KR100796283B1

KR100796283B1 - 토출가스의 폐열을 이용한 에너지 절감형 냉동장치

Info

Publication number: KR100796283B1
Application number: KR1020070097907A
Authority: KR
Inventors: 최상곤
Original assignee: 주식회사삼원기연
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2008-01-21

Abstract

본 발명은 토출가스의 폐열을 이용한 에너지 절감형 냉동장치에 관한 것으로 특히, 공지된 냉동장치에 있어서, 일단부는 압축기의 출구에 각각 연결되고 타단부는 응축기의 입구에 연결된 구성을 갖고 상기 제상 탱크의 내부와 드레인 팬의 바닥부에 각각 설치되어 제상작동이 이루어지지 않는 상태에서 냉매 사이클 작동 중 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가스 폐열을 통해 제상 탱크 내의 제상수와 드레인 팬을 각각 가열하는 코일형의 제 1 및 제 2 열교환기와; 상기 압축기의 출구와 제 1 및 제 2 열교환기의 입구 사이에 각각 설치되어 제어부의 출력신호에 부응하여 개폐되며 제 1 및 제 2 열교환기로 유입되는 고온고압의 냉매가스를 단속하는 제 1 및 제 2 전자변과; 상기 압축기의 출구와 응축기의 입구를 포함하여 제 1 및 제 2 열교환기의 입,출구 사이에 설치되어 제어부의 출력신호에 부응하여 개폐되며 압축기에서 토출되어 응축기로 유입되는 고온고압의 냉매가스를 단속하는 제 3 전자변과; 제상 탱크 내의 펌프는 물론 냉동기의 전반적인 구동에 따른 제어를 포함하여 상기 과냉방지 온도 콘트롤러를 통해 증발기의 상태를 검출하고 그 결과에 부응하여 펌프의 작동제어와 상기 제 1 및 제 3 전자변의 개폐에 따른 구동을 제어하는 제어부;로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제상 탱크의 일측부에는 온도검출센서를 부가 설치하여 제어부로 하여금 제상수의 온도가 설정온도 이하인 경우 냉매 사이클의 작동 중 제 3 전자변은 닫고 제 1 열교환기에 연결된 제 1 전자변을 개방하여 제상 탱크 내 제상수의 온도가 설정온도를 유지하도록 하고, 또 제어부에는 제 2 전자변의 개방시간을 설정하기 위한 타이머를 설치하여 상기 제어부로 하여금 상기 과냉방지 온도 콘트롤러를 통해 증발기의 상태를 검출한 결과 증발기의 온도가 제상을 실시해야 온도 이하인 경우 펌프를 작동하기에 앞서 상기 타이머에 의해 설정된 시간 동안 제 3 전자변은 닫고 제 2 열교환기에 연결된 제 2 전자변을 개방하여 드레인 팬을 가열한 후 제 3 전자변은 개방하고 제 2 전자변은 닫음과 동시에 압축기의 구동은 차단하고 증발기의 온도가 과냉방지 온도 콘트롤러에서 정해진 온도로 상승할 때까지 펌프를 작동시켜 제상을 실시하도록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 냉동장치에서 대기로 방출하는 고온고압의 토출가스 폐열을 이용하여 제상 탱크 내에 설치된 제 1 열교환기를 통해 제상수를 가열함은 물론 필요에 따라서는 증발기의 저부에 설치되어 제상수를 받아 다시 제상 탱크로 배수시켜 주는 드레인 팬에도 제 2 열교환기를 설치하여 토출가스의 폐열을 통해 드레인 팬에 포집되는 냉각수를 가열시켜 줌으로써 증발기를 제상하고자 분무시킨 제상수가 증발기의 냉기에 의해 드레인 팬 상에서 동결됨으로 인해 발생될 수 있는 물 넘침과, 제상수의 리턴 불량을 미연에 방지할 수 있음은 물론 응축효과를 증대시켜 냉동능력을 향상시킬 수 있는 것이다.

냉각장치, 압축기, 응축기, 증발기, 제상, 열교환기, 고온고압의 냉매가스

Description

토출가스의 폐열을 이용한 에너지 절감형 냉동장치{Energy saving style Refrigeration Equipment that use waste heat of discharge gas}

본 발명은 토출가스의 폐열을 이용한 에너지 절감형 냉동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉동장치에서 대기로 방출하는 고온고압의 토출가스를 제상(除霜) 탱크 내에 설치된 열교환기를 통해 제상수와 열 교환시켜 제상수의 온도를 별도의 가열장치 없이 가열시킬 수 있도록 함은 물론 필요에 따라서는 증발기의 저부에 설치되어 제상수를 받아 다시 제상 탱크로 배수시켜 주는 드레인 팬에도 열교환기를 설치하여 고온고압의 토출가스에서 발생되는 열을 이용하여 가열시킨 제상수를 증발기에 분부시켜 제상을 실시하기 전에 드레인 팬을 가열시켜 증발기를 제상하고자 분무시킨 물이 증발기의 냉기에 의해 드레인 팬 상에서 동결됨으로 인한 물 넘침과 제상수의 리턴 불량을 미연에 방지할 수 있음은 물론 응축효과를 증대시켜 냉동능력을 향상시킬 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 냉동시스템에서 압축기에서 토출되는 고온고압의 가스가 응축기 를 거쳐 그 열을 대기상에 방출시키면서 온도와 압력을 내리게 되는데, 이와 같은 냉동시스템의 구동은 한 사이클이어서 지속적으로 에너지를 버리게 되는 것이다.

우리가 여름철 회사나 가정에서 사용하고 있는 에어컨도 동일한 방식을 취하지만 에어컨의 경우 증발온도가 영상에서 운전되므로 증발기에 부착된 결로수가 얼어붙지 않고 바로 드레인되므로 별도의 제상 시스템의 필요가 없다.

