KR101856738B1 - 차압 댐퍼 제어 신호에 따른 핫가스 제상 사이클 및 균온 방지 온수 생성 사이클이 구비된 냉동 냉장 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 차압 댐퍼 제어 신호에 따른 핫가스 제상 사이클 및 균온 방지 온수 생성 사이클이 구비된 냉동 냉장 시스템은, 저온 저압의 냉매 가스를 흡입하여 고온 고압의 냉매 가스를 배출하는 압축기; 상기 압축기로부터 토출된 냉매의 흐름을 전환하는 사방밸브; 상기 사방밸브로부터 공급된 고온 고압의 냉매 가스의 흐름 방향을 선택적으로 조절하는 제1삼방밸브; 상기 제1삼방밸브로부터 공급된 고온 고압의 냉매 가스가 물과 열교환하여 급탕용 온수를 생성하는 온수생성 열교환기; 상기 제1삼방밸브로부터 공급된 고온 고압의 냉매 가스를 외부 공기 열원과 열교환하여 액화 시키는 실외 열교환기; 상기 온수생성 열교환기에서 유입된 냉매의 흐름 방향을 선택적으로 조절하는 제2삼방밸브; 상기 제2삼방밸브와 유로로 연결되어 액화된 냉매를 수용하는 리시버 탱크; 상기 제2삼방밸브와 상기 실외 열교환기로 연결된 과열도 조절 유로;
상기 과열도 조절 유로를 통해 상기 실외 열교환기로 유입된 냉매가 상기 리시버 탱크로 유입되도록 연결된 과열도 조절 리턴 유로; 상기 리시버 탱크와 유로로 연결되어 냉매 간 열교환이 이루어지는 과냉각용 중간 냉각기; 상기 리시버 탱크에서 토출된 냉매가 상기 과냉각용 중간 냉각기로 유입되는 과정에서 분기되어 단열 팽창하는 중간 팽창밸브; 상기 과냉각용 중간 냉각기에서 냉각된 냉매가 유입되어 실내 공기와 열교환하여 실내 공기를 냉각시키는 제1유니트 쿨러; 상기 과냉각용 중간 냉각기에서 냉각된 냉매가 유입되어 실내 공기와 열교환하여 실내 공기를 냉각시키며 상기 제1유니트 쿨러와 병렬적으로 배치된 제2유니트 쿨러; 상기 과냉각용 중간 냉각기와 상기 제1유니트 쿨러를 연결하는 유로 상에 배치된 제1팽창밸브; 및 상기 과냉각용 중간 냉각기와 상기 제2유니트 쿨러를 연결하는 유로 상에 배치된 제2팽창 밸브;를 포함하며, 상기 중간 팽창밸브로부터 상기 과냉각용 중간 냉각기를 통과한 냉매 가스는 상기 압축기로 회수되며, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 사방밸브를 통과하여 상기 제1유니트 쿨러 및 상기 제2유니트 쿨러로 유입되도록 유로로 연결되며, 상기 제1유니트 쿨러에서 토출된 냉매는 상기 압축기로 회수되도록 유로로 연결되며, 상기 제2유니트 쿨러에서 토출된 냉매는 상기 압축기로 회수되도록 유로로 연결되며, 상기 제1유니트 쿨러에서 토출된 냉매는 선택적으로 상기 제2팽창 밸브로 유입되도록 유로로 연결되며; 상기 제2유니트 쿨러에서 토출된 냉매는 선택적으로 상기 제1팽창밸브로 유입되도록 유로로 연결되며; 상기 제1유니트 쿨러 및 상기 제2유니트 쿨러에는 송풍팬의 작동에 의해 열리고 닫히는 차압 댐퍼가 구비되며, 상기 차압 댐퍼에는 기울기 센서가 설치되며, 상기 기울기 센서에 의해 감지된 상기 차압 댐퍼의 기울기가 미리 설정된 값 보다 커지면 핫가스가 상기 제1유니트 쿨러 또는 상기 제2유니트 쿨러에 유입되어 제상이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

차압 댐퍼 제어 신호에 따른 핫가스 제상 사이클 및 균온 방지 온수 생성 사이클이 구비된 냉동 냉장 시스템{Refrigeration system provided with hot gas defrost cycle according to differential pressure damper control signal and non-uniform temperature warm water manufacturing cycle}

본 발명은 냉동 냉장 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 유니트 쿨러의 적상을 제거하는 제상 사이클에 관한 것이다.

일반적으로, 저온창고용 냉장장치나 냉동창고용 냉동장치를 구성하는 냉동시스템은 압축기가 압축한 고온의 냉매를 응축기에서 응축하면서 응축열을 발열하고 응축된 냉매는 액화되어 유니트 쿨러(증발기)로 공급되어서 증발하면서 증발 잠열을 회수하는 폐순환 회로를 구성하면서 순환한다.

이때, 유니트 쿨러는 응축된 냉매를 팽창밸브에서 기화하게 되는데 냉매가 기화하기 위하여 필요한 잠열을 유니트 쿨러에 설치된 열교환핀을 통하여 주변의 잠열을 빼앗아 사용함으로써 차가워진 공기를 증발기의 일측에 설치된 송풍팬이 불어서 실내로 강제송풍 하고 실내의 더운 공기를 유니트 쿨러의 열교환핀에 공급되도록 순환하여 실내의 온도를 냉각시킨다.

이와 같은 냉동사이클이 실시되면서 실내 공기에 포함된 수분이 유니트 쿨러의 열교환핀에서 온도를 빼앗기면서 결로현상을 일으키고 이와 같이 결로된 결정체가 서리나 성에가 되어 열교환핀 사이의 바람이 통과하는 통기공을 막아서 유니트 쿨러의 역할을 다하지 못하여 냉동 효율이 떨어지거나 냉동기능을 상실하여 문제가 되는 일이 종종 발생한다.

이와 같은 유니트 쿨러의 적상을 제거(제상)하기 위해 온수를 유니트 쿨러에 살수하는 방법, 전기 히터로 적상을 제거하는 방법, 핫가스 제상 방법 등이 사용된다. 이와 같은 냉동 시스템의 제상에 관한 기술의 일 예가 대한민국 공개특허 제2016-0139713호에 개시되어 있다.

그런데 유니트 쿨러에 온수를 살수하여 적상을 제거하는 방식은 살수된 온수가 제상 후 바닥에 떨어져 다시 얼게 되므로 냉동 공간에 생성된 얼음을 주기적으로 제거해 주어야 하는 번거로운 문제점이 있다.

한편, 전기 히터로 유니트 쿨러를 제상하는 방식은 전기 히터에 수분이 유입됨으로써 단락에 의한 화재가 발생할 수 있는 위험성이 높은 문제점이 있다.

한편, 핫가스 제상 방식은 히트 펌프 사이클을 냉동 시스템에 도입한 것으로서 제상의 효율성이 상대적으로 높다. 그러나 핫가스 제상 방식은 정밀한 제상 제어가 어려워 통상적으로 일정한 시간 간격으로 제상이 반복되도록 구성되므로 제상이 이루어지는 동안 냉동 공간의 온도가 높아지므로 보관 중인 식품이나 약품 등이 변질될 수 있는 위험성이 있다. 이에 따라 핫가스 제상은 냉동 시스템에 실질적으로 거의 사용되고 있지 못하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 냉동 시스템의 유니트 쿨러의 제상을 위한 핫가스 제상 사이클을 개선함으로써 제상 조건을 정밀하게 제어하고 냉동 공간의 온도 변화가 최소화된 냉동 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 차압 댐퍼 제어 신호에 따른 핫가스 제상 사이클 및 균온 방지 온수 생성 사이클이 구비된 냉동 냉장 시스템은, 저온 저압의 냉매 가스를 흡입하여 고온 고압의 냉매 가스를 배출하는 압축기;

상기 압축기로부터 토출된 냉매의 흐름을 전환하는 사방밸브;

상기 사방밸브로부터 공급된 고온 고압의 냉매 가스의 흐름 방향을 선택적으로 조절하는 제1삼방밸브;

상기 제1삼방밸브로부터 공급된 고온 고압의 냉매 가스가 물과 열교환하여 급탕용 온수를 생성하는 온수생성 열교환기;

상기 제1삼방밸브로부터 공급된 고온 고압의 냉매 가스를 외부 공기 열원과 열교환하여 액화 시키는 실외 열교환기;

