KR101660123B1 - A refrigeration-freeze system with dual series evaporator and vapor-liquid separator - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각시스템의 효율성이 향상되도록 구조가 개선된 냉각시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 냉각시스템은 두 개의 증발기를 직렬 연결하고, 그 사이에 기액분리기를 설치하여 사이클을 구성하였으며, 이로 인해 에너지를 효율적으로 사용함으로써 냉매의 유량을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 압축일이 줄어들게 되고, 결과적으로 전기소모가 줄어들게 되어 전체 시스템 성능을 향상시킬 수 있 The present invention relates to a cooling system with improved structure to improve the efficiency of the cooling system. In the cooling system according to the present invention, two evaporators are connected in series, and a gas-liquid separator is installed therebetween to constitute a cycle. Thus, by using energy efficiently, the flow rate of the refrigerant can be reduced, And consequently reduce electricity consumption, which can improve overall system performance.

Description

이중 직렬 증발기와 기액 분리기를 가지는 냉각시스템{A refrigeration-freeze system with dual series evaporator and vapor-liquid separator}A refrigeration-freeze system with a dual series evaporator and a vapor-liquid separator has a double-serial evaporator and a gas-liquid separator.

본 발명은 냉각시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉장실과 냉동실을 가지는 냉장고 등에 적용되는 냉각시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling system, and more particularly to a cooling system applied to a refrigerator having a refrigerator compartment and a freezer compartment.

가정용 냉장고의 이론적 효율은 역 카르노사이클의 이론효율로 규정할 수 있다. 그러나, 가정용 냉장고가 실제적으로 운행될 때, 사이클의 열역학적 비효율성과, 사이클을 구성하는 부품 자체의 비효율성 등에 의하여 이론효율을 달성하지 못하게 된다. 이 중 사이클의 열역학적 비효율성에 의한 영향이 가장 크므로 냉장고의 효율을 높이기 위해서는 새로운 사이클을 개발하여 냉동사이클의 효율을 극대화시키는 것이 무엇보다도 중요하다. 이와 같은 냉동사이클에 관하여는, 등록특허 10-0572917호 등 다양한 특허가 제안된 바 있다.The theoretical efficiency of a domestic refrigerator can be defined as the theoretical efficiency of a reverse carnot cycle. However, when the domestic refrigerator is actually operated, the theoretical efficiency can not be achieved due to the thermodynamic inefficiency of the cycle and the inefficiency of the components constituting the cycle. Among these, the thermodynamic inefficiency of the cycle is most influential, so it is important to maximize the efficiency of the refrigeration cycle by developing a new cycle in order to increase the efficiency of the refrigerator. Regarding such a refrigeration cycle, various patents such as Patent No. 10-0572917 have been proposed.

냉동 사이클의 효율은 증발기의 절대온도에 비례하고, 응축기와 증발기의 온도차이에 반비례한다. 따라서 증발기의 온도가 낮을수록, 응축기의 온도가 높아질수록 효율은 증가한다. 그러나, 응축기의 온도는 냉장고가 작동되는 외기온도 보다 높아야 하며, 증발기의 온도는 냉장효과가 일어나기 위한 적정 온도보다 낮아야 하기 때문에 더 이상 증발기와 응축기의 온도에 의한 효율 향상을 기대할 수 없다. The efficiency of the refrigeration cycle is proportional to the absolute temperature of the evaporator and inversely proportional to the temperature difference between the condenser and the evaporator. Thus, the lower the temperature of the evaporator and the higher the temperature of the condenser, the higher the efficiency. However, the temperature of the condenser must be higher than the outside temperature at which the refrigerator is operated, and since the temperature of the evaporator must be lower than the proper temperature for the refrigeration effect, the efficiency of the evaporator and the condenser can no longer be improved.

이 문제를 해결하기 위해서는 열 교환기의 열 전달성능을 증대시켜 열 교환 온도차이를 줄이는 방법과 새로운 사이클을 개발하는 방법이 있다.To solve this problem, there is a method of reducing the heat exchange temperature difference by increasing the heat transfer performance of the heat exchanger and a method of developing a new cycle.

현재 가정용 냉장고는 냉장실의 온도는, 냉동실의 온도는 -18도로 유지하며, 냉장실과 냉동실의 부하 비를 1:1로 설계한다. 이때 에너지효율은 총 부하량에 대한 냉동실의 부하비가 커질수록 감소한다. 그 이유는 냉동실과 외기와의 온도차이가 냉장실과 외기와의 온도차이 보다 크기 때문이다. 이와 같은 이유로 과거에는 1개의 증발기를 사용하여 냉동실의 온도조건에 맞추어 설계하였기 때문에 효율이 낮았다. 하지만, 최근에는 2개의 증발기를 병렬로 사용하여 냉장, 냉동실을 각각 따로 운행하여 에너지효율을 향상시키고 있다.At present, the refrigerator room temperature of the domestic refrigerator is kept at -18 ° C in the freezer compartment, and the load ratio between the refrigerating compartment and the freezer compartment is designed to be 1: 1. At this time, energy efficiency decreases as the load ratio of freezer to total load increases. This is because the temperature difference between the freezing room and the outside air is larger than the temperature difference between the freezing room and the outside air. For this reason, in the past, efficiency was low because one evaporator was designed to match the temperature condition of the freezer. In recent years, however, two evaporators are used in parallel to operate the refrigerator and the freezer separately to improve the energy efficiency.

