WO2016111531A1 - 냉각장치 - Google Patents

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WO2016111531A1
WO2016111531A1 PCT/KR2016/000068 KR2016000068W WO2016111531A1 WO 2016111531 A1 WO2016111531 A1 WO 2016111531A1 KR 2016000068 W KR2016000068 W KR 2016000068W WO 2016111531 A1 WO2016111531 A1 WO 2016111531A1
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condenser
evaporator
ice making
cooling
refrigerant
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PCT/KR2016/000068
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히라이신지
코바야시마코토
타나카마사나가
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삼성전자 주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/04—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection
    • F25D17/06—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors

Definitions

  • the present invention relates to a chiller having a refrigeration cycle.
  • a conventional cooling device for example, a refrigerator
  • a compressor for example, a refrigerator
  • a condenser for example, a condenser
  • a condensation preventing pipe for example, a condensation preventing pipe
  • a pressure reducing means for example, a pressure reducing means
  • an evaporator for example, a refrigeration cycle piped in this order
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 61-191862
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2007-248005
  • a condensation prevention pipe is disposed between an upstream radiator and a downstream radiator, and the supercritical state is applied to the upstream radiator, the condensation prevention pipe, and the downstream radiator.
  • Disclosed is a configuration for sending out a carbon dioxide refrigerant.
  • the heat radiation in the supercritical state of the carbon dioxide refrigerant is a change in sebsible heat (see FIG. 3 (A)), and the temperature in the condensation prevention pipe is changed because the temperature in the supercritical state flows through the condensation preventing pipe. Distribution occurs, and there exists a problem that the dew condensation prevention performance of a dew condensation prevention pipe differs according to a place.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to reduce the amount of refrigerant charged in a refrigeration cycle.
  • the present invention provides a cooling device having a refrigeration cycle consisting of a compressor, a condenser, a decompression means, and a cooling evaporator, wherein the condenser is provided with a first condenser independent of each other, and a refrigerant condenser on the refrigerant passage. And a second condenser located downstream, wherein the first condenser and the second condenser are interconnected through anti-condensation pipes.
  • the defrosting means may be further included on an upstream side of the ice making evaporator on the 3 bypass passage.
  • the present invention provides a cooling apparatus having a refrigeration cycle consisting of a compressor, a condenser, a decompression means, and an evaporator, wherein the condenser includes two flow paths each having an inlet and an outlet, and separated from each other,
  • the object may be achieved by providing a cooling device in which the outlet of one flow path is connected to one end of the condensation prevention pipe and the inlet of the other flow path is connected to the other end of the condensation prevention pipe.
  • the condenser is divided into a first condenser and a second condenser, and the first condenser, the condensation preventing pipe and the second condenser are connected in this order, and the refrigerant is gas-liquid (gas-) in the condensation preventing pipe. liquid) Since it is comprised so that it may flow in a two-phase state, there exists an advantage which can reduce the refrigerant charge amount of a refrigerating cycle, making the intrusion heat from a condensation prevention pipe into a cooling chamber the same as before.
  • FIG. 3 is a diagram showing a Moriel diagram of a refrigeration cycle (state change) of the carbon dioxide refrigerant and the R600a refrigerant.
  • FIG. 4 is a view showing the configuration of the refrigeration cycle of the cooling apparatus according to an embodiment of the present invention, the Moriel diagram of the refrigeration cycle and the gas-liquid two-phase state of the refrigerant in the condensation prevention pipe.
  • 5 to 7 are diagrams each showing the configuration of a refrigeration cycle of a cooling apparatus according to a modification of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing the configuration of a refrigeration cycle of the cooling device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view illustrating a cooling operation and an ice making operation of a cooling apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view illustrating control content 1 during ice making of a cooling apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 11 is a view showing the control content 2 during the ice making of the cooling apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing control content 3 during ice making of the cooling apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 to 16 are views showing the configuration of a refrigeration cycle according to a modification of another embodiment of the present invention, respectively.
  • first may be called a second component, and similarly, the second component may be renamed to the first component.
  • FIG. 4 is a view showing the configuration of the refrigeration cycle of the cooling apparatus according to an embodiment of the present invention, the Moriel diagram of the refrigeration cycle and the gas-liquid two-phase state of the refrigerant in the condensation prevention pipe.
  • Cooling apparatus 100 for example, to receive and cool food, such as a refrigerator, a freezer or a freezer, and has one or a plurality of cooling chambers.
  • a cooling chamber they are a refrigerating chamber, a freezer compartment, a vegetable compartment, a bottle chamber, etc.
  • the cooling device 100 includes a compressor 21, a condenser 22, a condensation preventing pipe 23, and a main pressure reducing means (capillary tube or electromagnetic expansion valve) 24. ) And a refrigeration cycle (2) in which a cooling evaporator (25) is connected by a refrigerant pipe, a blowing fan (3) for cooling the condenser (22), a refrigeration cycle (2), a blowing fan (3), and the like.
  • a control device (not shown) for controlling and performing cooling control of the entire cooling device is provided.
  • the condensation prevention pipe 23 prevents condensation of an important part of the main body of the cooling apparatus 100, for example, it is arrange
  • the control device is constituted by, for example, a computer having a CPU, a memory, an A / D / D / A converter, an input / output means, etc., and a refrigerator program stored in the memory is executed, and various devices cooperate with each other. By doing so, the function is realized.
  • the condenser 22 is divided into two parts, the first condenser 22A and the second condenser 22B.
  • the outlet cooling temperature of the first condenser 22A is equal to or less than the condensation temperature of the refrigerant, and the difference between the outlet refrigerant temperature of the condensation prevention pipe 23 is within 2 ° C. For this reason, while it is possible to reduce the amount of refrigerant filling, the amount of gas refrigerant flowing into the condensation preventing pipe 23 can be adjusted.
  • blower fans 3A, 3B are provided in the first condenser 22A and the second condenser 22B, respectively.
  • the first condenser 22A, the dew condensation pipe 23 and the second condenser 22B are connected in this order, and the condensation prevention pipe 23 is configured such that the refrigerant flows in a gas-liquid two-phase state.
  • This refrigerant is a hydrocarbon refrigerant, and in this embodiment, R600a, which is a natural refrigerant, can be used. It is also possible to use R134a as a refrigerant.
  • both the volume of the refrigerant pipe constituting the first condenser 22A and the volume of the refrigerant pipe constituting the second condenser 22B may be 30 cc, and the content volume of the refrigerant pipe constituting the condensation preventing pipe 23. May be 120cc.
  • the volume of the refrigerant pipe constituting the first condenser 22A and the volume of the refrigerant pipe constituting the second condenser 22B need not be the same, and the volume of the refrigerant condensation may be configured differently.
  • 22 A of 1st condensers make it the amount of heat exchange in which a liquid ratio becomes low, cooling the refrigerant temperature of the gas refrigerant
  • the gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the condensation preventing pipe 23 has a low liquid ratio (see FIG. 4C).
  • the gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the second condenser 22B has a low liquid ratio (see FIG. 4C).
