KR20090047514A - 냉동장치 - Google Patents

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Abstract

냉동장치로 구성된 공조기(10)에는 제어기(90)가 설치된다. 제어기(90)의 가열제어부(91)는, 공조기(10)의 정지 중에 압축기(30) 전동기(62)로 결상(缺相)상태에서의 통전에 의해 압축기(30)를 가열하는 동작을 실행한다. 또, 가열제어부(91)는 공조기(10)의 정지 중에 외기 온도센서(72)의 검출값을 감시하여, 그 값이 저하되는 동안은 전동기(62)로의 통전을 정지상태로 유지시킨다.

Description

냉동장치{REFRIGERATION DEVICE}
본 발명은, 냉동장치 정지 중에 압축기를 가열하는 수단의 제어에 관한 것이다.
냉동장치에서는, 그 정지 중에 압축기로 냉매가 고여드는 경우가 있다. 예를 들어, 압축기가 옥외에 설치되는 실외유닛에 수용된 경우, 외부 기온이 낮은 동절기에는 압축기의 온도도 낮아지므로, 냉매회로 내의 냉매가 압축기 내에서 응축되어 고이는 경우가 있다. 압축기 내에 냉매가 고이면, 압축기 내에 저류된 윤활유에 냉매가 녹아들어 윤활유의 점도가 저하된다. 그리고, 이 상태인 채로 압축기를 기동시키면, 점도가 낮은 윤활유가 압축기의 습동부에 공급되게 됨으로써, 윤활불량에 의한 시저(seizure)현상 발생에 이를 위험이 있다. 또, 압축기 기동 후에 윤활유에 녹아있던 냉매가 일시에 가스화되고, 윤활유가 거품이 인 상태가 되어 충분한 급유를 할 수 없게 될 우려도 있다.
이 문제에 관해서는, 냉동장치의 정지 중에 압축기를 가열함으로써 압축기로의 냉매 고임을 방지한다는 대책이 강구되었다. 예를 들어 특허문헌1(일본특허공개 2002-106981호 공보)에는, 압축기에 전기히터를 설치하고, 전기히터를 통전시켜 압축기를 가열하는 것이 개시되었다. 또, 특허문헌2(일본특허공개 2002-031386호 공보)에는, 압축기에 설치된 전동기 코일에 고주파수의 저전압을 인가하여, 전동기를 회전시키기 않고 코일로 줄열(Joule's heat)을 발생시켜 압축기를 가열하는 것이 개시되었다.
이와 같이 냉동장치의 정지 중에 압축기를 가열하는 경우는, 냉동장치의 정지 중에도 전력 등의 에너지가 소비되게 된다. 이 문제의 대책으로서, 특허문헌1에는 실외기온과 실내기온에 기초하여 전기히터를 통전시킬지 여부를 판단하고, 압축기 가열이 불필요하다고 판단됐을 때는 전기히터의 통전을 정지하는 것이 개시되었다. 구체적으로, 이 특허문헌1에서는 실내와 실외의 기온차가 소정값 이상이며 또 외부기온도 소정값 이상일 경우, 압축기에 고인 냉매의 양은 그리 많지 않은 것으로 판단하여 전기히터로의 통전을 정지한다.
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
여기서 냉동장치의 냉매회로는, 압축기나 열원측 열교환기가 설치된 옥외측 유닛과, 이용측 열교환기가 설치된 옥내측 유닛을 연결배관으로 접속함으로써 형성되는 경우가 많다. 그리고, 외부기온이 실내기온보다 낮을 경우는, 옥외측 유닛에 냉매가 고이게 된다.
그런데, 옥외측 유닛에 냉매가 고인 상태라도, 반드시 압축기에 냉매가 고인다고는 할 수 없다. 즉, 옥외측 유닛에는 압축기 외에 열원측 열교환기도 설치되므로, 압축기가 아닌 열원측 열교환기에 냉매가 고일 경우도 있으며, 이와 같은 경우에 압축기를 가열할 필요는 없다.
그러나, 특허문헌1에 개시된 바와 같이 실내외의 기온을 고려해도 옥내측과 옥외측 중 어느 한쪽 유닛에 냉매가 고이는지는 판단할 수 있어도, 압축기에 냉매가 고일 수 있는 상태인지 여부는 판단할 수 없다. 때문에, 압축기에 고이는 냉매 양이 그리 많지 않은 상태에서도 압축기의 가열을 실행해버려 불필요한 에너지를 소비할 우려가 있다.
본 발명은, 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로 그 목적은, 압축기에 다량의 냉매가 고일 수 있는 상태인지 여부를 적절히 판단하여, 냉동장치 정지 중의 소비에너지를 삭감하는 것에 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
제 1 발명은, 압축기(30)와 열원측 열교환기(34)를 가지며 옥외에 설치되는 열원측회로(21)와, 이용측 열교환기(37)를 가지며 옥내에 설치되는 이용측회로(22)가 서로 접속된 냉매회로(20)를 구비하며, 이 냉매회로(20)에서 냉매를 순환시켜 냉동주기를 행하는 냉동장치를 대상으로 한다. 그리고, 상기 열원측 열교환기(34)가 냉매를 실외공기와 열교환시키도록 구성되는 한편, 상기 냉동장치 정지 중에 이 압축기(30)를 가열하는 가열수단(80)과, 실외 기온을 검출하는 외기 온도검출수단(72)과, 상기 냉동장치 정지 중이라도 상기 외기 온도검출수단(72)의 검출값이 저하된 동안은 상기 가열수단(80)에 의한 상기 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시키는 제어수단(91)을 구비하는 것이다.
제 1 발명에서는, 냉동장치(10) 정지 중에 가열수단(80)이 압축기(30)를 가열함으로써, 냉매회로(20) 내의 냉매가 압축기(30)로 흘러들어 응축되는 것을 방지한다. 또, 이 발명에 있어서, 외기 온도검출수단(72)의 검출값이 저하된 동안은, 냉동장치(10) 정지 중이라도 제어수단(91)이 가열수단(80)에 의한 압축기(30) 가열을 정지상태로 유지시킨다.
여기서, 냉동장치(10)가 정지된 상태에서, 압축기(30)나 열원측 열교환기(34)의 온도는 외부 기온의 변화에 따라 변화한다. 또, 압축기(30)의 열 용량은, 실외공기를 냉매와 열교환시키는 열원측 열교환기(34)의 열 용량에 비해 큰 것이 통상적이다. 이로써, 외부 기온의 변화에 대한 온도변화의 시간 지연은, 압축기(30) 쪽이 열원측 열교환기(34)에 비해 길어진다. 따라서, 예를 들어 오후부터 야간에 걸쳐 외부 기온이 점차 저하되어 가는 과정에서는, 열원측 열교환기(34)의 온도가 외부 기온과 거의 같은 값이 되나, 압축기(30) 온도는 외부 기온보다 어느 정도 높은 값이 된다. 즉, 외부 기온이 점차 저하되어 가는 동안은, 압축기(30) 온도가 열원측 열교환기(34) 온도보다 높아진다.
한편, 냉동장치(10)의 정지 중에, 냉매회로(20)에 충전된 냉매는 냉매회로(20) 중 온도가 가장 낮은 부분에서 응축되며, 그 부분으로 고여간다. 이로써, 외부 기온이 점차 저하되어 가는 동안은, 압축기(30)에 비해 온도가 낮은 열원측 열교환기(34)로 냉매가 고여가게 되며, 그리 많은 양의 냉매가 압축기(30)에 고이는 일은 없는 것으로 추측할 수 있다.
