KR101052513B1 - Cooling cycle system for multistage compressor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다단 압축기용 냉각사이클 장치에 관한 것으로서, 초저온 가스가 유입되어 배출되는 가스공급라인 상에 설치되며 초저온 가스를 상온으로 가열하는 가열부와, 가열부의 후단에 설치되고 상온으로 가열된 가스를 고온 고압의 가스가 되도록 압축하는 제 1 압축기와, 제 1 압축기에서 압축된 압축 가스의 온도를 저하시키기 위하여 설치되는 제 1 중간냉각기와, 제 1 중간냉각기로부터 온도 저하된 압축 가스를 고온 고압으로 압축하는 제 2 압축기와, 제 2 압축기의 후단에 설치되며 다시 압축과정에서 고온이 된 압축가스를 냉각하여 배출시키는 제 2 중간냉각기를 포함하며, 가열부와 제 1, 2 중간냉각기를 순환하도록 설치되어 열교환이 수행되는 냉매순환라인과, 냉매순환라인 상에 설치되는 냉매공급조절부를 포함한다. 따라서 본 발명에 의하면 초저온 가스를 압축기 전단에서 상온 가스로 가열하고, 각 압축기의 후단에 냉각이 이루어지도록 냉매가 순환하는 냉각시스템이 제공된다. 따라서 간단한 순환 구조를 통하여 냉매를 다시 냉각시키기 위한 별도의 냉각시스템이 필요하지 않게 되어 설비의 단순화로 설치 및 운용비가 절감되고, 효율적인 열관리가 이루어질 수 있는 잇점이 있다.The present invention relates to a cooling cycle apparatus for a multi-stage compressor, and is provided on a gas supply line through which cryogenic gas is introduced and discharged, and a heating unit for heating the cryogenic gas to room temperature, and a gas installed at the rear end of the heating unit and heated to room temperature. A first compressor for compressing the gas at a high temperature and high pressure, a first intermediate cooler provided to lower the temperature of the compressed gas compressed by the first compressor, and a compressed gas whose temperature is lowered from the first intermediate cooler at high temperature and high pressure And a second intermediate cooler installed at a rear end of the second compressor and cooling and discharging the compressed gas, which has become a high temperature in the compression process, and installed to circulate the heating unit and the first and second intermediate coolers. And a refrigerant circulation line through which heat exchange is performed, and a refrigerant supply control unit installed on the refrigerant circulation line. Therefore, according to the present invention, there is provided a cooling system in which the cryogenic gas is heated to room temperature gas at the front of the compressor, and the refrigerant is circulated so as to cool the rear end of each compressor. Therefore, there is no need for a separate cooling system for recooling the refrigerant through a simple circulation structure, thereby simplifying the installation, reducing installation and operating costs, and providing efficient thermal management.

압축기, 냉각사이클, 다단, 가스, 순환, 냉매, 냉각기 Compressor, Cooling Cycle, Multistage, Gas, Circulation, Refrigerant, Cooler

Description

다단 압축기용 냉각사이클 장치{APPARATUS FOR COOLING CYCLE FOR MULTI-STAGE COMPRESSOR}Cooling cycle unit for multi-stage compressor {APPARATUS FOR COOLING CYCLE FOR MULTI-STAGE COMPRESSOR}

본 발명은 다단 압축기용 냉각사이클 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화천연가스(LNG:Liquefied Natural Gas)와 같은 초저온 가스를 수요처의 요구에 따라 압축함에 있어 다단의 각 압축기의 후단에서 열교환을 행하는 다단식 냉동사이클 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a refrigeration cycle device for a multistage compressor, and more particularly, to perform a heat exchange at a rear end of each compressor of a multistage in compressing an ultra low temperature gas, such as liquefied natural gas (LNG), on demand. A multistage refrigeration cycle apparatus.

