 냉동장치(10)에서는, 실외유닛(11)과 과냉각유닛(200)이 옥외에 설치되며, 나머지 공조유닛(12) 등이 편의점 등의 점포 내에 설치된다.
상기 과냉각유닛(200)은, 냉매통로(205)와 과냉각용 냉매회로(220)와 과냉각용 열교환기(210)와 제어수단으로서의 제어기(240)를 구비한다.
한편 실외유닛(11)에는 실외회로(40)가, 공조유닛(12)에는 공조회로(100)가, 냉장진열장(13)에는 냉장회로(110)가, 냉동진열장(14)에는 냉동회로(130)가, 부스터유닛(15)에는 부스터회로(140)가 각각 구성된다. 냉동장치(10)에서는, 이들 회로(40, 100, ...)나 과냉각유닛(200)의 냉매통로(205)를 배관으로 접속함으로써, 냉매가 흐르는 냉동장치(10)의 냉매회로(20)가 구성된다.
또 냉매회로(20)에는, 제 1 액측 연락배관(21)과, 제 2 액측 연락배관(22) 과, 제 1 가스측 연락배관(23)과, 제 2 가스측 연락배관(24)이 배치된다.
제 1 액측 연락배관(21)은, 과냉각유닛(200)의 냉매통로(205) 한끝을 실외회로(40)에 접속시킨다. 상기 제 2 액측 연락배관(22)의 한끝은, 냉매통로(205)의 다른 끝에 접속된다. 제 2 액측 연락배관(22)의 다른 끝은, 3개로 분기되어 공조회로(100)와 냉장회로(110)와 냉동회로(130)에 접속된다. 제 2 액측 연락배관(22) 중 냉동회로(130)에 접속되는 분기관에는, 액측 폐쇄밸브(25)가 설치된다.
제 1 가스측 연락배관(23)의 한끝은, 2개로 분기되어 냉장회로(110)와 부스터회로(140)에 접속된다. 제 1 가스측 연락배관(23) 중 부스터회로(140)에 접속되는 분기관에는, 가스측 폐쇄밸브(26)가 설치된다. 제 1 가스측 연락배관(23)의 다른 끝은 실외회로(40)에 접속된다. 제 2 가스측 연락배관(24)은 공조회로(100)를 실외회로(40)와 접속한다.
<실외유닛>
실외유닛(11)은 냉동장치(10)의 열원측 기기를 구성한다. 이 실외유닛(11)은 실외회로(40)를 구비한다.
실외회로(40)에는, 열원측 압축기로서의 가변용량 압축기(41)와, 제 1 고정용량 압축기(42)와, 제 2 고정용량 압축기(43)가 설치된다. 또 실외회로(40)에는, 실외 열교환기(44)와, 수액기(45)와, 실외 팽창밸브(46)가 설치된다. 또한 실외회로(40)에는 3개의 흡입관(61, 62, 63)과, 2개의 토출관(64, 65)과, 4개의 액관(81, 82, 83, 84)과, 1개의 고압가스관(66)이 구성된다. 또 실외회로(40)에는, 3개의 십자절환밸브(51, 52, 53)와, 1개의 액측 폐쇄밸브(54)와, 2개의 가스측 폐쇄밸브 (55, 56)가 설치된다.
이 실외회로(40)에서, 액측 폐쇄밸브(54)에는 제 1 액측 연락배관(21)이, 제 1 가스측 폐쇄밸브(55)에는 제 1 가스측 연락배관(23)이, 제 2 가스측 폐쇄밸브(56)에는 제 2 가스측 연락배관(24)이 각각 접속된다.
가변용량 압축기(41), 제 1 고정용량 압축기(42), 및 제 2 고정용량 압축기(43)는 모두 전밀폐형이며 고압 돔형의 스크롤압축기이다. 가변용량 압축기(41)에는 인버터를 통해 전력이 공급된다. 이 가변용량 압축기(41)는, 인버터의 출력주파수를 변화시켜 압축기 모터의 회전속도를 변경함으로써, 그 용량이 변경 가능하게 구성된다. 한편, 제 1, 제 2 고정용량 압축기(42, 43)는 압축기 모터가 항상 일정 회전속도로 운전되는 것으로, 그 용량 변경이 불가능하다.
제 1 흡입관(61)은, 한끝이 제 1 가스측 폐쇄밸브(55)에 접속된다. 이 제 1 흡입관(61)은, 다른 끝 쪽에서 제 1 분기관(61a)과 제 2 분기관(61b)으로 분기되며, 제 1 분기관(61a)이 가변용량 압축기(41)의 흡입 쪽에, 제 2 분기관(61b)이 제 3 십자절환밸브(53)에 각각 접속된다. 제 1 흡입관(61)의 제 2 분기관(61b)에는, 제 1 가스측 폐쇄밸브(55)로부터 제 3 십자절환밸브(53)로 향하는 냉매의 유통만을 허용하는 역지밸브(CV-1)가 설치된다.
제 2 흡입관(62)은, 한끝이 제 3 십자절환밸브(53)에, 다른 끝이 제 1 고정용량 압축기(42)의 흡입측에 각각 접속된다.
제 3 흡입관(63)은, 한끝이 제 2 십자절환밸브(52)에 접속된다. 이 제 3 흡입관(63)은, 다른 끝 쪽에서 제 1 분기관(63a)과 제 2 분기관(63b)으로 분기되며, 제 1 분기관(63a)이 제 2 고정용량 압축기(43)의 흡입 쪽에, 제 2 분기관(63b)이 제 3 십자절환밸브(53)에 각각 접속된다. 제 3 흡입관(63)의 제 2 분기관(63b)에는, 제 2 십자절환밸브(52)로부터 제 3 십자절환밸브(53)로 향하는 냉매의 유통만을 허용하는 역지밸브(CV-2)가 설치된다.
제 1 토출관(64)은, 한끝 쪽에서 제 1 분기관(64a)과 제 2 분기관(64b)으로 분기되며, 제 1 분기관(64a)이 가변용량 압축기(41)의 토출 쪽에, 제 2 분기관(64b)이 제 1 고정용량 압축기(42)의 토출 쪽에 각각 접속된다. 제 1 토출관(64)의 다른 끝은 제 1 십자절환밸브(51)에 접속된다. 제 1 토출관(64)의 제 2 분기관(64b)에는, 제 1 고정용량 압축기(42)로부터 제 1 십자절환밸브(51)로 향하는 냉매의 유통만을 허용하는 역지밸브(CV-3)가 설치된다.
제 2 토출관(65)은, 한끝이 제 2 고정용량 압축기(43)의 흡입 쪽에, 다른 끝이 제 1 토출관(64)의 제 1 십자절환밸브(51) 직전에 각각 접속된다. 제 2 토출관(65)에는, 제 2 고정용량 압축기(43)로부터 제 1 십자절환밸브(51)로 향하는 냉매의 유통만을 허용하는 역지밸브(CV-4)가 설치된다.
실외 열교환기(44)는 크로스핀식의 핀 튜브형 열교환기이다. 이 실외 열교환기(44)에서는 냉매와 실외공기 사이에서 열교환이 이루어진다. 실외 열교환기(44)의 한끝은 폐쇄밸브(57)를 개재하고 제 1 십자절환밸브(51)에 접속된다. 한편, 실외 열교환기(44)의 다른 끝은 제 1 액관(81)을 개재하고 수액기(45)의 정상부에 접속된다. 이 제 1 액관(81)에는, 실외 열교환기(44)로부터 수액기(45)로 향하는 냉매의 유통만을 허용하는 역지밸브(CV-5)가 설치된다.
수액기(45)의 저부에는, 폐쇄밸브(58)를 개재하고 제 2 액관(82)의 한끝이 접속된다. 제 2 액관(82)의 다른 끝은 액측 폐쇄밸브(54)에 접속된다. 이 제 2 액관(82)에는, 수액기(45)로부터 액측 폐쇄밸브(54)로 향하는 냉매의 유통만을 허용하는 역지밸브(CV-6)가 설치된다.
제 2 액관(82)의 역지밸브(CV-6)와 액측 폐쇄밸브(54) 사이에는, 제 3 액관(83)의 한끝이 접속된다. 제 3 액관(83)의 다른 끝은, 제 1 액관(81)을 개재하고 수액기(45)의 정상부에 접속된다. 또 제 3 액관(83)에는 그 한끝으로부터 다른 끝으로 향하는 냉매의 유통만을 허용하는 역지밸브(CV-7)가 설치된다.
제 2 액관(82)의 폐쇄밸브(58)와 역지밸브(CV-6) 사이에는, 제 4 액관(84)의 한끝이 접속된다. 제 4 액관(84)의 다른 끝은, 제 1 액관(81)의 실외 열교환기(44)와 역지밸브(CV-5) 사이에 접속된다. 또 제 4 액관(84)에는 그 한끝으로부터 다른 끝을 향해 차례로, 역지밸브(CV-8)와 실외팽창밸브(46)가 설치된다. 이 역지밸브(CV-8)는 제 4 액관(84)의 한끝으로부터 다른 끝을 향하는 냉매의 유통만을 허용한다. 또 실외팽창밸브(46)는 전자팽창밸브로 구성된다.
