KR20130035868A - 냉동 장치 및 그 제상 방법 - Google Patents

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Abstract

[과제] 산수식이나 전기히터식을 채용하지 않고, 화물 취급실의 저온화에 필요한 전력을 이용함으로써, 여분의 전력을 소비하지 않는 저비용의 제상 수단을 실현하는 것이다.
[해결수단] 화물 취급실(7A~C)에 공기냉각기(26d) 등을 마련하는 동시에, 공기냉각기(26d) 등으로 CO2액을 순환시키는 제1 수액기(42)를 마련한다. 제1 수액기(42)는 5~10℃의 CO2액을 저류할 수 있는 4.0MPa 정도의 고압으로 유지한다. 냉동실(5A~C)에 마련된 공기냉각기(26a~c)의 제상 운전시에, 화물 취급실(7A~C) 내를 냉각하고 그 보유열을 회수한 CO2액을, 공기냉각기(26a~c)에 공급하여 제상을 행한다.

Description

냉동 장치 및 그 제상 방법{REFRIGERATION SYSTEM AND DEFROSTING METHOD THEREOF}
본 발명은, 화물 취급실을 구비한 냉동고의 냉동 장치에 관한 것으로, 화물 취급실의 공조로 회수한 열을 이용하여 냉동고의 공기냉각기의 제상을 행하는 것이다.
지구 환경 보전의 관점으로부터, 자연 냉매를 이용한 냉동 장치가 검토되어 왔다. 자연 냉매 중, NH3은 오존파괴계수 제로, 및 지구온난화 계수가 대략 0이면서, 냉매로서의 성능이 우수하므로, NH3을 냉매로 사용하는 냉동 장치가 증가하고 있다. 그러나, NH3은 독성이 있기 때문에, 비교적 안전하고, 열을 운반하는 매체로서 우수한 특징을 갖는 CO2액을 2차 냉매로서 사용하는 냉동 장치가 많이 채용되고 있다.
특허문헌 1의 도 8에는, 화물 취급실을 구비하는 한편, NH3/CO2 냉동 장치를 구비한 냉동고가 개시되어 있다. 이 냉동고의 구성을 도 4를 통해 설명한다. 도 4에서, 이 냉동 장치(100)는, 옥외 유닛(A)과 냉동고(B)의 내부에 마련된 CO2 브라인에 의한 천장걸이형 공기냉각기(118)로 구성되어 있다. 옥외 유닛(A)에는, NH3 순환로(1차 냉매 회로; 102)에, 압축기(104), 증발식 응축기(에바콘; 106), 캐스케이드 콘덴서(108) 및 팽창 밸브(110)가 마련되어, 냉동 사이클을 형성하고 있다.
캐스케이드 콘덴서(108)에 CO2 순환로(2차 냉매 회로; 112)가 연결되어 있다. CO2 순환로(112)에는, 수액기(114), 액 펌프(116) 및 상기 천장걸이형 공기냉각기(118)가 마련되어 있다. 캐스케이드 콘덴서(108)에서, NH3에 의해 CO2 브라인이 냉각되고, 냉각된 CO2 브라인은, 천장걸이형 공기냉각기(118)로 냉동고(B) 내의 공기를 냉각시킨다. 공기를 냉각하여 가스화한 CO2 브라인은, 브라인 쿨러(캐스케이드 콘덴서; 108)에서 NH3에 의해 냉각되어 액화된다. 이 사이클을 반복함으로써, 1차 냉매 회로(102)를 순환하는 NH3에 의해, 간접적으로 냉동고(B) 내의 공기를 냉각시키고 있다.
냉동고에 인접하여 화물 취급실이 마련되어 있다. 보관형 냉동고에 비해, 피냉동품이 빈번하게 출납되는 물류형 냉동고에서는, 빈번한 입출고 작업에 대응하는 동시에, HACCP(식품의 위해 분석·중요 관리점 방식) 대책이나, 물품 온도 유지 등의 품질 대책에서부터, 넓은 면적의 화물 취급실이 필요해지게 되었다. 또한, 화물 취급실은, 저온화 및 밀폐화의 경향이 있다. 특허문헌 2에는, 화물 취급실의 외기 침입에 의한 결로의 발생을 억제하기 위해, 도크 쉘터와 저온 밀폐화된 화물 취급실의 개구부 사이에, 유닛 쿨러를 구비한 제습실을 마련한 구성이 개시되어 있다.
한편, 냉동고 내의 공기에 포함되는 수증기는, 공기냉각기 안에서, 저온의 CO2로 냉각되는 냉각면에서 응축 고화되어, 서리가 되어 축적된다. 이 서리가 전열을 저해하여, 냉동 장치의 열효율을 저하시키므로, 정기적으로 제상할 필요가 있다. CO2를 2차 냉매로 하는 냉동 장치에서는, 일반적으로 상온수를 냉각면에 산포하는 산수식 제상이 이루어지고 있다. 그러나, 산수식 제상은, 제상이 확실하게 이루어지는 점에서 우수하지만, 저온 분위기의 냉동고 내로 상온수를 유도할 필요가 있고, 동결 방지 등 다양한 대책을 강구할 필요가 있다. 또한, 산포된 상온수가 서리의 형성을 조장한다는, 제상과 역행하는 면을 가지고 있다.
