KR20010108736A - 측관이 마련된 냉동냉장시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 측관이 마련된 냉동냉장 시스템은 저압의 액체 냉매가 유입된 후에 외부의 열이 흡수되어 저압으로 된 기체 냉매를 배출하는 증발기; 상기 증발기에서 증발된 저압의 기체 냉매를 압축하여 고온 고압의 기체 냉매로 배출하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 외부의 냉각 수단으로 식혀서 저온 고압의 액체 냉매로 배출하는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 저온 고압의 액체 냉매를 팽창시켜 저압의 액체 냉매로 만들어 상기 증발기로 유입시키는 팽창기로 이루어진 냉동냉장 시스템에 있어서, 상기 압축기와 응축기 사이에는 냉매의 흐름을 우회시켜 압축기의 출구쪽으로 배출되도록 할 수 있는 압축기 측관; 상기 측관의 입구에는 측관에 유입되는 냉매의 양을 조절할 수 있게 해주는 압축기 측관 밸브; 상기 밸브에서 연장되는 측관에는 냉매의 압력을 떨어뜨려 주는 감압장치가 마련되어 전체 냉동냉장 사이클에 순환되는 냉매의 양과 압력을 조정할 수 있는 있는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 따른 측관이 마련된 냉동냉장 시스템은 냉동 부하에 따라 전체 냉동 사이클에 순환되는 냉매의 양이 자유로이 조정됨으로써, 시스템의 잦은 운전정지로 인하여 발생되는 사이클릭 로스(Cyclic Loss)를 방지하고 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

측관이 마련된 냉동냉장 시스템 {The refrigerating system with bypass}

본 발명은 냉동냉장 시스템에 관한 것으로서, 더 자세하게는 냉매의 흐름에 따라 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기로 구성되는 종래의 냉동냉장 시스템에서 압축기의 배출관로에 측관(bypass)이 마련됨으로써 전체 냉동냉장 시스템을 순환하는 냉매의 양을 조절할 수 있는 냉동냉장 시스템에 관한 것이다.

한편, 상기 냉동냉장 시스템은 냉매(refrigerant)라는 상변화 물질이 작동유체로 적용되어 작동되는데, 냉동냉장 시스템를 구성하는 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기가 전체적으로 연결되고, 연결되어 있는 시스템 내부를 냉매가 순환되고, 상기 냉매가 순환되는 과정에서 상변화 과정을 거치면서 열이 흡수되거나 방출되는 과정이 연속하여 실행됨으로써 특정 장소에서 원하는 온도를 얻을 수 있게 된다.

도 1은 종래 냉동냉장 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래 냉동냉장 시스템은 증발기(Evaporator)(10), 압축기(Compressor)(11), 응축기(Condenser)(12), 팽창기(Expansion Apparatus) (13)로 구성되어 있다.

상기 증발기(10)는 저온을 유지하기 원하는 장소에 부설되는 것으로서, 저압의 액체 냉매가 외부의 열을 흡수하여 저압의 기체 냉매가 되도록 하는 장치이다.

상기 압축기(11)는 증발된 저압의 기체 냉매를 압축하여 고온 고압의 기체 냉매로 만들어 주는 장치로서, 전체적으로 냉장시스템에서 냉매가 순환되도록 하는 장치이다.

상기 응축기(12)는 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 외부의 냉각 수단으로식혀서 저온 고압의 액체 냉매로 만들어 주는 장치이다.

상기 팽창기(13)는 저온 고압의 액체 냉매를 팽창밸브나 모세관 따위를 이용하여 팽창시켜 저압의 액체 냉매로 만들어 주는 장치이다.

상기한 구성요소에 대한 열의 흐름을 설명하면, 상기 증발기(10)의 냉매가 증발되면서 잠열로 흡수된 열은 응축기(12)에서 방열되고 결국에는 상기 증발기(10)가 부설된 위치에서 냉각의 효과를 달성하게 된다.

