냉동기를 파헤치다...

냉동기속에는 여러가지 설비로 구성되어 있는데, 냉동사이클의 이해를 위해서 각각의 기능과 역할을 한 번 살펴보도록 하겠습니다. 먼저 압축기는 냉동기를 구성하는 장치 가운데 가장 큰 역할을 한다고 해도 과언이 아닙니다. 냉매가스는 압력이 낮은 증발기에서 압력이 높은 응축기를 향해서 이동하는데 압축기는 이를 이동시키는 역할을 담당한다고 볼 수 있습니다.  증발기의 압력과 응축기의 압력 사이에 온도 차이가 있을수록 압축기가 하는일은 크게됩니다. 

압축기는 크게 2가지 타입이 있는데, 첫 번째는 튜브속에 공기를 넣을 때 사용하는 에어펌프와 같은 원리입니다. 흡입밸브와 토출밸브를 가진 실린더라고 불리는 통속에서 피스톤을 상하로 움직여 흡입밸브를 열고, 토출밸브를 닫아 기스를 흡입하고 반대로 토출밸브를 열고, 흡입밸브를 닫아 가스를 압축하는 방식입니다. 이러한 압축 작용을 계속하기 위해서 모터에 직결한 회전축에 2개 이상의 실린더를 접속시켜 흡입과 압축을 합니다. 자동차 엔진과도 유사하다고 할 수 있습니다. 엔진은 실린더 내부에 공기와 가솔린의 혼합가스를 압축하여 폭발시킨 힘으로 축을 회전시키지만 압축기는 모터로 축을 회전시켜 그 힘으로 실린더의 냉매를 압축하는 방식입니다. 따라서 압축기는 작용이 피스톤의 왕복운동에 의해서 이루어지기 때문에 왕복식이라고 불립니다.

두번째 압축기는 원심식 송풍기나 펌프와 같은 원리로, 고속으로 회선하는 임펠러로 축방향에서 흡입한 냉매가스에 원심력을 주어 그 힘으로 압축 작용을 하는 것입니다. 이와 같은 압축기를 원심식 압축기라 부릅니다. 냉동기는 압축의 종류에 따라서 왕복식, 원심식으로 구별합니다. 

그 다음으로 증발기는 차게 하려고 하는 것으로부터 열을 빼앗는데 필요하지만, 그 속에 들어있는 냉매를 비등시켜 증발시키는 일은 물을 끓이는 주전자와 비슷하다고 할 수 있습니다. 증발기에 있어서 중요한 것은 외부의 열을 내부의 냉매에 보다 잘 전달 되도록 하는 것이며, 이 목적을 위해서 일반적으로 열전도율이 좋은 동을 재료로 해서 제작합니다. 증발기는 열을 공기에서 빼앗는 경우와 물에서 빼앗는 경우의 두 가지가 있으며, 그것에 따라 형상 및 구조는 달라지게 됩니다. 공기에서 열을 빼앗는 경우는 공기와 접촉 면적을 조금이라도 크게 하기 위하여 냉매가 지나가는 관 주위에 핀이라고 하는 날개를 부착하게 됩니다.

응축기는 증발기와 상당히 유사하므로 부속품의 일부를 바꾸면 그대로 양쪽을 교환해서 사용할 수 있습니다. 응축기에는 공냉식과 수냉식의 두 가지가 있으나 대형 냉동기에서는 한결같이 수냉식을 사용하며, 냉각탑을 순환해서 온 냉각수로 냉매가스를 냉각해서 액화시킵니다. 냉각수는 다시 냉각탑에 돌아가 응축기에서 뺏은 열을 대기중에 발산합니다.

참고로 냉동기의 냉동능력을 나타내는 방식에는 2가지가 있는데, 하나는 증발기가 1시간 동안에 어느 만큼의 열량을 빼앗을 수 있는가는 Kcal/h의 단위로 표시하는 방법이 있고, 다른 하나는 그 냉도기를 24시간 연속으로 운전해서 몇 톤의 얼음을 만들 수 있는 능력이 있는가를 표시하는 방법이 있는데 이것을 냉동톤이라는 단위로 표시합니다. 1 냉동톤은 3024kcal/h가 됩니다.