고압가스관(66)은, 한끝이 제 1 토출관(64)의 제 1 십자절환밸브(51) 직전에 접속된다. 고압가스관(66)은, 다른 끝 쪽에서 제 1 분기관(66a)과 제 2 분기관(66b)으로 분기되며, 제 1 분기관(66a)이 제 1 액관(81)의 역지밸브(CV-5) 하류 쪽에, 제 2 분기관(66b)이 제 3 십자절환밸브(53)에 각각 접속된다. 고압가스관(66)의 제 1 분기관(66a)에는 전자(電磁)밸브(SV-7)와 역지밸브(CV-9)가 설치된다. 이 역지밸브(CV-9)는 전자밸브(SV-7)의 하류 쪽에 배치되며, 전자밸브(SV-7)로부터 제 1 액관(81)으로 향하는 냉매의 유통만을 허용한다.
제 1 십자절환밸브(51)는, 제 1 포트가 제 1 토출관(64)의 종단에, 제 2 포트가 제 2 십자절환밸브(52)에, 제 3 포트가 실외 열교환기(44)에, 제 4 포트가 제 2 가스측 폐쇄밸브(56)에 각각 접속된다. 이 제 1 십자절환밸브(51)는, 제 1 포트와 제 3 포트가 서로 연통되며 제 2 포트와 제 4 포트가 서로 연통되는 제 1 상태(도 1에 실선으로 나타내는 상태)와, 제 1 포트와 제 4 포트가 서로 연통되며 제 2 포트와 제 3 포트가 서로 연통되는 제 2 상태(도 1에 점선으로 나타내는 상태)로 절환 가능하게 구성된다.
제 2 십자절환밸브(52)는, 제 1 포트가 제 2 토출관(65)의 역지밸브(CV-4) 하류 쪽에, 제 2 포트가 제 2 흡입관(62)의 시작 단에, 제 4 포트가 제 1 십자절환밸브(51)의 제 2 포트에 각각 접속된다. 또 제 2 십자절환밸브(52)는 제 3 포트가 봉입된다. 이 제 2 십자절환밸브(52)는, 제 1 포트와 제 3 포트가 서로 연통되며 제 2 포트와 제 4 포트가 서로 연통되는 제 1 상태(도 1에 실선으로 나타내는 상태)와, 제 1 포트와 제 4 포트가 서로 연통되며 제 2 포트와 제 3 포트가 서로 연통되는 제 2 상태(도 1에 점선으로 나타내는 상태)로 절환 가능하게 구성된다.
제 3 십자절환밸브(53)는, 제 1 포트가 고압가스관(66)의 제 2 분기관(66b) 종단에, 제 2 포트가 제 2 흡입관(62)의 시작 단에, 제 3 포트가 제 1 흡입관(61)의 제 2 분기관(61b) 종단에, 제 4 포트가 제 3 흡입관(63)의 제 2 분기관(63b) 종단에 각각 접속된다. 이 제 3 십자절환밸브(53)는, 제 1 포트와 제 3 포트가 서로 연통되며 제 2 포트와 제 4 포트가 서로 연통되는 제 1 상태와, 제 1 포트와 제 4 포트가 서로 연통되며 제 2 포트와 제 3 포트가 서로 연통되는 제 2 상태로 절환 가능하게 구성된다.
실외회로(40)에는, 주입관(85), 연통관(87), 오일분리기(75), 및 오일회수관(76)이 추가로 구성된다. 또 실외회로(40)에는 4개의 균유관(71, 72, 73, 74)도 구성된다.
주입관(85)은, 이른바 액 주입을 행하기 위한 것이다. 주입관(85)은, 그 한끝이 제 4 액관(84)의 역지밸브(CV-8)와 실외팽창밸브(46) 사이에, 다른 끝이 제 1 흡입관(61)에 각각 접속된다. 이 주입관(85)에는, 그 한끝으로부터 다른 끝을 향해 차례로, 폐쇄밸브(59)와 유량조절밸브(86)가 설치된다. 유량조절밸브(86)는 전자팽창밸브로 구성된다.
연통관(87)은, 그 한끝이 주입관(85)의 폐쇄밸브(59)와 유량조절밸브(86) 사이에, 다른 끝이 고압가스관(66)의 제 1 분기관(66a)에서의 전자밸브(SV-7) 상류 쪽에 각각 접속된다. 이 연통관(87)에는, 그 한끝에서 다른 끝을 향하는 냉매의 유통만을 허용하는 역지밸브(CV-10)가 설치된다.
오일분리기(75)는, 제 1 토출관(64) 중 제 2 토출관(65) 및 고압가스관(66)의 접속위치보다 상류 쪽에 배치된다. 이 오일분리기(75)는, 압축기(41, 42)의 토출가스로부터 냉동기유를 분리하기 위한 것이다.
오일회수관(76)은, 그 한끝이 오일분리기(75)에 접속된다. 오일회수관(76)은, 다른 끝 쪽에서 제 1 분기관(76a)과 제 2 분기관(76b)으로 분기되며, 제 1 분기관(76a)이 주입관(85)의 유량조절밸브(86) 하류 쪽에, 제 2 분기관(76b)이 제 2 흡입관(62)에 각각 접속된다. 또 오일회수관(76)의 제 1 분기관(76a)과 제 2 분기관(76b)에는, 전자밸브(SV-5, SV-6)가 1개씩 설치된다. 제 1 분기관(76a)의 전자밸브(SV-5)를 열면, 오일분리기(75)에서 분리된 냉동기유가 주입관(85)을 통해 제 1 흡입관(61)으로 회송된다. 한편, 제 2 분기관(76b)의 전자밸브(SV-6)를 열면, 오일분리기(75)에서 분리된 냉동기유가 제 2 흡입관(62)으로 회송된다.
제 1 균유관(71)은, 한끝이 가변용량 압축기(41)에 접속되며, 다른 끝이 제 2 흡입관(62)에 접속된다. 이 제 1 균유관(71)에는 전자밸브(SV-1)가 설치된다. 제 2 균유관(72)은, 그 한끝이 제 1 고정용량 압축기(42)에 접속되며, 다른 끝이 제 3 흡입관(63)의 제 1 분기관(63a)에 접속된다. 이 제 2 균유관(72)에는 전자밸브(SV-2)가 설치된다. 제 3 균유관(73)은, 한끝이 제 2 고정용량 압축기(43)에 접속되며, 다른 끝이 제 1 흡입관(61)의 제 1 분기관(61a)에 접속된다. 이 제 3 균유관(73)에는 전자밸브(SV-3)가 설치된다. 제 4 균유관(72)은, 그 한끝이 제 2 균유관(72)의 전자밸브(SV-2) 상류 쪽에 접속되며, 다른 끝이 제 1 흡입관(61)의 제 1 분기관(61a)에 접속된다. 이 제 4 균유관(74)에는 전자밸브(SV-4)가 설치된다. 각 균유관(71∼74)의 전자밸브(SV-1∼SV-4)를 적절하게 개폐함으로써, 각 압축기(41, 42, 43)의 냉동기유 저류량이 평균화된다.
실외회로(40)에는, 도시하지 않지만, 각종 센서나 압력스위치도 설치된다.
또 실외유닛(11)에는, 실외 팬(48)이 설치된다. 실외 열교환기(44)에는, 이 실외 팬(48)에 의해 실외공기가 보내진다.
<공조유닛>
공조유닛(12)은 이용측 기기를 구성한다. 공조유닛(12)은 공조회로(100)를 구비한다. 이 공조회로(100)는, 액 쪽 끝이 제 2 액측 연락배관(22), 가스 쪽 끝이 제 2 가스측 연락배관(24)에 각각 접속된다.
공조회로(100)에서는, 액 쪽 끝으로부터 가스 쪽 끝을 향해 차례로, 공조팽창밸브(102)와 이용측 열교환기로서의 공조 열교환기(101)가 설치된다. 공조 열교환기(101)는 크로스핀식의 핀 튜브형 열교환기이다. 이 공조 열교환기(101)에서는 냉매와 실내공기 사이에서 열교환이 이루어진다. 한편, 공조 팽창밸브(102)는 전자팽창밸브로 구성된다.
공조유닛(12)에는 공조 팬(105)이 설치된다. 공조 열교환기(101)에는, 이 공조 팬(105)에 의해 점포 내의 실내공기가 보내진다.
<냉장진열장>
냉장진열장(13)은 이용측 기기를 구성한다. 냉장진열장(13)은 냉장회로(110)를 구비한다. 이 냉장회로(110)는, 액 쪽 끝이 제 2 액측 연락배관(22)에, 가스 쪽 끝이 제 1 가스측 연락배관(23)에 각각 접속된다.
냉장회로(110)에서는, 그 액 쪽 끝으로부터 가스 쪽 끝을 향해 차례로, 냉장전자(電磁)밸브(114)와 냉장팽창밸브(112)와 이용측 열교환기로서의 냉장 열교환기(111)가 설치된다. 냉장 열교환기(101)는 크로스핀식의 핀 튜브형 열교환기이다. 이 냉장 열교환기(111)에서는 냉매와 냉장고내 공기 사이에서 열교환이 이루어진다. 냉장팽창밸브(112)는 온도 자동팽창밸브에 의해 구성된다. 냉장팽창밸브(112)의 감온통(113)은 냉장 열교환기(111)의 출구 쪽 배관에 설치된다.
냉장진열장(13)에는 냉장고 내 팬(115)이 설치된다. 냉장 열교환기(111)에는, 이 냉장고 내 팬(115)에 의해 냉장진열장(13)의 냉장고 내 공기가 보내진다.
