KR101754225B1 - Hydro carbon refrigerant blend and appratus for calculating mass ratio of the same - Google Patents

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Abstract

탄화수소물들들을 혼합한 탄화수소 혼합 냉매 및 이에 적합한 질량비를 산출하기 위한 시뮬레이션 장치가 개시된다.
탄화수소 혼합 냉매는 냉동실, 냉장실 그리고 압축용기를 가지는 냉매 회로에 제공되는 혼합냉매에 있어서, 각각 다른 온도에서 증발하는 탄화수소 물질들인 프로판(대기압상태에서 증발온도 약 -40℃), 이소부탄 (-10℃) 그리고 부탄(0℃)를 혼합한 것을 특징으로 한다.
A hydrocarbon-based refrigerant mixture of hydrocarbons and a simulation apparatus for calculating a suitable mass ratio are disclosed.
Hydrocarbon mixed refrigerant is a mixture of propane (evaporation temperature about -40 ° C at atmospheric pressure), isobutane (-10 ° C ) And butane (0 占 폚).

Description

탄화수소 혼합 냉매 및 이것의 조성비를 결정하기 위한 시뮬레이션 장치 {Hydro carbon refrigerant blend and appratus for calculating mass ratio of the same}Hydrocarbon refrigerant blend and appratus for calculating the hydrocarbon mixture refrigerant and composition ratio thereof [

본 발명은 가정용 및 산업용 냉장고에 사용되는 냉매에 관한 것으로서, 특히 탄화수소물들을 혼합한 탄화수소 혼합 냉매 및 이에 적합한 질량비를 산출하기 위한 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigerant used in domestic and industrial refrigerators, and more particularly, to a hydrocarbon mixed refrigerant in which hydrocarbons are mixed and a simulation apparatus for calculating a mass ratio suitable for the refrigerant.

종래 사용하는 냉매는 단일 물질 냉매, 공비 혼합냉매, 근사공비혼합 냉매(Near Azeotrope Refrigerant)로 구분된다.Conventional refrigerants are classified into single material refrigerant, azeotropic mixed refrigerant, and near azeotropic refrigerant.

공비 혼합 냉매란 결로점(Dew Point)과 비등점(Bubble Point)이 같은 혼합 냉매이고 근사 공비 혼합냉매란 결로점과 비등점과의 차이(Temperature Glide)를 최소화한 혼합 냉매이다.   The azeotropic mixed refrigerant is a mixed refrigerant having the same dew point and bubble point, and the approximate azeotropic mixed refrigerant is a mixed refrigerant in which the difference between the dew point and the boiling point (temperature glide) is minimized.

현재 산업용 냉장고, 히트 펌프에는 공비 혼합 냉매 혹은 근사 공비 혼합 냉매를 사용하고 가정용 냉장고에는 염소를 갖지 않는 신냉매(R134A), 이소부탄(R600A) 등 단일 물질 냉매를 사용한다.Current mixed refrigerant or near-azeotropic mixed refrigerant is used for industrial refrigerator and heat pump, and single substance refrigerant such as new refrigerant (R134A) or isobutane (R600A) which does not have chlorine is used for domestic refrigerator.

가정용 냉장고 냉매 회로를 살펴보면, 냉동실의 가장 낮은 온도를 유지하려면 냉매를 냉동실 가장 낮은 온도보다 낮은 온도에서 증발하게 하여야한다. 또한 냉장실의 온도는 영상을 유지하여야 하므로, 냉장실 공기를 영하의 증발 관로에 접촉하여 순환하게 하고 순환되는 공기의 양을 제어 하여 냉장실의 온도를 제어한다.If you look at the refrigerant circuit of a domestic refrigerator, to maintain the lowest temperature of the freezer, the refrigerant should evaporate at a temperature lower than the lowest temperature of the freezer. Also, since the temperature of the refrigerating compartment is required to maintain the image, the refrigerating compartment air is circulated through the sub-zero evaporation duct and the amount of air circulated is controlled to control the temperature of the refrigerating compartment.

종래의 냉매 회로는 통상 압축기로 흡입되는 냉매를 과열증기상태로 유지한다. 이에 따라, 압축기 내부의 냉매 가스는 압축기와 압축기를 구동하는 전동기에서 발생하는 열에 의해 더욱더 높은 온도의 과열 증기상태가 된다.The conventional refrigerant circuit normally keeps the refrigerant sucked into the compressor in an overheated steam state. Accordingly, the refrigerant gas inside the compressor becomes a superheated steam state at a higher temperature by the heat generated in the compressor and the electric motor driving the compressor.

압축기로 흡입되는 냉매증기의 온도는 증발기 주위온도와 압축기 주위온도에 따라 변한다. The temperature of the refrigerant vapor sucked into the compressor varies with the ambient temperature of the evaporator and the ambient temperature of the compressor.

예를 들어, 증발기 주위온도와 압축기 주위온도가 높을 경우에는 압축기로 흡입되는 냉매 증기의 온도가 높아 이에 따라 과열도가 높아진다.For example, when the ambient temperature of the evaporator and the ambient temperature of the compressor are high, the temperature of the refrigerant vapor sucked into the compressor is high, thereby increasing the degree of superheat.

한편, 증발기 주위온도와 압축기 주위온도가 낮을 경우에는 압축기로 흡입되는 냉매증기의 온도가 낮아 이에 따라 압축기로 흡입되는 냉매증기의 과열도가 낮아진다.On the other hand, when the ambient temperature of the evaporator and the ambient temperature of the compressor are low, the temperature of the refrigerant vapor sucked into the compressor is low, so that the superheating degree of the refrigerant vapor sucked into the compressor is low.

  그러므로, 통상 압축기로 흡입되는 냉매 증기는 항상 일정 이상의 과열도를 유지하는 이상 기체 상태이다.Therefore, the refrigerant vapor normally sucked into the compressor is in an ideal gas state that always maintains a superheat degree higher than a certain level.

도 1은 냉각실의 온도에 따라 압축기에서 토출되는 냉매의 양을 도시한다.1 shows the amount of refrigerant discharged from the compressor according to the temperature of the cooling chamber.

도 1을 참조하면, 압축기 주위 대기 온도가 높은 상태에서는 압축기로 흡입되는 냉매 증기의 온도가 높으므로 과열도가 높아 압축기가 압축하는 냉매 증기의 질량이 낮고, 반대로 압축기 주위 대기 온도가 낮으면 압축기로 흡입되는 냉매 증기의 온도가 낮으므로 과열도는 낮아 압축기가 압축하는 냉매 증기의 질량이 높다.
Referring to FIG. 1, when the atmospheric temperature around the compressor is high, the refrigerant vapor sucked into the compressor has a high temperature, so that the superheat degree is high, so that the mass of the refrigerant vapor compressed by the compressor is low. On the contrary, Since the temperature of the refrigerant vapor inhaled is low, the degree of superheat is low and the mass of the refrigerant vapor compressed by the compressor is high.

냉장고의 냉매 회로에 있어서, 압축기가 냉매 증기를 압축하면, 압축열에 의하여 고온으로 압축된 냉매 증기가 열을 대기 중으로 방출함으로써 응축하고 또한 응축된 냉매가 주위로부터 증발열을 흡수하여 증발한다. 즉, 냉각실을 냉각하는 냉각 능력은 압축기가 압축하여 응축한 냉매 질량에 비례한다.
In the refrigerant circuit of the refrigerator, when the compressor compresses the refrigerant vapor, the refrigerant vapor compressed at a high temperature by the compressed heat condenses by discharging the heat to the atmosphere, and the condensed refrigerant absorbs the evaporation heat from the surroundings and evaporates. That is, the cooling capacity for cooling the cooling chamber is proportional to the refrigerant mass that is compressed and condensed by the compressor.

대기의 온도가 높아 증발되는 냉매의 질량이 많이 필요할 때는 압축기에서 압축되는 냉매의 질량이 적고 반대로 대기의 온도가 낮아  증발되는 냉매의 질량이 적게 필요할 때는 압축기에서 압축되는 질량이 많다.이와 같이 서로 상반되는 현상이 발생한다.
When the mass of the refrigerant evaporated due to the high atmospheric temperature is large, the mass of the refrigerant compressed by the compressor is low and the mass of the refrigerant compressed by the compressor is large when the mass of the refrigerant evaporated due to the low temperature of the air is low. .

이와 같은 상반되는 현상으로 인해 압축기는 주위 온도가 높아 많은 양의 냉매가 증발하여야 할 때는 도 1에 도시되는 바와 같이 압축기가 한 행정에서 토출되는 냉매의 질량이 작아 고속으로 회전하거나 단속운전제어의 경우 운전되는 시간이 길어야 한다.
When the compressor is required to evaporate a large amount of refrigerant due to a high ambient temperature, the compressor is rotated at high speed due to the small mass of the refrigerant discharged from one stroke of the compressor, The driving time should be long.

압축기가 정지하면 압축기 흡입구 측 냉매증기 온도는 상온으로 변한다. 즉, 압축기 정지시 압축기 흡입구 온도는 장시간 연속 운전 시 흡입구 온도보다 낮아지고 압축기 흡입구 냉매압력은 흡입압력과 토출압력이 평형 상태로 진행되므로 압축기가 연속 운전 중일 때의 압력보다 수 배 이상 높은 압력 상태로 변한다.  When the compressor stops, the refrigerant vapor temperature at the compressor inlet side changes to room temperature. That is, the compressor inlet temperature at the time of stopping the compressor is lower than the inlet temperature at the time of continuous operation for a long time, and the refrigerant pressure at the inlet of the compressor is in the state of pressure several times higher than that at the time of continuous operation of the compressor since the suction pressure and the discharge pressure are in equilibrium It changes.

즉, 종래의 냉장고에 있어서, 정지 상태의 압축기를 기동할 때, 냉매 가스 온도는 낮고 압력은 수 배 높은 상태로 기동하여야 한다.That is, in the conventional refrigerator, when starting the compressor in the stopped state, the refrigerant gas temperature should be low and the pressure should be increased several times higher.

게다가 이에 압축기의 마찰부하와 관성부하가 더하여지게 되므로, 압축기의 기동 회전력은 이에 해당하는 높은 기동력을 가져야만 한다.In addition, since the friction load and the inertial load of the compressor are added to each other, the starting rotational force of the compressor must have a corresponding high driving force.

즉, 압축기의 기동 회전력은 기동 후 정상운전 상태의 회전력에 비교하여 아주 큰 회전력이 있어야한다That is, the starting torque of the compressor must be very large compared with the torque of normal operation after starting

.

압축기를 구동하는 전동기는 대부분 교류 유도 전동기이고 교류 유도 전동기 기동회전력을 크게 하려면 전기자 권선(2차권선)의 저항을 크게 하여 전기자 권선에 흐르는 전류와 회전자계의 위상 변위 각도를 최소화 하여 한다.Most of the motors that drive the compressors are AC induction motors. To increase the starting torque of AC induction motors, the resistance of the armature windings (secondary windings) is increased to minimize the current flowing through the armature windings and the phase displacement angle of the rotor system.

그래서 전기자권선의 저항이 통상 유도전동기의 전기자 권선저항보다 크다. 이에 따라, 저항에 의한 많은 열이 발생한다. Thus, the resistance of the armature winding is usually larger than the armature winding resistance of the induction motor. As a result, much heat is generated due to the resistance.

그리고 특히 가정용 냉장고와 같이 냉동실 온도 -15℃ 조건 및  냉장실온도 2-3℃ 조건을 하나의 압축기로 가동하여 얻어야 하므로 압축기로 흡입되는 냉매증기는 -20℃내외의 증발온도에 해당하는 낮은 압력이어야 한다.  In particular, since the refrigerator room temperature-15 ° C and the refrigerating compartment temperature range of 2-3 ° C must be obtained by operating a single compressor such as a domestic refrigerator, the refrigerant vapor sucked into the compressor must be a low pressure corresponding to the evaporation temperature of about -20 ° C .

또한 압축기 기밀용기내의 압축기 구동 전동기에서 발열하는 발열량과 냉매를 압축하므로 발생되는 압축열을 압축기 기밀용기 유입된 냉매증기가 흡수하여 고온의 냉매증기가 된다.Also, the amount of heat generated in the compressor driving motor in the hermetically sealed container of the compressor and the compressed heat generated by compressing the refrigerant are absorbed by the refrigerant vapor introduced into the compressor airtight container, and become the high-temperature refrigerant vapor.

이에 따라, 압축기로 흡입되는 냉매 증기는 압력은 낮고 온도는 높다.  Accordingly, the refrigerant vapor sucked into the compressor has a low pressure and a high temperature.

그러므로 냉매회로의 압축기 구동 전동기의 정상 운전 부하율은 항상 정격부하의 1/5내지 1/3정도 이하로 낮은 부하상태로 운전된다.
Therefore, the normal operation load ratio of the compressor drive motor of the refrigerant circuit is always operated at a low load condition of 1/5 to 1/3 of the rated load or less.

그런데 모든 동력 기기들은 기기의 부하가 정격부하에 도달할 때 효율이 최고에 도달하고 또한 기기에 부가된 부하가 낮을수록 기기의 효율은 낮아진다. However, all power devices have the highest efficiency when the load of the device reaches the rated load, and the lower the load applied to the device, the lower the efficiency of the device.

또한 종래의 가정용 냉장고는 공비 상태의 냉매를 사용하므로 냉동실의 증발기관로와 냉장실의 증발기관로에서 냉매가 증발하는 온도를 서로 다르게 유지할 수 없다  In addition, since conventional household refrigerators use refrigerant in an azeotropic state, the temperatures at which the refrigerant evaporates in the evaporator tubes of the freezer compartment and the refrigerating compartment can not be kept different from each other

냉동실 온도는 영하15℃이하의 낮은 온도이고 냉장실 온도는 영상의 온도를 유지한다. The freezer temperature is a low temperature below minus 15 ° C, and the refrigerator temperature maintains the temperature of the image.

그래서 모세관을 지나 냉동실 증발기관로에서 단열 팽창한 냉매증기는 영하의 낮은 온도의 냉매 증기이다.Thus, the refrigerant vapor that adiabatically expands in the evaporator of the freezer compartment after passing through the capillary tube is a refrigerant vapor at a lower temperature.

이 영하의 냉매 증기로 채워진 냉장실 증발 관로에서 냉장실 공기로부터 증발열을 흡수하여야 한다.The evaporation heat from the refrigerating chamber air should be absorbed in the refrigerating chamber evaporation duct filled with this subzero refrigerant vapor.

그래서 송풍기를 이용하여 냉장실의 공기를 증발관로로 순환하는 공기의양을 조절하여 냉장실의 온도를 유지하며, 이에 따라 증발기 관로에 접촉되는 순환 공기에 포함된 수분이 증발기 열교환판 사이에 결빙한다.Thus, the amount of air circulating through the air in the refrigerating compartment to the evaporating duct is controlled by using the blower to maintain the temperature of the refrigerating compartment, so that the moisture contained in the circulating air coming into contact with the evaporator duct is freezed between the evaporator heat exchanging plates.

결빙으로 인해 공기의 흐름을 막으므로 주기적으로 전열기 혹은 냉매증기의 응축열을 이용하여 결빙을 녹여야 한다.Since freezing prevents the flow of air, it is necessary to periodically dissolve the ice using the heat of condensation of the heater or refrigerant vapor.

증발기 열 교환 판에 결빙된 결빙을 녹이는 전열기로 인해 전력을 낭비하고 또한 냉장된 채소, 과일, 생선, 고기 등에서 수분을 탈취하여 영하의 전열관과 판에 결빙하므로 탈수되어 냉장된 물건의 신선도를 저하하는 결과를 초래한다. The evaporator heat exchanger wastes electricity by freezing the frozen ice, and also dehydrates the refrigerated vegetables, fruits, fish, meat, etc., and freezes them at the freezing tubes and plates. Results.

종래, 냉장고, 냉동기에 있어서의 냉매, 히트 펌프에 있어서의 열매체 등으로서, 클로로플루오로플루오로카본(CFC), 하이드로클로로플루오로카본(HCFC)이 사용되고 있다. 이들의 단체(單體), 공비조성물, 혼합물 등은 프레온 또는 프레온류로 칭해지고 있다. 근래, 대기 중에 방출된 프레온류가 오존층을 파괴하고, 인류를 포함하는 지구상의 생태계에 중대한 악영향을 미치는 것이 지적되고 있다. 그 때문에, 이미 오존층 파괴의 위험성이 높은 프레온에 대해서는 국제적인 결정에 의해, 사용 및 생산이 규제되기에 이르고 있다. BACKGROUND ART Heretofore, chlorofluorofluorocarbons (CFCs) and hydrochlorofluorocarbons (HCFCs) have been used as refrigerants in refrigerators, refrigerators, heating mediums in heat pumps, and the like. These single components, azeotropic compositions, mixtures, and the like are referred to as freon or freon. Recently, it has been pointed out that Freon, released into the atmosphere, destroys the ozone layer and has a serious adverse effect on the ecosystem including the earth. For this reason, the use and production of Freon, which are already at high risk of destruction of the ozone layer, have been regulated by international decisions.

오존층을 파괴하고 지구온난화를 유발하는 물질은 할로겐 원소 화합물, 탄산가스 등 분자결합이 강해 대기 중에서 쉽게 분리되지 않는 물질이다.Substances that destroy the ozone layer and cause global warming are substances that are strong in molecular bonds such as halogen element compounds and carbon dioxide gases and are not easily separated from the atmosphere.

