KR20130131539A - 냉동사이클의 제상 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동사이클의 제상 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 압축기와 응축기 그리고 캐피럴리 튜브(또는 팽창밸브)와 증발기가 냉매 파이프에 의해 연결되어 냉동사이클을 형성하며; 실내의 공기와 열교환을 하는 과정에 상기 증발기에 착상된 성에를 제거하는 냉동사이클의 제상 시스템에 있어서, 상기 압축기와 상기 응축기를 연결하는 상기 냉매 파이프의 관로 중에 배치되며 내부 일 측에는 상기 냉매 파이프의 일부 구간이 선회하며 입,출 되는 폐열 회수용기를 포함하고; 상기 폐열 회수용기와 인접 설치된 고열 비축용기; 일부 구간은 상기 냉매 파이프와 면접하며 상기 폐열 회수용기에 배관되고 나머지 구간은 상기 고열 비축용기의 내부에 배관되되 내부에 유체가 흐르는 폐열 회수 파이프; 및 일부 구간은 상기 고열 비축 용기의 내부에 선회하며 나머지 구간은 상기 증발기의 전,후 또는 상,하 측면을 부분적으로 또는 전체적으로 에워싸며 내부에 제상용 온도를 유지하는 유체가 흐르는 제상 파이프 라인을 포함한다.

Description

냉동사이클의 제상 시스템{a defrosting system of refrigeration cycle}

본 발명은 냉동사이클의 제상 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉동사이클에서 증발기에 착상된 성에를 제거하는 제상 시스템의 구조를 개선하여 소비 전력을 줄이며 효과적으로 증발기에 착상된 성에를 제상 함으로써 소비 전력을 줄일 수 있고 그에 따라 에너지를 절감에 기여할 수 있는 냉동사이클의 제상 시스템에 관한 것이다.

도 1에는 일반적인 냉동사이클이 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이, 냉동사이클은 크게 압축기(10)와 응축기(30) 그리고 캐피럴리 튜브(또는 팽창밸브)(50)와 증발기(60)로 이루어지며 이들은 내부에서 냉매가 순환되는 관으로 구성된 냉매 파이프에 의해 연결되며 사이클을 형성한다.

물론, 압축기(10)와 응축기(30)의 사이에는 유 분리기(20)가 구비되고, 응축기(30)와 캐피럴리 튜브(50)의 사이에는 수액기(40)가 구비되며, 증발기(60)와 압축기(10)의 사이에는 액 분리기(70)가 구비된다.

상기한 구성은 일반적인 냉동사이클의 기본적인 구성에 불과하며 각 기기들을 연결하는 냉매 파이프의 관로에는 다수의 밸브 등이 설치된다.

이러한 일반적인 냉동사이클에서 특히 증발기(60)는 그 내측으로 배관된 냉매 파이프의 온도와 상온으로 노출된 증발기의 표면 온도차가 커서 증발기에 성에가 착상되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 요인에 의해 증발기에 착상된 성에를 제거하지 않을 경우 냉동기기에 고장까지 초래할 수 있으므로 증발기에 착상된 성에를 제상하는 제상 시스템이 적용되고 있다.

가장 일반적인 제상 시스템은 증발기의 몸체에 전기 히터를 배열하여 그 전기 히터에 열을 가하여 증발기에 착상된 성에를 제거하는 방식이 있었다.

그러나 상기한 전기 히터에 의해 제상 작업을 할 경우 별도의 전원을 소비해야하므로 냉동기기의 소비전력을 증대시키게 되어 경제적인 부담감을 가중시키는 요인이 되고 있을 뿐만 아니라 전기 히터의 누전으로 인한 화재의 위험성도 있었고 정기적인 유지 및 보수를 해야 하므로 또 다른 비용이 발생하는 요인이 되고 있다.

또 다른 방식은 증발기의 상측에 노즐을 배치하며 별도로 회수된 제상용 물을 펌프의 펌핑 동작에 의해 강제로 분사시키며 증발기에 착상된 성에를 제거하는 방식이 알려져 있다.

그러나 상기의 방식에 있어서는, 제상용 물을 분사시키기 위한 다수의 제상용 부품 및 전기 부품이 필요하므로 내부 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 각 부품들이 추가되어 제품가격을 상승시키게 되는 요인이 되고 있다.