<냉동진열장>
냉동진열장(14)은 이용측 기기를 구성한다. 냉동진열장(14)은 냉동회로(130)를 구비한다. 이 냉동회로(130)는, 액 쪽 끝이 제 2 액측 연락배관(22)에 접속된다. 또 냉동회로(130)의 가스 쪽 끝은, 배관을 통해 부스터유닛(15)에 접속된다.
냉동회로(130)에서는, 액 쪽 끝으로부터 가스 쪽 끝을 향해 차례로, 냉동전자밸브(134)와 냉동팽창밸브(132)와 이용측 열교환기로서의 냉동 열교환기(131)가 설치된다. 냉동 열교환기(131)는 크로스핀식의 핀 튜브형 열교환기이다. 이 냉동 열교환기(131)에서는 냉매와 냉동고 내 공기 사이에서 열교환이 이루어진다. 냉동팽창밸브(132)는 온도 자동팽창밸브로 구성된다. 냉동팽창밸브(132)의 감온통(133)은 냉동 열교환기(131)의 출구 쪽 배관에 설치된다.
냉동진열장(14)에는 냉동고 내 팬(135)이 설치된다. 냉동 열교환기(131)에는, 이 냉동고 내 팬(135)에 의해 냉동진열장(14)의 냉동고 내 공기가 보내진다.
<부스터유닛>
부스터유닛(15)은 부스터회로(140)를 구비한다. 이 부스터회로(140)에는, 부스터압축기(141)와, 흡입관(143)과, 토출관(144)과, 바이패스관(150)이 구성된다.
부스터압축기(141)는 전밀폐형이며 고압 돔형의 스크롤압축기이다. 부스터 압축기(141)에는 인버터를 통해 전력이 공급된다. 이 부스터압축기(141)는 인버터의 출력주파수를 변화시켜 압축기 모터의 회전속도를 변경함으로써, 그 용량이 변경 가능하게 구성된다.
흡입관(143)은, 종단이 부스터압축기(141)의 흡입측에 접속된다. 흡입관(143)의 시작 단은, 배관을 개재하고 냉동회로(130)의 가스측 끝에 접속된다.
토출관(144)은, 시작 단이 부스터압축기(141)의 토출 쪽에, 종단이 제 1 가스 쪽 연락배관(23)에 각각 접속된다. 이 토출관(144)에는, 시작 단부터 종단을 향해 차례로, 고압압력 스위치(148)와, 오일분리기(145)와, 토출측 역지밸브(149)가 설치된다. 토출측 역지밸브(149)는, 토출관(144)의 시작 단부터 종단을 향하는 냉매의 유통만을 허용한다.
오일분리기(145)는, 부스터압축기(141)의 토출가스로부터 냉동기유를 분리하기 위한 것이다. 오일분리기(145)에는 오일회수관(146)의 한끝이 접속된다. 오일회수관(146)의 다른 끝은 흡입관(143)에 접속된다. 오일회수관(146)에는 모세관(147)이 설치된다. 오일분리기(145)에서 분리된 냉동기유는, 오일회수관(146)을 통해 부스터압축기(141)의 흡입측으로 회송된다.
바이패스관(150)은, 시작 단이 흡입관(143)에, 종단이 토출관(64)의 오일분리기(145)와 토출측 역지밸브(149) 사이에 각각 접속된다. 이 바이패스관(150)에는, 시작 단부터 종단을 향하는 냉매의 유통만을 허용하는 바이패스 역지밸브(151)가 설치된다.
<과냉각유닛>
상술한 바와 같이, 과냉각유닛(200)은, 냉매통로(205)와 과냉각용 냉매회로(220)와 과냉각용 열교환기(210)와 제어기(240)를 구비한다.
냉매통로(205)는, 한끝이 제 1 액측 연락배관(21)에, 다른 끝이 제 2 액측 연락배관(22)에 각각 접속된다.
과냉각용 냉매회로(220)는, 과냉각용 압축기(221)와, 과냉각용 실외 열교환기(222)와, 팽창기구인 과냉각용 팽창밸브(223)와, 과냉각용 열교환기(210)를 차례로 배관 접속시켜 구성된 폐회로이다. 이 과냉각용 냉매회로(220)에서는, 충전된 과냉각용 냉매를 과냉각용 압축기(221)에 의해 순환시킴으로써 증기압축식 냉동주기가 이루어진다. 즉, 이 과냉각용 냉매회로(220)에서는, 상기 냉동장치(10)의 냉매회로(20)를 흐르는 냉매와는 별도의 과냉각용 냉매를 순환시킨다. 또, 본 실시형태에서는, 과냉각용 압축기(221)가 펌프기구를, 과냉각용 실외 열교환기(222)가 열원측 열교환기를 각각 구성한다.
과냉각용 압축기(221)는, 전밀폐형이며 고압 돔형의 스크롤압축기이다. 과냉각용 압축기(221)에는 인버터를 통해 전력이 공급된다. 이 과냉각용 압축기(221)는 인버터의 출력주파수를 변화시켜 압축기 모터의 회전속도를 변경함으로써, 그 용량이 변경 가능하게 구성된다. 과냉각용 실외 열교환기(222)는 크로스핀식의 핀 튜브형 열교환기이다. 이 과냉각용 실외 열교환기(222)에서는, 과냉각용 냉매와 실외공기 사이에서 열교환이 이루어진다. 과냉각용 팽창밸브(223)는 전자팽창밸브로 구성된다.
과냉각용 열교환기(210)는 이른바 플레이트식 열교환기로 구성된다. 과냉각 용 열교환기(210)에는 제 1 유로(211)와 제 2 유로(212)가 복수개씩 형성된다. 제 1 유로(211)에는 과냉각용 냉매회로(220)가, 제 2 유로(212)에는 냉매통로(205)가 각각 접속된다. 그리고 이 과냉각용 열교환기(210)는, 제 1 유로(211)를 흐르는 과냉각용 냉매와, 제 2 유로(212)를 흐르는 냉동장치(10)의 냉매를 열교환 시킨다.
과냉각유닛(200)에는 각종 센서나 압력스위치가 설치된다. 구체적으로, 냉매통로(205)의 과냉각용 열교환기(210) 양쪽에 온도검출수단으로서의 온도센서(237, 238)가 설치된다. 냉매통로(205)에서는, 과냉각용 열교환기(210)보다 다른 끝 쪽의 부분, 즉 제 2 액측 연락배관(22)에 접속되는 단부 쪽의 부분에 출구 쪽 냉매온도센서(237)가 설치된다. 또 이 냉매통로(205)에서는, 과냉각용 열교환기(210)보다 한끝 쪽의 부분, 즉 제 1 액측 연락배관(21)에 접속되는 단부 쪽의 부분에 입구 쪽 냉매온도센서(238)가 설치된다.
또한 과냉각유닛(200)에는, 외기온도를 검출하는 외기온도센서(231)와 실외 팬(230)이 설치된다. 과냉각용 실외 열교환기(222)에는, 이 실외 팬(230)에 의해 실외공기가 보내진다.
제어기(240)에는, 출구 쪽 냉매온도센서(238)의 검출값, 입구 쪽 냉매온도센서(238) 검출값, 외기온도센서(231)의 검출값 등이 입력된다. 그리고 이 제어기(240)는, 입력된 센서의 검출값에 기초하여, 과냉각용 압축기(221)의 기동과 정지를 제어하도록 구성된다. 이 제어기(240)에는, 실외유닛(11)이나 공조유닛(12) 등으로 구성된 냉동장치(10)로부터의 신호는 일체 입력되지 않는다. 즉 제어기(240)는, 과냉각유닛(200)에 설치된 센서의 검출값 등, 과냉각유닛(200)의 내부에서 얻 어진 정보만에 기초하여 과냉각용 압축기(221)의 운전용량을 제어한다.
-냉동장치의 운전동작-
상기 냉동장치(10)가 실행하는 운전동작 중, 주요동작에 대해 설명한다.
<냉방운전>
냉방운전은, 냉장진열장(13) 및 냉동진열장(14)에서 저장고 내 공기를 냉각시키며, 공조유닛(12)에서 실내공기를 냉각시켜 점포 내를 냉방하는 운전이다.
도 2에 나타내는 바와 같이 냉방운전 중은, 제 1 십자절환밸브(51), 제 2 십자절환밸브(52), 및 제 3 십자절환밸브(53)가 각각 제 1 상태로 설정된다. 또 실외팽창밸브(46)가 전면 폐쇄되는 한편, 공조팽창밸브(102), 냉장팽창밸브(112) 및 냉동팽창밸브(132)의 개방도가 각각 적절하게 조절된다. 이 상태에서, 가변용량 압축기(41), 제 1 고정용량 압축기(42), 제 2 고정용량 압축기(43), 및 부스터압축기(141)가 운전된다. 이 냉방운전 중에는 과냉각유닛(200)이 운전상태로 된다. 과냉각유닛(200)의 운전동작에 대해서는 후술하기로 한다.
가변용량 압축기(41), 제 1 고정용량 압축기(42), 및 제 2 고정용량 압축기(43)로부터 토출된 냉매는, 제 1 십자절환밸브(51)를 통과하여 실외 열교환기(44)로 보내진다. 실외 열교환기(44)에서는 냉매가 실외공기에 방열하여 응축된다. 실외 열교환기(44)에서 응축된 냉매는, 제 1 액관(81)과 수액기(45)와 제 2 액관(82)을 차례로 통과하여 제 1 액측 연락배관(21)으로 유입된다.
