KR20100095576A

KR20100095576A - 냉동 장치

Info

Publication number: KR20100095576A
Application number: KR1020107012610A
Authority: KR
Inventors: 요시아키 미야모토; 요시유키 기마타; 히로유키 고바야시; 하지메 사토
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2010-08-31
Also published as: EP2302309A1; JP2009300009A; WO2009151087A1; JP5610674B2; EP2302309A4

Abstract

운전 정지 중에 항상 저압을 설정압 이하로 유지함으로써, 냉매 누설을 저감시킬 수 있는 냉동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 압축기 (2) 의 운전을 정지할 때에, 냉매 저압 라인을 폐쇄 혹은 좁혀 펌프다운 운전을 실시하고, 저압이 설정압 이하로 저하되었을 때에 압축기 (2) 를 정지함과 함께, 냉매 토출 라인을 폐쇄하여 저압을 유지하도록 한 냉동 장치 (1) 에 있어서, 압축기 (2) 의 정지 중에 저압 압력을 감시하고, 저압이 설정압 이상으로 상승했을 때에 펌프다운 운전을 실시하여, 항상 저압을 설정압 이하로 유지하는 저압 감시 수단 (11) 을 구비하고 있다.

Description

냉동 장치 {REFRIGERATION DEVICE}

본 발명은, 압축기를 포함한 냉매 회로로부터의 냉매 누설을 최대한 저감시킬 수 있는 냉동 장치에 관한 것이다.

냉동 장치에서는, 냉동 사이클을 구성하는 각 기기와 냉매 배관의 접속 부분이나 각 기기의 시일 부분 등으로부터의 냉매 누설이 미소하기는 하지만 존재한다. 이 냉매 누설에 대해서는, 냉동 장치의 운전 정지시 (압축기 정지시) 에, 펌프다운 운전을 실시하여 저압측 압력을 낮게 한 상태에서 정지하는 것이, 시일 부분 등에 있어서 대기압과의 차압을 작게 할 수 있는 점에서, 유효한 냉매 누설 저감 수단이 된다고 생각된다.

한편, 운전 정지시에 펌프다운 운전을 실시하도록 한 냉동 장치에 있어서, 냉매 저압 라인의 전자 밸브 또는 전자 팽창 밸브를 폐쇄하여 펌프다운 운전을 실시하여, 저압 라인측의 냉매를 응축기측에 회수한 후, 냉매 토출 라인에 형성한 전자 밸브를 폐쇄하여 냉매를 고압 라인측에 봉입하도록 한 냉동 장치가 특허문헌 1, 2 에 나타나 있다.

일본 공개특허공보 2000-249385호 일본 공개특허공보 2001-272118호

그런데, 특허문헌 1, 2 에 나타내는 것에서는, 운전 정지시에 펌프다운 운전을 실시하여, 냉매 토출 라인의 전자 밸브를 폐쇄함으로써, 저압 압력을 설정압 이하로 한 상태에서 정지할 수 있다. 따라서, 정지 시간이 짧은 경우에는, 저압을 설정압 이하로 유지하고, 대기압과의 차압을 작게 할 수 있는 점에서, 냉매 누설에 대해 저감 효과를 기대할 수 있다. 그러나, 정지 시간이 장기간에 걸치면, 밸브 누설 등에 의해 필연적으로 저압이 상승하고, 대기압과의 차압이 커지기 때문에, 냉매 누설의 저감 효과가 저하된다는 문제가 있다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 운전 정지 중에 항상 저압을 설정압 이하로 유지함으로써, 냉매 누설을 저감시킬 수 있는 냉동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 냉동 장치는, 이하의 수단을 채용한다.

즉, 본 발명의 일 양태에 관련된 냉동 장치는, 압축기의 운전을 정지할 때에, 냉매 저압 라인을 폐쇄 혹은 좁혀 펌프다운 운전을 실시하고, 저압이 설정압 이하로 저하되었을 때에 상기 압축기를 정지함과 함께, 냉매 토출 라인을 폐쇄하여 저압을 유지하도록 한 냉동 장치에 있어서, 상기 압축기의 정지 중에 저압 압력을 감시하고, 저압이 설정압 이상으로 상승했을 때에 펌프다운 운전을 실시하여, 항상 저압을 설정압 이하로 유지하는 저압 감시 수단을 구비하고 있다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 압축기의 정지 중에 저압 압력을 감시하고, 저압이 설정압 이상으로 상승했을 때에 펌프다운 운전을 실시하여, 항상 저압을 설정압 이하로 유지하는 저압 감시 수단을 구비하고 있으므로, 펌프다운 운전을 실시하여, 저압을 설정압 이하로 한 상태에서 운전을 정지한 후, 저압이 설정압 이상으로 상승했을 때, 그때마다 펌프다운 운전을 실시함으로써, 항상 저압을 설정압 이하로 유지할 수 있다. 따라서, 냉동 장치의 운전 정지가 장기간에 걸쳐도, 저압을 설정압 이하로 유지하여, 냉매 누설을 가급적으로 저감시킬 수 있다. 또한, 펌프다운 운전은, 냉매 저압 라인을 폐쇄 혹은 좁힌 상태로 하여 압축기를 운전하고, 냉매 저압 라인측의 냉매를, 응축기를 포함한 냉매 고압 라인으로 퍼 올림으로써 실시된다.