이에, 산수를 행하지 않는 제상 방법이 요구된다. 물을 이용하지 않는 제상 방법 중 하나로서, 전기히터식 방법이 있다. 이 방식은, 공기냉각기의 내부에 전기히터를 삽입하고, 제상 시에 통전 가열하여, 서리를 녹이는 방법이다. 또 다른 제상 방법은, 냉동 장치의 압축기의 토출 가스의 보유열을 이용하는 고압가스 방식이다. 특허문헌 3 및 특허문헌 4에는, NH3/CO2 냉동 장치에 있어서, 압축기 토출측의 고온의 CO2 가스를 공기냉각기에 도입하여 냉각면에 부착된 서리를 녹이는 고압가스 방식의 제상 수단이 개시되어 있다.
일본특허공개 2005-172416호 공보(도 8) 일본특허공개 2002-303477호 공보 미국특허 제5,400,615호 공보 국제공개 WO 02/066908(A1)호 공보
산수식 제상은, 제상이 확실하게 이루어지는 점에서 우수하지만, 상술한 바와 같은 문제가 있다. 전기히터 방식은, 전기히터를 가열하기 위해 사용하는 전력은 소비전력이 되어, 여분의 전력을 소비하는 동시에, 공기냉각기를 가열한 만큼 냉동고의 저온 유지로 역행하여, 냉동 장치의 열효울이 저하되는 문제가 있다.
또한, 압축기의 토출 가스를 이용하는 고압가스 방식은, 토출 가스가 CO2인 경우, 20~30℃에서 5.0MPa 부근의 고압이 된다. 이에 따라, 고압의 CO2 가스를 흐르게 하는 배관이나 구조물을 고강도로 할 필요가 있으므로, 여분의 비용이 든다. 또한, 제상을 위해 냉동 장치를 운전할 필요가 있어, 여분의 전력을 소비한다.
본 발명은, 이러한 종래 기술의 과제를 감안하여, 밀폐화되고 저온화된 화물 취급실을 구비한 냉동고에서, 산수식이나 전기히터식을 채용하지 않고, 화물 취급실의 저온화에 필요한 전력을 이용함으로써, 여분의 전력을 소비하지 않는 저비용의 제상 수단을 실현하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 냉동 장치의 제상 방법은, 화물 취급실을 구비한 냉동고에 마련되어, NH3을 냉매로 하여 냉동 사이클을 구성하는 1차 냉매 회로와, 이 1차 냉매 회로와 연결되어 NH3에 의해 냉각된 CO2액이 순환하는 2차 냉매 회로와, 이 2차 냉매 회로에 개설(介設)되어 냉동고 내에 마련된 제1 공기냉각기를 구비한 냉동 장치의 제상 방법에 있어서, 화물 취급실에 마련된 제2 공기냉각기와, CO2액을 0℃ 초과 상온 이하의 온도에서 저류 가능하도록 압력 조정된 제1 수액기 사이에 CO2액을 순환시켜, 화물 취급실을 0℃ 초과 상온 이하의 온도로 냉각시키는 화물 취급실 냉각 공정과, 화물 취급실 냉각 공정에서 화물 취급실의 보유열을 회수하고, CO2액을 제1 수액기로부터 제1 공기냉각기로 순환시켜, 제1 공기냉각기의 제상을 행하는 제상 공정으로 이루어진 것이다.
본 발명 방법에서는, 제1 수액기를 압력 조정하여, 0℃ 초과 상온 이하, 예를 들면 5~10℃의 포화온도를 가지는 CO2액을 모아둔다. 이 CO2액을 화물 취급실에 마련된 제2 공기냉각기로 순환시켜, 화물 취급실을 0℃ 초과 상온 이하, 예를 들면 10~15℃로 냉각시킨다. 그 다음, 냉동고의 제상 공정 시에, 화물 취급실의 보유열을 회수한 제상 가능한 온도를 가지는 CO2액을 제1 공기냉각기로 순환시켜, 제1 공기냉각기의 제상을 행한다. 이처럼, 화물 취급실로부터 회수한 열을 이용하여 냉동고의 제상을 행하므로, 여분의 전력을 소비하는 일 없이, 저비용으로 냉동고의 제상이 가능해진다.
또한, 특허문헌 3 및 4와 같이, CO2 고압가스를 이용한 제상이 아닌, CO2액의 현열에 의한 제상이므로, 안정된 가열이 가능하다. 또한, CO2액을 이용하고 있으므로, 고압으로 되지 않아, 내압 배관이나 내압 기기의 배치가 불필요해진다. 게다가, CO2 고압가스를 이용하는 경우와 같이, 제상을 위해 냉동 장치를 운전할 필요가 없으며, 제1 수액기에 저류된 CO2액을 이용할 뿐이므로, 여분의 전력을 소비하지 않아도 된다.
