KR100805944B1

KR100805944B1 - 축냉식 냉방시스템용 제빙장치

Info

Publication number: KR100805944B1
Application number: KR1020070014704A
Authority: KR
Inventors: 조형석
Original assignee: 주식회사 아이에스텍
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2008-02-21

Abstract

본 발명은 제빙 부에 담긴 냉동기유의 원활한 순환을 이루어 얼음의 제빙 효율을 향상시켜 주도록 된 축냉식 냉방시스템용 제빙장치에 관한 것이다.

본 발명은 하우징의 일측에는 냉매 유입구가 형성되고 타측에는 냉매 배출구가 형성된 냉매 부; 상기 냉매 부를 통과하는 다수의 제빙 관들을 구비하며, 상기 제빙 관의 내부에는 다수의 스크래퍼들이 배치되어 제빙 관내에서 결빙된 얼음을 긁어 제거하는 제빙 부; 상기 제빙 관의 내부에서 상기 스크래퍼들을 상하로 이동시키는 구동부; 및 상기 냉매 유입구의 일측으로 삽입되는 냉동기유 배출구를 구비하고, 상기 냉동기유 배출구와 상기 냉매 배출구와의 사이에는 개폐제어밸브를 구비한 냉동기유 배출관을 연결하여 상기 하우징 내에서 정체된 냉동기유가 상기 냉매 배출구 측으로 빠져나가도록 하는 냉동기유 배출 부;를 포함한다.

본 발명에 의하면 제빙 부의 내부에 담긴 냉동기유의 원활한 배출을 통하여 내부에서 정체되지 않도록 하고, 결빙 속도를 고려하여 제빙 부의 상하 부분에 배치된 스크래퍼의 상하 간격을 다르게 하여 배치함으로써 축열 수로의 원활한 열전달 작동을 이루어 그에 따른 축열 수의 제빙 효율 향상을 이룰 수 있다.

축냉식 냉방시스템, 제빙장치, 냉매, 스크래퍼, 얼음 결정, 냉동기유 배출

Description

축냉식 냉방시스템용 제빙장치{Ice Making Device for an Ice-storage Cooling System}

도 1은 종래의 기술에 따른 축냉식 냉방시스템용 제빙장치를 도시한 구성도;

도 2는 본 발명에 따른 축냉식 냉방시스템용 제빙장치를 전체적으로 도시한 단면도;

도 3은 본 발명의 변형 예에 따른 축냉식 냉방시스템용 제빙장치를 전체적으로 도시한 것으로서, 다수의 소형 실린더들이 스크래퍼를 구동하는 구조를 도시한 단면도;

도 4는 본 발명에 따른 축냉식 냉방시스템용 제빙장치에서 스크래퍼가 고정 축 상에서 그 사이 간격이 조절가능하도록 장착되는 구조를 도시한 분해 사시도;

도 5는 본 발명에 따른 축냉식 냉방시스템용 제빙장치에 구비된 스크래퍼의 구조를 상세히 도시한 평면도; 및

도 6은 본 발명에 따른 축냉식 냉방시스템용 제빙장치에서 냉매 유입구 측에 인접한 영역의 스크래퍼 상하 간격이 냉매 배출구에 인접한 영역의 스크래퍼 상하 간격보다 작게 형성된 구조를 도시한 단면도;

도 7은 본 발명에 따른 축냉식 냉방시스템용 제빙장치에서 제빙 관들이 하우징의 내부에 동심원상으로 배치된 구조를 도시한 평 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1..... 본 발명에 따른 축냉식 냉방시스템용 제빙장치