도 1은 종래 두 개의 증발기를 갖는 냉각시스템의 구성도이며, 도 2는 도 1에 도시된 냉각시스템에서 구현되는 냉동사이클의 p-h 선도를 도시한 그래프이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional cooling system having two evaporators, and FIG. 2 is a graph showing a p-h diagram of a refrigeration cycle implemented in the cooling system shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 냉각시스템은 제1압축기(8)와, 응축기(1)와, 냉매분배기(9)와, 제2증발기(6)와, 제1증발기(3)와, 제1모세관(2)과, 제2모세관(5)과, 제2압축기(7)를 포함한다.1 and 2, a conventional cooling system includes a first compressor 8, a condenser 1, a refrigerant distributor 9, a second evaporator 6, a first evaporator 3, A first capillary tube 2, a second capillary tube 5, and a second compressor 7.

제1압축기로(8)는 중온중압 기체 상태의 냉매가 공급되고, 제1압축기(8)에서는 공급된 기체를 고압고압 기체 상태로 압축한다. 응축기(1)에서는 고온고압 기체 상태의 냉매를 응축하여, 고온고압 액체 상태로 변환한다. 냉매분배기(9)는 응축기(1)에 연결되며, 응축기(1)로부터 공급된 고온고압 액체 상태의 냉매를 분리하여 제1모세관(2) 및 제2모세관(5)으로 분배한다. The first compressor (8) is supplied with a refrigerant in a medium-to-medium pressure gaseous state, and the first compressor (8) compresses the supplied gas into a high-pressure and high-pressure gas state. In the condenser (1), the refrigerant in a high-temperature and high-pressure gaseous state is condensed and converted into a high-temperature, high-pressure liquid state. The refrigerant distributor 9 is connected to the condenser 1 and separates the high temperature and high pressure liquid refrigerant supplied from the condenser 1 into the first capillary tube 2 and the second capillary tube 5.

냉매분배기에서 분배된 고온고압의 액체 상태의 냉매는 열교환부(SLHX : Suction Line Heat Exchanger)를 통과한 후, 제1모세관(2)으로 공급된다. 제1모세관(2)에서는 고온고압 액체 상태의 냉매를 중온중압의 액체 상태로 변환하고, 이 냉매는 제1증발기(3)를 통과하면서 기화된다. The refrigerant in the liquid state at high temperature and high pressure distributed in the refrigerant distributor passes through the heat exchange unit (SLHX: Suction Line Heat Exchanger) and is supplied to the first capillary tube (2). In the first capillary tube 2, the refrigerant in a high-temperature, high-pressure liquid state is converted into a liquid state in a medium-temperature intermediate pressure, and this refrigerant is vaporized while passing through the first evaporator 3.

또한, 냉매분배기에서 분배된 고온고압의 액체 상태의 냉매는 열교환부(SLHX : Suction Line Heat Exchanger)를 통과한 후, 제2모세관(5)으로 공급된다. 제2모세관(5)에서는 고온고압 액체 상태의 냉매를 저온저압 액체 상태로 변환하고, 이 냉매는 제2증발기(6)를 통과하면서 기화된다. 제2증발기를 통과한 저온저압 기체 상태의 냉매는 제2압축기에서 중온중압 기체 상태로 압축된다. 그리고, 제2압축기를 통과한 냉매 및 제1증발기를 통과한 냉매는 제1압축기로 공급된다.The high-temperature, high-pressure liquid refrigerant distributed in the refrigerant distributor passes through a heat exchange unit (SLHX: Suction Line Heat Exchanger) and is then supplied to the second capillary tube (5). In the second capillary tube 5, the refrigerant in the high-temperature and high-pressure liquid state is converted into the low-temperature and low-pressure liquid state, and the refrigerant is vaporized while passing through the second evaporator 6. The low-temperature low-pressure gaseous refrigerant that has passed through the second evaporator is compressed in the medium-temperature medium pressure gaseous state in the second compressor. The refrigerant having passed through the second compressor and the refrigerant having passed through the first evaporator are supplied to the first compressor.

참고로, 고온고압, 중온중압 및 저온저압은 냉동사이클을 설명할 때 냉매의 온도 및 압력 상태를 설명하기 위한 것으로, 고온(고압), 중온(중압) 및 저온(저압)은 서로 상대적인 온도(압력)을 의미한다.For reference, the high temperature, medium pressure, and low temperature and low pressure are used to describe the temperature and pressure state of the refrigerant when explaining the refrigeration cycle. The high temperature (high pressure), middle temperature (medium pressure) ).