그러나, 냉동냉장고의 경우 제상 프로그램은 냉동기의 운전에 있어서 반드시 필요한 요소이고, 이와 같은 제상을 하지 않으면 24시간 이내에 냉동기의 고장까지 초래할 수 있다.

이때 제상방식에는 몇 가지가 있는데 그중 가장 보편화된 것이 증발기 몸통에 전기히터를 넣어 정해놓은 시간마다 히터를 가동시켜 성에를 제거하는 방식이고, 또 한가지는 국내 실용신안공보 공고번호 실1994-4245호와 공개특허공보 공개번호 특1994-20079호에 제시된 바와 같이 증발기에 상온의 물을 뿌려 성에가 녹아 없어지게 하는 방식이 있다.

그런데 이와 같은 제상장치들은 대부분 증발기를 통해 열교환된 냉매를 압축기를 통해 고온고압으로 압축시킨 후 응축기와 팽창변을 통해 다시 증발기로 보낼 때 냉각수를 펌핑하여 응축기를 통과시킨 후 다시 제상 탱크로 리턴하는 방법을 통해 제상수를 가열한 후 펌프를 이용하여 일정온도를 갖는 제상수를 노즐을 통해 펌핑하는 동작으로 증발기의 상면에 상온의 제상수가 분무되어 증발기에 얼어붙은 성에가 제거되도록 한 구성으로 되어 있다.

즉, 종래 냉동장치에서 사용하고 있는 제상장치는 압축기를 통해 고온고압으 로 압축된 냉매가스가 응축기를 통과할 때 제상 탱크 내의 냉각수를 응축에서 방출되는 폐열을 이용하여 가열한 후 이를 다시 제상 탱크로 리턴시킨 다음 이렇게 가열된 제상수를 펌프를 통해 펌핑한 후 증발기의 상부에 설치된 노즐을 통해 제상수을 증발기에 분사시키는 살수방식을 통해 증발기에 형성되는 성에를 제거하는 방식을 채택하고 있다.

그러나, 이와 같은 방법으로 증발기의 성에를 제거할 경우 성에를 제거하는 과정에서 분무된 제상수 자체가 증발기를 타고 그의 저부에 설치되어 제상수를 받아 다시 제상 탱크로 배수시켜 주는 드레인 팬로 흘러내리던 중 동결되거나 또는 드레인 팬 자체에 포집된 제상수가 다시 동결되어 배수공이 막히는 관계로 제상수의 리턴 불량으로 인해 제상 탱크 내 제상수의 부족으로 이어질 뿐만 아니라 제상수가 드레인 팬로부터 넘쳐 흐르는 경우가 자주 발생하고, 특히 증발기에 제상수를 살수시켜 줌에도 불과하고 제상수가 증발기를 타고 흘러내리던 중 하방부에서 다시 동결될 경우 냉동능력이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 냉동장치에서 대기로 방출하는 고온고압의 토출가스 폐열을 이용하여 제상 탱크 내에 설치된 열교환기를 통해 제상수를 가열함은 물론 필요에 따라서는 또는 동시에 증발기의 저부에 설치되어 제상수를 받아 다시 제상 탱크로 배수시켜 주는 드레인 팬에도 열교환기를 설치하여 제상수를 분무시켜 증발기에 낀 성에를 제거하기 전에 토출가스의 폐열을 통해 드레인 팬을 가열시켜 줌으로써 증발기를 제상하고자 분무시킨 제상수가 증발기의 냉기에 의해 드레인 팬 상에서 동결됨으로 인래 발생될 수 있는 물 넘침과, 제상수의 리턴 불량을 미연에 방지할 수 있음은 물론 응축효과를 증대시켜 냉동능력을 향상시킬 수 있는 토출가스의 폐열을 이용한 에너지 절감형 냉동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치의 일 실시 예는, 증발기를 통해 토출된 냉매가스를 압축기를 통해 고온고압으로 압축하고, 상기 압축기에 의해 압축된 냉매 가스를 다시 응축기를 통해 차갑게 냉각시켜 저온의 액체 냉매로 변화시킨 다음 팽창변을 통해 다시 증발기로 공급하는 냉매 사이클과, 일정용적을 갖는 제상 탱크 내에 담수된 제상수를 히터를 통해 가열하거나 응축기를 통과시키며 상기 압축기에 의해 압축된 토출가스에서 발생되는 폐열을 이용하여 제상수를 가열하고, 제어부에서는 증발기에 설치된 과냉방지 온도 콘트롤러를 통해 증발기가 정해진 온도 이하로 저하되어 성에가 발생된 것으로 감지되면 펌프를 작동하여 상기 제상수를 증발기의 상부에 설치된 노즐을 통해 살수시켜 증발기의 성에를 제거하며, 증발기를 타고 흘러내리는 냉각수는 증발기의 저부에 설치된 드레인 팬를 통해 포집하여 다시 제상 탱크로 리턴하는 제상장치를 구비한 냉동장치에 있어서,

일단부는 압축기의 출구에 연결되고 타단부는 응축기의 입구에 연결된 구성 을 갖고 상기 제상 탱크의 내부에 설치되어 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가스 폐열을 통해 제상 탱크 내의 제상수를 가열하는 코일형의 제 1 열교환기와;

상기 압축기의 출구와 제 1 열교환기의 입구 사이에 설치되어 제어부의 출력신호에 부응하여 개폐되며 제 1 열교환기로 유입되는 고온고압의 냉매가스를 단속하는 제 1 전자변과;

상기 압축기의 출구와 응축기의 입구를 포함하여 제 1 열교환기의 입,출구 사이에 설치되어 제어부의 출력신호에 부응하여 개폐되며 압축기에서 토출되어 응축기로 유입되는 고온고압의 냉매가스를 단속하는 제 3 전자변과;

