KR100208079B1 - 냉동 사이클 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 냉동 사이클에 관한 것이다.

본 발명은, 설정된 주파수대 이상에서는 저온 저압의 냉매를 일방향으로 통과시키고, 설정된 주파수대 이하에서는 저온 저압의 냉매를 타방향으로 통과시키도록 자동으로 제어 한다.

본 발명은, 내부에 봉입된 가스상태의 냉매를 구동부의 구동에 의해 고온고압으로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에 의한 고온 고압의 기체 냉매가 상온의 공기와 열교환되며 고압의 액냉매로 되는 실외기(또는 응축기)와, 상기 실외기에 의한 상온 고압의 액냉매를 저온 저압으로 감압하는 캐필러리와, 상기 캐필러리를 통과한 액냉매가 유입되며 주위 공기로부터 열을 빼앗아 증발하는 실내기(또는 증발기)로 이루어진 냉동 사이클에 있어서, 상기 냉동 사이클은 설정된 주파수대 이상에서는 저온 저압의 냉매를 일방향으로 통과시키고, 설정된 주파수대 이하에서는 저온 저압의 냉매를 타방향으로 바이패스시키도록 마이콤에 의해 제어되는 바이패스수단이 구비되어 구성된다.

Description

냉동 사이클

본 발명은 냉동 사이클에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 설정된 주파수대 이상에서는 저온 저압의 냉매를 실내기를 향한 일방향으로 통과시키고, 설정된 주파수대 이하에서는 저온 저압의 냉매를 실내기를 향한 타방향으로 통과시키도록 자동으로 제어하는 냉동 사이클에 관한 것이다.

일반적으로 냉동 사이클은, 에어컨이나 냉장고 또는 쇼케이스 등의 냉동기계에 설치되어 압축→응축→감압→증발의 냉동 사이클을 형성하며 유로에 봉입된 냉매를 액체에서 기체로, 기체에서 액체로 변화를 반복하며 실내(또는 냉각기)를 냉각하는 것이다.

즉, 냉동 장치는 압축기의 내부에 봉입된 가스상태의 냉매를 구동부의 구동(예를들어 피스톤운동 및 로터의 회전운동)에 의해 고온고압으로 압축시키고, 압축된 냉매는 응축기에서 응축되어 모세관을 경유할 때 압력이 급강하 되며, 증발기에서 주위의 열을 빼앗아 증발하며 가스로 된후, 다시 압축기로 유입되어 고온고압으로 압축되는 상기의 동작을 반복하며 냉각하는 것이다.

도 1은 일반적인 에어컨의 냉동 사이클을 보인 구성도이다.

즉, 회전 주파수가 30㎐∼90㎐까지 가변(또는 RPM의 조절이 가능한)되는 인버터 압축기(10)는 일반적인 압축기와 마찬가지로 내측에 기체가스가 봉입되고 소정량의 오일이 저유된다.

상기 압축기(10)는 냉매관(20)에 의해 실외기(또는 응축기)(30)와 관통설치 된다.

상기 실외기(30)는 캐필러리(40)를 경유하여 실내기(또는 증발기)(50)와 관통 설치되며, 상기 실내기(50)는 리시버(60)와 어큐물레이터(70)를 통하여 다시 상기 압축기(10)의 타측으로 관통된다.

따라서, 압축기(10)는 내부에 봉입된 기체 냉매를 피스톤운동(또는 로터의 회전운동)에 의해 고온고압으로 압축한다.

이와 같이, 고온 고압으로 압축된 기체 냉매는 상기 냉매관(20)을 통하여 상기 실외기(30)로 유입되며 상온의 공기에 의해 열교환 되며 상온 고압의 액냉매로 된다.

상온 고압의 액냉매는 상기 캐필러리(40)를 통과할때 저온 저압의 액 상태로 감압된 상태에서 상기 실내기(50)로 유입된다.

따라서, 실내기(50)로 유입된 액냉매는 실내기(50)의 주위 공기로부터, 증발에 필요한 열(증발의 잠열)을 빼앗으며 증발된다.

