KR20190090701A - 냉동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 중간단에 모터가 배치된 2단형 압축기를 포함하는 냉동 장치에 있어서, 모터에서의 작동유체의 액화를 방지하여, 모터의 소손을 방지하는 것이다.
냉동 장치(1)는, 2단형 스크루 압축기(10)와, 2단형 스크루 압축기(10)의 상류측에 마련된 흡입 역지 밸브(5b)와, 2단형 스크루 압축기(10)의 하류측에 마련된 토출 역지 밸브(5a)와, 토출 역지 밸브(5a)의 하류측에 마련된 응축기(30)와, 흡입 역지 밸브(5b)의 상류측에 마련된 증발기(50)와, 냉매의 흐름에 있어서, 응축기(30)와 증발기(50) 사이에 마련된 팽창 밸브(40)와, 응축기와 증발기 사이에 마련된 펌프 다운 밸브(5c)와, 흡입 역지 밸브(5b)와 증발기(50) 사이의 부분과, 중간단의 부분을 유체적으로 접속하는 바이패스 배관(4)과, 바이패스 배관(4)에 마련된 바이패스 밸브(4a)를 구비한다.

Description

냉동 장치 {REFRIGERATION APPARATUS}

본 발명은 냉동 장치에 관한 것이다.

특허문헌 1에는 2단형 압축기를 포함하는 냉동 장치가 개시되어 있다. 이 2단형 압축기에서는, 작동유체의 흐름에 있어서의 1단째 압축기 본체와 2단째 압축기 본체 사이의 중간 유로(접속 공간)에 모터실(모터의 내부 공간)이 유체적으로 접속되도록 모터가 배치되어 있다. 2단형 압축기에서는 2단계로 나누어 작동유체의 압축이 행해지기 때문에, 중간 유로 및 모터실의 압력은 흡기 압력 이상 또한 토출 압력 이하의 중간 압력으로 되어 있다.

일본 특허 공개 제2011-99345호 공보

2단형 압축기에서는, 운전을 정지해도 중간 압력이 유지되기 때문에, 외기온의 저하에 의해 작동유체가 모터실에서 액화되는 경우가 있다. 모터실에서 작동유체가 액화되면, 모터의 권선 등의 내부 부품이 액에 침지되고, 전기 절연성이 악화되어, 모터가 소손될 우려가 있다.

본 발명은, 2단형 압축기를 포함하는 냉동 장치에 있어서, 모터실에서의 작동유체의 액화를 방지함으로써, 모터의 전기 절연성의 악화 및 소손을 방지하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 1단째 압축기 본체, 2단째 압축기 본체 및 작동유체의 흐름에 있어서 상기 1단째 압축기 본체와 상기 2단째 압축기 본체 사이의 중간 유로에 모터실이 유체적으로 접속되도록 배치되고, 상기 1단째 압축기 본체 및 상기 2단째 압축기 본체를 구동하는 모터를 갖는 2단형 압축기와, 상기 2단형 압축기의 상류측에 마련된 흡입 역지 밸브와, 상기 작동유체의 흐름에 있어서의 상기 흡입 역지 밸브의 상류측의 제1 유로와, 상기 중간 유로 및 상기 모터실을 포함하는 제2 유로를 유체적으로 접속하는 바이패스 배관과, 상기 바이패스 배관에 마련된 바이패스 밸브를 구비하는 냉동 장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 바이패스 밸브를 개방함으로써 바이패스 배관을 통해 제2 유로의 압력을 제1 유로의 압력과 균형시킬 수 있기 때문에, 필요에 따라 제2 유로의 압력(중간 압력)을 저하시킬 수 있다. 또한, 2단형 압축기의 상류측에는 흡입 역지 밸브가 마련되어 있기 때문에, 바이패스 밸브를 개방하기 전에 펌프 다운 운전을 실행함으로써, 흡입 역지 밸브의 상류측의 제1 유로 내를 감압할 수 있고, 제2 유로에 대하여 제1 유로를 부압으로 할 수 있다. 따라서, 펌프 다운 운전 후에 바이패스 밸브를 개방함으로써, 제2 유로의 압력을 저하시킬 수 있다. 따라서, 외기온이 저하되어도 모터실에서 작동유체가 액화되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 모터의 권선 등의 내부 부품이 액에 침지되고, 전기 절연성이 악화되어, 모터가 소손되는 것을 억제할 수 있다.

