KR20040100275A - 냉동시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 냉동시스템에 관한 것으로서, 냉매를 압축시키는 압축기와; 상기 압축기로부터의 냉매를 응축하는 응축기와; 상기 응축기로부터 응축된 냉매를 선택적으로 제공받아 증발시키는 멀티 증발기와; 상기 응축기와 상기 멀티 증발기 사이에 각각 배치되어 해당하는 증발기로 응축된 냉매의 유량을 조절하여 제공하는 복수의 커필러리튜브와; 상기 냉매가 유동하는 방향에 대해 상기 복수의 커필러리튜브의 전방 냉매 배관에 배치되어 해당 배관을 선택적으로 개폐하는 적어도 하나의 솔레노이드밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 멀티 증발기의 운전 상태에 따라 냉동시스템 내에 흐르는 냉매의 유량을 적절하게 조절하면서도 설치비용이 저렴하여 원가부담을 줄일 수 있게 되는 것이다.

Description

냉동시스템{Cooling system}

본 발명은 냉동시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 멀티 증발기의 운전 상태에 따라 냉동시스템 내에 흐르는 냉매의 유량을 적절하게 조절하면서도 설치비용이 저렴하여 원가부담을 줄일 수 있도록 한 냉동시스템에 관한 것이다.

일반적으로 냉동사이클(이를 "냉동시스템"이라고도 함)은 압축기, 응축기 및증발기 등의 폐회로로 구성되어 있다.

상기 압축기에서 압축된 냉매는 응축기를 통해 액상으로 응축된 후, 증발기에서 증발된다.

따라서, 상기 증발기에서는 냉매를 증발시키는 과정에서 주위의 잠열을 이용하여 냉기를 발생시키게 된다.

이러한 냉동시스템이 적용되는 가전기기로는 냉장고를 포함하여 에어컨이 있다.

이 중, 에어컨을 그 예로 들면, 통상의 에어컨은 실내기와 실외기로 구분되어 있고, 실내기 내에는 증발기가, 실외기에는 압축기 및 응축기가 각각 마련되어 있는 것이 보통이다.

그러나, 근자에 들어서는 에너지의 소비효율을 증대하고자 냉동시스템에 부분부하가 걸릴 경우, 압축기의 압축능력을 가변하기 위해 실외기에 복수의 압축기(이를, "멀티 압축기"라고도 함)를 채용하고, 실내기 역시 복수개로 채용한(이를 "멀티 증발기"라고도 함) 에어컨이 등장하고 있다.

이러한 에어컨은 거실이나 방에 각각 실내기를 이중으로 배치하면서도 하나의 실외기만을 이용함으로써 실외기에 대한 부담을 줄이기 위한 방편으로 개발되었다.

도 1은 실외기에 2개의 압축기가 사용되고, 2대의 실내기에 각각 증발기가 마련된 에어컨에 채용되는 종래의 냉동시스템에 대한 회로도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 냉동시스템은, 냉매를 압축하는 제1 및제2압축기(111,112)와, 제1 및 제2압축기(111,112)의 해당 냉매 배관에 마련되는 제1 및 제2체크밸브(114,115)와, 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기(117)와, 응축된 냉매를 증발시키는 제1 및 제2증발기(119,120)를 갖는다.

상기 응축기(117) 및 제1증발기(119) 사이에는 제1 및 제2압축기(111,112)의 운전 상태에 따라 냉동시스템 내에 흐르는 유량을 조절하는 전자팽창밸브(124)가 마련되어 있고, 상기 응축기(117)와 제2증발기(120) 사이에는 커필러리튜브(122)가 장착되어 있다.

그리고, 상기 제1 및 제2증발기(119,120)와 제1 및 제2압축기(111,112) 사이에는 미처 기화하지 못한 액상의 냉매가 제1 및 제2압축기(111,112)로 유입되는 것을 저지하기 위한 어큐뮬레이터(120)가 설치되어 있다.

이에, 상기 제1 및 제2증발기(119,120)가 동시에 운전하거나 혹은 어느 하나만이 운전할 경우, 제1 및 제2압축기(111,112)가 동시운전하거나 교번운전, 혹은 단독운전하여 냉매를 압축한다.

