KR20080081909A - A cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉매 이동 방향이 지시되는 냉각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device in which a refrigerant movement direction is indicated.
특히 주기적인 냉각 시스템을 갖는 냉각 장치(냉장고, 급속 냉동 냉장고(deep freezer), 에어컨 등)에 있어서, 압축기(compressor)의 오프 사이클 동안 예방 조치가 취해지지 않는다면, 흡입 라인(suction line)과 방출 라인(discharge line)의 압력이 평형을 이룰 때까지, 응축기(condensor)로부터 기화기(evaporator)까지의 냉매 경로가 발생한다. 냉매 이동(refrigerant migration)이라 일컬어지는 이 상태는 특히 기화기 흡입구가 위치하는 첫번째 기화기 경로에 대응하는 실내의 내부 부분에 지역적으로 대기 온도의 과열을 초래한다. 따라서, 이 지역에서의 온도 및 냉각되는 실내의 열적 부하가 냉매 이동 효과 때문에 증가한다. 이 상태는 냉각되는 실내의 내부에 추가적인 열적 부하를 가져오며, 냉각된 실내에서 열의 균일한 분포를 방해하며, 장기간의 압축기 동작으로 에너지 소비의 증가를 가져온다.Especially in cooling devices (eg refrigerators, deep freezers, air conditioners, etc.) with periodic cooling systems, suction lines and discharge lines, unless precautions are taken during the off cycle of the compressor. The refrigerant path from the condensor to the evaporator occurs until the pressure in the discharge line is in equilibrium. This condition, called refrigerant migration, results in local overheating of the ambient temperature, particularly in the interior portion of the room corresponding to the first vaporizer path where the vaporizer inlet is located. Thus, the temperature in this area and the thermal load of the room being cooled increase due to the refrigerant migration effect. This condition introduces additional thermal loads inside the cooled room, impedes the uniform distribution of heat in the cooled room, and increases energy consumption with long term compressor operation.
이러한 냉매 이동의 효과를 최소화하기 위해 개발된 다양한 실시예들이 다양한 최신 기술 문서에서 설명된다.Various embodiments developed to minimize the effects of such refrigerant movements are described in various recent technical documents.
이러한 문서들 중 하나는 유럽 특허 출원 제EP0692687호이다. 이 애플리케이션에서, 제어부에 의해 조절되는 모세관 입구에 위치한 솔레노이드 밸브를 이용 한 냉매 이동의 방지가 설명된다.One such document is European Patent Application EP0692687. In this application, the prevention of refrigerant movement using a solenoid valve located at the capillary inlet controlled by the controller is described.
다른 최신 기술 문서는 국제 특허 출원 제WO2005088212호이다. 이 애플리케이션에서, 냉매 이동의 방지와 압축기 시동 문제의 제거를 위한 설명이 주어진다.Another latest technical document is International Patent Application WO2005088212. In this application, explanation is given for the prevention of refrigerant movement and for eliminating compressor starting problems.
냉매 이동이 방지되는 구현예에서, 기화기는 냉매로 충전되지 않기 때문에 건조한 상태를 유지한다. 압축기 온 구간의 개시 시점에서, 냉매가 기화기를 충전하고 전체 기화기를 따라 기화 온도로 떨어지도록 소정의 시간 구간이 경과한다. 기화기에서의 충전 분배(기화기가 냉매로 충전됨)로 일컬어지는 이 과정은 기화기 효율에서의 감소와 이 시간 구간 동안의 냉각 용량의 감소를 초래한다. 냉매 이동 방지가 소정의 에너지 소비 감소를 제공한다 하더라도, 기화기가 오프 구간 동안 전체적으로 건조한 상태를 유지하기 때문에 냉매로 충전된 기화기는 더 긴 시간이 걸린다.In embodiments where refrigerant movement is prevented, the vaporizer remains dry because it is not charged with refrigerant. At the start of the compressor on-interval, a predetermined time interval passes so that the refrigerant charges the carburetor and drops to the vaporization temperature along the entire carburetor. This process, called charge distribution in the vaporizer (the vaporizer is charged with refrigerant), results in a decrease in vaporizer efficiency and a decrease in cooling capacity during this time period. Although refrigerant movement prevention provides a certain reduction in energy consumption, a vaporizer filled with refrigerant takes longer because the vaporizer remains dry throughout the off period.
본 발명의 목적은 냉매 이동 효과가 감소되면서도 다음 압축기 온 구간의 갯시 시점에서 기화기가 냉매로 재충전되는 냉각 장치를 구현하는 것이다.An object of the present invention is to implement a cooling device in which the vaporizer is recharged with the refrigerant at the time of opening of the next compressor on while the effect of refrigerant movement is reduced.
