KR101800973B1

KR101800973B1 - 선박용 냉동장치

Info

Publication number: KR101800973B1
Application number: KR1020160124710A
Authority: KR
Inventors: 도모야 스즈키; 아키토시 우에노
Original assignee: 다이킨 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2017-11-23
Also published as: JP2017067429A; JP6766518B2; CN106556191A; KR20170038706A; CN106556191B

Abstract

본 발명은, 수랭식 응축기를 구비한 선박용 냉동장치에 있어서, 냉각관에 구멍이 생긴 경우라도 냉매회로의 구성부품 파손을 방지하는 것이다.
선박에 탑재되어, 압축기구(30)와 수랭식 응축기(40)와 팽창기구(50)와 증발기(60)가 순차 접속된 냉매회로(20)를 구비한 공기 조화장치(10)에, 수랭식 응축기(40)에 있어서, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상(異常) 상태인지 여부를 판정하는 이상 판정부(81)와, 이 이상 판정부(81)가 이상 상태라고 판정하면, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피하기 위한 소정의 이상 시 동작을 행하는 이상 시 동작부(82)를 구비한다.

Description

선박용 냉동장치{REFRIGERATION APPARATUS FOR VESSEL}

본 발명은, 수랭식 응축기를 구비하여, 선박의 공기 조화장치 등에 이용되는 선박용 냉동장치에 관한 것이다.

종래, 선박의 공기 조화장치 등의 선박용 냉동장치에, 수랭식 응축기가 이용되고 있다(예를 들어, 하기의 특허문헌 1을 참조). 특허문헌 1의 수랭식 응축기는, 내부에 냉매가 유통하는 냉매실이 형성된 쉘(shell)과, 쉘 내에서 냉매실에 삽입 관통되어 냉각수가 흐르는 복수의 냉각관을 가지고, 냉각수와 냉매를 열교환시키도록 구성되어 있다. 이와 같은 선박용 냉동장치에 탑재된 수랭식 응축기에서는, 냉각수가 유통하여 상시 냉각수에 접하는 냉각관은, 부식에 의해 구멍이 생길 우려가 있다.

그래서, 종래, 상술과 같은 수랭식 응축기에서는, 냉각관을 구성하는 금속(주로 구리)보다 이온화 경향이 높은 아연 등으로 이루어진 희생양극을 설치하여, 냉각관보다 먼저 희생양극을 부식시킴으로써, 냉각관의 부식을 방지하고 있다.

일본 특허공개 2012-122670호 공보

그러나, 냉각관의 수량(水量)이 지나치게 많은 경우에는, 희생양극을 설치하여도 냉각관이 부식되어 구멍이 생길 우려가 있다. 냉각관에 구멍이 생기면, 고압 냉매가 냉각관으로 누설되어, 머지 않아 냉각관 내외의 압력이 동등하게 되면, 이번에는, 냉각관을 흐르는 냉각수가 냉매회로로 침입한다. 냉각수가 냉매회로로 침입하면, 냉매회로의 구성부품이 냉각수에 의해 고장날 우려가 있다. 종래의 선박용 냉동장치에서는, 냉매회로에서 문제가 발생하여도, 점검한 후가 아니면 냉각관에 구멍이 생긴 것을 검지할 수 없었다. 때문에, 냉각관에 구멍이 생긴 것을 검지한 때에는, 이미 냉매회로의 구성부품이 파손되어 있어, 냉매회로의 구성부품 파손을 미연에 방지할 수 없었다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적은, 수랭식 응축기를 구비한 선박용 냉동장치에 있어서, 냉각관에 구멍이 생긴 경우라도 냉매회로의 구성부품 파손을 방지하는 데 있다.

제 1 발명은, 선박에 탑재되어, 압축기구(30)와, 냉매가 흐르는 냉매실(S1)이 내부에 형성된 쉘(41)과 상기 냉매실(S1) 내에 삽입 관통되어 냉각수가 흐르는 냉각관(42)을 갖는 수랭식 응축기(40)와, 팽창기구(50)와, 증발기(60)가 순차 접속된 냉매회로(20)를 구비한 선박용 냉동장치에 있어서, 상기 수랭식 응축기(40)에서, 상기 냉매실(S1)의 냉매가 상기 냉각관(42) 내로 누설되는 이상(異常) 상태인지 여부를 판정하는 이상 판정부(81)와, 상기 이상 판정부(81)가 이상 상태라고 판정하면, 상기 냉각관(42)으로부터 상기 냉매회로(20)로의 냉각수의 침입을 회피하기 위한 소정의 이상 시 동작을 행하는 이상 시 동작부(82)를 구비한다.

제 1 발명에서는, 냉매회로(20)에 있어서, 냉매가 순환하여 냉동 사이클이 이루어진다. 이 때, 수랭식 응축기(40)에서는, 냉매실(S1) 내로 유입된 냉매와, 이 냉매실(S1) 내에 삽입 관통된 냉각관(42) 내를 흐르는 냉각수와의 사이에서 열교환이 이루어지고, 냉매가 냉각수에 방열하여 응축된다.

그런데, 수랭식 응축기(40)에 있어서, 냉각수가 유통하여 상시 냉각수에 접하는 냉각관(42)은, 부식에 의해 구멍이 생길 우려가 있다. 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 먼저, 냉매실(S1)의 고압 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어, 냉매실(S1) 내의 압력이 저하된다. 그 후, 냉매실(S1) 내의 압력이 냉각관(42) 내의 압력과 동등하게 되기까지 저하되면, 냉각관(42) 내의 냉각수가 냉매실(S1) 내로 누설되어 냉매회로(20)로 침입하여, 냉매회로(20)의 구성부품이 고장날 우려가 있다.

이에 따라, 제 1 발명에서는, 이상 판정부(81)와 이상 시 동작부(82)를 구비하고, 냉각관(42)에 구멍이 생긴 직후에 발생하는 상태, 즉, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태를 판정하면, 소정의 이상 시 동작을 행하여 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수의 침입을 회피하도록 한다.

제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서, 상기 이상 판정부(81)는, 상기 냉매회로(20) 내 소정 부분에서의 냉매 압력을 이용하여 상기 판정을 행한다.

수랭식 응축기(40)의 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 고압 냉매가 유입되는 냉매실(S1)과 냉각수가 흐르는 냉각관(42) 내의 압력차로 인해, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설된다. 이로써, 냉매회로(20)의 고압 압력이 저하되고, 이에 수반하여 저압 압력도 저하된다. 즉, 냉매회로(20)의 어느 부분에 있어서도 냉매의 압력이 저하되게 된다.

이에 따라, 제 2 발명에서는, 냉매회로(20) 내 소정 부분에서의 냉매 압력을 이용하여, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는지 여부를 판정하는 것으로 한다.

제 3 발명은, 제 2 발명에 있어서, 상기 냉매회로(20)의 상기 압축기구(30)와 상기 수랭식 응축기(40)와의 사이에서의 냉매 압력이 소정의 하한값까지 저하되면 작동하는 압력 스위치(95)를 구비하고, 상기 이상 판정부(81)는, 상기 압력 스위치(95)가 작동하면, 상기 이상 상태라고 판정한다.

수랭식 응축기(40)의 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 고압 냉매가 유입되는 냉매실(S1)과 냉각수가 흐르는 냉각관(42) 내의 압력차로 인해, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어, 냉매실(S1) 내의 압력(냉매회로(20)의 고압 압력)이 저하된다.

이에 따라, 제 3 발명에서는, 냉매회로(20)의 압축기구(30)와 수랭식 응축기(40)와의 사이에, 이 사이의 냉매 압력(즉, 고압 압력)이 소정의 하한값보다 저하되면 작동하는 압력 스위치(95)를 설치하고, 이 압력 스위치(95)를 이용하여, 냉매실의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는지 여부를 판정하는 것으로 한다.

