KR101270210B1 - 에너지 절약형 냉동냉장 장치 - Google Patents

에너지 절약형 냉동냉장 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에너지 절약형 냉동냉장 장치에 관한 것으로, 그 목적은 물이 저장된 제상수 탱크를 구비하여 물과 냉매간을 열교환시켜줌으로써 압축기에서 응축기로 공급되는 냉매의 과열상태를 해소하여 건조포화증기 상태로 응축기에 공급되도록 하여 응축기의 응축 효율을 높인 에너지 절약형 냉동냉장 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 구성은 증발기(100), 압축기(200), 응축기(300) 및 팽창변(40)을 포함하여 구성된 냉동냉장 장치에 있어서, 압축기(200)에서 응축기(300)로 연결된 제 1 냉매라인(70)의 일 지점에 설치된 제 1 솔레노이드밸브(80)와; 상기 제 1 솔레노이드밸브(80) 전단에서 후단으로 우회하여 냉매를 공급하는 제 1 분지냉매라인(71)과; 상기 제 1 분지 냉매라인(71)의 일 구간에 설치된 열교환기(1)와; 상기 열교환기를 저장된 물과 열교환 시키는 제상수탱크(2);를 포함하여 냉매의 과열을 낮추어 응축기에 공급하도록 구성된 에너지 절약형 냉동냉장 장치를 발명의 특징으로 한다.

Description

에너지 절약형 냉동냉장 장치{Energy saving freezer and refrigerator}
본 발명은 에너지 절약형 냉동내장(이하 '냉동 장치'라 칭함)장치에 관한 것으로, 자세하게는 냉동장치를 폐순환하는 냉매를 압축기, 응축기 또는 증발기에 공급되기 전에 미리 열교환시켜 줌으로써 냉매의 온도를 조절하여 포화구역 내의 운전구간을 늘려주도록 하여 에너지 효율을 높인 냉동장치에 관한 것이다.
냉동장치의 냉동싸이클은 증발기를 거친 냉매를 압축기에서 압축하여 고온고압 기체화하고, 이를 다시 응축기에서 고온고압 액체화하고, 이를 다시 팽창변에서 저온저압 액체화하고, 이를 다시 증발기에서 저온저압 기체화하는 싸이클을 반복하여 증발기에서 공기와 열교환하여 냉동실(또는 냉동고) 내부의 온도를 낮추는 순환 싸이클을 가진다.
도 5는 종래 냉동장치의 일반적인 냉동장치의 구조를 보인 예시도이고, 도 6은 도 5에 개시된 종래 냉동장치를 순환하는 냉매의 상변태를 보인 그래프이다.
먼저 도 5를 참조하여 종래 냉동 장치의 냉동 싸이클을 설명한다. 도면에서는 미도시되었으나 증발기(100)는 냉동 대상이 되는 냉동실 내부에 설치된다.
냉매의 상태 변화를 기준으로 살펴보면, 팽창변을 지나면서 저온저압 액체 상태의 냉매는 증발기(100)를 통과하면서 냉동실 내부 공기와 열교환하여 실내는 냉동시키면서 저온저압의 기체로 변한다.
이후 액분리기(미도시)를 거치면서 저온저압 기체 중에 포함된 액체를 분리한 후 기체 상태로 압축기(200)에 공급된다.
압축기에서는 공급된 저온저압 기체 상태의 냉매를 압축하여 고온고압 기체화한다.
이후 압축된 고온고압의 기체는 유분리기(Oil seperator, 210)를 거쳐 오일을 분리한 후 응축기(300)에서 고온 고압의 액체로 잠열 변화 후, 수액기(Receiver tank, 310)를 거치면서 액 상태로 저장된다.
이후 수액기를 거친 냉매는 팽창변(400)을 지나면서 저온저압의 액체로 되고, 이후 상기 설명과 같이 다시 증발기(100)를 거치면서 냉동실 실내 공기와 열교환하여 저온저압 기체화로 변하는 과정의 냉동 싸이클을 반복하게 된다.
