KR100997762B1 - Temperature control unit having precooling and preheating function - Google Patents

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Abstract

본 발명은 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 외부 열 부하 장치로부터 유출되는 유체를 나누어 냉각기에서 일부 유체는 냉각하는 동시에 나머지 유체는 냉각기의 폐열을 이용하여 가열함으로써 히터에 의한 가열 없이 외부 열 부하 장치의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명은 상기 외부 열 부하 장치로부터 유출되는 유체의 일부를 냉각시키는 예냉 수단과, 상기 외부 열 부하 장치로부터 유출되는 유체의 일부를 가열시키는 예열 수단과, 상기 예냉 수단 및 상기 예열 수단으로 들어가는 유체의 양을 조절하는 유량조절 수단과, 상기 예냉 수단 및 상기 예열 수단으로부터 나오는 유체를 저장하는 유체 저장 수단을 포함하여, 상기 유체 저장 수단에 저장된 유체가 상기 외부 열 부하 장치로 유입되는 것을 특징으로 한다. 상기와 같이, 본 발명은 히터를 사용하지 않고 냉각기 내의 압축기의 폐열을 이용하여 유체를 가열시킬 수 있기 때문에 전력 소모량을 줄일 수 있으며 유체의 급격한 열상승에 의한 부품의 부식 및 고장을 방지할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a temperature control device having a precooling and preheating function. Specifically, a fluid flowing out from an external heat load device is divided, and a part of the cooler is cooled while the other fluid is heated by using the waste heat of the cooler. The present invention relates to a temperature control device having a precooling and preheating function capable of maintaining a constant temperature of an external heat load device without heating. To this end, the present invention provides a pre-cooling means for cooling a portion of the fluid flowing out of the external heat load device, a pre-heating means for heating a portion of the fluid flowing out from the external heat load device, and the pre-cooling means and the pre-heating means. A fluid stored in the fluid storage means is introduced into the external heat load device, including a flow regulating means for adjusting the amount of fluid entering and a fluid storage means for storing fluid from the precooling means and the preheating means. It is done. As described above, the present invention can reduce the power consumption because it can heat the fluid using the waste heat of the compressor in the cooler without using a heater and can prevent corrosion and failure of parts due to rapid heat rise of the fluid It works.

온도조절 장치, 유체, 예열, 열교환, 냉매 Thermostats, Fluids, Preheating, Heat Exchangers, Refrigerants

Description

예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치{TEMPERATURE CONTROL UNIT HAVING PRECOOLING AND PREHEATING FUNCTION}TEMPERATURE CONTROL UNIT HAVING PRECOOLING AND PREHEATING FUNCTION}

본 발명은 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 외부 열 부하 장치로부터 유출되는 유체를 나누어 냉각기에서 일부 유체는 냉각하는 동시에 나머지 유체는 냉각기의 폐열을 이용하여 가열함으로써 히터에 의한 가열 없이 외부 열 부하 장치의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a temperature control device having a precooling and preheating function. Specifically, a fluid flowing out from an external heat load device is divided, and a part of the cooler is cooled while the other fluid is heated by using the waste heat of the cooler. The present invention relates to a temperature control device having a precooling and preheating function capable of maintaining a constant temperature of an external heat load device without heating.

통상 칠러(Chiller)라고 알려져 있는 온도조절 장치는 냉각기, 가열기, 외부 열 부하 장치 및 각 장치 사이를 연결하는 고리 형상의 관로(closed-loop)로 구성되어 있다. 고리 형상의 관로를 따라 유체가 순환하면서 외부 열 부하 장치의 온도를 일정하게 유지한다. 외부 열 부하 장치에서 열을 흡수한 유체는 냉각기로 들어가 과냉각되고 과냉각된 유체는 가열기로 들어가 외부 열 부하 장치가 요구하는 설정온도까지 가열되어 다시 외부 열부하 장치로 공급된다.Thermostats, commonly known as chillers, consist of a cooler, a heater, an external heat load, and a closed loop that connects each device. The fluid circulates along the annular conduit to maintain a constant temperature of the external heat load device. The heat absorbed fluid from the external heat load device enters the cooler and is supercooled, and the supercooled fluid enters the heater and is heated to the set temperature required by the external heat load device and then supplied to the external heat load device.

도 1은 종래 온도조절 장치의 구성을 나타낸다.1 shows a configuration of a conventional thermostat device.