제 4 발명은, 제 2 발명에 있어서, 상기 냉매실(S1) 내의 압력을 검출하는 냉매 압력 센서(96)와, 상기 수랭식 응축기(40)로 유입되는 냉각수의 압력을 검출하는 수압 센서(97)를 구비하고, 상기 이상 판정부(81)는, 상기 냉매 압력 센서(96)의 검출값에서 상기 수압 센서(97)의 검출값을 뺀 차압(差壓)이, 소정의 하한값을 하회한 경우에, 상기 이상 상태라고 판정하도록 구성된다.

제 5 발명은, 제 2 발명에 있어서, 상기 냉매실(S1) 내의 압력에서 상기 수랭식 응축기(40)로 유입되는 냉각수의 압력을 뺀 차압이 소정의 하한값을 하회하면 작동하는 차압 스위치(98)를 구비하고, 상기 이상 판정부(81)는, 상기 차압 스위치(98)가 작동하면, 상기 이상 상태라고 판정한다.

수랭식 응축기(40)의 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 고압 냉매가 유입되는 냉매실(S1)과 냉각수가 흐르는 냉각관(42) 내의 압력차로 인해, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설된다. 이에 따라, 냉매실(S1) 내의 압력이 저하되어, 냉각관(42) 내의 압력에 가까워진다. 상술한 바와 같이, 냉매실(S1) 내의 압력이, 냉각관(42) 내의 압력과 동등하게 되면, 냉각관(42)의 냉각수가 냉매실(S1) 내로 누설되어 냉매회로(20)로 침입할 우려가 있다.

이에 따라, 제 4 및 제 5 발명에서는, 냉매실(S1) 내의 압력에서 냉각관(42) 내의 냉각수 압력을 뺀 차압에 의해, 냉매실(S1) 내의 압력이 냉각관(42) 내의 압력까지 저하되기 전의 상태를 검지하고, 냉각수가 냉매회로(20)로 침입하기 전에 이상 시 동작을 행하여 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피한다.

제 6 발명은, 제 2 발명에 있어서, 상기 냉매회로(20)의 증발기(60)와 상기 압축기구(30)와의 사이에서의 냉매 압력이 소정의 하한값까지 저하되면 작동하는 저압 압력 스위치(92)를 설치하고, 상기 이상 판정부(81)는, 상기 저압 압력 스위치(92)가 작동하면, 상기 이상 상태라고 판정한다.

수랭식 응축기(40)의 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 고압 냉매가 유입되는 냉매실(S1)과 냉각수가 흐르는 냉각관(42) 내의 압력차로 인해, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어, 냉매실(S1) 내의 압력(냉매회로(20)의 고압 압력)이 저하되고, 이에 수반하여 냉매회로(20)의 저압 압력도 저하된다.

이에 따라, 제 6 발명에서는, 냉매회로(20)의 증발기(60)와 압축기구(30)와의 사이에, 이 사이의 냉매 압력(즉, 저압 압력)이 소정의 하한값보다 저하되면 작동하는 저압 압력 스위치(92)를 설치하고, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는지 여부를 판정하는 것으로 한다.

제 7 발명은, 제 1 내지 제 6 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 이상 시 동작부(82)는, 상기 이상 시 동작으로써 상기 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에 경보를 발한다.

제 7 발명에서는, 이상 판정부(81)가, 수랭식 응축기(40)에 있어서 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태라고 판정하면, 이상 시 동작부(82)가, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피하기 위한 소정의 이상 시 동작으로써, 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에 경보를 발한다.

제 8 발명은, 제 1 내지 제 6 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 수랭식 응축기(40)에 냉각수를 유도하는 유입관(71)과, 상기 유입관(71)에 설치되어, 이 유입관(71)을 개폐하는 개폐밸브(73)를 구비하고, 상기 이상 시 동작부(82)는, 상기 이상 시 동작으로써 상기 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에 상기 개폐밸브(73)를 폐쇄 상태로 제어한다.

제 8 발명에서는, 이상 판정부(81)가, 수랭식 응축기(40)에 있어서 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태라고 판정하면, 이상 시 동작부(82)가, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피하기 위한 소정의 이상 시 동작으로써 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에 유입관(71)에 설치된 개폐밸브(73)를 폐쇄하여 수랭식 응축기(40)로의 냉각수 유입을 막는다.

제 1 발명에 의하면, 선박용 냉동장치에, 수랭식 응축기(40)에 있어서 냉매실의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태를 판정하는 이상 판정부(81)와, 이 이상 판정부(81)가 이상 상태라고 판정하면 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피하기 위한 소정의 이상 시 동작을 행하는 이상 시 동작부(82)를 구비하기로 한다. 이와 같은 이상 판정부(81)와 이상 시 동작부(82)에 의해, 냉각관(42)에 구멍이 생긴 직후에 발생하는 상태, 즉, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태로부터 냉각관(42)에 구멍이 생긴 것을 검지하고, 냉매실(S1) 내의 압력과 냉각관(42) 내의 압력이 동등하게 되어 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로 냉각수가 침입하기 전에, 소정의 이상 시 동작을 행함으로써, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수의 침입을 회피할 수 있다. 따라서, 냉각관(42)에 구멍이 생긴 경우라도, 냉매회로(20)로의 냉각수의 침입으로 인한 냉매회로(20)의 구성부품 파손을 방지할 수 있다.

또, 제 2 발명에 의하면, 수랭식 응축기(40)의 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 냉매실(S1)의 고압 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어 냉매회로(20) 전체의 냉매 압력이 저하된다. 이에 따라, 냉매회로(20) 내 소정 부분에서의 냉매 압력을 이용함으로써, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는지 여부를 용이하게 판정할 수 있다.

또한, 제 3 발명에 의하면, 수랭식 응축기(40)의 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 냉매실(S1)의 고압 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어 냉매회로(20) 전체의 냉매 압력이 저하된다. 이에 따라, 냉매회로(20)의 압축기구(30)와 수랭식 응축기(40)와의 사이에, 냉매 압력(즉, 고압 압력)이 소정의 하한값보다 저하되면 작동하는 압력 스위치(95)를 설치함으로써, 이 압력 스위치(95)의 작동에 의해 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태인지 여부를 용이하게 판정할 수 있다.

또, 제 4 및 제 5 발명에 의하면, 수랭식 응축기(40)의 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 냉매실(S1)의 고압 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어 냉매실(S1) 내의 압력이 저하된다. 그리고, 냉매실(S1) 내의 압력이 냉각관(42) 내의 압력과 동등하게 되면, 냉각관(42)의 냉각수가 냉매실(S1) 내로 누설되어 냉매회로(20)로 침입할 우려가 있다. 이로써, 제 4 및 제 5 발명에서는, 냉매실(S1) 내의 압력에서 냉각관(42) 내의 냉각수의 압력을 뺀 차압에 의해, 냉매실(S1) 내의 압력이 냉각관(42) 내의 압력까지 저하되기 전의 상태를 검지하고, 냉각수가 냉매회로(20)로 침입하기 전에 소정의 이상 시 동작을 행함으로써, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수의 침입을 회피할 수 있다. 이로써, 냉각관(42)에 구멍이 생긴 경우라도, 냉매회로(20)로의 냉각수 침입으로 인한 냉매회로(20) 구성부품의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 제 6 발명에 의하면, 수랭식 응축기(40)의 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 냉매실(S1)의 고압 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어 냉매회로(20) 전체의 냉매 압력이 저하된다. 이로써, 냉매회로(20)의 증발기(60)와 압축기구(30)와의 사이에, 냉매 압력(즉, 저압 압력)이 소정의 하한값보다 저하되면 작동하는 저압 압력 스위치(92)를 설치함으로써, 이 저압 압력 스위치(92)의 작동에 의해 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태인지 여부를 용이하게 판정할 수 있다.