그래서, 상기 제 1 발명의 제어수단(91)은, 외기 온도검출수단(72)의 검출값이 저하된 동안은 압축기(30)에 고이는 냉매의 양이 그리 많아지지 않을 것으로 판단하고, 가열수단(80)에 의한 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시킨다.
제 2 발명은, 압축기(30)와 열원측 열교환기(34)를 가지며 옥외에 설치되는 열원측회로(21)와, 이용측 열교환기(37)를 가지며 옥내에 설치되는 이용측회로(22)가 서로 접속된 냉매회로(20)를 구비하며, 이 냉매회로(20)에서 냉매를 순환시켜 냉동주기를 행하는 냉동장치를 대상으로 한다. 그리고, 상기 열원측 열교환기(34)가 냉매를 실외공기와 열교환시키도록 구성되는 한편, 상기 냉동장치 정지 중에 이 압축기(30)를 가열하는 가열수단(80)과, 실외 기온을 검출하는 외기 온도검출수단(72)과, 상기 압축기(30)의 온도를 검출하는 압축기 온도검출수단(77)과, 상기 냉동장치 정지 중이라도 상기 압축기 온도검출수단(77)의 검출값이 상기 외기 온도검출수단(72)의 검출값보다 높은 동안은 상기 가열수단(80)에 의한 상기 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시키는 제어수단(91)을 구비하는 것이다.
제 2 발명에서는, 냉동장치(10)의 정지 중에 가열수단(80)이 압축기(30)를 가열함으로써, 냉매회로(20) 내의 냉매가 압축기(30)로 흘러들어 응축되는 것을 방지한다. 또, 이 발명에 있어서, 압축기 온도검출수단(77)의 검출값이 외기 온도검출수단(72)의 검출값보다 높은 동안은, 냉동장치(10) 정지 중이라도 제어수단(91)이 가열수단(80)에 의한 압축기(30) 가열을 정지상태로 유지시킨다.
여기서, 냉동장치(10)가 정지된 상태에서, 압축기(30)나 열원측 열교환기(34)의 온도는 외부 기온의 변화에 따라 변화한다. 또, 열원측 열교환기(34)는, 냉매를 실외공기와 열교환시키는 열교환기이므로, 실외온도와 접촉하는 표면 면적이 크다. 이로써, 냉동장치(10) 정지 중의 열원측 열교환기(34) 온도는, 실외공기의 온도(즉, 외부 기온)와 거의 같은 것으로 추측된다.
한편, 냉동장치(10)의 정지 중에, 냉매회로(20)에 충전된 냉매는 냉매회로(20) 중 온도가 가장 낮은 부분에서 응축되며, 그 부분으로 고여간다. 이로써, 압축기(30) 온도보다 외부 기온이 낮은 동안은, 압축기(30)에 비해 온도가 낮은 열원측 열교환기(34)로 냉매가 고여가게 되며, 그리 많은 양의 냉매가 압축기(30)에 고이는 일은 없는 것으로 추측할 수 있다.
그래서, 상기 제 2 발명의 제어수단(91)은, 압축기 온도검출수단(77)의 검출값이 외기 온도검출수단(72)의 검출값보다 높아지는 동안은, 압축기(30)에 고이는 냉매의 양이 그리 많아지지 않을 것으로 판단하고, 가열수단(80)에 의한 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시킨다.
제 3 발명은 상기 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 이용측 열교환기(37)가 냉매를 실내공기와 열교환시키도록 구성되며, 실내 기온을 검출하는 내기 온도검출수단(75)이 구성되고, 상기 제어수단(91)은, 상기 내기 온도검출수단(75)의 검출값이 상기 외기 온도검출수단(72)의 검출값보다 낮은 동안은 상기 가열수단(80)에 의한 상기 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시키도록 구성되는 것이다.
제 3 발명에 있어서, 내기 온도검출수단(75)의 검출값이 외기 온도검출수단(72)의 검출값보다 낮은 동안은, 냉동장치(10)가 정지 중이라도 제어수단(91)이 가열수단(80)에 의한 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시킨다.
전술한 바와 같이, 냉동장치(10) 정지 중에 냉매회로(20)에 충전된 냉매는, 냉매회로(20) 중 온도가 가장 낮은 부분에서 응축되며, 그 부분으로 고여간다. 이로써, 냉동장치(10)가 정지 중이며 실내 기온이 외부 기온에 비해 낮아진 상태에서, 냉매회로(20)에 충전된 냉매는 옥외에 설치된 열원측 회로(21)보다 옥내에 설치된 이용측 회로(22) 쪽으로 고여간다. 즉, 이 상태에서 압축기(30)가 배치된 열원측 회로(21)에 고이는 냉매는 그리 많아지지 않을 것으로 추측할 수 있다.
그래서 상기 제 3 발명의 제어수단(91)은, 내기 온도검출수단(75)의 검출값이 외기 온도검출수단(72)의 검출값보다 낮은 동안은 압축기(30)에 고이는 냉매의 양이 그리 많아지지 않을 것으로 판단하고 가열수단(80)에 의한 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시킨다.
제 4 발명은, 압축기(30)와 열원측 열교환기(34)를 가지며 옥외에 설치되는 열원측회로(21)와, 이용측 열교환기(37)를 가지며 옥내에 설치되는 이용측회로(22)가 서로 접속된 냉매회로(20)를 구비하며, 이 냉매회로(20)에서 냉매를 순환시켜 냉동주기를 행하는 냉동장치를 대상으로 한다. 그리고, 상기 열원측 열교환기(34)가 냉매를 실외공기와 열교환시키도록 구성되는 한편, 상기 냉동장치 정지 중에 이 압축기(30)를 가열하는 가열수단(80)과, 상기 열원측 열교환기(34)의 온도를 검출하는 열교환기 온도검출수단(73)과, 상기 냉동장치 정지 중이라도 상기 열교환기 온도검출수단(73)의 검출값이 저하된 동안은 상기 가열수단(80)에 의한 상기 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시키는 제어수단(91)을 구비하는 것이다.
제 4 발명에서는, 냉동장치(10)의 정지 중에 가열수단(80)이 압축기(30)를 가열함으로써, 냉매회로(20) 내의 냉매가 압축기(30)로 흘러들어 응축되는 것을 방지한다. 또, 이 발명에 있어서, 열교환기 온도검출수단(73)의 검출값이 저하되는 동안은, 냉동장치(10)가 정지 중이라도 제어수단(91)이 가열수단(80)에 의한 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시킨다.
여기서, 냉동장치(10)가 정지된 상태에서, 압축기(30)나 열원측 열교환기(34)의 온도는 외부 기온의 변화에 따라 변화한다. 또, 압축기(30)의 열 용량은, 실외공기를 냉매와 열교환시키는 열원측 열교환기(34)의 열 용량에 비해 큰 것이 통상적이다. 이로써, 외부 기온의 변화에 대한 온도변화의 시간 지연은, 압축기(30) 쪽이 열원측 열교환기(34)에 비해 길어진다. 따라서, 예를 들어 오후부터 야간에 걸쳐 외부 기온이 점차 저하되어 가는 과정에서는, 열원측 열교환기(34)의 온도가 외부 기온과 거의 같은 값이 되나, 압축기(30) 온도는 외부 기온보다 어느 정도 높은 값이 된다. 즉, 외부 기온의 저하에 따라 열원측 열교환기(34)의 온도가 점차 저하되어 가는 동안은, 압축기(30) 온도가 열원측 열교환기(34) 온도보다 높아진다.
한편, 냉동장치(10)의 정지 중에, 냉매회로(20)에 충전된 냉매는 냉매회로(20) 중 온도가 가장 낮은 부분에서 응축되며, 그 부분으로 고여간다. 이로써, 외부 기온이 점차 저하되어 가는 동안은, 압축기(30)에 비해 온도가 낮은 열원측 열교환기(34)로 냉매가 고여가게 되며, 그리 많은 양의 냉매가 압축기(30)에 고이는 일은 없는 것으로 추측할 수 있다.
