KR0118018Y1 - 스터링 사이클방식 냉기 발생장치 - Google Patents

스터링 사이클방식 냉기 발생장치

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KR0118018Y1 KR92024724U KR920024724U KR0118018Y1 KR 0118018 Y1 KR0118018 Y1 KR 0118018Y1 KR 92024724 U KR92024724 U KR 92024724U KR 920024724 U KR920024724 U KR 920024724U KR 0118018 Y1 KR0118018 Y1 KR 0118018Y1
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Abstract

본 고안은 대기권 오존층 파괴 및 지구 온난화 요인으로 사용이 규제되고 있는 프레온 가스를 사용하지 않고도 냉동 및 냉방작용을 수행할 수 있도록 한 스터링 사이클방식 냉기 발생장치에 관한 것이다.
즉, 스터링 모듈(11)의 흡열기(12)에서 냉각효과가 발생되면 냉동용 히트파이프(15)에 의해 냉동실(31) 측으로 전열되어 냉장고(30) 내의 공기를 냉각시키게 되고, 냉기 순환용 송풍기(35)에 의해 냉장고의 각 부분 즉, 냉동실(31) 및 냉장실(32)로 보내지며, 스터링 모듈(11)의 방열기(13)에서 방출되는 열은 방열기(13)에 접속되어 냉장고(30)외부로 돌출된 방열용 히트파이프(16)를 통해 외부로 방출되게 한 것으로, 프레온 가스를 사용하지 않고도 냉동 및 냉방작용이 이루어질 수 있어 프레온 가스의 대체효과를 가질 수 있도록 한 것이다.

Description

스터링 사이클방식 냉기 발생장치
제1도는 일반적인 냉장고의 구성을 보인 단면도.
제2도는 본 고안의 일실시예를 보인 구성도.
제3도는 본 고안의 스터링 모듈의 구성을 보인 구성도.
제4도는 본 고안의 히트파이프의 작동상태를 보인 구성 결합단면도.
제5도는 본 고안이 적용된 냉장고의 구성 결합단면도.
제6도는 본 고안을 에어콘디셔너에 적용한 실시예를 나타낸 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11:스터링 모듈 12:흡열기
13:방열기 14:전압제어부
15:냉동용 히트파이프 16:방열용 히트파이프
15a,16a:증발부 15b,16b:응축부
20:실린더 21:디스플레이
22:피스톤 23:리니어모터
28:봄베 29:펌프
본 고안은 냉장고 및 에어컨 등의 냉매로 사용되고 있는 프레온 가스를 사용하지 않고도 냉동 및 냉방효과를 얻을 수 있도록 한 스터링 사이클방식 냉기 발생장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉동사이클을 이용한 냉장고는 압력조절과 기화조절을 기계적으로 행하여 냉매가스를 압축→응축→팽창→증발의 과정을 연속적으로 이루어 냉동작용을 수행하는 것으로, 즉 제1도에 도시한 바와같이, 기체로 된 냉매가스를 고온, 고압의 기체 냉매상태로 압축하는 압축기(1)와, 이의 고온, 고압의 기체냉매를 외기온도와 열교환을 이루게 하여 외기온도와 비슷한 온도, 고압의 액체냉매로 응축하는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)를 통과한 고온, 고압의 액체냉매를 저온, 저압의 액체냉매로 변화시켜 증발이 쉽게 이루어지도록 한 모세관(3)과, 상기 저온, 저압의 액체냉매가 내경이 넓어진 파이프를 통과하면서 주위로부터 열을 흡수하여 냉동작용을 수행할 수 있도록 한 증발기(4)로 구성되고, 증발기(4)에서 기체상태로 된 냉매는 다시 압축기(1)로 보내져 연속적으로 순환하는 것으로서 증발기(4)와 열교환된 공기를 냉동실(6) 및 냉장실(7)내로 보내어 냉동작용을 수행할 수 있도록 한 송풍팬(5)으로 구성되어 있다.
