KR100470366B1

KR100470366B1 - 중간온도 냉장식 머천다이저

Info

Publication number: KR100470366B1
Application number: KR10-2002-0021797A
Authority: KR
Inventors: 챵로버트홍렁; 대디스유진듀앤쥬니어.; 펑곽쾅; 촹수-리킹슬리
Original assignee: 캐리어 코포레이션
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2002-04-20
Publication date: 2005-02-07
Also published as: DK1254618T3; AU3817602A; EP1254618A2; PT1254618E; EP1254618B1; CA2384905A1; CA2384905C; ATE339135T1; US6679080B2; JP2003028556A; KR20020084688A; MXPA02004308A; DE60214620T2; DE60214620D1; EP1254618A3; ES2269612T3; CY1105761T1; BR0201599A; US20020162346A1; AU784058B2

Abstract

냉장식 머천다이저(100)는 공기 순환 회로(112, 114, 116)를 통해 격실(120)과 공기 유동 전달로 연결된 제품 디스플레이 영역(125)을 형성하는 직립의 정면 개방식 단열 캐비넷(110)을 포함한다. 높은 압력 강하 증발기(40) 및 다수의 근접 이격된 팬(70)은 격실(120) 내에 배치된다. 증발기(40)는 증발기를 통하여 비교적 높은 공기의 측방향 압력 강하를 제공하는 비교적 높은 핀 밀도 열 교환기 코일을 구비한다. 다수의 근접 이격된 팬과 결부된 증발기를 통하여 증대된 유동 저항은 증발기의 길이를 가로질러 실질적으로 균일한 증발기 출구 압력 프로파일을 발생시킨다.

Description

중간온도 냉장식 머천다이저 {MEDIUM TEMPERATURE REFRIGERATED MERCHANDISER}

본 발명은 일반적으로 냉장식 머천다이저 시스템(refrigerated merchandiser system)에 관한 것으로서, 특히 식품 및/또는 음료 제품을 디스플레이하기 위한 중간 온도의 냉장식 머천다이저 시스템에 관한 것이다.

종래의 수퍼마켓 및 편의점은 고객에게 신선한 식품 또는 음료를 선보이기 위해 개방되거나 문이 구비되는 디스플레이 케이스를 갖추고 신선한 식품 및 음료를 냉장 상태로 유지한다. 통상적으로, 증발기가 고객의 시야에 노출되지 않도록 제품 디스플레이 영역으로부터 이격된 영역에서 디스플레이 케이스 내부에 배치된 증발기 코일의 열 교환면을 지나 공기를 통과시킴으로써, 수분을 함유한 차가운 공기는 각각의 디스플레이 케이스의 제품 디스플레이 영역으로 공급된다. 예를 들어 R-404A와 같은 적절한 냉매가 증발기 코일의 열교환 튜브를 통과한다. 냉매가 증발기 코일 내에서 증발할 때, 공기의 온도를 낮추기 위해 증발기를 지나는 공기로부터 열을 흡수한다.

냉장 시스템은 수퍼마켓 및 편의점 내에 설치되어 냉매를 적절한 상태로 설비 내의 디스플레이 케이스의 증발기 코일에 공급한다. 모든 냉장 시스템은 적어도 압축기, 응축기, 디스플레이 케이스와 결합된 적어도 하나의 증발기, 자동온도조절 팽창밸브 및 이러한 장치들을 밀폐 순환 회로 내에 연결시키는 적절한 냉매 라인의 구성 요소들을 포함한다. 자동온도조절 팽창밸브는 액체 냉매을 팽창시키기 위한 증발기 입구의 냉매 유동에 대해 냉매 라인의 상류부에 배치된다. 팽창 밸브는 증발기로 유입하기에 앞서 액체 냉매을 특정 냉매를 위해 선택되는 소정의 낮은 압력까지 측정 및 팽창시키는 작용을 한다. 이러한 팽창의 결과로, 액체 냉매의 온도도 현저히 저하된다. 저압, 저온의 액체가 증발하여 증발기 튜브를 통과할 때, 증발기의 표면을 지나는 공기로부터 열을 흡수한다. 통상적으로, 수퍼마켓 및 식료품점의 냉장 시스템은 복수의 디스플레이 케이스 내에 배치된 복수의 증발기, 콤프레서 래크(rack)라 불리는 복수의 압축기 조립체 및 하나 이상의 응축기를 포함한다.