제상 탱크 내의 펌프는 물론 냉동기의 전반적인 구동에 따른 제어와, 상기 과냉방지 온도 콘트롤러를 통해 증발기의 상태를 검출하고 그 결과에 부응하여 펌프의 작동제어를 포함하여 상기 제 1 및 제 3 전자변의 개폐에 따른 구동을 제어하는 제어부;로 구성한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제상 탱크의 내부에 온도검출센서를 부가 설치하여 제어부로 하여금 그 내부에 세팅되어 있는 제상수 설정온도와 온도검출센서에서 검출되는 제상수 온도를 상호 비교하여 제상수의 온도가 설정온도 미만이면 제 3 전자변은 닫고 제 1 열교환기에 연결된 제 1 전자변을 개방하여 고온고압의 냉매가스 폐열로 제상수를 가열하되, 가열 중 제상 탱크 내의 제상수 온도가 설정온도 이상이면 제 3 전자변은 열고 제 1 전자변을 닫도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치의 다른 실시 예는, 증발기를 통해 토출된 냉매가스를 압축기를 통해 고온고압으로 압축하고, 상기 압축기에 의해 압축된 냉매 가스를 다시 응축기를 통해 차갑게 냉각시켜 저온의 액체 냉매로 변화시킨 다음 팽창변을 통해 다시 증발기로 공급하는 냉매 사이클과, 일정용적을 갖는 제상 탱크 내에 담수된 제상수를 히터를 통해 가열하거나 응축기를 통과시키며 상기 압축기에 의해 압축된 토출가스에서 발생되는 폐열을 이용하여 제상수를 가열하고, 제어부에서는 증발기에 설치된 과냉방지 온도 콘트롤러를 통해 증발기가 정해진 온도 이하로 저하되어 성에가 발생된 것으로 감지되면 펌프를 작동하여 상기 제상수를 증발기의 상부에 설치된 노즐을 통해 살수시켜 증발기의 성에를 제거하며, 증발기를 타고 흘러내리는 냉각수는 증발기의 저부에 설치된 드레인 팬를 통해 포집하여 다시 제상 탱크로 리턴하는 제상장치를 구비한 냉동장치에 있어서,

일단부는 압축기의 출구에 각각 연결되고 타단부는 응축기의 입구에 연결된 구성을 갖고 상기 제상 탱크의 내부와 드레인 팬의 바닥부에 각각 설치되어 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가스 폐열을 통해 제상 탱크 내의 제상수와 드레인 팬을 각각 가열하는 코일형의 제 1 및 제 2 열교환기와;

상기 압축기의 출구와 제 1 및 제 2 열교환기의 입구 사이에 각각 설치되어 제어부의 출력신호에 부응하여 개폐되며 제 1 및 제 2 열교환기로 유입되는 고온고압의 냉매가스를 단속하는 제 1 또는 제 2 전자변과;

상기 압축기의 출구와 응축기의 입구를 포함하여 제 1 및 제 2 열교환기의 입,출구 사이에 설치되어 제어부의 출력신호에 부응하여 개폐되며 압축기에서 토출되어 응축기로 유입되는 고온고압의 냉매가스를 단속하는 제 3 전자변과;

또한, 상기 제상 탱크의 일측부에는 온도검출센서를 부가 설치하여 제어부로 하여금 온도검출센서를 통해 검출되는 제상수의 온도가 설정온도 이하인 경우 냉매 사이클의 작동 중 제 3 전자변은 닫고 제 1 열교환기에 연결된 제 1 전자변을 개방하여 제상 탱크 내 제상수의 온도가 설정온도를 유지하도록 하고, 또 제어부에는 상기 제 2 전자변의 개방시간을 설정하기 위한 타이머를 설치하여 상기 제어부로 하여금 상기 과냉방지 온도 콘트롤러를 통해 증발기의 상태를 검출한 결과 증발기의 온도가 정해진 온도 이하로 하강하여 성에가 발생한 경우로 판단되어 제상을 실시해야 할 조건인 경우 펌프를 작동하기에 앞서 상기 타이머에 의해 설정된 시간 동안 제 3 전자변은 닫고 제 2 열교환기에 연결된 제 2 전자변을 개방하여 드레인 팬을 가열한 후 제 3 전자변은 개방하고 제 2 전자변은 닫음과 동시에 압축기의 구동은 차단하고 증발기의 온도가 과냉방지 온도 콘트롤러에서 정해진 온도로 상승할 때까지 펌프를 작동시켜 제상을 실시하도록 한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 장치에 의하면, 냉동장치에서 대기로 방출하는 고온고압의 토출가스 폐열을 이용하여 제상 탱크 내에 설치된 제 1 열교환기를 통해 제상수를 가열함은 물론 필요에 따라서는 또는 제 1 열교환기와 동시에 증발기의 저부에 설치되어 제상수를 받아 다시 제상 탱크로 배수시켜 주는 드레인 팬에도 제 2 열교환기를 설치하여 제상수를 분무시켜 증발기를 제상하기 전에 토출가스의 폐열을 통해 드레인 팬을 가열시켜 줌으로써 증발기를 제상하고자 분무시킨 제상수가 증발기의 냉기에 의해 드레인 팬 상에서 동결됨으로 인해 발생될 수 있는 물 넘침과, 제상수의 리턴 불량을 미연에 방지할 수 있음은 물론 응축효과를 증대시켜 냉동능력을 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 장치의 일 실시 예에 따른 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 장치의 다른 실시 예에 따른 블록 구성도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명 장치의 작동상태를 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 장치의 일 실시 예는 도 1에 도시된 바와 같이, 증발기(1)를 통해 토출된 냉매 가스를 압축기(2)를 통해 고온고압으로 압축하고, 상기 압축기(2)에 의해 압축된 냉매 가스를 다시 응축기(3)를 통해 차갑게 냉각시켜 저온의 액체 냉매로 변화시킨 다음 팽창변(4)을 통해 다시 증발기(1)로 공급하는 냉매 사이클과, 일정용적을 갖는 제상 탱크(16) 내에 담수된 제상수를 히터를 통해 가열하거나 응축기(3)를 통과시키며 상기 압축기(2)에 의해 압축된 토출가스에서 발생되는 폐열을 이용하여 제상수를 가열하고, 제어부(13)에서는 증발기(1)에 설치된 과냉방지 온도 콘트롤러(15)를 통해 증발기(1)가 정해진 온도 이하로 저하되어 성에가 발생된 것으로 감지되면 펌프(5)를 작동하여 상기 제상수를 증발기(1)의 상부에 설치된 노즐(6)을 통해 살수시켜 증발기(1)의 성에를 제거하며, 증발기(1)를 타고 흘러내리는 냉각수는 증발기(1)의 저부에 설치된 드레인 팬(7)를 통해 포집하여 다시 제상 탱크(16)로 리턴하는 제상장치를 구비한 냉동장치에 있어서,