또, 제 7 발명에 의하면, 이상 시 동작부(82)가, 이상 시 동작으로써 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에 경보를 발하는 것으로 한다. 이 경보에 의해, 작업자는, 냉각관(42)에 구멍이 생겨 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태인 것을 검지할 수 있어, 냉각관(42) 내로 냉각수의 유입을 막는 등의 조치를 행함으로써, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피할 수 있다.

또한, 제 8 발명에 의하면, 이상 시 동작부(82)가, 이상 시 동작부로써 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에 수랭식 응축기(40)로의 냉각수의 유입을 막는 것으로 한다. 이에 따라, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시예에 관한 공기 조화장치의 개략 구성도.
도 2는, 본 발명의 제 1 실시예에 관한 수랭식 응축기의 일부를 절결하여 나타내는 전체도.
도 3은, 본 발명의 제 1 실시예에 관한 수랭식 응축기의 전측 덮개를 후측에서 본 도.
도 4는, 본 발명의 제 2 실시예에 관한 공기 조화장치의 개략 구성도.
도 5는, 본 발명의 제 3 실시예에 관한 공기 조화장치의 개략 구성도.
도 6은, 본 발명의 제 4 실시예에 관한 공기 조화장치의 개략 구성도.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 그리고, 이하의 실시예는, 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도의 범위를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다.

≪제 1 실시예≫

도 1은, 본 발명의 제 1 실시예에 관한 공기 조화장치(10)의 개략 구성도이다. 본 실시예의 공기 조화장치(10)는, 선박용 공기 조화 시스템에 설치된다. 구체적으로, 공기 조화장치(10)는, 선박용 갑판 등의 옥외에 설치되고, 흡입 덕트를 개재하여 선박용 선실(도시 생략) 내의 실내공기와 옥외의 실외공기를 끌어들여, 온도 조절한 후, 급기 덕트(supply air duct)(도시 생략)를 개재하여 선실 내에 공급한다.

도 1에 나타내듯이, 본 실시예의 공기 조화장치(10)는, 냉매회로(20), 수회로(70), 송풍팬(15), 제어기(80), 및 이들을 수용하는 케이싱(11)을 구비한다.

<냉매회로>

냉매회로(20)는, 압축기 유닛(압축기구)(30), 수랭식 응축기(40), 팽창밸브(팽창기구)(50), 증발기(60)를 차례로 배관에 의해 접속하여 구성한 폐쇄 회로이다. 냉매회로(20)에서는, 압축기 유닛(30)과 수랭식 응축기(40)가 고압 가스배관(24)에 의해 접속되고, 수랭식 응축기(40)와 팽창밸브(50)가 고압 액배관(25)에 의해 접속되며, 팽창밸브(50)와 증발기(60)가 저압 액배관(26)에 의해 접속되고, 증발기(60)와 압축기 유닛(30)이 저압 가스배관(27)에 의해 접속된다. 고압 액배관(25)에는, 전자(電磁)밸브(29)가 설치된다. 이 냉매회로(20)에는, 냉매가 충전된다.

-압축기 유닛-

압축기 유닛(30)은, 3대의 압축기, 즉 제 1~제 3 압축기(31, 32, 33)를 구비한다. 그리고, 압축기 유닛(30)에 설치된 압축기(31, 32, 33)의 대수는, 단지 일례이다. 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)는, 각각 전(全)밀폐형의 스크롤 압축기에 의해 구성된다.

압축기 유닛(30)에 있어서, 제 1 및 제 2 압축기(31, 32)는 서로 병렬로 접속되고, 제 3 압축기(33)는, 이 병렬로 접속된 제 1 및 제 2 압축기(31, 32)에 대해, 병렬로 접속된다.

구체적으로는, 제 1 및 제 2 압축기(31, 32)의 흡입관(21a, 22a)은, 서로 접속된 상태에서, 증발기(60)의 출구에 접속된 저압 가스배관(27)에 접속된다. 한편, 제 3 압축기(33)의 흡입관(23a)은, 그대로 저압 가스배관(27)에 접속된다. 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)의 토출관(21b, 22b, 23b)은, 모두 수랭식 응축기(40)의 냉매 입구에 접속된 고압 가스배관(24)에 접속된다. 각 토출관(21b, 22b, 23b)에는, 각 압축기(31, 32, 33)로부터 고압 가스배관(24)을 향하는 방향으로의 냉매의 유통을 허용하는 한편, 반대 방향으로의 냉매의 유통을 저지하는 체크밸브(28)가 설치된다.

이와 같은 구성에 의해, 압축기 유닛(30)에 있어서, 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)는, 흡입관(21a, 22a, 23a)을 개재하여 저압 가스배관(27)으로부터 흡입한 냉매를 압축하고, 압축한 냉매를 토출관(21b, 22b, 23b)을 개재하여 고압 가스배관(24)으로 토출한다.

수랭식 응축기(40)는, 냉매회로(20)와 수회로(70)에 접속되어, 냉매를 냉각수(구체적으로는, 해수와 하천 등으로부터 끌어들인 물)와 열교환시키는 수랭식 응축기이다. 수랭식 응축기(40)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.

-수랭식 응축기-

도 2에 나타내듯이, 수랭식 응축기(40)는, 이른바 쉘 앤드 튜브형(shell and tube type) 열교환기이고, 밀폐형 원통상(狀)의 쉘(41)과, 이 쉘(41) 내부에 설치된 복수의 구리제의 냉각관(42)을 구비한다. 쉘(41)은, 몸체부(41a)와, 한 쌍의 관판(단판(end plate))(41b, 41c)과, 한 쌍의 덮개판(41d, 41e)을 구비한다.

몸체부(41a)는, 전후 방향으로 긴 원통상으로 형성된다. 몸체부(41a)는, 양 단(端)이 한 쌍의 관판(tube plate)(41b, 41c)에 의해 폐색되고, 내부에 냉매가 유통하는 냉매실(S1)이 형성된다. 몸체부(41a) 상부에는, 냉매를 냉매실(S1)에 도입하는 도입관(43)이 접속되고, 몸체부(41a) 하부에는, 냉매실(S1)의 냉매를 도출하는 도출관(44)이 접속된다. 도입관(43)의 타단은, 냉매회로(20)의 고압 가스배관(24)에 접속되고, 도출관(44)의 타단은, 냉매회로(20)의 고압 액배관(25)에 접속된다.

한 쌍의 관판(41b, 41c)은, 전측 관판(41b)과 후측 관판(41c)에 의해 구성된다. 전측 관판(41b)과 후측 관판(41c)은, 네이벌 황동(naval brass)과 철의 압착강(클래드강(clad steel))에 의해 형성된다. 전측 관판(41b)은, 몸체부(41a)의 전단(前端)을 폐색하고, 후측 관판(41c)은, 몸체부(41a)의 후단(後端)을 폐색한다.

한 쌍의 덮개판(41d, 41e)은, 전측 덮개판(41d)과 후측 덮개판(41e)에 의해 구성된다. 전측 덮개판(41d)과 후측 덮개판(41e)은, 알루미늄 청동에 의해 형성되고, 각각 돔(dome) 형상으로 형성된다.

