KR860000706B1 - 서로 다른 온도로 유지되는 격실들을 포함하는 냉동장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

서로 다른 온도로 유지되는 격실들을 포함하는 냉동장치

제1도는 각각 서로 다른 온도로 유지되는 두개의 격실을 갖는 냉장고의 형태로된 신규의 냉동장치의 한실시예의 개략도.

제2도는 각각 서로 다른 온도로 유지되는 두개의 격실을 갖는 냉장고의 형태로 된 신규의 냉동장치의 다른 실시예의 개략도.

제3도는 제1도에 도시된 냉장고의 격실들의 온도를 제어하기 위한 전기 회로도.

제4도는 제3도에 도시된 전기회로의 제2 실시예의 회로도.

제5도는 제3도에 도시된 전기회로의 제3 실시예의 회로도.

제6도는 제3도에 도시된 전기회로의 제4 실시예의 회로도.

제7도는 열교환기의 형태로된 제1도에 도시된 냉장고의 냉매회로의 개략적인 부분평면도.

제8도는 제7도에 도시된 열교환기 일부의 개략적인 단면도.

제9도는 제7도에 도시된 열교환기의 다른 실시예의 개략적인 평면도.

제10도는 제9도에 도시된 열교환기의 다른 실시예의 개략적인 단면도.

제11도는 제7도에 도시된 열교환기의 또 다른 실시예의 개략적인 평면도.

제12도는 제11도에 도시된 열교환기 일부를 선 XII-XII를 따라 취한 개략적인 단면도.

제13도는 제7도에 도시된 열교환기의 또 다른 실시예의 개략적인 평면도.

제14도는 제13도에 도시된 열교환기 일부를 선 XIV-XIV를 따라 취한 개략적인 단면도.

제15도는 제13도에 도시된 열교환기의 또다른 실시예의 개략적인 단면도.

본 발명은 서로 다른 온도로 유지되는 격실을 포함하는 냉동장치에 관한 것이다.

이러한 장치는 통상 냉장고, 급속 냉동 냉장고, 냉동실 또는 보온실등의 형태를 갖는다. 가장 보편적인 형태는 두개의 증발기에 의해 서로 다른 일정 온도로 유지되는 두개의 격실을 갖는 냉장고이다. 즉, 약 5℃의 온도로 유지되는 냉장실과 약 -18℃로 유지되는 냉동실이 제공된다.

대부분의 이러한 형의 기존 냉장고는 두개의 증발기와 직렬로 연결되어 상기 증발기들을 냉각시키는 단일 압축기에 의해 작동된다. 이러한 방법에 있어서, 두 격실간의 저온의 분배는 냉장고의 구조에 의해 조절되며, 일부는 사용에 따라(문의 개방, 냉각 또는 냉동시킬 물품의 저장시) 그리고 일부는 대기온도에 따라 저온의 분배를 변화시킬 수도 있는 필요성에 부합될 수 없다. 이러한 것을 할 수 없을 때, 냉동실에서 충분한 저온이 발생될 수 없어, 필요 온도 -18℃가 얻어지지 않게된다. 이것은 저항에 의해 냉장실을 가열시킴으로써, 또는 예를들어 16℃의 주어진 최하의 외부온도에 대해 격실을 -18℃와 5℃의 온도로 적절하게 균형시키게 함으로써 개선시킬 수 있다. 그렇지만, 이러한 경우에 외부온도가 32℃일때는 격실의 온도가 -23℃ 및 5℃로 될것이다. 저항 또는 보다 저온의 열 균형에 의한 해결 방법은 과도한 에너지 소비를 발생시키며, 부가적으로 이러한 방법들은 제한된 온도범위내에서만, 그리고 제한된 냉동실용량(냉장고의 전용량의 약 25%로서 약 100리터를 초과할 수 없다)에 대해서만 만족스럽게 이루어지게 된다.

또한, 보다 저온의 격실에 대해서 그것이 요구되는 온도에서, 저온 발생 유체를 증발시킴으로써 양쪽의 격실을 냉각할 수 있으나, 이러한 방법도 비효율적인 에너지 소비를 수반한다.

다른 형의 냉장고에는 각각의 격실에 저온을 공급하는 두개의 압축기가 포함된다. 따라서, 격실간의 체적비에 관계없이 두 격실의 온도를 정확히 유지시켜주며 그들을 따로따로 조절할 수 있게 해준다. 그러나 이러한 방법도 매우 고가로 되고, 이경우, 각각의 압축기로 부터의 고정 낭비가 개개로는 적은 것이라 할지라도 그러한 고정낭비가 합쳐지기 때문에 상기한 바와같은 방법보다는 적어도 에너지 소비가 크게 된다.

단일 압축기를 간는 냉장고에 있어서, 두 격실을 독립적으로 작동시키게 하기 위한 많은 방법들이 제안되었다. 그 방법의 대부분은 통상 냉장실을 냉각시키는 하나의 증발기의 작동을 정지시키고 반면에 다른 증발기는 계속 작동되게 하는 전기밸브를 포함하는 것이다. 그러나, 이 방법도 단지 하나의 증발기 또는 두 증발기 모두가 냉각되느냐 안되느냐에 따라 냉각회로가 아주 상이하게 작동하기 때문에, 완전히 독립적인 온도조절 및 안정성을 제공할 수 없게 되며, 적절한 결과를 얻을 수 있도록 하기 위해서는 상당히 복잡하고 더욱 비용이 많이 드는 조절장치가 필요하게 된다.

또한, 냉장실을 냉각시키기 위해 보조회로를 제공하는 방법이 있다. 이 회로는 냉동실과 열접촉하게 되며, 회로에서의 열교환은 유체순환을 정지시키도록 가열될 수 있는 전기밸브 또는 드로틀에 의해서 제어된다.