일단부는 압축기(2)의 출구에 연결되고 타단부는 응축기(3)의 입구에 연결된 구성을 갖고 상기 제상 탱크(16)의 내부에 설치되어 압축기(2)에서 토출되는 고온고압의 냉매가스 폐열을 통해 제상 탱크(16) 내의 제상수를 가열하는 코일형의 제 1 열교환기(8)와;

상기 압축기(2)의 출구와 제 1 열교환기(8)의 입구 사이에 설치되어 제어부(13)의 출력신호에 부응하여 개폐되며 제 1 열교환기(8)로 유입되는 고온고압의 냉매가스를 단속하는 제 1 전자변(10)과;

상기 압축기(2)의 출구와 응축기(3)의 입구를 포함하여 제 1 열교환기(8)의 입,출구 사이에 설치되어 제어부(13)의 출력신호에 부응하여 개폐되며 압축기(2)에서 토출되어 응축기(3)로 유입되는 고온고압의 냉매가스를 단속하는 제 3 전자변(12)과;

제상 탱크(16) 내의 펌프(5)는 물론 냉동기의 전반적인 구동에 따른 제어를 포함하여 상기 과냉방지 온도 콘트롤러(15)를 통해 증발기(1)의 상태를 검출하고 그 결과에 부응하여 펌프(5)의 작동제어와 상기 제 1 및 제 3 전자변(10)(13)의 개폐에 따른 구동을 제어하는 제어부(13);로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제상 탱크(16)의 내부에는 온도검출센서(14)를 부가 설치하고, 냉매 사이클의 작동시 제어부(13)로 하여금 그 내부에 세팅된 설정온도(Tset)와 온도검출센서(14)에서 검출되는 제상수 온도(T)를 상호 비교하여 제상수의 온도가 설정온도 미만이면 제 3 전자변(12)은 닫고 제 1 열교환기(8)에 연결된 제 1 전자변(10)을 개방하여 제상 탱크(16) 내의 제상수를 냉매 사이클 작동 중 고온고압의 냉매가스에서 발생되는 폐열을 이용하여 가열하되, 상기 제상수의 온도가 설정온도 이상으로 상승하면 제 3 전자변(12)은 열고 제 1 전자변(10)을 닫아주는 제어를 실시하도록 한 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명 장치의 다른 실시 예는 도 2에 도시된 바와 같이, 증발기(1)를 통해 토출된 냉매 가스를 압축기(2)를 통해 고온고압으로 압축하고, 상기 압축기(2)에 의해 압축된 냉매 가스를 다시 응축기(3)를 통해 차갑게 냉각시켜 저온의 액체 냉매로 변화시킨 다음 팽창변(4)을 통해 다시 증발기(1)로 공급하는 냉매 사이클과, 일정용적을 갖는 제상 탱크(16) 내에 담수된 제상수를 히터를 통해 가열하거나 응축기(3)를 통과시키며 상기 압축기(2)에 의해 압축된 토출가스에서 발생되는 폐열을 이용하여 제상수를 가열하고, 제어부(13)에서는 증발기(1)에 설치된 과냉방지 온도 콘트롤러(15)를 통해 증발기(1)가 정해진 온도 이하로 저하되어 성에가 발생된 것으로 감지되면 펌프(5)를 작동하여 상기 제상수를 증발기(1)의 상부에 설치된 노즐(6)을 통해 살수시켜 증발기(1)의 성에를 제거하며, 증발기(1)를 타고 흘러내리는 냉각수는 증발기(1)의 저부에 설치된 드레인 팬(7)를 통해 포집하여 다시 제상 탱크(16)로 리턴하는 제상장치를 구비한 냉동장치에 있어서,

일단부는 압축기(2)의 출구에 각각 연결되고 타단부는 응축기(3)의 입구에 연결된 구성을 갖고 상기 제상 탱크(16)의 내부와 드레인 팬(7)의 바닥부에 각각 설치되어 제상작동이 이루어지지 않는 상태에서 냉매 사이클 작동 중 압축기(2)에서 토출되는 고온고압의 냉매가스 폐열을 통해 제상 탱크(16) 내의 제상수와 드레인 팬(7)을 각각 가열하는 코일형의 제 1 및 제 2 열교환기(8)(9)와;

상기 압축기(2)의 출구와 제 1 및 제 2 열교환기(8)(9)의 입구 사이에 각각 설치되어 제어부(13)의 출력신호에 부응하여 개폐되며 제 1 및 제 2 열교환기(8)(9)로 유입되는 고온고압의 냉매가스를 단속하는 제 1 및 제 2 전자변(10)(11)과;

상기 압축기(2)의 출구와 응축기(3)의 입구를 포함하여 제 1 및 제 2 열교환기(8)(9)의 입,출구 사이에 설치되어 제어부(13)의 출력신호에 부응하여 개폐되며 압축기(2)에서 토출되어 응축기(3)로 유입되는 고온고압의 냉매가스를 단속하는 제 3 전자변(12)과;