제 1 액측 연락배관(21)으로 유입된 냉매는, 과냉각유닛(200)의 냉매통로(205)로 유입된다. 냉매통로(205)로 유입된 냉매는, 과냉각용 열교환기(210)의 제 2 유로(212)를 통과하는 사이에 냉각된다. 과냉각용 열교환기(210)에서 냉각된 과냉각 상태의 액 냉매(과냉각용 냉매)는, 제 2 액측 연락배관(22)을 통과하여 공조회로(100)와 냉장회로(110)와 냉동회로(130)로 분배된다.
공조회로(100)로 유입된 냉매는, 공조팽창밸브(102)를 통과할 때에 감압된 후, 공조 열교환기(101)로 도입된다. 공조 열교환기(101)에서는 냉매가 실내공기로부터 흡열하여 증발한다. 이 때, 공조 열교환기(101)에서는 냉매의 증발온도가 예를 들어 5℃ 정도로 설정된다. 공조유닛(12)에서는, 공조 열교환기(101)에서 냉각된 실내공기가 점포 내로 공급된다.
공조 열교환기(101)에서 증발한 냉매는 제 2 가스측 연락배관(24)을 통과하여 실외회로(40)로 유입된 후, 제 1 십자절환밸브(51)와 제 2 십자절환밸브(52)를 차례로 통과하여 제 3 흡입관(63)으로 유입된다. 제 3 흡입관(63)으로 유입된 냉매는, 그 일부가 제 1 분기관(63a)을 통과하여 제 2 고정용량 압축기(43)로 흡입되고, 나머지가 제 2 분기관(63b)과 제 3 십자절환밸브(53)와 제 2 흡입관(62)을 차례로 통과하여 제 1 고정용량 압축기(42)로 흡입된다.
냉장회로(110)로 유입된 냉매는, 냉장팽창밸브(112)를 통과할 때에 감압된 후, 냉장 열교환기(111)로 도입된다. 냉장 열교환기(111)에서는 냉매가 냉장고내 공기로부터 흡열하여 증발한다. 이 때, 냉장 열교환기(111)에서는 냉매의 증발온도가 예를 들어 -5℃ 정도로 설정된다. 냉장 열교환기(111)에서 증발한 냉매는, 제 1 가스측 연락배관(23)으로 유입된다. 냉장진열장(13)에서는, 냉장 열교환기(111)에서 냉각된 냉장고내 공기가 냉장고 내로 공급되며, 냉장고내 온도가 예를 들어 5℃ 정도로 유지된다.
냉동회로(130)로 유입된 냉매는, 냉동팽창밸브(132)를 통과할 때에 감압된 후, 냉동 열교환기(131)로 도입된다. 냉동 열교환기(131)에서는, 냉매가 냉동고내 공기로부터 흡열하여 증발한다. 이 때, 이 냉동 열교환기(131)에서는 냉매의 증발온도가 예를 들어 -30℃ 정도로 설정된다. 냉동진열장(14)에서는, 냉동 열교환기(131)에서 냉각된 냉동고내 공기가 냉동고 내로 공급되며, 냉동고내 온도가 예를 들어 -20℃ 정도로 유지된다.
냉동 열교환기(131)에서 증발한 냉매는, 부스터회로(140)로 유입되어 부스터압축기(141)로 흡입된다. 부스터압축기(141)에서 압축된 냉매는, 토출관(144)을 지나 제 1 가스측 연락배관(23)으로 유입된다.
제 1 가스측 연락배관(23)에서는, 냉장회로(110)로부터 보내져온 냉매와, 부스터회로(140)로부터 보내져온 냉매가 합류한다. 이들 냉매는, 제 1 가스측 연락배관(23)을 통과하여 실외회로(40)의 제 1 흡입관(61)으로 유입된다. 제 1 흡입관(61)으로 유입된 냉매는, 제 1 분기관(61a)을 지나 가변용량 압축기(41)로 흡입된다.
<난방운전>
난방운전은, 냉장진열장(13) 및 냉동진열장(14)에서 저장고 내 공기를 냉각시키며, 공조유닛(12)에서 실내공기를 가열시켜 점포 내를 난방하는 운전이다.
도 3에 나타내는 바와 같이 실외회로(40)에서는, 제 1 십자절환밸브(51)가 제 2 상태로, 제 2 십자절환밸브(52)가 제 1 상태로, 제 3 십자절환밸브(53)가 제 1 상태로 각각 설정된다. 또 상기 실외팽창밸브(46)가 전면 폐쇄되는 한편, 공조팽창밸브(102), 냉장팽창밸브(112), 및 냉동팽창밸브(132)의 개방도가 적절하게 조절된다. 이 상태에서, 가변용량 압축기(41) 및 부스터압축기(141)가 운전되고, 제 1 고정용량 압축기(42) 및 제 2 고정용량 압축기(43)가 휴지상태로 된다. 또한 실외 열교환기(44)는, 냉매가 공급되지 않고 휴지상태로 된다. 이 난방운전 중에는, 과냉각유닛(200)이 정지상태로 된다.
가변용량 압축기(41)로부터 토출된 냉매는, 제 1 십자절환밸브(51)와 제 2 가스측 연락배관(24)을 차례로 통과하여 공조회로(100)의 공조 열교환기(101)로 도입되며, 실내공기에 방열하여 응축된다. 공조유닛(12)에서는, 공조 열교환기(101)에서 가열된 실내공기가 점포 내로 공급된다. 공조 열교환기(101)에서 응축된 냉매는, 제 2 액측 연락배관(22)을 통과하여 냉장회로(110)와 냉동회로(130)로 분배된다.
냉장진열장(13) 및 냉동진열장(14)에서는, 상기 냉방운전 시와 마찬가지로 저장고 내 공기의 냉각이 이루어진다. 냉장회로(110)로 유입된 냉매는, 냉장 열교환기(111)에서 증발한 후에 제 1 가스측 연락배관(23)으로 유입된다. 한편 냉동회로(130)로 유입된 냉매는, 냉동 열교환기(131)에서 증발한 후에 부스터압축기(141)에서 압축된 후, 제 1 가스측 연락배관(23)으로 유입된다. 제 1 가스측 연락배관(23)으로 유입된 냉매는, 제 1 흡입관(61)을 통과한 후에 가변용량 압축기(41)로 흡입되어 압축된다.
이와 같이 난방운전에서는, 냉장 열교환기(111) 및 냉동 열교환기(131)에서 냉매가 흡열하며, 공조 열교환기(101)에서 냉매가 방열한다. 그리고 냉장 열교환기(111) 및 냉동 열교환기(131)에서 냉매가 저장고 내 공기로부터의 흡열을 이용하여, 점포 내의 난방이 이루어진다.
또 난방운전 중에는, 제 1 고정용량 압축기(42)를 운전시켜도 된다. 제 1 고정용량 압축기(42)를 운전시킬지의 여부는, 냉장진열장(13) 및 냉동진열장(14)의 냉각부하에 따라 결정된다.
이와 같이 난방운전 중에는, 외기온도가 낮아, 냉동장치(10)만으로 소정의 능력을 충분히 발휘할 수 있는 점에서, 냉방운전 시와 같이 과냉각용 압축기(221)가 사용되는 일은 없다.
-과냉각유닛의 운전동작-
과냉각유닛(200)의 운전동작에 대해 설명한다. 과냉각유닛(200)의 운전상태에서는, 과냉각용 압축기(221)가 운전됨과 더불어, 과냉각용 팽창밸브(223)의 개방도가 적절하게 조절된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 과냉각용 압축기(221)로부터 토출된 과냉각용 냉매는, 과냉각용 실외 열교환기(222)에서 실외공기에 방열하여 응축된다. 이 과냉각용 실외 열교환기(222)에서 응축된 과냉각용 냉매는, 과냉각용 팽창밸브(223)를 통과할 때에 감압된 후, 과냉각용 열교환기(210)의 제 1 유로(211)로 유입된다. 과냉각용 열교환기(210)의 제 1 유로(211)에서는, 과냉각용 냉매가 제 2 유로(212)의 냉매로부터 흡열하여 증발한다. 과냉각용 열교환기(210)에서 증발한 과냉각용 냉매는, 과냉각용 압축기(221)로 흡입되어 압축된다.
상기 제어기(240)에는, 외기온도(231)의 검출값과, 출구 쪽 냉매온도센서(237)의 검출값과, 입구 쪽 냉매온도센서(238)의 검출값이 입력된다. 제어기(240)는, 과냉각용 압축기(221) 운전 중에서의 2개 냉매온도센서(237, 238)의 검출값을 대비하고, 그 비교결과로부터 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태인 과냉각도를 추정한다. 이 과냉각도와 외기온도센서(231)에서 검출된 외기온도에 기초하여, 과냉각용 압축기(221)의 운전을 계속시킬지 정지시킬지를 결정하도록 구성된다.
이 제어기(240)의 제어동작에 대해 설명한다.
먼저, 상기 온도검출수단(237, 238)에 의해 검출된 냉매회로(20) 냉매의 과냉각도로부터, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태를 추정한다. 과냉각도가 클 경우에는, 과냉각용 열교환기(210)에 의해 냉매회로(20)의 냉매가 충분히 냉각되는 점에서, 냉매회로(20)로부터 과냉각용 열교환기(210)로 유입되는 냉매회로(20)의 냉매는 적은 것으로 판단할 수 있다. 이로써 제어수단(240)은, 냉매회로(20)에 관한 소비전력은 작은 것으로 추정할 수 있다.
