KR19980017976A - 냉동싸이클 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동사이클에 관한 것으로, 그 목적은 모세관과 증발기를 연결하는 유입관을 개선하여 압축기의 오프시에 가스상의 냉매가 증발기로 유입되는 것을 억제하여 증발기의 온도가 급격히 상승하는 것을 방지하고 또한 압축기의 휴지시간을 길게 하여 소비전력을 절감하는 냉동사이클을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 냉동사이클은 증발기(40)로 감압된 냉매의 유입을 안내하는 유입관(50)에 U자 형상으로 밴딩된 절곡관(60)을 부설하여 압축기(10)의 오프시 응축기(20)에서 증발된 가스 냉매가 증발기(40)로 유입되는 것을 억제하였다.

따라서 압축기(10)의 오프시 증발기(40)의 급격한 온도상승이 억제되고 또한 압축기(10)의 휴지시간이 길어지게 되어 냉동사이클의 소비전력이 절감된다.

Description

냉동사이클

본 발명은 냉동사이클에 관한 것으로, 더 상세하게는 증발기로 냉매유입을 안내하는 유입관을 개선하여 압축기의 오프시 냉매가 증발기로 유입되는 것을 억제하도록 하는 냉동사이클의 유입관에 관한 것이다.

일반적으로 냉동사이클은 냉매를 매개체로 하여 압축, 응축, 팽창, 증발과정이 연속적으로 수행되는 것으로, 이를 적용하는 제품으로는 냉장고, 공기 조화기 등이 있다.

이러한 냉동사이클은 도 1에 도시한 바와 같이, 전동기를 가동하여 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(1)와 고온고압의 냉매로부터 열을 제거, 즉 응축하는 응축기(2)가 마련되어 있고, 고압의 냉매를 증발압력으로 저하시키는 냉매 조절기로써 모세관(3)이 설치되어 있다. 그리고 모세관(3)을 지나 감압된 냉매가 기화하여 열을 흡수하는 증발기(4)가 마련되고, 기화된 냉매는 다시 압축기(1)로 유입되도록 증발기(4)와 압축기(1)는 연결되어 있다.

즉, 압축기(1), 응축기(2) 그리고 모세관(3)과 증발기(4)는 냉매관을 통해 모두 연결 구성되어 폐쇄회로를 형성한다.

이와 같이 구성된 냉동사이클은 압축기(1)가 작동을 하면 냉매는 고온고압의 증기로 되어 응축기(2)로 보내지고, 응축기(2)에서는 냉매가 지니고 있는 열을 외부로 방출하여 응축을 한다. 계속하여 열이 제거된 고압의 냉매는 지름이 작고 길게 마련된 모세관(3)을 지나면서 감압되어 적절한 증발 압력으로 된다.

그리고 증발기(4)에서는 모세관(3)에서 감압된 냉매가 유입, 기화되면서 외부의 열을 흡수하여 냉장고(미도시) 등의 저장실을 냉각하고, 열교환된 냉매는 다시 고압으로 압축되기 위해 압축기(1)로 귀환하여 냉동사이클을 기능을 수행하게 된다.

이러한 폐쇄회로로 구성된 일반적인 냉동사이클은 냉장고 등의 저장실이 설정온도 이하로 냉각되면 압축기(1)가 작동을 멈추게 되어 냉매의 강제순환이 이루어지지 않는데, 이러한 것은 미리 마이콤화되어 있다.

그러나 압축기(1)의 비작동시에 응축기(2)에 존재하는 냉매가 조금씩 증발하여 모세관(3)을 통해 증발기(4)로 유입되어 냉장고 저장실의 냉각된 공기와 다시 열교환함으로써, 증발기(4)의 온도가 상승하게 된다.

즉 도 2에 보인 바와 같이, 압축기(1)가 작동을 하면 증발기(4)에서는 냉매가 기화되어 온도가 저하되고 냉장고 저장실도 냉각된다. 그리고 저장실이 설정온도 이하로 떨어지게 되면 압축기(1)가 오프되고 온도가 어느정도 상승되면 압축기(1)가 다시 작동을 하게 된다. 이 때 압축기(1)의 오프 시에는 앞에서 설명한 바와 같이 응축기(2)에서 증발된 냉매가 증발기(4)로 유입되어 이의 온도가 급격히 상승함으로써, 압축기(1)가 짧은 시간에 다시 작동을 하게 된다.

