KR20030003919A - 냉동사이클의 증발기 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동사이클의 증발기 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명은 두 개의 증발기, 즉 제1 증발기와 제2 증발기가 병렬로 위치하도록 구비된 냉동사이클에서 상기 제1,2 증발기가 모두 설정된 온도 이상이 되면 압축기가 운전되고 그 제1,2 증발기가 모두 설정된 온도 이하가 되면 압축기의 운전이 정지되며 상기 제1,2 증발기 중 하나의 증발기가 설정된 온도 이하가 되고 다른 하나가 설정된 온도 이상이 될 경우 그 설정된 온도 이상인 상태의 증발기가 설정된 온도 이하가 될 때까지 압축기가 지속적으로 운전되도록 하여 그 두 개의 증발기가 각각 위치하는 두 개의 저장 공간의 온도 제어, 즉 두 개의 증발기의 온도 제어가 정확하게 이루어지게 함으로써 그 두 개의 증발기가 위치하는 저장 공간에 저장되는 식품의 최적 저장 온도 유지가 가능하게 되어 식품을 보다 신선하게 오래 저장 보관할 수 있도록 한 것이다.

Description

냉동사이클의 증발기 제어장치 및 그 제어방법{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING EVAPORATOR IN COOLING CYCLE SYSTEM}

본 발명은 냉동사이클의 증발기 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 두 개의 증발기가 구비된 냉동사이클에서 그 두 개의 증발기가 각각 위치하는 두 개의 저장 공간의 온도 제어, 즉 두 개의 증발기의 온도 제어가 정확하게 이루어질 수 있도록 한 냉동사이클의 증발기 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉동사이클을 구성하는 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 저온저압의 기체상태의 냉매를 고온고압의 기체상태 냉매로 변화시키는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)에서 변화된 고온고압의 기체상태의 냉매를 고온고압의 액체상태의 냉매로 변화시키면서 내부로 열을 방출하는 응축기(20)와, 상기 응축기(20)에서 변화된 고온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 변화시키는 팽창기구, 즉 모세관(30)과, 상기 모세관(30)에서 변화된 저온저압의 액체상태의 냉매를 기체상태로 변화시키면서 외부의 열을 흡수하는 증발기(40)로 구성된다. 그리고 각 구성요소들은 연결관, 즉 냉매관(P)에 의해 연결되어 있다.

상기 냉동사이클장치는 냉장고, 자동판매기, 에어컨 등에 적용되며, 증발기(4)에서 외부의 열을 흡수하는 것과 응축기(20)에서 외부에 열을 방출하는 것을 이용하여 식품을 신선하게 보관하거나 실내를 냉/난방시켜 실내환경을 쾌적하게 유지하게 된다.

도 2는 상기 냉동사이클장치를 적용하여 두 개의 서로 다른 저장 공간을 갖는 자동판매기를 구성하는 냉동사이클을 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 자동판매기의 냉동사이클은 압축기(10)에 이어 응축기(20)가 연결되고 그 응축기(20)에 이어 두 개로 분지된 분지 연결관(P1) 중 하나의 분지 연결관(P1)에 제1 모세관(31)이 연결되고 그 제1 모세관(31)에 이어 대용량 증발기(41)가 연결된다.

그리고 상기 응축기(20)에서 분지된 다른 분지 연결관(P1)에 솔레노이드 밸브(50)가 연결되고 그 솔레노이드 밸브(50)에 이어 제2 모세관(32)이 연결되고 그 제2 모세관(32)에 이어 상기 대용량 증발기(41)보다 상대적으로 용량이 작은 소용량 증발기(42)가 연결된다. 상기 제1 모세관(31)과 제2 모세관(32)은 병렬로 연결되며 또한 상기 대용량 증발기(41)와 소용량 증발기(42)도 병렬로 연결된다.

