KR20180075016A - 자판기의 히트펌프 방식 냉각장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동판매기 상에서 히트펌프 방식으로 냉각하는 장치에 있어서: 복수의 저장고(15)를 지닌 본체(10); 상기 저장고(15)의 냉각을 위하여 압축기(21), 응축기(22), 팽창기(23), 증발기(25)로 냉각 사이클을 수행하는 냉각수단; 및 상기 냉각수단과 일측으로 연결되는 동시에 히트펌프 기능을 유발하도록 바이패스관(42)과 타측으로 연결되는 이중열교환기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 다양한 식품을 동시에 저장하는 자동판매기에서 냉각 사이클에 부분적으로 히트펌프 기능을 부가함에 따라 최적의 냉장ㆍ온장 상태를 구현하여 외형 축소와 에너지효율 향상을 도모하는 효과가 있다.
이에 따라, 다양한 식품을 동시에 저장하는 자동판매기에서 냉각 사이클에 부분적으로 히트펌프 기능을 부가함에 따라 최적의 냉장ㆍ온장 상태를 구현하여 외형 축소와 에너지효율 향상을 도모하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 자판기용 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다양한 식품을 동시에 저장하는 자동판매기에서 최적의 냉각 사이클을 구현하기 위한 자판기의 히트펌프 방식 냉각장치에 관한 것이다.
통상적으로 자동판매기 상에서 청량음료, 커피, 차 등의 다양한 식품을 별도의 고내에 저장하고 판매하는 경우 냉장과 온장을 위한 각종 구성품을 동시에 탑재하고 있다. 이러한 구성품은 기본적으로 냉각 사이클을 기반으로 하여 가열을 위한 열교환기, 히터 등을 포함한다. 취급하는 상품의 종류와 양이 증가더라도 이러한 냉온장 구성품이 유기적으로 연계되면 전체적인 외형의 증가를 최소화하면서 에너지효율의 향상을 기대할 수 있다.
이와 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로 한국 공개특허공보 제2006-0108434호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1149229호(선행문헌 2) 등의 특허문헌이 알려져 있다.
선행문헌 1에서 상품저장실은 히트펌프식 냉동사이클의 열교환기가 장착된 곳으로, 히트펌프식 냉동사이클의 냉ㅇ난방운전에 따라 냉장 또는 온장고의 기능을 수행하며, 상품군에 따라 냉ㅇ온 보관이 가능하며, 냉장 또는 온장보관시 수납위치에 따라 보관온도를 달리 적용할 수 있는 효과를 기대한다.
그러나, 선행문헌 1에서 히트펌프식 냉동사이클이 공지된 것으로 밝히는 외에 세부 구성과 작동이 명확하게 드러나지 않는다.
선행문헌 2는 상품 수납고를 냉각 또는 가열하는 냉각 가열 모드에서의 운전중에 압력 조정 수단에 의해 냉매 순환 회로의 압력을 조정하여, 응축기 또는 가열 열교환기의 냉매를 냉각 순환 회로 또는 가열 냉각 순환 회로에 회수한다. 이에, 응축기 또는 가열 열교환기로부터 냉매를 회수시킴에 의해, 냉매 순환량을 적정하게 하고 효율적인 히트 펌프 운전을 행하는 효과를 기대한다.
다만, 선행문헌 2에 의하면 비교적 복잡한 냉각 사이클을 요구하므로 전체적인 외형을 축소하기 위한 개선의 여지가 크다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 다양한 식품을 동시에 저장하는 자동판매기에서 냉각 사이클에 부분적으로 히트펌프 기능을 부가하여 최적의 냉장ㆍ온장 상태를 구현하기 위한 자판기의 히트펌프 방식 냉각장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 자동판매기 상에서 히트펌프 방식으로 냉각하는 장치에 있어서: 복수의 저장고를 지닌 본체; 상기 저장고의 냉각을 위하여 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기로 냉각 사이클을 수행하는 냉각수단; 및 상기 냉각수단과 일측으로 연결되는 동시에 히트펌프 기능을 유발하도록 바이패스관과 타측으로 연결되는 이중열교환기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이중열교환기는 상측의 냉장용 전열관과 하측의 온장용 전열관을 일체로 적층한 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이중열교환기의 바이패스관은 압축기의 하류단과 응축기의 상류단에서 각각 분기되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이중열교환기는 본체에 구비된 저장고의 일부에 국한되어 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이중열교환기가 설치된 저장고에는 히터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 다양한 식품을 동시에 저장하는 자동판매기에서 냉각 사이클에 부분적으로 히트펌프 기능을 부가함에 따라 최적의 냉장ㆍ온장 상태를 구현하여 외형 축소와 에너지효율 향상을 도모하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치가 탑재된 자판기를 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 냉온장 관련 주요 회로를 나타내는 배관도
도 3은 본 발명에 따른 다양한 작동 상태를 나타내는 도표
도 2는 본 발명에 따른 냉온장 관련 주요 회로를 나타내는 배관도
도 3은 본 발명에 따른 다양한 작동 상태를 나타내는 도표
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 자동판매기 상에서 히트펌프 방식으로 냉각하는 장치에 관하여 제안한다. 냉장과 온장 기능을 동시에 요구하는 자동판매기를 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 히트펌프 방식의 냉각에 의하면 냉장 기능을 기반으로 하면서 온장 기능을 부가할 수 있다.