그리고, 제1증발기(3)는 중온증발온도 및 중압증발압력을 가지는 증발기를 말하며, 제2증발기(6)는 저온증발온도 및 저압증발압력을 가지는 증발기를 말하는 것이다. The first evaporator 3 refers to an evaporator having a medium-temperature evaporation temperature and a medium-pressure evaporation pressure, and the second evaporator 6 refers to an evaporator having a low-temperature evaporation temperature and a low-pressure evaporation pressure.

상기한 바와 같이, 종래 냉장고의 냉각시스템은 냉동실과 냉장실 두 곳의 서로 다른 적절한 온도를 유지하도록 냉장실과 냉동실에 증발온도가 서로 다른 증발기를 각각 설치하고, 두 개의 압축기를 연결하여 냉동사이클을 이루게 되어 있다. 이때, 제1증발기(3)는 냉장실에, 제2증발기(6)는 냉동실에 배치된다.As described above, in the cooling system of the conventional refrigerator, evaporators having different evaporation temperatures are installed in the refrigerator compartment and the freezer compartment, respectively, so as to maintain different temperatures at two different temperatures in the freezer compartment and the refrigerating compartment, have. At this time, the first evaporator 3 is disposed in the refrigerating chamber and the second evaporator 6 is disposed in the freezing chamber.

그리고, 냉동사이클 과정에서 응축기(1)의 과정에서는 냉매가 액체상태로 변화하면서 열을 발생하게 되며, 증발기(3, 6)과정에서는 냉매가 기체 상태로 변화하면서 외부의 열을 흡수하게 되는데 이를 이용하여 냉각을 하게 된다. In the process of the refrigeration cycle, the refrigerant in the condenser 1 is changed to the liquid state to generate heat. In the evaporator 3 and the evaporator 3, the refrigerant is changed to the gaseous state and absorbs the external heat. Thereby cooling.

그러나 상기한 바와 같이 종래의 냉동사이클은 응축기에서 응축된 고온고압 액체 상태의 냉매가 제2증발기(냉동실 증발기)로 압력이 강하 되면서 에너지 손실이 발생하게 되는 문제점이 있다.However, as described above, in the conventional refrigeration cycle, there is a problem that the refrigerant in the high-temperature and high-pressure liquid state condensed in the condenser is reduced in pressure to the second evaporator (freezer compartment evaporator), resulting in energy loss.

등록특허 10-0572917호(발명의 명칭 : 2단 냉각구조를 갖는 절전형 냉각제습 냉동회로)Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-0572917 (entitled "Power Saving Cooling and Dehumidifying Refrigeration Circuit Having Two-Stage Cooling Structure")

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 냉각시스템의 효율성이 향상되도록 구조가 개선된 냉각시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a cooling system improved in structure to improve the efficiency of the cooling system.

본 발명에 따른 냉각시스템은 기체 상태의 냉매를 고온고압 기체 상태로 압축하는 제1압축기; 상기 제1압축기에 연결되며, 상기 고온고압 기체 상태의 냉매를 응축하여 고온고압 액체 상태로 변환하는 응축기; 상기 응축기에 연결되며, 상기 고온고압 액체 상태의 냉매를 중온중압 액체 상태로 변환하는 제1모세관; 상기 제1모세관에 연결되어 내부로 상기 중온중압 액체 상태의 냉매가 공급되며, 외부의 열을 흡수하여 상기 중온중압 액체 상태의 냉매를 기화시키는 제1증발기; 상기 제1증발기에 연결되어 상기 제1증발기를 통과한 냉매를 공급받으며, 상기 공급된 냉매를 액체 상태의 냉매와 기체 상태의 냉매로 분리하는 기액분리기; 상기 기액분리기에 연결되어 상기 기액분리기로부터 분리된 액체 상태의 냉매를 공급받으며, 상기 공급된 냉매를 저온저압 액체 상태로 변환하는 제2모세관; 상기 제2모세관에 연결되어 내부로 상기 저온저압 액체 상태의 냉매가 공급되며, 외부의 열을 흡수하여 상기 저온저압 액체 상태의 냉매를 기화시키는 제2증발기; 상기 제2증발기에 연결되어 상기 제2증발기를 통과한 기체 상태의 냉매를 공급받으며, 상기 공급된 냉매를 압축하는 제2압축기;를 포함하며, 상기 제2압축기에서 압축된 기체 상태의 냉매와, 상기 기액분리기에서 분리된 기체 상태의 냉매는 상기 제1압축기로 공급되는 것을 특징으로 한다.A cooling system according to the present invention comprises: a first compressor for compressing a gaseous refrigerant into a high-temperature and high-pressure gaseous state; A condenser connected to the first compressor for condensing the high temperature and high pressure gaseous refrigerant into a high temperature and high pressure liquid state; A first capillary connected to the condenser for converting the refrigerant in the high-temperature high-pressure liquid state into a medium-temperature intermediate-pressure liquid state; A first evaporator connected to the first capillary and supplied with the middle-temperature and medium-pressure liquid refrigerant into the inside thereof and absorbing external heat to vaporize the refrigerant in the middle-temperature and intermediate-pressure liquid state; A gas-liquid separator connected to the first evaporator to receive the refrigerant passed through the first evaporator and to separate the supplied refrigerant into a liquid-state refrigerant and a gaseous-state refrigerant; A second capillary connected to the gas-liquid separator to receive the liquid-state refrigerant separated from the gas-liquid separator and to convert the supplied refrigerant into a low-temperature and low-pressure liquid state; A second evaporator connected to the second capillary to supply refrigerant in the low-temperature low-pressure liquid state to the inside and to vaporize the refrigerant in the low-temperature low-pressure liquid state by absorbing external heat; And a second compressor connected to the second evaporator to receive the gaseous refrigerant having passed through the second evaporator and compress the supplied refrigerant, wherein the gaseous refrigerant compressed in the second compressor, And the gaseous refrigerant separated from the gas-liquid separator is supplied to the first compressor.

