KR20090088023A - 이원 냉동기 - Google Patents

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KR20090088023A
KR20090088023A KR1020080013315A KR20080013315A KR20090088023A KR 20090088023 A KR20090088023 A KR 20090088023A KR 1020080013315 A KR1020080013315 A KR 1020080013315A KR 20080013315 A KR20080013315 A KR 20080013315A KR 20090088023 A KR20090088023 A KR 20090088023A
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compressor
machine room
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KR1020080013315A
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김철수
정한식
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주식회사 케이티이엔지
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Abstract

본 발명은 이원 냉동기에 관한 것으로, 그 주요 구성은, 상부에는 정면에 제어판(2)을 가지고 내부에는 모터(16)를 포함하는 제어실(11)을 구성하고, 제어실(11) 아래에는 상기한 모터(16)와 연결되어 작동하는 팬날개(17)가 설치되며 냉동하고자 하는 물품을 보관하는 냉동실(3)을 구성하고, 냉동실(3)의 전면에는 힌지(12)에 의하여 개폐되는 전면도어(1)를 구성하고, 냉동실(3)의 하부에는 개폐문(19)을 갖춘 기계실(4)을 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 제어실(11) 상부 및 후부는 통기부(31,22)가 형성되며, 상기한 기계실(4)의 후면 및 측면에도 통기부(21, 14)를 형성한 것을 특징으로 하며, 상기한 기계실(4)의 바닥은 통공(24)이 형성된 바닥판(20)으로 이루어지며, 이 바닥판(20)에는 컨덴서(43), 2원측컨덴서(50), 이원측액분리기(49), 압축기(41), 2원측압축기(47), 2원측액분리기(49)를 포함하는 냉동 장치의 부품들이 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기한 바닥판(20)은 사각 형상이며, 상기한 통공(24)은 바닥판(20)의 가장자리에 형성한 것을 특징으로 하며, 상기한 컨덴서(43) 및 2원측컨덴서(50)는 그 측부에 프레임(72)을 형성하여, 볼트(71)로 바닥판(20)과 고정하며, 상기한 2원측액분리기(49)는 하부에 브라켓(83)을 설치하여 나사(81)로 바닥판(20)과 체결하며, 상기한 압축기(41) 및 2원측압축기(47)는 하부에 다리(61)를 형성하여, 그 다리(61) 아래에 고무(62)를 설치하여, 바닥판(20)과 함께 하부에서 볼트(65)로 체결하는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기한 압축기(41) 및 2원측압축기(47)와 결합되는 바닥판(20)에 는 돌출부(66)를 형성하고, 그 돌출부(66) 내경은 암나사(67)를 형성한 체결공(104)을 이루어 볼트(65)로 체결하는 구성인 것을 특징으로 한다.
이원 냉동기

Description

이원 냉동기{Binary Refrigerator}
본 발명은 이원냉동기에 관한 것으로, 특히 시료나 장기, 종자 등을 초저온에서 보관할 수 있는 이원 냉동기에 관한 것이다
본 출원인에 의하여 선출원한 이원 냉동기관련 기술은, 2003년 특허출원 제 10592 호에서 "이원냉동 실험장치"로 선출원하여 특허등록 제 463027 호로 등록 받았다. 이 기술은 이원 냉동기의 성능 등을 실험할 수 있는 장치이다
본 발명은 본 출원인에 의한 상기 실험 장비를 실제로 산업상 이용할 수 있는 이원 냉동기를 기구적으로 개발한 것이다
따라서 그 이원 냉동기의 원리적인 기술 설명보다 상기한 본 출원인에 의하여 이미 전부 밝혀진 기술적 구성을 제품으로 콤팩트하게 만들어 낸 그 외형적 구조와 구성이 본 발명인 바, 이하 이에 대하여 상술한다
본 발명은 본 출원인에 의하여 상기한 선 출원의 기술을 이용하여 이원 냉동기 제품을 개발한 것이다