본 발명 방법에 있어서, 제상 공정은, 냉동고의 통상 냉동 운전 종료 후에, 제1 공기냉각기에 잔류하는 CO2액을 제1 수액기로 복귀시키는 전공정과, 제1 공기냉각기의 제상 종료 후에 제1 공기냉각기에 잔류하는 CO2액을 제1 수액기로 복귀시키는 후공정을 동반하는 것으로서, 제1 수액기의 CO2액의 액면 레벨이 설정값을 초과하면, 제1 수액기의 CO2액을 2차 냉매 회로에 마련된 제2 수액기로 이송하여, 제1 수액기의 CO2액면 레벨을 설정값 이하로 제어하는 CO2 액면 제어 공정이 추가로 부가되면 좋다.
0℃ 초과 상온 이하의 포화온도를 가지는 CO2액을 저류하는 제1 수액기는, 0℃ 미만의 냉동온도의 포화온도를 가지는 CO2액을 저류하는 제2 수액기보다 고압으로 유지된다. 이 때문에, 일단 제2 수액기에 저류된 CO2액을 제1 수액기로 복귀시키는 것은 곤란하고, 그 반대는 용이하다. 따라서, 제상 공정의 개시시 및 종료시에 제1 공기냉각기에 잔류해 있는 CO2액을 항상 제1 수액기로 복귀시킴으로써, 제1 수액기에 저류되는 CO2액량을 항상 많이 해 둔다. 제1 수액기가 저류된 CO2액의 액면 레벨이 설정값을 초과하면, 제2 수액기에 CO2액을 이송하여 제1 수액기의 저류량을 적정하게 유지한다. 이에 따라, 제1 수액기 및 제2 수액기의 저류량을 적정하게 유지할 수 있다.
상기 본 발명 방법의 실시에 직접 사용할 수 있는 본 발명의 냉동 장치는, 화물 취급실을 구비한 냉동고에 마련되어, NH3을 냉매로 하여 냉동 사이클을 구성하는 1차 냉매 회로와, 이 1차 냉매 회로와 연결되어 NH3에 의해 냉각된 CO2액이 순환하는 2차 냉매 회로와, 이 2차 냉매 회로에 개설되어 냉동고 내에 마련된 제1 공기냉각기를 구비한 냉동 장치에 있어서, 화물 취급실에 마련된 제2 공기냉각기와, CO2액을 0℃ 초과 상온 이하의 온도에서 저류 가능하도록 압력 조정된 제1 수액기와, 제2 공기냉각기와 제1 수액기 사이에 배치된 제1 CO2 순환로로 이루어진 화물 취급실 냉각부와, 제1 수액기와 제1 공기냉각기 사이에 연결된 제2 CO2 순환로를 구비하고, 통상 동결 운전시에 제1 수액기의 CO2액을 제2 공기냉각기로 순환시켜, 화물 취급실을 냉각시키는 동시에, 제상 운전시에, 제1 수액기의 CO2액을 제2 CO2 순환로를 통해 제1 공기냉각기로 순환시켜, 제1 공기냉각기의 제상을 행하도록 한 것이다.
본 발명 장치에서는, 제1 수액기를 압력 조정하여, 0℃ 초과 상온 이하, 예를 들면 5~10℃의 포화온도를 가지는 CO2액을 모아 둔다. 이 CO2액을 제2 공기냉각기로 순환시켜, 화물 취급실을 0℃ 초과 상온 이하, 예를 들면 10~15℃로 냉각시킨다. 그 다음, 냉동고의 제상 공정시에, 화물 취급실의 보유열을 회수한 제상 가능한 온도를 가지는 CO2액을 제1 공기냉각기로 순환시켜, 제1 공기냉각기의 제상을 행한다. 이처럼, 화물 취급실로부터 회수한 열을 이용하여 냉동고의 제상을 행하므로, 여분의 전력을 소비하는 일 없이, 저비용으로 냉동고의 제상이 가능해진다.
본 발명 장치에 있어서, 2차 냉매 회로에 마련되어, 내부 압력이 제1 수액기보다 저압으로 유지되고, CO2액을 동결 온도로 유지하는 제2 수액기와, 제1 수액기와 제2 수액기 사이를 연결하는 연통로, 및 이 연통로에 마련된 제1 개폐 밸브와, 제1 수액기에 마련되어, CO2액의 액면 레벨을 검출하는 레벨계를 구비하고, 이 레벨계의 검출값이 설정값을 상회하면, 제1 개폐 밸브를 열어 제1 수액기의 CO2액을 제2 수액기로 이송되어, 제1 수액기의 CO2 액면 레벨을 설정값 이하로 제어하도록 구성하면 된다.
0℃ 초과 상온 이하의 포화온도를 가지는 CO2액을 저류하는 제1 수액기는, 0℃ 이하의 냉동온도의 포화온도를 가지는 CO2액을 저류하는 제2 수액기보다 고압으로 유지된다. 이 때문에, 일단 제2 수액기에 저류된 CO2액을 제1 수액기로 복귀시키는 것은 곤란하다. 그러므로, 통상, 제1 수액기에 저류되는 CO2액량을 항상 많이 해 둔다. 제1 수액기가 저류된 CO2액의 액면 레벨이 설정값을 초과하면, 제2 수액기로 CO2액을 이송하여 제1 수액기의 저류량을 적정하게 유지한다. 이에 따라, 제1 수액기 및 제2 수액기의 저류량을 적정하게 유지할 수 있다.