이러한 방법은 냉동실의 기능을 영구적으로 유지시키게끔 냉동물품을 냉동 유지시키고 냉동을 개선시키도록 두 격실의 온도를 따로따로 조절할 수 있게 하는 분리된 두개의 압축기와 회로를 사용할때 두 격실간의 동일 수준의 독립성을 제공해 주지 못한다.

더우기, 단일 압축기를 상용할때 증발온도는 저온 격실의 요구조건에 의해 지배되어, 열역학적인 효율을 감소시키게 한다.

상기한 바와 같은 단점들은 냉매의 압력을 응축기 입구에서의 고수준으로 부터 증발기 입구에서의 저수준으로 감소시키도록 모세관을 사용하게끔 구성된 냉각회로의 경우에 특히 현저하게 나타난다. 그 이유는 모세관내의 흐름이 정지되지 않고 고압측 및 저압측을 지배하는 조건들을 만족시키도록 변화하기 때문이다. 모세관내의 흐름이 정지되지 않고 고압측 및 저압측을 지배하는 조건들을 만족시키도록 변화하기 때문이다. 모세관은 실제 작동중에 발생하는 여러 조건들에 대해 적응할 수 있도록 자기 조절 효과를 갖는다. 모세관은 이러한 능력을 가질뿐만 아니라 단순하고 확실성을 갖기 때문에 가정용 냉장고에 폭넓게 사용되어 왔다.

본 발명은 독립적으로 조절되며 서로 다른 온도로 유지되는 격실을 갖는 냉동장치를 제공함으로써 상기한 바와 같은 단점을 해소시키는 방법을 제공해 준다. 이러한 장치에서, 각각의 격실에 대한 저온의 공급은 열감응밸브에 의해 서로 독립적으로 이루어지며, 온도의 조절은 교대작동에 의해 독립적으로 유지되며, 냉각은 한번에 단지 한 격실에 대해서만 발생되어 각각의 격실의 온도를 안정화 시킨다. 모세관 시스템에 있어서, 이러한 결과는 냉동실을 냉각시키도록 열감응밸브로서 작용하며, 냉동실의 내측에 위치되어 증발기로서 작용하는 부분과 응축기로서 작용하는 부분으로 구성되며, 주회로 증발기중 하나와 함께 열교환을 형성하는 보조회로를 포함하는 시스템을 사용하는 본 발명의 장치에 의해서 이루어 질 수 있다.

증발온도 또는 다른 수단에 의해 제어되는 팽창 밸브는 여러 격실을 더욱 쉽게 서로 독립적으로 유지시키게 해준다. 이러한 밸브는 유체의 흐름을 정지시키도록 사용될 수 있어, 각각항온밸브에 의해 조절되는 격실의 더욱 큰 독립성을 보장해 주는 유체 보유기능을 회로에 제공해 준다. 이러한 방법은 상업적인 냉동에 사용된다. 그렇지만 이러한 팽창밸브는 가정용 냉동에 사용하기에는 너무 비싼 것이다.

본 발명은 비교적 일정한 서로 다른 온도로 유지되는 격실을 포함하며, 단일 모터-압축기를 갖는 냉동회로와, 열교환을 보장하게끔 중력에 의해 냉매가 순환되며 응축기와 증발기를 갖는 보조회로를 통해 하나는 냉장실을 냉각시키고 다른 하나는 냉동실을 냉각시키는 적어도 두개의 증발기를 포함하는 주회로로 구성되는 냉동장치를 제공해 준다. 이 주회로의 증발기는 보조회로의 응축기와 함께 열교환을 형성하고, 열교환기는 보조 회로의 증발기 위에 위치되며, 열전달은 단지 일방향으로만 가능하게 되어 열감응밸브의 효과가 발생되게 된다. 이것은 주회로의 온도가 격실내의 온도보다 낮을 때에만 냉동실은 주회로로 부터 저온을 전달받게 되며, 그외의 경우에는 격리된 채로 유지된다.

냉장실의 증발기는 큰 표면적을 가짐으로써, 더 높은 온도에서 증발을 하게된다. 그러므로, 증발기의 작동시에 냉동실에서는 저온이 발생되지 않게되어, 상기 냉동실은 다른 증발기가 정지되어 증발온도가 충분히 떨어지게 되지 않을 때에는 저온을 전달받을 수 없게 된다. 이와같이, 장치는 각각의 격실에 대해 교대로 작동을 하게 된다.

첨부된 도면에 도시된 다수의 실시예에 관한 이후의 설명을 참조함으로써 본 발명을 더욱 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

