KR100602535B1 - 중온 냉장 진열고용 증발기 - Google Patents

중온 냉장 진열고용 증발기 Download PDF

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Abstract

냉장 진열고(100)는 공기 유동 통로(112, 114, 116)를 통해 구획부(120)와 공기 유동 연통하여 연결된 상품 진열 영역(125)을 한정하는 수직의, 전면 개방된, 절연 캐비넷(110)을 포함한다. 증발기(40)의 코일(46)을 통한 냉매 유동은 "열역학적으로 역유동"하는 열 교환기로서 증발기(40)를 구성하도록 배열된다.

Description

중온 냉장 진열고용 증발기 {Evaporator for Medium Temperature Refrigerated Merchandiser}
본 발명은 통상적으로 냉장 진열고 시스템에 관한 것으로서, 특히 식품 및/또는 음료 상품을 진열하기 위한 중온 냉장 진열고 시스템에 관한 것이다.
종래에, 슈퍼마켓 및 편의점은 신선한 식품 및 음료를 냉장 환경에서 유지하는 한편 신선한 식품 및 음료를 소비자에게 선보이기 위해 개방되어 있거나 도어가 제공된 진열 케이스를 갖추었다. 통상적으로, 증발기가 소비자의 시야에서 벗어나도록 상품 진열 구역으로부터 분리된 영역에서 진열 케이스 내에 배치된 증발기 코일의 열 교환 표면 위로 공기를 흐르게 하여 차갑고 습기를 함유한 공기는 각각의 진열 케이스의 상품 진열 구역에 제공된다. 예컨대 R-404A 냉매와 같은 적합한 냉매는 증발기 코일의 열 교환 튜브를 통과한다. 냉매가 증발기 코일 내에서 증발함에 따라, 공기의 온도를 낮추도록 증발기 위로 흐르는 공기로부터 열이 흡수된다.
설비 내의 진열 케이스의 증발기 코일로 적절한 조건의 냉매를 제공하기 위해 냉장 시스템이 슈퍼마켓 및 편의점에 설치된다. 모든 냉장 시스템은 적어도 다음과 같은 부품, 즉 압축기, 콘덴서, 진열 케이스와 관련된 적어도 하나의 증발기, 자동 온도 조절 팽창 밸브 및 폐쇄 순환 회로에서 이러한 장치들을 연결하는 적절한 냉매 라인을 포함한다. 자동 온도 조절 팽창 밸브는 액체 냉매를 팽창시키기 위해 증발기 입구로의 냉매 유동에 상대적으로 상류의 냉매 라인에 배치된다. 팽창 밸브는 특정 냉매가 증발기로 들어가기 전에 선택된 원하는 낮은 압력으로 액체 냉매를 팽창시키고 계량하는 역할을 한다. 이러한 팽창의 결과로, 액체 냉매의 온도 또한 현저히 떨어진다. 저압 및 저온의 액체는 증발기 튜브를 관통하면서 증발기 표면 위로 흐르는 공기로부터 열을 흡수할 때 증발한다. 통상적으로, 슈퍼마켓 및 야채 상점의 냉동 시스템은 다중 진열 케이스에 배치된 다중 증발기, 복수개의 압축기 조립체, 압축기 랙 및 일 이상의 콘덴서를 포함한다.
또한, 임의의 냉장 시스템에 있어서, 증발기 압축 조절기(evaporator pressure regulator, EPR) 밸브는 증발기의 출구에 있는 냉매 라인에 배치된다. EPR 밸브는 사용된 특정 냉매에 대한 소정의 압축 설정점 이상으로 증발기 내의 압력을 유지시키는 기능을 한다. 물을 차갑게 하기 위해 사용되는 냉장 시스템에 있어서, 증발기 내의 냉매를 물의 어는점 이상으로 유지시키도록 EPR 밸브를 설정하는 것은 공지되어 있다. 예컨대, 냉매로서 R-12를 사용하는 수냉식 냉장 시스템에 있어서, EPR 밸브는 34℉(약 1℃)의 냉매 온도에 해당하는 32psig(평방 인치 당 파운드, 게이지)(2.25㎏/㎠)의 압력 설정점으로 설정될 수 있다.