10.... 하우징 12.... 냉매 유입구

14.... 냉매 배출구 20.... 냉매 부

30.... 제빙 부 32a,32b.... 차단 판

35.... 제빙 관 37.... 스크래퍼

37a.... 내경 부 37b.... 외경 부

37c.... 림(rim) 37d.... 공간

39a,39b.... 상,하부 헤더 42a.... 축열 수 유입구

42b.... 축열 수 배출구 50.... 구동부

52.... 구동 실린더 52a.... 소형 실린더

54.... 로드 56.... 고정 축

60.... 고정 관 63.... 고정 너트

64.... 스페이서(spacer) 70.... 냉동기유 배출 부

72.... 냉동기유 배출구 74.... 보조관

76.... 냉동기유 배출관 76a.... 개폐제어밸브

200.... 종래의 제빙장치 210.... 제빙 부

212.... 스크래퍼 214.... 제빙 관

220.... 구동 실린더 222.... 구동 피스톤

226.... 종동 실린더 228.... 종동 피스톤

230.... 솔레노이드밸브 232.... 유체 공급 관

224a,224b... 종동 유체관 233,234.... 구동 유체 관

d1,d2... 간격

본 발명은 축냉식 냉방시스템용 제빙장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제빙 부에 담긴 냉동기유의 원활한 순환을 통하여 제빙 효율을 향상시키고, 제빙 부의 상하 부분에 배치된 스크래퍼의 상하 간격을 다르게 배치하여 제빙된 얼음의 분리 제거 효율을 향상시켜 주도록 개선된 축냉식 냉방시스템용 제빙장치에 관한 것이다.

일반적으로, 축냉식 냉방시스템(또는 빙축열 냉방시스템)이라 함은 하절기 냉방 전력비용을 줄이기 위해 주간보다 상대적으로 전력사용료가 저렴한 심야전력을 이용하여 얼음을 만들어 저장했다가 이를 주간에 녹여 발생되는 냉열을 순환시켜 사용하는 냉방시스템으로 이러한 축냉식 냉방시스템에서 얼음을 만들기 위해서 사용되는 것이 제빙장치이다.

종래의 축냉식 냉방시스템에 구비된 제빙장치는 냉매가 순환하는 제빙 부의 상부측에 구동모터가 설치되고, 제빙 부의 내부에 스크래퍼(scraper)가 고정되어 내입된 다수개의 제빙 관이 설치되며, 다수개의 제빙 관에 구비된 각 스크래퍼의 일단에는 종동 기어가 각각 연결 설치된다. 또한, 구동모터로부터 발생하는 동력이 각 종동 기어로 전달될 수 있도록 구동모터와 각 종동 기어 사이에는 구동기어가 연결설치된다. 이와 같은 구조를 가지는 종래의 축냉식 냉방시스템에 구비된 제빙장치는 구동모터의 구동에 의해 구동기어 및 종동 기어들을 회전시킨다.

여기서 상기 제빙 부의 내부에는 냉매가 순환되는 분위기 하이며, 또한 제빙 부의 상측에서 축열 수가 공급되고 있기 때문에 제빙 관의 내부 벽면을 따라 축열 수가 결빙된 상태이다.

이로 인해, 다수개의 종동 기어와 연결된 스크래퍼는 전달되는 동력으로 회전운동을 하게 되어 제빙 관의 내부 벽면을 따라 결빙된 축열 수를 작은 얼음조각으로 분쇄시키면서 긁어내려 저장탱크로 배출함으로써 냉축 열을 저장하여 이를 주간에 사용한다. 그러나 상기 종래의 제빙 장치는 모터와 기어 장치를 이용하여 나선형상의 스크래퍼를 구동하는 것이어서 구조적으로 제작하기 힘들고, 동력전달이 원활하지 못한 문제점을 갖는다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 공압 또는 유압을 이용하여 스크래퍼를 구동하는 제빙장치(200)가 도 1에 도시된 바와 같이 제안되어 있다.

이는 대한민국 공개특허 공보 제2002-0070934호에 기재된 것으로서, 제빙 부(210)에 제빙된 얼음을 분리 낙하시키는데 사용되는 다수의 스크래퍼(212)에 대해 1개의 구동 실린더(220)만 구동시키더라도 구조적으로 멀티제어가 가능한 다수의 종동 실린더(226)들이 함께 연동되면서 여러 개의 스크래퍼(212) 들을 구조적으로 정확하게 작동시킬 수 있다.

이를 위해 유체 공급 관(232)을 통해 유입되는 기름 또는 공기의 흐름을 전환하는 솔레노이드밸브(230)가 양쪽의 구동 유체 관(233)(234)을 매개로 구동 실린더(220)와 연결되어 상기 솔레노이드밸브(230)의 제어신호에 따라 상기 구동 실린더(220)의 구동피스톤(222)이 왕복 작동된다. 그리고 상기 구동피스톤(222)을 중심으로 상기 구동 실린더(220)의 양쪽에는 다수의 종동 실린더(226)가 각각 종동 유체관(224a)(224b)을 매개로 연결된다.