한편, 과냉각도가 작을 경우에는, 과냉각용 열교환기(210)에 의해 냉매회로(20)의 냉매가 충분히 냉각되지 않은 점에서, 냉매회로(20)로부터 과냉각용 열교환기(210)로 유입되는 냉매회로(20)의 냉매는 많은 것으로 판단할 수 있다. 이로써, 냉매회로(20)에 관한 소비전력은 큰 것으로 추정할 수 있다.
구체적으로는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 미리 준비된 추정곡선을 이용하여, 제어기(240)는, 과냉각도와 외기온도로부터 실외유닛(11)의 전력량을 추정한 다. 그리고 실외유닛(11)의 전력량과 과냉각용 압축기(221) 전력량과의 합계를 계산하여, 그 합계가 제한값 내에 있는지를 판단한다. 이 제한값은, 다른 전력소비기기와의 총계가 계약전력량을 초과하지 않는 것으로 하면 된다.
제어기(240)는, 실외유닛(11)의 전력량과 과냉각용 압축기(221) 전력량과의 합계가 제한값을 초과한 것으로 판단했을 경우에는, 과냉각용 압축기(221)의 운전을 정지시킨다. 한편, 실외유닛(11)의 전력량과 과냉각용 압축기(221) 전력량과의 합계가 제한값을 초과하지 않는 것으로 판단했을 경우에는, 과냉각용 압축기(221)의 운전을 계속시킨다.
여기서, 본 실시형태에서는, 과냉각용 압축기(221)의 운전을 정지시킴으로써, 냉동시스템 전체의 전력량을 제한값 내로 저감하도록 했지만, 과냉각용 압축기(221)의 운전주파수를 저하시켜 냉동장치(10) 전체의 전력량을 저감하도록 해도 된다. 즉 본 발명은, 직접 과냉각용 압축기(221)의 운전주파수를 저감함으로써 이 과냉각용 압축기(221)의 소비전력을 저감하도록 한 것이다.
-제 1 실시형태의 효과-
상기 과냉각유닛(200)에서 제어기(240)는, 과냉각유닛(200)에 설치된 센서의 검출값 등, 과냉각유닛(200) 내에서 얻어지는 정보만에 기초하여 과냉각용 압축기(221)의 운전을 제어한다. 즉, 이 과냉각유닛(200)에서는, 냉동회로(20)와의 사이에서 신호 수수 등을 하지 않아도, 냉매회로(20)의 운전상태에 따라 과냉각용 압축기(221)의 운전을 제어하는 것이 가능해진다. 따라서, 예를 들어 상기 과냉각유닛(200)을 냉매회로(10)에 설치할 때에는, 냉매회로(20)의 제 1, 제 2 액측 연락배관 (21, 22)에 과냉각유닛(200)의 냉매통로(205)를 접속하는 것만으로 충분하며, 냉매회로(20)와 과냉각유닛(200) 사이에서 신호를 주고받기 위한 통신용 배선을 부설할 필요가 없어진다.
따라서 본 발명에 의하면, 과냉각유닛(200)을 냉동장치(10)에 설치할 때의 작업공정 수를 삭감할 수 있으며, 나아가 배선 오류 등 설치작업 시의 인적 작업오류에 기인하는 문제를 미연에 방지하면서, 또 계약전력 내에서 과냉각장치를 운전시켜 냉동장치(10) 전체의 전력량을 억제하면서도, 그 냉각능력을 증대시킬 수 있다.
-제 1 실시형태의 각 변형예-
각 변형예(변형예 1∼5)는, 냉매회로(20) 냉매의 과냉각도 이외의 각종 파라미터에 기초하여 실외유닛(11)의 전력량을 추정하도록 하는 것이다.
-제 1 변형예-
본 제 1 변형예의 과냉각유닛(200)에서는, 도시하지 않지만 냉매통로(205)에 유량(流量) 검출수단으로서의 유량센서를 설치하고, 이 유량센서가 검출한 냉매통로(205)의 유량에 기초하여 과냉각용 압축기(221)를 운전제어하도록 해도 된다. 즉 유량센서의 검출유량은, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매상태를 나타낸다.
구체적으로 이 과냉각유닛(200)에서는, 유량센서의 검출값과 외기온도센서(231)의 검출값이 제어기(240)에 입력된다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 미리 준비된 추정곡선을 이용하여, 제어기(240)는 유량센서의 검출값과 외기온도센서(231) 의 검출값으로부터 실외유닛(11)의 전력량을 추정한다. 그리고 이 추정된 실외유닛(11)의 전력량과 과냉각용 압축기(221) 전력량과의 합계를 계산하여, 그 합계가 제한값 내에 있는지를 판단한다. 이 제한값은, 다른 전력소비기기와의 총계가 계약전력량을 초과하지 않는 것으로 하면 된다.
제어기(240)는, 실외유닛(11)의 전력량과 과냉각용 압축기(221) 전력량과의 합계가 제한값을 초과한 것으로 판단했을 경우에는, 과냉각용 압축기(221)의 운전을 정지시킨다. 한편, 실외유닛(11)의 전력량과 과냉각용 압축기(221) 전력량과의 합계가 제한값을 초과하지 않는 것으로 판단했을 경우에는, 과냉각용 압축기(221)의 운전을 계속시킨다.
-제 2 변형예-
본 제 2 변형예의 과냉각유닛(200)에서는, 도시하지 않았지만, 과냉각용 냉매회로(220)에 있어서 과냉각용 열교환기(210)의 양측, 즉 제 1 유로(211)의 상하류 쪽에 과냉각용 냉매의 온도검출수단으로서 온도센서를 설치하고, 이들 2개의 온도센서가 검출한 검출온도의 차에 기초하여 과냉각용 압축기(221)를 운전제어 하도록 해도 된다. 즉, 상기 검출된 과냉각용 냉매의 온도차는, 냉매회로(20)의 냉매를 과냉각시키기 전과 과냉각시킨 후의 과냉각용 냉매의 온도차이며, 과냉각용 냉매회로(220)에서의 과냉각용 냉매 상태를 나타낸다.
이 과냉각유닛(200)에서는, 각 온도센서의 검출값과 외기온도센서(231)의 검출값이 제어기(240)에 입력된다. 제어기(240)는, 도시하지 않지만, 미리 준비된 추정곡선을 이용하여, 각 온도센서 검출값의 차와 외기온도센서(231) 검출값의 차 로부터 실외유닛(11)의 전력량을 추정한다. 예를 들어 각 온도센서 검출값의 차가 클 경우, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매가 충분히 냉각되는 점에서, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매유량이 적은 것으로 판단되어, 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 작은 것으로 추정된다. 또 각 온도센서 검출값의 차가 작을 경우, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매가 충분히 냉각되지 않는 점에서, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매유량이 많은 것으로 판단되어, 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 큰 것으로 추정된다.
-제 3 변형예-
본 제 3 변형예의 과냉각유닛(200)에서는, 도시하지 않지만, 과냉각용 냉매회로(220)에 있어서 과냉각용 열교환기(210)의 입구 쪽 또는 출구 쪽에 유량검출수단으로서의 유량센서를 설치하고, 이 검출유량에 기초하여 과냉각용 압축기(221)를 운전제어 하도록 해도 된다. 즉, 검출유량은 과냉각용 냉매의 상태인 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 과냉각용 냉매의 유량을 나타낸다.
이 과냉각유닛(200)에서는, 유량센서의 검출값과 외기온도센서(231)의 검출값이 제어기(240)에 입력된다. 제어기(240)는, 도시하지 않지만, 미리 준비된 추정곡선을 이용하여, 유량센서의 검출값과 외기온도센서(231) 검출값으로부터 실외유닛(11)의 전력량을 추정한다. 예를 들어 유량센서의 검출값이 작을 경우, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매유량도 적은 것으로 판단되어, 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 작은 것으로 추정된다. 또 유량센서의 검출값이 클 경우, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매유량도 많은 것으로 판단되 어, 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 큰 것으로 추정된다.
-제 4 변형예-
본 제 4 변형예의 과냉각유닛(200)에서는, 도시하지 않았지만, 과냉각용 냉매회로(220)에 있어서 과냉각용 냉매의 고압압력을 검출하는 압력검출수단으로서의 압력센서를 설치하고, 이 검출압력에 기초하여 과냉각용 압축기(221)를 운전제어 하도록 해도 된다. 즉, 검출압력은 과냉각용 냉매의 상태를 나타낸다.
이 과냉각유닛(200)에서는, 압력센서의 검출값과 외기온도센서(231)의 검출값이 제어기(240)에 입력된다. 제어기(240)는, 도시하지 않지만, 미리 준비된 추정곡선을 이용하여, 압력센서의 검출값과 외기온도센서(231)의 검출값으로부터 실외유닛(11)의 전력량을 추정한다. 예를 들어 압력센서의 검출값이 작을 경우, 과냉각용 실외열교환기(222) 및 과냉각용 열교환기(210)에서의 과냉각용 냉매 유량이 적어, 과냉각용 열교환기(210)에서의 냉매회로(20) 쪽 냉매유량도 적은 것으로 판단된다. 따라서 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 작은 것으로 추정된다. 또 압력센서의 검출값이 클 경우, 과냉각용 실외열교환기(222) 및 과냉각용 열교환기(210)에서 과냉각용 냉매의 유량이 많아, 과냉각용 열교환기(210)에서의 냉매회로(20) 쪽 냉매유량도 많은 것으로 판단된다. 따라서 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 큰 것으로 추정된다.