본 발명의 주요 구성은, 이원 냉동기에 있어서, 상부에는 정면에 제어판(2)을 가지고 내부에는 모터(16)를 포함하는 제어실(11)을 구성하고, 제어실(11) 아래에는 상기한 모터(16)와 연결되어 작동하는 팬날개(17)가 설치되며 냉동하고자 하는 물품을 보관하는 냉동실(3)을 구성하고, 냉동실(3)의 전면에는 힌지(12)에 의하여 개폐되며 투명창(96)을 갖는 전면도어(1)를 구성하고, 냉동실(3)의 하부에는 개폐문(19)을 갖춘 기계실(4)을 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 제어실(11) 상부 및 후부는 통기부(31,22)가 형성되며, 상기한 기계실(4)의 후면 및 측면에도 통기부(21, 14)를 형성한 것을 특징으로 하며, 상기한 기계실(4)의 바닥은 통공(24)이 형성된 바닥판(20)으로 이루어지며, 이 바닥판(20)에는 컨덴서(43), 2원측컨덴서(50), 이원측액분리기(49), 압축기(41), 2원측압축기(47), 2원측액분리기(49)를 포함하는 냉동 장치의 부품들이 설치되며, 상기한 컨덴서(43), 2원측컨덴서(50)는 이원냉동기의 전방에 설치하여 방열 효율을 높였으며, 냉동실(3)의 후방에는 수동식팽창밸브(95)를 설치하여 냉매의 유량을 외부에서 제어 가능하게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 바닥판(20)은 사각 형상이며, 상기한 통공(24)은 바닥판(20)의 가장자리에 형성한 것을 특징으로 하며, 상기한 컨덴서(43) 및 2원측컨덴서(50)는 그 측부에 프레임(72)을 형성하여, 볼트(71)로 바닥판(20)과 고정하며, 상기한 2원측액분리기(49)는 하부에 브라켓(83)을 설치하여 나사(81)로 바닥판(20)과 체결하며, 상기한 압축기(41) 및 2원측압축기(47)는 하부에 다리(61)를 형성하여, 그 다리(61) 아래에 고무(62)를 설치하여, 바닥판(20)과 함께 하부에서 볼트(65)로 체결하는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기한 압축기(41) 및 2원측압축기(47)와 결합되는 바닥판(20)에는 돌출부(66)를 형성하고, 그 돌출부(66) 내경은 암나사(67)를 형성한 체결공(104)을 이루어 볼트(65)로 체결하는 구성인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 각 부품들을 하부에 콤팩트하게 구성되어 소형이면서도 넓은 냉동실을 확보할 수 있는 구조를 제공한다
또한 본 발명에 의하며, 하부의 기계실이 개폐문으로 구성되어 그 보수 유지 면에서 매우 편리하고 그 각 부품들이 방열 효율이 우수하게 설치되었다
또한 본 발명에 의하면, 냉동실의 상부에서 팬날개에 의한 직접식 송풍으로 냉동실 내의 냉기 순환이 매우 원활히 이루어질 수 있어 냉동 효율을 더욱 높일 수 있다
또한 본 발명에 의하면, 열이 발생되는 모든 부품들이 하부의 기계실에 내장되어 충분히 넓은 냉동실을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 기계들에서 발생되는 열을 충분히 방열할 수 있어 냉동실로의 열 영향을 최소화시켜 냉동 효율을 더욱 높일 수 있다
또한 기계 부품들이 설치되는 바닥판(20)의 구조는 통공(24)이 테두리 부분에 배치되어 방열 효과를 더욱 높임과 아울러 부품들의 고정 작업이 매우 편리하게 이루어질 수 있다
또한 상부의 모터(16)도 후면 및 상면에 구성한 통기부(22,31)의 구성으로 인해 열 방출이 충분히 이루어져 냉동실에 열 영향을 미치지 못하게 하였다. 즉 전반적으로 열이 발생되는 모든 부품들은 냉동실의 상,하로 전부 설치되어 충분한 방열이 이루어지는 구조로 인해 냉동실 내의 냉동 효율이 최대가 되게 구성하였다
또한 본 발명에 따른 주요 부품들의 고정은 매우 안전성 있게 설치되며, 아울러 그 설치 및 보수 유지면에서 매우 편리하게 구성되어 있다.
이하, 본 발명을 상술한다
본 발명에 따른 이원 냉동기는 예를 들어, 섭씨 -70도 정도의 초저온 상태로 보관이 필요한 장비이다. 예를 들어, 사람을 포함한 생물의 장기나, 정자, 시료 등의 의료용과 종자 보관 등에 사용된다
본 발명에 따른 이원 냉동기는 도 1 에 도시한 바와 같이, 상층 중간층 및 하단층으로 구분되어 이루어지며, 상부는 그 외면에 제어판(2)을 구성하여 각종 기기의 작동 상황을 디스플레이하거나 제어할 수 있게 구성한다. 제어판(2)에는 메인전원을 인가하는 전원스위치(91)와, 냉동실(3) 내의 온도를 설정 및 제어하는 온도조절기(92), 그리고 압축기를 제어하는 압축제어부(93)가 구성된다. 즉, 상부는 제 어실(11)로 이루어지고 중간에는 가장 넓은 공간을 차지하는 냉동실(3)을 구성하다.
