KR20010036857A - 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치에 관한 것으로서, 본 발명은 냉동시스템이 정지되어 있는 동안에는 응축기의 냉매가 증발기로 유입되지 않도록 상기 응축기와 팽창기구 사이에 설치되어 상기한 냉매의 흐름을 제어하는 제어수단을 포함함으로써 냉동시스템의 정지시 증발기로 유입되는 응축기의 고온고압의 냉매로 인해 상기 증발기의 증발온도가 상승되는 현상이 방지되어 냉동시스템의 냉각성능이 향상되고 소비전력이 감소되도록 한 것이다.

Description

냉동시스템의 냉매흐름 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING FLOW OF ACTIVE FLUID IN REFRIGERATION SYSTEM}

본 발명은 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치에 관한 것으로서, 특히 냉동시스템이 정지되어 있는 동안에 응축기의 냉매가 증발기로 유입되지 않도록 상기 응축기와 팽창기구 사이의 냉매유로를 차단하는 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 냉장고의 냉동시스템이 도시된 블록도이고, 도 2는 상기한 냉동시스템의 드라이어의 내부 구조가 도시된 부분 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 일반적인 냉장고의 냉동시스템을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 냉장고 하단의 기계실에 설치된 압축기(1)에 의해 냉매가 압축되어 고온고압의 증기상태로 변화되고, 이렇게 압축된 냉매는 응축기(2)로 흡입된다. 이후, 상기 응축기(2)는 공기와의 열교환을 통해 열을 방출하여 상기한 냉매를 상온고압의 액상태로 변화시킨다.

상기와 같이 응축기(2)를 통해 응축된 냉매는 드라이어(3)를 거치면서 상기 드라이어(3)의 내부에 설치된 흡습제(3a)에 의해 수분이 제거되고, 상기 드라이어(3)를 통과한 냉매는 모세관(4)을 지나면서 그중 일부가 감압되어 액체와 기체가 혼합된 2상 상태가 된다.

이후, 상기 모세관(4)을 통해 팽창된 냉매는 증발기(5)로 흡입되고, 이렇게 증발기(5)로 흡입된 냉매는 완전히 기화되면서 주위의 열을 빼앗아 주변을 냉각시키게 된다.

상기와 같이 증발기(5)에 의해서 냉각된 공기는 냉동실팬(6)과 냉기덕트에 의해 냉동실과 냉장실로 각각 제공되어 상기한 냉동실과 냉장실의 온도를 일정하게 유지하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 냉동시스템은 냉장고가 정지되어 있는 동안 압력차에 의해 응축기(2)의 고온고압의 냉매가 모세관(4)을 경유하여 증발기(5)로 유입되게 되기 때문에 상기 증발기(5)의 증발온도가 상승되어 증발기(5)에 의한 공기의 냉각효율이 저하되고, 이로 인해 냉장고의 성능은 떨어지고 소비전력은 증가되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 냉동시스템이 정지되어 있는 동안에는 응축기의 냉매가 증발기로 유입되지 않도록 상기 응축기와 팽창기구 사이에 설치되어 상기한 냉매의 흐름을 제어함으로써 상기 증발기의 증발온도가 상승되는 것을 방지하여 냉동시스템의 냉각성능은 향상되고 소비전력은 감소되도록 하는 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 냉장고의 냉동시스템이 도시된 블록도,

도 2는 상기한 냉동시스템의 드라이어의 내부 구조가 도시된 부분 단면도,

도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치가 도시된 부분 단면도,

도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 밸브수단이 도시된 분해 사시도,

도 5는 상기한 밸브수단의 열림상태가 도시된 단면도,

도 6은 상기한 밸브수단의 닫힘상태가 도시된 단면도,

도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치가 도시된 부분 단면도,

도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 플로우트에 의해 냉매유로가 열린 상태가 도시된 단면도,

도 9는 상기한 플로우트에 의해 냉매유로가 닫힌 상태가 도시된 단면도,

도 10은 본 발명이 적용된 냉동시스템과 종래 기술에 의한 냉동시스템의 성능을 서로 비교하기 위한 그래프이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