그래서, 상기 제 4 발명의 제어수단(91)은, 열교환기 온도검출수단(73)의 검출값이 저하되는 동안은 압축기(30)에 고이는 냉매의 양이 그리 많아지지 않을 것으로 판단하고, 가열수단(80)에 의한 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시킨다.
제 5 발명은, 압축기(30)와 열원측 열교환기(34)를 가지며 옥외에 설치되는 열원측회로(21)와, 이용측 열교환기(37)를 가지며 옥내에 설치되는 이용측회로(22)가 서로 접속된 냉매회로(20)를 구비하며, 이 냉매회로(20)에서 냉매를 순환시켜 냉동주기를 행하는 냉동장치를 대상으로 한다. 그리고, 상기 열원측 열교환기(34)가 냉매를 실외공기와 열교환시키도록 구성되는 한편, 상기 냉동장치 정지 중에 이 압축기(30)를 가열하는 가열수단(80)과, 상기 열원측 열교환기(34)의 온도를 검출하는 열교환기 온도검출수단(73)과, 상기 압축기(30)의 온도를 검출하는 압축기 온도검출수단(77)과, 상기 냉동장치 정지 중이라도 상기 압축기 온도검출수단(77)의 검출값이 상기 열교환기 온도검출수단(73)의 검출값보다 높아진 동안은 상기 가열수단(80)에 의한 상기 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시키는 제어수단(91)을 구비하는 것이다.
제 5 발명에서는, 냉동장치(10)의 정지 중에 가열수단(80)이 압축기(30)를 가열함으로써, 냉매회로(20) 내의 냉매가 압축기(30)로 흘러들어 응축되는 것을 방지한다. 또, 이 발명에 있어서, 압축기 온도검출수단(77)의 검출값이 열교환기 온도검출수단(73)의 검출값보다 높은 동안은, 가령 냉동장치(10)가 정지 중이라도 제어수단(91)이 가열수단(80)에 의한 압축기(30) 가열을 정지상태로 유지시킨다.
여기서, 냉동장치(10)가 정지된 상태에서, 압축기(30)나 열원측 열교환기(34)의 온도는 외부 기온의 변화에 따라 변화한다. 한편, 냉동장치(10)의 정지 중에, 냉매회로(20)에 충전된 냉매는 냉매회로(20) 중 온도가 가장 낮은 부분에서 응축되며 그 부분으로 고여간다. 때문에, 압축기(30) 온도에 비해 열원측 열교환기(34) 온도가 낮은 동안은, 열원측 열교환기(34)로 냉매가 고여가게 되며, 그리 많은 양의 냉매가 압축기(30)에 고이는 일은 없을 것으로 추측된다.
그래서, 상기 제 5 발명의 제어수단(91)은, 압축기 온도검출수단(77)의 검출값이 열교환기 온도검출수단(73)의 검출값보다 높아진 동안은, 압축기(30)에 고이는 냉매의 양이 그리 많아지지 않을 것으로 판단하고, 가열수단(80)에 의한 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시킨다.
제 6 발명은 상기 제 4 또는 제 5 발명에 있어서, 상기 이용측 열교환기(37)가 냉매를 실내공기와 열교환시키도록 구성되며, 실내 기온을 검출하는 내기 온도검출수단(75)이 구성되고, 상기 제어수단(91)은, 상기 내기 온도검출수단(75)의 검출값이 상기 열교환기 온도검출수단(73)의 검출값보다 낮아진 동안은 상기 가열수단(80)에 의한 상기 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시키도록 구성되는 것이다.
제 6 발명에서는, 내기 온도검출수단(75)의 검출값이 열교환기 온도검출수단(73)의 검출값보다 낮은 동안은, 냉동장치(10)가 정지 중이라도 제어수단(91)이 가열수단(80)에 의한 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시킨다.
전술한 바와 같이, 냉동장치(10) 정지 중에 냉매회로(20)에 충전된 냉매는, 냉매회로(20) 중 온도가 가장 낮은 부분에서 응축되며, 그 부분으로 고여간다. 이로써, 냉동장치(10)가 정지 중이며 실내 기온이 외부 기온에 비해 낮아진 상태에서, 냉매회로(20)에 충전된 냉매는 옥외에 설치된 열원측 회로(21)보다 옥내에 설치된 이용측 회로(22) 쪽으로 고여간다. 즉, 이 상태에서 압축기(30)가 배치된 열원측 회로(21)에 고이는 냉매는 그리 많아지지 않을 것으로 추측할 수 있다. 또, 전술한 바와 같이, 열원측 열교환기(34)의 온도는 외부 기온과 거의 같은 값인 것으로 추측할 수 있다.
그래서 상기 제 6 발명의 제어수단(91)은, 내기 온도검출수단(75)의 검출값이 열교환기 온도검출수단(73)의 검출값보다 낮은 동안은 압축기(30)에 고이는 냉매의 양이 그리 많아지지 않을 것으로 판단하고 가열수단(80)에 의한 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시킨다.
제 7 발명은 상기 제 1 내지 제 6 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 가열수단(80)은 상기 압축기(30)에 설치된 전기히터(55)인 것이다.
제 7 발명에서는, 전기히터(55)가 가열수단(80)을 구성한다. 냉동장치(10)의 정지 중에 전기히터(55)를 통전시키면, 발생한 줄열에 의하여 압축기(30)가 가열된다.
제 8 발명은 상기 제 1 내지 제 6 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 압축기(30)는 냉매를 압축하는 압축기구(61)와 이 압축기구(61)를 구동시키는 전동기(62)가 하나의 케이싱(63) 내에 수용된 밀폐형 압축기인 한편, 상기 가열수단(80)은 상기 전동기(62)에 대하여 결상상태에서 통전시킴으로써 이 전동기(62)를 회전시키지 않고 이 전동기(62)로 줄열을 발생시키도록 구성되는 것이다.
제 8 발명에서 가열수단(80)은, 압축기(30)의 전동기(62)에 대하여 결상상태에서 통전시킨다. 예를 들어, 압축기(30)의 전동기(62)가 3상 전동기(62)인 경우, 가열수단(80)은 3상 중 1상이 결락된 상태에서 전동기(62)에 교류전력을 공급한다. 압축기(30)의 전동기(62)를 결상상태로 통전시키면, 전동기(62)는 회전하지 않고 줄열만이 발생한다. 압축기(30)는, 케이싱(63) 내의 전동기(62)에 발생한 줄열에 의해 가열된다.
[발명의 효과]
본 발명에서는, 냉동장치(10) 정지 중에 압축기(30)보다 열원측 열교환기(34) 쪽으로 많은 냉매가 고여 가는 상태인지 여부를 판단하고, 그와 같은 상태이면 가열수단(80)에 의한 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지하도록 한다. 즉, 본 발명에서는, 냉동장치(10)가 정지 중이라도, 압축기(30)에 고이는 냉매가 그리 많지 않은 것으로 추측될 경우에는, 가열수단(80)에 의한 압축기(30) 가열을 행하지 않도록 한다. 이로써, 본 발명에 의하면 압축기(30)에 고이는 냉매가 그리 많아지지는 않는 상황임에도 불구하고 압축기(30)를 가열시켜버리는 것을 방지할 수 있어, 냉동장치(10) 정지 중에 압축기(30)를 가열하는데 필요한 에너지를 삭감할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 의하면 냉동장치(10) 정지 중의 냉동장치(10) 소비에너지를 삭감할 수 있다.