즉, 실내기(50)에 의해 열을 빼앗긴 공기는 냉각되며, 자연대류 또는 팬에 의해 순환하여 실내를 저온으로 유지하게 된다.

이와 같이, 실내기(50)에서 열교환을 이룬후, 다시, 리시버(60)와 어큐물레이터(70)를 통하여 상기 압축기(10)로 회수되는 기체 냉매는 상기 압축기(10)에 의해 상온에서 액화되기 쉽도록 고온 고압으로 압축된다.

한편, 상기 리시버(60)는 상기 실내기(50)에서 열교환을 이룬후, 미처 증발하지 못한 저온저압의 냉매를 일시적으로 저장하는 기능을 하고, 상기 어큐물레이터(70)는 상기 실내기(50)에서 열교환을 이룬후, 상기 압축기(10)로 회수되는 액체상태의 냉매를 걸러주는 기능을 한다.

그러나 이와 같은 일반적인 에어컨의 냉동 사이클에서는 다음과 같은 문제점이 발생된다.

즉, 인버터 방식의 압축기는 상술했던 바와 같이, 주파수의 변동없이 고정 주파수대에서 운전하는 일반 압축기와는 달리, 회전주파수가 30㎐∼90㎐로 가변(또는 RPM의 조정이 가능한)되는 인버터방식으로 구성된 관계로, 저주파수대(30㎐∼65㎐)에서는 압축기의 능력이 저하되며 그에 따라 실내기의 냉방효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제, 즉, 본 발명의 목적은, 종래와 같이 회전주파수가 가변되는 인버터 방식의 압축기를 채택하는 냉동 사이클이 갖고 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 설정된 주파수대 이상에서는 저온 저압의 냉매를 일방향으로 통과시키고, 설정된 주파수대 이하에서는 저온 저압의 냉매를 타방향으로 통과시키도록 자동으로 제어 함으로써, 저주파수대와 고주파수대에서 최대의 냉방효율을 유지하는 냉동 사이클을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 저주파수대와 고주파수대에서 압축기의 능력을 최대한 발휘토록 함으로써, 그에 따라 실내기의 냉방효율을 향상시키는 냉동 사이클을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 냉동 사이클 구성도

도 2는 본 발명에 따른 냉동 사이클 구성도

도 3은 본 발명에 따른 바이패스 수단을 구체적으로 보인 구성도

도 4의 a), b), c)는 본 발명에 따른 냉동 사이클을 제품에 채택하여 제1 실험결과를 보인 결과의 그래프

도 5의 a), b), c)는 본 발명에 따른 냉동 사이클을 또 다른 제품에 채택하여 제2 실험결과를 보인 결과의 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 압축기 20 : 냉매관

30 : 실외기 40 : 캐필러리

41 : 제2 캐필러리 50 : 실내기

60 : 리시버 70 : 어큐물레이터

80 : 바이패스 수단 81, 82 : 제1, 2 관체

83 : 밸브

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부에 봉입된 가스상태의 냉매를 구동부의 구동에 의해 고온고압으로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에 의한 고온 고압의 기체 냉매가 상온의 공기와 열교환되며 고압의 액냉매로 되는 실외기(또는 응축기)와, 상기 실외기에 의한 상온 고압의 액냉매를 저온 저압으로 감압하는 캐필러리와, 상기 캐필러리를 통과한 액냉매가 유입되며 주위 공기로부터 열을 빼앗아 증발하는 실내기(또는 증발기)로 이루어진 냉동 사이클에 있어서, 상기 냉동 사이클은 설정된 주파수대 이상에서는 저온 저압의 냉매를 일방향으로 통과시키고, 설정된 주파수대 이하에서는 저온 저압의 냉매를 타방향으로 바이패스시키도록 마이콤에 의해 제어되는 바이패스수단이 구비된 것을 특징으로 하는 냉동 사이클을 제공한다.