결국, 압축기(1)의 오프 시에 증발기(4)로 가스상태의 냉매가 유입됨으로써, 증발기(4)의 온도가 단 시간 내에 상승하고 또한 압축기(1)의 휴지시간이 짧게 되어 냉장고에 적용된 냉동사이클의 소비전력이 증대된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 주목적은 증발기로 냉매 유입을 안내하는 유입관에 압축기의 비작동시 액상의 냉매가 존재하도록 U자 형상으로 밴딩된 절곡관을 부설하여 가스상의 냉매 유입을 억제함으로써, 증발기의 온도가 급격히 상승하는 것을 방지하고 또한 압축기의 휴지시간을 길게 하여 소비전력을 절감하는 냉동사이클을 제공하는 것이고, 부목적은 냉장실용증발기에서 냉동실용증발기로 냉매가 역류되는 것을 억제하여 냉동실의 온도가 불필요하게 상승되는 것을 방지하는 두 개의 증발기를 갖는 냉장고의 냉매 역류방지를 위한 구조를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 냉동사이클을 도시한 개략도이다.

도 2는 종래 냉동사이클의 압축기 온-오프시에 증발기와 냉장고 저장실의 온도변화를 개략적으로 도시한 그래프이다.

도 3은 본 발명에 따른 냉동사이클을 도시한 개략도이다.

도 4는 본 발명에 따른 냉동사이클의 압축기 온-오프시에 증발기와 냉장고 저장실의 온도변화를 도시한 그래프이다.

도 5는 본 발명이 적용되는 냉장고를 개략적으로 보인 측단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 증발기 사이의 연결구조를 개략적으로 보인 사이클도이다.

도 7은 도 6에 도시된 본 발명의 요부 상세도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

1..증발기 2..응축기 3..모세관 4..증발기 5..유입관

6..절곡관 11..냉동실 12..냉장실 21..압축기 23..냉동실용증발기

24..냉장실용증발기 25..냉매관 26..트랩

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉동사이클은, 냉매를 압축하는 압축기, 냉매를 응축하는 응축기, 냉매를 감압하는 모세관, 냉매가 기화하여 열을 흡수하는 증발기, 일단이 모세관과 연결되고 타단은 증발기와 연결되어 냉매를 증발기로 안내하는 유입관, 유입관의 타단부에 마련되어 압축기의 오프시 증발기로 냉매가 유입되는 것을 억제하는 절곡관을 구비하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 두 개의 증발기를 갖는 냉장고의 냉매 역류방지를 위한 구조는, 냉동실과 냉장실, 냉동실을 냉각시키기 위한 냉기를 생성하는 냉동실용증발기, 냉장실을 냉각시키기 위한 냉기를 생성하는 냉장실용증발기, 냉동실용증발기와 냉장실용증발기를 연통하는 냉매관을 포함하는 냉장고에 있어서, 냉매관의 중도에는 액냉매가 충진되어 냉매의 역류를 방지하도록 트랩이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 냉동사이클의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 냉동사이클에서 압축기(10)의 온-오프시 냉장고(미도시) 저장실의 온도변화와 증발기(40)의 온도변화를 나타낸 그래프이다. 그리고 도 5와 6은 본 발명이 적용되는 냉장고와 사이클을 보인 것이고, 도 7은 본 발명의 요부상세도이다.

본 발명에 따른 냉동사이클은 이에 도시한 바와 같이, 전동기를 가동하여 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(1)와 고온고압의 냉매로부터 열을 제거 응축하는 응축기(2)가 설치되어 있다. 그리고 응축된 고압의 냉매를 증발하기에 용이한 압력으로 저하시키는 냉매 조절기로써 모세관(3)이 마련되고, 감압된 냉매가 기화하여 열을 흡수하는 증발기(4)가 구성된다. 한편, 증발기(4)와 모세관(3) 사이에는 유입관(5)이 마련되어 있는데, 이 유입관(5)은 일단이 모세관(3)과 연통되어 있고 타단은 증발기(4)와 연통되게 배설됨으로써, 이를 통해 감압된 냉매가 증발기(4)로 유입된다.

또한, 본 발명의 특징적인 요소로 증발기(4)와 인접한 유입관(5)의 타단부에는 최하부가 증발기(4)의 높이보다 낮은 위치에 구성되도록 U자 형상으로 밴딩된 절곡관(6)이 마련되어 있다. 즉, 모세관(3)에서 감압된 액상의 냉매가 곧바로 증발기(4)로 유입되는 것이 아니라 밴딩된 절곡관(6)을 통해 돌아서 유입되는데, 절곡관(6)에 의해 흡입저항이 발생하여 압축기(1)의 오프시 모세관(3)에서 감압된 액상의 냉매가 절곡관(6)의 하부에 잔존함으로써, 액상의 냉매가 증발기(4)로 유입되어 가스상태로 증발되는 것이 억제된다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 냉동사이클의 작용을 설명한다.