상기 냉동 장치는, 상기 2단형 압축기의 하류측에 마련된 토출 역지 밸브와, 상기 토출 역지 밸브의 하류측에 마련된 응축기와, 상기 응축기에 유체적으로 접속된 액 저장부와, 상기 흡입 역지 밸브의 상류측에 마련된 증발기와, 상기 작동유체의 흐름에 있어서 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련된 팽창 밸브와, 상기 작동유체의 흐름에 있어서 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련된 펌프 다운 밸브와, 상기 흡입 역지 밸브와 상기 2단형 압축기 사이의 상기 작동유체의 압력을 검출하는 제1 압력 센서와, 상기 2단형 압축기가 정지했을 때, 상기 펌프 다운 밸브를 폐쇄하고 상기 2단형 압축기를 구동함으로써 상기 작동유체를 상기 액 저장부에 모으는 펌프 다운 운전을 행하고, 상기 제1 압력 센서로 검출한 압력값이 소정값 이하로 되었을 때에 상기 펌프 다운 운전을 정지하고, 상기 바이패스 밸브를 개방하는 제어 장치를 더 구비해도 된다.

이 구성에 의하면, 2단형 압축기가 정지했을 때, 제어 장치에 의해 펌프 다운 운전이 행해진다. 펌프 다운 운전을 행함으로써, 작동유체를 액 저장부에 회수하여, 제1 유로의 압력을 저하시킬 수 있다. 이때, 제2 유로의 압력은 펌프 다운 운전 직후, 전술한 바와 같이 높게 유지되어 있다. 그 때문에, 펌프 다운 운전 후에 바이패스 밸브를 개방함으로써 바이패스 배관을 통해 제2 유로의 작동유체를, 감압된 제1 유로로 돌릴 수 있다. 여기서, 제1 압력 센서로 검출한 압력값의 임계값이 되는 소정값이란, 제2 유로의 작동유체를 제1 유로에 충분히 배출할 수 있을 정도의 압력값이고, 바람직하게는 실질적으로 진공 상태라고 판정할 수 있는 압력값이다.

상기 냉동 장치는 상기 2단형 압축기의 하류측에 마련된 토출 역지 밸브와, 상기 토출 역지 밸브의 하류측에 마련된 응축기와, 상기 응축기에 유체적으로 접속된 액 저장부와, 상기 흡입 역지 밸브의 상류측에 마련된 증발기와, 상기 작동유체의 흐름에 있어서 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련된 팽창 밸브와, 상기 증발기와 상기 흡입 역지 밸브 사이의 상기 작동유체의 압력을 검출하는 제2 압력 센서와, 상기 2단형 압축기가 정지했을 때, 상기 제2 압력 센서로 측정한 압력값이 소정값 이하라면 상기 바이패스 밸브를 개방하는 제어 장치를 더 구비해도 된다.

이 구성에 의하면, 2단형 압축기가 정지했을 때, 제1 유로가 제2 유로에 대하여 필요 충분하게 부압인지 여부를 제2 압력 센서에 의해 판정할 수 있다. 따라서, 제1 유로가 제2 유로에 대하여 필요 충분하게 부압일 때에는, 바이패스 밸브를 개방하는 것만으로 제2 유로의 압력을 저하시킬 수 있다.

상기 냉동 장치는, 상기 2단형 압축기의 하류측에 마련된 토출 역지 밸브와, 상기 토출 역지 밸브의 하류측에 마련된 응축기와, 상기 응축기에 유체적으로 접속된 액 저장부와, 상기 흡입 역지 밸브의 상류측에 마련된 증발기와, 상기 작동유체의 흐름에 있어서 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련된 팽창 밸브와, 상기 작동유체의 흐름에 있어서 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련된 펌프 다운 밸브와, 상기 흡입 역지 밸브와 상기 2단형 압축기 사이의 상기 작동유체의 압력을 검출하는 제1 압력 센서와, 상기 증발기와 상기 흡입 역지 밸브 사이의 상기 작동유체의 압력을 검출하는 제2 압력 센서와, 상기 2단형 압축기가 정지했을 때, 상기 제2 압력 센서로 측정한 압력값의 소정값에 대한 대소 판정 및 상기 펌프 다운 밸브의 폐쇄를 행하고, 상기 제2 압력 센서로 측정한 압력값이 상기 소정값 이하라면 상기 바이패스 밸브를 개방하고, 상기 제2 압력 센서로 측정한 압력값이 상기 소정값보다 크면 상기 2단형 압축기를 구동함으로써 상기 작동유체를 상기 액 저장부에 모으는 펌프 다운 운전을 행하고, 상기 제1 압력 센서로 검출한 압력값이 상기 소정값 이하로 되었을 때에 상기 펌프 다운 운전을 정지하고, 상기 바이패스 밸브를 개방하는 제어 장치를 더 구비해도 된다.