따라서 상기 구동피스톤(222)의 왕복작동에 따른 유압 또는 공압에 의해서 상기 종동 실린더(226)의 종동 피스톤(228)에 연결된 제빙 부(210)의 해당 스크래퍼(212) 들이 함께 작동 제어될 수 있도록 구성된 것이다.

그렇지만 이와 같은 종래의 기술은 스크래퍼(212)를 작동시키는 데에 있어서는 개선된 부분이 있지만, 제빙 효율적인 측면에서는 많은 문제점이 있다.

특히 제빙 부(210) 내의 냉매(냉동기유)는 제빙 부(210)의 상부 일측으로부 터 하부 타측으로 흐르면서 제빙 관(214) 내의 물을 결빙시키는데, 이 과정에서 제빙 부(210) 내부의 냉동기유가 완전히 순환 배출되지 못하고 제빙 부(210)의 내부에 정체되는 문제점을 발생시킨다.

이와 같이 냉동기유가 제빙 부(210)의 내부에 정체되면, 제빙장치(200)의 열전달 능력이 크게 저하됨은 물론, 냉매를 가압 압축시키는 압축기(미 도시)의 원활한 작동을 저해하고, 열효율을 저하시킨다.

또한 이와 같은 종래의 기술은 제빙 관의 내부에서 스크래퍼들이 균일한 간격으로 배열되어 있는 구조이다. 그렇지만 냉매 유입구(216) 측의 결빙 속도는 냉매 배출구(219) 측의 결빙 속도보다 빠르다. 따라서 이와 같은 점을 고려하지 않은 종래의 기술은 냉매 유입구(216) 측에서 스크래퍼(212)의 수가 필요한 적정 수보다 적고, 냉매 배출구(219) 측에서는 필요 이상으로 많아서 적절한 제빙 작업이 이루어질 수 없고, 그에 따라서 시스템의 전체 효율을 저하시키는 문제점을 갖는다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 제빙 부에 담긴 냉동기유의 원활한 배출을 통하여 그 내부에 정체되지 않도록 하고, 항상 유동 및 순환되도록 함으로써 축열 수로의 원활한 열전달 효과를 얻을 수 있고, 그에 따른 제빙 효율의 향상을 이룰 수 있도록 개선된 축냉식 냉방시스템용 제빙장치를 제공하는 데 있다.

그리고 본 발명은 다른 목적으로서 냉매 유입구 측의 결빙 속도와 냉매 배출구 측의 결빙 속도를 고려하여 제빙 부의 상하 부분에 배치된 스크래퍼의 상하 간격을 다르게 배치함으로써 제빙된 얼음의 원활한 분리 작업을 이룰 수 있고, 동시에 구동부의 부하를 줄일 수 있음으로써 장치 전체의 효율을 향상시켜 주도록 개선된 축냉식 냉방시스템용 제빙장치를 제공하는 데 있다

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 축냉식 냉방시스템에서 냉동기유와 축열 수와의 열교환을 통하여 얼음을 제조하는 제빙장치에 있어서,

하우징의 일측에는 냉매 유입구가 형성되고 타측에는 냉매 배출구가 형성된 냉매 부;

상기 냉매 부를 통과하는 다수의 제빙 관들을 구비하며, 상기 제빙 관의 내부에는 다수의 스크래퍼들이 배치되어 제빙 관내에서 결빙된 얼음을 긁어 제거하는 제빙 부;

