KR100889907B1 - 대형 냉동, 냉장 시스템용 에너지 절약형 핫가스 제상 장치및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 냉동, 냉장 시스템용 에너지 절약형 핫가스 제상 장치 및 방법에 관한 것으로, 그 목적은 핫가스를 이용하여 증발기에 발생한 성에를 제거함에 있어 증발기로 공급되는 핫 가스의 제상효율이 외기 온도의 저하에 따라 감소하지 않고 일정하게 유지되도록 한 제상장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 구성은 냉동, 냉장 시스템을 구성하는 증발기(3)에 서린 성에를 핫가스로 제거하는 제상장치에 있어서, 압축기(8) 및 유분리기(22)를 지난 고온고압의 기체를 응축기(19) 이전단에서 분지하여 응축기(19) 및 수액기(20)를 지난 냉매관(26)의 일지점과 연결되게 설치된 내부분지관(24)과; 팽창밸브(11)를 우회하여 연결 설치한 우회분지관(25)과; 유분리기(22)를 지난 냉매관 중 내부분지관(24)이 설치된 지점을 지난 다음 응축기(19) 이전 단에 설치되어 개폐되는 제4전자밸브(12-4)와; 수액기(20)를 지난후 분지된 내부분지관(24)의 설치 지점 이전단에 설치되어 개폐되는 제2전자밸브(12-2)와; 상기 내부분지관(24)에 설치되어 개폐되는 제3전자밸브(12-3)와; 상기 우회분지관(25)에 설치되어 개폐되는 제1전자밸브(12-1)와; 압축기(8) 및 유분리기(22)를 지난 냉매관(26)에서의 고온고압기체의 압력을 측정하는 압축기토출압력측정센서(27);를 포함하여 구성함으로써 압축기(8)를 지난 고온고압의 핫 가스가 응축기(19)를 거치지 않고 증발기에 공급되어 핫가스 제상토록 구성한 대형 냉동, 냉장 시스템용 에너지 절약형 핫가스 제상 장치와 방법을 특징으로 한다.

냉동싸이클, 제상장치, 내부분지관, 우회분지관, 핫가스, 자연냉각방지

Description

대형 냉동, 냉장 시스템용 에너지 절약형 핫가스 제상 장치 및 방법{Energy saving hot gas defrost apparatus and method for refrigerator or freezers}

본 발명은 대형 냉동, 냉장 시스템용 에너지 절약형 핫가스 제상 장치 및 방법에 관한 것으로, 자세하게는 핫가스를 이용하여 증발기에 낀 성에를 제거시 기존 냉동싸이클의 유로를 이용하여 에너지를 절약하면서 제상하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

냉동 또는 냉장 시스템의 냉동싸이클은 증발기를 거친 냉매를 압축기에서 압축하여 고온고압기체화하고, 이를 다시 응축기에서 고온고압 액체화하고, 이를 다시 팽창밸브에서 저온저압액체화하고, 이를 다시 증발기에서 저온저압기체화하는 싸이클을 반복하여 증발기에서 공기와 열교환하여 냉동고 또는 냉장고 내부의 온도를 낮추게 되는 시스템이다.

이때 증발기에 성에가 발생하면 공기와의 열교환 효율을 떨어지기 때문에 제상작업을 해야하는데 보통 전기히터(증발기 코일에 부분적으로 히터를 삽입하여 장착됨)를 이용한 제상작업 또는 핫가스를 이용한 제상작업을 하게 된다.

상기 전기히터에 의한 제상방법은 전기히터를 가열하여 발생된 열로 증발기의 표면에 발생된 성에를 제거하는 방법이고,

상기 핫가스에 의한 제상방법은 냉동싸이클의 유로를 일지점에서 즉, 압축기를 지난 고온고압의 핫가스를 이용하여 증발기 표면에 발생된 성에를 제거하는 방법이다.

상기 방식 중 핫가스 제상방식은 전기히터방식에 의한 제상에 비해 신속히 제상할 수 있어서 효과적인 제상방식이다. 즉, 전기제상히타 방식은 증발기 코일에 부분적으로 봉히터를 삽입하여 적상이 된 코일의 외부에서 가열하여 성애를 녹이는 방식이지만, 핫가스제상은 냉매공급관인 동관 내부에서 열전달에 의한 적상된 전체부분을 일시적으로 핫가스를 통과시키므로 전기제상에 비해 빠른 제상이 이루어 지기 때문이다. 또한 핫가스 제상방식은 증발기 코일로 공급되는 냉매온도가 65-75℃ 정도로 코일 내부에서 제상이 빠르게 이루어지고, 실내에 온도 변화를 최소화 할 수 있다.