도 1에 도시된 바와 같이, 온도조절 장치는 유체를 과냉각하는 냉각기(100), 과냉각된 유체를 설정온도까지 가열하는 가열기(200), 설정온도까지 가열된 유체를 외부 열 부하 장치(400)로 공급하는 펌프(300), 펌프(300)를 통해 유체를 공급받아 일정한 온도를 유지하는 외부 열 부하 장치(400) 및 유체를 순환시키는 관로(500)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the temperature control device includes a cooler 100 for supercooling a fluid, a heater 200 for heating a supercooled fluid to a set temperature, and a fluid heated to a set temperature to an external heat load device 400. It includes a pump 300 for supplying, an external heat load device 400 for receiving a fluid through the pump 300 to maintain a constant temperature, and a pipeline 500 for circulating the fluid.

냉각기(100)는 냉매를 압축하여 고온고압 기체냉매를 만드는 압축기(110)와, 압축된 고온고압 기체냉매를 냉각수에 의해 액화시키는 응축기(120)와, 액화된 저온고압 냉매를 좁은 공간에서 넓은 공간으로 통과시키면서 압력을 낮추는 팽창 밸브(130)와, 팽창 밸브(130)를 통해 나오는 냉매가 압력이 낮아지면서 증발되는 증발기(140)를 포함한다. The cooler 100 includes a compressor 110 for compressing a refrigerant to form a high temperature and high pressure gas refrigerant, a condenser 120 for liquefying the compressed high temperature and high pressure gas refrigerant with coolant, and a liquefied low temperature and high pressure refrigerant in a narrow space. An expansion valve 130 for lowering the pressure while passing through, and the evaporator 140 is evaporated while the refrigerant exiting the expansion valve 130 is lowered in pressure.

증발기(140)에서는 압력이 낮아지면서 끓는 점이 낮아지고 이로 인해 냉매가 증발하면서 주위의 열을 흡수하기 때문에 증발기(140)의 내부 온도가 급격하게 하강하고 증발기(140)로 들어오는 유체와 열 교환이 이루어지면서 유체를 냉각한다. 증발기(140)에서의 유체 냉각은 과냉각이며, 과냉각된 유체는 가열기(200)에서 설정온도까지 가열되어 펌프(300)를 통해 외부 열 부하 장치(400)로 유입된다. 외부 열 부하 장치(400)는 일정한 온도의 유체를 계속적으로 공급받으면서 내부 온도를 일정하게 유지한다.In the evaporator 140, the boiling point is lowered as the pressure is lowered, which causes the refrigerant to evaporate and absorbs the surrounding heat, thereby rapidly decreasing the internal temperature of the evaporator 140 and performing heat exchange with the fluid entering the evaporator 140. To cool the fluid. Fluid cooling in the evaporator 140 is supercooled, and the supercooled fluid is heated to the set temperature in the heater 200 and flows into the external heat load device 400 through the pump 300. The external heat load device 400 keeps the internal temperature constant while being continuously supplied with a fluid having a constant temperature.

그러나 종래 온도조절 장치는 과냉각된 유체를 가열하기 위한 가열기(200)로서 히터를 사용하기 때문에 전력 소모량이 크고 유체의 급격한 열상승에 의한 열분해 현상으로 인하여 관로(500) 등의 유체가 접촉하는 부품을 부식시켜 장치의 고장을 유발시킬 수 있는 문제점이 있었다. However, since the conventional temperature control device uses a heater as a heater 200 for heating a supercooled fluid, a power consumption is large and a component such as a conduit 500 is in contact due to thermal decomposition due to rapid thermal rise of the fluid. There was a problem that can cause corrosion of the device by corrosion.

이러한 문제점을 해결하기 위해 히터의 용량이 축소된 온도조절 장치를 제안하였고, 도 2는 이러한 종래 다른 온도조절 장치의 구성을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 다른 온도조절 장치는 냉각기(100')의 일부 구성을 제외하고, 도 1의 온도조절 장치와 동일하다. In order to solve this problem, a thermostat device having a reduced capacity of a heater has been proposed, and FIG. 2 shows a configuration of another conventional thermostat device. As shown in FIG. 2, the other conventional thermostat is the same as the thermostat of FIG. 1, except for some components of the cooler 100 ′.

냉각기(100')는 압축기(110)에서 나온 고온고압 기체냉매의 일부를 증발기(140)로 바로 보내는 용량조절 밸브(150)를 더 포함한다. 용량조절 밸브(150)의 개폐 정도에 따라 증발기(140)로 보내지는 고온고압 기체냉매의 양이 제어되며 이에 따라 증발기(140)의 내부 온도를 조정할 수 있다. 즉, 증발기(140)에서는 냉매 증발에 의한 급격한 냉각이 이루어지는데 압축기(110)의 고온고압 기체냉매가 혼합되면서 과냉각의 정도를 낮출 수 있기 때문에 가열기(200')의 용량을 어느 정도 줄일 수 있게 된다. The cooler 100 ′ further includes a volume control valve 150 that directly sends a portion of the high temperature and high pressure gas refrigerant from the compressor 110 to the evaporator 140. The amount of high-temperature, high-pressure gas refrigerant sent to the evaporator 140 is controlled according to the opening and closing degree of the capacity control valve 150, thereby adjusting the internal temperature of the evaporator 140. That is, in the evaporator 140, the rapid cooling by the evaporation of the refrigerant is performed, but because the high temperature and high pressure gas refrigerant of the compressor 110 is mixed, the degree of supercooling can be lowered, thereby reducing the capacity of the heater 200 'to some extent. .