  • the 2nd condenser 22B Since the 2nd condenser 22B has a large heat exchange rate (W / liter) per unit volume, it becomes a gas-liquid two-phase refrigerant with a high liquid ratio at the refrigerant
  • the condenser 22 is divided into the 1st condenser 22A and the 2nd condenser 22B, and the 1st condenser 22A, the dew condensation prevention pipe 23, and the 2nd condenser 22B is connected in this order.
  • the refrigerant flows through the condensation preventing pipe 23 in the gas-liquid two-phase state
  • the ratio of the liquid refrigerant in the gas-liquid two-phase refrigerant flowing through the condensation preventing pipe 23 can be reduced.
  • the amount of liquid in the condensation prevention pipe 23 can be reduced, and the amount of refrigerant charged into the refrigeration cycle 2 can be reduced.
  • the heat of penetration into the cooling chamber from the condensation preventing pipe 23 can be made equal to the conventional one. Can be.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant flows through the condensation preventing pipe 23, so that the temperature can be uniformed over the entire condensation preventing pipe 23.
  • R600a is a natural refrigerant and can reduce the influence on the environment.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be configured as a modified example of an embodiment of the present invention described below.
  • 5 to 7 are views showing the configuration of the refrigeration cycle of the cooling apparatus according to the modified example of one embodiment of the present invention, respectively.
  • the first condenser 22A and the second condenser 22B may be integrated. That is, the first condenser 22A and the second condenser may be disposed in contact with each other or in close proximity to each other to form an integrated unit.
  • the blower fan of the first condenser 22A or the blower fan of the second condenser 22B may be used for heat dissipation. It may be integrated by making it common. For this reason, the structure of the refrigerating cycle 2 and the cooling apparatus 100 can be simplified.
  • the first condenser 22A and the second condenser 22B may be configured to be cooled by the common blowing fan 3.
  • the first condenser 22A may be located upstream of the second condenser 22B on the refrigerant passage of the refrigeration cycle, and in this case, the air flow in the blower fan 3 may be It is preferable that the 1st condenser 22A is arrange
  • the first via branching between the first condenser 22A and the condensation preventing pipe 23 and joining between the condensation preventing pipe 23 and the second condenser 22B.
  • the path L1 may be provided, and the first switching mechanism 4 for switching the flow path to the branch point of the first bypass path L1 may be provided.
  • the first switching mechanism 4 is a switching valve composed of a three-way valve. This switching valve is controlled to open and close by a control device (not shown).
  • control device is the first in the case where the temperature difference between the internal temperature of the refrigerator and the ambient air temperature is small, such as in the pull-down operation from the power supply to the maximum set temperature, or when the ambient humidity is low.
  • the switching valve 4 is controlled to allow the refrigerant to flow in the first bypass path L1 and to prevent the refrigerant from flowing in the condensation prevention pipe 23.
  • the condensation of the refrigerant is faster, so that the liquid refrigerant accumulates in the first condenser 22A, which may result in poor cooling. This failure can also occur in refrigeration cycles with multiple evaporators or even when the cooling load is small.
  • the 2nd bypass which branches off between the compressor 21 and the 1st condenser 22A, and joins between the 1st condenser 22A and the dew condensation prevention pipe 23 is shown.
  • the furnace L2 may be provided and a second switching mechanism 4 ′ for switching the flow path to the branch point of the second bypass path L2 may be provided.
  • the second switching mechanism 4 ' is a switching valve composed of a three-way valve. This switching valve is controlled to open and close by a control device (not shown). And the control apparatus controls the 2nd switching valve 4 'based on the detection temperature of an outside air temperature sensor, etc., for example, to switch the flow path which refrigerant
  • the cooling device 100 includes an outlet temperature sensor (not shown) provided at the outlet of the first condenser 22A, and a control unit (not shown) for controlling the blowing fan of the first condenser 22A.
  • the control unit may consider changing the condensation capacity of the first condenser by acquiring the detection temperature of the outlet temperature sensor and controlling the rotation speed of the blower fan so that the detection temperature becomes a predetermined target value.
  • FIG. 8 is a view showing the configuration of a refrigeration cycle of the cooling device according to another embodiment of the present invention.
  • the cooling device 100 ′ includes a compressor 21, a condenser 22, a condensation preventing pipe 23, a main decompression means 24, and a cooling device.
  • a refrigeration cycle (2) connecting the evaporator (25) with a refrigerant pipe, a blowing fan (3) for cooling the condenser (22), a refrigeration cycle (2), a blowing fan (3), etc. It may include a controller (not shown) for performing the overall cooling control.
  • the condensation prevention pipe 23 prevents condensation of an important part of the main body of the cooling device 100, and is disposed inside a wall forming each opening on the front of the main body, for example, to prevent condensation of the opening. can do.
  • the condenser 22 may be configured in the same manner as the above-described embodiment of the present invention.
  • the cooling apparatus of the present embodiment includes an ice making evaporator 26 for cooling and ice making the ice making tray 5 provided in the ice making chamber, and a decompression means for making ice (capillary tube or electronic expansion) provided upstream of the ice making evaporator 26. Valve) 27, an ice making tray temperature sensor 6 provided in the ice making tray 5, and an ice making heater 7 for heating and making the ice making tray 5 warm.
  • Reference numeral 10 denotes a cold storage temperature sensor.
  • the ice making evaporator 26 and the ice making decompression means 27 branch between the second condenser 22B and the main decompression means 24, and between the main decompression means 24 and the cooling evaporator 25. It is provided in the 3rd bypass path L3 which joins. Moreover, the 3rd switching mechanism 8 which switches a flow path is provided in the branch point of the 2nd bypass flow path L3.
  • This third switching mechanism 8 is a switching valve composed of a three-way valve. This switching valve 8 has a condenser side port, a bypass path side port, and a main decompression means side port, and its opening and closing is controlled by a controller not shown.
  • FIG. 9 is a view illustrating a cooling operation and an ice making operation of a cooling apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the control device communicates with the condenser side port and the main decompression means side port in the switching valve 8 so as to flow the refrigerant to the main decompression means side (“Euro 1” in FIG. 9). do.
  • the flow path 1 is connected to the cooling evaporator 25 via the main decompression means 24 and the main decompression means 24 without passing through the deicing decompression means 27 and the deicing evaporator 26.
  • the control device communicates with the condenser side port and the bypass path side port in the switching valve 8, and allows the refrigerant to flow to the bypass path side ("Flow 2" in FIG. 9). .
  • the flow path 2 is configured to reach the cooling evaporator 25 via the decompression means 27 for ice making and the ice making evaporator 26 on the downstream side of the condenser 22.
  • the coolant supply to the flow path 1 and the coolant supply to the flow path 2 are alternately switched by the switching valve 8 to perform cooling and deicing of the cooling chamber.
  • the controller controls the flow rate of the coolant so that the coolant is in an overheated state at the outlet of the ice making evaporator 26, and the temperature of the cooling chamber is controlled at a certain temperature range. It is possible to control the time for switching the flow path and circulating the coolant so as to be maintained within.
  • switching of the switching valve 8 is performed by time division by the control apparatus, and the period of this time division control is made into 2 second-180 second.
  • the control device detects the completion of the ice making by the detection temperature of the ice making tray temperature sensor 6, and after the detection of the completion, closes the bypass-side port so that the refrigerant does not flow in the flow path 2, and the ice-making heater 7 Start energization to).