상기 온수생성 열교환기에서 유입된 냉매의 흐름 방향을 선택적으로 조절하는 제2삼방밸브;

상기 제2삼방밸브와 유로로 연결되어 액화된 냉매를 수용하는 리시버 탱크;

상기 제2삼방밸브와 상기 실외 열교환기로 연결된 과열도 조절 유로;

상기 과열도 조절 유로를 통해 상기 실외 열교환기로 유입된 냉매가 상기 리시버 탱크로 유입되도록 연결된 과열도 조절 리턴 유로;

상기 리시버 탱크와 유로로 연결되어 냉매 간 열교환이 이루어지는 과냉각용 중간 냉각기;

상기 리시버 탱크 유로에서 토출된 냉매가 분기되어 상기 과냉각용 중간 냉각기로 유입되는 과정에서 단열 팽창하는 중간 팽창밸브;

상기 과냉각용 중간 냉각기에서 냉각된 냉매가 유입되어 실내 공기와 열교환하여 실내 공기를 냉각시키는 제1유니트 쿨러;

상기 과냉각용 중간 냉각기에서 냉각된 냉매가 유입되어 실내 공기와 열교환하여 실내 공기를 냉각시키며 상기 제1유니트 쿨러와 병렬적으로 배치된 제2유니트 쿨러;

상기 과냉각용 중간 냉각기와 상기 제1유니트 쿨러를 연결하는 유로 상에 배치된 제1팽창밸브; 및

상기 과냉각용 중간 냉각기와 상기 제2유니트 쿨러를 연결하는 유로 상에 배치된 제2팽창 밸브;를 포함하며,

상기 중간 팽창밸브로부터 상기 과냉각용 중간 냉각기를 통과한 냉매 가스는 상기 압축기로 회수되며,

상기 압축기로부터 토출된 냉매가 사방밸브를 통과하여 상기 제1유니트 쿨러 및 상기 제2유니트 쿨러로 유입되도록 유로로 연결되며,

상기 제1유니트 쿨러에서 토출된 냉매는 상기 압축기로 회수되도록 유로로 연결되며,

상기 제2유니트 쿨러에서 토출된 냉매는 상기 압축기로 회수되도록 유로로 연결되며,

상기 제1유니트 쿨러에서 토출된 냉매는 선택적으로 상기 제2팽창 밸브로 유입되도록 유로로 연결되며;

상기 제2유니트 쿨러에서 토출된 냉매는 선택적으로 상기 제1팽창밸브로 유입되도록 유로로 연결되며;

상기 제1유니트 쿨러 및 상기 제2유니트 쿨러에는 송풍팬의 작동에 의해 열리고 닫히는 차압 댐퍼가 구비되며,

상기 차압 댐퍼에는 기울기 센서가 설치되며,

상기 기울기 센서에 의해 감지된 상기 차압 댐퍼의 기울기가 미리 설정된 값 보다 커지면 핫가스가 상기 제1유니트 쿨러 또는 상기 제2유니트 쿨러에 유입되어 제상이 이루어지도록 구성된 점에 특징이 있다.

상기 차압 댐퍼는, 상기 송풍팬의 후방에 배치되며, 지면에 평행인 회전축을 기준으로 회전가능하게 설치되며, 상기 제1유니트 쿨러 또는 상기 제1유니트 쿨러가 정상 모드일 일 경우 지면에 수평을 유지하며, 적상이 발생하면 지면에 대해 경사지게 회전되도록 구성되며, 상기 기울기 센서는 상기 차압 댐퍼에 부착되도록 구성할 수 있다.

상기 차압 댐퍼는, 상기 송풍팬의 후방에 배치되며, 지면에 평행인 회전축을 기준으로 회전가능하게 설치되며, 상기 제1유니트 쿨러 또는 상기 제1유니트 쿨러가 정상 모드일 일 경우 지면에 수평을 유지하며, 적상이 발생하면 지면에 대해 경사지게 회전되도록 구성되며,

상기 기울기 센서는 상기 송풍팬의 전방에 배치되며, 상기 송풍팬에 의해 발생하는 공기의 흐름 방향으로 가압되는 날개부가 압축코일 스프링에 의해 지지되며 상기 날개와 수직으로 배치되어 상기 날개와 일체로 회전하는 감지부에 부착되도록 구성할 수 있다.

상기 온수생성 열교환기로 유입되는 물을 저장하고 상기 온수생성 열교환기에서 토출 되는 물을 저장하는 균온 방지용 급수 탱크는 복수의 탱크 간 상부와 하부가 배관으로 연결되어 상기 균온 방지용 급수 탱크로의 물의 입출이 직렬 구조를 형성함으로써 각각의 탱크 간 수온차가 유지되도록 구성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차압 댐퍼 제어 신호에 따른 핫가스 제상 사이클 및 균온 방지 온수 생성 사이클이 구비된 냉동 냉장 시스템은, 유니트 쿨러의 제상 시점을 차압 댐퍼에 설치된 기울기 센서에서 감지된 값이 미리 설정된 값보다 커진 시점으로 설정함으로써 정밀한 제상을 제어할 수 있어서 제상 효율이 매우 우수한 작용 효과를 제공한다. 또한, 본 발명은 복수의 유니트 쿨러의 일부가 제상 중인 경우 나머지 유니트 쿨러는 정상적인 냉각 기능을 수행할 수 있어서 냉동 공간의 온도 변화가 최소화됨으로써 보관 중인 식품이나 물품의 손상을 방지하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 온수생성 열교환기로 입출되는 물을 보관하는 탱크를 복수로 구성하고 직렬 구조를 형성한 경우에는 탱크 간 온도차가 발생하도록 하여 온수생성 열교환기의 열교환 효율을 향상시키는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 제상에 의해 발생한 응축수 스프레이 노즐이 구비된 경우, 가스 집합 장치로부터 분출되는 가스와 함께 냉동 공간에 응축수를 다시 분사함으로써 냉동 공간 내의 습도를 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉동 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 냉동 시스템의 차압 댐퍼와 기울기 센서의 배치 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 차압 댐퍼가 제상 모드일 경우 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 냉동 시스템의 차압 댐퍼와 기울기 센서의 다른 배치 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 차압 댐퍼와 기울기 센서가 제상 모드일 경우 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 냉동 시스템이 정상적인 온수 생성과 냉동 사이클 모드에서 냉매의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 냉동 시스템이 온수만을 생성하는 경우 냉매의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 냉동 시스템의 제1유니트 쿨러가 제상 모드일 경우 냉매의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 1에서 도시된 냉동 시스템의 제2유니트 쿨러가 제상 모드일 경우 냉매의 흐름을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉동 시스템의 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 냉동 시스템의 차압 댐퍼와 기울기 센서의 배치 구조를 보여주는 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 차압 댐퍼가 제상 모드일 경우 상태를 보여주는 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 냉동 시스템의 차압 댐퍼와 기울기 센서의 다른 배치 구조를 보여주는 도면이다. 도 5는 도 4에 도시된 차압 댐퍼와 기울기 센서가 제상 모드일 경우 상태를 보여주는 도면이다. 도 6은 도 1에 도시된 냉동 시스템이 정상적인 온수 생성과 냉동 사이클 모드에서 냉매의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 7은 도 1에 도시된 냉동 시스템이 온수만을 생성하는 경우 냉매의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 8은 도 1에 도시된 냉동 시스템의 제1유니트 쿨러가 제상 모드일 경우 냉매의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 9는 도 1에서 도시된 냉동 시스템의 제2유니트 쿨러가 제상 모드일 경우 냉매의 흐름을 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 차압 댐퍼 제어 신호에 따른 핫가스 제상 사이클 및 균온 방지 온수 생성 사이클이 구비된 냉동 냉장 시스템(10, 이하 "냉동 냉장 시스템"이라 함)은 농수산물 식품 창고, 약품 창고, 각종 냉동 설비 등에 적용될 수 있는 유니트 쿨러의 제상 사이클에 관한 것이다.