또한, 제상을 위한 제상수의 분사로 인하여 물 튀임 현상이 발생하였고 그에 따라 저장물이 오염될 우려의 문제점도 있었다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제, 즉 본 발명의 목적은, 냉동사이클에서 증발기에 착상된 성에를 제거할 때 소비 전력을 줄이며 효과적으로 제상을 함으로써 전력 소비량을 줄임과 동시에 냉동능력을 유지시킬 수 있는, 즉 버려지는 폐열을 회수하여 에너지를 절감할 수 있는 냉동사이클의 제상 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 냉동사이클에서 증발기에 착상된 성에를 제거하기 위한 제상용 부품 구조를 개선하여 구조를 단순하게 하고 그에 따라 제품 가격을 낮출 수 있는 냉동사이클의 제상 시스템을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시 예는, 압축기와 응축기 그리고 캐피럴리 튜브(또는 팽창밸브)와 증발기가 냉매 파이프에 의해 연결되어 냉동사이클을 형성하며; 실내의 공기와 열교환을 하는 과정에 상기 증발기에 착상된 성에를 제거하는 냉동사이클의 제상 시스템에 있어서, 상기 압축기와 상기 응축기를 연결하는 상기 냉매 파이프의 관로 중에 배치되며 내부 일 측에는 상기 냉매 파이프의 일부 구간이 선회하며 입,출 되는 폐열 회수용기를 포함하고; 상기 폐열 회수용기와 인접 설치된 고열 비축용기; 일부 구간은 상기 냉매 파이프와 면접하며 상기 폐열 회수용기에 배관되고 나머지 구간은 상기 고열 비축용기의 내부에 배관되되 내부에 유체가 흐르는 폐열 회수 파이프; 및 일부 구간은 상기 고열 비축 용기의 내부에 선회하며 나머지 구간은 상기 증발기의 전,후 또는 상,하 측면을 부분적으로 또는 전체적으로 에워싸며 내부에 제상용 온도를 유지하는 유체가 흐르는 제상 파이프 라인을 포함하는 냉동사이클의 제상 시스템을 제공한다.

상기 실시 예의 목적을 효과적으로 구현하기 위한 제1 변형 예는, 상기 응축기의 출구 측 냉매 파이프에는 상기 응축기에서 토출되는 상기 냉매 파이프의 내부 압력을 감지하는 응축압력 감지 센서가 구비되고, 상기 폐열 회수 파이프에는 상기 응축압력 감지 센서에서 감지된 응축압력에 의해 강약 조절 구동되며 폐열 회수의 양을 조절하는 제1 인버터 펌프가 구비된 것이 효과적이다.

상기 실시 예의 목적을 효과적으로 구현하기 위한 제2 변형 예는, 상기 제상 파이프 라인의 설정된 라인의 한 곳에는 그 내부를 흐르는 유체의 온도를 감지하는 유체 온도 감지 센서가 구비되고, 상기 제상 파이프 라인의 설정된 라인의 다른 곳에는 상기 유체 온도 감지 센서에서 감지된 유체의 온도에 의해 강약 조절 구동되며 유체의 양을 조절하는 제2 인버터 펌프가 구비된 것이 효과적이다.

상기 실시 예의 목적을 효과적으로 구현하기 위한 제3 변형 예는, 상기 유체는 공기, 물, 오일, 부동액 중 택1 된 것을 포함하는 것이 효과적이다.

상기 실시 예의 목적을 효과적으로 구현하기 위한 제4 변형 예는, 상기 폐열 회수용기, 상기 고열 비축용기 중 어느 하나 또는 전부의 내부에는 공기, 물, 오일, 부동액 중 택1 된 것이 채워진 것이 효과적이다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 냉동사이클의 제상 시스템에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 압축기에서 응축기로 토출되는 고온 고압의 냉매의 잠열을 회수 및 저장하여 증발기에 착상된 성에를 제거하는 열원으로 사용하므로 증발기에 착상된 성에를 제거하기 위한 별도의 전기 히터 등이 불필요하므로 소비 전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.

둘째, 증발기에 착상된 성에를 제거하기 위한 제상 장치의 부품 수를 줄임에 따라 제품 가격을 낮출 수 있는 효과도 있다.