또한, 어떤 냉장 시스템에서는, 증발기 압력 조절기(EPR) 밸브가 증발기 출구의 냉매 라인에 배치된다. EPR 밸브는 증발기 내의 압력이, 사용되는 특정 냉매를 위해 설정된 압력 설정점 이상으로 유지되도록 작용한다. 냉각수가 사용되는냉장 시스템에서 증발기 내의 냉매를 물의 어는 점 이상으로 유지시키도록 EPR 밸브를 설정하는 것은 공지되어 있다. 예를 들어, 냉매로서 R-12를 사용하는 수냉식 냉장 시스템에서, EPR 밸브는 1.11℃ (34℉)의 냉매 온도와 동등시되는 3.22 bar(32 psig; 평방 인치 당 파운드, 게이지)의 압력 설정점에 설정될 수 있다.

종래의 냉장 식품 디스플레이 시스템의 증발기는 일반적으로 물의 어는 점 이하의 온도인 냉매와 작동한다. 따라서, 증발기 표면을 지나는 냉각 공기 내의 수분이 증발기 표면과 접촉할 때, 작동 중 증발기 상에는 결빙이 형성될 것이다. 제품, 우유 및 다른 유제품, 또는 일반적으로 음료를 디스플레이하기 위해 통상 사용되는 것과 같은 중간온도 냉장식 디스플레이 케이스에서 냉장 제품은 특정 냉장 제품에 따라 대체로 0℃ 내지 5℃ (32℉ 내지 41℉) 범위의 온도에서 유지되어야 한다. 중간온도 제품 디스플레이 케이스를 예로 들면, 상업적 냉장 분야의 종래 기술은 냉각 공기 온도를 약 -0.56℃ 또는 0℃ (31℉ 또는 32℉)로 유지하기 위하여 튜브를 통과하는 냉매를 약 -6.11℃ (21℉)에서 비등시키는 증발기의 튜브로 순환 냉각 공기를 통과시켜야만 했다. 중간온도 유제품 디스플레이 케이스를 예로 들면, 상업적 냉장 분야에서 종래 기술은 냉각 공기 온도를 약 -2.22℃ 또는 -1.67℃ (28℉ 또는 29℉)로 유지하기 위하여 튜브를 통과하는 냉매가 약 -6.11℃ (21℉)에서 비등하는 증발기의 튜브 상으로 순환 냉각 공기를 통과시켜야만 했다. 이러한 냉매 온도에서, 튜브 벽의 외측은 어는 점 이하의 온도가 된다. 증발기 표면 상에는 결빙이 축적되기 때문에, 증발기의 성능은 악화되고 증발기를 통과하는 공기의 자유 유동은 제한되며 극단적인 경우에는 정지하게 된다.

상업적 냉장 산업에서 증발기로서 통상 사용되는 냉매 튜브 상에 장착된 간단한 평면 핀들을 가지고 있는 핀 앤드 튜브(fin and tube) 열교환기 코일은 대체로 인치 당 2 핀 내지 4 핀들을 갖는 낮은 핀 밀도를 특징적으로 갖는다. 통상, 중간온도 디스플레이 케이스에서는, 증발기 및 복수의 축류 팬은 디스플레이 케이스의 제품 영역으로 냉각 공기를 공급하기 위한 강제 흡기 장치(forced air arrangement) 내에 구비된다. 강제 흡입 모드에 있어서, 통상 팬은 제품 디스플레이 영역 아래의 격실 내에 있는 증발기의 공기 유동에 대해 상류에 배치되며, 머천다이저 1.22 m (4 피트) 길이 당 하나의 팬이 있다. 다시 말해서, 1.22 m (4 피트)의 머천다이저에는 대체로 한 개의 팬이 있을 것이고, 2.44 m (8 피트)의 머천다이저에는 두 개의 팬이 있을 것이고, 3.66 m (12 피트)의 머천다이저에는 세 개의 팬이 있을 것이다. 작동시, 팬은 공기를 증발기로 공급하고, 핀 앤드 튜브 교환기 코일의 튜브를 지나, 냉각 공기를 머천다이저 하우징의 배면의 유동 덕트를 통과하여 순환시키고, 거기서부터 머천다이저 하우징의 상부의 유동 덕트를 통과해 제품 디스플레이 영역으로 배출시킨다. 정면 개방식(open-front) 디스플레이 케이스 구성에서는, 상부 유동 덕트를 통해 배출되는 냉각 공기는 일반적으로 제품 디스플레이 영역의 정면을 하향 통과하여 상점의 주위 환경으로부터 제품 디스플레이 영역을 격리시키는 공기 커튼을 형성함으로써 제품 디스플레이 영역으로의 주변 공기의 침습을 감소시킨다.

