KR20020076130A - 냉동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 전동 밸브의 밸브 개방도 제어에 제약을 받지 않고, 세밀한 용량 제어를 가능하게 하는 동시에, 냉매음의 발생을 억제한 냉동 장치를 제공하는 것이다.

압축기(16)의 토출측(71)과 흡입측(72)을 연통하는 바이패스관(73)과, 이 바이패스관(73)에 설치한 전동 밸브(29)를 가진 냉동 장치에 있어서, 전동 밸브(29)의 하류에서 바이패스관(73)을 복수개의 관(73a, 73b)으로 분류하여, 각 관의 길이를 다르게 해, 각 관을 합류시켜 압축기(16)의 흡입측(72)에 접속했다.

Description

냉동 장치{REFRIGERATOR}

본 발명은 냉매음의 저감이 도모되는 냉동 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공기 조화 장치 등의 냉동 장치에 있어서 가스 엔진으로 구동되는 압축기를 구비하고, 이 압축기의 토출측과 흡입측을 연통하는 바이패스관과, 이 바이패스관에 설치한 전동 밸브를 가진 냉동 장치가 알려져 있다.

이러한 종류의 것에서는 압축기를 가스 엔진으로 구동하므로, 가스 엔진의 회전수 제어에 의해 용량 제어가 용이해져, 실내기의 접속에 있어서는 소용량의 복수대의 실내기의 접속이 가능하게 구성되어 있다.

그러나, 최근에는 다시 소용량의 실내기의 접속이 요구되고 있어, 이 경우 가스 엔진의 회전수 제어에서는 용량 변화에 대응할 수 없어, 압축기의 토출측과 흡입측을 바이패스관으로 연통하고, 필요에 따라서 이 바이패스관에서 압축 냉매를 흡입측으로 도피시켜, 세밀한 용량 제어를 실현하고 있다.

그런데, 종래의 구성에서는 압축기로부터 토출된 냉매를 바이패스관을 통해 압축기의 흡입측으로 도피시키는 경우, 어떤 냉매 상태에 따라서는 저압측의 배관으로부터 냉매음이 발생한다는 문제가 있다.

이 냉매음은 전동 밸브의 밸브 개방도를 소정 개방도로 제어한 경우에 발생하는 것이 판명되어 있으며, 종래로부터 이 전동 밸브의 밸브 개방도를 소정 개방도로 하지 않도록 제어하여 냉매음의 발생을 방지하고 있다. 그러나, 이와 같이 전동 밸브의 밸브 개방도 제어에 제약을 받은 경우, 세밀한 용량 제어가 곤란해진다.

본 발명의 목적은 상술한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 전동 밸브의 밸브 개방도 제어에 제약을 받지 않고, 세밀한 용량 제어를 가능하게 하는 동시에, 냉매음의 발생을 억제한 냉동 장치를 제공하는 데 있다.

도1은 본 발명에 관한 냉동 장치의 일실시 형태가 적용된 공기 조화 장치의 냉매 회로를 도시한 회로도.

도2는 바이패스관을 도시한 회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 공기 조화 장치(냉동 장치)

12A, 12B : 실내기

16 : 압축기

29 : 전동 밸브

30 : 가스 엔진

71 : 토출관

72 : 흡입관

73 : 바이패스관

73a, 73b : 관

청구항 1에 기재된 발명은, 압축기의 토출측과 흡입측을 연통하는 바이패스관과, 이 바이패스관에 마련한 전동 밸브를 가진 냉동 장치에 있어서, 상기 전동 밸브의 하류에서 상기 바이패스관을 복수개의 관으로 분류하여, 각 관의 길이를 다르게 해 각 관을 합류시켜 압축기의 흡입측에 접속한 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 것에 있어서 상기 압축기가 가스 엔진으로 구동되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 의거하여 설명한다.

도1은 본 발명에 관한 냉동 장치의 일실시 형태가 적용된 공기 조화 장치의 냉매 회로를 도시한 회로도이다.