  • the deicing from the ice making tray 5 is performed.
  • the control device communicates with the condenser side port and the bypass path side port in the switching valve 8 to allow the refrigerant to flow through the cooling evaporator 25.
  • the compressor may be operated for a certain period of time by turning off the refrigerant supply to the ice making evaporator 26 before starting the energization of the heater 7 for icing, that is, after completion detection. Then, after the operation of the compressor for a certain time, the energization to the heating heater 7 may be started.
  • 10 to 12 are views showing the control items 1 to 3 during ice making of the cooling apparatus according to another embodiment of the present invention, respectively.
  • the control apparatus controls ON / OFF of the switching valve 8 based on the detected temperature of the ice-making tray temperature sensor 6, and turns ON / OFF of the refrigerant supply to the ice-making evaporator 26.
  • FIG. Toggle off Specifically, by using the detected temperature of the ice making tray temperature sensor 6 as a representative value of the temperature of the ice making evaporator 26, if the ice making tray temperature is T ON or more, the condenser side port and the via of the switching valve 6 are The communication path side port is connected (the switching valve 'open' in FIG.
  • T ON is high in the ice-making chamber
  • T ON is set to a temperature lower than the temperature at which ice generation does not proceed.
  • T OFF is set to a temperature higher than the temperature at which the heat exchange is not sufficiently performed in the ice making evaporator 26 and the refrigerant does not become an overheated state at the outlet.
  • coolant flows in the flow path 1 and the said flow path 2 alternately, and the temperature in an ice-making chamber alternates back and forth between the lower limit temperature T OFF and the upper limit temperature T ON . That is, the temperature of the ice making chamber can be surely maintained between the upper limit temperature and the lower limit temperature, and the state of the outlet of the ice making evaporator 26 can be maintained in an overheated state.
  • the control apparatus uses the detected temperature of the ice-making tray temperature sensor 6 as a representative value of the temperature of the ice-making evaporator 26, and the evaporator temperature sensor provided in the cooling evaporator 25 ( The temperature difference with the detected temperature of the defrost temperature sensor) 9 is measured.
  • the evaporator temperature sensor 9 measures the outlet temperature of the refrigerant of the cooling evaporator 25.
  • the duty of the feedback control time division control
  • the control apparatus maintains the superheat degree in the ice making evaporator 26 constant.
  • the period of one control cycle is set to, for example, 2 seconds to 180 seconds, and the rest of the time for allowing the refrigerant to flow in the flow path 2 in one control cycle is a time for allowing the refrigerant to flow in the flow path 1.
  • the refrigerant supply amount (duty) D (n) to the ice making evaporator 26 in the nth cycle is obtained by the following equation (1).
  • kp is a proportional control gain.
  • the control apparatus acquires the detection temperature of the inlet temperature sensor 11 and the outlet temperature sensor 12 provided in inlet and outlet of the ice-making evaporator 26, respectively.
  • Is feedback control time division control
  • the period of one control cycle is set to, for example, 2 seconds to 180 seconds, and the rest of the time for allowing the refrigerant to flow in the flow path 2 in one control cycle is a time for allowing the refrigerant to flow in the flow path 1.
  • the refrigerant supply amount (duty) D (n) to the ice making evaporator 26 in the nth cycle is obtained by the following equation (2). .
  • the ice-making evaporator 26 and the ice-making decompression means 27 are provided in the 3rd bypass path L3, and the refrigerant supply to them is supplied to the 3rd switching mechanism 8
  • the refrigerant can be continuously supplied to the cooling evaporator 25 even during the ice removal from the ice making tray 5, and the temperature rise in the cooling chamber can be suppressed.
  • the refrigerant flows in the flow path 2
  • the refrigerant is configured to be in a superheated state at the outlet of the ice making evaporator 26 so that the liquid refrigerant does not exist in the cooling evaporator 25 and the gas refrigerant is used. Only exists. Therefore, since the ratio of the liquid refrigerant
  • the cooling evaporator 25 may be evaporated even if all of the liquid refrigerant in the ice making evaporator 26 has not evaporated for some reason. Therefore, it is possible to prevent the liquid refrigerant from being sucked into the compressor 21 without causing an accumulator or the like to cause a failure.
  • FIG. 13 to 16 are views showing the configuration of the refrigeration cycle of the cooling apparatus according to the modified example of one embodiment of the present invention, respectively.
  • the ice making evaporator 26 and the ice making pressure reduction means 27 branch off between the 2nd condenser 22B and the main pressure reduction means 24, and cooling It may be provided in the fourth bypass path L4 joining between the evaporator 25 and the compressor 21.
  • the 4th switching mechanism 14 which switches a flow path to the branch point of the 4th bypass path L4 is provided.
  • This fourth switching mechanism 14 is a switching valve composed of a three-way valve.
  • This switching valve 14 has a condenser side port, a bypass path side port, and a main decompression means side port, and the valve opening and closing is controlled by a control device (not shown).
  • the control contents are the same as in the other embodiments of the present invention described above.
  • the de-icing means 27 for deicing branches off between the second condenser 22B and the main pressure-reducing means 24, so that the cooling evaporator 25 and the compressor 21 are separated. It may be provided in the 5th bypass path L5 which joins in between, and the ice-making evaporator 26 may be provided between the confluence point of the 5th bypass path L5 and the compressor 21.
  • the 5th switching mechanism 15 which switches a flow path to the branch point of the 5th bypass path L5 is provided.
  • This fifth switching mechanism 15 is a switching valve composed of a three-way valve.
  • This switching valve 15 has a condenser side port, a bypass path side port, and a main decompression means side port, and the valve opening degree is controlled by a controller not shown. With this configuration, the amount of refrigerant enclosed in the refrigeration cycle can be reduced.

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Abstract

압축기, 응축기, 감압 수단 및 증발기로 이루어지는 냉동 사이클을 구비한 냉각장치가 개시된다. 개시된 냉각장치는 상기 응축기는 서로 독립된 제1 응축기, 및 냉매 유로 상에서 상기 제1 응축기 보다 하류측에 위치하는 제2 응축기를 포함하고, 상기 제1 응축기 및 상기 제2 응축기는 결로 방지 파이프를 통해 상호 연결될 수 있다.

Description

냉각장치
본 발명은 냉동 사이클을 갖는 냉각장치에 관한 것이다.
종래의 냉각장치(예를 들면 냉장고)는 도 1(A)에 도시하는 바와 같이, 압축기, 응축기, 결로 방지 파이프, 감압 수단 및 증발기를 포함하며, 이 순서로 배관 접속한 냉동 사이클을 갖는다(예를 들면, 특허문헌 1(일본특허공보 특개 소61-191862호)).
그러나, 이러한 냉동 사이클은, 도 1(C)에 도시하는 바와 같이, 응축기에서 열교환하여 응축한 액 비율이 높은 냉매가 결로 방지 파이프를 통과하는 구성이기 때문에, 결로 방지 파이프 내의 액냉매의 비율이 높아지고, 냉매 봉입량이 높아진다. 즉, 응축기의 단위 용적당 열교환량(W/리터)은 결로 방지 파이프의 단위 용적당 열교환량(W/리터)보다 크다. 이로 인해, 응축기에서 액화된 액 비율이 높은 냉매가 결로 방지 파이프에 유입되면, 결로 방지 파이프 내에서는, 액 비율이 높고 냉매 봉입량을 늘리는 요인이 된다.