또, 상기 제 3 및 제 6 발명에서는, 냉동장치(10) 정지 중에 열원측 회로(21)보다 이용측 회로(22) 쪽으로 많은 냉매가 고여 가는 상태인지 여부를 판단하고, 그와 같은 상태이면 가열수단(80)에 의한 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지하도록 한다. 즉, 이들 발명에서는, 냉동장치(10)가 정지 중이라도, 압축기(30)가 배치된 열원측 회로(21)에 고이는 냉매가 그리 많지 않은 것으로 추측될 경우에는, 가열수단(80)에 의한 압축기(30) 가열을 행하지 않도록 한다. 따라서, 이들 발명에 의하면 불필요함에도 불구하고 압축기(30)를 가열시켜버리는 사태를 한층 확실하게 회피할 수 있어, 냉동장치(10) 정지 중의 냉동장치(10) 소비에너지를 더 한층 낮게 억제할 수 있다.
도 1은, 제 1 실시형태의 공조기 구성을 나타낸 냉매회로도이다.
도 2는, 제 1 실시형태의 가열제어부가 행하는 제어동작을 설명하기 위한 시간과 온도 관계도이다.
도 3은, 제 2 실시형태의 공조기 구성을 나타낸 냉매회로도이다.
도 4는, 제 2 실시형태의 가열제어부가 행하는 제어동작을 설명하기 위한 시간과 온도 관계도이다.
도 5는, 그 밖의 실시형태 제 1 변형예의 공조기 구성을 나타낸 냉매회로도이다.
[부호의 설명]
10 : 공조기(냉동장치) 20 : 냉매회로
21 : 실외회로(열원측 회로) 22 : 실내회로(이용측 회로)
30 : 압축기 34 : 실외열교환기(열원측 열교환기)
37 : 실내열교환기(이용측 열교환기)
55 : 전기히터 61 : 압축기구
62 : 전동기 63 : 케이싱
72 : 외기 온도센서(외기 온도검출수단)
73 : 실외열교환기 온도센서(열교환기 온도검출수단)
75 : 내기 온도센서(내기 온도검출수단)
77 : 압축기 온도센서(압축기 온도검출수단)
80 : 가열수단 91 : 가열제어부(제어수단)
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
(제 1 실시형태)
본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 설명한다. 본 실시형태는 본 발명에 관한 냉동장치로 구성된 공조기(10)이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 공조기(10)는 냉매회로(20)를 구비한다. 이 냉매회로(20)는, 열원측 회로인 실외회로(21)와, 이용측 회로인 실내회로(22), 액측 연결배관(23), 및 가스측 연결배관(24)으로 구성된다. 실외회로(21)는 옥외에 설치된 실외기(11)에 수용된다. 이 실외기(11)에는 실외 팬(12)이 설치된다. 한편, 실내회로(22)는 옥내에 설치된 실내기(13)에 수용된다. 이 실내기(13)에는 실내 팬(14)이 설치된다.
상기 실외회로(21)에는, 압축기(30)와, 십자전환밸브(33), 실외열교환기(34), 수액기(35), 및 전동팽창밸브(36)가 배치된다. 또, 실외회로(21)에는 브리지회로(40)와, 액측 폐쇄밸브(25), 및 가스측 폐쇄밸브(26)가 배치된다.
상기 실외회로(21)에 있어서, 압축기(30)의 토출관(32)은 십자전환밸브(33)의 제 1 포트에 접속된다. 이 압축기(30)의 토출관(32)과 십자전환밸브(33)를 접 속하는 배관에는, 고압 압력스위치(71)가 배치된다. 압축기(30) 흡입관(31)은, 십자전환밸브(33)의 제 2 포트에 접속된다. 십자전환밸브(33)의 제 3 포트는, 실외열교환기(34)의 일단에 접속된다. 실외열교환기(34)의 타단은 브리지회로(40)에 접속된다. 또, 이 브리지회로(40)에는, 수액기(35)와, 전동팽창밸브(36), 및 액측 폐쇄밸브(25)가 접속된다. 이 점에 대해서는 후술하기로 한다. 십자전환밸브(33)의 제 4 포트는, 가스측 폐쇄밸브(26)에 접속된다.
상기 브리지회로(40)는, 4개의 역지밸브(41∼44)를 구비한다. 이 브리지회로(40)는, 제 1 역지밸브(41)의 유출측과 제 2 역지밸브(42)의 유출측이 서로 접속되며, 제 2 역지밸브(42)의 유입측과 제 3 역지밸브(43)의 유출측이 서로 접속되고, 제 3 역지밸브(43)의 유입측과 제 4 역지밸브(44)의 유입측이 서로 접속되며, 제 4 역지밸브(44)의 유출측과 제 1 역지밸브(43)의 유입측이 서로 접속된다.
상기 실외열교환기(34)의 타단은, 브리지회로(40)의 제 1 역지밸브(41)와 제 4 역지밸브(44) 사이에 접속된다. 브리지회로(40)의 제 2 역지밸브(42)와 제 3 역지밸브(43) 사이에는 액측 폐쇄밸브(25)가 접속된다.
상기 수액기(35)는, 세로로 긴 원통형으로 형성된 밀폐용기형 부재이다. 수액기(35) 상단부는, 브리지회로(40)의 제 1 역지밸브(41)와 제 2 역지밸브(42) 사이에 접속된다. 수액기(35) 하단부는, 전동팽창밸브(36)를 개재하고 브리지회로(40)의 제 3 역지밸브(43)와 제 4 역지밸브(44) 사이에 접속된다.
상기 실외회로(21)에는 균압관(50)이 배치된다. 이 균압관(50)은, 그 일단이 수액기(35)에 접속되고, 그 타단이 실외열교환기(34)와 브리지회로(40) 사이에 접속된다. 또, 균압관(50)에는 모세관(51)이 배치된다.
상기 실내회로(22)에는 실내열교환기(37)가 배치된다. 실내회로(22)의 일단은, 액측 연결배관(23)을 개재하고 액측 페쇄밸브(25)에 접속된다. 실내회로(22)의 타단은, 가스측 연결배관(24)을 개재하고 가스측 폐쇄밸브(26)에 접속된다. 상기 공조기(10) 설치 후, 액측 페쇄밸브(25) 및 가스측 폐쇄밸브(26)는 항상 개방상태가 된다.
상기 압축기(30)는 고압 돔 형식의 전밀폐형 압축기이다. 구체적으로 이 압축기(30)에서는, 스크롤형 유체기계인 압축기구(61)와, 이 압축기구(61)를 구동시키는 전동기(62)가, 세로로 길며 원통형의 밀폐용기 형태로 형성된 케이싱(63)에 수납된다. 흡입관(31)에서 흡입된 냉매는 압축기구(61)로 직접 도입된다. 압축기구(61)에서 압축된 냉매는, 일단 케이싱(63) 내로 토출된 후에 토출관(32)에서 송출된다.
상기 압축기(30)의 전동기(62)는, 교류전동기(62)의 일종인 3상 동기 전동기로 구성된다. 이 전동기(62)에는, 도면 밖의 인버터를 통하여 전력이 공급된다. 이 인버터의 출력주파수를 변경하면, 전동기(62)의 회전수가 변화하여 압축기(30)의 용량이 변화한다.
상기 실외열교환기(34)와 실내열교환기(37)는 모두 크로스 핀식의 핀-튜브형 열교환기이다. 실외열교환기(34)는 열원측 열교환기를 구성하며, 냉매회로(20)의 냉매를 실외 팬(12)에 의해 공급된 실외공기와 열교환시킨다. 한편, 실내열교환기(37)는 이용측 열교환기를 구성하며, 냉매회로(20)의 냉매를 실내 팬(14)에 의해 공급된 실내공기와 열교환시킨다.
