KR100193183B1 - 냉동기의 수분 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저온용 냉동기의 신규한 수분 제거장치를 개시한다.

종래에는 필터드라이어에서 걸러지지 못한 수분이 압축기의 스트레이너에 동결되어 이를 폐색시키는 문제가 있었다.

본 발명에서는 스트레이너에 설치되는 열선과, 스트레이너 직전의 냉매라인과 연통하는 제1압력감지배관과, 스트레이너 후측의 압축기와 연통하는 제2압력감지배관과, 제1 및 제2압력감지배관간의 압력차에 따라 온/오프 되는 차압스위치를 구비하여, 열선에 대해 전원을 선택적으로 인가함으로써 스트레이너에서의 수분의 동결이 방지되도록 하였다.

Description

냉동기의 수분 제거장치

본 발명은 냉동기(refrigerator)에 관한 것으로, 더 상세하게는 제빙(製氷)이나 식품냉동 등에 사용되는 저온용 냉동기내의 수분을 제거하는 장치에 관한 것이다.

냉각사이클(cooling cycle)을 이용하는 냉동기는 냉매(冷媒)의 상태변화에 의한 기화열에 의해 냉각작용을 수행하는 냉동장치로, 에어컨(air conditioner)을 비롯하여 냉장고 및 제빙이나 식품을 냉동보관하는 장치등 사회전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다. 이중 제빙이나 식품냉동 등에 사용되는 냉동기는 냉매의 증발온도가 영하로 내려가게 되는데, 이러한 냉동기를 특히 저온용 냉동기라 일컫는다.

도 1에는 이와 같은 일반적인 저온용 냉동기의 구성을 개략적으로 도시하였다. 압축기(compressor:P)에서 고온, 고압으로 압축된 냉매가스(冷媒gas)는 토출밸브(discharge valve:Vd)를 통해 응축기(condenser:C)로 보내지고, 이를 통과하면서 냉각수 또는 공기와 열교환하여 고압의 액냉매로 변하게 된다. 액화된 냉매는 필터드라이어(filter drier:D)에 의해 습기나 먼지 및 이물질 등의 불순물이 제거된 뒤, 팽창밸브(expansion valve:Ve)를 통과하면서 저압의 액냉매로 변한다. 저압으로 변화된 액냉매는 증발기(evaporator:E)로 유입되어 이를 통과하면서 냉수 또는 공기와 열교환하여 기화됨으로써 저온의 기체로 변하게 되는데, 이때 기화된 냉매는 소정온도로 설정된 영하의 온도로 된다. 이에 따라 차가워진 냉수 또는 공기에 의해 제빙이나 식품을 냉동보관하게 된다.

한편 증발기(E)를 통과한 저온의 기체냉매는 흡입밸브(suction valve:Vs)를 통해 다시 압축기(P)로 보내져 압축된 뒤 전술한 바와 같은 사이클로 순환하게 되는데, 이때 압축기(P)로 흡입되는 기체냉매는 압축기의 입구에 구비된 메시(mesh)형태의 스트레이너(strainer:S)를 통과하면서 필터드라이어(D)에서 걸러지지 못한 미립자나 수분등이 확실히 제거됨으로써 압축기(P)의 트러블(trouble)을 방지하게 된다. 또한 스트레이너(S)의 전 또는 후에는 압력감지장치(도시하지 않음)가 구비되어 저압측의 압력에 따라 시스템의 구동을 적절히 제어하게 된다.