본 발명의 목적을 충족하기 위하여 구현된 제1항 및 그 종속항에서 설명된 냉각 장치는, 바람직하게는 응축기와 팽창 요소 사이에 배치되어 압축기의 오프 구간 동안 닫힌 상태를 유지함으로써 팽창 요소로 이용되는 모세관에 의해 응축기로부터 기화기로의 냉매 흐름을 방지하는 바이-솔레노이드 밸브, 일단이 밸브에 연결되고 타단이 기화기의 입구 및 출구 사이의 기화기 경로에, 바람직하게는 최종 경로 근처에 있는 경로에 연결된 부가 팽창 요소, 및 팽창 요소가 기화기에 연결된 지점과 기화기의 제1 경로 사이의 밸브를 포함한다.The cooling device described in
기화기 경로 사이에 배치된 밸브는 압축기의 온 구간 동안 열린 상태를 유지하여 냉매가 기화기를 따라 흐르게 하며, 압축기의 오프 구간 동안 닫힌 상태를 유지하여 기화기의 제1 경로 도달로부터의 냉매 이동 때문에 부가 팽창 요소에 의하여 기화기에 도달하는 냉매를 방지하고, 냉매가 기화기의 최종 경로로만 향하게 한다.Valves disposed between the carburetor paths remain open during the on-section of the compressor to allow refrigerant to flow along the carburetor and remain closed during the off-section of the compressor to provide additional expansion elements due to refrigerant movement from reaching the first path of the carburetor. This prevents the refrigerant from reaching the vaporizer and directs the refrigerant only to the final path of the vaporizer.
따라서, 압축기의 오프 구간 동안 응축기로부터 기화기로의 모세관에 의한 냉매 이동 효과 때문에 흐르는 냉매는 부가 팽창 요소를 이용하여 기화기의 최종 경로로 향하며, 냉매 이동으로부터 발생하는 가열 효과는 감소한다. 냉매 이동 효과를 줄이기 위하여, 이것을 완전히 방지하는 대신에 냉매 이동의 방향을 바꾸는 것은 냉매의 재분배 처리 강화를 동시에 돕는다.Therefore, during the off period of the compressor, the flowing refrigerant is directed to the final path of the vaporizer using the additional expansion element due to the refrigerant movement effect by the capillary from the condenser to the vaporizer, and the heating effect resulting from the refrigerant movement is reduced. In order to reduce the refrigerant movement effect, instead of completely preventing this, changing the direction of refrigerant movement helps at the same time strengthening the redistribution process of the refrigerant.
본 발명의 다른 실시예에서, 기화기 경로 사이의 밸브는 압축기가 온 구간을 개시하기 전에 제어부에 의해 열리며, 압축기가 온 구간을 개시하기 전에 냉매가 전체 기화기내에서 분배되도록 제공된다. 따라서, 압축기 온 구간이 개시하기 전에 잠시 동안 밸브를 개방함으로써 압력은 모든 기화기 내에서 평형이 된다.In another embodiment of the present invention, the valve between the vaporizer paths is opened by the control before the compressor starts the on section, and the refrigerant is provided to be distributed in the entire vaporizer before the compressor starts the on section. Thus, by opening the valve for a short time before the compressor on-section begins, the pressure is equilibrated in all vaporizers.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 밸브는 제어부에 의해 개방 위치로 스위칭되어, 압축기 온 구간의 개시 시점에서 다른 밸브의 위치를 변경하는 것을 지연시키고, 냉매는 소정의 시간 구간 동안 부가 팽창 요소를 통해 기화기로 전달된다. 따라서, 가화기를 재충전하는 냉매 처리가 일정한 시간 구간 동안 부가 팽창 요소를 통해 냉매 흐름을 계속함으로써 강화된다.In another embodiment of the invention, the valve is switched to the open position by the control unit to delay changing the position of the other valve at the start of the compressor on-interval, and the refrigerant via the additional expansion element for a predetermined time period. Delivered to the carburetor. Thus, the refrigerant treatment to recharge the gasifier is enhanced by continuing the refrigerant flow through the additional expansion element for a certain time period.