한편, 도 2에 도시하는 바와 같이, 응축기와 결로 방지 파이프와의 순서를 서로 바꿈으로써, 결로 방지 파이프에 유입되는 냉매를 가스 냉매로 하고, 결로 방지 파이프 내의 액 비율을 낮게 하여 냉매 봉입량을 적게 하는 것을 생각할 수 있다.
그러나, 결로 방지 파이프에 유입되는 가스 냉매의 온도는 응축 온도보다 높기 때문에, 냉장고 내로의 침입열량이 증가되는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 2(일본특허공보 특개 2007-248005호)와 같이, 상류측 방열기 및 하류측 방열기 사이에 결로 방지 파이프를 배치하여, 상류측 방열기, 결로 방지 파이프 및 하류측 방열기에, 초임계 상태의 이산화탄소 냉매를 내보내는 구성이 개시되어 있다.
그런데, 이산화탄소 냉매의 초임계 상태에서의 방열은 현열(sebsible heat) 변화이며(도 3(A) 참조), 초임계 상태의 냉매가 결로 방지 파이프를 흐르는 동안에 온도 변화하기 때문에, 결로 방지 파이프에 온도 분포가 생겨, 결로 방지 파이프의 결로 방지 성능이 장소에 따라서 다르다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 냉동 사이클의 냉매 봉입량을 저감시키는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 압축기, 응축기, 감압 수단 및 냉각용 증발기로 이루어지는 냉동 사이클을 구비한 냉각장치에 있어서, 상기 응축기는 서로 독립된 제1 응축기, 및 냉매 유로 상에서 상기 제1 응축기 보다 하류측에 위치하는 제2 응축기를 포함하고, 상기 제1 응축기 및 상기 제2 응축기는 결로 방지 파이프를 통해 상호 연결되는, 냉각장치를 제공한다.
이 경우, 상기 제2 응축기와 상기 감압 수단 사이로부터 분기하고, 상기 감압 수단과 상기 냉각용 증발기 사이에 합류하는 바이패스로와, 상기 제3 바이패스로 상에 배치되는 제빙용 증발기와, 상기 제3 바이패스로 상에서 상기 제빙용 증발기의 상류측에 배치되는 제빙용 감압 수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 압축기, 응축기, 감압 수단 및 증발기로 이루어지는 냉동 사이클을 구비한 냉각장치에 있어서, 상기 응축기는 각각 입구 및 출구를 가지며 서로 격리된 2개의 유로를 포함하며, 상기 2개의 유로 중 어느 하나의 유로의 출구는 결로 방지 파이프의 일단에 연결되고, 나머지 하나의 유로의 입구는 상기 결로 방지 파이프의 타단에 연결되는, 냉각장치를 제공함으로써, 상기 목적을 달성할 수도 있다.
이와 같이 구성한 본 발명에 의하면, 응축기가 제1 응축기 및 제2 응축기로 분할되어, 제1 응축기, 결로 방지 파이프 및 제2 응축기가 이 순서대로 접속됨과 동시에, 결로 방지 파이프에 냉매가 기액(gas-liquid) 2상 상태로 흐르도록 구성되어 있기 때문에, 결로 방지 파이프로부터 냉각실 내로의 침입열을 종래와 동등하게 하면서, 냉동 사이클의 냉매 봉입량을 저감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 냉각장치의 냉동 사이클의 구성, 해당 냉동 사이클의 모리엘선도 및 결로 방지 파이프에 있어서의 냉매의 기액 2상 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 냉각장치의 냉동 사이클을 배치 변형한 구성, 해당 냉동 사이클의 모리엘선도 및 결로 방지 파이프에 있어서의 냉매의 기액 2상 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 이산화탄소 냉매 및 R600a 냉매의 냉동 사이클(상태 변화)의 모리엘선도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치의 냉동 사이클의 구성, 해당 냉동 사이클의 모리엘선도 및 결로 방지 파이프에 있어서의 냉매의 기액 2상 상태를 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 냉각장치의 냉동 사이클의 구성을 나타내는 각각 나타내는 도면들이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각장치의 냉동 사이클의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각장치의 냉각운전 및 제빙운전을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각장치의 제빙시의 제어내용 1을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각장치의 제빙시의 제어내용 2를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각장치의 제빙시의 제어내용 3을 나타내는 도면이다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예의 변형예에 따른 냉동 사이클의 구성을 각각 나타내는 도면들이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
또한, 본 문서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, '제1 부분'과 '제2 부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치의 구성을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치의 냉동 사이클의 구성, 해당 냉동 사이클의 모리엘선도 및 결로 방지 파이프에 있어서의 냉매의 기액 2상 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치(100)는, 예를 들면 냉장고, 냉동고 또는 냉동냉장고 등의 예를 들면 식품을 수용하여 냉각하는 것이며, 1개 또는 복수의 냉각실을 갖는 것이다. 또한, 냉각실로는, 냉장실, 냉동실, 야채칸, 버틀실 등이다.
구체적으로 이 냉각장치(100)는, 도 4(A)에 도시하는 바와 같이, 압축기(21), 응축기(22), 결로 방지 파이프(23), 메인 감압 수단(모세관 또는 전자 팽창 밸브)(24) 및 냉각용 증발기(25)를 냉매 배관으로 접속한 냉동 사이클(2)과, 상기 응축기(22)를 냉각하기 위한 송풍팬(3)과, 냉동 사이클(2) 및 송풍팬(3) 등을 제어하여 냉각장치 전체의 냉각 제어를 수행하는 제어장치(미도시)를 구비하고 있다. 또한, 결로 방지 파이프(23)는, 냉각장치(100)의 본체의 중요한 부분의 결로를 방지하는 것이며, 예를 들면, 본체의 전면의 각 개구부를 형성하는 벽내부에 배치되어 해당 개구부의 결로를 방지하는 것이다. 제어장치는, 예를 들면 CPU, 메모리, A/D·D/A 컨버터, 입출력 수단 등을 구비한 컴퓨터에 의해 구성하고 있으며, 상기 메모리에 저장되어 있는 냉장고용 프로그램이 실행되고, 각종 기기가 협동함으로써 그 기능이 실현되도록 하고 있다.