상기 제빙 관의 내부에서 상기 스크래퍼들을 상하로 이동시키는 구동부; 및

상기 냉매 유입구의 일측으로 삽입되는 냉동기유 배출구를 구비하고, 상기 냉동기유 배출구와 상기 냉매 배출구와의 사이에는 개폐제어밸브를 구비한 냉동기유 배출관을 연결하여 상기 하우징 내에서 정체된 냉동기유가 상기 냉매 배출구 측으로 빠져나가도록 하는 냉동기유 배출 부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 축냉식 냉방시스템용 제빙장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 냉동기유 배출구는 상기 하우징에서 상기 냉매 유입구의 하부 측 위치에 형성된 것임을 특징으로 하는 축냉식 냉방시스템용 제빙장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 스크래퍼는 제빙 관내에서 냉매 유입구 측에 인접한 영역의 상하 간격이 냉매 배출구에 인접한 영역의 상하 간격보다 작게 형성된 것임을 특징으로 하는 축냉식 냉방시스템용 제빙장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 스크래퍼는 상기 구동 실린더의 로드에 연결된 고정 축에 다수 개가 끼워지고, 그 상하 사이에는 고정 관들이 각각 끼워지며, 상기 고정 축의 하단에 나사결합된 고정 너트를 통하여 결합되고, 상기 스크래퍼의 사이 간격이 조절가능한 것임을 특징으로 하는 축냉식 냉방시스템용 제빙장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 스크래퍼는 폴리머 재료로 이루어진 것임을 특징으로 하는 축냉식 냉방시스템용 제빙장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 제빙 관들은 상기 하우징의 내부에서 동심원으로 배열된 것임을 특징으로 하는 축냉식 냉방시스템용 제빙장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 축냉식 냉방시스템용 제빙장치(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 축냉식 냉방시스템에서 냉매와 축열 수와의 열교환을 통하여 얼음을 제조하는 장치이다.

본 발명에 따른 축냉식 냉방시스템용 제빙장치(1)는 내부에서 냉매가 순환되어 유동되고, 축열 수가 결빙되는 하우징(10)을 갖는다. 상기 하우징(10)은 일측에 냉매 유입구(12)가 형성되고 타측에는 냉매 배출구(14)가 형성된 냉매 부(20)를 포함한다.

상기 냉매 부(20)는 그 상하에 차단 판(32a)(32b)들을 구비하여 이후에 설명되어지는 제빙 부(30)와 구획된다. 상기 제빙 부(30)는 상기 냉매 부(20)를 상하로 통과하는 대략 20~50mm 직경의 다수의 제빙 관(35)들을 구비하며, 상기 제빙 관(35)의 내부에는 다수의 스크래퍼(37) 들이 배치되어 제빙 관(35)내에서 결빙된 얼음을 긁어 제거하는 구조를 갖는다.

상기 제빙 부(30)는 제빙 관(35) 측으로 축열 수가 흐르도록 하기 위하여 상 기 냉매 부(20)의 상하 부분에 차단 판(32a)(32b)에 의해서 구획된 상,하부 헤더(39a)(39b)를 갖추고, 상부 헤더(39a) 측에는 축열 수 배출구(42b)가 형성되며, 하부 헤더(39b) 측에는 축열 수 유입구(42a)가 형성되는 구조이다. 그리고 상기 제빙 관(35)들은 각각 상하 방향으로 차단 판(32a)(32b)들을 관통하여 장착된다.

또한 본 발명은 상기 스크래퍼(37) 들을 제빙 관(35)의 내부에서 상하로 이동시키는 구동부(50)를 갖는바, 상기 구동부(50)는 하우징(10)의 상단에 수직으로 배치된 공압 또는 유압으로 동작하는 구동 실린더(52)를 포함하고, 그 로드(54)에는 각각 제빙 관(35) 내에서 길이방향으로 장착된 고정 축(56)들이 연결된다.

따라서 상기 구동 실린더(52)가 작동하면 상기 고정 축(56)들이 상하로 움직이고, 상기 고정 축(56)에 탈착 가능하도록 장착된 다수의 스크래퍼(37) 들은 연동하여 일정 간격으로 제빙 관(35) 내에서 이동한다.

상기 구동부(50)는 구동 실린더(52)가 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 부품으로 이루어지고, 다수의 고정 축(56)들을 이동시키도록 구성될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 즉 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 소형 실린더(52a)들로 이루어지고, 이들 각각의 소형 실린더(52a)들이 몇몇의 고정 축(56)들을 다른 것들과는 별개로 작동시킬 수 있는 것이다.

또한 본 발명은 상기 고정 축(56) 상에 스크래퍼(37) 들이 각각 탈착 가능하게 장착되는바, 상기 스크래퍼(37)는 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 제빙 관(35)의 내경에 일치하는 외경을 갖추고, 폴리머 재료로 구성될 수 있다. 예를 들면 플라스틱 재료의 PE, PC, 또는 테프론 등으로 이루어지면 중량이 가볍게 이루어짐으로써 구동 실린더(52)의 용량을 작게 할 수 있다. 뿐만 아니라 금형 등을 이용하여 제작하기 쉽고, 동관으로 이루어지는 제빙 관(35)의 내벽에 긁힘 현상(scratch)을 일으키지 않는다.

