KR102019925B1 - Refrigeration system for high efficiency - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉동시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 냉동기의 냉동사이클 운용 시 발생하는 플래쉬 가스(flash gas)를 냉매의 과냉각을 통해 제거함으로써 냉동기의 냉동효율을 향상시킬 수 있도록 된 고효율 냉동시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a refrigeration system, and more particularly, to a high-efficiency refrigeration system that can improve the freezing efficiency of the freezer by removing the flash gas (flash gas) generated during operation of the freezer cycle through the supercooling of the refrigerant. will be.
일반적으로 냉동사이클장치는 원하는 공간을 냉방시키면서 특정 물질의 열을 외부로 배출시키도록 동작한다. 이러한 냉동사이클장치는 냉매에 대한 냉각과정을 통해 냉매가 외부로 배출할 열을 전달받고 외기와의 열교환을 통해 이를 외부로 배출한다.Generally, a refrigeration cycle device operates to discharge heat of a specific material to the outside while cooling a desired space. Such a refrigeration cycle device receives the heat to be discharged to the outside through the cooling process for the refrigerant and discharges it to the outside through heat exchange with the outside air.
이러한 냉동사이클장치는 사용환경에 따라 그 동작 및 효율 등이 많은 영향을 받는다. 예컨대 외기의 온도가 높은 경우에는 냉동사이클장치에서 외기로 열을 방출하기 위한 압축동력의 증가, 작동유체의 증가 등으로 인해 열교환장치의 효율이 떨어지는 문제가 발생하고 부하의 종류에 따라 요구되는 전력절감이 가능한 저온의 외기를 활용하지 못하는 경우가 발생한다.The refrigeration cycle device is affected by the operation and efficiency, etc., depending on the use environment. For example, when the temperature of the outside air is high, the efficiency of the heat exchanger decreases due to the increase of the compression power for dissipating heat to the outside air from the refrigeration cycle device and the increase of the working fluid. This happens when the cold air is not available.
상기 냉동사이클장치의 운용 시 압력 손실이 생기거나 냉매의 과냉각이 부족하거나 냉매가 부족할 경우 플래쉬 가스(flash gas)가 발생하게 되고, 상기 플래쉬 가스에 의해 팽창밸브를 통과하는 냉매유량이 감소하고, 냉방 능력이 감소하며, 압축기의 토출 및 흡입력이 감소하는 등의 문제가 생기게 된다.When operating the refrigerating cycle device, if pressure loss occurs or the refrigerant is insufficiently cooled or the refrigerant is insufficient, flash gas is generated, and the refrigerant flow rate through the expansion valve is reduced by the flash gas, and cooling is performed. The capacity decreases and problems such as a decrease in the discharge and suction force of the compressor are caused.
상기의 문제를 해결하기 위해서는 상기 플래쉬 가스를 제거하여야 하고, 이를 위해서는 냉매의 과냉각이 필요하게 된다.In order to solve the above problem, the flash gas must be removed, and for this, supercooling of the refrigerant is required.