한편 상기와 같은 종래의 냉동장치는 증발기에 발생하는 성에를 주기적으로 제거하기 위해 전기히터(500)와 같은 별도의 제상장치를 구비하고 있다.
하지만 상기와 같은 종래의 냉동 싸이클은 응축기로 공급되는 냉매의 온도가 과열상태로 공급되어 운전된다는 단점과 팽창변을 거쳐 증발기로 공급되는 냉매의 액화 효율이 떨어져 후레쉬 가스량이 존재하는 상태로 공급되어 증발효과가 저하된다는 단점이 있다.
이로인해 응축기의 전열면적이 모두 사용되지 않은 채로 운전되거나 이를 해결하기 위해서는 전열면적을 크게 제작해야 한다는 단점이 있다.
또한 증발기를 통한 증발효율이 떨어져 증발기를 지나면서 냉매가 100% 기체화 되지 않아 액이 존재하는 상태로 공급됨으로써 액햄머의 단점이 있으며, 액분리기를 통해 액상 냉매를 분리후 압축기로 공급된 냉매로 인해 압축기가 과압축 운전을 함으로써 과열된다는 단점이 있다.
또한 전기히터 방식 제상 방식은 증발기 코일에 부분적으로 봉히터를 삽입하여 적상이 된 코일의 외부에서 가열하여 성에를 녹이는 방식으로 별도의 전기에너지를 이용하여 전기히터를 가열하고, 이 가열된 열을 이용하여 증발기의 성에를 제거함으로써 에너지효율이 저하 된다는 단점과, 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 성에를 제거하기 때문에 봉히타 1개당 많은 열량이 필요하므로 순간온도(100 ~ 150℃) 정도로 제상시 부분적으로 열발생에 의한 손실열량이 많아 실내에 급격한 온도 변화를 일으킨다는 단점이 있다.
이와 같이 도 5와 같은 구조를 가지고 운전되는 국내에 분포되어 있는 모든 공냉식 냉동기는 구조적으로 여러 가지 단점이 있어 결국은 냉동기의 성능이 저하되고 냉동기의 수명이 단축된다.
이하 보다 구체적으로 도 6을 참조하여 종래 공랭식 냉동 장치의 문제점을 냉동 장치를 흐르는 냉매의 상변태 관점에 따라 살펴본다.
모든 냉동기는 회로자체가 폐싸이클로 구성되어 포화구역(포화액선과 건조포화증기선 사이)에서는
Figure 112012109342398-pat00001
즉(V=일정)에서 알 수 있듯이 압력과 온도는 비례하게 되어 있으나 포화구역 외에서는 압력과 온도가 비례하지 않으며 압력상승 정도에 비해 온도가 급상승되므로 압축기가 과열되어 오일이 열화 또는 탄화 되며 이 과정에서 발생되는 가스는 불응축가스가 되므로 고압상승의 직접적인 원인이 되고 이로 인해 압축기의 전류가 상승되며 배관내에 이물질이 생성되어 여러 가지 문제점이 유발될 수 있다.
또한 응축기로 유입되는 부분이 "C"상태(건조포화증기)로 흡입이 되어야 외기와 열교환시 즉시 응축액화가 일어나게 되나 "B"상태로 흡입이 되면(과열증기상태) 포화구역이 아니므로 즉시 응축이 일어나지 않고 과열이 제거된 다음(B→C)에 응축액화가 일어나므로 응축기 또한 전열면적이 커져야 하기 때문에 제작상 원가상승의 원인이 되기도 한다.
그럼 상기와 같이 운전 시 응축기 방열량은
Figure 112012109342398-pat00002
=( B - C ) + ( C - D ) 이므로
(35 - 30) + (30 - 10)=25Kcal/kg
냉매 1kg당 25Kcal의 열을 뺏어야 비로써 응축이 된다는 단점이 있다.
그러나 (35-30)=5Kcal은 필요 없는 과열증기이기 때문에 응축기에서 제거하지 않아도 되므로 냉매 싸이클상에서 냉매의 온도를 조절하기만 하면 이를 해결할수 있다.
