KR0155646B1 - 시분할 이중 증발기 사이클 냉장고의 상분리기 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시분할 이중 증발기 사이클 냉장고에서 초기 시동기나, 제상시나, 사용자가 냉장실 문을 열었을 때등의 단열부하가 클 때 냉매 질량유량의 증가로 인한 액냉매의 압축기로의 유입을 방지하고자 하는 상분리기 구조에 관한 것이다.

일반적인 TSDUET 사이클의 냉장고에 있어서, 단열부하가 커지게 되어 경로1의 운전시간이 상대적으로 길어지게 될 때에는 상분리기(5)에는 액상냉매로 완전히 채워지게 되므로서, 압축기(1)로의 통하는 흡입 파이프(10)로의 액상냉매가 유입되므로서, 냉매가 경로1로 흐름에도 불구하고 압력강하가 일어나지 않게 되어 냉동실 증발기(8)로의 냉매유입이 이루어지지 않으므로서, 냉동실 온도강하는 일어나지 않게 되며, 또한 압축기(1)에 큰 무리를 주게 되어 압축기(1)의 손상을 초래하게 되고, 흡입 파이프(10)에 흐르는 액상냉매는 저온의 액상냉매이므로 흡입 파이프(10)는 주위온도와 열교환을 하여 이슬이 맺히고, 바닥에 물이 고일 수 있게 되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 압축기로의 기상냉매를 흡입하게 되는 상분리기(5)의 흡입 파이프(10)의 입구에 액상냉매가 넘치게 될 때, 자동적으로 닫히게 되는 캡(12)을 설치하여 상분리기(5)의 액상냉매 수위가 과대하게 증가하게 될 때 기상냉매의 압축기(1)로의 통로인 흡입 파이프(10)를 자동적으로 막아, 압축기(1)로의 액상냉매의 유입을 방지하도록 하므로서, 압축기(1)의 보호 및 소비전력을 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

시분할 이중 증발기 사이클 냉장고의 상분리기 구조

제1도는 일반적인 시분할 이중 증발기(TSDUET) 사이클 냉장고의 간략한 구성도.

제2도는 종래 시분할 이중 증발기 사이클 냉장고의 상분리기 구조를 보인 단면도.

제3도의 (a)는 본 발명 시분할 이중 증발기(TSDUET) 사이클(CYCLE) 냉장고의 상분리기 구조를 보인 단면도.

(b)는 본 발명에 있어서, 상분리기에 설치되는 캡(Cap)의 구조를 보인 도면.

제4도는 본 발명 시분할 이중 증발기(TSDUET) 사이클(CYCLE) 냉장고의 상분리기에 있어, 냉매의 수위조절과정을 나타낸 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압축기 2 : 응축기

3 : 제1모세관 4 : 냉장실 증발기

5 : 상분리기 6 : 냉매제어부

7: 제2모세관 8 : 냉동실 증발기

9 : 압력 스위치 10 : 흡입 파이프

본 발명은 시분할 이중 증발기(TSDUET) 사이클 냉장고에서 초기 기동시나, 제상시나, 사용자가 냉장실 문을 열었을 때등의 단열부하가 클 때 냉매 질량유량의 증가로 인한 액냉매의 압축기로의 유입을 방지하고자 하는 상분리기(Phase Separator) 구조에 관한 것이다.

일반적을 TSDUET 사이클은 기존의 하나의 증발기를 갖는 냉장고의 효율을 개선시키기 위한 사이클인바, 하나의 증발기를 갖는 냉장고의 사이클의 경우 냉장실과 냉동실을 각각 3℃, -18℃로 유지하기 위하여 증발기에서 -26℃ 이하로 냉매가 증발하므로서, 비효율적인데 반해 TSDUET 사이클의 경우 냉동실, 냉장실에 각각 증발기를 구성하여 냉동실 증발기는 냉동실을 -18℃로 유지시키기 위하여 -24℃로 냉매를 증발시키고, 냉장실 증발기는 냉장실을 3℃로 유지시키기 위하여 0~6℃로 증발하여 냉력을 증가시키게 된다.

상기에서와 같이, 냉동실과 냉장실 각각의 증발압력을 다르게 설정하여 압축기의 일량을 감소시키므로서, 효율을 증가시킬 수 있다.

도면 제1도에서 보는 바와같이, TSDUET 사이클에 있어 냉장실 증발기(4)는 제1모세관(3)에 연결되고, 냉동실 증발기(8)는 제2모세관(7)에 연결되어 적정온도에서 냉매가 증발하도록 되어 있는데,

압축기(1)에서 압축된 고온,고압의 냉매는 응축기(2)에서 액체상태의 냉매로 변환되어지게 되고, 응축기(2)에서 변환된 액체상태의 냉매는 제1모세관(3)에서 저압의 액체상태 냉매로 팽창된 후, 냉장실 증발기(4)에서 증발하여 액체상태의 냉매로 변환되어지게 된다.

