KR20080022579A - 냉동 장치 - Google Patents

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KR20080022579A KR1020087001322A KR20087001322A KR20080022579A KR 20080022579 A KR20080022579 A KR 20080022579A KR 1020087001322 A KR1020087001322 A KR 1020087001322A KR 20087001322 A KR20087001322 A KR 20087001322A KR 20080022579 A KR20080022579 A KR 20080022579A
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다케오 우에노
마사아키 다케가미
고이치 기타
겐지 다니모토
요시나리 오다
가즈요시 노무라
아즈마 곤도
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

냉매회로(20)에는, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122), 고단측 압축기(41, 42, 43), 실외열교환기(44) 및 이용측 열교환기(83, 93)가 설치된다. 이 냉동 장치(10)의 제상운전 시에는 고단측 압축기(41, 42, 43)가 운전된다. 고단측 압축기(41, 42, 43)의 토출냉매는, 이용측 열교환기(83, 93)로 도입되어 성에를 안쪽으로부터 가열한다. 그 후, 냉매는 실외열교환기(44)에서 증발하여 고단측 압축기(41, 42, 43)에서 압축되고, 다시 이용측 열교환기(83, 93)로 송출된다.
Figure P1020087001322
저단측 압축기, 고단측 압축기, 이용측 열교환기, 열원측 열교환기, 2단압축 냉동주기, 제상운전

Description

냉동 장치{REFRIGERATION APPARATUS}
본 발명은, 2단 압축 냉동주기를 행하는 냉동 장치에 관한 것이며, 특히 냉동고 등의 저장고 내 공기를 냉각하는 이용측 열교환기의 제상(Defrost) 기술에 관한 것이다.
종래, 냉동주기를 행하는 냉매회로를 구비한 냉동 장치가 알려져 있으며, 식품 등을 저장하는 냉장고나 냉동고 등의 냉각기로서 널리 이용되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 편의점 등의 냉동고 내 공기를 냉각시키기 위한 냉동 장치가 개시되어 있다. 이 냉동 장치의 냉매회로에는, 저단측 압축기, 고단측 압축기, 실외열교환기(열원측 열교환기) 및 냉각열교환기(이용측 열교환기)가 접속된다. 이 냉동 장치에서는, 상기 냉각열교환기를 증발기로 하며, 상기 열원측 열교환기를 응축기로 함과 더불어, 상기 저단측 압축기 및 고단측 압축기를 운전시켜 냉매를 2단계로 압축하는, 이른바 2단압축 냉동주기가 이루어진다.
상기 냉동 장치에서는, 냉각열교환기에서의 냉매증발온도가 비교적 낮게 설정된다. 따라서, 냉각열교환기에 공기 중의 수분이 부착하여 동결되고, 부착한 성에에 의해 저장고내 공기의 냉각이 저해 받는다는 문제가 발생한다. 이 때문에, 이와 같은 냉동 장치에서는, 냉각열교환기에 부착한 성에를 녹이는 운전, 즉 냉각 열교환기의 제상운전이 필요하다.
상기 제상운전은, 예를 들어 특허문헌 2에 개시된 바와 같이, 전기히터를 이용하여 행해지는 것이 일반적이다. 이 제상운전에서는, 전기히터로 가열한 공기를 냉각열교환기로 공급하고, 냉각열교환기에 부착한 성에를 공기로 덥혀 녹인다.
[특허문헌 1: 일본 특허 공개 2002-228297호 공보]
[특허문헌 2: 일본 특허 공개 평09-324978호 공보]
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그런데, 전술한 특허문헌 2의 제상운전에서는, 전기히터로 가열한 공기를 냉각열교환기로 공급하여 성에를 녹이므로, 가열된 공기가 냉동고 내로 유입되어버려, 저장고내 온도 상승을 초래할 우려가 있다. 또, 냉각열교환기에 부착한 성에를 공기에 의해 바깥쪽 표면으로부터 덥혀야만 하므로, 냉각열교환기의 제상처리에 장시간(예를 들어, 40분 이상)을 요하며, 소비전력이 증대하여, 냉동 장치의 운전비용 상승을 초래한다는 문제도 있다.
본 발명은 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 2단 압축 냉동주기를 행하는 냉동 장치에서, 이용측 열교환기의 제상처리에 필요한 시간을 삭감함과 더불어, 이 냉동 장치의 제상운전 시 소비전력을 삭감하는 데 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
제 1 발명은, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)와, 고단측 압축기(41, 42, 43)와, 열원측 열교환기(44)와, 이용측 열교환기(83, 93)가 접속된 냉매회로를 구비하며, 열원측 열교환기(44)가 응축기가 되고 이용측 열교환기(83, 93)가 증발기가 되는 냉각운전 중에, 상기 저단측 압축기(101, 102, 121, 122) 및 고단측 압축기(41, 42, 43)를 운전시켜 2단압축 냉동주기를 행하는 냉동 장치를 전제로 한다. 그리고 이 냉동 장치는, 상기 이용측 열교환기(83, 93)의 성에를 제거하기 위한 제상운전이 상기 냉각운전과 전환 가능하게 구성되며, 상기 제상운전 중에는, 고단측 압축기(41, 42, 43)를 운전시켜, 이용측 열교환기(83, 93)가 응축기가 되며 열원측 열교환기(44)가 증발기가 되는 냉동주기를 행하는 것을 특징으로 한다.
제 1 발명의 냉각운전 시에는, 냉매회로(20)에서 2단압축 냉동주기가 실행되며, 증발기가 되는 이용측 열교환기(83, 93)에 의해 냉동고 내 등의 공기냉각이 이루어진다. 구체적으로, 고단측 압축기(41, 42, 43)에서 압축된 냉매는 열원측 열교환기(44)에서 응축된 후, 예를 들어 팽창밸브 등에 의해 감압된다. 이 냉매는 이용측 열교환기(83, 93)에서 증발하는 한편, 저장고내 공기는 냉매에 증발열을 빼앗겨 냉각된다. 이용측 열교환기(83, 93)에서 증발한 냉매는 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)에서 압축된다. 이 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 토출냉매는 고단측 압축기(41, 42, 43)로 흡입되어 더욱 압축되고, 다시 열원측 열교환기(44)로 보내진다.
본 발명의 제상운전 시에는, 고단측 압축기(41, 42, 43)가 운전상태가 되어, 이용측 열교환기(83, 93)의 제상처리가 행해진다. 구체적으로, 고단측 압축기(41, 42, 43)에서 압축된 냉매는 고온고압 상태로 이용측 열교환기(83, 93)로 도입된다. 이용측 열교환기(83, 93)에서는, 그 표면에 부착한 성에가 안쪽으로부터 가열되어 융해된다. 한편, 냉매는 이 성에에 융해열을 빼앗겨 응축된다. 이용측 열교환기(83, 93)에서 응축된 냉매는, 예를 들어 팽창밸브 등에 의해 감압된 후 열원측 열교환기(44)를 흐른다. 열원측 열교환기(44)에서는 냉매가 공기로부터 흡열하여 증발한다. 열원측 열교환기(44)에서 증발한 냉매는, 다시 고단측 압축기(41, 42, 43)에서 압축된다.
제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서 상기 제상운전 중에, 상기 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)를 정지시키는 것을 특징으로 한다.
제 2 발명에서는, 상기 제상운전 중에 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)가 정지상태가 되는 한편, 고단측 압축기(41, 42, 43)가 운전상태가 되어, 상기 제 1 발명과 같이 제상운전이 행해진다.
제 3 발명은, 제 2 발명에 있어서, 상기 저단측 압축기(41, 42, 43)의 흡입측과 토출측을 접속함과 더불어, 개폐밸브(SV-2, SV-4)를 갖는 바이패스관(119, 139)을 구비하며, 상기 개폐밸브(SV-2, SV-4)는, 상기 제상운전 중에 개방되고, 상기 냉각운전 중에 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.
제 3 발명의 냉각운전 시에는, 상기 바이패스관(119, 139)의 개폐밸브(SV-2, SV-4)가 폐쇄되어, 저단측 압축기(41, 42, 43)의 흡입측과 토출측이 차단된 상태가 된다. 이에 따라, 이용측 열교환기(83, 93)에서 증발한 냉매는, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 흡입측으로부터 이 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)로 흡입되어 압축되고, 고단측 압축기(41, 42, 43)로 보내진다.
한편, 본 발명의 제상운전 시에는, 상기 바이패스관(119, 139)의 개폐밸브(SV-2, SV-4)가 개방되어, 이용측 열교환기(83, 93)의 흡입측과 토출측이 연통하는 상태가 된다. 이에 따라, 고단측 압축기(41, 42, 43)로부터 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 토출측으로 보내진 냉매는, 상기 바이패스관(119, 139)을 거쳐 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 흡입측으로 보내진다. 즉, 제상운전 시에는, 고단측 압축기(41, 42, 43)의 토출냉매가 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)를 우회하고 이용측 열교환기(83, 93)로 보내진다.
제 4 발명은, 제 2 발명 또는 제 3 발명에 있어서, 상기 이용측 열교환기(83, 93) 하방에는 드레인팬(85, 95)이 배치되는 한편, 상기 냉매회로(20)는, 상기 냉각운전 중에 있어서 이용측 열교환기(83, 93)의 상류측에 접속된 이용측 팽창밸브(82, 92)와, 상기 냉각운전 중에 있어서 이용측 팽창밸브(82, 92)의 상류측에 접속됨과 더불어, 상기 드레인팬(85, 95)을 따라 배치되는 드레인팬가열용 배관(81, 91)을 구비하며, 상기 냉각운전 중에는, 열원측 열교환기에서 응축된 냉매가 드레인팬가열용 배관(81, 91) 통과 후, 이용측 팽창밸브(82, 92)로 감압되고 나서 이용측 열교환기(83, 93)로 도입되는 것을 특징으로 한다.
제 4 발명에서는 이용측 열교환기(83, 93) 하방에 드레인팬(85, 95)이 배치된다. 드레인팬(85, 95)은, 이용측 열교환기(83, 93)의 표면으로부터 적하(滴下)되는 결로수나, 그 표면에서 박리되어 떨어지는 성에를 회수한다. 또, 드레인팬(85, 95) 근방에는 드레인팬가열용 배관(81, 91)이 설치된다.
여기에서, 본 발명의 냉각운전 시에는, 열원측 열교환기(44)에서 응축된 냉매가 상기 드레인팬가열용 배관(81, 91)을 유통한다. 그 결과, 드레인팬(85, 95)에 회수된 성에나, 드레인팬(85, 95) 내의 결로수가 동결하여 생성된 어름덩이는, 드레인팬가열용 배관(81, 91)을 흐르는 냉매에 의해 가열되어 융해된다. 한편, 드레인팬가열용 배관(81, 91)을 흐르는 냉매는, 이들 성에나 어름덩이에 융해열을 빼앗겨 냉각된다. 즉, 냉매는 드레인팬가열용 배관(81, 91)을 통과하는 사이에 엔탈피가 저하되어간다. 그 후, 냉매는 이용측 팽창밸브(82, 92)에 의해 감압되고 나서 이용측 열교환기(83, 93)에서 증발한다. 그 결과, 이용측 열교환기(83, 93)에 의해 냉동고 내 등의 공기 냉각이 이루어진다.
제 5 발명은, 제 4 발명에 있어서, 상기 냉매회로(20)가 상기 제상운전 중에 있어서 열원측 열교환기(44)의 상류측에 배치되는 열원측 팽창밸브(48)를 구비하며, 상기 제상운전 중에는, 이용측 열교환기(83, 93)에서 응축된 냉매가 전개방 상태의 상기 이용측 팽창밸브(82, 92) 및 드레인팬 가열용 배관(81, 91) 통과 후, 열원측 팽창밸브(48)로 감압되고 나서 열원측 열교환기(44)로 도입되는 것을 특징으로 한다.
제 5 발명의 제상운전 시에는, 이용측 열교환기(83, 93)에 부착한 성에를 안쪽으로부터 가열하여 응축된 냉매가, 전개방 상태의 이용측 팽창밸브(82, 92)를 통과한 후, 드레인팬가열용 배관(81, 91)을 유통한다. 그 결과, 드레인팬(85, 95)에 회수된 성에나, 드레인팬(85, 95) 내에서 생성된 어름덩이는, 드레인팬가열용 배관(81, 91)을 흐르는 냉매에 의해 가열되어 융해된다. 그 후, 냉매는 열원측 팽창밸브(48)에 의해 감압되면서 열원측 열교환기(44)를 흐른다. 열원측 열교환기(44)에서는 냉매가 공기열을 탈취하여 증발한다. 열원측 열교환기(44)에서 증발한 냉매는, 고단측 압축기(41, 42, 43)에 의해 압축되고, 다시 이용측 열교환기(83, 93)로 보내진다.
제 6 발명은, 제 1 발명에 있어서, 상기 제상운전 중에는, 고단측 압축기(41, 42, 43)의 토출냉매를 상기 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)에서 다시 압축함과 더불어, 이용측 열교환기(83, 93)가 응축기가 되며 열원측 열교환기(44)가 증발기가 되는 냉동주기를 행하는 것을 특징으로 한다.
제 6 발명에서는, 제 2 발명과는 달리, 제상운전 중에는, 고단측 압축기(41, 42, 43)와 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 쌍방이 운전상태가 된다. 즉, 고단측 압축기(41, 42, 43)에서 압축된 냉매는, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)에서 다시 압축되고 이용측 열교환기(83, 93)로 보내지며, 이용측 열교환기(83, 93)의 제상처리에 이용된다. 이상과 같이 본 발명의 제상운전 시에는, 고단측 압축기(41, 42, 43)와 저단측 압축기(101, 102, 121, 122) 쌍방에서 냉매가 압축되므로, 제상운전 시에 냉매에 부여될 열량이 증대한다.