제1도 및 제2도에는 서로 다른 온도로 유지되는 두개의 격실을 포함하는 냉동장치(1)가 도시되어 있다. 이러한 장치에 있어서, 격실의 온도들은 하나의 모터-압축기(제1도에서는 3번으로 제2도에서는 24번으로 표시됨)를 갖는 모세관형 냉각회로에 의해 유지된다. 제3도 내지 제6도에는 격실온도를 비교적 일정하게 유지시키게끔 격실온도를 조절하는데 사용되는 전기회로(4)가 도시되어 있다. 냉각회로(2 또는 23)는 각각 저온 발생유체 또는 냉매를 포함하는 따로 따로의 폐쇄회로로 구성되며 주회로 및 보조회로로 언급되는 적어도 두개의 부분을 포함한다. 주회로는 여러개의 증발기를 포함하는데, 상기 증발기의 갯수는 냉동장치(1 또는 19)의 격실의 수와 대응한다. 보조회로는 분리된 코일을 포함하며, 그 일부는 증발기로서 작용하며, 다른 부분은 응축기로서 작용하고, 주회로의 증발기중 하나와 열교환을 하며 상기 주회로의 증발기와 함께 열교환기를 형성한다. 보조회로는 이 회로의 두 부분간의 열교환을 위한 저온 발생 유체 또는 냉매를 포함한다. 보조회로내의 유체는 중력 또는 열 사이펀 효과에 의해 순환되어, 증발기로서 작용하는 상기 열교환기의 부분과 열관계를 갖는 응축기 부분으로부터 저온을 냉장실로 전달한다. 열교환기는 보조회로의 증발기 부분위에 위치된다. 열교환기가 보조회로의 증발기 부분보다 저온 상태에 있을 때, 열교환기의 일부를 형성하는 보조회로의 응축기 부분의 내측에 존재하는 냉매 증기는 응축되며, 그러한 결과로 응축된 액체 냉매는 보조회로의 증발기 부분으로 재순환되어, 그곳에서 증발되어 저온을 발생시킨다. 따라서, 열교환이 이루어지게 된다. 한편, 보조회로의 증발기 부분이 열교환기 보다 저온상태에 있을 때는 냉매증기의 압력이 낮게 되어 냉매 증기를 열교환기에서 응축시킬 수 없기 때문에 상기 보조회로의 증발기 부분에는 액체 냉매가 존재하게 된다. 그러므로, 이 시스템은 냉동장치(1 또는 19)의 한 격실이 작동전환시에 저온을 다른 격실로 귀환시킴 없이 저온을 전달받을 수 있게 하는 열감응밸브로 구성된다. 상기 냉동장치(1 또는 19)의 작동시에, 냉각회로(2 또는 23)의 주회로는 교대로 증발 장치들을 냉각시키며 각각의 증발기 장치는 각기 다른 기능을 갖는다. 즉 하나는 증발기로서 직접 작용하며, 다른 하나는 보조회로와의 열교환에 의해 작동하게 된다. 주회로의 증발장치와 증발기로서 작용하는 주회로의 부분은 냉동장치(1 또는 19)의 격실에 각각 위치되어 그들의 냉각을 보장해 준다.

제1도에는 두개의 격실, 즉 약 5℃의 온도로 유지되는 냉장실(5)과 약 -18℃의 온도로 유지되는 냉동실(6)을 포함하는 냉동장치(1)가 도시되어 있다. 냉각회로(2)는 주로, 직렬로 연결된, 모터-압축기(3), 응축기(7), 필터-하이드레이터(filter-hydrator)(8), 주모세관(9), 보조모세관(10), 연결관(11), 열교환기의 일부를 형성하는 챔버형 증발기(12), 귀환관(13), 보조 모세관(10)과 병렬로 연결되어 통상의 증발기로서 작용하는 주모세관의 출구에 위치된 보조증발기(14) 및 이 증발기의 입구에 위치하여 저온 발생을 차단 및 개방하는 전기밸브(15)로 구성된 주회로를 포함한다. 또한 냉각회로는 응축기로서 작용하며 제1주회로증발기(12)와 함께 열교환기의 일부를 형성하는 한 부분(17)과, 냉증실(6)의 내측에서 증발기로서 작용하는 다른 부분(18)으로 구성되면서 상기 주회로로 부터 분리되어 있는 보조회로(16)를 포함한다.

냉증장치(1)가 작동되어, 주회로의 전기밸브(15)가 개방되면 액체 냉매 또는 저온 발생유체가 보조증발기(14)내로 흐르게 되어, 그곳에서 액체 냉매는 -10 내지 -15℃의 온도에서 증발하게 된다. 소정의 초과된 액체 냉매가 열교환기(12-17)에 도달하여도 증발기 부분(18)에 저온이 전달되지 않게 되는데, 그 이유는 증발기 부분(18)이 -18℃의 온도로 유지되어 있기 때문이다. 보조 모세관에서 발생되는 압력강하가 증발기(14)에서의 압력강하 보다 훨씰 크기 때문에 보조모세관을 통한 냉매의 흐름은 거의없게 된다.

보통 5℃의 온도로 유지되는 냉장실(5)과 큰 표면적을 갖는 증발기(14)간에 이루어지는 열평형과 주모세관(9)에서의 유량에 따라 증발기(14)에서의 증발온도가 -10 내지 -15℃로 되게 된다.

전기밸브(15)가 폐쇄되면, 증발(14)에는 저온 발생 유체 또는 냉매가 더이상 공급되지 않게되고, 냉매는 액체의 형태로 보조모세관(10)을 통과하게 된다. 결과적으로, 회로는 직렬로 연결된 두 모세관과 함께 작용하여, 주모세관(9)로 부터 단지 감속효과만이 발생될 때 보다 증발온도를 더 낮게 한다. 그러므로, 예를들어 보조회로의 증발기 부분(18)에 의해 냉동실이 약 -18℃까지 냉각될 수 있도록 열교환기(12-17)에서 -25℃의 증발온도가 발생되게 된다.

이러한 설명으로, 각 증발기에 있어서 그 증발기가 가장 효율적으로 작동하는 온도에서 저온을 발생시키도록 시스템은 완전히 교대로 작동할 수 있으며, 각각의 격실의 온도는 다른 격실의 온도조절에 큰 영향을 끼침이 없이 조절될 수 있으며, 압축기는 영구적인 작동상태로 유지될 수 있어, 냉장실의 적정 온도 및 그 조정기능을 유지하면서 냉동실에 최대의 저온을 공급할 수 있음을 알 수 있게된다. 이것은 냉장실의 경우에서도 똑같이, 냉동실에 있어서 바람직한 온도가 유지될 수 있다.