이 도1에 도시한 바와 같이, 냉동 장치로서의 히트 펌프식 공기 조화 장치(10)는 실외기(11), 복수대(예를 들어 2대)의 실내기(12A, 12B) 및 제어 장치(13)로 이루어지고, 실외기(11)의 실외 냉매 배관(14)과 실내기(12A, 12B)의 각실내 냉매 배관(15A, 15B)이 연결되어 있다.

실외기(11)는 실외에 설치되며, 실외 냉매 배관(14)에는 압축기(16)가 배치되는 동시에, 이 압축기(16)의 흡입측에 어큐뮬레이터(17)가, 토출측에 사방 밸브(18)가 각각 배치되고, 이 사방 밸브(18)측에 실외 열교환기(19), 실외 팽창밸브(24), 드라이 코어(25)가 차례로 배치되어 구성된다. 실외 열교환기(19)에는 이 실외 열교환기(19)를 향해 송풍하는 실외 팬(20)이 인접하여 배치되어 있다. 또한, 압축기(16)는 가요성 커플링(27) 등을 거쳐서 가스 엔진(30)에 연결되어, 이 가스 엔진(30)에 의해 구동된다. 또한, 실외 팽창 밸브(24)를 바이패스하여 냉매계 바이패스관(26)이 배치되어 있다.

한편, 실내기(12A, 12B)는 각각 실내에 설치되고, 각각 실내 냉매 배관(15A, 15B)에 실내 열교환기(21A, 21B)가 배치되는 동시에, 실내 냉매 배관(15A, 15B)의 각각에 있어서 실내 열교환기(21A, 21B)의 근방에 실내 팽창 밸브(22A, 22B)가 배치되어 구성된다. 상기 실내 열교환기(21A , 21B)에는 이들의 실내 열교환기(21A, 21B)로 송풍하는 실내 팬(23A, 23B)이 인접하여 배치되어 있다.

또한, 도1 중의 부호 28은 스트레이너를 도시한다. 또, 부호 29는 압축기(16)의 토출측의 냉매 압력을 압축기(16)의 흡입측으로 도피시키는 전동 밸브이다.

또한, 상기 제어 장치(13)는 실외기(11) 및 실내기(12A, 12B)의 운전을 제어하고, 구체적으로는 실외기(11)에 있어서의 가스 엔진(30)[즉 압축기(16)], 사방 밸브(18), 실외 팬(20) 및 실외 팽창 밸브(24) 및 실내기(12A, 12B)에 있어서의 실내 팽창 밸브(22A, 22B) 및 실내 팬(23A, 23B)을 각각 제어한다. 또한, 제어 장치(13)는 후술하는 엔진 냉각 장치(41)의 순환 펌프(47), 온수 삼방 밸브(45) 및 외부 펌프(50) 등을 제어한다.

제어 장치(13)에 의해 사방 밸브(18)가 절환됨으로써, 히트 펌프식 공기 조화 장치(10)가 냉방 운전 또는 난방 운전으로 설정된다. 즉, 제어 장치(13)가 사방 밸브(18)를 냉방측으로 절환했을 때에는 냉매가 실선 화살표와 같이 흘러, 실외 열교환기(19)가 응축기로, 실내 열교환기(21A, 21B)가 증발기가 되어 냉방 운전 상태가 되며, 각 실내 열교환기(21A, 21B)가 실내를 냉방한다. 또한, 제어 장치(13)가 사방 밸브(18)를 난방측으로 절환했을 때에는 냉매가 파선 화살표와 같이 흘러, 실내 열교환기(21A, 21B)가 응축기로, 실외 열교환기(19)가 증발기가 되어 난방 운전 상태가 되며, 각 실내 열교환기(21A, 21B)가 실내를 난방한다.

또한, 제어 장치(13)는 냉방 운전시에는 실내 팽창 밸브(22A, 22B) 각각의 밸브 개방도를 공조 부하에 따라서 제어한다. 이 냉방 운전시에는 실외 팽창 밸브(24)를 전체 개방으로 제어한다. 난방 운전시에는, 제어 장치(13)는 실외 팽창 밸브(24) 및 실내 팽창 밸브(22A, 22B) 각각의 밸브 개방도를 공조 부하에 따라서 제어한다.