냉장고(미도시) 저장실 등의 내부 온도가 설정온도 이상이 되면, 냉동사이클의 압축기(1)가 작동을 하여 냉매는 고온고압의 증기로 되어 응축기(2)로 보내지고, 응축기(2)에서는 냉매가 지니고 있는 열을 외부로 방출한다. 계속하여 열이 제거된 고압의 냉매는 지름이 작고 길게 마련된 모세관(3)을 지나면서 감압되어 적절한 증발압력으로 된다.

또한 증발기(4)에서는 모세관(3)에서 감압된 냉매가 유입관(5)과 절곡관(6)을 통해 유입되고 기화하면서 외부의 열을 흡수하여 냉장고 등의 저장실을 냉각하고, 열교환된 냉매는 다시 고압으로 압축되기 위해 압축기(1)로 귀환하여 냉동사이클의 본 기능을 수행하게 되는데, 증발기(4)는 상당한 저온상태이다.

그리고 냉장고 등의 저장실이 설정온도 이하로 떨어지게 되면 압축기(1)가 오프되고 다시 저장실의 온도가 어느정도 상승되면 다시 작동을 하게 되는데, 압축기(1)의 오프시에 응축기(2)와 모세관(3)에 존재하는 냉매가 조금씩 증발하여 기화된 냉매가 증발기(4)로 유입되려고 하는데, 모세관(3)과 증발기(4)를 연통하며 증발기(4)와 인접한 유입관(5)의 타단부에 마련된 절곡관(6)에 의해 억제된다. 즉, U자 형상으로 밴딩된 절곡관(6)의 최하부에는 압축기(1)가 오프된 시점에 액상의 냉매가 잔존하여 증발기(4)로 가스상의 냉매가 곧바로 유입되는 것이 억제된다.

따라서 도 4에 보인 바와 같이, 상당히 저온의 증발기(4)가 오랜 동안 현상 유지되어 이의 온도가 급격하게 상승하지 않게 되는데, 압축기(1)의 오프 시에 응축기(2)에서 증발된 냉매가 증발기(4)로 유입되는 것이 억제되어 증발기(4)의 온도상승 곡선이 완만해지고, 또한 압축기(1)가 장 시간 후에 작동을 하게 된다.

결국, 압축기(1)의 오프 시에 증발기(4)로 가스상태의 냉매가 유입되는 것이 억제되어 증발기(4)의 급격한 온도상승이 방지되고, 또한 압축기(1)의 휴지시간이 길어지게 된다.

다음에는 도 5,6,7을 참조하여 본 발명이 냉장고에 적용된 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명이 적용되는 냉장고의 내부구성을 보인 도면이다. 이에 도시한 바와 같이, 본체케이스(10)의 내부에는 냉동실(11)과 냉장실(12)이 상하 구획되어 마련되고, 냉동실(11)과 냉장실(12)의 전면에는 도어(14)가 설치되어 냉동실(11)과 냉장실(12)을 개폐한다. 냉동실(11)과 냉장실(12)의 후방에는 냉동실용증발기(23)와 냉장실용증발기(24)가 각각 설치되어 냉동실(11)을 냉각하기 위한 냉기와 냉장실(12)을 냉각하기 위한 냉기가 별도로 생성된다. 냉동실용증발기(23)와 냉장실용증발기(24)의 상부에는 순환팬(27,28)이 각각 설치되어 생성된 냉기를 냉동실(11)과 냉장실(12)로 순환시켜 냉동실(110과 냉장실(12)의 내부가 균일하게 냉각되도록 한다. 냉장실(12)의 하부방에는 별도의 기계실(13)이 마련되고, 이 기계실(13)에는 냉매를 압축하는 압축기(21)와 냉매를 응축하는 응축기(22)가 설치된다.