본 발명에 의해, 온/오프 사이클로 동작하는 냉각 시스템에서, 압축기의 오프 구간 동안 발생하는 냉매 이동의 가열 효과를 감소시킴으로써, 실내의 더욱 균일한 온도 분포가 제공되며, 다음 온 구간의 개시 시점에, 냉매 이동이 완전히 방지되는 구현례에 비하여 냉매의 기화기로의 충전을 강화하는 것이 제공된다.According to the present invention, in a cooling system operating in an on / off cycle, by reducing the heating effect of the refrigerant movement occurring during the off section of the compressor, a more uniform temperature distribution in the room is provided, and at the start of the next on section, It is provided to enhance the charging of the refrigerant to the vaporizer relative to the embodiment where the refrigerant movement is completely prevented.
본 발명의 목적을 충족하기 위해 구현된 냉각 장치는 다음의 첨부된 도면에서 도시된다.A cooling device implemented to meet the objects of the present invention is shown in the accompanying drawings that follow.
도 1은 냉각 장치의 일반적인 도면이다.1 is a general view of a cooling device.
도 2는 본 발명의 냉각 장치의 냉각 시스템에 대한 실시예의 개략도이다.2 is a schematic diagram of an embodiment of a cooling system of the cooling apparatus of the present invention.
상기 도면에 도시된 구성요소들은 다음과 같은 도면 부호를 갖는다.The components shown in the drawings have the following reference numerals.
1 냉각 장치1 cooling unit
2 압축기2 compressor
3 응축기3 condenser
4 팽창 요소4 inflatable elements
5 기화기5 carburetor
6, 16 밸브6, 16 valve
7 부가 팽창 요소7 additional expansion elements
8 제어부8 control unit
본 발명의 냉각 장치(1)는 냉매의 압축을 제공하는 압축기(2), 과열된 액체 로서 압축기(2)를 떠난 냉매를 먼저 액체-기체상으로 변환하고 그 다음 액체상으로 완전히 변환하도록 응축되게 하는 응축기(3), 냉매의 내부 순환에 의한 열흡수로 대기 환경을 냉각시키는 하나 이상의 기화기(5), 응축기(3)를 떠난 냉매를 팽창시켜 기화기(5)에 전달하는 팽창 요소(4), 및 응축기(3)와 팽창 요소(4) 사이에 배치되고 압축기(2)의 오프 구간 동안 응축기(3)로부터 기화기(5)로 냉매 흐름을 차단하는 바람직하게는 쌍안정형(bi-stable) 솔레노이드 밸브(6)를 포함한다. (도 1)The
냉각 장치(1)는 밸브(6)로 연장하는 일단과 기화기(5) 경로 사이로 연장하는 타단을 가지며, 냉매 이동의 방향을 기화기(5)의 일부로 지시하는 부가 팽창 요소(7), 기화기(5) 입구와 부가 팽창 요소(7)가 기화기(5)와 연결되는 지점 사이에 배치되어 기화기(5)를 2개로 분리하는 제2 밸브(16), 및 압축기(2)가 동작하는 동안 제2 밸브(16)를 개방함으로써 냉매가 상기 응축기(3)로부터 상기 기화기(5) 및 상기 압축기(2)로 도달하게 하여 냉각 사이클을 완성시키고, 압축기(2)가 정지할 때 제2 밸브(16)를 폐쇄하여 냉매 이동 효과 때문에 상기 응축기(3)로부터 기화기(5)로 흐르려고 하는 냉매를 제1 밸브(6)에 의해 부가 팽창 요소(7)를 통해 제2 밸브(16) 다음에 배치된 기화기(5)의 경로로 향하도록 하고 2개의 밸브(16 및 6) 사이에 배치된 기화기(5)의 경로를 바이패스하게 하는 제어부(8)를 포함하다. (도 2)The
부가 팽창 요소(7)는 냉매의 압력 감소가 더 작아지도록 팽창 요소(4)보다 직경이 더 크고 길이가 더 짧게 하여 더 적은 저항을 갖도록 선택된다.The
밸브(6)는 하나의 입구 포트 및 2개의 출구 포트를 갖는 쌍안정형 솔레노이 드 밸브이며, 입구 포트는 응축기(3)로 연장하고, 출구 포트의 하나는 팽창 요소(6)로 연장하고 다른 하나는 부가 팽창 요소(7)로 연장한다.The