대기 중에서 쉽게 분리되지 않는 원인 중 하나는 이들 물질들이 공비 상태로 혼합된 공비 혼합물이라는 것이다. 공비 혼합물은 대기 중의 온도 변화에 따라 쉽게 분리되지 않으므로 특수 기체층을 형성 하여 지구 환경을 교란하게 된다. One of the causes that are not easily separated in the atmosphere is that these materials are azeotrope mixed in an azeotropic state. Since the azeotropic mixture is not easily separated by the temperature change in the atmosphere, it forms a special gas layer to disturb the global environment.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems,

공비상태로 혼합되지 않는 프로판(R290), 이소부탄(R600A), 부탄(R600) 3종류의 탄화수소물질을 혼합한 비공비 혼합 냉매를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a non-azeotropic mixed refrigerant obtained by mixing propane (R290), isobutane (R600A) and butane (R600), which are not mixed in an azeotropic state.

본 발명의 다른 목적은 냉동실, 냉장실, 그리고 압축기기밀용기내부 각각의 유지온도에 따른 냉각열량을 산출하고, 산출된 냉각 열량비에 의해 프로판, 이소부탄, 부탄을 혼합하기 위한 질량비를 결정하는 시뮬레이션 장치를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a simulation apparatus for calculating a cooling heat amount according to a holding temperature of each of a freezing chamber, a refrigerating chamber, and a hermetically sealed container of a compressor, and determining a mass ratio for mixing propane, isobutane, and butane by the calculated cooling heat ratio And the like.

상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 혼합 냉매는 The mixed refrigerant according to the present invention for achieving the above-

냉동실, 냉장실 그리고 압축용기를 가지는 냉매 회로에 제공되는 혼합냉매에 있어서, 상기 혼합 냉매는 In a mixed refrigerant provided in a refrigerant circuit having a freezing chamber, a refrigerating chamber, and a compression vessel,

각각 다른 온도에서 증발하는 탄화수소 물질들인 프로판(대기압상태에서 증발온도 약 -40℃), 이소부탄 (-10℃) 그리고 부탄(0℃)를 혼합한 것을 특징으로 한다.(Evaporation temperature -40 ° C at atmospheric pressure), isobutane (-10 ° C) and butane (0 ° C), which are hydrocarbon substances that evaporate at different temperatures.

여기서, 냉동실, 냉장실, 그리고 압축기기밀용기내부 각각의 유지온도에 따른 냉각열량을 산출하고 산출된 각 부위의 냉각열량에 따라 프로판, 이소부탄, 부탄을 혼합하기 위한 질량비를 결정하는 것이 바람직하다.
Here, it is preferable to calculate the amount of cooling heat according to the holding temperature of each of the freezing chamber, the refrigerating chamber, and the inside of the compressor airtight vessel, and determine the mass ratio for mixing propane, isobutane, and butane according to the calculated amount of cooling heat.

상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시뮬레이션 장치는According to another aspect of the present invention, there is provided a simulation apparatus comprising:

프로판 이소부탄 부탄을 혼합하여 냉매로 사용하기 위하여 프로판, 이소부탄, 부탄을 혼합하는 혼합장치(100); Mixing apparatus 100 for mixing propane, isobutane, and butane to use propane isobutane butane as a refrigerant;

냉매압축기를 중심으로 주변장치와 연결된 밸브, 모세관 ,배출밸브, 전력계로 구성된 압축장치(500);A compression device 500 composed of a valve, a capillary tube, a discharge valve, and a power meter connected to a peripheral device around a refrigerant compressor;

압축된 냉매를 응축제어하고 제어과정을 측정하는 응축장치(200) A condenser 200 for condensing and controlling the compressed refrigerant and measuring the control process,

응축된 액상의 냉매가 냉동실 증발관로에서 증발과정을 제어하고 측정하는 냉동실 증발장치(300); 및 A freezing room evaporator 300 for controlling and measuring the evaporation process of the condensed liquid refrigerant in the freezing compartment evaporation line; And

냉장실 증발관로에서 증발과정을 제어하고 측정하는 냉장실 증발장치(400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a refrigerator compartment evaporating device (400) for controlling and measuring the evaporation process in the refrigerating compartment evaporation duct.

본 발명에 따른 비공비 혼합 냉매는 자연적으로 생성된 탄화수소 물질을 혼합한 것으로서, 지구 대기를 교란하지 않는 친환경적 효과가 있다.
The non-azeotropic mixed refrigerant according to the present invention is a mixture of naturally produced hydrocarbon materials and has an eco-friendly effect that does not disturb the earth's atmosphere.

본 발명에 따른 냉매 회로 제어 방법은 공비상태로 혼합되지 않는 프로판 이소부탄 프로판을 혼합하여 냉매로 사용하므로 가정용 냉장고의 경우 종래의전력 소비량에 비교하여 소비되는 전력량을 획기적으로 절약할 수 있고, 특히 냉장실의 냉각원인 증발관로의 온도를 공기 중의 수분이 결빙하지 않는 영상의 온도를 유지하므로써, 저장된 야채와 생선에서 탈수 현상이 발생하지 않아 신선하게 오래 보관 할 수 있는 효과가 있다.
The refrigerant circuit control method according to the present invention can remarkably save the amount of power consumed compared to the conventional power consumption in the case of a household refrigerator because propane isobutane propane not mixed in an azeotropic state is mixed and used as a refrigerant, The temperature of the evaporation channel is kept at a temperature at which the moisture in the air does not freeze, so that the dehydration phenomenon does not occur in the stored vegetables and fish, and the product can be stored for a long time.

도 1은 압축기로 흡입되는 냉매증기의 과 열도(온도)에 따른 압축기 토출 냉매양 비교표 
도 2는 본 발명에 의해 조성된 혼합냉매를 가정용 냉장고에 적용하여 냉매로 사용하는 냉매회로 개략도
도 3은 본 발명에 따른 냉매 회로 시뮬레이션 장치의 구성도
도 4는 도 3에 도시된 응축 시뮬레이션 장치의 상세한 구성을 보이는 구성도
도 5는 도 3에 도시된 냉동실 증발 시뮬레이션 장치의 상세한 구성을 보이는 구성도
도 6은 온도센서의 설치 상태를 도시하는 구성도.
도 7은 도 3에 도시된 혼합장치의 상세한 구성을 보이는 구성도
도 8은 종래의 냉장고와 본 발명에 의한 냉장고의 증발 후 흡입관로내부의 냉매온도 변화 추이 대비도
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of refrigerant discharged from the compressor and the amount of refrigerant discharged from the compressor according to the degree of superheat (temperature)
2 is a schematic view of a refrigerant circuit used as a refrigerant by applying the mixed refrigerant formed by the present invention to a domestic refrigerator
3 is a block diagram of a refrigerant circuit simulation apparatus according to the present invention.
Fig. 4 is a configuration diagram showing a detailed configuration of the condensation simulation apparatus shown in Fig. 3
5 is a view showing a detailed configuration of the freezer compartment evaporation simulation apparatus shown in FIG.
6 is a configuration diagram showing an installation state of the temperature sensor;
7 is a schematic view showing a detailed configuration of the mixing apparatus shown in FIG.
FIG. 8 is a graph showing changes in refrigerant temperature change in the conventional refrigerator and the suction pipe after evaporation of the refrigerator according to the present invention

본 발명에 따른 비공비 혼합 냉매는 서로 다른 증발 온도를 가지는 프로판 (R290) 이소부탄(R600A, i-C4H10 ) 부탄(N-Butane) 등 천연 탄화수소 물질을 혼합한 것을 특징으로 한다.The non-azeotropic mixed refrigerant according to the present invention is characterized by mixing natural hydrocarbon materials such as propane (R290) isobutane (R600A, i-C4H10) butane having different evaporation temperatures.

여기서, 프로판 (R290) 이소부탄(R600A, i-C4H10 ) 부탄(N-Butane) 등 공비 혹은 근사공비 상태로 혼합되지 않는 천연 탄화수소 물질이다. Here, propane (R290) is a natural hydrocarbon material such as isobutane (R600A, i-C4H10) butane (N-butane) which is not mixed in an azeotropic or approximate azeotropic state.

냉장실에서 증발하는 이소부탄의 증발온도가 0℃이고 이때 냉매의 압력은 약 1.5기압이다. The evaporation temperature of the evaporated isobutane in the refrigerating chamber is 0 ° C and the pressure of the refrigerant is about 1.5 atm.

또한, 증발관로의 냉매 증기 압력이 1.5기압일 때Further, when the vapor pressure of the refrigerant in the evaporation pipe is 1.5 atm

○ 냉동실온도가 -15℃이하를 유지할 때 냉동실 증발관로의 냉매 중 프로판이 약 -30℃ 내지 -25℃에서 증발하고When the temperature of the freezing compartment is kept below -15 캜, propane in the refrigerant in the freezing compartment evaporation line evaporates at about -30 캜 to -25 캜

○ 냉장실 온도를 2 - 5℃를 유지할 때 냉장실증발관로에서 냉매 중 이소부탄이 0℃ 에서 증발하고○ When refrigerating room temperature is maintained at 2 - 5 ℃, isobutane in refrigerant evaporates at 0 ℃ in refrigerating room evaporation duct

○ 압축기 기밀 용기 내부 온도를 15 - 20℃를 유지 할 때 냉매 중 부탄이 증발한다.
○ Compressor When the internal temperature of the airtight container is maintained at 15 - 20 ℃, butane in the refrigerant evaporates.

이와 같이 냉동실, 냉장실 그리고 압축기 기밀용기 내부의 각각 다른 온도를 유지하기위해 이에 해당되는 증발온도를 갖는 프로판, 이소부탄, 부탄 3종류의 탄화수소 물질을 혼합한 냉매가 하나의 압축기로 냉매회로 내부로 순환하게 한다.In order to maintain different temperatures in the freezer compartment, the refrigerating compartment, and the inside of the compressor airtight container, a refrigerant obtained by mixing three types of hydrocarbon materials having propane, isobutane, and butane having evaporation temperatures corresponding thereto is circulated into the refrigerant circuit .

혼합된 냉매가 각각의 증발관로 주위의 온도에 따라 증발하므로 냉매가 흘러가는 방향에 따라 냉동실의 온도가 10℃ 이하로 내려가면 냉동실 증발관로에서는 주로 프로판과 이소부탄 증발하고, 냉동실 온도가 0℃보다 낮은 온도에 도달하면 주로 프로판이 증발한다.
When the temperature of the freezing chamber drops below 10 ° C according to the flow direction of the refrigerant, the evaporated refrigerant in the freezing chamber evaporates mainly propane and isobutane, and the temperature of the freezing chamber evaporates from 0 ° C When low temperature is reached, mainly propane evaporates.

한편 냉장실의 경우 이소부탄과 부탄이 증발하여 10℃이하로 온도가 내려가면 주로 이소부탄 증발한다. On the other hand, isobutane and butane in the refrigerating chamber evaporate, and when the temperature falls below 10 ° C, isobutane is mainly evaporated.

그리고 냉장실온도가 0℃에 도달하면 액상으로 남아있는 프로판이 증발하여 냉장실의 온도가 영하로 내려가려한다. 만약 냉장실 온도가 영하로 내려가려하면 저장된 물건에 포함된 수분이 결빙하므로 이때 냉매 압축기는 정지한다.
When the refrigerating chamber temperature reaches 0 ° C, the remaining liquid propane evaporates and the temperature of the refrigerating chamber tends to drop below zero. If the refrigerating chamber temperature drops below freezing, the refrigerant compressor will stop at this time because the water contained in the stored object will freeze.

도 2는 본 발명에 의해 조성된 혼합냉매를 가정용 냉장고에 적용하여 냉매로 사용하는 냉매회로 개략도를 도시한다.FIG. 2 is a schematic view of a refrigerant circuit used as a refrigerant by applying the mixed refrigerant formed by the present invention to a domestic refrigerator.

도 2에 도시된 냉매회로는 압축기(600), 응축관로(210), 냉동실 증발 관로(310) 그리고 냉장실 증발관로(410)를 포함한다. 응축관로(210)는 공랭식 응축기에 적용된 예를 도시하였다.The refrigerant circuit shown in FIG. 2 includes a compressor 600, a condensing duct 210, a freezing compartment evaporating duct 310, and a refrigerating compartment evaporating duct 410. The condensing duct 210 shows an example applied to the air-cooled condenser.

압축기(600)는 냉동실 증발관로(310)에서 증발한 냉매증기가 응축되기 쉽도록 냉매증기를 압축하여 압력을 높이는 역할을 하는 기기이다. 이러한 압축기(600)의 작용에 의하여 냉매는 증발과 응축과정을 반복하면서 냉매 회로내를 순환하며, 열을 저온에서부터 고온으로 운반하게 되는 것이다.The compressor 600 is a device for increasing the pressure by compressing the refrigerant vapor so that the refrigerant vapor evaporated in the freezing compartment evaporation duct 310 can be easily condensed. By the action of the compressor 600, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit while repeating evaporation and condensation processes, and the heat is transferred from a low temperature to a high temperature.

응축기(204)는 압축기(600)에서 고온, 고압이 된 냉매증기를 냉각액화 시키는 것이다. 냉동사이클의 고압측에서 사이클 내의 열을 방출하는 역할을 한다. 즉, 응축기(204)에서 응축되는 냉매증기는 냉각수나 공기를 통하여 주위에 응축 잠열을 빼앗기게 된다. 이 때 응축되는 냉매증기는 냉각수나 증기를 통하여 주위에 빼앗기는 열량은 응축기(204) 입구 냉매증기의 엔탈피와 응축기(204) 출구 냉매액의 엔탈피 차이와 같다. 또한 이 열량은 냉매가 냉동실 증발관로(310)에서 저온의 물체나 공간으로부터 흡수한 열량과 저압의 냉매증기가 압축기에서 받은 압축일량을 합한 값이다. 응축열량은 증발온도와 응축온도에 따라 다르며, 증발 온도가 같아도 응축온도가 높으면, 압축 일량은 증가하므로 응축열량도 증가한다. 또한 응축온도가 같아도 증발온도가 낮게 되면 압축기로 흡입되는 냉매 증기의 비체적이 증가하게 되어 압축일량이 증가하므로 응축열량도 증가한다.The condenser 204 is for cooling and liquefying the refrigerant vapor having a high temperature and a high pressure in the compressor 600. And discharges heat in the cycle at the high-pressure side of the refrigeration cycle. That is, the refrigerant vapor condensed in the condenser 204 is deprived of latent heat of condensation around the cooling water or air. The amount of heat absorbed by the condensed refrigerant vapor through the cooling water or vapor is equal to the difference between the enthalpy of the refrigerant vapor at the inlet of the condenser 204 and the enthalpy of the refrigerant at the outlet of the condenser 204. The amount of heat is a value obtained by adding the amount of heat absorbed by the refrigerant from the low-temperature object or space in the freezing compartment evaporating duct 310 and the amount of compressed refrigerant vapor that the low-pressure refrigerant vapor has received from the compressor. The heat of condensation depends on the evaporation temperature and the condensation temperature. If the condensation temperature is high even if the evaporation temperature is the same, the amount of condensation increases and the amount of heat of condensation also increases. Also, even if the condensation temperature is the same, if the evaporation temperature is low, the volume of the refrigerant vapor sucked into the compressor increases, so that the amount of condensation increases and the amount of heat of condensation also increases.

냉동실 증발관로(310)는 냉동실에서 냉각작용을 하는 것으로서 증발관에 공급된 저온, 저압의 냉매액이 냉각대상인 물질이나 주위의 공기 등으로부터 열을 뽑아내는 기기이다. 냉동실 증발관로(310)에서 냉각에 필요한 냉매액은 팽창밸브를 통해 공급받고, 증발된 증기는 압축기(600)로 흡입된다. 따라서 냉동실 증발관로(310)는 열전달계수가 좋고, 압축기에 열이 흡입되지 않는 구조로 제작되어야 한다.The freezing compartment evaporation duct 310 is a device for cooling the freezing compartment, and is a device for extracting heat from a substance to be cooled or air from the surrounding, such as low-temperature and low-pressure refrigerant liquid supplied to the evaporation tube. The refrigerant liquid required for cooling in the freezing compartment evaporation duct 310 is supplied through the expansion valve, and the evaporated steam is sucked into the compressor 600. Therefore, the freezing compartment evaporation duct 310 should be constructed in a structure that has a good heat transfer coefficient and does not absorb heat into the compressor.

팽창밸브는 냉동사이클에서 냉매유량을 조절하는 가장 기본적인 기기로, 냉매액을 냉동실 증발관로(310)에 공급하여 액의 증발에 의한 열흡수작용이 용이하도록 압력과 온도를 강하시키고, 동시에 냉동부하의 변동에 대응하여 적정한 냉매 유량을 조절, 공급하는 역할을 한다.The expansion valve is the most basic device for controlling the refrigerant flow rate in the refrigeration cycle. The refrigerant liquid is supplied to the freezing compartment evaporation pipe 310 to lower the pressure and the temperature so that the heat absorbing action by evaporation of the liquid can be facilitated, And adjusts and supplies the appropriate refrigerant flow rate in response to the fluctuation.

팽창밸브에서는 냉매의 공급이 부족하면 목적하는 증발온도를 유지하지 못하고 압축기가 과열운전 되며, 냉매의 공급이 지나치게 많으면 냉매액이 증발기를 넘쳐나와 압축기에 액냉매가 흡입되어 압축기에서 습압축이 되어 안정된 운전이 곤란하다. 따라서 팽창밸브는 항상 냉동실 증발관로(310)가 최대의 효과를 발휘 할 수 있도록 조절되어야 한다In the expansion valve, if the supply of the refrigerant is insufficient, the desired evaporation temperature is not maintained and the compressor is overheated. If the refrigerant is supplied too much, the refrigerant overflows the evaporator, the liquid refrigerant is sucked into the compressor, It is difficult to drive. Therefore, the expansion valve must always be adjusted so that the freezing compartment evaporation duct 310 can exert the greatest effect

냉동실과 냉동실의 문을 열고 저장된 물건을 인입 인출하므로 냉동실과 냉동실의 온도는 이에 따라 서로 변한다.Since the doors of the freezing and freezing compartments are opened and the stored contents are drawn in and out, the temperatures of the freezing compartment and the freezing compartment are changed accordingly.