50 : 드라이어 51 : 유입관

52 : 유출관 55 : 밸브수단

56 : 제 1 밸브부재 56a : 구멍

57 : 제 2 밸브부재 57a : 개폐부

58 : 제 1 지지부재 59 : 제 2 지지부재

150 : 케이스 155 : 플로우트

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 냉동시스템이 정지되어 있는 동안에는 응축기의 냉매가 증발기로 유입되지 않도록 상기 응축기와 팽창기구 사이에 설치되어 상기한 냉매의 흐름을 제어하는 제어수단을 포함한 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치가 도시된 부분 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 밸브수단이 도시된 분해 사시도이고, 도 5는 상기한 밸브수단의 열림상태가 도시된 단면도이고, 도 6은 상기한 밸브수단의 닫힘상태가 도시된 단면도이다. 또한, 도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치가 도시된 부분 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 플로우트에 의해 냉매유로가 열린 상태가 도시된 단면도이고, 도 9는 상기한 플로우트에 의해 냉매유로가 닫힌 상태가 도시된 단면도이고, 도 10은 본 발명이 적용된 냉동시스템과 종래 기술에 의한 냉동시스템의 성능을 서로 비교하기 위한 그래프이다.

본 발명에 따른 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치는 냉동시스템이 정지되어 있는 동안에는 응축기의 냉매가 증발기로 유입되지 않도록 상기 응축기와 모세관 사이에 설치되어 상기한 냉매의 흐름을 제어하는 제어수단을 포함한다.

더 상세히 설명하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 상기 제어수단은 도 3에 도시된 바와 같이, 응축기와 모세관 사이에 설치되고 일측과 타측에 냉매의 입출입을 위한 유입관(51)과 유출관(52)이 각각 결합된 드라이어(50)와, 냉동시스템의 정지시 냉매의 유압이 감소되면 상기 유입관(51)과 유출관(52) 사이의 냉매유로를 차단시킬 수 있도록 상기 드라이어(50)의 내부에 설치되어 냉매의 유압에 따라 상기 냉매유로를 개폐시키는 밸브수단(55)으로 구성된다.

여기서, 상기 드라이어(50)는 내부에 흡습제(50a)가 설치되어 냉매 속에 포함된 수분을 제거하는 역할을 하도록 되어 있다.

또한, 상기 밸브수단(55)은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 일면이 개구된 용기 형태로 형성되고 그 타면에 냉매가 지나갈 수 있도록 소정 크기의 구멍(56a)이 형성된 제 1 밸브부재(56)와, 상기 제 1 밸브부재(56)의 외측에 끼워지고 상기 구멍(56a)을 통해 작용하는 냉매의 유압에 따라 탄성적으로 동작되어 상기 구멍(56a)을 개폐하는 개폐부(57a)가 형성된 제 2 밸브부재(57)와, 상기 제 1 밸브부재(56)의 내측과 상기 제 2 밸브부재(57)의 외측에 각각 끼워져 상기 제 1 밸브부재(56)와 제 2 밸브부재(57)를 밀착 결합시키는 통형의 제 1 및 제 2 지지부재(58, 59)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 제 1 지지부재(58)와 제 1 및 제 2 밸브부재(56, 57)는 원기둥 모양으로 형성될 수도 있고, 도면에 도시된 바와 같이 원뿔 모양으로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제 2 지지부재(59)의 내주면은 상기 제 1 지지부재(58)와 제 1 및 제 2 밸브부재(56, 57)가 삽입, 결합되도록 원기둥 모양이나 원뿔모양으로 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치는 다음과 같이 작동된다.

먼저, 압축기와 응축기를 통과하면서 고온고압의 상태가 된 냉매가 드라이어(50)의 일측에 설치된 유입관(51)을 통해 상기 드라이어(50)의 내부로 유입된다.

이때, 냉동시스템이 운전 중인 경우이면 상기한 냉매의 유압에 의해 드라이어(50) 내부의 밸브수단(55)이 동작되어 냉매유로가 오픈되게 된다. 즉, 제 1 밸브부재(56)의 구멍(56a)을 통해 제 2 밸브부재(57)의 개폐부(57a)에 작용하는 냉매의 유압이 높기 때문에 도 5와 같이 상기 개폐부(57a)가 뒤로 밀려 냉매유로를 오픈하게 된다.