-제 5 변형예-
본 제 5 변형예의 과냉각유닛(200)에서는, 도시하지 않았지만, 과냉각용 냉매회로(220)에 있어서 과냉각용 냉매의 고압압력 및 저압압력을 검출하는 압력검출수단으로서 2개의 압력센서를 설치하고, 이들 2개의 검출압력의 차에 기초하여 과냉각용 압축기(221)를 운전제어 하도록 해도 된다. 즉, 이 검출압력의 차는 과냉각용 냉매의 상태를 나타낸다.
이 과냉각유닛(200)에서는, 각 압력센서의 검출값과 외기온도센서(231)의 검출값이 제어기(240)에 입력된다. 제어기(240)는, 도시하지 않지만, 미리 준비된 추정곡선을 이용하여, 각 압력센서 검출값의 차와 외기온도센서(231) 검출값으로부터 실외유닛(11)의 전력량을 추정한다. 예를 들어 각 압력센서의 검출값 차가 작을 경우, 저압압력은 과냉각용 팽창밸브(223)의 개방도 제어에 따라 거의 일정하게 유지되므로, 고압압력도 통상보다 낮은 것으로 판단되어, 전술한 바와 같이 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20) 쪽의 냉매유량도 적은 것으로 판단된다. 따라서 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 작은 것으로 추정된다. 또 각 압력센서의 검출값 차가 클 경우, 고압압력이 통상보다 높은 것으로 판단되어, 전술한 바와 같이 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20) 쪽의 냉매유량도 많은 것으로 판단된다. 따라서 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 큰 것으로 추정된다.
제 2 실시형태
본 제 2 실시형태의 냉동장치(10)는, 상기 제 1 실시형태가 직접 과냉각용 압축기(221)의 운전을 정지시켜 이 과냉각용 압축기(221)의 소비전력을 저감하도록 하는 것 대신에, 과냉각용 실외열교환기(222)의 실외 팬(230) 운전주파수를 증대시킴으로써 과냉각용 압축기(221)의 소비전력을 저감하도록 한 것이다. 즉 본 실시형태에서, 과냉각용 압축기(221)의 운전주파수는 일정하다.
구체적으로, 제어기(240)는, 냉매회로(20) 냉매의 과냉각도가 클 경우, 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 작은 것으로 추정되어, 실외 팬(230)의 운전주파수를 변화시키지 않는다. 한편, 제어기(240)는, 과냉각도가 작을 경우, 냉매회로(20)에 관한 소비전력이 큰 것으로 추정되어, 실외 팬(230)의 운전주파수를 증대시키고 대풍량으로 한다. 이로써, 과냉각용 냉매회로(220)에서 과냉각용 냉매의 고압압력이 저하된다. 즉, 과냉각용 압축기(221)의 토출압력이 저하된다. 따라서, 과냉각용 압축기(221)에서 압축량이 감소하므로, 소비전력이 저감된다. 그 결과, 냉매회로(20)와의 사이에서 신호 수수 등을 행하지 않아도, 냉매회로(20)의 운전상태에 따라 과냉각용 압축기(221)의 운전을 제어할 수 있어, 실외유닛(11)의 전력량과 과냉각용 압축기(221)의 전력량과의 합계를 제한값 내로 할 수 있다.
그리고 본 실시형태에서, 실외 팬(230)의 운전주파수를 증대시키면 실외 팬(230)의 소비전력은 증대하지만, 그 증대량보다 과냉각용 압축기(221)에서의 소비전력 저감량이 매우 큰 것이어서, 과냉각 유닛(200)의 소비전력을 확실하게 저감시킬 수 있다. 또, 상기 제 1 실시형태의 각 변형예에서, 냉매회로(20)에서의 소비전력이 큰 것으로 추정되면, 실외 팬(230)은 상기와 마찬가지로 운전제어 된다.
제 3 실시형태
본 제 3 실시형태의 냉동장치(10)는, 도시하지 않지만, 상기 제 1 실시형태에서는 과냉각용 냉매회로를 과냉각용 냉매가 순환하는 냉매회로로 구성했지만, 그 대신에 냉각수가 흐르는 냉각수회로로 구성하도록 한 것이다. 구체적으로 이 냉각수회로는 과냉각용 열교환기(210) 및 펌프를 구비하며, 이 펌프에 의해 냉수탑의 냉각수가 과냉각용 열교환기(210)로 반송된다. 그리고 상기 과냉각용 열교환기(210)에서, 냉각수가 냉매통로(205)의 냉매와 열교환하여 이 냉매를 냉각시킨다. 즉 본 실시형태의 과냉각용 냉매회로에서는 냉각수가 냉각용 유체로서 흐른다.
이 경우, 제어기(240)는 냉동장치(10) 냉매의 과냉각도와 외기온도에 기초하여 펌프의 운전용량을 조절한다. 구체적으로 제어기(240)는, 과냉각도가 클 경우, 펌프의 운전주파수는 변화시키지 않는다. 또 과냉각도가 작을 경우, 펌프의 운전주파수를 저하시켜 펌프의 운전용량을 저감한다. 이로써 펌프의 소비전력을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 냉매회로(20)와의 사이에서 신호수수 등을 행하지 않아도, 그 냉매회로(20)의 운전상태에 따라 펌프의 운전을 제어할 수 있어, 냉동장치(10) 전체의 전력량을 제한값 내로 억제할 수 있다.
제 4 실시형태
본 제 4 실시형태의 냉동장치(10)는, 상기 제 1 실시형태가 과냉각용 압축기(221)의 소비전력을 저감하여 과냉각유닛(200)의 소비전력을 제한함으로써, 냉동장치(10) 전체의 전력량을 억제하도록 하는 것 대신, 부하가 증대했을 때에 과냉각유닛(200)의 소비전력을 우선적으로 증대시킴으로써 냉동장치(10) 전체의 소비전력을 억제하도록 하는 것이다.
구체적으로 본 실시형태의 제어기(240)에는, 외기온도센서(231)의 검출값인 외기온도(Ta)와, 출구 쪽 냉매온도센서(237)의 검출값인 액냉매 출구온도(Tout)가 입력된다. 그리고 제어기(240)는, 상기 외기온도(Ta)에 기초하여 과냉각용 압축기(221)의 운전을 계속시킬지 정지시킬지를 결정한다. 즉 본 실시형태에서는, 외기 온도(Ta)가 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건으로서 이용된다.
이 제어기(240)의 제어동작에 대해 설명한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 미리 준비된 목표값으로서의 목표 액냉매 출구온도(Eom)가 설정된다. 이 목표 액냉매 출구온도(Eom)에 기초하여, 제어기(240)는 과냉각용 압축기(221)의 운전용량을 제어한다. 이 목표 액냉매 출구온도(Eom)는, 외기온도(Ta)가 높아짐에 따라 낮아지도록 설정된다.
구체적으로 목표 액냉매 출구온도(Eom)는, 외기온도(Ta)가 25℃≤Ta≤40℃일 경우, Eom＝-(Ta-40)+10℃로 설정된다. 또 Ta〈25℃일 때는, Eom=25℃(일정), Ta〉40℃일 때는, Eom＝10℃(일정)로 설정된다.
다음에, 도 7을 이용하여 제어기(240)의 과냉각용 압축기(221) 운전용량의 제어에 대해 설명하기로 한다.
우선, 과냉각용 압축기(221)의 주파수는 소정 주파수로 설정된다. 그리고 단계(S1)에서 제어기(240)는, 액냉매 출구온도(Tout)와 목표 액냉매 출구온도(Eom)와의 차(Tout-Eom)를 계산하여, 그 차가 -1.0℃ 미만일 때(도 7의 영역(A))는 단계(S2)로 이동한다. 또 그 차가 -1.0 이상 1.0 미만일 때(도 7의 영역(B))는, 종료시킨다. 또한 그 차가 -1.0℃를 초과할 때(도 7의 영역(C))는 단계(S4)로 이동한다.
단계(S2)에서 제어기(240)는, 과냉각용 압축기(221)의 주파수가 최저주파수인지 여부를 판단한다. 그리고, 최저주파수이면 종료시키고, 최저주파수가 아니면 단계(S3)로 이동한다.
단계(S3)에서는, 과냉각용 압축기(221)의 주파수를 소정의 1레벨 작게 하고 종료시킨다.
한편 단계(S4)에서는, 과냉각용 압축기(221)의 주파수가 최고주파수인지 여부를 판단한다. 그리고, 최고주파수이면 종료시키며, 최고주파수가 아니면 단계(S5)로 이동한다.
단계(S5)에서는, 과냉각용 압축기(221)의 주파수를 소정의 1레벨 크게 하고 종료시킨다.
제어기(240)는 이상의 처리과정을 30초마다 실행한다.