한편, 압축기(16)를 구동하는 가스 엔진(30)의 연소실(도시하지 않음)에는 엔진 연료 공급 장치(31)로부터 혼합기가 공급된다. 이 엔진 연료 공급 장치(31)는 연료 공급 배관(32)에 2개의 연료 차단 밸브(33), 제로 거버너(34), 연료 조정 밸브(35) 및 액튜에이터(36)가 차례로 배치되고, 이 연료 공급 배관(32)의 액튜에이터(36) 측단부가 가스 엔진(30)의 상기 연소실에 접속되어 구성된다.

연료 차단 밸브(33)는 직렬로 2개 배치되어 2폐쇄형의 연료 차단 밸브 기구를 구성하고, 2개의 연료 차단 밸브(33)가 연동하여 전체 폐쇄 또는 전체 개방하여, 연료 가스의 누설이 없는 차단과 연통을 택일적으로 실시한다.

제로 거버너(34)는 연료 공급 배관(32) 내에 있어서의 상기 제로 거버너(34) 전후의 1차측 연료 가스 압력(1차압 a)과 2차측 연료 가스 압력(2차압 b) 중, 1차압 a의 변동에 의해서도 2차압 b를 일정한 소정압으로 조정하여 가스 엔진(30)의 운전을 안정화시킨다.

연료 조정 밸브(35)는 액튜에이터(36)의 상류측으로부터 공기가 도입됨으로써 생성되는 혼합기의 공연비를 적절하게 조정하는 것이다. 또, 액튜에이터(36)는 가스 엔진(30)의 연소실로 공급되는 혼합기의 공급량을 조정하여 가스 엔진(30)의 회전수를 제어한다.

가스 엔진(30)에는 엔진 오일 공급 장치(37)가 접속되어 있다. 이 엔진 오일 공급 장치(37)는 오일 공급 배관(38)에 오일 차단 밸브(39) 및 오일 공급 펌프(40) 등이 배치된 것이며, 가스 엔진(30)에 엔진 오일을 적절하게 공급한다.

상기 제어 장치(13)에 의한 가스 엔진(30)의 제어는, 구체적으로는 엔진 연료 공급 장치(31)의 연료 차단 밸브(33), 연료 조정 밸브(35) 및 액튜에이터(36), 및 엔진 오일 공급 장치(37)의 오일 차단 밸브(39) 및 오일 공급 펌프(40)를 제어 장치(13)가 제어함으로써 이루어진다.

상기 가스 엔진(30)은 엔진 냉각 장치(41) 내를 순환하는 제1 매체로서의 엔진 냉각수에 의해 냉각된다. 이 엔진 냉각 장치(41)는 가스 엔진(30)에 접속된 냉각수 배관(42)을 갖고, 이 냉각수 배관(42)에는 왁스 삼방 밸브(43), 열교환기로서의 온수 열교환기(44), 온수 삼방 밸브(45), 방열기(46) 및 순환 펌프(47)가 차례로 배치되고, 냉각계 바이패스관(48) 및 온수 공급계(49)로 구성된다.

상기 순환 펌프(47)는 가동시에 엔진 냉각수를 승압하여, 이 엔진 냉각수를 냉각수 배관(42) 내에서 순환시킨다.

상기 왁스 삼방 밸브(43)는 가스 엔진(30)을 신속하게 난기시키기 위한 것이다. 이 왁스 삼방 밸브(43)는 입구(43A)가 냉각수 배관(42)에 있어서의 가스 엔진(30)의 냉각수 출구측에, 저온측 출구(43B)가 냉각수 배관(42)에 있어서의 순환 펌프(47)의 흡입측에, 고온측 출구(43C)가 냉각수 배관(42)에 있어서의 온수 열교환기(44)측에 각각 접속된다.