한편, 팽창변을 지나는 고온고압 액체는 팽창변을 지나면서 저온저압액체로 변한 후 증발기로 공급되어야 하는데, 응축기에서 공급되는 냉매의 온도가 높아 팽창변을 지나면서 후레쉬 가스가 다량 발생되며, 이러한 상태로 증발기에 공급되면 증발기에서의 증발 효율을 떨어뜨려 냉동효율을 떨어뜨리는 문제가 있다. 즉 팽창변을 사이에 두고 그래프 D에서 E로 냉매의 상태가 변할 때 포화액선과 E점의 왼쪽 사이의 영역은 후레쉬 가스 영역인데, 이러한 후레쉬 가스 영역은 E점의 오른쪽 영역인 액 상태를 줄어들게 함으로써 증발기의 증발 효과를 저하시키게 된다.
또한 증발기에서 충분한 증발효과를 얻지 못하면 100% 기체화된 냉매를 배출하지 못해 증발기를 지나 압축기로 가는 구간의 냉매에 액상이 포함되어 이를 제거하기 위해서는 액분리기가 필요하게 되고, 이러한 저온저압기체 양이 압축기에 공급되면 압축기에 과부하를 주게 된다. 즉, E 점에서 A점 사이의 구간이 줄어들게 되면 압축기에 공급되는 냉매 순환량이 줄게 되어 엔탈피 관점에서 보면 공급된 냉매가 저효율의 운전을 하게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 물이 저장된 제상수 탱크를 구비하여 물과 냉매간을 열교환시켜줌으로써 압축기에서 응축기로 공급되는 냉매의 과열상태를 해소하여 건조포화증기 상태로 응축기에 공급되도록 하여 응축기의 응축 효율을 높인 에너지 절약형 냉동냉장 장치를 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 압축기에서 응축기로 공급되는 냉매와 열교환된 고온의 물을 증발기 제상에 사용하여 별도의 에너지 공급없이 제상시간을 단축하여 피 냉각물의 손상을 방지토록 한 에너지 절약형 냉동냉장 장치를 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 압축기에서 응축기로 공급되는 냉매의 과열상태를 해소하여 응축기의 효율을 높임과 동시에 팽창변에 공급되는 고온고압 액체 상태의 냉매 일부를 분지하여 증발기를 지난 냉매 라인과 열교환시킴으로써 증발기에 공급되는 저온저압 액체 상태의 냉매는 과냉각되어 후레쉬 가스량이 저감되도록 하고 증발기를 지난 냉매는 가열되어 냉매중 액성분을 낮추어 냉매의 기체화를 높인 상태로 압축기에 공급되도록 하여 압축기의 파손(액 햄머링)을 막도록 한 복합 에너지 절약형 냉동냉장 장치를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창변을 포함하여 구성된 냉동장치에 있어서,
압축기에서 응축기로 연결된 제 1 냉매라인의 일 지점에 설치된 제 1 솔레노이드밸브와;
상기 제 1 솔레노이드밸브 전단에서 후단으로 우회하여 냉매를 공급하는 제 1 분지냉매라인과;
상기 제 1 분지 냉매라인의 일 구간에 설치된 열교환기와;
상기 열교환기를 저장된 물과 열교환 시키는 제상수탱크;를 포함하여 냉매의 과열을 낮추어 응축기에 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 냉동장치를 제공함으로써 달성된다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 1 분지냉매라인은 열교환기로 냉매를 공급하는 냉매라인 쪽 일 지점 설치된 제 2 솔레노이드밸브와;
열교환기에서 열교환 후 제 1 냉매라인 쪽으로 배출되는 냉매라인 쪽 일 지점에 설치된 냉매 역류 방지용 체크밸브가 설치될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제상수탱크에는 수온을 측정하는 제 1 온도센서가 설치되고, 열교환기를 지난 제 1 분지냉매라인 상에는 냉매의 온도를 측정하는 제 2 온도센서가 설치될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제상수탱크의 일지점에는 열교환된 온수를 증발기로 공급하는 온수공급라인이 설치되고, 이 온수공급라인의 일지점에는 온수 공급펌프가 설치되며, 상기 온수공급라인의 끝단에는 증발기를 제상하는 복수개의 노즐이 형성된 온수공급용 헤더가 설치될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 온수공급라인의 끝단에 제상수분배기를 설치하여 복수개의 온수공급용 헤더에 온수를 공급하도록 구성할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 온수 공급펌프는 인버터펌프를 사용하여 제상용 온수 유속을 변화시키도록 구성할 수 있다..