그러나 가열기(200')로서 여전히 히터를 사용하므로 히터에 의한 전력 소모량 및 열적 스트레스에 의한 열분해 현상은 그 정도가 다소 경감되었다 하더라도 여전히 존재하고 있으며, 더욱이 냉각기(100') 내의 냉매 순환 사이클의 압력 변화 및 증발기(140)에서 고온고압 기체냉매와의 열교환으로 인하여 반응속도가 느려져서 온도제어의 안정도가 크게 저하되는 문제점이 있었다. However, since the heater 200 'is still used as the heater 200, the power consumption by the heater and the thermal decomposition due to the thermal stress still exist even if the degree is somewhat reduced, and moreover, the pressure change of the refrigerant circulation cycle in the cooler 100' is still present. And due to the heat exchange with the high-temperature high-pressure gas refrigerant in the evaporator 140, there is a problem that the stability of the temperature control is greatly reduced due to the slow reaction rate.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 전력 소모량이 큰 히터를 사용하지 않고 관로를 순환하는 유체의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 온도조절 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a temperature control device capable of maintaining a constant temperature of a fluid circulating in a pipeline without using a heater having a large power consumption.

이를 위하여, 본 발명은 외부 열 부하 장치의 온도를 일정하게 유지하기 위한 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치로서, To this end, the present invention is a temperature control device having a pre-cooling and pre-heating function for maintaining a constant temperature of the external heat load device,

상기 외부 열 부하 장치로부터 유출되는 유체의 일부를 냉각시키는 예냉 수단과, 상기 외부 열 부하 장치로부터 유출되는 유체의 일부를 가열시키는 예열 수단과, 상기 예냉 수단 및 상기 예열 수단으로 들어가는 유체의 양을 조절하는 유량조절 수단과, 상기 예냉 수단 및 상기 예열 수단으로부터 나오는 유체를 저장하는 유체 저장 수단을 포함하여, 상기 유체 저장 수단에 저장된 유체가 상기 외부 열 부하 장치로 유입되는 것을 특징으로 한다. Regulating precooling means for cooling a portion of the fluid flowing out of said external heat load device, preheating means for heating a portion of fluid flowing out of said external heat load device, and adjusting the amount of fluid entering said precooling means and said preheating means. And a fluid storage means for storing the fluid from the precooling means and the preheating means, wherein the fluid stored in the fluid storage means is introduced into the external heat load device.

또한, 본 발명은 외부 열 부하 장치로부터 유출되는 유체에 대하여 예냉 및 예열 동작을 수행하여 외부 열 부하 장치의 온도를 일정하게 유지하는 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치로서, In addition, the present invention is a temperature control device having a pre-cooling and pre-heating function for maintaining a constant temperature of the external heat load device by performing a pre-cooling and pre-heating operation for the fluid flowing out of the external heat load device,

고온고압 기체냉매를 생성하는 압축기와, 상기 압축기의 고온고압 기체냉매의 일부를 액화시키는 응축기와, 상기 응축기에서 액화된 냉매의 압력을 감소시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매를 증발시켜 상기 유체의 일부를 냉각시키는 증발기와, 상기 응축기와 병렬로 연결되어 상기 고온고압 기체냉매의 일부와 상기 유체의 일부 간에 열교환을 수행하여 상기 유체의 일부를 가열시키는 열교환기와, 상기 증발기에서 냉각된 유체 및 상기 열교환기에서 가열된 유체를 저장하는 유체 저장부와, 상기 유체 저장부로 유입되는 상기 증발기 및 상기 열교환기의 유체의 양을 조절하는 유량조절 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.A compressor for producing a high temperature and high pressure gas refrigerant, a condenser for liquefying a part of the high temperature and high pressure gas refrigerant of the compressor, an expansion valve for reducing the pressure of the refrigerant liquefied in the condenser, and a refrigerant passing through the expansion valve An evaporator for cooling a portion of the fluid, a heat exchanger connected in parallel with the condenser and performing a heat exchange between a portion of the high temperature and high pressure gas refrigerant and a portion of the fluid to heat a portion of the fluid, and a fluid cooled in the evaporator And a fluid storage unit for storing the fluid heated in the heat exchanger, and a flow control valve for controlling the amount of the fluid of the evaporator and the heat exchanger flowing into the fluid storage unit.