이에 따라, 도 4의 (a)에 도시된 그래프와 같이 냉매를 A구간 만큼 과냉각하게 되면, B구간 만큼의 부하가 냉동기에 걸리게 된다. B만큼의 부하를 해소하기 위해서는 냉동시스템을 이루는 응축기의 용량을 크게 설계하거나 추가로 열교환기를 설치하여야 하기 때문에 과도한 비용이 소요되는 실정이다.Accordingly, when the refrigerant is supercooled by section A as shown in the graph of FIG. 4A, the load of section B is applied to the refrigerator. In order to eliminate the load as much as B, it is necessary to design a large capacity of the condenser constituting the refrigeration system or to install an additional heat exchanger.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 간단한 장치를 이용하여 냉매를 과냉각시킴으로써 플래쉬 가스를 제거함과 더불어 압축기에 들어가는 냉매를 완전히 기화시켜 압축기의 원활한 작동으로 냉동기의 냉동효율을 향상시킬 수 있도록 된 고효율 냉동시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was conceived in view of the above, by using a simple device to supercool the refrigerant to remove the flash gas and to completely vaporize the refrigerant entering the compressor to improve the freezing efficiency of the freezer by smooth operation of the compressor. The purpose is to provide a highly efficient refrigeration system.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 고효율 냉동시스템은 냉매가 증발되는 증발기에서 나온 냉매를 액상과 기상으로 분리하며, 기상 냉매가 이동되는 제1 라인 및 액상 냉매가 이동되는 제2 라인을 포함하는 제1 기액분리기, 상기 제1 라인으로부터 공급되는 기상 냉매와 상기 제2 라인으로 공급되는 액상 냉매가 혼합되는 이젝터, 상기 이젝터에서 혼합된 냉매가 압축되는 압축기, 상기 압축기에 의해서 압축된 냉매가 응축되는 응축기, 상기 응축기에 의해 응축된 냉매가 이동되어, 상기 제1 기액분리기의 제2라인을 이동하는 액상 냉매에 의해 열교환되어 냉각되어 액화되는 저압응축 수액기, 상기 저압응축 수액기로부터 이동되는 냉매를 교축작용에 의해 단열 팽창시키는 제1 팽창밸브, 및 상기 제1 팽창밸브에 의해 팽창된 냉매가 증발되는 증발기를 포함할 수 있다. According to a preferred embodiment for achieving the above object of the present invention, the high-efficiency refrigeration system according to the present invention separates the refrigerant from the evaporator, the refrigerant is evaporated into the liquid phase and the gas phase, the first line and the liquid phase to move the gas phase refrigerant A first gas-liquid separator including a second line through which a refrigerant is moved, an ejector in which a gaseous refrigerant supplied from the first line and a liquid refrigerant supplied to the second line are mixed, a compressor in which the refrigerant mixed in the ejector is compressed; A low pressure condensed receiver for condensing the refrigerant compressed by the compressor, the refrigerant condensed by the condenser is moved, heat-exchanged and liquefied by the liquid refrigerant moving through the second line of the first gas-liquid separator, A first expansion valve for adiabatic expansion of the refrigerant moved from the low pressure condensation receiver by a throttling action, and the first expansion It may comprise an evaporator that evaporates the refrigerant expanded by the probe.
상기 응축기에서 빠져나온 냉매는 상기 이젝터에서 나온 냉매와 열교환되어 상기 저압응축 수액기로 이동되고, 상기 이젝터에서 나온 냉매는 상기 응축기에서 빠져나온 냉매와 열교환되어 상기 압축기로 이동되는 제2 기액분리기를 더 포함할 수 있다.The refrigerant discharged from the condenser is heat-exchanged with the refrigerant from the ejector and is moved to the low pressure condenser, and the refrigerant from the ejector is further heat-exchanged with the refrigerant exiting from the condenser and further includes a second gas-liquid separator to be moved to the compressor. can do.
상기 저압응축 수액기는 다량의 냉매와 소량의 플래쉬 가스를 분리하고, 상기 냉매의 기화를 촉진시키는 포밍촉진기를 더 포함할 수 있다. The low pressure condenser may further include a foaming accelerator for separating a large amount of refrigerant and a small amount of flash gas, and promotes vaporization of the refrigerant.
상기 이젝터는 상기 제1 라인과 상기 제2 라인을 통해 유입된 냉매를 고속으로 분사시키는 노즐이 설치되고, 상기 저압응축 수액기의 내부에서 열교환을 거쳐 유입되는 제2 라인의 냉매를 상기 노즐의 고속분사에 의해 흡입 혼합하여 상기 제2 기액분리기로 이송할 수 있다.The ejector is provided with a nozzle for injecting the refrigerant flowing through the first line and the second line at high speed, and the refrigerant of the second line flowing through the heat exchange inside the low pressure condenser, the high speed of the nozzle Suction mixing by injection may be carried to the second gas-liquid separator.
상기 제2 기액분리기와 상기 저압응축 수액기 사이에 배치되고, 상기 제2 기액분리기에서 열교환된 냉매를 교축작용에 의해 단열 팽창시켜 상기 저압응축 수액기로 들어가게 하는 제2 팽창밸브를 더 포함할 수 있다.A second expansion valve disposed between the second gas-liquid separator and the low pressure condensation receiver may further include a second expansion valve for adiabatic expansion of the refrigerant exchanged in the second gas-liquid separator by throttling to enter the low pressure condensation receiver. .