만약 각기 다른 증발온도를 갖는 저온을 교대로 발생시킴으로써 효과적인 에너지 절약을 이룰 수 있게 하기 위해서는 효과적인 열교환기가 필요하게 된다. 그러므로 이러한 신규의 냉동장치(1 또는 19)에는 증발 및 응축에 의해 작동하여 높은 열전달계수와 좋은 열사이펀 순환을 모두 보장하는 보조회로와, 보조측 및 주측 모두에 설치되며 큰 내측 표면적을 갖는 열교환기가 포함된다.

본 발명의 원리에 따라 구성된 열교환기는 이러한 수행을 보장해 준다. 제7도 및 제8도에 도시된 바와 같이, 열교환기 (50)는 열교환기판(55)의 양측에 밀접하게 접촉된 두개의 회로(제1도에서는 12-17번, 제2도에서는 29-34번으로 표시됨)를 포함한다. 열교환기(50)는 서로 겹쳐진 세개의 금속판(54, 55, 56)로 구성되는데, 중간판은 열교환판(55)을 형성하며, 각 외측판(54, 56)은 중간판과의 사이에 주회로를 형성할 수 있게끔 형성되어 있다. 냉매 또는 저온 발생유체가 이 회로를 통해 흐르게 된다. 회로(12-17 또는 29-(34)는 벌집형의 회로로서, 최소의 압력강화를 제공해 주는 최대의 열교환 표면적을 제공해준다. 회로는 가능한한 최대의 열교환을 이루게 하도록 서로 면하고 있다. 제9도 및 제10도에 도시된 또다른 실시예에 있어서, 회로(12-17 또는 29-34)는 열교환기면의 일부 또는 전체에 걸쳐 제공되는 순환채널(57)을 포함한다. 회로는 열교환판(55)에 대해 대칭적으로 유지되며, 따라서 서로 면하거나 어느정도 틀리게 되어 있다.

주회로(12 또는 29)는 채널(57)을 포함할수 있고 보조회로(17 또는 34)는 벌집형으로 구성될 수 있다. 본 실시예가 제8도에 도시된 것에 제한되지는 않는다.

또한, 열교환기(50)는 서로 적당한 열접촉을 이룰 수 있도록 기계적으로 조립되는 서로 분리된 회로를 포함하는 두개의 판으로 구성될 수도 있다.

열교환기는 여러가지 방법에 의해 조립될 수 있으나, 바람직하게는 "롤(roll)접합" 또는 "Z접합"방법에 의해 구성된다. 롤 접합방법은 함께 겹쳐진 알루미늄 시트를 롤링에 의해 접합시키는 공정으로 구성된다. 롤링후에, 회로는 고압액체에 의해 부풀려지게 되는데, 상기 고압유체는 시트가 서로 접합되지 않은 부분을 압분하여 회로를 형성시킨다.

Z접합방법에 있어서는, 롤리에 의해 이미 얇은 아연시트로 피복되어 있는 알루미늄 시트를 융접시킨다. 이 시트로 회로를 찍어내며, 그뒤에 그것은 가열판을 가지며 회로와 동일한 형태를 갖는 프레스에 위치시킨다. 열에 의해 아연을 용융시켜 시트를 서로 접합시킨 뒤에 냉각시킨다. 또다른 실시예에 있어서, 열교환기는 강판 또는 다른 금속판을 찍어내어, 저항용접에 의해, 또는 예로 회로의 가장자리를 둥굴게 함으로써 선용접이 필요할때는 점용접 또는 시임용접에 의해, 서로 접합시킴으로써 제작될 수도 있다. 용접토오치를 사용하여 가장자리를 융합시킴으로써 세판을 함께 접합시킬 수 있다.

또 다른 실시예에 있어서, 열교환기판은 분레이징에 의해 조립될 수 있으며, 그 경우에 판은 먼저 짧은 구리층으로 피복되고 그뒤에 전체적으로 가열된다.

제11도 및 제12도에 도시된 바와같은 또다른 실시예에 있어서, 열교환기(50)는 아코디온 형태로 굽혁진 이중튜브(59)로 형성되어 주냉매회로 또는 보조냉매회로(12-17 또는 29-34)를 구성하는 코일(58)의 형태로 되어있다. 이 이중튜브는 압출 가공된 알루미늄으로 만들어질 수 있을 것이다.

최종적으로, 제13도, 제14도, 제15도에 도시시된 실시예에 있어서, 열교환기는 아코디온 형태로 굽혀진 두개의 동심 튜브(61, 62)로 형성되어 주냉매회로와 보조냉매회로(12-17 또는 29-34)를 구성하는 코일(60)의 형태로 되어 있다. 이 동심튜브는 알루미늄 또는 다른 금속으로 만들어지며, 제14도에 도시된 바와 같은 단순한 형태 또는 제15도에 도시된 바와 같은 혼합형태를 가진다. 혼합형태를 사용할 때, 튜브 사이의 공간에는 내측 휠(fin)이 제공되게 된다.

제2도에 예시된 바와 같은 다른 실시예의 냉동장치에 있어서, 냉장고(19)는 약 5℃의 온도로 유지되는 냉장실(20)과 액 -18℃의 온도로 유지되는 냉동실(21)로 구성된 두개의 격실을 포함한다. 냉각회로(23)는 직렬로 연결된, 모터-압축기(24), 응축기(25), 냉매 또는 저온 발생 유체 트랩챔버(trap chamber)(26)의 형태로 되어 있으며 응축기 출구에 연결되어 저온 발생을 차단 및 개방하는 장치, 필터-디하이드 레이터(27), 모세관(28), 열교환기의 일부를 형성하는 챔버형 증발기(29)와, 연결관(30), 냉장실(20)에서 통상적인 증발기로서 작용하는 보조증발기(31), 모터-압축기(24)에 연결되는 귀환관(32)으로 구성된 주회로를 포함한다. 냉각회로는 또한 응축기로서 작용하며 제1 주회로 증발기와 함께 열교환기의 일부를 형성하는 한부분(34)과, 냉동실(21)의 내측에서 증발기로서 작용하는 다른 부분(35)으로 구성되면서 주회로로 부터 분리되어 있는 보조회로(33)를 포함한다.

