KR101265190B1 - 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치 - Google Patents

복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치에 관한 것으로, 그 목적은 냉동 냉장고의 증발기를 구성하는 증발 코일에 낀 성에는 제상운전 시간에만 압축기에서 공급된 핫가스를 통해 제상토록 하고, 증발 코일의 하부에 위치한 드레인 판의 제상은 응축기의 응축 압력을 모니터링 하여 설정 압력보다 높을 경우 제상 운전 시간과 상관없이 수시로 압축기에서 공급된 고온고압의 핫가스를 공급하여 제상토록 하는 데 있다.
본 발명의 구성은 증발기의 증발코일로 고온고압 상태의 핫 가스를 공급하는 내부분지관(24)과; 상기 팽창밸브(11)를 우회하는 우회분지관(25)과; 고압 상태의 냉매를 저압 상태로 조절하여 압축기에 공급하는 흡입압력조절기(38)와; 냉매의 흐름을 제어하는 제 4 전자밸브(12-4), 제 2전자밸브(12-2), 제 3 전자밸브(12-3) 및 제 1 전자밸브(12-1);로 구성된 제상운전시의 핫가스 제상수단과; 상기 드레인판용 제상 코일(36)에 고온고압 상태의 핫 가스를 공급하는 제 2 분지관(33)과; 냉매의 흐름을 제어하는 제 5 전자밸브(35)와; 응축기(19) 내 냉매 압력을 측정하는 응축기 압력계(34)와; 냉매의 역류를 방지하는 역지밸브(37);로 구성된 정상 운전시의 핫가스 제상수단을 포함하여 구성된 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치를 발명의 특징으로 한다.

Description

복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치{Complex hot gas defrost type freezer or refrigerator}
본 발명은 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치에 관한 것으로, 자세하게는 압축기를 지난 핫가스를 이용하여 평상시에는 드레인판을 제상하고, 제상시간에는 증발기의 증발코일을 제상토록 하여 별도의 전기 히터 없이 증발기를 제상토록 하여 에너지를 절약하도록 한 냉동 냉장 장치에 관한 것이다.
냉동 또는 냉장 장치의 냉동싸이클은 증발기를 거친 냉매를 압축기에서 압축하여 고온 고압 기체화하고, 이를 다시 응축기에서 고온 고압 액체화하고, 이를 다시 팽창밸브에서 저온 저압 액체화하고, 이를 다시 증발기에서 저온 저압 기체화 하는 싸이클을 반복하여 증발기에서 공기와 열교환하여 냉동고 또는 냉장고 내부의 온도를 낮추게 되는 시스템이다.
이때 증발기에 성에가 발생하면 공기와의 열교환 효율을 떨어지기 때문에 제상 작업을 해야하는데 보통 전기히터(증발기 코일에 부분적으로 히터를 삽입하여 장착됨) 또는 핫가스를 이용하여 제상하는 것이 일반적이다.
상기 전기히터에 의한 제상방법은 전기히터를 가열하여 발생된 열로 증발기의 표면에 발생된 성에를 제거하는 방법으로 증발기 코일에 부분적으로 봉 히터를 삽입하여 적상된 코일 외부 방향에서 가열하여 성에를 녹이는 방식이다.
상기 핫가스에 의한 제상방법은 냉동싸이클의 유로 일지점 즉, 압축기를 지난 고온고압의 핫가스를 이용하여 순환시킴으로써 증발기 표면에 발생된 성에를 제거하는 방법으로 전기히터 방식 제상에 비해 신속히 제상할 수 있다. 즉, 핫가스 제상방식은 냉매공급관인 동관 내부로 공급된 65 ~ 75℃의 고온고압 상태의 핫 가스(냉매)가 적상된 증발 코일의 전체 부분을 일시적으로 신속하게 통과하여 전기히터 방식 제상에 비해 빠른 제상이 이루어 진다. 이러한 핫 가스 제상 방식은 실내 온도 변화를 최소화 할 수 있는 장점도 있다.
다만, 상기와 같은 종래 제상 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
먼저 전기히터를 이용하는 방법은 별도의 전기에너지를 이용하여 전기히터를 가열하여 증발기의 성에를 제거함으로써 에너지 효율이 저하된다는 점과, 전기히터와 같은 추가적인 설비의 증가 및 이를 유지 관리함에 따른 운전 비용이 상승한다는 단점과, 특히 피냉각물(저장제품)의 온도변화가 크다는 단점이 있다. 더구나 전기 히타 방식 제상은 부분적으로 증발기 코일에 삽입하여 성에를 제거해야 때문에 봉히타 1개당 많은 열량이 필요한데 순간온도(100 ~ 150℃)정도로 제상시 부분적으로 열발생에 의한 손실 열량이 많아 실내에 급격한 온도 변화를 일으킨다는 단점이 있다.