그런데 필터드라이어(D)는 그 구조상 실제로는 미세한 먼지나 습기 등의 수분을 확실히 제거할 수 없으며, 이에 따라 냉매중의 미립자나 수분은 대부분 압축기(P)의 스트레이너(S)에서 제거되게 된다. 그런데 증발기(E)를 통과한 기체냉매는 영하의 온도를 가지는 바, 이에 포함된 수분이 스트레이너(S)에서 동결되어 장기간 구동시 스트레이너(S)를 폐색(閉塞)시키는 문제가 야기된다. 이로 인해 냉매오일의 압축기(P)로의 회수불가에 의해 압축기(P)에 저유압 트립(trip)이 발생되어 운전이 불가능하게 될 뿐만 아니라 압축기(P)의 냉각불량으로 압축기(P)가 과열되게 된다. 또한 압축기(P)의 저압측 압력이 상당히 낮아져 그 압력감지장치에 의해 시스템의 운전이 정지되게 된다.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제들을 감안하여 냉매중의 수분을 확실히 제거할 수 있으면서 그 수분이 압축기의 스트레이너에서 동결되는 것을 방지할 수 있는 냉동기의 수분 제거장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 냉동기의 수분 제거장치는, 냉매입구에 냉매중의 불순물을 제거하는 스트레이너를 가지며 냉매를 압축하는 압축기와, 압축된 기체냉매를 액화시키는 응축기와, 액상냉매를 팽창밸브를 통해 기화시키는 증발기와, 액상냉매의 불순물을 제거하는 필터드라이어를 구비하는 냉동기에 있어서, 스트레이너에 설치되며 전원이 선택적으로 인가되는 열선과, 스트레이너 직전의 냉매라인과 연통하는 제1압력감지배관과, 스트레이너 후측의 압축기와 연통하는 제2압력감지배관과, 제1 및 제2압력감지배관과 연결되어 두 압력감지배관간의 압력차를 감지하고, 그 감지결과에 따라 온/오프 되어 열선에 대한 전원을 온/오프 하는 차압스위치를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 스트레이너가 선택적으로 전원이 인가되는 열선으로 구성된다.

또한 본 발명의 냉동기 수분 제거장치는, 냉매입구에 냉매중의 불순물을 제거하는 스트레이너를 가지며 냉매를 압축하는 압축기와, 압축된 기체냉매를 액화시키는 응축기와, 액상냉매를 팽창밸브를 통해 기화시키는 증발기와, 액상냉매의 불순물을 제거하는 필터드라이어를 구비하는 냉동기에 있어서, 스트레이너에 설치되며 전원이 선택적으로 인가되는 열선과, 냉매라인에 설치되어 스트레이너 직전의 냉매의 압력을 측정하는 제1압력감지센서(pressure sensor)와, 압축기내에 설치되어 스트레이너 후측의 냉매압을 측정하는 제2압력감지센서와, 제1 및 제2압력감지센서로부터의 감지압력 차이에 따라 열선을 선택적으로 구동시키는 제어부를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 제어부가 냉동시스템을 제어하는 메인 콘트롤러(main contoller)로 구성되고, 제1 및 제2압력감지센서가 측정압력을 전기적신호로 변환하여 출력하는 압력트랜스듀서(pressure transducer)로 구성된다.

이에 따라 본 발명은, 냉매중의 수분이 압축기의 스트레이너에서 동결되지 않게 되어 종래와 같은 스트레이너의 폐색이 효과적으로 방지됨은 물론 냉매중의 수분이 확실히 제거되게 되므로 저온용 냉동기의 안정성과 신뢰성 향상 등에 큰 효과를 발휘하게 된다.

도 1은 일반적인 냉동기의 구성을 개략적으로 보인 시스템도,

도 2는 본 발명 수분 제거장치가 구비된 냉동기를 개략적으로 보인 시스템도,

도 3은 도 2에 도시된 압축기의 스트레이너를 발췌하여 도시한 평면도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 보인 시스템도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1,6 : 열선 2 : 리이드선(lead wire)

3,4 : 제 1 및 제2의 압력감지배관

5 : 차압스위치 7,8 : 압력감지센서

9 : 제어부 L : 냉매라인

P : 압축기(compressor) C : 응축기(condenser)

D : 필터드라이어(filter drier) E : 증발기(evaporator)

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

도 2 및 도 3에서, 본 발명에 의한 냉동기는 냉매를 고온, 고압으로 압축하는 압축기(P)와, 압축된 냉매가스를 냉각수 또는 공기와 열교환하여 액화시키는 응축기(C)와, 액화된 고압의 액냉매를 저압의 액냉매로 변화시키는 팽창밸브(Ve) 및 저압의 액냉매를 냉수 또는 공기와 열교환하여 기화시키는 증발기(E)가 냉매라인(L)을 통해 순차적으로 배치된다. 압축기(P)의 출구측과 입구측에는 냉매의 흐름을 제어하는 토출밸브(Vd)와 흡입밸브(Vs)가 각각 구비된다. 응축기(C)와 팽창밸브(Ve) 사이의 냉매라인(L)에는 액상냉매중에 포함된 먼지, 습기 및 이물질들을 제거하는 필터드라이어(D)가 구비된다. 또한 압축기(P)내의 냉매 입구측에는 필터드라이어(D)에서 걸러지지 못한 미세한 먼지입자나 수분 등을 제거하는 메시형태의 스트레이너(S)가 구비된다.