즉 냉동실온도는 충분히 낮은 온도를 유지하는 데 냉장실 온도가 높아 냉장실 온도만 내려야할 경우가 있고 냉장실온도는 적정온도를 유지하는데 냉동실 온도가 높아 냉동실온도만 내려야할 경우도 있다. In other words, the freezer temperature is maintained at a sufficiently low temperature, so that the temperature of the freezing compartment may be lowered due to a high freezing compartment temperature. In some cases, the freezing compartment temperature may be lowered due to a high freezing compartment temperature.

본 발명에 따른 냉매 회로 온도 제어 방법에 따르면, 냉동실 온도만 내려야 할 경우 냉동실 온도를 영하의 낮은 온도로 내리는 역할을 하는 프로판을 응축관로(210)의 주위온도를 변화시켜 프로판이 액화하여 모세관으로 유입되는 양을 조절한다.According to the method of controlling the temperature of the refrigerant circuit according to the present invention, when the temperature of the freezing compartment is to be lowered, propane which functions to lower the temperature of the freezing compartment to a low temperature below zero is changed into the ambient temperature of the condensing duct 210, .

냉동실 온도만 내려야 할 경우에는 응축관로(210)의 주위온도를 내려If the freezing compartment temperature needs to be lowered, the ambient temperature of the condensing duct 210 is lowered

프로판의 응축 량을 증가시키고, 냉장실 온도만 내려야 할 경우에는 응축관로(210)의 주위온도를 올려서 프로판의 응축량을 감소시킨다.
The condensation amount of propane is increased, and when the temperature of the refrigerating compartment is to be lowered, the condensation amount of propane is decreased by raising the ambient temperature of the condensation pipe 210.

이와 같은 작동을 할 때 냉매 증기는 프로판, 이소부탄, 부탄 3가지 탄화수소 물질이 혼합된 상태에 압축기에서 윤활작용을 하는 윤활유까지 혼합된 상태이다.In this type of operation, the refrigerant vapor is mixed with the propane, isobutane, butane, and the lubricant that lubricates the compressor.

이 상태에서 냉장고 냉매회로에서 공비상태로 혼합되지 않은 탄화수소 물질이 주위온도의 변화에 따라 상기와 같이 선택적으로 증발하여 냉동실, 냉장실, 압축기기밀용기 내부에서 적정한 온도를 유지한다.
In this state, the hydrocarbon material not mixed in the azeotropic state in the refrigerator refrigerant circuit is selectively evaporated as described above according to the change of the ambient temperature to maintain a proper temperature in the freezing chamber, the refrigerating chamber, and the airtight container of the compressor.

이러한 작용을 하기 위하여 이론적으로는 냉동실, 냉장실, 그리고 압축기 기밀용기내부 각각의 유지온도에 따른 냉각열량을 산출하고 산출된 각 부위의 냉각열량에 따라 프로판, 이소부탄, 부탄의 질량 혼합비를 산정하고, 산정된 비율대로 혼합하여 냉매회로에 주입하고 압축기를 가동하여 냉매회로 주위온도에 맞게 응축온도는 주위 대기온도보다 약간 높은 온도에서 최고65℃까지 변하게 한다. In order to achieve this effect, theoretically, the amount of cooling heat according to the holding temperature of each of the freezing chamber, the refrigerating chamber, and the inside of the airtight container of the compressor is calculated and the mixing ratio of the masses of propane, isobutane, and butane is calculated, The mixture is mixed at the calculated ratio and injected into the refrigerant circuit. The compressor is operated so that the condensation temperature is changed to a maximum of 65 ° C at a temperature slightly higher than the ambient air temperature in accordance with the ambient temperature of the refrigerant circuit.

그리고 냉동실 증발관로의 증발온도는 최저 -23.3℃, 냉장실 증발관로의 증발온도는 0℃를 유지한다.The evaporation temperature of the evaporator in the freezer compartment is -23.3 ℃ and the evaporation temperature of the evaporator in the refrigerator compartment is 0 ℃.

이와 같은 온도범위 안에서 압축기에 흡입되는 냉매증기는 이상기체상태인 과열증기상태에서 가장 낮은 온도를 유지하여 압축기 부하율을 종래의 냉매회로보다 높게 유지된다. 이에 의해, 냉매회로의 냉각효율을 향상시켜 소비전력을 절약 할 수 있다.In this temperature range, the refrigerant vapor sucked into the compressor maintains the lowest temperature in the superheated steam state in ideal gas state, so that the compressor load ratio is kept higher than that of the conventional refrigerant circuit. Thereby, the cooling efficiency of the refrigerant circuit can be improved and the power consumption can be saved.

또한 냉장실 증발관로의 증발온도를 영상의 온도를 유지하고 냉장실온도는 영상의 4℃정도를 유지함으로써, 세균증식을 억제하고 또한 냉장실에 저장된 물건이 결빙하거나 탈수가 되지 않고 신선하게 저장할 수 있다.Also, by keeping the evaporation temperature of the refrigerating compartment evaporation tube at the image temperature and keeping the refrigerating compartment temperature at about 4 캜 of the image, the product stored in the refrigerating compartment can be stored freshly without being frozen or dehydrated.

이를 실시하기 위해서는 프로판, 이소부탄, 부탄이 혼합된 상태에서 프로판은 냉동실 증발관로에서 증발하여야한다.
In order to do this, propane, isobutane, and butane should be mixed and the propane should evaporate in the evaporator of the freezer compartment.

또한, 냉동실 증발관로에서 증발하여야할 프로판이 냉동실 증발관로에서 증발하지 못하고 냉장실 증발관로에서 증발하므로 냉장실 증발관로의 냉매증기온도를 영하로 내려가므로 냉장실에 저장된 물건이 결빙하는 일이 없어야 한다.In addition, since the propane to be evaporated in the evaporator of the freezer compartment can not evaporate in the evaporator tube of the freezer compartment and evaporates in the evaporator tube of the refrigerator compartment, the temperature of the refrigerant vapor in the refrigerating compartment evaporator is lowered to zero.

이를 위해, 응축관로를 냉각하는 송풍기를 두고 송풍기로 응축관로를 냉각할 때 송풍기를 최고속도로 가동할 때 응축관로내의 냉매 응축 온도는 응축관로 주위온도보다 약간 높은 온도이고 그리고 송풍기의 회전속도를 조절하여 ISO 구격에 의한 최고 65℃까지 응축온도를 상승할 수 있다.
For this purpose, when the condenser is cooled by the blower with the blower cooling the condenser, when the blower is operated at the highest speed, the refrigerant condensation temperature in the condensing duct is slightly higher than the ambient temperature of the condenser, The condensation temperature can be increased up to 65 ° C by the ISO rating.

프로판이 응축관로 내에서 응축할 때 응축관로 냉각 송풍기를 최고속도로 회전하여 응축관로 내부 냉매온도가 주위온도 35℃보다 5℃ 높은 40℃에서는 응축되는 프로판이 모세관을 통해 냉동실 증발관로에서 증발하므로 냉장실의 온도를 -15℃이하로 냉각하여야하고, When the propane is condensed in the condensing duct, the cooling blower of the condensing duct is rotated at the highest speed, so that the propane condensed at 40 ° C., which is 5 ° C. higher than the ambient temperature of 35 ° C., evaporates in the evaporator of the freezing chamber through the capillary. The temperature should be cooled to below -15 캜,

응축관로 냉각송풍기 속도를 조절하여 응축관로 내부 냉매온도가 65℃일 때 프로판은 응축관로에서 응축되지 않아 액상으로 모세관을 통해 냉동실 증발관로로 유입되지 않게 프로판 이소부탄 부탄의 혼합비를 정하여 혼합냉매를 조성하고,When the refrigerant temperature inside the condensing duct is controlled to 65 ° C by adjusting the speed of the cooling blower of the condensing duct, the mixing ratio of propane isobutane butane is set so that the propane does not condense in the condensing duct to flow into the freezing room evaporating duct through the capillary. and,

조성된 혼합냉매를 적용하는 응축기, 증발기, 냉각송풍기, 및 온도센서로 구성된 냉매회로에서 냉동실에 합당한 냉매 증발온도, 냉장실에 합당한 냉매 증발온도를 얻어 전력을 절약함과 동시에 냉장된 물질의 냉장 상태를 개선한다.
In a refrigerant circuit composed of a condenser, an evaporator, a cooling blower, and a temperature sensor to which the mixed refrigerant is applied, a refrigerant evaporation temperature suitable for the freezer compartment and a refrigerant evaporation temperature suitable for the refrigerating compartment are obtained to save power, Improve.

프로판 이소부탄 부탄 각각 기체 상태에서 공급되는 질량을 설정함에 있어 프로판은 냉동실을 -15℃를 유지하는 냉각열량에 해당하는 증발잠열을 갖는 질량으로 설정하고, Propane Isobutane Butane In setting the mass supplied in the gaseous state, propane is set to a mass having a latent heat of vaporization corresponding to the amount of cooling heat that maintains the freezing chamber at -15 ° C,

이소부탄은 냉장실온도를 0℃ 유지하는 냉각열량에 해당하는 증발잠열을 갖는 질량으로 설정하고, 그리고The isobutane is set to a mass having a latent heat of evaporation corresponding to a cooling calorie that maintains the refrigerator compartment temperature at 0 DEG C, and

부탄은 압축기기밀용기 내에서 압축기로 흡입되는 혼합가스의 상태가 과열증기상태에서 가장 낮은 온도를 유지하는 냉각열량에 해당하는 증발잠열을 갖는 질량을 설정함에 있어서, 가장 중요한 것은 프로판의 질량이다.
The most important factor in setting the mass of the butane is the propane mass in setting the mass of the latent heat of vaporization, which corresponds to the amount of cooling heat that maintains the lowest temperature in the superheated vapor state of the mixed gas in the compressor gas tight chamber.

이소부탄과 부탄은 결로 점(Dew Point) 온도가 프로판에 비교하여 높으므로 프로판, 이소부탄, 부탄이 혼합된 상태에서 쉽게 응축이 되지만 Isobutane and butane have a higher dew point temperature than propane, so they easily condense in a mixture of propane, isobutane and butane

프로판은 응축온도에 따라서 응축되는 양이 변한다. The amount of propane that is condensed varies with the condensation temperature.

그래서 응축용기(101)에 액상과 기상으로 존재하는 프로판의 양은 용기 내부 온도 변화에 따라 달라진다.Therefore, the amount of propane present in the liquid phase and the vapor phase in the condensing vessel 101 varies depending on the temperature inside the vessel.

이때 실제 냉장고 회로의 응축관로의 온도를 제어함에 있어 응축을 위한 냉각송풍기(도2의 710)가 전속도로 회전 할 때는 주위 온도보다 약간 높은 40℃정도이고 ISO구격에 압축기의 토출압력은 냉매 응축온도 65℃일 때 포화증발압력이다.At this time, when controlling the temperature of the condensing duct of the actual refrigerator circuit, when the cooling blower (710 of FIG. 2) for condensing rotates at a full speed, it is about 40 ° C which is slightly higher than the ambient temperature. It is saturated vapor pressure at 65 ℃.

종래의 가정용 냉장고에 사용하는 냉매 R134A의 포화증발온도 65℃에서의 포화증기 압력은 약 18.8기압이다The saturation vapor pressure of the refrigerant R134A used in a conventional domestic refrigerator is about 18.8 atmospheres at a temperature of 65 DEG C

통상 증발 온도를 50℃정도를 유지하므로 이때 압축기 토출압력은 약 15기압이다.Normally, the evaporation temperature is maintained at about 50 ° C, so that the compressor discharge pressure is about 15 atm.

그래서 혼합된 냉매의 포화증기온도를 65℃에서 포화 증기 압력을 15기압을 유지하게 한다.So that the saturated vapor temperature of the mixed refrigerant is maintained at 65 ° C and the saturated vapor pressure at 15 atm.

즉 응축기 내부온도를 40℃ ~ 65℃ 사이에서 변화 할 때 액상의 냉매에 포함되는 프로판의 양이 제어된다. That is, when the internal temperature of the condenser is changed between 40 ° C and 65 ° C, the amount of propane contained in the liquid refrigerant is controlled.

이를 위해 이소부탄과 부탄을 가스 상태에서 공급되는 질량의 비를 냉장실을 4℃로 유지할 때 냉각열량과 압축기 기밀용기 내의 전동기와 압축기가 작동 작동하므로 발생하는 열을 냉각하는 냉각 열량 의 비를 이소부탄과 부탄의 잠열에 대비한 질량의 비로 정한다.
To this end, the ratio of the mass supplied from the gas phase of isobutane and butane to the ratio of the cooling heat amount when the refrigeration chamber is maintained at 4 ° C. and the cooling heat amount for cooling the heat generated by operation of the electric motor and the compressor in the compressor airtight container, And the ratio of the mass to the latent heat of butane.

상기 냉각열량의 비를 이론적으로 산출할 수가 없으므로, 실제로는 도 3에 도시된 바와 같은 장치로 실험을 하여 도출할 수밖에 없다.
The ratio of the amount of cooling heat can not be theoretically calculated. Therefore, it is inevitably necessary to conduct experiments with an apparatus as shown in Fig.

도 3은 본 발명에 따른 시뮬레이션 장치의 구성을 도시한다. 도 3에 도시된 장치는 본 발명에 따른 혼합 냉매의 질량비를 결정하기 위해 필요한 냉각 열량의 비를 산출하기 위한 시뮬레이션 장치이다.
3 shows a configuration of a simulation apparatus according to the present invention. The apparatus shown in FIG. 3 is a simulation apparatus for calculating a ratio of the amount of cooling heat required to determine the mass ratio of the mixed refrigerant according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 시뮬레이션 장치는 압축기(500)를 중심으로 응축 시뮬레이션 장치(200) 냉동실 증발 시뮬레이션 장치(300) 냉장실 증발 시뮬레이션 장치(400) 그리고 혼합장치(100)로 구분하여 구성한다.3, the simulation apparatus includes a compressor 500, a condensation simulation apparatus 200, a freezer compartment evaporation simulation apparatus 300, a refrigerator compartment evaporation simulation apparatus 400, and a mixing apparatus 100, do.

혼합장치(100)는 프로판 이소부탄 부탄을 혼합하여 냉매로 사용하기 위하여 프로판, 이소부탄, 부탄을 혼합한다.The mixing apparatus 100 is made by mixing propane, isobutane, and butane to use propane isobutane butane as a refrigerant.

압축장치(500)는 냉매압축기를 중심으로 주변장치와 연결된 밸브, 모세관 ,배출밸브, 전력계로 구성된다.The compression device 500 is composed of a valve, a capillary, a discharge valve, and a power meter connected to the peripheral device around the refrigerant compressor.

응축 시뮬레이션 장치(200)는 압축된 냉매를 응축제어하고 냉매회로의 응축 관로(210)에 의한 응축과정을 시뮬레이션하고 응축관로(210)의 응축열량을 전력량으로서 측정한다. The condensation simulation apparatus 200 performs condensation control of the compressed refrigerant, simulates the condensation process by the condensation duct 210 of the refrigerant circuit, and measures the amount of condensed heat of the condensation duct 210 as an amount of electric power.

냉동실 증발 시뮬레이션 장치(300)는 냉매회로의 냉동실 증발관로(310)의 증발과정을 시뮬레이션하고 냉동실 증발관로(310)의 냉각열량을 전력량으로서 측정한다.The freezing compartment evaporation simulation apparatus 300 simulates the evaporation process of the freezing compartment evaporation duct 310 of the refrigerant circuit and measures the amount of cooling heat of the freezing compartment evaporation duct 310 as the amount of electric power.

그리고, 냉장실 증발 시뮬레이션 장치(400)는 냉매회로의 냉장실 증발관로(410)의 증발과정을 시뮬레이션하고 냉장실 증발관로(410)의 냉각열량을 전력량으로서 측정한다.The refrigerator compartment evaporation simulation apparatus 400 simulates the evaporation process of the refrigerating compartment evaporation duct 410 of the refrigerant circuit and measures the amount of cooling heat of the refrigerating compartment evaporation duct 410 as an amount of electric power.

도 4는 도 3에 도시된 응축 시뮬레이션 장치의 상세한 구성을 도시한다.Fig. 4 shows a detailed configuration of the condensation simulation apparatus shown in Fig.

도 4를 참조하면, 응축 시뮬레이션 장치(200)는 U자를 뒤집어 놓은 형태의 기밀용기(201, 제1기밀용기)에 한쪽에는 냉각관로(220, 제1냉각관로)를 설치하고 다른 한쪽에는 프로판 이소부탄 부탄이 혼합된 냉매가 흘러가면서 응축되는 응축관로(210)과 그 밑으로 전열기(203, 제1전열기)가 설치되어 있다. 4, the condensation simulation apparatus 200 is provided with a cooling duct 220 (first cooling duct) on one side of an airtight container (201, first airtight container) of a U-shaped inverted form, A condensing duct 210 for condensing the refrigerant mixed with butane butane while flowing therein, and a heat exchanger 203 (first heat exchanger) beneath the condensing duct 210 are installed.

제1기밀용기(201) 내부의 불응축 기체를 완전히 제거한 후에 2차 냉매(R123)를  응축관로(210)가 충분히 잠기기까지 충진한다.After the noncondensable gas in the first gas tight chamber 201 is completely removed, the secondary refrigerant R123 is filled until the condensation duct 210 is sufficiently immersed.

이차냉매 R123(202)은 상온 상압에서 액체상태를 유지 한다. The secondary refrigerant R123 (202) maintains a liquid state at room temperature and normal pressure.