본 발명에 따르면, 상기 제1증발기가 냉장실용 증발기이며, 상기 제2증발기가 냉동실용 증발기인 것이 바람직하다.According to the present invention, it is preferable that the first evaporator is an evaporator for a refrigerator, and the second evaporator is an evaporator for a freezer.

본 발명에서는 두 개의 증발기를 직렬 연결하고, 그 사이에 기액분리기를 설치하여 사이클을 구성하여, 에너지를 효율적으로 사용함으로써 냉매의 유량을 감소시킬 수 있으며, 이로 인하여 압축일이 줄어들게 되고, 결과적으로 전기소모가 줄어들게 되어 전체 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.In the present invention, two evaporators are connected in series, and a gas-liquid separator is provided therebetween to constitute a cycle. By using the energy efficiently, the flow rate of the refrigerant can be reduced. As a result, Reduced consumption can improve overall system performance.

도 1은 종래 두 개의 증발기를 갖는 냉각시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 냉각시스템에서 구현되는 냉동사이클의 p-h 선도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각시스템의 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 냉각시스템에서 구현되는 냉동사이클의 p-h 선도를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a conventional cooling system having two evaporators.
2 is a ph diagram of the refrigeration cycle implemented in the refrigeration system shown in Fig.
3 is a configuration diagram of a cooling system according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the ph diagram of the refrigeration cycle implemented in the cooling system shown in Fig.
5 is a configuration diagram of a cooling system according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각시스템에 관하여 설명한다.Hereinafter, a cooling system according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각시스템의 구성도이며, 도 4는 도 3에 도시된 냉각시스템에서 구현되는 냉동사이클의 p-h 선도를 도시한 그래프이다.FIG. 3 is a configuration diagram of a cooling system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a graph showing a p-h diagram of a refrigeration cycle implemented in the cooling system shown in FIG.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 냉각시스템(100)은 제1압축기(10)와, 응축기(20)와, 제1모세관(30)과, 제1증발기(40)와, 기액분리기(50)와, 제2모세관(60)과, 제2증발기(70)와, 제2압축기(80)를 포함한다.3, the cooling system 100 according to the present embodiment includes a first compressor 10, a condenser 20, a first capillary tube 30, a first evaporator 40, a gas-liquid separator 50, a second capillary tube 60, a second evaporator 70, and a second compressor 80.

제1압축기(10)는 기체 상태의 냉매를 고온고압 기체로 압축하는 것으로, 후술하는 바와 같이 기액분리기(50)에서 분리된 중온중압 기체 상태의 냉매와, 제2압축기(80)에서 중온중압으로 압축된 기체 상태의 냉매를 공급받으며, 공급된 냉매를 고온고압으로 압축한다.The first compressor 10 compresses the gaseous refrigerant into a high-temperature high-pressure gas. The first compressor 10 compresses the gaseous refrigerant in the medium-temperature medium pressure gaseous state separated by the gas-liquid separator 50 and the second medium- The compressed gaseous refrigerant is supplied, and the supplied refrigerant is compressed to a high temperature and a high pressure.

응축기(20)는 제1압축기(10)에 연결되며, 제1압축기(10)에서 압축된 고온고압 기체 상태의 냉매를 공급받으며, 이 냉매를 응축하여 고온고압 액체 상태로 변환한다.The condenser 20 is connected to the first compressor 10 and receives the refrigerant in the high-temperature and high-pressure gaseous state compressed by the first compressor 10, and condenses the refrigerant to convert it into a high-temperature and high-pressure liquid state.