또한, 상기 양태의 냉동 장치는, 상기의 냉동 장치에 있어서, 상기 압축기가, 외부 구동원에 의해 구동되는 개방형 압축기로 되어 있는 구성으로 해도 된다.

상기 구성에 의하면, 압축기가 외부 구동원에 의해 구동되는 개방형 압축기로 되어 있는 냉동 장치에 있어서, 압축기의 운전 정지 중, 저압을 설정압 이하로 유지하여, 압축기 구동축의 시일 부분으로부터 냉매가 누설될 가능성을 저감시킬 수 있다. 따라서, 개방형 압축기를 사용한 냉동 장치의 냉매 누설 저감을 도모할 수 있다.

또, 상기 양태의 냉동 장치는, 상기 서술한 어느 냉동 장치에 있어서, 상기 냉매 저압 라인을 폐쇄하는 수단이, 냉동 사이클용 전자 팽창 밸브와 공용화되어 있는 구성으로 해도 된다.

상기 구성에 의하면, 냉매 저압 라인을 폐쇄하는 수단이 냉동 사이클용 전자 팽창 밸브와 공용화되어 있기 때문에, 펌프다운 운전시 및 운전 정지시, 전자 팽창 밸브를 전체 폐쇄 상태로 하여 냉매 저압 라인을 폐쇄할 수 있다. 따라서, 냉매 저압 라인을 폐쇄하는 전용의 전자 밸브 등을 필요로 하지 않게 되어, 냉매 회로 구성의 간소화와 저비용화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 양태의 냉동 장치는, 상기 서술한 어느 냉동 장치에 있어서, 상기 냉매 토출 라인을 폐쇄하는 수단이, 상기 압축기로부터의 냉매 토출 라인이나 상기 압축기 내에 형성된 전자 밸브 또는 역지 밸브로 되어 있는 구성으로 해도 된다.

상기 구성에 의하면, 냉매 토출 라인을 폐쇄하는 수단이 압축기로부터의 냉매 토출 라인이나 압축기 내에 형성되는 전자 밸브 또는 역지 밸브로 되어 있기 때문에, 펌프다운 운전이 종료될 때, 냉매 토출 라인을 전자 밸브 또는 역지 밸브에 의해 폐쇄하여, 고압 냉매가 냉매 토출 라인측으로부터 압축기측으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 냉매 저압 라인측의 저압 유지 효과를 높여, 냉매 회로로부터의 냉매 누설을 최대한 저감시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 펌프다운 운전을 실시하여, 저압을 설정압 이하로 한 상태에서 운전을 정지한 후, 저압이 설정압 이상으로 상승했을 때, 그때마다 펌프다운 운전을 실시함으로써, 항상 저압을 설정압 이하로 유지할 수 있으므로, 냉동 장치의 운전 정지가 장기간에 걸쳐도, 저압을 설정압 이하로 유지하여, 냉매 누설을 가급적으로 저감시킬 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 냉동 장치의 구성도이다.
도 2 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 냉동 장치의 제어 흐름도이다.

이하에, 본 발명에 관련된 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.

[제 1 실시형태]

이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해, 도 1 및 도 2 를 사용하여 설명한다.

도 1 에는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 냉동 장치의 구성도가 나타나고, 도 2 에는 그 제어 흐름도가 나타나 있다.

냉동 장치 (1) 는, 저압 냉매 가스를 압축하는 압축기 (2) 와, 압축기 (2) 에 의해 압축된 고온 고압의 냉매 가스를 응축 액화하는 응축기 (3) 와, 응축기 (3) 에 의해 응축 액화된 고압액 냉매를 단열 팽창시키는 팽창 밸브 (전자 팽창 밸브 ; 4) 와, 팽창 밸브 (4) 에 의해 단열 팽창된 저압의 기액 2 상 냉매를 증발 가스화하는 증발기 (5) 를 이 순서로 냉매 배관 (6) 에 의해 접속된 폐 (閉) 사이클의 냉매 회로 (냉동 사이클 ; 7) 를 구비하고 있다.

