KR101131827B1 - 냉장냉동시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장 또는 냉동차량에 탑재되는 냉장냉동시스템에 관한 것이다. 본 발명은 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하여 구성되되 이들이 압축라인, 응축라인, 팽창라인 및 증발라인을 통해 연결되어 하나의 냉동사이클을 이루며 상기 압축라인과 팽창라인이 제상밸브를 갖는 제상라인으로 연결되어 있는 냉장냉동시스템에 있어서, 상기 증발라인에는 유로를 선택적으로 개폐하기 위한 제1전동밸브가 마련되고 상기 제1전동밸브가 차폐되었을 때 소량의 가스냉매가 우회하도록 병렬로 오리피스라인이 마련된 것을 특징으로 한다.

따라서 제상모드를 선택하면 오리피스라인을 통해서만 소량의 냉매가 토출되기 때문에 냉매의 상변화에 의한 폭발을 최소화할 수 있으며, 특히 고온고압의 가스냉매를 증발기 내에 정체시켜 보다 빠른 시간 내에 증발기의 성에를 제거할 수 있는 효과를 갖는다.

냉장냉동시스템, 제상, 오리피스라인, 전동밸브, 열교환기

Description

냉장냉동시스템{refrigeration system}

본 발명은 특장차인 냉동차량에 설치되는 냉장냉동시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 증발기에서 압축기로 냉매가 유입되는 증발라인에 차단밸브를 마련하고 이 차단밸브와 병렬로 오리피스라인을 마련하여 제상모드를 선택하면 오리피스라인을 통해서만 소량의 냉매가 토출되기 때문에 냉매의 상변화에 의한 폭발을 최소화할 수 있으며, 특히 고온고압의 가스냉매를 증발기 내에 정체시켜 보다 빠른 시간 내에 증발기의 성에를 제거할 수 있는 냉장냉동시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 특장차인 냉장차량이나 냉동차량에는 외부기온이 높은 하절기는 물론 외부기온이 낮은 환절기나 동절기에도 항시 일정한 냉장, 냉동성능을 유지한 상태로 보관하기 위한 냉장, 냉동시스템이 구비되어 있다. 상기 냉장, 냉동시스템은 통상 압축기, 응축기, 드라이어, 팽창밸브 및 증발기가 냉매라인을 통해 하나의 냉장냉동사이클을 이루도록 마련된다.

상기와 같은 구성으로 된 냉장냉동사이클은 증발기를 통과한 저온저압의 가 스냉매가 압축기에 의해 고온고압의 가스냉매로 압축되며, 이렇게 압축된 고온고압의 가스냉매는 응축기로 유입되어 이를 거치는 동안 그 외부의 냉각팬에 의해 공급되는 외기가 가스냉매가 갖고 있는 열을 빼앗아가므로 고온고압의 액상냉매로 되게 된다.

상기와 같은 고온고압의 액상냉매는 팽창밸브를 거치면서 저압상태로 변형되어 증발기에서 증발됨에 따라 필요한 냉매의 기화열을 외부로부터 흡수하는 과정을 통해 주위를 냉각시킨다.

이렇게 증발기 주위에 차가워진 냉기를 이용하여 소정의 공간으로 공급하여 원하는 바대로의 온도로 냉동을 한다. 상기 증발기를 통과한 저온저압의 가스냉매는 압축기에 의해 흡입 압축되어 상기에서 언급한 바와 같은 과정을 반복적으로 순환하는 것이므로 지속적인 냉장, 냉동이 이루어지는 것이다.

이렇게 냉동시스템을 장기간 지속적으로 가동하게 되면 증발기에는 결로현상에 의해 생긴 그 주위의 수분이 얼어붙어 성에가 생성되게 되고 심지어는 증발기 전체가 두꺼운 얼음으로 되기 때문에 증발기로서의 제기능을 발휘하지 못하게 된다.

이때, 성에를 제거하기 위해서 컨트롤러에서 제상모드를 선택하면, 제상라인의 솔레노이드밸브가 개방되면서 상기 압축기에 의해 고온고압으로 압축된 가스냉매가 제상라인의 솔레노이드밸브를 통해 증발기로 유입된 후 통과하면서 방열, 즉 증발기의 온도를 높임으로써 증발기 외측의 성에를 녹여 제거하게 된다.

이때, 증발기의 내부에는 안개와 같이 작은 알갱이, 즉 완전 기화되지 않은 냉매가 많이 생기는데, 압축기가 가동되면 증발기 내의 작은 알갱이를 갖는 가스냉매가 압축기로 유입되게 된다.