상기 대용량 증발기(41)에 이은 연결관과 상기 소용량 증발기에 이은 연결관은 하나의 통합 연결관(P2)으로 연결되고 그 통합 연결관(P2)은 상기 압축기(10)의 흡입측과 연결된다.

상기 대용량 증발기(41)와 소용량 증발기(42)의 측부에 증발팬(F) 및 모터(M)가 각각 설치되고 아울러 그 대용량 증발기(41)와 소용량 증발기(42) 측에 자동 온도 조절기(T)가 각각 장착된다.

그리고 상기 응축기(20)의 측부에 응축팬(F) 및 모터(M)가 설치된다.

상기한 바와 같은 냉동사이클 장치는 자동판매기에 장착되며 이때 상기 대용량 증발기(41)와 소용량 증발기(42)는 상품을 저장하는 저장 공간에 각각 위치하게 된다.

상기한 바와 같은 냉동사이클 장치가 구비된 자동판매기의 작동은 다음과 같다.

먼저, 상기 압축기(10)에 전류가 인가되어 그 압축기(10)가 작동하게 되면 그 압축기(10)에서 압축된 고온 고압 상태의 냉매 가스가 상기 응축기(20)로 토출되어 그 응축기(20)에서 응축된다. 상기 응축기(20)에서 응축된 냉매의 일부는 제1 모세관(31)과 대용량 증발기(41)를 거치면서 증발되고 이와 동시에 상기 응축기(20)에서 응축된 나머지 냉매는 솔레노이드 밸브(50)와 제2 모세관(32)과 그리고 소용량 증발기(42)를 거치면서 증발된다.

상기 대용량 증발기(41)와 소용량 증발기(42)에서 증발된 저온 저압 상태의 냉매 가스는 통합 연결관(P2)을 통해 상기 압축기(10)로 흡입되고 그 압축기(10)로 흡입된 저온 저압의 냉매 가스는 그 압축기(10)에서 압축되어 고온 고압의 상태로 토출되며, 상기한 바와 같은 순환 과정이 반복된다.

상기한 바와 같은 순환과정이 반복되면서 상기 대용량 증발기(41)에서 발생되는 냉기에 의해 그 대용량 증발기(41)가 위치하는 저장 공간이 차가운 상태로 유지되고 아울러 상기 소용량 증발기(42)에서 발생되는 냉기에 의해 그 소용량 증발기(42)가 위치하는 저장 공간이 차가운 상태로 유지된다.

한편, 상기 운전 과정 중 대용량 증발기(41)가 위치하는 저장 공간과 소용량 증발기(42)가 위치하는 저장 공간이 모두 설정된 온도 이하가 되면 상기 압축기(10)가 정지된다. 이때, 상기 대용량 증발기(41)와 소용량 증발기(42)의 측부에 각각 위치하는 증발팬(F)이 제상 운전을 목적으로 항상 작동된다.

그리고 상기 소용량 증발기(42)가 위치하는 저장 공간이 설정된 온도 이하가 되고 상기 대용량 증발기(41)가 위치하는 저장 공간이 설정된 온도 이상이 될 경우 상기 압축기(10)가 계속 작동하는 상태에서 상기 솔레노이드 밸브(50)가 닫혀 상기 소용량 증발기(42)로 냉매의 유입이 차단되고 상기 대용량 증발기(41)로만 냉매가 유입 순환되면서 상기 대용량 증발기(42)가 위치하는 저장 공간이 설정 온도 이하가 될 때까지 운전된다.