제 7 발명은, 제 6 발명에 있어서, 상기 제상운전 중에는, 고단측 압축기(41, 42, 43)의 토출냉매 일부를 상기 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)에서 다시 압축시켜, 고단측 압축기(41, 42, 43)의 토출측으로 회송하는 것을 특징으로 한다.
제 7 발명의 제상운전 중에는, 고단측 압축기(41, 42, 43)의 토출냉매 일부가 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)로 흡입되어 다시 압축된다. 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)에서 압축된 냉매는, 고단측 압축기(41, 42, 43)의 토출냉매와 혼합되며, 이 냉매는 이용측 열교환기(83, 93)로 보내져, 이용측 열교환기(83, 93)의 제상처리에 이용된다. 이상과 같이, 본 발명의 제상운전 시에는, 고단측 압축기(41, 42, 43)의 토출냉매 일부가 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)에서 압축되므로, 제상운전 시에 냉매에 부여될 열량이 증대한다.
제 8 발명은, 제 7 발명에 있어서, 상기 제상운전 중에는, 이용측 열교환기(83, 93)에서 응축된 냉매의 일부를 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 흡입측으로 회송하는 것을 특징으로 한다.
제 8 발명에서는, 제 7 발명의 제상운전 시에, 이용측 열교환기(83, 93)에서 응축되어 액상태가 된 냉매의 일부가 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 흡입측으로 회송된다. 즉, 본 발명의 제상운전 시에는, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)에 대해, 이른바 액주입(Liquid Injection) 처리가 행해진다. 그 결과, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 흡입냉매가 냉각된다.
제 9 발명은, 제 1 발명에 있어서, 상기 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 흡입측과 토출측을 연결하는 액 회수관(141, 142)을 구비하며, 상기 제상운전 종료 후에는, 고단측 압축기(41, 42, 43)만을 운전시켜, 이용측 열교환기(83, 93) 내에 고인 냉매를 상기 액 회수관(141, 142)을 통해 고단측 압축기(41, 42, 43)로 흡입시키는 냉매회수동작을 행하는 것을 특징으로 한다.
제 9 발명의 냉매회로(20)에는, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 흡입측과 토출측을 연결하는 액 회수관(141, 142)이 배치된다. 그리고 본 발명의 냉동 장치에서는, 제상운전 종료 후, 다시 냉각운전을 행할 때에, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)로 액냉매가 흡입되어버리는 것을 방지하기 위한 냉매회수동작이 이루어진다.
즉, 전술한 제상운전을 행하면, 이용측 열교환기(83, 93)에서는 냉매가 성에를 제거하기 위한 융해열을 방출하여 서서히 응축되어간다. 따라서, 제상운전 종류 후에 이용측 열교환기(83, 93) 내에 액냉매가 고여버릴 경우가 있다. 이 상태로부터 저단측 압축기(101, 102, 121, 122) 및 고단측 압축기(41, 42, 43)를 운전시켜 전술한 냉각운전을 행하면, 이용측 열교환기(83, 93) 내에 고인 액냉매가 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)로 흡입되어버려, 이른바 액압축 현상(액백 현상)에 의해, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 고장을 초래할 우려가 있다.
그래서 본 발명에서는, 제상운전 종료 후에 이하의 냉매회수동작을 행하도록 한다. 이 냉매회수동작에서는 고단측 압축기(41, 42, 43)만이 운전되며, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)는 정지상태가 된다. 고단측 압축기(41, 42, 43)의 운전에 의해 이용측 열교환기(83, 93)로 보내진 냉매는, 이용측 열교환기(83, 93) 내에 고인 액냉매와 함께 이 이용측 열교환기(83, 93)의 외부로 유출된다. 이 냉매는, 정지상태의 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)를 우회하도록 액 회수관(141, 142)을 흐르고, 고단측 압축기(41, 42, 43)로 흡입된다.
이상과 같이, 본 발명에서는, 제상운전 종료 후에, 이용측 열교환기(83, 93) 내에 고인 액냉매를 액 회수관(141, 142)을 통해 고단측 압축기(41, 42, 43)로 흡입시킨다. 이로써, 그 후, 냉각운전을 재개한 후에, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)에서 액압축 현상이 발생해버리는 것을 확실하게 회피할 수 있다.
또, 이와 같은 냉매회수동작을 행하면, 이용측 열교환기(83, 93)로부터 배출된 액냉매는, 액 회수관(141, 142)이나 다른 연결배관 등을 거쳐 고단측 압축기(41, 42, 43)로 흡입되므로, 이들 배관을 흐를 때, 액냉매가 배관의 주위공기로부터 흡열하여 증발하기 쉬워진다. 따라서, 냉매회수동작 시에, 고단측 압축기(41, 42, 43)로 액냉매가 흡입되어버리는 것도 회피할 수 있다.
제 10 발명은, 제 9 발명에 있어서, 상기 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 토출측에 배치되는 오일분리기(143, 144)와, 이 오일분리기(143, 144)로 회수한 냉동기유를 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 흡입측으로 보내는 오일회수관(141, 142)을 구비하며, 이 오일회수관(141, 142)이 상기 냉매회수동작 시의 상기 액 회수관을 겸하는 것을 특징으로 한다.
제 10 발명에서는, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 토출측에 오일분리기(143, 144)가 배치된다. 전술한 냉각운전 시에 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 토출냉매가 오일분리기(143, 144)로 유입하면, 오일분리기(143, 144)에서는 냉매 중에서 기름이 분리되어 회수된다. 분리 후의 냉매는, 고단측 압축기(41, 42, 43)로 보내지고 다시 압축되는 한편, 회수 후의 기름은, 오일회수관(141, 142)을 거쳐 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 흡입측으로 보내지고, 다시 저단측 압축기(101, 102, 121, 122) 각 습동부의 윤활에 이용된다.
여기에서, 본 발명에서는 상기 오일회수관(141, 142)이 제 9 발명의 오일회수관을 겸한다. 즉, 전술한 냉매회수동작에서는, 이용측 열교환기(83, 93)로부터 배출된 액냉매가 오일회수관(141, 142) 및 오일분리기(143, 144)를 거쳐 고단측 압축기(41, 42, 43)로 보내진다.
제 11 발명은, 제 10 발명에 있어서, 상기 냉매회수동작 시의 오일분리기(143, 144)는, 액 회수관(141, 142)으로부터 유입된 냉매에서 가스냉매를 분리하여 고단측 압축기(41, 42, 43)의 흡입측으로 보내도록 구성된 것을 특징으로 한다.
제 11 발명에서는, 상기 냉매회수동작 시에 오일분리기(143, 144)가 기액분리기로서 기능한다. 즉, 본 발명의 냉매회수동작에서, 이용측 열교환기(83, 93)에 고인 액냉매를 포함한 냉매가 오일회수관(141, 142)을 거쳐 오일분리기(143, 144)로 유입하면, 오일분리기(143, 144) 내에서 냉매가 가스냉매와 액냉매로 분리한다. 그리고 이 냉매회수동작에서는, 오일분리기(143, 144)에서 분리된 가스냉매만이 고단측 압축기(41, 42, 43)로 보내진다. 따라서, 상기 냉매회수동작 시의 고단측 압축기(41, 42, 43)에서의 액압축 현상을 효과적으로 회피할 수 있다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면, 제상운전 시에 고단측 압축기(41, 42, 43)의 토출냉매를 이용측 열교환기(83, 93)로 도입함으로써, 이용측 열교환기(83, 93) 표면에 부착한 성에를 안쪽으로부터 가열하도록 한다. 이로써, 이용측 열교환기(83, 93)의 제상처리를 효과적으로 실시할 수 있으며, 이용측 열교환기(83, 93)의 제상처리에 필요한 시간을 삭감할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 제상운전 시에 열원측 열교환기(44)를 증발기로 함으로써, 공기로부터 냉매에 부여된 열을 이용측 열교환기(83, 93)의 제상처리에 이용할 수 있다. 즉, 본 발명에서는, 고단측 압축기(41, 42, 43)에서 냉매에 부여된 열과, 열원측 열교환기(44)에서 냉매에 부여된 열의 쌍방이, 이용측 열교환기(83, 93)의 제상처리에 이용된다. 따라서, 제상처리 시간을 단축할 수 있으며, 나아가 냉동 장치의 제상운전 시 소비전력을 삭감할 수 있다.
특히, 제 2 발명에서는, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)를 정지상태로 하여 제상운전을 행하도록 하므로, 제상운전 시의 운전동력 삭감을 도모할 수 있다.
또한, 상기 제 3 발명에서는, 바이패스관(119, 139)의 개폐밸브(SV-2, SV-4)를 개폐시킴으로써, 이용측 열교환기(83, 93)에서 증발한 냉매를 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)와 고단측 압축기(41, 42, 43)에서 2단압축 하는 냉각운전과, 고단측 압축기(41, 42, 43)의 토출냉매를 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)를 우회시켜 이용측 열교환기(83, 93)로 내보내는 제상운전을 용이하게 전환할 수 있다.
또, 상기 제 4 발명에서는, 상기 냉각운전 시에, 열원측 열교환기(44)에서 응축된 냉매를 이용측 팽창밸브(82, 92)로 감압하기 전에 드레인팬가열용 배관(81, 91)으로 유통시키도록 한다. 이로써, 본 발명에 의하면 냉매의 응축열을 이용하여 드레인팬(85, 95) 내의 성에나 어름덩이를 융해시킬 수 있으며, 액체화된 물을 드레인수로서 신속하게 드레인팬(85, 95)으로부터 배출할 수 있다. 또한, 드레인팬가열용 배관(81, 91)을 흐르는 냉매는, 드레인팬(85, 95) 내의 성에나 어름덩이에 열을 빼앗겨, 그 과냉각도가 커져간다. 따라서, 이용측 열교환기(83, 93)로 유입하는 냉매의 엔탈피를 저하시킬 수 있어, 이용측 열교환기(83, 93)에 의한 공기의 냉각효과를 증대시킬 수 있다.
그리고 상기 제 5 발명에서는, 상기 제상운전 시에, 이용측 열교환기(83, 93)의 제상처리에 이용된 냉매를 이용측 팽창밸브(82, 92)로 감압하지 않고 드레인팬가열용 배관(81, 91)으로 보내도록 한다. 이로써, 본 발명에 의하면, 제상운전 시에서도, 드레인팬가열용 배관(81, 91)을 흐르는 냉매의 열을 이용하여 드레인팬(85, 95) 내의 성에나 어름덩이를 융해시킬 수 있다.
한편, 드레인팬가열용 배관(81, 91)을 흐른 냉매는, 열원측 팽창밸브(48)에서 감압된 후 열원측 열교환기(44)를 흐른다. 이로써, 열원측 열교환기(44)에서는, 냉매를 증발시키기 위한 열을 공기로부터 탈취하게 되며, 또 이 열을 이용측 열교환기(83, 93)의 제상처리만이 아닌, 드레인팬(85, 95)의 가열에 이용할 수 있다. 따라서, 이 냉동 장치의 제상운전 시 소비전력을 삭감할 수 있다.
또, 제 6 또는 제 7 발명에서는, 상기 제상운전 시에 고단측 압축기(41, 42, 43)와 저단측 압축기(101, 102, 121, 122) 쌍방에서 냉매를 압축하도록 한다. 이로써, 이들 발명에 의하면 제상운전 시에 냉매에 부여될 열량이 증대하므로, 이용측 열교환기(83, 93)의 제상능력을 향상시킬 수 있다. 따라서, 예를 들어 제 2 발명의 제상운전에서는, 제상능력이 부족한 경우에도, 본 발명의 제상운전에 의해 이용측 열교환기(83, 93)의 제상처리를 효과적으로 행할 수 있다.
또한, 제 8 발명에서는, 상기 제상운전 시에 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 흡입측으로 액냉매를 회송함으로써, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 흡입냉매를 냉각시키도록 한다. 이로써, 제 8 발명에 의하면, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 토출냉매온도가 이상상승 해버리는 것을 미연에 회피할 수 있어, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)를 확실하게 보호할 수 있다.
제 9 발명에서는, 제상운전 종료 후에, 이용측 열교환기(83, 93) 내에 고인 액냉매를 고단측 압축기(41, 42, 43)로 흡입시키는 냉매회수동작을 행하도록 한다. 이로써, 본 발명에 의하면, 제상운전이 종료되고 다시 냉각운전을 행할 때, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)에서 액압축 현상이 발생해버리는 것을 확실하게 회피할 수 있다. 한편, 이와 같이 액냉매를 고단측 압축기(41, 42, 43)로 보내도록 하면, 액냉매를 저단측 압축기(101, 102, 121, 122) 쪽으로 보내는 경우에 비해, 액냉매가 흐르는 배관의 길이를 확보할 수 있다. 이로써, 본 발명에서는, 이용측 열교환기(83, 93)로부터 배출된 액냉매가 고단측 압축기(41, 42, 43)로 흡입될 때까지, 배관 주위의 공기열을 이용하여 액냉매를 증발시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 냉매회수동작 시의 고단측 압축기(41, 42, 43)에서의 액압축 현상을 회피할 수 있다.
제 10 발명에서는, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 토출측에 오일분리기(143, 144)를 배치한다. 이로써, 본 발명에 의하면, 냉각운전 시에 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)로부터 유출된 기름을 확실하게 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)로 회송시킬 수 있어, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 냉동기유 부족을 해소할 수 있다.
여기에서, 본 발명에서는, 오일분리기(143, 144)에 의해 회수한 기름을 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)로 회송하기 위한 오일회수관(141, 142)을 상기 냉매회수동작 시의 액 회수관으로서도 이용하도록 한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 냉매회로(20)의 간소화를 도모할 수 있다.