본 발명에 따른 고효율 냉동시스템에 따르면, 냉동기의 냉동사이클 운용 시 발생하는 플래쉬 가스를 냉매의 과냉각을 통해 제거함으로써 냉동기의 냉동효율을 향상시킬 수 있다.According to the high-efficiency refrigeration system according to the present invention, it is possible to improve the freezing efficiency of the refrigerator by removing the flash gas generated during operation of the refrigeration cycle through the supercooling of the refrigerant.
또한, 저압응축 수액기, 기액분리기, 및 복수개의 팽창밸브를 통해 냉매를 여러 번 냉각시켜 과냉각되게 함으로써 보다 효과적으로 플래쉬 가스를 제거할 수 있다.In addition, the low pressure condensation receiver, the gas-liquid separator, and the plurality of expansion valves can be used to cool the refrigerant several times to allow the supercooled to remove the flash gas more effectively.
또한, 플래쉬 가스를 제거하기 위해 냉매를 과냉각시켜도 냉동사이클의 변화를 주지 않기 때문에 응축기 용량을 크게 설계하거나 추가로 열교환기를 설치할 필요가 없다.In addition, the supercooling of the refrigerant to remove the flash gas does not change the refrigeration cycle, so there is no need to design a large condenser capacity or install an additional heat exchanger.
또한, 압축기로 들어가는 냉매를 완전히 기화시켜 압축기가 액 냉매를 압축하는데 발생하는 효율저하를 미연에 방지함으로써 압축기의 성능을 높여줄 수 있다.In addition, it is possible to increase the performance of the compressor by completely vaporizing the refrigerant entering the compressor to prevent the efficiency degradation caused by the compressor to compress the liquid refrigerant.
또한, 압축기의 원활한 작동으로 토출 가스 온도가 상승하는 것을 제어하여 전반적으로 압축기의 가동효율을 높이고, 가동시간도 줄인 냉각시스템을 운영함으로서, 냉동시스템 전체의 성능향상 및 동력비 감소에 의한 에너지 절감효과를 가질 수 있다.In addition, by controlling the rise of discharge gas temperature due to the smooth operation of the compressor, the overall operating efficiency of the compressor is increased, and the cooling system that reduces the operating time also operates, thereby improving the performance of the entire refrigeration system and reducing energy costs by reducing the power cost. Can have
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 냉동시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 냉동시스템이 적용된 냉동기의 외관을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동기의 냉매 흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 냉동시스템의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.1 is a view showing the configuration of a high-efficiency refrigeration system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the appearance of a refrigerator to which a high-efficiency refrigeration system is applied according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a refrigerant flow of the refrigerator according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph for explaining the effect of the high efficiency refrigeration system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 고효율 냉동시스템의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of a high efficiency refrigeration system according to the present invention. At this time, the present invention is not limited or limited by the embodiment. In addition, in describing the present invention, a detailed description of known functions or configurations may be omitted to clarify the gist of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 냉동시스템의 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing the configuration of a high-efficiency refrigeration system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 고효율 냉동시스템(1)은 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 거치는 냉동사이클로 이루어진다. 상기 고효율 냉동시스템(1)은 제1 기액분리기(10), 이젝터(20), 압축기(30), 응축기(40), 저압응축 수액기(50), 제1 팽창밸브(60A), 및 증발기(70)를 포함한다.Referring to Figure 1, the high efficiency refrigeration system (1) consists of a refrigeration cycle that goes through the process of compression, condensation, expansion and evaporation. The high efficiency refrigeration system (1) comprises a first gas-liquid separator (10), an ejector (20), a compressor (30), a condenser (40), a low pressure condenser (50), a first expansion valve (60A), and an evaporator ( 70).