트랩(26)이 적절하게 위치됨으로써, 트랩은 응축기(25)의 가열 영향을 방지시켜 주며, 대기온도에 가까운 온도로 급속하게 감소될 수 있게 될 수 있다. 이것은 전기 가열 저항(36)에 의해 이루어진다. 이 저항이 작동되지 않을 때, 트랩은 응축기(25)로 부터 전달되는 액체 냉매로 충만되게 되며, 따라서 트랩 및 그 가열 저항은 차단장치를 구성하게 된다.

가열 저항(36)이 작동되지 않을 때, 열교환기(29-34)의 일부를 형성하는 증발기에 대해서는 냉매가 충분하게 존재하나, 보조 증발기(31)에 대해서는 부족하게 될 수 있게 할 정도의 냉매가 주회로에 충만되게 된다.

결과적으로, 트랩(26)이 가열되지 않을 때는,주회로 내의 액체 냉매 또는 저온 발생 유체가 보조 증발기(31)에 공급될 수 있을 정도로 충분히 존재하지 않게되며, 저온은 단지 열교환기(29-34)에서만 발생하게되며, 보조회로의 열부하가 더 낮기 때문에 증발기에서 냉매 또는 저온 발생유체는 예를들어 -25℃에서 증발하게 된다. 냉동실(21)은 보조회로(33)의 증발기부분(35)에 의해 냉각된다. 트랩(26)이 가열될 때 냉매 또는 저온 발생 유체는 트랩으로 부터 배출되어, 주회로 내의 유체가 보조증발기(31)에 공급될 수 있을 정도로 충분히 존재하게 되며, 보조증발기(31)에서의 열부하가 비교적 더 높기 때문에 저온 발생유체는 더 높은 온도에서 증발하게 된다. 결과적으로, 저온이 열교환기(29-34)를 통해 보조회로(33)로 그리고 증발온도보다 더 낮은 온도 예를들어 -20℃로 유지되는 냉동실(21)의 내측에 위치되는 보조회로의 증발기 부분으로 전달될 수 없게 된다.

제1도 및 제2도에 도시된 장치의 주회로(2 또는 23)는 두개의 증발기를 포함한다. 정상 작동 조건하에서, 5℃의 온도로 유지되는 냉장실의 증발기(14 또는 31)은 더 높은 온도, 예로 -10 내지 -15℃에서 작동하며, 반면에 열교환기의 일부를 형성하는 증발기(12 또는 29)는 더 낮은 온도, 예로 -20 내지 -30℃에서 작동하며, 보조회로 증발기(18 또는 35)는 예로 -15 내지 25℃에서 작동한다.

통상의 증발기 또는 열교환기의 일부로서 작용하는 여러 증발기를 갖는 주회로와, 열교환기를 통해 주회로와 열을 교환하는 보조회로를 포함하는 이러한 냉각회로에 있어서, 주회로는 가열장치가 제공된 트랩(제2도에서 26번으로 표시됨) 또는 드로틀과 같은 전기밸브(제1도에서 15번으로 표시됨)가 아닌 다른 소정의 시스템을 사용하여 격실내에서 교대로 저온을 발생시키게 할 수도 있을 것이다. 냉각회로에 의한 교대적인 저온발생은 격시내의 온도를 비교적 일정하게 유지시키기 위해 항온기에 의해 제어된다.

제1도 또는 제2도에 도시된 냉동장치에서 두 격실의 온도는 두개의 항온기에 의해 조절될 수도 있는데, 항온기의 감지장치는 이 격실내의 증발기와 열접촉하게 된다. 제3도에서 두 격실에서의 교대적인 저온발생을 제어하는 전기회로(4)가 도시되어 있다. 이 회로는 두개의 부분으로 구성되는 데, 제1부분은 모터-압축기(3)와 함께 전원단자에 일련으로 연결되는 항온기(37)을 포함하고, 그 감지장치(도시되지 않음)는 냉장실의 증발기와 밀접한 상태에 있으며, 제2부분은 개방전기밸브(15)(즉, 작동시에 개방되는)와 직렬로 연결된 항온기(38)의 조합체를 포함하는 데, 상기 조합체는 모터-압축기(3)의 단자에 병렬로 연결되며, 상기 항온기(38)의 감지장치(도시되지 않음)는 냉동실의 증발기(18)과 밀접하게 열접촉한다.

상기 회로의 제1부분의 항온기(37)는 예로 3 내지 5℃의 일정한 리셋팅 온도를 갖는 폐쇄항온기 (즉, 벨로우즈(bellows) 압력에 의해 접촉자가 폐쇄되는)인데, 상기 항온기는 냉장실의 증발기(14)의 결빙이 풀릴때만 모터-압축기(3)를 재가동시킨다. 그리하여, 주기적으로 되어 자동적인 결빙 풀림이 보장되게 된다.