또한 핫가스를 이용한 제상 방법은 기존 냉동싸이클 외부에 별도의 핫 가스 라인을 신설하여 제상해야 함으로써 배관 라인이 두꺼워 진다는 단점과, 제상운전시 압축기를 지난 고온고압의 기체가 증발기쪽 뿐만 아니라 응축기로도 공급됨으로써 외기 온도 저하시 응축기로 공급된 고온고압의 기체가 외기 온도에 따라 더욱더 자연냉각되어 증발기로 공급되는 고온 고압 기체의 공급압력을 떨어뜨려 제상 효율이 감소시킨다는 단점을 가지고 있다.
이하 첨부된 도면에 따라 보다 상세하게 종래 기술을 살펴본다.
도 4는 종래의 핫가스 제상 방식 대형 냉동, 냉장 장치를 보인 구성도이다. 도시된 바와 같이 냉장 또는 냉동의 대상이 되는 실내공간(Room)이 있고, 이를 순환하는 냉각 공기의 흐름이 도시되어 있다. 냉각공기의 흐름은 실내에서 배출된 냉각후 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 전자 전극봉식 가습기(5)를 지나면서 설정된 습도를 유지하게 되고, 일정습도를 가진 냉각공기는 송풍기(7, Supply fan)에 의해 냉각된 서플라이 공기로서 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 압축하여 고온 고압 기체화한다. 압축된 고온고압의 가스는 유분리기(Oil seperator, 22)를 거쳐 오일을 분리한 다음 응축기(19)에서 고온 고압의 액체로 잠열 변화시켜 수액기(20, Receiver tank)에 저장시킨 후 다시 팽창밸브(11)에서 저온 저압 액체화하여 증발기(3)에 공급하면 실내 공기를 냉각시키면서 저온 저압 기체화된다. 이후 저온 저압의 기체는 액분리기(21, Accumulator)를 거쳐 다시 압축기(8)로 흡입하는 과정의 냉동 싸이클을 반복하게 된다.
한편, 상기 냉동 싸이클 중 핫가스를 이용하여 증발기에 발생된 성에를 제상하는 시스템을 살펴보면 압축기(Compressor, 8) 및 유분리기(Oil separator, 22)를 지난 일지점에서 분지하여 팽창밸브(Expantion valve, 11)와 증발기(3) 사이의 냉매관에 별도의 경로를 가진 외부분지관(23)을 설치하고, 이 외부분지관(23)의 유로 개폐를 담당하는 제 2전자밸브(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 장치 구성과의 회로 연결선을 도시하는 대신 냉동, 냉장 시스템 전체를 제어한다는 것을 보이기 위해 편의상 점선에 지시선을 연결하였다.
상기와 같이 구성된 종래 핫 가스 제상장치를 구비한 냉장 및 냉동장치는 정상운전시 즉, 냉동싸이클 운전시는 제 1전자밸브(12-1)를 열고 주 유로상에 있는 제 2전자밸브(12-2)를 닫아 통상적인 냉동싸이클을 운전하게 된다.
이후 증발기에 성에가 발생하게 되면 제상운전을 위해 제 1전자밸브(12-1)를 닫고 제 2전자밸브(12-2)를 열어 압축기에서 나온 고온 고압 기체 상태의 냉매가 응축기(19)를 거치지 않고, 직접 외부 분지관(23)을 통해 이송된 후 디스트리뷰터(10)에서 증발기(3)로 핫 가스를 공급하여 증발기의 증발 코일을 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(Condenser fan contro switch)이고, 31은 응축기 팬이다.
하지만 상기와 같은 종래 핫가스 방식 제상방식은 별도의 핫 가스 라인인 외부 분지관(23)을 신설하여 실내 증발기까지 연결하여 제상하는 구조로 인해 외부 분지관 길이에 따른 설치비용이 증가하고 외부 분지관을 포함한 배관 두께가 두꺼원 진다는 단점이 있다.
또한 외기 온도(외부 공기 온도) 저하시 응축기에 공급되는 고온고압의 기체가 외기 온도 저하에 따라 더욱 더 냉각됨으로써 핫 가스에 의한 제상 효율이 급격히 감소한다는 문제점이 있다. 즉, 외부분지관을 통해 일부 핫가스가 분지된 나머지 냉매가 응축기로 공급시 외기 온도에 의해 자연 냉각되어 지속적으로 제상시 흡입가스 저하에 따른 제상 능력 저하가 오게 된다.