본 발명 장치에 있어서, 제2 CO2 순환로가, 제1 공기냉각기의 상류측에서 분기되어 제1 수액기의 기상부에 연결된 분기로를 구비하고, 제상 운전 개시시 및 제상 운전 종료시에, 이 분기로를 통해 제1 공기냉각기와 제1 수액기의 기상부를 도통시킨 상태에서 제1 공기냉각기에 잔류한 CO2액을 제1 수액기로 복귀시키도록 하면 된다. 상기 분기로를 통해 제1 공기냉각기와 제1 수액기의 기상부를 도통시킴으로써, 제1 공기냉각기에 잔류한 CO2액이, 제2 CO2 순환로를 통과하여 제1 수액기로 복귀하기 쉬워진다.
이렇게 하여, 제상 운전 개시시 및 제상 운전 종료시에, 제1 공기냉각기에 잔류한 CO2액을 제1 수액기로 복귀시킴으로써, 고압하의 제1 수액기의 CO2액량을, 저압 하의 제2 수액기의 CO2액량보다 항상 많이 해 둘 수 있다. 제1 수액기의 저류량이 설정값을 초과하면, 제2 수액기로 CO2액을 이송함으로써, 제1 수액기 및 제2 수액기의 저류량을 항상 적정값으로 유지할 수 있다.
본 발명 장치에 있어서, 제1 수액기에 연결되고, NH3을 냉매로 하여 냉동 사이클을 구성하는 제2 1차 냉매 회로를 마련하여, NH3에 의해 제1 CO2 순환로의 CO2를 냉각시키도록 구성하면 된다. 화물 취급실의 냉각 부하가 크고, 화물 취급실의 냉각으로 회수한 열량이, 제상 공정 시에 사용하는 열량보다 많아질 때에는, NH3을 냉매로 하는 제2 1차 냉매 회로를 마련하여, 제1 수액기의 CO2액을 필요한 온도로 냉각시키도록 한다. 이에 따라, 제1 수액기의 CO2액의 온도를 화물 취급실의 냉각에 필요한 온도로 유지할 수 있다.
본 발명 방법에 의하면, CO2액을 0℃ 초과 상온 이하의 온도에서 저류 가능하도록 압력 조정된 제1 수액기로부터 화물 취급실로 CO2액을 순환시켜, 화물 취급실을 냉각시키는 동시에, 화물 취급실의 보유열을 회수하고, 제상 가능 온도인 CO2액을 제1 수액기로부터 냉동고로 순환시켜, 제1 공기냉각기의 제상을 행하도록 하였으므로, 산수식이나 전기히터식 제상을 행할 필요가 없으며, 덕분에, 여분의 전력을 불필요하게 하는 에너지 절약과 저비용의 제상을 행할 수 있다. 또한, CO2 고압가스 방식보다 안정된 가열이 가능해지는 동시에, CO2액을 이용하고 있으므로, 고압으로 되지 않아, 내압 배관이나 내압 기기의 배치가 불필요해진다.
또한, 상기 본 발명 장치에 따르면, 통상 동결 운전 시에 제1 수액기의 CO2액을 제1 CO2 순환로를 통해 제2 공기냉각기로 순환시켜, 화물 취급실을 냉각시키는 동시에, 제상 운전 시에, 제1 수액기의 CO2액을 제2 CO2 순환로를 통해 제1 공기냉각기로 순환시켜, 제1 공기냉각기의 제상을 행하도록 하였으므로, 상기 본 발명 방법과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명 방법 및 장치의 제1 실시형태에 따른 냉동 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명 방법 및 장치의 제2 실시형태에 따른 냉동 장치의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명 방법 및 장치의 제3실시형태에 따른 냉동 장치의 전체 구성도이다.
도 4는 종래의 NH3/CO2 냉동 장치를 나타내는 전체 구성도이다.
이하, 본 발명을 도면에 나타낸 실시형태를 들어 상세하게 설명한다. 단, 이 실시형태에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 이 발명의 범위를 그것으로만 한정하는 취지는 아니다.
(실시형태 1)
본 발명 방법 및 장치의 제1 실시형태를 도 1에 기초하여 설명한다. 도 1에 있어서, 지면(GL)보다 상방으로 3층 건물의 F급 냉동고(1)가 마련되고, 냉동고(1)에 인접하여 반지하실(3)이 마련되어 있다. 냉동고(1)의 각 층에는, 냉동실(5A~C)과, 냉동고(1)에 인접한 화물 취급실(7A~C)이 마련되어 있다. 1층의 화물 취급실(7A)은, 다른 층의 화물 취급실보다 넓은 면적을 가지고 있다. 각 층의 화물 취급실 간에 엘리베이터가 마련되어, 피냉동품을 이 엘리베이터로 각 층에 이송할 수 있도록 하고 있다.
1층의 화물 취급실(7A)에는, 반출입 도어(도크)가 마련되고, 수송차(T)의 후부가 이 반출입 도어에 삽입되어, 피냉동품의 반출입이 이루어진다. 화물 취급실(7A)에는, 이 반출입 도어를 덮는 도크 쉘터(9; dock shelter)가 마련되고, 도크 쉘터(9)로 건물 내의 공조 공기가 외부로 배출되거나, 외기, 우풍, 습기, 먼지, 해충 등이 건물 내에 진입하는 것을 방지하고 있다. 냉동 장치(10)의 주요부는 반지하실(3)의 내부에 마련되어 있다. 반지하실(3)의 내부에, 암모니아 냉동기(12A)가 마련되어 있다.