또한, 본 발명은 외부 열 부하 장치로부터 유출되는 유체에 대하여 예냉 및 예열 동작을 수행하여 외부 열 부하 장치의 온도를 일정하게 유지하는 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치로서, In addition, the present invention is a temperature control device having a pre-cooling and pre-heating function for maintaining a constant temperature of the external heat load device by performing a pre-cooling and pre-heating operation for the fluid flowing out of the external heat load device,

고온고압 기체냉매를 생성하는 압축기와, 상기 고온고압 기체냉매와 상기 유체의 일부 간에 열교환을 수행하여 상기 유체의 일부를 가열시키는 열교환기와, 상기 열교환기에서 나온 기체냉매를 액화시키는 응축기와, 상기 응축기에서 액화된 냉매의 압력을 감소시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매를 증발시켜 상기 유체의 일부를 냉각시키는 증발기와, 상기 증발기에서 냉각된 유체 및 상기 열교환기에서 가열된 유체를 저장하는 유체 저장부와, 상기 유체 저장부로 유입되는 상기 증발기 및 상기 열교환기의 유체의 양을 조절하는 유량조절 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.A compressor for generating a high temperature and high pressure gas refrigerant, a heat exchanger for heating a portion of the fluid by performing heat exchange between the high temperature and high pressure gas refrigerant and a portion of the fluid, a condenser for liquefying the gas refrigerant from the heat exchanger, and the condenser An expansion valve for reducing the pressure of the refrigerant liquefied in, an evaporator for evaporating the refrigerant passing through the expansion valve to cool a portion of the fluid, and stores the fluid cooled in the evaporator and the fluid heated in the heat exchanger And a flow regulating valve for controlling an amount of fluid of the evaporator and the heat exchanger introduced into the fluid reservoir.

상기와 같이, 본 발명은 히터를 사용하지 않고 냉각기 내의 압축기의 폐열을 이용하여 유체를 가열시킬 수 있기 때문에 전력 소모량을 줄일 수 있으며, 유체의 급격한 열상승에 의한 부품의 부식 및 고장을 방지할 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention can reduce the power consumption because it can heat the fluid using the waste heat of the compressor in the cooler without using a heater, it is possible to prevent corrosion and failure of parts due to rapid heat rise of the fluid It has an effect.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치의 구성을 나타낸다. 3 shows a configuration of a temperature control device having a precooling and preheating function according to a first embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1실시예의 온도조절 장치는 유체를 나누어 일부는 예냉하고 일부는 예열하는 냉각기(10), 예냉 또는 예열되는 유체의 양을 조절하는 유량조절 밸브(20), 예냉 및 예열된 유체를 저장하는 유체 저장부(30), 유체 저장부(30)에 저장된 유체를 외부 열 부하 장치(50)로 공급하는 이송펌프(40), 이송펌프(40)를 통해 유체를 공급받아 내부 온도를 일정하게 유지하는 외부 열 부하 장치(50), 각 부품을 연결하며 유체를 순환시키는 관로(60) 및 외부 열 부하 장치(50)에서 유출되는 유체의 일부를 외부 열 부하 장치(50)로 바로 유입시키기 위한 바이패스 밸브(70)를 포함한다. As shown in FIG. 3, the thermostat device of the first embodiment is a cooler 10 for dividing a part of the precooled part and a preheated part, a flow regulating valve 20 for adjusting the amount of the precooled or preheated fluid, and a precooling device. And a fluid storage unit 30 for storing the preheated fluid, a transfer pump 40 for supplying the fluid stored in the fluid storage unit 30 to the external heat load device 50, and a fluid supply through the transfer pump 40. External heat load device 50 for receiving and maintaining a constant internal temperature, a pipe 60 connecting each component and circulating fluid, and a part of the fluid flowing out of the external heat load device 50 to the external heat load device 50. Bypass valve (70) for direct inflow.

냉각기(10)는 고온고압 기체냉매를 생성하는 압축기(11)와, 압축기(11)의 고온고압 기체냉매의 일부를 액화시키는 응축기(12)와, 응축기(12)에서 액화된 냉매의 압력을 감소시키는 팽창밸브(13)와, 팽창밸브(13)를 통과한 냉매를 증발시켜 유체의 일부를 냉각시키는 증발기(14)와, 응축기(12)와 병렬로 연결되어 고온고압 기체냉매의 일부와 유체의 일부 간에 열교환을 수행하여 유체의 일부를 가열시키는 열교환기(15)를 포함한다. The cooler 10 reduces the pressure of the compressor 11 to generate a high temperature and high pressure gas refrigerant, a condenser 12 to liquefy a part of the high temperature and high pressure gas refrigerant of the compressor 11, and a refrigerant liquefied in the condenser 12. The expansion valve 13 to be made, the evaporator 14 for evaporating the refrigerant passing through the expansion valve 13 to cool a part of the fluid, and connected in parallel with the condenser 12, the part of the high temperature and high pressure gas refrigerant and the fluid And a heat exchanger 15 that heats a portion of the fluid by performing heat exchange between the portions.

