KR100393593B1 - 직냉식 냉장고의 냉동사이클 - Google Patents

직냉식 냉장고의 냉동사이클 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직냉식 냉장고의 냉동사이클에 관한 것으로서, 특히 외기 온도에 의해 냉동실 대 냉장실의 부하비가 변하는 것에 대응하여 냉동실 및 냉장실의 냉동능력이 가변될 수 있도록 한 직냉식 냉장고의 냉동사이클에 관한 것이다.
본 발명에 따른 직냉식 냉장고의 냉동사이클은 냉매를 고온, 고압으로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 토출된 냉매를 외부 공기와 열 교환시켜 저온, 고압의 냉매로 변환시키는 응축기와, 상기 응축기에서 토출된 냉매를 팽창시켜 저온, 저압의 냉매로 변환시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브로부터 공급된 냉매를 실내의 공기와 열 교환시켜 냉장고 내부를 저온으로 유지시키는 냉동실 증발기 및 냉장실 증발기가 포함된 직냉식 냉장고에 있어서, 상기 증발기의 흡입배관 측에 설치되어 외기 온도에 따라 변화되는 냉동실 대 냉장실의 부하비에 대응할 수 있도록 상기 냉동실 증발기 및 냉장실 증발기에 공급되는 냉매량의 비율을 조절하는 유량제어수단이 더 포함된 것을 특징으로 한다.

Description

직냉식 냉장고의 냉동사이클 {A refrigerating cycle of the refrigerator}
본 발명은 직냉식 냉장고의 냉동사이클에 관한 것으로서, 특히 외기 온도에 의해 냉동실 대 냉장실의 부하비가 변하는 것에 대응하여 냉동실 및 냉장실의 냉동능력이 가변될 수 있도록 한 직냉식 냉장고의 냉동사이클에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 식품 기타의 물건을 보존하기 위하여 저온을 유지하는 장치로 서, 냉매에 의하여 저온을 얻어 특정 공간의 저온 상태를 유지할 수 있도록 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 구성되고, 그 내부에 냉매가 순환되면서 열 교환되는 냉동 사이클에 의해 작동된다.
종래 기술에 의한 냉장고는 도 1에 도시된 바와 같이, 일 측면이 개방된 캐비닛(2)과, 캐비닛(2) 내벽에 설치되어 내실을 이루는 이너 케이스(3,5)와, 캐비닛(2)의 개방된 면에 설치되어 냉장고의 개폐를 이루는 도어(7)가 포함되어 구성된다.
여기서, 상기 이너 케이스(3, 5)는 일 측면이 개방된 한 쌍으로 이루어져 통상적으로 상측에 상대적으로 작은 이너 케이스(3)가 설치되어 냉동실(F)을 이루고, 하측에 상대적으로 큰 이너 케이스(5)가 설치되어 냉장실(R)을 이룬다.
아울러, 상기 캐비닛(2)과 이너 케이스(3,5) 사이에는 냉동실(F) 및 냉장실(R)의 냉기가 외부로 유실되고, 냉동실(F)의 냉기가 냉장실(R)로 유입되는 것을 억제하기 위해 단열재(14)가 개재된다.
그리고, 종래 기술에 의한 냉장고의 냉동사이클은 도 1 내지 도 2에 도시된바와 같이 상기 이너 케이스(3,5)의 하측에 설치되어 열의 전달을 행하는 냉매를 고온, 고압으로 압축시키는 압축기(8)와, 압축기(8)에서 공급된 냉매의 열을 외부 공기로 방출시켜 저온, 고압의 액냉매로 전환되도록 캐비닛(2)의 후면에 설치되는 응축기(12)와, 응축기(12)에서 공급된 냉매를 저온, 저압의 액냉매로 전환시키는 팽창밸브(9)와, 팽창밸브(9)에서 공급된 냉매가 냉동실(F) 및 냉장실(R) 내부 공기의 열을 흡수하도록 냉동실, 냉장실 각각의 내벽에 설치되는 증발기(4,6)가 포함되어 구성된다.
상기 증발기(4,6)는 냉동실 증발기(4)와 냉장실 증발기(6)로 구성되어 직렬로 연결되는 바, 냉동실측 증발기(4)는 팽창밸브(9)의 토출관에 설치되고, 냉장실측 증발기(6)는 압축기(8)의 유입관에 설치되기 때문에 냉동실측 증발기(4) 내부를 흐르는 냉매가 상대적으로 더 낮은 온도를 유지하므로 냉동 작동을 이룰 수 있다.