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 1 냉매라인에는 응축기로 공급되기 전에 일부 냉매를 수액기로 분지하기 위한 제 3 솔레노이드밸브가 일 지점에 설치된 제 2 분지냉매라인에 설치되어 수액기에 설치된 제 1 압력센서에서 측정된 압력에 따라 제 3 솔레노이드밸브를 개폐토록 구성할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 응축기에서 팽창변으로 연결된 제 2 냉매라인의 일 지점에 설치된 제 4 솔레노이드밸브와;
상기 제 4 솔레노이드밸브 전단에서 후단으로 우회하도록 설치된 제 3 분지냉매라인과;
상기 제 3 분지냉매라인의 일 구간에 설치되어 증발기에서 압축기로 연결된 제 3 냉매라인이 통과하여 액가스가 열교환하도록 한 액가스열교환기;를 더 포함하여 구성할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 3 분지냉매라인은 액가스 열교환기쪽으로 공급되는 냉매의 흐름을 개폐하도록 제 5 솔레노이드밸브가 설치되고, 액가스 열교환기를 지나 팽창변쪽으로 공급되는 냉매의 흐름을 개폐하도록 제 6 솔레노이드밸브가 설치되며,
상기 제 3 냉매라인에는 제 3 온도센서가 설치되어 순환하는 냉매의 온도를 측정하여 제 5 솔레노이드밸브와 제 6 솔레노이드밸브의 개폐를 제어토록 구성할 수 있다.
상기와 같이 본 발명은 물이 저장된 제상수 탱크를 구비하여 물과 냉매간을 열교환시켜줌으로써 압축기에서 응축기로 공급되는 냉매의 과열상태를 해소하여 건조포화증기 상태로 응축기에 공급되도록 하여 응축기의 응축 효율을 높였다는 장점과,
또한 압축기에서 응축기로 공급되는 냉매와 열교환된 고온의 물을 증발기 제상에 사용하여 별도의 에너지 공급없이 제상시간을 단축하여 피 냉각물의 손상을 방지하였다는 장점과,
또한 압축기에서 응축기로 공급되는 냉매의 과열상태를 해소하여 응축기의 효율을 높임과 동시에 팽창변에 공급되는 고온고압 액체 상태의 냉매 일부를 분지하여 증발기를 지난 저온저압 냉매 라인과 열교환시킴으로써 증발기에 공급되는 저온저압 액체 상태의 냉매는 과냉각되어 후레쉬 가스량이 저감되도록 하고 증발기를 지난 냉매는 가열되어 냉매중 액성분을 낮추어 냉매의 기체화를 높인 상태로 압축기에 공급되도록 하여 압축기의 파손 및 과열을 막아 오일의 열화, 탄화를 방지함으로써 냉동장치 내의 여러 가지 악영향을 제거하였다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 냉동장치의 구조를 보인 예시도이고,
도 2는 도 1에 개시된 본 발명 냉동장치를 순환하는 냉매의 상변태를 보인 그래프이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 증발기에 설치된 제상용 분배기(헤더)의 모습을 보인 사시도이고,
도 4는 헤더에 대각으로 설치된 노즐의 모습을 보인 예시도이고,
도 5는 종래 냉동장치의 일반적인 냉동장치의 구조를 보인 예시도이고,
도 6은 도 5에 개시된 종래 냉동장치를 순환하는 냉매의 상변태를 보인 그래프이다.