구체적으로 외부분지관(23)의 제 2전자밸브(12-2)를 열고 제 1전자밸브(12-1)를 닫아 핫가스 제상시에도 압축기를 지난 고온고압의 기체가 일반 냉각싸이클의 유로인 응축기를 지나 제 1전자밸브(12-1)까지 공급되게 된다. 이에 따라 여전히 응축기에서 공급된 고온고압의 액체가 외기의 온도저하에 따라 더욱 더 온도가 낮아져 지속적으로 핫 가스 제상용으로 사용되는 고온 고압 상태의 기체와 접촉하여 열교환이 이루어 짐으로써 증발기로 흡입되는 핫가스의 공급압력이 작아지게 되고, 이러한 상황이 지속되다 보면 증발기로 공급되는 핫가스의 공급이 점차로 줄어들게 되어 제상 운전이 정지되는 경우까지 발생된다는 문제점이 있다.
상기한 종래 핫가스 제상 방식의 문제점을 해결한 기술로 본 출원인의 선등록 특허인 대한민국 특허 등록 제 10-0889907호(2009.03.13.)가 있다. 이 기술은 핫가스를 이용하여 증발기에 발생한 성에를 제거함에 있어 증발기로 공급되는 핫 가스의 제상효율이 외기 온도의 저하에 따라 감소하지 않고 일정하게 유지되도록 한 냉동 냉장장치로 그 구성이 도 5에 개시되어 있다.
도시된 바와 같이 그 구성은 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 제 4 전자밸브(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 압축기 토출압력 측정센서(27);를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성함으로써 핫가스 제상시 응축기로 공급되는 핫가스의 유로를 막음으로써 종래 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 개방한 채로 증발기에 고온고압기체를 동일한 압력으로 공급할 수 있다는 장점을 가진다.
하지만 상기와 같은 본 출원인의 선등록 건은 제상시 증발기를 구성하는 증발 코일에만 핫 가스를 공급하고, 증발 코일의 하부에 위치하여 코일 표면에서 떨어진 물을 배수하는 드레인 판에 낀 성에의 제상은 종전처럼 전기히터 방식 제상방식을 사용하게 구성하였다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 개략적인 구성을 살펴본다. 도 6은 종래 핫가스 제상 방식과 전기히터 제상 방식을 각각 구비한 냉동 냉장고를 보인 예시도이다. 첨부된 도면에서 미도시된 부분과 도면 중 부호의 명칭은 도 4, 5를 참조한다.
도시된 바와 같이 증발기(3)를 구성하는 증발 코일(301)은 종래처럼 제 3 전자밸브(12-3)의 개방에 따라 냉매관(26)의 일지점에서 분지된 내부분지관(24)을 통해 공급되는 압축기(8)의 고온 고압 상태의 핫가스를 공급받아 제상하도록 구성하고, 증발 코일(301)의 하부에 위치한 드레인판(302)에 낀 성에의 제상은 드레인판에 설치된 전기히터(32)의 코일에 의해 제상하도록 구성하였음을 알 수 있다.
하지만 상기와 같은 종래의 핫가스 방식과 전기히터 제상 방식을 각각 구비한 냉동 냉장고는 드레인 판을 제상하기 위한 추가적인 전기히터(32)가 필요하여 여전히 냉동 냉장고의 에너지 효율이 낮고, 별도의 전기 히터 운전에 따른 비용 증대의 문제점이 있다.
또한 상기 핫가스 제상 방식은 증발기를 구성하는 증발 코일을 제상시 압축기에서 증발기로 공급되는 핫 가스와 별도록 응축기로 유입되는 고온고압의 냉매가스가 과열될 수 있다는 단점이 있다.
또한 상기 핫 가스 제상 방식은 증발기를 구성하는 증발 코일을 제상시 압축기에서 공급된 핫 가스가 증발기의 코일을 제상 후 다시 압축기로 되돌아 올 때 저압 상태가 아닌 고압상태로 공급되어 압축기가 압축시 부하가 발생되는 단점이 있다.