제상 탱크(16) 내의 펌프(5)는 물론 냉동기의 전반적인 구동에 따른 제어를 포함하여 상기 과냉방지 온도 콘트롤러(15)를 통해 증발기(1)의 상태를 검출하고 그 결과에 부응하여 펌프(5)의 작동제어와 상기 제 1 내지 제 3 전자변(10)-(12)의 개폐에 따른 구동을 제어하는 제어부(13);로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제상 탱크(16)의 일측부에는 온도검출센서(14)를 부가 설치하여 상기 제어부(13)로 하여금 냉매 사이클 작동 중 상기 온도검출센서(14)를 통해 검출되는 제상수의 온도(T)가 그 내부에 세팅된 설정온도(Tset) 이하이면 상기 제 3 전자변(12)은 닫고 제 1 열교환기(8)에 연결된 제 1 전자변(10)은 개방하여 제상 탱크(16) 내에 담수된 제상수의 온도가 설정온도를 유지하도록 가열하는 동작을 반복 수행하도록 하고, 또 제어부(13)에는 상기 제 2 전자변(11)의 개방시간을 설정하기 위한 타이머(17)를 부가 설치하여 상기 제어부(13)로 하여금 상기 과냉방지 온도 콘트롤러(15)를 통해 증발기(1)의 상태를 검출한 결과 증발기(1)의 온도가 정해진 온도 이하로 하강하여 성에가 발생한 경우로 판단되어 제상을 실시해야 할 조건인 경우 상기 펌프(5)를 작동하기에 앞서 상기 타이머(17)에 의해 설정된 시간(예를 들어 20-60초) 동안 제 3 전자변(12)은 닫고 제 2 열교환기(9)에 연결된 제 2 전자변(11)을 개방하여 드레인 팬(7)을 가열한 후 다시 제 3 전자변(12)은 개방하고 제 2 전자변(11)은 닫음과 동시에 압축기(2)의 구동은 차단하고 증발기(1)의 온도가 과냉방지 온도 콘트롤러(15)에서 정해진 온도로 상승할 때까지 펌프(5)를 작동시켜 노즐(6)을 통해 증발기(1)에 제상수를 분무시키는 제상작동을 실시하도록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명 장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명 장치는 냉매 사이클과, 제상장치를 구비한 공지의 냉동장치에 있어서, 제 1 열교환기(8)와 제 1 및 제 3 전자변(10)(12), 제어부(13)를 부가 설치하거나, 제 1 및 제 2 열교환기(8)(9)와 제 1 내지 제 3 전자변(10)-(12), 타이머(17) 및 제어부(13)를 부가 설치하여 냉동장치의 구동 중 압축기(2)에 의해 압축된 고온고압의 냉매가스의 폐열을 이용하여 제상 탱크(16) 내의 제상수만을 가열하거나, 냉매 사이클 작동 중 상기 제상 탱크(16) 내의 제상수를 포함하여 증발기(1) 의 저부에 설치된 드레인 팬(7)을 가열할 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

한편, 상기에 있어서 본 발명의 일 실시 예는 본 발명의 다른 실시 예 보다 제 2 열교환기(9)와 제 2 전자변(11) 및 타이머(17)가 설치되지 않은 구성을 가지고 있으므로 이하에서는 본 발명의 다른 실시 예를 중심으로 그 구성 및 동작상태를 설명하기로 한다.

상기에 있어서, 코일형상을 갖는 상기 제 1 열교환기(8)의 일단부는 제 1 전자변(10)을 통해 압축기(2)의 출구에 연결되고 타단부는 응축기(3)의 입구에 연결된 구성을 갖고 상기 제상 탱크(16)의 내부에 설치된 상태에서 냉동장치가 냉매 사이클 모드에서 작동하는 도중 압축기(2)에서 토출되는 고온고압의 냉매가스 폐열을 통해 제상 탱크(16) 내의 제상수를 가열하는 기능을 수행하고, 또 제 2 열교환기(9)는 일단부가 제 2 전자변(11)을 통해 압축기(2)의 출구에 연결되고 타단부는 응축기(3)의 입구에 연결된 구성을 갖고 상기 드레인 팬(7)의 바닥부에 설치되어 제어부(13)에서 펌프(5)를 작동시켜 제상기능을 실시하기 직전에 타이머(17)에 의해 정해진 시간(예를 들어 20-60초) 동안 제 2 전자변(11)이 개방될 때 압축기(2)에서 토출되는 고온고압의 냉매가스 폐열을 통해 드레인 팬(7)을 가열하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 제 3 전자변(12)은 압축기(2)의 출구와 응축기(3)의 입구를 포함하여 제 1 및 제 2 열교환기(8)(9)의 입,출구 사이에 설치된 상태에서 제어부(13)의 출력신호에 부응하여 개폐되며 압축기(2)에서 토출되는 고온고압의 냉매가스가 응축기(3) 또는 제 1 및 제 2 열교환기(8)(9) 측으로 유입되도록 하는 기능을 수행한다.

물론, 상기 제어부(13)는 제상 탱크(16) 내의 펌프(5)는 물론 냉동기의 전반적인 구동에 따른 제어를 포함하여 상기 타이머(17) 및 제 1 내지 제 3 전자변(10)-(12)의 구동을 제어하게 되는 것을 기본으로 한다.

한편, 본 발명에서는 냉동장치의 냉매 사이클 작동 중 상기 제상 탱크(16) 내의 제상수의 온도에 따라 제 1 열교환기(8) 측으로 압축기(2)에서 토출되는 고온고압의 냉매가스를 전달할 것인지를 결정하기 위하여 상기 제상 탱크(16)의 일측부에는 온도검출센서(14)를 부가 설치하고, 상기 제어부(13)에는 과냉방지 온도 콘트롤러(15)를 통해 증발기(1)의 상태를 검출한 결과 증발기(1)의 온도가 정해진 온도 이하로 하강하여 성에가 발생한 경우로 판단되어 제상을 실시해야 할 조건인 경우 상기 펌프(5)를 작동하기에 앞서 20-60초 동안 제 3 전자변(12)은 닫고 제 2 열교환기(9)에 연결된 제 2 전자변(11)을 개방하여 드레인 팬(7)을 가열하기 위한 타이머(17)를 설치하였다.