상기 냉동 냉장 시스템(10)은 압축기(20)와, 사방밸브(30)와, 제1삼방밸브(40)와, 온수생성 열교환기(50)와, 균온 방지용 급수 탱크(60)와, 실외 열교환기(70)와, 제2삼방밸브(80)와, 리시버 탱크(90)와, 과냉각용 중간 냉각기(100)와, 중간 팽창밸브(110)와, 제1유니트 쿨러(130)와, 제2유니트 쿨러(230)와, 제1팽창밸브(120)와, 제2팽창밸브(220)와, 차압 댐퍼(500)와, 기울기 센서(600)와, 응축수 분사 노즐(710)을 포함한다.

상기 압축기(20)는 저온 저압의 냉매 가스를 흡입하여 고온 고압의 냉매 가스를 배출하는 장치다. 상기 압축기(20)의 토출구 측 유로에는 유분리기(22)가 구비되어 상기 압축기(20)로부터 토출된 냉매 가스에 포함된 오일을 상기 압축기(20)로 회수한다. 상기 압축기(20)의 흡입구 측에는 액분리기(24)가 설치되어 상기 압축기(20)로 유입되는 액상의 냉매를 분리한다.

상기 사방밸브(30)는 유입된 냉매가 3개의 방향 중 선택적인 한 방향으로 전환되어 흐르도록 할 수 있는 장치다. 상기 사방밸브(30)는 상기 압축기(20)의 토출구 측에 유로로 연결된다. 상기 사방밸브(30)는 상기 압축기(20)로부터 토출된 냉매의 흐름을 전환한다.

상기 제1삼방밸브(40)는 상기 사방밸브(30)로부터 공급된 고온 고압의 냉매 가스의 흐름 방향을 선택적으로 조절한다. 상기 제1삼방밸브(40)는 유입된 냉매가 2개의 방향으로 비례적으로 분배되도록 할 수 있다. 상기 제1삼방밸브(40)는 상기 사방밸브(30)와 유로로 연결된다. 상기 제1삼방밸브(40)는 온수생성 열교환기(50)와 실외 열교환기(70)와 각각 독립적인 유로로 연결된다.

상기 온수생성 열교환기(50)는 상기 제1삼방밸브(40)로부터 공급된 고온 고압의 냉매 가스가 물과 열교환 하여 급탕용 온수를 생성하는 장치다. 상기 온수생성 열교환기(50)에서는 냉매와 물의 열교환이 이루어진다.

상기 온수생성 열교환기(50)로 유입되는 물은 균온 방지용 급수 탱크(60)에서 입출된다. 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)는 복수의 물 저장 탱크로 구성된다. 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)는 상기 온수생성 열교환기(50)로 유입되는 물을 저장하고 상기 온수생성 열교환기(50)에서 토출 되는 물을 저장하는 탱크이다. 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)를 구성하는 복수의 탱크 간 상부와 하부는 배관으로 연결되어 있다. 따라서 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)를 구성하는 탱크들은 물의 흐름 상 직렬적 구조로 배치된다. 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)는 탱크 간 온도차가 발행하도록 함으로써 상기 온수생성 열교환기(50)로 공급되는 물의 온도는 낮게 유지하고, 상기 온수생성 열교환기(50)에서 공급받은 물의 온도는 높게 유지한다. 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)는 상기 온수생성 열교환기(50)에서 냉매와 열교환이 원활하게 일어날 수 있도록 함으로써 열교환 효율을 향상시키는 작용을 한다. 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)는 외부로부터 냉수를 공급받을 수 있는 급수 파이프와, 외부로 온수를 배출하는 배수 파이프를 구비한다. 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)와 상기 온수생성 열교환기(50)를 연결하는 배관 상에는 순환 펌프(62)가 설치된다.

상기 온수생성 열교환기(50)의 온수 토출구와 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)를 연결하는 배관 상에는 온수유량 조절밸브(66)가 구비되며, 상기 온수유량 조절밸브(66)의 상류에는 제1온도센서(64)가 설치되어 제1온도조절기(65)가 미리 설정된 값과 비교하여 상기 온수유량 조절밸브(66)의 개폐를 비례적으로 제어한다. 이에 따라 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)에 저장되는 온수의 온도를 조절할 수 있다. 이에 따라 시스템의 운전부하를 일정하게 조절할 수 있다.

상기 제1삼방밸브(40)는 제2온도조절기(42)에 미리 설정된 값과 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)의 냉수 토출구에 설치된 제2온도센서(44)에 측정된 값을 비교하여 개폐 방향이 제어된다. 즉, 상기 제2온도센서(44)에 의해 측정된 값이 상기 제2온도조절기(42)에 설정된 값보다 낮을 경우 상기 제1삼방밸브(40)에서 냉매가 a-->c 방향으로 흐르도록 한다. 한편, 상기 제2온도센서(44)에 의해 측정된 값이 상기 제2온도조절기(42)에 설정된 값보다 높을 경우 상기 제1삼방밸브(40)에서 냉매가 a-->b 방향으로 흐르도록 한다.

상기 실외 열교환기(70)는 상기 제1삼방밸브(40)로부터 공급된 고온 고압의 냉매 가스를 외부 공기 열원과 열교환 하여 액화 시키는 장치다. 상기 실외 열교환기(70)는 냉매 유로에 의해 상기 압축기(20)의 흡입구 쪽으로 연결된다. 또한 상기 실외 열교환기(70)는 후술하는 제1유니트 쿨러(130) 및 상기 제2유니트 쿨러(230)의 냉매 유입 유로에 연결된다.

상기 제2삼방밸브(80)는 상기 온수생성 열교환기(50)에서 유입된 냉매의 흐름 방향을 선택적으로 조절한다. 상기 제2삼방밸브(80)는 리시버 탱크(90)와 유로로 연결된다. 또한, 상기 제2삼방밸브(80)는 상기 실외 열교환기(70)와 과열도 조절 유로(P1)로 연결된다. 상기 과열도 조절 유로(P1)는 상기 제2삼방밸브(80)와 상기 실외 열교환기(70)로 연결된 유로다. 상기 과열도 조절 유로(P1) 상에는 체크밸브가 설치되어 냉매가 상기 실외 열교환기(70) 쪽으로만 흐르도록 구성된다. 상기 제2삼방밸브(80)는 상기 온수생성 열교환기(50)에서 토출 되는 냉매의 온도를 측정하는 제3온도센서(82)에 측정된 온도 값이 제3온도조절기(84)에 미리 설정된 값보다 낮을 경우에 상기 리시버 탱크(90)로 흐르도록 조절된다. 한편, 상기 제3온도센서(82)에서 측정된 온도 값이 상기 제3온도조절기(84)에 미리 설정된 값보다 높을 경우에는 상기 제2삼방밸브(80)가 상기 과열도 조절 유로(P1) 쪽으로 냉매가 흐르도록 조절된다. 이에 따라 실외 열교환기(70)로 냉매가 유입되어 외부 공기 열원과 열교환 됨으로써 액화되어 과열도 조절 리턴 유로(P2)를 통해 상기 리시버 탱크(90)로 회수된다. 상기 과열도 조절 리턴 유로(P2)는 상기 과열도 조절 유로(P1)를 통해 상기 실외 열교환기(70)로 유입된 냉매가 상기 리시버 탱크(90)로 유입되도록 연결된 유로다. 상기 실외 열교환기(70)와 상기 제1유니트 쿨러(130) 및 상기 제2유니트 쿨러(230)와 연결된 유로는 상기 과열도 조절 리턴 유로(P2)로 분기되어 상기 제2삼방밸브(80)와 상기 리시버 탱크(90)가 연결된다.

상기 리시버 탱크(90)는 상기 제2삼방밸브(80)와 유로로 연결되어 액화된 냉매를 수용한다.

상기 과냉각용 중간 냉각기(100)는 상기 리시버 탱크(90)와 유로로 연결된다. 상기 리시버 탱크(90)에서 토출된 냉매는 드라이어(92)와, 사이트 글라스(93)를 통과하여 상기 과냉각용 중간 냉각기(100)로 유입된다. 상기 드라이어(92)는 냉매의 수분을 제거하는 장치다. 상기 사이트 글라스(93)는 냉매의 흐름을 외부에서 볼수 있는 장치다. 상기 과냉각용 중간 냉각기(100)에서는 냉매 간 열교환이 이루어진다. 상기 과냉각용 중간 냉각기(100)에는 상기 리시버 탱크(90)로부터 토출된 액상의 냉매의 일부가 액상태로 유입되며, 나머지 냉매는 분기되어 중간 팽창밸브(110)에서 단열팽창하여 기화된 상태로 유입되어 서로 섞이지 않고 냉매 간 열교환이 이루어진다. 상기 과냉각용 중간 냉각기(100)에 유입된 액상의 냉매는 냉매간 열교환에 의해 과냉각된 상태로 상기 제1유니트 쿨러(130) 또는 상기 제2유니트 쿨러(230)로 유입된다. 한편, 상기 중간 팽창밸브(110)를 통해 기화된 상태로 상기 과냉각용 중간 냉각기(100)로 유입된 냉매는 냉매 간 열교환에 의해 과열도가 증가하여 상기 압축기(20)의 흡입구 쪽으로 회수된다.