이하에서는 이러한 목적을 달성하는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 냉동 사이클의 구성도 로써, 종래기술과 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 부여하여 설명하였다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉동 사이클에서 채택되는 압축기(!0)는, 회전 주파수가 30㎐∼90㎐까지 가변되는 인버터식 압축기 로써, 일반적인 압축기와 마찬가지로 냉매관(20)에 의해 실외기(또는 응축기)(30)와 관통설치 된다.

상기 실외기(또는 응축기)(30)는 캐필러리(또는 모세관)(40)를 경유하여 실내기(또는 증발기)(50)와 관통 설치되며, 상기 실내기(50)는 리시버(60)와 어큐물레이터(70)를 통하여, 다시, 상기 압축기(10)의 타측으로 관통되며 종래와 대동소이한 냉동 사이클을 형성한다.

다만, 본 발명에서의 특징부는, 본 발명에 따른 냉동 사이클은 마이콤의 제어에 의해 최대의 냉방효율을 얻을 수 있도록, 설정된 주파수대 이상에서는 저온 저압의 냉매를 일방향으로 통과시키고, 설정된 주파수대 이하에서는 저온 저압의 냉매를 타방향으로 바이패스시키는 바이패스 수단(80)이 구비 된다는 점이다.

상기 바이패스 수단(80)은 상기 캐필러리(40)의 일측에 제1 관체(81)의 일단부가 관통 설치되고, 제2 관체(82)의 타단부는 상기 실내기(50)측을 향한 상기 캐필러리(40)의 타측과 관통되며, 각 관체(81)(82)의 일단부와 타단부는 제2 캐필러리(41)에 의해 연결 설치된다.

또한, 상기 제1, 2 관체(81)(82)는 선택적으로 관로가 형성되거나 폐쇄되도록 그 타단부와 일단부가 밸브(83)에 의해 관통 설치 된다.

상기 밸브(83)는 마이콤에 의해 설정된 주파수대에서만 동작되도록 제어된다.

바람직하게는 상기 밸브(83)는 회전 주파수가 30㎐∼65㎐의 저주파수대에서 마이콤의 제어에 의해 동작되어 관로를 형성하고, 65㎐ 이상의 고주파수대에서는 관로가 폐쇄 되는 솔레노이드 밸브로 구성함이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 냉동 사이클의 작용 및 효과에 대해 설명한다.

즉, 압축기(10)는 그 내측에 설치된 구동부(미도시)가 구동하며 내부에 봉입된 기체 냉매를 피스톤운동(또는 로터의 회전운동)에 의해 고온고압으로 압축한다.

이와 같이, 고온 고압으로 압축된 기체 냉매는 상기 냉매관(20)을 통하여 상기 실외기(30)로 유입되며 상온의 공기에 의해 열교환 되어 상온 고압의 액냉매로 된다.

상온 고압의 액냉매는 상기 캐필러리(40)에 의해 감압된 상태에서 상기 실내기(50)로 유입된다.

따라서, 실내기(50)로 유입된 액냉매는 실내기(50)의 주위 공기로부터, 증발에 필요한 열(증발의 잠열)을 빼앗으며 증발(기화) 된다.

즉, 실내기(50)에 의해 열을 빼앗긴 공기는 냉각되며, 자연대류 또는 팬에 의해 순환하여 실내를 저온으로 유지하게 된다.

이와 같이, 실내기(50)에서 열교환을 이룬후, 다시, 상기 압축기(10)로 회수되는 기체 냉매는 상기 압축기(10)에 의해 상온에서 액화되기 쉽도록 고온 고압으로 압축되는데 이와 같은 일련의 동작은 일반적인 냉동 사이클의 동작과 대동소이하다.

다만, 본 발명에서의 특징부는, 압축기의 회전 주파수가 30㎐∼65㎐의 저주파수대일 때에는 미도시한 마이콤의 제어에 의해 밸브(83)가 작동하며 상기 제1, 2 관체(81)(82)에 관로를 형성한다.