일반적으로, 액화천연가스(LNG:Liquefied Natural Gas)는 메탄을 주성분으로 하는 천연가스(NG;Natural Gas)를 -163℃의 초저온 상태로 냉각하여 그 부피를 대략 1/600정도로 감소시킨 것이다.Generally, liquefied natural gas (LNG) is a natural gas (NG; natural gas) containing methane as its main component, cooled to an ultra low temperature of -163 ° C to reduce its volume to about 1/600.

이러한 액화천연가스를 에너지원으로 사용하기 위해서는 액화천연가스(LNG)의 생산기지로부터 수요지까지 대량 이송하는 것이 필요하게 되는 바, 이를 위해 액화천연가스 운반선이 필요하게 된다.In order to use such liquefied natural gas as an energy source, it is necessary to transfer a large amount of LNG from the production base of the liquefied natural gas (LNG) to the demand site, and thus, a liquefied natural gas carrier is required.

즉, 천연가스의 생산지인 로딩(Loading)항구에서 기체 상태인 천연가스를 초저온 상태로 액화시켜 액화천연가스 운반선의 저장탱크에 저장함과 아울러 언로 딩(Unloading)항구에 도착한 후에는 초저온의 액화천연가스를 기화시켜 천연가스로 변환시킨 후, 이를 배관 등을 통해 수요자에게 공급하게 되는 것이다.That is, liquefied natural gas in a gaseous state at the loading port, the place of production of natural gas, is stored in a storage tank of a liquefied natural gas carrier and, after arriving at an unloading port, liquefied natural gas at low temperature. After converting the gas into natural gas, it is supplied to the consumer through piping and the like.

위와 같은 액화천연가스 운반선의 저장탱크 내에서는 액화천연가스가 지속적으로 기화하여 자연 증발가스(Boil Off Gas:BOG)가 발생된다. 한편, BOG의 발생으로 인하여 저장탱크의 압력이 설정된 안전압력 이상이 되면, BOG는 안전밸브를 통하여 저장탱크의 외부로 배출되며, 이와 같이 배출된 BOG는 선박의 연료로 사용되거나 재액화되여 다시 저장탱크로 돌려보내져야 한다.In the storage tank of the liquefied natural gas carrier, liquefied natural gas is continuously vaporized to generate a natural boil off gas (BOG). On the other hand, when the pressure of the storage tank exceeds the set safety pressure due to the generation of the BOG, the BOG is discharged to the outside of the storage tank through the safety valve, the discharged BOG is used as the fuel of the vessel or re-liquefied and stored again Should be returned to the tank.

통상 BOG의 재액화 장치는 냉동 사이클을 가지며, 이 냉동 사이클에 의해 BOG를 냉각시킴으로써 재액화한다.Usually, the reliquefaction apparatus of BOG has a refrigeration cycle, and it reliquefies by cooling BOG by this refrigeration cycle.

이는 종래 기술에 따라 도 1에 도시된 재액화 사이클을 보면, 저장탱크(10)로부터 연결되는 순환라인(12)과, 순환라인(12)상에 설치되어 복수의 압축기에서 증발가스를 가압 및 냉각과정이 반복되는 다단압축기(14)와, 다단압축기(14)에서 압축된 증발가스를 냉각 및 응축시켜 재액화시키는 액화기(16)와, 액화된 가스와 액체를 재분리하는 분리기(18)로 구성된다.In the reliquefaction cycle shown in FIG. 1 according to the related art, the circulation line 12 connected from the storage tank 10 and the circulation line 12 are installed on the circulation line 12 to pressurize and cool the boil-off gas in a plurality of compressors. It consists of a multi-stage compressor (14) in which the process is repeated, a liquefier (16) for cooling and condensing the evaporated gas compressed in the multi-stage compressor (14) and a separator (18) for re-separating the liquefied gas and liquid do.