이 구성에 의하면, 2단형 압축기가 정지했을 때, 제1 유로가 제2 유로에 대하여 필요 충분하게 부압인지 여부를 제2 압력 센서에 의해 판정하고, 제1 유로가 제2 유로에 대하여 필요 충분하게 부압일 때에는 바이패스 밸브를 개방하는 것만으로 제2 유로의 압력을 외기온이 저하되어도 모터실에서 냉매가 액화되지 않는 압력으로 저하시킬 수 있다. 또한, 제1 유로가 제2 유로에 대하여 필요 충분하게 부압이 아닐 때에는 펌프 다운 운전을 행함으로써 제1 유로가 제2 유로에 대하여 필요 충분하게 부압이 되도록 한 후에 바이패스 밸브를 개방하여 제2 유로를 원하는 압력으로 저하시킬 수 있다.

상기 모터의 회전축 방향에 있어서 상기 모터의 일단측에서 상기 중간 유로에 상기 모터실이 유체적으로 접속되고, 상기 바이패스 배관은 상기 모터의 타단측에 있어서 상기 모터실과 유체적으로 접속되어도 된다.

이 구성에 의하면, 모터실에 있어서 중간 유로에 유체적으로 접속된 부분으로부터 먼 부분의 압력을, 바이패스 배관을 통해 적극적으로 저하시킬 수 있다. 모터실에서는, 중간 유로에 유체적으로 접속된 부분으로부터 먼 부분에 있어서 작동유체가 체류하기 쉽기 때문에, 당해 부분의 작동유체의 압력을 적극적으로 저하시킴으로써, 작동유체의 액화를 한층 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 2단형 압축기를 포함하는 냉동 장치에 있어서, 바이패스 배관을 통해 제2 유로의 작동유체를 제1 유로로 돌릴 수 있기 때문에, 모터실에서의 작동유체의 액화를 방지할 수 있고, 모터의 전기 절연성의 악화 및 소손을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 냉동 장치의 개략 구성도.
도 2는 도 1의 2단형 스크루 압축기의 확대도.
도 3은 도 1의 제어 장치의 제어 블록도.
도 4는 도 3의 제어 장치의 제어를 나타내는 흐름도.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

도 1은 실시 형태에 관한 냉동 장치(1)의 개략 구성도이다. 냉동 장치(1)는 2단형 스크루 압축기(2단형 압축기)(10)와, 오일 세퍼레이터(20)와, 응축기(30)와, 냉매 탱크(31)와, 팽창 밸브(40)와, 증발기(50)를 구비한다. 냉동 장치(1)에서는, 이들이 배관(2a 내지 2e)에 의해 유체적으로 접속되고, 작동유체로서의 냉매의 순환 유로가 구성되어 있다. 특히, 배관(2e)에는 흡입 역지 밸브(5b)가 마련되어 있고, 이후, 배관(2e)의 흡입 역지 밸브(5b)의 상류측의 유로를 제1 유로(C1)라고도 한다.

도 2는 도 1의 2단형 스크루 압축기(10)를 확대하여 나타낸 도면이다. 2단형 스크루 압축기(10)는 냉매를 압축하는 것이다. 냉매는, 예를 들어 암모니아 또는 프레온 등일 수 있다.

2단형 스크루 압축기(10)는 흡기구(11a)로부터 냉매를 흡기하여 압축하는 1단째 압축기 본체(11)와, 1단째 압축기 본체(11)에서 압축한 냉매를 더 압축하여 토출구(12a)로부터 토출하는 2단째 압축기 본체(12)와, 그것들을 구동하는 모터(13)를 구비한다.

1단째 압축기 본체(11)와 2단째 압축기 본체(12)는 공유하는 공통 케이싱(14)에 의해 획정된 로터실(11A, 12A)에, 자웅 한 쌍의 스크루 로터(11b, 12b)를 회전 가능하게 수용하고 있다. 본 실시 형태에서는, 공통 케이싱(14)은 흡입구 부분(14a)과 중앙 부분(14b)과 토출구 부분(14c)을 갖고 있다. 도 2에서는 수형 로터만이 나타나 있다. 스크루 로터(11b, 12b)는 로터축(11c, 12c)을 각각 갖고 있다. 로터축(11c, 12c)은 베어링(15a 내지 15d)에 의해 각각 축지지되어 있다. 또한, 로터축(11c, 12c)은 기어(16)를 통해 모터(13)의 출력축(13a)에 각각 기계적으로 접속되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 2단형 압축기의 일례로서 2단형 스크루 압축기(10)를 예로 들어 설명하고 있지만, 압축기의 종류는 이에 한정되지 않고, 스크롤식 등의 다른 종류의 2단형 압축기여도 된다.