셋째, 증발기에 착상된 성에를 제거하기 위한 열원인 유체의 온도를 감지하여 필요할 때마다 유체 흐름 량을 조절하며 증발기에 착상된 성에를 제거하므로 효과적이며 안정적으로 제상을 할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 일반적인 냉동사이클의 예시도
도 2는 본 발명이 적용된 냉동사이클의 예시도

도 2에는 본 발명에 따른 냉동사이클의 제상 시스템이 도시되어 있다.

설명의 편의를 위해 종래와 동일한 부분, 부재에 대해서는 동일 부재번호를 부여한다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉동사이클은 일반적인 냉동사이클과 마찬가지로 압축기(10)와 응축기(30) 그리고 캐피럴리 튜브(또는 팽창밸브)(50)와 증발기(60)가 냉매 파이프에 의해 연결되어 냉동사이클을 형성한다.

또 각각의 기기들 사이에는 유 분리기(20)와 수액기(40) 그리고 액 분리기(70)가 배치되며 이들은 각각 냉매 파이프에 의해 연결되는데 이러한 구성은 일반적인 냉동사이클의 구성과 동일하다.

한편, 본 발명에서의 특징부는, 상기 압축기(10)와 상기 응축기(30)를 연결하는 상기 냉매 파이프의 관로에는 그 냉매 파이프의 내부로 흐르는 고온 고압의 냉매에 의해 고온으로 가열되는 폐열을 회수하는 폐열 회수용기(100)가 배치되고 상기 폐열 회수용기(100)와 인접된 곳에는 상기 폐열 회수용기(100)가 보유하고 있는 고열을 회수하여 비축하는 고열 비축용기(200)가 구비된다는 점이다.

상기 폐열 회수용기(100)의 내부 일 측에는 고온 고압의 냉매가 흐르는 상기 냉매 파이프(80)의 일부 구간이 선회하며 입,출 된다.

또 상기 폐열 회수용기(100)와 상기 고열 비축용기(200)는 폐열 회수 파이프(300)에 의해 연결되는데, 상기 폐열 회수 파이프(300)는 그 일부 구간이 상기 폐열 회수용기(100)의 내부로 유입되어 상기 냉매 파이프(80)와 면접하거나 서로 맞물리는 형태로 배관되며 나머지 구간은 상기 고열 비축용기(200)의 내부로 배관되며 폐쇄회로의 구조를 갖는다.

한편, 상기 고열 비축용기(200)는 제상 파이프 라인(400)에 의해 상기 증발기(60)와 연결된다.

즉, 상기 제상 파이프 라인(400) 역시 상기 폐열 회수 파이프(300)와 마찬가지로 그 일부 구간은 상기 고열 비축 용기(200)의 내부에 선회하며 권취되고 나머지 구간은 상기 증발기(60)의 전,후면 또는 상,하 측면을 부분적으로 또는 전체적으로 밀착하며 에워싸며 마찬가지로 폐쇄회로의 구조를 갖는다.

그리고 상기 응축기(30)의 출구 측 냉매 파이프에는 상기 응축기(30)에서 토출되는 상기 냉매 파이프의 내부 압력을 감지하는 응축압력 감지 센서(90)가 구비되고, 상기 폐열 회수 파이프(300)에는 상기 응축압력 감지 센서(90)에서 감지된 응축압력에 의해 강약 조절 구동되며 그 내부로 흐르는 후술하는 열 전도매체인 폐열 회수의 양을 조절하는 제1 인버터 펌프(110)가 구비된다.

또 상기 제상 파이프 라인(400)의 설정된 라인의 한 곳에는 그 내부를 흐르는 유체의 온도를 감지하는 유체 온도 감지 센서(410)가 구비되고, 상기 제상 파이프 라인(400)의 설정된 라인의 다른 곳에는 상기 유체 온도 감지 센서(410)에서 감지된 유체의 온도에 의해 강약 조절 구동되며 그 내부로 흐르는 유체의 양을 조절하는 제2 인버터 펌프(420)가 구비된다.

상기 유체는 공기, 물, 오일, 부동액 등이 선택적으로 적용될 수 있지만, 열 보유능력이 양호한 부동액을 사용하는 것이 효과적이다.