또한, 상기와 같이 냉매 사이클과 제상장치를 구비한 공지된 냉동장치에, 제 1 및 제 2 열교환기(8)(9)와 제 1 내지 제 3 전자변(10)-(12) 및 제어부(13)를 부가 설치함과 동시에 온도검출센서(14) 및 타이머(17)를 부가 설치함은 물론 제어부(13)에 기억된 제어프로그램을 일부 변경시켜 상기 제 1 내지 제 3 전자변(10)-(12)의 개폐를 제상수의 설정온도(Tset)와 온도검출센서(14)를 통한 제상수 검출온도(T) 비교 결과 및 과냉방지 온도 콘트롤러(15)를 통한 증발기(1)의 온도를 검출 한 결과에 대응하여 실시할 수 있도록 하였다.

즉, 상기 제어부(13)에서는 증발기(1)를 통해 토출된 냉매 가스를 압축기(2)를 통해 고온고압으로 압축하고, 상기 압축기(2)에 의해 압축된 냉매 가스를 다시 응축기(3)를 통해 차갑게 냉각시켜 저온의 액체 냉매로 변화시킨 다음 팽창변(4)을 통해 다시 증발기(1)로 공급하는 냉매 사이클을 작동하는 도중 도 3과 같이 온도검출센서(14)와 증발기(1)에 설치된 과냉방지 온도 콘트롤러(15)의 출력신호를 계속 입력받아 제상 탱크(16) 내에 담수된 제상수의 온도(T)와 자체 내에 기억되어 있는 제상수 설정온도(Tset)를 상호 비교함과 동시에 증발기(1)의 온도와 제상실시온도를 상호 비교 판단하여 그 결과 제상 탱크(16) 내의 제상수 온도(T)와 증발기(1)의 온도가 각각 자체 내에 기억되어 있는 설정온도 이상인 경우에는 압축기(2)의 출구와 제 1 및 제 2 열교환기(8)(9)의 입구에 각각 설치되어 있는 제 1 및 제 2 전자변(10)(11)은 닫고 상기 압축기(2)의 출구와 응축기(3)의 입구 사이에 설치되어 있는 제 3 전자변(12)은 개방시켜 압축기(2)에 의해 고온고압으로 압축된 냉매가스를 응축기(3)로 만 보내는 일반적인 냉매 사이클 구동을 계속해서 실시한다.

그러나, 상기 제어부(13)에서 온도검출센서(14)를 통해 검출한 제상수 온도(T)가 자체 내에 기억되어 있는 제상수 설정온도(Tset) 미만으로 저하된 상태이면 상기 제어부(13)는 제 3 전자변(12)은 닫고 제 1 열교환기(8)에 연결된 제 1 전자변(10)을 개방하여 제상 탱크(16) 내에 담수된 제상수가 제 1 열교환기(8)를 통과하며 방출하는 고온고압의 냉매가스 폐열에 의해 제상수 설정온도(Tset) 이상으로 가열되도록 한다.

즉, 상기 제어부(13)에서 비교한 결과 온도검출센서(14)에 의해 검출된 제상 탱크(16) 내 제상수 온도(T)가 설정온도(Tset) 미만이면 제 3 전자변(12)을 닫아 응축기(3)로의 직접적인 냉매가스 유입을 차단하고 제 1 열교환기(8)에 연결된 제 1 전자변(10)을 개방하여 줌으로써 상기 압축기(2)에서 토출되는 고온고압의 냉매가스가 제상 탱크(16)에 설치되어 있는 제 1 열교환기(8)를 통해 응축기(3)로 유입되며 제상 탱크(16) 내에서 제상수와 제 1 열교환기(8)와의 열교환을 통해 제상수가 설정온도 내로 가열되는 것이다.

뿐만 아니라, 상기 제어부(13)에서 증발기(1)에 설치되어 있는 과냉방지 온도 콘트롤러(15)를 통해 증발기(1)의 온도를 검출한 결과 증발기(1)의 온도가 정해진 온도 이하로 하강하여 성에가 발생한 경우로 판단되면, 종래에는 즉시 펌프(5)를 작동시켜 제상을 실시하였으나 본 발명에서는 상기와 같은 경우 상기 펌프(5)의 작동을 일시 지연시킨 상태에서 상기 타이머(17)에 의해 설정된 20-60초(사용자에 의해 변경 가능한 시간임) 동안 압축기(2)와 응축기(3) 사이에 연결된 제 3 전자변(12)은 닫고 압축기(2)와 제 2 열교환기(9) 사이에 연결된 제 2 전자변(11)을 개방하여 줌으로써 냉매 사이클의 작동 중 상기 압축기(2)에서 토출되는 고온고압의 냉매가스가 드레인 팬(7)에 설치된 제 2 열교환기(9)를 경유하여 응축기(3)로 유입되므로 상기 제 2 열교환기(9)를 통해 고온고압의 냉매가스에서 토출되는 열기가 드레인 팬(7)을 가열하게 되어 상기 드레인 팬(7)에 포집되는 냉각수와 제 2 열교환기(9) 사이에서 열교환이 이루어지며 드레인 팬(7)에 고여 동결된 냉각수를 가열하게 되므로 냉각수가 동결됨으로 인한 물 넘침 및 제상수의 리턴 불량을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

물론, 이와 같은 동작은 상기 타이머(17)에 의해 설정된 시간 동안만 실시되며, 상기 타이머(17)에 의해 설정된 20-60초가 결과되면 상기 제어부(13)는 다시 제 3 전자변(12)은 개방하고 제 2 전자변(11)은 닫음과 동시에 압축기(2)의 구동은 차단하고 증발기(1)의 온도가 과냉방지 온도 콘트롤러(15)에서 정해진 온도로 상승할 때까지 펌프(5)를 작동시켜 노즐(6)을 통해 증발기(1)에 제상수를 분무시키는 제상작동을 실시하게 된다.