상기한 바와 같이, 상업적 냉장 산업에서의 종래 기술에서는, 중간온도 제품용으로 낮은 핀 밀도의 증발기를 갖는 열 교환기만을 사용했었다. 이는 증발기 열 교환기 표면에 결빙이 축적되는 것을 예상하고, 필요한 해빙 작업 시간의 주기를 연장시키려는 요구에서 비롯된 것이다. 결빙이 축적됨에 따라, 공기가 인접하는 핀들 사이를 통과하기 위한 효과적인 유동 공간은 점점 더 작아지고, 극단적으로는 이 공간은 결빙으로 뒤덮히게 된다. 결빙 축적의 결과로 인해, 열교환기 성능은 저하되고, 제품 디스플레이 영역으로의 적절하게 냉각된 공기 유동도 감소하며, 따라서 해빙 사이클의 가동을 필요로 한다. 또한, 낮은 핀 밀도의 증발기 코일을 통한 압력 강하는 비교적 낮기 때문에, 상기 설명한 바와 같이 팬들 사이의 비교적 넓은 공간과 함께 이러한 압력 강하는 증발기 코일을 통하여 공기 속도를 현저하게 변화시켜 증발기 코일의 길이를 통하여 코일에서 배출되는 공기의 온도가 바람직스럽지 못하게 된다. 15.24 ㎝ (8 in) 만큼 작은 거리에 걸쳐 14.44℃ (6℉) 만큼 높은 온도 변화가 일어나는 것은 비전형적(atypical)이지 않다. 냉각 공기 온도의 이러한 층리는 결국 제품 온도에 잠재적으로 큰 영향을 끼쳐 제품 디스플레이 영역 내의 제품 온도에 있어 바람직스럽지 못한 변화를 초래한다.

증발기 코일 상에 결빙이 형성될 때, 먼저 낮은 공기 유동 속도의 영역 내에 축적되는 경향이 있다. 결국, 공기유동은 부적절하게 분포하고 온도 분포는 더욱 왜곡된다. 또한, 증발기를 통과하는 공기 유동 분포도 종래의 이격된 다수의 축류 팬들에 의해 생성된 고유의 공기 유동 속도 프로파일의 결과로 왜곡된다. 각각의 팬은 종형 곡선(bell-curve)과 같은 속도 유동을 발생시키고, 공기 유동 속도 프로파일은 특징적으로 웨이브 패턴이며, 공기 유동 속도는 각 팬의 중앙선 부근에서 최고점에 다달았다가 인접한 팬들 사이에서 최저까지 하강한다.

베어(Behr)의 미국 특허 제5,743,098호에서는, 소정의 길이를 갖고 각각 별도의 공기 이송 수단과 결합된 복수의 증발기 코일 섹션 모듈을 포함하는 공기 냉각 및 순환 수단 모듈을 가진 냉장 식품 머천다이저를 개시하고 있다. 증발기 코일은 머천다이저의 제품 디스플레이 영역 아래의 격실에서 수평으로 이격되어, 단부 대 단부 배치로 배열된다. 분리된 축류 팬 쌍은 각각의 증발기 섹션과 결합되어 공기를 제품 디스플레이 영역의 결합 구역으로부터 냉각용 증발기 코일을 통과하여 제품 디스플레이 영역의 결합 구역으로 되돌아가도록 순환시킨다.

본 발명의 목적은 증발기를 통하여 향상된 공기 유동 분포를 가지는 향상된 중간온도 머천다이저를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 증발기 길이에 걸쳐 비교적 보다 균일한 배출 공기 온도를 특징으로 하는 증발기를 가지는 냉장식 머천다이저 시스템을 제공하는 것이다.

냉장식 머천다이저는 제품 디스플레이 영역를 형성하는 단열(insulated) 캐비넷 및 증발기와 측방 이격된 다수의 공기 순환 축류 팬이 배치된 제품 디스플레이 영역로부터 격리되어 있는 격실을 구비한다. 본 발명에 따라, 증발기는 비교적 높은 공기의 측방향 압력 강하를 특징으로 한다. 증발기는 인치 당 6 핀 내지 15 핀 범위의 핀 밀도를 가지는 핀 앤드 튜브 열 교환기인 것이 가장 바람직하다. 또한, 핀은 향상된 열 전달 구성을 가지고 있다. 또한, 축류 팬은 증발기 길이를 따라 가장 많은 수의 팬을 수용하기 위해 보다 근접하게 이격될 수 있다. 팬은 약 0.61 m (2 피트) 이하의 간격으로 이격되는 것이 가장 바람직하다.