또한, 상기 폐열 회수용기(100), 상기 고열 비축용기(200) 중 어느 하나 또는 전부의 내부에도 상기와 마찬가지로 공기, 물, 오일, 부동액 중 택1 된 유체가 채워진 것이 효과적이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 냉동사이클의 동작은 공지된 일반적인 냉동사이클의 동작과 동일하므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하고, 또 일반적인 냉동사이클의 동작을 진행하며 본 발명이 적용된 증발기에도 종래와 동일하게 성에가 착상될 것이다.

다만, 본 발명의 구성 및 증발기에 착상된 성에를 제거하기 위한 동작에 대해서만 한정하여 설명한다.

먼저, 본 발명이 적용된 일반적인 냉동사이클이 동작되면 상기 압축기(10)에서는 고온 고압의 냉매가 압축 생성되고 이와 같이 압축 생성된 고온 고압의 냉매는 상기 냉매 파이프(80)를 통하여 상기 응축기(30)로 유입된다.

이 과정에서 상기 압축기(10)와 상기 응축기(30)의 사이를 연결하며 배관된 상기 냉매 파이프(80)는 고열로 달구어지고 이와 같이 달구어진 고열은 상기 폐열 회수용기(100)의 내부로 회수된다.

즉, 상기 폐열 회수용기(100)의 내부에 배관된 상기 냉매 파이프(80)는 스프링 타입으로 선회되어 체류면적과 시간을 증대시킴에 따라 폐열 회수용기(100)의 내부에 담겨진 유체인 부동액으로 열을 전도하여 고열 상태로 유지하게 된다.

또 상기와 같이 폐열 회수용기(100)의 내부에 담겨진 유체가 고열로 달구어지면 폐열 회수용기(100)의 내부 타측에 선회하며 배관된 상기 폐열 회수 파이프(300)에 의해 상기 폐열 회수용기(100)의 내부 고열은 상기 고열 비축용기(200)의 내부로 전도되며 비축된다.

이때, 상기 응축기(30)의 토출 측 냉매 파이프에 상기 응축압력 감지 센서(90)는 그 내부에서 흐르는 냉매의 압력을 감지하여 상기 제1 인버터 펌프(110)로 송신한다.

즉, 상기 응축압력 감지 센서(90)는 응축기(30)를 경유 상기 캐피럴리 튜브(50)를 향하여 흐르는 냉매의 압력을 감지한 후 감지된 신호를 상기 제1 인버터 펌프(110)로 송신하게 되고 상기 제1 인버터 펌프(110)는 수신된 신호를 감지하여 그 구동 동작을 강하거나 약하게 자체 조절한다.

이와 같은 제1 인버터 펌프(110)의 동작에 의해 상기 폐열 회수 파이프(300)의 내부로 흐르는 유체는 반복 순환하며 상기 폐열 회수용기(100)의 내부열을 상기 고열 비축용기(200)의 내부로 비축하게 된다.

상기와 같이 응축압력 감지 센서(90)는 결국 상기 응축기(30)의 출구 측 압력을 감지하여 출구 측 압력이 적정 압력보다 높을 경우 상기 제1 인버터 펌프(110)를 조절하여 강하게 구동시키고, 상기 제1 인버터 펌프(11)의 조절 값이 최대로 강함에도 불구하고 폐열온도의 상승으로 인해 응축압력이 높을 때에는 응축기를 냉각시키기 위한 도면 표현을 생략한 팬모터의 공냉 동작에 의해 냉동능력을 유지시켜 준다.

반면 출구 측 압력이 적정 압력보다 낮을 경우 상기 제1 인버터 펌프(110)를 조절하여 약하게 구동시켜 냉동사이클의 과 냉각에 따른 냉매의 비체적이 작아져 증발이 완전하지 않은 습포화 증기가 압축기로 흡입되어 재 압축시 토출온도 상승이 어려워져 오히려 성적계수는 저하되므로 압축기(10)의 냉동능력 저하를 가져오는 것을 미연에 방지하기 위한 기능이다.

한편, 상기의 동작에 의해 고열 비축용기(200)의 내부는 고열로 비축되고 그에 따라 상기 제상 파이프 라인(400) 및 그 내부에 흐르는 유체 역시 고온으로 달구어진다.