그러나, 증발가스와 같이 -100℃의 초저온 가스를 압축하는 압축기는 초저온에 맞추어 설계함에 따라 특수 재질과 설계가 필요하며, 더욱이 초저온 가스를 상온 온도로 압축하는 경우 압축열에 따른 가스 온도 상승으로 인하여 가스 냉각 시스템이 함께 갖춰져야 하고, 통상 이런 가스 냉각 시스템은 열전달 매체를 다시 냉 각하는 제2의 냉각시스템이 별도로 필요하여 장치가 복잡해지고, 열손실이 발생하는 문제점이 있었다.However, a compressor that compresses cryogenic gas at -100 ° C, such as evaporative gas, requires special materials and designs as it is designed for ultra low temperatures. Moreover, when compressing cryogenic gases to room temperature, the gas is increased due to the increase in gas temperature due to the heat of compression. The cooling system must be provided together, and in general, such a gas cooling system requires a separate second cooling system for re-cooling the heat transfer medium, resulting in complicated apparatus and heat loss.

따라서 본 발명에서는 초저온 가스를 압축기 전단에서 상온 가스로 가열하고, 각 압축기의 후단에 냉각이 이루어지도록 냉매가 순환하는 냉각시스템을 구성함으로써, 간단한 순환 구조를 통하여 냉매를 다시 냉각시키기 위한 별도의 냉각시스템이 필요하지 않게 되며, 효율적인 열관리가 이루어질 수 있는 다단 압축기용 냉각사이클 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Therefore, in the present invention, by cooling the cryogenic gas to the normal temperature gas in front of the compressor, and by configuring a cooling system in which the refrigerant is circulated to cool the rear end of each compressor, a separate cooling system for cooling the refrigerant again through a simple circulation structure It is an object of the present invention to provide a refrigeration cycle device for a multi-stage compressor, which is not required, and in which efficient thermal management can be achieved.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는, 다단 압축기용 냉각사이클 장치에 있어서, 초저온 가스가 유입되어 배출되는 가스공급라인 상에 설치되며 초저온 가스를 상온으로 가열하는 가열부와, 가열부의 후단에 설치되고 상온으로 가열된 가스를 고온 고압의 가스가 되도록 압축하는 제 1 압축기와, 제 1 압축기에서 압축된 압축 가스의 온도를 저하시키기 위하여 설치되는 제 1 중간냉각기와, 제 1 중간냉각기로부터 온도 저하된 압축 가스를 고온 고압으로 압축하는 제 2 압축기와, 제 2 압축기의 후단에 설치되며 다시 압축과정에서 고온이 된 압축가스를 냉각하여 배출시키는 제 2 중간냉각기를 포함하며, 가열부와 제 1, 2 중간냉각기를 순환하도록 설치되어 열교환이 수행되는 냉매순환라인과, 냉매순환라인 상에 설치되는 냉매공급조절부를 포함하는 다단 압축기용 냉각사이클 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention is a multi-stage compressor cooling cycle apparatus, which is installed on a gas supply line through which cryogenic gas is introduced and discharged, and a heating unit for heating the cryogenic gas to room temperature, and a heating unit. A first compressor installed at the rear stage and compressing the gas heated to room temperature to be a gas of high temperature and high pressure, a first intermediate cooler provided to lower the temperature of the compressed gas compressed in the first compressor, and a first intermediate cooler A second compressor for compressing the compressed gas at a high temperature and high pressure, and a second intermediate cooler installed at a rear end of the second compressor and cooling and discharging the compressed gas which has become a high temperature in the compression process. Refrigerant circulation line is installed to circulate 1, 2 intermediate cooler to perform heat exchange, and refrigerant supply control unit installed on the refrigerant circulation line Provides a multi-stage for a compressor cooling cycle apparatus comprising.

그리고 냉매공급조절부는 가스공급라인 상에 설치된 제어부를 통해 냉매 공급량의 제어를 받는다.The refrigerant supply control unit is controlled by the amount of refrigerant supplied through a control unit installed on the gas supply line.