상기 중간 팽창밸브(110)는, 앞서 서술한 바와 같이, 상기 리시버 탱크(90)에서 토출된 냉매가 상기 과냉각용 중간 냉각기(100)로 유입되는 과정에서 분기된 냉매를 단열 팽창시킨다. 상기 중간 팽창밸브(110)을 통해 단열팽창되는 냉매의 양은 상기 중간 냉각기(100)에서 열교환된 후 상기 압축기(20) 쪽으로 토출되는 냉매의 압력에 따라 비례적으로 제어될 수 있다.

상기 제1유니트 쿨러(130)는 상기 과냉각용 중간 냉각기(100)에서 냉각된 냉매가 유입되어 실내 공기와 열교환 하여 실내 공기를 냉각시키는 작용을 한다. 상기 제1유니트 쿨러(130)의 유입구 측 유로에는 제1팽창밸브(120)가 배치된다. 더 구체적으로 상기 제1팽창밸브(120)는 상기 과냉각용 중간 냉각기(100)와 상기 제1유니트 쿨러(130)를 연결하는 유로 상에 배치된다.

상기 제2유니트 쿨러(230)는 상기 제1유니트 쿨러(130)와 병렬적으로 배치된다. 상기 제2유니트 쿨러(230)는 상기 과냉각용 중간 냉각기(100)에서 냉각된 냉매가 유입되어 실내 공기와 열교환 하여 실내 공기를 냉각시킨다. 즉, 상기 제1유니트 쿨러(130)와 상기 제2유니트 쿨러(230)의 역할은 동일하다. 다만, 제상 사이클이 가동될 경우에는 상기 제1유니트 쿨러(130)와 제2유니트 쿨러(230) 중 어느 하나가 제상 되고 다른 하나는 증발기로서 작동될 수 있다. 상기 제2유니트 쿨러(230)의 유입구 측 유로에는 제2팽창밸브(220)가 배치된다. 더 구체적으로 상기 제2팽창밸브(220)는 상기 과냉각용 중간 냉각기(100)와 상기 제2유니트 쿨러(230)를 연결하는 유로 상에 배치된다.

상기 압축기(20)로부터 토출된 냉매가 사방밸브(30)를 통과하여 상기 제1유니트 쿨러(130) 및 상기 제2유니트 쿨러(230)로 유입되도록 유로로 연결 된다. 상기 압축기(20)로부터 토출된 냉매가 사방밸브(30)를 통과하여 상기 제1유니트 쿨러(130)로 유입되도록 연결된 유로는 편의상 제1제상유로(P5)로 정의한다. 상기 제1제상유로(P5)는 상기 제1팽창밸브(120)를 우회하여 상기 제1유니트 쿨러(130)에 연결된다. 상기 제1제상유로(P5)에는 제1제상 밸브(310)가 설치된다. 상기 제1제상유로(P5)에는 상기 압축기(20) 쪽으로 냉매가 역류하지 않도록 체크밸브가 설치된다. 상기 제1유니트 쿨러(130)에서 토출된 냉매는 상기 압축기(20)로 회수되도록 유로로 연결된다. 상기 제1유니트 쿨러(130)에서 토출된 냉매가 상기 압축기(20)로 회수되는 유로에는 제1석션 솔레노이드 밸브(131)와 체크밸브가 구비된다.

상기 압축기(20)로부터 토출된 냉매가 사방밸브(30)를 통과하여 상기 제2유니트 쿨러(230)로 유입되도록 연결된 유로는 편의상 제2제상유로(P6)로 정의한다. 상기 제2제상유로(P6)는 상기 제2팽창밸브(220)를 우회하여 상기 제2유니트 쿨러(230)에 연결된다. 상기 제2제상유로(P6)에는 제2제상 밸브(320)가 설치된다. 상기 제2제상유로(P6)에는 상기 압축기(20) 쪽으로 냉매가 역류하지 않도록 체크밸브가 설치된다. 상기 제2유니트 쿨러(230)에서 토출된 냉매는 상기 압축기(20)로 회수되도록 유로로 연결된다. 상기 제2유니트 쿨러(230)에서 토출된 냉매가 상기 압축기(20)로 회수되는 유로에는 제2석션 솔레노이드 밸브(231)와 체크밸브가 구비된다.

상기 제1유니트 쿨러(130)에서 토출된 냉매는 선택적으로 상기 제2팽창 밸브(220)로 유입되도록 제1과냉각 유로(P3)로 연결된다. 상기 제1과냉각 유로(P3)에는 전자밸브(133)와 체크밸브가 설치되어 냉매의 흐름 방향을 제한하며 냉매의 흐름을 선택적으로 개폐한다.

상기 제2유니트 쿨러(230)에서 토출된 냉매는 선택적으로 상기 제1팽창밸브(120)로 유입되도록 제2과냉각 유로(P4)로 연결된다. 상기 제2과냉각 유로(P4)에는 전자밸브(233)와 체크밸브가 설치되어 냉매의 흐름 방향을 제한하며 냉매의 흐름을 선택적으로 개폐한다.

상기 차압 댐퍼(500)는 상기 제1유니트 쿨러(130) 및 상기 제2유니트 쿨러(230)에 각각 설치된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 차압 댐퍼(500)는 송풍팬(400)의 작동에 의해 열리고 닫히는 가변 부재이다. 상기 차압 댐퍼(500)는 상기 송풍팬(400)의 후방에 배치된다. 상가 차압 댐퍼(500)는 지면에 평행인 회전축을 기준으로 회전 가능하게 설치된다. 상기 차압 댐퍼(500)는 상기 제1유니트 쿨러(130) 또는 상기 제1유니트 쿨러(130)가 정상 모드일 일 경우 지면에 수평을 유지한다. 상기 차압 댐퍼(500)는 상기 제1유니트 쿨러(130) 또는 상기 제1유니트 쿨러(130)에 적상이 발생하면 지면에 대해 경사지게 회전되도록 구성된다. 즉, 상기 송풍팬(400)이 작동하는 경우에 상기 제1유니트 쿨러(130) 또는 상기 제2유니트 쿨러(230)에 적상이 발생하면 상기 송풍팬(400)에 의한 송풍량이 감소하므로 상기 차압 댐퍼(500)가 자중에 의해 일정 각도 회전하게 된다.

상기 차압 댐퍼에는 기울기 센서(600)가 설치된다.

상기 기울기 센서(600)는 상기 차압 댐퍼(500)에 부착된다. 상기 기울기 센서(600)는 경사도에 따른 전기적인 신호를 출력하는 센서다. 상기 기울기 센서(600)는 공지된 기울기 센서를 채용할 수 있다.

상기 기울기 센서(600)에 의해 감지된 상기 차압 댐퍼(500)의 기울기가 미리 설정된 값 보다 커지면 핫가스가 상기 제1유니트 쿨러(130) 또는 상기 제2유니트 쿨러(230)에 유입되어 제상이 이루어지도록 구성된다. 더 구체적으로 상기 기울기 센서(600)에 의해 측정된 차압 댐퍼(500)의 기울기가 제1차압 기울기 컨트롤러(510)에 설정된 값보다 커지면 상기 제1유니트 쿨러(130)의 핫가스 제상을 시작한다. 한편, 상기 제1유니트 쿨러(130)의 냉각핀에 설치된 제1제상종료 센서(530)에서 측정된 온도 값이 제1제상종료 조절기(535)에 설정된 온도값에 도달할 경우에 즉시 제1유니트 쿨러(130)의 핫가스 제상을 중지한다.