상기 십자전환밸브(33)는, 제 1 포트와 제 3 포트가 연통하며 또 제 2 포트와 제 4 포트가 연통하는 상태(도 1에 실선으로 나타낸 상태)와, 제 1 포트와 제 4 포트가 연통하며 또 제 2 포트와 제 3 포트가 연통하는 상태(도 1에 파선으로 나타낸 상태)로 전환되도록 구성된다.
상기 공조기(10)에는 각종 온도센서가 배치된다. 각 온도센서의 검출값은, 상기 제어기(90)에 입력되며 공조기(10)의 운전 제어에 이용된다.
구체적으로 실외기(11)에는, 실외공기 온도를 검출하기 위한 외기 온도센서(72)가 배치된다. 외기 온도센서(72)는 외기 온도검출수단을 구성한다. 실외열교환기(34)에는, 그 전열관 온도를 검출하기 위한 실외열교환기 온도센서(73)가 배치된다. 실외열교환기 온도센서(73)는 열교환기 온도검출수단을 구성한다. 압축기(30)의 토출관(32)에는, 압축기(30)의 토출냉매 온도를 검출하기 위한 토출관 온도센서(74)가 배치된다. 실내기(13)에는, 실내공기의 온도를 검출하기 위한 내기 온도센서(75)가 배치된다. 내기 온도센서(75)는 내기 온도검출수단을 구성한다. 실내열교환기(37)에는, 그 전열관 온도를 검출하기 위한 실내열교환기 온도센서(76)가 배치된다. 실내열교환기 온도센서(76)는 열교환기 온도검출수단을 구성한다.
본 실시형태의 공조기(10)는 제어기(90)를 구비한다. 이 제어기(90)는, 각 온도센서로 얻어진 검출값에 기초하여, 압축기(30)의 용량제어나 전동팽창밸브(36)의 개방도 제어 등을 행한다.
상기 제어기(90)는 가열제어부(91)를 구비한다. 가열제어부(91)는, 공조기(10)의 정지 중(즉, 리모콘 등으로부터의 입력에 의하여 전원이 꺼진 상태)에, 압축기(30)의 전동기(62)를 결상상태로 통전시키도록 구성된다. 구체적으로는, 1상이 결락된 상태의 교류전력을 전동기(62)에 공급한다. 전동기(62)를 결상상태에서 통전시키면 전동기(62)는 회전하지 않으나, 전동기(62)의 코일로 전류가 흐름에 따라 줄열이 발생한다. 즉, 본 실시형태의 공조기(10)에서는, 이 가열제어부(91)와 압축기(30)의 전동기(62)가 가열수단(80)을 구성한다.
또, 상기 가열제어부(91)는 제어수단을 구성하며, 공조기(10) 정지 중에 전동기(62)를 통전시킬지 여부를 외기 온도센서(72)의 검출값에 기초하여 판단하는 동작을 실행한다. 가열제어부(91)에서의 이 동작에 대해서는 후술하기로 한다.
-공조기의 운전동작-
상기 공조기(10)의 운전동작에 대하여 설명한다. 이 공조기(10)는, 실내열교환기(37)에서 실내공기를 냉각시키는 냉방운전과, 실내열교환기(37)에서 실내공기를 가열하는 난방운전을 전환시켜 행한다.
<냉방운전>
냉방운전 시에는, 십자전환밸브(33)가 도 1에 실선으로 나타낸 상태로 전환됨과 더불어, 전동팽창밸브(36)가 소정 개방도로 조절된다. 또, 실외 팬(12) 및 실내 팬(14)이 운전된다. 이 상태에서, 냉매회로(20)에서는 냉매를 순환시킴으로써 냉동주기가 이루어진다.
압축기(30)로부터 토출된 냉매는, 실외열교환기(34)에서 실외공기에 방열하 여 응축되며, 브리지회로(40)의 제 1 역지밸브(41)를 통해 수액기(35)로 유입된다. 수액기(35)에서 유출된 냉매는, 전동팽창밸브(36)를 통과할 때 감압된 후 브리지회로(40)의 제 3 역지밸브(43)를 통과하고, 액측 연결배관(23)을 지나 실내열교환기(37)로 유입된다.
실내열교환기(37)에서는 냉매가 실내공기로부터 흡열하여 증발된다. 실내기(13)로 도입된 실내공기는, 실내열교환기(37)에서 냉각된 후 실내로 회송된다. 실내열교환기(37)에서 증발한 냉매는, 가스측 연결배관(24)과 십자전환밸브(33)를 차례로 통과하여 압축기(30)로 흡입된다. 압축기(30)는 흡입된 냉매를 압축시켜 토출한다.
<난방운전>
난방운전 시에는, 십자전환밸브(33)가 도 1에 파선으로 나타낸 상태로 전환됨과 더불어, 전동팽창밸브(36)가 소정 개방도로 조절된다. 또, 실외 팬(12) 및 실내 팬(14)이 운전된다. 이 상태에서, 냉매회로(20)에서는 냉매를 순환시킴으로써 냉동주기가 이루어진다.
압축기(30)로부터 토출된 냉매는, 십자전환밸브(33)와 가스측 연결배관(24)을 통과하여 실내열교환기(37)로 유입된다. 실내열교환기(37)에서는 냉매가 실내공기에 방열하여 응축된다. 실내기(13)로 도입된 실내공기는, 실내열교환기(37)에서 가열된 후 실내로 회송된다.
실내열교환기(37)에서 응축된 냉매는, 액측 연결배관(23)과 브리지회로(40)의 제 2 역지밸브(42)를 차례로 통과하여 수액기(35)로 유입된다. 수액기(35)에서 유출된 냉매는, 전동팽창밸브(36)를 통과할 때 감압된 후, 브리지회로(40)의 제 4 역지밸브(44)를 지나 실외열교환기(34)로 유입된다. 실외열교환기(34)로 유입된 냉매는 실외공기로부터 흡열하여 증발된 후 압축기(30)로 흡입된다. 압축기(30)는 흡입된 냉매를 압축시켜 토출한다.
-가열제어부의 제어동작-
공조기(10)의 정지 중에 제어기(90)의 가열제어부(91)는, 압축기(30)를 가열하기 위해 압축기(30)의 전동기(62)를 결상상태에서 통전시키는 동작을 행한다.
여기서, 공조기(10)의 정지 중에 있어서, 냉매회로(20) 내의 냉매는 냉매회로(20) 중 가장 온도가 낮은 곳에서 응축되어 고여간다. 이로써, 경우에 따라서는 압축기(30)의 케이싱(63) 내에 액냉매가 고여가게 된다.
한편 압축기(30)는 전밀폐형 압축기이다. 즉, 압축기(30)에서는 케이싱(63) 내에 냉동기유가 저류된다. 압축기(30)의 운전 중에는, 케이싱(63) 내에 저류된 냉동기유가 압축기구(61)에 공급되어 윤활에 이용된다. 압축기(30) 정지 중에 케이싱(63) 내에 냉매가 고여들면, 냉매가 냉동기유에 녹아 냉동기유의 점도가 저하된다. 이 상태에서 압축기(30)를 기동시키면, 점도가 낮은 냉동기유가 압축기구(61)에 공급되게 되어 시저현상 등의 문제를 초래할 우려가 있다. 또, 냉동기유에 녹아있던 냉매가 급격히 증발하고, 냉동기유가 거품이 인 상태가 되어 압축기구(61)로 충분한 냉동기유가 공급되지 못하게 될 우려도 있다.