또한, 냉매공급조절부에는, 냉매순환라인에서 분기되어 설치되는 냉매라인과, 이 냉매라인 상에 설치되는 팽창밸브와, 팽창밸브의 후단에 설치되어 냉매의 순환을 돕는 펌프와, 냉매라인에 설치되어 냉매의 공급량을 조절하는 냉매량조절밸브를 포함한다.In addition, the refrigerant supply control unit includes a refrigerant line branched from the refrigerant circulation line, an expansion valve installed on the refrigerant line, a pump provided at the rear end of the expansion valve to assist the circulation of the refrigerant, and a refrigerant line. And a refrigerant amount control valve for adjusting the supply amount of the refrigerant.

또, 냉매공급조절부에서 공급되는 냉매는 글리콜(glycol)이 사용될 수 있다.In addition, glycol may be used as the refrigerant supplied from the refrigerant supply control unit.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 다단 압축기용 냉각사이클 장치에 따르면, 초저온 가스를 압축기 전단에서 상온 가스로 가열하고, 각 압축기의 후단에 냉각이 이루어지도록 냉매가 순환하는 냉각시스템이 제공된다. 따라서 간단한 순환 구조를 통하여 냉매를 다시 냉각시키기 위한 별도의 냉각시스템이 필요하지 않게 되어 설비의 단순화로 설치 및 운용비가 절감되고, 효율적인 열관리가 이루어질 수 있는 잇점이 있다.As described above, according to the cooling cycle apparatus for a multi-stage compressor according to an embodiment of the present invention, a cooling system is provided in which a cryogenic gas is heated to room temperature gas at the front of the compressor, and a refrigerant is circulated to cool the rear end of each compressor. do. Therefore, there is no need for a separate cooling system for recooling the refrigerant through a simple circulation structure, thereby simplifying the installation, reducing installation and operating costs, and providing efficient thermal management.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에 따른 일실시예서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operating principle of an embodiment according to the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The terms to be described below are terms defined in consideration of functions of an embodiment according to the present invention, which may vary according to intention or custom of a user or an operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다단 압축기용 냉각사이클 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a cooling cycle apparatus for a multi-stage compressor according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바에 따르면, 초저온 가스가 유입되어 배출되는 가스공급라인 (100)상에 차례로 가열부(110), 제 1 압축기(120), 제 1 중간냉각기(140) 그리고 제 2 압축기(130)와 제 2 중간냉각기(150)를 포함하며, 가열부(110)와 제 1, 2 중간냉각기(140)(150)를 순환하도록 설치되어 열교환이 수행되는 냉매순환라인(160)과, 냉매순환라인(160) 상에 설치되는 냉매공급조절부(170)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the heating unit 110, the first compressor 120, the first intermediate cooler 140, and the second compressor 130 are sequentially on the gas supply line 100 through which the cryogenic gas is introduced and discharged. ) And a second intermediate cooler 150, installed to circulate the heating unit 110, the first and second intermediate coolers 140 and 150, and a refrigerant circulation line 160 for performing heat exchange, and a refrigerant circulation. Refrigerant supply control unit 170 is installed on the line 160.

가스공급라인(100) 상에 설치되는 제 1 압축기(120)와 제 2 압축기(130)는 대략 -100℃의 초저온 가스를 가압 공급하기 위하여 가압 및 냉각과정이 반복되도록 복수의 압축기로 이루어지고, 경우에 따라서는 3단으로 구성될 수 있으며, 이 경우 중간냉각기들이 더 필요하게 될 수 있다.The first compressor 120 and the second compressor 130 installed on the gas supply line 100 are composed of a plurality of compressors such that the pressurizing and cooling processes are repeated to pressurize and supply the cryogenic gas at about -100 ° C. In some cases, it may be composed of three stages, in which case more intermediate coolers may be required.

제 1 압축기(120)에서는 가스가 고압 고온으로 압축되고, 제 2 압축기(130)에서는 고온 고압으로 압축시키게 된다.In the first compressor 120, the gas is compressed to high pressure and high temperature, and in the second compressor 130, the gas is compressed to high temperature and high pressure.