상기와 같이 제 2 밸브부재(57)의 개폐부(57a)에 의해 냉매유로가 오픈되면 상기 제 1 밸브부재(56)의 구멍(56a)을 통해 냉매가 이동되고, 이렇게 상기 밸브수단(55)을 통과한 냉매는 흡습제(50a)에 의해 수분이 제거된 후 유출관(52)을 통해 모세관으로 이동된다.

이후, 상기 모세관을 지나면서 팽창된 냉매는 증발기로 유입된 후 완전히 기화하면서 주위의 열을 빼앗아 주변의 공기를 냉각시키고, 상기 증발기를 통과하면서 기화된 냉매는 다시 상기 압축기로 흡입되어 상기의 과정을 순환하게 된다.

이와는 반대로, 냉동시스템이 정지되어 있는 경우이면 상기 유입관(51)을 통해 드라이어(50)의 내부로 냉매가 유입되더라도 상기한 냉매의 유압이 운전 중인 경우보다 낮아진 상태이기 때문에 상기 밸브수단(55)은 동작되지 않는다. 즉, 상기한 냉매의 유압이 상기 개폐부(57a)의 탄성력을 극복할 수 없게 되므로 도 6과 같이 개폐부(57a)가 상기 제 1 밸브부재(56)의 구멍(56a)을 막게 된다.

이와 같이 상기 밸브수단(55)에 의해 냉매유로가 차단되면 상기 드라이어(50)로 유입된 냉매가 드라이어(50)의 외부로 유출되지 않게 되므로, 결과적으로는 응축기의 냉매가 증발기로 유입되지 않게 된다.

한편, 본 발명의 제 2 실시 예에 의한 상기 제어수단은 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 하단 일측에 응축기와 연결되어 냉매를 유입하는 유입관(151)이 결합되고 상기 유입관(151)과 수직방향으로 일정 거리 이상 떨어진 위치에 모세관과 연결되어 냉매를 유출시키는 유출관(152)이 결합된 케이스(150)와, 냉동시스템의 정지시 냉매의 유압이 감소되면 상기 유입관(151)과 유출관(152) 사이의 냉매유로를 차단시킬 수 있도록 상기 케이스(150)의 내부에 상하 이동 가능하게 설치되어 냉매의 유압에 의해 상하 이동되면서 상기 냉매유로를 개폐시키는 플로우트(Float)(155)로 구성된다.

여기서, 상기 유입관(151)은 냉매의 흡입위치로서 플로우트(155)를 상승시키는 힘이 발생되는 곳이므로 상기 플로우트(155)의 올바른 작동을 위해 플로우트(155)의 무게 중심보다 낮은 위치에 설치되어 있다.

즉, 상기 유입관(151)은 플로우트(155)의 무게중심보다 낮은 곳에 위치되도록 상기 케이스(150)에 결합되어 있으며, 상기 케이스(150)의 내측면에는 플로우트(155)가 일정 높이 이하로는 하강되지 않도록 상기 플로우트(155)의 하강거리를 제한하는 스토퍼(Stopper)(150a)가 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 냉동시스템이 냉매흐름 제어장치는 다음과 같이 작동된다.

먼저, 냉동시스템이 운전 중인 경우에는, 압축기와 응축기를 통과하면서 고온고압의 상태가 된 냉매가 유입관(151)을 통해 케이스(150) 내부로 유입되면 상기한 냉매의 유압에 의하여 상기 케이스(150) 내부에 설치된 플로우트(155)가 상측으로 밀려 올라간다.

상기와 같이 플로우트(155)가 냉매의 유압에 의해 상승되면 유출관(152)의 입구가 개방되면서 도 8과 같이 상기 유입관(151)과 유출관(152) 사이의 냉매유로가 열리게 되고, 이렇게 상기 냉매유로가 열리면 케이스(150) 내부의 냉매가 상기 유출관(152)을 통해 케이스(150) 외부로 유출되어 모세관으로 이동된다.

이후, 상기 모세관을 지나면서 팽창된 냉매는 증발기로 유입된 후 완전히 기화하면서 주위의 열을 빼앗아 주변의 공기를 냉각시키고, 상기 증발기를 통과하면서 기화된 냉매는 다시 상기 압축기로 흡입되어 상기의 과정을 순환하게 된다.

이와는 반대로, 냉동시스템이 정지되어 있는 경우에는 냉매의 유압이 운전중인 경우보다 낮아진 상태이기 때문에 상기한 냉매의 유압이 플로우트(155)의 하중을 극복할 수 없게 된다.