그리고 제1냉각관로(220)내부를 흐르는 냉매증기는 제냉각관로(220) 전 구역에서  같은 온도를 유지하게 하기 위하여 포화상태를 유지한다.The refrigerant vapor flowing in the first cooling pipe 220 maintains a saturated state in order to maintain the same temperature throughout the cooling pipe 220.

이렇게 하려면 응축기(240)는 제1냉각관로(220)의 냉각능력보다 냉각 능력이 충분히 커야한다.To do this, the condenser 240 must be sufficiently cooler than the cooling capacity of the first cooling line 220.

정압식 팽창변(204)에서 단열 팽창된 냉매증기가 제1냉각관로(220)을 통과 할 때 관로 전역에  등온 구간을 유지하는 포화증기 상태를 유지하게 하므로 제1냉각관로(220)로 흡수되는  냉각 열은 모든 전열면적에서 내부의 냉매온도가 일정하므로 일정하다. When the refrigerant vapor adiabatically expanded in the constant pressure type expansion valve 204 passes through the first cooling pipe 220, the saturated vapor state maintaining the isothermal section is maintained throughout the pipe, so that the refrigerant absorbed by the first cooling pipe 220 Heat is constant because the internal refrigerant temperature is constant in all heat transfer areas.

그리고 제1냉각관로(220)를 통과한 포화상태의 냉매는 과열기(230)을 통과하면서 일정온도의 과열증기로 가열되어 압축기로 흡입된다.The saturated refrigerant passing through the first cooling pipe 220 is heated by superheated steam at a predetermined temperature while being passed through the superheater 230 and sucked into the compressor.

그리고 제1기밀용기(201) 내부 온도를 임의대로 설정 유지되게 제1전열기(203)에 공급되는 전력을 조절한다. And controls the electric power supplied to the first electric heater 203 so that the internal temperature of the first airtight container 201 is arbitrarily set and maintained.

그리고 제1전열기(203)에 조절되어 공급되는 전력을 측정하는 제1전력계(250)을 둔다.And a first power meter (250) for measuring the power supplied to the first electric heater (203).

압축기(600, 도 2의 냉매회로 참조)가 가동하지 않은 상태에서 온도 센서 T207의 온도를 일정온도로 유지하기 위하여 제1전열기(203)에 가해지는 전력량은 제1냉각관로(220)의 냉각열량과 동일하게 한다 The amount of power applied to the first electric heater 203 to maintain the temperature of the temperature sensor T207 at a predetermined temperature in a state where the compressor 600 (see the refrigerant circuit of FIG. 2) ≪ / RTI >

그리고 제1전력계(250)로 측정한 전력의 변화량은 응축관로(210)에서 응축열을 발산하는 응축열량이 된다. The amount of change in the electric power measured by the first power meter 250 is the amount of condensed heat that dissipates the condensation heat in the condensing duct 210.

즉 압축기(600, 도 2의 냉매회로 참조)가 가동하면 응축관로(210)에서 응축열을 발생하므로 전열기(203)에 공급되는 전력양이 감소한다. 이 감소한 전력량이 응축관로(210)에서 발산하는 응축열량이 된다. That is, when the compressor 600 (see the refrigerant circuit of FIG. 2) is operated, the condensation heat is generated in the condensing duct 210, so that the amount of electric power supplied to the electric heater 203 is reduced. This reduced amount of power is the amount of condensed heat that is emitted from the condensing duct 210.

그리고 프로판 이소부탄 부탄이 혼합되어 흐르는 응축관로(210)에는 냉매가 흐르는 방향을 따라 일정간격으로 다수의 온도 센서를 도 5에서와 같이 설치한다.And a plurality of temperature sensors are installed in the condensing duct 210 through which the propane isobutane butane is mixed, as shown in FIG. 5, at regular intervals along the direction of the flow of the refrigerant.

도 5는 응축관로에 설치된 온도 센서의 설치 상태를 도시한다.  5 shows the installation state of the temperature sensor installed in the condensing duct.

다수의 온도센서(TC1-N)는 응축관로 내부에서 프로판 이소부탄 부탄이 혼합된 상태에서 응축하며 흐르는 혼합냉매 응축과정의 온도를 측정하는 것이다.A plurality of temperature sensors (TC1-N) measure the temperature of the condensing process of the mixed refrigerant, which is condensed while the propane isobutane butane is mixed in the condensing duct.

응축관로(210) 외주 면에 충진 된 2차 냉매가 증발하고 응축하여 순환 하므로 액상의 냉매가 흐르는 방향을 밑에서 위로 같은 방향을 따라 흐른다. The secondary refrigerant filled in the outer circumferential surface of the condensing duct 210 evaporates and is condensed and circulates, so that the liquid refrigerant flows in the same direction from the bottom to the top.

여러 개의 온도 센서가 설치되어 관로내부의 혼합냉매의 흐르는 방향은 위에서 아래로 흐르게 하여 외부의 일정한 온도변화에 따라 내부 냉매의 응축과정에서의 온도변화 추이를 측정하기 위하여 In order to measure the temperature change in the condensing process of the internal refrigerant according to the external temperature change by installing several temperature sensors and flowing the mixed refrigerant in the pipe from top to bottom

U자를 뒤집어 놓은 형태의 제1기밀용기(201) 양쪽에 냉각 열원인 제1냉각관로(220)와 가열열원인 제1전열기(203)를 각각 양쪽에 두고 가열열원인 제1전열기(203)는 액상의 2차 냉매에 최하부에 두고 그 위로 응축관로(210)도 함께 2차 냉매 액에 잠겨 있다. The first electric heater 203, which is a heat source, is disposed on both sides of the first airtight container 201, which is a U-shaped inverted form, with a first cooling duct 220 as a cooling heat source and a first electric heater 203 as a heat source Liquid refrigerant at the lowermost position, and the condensing duct 210 is also immersed in the secondary refrigerant.

용기의 다른 한쪽에는 제1냉각관로(220)가 2차 냉매 액위 보다 높은 위치에 있다. On the other side of the vessel, the first cooling duct (220) is located at a position higher than the secondary refrigerant liquid level.

그래서 응축관로(210)에서 발산하는 응축열과 제1전열기(203)에서 발생하는 열이 합해져서 액상의 2차 냉매를 증발하고 증발한 2차 냉매 증기는 상부로 올라가서 다른 한쪽의 2차 냉매 액위보다 높은 위치의 제1냉각관로(220)에서 응축하고 응축된 액체는 지구 중력으로 하부로 낙하하여 고이고 Thus, the condensation heat emitted from the condensing duct 210 and the heat generated from the first electric heater 203 are combined to evaporate the secondary refrigerant in the liquid phase, and the secondary refrigerant vapor evaporates, then flows upward to the upper side of the other secondary refrigerant liquid The liquid condensed and condensed in the first cooling pipe 220 at a high position falls downward due to the gravity of the earth,

고인 액체는 제1전열기(203)의 열과 응축관로(210)에서 발산하는 열로 증발하므로 증기는 상승하여 다른 한쪽의 제1냉각관로(220)에서 응축하여 낙하하므로 응축용기(200)내부를 순환한다. The liquid that has been poured evaporates as heat radiated from the first electric heater 203 and the condensation duct 210, so that the steam is condensed in the first cooling pipe 220 on the other side and then circulates in the condenser 200 .

여기서 응축관로(210) 주위온도를 임의대로 조절 할 수 있게 하여 가정용 냉장고 냉매회로에서의 모든 응축온도를 실제 사항과 동일하게 재현 할 수 있다. In this case, the temperature around the condensing duct 210 can be arbitrarily adjusted, so that all the condensation temperatures in the refrigerator refrigerating circuit of the home refrigerator can be reproduced in the same manner as the actual conditions.

도 5는 도 3에 도시된 냉동실 증발 시뮬레이션 장치의 상세한 구성을 도시한다. 여기서, 냉동실 증발 시뮬레이션 장치(300)와 냉장실 증발 시뮬레이션 장치(400)는 동일한 구성을 가지므로 냉동실 증발 시뮬레이션 장치(300)의 예를 들어 설명하고, 냉장실 증발 시뮬레이션 장치(400)의 구성은 이에 갈음하기로 한다.Fig. 5 shows a detailed configuration of the freezer compartment evaporation simulation apparatus shown in Fig. Since the freezing room evaporation simulation apparatus 300 and the freezing room evaporation simulation apparatus 400 have the same configuration, the freezing room evaporation simulation apparatus 300 will be described as an example, and the refrigeration room evaporation simulation apparatus 400 will be described in detail. .

냉동실 증발 시뮬레이션 장치(300)는  응축장치와 비슷한 구조로 하여 용기 내부 온도 제어 과정은 응축 시뮬레이션 장치(200)와 동일하다. The freezing room evaporation simulation apparatus 300 has a structure similar to that of the condensing apparatus, and the process of controlling the temperature inside the container is the same as that of the condensation simulation apparatus 200.

제2기밀용기(301) 내부에 주입되는 2차 냉매(302)는 고온의 응축 시뮬레이션 장치(200)와 달리  냉동실 증발 시뮬레이션 장치(300)내부 온도가 낮으므로 증발온도가 낮고 증발압력이 높은 단일 물질 냉매(R22)를 2차 냉매(302)로 주입한다.  Unlike the high-temperature condensation simulation apparatus 200, the secondary refrigerant 302 injected into the second airtight vessel 301 has a low internal temperature of the freezing compartment evaporation simulation apparatus 300, and thus a single substance having a low evaporation temperature and a high evaporation pressure And the refrigerant R22 is injected into the secondary refrigerant 302. [

냉장실 증발 시뮬레이션 장치(400)에는 단일 물질 냉매(R134A)를 2차 냉매로 주입한다. The refrigerator compartment evaporation simulation apparatus 400 injects a single substance refrigerant R134A into the secondary refrigerant.

그리고 용량이 충분히 큰 응축기(340)를 두고 정압식 팽창변(304)에서 단열 팽창된 냉매증기가 제2냉각관로(320)를 통과할 때 코일 전 구간에 흐르는 냉매증기가 포화증기 상태이므로 같은 온도를 유지하고 제2냉각관로(320)의 냉각능력은 주위온도에 따라 제2냉각관로(320)의 모든 전열면적에서 전열되는 전 열량은 내부의 냉매온도가 같으므로 일정하다.  When the refrigerant vapor adiabatically expanded in the constant pressure expansion valve 304 passes through the second cooling pipe 320 with the condenser 340 having a sufficiently large capacity, the refrigerant vapor flowing in the entire coil section is in a saturated vapor state, And the cooling capacity of the second cooling duct 320 is constant because the amount of heat transferred from the entire heat transfer area of the second cooling duct 320 is the same as that of the second cooling duct 320 according to the ambient temperature.

그리고 제2냉각관로(320)를 통과한 포화상태의 냉매는 과열기(330)을 통과하면서 일정온도의 과열증기로 가열되어 압축기로 흡입된다.The saturated refrigerant passing through the second cooling pipe 320 is heated by superheated steam at a predetermined temperature while being passed through the superheater 330 and sucked into the compressor.

그리고 용기 내부 온도를 임의대로 설정 유지 하게 제2전열기(303)에 공급되는 전력을 조절한다.Then, the power supplied to the second electric heater 303 is adjusted so that the temperature inside the container is arbitrarily set and maintained.

조절되어 공급되는 전력량을 제2전력계(350)가 측정한다.And the second power meter 350 measures the amount of regulated power supplied.

제2전열기(303)에 공급되는 전력을 제어함에 있어 압축기(600, 도 2의 냉매회로 참조)가 가동하지 않은 상태에서 온도 센서 (T307)의 온도를 일정온도로 유지할 때 전열기(303)에 가해지는 전력량은 제2냉각관로(320)가 냉각하는 열량과 동일하다.When the temperature of the temperature sensor T307 is maintained at a predetermined temperature in a state where the compressor 600 (see the refrigerant circuit of FIG. 2) is not operated in controlling the electric power supplied to the second electric heater 303, The amount of power lost is equal to the amount of heat that the second cooling pipe 320 is cooled.

가정용 냉장고 냉매회로에 적합한 증발온도를 갖는 물질은  프로판, 이소부탄, 부탄이고 프로판 이소부탄 부탄이 혼합되어 흐르는 냉동실 증발관로(310)에는 냉매가 흐르는 방향을 따라 일정간격으로 다수의 온도 센서를 도 6에서와 같이 설치한다.The material having the evaporation temperature suitable for the refrigerating circuit of the household refrigerator is a propane, isobutane, butane, and propane isobutane butane mixture, and a plurality of temperature sensors are disposed in the freezing compartment evaporation duct 310 at predetermined intervals along the flow direction of the refrigerant, As shown in Fig.

도 6은 온도 센서의 설치 상태를 도시한다.6 shows the installation state of the temperature sensor.

다수의 온도센서(TA1-N)는 증발관로 내부에서 프로판 이소부탄 부탄이 혼합된 상태에서 증발하며 흐르는 혼합냉매 증발과정의 온도를 측정하는 것이다.A plurality of temperature sensors (TA1-N) measure the temperature of the evaporating process of the mixed refrigerant, which evaporates while the propane isobutane butane is mixed in the evaporation pipe.

냉동실 증발관로(310) 외주 면에 충진 된 2차 냉매(302)가 응축하고 증발하여 순환 하므로 기상의 냉매가 흐르는 방향을 밑에서 위로 같은 방향을 따라 흐른다. The secondary refrigerant 302 filled in the outer circumferential surface of the freezing compartment evaporation duct 310 condenses and evaporates and circulates, so that the direction of the refrigerant flowing in the gas phase flows from the bottom to the top in the same direction.

여러 개의 온도 센서가 설치되어 관로내부의 혼합냉매의 흐르는 방향은 위에서 아래로 흐르게 하여 외부의 일정한 온도변화에 따라 내부 냉매의 증발과정에서의 온도를 측정하기 위하여 In order to measure the temperature in the process of evaporation of the internal refrigerant according to the external constant temperature change by installing several temperature sensors and flowing the mixed refrigerant in the pipe from top to bottom

U자를 뒤집어 놓은 형태의 제2용기(301) 내에는 냉각 열원인 제2냉각관로(320)과 가열열원인 제2ㅈ전열기(303)를 각각 양쪽 관로에 두고 가열열원인 제2전열기(303)는 액상의 2차 냉매(302)에 잠기게 하부에 두고 2차 냉매 액위의 상부에 냉동실 증발관로(310)를 둔다. 제2기밀용기(301)의 다른 한쪽 관로에는 제2냉각관로(320)가 2차 냉매 액위 보다 높은 위치에 있다. A second cooling pipe 320 as a cooling heat source and a second heat exchanger 303 as a heating heat source are disposed in both channels and a second electric heater 303 as a heating heat source is disposed in the second container 301, Is placed under the secondary refrigerant 302 in the liquid state, and the freezing compartment evaporation duct 310 is placed above the secondary refrigerant liquid level. And the second cooling duct 320 is located at a position higher than the secondary refrigerant liquid level in the other duct of the second gas tight chamber 301.

그래서 냉동실 증발관로(310)에서 흡수하는 증발열과 제2냉각관로(320)에서 냉각하는 냉각 열을 합한 냉각 열을 액상의 2차 냉매를 증발하는 제2전열기(303)로 증발한 2차 냉매 증기는 상부로 올라가서 다른 관로의 2차냉매 액위보다 높은 위치의 냉각관로(320)에서 응축하고 응축된 액체는 지구 중력으로 하부로 낙하하여 고이고 전열기열로 증발한 2차 냉매증기 중 일부는 냉동실 증발관로(310)의 증발열로 흡수되어 냉각 응축하여 낙하하고 나머지 증기는 다른 한쪽의 제2냉각관로(320)에서 냉각 응축하여 낙하하므로 냉동실 증발 시뮬레이션 장치(300) 내부를 순환한다. Thus, the cooling heat, which is the sum of the evaporation heat absorbed by the freezing compartment evaporation duct 310 and the cooling heat that is cooled by the second cooling duct 320, is supplied to the second heat exchanger 303 evaporating the liquid secondary refrigerant, The condensed liquid is condensed in the cooling pipeline 320 at a position higher than the secondary refrigerant liquid level of the other pipelines and some of the secondary refrigerant vapor that has been condensed by the gravitational force is evaporated to the bottom of the freezing compartment evaporation duct The refrigerant is absorbed by the evaporation heat of the freezing compartment 310, cooled and condensed and falls, and the remaining vapor is cooled and condensed by the other second cooling pipe 320 to be circulated in the freezing compartment evaporation simulator 300.

여기서 냉동실증발관로(310) 내부 증발온도는 실제 냉장고회로에서 주위대기온도의 변화와 냉장고를 사용함에 따라 발생 할 수 있는 모든 경우에도 냉동실온도를 -15℃이하로 유지할 수 있게 하는 것을 실현하는 것을 제어하고 Here, the temperature inside the freezing compartment evaporation duct 310 is controlled so that it is possible to maintain the freezing compartment temperature at -15 ° C or below even in the case where the ambient air temperature changes in the actual refrigerator circuit and the refrigerator is used. and

냉동실 증발관로(310) 내부의 온도 변화에 따라 보상되는 열량을 측정 할 수 있다.It is possible to measure the amount of heat to be compensated in accordance with the temperature change inside the freezing compartment evaporation duct 310.