그리고, 응축기(22)는, 제1 응축기(22A) 및 제2 응축기(22B)로 2분할되어 있다. 여기서, 응축기(22)의 분할방법으로, 제1 응축기(22A)의 출구 냉각온도가 상기 냉매의 응축온도 이하이고, 결로 방지 파이프(23)의 출구 냉매온도와의 차가 2℃ 이내가 되도록 한다. 이로 인해, 냉매 봉입량을 적게 하는 것이 가능함과 동시에, 결로 방지 파이프(23)에 유입되는 가스 냉매량을 조정할 수 있다. 또한, 제1 응축기(22A) 및 제2 응축기(22B)에는, 각각 송풍팬(3A, 3B)이 마련되어 있다. 그리고, 제1 응축기(22A), 결로 방지 파이프(23) 및 제2 응축기(22B)가 이 순서대로 접속됨과 동시에, 결로 방지 파이프(23)에 냉매가 기액 2상 상태에서 흐르도록 구성되어 있다. 이 냉매는, 탄화수소계 냉매이며, 본 실시예에서는, 자연계 냉매인 R600a를 이용할 수 있다. 또한, 냉매로서 R134a를 이용하는 것도 가능하다. 또, 제1 응축기(22A)를 구성하는 냉매 배관의 용적 및 제2 응축기(22B)를 구성하는 냉매 배관의 용적은 모두 30cc일 수 있으며, 결로 방지 파이프(23)를 구성하는 냉매 배관의 내용 부피는 120cc일 수 있다. 또한, 제1 응축기(22A)를 구성하는 냉매 배관의 용적 및 제2 응축기(22B)를 구성하는 냉매 배관의 용적은 동일할 필요가 없으며, 양자의 용적을 다르게 구성하는 것도 가능하다.
여기서, 제1 응축기(22A)는, 압축기(21)로부터 나온 가스 냉매의 냉매온도를 응축온도까지 냉각시키면서, 액 비율이 낮은 상태가 되는 열 교환량으로 한다. 이에 따라, 결로 방지 파이프(23)에 유입되는 기액 2상 냉매는 액 비율이 낮아지게 된다(도 4(C) 참조).
결로 방지 파이프(23)의 단위 용적당 열 교환율(W/리터)이 작기 때문에, 결로 방지 파이프(23) 내의 액 비율의 증가율이 낮아, 결로 방지 파이프(23) 내의 액 비율은 기 비율보다 낮은 상태를 유지한다. 그리고, 제2 응축기(22B)에 유입하는 기액 2상 냉매는 액 비율이 낮은 상태이다(도 4(C) 참조).
제2 응축기(22B)는, 단위 용적당 열 교환율(W/리터)이 크기 때문에, 제2 응축기(22B)의 냉매 출구에서는, 액 비율이 높은 기액 2상 냉매가 된다(도 4(C) 참조).
이와 같이 구성한 냉각장치(100)에 의하면, 응축기(22)가 제1 응축기(22A) 및 제2 응축기(22B)로 분할되고, 제1 응축기(22A), 결로 방지 파이프(23) 및 제2 응축기(22B)가 이 순서대로 접속된다. 이와 동시에, 결로 방지 파이프(23)에 냉매가 기액 2상 상태로 흐르도록 구성되어 있기 때문에, 결로 방지 파이프(23)를 흐르는 기액 2상 냉매에 있어서의 액냉매의 비율을 작게 할 수 있다. 이에 따라, 결로 방지 파이프(23)에 있어서의 액 고임을 적게 할 수 있으며, 냉동 사이클(2)의 냉매 봉입량을 저감시킬 수 있다. 또한, 결로 방지 파이프(23)에 흐르는 기액 2상 냉매는, 제1 응축기(22A)에 의해 응축온도까지 냉각되어 있기 때문에, 결로 방지 파이프(23)로부터 냉각실로의 침입열을 종래와 동등하게 할 수 있다. 또한, 결로 방지 파이프(23)에 기액 2상 냉매가 흐름으로써, 결로 방지 파이프(23) 전체에 걸쳐 온도를 균일화할 수 있다.
그 외, 가연성을 갖는 R600a의 봉입량을 저감시킬 수 있기 때문에, 안전성을 향상시킬 수 있고, 저코스트화도 가능해진다. 또, R600a는 자연계 냉매이며, 환경에 대한 영향도 작게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 후술하는 본 발명의 일 실시예의 변형된 예와 같이 구성될 수도 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예의 변형예들에 따른 냉각장치의 냉동 사이클의 구성을 각각 나타내는 도면들이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 응축기(22A) 및 제2 응축기(22B)가, 일체형이어도 좋다. 즉, 제1 응축기(22A) 및 제2 응축기를 접촉하여 또는 근접하여 마주보고 배치하여 일체형으로 해도 좋으며, 방열을 위한 제1 응축기(22A)의 송풍팬 또는 제2 응축기(22B)의 송풍팬을 공통화함으로써 일체로 해도 좋다. 이로 인해, 냉동 사이클(2) 및 냉각장치(100)의 구성을 간략화 할 수 있다.
또, 제1 응축기(22A) 및 제2 응축기(22B)가, 공통의 송풍팬(3)에 의해 냉각되도록 구성된 것이어도 좋다. 이때, 도 5와 같이 냉동 싸이클의 냉매 유로 상에서 제1 응축기(22A)가 제2 응축기(22B) 보다 상류측에 위치할 수 있으며, 이 경우, 송풍팬(3)에 따른 공기의 흐름에 있어서 상기 제1 응축기(22A)가 상기 제2 응축기(22B)의 하류측에 배치되어 있는 것이 바람직하다(도 5 참조). 이로 인해, 제2 응축기를 통과하여 데워진 공기가 제1 응축기에 닿기 때문에, 제1 응축기에 있어서 냉매를 응축온도까지 냉각시키면서, 액 비율이 낮은 상태로 하기 쉽게 할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 응축기(22A) 및 결로 방지 파이프(23)의 사이로부터 분기하고, 결로 방지 파이프(23) 및 제2 응축기(22B)의 사이에 합류하는 제1 바이패스로(L1)를 마련하고, 이 제1 바이패스로(L1)의 분기점으로 유로를 전환하는 제1 전환기구(4)를 마련해도 좋다. 제1 전환기구(4)는 삼방 밸브로 이루어진 전환 밸브이다. 이 전환 밸브는, 미도시의 제어장치에 의해 그 개폐가 제어된다.
그리고, 제어장치는, 전원 투입으로부터 최조의 설정온도에 도달하기까지의 풀다운 운전의 경우 등의 냉장고의 고내온도와 주위의 외기온도와의 온도 차가 작은 경우나, 주위의 습도가 낮은 경우에, 제1 전환 밸브(4)를 제어하여, 제1 바이패스로(L1)에 냉매를 흐르게 하고, 결로 방지 파이프(23)에 냉매가 흐르지 않도록 한다.
이 구성으로 인해, 결로 방지 파이프(23)에 냉매를 흐르게 할 필요가 없는 경우에, 결로 방지 파이프(23)에 냉매를 흐르게 하지 않기 때문에, 냉장고로의 열침입을 저감시킬 수 있다.
외기온도가 낮거나 증발온도가 낮은 경우는 냉매의 응축이 빨라지기 때문에, 제1 응축기(22A)에 액냉매가 고여서 냉각 불량이 발생할 수 있다. 또한, 이 고장은 복수의 증발기를 갖는 냉동 사이클 또는 냉각 부하가 작은 경우에도 발생할 수 있다. 이 때문에, 도 7에 도시하는 바와 같이, 압축기(21) 및 제1 응축기(22A)의 사이로부터 분기하고, 제1 응축기(22A) 및 결로 방지 파이프(23)의 사이에 합류하는 제2 바이패스로(L2)를 마련하고, 이 제2 바이패스로(L2)의 분기점으로 유로를 전환하는 제2 전환기구(4')를 마련해도 좋다. 제2 전환기구(4')는 삼방 밸브로 이루어지는 전환 밸브이다. 이 전환 밸브는, 미도시의 제어장치에 의해 그 개폐가 제어된다. 그리고, 제어장치는, 예를 들면 외기온도 센서의 검출온도 등에 기초하여, 제2 전환 밸브(4')를 제어하여 제1 응축기(22A)에 냉매가 유입되는 유로를 전환하도록 한다.