엔진 냉각수는 순환 펌프(47)의 토출측으로부터 약 40 ℃에서 가스 엔진(30)에 부설된 배기 가스 열교환기로 유입하고, 가스 엔진(30)의 배열(배기 가스의 열)을 회수한 후에, 가스 엔진(30)으로 흘러 이 가스 엔진을 냉각하고, 약 80 ℃로 가열된다. 가스 엔진(30)으로부터 왁스 삼방 밸브(43)로 유입한 엔진 냉각수는 저온(예를 들어 80 ℃ 이하)일 때에는 저온측 출구(43B)로부터 순환 펌프(47)로 복귀되어 가스 엔진(30)을 신속하게 워밍업하고, 고온(예를 들어 80 ℃ 이상)일 때에는 고온측 출구(43C)로부터 온수 열교환기(44)로 흐른다.

이 온수 열교환기(44)는 외부 펌프(50)를 구비한 온수 공급계(49)의 외부 배관(51) 내를 흐르는 제2 매체로서의 온수와, 왁스 삼방 밸브(43)로부터 유입한 엔진 냉각수를 열교환하여, 이 온수 공급계(49)의 온수를 가스 엔진(30)의 배열에 의해 가열하여 승온시키는 것이다.

온수 공급계(49)의 온수는, 예를 들어 약 60 ℃에서 온수 열교환기(44) 내로 유입하고, 이 온수 열교환기(44)에 의해 약 70 ℃로 승온되어 외부의 이용부로 공급된다. 이와 같이 승온된 온수 공급계(49)의 온수는 급탕용이나, 데시칸트 공기 조화 장치의 제습제의 건조용으로 이용된다. 여기서, 데시칸트 공기 조화 장치는 제습제를 이용하여, 실온을 저하시키는 일없이 제습을 실시 가능하게 하는 장치이다.

온수 열교환기(44)에 의해 온수 공급계(49)의 온수와 열교환된 엔진 냉각수는 약 65 ℃까지 온도 저하(냉각)하여 온수 삼방 밸브(45)로 흐르게 된다.

이 온수 삼방 밸브(45)는 입구(45A)가 냉각수 배관(42)에 있어서의 온수 열교환기(44)측에 접속되어, 이 온수 열교환기(44)의 하류측에 배치된 것이다. 또한, 온수 삼방 밸브(45)의 온측 출구(45B)는 냉각수 배관(42)에 있어서의 순환 펌프(47)의 흡입측에 접속되고, 또한 온수 삼방 밸브(45)의 오프측 출구(45C)는 냉각수 배관(42)에 있어서의 방열기(46)측에 접속된다.

이 온수 삼방 밸브(45)는 온수 열교환기(44)로부터 입구(45A)를 지나서 유입한 엔진 냉각수를, 온측 출구(45B)를 지나서 순환 펌프(47)의 흡입측으로, 또는 오프측 출구(45C)를 지나서 방열기(46)로 택일적으로 유도하는 절환식의 삼방 밸브이다. 온수 삼방 밸브(45)는 모터에 의해 구동되어, 이 모터를 제어 장치(13)가 제어한다.

여기서, 냉각수 배관(42)에는 온수 열교환기(44)와 온수 삼방 밸브(45)의 입구(45A) 사이에 온수 열교환기 출구 온도 센서(52)가 설치된다. 이 온수 열교환기 출구 온도 센서(52)에 의해, 온수 열교환기(44)에 의해 열교환된 직후의 엔진 냉각수의 온도가 검출되고, 이 검출 온도는 제어 장치(13)로 송신된다. 또, 냉각수 배관(42)에는 가스 엔진(30)과 왁스 삼방 밸브(43) 사이에 엔진 출구 온도 센서(53)가 설치된다.