상기 제2유니트 쿨러(230)에도 상기 제1유니트 쿨러(130)와 동일한 구조로 기울기 센서와, 제2차압 기울기 컨트롤러(520), 차압 댐퍼 및 제2제상종료 센서(532)와, 제2제상종료 조절기(536)가 구비된다.

한편, 상기 기울기 센서(600)는 다른 구조로 설치될 수 있다.

예컨대 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 기울기 센서(600)는 상기 송풍팬(400)의 전방에 배치될 수 있다. 상기 기울기 센서(600)는 회전 가동 부재(610)에 설치된다. 상기 회전 가동 부재(610)는 날개부(620)와 감지부(630)를 구비한다. 상기 날개부(620)는 상기 송풍팬(400)에 의해 발생하는 공기의 흐름에 의해 공기가 흐르는 방향으로 가압 되도록 배치된다. 더 구체적으로 상기 날개부(620)는 압축코일 스프링(625)에 의해 지지 된다. 상기 압축코일 스프링(625)은 지지 브라켓(627)에 고정된 실린더 형태의 케이싱(628) 내부에 설치된다. 상기 압축코일 스프링(625)의 전방에는 패드(629)를 매개로 로드(626)가 상기 압축코일 스프링(625)에 의해 가압되는 구조로 배치된다. 상기 날개부(620)는 상기 로드(626)의 선단에 결합된다. 상기 로드(625)의 선단은 상기 날개부(620)에 대해 회전 가능한 구조로 결합된다. 따라서 상기 송풍팬(400)에 의한 공기의 유량이 줄어들 경우 상기 날개부(620)는 상기 압축코일 스프링(625)에 의해 탄성 복원력을 받게 되므로 예컨대 도 5에 도시된 바와 같이 시계 방향으로 회전한다. 상기 감지부(630)는 상기 날개부(620)와 수직으로 배치된다. 상기 기울기 센서(600)는 상기 감지부(630)에 부착된다. 상기 회전 가동 부재(610)는 상기 날개부(620)와 상기 감지부(630)가 만나는 지점을 중심으로 회전될 수 있도록 구성된다. 이에 따라 상기 회전 가동 부재(610)는 상기 송풍팬(400)에 의한 공기의 유량이 정상적인 경우에는 상기 감지부(630)가 지면이 평행인 상태를 유지한다. 한편, 상기 회전 가동 부재(610)는 상기 송풍팬(400)에 의한 공기의 유량이 비정상적인 경우, 즉 적상이 발생한 경우에는 상기 감지부(630)가 지면에 경사진 상태를 유지한다. 이에 따라 상기 기울기 센서(600)에 의해 감지된 기울기가 미리 설정된 값 보다 커지면 핫가스가 상기 제1유니트 쿨러(130)에 유입되어 제상이 이루어지도록 구성된다. 더 구체적으로 상기 기울기 센서(600)에 의해 측정된 기울기가 제1차압 기울기 컨트롤러(510)에 설정된 값보다 커지면 상기 제1유니트 쿨러(130)의 핫가스 제상을 시작한다. 한편, 상기 제1유니트 쿨러(130)의 냉각핀에 설치된 제1상종료센서(530)에서 측정된 온도값이 제1제상종료 조절기(535)에 설정된 온도값에 도달할 경우에 즉시 제1유니트 쿨러(130)의 핫가스 제상을 중지한다.

상기 제2유니트 쿨러(230)에도 상기 제1유니트 쿨러(130)와 동일한 구조로 기울기 센서와, 제2차압 기울기 컨트롤러(520), 차압 댐퍼 및 제2제상종료 조절기(536)가 구비된다.

한편, 상기 제1유니트 쿨러(130)에서 제상에 의해 생성된 응축수는 응축수 탱크(700)에 저장된다. 상기 응축수 탱크(700)의 수위를 조절하는 수위레벨 조절기(720)가 구비된다. 상기 수위레벨 조절기(720)는 상기 응축수 탱크(700)에 저장된 응축수의 최고 수위와 최저 수위를 감지하여 최고 수위보다 높을 경우 응축수 분사 노즐(710)을 통해 응축수를 분사하도록 함으로써 수위를 조절할 수 있다.

상기 응축수 탱크(700)는 가스 집합 장치(800)와 배관으로 연결된다. 상기 응축수 탱크(700)의 응축수는 배관의 단부에 배치된 응축수 분사 노즐(710)을 통해 실내 공간으로 다시 분사될 수 있다. 상기 응축수 분사 노즐(710)은 상기 가스 집합 장치(800)에서 토출 되는 가스압에 의해 스프레이 형태로 응축수를 분사할 수 있다. 상기 응축수 분사 노즐(710)에 의해 분사된 응축수는 실내 공간에 공급되어 일정한 습도를 유지할 수 있도록 함으로서 보관중인 농수산물이나, 식품 등의 변질을 억제할 수 있다. 상기 가스 집합 장치(800)는 다수의 가스를 각각 저장하는 다수의 탱크로 이루어진다. 상기 가스 집합 장치(800)는 예컨대 이산화탄소, 질소, 공기 등이 수용된 탱크들로 구성되며 하나의 배관으로 연결되며 각각 밸브에 의해 개폐가 조절된다. 상기 응축수 탱크(700)와 상기 응축수 분사 노즐(710)을 연결하는 배관에도 전자밸브와 체크밸브가 설치 된다. 참고로 도 1에 도시된 도면에 도시된 밸브 등 구성요소에 대해 구체적으로 서술되지 않은 것은 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 자명하게 이해할 수 있으므로 상세한 설명을 생략한다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 냉동 냉장 시스템(10)의 냉동 냉장 및 온수 생성이 이루어지는 사이클과, 제상 사이클을 냉매의 흐름을 따라 설명하면서 본 발명의 작용 효과를 서술하기로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 냉동 냉장 시스템의 냉동 및 온수 생성이 이루어지는 사이클을 설명한다.

도 6을 참조하면, 압축기(20)가 가동되어 고온 고압의 기체 냉매 가스가 형성된다. 고온 고압의 냉매 가스는 유분리기(22)에 유입하여 고온 고압의 냉매 가스와 냉매 가스 중의 오일을 분리하여 오일은 다시 압축기(20)로 회수된다. 고온 고압의 냉매 가스는 사방밸브(30)에서 a-->c 방향으로 흐른다. 이때 제2온도조절기(42)에 설정된 온도값이 균온 방지용 급수 탱크(60)의 냉수 토출구에 설치된 제2온도센서(44)에 의해 측정된 온도값 보다 높은 경우, 제1삼방밸브(40)의 a-->c 방향으로 냉매가 흐른다. 상기 순환 펌프(62)에 의해 물이 상기 온수생성 열교환기(50)로 유입된다. 상기 온수생성 열교환기(50)에서는 고온 고압의 냉매 가스와 물이 열교환되어 온수가 생성되고 냉매는 열을 빼앗겨 액화된다. 상기 온수생성 열교환기(50)에서 생성된 온수는 균온 방지용 급수 탱크(60)에 저장된다. 이 과정에서 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)는 복수의 탱크가 직렬적 구조로 연결되어 있으므로 온수가 바로 공급되는 탱크의 수온은 높고 순차적으로 연결된 탱크의 수온 점점 낮아진다. 또한, 상기 제1온도센서(64)에 의해 측정된 온도값과 상기 제1온도조절기(65)에 설정된 온도값을 비교하여 온수유량 조절밸브(66)가 비례적으로 개폐되므로 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)에는 일정한 온도 분포가 유지된다. 이에 따라 상기 온수생성 열교환기(50)로 유입되는 물의 온도가 일정하게 유지될 수 있으므로 냉매와 물 사이의 열교환이 원활하게 이루어진다. 따라서 시스템의 운전부하를 일정하게 조절할 수 있는 효과가 있다. 상기 온수생성 열교환기(50)에 연결된 균온 방지용 급수 탱크(60)가 하나의 탱크로 이루어진 경우에는 탱크 내의 상·중·하 균온이 빨리 이루어지므로 높은 온도차를 온수와 냉수 간 높은 온도차를 유지할 수 없다. 이러한 비효율성을 개선하기 위해 본 발명에서는 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)를 복수의 탱크로 구성하고 직렬적 구조로 배관 연결하여 각 탱크 간 수온차가 잘 유지되도록 함으로써 시스템을 효율적으로 가동할 수 있는 특징이 있다.