또한 상기 스크래퍼(37)는 도 2와 도 4에 확대도로 도시된 바와 같이, 상기 고정 축(56)의 외면에 이중 관 식으로 끼워지는 다수의 고정 관(60)들을 구비하고, 상기 고정 축(56)의 말단에는 고정 너트(63)를 나사 결합하여 고정시킨다.

이와 같은 스크래퍼(37)는 고정 축(56) 상에 끼워진 상태이고, 그 상하 간격의 조절이 가능하며, 그것은 도 4에 도시된 바와 같이 스크래퍼(37)를 하나 걸러 배치하고, 스크래퍼(37)가 장착되는 대신에 스크래퍼(37)와 동일한 두께를 갖는, 그렇지만 직경이 고정 관(60)과 유사한 스페이서(spacer)(64) 들을 대신 끼워 넣으면 스크래퍼(37)의 상하 간격을 다르게 고정할 수 있다.

그리고 상기 각각의 스크래퍼(37)는 도 5에 도시된 바와 같이 고정 축(56)이 끼워지는 내경 부(37a)와 제빙 관(35)의 내주 면에 대략적으로 일치하는 크기를 갖는 외경 부(37b)를 포함하며, 다수의 림(rim)(37c)들을 형성하여 그 사이의 공간(37d)으로 축열 수와 결빙된 얼음 입자들이 통과하여 축열 수 배출구(42b) 측으로 흐르게 된다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 하우징(10) 내에서 정체된 냉동기유, 즉 하우징(10) 내에서 배출되지 못하고 정체된 냉매 중의 일부가 냉매 배출구(14) 측으로 빠져나가도록 하는 냉동기유 배출 부(70)를 포함한다.

상기 냉동기유 배출 부(70)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 냉동기유 배출관(76)의 냉동기유 배출구(72)가 하우징(10)의 냉매 유입구(12)에 연결된 보조관(74)을 통하여 하우징(10)의 내부로 삽입되며, 상기 냉동기유 배출구(72)와 냉매 배출구(14)의 사이에는 중간에 개폐제어밸브(76a)를 구비한 냉동기유 배출관(76)이 연결된 구조이다. 상기 보조관(74)의 내부로 끼워지는 냉동기유 배출관(76)의 냉동기유 배출구(72)는 상기 보조관(74)의 사이에 별도의 실링 캡(미 도시)을 통하여 고정될 수 있다.

상기와 같은 냉동기유 배출구(72)는 상기 하우징(10)의 내부에서 냉동기유가 정체되기 쉬운 상기 하우징(10) 내측 하부 측에 위치되는 구조일 수 있다. 그렇지만 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 상기 냉동기유 배출구(72)는 냉동기유의 순환이 이루어지지 못하고, 하우징(10)의 내부에 정체되는 부분이라면 어디라도 위치되어 정체된 냉동기유를 배출시킬 수 있는 것이다.

또한 상기 냉동기유 배출관(76)에 장착된 제어 밸브(76a)는 일정 간격으로 자동으로 개폐가 이루어지는 타이머(timer)가 내장된 자동 개폐밸브이거나 또는 사용자가 원하는 순간에 개방시켜 냉동기유의 배출을 이루도록 하는 개폐 밸브로 이 루어질 수 있다.

또한 본 발명은 상기 스크래퍼(37)가 제빙 관(35)내에서 냉매 유입구(12)측에 인접한 영역의 상하 간격(d1)이 냉매 배출구(14)에 인접한 영역의 상하 간격(d2)보다 작게 형성된 구조이다.

이는 도 6에 도시된 바와 같이, 하우징(10) 내에서 냉매 유입구(12) 측에 인접한 영역의 제빙 관(35)내에 위치된 스크래퍼(37)의 상하 간격(d1)은 냉매 배출구(14)에 인접한 영역의 제빙 관(35)내에 위치된 스크래퍼(37)의 상하 간격(d2)보다 작게 형성되어 제빙 관(35)의 단위 길이 당 스크래퍼(37)의 밀도가 높다.

상기 냉매 유입구(12) 측의 결빙 속도는 냉매 배출구(14) 측의 결빙 속도보다 빠르다. 이는 냉매 유입구(12) 측으로부터 제빙 관(35)내의 축열 수에 결빙이 이루어지고, 축열 수를 결빙시키면서 점차 냉매의 온도가 상승되어 냉매 배출구(14) 측으로 진행하고 하우징(10)의 외부로 배출된다. 따라서 냉매 유입구(12) 부근의 냉매 온도가 가장 낮고, 냉매 배출구(14) 부근의 냉매 온도가 가장 높게 되어 결빙 속도에 차이가 난다.

