KR940010579B1 - 스터링 사이클 방식 냉기발생기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스터링 사이클 방식 냉기발생기

제 1 도는 종래의 스터링 사이클 방식 냉장고의 측면개략도.

제 2 도는 종래의 스터링 사이클 방식 냉동시스템을 나타내는 구성도.

제 3 도는 본 발명의 스터링 사이클 방식 냉동시스템을 나타내는 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 스터링 모듈 2 : 흡열기

3 : 흡열용 열교환기 4 : 흡열부 순환펌프

5 : 방열기 6 : 방열용 열교환기

7 : 방열부 순환펌프 11 : 흡열기외각

12 : 방열기외각 22 : 펌프 실린더

23 : 펌프 피스톤 24 : 상부 펌핑실

25 : 하부 펌핑실 26 : 연결봉

27a,27b,27c,27d : 유로 28a,28b,28c,28d : 첵밸브

29 : 분리벽 30 : 로드 씰

본 발명은 스터링 사이클 방식 냉기발생기에 관한 것으로 냉기 전달을 위한 냉기전달매체 및 방열을 위한 작동유체의 순환펌프를 스터링 모듈(Module:냉동기)에 내장시켜 열량의 균형을 맞추어 두고 구조를 간단히 하는 스터링 사이클 방식 냉기발생기에 관한 것이다.

종래의 스터링 사이클 냉기 발생기가 설치된 냉장고는 제 1 도 및 제 2 도에 도시한 바와 같이 스터링 사이클에 의해 냉각효과를 발생하는 스터링 모듈(1)과 모듈(1)의 흡열기(냉기 발생부)(2)의 냉기를 냉장고내의 공기와 열교환시키기 위한 흡열용 열교환기(3), 흡열기(2)로부터 흡열용 열교환기(3)까지 냉기를 이동시키기 위한 작동 매체로서 저온에서도 얼지않는 냉기전달매체(예:알콜), 그리고 이 냉기전달매체을 순환시키는 흡열부 순환펌프(4) 및 스터링 모듈(1)의 방열기(5)로부터 방출되는 열량을 냉장고가 설치된 실내공기에 방열시키기 위한 방열용 열교환기(6), 또한 방열기(5)로부터 방열용 열교환기(6)까지 열량을 이송시키기 위한 작동 매체로서 비열 및 대류 열전달계수가 큰 액체(예:물) 및 이 액체를 순환시키기 위한 방열부 순환펌프(7)로 구성된다. 아울러 흡열용 열교환기(3)를 지나면서 차가워진 공기를 냉장고내의 각 부위로 보내는 냉기순환장치(8), 온도감지센서(9) 등이 구비된다.

제 2 도에 도시한 바와같이 종래의 스터링 사이클 방식 냉장고는 스터링 사이클로 작동되는 모듈(1)에 의해 모듈(1)의 흡열기(2) 및 팽창실(10) 부분에서 냉각 효과가 발생되며 발생된 냉각 효과는 흡열기(2) 및 팽창실(10)을 둘러싸고 있는 흡열기 외각(11)내에 채워져 있는 냉기전달매체에 전해지고 냉각된 냉기전달매체는 흡열부 순환펌프(4)에 의해 흡열용 열교환기(3)로 이송되어져 냉장고내의 공기와 열교환되면서 냉장고의 냉동 및 냉장효과를 발생시키면서 계속 순환된다. 또한 스터링 모듈(1)의 방열기(5)에서 방출되는 열량은 방열기(5)를 둘러싸고 있는 방열기 외각(12)내에 채워진 비열 및 대류 열전달계수가 큰 액체(예:물)로 전달되어 가열된 액체는 방열부 순환펌프(7)에 의해 방열 열교환기로 이송되어져 냉장고가 설치된 실내공기에 열을 방열시키고 그 자신은 식어져 다시 방열기 외각(12)으로 돌아와 계속 순환된다.

스터링 모듈(냉동기기)(1)의 냉각 효과 발생원리는 스터링 엔진 동작 원리의 역사이클과 같다. 즉, 고온의 흡열기(2)에 열을 주고 저온의 방열기(5)에서 열을 방출하에 등온 팽창과 동온 압축에 의해 동력을 얻는 대신에 역으로 선형모터(13)에 동력을 가하여 피스톤(14)을 하향운동시켜 팽창을 시킴으로써 흡열기(2) 및 팽창실(10)에서 냉각효과를 얻고 피스톤(14)을 상향 운동시켜 압축시에는 방열기(5)에서 열을 방출시킴으로써 등온 압축이 되게끔 한 것이다.