상기의 냉동 장치 (1) 에 있어서, 압축기 (2) 는, 모터를 내장하고 있지 않고, 그 구동축이 압축기 하우징으로부터 외부로 돌출되어, 엔진 또는 모터 등의 외부 구동원에 클러치 등을 통하여 연결되고, 외부 구동원에 의해 구동되는 구성으로 된, 이른바 개방형 압축기로 되어 있다. 따라서, 구동축의 돌출부에는, 하우징 내부와 대기 사이를 시일하는 매커니컬 시일, 립 시일 등의 시일 장치가 개장 (介裝) 하여 장착되어 있다.

또, 냉매 회로 (냉동 사이클 ; 7) 의 팽창 밸브 (전자 팽창 밸브 ; 4) 와 증발기 (5) 사이의 냉매 저압 라인에는, 펌프다운 운전시에 냉매 저압 라인을 폐쇄하는 수단으로서의 전자 밸브 (8) 가 형성됨과 함께, 압축기 (2) 와 응축기 (3) 사이의 냉매 토출 라인에는, 펌프다운 운전 후에 냉매 토출 라인을 폐쇄하는 수단으로서의 전자 밸브 (9) 가 형성되어 있다. 또한, 냉매 저압 라인의 증발기 (5) 와 압축기 (2) 사이에는, 저압 압력을 검출하는 압력 센서 (10) 가 형성되어 있다.

또, 상기 냉동 장치 (1) 는, 운전을 정지 (압축기 (2) 를 정지) 할 때에, 압축기 (2) 의 운전을 계속한 채로 전자 밸브 (8) 를 폐쇄하여 펌프다운 운전을 실시하여, 냉매 저압 라인측의 압력이 설정압 이하가 되면, 압축기 (2) 를 정지함과 함께, 전자 밸브 (9) 를 폐쇄하여 정지 상태로 하고, 이후의 정지 중에도 저압이 설정압 이상이 되지 않도록 저압을 감시하는 저압 감시 수단 (11) 을 구비하고 있다.

요컨대, 저압 감시 수단 (11) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 운전 상태 (S1) 로 되어 있던 냉동 장치 (1 ; 압축기 (2)) 에 정지 신호가 입력되면, 펌프다운 운전 (S2) 을 실시한다. 이 펌프다운 운전 (S2) 은, 압축기 (2) 의 운전을 계속한 채로 전자 밸브 (8) 를 폐쇄하여 실시한다. 이로써, 전자 밸브 (8) 보다 하류측의 냉매 저압 라인 중의 냉매는, 압축기 (2) 에 의해 응축기 (3) 를 포함한 냉매 고압 라인측으로 퍼 올려져, 주로 응축기 (3) 에 회수된다.

상기의 냉매 회수 작용을 소정 시간 계속하면, 냉매 저압 라인측의 냉매의 대부분이 응축기 (3) 를 포함한 냉매 고압 라인측에 회수되어, 냉매 저압 라인의 압력이 저하된다. 그리고, 저압 압력 LP 가 설정압 이하가 되면, 압력 센서 (10) 가 그것을 검출 (S3) 하여, 압축기 (2) 의 운전을 정지 (S4) 함과 함께, 팽창 밸브 (전자 팽창 밸브 ; 4) 및 전자 밸브 (9) 를 폐쇄 상태 (S5) 로 하여 냉매를 응축기 (3) 측에 봉입하여 고압 냉매가 압축기 (2) 측으로 역류하는 것을 방지한다. 이로써, 냉매 저압 라인의 저압 압력 LP 를 설정압 이하로 한 정지 상태 (S6) 로 유지할 수 있다.

정지 상태 (S6) 가 장기간에 걸쳐, 밸브 누설 등에 의해 저압 LP 가 서서히 상승하여 설정압 이상이 되면, 압력 센서 (10) 가 그것을 검출 (S7) 하고, 압축기 (2) 를 단시간만 운전 (S8) 하여 다시 펌프다운 운전 (S2) 을 실시한다. 이와 같이 하여, 저압 감시 수단 (11) 은, 냉동 장치 (1 ; 압축기 (2)) 가 정지 중에 냉매 저압 라인의 압력을 항상 설정압 이하의 저압 LP 로 유지하도록 구성되어 있다.