이와 같이, 외기온도(Ta)가 높아짐에 따라 제어기(240)가 목표 액냉매 출구온도(Eom)를 낮게 설정한다. 그리고 액냉매 출구온도(Tout)를 보다 낮은 목표 액냉매 출구온도(Eom)에 가깝게 하기 위해, 과냉각용 압축기(221)의 운전주파수를 상승시켜 운전용량을 더한층 증대시킬 필요가 있다. 따라서, 본 실시형태에서는 외기온도(Ta)의 상승에 따라 냉동장치(10)의 부하가 증대했을 때에는, 제어기(240)가 목표 액냉매 출구온도(Eom)를 조절함으로써 과냉각용 압축기(221)의 운전용량이 우선적으로 증대시켜진다. 그 결과, 과냉각용 압축기(221)의 소비전력이 증대하여, 과냉각용 냉매회로(220)의 소비전력이 우선적으로 증대한다.
여기서, 본 실시형태의 과냉각유닛(200)에서는, 액냉매 출구온도(Tout)가 목표 액냉매 출구온도(Eom)에서 1.0℃ 이상 차이가 날 때에, 제어기(240)에 의해 과냉각용 압축기(221)의 운전용량을 변화시키지만, ±1.5℃나 ±2.0℃ 차이가 날 때에 변화시켜도 된다.
-제 4 실시형태의 효과-
이상 설명한 바와 같이, 과냉각용 열교환기(210)에서의 과냉각용 냉매 증발온도는, 이용측 열교환기(101, 111, 131)에서의 냉매 증발온도보다 높다. 또, 과냉각용 냉매회로(220)에서의 냉동주기 고저압 차는, 냉매회로(20)에서의 냉동주기 고저압 차보다 작다. 그리고 본 실시형태의 냉동장치(10)는, 냉동주기의 고저압 차가 큰 냉매회로(20)에서 냉매순환량을 증대시키는 것이 아닌, 보다 냉동주기의 고저압 차가 작은 과냉각용 냉매회로(220)에서 과냉각용 냉매의 순환량을 증대시키도록, 과냉각용 압축기(221)의 운전주파수를 증대시켜 그 소비전력(작업량)을 우선적으로 늘리도록 구성된다. 즉, 원래 부담이 작은 과냉각용 압축기(221)의 운전용량을 우선적으로 늘림으로써 부하의 증대에 대응한다. 이로써 부하의 증대에 대응하기 위해 필요한 입력의 증가를 억제할 수 있어, 성적계수의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과 냉동장치(10) 전체의 소비전력 증가를 억제할 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 외기온도가 높아짐에 따라, 열원측 압축기(41, 42, 43)에 대해 과냉각용 압축기(221)의 운전용량을 우선적으로 증대시킨다. 이로써 외기온도에 따른 냉동주기의 고저압 차 변화에 맞추어 과냉각용 압축기(221)의 운전용량을 우선적으로 증대시킬 수 있으므로, 더욱 용이하고 또 효과적으로 냉동장치(10)의 성적계수 저하를 억제할 수 있어, 전체 소비전력의 증가량을 억제할 수 있다.
-제 4 실시형태의 각 변형예-
각 변형예(변형예 1∼6)는 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건으로서, 외기 온도 이외의 각종 파라미터에 기초하여 과냉각용 열교환기(210) 출구에서의 냉매온도 목표값을 설정하도록 하는 것이다.
-제 1 변형예-
본 제 1 변형예의 냉동장치(10)에서는, 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건으로서, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20) 냉매의 과냉각도가 이용된다. 이 경우, 도시하지 않지만, 냉매통로(205)에서의 과냉각용 열교환기(210)의 입구 쪽 및 출구 쪽에 냉매의 온도검출수단으로서의 온도센서가 설치된다. 이들 온도센서의 검출온도는 제어기(240)에 입력되어, 그 검출온도의 차가 과냉각도로서 이용된다. 그리고 제어기(240)에서는 냉매의 과냉각도에 기초하여 목표 액냉매 출구온도(Eom)가 설정된다. 즉 과냉각도가 작아짐에 따라 부하가 증대한 것으로 추정되어, 목표 액냉매 출구온도(Eom)가 낮아지도록 설정된다.
-제 2 변형예-
본 제 2 변형예의 냉동장치(10)에서는, 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건으로서, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20)의 냉매유량이 이용된다. 이 경우, 도시하지 않지만, 냉매통로(205)에 냉매의 유량검출수단으로서의 유량센서가 설치되고, 그 검출유량이 제어기(240)에 입력된다. 그리고 제어기(240)에서는 냉매유량에 기초하여 목표 액냉매 출구온도(Eom)가 설정된다. 즉 냉매유량이 많아짐에 따라 부하가 증대한 것으로 추정되어, 목표 액냉매 출구온도(Eom)가 낮아지도록 설정된다.
-제 3 변형예-
본 제 3 변형예의 냉동장치(10)에서는, 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건으로서, 과냉각용 열교환기(210)에서 과냉각용 냉매의 과냉각 전후 온도차가 이용된다. 이 경우, 도시하지 않지만, 과냉각용 열교환기(210)의 입구 쪽 및 출구 쪽에 과냉각용 냉매의 온도검출수단으로서 온도센서가 설치된다. 이들 온도센서의 검출온도는 제어기(240)에 입력되고, 그 검출온도의 차가 과냉각용 냉매의 과냉각 전후 온도차로서 이용된다. 그리고 제어기(240)에서는 과냉각용 냉매의 온도차에 기초하여 목표 액냉매 출구온도(Eom)가 설정된다. 즉 그 온도차가 작아짐에 따라 부하가 증대한 것으로 추정되어, 목표 액냉매 출구온도(Eom)가 낮아지도록 설정된다.
-제 4 변형예-
본 제 4 변형예의 냉동장치(10)에서는, 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건으로서, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 과냉각용 냉매의 유량이 이용된다. 이 경우, 도시하지 않지만, 과냉각용 열교환기(210)의 입구 쪽 또는 출구 쪽에 과냉각용 냉매의 유량검출수단으로서 유량센서가 설치되고, 그 검출유량이 제어기(240)에 입력된다. 그리고 제어기(240)에서는 검출유량에 기초하여 목표 액냉매 출구온도(Eom)가 설정된다. 즉 이 과냉각용 냉매의 유량이 많아짐에 따라 부하가 증대한 것으로 추정되어, 목표 액냉매 출구온도(Eom)가 낮아지도록 설정된다.
-제 5 변형예-
본 제 5 변형예의 냉동장치(10)에서는, 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건으로서, 과냉각용 냉매회로(220)에서의 과냉각용 냉매의 고압압력이 이용된다. 이 경우, 도시하지 않지만, 과냉각용 압축기(221)의 토출 쪽에 압력검출수단으로서의 압력센서가 설치되고, 그 검출압력이 제어기(240)에 입력된다. 그리고 제어기(240)에서는 검출압력에 기초하여 목표 액냉매 출구온도(Eom)가 설정된다. 즉, 그 과냉각용 냉매의 고압압력이 높아짐에 따라 부하가 증대한 것으로 추정되어, 목표 액냉매 출구온도(Eom)가 낮아지도록 설정된다.
-제 6 변형예-
본 제 6 변형예의 냉동장치(10)에서는, 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건으로서, 과냉각용 냉매회로(220)에서의 과냉각용 냉매의 고압압력 및 저압압력의 압력차가 이용된다. 이 경우, 도시하지 않았지만, 과냉각용 압축기(221)의 토출 쪽 및 흡입 쪽에 압력검출수단으로서의 압력센서가 설치되고, 이들의 검출압력이 제어기(240)에 입력된다. 그리고 제어기(240)에서는, 각 검출압력의 압력차에 기초하여 목표 액냉매 출구온도(Eom)가 설정된다. 즉, 그 압력차가 커짐에 따라 부하가 증대한 것으로 추정되어, 목표 액냉매 출구온도(Eom)가 낮아지도록 설정된다.
제 5 실시형태
본 제 5 실시형태의 냉동장치(10)는, 상기 제 4 실시형태가 직접 과냉각용 압축기(221)의 운전주파수를 상승시켜 이 과냉각용 압축기(221)의 소비전력을 증대시키도록 한 것 대신에, 과냉각용 실외열교환기(222)의 실외팬(230) 운전주파수를 증대시킴으로써 과냉각용 냉매회로(220)의 소비전력을 증대시키도록 하는 것이다. 즉, 본 실시형태에서는, 부하가 증대해도 과냉각용 압축기(221)의 운전주파수는 변화시키지 않는다.
구체적으로, 상기 실외팬(230)의 운전주파수를 증대시키면, 과냉각용 열교환기(210)에서의 과냉각용 냉매의 유량이 증대되어, 냉각능력이 증대한다. 즉 실외팬(230)의 운전주파수를 증대시키면, 과냉각용 냉매회로(220)에서의 과냉각용 냉매의 고압압력이 저하되고, 과냉각용 압축기(221)의 체적효율이 향상되어 냉매의 순환량이 증대한다. 따라서 액냉매 출구온도(Tout)가 저하된다. 그 결과, 실외팬(230)의 소비전력이 증대되어, 과냉각용 냉매회로(220)의 소비전력이 우선적으로 증대한다.
여기서 본 실시형태에서는, 과냉각용 압축기(221)의 운전효율이 좋아지므로 그 소비전력이 저감되지만, 실외팬(230)의 소비전력 증대량이 매우 큰 것이어서, 과냉각유닛(200) 전체의 소비전력은 확실하게 상승한다.
본 실시형태의 경우, 제어기(240)의 제어동작은 다음과 같이 된다. 도 6의 단계(S2)에서는 실외팬(230)의 주파수가 최저주파수인지 여부를 판단한다. 그리고 최저주파수이면 종료시키고, 최저주파수가 아니면 단계(S3)로 이동한다. 단계(S3)에서는, 실외팬(230)의 주파수를 소정의 1레벨 작게 하고 종료시킨다.