그러나 이러한 종래의 스터링 사이클 방식 냉기발생기는 스터링 모듈(1)에서 발생된 냉각효과를 냉기전달매체를 통해 흡열용 열교환기(3)로 순환시키기 위한 흡열부 순환펌프(4)와 모듈(1)의 방열기(5)에서 방출되는 열량을 방열용 열교환기(6)로 이동시키기 위한 방열부 순환펌프(7)등 2개의 펌프가 필요하며 이로 인해 냉동시스템의 구성이 복잡해지고 원가가 상승된다. 또한 스터링 냉동기의 특징인 용량조절(Capacity Control)의 장점을 충분히 발휘하기 위해서는 모듈(1)의 용량 변화에 대응하여 흡열부 순환펌프(4) 및 방열부 순환펌프(7)의 용량도 변화되어야 하므로 용량가변의 펌프가 필요하고 모듈(1)의 용량변화를 감지하여 순환펌프(4) 및 (7)에 지시하는 보조장치도 필요하게 되어 결국은 냉장고의 생산 비용을 상승시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로 별도의 흡열부 순환펌프와 방열부 순환펌프를 사용하지 않고 스터링 모듈의 작동에 연동하는 내장 펌프를 설치함으로써 구조가 간단하고, 스터링 모듈의 용량 변화에 대응하여 내장 펌프의 용량이 가변되도록 함으로써 별도의 용량감지수단이나 보조장치가 필요치 않게 되어 냉기발생기의 생산 원가를 크게 절감할 수 있도록 한 스터링 사이클 방식 냉기발생기를 제공하려는 것이다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고로 하여 설명한다.

제 3 도는 본 발명에 의한 스터링 사이클 방식 냉기발생기의 일 실시례를 도시하는 것으로, 이에 도시한 바와같이 스터링 모듈(1)의 피스톤(14)의 하부에 펌프 실린더(22)를 설치하고 그 내부에 펌프 피스톤(23)을 설치하여 상부 펌핑실(24)과 하부 펌핑실(25)을 형성하며, 연결봉(26)에 의해 스터링 모듈의 피스톤(14) 하부와 연결하며 상부 펌핑실(24) 및 하부 펌핑실(25)에 각각 2개씩 4개의 유로(27a,27b,27c,27d)를 형성하고 각 유로에는 일 방향성의 첵밸브(check valve)(28a,28b,28c,28d)를 설치한다.

또한 스터링 모듈의 반동공간(18)내의 작동개스와 상부 펌핑실(24)내의 전열매체와의 혼합을 방지하기 위해 분리벽(29)을 두고 분리벽(29)의 연결봉 통과 구멍은 로드 씰(Rod Seal)(30)로 밀봉한다.

상부 펌핑실(24)의 첵밸브(28a)는 유로(27a)에 의해 방열기 외각(12)에 연결되어지고 첵밸브(28a)는 전열매체가 상부 펌핑실(24)에서 방열기 외각(12) 쪽으로만 흐르도록 한다. 상부 펌핑실(24)의 첵밸브(28b)는 유로(27b)에 의해 방열용 열교환기(6) 출구에 연결되어지고 첵밸브(28b)는 전열매체가 방열용 열교환기(6)에서 상부 펌핑실(24) 안쪽으로만 흐르도록 한다.

하부 펌핑실(25)의 첵밸브(28)는 유로(27)에 의해 흡열기 외각(11)에 연결되어지고 첵밸브(28c)는 냉기 전달용 냉기전달매체가 하부 펌핑실(25)에서 흡열기 외각(11) 쪽으로만 흐르도록 한다.

하부 펌핑실(25)의 첵밸브(28d)는 유로(27d)에 의해 흡열용 열교환기(3)의 출구에 연결되어지고 첵밸브(28d)는 냉기전달매체가 흡열용 열교환기(3)에서 하부 펌핑실(25) 안쪽으로만 흐르도록 한다.

펌프 피스톤(23)은 상부 펌핑실(24)내의 뜨거운 방열용 전열매체와 하부 펌핑실(25)내의 차가운 냉기전달 매체 사이에 놓이므로 전열 손실을 줄이기 위해 단열재로 구성한다. 여기서 상부 펌핑실(24)을 냉기전달용 냉기전달매체가, 하부 펌핑실(25)을 방열용 전열매체가 펌핑되도록 구성할 수도 있다.

본 발명의 작동을 제 3 도에 의거하여 설명하면 다음과 같다. 스터링 모듈의 피스톤(14)에 연결봉(26)에 의해 연결된 펌프 피스톤(23)은 선형모터(13)에 의해 피스톤(14)이 왕복 운동함에 따라 상부 펌핑실(24)과 하부 펌핑실(25) 사이를 왕복 운동한다.