그리고 제 1 압축기(120)의 전단에 설치되는 가열부(110)는 초저온으로 유입되는 가스를 상온 즉, 0℃의 온도에 가깝도록 가열하게 된다.In addition, the heating unit 110 installed at the front end of the first compressor 120 heats the gas flowing into the cryogenic temperature to be close to room temperature, that is, 0 ° C.

또한, 제 1 압축기(120)와 제 2 압축기(130)의 각각 후단에 설치되는 제 1, 2 중간냉각기(140)(150)는, 제 1 압축기(120)와 제 2 압축기(130)에서 발생하는 열을 식히고, 압축된 압축 가스의 온도를 저하시키기 위하여 설치된다. In addition, the first and second intermediate coolers 140 and 150 provided at the rear ends of the first and second compressors 120 and 130, respectively, are generated by the first and second compressors 120 and 130. It is installed in order to cool the heat and lower the temperature of the compressed compressed gas.

한편, 냉매순환라인(160)은 가열부(110)와 제 1, 2 중간냉각기(140)(150)를 연속하여 순환하도록 설치되어 열교환이 수행되도록 하며, 냉매순환라인(160) 상에는 냉매공급조절부(170)가 설치된다.Meanwhile, the refrigerant circulation line 160 is installed to circulate the heating unit 110 and the first and second intermediate coolers 140 and 150 continuously so that heat exchange is performed, and the refrigerant supply control on the refrigerant circulation line 160 is performed. The unit 170 is installed.

냉매공급조절부(170)는, 냉매순환라인(160)상에 냉매를 냉각시키기 위한 팽창밸브(172)와 팽창밸브(172)의 후단으로 냉매의 순환을 돕는 펌프(174)가 설치된다. 그리고 냉매순환라인(160)으로부터 분기되어 순환 구조를 갖는 냉매라인(171)이 설치되고, 이 냉매라인(171) 상에 냉매의 공급량을 조절하는 냉매량조절밸브(176)가 설치된다.Refrigerant supply control unit 170, the expansion valve 172 for cooling the refrigerant on the refrigerant circulation line 160 and the pump 174 to assist the circulation of the refrigerant to the rear end of the expansion valve 172 is installed. A refrigerant line 171 branched from the refrigerant circulation line 160 and having a circulation structure is installed, and a refrigerant amount control valve 176 is provided on the refrigerant line 171 to adjust the supply amount of the refrigerant.

여기서 냉매순환라인(160)을 순환하는 냉매로는 글리콜(glycol)이 사용될 수 있으며, 냉매량조절밸브(176)는 가스공급라인(100)에서 가열부(110)와 제 1 압축기(120)의 사이에 설치된 제어부(180)를 통해 공급량이 제어될 수 있다. Here, glycol may be used as the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line 160, and the refrigerant amount control valve 176 may be disposed between the heating unit 110 and the first compressor 120 in the gas supply line 100. The supply amount may be controlled through the control unit 180 installed in the control unit 180.

제어부(180)에서는 가열부(110)를 통과하는 가스의 온도를 측정하여 가스의 온도를 더 낮춰야 하는지 또는 더 높여야 되는지를 판단하게 되고, 이에 따라 냉매의 공급량을 제어하게 된다.The controller 180 determines whether the temperature of the gas should be further lowered or higher by measuring the temperature of the gas passing through the heating unit 110, thereby controlling the supply amount of the refrigerant.

이와 같은 구조로 이루어진 다단 압축기용 냉각사이클 장치에 따라 설명하면 다음과 같이 이루어진다.Referring to the cooling cycle device for a multi-stage compressor having such a structure is made as follows.

다시 도 2를 참고하면, 먼저, 가스공급라인(100)을 통해 초저온 가스가 유입되면, 초저온 가스는 가열부(110)를 거쳐 상온 대략 0℃의 온도에 가깝도록 가열된다.Referring back to FIG. 2, first, when the cryogenic gas is introduced through the gas supply line 100, the cryogenic gas is heated to be close to a temperature of about 0 ° C. through the heating unit 110.