상기 제1 및 제2압축기(111,112)에서 압축된 냉매는 해당하는 체크밸브를 통해 응축기(117)로 유입되어 응축된 후, 전자팽창밸브(124)로 향한다.

이때, 상기 전자팽창밸브(124)에서는 제1 및 제2증발기(119,120)가 배치된 해당 공간의 부하 상태 및 냉동시스템 내에 흐르는 냉매의 유량을 조절하기 위해 작동된다.

예를 들어, 상기 제2증발기(120)만이 운전할 경우, 전자팽창밸브(124)의 작동에 의해 제1증발기(119)로 향하는 냉매의 배관은 차폐된다.

이에, 상기 응축기(117)에 의해 응축된 냉매는 커필러리튜브(122)를 통해 제2증발기(120)에서 증발된 후, 제2증발기(120)가 배치된 실내 공간을 냉각시킨 후, 어큐뮬레이터(120)를 통해 다시 제1 및 제2압축기(111,112)로 순환된다.

만일, 상기 제1 및 제2증발기(119,120)가 동시에 운전한다면, 전자팽창밸브(124)의 작동에 의해 응축기(117)로부터의 냉매는 제1 및 제2증발기(119,120)로 각각 향하여 제1 및 제2증발기(119,120)의 해당 실내 공간을 냉각하게 된다.

그런데, 이러한 종래의 냉동시스템에 있어서는, 상기 응축기(117)로부터 제1 및 제2증발기(119,120)로 향하는 냉매의 선택이 전자팽창밸브(124)의 작동에 기초하여 이루어지고 있기는 하나, 상기 전자팽창밸브(124)의 가격이 비싸기 때문에 실제로 제품에 적용하기에 부담이 간다는 결점이 있다.

만일, 도 1과 같은 냉동시스템을 이용하여 에어컨을 제조하게 되면 제품의 제조비용이 상승하기 때문에 소비자의 구매 의욕이 상실될 수밖에 없다.

이에, 상기 전자팽창밸브(124)와 같은 역할을 하면서도 설치비용이 저렴하여 원가부담을 줄일 수 있도록 한 냉동시스템의 개발이 필요한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 멀티 증발기의 운전 상태에 따라 냉동시스템 내에 흐르는 냉매의 유량을 적절하게 조절하면서도 설치비용이 저렴하여 원가부담을 줄일 수 있도록 한 냉동시스템을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 냉동시스템에 대한 회로도,

도 2는 본 발명에 따른 냉동시스템에 대한 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 제1압축기 12 : 제2압축기

14 : 제1체크밸브 15 : 제2체크밸브

17 : 응축기 19 : 제1증발기

20 : 제2증발기 21 : 제1커필러리튜브

22 : 제2커필러리튜브 24 : 제1솔레노이드밸브

25 : 제2솔레노이드밸브 20 : 어큐뮬레이터

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매를 압축시키는 압축기와; 상기 압축기로부터의 냉매를 응축하는 응축기와; 상기 응축기로부터 응축된 냉매를 선택적으로 제공받아 증발시키는 멀티 증발기와; 상기 응축기와 상기 멀티 증발기 사이에 각각 배치되어 해당하는 증발기로 응축된 냉매의 유량을 조절하여 제공하는 복수의 커필러리튜브와; 상기 냉매가 유동하는 방향에 대해 상기 복수의 커필러리튜브의 전방 냉매 배관에 배치되어 해당 배관을 선택적으로 개폐하는 적어도 하나의 솔레노이드밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템을 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 멀티 증발기가 냉매의 기화 용량이 서로 다른 제1 및 제2증발기로 이루어질 경우, 상기 복수의 커필러리튜브는 상기 제1 및 제2증발기의 용량에 기초하여 상대적인 길이가 서로 상이하게 형성되는 제1 및 제2커필러리튜브로 이루어질 수 있다.