상기 온수생성 열교환기(50)에서 온수 생성을 마친 냉매는 기체 상태에서 액상태로 상변화하여 제2삼방밸브(80)로 유입된다. 이때 상기 제3온도센서(82)에 의해 측정된 온도값이 상기 제3온도조절기(84)에 설정된 온도값보다 낮은 경우에는 a-->c 방향으로 냉매가 흘러서 ⓒ점을 지나 리시버 탱크(90)에 수용된다. 한편, 상기 제3온도센서(82)에 의해 측정된 온도값이 상기 제3온도조절기(84)에 설정된 온도값보다 낮은 경우에는 a-->b 방향으로 냉매가 흘러서 과열도 조절 유로(P1)를 따라 ⓟ점을 지나 상기 실외 열교환기(70)로 유입되어 외부 공기 열원과 열교환을 함으로써 액상태로 상변화 한 후 ⓓ점을 지나 과열도 조절 리턴 유로(P2)를 따라 ⓒ점을 지나 리시버 탱크(90)에 회수된다. 상기 리시버 탱크(90)에 저장된 액상태의 냉매는 드라이어(92)와 사이트 글라스(93)를 통과하여 ⓔ점에 도달한다. ⓔ점에 도달한 냉매 중 일부는 중간 팽창밸브(110)에서 단열팽창하여 습포화 증기로 변환된 후 과냉각용 중간 냉각기(100)에 유입됨으로써 냉매 간 열교환이 이루어진다. 상기 과냉각용 중간 냉각기(100)에서 액상의 냉매는 열을 빼앗겨 과냉각된 상태로 제1유니트 쿨러(130)와 제2유니트 쿨러(230)로 유입된다. 즉, 과냉각도를 조절한 액냉매는 ⓕ점에 도달하여 제1쿨링 솔레노이드 밸브(111)를 통과하여 제1팽창밸브(120)에서 단열팽창한 후 ⓛ점을 지나 습포화 증기 상태로 상기 제1유니트 쿨러(130)에 유입된다. 또한, 과냉각도를 조절한 액냉매는 ⓕ점에 도달하여 제2쿨링 솔레노이드 밸브(212)를 통과하여 제2팽창밸브(220)에서 단열팽창한 후 ⓘ점을 지나 습포화 증기 상태로 제2유니트 쿨러(230)에 유입된다. 상기 제1유니트 쿨러(130)와 상기 제2유니트 쿨러(230)에서는 송풍팬(400)이 가동하여 냉동 냉장실 내의 공기를 유입 순환하여 열교환이 이루어짐으로써 냉동 냉장실의 설정된 온도를 제어할 수 있다. 상기 제1유니트 쿨러(130) 및 상기 제2유니트 쿨러(230) 각각에서 열교환이 끝난 저온 저압의 과열증기 냉매 가스는 각각 ⓙ점과 ⓖ점을 지나 제1석션 솔레노이드 밸브(131), 제2석션 솔레노이드 밸브(231)를 통과하여 ⓜ점에 유입된다. ⓜ점을 지난 냉매는 ⓞ점과 ⓐ점을 순차적으로 통과한 후 압축기(20)로 회수된다. 한편, 상기 과냉각용 중간 냉각기(100)에서 습포화된 냉매는 과열도가 증가한 상태로 상기 압축기(20)로 회수된다.

이와 같은 과정에 따라 온수 생성과 냉동 냉장 사이클이 완성된다.

한편, 도 7을 참조하여, 냉동 냉장 사이클이 정지하고 온수 생성 사이클만이 가동되는 경우 냉매의 흐름을 살펴보기로 한다.

압축기(20)가 가동하여 고온 고압의 기체 냉매가 형성되어 상기 사방밸브(30)로 유입된다. 상기 사방밸브(30)에서는 a-->c 방향으로 냉매가 흘러 제1삼방밸브(40)에서 a-->c 방향으로 냉매가 흐른다. 상기 온수생성 열교환기(50)에서 냉매와 물의 열교환이 일어나 온수가 생성된다. 상기 온수생성 열교환기(50)에서 생성된 온수는 순환 펌프(62)에 의해 상기 균온 방지용 급수 탱크(60)에 저장된다. 이때 제1온도조절기(65)에 설정된 온도값과 제1온도센서(64)에서 측정된 온도에 의하여 온수유량 조절밸브(66)가 비례적으로 개폐됨으로써 온수유량을 조절한다. 그 결과 일정 온도의 온수 생성을 조절하여 시스템의 운전 부하를 일정하게 조절할 수 있다.

상기 온수생성 열교환기(50)에서 온수 생성을 마친 냉매는 기체 상태에서 액체 상태로 상변화한다. 냉매는 제2삼방밸브(80)에서 a-->c 방향으로 흘러 ⓒ점을 지나 리시버 탱크(90)에 수용된다. 상기 리시버 탱크(90)에 수용된 냉매는 드라이어(92)와 사이트 글라스(93)를 지나 ⓔ점에 도달한다. ⓔ점에 도달한 냉매 중 일부는 중간 팽창밸브(110)에서 단열팽창하여 습포화 증기로 변환된 후 과냉각용 중간 냉각기(100)에 유입됨으로써 냉매 간 열교환이 이루어진다. 상기 과냉각용 중간 냉각기(100)는 냉매간 열교환이 일어나도록 함으로써 냉매의 과냉각도를 조절하여 시스템의 에너지 효율을 향상시킨다. 이때 과냉각용 중간 냉각기(100)에서 열교환이 끝난 저온 저압의 과열 증기는 상기 압축기(20)로 회수된다. 또한, 상기 과냉각용 중간 냉각기(100)에서 과냉각도를 조절한 액냉매는 ⓕ점을 지나 제1증발 솔레노이드 밸브(150)를 지나 증발 팽창밸브(160)에서 단열팽창하여 저온 저압의 습포화 증기로 상변화하여 ⓓ점을 지나 실외 열교환기(70)로 유입된다. 상기 실외 열교환기(70)에서 냉매는 외부 공기 열원과 열교환에 의해 과열도가 증가한 상태로 ⓟ점과, ⓑ점을 지나 제2증발 솔레노이드 밸브(170)를 통과하여 ⓞ점과, ⓐ점을 순차적으로 통과하여 압축기(20)로 회수된다. 이와 같이 본 발명에 따른 냉동 냉장 시스템은 상기 제1유니트 쿨러(130) 및 상기 제2유니트 쿨러(230)가 가동되지 않는 경우에도 온수 생성을 위한 냉매 사이클을 완성할 수 있다.

이제, 도 8 및 도 9를 참조하여, 핫가스 제상이 이루어지는 과정을 설명하기로 한다.

도 6을 참조하여 상술한 바와 같이 상기 제1유니트 쿨러(130)와 상기 제2유니트 쿨러(230)가 실내 공기와 열교환을 반복하는 경우에 실내 공간에 보관된 농수산물이나 약품 등에 포함된 수분이나 제품 입출고시 외부 공기 도입에 따른 공기중의 수분이 상기 제1유니트 쿨러(130), 상기 제2유니트 쿨러(230)에 순환하는 저온 저압의 냉매가스와 온도차로 인하여 냉각핀에 착상(얼음)이 된다. 이에 따라 냉각핀의 열전도 효율이 떨어지므로 냉동 시스템의 효율이 저하되고 압축기(20)의 소손이 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 제상 사이클이 작동한다.

냉동 시스템 가동시 상기 제1유니트 쿨러(130) 및 상기 제2유니트 쿨러(230)는 전열 면적 대비 풍량과 통과 풍속이 정해진다. 또한, 상기 제1유니트 쿨러(130) 및 상기 제2유니트 쿨러(230) 가동시 송풍팬(400)이 가동된다. 이과정에서 상기 차압 댐퍼(500)는 적상이 발생함에 따라 도 3 또는 도 5에 도시된 바와 같이 열린 각도가 변경된다. 상기 차압 댐퍼(500)의 열린 각도에 따라 상기 기울기 센서(600)에서 측정된 기울기 값이 달라진다. 상기 기울기 센서(600)에서 측정된 기울기 값이 상기 제1차압 기울기 컨트롤러(510)나 상기 제2차압 기울기 컨트롤러(520)에 설정된 값보다 커지는 경우 제상 사이클이 개시된다. 상기 기울기 센서(600)와, 제1차압 기울기 컨트롤러(510), 제2차압 기울기 컨트롤러(520)의 조합에 의해 제1유니트 쿨러(130) 또는 제2유니트 쿨러(230)의 제상 사이클이 개시된다.