아울러, 상기 증발기(4,6)는 냉동실측 증발기(4)가 냉장실측 증발기(6)와 비교하여 상대적으로 넓은 전열 면적을 확보하도록 내동실의 3면에 걸쳐 설치되고, 냉장실측 증발기(6)는 냉장실의 후면에만 설치되어 냉동실(F)과 냉장실(R)의 온도 차이를 유지할 수 있도록 한다.
상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 냉장고의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 전원이 인가되면 압축기(8)가 구동되어 냉매가 고온, 고압으로 압축되고, 압축된 냉매는 응축기(12)로 이동되어 외부 공기로 열을 방출하여 고압의 액냉매로 전환되며, 팽창밸브(9)를 지나면서 저온, 저압의 냉매로 전환된다.
이후, 냉매는 냉동실측 증발기(4)로 이동되어 냉동실(F) 내부 공기의 열을 흡수하고, 냉장실측 증발기(6)로 이동되어 냉장실(R) 내부 공기의 열을 흡수하여 다시 압축기(8)로 유입되면서 순환된다.
이때, 냉동실측 증발기(4)를 지날 때 냉장실측 증발기(6)와 비교하여 상대적으로 많은 양의 열을 흡수하여 냉동실(F) 내부의 온도는 0℃ 이하를 유지하고, 냉장실(R)은 냉동실(F)과 비교하여 상대적으로 높은 4℃-7℃ 정도의 온도를 유지하도록 한다.
그러나, 종래 기술에 의한 냉장고의 냉동 사이클은 상기 증발기가 응축기의 토출배관에 직렬로 연결되고, 냉매의 유량을 조절할 수 없으며, 냉동실과 냉장실 어느 한 곳의 조건에 맞게 열교환기가 설계되어 운전되기 때문에 외기 온도가 바뀜에 따라 냉동실 대 냉장실의 부하비가 바뀌면 냉동실 또는 냉장실 어느 한 쪽이 외기 온도와 내부 온도의 차이에 맞지 않는 운전이 이루어지므로 냉동 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉동실 증발기와 냉장실 증발기가 응축기의 토출배관에 병렬로 설치되고, 외기 온도의 변화에 따라 변하는 냉동실 대 냉장실의 부하비에 대응하여 운전될 수 있도록 증발기 흡입배관 측에 유량제어수단이 설치됨으로써, 변화되는 부하비에 대응하여 운전될 수 있어 냉동사이클의 운전 효율이 향상될 수 있도록 하는 직냉식 냉장고의냉동사이클을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 직냉식 냉장고가 도시된 구성도,
도 2는 종래 기술에 의한 직냉식 냉장고의 냉동사이클이 도시된 구성도,
도 3은 본 발명에 의한 직냉식 냉장고의 내동사이클이 도시된 구성도,
도 4는 본 발명에 의한 직냉식 냉장고의 유량제어수단이 도시된 블록도,
도 5는 본 발명에 의한 직냉식 냉장고의 냉동사이클의 다른 실시 예가 도시된 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52 : 압축기 54 : 응축기
56 : 팽창밸브 57 : 증발기
57a : 냉동실 증발기 57b : 냉장실 증발기
58 : 전자밸브 58a : 제 1 전자밸브
58b : 제 2 전자밸브 62 ; 온도감지센서
64 : 제어부
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 직냉식 냉장고의 냉동사이클은 냉매를 고온, 고압으로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 토출된 냉매를 외부 공기와 열 교환시켜 저온, 고압의 냉매로 변환시키는 응축기와, 상기 응축기에서 토출된 냉매를 팽창시켜 저온, 저압의 냉매로 변환시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브로부터 공급된 냉매를 실내의 공기와 열 교환시켜 냉장고 내부를 저온으로 유지시키는 냉동실 증발기 및 냉장실 증발기가 포함된 직냉식 냉장고에 있어서, 상기 증발기의 흡입배관 측에 설치되어 외기 온도에 따라 변화되는 냉동실 대 냉장실의 부하비에 대응할 수 있도록 상기 냉동실 증발기 및 냉장실 증발기에 공급되는 냉매량의 비율을 조절하는 유량제어수단이 더 포함된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 직냉식 냉장고의 냉동사이클의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 직냉식 냉장고는 일 측면이 개방된 캐비닛과, 캐비닛 내벽에 설치되어 내실을 이루는 이너 케이스와, 캐비닛의 개방된 면에 설치되어 냉장고의 개폐를 이루는 도어가 포함되어 구성된다.