이때, 냉매공급조절부(170)에서 공급되는 글리콜(glycol)의 냉매는 냉매순환라인(160)을 따라 가열부(110)를 통과하면서 초저온 가스와의 열교환을 통해 초저온 가스를 0℃의 온도에 가깝도록 가열하게 된다.At this time, the refrigerant of the glycol supplied from the refrigerant supply control unit 170 passes through the heating unit 110 along the refrigerant circulation line 160 and exchanges the cryogenic gas at a temperature of 0 ° C. through heat exchange with the cryogenic gas. Heating to close.

여기서 제 1 압축기(120)에서 초저온 가스의 압축 이전에 온도를 높이는 이유는, 저온의 가스가 가열(예열)되지 않은 상태로 제 1 압축기(120)에 유입될 경우 열적 스트레스를 받아서 제 1 압축기(120)에 기계적인 손상이 발생될 가능성이 높으며, 특히 저온의 가스가 가장 먼저 접촉되는 첫 번째 제 1 압축기(120)에 가장 큰 열적 스트레스가 가해질 수 있기 때문이다.The reason why the temperature is increased before the cryogenic gas is compressed in the first compressor 120 is that when the low temperature gas flows into the first compressor 120 without being heated (preheated), the first compressor 120 receives thermal stress. Mechanical damage is likely to occur at 120, particularly since the greatest thermal stress can be applied to the first first compressor 120 where the low temperature gas is first contacted.

다음으로, 상온으로 가열된 초저온 가스는 제 1 압축기(120)에서 고온 고압으로 압축되고, 가열부(110)에서 열교환으로 열을 뺏긴 냉매는 대략 -50℃정도로 온도가 다운되어 냉각순환라인(160)을 따라 이동되어 제 1 중간냉각기(140) 또는 제 2 중간냉각기(150)를 통과하면서 열교환이 이루어지게 된다.Next, the ultra-low temperature gas heated to room temperature is compressed to high temperature and high pressure in the first compressor 120, and the refrigerant deprived of heat by heat exchange in the heating unit 110 is cooled down to about -50 ° C so that the cooling circulation line 160 The heat exchange is performed while moving along the first intermediate cooler 140 or the second intermediate cooler 150.

따라서 제 1 압축기(120)를 통과하면서 고온 고압으로 압축된 가스는 대략 110℃정도의 고온 상태이므로 제 2 압축기(130)에 앞서 제 1 중간냉각기(140)에서 다시 냉각이 이루어지게 되며, 이때 냉각은 앞서 설명한 대략 -50℃정도로의 온도로 다운되어 냉각순환라인(160)을 따라 이동되는 냉매가 제 1 중간냉각기(140)을 통과하면서 110℃정도의 고온 가스와의 열교환으로 고온 가스를 냉각시키게 된다.Therefore, since the gas compressed at high temperature and high pressure while passing through the first compressor 120 is in a high temperature state of about 110 ° C., the first intermediate cooler 140 is cooled again before the second compressor 130. The coolant is cooled to about -50 ° C as described above to cool the hot gas by heat exchange with the hot gas of about 110 ° C while the refrigerant moving along the cooling circulation line 160 passes through the first intermediate cooler 140. do.

한편, 제 1 중간냉각기(140)를 통과하면서 110℃정도에서 대략 50℃정도로 온도 다운된 가스는 제 2 압축기(130)를 거치면서 고온 고압으로 압축되며, 가스공급라인(100)으로 배출되기 이전에 제 2 압축기(130)에서 압축되어 고온이 된 가스를 제 2 중간냉각기(150)에서 다시 저온으로 냉각시켜 배출시키게 된다.On the other hand, while passing through the first intermediate cooler 140, the temperature is down to about 50 ℃ to about 50 ℃ is compressed to high temperature and high pressure through the second compressor 130, before being discharged to the gas supply line 100 In the second compressor 130 is compressed to a high temperature gas is cooled again to the low temperature in the second intermediate cooler 150 is discharged.