종래에는, 냉장 식품 진열 시스템의 증발기는 통상적으로 물의 어는점 이하의 냉매 온도로 작동한다. 따라서, 증발기 표면 위로 흐르는 냉각 공기 내의 습기가 증발기 표면과 접촉하면서 작동 중에 증발기 상에 서리가 형성될 것이다. 상품을 진열하기 위해 통상적으로 사용되는 중온 냉장 진열 케이스에 있어서, 우유 및 다른 유제품, 통상적인 음료, 냉장 제품은 특정한 냉장 제품에 따라 32 내지 41℉ (0 내지 5℃)범위의 온도에서 유지되어야 한다. 중온 제품 진열 케이스의 경우에, 예컨대 상업적 냉장기 분야에서 통상적 관례는 튜브를 관통하는 냉매가 31 또는 32℉(-0.5 내지 0℃)로 냉각 공기 온도를 유지시키기 위해 21℉(약 -6℃)에서 비등하는 증발기의 튜브 위로 순환 냉각 공기를 흐르게 하는 것이었다. 중온 유제품 진열 케이스의 경우에, 예컨대 상업적 냉장기 분야에서 통상적 관례는 튜브를 관통하는 냉매가 28 또는 29℉(약 -2.5℃)로 냉각 공기 온도를 유지시키기 위해 21℉에서 비등하는 증발기의 튜브 위로 순환 냉각 공기를 흐르게 하는 것이었다. 이러한 냉장 온도에서, 튜브 벽부의 외측 표면은 서리점 이하의 온도에 있을 것이다. 서리가 증발기의 표면 상에 형성됨에 따라, 증발기의 성능은 저하되고 증발기를 통한 공기의 자유 유동은 제한되며 극단적인 경우에는 중단될 것이다.
상업적 냉장 산업에서 증발기로서 통상적으로 사용되고 있는, 냉매 튜브 상에 단순 편평한 핀을 갖는 타입의 핀 및 튜브 열 교환기 코일은 통상적으로 인치 당 2 내지 4개의 핀(센티미터 당 약 0.8 내지 1.6개의 핀)을 갖는 낮은 핀 밀도를 특징적으로 갖는다. 관습적으로, 중온 진열 케이스에 있어서, 증발기 및 복수개의 축방향 유동 팬은 진열 케이스의 상품 영역으로 냉각 공기를 공급하기 위해 강제 공기 통풍 장치 내에 제공된다. 가장 일반적으로, 팬은 진열고의 4피트 길이당 1개의 팬이 있는 상품 진열 영역 아래의 구역에 있는 증발기의 공기 유동에 상대적으로 상류에 배치된다. 즉, 4피트 길이의 진열고에는 통상적으로 1개의 팬이 있고, 8피트 길이의 진열고에는 2개의 팬이 있으며, 12피트 길이의 진열고에는 3개의 팬이 있다.