또한 동일한 항온기(37)는 서로 직렬로 연결된 항온기(38)와 전기밸브(15)를 포함하는 회로(4)의 제2부부분을 제어한다. 이 항온기(38)는 개방 항온기(즉, 벨로우즈 압력에 의해 접촉자가 개방 되는)로서, 냉동실(6)의 온도가 예정된 온도에 도달될 때 접촉자를 폐쇄시켜 전기밸브(15)를 작동시킴으로써, 상기 전기 밸브가 개방되어 냉장실의 증발기(14) 내로 액체 냉매 또는 저온 발생 유체 가유입 되게 된다. 이것은 교차식 조절시스템이다. 냉동실(6)은 적당한 온도에 도달될 때까지는 우선을 갖는다. 그뒤에 전기밸브는 폐쇄되고 저온은 냉장실(5)에서 발생된다. 냉장실(5)이 적당한 온도에 도달되면, 항온기(37)는 떨어져 모터-압축기(3)를 정지시킨다. 결빙 풀림은 종래의 방식으로 이루어진다. 본 장치에는 두개의 항온기가 자동적으로 열평형을 이루게하기 때문에 열평형을 이루게 하는 어떤 소정의 저항이 요구되지 않는다.

결빙 풀림이 완료되면, 항온기(37)는 모터-압축기(3)를 재가동시킨다. 다른 항온기(38)가 또한 가열되어 전기밸브(15)를 폐쇄시킨다. 그때, 냉동실(6)에서 저온이 발생되게 되며, 사이클이 다시 계속된다. 만약 아직 항온기(38)가 전기밸브를 폐쇄시키지 않았다면, 먼저 냉장실(5)에서 저온이 발생되게 되며, 항온기(38)가 저온발생의 필요성을 지시하자마자 냉동실(6)에서 저온이 발생되게 되며, 냉장실(5)은 후속적으로 냉각되게 된다. 냉장고(1)가 가동될 때, 먼저 냉동실(6)이 냉각되며 그뒤에 냉장실(5)이 냉각되게 된다.

이러한 아주 간단한 조절시스템은 냉동실의 체적이 두 격실의 전체 체적의 약 1/3을 초과하지 않게 구성된 두 격실을 포함하는 냉장고에 적합하다. 이것은 냉동실에 우선권이 주어지기 때문인데, 만약 냉동실의 저온 발생요구가 과도하게 발생했다면, 냉동실은 발생된 저온을 모두 소시하게 되어 다른 격실에 손상을 끼치게 되며 이것은 용납할 수 없는 것이다. 이 조절시스템(4)은 비록 간단하다는 이점은 있지만 냉장실의 작동을 정지시키게 하거나 냉동실을 연속적으로 냉각시킬 수 없게 한다. 그렇지만, 상기 조절 시스템은 완전히 분리된 격실 조절을 제공하며 에너지를 절약시키고, 항온기(38)를 조절함으로써 예로-18 내지 -25℃ 미만으로 냉동실의 온도를 떨어뜨리게 해준다.

제4도에는 제3도에 도시된 실시예와 비교할 때 항온기가 역으로 구성된 저온 발생 제어 전기회로의 제2실시예가 도시되어 있다. 모터-압축기(3)는 냉동실 항온기(39)에 의해 제어되며, 냉장실 항온기(40)는 개방밸브인 전기밸브(15)와 직렬로 연결되며, 반면에 상기 항온기는 모두 폐쇄형으로 되어 있다. 냉장실은 동일한 방식으로 결빙이 풀려지게 되며, 냉장실 항온기(40)는 제3도에 도시된 실시예의 경우와 마찬가지로 일정한 리셋팅 온도를 갖는다.

본 제2실시예에 있어서, 조절은 더이상 교차되지 않게 되며, 냉장실(5)이 우선권을 갖게 된다. 모터-압축기(3)는 냉동실(6)이 저온을 요구할 때 가동되게 된다. 만약 냉장실(5)도 냉각을 요구한다면, 그 항온기(40)가 폐쇄되고, 전기 밸브(15)가 개방되어 냉장실에서 저온이 발생하게 된다. 냉장실이 적당한 온도에 도달하면, 항온기(40)는 개방되고, 전기밸브(15)가 폐쇄되어, 냉동실에서는 적당한 온도에 도달될 때 까지 저온이 발생하게 된다.

냉장 목적으로, 열부하가 보통일때는 압축기(3)는 정지되고, 사이클은 다시 시작된다. 냉동 목적으로, 냉동실(6)의 열부하는 사이클을 연장시킬 수도 있게 되어, 냉장실 항온기(40)는 냉동실 항온기(39)가 개방되기전에 다시 폐쇄될 수도 있을 것이다. 어느 경우에나 결과는 동일하게. 된다. 제2실시예의 전기회로는 냉장고의 두 격실(5, 6)의 온도를 따로따로 조절할 수 있게 하며, 에너지를 절약하고, 모터-압축기를 영구적으로 작동 유지시키는 가능성과 냉동실에서 최대의 저온을 발생시키게 하는 가능성과 또한 냉장실의 작동을 정지시키게 하는 가능성을 제공해 준다. 이 실시예는 간단하며, 두개의 격실을 포함한 냉동실이 큰 냉장고에 적합하다. 이러한 조건하에서, 냉장실의 제적이 두 격실의 전체 체적에 비해 비교적 작게 되어 있기 때문에 냉장실에 우선권이 부여되어도 과부하를 초래시킬 위험은 없으며, 이러한 과부하로 인해 소정의 기간동안 냉동실에서 저온이 발생될 수 없게 되는데, 그러한 것은 거의 용납한 수 없는 것이다.

제5도에는 제4도에 도시된 실시예와 비교할 때 회로의 연결이 동일하게 끔 즉, 냉장실에 우선권이 주어지게끔 구성된 저온 발생 제어 전기 회로의 제3실시예가 도시되어 있다. 이 회로는 세부분으로 구성된다. 제1부분은 모터-압추기(3)과 함께 전원단자에 직렬로 연결된 냉동실 항온기(41)를 포함한다. 제2부분은 냉장실 항온기(42), 전기밸브(15), 및 냉동실 항온기(41)에 설치된 보조 접촉자(44)의 조합체를 포함하는데, 상기 요소들은 서로 직렬로 연결되며, 상기 조합체는 모터-압축기(3)의 단자에 병렬로 연결된다.