여기서, 상기 캐비닛은 상측과 하측을 구획하는 배리어가 설치되고, 상측과 하측에 각각 이너 케이스가 설치되는 바, 통상적으로 상측에 상대적으로 작은 이너 케이스가 설치되어 냉동실을 이루고, 하측에 상대적으로 큰 이너 케이스가 설치되어 냉장실을 이룬다.
아울러, 상기 캐비닛과 이너 케이스 사이에는 냉동실 및 냉장실의 냉기가 외부로 유실되고, 냉동실의 냉기가 냉장실로 유입되는 것을 억제하기 위해 단열재가 개재된다.
그리고, 본 발명에 의한 냉장고의 냉동사이클은 열 전달 행하는 냉매를 고온, 고압으로 압축시키는 압축기(52)와, 압축기(52)에서 공급된 냉매의 열을 외부 공기로 방출시켜 저온, 고압의 액냉매로 전환시키는 응축기(54)와, 응축기(54)에서 공급된 냉매를 저온, 저압의 액냉매로 전환시키는 팽창밸브(56)와, 팽창밸브(56)에서 공급된 냉매가 냉동실 및 냉장실 내부 공기의 열을 흡수할 수 있도록 각각의 내실에 설치되는 냉동실 증발기(57a) 및 냉장실 증발기(57b)가 포함되어 구성된다.
여기서, 상기 증발기(57)는 냉동실 증발기(57a)와 냉장실 증발기(57b)가 병렬로 연결되고, 증발기(57)의 유입배관 상에는 냉동실 증발기(57a)와 냉장실 증발기(57b)에 공급되는 냉매량을 제어하는 유량제어수단이 설치된다.
상기 유량제어수단은 냉동실 증발기(57a) 및 냉장실 증발기(57b)의 흡입배관에 설치되어 냉매량을 조절하는 제 1 전자밸브(58a) 및 제 2 전자밸브(58b)와, 전자밸브(58)의 개도를 조절하기 위해 외기 온도를 감지하는 온도감지센서(62)와, 온도감지센서(62)에 의해 감지된 외기 온도에 따라 냉동실 대 냉장실의 부하비를 판단하여 부하비에 대응할 수 있는 냉매를 공급하도록 전자밸브(58)의 개도를 조절하는 제어부(64)가 포함되어 구성된다.
이로써, 본 발명에 의한 냉장고의 냉동사이클은 외기 온도가 변화함에 따라냉동실 대 냉장실의 부하비가 변하는 것에 대응하여 냉동실에 공급되는 냉매량과 냉장실에 공급되는 냉매량이 조절되어 냉동실 및 냉장실을 항상 일정한 온도로 유지할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 직냉식 냉장고의 냉동사이클의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 전원이 인가되면 압축기(52)가 구동되어 냉매를 고온, 고압으로 압축시키고 압축된 냉매는 응축기(54)를 지나면서 외부 공기와 열 교환되어 저온, 고압의 냉매로 변환되며, 팽창밸브(56)를 지나면서 저온, 저압의 냉매로 변환되어 증발기(57)로 공급된다.
이후, 냉매는 전자밸브(58)를 지나면서 냉동실과 냉장실의 부하비에 맞게 그 양이 조절된 냉매가 냉동실 증발기(57a) 및 냉장실 증발기(57b)로 공급되어 각각의 실내의 공기로부터 열을 흡수하고 다시 압축기(52)로 순환된다.
여기서, 전자밸브(58)는 온도감지센서(62)에 의해 외기 온도가 감지되고, 감지된 외기 온도가 전기적 신호로 전달된 제어부(64)에서 냉동실 대 냉장실의 부하비가 판단되며, 판단된 부하비에 대응되는 양의 냉매가 냉동실 증발기(57a) 및 냉장실 증발기(57b)에 공급될 수 있도록 제 1 전자밸브(58a) 및 제 2 전자밸브(58b)의 개도가 제어됨으로써 작동된다.