그리고 상기 대용량 증발기(41)가 위치하는 저장 공간이 설정된 온도 이하가 되고 상기 소용량 증발기(42)가 위치하는 저장 공간이 설정된 온도 이상이 될 경우 상기 압축기(10)의 작동이 중단되면서 냉매의 순환이 정지된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 자동판매기의 냉동사이클 장치는 소용량 증발기(42)가 위치하는 저장 공간이 설정된 온도 이하가 되지 않은 상태에서 상기 대용량 증발기(41)가 위치하는 저장 공간이 먼저 설정된 온도 이하가 되면 압축기(10)가 정지되면서 사이클이 정지되므로 상기 소용량 증발기(42)가 위치하는 저장 공간의 온도 제어가 정확하게 이루어지지 않게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 두 개의 증발기가 구비된 냉동사이클에서 그 두 개의 증발기가 각각 위치하는 두 개의 저장 공간의 온도 제어, 즉 두 개의 증발기의 온도 제어가 정확하게 이루어질 수 있도록 한 냉동사이클의 증발기 제어장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 냉동사이클을 구성하는 주요 구성부품을 중심으로 도시한 배관도,

도 2는 종래 냉동사이클의 증발기 제어장치가 구비된 냉동사이클의 배관도,

도 3은 본 발명의 냉동사이클 증발기 제어장치가 구비된 냉동사이클의 배관도,

도 4는 본 발명의 냉동사이클 증발기 제어방법을 도시한 순서도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10 ; 압축기 20 ; 응축기

31 ; 제1 모세관 32 ; 제2 모세관

43 ; 제1 증발기 44 ; 제2 증발기

60 ; 제1 개폐수단 61 ; 제2 개폐수단

P1 ; 제1,2 분지 연결관 F1 ; 송풍팬

M1 ; 모터 T1 ; 자동 온도 조절기

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 압축기에 이어 응축기가 연결되고 그 응축기에 이어 두 개로 분지된 제1 분지 연결관에 제1 모세관이 연결되며 그 제1 모세관에 이어 제1 증발기가 장착되고 상기 응축기에서 분지된 제2 분지관에 제2 모세관이 연결되며 그 제2 모세관에 이어 제2 증발기가 연결되고 상기 제1 증발기와 제2 증발기에 각각 증발된 냉매 가스가 하나의 연결관에 의해 상기 압축기로 흡입되며 상기 제1,2 증발기와 응축기의 측부에 송풍팬이 구비된 냉동사이클에 있어서, 상기 응축기와 상기 제1 모세관사이에 위치하는 연결관에 냉매의 흐름을 제어하는 제1 개폐수단이 설치되고 상기 응축기와 제2 모세관사이에 위치하는 연결관에 냉매의 흐름을 제어하는 제2 개폐수단이 설치되고 상기 응축기측에 자동 온도 조절기가 구비된 것을 특징으로 하는 냉동사이클의 증발기 제어장치가 제공된다.

또한, 압축기에서 압축된 냉매 가스가 응축기를 거치면서 액체 상태로 응축되고 그 액체 상태로 응축된 냉매가 분지되어 병렬로 위치하는 제1,2 모세관을 각각 거치면서 압력이 저하되며 그 제1,2 모세관을 거친 냉매가 제1,2 증발기로 각각 유입되어 증발되고 그 제1,2 증발기에서 증발된 냉매 가스가 상기 압축기로 흡입되는 냉동사이클 운전 방법에 있어서, 상기 제1,2 증발기가 모두 설정된 온도 이상이 되면 압축기가 운전되고 그 제1,2 증발기가 모두 설정된 온도 이하가 되면 압축기의 운전이 정지되며 상기 제1,2 증발기 중 하나의 증발기가 설정된 온도 이하가 되고 다른 하나가 설정된 온도 이상이 될 경우 그 설정된 온도 이상인 상태의 증발기가 설정된 온도 이하가 될 때까지 압축기가 지속적으로 운전되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클의 증발기 제어방법이 제공된다.

이하, 본 발명의 냉동사이클의 증발기 제어장치 및 그 제어방법을 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 냉동사이클 증발기 제어장치의 일실시예가 구비된 냉동사이클 장치를 도시한 것으로, 이를 참조로 설명하면, 먼저 냉매 가스를 압축하는 압축기(10)에 이어 응축기(20)가 연결되고 그 응축기(20)에 이어 두 개로 분지된 분지 연결관 중 제1 분지 연결관(P1)에 냉매의 흐름을 제어하는 제1 개폐수단(60)이 연결되고 그 제1 개폐수단(60)에 이어 제1 모세관(31)이 연결되며 그 제1 모세관(31)에 이어 제1 증발기(43)가 연결된다.