본 발명에 따르면 본체(10)가 복수의 저장고(15)를 지닌 구조이다. 자동판매기의 본체(10)는 개폐 가능한 캐비넷 구조로서 상품을 설정된 온도로 저장하기 위하여 다수로 구획된 저장고(15)를 구비한다. 도 1 및 도 2를 참조하면 3개로 구획된 저장고(15)를 예시하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
또, 본 발명에 따르면 냉각수단이 상기 저장고(15)의 냉각을 위하여 압축기(21), 응축기(22), 팽창기(23), 증발기(25)로 냉각 사이클을 수행하는 구조를 지닌다. 도 2에서 하나의 압축기(21)와 하나의 응축기(22)에 3개의 증발기(25)가 각각의 팽창기(23)와 함께 설치된 상태를 예시한다. 상측의 증발기는 좌측 저장고(15)의 "EVA L"로, 중앙의 증발기(25)는 중간 저장고(15)의 "EVA M"으로, 하측의 증발기(25)는 우측 저장고(15)의 "EVA R"으로 표시한다. 팽창기(23)는 "CAPILLARY"로 나타낸다.
한편, 압축기(21)에서 응축기(22)에 이르는 관로상에 메인전자변(31)이 설치되고, 각각의 증발기(25)로 연결되는 팽창기(23)의 상류측에 각각의 전자변(33)(34)(35)이 설치된다. 어느 경우에나 전자변은 솔레노이드를 장착한 2웨이 밸브를 사용한다.
또, 본 발명에 따르면 이중열교환기(40)가 상기 냉각수단과 일측으로 연결되는 동시에 히트펌프 기능을 유발하도록 바이패스관(42)과 타측으로 연결되는 구조를 지닌다. 도 2에서 좌측 저장고(15)의 "EVA L"로 표시한 상측 증발기를 이중열교환기(40)로 설치한 상태를 예시한다. 이중열교환기(40)의 일측은 냉장 기능으로 타측은 온장 기능으로 활용되며, 온장 기능은 냉각수단과 연결된 바이패스관(42)을 통하여 수행된다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이중열교환기(40)는 상측의 냉장용 전열관과 하측의 온장용 전열관을 일체로 적층한 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다. 이중열교환기(40)의 상측 전열관은 냉각수단의 팽창기(23) 및 압축기(21) 측으로 연결된다. 반면 이중열교환기(40)의 하측 전열관은 고온고압 냉매가 통과되는 바이패스관(42)으로 연결된다. 상측 및 하측의 전열관이 일체로 형성되면 이중열교환기(40) 및 본체(10)의 외형을 축소하는데 유리하다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이중열교환기(40)의 바이패스관(42)은 압축기(21)의 하류단과 응축기(22)의 상류단에서 각각 분기되는 것을 특징으로 한다. 도 2를 참조하면 서브전자변(32) 개재하여 압축기(21)에 연결되는 상류측 바이패스관(42)이 이중열교환기(40)의 입구에 연결되고, 메인전자변(31)과 응축기(22) 사이로 합류되는 하류측 바이패스관(42)이 이중열교환기(40)의 출구에 연결된다. 이에, 서브전자변(32)의 온(개방) 작동에 따라 압축기(21)의 고온고압 냉매가 바이패스관(42)과 이중열교환기(40)로 유동하여 좌측 저장고(15)에 대한 온장 기능을 수행한다. 이중열교환기(40)를 통과한 냉매는 다시 응축기(22), 팽창기(23), 증발기(25)를 거치는 냉각 사이클을 완성하여 중간 및 우측 저장고(15)에 대한 냉장 기능을 수행한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이중열교환기(40)는 본체(10)에 구비된 저장고(15)의 일부에 국한되어 설치되는 것을 특징으로 한다. 도 2와 같이 3개의 저장고(15)를 구비하는 경우 온장-냉장-냉장, 냉장-온장-냉장, 온장-온장-냉장 등으로 구현 가능하다. 어느 경우에 있어서나 전체의 저장고(15)를 온장으로 사용하는 것은 에너지 절감을 비롯한 전반적 시스템 효율성을 저하시킨다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이중열교환기(40)가 설치된 저장고(15)에는 히터(45)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 이중열교환기(40)에 의한 온장 기능은 증발기(25)에 의한 냉장 기능과 연계되므로 온장 부하가 증가하는 경우를 대비하여 히터(45)를 부가하는 것이 냉장 부하를 최적으로 감당하는 시스템 효율성 측면에서 바람직하다.