그래서, 가열제어부(91)는 공조기(10) 정지 중에 압축기(30)의 전동기(62)를 결상상태에서 통전시키는 동작을 행한다. 압축기(30)의 전동기(62)를 결상상태에 서 통전시키면, 전동기(62)는 회전하지 않으나 전동기(62)의 코일로 전류가 흐름으로써 줄열이 발생하고, 그 줄열에 의해 압축기(30)가 가열된다. 그 결과, 공조기(10) 정지 중에 압축기(30)로 유입하여 냉동기유에 녹아드는 냉매의 양이 감소되어 냉동기유의 점도 저하가 억제된다.
또, 가열제어부(91)는, 공조기(10) 정지 중에 전동기(62)를 통전시킬지 여부를 외기 온도센서(72)의 검출값에 기초하여 판단한다. 이 가열제어부(91)의 동작에 대하여 설명한다.
가열제어부(91)는 공조기(10)가 정지상태로 되면, 외기 온도센서(72)의 검출값(즉, 외부 기온)을 감시한다. 구체적으로 가열제어부(91)는, 외기 온도센서(72)의 검출값을 소정시간마다 샘플링하여, 최신 검출값(T0)(즉, 현재의 외부 기온)과 전회의 검출값(T1)(즉, 소정시간 전의 외부 기온)을 비교한다. 그리고, 가열제어부(91)는, 최신 검출값이 전회 검출값을 밑도는 동안(즉, T0<T1인 동안)은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 정지시키는 한편, 최신 검출값이 전회 검출값과 같거나 그보다 높은 값이 된 동안(즉, T0≥T1인 동안)은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 결상상태에서의 통전을 실행한다. 즉, 가열제어부(91)는, 외기 온도센서(72)의 검출값이 계속 저하되는 동안은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 정지상태로 유지시키고, 외기 온도센서(72)의 검출값이 일정하거나 상승된 동안은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 실행한다.
봄철이나 가을철 등의 중간기에 공조기(10)가 종일 정지된 상태인 경우를 예 로, 가열제어부(91)의 동작을 구체적으로 설명한다.
도 2에 실선으로 나타낸 바와 같이, 외부 기온은 거의 주기적으로 변화한다. 즉, 오후부터 야간에 걸쳐 외기 온도가 점차 저하되어 가는 한편, 야간에서 오후에 걸쳐서는 외기 온도가 점차 상승되어 간다.
실외열교환기(34)는 냉매를 실외공기와 열교환시키는 열교환기이므로, 실외공기와 접촉하는 표면의 면적이 크다. 또, 실외열교환기(34)는, 예를 들어 알루미늄이나 구리 등의 열전도율이 비교적 높은 금속으로 이루어지는 부재로 구성되는 것이 통상적이며, 그 열 용량이 비교적 작다. 이로써, 외기 온도가 변화하면 실외열교환기(34)의 온도도 거의 동시에 변화한다. 즉, 실외열교환기(34)의 온도는 외기온도와 거의 같은 값이 된다.
한편, 압축기(30)의 질량은 실외열교환기(34)의 질량에 비해 큰 폭으로 크며, 압축기(30)의 표면적은 실외열교환기(34)의 표면적에 비해 큰 폭으로 작다. 또, 압축기(30)를 구성하는 부재는, 열전도율이 비교적 낮은 강철이나 주철로 이루어지는 것이 많다. 따라서 압축기(30)의 열 용량은, 실외열교환기(34)의 열 용량에 비해 큰 폭으로 큰 것이 통상적이다. 또한, 압축기(30)는, 유리 솜(glass wool) 등의 단열재로 피복되는 경우가 많다. 이로써, 압축기(30)의 온도변화는 도 2에 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 외기 온도의 변화에 뒤져 추종하게 된다. 즉, 외기 온도가 점차로 저하되어 가는 동안, 압축기(30)의 온도는 실외열교환기(34)의 온도(≒외기 온도)보다 높아진다.
전술한 바와 같이, 공조기(10) 정지 중에 냉매회로(20) 내의 냉매는, 냉매회 로(20) 중 가장 온도가 낮은 곳에서 응축되어 고여간다. 때문에, 외기 온도가 점차 저하되어 가능 동안은, 압축기(30)에 비해 저온의 실외열교환기(34)로 냉매가 고여가게 된다. 즉, 외기 온도가 점차 저하되어 가는 동안은 압축기(30)를 가열하지 않아도 압축기(30)로 흘러드는 냉매의 양은 그리 많아지지 않는다. 그래서, 가열제어부(91)는, 도 2의 시각(t1)에 이르는 동안은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 정지상태로 유지시킨다.
압축기(30)의 온도변화는 외기 온도의 변화에 뒤져 추종하므로, 외기 온도가 점차 상승해 가는 동안은 압축기(30)의 온도가 실외열교환기(34)의 온도(≒외기 온도)에 비해 낮아진다. 이와 같은 상태에서는, 냉매회로(20) 내의 냉매가 실외열교환기(34)가 아닌 압축기(30)로 고여들 우려가 있기 때문에, 가열제어부(91)가 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 결상상태에서의 통전을 실행한다. 도 2의 예에서, 가열제어부(91)는 시각(t1)에서 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 개시시키고, 외기 온도의 상승이 계속되는 동안은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 계속한다. 그리고 시각(t2)이 되어 외기 온도가 다시 저하되기 시작하면, 가열제어수단은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 정지시킨다.
여기서, 압축기(30)의 전동기(62)에 대하여 결상상태에서 통전을 실행하는 도중에 공조기(10)의 전원이 켜질 경우는, 가열제어부(91)가 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 결상상태에서의 통전을 즉시 정지시킨다. 그리고, 제어기(90)가 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 3상 교류 공급을 개시시켜, 전동기(62)로 압축기구(61)를 구동시켜 냉매회로의 냉동주기 동작을 개시시킨다.
-제 1 실시형태의 효과-
본 실시형태에서는, 공조기(10)의 정지 중에 압축기(30)보다 실외열교환기(34) 쪽으로 많은 냉매가 고여가는 상태인지 여부를 판단하고, 그와 같은 상태이면 가열제어부(91)가 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 정지상태로 유지시킨다. 즉, 본 실시형태에서는 공조기(10)가 정지 중이라도, 압축기(30)로 고여드는 냉매가 그리 많지 않을 것으로 추측될 경우에는, 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 결상상태에서의 통전을 정지시킨다. 이로써, 본 실시형태에 의하면, 압축기(30)를 가열하지 않아도 거기에 고여드는 냉매가 그리 많아지지 않는 상황임에도 불구하고 압축기(30)를 가열시켜버리는 것을 방지할 수 있어, 공조기(10)의 정지 중에 압축기(30)를 가열하는데 필요한 전력을 삭감할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 공조기(10) 정지 중의 소비전력(이른바 대기전력)을 삭감할 수 있다.
-제 1 실시형태의 제 1 변형예-
본 실시형태의 가열제어부(91)에서는, 외기 온도센서(72)의 검출값 대신 실외열교환기 온도센서(73)의 검출값을 이용하여, 압축기의 전동기(62)에 대한 통전의 실시 여부를 판단해도 된다.
공조기(10)의 정지 중에, 본 변형예의 가열제어부(91)는 실외열교환기 온도센서(73)의 검출값을 감시한다. 그리고, 가열제어부(91)는 실외열교환기 온도센서(73)의 검출값이 계속 저하되는 동안은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 결상상태에서의 통전을 정지시키는 한편, 실외열교환기 온도센서(73)의 검출값이 일정한 채이거나 상승해가는 동안은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 결상상태에서의 통전 을 실행시킨다.