제3부분은 냉장실 항온기(42)와 함께 전원 단자에 직렬로 연결된 가열저항(43)을 포함한다. 이 저항은 작동될때, 냉동실 항온기(42)의 벌브(bulb)를 가열시켜, 냉장실에 저온 발생이 요구될때 항온기(41)가 폐쇄되지 않은 채로 모터-압축기(3)를 가동시킬 수 없게되며, 따라서 냉동실(6)이 장기 사이클을 수행할때 냉장실(5)에 너무 오랫동안 저온이 공급되지 않게 되는 것을 방지시켜준다.

냉동실 항온기(41)에 설치된 보조접촉자(44)는 주접촉자와 같이 폐쇄 접촉자가 아닌 개방접촉자로서, 항온기(41)가 주접촉자를 폐쇄시키는 정상 온도 이상으로 가열될때 회로를 개방시킨다. 보조 접촉자의 개방은 전자 밸브 회로를 차단시켜. 다시 냉동실(6)에서 저온이 발생되게 한다. 즉, 보조 접촉자(44)는 항온기가 정상온도 이상으로 가열되자마자 냉동실에 우선권을 복귀시켜준다.

장기간의 냉동시에, 보조 접촉자는 사이클의 초기에 개방된 채로 유지되어, 냉장실을 손상시키게 할 수도 있을 것이다. 이러한 것을 방지하기 위해, 냉동실 항온기(41)의 접촉자를 단락시키는 접촉자에 의해 모터-압축기를 영구적으로 가동시키는 스위치에 보조접촉자(44)를 단락시키는 제2 접촉자를 제공한다.

이 두 접촉자(도시되지 않음)는 냉동이 필요할때 사용자에 의해 함께 작동되게 된다. 본 제3 실시예에 있어서, 저항(43)은 냉장실 항온기(42)가 저온 발생의 필요성을 지시하고 냉동실 항온기(41)는 저온 발생의 필요성을 지시하지 않을때, 모터-압축기(3)를 가동시키게 하며, 냉동실 항온기(41)에 설치된 보조접촉자(44)는 냉동실의 온도가 적정 온도 이상으로 상승하게 될때는 언제나 냉동실에 우선권을 복귀시킴으로써 다른 격실의 과부하의 영향을 제한시킨다. 제5도에는 이 두격실을 조합시키는 방법이 도시되어 있는데, 상기 격실은 그 두 격실의 상대적인 특성에 따라, 필요시에 분리하여 사용될 수도 있을 것이다.

제6도에는 제4도에 도시된 제2실시예와 유사한 저온 발생 제어전기회로의 제4실시예가 도시되어 있다. 이 제4 실시예는 두 부분으로 구성되는데, 제1 부분으로 구성되는데, 제1부분은 모터-압축기(3)와 직렬로 전원단자에 연결되는 냉동실 항온기(45)를 포함하며, 제2 부분은 냉장실 항온기(46), 통과하는 전류에 의해 지연 개방이 제어되는 스윗치로 구성되는 사이클 장치(47), 및 전기밸브(15)의 조합체를 포함하는데, 상기 조합체의 요소들은 직렬로 연결되며, 조합체는 모터-압축기 단자에 병렬로 연결된다. 사이클 장치(47)는 가열 정항이 제공되는 바이메탈스트립으로 구성되는데, 상기 사이클 장치를 순환하는 전류가 상기 가열 저항을 통과하게 된다. 저항에 전류가 흐르면 그 온도가 증가하여 바이메탈스트립은 소정의 온도에서 그 위치가 변하여 개방되고 저항의 온도가 감소할 때는 다시 폐쇄한다. 사이클 장치의 기능은 냉장실에 부여된 우선권을 제한시키는 것이다.

그 기능은 냉동실의 과가열에 대해 제3 실시예에서와 같은 방식에 의해 이루어지는 대신에, 저항에 의해 가열되는 바이메탈스트립을 포함하며 정상시에 폐쇄되는 스윗치로 구성되는 사이클 장치(47)에 의해, 냉장실에 할당된 작동시간을 의도적으로 제한시킴으로써 이루어지며, 이때 상기 사이클 장치를 순환하는 전류는 상기 저항을 통과하게 된다. 바이메탈스트립과 저항의 선택된 특성에 따라 정해지는 시간의 경과 후에 사이클 장치는 차단되며, 그 바이메탈스트립은 냉각되고, 또한 스트립 및 저항의 특성에 따라 정해지는 시간의 경과후에 접촉자를 다시 폐쇄시킨다.

이 실시예에 있어서, 만일 냉동실이 냉각을 요구한다면 모터압축기(3)는 시동한다. 동시에 냉장실이 냉각을 요구하지 않을때 냉장실 항온기(46)는 개방되기 때문에 전기밸브(15)는 폐쇄되고, 냉매의 흐름은 냉동실로 향한다. 그러나, 동시에 냉장실이 냉각을 요구한다면 냉장실 항온기(46)는 폐쇄되고 냉매의 흐름은 냉장실로 향한다. 그리고 전류 역시 저항과 사이클 장치의 바이메탈스트립내를 순환한다. 이때 저항의 온도는 증가하고 만일 바이메탈스트립이 그 위치를 변화하는 온도에 도달하면 냉장실이 충분히 냉각되기전에 전류의 흐름은 정지되고, 따라서 전기밸브(15)는 폐쇄되어 냉매의 흐름은 냉동실로 향한다.