공통 케이싱(14)에는 2단형 스크루 압축기(10)의 흡입구로서 1단째 압축기 본체(11)의 로터실(11A)에 냉매를 흡입하기 위한 흡기구(11a)와, 2단형 스크루 압축기(10)의 토출구로서 2단째 압축기 본체(12)의 로터실(12A)로부터 냉매를 토출하기 위한 토출구(12a)가 형성되어 있다. 1단째 압축기 본체(11)가 토출한 냉매는, 공통 케이싱(14)과 모터 케이싱(17)에 의해 획정된 접속 공간(14A)인 중간 유로를 통해, 2단째 압축기 본체(12)에 흡입되도록 되어 있다. 즉, 접속 공간(14A)은, 1단째 압축기 본체(11)의 토출구와 2단째 압축기 본체(12)의 흡입구를 접속하는 유체의 유로(중간 유로)가 될 뿐만 아니라, 기어(16)를 수용하는 공간이기도 하다. 이후, 이 접속 공간(14A) 및 후술하는 모터실(13A)을 포함하는, 1단째 압축기 본체(11)의 토출 후부터 2단째 압축기 본체(12)의 흡입 전까지의 유로를 제2 유로(C2)라고도 한다.

또한, 공통 케이싱(14)에는 베어링(15a, 15d)에 윤활 및 냉각용의 오일을 공급하기 위한 급유구(14d, 14e)(도 1 참조)가 형성되어 있다.

본 실시 형태에서는, 1단째 압축기 본체(11)와 2단째 압축기 본체(12)는 상대적으로 상하에 위치하도록 마련되고, 서로 흡입과 토출의 방향이 반대 방향이 되도록 배치되어 있다. 특히, 본 실시 형태에서는, 스크루 로터(11b)의 사이즈가 상대적으로 대형인 1단째 압축기 본체(11)가 상측에 배치되고, 바꾸어 말하면, 스크루 로터(12b)의 사이즈가 상대적으로 소형인 2단째 압축기 본체(12)가 하측에 배치되어 있다. 대체적으로는, 상하 배치하는 구조 이외로 바꾸어, 1단째 압축기 본체(11)와 2단째 압축기 본체(12)를 수평 배치하는 구조가 채용되어도 되고, 그 밖의 배치가 채용되어도 된다.

모터(13)는 1단째 압축기 본체(11)와 2단째 압축기 본체(12)에 인접하여 배치되어 있다. 모터(13)는 모터 케이싱(17)의 내부 공간인 모터실(13A)에, 출력축(13a)에 마련된 회전자(13b)와, 회전자(13b)를 둘러싸도록, 모터 케이싱(17)의 내측에 고정한 고정자(13c)를 수용하고 있다. 출력축(13a)은 회전자(13b)의 양측에 있어서, 베어링(15e, 15f)에 의해 축지지되어 있다.

모터 케이싱(17)의 모터(13)의 회전축 방향에 있어서의 일단측에는, 모터 케이싱(17)이 밀봉하는 접속 공간(14A)과 모터실(13A)을 연통시키는 연통로(17a, 17b)가 형성되어 있다. 이에 의해, 냉매 및 후술하는 오일 등의 유체는, 연통로(17a, 17b)를 통해 접속 공간(14A)과 모터실(13A) 사이를 왕래할 수 있다.

또한, 모터 케이싱(17)의 타단측에는, 상세를 후술하는 바이패스 배관(4)이 접속되는 바이패스 구멍(17c)이 형성되어 있다. 바이패스 구멍(17c)은 모터 케이싱(17)에 있어서, 접속 공간(14A)과는 반대측에 형성되어 있다. 상세하게는, 바이패스 구멍(17c)은 모터 케이싱(17)의 단벽의 상부에 형성되어 있다. 또한, 모터 케이싱(17)에는 접속 공간(14A)과는 반대측의 베어링(15e)에 윤활 및 냉각용의 오일을 공급하기 위한 급유구(17d)가 형성되어 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 오일 세퍼레이터(20)는 배관(2a)을 통해 2단형 스크루 압축기(10)의 토출구(12a)와 유체적으로 접속되어 있다. 오일 세퍼레이터(20)는 2단형 스크루 압축기(10)의 토출구(12a)로부터 토출된 냉매로부터 유분을 분리 회수하는 것이다. 오일 세퍼레이터(20)는 필터(21)와, 오일 탱크(22)를 구비한다. 필터(21)는 냉매로부터 유분을 분리하는 것이다. 필터(21)에 의해 냉매로부터 분리된 오일은 오일 탱크(22)에 저류된다. 오일 탱크(22)는 배관(3a 내지 3c)을 통해 급유구(14d, 14e, 17d)에 유체적으로 접속되어 있고, 오일 탱크(22)에 저류된 오일은 배관(3a 내지 3c) 및 급유구(14d, 14e, 17d)를 통해 베어링(15a, 15d, 15e)으로 보내진다. 또한, 베어링(15a, 15d)에 의해 냉각 및 윤활에 제공된 오일은, 로터실(11A, 12A)에 유입되고, 스크루 로터(11b, 12b)의 냉각, 윤활 및 시일에도 기여한다. 또한, 도시하지 않았지만, 오일 탱크(22)에 저류된 오일은, 베어링(15a, 15d, 15e)과 마찬가지로 스크루 로터(11b, 12b)에도 직접 공급된다. 따라서, 오일은 2단형 스크루 압축기(10)의 토출구(12a)로부터 냉매와 함께 토출되고, 오일 탱크(22)로 보내지고, 다시 2단형 스크루 압축기(10)에 공급된다는 순환 양태로 유동하고 있다.