한편 본 발명의 특징에 따라 압축기(P)의 스트레이너(S)에는 전원의 인가에 따라 적정온도로 발열하는 열선(1)이 구비되는데, 바람직하기로는 스트레이너(S) 자체가 전원의 인가에 따라 발열하는 열선으로 구성될 수도 있다. 또한 트레이너(S) 직전의 냉매라인(L)에는 압축기(P) 유입직전의 냉매의 압력을 감지하기 위한 제1압력감지배관(3)이 냉매라인(L)과 연통되게 설치되고, 압축기(P)내의 스트레이너(S) 후측에는 압축기(P)내의 냉매압력을 감지하기 위한 제2압력감지배관(4)이 이와 연통되게 설치된다. 제1 및 제2압력감지배관(3)(4)들은 이들간의 압력차를 검출한 뒤, 그 검출결과에 따라 열선(1)에의 전원을 선택적으로 온(ON)/오프(OFF) 시키는 차압스위치(5)에 각각 연결된다. 이러한 차압스위치(5)는 두 압력감지배관(3)(4)간의 압력차가 시스템의 구동에 무리를 주지 않는 범위의 최대치, 예를들어 0.5㎏/㎤ 이상일 경우에 작동되도록 구성된다. 이를 위해 차압스위치(5)는 전원과 연결되고, 열선(1)은 차압스위치(5)와 리이드선(2)을 통해 연결된다.

이와 같이 구성된 본 발명 냉동기의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 압축기(P)에서 압축된 냉매가스는 응축기(C)를 통과하면서 냉각수 또는 공기와 열교환되어 고압의 액냉매로 변한 뒤, 필터드라이어(D)에 의해 냉매중의 불순물(수분포함)이 일차로 걸러지게 된다. 이어서 액냉매는 팽창밸브(Ve)를 통과하면서 저압의 액냉매로 변해 증발기(E)에서 냉수 또는 공기와 열교환하여 저압의 기체로 변하게 되는데, 이때의 기체냉매의 온도는 설정된 소정치의 영하로 된다. 기화된 냉매는 냉매라인(L)을 통해 다시 압축기(P)로 유입되게 되는데, 이때 필터드라이어(D)에서 걸러지지 못한 냉매중의 미립자나 수분등이 그 스트레이너(S)에 의해 재차 걸러지게 된다.

그런데 기화된 냉매의 온도가 영하를 유지하므로 이에 포함된 수분은 스트레이너(S)에 동결됨으로써 걸러지게 되며, 이에 따라 기체냉매의 압축기(P)로의 유입이 불량해져 스트레이너(S) 전후간에 압력차가 발생하게 된다. 그러면 제1 및 제2압력감지배관(3)(4)을 통해 양 위치의 압력이 차압스위치(5)에서 검출되고, 그 결과 양자간의 압력차가 허용치, 예를들어 0.5㎏/㎤ 이상이면 차압스위치(5)가 온됨으로써 스트레이너(S)에 구비된 열선(1)에 전원이 인가된다. 그러면 열선(1)이 발열하여 스트레이너(S)에 동결된 수분을 가열함으로써 제거하게 되며, 이에 따라 스트레이너(S) 전후간의 압력차가 허용치 이하로 떨어지면 제1 및 제2압력감지배관(3)(4)에 의해 차압스위치가(5)가 이를 감지하여 오프됨으로써 열선(1)에 대한 전원인가를 차단하게 된다. 이와 같이 스트레이너(S)에서 제거된 수분은 압축기(P)에 의해 냉매와 함께 시스템내를 전술한 사이클로 순환하면서 필터드라이어(D)에 의해 지속적으로 제거되게 된다. 이에 따라 본 발명 냉동기는 냉매중에 포함된 수분을 확실히 제거할 수 있으면서 종래와 같은 스트레이너(S)에의 동결이 효과적으로 방지되게 된다.