제1모세관(30)은 응축기(20)에 연결되며, 응축기(20)로부터 고온고압 액체 상태의 냉매를 공급받으며, 공급된 냉매를 중온중압 액체 상태로 변환한다. 이때, 응축기로부터 제1모세관으로 유동하는 냉매는 제1열교환부(SLHX : Suction Line Heat Exchanger)(91)를 통과하며, 이 과정에서 후술하는 바와 같이 기액분리기로부터 제1압축기로 유동하는 냉매와 열교환이 일어나며, 이에 따라 제1모세관으로 유동하는 냉매(고온)는 냉각되며, 제1압축기로 유동하는 냉매(중온)는 가열된다. The first capillary tube 30 is connected to the condenser 20 and receives the high temperature and high pressure liquid refrigerant from the condenser 20 and converts the supplied refrigerant into a middle temperature and medium pressure liquid state. At this time, the refrigerant flowing from the condenser to the first capillary tube passes through a first heat exchanger (SLHX: Suction Line Heat Exchanger) 91, and a refrigerant flowing from the gas-liquid separator to the first compressor, So that the refrigerant (hot) flowing into the first capillary is cooled and the refrigerant (middle temperature) flowing into the first compressor is heated.

제1증발기(40)는 제1모세관(30)과 연결되며, 제1모세관(30)으로부터 중온중압 액체 상태의 냉매를 공급받는다. 그리고, 냉매가 제1증발기(40)를 통과하는 과정에서, 외부와의 열교환을 통해 외부의 열이 제1증발기(40)를 유동하는 냉매에 흡수되고, 이에 따라 냉매가 기화된다. 이때, 본 실시예의 경우 냉매의 전부가 기화되는 것이 아니라, 일부의 냉매는 기화되고(중온중압 기체 상태), 나머지 일부의 냉매는 액체 상태로 유지된다. 참고로, 제1증발기(40)는 냉장고에서 냉장실에 설치되어, 냉장 온도로 냉장실을 냉각한다.The first evaporator (40) is connected to the first capillary (30) and is supplied with the refrigerant under medium temperature and pressure from the first capillary (30). During the passage of the refrigerant through the first evaporator 40, external heat is absorbed by the refrigerant flowing through the first evaporator 40 through the heat exchange with the outside, thereby vaporizing the refrigerant. At this time, in the case of the present embodiment, not all of the refrigerant is vaporized, but a part of the refrigerant is vaporized (a middle-temperature medium pressure gas state) and the remaining part of the refrigerant is kept in a liquid state. For reference, the first evaporator 40 is installed in the refrigerator in the refrigerator to cool the refrigerating compartment to the refrigerating temperature.

기액분리기(50)는 제1증발기(40)에 연결되며, 제1증발기(40)로부터 냉매를 공급받는다. 이때, 공급되는 냉매는 중온중압의 액체 상태와, 중온중압의 기체 상태가 혼합되어 있으며, 기액분리기(50)에서 혼합된 냉매를 기체 상태의 냉매와 액체 상태의 냉매로 분리한다. 기액분리기(50)에서 분리된 기체 상태의 냉매는 제1압축기(10)로 공급되며, 액체 상태의 냉매는 제2모세관(60)으로 공급된다.The gas-liquid separator 50 is connected to the first evaporator 40 and receives refrigerant from the first evaporator 40. At this time, the supplied refrigerant is mixed with a liquid state of a middle-temperature middle pressure and a gaseous state of a medium-temperature middle pressure, and separates the refrigerant mixed in the gas-liquid separator 50 into a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant. The gaseous refrigerant separated in the gas-liquid separator 50 is supplied to the first compressor 10, and the refrigerant in the liquid state is supplied to the second capillary tube 60.

제2모세관(60)은 기액분리기(50)에 연결되며, 기액분리기(50)로부터 액체 상태(중온중압)의 냉매를 공급받으며, 공급된 냉매를 저온저압의 액체 상태로 변환한다. 이때, 기액분리기(50)부터 제2모세관으로 유동하는 냉매는 제2열교환부(SLHX : Suction Line Heat Exchanger)(92)를 통과하며, 이 과정에서 후술하는 바와 같이 제2증발기(70)로부터 제2압축기(80)로 유동하는 냉매와 열교환이 일어나며, 이에 따라 제2모세관으로 유동하는 냉매(중온)는 냉각되며, 제2압축기로 유동하는 냉매(저온)는 가열된다. The second capillary tube 60 is connected to the gas-liquid separator 50 and receives a liquid state refrigerant of a liquid state (middle-temperature and medium pressure) from the gas-liquid separator 50, and converts the supplied refrigerant into a low-temperature and low-pressure liquid state. At this time, the refrigerant flowing from the gas-liquid separator 50 to the second capillary tube passes through the second heat exchanging unit (SLHX) 92, 2 compressor (80), so that the refrigerant (middle temperature) flowing to the second capillary is cooled and the refrigerant (low temperature) flowing to the second compressor is heated.