즉, 상기한 냉매의 유압보다 플로우트(155)의 하중이 크기 때문에 상기 플로우트(155)가 상측으로 이동되지 않고 그 자리를 유지하게 되어 도 9와 같이 상기 유입관(151)과 유출관(152) 사이의 냉매유로는 차단되게 된다. 이때, 상기 플로우트(155)는 스토퍼(150a)에 의해 더 이상 하강되지 않고 제자리에 있게 된다. 이로써, 냉동시스템이 정지된 경우에는 응축기의 냉매가 증발기로 유입되지 않게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명을 사용하면 도 10에 도시된 바와 같이 상기 응축기와 증발기의 온도 변화가 줄어들게 되므로 기존의 냉동시스템에 비해 냉각효율이 월등히 향상되게 된다.

즉, 상기한 도 10의 (a)는 본 발명이 적용된 냉동시스템의 증발기의 온도변화가 도시된 그래프이고, (a')는 기존 냉동시스템의 증발기의 온도 변화가 도시된 그래프이므로 본 발명이 적용된 냉동시스템의 증발기는 상기한 (a)과 (a') 사이의 빗금친 부분의 면적만큼 증발효율이 향상되게 된다.

상기에서, 미설명된 도 10의 (b)는 본 발명이 적용된 냉동시스템의 응축기의 온도 변화가 도시된 그래프이고, (b')는 기존 냉동시스템의 응축기의 온도 변화가 도시된 그래프이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치는, 냉동시스템이 정지되어 있는 동안에는 응축기의 냉매가 증발기로 유입되지 않도록 상기 응축기와 모세관 사이의 냉매유로를 차단함으로써 상기 증발기의 증발온도가 상승되는 것을 방지하여 냉동시스템의 냉각성능을 향상시키는 동시에 소비전력을 감소시키는 이점이 있다.

즉, 본 발명에 따른 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치가 냉장고에 적용되면 냉동실과 냉장실의 온도 변화가 최소화되어 상기 냉장고의 냉각성능이 향상되고 소비전력도 약 7% 정도 개선되게 되는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 냉동시스템이 정지되어 있는 동안에는 응축기의 냉매가 증발기로 유입되지 않도록 상기 응축기와 팽창기구 사이에 설치되어 상기한 냉매의 흐름을 제어하는 제어수단을 포함한 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제어수단은 응축기와 팽창기구 사이에 설치되고 일측과 타측에 냉매의 입출입을 위한 유입관과 유출관이 각각 결합된 드라이어와, 냉동시스템의 정시시 냉매의 유압이 감소되면 상기 유입관과 유출관 사이의 냉매유로를 차단시킬 수 있도록 상기 드라이어의 내부에 설치되어 냉매의 유압에 따라 상기 냉매유로를 개폐시키는 밸브수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 밸브수단은 일면이 개구된 용기 형태로 형성되고 그 타면에 냉매가 지나갈 수 있도록 소정 크기의 구멍이 형성된 제 1 밸브부재와, 상기 제 1 밸브부재의 외측에 끼워지고 상기 구멍을 통해 작용하는 냉매의 유압에 따라 탄성적으로 동작되어 상기 구멍을 개폐하는 개폐부가 형성된 제 2 밸브부재와, 상기 제 1 밸브부재의 내측과 상기 제 2 밸브부재의 외측에 각각 끼워져 상기 제 1 밸브부재와 제 2 밸브부재를 밀착 결합시키는 통형의 제 1 및 제 2 지지부재로 구성된 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제어수단은 하단 일측에 응축기와 연결되어 냉매를 유입하는 유입관이 결합되고 상기 유입관과 수직방향으로 일정 거리 이상 떨어진 위치에 팽창기구와 연결되어 냉매를 유출시키는 유출관이 결합된 케이스와, 냉동시스템의 정지시 냉매의 유압이 감소되면 상기 유입관과 유출관 사이의 냉매유로를 차단시킬 수 있도록 상기 케이스의 내부에 상하 이동 가능하게 설치되어 냉매의 유압에 의해 상하 이동되면서 상기 냉매유로를 개폐시키는 플로우트(Float)로 구성된 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 냉매흐름 제어장치.