KR20040051050A - 냉동시스템의 모세관 이원화 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동시스템의 모세관 이원화 구조에 관한 것으로서, 본 발명은 냉매를 압축시키는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)로부터의 냉매를 응축하는 응축기(2)와, 응축된 냉매를 팽창시키는 모세관(3)과, 상기 모세관(3)에 연결되어 냉매를 증발시키는 증발기(4)로 이루어지고, 상기 각 구성부품들은 냉매관(5)에 의해 연결되어 냉매가 순환하도록 된 냉동시스템에 있어서, 상기 응축기(2)의 출구 측 냉매관(5)을 분기하여 일측에 상대적으로 길이가 긴 제1모세관(3a)을 연결함과 아울러 타측에 상대적으로 길이가 짧은 제2모세관(3b)을 연결한 후 증발기(4) 입구 측에서 하나의 냉매관(5)으로 병합하여 제1모세관(3a)과 제2모세관(3b)이 서로 병렬 배치되도록 구성하고, 상기 제2모세관(3b)의 앞쪽에 개폐밸브(6)를 마련하여 보관 온도대역에 따라 개폐밸브(6)의 개폐를 통해 냉매의 흐름 경로를 가변할 수 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 보관 온도대역이 서로 크게 다른 식품을 보관할 수 있도록 된 가전제품에서 냉동시스템을 적용할 때, 이원화된 모세관의 길이변경을 통해 냉동시스템이 보다 효율적으로 작동할 수 있도록 할 수 있다.

Description

냉동시스템의 모세관 이원화 구조{Dual Type Structure Capillary of Cooling system}

본 발명은 냉동시스템의 모세관 이원화 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보관 온도대역이 서로 크게 다른 식품을 보관할 수 있도록 된 가전제품(혹은 기기)에서 냉동시스템을 적용할 때, 냉동시스템을 구성하는 모세관을 이원화하여 하나의 제1모세관은 길게 함과 아울러 다른 하나의 제2모세관은 짧게 하면서 개폐밸브를 전방에 구비하고, 보관 온도대역에 따라 개폐밸브를 개폐하여 냉매의 유로경로를 변경함으로써, 냉동시스템이 보다 효율적으로 작동할 수 있도록 한 냉동시스템의 모세관 이원화 구조에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 가전제품으로 사용되는 냉장고 및 김치저장고나 에어컨과 같은 공기조화기 등은 내부에 냉동사이클 장치가 장착되어 냉동사이클 장치를 구성하는 증발기에서 형성되는 냉기를 이용하여 음식물을 신선하게 보관하거나, 증발기 혹은 응축기에서 형성되는 냉/온기를 실내로 토출시켜 실내를 쾌적한 상태로 유지하게 된다.

즉, 상기 냉동사이클은 압축기, 응축기, 모세관(capillary; 혹은 팽창밸브라고 한다) 및 증발기 등의 폐회로로 구성되어 있다.

이러한 냉동사이클(이하 "냉동시스템"이라고도 한다)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 저온저압의 기체상태의 냉매를 고온고압의 기체상태의 냉매로 변화시키는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 변화된 고온고압의 기체상태의 냉매를 중온고압의 액체상태의 냉매로 변화시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에서 변화된 중온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 변화시키는 모세관(3)과, 상기 모세관(3)에서 변화된 저온저압의 액체상태의 냉매를 기체상태로 변화시키면서 외부의 열을 흡수하는 증발기(4)로 구성된다.

그리고, 상기 각 구성부품들은 소정의 직경을 갖는 냉매관(1)에 의해 연결된다.

상기한 바와 같은 냉동시스템에 있어서, 압축기(1)에 전류가 인가되어 압축기(1)가 작동하게 되면, 압축기(1)는 저온저압으로 들어온 냉매를 고온고압으로 압축하여 응축기(2)로 토출하고, 응축기(2)는 압축기(1)로부터 유입된 고온고압의 냉매의 열을 주위로 방출하여 중온고압 상태가 되도록 한다.