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 냉동장치의 구조를 보인 예시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 냉동장치를 폐순환하는 냉매의 냉각싸이클 구조는 기본적으로 종래의 냉각싸이클과 같이 팽창변을 지나면서 저온저압 액체 상태의 냉매는 증발기(100)를 통과하면서 냉동실 내부 공기와 열교환하여 실내는 냉동시키면서 저온저압의 기체로 변한다. 이후 기체 상태로 압축기(200)에 공급된다. 압축기에서는 공급된 저온저압 기체 상태의 냉매를 압축하여 고온고압 기체화한다. 이후 압축된 고온고압의 기체는 유분리기(Oil seperator, 210)를 거쳐 오일을 분리한 후 응축기(300)에서 고온 고압의 액체로 잠열 변화 후, 수액기(Receiver tank, 310)에서 액 상태로 저장된다. 이후 수액기를 거친 냉매는 팽창변(40)을 지나면서 저온저압의 액체로 되고, 이후 상기 설명과 같이 다시 증발기(100)를 거치면서 냉동실 실내 공기와 열교환하여 저온저압 기체화로 변하는 과정의 냉동 싸이클을 반복하는 구조를 가진다.
이하 부터는 종래 기술과 대비되는 본 발명만의 구성을 구체적으로 설명한다.
먼저 압축기에서 응축기로 공급되는 냉매의 과열상태를 해소하여 건조포화증기 상태로 응축기에 공급되도록 하는 구성을 살펴보면, 압축기(200)에서 응축기(300)로 연결된 제 1 냉매라인(70)의 일 지점에 제 1 솔레노이드밸브(80)를 설치하고, 이 제 1 솔레노이드밸브(80) 전단(압축기쪽)에서 후단(응축기쪽)으로 우회하여 냉매를 공급하는 제 1 분지냉매라인(71)를 설치하였다.
제 1 분지 냉매라인(71)의 일 구간에는 열교환기(1)가 설치되어 제상수탱크(2)에 담긴 물과 열교환하도록 구성하였다. 제상수탱크(2)에 담긴 물은 열교환에 따른 자연증발 및 증발기의 제상을 위한 제상수 공급에 따라 수위가 저하되면 외부의 물이 보충되도록 수위계와 물공급 밸브가 설치됨은 물론이다.
제 1 분지냉매라인(71)은 열교환기(1)를 사이에 두고, 열교환기로 냉매를 공급하는 냉매라인 쪽 일 지점에는 제 2 솔레노이드밸브(81)가 설치되고, 열교환후 제 1 냉매라인(70) 쪽으로 배출되는 냉매라인 쪽 일 지점에는 제 1 솔레노이드밸브(80) 개방시 제 1 분지냉매라인(71) 쪽으로 냉매가 역류하는 것을 방지하도록 체크밸브(82)가 설치된다. 이 체크밸브는 정상운전시 제 2 솔레노이드밸브(81)가 닫혔을 때 제 1 솔레노이드밸브(80)를 통해서 응축기로 들어가는 기체상태의 냉매가 제상수 탱크로 역류하여 응축액화 되는 것을 방지하기 위한 장치이다.
또한 제상수탱크(2)에는 수온을 측정하는 제 1 온도센서(30)가 설치되고, 열교환기(1)를 지난 제 1 분지냉매라인(71) 상에는 냉매의 온도를 측정하는 제 2 온도센서(31)가 설치된다. 이 제 2 온도센서는 체크밸브 보다 제상수탱크에 가까운 쪽에 설치된다.
즉, 압축기에서 압축된 고온고압 기체 상태의 냉매는 제 2 솔레노이드밸브(81)를 통해 제상수탱크 내의 물과 열교환하며 제 1 온도센서(30), 제 2 온도센서(31)에 의해 제 1 솔레노이드밸브(80) 및 제 2 솔레노이드밸브(81)가 개폐되어 어떠한 경우라도 동시에 동작되지 않으며 제 2 온도센서(31)가 제 1 분지냉매라인(71)의 배출구쪽 냉매라인의 냉매가스온도를 감지하여 건조포화증기점이 되면 제 2 솔레노이드밸브(81)가 닫히고 제 1 솔레노이드밸브(80)가 열리게 된다.