제 11 발명에서는, 냉매회수동작 시에, 이용측 열교환기(83, 93)에 고인 액냉매를 오일분리기(143, 144) 내로 내보내고, 이 오일분리기(143, 144) 내에서 분리된 가스냉매를 고단측 압축기(41, 42, 43)로 보내도록 한다. 이로써, 본 발명에 의하면, 냉매회수동작 시에, 고단측 압축기(41, 42, 43)에서의 액압축 현상을 확실하게 회피할 수 있다. 여기서, 본 발명에서는, 냉각운전 시에는 기름을 분리하기 위해 이용하는 오일분리기(143, 144)를, 냉매회수동작 시에 기액분리기로서 이용하도록 한다. 이로써, 본 발명에 의하면, 새로 기액분리기를 설치할 필요 없이, 냉매회수동작 시의 고단측 압축기(41, 42, 43)에서의 액압축 현상을 회피할 수 있다.
도 1은, 제 1 실시형태의 냉동 장치 개략구성을 나타낸 배관계통도이다.
도 2는, 제 1 실시형태 냉동 장치의 냉각운전동작을 나타낸 배관계통도이다.
도 3은, 제 1 실시형태 냉동 장치의 제상운전 동작을 나타낸 배관계통도이다.
도 4는, 제 2 실시형태의 냉동 장치 개략구성을 나타낸 배관계통도이다.
도 5는, 제 2 실시형태 냉동 장치의 제 2 제상운전 시의 동작을 나타낸 배관계통도이다.
도 6은, 제 3 실시형태의 냉동 장치 개략구성을 나타낸 배관계통도이다.
도 7은, 제 3 실시형태 냉동 장치의 오일분리기 주변을 나타낸 개략구성도이다.
도 8은, 제 3 실시형태 냉동 장치의 냉각운전동작을 나타낸 배관계통도이다.
도 9는, 제 3 실시형태 냉동 장치의 제상운전 동작을 나타낸 배관계통도이다.
도 10은, 제 3 실시형태 냉동 장치의 냉매회수동작을 나타낸 배관계통도이다.
도 11은, 제 3 실시형태 변형예의 냉동 장치 개략구성을 나타낸 배관계통도이다.
[부호의 설명]
10 : 냉동 장치 20 : 냉매회로
41, 42, 43 : 고단측 압축기 44 : 열원측 열교환기(실외열교환기)
48 : 열원측 팽창밸브 81, 91 : 드레인팬가열용 배관
82, 92 : 이용측 팽창밸브
83, 93 : 이용측 열교환기(냉각열교환기)
85, 95 : 드레인팬
101, 102, 121, 122 : 저단측 압축기
119, 139 : 바이패스관 141, 142 : 오일회수관(액 회수관)
143, 144 : 오일분리기
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명하기로 한다.
[제 1 실시형태]
본 실시형태의 냉동 장치(10)는 편의점 등에 설치되어, 복수 냉동기의 저장고내 냉각을 실행하는 것이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 제 1 실시형태의 냉동 장치(10)는, 실외유닛(11)과, 제 1 냉동진열장(12), 제 2 냉동진열장(13), 제 1 부스터유닛(14), 및 제 2 부스터유닛(15)을 구비한다. 실외유닛(11)은 옥외에 설치된다. 한편, 나머지 유닛(12, 13, 14, 15)은 모두 편의점 등의 점포 내에 설치된다.
실외유닛(11)에는 실외회로(40)가, 제 1 냉동진열장(12)에는 제 1 냉동회로(80)가, 제 2 냉동진열장(13)에는 제 2 냉동회로(90)가, 제 1 부스터유닛(14)에는 제 1 부스터회로(100)가, 제 2 부스터유닛(15)에는 제 2 부스터회로(120)가 각각 형성된다. 이 냉동 장치(10)에서는, 이들 회로(40, 80, 90, 100, 120)를 배관으로 접속함으로써, 증기압축식 냉동주기를 행하는 냉매회로(20)가 구성된다.
상기 제 1 냉동회로(80) 및 제 1 부스터회로(100)는, 서로 직렬로 접속되어 제 1 냉각회로를 구성한다. 상기 제 2 냉동회로(90) 및 제 2 부스터회로(120)는, 서로 직렬로 접속되어 제 2 냉각회로를 구성한다. 이들 제 1 냉각회로 및 제 2 냉각회로는 상기 실외회로(40)에 대해 각각 병렬로 접속된다.
구체적으로, 실외회로(40) 단부에는 제 1 폐쇄밸브(21) 및 제 2 폐쇄밸브(22)가, 제 1 부스터회로(100) 단부에는 제 3 폐쇄밸브(23)가, 제 2 부스터회 로(120) 단부에는 제 4 폐쇄밸브(24)가 각각 설치된다. 상기 제 1 폐쇄밸브(21)에는 액 연결배관(31)의 한끝이 접속된다. 이 액 연결배관(31)의 다른 끝은 2개로 분기되며, 분기된 한쪽이 제 1 냉동회로(80) 단부에, 다른 쪽이 제 2 냉동회로(90) 단부에 각각 접속된다. 상기 제 2 폐쇄밸브(22)에는 가스연결배관(32)의 한끝이 접속된다. 이 가스연결배관(32)의 다른 끝은 2개로 분기되며, 분기된 한쪽이 상기 제 3 폐쇄밸브(23)에, 다른 쪽이 제 4 폐쇄밸브(24)에 각각 접속된다.
<실외유닛>
실외유닛(11)의 실외회로(40)에는, 제 1 가변용량 압축기(41)와, 제 1 고정용량 압축기(42), 제 2 고정용량 압축기(43), 실외열교환기(44), 수액기(45), 과냉각열교환기(46), 제 1 실외팽창밸브(47), 제 2 실외팽창밸브(48), 및 십자전환밸브(49)가 배치된다.
상기 제 1 가변용량 압축기(41), 제 1 고정용량 압축기(42), 및 제 2 고정용량 압축기(43)는 모두 전밀폐형이며 고압 돔형의 스크롤압축기로서, 냉매회로(20)의 고단측 압축기를 구성한다. 제 1 가변용량 압축기(41)에는 인버터를 통해 전력이 공급된다. 이 제 1 가변용량 압축기(41)는, 인버터의 출력주파수를 변화시켜 압축기 모터의 회전속도를 변경함으로써, 그 용량이 변경 가능하게 구성된다. 한편, 제 1 고정용량 압축기(42) 및 제 2 고정용량 압축기(43)는 압축기 모터가 항상 일정 회전속도로 운전되며, 그 용량 변경이 불가능하다.
제 1 가변용량 압축기(41)의 흡입측에는 제 1 흡입관(61)이, 제 1 고정용량 압축기(42)의 흡입측에는 제 2 흡입관(62) 한끝이, 제 2 고정용량 압축기(43)의 흡 입측에는 제 3 흡입관(63) 한끝이 각각 접속된다. 이들 흡입관(61, 62, 63)의 다른 끝은, 고단측 흡입관(64)을 개재하고 십자전환밸브(49)에 접속된다.
상기 제 1 가변용량 압축기(41)의 토출측에는 제 1 토출관(65)이, 제 1 고정용량 압축기(42)의 토출측에는 제 2 토출관(66)이, 제 2 고정용량 압축기(43)의 토출측에는 제 3 토출관(67)이 각각 접속된다. 이들 토출관(65, 66, 67)의 다른 끝은, 고단측 토출관(68)을 개재하고 상기 십자전환밸브(49)에 접속된다.
상기 실외열교환기(44)는 크로스핀식 핀튜브형 열교환기이며, 열원측 열교환기를 구성한다. 실외열교환기(44) 근방에는 실외팬(50)이 배치된다. 이 실외열교환기(44)에서는, 상기 실외팬(50)이 송풍하는 실외공기와 냉매 사이에서 열교환이 이루어진다. 실외열교환기(44)의 한끝은, 제 5 폐쇄밸브(25)를 개재하고 십자전환밸브(49)에 접속된다. 한편, 실외열교환기(44)의 다른 끝은, 제 1 액관(71)을 개재하고 수액기(45)의 정상부에 접속된다.
상기 과냉각열교환기(46)는 고압측 유로(46a)와 저압측 유로(46b)를 구비하며, 각 유로(46a, 46b)를 흐르는 냉매를 서로 열교환 시키는 것이다. 이 과냉각열교환기(46)는, 예를 들어 플레이트 열교환기로 구성된다.
상기 고압측 유로(46a)의 유입단은 수액기(45) 저부(底部)에 접속된다. 또, 상기 고압측 유로(46a)의 유출단은 제 2 액관(72)을 개재하고 상기 제 1 폐쇄밸브(21)에 접속된다. 한편, 상기 저압측 유로(46b)의 유입단은 제 1 분기관(73)을 개재하고 상기 제 2 액관(72) 도중에 접속된다. 또, 상기 저압측 유로(46b)의 유출단은 상기 고단측 흡입관(64)에 접속된다.
상기 제 2 액관(72)에는, 상기 제 1 분기관(73)의 접속부와 제 1 폐쇄밸브(21) 사이에 제 2 분기관(74) 한끝이 접속된다. 이 제 2 분기관(74)의 다른 끝은, 상기 제 1 액관(71)의 실외열교환기(44)와 수액기(45) 사이에 접속된다.
상기 제 1 분기관(73)에는 상기 제 1 실외팽창밸브(47)가 설치된다. 이 제 1 실외팽창밸브(47)는, 개방도가 조절 가능한 전자팽창밸브로 구성된다. 또, 제 1 분기관(73)에는, 상기 제 1 실외팽창밸브(47)의 상류측에 제 3 분기관(75)의 한끝이 접속된다. 이 제 3 분기관(75)의 다른 끝은, 상기 제 1 액관(71)의 제 2 분기관(74) 접속부와 실외열교환기(44) 사이에 접속된다. 상기 제 3 분기관(75)에는 상기 제 2 실외팽창밸브(48)가 설치된다. 이 제 2 실외팽창밸브(48)는 개방도가 조절 가능한 전자팽창밸브이며, 열원측 팽창밸브를 구성한다.
상기 십자전환밸브(49)는, 제 1 포트가 고단측 토출관(68)에, 제 2 포트가 고단측 흡입관(64)에, 제 3 포트가 실외열교환기(44)에, 제 4 포트가 제 2 폐쇄밸브(22)에 각각 접속된다. 이 십자전환밸브(49)는, 제 1 포트와 제 3 포트가 서로 연통하며 제 2 포트와 제 4 포트가 서로 연통하는 제 1 상태(도 1에 실선으로 나타낸 상태)와, 제 1 포트와 제 4 포트가 서로 연통하며 제 2 포트와 제 3 포트가 서로 연통하는 제 2 상태(도 1에 점선으로 나타낸 상태)로 전환 가능하게 구성된다.
실외회로(40)에는, 각종 센서나 압력스위치도 설치된다. 구체적으로, 상기 고단측 흡입관(64)에는 제 1 흡입온도센서(151)와 제 1 흡입압력센서(152)가 설치된다. 상기 제 1 토출관(65)에는 제 1 고압압력스위치(153)와, 제 1 토출온도센서(154)와 제 1 토출압력센서(155)가 설치된다. 상기 제 2 토출관(66)에는 제 2 고압압력스위치(156)와 제 2 토출온도센서(157)가 설치된다. 상기 제 3 토출관(67)에는 제 3 고압압력스위치(158)와 제 3 토출온도센서(159)가 설치된다. 상기 실외열교환기(44)의 실외팬(50) 근방에는 실외공기 온도센서(160)가 설치된다. 상기 제 2 액관(72)에는 액온도센서(161)가 설치된다.
또, 실외회로(40)에는, 일방향의 냉매유통을 허용하면서, 역방향의 냉매유통을 금지하는 복수의 체크밸브도 설치된다. 구체적으로, 상기 제 1 토출관(65)에는 체크밸브(CV-1)가, 상기 제 2 토출관(66)에는 체크밸브(CV-2)가, 상기 제 3 토출관(67)에는 체크밸브(CV-3)가 각각 설치된다. 또, 상기 제 1 액관(71)의 제 3 분기관(75) 접속부와 제 2 분기관(74) 접속부 사이에는 체크밸브(CV-4)가 설치된다. 상기 제 2 액관(72)의 제 1 분기관(73) 접속부와 제 2 분기관(74) 접속부 사이에는 체크밸브(CV-5)가 설치된다. 상기 제 2 분기관(74)에는 체크밸브(CV-6)가 설치된다. 그리고 이들 체크밸브(CV-1, CV-2, …)는, 도 1의 체크밸브를 표시하는 기호에 부여된 화살표 방향으로의 냉매유통만을 허용하도록 구성된다.
<냉동진열장>
상기 제 1 냉동진열장(12)의 제 1 냉동회로(80)에서는, 그 액측 끝에서 가스측 끝을 향해 차례로, 제 1 드레인팬가열용 배관(81), 제 1 실내팽창밸브(82), 및 제 1 냉각열교환기(83)가 배치된다.
상기 제 1 실내팽창밸브(82)는 개방도가 조절 가능한 전자팽창밸브이며, 이용측 팽창밸브를 구성한다. 또, 상기 제 1 냉각열교환기(83)는 크로스핀식의 핀튜브형 열교환기이며, 이용측 열교환기를 구성한다. 이 제 1 냉각열교환기(83) 근방 에는 제 1 저장고내 팬(84)이 배치된다. 제 1 냉각열교환기(83)에서는, 제 1 저장고내 팬(84)이 송풍하는 저장고내 공기와 냉매 사이에서 열교환이 이루어진다. 또, 제 1 냉각열교환기(83) 하방에는 제 1 드레인팬(85)이 설치된다. 이 제 1 드레이팬(85)은, 제 1 냉각열교환기(83)의 표면으로부터 낙하하는 성에나 결로수를 회수하는 것이다.
상기 제 1 드레인팬가열용 배관(81)은, 상기 제 1 드레인팬(85) 저면을 따르도록 배치된 냉매배관으로 구성된다. 이 제 1 드레인팬가열용 배관(81)은, 제 1 드레인팬(85)에 회수된 성에나, 제 1 드레인팬(85) 내의 액 방울이 동결하여 생성되는 어름덩이를, 냉매의 열을 이용하여 융해시키는 것이다.