국내 등록특허공보 등록번호 10-0889907(2009.03.13.) 국내 등록특허공보 등록번호 10-0166666(1998.09.24.) 국내 등록특허공보 등록번호 10-0987705(2010.10.07.) 국내 등록특허공보 등록번호 10-0388720(2003.06.11.)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 냉동 냉장고의 증발기를 구성하는 증발 코일에 낀 성에는 제상운전 시간에만 압축기에서 공급된 핫가스를 통해 제상토록 하고, 증발 코일의 하부에 위치한 드레인 판의 제상은 응축기의 응축 압력을 모니터링 하여 설정 압력보다 높을 경우 제상 운전 시간과 상관없이 수시로 압축기에서 공급된 고온고압의 핫가스를 공급하여 제상토록 한 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 냉동 냉장고의 증발기를 구성하는 증발 코일에 낀 성에를 제상시 압축기로 되돌아오는 핫 가스의 압력을 낮추어 공급함으로써 압축과정의 부하 및 압축력 저하를 줄인 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 증발기, 액분리기, 압축기, 유분리기, 응축기, 수액기 및 팽창밸브 간을 순차 연결하는 냉매관을 흐르는 냉매의 상변화에 따라 실내 공간을 냉동 또는 냉각하도록 구성된 냉동 냉각 장치에 있어서,
상기 압축기를 지난 냉매관 일지점에서 분지되어 증발기의 증발코일로 고온고압의 핫 가스(냉매)를 공급하는 내부분지관과; 상기 팽창밸브를 우회하는 우회분지관과; 상기 증발기 후단의 액분리기와 압축기 사이 냉매관에 설치되어 고압 상태의 냉매를 저압 상태로 조절하여 압축기에 공급하는 흡입압력조절기와; 냉매의 흐름을 제어하도록 응축기 전단 냉매관에 설치된 제 4전자밸브, 응축기를 지난 냉매관에 설치된 제 2전자밸브, 내부분지관에 설치된 제 3전자밸브 및 우회분지관에 설치된 제 1전자밸브;로 구성된 제상운전시의 핫가스 제상수단과;
상기 내부분지관의 일지점에서 분지되어 드레인판에 설치된 드레인판용 제상 코일에 고온고압의 핫 가스(냉매)를 공급하는 제 2 분지관 과; 상기 제 2 분지관 에 설치되어 냉매의 흐름을 제어하는 제 5전자밸브와; 상기 제 5전자밸브가 개방되기 위한 응축기 내 냉매 압력을 측정하는 응축기 압력계와; 상기 제 2 분지관 의 후단에 설치되어 냉매의 역류를 방지하는 역지밸브;로 구성된 정상 운전시의 핫가스 제상수단;을 포함하여 구성함으로써 제상운전시는 압축기의 압축력 저하를 예방하면서 제상하고, 정상 운전시에는 응축기의 부하를 줄이면서 수시로 드레인판의 제상이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치를 제공함으로써 달성된다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 2 분지관 의 후단은 유분리기와 제 4 전자밸브밸브 사이의 내부분지관 또는 냉매관에 연결될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 5 전자밸브는 드레인판용 제상 코일의 전단 제 2 분지관 일 지점에 설치되어 냉매의 흐름을 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 흡입압력조절기는 15 ~ 20 kg/cm2의 압력을 가진 핫가스(냉매)를 1 ~ 5 kg/cm2의 압력을 가진 핫가스(냉매)로 강하시켜 압축기로 공급하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 5 전자밸브는 응축기 압력계에서 측정된 압력이 15 kg/cm2 보다 클 경우 개방되도록 구성될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 내부분지관은 유분리기를 지난 냉매관의 일 지점에서 분지되어 수액기를 지난 냉매관에 연결되어 압축기를 지난 고온고압 상태의 핫 가스(냉매)가 흐르도록 구성될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 4 전자밸브는 내부분지관이 설치된 지점과 응축기 사이의 냉매관 일지점에 설치될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 2전자밸브는 수액기와 내부분지관의 연결지점 사이의 냉매관 일 지점에 설치될 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 냉동 냉장고는 증발기에 긴 성에 제거시 평상시에는 응축기의 응축 압력을 모니터링하여 설정 압력보다 높아지면 수시로 압축기에서 배출된 고온고압의 핫가스를 분지하여 드레인판에 깔린 코일 배관에 공급하여 제상토록 하고, 특정 시간대에 설정된 제상시간에는 압축기에서 공급된 핫가스로 증발기를 구성하는 증발 코일에 공급하여 제상토록 함으로써 운전 중 증발기에 대한 제상이 수시로 이루어져 성에 발생을 예방한다는 장점과,