도 3에 나타내듯이, 전측 덮개판(41d)은, 몸체부(41a)의 전측에 설치되고, 전측 관판(41b)과의 사이에, 냉각수가 유통하는 전측 수실(S2)을 형성한다. 또, 전측 덮개판(41d)은, 전측 수실(S2)을 입구 수실(S21)과 출구 수실(S22)로 구획하는 구획판부(41f)를 가진다. 전측 덮개판(41d)에는, 냉각수의 급수관(45)과 배수관(46)이 접속된다. 급수관(45)은 입구 수실(S21)에 개구하고, 배수관(46)은 출구 수실(S22)에 개구한다. 또, 전측 덮개판(41d)에는, 2개의 희생양극(47)이 설치된다. 2개의 희생양극(47)은, 입구 수실(S21)과 출구 수실(S22) 각각에 하나씩 설치된다.

한편, 후측 덮개판(41e)은, 몸체부(41a)의 후측에 설치되어, 후측 관판(41c)과의 사이에, 냉각수가 유통하는 후측 수실(S3)을 형성한다. 후측 덮개판(41e)에는, 전측 덮개판(41d)과 마찬가지로, 2개의 희생양극(47)이 설치된다.

도 2에 나타내듯이, 복수의 냉각관(42)은, 냉매실(S1)에 있어서, 몸체부(41a)의 축에 평행으로 연장되고, 서로 간격을 두고 배치된다. 복수의 냉각관(42)은, 전단이 전측 관판(41b)에 의해 지지되는 한편, 후단이 후측 관판(41c)에 의해 지지되도록, 양 관판(41b, 41c)에 삽입된다. 이 복수의 냉각관(42)에 의해 입구 수실(S21), 후측 수실(S3) 및 출구 수실(S22)은 연이어 통하고, 이들 3개의 수실(S3, S21, S22)과 복수의 냉각관(42)에 의해 복수의 냉각수 유로가 형성된다.

-팽창밸브-

팽창밸브(50)는, 이른바 온도 자동 팽창밸브이다. 팽창밸브(50)의 감온통(51)은, 저압 가스배관(27)의 증발기(60) 출구부근에 장착되어, 저압 가스배관(27)의 표면과 접하고 있다.

-전자밸브-

전자(電磁)밸브(29)는, 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)의 기동 시 및 정지 전에 사용하는 밸브이고, 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)를 보호하기 위해 설치된다. 가령, 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)를 정지시킨 후에, 증발기(60) 내에 액상의 냉매가 남아 있다라고 하면, 다음에 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)를 운전시킬 시에, 액상의 냉매가 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)로 유입되어, 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)에 과대한 부하가 걸리게 된다. 따라서, 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)를 정지시킬 경우는, 전자밸브(29)를 폐쇄한 상태에서, 증발기(60) 내의 액 냉매가 없어지기까지 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)를 잠시 운전시키고, 그 후, 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)를 정지시킨다. 또, 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)를 기동시킬 경우에도, 전자밸브(29)를 폐쇄한 상태에서, 증발기(60) 내로 되돌아온 액 냉매가 없어지기까지 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)를 잠시 운전시키고, 그 후, 전자밸브(29)를 개방하도록 한다.

-증발기-

증발기(60)는, 이른바 크로스핀 형의 핀 앤 튜브 열교환기이고, 구리제의 전열관과 알루미늄제의 핀에 의해 구성된다. 이 증발기(60)는, 냉매를 공기와 열교환시킨다.

<수회로>

수회로(70)는, 냉각수(구체적으로는, 해수와 하천 등으로부터 끌어들인 물)를 수랭식 응축기(40)로 유입시키는 유입관(71)과, 수랭식 응축기(40)로부터 유출된 냉각수를 배출하는 유출관(72)과, 개폐밸브(73)를 구비한다. 유입관(71)은, 케이싱(11)의 외부에 설치된 냉각수 입구(74)와 수랭식 응축기(40)의 급수관(45)과의 사이에 접속되고, 유출관(72)은, 케이싱(11)의 외부에 설치된 냉각수 입구(75)와 수랭식 응축기(40)의 배수관(46)과의 사이에 접속된다.

그런데, 본원의 공기 조화장치(10)에서는, 수랭식 응축기(40)의 냉각수로서 해수와 하천 등으로부터 끌어들인 물이 이용된다. 또, 선박에서는, 통상, 공기 조화장치(10)의 수랭식 응축기(40)의 냉각수 외에, 엔진, 냉동기, 전기기기, 발전기 등의 냉각수로서도 해수와 하천 등으로부터 끌어들인 물이 이용된다. 통상, 해수와 하천의 물은, 펌프에 의해 빨아올려지고, 냉각수를 사용하는 각 기기(공기 조화장치(10)의 수랭식 응축기(40)를 포함)로 분배된다. 즉, 공기 조화장치(10)의 수랭식 응축기(40)의 수회로(70)에는, 다른 냉각수를 사용하는 각 기기와 공유하는 펌프에 의해 해수와 하천의 물이 반송된다.

<송풍팬>

송풍팬(15)은, 케이싱(11) 내에 있어서, 덕트(도시 생략)와 연이어 통하고, 냉매회로(20)의 증발기(60)가 설치된 공간에 구비된다. 송풍팬(15)은, 선실 내의 실내공기와 옥외의 실외공기를 덕트를 개재하여 케이싱(11) 내부로 끌어들이고, 이 공기를, 증발기(60)에 있어서 냉매와 열교환하도록 증발기(60)에 유도한다. 또, 송풍팬(15)은, 증발기(60)를 통과하여 온도가 조절된 공기를 덕트를 개재하여 선실 등의 실내공간에 공급한다.

<센서, 제어기>

-센서-

공기 조화장치(10)에는, 고압 압력 스위치(91)와 압력 스위치(95)와 고압 압력 센서(93)와 저압 압력 센서(94)가 설치된다.

고압 압력 스위치(91)는, 각 토출관(21b, 22b, 23b)에 있어서 각 압축기(31, 32, 33)와 체크밸브(28)와의 사이에 하나씩 설치된다. 각 고압 압력 스위치(91)는, 각 압축기(31, 32, 33)로부터 토출된 고압 가스냉매의 압력이 소정의 상한값을 상회하는 고압 이상 시에, 작동하여 ON 신호를 제어기(80)에 송신하도록 구성된다.

저압 압력 스위치(92)는, 저압 가스배관(27)에 설치된다. 저압 압력 스위치(92)는, 증발기(60)로부터 유출되어 압축기 유닛(30)에 흡입되는 저압 가스냉매의 압력이 소정의 하한값을 하회하는 저압 이상 시에, 작동하여 ON 신호를 제어기(80)에 송신하도록 구성된다.

고압 압력 센서(93)는, 고압 가스배관(24)에 설치된다. 고압 압력 센서(93)는, 압축기 유닛(30)으로부터 토출된 고압 가스냉매의 압력을 검출하여, 제어기(80)에 송신하도록 구성된다.

저압 압력 센서(94)는, 저압 가스배관(27)에 설치된다. 저압 압력 센서(94)는, 증발기(60)로부터 유출되어 압축기 유닛(30)에 흡입되는 저압 가스냉매의 압력을 검출하여, 제어기(80)에 송신하도록 구성된다.

그리고, 본 실시예의 냉매회로(20)에는, 후술하는 이상 상태 시에, 이상 시 동작을 행하기 위해, 고압 가스배관(24)에도 압력 스위치(95)가 설치된다. 이 압력 스위치(95)는, 압축기 유닛(30)으로부터 토출되어 수랭식 응축기(40)로 유입되는 고압 가스냉매의 압력이, 현저히 저하되어 소정의 하한값을 하회하는 고압 이상 시에, 작동하여 ON 신호를 제어기(80)에 송신하도록 구성된다.