작동시에, 팬은 공기가 증발기를 통과하여, 튜브를 관통하는 냉매와 열 교환 관계에 있는 핀 및 튜브 열 교환 코일의 튜브 위로 흐르도록 강제한다. 통상적으로, 냉매는 공기 유동과 물리적으로 역유동 배열로 흐르는데, 다시 말해 냉매는 증발기의 공기측 출구에서 열 교환기로 들어가서 증발기의 공기측 입구에 배치된 냉매 출구로의 튜브를 관통한다. 증발기로부터 냉각된 공기는 진열고 하우징의 후방측 상의 후방 유동 덕트를 통과한 다음 진열고 하우징의 상부에 있는 유동 덕트를 통해 상품 진열 영역으로 배출되어 순환한다. 전면 개방형 진열 케이스 형상에 있어서, 상부 유동 덕트를 벗어나는 냉각 공기는 통상적으로 상품 진열 영역의 전면을 가로질러 하향 유동하여 가게의 주위 공기로부터 상품 진열 영역을 분리하는 공기 커튼을 형성함으로써, 주위 공기가 상품 진열 영역으로 유입하는 것을 줄인다. 냉각 공기가 후방 유동 덕트로부터 상품 진열 영역으로 유동하도록 천공부가 후방 유동 덕트의 내부 벽부에 제공될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 중온 장치용 증발기에서 낮은 핀 밀도의 열 교환기만을 사용하는 것이 상업적 냉장 산업에서 통상적인 관례였다. 이러한 관례는 열 교환기의 표면에 서리가 형성될 것이라는 예상과 서리 제거 작동에 요구되는 기간의 연장에 대한 바램을 야기하였다. 서리가 형성됨에 따라, 이웃하는 핀 사이를 흐르는 공기에 대한 유효 유동 공간은 극단적으로 상기 공간이 서리와 연결될 때까지 점점 줄어들게 된다. 서리가 형성되는 결과로, 열 교환 성능이 감소되고 적절하게 냉각된 공기가 상품 진열 영역으로 유동하는 것이 감소되어, 서리 제거 싸이클의 활성화를 필요하게 한다. 또한, 낮은 핀 밀도 증발기 코일을 통한 압력 강하가 상대적으로 낮기 때문에, 전술한 바와 같이 팬 사이의 상대적으로 넓은 공간과 함께 이러한 낮은 압력 강하는 증발기 코일을 통한 공기 속도의 현저한 변화 즉 증발기 코일의 길이에 걸쳐 코일을 떠나는 공기 온도의 바람직하지 못한 변화로 결과된다. 8인치(20㎝)와 같이 작은 길이에 걸쳐 6℉(약 3℃)와 같이 높은 온도 변화는 통상적이지 못하다. 이러한 냉각 공기 온도의 계층화는 잠재적으로 상품 온도에 큰 영향을 미칠 수 있어서, 상품 진열 영역 내에 바람직하지 못한 상품 온도 변화로 결과될 수 있다.
서리가 증발기 코일 상에 형성될 때, 낮은 공기 유동 속도의 영역에서 먼저 축적되는 경향이 있다. 결과적으로, 공기 유동은 더욱 불균일하게 분포되고 온도는 분포는 더욱 왜곡된다. 증발기를 통한 공기 유동 분포 또한 복수개의 종래 이격식 축방향 유동 팬에 의해 생성되는 고유의 공기 유동 속도 프로파일의 결과로 더욱 왜곡된다. 각각의 팬이 벨-곡선(bell-curve)과 같은 속도 유동을 생성함에 따라, 공기 유동 속도 프로파일은 특징적으로 웨이브 패턴으로서, 공기 유동 속도는 각 팬의 중심선 근처에서 최대이고 인접한 팬들 사이에서 최소로 떨어진다.
베어(Behr)에 의해 허여된 미국 특허 제5,743,098호는 각각이 별개의 관련 공기 유동 수단을 갖는 소정 길이의 복수개의 모듈식 증발기를 포함하는 모듈식 공기 냉각 및 순환 수단을 갖는 냉장 식품 진열고를 개시한다. 증발기는 진열고의 상품 진열 영역 아래의 구획부에 수평으로 이격되어 단부 대 단부 배치하여 정렬된다. 축방향 유동 팬은 개별 쌍은 공기를 상품 진열 영역의 관련 영역으로부터 냉각을 위한 증발기 코일 통해 다시 상품 진열 영역의 관련 영역으로 돌아가도록 순환시키기 위해 각각의 증발기와 관련되어 있다. 각각의 증발기는 복수개의 핀 및 튜브 코일을 포함한다.영국 특허 제2013316호는 공기 냉각기용 핀형 코일 증발기를 개시한다. 증발기는 증발기로의 공기 입구에 배치된 과열 영역과 과열 영역의 공기 유동에 대해 하류에 배치된 물리적으로 평행한 유동 증발 영역을 갖는다.
본 발명의 보다 나은 이해를 위해, 첨부된 도면과 함께 본 발명의 양호한 실시예의 후속하는 상세한 설명이 참조되어야 할 것이다.
도1은 중온 식품 진열고를 갖는 상업적 냉장 시스템의 개략도이다.
도2는 도1에서 개략적으로 도시된 상업적 냉장 시스템의 대표 구획도의 정면도이다.