압축기(11)에서 나온 고온고압 기체냉매의 일부는 응축기(12)로 들어가고 나머지 일부는 열교환기(15)로 들어간다. 응축기(12)로 들어간 냉매는 액화된 후 팽창밸브(13)를 거쳐 증발기(14)에서 증발되어 증발기(14)로 들어오는 유체와의 열교환을 통해 유체를 냉각시키고, 열교환기(15)로 들어간 냉매는 열교환기(15)로 들어오는 유체와의 열교환을 통해 유체를 가열시킴으로써, 냉각기(10)로 들어오는 유체 에 대하여 예냉 및 예열 동작을 동시에 수행하게 된다. 증발기(14)에서 나온 냉매와 열교환기(15)에서 나온 냉매는 혼합되어 다시 압축기(11)로 들어간다. Part of the high temperature and high pressure gas refrigerant from the compressor 11 enters the condenser 12 and the other part enters the heat exchanger 15. The refrigerant entering the condenser 12 is liquefied and then evaporated from the evaporator 14 through the expansion valve 13 to cool the fluid through heat exchange with the fluid entering the evaporator 14 and the refrigerant entering the heat exchanger 15. By heating the fluid through heat exchange with the fluid entering the heat exchanger 15, the pre-cooling and pre-heating operation for the fluid entering the cooler 10 is performed at the same time. The refrigerant from the evaporator 14 and the refrigerant from the heat exchanger 15 are mixed and enter the compressor 11 again.

유량조절 밸브(20)는 외부 열 부하 장치(50)로부터 유출되어 냉각기(10)로 들어가는 유체에서 증발기(14)로 들어가는 유체의 양과 열교환기(15)로 들어가는 유체의 양을 조절한다. The flow control valve 20 controls the amount of fluid entering the evaporator 14 and the amount of fluid entering the heat exchanger 15 from the fluid flowing out of the external heat load device 50 and entering the cooler 10.

유체 저장부(30)는 유량조절 밸브(20)를 통해 들어오는 유체를 저장한다. 증발기(14)에서 냉각된 유체와 열교환기(15)에서 가열된 유체가 유량조절 밸브(20)를 통해 유체 저장부(30)로 들어와 혼합되어 일정한 온도를 유지한다. The fluid reservoir 30 stores the fluid coming through the flow control valve 20. The fluid cooled in the evaporator 14 and the fluid heated in the heat exchanger 15 enter the fluid reservoir 30 through the flow control valve 20 and are mixed to maintain a constant temperature.

유체 저장부(30)에 저장된 유체는 이송펌프(40)를 통해 외부 열 부하 장치(50)로 유입되고 외부 열 부하 장치(50)는 일정한 온도의 유체를 공급받아 내부 온도를 일정하게 유지한다. 외부 열 부하 장치(50)를 거치면서 유체는 외부 열 부하 장치(50)에서 발생한 열을 흡수하고 열을 흡수한 유체는 다시 냉각기(10)로 들어간다. The fluid stored in the fluid storage unit 30 flows into the external heat load device 50 through the transfer pump 40 and the external heat load device 50 receives the fluid of a constant temperature to maintain the internal temperature constant. The fluid absorbs heat generated by the external heat load device 50 while passing through the external heat load device 50, and the fluid which absorbs heat enters the cooler 10 again.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치의 구성을 나타낸다. 4 shows a configuration of a temperature control device having a precooling and preheating function according to a second embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2실시예의 온도조절 장치는 냉각기(10')의 구성을 제외하고 제1실시예와 동일하다. 제1실시예의 냉각기(10)에서는 응축기(12)와 열교환기(15)가 병렬로 배치되어 있으나, 제2실시예의 냉각기(10')에서는 응축기(12)와 열교환기(15)가 직렬로 배치되어 있다. As shown in Fig. 4, the temperature regulating device of the second embodiment is the same as the first embodiment except for the configuration of the cooler 10 '. In the cooler 10 of the first embodiment, the condenser 12 and the heat exchanger 15 are arranged in parallel. In the cooler 10 'of the second embodiment, the condenser 12 and the heat exchanger 15 are arranged in series. It is.