또한 평상시에는 증발기의 드레인판을 제상하고, 제상시간에는 증발기의 증발 코일만을 제상함으로써 드레인판과 증발 코일로 동시에 핫가스를 공급할 필요가 없어 핫가스의 분포가 좁아 제상시간이 짧아진다는 장점과,
또한 종래처럼 드레인판에 낀 성에 제거를 위한 별도의 전기히터가 필요치 않아 장치가 간단해 지고, 운전 비용이 저렴해 진다는 장점과,
또한 평상시 수시로 행해지는 드레인 판에 대한 핫 가스 제상으로 인해 제상수의 흐름이 원활해지고, 응축기로 유입되는 냉매 가스의 과열을 예방함으로써 응축 능력을 향상시켰다는 장점과,
또한 냉동 냉장고의 증발기를 구성하는 증발 코일에 낀 성에를 제상시 압축기로 되돌아오는 핫 가스의 압력을 낮추어 공급함으로써 압축과정의 부하를 줄였다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 복합 핫가스 제상 방식의 냉동, 냉장 장치를 보인 예시도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 드레인판에 대한 핫가스 제상시의 냉매 흐름을 보인 예시도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 증발 코일에 대한 핫가스 제상시의 냉매 흐름을 보인 예시도이고,
도 4는 종래의 핫가스 제상 방식의 냉동, 냉장 장치를 보인 예시도이고,
도 5는 종래의 또 다른 핫가스 제상방식의 냉동, 냉장 장치를 보인 예시도이고,
도 6은 종래 핫가스 제상 방식과 전기히터 제상 방식을 각각 구비한 냉동 냉장고를 보인 예시도이다.
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 발명의 한 실시예에 따른 복합 핫가스 제상 방식의 냉동, 냉장 장치를 보인 예시도이다. 첨부된 도면에서는 생략되었으나 본 발명의 냉동 냉장 장치를 구성하는 증발기는 전술한 도 4 내지 5에 도시된 것처럼 냉동 또는 냉장의 대상이 되는 실내공간(Room)에 설치된다. 미설명된 냉각공기의 흐름 부분은 종래 기술 부분을 참조하면 된다.
도시된 바와 같이 본 발명의 냉동 냉각 싸이클은 증발기(3)를 거친 냉매를 압축기(8)에서 저온 저압의 가스를 압축하여 고온 고압 기체화하고, 압축 된 고온고압의 가스는 유분리기(Oil seperator, 22)를 거쳐 오일을 분리한 후, 이를 다시 응축기(19)에서 고온 고압의 액체로 잠열 변화시켜 수액기(Receiver tank, 20)로 저장한 후, 이를 다시 팽창밸브(11)에서 저온 저압 액체화하고, 이를 다시 증발기(3)에서 실내공기와 열 교환하여 냉각시키면서 냉매를 저온저압 기체화 한 후 액분리기(Accumulator, 21)를 거쳐 다시 압축기(8)로 흡입하는 과정의 싸이클을 반복하게 되는 기본 구성을 가지게 된다.
또한 핫가스를 이용하여 증발기(3)의 증발코일(301)을 제상하는 구성을 살펴보면,
압축기(Compressor, 8) 및 유분리기(Oil separator, 22)를 지난 고온고압의 기체를 응축기(19) 이전단에서 분지하여 수액기(20)를 지난 냉매관(26)의 일지점에 내부분지관(24)이 설치된다. 상기 유분리기(22)를 지난 냉매관(26) 상에는 내부분지관(24)이 분지된 지점과 응축기(19) 사이에 냉매의 흐름 제어를 위한 솔레노이드밸브인 제 4 전자밸브(12-4)가 설치되고, 수액기(20)를 지난 냉매관(26) 상에는 내부분지관(24)의 연결 지점 이전에도 냉매 흐름 제어를 위한 제 2 전자밸브(12-2)가 설치된다. 또한 내부분지관(24)에도 냉매 흐름 제어를 위한 제 3 전자밸브(12-3)가 설치된다.
상기 팽창밸브(11)를 가운데 두고 전후단을 연결하여 분지한 우회분지관(25)이 설치되어 일지점에 냉매의 흐름을 제어하는 제 1전자밸브(12-1)를 설치된다. 이때 제 1 전자밸브(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 고온고압의 기체이므로 팽창밸브를 지난다 해도 일반적인 팽창밸브의 역할처럼 고온 고압 액체를 저온 저압 기체로 만들 필요가 없기 때문이다. 더구나 팽창밸브의 직경이 우회관의 직경보다 작기 때문에 핫가스 제상을 위한 고온고압의 기체는 대부분 우회분지관을 통과하게 된다.