-제어기-

제어기(80)는, 압축기 유닛(30)의 운전용량을 조절하도록 구성된다. 구체적으로, 제어기(80)에는, 고압 압력 센서(93)의 검출값과, 저압 압력 센서(94)의 검출값이 입력된다. 이들의 검출값은, 제어기(80)에 의해, 압축기 유닛(30)의 운전용량 조절에 이용된다. 또, 제어기(80)는, 고압 압력 스위치(91) 또는 저압 압력 스위치(92)로부터 ON 신호를 수신하면 압축기 유닛(30)의 운전을 정지하는 보호제어를 행하도록 구성된다.

또한, 제어기(80)는, 이상 판정부(81)와, 이상 시 동작부(82)를 구비하고, 수랭식 응축기(40)에 있어서, 냉각관(42)이 부식되어 구멍이 생긴 경우에, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피할 수 있도록 구성된다.

이상 판정부(81)는, 수랭식 응축기(40)에 있어서, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태인지 여부를 판정한다. 구체적으로, 본 실시예에서, 이상 판정부(81)는, 냉매회로(20)의 고압 가스배관(24)에 설치된 압력 스위치(95)가 작동하여 이 압력 스위치(95)로부터 ON 신호가 입력되면, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태라고 판정하도록 구성된다.

이상 시 동작부(82)는, 이상 판정부(81)가 이상 상태라고 판정하면, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피하기 위한 소정의 이상 시 동작을 행하도록 구성된다. 본 실시예에서는, 이상 시 동작부(82)는, 이상 시 동작으로써 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에, 수회로(70)의 유입관(71)에 설치된 개폐밸브(73)를 폐쇄 상태로 제어하도록 구성된다. 구체적으로, 이상 시 동작부(82)는, 압축기 유닛(30)의 제 1~제 3 압축기(31, 32, 33)의 운전을 정지시켜, 전자밸브(29)를 폐쇄 상태로 제어하여 냉매회로(20)의 동작을 정지시키고, 개폐밸브(73)를 폐쇄 상태로 제어하여 수랭식 응축기(40)의 냉각관(42)으로의 냉각수 유입을 정지하도록 구성된다.

본 실시예에서, 제어기(80)는, 공기 조화장치(10)의 각 요소를 본원에서 개시하는 바와 같이 제어하는 처리부인 마이크로 컴퓨터와, 실시 가능한 제어 프로그램이 기억된 메모리와 하드 디스크 등을 포함한다. 그리고, 상기 제어기(80)는, 공기 조화장치(10) 제어부의 일례이고, 제어기(80)의 상세한 구조와 알고리즘은, 본 발명에 관한 기능을 실행하는 어떠한 하드 웨어와 소프트 웨어와의 조합이라도 된다.

-운전동작-

공기 조화장치(10)의 운전동작에 대해 설명한다.

먼저, 제어기(80)에 의해, 냉매회로(20)의 전자밸브(29)와 수회로(70)의 개폐밸브(73)가 개방 상태로 제어된다. 이 상태에 있어서, 제어기(80)는, 압축기 유닛(30)의 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)와 송풍팬(15)의 운전을 개시함으로써, 냉각된 공기를 선내로 공급하는 냉방운전이 실행된다.

구체적으로는, 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)에 있어서 압축되어 토출된 고압 가스냉매가, 고압 가스배관(24)을 개재하여 수랭식 응축기(40)로 유입된다. 수랭식 응축기(40)에서는, 냉매실(S1)에 있어서, 냉매가 복수의 냉각관(42)을 흐르는 냉각수와 열교환하여(방열하여) 응축된다. 수랭식 응축기(40)에 있어서 응축된 냉매는, 고압 액배관(25)에 의해 팽창밸브(50)에 유도되어, 이 팽창밸브(50)를 통과할 시에 감압되어 기액 이상(二相)상태가 된다.

팽창밸브(50)를 통과한 냉매는, 저압 액배관(26)을 통과하여 증발기(60)로 유입된다. 증발기(60)에서는, 전열관을 흐르는 냉매가, 핀 사이를 통과하는 공기와 열교환하여(이 공기로부터 흡열하여) 증발된다. 증발기(60)에 있어서 증발된 냉매는, 과열 증기가 되어 저압 가스배관(27)을 개재하여 압축기 유닛(30)으로 유입된다.

압축기 유닛(30)으로 유입된 냉매는, 두 방향으로 나뉘어, 한쪽은 서로 병렬로 접속된 제 1 및 제 2 압축기(31, 32)로 흡입되고, 다른 쪽은, 제 3 압축기(33)로 흡입된다. 각 압축기(31, 32, 33)로 흡입된 냉매는, 압축된 후에 각 압축기(31, 32, 33)로부터 토출된다.

<이상 상태의 판정과 이상 시 동작>

공기 조화장치(10)에서는, 수랭식 응축기(40)에 있어서, 냉각관(42)이 부식되어 구멍이 생겨, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 시(이상 상태 시)에, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피하기 위한 이상 시 동작을 행한다.

구체적으로는, 수랭식 응축기(40)에 있어서, 냉각관(42)의 부식으로 인해, 이 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 고압 냉매가 유입되는 냉매실(S1)과 냉각수가 흐르는 냉각관(42) 내의 압력차로 인해, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어, 냉매실(S1) 내의 압력(냉매회로(20)의 고압 압력)이 저하된다. 이 냉매실(S1) 내의 압력(즉, 고압 압력)이 소정의 하한값보다 저하되면 압력 스위치(95)가 작동하여 ON 신호를 제어기(80)에 송신한다.

제어기(80)에서는, ON 신호를 수신하면, 이상 판정부(81)는, 수랭식 응축기(40)가 이상 상태라고 판정한다. 이상 판정부(81)가 이상 상태라고 판정하면, 이상 시 동작부(82)가, 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에, 수회로(70)의 유입관(71)에 설치된 개폐밸브(73)를 폐쇄 상태로 제어하는 이상 시 동작을 행한다. 구체적으로, 이상 시 동작부(82)는, 압축기 유닛(30)의 제 1~제 3 압축기(31, 32, 33)의 운전을 정지시켜, 전자밸브(29)를 폐쇄 상태로 제어하여 냉매회로(20)의 동작을 정지시키고, 개폐밸브(73)를 폐쇄 상태로 제어하여 수랭식 응축기(40) 냉각관(42)으로의 냉각수의 유입을 정지시킨다.

상술과 같은 이상 시 동작에 의해, 냉매회로(20)에서의 냉매의 순환이 정지되고, 수회로(70)에서의 냉각수의 유동(流動)도 정지된다. 이에 따라, 냉각관(42)에 구멍이 생겨 냉매실(S1)의 고압 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어도, 냉매실(S1) 내의 압력이 냉각관(42) 내의 압력과 동등하게 되면, 냉매의 유출이 멈추고, 그 이상, 냉매도 냉각수도 이동하지 않게 된다. 따라서, 이와 같은 이상 시 동작에 의해, 냉각관(42) 내의 냉각수가 냉매실(S1) 내로 누설되어 냉매회로(20)로 침입하는 것을 회피할 수 있다.

-제 1 실시예의 효과-

이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 본 발명에 관한 선박용 냉동장치인 공기 조화장치(10)에, 수랭식 응축기(40)에 있어서 냉매실의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태를 판정하는 이상 판정부(81)와, 이 이상 판정부(81)가 이상 상태라고 판정하면 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수의 침입을 회피하기 위한 소정의 이상 시 동작을 행하는 이상 시 동작부(82)를 설치하는 것으로 한다. 이와 같은 이상 판정부(81)와 이상 시 동작부(82)에 의해, 냉각관(42)에 구멍이 생긴 직후에 발생하는 상태, 즉, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태로부터 냉각관(42)에 구멍이 생긴 것을 검지하고, 냉매실(S1) 내의 압력과 냉각관(42) 내의 압력이 동등하게 되어 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로 냉각수가 침입하기 전에, 소정의 이상 시 동작을 행함으로써, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피할 수 있다. 따라서, 냉각관(42)에 구멍이 생긴 경우라도, 냉매회로(20)로의 냉각수 침입으로 인한 냉매회로(20)의 구성부품 파손을 방지할 수 있다.