상기 응축기와 상기 제1 및 제2증발기 사이의 냉매 배관에는 상기 제1 및 제2커필러리튜브가 각각 마련된 제1 및 제2분기배관이 형성되어 있고; 상기 솔레노이드밸브는 상기 냉매의 흐름방향에 대해 상기 제1 및 제2커필러리튜브의 전방 상기 제1 및 제2분기배관에 마련되어 상기 제1 및 제2분기배관의 유로를 선택적으로 개폐한다.

상기 압축기는 멀티 압축기로도 채용될 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 냉동시스템에 대한 회로도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉동시스템은, 냉매를 압축하는 제1 및 제2압축기(11,12)와, 제1 및 제2압축기(11,12)의 해당 냉매 배관(31,32)에 마련되는 제1 및 제2체크밸브(14,15)와, 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기(17)와, 응축된 냉매를 선택적으로 제공받아 증발시킴으로써 해당 공간을 냉각시키는 제1 및 제2증발기(19,20)를 갖는다.

상기 제1압축기(11)와 제1체크밸브(14)는 제1보조배관(31)에 각각 마련되어 있고, 상기 제2압축기(12)와 제2체크밸브(15)는 제1보조배관(31)에 각각 설치되어 있다.

이때, 제1 및 제2압축기(11,12)는 그 냉매 압축용량이 서로 같거나 혹은 다른 것이 채용될 수 있는데, 본 실시예에서는 제2압축기(12)의 용량이 상대적으로 적다고 가정한다.

상기 제1 및 제2보조배관(31,32)은 제1 및 제2체크밸브(14,15)를 후단을 통해 하나로 합쳐져 제1주배관(33)을 형성한다.

상기 제1주배관(33)의 유로 상에는 응축기(17)가 마련되어 있고, 상기 응축기(17) 출구 측에는 제2주배관(34)이 마련되어 있다.

상기 제2주배관(34)에는, 냉매의 흐름을 따라 단일의 제2주배관(34)을 각기 2개로 분기하는 제1 및 제2분기배관(35,36)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 제1분기배관(35)에는 제1커필러리튜브(21)가 장착되어 있고,제2분기배관(36)에는 제2커필러리튜브(22)가 장착되어 있다.

이들 제1 및 제2커필러리튜브(21,22)는 전술한 전자팽창밸브(124, 도 1 참조)의 역할을 하는 것으로써, 종래 사용하던 상기 전자팽창밸브(124)에 비해 원가가 저렴하기 때문에 전체적으로 냉동시스템을 구성하는데 따른 비용을 줄일 수 있다는 효과가 있다.

본 시스템 내에는 앞서 설명한 바와 같이, 그 압축 용량이 서로 다른 두 대의 제1 및 제2압축기(11,12)가 마련되어 있고, 제2압축기(12)의 용량이 상대적으로 적게 형성되어 있는 바, 제1 및 제2커필러리튜브(21,22) 역시, 이에 대응하게 서로 다른 용량을 갖는 것이 채용될 수 있다.

즉, 상기 제1커필러리튜브(21)의 길이가 제2커필러리튜브(22)의 길이에 비해 작게 형성된다.

물론, 상기 제1 및 제2커필러리튜브(21,22)는 제1 및 제2증발기(19,20)의 기화 용량에 따라서도 그 길이가 적절하게 조절된다.

한편, 상기 제1 및 제2커필러리튜브(21,22)의 전방, 제1 및 제2분기배관(35,36)에는 제1 및 제2분기배관(35,36)의 유로를 선택적으로 개폐하는 제1 및 제2솔레노이드밸브(24,25)가 장착되어 있다.

상기 제1 및 제2솔레노이드밸브(24,25)는 제1 및 제2증발기(19,20)의 운전 상태에 기초하여, 그에 해당하는 제1 및 제2분기배관(35,36)의 유로를 선택적으로 개폐하는 역할을 한다.

예를 들어, 상기 제1증발기(19)만이 단독으로 운전할 경우에는 제1솔레노이드밸브(24)가 제1분기배관(35)의 유로를 개방하여 응축기(17)로부터의 냉매가 제1증발기(19)로 향하도록 하고, 상기 제2솔레노이드밸브(25)는 제2분기배관(36)의 유로를 폐쇄한다.