이 엔진 출구 온도 센서(53)에 의해, 가스 엔진(30)을 냉각한 직후의 엔진 냉각수의 온도가 검출되고, 이 검출 온도가 제어 장치(13)로 송신된다. 상기 온수 삼방 밸브(45)는 엔진 출구 온도 센서(53)에 의한 검출 온도가 약 85 ℃ 미만(< 약 85 ℃)이고, 또한 온수 열교환기 출구 온도 센서(52)에 의한 검출 온도가 설정치 미만[< 설정치(후술)]인 때에, 제어 장치(13)에 의해 온측 출구(45B)측으로 절환되어, 온수 열교환기(44)로부터 입구(45A)를 지나서 유입한 엔진 냉각수를 온측 출구(45B)로부터 순환 펌프(47)의 흡입측을 지나서 가스 엔진(30)에 부설된 배기 가스 열교환기(도시하지 않음)로 유도한다. 이 유도된 엔진 냉각수에 의해 가스 엔진(30)이 냉각된다.

또한, 온수 삼방 밸브(45)는 엔진 출구 온도 센서(53)에 의한 검출 온도가 약 90 ℃ 이상(≥ 약 90 ℃), 또는 온수 열교환기 출구 온도 센서(52)에 의한 검출 온도가 설정치 이상(≥ 설정치)인 때에, 제어 장치(13)에 의해서 오프측 출구(45C) 측으로 절환되어, 온수 열교환기(44)로부터 입구(45A)를 지나서 유입한 엔진 냉각수를 오프측 출구(45C)로부터 방열기(46)로 유도한다. 상기 설정치는 온수 공급계(49)로부터 취출되는 온수의 설정 온도가 약 70 ℃ 이상인 때에는, 예를 들어 약 73 ℃로 설정된다. 이 설정치를 바꿈으로써, 온수 공급계(49)로부터 취출되는 온수의 온도가 변경된다.

제어 장치(13)는 온수 삼방 밸브(45)를 오프측 출구(45C)측으로부터 온측 출구(45B)측으로 절환할 때에는, 이 온수 삼방 밸브(45)가 빈번한 절환을 방지하기 위해서, 예를 들어 10분간의 지연 타이머를 설정한다. 따라서, 온수 삼방 밸브(45)가 오프측 출구(45C)측으로 일단 절환된 때에는 지연 타이머의 설정 시간(예를 들어 10분간)에 상당하는 시간을 경과한 후가 아니면, 온측 출구(45B)측으로 절환되는 일이 없다. 또한, 제어 장치(13)는 온수 삼방 밸브(45)를 온측 출구(45B)측으로부터 오프측 출구(45C)측으로 절환할 때에는 지연 타이머를 설정하지 않고, 엔진 냉각수를 신속히 냉각시킨다.

상기 방열기(46)는 엔진 냉각수를 방열하여, 이 엔진 냉각수를 약 40 ℃로 냉각하는 것이다. 이 방열기(46)에 의해 냉각된 엔진 냉각수는 순환 펌프(47)의 흡입측을 지나서 가스 엔진(30)에 부설된 배기 가스 열교환기로 복귀되어, 가스 엔진(30)을 냉각한다. 또한, 이 방열기(46)는 공기 조화 장치(10)의 실외 열교환기(19)에 인접 배치된다.

상기 냉각계 바이패스관(48)은 냉각수 배관(42)에 있어서, 온수 열교환기(44)의 출구측과 방열기(46)의 입구측을 연결하여 온수 삼방 밸브(45)를 바이패스하는 것이다. 즉, 이 냉각계 바이패스관(48)은 온수 삼방 밸브(45)가 온수 열교환기(44)로부터 유출한 엔진 냉각수의 대부분을 입구(45A)를 지나서 온측 출구(45B)로부터 순환 펌프(47)의 흡입측으로 유도하고 있을 때에, 온수 열교환기(44)로부터 유출한 엔진 냉각수의 일부, 즉 엔진 냉각수의 일정량을 항상 냉각계 바이패스관(48)을 지나서 방열기(46)로 유도하는 것이다. 이에 의해, 온수 열교환기(44)에서만 냉각(방열)이 불충분한 엔진 냉각수의 열량이 방열기(46)에 의해 방열되게 된다.