전술한 바와 같이, 공조기(10)의 정지 중에 실외열교환기(34)의 온도는 외기 온도와 거의 같은 값이 된다. 때문에, 실외열교환기(34)의 온도가 점차 저하되어 갈 때는 외기 온도가 계속 저하되게 되며, 그와 같은 상태에서는 압축기(30)의 온도가 실외열교환기(34)의 온도에 비해 높아진 것으로 추측할 수 있다. 그래서, 본 변형예의 가열제어부(91)는 실외열교환기(34)의 온도가 점차 저하되어 가는 동안은 압축기(30)로 다량의 냉매가 고여드는 일은 없을 것으로 판단하고, 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 정지상태로 유지시켜 불필요한 전력 소비를 회피한다.
-제 1 실시형태의 제 2 변형예-
본 실시형태의 가열제어부(91)에서는, 최신 검출값이 전회 검출값을 밑돌거나 양자가 같은 값이 된 동안(즉, T0≤T1인 동안)은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 정지시키는 한편, 최신 검출값이 전회 검출값보다 높은 값이 된 동안(즉, T0>T1인 동안)은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 결상상태에서의 통전을 실행시키도록 해도 된다. 즉, 본 변형예의 가열제어부(91)는, 외기 온도센서(72)의 검출값이 저하되었거나 일정하게 된 동안은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 정지상태로 유지시키고, 외기 온도센서(72)의 검출값이 상승된 동안은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 실행한다.
(제 2 실시형태)
본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 여기서는, 본 실시형태의 공 조기(10)에 대하여 상기 제 1 실시형태와 다른 점을 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이 본 실시형태의 공조기(10)에서는, 압축기(30)의 케이싱(63)에 압축기 온도센서(77)가 설치된다. 이 압축기 온도센서(77)는, 압축기(30)의 온도를 검출하는 압축기 온도검출수단을 구성한다.
본 실시형태의 가열제어부(91)는, 공조기(10)의 정지 중에 전동기(62)로 통전시킬지 여부를 외기 온도센서(72)의 검출값과 압축기 온도센서(77)의 검출값에 기초하여 판단하는 동작을 실행한다. 이 가열제어부(91)의 동작에 대하여 설명한다.
가열제어부(91)는 공조기(10)가 정지상태로 되면, 외기 온도센서(72)의 검출값(즉, 외부 기온)과 압축기 온도센서(77)의 검출값(즉, 압축기(30)의 온도)을 감시한다. 구체적으로 가열제어부(91)는, 외기 온도센서(72)의 검출값(TOA)과 압축기 온도센서(77)의 검출값(TC)을 소정시간마다 샘플링하여 양자의 값을 비교한다. 그리고 가열제어부(91)는, 외기 온도센서(72)의 검출값(TOA)이 압축기 온도센서(77)의 검출값(TC)을 밑도는 동안(즉, TOA<TC인 동안)은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 정지시키는 한편, 외기 온도센서(72)의 검출값(TOA)이 압축기 온도센서(77)의 검출값(TC)과 같거나 이를 상회하는 동안(즉, TOA≥TC인 동안)은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 결상상태에서의 통전을 실행한다.
봄철이나 가을철 등의 중간기에 공조기(10)가 종일 정지된 상태인 경우를 예 로, 가열제어부(91)의 동작을 구체적으로 설명한다.
도 4에 실선으로 나타낸 바와 같이, 외부 기온은 거의 주기적으로 변화한다. 그리고, 실외열교환기(34)는 그 열 용량이 비교적 작고 실외공기와 접촉하는 표면의 면적이 크므로, 그 온도는 외기 온도와 거의 같아진다. 한편, 공조기(10)의 정지 중에 실외회로(21)에서는, 실외열교환기(34)와 압축기(30) 중 온도가 낮은 쪽으로 냉매가 고여간다. 그래서 가열제어부(91)는, 도 4의 시각(t1)에 이르는 동안은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 정지상태로 유지시킨다.
시각(t1)에서 압축기(30)의 온도가 실외열교환기(34) 온도와 같아지면, 가열제어부(91)는 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 결상상태에서의 통전을 개시시킨다. 그 후 외기 온도가 상승해 가는 동안은 압축기(30)의 온도가 실외열교환기(34) 온도보다 낮은 상태가 계속되므로, 가열제어부(91)가 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 계속 시킨다. 그리고 시각(t2)에서 압축기(30)의 온도가 실외열교환기(34) 온도를 상회하면, 가열제어부(91)가 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 정지시킨다.
이와 같이, 본 실시형태의 가열제어부(91)는, 실외회로(21)에서 압축기(30)로 고여드는 냉매의 양이 많아질 것으로 추측될 때만, 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 결상상태에서의 통전을 실행시킨다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 상기 제 1 실시형태의 경우와 마찬가지로 압축기(30)의 불필요한 가열을 회피할 수 있어, 공조기(10) 정지 중에 소비되는 전력(즉, 대기전력)을 저감할 수 있다.
-제 2 실시형태의 제 1 변형예-
본 실시형태의 가열제어부(91)에서는, 외기 온도센서(72)의 검출값 대신 실외열교환기 온도센서(73)의 검출값을 이용하여, 압축기의 전동기(62)에 대한 통전의 실시 여부를 판단해도 된다.
공조기(10)의 정지 중에, 본 변형예의 가열제어부(91)는 실외열교환기 온도센서(73)의 검출값과 압축기 온도센서(77)의 검출값을 감시한다. 그리고, 가열제어부(91)는 압축기 온도센서(77)의 검출값이 실외열교환기 온도센서(73)의 검출값을 상회하는 동안은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 결상상태에서의 통전을 정지시키는 한편, 압축기 온도센서(77)의 검출값이 실외열교환기 온도센서(73)의 검출값과 같거나 밑도는 동안은 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 결상상태에서의 통전을 실행시킨다.
전술한 바와 같이, 공조기(10)의 정지 중에 실외회로(21)에서는, 실외열교환기(34)와 압축기(30) 중 온도가 낮은 쪽으로 냉매가 고여간다. 그래서 본 변형예의 가열제어부(91)는, 압축기 온도센서(77)의 검출값이 실외열교환기 온도센서(73)의 검출값을 상회하는 동안은 압축기(30)로 다량의 냉매가 고여드는 일은 없는 것으로 판단하고, 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 통전을 정지상태로 유지시켜 불필요한 전력 소비를 회피한다.
(그 밖의 실시형태)
상기 각 실시형태에서는 다음과 같은 구성으로 해도 된다.
-제 1 변형예-
상기 각 실시형태에서는, 압축기(30)의 전동기(62)를 결상상태에서 통전시킴 으로써 압축기(30)를 가열했으나, 이 대신 압축기(30)에 전기히터(55)를 설치하고, 이 전기히터(55)를 통전시킴으로써 압축기(30)를 가열해도 된다. 본 변형예에서는, 이 전기히터(55)와 제어기(90)의 가열제어부(91)가 가열수단(80)을 구성한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 전기히터(55)는 압축기(30)의 케이싱(63) 하부에 감긴다. 전기히터(55)를 통전시키면 줄열이 발생하여 압축기(30)가 가열된다. 본 변형예에서, 제어기(90)의 가열제어부(91)는 공조기(10) 정지 중에 전기히터(55)로 전력을 공급하는 동작을 행한다.
전술한 바와 같이, 상기 각 실시형태의 가열제어부(91)는, 공조기(10) 정지 중에 압축기(30)의 가열이 필요한지 여부의 판단을, 외기 온도센서(72)의 검출값 변화 정도나, 외기 온도센서(72)의 검출값과 압축기 온도센서(77)의 검출값과의 관계에 기초하여 실행한다. 본 변형예의 가열제어부(91)는, 상기 각 실시형태와 마찬가지로 판단하여 공조기(10) 정지 중에 압축기(30) 가열이 필요하다고 판단된 경우에 전기히터(55)를 통전시킨다.