도3은 본 발명의 증발기의 예시적 실시예의 사시도이다.
도4a는 본 발명의 증발기를 통한 냉매 온도 프로파일과 공기 온도의 도식적 비교도이고, 도4b는 종래 증발기를 통한 냉매 온도 프로파일과 공기 온도의 비교도이다.
본 발명의 목적은 개선된 증발기 성능을 갖는 개선된 중온 진열고를 제공하는 것이다.
삭제
상품 진열 영역을 한정하는 절연된 캐비넷과, 상품 진열 영역으로부터 분리된 구획부를 갖는 냉장 진열고가 제공되는데, 상기 구획부에는 복수개의 측방향으로 이격된 공기 순환 축방향 유동 팬과 증발기가 배치된다. 본 발명에 따르면, 증발기는 "열역학적으로 역유동(thermodynamically counterflow)" 작동을 제공하는 냉매 유동 회로를 갖는다. 가장 유리하게는, 증발기는 인치 당 6개의 핀 내지 15개의 핀 범위의 핀 밀도를 갖는 핀 및 튜브 열 교환기이다. 증발기는 인치 당 적어도 5개 핀(센티미터 당 2개 핀)의 핀 밀도를 갖는 핀 및 튜브 열 교환기이다. 증발기는 물리적으로 평행 유동 냉매 회로를 갖는 제1 섹션과, 제1 섹션의 공기 유동에 상대적으로 상류에 배치된 물리적으로 역유동 냉매 회로를 갖는 제2 섹션을 갖는다.
삭제
도1 및 도2에서 도시된 냉장 시스템은 냉장 진열고와 관련하여 단일의 증발기와, 단일의 콘덴서와, 단일의 압축기를 갖는 것으로 묘사되어 있다. 본 발명의 냉장 진열고는 진열고 당 일 이상의 증발기를 갖는 단일 또는 다중 진열고와, 단일 또는 다중 콘덴서 및/또는 단일 또는 다중 압축기 배열을 갖는 상업적 냉장 시스템의 다양한 실시예에서 사용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
도1 및 도2를 참조하면, 냉장 진열고 시스템(10)은 5개의 기본 요소 즉, 압축기(20), 콘덴서(30), 냉장 진열고(100)와 연합된 증발기(40), 팽창 장치(50), 및 냉매 라인(12, 14, 16, 18)을 통해 폐쇄 냉매 회로로 연결된 증발기 압력 제어 장치(60)를 포함한다. 또한, 시스템(10)은 제어기(90)를 포함한다. 그러나, 냉장 시스템은 추가적 요소, 제어기 및 부속품을 포함할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 압축기(20)의 출구 또는 고압측은 냉매 라인(12)을 통해 콘덴서(30)의 입구(32)로 연결된다. 콘덴서(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 진열 케이스(100) 내에 배치된 증발기(40)의 입구(42)로 연결된다. 증발기(40)의 출구(44)는 통상적으로 흡입 라인으로 불리우는 냉매 라인(18)을 통해 압축기(20)의 흡입측 또는 저압측으로 연결된다.
통상적으로 진열 케이스로 불리우는 냉장 진열고(100)는 상품 진열 영역(125)을 한정하는 수직의, 전면 개방된, 절연 캐비넷(110)을 포함한다. 핀 및 튜브 열 교환기 코일인 증발기(40)는 상품 진열 영역(125)으로부터 분리되는, 본 실시예에서는 상품 진열 영역(125) 아래에 있는 구획부(120)에서 냉장 진열고(100) 내에 배치된다. 그러나 구획부(120)는 원하는 바에 따라 상품 진열 영역 위에 또는 뒤에 배치될 수 있다. 종래의 관례에서와 같이, 공기는 상품 진열 영역(125) 내의 선반(130) 상에 저장된 상품을 원하는 온도로 유지하기 위해 구획부(120) 내에 배치된 예컨대 일 이상의 팬(70)과 같은 공기 순환 수단에 의해 캐비넷(110)의 벽부에 형성된 공기 유동 통로(112, 114, 116)를 통해 상품 진열 영역(125)으로 순환된다. 냉각 공기의 일부는 공기 유동 통로(116)로부터 진열 영역(125)의 전방을 하향 가로질러 유동하여, 냉장 상품 진열 영역(125)과 진열 케이스(100) 근방의 상점 영역의 주위 온도 사이에 공기 커튼을 형성한다.