하지만 상기와 같은 종래의 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.ㅇ

먼저 전기히터를 이용하는 방법은 별도의 전기에너지를 이용하여 전기히터를 가열하고 이열을 이용하여 증발기의 성에를 제거함으로 인한 에너지효율이 저하된다는 점과, 전기히터와 같은 설비의 증가 및 이를 유지관리하는 비용이 상승한다는 점과, 피냉각물(저장제품)에 온도변화가 크다는 단점이 있다. 특히 전기 히타 제상은 부분적으로 증발기 코일에 삽입하여 성애를 제거해야 때문에 봉히타 1개당 많은 열량이 필요하므로 순간온도 (100-150℃)정도로 제상시 부분적으로 열발생에 의한 손실열량이 많아 실내에 급격한 온도 변화를 일으킨다는 단점이 있다.

또한 핫가스를 이용하는 방법은 기존 냉동싸이클 외부에 별도의 핫 가스 라인을 신설하여 제상해야 한다는 점과, 제상운전시 압축기를 지난 고온고압의 기체가 증발기쪽 뿐만 아니라 응축기로도 공급됨으로써 외기 온도 저하시 응축기로 공급된 고온고압의 기체가 외기온도에 따라 더욱더 자연냉각되어 증발기로 공급되는 고온고압기체의 공급압력을 떨어뜨려 제상 효율이 감소한다는 단점을 가지고 있다.

도 5는 종래의 핫가스 및 전기히터방식의 제상장치를 가진 대형 냉동, 냉장 장치의 싸이클을 보인 회로도인데, 도시된 바와 같이 냉장 또는 냉동의 대상이 되는 실내공간(Room)이 있고, 이를 순환하는 냉각 공기의 흐름이 도시되어 있다. 냉각공기의 흐름은 실내에서 배출된 냉각후의 리턴공기가 프리필터(1) 및 파이널필터(2)를 거쳐 오염물질이 제거된 상태에서 증발기(3)를 통과하면서 열교환하여 냉각되고, 그 후단에는 재열운전시 사용되는 전기히터(4)가 도시되어 있다. 전기히터를 지난 냉각공기는 전자전극봉식가습기(5)를 지나면서 설정된 습도를 유지하게 되고, 일정습도를 가진 냉각공기는 송풍기(7, SUPPLY FAN)에 의해 냉각된 서플라이공기로서 실내에 유입하여 실내를 냉장 또는 냉각하게 된다.

상기 증발기의 냉동싸이클은 전술한 일반적인 냉동싸이클과 같이 증발기(3)를 거친 냉매관(26)의 냉매를 압축기(8)에서 저온 저압의 가스를 고온 고압의 가스 로 압축하여 고온고압기체화하고 압축된 고온고압의 가스는 유분리기(OIL SEPERATOR ,22)를 거쳐 오일을 분리한 후, 이를 다시 응축기(19)에서 고온 고압의 액체로 잠열 변화하여 수액기(20, RECEIVER TANK)로 저장한 후, 이를 다시 팽창밸브(11)에서 저온저압액체화하고, 이를 다시 증발기(3)에서 실내 온도와 열 교환하여 냉각시킨 후 저온저압기체화된 기체는 액분리기(21, ACCUMULATOR)를 거쳐 다시 압축기(8)로 흡입하는 과정의 싸이클을 반복하게 되는 기본 구성을 가지게 된다.

이때 핫가스를 이용하여 증발기에 발생된 성에를 제상하는 시스템을 살펴보면 압축기(COMPRESSOR, 8) 및 유분리기(Oil separator, 22)를 지난 일지점을 분지하여 팽창밸브(EXPANSION VALVE, 11)와 증발기(3) 사이의 냉매관에 별도의 경로를 가진 외부분지관(23)을 설치하고, 이 외부분지관(23)의 유로 개폐를 담당하는 제2전자밸브(12-2)를 유로상에 설치한다.