제2증발기(70)는 제2모세관(60)에 연결되며, 제2모세관(60)으로부터 저온저압 액체 상태의 냉매를 공급받는다. 그리고, 냉매가 제2증발기(70)를 통과하는 과정에서, 외부와의 열교환을 통해 외부의 열이 제2증발기(70)를 유동하는 냉매에 흡수되고, 이에 따라 냉매가 기화된다. 참고로, 제2증발기(70)는 냉장고에서 냉동실에 설치되어, 냉동 온도로 냉동실을 냉각한다.The second evaporator (70) is connected to the second capillary (60), and receives the low temperature and low pressure liquid refrigerant from the second capillary (60). During the passage of the refrigerant through the second evaporator 70, external heat is absorbed by the refrigerant flowing through the second evaporator 70 through heat exchange with the outside, thereby vaporizing the refrigerant. For reference, the second evaporator 70 is installed in the freezer compartment in the refrigerator, and cools the freezer compartment with the freezing temperature.

제2압축기(80)는 제2증발기(70)에 연결되며, 제2증발기(70)로부터 저온저압 기체 상태의 냉매를 공급받아 중온중압 기체 상태로 압축하며, 압축된 냉매는 제1압축기(10)로 공급된다.The second compressor 80 is connected to the second evaporator 70. The second compressor 80 receives the low temperature low pressure gaseous refrigerant from the second evaporator 70 and compresses the refrigerant into a medium pressure gaseous state. ).

즉, 종래의 경우에는 2개의 증발기가 서로 병렬로 연결되어 있으나, 본 실시예의 경우에는 2개의 증발기(제1증발기 및 제2증발기)가 서로 직렬로 연결되어 있다. 아래의 표는 병렬로 연결된 냉동사이클(종래 방식)과 직렬로 연결된 냉동사이클(본 실시예)의 냉동능력을 비교한 표이다.That is, in the conventional case, two evaporators are connected in parallel to each other, but in the present embodiment, two evaporators (a first evaporator and a second evaporator) are connected in series with each other. The following table is a table comparing the refrigeration capacity of a refrigeration cycle (conventional system) connected in parallel and the refrigeration cycle (present embodiment) connected in series.

Figure 112014115295024-pat00001
Figure 112014115295024-pat00001

상기한 바와 같이 본 발명에서는 두 개의 증발기를 직렬 연결하고, 그 사이에 기액분리기를 설치하여 사이클을 구성하여, 에너지를 효율적으로 사용함으로써 냉매의 유량을 감소시킬 수 있으며, 이로 인하여 압축일이 줄어들게 되고, 결과적으로 전기소모가 줄어들게 되어 전체 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, in the present invention, two evaporators are connected in series, and a gas-liquid separator is provided between them to constitute a cycle. By using energy efficiently, the flow rate of the refrigerant can be reduced, As a result, electrical consumption is reduced and overall system performance can be improved.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각시스템의 구성도이다.5 is a configuration diagram of a cooling system according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 냉각시스템(100A)은 제1압축기(10)와, 응축기(20)와, 제1모세관(30)과, 제1증발기(40)와, 기액분리기(50)와, 제2모세관(60)과, 제2증발기(70)와, 제2압축기(80)를 포함한다. 즉, 앞서 설명한 실시예의 냉각시스템과 기본 구성 및 냉매의 순환되는 방식은 대부분 동일하다.5, the cooling system 100A according to the present embodiment includes a first compressor 10, a condenser 20, a first capillary 30, a first evaporator 40, a gas-liquid separator 50, a second capillary tube 60, a second evaporator 70, and a second compressor 80. That is, the cooling system, the basic configuration, and the circulation method of the refrigerant of the above-described embodiment are mostly the same.

다만, 앞서 설명한 실시예에서는 2개의 압축기 제1압축기와 제2압축기가 직렬로 연결되어 있었다. 즉, 제2모세관을 통과한 저온저압 기체상태의 냉매가 제2압축기에서 중온중압 기체 상태로 압축되고, 이후 제1압축기로 공급되어 고온고압 기체상태로 압축되었다.However, in the above-described embodiment, two compressor first compressors and a second compressor are connected in series. That is, the low-temperature low-pressure gaseous refrigerant that has passed through the second capillary tube is compressed in the middle-temperature medium-pressure gaseous state in the second compressor, then supplied to the first compressor and compressed into the high-temperature high-pressure gaseous state.

하지만, 본 실시예의 경우 제1압축기 및 제2압축기가 서로 병렬로 연결된다. 따라서, 제2증발기를 통과한 저온저압 기체상태의 냉매가 제2압축기에서 고온고압의 기체 상태로 압축되며, 이후 제1압축기로 공급되지 않고 바로 응축기로 공급된다(보다 구체적으로는, 제1압축기에서 토출된 고압고압 기체상태의 냉매와 혼합되어 응축기로 공급됨).However, in this embodiment, the first compressor and the second compressor are connected in parallel with each other. Therefore, the low-temperature low-pressure gaseous refrigerant that has passed through the second evaporator is compressed into the high-temperature high-pressure gaseous state in the second compressor, and then supplied to the condenser without being supplied to the first compressor (more specifically, Pressure gaseous refrigerant discharged from the high-pressure high-pressure gaseous refrigerant is supplied to the condenser).