상기의 상태에서 상기 증발기(60)에 성에가 착상되면 상기 제상 파이프 라인(400)에 설치된 상기 유체온도 감지 센서(410)는 그 내부로 흐르는 유체의 온도또는 상기 제상 파이프 라인(400)의 온도를 감지하여 증발기(60)에 성에가 착상된 상태를 감지하게 된다.

상기와 같이 유체온도 감지 센서(410)에 의해 감지된 신호는 상기 제2 인버터 펌프(420)로 송신하게 되고 상기 제2 인버터 펌프(420)는 수신된 신호를 감지하여 상기와 마찬가지로 상기 제2 인버터 펌프(420)의 구동동작을 강하거나 약하게 자체 조절한다.

따라서, 상기 고열 비축용기(200) 내부의 고열을 전도받아 고온으로 가열된 유체를 도면상 일점 화살표와 같이 상기 증발기(60)를 에워싸며 배관된 상기 제상 파이프 라인(400)을 따라 강제로 순환시키며 증발기(60)에 착상된 성에를 제상하게 되는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 ; 압축기 20 ; 유 분리기
30 ; 응축기 40 ; 수액기
50 ; 캐피럴리 튜브 60 ; 증발기
70 ; 액 분리기 80 ; 냉매 파이프
90 ; 응축압력 감지 센서 100 ; 폐열 회수용기
110 ; 제1 인버터 펌프 200 ; 고열 비축용기
300 ; 폐열 회수 파이프 400 ; 제상 파이프 라인
410 ; 유체 온도 감지 센서 420 ; 제2 인버터 펌프

Claims (5)

1. 압축기와 응축기 그리고 캐피럴리 튜브(또는 팽창밸브)와 증발기가 냉매 파이프에 의해 연결되어 냉동사이클을 형성하며;
   실내의 공기와 열교환을 하는 과정에 상기 증발기에 착상된 성에를 제거하는 냉동사이클의 제상 시스템에 있어서,
   상기 압축기와 상기 응축기를 연결하는 상기 냉매 파이프의 관로 중에 배치되며 내부 일 측에는 상기 냉매 파이프의 일부 구간이 선회하며 입,출 되는 폐열 회수용기를 포함하고;
   상기 폐열 회수용기와 인접 설치된 고열 비축용기;
   일부 구간은 상기 냉매 파이프와 면접하며 상기 폐열 회수용기에 배관되고 나머지 구간은 상기 고열 비축용기의 내부에 배관되되 내부에 유체가 흐르는 폐열 회수 파이프; 및
   일부 구간은 상기 고열 비축 용기의 내부에 선회하며 나머지 구간은 상기 증발기의 전,후 또는 상,하 측면을 부분적으로 또는 전체적으로 에워싸며 내부에 제상용 온도를 유지하는 유체가 흐르는 제상 파이프 라인을 포함하는 냉동사이클의 제상 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 응축기의 출구 측 냉매 파이프에는 상기 응축기에서 토출되는 상기 냉매 파이프의 내부 압력을 감지하는 응축압력 감지 센서가 구비되고,
   상기 폐열 회수 파이프에는 상기 응축압력 감지 센서에서 감지된 응축압력에 의해 강약 조절 구동되며 폐열 회수의 양을 조절하는 제1 인버터 펌프가 구비된 것을 특징으로 하는 냉동사이클의 제상 시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제상 파이프 라인의 설정된 라인의 한 곳에는 그 내부를 흐르는 유체의 온도를 감지하는 유체 온도 감지 센서가 구비되고,
   상기 제상 파이프 라인의 설정된 라인의 다른 곳에는 상기 유체 온도 감지 센서에서 감지된 유체의 온도에 의해 강약 조절 구동되며 유체의 양을 조절하는 제2 인버터 펌프가 구비된 것을 특징으로 하는 냉동사이클의 제상 시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 유체는 공기, 물, 오일, 부동액 중 택1 된 것을 포함하는 냉동사이클의 제상 시스템.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 폐열 회수용기, 상기 고열 비축용기 중 어느 하나 또는 전부의 내부에는 공기, 물, 오일, 부동액 중 택1 된 것이 채워진 것을 더 포함하는 냉동사이클의 제상 시스템.
   
   

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