응축기(30)는 오일 세퍼레이터(20)와 배관(2b)을 통해 유체적으로 접속되어 있고, 오일 세퍼레이터(20)로 유분을 분리한 냉매는 배관(2b)을 통해 오일 세퍼레이터로부터 응축기(30)로 공급된다. 응축기(30)에서는, 냉매가 냉각되어 응축된다. 응축기(30)에는 냉매 탱크(31)가 병설되어 있고, 응축기(30)에서 응축된 액냉매는 냉매 탱크(31)에 저류된다. 또한, 배관(2b)에는 토출 역지 밸브(5a)가 개재 설치되어 있어, 냉매가 역류하지 않도록 되어 있다.

팽창 밸브(40)는 응축기(30) 및 냉매 탱크(31)와 배관(2c)을 통해 유체적으로 접속되어 있고, 응축기(30) 및 냉매 탱크(31)를 통과한 냉매는 배관(2c)을 통해 팽창 밸브(40)에 공급된다. 팽창 밸브(40)는 고압의 냉매를 감압하는 기능을 갖고 있다. 또한, 배관(2c)에는 펌프 다운 밸브(5c)가 개재 설치되어 있다. 펌프 다운 밸브(5c)는 전자기 밸브이고, 통상 운전 상태에서는 개방된 상태이고, 후술하는 소정 조건이 만족되었을 때에 제어 장치(60)에 의해 폐쇄된다.

증발기(50)는 팽창 밸브(40)와 배관(2d)을 통해 유체적으로 접속되어 있고, 팽창 밸브(40)로 감압된 냉매는 배관(2d)을 통해 증발기(50)에 공급된다. 증발기(50)는 냉매를 가열하여 증발시키는 부분이다. 증발기(50)는 또한, 배관(2e)을 통해 2단형 스크루 압축기(10)의 흡기구(11a)에 유체적으로 접속되어 있고, 증발기(50)에서 증발한 냉매는 배관(2e)을 통해 2단형 스크루 압축기(10)의 흡기구(11a)에 공급된다. 또한, 전술한 바와 같이 배관(2e)에는 흡입 역지 밸브(5b)가 개재 설치되어 있어, 냉매가 역류하지 않도록 되어 있다.

배관(2e)에 있어서의 흡입 역지 밸브(5b)의 하류측의 부분에는, 당해 부분을 흐르는 냉매의 압력을 검출하는 압력 센서(제1 압력 센서)(6a)가 마련되어 있다. 또한, 배관(2e)에 있어서의 흡입 역지 밸브(5b)의 상류측의 부분에는, 당해 부분을 흐르는 냉매의 압력을 검출하는 압력 센서(제2 압력 센서)(6b)가 마련되어 있다. 또한, 배관(2e)에 있어서의 흡입 역지 밸브(5b)의 상류측의 부분은 바이패스 배관(4)에 의해 바이패스 구멍(17c)과 유체적으로 접속되어 있다. 바이패스 배관(4)에는 바이패스 배관(4) 내의 유체의 유동을 허용 또는 차단하는 바이패스 밸브(4a)가 개재 설치되어 있다. 바이패스 밸브(4a)는 전자기 밸브이고, 통상 운전 상태에서는 폐쇄되어 있고, 후술하는 소정 조건이 만족되었을 때에 제어 장치(60)에 의해 개방된다.

도 3은 도 1의 제어 장치(60)의 제어 블록도를 나타내고 있다. 제어 장치(60)는 CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory)과 같은 기억 장치를 포함하는 하드웨어와, 거기에 실장된 소프트웨어에 의해 구축되어 있다. 제어 장치(60)는 냉동 장치(1)의 각 구성 요소를 제어하지만, 특히 모터(13)로부터의 정지 신호와, 압력 센서(6a, 6b)로부터의 압력값에 관한 신호를 수신하고, 이들의 신호에 기초하여, 모터(13)의 구동과, 펌프 다운 밸브(5c) 및 바이패스 밸브(4a)의 개폐를 제어한다.