또, 본 실시예에 의하면, 수랭식 응축기(40)의 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 냉매실(S1)의 고압 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어 냉매회로(20) 전체의 냉매 압력이 저하된다. 이에 따라, 냉매회로(20) 내의 소정 부분에서의 냉매 압력을 이용함으로써, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는지 여부를 용이하게 판정할 수 있다.

특히, 본 실시예에서는, 수랭식 응축기(40)의 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 냉매실(S1)의 고압 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어 냉매회로(20) 전체의 냉매 압력이 저하되는 것을 이용하기 위해, 냉매회로(20)의 압축기구(30)와 수랭식 응축기(40)와의 사이에, 냉매 압력(즉, 고압 압력)이 소정의 하한값보다 저하되면 작동하는 압력 스위치(95)를 설치하는 것으로 한다. 그리고, 이 압력 스위치(95)가 작동한 시에, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태라고 판정하는 것으로 한다. 이와 같이, 본 실시예에 의하면, 압력 스위치(95)를 설치하는 것만으로, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태인지 여부를 용이하게 판정할 수 있다.

또한, 본 실시예에 의하면, 이상 시 동작부(82)가, 이상 시 동작부로서 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에 수랭식 응축기(40)로의 냉각수 유입을 막는 것으로 한다. 이에 따라, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 유입을 회피할 수 있다.

≪제 2 실시예≫

제 2 실시예에 관한 공기 조화장치(10)는, 제 1 실시예의 공기 조화장치(10)의 구성을 일부 변경한 것이다. 도 4에 나타내듯이, 제 2 실시예에서는, 제 1 실시예의 고압 가스배관(24)에 설치된 압력 스위치(95) 대신에, 냉매 압력 센서(96)와, 수압 센서(97)가 설치된다.

냉매 압력 센서(96)는, 수랭식 응축기(40)에 설치된다. 냉매 압력 센서(96)는, 수랭식 응축기(40)의 냉매실(S1) 내의 압력(고압 압력)을 검출하여, 제어기(80)에 송신하도록 구성된다.

한편, 수압 센서(97)는, 유입관(71)의 수랭식 응축기(40)와 개폐밸브(73)와의 사이에 접속된다. 수압 센서(97)는, 수랭식 응축기(40)로 유입되는 냉각수의 압력을 검출하여, 제어기(80)에 송신하도록 구성된다.

또, 제 2 실시예에서는, 제어기(80)의 이상 판정부(81)가, 제 1 실시예와 다른 이상 판정을 행하도록 구성된다. 구체적으로, 이상 판정부(81)는, 냉매 압력 센서(96)의 검출값에서 수압 센서(97)의 검출값을 뺀 차압이, 소정의 하한값을 하회한 경우에, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태라고 판정하도록 구성된다. 그리고, 이상 시 동작부(82)에 의해 실행되는 이상 시 동작은, 제 1 실시예와 마찬가지이다.

<이상 상태의 판정과 이상 시 동작>

제 2 실시예에 있어서도, 공기 조화장치(10)에서는, 수랭식 응축기(40)에 있어서, 냉각관(42)이 부식되어 구멍이 생겨, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 시(이상 상태 시)에, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수의 침입을 회피하기 위한 이상 시 동작을 행한다.

구체적으로는, 수랭식 응축기(40)에 있어서, 냉각관(42)의 부식으로 인해, 이 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 고압 냉매가 유입되는 냉매실(S1)과 냉각수가 흐르는 냉각관(42) 내의 압력차로 인해, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어, 냉매실(S1) 내의 압력(냉매회로(20)의 고압 압력)이 저하된다. 이에 따라, 냉매실(S1) 내의 압력에서 냉각관(42) 내 냉각수의 압력(유입관(71)을 통해 응축기(40)로 유입되는 냉각수의 압력)을 뺀 차압이 점점 작게 되어, 소정의 하한값(＞0)을 하회한 때에, 이상 판정부(81)는, 수랭식 응축기(40)가 이상 상태라고 판정한다. 이상 판정부(81)가 이상 상태라고 판정하면, 이상 시 동작부(82)가, 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에, 수회로(70)의 유입관(71)에 설치된 개폐밸브(73)를 폐쇄 상태로 제어하는 이상 시 동작을 행한다. 구체적으로는, 이상 시 동작부(82)는, 압축기 유닛(30)의 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)의 운전을 정지시켜, 전자밸브(29)를 폐쇄 상태로 제어하여 냉매회로(20)의 동작을 정지시키고, 개폐밸브(73)를 폐쇄 상태로 제어하여 수랭식 응축기(40)의 냉각관(42)으로의 냉각수의 유입을 정지시킨다.

상술과 같은 이상 시 동작에 의해, 냉매회로(20)에서의 냉매의 순환이 정지되고, 수회로(70)에서의 냉각수의 유동도 정지된다. 이에 따라, 냉각관(42)에 구멍이 생겨 냉매실(S1)의 고압 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어도, 냉매실(S1) 내의 압력이 냉각관(42) 내의 압력과 동등하게 되면, 냉매의 유출이 멈추고, 그 이상, 냉매도 냉각수도 이동하지 않게 된다. 따라서, 이와 같은 이상 시 동작에 의해, 냉각관(42) 내의 냉각수가 냉매실(S1) 내로 누설되어 냉매회로(20)로 침입하는 것을 회피할 수 있다.

-제 2 실시예의 효과-

제 2 실시예에 의하면, 냉매실(S1) 내의 압력에서 냉각관(42) 내 냉각수의 압력을 뺀 차압에 의해, 냉매실(S1) 내의 압력이 냉각관(42) 내의 압력까지 저하되기 전의 상태를 검지하고, 냉각수가 냉매회로(20)로 침입하기 전에 소정의 이상 시 동작을 행함으로써, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피할 수 있다. 따라서, 냉각관(42)에 구멍이 생긴 경우라도, 냉매회로(20)로의 냉각수 침입으로 인한 냉매회로(20)의 구성부품 파손을 방지할 수 있다. 즉, 제 2 실시예에 있어서도 제 1 실시예와 마찬가지 효과를 얻는 것이 가능하게 된다.

≪제 3 실시예≫

제 3 실시예에 관한 공기 조화장치(10)는, 제 1 실시예의 공기 조화장치(10)의 구성을 일부 변경한 것이다. 도 5에 나타내듯이, 제 3 실시예에서는, 제 1 실시예의 고압 가스배관(24)에 설치된 압력 스위치(95)를 생략하고, 제어기(80)의 이상 판정부(81)가, 저압 압력 스위치(92)로부터의 ON 신호를 이용하여 제 1 실시예와 다른 이상 판정을 행하도록 구성된다.

구체적으로, 이상 판정부(81)는, 저압 압력 스위치(92)가 작동하여 이 저압 압력 스위치(92)로부터 ON 신호를 수신하면, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태라고 판정하도록 구성된다. 그리고, 이상 시 동작부(82)에 의해 실행되는 이상 시 동작은, 제 1 실시예와 마찬가지이다.

<이상 상태의 판정과 이상 시 동작>

제 3 실시예에 있어서도, 공기 조화장치(10)에서는, 수랭식 응축기(40)에 있어서, 냉각관(42)이 부식되어 구멍이 생겨, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 시(이상 상태 시)에, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수의 침입을 회피하기 위한 이상 시 동작을 행한다.