이상에 설명한 구성에 의해, 본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 발휘한다.

냉동 장치 (1) 에 있어서, 냉동 내지 공조 운전은, 압축기 (2) 에 의해 압축된 냉매를 응축기 (3) 에 의해 응축 액화하고, 이 냉매를 팽창 밸브 (전자 팽창 밸브 ; 4) 에 의해 단열 팽창시킨 후, 증발기 (5) 에 공급하여 증발 가스화시켜, 이 냉매 가스를 압축기 (2) 에 흡입하여 다시 압축하는 사이클을 반복함으로써 실시된다.

이 냉동 내지 공조 운전을 정지할 때, 정지 기간 중에 있어서, 냉동 장치로부터의 냉매 누설의 가능성을 가능한 한 저감시키기 위해서, 저압 감시 수단 (11) 에 의해 펌프다운 운전을 실시하고 나서 압축기 (2) 의 운전을 정지한다. 펌프다운 운전은, 압축기 (2) 의 운전을 계속한 채로 전자 밸브 (8) 를 폐쇄함으로써 실시된다. 펌프다운 운전을 실시하면, 전자 밸브 (8) 보다 하류측의 냉매 저압 라인 중의 냉매가 압축기 (2) 에 의해 응축기 (3) 를 포함한 고압 라인측으로 회수되어, 냉매 저압 라인측의 압력이 저하된다.

저압 압력이 설정압까지 저하되면, 압력 센서 (10) 가 그것을 검출하고, 압축기 (2) 를 정지시켜 펌프다운 운전을 종료함과 함께, 팽창 밸브 (전자 팽창 밸브 ; 4) 및 전자 밸브 (9) 를 폐쇄하여 응축기 (3) 를 포함한 고압 라인측으로 냉매를 봉입한다. 이렇게 하여, 냉매 저압 라인측의 저압 압력을 대기압과의 차압이 작은 설정압 이하의 저압 상태로 유지한다. 또, 운전 정지 기간이 장기간에 걸치고, 그 사이에 밸브 누설 등에 의해 저압이 상승하여, 그것이 설정압 이상이 된 것을 압력 센서 (10) 가 검출하면, 압축기 (2) 를 단시간 운전하여 다시 펌프다운 운전을 실시하여, 이하 동일한 동작을 반복하도록 되어 있다.

이로써, 냉동 장치 (1) 는, 운전 정지 중에 항상 저압 압력이 설정압 이하로 유지되게 된다. 따라서, 냉동 장치 (1) 의 운전 정지가 장기간에 걸쳐도, 저압을 설정압 이하로 유지함으로써, 냉매 누설을 가급적으로 저감시킬 수 있다. 또, 개방형 압축기 (2) 를 사용하고 있는 냉동 장치 (1) 에 있어서는, 압축기 (2) 의 운전 정지 중에 압축기 구동축의 시일 부분으로부터의 냉매 누설의 가능성을 저감시킬 수 있다. 따라서, 개방형 압축기 (2) 를 사용한 냉동 장치 (1) 의 냉매 누설 저감을 도모할 수 있다.

또, 냉매 토출 라인에 전자 밸브 (9) 를 형성하고, 펌프다운 운전이 종료되었을 때, 냉매 토출 라인을 전자 밸브 (9) 에 의해 폐쇄함으로써 고압 냉매의 압축기 (2) 측으로의 역류를 방지하도록 되어 있다. 이 때문에, 냉매 저압 라인측의 저압 유지 효과를 높여, 냉매 회로 (7) 로부터의 냉매 누설을 최대한 저감시킬 수 있다.

[제 2 실시형태］

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해, 도 1 을 참조하여 설명한다.

본 실시형태는, 상기한 제 1 실시형태에 대해, 냉매 저압 라인을 폐쇄하는 수단이 전자 팽창 밸브 (4) 에 의해 공용화되어 있는 점이 상이하다.

요컨대, 본 실시형태에서는, 펌프다운 운전시, 저압 감시 수단 (11) 에 의해 전자 팽창 밸브 (4) 를 전체 폐쇄 혹은 좁혀 냉매 저압 라인을 폐쇄 혹은 좁힘과 함께, 펌프다운 운전 종료 후의 운전 정지 중에는, 전체 폐쇄 상태로 하는 구성으로 되어 있다. 이로써, 전자 팽창 밸브 (4) 에 상기 전자 밸브 (8) 의 기능을 겸하게 할 수 있다.