제어 장치(60)는 펌프 다운 제어부(61)와, 제1 판정부(62)와, 제2 판정부(63)와, 바이패스 밸브 제어부(64)를 구비한다.

펌프 다운 제어부(61)는 모터(13)로부터의 정지 신호를 받고, 후술하는 도 4의 흐름도에 따라 펌프 다운 밸브(5c)를 폐쇄하고, 모터(13)를 소정의 회전 수로 구동하여 펌프 다운 운전을 실행하는 부분이다. 여기서, 펌프 다운 운전이란, 냉매를 냉매 탱크(31)에 회수하고, 2단형 스크루 압축기(10)의 흡기 부분의 압력을 저하시키는 운전이다.

제1 판정부(62)는 압력 센서(6a)로 검출한 압력값 P1을 받고, 소정값 Pth 이하인지(P1≤Pth) 여부를 판정하는 부분이다. 여기서, 소정값 Pth는 바이패스 배관(4)을 통해 제2 유로(C2)의 압력을 제1 유로(C1)에 충분히 배출할 수 있을 정도의 압력값이고, 바람직하게는 실질적으로 진공 상태라고 판정할 수 있는 압력값이고, 예를 들어 0.04㎫이어도 된다.

제2 판정부(63)는 압력 센서(6b)로 검출한 압력값 P2를 받고, 소정값 Pth 이하인지(P2≤Pth) 여부를 판정하는 부분이다.

바이패스 밸브 제어부(64)는 제1 판정부(62) 및 제2 판정부(63)의 판정 결과에 따라 바이패스 밸브(4a)를 개방하는 부분이다.

도 4는 도 3의 제어 장치(60)의 제어를 나타내는 흐름도이다. 제어 장치(60)는 모터(13)로부터 정지 신호를 수신하면, 도 4의 제어를 개시한다(스텝 S1). 이때, 통상 운전 상태가 종료된 직후이기 때문에, 펌프 다운 밸브(5c)는 개방되고, 바이패스 밸브(4a)는 폐쇄된 상태이다. 먼저, 펌프 다운 제어부(61)에 의해 펌프 다운 밸브(5c)를 폐쇄한다(스텝 S2). 이어서, 제2 판정부(63)에 의해 압력 센서(6b)로 검출한 압력값 P2나 소정값 Pth 이하인지(P2≤Pth) 여부를 판정한다(스텝 S3). 압력값 P2나 소정값 Pth 이하가 아닌 경우, 펌프 다운 제어부(61)에 의해 모터(13)를 구동하여, 펌프 다운 운전을 실행한다(스텝 S4). 펌프 다운 운전을 행함으로써, 냉매를 냉매 탱크(31)에 회수하고, 제1 유로(C1)의 압력을 저하시킬 수 있다. 이때, 제2 유로(C2)의 압력은 펌프 다운 운전 직후, 높게 유지되어 있다. 이어서, 제1 판정부(62)에 의해 압력 센서(6a)로 검출한 압력값 P1이 소정값 Pth 이하인지(P1≤Pth) 여부를 판정하고(스텝 S5), 압력값 P1이 소정값 Pth 이하로 될 때까지 대기한다(스텝 S5). 그리고, 소정값 Pth 이하로 되었을 때, 펌프 다운 운전을 종료하고(스텝 S6), 바이패스 밸브 제어부(64)에 의해 바이패스 밸브(4a)를 개방한다(스텝 S7). 이에 의해, 모터실(13A)과 배관(2e)이 바이패스 배관(4)에 의해 연통하고, 모터실(13A) 내의 압력이 저하된다. 또한, 스텝 S3의 처리에 있어서, 압력값 P2나 소정값 Pth 이하인 경우, 스텝 S4 내지 스텝 S6의 처리를 생략하고, 스텝 S7을 실행한다. 그리고, 이들의 처리를 완료 후, 본제어를 종료한다(스텝 S8).

본 실시 형태의 냉동 장치(1)에 의하면, 이하의 이점이 있다.