반대로 제2증발기(20)만이 단독으로 운전할 경우에는, 상기 제1솔레노이드밸브(24)가 제1분기배관(35)의 유로를 폐쇄하고, 상기 제2솔레노이드밸브(25)가 제2분기배관(36)의 유로를 개방하여 냉매가 제2증발기(20)로 향하도록 한다.

물론, 상기 제1 및 제2증발기(19,20)가 동시에 운전할 경우에는, 제1 및 제2솔레노이드밸브(24,25)가 제1 및 제2분기배관(35,36)의 유로를 전부 개방하여 냉매가 제1 및 제2커필러리튜브(21,22) 측으로 향하도록 한다.

도 2에서 보면, 상기 제1 및 제2솔레노이드밸브(24,25)가 제1 및 제2제2분기배관(35,36)에 각각 마련되어 있지만, 상기 솔레노이드밸브(24,25)의 개수를 줄이고자 한다면, 상기 제1 및 제2분기배관(35,36)의 입구측에 하나를 설치하여 냉매를 제1 및 제2분기배관(35,36) 중 어느 하나로 흐르게 할 수도 있을 것이다.

이러한 제1분기배관(35)에는 제1커필러리튜브(21)가 장착되어 있고, 그 후방에는 제3주배관(37)이 배치되어 있다.

상기 제3주배관(37)에는 제1증발기(19)가 장착되어 있으며, 제1증발기(19)의 후방에는 제4주배관(38)이 어큐뮬레이터(20)와 연통되어 있다.

상기 어큐뮬레이터(20)는 제1 및 제2증발기(19)에서 미처 기화하지 못한 액상의 냉매가 제1 및 제2압축기(11,12)로 유입되는 것을 저지하기 위해 마련된다.

상기 제2분기배관(36)에는 제2커필러리튜브(22)가 장착되어 있고, 그 후방에는 제5주배관(39)이 배치되어 있다.

상기 제5주배관(39)에는 제2증발기(20)가 장착되어 있으며, 제2증발기(20)의 후방에는 제6주배관(40)이 제4주배관(38)과 합쳐진 후, 어큐뮬레이터(20)로 향하도록 되어 있다.

이러한 구성을 갖는 냉동시스템의 작동에 대해 일련적으로 설명하면 다음과 같다.

예를 들어, 상대적으로 용량이 적은 제2압축기(12)가 단독운전하고, 이에 연동하여 제1증발기(19)가 운전한다고 가정할 경우, 냉매는 제2보조배관(32)을 따라 흐르면서 제2압축기(12)에서 고온 고압으로 압축된 다음, 제2체크밸브(15)를 통해 제1주배관(33)으로 향한다.

그리고는, 상기 응축기(17)에서 액화된 후, 제2주배관(34)으로 향한다.

상기 제2압축기(12)만이 단독으로 운전하고 있기 때문에 미리 설정된 상태에 따라 제1 및 제2솔레노이드밸브(24,25)가 작동한다.

즉, 상기 제1솔레노이드밸브(24)가 작동하여 제1분기배관(35)의 유로를 개방함으로써 응축기(17)로부터의 냉매는 제1커필러리튜브(21)를 통해 제3주배관(37)을 경유하여 제1증발기(19)로 향하도록 한다.

이때, 상기 제2솔레노이드밸브(25)는 제2분기배관(36)의 유로를 폐쇄한다.

상기 제1 및 제2솔레노이드밸브(24,25)에 의해 제1커필러리튜브(21)로 향한 냉매는 전술한 바와 같이, 제3주배관(37)을 통해 제1증발기(19)로 유입된 후, 제1증발기(19)에서 기화한다.

이에, 상기 제1증발기(19)의 주변에서는 잠열에 의해 냉기가 형성되어 원하는 해당 영역을 냉각시키게 된다.

상기 제1증발기(19)에서 기화된 냉매는 다시 제4주배관(38)을 거처 어큐뮬레이터(20)를 통해 제2압축기(12)로 유입되는 순환과정을 거치게 된다.