증발기(40)에 밀접하여 진열 케이스(100) 내에 통상적으로 위치되지만 냉매 라인(14) 내의 임의의 위치에 장착될 수도 있는 팽창 장치(50)는 증발기(40)로의 정확한 액체 냉매 유동량을 계측하는 역할을 한다. 종래의 관례에서와 같이, 증발기(40)는 충만한 액체 냉매가 증발기(40)를 벗어나지 않고 가능한 한 흡입 라인(18)으로 도입될 때, 가장 효율적으로 기능한다. 임의의 특정 형태의 종래 팽창 장치가 사용될 수도 있지만, 팽창 장치(50)는 가장 유리하게는 증발기(40)의 출구(44)의 하류에 있는 흡입 라인(18)과 열 접촉하여 장착된 감지 벌브(54)와 같은 열 감지 요소를 갖는 자동 온도 조절 팽창 밸브(52; TXV)를 포함한다. 감지 벌브(54)는 종래의 모세 라인(56)을 통해 자동 온도 조절 팽창 밸브(52)로 다시 연결된다.
스테퍼(stepper) 모터 제어 흡입 압력 조절기 또는 임의의 종래 증발기 압력 조절기 밸브(총괄하여 EPRV)를 포함할 수 있는 증발기 압력 제어 장치(60)는 흡입 라인(18)을 통해 증발기를 떠나는 냉매 유동을 조절함으로써 증발기 내의 압력을 미리 설정된 원하는 작동 압력으로 유지시키도록 작동한다. 증발기 내의 작동 압력을 상기 소정의 압력으로 유지시킴으로써, 증발기(40) 내에서 액체로부터 기체로 팽창하는 냉매의 온도는 증발기를 관통하는 특정 냉매와 관련된 특정 온도로 유지될 것이다.
이제 도3을 참조하면, 증발기(40)는 복수개의 사행형(serpentine) 튜브 코일(46) 상에 장착된 복수개의 핀(48)을 갖는 타입의 핀 및 튜브 열 교환기를 포함한다. 복수개의 핀(48)은 증발기(40)를 통한 공기 유동에 대해 통상적으로 축방향으로 정렬되고 평행하게 이격된 관계로 배치된 복수개의 판을 포함하는 핀 팩(fin pack)을 형성한다. 핀(48)은 원하는 바에 따라 편평한 판, 주름진 판, 또는 임의의 다른 향상된 열 교환 구성일 수 있다. 각각의 튜브 코일(46)은 종래의 방식으로 평행한 핀(48)을 꾸불 꾸불 통과하여, 각각의 튜브 코일은 핀 팩을 통해 가로질러 연장하는 복수개의 연결된 튜브 열(45)을 형성한다. 단지 2개의 튜브 코일을 갖는 것으로 도시되었지만, 증발기(40)는 원하는 바에 따라 임의의 개수의 튜브 코일을 갖을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도3에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시예에 있어서, 튜브 코일(46)은 6개의 튜브 열을 제공한다. 논의의 목적을 위해, 열(row)은 공기 유동에 대한 증발기(40) 상류측으로부터 번호를 매겨서 1번부터 6번으로 불릴 것이다. 라인(14)으로부터의 냉매는 제2 튜브 열(41)로의 입구를 통해 증발기 코일(46)로 들어간 다음, 코일(46) 및 제6 튜브 열(43)을 유동한 다음, 코일(46)로부터 (도시되지 않은) 증발기 출구 헤더로 배출되기 위해 복귀 라인(47)을 통해 제1 튜브 열(49)을 관통하여 유동한다. 따라서, 제2 튜브 열부터 제6 튜브 열은 공기와 냉매가 증발기(40)를 통해 동일한 일반적 방향으로 유동하는, 물리적으로 평행한 열 전달 섹션(62)을 형성한다. 증발기로 들어가는 공기와 열 교환 관계로 제1 튜브 열을 통해 유동하도록 제6 튜브 열로부터 복귀 라인(47)을 통해 다시 공기측 입구로 유동하는 냉매는 물리적으로 역방향 열 전달 섹션(64)을 형성한다.