도면 중 컨트롤러(30)는 냉동, 냉장 시스템의 모든 장치 구성을 제어하는 통상의 구성인데, 도시된 냉매 싸이클과 혼란이 올수 있어 컨트롤러에서 제어하는 각 장치구성과의 회로 연결선을 도시하는 대신 냉동, 냉장 시스템 전체를 제어한다는 것을 보이기 점선에 지시선을 연결하였다.

상기와 같이 구성된 종래 핫 가스 제상장치를 구비한 냉장 및 냉동장치는 정상운전시 즉, 냉동싸이클 운전시는 제1전자밸브(12-1)를 열고 주 유로상에 있는 제2전자밸브(12-2)를 닫아 통상적인 냉동싸이클을 운전하게 된다.

이후 증발기에 성에가 발생하게 되면 제상운전을 위해 제1전자밸브(12-1)를 닫고 제2전자밸브(12-2)를 열어 압축기에서 고온고압기체로된 냉매가 응축기(19)를 거치지 않고, 직접 외부분지관(23)을 통해 이송된 후 디스트리뷰터(10)를 통해 핫가스가 증발기(3)에 공급되어 제상하게 된다.

도면 중 미설명 부분은 통상적인 냉동싸이클을 구성하는 부분으로 미설명부호 6은 스톱밸브(6, STOP VALVE), 13은 사이트글래스(SIGHT GLASS), 14는 필터드라이어(FILTER DRYER), 15는 저압게이지(LOW PRESSURE GAUGE)이고, 16은 듀얼압력스위치(DUAL PRESSURE SWITCH), 17은 고압게이지(HIGH PRESSURE GAUGE)이고, 18은 응축기팬 컨트롤 스위치(COND'FAN CONTROL SWITCH)이고, 31은 응축기 팬이다.

하지만 상기와 같은 종래 장치구성으로 이루어진 핫 제상방식은 별도의 핫 가스 라인인 외부분지관을 신설하여 제상해야 하므로 외부분지관 길이에 따른 설치비용이 증가한다는 문제점이 있다.

또한 외기 온도(외부 공기 온도) 저하시 응축기에 공급되는 고온고압의 기체가 외기에 의해 외기 온도 저하에 따라 더욱 냉각됨으로 인한 기체의 제상 효율이 급격히 감소한다는 문제점이 있다. 즉, 외기 온도에 의한 응축기에서의 자연 냉각에 의한 응축기로 냉매가 이동하여 지속적 제상시 흡입가스 저하에 따른 제상 능력 저하가 오게 된다. 구체적으로 도면에 따라 설명하자면 외부분지관(23)의 제2전자밸브(12-2)를 열고 제1전자밸브(12-1)를 닫아 핫가스 제상시에도 압축기를 지난 고온고압의 기체가 일반 냉각싸이클의 유로인 응축기를 지나 제1전자밸브(12-1)까지 공급되게 된다. 이에 따라 여전히 응축기에서 공급된 고온고압의 기체가 외기의 온도저하에 따라 고온고압의 액체로 변화되게 되는데, 이로인해 지속적으로 핫 가스 제상용으로 사용되는 고온고압의 기체와 접촉하게 되어 열교환이 이루어지게 되면서 증발기로 흡입되는 핫가스 의 공급압력이 작아지게 되고, 이러한 상황이 지속되다 보면 증발기로 공급되는 핫가스의 공급이 점차로 줄어들게 되어 제상운전이 정지되는 경우까지 발생된다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 핫가스를 이용하여 증발기에 발생한 성에를 제거함에 있어 증발기로 공급되는 핫 가스의 제상효율이 외기 온도의 저하에 따라 감소하지 않고 일정하게 유지되도록 한 제상장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 구체적인 목적은 핫가스를 이용하여 증발기에 발생한 성에를 제거함에 있어 응축기를 거치지 않게 기존 냉동싸이클을 이루는 냉매관 간을 연결하는 분지관 및 유로를 개폐하는 전자밸브를 설치하여 압축기를 지난 고온고압기체가 응축기쪽으로 공급되어 외기 온도 저하에 따라 자연냉각되는 것을 막아 증발기로 공급되는 핫가스의 공급압력이 안정적으로 유지되어 제상효율을 높인 제상장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 증발기에 발생한 성에를 제거함에 있어 압축기를 지난 핫가스의 압력이 높을 경우 제상운전중 응축기쪽 유로에 설치된 전자밸브를 개방하면서 제상운전케 함으로써 증발기로 공급되는 핫가스의 공급압력이 안정적으로 유지되어 제상효율을 높인 제상장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 핫가스를 이용하여 증발기에 발생한 성에를 제거함에 있어 불필요한 분지관 설치를 자제하여 설치비용을 절감한 제상장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 냉동, 냉장 시스템을 구성하는 증발기에 서린 성에를 핫가스로 제거하는 제상장치에 있어서,