암모니아 냉동기(12A)는, NH3이 순환하는 1차 냉매 회로(14)와, 1차 냉매 회로(14)에 마련된 압축기(16), 팽창 밸브(18), 캐스케이드 콘덴서(20) 및 증발식 응축기(에바콘; 21)로 구성되어 있다. 에바콘(21)은 반지하실(3)의 옥상에 마련되어 있다. 캐스케이드 콘덴서(20)와 제2 수액기(24) 사이에 CO2 순환로(22)가 마련되어 있다. 제2 수액기(24)의 CO2 가스가 CO2 순환로(22)를 통해 캐스케이드 콘덴서(20)로 유입되고, 캐스케이드 콘덴서(20)에서 NH3에 의해 냉각되고, 액화되어 제2 수액기(24)로 복귀한다.
냉동실(5A~C) 및 화물 취급실(7A)에는, 각각 1개 또는 복수의 공기냉각기(26a~d)가 배치되어 있다. 화물 취급실(7B, 7C)에도, 소형의 공기냉각기(도시 생략)가 마련되어 있다. 제2 수액기(24)와 냉동실(5A~C)에 마련된 각 공기냉각기(26a~c) 사이는, 주 CO2 순환로(28)와 분기 CO2 순환로(30, 32, 34)에 의해 연결되어 있다. 주 CO2 순환로(28)의 왕로(28a)에 마련된 액 펌프(29)에 의해, 제2 수액기(24)의 CO2액이 공기냉각기(26a~c)로 이송되어, 냉동실(5A~C) 내의 공기를 냉각시킨다.
주 CO2 순환로(28)의 왕로(28a)는 제2 수액기(24)의 하부에 연결되고, 복로(28b)는 제2 수액기(24)의 상부에 연결되어 있다. 왕로(28a)에 마련된 액 펌프(29)에 의해, CO2액이 공기냉각기(26a~c)로 이송된다. 분기 CO2 순환로(30, 32, 34)의 왕로 및 복로에는, 각각 개폐 밸브(36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b)가 개설되어 있다.
반지하실(3)의 내부에는, 제2 수액기(24)에 인접하여, 제1 수액기(42)가 마련되어 있다. 제1 수액기(42)에는, 2쌍의 CO2 순환로가 마련되어 있다. 그 중 하나가, 제1 수액기(42)와 화물 취급실(7A~C) 사이에 마련된 CO2 순환로(44)이고, 다른 하나가, 제1 수액기(42)와 공기냉각기(26a~c) 사이에 마련되어, 왕로가, 주 CO2 순환로(46)의 왕로(46a) 및 분기 CO2 순환로의 왕로(48a, 50a, 52a)로 이루어지고, 복로가, 주 CO2 순환로(46)의 복로(46b) 및 분기 CO2 순환로의 복로(48b, 50b, 52b)로 이루어진다. 상기 분기 CO2 순환로의 왕로 및 복로에는, 개폐 밸브(54a, 54b, 56a, 56b, 58a, 58b)가 개설되어 있다.
CO2 순환로(44)의 왕로(44a)에는, CO2액을 공기냉각기(26d) 등으로 이송하는 액 펌프(60)가 마련되고, 주 CO2 순환로(46)의 왕로(46a)에는, CO2액을 공기냉각기(26a~c)로 이송하는 액 펌프(62)가 마련되어 있다. 공기냉각기(26a~d)에는, 응축수 또는 제상 운전시에 녹은 융수를 받는 드레인 팬(64)이 마련되어 있다. 각 드레인 팬(64)에는 배수로(66)가 마련되며, 각 배수로(66)는 배수 본관(68)에 연결되어 있다. 공기냉각기(26a~d)에서 발생한 응축수는, 주배수로(68)를 통과하여, F급 냉동고(1)의 외부로 배출된다.
이러한 구성에 있어서, 제2 수액기(24)에 저류된 CO2 가스는 캐스케이드 콘덴서(20)로 흐르고, 1차 냉매 회로(14)를 순환하는 NH3에 의해 냉각된다. 냉각되어 액상이 된 CO2액은 제2 수액기(24)로 복귀한다. 제2 수액기(24)의 내부 압력은 1.2MPa 전후로 유지되고, 제2 수액기(24) 내의 CO2액은, 예를 들면, -32℃로 유지된다. 통상 냉동 운전시, 개폐 밸브(36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b)가 개방되고, 제2 수액기(24) 내의 -32℃의 CO2액은, 주 CO2 순환로(28)의 왕로(28a) 및 분기 CO2 순환로(30, 32, 34)의 왕로를 통과하여, 공기냉각기(26a~c)로 공급된다. 개폐 밸브(54a, 54b, 56a, 56b, 58a, 58b)는 닫혀져 있다.