압축기(11)에서 나온 고온고압 기체냉매는 먼저 열교환기(15)로 들어가 열교 환기(15)로 들어오는 유체와의 열교환을 수행하여 유체를 가열시키고, 열교환기(15)를 거쳐 나온 냉매는 응축기(12)로 들어가 액화된 후 팽창밸브(13)를 거쳐 증발기(14)에 증발되어 증발기(14)로 들어오는 유체와의 열교환을 통해 유체를 냉각시킴으로써, 냉각기(10)로 들어오는 유체에 대하여 예냉 및 예열 동작을 동시에 수행하게 된다. The high temperature and high pressure gas refrigerant from the compressor (11) first enters the heat exchanger (15) to perform heat exchange with the fluid entering the heat exchanger (15) to heat the fluid, and the refrigerant passed through the heat exchanger (15) is a condenser ( 12) to liquefy and then to the evaporator 14 through the expansion valve 13 to cool the fluid through heat exchange with the fluid entering the evaporator 14, thereby preheating and preheating the fluid entering the cooler 10 The operation will be performed at the same time.

도 3 및 도 4에서는 도시되어 있지 않으나, 본 발명의 온도조절 장치는 온도감지 센서와 제어부를 포함한다. 온도감지 센서는 유체 저장부(30), 외부 열 부하 장치(50) 및 관로(60)에 설치되어 있으며, 제어부는 온도감지 센서가 측정한 온도에 근거하여 유량조절 밸브(20)의 개폐도를 조절함으로써 유체 저장부(30)로 유입되는 증발기(14) 및 열교환기(15)의 유체의 양을 제어한다. Although not shown in Figures 3 and 4, the temperature control device of the present invention includes a temperature sensor and the controller. The temperature sensor is installed in the fluid storage unit 30, the external heat load device 50 and the conduit 60, the control unit controls the opening and closing of the flow control valve 20 based on the temperature measured by the temperature sensor. By controlling the amount of fluid in the evaporator 14 and the heat exchanger 15 introduced into the fluid reservoir 30 is controlled.

도 5는 본 발명의 온도조절 장치의 동작과정을 나타낸 도면이다. 5 is a view showing the operation of the temperature control device of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 압축기(11)로 들어온 기체냉매가 고온고압의 기체냉매로 바뀐다(S10). 고온고압 기체냉매의 일부는 응축기(12)로 들어가 응축되어 액화되고(S11), 액화된 냉매는 팽창밸브(13)를 통과하면서 분무 팽창되어 압력이 떨어지고(S12), 이어서 증발기(14)로 들어가 냉매가 증발한다(S13). 그리고 고온고압 기체냉매의 일부는 열교환기(15)로 들어간다(S14).As shown in FIG. 5, first, the gas refrigerant entering the compressor 11 is changed into a gas refrigerant having a high temperature and high pressure (S10). A portion of the high temperature high pressure gas refrigerant enters the condenser 12 to condense and liquefy (S11), and the liquefied refrigerant passes through the expansion valve 13 to expand by spray expansion to decrease the pressure (S12), and then enter the evaporator 14. The refrigerant evaporates (S13). And a part of the high temperature and high pressure gas refrigerant enters the heat exchanger 15 (S14).

한편, 외부 열 부하 장치(50)를 통과한 유체는 외부 열 부하 장치(50)의 열을 흡수하여 냉각기(10, 10')로 반환된다(S17). 냉각기(10, 10')로 들어가는 유체는 증발기(14)로 들어가는 유체와 열교환기(15)로 들어가는 유체로 나누어지고, 온도 조절 동작에 따라 유량조절 밸브(20)를 통해 유체의 양이 조절된다(S15). On the other hand, the fluid passing through the external heat load device 50 absorbs the heat of the external heat load device 50 and is returned to the coolers 10 and 10 '(S17). The fluid entering the coolers 10, 10 ′ is divided into a fluid entering the evaporator 14 and a fluid entering the heat exchanger 15, and the amount of fluid is regulated through the flow regulating valve 20 according to the temperature regulation operation. (S15).

증발기(14)로 들어간 유체에 대해서는 증발기(14)의 냉매 증발에 의해 냉각되는 예냉 동작이 수행되고(S13), 열교환기(15)로 들어간 유체에 대해서는 고온고압 기체냉매에 의해 가열되는 예열 동작이 수행된다(S14). 예냉 및 예열된 유체는 유체 저장부(30)로 들어가 혼합되어 저장되고 이송펌프(40)에 의해 외부 열 부하 장치(50)로 공급되어(S16), 다시 외부 열 부하 장치(50)의 온도를 일정하게 유지하는데 사용된다. 예냉 및 예열 동작에서 열교환된 냉매는 다시 압축기(11)로 반환되어 예냉 및 예열 동작을 위해 압축된다. For the fluid entering the evaporator 14, a pre-cooling operation is performed by cooling the refrigerant in the evaporator 14 (S13), and the preheating operation for heating the fluid entering the heat exchanger 15 by a high temperature and high pressure gas refrigerant is performed. It is performed (S14). The pre-cooled and preheated fluid enters the fluid storage unit 30, is mixed and stored, and is supplied to the external heat load device 50 by the transfer pump 40 (S16), and again, the temperature of the external heat load device 50 is increased. It is used to keep it constant. The refrigerant heat exchanged in the precooling and preheating operation is returned to the compressor 11 and compressed for the precooling and preheating operation.