이러한 구성으로 된 종래의 냉장고는 냉매로서 대기권 오존층 파괴 및 지구온난화 현상으로 문제시되고 있는 프레온 가스를 사용하고 있기 때문에 이의 대체물질 또는 새로운 방식의 냉동수단이 요구되는 있는 실정이다.
또한 종래의 냉장고의 냉동실 온도를 자동으로 조절하기 위한 써어모스태트(thermostat)의 온,오프제어는 단속운전에 의한 성능저하를 야기시키며, 설정온도의 변화폭이 심한 결점이 있었다.
따라서 본 고안은 이와같은 문제점을 해소하기 위해서 안출된 것으로, 대기권 오존층 파괴 및 지구온난화 요인으로 사용이 규제되고 있는 프레온 가스를 사용하지 않고도 냉동 및 냉방작용을 수행할 수 있는 스터링 사이클방식 냉기 발생장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 고안의 일실시예를 첨부된 제2도 및 제3도를 참조로 하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 고안은 리니어모터(23)의 구동력에 의한 피스톤(22)의 작동으로 유체를 등온팽창시켜 흡열기(12)에서 냉각효과가 이루어지도록 하고, 압축시에는 방열기(13)에서 열을 방출시켜 등온압축되도록 한 스터링 모듈(11)과, 상기 스터링 모듈(11)의 흡열기(12)에 연결되어 흡열기(12)에서 발생된 냉각효과가 작동유체의 순환에 따라 응축부(15b)에서 증발부(15a)로 전열되어 냉동 및 냉방 작용이 이루어지도록 한 냉동용 히트파이프(15)와, 상기 스터링 모듈(11)의 방열기(13)에 연결되어 이의 열이 작동유체의 순환에 따라 증발부(16a)에서 응축부(16b)로 전열되어 외부로 방출될 수 있도록 한 방열용 히트파이프(16)로 구성된 것을 특징으로 한 것이다.
그리고 상기 방열용 히트파이프(16)는 증발부(16a)를 원통형으로 형성하여 그 원통형 증발부(16a)로 스터링 모듈(11)의 방열기(13)의 둘레벽을 이루고, 그 내부에 물등의 비열 및 대류 열전달 계수가 큰 액체(19)를 채운 것이며, 응축부(16b)에는 다수개의 방열관(16c)을 일체로 연통되게 설치한 것이다.
한편, 상기 스터링 모듈(11)은 제3도에 도시된 바와같이, 실린더(20)내부에 디스플레이서(21)와 피스톤(22)이 갖추어지고, 실린더(20) 하부외측에 리니어모터(linear moter)(23)가 구비되며, 상기 실린더(20)의 상부측에는 흡열기(12)와 방열기(13)가 연결되고, 그 사이에 재생기(24)가 갖추어지도로 한 것이다.
또한 상기 디스플레이서(21)의 상부에는 팽창공간(25)을 가지며, 디스플레이서(21)와 피스톤(22) 사이에는 압축공간(26), 피스톤(22) 하부에는 반동공간(27)이 형성되도록 한 것이다.
일반적으로 히트파이프는 제4도에 도시된 바와같이, 용기(17) 일측부에 열을 흡수하는 증발부(17a)와, 타측부에는 열을 방출하는 응축부(17b)와 중앙부에는 절연부(17c)로 구성된 것으로, 용기(17)내의 작동유체(예; 암모니아, 메탄올)가 증발부(17a)에서 열을 흡수하여 증발하고, 응축부(17b)에서는 열을 방출하여 응축되면서 열을 전달하게 된다.
이러한 히트파이프는 설계조건에 따른 작동유체의 봉입압력에 따라 응축부(17b)와 증발부(17a)의 온도가 결정되는 것으로, 제2도의 실시예에서 상기 냉동용 히트파이프(15)는 응축부(15b)를 캡(CAP)형으로 형성하여 스터링 모듈(11)의 흡열기(12)에 고정될 수 있도록하고, 증발부(15a)는 다수의 냉각관(15c)을 일체로 연통되게 형성함과 아울러 주위에 냉각핀(15d)을 부착하여 냉각효과를 증대시킬 수 있도록 한 것이다.