공기냉각기(26a~c)에는 팬(27)이 마련되어 공기류가 형성되고, 고내 공기는, 공기냉각기(26a~c)의 전열관을 흐르는 CO2액으로 냉각된다. 고내 공기는 -25℃로 유지된다. CO2액은 공기냉각기(26a~c)에서 일부가 기화되고, 일부가 기화된 CO2액은, 분기 CO2 순환로(30, 32, 34)의 복로 및 주 CO2 순환로(28)의 복로(28b)를 통과하여 제2 수액기(24)로 복귀한다.
제1 수액기(42)의 내부 압력은 4.0MPa 전후로 유지되고, 제1 수액기(42) 내의 CO2액은 5~10℃로 유지된다. 통상 동결 운전시, 제1 수액기(42) 내의 CO2액은, CO2 순환로(44)의 왕로(44a)를 통과하여, 화물 취급실(7A~C)에 마련된 공기냉각기(26d) 등으로 공급된다. 공기냉각기(26d) 등에는 팬(27)이 마련되고, 화물 취급실(7A~C) 내의 공기는 공기냉각기(26d) 등에 의해 냉각되어, 10~15℃로 유지된다. 공기냉각기(26d) 등에서 화물 취급실(7A~C) 내의 공기를 냉각하고, 이 공기의 열을 흡수하여 일부가 기화된 CO2액은, 복로(44b)를 통과하여 제1 수액기(42)로 복귀한다.
제상 운전시에는, 개폐 밸브(36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b)가 닫히고, 개폐 밸브(54a, 54b, 56a, 56b, 58a, 58b)가 개방된다. 제1 수액기(42)로부터 5~10℃의 CO2액이, 주 CO2 순환로(46)의 왕로(46a) 및 분기 CO2 순환로의 왕로(48a, 50a, 52a)를 통과하여, 공기냉각기(26a~c)로 이송된다. 공기냉각기(26a~c)에서, CO2액은 전열관을 내측부터 가열하여, 전열관의 외면에 부착된 서리를 녹여 제거한다. 서리를 녹여 열을 방출한 CO2액은, 분기 CO2 순환로의 복로(48b, 50b, 52b) 및 주 CO2 순환로(46)의 복로(46b)를 통과하여, 제1 수액기(42)로 복귀한다. 제상 운전은, 통상 하루 1~2회 행한다.
본 실시형태에 따르면, 제1 수액기(42)로부터 이송된 CO2액이 화물 취급실(7A~C) 내의 공기를 냉각하여 화물 취급실(7A~C)의 보유열을 회수하고, 그 보유열을 이용하여, 공기냉각기(26a~c)의 제상을 행하므로, 산수식 제상을 이용하지 않아도 되고, 또한 여분의 전력을 소비하는 일 없이, 저비용으로 공기냉각기(26a~c)의 제상이 가능해진다.
또한, CO2 고압가스를 이용한 제상이 아닌, CO2액의 현열에 의한 제상이므로, 안정된 가열이 가능하다. 또한, CO2액을 이용하고 있어, 고압으로 되지 않으므로, 주 CO2 순환로(46), 분기 CO2 순환로의 왕로(48a, 50a, 52a) 및 복로(48b, 50b, 52b), 및 공기냉각기(26a~c)의 전열부 등을 내압 배관이나 내압 기기로 할 필요가 없다. 나아가, CO2 고압가스를 이용하는 경우와 같이, 제상을 위해 냉동 장치를 운전할 필요가 없고, 제1 수액기(42)에 저류된 CO2액을 이용할 뿐이므로, 여분의 전력을 소비하지 않아도 된다.
(실시형태 2)
다음에, 본 발명 방법 및 장치의 제2 실시형태를 도 2를 통해 설명한다. 도 2에서, 제1 수액기(42)의 하부 영역과 제2 수액기(24)의 하부 영역을 연결하는 연통로(70)가 마련되고, 연통로(70)에 개폐 밸브(72)가 개설되어 있다. 또한, 제1 수액기(42)에, CO2액의 액면 레벨을 검출하는 레벨계(74)가 마련되고, 이 액면 레벨이 설정값을 초과하면, 레벨계(74)로부터의 신호로 개폐 밸브(72)를 개방하도록 구성되어 있다. 또한, 분기 CO2 순환로의 왕로(48a, 50a, 52a)에, 개폐 밸브(54a, 56a, 58a)의 하류측에서 분기되어, 주 CO2 순환로(46)의 복로(46b)에 연결하는 분기로(76a, 76b, 76c)가 마련되어 있다. 이들 분기로에 개폐 밸브(78a, 78b, 78c)가 개설되어 있다. 그 밖의 구성은 상기 제1 실시형태와 동일하다.
본 실시형태에서는, 냉동실(5A~C) 및 화물 취급실(7A~C)의 통상 동결 운전은, 제1 실시형태와 동일한 조작으로 행한다. 냉동실(5A~C)의 통상 동결 운전시, 개폐 밸브(36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b)가 개방되고, 개폐 밸브(54a, 54b, 56a, 56b, 58a, 58b 및 78a~c)가 닫혀져 있다. 통상 동결 운전 종료후, 개폐 밸브(36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b)가 닫히고, 개폐 밸브(54a, 54b, 56a, 56b, 58a, 58b) 및 개폐 밸브(78a~c)가 개방된다.