그런데, 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 냉동냉장 시스템은 냉장실이나 냉동실에서 적정온도에 이르러 더이상 온도를 내릴 필요가 없을 때는 다른 방법이 없어 시스템을 정지시키는 길 밖에 없다. 즉 압축기를 켰다가 꺾다가 하는 과정을 반복하게 되는데, 이와 같은 냉동냉장 시스템의 잦은 운전정지로 인하여 사이클 로스(Cycle Loss)가 발생되고 결론적으로 전체 냉동냉장 시스템의 효율을 떨어 뜨리는 요인으로 작용된다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여 창출된 것으로서, 상기 압축기의 전원을 단속할 필요없이 간단히 밸브만을 조절하여 냉동냉장 시스템에 있어서 냉매가 순환되는 양을 조정함으로써 압축기의 일을 감소시켜 냉동냉장 시스템의 효율을 상승시키고, 사이클릭 로스(Cyclic Loss)를 줄일 수 있는 냉동냉장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 냉동냉장 시스템의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 측관이 마련된 냉동냉장 시스템의 구성도.

도 3은 이젝터를 개략적으로 보여주는 도면.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예의 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 34...........증발기 11, 31........압축기

12, 32...........응축기 13, 33........팽창기

21...............구동유체 흡입구 22............흡입유체 흡입구

27...............유체 배출구 23............노즐섹션

24...............믹싱섹션

25...............콘스탄트 에어리어 섹션

26...............디퓨져섹션 35............감압장치

36...............압축기 밸브 40............이젝터

41...............이젝터 밸브

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 측관이 마련된 냉동냉장 시스템은 저압의 액체 냉매가 유입된 후에 외부의 열이 흡수되어 저압으로 된 기체 냉매를 배출하는 증발기; 상기 증발기에서 증발된 저압의 기체 냉매를 압축하여 고온 고압의 기체 냉매로 배출하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 외부의 냉각 수단으로 식혀서 저온 고압의 액체 냉매로 배출하는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 저온 고압의 액체 냉매를 팽창시켜 저압의 액체 냉매로 만들어 상기 증발기로 유입시키는 팽창기로 이루어진 냉동냉장 시스템에서, 상기 압축기와 응축기 사이에는 냉매의 흐름을 우회시켜 압축기의 출구쪽으로 배출되도록 할 수 있는 압축기 측관; 상기 측관의 입구에는 측관에 유입되는 냉매의 양을 조절할 수 있게 해주는 압축기 측관 밸브; 상기 밸브에서 연장되는 측관에는 냉매의 압력을 떨어뜨려 주는 감압장치가 마련되어 전체 냉장 사이클에 순환되는 냉매의 양과 압력을 조정할 수 있는 측관이 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 측관이 마련된 냉동냉장 시스템을 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 측관이 마련된 냉동냉장 시스템의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 측관이 마련된 냉동냉장 시스템은 저압의 기체 냉매를 고온 고압의 기체 냉매로 만들어 주는 압축기(Compressor)(31), 상기 압축기(Compressor)(31)를 통과한 고온 고압의 기체를 냉각시켜 저온 고압의 액체 냉매로 만들어 주는 응축기(Condenser)(32), 상기 응축기(Condenser)(32)에서 유출된 저온 고압의 액체 냉매를 단열 팽창시켜 저온 저압의 액체 냉매로 만들어 주는 팽창기(Expansion Apparatus)(33), 상기 팽창밸브에서 유출된 저온 저압의 액체냉매가 열을 흡수하여 증발되도록 하는 증발기(Evaporator)(34), 상기 압축기(31)의 배출관로를 통하여 냉매가 유입되고 압축기의 입구쪽으로 냉매가 유출되도록 하는 감압장치(35), 상기 감압장치(35)로 유입되는 냉매의 유량을 조정할 수 있도록 하는 밸브(36)로 구성되어 있다.

상기 구성중에서 본 발명에 있어서 특징적인 부분인 감압장치(35)를 보다 자세히 설명하면, 상기 감압장치(35)는 압축기(31)를 통하여 유출되는 고온 고압의 액체 냉매를 감압시켜 압축기(31)로 보내게 되는데, 이와 같은 감압장치(35)가 사용됨으로써 열의 부하가 클 경우에는 감압장치(35)에 유입되는 냉매의 양을 줄이기 위해서 밸브(36)를 닫고, 부하가 작을 경우에는 감압장치(35)에 유입되는 냉매의 양을 늘리기 위해서 밸브(36)를 엶으로써 시스템을 켰다 껐다 하는 불편함이 없어지게 된다.

또한, 상기와 같이 감압장치(35)가 이용됨으로써, 상기 압축기(31)에서 유출되어 감압장치(35)를 통하여 감압된 냉매는 압축기(31)의 입구에서 섞여 압축기(31) 유입냉매의 압력이 높아지게 됨으로써 압축기(31)의 압축일은 줄어든다.