본 발명에 대한 본 실시예에서, 제어부(8)는 다음과 같은 제어 방법으로 밸브들(6, 16)을 조절한다: 압축기(2) 온 구간 동안, 팽창 요소(4)와 팽창 요소(4)로 연장하는 응축기(3) 사이에 있는 밸브(6)의 포트는 열리고, 부가 팽창 요소(7)로 연장하는 포트는 닫히며, 냉매는 팽창 요소(4)에는 도달할 수 있게 되지만, 부가 팽창 요소(7)에는 도달할 수 없다. 이 경우, 제2 밸브(16)는 개방 위치에 있다. 방출 라인으로의 흐름에 의해 응축기(3)에 도달하는 냉매는 팽창 요소(4)에 의해 응축기(3)로부터 기화기(5)로 통과하며, 흡입 라인으로부터 다시 압축기(2)에 도달한다. 압축기(2)가 정지할 때, 밸브(6)의 위치는 제어부(8)에 의해 변경되며, 부가 요소(4)로 연장하는 밸브(6)의 포트는 닫히며, 부가 팽창 요소(7)로 연장하는 밸브(6)의 포트는 열린다. 동시에, 다른 밸브(16)는 제어부(8)에 의해 폐쇄 위치로 변경된다. 이 경우, 냉매 이동 효과 때문에 응축기(3)로부터 기화기(5)로 흐를려고 하는 냉매는 부가 요소(4)로 연장하는 밸브(6)의 포트가 닫혀있기 때문에 부가 팽창 요소(7)를 통해 기화기(5)에 도달하고, 부가 팽창 요소(7)가 기화기(5)에 연결되는 지점에 위치한 밸브(16)와 압축기(2) 사이의 기화기(5) 경로는 흡입 및 방출 라인 사이의 압력이 평형을 이룰 때까지 냉매로 충전된다. 압축기(2) 흡입 및 방출 라인 사이의 압력이 평형을 이룰 때, 냉매 이동 효과는 전혀 없다. 압축기(2) 온 구간이 개시될 때, 밸브(6, 16)는 초기 위치로 변경되어, 응축기(3)를 떠난 냉매 흐름이 팽창 요소(4)를 향하도록 한다.In this embodiment of the present invention, the controller 8 adjusts the
본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부(8)에 의해 구현된 제어 방법에서, 기화기(5) 경로들 사이의 밸브(16)는 압축기(2)가 온 구간을 개시하기 전에 열리고, 전체 기화기(5)에 대한 냉매의 분배는 압축기(2)가 온 구간을 개시하기 전에 제공된다. 이 실시예에서, 냉매 이동이 압축기(2) 오프 구간의 처음 순간 후에 가열 효과를 잃어버리기 때문에, 밸브(16)는 온 구간이 개시된 전 잠시 열려서, 모든 기화기(5) 경로 사이의 압력이 평형을 이루게 한다. 온 구간이 개시된 후, 밸브(16)의 위치는 변경되고, 응축기(3)를 떠난 냉매는 팽창 요소(4)로 향한다. 냉매 이동을 방지하면서 냉매를 밸브(16)와 압축기(2) 사이의 기화기(5) 경로로 향하게 하는 것은 냉각 실내의 온도 차이의 증가를 방지하여, 실내의 균일한 온도 분포를 가져다 준다. 또한, 냉매의 재분배는 냉매 이동이 방지되는 경우에 비하여 강화된다.In the control method implemented by the controller 8 according to another embodiment of the present invention, the
본 발명의 다른 실시예에서, 밸브(16)는 제어부(8)에 의해 개방 위치로 변경되어, 압축기(2) 온 구간의 개시 시점에 밸브(5)의 위치 변경을 지연시키고, 냉매는 소정의 시간 구간 동안 부가 팽창 요소(7)를 통해 기화기(5)로 전달된다.In another embodiment of the present invention, the
본 실시예에서, 냉매로 충전된 기화기(5)의 처리는 소정의 시간 구간 동안 냉매를 부가 팽창 요소(7)로 계속하여 흐르게 함으로써 강화된다. 압축기(2) 온 구간의 처음 순간에 더 낮은 저항을 갖는 부가 팽창 요소(7)가 기능을 하기 때문에, 기화기(5) 출구까지의 모든 기화기(5) 경로는 잠시 동안 습해질 수 있다. 이 시간 구간 후에, 냉매 흐름은 밸브(6)를 개방하여 팽창 요소(4)를 통해 다시 향할 수 있다.In the present embodiment, the processing of the
본 발명의 의해, 냉매 이동은 모두 방지되지 않으며, 그 대신에, 기화기(5) 의 일부로 향한다. 온/오프 동작 냉각 시스템에서, 실내의 더욱 균일한 온도 분포가 압축기(2) 오프 구간 동안 발생하는 냉매 이동의 가열 효과를 감소시키고 다음 온 주기의 개시시에 냉매로 기화기(5)를 충전하는 것을 강화함으로써 제공된다.By the present invention, the refrigerant movement is not all prevented, but instead directed to a part of the
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