-제 2 변형예-
상기 제 1, 제 2 실시형태나 상기 제 1 변형예에 있어서, 제어기(90)의 가열제어부(91)는 공조기(10) 정지 중에 압축기(30) 가열이 필요한지 여부를 판단할 때, 추가로 내기 온도센서(75)의 검출값을 고려하도록 해도 된다.
구체적으로 본 변형예의 가열제어부(91)는, 공조기(10) 정지 중에 내기 온도센서(75)의 검출값과 외기 온도센서(72)의 검출값을 비교하여, 외기 온도센서(72)의 검출값이 내기 온도센서(75)의 검출값 이상일 경우에도 압축기(30) 가열을 정지 상태로 유지시킨다.
예를 들어, 상기 제 1 실시형태에 본 변형예를 적용할 경우, 가열제어부(91)는 내기 온도센서(75)의 검출값이 외기 온도센서(72)의 검출값을 밑돈다는 제 1 조건과, 외기 온도센서(72)의 검출값이 계속 저하되고 있다는 제 2 조건 중 어느 한쪽이 공조기(10) 정지 중에 성립된 경우는, 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 결상상태에서의 통전을 정지상태로 유지시킨다.
또, 상기 제 2 실시형태에 본 변형예를 적용할 경우, 가열제어부(91)는 내기 온도센서(75)의 검출값이 외기 온도센서(72)의 검출값을 밑돈다는 제 1 조건과, 외기 온도센서(72)의 검출값이 압축기 온도센서(77)의 검출값을 밑돈다는 제 2 조건 중 어느 한쪽이 공조기(10) 정지 중에 성립된 경우는, 압축기(30)의 전동기(62)에 대한 결상상태에서의 통전을 정지상태로 유지시킨다.
전술한 바와 같이, 공조기(10) 정지 중 냉매회로(20) 내의 냉매는, 냉매회로(20) 중 가장 온도가 낮은 곳에서 응축되어 고여간다. 그리고 내기 온도센서(75)의 검출값(즉, 실내 기온)이 외기 온도센서(72)의 검출값(즉, 실외 기온)을 밑도는 상태에서는 실내회로(22)가 실외회로(21)에 비해 저온이므로, 실내회로(22)로 냉매가 유입되어 고여가게 된다. 즉, 이 상태에서는 압축기(30)가 설치된 실외회로(21)에 그리 많은 양의 냉매는 고이지 않을 것으로 추정할 수 있다. 그래서, 본 변형예에서는 공조기(10) 정지 중에 내기 온도센서(75)의 검출값이 외기 온도센서(72)의 검출값을 밑도는 경우에도 압축기(30)를 정지시켜 압축기(30)를 불필요하게 가열하지 않도록 한다.
여기서, 이상의 실시형태는 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물, 혹은 그 용도 범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 정지 중에 압축기를 가열하는 수단을 구비한 냉동장치에 대하여 유용하다.

Claims (6)

  1. 압축기(30)와 열원측 열교환기(34)를 가지며 옥외에 설치되는 열원측회로(21)와, 이용측 열교환기(37)를 가지며 옥내에 설치되는 이용측회로(22)가 서로 접속된 냉매회로(20)를 구비하며, 이 냉매회로(20)에서 냉매를 순환시켜 냉동주기를 행하는 냉동장치에 있어서,
    상기 열원측 열교환기(34)가 냉매를 실외공기와 열교환시키도록 구성되는 한편,
    상기 냉동장치 정지 중에 이 압축기(30)를 가열하는 가열수단(80)과,
    실외 기온을 검출하는 외기 온도검출수단(72)과,
    상기 냉동장치 정지 중이라도 상기 외기 온도검출수단(72)의 검출값이 저하된 동안은 상기 가열수단(80)에 의한 상기 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시키는 제어수단(91)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  2. 압축기(30)와 열원측 열교환기(34)를 가지며 옥외에 설치되는 열원측회로(21)와, 이용측 열교환기(37)를 가지며 옥내에 설치되는 이용측회로(22)가 서로 접속된 냉매회로(20)를 구비하며, 이 냉매회로(20)에서 냉매를 순환시켜 냉동주기를 행하는 냉동장치에 있어서,
    상기 열원측 열교환기(34)가 냉매를 실외공기와 열교환시키도록 구성되는 한편,
    상기 냉동장치 정지 중에 이 압축기(30)를 가열하는 가열수단(80)과,
    실외 기온을 검출하는 외기 온도검출수단(72)과,
    상기 압축기(30)의 온도를 검출하는 압축기 온도검출수단(77)과,
    상기 냉동장치 정지 중이라도 상기 압축기 온도검출수단(77)의 검출값이 상기 외기 온도검출수단(72)의 검출값보다 높아진 동안은 상기 가열수단(80)에 의한 상기 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시키는 제어수단(91)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 이용측 열교환기(37)가 냉매를 실내공기와 열교환시키도록 구성되며,
    실내 기온을 검출하는 내기 온도검출수단(75)이 설치되고,
    상기 제어수단(91)은, 상기 내기 온도검출수단(75)의 검출값이 상기 외기 온도검출수단(72)의 검출값보다 낮아진 동안은 상기 가열수단(80)에 의한 상기 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  4. 압축기(30)와 열원측 열교환기(34)를 가지며 옥외에 설치되는 열원측회로(21)와, 이용측 열교환기(37)를 가지며 옥내에 설치되는 이용측회로(22)가 서로 접속된 냉매회로(20)를 구비하며, 이 냉매회로(20)에서 냉매를 순환시켜 냉동주기를 행하는 냉동장치에 있어서,
    상기 열원측 열교환기(34)가 냉매를 실외공기와 열교환시키도록 구성되는 한 편,
    상기 냉동장치 정지 중에 이 압축기(30)를 가열하는 가열수단(80)과,
    상기 열원측 열교환기(34)의 온도를 검출하는 열교환기 온도검출수단(73)과,
    상기 냉동장치 정지 중이라도 상기 열교환기 온도검출수단(73)의 검출값이 저하된 동안은 상기 가열수단(80)에 의한 상기 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시키는 제어수단(91)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  5. 압축기(30)와 열원측 열교환기(34)를 가지며 옥외에 설치되는 열원측회로(21)와, 이용측 열교환기(37)를 가지며 옥내에 설치되는 이용측회로(22)가 서로 접속된 냉매회로(20)를 구비하며, 이 냉매회로(20)에서 냉매를 순환시켜 냉동주기를 행하는 냉동장치에 있어서,
    상기 열원측 열교환기(34)가 냉매를 실외공기와 열교환시키도록 구성되는 한편,
    상기 냉동장치 정지 중에 이 압축기(30)를 가열하는 가열수단(80)과,
    상기 열원측 열교환기(34)의 온도를 검출하는 열교환기 온도검출수단(73)과,
    상기 압축기(30)의 온도를 검출하는 압축기 온도검출수단(77)과,
    상기 냉동장치 정지 중이라도 상기 압축기 온도검출수단(77)의 검출값이 상기 열교환기 온도검출수단(73)의 검출값보다 높아진 동안은 상기 가열수단(80)에 의한 상기 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시키는 제어수단(91)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  6. 청구항 4 또는 5에 있어서,
    상기 이용측 열교환기(37)가 냉매를 실내공기와 열교환시키도록 구성되며,
    실내 기온을 검출하는 내기 온도검출수단(75)이 설치되고,
    상기 제어수단(91)은, 상기 내기 온도검출수단(75)의 검출값이 상기 열교환기 온도검출수단(73)의 검출값보다 낮아진 동안은 상기 가열수단(80)에 의한 상기 압축기(30)의 가열을 정지상태로 유지시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
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