또, 제 1 냉동회로(80)에는 3개의 온도센서가 설치된다. 구체적으로, 제 1 냉각열교환기(83)의 전열관에는 제 1 냉매온도센서(162)가 설치된다. 제 1 냉동회로(80)의 가스측 끝 근방에는 제 1 가스온도센서(163)가 설치된다. 제 1 저장고내 팬(84) 근방에는 제 1 저장고내 온도센서(164)가 설치된다.
상기 제 2 냉동진열장(13)의 제 2 냉동회로(90)는 상기 제 1 냉동회로(80)와 마찬가지의 구성이다. 즉, 제 2 냉동회로(90)에는 상기 제 1 냉동회로(80)와 마찬가지로, 제 2 드레인팬가열용 배관(91), 제 2 실내팽창밸브(92), 제 2 냉각열교환기(93), 제 2 저장고내 팬(94), 및 제 2 드레인팬(95)이 설치된다. 또, 제 2 냉동회로(90)에는 상기 제 1 냉동회로(80)와 마찬가지로, 제 2 냉매온도센서(165), 제 2 가스온도센서(166), 및 제 2 저장고내 온도센서(167)가 설치된다.
<부스터유닛>
상기 제 1 부스터유닛(14)의 제 1 부스터회로(100)는, 제 1 부스터연결관(33)을 개재하고 상기 제 1 냉동회로(80)의 가스측 끝과 접속된다. 이 제 1 부스터회로(100)에는 제 2 가변용량 압축기(101) 및 제 3 고정용량 압축기(102)가 설치된다.
상기 제 2 가변용량 압축기(101) 및 제 3 고정용량 압축기(102)는 모두 전밀폐형이며 고압 돔형 스크롤압축기로서, 냉매회로(20)의 저단측 압축기를 구성한다. 제 2 가변용량 압축기(101)에는 인버터를 통해 전력이 공급된다. 이 제 2 가변용량 압축기(101)는, 인버터의 출력주파수를 변화시켜 압축기 모터의 회전속도를 변경함으로써, 그 용량이 변경 가능하게 구성된다. 한편, 제 3 고정용량 압축기(102)는 압축기 모터가 항상 일정 회전속도로 운전되며, 그 용량 변경이 불가능하다.
제 2 가변용량 압축기(101)의 흡입측에는 제 4 흡입관(111) 한끝이, 제 3 고정용량 압축기(102)의 흡입측에는 제 5 흡입관(112) 한끝이 각각 접속된다. 이들 흡입관(111, 112)의 다른 끝은, 제 1 저단측 흡입관(113)을 개재하고 상기 제 1 부스터연결관(33)과 접속된다.
제 2 가변용량 압축기(101)의 토출측에는 제 4 토출관(114) 한끝이, 제 3 고정용량 압축기(102)의 토출측에는 제 5 토출관(115) 한끝이 각각 접속된다. 이들 토출관(114, 115)의 다른 끝은, 제 1 저단측 토출관(116)을 개재하고 상기 제 3 폐쇄밸브(23)와 접속된다.
제 1 부스터회로(100)에는, 제 1 오일배출관(117), 제 1 냉매배출관(118), 및 제 1 바이패스관(119)도 설치된다.
상기 제 1 오일배출관(117)은, 한끝이 제 2 가변용량 압축기(101)의 오일배출구에 접속되며, 다른 끝이 상기 제 1 저단측 토출관(116)에 접속된다. 제 1 오일배출관(117)에는 전자기밸브(SV-1)가 설치된다. 이 전자기밸브(SV-1)는, 제 2 가변용량 압축기(101) 내의 냉동기유가 과잉될 경우에 개방상태가 된다. 그 결과, 이 냉동기유는 상기 제 1 오일배출관(117)을 통해 실외회로(40) 측으로 흘러들어, 상기 제 1 가변용량 압축기(41)나 제 1, 제 2 고정용량 압축기(42, 43)로 흡입된다.
상기 제 1 냉매배출관(118)은, 한끝이 제 1 저단측 흡입관(113)에 접속되며, 다른 끝이 제 1 저단측 토출관(116)에 접속된다. 이 제 1 냉매배출관(118)은, 제 2 가변용량 압축기(101)나 제 3 고정용향 압축기(102)의 고장 시 등에, 제 1 저단측 흡입관(113)을 흐르는 냉매를 제 1 저단측 토출관(116)을 통해 실외회로(40) 측으로 유출시켜, 상기 제 1 가변용량 압축기(41)나 제 1, 제 2 고정용량 압축기(42, 43)로 흡입시킨다.
상기 제 1 바이패스관(119)은, 한끝이 상기 제 1 냉매배출관(118)에 접속되며, 다른 끝이 제 1 저단측 토출관(116)에 접속된다. 이 제 1 바이패스관(119)에는 전자기밸브(SV-2)가 설치된다. 전자기밸브(SV-2)는, 이 냉동 장치(10)의 냉각운전 시에 개방되며, 제상운전 시에 폐쇄된다(제상운전의 상세한 운전동작은 후술하기로 한다).
또, 제 1 부스터회로(100)에는 각종 센서나 압력스위치도 설치된다. 구체적 으로 상기 제 1 저단측 흡입관(113)에는 제 2 흡입온도센서(168)와 제 2 흡입압력센서(169)가 설치된다. 상기 제 4 토출관(114)에는, 제 4 고압압력스위치(170)와 제 4 토출온도센서(171)가 설치된다. 상기 제 5 토출관(115)에는, 제 5 고압압력스위치(172)와 제 5 토출온도센서(173)가 설치된다. 상기 제 1 저단측 토출관(116)에는 제 2 토출압력센서(174)가 설치된다.
또한, 제 1 부스터회로(100)에는 복수의 체크밸브도 설치된다. 구체적으로, 상기 제 4 토출관(114)에는 체크밸브(CV-7)가, 상기 제 5 토출관(115)에는 체크밸브(CV-8)가, 상기 제 1 냉매배출관(118)에는 체크밸브(CV-9)가 각각 설치된다.
상기 제 2 부스터유닛(15)의 제 2 부스터회로(120)는, 제 2 부스터연결관(34)을 개재하고 상기 제 2 냉동회로(90)의 가스측 끝과 접속된다. 이 제 2 부스터회로(120)는 상기 제 1 부스터회로(100)와 마찬가지의 구성이다. 즉, 제 2 부스터회로(120)에는, 상기 제 1 부스터회로(100)와 마찬가지로, 제 3 가변용량 압축기(121) 및 제 4 고정용량 압축기(122)가 설치된다.
또, 제 2 부스터회로(120)에는, 상기 제 1 부스터회로(100)와 마찬가지로, 제 6 흡입관(131), 제 7 흡입관(132), 제 2 저단측 흡입관(133), 제 6 토출관(134), 제 7 토출관(135), 제 2 저단측 토출관(136), 제 2 오일배출관(137), 제 2 냉매배출관(138), 및 제 2 바이패스관(139)이 설치된다. 상기 제 2 오일배출관(137)에는 전자기밸브(SV-3)가, 제 2 바이패스관(139)에는 전자기밸브(SV-4)가 각각 설치된다.
또한, 제 2 부스터회로(120)에는, 제 1 부스터회로(100)와 마찬가지로, 각종 센서나 압력스위치도 설치된다. 구체적으로, 상기 제 2 저단측 흡입관(133)에는 제 3 흡입온도센서(175)와 제 3 흡입압력센서(176)가 설치된다. 상기 제 6 토출관(134)에는, 제 6 고압압력스위치(177)와 제 6 토출온도센서(178)가 설치된다. 상기 제 7 토출관(135)에는, 제 7 고압압력스위치(179)와 제 7 토출온도센서(180)가 설치된다. 상기 제 2 저단측 토출관(136)에는 제 3 토출압력센서(181)가 설치된다.
또, 제 2 부스터회로(120)에는 복수의 체크밸브도 설치된다. 구체적으로, 상기 제 6 토출관(134)에는 체크밸브(CV-10)가, 상기 제 7 토출관(135)에는 체크밸브(CV-11)가, 상기 제 2 냉매배출관(138)에는 체크밸브(CV-12)가 각각 설치된다.
-운전동작-
이하에, 제 1 실시형태의 냉동 장치(10) 운전동작에 대해 설명한다.
<냉각운전>
이 냉동 장치(10)의 냉각운전에서는, 제 1 냉동진열장(12) 및 제 2 냉동진열장(13)의 저장고 내 냉각이 이루어진다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 냉각운전 시의 냉매회로(40)에서는, 십자전환밸브(49)가 제 1 상태로 설정된다. 또, 제 2 실외팽창밸브(48)가 전폐쇄 상태가 되는 한편, 제 1 실외팽창밸브(47)의 개방도가 적절히 조절된다. 제 1 냉동회로(80)에서는 제 1 실내팽창밸브(82)의 개방도가 적절히 조절된다. 제 2 냉동회로(90)에서는 제 2 실내팽창밸브(92)의 개방도가 적절히 조절된다. 제 1 부스터회로(100)에서는, 전자기밸브(SV-1) 및 전자기밸브(SV-2)가 폐쇄상태로 설정된다. 제 2 부 스터회로(120)에서는, 전자기밸브(SV-3) 및 전자기밸브(SV-4)가 폐쇄상태로 설정된다.
냉각운전에서는, 실외회로(40)의 각 압축기(41, 42, 43), 제 1 부스터회로(100)의 각 압축기(101, 102) 및 제 2 부스터회로(120)의 각 압축기(121, 122)가 각각 운전된다. 그 결과, 냉매회로(20)에서는 실외열교환기(44)가 응축기가 되며, 각 냉각열교환기(83, 93)가 증발기가 되어, 2단압축 냉동주기가 이루어진다.
제 1 가변용량 압축기(41) 및 제 1, 제 2 고정용량 압축기(42, 43)로부터 토출된 냉매는, 고단측 토출관(68)으로부터 십자전환밸브(49)를 통과하여 실외열교환기(44)를 흐른다. 실외열교환기(44)에서는, 냉매에 실외공기의 열이 부여되어, 이 냉매가 응축된다.
실외열교환기(44)에서 응축된 냉매는, 제 1 액관(71), 수액기(45), 및 과냉각 열교환기(46)의 고압측 유로(46a)를 통과하여, 제 2 액관(72)으로 유입한다. 제 2 액관(72)을 흐르는 냉매는, 일부가 제 1 분기관(73)으로 분배되며, 나머지가 액 연결배관(31)으로 유입한다.
제 1 분기관(73)을 흐르는 냉매는, 제 1 실외팽창밸브(47)를 통과하여 감압되고 나서, 과냉각 열교환기(46)의 저압측 유로(46b)를 유통한다. 과냉각 열교환기(46)에서는, 상기 고압측 유로(46a)를 흐르는 고압냉매와, 저압측 유로(46b)를 흐르는 저압냉매가 열교환 한다. 그 결과, 고압측 유로(46a)를 흐르는 냉매의 열이, 저압측 유로(46b)를 흐르는 냉매의 증발열로서 탈취된다. 즉, 과냉각 열교환기(46)에서는, 고압측 유로(46a)를 흐르는 냉매가 과냉각된다. 과냉각 열교환 기(46)의 저압측 유로(46b)에서 증발한 냉매는 고단측 흡입관(64)으로 유입한다.
한편, 상기 액 연결배관(31)으로 유입한 냉매는 제 1 냉동회로(80)와 제 2 냉동회로(90)로 분배된다.
제 1 냉동회로(80)로 유입한 냉매는 제 1 드레인팬가열용 배관(81)을 유통한다. 여기에서, 상기 제 1 드레인팬(85)에는, 제 1 냉각열교환기(83) 표면으로부터 떨어진 성에나, 회수후의 결로수가 동결하여 생성되는 어름덩이가 고인 상태이다. 따라서, 제 1 드레인팬가열용 배관(81)을 흐르는 냉매에 의해 제 1 드레인팬(85) 근방이 가열되면, 제 1 드레인팬(85) 내의 성에나 어름덩이가 융해된다. 이상과 같이 하여 액체화된 물은, 드레인 배수로서 제 1 드레인팬(85)으로부터 배출된다.
이와 반대로, 제 1 드레인팬가열용 배관(81)을 흐르는 냉매는, 제 1 드레인팬(85) 내의 성에나 어름덩이에 융해열을 빼앗겨 냉각된다. 그 결과, 제 1 드레인팬가열용 배관(81)을 흐르는 냉매는 다시 과냉각 된다.
제 1 드레인팬가열용 배관(81)으로부터 유출한 냉매는, 제 1 실내팽창밸브(82)를 통과하여 감압되고 나서, 제 1 냉각열교환기(83)를 유통한다. 제 1 냉각열교환기(83)에서는 냉매가 저장고내 공기로부터 흡열하여 증발한다. 그 결과, 제 1 냉동진열장(12)의 저장고내 공기가 냉각되어, 이 저장고내 온도가, 예를 들어 －20℃로 유지된다.
제 1 냉각열교환기(83)에서 증발한 냉매는 제 1 부스터 연결관(33)을 통해 제 1 부스터회로(100)로 유입하고, 제 1 저단측 흡입관(113)을 거쳐 제 2 가변용량 압축기(101) 및 제 3 고정용량 압축기(102)로 흡입된다. 각 압축기(101, 102)에서 압축된 냉매는, 제 1 저단측 토출관(116)을 거쳐 가스연결배관(32)으로 유입한다.
제 2 냉동회로(90)로 유입한 냉매는, 제 2 드레인팬가열용 배관(91)을 유통한다. 여기에서, 상기 제 2 드레인팬(95)에는, 제 2 냉각열교환기(93) 표면으로부터 떨어진 성에나, 회수 후의 결로수가 동결하여 생성되는 어름덩이가 고인 상태이다. 따라서, 제 2 드레인팬가열용 배관(91)을 흐르는 냉매에 의해 제 2 드레인팬(95) 근방이 가열되면, 제 2 드레인팬(95) 내의 성에나 어름덩이가 융해된다. 이상과 같이 하여 액체화된 물은, 드레인 배수로서 제 2 드레인팬(95)으로부터 배출된다.