따라서, 압축기의 회전 주파수가 30㎐∼65㎐인 저주파수일 때에는 상기 실외기(30)를 통과한 냉매가 도 3의 일점화살표와 같이, 캐필러리(40)로 유입된후, 마이콤의 제어에 의해 작동된 밸브(83)에 의해 형성된 관로를 통하여 상기 제1 관체(81) 그리고 제2 관체(82)를 경유하여 상기 실내기(50)측으로 유입된다.

또한, 압축기의 회전 주파수가 65㎐ 이상인 고주파수일 때에는 상기 실외기(30)를 통과한 냉매가 도 3의 이점화살표와 같이, 캐필러리(40)로 유입된후, 관로가 형성되지 않은 밸브(83)에 의해 상기 제2 캐필러리(41)를 통하여 상기 실내기(50)측으로 유입된다.

이와 같이, 저주파수대와 고주파수대에 의해 발생되는 효과는 도 4 내지 도 5의 a), b), c)와 같은 것이다.

즉, 본 발명에 따른 냉동 사이클을 채택시 냉동능력과 소비입력 그리고 에너지 소비효율을 각각 나타낸 결과의 도표에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 냉동 사이클을 채택할 경우, 즉, 개방된 밸브에 의해 30㎐∼65㎐의 저주파수대에서 캐필러리를 통과한 냉매가 제1, 2 관체에 형성된 관로를 따라 통과할 때에는 냉동능력과 소비입력 그리고 에너지 소비효율이 상승하고, 65㎐ 이상의 고주파수대에서는 다시 감소하게 됨을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 냉동 사이클은 압축기의 회전 주파수가 저주파수대에서는 바이패스수단의 기능을 하는 밸브가 작동되어 유로를 형성하고, 고주파수대에서는 밸브를 폐쇄시켜 제2 캐필러리를 경유하여 냉매가 통과되도록 함으로써, 냉방능력을 향상하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은, 설정된 주파수대 이상에서는 저온 저압의 냉매를 일방향으로 통과시키고, 설정된 주파수대 이하에서는 저온 저압의 냉매를 타방향으로 통과시킴 으로써, 저주파수대에서 압축기의 능력이 향상되어 실내기의 냉방능력이 향상됨은 물론 에너지 소비효율 그리고 소비입력을 향상시키는 등의 특징이 있다.

Claims (5)

1. 내부에 봉입된 가스상태의 냉매를 구동부의 구동에 의해 고온고압으로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에 의한 고온 고압의 기체 냉매가 상온의 공기와 열교환되며 고압의 액냉매로 되는 실외기(또는 응축기)와, 상기 실외기에 의한 상온 고압의 액냉매를 저온 저압으로 감압하는 캐필러리와, 상기 캐필러리를 통과한 액냉매가 유입되며 주위 공기로부터 열을 빼앗아 증발하는 실내기(또는 증발기)로 이루어진 냉동 사이클에 있어서,

   상기 냉동 사이클은 설정된 주파수대 이상에서는 저온 저압의 냉매를 일방향으로 통과시키고, 설정된 주파수대 이하에서는 저온 저압의 냉매를 타방향으로 바이패스시키도록 마이콤에 의해 제어되는 바이패스수단이 구비된 것을 특징으로 하는 냉동 사이클.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 바이패스 수단은 상기 캐필러리의 일측에 일단부가 관통 설치되는 제1 관체를 구비하고, 상기 실내기를 향한 상기 캐필러리의 타측에 타단부가 관통 설치되는 제2 관체를 구비하며, 상기 제1, 2 관체의 일단부는 제2 캐필러리에 의해 연통 설치된 것을 특징으로 하는 냉동 사이클.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1, 2 관체의 타단부는 마이콤의 제어에 의해 선택적으로 작동되는 밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 냉동 사이클.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 밸브는 저주파수대에서 관로가 형성되도록 동작되는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 냉동 사이클.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 저주파수대는 압축기의 회전 주파수가 30㎐∼65㎐의 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 냉동 사이클.

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