이러한 종래의 냉동시스템은 저온저압의 가스냉매가 압축기에 의해 압축되면서 고온고압으로 된 가스냉매를 단순히 응축기에서 냉각, 응축시키는 것일 뿐이어서 외부기온이 높은 경우, 특히 여름철의 혹서(酷暑)기에는 단순히 팬을 이용하여 외기로 응축시킴에 한계가 있으며, 이로 인하여 응축기에서 제대로의 냉매응축이 이뤄지지 않아 응축기를 통과하더라도 가스냉매를 완전한 액상냉매로 응축시키지 못한다는 문제점이 있었다.

이렇게 가스냉매가 액상냉매로 제대로 응축되지 않아 가스냉매가 기포상태로 존재하여 증발기로 유입되기 때문에 증발기에서의 상변화, 즉 액상에서 기체로의 상변화를 기대할 수 없으며, 이로 인하여 냉매의 상변화에 따른 기화열을 흡수하지 못하기 때문에 증발기에서 냉매의 증발상태가 양호하더라도 냉각성능이 떨어지게 된다는 문제점을 갖고 있었다.

특히, 기존의 냉동사이클은 제상모드 선택시 증발기를 통과한 냉매가 냉동실의 외부로 적당히 방열하여 액상냉매가 완전 증발되어 과열기체인 가스냉매로 되어야 하나, 제상모드를 선택하여 제상밸브가 개방되는 초기에는 고온고압의 가스냉매가 급격하게 증발기로 유입되므로 증발기에서 증발하지 못하고 잔존하는 액상냉매가 압축기 측으로 토출되게 된다.

이후에 증발기로 계속하여 유입되는 고온고압의 가스냉매가 증발기 외측의 얼음이나 기타여건에 따라 제대로 흡열 내지 방열하지 못하여 안개와 같이 아주 작 은 알갱이를 갖는 가스냉매로 일정시간동안 압축기 측으로 토출되게 된다.

이렇게 액상냉매나 작은 알갱이를 갖는 가스냉매가 압축기로 유입되게 되면 압축기에 의해 고압으로 압축될 때 발생되는 압축열로 인해 액상냉매나 가스냉매 중의 아주 작은 알갱이가 급격하게 폭발하게 되며, 이로 인하여 압축기의 과부하와 압축기에서의 냉매압축이 원활하게 이루어지지 않아 압축기의 성능이 저하됨은 물론 압축기의 실린더와 피스톤에 크랙이 발생되는 손상으로 압축기의 수명이 단축된다는 문제점을 갖고 있었다.

그리고 대한민국 특허 제10-0398123호에는 통상의 냉동시스템을 이루는 압축기의 토출라인에 오일분리기가 설치되며 이 오일분리기에서 분리된 오일은 회수라인을 통해 방향전환밸브를 거쳐 압축기로 다시 유입되고 상기 오일분리기에서 오일이 분리 제거된 냉매는 응축기로 배출되는 구성이 제시되어 있다.

상기와 같은 구성의 냉동시스템은 냉매에 혼합된 오일을 압축기에서 토출된 냉매로부터 오일을 분리하여 냉매의 흐름을 원활하게 함에 따라 압축기 및 팽창밸브의 내구력을 증대시키고 냉동성능을 향상시키기 위함이다.

그러나 상기와 같은 냉동시스템에 있어서는, 증발기나 오일분리기에서 압축기로 유입되는 것을 방향전환밸브에 의해 선택적으로 연결하여야 하므로 압축기의 작동 중엔 냉매의 흡입 압축이 부드럽게 이뤄지지 않으며, 상기 오일분리기가 포집통, 필터, 바이패스라인 및 2개의 제어밸브를 포함하여 마련되므로 그 구성이 복잡하고 제작이 어렵다는 문제점이 있었다.