이와 반대로, 제 2 드레인팬가열용 배관(91)을 흐르는 냉매는, 제 2 드레인팬(95) 내의 성에나 어름덩이에 융해열을 빼앗겨 냉각된다. 그 결과, 제 2 드레인팬가열용 배관(91)을 흐르는 냉매는 다시 과냉각 된다.
제 2 드레인팬가열용 배관(91)으로부터 유출한 냉매는, 제 2 실내팽창밸브(92)를 통과하여 감압되고 나서, 제 2 냉각열교환기(93)를 유통한다. 제 2 냉각열교환기(93)에서는 냉매가 저장고내 공기로부터 흡열하여 증발한다. 그 결과, 제 2 냉동 진열장(13)의 저장고내 공기가 냉각되어, 이 저장고내 온도가, 예를 들어 －20℃로 유지된다.
제 2 냉각열교환기(93)에서 증발한 냉매는 제 2 부스터 연결관(34)을 통해 제 2 부스터회로(120)로 유입하고, 제 2 저단측 흡입관(133)을 거쳐 제 3 가변용량 압축기(121) 및 제 4 고정용량 압축기(122)로 흡입된다. 각 압축기(121, 122)에서 압축된 냉매는, 제 2 저단측 토출관(136)을 거쳐 가스연결배관(32)으로 유입한다.
가스연결배관(32)에서 합류한 냉매는, 십자전환밸브(49)를 통과하여 고단측 흡입관(64)으로 유입한다. 이 냉매는, 전술한 과냉각 열교환기(46)의 저압측 유로(46b)에서 증발한 냉매와 혼합하여, 제 1 가변용량 압축기(41) 및 제 1, 제 2 고정용량 압축기(42, 43)로 흡입된다.
<제상운전>
이 냉동 장치(10)의 제상운전에서는 제 1 냉각열교환기(83) 및 제 2 냉각열교환기(93)의 제상처리가 동시에 이루어진다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 제상운전 시의 실외회로(40)에서는 십자전환밸브(49)가 제 2 상태로 설정된다. 또, 제 1 실외팽창밸브(47)가 전폐쇄 상태가 되는 한편, 제 2 실외팽창밸브(48)의 개방도가 적절히 조절된다. 제 1 냉동회로(80)에서는 제 1 실내팽창밸브(82)가 전개방 상태가 된다. 제 2 냉동회로(90)에서는 제 2 실내팽창밸브(92)가 전개방 상태가 된다. 제 1 부스터회로(100)에서는 전자기밸브(SV-1)가 폐쇄상태로 설정되며, 전자기밸브(SV-2)가 개방상태로 설정된다. 제 2 부스터회로(120)에서는 전자기밸브(SV-3)가 폐쇄상태로 설정되며, 전자기밸브(SV-4)가 개방상태로 설정된다.
제상운전에서는, 실외회로(40)의 각 압축기(41, 42, 43)가 운전되는 한편, 제 1 부스터회로(100)의 각 압축기(101, 102), 및 제 2 부스터회로(120)의 각 압축기(121, 122)가 정지상태가 된다. 그 결과, 냉매회로(20)에서는 실외열교환기(44)가 증발기가 되며, 각 냉각열교환기(83, 93)가 응축기가 되어, 냉동주기가 이루어진다.
제 1 가변용량 압축기(41) 및 제 1, 제 2 고정용량 압축기(42, 43)로부터 토출된 냉매는, 고단측 토출관(68)으로부터 십자전환밸브(49)를 지나 가스연결배관(32)으로 유입한다. 상기 가스연결배관(32)으로 유입한 냉매는 제 1 부스터회로(100)와 제 2 부스터회로(120)로 분배된다.
제 1 부스터회로(100)로 유입한 냉매는, 제 1 저단측 토출관(116) 도중부터 제 1 바이패스관(119)을 거쳐 제 1 저단측 흡입관(113)을 통과하여, 제 1 냉동회로(80)로 유입한다. 즉, 제 1 부스터회로(100)로 유입한 냉매는, 정지상태의 제 2 가변용량 압축기(101) 및 제 3 고정용량 압축기(102)를 우회하고 제 1 부스터회로(100)로부터 유출한다.
제 1 냉동회로(80)로 유입한 냉매는 제 1 냉각열교환기(83)를 흐른다. 제 1 냉각열교환기(83)에서는, 그 표면의 성에가 안쪽으로부터 가열되어 융해되는 한편, 냉매는 이 성에에 융해열을 빼앗겨 응축된다. 제 1 냉각열교환기(83)에서 응축된 냉매는, 전개방 상태의 제 1 실내팽창밸브(82)를 통과한 후, 제 1 드레인팬가열용 배관(81)을 흐른다. 그 결과, 이 냉매에 의해 제 1 드레인팬(85) 근방이 가열되어, 제 1 드레인팬(85) 내의 성에나 어름덩이가 융해된다. 이와 반대로, 제 1 드레인팬가열용 배관(81)을 흐르는 냉매는, 제 1 드레인팬(85) 내의 성에나 어름덩이에 융해열을 빼앗긴다. 그 후, 제 1 냉동회로(80)를 통과한 냉매는 액 연결배관(31)으로 유입한다.
한편, 제 2 부스터회로(120)로 유입한 냉매는, 제 2 저단측 토출관(136) 도중부터 제 2 바이패스관(139)을 거쳐 제 2 저단측 흡입관(133)을 통과하여, 제 2 냉동회로(90)로 유입한다. 즉, 제 2 부스터회로(120)로 유입한 냉매는, 정지상태의 제 3 가변용량 압축기(121) 및 제 4 고정용량 압축기(122)를 우회하고 제 2 부스터회로(120)로부터 유출한다.
제 2 냉동회로(90)로 유입한 냉매는 제 2 냉각열교환기(93)를 흐른다. 제 2 냉각열교환기(93)에서는, 그 표면의 성에가 안쪽으로부터 가열되어 융해되는 한편, 냉매는 이 성에에 융해열을 빼앗겨 응축된다. 제 2 냉각열교환기(93)에서 응축된 냉매는, 전개방 상태의 제 2 실내팽창밸브(92)를 통과한 후, 제 2 드레인팬가열용 배관(91)을 흐른다. 그 결과, 이 냉매에 의해 제 2 드레인팬(95) 근방이 가열되어, 제 2 드레인팬(95) 내의 성에나 어름덩이가 융해된다. 이와 반대로, 제 2 드레인팬가열용 배관(91)을 흐르는 냉매는, 제 2 드레인팬(95) 내의 성에나 어름덩이에 융해열을 빼앗긴다. 그 후, 제 2 냉동회로(90)를 통과한 냉매는 액 연결배관(31)으로 유입한다.
액 연결배관(31)에서 합류한 냉매는, 제 2 액관(72) 도중부터 제 2 분기관(74)을 거쳐, 수액기(45), 과냉각 열교환기(46)의 고압측 유로(46a)를 통과한다. 이 냉매는, 제 1 분기관(73)을 거쳐 제 3 분기관(75)의 제 2 실외팽창밸브(48)를 통과하여 감압되고 나서, 실외열교환기(44)를 흐른다. 실외열교환기(44)에서는 냉매가 실외공기로부터 흡열하여 증발한다. 실외열교환기(44)에서 증발한 냉매는, 십자전환밸브(49)를 통과하여 고단측 흡입관(64)으로 유입하고, 제 1 가변용량 압축기(41) 및 제 1, 제 2 고정용량 압축기(42, 43)로 흡입된다.
-제 1 실시형태의 효과-
상기 제 1 실시형태에 의하면, 제상운전 시에, 고단측 압축기(41, 42, 43)의 토출냉매를 이용측 열교환기(83, 93)로 도입함으로써, 냉각열교환기(83, 93) 표면에 부착한 성에를 안쪽으로부터 가열하도록 한다. 이로써, 냉각열교환기(83, 93)의 제상처리를 효과적으로 실시할 수 있으며, 냉각열교환기(83, 93)의 제상처리에 필요한 시간을 삭감할 수 있다.
또, 상기 제 1 실시형태에서는, 제상운전 시에 실외열교환기(44)를 증발기로 함으로써, 공기로부터 냉매로 부여된 열을 이용측 열교환기(83, 93)의 제상처리에 이용하도록 한다. 즉, 상기 제 1 실시형태에서는, 고단측 압축기(41, 42, 43)에서 냉매에 부여된 열과, 실외열교환기(44)에서 냉매에 부여된 열의 쌍방이 냉각열교환기(83, 93)의 제상처리에 이용된다. 따라서, 제상처리에 필요한 시간을 삭감할 수 있으며, 나아가 냉동 장치(10)의 제상운전 시 소비전력을 삭감할 수 있다.
또한, 상기 제 1 실시형태에서는, 상기 냉각운전 시에, 실외열교환기(44)에서 응축된 냉매를 드레인팬가열용 배관(81, 91)으로 유통시키도록 한다. 이로써, 본 제 1 실시형태에 의하면, 냉매 열을 이용하여 드레인팬(85, 95) 내의 성에나 어름덩이를 융해시킬 수 있으며, 융해된 후의 물을 드레인수로서 신속하게 배출할 수 있다. 또, 이때, 드레인팬가열용 배관(81, 91)을 흐르는 냉매가, 드레인팬(85, 95) 내의 성에나 어름덩이에 융해열을 빼앗겨 과냉각 된다. 따라서, 이 냉각운전 시에, 이용측 열교환기(83, 93)에서 공기와 액냉매의 엔탈피 차를 크게 취할 수 있어, 이용측 열교환기(83, 93)에 의한 공기의 냉각효과를 증대시킬 수 있다.
그리고 상기 제 1 실시형태에서는, 상기 제상운전 시에, 냉각열교환기(83, 93)의 제상처리에 이용된 냉매를 실내팽창밸브(82, 92)로 감압하지 않고 드레인팬가열용 배관(81, 91)으로 유입시키도록 한다. 이로써, 드레인팬가열용 배관(81, 91)을 흐르는 냉매의 응축열을 이용하여 드레인팬(85, 95) 내의 성에나 어름덩이를 융해시킬 수 있다.
[제 2 실시형태]
제 2 실시형태의 냉동 장치(10)는, 상기 제 1 실시형태와 냉매회로(20)의 구성, 및 제상운전 동작이 다른 것이다. 이하에는 상기 제 1 실시형태와 다른 점에 대해 설명하기로 한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 제 2 실시형태의 냉매회로(20)에는 2개의 액주입배관(190, 192)이 설치된다. 제 1 액주입배관(190) 한끝은, 제 1 냉동회로(80)의 제 1 냉각열교환기(83)와 제 1 실내팽창밸브(82) 사이에 접속된다. 한편, 제 1 액주입배관(190) 다른 끝은, 제 1 부스터회로(100)의 제 1 저단측 흡입관(113)에 접속된다. 이 제 1 액주입배관(190)에는 제 1 액주입밸브(191)가 설치된다. 제 1 액주입밸브(191)는 개방도 조절이 가능한 전자팽창밸브로 구성된다. 또, 제 2 액주입배관(192) 한끝은, 제 2 냉동회로(90)의 제 2 냉각열교환기(93)와 제 2 실내팽창밸브(92) 사이에 접속된다. 한편, 제 2 액주입배관(192) 다른 끝은, 제 2 부스터회로(120)의 제 2 저단측 흡입관(133)에 접속된다. 이 제 2 액주입배관(192)에는 제 2 액주입밸브(193)가 설치된다. 제 2 액주입밸브(193)는 개방도 조절이 가능한 전자팽창밸브로 구성된다.
-운전동작-
제 2 실시형태의 냉동 장치(10)에서는, 전술한 제 1 실시형태의 제상운전(제 1 제상운전)과, 후술하는 제상운전(제 2 제상운전)이 전환되어 이루어진다. 이 2가지 제상운전은, 제 1 냉각열교환기(83) 및 제 2 냉각열교환기(93)에 각각 설치된 제 1 냉매온도센서(162) 및 제 2 냉매온도센서(165)의 검출온도에 따라 전환된다.
구체적으로, 제 2 실시형태의 냉동 장치(10)에서 각 냉각열교환기(83, 93)의 제상처리를 행할 경우에는, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지의 제 1 제상운전이 행해진다. 즉, 이 제 1 제상운전에서는, 실외회로(40)의 각 압축기(41, 42, 43)가 운전되는 한편, 제 1 부스터회로(100)의 각 압축기(101, 102) 및 제 2 부스터회로(120)의 각 압축기(121, 122)가 정지상태가 되어, 전술한 바와 마찬가지로 각 냉각열교환기(83, 93)의 제상처리가 이루어진다.
한편, 이와 같은 제 1 제상운전에서는, 각 냉각열교환기(83, 93)의 제상능력이 부족하여, 각 냉각열교환기(83, 93)의 제상처리에 요하는 시간이 길어져버릴 경우, 다음과 같이 하여 제 2 제상운전이 행해진다.
구체적으로는, 상기 제 1 제상운전에서, 제 1 냉매온도센서(162)나 제 2 냉매온도센서(165)의 검출온도가 소정온도까지 쉽게 상승하지 않을 경우에, 각 냉각열교환기(83, 93)의 제상능력이 부족한 것으로 판정된다. 그 결과, 제 1 제상운전에서 제 2 제상운전으로 이행한다.
이 제 2 제상운전에서는, 제 1 제상운전과 마찬가지로, 실외회로(40)의 십자전환밸브(49)가 제 2 상태로 설정된다. 또, 제 1 실외팽창밸브(47)가 전폐쇄 상태가 되는 한편, 제 2 실외팽창밸브(48)의 개방도가 적절하게 조절된다. 제 1 냉동 회로(80)에서는 제 1 실내팽창밸브(82)가 전개방 상태가 된다. 제 2 냉동회로(90)에서는 제 2 실내팽창밸브(92)가 전개방 상태가 된다. 제 1 부스터회로(100)에서는, 전자기밸브(SV-1)가 폐쇄상태로 설정되며, 전자기밸브(SV-2)가 개방상태로 설정된다. 제 2 부스터회로(120)에서는, 전자기밸브(SV-3)가 폐쇄상태로 설정되며, 전자기밸브(SV-4)가 개방상태로 설정된다.