상기 제1 기액분리기(10)는 냉매가 증발되는 증발기(70)에서 나온 냉매를 액상과 기상으로 분리하며, 기상 냉매가 이동되는 제1 라인(L1) 및 액상 냉매가 이동되는 제2 라인(L2)을 포함한다.The first gas-
상기 이젝터(20)는 상기 제1 라인(L1)으로부터 공급되는 기상 냉매와 상기 제2 라인(L2)으로 공급되는 액상 냉매가 혼합된다.The
상기 압축기(30)는 상기 이젝터(20)에서 혼합된 냉매가 압축되고, 상기 응축기(40)는 상기 압축기(30)에 의해서 압축된 냉매가 응축된다.The
상기 저압응축 수액기(50)는 상기 응축기(40)에 의해 응축된 냉매가 이동되어, 상기 제1 기액분리기(10)의 제2 라인(L2)을 이동하는 액상 냉매에 의해 열교환되어 냉각되어 액화된다.The low pressure condensed
상기 제1 팽창밸브(60A)는 상기 저압응축 수액기(50)로부터 이동되는 냉매를 교축작용에 의해 단열 팽창시키고, 상기 증발기(70)는 상기 제1 팽창밸브(60A)에 의해 팽창된 냉매가 증발된다.The first expansion valve (60A) is adiabatic expansion of the refrigerant moving from the low
또한, 상기 고효율 냉동시스템(1)은 상기 응축기(40)에서 빠져나온 냉매는 상기 이젝터(20)에서 나온 냉매와 열교환되어 상기 저압응축 수액기(50)로 이동되고, 상기 이젝터(20)에서 나온 냉매는 상기 응축기(40)에서 빠져나온 냉매와 열교환되어 상기 압축기(30)로 이동되는 제2 기액분리기(80)를 포함한다.In addition, the high-efficiency refrigeration system (1) is a refrigerant exiting the
즉, 상기 제2 기액분리기(80)는 상기 응축기(40)에서 나온 냉매액을 열교환을 통해 과냉각시키고, 상기 제2 기액분리기(80)에서 나온 냉매는 완전히 기화되어 상기 압축기(30)가 액 냉매를 압축하는 것을 방지할 수 있다. 상기 제2 기액분리기(80)에서 나온 냉매가 완전히 기화되어 상기 압축기(30)로 들어감으로써 압축기(30)가 효율적으로 작동할 수 있다.That is, the second gas-
본 실시예에서, 상기 고효율 냉동시스템(1)의 상기 저압응축 수액기(50)는 다량의 냉매와 소량의 플래쉬 가스를 분리하고, 상기 냉매의 기화를 촉진시키는 포밍촉진기(51)를 포함할 수 있다. 상기 포밍촉진기(51)는 복수개의 구조물로 이루어져 플래쉬 가스가 잘 분리되게 한다.In the present embodiment, the low
상기 저압응축 수액기(50)는 상부에 기액 열교환기(52)가 배치되고, 하부에 상기 포밍촉진기(51)가 배치되는 구조이다.The low
또한, 상기 이젝터(20)는 상기 제1 라인(L1)과 상기 제2 라인(L2)을 통해 유입된 냉매를 고속으로 분사시키는 노즐(도시되지 않음)이 설치되고, 상기 저압응축 수액기(50)의 내부에서 열교환을 거쳐 유입되는 제2 라인(L2)의 냉매를 상기 노즐의 고속분사에 의해 흡입 혼합하여 상기 제2 기액분리기(80)로 이송할 수 있다.In addition, the
상기 제1 기액분리기(10)에서 나온 저온저압의 냉매가스와 상기 저압응축 수액기의 기액 열교환기(52)로 들어간 냉매액이 저압응축 수액기(50)의 플래쉬 가스와 열교환되어 액상에서 기상으로 변화되고, 이 기상의 냉매를 상기 이젝터(20)를 이용하여 상기 제2 기액분리기(80)의 제1 라인(L1)에 합류시킬 수 있다. 이 때, 상기 이젝터(20)는 100% 기상이 되지 못한 액상의 냉매를 상기 제2 기액분리기(80)로 원활히 보내는 역할을 수행한다.The low temperature low pressure refrigerant gas from the first gas-
여기서, 상기 제1 기액분리기(10)는 분리된 습증기 중 기상은 제1 라인(L1)을 통해 상기 제2 기액분리기(80)로 들어가고, 액상은 제2 라인(L2)을 통해 상기 저압응축 수액기(50)의 기액 열교환기(52)로 들어가 열교환하여 기상으로 상기 제2 기액분리기(80)로 들어간다.Here, the first gas-
또한, 상기 저압응축 수액기(50)의 기액 열교환기(52)를 통해 잔류 냉매와 플래쉬 가스가 열교환될 수 있다. 상기 기액 열교환기(52)에서 냉매가 열교환되어 냉각될 수 있다. 상기 제1 기액분리기(10)에서 나온 냉매는 기화되어 상기 제2 기액분리기(80)로 들어가게 된다.In addition, the residual refrigerant and the flash gas may be exchanged through the gas-
