KR100535333B1 - 냉동시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동시스템에 관한 것으로서, 냉매를 압축시키는 멀티 압축기와; 상기 멀티 압축기들로부터의 냉매를 제공받아 응축하는 응축기와; 응축된 냉매를 증발시키는 증발기와; 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 배치되어 상기 멀티 압축기의 운전 상태에 기초하여 흐르는 냉매의 유량을 조절하는 복수의 커필러리튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 멀티 압축기의 운전 상태에 따라 냉동시스템 내에 흐르는 냉매의 유량을 적절하게 조절하면서도 설치비용이 저렴하여 원가부담을 줄일 수 있게 되는 것이다.

Description

냉동시스템{Cooling system}

본 발명은 냉동시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 멀티 압축기의 운전 상태에 따라 냉동시스템 내에 흐르는 냉매의 유량을 적절하게 조절하면서도 설치비용이 저렴하여 원가부담을 줄일 수 있도록 한 냉동시스템에 관한 것이다.

일반적으로 냉동사이클(이를 "냉동시스템"이라고도 함)은 압축기, 응축기 및 증발기 등의 폐회로로 구성되어 있다.

상기 압축기에서 압축된 냉매는 응축기를 통해 액상으로 응축된 후, 증발기에서 증발된다.

따라서, 상기 증발기에서는 냉매를 증발시키는 과정에서 주위의 잠열을 이용하여 냉기를 발생시키게 된다.

이러한 냉동시스템이 적용되는 가전기기로는 냉장고를 포함하여 에어컨이 있다.

통상적으로 냉장고나 에어컨 등에는 하나의 압축기가 채용되는 것이 보통이나 근자에 들어서는 에너지의 소비효율을 증대하고자 냉동시스템에 부분부하가 걸릴 경우, 압축기의 압축능력을 가변하기 위해 복수의 압축기(이를, "멀티 압축기"라고도 함)를 채용하고 있다.

도 1은 2개의 압축기가 사용된 종래의 냉동시스템에 대한 회로도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 냉동시스템은 냉매를 압축하는 제1 및 제2압축기(111,112)와, 상기 제1 및 제2압축기(111,112)의 해당 냉매 배관에 마련되는 제1 및 제2체크밸브(114,115)와, 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기(117)와, 응축된 냉매를 증발시키는 증발기(119)를 갖는다.

상기 응축기(117) 및 증발기(119) 사이에는 제1 및 제2압축기(111,112)의 운전 상태에 따라 냉동시스템 내에 흐르는 유량을 조절하는 전자팽창밸브(124)가 마련되어 있다.

그리고, 상기 증발기(119)와 제1 및 제2압축기(111,112) 사이에는 미처 기화하지 못한 액상의 냉매가 제1 및 제2압축기(111,112)로 유입되는 것을 저지하기 위한 어큐뮬레이터(120)가 설치되어 있다.

이에, 상기 제1 및 제2압축기(111,112)가 동시운전하거나 교번운전, 혹은 단독운전하여 냉매를 압축하면, 압축된 냉매는 해당하는 체크밸브를 통해 응축기(117)로 유입되어 응축된 후, 전자팽창밸브(124)로 향한다.

상기 전자팽창밸브(124)에서는 냉동시스템 내에 흐르는 냉매의 유량을 조절하기 위해 제1 및 제2압축기(111,112)의 운전 상태에 기초하여 냉매의 유량을 조절한 후, 이를 증발기(119)로 보낸다.

상기 전자팽창밸브(124)를 통해 유량이 조절된 냉매가 증발기(119)로 유입되면 증발기(119)에서 기화함으로써 냉기를 형성하게 되고, 냉기 형성으로 인해 기화된 냉매는 어큐뮬레이터(120)를 통해 제1 및 제2압축기(111,112)로 순환된다.