또한 오일분리기의 바이패스라인을 통해 곧바로 응축기로 순환시키면 증발기 에서 액상냉매가 증발되면서 과냉각되기 때문에 오일은 제대로 기화되지 못하고 증발기 내에 냉매와 함께 잔존하여 누적되게 되며, 이로 인하여 냉동성능저하는 물론이고 압축기에서의 윤활오일이 부족하게 된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 폐단 및 문제점을 해결하기 위해 연구개발한 것이다. 본 발명의 목적은 증발기에서 압축기로 냉매가 유입되는 증발라인에 차단밸브를 마련하고 이 차단밸브와 병렬로 오리피스라인을 마련함으로써 제상모드를 선택하면 오리피스라인을 통해서만 소량의 냉매가 토출되기 때문에 냉매의 상변화에 의한 폭발을 최소화할 수 있으며, 특히 고온고압의 가스냉매를 증발기 내에 정체시켜 보다 빠른 시간 내에 증발기의 성에를 제거할 수 있도록 한 냉장냉동시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 압축기로부터 토출된 고온고압의 가스냉매와 증발기를 통과한 저온저압의 가스냉매 간에 열 교환하는 열교환기를 마련함으로써 압축기에서 압축된 고온고압의 가스냉매를 1차적으로 응축(냉각)시킨 후 응축기로 공급하여 압축기의 토출압축압력을 낮추어 압축기의 과부하와 이에 의한 손상을 방지하면서 응축기에서 보다 수월하고 확실하게 응축시킬 수 있으며, 제상모드의 선택시 오리피스라인을 통해 흐르는 소량의 냉매 또한 완전 증발된 과열가스 상태의 냉매로 기화시켜 냉매의 급격한 상변화에 의한 폭발을 원천적으로 방지하여 압축기의 손상 을 방지할 수 있도록 한 냉장냉동시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 열교환기에 바이패스라인을 마련함으로써 압축기의 압축압력이 설정압력이하일 때 압축기에 의해 압축된 가스냉매를 열교환기에서 응축시킴 없이 그대로 바이패스라인으로 흐르게 하여 압축기의 고압압력이 필요압력보다 현저하게 낮음에 따른 냉동기의 성능저하를 방지할 수 있도록 한 냉장냉동시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 압축기의 압축토출라인에 2개 이상의 고깔형판이 구비된 오일분리회수기를 마련하고 압축기의 오일주입구에 오일분리회수기를 제어밸브가 구비된 회수라인으로 연결함으로써 압축기가 작동될 때 제어밸브를 수초동안 반복적으로 개방시켜 압축기로 오일을 공급하기 때문에 압축기의 흡입단 압력상승을 원천적으로 방지할 수 있으며, 이로 인하여 오일이 냉동시스템 전체가 아닌 압축기에서만 순환시키므로 오일의 부족현상을 방지할 수 있도록 한 냉동시스템을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉장냉동시스템은, 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하여 구성되되 이들이 압축라인, 응축라인, 팽창라인 및 증발라인을 통해 연결되어 하나의 냉동사이클을 이루며 상기 압축라인과 팽창라인이 제상밸브를 갖는 제상라인으로 연결되어 있는 냉장냉동시스템에 있어서, 상기 증발라인에는 유로를 선택적으로 개폐하기 위한 제1전동밸브가 마 련되고 상기 제1전동밸브가 차폐되었을 때 소량의 가스냉매가 우회하도록 병렬로 오리피스라인이 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 냉장냉동시스템에 있어서, 상기 제1전동밸브와 압축기 사이의 증발라인에는 증발기를 통과한 저온저압의 가스냉매가 완전 기화된 기체로 되도록 발열수단을 갖는 열교환기가 부가됨이 바람직하며, 상기 열교환기의 발열수단은 냉장냉동시스템에서 최고고온인 라인, 즉 압축기에 의해 압축된 고온고압의 가스냉매가 흐르는 압축라인으로 적용함이 바람직하다.