제 2 중간냉각기(150)에서는 가열부(110)에서 열교환된 -50℃정도로의 냉매 와 고온의 가스가 열교환된다.In the second intermediate cooler 150, the refrigerant at a temperature of about −50 ° C. and the high temperature gas exchanged by the heating unit 110 are exchanged.

이와 같이 제 1, 2 중간냉각기(140)(150)를 통과하면서 열교환된 냉매는 대략 30℃~50℃정도로 가열되어 다시 냉각순환라인(160)을 따라 냉매공급조절부(170)로 유입되어 냉각된다.As such, the refrigerant heat-exchanged while passing through the first and second intermediate coolers 140 and 150 is heated to about 30 ° C. to 50 ° C., and then flows into the refrigerant supply control unit 170 along the cooling circulation line 160 to be cooled. do.

냉매공급조절부(170)에서는 팽창밸브(172)를 통과하면서 냉각되며, 펌프(174)를 통해 재순환을 하게 되고, 가열부(110)를 통과하면서 열교환된 가스의 온도를 제어부(180)에서 측정하고, 이때, 측정된 온도가 일정 온도 이하로 낮으면 순환되는 냉매의 온도를 높이기 위하여 상대적으로 팽창밸브(172)를 통과하는 양보다 냉매량이 많아지도록 제어부(180)에 의하여 냉매량조절밸브(176)의 개도를 크게 함으로써, 냉매의 전체적인 온도를 높여서 공급하게 된다. 그리고 이와 반대로 측정된 온도가 일정 온도 이상으로 높게 측정되면 공급되는 냉매의 온도를 낮추기 위하여 팽창밸브(172)를 통과하는 양보다 냉매량이 적어지도록 제어부(180)에 의하여 냉매량조절밸브(176)의 개도를 작게 함으로써, 냉매의 전체적인 온도를 낮춰서 공급하게 된다In the refrigerant supply controller 170, the refrigerant is cooled while passing through the expansion valve 172, recycled through the pump 174, and the temperature of the heat exchanged gas while passing through the heater 110 is measured by the controller 180. In this case, when the measured temperature is lower than the predetermined temperature, the amount of refrigerant is increased by the controller 180 so that the amount of refrigerant is greater than the amount passing through the expansion valve 172 to increase the temperature of the refrigerant circulated. By increasing the opening degree, the overall temperature of the refrigerant is increased to be supplied. On the contrary, if the measured temperature is measured to be higher than a predetermined temperature, the opening degree of the refrigerant amount control valve 176 is controlled by the controller 180 such that the amount of refrigerant becomes smaller than the amount passing through the expansion valve 172 to lower the temperature of the supplied refrigerant. By lowering the temperature, the overall temperature of the refrigerant is lowered and supplied.

그러므로, 초저온 가스를 제 1 압축기(120) 전단에서 상온 가스로 가열하고, 후단에 냉각이 이루어지도록 냉매가 순환하는 냉각시스템을 구성함으로써, 간단한 순환 구조를 통하여 냉매를 다시 냉각시키기 위한 별도의 냉각시스템이 필요하지 않게 되며, 효율적인 열관리가 이루어질 수 있다.Therefore, a separate cooling system for cooling the refrigerant again through a simple circulation structure by configuring a cooling system in which the cryogenic gas is heated to room temperature gas at the front of the first compressor 120 and the refrigerant is circulated so as to cool the rear end. This eliminates the need for efficient thermal management.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 다단 압축기용 냉각사이클 장치에 대하여 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않 고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment of the cooling cycle apparatus for a multi-stage compressor according to the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, as claimed in the following claims of the present invention Without departing from the gist of the present invention, one of ordinary skill in the art will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

도 1은 종래 기술에 따른 초저온 가스의 재액화 사이클의 구성도이고,1 is a block diagram of a re-liquefaction cycle of cryogenic gas according to the prior art,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다단 압축기용 냉각사이클 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a cooling cycle apparatus for a multistage compressor according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 가스공급라인 110 : 가열부100: gas supply line 110: heating unit