본 발명의 증발기(40)는 "열역학적으로 역유동"하는 열 교환기를 제공하도록 냉매가 코일(46)을 가로지를 때의 냉매 온도 강하를 이용한다. 냉매가 증발기(40)를 관통하는 공기 유동으로부터 열을 흡수하더라도, 공기 유동과의 열 교환 관계로 코일(46)을 관통함에 있어서 증발할 때의 냉매 압력 강하로 인해 냉매 온도는 사실상 코일(46)을 통과할 때 강하된다. 증발이 완료될 때, 공기 유동으로부터의 추가적 열 흡수는 냉매 증기를 과열시킨다. 유리하게는, 증발기를 통하는 마지막 냉매 경로, 즉 도시된 실시예에서 제1 튜브 열은 과열 경로를 구성한다.
마지막 냉매 경로 즉 섹션(64)을 증발기를 통해 증발기(40)의 공기측 입구에 있도록 정렬함으로써, 가장 차가운 냉매는 가장 따뜻한 공기와 열 교환 관계로 유동하므로, 온도차를 극대화한다. 섹션(62)에서 공기 유동과 물리적으로 평행한 유동으로 냉매를 유동시킴으로써, 증발기를 관통하는 냉매와 공기 사이의 평균 온도차는 극소화된다. 종래의 배열과 비교되는 본 발명의 증발기의 냉매 회로에 대한 공기 및 냉매 온도 프로파일의 비교는 도4에 도시되어 있다.
가장 유리하게는, 증발기(40)는 종래의 중온 진열 케이스에서 통상적으로 사용된 비교적 낮은 핀 밀도의 핀 및 튜브 열 교환기와 비교하여, 비교적 높은 핀 밀도, 즉 튜브(46)의 인치 당 적어도 5개의 핀(48)(센티미터 당 2개의 핀)으로 핀 밀도를 갖는 핀 및 튜브 열 교환기에서 비교적 높은 압력 강하를 포함한다. 비교적 높은 핀 밀도로 인해, 증발기 코일을 관통하는 순환 공기의 압력 강하는 유사한 유동 조건에서 종래의 낮은 핀 밀도의 핀 및 튜브 증발기 코일을 관통하는 순환 공기의 압력 강하보다 통상적으로 2배 내지 8배 크다. 높은 핀 밀도의 증발기 코일을 통해 증가된 유동 저항은 증발기를 통해 보다 균일한 공기 유동 분포로 결과된다. 가장 유리하게는, 고효율 증발기(40)의 비교적 높은 밀도의 핀 및 튜브 열 교환 코일은 인치 당 6개 내지 15개의 핀(센티미터 당 약 2.4 내지 6개의 핀)의 범위로 핀 밀도를 갖는다. 비교적 높은 핀 밀도 열 교환기는 종래의 낮은 핀 밀도 증발기가 작동하는 온도차보다 증발기 출구 공기 온도에 대한 냉매의 현저히 낮은 온도차에서 작동할 수 있다.
전술한 바와 같이, 핀(48)은 종래 기술의 상업적 냉장 진열기에서 통상적으로 사용되는 평판 핀보다 향상된 프로파일을 갖을 수 있다. 유리하게는, 핀(48)은 증발기(40)를 통한 공기 유동의 방향에 수직으로 연장하는 판의 웨이브와 함께 배치되는 주름진 판을 포함할 수 있다. 향상된 구성의 핀을 사용하여 코일과 공기의 열 전달을 증가시킬 뿐만 아니라, 증발기(40)를 통한 공기측 압력 강하를 증가시킴으로써, 증발기를 통한 공기 유동 분포의 균일성을 더욱 개선한다.