이 구성으로 인해, 제1 응축기(22A)에 체류하는 액냉매량을 저감시킬 수 있다.
그리고, 제1 응축기가, 주위 온도에 맞춰 응축 능력을 변경 가능하게 구성하는 것을 고려해 볼 수 있다. 구체적으로는, 냉각장치(100)가, 제1 응축기(22A)의 출구에 마련된 출구온도 센서(미도시)와, 제1 응축기(22A)의 송풍팬을 제어하는 제어부(미도시)를 구비할 수 있다. 제어부는 출구온도 센서의 검출온도를 취득하여 그 검출온도가 소정의 목표치가 되도록 송풍팬의 회전수를 제어함으로써, 상기 제1 응축기의 응축 능력을 변경하는 것을 생각할 수 있다. 그 외, 제1 응축기에 있어서의 냉매가 흐르는 전열관의 개수를, 예를 들면 개폐 밸브에 의해 조정할 수 있도록 구성하는 것도 고려할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 냉각장치의 제2 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각장치의 냉동 사이클의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각장치(100')는, 도 8에 도시된 바와 같이, 압축기(21), 응축기(22), 결로 방지 파이프(23), 메인 감압 수단(24) 및 냉각용 증발기(25)를 냉매 배관으로 접속한 냉동 사이클(2)과, 상기 응축기(22)를 냉각시키기 위한 송풍팬(3)과, 냉동 사이클(2) 및 송풍팬(3) 등을 제어하여 냉각장치 전체의 냉각 제어를 수행하는 제어장치(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 결로 방지 파이프(23)는 냉각장치(100)의 본체의 중요한 부분의 결로를 방지하는 것이며, 예를 들면, 본체의 전면의 각 개구부를 형성하는 벽 내부에 배치되어 해당 개구부의 결로를 방지할 수 있다. 또한, 응축기(22)의 구성은 전술한 본 발명의 일 실시예와 동일하게 이루어질 수 있다.
그리고, 본 실시예의 냉각장치는 제빙실 내에 마련된 제빙 트레이(5)를 냉각하여 제빙하기 위한 제빙용 증발기(26)와, 제빙용 증발기(26)의 상류에 마련된 제빙용 감압 수단(모세관 또는 전자 팽창 밸브)(27)와, 제빙 트레이(5)에 마련된 제빙 트레이 온도 센서(6)와, 제빙 트레이(5)를 가열하여 이빙시키기 위한 이빙용 히터(7)를 구비하고 있다. 또한, 부호 10은 보냉고 온도 센서이다.
제빙용 증발기(26) 및 제빙용 감압 수단(27)은, 제2 응축기(22B) 및 메인 감압 수단(24)의 사이로부터 분기하고, 메인 감압 수단(24) 및 냉각용 증발기(25)의 사이에 합류하는 제3 바이패스로(L3)에 마련되어 있다. 또, 제2 바이패스 유로(L3)의 분기점에는, 유로를 전환하는 제3 전환기구(8)가 마련되어 있다. 이 제3 전환기구(8)는, 삼방 밸브로 이루어진 전환 밸브이다. 이 전환 밸브(8)는, 응축기측 포트, 바이패스로측 포트 및 메인 감압 수단측 포트를 갖는 것이며, 미도시의 제어장치에 의해 그 개폐가 제어된다.
이 냉각장치에 있어서의 냉각 운전 및 제빙 운전의 내용에 대해 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각장치의 냉각운전 및 제빙운전을 나타내는 도면이다.
냉각실을 냉각하는 경우에는, 제어장치는, 전환 밸브(8)에 있어서의 응축기측 포트 및 메인 감압 수단측 포트를 연통하여, 메인 감압 수단측(도 9의 '유로 1')으로 냉매를 흐르게 한다. 이 유로 1은, 응축기(22)의 하류측에 있어서, 제빙용 감압 수단(27) 및 상기 제빙용 증발기(26)를 경유하지 않고 메인 감압 수단(24)을 경유하여 냉각용 증발기(25)에 도달하는 유로이다. 한편, 제빙하는 경우에는, 제어장치는, 전환 밸브(8)에 있어서의 응축기측 포트 및 바이패스로측 포트를 연통하여, 바이패스로측(도 9의 '유로 2')에 냉매를 흐르게 한다. 이 유로 2는, 응축기(22)의 하류측에 있어서, 제빙용 감압 수단(27) 및 제빙용 증발기(26)를 경유하여 냉각용 증발기(25)에 도달하도록 구성하고 있다. 그리고, 이 유로 1로의 냉매 공급 및 유로 2로의 냉매 공급을 전환 밸브(8)에 의해 교대로 전환하여, 냉각실의 냉각 및 제빙을 수행한다. 또한, 이와 같이 제어함으로써, 제빙용 증발기(26)에는, 냉각용 증발기(25)에서 증발하는 냉매를 흐르게 할 필요가 없다. 예를 들면, 제어장치는, 유로 2에 냉매를 흐르게 하는 경우에, 제빙용 증발기(26)의 출구에서 냉매가 과열 상태가 되도록 그 냉매의 유통량을 제어하면서, 상기 냉각실의 온도를 어느 온도영역 내에서 유지되도록 유로의 전환 및 냉매를 유통시키는 시간을 제어할 수 있다.
여기서, 제어장치에 의해 전환 밸브(8)의 전환은, 시분할로 수행되고 있으며, 해당 시분할 제어의 주기는, 2초∼180초로 하고 있다.
그리고, 제어장치는, 제빙 트레이 온도 센서(6)의 검출온도에 의해 제빙 완료를 감지하고, 이 완료 감지 후에, 바이패스로측 포트를 닫아 유로 2에 냉매가 흐르지 않도록 하고, 이빙용 히터(7)로의 통전을 개시한다. 이로 인해 제빙 트레이(5)로부터의 이빙이 수행된다. 또한, 이 상태에 있어서, 제어장치는, 전환 밸브(8)에 있어서의 응축기측 포트 및 바이패스로측 포트를 연통하여, 냉각용 증발기(25)에 냉매를 흐르게 하고 있다.
여기서, 이빙용 히터(7)에 통전을 개시하기 전에, 즉 완료 감지 후에, 제빙용 증발기(26)로의 냉매 공급을 오프로 하여 일정 기간 압축기를 운전시켜도 좋다. 그리고, 이 일정 시간의 압축기의 운전 후에, 이빙용 히터(7)로의 통전을 개시시켜도 좋다.
다음으로, 도면을 참조하여 제빙 운전시에 있어서의 구체적인 제어내용에 대해 설명한다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각장치의 제빙시의 제어내용 1 내지 3을 각각 나타내는 도면들이다.