(1) 바이패스 밸브(4a)를 개방함으로써 바이패스 배관(4)을 통해 제2 유로(C2)의 압력을 제1 유로(C1)의 압력과 균형시킬 수 있기 때문에, 필요에 따라 제2 유로(C2)의 압력을 저하시킬 수 있다. 또한, 2단형 스크루 압축기(10)의 상류측에는 흡입 역지 밸브(5b)가 마련되어 있기 때문에, 바이패스 밸브(4a)를 개방하기 전에 펌프 다운 운전을 실행함으로써, 흡입 역지 밸브(5b)의 상류측의 제1 유로(C1) 내를 감압할 수 있고, 제2 유로(C2)에 대하여 제1 유로(C1)를 부압으로 할 수 있다. 따라서, 펌프 다운 운전 후에 바이패스 밸브(4a)를 개방함으로써, 제2 유로(C2)의 압력을 저하시킬 수 있다. 따라서, 외기온이 저하되어도 모터실(13A)에서 냉매가 액화되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 모터(13)의 권선 등의 내부 부품이 액에 침지하고, 전기 절연성이 악화되어, 모터(13)가 소손되는 것을 억제할 수 있다.

(2) 2단형 스크루 압축기(10)가 정지했을 때, 제1 유로(C1)가 제2 유로(C2)에 대하여 필요 충분하게 부압인지 여부를 제2 압력 센서(6b)에 의해 판정하고, 제1 유로(C1)가 제2 유로(C2)에 대하여 필요 충분하게 부압일 때에는, 바이패스 밸브(4a)를 개방하는 것만으로 제2 유로(C2)의 압력을 외기온이 저하되어도 모터실(13A)에서 냉매가 액화되지 않는 압력으로 저하시킬 수 있다. 또한, 제1 유로(C1)가 제2 유로(C2)에 대하여 필요 충분하게 부압이 아닐 때에는 펌프 다운 운전을 행함으로써 제1 유로(C1)가 제2 유로(C2)에 대하여 필요 충분하게 부압이 되도록 한 후에 바이패스 밸브(4a)를 개방하여 제2 유로(C2)를 원하는 압력으로 저하시킬 수 있다.

(3) 모터실(13A)에 있어서 연통로(17a, 17b)로부터 먼 부분의 압력을, 바이패스 배관(4)을 통해 적극적으로 저하시킬 수 있다. 모터실(13A)에서는, 연통로(17a, 17b)로부터 먼 부분에 있어서 냉매가 체류하기 쉽기 때문에, 당해 부분의 냉매의 압력을 적극적으로 저하시킴으로써, 냉매의 액화를 한층 방지할 수 있다.

이상으로, 본 발명의 구체적인 실시 형태 및 그 변형예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

예를 들어, 도 4의 제어 플로우에 있어서, 스텝 S2의 밸브 폐쇄 처리와 스텝 S3의 판정 처리는 반드시 이 순서로 실행되지 않아도 된다. 즉, 당해 판정 처리 후에 당해 밸브 폐쇄 처리가 실행되어도 된다. 또한, 스텝 S3의 판정 처리는 생략되어도 되고, 그 경우 스텝 S2의 밸브 폐쇄 처리 후에 스텝 S4 내지 스텝 S7의 처리가 실행된다. 또한, 예를 들어 상기 실시 형태에서는, 바이패스 배관(4)을 접속하는 바이패스 구멍(17c)은 모터(13)의 회전축 방향에 있어서 연통로(17a, 17b)와는 반대측에 마련되어 있지만, 제2 유로(C2)에 접속되는 부분이라면 다른 부분에 마련되어도 된다.

1 : 냉동 장치
2a 내지 2e : 배관
3a 내지 3c : 배관
4 : 바이패스 배관
4a : 바이패스 밸브
5a : 토출 역지 밸브
5b : 흡입 역지 밸브
5c : 펌프 다운 밸브
6a : 압력 센서(제1 압력 센서)
6b : 압력 센서(제2 압력 센서)
10 : 2단형 스크루 압축기(2단형 압축기)
11 : 1단째 압축기 본체
11A : 로터실
11a : 흡기구
11b : 스크루 로터
11c : 로터축
12 : 2단째 압축기 본체
12A : 로터실
12a : 토출구
12b : 스크루 로터
12c : 로터축
13 : 모터
13A : 모터실
13a : 출력축
13b : 회전자
13c : 고정자
14 : 공통 케이싱
14A : 접속 공간(중간 유로)
14a : 흡입구 부분
14b : 중앙 부분
14c : 토출구 부분
14d, 14e : 급유구
15a 내지 15f : 베어링
16 : 기어
17 : 모터 케이싱
17a, 17b : 연통로
17c : 바이패스 구멍
17d : 급유구
20 : 오일 세퍼레이터
21 : 필터
22 : 오일 탱크
30 : 응축기
31 : 냉매 탱크
40 : 팽창 밸브
50 : 증발기
60 : 제어 장치
61 : 펌프 다운 제어부
62 : 제1 판정부
63 : 제2 판정부
64 : 바이패스 밸브 제어부
C1 : 제1 유로
C2 : 제2 유로