각각의 특정 냉매는 그것만의 특성 온도-압력 곡선을 갖기 때문에, EPRV(60)를 사용되는 특정 냉매에 대한 미리 설정된 최소 압력 설정점으로 설정함으로써 증발기(40)의 서리 없는 작동을 제공하는 것이 이론적으로 가능하다. 이러한 방법으로 증발기(40) 내의 냉매 온도는 냉장 공간 내의 습한 공기와 접촉하는 증발기(40)의 모든 외부 표면이 서리 형성 온도 이상으로 효과적으로 유지될 수 있다. 그러나, 증발기 코일 위로의 공기의 불균일 분포 또는 구조적 장애물로 인해, 코일 상의 몇몇 지점은 서리 형성의 발단에 이르는 서리 형성 조건이 될 수도 있다.
유리하게는, EPRV(60)가 작동하는 설정점 압력을 조절하기 위해 제어기(90)가 제공될 수 있다. 제어기(90)는 냉매가 증발기(40) 내에서 비등하는 온도를 가리키는 증발기(40)의 작동 파라미터를 감지하기 위해 증발기(40)와 작동적으로 관련된 적어도 하나의 센서로부터 입력 신호를 수신한다. 센서는 증발기(40)의 출구(43) 근처의 흡입 라인(18) 상에 장착되고 증발기 출구 압력을 감지하도록 작동하는 압력 변환기(92)를 포함한다. 압력 변환기(92)로부터의 신호(91)는 증발기(40) 내의 냉매의 작동 압력을 가리키고, 그러므로 사용되고 있는 주어진 냉매에 대하여 냉매가 증발기(40) 내에서 비등하는 온도를 가리킨다. 다르게는, 센서는 증발기(40)의 코일 상에 장착되고 증발기 코일의 외측 표면의 작동 온도를 감지하도록 작동하는 온도 센서(94)를 포함할 수 있다. 온도 센서(94)로부터의 신호(93)는 증발기 코일의 외측 표면의 작동 온도를 가리키고, 그러므로 냉매가 증발기(40) 내에서 비등하는 온도 또한 가리킨다. 유리하게는, 압력 변환기(92) 및 온도 센서(94)는 양 센서로부터 제어기(90)에 의해 수신되는 입력 신호와 함께 설치될 수 있으므로, 센서들 중 하나가 작동하지 않는 경우에 안전성을 제공한다.
제어기(90)는 증발기가 센서(92) 및/또는 센서(94)로부터 수신되는 입력 신호 또는 신호들로부터 작동하는 실제 냉매 비등 온도를 결정한다. 결정된 실제 냉매 비등 온도를 원하는 작동 범위의 냉매 비등 온도와 비교한 후, 제어기(90)는 증발기(40)가 원하는 온도 범위 내에서 작동하는 냉매 비등 온도를 유지시키도록 EPRV(60)의 설정점 압력을 필요한 바에 따라 조절한다.
냉장 진열기 시스템(10)은 2000년 8월 31일 출원된, 일반 배정되어 연합 계류 중인 미국 특허 출원 제09/652,353호에서 상세히 기술된 특히 유리한 작동 방법에 따라 작동될 수 있다. 상기 작동 방법에 따르면, 제어기(90)는 EPRV(60)의 설정점 압력을 제1 시간 주기에 대한 제1 설정점 압력과 제2 시간 주기에 대한 제2 설정점 압력으로 선택적으로 조절하고 상기 2개의 설정점 압력 사이에서 EPRV(60)을 연속적으로 순환하는 기능을 한다. 제1 설정점 압력은 포화시 24 내지 32℉(-4.5 내지 0℃)범위를 포함하는 냉매 온도와 동등한, 사용되는 냉매에 대한 압력 범위 내에서 있도록 선택된다. 제2 설정점 압력은 포화시 31 내지 38℉(-0.5 내지 3.3℃) 범위를 포함하는 냉매 온도와 동등한, 사용되는 냉매에 대한 압력 범위 내에서 있도록 선택된다. 따라서, 중온 진열 케이스(100)의 증발기(40) 내의 냉매 비등 온도는 항상 제1 시간 주기에 대한 24 내지 32℉(-4.5 내지 0℃) 범위 내의 제1 온도와 제2 주기에 대한 31 내지 38℉(-0.5 내지 3.3℃) 범위 내의 제2의 약간 높은 온도 사이에서 싸이클링 하는 냉각 수준에서 유지된다. 이러한 작동 싸이클 모드에서, 증발기(40)는 냉장 모드에서 연속적으로 작동하는 한편, 차가운 냉매 비등 온도에서 작동 싸이클의 제1 주기 중에 발생할 수 있는 임의의 바람직하지 못한 지협적 서리 형성은 따뜻한 냉매 비등 온도에서 작동 싸이클의 제2 주기 중에 주기적으로 제거된다. 통상적으로, 작동 싸이클의 제2 주기 중에 증발기 내의 냉매 비등 온도를 작동 싸이클의 제1 주기 중에 유지되는 냉매 비등 온도보다 약 2 내지 12℉(약 1 내지 6.5℃)높게 유지하는 것이 바람직하다.