한편, 제 2 제상운전에서는, 실외회로(40)의 각 압축기(41, 42, 43)가 운전되는 동시에, 제 1 부스터회로(100)의 각 압축기(101, 102) 및 제 2 부스터회로(120)의 각 압축기(121, 122)가 운전상태가 된다. 그 결과, 냉매회로(20)에서는 실외열교환기(44)가 증발기가 되며, 각 냉각열교환기(83, 93)가 응축기가 되어, 냉동주기가 이루어진다.
제 1 가변용량 압축기(41) 및 제 1, 제 2 고정용량 압축기(42, 43)로부터 토출된 냉매는, 고단측 토출관(68)으로부터 십자전환밸브(49)를 지나 가스연결배관(32)으로 유입한다. 상기 가스연결배관(32)으로 유입한 냉매는 제 1 부스터회로(100)와 제 2 부스터회로(120)로 분배된다.
제 1 부스터회로(100)로 유입한 냉매는, 제 1 저단측 토출관(116) 도중부터 제 1 바이패스관(119)으로 흐른다. 여기에서, 제 1 바이패스관(119)을 흐르는 냉매는 그 일부가 제 1 저단측 흡입관(113)을 통해 제 2 가변용량 압축기(101) 및 제 3 고정용량 압축기(102)로 흡입된다. 이들 압축기(101, 102)에서 압축된 냉매는 다시 제 1 바이패스관(119)으로 보내지며, 고단측 각 압축기(41, 42, 43)의 토출냉매와 합류한다. 한편, 제 1 바이패스관(119)을 흐르는 나머지 냉매는 제 1 냉동회 로(80)로 유입한다. 즉 제 1 부스터회로(100)에서는 냉매의 일부가 제 2 가변용량 압축기(101)나 제 3 고정용량 압축기(102)에서 압축되면서 순환하며, 이들 압축기(101, 102)의 입력 열이 냉매에 부여되게 된다.
제 1 냉동회로(80)로 유입한 냉매는 제 1 냉각열교환기(83)를 흐른다. 제 1 냉각열교환기(83)에서는, 그 표면의 성에가 안쪽으로부터 가열되어 융해하는 한편, 냉매는 이 성에에 융해열을 빼앗겨 응축한다. 제 1 냉각열교환기(83)에서 응축된 냉매는, 전개방 상태의 제 1 실내팽창밸브(82)를 통과한 후, 제 1 드레인팬가열용 배관(81)을 흐른다. 그 결과, 이 냉매에 의해 제 1 드레인팬(85) 근방이 가열되어, 제 1 드레인팬(85) 내의 성에나 어름덩이가 융해한다. 반대로, 제 1 드레인팬가열용 배관(81)을 흐르는 냉매는, 제 1 드레인팬(85) 내의 성에나 어름덩이에 융해열을 빼앗긴다. 그 후, 제 1 냉동회로(80)를 통과한 냉매는 액 연결배관(31)으로 유입한다.
한편, 제 2 부스터회로(120)로 유입한 냉매는, 제 2 저단측 토출관(136) 도중부터 제 2 바이패스관(139)을 흐른다. 여기서 제 2 바이패스관(139)을 흐르는 냉매는, 그 일부가 제 2 저단측 흡입관(133)을 통해 제 3 가변용량 압축기(121) 및 제 4 고정용량 압축기(122)로 흡입된다. 이들 압축기(121, 122)에서 압축된 냉매는 다시 제 2 바이패스관(139)으로 보내지며, 고단측 각 압축기(41, 42, 43)의 토출냉매와 합류한다. 한편, 제 2 바이패스관(139)을 흐르는 나머지 냉매는, 제 2 냉동회로(90)로 유입한다. 즉, 제 2 부스터회로(120)에서는, 냉매의 일부가 제 3 가변용량 압축기(121)나 제 4 고정용량 압축기(122)에서 압축되면서 순환하며, 이 들 압축기(101, 102)의 입력 열이 냉매에 부여되게 된다.
제 2 냉동회로(90)로 유입한 냉매는 제 2 냉각열교환기(93)를 흐른다. 제 2 냉각열교환기(93)에서는, 그 표면의 성에가 안쪽으로부터 가열되어 융해하는 한편, 냉매는 이 성에에 융해열을 빼앗겨 응축한다. 제 2 냉각열교환기(93)에서 응축된 냉매는, 전개방 상태의 제 2 실내팽창밸브(92)를 통과한 후, 제 2 드레인팬가열용 배관(91)을 흐른다. 그 결과, 이 냉매에 의해 제 2 드레인팬(95) 근방이 가열되어, 제 2 드레인팬(95) 내의 성에나 어름덩이가 융해한다. 반대로, 제 2 드레인팬가열용 배관(91)을 흐르는 냉매는, 제 2 드레인팬(95) 내의 성에나 어름덩이에 융해열을 빼앗긴다. 그 후, 제 2 냉동회로(90)를 통과한 냉매는 액 연결배관(31)으로 유입한다.
액 연결배관(31)에서 합류한 냉매는, 제 2 액관(72) 도중부터 제 2 분기관(74)을 거쳐, 수액기(45), 과냉각 열교환기(46)의 고압측 유로(46a)를 통과한다. 이 냉매는, 제 1 분기관(73)을 거쳐 제 3 분기관(75)의 제 2 실외팽창밸브(48)를 통과하여 감압되고 나서, 실외열교환기(44)를 흐른다. 실외열교환기(44)에서는 냉매가 실외공기로부터 흡열하여 증발한다. 실외열교환기(44)에서 증발한 냉매는, 십자전환밸브(49)를 통과하여 고단측 흡입관(64)으로 유입하고, 제 1 가변용량 압축기(41) 및 제 1, 제 2 고정용량 압축기(42, 43)로 흡입된다.
그런데, 이와 같은 제 2 제상운전에서는, 실외회로(40)의 고단측 압축기(41, 42, 43)에서 압축한 냉매의 일부를 각 부스터회로(100, 120)의 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)에서 다시 압축하므로, 이와 같은 운전을 계속하면 저단측 압축 기(101, 102, 121, 122)의 토출냉매 온도가 현저하게 상승하여, 이들 압축기(101, 102, 121, 122)의 고장을 초래할 우려가 있다. 때문에 제 2 실시형태의 냉동 장치(10)에서는 이와 같은 압축기(101, 102, 121, 122)의 고장을 미연에 회피하기 위해, 다음과 같은 액주입 동작을 실행하도록 한다.
구체적으로, 제 2 제상운전에서는, 상기 제 1 액주입밸브(191)의 개방도가, 제 2 가변용량 압축기(101)나 제 3 고정용량 압축기(102)로 흡입되는 냉매의 과열도에 따라 조절된다. 여기에서, 이 냉매 과열도는 제 2 흡입온도센서(168) 및 제 2 흡입압력센서(169)의 검출값에 기초하여 적절하게 산출된다. 그리고 예를 들어 이 과열도가 소정 과열도보다 높을 경우, 제 1 액주입밸브(191)의 개방도가 커진다. 그 결과, 제 1 냉각열교환기(83)에서 응축한 냉매의 일부가 제 1 액주입배관(190)을 거쳐 제 2 가변용량 압축기(101) 및 제 3 고정용량 압축기(102)의 흡입측으로 보내진다. 이로써, 이들 압축기(101, 102)로 흡입되는 냉매가 냉각되므로, 이 압축기(101, 102)의 토출냉매 온도가 이상상승 해버리는 것이 미연에 회피된다.
마찬가지로 하여, 제 2 액주입밸브(193)의 개방도는, 제 3 가변용량 압축기(121)나 제 4 고정용량 압축기(122)로 흡입되는 냉매의 과열도에 따라 적절하게 조절된다. 그 결과, 이들 압축기(101, 102)의 토출냉매 온도가 이상상승 해버리는 것이 미연에 회피된다.
-제 2 실시형태의 효과-
상기 제 2 실시형태에서는, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 제상운전 시에 고단측 압축기(41, 42, 43)의 토출냉매를 냉각열교환기(83, 93)에 도입함으로 써, 냉각열교환기(83, 93) 표면에 부착한 성에를 안쪽으로부터 가열하도록 한다. 이로써, 냉각열교환기(83, 93)의 제상처리를 효과적으로 실시할 수 있으며, 냉각열교환기(83, 93)의 제상처리에 필요한 시간을 삭감할 수 있다.
또, 상기 제 2 실시형태에서는, 제 1 제상운전과 제 2 제상운전이 전환 가능하게 구성된다. 여기서, 제 2 실시형태에서는, 제 1 제상운전에서 냉각열교환기(83, 93)의 제상능력이 부족할 경우에 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)도 운전하도록 한다. 이로써, 제 2 실시형태에 의하면, 제 2 제상운전에 의해 냉매에 부여될 열량을 증대시킬 수 있으므로, 냉각열교환기(83, 93)의 제상능력을 향상시킬 수 있다. 따라서, 이 제 2 제상운전에 의해 냉각열교환기(83, 93)를 효과적으로 제상처리 할 수 있다.
또한, 상기 제 2 실시형태에서는, 제 2 제상운전 중에 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 흡입측으로 액냉매를 회송함으로써, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 흡입냉매를 냉각하도록 구성된다. 이로써, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 토출냉매 온도가 이상상승 해버리는 것을 미연에 회피할 수 있어, 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)를 확실하게 보호할 수 있다.
[제 3 실시형태]
제 3 실시형태의 냉동 장치(10)는, 상기 제 1 및 제 2 실시형태와 부스터유닛(14, 15)의 구성이 다르다. 이하에는, 상기 제 1 및 제 2 실시형태와 다른 점에 대해 설명한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 제 1 부스터유닛(14)의 제 1 부스터회로(100)에 는, 제 2 가변용량 압축기(101) 및 제 3 고정용량 압축기(102)의 토출측에 제 1 오일분리기(143)가 설치된다. 마찬가지로, 제 2 부스터유닛(15)의 제 2 부스터회로(120)에는, 제 3 가변용량 압축기(121) 및 제 4 고정용량 압축기(122)의 토출측에 제 2 오일분리기(144)가 설치된다.
도 7에 나타낸 바와 같이 각 오일분리기(143, 144)는, 이른바 디미스터(Demister)식 오일분리기로 구성된다. 각 오일분리기(143, 144)는, 밀폐형의 오일회수용기(145)와, 디미스터(146)를 각각 구비한다. 각 오일분리기(143, 144)는, 속이 빈 원통형으로 형성되며, 그 상부측 공간이 가스저류부(147)로 구성되고, 그 하부측 공간이 액저류부(148)로 구성된다. 각 디미스터(146)는 상기 가스저류부(147)에 배치된다. 디미스터(146)는 가스냉매 중의 기름을 포착함으로써, 가스냉매로부터 냉동기유를 분리하는 것이다.
제 1 오일분리기(143)에는, 제 1 오일회수관(141)과, 제 1 저단측 토출관(116a)과, 제 1 토출연결관(116b)이 접속된다. 제 2 오일분리기(144)에는, 제 2 오일회수관(142)과, 제 2 저단측 토출관(136a)과, 제 2 토출연결관(136b)이 접속된다.
각 오일회수관(141, 142)은 각 오일분리기(143, 144)의 각 오일회수용기(145) 저부에 접속된다. 각 오일회수관(141, 142)의 한끝은, 각 오일분리기(143, 144)의 각 액저류부(148)에 각각 개구된다. 각 오일회수관(141, 142)의 다른 끝은, 각 저단측 흡입관(113, 133)에 각각 접속된다. 또 각 오일회수관(141, 142)에는, 개폐 자유로운 전자기밸브(SV-5, SV-6)가 각각 설치된다.
상기 각 저단측 토출관(116a, 136a)은, 각 오일분리기(143, 144)의 각 오일회수용기(145) 둘레 벽에 접속된다. 각 저단측 토출관(116a, 136a)은, 각 오일분리기(143, 144)의 각 가스저류부(147)에 개구된다. 상기 각 토출연결관(116b, 136b)은, 각 오일분리기(143, 144)의 각 오일회수용기(145) 정상부에 접속된다. 각 토출연결관(116b, 136b)은, 각 오일분리기(143, 144)의 각 가스저류부(147)에 개구된다.
각 부스터회로(100, 120)에는 상기 제 1 실시형태나 제 2 실시형태와 마찬가지의 바이패스관(119, 139)이 각각 접속된다. 제 1 바이패스관(119)은, 한끝이 제 1 저단측 흡입관(113)과 접속되며, 다른 끝이 제 1 오일회수관(141) 도중에 접속된다. 제 2 바이패스관(139)은, 한끝이 제 2 저단측 흡입관(133)과 접속되며, 다른 끝이 제 2 오일회수관(142) 도중에 접속된다. 각 바이패스관(119, 139)에는 상기 제 1 실시형태나 제 2 실시형태와 마찬가지로, 개폐 자유로운 전자기밸브(SV-2, SV-4)가 각각 설치된다.
상기 각 오일회수관(141, 142)은, 냉매회수동작 시에, 각 냉각열교환기(83, 93) 내에 고인 액냉매를 각 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)를 우회시켜 각 고단측 압축기(41, 42, 43) 흡입측으로 보내기 위한 액 회수관을 겸한다. 또 상기 각 오일분리기(143, 144)는, 이 때, 오일회수관(141, 142)으로부터 유입한 냉매 중으로부터 가스냉매를 분리하고, 이 가스냉매만을 각 고단측 압축기(41, 42, 43)로 보내기 위한 기액분리기를 구성한다. 이 냉매회수동작에 대한 상세는 후술하기로 한다.