아래의 표는 도 3에 도시된 실시예(압축기 직렬 연결)와, 도 5에 도시된 실시예의 냉동능력을 비교한 표이다.The following table is a table comparing the refrigeration capacity of the embodiment shown in Fig. 3 (compressor series connection) and the embodiment shown in Fig.

Figure 112014115295024-pat00002
Figure 112014115295024-pat00002

상기 표에 나타난 바와 같이, 압축기를 병렬로 연결하면 냉동 사이클의 효율(성능계수)이 더 증가함을 확인할 수 있다.As shown in the above table, it can be seen that the efficiency (performance coefficient) of the refrigeration cycle is further increased by connecting the compressors in parallel.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

100...냉각시스템 10...제1압축기
20...응축기 30...제1모세관
40...제1증발기 50...기액분리기
60...제2모세관 70...제2증발기
80...제2압축기100 ... cooling system 10 ... first compressor
20 ... condenser 30 ... first capillary
40 ... First evaporator 50 ... Gas-liquid separator
60 ... second capillary tube 70 ... second evaporator
80 ... second compressor

Claims (4)

기체 상태의 냉매를 고온고압 기체 상태로 압축하는 제1압축기;
상기 제1압축기에 연결되며, 상기 고온고압 기체 상태의 냉매를 응축하여 고온고압 액체 상태로 변환하는 응축기;
상기 응축기에 연결되며, 상기 고온고압 액체 상태의 냉매를 중온중압 액체 상태로 변환하는 제1모세관;
상기 제1모세관에 연결되어 내부로 상기 중온중압 액체 상태의 냉매가 공급되며, 외부의 열을 흡수하여 상기 중온중압 액체 상태의 냉매 중 일부를 기화시키는 제1증발기;
상기 제1증발기에 연결되어 상기 제1증발기를 통과한 냉매를 공급받으며, 상기 공급된 냉매를 액체 상태의 냉매와 기체 상태의 냉매로 분리하는 기액분리기;
상기 기액분리기에 연결되어 상기 기액분리기로부터 분리된 액체 상태의 냉매를 공급받으며, 상기 공급된 냉매를 저온저압 액체 상태로 변환하는 제2모세관;
상기 제2모세관에 연결되어 내부로 상기 저온저압 액체 상태의 냉매가 공급되며, 외부의 열을 흡수하여 상기 저온저압 액체 상태의 냉매를 기화시키는 제2증발기;
상기 제2증발기에 연결되어 상기 제2증발기를 통과한 기체 상태의 냉매를 공급받으며, 상기 공급된 냉매를 압축하는 제2압축기;를 포함하여,
상기 제1증발기와 상기 제2증발기가 직렬연결되며,
상기 제2압축기에서 압축된 기체 상태의 냉매와, 상기 기액분리기에서 분리된 기체 상태의 냉매는 상기 제1압축기로 공급되고,
상기 응축기로부터 상기 제1모세관으로 유동하는 냉매와, 상기 기액분리기로부터 상기 제1압축기로 유동하는 냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 제1열교환부(SLHX : Suction Line Heat Exchanger)가 마련되고,
상기 기액분리기로부터 상기 제2모세관으로 유동하는 냉매와, 상기 제2증발기로부터 상기 제2압축기로 유동하는 냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 제2열교환부가 마련되는 것을 특징으로 하는 냉각시스템. A first compressor for compressing gaseous refrigerant into a high-temperature high-pressure gas state;
A condenser connected to the first compressor for condensing the high temperature and high pressure gaseous refrigerant into a high temperature and high pressure liquid state;
A first capillary connected to the condenser for converting the refrigerant in the high-temperature high-pressure liquid state into a medium-temperature intermediate-pressure liquid state;
A first evaporator connected to the first capillary and supplied with the middle-temperature and medium-pressure liquid refrigerant into the inside thereof and absorbing external heat to vaporize part of the middle-temperature and medium-pressure liquid refrigerant;
A gas-liquid separator connected to the first evaporator to receive the refrigerant passed through the first evaporator and to separate the supplied refrigerant into a liquid-state refrigerant and a gaseous-state refrigerant;
A second capillary connected to the gas-liquid separator to receive the liquid-state refrigerant separated from the gas-liquid separator and to convert the supplied refrigerant into a low-temperature and low-pressure liquid state;
A second evaporator connected to the second capillary to supply refrigerant in the low-temperature low-pressure liquid state to the inside and to vaporize the refrigerant in the low-temperature low-pressure liquid state by absorbing external heat;
And a second compressor connected to the second evaporator to receive the gaseous refrigerant that has passed through the second evaporator and compress the supplied refrigerant,
Wherein the first evaporator and the second evaporator are connected in series,
The gaseous refrigerant compressed in the second compressor and the gaseous refrigerant separated in the gas-liquid separator are supplied to the first compressor,
A first heat exchanger (SLHX: Suction Line Heat Exchanger) is provided to perform heat exchange between a refrigerant flowing from the condenser to the first capillary and a refrigerant flowing from the gas-liquid separator to the first compressor,