본 발명을 보다 잘 이해하기 위하여, 첨부 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 참조한다.

도1은 중간온도 식품 머천다이저를 갖는 상업적 냉장 시스템의 개략 구성도.

도2는 도1에서 개략적으로 도시한 상업적 냉장 시스템의 대표적인 설계(layout)의 단면도.

도3은 본 발명의 냉장식 머천다이저의 양호한 실시예의 부분 측단면도.

도4는 도3의 라인 4-4를 따라 취한 평면도.

도5는 종래의 이격된 축류 팬들을 갖춘 비교적 낮은 압력 강하 증발기를 통과하는 공기 속도 프로파일과 본 발명에 따른 근접하게 이격된 축류 팬을 갖춘 비교적 높은 압력 강하 증발기를 통과한 공기 유동 속도 프로파일을 비교한 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12, 14, 18 : 냉매 라인

20 : 압축기

30 : 응축기

40 : 증발기

42 : 핀 앤드 튜브 열 교환기

50 : 팽창 장치

60 : 증발기 압력 조절 장치

70 : 팬

90 : 제어기

100 : 냉장식 머천다이저

110 : 단열 캐비넷

112, 114, 116, 118 : 공기 유동 통로

120 : 격실

125 : 제품 디스플레이 영역

130 : 선반

도1 및 도2의 냉장 시스템은 냉장식 머천다이저에 결합된 단일 증발기와, 단일 응축기와, 단일 압축기를 갖는 것으로 도시되어 있다. 본 발명의 냉장식 머천다이저는, 머천다이저 당 하나 이상의 증발기를 갖는 단일 또는 다중 머천다이저, 단일 또는 다중 응축기 및/또는 단일 또는 다중 압축기 배열을 갖는 상업적 냉장 시스템의 다양한 실시예에서 사용될 수 있다.

도1 및 도2를 참조하면, 냉장식 머천다이저 시스템(10)은, 냉매 라인(12, 14, 16, 18)을 통해 폐쇄 냉매 회로로 연결된 압축기(20), 응축기(30), 냉장식 머천다이저(100)에 결합된 증발기(40), 팽창 장치(50) 및 증발기 압력 조절 장치(60)의 다섯 가지 기본 구성요소를 포함한다. 또한, 시스템(10)은 제어기(90)를 포함한다. 그러나, 냉장 시스템은 부가적인 부품, 제어 장치 및 부수품을 포함할 수 있다. 압축기(20)의 출구 또는 고압측은 냉매 라인(12)을 통해 응축기(30)의 입구(32)에 연결된다. 응축기(30)의 출구(34)는 냉매 라인(14)을 통해 팽창 장치(50)의 입구로 연결된다. 팽창 장치(50)의 출구는 냉매 라인(16)을 통해 디스플레이 케이스(100) 내에 배치된 증발기(40)의 입구(41)에 연결된다. 증발기(40)의 출구(44)는 통상 흡입 라인이라 불리는 냉매 라인(18)을 통해 압축기(20)의 흡입 또는 저압측으로 다시 연결된다.

통상 디스플레이 케이스라 불리는 냉장식 머천다이저(100)는 제품 디스플레이 영역(125)를 형성하는 직립의 정면 개방식 단열 캐비넷(110)을 포함한다. 핀 앤드 튜브 열 교환기 코일인 증발기(40)는 제품 디스플레이 영역(125)으로부터 격리된, 도시된 실시예에서는 그 하부에 위치한, 냉장식 머천다이저(100) 하부 격실(120)에 배치된다. 그러나, 상기 격실(120)은 필요에 따라 제품 디스플레이 영역 위에 또는 뒤에 배치될 수 있다. 종래 기술에서와 같이, 제품 디스플레이 영역(125) 내의 선반(130) 위에 적재된 제품을 소정의 온도로 유지하기 위해, 공기는 상기 격실(120) 내에 배치된 공기 순환 수단(70)에 의해 캐비넷(110)의 벽에 형성된 공기 유동 통로(112, 114, 116)를 통과하여 제품 디스플레이 영역(125) 내로 순환한다. 냉각 공기의 일부가 공기 유동 통로(116)를 통해 디스플레이 영역(125)의 정면을 가로질러 통상 하향으로 유출됨에 따라, 냉장 제품 디스플레이 영역(125)과 디스플레이 케이스(100)에 인접한 상점 부근의 주변 대기 사이에 공기 커튼을 형성한다.