이와 같은 결빙 속도차이를 고려하여 본 발명에서는 냉매 유입구(12) 측에 인접한 영역에서는 제빙 관(35)의 단위 길이 당 스크래퍼(37) 수가 많고, 냉매 배출구(14)로 향하여 갈수록 제빙 관(35)의 단위 길이 당 스크래퍼(37) 수가 적다.

이와 같은 구조를 통하여 제빙 관(35) 내에서 구동부(50)에 의하여 스크래퍼(37)가 상하로 이동할 경우, 냉매 유입구(12) 측에서는 상대적으로 많은 스크래퍼(37)에 의하여 축열 수의 결빙 얼음 결정들이 쉽게 분리되고, 냉매 배출구(14) 측에서는 상대적으로 적은 스크래퍼(37)에 의해서 결빙 속도에 맞추어 적절하게 제빙 관(35)으로부터 얼음 결정들을 분리한다.

한편 상기에서 본 발명에 따른 축냉식 냉방시스템용 제빙장치(1)는 상기 제빙 관(35)들이 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10)의 내부에서 하우징(10)의 길이방향 중심에 대해 동심원으로 배열된 것이다.

이와 같은 동심원 배열은 원통형 구조의 하우징(10) 내부에 제빙 관(35)들을 가장 많이 배열할 수 있는 구조로서, 예를 들면 하우징(10)의 길이방향 중심에 1개가 배열되면, 그 둘레에는 6개가 원주방향 등 간격으로 배열된 7개 배열, 또는 하우징(10)의 길이방향 중심에 1개가 배열되면, 그 둘레에는 6개가 원주방향 등 간격으로 배열되고, 그 둘레에 12개가 원주방향 등 간격으로 배열된 19개 배열, 또는 하우징(10)의 길이방향 중심에 1개가 배열되면, 그 둘레에는 6개가 원주방향 등 간격으로 배열되고, 그 둘레에 12개가 원주방향 등 간격으로 배열되며, 그 둘레에 18개가 원주방향 등 간격으로 배열된 37개 배열, 또는 61개 배열, 91개 배열, 127개 배열, 또는 167개 배열 등의 원심형 배열로 이루어질 수 있다.

이와 같은 동심원 배열의 제빙 관(35)들은 하나의 구동 실린더(52)에 의해서 그 내부의 스크래퍼(37)가 상하로 이동할 수 있는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 축냉식 냉방시스템용 제빙장치(1)는 하우징(10)의 냉매 부(20)를 통하여 냉매가 공급되고, 제빙 부(30)를 통하여 축열 수가 공급된다. 그리고 상기 제빙 부(30)는 제빙 관(35)의 내부에서 축열 수가 결빙되어 슬러리(Slurry) 형태의 얼음을 제공한다.

상기 냉매 부(20)는 하우징(10)의 하부 일측에 냉매 유입구(12)가 형성되어 냉매가 유입되며, 하우징(10)의 반대 측 상부에 냉매 배출구(14)가 형성되어 냉매를 배출된다.

이와 같은 과정에서 본 발명은 상기 냉동기유 배출 부(70)를 통하여 하우징(10) 내의 냉동기유(냉매) 중 정체된 것을 배출시키는데 상기 냉동기유 배출 부(70)는 냉동기유의 순환이 이루어지지 못하고, 하우징(10)의 내부에 정체되는 부분에 냉동기유 배출구(72)가 연결된다. 예를 들면, 상기 냉매 유입구(12)의 하부측 위치에 형성될 수 있다.

이와 같은 냉동기유 배출구(72)는 호스와 같은 배관으로 이루어지고, 냉매 유입구(12)의 일측에 보조관(74)을 통하여 냉매 유입구(12)의 내부로 삽입된다.