-운전동작-
제 3 실시형태의 냉동 장치(10)에서는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 냉각운전과 제상운전이 전환되어 이루어진다. 또, 제 3 실시형태의 냉동 장치(10)에서는, 제상운전 종료 후에 각 냉각열교환기(83, 93) 내에 고인 액냉매를 회수하기 위한 냉매회수동작이 실행된다.
<냉각운전>
제 3 실시형태에 관한 냉동 장치(10)의 냉각운전에서는, 상기 제 1 및 제 2 실시형태와 마찬가지로, 제 1 냉동진열장(12) 및 제 2 냉동진열장(13)의 저장고 내 냉각이 이루어진다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 냉각운전 시의 실외회로(40)에서는, 십자전환밸브(49)가 제 1 상태로 설정된다. 또, 제 2 실외팽창밸브(48)가 전폐쇄 상태가 되는 한편, 제 1 실외팽창밸브(47)의 개방도가 적절히 조절된다. 제 1 냉동회로(80)에서는 제 1 실내팽창밸브(82)의 개방도가 적절히 조절된다. 제 2 냉동회로(90)에서는 제 2 실내팽창밸브(92)의 개방도가 적절히 조절된다. 제 1 부스터회로(100)에서는, 전자기밸브(SV-1) 및 전자기밸브(SV-2)가 폐쇄상태로 설정되는 한편, 전자기밸브(SV-5)가 적절하게 개폐된다. 제 2 부스터회로(120)에서는, 전자기밸브(SV-3) 및 전자기밸브(SV-4)가 폐쇄상태로 설정되는 한편, 전자기밸브(SV-6)가 적절하게 개폐된다.
냉각운전에서는, 실외회로(40)의 각 압축기(41, 42, 43), 제 1 부스터회로(100)의 각 압축기(101, 102), 및 제 2 부스터회로(120)의 각 압축기(121, 122) 가 각각 운전된다. 그 결과, 냉매회로(20)에서는 실외열교환기(44)가 응축기가 되며, 각 냉각열교환기(83, 93)가 증발기가 되어, 2단압축 냉동주기가 이루어진다.
제 1 가변용량 압축기(41) 및 제 1, 제 2 고정용량 압축기(42, 43)로부터 토출된 냉매는, 고단측 토출관(68)으로부터 십자전환밸브(49)를 통과하여 실외열교환기(44)를 흐른다. 실외열교환기(44)에서는, 냉매에 실외공기의 열이 부여되어, 이 냉매가 응축된다.
실외열교환기(44)에서 응축된 냉매는, 제 1 액관(71), 수액기(45), 및 과냉각 열교환기(46)의 고압측 유로(46a)를 통과하여, 제 2 액관(72)으로 유입한다. 제 2 액관(72)을 흐르는 냉매는, 일부가 제 1 분기관(73)으로 분배되며, 나머지가 액 연결배관(31)으로 유입한다. 과냉각 열교환기(46)에서는, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로 하여, 고압측 유로(46a)를 흐르는 냉매가 과냉각 된다.
한편, 상기 액 연결배관(31)으로 유입한 냉매는 제 1 냉동회로(80)와 제 2 냉동회로(90)로 분배된다.
제 1 냉동회로(80)로 유입한 냉매는, 제 1 드레인팬(85)의 어름덩이를 융해시킨 후 제 1 실내팽창밸브(82)에서 감압되고, 제 1 냉각열교환기(83)를 유통한다. 제 1 냉각열교환기(83)에서는, 냉매가 저장고내 공기로부터 흡열하여 증발한다. 그 결과, 제 1 냉동진열장(12)의 저장고내 공기가 냉각된다.
제 1 냉각열교환기(83)에서 증발한 냉매는, 제 1 부스터 연결관(33)을 통해 제 1 부스터회로(100)로 유입하고, 제 1 저단측 흡입관(113)을 거쳐 제 2 가변용량 압축기(101) 및 제 3 고정용량 압축기(102)로 흡입된다. 각 압축기(101, 102)에서 압축된 냉매는, 제 1 저단측 토출관(116a)을 통과하여 제 1 오일분리기(143) 내로 유입한다.
제 1 오일분리기(143)에서는, 오일회수용기(145) 내의 냉매가 디미스터(146)를 통과하면서 위쪽으로 흐른다. 냉매가 디미스터(146)를 통과하면, 냉매중의 기름이 디미스터(146)에 포착된다. 디미스터(146)에 포착된 기름은 오일회수용기(145) 내의 액저류부(148)에 회수된다. 한편, 기름이 분리된 후의 가스냉매는, 제 1 토출연결관(116b)을 통해 가스연결배관(32)으로 유입한다.
제 1 오일분리기(143) 내에 회수된 기름은 제 2 가변용량 압축기(101) 및 제 3 고정용량 압축기(121)의 흡입측으로 적절하게 반송된다. 즉 제 1 오일회수관(141)의 전자기밸브(SV-5)는, 타이머 설정시간이나, 오일회수용기(145) 내에 고인 기름의 액면 등에 따라 적절하게 개방된다. 그 결과, 액저류부(148) 내에 고인 기름은, 제 1 오일회수관(141)을 흐르고 제 1 저단측 흡입관(113)으로 보내진다. 이 기름은, 제 2 가변용량 압축기(101) 및 제 3 고정용량 압축기(112)로 흡입되어, 각 압축기(101, 112) 습동부의 윤활에 이용된다.
제 2 냉동회로(90)로 유입한 냉매는, 제 2 드레인팬(95)의 어름덩이를 융해시킨 후 제 2 실내팽창밸브(92)에서 감압되고, 제 2 냉각열교환기(93)를 유통한다. 제 2 냉각열교환기(93)에서는, 냉매가 저장고내 공기로부터 흡열하여 증발한다. 그 결과, 제 2 냉동진열장(13)의 저장고내 공기가 냉각된다.
제 2 냉각열교환기(93)에서 증발한 냉매는, 제 2 부스터 연결관(34)을 통해 제 2 부스터회로(120)로 유입하고, 제 2 저단측 흡입관(133)을 거쳐 제 3 가변용량 압축기(121) 및 제 4 고정용량 압축기(122)로 흡입된다. 각 압축기(121, 122)에서 압축된 냉매는, 제 2 저단측 토출관(136a)을 통과하여 제 2 오일분리기(144) 내로 유입한다.
제 2 오일분리기(144)에서는, 상기 제 1 오일분리기(143)와 마찬가지로, 디미스터(146)에 의해 가스냉매 중의 기름이 포착되며, 이 기름이 액저류부(148)에 회수된다. 오일이 분리된 가스냉매는, 제 2 토출연결관(136b)을 통해 가스연결배관(32)으로 유입한다. 또, 제 2 오일회수관(142)의 전자기밸브(SV-6)가 적절하게 개방됨으로써, 제 2 오일분리기(144) 내의 기름이 제 3 가변용량 압축기(121) 및 제 4 고정용량 압축기(122)의 흡입측으로 반송된다.
가스연결배관(32)에서 합류한 냉매는, 십자전환밸브(49)를 통과하여 고단측 흡입관(64)으로 유입한다. 이 냉매는, 전술한 과냉각 열교환기(46)의 저압측 유로(46b)에서 증발한 냉매와 혼합되어, 제 1 가변용량 압축기(41) 및 제 1, 제 2 고정용량 압축기(42, 43)로 흡입된다.
<제상운전>
제 3 실시형태에 관한 냉동 장치(10)의 제상운전에서는, 상기 제 1 및 제 2 실시형태와 마찬가지로, 제 1 냉각열교환기(83) 및 제 2 냉각열교환기(93)의 제상처리가 동시에 이루어진다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 제상운전 시의 실외회로(40)에서는 십자전환밸브(49)가 제 2 상태로 설정된다. 또, 제 1 실외팽창밸브(47)가 전폐쇄 상태가 되는 한편, 제 2 실외팽창밸브(48)의 개방도가 적절히 조절된다. 제 1 냉동회로(80) 에서는 제 1 실내팽창밸브(82)가 전개방 상태가 된다. 제 2 냉동회로(90)에서는 제 2 실내팽창밸브(92)가 전개방 상태가 된다. 제 1 부스터회로(100)에서는 전자기밸브(SV-1) 및 전자기밸브(SV-5)가 폐쇄상태로 설정되며, 전자기밸브(SV-2)가 개방상태로 설정된다. 제 2 부스터회로(120)에서는 전자기밸브(SV-3) 및 전자기밸브(SV-6)가 폐쇄상태로 설정되며, 전자기밸브(SV-4)가 개방상태로 설정된다.
제상운전에서는, 실외회로(40)의 각 압축기(41, 42, 43)가 운전되는 한편, 제 1 부스터회로(100)의 각 압축기(101, 102), 및 제 2 부스터회로(120)의 각 압축기(121, 122)가 정지상태가 된다. 그 결과, 냉매회로(20)에서는 실외열교환기(44)가 증발기가 되며 각 냉각열교환기(83, 93)가 응축기가 되어, 냉동주기가 이루어진다.
제 1 가변용량 압축기(41) 및 제 1, 제 2 고정용량 압축기(42, 43)로부터 토출된 냉매는, 고단측 토출관(68)으로부터 십자전환밸브(49)를 지나 가스연결배관(32)으로 유입한다. 상기 가스연결배관(32)으로 유입한 냉매는 제 1 부스터회로(100)와 제 2 부스터회로(120)로 분배된다.
제 1 부스터회로(100)로 유입한 냉매는, 제 1 토출연결관(116b)을 통해 제 1 오일분리기(143) 내로 유입한다. 제 1 오일분리기(143)의 오일회수용기(145) 내로 유입한 가스냉매는, 가스저류부(147)에서 액저류부(148) 쪽으로 흘러, 제 1 오일회수관(141)으로 유출한다. 이때, 액저류부(148)에 고인 기름이나 액냉매는, 가스냉매와 함께 제 1 오일회수관(141)으로 유출한다. 제 1 오일회수관(141)으로 유출한 냉매는, 제 1 바이패스관(119)을 거쳐 제 1 저단측 흡입관(113)을 통과하여 제 1 냉동회로(80)로 유입한다.
제 2 부스터회로(120)에서는, 제 1 부스터회로(100)와 마찬가지로, 가스냉매가 제 2 오일분리기(144)를 통과하고, 그 후 제 2 오일회수관(142), 제 2 바이패스관(139), 및 제 2 저단측 흡입관(133)을 거쳐 제 2 냉동회로(90)로 유입한다.
각 냉동회로(80, 90)로 유입한 냉매는, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 각 냉각열교환기(83, 93)의 제상처리나, 각 드레인팬(85, 95) 내의 어름덩어리 융해에 이용된다.
각 냉동회로(80, 90)를 유출한 냉매는, 액 연결배관(31)에서 합류한 후, 제 2 액관(72), 제 2 분기관(74), 수액기(45), 제 1 분기관(73)을 차례로 흐른다. 그 후, 냉매는, 제 3 분기관(75)의 제 2 실외팽창밸브(48)를 통과하여 감압되고 나서, 실외열교환기(44)를 흐른다. 실외열교환기(44)에서는 냉매가 실외공기로부터 흡열하여 증발한다. 실외열교환기(44)에서 증발한 냉매는, 십자전환밸브(49)를 통과하여 고단측 흡입관(64)으로 유입하며, 제 1 가변용량 압축기(41) 및 제 1, 제 2 고정용량 압축기(42, 43)로 흡입된다.
<제상운전 종류후의 냉매회수동작>
그런데, 전술한 제상운전을 행하면, 각 냉동진열장(12, 13)에서는 각 냉각열교환기(83, 93)의 제상처리에 의해 응축된 액냉매가 각 냉각열교환기(83, 93) 내부에 저류되어버릴 경우가 있다. 이와 같은 상태에서 전술한 냉각운전을 재개시키면, 각 냉각열교환기(83, 93) 내에 고인 액냉매가, 각 부스터회로(100, 120)의 각 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)로 흡입되게 된다. 그 결과, 이른바 액압축 현 상 때문에 각 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)가 고장나버릴 우려가 있다.
그래서 제 3 실시형태에 관한 냉동 장치에서는, 제상운전이 종료된 후, 상기 냉각운전은 재개시킬 때, 이와 같은 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 액압축 현상을 회피하기 위해, 제상운전 종류 후에 다음과 같은 냉매회수동작을 실행하도록 한다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 냉매회수동작에서는, 전술한 냉각운전과 마찬가지로, 십자전환밸브(49)가 제 1 상태로 설정된다. 또, 제 2 실외팽창밸브(48)가 전폐쇄 상태가 되는 한편, 제 1 실외팽창밸브(47)의 개방도가 적절하게 조절된다. 제 1 냉동회로(80)에서는 제 1 실내팽창밸브(82)의 개방도가 적절하게 조절된다. 제 2 냉동회로(90)에서는 제 2 실내팽창밸브(92)의 개방도가 적절하게 조절된다. 제 1 부스터회로(100)에서는, 전자기밸브(SV-1) 및 전자기밸브(SV-2)가 폐쇄상태로 설정되는 한편, 전자기밸브(SV-5)가 개방상태가 된다. 제 2 부스터회로(120)에서는, 전자기밸브(SV-3) 및 전자기밸브(SV-4)가 폐쇄상태로 설정되는 한편, 전자기밸브(SV-6)가 적절하게 개폐된다.
또, 냉매회수동작에서는, 실외회로(40) 쪽 각 고단측 압축기(41, 42, 43)가 운전되는 한편, 각 부스터회로(100, 120) 쪽 각 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)가 정지상태가 된다.
이 냉매회수동작의 실외회로(40)에서는, 각 고단측 압축기(41, 42, 43)에서 압축된 냉매가 전술한 냉각운전과 마찬가지의 경로를 흐른다. 즉, 실외회로(40)에서는, 고압냉매가 실외열교환기(44)에서 응축되어 액 연결배관(31)으로 유입한 후, 각 냉동회로(80, 90)로 분류된다.