상기 구성에 있어서, 압축기(16)의 토출관(71)과 압축기(16)의 흡입관(72)이 바이패스관(73)으로 연통하고, 이 바이패스관(73)에는 상술한 전동 밸브(29)를 접속하여 구성되어 있다. 이 전동 밸브(29)는 도시를 생략한 스텝 모터로 구동되고, 그 밸브 개방도가 도시를 생략한 스텝 모터의 스텝수, 예를 들어 20 내지 480 스텝의 범위로 개폐 제어된다.

본 실시 형태에서는 상기 전동 밸브(29)의 하류에서, 바이패스관(73)이 2개의 관(73a, 73b)으로 분류되고, 도2에 도시한 바와 같이 각 관(73a, 73b)의 길이가 다르게 설정되어, 각 관(73a, 73b)을 합류시킨 후, 압축기(16)의 흡입관(72)에 접속되어 있다. 부호 74는 오일 복귀관이다. 관(73a)의 길이(La)로 하고, 관(73b)의 길이(Lb)로 하면, La < Lb로 설정된다.

압축기(16)를 가스 엔진(30)으로 구동한 경우, 가스 엔진(30)의 회전수 제어에 의해 용량 제어가 용이해지고, 실내기(12A, 12B)의 접속에 있어서는 소용량의 복수대의 실내기(12A, 12B)의 접속이 가능해진다. 그러나, 최근에는 소용량의 실내기의 접속이 더욱 요구되고 있어, 이 경우 가스 엔진의 회전수 제어에서는 용량 변화에 대응할 수 없어, 상기한 바와 같이 압축기의 토출측과 흡입측을 바이패스관(73)으로 연통하고, 필요에 따라 이 바이패스관(73)으로 압축 냉매를 흡입측으로 도피시켜, 세밀한 용량 제어를 실현했다.

본 실시 형태에서는 바이패스관(73)을 통하여 냉매를 흡입측으로 도피시키는 경우, 전동 밸브(29)의 하류에서 분류해, 한 쪽은 관(73a)을 통하여 흐르고, 다른쪽은 관(73b)을 통하여 흘러, 이들은 다시 합류하여 압축기(16)의 흡입관(72)로 유입한다.

여기서, 바이패스관(73)을 통하여 냉매음이 발생한다고 한 경우, 그 냉매음의 주파수에 상당하는 소정의 파장이 존재한다.

본 실시 형태에서는 상기 주파수에 상당하는 소정의 파장분을 변이하도록, 관(73a, 73b)의 길이(La, Lb)를 변화시켜 각 관(73a, 73b)을 흐르는 과정에서 파장을 변이하고나서 합류시키고, 압축기(16)의 흡입관(72)으로 복귀시키도록 하고 있으므로, 바이패스음을 소음(消音)시킬 수 있다. 따라서, 종래와 같이 전동 밸브(29)의 밸브 개방도를 특정 개방도로 하지 않도록 제어할 필요가 없어져, 어떠한 밸브 개방도로도 제어할 수 있어, 전동 밸브(29)의 밸브 개방도 제어에 제약을 받지 않고서 세밀한 용량 제어가 곤란해지는 등의 효과를 얻을 수 있다.

이상, 본 발명을 상기 실시 형태에 의거하여 설명했지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 공기 조화 장치에 한정되지 않고, 넓게는 냉동 장치에 적용 가능한 것은 물론이다.

본 발명에서는 전동 밸브의 밸브 개방도 제어에 제약을 받지 않고, 세밀한 용량 제어가 가능해는 동시에, 바이패스음의 발생이 억제된다.

Claims (2)

1. 압축기의 토출측과 흡입측을 연통하는 바이패스관과 이 바이패스관에 설치한 전동 밸브를 가진 냉동 장치에 있어서,

   상기 전동 밸브의 하류에서 상기 바이패스관을 복수개의 관으로 분류하여, 각 관의 길이를 다르게 해 각 관을 합류시켜 압축기의 흡입측에 접속한 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 압축기가 가스 엔진으로 구동되는 것을 특징으로 하는 냉동 장치.