도 6은 이러한 냉장고의 냉동사이클을 개략적으로 도시한 것이다. 이에 도시한 바와 같이, 냉매를 압축하는 압축기(21)와 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(22) 그리고 냉동실용증발기(23)와 냉장실용증발기(24)가 냉매관(25)에 의하여 순차적으로 연통되어 폐회로를 구성한다. 이 때, 상하로 배치되는 냉동실용증발기(23)와 냉장실용증발기(24) 사이의 냉매관(25)의 중도에는, 도 7에 도시한 바와 같이, 액냉매가 채워지는 트랩(26)이 형성되어 냉장실용증발기(24)에 있는 상대적으로 고온인 냉매가 냉동실로 증발기(23)로 역류되는 것을 방지한다. 트랩(26)은 냉매관(25)을 S 형으로 곡관시켜 냉매관(25)의 중도에 액냉매가 충진되어 고온인 기체냉매가 상측에 있는 냉동실용증발기(23)로 역류되는 것을 방지하도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 채용된 냉장고의 일반적인 작동과 냉매의 역류방지에 대하여 설명하겠다.

압축기(21)에서 압축된 후, 응축기(22)에서 응축된 액냉매가 냉동실용증발기(23)의 내부에서 일차로 기화하여 냉기를 생성하며, 순환팬(27)이 생성된 냉기를 냉동실(11)로 송풍하여 냉동실(11)을 냉각시킨다. 냉동실용증발기(23)에서 일차 기화하여 액체와 기체가 섞여있는 냉매는 냉장실용증발기(24)로 이동하여 이차 기화하여 냉기를 생성한다. 냉장실용증발기(24)에 생성된 냉기를 순환팬(28)이 냉장실(12)로 송풍하여 냉장실(12)을 냉각시킨다. 이와 같은 과정이 반복수행되어 냉동실(11)과 냉장실(12)이 냉동과 냉장에 알맞는 온도로 냉각된다.

계속 냉매의 역류가 방지되는 것에 대하여 설명하겠다. 냉매의 역류는 압축기(21)가 단속되었을 때 발생할 수 있는데, 압축기(21)의 동작이 멈추면 냉동실용증발기(23) 및 트랩(26)의 상측 냉매관(25)에 있던 액냉매가 자중에 의하여 트랩(26)의 중심으로 집수되어 냉매의 유로를 차단함으로써, 하측 냉장실용증발기(24)에 있는 고온의 냉매가 냉동실용증발기(23)로 역류되는 것이 차단된다.

따라서 두 개의 증발기(23,24)를 갖는 냉장고의 냉매 역류방지를 위한 구조는 냉동실(11)에 비하여 상대적으로 고온인 냉장실용증발기(24)에 있는 냉매가 냉동실용증발기(23)로 역류하는 것을 방지함으로써, 고온의 냉매에 의하여 냉동실용증발기(23)의 가열을 방지하여 냉동실(11)의 온도가 불필요하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉동사이클은 증발기로 감압된 냉매의 유입을 안내하는 유입관에 U자 형상으로 밴딩된 절곡관을 부설하여 압축기의 오프시 응축기에서 증발된 가스 냉매가 증발기로 유입되는 것을 억제하였다.

따라서 압축기의 오프시 증발기의 급격한 온도상승이 억제되고 또한 압축기의 휴지시간이 길어지게 되어 냉동사이클의 소비전력이 절감된다.

Claims (3)

1. 냉매를 압축하는 압축기(10), 냉매를 응축하는 응축기(20), 냉매를 감압하는 모세관(30), 냉매가 기화하여 열을 흡수하는 증발기(40), 일단이 상기 모세관(30)과 연결되고 타단은 상기 증발기(40)와 연결되어 냉매를 상기 증발기(40)로 안내하는 유입관(50), 상기 유입관(50)의 타단부에 마련되어 상기 압축기(10)의 오프시 상기 증발기(40)로 냉매가 유입되는 것을 억제하는 절곡관(60)을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클.
2. 제 1항에 있어서, 상기 절곡관(60)은 적어도 하부가 상기 증발기(40)보다 낮은 위치에 배설되어 액상의 냉매가 잔존하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클.
3. 냉동실(11)과 냉장실(12), 상기 냉동실(11)을 냉각시키기 위한 냉기를 생성하는 냉동실용증발기(23), 상기 냉장실(12)을 냉각시키기 위한 냉기를 생성하는 냉장실용증발기(24), 상기 냉동실용증발기(23)와 상기 냉장실용증발기(24)를 연통하는 냉매관(25)을 포함하는 냉장고에 있어서, 상기 냉매관(25)의 중도에는 액냉매가 충진되어 냉매의 역류를 방지하도록 트랩(26)이 형성된 것을 특징으로 하는 두 개의 증발기를 갖는 냉장고의 냉매 역류방지를 위한 구조.