한편 도 4에는 본 발명의 다른 실시예를 도시하였다. 이것은 전술한 실시예의 구성에서 스트레이너(S)를 전원이 인가되는 열선으로 구성하거나 또는 스트레이너(S)에 전원이 인가되는 열선(6)을 구비하고, 이 스트레이너(S) 직전과 직후의 냉매라인(L) 및 압축기(P)내에 제어부(9)와 연결된 압력감지센서(7)(8)를 각각 설치하여, 스트레이너(S) 전후간의 압력차를 각 압력감지센서(7)(8)에서 출력된 신호로부터 제어부(9)에서 연산한 뒤, 그 결과에 따라 제어부(9)가 열선(6)에의 전원인가를 제어하도록 된 구성이다. 바람직하기로 제어부(9)는 냉동기 시스템을 제어하는 메인 콘트롤러로 구성되고, 각 압력감지센서(7)(8)는 감지압력을 전기적신호로 변환하여 출력하는 압력트랜스듀서로 구성되어 별도의 제어회로나 컨버터 등을 배제한다. 이러한 구성의 실시예는 전술한 실시예에 비해 매우 간단한 구성을 가지면서도 양 검출위치간의 확실한 압력차 검출을 보장할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 압축기의 스트레이너에서 냉매중의 수분이 동결되는 것을 효과적으로 방지할 수 있음은 물론 필터드라이어에서 수분을 지속적으로 제거함으로써 확실한 수분제거가 가능해지게 된다. 이에 따라 종래와 같이 스트레이너 폐색에 의한 압축기 트러블을 미연에 방지할 수 있을 뿐 아니라 시스템의 원활한 운전이 보장된다.

따라서 본 발명은, 저온용 냉동기의 구동의 안정성과 신뢰성 등을 크게 향상시키는 매우 우수한 효과가 있다.

Claims (7)

1. 입구에 냉매중의 불순물을 제거하는 스트레이너를 가지며 냉매를 압축하는 압축기와, 압축된 기체냉매를 액화시키는 응축기와, 액상냉매를 팽창밸브를 통해 기화시키는 증발기와, 액상냉매의 불순물을 제거하는 필터드라이어를 구비하는 냉동기에 있어서,

   상기 스트레이너(S)에 설치되며 전원이 선택적으로 인가되는 열선(1)과;

   상기 스트레이너(S) 직전의 냉매라인(L)과 연통하는 제1압력감지배관(3)과;

   상기 스트레이너(S) 후측의 상기 압축기(P)와 연통하는 제2압력감지배관(4)과;

   상기 제1 및 제2압력감지배관(3)(4)과 연결되어 상기 두 압력감지배관(3)(4)간의 압력차를 감지하고, 그 감지결과에 따라 온/오프 되어 상기 열선(1)에 대한 전원을 온/오프 하는 차압스위치(5)를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동기의 수분 제거장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스트레이너(S)가 전원이 선택적으로 인가되는 열선으로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동기의 수분 제거장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 차압스위치(5)가 전원에 연결되고, 상기 열선(1)이 리이드선(2)을 통해 상기 차압스위치(5)와 연결되는 것을 특징으로 하는 냉동기의 수분 제거장치.
4. 냉매입구에 냉매중의 불순물을 제거하는 스트레이너를 가지며 냉매를 압축하는 압축기와, 압축된 기체냉매를 액화시키는 응축기와, 액상냉매를 팽창밸브를 통해 기화시키는 증발기와, 액상냉매의 불순물을 제거하는 필터드라이어를 구비하는 냉동기에 있어서,

   상기 스트레이너(S)에 설치되며 전원이 선택적으로 인가되는 열선(6)과;

   상기 냉매라인(L)에 설치되어 상기 스트레이너(S) 직전의 냉매의 압력을 측정하는 제1압력감지센서(7)와;

   상기 압축기(P)내에 설치되어 상기 스트레이너(S) 후측의 냉매압을 측정하는 제2압력감지센서(8)와;

   상기 제1 및 제2압력감지센서(7)(8)로부터의 감지압력 차이에 따라 상기 열선(6)을 선택적으로 구동시키는 제어부(9)를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동기의 수분 제거장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 스트레이너(S)가 선택적으로 전원이 인가되는 열선으로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동기의 수분 제거장치.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부(9)가 냉동시스템을 제어하는 메인 콘트롤러인 것을 특징으로 하는 냉동기의 수분 제거장치.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 제1 및 제2압력감지센서(7)(8)가 측정압력을 전기적신호로 변환하여 출력하는 압력트랜스듀서로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉동기의 수분 제거장치.