상기 열교환기는 하나의 밀폐된 내부공간을 갖는 하우징이 마련되며 상기 하우징에 증발라인 내부의 냉매가 하우징을 경유하여 통과하도록 증발라인을 절단하여 연결한 유입부 및 토출부가 마련되고, 상기 하우징에 압축라인의 일부가 하우징의 내부내면을 따라 수회 돌아서 통과하도록 하는 코일부가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 압축라인에는 열교환기의 코일부와 병렬로 바이패스라인이 마련되되 이 바이패스라인에 체크밸브와 압력스위치가 마련되며, 상기 바이패스라인의 분기부와 코일부 사이에는 압력스위치에 의해 제어되어 열교환기로 냉매의 흐름을 개폐하는 제2전동밸브가 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 냉장냉동시스템에 있어서, 상기 열교환기의 하부외면에는 하우징의 내부를 흐르는 저온저압의 가스냉매에 열을 공급할 수 있는 히터가 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 냉장냉동시스템에 있어서, 상기 압축라인에는 오일분리회수 기가 부가되되 상기 오일분리회수기는 속이 빈 몸체의 하단에 가스유입부가 마련되고 상기 몸체의 상단에 가스유출부가 마련되며, 상기 가스유출부는 하부의 가스유입부를 향해 연장되어 하단과 그 상부에 2개 이상의 고깔형판이 마련되고 최상단의 고깔형판 위에 배출구멍이 천공되어 있으며, 상기 오일분리회수기는 이에 의해 분리된 오일을 곧바로 압축기로 주입하기 위한 오리피스모세관이 압축기의 주입구에 이르기까지 연결되고 상기 오리피스모세관에는 이물질을 거르는 필터와 관로를 개폐하는 솔레노이드밸브가 마련된 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 다른 냉장냉동시스템은 증발기에서 압축기로 냉매가 유입되는 증발라인에 차단밸브를 마련하고 이 차단밸브와 병렬로 오리피스라인을 마련함으로써 제상모드를 선택하면 오리피스라인을 통해서만 소량의 냉매가 토출되기 때문에 냉매의 상변화에 의한 폭발을 최소화할 수 있으며, 특히 고온고압의 가스냉매를 증발기 내에 정체시켜 보다 빠른 시간 내에 증발기의 성에를 제거할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 압축기로부터 토출된 고온고압의 가스냉매와 증발기를 통과한 저온저압의 가스냉매 간에 열 교환하는 열교환기를 마련함으로써 압축기에서 압축된 고온고압의 가스냉매를 1차적으로 응축(냉각)시킨 후 응축기로 공급하여 압축기의 토출압축압력을 낮추어 압축기의 과부하와 이에 의한 손상을 방지하면서 응축기에서 보다 수월하고 확실하게 응축시킬 수 있으며, 제상모드의 선택시 오리피스 라인을 통해 흐르는 소량의 냉매 또한 완전 증발된 과열가스 상태의 냉매로 기화시켜 냉매의 급격한 상변화에 의한 폭발을 원천적으로 방지하여 압축기의 손상을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 열교환기에 바이패스라인을 마련함으로써 압축기의 압축압력이 설정압력이하일 때 압축기에 의해 압축된 가스냉매를 열교환기에서 응축시킴 없이 그대로 바이패스라인으로 흐르게 하여 압축기의 고압압력이 필요압력보다 현저하게 낮음에 따른 냉동기의 성능저하를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

그리고 본 발명은 압축기의 압축토출라인에 2개 이상의 고깔형판이 구비된 오일분리회수기를 마련하고 압축기의 오일주입구에 오일분리회수기를 제어밸브가 구비된 회수라인으로 연결함으로써 압축기가 작동될 때 제어밸브를 수초동안 반복적으로 개방시켜 압축기로 오일을 공급하기 때문에 압축기의 흡입단 압력상승을 원천적으로 방지할 수 있으며, 이로 인하여 오일이 냉동시스템 전체가 아닌 압축기에서만 순환시키므로 오일의 부족현상을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 냉장냉동시스템을 상세하게 설명하고자 한다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 냉장냉동시스템은 압축기(10), 응축기(20), 팽창밸브(30) 및 증발기(40)를 포함하여 구성되되 이들이 압축라인(11), 응축라인(21), 팽창라인(31) 및 증발라인(41)을 통해 연결되 어 하나의 냉동사이클을 이루며 상기 압축라인(11)과 팽창라인(31)은 제상밸브(44)를 갖는 제상라인(43)으로 연결되어 있다.

상기 압축라인(11)은 압축기(10)와 응축기(20)를 연결한 라인이고, 상기 응축라인(21)은 압축기(20)와 팽창밸브(30)를 연결한 라인이며, 상기 팽창라인(31)은 팽창밸브(30)와 증발기(40)를 연결한 라인이고, 상기 증발라인(41)은 증발기(40)와 압축기(10)를 연결한 라인이다.

상기 증발라인(41)에는 제상라인(43)의 제상밸브(44)가 작동되어 개방되었을 때 증발라인(41)의 유로를 차단하는 제1전동밸브(45)가 마련되어 있고 상기 제1전동밸브(45)가 차폐되었을 때 소량의 가스냉매가 우회하도록 병렬로 오리피스라인(46)이 마련되어 있다.

상기 제1전동밸브(45)와 압축기(10) 사이의 증발라인(41)에는 증발기(40)를 통과한 저온저압의 가스냉매가 완전 기화된 기체로 되도록 발열수단을 갖는 열교환기(50)가 마련되어 있으며, 상기 열교환기(50)의 발열수단으로는 본 발명의 냉장냉동시스템을 이루는 최고고온라인, 즉 압축기(10)에 의해 압축된 고온고압의 가스냉매가 흐르는 압축라인(11)을 통과시키면 것이면 충분하다.