제상 운전 개시시에, 분기 CO2 순환로의 복로(48b, 50b, 52b)를 통해, 공기냉각기(26a~c)에 잔류한 CO2액을, 제1 수액기(42)로 복귀시킨다. 이 상태에서 제상 운전을 계속한다. 제상 운전 종료시에, 개폐 밸브(54a, 56a, 58a)를 닫고, 개폐 밸브(54b, 56b, 58b) 및 개폐 밸브(78a~c)를 개방한 상태로 한다. 이처럼, 공기냉각기(26a~c)의 상부와 제1 수액기(42)의 가스상이 도통함으로써, 공기냉각기(26a~c) 내의 CO2액이 제1 수액기(42)에 작하되기 쉬워진다. 이와 같이 하여, 공기냉각기(26a~c)의 CO2액을 복로(48b, 50b, 52b)를 통해 제1 수액기(42)로 복귀시킬 수 있다.
이처럼, 제상 운전의 개시시 및 종료시에, 공기냉각기(26a~c)에 잔류한 CO2액을 제1 수액기(42)로 복귀시키도록 하였으므로, 제1 수액기(42)의 CO2 액면 레벨이 서서히 상승한다. 레벨계(74)에서 제1 수액기(42)의 CO2 액면 레벨이 설정값을 초과한 것을 검출하면, 개폐 밸브(72)를 개방하여, 제1 수액기(42) 내의 CO2액을 제2 수액기(24)로 이송한다.
주 CO2 순환로(28)와 주 CO2 순환로(46)는, 공기냉각기(26a~c)를 통과하여 간접적으로 연결되게 된다. 그러므로, 제1 수액기(42) 또는 제2 수액기(24)로 복귀시키는 CO2액의 복귀량을 제어하지 않으면, 어느 한쪽에 CO2액이 편재하게 된다. 제1 수액기(42)의 내부 압력은 제2 수액기(24)의 내부 압력보다 높으므로, 만약, 제2 수액기(24)에 CO2액이 편재하면, CO2액을 제1 수액기(42)로 복귀시키기 곤란해진다. 본 실시형태에 따르면, 제1 실시형태에서 얻어지는 작용 효과에 더하여, 제1 수액기(42) 및 제2 수액기(24)의 CO2 저류량을 적정하게 유지할 수 있다.
또한, 제상 운전의 개시시 및 종료시에, 개폐 밸브(78a~c)를 개방하여, 분기로(76a~c)를 통해 공기냉각기(26a~c)와 제1 수액기(42)의 기상부를 도통시킴으로써, 공기냉각기(26a~c)에 잔류한 CO2액을 제1 수액기(42)로 복귀시키기 쉬워진다. 이에 따라, 이 잔류CO2액을 분기 CO2 순환로의 복로(48b, 50b, 52b) 및 주 CO2 순환로(46)의 복로(46b)를 통해, 제1 수액기(42)로 신속하게 복귀시킬 수 있다.
(실시형태 3)
다음에, 본 발명 방법 및 장치의 제3 실시형태를 도 3을 통해 설명한다. 본 실시형태는, 암모니아 냉동기(12B)를 반지하실(3)에 추가로 마련한 예이다. 암모니아 냉동기(12B)는, NH3이 순환하는 1차 냉매 회로(14)에, 압축기(16), 팽창 밸브(18), 캐스케이드 콘덴서(20) 및 반지하실(3)의 옥상에 배치된 에바콘(21)이 마련되어 있다. 또한, 캐스케이드 콘덴서(20)와 제1 수액기(42)를 연결하는 CO2 순환로(80)를 마련하고 있다. 그 밖의 구성은 제2 실시형태와 동일하다.
화물 취급실(7A~C)에 마련된 공기냉각기(26d) 등의 냉각 부하가 큰 경우, 공기냉각기(26a~c)의 제상 운전시에 마련되는 냉열만으로는, 화물 취급실(7A~C)을 냉각시킬 수 없다. 그러므로, 본 실시형태와 같이, 암모니아 냉동기(12B)를 마련한다. 암모니아 냉동기(12B)에 의해, 제1 수액기(42)에 저류된 CO2액을 냉각시킴으로써, 제1 수액기(42) 내의 CO2액을 설정된 온도로 유지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 화물 취급실을 구비한 냉동고에 마련된 냉동 장치에 있어서, 화물 취급실을 냉각하여 얻어지는 열량을 제상 공정에 이용함으로써, 여분의 전력을 소비하지 않고, 안정적으로 저비용의 제상 운전을 가능케 한다.