Wherein a second heat exchanger is provided between the refrigerant flowing from the gas-liquid separator to the second capillary and the refrigerant flowing from the second evaporator to the second compressor. 고온고압 기체 상태의 냉매를 응축하여 고온고압 액체 상태로 변환하는 응축기;
상기 응축기에 연결되며, 상기 고온고압 액체 상태의 냉매를 중온중압 액체 상태로 변환하는 제1모세관;
상기 제1모세관에 연결되어 내부로 상기 중온중압 액체 상태의 냉매가 공급되며, 외부의 열을 흡수하여 상기 중온중압 액체 상태의 냉매 중 일부를 기화시키는 제1증발기;
상기 제1증발기에 연결되어 상기 제1증발기를 통과한 냉매를 공급받으며, 상기 공급된 냉매를 액체 상태의 냉매와 기체 상태의 냉매로 분리하는 기액분리기;
상기 기액분리기에 연결되어 상기 기액분리기로부터 기체 상태의 냉매를 공급받아 고온고압 기체 상태로 압축하며, 상기 압축된 고온고압 기체 상태의 냉매를 상기 응축기로 공급하는 제1압축기;
상기 기액분리기에 연결되어 상기 기액분리기로부터 액체 상태의 냉매를 공급받으며, 상기 공급된 냉매를 저온저압 액체 상태로 변환하는 제2모세관;
상기 제2모세관에 연결되어 내부로 상기 저온저압 액체 상태의 냉매가 공급되며, 외부의 열을 흡수하여 상기 저온저압 액체 상태의 냉매를 기화시키는 제2증발기;
상기 제2증발기에 연결되어 상기 제2증발기를 통과한 기체 상태의 냉매를 공급받으며, 상기 공급된 기체 상태의 냉매를 고온고압 기체 상태로 압축한 후 상기 응축기로 공급하는 제2압축기;를 포함하여,
상기 제1증발기와 상기 제2증발기가 직렬연결되고,
상기 제1압축기와 상기 제1압축기가 직렬연결되며,
상기 응축기로부터 상기 제1모세관으로 유동하는 냉매와, 상기 기액분리기로부터 상기 제1압축기로 유동하는 냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 제1열교환부(SLHX : Suction Line Heat Exchanger)가 마련되고,
상기 기액분리기로부터 상기 제2모세관으로 유동하는 냉매와, 상기 제2증발기로부터 상기 제2압축기로 유동하는 냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 제2열교환부가 마련되는 것을 특징으로 하는 냉각시스템. A condenser for condensing the refrigerant in the high-temperature and high-pressure gaseous state and converting it into a high-temperature high-pressure liquid state;
A first capillary connected to the condenser for converting the refrigerant in the high-temperature high-pressure liquid state into a medium-temperature intermediate-pressure liquid state;
A first evaporator connected to the first capillary and supplied with the middle-temperature and medium-pressure liquid refrigerant into the inside thereof and absorbing external heat to vaporize part of the middle-temperature and medium-pressure liquid refrigerant;
A gas-liquid separator connected to the first evaporator to receive the refrigerant passed through the first evaporator and to separate the supplied refrigerant into a liquid-state refrigerant and a gaseous-state refrigerant;
A first compressor connected to the gas-liquid separator to supply a gaseous refrigerant from the gas-liquid separator and compress the gaseous refrigerant into a high-temperature high-pressure gaseous state, and to supply the compressed high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant to the condenser;
A second capillary connected to the gas-liquid separator to receive a liquid refrigerant from the gas-liquid separator and convert the supplied refrigerant into a low-temperature low-pressure liquid state;
A second evaporator connected to the second capillary to supply refrigerant in the low-temperature low-pressure liquid state to the inside and to vaporize the refrigerant in the low-temperature low-pressure liquid state by absorbing external heat;
And a second compressor connected to the second evaporator to receive the gaseous refrigerant passed through the second evaporator, compress the supplied gaseous refrigerant into a high temperature and high pressure gaseous state, and supply the refrigerant to the condenser ,
Wherein the first evaporator and the second evaporator are connected in series,
Wherein the first compressor and the first compressor are connected in series,
A first heat exchanger (SLHX: Suction Line Heat Exchanger) is provided to perform heat exchange between a refrigerant flowing from the condenser to the first capillary and a refrigerant flowing from the gas-liquid separator to the first compressor,
Wherein a second heat exchanger is provided between the refrigerant flowing from the gas-liquid separator to the second capillary and the refrigerant flowing from the second evaporator to the second compressor. 삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1증발기가 냉장실용 증발기이며, 상기 제2증발기가 냉동실용 증발기인 것을 특징으로 하는 냉각시스템. 3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first evaporator is a refrigerating chamber evaporator, and the second evaporator is a freezing room evaporator.
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