구체적으로는, 수랭식 응축기(40)에 있어서, 냉각관(42)의 부식으로 인해, 이 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 고압 냉매가 유입되는 냉매실(S1)과 냉각수가 흐르는 냉각관(42) 내의 압력차로 인해, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어, 냉매실(S1) 내의 압력(냉매회로(20)의 고압 압력)이 저하된다. 이에 수반하여, 냉매회로(20) 전체의 냉매 압력이 저하된다. 이로써, 냉매회로(20)의 증발기(60)와 압축기구(30)와의 사이의 냉매 압력도 점점 저하되고, 소정의 하한값보다 저하되면, 저압 압력 스위치(92)가 작동하여 ON 신호를 제어기(80)에 송신한다.

제어기(80)에서는, ON 신호를 수신하면, 이상 판정부(81)는, 수랭식 응축기(40)가 이상 상태라고 판정한다. 이상 판정부(81)가 이상 상태라고 판정하면, 이상 시 동작부(82)가, 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에, 수회로(70)의 유입관(71)에 설치된 개폐밸브(73)를 폐쇄 상태로 제어하는 이상 시 동작을 행한다. 구체적으로, 이상 시 동작부(82)는, 압축기 유닛(30)의 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)의 운전을 정지시켜, 전자밸브(29)를 폐쇄 상태로 제어하여 냉매회로(20)의 동작을 정지시키고, 개폐밸브(73)를 폐쇄 상태로 제어하여 수랭식 응축기(40)의 냉각관(42)으로의 냉각수 유입을 정지시킨다.

상술과 같은 이상 시 동작에 의해, 냉매회로(20)에서의 냉매의 순환이 정지되고, 수회로(70)에서의 냉각수의 유동(流動)도 정지된다. 이에 따라, 냉각관(42)에 구멍이 생겨 냉매실(S1)의 고압 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어도, 냉매실(S1) 내의 압력이 냉각관(42) 내의 압력과 동등하게 되면, 냉매의 유출이 멈추고, 그 이상, 냉매도 냉각수도 이동하지 않게 된다. 따라서, 이와 같은 이상 시 동작에 의해, 냉각관(42) 내의 냉각수가 냉매실(S1) 내로 누설되어 냉매회로(20)로 침입하는 것을 회피할 수 있다.

-제 3 실시예의 효과-

제 3 실시예에 의하면, 냉매회로(20)의 증발기(60)와 압축기구(30)와의 사이에, 냉매 압력(즉, 저압 압력)이 소정의 하한값보다 저하되면 작동하는 저압 압력 스위치(92)를 설치함으로써, 이 저압 압력 스위치(92)의 작동에 의해 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태인지 여부를 용이하게 판정할 수 있다.

여기서, 냉매회로(20)의 증발기(60)와 압축기구(30)와의 사이에는, 통상, 냉매회로(20)의 저압 압력이 비정상적으로 낮은 저압 이상을 회피할 수 있도록, 저압 압력이 소정의 하한값을 하회하면 작동하여 ON 신호를 제어기(80)에 송신하는 저압 압력 스위치(92)가 설치된다. 이로써, 본 제 3 실시예에 의하면, 이 기존의 저압 압력 스위치(92)를 이용함으로써 이상 상태인지 여부를 용이하게 판정할 수 있고, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로 냉각수가 침입하기 전에, 소정의 이상 시 동작을 행함으로써, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피할 수 있다.

≪제 4 실시예≫

제 4 실시예에 관한 공기 조화장치(10)는, 제 1 실시예의 공기 조화장치(10)의 구성을 일부 변경한 것이다. 도 6에 나타내듯이, 제 4 실시예에서는, 제 1 실시예의 고압 가스배관(24)에 설치된 압력 스위치(95) 대신에, 차압 스위치(98)가 설치된다.

차압 스위치(98)는, 수랭식 응축기(40)와 유입관(71)에 접속된다. 구체적으로 차압 스위치(98)의 일단(一端)은, 수랭식 응축기(40)의 냉매실(S1)에 접속되고, 타단(他端)은, 유입관(71)에서의 수랭식 응축기(40)와 개폐밸브(73)와의 사이에 접속된다. 차압 스위치(98)는, 일단과 타단의 압력차, 즉, 수랭식 응축기(40)의 냉매실(S1) 내의 압력(고압 압력)에서 수랭식 응축기(40)로 유입되는 냉각수의 압력을 뺀 차압이, 현저히 저하되어 소정의 하한값을 하회할 시에, 작동하여 ON 신호를 제어기(80)에 송신하도록 구성된다.

또, 제 4 실시예에서는, 제어기(80)의 이상 판정부(81)가, 제 1 실시예와 다른 이상 판정을 행하도록 구성된다. 구체적으로, 이상 판정부(81)는, 차압 스위치(98)가 작동하여 이 차압 스위치(98)로부터 ON 신호가 입력되면, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태라고 판정하도록 구성된다. 그리고, 이상 시 동작부(82)에 의해 실행되는 이상 시 동작은, 제 1 실시예와 마찬가지이다.

<이상 상태의 판정과 이상 시 동작>

제 4 실시예에 있어서도, 공기 조화장치(10)에서는, 수랭식 응축기(40)에 있어서, 냉각관(42)이 부식되어 구멍이 생겨, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 시(이상 상태 시)에, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피하기 위한 이상 시 동작을 행한다.

구체적으로는, 수랭식 응축기(40)에 있어서, 냉각관(42)의 부식으로 인해, 이 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 고압 냉매가 유입되는 냉매실(S1)과 냉각수가 흐르는 냉각관(42) 내의 압력차로 인해, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되어, 냉매실(S1) 내의 압력(냉매회로(20)의 고압 압력)이 저하된다. 이에 따라, 냉매실(S1) 내의 압력에서 냉각관(42) 내의 냉각수 압력(유입관(71)을 통해 수랭식 응축기(40)로 유입되는 냉각수의 압력)을 뺀 차압이 점점 작게 되고, 소정의 하한값(＞0)을 하회한 때에 차압 스위치(98)가 작동하여, 이상 판정부(81)는, 수랭식 응축기(40)가 이상 상태라고 판정한다. 이상 판정부(81)가 이상 상태라고 판정하면, 이상 시 동작부(82)가, 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에, 수회로(70)의 유입관(71)에 설치된 개폐밸브(73)를 폐쇄 상태로 제어하는 이상 시 동작을 행한다. 구체적으로는, 이상 시 동작부(82)는, 압축기 유닛(30)의 제 1∼제 3 압축기(31, 32, 33)의 운전을 정지시켜, 전자밸브(29)를 폐쇄 상태로 제어하여 냉매회로(20)의 동작을 정지시키고, 개폐밸브(73)를 폐쇄 상태로 제어하여 수랭식 응축기(40)의 냉각관(42)으로의 냉각수의 유입을 정지시킨다.

-제 4 실시예의 효과-

제 4 실시예에 의하면, 냉매실(S1) 내의 압력에서 냉각관(42) 내의 냉각수 압력을 뺀 차압에 의해, 냉매실(S1) 내의 압력이 냉각관(42) 내의 압력까지 저하되기 전의 상태를 검지하고, 냉각수가 냉매회로(20)로 침입하기 전에 소정의 이상 시 동작을 행함으로써, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수의 침입을 회피할 수 있다. 따라서, 냉각관(42)에 구멍이 생긴 경우라도, 냉매회로(20)로의 냉각수 침입으로 인한 냉매회로(20)의 구성부품 파손을 방지할 수 있다. 즉, 본 제 4 실시예에 있어서도 제 1 실시예와 마찬가지 효과를 얻는 것이 가능하게 된다.