팽창 장치(50)는 일반적으로 증발기(40)에 인접한 디스플레이 케이스(100) 내에 위치하여, 증발기(40) 내로 유동하는 액체 냉매 유동의 정확한 양을 측량하는 데 기여하지만, 냉매 라인(14) 내의 어떤 위치에도 장착될 수 있다. 종래 기술에서와 같이, 증발기(40)는 액체 냉매를 증발기로부터 흡입 라인(18) 내로 유통시키지 않으면서 가능한 한 액체 냉매가 충만되었을 때 가장 효과적으로 작동한다. 종래의 팽창 장치의 어떤 특정 형태도 사용될 수 있지만, 팽창 장치(50)는 증발기(40)의 출구(44)의 하류에서 흡입 라인(18)에 열 접촉식으로 장착된 검출 벌브(bulb; 54)와 같은 열 검출 요소를 갖는 자동온도조절 팽창 밸브(TXV; 52)를 포함하는 것이 가장 바람직하다. 검출 벌브(54)는 종래의 모세관 라인(56)을 통해 자동온도조절 팽창 밸브(52)에 다시 연결된다.

증발기 압력 제어 장치(60)는 스텝퍼 모터(stepper motor) 제어식 흡입 압력 조절기 또는 어떤 종래의 증발기 압력 조절기 밸브(총괄적으로는 EPRV)도 포함할 수 있고, 흡입 라인(18)을 통해 증발기에서 배출되는 냉매의 유동을 조절함으로써 증발기 내의 압력을 미리 선택된 소정의 작동 압력으로 유지하도록 작동한다. 증발기 내의 작동 압력을 상기 소정의 압력으로 유지함으로써 증발기(40) 내에서 액체에서 증기로 팽창하는 냉매의 온도는 증발기를 통과하는 특정 냉매와 관련된 특정 온도로 유지될 수 있다.

도3 및 도4를 참조하면, 냉장 중간온도 머천다이저(100)의 정면 개방식 단열 캐비넷(110)은 다수의 디스플레이 선반(130)을 구비한 제품 디스플레이 영역(125)를 형성한다. 증발기(40) 및, 예를 들면, 축류 팬(70)과 같은 다수의 공기 순환 수단은 머천다이저(100)의 격실(120) 내에 협력 관계로 배치되어 공기유동 순환회로에서 단열 캐비넷(110)의 벽 내에 구비된 유동 덕트(112, 114, 116)를 통해 제품 디스플레이 영역과 연결된다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 종래의 중간온도 디스플레이 케이스에서 통상적으로 사용되는 비교적 낮은 핀 밀도의 핀 앤드 튜브 열 교환기 코일과 비교할 때, 증발기(40)는 튜브(46)의 인치 당 적어도 5 핀(44)의 핀 밀도인, 비교적 높은 핀 밀도를 갖는 비교적 높은 압력 강하 핀 앤드 튜브 열 교환기 코일(42)을 포함한다. 비교적 높은 핀 밀도 때문에, 증발기 코일을 통해 공기를 순환시킴으로써 발생하는 압력 강하는 현저히 높고, 종래의 낮은 핀 밀도의 핀 앤드 튜브 증발기 코일을 통과해 공기를 순환시킬 때의 유사한 유동 조건 하에서 발생하는 압력 강하보다 통상적으로 2 배 내지 8 배 정도 더 크다. 높은 핀 밀도의 증발기 코일을 통하여 이렇게 증가된 유동 저항은 증발기를 통하여 보다 균일한 공기 유동 분포를 낳게 된다. 고 효율 증발기(40)의 비교적 높은 밀도의 핀 앤드 튜브 열 교환기 코일(42)은 인치 당 6 핀 내지 15 핀 범위의 핀 밀도를 가지는 것이 가장 바람직하다. 비교적 높은 핀 밀도의 열 교환기 코일(42)은 종래의 낮은 핀 밀도의 증발기가 작동할 때의 온도 차이보다 증발기 출구 공기 온도에 대해 현저히 더 낮은 냉매 온도 차이에서 작동할 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 핀(44)은 종래 기술의 상업적 냉장식 머천다이저에서 통상 사용되는 전형적인 평판 핀보다 향상된 프로파일을 가질 수 있다. 핀(44)은 판의 웨이브가 핀 앤드 튜브 열 교환기 코일(42)을 통과하는 공기 유동 방향에 대해 수직하게 연장되도록 배치된 주름진 판을 포함하는 것이 바람직하다. 향상된 형상의 판을 사용하게 되면 코일과 공기 사이의 열 전달이 증가될 뿐만 아니라, 열 교환기 코일(42)을 통한 압력 강하가 증가되어 증발기를 통한 공기 유동 분포의 균일성이 더욱 향상된다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 인접하는 팬(70)들 사이의 간격은 고 효율 증발기(40)의 길이를 따라 보다 많은 수의 팬(70)을 제공하기 위해 감소된다. 팬의 수가 증가하게 되면 증발기의 길이를 따라 공기 유동 분포의 균일성이 더욱 향상된다. 인접하는 팬(70)들 사이의 간격은 약 0.61 m (2 피트) 이하로 감소되는 것이 가장 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 상기 태양에 따라 본 발명의 냉장식 머천다이저(100)는, 도4에 잘 나타나 있듯이 3.66 m (12 피트)의 실시예에서, 종래의 냉장식 머천다이저에서처럼 1.22 m (4 피트) 간격으로 이격된 3 개의 팬과는 달리, 0.61 m (2 피트) 간격으로 이격된 6 개의 팬을 가진다. 증발기(40)의 비교적 높은 핀 밀도 코일에 관련된 부가 유동 저항은, 증가된 팬의 수와 결부되어 증발기 출구를 지나 현저하게 더욱 균일한 속도 프로파일을 발생시키고, 본 발명의 고 효율 증발기(40)에 특징적으로 관련된 실질적으로 균일한 증발기 출구 온도를 형성케 한다.