만일, 상기 제2증발기(20)만이 단독으로 운전할 경우라면, 제1 및 제2솔레노이드밸브(24,25)에 의해 제1분기배관(35)의 유로는 폐쇄되고 제2분기배관(36)의 유로가 개방되어 냉매의 순환을 이루게 된다.

그러나, 위와는 다르게 제1 및 제2압축기(11,12)가 동시운전하거나 교번운전하여 냉매를 압축하고, 제1 및 제2증발기(19,20)가 동시 운전한다면, 제1 및 제2솔레노이드밸브(24,25)가 제1 및 제2분기배관(35,36)의 유로를 전부 개방한다.

그리하여, 응축기(17)로부터의 냉매가 제1 및 제2커필러리튜브(21,22) 측으로 향하도록 한 후, 제3 및 제5주배관(37,39)을 통해 해당하는 제1 및 제2증발기(19,20)로 유입되도록 한다.

제1 및 제2증발기(19,20)에 의해 해당 실내 공간이 냉각되면, 다시 냉매는 제4 및 제6주배관(38,40)을 통해 어큐뮬레이터(20)로 유입된 다음, 제1 및 제2압축기(11,12)로 순환되는 과정을 거치게 된다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 멀티 증발기의 운전 상태에 따라 냉동시스템 내에 흐르는 냉매의 유량을 적절하게 조절하면서도 설치비용이 저렴하여 원가부담을 줄일 수 있는 냉동시스템이 제공된다.

전술한 실시예에서는, 멀티 압축기가 적용된 예를 통해 본 발명에 대해 설명하였지만, 단일의 압축기가 채용된 냉동시스템에도 본 발명의 사상을 충분히 적용할 수 있는 것이다.

전술한 실시예에서는 2대의 압축기와 2개의 커필러리튜브를 사용하여 냉동시스템을 구성하고 있지만, 3개 이상의 압축기가 채용된다면, 3개 이상의 커필러리튜브, 3개 이상의 분기배관 및 복수의 솔레노이드밸브를 적용하면 될 것이다.

또한, 3대 이상의 증발기가 채용될 경우에도 3개 이상의 커필러리튜브, 3개 이상의 분기배관 및 복수의 솔레노이드밸브를 적용하면 될 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 복수의 커필러리튜브와 복수의 솔레노이드밸브를 적용하여 종래 전자팽창밸브를 사용하는 것과 같은 효과를 갖도록 구성함으로써, 멀티 증발기의 운전 상태에 따라 냉동시스템 내에 흐르는 냉매의 유량을 적절하게 조절하면서도 설치비용이 저렴하여 원가부담을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 냉매를 압축시키는 압축기와;

   상기 압축기로부터의 냉매를 응축하는 응축기와;

   상기 응축기로부터 응축된 냉매를 선택적으로 제공받아 증발시키는 멀티 증발기와;

   상기 응축기와 상기 멀티 증발기 사이에 각각 배치되어 해당하는 증발기로 응축된 냉매의 유량을 조절하여 제공하는 복수의 커필러리튜브와;

   상기 냉매가 유동하는 방향에 대해 상기 복수의 커필러리튜브의 전방 냉매 배관에 배치되어 해당 배관을 선택적으로 개폐하는 복수의 솔레노이드밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 멀티 증발기가 냉매의 기화 용량이 서로 다른 제1 및 제2증발기로 이루어질 경우, 상기 복수의 커필러리튜브는 상기 제1 및 제2증발기의 용량에 기초하여 상대적인 길이가 서로 상이하게 형성되는 제1 및 제2커필러리튜브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 응축기와 상기 제1 및 제2증발기 사이의 냉매 배관에는 상기 제1 및제2커필러리튜브가 각각 마련된 제1 및 제2분기배관이 형성되어 있고;

   상기 솔레노이드밸브는 상기 냉매의 흐름방향에 대해 상기 제1 및 제2커필러리튜브의 전방 상기 제1 및 제2분기배관에 마련되어 상기 제1 및 제2분기배관의 유로를 선택적으로 개폐하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 압축기는 멀티 압축기로 채용되는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.