압축기 및 유분리기를 지난 고온고압의 기체를 응축기 이전단에서 분지하여 응축기 및 수액기를 지난 냉매관의 일지점과 연결되게 설치된 내부분지관과;

팽창밸브를 우회하여 연결 설치한 우회분지관과;

유분리기를 지난 냉매관 중 내부분지관이 설치된 지점을 지난 다음 응축기 이전 단에 설치되어 개폐되는 제4전자밸브와;

수액기를 지난후 분지된 내부분지관의 설치 지점 이전단에 설치되어 개폐되는 제2전자밸브와;

상기 내부분지관에 설치되어 개폐되는 제3전자밸브와;
상기 우회분지관에 설치되어 개폐되는 제1전자밸브와;

압축기 및 유분리기를 지난 냉매관에서의 고온고압기체의 압력을 측정하여 제4전자밸브의 개폐 여부를 점검하는 압축기토출압력측정센서;를 포함하여 구성함으로써 압축기를 지난 고온고압의 핫 가스가 응축기를 거치지 않고 증발기에 공급되어 핫가스 제상토록 구성한 것을 특징으로 하는 대형 냉동, 냉장 시스템용 에너지 절약형 핫가스 제상 장치를 제공함으로써 달성된다.

또한 본 발명은 냉동, 냉장 시스템을 구성하는 증발기에 서린 성에를 핫가스로 제거하는 제상 방법에 있어서,

압축기 및 유분리기를 지난 고온고압의 기체를 응축기 이전단에서 분지하여 응축기 및 수액기를 지난 냉매관의 일지점과 연결되게 설치된 내부분지관과; 팽창밸브를 우회하여 연결 설치한 우회분지관과; 유분리기를 지난 냉매관 중 내부분지관이 설치된 지점을 지난 다음 응축기 이전 단에 설치되어 개폐되는 제4전자밸브와; 수액기를 지난후 분지된 내부분지관의 설치 지점 이전단에 설치되어 개폐되는 제2전자밸브와; 상기 내부분지관에 설치되어 개폐되는 제3전자밸브와; 상기 우회분지관에 설치되어 개폐되는 제1전자밸브와; 압축기 및 유분리기를 지난 냉매관에서의 고온고압기체의 압력을 측정하는 압축기토출압력측정센서를 구비하여,

제상운전시 냉매관에 설치된 제2,4전자밸브를 닫고, 우회분지관에 설치된 제1전자밸브 및 내부분지관에 설치된 제3전자밸브를 열어 열어 압축기를 지난 고온고압의 기체인 핫가스가 내부분지관 및 우회분지관을 통해 외기에 설치된 기존 냉매관을 통해 공급되도록 하여 압축기를 지난 고온고압의 핫 가스가 응축기를 거치지 않고 증발기에 공급되어 핫가스 제상하도록 한 방법을 특징으로 하는 대형 냉동, 냉장 시스템용 에너지 절약형 핫가스 제상 방법을 제공함으로써 달성된다.

본 발명은 핫가스 제상시 응축기로 공급되는 핫가스의 유로를 막음으로써 종 래 제상운전시 발생했던 외기 온도저하에 따라 응축기에서 핫가스가 고온고압기체에서 액체로 전환된 후, 증발기로 공급되는 압축기의 핫가스와 접촉하여 열교환되는 구조때문에 발생하던 증발기로 공급되는 핫가스 토출압력이 저하되어 제상효율이 급격히 떨어지는 문제를 원천적으로 차단함으로써 증발기에 공급되는 고온고압기체의 토출압력을 일정하게 유지함으로써 에너지효율을 높일뿐만 아니라 제상효율을 안정적으로 유지할 수 있다는 장점과,

또한 핫가스를 이용하여 대형 냉장, 냉동시스템의 증발기에 낀 성에를 제거함에 있어 불필요한 분지관의 증설없이 기존 냉각유로를 최대한 이용함으로 인한 제상 설치비가 감소되고, 유지관리 비용이 절감된다는 장점과,