도 2 에 도시한 좌측면도에서 보듯이 냉동하고자하는 물체를 내장하는 냉동실(3)을 구성한다. 하단부는 각종 기계장치가 내장되는 기계실(4)을 구성한다.
도 1 및 도 2 에서 보듯이, 냉동실(3)의 전면도어(1)는 한쪽 측면에서 개방되도록 힌지(12)가 구성된다. 전면도어(1)에는 투명창(96)을 형성하여 내부를 들여다 볼 수 있게 구성하였다. 냉동기의 좌우 측면 하부에는 즉, 기계실(4) 측면에는 공기 유통이 원활하도록 통기부(14)를 형성한다. 냉동기의 상부에는 도 2 에서 보듯이, 모터(16)가 설치되어 모터(16)의 작동으로 팬날개(17)가 회전되게 구성된다. 팬날개(17)는 냉동실(3)에 위치되게 구성되며 팬날개(17) 아래에는 망체(15)를 설치하여 팬날개(17)에 의한 공기 공급을 방해하지 않으면서 냉동실(3) 내의 공기 유통이 원활하도록 한다. 팬날개(17)은 상부에 설치되어 상부에서 하부로 바로 송풍하여주므로, 매우 원활한 공기 순환이 이루어져 냉동실(3) 내의 기류 순환이 매우 양호하여 냉동실(3) 내부의 냉동 효율이 좋아지게 된다
상기한 모터(16)와 팬날개(17)는 본 발명에서는 2 개 구성한다. 그러나 냉동기의 용량에 따라 그 이상의 또는 그 이하의 개수로 설치할 수 있음은 물론이다.
도 1 에서 보듯이, 기계실(4)에도 경첩(18)을 구성하여 개폐문(19)을 설치하면 기계실(4) 내부의 관찰 및 보수 유지 측면에서 매우 편리하다. 기계실(4)의 바닥면(20)은 도 3 에 도시하였다
도 3 은 도 1 의 배면도이다. 편의상 배면도 아래에 바닥판(20)을 도시하였 다. 바닥판(20)은 기계실(4)의 바닥면을 구성하며, 여기에는 좌우 상하 테두리 근처에 다수의 통공(24)이 형성되어 있다. 이 통공(24) 들은 각종 기계 장치들을 고정 설치하기에 편리하도록 함과 아울러 기계실 내부의 통기성을 좋게 하기 위한 것이다. 즉, 통공(24)을 통하여 여러 부품들의 고정 작업에 이용할 수 있다. 기계실(4) 내부에의 주요 장치들의 고정과 배치에 대하여는 후술한다.
냉동기의 배면에도 통기부를 여러 곳 형성한다. 즉 기계실(4)의 배면에 다수의 구멍이 뚫린 통기부(21)를 구성하고 제어실(11)의 배면에도 통기부(22)를 구성한다. 이와 같이 통기부를 구성하는 이유는 제어실(11)에는 모터(16)가 내장되고 기계실(4)에도 열이 발생하는 각종 기계들이 내장되기 때문에 방열 및 통기성을 좋게 하기 위한 것이다. 냉동실(3)의 배면에는 수동식팽창밸브(95)가 내장되는 팽창밸브실(94)이 형성된다. 이것은 2원측압축기(47)측의 증발기측(챔버 내)의 냉매 유량을 외부에서 제어 가능하도록 후면에 수동식 팽창밸브를 설치한 것이다
도 3 의 상부에 도시한 상판(30)은 제어실(11)의 상면을 도시한다
도시한 바와 같이 제어실(11)의 상면에도 다수의 통공이 형성된 통기부(31)를 형성한다. 이는 이미 상술한 바와 같이, 제어실(11) 내부에 내장되는 모터(16)에서 발생하는 열을 배출하기 위한 목적이다
도 4 는 기계실(4)의 개폐문(19)을 개방하였을때 보여지는 기계실(4) 내부의 구성을 보여 주는 도면으로, 상부쪽이 전면 쪽이고 도면의 하부 쪽이 후방부 위치가 된다
도시한 바와 같이, 바닥판(20)엔 여러 기계 부품들이 설치된다. 그 중 주요 부품을 설명하면, 1원측에서 제1압축기(41), 오일분리기(42), 컨덴서(43), 캐스케이드(45), 필터드라이어(46) 등의 부품이 설치되고, 2 원측에는 2원측압축기(47), 2원측 오일분리기(48), 2원측 액분리기(49), 2원측컨덴서(50), 2원측필터드라이어(51), 2원측스트레이너(52) 등의 부품이 구성된다. 상기 부품 중에서 중량이 나가는 주요 부품들을 바닥판(20)에 고정하는 것을 이하 설명한다.