그리고 상기 응축기(20)에서 분지된 제2 분지 연결관(P2)에 냉매의 흐름을 제어하는 제2 개폐수단(61)이 연결되고 그 제2 개폐수단(61)에 이어 제2 모세관(32)이 연결되며 그 제2 모세관(32)에 이어 제2 증발기(44)가 연결된다.

상기 제1 증발기(43)에 이은 연결관과 상기 제2 증발기(44)에 이은 연결관은 하나의 통합 연결관(P2)으로 연결되고 그 통합 연결관(P2)은 상기 압축기(10)의 흡입측과 연결된다.

상기 제1 개폐수단(60)과 제2 개폐수단(61)이 병렬 연결되고 상기 제1 모세관(31)과 제2 모세관(32)이 병렬 연결되며 상기 제1 증발기(43)와 제2 증발기(44)가 병렬 연결된다.

상기 제1,2 증발기(43)(44) 중 하나는 증발 용량이 큰 대용량 증발기이고 다른 하나는 증발 용량이 적은 소용량 증발기로 이루어지되 상기 제1 증발기(43)가대용량 증발기이고 제2 증발기(44)가 소용량 증발기인 것이 바람직하다.

상기 제1 개폐수단(60)과 제2 개폐수단(61)은 솔레노이드 밸브로 이루어짐이 바람직하다.

그리고 상기 응축기(20)의 측부에 송풍팬(F1) 및 그 송풍팬(F1)을 구동시키는 모터(M1)가 장착되고 또한 그 응축기(20)의 측부에 자동 온도 조절기(T1)가 장착된다.

그리고 상기 제1,2 증발기(43)(44)의 측부에 송풍팬(F1) 및 그 송풍팬(F1)을 구동시키는 모터(M1)가 각각 장착되고 그 제1,2 증발기(43)(44)의 측부에 온도를 감지하는 온도 감지센서(C)가 각각 장착된다.

상기한 바와 같은 냉동사이클 장치는 자동판매기에 장착되며 이때 상기 제1 증발기(43)와 제2 증발기(44)는 상품을 저장하는 저장 공간에 각각 위치하게 된다.

한편, 도 4는 본 발명의 냉동사이클 증발기 제어방법에 대한 일실시예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 냉동사이클 증발기 제어방법은 압축기(10)에서 압축된 냉매 가스가 응축기(20)를 거치면서 액체 상태로 응축되고 그 액체 상태로 응축된 냉매가 분지되어 병렬로 위치하는 제1,2 모세관(31)(32)을 각각 거치면서 압력이 저하되며 그 제1,2 모세관(31)(32)을 거친 냉매가 제1,2 증발기(43)(44)로 각각 유입되어 증발되고 그 제1,2 증발기(43)(44)에서 증발된 냉매 가스가 상기 압축기(10)로 흡입되는 냉동사이클 운전 방법에서, 상기 제1,2 증발기(43)(44)측의 온도(t1)(t2)가 모두 설정된 온도(t3) 이상이 되면 압축기(10)가 운전된다. 그리고 상기 제1,2 증발기(43)(44)측의 온도(t1)(t2)가 모두 설정된온도(t3) 이하가 되면 압축기(10)의 운전이 정지되며 상기 제1,2 증발기(43)(44) 중 하나의 증발기가 설정된 온도(t3) 이하가 되고 다른 하나가 설정된 온도(t3) 이상이 될 경우 그 설정된 온도(t3) 이상인 상태의 증발기가 설정된 온도(t3) 이하가 될 때까지 압축기(10)가 지속적으로 운전하도록 제어된다.

상기 제1,2 증발기(43)(44)는 냉매를 증발시키는 증발 용량이 서로 다른 것이다.