이상에서 살핀 바와 같은 본 발명에 따른 측관이 마련된 냉동냉장 시스템의 바람직한 실시예를 감압장치의 하나인 이젝터와 함께 설명하도록 한다.

도 3은 이젝터를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 이젝터는 전체적으로 전면, 측면, 후면에 하나 씩 전부 세 개의 홀을 가지는데 전면에 있는 홀은 구동유체 흡입구(21), 측면에 있는 홀은 흡입유체 흡입구(22), 후면에 있는 홀은 유체 배출구(27)이다.

또한, 상기 이젝터의 구성을 유체의 흐름과 함께 설명하면, 이젝터의 구성은 전체가 네 개의 구역으로 분리 될 수 있는데, 먼저 노즐섹션(Nozzle Section)(23)은 구동유체흡입구(21)와 수축확대노즐을 차례로 고압의 구동유체가 통과하면서 초음속상태로 까지 가속되는 부분인데, 증가된 속도로 인하여 구동유체의 압력은 흡입유체의 압력보다 낮아지게 된다.

상기 노즐섹션(Nozzle Section)(23)에 이어 믹싱섹션(Mixing Section)(24)이 마련되어 있는데, 상기 믹싱섹션(Mixing Section)(24)은 낮아진 구동유체의 압력으로 인하여 흡입유체흡입구(22)를 통하여 흡입유체가 흡입되는 부분으로 구동유체와 흡입유체는 서로 혼합되고 ,또한 노즐섹션(Nozzle Section)(23)에서와 같이 초음속의 상태를 유지한다.

상기 믹싱섹션(24)다음에는 콘스탄트 에어리어 섹션(Constant area section)(25)이 마련되는데 상기 콘스탄트 에어리어 섹션(Constant area section)(25)은 단면적의 변화가 없는 직관으로, 이 부분에서는 초음속 상태로 들어온 유체의 압력과 출구압력의 차이로 인하여 수직 충격파가 발생된다.

상기 콘스탄트 에어리어 섹션(Constant area section)(25)다음에는 유체가 배출되는 부분인 디퓨져섹션(Diffuser Section)(26)이 있는데, 이 부분은 확관의 형태로 되어 있어 유체가 통과하면서 유체의 속도는 감소되고 압력은 상승된다.

도 4는 본 발명에 따른 측관이 마련된 냉동냉장 시스템의 바람직한 실시예의 구성도이다.

도 4를 참조하면, 상기 이젝터(40)는 압축기(31)에서 유출된 고온 고압의 기체냉매를 이젝터(40)의 구동유체로 유입시키고, 상기 증발기(34)에서 유출된 고온 저압의 액체냉매를 흡입유체로 유입시켜 상기 구동유체를 감압시키면서 혼합하여 압축기(31)의 입구로 유출시킨다.

상기와 같이 유체를 혼합시키는 장치로서 이젝터(40)를 사용함으로써, 상기 압축기(31)입구에서의 압력을 보다 높이 상승시킬 수 있게 되는데, 이와 같은 압력상승의 작용을 자세히 설명하면 다음과 같다.

상기 증발기(34)를 포함하는 냉동냉장 사이클 전체에 순환되는 냉매의 양이 적을 경우, 즉 상기 압축기 밸브(36)와 증발기 밸브(41)를 통하여 바이패스되는 냉매의 양이 많을 경우에는 압축기(31)에 유입되는 냉매의 절대적인 양은 동일하지만, 상기 압축기 밸브(36)를 통과한 냉매와 증발기(34)를 통과한 냉매가 섞임으로써 압축기(31)에 유입되는 냉매의 압력이 상승되어, 압축기(31)에 소요되는 일은 종래 냉동냉장 시스템보다 저감된다.

또한, 상기 증발기(34)를 포함하는 냉동 사이클 전체에 순환되는 냉매의 양이 많을 경우, 즉 상기 압축기 밸브(36)와 증발기 밸브(41)를 통하여 바이패스되는 냉매의 양이 적을 경우에는 압축기(31)에 유입되는 냉매의 절대적인 양은 동일하지만, 상기 이젝터(40)를 통과하는 냉매의 양은 작아지고, 상기 증발기(34)에서 유출된 냉매의 양은 많아 짐으로써, 압축기(31)에 유입되는 냉매의 압력이 내려가고 압축기(31)에 소요되는 일은 종래 냉동냉장 시스템보다는 작지만 이에 접근되고, 압축기 밸브(36)를 완전히 닫으면 종래의 냉동냉장 시스템과 동일하게 되는 것이다.