또한 종래 전기히터방식처럼 순간온도(100-150℃)정도 제상시 부분적으로 열발생에 의한 손실열량이 많아 실내에 급격한 온도 변화를 주지만, 핫가스방식은 피냉각물에 온도변화를 적게 한다는 장점과,

또한 압축기를 지난 압력이 높을시 응축기로 공급되는 전자밸브를 개방한채로 증발기에 고온고압기체를 동일한 압력으로 공급할 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 에너지 절약형 핫가스 제상장치를 가진 대형 냉동, 냉장 장치의 싸이클을 보인 회로도이고, 도 2는 본 발명에 정상운전시의 냉매 흐름을 보인 회로도이고, 도 3은 본 발명에 제상운전시의 냉매 흐름을 보인 회로도이고, 도 4는 본 발명에 따른 제상운전시 압력조절시의 냉매흐름을 보인 회로도이다.

먼저 도 1을 설명하면 도시된 바와 같이 냉동싸이클의 기본원리는 냉장 또는 냉동의 대상이 되는 실내공간(Room)이 있고, 이를 순환하는 냉각 공기의 흐름을 가진다. 냉각공기의 흐름은 실내에서 배출된 냉각후의 리턴공기가 프리필터(1) 및 파이널필터(2)를 거쳐 오염물질이 제거된 상태에서 증발기(3)를 통과하면서 열교환하여 냉각되고, 그 후단에 설치된 재열운전시 사용되는 전기히터(4)를 지난 냉각공기는 전자전극봉식가습기(5)를 지나면서 사용자가 임의로 설정한 습도를 유지하게 되고, 일정습도를 가진 냉각공기는 송풍기(7)에 의해 서플라이공기로서 실내에 유입하여 실내를 냉장 또는 냉각하게 된다.

상기 증발기에서 일어나는 냉동싸이클은 증발기(3)를 거친 냉매를 압축기(8)에서 저온 저압의 가스를 고온 고압의 가스로 압축하여 고온고압기체화하고 압축된 고온고압의 가스는 유분리기(OIL SEPERATOR ,22)를 거쳐 오일을 분리한 후, 이를 다시 응축기(19)에서 고온 고압의 액체로 잠열 변화하여 수액기(20, RECEIVER TANK)로 저장한 후, 이를 다시 팽창밸브(11)에서 저온저압액체화하고, 이를 다시 증발기(3)에서 실내 온도와 열 교환하여 냉각시킨 후 저온저압기체화된 기체는 액분리기(21, ACCUMULATOR)를 거쳐 다시 압축기(8)로 흡입하는 과정의 싸이클을 반복하게 되는 기본 구성을 가지게 된다.

이하 구체적인 본 발명에 따른 핫가스를 이용한 제상장치 회로구성을 살펴본다.

도시된 바와 같이 압축기(COMPRESSOR, 8) 및 유분리기(Oil separator, 22)를 지난 고온고압의 기체를 응축기(19) 이전단에서 분지하여 응축기(19) 및 수액기(20)를 지나고 필터드라이어(14) 이전단 냉매관(26)의 일지점에 내부분지관(24)을 설치하여 분지경로를 만든다. 이때 유분리기(22)를 지난 냉매관(26)은 내부분지관(24)이 설치된 지점을 지난 다음 응축기(19) 이전 단에 솔레노이드밸브인 제4전자밸브(12-4)를 설치하고, 수액기(20)와 스톱밸브(6)를 지난후 분지된 내부분지관(24)의 설치 지점 이전단에 제2전자밸브(12-2)를 설치한다. 또한 내부분지관(24)에도 제3전자밸브(12-3)를 설치한다.

또한 본 발명은 팽창밸브(11)를 가운데 두고 전후단을 분지하여 연결한 우회분지관(25)을 설치하고, 그 우회분지관(25)의 일지점에 제1전자밸브(12-1)를 설치하여 구성하였다. 이때 제1전자밸브(12-1)를 팽창밸브로 이동되는 냉매관(26)과 우회분지관(25)과의 접점에 설치해도 되지만, 본 발명의 실시예처럼 우회분지관(25) 중에 설치해도 아무런 문제가 없다. 그 이유는 압축기를 지난 냉매의 상태가 고온고압의기체이므로 팽창밸브를 지난다 해도 일반적인 팽창밸브의 역할처럼 고온고압액체를 저온저압기체로 만들필요가 없기 때문이다. 더구나 팽창밸브의 직경이 우회관의 직경보다 작기 때문에 핫가스 제상을 위한 고온고압의기체는 대부분 우회분지관을 통과하게 된다.