미설명 부호 80은 제어박스이다.

이하, 본 발명의 냉동사이클 증발기 제어장치 및 그 제어방법의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 냉동사이클 증발기 제어장치는 상기 압축기(10)에 전원이 인가되어 그 압축기(10)가 작동하게 되면 그 압축기(10)에서 압축된 고온 고압 상태의 냉매 가스가 상기 응축기(20)측으로 토출되어 그 응축기(20)로 유입되며 그 응축기(20)로 유입된 냉매 가스는 그 응축기(20)에서 응축된다. 상기 응축기(20)에서 응축된 냉매의 일부는 제1 개폐수단(60)과 제1 모세관(31)을 거쳐 상기 제1 증발기(43)로 유입되며 그 제1 증발기(43)로 유입된 냉매는 그 제1 증발기(43)에서 증발된다. 이와 동시에 상기 응축기(20)에서 응축된 나머지 냉매는 상기 제2 개폐수단(61)과 제2 모세관(32)을 통해 상기 제2 증발기(44)를 거치면서 증발된다.

상기 제1 증발기(43)와 제2 증발기(44)에서 각각 증발된 저온 저압 상태의 냉매 가스는 통합 연결관(P2)을 통해 상기 압축기(10)로 흡입되고 그 압축기(10)로 흡입된 저온 저압의 냉매 가스는 그 압축기(10)에서 압축되어 고온 고압의 상태로토출되며, 이와 같은 순환 과정이 반복된다.

상기한 바와 같은 순환과정이 반복되면서 상기 제1 증발기(43)에서 발생되는 냉기에 의해 그 제1 증발기(43)가 위치하는 저장 공간이 차가운 상태로 유지되고 아울러 상기 제2 증발기(44)에서 발생되는 냉기에 의해 그 제2 증발기(44)가 위치하는 저장 공간이 차가운 상태로 유지된다.

한편, 상기 운전 과정 중 대용량인 제1 증발기(43)가 위치하는 저장 공간과 소용량인 제2 증발기(44)가 위치하는 저장 공간이 모두 설정된 온도(t3) 이하가 되면 상기 압축기(10)가 정지된다. 이때, 상기 제1 증발기(43)와 제2 증발기(44)의 측부에 각각 위치하는 송풍팬(F1)은 제상 운전을 목적으로 항상 작동된다.

그리고 상기 제2 증발기(44)가 위치하는 저장 공간이 설정된 온도(t3) 이하가 되고 상기 제1 증발기(43)가 위치하는 저장 공간이 설정된 온도(t3) 이상이 될 경우 상기 압축기(10)가 계속 작동하는 상태에서 상기 제2 개폐수단(61)이 닫혀 상기 제2 증발기(44)로 냉매의 유입이 차단되고 상기 제1 증발기(43)로만 냉매가 유입 순환되면서 상기 제1 증발기(43)가 위치하는 저장 공간이 설정 온도(t3) 이하가 될 때까지 운전된다.

그리고 상기 제1 증발기(43)가 위치하는 저장 공간이 설정된 온도(t3) 이하가 되고 상기 제2 증발기(44)가 위치하는 저장 공간이 설정된 온도(t3) 이상이 될 경우 상기 제1 개폐수단(60)이 닫혀 상기 제1 증발기(43)로 냉매의 유입이 차단되고 상기 제2 개폐수단(61)이 열려 냉매가 제2 증발기(44)로만 유입 순환되면서 상기 제2 증발기(44)가 위치하는 저장 공간이 설정 온도(t3) 이하가 될 때까지 운전된다. 이때, 소용량인 제2 증발기(44)가 상기 응축기(20) 용량에 비해 매우 작게 되므로 응축 온도가 주위의 온도와 거의 동일한 수준이 되어 냉매 유량이 감소되며 이로 인하여 적정한 증발 효과가 나타나지 않게 되어 상기 제2 증발기(44)가 설정 온도(t3)로 도달하지 못하게 되며 이를 극복하기 위해 상기 응축기(20)측에 장착된 자동 온도 조절기(T1)에 의해 응축기(20)의 온도를 감지하여 그 응축기(20)측에 설치된 송풍팬(F1)의 구동을 제어함으로써 응축 온도를 일정 온도 수준 이상으로 유지하여 상기 제2 증발기(44)측의 온도가 설정된 온도(t3) 이하가 되도록 한다.