한편, 상기 증발기(3) 후단의 액분리기(21)와 압축기(8) 사이의 냉매관(26)에는 흡입압력조절기(SPR, Suction Pressure Regulator, 38)가 설치되어 증발기의 증발코일에 낀 성에를 제거하기 위해 압축기에서 공급된 고온고압의 핫 가스가 증발코일을 지나면서 성에를 제상 후 압축기(8)로 순환될 경우 저압상태가 아닌 고압 상태의 냉매가 공급되어 압축기의 압축능력이 떨어지는 문제점을 해결하기 위해 핫가스를 저압화하게 된다. 만약 고압의 냉매가 압축기에 지속적으로 공급되게 되면, 압축기의 압축력이 떨어져 응축기의 응축력이 떨어져 냉동 냉각 능력이 떨어지게 되고, 경우에 따라서는 제상능력이 정지될 수 있는 문제점이 있다. 따라서 본 발명의 흡입압력조절기(38)가 설치됨으로써 이러한 문제점을 해결하여 압축기의 압축력 저하를 예방할 수 있게 된다.
상기 흡입압력조절기는 15 ~ 20 kg/cm2의 압력을 가진 핫가스(냉매)를 필요에 따라 1 ~ 5 kg/cm2의 압력을 가진 핫가스(냉매)로 강하시켜 압축기로 공급하도록 구성된다. 바람직한 한 실시예를 들자면 액분리기를 지난 17 kg/cm2의 압력을 가진 핫가스를 흡입압력조절기(38)가 4 kg/cm2의 압력을 가진 핫가스로 그 압력을 강하시켜 압축기로 공급하게 된다.
한편, 본 발명의 한 실시예에 따른 핫가스를 이용하여 증발기(301)의 드레인판(302)에 낀 성에를 제상하는 구성을 살펴본다.
상기 증발기(3)의 증발코일을 제상하기 위해 분지된 내부분지관(24)의 일지점에는 드레인판(302)을 제상하기 위한 핫 가스 공급을 위해 제 2 분지관(33)이 연결된다. 이 제 2 분지관(33)은 드레인판(302)에 설치된 성에 제거용 드레인판용 제상 코일(36)을 경유해 유분리기(Oil seperator, 22)와 응축기(19) 사이 구체적으로는 유분리기(Oil seperator, 22)와 제 4 전자밸브(12-4) 밸브 사이에 분지된 내부분지관(24)과 연결되게 구성된다. 경우에 따라 내부분지관(24)과 연결된 지점의 냉매관(26)에 연결해도 된다.
상기 제 2 분지관(33)의 일지점에는 제 5 전자밸브(35)가 설치되어 핫 가스의 흐름을 제어하게 구성되는데, 그 설치 위치는 드레인판용 제상 코일(36)에 도달하기 전 일지점에 설치되면 된다. 이 제 5 전자밸브(35)의 개폐는 수시로 이루어지게 되는데 제 5 전자밸브(35)의 개방시점은 응축기(19)에 설치된 응축기 압력계(34)에 따른다. 즉, 설정된 압력을 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 15 kg/cm2로 설정하였다면 압축기에서 공급된 고온고압 기체의 압력이 이보다 클 경우 컨트롤러(도 4, 5의 '30'과 같은 통상의 컨트롤러)가 제 5 전자밸브(35)를 개방하여 압축기의 핫 가스를 제 2 분지관(33)을 통해 드레인판용 제상 코일(36)에 공급하게 된다.
또한 제 2 분지관(33)에는 드레인판용 제상 코일(36)의 후단 쪽, 되도록 이면 내부분지관(24)의 분지 지점에 가깝게 역지밸브(37)를 설치하여 평상시 드레인판용 제상 코일로 공급되는 핫가스의 역류를 방지하고, 증발코일(301)을 제상하는 제상운전시 제 2 분지관(33)으로 냉매가 역류하는 것을 방지토록 구성하였다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 냉동 냉장 장치의 정상운전시에 행해지는 드레인판의 핫가스 제상과 제상운전에서만 행해지는 증발코일의 핫가스 제상을 살펴본다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 드레인판에 대한 핫가스 제상시의 냉매 흐름을 보인 예시도이다. 도시된 바와 같이 제 2, 4 전자밸브(12-2, 12-4)를 열고 제 1, 3, 5 전자밸브(12-1, 12-3, 35)를 닫아서 정상 운전하다가 응축기(19)에 설치된 응축기 압력계(34)의 압력이 설정된 압력 즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 설정된 15 kg/cm2보다 높게 되면, 이를 감지한 컨트롤러가 제 1, 3 전자밸브(12-1 12-3)는 계속 닫고 제 5 전자밸브(35)를 개방한다.