상기 압축라인(11)과 증발라인(41)은 열교환기(50)를 기준으로 하여 제1, 제2압축라인(11a,11b)과 제1, 제2증발라인(41a,41b)으로 구분할 수 있다.

상기 열교환기(50)는 2개의 통형몸체에 의해 하나의 밀폐공간을 갖도록 하우징(51)이 마련되어 있으며, 상기 하우징(51)의 상면에 제1코일연결라인(52a)과 유입부(53a)가 마련되고 상기 하우징(51)의 하면엔 제2코일연결라인(52b)과 토출 부(53b)가 마련되어 있으며, 상기 하우징(51) 상하면의 제1, 제2코일연결라인(52a,52b)엔 압축기(10)에서 토출된 고온고압의 가스냉매가 통과되는 코일부(54)가 하우징(51)의 내면을 따라 회전되면서 배출되도록 권선되어 있다.

상기 하우징(51) 상하면의 유입부(53a)와 토출부(53b)엔 증발기(40)를 통과한 증발라인(41) 내부의 가스냉매가 하우징(51)의 내부공간을 경유하여 통과하도록 증발라인(41)이 연결되는 것이며, 상기 유입부(53a)는 증발기(40)의 토출구측이 연결되고 상기 토출부(53b)는 압축기(10)의 흡입구측이 연결된다.

상기 열교환기(50)에는 코일부(54)의 제1, 제2코일연결라인(52a,52b)에 상기 코일부(54)와 병렬로 바이패스라인(55)이 마련되되 이 바이패스라인(55)에 체크밸브(56)와 압력스위치(57)가 마련되어 있고, 상기 바이패스라인(55)의 분기부와 열교환기(50) 사이에는 압력스위치(57)에 의해 제어되어 코일부(54)로 냉매의 흐름을 개폐하는 제2전동밸브(58)가 마련되어 있다.

상기 하우징(51)의 하부외면에는 하우징(51)의 내부를 흐르는 저온저압의 가스냉매에 열을 공급할 수 있는 히터(59)가 마련되어 있다.

상기 제1압축라인(11a)에는 오일분리회수기(70)가 마련되어 있고, 상기 응축라인(21)에는 응축기(20)를 거친 액상의 냉매로부터 수분 등의 이물질을 제거하기 위한 드라이어(60)가 마련되어 있다.

상기 오일분리회수기(70)는 속이 빈 몸체(71)의 하단에 가스유입부(72a)가 마련되고 상기 몸체(71)의 상단에 가스유출부(72b)가 마련되어 있으며, 상기 가스유출부(72b)는 하부의 가스유입부(72a)를 향해 연장되되 하단과 그 상부에 2개 이 상의 고깔형판(73)이 마련되어 있고 최상단의 고깔형판(73) 위에 배출구멍(72c)이 천공되어 있다.

상기 오일분리회수기(70)와 압축기(10)의 오일주입구에는 오일분리회수기(70)내의 오일을 곧바로 압축기(10)로 주입하기 위한 오리피스모세관(74)이 연결되어 있으며, 이 오리피스모세관(74)에는 이물질을 거르는 필터(75)와 관로를 개폐하는 솔레노이드밸브(76)가 마련되어 있다. 상기 오리피스모세관(74)은 솔레노이드밸브(76)를 일시적으로 반복하여 개방시키더라도 오일분리회수기(70)내의 고압이 압축기(10)의 오일주입구로 전달됨을 방지하기 위함이다.

이러한 구성으로 된 본 발명에 따른 일실시예의 냉장냉동시스템은, 압축기(10)가 증발기(40)를 통과한 저온저압의 가스냉매를 흡입하여 고온고압의 가스냉매로 압축하게 되며, 이렇게 고온고압의 가스냉매는 응축기(20)를 거치는 동안 냉각팬에 의해 공급되는 외기가 가스냉매가 갖고 있는 열을 빼앗아 가므로 고온고압의 액상냉매로 되게 된다.

상기와 같이 고온고압의 액상냉매는 드라이어(60)를 통과하면서 액상냉매로부터 수분 등의 이물질이 제거되고, 이후에 팽창밸브(30)를 거치는 동안 저압상태로 변형된 후, 증발기(40)에서 액상의 냉매가 증발(기화)됨에 따른 필요한 냉매의 기화열을 외부로부터 흡수하므로 증발기(40) 주위를 냉각시키는 과정이 이뤄지는 통상의 냉장냉동사이클을 유지한다.