이와 같이, 펌프다운 운전시, 전자 팽창 밸브 (4) 를 전체 폐쇄 혹은 좁혀 냉매 저압 라인을 폐쇄 혹은 좁히고, 펌프다운 운전 종료 후의 운전 정지 중에 전자 팽창 밸브 (4) 를 전체 폐쇄로 하여 냉매 저압 라인을 폐쇄하는 구성으로 함으로써, 상기한 전자 밸브 (8) 를 생략할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태와 동일한 효과 외에, 전자 밸브 (8) 의 생략에 의해 냉매 회로 (7) 의 구성 간소화와 저비용화를 도모할 수 있다는 효과가 발휘된다.

또한, 본 발명은, 상기 실시형태에 관련된 발명에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 적절히 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시형태에서는, 냉매 토출 라인을 폐쇄하는 수단으로서, 전자 밸브 (9) 를 형성한 예에 대해 설명했지만, 이 전자 밸브 (9) 는 역지 밸브에 의해 대체해도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 역지 밸브를 사용함으로써, 밸브의 제어 회로가 불필요해지기 때문에, 제어 수단의 구성을 간소화할 수 있다. 또, 상기 전자 밸브 (9) 나 역지 밸브는, 압축기 (2) 의 내부에 설치해도 된다.

또, 상기 실시형태에서는, 압축기 (2), 응축기 (3), 및 증발기 (5) 가 각 1대 접속된 냉동 장치에 대해 설명했지만, 압축기 (2), 응축기 (3), 및 증발기 (5) 의 적어도 1 개가 복수대 접속된 멀티 타입의 냉동 장치에도 동일하게 적용할 수 있는 것은 물론이다. 또, 상기 실시형태에서는, 저압 압력을 검출하기 위해, 냉매 저압 라인에 압력 센서 (10) 를 형성한 예에 대해 설명했지만, 온도 센서에 의해 검출된 냉매의 포화 온도로부터 압력을 검출하도록 해도, 이러한 실시형태도 본 발명에 포함되는 것으로 한다.

또한, 본 발명은, 외부 구동원인 엔진이나 모터에 의해 구동되는 개방형 압축기 (2) 를 사용한 엔진 구동식의 히트 펌프 공기 조화기, 서브 엔진이나 주행용 엔진에 의해 구동되는 차량용의 냉동 내지 공조 장치에 적용해도 바람직하지만, 반드시 이들의 냉동 장치에 제한되는 것은 아니고, 전동의 냉동 장치, 히트 펌프 공기 조화기 등에도 동일하게 적용할 수 있는 것은 말할 것도 없다.

또, 운전 정지 중에 있어서의 저압을 유지하기 위한 단시간의 펌프다운 운전은, 엔진을 기동시키는 스타터 모터를 구비한 것으로는, 스타터 모터를 단시간 구동하여 펌프다운 운전할 수 있고, 나아가서는 엔진과 모터의 쌍방을 구비한 하이브리드식인 것으로는, 모터를 단시간 구동하여 펌프다운 운전할 수 있다.

1 : 냉동 장치
2 : 압축기 (개방형 압축기)
4 : 팽창 밸브 (전자 팽창 밸브)
7 : 냉매 회로 (냉동 사이클)
8 : 전자 밸브 (냉매 저압 라인 폐쇄 수단)
9 : 전자 밸브 (냉매 토출 라인 폐쇄 수단)
11 : 저압 감시 수단

Claims

압축기의 운전을 정지할 때에, 냉매 저압 라인을 폐쇄 혹은 좁혀 펌프다운 운전을 실시하고, 저압이 설정압 이하로 저하되었을 때에 상기 압축기를 정지함과 함께, 상기 냉매 토출 라인을 폐쇄하여 저압을 유지하도록 한 냉동 장치에 있어서,
상기 압축기의 정지 중에 저압 압력을 감시하고, 저압이 설정압 이상으로 상승했을 때에 펌프다운 운전을 실시하여, 항상 저압을 설정압 이하로 유지하는 저압 감시 수단을 구비하고 있는 냉동 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 압축기가, 외부 구동원에 의해 구동되는 개방형 압축기로 되어 있는 냉동 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 냉매 저압 라인을 폐쇄하는 수단이, 냉동 사이클용 전자 팽창 밸브와 공용화되어 있는 냉동 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉매 토출 라인을 폐쇄하는 수단이, 상기 압축기로부터의 냉매 토출 라인이나 상기 압축기 내에 형성되는 전자 밸브 또는 역지 밸브로 되어 있는 냉동 장치.