즉, 상기 제2 기액분리기(80)에서 나온 냉매는 상기 저압응축 수액기(50)의 포밍촉진기(51)를 지나 상기 증발기(70)로 들어가게 되고, 상기 제1 기액분리기(10)에서 나온 냉매는 상기 저압응축 수액기(50)의 기액 열교환기(52)에서 열교환된 후, 상기 제2 기액분리기(80)로 들어가게 된다.That is, the refrigerant from the second gas-
상기 저압응축 수액기(50)에서 플래쉬 가스와 열교환되어 나온 저온저압의 냉매가 기상이 되어, 이 냉매가스를 상기 제2 라인(L2)을 통해 상기 제2 기액분리기(80) 입구의 제1 라인(L1)에 합류시키게 된다.The low temperature low pressure refrigerant heat exchanged with the flash gas in the low
본 실시예에서, 상기 고효율 냉동시스템(1)은 2개의 팽창밸브가 설치될 수 있는 바, 제1 팽창밸브(60A)와 제2 팽창밸브(60B)가 냉동시스템(1)의 배관 상에 배치된다. In the present embodiment, the high efficiency refrigeration system (1) can be installed two expansion valves, the first expansion valve (60A) and the second expansion valve (60B) is arranged on the piping of the refrigeration system (1) do.
상기 제1 팽창밸브(60A)는 저압응축 수액기(50)와 상기 증발기(70) 사이에 배치되고, 상기 저압응축 수액기(50)에서 열교환된 냉매를 교축작용에 의해 저온저압의 상태로 단열 팽창시켜 상기 증발기(70)로 들어가게 한다.The
또한, 상기 제2 팽창밸브(60B)는 상기 제2 기액분리기(80)와 상기 저압응축 수액기(50) 사이에 배치되고, 상기 제2 기액분리기(80)에서 열교환된 냉매를 교축작용에 의해 단열 팽창시켜 상기 저압응축 수액기(50)로 들어가게 한다.In addition, the second expansion valve (60B) is disposed between the second gas-
상기 제1 팽창밸브(60A)와 제2 팽창밸브(60B) 사이에서의 냉매 온도차는 대략 10~15℃ 범위를 갖는다. 상기 제2 팽창밸브(60B)에서 팽창된 고온의 냉매가 상기 제1 팽창밸브(60A)에서 다시 팽창되면서 냉매의 온도가 떨어진 상태로 상기 증발기(70)로 들어가게 된다.The refrigerant temperature difference between the
상기 제1 팽창밸브(A)와 제2 팽창밸브(60B)에서 단열 팽창된 냉매를 상기 증발기(70)에 보내어 증발시키게 되는 것으로, 상기 제1 팽창밸브(60A)와 제2 팽창밸브(60B)는 상기 증발기(70)의 부하에 따라 적절히 단열 팽창된 냉매를 증발기(70)에 공급한다.The adiabatic expansion refrigerant from the first expansion valve (A) and the second expansion valve (60B) is sent to the
즉, 상기 증발기(70)로 공급된 냉매는 증발하는 과정에서 증발기측 열원을 냉각하고, 열을 취득한 후 저압 기상냉매로 변하여 상기 제1 기액분리기(10)로 들어가게 된다.That is, the refrigerant supplied to the
그러므로, 상기 응축기(40)에서 나온 냉매는 상기 제2 기액분리기(80)에서 열교환되어 1차 냉각되고, 상기 냉매가 상기 제2 팽창밸브(60B)를 지나면서 2차 냉각되며, 상기 저압응축 수액기(50)에서 나온 냉매가 상기 제1 팽창밸브(60A)를 지나면서 3차 냉각되고, 상기 제1 기액분리기(10)에서 나온 냉매가 상기 저압응축 수액기(50)의 상기 기액 열교환기(52)에서 열교환되어 4차 냉각됨으로써 냉매가 과냉각될 수 있다.Therefore, the refrigerant from the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 냉동시스템이 적용된 냉동기의 외관을 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동기의 냉매 흐름을 도시한 도면이다.2 is a view showing the appearance of a refrigerator to which a high-efficiency refrigeration system is applied according to an embodiment of the present invention. 3 is a view showing a refrigerant flow of the refrigerator according to an embodiment of the present invention.