그리고, 상기 응축기(2)를 통과한 냉매는 모세관(3)을 통과하면서 저온저압의 포화상태의 차가운 냉매로 팽창하게 된다.

이렇게 차가워진 냉매는 증발기(4)를 지나면서 주위로부터 열을 흡수하게 되고, 이때 열을 빼앗긴 증발기(4) 주위의 공기는 실내로 토출되어 실내를 냉각함과 동시에 주위공기로부터 열을 빼앗아 열교환이 이루어진 냉매는 기화되어 기체 상태로 압축기(1) 쪽으로 유입되어 재 순환하게 된다.

한편, 상기 증발기(4)에서 냉매가 보다 효율적인 증발이 이루어지기 위한 조건은 증발기(4)로 유입되는 냉매가 저온저압의 상태로 유입되어야 한다.

통상, 유체가 직경이 다른 관을 일정 유속으로 흐를 때, 직경이 큰 관에서 직경이 작은 관으로 흐를 경우 직경이 작은 관에서 유속은 빨라지고 압력이 낮아지게 되는데, 이 원리를 이용하여 냉매관(6)보다 직경이 작은 모세관(3)을 증발기(4) 전단계에 설치하여 냉매의 압력은 낮고 속도는 빠르게 하여 증발기(4)로 유입되도록 하고 있는 것이다.

한편, 종래 냉동시스템을 사용하는 가전제품들에 있어서 통상 냉동시스템을 구성하는 기본 조건이 같을 경우, 1개의 증발기에 1개의 모세관을 사용하는 것이 대부분이었다.

그런데, 이와 같이 냉동시스템에서 1개의 증발기에 1개의 모세관을 사용하는 경우에는 제어할 수 있는 온도 대역이 일정 구간에 한정되게 된다.

이에 따라 임의의 냉동시스템으로 야채나 과일, 육류나 생선과 같은 보관 온도 대역이 크게 다른 식품을 보관할 경우 냉동시스템의 효율이 떨어지게 마련이다.

따라서, 보관 온도 대역이 다른 식품을 보관할 때 시스템이 보다 효율적으로 작동할 수 있는 방안이 강구될 필요성이 있는 것이다.

물론, 최근 냉동시스템에서 냉동 혹은 냉장 능력을 가변할 수 있도록 인버터 방식에 의한 압축기(1)의 회전수를 가변하는 방법이 채용되고 있기도 하다.

그러나, 이러한 인버터 방식에 의한 압축기(1)의 회전수를 가변시켜 냉매팽창량의 가변하는 경우에 있어서도 종래의 모세관(3)은 감압된 냉매의 량을 적절히 가변시키는 데 한계가 있었다.

즉, 인버터 방식을 채용한 냉동시스템에서 종래의 모세관(3)을 사용할 경우 모세관(3)의 길이변경이 되지 않아 압축기(2)의 회전수가 높아질 경우 모세관(3)내의 저항이 증가하게 되고, 이것은 압축기(2)에서 냉매를 많이 보내는데 모세관(3)에서는 적게 통과하게 되어 냉매관 내를 흐르는 냉매량이 적게 되기 때문에 압축기(1) 회전수를 높여서 최적으로 매칭한 경우보다 냉동 혹은 냉장능력이 감소하고 효율이 떨어지게 되는 경우가 있었다.

또한, 최저주파수로 운전하는 경우에는 압축기(1)에서는 냉매를 적게 보내나 모세관(3)에서는 많이 보내 증발기(4)에 냉매가 과다하게 채워지는 플러딩이 발생하게 되어 압축기(1) 회전수가 낮을 때 최적으로 모세관(3)을 매칭한 경우보다 냉동 및 냉장능력 및 효율면에서 감소하게 되는 것이다.

이러한 이유로 인버터 운전에 적절히 대응하기 위하여 전자팽창밸브를 사용하고 있는 경우도 있다.