그리고 개폐제어밸브(76a)를 구비한 냉동기유 배출관(76)을 통하여 냉매 배출구(14)에 연결된다. 상기 냉매 배출구(14)에서는 항상 부(-) 압력이 형성되는데, 이는 하우징(10)의 내부로부터 냉매가 배출되면 냉매의 배출 흐름으로 인한 부(-) 압력이 형성되고, 상기 개폐제어밸브(76a)가 열리는 순간, 그 부(-) 압력은 냉동기유 배출관(76)을 통하여 냉동기유 배출구(72)에 전달되어 하우징(10)의 내부에서 정체된 냉동기유를 냉매 배출구(14) 측으로 흡인하여 하우징(10)의 외부로 배출시키게 된다. 이와 같은 경우, 별도의 펌프와 같은 동력원이 없이도 상기 냉동기유 배출구(72)로부터 흡입된 냉동기유는 냉동기유 배출관(76)을 따라서 상기 냉매 배출구(14)로 유도되고, 배출되는 냉매와 함께 압축기(미 도시) 측으로 자연 배출되는 것이다.

따라서 하우징(10)의 내부에 정체되어 있던 냉동기유는 원활하게 배출되어 하우징(10)으로 새롭게 유입되는 냉매에 의해서 채워지게 된다. 이와 같은 구조로 인하여 하우징(10)의 내부에서 순환되지 못하고 정체되는 냉동기유가 없게 되며, 냉매 싸이클을 통하여 원활하게 순환되어 시스템의 원활한 작동을 보장하고, 항상 새로운 냉매가 하우징(10)을 통과하면서 축열 수를 효율 좋게 냉각시킨다.

한편 상기 제빙 부(30)는 하부 헤더(39b) 측에 형성된 축열 수 유입구(42a)를 통하여 외부로부터 축열 수가 제공되고, 상부 헤더(39a) 측에 형성된 축열 수 배출구(42b)를 통하여 제조된 슬러리 형태의 얼음과 축열 수가 하우징(10)의 외부로 배출된다.

이와 같은 과정에서 상기 축열 수는 제빙 관(35)의 내벽에 결빙되며, 이러한 얼음들을 스크래퍼(37)들이 상하로 이동하면서 긁어 분리한다. 상기 스크래퍼(37)의 상하 작동은 구동부(50)의 구동 실린더(52)가 작동하면서 이루어지고, 상기 구동 실린더(52)의 로드(54)에는 고정 축(56)을 통하여 다수의 스크래퍼(37) 들이 연 결되어 구동 실린더(52)의 작동 행정에 따라서 제빙 관(35)내에서 상하 이동한다.

상기 스크래퍼(37)는 플라스틱과 같은 폴리머(Polymer) 계열의 재료로 이루어짐으로써 통상 열전달 효율이 좋은 동관으로 이루어진 제빙 관(35)의 내부에서 상하로 이동하여도 제빙 관(35)의 내벽에 손상을 입히지 않는다.

또한 상기 스크래퍼(37)는 상하 작동과정에서 제빙 관(35)의 내벽에 부착된 얼음 결정들을 긁어 분리하며, 분리된 얼음 결정들은 스크래퍼(37)의 림(rim)(37c) 사이에 형성된 공간(37d)을 통과하게 되고 축열 수 배출구(42b)를 통하여 외부로 배출된다.

한편 상기 스크래퍼(37)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 냉매 유입구(12) 측에 인접한 영역에서는 고정 축(56)에 장착된 상하 간격(d1)이 냉매 배출구(14)에 인접한 영역의 상하 간격(d2)보다 작게 형성된다.

즉 냉매 유입구(12) 측에 인접한 영역의 스크래퍼(37)의 밀도는 냉매 배출구(14)에 인접한 영역의 밀도보다 높다.

이와 같은 구조는 상기 냉매 유입구(12) 측의 결빙 속도가 냉매 배출구(14) 측의 결빙 속도보다 빠르기 때문에 냉매 유입구(12) 측에서는 상대적으로 많은 스크래퍼(37)에 의하여 상대적으로 빠르게 결빙된 축열 수의 얼음 결정들을 쉽게 분리시킬 수 있다.

또한 냉매 배출구(14) 측에서는 상대적으로 적은 스크래퍼(37)가 배치되어 있기 때문에 냉매 유입구(12)에 비하여 상대적으로 늦은 결빙 속도에 맞추어 적절하게 제빙 관(35)으로부터 얼음 결정들을 분리할 수 있다.