Claims (5)

1단째 압축기 본체, 2단째 압축기 본체 및 작동유체의 흐름에 있어서 상기 1단째 압축기 본체와 상기 2단째 압축기 본체 사이의 중간 유로에 모터실이 유체적으로 접속되도록 배치되고, 상기 1단째 압축기 본체 및 상기 2단째 압축기 본체를 구동하는 모터를 갖는 2단형 압축기와,
상기 2단형 압축기의 상류측에 마련된 흡입 역지 밸브와,
상기 작동유체의 흐름에 있어서의 상기 흡입 역지 밸브의 상류측의 제1 유로와, 상기 중간 유로 및 상기 모터실을 포함하는 제2 유로를 유체적으로 접속하는 바이패스 배관과,
상기 바이패스 배관에 마련된 바이패스 밸브
를 구비하는, 냉동 장치.

제1항에 있어서, 상기 2단형 압축기의 하류측에 마련된 토출 역지 밸브와,
상기 토출 역지 밸브의 하류측에 마련된 응축기와,
상기 응축기에 유체적으로 접속된 액 저장부와,
상기 흡입 역지 밸브의 상류측에 마련된 증발기와,
상기 작동유체의 흐름에 있어서 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련된 팽창 밸브와,
상기 작동유체의 흐름에 있어서 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련된 펌프 다운 밸브와,
상기 흡입 역지 밸브와 상기 2단형 압축기 사이의 상기 작동유체의 압력을 검출하는 제1 압력 센서와,
상기 2단형 압축기가 정지했을 때, 상기 펌프 다운 밸브를 폐쇄하고 상기 2단형 압축기를 구동함으로써 상기 작동유체를 상기 액 저장부에 모으는 펌프 다운 운전을 행하고, 상기 제1 압력 센서로 검출한 압력값이 소정값 이하로 되었을 때에 상기 펌프 다운 운전을 정지하고, 상기 바이패스 밸브를 개방하는 제어 장치
를 더 구비하는, 냉동 장치.

제1항에 있어서, 상기 2단형 압축기의 하류측에 마련된 토출 역지 밸브와,
상기 토출 역지 밸브의 하류측에 마련된 응축기와,
상기 응축기에 유체적으로 접속된 액 저장부와,
상기 흡입 역지 밸브의 상류측에 마련된 증발기와,
상기 작동유체의 흐름에 있어서 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련된 팽창 밸브와,
상기 증발기와 상기 흡입 역지 밸브 사이의 상기 작동유체의 압력을 검출하는 제2 압력 센서와,
상기 2단형 압축기가 정지했을 때, 상기 제2 압력 센서로 측정한 압력값이 소정값 이하라면 상기 바이패스 밸브를 개방하는 제어 장치
를 더 구비하는, 냉동 장치.

제1항에 있어서, 상기 2단형 압축기의 하류측에 마련된 토출 역지 밸브와,
상기 토출 역지 밸브의 하류측에 마련된 응축기와,
상기 응축기에 유체적으로 접속된 액 저장부와,
상기 흡입 역지 밸브의 상류측에 마련된 증발기와,
상기 작동유체의 흐름에 있어서 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련된 팽창 밸브와,
상기 작동유체의 흐름에 있어서 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련된 펌프 다운 밸브와,
상기 흡입 역지 밸브와 상기 2단형 압축기 사이의 상기 작동유체의 압력을 검출하는 제1 압력 센서와,
상기 증발기와 상기 흡입 역지 밸브 사이의 상기 작동유체의 압력을 검출하는 제2 압력 센서와,
상기 2단형 압축기가 정지했을 때, 상기 제2 압력 센서로 측정한 압력값의 소정값에 대한 대소 판정 및 상기 펌프 다운 밸브의 폐쇄를 행하고, 상기 제2 압력 센서로 측정한 압력값이 상기 소정값 이하라면 상기 바이패스 밸브를 개방하고, 상기 제2 압력 센서로 측정한 압력값이 상기 소정값보다 크면 상기 2단형 압축기를 구동함으로써 상기 작동유체를 상기 액 저장부에 모으는 펌프 다운 운전을 행하고, 상기 제1 압력 센서로 검출한 압력값이 상기 소정값 이하로 되었을 때에 상기 펌프 다운 운전을 정지하고, 상기 바이패스 밸브를 개방하는 제어 장치
를 더 구비하는, 냉동 장치.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터의 회전축 방향에 있어서 상기 모터의 일단측에서 상기 중간 유로에 상기 모터실이 유체적으로 접속되고,
상기 바이패스 배관은, 상기 모터의 타단측에 있어서 상기 모터실과 유체적으로 접속되어 있는, 냉동 장치.

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