한편, 압축기 밸브(36)와 증발기 밸브(41)가 상호 작용을 함으로써, 상기 이젝터(40)에서 배출되는 냉매의 상태를 조정할 수도 있다.

이상에서 살핀 바와 같이 응축기(32), 팽창밸브(33), 증발기(34)에 유입되어서 냉동효과를 나타내는 냉매의 양과 측관을 통하여 바이패스되는 냉매의 양이 조정됨으로써, 냉동 부하의 변화에 따라 냉매의 양을 적극적으로 변화시킬 수 있고, 상기 압축기에 유입되는 냉매의 압력을 상승시킬 수 있게된다.

상기 본 발명에 따른 측관이 마련된 압축기가 구비된 냉동냉장 시스템은 냉동 부하에 따라 전체 냉동냉장 사이클에 순환되는 냉매의 양이 자유로이 조정됨으로써 시스템의 잦은 운전정지로 인하여 발생하는 사이클릭 로스(Cyclic Loss)를 방지하고 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 저압의 액체 냉매가 유입된 후에 외부의 열이 흡수되어 저압으로 된 기체 냉매를 배출하는 증발기; 상기 증발기에서 증발된 저압의 기체 냉매를 압축하여 고온 고압의 기체 냉매로 배출하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 외부의 냉각 수단으로 식혀서 저온 고압의 액체 냉매로 배출하는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 저온 고압의 액체 냉매를 팽창시켜 저압의 액체 냉매로 만들어 상기 증발기로 유입시키는 팽창기로 이루어진 냉동냉장 시스템에 있어서,

   상기 압축기와 응축기 사이에는 냉매의 흐름을 우회시켜 압축기의 입구로 배출되도록 할 수 있는 압축기 측관;

   상기 압축기 측관의 입구에는 측관에 유입되는 냉매의 양을 조절할 수 있게 해주는 압축기 측관 밸브;

   상기 압축기 측관 밸브에서 연장되는 측관에는 냉매의 압력을 떨어뜨려 주는 감압장치가 마련되어 전체 냉동냉장 사이클에 순환되는 냉매의 양과 압력을 조정할 수 있는 측관이 마련된 냉동냉장 시스템
2. 제 1항에 있어서,

   상기 감압장치로는 모세관이 사용되는 것을 특징으로 하는 측관이 마련된 냉동냉장 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 감압장치로는 팽창밸브가 사용되는 것을 특징으로 하는 측관이 마련된 냉동냉장 시스템.
4. 저압의 액체 냉매가 유입된 후에 외부의 열이 흡수되어 저압으로 된 기체 냉매를 배출하는 증발기; 상기 증발기에서 증발된 저압의 기체 냉매를 압축하여 고온 고압의 기체 냉매로 배출하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 외부의 냉각 수단으로 식혀서 저온 고압의 액체 냉매로 배출하는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 저온 고압의 액체 냉매를 팽창시켜 저압의 액체 냉매로 만들어 상기 증발기로 유입시키는 팽창기로 이루어진 냉동냉장 시스템에 있어서,

   상기 압축기와 응축기 사이에는 냉매의 흐름을 우회시켜 압축기의 입구로 배출되도록 할 수 있는 압축기 측관;

   상기 압축기 측관의 입구에는 측관에 유입되는 냉매의 양을 조절할 수 있게 해주는 압축기 측관 밸브;

   상기 증발기의 유출관에는 증발된 냉매를 바이패스 시키기 위해 마련된 증발기 측관;

   상기 증발기 측관의 입구에는 바이패스 되는 냉매의 양을 조정하기 위하여 마련된 증발기 측관 밸브;

   상기 감압장치로는 상기 증발기 측관에서 유출되는 냉매를 유입시키는 흡입유체 유입구, 상기 압축기 측관에서 유출되는 냉매를 유입시키는 구동유체 유입구,상기 압축기로 냉매가 유출되도록 구성되는 유체배출구로 이루어져 냉매를 감압시키는 이젝터가 사용되는 것을 특징으로 하는 측관이 마련된 냉동냉장 시스템