또한, 상기 냉동용 히트파이프(15)의 중앙부에는 봄베(28)와 펌프(29)로 구성된 온도조절부(100)를 갖추어 냉동용 히트파이프(15)내의 작동유체 압력을 조절하여 증발부(15a) 및 응축부(15b)의 온도를 제어할 수 있도록 한 것이다.
이와같이 구성된 본 고안의 냉기 발생 장치를 냉장고에 적용한 경우 제5도에 도시한 바와같이, 스터링 모듈(11)의 흡열기(12)에서 냉각효과가 발생되면 냉동용 히트파이프(15)에 의하여 냉동실(31) 측으로 전열되어 냉장고(30)내의 공기를 냉각시키게 되고, 냉기 순환용 송풍기(35)에 의해 냉장고의 각 부분 즉, 냉동실(31) 및 냉장실(32)로 보내지며, 스터링 모듈(11)의 방열기(13)에서 방출되는 열은 방열기(13)에 접속되어 냉장고(30) 외부로 돌출된 방열용 히트파이프(16)를 통해 외부로 방출되는 것이다.
그리고 스터링 모듈(11) 일측부에는 냉기순환로(33)에 설치되는 온도감지센서(34)의 감지온도에 따라 스터링 모듈(11)에 인가되는 전압을 제어하는 전압제어부(14)를 구비함으로써, 또한 냉장고(30)의 온도제어는 설정된 온도에 따라 스터링 모듈(11)의 일측부에 구비된 전압 제어부(14)에 의해서 수행되며, 이의 전압제어부(14)는 설정된 온도에 따라 스터링 모듈(11)의 리니어모터(23)에 공급되는 전압을 비례적으로 제어할 수 있도록 한 것이다.
즉, 온도감지센서(34)에 의해 감지된 냉장고(30) 내부의 온도가 설정된 온도보다 높아지면 리니어모터(23)에 공급되는 전압을 크게 하여 피스톤(22)의 행정을 증가하여 냉각효과를 증대시키며, 이와는 반대로 설정된 온도보다 냉장고(30) 내의 온도가 더 낮아지면 공급되는 전압을 낮게하여 피스톤(22)의 행정을 줄임으로써 냉각효과를 감소시키게 된다.
이때 냉동실(31) 및 냉장실(32)의 온도를 저하시키기 위해서는 스터링 모듈(11)의 흡열기(12)의 온도저하와 더불어 열전달 매개체인 냉동용 히트파이프(15)의 응축부(15b) 및 증발부(15a)의 온도 또한 저하되어야 하므로 이를 위해서, 제2도에 나타낸 바와같이 압력조절부(100)의 펌프(29)를 작동시켜 냉동용 히트파이프(15) 내의 작동유체를 봄베(28)로 이송시켜 냉동용 히트파이프(15) 내의 작동유체의 압력을 감압시켜 포화온도를 저하시키고, 반대로 냉동실(31)의 온도를 상승시키기 위해서는 스터링 모듈(11)의 흡열기(12)의 온도상승과 아울러 냉동용 히트파이프(15)의 응축부(15b) 및 증발부(15a) 온도도 상승되어야 하므로 펌프(29)를 작동시켜 봄베(28) 내의작동유체를 냉동용 히트파이프(15)로 이송시켜 냉동용 히트파이프(15) 내의 작동유체의 압력을 상승시켜 포화온도를 상승시키도록 하므로써 냉동용 히트파이프(15)의 온도제어를 할 수 있게 되는 것이다.
한편, 제6도는 본 고안의 다른 실시예로서 에어콘디셔너에 적용시킨 것이다.