그러므로, 외기 온도의 변화에 의해 냉동실 대 냉장실의 부하비가 변화되어도 변화된 부하비에 대응하여 냉동실 증발기(57a) 및 냉장실 증발기(57b)에 공급되는 냉매량이 조절되므로 어느 하나의 내실이 과냉각되거나 냉동능력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명에 의한 직냉식 냉장고의 냉동사이클의 다른 실시 예가 도시된 구성도이다.
본 발명에 의한 직냉식 냉장고의 냉동사이클의 다른 실시 예는 일 실시 예와 비교하여 압축기(152), 응축기(154), 팽창밸브(156), 증발기(157)로 구성되고, 증발기(157)가 냉동실 증발기(157a)와 냉장실 증발기(157b)로 이루어져 병렬로 연결되며 증발기(157)의 유입배관 상에 유량제어수단이 설치되는 것은 동일하다.
그러나, 본 발명에 의한 직냉식 냉장고의 냉동사이클은 상기 유량제어수단이 냉동실 증발기(157a)와 냉장실 증발기(157b)로 분기되는 부위에 설치되어 공급되는 냉매의 양을 제어하는 3방밸브(158)와, 3방밸브(158)의 제어를 위해 외기 온도를 감지하는 온도감지센서와, 온도감지센서로부터 입력된 신호에 따라 냉동실 대 냉장실의 부하비를 판단하여 3방밸브의 개도를 조절하는 제어부로 구성되는 특징이 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 직냉식 냉장고의 냉동사이클은 냉동실 증발기 및 냉장실 증발기의 흡입배관 측에 제 1, 2 전자밸브가 설치되고, 외기 온도를 감지하여 제 1, 2 전자밸브의 개도를 조절하는 온도감지센서 및 제어부가 설치됨으로써, 외기 온도의 변화에 따라 변하는 냉동실 대 냉장실의 부하비가 변화되어도 부하비에 대응되는 양만큼의 냉매가 공급되기 때문에 냉동실 및 냉장실의 어느 하나의 내실이 과냉각되거나 냉동능력이 저하되는 것을 방지하여 보다 향상된 효율로 운전될 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 냉매를 고온, 고압으로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 토출된 냉매를 외부 공기와 열 교환시켜 저온, 고압의 냉매로 변환시키는 응축기와, 상기 응축기에서 토출된 냉매를 팽창시켜 저온, 저압의 냉매로 변환시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브로부터 공급된 냉매를 실내의 공기와 열 교환시켜 냉장고 내부를 저온으로 유지시키는 냉동실 증발기 및 냉장실 증발기가 포함된 직냉식 냉장고에 있어서;
    상기 증발기의 흡입배관 측에 설치되어 외기 온도에 따라 변화되는 냉동실 대 냉장실의 부하비에 대응할 수 있도록 상기 냉동실 증발기 및 냉장실 증발기에 공급되는 냉매량의 비율을 조절하는 유량제어수단이 더 포함된 것을 특징으로 하는 직냉식 냉장고의 냉동 사이클.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량제어수단은 상기 냉동실 증발기의 유입배관 상에 설치되는 제 1 전자밸브와, 냉장실의 유입배관 상에 설치되는 제 2 전자밸브와, 상기 제 1, 2 전자밸브의 제어를 위해 외기 온도를 감지하는 온도감지센서와, 상기 온도감지센서에서 입력된 신호에 따라 냉동실 대 냉장실의 부하비를 판단하여 상기 제 1, 2 전자밸브의 개도를 조절하는 제어부가 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 직냉식 냉장고의 냉동사이클.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량제어수단은 상기 냉동실 증발기와 냉장실 증발기로 분기되는 배관 상에 설치되어 냉동실 증발기로 공급되는 냉매와 냉장실 증발기로 공급되는 냉매의 유량비를 조절하는 3방밸브와, 상기 3방밸브의 제어를 위해 외기 온도를 감지하는 온도감지센서와, 상기 온도감지센서에서 입력된 신호에 따라 냉동실 대 냉장실의 부하비를 판단하여 상기 3방밸브의 개도를 조절하는 제어부가 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 직냉식 냉장고의 냉동사이클.
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