이처럼, 냉매는 제1 및 제2압축기(111,112), 제1 및 제2체크밸브(114,115), 응축기(117), 전자팽창밸브(124), 증발기(119) 및 어큐뮬레이터(120)간의 사이클을 반복적으로 순환하면서 증발기(119)를 통해 냉기를 형성하게 되는 것이다.

그런데, 이러한 종래의 냉동시스템에 있어서는, 전자팽창밸브(124)를 이용하여 제1 및 제2압축기(111,112)의 운전 상태에 따라 냉동시스템 내에 흐르는 냉매의 유량을 조절하고 있기는 하나, 전자팽창밸브(124)의 가격이 비싸기 때문에 실제로 제품에 적용하기에 부담이 간다는 결점이 있다.

만일, 도 1과 같은 냉동시스템을 이용하여 냉장고나 에어컨을 제조하게 되면 제품의 제조비용이 상승하기 때문에 소비자의 구매 의욕이 상실될 수밖에 없다.

이에, 상기 전자팽창밸브(124)와 같은 역할을 하면서도 설치비용이 저렴하여 원가부담을 줄일 수 있도록 한 냉동시스템의 개발이 필요한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 멀티 압축기의 운전 상태에 따라 냉동시스템 내에 흐르는 냉매의 유량을 적절하게 조절하면서도 설치비용이 저렴하여 원가부담을 줄일 수 있도록 한 냉동시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매를 압축시키는 멀티 압축기와; 상기 멀티 압축기들로부터의 냉매를 제공받아 응축하는 응축기와; 응축된 냉매를 증발시키는 증발기와; 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 배치되어 상기 멀티 압축기의 운전 상태에 기초하여 흐르는 냉매의 유량을 조절하는 복수의 커필러리튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템을 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 멀티 압축기가 냉매의 압축 용량이 서로 다른 제1 및 제2압축기로 이루어질 경우, 상기 복수의 커필러리튜브는 상기 제1 및 제2압축기의 용량에 기초하여 상대적인 길이가 서로 상이하게 형성되는 제1 및 제2커필러리튜브로 이루어질 수 있다.

상기 응축기와 상기 증발기 사이의 냉매 배관에는 상기 제1 및 제2커필러리튜브가 각각 마련된 제1 및 제2분기배관이 형성되어 있고; 상기 냉매의 흐름방향에 대해 상기 제1 및 제2커필러리튜브의 전방에는 상기 응축기로부터의 냉매가 상기 제1 및 제2커필러리튜브로 선택적으로 제공될 수 있도록 상기 제1 및 제2분기배관의 유로를 개폐하는 적어도 하나의 솔레노이드밸브가 장착되어 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 냉동시스템에 대한 회로도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉동시스템은, 냉매를 압축하는 제1 및 제2압축기(11,12)와, 제1 및 제2압축기(11,12)의 해당 냉매 배관(31,32)에 마련되는 제1 및 제2체크밸브(14,15)와, 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기(17)와, 응축된 냉매를 증발시키는 증발기(19)를 갖는다.

상기 제1압축기(11)와 제1체크밸브(14)는 제1보조배관(31)에 각각 마련되어 있고, 상기 제2압축기(12)와 제2체크밸브(15)는 제2보조배관(32)에 각각 설치되어 있다.

상기 제1 및 제2압축기(11,12)는 그 냉매 압축용량이 서로 같거나 혹은 다른 것이 채용될 수 있는데, 본 실시예에서는 제2압축기(12)의 용량이 상대적으로 적다고 가정한다.

상기 제1 및 제2보조배관(31,32)은 제1 및 제2체크밸브(14,15)를 후단을 통해 하나로 합쳐져 제1주배관(33)을 형성한다.

상기 제1주배관(33)의 유로 상에는 응축기(17)가 마련되어 있고, 응축기(17) 출구 측에는 제2주배관(34)이 마련되어 있다.

상기 제2주배관(34)에는, 냉매의 흐름을 따라 단일의 제2주배관(34)을 각기 2개로 분기하는 제1 및 제2분기배관(35,36)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 제1분기배관(35)에는 제1커필러리튜브(21)가 장착되어 있고, 제2분기배관(36)에는 제2커필러리튜브(22)가 장착되어 있다.