상기와 같이 제 5 전자밸브(35)가 개방되면 압축기를 지나 응축기로 가는 고온고압 기체인 핫가스 중 일부가 제 5 전자밸브(35)의 개방에 따라 제 2 분지관(33)으로 흐르게 되어 응축기의 압력이 낮아지게 되고, 제 2 분지관(33)으로 공급된 일부 핫 가스가 드레인판용 제상 코일(36)에 유입되어 증발기의 하부를 이루는 드레인판(302)에 낀 성에와 열교환하면서 제상하게 된다. 드레인판용 제상 코일(36)을 지난 핫가스는 역지밸브(37)를 지난후 압축기에서 공급된 핫가스와 만난후 일부는 응축기로 공급되고, 일부는 다시 제 2 분지관(33)을 공급되어 드레인판의 제상에 사용되는 과정을 반복하게 된다.
이렇게 드레인판의 제상을 지속하다가 응축기 압력계(34)의 압력이 설정된 압력 예를 들어 15 kg/cm2 보다 낮아지게 되면 컨트롤러가 제 5 전자밸브(35)를 닫아 정상 운전으로 전환되게 되고, 또 다시 응축기 압력계(34)가 높아지게 되면 다시 제 5 전자밸브(35)를 열어 드레인판을 제상하는 것을 반복하게 된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 드레인판 제상은 정상운전시에 수시로 행해지게 되어 항시 드레인판의 성에를 제거하게 된다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 증발 코일에 대한 핫가스 제상시의 냉매 흐름을 보인 예시도이다. 도시된 바와 같이 제2, 4 전자밸브(12-2, 12-4)를 열고 제 1, 3, 5 전자밸브(12-1, 12-3, 35)를 닫아서 정상 운전하다가 증발기(3)의 표면에 성에가 끼어 냉각 효율이 떨어지면 이를 컨트롤러가 감지하거나, 설정된 시간에 따라 일정 주기별로 컨트롤러가 전자밸브 들을 재어하여 제 2, 4, 5 전자밸브(12-2, 12-4, 35)를 닫고, 제 1, 3 전자밸브(12-1, 12-3)를 열어서 제상운전을 하게 된다.
제상운전은 증발기(3)를 거친 냉매를 압축기(8)에서 저온 저압의 가스를 고온 고압의 가스로 압축하여 고온 고압 기체화하고 압축된 고온 고압의 가스는 유분리기(Oil seperator, 22)를 거쳐 오일을 분리한 후 계속 냉매관(26)을 흐르다가 제2, 4, 5 전자밸브(12-2, 12-4, 35)의 닫힘으로 인해 제3 전자밸브(12-3)가 열린 내부분지관(24)을 통해 분지된 경로를 흐르게 된다.
이후 제 1전자밸브(12-1)가 열린 우회분지관(25)를 통해 팽창밸브(11)을 우회하여 증발기(3)의 증발 코일(301)에 고온 고압 기체인 핫 가스를 공급하여 표면에 서려 있는 성에를 제거하게 된다.
이와 같이 운전하게 되면 압축기를 지난 고온고압의 기체가 냉매관(26)을 따라 이동하다가 제 4전자밸브(12-4)와 제 5 전자밸브(35)의 닫힘에 따라 응축기(19)쪽으로 공급되지 않아 자연 냉각현상을 차단하게 되어 증발기로(3)로 공급되는 압력을 일정하게 유지하게 되어 제상효율이 종래의 핫가스 이용 제상방식에 비해 현저하게 증가하게 된다.
한편, 압축기를 지난 고온고압의 기체는 내부분지관(24)를 거친후 통상의 냉매관(26)을 따라 흐른 후 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 정도이다. 즉, 전술한 바와 같이 제 1전자밸브(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 고온고압의 기체이므로 팽창밸브를 지난다 해도 일반적인 팽창밸브의 역할처럼 저온저압 액체를 고온 고압기체로 만들 필요가 없기 때문이다. 더구나 팽창밸브의 직경이 우회관의 직경보다 작기 때문에 핫가스 제상을 위한 고온 고압의 기체는 대부분 우회분지관(25)을 통과하게 된다.