이러한 냉동실의 냉각중에 냉장실 항온기(46)는 폐쇄된 채 있고 이와 동시에 사이클 장치(47)의 가열저항의 온도는 바이메탈스트립을 다시 폐쇄할 수 있을 정도로 충분히 낮아질때 까지 감소하게 된다. 이때 전기밸브(15)는 개방되고 냉매의 흐름은 냉장실로 다시 향한다. 만일 저항의 온도가 바이메탈스트립이 그 위치를 변화시키는 온도에 도달하기 전에 상기 냉장실이 충분히 냉각된다면 냉장실 항온기(46)는 개방되어 냉매의 흐름은 냉동실로 향한다.

이때 사이클 장치는 만일 두 격실이 오랫동안 동시에 냉각될 필요가 있다면 전기밸브(15)에 지연작용을 유효히 가지게 되며, 그 지연작용은 바이메탈스트립이 그 위치를 변화시키는 온도에 도달하도록 가열 저항에 필요한 시간과 그것이 개방된 후 바이메탈스트립의 온도를 감소시키는데 필요한 시간에 의해 결정되며, 저하의 온도를 증가시키는 시간은 저항내를 순환하는 전류값에 의존된다.

은장고가 과부하가 아닌 정상적으로 작동할때, 상기 제4 실시예는 제2 실시예와 동일한 방식으로 작동하게되며, 냉장실 항온기(46)는 사이클장치(47)가 작동되기 전에 개방된다. 그렇지만, 만약 시스템이 과부하로 된다면, 사이클장치가 작동하여, 두 격실간의 저온의 공급을 사이클장치의 특성에 의해 비율을 결정하여 임의로 분할시킨다. 이러한 절차에 의해 종래의 냉장고에서와 같이 임의적인 분배를 위해 독립적인 온도조절을 일시적으로 상실시키게 함으로써 과부하의 악영향을 방지시킬 수 있다. 그렇지만, 이 경우에 있어서, 그러한 것은 단지 예외적인 상황에서만 발생하게 된다.

기본문에 술된 열작동식 사이클 장치는 일단 전류가 차단되면 자동적으로 원위치로 귀환되기 때문에 적합하다. 그러나, 전자 사이클장치에 의해 제어되는 스윗치와 같은 다른 유사한 장치 또는 장치를 원위치로 귀환시키게 하는 소정의 다른 시스템도 사용됨 수 있다.

전기회로(4)의 제2 실시예에 있어서, 제3 실시예 및 제4 실시예에서 설명된 바와 같이 과부하의 문제에 대처하도록 설계된 것과 같은 개량점을 회로에 적용시킬 수 있다. 또한 이회로 및 제3도 내지 제6도에 도시된 바와 같은 실시예들은 제2도에 도시된 냉동장치의 격실(20, 21)에서의 교대적인 저온발생을 제어하도록 사용될 수 있는데, 그 경우에 회로(4)에서 전기밸브(15)로 구성되는 차단장치가 가열 저항을 갖는 냉매트랩(26)으로 대체된다.

냉동창치의 제어에 관해서도 또한 다른 개량점을 제공할 수 있는데, 그 개량점은 상황에 따라 회로(4)의 제1 실시예를 변화시키도록 사용자에 의해서 작동되는 선택 스윗치를 들 수 있다.

제3 실시예 및 제4 실시예에 의해 수행되는 주기능들 즉 격실온도의 독립적인 조절, 냉동실의 강화된 기능, 일시적인 과열부하에 대한 보상, 냉장실의 작동 정지들은 냉동장치(1)의 각각의 격실에서 온도계를 포함하는 종래의 전자장치에 의해 수행될 수 있다. 이 장치는 각각의 격실의 저온 발생 요구에 부합하도록 모터-압축기를 시동시키게 한다. 한 격실은 모터-압축기가 다른 격실에 의해 정지되자마자 저온발생을 요구할 수 있기 때문에, 압력들을 평형시키게 하도록 지연장치가 제공되어야만 하며, 이것은 모세관을 포함하는 냉각회로에서는 필수적이다.

또 이러한 전자장치는 냉장실을 결빙 풀림할 필요성에 부합할 수 있도록 더욱 짧은 사이클로 작동을 제어할 수 있다. 압축기가 시동할때 냉장실에 우선권을 부여하는 것이 타당하여, 냉장실이 결빙 풀림이 되는 동안 냉동실에서는 저온발생이 계속될 수 있다. 일시적인 과열부하에 대처하도록 동일한 장치가 격실간의 저온의 분배를 최적화 시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 단일 모터-압축기와 각각의 격실에 하나씩인 최소한 2개의 증발기 및 격실중 하나에 저온 발생을 차단 및 개방하는 장치로 구성된 냉매 회로에 의해서 냉각되고, 별개의 항온장치에 의해서 제어되며, 차단상태에서는 제1의 격실의 냉각을 정지시키고 제2의 격실을 냉각시킬 수 있는 반면에, 개방 상태에서는 상기 제1의 격실을 냉각시키고 제2의 격실의 냉각을 정지시키도록 한 서로 다른 온도로 유지되는 격실들을 포함하는 장치에 있어서, 상기 차단 및 개방장치는 전기밸브(15)로서, 상기 전기밸브(15)의 차단 및 개방 상태를 교체시키기 위한 전기 조절 회로를 구비하고, 상기 전기 조절 회로는 사이클 장치(47)에 연결된 각각의 격실에 하나씩인 2개의 폐쇄항온기(45, 46)로 이루어진 것을 특징으로 하는 서로 다른 온도로 유지되는 격실들을 포함하는 냉동장치.

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