한편, 상기 제상수탱크(2)의 일지점에는 증발기로 열교환후 가열된 온수를 공급하는 온수공급라인(72)이 설치되고, 온수공급라인(72)의 일지점에는 온수 공급펌프(3)가 설치된다.
또한 상기 온수공급라인(72)의 끝단에는 온수공급용 헤더(4)가 설치된다. 이 헤더는 적어도 한 개 이상이 설치되는데 바람직하게는 온수공급라인(72)의 끝단에 제상수분배기(42)를 설치하여 복수개의 헤더와 연결하여 제상시간을 단축하도록 증발기 내에서 상하 좌우 배열하여 설치하는 것이 바람직하다.
또한 각 헤더에는 복수개의 노즐(41)이 설치되어 온수를 분사하여 증발기에 서린 성에를 제상하게 구성된다. 이와 같은 구성에 의해 압축기에서 응축기로 공급되는 냉매와 열교환된 고온의 물을 증발기 제상에 사용하여 별도의 에너지 공급없이 제상시간을 단축하여 피 냉각물의 손상을 방지하게 된다.
또한 상기 온수 공급펌프(3)를 인버터펌프를 사용하여 제상용 온수 유속을 변화시켜 증발기내 코일 또는 쿨러에 부착된 얼음이 쉽게 탈락 될 수 있도록 하여 제상시간 단축시키게 구성할 수 있다.
또한 헤더에 설치된 복수개의 노즐은 가상의 수직선을 기준으로 대각을 이루는 한쌍으로 설치하여 하부로 분사시 얼음이 쉽게 탈락 될 수 있도록 얼음의 각도가 대각으로 제상수와 마주치도록 노즐을 설치하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제 1 냉매라인(70)에는 응축기로 공급되기 전에 일부 냉매를 수액기로 분지하기 위한 제 2 분지냉매라인(73)이 설치되어 수액기 압력을 측정하는 제 1 압력센서(32)에서 측정된 압력에 따라 제 3 솔레노이드밸브(83)를 개방시켜 직접 수액기(310)로 공급되도록 구성하였다.
이러한 구성은 동절기 운전시 고압측의 압력이 낮아지면 수액기(310) 내의 압력을 감지하여 제 3 솔레노이드밸브(83)를 열어주므로 고압측의 압력을 일정하게 유지시키게 되어 냉매 순환량을 일정하게 유지하여 냉동 능력을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 압축기에서 응축기로 공급되는 냉매의 과열상태를 해소하여 응축기의 효율을 높임과 동시에 열효율을 높이기 위한 본 발명에 따른 증발기로 공급되는 냉매를 과냉각시키고 증발기를 지난 냉매의 증발시켜 냉매의 기체화를 증진시키는 구성을 이하에서 살펴본다.
응축기(300)에서 팽창변(400)으로 연결된 제 2 냉매라인(74)의 일 지점에 제 4 솔레노이드밸브(84)를 설치하고, 이 제 4 솔레노이드밸브(84) 전단(응축기쪽)에서 후단(팽창변쪽)으로 우회하는 제 3 분지냉매라인(75)를 설치하였다. 제 4 솔레노이드 밸브가 닫히면 냉매는 제 3 분지냉매라인(75)을 통해 흐르게 된다.
또한 상기 제 3 분지냉매라인(75)의 일 구간에는 액가스열교환기(5)가 설치되어 증발기(100)에서 압축기(200)로 연결된 제 3 냉매라인(76)이 통과하여 액가스가 열교환하도록 구성하였다.
또한 제 3 냉매라인에는 제 3 온도센서(33)가 설치되어 순환하는 냉매의 온도를 측정하여 상기 제 3 분지냉매라인(75)에서 액가스 열교환기(5) 쪽으로 공급되는 냉매의 흐름을 개폐하는 제 5 솔레노이드밸브(85)와 액가스 열교환기(5)에서 팽창변쪽으로 공급되는 냉매의 흐름을 개폐하는 제 6 솔레노이드밸브(86)의 개폐를 제어하게 된다. 이와 같은 제어는 유무선으로 연결된 제어부가 각 온도센서의 정보를 취합하여 각 솔레노이드밸브를 제어하게 구성된다. 아울러 본 발명의 각 밸브 및 온도센서 등은 모두 제어부에 의해 제어됨은 물론이다.