120, 130 : 제 1, 2 압축기 140, 150 : 제 1, 2 중간냉각기120, 130: first and second compressors 140, 150: first and second intermediate coolers

160 : 냉매순환라인 170 : 냉매공급조절부160: refrigerant circulation line 170: refrigerant supply control unit

171 : 냉매라인 172 : 팽창밸브171: refrigerant line 172: expansion valve

174 : 펌프 176 : 냉매량조절밸브174: pump 176: refrigerant amount control valve

180 : 제어부180: control unit

Claims (4)

초저온 가스가 유입되어 배출되는 가스공급라인 상에 설치되며 상기 초저온 가스를 상온으로 가열하는 가열부와,A heating unit installed on a gas supply line through which cryogenic gas is introduced and discharged, and heating the cryogenic gas to room temperature; 상기 가열부의 후단에 설치되고 상온으로 가열된 가스를 고온 고압의 가스가 되도록 압축하는 제 1 압축기와,A first compressor installed at a rear end of the heating unit and compressing the gas heated to room temperature to be a gas of high temperature and high pressure; 상기 제 1 압축기에서 압축된 압축 가스의 온도를 저하시키기 위하여 설치되는 제 1 중간냉각기와,A first intermediate cooler installed to lower the temperature of the compressed gas compressed by the first compressor; 상기 제 1 중간냉각기로부터 온도 저하된 압축 가스를 고온 고압으로 압축하는 제 2 압축기와,A second compressor for compressing the compressed gas lowered in temperature from the first intermediate cooler at high temperature and high pressure; 상기 제 2 압축기의 후단에 설치되며 다시 압축과정에서 고온이 된 압축가스를 냉각하여 배출시키는 제 2 중간냉각기를 포함하며,A second intermediate cooler installed at a rear end of the second compressor and cooling and discharging the compressed gas that has become hot in the compression process again; 상기 가열부와 상기 제 1, 2 중간냉각기를 순환하도록 설치되어 열교환이 수행되는 냉매순환라인과,A refrigerant circulation line installed to circulate the heating unit and the first and second intermediate coolers to perform heat exchange; 상기 냉매순환라인 상에 설치되어 냉매량이 조절되는 냉매공급조절부 A refrigerant supply control unit installed on the refrigerant circulation line to control the amount of refrigerant 를 포함하는 다단 압축기용 냉각사이클 장치.Cooling cycle device for a multi-stage compressor comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉매공급조절부는 상기 가스공급라인 상에 설치된 제어부를 통해 냉매공급량이 제어되는 다단 압축기용 냉각사이클 장치.Cooling cycle device for a multi-stage compressor in which the refrigerant supply control unit is controlled to supply the refrigerant through a control unit installed on the gas supply line. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉매공급조절부는,The refrigerant supply control unit, 상기 냉매순환라인에서 분기되는 냉매라인과, A refrigerant line branched from the refrigerant circulation line; 상기 냉매라인에 설치되어 냉매를 냉각시키기 위한 팽창밸브와,An expansion valve installed in the refrigerant line to cool the refrigerant; 상기 팽창밸브의 후단에 설치되어 냉매의 순환을 돕는 펌프와,A pump installed at a rear end of the expansion valve to help circulation of the refrigerant; 상기 냉매라인에 설치되어 냉매의 공급량을 조절하는 냉매량조절밸브Refrigerant amount control valve installed in the refrigerant line to control the supply amount of the refrigerant 를 포함하는 다단 압축기용 냉각사이클 장치.Cooling cycle device for a multi-stage compressor comprising a. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,4. The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 냉매공급조절부에서 공급되는 냉매는 글리콜(glycol)인 다단 압축기용 냉각사이클 장치.Cooling cycle device for a multi-stage compressor is a refrigerant supplied from the refrigerant supply control unit (glycol).
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