축류 팬의 블레이드의 피치는 종래의 35˚의 피치각으로부터 25° 내지 30˚ 범위의 피치각까지 감소될 수 있다. 팬 모터의 동력을 증가시키는 것도 또한 바람직하다. 예를 들어, 3.66 m (12 피트) 길이의 증발기의 설치에서, 35˚의 블레이드 피치각을 가지는 9 와트(Watt)의 팬 3 개를 사용하는 대신, 본 발명의 제안에 따라, 27˚의 블레이드 피치각을 가지는 16 와트의 팬 6 개가 사용될 수 있다.

도5를 참조하면, 프로파일(A)은 본 발명에 따라, 증발기의 길이를 따라 연장되는 0.61 m (2 피트) 간격으로 이격되어 측방향으로 이격된 다수의 축류 팬(70)과 함께 높은 핀 밀도 증발기(40)를 구비한 증발기 유닛에서 유출하는 표준화된 공기 유동 속도 프로파일을 나타낸다. 프로파일(B)은 0.61 m (2피트) 간격이 아닌 0.915 m (3 피트) 간격으로 측방향으로 이격된 다수의 축류 팬과 결합된 낮은 핀 밀도 증발기의 종래 기술 배치의 표준화된 증발기 출구 공기 유동 속도 프로파일 특성을 나타낸다. 프로파일(B)에서 나타난 바와 같이, 이러한 종래 배치에 있어, 공기 유동 속도는 증발기의 길이에 따라 실질적으로 변화한다. 최고 속도는 축류 팬의 하류에서 발생하고 최저 속도는 각 쌍의 인접 축류 팬의 중간부 및 증발기의 양 측단에서 발생한다. 본 발명에 따른 보다 많은 수의 보다 근접 이격된 팬 및 높은 압력 강하 증발기를 구비함으로써, 프로파일(A)로 나타낸 바와 같이, 현저하게 보다 균일한 공기 유동 속도 프로파일이 증발기의 출구에서 달성된다.

도3 및 도4에서 나타낸 본 발명의 냉장식 머천다이저(100)의 실시예에서, 고 효율 증발기(40) 및 증가된 수의 보다 근접 이격된 팬(70)은 흡입 유동 배치(draw through flow arrangement)로 설치된다. 다시 말하면, 팬(70)은 증발기의 공기 유동에 대해 하류에 배치된다. 이렇게 배치되기 때문에, 순환 공기는 팬(70)에 의해 증발기(40)를 통하여 흡인되어, 증발기(40)의 길이를 따라 출구 공기 유동에 있어 종래의 강제 유동 배치에서 달성될 수 있는 것보다 균일한 국부 속도 분포를 이룰 수 있다. 그러나, 높은 압력 강하 증발기(40) 및 팬(70)의 배치는 도2에서 나타난 바와 같은 강제 통풍 배치의 팬 및 증발기에도 역시 적용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