도 2와 도 3을 참조하면, 상기 고효율 냉동시스템(1)이 적용된 냉동기는 제1 기액분리기(10), 이젝터(20), 압축기(30), 응축기(40), 저압응축 수액기(50), 제1 팽창밸브(60A), 제2 팽창밸브(60B), 및 증발기(70)가 구비된다.2 and 3, the refrigerator to which the high efficiency refrigeration system 1 is applied includes a first
상기 응축기(40)와 제2 팽창밸브(60B) 사이에 제2 기액분리기(80)가 배치되고, 상기 제2 팽창밸브(60B)와 제1 팽창밸브(60A) 사이에 저압응축 수액기(50)가 배치되며, 상기 증발기(70)와 상기 제2 기액분리기(80) 사이에 제1 기액분리기(10)가 배치된다.A second gas-
상기 제1 기액분리기(10)와 상기 제2 기액분리기(80) 사이에 제1 라인(L1)이 배치되고, 상기 제1 기액분리기(10)와 상기 저압응축 수액기(50) 사이, 및 저압응축 수액기(50)와 제1 라인(L1) 사이에 제2 라인(L2)이 배치된다. 상기 제2 라인(L2)과 제1 라인(L1)의 연결부에는 이젝터(20)가 설치될 수 있다.A first line L1 is disposed between the first gas-
그러므로, 상기 냉동기를 순환하는 냉매의 순환구조는 우선, 상기 응축기(40)에서 나온 냉매액이 상기 제2 기액분리기(80)로 들어가 열교환되면서 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리되고, 상기 냉매액은 제2 팽창밸브(60B)에서 교축 팽창한 후, 상기 저압응축 수액기(50)를 지나 상기 제1 팽창밸브(60A)에서 다시 교축 팽창하게 된다. 이렇게 팽창된 냉매는 상기 증발기(70)로 공급된다.Therefore, in the circulation structure of the refrigerant circulating in the refrigerator, first, the refrigerant liquid from the
상기 증발기(70)에서 나온 냉매는 상기 제1 기액분리기(10)로 들어가 액상 냉매는 제2 라인(L2)을 따라 상기 저압응축 수액기(50)의 기액 열교환기(52)에서 열교환되고, 기상 냉매는 제1 라인을 따라 상기 제2 기액분리기(80)로 들어간다.The refrigerant from the
상기 저압응축 수액기(50)에서 열교환된 냉매는 상기 제2 라인(L2)을 따라 상기 제2 기액분리기(80)에 공급된다. 이 때, 상기 제2 라인(L2)과 제1 라인(L1)이 만나는 지점에 이젝터(20)가 설치되어 상기 기액 열교환기(52)를 거쳐 유입되는 저압 기상냉매를 이젝터(20) 노즐의 고속분사에 의해 흡입 혼합하여 상기 제2 기액분리기(80)로 이송하게 된다.The refrigerant heat-exchanged in the low
상기 제2 기액분리기(80)로 들어간 냉매는 배관을 거쳐 압축기(30) 및 응축기(40)에 순차적으로 공급된다.The refrigerant entering the second gas-
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 냉동시스템의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.Figure 4 is a graph for explaining the effect of the high efficiency refrigeration system according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, (a)는 종래 냉동기의 냉동사이클을 나타낸 것으로, 냉매를 A구간 만큼 과냉각하게 되면, B구간 만큼의 부하가 냉동기에 걸리게 된다. B만큼의 부하를 해소하기 위해서는 냉동시스템을 이루는 응축기의 용량을 크게 설계하거나 추가로 열교환기를 설치하여야 한다.Referring to FIG. 4, (a) illustrates a conventional refrigeration cycle of a refrigerator. When the refrigerant is overcooled by section A, the load of section B is applied to the refrigerator. In order to eliminate the load of B, the capacity of the condenser forming the refrigeration system must be designed large or additionally a heat exchanger must be installed.