냉장실 증발 시뮬레이션 장치(400)의 냉장실 증발관로(410, 도 2의 냉매회로 참조) 내부증발온도는 제3전열기(403)에 공급되는 전력을 조절하여 The internal evaporation temperature of the refrigerating compartment evaporation duct 410 (see the refrigerant circuit of FIG. 2) of the refrigerating compartment evaporation simulation apparatus 400 controls the power supplied to the third electric heat exchanger 403

실제 냉장고가 실내온도의 변화와 냉장고를 사용함에 따라 발생할 수 있는 모든 경우에도 냉장실온도를 2- 4℃이하를 유지할 수 있게 하는 것을 제어하고 The actual refrigerator controls to keep the refrigerating compartment temperature at 2-4 ° C in all cases that may occur as the room temperature changes and the refrigerator is used

그리고 냉장실 증발관로(410, 도 2의 냉매회로 참조) 내부의 혼합냉매의 온도 변화를 측정하고 이에 따라 변하는 냉각열량을 제3전열기(403)에 조절 공급되는 전력을 측정하여 냉장실에서의 냉매 냉각능력을 측정한다.Further, the temperature change of the mixed refrigerant in the refrigerating compartment evaporation duct 410 (see the refrigerant circuit of FIG. 2) is measured and the amount of cooling heat, which is changed according to the measured temperature, is measured and controlled by the third electric heater 403, .

도 7은 도 2에 도시된 혼합 장치의 상세한 구성을 보인다.Fig. 7 shows a detailed configuration of the mixing apparatus shown in Fig.

프로판 이소부탄 부탄을 혼합 할 때 혼합되는 질량비를 각 물질의 잠열과  냉동실, 냉장실, 압축기 기밀용기 내부, 각각에서 소비되는 열량의 비를 고려하여  혼합하여야한다. The mixing ratio of propane isobutane butane should be mixed in consideration of the latent heat of each material and the ratio of calorie consumed in each freezer, refrigerating chamber, and compressor airtight container.

특히 혼합되는 프로판, 이소부탄, 부탄의 혼합비를 조절하여 프로판이 응축기에서 응축온도를 40℃에서 65℃까지 변할 때 40℃에서는 냉동실을 충분히 냉각할 수 있는 양의 프로판이 응축하여야하고 65℃에서는 응축되는 프로판의 양을 최소화하여 냉동실온도가 일정온도 이하의 낮은 온도를 유지하여도 냉장실 증발관로로 액상의 프로판이 유입되지 않아야한다. Especially, when the mixing ratio of propane, isobutane and butane is controlled, the amount of propane that can sufficiently cool the freezing chamber should be condensed at 40 ° C when the condensation temperature of the propane is changed from 40 ° C to 65 ° C at the condenser, The amount of propane should be minimized so that even if the temperature of the freezing compartment is maintained at a low temperature below a certain temperature, the liquid propane should not flow into the refrigerating compartment evaporation line.

그래서 도 7의 혼합장치(100)는 제4기밀용기(101)를 두 부분으로 구분하고 냉각 응축 공간에는 제4냉각관로(102)를 두고 다른 한쪽에는 냉각 응축된 액상의 냉매가 고이는 공간을 두고 이 공간 최하부에 응축된 액상의 냉매를 가열하는 제4전열기(104)를 둔다.Therefore, in the mixing apparatus 100 of FIG. 7, the fourth hermetic vessel 101 is divided into two parts, the fourth cooling duct 102 is disposed in the cooling condensing space, and a space for cooling and condensing the liquid refrigerant is placed on the other And a fourth electric heater 104 for heating the liquid refrigerant condensed at the lowermost portion of the space.

그리고 제4전열기(104)에 공급되는 전력은 온도센서(107)로 감지된 온도가 설정된 온도를 유지하게 제4전열기(104)에 공급되는 전력의 전압을 제어하는 SCR 전압조절기(109)에 의하여 전압이 조절되어 전열기에 공급되고 공급되는 전력을 제4전력계(108)에 의하여 측정한다.The power supplied to the fourth electric heater 104 is controlled by the SCR voltage regulator 109 that controls the voltage of the electric power supplied to the fourth electric heater 104 so that the temperature sensed by the temperature sensor 107 maintains the set temperature The voltage is regulated and supplied to the electric heater and the supplied electric power is measured by the fourth power meter 108.

그리고 응축된 액상의 냉매 양을 측정하기 위해 고압과 저압 측에 각각 격리실이 있는 정밀한 차압계(105)를 두고 액주로 인해 발생하는 차압을 측정하여 응축된 액상의 냉매 질량을 측정한다.
In order to measure the amount of refrigerant in the condensed liquid phase, a precise differential pressure gauge (105) having a separation chamber at each of the high and low pressure sides is measured, and the differential pressure generated due to the liquid phase is measured to measure the condensed liquid refrigerant mass.

제4냉각관로(102)에 냉매를 공급하여 증발하게 하는 응축기(104)는 응축되어 정압식 팽창 변(103)으로 공급되는 액상의 냉매가 항상 일정 압력을 유지하여 공급되게 압력센서(P)로 압력신호를 받아 응축기 냉각송풍기의 속도를 제어하는 인버터(INV)에 제어신호를 주어 정압 식 팽창 변에 공급되는 액상의 냉매압력이 일정하게 유지되게 한다.The condenser 104 for condensing the refrigerant supplied to the fourth cooling pipe 102 to evaporate the refrigerant is connected to the pressure sensor P so that the liquid refrigerant supplied to the pressure- A control signal is given to the inverter (INV) which receives the pressure signal and controls the speed of the condenser cooling blower so that the liquid refrigerant pressure supplied to the constant pressure expansion bulb is kept constant.

그리고 제4냉각관로(102) 내부를 흐르는 냉매는 관로 전구역이 포화증기 상태를 유지하게 한다.The refrigerant flowing in the fourth cooling duct 102 maintains the saturated steam state in the pipeline front part.

그래서 제4냉각관로 주위 응축공간의 온도를 일정하게 유지하게 한다.So that the temperature of the condensation space around the fourth cooling pipe is kept constant.

그리고 제4냉각관로를 통과하여 압축기로 흡입되는 냉매증기를 일정온도의 과열증기 상태를 유지하게 가열기(130)을 둔다.Then, the heater 130 is placed so as to maintain the superheated steam state of the refrigerant vapor passing through the fourth cooling pipe and being sucked into the compressor.

그리고 응축용기는 철저히 보온을 하여 대기와 절연되게 한다.
The condensation vessel should be kept warm and insulated from the atmosphere.

프로판, 이소부탄, 부탄, 가스는 충분한 압력을 얻을 수 있게 가열을 하여 일정압력이상의 이상기체상태로 공급한다.Propane, isobutane, butane, and gas are heated to obtain sufficient pressure and supplied in ideal gas at a certain pressure or higher.

각각의 가스 공급 관로에는 가스압력을 제어하는 압력조절기(PR)을 두고 공급되는 가스의 질량을 일정량 공급하게 하는 가스질량유량조절기(MFC1-3)을 둔다. Each of the gas supply lines is provided with a pressure regulator (PR) for controlling the gas pressure and a gas mass flow controller (MFC1-3) for supplying a predetermined amount of the supplied gas.

냉동실증발관로(310) 냉장실증발관로(410) 그리고 압축기 기밀용기 내부에서 냉매가 증발열로 흡수하여야 할 열량의 비에 따라 이를 프로판 이소부탄 부탄의 혼합질량비를 산정하기 전The ratio of the amount of heat absorbed by the evaporation heat of the refrigerant in the refrigerating compartment evaporating duct 310 and the refrigerating compartment evaporating duct 410 and the inside of the compressor airtight container is calculated before the mixing mass ratio of propane isobutane butane is calculated

먼저 응축온도가 높은 부탄과 이소부탄을 혼합질량비를 1:4로 정하고 이에 따라 질량유량조절기(MFC2,MFC3) 설정하고 응축용기(101)에 먼저 공급하여  응축열을 흡수하므로 응축한다.First, the mass ratio of butane and isobutane with high condensation temperature is set to 1: 4, and mass flow controllers (MFC2, MFC3) are set and supplied to the condensing vessel 101 to absorb condensation heat.

응축한 액체는 응축용기 하부에 고여 지고 The condensed liquid accumulates in the bottom of the condensation vessel

응축되지 않는 기체는 상부 공간에 기상으로 존재한다.The non-condensable gas is present in the upper space in a vapor phase.

이때 질량유량조절기로 공급되는 가스의 질량을 측정 하면서 공급하고 공급된 가스질량 과 제4기밀용기(101) 내부에서 응축된 질량을 비교할 수 있다.At this time, it is possible to supply the gas while measuring the mass of the gas supplied to the mass flow controller, and to compare the mass of gas supplied and the mass condensed inside the fourth airtight container 101.

또한 제4기밀용기(101) 내부의 온도를 상승 하기도 하고 냉각하기도 하여 액상으로 응축된 질량의 변화를 비교한다.Further, the change in the mass condensed in the liquid phase is compared even if the temperature inside the fourth gas tight chamber 101 is increased or cooled.

응축기(140)을 정지하고 제4전열기(104)에 전력을 공급하여 제4기밀용기(101) 내부 온도를 65℃로 올리면 용기내부 포화증발압력은 약 8기압에 도달한다.The condenser 140 is stopped and power is supplied to the fourth electric heater 104 to raise the internal temperature of the fourth airtight container 101 to 65 DEG C so that the saturated vapor pressure inside the container reaches about 8 atm.

그리고 냉매압축기(500)이 부담할 수 있는 토출압력이 15기압 (응축온도65℃일 때)이므로  제4기밀용기(101)내부압력이 15기압까지 도달할 때까지 프로판을 주입하고 이때 주입된 프로판의 질량을 측정한다.Then, propane is injected until the internal pressure of the fourth airtight vessel 101 reaches 15 atm, since the discharge pressure that the refrigerant compressor 500 can bear is 15 atm (when the condensation temperature is 65 deg. C) Is measured.

이때 제4기밀용기(101) 내부에서 응축하려면 약21기압 이상의 압력이 있어야 응축하므로 공급되는 프로판을 응축할 수가 없다 At this time, in order to condense in the fourth gas tight vessel (101), a pressure higher than about 21 atmospheres is required to condense, so that the supplied propane can not be condensed

온도를 서서히 내리면서 프로판이 응축하는 것은 액위가 상승하므로 액주로 인해 차압이 발생하고 이 차압을 차압계(105, 도 3 참조)로 측정하여 확인할 수가 있다.  그리고 응축기 (140)을 가동하고 제4전열기(104)에 최대전력을 가하면  Condensation of the propane while gradually lowering the temperature causes the liquid level to rise, so that a differential pressure is generated due to the liquid, and the differential pressure can be confirmed by measuring the differential pressure with the differential pressure sensor 105 (see FIG. 3). When the condenser 140 is operated and the maximum electric power is applied to the fourth electric heater 104

제4기밀용기(101) 내부의 프로판, 이소부탄, 부탄이 혼합된 상태로 하부 액체는 끓고 상부 기체는 제4냉각관로(102)에 의하여 응축하므로 제4기밀용기(101) 내부에는 강한 진동을 발생하면서 순환하여 프로판, 이소부탄, 부탄이 골고루 혼합 하여 비공비상태의 혼합냉매가 조성된다.The lower liquid is boiled in a state where propane, isobutane and butane in the fourth gas tight chamber 101 are mixed and the upper gas is condensed by the fourth cooling channel 102, so that a strong vibration is generated in the fourth gas tight chamber 101 And is circulated while propane, isobutane and butane are evenly mixed to form a mixed refrigerant in an inactive state.

제4전열기(104)에 공급되는 전력을 차단하고 응축기(140)만 연속하여 가동하여 제4기밀용기(101)내부 온도를 내리면 내부공간에 여러 가지 탄화수소물질이 액상과 기상으로 분리되고 상부 기상의 물질에는 증발온도가 가장 낮은 물질이 차 있고  온도가 일정할 때 그 온도에 해당하는 증발압력에 따른 체적의 비로 채워져 있다.When the electric power supplied to the fourth electric heater 104 is cut off and only the condenser 140 is continuously operated to lower the internal temperature of the fourth gas tight vessel 101, various hydrocarbon substances are separated into a liquid phase and a vapor phase in the internal space, The material is filled with the substance with the lowest evaporation temperature and the ratio of the volume to the evaporation pressure corresponding to that temperature when the temperature is constant.

그런데 액상의 비체적과 기상의 비체적의 차가 크므로 질량유량계에 의하여 계측된 각 물질의 구성비와 액상의 물질의 구성비가 다소 차이가 있다. However, since the difference between the specific volume of the liquid phase and the specific volume of the liquid phase is large, the composition ratio of each substance measured by the mass flow meter is slightly different from the composition ratio of the liquid phase substance.

이차는 응축온도가 가장 낮은 물질이 응축하지 못하므로 생기는 것이다.The secondary is caused by the fact that the substance with the lowest condensation temperature can not condense.

그래서 기상의 물질이 차있는 용적과 온도 및 압력으로 기상의 물질의 질량을 환산하여 보상할 수도 있다. Therefore, it is possible to compensate by converting the mass of the material of the gas phase to the volume, temperature and pressure at which the gas phase substance is present.

이와 같이 프로판 이소부탄 부탄이 혼합되어 액화한 것이 모세관(601, 도2의 냉매회로 참조))을 통해 팽창하여 서서히 압축기(600, 도 2의 냉매회로 참조)로 흡입되어 압축하고 응축관로(210)에서 응축된다.2), and is sucked into the compressor 600 (see the refrigerant circuit of FIG. 2) and compressed, and is condensed to the condensing duct 210. The condenser duct 210 is filled with the propane isobutane butane, Lt; / RTI >

응축된 혼합 냉매는 모세관(601)을 통해 냉동실 증발관로(310)에서 프로판이 증발하여 냉동실온도를 유지하고 냉장실 증발관로(410)에서는 이소부탄이 증발하여 냉장실온도를 유지하고, 압축기 기밀용기 내부에서는 부탄이 증발하여 압축기와 압축기를 구동하는 전동기에서 발생하는 열로 인해 과열된 프로판 이소부탄을 냉각하여 압축기로 흡입된다.The condensed mixed refrigerant evaporates propane from the freezing compartment evaporating duct 310 through the capillary tube 601 to maintain the freezing compartment temperature and evaporates the isobutane in the refrigerating compartment evaporating duct 410 to maintain the refrigerating compartment temperature. Butane evaporates and the superheated propane isobutane is cooled by the heat generated by the motor driving the compressor and the compressor, and then sucked into the compressor.

그런데 가정용 냉장고의 경우 냉동실과 냉장실의 사용에 따라 냉동실의 온도는 아주 낮은데 냉장실의 온도가 높아 냉장실만 냉각하고자 할 때와 냉장실의 온도는 적정온도를 유지하는 데 냉동실의 온도가 높아 냉동실을 냉각할 경우가 있다.However, in the case of a domestic refrigerator, the temperature of the freezing compartment is very low according to the use of the freezing compartment and the refrigerating compartment. When the refrigerator compartment is cooled due to the high temperature of the refrigerator compartment and the temperature of the refrigerating compartment is maintained at an appropriate temperature, .

이 두 경우 중 전자와 같이 냉장실만 냉각할 경우 냉동실 증발관로에서 증발하는 프로판이 모세관을 통해 유입되지 않게 응축관로(210) 내부의 온도를 상승하여 응축되지 않게 한다.In the case of cooling only the refrigerating chamber such as the electron in the two cases, the temperature inside the condensing duct 210 is raised so as not to condense so that propane evaporated in the freezing compartment evaporating duct does not flow through the capillary.

그리고 후자의 경우 냉장실온도는 낮고 냉동실의 온도가 높아 냉동실만 냉각하여야할 경우 응축관로(210)의 내부의 온도를 하강하여 프로판의 응축 량을 최대로 함과 동시에 응축관로의 압력이 낮아 모세관을 통해 증발관로로 유입되는 냉매 량이 최소화되므로 압축기의 흡입압력이 저하되어 프로판을 비롯한 액상의 냉매가 대부분 냉동실 증발관로에서 증발하게 한다. In the latter case, when the freezing compartment temperature is low and the freezing compartment temperature is high, only the freezing compartment is required to be cooled, the temperature of the condensing duct 210 is lowered to maximize the condensation amount of propane and the pressure of the condensing duct is low, Since the amount of refrigerant flowing into the evaporation channel is minimized, the suction pressure of the compressor is lowered so that most of the liquid refrigerant including propane evaporates in the freezing compartment evaporation duct.

프로판, 이소부탄 그리고 부탄이 혼합된 상태에서 냉장실의 온도에 해당되는 이소부탄의 증발온도 0℃에 해당되는 압력 0.15MP를 유지할 때 냉동실온도가 -15℃를 유지할 때 냉동실 증발관로(310)에서는 이소부탄과 부탄은 증발하지 못하고 프로판만 증발하고 프로판의 증발온도는 -30℃ 내지 -25℃ 정도이고, When the temperature of evaporation of isobutane corresponding to the temperature of the refrigerating chamber is maintained at 0.15MP corresponding to the temperature of 0 ° C in the mixed state of propane, isobutane and butane, and the temperature of the freezing compartment is maintained at -15 ° C, Butane and butane do not evaporate but only propane evaporates and the evaporation temperature of propane is about -30 ° C to -25 ° C,

냉장실온도가 2-3℃를 유지하기 위해 냉장실 증발관로(410) 내부에서 증발하는 이소부탄의 증발온도는 0℃정도로 결빙하지 않는 온도를 유지하므로 냉장실에 있는 야채 나 생선 등의 세균증식을 억제함 과 동시에 수분 증발을 막아서 신선도를 유지 할 수 있고The evaporation temperature of isobutane, which evaporates in the refrigerating compartment evaporation duct (410) to maintain the refrigerating compartment temperature at 2-3 ° C, maintains a temperature that does not freeze at about 0 ° C, thereby suppressing the growth of bacteria such as vegetables and fish in the refrigerating compartment At the same time, moisture evaporation can be prevented and freshness can be maintained

압축기 기밀용기 내부의 온도를 주위온도와 비슷한 25℃를 유지하기 위하여 부탄이 증발하는 온도는 10℃를 유지한다.Keep the temperature inside the compressor airtight container at 10 ° C to keep the butane from evaporating in order to keep the ambient temperature at 25 ° C.