각각의 특정 냉매는 그 자신의 특징적인 온도-압력 곡선을 가지고 있기 때문에, 사용 중인 특정 냉매에 대해 EPRV(60)를 설정된 최소 압력 설정점으로 설정함으로써 증발기(40)가 결빙되지 않고 작동하도록 하는 것이 이론적으로 가능하다. 이러한 방식으로, 증발기(40) 내의 냉매 온도는 냉장 공간 내의 습기와 접촉된 증발기(40)의 모든 외부면이 결빙 형성 온도 이상인 온도에서 효과적으로 유지될 수 있다. 그러나, 구조적인 장애물 또는 증발기 코일을 관통하는 공기유동의 불균형분포로 인해, 코일 상의 몇몇 지점은 결빙 형성의 개시로 유도하는 결빙 형성 상태에 빠질 수 있다.

바람직하게는, EPRV(60)가 작동하는 설정점 압력을 조절하기 위하여 제어기(90)가 구비될 수 있다. 제어기(90)는 증발기(40)와 작동식으로 결합된 적어나 하나의 센서에서 입력 신호를 접수하여 증발기(40) 내에서 냉매가 비등하는 온도를 나타내는 증발기(40)의 작동 변수를 감지한다. 상기 센서는 증발기(40)의 출구(43) 부근의 흡입 라인(18) 상에 장착되고 증발기 출구 압력을 감지하도록 작동하는 압력 변환기(92)를 포함할 수 있다. 상기 압력 변환기(92)로부터의 신호(91)는 증발기(40) 내의 냉매의 작동 압력을 나타내고, 따라서, 사용 중인 소정의 냉매에 대해 증발기(40) 내에서 상기 냉매가 비등하는 온도를 나타내는 것이다. 한편, 상기 센서는 증발기(40)의 코일 상에 장착되고 증발기 코일의 외측면의 작동 온도를 감지하도록 작동하는 온도 센서(94)를 포함할 수 있다. 상기 온도 센서(94)로부터의 신호(93)는 증발기 코일의 외측면의 작동 온도를 나타내고, 따라서, 증발기(40) 내에서 냉매가 비등하는 온도를 나타내는 것이다. 압력 변환기(92) 및 온도 센서(94) 양자는 두 센서 모두로부터 제어기(90)에 의해 접수되는 입력 신호와 함께 설치될 수 있으므로, 어느 하나의 센서가 작동하지 않는 경우에 있어서의 안전성을 제공한다는 점에서 유익하다.

제어기(90)는 센서(92) 및/또는 센서(94)로부터 접수되는 입력 신호 또는 신호들로부터 증발기가 작동하고 있는, 실제의 냉매 비등 온도를 결정한다. 상기 결정된 실제 냉매 비등 온도를 냉매 비등 온도의 소정의 작동 범위와 비교한 후, 제어기(90)는 필요하다면 소정의 온도 범위 내에서 증발기(40)가 작동하고 있는 냉매 비등 온도를 유지하기 위하여 EPRV(60)의 설정점 압력을 조정한다.

냉장식 머천다이저 시스템(10)은 공동으로 양도되고, 함께 출원계속중인 2000년 8월 31일자 미국 특허출원번호 제09/652,353호에서 상세히 설명된 특히 유리한 작동 방법에 따라 작동될 수 있다. 상기 작동 방법에 따르면, 제어기(90)는 선택적으로 EPRV(60)의 설정점 압력을 제1 기 동안에는 제1 설정점 압력 및 제2 기 동안에는 제2 설정점 압력으로 조절하고 지속적으로 EPRV(60)를 두 설정점 압력 사이에서 순환시키도록 작용한다. 제1 설정점 압력은 사용 중인 냉매에 대해 포화 상태에서 -4.44℃ 내지 0℃ (24℉ 내지 32℉) 범위의 냉매 온도와 동일한 압력 범위 내에 위치하도록 선택된다. 제2 설정점 압력은 사용 중인 냉매에 대해 포화 상태에서 -0.56℃ 내지 3.33℃ (31℉ 내지 38℉) 범위의 냉매 온도와 동일한 압력 범위 내에 위치하도록 선택된다. 따라서, 중간온도 디스플레이 케이스(100)의 증발기(40) 내에서 냉매 비등 온도는, 제1 기 동안에는 -4.44℃ 내지 0℃ (24℉ 내지 32℉) 범위 내의 제1 온도와 제2 기 동안에는 -0.56℃ 내지 3.33℃ (31℉ 내지 38℉) 범위 내의 조금 더 높은 제2 온도 사이를 순환하면서, 항상 냉장 수준으로 유지된다. 이러한 사이클 모드의 작동에서, 증발기(40)는 지속적으로 냉장 모드에서 작동하고, 더 낮은 냉매 비등 온도의 제1 기 작동 사이클 도중에 발생할 수 있는 어떠한 바람직스럽지 못한 국부화된 결빙 형성도, 더 높은 냉매 비등 온도의 제2 기 작동 사이클 도중에 주기적으로 제거된다. 통상적으로, 제2 기 작동 사이클 도중에 증발기 내의 냉매 비등 온도를 제1기 작동 사이클 도중에 유지되는 냉매 비등온도보다 약 -16.67℃ 내지 -11.11℃ (2℉ 내지 12℉) 높게 유지하는 것이 바람직하다.