(b)는 본 발명의 고효율 냉동시스템을 이용한 냉동기의 냉동사이클을 나타낸 것으로, 냉매를 C구간(h₂-h₁) 만큼 과냉각 하더라도 냉동기에 과부하(h₂’-h₁’)가 거의 걸리지 않음을 알 수 있다.(b) shows the refrigeration cycle of the refrigerator using the high-efficiency refrigeration system of the present invention, even if the refrigerant is overcooled by section C (h₂-h)), it can be seen that the overload (h₂'-h₁ ') is hardly applied to the refrigerator. .
또한, (b)는 냉매액의 열교환 효율을 나타내기 위해 건조도를 표시한 것으로, 건조도는 수증기 중의 증기를 표시한다. 건조도 1이라고 하는 것은 액체냉매를 포함하지 않는 완전한 가스이고, 건조도가 0.1이라는 것을 증기가 10%이고 나머지는 액체냉매의 혼합상태이다.In addition, (b) shows the dryness in order to show the heat exchange efficiency of the refrigerant liquid, and the dryness indicates the vapor in the water vapor. The dryness of 1 is a complete gas containing no liquid refrigerant, the dryness of 0.1 is 10% of steam, and the remainder is a mixed state of the liquid refrigerant.
즉, 건조도를 x라고 하면, 포화액에서는 x=0, 건포화 증기에서는 x=1이다.That is, if the dryness is x, x = 0 in saturated liquid and x = 1 in dry saturated steam.
이를 바탕으로 하는 건조도 공식은 hx = h₁+(h₂’-h₁’)x 로 나타낼 수 있다. 상기 공식에 의거하여 소량의 냉매액 만으로 플래쉬 가스를 응축하여 압축기(10)의 토출가스 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다.(h: 엔탈피, x: 건조도)The dryness formula based on this can be expressed as hx = h₁ + (h₂'-h₁ ') x. Based on the above formula, it is possible to suppress the rise of the discharge gas temperature of the
따라서, 상기 고효율 냉동시스템(1)에 의해 냉동기의 냉동사이클 운용 시 발생하는 플래쉬 가스를 냉매의 과냉각을 통해 제거함으로써 냉동기의 냉동효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the refrigeration efficiency of the refrigerator can be improved by removing the flash gas generated during operation of the refrigeration cycle of the refrigerator by the subcooling of the refrigerant by the high efficiency refrigeration system 1.
또한, 상기 저압응축 수액기(50), 기액분리기, 및 복수개의 팽창밸브를 통해 냉매를 여러 번 냉각시켜 과냉각되게 함으로써 보다 효과적으로 플래쉬 가스를 제거할 수 있다.In addition, the low pressure condensed
또한, 플래쉬 가스를 제거하기 위해 냉매를 과냉각시켜도 냉동사이클의 변화를 주지 않기 때문에 응축기(40) 용량을 크게 설계하거나 추가로 열교환기를 설치할 필요가 없다.In addition, the supercooling of the refrigerant to remove the flash gas does not change the refrigeration cycle, so it is not necessary to design a large capacity of the
또한, 상기 압축기(30)로 들어가는 냉매를 완전히 기화시켜 압축기(30)가 액 냉매를 압축하는데 발생하는 효율저하를 미연에 방지함으로써 압축기(30)의 성능을 높여줄 수 있다.In addition, the performance of the
또한, 상기 압축기(30)의 원활한 작동으로 토출 가스 온도가 상승하는 것을 제어하여 전반적으로 압축기(30)의 가동효율을 높이고, 가동시간도 줄인 냉각시스템을 운영함으로서, 냉동시스템 전체의 성능향상 및 동력비 감소에 의한 에너지 절감효과를 가질 수 있다.In addition, by controlling the rise of the discharge gas temperature by the smooth operation of the compressor (30) to improve the overall operating efficiency of the compressor (30), operating the cooling system to reduce the operating time, thereby improving the performance of the entire refrigeration system and power costs It can have an energy saving effect by reduction.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described in connection with preferred embodiments for illustrating the principles of the invention, the invention is not limited to the construction and operation as shown and described. Rather, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims.