제 1 냉동회로(80)로 유입한 냉매는 제 1 실내팽창밸브(82)에서 감압된 후, 제 1 냉각열교환기(83)를 흐른다. 제 1 냉각열교환기(83)에서는 냉매가 저장고내 공기로부터 흡열하여 증발한다. 이와 동시에, 제 1 냉각열교환기(83) 내에 고여있던 액냉매는, 가스냉매에 의해 압송되어 제 1 냉각열교환기(83)로부터 배출된다.
그 후, 냉매는 제 1 부스터회로(100)로 유입한다. 이 냉매는 액 회수관으로서의 제 1 오일회수관(141)을 흐른 후, 제 1 오일분리기(143)로 유입한다. 제 1 오일분리기(143)에서는, 오일회수용기(145) 내에서 냉매가 액냉매와 가스냉매로 분리된다. 분리후의 액냉매는, 오일회수용기(145) 내의 액 저류부(148)에 축적된다. 한편, 분리후의 가스냉매는, 가스저류부(147)에 축적되며, 제 1 토출연결관(116b)으로부터 오일회수용기(145) 외부로 유출한다.
이와 마찬가지로 제 2 냉동회로(90)로 유입한 냉매는, 제 2 냉각열교환기(93)에서 증발하는 동시에, 그 내부에 저류되던 액냉매를 반송(搬送)하면서 제 2 부스터회로(120)로 보내진다. 이 냉매는, 액 회수관으로서의 제 2 오일회수관(142)을 통해 제 2 오일분리기(144)로 유입한다. 제 2 오일분리기(144)에서도 냉매는 가스냉매와 액냉매로 분리되며, 가스냉매만이 제 2 토출연결관(136b)으로부터 오일회수용기(145) 외부로 유출한다.
각 부스터회로(100, 120)로부터 유출한 냉매는 가스연결배관(32)을 유통한다. 여기서 가스연결배관(32)을 흐르는 냉매 중에 액냉매가 잔존할 경우, 이 액냉매는 가스연결배관(32) 주위의 공기로부터 흡열하여 증발한다. 가스연결배관(32) 으로부터 유출한 가스냉매는 실외회로(40)로 유입하며, 각 고단측 압축기(41, 42, 43)로 흡입된다.
-제 3 실시형태의 효과-
상기 제 3 실시형태에서는, 제상운전 종류후에, 각 냉각열교환기(83, 93) 내에 고인 액냉매를 고단측 압축기(41, 42, 43)로 흡입시키는 냉매회수동작을 행하도록 한다. 이로써 상기 실시형태에 의하면, 제상운전을 행한 후 다시 냉각운전을 행할 때, 각 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)에서 액압축 현상이 발생해버리는 것을 확실하게 회피할 수 있다. 한편, 이와 같이 액냉매를 각 고단측 압축기(41, 42, 43) 쪽으로 보내도록 하면, 액냉매를 저단측 압축기(101, 102, 121, 122) 쪽으로 보내는 경우에 비해, 액냉매가 흐르는 배관의 길이를 확보할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 3 실시형태에서는, 각 냉각열교환기(83, 93)로부터 배출된 액냉매가, 각 오일회수관(141, 142)이나 가스연결배관(32) 등의 각 냉매배관을 통해 고단측 압축기(41, 42, 43)로 흡입된다. 이로써, 상기 제 3 실시형태에 의하면 각 냉매배관 주위의 공기 열을 이용하여, 냉매 중에 잔존하는 액냉매를 증발시킬 수 있다. 따라서, 냉매회수동작 시에 고단측 압축기(41, 42, 43)에서의 액압축 현상을 회피할 수 있다.
또, 상기 제 3 실시형태에서는, 각 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 토출측에 오일분리기(143, 144)를 배치한다. 이로써 상기 제 3 실시형태의 냉각운전 시에는, 각 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)로부터 유출된 기름을 확실하게 각 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)로 회송할 수 있어, 각 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 냉동기유 부족을 해소할 수 있다.
여기에서, 상기 제 3 실시형태에서는, 각 오일분리기(143, 144)에서 회수한 기름을 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)로 회송하기 위한 오일회수관(141, 142)을 상기 냉매회수동작 시의 액 회수관으로서도 이용하도록 한다. 따라서, 상기 실시형태에 의하면, 냉매회로(20)의 간소화를 도모할 수 있다.
그리고 상기 제 3 실시형태의 냉매회수동작 시에는, 각 냉각열교환기(83, 93)에 고인 액냉매를 각 오일분리기(143, 144) 내로 내보내고, 각 오일분리기(143, 144) 내에서 분리된 가스냉매를 고단측 압축기(41, 42, 43)로 보내도록 한다. 이로써 상기 제 3 실시형태에 의하면, 냉매회수동작 시에, 고단측 압축기(41, 42, 43)에서의 액압축 현상을 확실하게 회피할 수 있다. 여기에서, 상기 제 3 실시형태에서는, 냉각운전 시에 기름을 분리하기 위해 이용하는 각 오일분리기(143, 144)를, 냉매회수동작 시에 기액분리기로서 이용하도록 구성된다. 이로써, 상기 제 3 실시형태에 의하면, 새로 기액분리기를 설치하는 일없이, 냉매회수동작 시의 고단측 압축기(41, 42, 43)에서의 액압축 현상을 확실하게 회피할 수 있다.
<제 3 실시형태의 변형예>
상기 제 3 실시형태에서 설명한 오일분리기(143, 144)나 오일회수관(141, 142)을 상기 제 1 실시형태나 제 2 실시형태의 냉동 장치(10)에 적용하여, 제 3 실시형태와 마찬가지의 냉각운전, 제상운전, 냉매회수동작을 행하도록 해도 된다.
또, 예를 들어 도 9에 나타낸 제 3 실시형태의 각 부스터회로(100, 120)에 대해, 각 바이패스관(119, 139)의 한끝을 각 토출연결관(116b, 136b)에 접속하며, 다른 끝을 각 저단측 흡입관(113, 133)에 각각 접속하도록 해도 된다. 이 구성에서는, 제상운전 시에, 고압냉매를 각 오일분리기(143, 144) 내로 보내지 않고, 각 바이패스관(119, 139)에 직접 도입하여 각 냉각열교환기(83, 93)의 제상처리를 할 수 있다.
또한, 예를 들어 도 11에 나타낸 바와 같이, 제상운전 시에 이용하는 각 바이패스관(119, 139)을 각 오일회수관(141, 142)이 겸하도록 구성해도 된다. 즉 이 예에서는, 냉각운전 시에 각 오일회수관(141, 142)의 전자기밸브(SV-5, SV-6)가 적절하게 개폐됨으로써, 각 오일분리기(143, 144) 내에 회수된 기름이 각 오일회수관(141, 142)을 통해 각 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)로 반송된다. 또, 이 예의 제상운전 시에는, 전자기밸브(SV-5, SV-6)가 개방상태로 됨으로써, 실외회로(40) 쪽으로부터 보내진 고압냉매가 각 오일회수관(141, 142)을 통해 각 냉동회로(80, 90)로 보내진다. 즉, 이 예의 제상운전 시에는, 각 오일회수관(141, 142)이 전술한 각 바이패스관으로서 기능한다. 또한, 이 예의 제상운전 종료 시의 냉매회수동작에서는, 전자기밸브(SV-5, SV-6)가 개방상태로 됨으로써, 각 냉각열교환기(83, 93) 내에 고인 액냉매가 각 오일회수관(141, 142)을 통해 각 오일분리기(143, 144)로 유입하며, 각 오일분리기(143, 144)에서 분리된 가스냉매가 각 고단측 압축기(41, 42, 43)로 보내진다. 이와 같이, 도 11의 예에서는, 오일 회수용 오일회수관(141, 142)이, 제상운전 시의 바이패스관과, 냉매회수동작 시의 액 회수관 쌍방을 겸하게 되므로, 냉매회로(20)의 구성을 한층 간소화할 수 있다.
[그 밖의 실시형태]
상기 실시형태에 대해서는, 이하와 같은 구성으로 해도 된다.
상기 제 1 실시형태나 제 2 실시형태에서는, 냉각운전 시나 제상운전 시에, 각 고단측 압축기(41, 42, 43)를 모두 운전시키도록 했으나, 이들 고단측 압축기(41, 42, 43) 중 1대 또는 2대를 운전시키도록 해도 된다.
또, 상기 제 2 실시형태에서는, 제 2 제상운전 시에, 각 부스터회로(100, 120)에서 양쪽 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)를 운전시키도록 했으나, 이들 저단측 압축기(101, 102, 121, 122) 중 한쪽만을 운전시키도록 해도 된다.
또한, 이 제 2 제상운전 시에는, 각 압축기(101, 102, 121, 122)로 흡입되는 냉매의 과열도에 따라 각 액주입밸브(191, 193)의 개방도가 적절하게 조절되나, 이 과열도 대신 각 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 토출냉매온도에 기초하여 각 액주입밸브(191, 193)의 개방도를 적절하게 조절하도록 해도 된다. 이 경우에도, 각 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)의 토출냉매온도가 이상상승 해버리는 것을 미연에 회피할 수 있다.
또, 상기 제 2 실시형태에서는, 액주입처리를 행함으로써, 각 부스터회로(100, 120)의 각 저단측 압축기(101, 102, 121, 122) 토출온도를 저하시키도록 하나, 이 액주입처리를 행하지 않는 구성으로 해도 된다. 이 경우에는, 예를 들어 제 2 가변용량 압축기(101)나 제 3 가변용량 압축기(121)의 운전주파수를 저감시켜, 토출냉매온도를 저하시키도록 해도 되며, 각 부스터회로(100, 120)에서 어느 한쪽 저단측 압축기(101, 102, 121, 122)를 정지시키도록 해도 된다.
또한, 상기 실시형태의 냉동 장치(10)에서는, 냉매회로(20)에 복수의 냉각열 교환기(83, 93)를 설치하여, 복수 냉동진열장(12, 13)의 저장고 내를 동시에 냉각시키도록 하나, 냉매회로(20)에 1개의 냉각열교환기를 설치하여, 1개 냉동진열장의 저장고 내만을 냉각시키도록 해도 된다.
그리고 이상의 실시형태는 본질적으로 바람직한 예시로서, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 2단압축 냉동주기를 실행하는 냉동 장치에 관한 것이며, 특히 냉동고 등의 저장고 내를 냉각시키는 이용측 열교환기의 제상 기술에 대해 유용하다.

Claims (11)

  1. 저단측 압축기와, 고단측 압축기와, 열원측 열교환기와, 이용측 열교환기가 접속된 냉매회로를 구비하며,
    열원측 열교환기가 응축기가 되고 이용측 열교환기가 증발기가 되는 냉각운전 중에, 상기 저단측 압축기 및 고단측 압축기를 운전시켜 2단압축 냉동주기를 행하는 냉동 장치에 있어서,
    상기 이용측 열교환기의 성에를 제거하기 위한 제상(Defrost)운전이 상기 냉각운전과 전환 가능하게 구성되며,
    상기 제상운전 중에는, 고단측 압축기를 운전시켜, 이용측 열교환기가 응축기가 되며 열원측 열교환기가 증발기가 되는 냉동주기를 행하는 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제상운전 중에는, 상기 저단측 압축기를 정지시키는 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 저단측 압축기의 흡입측과 토출측을 접속함과 더불어, 개폐밸브를 갖는 바이패스관을 구비하며,
    상기 개폐밸브는, 상기 제상운전 중에 개방되고, 상기 냉각운전 중에 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 이용측 열교환기 하방에는 드레인팬이 배치되는 한편,
    상기 냉매회로는, 상기 냉각운전 중에 있어서 이용측 열교환기의 상류측에 접속된 이용측 팽창밸브와, 상기 냉각운전 중에 있어서 이용측 팽창밸브의 상류측에 접속됨과 더불어, 상기 드레인팬을 따라 배치되는 드레인팬가열용 배관을 구비하며,
    상기 냉각운전 중에는, 열원측 열교환기에서 응축된 냉매가 드레인팬가열용 배관 통과 후, 이용측 팽창밸브로 감압되고 나서 이용측 열교환기로 도입되는 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 냉매회로는, 상기 제상운전 중에 있어서 열원측 열교환기의 상류측에 배치되는 열원측 팽창밸브를 구비하며,
    상기 제상운전 중에는, 이용측 열교환기에서 응축된 냉매가 전개방 상태의 상기 이용측 팽창밸브 및 드레인팬가열용 배관 통과 후, 열원측 팽창밸브로 감압되고 나서 열원측 열교환기로 도입되는 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제상운전 중에는, 고단측 압축기의 토출냉매를 상기 저단측 압축기에서 다시 압축함과 더불어, 이용측 열교환기가 응축기가 되며 열원측 열교환기가 증발기가 되는 냉동주기를 행하는 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제상운전 중에는, 고단측 압축기의 토출냉매 일부를 상기 저단측 압축기에서 다시 압축시켜, 고단측 압축기의 토출측으로 회송하는 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제상운전 중에는, 이용측 열교환기에서 응축된 냉매의 일부를 저단측 압축기의 흡입측으로 회송하는 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 저단측 압축기의 흡입측과 토출측을 연결하는 액 회수관을 구비하며,
    상기 제상운전 종료 후에는, 고단측 압축기만을 운전시켜, 이용측 열교환기 내에 고인 냉매를 상기 액 회수관을 통해 고단측 압축기로 흡입시키는 냉매회수동작을 행하는 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 저단측 압축기의 토출측에 배치되는 오일분리기와,
    상기 오일분리기로 회수한 냉동기유를 저단측 압축기의 흡입측으로 송출하는 오일회수관을 구비하며,
    상기 오일회수관이, 상기 냉매회수동작 시의 상기 액 회수관을 겸하는 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 오일분리기는, 상기 냉매회수동작 시에 액 회수관으로부터 유입된 냉매에서 가스냉매를 분리하여 고단측 압축기의 흡입측으로 송출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
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