먼저, 도 8을 참조하여 제1유니트 쿨러(130)에 적상이 발생한 경우 제상 사이클을 설명한다. 이때 제2유니트 쿨러(230)는 냉동 냉장을 위한 재증발 모드로 가동된다.

압축기(20)가 가동되어 고온 고압의 기체 냉매 가스가 형성된다. 고온 고압의 냉매 가스는 유분리기(22)에 유입하여 고온 고압의 냉매 가스와 냉매 가스 중의 오일을 분리하여 오일은 다시 압축기(20)로 회수된다. 고온 고압의 냉매 가스는 사방밸브(30)에서 a-->b 방향으로 흐른다. 고온 고압의 냉매 가스는 ⓝ점에 유입하여 제1제상 밸브(310)가 개방되어 ⓛ점을 경유하여 제1유니트 쿨러(130)에 유입된다. 상기 제1유니트 쿨러(130)에서는 고온 고압의 냉매가스가 냉각핀에 착상된 얼음과 열교환함으로써 착상된 얼음은 급격히 녹아 응축수가 생성된다. 생성된 응축수는 응축수 탱크(700)에 저장된다. 상기 제1유니트 쿨러(130)에서 열교환을 마친 냉매는 액상으로 상변화되어 ⓙ점으로 토출된다. ⓙ점을 지난 냉매는 제1과냉각 유로(P3)를 통과하여 ⓗ점을 지나 제2팽창밸브(220)에서 단열팽창하여 습포화 증기로 상변화한다. 상기 제2팽창밸브(220)를 통과한 냉매는 ⓘ점을 통과하여 제2유니트 쿨러로 유입된다. 상기 제2유니트 쿨러(230)에서 냉매는 실내 공기와 열교환함으로써 열을 흡수하여 과열도가 증가한다. 또한, 실내 공기는 냉매에 열을 빼앗김으로써 냉각되어 냉동 냉장 효과를 구현한다. 상기 제2유니트 쿨러(230)에서 열교환을 마친 냉매는 ⓖ점을 통과하여 제2석션 솔레노이드 밸브(231)를 지나 ⓜ점으로 유입된다. ⓜ점을 지난 냉매는 ⓞ점과 ⓐ점을 순차적으로 통과하여 압축기(20)로 회수된다. 이에 따라 제1유니트 쿨러(130)의 제상 사이클이 완성된다. 상기 제1유니트 쿨러(130)의 냉각핀에 설치된 제1제상종료 센서(530)에서 측정된 온도가 제1제상종료 조절기(535)에 설정된 온도값에 도달할 경우 제1유니트 쿨러(130)의 제상 사이클은 즉시 정지되고 정상적인 냉동 사이클이 가동된다.

이와 같이 상기 제1유니트 쿨러(130)의 핫가스 제상시 발생하는 잠열량을 제2유니트 쿨러(230)의 재증발 냉동 냉장 사이클의 운전 조건으로 잠열량을 해소하므로 냉동 냉장실의 온도 편차도 발생하지 않는다. 따라서 냉동 냉장 보관 물품도 온도 편차에 따른 변질을 방지할 수 있다.

이제, 도 9를 참조하여 상기 제2유니트 쿨러(230)에 적상이 발생한 경우 제상 사이클을 설명한다. 이때 제1유니트 쿨러(130)는 냉동 냉장을 위한 재증발 모드로 가동된다.

압축기(20)가 가동되어 고온 고압의 기체 냉매 가스가 형성된다. 고온 고압의 냉매 가스는 유분리기(22)에 유입하여 고온 고압의 냉매 가스와 냉매 가스 중의 오일을 분리하여 오일은 다시 압축기(20)로 회수된다. 고온 고압의 냉매 가스는 사방밸브(30)에서 a-->b 방향으로 흐른다. 고온 고압의 냉매 가스는 ⓝ점에 유입하여 제2제상 밸브(320)가 개방되어 ⓘ점을 경유하여 제2유니트 쿨러(230)에 유입된다. 상기 제2유니트 쿨러(230)에서는 고온 고압의 냉매가스가 냉각핀에 착상된 얼음과 열교환함으로써 착상된 얼음은 급격히 녹아 응축수가 생성된다. 생성된 응축수는 응축수 탱크(700)에 저장된다. 상기 제2유니트 쿨러(230)에서 열교환을 마친 냉매는 액상으로 상변화되어 ⓖ점으로 토출된다. ⓖ점을 지난 냉매는 제2과냉각 유로(P4)를 통과하여 ⓚ점을 지나 제1팽창밸브(120)에서 단열팽창하여 습포화 증기로 상변화한다. 상기 제1팽창밸브(120)를 통과한 냉매는 ⓛ점을 통과하여 제1유니트 쿨러로 유입된다. 상기 제1유니트 쿨러(130)에서 냉매는 실내 공기와 열교환함으로써 열을 흡수하여 과열도가 증가한다. 또한, 실내 공기는 냉매에 열을 빼앗김으로써 냉각되어 냉동 냉장 효과를 구현한다. 상기 제1유니트 쿨러(130)에서 열교환을 마친 냉매는 ⓙ점을 통과하여 제1석션 솔레노이드 밸브(131)를 지나 ⓜ점으로 유입된다. ⓜ점을 지난 냉매는 ⓞ점과 ⓐ점을 순차적으로 통과하여 압축기(20)로 회수된다. 이에 따라 제2유니트 쿨러(230)의 제상 사이클이 완성된다. 상기 제2유니트 쿨러(230)의 냉각핀에 설치된 제2제상종료 센서(532)에서 측정된 온도가 제2제상종료 조절기(536)에 설정된 온도값에 도달할 경우 제2유니트 쿨러(230)의 제상 사이클은 즉시 정지되고 정상적인 냉동 사이클이 가동된다.

이와 같이 상기 제2유니트 쿨러(230)의 핫가스 제상시 발생하는 잠열량을 제1유니트 쿨러(130)의 재증발 냉동 냉장 사이클의 운전 조건으로 잠열량을 해소하므로 냉동 냉장실의 온도 편차도 발생하지 않는다. 따라서 냉동 냉장 보관 물품도 온도 편차에 따른 변질을 방지할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 제1유니트 쿨러(130) 또는 제2유니트 쿨러(230)의 제상 사이클이 가동됨에 따라 얼음이 녹아 형성된 응축수는 응축수 탱크(700)에 저장된다. 상기 응축수 탱크(700)는 가스 집합 장치(800)와 배관으로 연결되고, 배관의 말단에는 응축수 분사 노즐(710)이 구비된다는 점을 앞서 서술한 바 있다. 이와 같은 응축수 분사 노즐(710)을 통해 응축수를 실내 공간에 다시 분사함으로써 실내의 습도를 일정하게 유지할 수 있다. 상기 응축수 탱크(700)와 가스 집합 장치(800)의 결합으로 실내의 습도는 물론이고 저온 저장고 내에 질소 농도를 높임으로써 산소 농도를 일정 수준 이하로 낮추어서 외부에서 침투한 해충과 곰팡이 균들을 제거하는 기능을 수행할 수 있다. 한편, 이산화탄소와 산소 농도를 조절하여 냉장 보관하는 농산물의 호흡열을 억제 조절하여 신선도를 일정기간 유지할 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 냉동 냉장 시스템은, 유니트 쿨러의 제상 시점을 차압 댐퍼에 설치된 기울기 센서에서 감지된 값이 미리 설정된 값보다 커진 시점으로 설정함으로써 정밀한 제상을 제어할 수 있어서 제상 효율이 매우 우수한 작용 효과를 제공한다. 또한, 본 발명은 복수의 유니트 쿨러의 일부가 제상 중인 경우 나머지 유니트 쿨러는 정상적인 냉각 기능을 수행할 수 있어서 냉동 공간의 온도 변화가 최소화됨으로써 보관 중인 식품이나 물품의 손상을 방지하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 온수생성 열교환기로 입출되는 물을 보관하는 탱크를 복수로 구성하고 직렬 구조를 형성한 경우에는 탱크 간 온도차가 발생하도록 하여 온수생성 열교환기의 열교환 효율을 향상시키는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 제상에 의해 발생한 응축수 스프레이 노즐이 구비된 경우, 가스 집합 장치로부터 분출되는 가스와 함께 냉동 공간에 응축수를 다시 분사함으로써 냉동 공간 내의 습도를 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.