이들 제1 및 제2커필러리튜브(21,22)는 전술한 전자팽창밸브(124, 도 1 참조)의 역할을 하는 것으로써, 전자팽창밸브(124)에 비해 원가가 저렴하기 때문에 전체적으로 냉동시스템을 구성하는데 따른 비용을 줄일 수 있다는 효과가 잇다.

본 시스템 내에는 앞서 설명한 바와 같이, 그 압축 용량이 서로 다른 두 대의 제1 및 제2압축기(11,12)가 마련되어 있고, 제2압축기(12)의 용량이 상대적으로 적게 형성되어 있는 바, 제1 및 제2커필러리튜브(21,22) 역시, 이에 대응하게 서로 다른 용량을 갖는 것이 채용될 수 있다.

즉, 상기 제1커필러리튜브(21)의 길이가 제2커필러리튜브(22)의 길이에 비해 작게 형성된다.

한편, 상기 제2분기배관(36)에는 제2커필러리튜브(22)의 전방에 솔레노이드밸브(24)가 장착되어 있다.

상기 솔레노이드밸브(24)는, 제2분기배관(36)의 유로를 선택적으로 개폐함으로써, 응축기(17)로부터의 냉매가 제2커필러리튜브(22)로 향하거나 혹은 향하지 못하도록 한다.

도 2에서 보면, 상기 솔레노이드밸브(24)가 제2분기배관(36)에만 마련되어 있지만, 제1분기배관(35)에도 장착시킬 수 있다.

만일, 상기 솔레노이드밸브(24)의 개수를 줄이고자 한다면, 제1 및 제2분기배관(35,36)의 입구측에 하나를 설치하여 냉매를 제1 및 제2분기배관(35,36) 중 어느 하나로 흐르게 할 수도 있을 것이다.

이러한 제1 및 제2분기배관(35,36)은 다시 하나로 합쳐져 제3주배관(37)을 형성한다.

상기 제3주배관(37)에는 증발기(19)가 장착되어 있고, 상기 증발기(19)와 제1 및 제2압축기(11,12) 사이의 제4주배관(38)에는 증발기(19)에서 미처 기화하지 못한 액상의 냉매가 제1 및 제2압축기(11,12)로 유입되는 것을 저지하기 위한 어큐뮬레이터(20)가 설치되어 있다.

이러한 구성을 갖는 냉동시스템의 작동에 대해 일련적으로 설명하면 다음과 같다.

예를 들어, 상대적으로 용량이 적은 제2압축기(12)만이 단독으로 운전한다고 가정할 경우, 냉매는 제2보조배관(32)을 따라 흐르면서 제2압축기(12)에서 고온 고압으로 압축된 다음, 제2체크밸브(15)를 통해 제1주배관(33)으로 향한다.

그리고는, 상기 응축기(17)에서 액화된 후, 제2주배관(34)으로 향한다.

상기 제2압축기(12)만이 단독으로 운전하고 있기 때문에 미리 설정된 상태에 따라 솔레노이드밸브(24)가 작동하여 제2분기배관(36)의 유로를 폐쇄한다.

따라서, 상기 제2주배관(34)을 따라 흐르던 냉매는 제2분기배관(36) 측으로는 흐르지 못하고 제1분기배관(35) 측으로 흘러 상대적으로 길이가 작게 형성된 제1커필러리튜브(21)로 유입된다.

상기 솔레노이드밸브(24)에 의해 제1커필러리튜브(21)로 향한 냉매는 제3주배관(37)을 통해 증발기(19)로 유입된 후, 증발기(19)에서 기화한다.

이에, 상기 증발기(19)의 주변에서는 잠열에 의해 냉기가 형성되어 원하는 해당 영역을 냉각시키게 된다.