따라서 펌프 피스톤(23)이 인대방향, 즉 상부 펌핑실에서 하부 펌싱실 쪽으로 이동할 때 하부 펌핑실(25)내에 채워져 있는 냉기전달용 냉기전달매체는 펌프 피스톤(23)에 의해 압축되어 첵밸브(28c)를 통과하여 흡열기 외각(11) 쪽으로 송출되며, 흡열기 외각(11)내에서 냉각된 후 흡열용 열교환기(3)로 흐르면서 냉각 효과를 발생시키게 되며, 한편, 상부 펌핑실(24)은 부압이 발생되어 흡입력이 발생되고 이에 따라 첵밸브(28b)가 열리면서 방열용 열교환기(6)으로부터 방열용 전열매체가 흡입된다.

또한 펌프 피스톤(23)이 상향, 즉 하부 펌핑실(25)에서 상부 펌핑실(24) 쪽으로 이동할 때는 상부 펌핑실(24)에 흡입되었던 전열매체가 압축되면서 첵밸브(28a)를 통과하여 방열기 외각(12) 쪽으로 송출되며, 방열기 외각(12)내에서 가열된 후 방열용 열교환기(6)로 흐르면서 열량을 방출시키며, 한편, 하부 펌핑실(25)은 부압이 발생되어 흡입력이 발생되고 이에 따라 첵밸브(28d)가 열리면서 흡열용 열교환기(3)로부터 냉기 전달용 냉기전달매체가 흡입된다.

이와 같이 스터링 모듈(1)의 피스톤(14)의 작동에 연동하여 펌프 피스톤(23)이 왕복 운동함에 따라 상기와 같은 흡입과 송출과정이 반복되어 냉기전달용 냉기전달매체 및 방열용 전열매체가 계속적으로 순환하게 된다.

상술한 본 발명의 구성과 작동에 의하여, 본 발명의 스터링 사이클 방식 냉장고는 종래의 스터링 사이클 방식 냉기 발생기에서와 같은 별도의 흡열부 순환펌프(4) 및 방열부 순환펌프(7)가 필요없게 되며, 따라서 비용이 절감되고 시스템의 구성을 간단하게 할 수 있다. 또한 압축기 피스톤(23)이 모듈의 피스톤(14)에 연결되어 있으므로 모듈 피스톤(14)의 속도가 빨라지면 펌프 피스톤(23)의 속도로 빨라져 별도의 보조장치 없이 용량가변의 펌프가 2대 구성되며 스터링 모듈(1)의 용량 변화에 즉각적으로 대응하게 되어 시스템의 효율을 상승시키는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 스터링 사이클에 의해 냉각효과를 발생시키는 스터링 모듈에 있어서, 상기 스터링 모듈의 피스톤(14)의 하부에 펌프 실린더(22)를 형성하고, 상기 스터링 모듈과 상기 펌프 실린더(22) 사이에는 이들 공간내의 유체가 섞이지 않도록 분리벽(29)를 형성하고, 상기 펌프 실린더의 내부에는 상기 분리벽(29)를 관통하는 상기 모듈의 피스톤(14)의 축에 연결된 펌프 피스톤(23)을 상기 모듈의 피스톤(14)의 왕복운동과 동시에 왕복운동하도록 배치하여 상기 펌프 실린더(22)를 상기 펌프 피스톤(23)을 경계로 상부 펌핑실(24)과 하부 펌핑실(25)로 구분하고, 상기 상부 펌핑실(24)과 하부 펌핑실(25)은 각각 2개의 유로(27a,27b),(27c27,d)를 통하여 모듈의 흡열기(2) 또는 방열기(12)와 흡열용 열교환기(3) 또는 방열용 열교환기(6)과 연결되도록 하여 상기 흡열기내의 냉기전달매체와 상기 방열기내의 방열전열매체를 순환시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스터링 사이클 방식 냉기발생기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 4개의 유로(27a,27b,27c,27d)에는 각각 그 유로를 통과하는 유체를 일방향으로만 순환시키는 일방향성의 첵밸브(28a,28b,28c,28d)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스터링 사이클 방식 냉기발생기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 펌핑실(24)는 상기 방열기 외각(12)내의 방열전열매체를 유로(27a)의 첵밸브(28a)를 통하여 방열기(12)로 보내고 방열용 열교환기(6)을 거쳐서 유로(27b)의 첵밸브(28b)를 통하여 다시 받아들이며, 상기 하부 펌핑실(25)는 흡열기(2)내의 냉기전달매체를 유로(27c)의 첵밸브(28c)를 통하여 흡열기(2)로 보내고 흡열용 열교환기(3)을 거쳐서 유로(27d)의 첵밸브(28d)를 통하여 다시 받아들이는 것을 특징으로 하는 스터링 사이클 방식 냉기발생기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈의 피스톤(14)의 축이 관통하는 상기 분리벽(29)의 구멍에는 로드씰(30)으로 밀봉한 것을 특징으로 하는 스터링 사이클 방식 냉기발생기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프 피스톤(23)의 재질은 단열재로 구성된 것을 특징으로 하는 스터링 사이클 방식 냉기발생기.