≪그 밖의 실시예≫

상기 제 1 실시예의 공기 조화장치(10)에 있어서, 고압 가스배관(24)에 설치된 압력 스위치(95) 대신에, 수랭식 응축기(40)에, 냉매실(S1) 내에서의 액냉매의 액면 높이를 검출하여 제어기(80)에 송신하는 액면 센서를 설치하고, 이 액면 센서의 검출값을 이용하여 이상 상태를 판정하는 것으로 하여도 된다. 구체적으로는, 이상 판정부(81)를, 액면 센서의 검출값이 소정의 규정값을 하회한 때에, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설되는 이상 상태라고 판정하도록 구성한다. 냉각관(42)에 구멍이 생기면, 고압 냉매가 유입되는 냉매실(S1)과 냉각수가 흐르는 냉각관(42) 내의 압력차로 인해, 냉매실(S1)의 냉매가 냉각관(42) 내로 누설된다. 이에 따라, 냉매실(S1) 내에서의 액냉매의 액면 높이가 저하된다. 이와 같은 액냉매의 액면 높이를 이용함에 따라서도, 용이하게 이상 상태인지 여부를 용이하게 판정할 수 있고, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로 냉각수가 침입하기 전에, 소정의 이상 시 동작을 행함으로써, 냉각관(42)으로부터 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피할 수 있다.

상기 각 실시예에서는, 제어기(80)를, 이상 시 동작부(82)가 이상 시 동작으로써, 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에, 수회로(70)의 유입관(71)에 설치된 개폐밸브(73)를 폐쇄 상태로 제어하는 이상 시 동작을 행하도록 구성된다. 그러나, 이상 시 동작은, 상기 각 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 개폐밸브(73)를 수동의 개폐밸브로 구성하고, 제어기(80)를, 이상 시 동작부(82)가 이상 시 동작으로써 경보를 발하도록 구성하여도 된다. 이와 같은 경우, 이상 시 동작부(82)에 의해 발하여진 경보에 의해, 작업자가 이상 상태인 것을 검지할 수 있다. 따라서, 작업자에 의해, 냉매회로(20)의 동작을 정지시켜, 개폐밸브(73)를 폐쇄함으로써, 상기 각 실시예와 마찬가지로, 냉각관(42) 내의 냉각수가 냉매실(S1) 내로 누설되어 냉매회로(20)로 침입하는 것을 회피할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 수랭식 응축기를 구비하고, 선박의 공기 조화장치 등에 이용되는 선박용 냉동장치에 대해 유용하다.

10 : 공기 조화장치(선박용 냉동장치)
20 : 냉매회로 30 : 압축기 유닛(압축기구)
40 : 수랭식 응축기 41 : 쉘
42 : 냉각관 50 : 팽창밸브(팽창기구)
60 : 증발기 71 : 유입관
73 : 개폐밸브 80 : 제어기
81 : 이상 판정부 82 : 이상 시 동작부
91 : 고압 압력 스위치 92 : 저압 압력 스위치
93 : 고압 압력 센서 94 : 저압 압력 센서
95 : 압력 스위치 96 : 냉매 압력 센서
97 : 수압 센서 98 : 차압 스위치
S1 : 냉매실

Claims

선박에 탑재되어, 압축기구(30)와, 냉매가 흐르는 냉매실(S1)이 내부에 형성된 쉘(shell)(41)과 상기 냉매실(S1) 내에 삽입 관통되어 냉각수가 흐르는 냉각관(42)을 갖는 수랭식 응축기(40)와, 팽창기구(50)와, 증발기(60)가 순차 접속된 냉매회로(20)를 구비한 선박용 냉동장치에 있어서,
상기 냉매회로(20)의 동작 중에, 상기 수랭식 응축기(40)에서, 상기 냉매실(S1)의 냉매가 상기 냉각관(42) 내로 누설되는 이상(異常) 상태인지 여부를 판정하는 이상 판정부(81)와,
상기 이상 판정부(81)가 이상 상태라고 판정하면, 상기 냉각관(42)으로부터 상기 냉매회로(20)로의 냉각수 침입을 회피하기 위한 소정의 이상 시 동작을 행하는 이상 시 동작부(82)를 구비하고,
상기 압축기구(30)의 토출관(21b,22b,23b)에는, 해당 압축기구(30)로부터 상기 응축기(40)를 향하는 방향으로의 냉매의 유통을 허용하는 한편, 반대 방향으로의 냉매의 유통을 저지하는 체크밸브(28)가 설치되고,
상기 냉매회로(20)에 있어서 상기 응축기(40)와 상기 팽창기구(50)의 사이에는, 전자(電磁)밸브(29)가 설치되고,
상기 이상 시 동작부(82)는, 상기 이상 시 동작으로서, 상기 전자밸브(29)를 폐쇄하는 것과 더불어 상기 압축기구(30)를 정지시켜 상기 냉매회로(20)의 동작을 정지하는 것을 특징으로 하는 선박용 냉동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이상 판정부(81)는, 상기 냉매회로(20) 내의 소정 부분에서의 냉매 압력을 이용하여 상기 판정을 행하는 것을 특징으로 하는 선박용 냉동장치.
청구항 2에 있어서,
상기 냉매회로(20)의 상기 압축기구(30)와 상기 수랭식 응축기(40)와의 사이에서의 냉매 압력이 소정의 하한값까지 저하되면 작동하는 압력 스위치(95)를 구비하고,
상기 이상 판정부(81)는, 상기 압력 스위치(95)가 작동하면, 상기 이상 상태라고 판정하는 것을 특징으로 하는 선박용 냉동장치.
청구항 2에 있어서,
상기 냉매실(S1) 내의 압력을 검출하는 냉매 압력 센서(96)와,
상기 수랭식 응축기(40)로 유입되는 냉각수의 압력을 검출하는 수압 센서(97)를 구비하고,
상기 이상 판정부(81)는, 상기 냉매 압력 센서(96)의 검출값에서 상기 수압 센서(97)의 검출값을 뺀 차압(差壓)이, 소정의 하한값을 하회한 경우에, 상기 이상 상태라고 판정하는 것을 특징으로 하는 선박용 냉동장치.
청구항 2에 있어서,
상기 냉매실(S1) 내의 압력에서 상기 수랭식 응축기(40)로 유입되는 냉각수의 압력을 뺀 차압이 소정의 하한값을 하회하면 작동하는 차압 스위치(98)를 구비하고,
상기 이상 판정부(81)는, 상기 차압 스위치(98)가 작동하면, 상기 이상 상태라고 판정하는 것을 특징으로 하는 선박용 냉동장치.
청구항 2에 있어서,
상기 냉매회로(20)의 증발기(60)와 상기 압축기구(30)와의 사이에서의 냉매 압력이 소정의 하한값까지 저하되면 작동하는 저압 압력 스위치(92)를 설치하고,
상기 이상 판정부(81)는, 상기 저압 압력 스위치(92)가 작동하면, 상기 이상 상태라고 판정하는 것을 특징으로 하는 선박용 냉동장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이상 시 동작부(82)는, 상기 이상 시 동작으로써 상기 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에 경보를 발하는 것을 특징으로 하는 선박용 냉동장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수랭식 응축기(40)로 냉각수를 유도하는 유입관(71)과,
상기 유입관(71)에 설치되어, 이 유입관(71)을 개폐하는 개폐밸브(73)를 구비하고,
상기 이상 시 동작부(82)는, 상기 이상 시 동작으로써 상기 냉매회로(20)의 동작을 정지시킴과 동시에 상기 개폐밸브(73)를 폐쇄 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 선박용 냉동장치.