그리고 상기 제1 증발기(43)와 제2 증발기(44) 측의 온도(t1)(t2)가 각각 설정된 온도(t3) 이상이 되면 상기 제1 개폐수단(60)과 제2 개폐수단(61)이 열린 상태에서 압축기(10)의 운전에 의해 사이클이 구동된다.

그리고, 본 발명의 냉동사이클 증발기 제어방법은 본 발명의 냉동사이클 증발기 제어장치의 작동에 의해 설명될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 냉동사이클의 증발기 제어장치 및 그 제어방법은 두 개의 증발기가 구비된 냉동사이클에서 그 두 개의 증발기가 각각 위치하는 두 개의 저장 공간의 온도 제어, 즉 두 개의 증발기의 온도 제어가 정확하게 이루어지게 됨으로써 그 두 개의 증발기가 위치하는 저장 공간에 저장되는 식품, 또는 재료의 최적 저장 온도 유지가 가능하게 되어 식품을 보다 신선하게 오래 저장 보관할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 압축기에 이어 응축기가 연결되고 그 응축기에 이어 두 개로 분지된 제1 분지 연결관에 제1 모세관이 연결되며 그 제1 모세관에 이어 제1 증발기가 장착되고 상기 응축기에서 분지된 제2 분지관에 제2 모세관이 연결되며 그 제2 모세관에 이어 제2 증발기가 연결되고 상기 제1 증발기와 제2 증발기에 각각 증발된 냉매 가스가 하나의 연결관에 의해 상기 압축기로 흡입되며 상기 제1,2 증발기와 응축기의 측부에 송풍팬이 구비된 냉동사이클에 있어서, 상기 응축기와 상기 제1 모세관사이에 위치하는 연결관에 냉매의 흐름을 제어하는 제1 개폐수단이 설치되고 상기 응축기와 제2 모세관사이에 위치하는 연결관에 냉매의 흐름을 제어하는 제2 개폐수단이 설치되고 상기 응축기측에 자동 온도 조절기가 구비된 것을 특징으로 하는 냉동사이클의 증발기 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1,2 증발기 중 하나는 증발 용량이 큰 대용량 증발기이고 다른 하나는 증발 용량이 적은 소용량 증발기인 것을 특징으로 하는 냉동사이클의 증발기 제어장치.
3. 압축기에서 압축된 냉매 가스가 응축기를 거치면서 액체 상태로 응축되고 그 액체 상태로 응축된 냉매가 분지되어 병렬로 위치하는 제1,2 모세관을 각각 거치면서 압력이 저하되며 그 제1,2 모세관을 거친 냉매가 제1,2 증발기로 각각 유입되어증발되고 그 제1,2 증발기에서 증발된 냉매 가스가 상기 압축기로 흡입되는 냉동사이클 운전 방법에 있어서, 상기 제1,2 증발기가 모두 설정된 온도 이상이 되면 압축기가 운전되고 그 제1,2 증발기가 모두 설정된 온도 이하가 되면 압축기의 운전이 정지되며 상기 제1,2 증발기 중 하나의 증발기가 설정된 온도 이하가 되고 다른 하나가 설정된 온도 이상이 될 경우 그 설정된 온도 이상인 상태의 증발기가 설정된 온도 이하가 될 때까지 압축기가 지속적으로 운전되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클의 증발기 제어방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1,2 증발기는 냉매를 증발시키는 용량이 서로 다른 것을 특징으로 하는 냉동사이클의 증발기 제어방법.