먼저 압축기(41) 및 2원측압축기(47)는 도 5 에서 보듯이, 다리(61)를 부착하여 그 아래에 고무(62) 또는 탄성 재질의 탄성체를 위치시키고 볼트(65)로 바닥판(20)의 하부에서 끼워 와셔(63)와 함께 너트(64)로 조인다. 고무(62)를 부착하는 이유는 압력 용기로 이루어지는 압축기는 매우 중요한 부품으로 진동이나 외부의 충격으로 부터 보호하기 위한 것이다. 또한 볼트(65)를 바닥판(20)의 하부에서 끼워 상부에 너트(64)가 보일 수 있게 체결하는 이유는 그 체결 상태를 항상 외부의 보이는 곳에서 확인할 수 있게 하여 체결상태가 느슨해지거나 풀어지는 것을 바로 확인하여 즉각 보수할 수 있게 하기 위한 것이다. 바닥판(20)은 체결공(104)이 형성되는 위치에 돌출부(66)를 주어서 그 내경에 암나사(67)가 형성되게 만든다. 그러면 바닥판(20)의 두께를 불필요하게 두꺼운 것을 사용할 필요가 없이 중량을 가볍게 할 수 있고 아울러 충분한 지지가 가능하다.
상기한 주요 부품 특히 중량이 나가는 부품들은 바닥판(20)의 테두리 주위로 형성한 통공(24) 위치에 주로 배치된다. 그 이유는 주요 부품들에서 방출되는 열의 교환이 충분히 이루어지게 하기 위한 것이다. 그리고 상기한 부품들을 냉동기의 하부쪽에 설치한 것도 기계실에서 발생되는 열의 영향이 냉동실(3)에 영향을 주기 않 게 하기 위한 것임과 아울러, 정비, 수리 등도 전면에서 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
도 8 은 도 4 의 상부쪽 즉 도 1 의 정면에서 개폐문(19)을 개방한 상태이다
도시한 바와 같이, 컨덴서(43)와 2원측컨덴서(50)가 전방에 드러나게 설치한다. 그 이유는 방열 효율을 높이기 위한 것이다
도 6 은 부피가 큰 중량물인 1원측의 컨덴서(43)와 2원측컨덴서(50)의 고정을 예시한다. 도시한 바와 같이, 컨덴서의 측부에 프레임(72)이 절곡된 형태로 일체로 구성되어 볼트(71)로 바닥판(20)과 체결 고정할 수 있다
또는 구조상 필요에 따라서는 상기와 같이 컨덴서와 일체로 프레임(72)을 형성시킬 수 없을 경우에는, 프레임(72)을 별도의 부품으로 제작하여 도 6 의 좌측과 같이 볼트(71)로 측부와 하부를 조립할 수도 있다. 상기한 도 6 의 바닥판(20)과의 조립 구조는 상기한 컨덴서 부품에 한정되는 것이 아니라 다른 부품들에도 적용할 수 있음은 물론이다.
다음으로 2원측액분리기(49)의 고정 구조에 대하여 살펴 본다
도 7 에 도시한 바와 같이, 2원측액분리기(49)의 하단에 브라켓(83)을 설치하여 이 브라켓(83)을 와셔(82)와 나사(81)를 이용하여 바닥판(20)과 체결한다.
도 9 는 참고로 냉동실 내부를 보여 준다
도시한 바와 같이, 냉동실(3) 내부는 선반(97)이 레일(99)에 장착되어 슬라이딩식으로 전후진 할 수 있게 하여 그 선반(98) 위에 올려진 시료 등을 쉽게 꺼낼 수 있게 하였다
상기한 이원 냉동기는 아래의 원리로 작동한다
우선, 고온측 냉동유닛에서는, 제1 압축기(41)에서 압축되어진 고온 고압의 냉매가 컨덴서(43)에서 열을 방출해 저온 고압의 냉매로 되어 필터 드라이어(46)를 통과하면서 수분이 흡수되고, 모세관 팽창밸브를 통과하면서 압력이 낮아지게 되어 저온 저압으로 된 냉매가 캐스케이드(45)에서 열을 잃게 되어 더욱 저온으로 된 후 제1 압축기(41)로 되돌아가서 다시 압축되는 과정이 반복된다.