도면 제2도는 상분리기(5)의 구조를 간략하게 나타낸 도면으로서, 제2도를 참조하면, 이 때, 냉장실 증발기(4)를 경유한 냉매중 기상냉매는 상분리기(5)를 통하여 압축기(1)로 흡입되어지게 되고, 상분리기(5)에 남아있는 액상냉매는 제2모세관(7)으로 흘러 제2모세관(7)에서 팽창되어 냉동실 증발기(8)에서 증발되어 냉동실의 온도를 적정으로 조정하게 되며, 냉동실 증발기(8)를 거친 냉매는 다시 압축기(1)로 유입되어 지게 된다.

이에 냉매의 흐름경로를 나타내 보면, 압축기(1)→응축기(2)→제1모세관(3)→냉장실 증발기(4)→상분리기(5)(기상냉매일 경우)→압축기(1)…경로 1

상분리기(5)(냉상냉매일 경우)→제2모세관(7)→냉동실 증발기(8)→압축기(1)…경로 2

여기서, 상기의 기상냉매와 액상냉매의 분리는 상분리기(5)에서 수행하게 되고, 냉매의 흐름 경로 1과 경로 2의 설정은 냉매제어부(6)에서 이루어지게 된다.

즉, 냉매제어부(6)는 압력스위치(9)에 의하여 증발기(4)에서 증발한 기상냉매의 압력을 검지하여 냉매의 흐름경로를 결정하여 주므로서, 냉장실 증발기(4)의 증발압력을 조정하여 냉장실 온도를 적정으로 조정하게 된다.

이때, 냉매흐름 경로 2의 조정은 경로 1에 의해 자동적으로 이루어지게 되며, 경로 1이 연결되면 경로 2가 닫히게 되고, 경로 1이 닫히게 되면 경로 2가 연결되어지게 된다.

따라서, TSDUET 사이클의 경우 압축기(1)의 온, 오프 제어는 냉동실의 온도에 따라 이루어지게 되며, 냉매흐름 경로 변경주기는 압력변화에 따라 점차적으로 변하게 되는 데, 냉동실의 온도가 -18℃에 맞게 되도록 압축기(1)가 온, 오프할 때(정상운전시) 기동초기에는 냉장실의 단열부하가 크기 때문에 냉장실 증발기(4)에서 냉매가 증발하여 압력이 떨어졌다가 냉매 흐름 경로의 변경으로 인한 압력상승이 빨리 이루어지게 된다.

그러므로, 경로 1에서 경로 2로 경로 2에서 경로 1로의 냉매흐름 경로 변경주기가 짧아지게 되고, 이에 따라 냉동실 증발기(8)로의 냉매유입이 적게 되므로 이 때의 냉동실의 온도강하는 크지 않게 된다.

이후, 점차적으로 냉장실의 단열부하가 감소하면 냉매 흐름 경로주기가 길어지므로 냉동실 증발기(8)로의 유입냉매량이 증가하게 되어 냉동실의 온도강하는 급격히 이루어지게 된다.

이와같이 TSDUET 사이클에서는 냉장실의 단열부하에 따라 냉장고의 운전이 결정되어지게 되는 데, 냉장실의 온도를 6℃로 약하게 조정하고자 하여 냉장실 증발기(4)의 증발압력을 상승시키거나, 또는 사용자가 냉장실 문을 열게되는 등의 작용으로 인하여 단열부하가 커지게 되므로서, 경로 1의 운전시간이 상대적으로 길어지게 될 때에는 상분리기(5)에는 액상 냉매로 완전히 채워지게 된다.

제2도에 도시된 바와같은 구조의 상분리기(5)는 액상냉매로 완전히 채워지게 되면 압축기(1)로의 통하는 흡입 파이프(Suction pipe)(10)로의 액상냉매가 유입되므로서, 냉매가 경로 1로 흐름에도 불구하고 압력강하가 일어나지 않게 되어 냉동실 증발기(8)로의 냉매유입이 이루어지지 않으므로서, 냉동실 온도강하는 일어나지 않게 된다.

또한 흡입 파이프(10)로의 액상냉매가 유입되어 지게 되면, 압축기(1)에 큰 무리를 주게 되어 압축기(1)의 손상을 초래하게 되며, 흡입 파이프(10)에 흐르는 액상냉매는 저온의 액상냉매이므로 흡입 파이프(10)는 주위온도와 열교환을 하여 이슬이 맺히고, 바닥에 물이 고일 수 있게 되는 문제점이 발생하게 된다.

이와같은 문제점을 증발기 용량을 늘리거나, 팬 풍량을 증가시켜 증가한 질량의 냉매를 충분히 열교환시키면 상기와 같은 문제점을 방지할 수 있지만, 냉장고의 구조 및 팬 모터의 한계, 소음문제등으로 인하여 한계가 발생하게 된다.