상기 각 제1,2,3,4전자밸브(12-1 ~ 12-4)들은 정상운전시와 핫가스 제상시 냉매관(26)을 흐르는 냉매의 유로를 제어하는 밸브들이다.

특히 내부분지관(24)를 지난 냉매관(26) 경로에 설치되는 제4전자밸브(12-4)는 제상운전시는 닫혀 있다가, 압축기(8)를 지난 냉매관(26)의 압력을 측정하는 압축기토출압력측정센서(27)에 의해 냉매관(26)을 지나는 압력이 증발기에 안정적으로 토출되는 압력보다 높을 경우 개방되게 된다. 이러한 개방은 종래 기술에서 설명한바와 같이 콘트롤러(30)에 의해 이루어지게 된다. 즉, 콘트롤러(30)는 압축기토출압력측정센서(27)로부터 입력되는 수치에 따라 너무 높은 압력이 입력되면 이를 해결하기 위해 응축기(19)쪽으로 고온고압의기체가 이송되도록 제4전자밸브(12-4)를 개방시킨다.

이하 상기 구성과 제1,2,3,4전자밸브의 제어에 의한 정상시 운전과 제상시 운전을 살펴본다.

도 2는 본 발명에 정상운전시의 냉매 흐름을 보인 회로도인데, 정상운전시는 제2,4전자밸브(12-2, 12-4)를 열고 제1,3전자밸브(12-1, 12-3)를 닫아서 운전한다.

상기와 같이 운전하면 냉매관(26)을 흐르는 냉매가 일반적인 냉동싸이클을 구성하여 증발기(3)를 거친 냉매를 압축기(8)에서 저온 저압의 가스를 고온 고압의 가스로 압축하여 고온고압기체화하고 압축된 고온고압의 가스는 유분리기(OIL SEPERATOR ,22)를 거쳐 오일을 분리한 후, 제4전자밸브(12-4)를 거쳐 응축기(19)에서 고온 고압의 액체로 잠열 변화하여 수액기(20, RECEIVER TANK)로 저장한 후, 제2전자밸브(12-2)를 거쳐 팽창밸브(11)에서 저온저압액체화하고, 이를 다시 증발기(3)에서 실내 온도와 열 교환하여 냉각시킨 후 저온저압기체화된 기체는 액분리기(21, ACCUMULATOR)를 거쳐 다시 압축기(8)로 흡입하는 과정의 싸이클을 반복하게 되는 기본 구성을 가지게 된다.

도 3은 본 발명에 제상운전시의 냉매 흐름을 보인 회로도인데, 도 2 설명과 같이 정상적인 냉동싸이클을 구성하여 운전하다가 증발기(3)의 표면에 성에가 끼어 냉각 효율이 떨어지게 되면 제상운전을 하게 된다. 제상운전은 증발기(3)를 거친 냉매를 압축기(8)에서 저온 저압의 가스를 고온 고압의 가스로 압축하여 고온고압기체화하고 압축된 고온고압의 가스는 유분리기(OIL SEPERATOR ,22)를 거쳐 오일을 분리한 후 진행하다가, 제2,4전자밸브(12-2, 12-4)의 닫힘으로 인해 제3전자밸브(12-3)가 열린 내부분지관(24)을 통해 분지된 경로를 흐르게 된다. 이후 제1전자밸브(12-1)가 열린 우회분지관(25)를 통해 팽창밸브(11)을 우회하여 디스트리뷰터(10)를 거쳐 증발기(3)에 고온고압기체인 핫가스를 토출하여 증발기(3) 표면에 서려있는 성에를 제거하는 제상운전을 하게 된다.

이와 같이 운전하게 되면 압축기를 지난 고온고압의 기체가 냉매관(26)을 따라 이동하다가 제4전자밸브(12-4)의 닫힘에 따라 응축기(19)쪽으로 공급되지 않아 자연냉각현상을 차단하게 되어 증발기로(3)로 공급되는 압력을 일정하게 유지하게 되어 제상효율이 종래의 핫가스 이용 제상방식에 비해 현저하게 증가하게 된다.