상기 전자팽창밸브는 압축기(1) 흡입구의 과열도를 감지하는 센서를 구비하여 이에 따라서 동작하도록 되어 있고, 이 밸브의 내부에는 교축장치를 구비하여 유량도 조절하고 압력강하도 일어나도록 하여 항상 적정유량의 냉매를 증발기로 보내도록 되어 있다.

그러나, 이 전자팽창밸브는 정확한 냉매량 조절은 가능하나 그 구조가 너무 복잡하여 제조가 힘들고, 이에 따른 제조비용 또한 많이 드는 문제점이 있었다.

이처럼 종래의 모세관(3)은 가격이 저렴한데 비하여 유량조절이 되지 않으며, 반면에 종래의 전자팽창밸브는 정확한 냉매유량 조절은 가능하나 그 구조가 복잡하고 제조비용이 비싼 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 보관 온도대역이 서로 크게 다른 식품을 보관할 수 있도록 된 가전제품에서 냉동시스템을 적용할 때, 이원화된 모세관의 길이변경을 통해 냉동시스템이 보다 효율적으로 작동할 수 있도록 한 냉동시스템의 모세관 이원화 구조를 제공하는 데 있는 것이다.

도 1은 종래 일반적인 냉동시스템을 도시한 회로도,

도 2는 본 발명에 따른 모세관을 이원화 한 냉동시스템을 도시한 회로도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 압축기 2 : 응축기

3 : 모세관 3a : 제1모세관

3b : 제2모세관 4 : 증발기

5 : 냉매관 6 : 개폐밸브

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기로부터의 냉매를 응축하는 응축기와, 응축된 냉매를 팽창시키는 모세관과, 상기 모세관에 연결되어 냉매를 증발시키는 증발기로 이루어지고, 상기 각 구성부품들은 냉매관에 의해 연결되어 냉매가 순환하도록 된 냉동시스템에 있어서, 상기 응축기의 출구 측 냉매관을 분기하여 일측에 상대적으로 길이가 긴 제1모세관을 연결함과 아울러 타측에 상대적으로 길이가 짧은 제2모세관을 연결한 후 증발기 입구 측에서 하나의 냉매관으로 병합하여 제1모세관과 제2모세관이 서로 병렬 배치되도록 구성하고, 상기 제2모세관의 앞쪽에 개폐밸브를 마련하여 보관 온도대역에 따라 개폐밸브의 개폐를 통해 냉매의 흐름 경로를 가변할 수 있는 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 모세관 이원화 구조를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 제1모세관과 제2모세관은 동일한 직경을 갖는 가는 관을 사용하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 모세관을 이원화 한 냉동시스템을 도시한 회로도이다.

이때, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어서 종래 구성과 동일한 부분에는 동일명칭 및 동일부호를 붙이기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉동시스템은 일반적인 냉동시스템과 마찬가지로 압축기(1), 응축기(2), 모세관(3) 및 증발기(4) 등의 폐회로로 구성되어 있다.

즉, 본 발명이 적용되는 냉동시스템은, 저온저압의 기체상태의 냉매를 고온고압의 기체상태의 냉매로 변화시키는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 변화된 고온고압의 기체상태의 냉매를 중온고압의 액체상태의 냉매로 변화시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에서 변화된 중온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 변화시키는 모세관(3)과, 상기 모세관(3)에서 변화된 저온저압의 액체상태의 냉매를 기체상태로 변화시키면서 외부의 열을 흡수하는 증발기(4)로 구성되어 있고, 상기 각 구성부품들은 소정의 직경을 갖는 냉매관(1)에 의해 연결되어 냉매가 상변화를 일으키면서 순환하도록 구성되어 있다.

여기서, 본 발명은 상기 냉동시스템을 적용하는 가전제품에서 서로 다른 보관 온도대역을 갖는 식품을 보관할 때, 보관 온도대역에 따라 냉매의 순환 경로가 달라지면서 냉매가 각각 냉장 및 냉동효과를 낼 수 있도록 하여 보다 효율적으로 냉동시스템이 작용할 수 있게 구성한 것을 특징으로 한다.