이러한 기본적인 냉장냉동사이클의 순환과정에서 상기 증발기(40)를 통과한 이후의 증발라인(41)을 따라 흐르는 저온저압의 가스냉매가 하우징(51) 상면의 유 입부(53a)를 통해 열교환기(50)의 하우징(51) 내부로 유입된 후 하우징(51) 하면의 토출부(53b)를 통해 압축기(10)로 유입되게 되고, 이 압축기(10)에 의해 압축된 고온고압의 가스냉매는 압축라인(11)을 따라 흐르되 하우징(51) 내부의 코일부(54)를 경유하여 응축기(20)로 이송되게 된다.

이와 같은 과정을 거치면서 열교환기(50) 내에서 증발기(40)를 통과한 저온저압의 가스냉매는 압축기(10)로부터 토출된 고온고압의 가스냉매로부터 흡열하게 된다. 부언하면, 증발기(40)를 통과한 저온저압의 가스냉매가 흡열하기 때문에 압축기(10)로부터 토출된 고온고압의 가스냉매는 방열하여 응축되게 된다.

이와 같이 압축기(10)에서 압축된 고온고압의 가스냉매가 1차적으로 냉각(응축)된 후 응축기(20)로 유입되어 재차 응축되기 때문에 응축기(20)에서 보다 수월하고 확실하게 응축됨은 물론, 증발기(40)에서도 액상냉매의 증발상태가 양호하게 되어 그 결과 냉각성능이 매우 향상되게 된다.

특히, 압축기(10)에서 압축된 고온고압의 가스냉매가 곧바로 열교환기(50)에 의해 응축되므로 압축기(10)의 토출압축압력이 적정한 압력으로 낮아지게 되며, 이로 인하여 압축기(10)에 과부하가 걸리지 않아 압축기(10)의 수명연장 및 압축 성능향상을 꾀할 수 있게 된다.

결론적으로, 외부기온이 높은 하절기에도 압축기(10)의 토출압축압력을 냉동사이클에서 요구하는 적당한 압력, 즉 최적의 운전조건으로 유지할 수 있고 이로 인하여 냉장냉동사이클의 과부하를 방지할 수 있다.

또한, 증발기(40)를 통과하여 압축기(10)로 공급되기 전의 냉매, 즉 과냉각 상태인 저온저압의 가스냉매를 완전 증발된 과열기체로 기화시킴으로써 압축기(10) 내에서 아주 작은 알갱이 상태의 액상냉매가 기상냉매로 급격한 상변화에 의한 폭발을 방지할 수 있으며, 이로 인하여 압축기(10)에서의 냉매압축이 원활하게 이루어져 압축기(10)의 수명연장 및 압축 성능향상을 꾀할 수 있게 된다.

상기와 같이 냉장냉동시스템이 작동되는 상태에서 동절기와 같이 외부기온이 저온이어서 압축기(10)의 토출압축압력이 설정압력이하로 될 수 있는데, 이러한 경우에는 바이패스라인(55) 상의 압력스위치(57)가 오프(off)되면서 제2전동밸브(58)를 작동시켜 관로를 차단하게 된다. 이렇게 열교환기(50)의 코일부(54)로 압축기(10)에 의해 압축된 가스냉매가 바이패스라인(55)을 통해서 열교환기(50)에서 응축됨 없이 응축기(20)로 유입되게 되며, 이로 인하여 압축기(10)의 토출압축압력이 필요압력보다 현저하게 낮음에 따른 냉동기의 성능저하를 방지할 수 있다.

이때, 열교환기(50)의 하우징(51) 하부외면에 마련된 히터(59)에도 전원이 인가되어 발열되므로 제1증발라인(41a)을 통해 유입된 저온의 가스냉매를 완전 증발된 과열기체로 기화시켜 압축기(10)로 흡입되게 되며, 이로 인하여 외부기온이 낮은 동절기에도 냉매의 급격한 상변화에 의한 폭발을 원천적으로 방지하여 압축기의 손상을 방지할 수 있다.

상기와 같이 냉매가 순화되는 과정에서 압축기(10)로부터 토출되는 고온고압의 가스냉매는 오일분리회수기(70)의 가스유입부(72a)를 통해 몸체(71)로 유입되면서 고깔형판(73)과 부딪치게 되고 이때, 가스냉매 중의 오일은 상대적으로 냉매보다 무거우므로 고깔형판(73)에 맺혀 하부로 흘러내린다. 이렇게 오일이 제거된 순 수한 가스냉매는 제2압축라인(11b)을 통해 열교환기(50)로 흘러들어가게 된다.