본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 압축기로의 기상냉매를 흡입하게 되는 상분리기의 흡입 파이프 입구에 액상냉매가 넘치게 될 때, 자동적으로 닫히게되는 캡(Cap)을 설치하여 압축기로의 액상냉매 유입을 방지하도록 하고자 한 것으로 일반적인 TSDUET 사이클을 나타낸 도면 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명 시분할 이중 증발기(TSDUET) 사이클(CYCLE) 냉장고의 상분리기 구조는 제3도에 도시된 바와같이, 냉장실 증발기(4)로부터 오는 냉매를 분리하여 냉매의 상태에 따라 냉동실 증발기(8) 및 압축기(1)로 유입시키게 되는 시분할 이중 증발기(TSDUET) 사이클 냉장고의 상분리기(5)에 있어서,

상기 상분리기(5)에 형성된 흡입 파이프(1)의 입구에 부착부위(11)를 형성하고, 형성된 부착부위(11)에 냉매부력에 뜰 수 있고 냉매가 투과되지 않는 재질의 캡(12)을 흡입 파이프(10)입구의 직경보다 크게 형성하여 부착시킨 구조로 되어 있다.

이와같은 본 발명 시분할 이중 증발기(TSDUET) 사이클(CYCLE) 냉장고의 상분리기 구조는 냉장실의 온도를 조정하고자 냉장실 증발기(4)의 증발압력을 상승시키거나, 또는 사용자가 냉장실 문을 열게되는 등의 단열부하가 커지게 될 때, 경로 1의 운전시간이 상대적으로 길어지게 되므로서, 상분리기(5)에 액상냉매로 완전히 채워지게 될 때, 상분리기(5)에 채워져 올라오게 되는 액상냉매에 의하여 흡입 파이프(10)의 입구에 부착된 캡(12)이 밀려올라가게 되면서, 흡입 파이프(10)의 입구를 막아버리게 되므로서, 흡입 파이프(10)내로 액상냉매의 유입을 방지하게 된다.

도면 제4도는 상기와 같이 동작하게 되는 상분리기(5)에 있어, 냉매의 수위조절과정을 나타낸 순서도로서, 제4도를 참조하여 설명하면, 상분리기(5)의 액상냉매 수위가 과대하게 증가하게 되면, 캡(12)이 부력에 의해 자동으로 닫히게 되어 흡입 파이프(10)의 입구(경로1차단)를 막게 된다.

상기와 같이 흡입 파이프(10)의 입구가 막히게 되면 흡입 파이프(10)의 흡입 압력은 내려가게 되고, 경로1이 차단되어지게 되므로서, 압력차에 의해 자동적으로 경로2가 연결되어 냉장실 증발기(8)로 액상냉매가 공급되어지게 된다.

이와같이 액상냉매가 냉장실 증발기(8)로 원활히 공급되어지게 되므로서, 상분리기(5)의 액상냉매 수위가 감소되며, 액상냉매 수위가 감소되면 부력에 의하여 닫혀있던 캡(12)이 다시 열리게 되면서 경로1의 흡입 압력상승으로 인하여 경로1로 냉매순환되어지게 된다.

한편, 본 발명 시분할 이중 증발기(TSDUET) 사이클(CYCLE) 냉장고의 상분리기 구조에 있어 다른실시예로서, 상분리기(5)의 윗면에 부착부위(11)를 형성하고, 흡입 파이프(10)의 입구에 부착되어 있는 캡(12)을 상분리기(5)의 윗면에 형성된 부착부위(11)에 부착시킬 수도 있다.

이상에서 설명한 바와같이 상분리기(5)의 액상냉매 수위가 과대하게 증가하게 될 때 기상냉매의 압축기(1)로의 통로인 흡입 파이프(10)를 자동적으로 막아, 압축기(1)로의 액상냉매의 유입을 방지하도록 하므로서, 압축기(1)의 보호 및 소비전력 감소의 효과가 있다.

Claims (1)

1. 냉장실 증발기(4)로부터 들어오는 냉매를 분리하여 냉매의 상태에 따라 냉동실 증발기(8) 및 압축기(1)로 유입시키게 되는 시분할 이중 증발기 사이클 냉장고의 상분리기 구조에 있어서, 상기 상분리기(5)의 상부에 흡입 파이프(10)를 연결하고, 흡입 파이프(10)의 입구에 부착위치(11)를 형성하며, 상기 부착위치(11)에 캡(12)을 부착시켜 액상 냉매수위가 과대 증가시 캡(12)이 부력에 의해 상승할 때 흡입 파이프(10) 입구의 직경보다 크게 형성된 캡(12)이 흡입 파이프(10) 입구를 막으므로서 액상냉매가 유입되는 것을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 시분할 이중 증발기(TSDUET) 사이클(CYCLE) 냉장고의 상분리기 구조.