즉, 이를 위해 본 발명은 상기 응축기(2)와 증발기(4) 사이에 배치되는 모세관(3)을 이원화하면서 그 길이를 달리하여 병렬 배치하는 것을 특징으로 한다.

이를 보다 구체적으로 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 응축기(2)의 출구 측 냉매관(5)을 분기하여 일측에 상대적으로 길이가 긴 제1모세관(3a)을 연결함과 아울러 타측에 상대적으로 길이가 짧은 제2모세관(3b)을 연결한 후 증발기(4) 입구 측에서 하나의 냉매관(5)으로 병합하여 제1모세관(3a)과 제2모세관(3b)이 서로 병렬 배치되는 구성으로 되어 있다.

이와 더불어, 상기 제2모세관(3b)의 앞쪽에는 제2모세관(2b) 쪽으로 냉매의 흐름을 제어하는 개폐밸브(6)가 마련되어 있다.

상기 개폐밸브(6)는 본 발명의 냉동시스템이 가전제품에 적용되어 서로 다른보관 온도대역을 갖는 식품을 보관하게 될 때, 선택적으로 제어될 수 있는 밸브를 사용하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 솔레노이드 밸브와 같이 도시 않은 제어부에 의해 전원공급을 통한 전자식으로 작동하여 선택적으로 개폐를 제어할 수 있는 밸브를 사용하는 것이 바람직한 것이다.

이때, 상기 제1모세관(3a)과 제2모세관(3b)은 상대적인 길이에서는 서로 다르지만 동일한 직경을 갖는 가는 관을 사용하는 것이 바람직하다.

이처럼, 본 발명에서 상기 제1모세관(3a)과 제2모세관(3b)을 동일한 직경을 갖으면서 그 길이에서 상대적으로 차이가 나도록 구성하는 이유는, 상기 냉동시스템에서 냉매가 순환하게 될 때, 동일한 직경을 갖는 제1모세관(3a)이 제2모세관(3b)에 비해 그 길이가 길게 형성됨으로서 제1모세관(3a)에서 상대적으로 많은 유로 저항이 발생하게 되고, 이로 인해 제1모세관(3a)과 제2모세관(3b)을 지나가는 냉매의 팽창 상태가 달라짐에 따라 상대적으로 저온저압 상태가 서로 달라지도록 함으로서, 서로 다른 보관 온도대역을 갖는 식품 종류에 따라 냉매의 순환 유로를 변경하여 각각 냉장 및 냉동효과로 나타나도록 하기 위함이다.

즉, 상기 제2모세관(3b)의 앞쪽에 위치한 개폐밸브(6)가 닫혀 있는 상태에서 제1모세관(3a)으로만 냉매가 흐르게 되면, 냉매가 제2모세관(3b)으로 흐를 때 보다 많은 유로 저항을 받게 되어 상대적으로 더 낮은 저온저압 상태가 되고, 이렇게 상대적으로 더 낮은 저온저압 상태로 냉매가 증발기(4)로 유입되기 때문에 보다 많은 열교환이 일어날 수 있게 됨에 따라 상대적으로 보관 온도대역이 많이 낮은식품들(예를 들어, 냉동이 필요한 식품)에 적용할 수 있게 된다.

물론, 상기 제1모세관(3a)과 제2모세관(3b)의 직경이 서로 다르더라도 본 발명의 효과를 나타내는 데 아무런 문제가 없기 때문에 제1모세관(3a)과 제2모세관(3b)의 길이에 차이를 둔 상태에서 직경을 서로 달리해도 된다.

다만, 이와 같이 상기 제1모세관(3a)과 제2모세관(3b)의 길이가 서로 차이 나면서 직경을 달리하는 경우에 있어서는 유로 저항이 서로 다르도록 고려해야 함은 물론이다.

즉, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 제1모세관(3a)과 제2모세관(3b)의 직경이 다른 경우에도 길이가 긴 제1모세관(3a)이 길이가 짧은 제2모세관(3b)에 비해 유로저항이 더 크도록 설계함은 자명하다.