또한 상기 증발기(3) 후단의 액분리기(21)와 압축기(8) 사이의 냉매관(26)에는 흡입압력조절기(SPR, Suction Pressure Regulator, 38)로 증발기의 증발코일에 낀 성에를 제거하기 위해 압축기에서 공급된 고온고압의 핫 가스가 증발코일을 지나면서 성에를 제상 후 압축기(8)로 순환될 경우 저압상태가 아닌 고압 상태의 냉매가 공급되어 압축기의 압축능력이 떨어지는 문제점을 해결하기 위해 핫가스를 저압화하게 된다. 예를 들자면 액분리기를 지난 17 kg/cm2의 압력을 가진 핫가스를 흡입압력조절기(38)가 4 kg/cm2의 압력을 가진 핫가스로 그 압력을 강하시켜 압축기로 공급하게 된다.
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.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(3) : 증발기 (8) : 압축기
(11) : 팽창밸브 (12-1) : 제1전자밸브
(12-2) : 제 2 전자밸브 (12-3) : 제 3 전자밸브
(12-4) : 제 4 전자밸브 (19) : 응축기
(20) : 수액기 (21) : 액분리기
(22) : 유분리기 (24) : 내부분지관
(25) : 우회분지관 (26) : 냉매관
(33) : 제 2 분지관 (34) : 응축기 압력계
(35) : 제 5 전자밸브 (36) : 드레인판용 제상 코일
(37) : 역지밸브 (38) : 흡입압력조절기
(301) : 증발 코일 (302) : 드레인판

Claims (8)

  1. 증발기, 액분리기, 압축기, 유분리기, 응축기, 수액기 및 팽창밸브 간을 순차 연결하는 냉매관을 흐르는 냉매의 상변화에 따라 실내 공간을 냉동 또는 냉각하도록 구성된 냉동 냉각 장치에 있어서,
    상기 압축기를 지난 냉매관 일지점에서 분지되어 증발기의 증발코일로 고온고압의 핫 가스(냉매)를 공급하는 내부분지관과; 상기 팽창밸브를 우회하는 우회분지관과; 상기 증발기 후단의 액분리기와 압축기 사이 냉매관에 설치되어 고압 상태의 냉매를 저압 상태로 조절하여 압축기에 공급하는 흡입압력조절기와; 냉매의 흐름을 제어하도록 응축기 전단 냉매관에 설치된 제 4전자밸브, 응축기를 지난 냉매관에 설치된 제 2전자밸브, 내부분지관에 설치된 제 3전자밸브 및 우회분지관에 설치된 제 1전자밸브;로 구성된 제상운전시의 핫가스 제상수단과;
    상기 내부분지관의 일지점에서 분지되어 드레인판에 설치된 드레인판용 제상 코일에 고온고압의 핫 가스(냉매)를 공급하는 제 2 분지관과; 상기 제 2 분지관에 설치되어 냉매의 흐름을 제어하는 제 5전자밸브와; 상기 제 5전자밸브가 개방되기 위한 응축기 내 냉매 압력을 측정하는 응축기 압력계와; 상기 제 2 분지관의 후단에 설치되어 냉매의 역류를 방지하는 역지밸브;로 구성된 정상 운전시의 핫가스 제상수단;을 포함하여 구성함으로써 제상운전시는 압축기의 압축력 저하를 예방하면서 제상하고, 정상 운전시에는 응축기의 부하를 줄이면서 수시로 드레인판의 제상이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 분지관 의 후단은 유분리기와 제 4 전자밸브밸브 사이의 내부분지관 또는 냉매관에 연결된 것을 특징으로 하는 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 5 전자밸브는 드레인판용 제상 코일의 전단 제 2 분지관 일 지점에 설치되어 냉매의 흐름을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡입압력조절기는 15 ~ 20 kg/cm2의 압력을 가진 핫가스(냉매)를 1 ~ 5 kg/cm2의 압력을 가진 핫가스(냉매)로 강하시켜 압축기로 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 5 전자밸브는 응축기 압력계에서 측정된 압력이 15 kg/cm2 보다 클 경우 개방되도록 구성된 것을 특징으로 하는 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부분지관은 유분리기를 지난 냉매관의 일 지점에서 분지되어 수액기를 지난 냉매관에 연결되어 압축기를 지난 고온고압 상태의 핫 가스(냉매)가 흐르도록 구성된 것을 특징으로 하는 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 4 전자밸브는 내부분지관이 설치된 지점과 응축기 사이의 냉매관 일지점에 설치된 것을 특징으로 하는 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2전자밸브는 수액기와 내부분지관의 연결지점 사이의 냉매관 일 지점에 설치된 것을 특징으로 하는 복합 핫가스 제상 수단을 구비한 냉동 냉장 장치.
















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