한편, 저온측 냉동유닛에서는, 2원측압축기(47)에서 고온 고압으로 압축된 냉매가 캐스케이드(45)를 통과하며 열을 잃게 된다. 저온 고압으로 된 냉매는 이어서 2원측필터 드라이어(51)를 지나 모세관 팽창밸브를 지나면서 저온 저압의 냉매로 되고, 계속해서 밀폐된 챔버(미도시) 내에 있는 증발코일(미도시)을 지나며 챔버 내의 열을 빼앗아 챔버 내의 온도를 하강시킨다. 증발코일에서 열을 빼앗아 빠져나온 냉매는 2원측액분리기(49)에서 순수 기체 냉매만이 분류되어 2원측압축기(47)로 되돌아가게 된다. 상기한 이와 같은 이원냉동기의 구성과 원리적인 작동관계는 본 출원인에 의하여 2003년 특허출원 제 10592 호에서 "이원냉동 실험장치"로 선출원하여 특허등록 제 463027 호로 등록 받은 내용에서 상세히 기재되어 있어 이원 냉동기에 대한 구성과 작동에 대한 추가적인 설명은 구체적으로 상술하지 않는다
도 1 은 본 발명에 따른 이원 냉동기의 정면도
도 2 는 도 1 의 좌측면도
도 3 은 도 1 의 배면도 및 그 상면과 하면을 함께 보여주는 도면
도 4 는 기계실 내부의 주요 부품의 설치를 보여 주는 도면
도 5 는 압축기의 고정을 보여주는 도면
도 6 및 7 은 컨덴서와 2원측액분리기의 고정을 설명하기 위한 도면

Claims (6)

  1. 이원 냉동기에 있어서,
    상부에는 정면에 제어판(2)을 가지고 내부에는 모터(16)를 포함하는 제어실(11)을 구성하고,
    제어실(11) 아래에는 상기한 모터(16)와 연결되어 작동하는 팬날개(17)가 설치되며 냉동하고자 하는 물품을 보관하는 냉동실(3)을 구성하고, 냉동실(3)의 전면에는 힌지(12)에 의하여 개폐되며 투명창(96)을 갖는 전면도어(1)를 구성하고,
    냉동실(3)의 하부에는 개폐문(19)을 갖춘 기계실(4)을 구성한 것을 특징으로 하는 이원 냉동기
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기한 제어실(11) 상부 및 후부는 통기부(31,22)가 형성되며, 상기한 기계실(4)의 후면 및 측면에도 통기부(21, 14)를 형성한 것을 특징으로 하는 이원 냉동기
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기한 기계실(4)의 바닥은 통공(24)이 형성된 바닥판(20)으로 이루어지며, 이 바닥판(20)에는 컨덴서(43), 2원측컨덴서(50), 이원측액분리기(49), 압축기(41), 2원측압축기(47), 2원측액분리기(49)를 포함하는 냉동 장치의 부품들이 설 치되며, 상기한 컨덴서(43), 2원측컨덴서(50)는 이원냉동기의 전방에 설치하여 방열 효율을 높였으며, 냉동실(3)의 후방에는 수동식팽창밸브(95)를 설치하여 냉매의 유량을 외부에서 제어 가능하게 구성한 것을 특징으로 하는 이원 냉동기
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기한 바닥판(20)은 사각 형상이며, 상기한 통공(24)은 바닥판(20)의 가장자리에 형성한 것을 특징으로 하는 이원 냉동기
    로 하는 이원 냉동기
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기한 컨덴서(43) 및 2원측컨덴서(50)는 그 측부에 프레임(72)을 형성하여, 볼트(71)로 바닥판(20)과 고정하며,
    상기한 2원측액분리기(49)는 하부에 브라켓(83)을 설치하여 나사(81)로 바닥판(20)과 체결하며,
    상기한 압축기(41) 및 2원측압축기(47)는 하부에 다리(61)를 형성하여, 그 다리(61) 아래에 고무(62)를 설치하여, 바닥판(20)과 함께 하부에서 볼트(65)로 체결하는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이원 냉동기
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기한 압축기(41) 및 2원측압축기(47)와 결합되는 바닥판(20)에는 돌출 부(66)를 형성하고, 그 돌출부(66) 내경은 암나사(67)를 형성한 체결공(104)을 이루어 볼트(65)로 체결하는 구성인 것을 특징으로 하는 이원 냉동기
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