한편, 압축기를 지난 고온고압의기체는 내부분지관(24)를 거친후 통상의 냉매관(26)을 따라 흐른후 우회분지관(25)을 거쳐 증발기에 공급되게 된다. 이때 일부 고온고압기체가 팽창밸브(11)를 지나 증발기로 공급되게 되는데, 그 양은 우회분지관을 통해 공급되는 양에 비해 무시할 정도이고, 즉, 전술한 바와 같이 제1전자밸브(12-1)를 팽창밸브로 이동되는 냉매관(26)과 우회분지관(25)과의 접점에 설치해도 되지만, 본 발명의 실시예처럼 우회분지관(25) 중에 설치해도 아무런 문제가 없다. 그 이유는 압축기를 지난 냉매의 상태가 고온고압의기체이므로 팽창밸브를 지난다 해도 일반적인 팽창밸브의 역할처럼 저온저압액체를 고온고압기체로 만들필요가 없기 때문이다. 더구나 팽창밸브의 직경이 우회관의 직경보다 작기 때문에 핫가스 제상을 위한 고온고압의기체는 대부분 우회분지관을 통과하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 제상운전시 압력조절시의 냉매흐름을 보인 회로도이인데, 도 3에 설명한 제상방법에 따라 제상운전 중 증발기로 흡입되는 고온고압기체의 압력 상승에 의한 핫가스 토출량 상승시는 제4전자밸브(12-4)를 열어 토출가스 압력 상승 만큼만 응축기(19)로 고온고압의 핫가스 토출가스를 바이패스시키도록 구성한다. 이와 같이 구성함으로서 과도한 증발기로의 핫가스 토출을 막아 안정적인 제상운전을 하게 된다.

이를 위해 내부분지관(24)를 지난 냉매관(26) 경로에 설치되는 제4전자밸브(12-4)는 제상운전시는 닫혀 있다가, 압축기(8) 및 유분리기(22)를 지난 냉매관(26)에서의 고온고압기체의 압력을 측정하는 압축기토출압력측정센서(27)에 의해 냉매관(26)을 지나는 압력이 증발기에 안정적으로 토출되는 압력보다 높을 경우 개방되게 된다. 이러한 역할은 콘트롤러(30)가 하게 되는데, 콘트롤러(30)는 압축기토출압력측정센서(27)로부터 입력되는 수치에 따라 설정압력(냉장, 냉방 시스템의 크기에 따라 변화됨)보다 너무 높은 압력이 입력되면 이를 해결하기 위해 응축기(19)쪽으로 고온고압의기체가 이송되도록 제4전자밸브(12-4)를 개방시킨다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 에너지 절약형 핫가스 제상장치를 가진 대형 냉동, 냉장 장치의 싸이클을 보인 회로도이고,

도 2는 본 발명에 정상운전시의 냉매 흐름을 보인 회로도이고,

도 3은 본 발명에 제상운전시의 냉매 흐름을 보인 회로도이고,

도 4는 본 발명에 따른 제상운전시 압력조절시의 냉매흐름을 보인 회로도이고,

도 5는 종래의 핫가스 및 전기히터방식의 제상장치를 가진 대형 냉동, 냉장 장치의 싸이클을 보인 회로도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(3) : 증발기

(8) : 압축기

(11) : 팽창밸브

(12-1) : 제1전자밸브
(12-2) : 제2전자밸브
(12-3) : 제3전자밸브
(12-4) : 제4전자밸브

(19) : 응축기

(24) : 내부분지관

(25) : 우회분지관

(26) : 냉매관

(27) : 압축기토출압력측정센서

Claims (6)

1. 냉동, 냉장 시스템을 구성하는 증발기(3)에 서린 성에를 핫가스로 제거하는 제상장치에 있어서,

   압축기(8) 및 유분리기(22)를 지난 고온고압의 기체를 응축기(19) 이전단에서 분지하여 응축기(19) 및 수액기(20)를 지난 냉매관(26)의 일지점과 연결되게 설치된 내부분지관(24)과;

   팽창밸브(11)를 우회하여 연결 설치한 우회분지관(25)과;

   유분리기(22)를 지난 냉매관 중 내부분지관(24)이 설치된 지점을 지난 다음 응축기(19) 이전 단에 설치되어 개폐되는 제4전자밸브(12-4)와;

   수액기(20)를 지난후 분지된 내부분지관(24)의 설치 지점 이전단에 설치되어 개폐되는 제2전자밸브(12-2)와;