이와 같이 하나의 압축기에 프로판 이소부탄 부탄을 일정비율로 혼합하여 상기와 같은 작동을 하기 위해, 종래의 단일물질을 냉매로 사용하는 냉장고와 달리 증발온도가 서로 다른 여러 물질이 비 공비 상태로 기상과 액상으로 혼합되어 흘러가면서 주위로부터 증발열을 흡수하기도 하고 응축열을 발산하기도 하는 냉매회로에서 냉동실온도와 냉장실온도를 원하는 대로 유지하기 위하여 혼합되는 여러 물질의 질량을 혼합장치(100)에서 구하고, 응축기(210), 냉동실 증발관로(310), 냉장실 증발관로(410)를 각각 별도의 특수하게 제작된 용기 내에 두고 용기의 외부를 외부 대기와 열적으로 차단되게 절연을 하고 도5와 같이 관로 내에 일정간격으로 여러 개의 온도 감지기를 설치하고, 냉각열원은 용기내부의 온도가 일정할 때 항상 냉각열량이 변하지 않는 일정한 냉각열량을 유지하게 하고 Unlike a refrigerator using a conventional single material as a refrigerant, various materials having different evaporation temperatures are mixed with a gas mixture in a non-azeotrope state in order to perform the above operation by mixing propane isobutane butane at a certain ratio in one compressor. The mass of various materials to be mixed in order to keep the freezing compartment temperature and the refrigerating compartment temperature as desired in the refrigerant circuit which absorbs the evaporation heat from the surroundings while dissolving the evaporation heat from the surroundings while mixing and flowing in the liquid phase is obtained in the mixing device 100, The freezing chamber evaporation pipe 310 and the refrigerating compartment evaporation pipe 410 are separately provided in separate specially manufactured containers to insulate the outside of the container from the outside atmosphere so as to be thermally isolated from each other, And the cooling heat source does not change the cooling heat quantity constantly when the temperature inside the container is constant To maintain a constant amount of heat and cooling

가열원인 전열기에 공급되는 전력은 용기 내부에 설치된 온도센서 (T207, T307, T407)의 온도가 일정온도를 유지하기 위해 공급되는 전력의 변화량은 응축 및 증발 관로 내에서 응축, 증발로 인해 관로 내부에서 관로외부인 용기내부로 이동되는 열의 양과 일치하게 공급하므로 용기 내부의 온도에 따라 응축관로(210) 냉동실 증발관로(310) 냉장실 증발관로(410)의 혼합된 여러 물질로부터 이동되는 열량을 전열기에 공급되는 전력을 측정하므로 얻을 수 있다.Cause of heating The power supplied to the heat exchanger is controlled by the temperature sensor (T207, T307, T407) installed inside the vessel to change the power supplied to maintain the temperature at a constant temperature. It is condensed and evaporated, The amount of heat transferred from the various materials mixed in the evaporation pipe 310 of the freezer compartment evaporation pipe 410 is supplied to the electric heater according to the temperature inside the container. It can be obtained by measuring the power.

그리고 관로내부의 혼합된 냉매가 압축기(500)에 의하여 응축 증발하는 과정에서 주위에 응축열을 발산하고 또한 주위로 부터 증발열을 흡수하기도 할 때 외기의 온도 변화에 따라 냉매회로에서 발생할 수 있는 모든 온도를 실현할 수 있고When the mixed refrigerant in the channel is condensed and evaporated by the compressor 500, the condensation heat is dissipated in the surroundings and the evaporation heat is absorbed from the surroundings. When the ambient temperature changes, Can be realized

이와 같은 온도 변화에서 냉매회로 내부에서 응축하고 증발하는 혼합냉매가 하나의 압축기로 압축하여 냉동실온도는 -15℃이하를 유지하고 냉장실 증발관로는 항상 결빙이 발생하지 않는 0℃의 온도를 유지하게 하는 냉매회로를 구현 할 수 있다.At such a temperature change, the mixed refrigerant, which is condensed and evaporated in the refrigerant circuit, is compressed by one compressor to keep the temperature of the freezing room at -15 ° C or lower and maintain the temperature of 0 ° C at which the freezing- A refrigerant circuit can be implemented.

또한 혼합 된 물질이 갖는 열적특성에 따라 변화는 것은 물질 자체의 온도와 압력으로 나타나고 이때 전달되는 열량을 측정하므로 냉장고 냉매회로에 사용되는 혼합냉매를 조성하고 조성된 혼합냉매를 냉매회로에 적용하여 가정용 냉장고의 냉동실 온도를 -15℃이하를 유지하는 냉동실 증발관로에서의 증발온도와 영상의 냉장실 온도를 유지하는 냉장실 증발관로 온도를 얻어 전력을 절약하고 냉장된 물질의 냉장상태를 향상할 수 있다. In addition, the change in temperature depends on the thermal properties of the mixed material, and the temperature and pressure of the material itself are measured. Since the calorie transferred is measured, the mixed refrigerant used in the refrigerant refrigerant circuit is formed, and the mixed refrigerant is applied to the refrigerant circuit. It is possible to save the electric power and improve the refrigerated state of the refrigerated material by obtaining the evaporation temperature in the freezing compartment evaporation duct maintaining the freezing compartment temperature of the refrigerator below -15 ° C and the evaporation duct temperature of the refrigerating compartment maintaining the refrigerating compartment temperature of the image.

또한 기존 냉매와 본 발명에 의해 조성된 혼합냉매를 외기의 온도변화에 따른 여러 실험을 통해 비교하여 그 결과를 도출할 수 있다.
Also, it is possible to compare the existing refrigerant with the mixed refrigerant formed by the present invention through various experiments according to the temperature change of the outside air, and to derive the result.

이하 도 3 내지 도 7에 도시된 것을 참조하며, 본 발명에 따른 혼합 냉매의 질량비를 결정하기 위한 냉각 열량의 비를 결정하는 것을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the determination of the ratio of the amount of cooling heat to determine the mass ratio of the mixed refrigerant according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 7.

이소부탄과 부탄은 결로 점(Dew Point) 온도가 프로판에 비교하여 높으므로 프로판, 이소부탄, 부탄이 혼합된 상태에서 쉽게 응축이 되지만 Isobutane and butane have a higher dew point temperature than propane, so they easily condense in a mixture of propane, isobutane and butane

프로판은 응축온도에 따라서 응축되는 양이 변한다. The amount of propane that is condensed varies with the condensation temperature.

그래서 제4기밀용기(101)에 액상과 기상으로 존재하는 프로판의 양은 용기 내부 온도 변화에 따라 달라진다.Therefore, the amount of propane present in the liquid phase and vapor phase in the fourth gas tight chamber 101 depends on the temperature change inside the vessel.

이때 실제 냉장고 회로의 응축관로(210)의 온도를 제어함에 있어 응축을 위한 냉각송풍기(도2의 710)가 전속도로 회전할 때는 주위온도보다 약간 높은 40℃정도이고 At this time, when controlling the temperature of the condensing duct 210 of the actual refrigerator circuit, when the cooling blower (710 of FIG. 2) for condensation rotates at the full speed, it is about 40 ° C

ISO구격에 압축기의 토출압력은 냉매 응축온도 65℃일 때 포화증발압력 이다.The ISO discharge pressure of the compressor is the saturated vapor pressure at a refrigerant condensation temperature of 65 ° C.

종래의 가정용 냉장고에 사용하는 냉매 R134A의 포화증발온도 65℃에서의 포화증기 압력은 약 18.8기압이다The saturation vapor pressure of the refrigerant R134A used in a conventional domestic refrigerator is about 18.8 atmospheres at a temperature of 65 DEG C

통상 증발 온도를 50℃정도를 유지하므로 이때 압축기 토출압력은 약 15기압이다.Normally, the evaporation temperature is maintained at about 50 ° C, so that the compressor discharge pressure is about 15 atm.

그래서 혼합된 냉매의 포화증기온도를 65℃에서 포화 증기 압력을 15기압을 유지하게 한다.So that the saturated vapor temperature of the mixed refrigerant is maintained at 65 ° C and the saturated vapor pressure at 15 atm.

즉 응축용기 내부온도를 40℃에서 65℃로 변화 할 때 액상의 냉매에 포함되는 프로판의 양을 제어하여야한다.That is, when the internal temperature of the condensing vessel is changed from 40 ° C to 65 ° C, the amount of propane contained in the liquid refrigerant should be controlled.

이를 위해 이소부탄과 부탄을 가스 상태에서 공급되는 질량의 비를 냉장실을 4℃로 유지할 때 냉각열량과 압축기 기밀용기내의 전동기와 압축기가 작동 작동하므로 발생하는 열을 냉각하는 냉각 열량의 비를 이소부탄과 부탄의 잠열에 대비한 질량의 비로 정한다.To this end, the ratio of the mass supplied from the gas phase of isobutane and butane to the ratio of the cooling heat amount when the refrigeration chamber is maintained at 4 ° C. and the cooling heat amount for cooling the heat generated by operation of the electric motor and the compressor in the compressor airtight container, And the ratio of the mass to the latent heat of butane.

상기 냉각열량의 비를 이론적으로 산출 할 수가 없고 실제로는 도2와 같은 장치로 실험을 하여 도출할 수밖에 없다. The ratio of the amount of cooling heat can not be calculated theoretically, and in fact, it is inevitable to conduct experiments with the apparatus shown in Fig.

그래서 애초에는 이를 4:1의 비율로 하여 질량유량계(MFC2,MFC3)에 각각 설정하고 이 비율대로 가스 상태의 이소부탄과 부탄이 응축용기(101)에 공급하고 So, initially, the ratio is set to 4: 1 in each of the mass flow meters MFC2 and MFC3, and isobutane and butane in the gaseous state are supplied to the condensing vessel 101 at this ratio

제4냉각관로(102)에서 냉각 응축된 액체가 전열기(104)를 충분히 잠기게 한다.So that the liquid cooled and condensed in the fourth cooling duct 102 sufficiently immerses the electric heater 104.

그리고 제4전열기(104)에 전력을 공급하고 공급되는 전력의 전압을 조절하여 온도센서(107)의 온도가 40℃를 유지함과 동시에 공급되는 전력이 일정하게 유지될 때 포화 증발 압력을 압력전송기(106)으로 감지되는 압력은 이론적으로는 4.9기압이지만 이를 실측하여 기록한다.When the temperature of the temperature sensor 107 is maintained at 40 ° C. by supplying power to the fourth electric heater 104 and regulating the voltage of the supplied electric power, the saturated vapor pressure is supplied to the pressure transmitter 106) is theoretically 4.9 atmospheres, but it is measured and recorded.

그리고 이때 제4전열기(104)에 공급되는 전력은 제4냉각관로(102)의 냉각열량과 외부로 유실되는 열량의 합이 된다. At this time, the electric power supplied to the fourth electric heater 104 is the sum of the cooling heat amount of the fourth cooling pipe 102 and the heat loss externally.

그리고 냉동실, 냉장실, 압축기 기밀용기 내부, 각각의 냉각 부하 비에 따른 프로판 이소부탄 부탄의 질량의 비가 5:4:1이라고 하고And the ratio of the mass of propane isobutane butane to the freezing chamber, the refrigerating chamber, the inside of the compressor airtight container, and the cooling load ratio thereof is 5: 4: 1

세 종류의 물질이 혼합된 상태의 포화증발온도 40℃에서의 포화증발압력은Saturated evaporation temperature in the state of mixing three kinds of materials The saturation evaporation pressure at 40 ° C is

이론적으로 약 8기압이다.Theoretically, it is about 8 atm.

그리고 프로판이 연결된 질량유량조절기(MFC1)에 프로판의 질량을 설정한 후 전열기(104)에 전력을 차단하고 프로판을 제4기밀용기(101)로 유입한다.Then, the mass of the propane is set to the mass flow controller (MFC1) connected to the propane, the electric power to the electric heater (104) is cut off, and the propane is introduced into the fourth gas tight chamber (101).

프로판이 모두 유입된 후에 전열기에 최대전압을 가하여 혼합된 냉매를 증발하면 냉매는 용기내부를 고속으로 회전하여 골고루 혼합된다. 그 후에 온도센서(107)의 온도를 40℃유지 하고 전열기에 공급되는 전력이 일정하게 유지될 때 액체의 양을 차압계(104)에 의하여 알 수 있고After all of the propane is introduced, the maximum voltage is applied to the electric heater to evaporate the mixed refrigerant, and the refrigerant rotates at high speed inside the container to be mixed evenly. Thereafter, when the temperature of the temperature sensor 107 is maintained at 40 DEG C and the electric power supplied to the electric heater is kept constant, the amount of liquid can be known by the differential pressure meter 104

애초에 이소부탄과 부탄이 혼합된 상태의 액상의 양과 비교하여 액상의 혼합냉매에 포함된 프로판의 양을 짐작할 수가 있고 The amount of propane contained in the liquid mixed refrigerant can be estimated in comparison with the amount of liquid phase in which isobutane and butane are mixed in the beginning

그리고 다시 온도센서(107)의 온도를 65℃로 상승 할 때 압력은 약14.5기압에 도달하고 액상에 포함된 프로판이 증발하여 액위는 감소하고 감소라는 액위에 의하여 액상의 혼합 냉매에 포함된 프로판의 양을 알 수 있다. Then, when the temperature of the temperature sensor 107 is raised to 65 占 폚, the pressure reaches about 14.5 atm, propane contained in the liquid evaporates, and the liquid level decreases and decreases. The amount is known.

즉, 응축온도가 40℃일 때 액상에 포함된 프로판의 질량은 전체 혼합냉매질량의 50% 정도로 냉동실의 온도를 -15℃이하로 냉각할 수 있는 증발잠열을 가져야하고That is, when the condensation temperature is 40 ° C, the mass of propane contained in the liquid phase should be about 50% of the mass of the total mixed refrigerant, and should have a latent heat of evaporation capable of cooling the freezing chamber to below -15 ° C

응축온도가 65℃일 때 액상에는 프로판이 응축되지 않아 최소화 된 상태로 냉동실증발관로(310)에서 모두 증발하여 냉장실 증발관로(410)로 유입되지 않게 된다.When the condensation temperature is 65 ° C, propane is not condensed in the liquid phase and is minimally evaporated in the freezing compartment evaporation duct 310 to be prevented from flowing into the refrigerating compartment evaporation duct 410.

응축 시뮬레이션 장치(200), 냉동실 증발 시뮬레이션 장치(300)의 기밀용기 내부에는 냉각열원인 냉각관로(220,320)가 각각 있고 이와 함께 가열열원인 전열기(203, 303)도 각 각 있다. 위에서 설명한 한 바와 같이 냉각관로내부를 통과하는 냉매는 단일물질냉매이고 입구온도와 출구 온도가 같은 상태를 유지하기 위하여 포화 증기 상태를 유지 한다.In the airtight container of the condensation simulation apparatus 200 and the freezer compartment evaporation simulation apparatus 300, there are cooling pipes 220 and 320 which are cooling heat sources and also there are electric heaters 203 and 303 which are heating heat sources. As described above, the refrigerant passing through the inside of the cooling pipe is a single material refrigerant and maintains a saturated vapor state in order to maintain the same inlet and outlet temperatures.

압축기(600, 도2의 냉매회로 참조)을 가동하지 않은 상태에서 내부온도를 일정하게 유지 하기위해 전열기에 공급되는 전력량은 냉각관로에서의 냉각열량과 외부로 유실되는 열량의 합이 된다.The amount of electric power supplied to the electric heater to maintain the internal temperature constant in a state where the compressor 600 (see the refrigerant circuit of FIG. 2) is not operated is the sum of the amount of cooling heat in the cooling pipe and the amount of heat lost to the outside.

용기외부의 보온을 철저히 하여 외부로 유실되는 열을 최소화 할 때 측정오차를 줄일 수 있다.It is possible to reduce the measurement error when the external heat is minimized by thoroughly insulating the outside of the container.

제4응축용기(101)에서 혼합 조성된 액상의 냉매를 공급하기 전에 반드시 각 용기의 설정된 온도대로 온도가 유지되고 공급되는 전력의 양이 일정한 값으로 수렴된 후에 응축 시뮬레이션 장치(200)와 냉동실 증발 시뮬레이션 장치(300)의 전열기에 공급되는 각각의 전력량 (WM1, WM2)을 측정하여 기록하여야하고Before the liquid refrigerant mixed and prepared in the fourth condensing vessel 101 is supplied, the temperature is always maintained at the set temperature of each vessel and the amount of supplied electric power is converged to a predetermined value. Thereafter, the condensation simulation apparatus 200 and the freezing chamber evaporation The respective power quantities WM1 and WM2 supplied to the electric heaters of the simulation apparatus 300 must be measured and recorded

이와 함께 응축 시뮬레이션 장치(200) 온도센서 (TC1-N) 와 냉동실 증발장치 온도 센서(TA1-N)의 지시치는 이론적으로 같은 값이어야 하는데 각 센서의 정도에 따라 다른 지시치를 지시할 수 있으므로 이를 기록하여 두어야한다. In addition, the indication values of the temperature sensor (TC1-N) and the freezer evaporator temperature sensor (TA1-N) of the condensation simulation apparatus 200 should be theoretically the same value. Should be.

그리고 제4기밀용기(101)의 제4전열기(104)의 전력을 조절하여 제4기밀용기(101) 내부압력을 일정하게 유지하므로 제4기밀용기(101)에서 혼합 조성된 액상의 냉매는 밸브(501)과 모세관 (502)을 통해 압축기(500)에 공급할 수 있다. The pressure in the fourth hermetic container 101 is kept constant by controlling the electric power of the fourth electric heater 104 of the fourth hermetic container 101 so that the liquid refrigerant mixed and formed in the fourth hermetic container 101 flows through the valve To the compressor (500) through the capillary tube (501) and the capillary tube (502).