또한, 상기 제2모세관(3b)의 앞쪽에 위치한 개폐밸브(6)를 개방하여 냉매가 제2모세관(3b) 쪽으로 흐를 수 있도록 하면, 상기 제2모세관(3b) 쪽 유로 저항이 제1모세관(3a)의 유로 저항에 비해 작기 때문에 대부분의 냉매가 제2모세관(3b) 쪽으로 흐르게 되면서 제1모세관(3a)으로 냉매가 흐를 때 보다 상대적으로 높은 저온저압 상태가 되고, 이렇게 상대적으로 더 높은 저온저압 상태로 냉매가 증발기(4)로 유입되기 때문에 상대적으로 적은 열교환이 일어날 수 있게 됨에 따라 상대적으로 보관 온도대역이 다소 낮은 식품들(예를 들어, 냉장이 필요한 식품)에 적용할 수 있게 되는 것이다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 냉동시스템은 야채실 혹은 냉동실이 마련된 김치저장고에 적용할 경우 매우 바람직하게 시스템을 운용할 수 있다.

즉, 상기 야채실 혹은 냉동실에서 냉장이 필요한 야채나 과일, 냉동이 필요한 육류나 생선과 같은 보관 온도 대역이 크게 다른 식품을 보관할 경우, 상기 개폐밸브(6)를 선택적으로 개폐하여 보관 온도대역에 따라 냉매의 유로를 변경함으로써, 보다 효율적으로 시스템을 운용할 수 있는 것이다.

물론, 상기 김치저장고 외에도 다른 가전제품에도 온도대역에 따라 냉동시스템의 냉동(혹은 냉각)효과를 달리하고자 할 경우 본 발명의 구성을 그대로 적용할 수 있을 것이다.

한편, 상기와 같은 본 발명에 따른 모세관을 이원화하는 구조는 인버터 방식을 채용한 냉동시스템에서도 전자팽창밸브 대신에 사용 가능함은 자명하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 응축기와 증발기 사이에 배치되는 모세관을 상대적으로 길이가 다른 두 개의 제1,2모세관으로 이원화하여 병렬 배치하고, 길이가 짧은 제2모세관 앞쪽에 개폐밸브를 설치하여 개폐밸브를 선택적으로 개폐할 수 있도록 한 냉동시스템을 구성함으로써, 서로 보관 온도대역이 크게 다른 식품(예를 들어, 냉장이 필요한 식품과 냉동이 필요한 식품)을 보관할 수 있도록 하는 가전제품에 상기 냉동시스템을 적용할 경우, 보다 효율적으로 시스템을 작동할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 비교적 저렴한 모세관을 이원화하여 시스템의 작동을 효율적으로 운용할 수 있기 때문에 그 구조가 매우 단순하면서도 매우 경제적이라는 장점을 가진다.

Claims (2)

1. 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기로부터의 냉매를 응축하는 응축기와, 응축된 냉매를 팽창시키는 모세관과, 상기 모세관에 연결되어 냉매를 증발시키는 증발기로 이루어지고, 상기 각 구성부품들은 냉매관에 의해 연결되어 냉매가 순환하도록 된 냉동시스템에 있어서,

   상기 응축기의 출구 측 냉매관을 분기하여 일측에 상대적으로 길이가 긴 제1모세관을 연결함과 아울러 타측에 상대적으로 길이가 짧은 제2모세관을 연결한 후 증발기 입구 측에서 하나의 냉매관으로 병합하여 제1모세관과 제2모세관이 서로 병렬 배치되도록 구성하고,

   상기 제2모세관의 앞쪽에 개폐밸브를 마련하여 보관 온도대역에 따라 개폐밸브의 개폐를 통해 냉매의 흐름 경로를 가변할 수 있는 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 모세관 이원화 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1모세관과 제2모세관은 동일한 직경을 사용하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 모세관 이원화 구조.