즉, 제 3 온도센서(33)에서 제 3 냉매라인의 과열도를 측정하여 과냉각시에는 제 4 솔레노이드밸브(84)를 닫고 제 5 솔레노이드밸브(85), 제 6 솔레노이드밸브(86)를 열어 액가스 열교환기(5)로 고온의 냉매를 통과시켜 증발기(100)에서 미쳐 증발하지 못한 액과 열교환시켜줌으로써 팽창변(400)으로 들어가는 냉매는 과냉각 되어 후레쉬가스 발생량을 줄여주며 압축기(200)로의 액유입을 막아 줌으로써 원활한 냉동싸이클을 형성하므로 경제적인 운전을 도모하게 된다.
도 2는 도 1에 개시된 본 발명 냉동장치를 순환하는 냉매의 상변태를 보인 그래프이다. 도시된 바와 같이 압축기(그래프에서 A-B지점 구간)에서 압축된 고온고압의 토출가스(그래프에서 B지점)를 제상수탱크(2)로 보내 제상수탱크(2) 내의 물과 열교환시킴으로써 과열이 제거되어 건조포화증기(그래프에서 C지점)의 상태로 응축기(300)에 공급되므로 응축기(300) 능력이 향상되며, 또한 압축기(200)의 과열을 막아 오일의 열화, 탄화를 방지하게 됨으로써 냉동장치 내의 여러 가지 악영향을 제거할 수 있으며 제상수탱크 내의 따뜻한 물은 증발기(100)를 제상하는 제상수로 활용하여 제상시간 단축으로 인한 냉동실 내의 온도 상승을 막아줘 피냉각물체가 손상되는 것을 막아준다.
도 2의 그래프를 도 6과 대비하면 DE지점간의 수직선이 액가스 열교환기의 작동에 의한 과냉각된 냉매의 증발기 공급으로 인해 포화액선쪽으로 이동한 모습을 보이고, 또한 B지점이 제상수탱크의 작동에 의해 냉매의 과열을 해소하여 C지점 근처 건조포화증기선쪽으로 이동한 모습을 보인다(F).
상기와 같은 본 발명과 종래기술간의 냉동효율은 아래 표 1 과 같다
Figure 112012109342398-pat00003
냉동효율 비교표(종래 기술 도 6의 효율을 100%로 가정시, 냉매 1kg기준)
상기와 같이 본 발명의 구성을 가지는 에너지 절감형 냉동장치를 이용함으로써 경제적인 냉동장치 운전을 할 수 있다.