압축기를 가동하고 서서히 밸브(501)를 열고 닫아 유리관으로 제작되어 내부 액위를 관찰할 수 있는 수액기(504)의 액위를 보면서 냉매를 냉매회로에 주입하여 수액기(504)의 액위가 모세관 단말 보다 높아지면 밸브(501)를 닫는다.The refrigerant is injected into the refrigerant circuit while the compressor is operated and the valve 501 is opened and closed to see the liquid level of the receiver 504, which is made of a glass tube and can observe the internal liquid level, so that the liquid level of the receiver 504 is higher than that of the capillary terminal The valve 501 is closed.

처음에는 응축 시뮬레이션 장치(200)의 내부온도를 40℃ 냉동실 증발 시뮬레이션 장치(300) -15℃ 냉장실 증발 시뮬레이션 장치(400) 3℃를 각각 설정한다.First, the internal temperature of the condensation simulation apparatus 200 is set at 40 ° C in the freezer compartment evaporation simulation apparatus 300 and at -15 ° C in the refrigerator compartment evaporation simulation apparatus 400, respectively.

압축기(600, 도 2의 냉매회로 참조)가 연속하여 가동함에 따라As the compressor 600 (see the refrigerant circuit of Fig. 2) continues to operate

응축 시뮬레이션 장치(200) 내부의 응축관로(210)에서 프로판 이소부탄 부탄 그리고 윤활유를 포함하여 액상과 기상이 서로 혼합되어 운전된다.The liquid phase and the vapor phase including propane isobutane butane and lubricating oil are mixed and operated in the condensation conduit 210 inside the condensation simulation apparatus 200.

이와 같이 혼합되어 흘러가는 상태에서 응축관로(210) 내부에서 응축되는 과정의 온도를 다수의 온도센서(TC1-N)를 통해 감지하고 감지된 온도의 변화추이로 혼합된 각물질의 응축 상태를 알 수 있다. The temperature of the process of condensing in the condensing duct 210 is sensed through a plurality of temperature sensors TC1-N in the mixed state, and the condensed state of the mixed materials is detected by the change of the sensed temperature. .

응축관로(210) 외주 면을 감싸고 있는 도3에서 나타낸 바와 같이 2차 냉매의 온도감지기(T204. T205, T206)로 응축관로(210) 외부면의 온도 분포를 알 수 있다. The temperature distribution on the outer surface of the condensing duct 210 can be known by the temperature detectors T204, T205 and T206 of the secondary refrigerant as shown in FIG. 3 which surrounds the outer circumferential surface of the condensing duct 210. [

특히, 응축관로(210)에서 응축된 액상의 혼합냉매에 포함된 프로판, 이소부탄, 부탄의 비율은 혼합장치(100)에서 혼합된 비율과 달리 응축관로(210) 주위온도에 의하여 변하고 특히 응축온도가 높은 프로판의 양은 응축관로(210) 주위온도에 따라 민감하게 증가하거나 감소한다. Particularly, the ratio of propane, isobutane, and butane contained in the liquid mixed refrigerant condensed in the condensing duct 210 varies depending on the temperature around the condensing duct 210, unlike the mixing ratio in the mixing apparatus 100, The amount of propane that is high increases or decreases sensitively with the temperature around the condensate line 210.

즉 온도가 낮으면 응축하여 액상으로 변하는 프로판의 양이 증가하고 온도가 높으면 감소한다. 프로판의 양의 변화는 That is, when the temperature is low, the amount of propane that condenses and turns into a liquid phase increases, and decreases when the temperature is high. The change in the amount of propane

프로판 이소부탄 부탄 각각의 혼합비에 따라 다르고 Depending on the mixing ratio of propane and isobutane butane,

또한 응축관로(210) 외부의 온도변화에 따라 다르다.And also depends on the temperature change outside the condensing duct 210.

이를 제어 하고 측정하여 측정된 액화 프로판이 냉동실 증발관로에서 증발하여 냉동실온도를 -15℃이하로 유지할 수 있고The measured and measured liquefied propane is evaporated in the freezing chamber evaporator to keep the freezer room temperature below -15 ° C

또한 냉동실 증발관로 냉매온도가 일정온도(-23.3℃) 이하를 유지 시 냉동실 증발관로를 통과하는 냉매증기 중 액상의 프로판이 냉동실 증발관로(310)에서 모두 증발하여 액상으로 냉장실 증발관로(410)로 유입되지 않게 하여야한다.When the refrigerant temperature in the freezing compartment evaporation pipe is maintained at a predetermined temperature (-23.3 ° C) or lower, propane in the liquid phase in the refrigerant vapor passing through the freezing compartment evaporation duct is completely evaporated in the freezing compartment evaporation duct 310 to be discharged into the refrigerating compartment evaporation duct 410 Should not be introduced.

이를 확인하기 위해 To confirm this,

실제 냉장고 냉매 회로를 보이는 도 2에서와 같이 응축관로 냉각송풍기가 전속력으로 가동 시 응축관로 온도는 40℃이상 올라가지 않고 냉각송풍기의 속도를 주려서 응축온도를 올릴 때는 ISO규격에 냉매압축기의 토출압력은 응축온도 최고 65℃를 유지하는 압력을 유지하므로 종래의 냉장고 냉매로 사용하는 냉매 R134A의 경우 포화증발온도 65℃에 해당하는 압력은 18.8기압이다.As shown in FIG. 2 showing the refrigerant circuit of the actual refrigerator, when the cooling blower of the condensing duct is operated at the full speed, the condensation pipe temperature does not rise by more than 40 ° C. When the condensing temperature is raised by giving the speed of the cooling blower, The refrigerant R134A used as refrigerant refrigerant in the conventional refrigerator maintains the pressure maintaining the maximum condensing temperature of 65 ° C. Therefore, the pressure corresponding to the saturation evaporation temperature of 65 ° C is 18.8 atm.

18.8기압보다 낮은 약 15기압을 유지하는 혼합냉매 포화온도 65℃이므로 이온도를 유지하게 냉각송풍기가 속도를 제어한다.18.8 Mixed refrigerant maintaining the pressure of about 15 atmospheres lower than the atmospheric pressure The temperature of the saturation temperature is 65 ℃, so the cooling blower controls the speed to maintain ionicity.

그리고 액상으로 변한 냉매는 수액기(504)에 모이고 모세관을 통해 냉동실 증발관로(310)에 유입되고 유입된 냉매는 단열 팽창하여 증발압력이 높은 프로판이 먼저 증발하여 냉동실 증발관로(210) 외주 면을 감싸고 있는 포화증기상태의 2차 냉매 R22로부터 증발열을 흡수하므로 관로 내부의 프로판은 증발하고 관로외부의 이차냉매 R22는 응축한다. The liquid refrigerant is collected in the receiver 504 and flows into the freezing compartment evaporating duct 310 through the capillary tube. The refrigerant adiabatically expands to evaporate the propane having a high evaporating pressure first to evaporate the freezing compartment evaporating duct 210 Because the evaporation heat is absorbed from the secondary refrigerant R22 in the saturated vapor state, the propane in the pipeline evaporates and the secondary refrigerant R22 outside the pipeline condenses.

이와 같이 이소부탄과 부탄도 관로 외주 면에 충진된 2차 냉매 R22의 온도에 따라 증발하기도 하고 응축하기도 한다. As such, isobutane and butane may evaporate or condense depending on the temperature of the secondary refrigerant R22 filled in the outer surface of the pipe.

이와 같은 온도 변화는 관로내부의 프로판 이소부탄 부탄의 상태와 관로 외부의 온도 분포에 따라 달라지므로 이를 도 6에서와 같이 관로에 일정간격으로 설치된 여러 개의 온도감지기로 감지한 관로 내부의 냉매의 온도와 관로 외부의 온도 감지기(T304, T305, T306)로 감지한 외부 이차냉매온도 즉, 증발관로(310)의 전체전열면적 내부와 외부 온도차의 분포에 따라 전열 되는 열량을 전력계(350)로 측정된 전력량으로 프로판이 온도에 따라 정해진 잠열 량과 비열을 참고하여 냉동실 증발관로에서 증발한 프로판 이소부탄 부탄의 질량을 산출할 수 있다.This temperature change depends on the state of the propane isobutane butane inside the conduit and the temperature distribution outside the conduit. Accordingly, the temperature of the inside of the conduit, which is sensed by several temperature sensors installed at a predetermined interval in the conduit, The amount of heat transferred from the external secondary refrigerant temperature detected by the temperature sensors T304, T305 and T306 outside the pipeline, that is, the amount of heat transferred according to the distribution of the temperature difference between the inside and outside of the entire heat transfer area of the evaporation pipe 310, It is possible to calculate the mass of propane isobutane butane vaporized in the evaporator of the freezing compartment by referring to the amount of latent heat and the specific heat determined by the temperature of the propane.

그리고 냉장실 증발관로(410)도 상기 냉동실 증발관로(310)와 같이 온도의 분포와 이에 따른 온도의 차에 의해 전달되는 열량을 전력계(450)로 측정된 전력량으로 이소부탄 과 부탄이 온도에 따라 정해진 잠열 량과 비열을 참고하여 냉장실 증발관로에서 증발한 이소부탄과 부탄의 질량을 산출 한다.The refrigerating compartment evaporating duct 410 is also connected to the freezing compartment evaporating duct 310 such that the amount of heat transferred by the temperature distribution and the difference in temperature between the freezing compartment evaporating duct 310 and the freezing compartment evaporating duct 310 is measured by a power meter 450, The mass of isobutane and butane evaporated in the refrigerating chamber evaporator is calculated by referring to the latent heat and specific heat.

그리고 냉장실의 온도와 냉동실의 온도는 냉장고 내부에 저장된 물건의 종류와 양에 따라 그리고 냉장고 문을 열고 닫음에 따라 냉각 부하가 변하므로 이에 따라 냉동실 온도는 낮은 상태인데 냉장실온도만 높아서 냉장실만 냉각하여야 할 경우에는 모세관을 통해 유입되는 액상의 냉매에는 이소부탄과 부탄이 주로 유입되고 프로판의 유입량을 최소화하여 냉동실 증발관로(310)에서 모두 증발하여 냉장실 증발관로(410)로 유입되는 액상의 프로판은 없어야 할 경우The temperature of the refrigerating compartment and the temperature of the freezing compartment are changed according to the type and quantity of the articles stored in the refrigerator and the refrigerating load is changed according to the opening and closing of the door of the refrigerator. Accordingly, the freezing compartment temperature is low. The isobutane and butane are mainly introduced into the liquid refrigerant flowing through the capillary and the amount of propane is minimized so that there is no liquid propane which is evaporated in the freezing room evaporating line 310 and flows into the refrigerating room evaporating line 410 Occation

응축관로(210)의 주위의 온도를 65℃ 정도 올려 프로판이 응축되지 않게 The temperature around the condensing duct 210 is raised by about 65 DEG C to prevent the propane from condensing

하여야 하고 이와 동시에 응축관로 냉매증기의 압력이 상승하여 이소부탄과 부탄의 양이 증가하므로 냉방실의 온도를 급속히 하강하고At the same time, the pressure of the refrigerant vapor in the condensing duct rises and the amount of isobutane and butane increases, so that the temperature of the cooling chamber is rapidly lowered

냉장실온도는 충분히 낮은 상태인데 냉동실 온도가 높아서 냉동실만 냉각이 필요 할 때는 응축관로(210)의 주위온도를 40℃정도로 내려주므로 프로판이 응축되어 액화되는 양이 증가 하고 그리고 응축기 내부압력이 낮아져서 모세관을 통해 순환되는 냉매 중에서 이소부탄과 부탄의 량은 최소화하고 프로판의 양이 증가하여 냉동실을 냉각하고 그리고 압축기로 흡입되는 냉매증기의 압력이 낮아지므로 이소부탄과 부탄은 낮아진 흡입압력만큼 냉장실 증발관로의 냉매 증기 온도가 낮아진다. When the freezing compartment is cooled only when the freezing compartment temperature is high because the freezing compartment temperature is high enough, the ambient temperature of the condensing duct 210 is lowered to about 40 ° C, so that the amount of liquefied propane is increased and the pressure inside the condenser is lowered, The amount of isobutane and butane is minimized, the amount of propane is increased to cool the freezer compartment, and the pressure of the refrigerant vapor sucked into the compressor is lowered, so that the isobutane and butane are cooled by the lowered suction pressure, The steam temperature is lowered.

이와 같이 프로판 이소부탄 부탄으로 혼합된 냉매가 압축기에 의해 압축하고 응축기에서 응축 하는 온도의 변화에 따라 냉동실에서 낮은 온도로 증발하는 프로판과 냉장실에서 영상의 온도로 증발하는 이소부탄과 압축기 기밀용기 내에서 증발하여 과열상태의 프로판과 이소부탄을 냉각하며 증발하는 부탄 In this way, propane, which is evaporated to low temperature in the freezing room according to the change of the temperature at which the refrigerant mixed with propane isobutane butane is compressed by the compressor and is condensed at the condenser, and isobutane which evaporates at the image temperature in the refrigerating chamber, Evaporates and vaporizes the superheated propane and isobutane to evaporate the butane

3가지 서로 다른 물질이 혼합된 상태에서 프로판, 이소부탄, 부탄이 각각 다른 온도에서 응축하고 특히 프로판은 이소부탄과 부탄에 비교하여 낮은 온도에서 응축한다.Propane, isobutane, and butane condense at different temperatures, especially with a mixture of three different substances, and especially propane is condensed at lower temperatures compared to isobutane and butane.

그래서 응축관로 주위온도 변화에 따라 응축하여 액화되는 과정을 응축관로 내부에 흐르는 냉매의 온도를 흐르는 방향을 따라 일정간격으로 여러 개의 온도센서(TC1-N)로 측정하여 각물질의 결로 점 온도(Dew Point)에 비교하여 알 수 있고 특히 액상의 혼합 냉매에 포함되는 프로판의 질량은 냉동실온도와 그 온도를 유지하는 냉동실 냉각열량을 산출하는 주요 변수이고 이소부탄과 부탄의 질량은 각각 냉장실과 압축기 흡입가스 온도와 그 온도를 유지하는 냉각열량을 산출하는 주요 변수이다. Therefore, the process of condensing and liquefying according to the temperature change of the condensing duct is measured by a plurality of temperature sensors TC1-N at predetermined intervals along the direction of the temperature of the refrigerant flowing in the condensing duct, and the dew point temperature Dew Especially, the mass of propane contained in the liquid mixed refrigerant is the main parameter for calculating the freezing room temperature and the freezing room cooling calorie that maintains the temperature, and the mass of isobutane and butane are the refrigerant and the compressor suction gas It is the main variable that calculates the amount of cooling heat that maintains the temperature and its temperature.

그리고 특히 냉동실 냉장실의 온도에 따라 증발관로에 머무는 액상의 량 이 온도에 따라 변하고 이는 냉매회로에 주입되는 혼합냉매의 양을 결정 하는 주요변수가 된다.In particular, the amount of the liquid phase staying in the evaporation line changes with temperature depending on the temperature of the freezing compartment refrigerating chamber, which is a main variable for determining the amount of mixed refrigerant injected into the refrigerant circuit.

응축기(210) 주위온도(T204,T205,T206으로 측정된 온도의 평균값)에 따라 변하는 프로판의 응축 질량과 냉동실증발기 주위온도(T304,T305,T306로 측정된 온도의 평균값)와 냉장실증발기 주위온도(T404,T405,T406로 측정된 온도의 평균값)의 변화에 따라 증발기관로 내부에 머무는 액상의 냉매의 질량은 냉동실 냉장실의 각각의 증발관로(310,410)내부에서 흘러가는 방향을 따라 일정간격으로 설치된 온도센서(TA1-N,TB1-N)로 측정된 온도와 압력센서(PT)로 측정된 압력 압력으로 프로판 이소부탄 부탄이 압력에 따른 끓는점온도(Bubble Point)와 비교하여 알 수 있다.The condensation mass of the propane varying with the ambient temperature of the condenser 210 (the average value of the temperatures measured at T204, T205 and T206) and the ambient temperature of the freezer evaporator (the average value of the temperatures measured by T304, T305 and T306) T404, T405, and T406), the mass of the liquid-phase refrigerant staying inside the evaporating orifice is set at a predetermined temperature along the direction in which the refrigerant flows in the respective evaporation ducts 310 and 410 of the freezer compartment The temperature measured by the sensors (TA1-N and TB1-N) and the pressure measured by the pressure sensor (PT) show that the propane isobutane butane is compared with the bubble point at the pressure.

도 8에서와 같이 종래의 냉매회로는 단일 물질 혹은 공비, 근사공비 상태의 냉매를 사용하므로 냉동실의 가장 낮은 온도보다 낮은 온도에서 증발한 냉매의 증발 잠열은 냉동실에서 흡수하므로 증발하고 그리고 냉장실에서는 증발한 냉매증기의 상태 열을 흡수 하므로 냉매증기의 온도는 이에 비례하여 증가하고 그리고 연결 관로와 압축기 기밀용기 내부의 압축기와 압축기구동 전동기를 냉각하므로 상승된 고온의 상태로 흡입된다. 그래서 압축기의 부하율이 낮다.As shown in FIG. 8, since the conventional refrigerant circuit uses a single material or a refrigerant having an azeotropic or azeotropic state, the latent heat of evaporation of the refrigerant evaporated at a temperature lower than the lowest temperature of the freezing chamber is absorbed in the freezing chamber and evaporates. The temperature of the refrigerant vapor increases in proportion to the temperature of the refrigerant vapor, and the compressor and the compressor driving motor inside the compressor airtight container are cooled. Therefore, the load factor of the compressor is low.