이와 같이 스크래퍼(37)의 장착 밀도를 다르게 하면 결빙 속도가 빠른 부분에서는 보다 원활하게 결빙 얼음을 제빙 관(35)으로부터 제거할 수 있고, 결빙속도가 느린 부분에서는 고정 축(56)에 장착된 스크래퍼(37) 수를 줄일 수 있음으로써 구동 실린더(52)에 가해지는 부하를 줄일 수 있어서 더욱 효율적이다.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 예를 들면 상기 스크래퍼의 재질을 다르게 할 수 있고, 제빙 관의 직경 크기를 다르게 할 수 있지만 그와 같은 단순한 수정 또는 변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 제빙 부의 내부에 담긴 냉동기유의 원활한 배출을 통하여 그 내부에서 정체되지 않도록 함으로써 축열 수를 효과 좋게 냉각할 수 있고 그에 따른 축열 수의 제빙 효율 향상을 이룰 수 있다.

그리고 본 발명에 의하면 냉매 유입구 측의 결빙 속도와 냉매 배출구 측의 결빙 속도를 고려하여 제빙 부의 상하 부분에 배치된 스크래퍼의 상하 간격을 다르게 하여 배치함으로써 결빙 속도가 빠른 부분에서는 보다 원활하게 결빙 얼음을 제빙 관으로부터 제거할 수 있고, 결빙속도가 느린 부분에서는 적은 수의 스크래퍼로 인하여 구동 실린더에 가해지는 부하를 줄일 수 있어서 더욱 효율적이다.

또한 본 발명에 의하면 하우징의 내부에 제빙 관들이 동심원의 배치로 이루어질 수 있음으로써 가장 효율적으로 하우징의 내부에 제빙 관을 배치할 수 있고, 그에 따라서 성능이 우수한 제빙능력을 가질 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면 원활한 냉동기유의 배출과 적절한 수의 스크래퍼 배치에 의하여 효율적인 제빙 작업을 이룰 수 있고, 제빙장치의 전체 효율을 향상시켜 축냉식 냉방시스템의 활용효율성을 극대화시킬 수 있는 효과를 발휘한다.

Claims

축냉식 냉방시스템에서 냉동기유와 축열 수와의 열교환을 통하여 얼음을 제조하는 제빙장치에 있어서,

하우징의 일측에는 냉매 유입구가 형성되고 타측에는 냉매 배출구가 형성된 냉매 부;

상기 냉매 부를 통과하는 다수의 제빙 관들을 구비하며, 상기 제빙 관의 내부에는 다수의 스크래퍼들이 배치되어 제빙 관내에서 결빙된 얼음을 긁어 제거하는 제빙 부;

상기 제빙 관의 내부에서 상기 스크래퍼들을 상하로 이동시키는 구동부; 및

상기 냉매 유입구의 일측으로 삽입되는 냉동기유 배출구를 구비하고, 상기 냉동기유 배출구와 상기 냉매 배출구와의 사이에는 개폐제어밸브를 구비한 냉동기유 배출관을 연결하여 상기 하우징 내에서 정체된 냉동기유가 상기 냉매 배출구 측으로 빠져나가도록 하는 냉동기유 배출 부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 축냉식 냉방시스템용 제빙장치.
제1항에 있어서, 상기 냉동기유 배출구는 상기 하우징에서 상기 냉매 유입구의 하부 측 위치에 형성된 것임을 특징으로 하는 축냉식 냉방시스템용 제빙장치.
제1항에 있어서, 상기 스크래퍼는 제빙 관내에서 냉매 유입구 측에 인접한 영역의 상하 간격이 냉매 배출구에 인접한 영역의 상하 간격보다 작게 형성된 것임을 특징으로 하는 축냉식 냉방시스템용 제빙장치.
제3항에 있어서, 상기 스크래퍼는 상기 구동 실린더의 로드에 연결된 고정 축에 다수 개가 끼워지고, 그 상하 사이에는 고정 관들이 각각 끼워지며, 상기 고정 축의 하단에 나사결합된 고정 너트를 통하여 결합되고, 상기 스크래퍼의 사이 간격이 조절가능한 것임을 특징으로 하는 축냉식 냉방시스템용 제빙장치.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 스크래퍼는 폴리머(polymer) 재료로 이루어진 것임을 특징으로 하는 축냉식 냉방시스템용 제빙장치.
제1항에 있어서, 상기 제빙 관들은 상기 하우징의 내부에서 동심원으로 배열된 것임을 특징으로 하는 축냉식 냉방시스템용 제빙장치.