즉, 스터링 모듈(11)의 흡열기(12)에 접속된 냉동용 히트파이프(15)의 증발부(15a)를 실내측 열교환기(40)로 사용하고, 스터링 모듈(11)의 방열기(13)에 접속된 방열용 히트파이프(16)의 응축부(16b)를 실외측 열교환기(41)로 사용하여 상기 실내측 열교환기(40)의 냉기를 팬(42)으로 순환시켜 실내를 냉방하고, 실외측 열교환기(41)의 열을 팬(43)으로 송풍하여 방출시킬 수 있도록 한 것이다.
상술한 바와같이 본 고안은 프레온 가스를 사용하지 않기 때문에 문제시되고 있는 오존층 파괴 및 지구온난화 현상 등의 환경문제에 효율적으로 대처할 수 있는 효과가 있고, 전압을 변화시키는 비례제어 방식으로 온도제어를 수행할 수 있어 비교적 값이 저렴한 가변저항기나 변압계를 제어소자로 사용하면서도 설정온도를 더 일정하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 히트파이프의 작동유체 압력을 변화시키므로써 보다 신속하게 온도제어를 할 수 있게 됨은 물론 단속운전에 의한 성능저하를 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 리니어모터(23)의 구동력에 의한 피스톤(22)의 작동으로 등온팽창시켜 흡열기(12)에서 냉각 효과가 이루어지도록 하고, 압축시에는 방열기(13)에서 열을 방출시켜 등온압축 되도록 한 스터링 모듈(11)과, 상기 스터링 모듈(11)의 흡열기(12)에 연결되어 흡열기(12)에서 발생된 냉각효과가 작동유체의 순환에 따라 응축부(15b)에서 증발부(15a)로 전열되어 냉동작용이 이루어지도록 한 냉동용 히트파이프(15)와, 상기 스터링 모듈(11)이 방열기(13)에 연결되어 이의 방출열이 작동유체의 순환에 따라 증발부(16a)에서 응축부(16b)로 연결되어 이의 방출열이 작동유체의 순환에 따라 증발부(16a)에서 응축부(16b)로 전열되어 외부로 방출될 수 있도록 방열용 히트파이프(16)로 구성된 것을 특징으로 한 스터링 사이클방식 냉기 발생장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스터링 모듈(11)의 일측부에는 리니어모터(23)에 설정된 냉각온도에 따라 전압을 가변하여 공급하는 전압제어부(14)가 구비됨을 특징으로 한 스터링 사이클방식 냉기 발생장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 냉동용 히트파이프(15)의 중앙부에는 작동유체를 양방향으로 펌핑할 수 있는 펌프(29)와, 작동유체를 저장할 수 있는 봄베(28)로 되어 상기 냉동용 히트파이프(15)내의 작동유체 압력을 조절하므로써 증발부(15a) 및 응축부(15b)의 온도를 제어할 수 있도록 한 압력조절부(100)가 구비된 것을 특징으로 한 스터링 사이클방식 냉기 발생장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 냉동용 히트파이프(15)는 응축부(15b)가 캡형으로 형성되어 스터링 모듈(11)의 흡열기(12)에 고정되고, 증발부(15a)는 다수개의 냉각관(15c)이 일체로 연통되게 형성됨과 아울러 다수의 냉각핀(15d)이 부착된 구조로 된 것을 특징으로 한 스터링 사이클방식 냉기 발생장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 방열용 히트파이프(16)는 증발부(16a)가 원통형으로 형성되어 스터링 모듈(11)의 방열기(13)의 주벽을 이루고, 그 내측에 비열 및 대류 열전달 계수가 큰 액체(19)가 채워지며, 응축부(16b)는 다수개의 방열관(16c)이 일체로 연통되게 형성된 것을 특징으로 한 스터링 사이클방식 냉기 발생장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 냉동용 히트파이프(15)의 증발부(15a)가 실내측 열교환기(40)로 형성되고, 방열용 히트파이프(16)의 응축부(16b)가 실외측 열교환기(41)로 구성된 것을 특징으로 한 스터링 사이클방식 냉기 발생장치.
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