(1) 제어내용 1
도 10에 도시하는 바와 같이, 제어장치는, 제빙 트레이 온도 센서(6)의 검출온도에 기초하여, 전환 밸브(8)를 온/오프 제어하여, 제빙용 증발기(26)로의 냉매 공급의 온/오프를 전환한다. 구체적으로는, 제빙 트레이 온도 센서(6)의 검출온도를 제빙용 증발기(26)의 온도의 대표값으로써 이용하여, 제빙 트레이 온도가 TON 이상이라면, 전환 밸브(6)의 응축기측 포트 및 바이패스로측 포트를 연통(도 10에 있어서의 전환 밸브 '열림')하고, TOFF 이하라면, 전환 밸브(6)의 응축기측 포트 및 바이패스로측 포트를 차단(도 10에 있어서의 전환 밸브 '닫힘')한다. 또한, TON은, 상기 제빙실 내의 온도가 높기 때문에 얼음의 생성이 진행되지 않는 온도보다도 낮은 온도로 설정되어 있다. 또, TOFF는, 상기 제빙용 증발기(26)에 있어서 열교환이 충분히 이루어지지 않게 되고, 출구에 있어서 냉매가 과열 상태가 되지 않는 온도보다도 높은 온도로 설정되어 있다. 이와 같이 제어함으로써, 상기 유로 1과 상기 유로 2에 교대로 냉매가 흐르게 되고, 제빙실 내의 온도는 하한온도 TOFF와 상한온도 TON과의 사이를 교대로 왔다갔다하게 된다. 즉, 상기 제빙실의 온도를 상한온도와 하한온도의 사이에서 확실히 유지할 수 있고, 상기 제빙용 증발기(26)의 출구의 상태를 과열 상태로 유지할 수 있다.
(2) 제어내용 2
도 11에 도시하는 바와 같이, 제어장치는, 제빙 트레이 온도 센서(6)의 검출온도를 제빙용 증발기(26)의 온도의 대표값으로서 이용하고, 냉각용 증발기(25)에 마련된 증발기 온도 센서(제상(除霜)용 온도 센서)(9)의 검출온도와의 온도차를 측정한다. 또한, 증발기 온도 센서(9)는, 냉각용 증발기(25)의 냉매의 출구온도를 측정하는 것이다.
그리고, 제어장치는, 제빙 트레이 온도 센서(6)의 검출온도 Tin과 증발기 온도 센서(9)의 검출온도 Tout과의 온도차(과열도 ΔT=Tin-Tout)가 일정해지도록 전환 밸브의 듀티를 피드백 제어(시분할 제어)한다. 이로 인해, 제어장치는, 제빙용 증발기(26)에 있어서의 과열도를 일정하게 유지한다. 또한, 1 제어 사이클의 주기는 예를 들면 2초∼180초로 설정하고 있고, 1 제어 사이클에 있어서의 상기 유로 2에 냉매를 흐르게 하는 시간의 나머지가 상기 유로 1에 냉매를 흐르게 하는 시간이 된다.
예를 들면, 제어장치가, 전환 밸브의 듀티를 비례 제어하는 경우에는, n회째의 사이클에 있어서의 제빙용 증발기(26)로의 냉매 공급량(듀티) D(n)을 하기 수학식 1에 의해 구한다. 또한, kp는 비례 제어 게인이다.
(수학식 1) D(n)=kp｛Tout (k-1)-Tin(k-1)-ΔT｝
(3) 제어내용 3
도 12에 도시하는 바와 같이, 제어장치는, 제빙용 증발기(26)의 입구 및 출구 각각에 마련된 입구온도 센서(11) 및 출구온도 센서(12)의 검출온도를 취득한다.
그리고, 제어장치는, 입구온도 센서(11)의 검출온도 Tin과 출구온도 센서(12)의 검출온도 Tout2와의 온도차(과열도 ΔT=Tin-Tout2)가 일정해지도록 전환 밸브의 듀티를 피드백 제어(시분할 제어)한다. 또한, 1 제어 사이클의 주기는 예를 들면 2초∼180초로 설정하고 있고, 1 제어 사이클에 있어서의 상기 유로 2에 냉매를 흐르게 하는 시간의 나머지가 상기 유로 1에 냉매를 흐르게 하는 시간이 된다.
예를 들면, 제어장치가, 전환 밸브의 듀티를 비례 제어하는 경우에는, n회째의 사이클에 있어서의 제빙용 증발기(26)로의 냉매 공급량(듀티) D(n)을 하기 수학식 2에 의해 구한다.
(수학식 2) D(n)=kp｛Tout2 (k-1)-Tin(k-1)-ΔT｝
이와 같이 구성한 냉각장치(100)에 의하면, 제3 바이패스로(L3)에 제빙용 증발기(26) 및 제빙용 감압 수단(27)을 마련하고, 그것들로의 냉매 공급을 제3 전환기구(8)에 의해 전환하는 구성으로 하고 있기 때문에, 제빙 트레이(5)로부터의 이빙중에 있어서도 냉각용 증발기(25)로의 냉매 공급을 계속해서 수행할 수 있고, 냉각실의 온도 상승을 억제할 수 있다.
또한, 유로 2에 냉매를 흐르게 하는 경우에, 상기 제빙용 증발기(26)의 출구에 있어서 냉매가 과열 상태가 되도록 구성함으로써, 냉각용 증발기(25) 내에는 액체의 냉매는 존재하지 않고 기체의 냉매만이 존재하게 된다. 따라서, 종래와 비교하여 냉장고 전체의 냉매 배관 내에 있어서의 액체의 냉매가 차지하는 비율을 작게 하고, 기체의 냉매의 비율을 높일 수 있기 때문에, 냉장고에 충전하는 최저한의 냉매량을 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 가연성이 있는 냉매를 사용하는 경우라도 보다 사용상의 안전성을 높일 수 있다.
또한, 유로 2에 냉매를 흐르게 하는 경우에, 상기 제빙용 증발기(26)에 있어서 모든 액체의 냉매가 어떠한 원인으로 다 증발되지 않았다고 해도 상기 냉각용 증발기(25)에서 증발시킬 수도 있다. 따라서, 어큐뮬레이터 등을 마련하지 않아도 압축기(21)에 액체의 냉매가 흡입되고, 고장의 원인이 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 다른 실시예에 한정되는 것이 아니며, 후술하는 본 발명의 다른 실시예의 변형된 예와 같이 구성될 수도 있다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예의 변형예들에 따른 냉각장치의 냉동 사이클의 구성을 각각 나타내는 도면들이다.
예를 들면, 도 13에 도시된 바와 같이, 제3 바이패스로(L3)에 있어서의 제빙용 증발기(26)의 하류에 제2 감압 수단(13)을 마련해도 좋다.
냉각장치의 변형예로서는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 제빙용 증발기(26) 및 제빙용 감압 수단(27)이, 제2 응축기(22B) 및 메인 감압 수단(24)의 사이로부터 분기하고, 냉각용 증발기(25) 및 압축기(21)의 사이에 합류하는 제4 바이패스로(L4)에 마련되는 것이어도 좋다. 이때, 제4 바이패스로(L4)의 분기점으로 유로를 전환하는 제4 전환기구(14)가 마련되어 있다. 이 제4 전환기구(14)는, 삼방 밸브로 이루어진 전환 밸브이다. 이 전환 밸브(14)는, 응축기측 포트, 바이패스로측 포트 및 메인 감압 수단측 포트를 갖는 것이며, 미도시의 제어장치에 의해 그 밸브 개폐가 제어된다. 또한, 그 제어내용은, 전술한 본 발명의 다른 실시예와 동일하다.