상기와 같이 냉동장치가 냉매 사이클로 작동하는 도중 냉매가스의 폐열을 제 1 및 제 2 열교환기(8)(9)를 통해 방출시켜 제상 탱크(16) 내의 제상수 또는 드레인 팬(7)를 가열하던 중 제상수의 온도가 설정온도(Tset)에 도달하면 제 1 전자변(10)을 닫아 제 1 열교환기(8)로의 냉매가스 유입을 차단하고, 증발기(1)의 온도가 일정온도 이하로 하강하여 제상기능을 실시해야할 조건인 상태가 되어 펌프(5)를 작동시키기에 앞서 제 2 전자변(11)을 타이머(17)에 의해 설정된 사긴 동안만 개방하여 제 2 열교환기(9)를 통해 드레인 팬(7)을 가열한 후 타이머(17)에 의해 설정된 시간이 결과되면 제 2 전자변(11)을 닫아 제 2 열교환기(9)로의 냉매가스 유입을 차단함은 물론 상기 제상수의 온도가 설정온도(Tset) 이상으로 가열된 상태이거나 증발기(1)의 온도가 제상실시온도 이상이면 상기 제 1 및 제 2 전자변(11)은 모두 차단하고 제 3 전자변(12)은 개방하여 압축기(2)에서 토출되는 고온고압의 냉매가스가 모두 응축기(3)를 향하도록 제어함으로써 냉동장치 자체의 응축효과를 증대시킬 수 있어 냉동능력을 향상시킬 수 있는 것이다.

상기에 있어서 제상 탱크(16) 내의 제상수에 대한 설정온도(Tset)는 펌프(5)를 통해 펌핑하여 노즐(6)을 통해 증발기(1)로 살수시키는 것을 감안함은 물론 제상에 적합한 온도가 18℃ 정도임을 감안하여 볼 때 상온 25℃ 정도가 가장 바람직하고, 또 드레인 팬(7)의 온도는 제상에 사용된 냉각수가 드레인 팬(7)의 배수구에서 동결되어 에 의해 막히는 것을 방지하기만 하면 되는 5-10℃ 정도이므로 상기 타이머(17)에 의해 결정되는 제 2 전자변(11)의 개방시간은 20-60초가 바람직하다.

상기에 있어서 제상 탱크(16) 내에 설치된 펌프(5)는 제어부(13)에 연결된 제상 타이머(도시생략됨)에 의해 설정할 수도 있고, 전술한 과냉방지 온도 콘트롤러(15)에 의해 검출되는 증발기(1)의 온도가 제상실시온도 이하로 하강한 상태로 판단될 때까지 작동되도록 할 수도 있으며, 이후 제상운전이 끝나면 냉동 운전이 시작되는데, 제상 후의 제상수가 온도가 저하되어 제상 탱크(16) 내에 유입되어 전체 온도를 저하시킨 상태이므로 냉동운전에서의 응축기(3)를 지나는 냉매를 냉각시키는데 효율적인 것이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

도 1은 본 발명 장치의 일 실시 예에 따른 블록 구성도.

도 2는 본 발명 장치의 다른 실시 예에 따른 블록 구성도.

도 3은 본 발명 장치의 작동상태를 설명하기 위한 플로우챠트.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 증발기 2 : 압축기

3 : 응축기 4 : 팽창변

5 : 펌프 6 : 노즐

7 : 드레인 팬 8,9 : 제 1 및 제 2 열교환기

10-12 : 제 1 내지 제 3 전자변 13 : 제어부

14 : 온도검출센서 15 : 과냉방지 온도 콘트롤러

16 : 제상 탱크 17 : 타이머

Claims

증발기를 통해 토출된 냉매 가스를 압축기를 통해 고온고압으로 압축하고, 상기 압축기에 의해 압축된 냉매 가스를 다시 응축기를 통해 차갑게 냉각시켜 저온의 액체 냉매로 변화시킨 다음 팽창변을 통해 다시 증발기로 공급하는 냉매 사이클과, 일정용적을 갖는 제상 탱크 내에 담수된 제상수를 히터를 통해 가열하거나 응축기를 통과시키며 상기 압축기에 의해 압축된 토출가스에서 발생되는 폐열을 이용하여 제상수를 가열하고, 제어부에서는 증발기에 설치된 과냉방지 온도 콘트롤러를 통해 증발기가 정해진 온도 이하로 저하되어 성에가 발생된 것으로 감지되면 펌프를 작동하여 상기 제상수를 증발기의 상부에 설치된 노즐을 통해 살수시켜 증발기의 성에를 제거하며, 증발기를 타고 흘러내리는 냉각수는 증발기의 저부에 설치된 드레인 팬를 통해 포집하여 다시 제상 탱크로 리턴하는 제상장치를 구비한 냉동장치에 있어서,

일단부는 압축기의 출구에 연결되고 타단부는 응축기의 입구에 연결된 구성을 갖고 상기 제상 탱크의 내부에 설치되어 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가스 폐열을 통해 제상 탱크 내의 제상수를 가열하는 코일형의 제 1 열교환기와;

상기 압축기의 출구와 제 1 열교환기의 입구 사이에 설치되어 제어부의 출력신호에 부응하여 개폐되며 제 1 열교환기로 유입되는 고온고압의 냉매가스를 단속하는 제 1 전자변과;

상기 압축기의 출구와 응축기의 입구를 포함하여 제 1 열교환기의 입,출구 사이에 설치되어 제어부의 출력신호에 부응하여 개폐되며 압축기에서 토출되어 응축기로 유입되는 고온고압의 냉매가스를 단속하는 제 3 전자변과;