그러나, 제1 기 및 제2 기 작동 사이클의 상대적인 지속 시간은 디스플레이 케이스에 따라 변화하는데, 일반적으로는 제1기가 실질적으로 제2기의 지속 시간을 초과한다. 예를 들어, 비교적 더 낮은 냉매 비등 온도에서의 전형적인 제1 기 작동 시간은 약 2 시간 에서 몇 일 동안 계속되지만, 비교적 더 높은 냉매 비등 온도 에서의 제2기 작동 시간은 약 15 내지 50 분 동안 계속될 수 있다. 그러나, 냉장 시스템 작동자는 본 발명의 사상 및 범위 내에서 제1기에 대한 소정의 지속 시간 및 제2 기에 대한 소정의 지속 시간을 선택적으로 독립적으로 제어기(90)에 프로그램할 수 있다.

비교적 더 낮은 냉매 비등 온도에서의 작동으로부터 비교적 더 높은 냉매 비등 온도에서의 연속적 냉장 작동으로 전이됨에 있어, 약 -0.56℃ 내지 0℃ (31℉ 내지 약 32℉)의 중간온도에서 정상 상태의 작동을 잠시 동안 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 중간온도에서의 작동 시간은 일반적으로 약 10 분 이하, 전형적으로는 약 4 내지 약 8 분 동안 계속될 수 있다. 이러한 중간 정상 상태 단계는, 예를 들어 과도한 압축기 순환을 방지하는 수단으로서 단일 압축기 냉장 시스템에서 바람직할 수 있다. 비교적 높은 냉매 비등 온도에서의 작동으로부터 비교적 낮은 냉매 비등 온도에서의 작동으로 연속되는 복귀에 있어, 중간 정상 상태 단계는 구비되지 않는다.

본 발명의 양호한 실시예가 설명 및 묘사되었지만, 이 기술 분야의 숙련자는다른 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 제한된다.

본 발명에 의해 증발기를 통하여 향상된 공기 유동 분포를 가지는 향상된 중간온도 머천다이저를 제공되며, 증발기 길이를 가로질러 비교적 보다 균일한 유출 공기 온도를 특징으로 하는 증발기를 가지는 냉장식 머천다이저 시스템이 제공된다.

Claims

제품 디스플레이 영역을 형성하고 상기 제품 디스플레이 영역으로부터 분리된 격실을 구비한 단열 캐비넷과,

상기 제품 디스플레이 영역과 상기 격실을 공기 유동 연통식으로 연결시키는 공기 순환 회로와,

상기 격실 내에 배치되어, 인치 당 6 핀 내지 15 핀 범위의 핀 밀도를 가지며 상기 핀은 향상된 열 전달 형상을 갖는 핀 앤드 튜브 열 교환기를 갖는 비교적 높은 압력 강하 증발기와,

상기 증발기와 협력 관계로 상기 격실 내에 배치된 복수의 공기 순환 팬을 포함하는 냉장식 머천다이저 시스템.
제1항에 있어서, 상기 증발기 및 상기 복수의 팬은 흡입 유동 배치로 배치됨으로써 상기 팬들은 증발기를 통하여 순환 공기를 흡인하는 냉장식 머천다이저 시스템.
제1항에 있어서, 상기 팬은 약 0.61 미터(2 피트)로 이격된 간격으로 상기 증발기를 따라 이격된 관계로 배치되는 것을 특징으로 하는 냉장식 머천다이저 시스템.
제1항에 있어서, 상기 핀은 평면이 아닌 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장식 머천다이저 시스템.
제4항에 있어서, 상기 증발기의 핀은 주름진 판 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장식 머천다이저 시스템.