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>
(1) : 열교환기 (2) : 제상수탱크
(3) : 온수 공급펌프 (4) : 온수공급용 헤더
(5) : 액가스열교환기 (30) : 제 1 온도센서
(31) : 제 2 온도센서 (32) : 제 1 압력센서
(33) : 제 3 온도센서 (41) : 노즐
(42) : 제상수분배기 (70) : 제 1 냉매라인
(71) : 제 1 분지냉매라인 (72) : 온수공급라인
(73) : 제 2 분지냉매라인 (74) : 제 2 냉매라인
(75) : 제 3 분지냉매라인 (76) : 제 3 냉매라인
(80) : 제 1 솔레노이드밸브 (81) : 제 2 솔레노이드밸브
(82) : 체크밸브 (83) : 제 3 솔레노이드밸브
(84) : 제 4 솔레노이드밸브 (85) : 제 5 솔레노이드밸브
(86) : 제 6 솔레노이드밸브 (100) : 증발기
(200) : 압축기 (210) : 유분리기
(300) : 응축기 (310) : 수액기
(400) : 팽창변

Claims (9)

  1. 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창변을 포함하여 구성된 냉동냉장 장치에 있어서,
    상기 압축기에서 응축기로 연결된 제 1 냉매라인의 일 지점에 설치된 제 1 솔레노이드밸브와; 상기 제 1 솔레노이드밸브 전단에서 후단으로 우회하여 냉매를 공급하는 제 1 분지냉매라인과; 상기 제 1 분지 냉매라인의 일 구간에 설치된 열교환기와; 상기 열교환기를 저장된 물과 열교환 시키는 제상수탱크와; 상기 제 1 분지냉매라인에서 열교환기의 전단 일 지점에 설치된 제 2 솔레노이드밸브와; 상기 제 1 분지냉매라인에서 열교환기의 후단 일 지점에 설치된 냉매 역류 방지용 체크밸브와; 상기 제상수탱크에 설치되어 수온을 측정하는 제 1 온도센서와; 상기 열교환기를 지난 제 1 분지냉매라인 상에 설치되어 냉매의 온도를 측정하는 제 2 온도센서;로 이루어져 상기 압축기를 지난 냉매의 과열을 낮추어 응축기에 공급하도록 구성되고,
    상기 응축기에서 팽창변으로 연결된 제 2 냉매라인의 일 지점에 설치된 제 4 솔레노이드밸브와; 상기 제 4 솔레노이드밸브 전단에서 후단으로 우회하도록 설치된 제 3 분지냉매라인과; 상기 제 3 분지냉매라인의 일 구간에 설치되어 증발기에서 압축기로 연결된 제 3 냉매라인이 통과하여 액가스가 열교환하도록 한 액가스열교환기와; 상기 제 3 분지냉매라인에서 액가스 열교환기쪽으로 공급되는 냉매의 흐름을 개폐하도록 설치된 제 5 솔레노이드밸브와; 상기 제 3 분지냉매라인에서 액가스 열교환기를 지나 팽창변쪽으로 공급되는 냉매의 흐름을 개폐하도록 설치된 제 6 솔레노이드밸브와; 상기 제 3 냉매라인에 설치되어 순환하는 냉매의 온도를 측정하여 제 5 솔레노이드밸브와 제 6 솔레노이드밸브의 개폐를 제어토록 구성한 제 3 온도센서;로 이루어져 상기 증발기에 공급되는 냉매를 과냉각시켜 후레쉬 가스량을 저감시켜 냉동력을 증가시킴과 동시에 증발기를 지난 냉매 가열에 의해 냉매 중 액성분을 낮추어 냉매의 기체화를 높인 상태로 압축기에 공급하도록 구성되고,
    상기 응축기로 공급되기 전에 일부 냉매를 수액기로 공급하도록 제 1 냉매라인에서 분지된 제 2 분지냉매라인과; 제 2 분지냉매라인의 일지점에 설치되어 수액기에 설치된 제 1 압력센서에서 측정된 압력에 따라 개폐되는 제 3 솔레노이드밸브;로 이루어져 동절기 운전시 고압측의 압력이 낮아지면 수액기내의 압력을 감지하여 제 3 솔레노이드밸브를 열어줘 고압측의 압력을 일정하게 유지시켜 냉매 순환량을 일정하게 유지함으로써 냉동 능력이 향상되도록 구성되어, 냉매의 온도 조절에 의해 포화구역 내의 운전구간을 늘려 에너지 효율을 높인 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 냉동냉장 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제상수탱크의 일지점에는 열교환된 온수를 증발기로 공급하는 온수공급라인이 설치되고, 이 온수공급라인의 일지점에는 온수 공급펌프가 설치되며, 상기 온수공급라인의 끝단에는 증발기를 제상하는 복수개의 노즐이 형성된 온수공급용 헤더가 설치된 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 냉동냉장 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 온수공급라인의 끝단에 제상수분배기를 설치하여 복수개의 온수공급용 헤더에 온수를 공급하도록 구성한 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 냉동냉장 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 온수 공급펌프는 인버터펌프를 사용하여 제상용 온수 유속을 변화시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 냉동냉장 장치.

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