한편 단계(S4)에서는, 실외팬(230)의 주파수가 최고주파수인지 여부를 판단한다. 그리고 최고주파수이면 종료시키고, 최고주파수가 아니면 단계(S5)로 이동한다. 단계(S5)에서는, 과냉각용 압축기(221)의 주파수를 소정의 1레벨 크게 하고 종료시킨다. 제어기(240)는 이상의 순서를 30초마다 실행한다.
이와 같이, 외기온도(Ta)의 상승에 의해 냉동장치(10)의 부하가 증대했을 때에는, 제어기(240)가 목표 액냉매 출구온도(Eom)를 조절함으로써 실외팬(230)의 운전용량이 우선적으로 증대시켜진다. 그 결과, 과냉각용 냉매회로(220)의 소비전력이 우선적으로 증대하여, 냉동장치(10) 전체의 소비전력 증가량이 억제된다. 그 밖의 구성, 작용 및 효과는 제 4 실시형태와 마찬가지이다.
제 6 실시형태
본 제 6 실시형태의 냉동장치(10)는, 도시하지 않지만, 상기 제 1 실시형태에서는 과냉각용 냉매회로를 과냉각용 냉매가 순환하는 냉매회로로 구성했지만, 그 대신에 냉각수가 흐르는 냉각수회로로 구성하도록 한 것이다. 구체적으로 이 냉각수회로는 과냉각용 열교환기(210) 및 펌프를 구비하며, 이 펌프에 의해 냉수탑의 냉각수가 과냉각용 열교환기(210)로 반송된다. 그리고 상기 과냉각용 열교환기(210)에서, 냉각수가 냉매통로(205)의 냉매와 열교환하여 이 냉매를 냉각시킨다. 즉 본 실시형태의 과냉각용 냉매회로에서는 냉각수가 냉각용 유체로서 흐른다.
이 경우, 제어기(240)는 냉동장치(10)의 부하가 증대했을 때, 액냉매 출구온도(Tout)가 목표 액냉매 출구온도(Eom)로 되도록 펌프의 운전용량을 증대시킨다. 그 결과, 펌프의 소비전력이 우선적으로 증대되어, 냉각수회로에 관한 소비전력이 우선적으로 증대하므로, 냉동장치(10) 전체의 소비전력 증가량이 억제된다. 그 밖의 구성, 작용 및 효과는 제 4 실시형태와 마찬가지이다.
여기서, 이상의 실시형태 및 그 변형예는 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도 범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 냉매를 과냉각용 열교환기로 과냉각시키 는 냉동장치에 대해 유용하다.

Claims (23)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 이용측 열교환기(101, 111, 131) 및 열원측 압축기(41, 42, 43)를 가지며, 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 냉매회로(20)와,
    과냉각용 열교환기(210)와, 이 과냉각용 열교환기(210)로 냉각용 유체를 반송하는 펌프기구(221)를 갖는 과냉각용 냉매회로(220)를 구비하며,
    상기 이용측 열교환기(101, 111, 131)로 공급될 냉매를 상기 과냉각용 열교환기(210)에서 냉각용 유체에 의해 과냉각 시키는 냉동장치에 있어서,
    상기 냉매회로(20)로부터의 신호를 수신하지 않고, 상기 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는, 냉매회로(20) 쪽 냉매의 상태 또는 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체 상태와 외기온도에 기초하여 상기 펌프기구(221)의 소비전력을 저감하는 제어수단(240)을 구비하고,
    상기 과냉각용 냉매회로는, 펌프기구로서의 과냉각용 압축기(221)와 열원측 열교환기(222)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 과냉각용 냉매회로(220)이고,
    상기 제어수단(240)은, 상기 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는, 냉매회로(20) 쪽 냉매의 상태 또는 과냉각용 냉매회로(220)의 과냉각용 냉매 상태와 외기온도에 기초하여 상기 과냉각용 압축기(221)의 운전주파수를 저하시킴으로써 이 과냉각용 압축기(221)의 소비전력을 저감하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  4. 이용측 열교환기(101, 111, 131) 및 열원측 압축기(41, 42, 43)를 가지며, 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 냉매회로(20)와,
    과냉각용 열교환기(210)와, 이 과냉각용 열교환기(210)로 냉각용 유체를 반송하는 펌프기구(221)를 갖는 과냉각용 냉매회로(220)를 구비하며,
    상기 이용측 열교환기(101, 111, 131)로 공급될 냉매를 상기 과냉각용 열교환기(210)에서 냉각용 유체에 의해 과냉각 시키는 냉동장치에 있어서,
    상기 냉매회로(20)로부터의 신호를 수신하지 않고, 상기 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는, 냉매회로(20) 쪽 냉매의 상태 또는 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체 상태와 외기온도에 기초하여 상기 펌프기구(221)의 소비전력을 저감하는 제어수단(240)을 구비하고,
    상기 과냉각용 냉매회로는, 펌프기구로서의 과냉각용 압축기(221)와 열원측 열교환기(222)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 과냉각용 냉매회로(220)이고,
    상기 제어수단(240)은, 상기 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는, 냉매회로(20) 쪽 냉매의 상태 또는 과냉각용 냉매회로(220)의 과냉각용 냉매 상태와 외기온도에 기초하여 상기 열원측 열교환기(222)의 팬(230)의 운전주파수를 증대시킴으로써 상기 과냉각용 압축기(221)의 소비전력을 저감하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는, 냉매회로(20) 쪽 냉매의 상태는, 과냉각용 열교환기(210)에서의 냉매회로(20) 쪽 냉매의 과냉각도인 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  6. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는, 냉매회로(20) 쪽 냉매의 상태는, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20) 쪽 냉매의 유량인 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  7. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체 상태는, 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20)의 냉매를 과냉각시키기 전과 과냉각시킨 후의 냉각용 유체의 온도차인 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  8. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체 상태는, 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉각용 유체의 유량(流量)인 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  9. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 과냉각용 냉매회로는, 펌프기구로서의 과냉각용 압축기(221)와 열원측 열교환기(222)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 과냉각용 냉매회로(220)이고,
    상기 과냉각용 냉매회로(220)의 과냉각용 냉매 상태는, 과냉각용 냉매회로(220)에서의 과냉각용 냉매의 고압압력인 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  10. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 과냉각용 냉매회로는, 펌프기구로서의 과냉각용 압축기(221)와 열원측 열교환기(222)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 과냉각용 냉매회로(220)이고,
    상기 과냉각용 냉매회로(220)의 과냉각용 냉매 상태는, 과냉각용 냉매회로(220)에서의 과냉각용 냉매의 고압압력 및 저압압력의 압력차인 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  11. 삭제
  12. 이용측 열교환기(101, 111, 131) 및 열원측 압축기(41, 42, 43)를 가지며, 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 냉매회로(20)와,
    과냉각용 열교환기(210)와, 이 과냉각용 열교환기(210)로 냉각용 유체를 반송하는 펌프기구(221)를 갖는 과냉각용 냉매회로(220)를 구비하며,
    상기 이용측 열교환기(101, 111, 131)로 공급될 냉매를 상기 과냉각용 열교환기(210)에서 냉각용 유체에 의해 과냉각 시키는 냉동장치로서,
    상기 냉매회로(20)에 관한 소비전력과, 상기 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력을 제어하는 제어수단(240)을 구비하며,
    상기 제어수단(240)은, 상기 과냉각용 열교환기(210) 출구에서의 냉매 온도가 목표값으로 되도록 상기 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력을 제어하여, 부하가 증대했을 때에, 상기 냉매회로(20)에 관한 소비전력을 증대시키지 않고 상기 과냉각용 냉매회로(220)에 관한 소비전력이 증대하도록 상기 목표값을 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건에 기초하여 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건은 외기온도인 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건은, 이 과냉각용 열교환기(210)에서의 냉매회로(20) 냉매의 과냉각도인 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건은, 이 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 냉매회로(20) 쪽 냉매의 유량인 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  19. 청구항 12에 있어서,
    상기 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건은, 이 과냉각용 열교환기(210)에서 냉매회로(20) 쪽의 냉매를 과냉각시키기 전과 과냉각시킨 후의 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체의 온도차인 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  20. 청구항 12에 있어서,
    상기 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건은, 이 과냉각용 열교환기(210)를 흐르는 과냉각용 냉매회로(220)의 냉각용 유체의 유량인 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  21. 청구항 12에 있어서,
    상기 과냉각용 냉매회로는, 펌프기구로서의 과냉각용 압축기(221)와 열원측 열교환기(222)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 과냉각용 냉매회로(220)이고,
    상기 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건은, 과냉각용 냉매회로(220)에서의 과냉각용 냉매의 고압압력인 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  22. 청구항 12에 있어서,
    상기 과냉각용 냉매회로는, 펌프기구로서의 과냉각용 압축기(221)와 열원측 열교환기(222)를 가지며, 냉각용 유체로서의 과냉각용 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기를 실행하는 과냉각용 냉매회로(220)이고,
    상기 과냉각용 열교환기(210)의 주위조건은, 과냉각용 냉매회로(220)에서 과냉각용 냉매의 고압압력 및 저압압력의 압력차인 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  23. 청구항 16에 있어서,
    상기 제어수단(240)은, 외기온도가 높아짐에 따라, 상기 목표값을 낮게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
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