1 F급 냉동고
3 반지하실
5A~C 냉동실
7A~C 화물 취급실
9 도크 쉘터
10, 100 냉동 장치
12A 암모니아 냉동기
12B 암모니아 냉동기(제2 1차 냉매 회로)
14, 102 1차 냉매 회로
16, 104 압축기
18, 110 팽창 밸브
20, 108 캐스케이드 콘덴서
21, 106 증발식 응축기(에바콘)
22, 80, 112 CO2 순환로
24 제2 수액기
26a~c 공기냉각기(제1 공기냉각기)
27d 공기냉각기(제2 공기냉각기)
27 팬
28 주 CO2 순환로
29, 60, 62, 116 액 펌프
30, 32, 34 분기 CO2 순환로
42 제1 수액기
44 CO2 순환로(제1 CO2 순환로)
46 주 CO2 순환로(제2 CO2 순환로)
48b, 50b, 52b 복로
54b, 56b, 58b, 72, 78a~c 개폐 밸브
64 드레인 팬
66 배수로
68 주배수로
70 연통로
72 개폐 밸브
76a~c 분기로
114 수액기
118 천장걸이형 공기냉각기
A 옥외 유닛
B 냉동고
GL 지면
T 수송차

Claims (6)

  1. 화물 취급실을 구비한 냉동고에 마련되어, NH3을 냉매로 하여 냉동 사이클을 구성하는 1차 냉매 회로와, 이 1차 냉매 회로와 연결되어 NH3에 의해 냉각된 CO2액이 순환하는 2차 냉매 회로와, 이 2차 냉매 회로에 개설되어 냉동고 내에 마련된 제1 공기냉각기를 구비한 냉동 장치의 제상 방법에 있어서,
    화물 취급실에 마련된 제2 공기냉각기와, CO2액을 0℃ 초과 상온 이하의 온도에서 저류 가능하도록 압력 조정된 제1 수액기 사이에 CO2액을 순환시켜, 화물 취급실을 0℃ 초과 상온 이하의 온도로 냉각시키는 화물 취급실 냉각 공정과,
    상기 화물 취급실 냉각 공정에서 화물 취급실의 보유열을 회수한 CO2액을 제1 수액기로부터 상기 제1 공기냉각기로 순환시켜, 제1 공기냉각기의 제상을 행하는 제상 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는
    냉동 장치의 제상 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제상 공정은, 냉동고의 통상 냉동 운전 종료 후에, 제1 공기냉각기에 잔류하는 CO2액을 제1 수액기로 복귀시키는 전공정과, 제1 공기냉각기의 제상 종료 후에 제1 공기냉각기에 잔류하는 CO2액을 제1 수액기로 복귀시키는 후공정을 동반하는 것으로서,
    제1 수액기의 CO2액의 액면 레벨이 설정값을 초과하면, 제1 수액기의 CO2액을 상기 2차 냉매 회로에 마련된 제2 수액기로 이송하여, 제1 수액기의 CO2 액면 레벨을 설정값 이하로 제어하는 CO2 액면 제어 공정이 더 부가되는 것을 특징으로 하는
    냉동 장치의 제상 방법.
  3. 화물 취급실을 구비한 냉동고에 마련되어, NH3을 냉매로 하여 냉동 사이클을 구성하는 1차 냉매 회로와, 이 1차 냉매 회로와 연결되어 NH3에 의해 냉각된 CO2액이 순환하는 2차 냉매 회로와, 이 2차 냉매 회로에 개설되어 냉동고 내에 마련된 제1 공기냉각기를 구비한 냉동 장치에 있어서,
    화물 취급실에 마련된 제2 공기냉각기, CO2액을 0℃ 초과 상온 이하의 온도에서 저류 가능하도록 압력 조정된 제1 수액기, 및 제2 공기냉각기와 제1 수액기 사이에 배치된 제1 CO2 순환로로 이루어진 화물 취급실 냉각부와, 제1 수액기와 상기 제1 공기냉각기 사이에 연결된 제2 CO2 순환로를 구비하고,
    통상 동결 운전시에 제1 수액기의 CO2액을 제2 공기냉각기로 순환시켜, 화물 취급실을 냉각시키는 동시에, 제상 운전시에, 제1 수액기의 CO2액을 제2 CO2 순환로를 통해 제1 공기냉각기로 순환시켜, 제1 공기냉각기의 제상을 행하도록 한 것을 특징으로 하는
    냉동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 2차 냉매 회로에 마련되어, 내부 압력이 제1 수액기보다 저압으로 유지되고, CO2액을 동결 온도로 유지하는 제2 수액기와,
    제1 수액기와 제2 수액기 사이를 연결하는 개폐 밸브 장착 연통로와,
    제1 수액기에 마련되어, CO2액의 액면 레벨을 검출하는 레벨계를 구비하고,
    이 레벨계의 검출값이 설정값을 상회하면, 제1 개폐 밸브를 열어 제1 수액기의 CO2액을 제2 수액기로 이송하여, 제1 수액기의 CO2 액면 레벨을 설정값 이하로 제어하도록 구성한 것을 특징으로 하는
    냉동 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제2 CO2 순환로가, 제1 공기냉각기의 상류측에서 분기되어 제1 수액기의 기상부에 연결된 분기로를 구비하고,
    제상 운전 개시시 및 제상 운전 종료시에, 상기 분기로를 통해 제1 공기냉각기와 제1 수액기의 기상부를 도통시킨 상태에서 제1 공기냉각기에 잔류한 CO2액을 제1 수액기로 복귀시키도록 한 것을 특징으로 하는
    냉동 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 수액기에 연결되어, NH3을 냉매로 하여 냉동 사이클을 구성하는 제 2 1차 냉매 회로를 마련하고, NH3에 의해 제1 CO2 순환로의 CO2를 냉각시키도록 구성한 것을 특징으로 하는
    냉동 장치.
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