또한, 도 15에 도시하는 바와 같이, 제빙용 감압 수단(27)이, 제2 응축기(22B) 및 메인 감압 수단(24)의 사이로부터 분기하고, 냉각용 증발기(25) 및 압축기(21)의 사이에 합류하는 제5 바이패스로(L5)에 마련되어 있으며, 제빙용 증발기(26)가, 제5 바이패스로(L5)의 합류점 및 압축기(21)의 사이에 마련되는 것이어도 좋다. 이때, 제5 바이패스로(L5)의 분기점으로 유로를 전환하는 제5 전환기구(15)가 마련되어 있다. 이 제5 전환기구(15)는, 삼방 밸브로 이루어지는 전환 밸브이다. 이 전환 밸브(15)는, 응축기측 포트, 바이패스로측 포트 및 메인 감압 수단측 포트를 갖는 것이며, 미도시의 제어장치에 의해 그 밸브 개도가 제어된다. 이 구성이라면, 냉동 사이클에 봉입하는 냉매량을 저감시킬 수 있다.
또한, 도 16에 도시하는 바와 같이, 제5 바이패스로(L5)에 있어서의 합류점 및 냉각용 증발기(24)의 사이에 제3 감압 수단(16)을 마련해도 좋다.
그 외에, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능한 것은 물론이다.

Claims (15)

  1. 압축기, 응축기, 감압 수단 및 냉각용 증발기로 이루어지는 냉동 사이클을 구비한 냉각장치에 있어서,
    상기 응축기는 서로 독립된 제1 응축기, 및 냉매 유로 상에서 상기 제1 응축기 보다 하류측에 위치하는 제2 응축기를 포함하고,
    상기 제1 응축기 및 상기 제2 응축기는 결로 방지 파이프를 통해 상호 연결되는, 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 응축기는 상호 인접하게 배치되며, 단일 송풍팬에 의해 함께 방열되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 응축기는 상기 단일 송풍팬에 의한 공기의 흐름에 있어서 상기 제2 응축기의 하류측에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 응축기 및 상기 결로 방지 파이프 사이로부터 분기하고, 상기 결로 방지 파이프 및 상기 제2 응축기 사이에 합류하는 제1 바이패스로를 더 포함하며,
    상기 제1 바이패스로의 분기점에는 유로를 전환하는 제1 전환밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압축기 및 상기 제1 응축기 사이로부터 분기하고, 상기 제1 응축기 및 상기 결로 방지 파이프 사이에 합류하는 제2 바이패스로를 더 포함하며,
    상기 제2 바이패스로의 분기점에는 유로를 전환하는 제2 전환밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 응축기와 상기 감압 수단 사이로부터 분기하고, 상기 감압 수단과 상기 냉각용 증발기 사이에 합류하는 제3 바이패스로;
    상기 제3 바이패스로 상에 배치되는 제빙용 증발기; 및
    상기 제3 바이패스로 상에서 상기 제빙용 증발기의 상류측에 배치되는 제빙용 감압 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 바이패스로의 분기점에는 유로를 전환하는 제3 전환밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제빙용 증발기에 마련된 제1 온도 센서를 더 포함하며,
    상기 제3 전환밸브는, 상기 제1 온도 센서의 검출온도가 TON 이상이면 상기 제3 전환밸브의 제2 응축기측 포트 및 제3 바이패스로측 포트를 연통하고, TOFF 이하이면 상기 제3 전환밸브의 제2 응축기측 포트와 바이패스로측 포트를 차단하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제빙용 증발기에 마련된 제1 온도 센서; 및
    상기 냉각용 증발기의 출구측에 마련된 제2 온도 센서;를 더 포함하며,
    상기 제3 전환밸브는 상기 제1 온도 센서의 검출온도와 상기 제2 온도 센서의 검출온도의 온도 차가 일정해지도록 냉매 유량을 조절하여 상기 제빙용 증발기의 과열도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제빙용 증발기의 입구측 및 출구측에 각각 마련된 제3 및 제4 온도 센서;를 더 포함하며,
    상기 제3 전환밸브는 상기 제3 온도 센서의 검출온도와 상기 제4 온도 센서의 검출온도의 온도 차가 일정해지도록 냉매 유량을 조절하여 상기 제빙용 증발기의 과열도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제3 전환 밸브와 상기 제빙용 증발기 사이에 배치되는 제빙용 감압 수단; 및
    상기 제빙용 증발기와 상기 냉각용 증발기 사이에 배치되는 냉각용 감압 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 응축기와 상기 감압 수단 사이로부터 분기하고, 상기 냉각용 증발기와 상기 압축기 사이에 합류하는 제4 바이패스로; 및
    상기 제4 바이패스로 상에 배치되는 제빙용 증발기를 더 포함하며,
    상기 제4 바이패스로의 분기점에는 유로를 전환하는 제4 전환밸브가 배치되를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제4 전환 밸브와 상기 제빙용 증발기 사이에 배치되는 제빙용 감압 수단;
    상기 냉각용 증발기와 상기 압축기 사이에 배치되는 제빙용 증발기; 및
    상기 제2 응축기와 상기 감압 수단 사이로부터 분기되고, 상기 냉각용 증발기와 상기 제빙용 증발기 사이에 합류하는 제5 바이패스로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제5 바이패스로 상에 배치되는 제빙용 가압 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  15. 압축기, 응축기, 감압 수단 및 증발기로 이루어지는 냉동 사이클을 구비한 냉각장치에 있어서,
    상기 응축기는 각각 입구 및 출구를 가지며 서로 격리된 2개의 유로를 포함하며,
    상기 2개의 유로 중 어느 하나의 유로의 출구는 결로 방지 파이프의 일단에 연결되고, 나머지 하나의 유로의 입구는 상기 결로 방지 파이프의 타단에 연결되는, 냉각장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005249254A (ja) * 2004-03-03 2005-09-15 Hitachi Home & Life Solutions Inc 冷凍冷蔵庫
JP2009174767A (ja) * 2008-01-23 2009-08-06 Sharp Corp 冷蔵庫
JP2009264629A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Toshiba Corp 冷蔵庫
KR20130083871A (ko) * 2011-08-30 2013-07-23 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤 냉장고 및 냉동고
KR20140030025A (ko) * 2012-08-31 2014-03-11 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤 냉매 전환 밸브 및 이것을 구비하는 기기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005249254A (ja) * 2004-03-03 2005-09-15 Hitachi Home & Life Solutions Inc 冷凍冷蔵庫
JP2009174767A (ja) * 2008-01-23 2009-08-06 Sharp Corp 冷蔵庫
JP2009264629A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Toshiba Corp 冷蔵庫
KR20130083871A (ko) * 2011-08-30 2013-07-23 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤 냉장고 및 냉동고
KR20140030025A (ko) * 2012-08-31 2014-03-11 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤 냉매 전환 밸브 및 이것을 구비하는 기기

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021000460A1 (de) 2021-02-01 2022-09-15 Hans-Rainer Quaas Leistungsverstärkung Kältemaschine

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