도 3에서 메인전자변(31), 서브전자변(32), 좌고전자변(33), 중고전자변(34), 우고전자변(35)의 온/오프에 대응하는 각각의 저장고(15)에 대한 냉온장 모드를 나타낸다. 본 발명에 의한 제어기(도시 생략)는 크게 히트펌프 제어와 냉각전용 제어를 처리한다. 전자는 냉각 수요로 인하여 압축기(21)가 온되고 서브전자변(32)이 온되는 상태에서 수행되며, 후자는 냉각 수요로 인하여 압축기(21)가 온되고 메인전자변(31)이 온되고 서브전자변(32)이 오프되는 상태에서 수행된다. 도 3에서 "HP"는 이중열교환기(40)를 사용하는 온장 상태를, "히터"는 히터(45)를 사용하는 온장 상태를 의미한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 작동을 부연하면, 압축된 고온고압 냉매의 응축 잠열을 이용하여 일측의 온장용 고내의 온도를 높이고, 온도가 저하된 냉매가 감압을 거쳐 타측의 냉장용 고내의 온도를 낮추고, 냉장용 고내에서 흡수한 증발 잠열을 온장용 고내로 펌핑한다. 이러한 히트펌프 기능은 냉장용 고내의 냉각 수요가 있을 때 사용이 가능하다. 외기온도가 낮은 경우 응축압력이 하강하여 히트펌프의 가동이 곤란하며, 이때 응축팬 제어를 통하여 응축압력을 유지할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 본체
15: 저장고
21: 압축기 22: 응축기
23: 팽창기 25: 증발기
31: 메인전자변 32: 서브전자변
33: 좌고전자변 34: 중고전자변
35: 우고전자변 40: 이중열교환기
42: 바이패스관 45: 히터
21: 압축기 22: 응축기
23: 팽창기 25: 증발기
31: 메인전자변 32: 서브전자변
33: 좌고전자변 34: 중고전자변
35: 우고전자변 40: 이중열교환기
42: 바이패스관 45: 히터
Claims (5)
- 자동판매기 상에서 히트펌프 방식으로 냉각하는 장치에 있어서:
복수의 저장고(15)를 지닌 본체(10);
상기 저장고(15)의 냉각을 위하여 압축기(21), 응축기(22), 팽창기(23), 증발기(25)로 냉각 사이클을 수행하는 냉각수단; 및
상기 냉각수단과 일측으로 연결되는 동시에 히트펌프 기능을 유발하도록 바이패스관(42)과 타측으로 연결되는 이중열교환기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자판기의 히트펌프 방식 냉각장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 이중열교환기(40)는 상측의 냉장용 전열관과 하측의 온장용 전열관을 일체로 적층한 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 자판기의 히트펌프 방식 냉각장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 이중열교환기(40)의 바이패스관(42)은 압축기(21)의 하류단과 응축기(22)의 상류단에서 각각 분기되는 것을 특징으로 하는 자판기의 히트펌프 방식 냉각장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 이중열교환기(40)는 본체(10)에 구비된 저장고(15)의 일부에 국한되어 설치되는 것을 특징으로 하는 자판기의 히트펌프 방식 냉각장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 이중열교환기(40)가 설치된 저장고(15)에는 히터(45)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자판기의 히트펌프 방식 냉각장치.
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CN109448246A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-03-08 | 湖北邻家购智能科技股份有限公司 | 一种具有冰冻和加热功能的自动售货机及其使用方法 |
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