본 발명의 실시예에서는 냉각기(10, 10') 내의 압축기(11)에 대하여 증발기(14) 및 열교환기(15)가 하나씩 존재하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다수의 증발기(14) 및 열교환기(15)를 설치하여 멀티시스템으로 구성할 수도 있다.In the exemplary embodiment of the present invention, the evaporator 14 and the heat exchanger 15 are provided one by one with respect to the compressor 11 in the coolers 10 and 10 ', but the present invention is not limited thereto. The heat exchanger 15 may be installed to constitute a multi-system.

본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량하거나 변경하는 것이 가능하다. 따라서 도면을 참조하여 설명한 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한된다는 것을 알아야 한다. Those skilled in the art can improve or change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, it should be understood that the embodiments of the present invention described with reference to the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention, and the protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims.

도 1은 종래 온도조절 장치의 구성도.1 is a block diagram of a conventional temperature control device.

도 2는 종래 다른 온도조절 장치의 구성도.Figure 2 is a configuration diagram of another conventional temperature control device.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치의 구성도.3 is a block diagram of a temperature control device having a precooling and preheating function according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치의 구성도.Figure 4 is a block diagram of a temperature control device having a pre-cooling and preheating function according to a second embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치의 동작과정을 나타낸 도면.5 is a view showing the operation of the temperature control device having a pre-cooling and pre-heating function according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10, 10' : 냉각기 11: 압축기10, 10 ': Chiller 11: Compressor

12 : 응축기 13 : 팽창밸브12 condenser 13 expansion valve

14 : 증발기 15 : 열교환기14: evaporator 15: heat exchanger

20 : 유량조절 밸브 30 : 유체 저장부20: flow control valve 30: fluid reservoir

40 : 이송펌프 50 : 외부 열 부하 장치40: transfer pump 50: external heat load device

60 : 관로 70 : 바이패스 밸브 60: pipeline 70: bypass valve

Claims (8)