이와 같이 압축기의 낮은 부하율을 해결하는 프로판 이소부탄 부탄 3종류가 혼합된 냉매를 실제 냉장고 냉매회로에 적용하기 위한 냉매회로 개략을 도 3에 나타내었다.FIG. 3 is a schematic diagram of a refrigerant circuit for applying a refrigerant in which three types of propane isobutanebutane, which solves the low load factor of the compressor, are actually used in a refrigerant circuit of a refrigerator.

냉동실을 냉각하는 냉동실 증발관(310)로 냉장실을 냉각하는 냉장실 증발관로(410)를 각각 두고 냉동실 증발관로를 통과한 냉매 증기의 온도를 측정하는 온도 감지기 T1 냉장실을 냉각하는 증발관로를 통과한 냉매증기의 온도를 측정하는 온도감지기 T3, 냉장실 온도를 감지하는 온도감지기 T2를 각 각 두고 A refrigerating compartment evaporating pipe 410 for cooling the refrigerating compartment by a freezing compartment evaporating pipe 310 for cooling the freezing compartment and a temperature sensor T1 for measuring the temperature of the refrigerant vapor passing through the freezing compartment evaporating pipe, A temperature sensor T3 for measuring the temperature of the steam, and a temperature sensor T2 for detecting the temperature of the refrigerating compartment

냉동실의 낮은 온도(-15℃이하)를 유지하기 위해 냉동실 증발관로에서는 등압 상태에서 증발온도가 가장 낮은 프로판이 증발하고 냉장실의 온도는 영상의 온도(2-5℃)를 유지 하기 위하여 이소부탄이 0℃에서 증발하고 압축기 기밀용기 내에서는 부탄이 10℃에서 증발하여 프로판과 이소부탄을 냉각하여 과열 도를 낮게 유지 한다.In order to maintain the low temperature of the freezer (below -15 ℃), the evaporation of the propane with the lowest evaporation temperature in the evaporator of the freezing chamber is evaporated and the temperature of the refrigerating chamber is changed to isobutane It evaporates at 0 ° C and the butane in the airtight container of the compressor evaporates at 10 ° C to cool the propane and isobutane to keep the superheat low.

압축기가 작동하므로 모세관을 통과한 냉매는 두개의 증발관로(310,410)와 압축기 흡입구까지 연결된 관로 내부 공간에서 각각의 주위공기로부터 열을 흡수하여 증발하고 가열되어 과열 상태로 압축기 기밀용기 내부로 유입되어 기밀용기 내에서 압축기와 전동기로부터 발생되는 열을 흡수하여 냉각하므로 냉매증기 자체는 약간의 과열 상태로 흡입된다.The refrigerant that has passed through the capillary absorbs heat from the respective ambient air in the inner space of the duct connected to the two evaporator ducts 310 and 410 and the compressor inlet port and evaporates and is heated to be introduced into the airtight container of the compressor in an overheated state, Since the refrigerant absorbs the heat generated from the compressor and the electric motor in the vessel and cools it, the refrigerant vapor itself is sucked in a slight overheated state.

냉동실의 온도가 아주 낮아져서 냉동실 증발관로 내부에서 증발하여야 할 프로판이 증발할 수 없는 아주 낮은 온도를 온도 감지기 T1이 이를 감지하여 응축기 냉각 송풍기(710) 회전속도를 줄이므로 프로판의 응축 량을 줄인다.The temperature sensor T1 senses the very low temperature at which the propane that can be evaporated in the freezer compartment can not evaporate due to a very low temperature of the freezer compartment and reduces the condensation amount of propane by reducing the rotation speed of the condenser cooling blower 710.

그리고 냉장실 온도가 낮아져서 냉장실 증발관로의 출구 냉매온도가 영하로 내려가려고 할 때 냉장실 순환 송풍기(720)의 회전속도를 올려주므로 증발열을 증가하므로 냉장실의 온도를 내리게 하고 그리고 냉장실의 온도가 일정온도 이하로 냉각된 것을 감지하는 온도 감지기 T2의 온도 신호에 의해 냉매 압축기가 정지한다.When the temperature of the refrigerating compartment is lowered and the outlet refrigerant temperature of the refrigerating compartment evaporation duct is about to be lowered to zero, the rotation speed of the refrigerating compartment blowing fan 720 is increased, so that the temperature of the refrigerating compartment is lowered. The refrigerant compressor is stopped by the temperature signal of the temperature sensor T2 which senses the refrigerant being cooled.

도 8은 종래의 냉장고와 본 발명에 의한 냉장고의 증발 후 흡입관로내부의 냉매온도 변화 추이 대비도이다.FIG. 8 is a view for comparing the refrigerant temperature change in the conventional refrigerator and the suction pipe after evaporation of the refrigerator according to the present invention.

100 : 탄화수소 물질 혼합장치 200 : 응축 시뮬레이션 장치
300 : 냉동실 증발 시뮬레이션 장치 400 : 냉장실 증발 시뮬레이션 장치
500 : 냉매압축기

101 : 제4기밀용기 102 : 제4냉각관로
103 : 정압식 팽창변 104 : 제4전열기
105 : 차압계 106 : 압력전송기
107 : 온도센서 108 : 제4전력계
109 : 전압조절기 130 : 과열기
140 : 응축기
MFC1-3: 가스 질량유량조절기
PR : 압력조절변
201 : 제1기밀축용기 202 : 냉매액
203 : 제1전열기 204 : 정압식 팽창변
210 : 응축관로 220 : 제1냉각관로
230 : 흡입냉매가스 온도 조절 조 240 : 응축 유니트
250 : 제1전력측정기
T201 : 냉각관입구 온도 센서 T202 : 냉각관 출구 온도센서
T203 : 흡입 냉매가스 온도센서 T204 : 응축관로 상부 온도센서
T205 : 응축관로 중앙부 온도센서 T206 : 응축관로 하부 온도센서
TC1-N : 응축관로 내부에 흐르는 혼합냉매의 온도를 일정간격으로 거리를 두어 전체관로의 온도 변이추이를 측정하는 열전대온도센서
301 : 제2기밀용기 302 : 냉매액
303 : 제2전열기 304 : 정압식 팽창변
310 : 냉동실 증발관로 320 : 제2냉각관로
330 : 흡입 냉매가스 온도 조절 조 340 : 응축 유니트
350 : 제2전력측정기 360 : SCR 전력 전압조절기
361 : 선택스위치

T301 : 냉각관입구 온도 센서 T302 : 냉각관 출구 온도센서
T303 : 흡입 냉매가스 온도센서 T304 : 증발관로 주위 상부 온도센서
T305 : 증발관로 중앙부 온도센서 T306 : 증발관로 하부 온도 센서
TA1-N : 냉동실 증발관로 내부에 흐르는 혼합냉매의 온도를 일정간격으로 거리를 두어 전체관로의 온도 변이추이를 측정하는 열전대온도센서
401 : 제3기밀용기 403 : 제3전열기
410 : 냉장실 증발관로
TB1-N : 냉장실 증발관로 내부에 흐르는 혼합냉매의 온도를 일정간격으로 거리를 두어 전체관로의 온도 변이추이를 측정하는 열전대온도센서
501 : 혼합냉매 주입밸브 502 : 모세관
503 : 혼합냉매 배출밸브 504 : 유리관으로 제작한 수액기
505 : 질량유량계 550 : 전력계
710 : 응축송풍기 구동 전동기 720 : 냉장실 순환송풍 구동 전동기
730 : 냉매압축기 구동 전동기
T1 : 냉동실증발관로 출구 냉매온도 T2 : 냉장실 온도
T3 : 냉장실 증발관로 출구온도
100: hydrocarbon material mixing apparatus 200: condensation simulation apparatus
300: freezing room evaporation simulation device 400: refrigerator room evaporation simulation device
500: Refrigerant compressor

101: Fourth airtight container 102: Fourth cooling duct
103: constant pressure expansion side 104: fourth electric heater
105: Differential pressure meter 106: Pressure transmitter
107: Temperature sensor 108: Fourth power meter
109: voltage regulator 130: superheater
140: condenser
MFC1-3: Gas mass flow controller
PR: pressure regulator
201: first gas tight shaft container 202: refrigerant liquid
203: first electric heater 204: constant pressure expansion side
210: condensing duct 220: first cooling duct
230: Suction refrigerant gas temperature adjustment tank 240: Condensation unit
250: first power meter
T201: Cooling tube inlet temperature sensor T202: Cooling tube outlet temperature sensor
T203: Suction refrigerant gas temperature sensor T204: Condenser piping temperature sensor
T205: Temperature sensor at the center part of the condensation duct T206: Temperature sensor at the bottom part of the condensation duct
TC1-N: A thermocouple temperature sensor that measures the temperature variation of the entire channel by setting the temperature of the mixed refrigerant flowing inside the condensing channel at a constant interval
301: second gas tight container 302: refrigerant liquid
303: second electric heater 304: constant pressure expansion side
310: freezing room evaporation duct 320: second cooling duct
330: adjusting the temperature of the suction refrigerant gas 340: condensing unit
350: Second power meter 360: SCR power voltage regulator
361: Select switch

T301: Cooling tube inlet temperature sensor T302: Cooling tube outlet temperature sensor
T303: Suction refrigerant gas temperature sensor T304: Ambient temperature sensor around evaporation duct
T305: Temperature sensor at the central part of the evaporation pipe T306: Temperature sensor at the bottom part of the evaporation pipe
TA1-N: A thermocouple temperature sensor that measures the temperature variation of the entire channel by setting the temperature of the mixed refrigerant flowing in the freezing chamber evaporation pipe at a predetermined interval
401: Third airtight container 403: Third electric heater
410: Refrigerating chamber evaporation duct
TB1-N: Thermocouple temperature sensor that measures the temperature variation of the entire piping by setting the temperature of the mixed refrigerant flowing inside the refrigerating chamber evaporation pipe at a predetermined interval.
501: mixed refrigerant injection valve 502: capillary tube
503: Mixed refrigerant discharge valve 504: Receiver made of glass tube
505: mass flow meter 550:
710: condenser blower driving motor 720: refrigerating room circulation blower driving motor
730: Refrigerant compressor driven motor
T1: Freezing room evaporation duct outlet refrigerant temperature T2: Refrigerator room temperature
T3: Refrigerating chamber evaporation pipe outlet temperature

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 압축기, 응축관로, 냉동실에 적용되는 냉동실 증발관로 그리고 냉장실에 적용되는 냉장실 증발관로로 이루어지는 냉매 회로를 시뮬레이션하기 위한 냉매회로 시뮬레이션 장치에 있어서,
상기 응축관로의 응축 과정을 시뮬레이션하고 상기 압축기가 수납된 압축기 기밀용기 내부의 온도를 15~20℃로 유지하기 위한 상기 응축관로의 응축열량을 측정하는 응축기 시뮬레이션 장치;
상기 냉동실 증발 관로의 증발 과정을 시뮬레이션하고 상기 냉동실의 온도를 -15℃로 유지하기 위한 상기 냉동실 증발 관로의 냉각 열량을 측정하는 냉동실 증발 시뮬레이션 장치;
상기 냉장실 증발 관로의 증발 과정을 시뮬레이션하고 상기 냉장실의 온도를 0℃로 유지하기 위한 상기 냉장실 증발 관로의 냉각 열량을 측정하는 냉장실 증발 시뮬레이션 장치;
상기 응축기 시뮬레이션 장치에 제공되는 냉매를 압축하는 압축 장치; 및
상기 응축기 시뮬레이션 장치에 의해 측정된 응축관로의 응축열량에 해당하는 질량의 부탄, 상기 냉동실 증발 시뮬레이션 장치에 의해 측정된 냉동실 증발 관로의 냉각열량에 해당하는 프로판, 그리고 상기 냉장실 증발 시뮬레이션 장치에 의해 측정된 냉장실 증발관로의 냉각열량에 해당하는 이소부탄을 혼합하여 프로판, 이소부탄, 부탄이 혼합된 탄화수소혼합 냉매를 발생하는 혼합 장치;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 장치.
1. A refrigerant circuit simulation apparatus for simulating a refrigerant circuit comprising a compressor, a condensing duct, a freezing compartment evaporating duct applied to a freezing compartment, and a refrigerating compartment evaporating duct applied to a refrigerating compartment,
A condenser simulation apparatus for simulating a condensation process of the condensing duct and measuring a condensation heat amount of the condensing duct for maintaining the temperature inside the airtight container of the compressor accommodated in the compressor at 15 to 20 ° C;
A freezing compartment evaporation simulation device for simulating the evaporation process of the freezing compartment evaporation duct and measuring the amount of cooling heat of the freezing compartment evaporation duct for maintaining the temperature of the freezing compartment at -15 ° C;
A refrigerator compartment evaporation simulation device for simulating the evaporation process of the refrigerating compartment evaporation duct and measuring the amount of cooling heat of the refrigerating compartment evaporation duct for maintaining the temperature of the refrigerating compartment at 0 ° C;
A compression device for compressing the refrigerant provided to the condenser simulation apparatus; And
A mass of butane corresponding to the amount of condensation heat of the condensing duct measured by the condenser simulation apparatus, propane corresponding to the amount of cooling heat of the freezing compartment evaporation duct measured by the freezing compartment evaporation simulation apparatus, A mixing device for mixing hydrocarbons mixed with propane, isobutane, and butane mixed with isobutane corresponding to the heat of cooling of the refrigerating chamber evaporating channel;
The simulation apparatus comprising:
제3항에 있어서, 상기 응축기 시뮬레이션 장치는
U자를뒤집어놓은 형태의 제1기밀용기에 한 쪽에는 상기 압축장치에서 제공되는 냉매가 흐르는 제1냉각관로를 설치하고 다른 한 쪽에는상기 냉매회로의 응축관로와 그 밑으로 제1전열기가 설치된 것이며,
상기 냉매회로의 압축기가 가동하지 않을 때의 상기 제1전열기의 전력량과 상기 냉매회로의 압축기가 가동할 때의 상기 제1전열기의 전력량의 차이에 의해 상기 압축기 기밀용기 내부 온도를 15~20℃로 유지하기 위한 냉각열량을 측정하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 장치.
4. The apparatus of claim 3, wherein the condenser simulation device
A first refrigerant conduit through which the refrigerant provided by the compression device flows, and a condensing duct of the refrigerant circuit and a first electric heater below the first refrigerant conduit are provided on one side of the first gas- ,
The internal temperature of the compressor airtight container is adjusted to 15 to 20 占 폚 due to the difference between the power amount of the first electric heater when the compressor of the refrigerant circuit is not activated and the electric power amount of the first electric heater when the compressor of the refrigerant circuit is in operation And the cooling heat quantity to be maintained is measured.
제3항에 있어서, 상기 냉동실 증발 시뮬레이션 장치는
U자를 뒤집어 놓은 형태의 제2기밀용기에 한 쪽에는 상기 응축기에서 제공되는 냉매가 흘러가는 제2냉각코일을설치하고 다른 한 쪽에는상기 냉매회로의 냉동실 증발관로와 그 밑으로 제2전열기가 설치된 것이고
상기 냉매회로의 압축기가 가동하지 않을 때의 상기 제2전열기의 전력량과 상기 냉매회로의 압축기가 가동할 때의 상기 제2전열기의 전력량의 차이에 의해 상기 냉동실의 온도를 -15℃로 유지하기 위한 냉각열량을 측정하고,
상기 냉장실 증발 시뮬레이션 장치는
U자를 뒤집어 놓은 형태의 제3기밀용기에 한 쪽에는 상기 혼합냉매가 흘러가는 제3냉각관로를 설치하고 다른 한 쪽에는 상기 냉매회로의 냉장실 증발관로와 그 밑으로 제3전열기가 설치된 것이고,
상기 냉매회로의 압축기가 가동하지 않을 때의 상기 제3전열기의 전력량과 상기 냉매회로의 압축기가 가동할 때의 상기 제3전열기의 전력량의 차이에 의해 상기 냉장실의 온도를 0℃로 유지하기 위한 냉각열량을 측정하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 장치.
The freezing compartment evaporation simulation apparatus according to claim 3, wherein the freezing compartment evaporation simulation apparatus
And a second cooling coil for flowing the refrigerant supplied from the condenser is installed on one side of the second airtight container in which the U-shape is inverted, and a second electric heater is installed on the other side of the evaporator for cooling the refrigerant circuit. And
To maintain the temperature of the freezer compartment at -15 DEG C by a difference between an amount of power of the second electric heater when the compressor of the refrigerant circuit is not activated and an amount of electric power of the second electric heater when the compressor of the refrigerant circuit is in operation The cooling heat quantity was measured,
The refrigerator compartment evaporation simulation apparatus
A third refrigerant pipe through which the mixed refrigerant flows is provided on one side of the third gas-tight container in a U-shaped inverted form, and a third electric heater is provided on the other side of the refrigerating compartment evaporation duct of the refrigerant circuit and below the evaporator,
The temperature of the refrigerating compartment is maintained at 0 ° C due to the difference between the amount of electric power of the third electric heater when the compressor of the refrigerant circuit is not operating and the amount of electric power of the third electric heater when the compressor of the refrigerant circuit is in operation And the heat quantity is measured.
제3항에 있어서, 상기 혼합장치는
제4기밀용기를 두 부분으로 구분하고 냉각 응축 공간에는 제4냉각관로를 두고 다른 한쪽에는 냉각 응축된 액상의 냉매가 고이는 공간을 두고 이 공간 최하부에 응축된 액상의 냉매를 가열하는 제4전열기를 설치한 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 장치.
4. The apparatus of claim 3, wherein the mixing device
The fourth airtight container is divided into two parts. A fourth heat exchanger for heating the liquid refrigerant condensed at the lowermost portion of the space is provided on the other side with a space for cooling refrigerant condensed in the refrigerant condenser. Wherein the simulation apparatus comprises:
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