10: 냉동 냉장 시스템
20: 압축기
22: 유분리기
24: 액분리기
30: 사방밸브
40: 제1삼방밸브
42: 제2온도조절기
44: 제2온도센서
50: 온수생성 열교환기
60: 균온 방지용 급수 탱크
62: 순환 펌프
64: 제1온도센서
65: 제1온도조절기
66: 온수유량 조절밸브
70: 실외 열교환기
80: 제2삼방밸브
82: 제3온도센서
84: 제3온도조절기
90: 리시버 탱크
92: 드라이어
93: 사이트 글라스
100: 과냉각용 중간 냉각기
110: 중간 팽창밸브
111: 제1쿨링 솔레노이드 밸브
120: 제1팽창밸브
130: 제1유니트 쿨러
131: 제1석션 솔레노이드 밸브
133: 전자밸브
150: 제1증발 솔레노이드 밸브
160: 증발 팽창밸브
170: 2증발 솔레노이드 밸브
212: 제2쿨링 솔레노이드 밸브
220: 제2팽창밸브
230: 제2유니트 쿨러
231: 제2석션 솔레노이드 밸브
233: 전자밸브
310: 제1제상 밸브
320: 제2제상 밸브
400: 송풍팬
500: 차압 댐퍼
510: 제1차압 기울기 컨트롤러
520: 제2차압 기울기 컨트롤러
530: 제1제상 종료센서
532: 제2제상종료 센서
535: 제1제상종료 조절기
536: 제2제상종료 조절기
600: 기울기 센서
610: 회전 가동 부재
620: 날개부
625: 압축코일 스프링
626 : 로드
627 : 지지 브라켓5
628 : 케이싱
629 : 패드
630: 감지부
700: 응축수 탱크
710: 응축수 분사 노즐
720: 수위레벨 조절기
800: 가스 집합 장치
P1: 과열도 조절 유로
P2: 과열도 조절 리턴 유로
P3: 제1과냉각 유로
P4: 제2과냉각 유로
P5: 제1제상유로
P6: 제2제상유로

Claims (4)

1. 저온 저압의 냉매 가스를 흡입하여 고온 고압의 냉매 가스를 배출하는 압축기;
   상기 압축기로부터 토출된 냉매의 흐름을 전환하는 사방밸브;
   상기 사방밸브로부터 공급된 고온 고압의 냉매 가스의 흐름 방향을 선택적으로 조절하는 제1삼방밸브;
   상기 제1삼방밸브로부터 공급된 고온 고압의 냉매 가스가 물과 열교환하여 급탕용 온수를 생성하는 온수생성 열교환기;
   상기 제1삼방밸브로부터 공급된 고온 고압의 냉매 가스를 외부 공기 열원과 열교환하여 액화 시키는 실외 열교환기;
   상기 온수생성 열교환기에서 유입된 냉매의 흐름 방향을 선택적으로 조절하는 제2삼방밸브;
   상기 제2삼방밸브와 유로로 연결되어 액화된 냉매를 수용하는 리시버 탱크;
   상기 제2삼방밸브와 상기 실외 열교환기로 연결된 과열도 조절 유로;
   상기 과열도 조절 유로를 통해 상기 실외 열교환기로 유입된 냉매가 상기 리시버 탱크로 유입되도록 연결된 과열도 조절 리턴 유로;
   상기 리시버 탱크와 유로로 연결되어 냉매 간 열교환이 이루어지는 과냉각용 중간 냉각기;
   상기 리시버 탱크에서 토출된 냉매가 상기 과냉각용 중간 냉각기로 유입되는 과정에서 분기되어 단열 팽창하는 중간 팽창밸브;
   상기 과냉각용 중간 냉각기에서 냉각된 냉매가 유입되어 실내 공기와 열교환하여 실내 공기를 냉각시키는 제1유니트 쿨러;
   상기 과냉각용 중간 냉각기에서 냉각된 냉매가 유입되어 실내 공기와 열교환하여 실내 공기를 냉각시키며 상기 제1유니트 쿨러와 병렬적으로 배치된 제2유니트 쿨러;
   상기 과냉각용 중간 냉각기와 상기 제1유니트 쿨러를 연결하는 유로 상에 배치된 제1팽창밸브; 및
   상기 과냉각용 중간 냉각기와 상기 제2유니트 쿨러를 연결하는 유로 상에 배치된 제2팽창 밸브;를 포함하며,
   상기 중간 팽창밸브로부터 상기 과냉각용 중간 냉각기를 통과한 냉매 가스는 상기 압축기로 회수되며,
   상기 압축기로부터 토출된 냉매가 사방밸브를 통과하여 상기 제1유니트 쿨러 및 상기 제2유니트 쿨러로 유입되도록 유로로 연결되며,
   상기 제1유니트 쿨러에서 토출된 냉매는 상기 압축기로 회수되도록 유로로 연결되며,
   상기 제2유니트 쿨러에서 토출된 냉매는 상기 압축기로 회수되도록 유로로 연결되며,
   상기 제1유니트 쿨러에서 토출된 냉매는 선택적으로 상기 제2팽창 밸브로 유입되도록 유로로 연결되며;
   상기 제2유니트 쿨러에서 토출된 냉매는 선택적으로 상기 제1팽창밸브로 유입되도록 유로로 연결되며;
   상기 제1유니트 쿨러 및 상기 제2유니트 쿨러에는 송풍팬의 작동에 의해 열리고 닫히는 차압 댐퍼가 구비되며,
   상기 차압 댐퍼에는 기울기 센서가 설치되며,
   상기 기울기 센서에 의해 감지된 상기 차압 댐퍼의 기울기가 미리 설정된 값 보다 커지면 핫가스가 상기 제1유니트 쿨러 또는 상기 제2유니트 쿨러에 유입되어 제상이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 차압 댐퍼 제어 신호에 따른 핫가스 제상 사이클 및 균온 방지 온수 생성 사이클이 구비된 냉동 냉장 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 차압 댐퍼는, 상기 송풍팬의 후방에 배치되며, 지면에 평행인 회전축을 기준으로 회전가능하게 설치되며, 상기 제1유니트 쿨러 또는 상기 제1유니트 쿨러가 정상 모드일 일 경우 지면에 수평을 유지하며, 적상이 발생하면 지면에 대해 경사지게 회전되도록 구성되며, 상기 기울기 센서는 상기 차압 댐퍼에 부착된 것을 특징으로 하는 차압 댐퍼 제어 신호에 따른 핫가스 제상 사이클 및 균온 방지 온수 생성 사이클이 구비된 냉동 냉장 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 차압 댐퍼는, 상기 송풍팬의 후방에 배치되며, 지면에 평행인 회전축을 기준으로 회전가능하게 설치되며, 상기 제1유니트 쿨러 또는 상기 제1유니트 쿨러가 정상 모드일 일 경우 지면에 수평을 유지하며, 적상이 발생하면 지면에 대해 경사지게 회전되도록 구성되며,
   상기 기울기 센서는 상기 송풍팬의 전방에 배치되며, 상기 송풍팬에 의해 발생하는 공기의 흐름 방향으로 가압되는 날개부가 압축코일 스프링에 의해 지지되며 상기 날개와 수직으로 배치되어 상기 날개와 일체로 회전하는 감지부에 부착된 것을 특징으로 하는 차압 댐퍼 제어 신호에 따른 핫가스 제상 사이클 및 균온 방지 온수 생성 사이클이 구비된 냉동 냉장 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 온수생성 열교환기로 유입되는 물을 저장하고 상기 온수생성 열교환기에서 토출 되는 물을 저장하는 균온 방지용 급수 탱크는 복수의 탱크 간 상부와 하부가 배관으로 연결되어 상기 균온 방지용 급수 탱크로의 물의 입출이 직렬 구조를 형성함으로써 각각의 탱크 간 수온차가 유지되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차압 댐퍼 제어 신호에 따른 핫가스 제상 사이클 및 균온 방지 온수 생성 사이클이 구비된 냉동 냉장 시스템.

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