제상 탱크 내의 펌프는 물론 냉동기의 전반적인 구동에 따른 제어를 포함하여 상기 과냉방지 온도 콘트롤러를 통해 증발기의 상태를 검출하고 그 결과에 부응하여 펌프의 작동제어와 상기 제 1 및 제 3 전자변의 개폐에 따른 구동을 제어하는 제어부;로 구성한 것을 특징으로 하는 토출가스의 폐열을 이용한 에너지 절감형 냉동장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제상 탱크의 내부에 제상수의 온도를 검출하여 제어부로 전달하는 온도검출센서를 부가 설치한 것을 특징으로 하는 토출가스의 폐열을 이용한 에너지 절감형 냉동장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 제어부는 그 내부에 세팅되어 있는 제상수 설정온도와 온도검출센서에서 검출되는 제상수 온도를 상호 비교하여 제상수의 온도가 설정온도 미만이면 제 3 전자변은 닫고 제 1 열교환기에 연결된 제 1 전자변을 개방하여 고온고압의 냉매가스 폐열로 제상수를 가열하되, 가열 중 제상 탱크 내의 제상수 온도가 설정온도 이상이면 제 3 전자변은 열고 제 1 전자변을 닫도록 한 것을 특징으로 하는 토출가스의 폐열을 이용한 에너지 절감형 냉동장치.
증발기를 통해 토출된 냉매 가스를 압축기를 통해 고온고압으로 압축하고, 상기 압축기에 의해 압축된 냉매 가스를 다시 응축기를 통해 차갑게 냉각시켜 저온의 액체 냉매로 변화시킨 다음 팽창변을 통해 다시 증발기로 공급하는 냉매 사이클과, 일정용적을 갖는 제상 탱크 내에 담수된 제상수를 히터를 통해 가열하거나 응축기를 통과시키며 상기 압축기에 의해 압축된 토출가스에서 발생되는 폐열을 이용하여 제상수를 가열하고, 제어부에서는 증발기에 설치된 과냉방지 온도 콘트롤러를 통해 증발기가 정해진 온도 이하로 저하되어 성에가 발생된 것으로 감지되면 펌프를 작동하여 상기 제상수를 증발기의 상부에 설치된 노즐을 통해 살수시켜 증발기의 성에를 제거하며, 증발기를 타고 흘러내리는 냉각수는 증발기의 저부에 설치된 드레인 팬를 통해 포집하여 다시 제상 탱크로 리턴하는 제상장치를 구비한 냉동장치에 있어서,

일단부는 압축기의 출구에 각각 연결되고 타단부는 응축기의 입구에 연결된 구성을 갖고 상기 제상 탱크의 내부와 드레인 팬의 바닥부에 각각 설치되어 제상작동이 이루어지지 않는 상태에서 냉매 사이클 작동 중 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가스 폐열을 통해 제상 탱크 내의 제상수와 드레인 팬을 각각 가열하는 코일형의 제 1 및 제 2 열교환기와;

상기 압축기의 출구와 제 1 및 제 2 열교환기의 입구 사이에 각각 설치되어 제어부의 출력신호에 부응하여 개폐되며 제 1 및 제 2 열교환기로 유입되는 고온고압의 냉매가스를 단속하는 제 1 및 제 2 전자변과;

상기 압축기의 출구와 응축기의 입구를 포함하여 제 1 및 제 2 열교환기의 입,출구 사이에 설치되어 제어부의 출력신호에 부응하여 개폐되며 압축기에서 토출되어 응축기로 유입되는 고온고압의 냉매가스를 단속하는 제 3 전자변과;

제상 탱크 내의 펌프는 물론 냉동기의 전반적인 구동에 따른 제어를 포함하여 상기 과냉방지 온도 콘트롤러를 통해 증발기의 상태를 검출하고 그 결과에 부응하여 펌프의 작동제어와 상기 제 1 및 제 3 전자변의 개폐에 따른 구동을 제어하는 제어부;로 구성한 것을 특징으로 하는 토출가스의 폐열을 이용한 에너지 절감형 냉동장치.
청구항 4에 있어서,

상기 제상 탱크의 측부에는 각각 온도검출센서를 부가 설치하여 상기 제어부로 하여금 냉매 사이클 작동 중 상기 온도검출센서를 통해 검출되는 제상수의 온도(T)가 그 내부에 세팅된 설정온도(Tset) 이하이면 상기 제 3 전자변은 닫고 제 1 열교환기에 연결된 제 1 전자변은 개방하여 제상 탱크 내에 담수된 제상수의 온도가 설정온도를 유지하도록 가열하는 동작을 반복 수행하도록 한 것을 특징으로 하는 토출가스의 폐열을 이용한 에너지 절감형 냉동장치.
청구항 4에 있어서,

상기 제어부에는 상기 제 2 전자변의 개방시간을 설정하기 위한 타이머를 부가 설치하여 상기 제어부로 하여금 상기 과냉방지 온도 콘트롤러를 통해 증발기의 상태를 검출한 결과 증발기의 온도가 정해진 온도 이하로 하강하여 성에가 발생한 경우로 판단되어 제상을 실시해야 할 조건인 경우 상기 펌프의 작동을 타이머의 설정시간 동안 지연시키고 상기 타이머에 의해 설정된 시간 동안 제 3 전자변은 닫고 제 2 열교환기에 연결된 제 2 전자변을 개방하여 드레인 팬을 가열한 후 타이머의 설정시간이 완료되면 다시 제 3 전자변은 개방하고 제 2 전자변은 닫음과 동시에 압축기의 구동은 차단하고 증발기의 온도가 과냉방지 온도 콘트롤러에서 정해진 온도로 상승할 때까지 펌프를 작동시켜 노즐을 통해 증발기에 제상수를 분무시키는 제상작동을 실시하도록 한 것을 특징으로 하는 토출가스의 폐열을 이용한 에너지 절감형 냉동장치.