상기 증발기(19)에서 기화된 냉매는 다시 제4주배관(38)을 거처 어큐뮬레이터(20)를 통해 제2압축기(12)로 유입되는 순환과정을 거치게 된다.

만일, 제1 및 제2압축기(11,12)가 동시운전하거나 교번운전하여 냉매를 압축하면, 압축된 냉매는 해당하는 체크밸브를 통해 응축기(17)로 유입되어 응축된 후, 솔레노이드밸브(24)로 향한다.

상기 솔레노이드밸브(24)는, 냉동시스템 내에 흐르는 냉매의 유량을 조절하기 위해 제1 및 제2압축기(11,12)의 운전 상태에 기초하여 제1 및 제2커필러리튜브(21,22) 중 어느 쪽으로 냉매를 유동시킬 것인지 아니면, 제1 및 제2커필러리튜브(21,22) 모두로 냉매를 유동시킬 것인지를 결정한 다음, 작동하여 해당 유로를 개방하거나 폐쇄한다.

상기 제1 및 제2커필러리튜브(21,22)에 의해 그 유량이 조절된 냉매는 증발기(19)로 유입되어 기화된다.

그리고, 냉기 형성으로 인해 기화된 냉매는 어큐뮬레이터(20)를 통해 제1 및 제2압축기(11,12)로 순환되는 과정을 거치게 된다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 멀티 압축기의 운전 상태에 따라 냉동시스템 내에 흐르는 냉매의 유량을 적절하게 조절하면서도 설치비용이 저렴하여 원가부담을 줄일 수 있는 냉동시스템이 제공된다.

전술한 실시예에서는 2대의 압축기와 2개의 커필러리튜브를 사용하여 냉동시스템을 구성하고 있지만, 3개 이상의 압축기가 채용된다면, 3개 이상의 커필러리튜브, 3개 이상의 분기배관 및 복수의 솔레노이드밸브를 적용하면 될 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 멀티 압축기의 운전 상태에 따라 냉동시스템 내에 흐르는 냉매의 유량을 적절하게 조절하면서도 설치비용이 저렴하여 원가부담을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 냉동시스템에 대한 회로도,

도 2는 본 발명에 따른 냉동시스템에 대한 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 제1압축기 12 : 제2압축기

14 : 제1체크밸브 15 : 제2체크밸브

17 : 응축기 19 : 증발기

21 : 제1커필러리튜브 22 : 제2커필러리튜브

24 : 솔레노이드밸브 20 : 어큐뮬레이터

Claims (3)

1. 냉매를 압축시키는 멀티 압축기와;

   상기 멀티 압축기들로부터의 냉매를 제공받아 응축하는 응축기와;

   응축된 냉매를 증발시키는 증발기와;

   상기 응축기와 상기 증발기 사이에 병렬로 배치되어 흐르는 냉매의 유량을 조절하기 위한 복수의 커필러리튜브; 및

   상기 복수의 커필러리튜브 전방에 장착되어 상기 멀티 압축기의 운전 상태에 기초하여 유로를 선택적으로 개폐하도록 작동하는 적어도 하나의 솔레노이드밸브를 포함하는 냉동시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 멀티 압축기가 냉매의 압축 용량이 서로 다른 제1 및 제2압축기로 이루어질 경우, 상기 복수의 커필러리튜브는 상기 제1 및 제2압축기의 용량에 기초하여 상대적인 길이가 서로 상이하게 형성되는 제1 및 제2커필러리튜브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 응축기와 상기 증발기 사이의 냉매 배관에는 상기 제1 및 제2커필러리튜브가 각각 마련된 제1 및 제2분기배관이 형성되어 있고;

   상기 솔레노이드밸브는 상기 커필러리튜브와 분기배관 사이에 장착되어 압축기의 운전상태에 따라 해당 분기배관의 유로를 개폐하여 상기 응축기로부터의 냉매가 커필러리튜브에 선택적으로 제공될 수 있도록 함을 특징으로 하는 냉동시스템.