   상기 내부분지관(24)에 설치되어 개폐되는 제3전자밸브(12-3)와;

   상기 우회분지관(25)에 설치되어 개폐되는 제1전자밸브(12-1)와;

   압축기(8) 및 유분리기(22)를 지난 냉매관(26)에서의 고온고압기체의 압력을 측정하여 제4전자밸브(12-4)의 개폐 여부를 점검하는 압축기토출압력측정센서(27);를 포함하여 구성함으로써 압축기(8)를 지난 고온고압의 핫 가스가 응축기(19)를 거치지 않고 증발기에 공급되어 핫가스 제상토록 구성한 것을 특징으로 하는 대형 냉동, 냉장 시스템용 에너지 절약형 핫가스 제상 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1전자밸브(12-1) 및 제3전자밸브(12-3)는 핫 가스 제상운전시 컨트롤러(30)의 제어에 의해 열리고,

   상기 제2전자밸브(12-2) 및 제4전자밸브(12-4)는 핫 가스 제상운전시 컨트롤러(30)의 제어에 의해 닫히게 구성된 것을 특징으로 하는 대형 냉동, 냉장 시스템용 에너지 절약형 핫가스 제상 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 제4전자밸브(12-4)는 핫 가스 제상운전시 압축기(8)를 지난 냉매관(26)의 압력을 측정하는 압축기토출압력측정센서(27)에 의해 그 압력이 설정압력보다 높을 경우 콘트롤러(30) 제어에 의해 개방되도록 구성된 것을 특징으로 하는 대형 냉동, 냉장 시스템용 에너지 절약형 핫가스 제상 장치.
4. 냉동, 냉장 시스템을 구성하는 증발기(3)에 서린 성에를 핫가스로 제거하는 제상 방법에 있어서,

   압축기(8) 및 유분리기(22)를 지난 고온고압의 기체를 응축기(19) 이전단에서 분지하여 응축기(19) 및 수액기(20)를 지난 냉매관(26)의 일지점과 연결되게 설치된 내부분지관(24)과; 팽창밸브(11)를 우회하여 연결 설치한 우회분지관(25)과; 유분리기(22)를 지난 냉매관 중 내부분지관(24)이 설치된 지점을 지난 다음 응축기(19) 이전 단에 설치되어 개폐되는 제4전자밸브(12-4)와; 수액기(20)를 지난후 분지된 내부분지관(24)의 설치 지점 이전단에 설치되어 개폐되는 제2전자밸브(12-2)와; 상기 내부분지관(24)에 설치되어 개폐되는 제3전자밸브(12-3)와; 상기 우회분지관(25)에 설치되어 개폐되는 제1전자밸브(12-1)와; 압축기(8) 및 유분리기(22)를 지난 냉매관(26)에서의 고온고압기체의 압력을 측정하는 압축기토출압력측정센서(27);를 구비하여,

   제상운전시 냉매관(26)에 설치된 제2,4전자밸브(12-2, 12-4)를 닫고, 우회분지관에 설치된 제1전자밸브(12-1) 및 내부분지관에 설치된 제3전자밸브(12-3)를 열어 압축기(8)를 지난 고온고압의 기체인 핫가스가 내부분지관(24) 및 우회분지관(25)을 통해 기존 냉매관(26)을 통해 공급되도록 하여 압축기(8)를 지난 고온고압의 핫 가스가 응축기(19)를 거치지 않고 증발기에 공급되어 핫가스 제상하도록 한 방법을 특징으로 하는 대형 냉동, 냉장 시스템용 에너지 절약형 핫가스 제상 방법.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 제상운전시 증발기로 공급되는 고온고압기체의 압력 상승시는 응축기 이전단 냉매관에 설치된 제4전자밸브(12-4)를 열어 압력 상승 만큼만 응축기(19)로 배출하여 압력을 저감시키면서 제상운전하도록 한 것을 특징으로 하는 대형 냉동, 냉장 시스템용 에너지 절약형 핫가스 제상 방법.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 고온고압기체의 압력 상승은 압축기(8)를 지난 냉매관(26)의 압력을 측정하는 압축기토출압력측정센서(27)에 의해 측정되어, 그 압력이 설정압력보다 높을 경우 콘트롤러(30) 제어에 의해 제4전자밸브(12-4)가 개방되도록 한 것을 특징으로 하는 대형 냉동, 냉장 시스템용 에너지 절약형 핫가스 제상 방법.

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