비록 작동 싸이클의 제1 주기 및 제2 주기 각각의 지속은 진열 케이스마다 변할 것이지만, 통상적으로 제1 시간 주기는 제2 시간 주기를 사실상 넘어 지속된다. 예컨대, 비교적 차가운 냉매 비등 온도에서 작동에 대한 통상적 제1 시간 주기는 약 2시간에서 수일까지 연장하는 한편, 비교적 따뜻한 냉매 비등 온도에서 작동에 대한 통상적 제2 시간 주기는 15 내지 40분 연장한다. 그러나, 냉장 시스템의 작동자는 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 제1 시간 주기에 대한 임의의 원하는 지속 기간 및 제2 시간 주기에 대한 임의의 원하는 지속 기간을 위해 제어기(90)를 선택적으로 그리고 독립적으로 프로그래밍할 수 있다.
비교적 차가운 냉매 비등 온도에서의 작동으로부터 비교적 따뜻한 냉매 비등 온도에서의 연속된 냉장 작동으로의 변환에 있어서, 약 31 내지 32℉(-0.5 내지 0℃)의 중간 온도에서 정상 상태(steady-state) 작동으로 간단히 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 중간 온도에서의 작동 시간 주기는 약 10분 미만, 통상적으로 약 4 내지 8분까지 연장한다. 이러한 중간 정상 상태 스테이지는 초과 압축 싸이클을 피하기 위한 수단으로서 예컨대 단일 압축기 냉장 시스템에서 바람직할 수 있다. 비교적 따뜻한 냉매 비등 온도에서의 작동으로부터 비교적 차가운 냉매 비등 온도에서의 작동으로 다시 복귀함에 있어서, 중간 정상 상태 스테이지는 제공되지 않는다.
본 발명의 양호한 실시예가 기술되고 설명되었지만, 다른 변경예가 본 기술 분야의 숙련자에게는 착안될 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 청구범위의 범주에 의해서만 제한되는 것으로 의도되었다.

Claims (7)

  1. 상품 진열 영역을 한정하는 캐비넷을 포함하고, 상품 진열 영역으로부터 분리된 구획부와, 상기 상품 진열 영역 및 구획부를 공기 유동 연통하여 연결하는 공기 순환 회로와, 증발기 및 상기 구획부 내에서 상호 작용하는 배열로 배치된 공기 순환 수단을 가지고, 상기 증발기는 냉매가 증발기를 통한 공기 유동과 물리적으로 평행한 유동으로 흐르는 제1 섹션과, 냉매가 증발기를 통한 공기 유동과 역유동으로 흐르는 제2 섹션을 가지고, 상기 제2 섹션은 제1 섹션의 공기 유동에 대해 상류에 위치하는 과열 섹션인 냉장 진열고에 있어서,
    상기 증발기는 인치 당 적어도 5개 핀(센티미터 당 2개 핀)의 핀 밀도를 갖는 핀 및 튜브 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 진열고.
  2. 제1항에 있어서, 증발기는 인치 당 6개 내지 15개 핀(센티미터 당 2.4 내지 6개 핀) 범위의 핀 밀도를 갖는 핀 및 튜브 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 진열고.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 증발기의 핀은 비평면 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 냉장 진열고.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 증발기의 핀은 주름진 판형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 냉장 진열고.
  6. 삭제
  7. 삭제
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