상기 오일분리회수기(70)의 몸체(71) 바닥에 고인 오일은 오리피스모세관(74)상의 솔레노이드밸브(76)가 작동되어 개방되면 오리피스모세관(74)을 통해 압축기(10)의 오일주입구로 들어가게 된다.

이때, 솔레노이드밸브(76)의 개방은 압축기(10)가 동작중이면 일시적으로 반복하여 개방되기 때문에 오일분리회수기(70)내의 높은 압력이 저압인 압축기(10)의 오일주입구로 급격하게 전달되지 않는다. 이와 반대로, 상기 압축기(10)의 정지 상태에서는 개방시간을 좀 더 길게 하여도 무방하다.

한편, 냉장냉동시스템은 지속적으로 사용하면 증발기(40)엔 결로현상에 의해 맺힌 수분이 얼어붙어 성에가 생기게 되고 이러한 과정이 지속되면서 성에는 얼음으로 변하게 되므로 결국엔 열 교환을 못하여 제대로의 냉동성능을 발휘하지 못하게 된다. 이러한 상태에서 성에를 제거하기 위해서 컨트롤러에서 제상모드를 선택하면, 제상라인(43)의 솔레노이드밸브(44)가 개방되면서 제1증발라인(41a)상의 제2제1전동밸브(45)가 오프(off)되어 관로를 차단되게 된다.

상기 압축기(10)에 의해 고온고압으로 압축된 가스냉매는 열교환기(50)를 통과하면서 1차적으로 응축되어 액체와 기체가 공존하는 고온고압의 냉매로 제2압축라인(11b)에 도달하며, 상기 고온고압의 냉매는 제2압축라인(11b)에서 제상라인(43)의 솔레노이드밸브(44)를 통해 증발기(40)로 유입되게 된다.

이렇게 증발기(40)로 유입된 고온고압의 냉매는 제1증발라인(41a)상의 제1전동밸브(45)가 오프(off)되어 관로를 차단한 상태이므로 오리피스라인(46)을 통해서 만 소량만이 열교환기(50)측으로 토출되게 된다.

따라서 증발기(40)에는 고온고압의 냉매가 정체되므로 증발기(40) 외부로 대량의 열이 방열되게 되고 이로 인하여 증발기(40) 외측의 성에를 빠른 시간 내에 녹여 제거할 수 있어 정상의 냉장냉동시스템으로 복귀시킬 수 있는 것이다.

상기 오리피스라인(46)을 통과한 냉매는 열교환기(50)로 유입되어 통과하면서 완전 증발된 과열가스냉매로 된 후 제2증발라인(41b)을 통해 압축기(10)로 흡입되게 된다. 이때, 열교환기(50)를 이루는 하우징(51) 외면의 히터(59)에도 전원을 인가하여 저온저압의 가스냉매를 보다 확실하게 과열가스냉매로 만들 수 있다. 이와 동시에 응축기(20)로 유입되는 냉매상태 그대로 유지시킴이 좋으므로 응축기(20)의 냉각팬 또한 정지시킴이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 냉장냉동시스템을 나타낸 도면이다. 여기서는, 특장차인 냉동차량에 적용한 경우로 차량실내의 냉방을 위한 또 하나의 분기유로(23)가 응축라인(21)과 증발라인(41)에 연결되되 상기 분기유로(23)에 제2팽창밸브(30a)와 제2증발기(40a)가 부가되어 있고 본래의 응축라인(21)과 분기유로(23)에 각각 유로개폐용 솔레노이드밸브(24a,24b)가 마련된 것을 제외하고는 본 발명의 일실시예에 따른 냉장냉동시스템과 동일한 구성이다.

상기와 같은 구성으로 된 본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 본래의 응축라인(21)에 마련된 유로개폐용 솔레노이드밸브(24a)를 작동 개방시켜 팽창밸브(30)와 증발기(40)를 통해 냉매가 흐르도록 하여 증발기(40)로부터 냉기를 공급받는 화물칸이 소정온도로 냉동되게 된다.

또한 외기가 무더운 여름에는 차량실내냉방이 요구되게 되면, 별도로 분기유로(23)에 마련된 유로개폐용 솔레노이드밸브(24b)를 개방시켜 제2팽창밸브(30a)와 제2증발기(40a)를 통해서도 냉매가 흐르므로 제2증발기(40a)로부터 냉기를 공급받는 차량실내의 냉방이 이뤄지게 된다.