외부 열 부하 장치의 온도를 일정하게 유지하기 위한 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치에 있어서,In the temperature control device having a pre-cooling and pre-heating function for maintaining a constant temperature of the external heat load device, 상기 외부 열 부하 장치로부터 유출되는 유체의 일부를 냉각시키는 예냉 수단과,Precooling means for cooling a portion of the fluid flowing out of the external heat load device; 상기 외부 열 부하 장치로부터 유출되는 유체의 일부를 가열시키는 예열 수단과,Preheating means for heating a portion of the fluid flowing out of the external heat load device; 상기 예냉 수단 및 상기 예열 수단으로 들어가는 유체의 양을 조절하는 유량조절 수단과, Flow rate adjusting means for adjusting the amount of fluid entering the precooling means and the preheating means; 상기 예냉 수단 및 상기 예열 수단으로부터 나오는 유체를 저장하는 유체 저장 수단을 포함하여,A fluid storage means for storing fluid from said precooling means and said preheating means, 상기 유체 저장 수단에 저장된 유체가 상기 외부 열 부하 장치로 유입되는 것을 특징으로 하는 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치.And a fluid stored in the fluid storage means is introduced into the external heat load device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유체 저장 수단에 저장된 유체는 상기 예냉 수단에서 냉각된 유체 및 상기 예열 수단에서 가열된 유체가 혼합되어 이루어진 유체로서 일정한 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치.The fluid stored in the fluid storage means is a fluid consisting of a mixture of the fluid cooled in the pre-cooling means and the fluid heated in the pre-heating means to maintain a constant temperature, characterized in that the temperature control device having a pre-cooling and pre-heating function. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유체 저장 수단의 온도 및 상기 외부 열 부하 장치의 온도에 근거하여 상기 유량조절 수단의 개폐도를 제어하는 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치.And control means for controlling the opening and closing degree of the flow regulating means based on the temperature of the fluid storage means and the temperature of the external heat load device. 외부 열 부하 장치로부터 유출되는 유체에 대하여 예냉 및 예열 동작을 수행하여 외부 열 부하 장치의 온도를 일정하게 유지하는 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치에 있어서,In the temperature control device having a pre-cooling and pre-heating function for maintaining a constant temperature of the external heat load device by performing a pre-cooling and pre-heating operation for the fluid flowing out of the external heat load device, 고온고압 기체냉매를 생성하는 압축기와, A compressor for producing a high temperature and high pressure gas refrigerant, 상기 압축기의 고온고압 기체냉매의 일부를 액화시키는 응축기와,A condenser for liquefying a part of the high temperature and high pressure gas refrigerant of the compressor; 상기 응축기에서 액화된 냉매의 압력을 감소시키는 팽창밸브와,An expansion valve for reducing the pressure of the refrigerant liquefied in the condenser; 상기 팽창밸브를 통과한 냉매를 증발시켜 상기 유체의 일부를 냉각시키는 증발기와, An evaporator configured to cool a portion of the fluid by evaporating the refrigerant passing through the expansion valve; 상기 응축기와 병렬로 연결되어 상기 고온고압 기체냉매의 일부와 상기 유체의 일부 간에 열교환을 수행하여 상기 유체의 일부를 가열시키는 열교환기와,A heat exchanger connected in parallel with the condenser to heat a portion of the fluid by performing heat exchange between a portion of the high temperature and high pressure gas refrigerant and a portion of the fluid; 상기 증발기에서 냉각된 유체 및 상기 열교환기에서 가열된 유체를 저장하는 유체 저장부와, A fluid storage unit for storing the fluid cooled in the evaporator and the fluid heated in the heat exchanger; 상기 유체 저장부로 유입되는 상기 증발기 및 상기 열교환기의 유체의 양을 조절하는 유량조절 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치.And a flow control valve for controlling the amount of fluid in the evaporator and the heat exchanger introduced into the fluid reservoir. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 증발기에서 나온 냉매 및 상기 열교환기에서 나온 냉매가 혼합되어 상기 압축기로 들어가는 것을 특징으로 하는 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치.And a refrigerant from the evaporator and a refrigerant from the heat exchanger are mixed and entered into the compressor. 외부 열 부하 장치로부터 유출되는 유체에 대하여 예냉 및 예열 동작을 수행하여 외부 열 부하 장치의 온도를 일정하게 유지하는 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치에 있어서,In the temperature control device having a pre-cooling and pre-heating function for maintaining a constant temperature of the external heat load device by performing a pre-cooling and pre-heating operation for the fluid flowing out of the external heat load device, 고온고압 기체냉매를 생성하는 압축기와, A compressor for producing a high temperature and high pressure gas refrigerant, 상기 고온고압 기체냉매와 상기 유체의 일부 간에 열교환을 수행하여 상기 유체의 일부를 가열시키는 열교환기와,A heat exchanger configured to heat a portion of the fluid by performing heat exchange between the high temperature and high pressure gas refrigerant and a portion of the fluid; 상기 열교환기에서 나온 기체냉매를 액화시키는 응축기와,A condenser for liquefying gas refrigerant from the heat exchanger, 상기 응축기에서 액화된 냉매의 압력을 감소시키는 팽창밸브와,An expansion valve for reducing the pressure of the refrigerant liquefied in the condenser; 상기 팽창밸브를 통과한 냉매를 증발시켜 상기 유체의 일부를 냉각시키는 증발기와, An evaporator configured to cool a portion of the fluid by evaporating the refrigerant passing through the expansion valve; 상기 증발기에서 냉각된 유체 및 상기 열교환기에서 가열된 유체를 저장하는 유체 저장부와, A fluid storage unit for storing the fluid cooled in the evaporator and the fluid heated in the heat exchanger; 상기 유체 저장부로 유입되는 상기 증발기 및 상기 열교환기의 유체의 양을 조절하는 유량조절 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 예냉 및 예열 기능을 구비 한 온도조절 장치.And a flow control valve for controlling the amount of fluid in the evaporator and the heat exchanger introduced into the fluid reservoir. 제4항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 4 to 6, 상기 유체 저장부의 온도 및 상기 외부 열 부하 장치의 온도에 근거하여 상기 유량조절 밸브의 개폐도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치.And a control unit for controlling the opening and closing degree of the flow control valve based on the temperature of the fluid storage unit and the temperature of the external heat load device. 제4항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 4 to 6, 상기 유체 저장부에 저장된 유체는 상기 증발기에서 냉각된 유체 및 상기 열교환기에서 가열된 유체가 혼합되어 이루어진 유체로서 일정한 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 예냉 및 예열 기능을 구비한 온도조절 장치.The fluid stored in the fluid reservoir is a fluid consisting of a mixture of the fluid cooled in the evaporator and the fluid heated in the heat exchanger is a temperature control device having a pre-cooling and preheating function, characterized in that to maintain a constant temperature.
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