상기 화물칸의 냉동과 차량실내의 냉방은 개별적으로나 동시에 가동시킬 수도 있다.

끝으로, 이외에도 본 발명에 따른 냉장냉동시스템은 통상의 냉장이나 냉동시스템은 물론 각각 2개의 압축기를 사용하는 냉장냉동시스템에도 다양하게 적용이 가능한 것인바, 본 발명의 목적범위를 일탈(逸脫)하지 않는 한 변형실시 예들은 모두 본 발명의 권리범위에 포함되어 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 냉장냉동시스템을 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1에서 열교환기를 발췌하여 나타낸 단면도이다.

도 3은 도 1에서 오일분리회수기를 발췌하여 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 냉장냉동시스템을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 압축기 11: 압축라인 20: 응축기

21: 응축라인 30: 팽창밸브 31: 팽창라인

40: 증발기 41: 증발라인 43: 제상라인

44: 제상밸브 45: 제1전동밸브 46: 오리피스라인

50: 열교환기 51: 하우징 53a: 유입부

53b: 토출부 54: 코일부 55: 바이패스라인

56: 체크밸브 57: 압력스위치 58: 제2전동밸브

59: 히터 60: 드라이어 70: 오일분리회수기

71: 몸체 72a: 가스유입부 72b: 가스유출부

72c: 배출구멍 73: 고깔형판 74: 오리피스모세관

75: 필터 76: 솔레노이드밸브

Claims (6)

1. 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하여 구성되되 이들이 압축라인, 응축라인, 팽창라인 및 증발라인을 통해 연결되어 하나의 냉동사이클을 이루며 상기 압축라인과 팽창라인이 제상밸브를 갖는 제상라인으로 연결되어 있는 냉장냉동시스템에 있어서,

   상기 증발라인에는 유로를 선택적으로 개폐하기 위한 제1전동밸브가 마련되고 상기 제1전동밸브가 차폐되었을 때 소량의 가스냉매가 우회하도록 병렬로 오리피스라인이 마련되며,

   상기 제1전동밸브와 압축기 사이의 증발라인에는 증발기를 통과한 저온저압의 가스냉매가 완전 기화된 기체로 되도록 발열수단을 갖는 열교환기가 부가되고 상기 열교환기의 발열수단은 냉장냉동시스템에서 최고 고온인 라인, 즉 압축기에 의해 압축된 고온고압의 가스냉매가 흐르는 압축라인으로 마련되며,

   상기 열교환기는 하나의 밀폐된 내부공간을 갖는 하우징이 마련되며 상기 하우징에 증발라인 내부의 냉매가 하우징을 경유하여 통과하도록 증발라인을 절단하여 연결한 유입부 및 토출부가 마련되고, 상기 하우징에 압축라인의 일부가 하우징의 내부내면을 따라 수회 돌아서 통과하도록 하는 코일부가 마련되어 있으며,

   상기 압축라인에는 열교환기의 코일부와 병렬로 바이패스라인이 마련되어 이 바이패스라인에 체크밸브와 압력스위치가 마련되며, 상기 바이패스라인의 분기부와 코일부 사이에는 압력스위치에 의해 제어되어 열교환기로 냉매의 흐름을 개폐하는 제2전동밸브가 마련된 것을 특징으로 하는 냉장냉동시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 열교환기의 하부외면에는 하우징의 내부를 흐르는 저온저압의 가스냉매에 열을 공급할 수 있는 히터가 마련된 것을 특징으로 하는 냉장냉동시스템.
6. 제1항에 있어서,

   상기 압축라인에 부가되는 오일분리회수기는 속이 빈 몸체의 하단에 가스유입부가 마련되고 상기 몸체의 상단에 가스유출부가 마련되며, 상기 가스유출부는 하부의 가스유입부를 향해 연장되어 하단과 그 상부에 2개 이상의 고깔형판이 마련되고 최상단의 고깔형판 위에 배출구멍이 천공되어 있으며, 상기 오일분리회수기는 이에 의해 분리된 오일을 곧바로 압축기로 주입하기 위한 오리피스모세관이 압축기 의 주입구에 이르기까지 연결되고 상기 오리피스모세관에는 이물질을 거르는 필터와 관로를 개폐하는 솔레노이드밸브가 마련된 것을 특징으로 하는 냉장냉동시스템.

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