1: 냉동시스템 10: 제1 기액분리기
20: 이젝터 30: 압축기
40: 응축기 50: 저압응축 수액기
51: 포밍촉진기 52: 기액 열교환기
60A: 제1 팽창밸브 60B: 제2 팽창밸브
70: 증발기 80: 제2 기액분리기
L1: 제1 라인 L2: 제2 라인1: refrigeration system 10: first gas-liquid separator
20: ejector 30: compressor
40: condenser 50: low pressure condenser
51: forming accelerator 52: gas-liquid heat exchanger
60A:
70: evaporator 80: second gas-liquid separator
L1: first line L2: second line
Claims (5)
냉매가 증발되는 증발기에서 나온 냉매를 액상과 기상으로 분리하며, 기상 냉매가 이동되는 제1 라인 및 액상 냉매가 이동되는 제2 라인을 포함하는 제1 기액분리기;
상기 제1 라인으로부터 공급되는 기상 냉매와 상기 제2 라인으로 공급되는 액상 냉매가 혼합되는 이젝터;
상기 이젝터에서 혼합된 냉매가 압축되는 압축기;
상기 압축기에 의해서 압축된 냉매가 응축되는 응축기;
상기 응축기에 의해 응축된 냉매가 이동되어, 상기 제1 기액분리기의 제2라인을 이동하는 액상 냉매에 의해 열교환되어 냉각되어 액화되는 저압응축 수액기;
상기 저압응축 수액기로부터 이동되는 냉매를 교축작용에 의해 단열 팽창시키는 제1 팽창밸브; 및
상기 제1 팽창밸브에 의해 팽창된 냉매가 증발되는 증발기;를 포함하는 고효율 냉동시스템.A refrigeration system consisting of a refrigeration cycle that undergoes compression, condensation, expansion and evaporation.
A first gas-liquid separator that separates the refrigerant from the evaporator into which the refrigerant is evaporated, into a liquid phase and a gaseous phase, and includes a first line through which the gaseous refrigerant moves and a second line through which the liquid phase refrigerant moves;
An ejector in which a gaseous refrigerant supplied from the first line and a liquid refrigerant supplied to the second line are mixed;
A compressor in which the refrigerant mixed in the ejector is compressed;
A condenser for condensing the refrigerant compressed by the compressor;
A low pressure condenser receiver, in which a refrigerant condensed by the condenser is moved, heat exchanged by a liquid refrigerant moving in a second line of the first gas-liquid separator, and cooled to liquefy;
A first expansion valve for adiabatic expansion of the refrigerant moved from the low pressure condenser; And
And an evaporator through which the refrigerant expanded by the first expansion valve evaporates.
상기 응축기에서 빠져나온 냉매는 상기 이젝터에서 나온 냉매와 열교환되어 상기 저압응축 수액기로 이동되고, 상기 이젝터에서 나온 냉매는 상기 응축기에서 빠져나온 냉매와 열교환되어 상기 압축기로 이동되는 제2 기액분리기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 냉동시스템. The method of claim 1,
The second gas-liquid separator is heat exchanged with the refrigerant from the condenser is transferred to the low pressure condenser receiver, the refrigerant from the ejector is heat exchanged with the refrigerant from the condenser and moved to the compressor; High efficiency refrigeration system comprising a.
상기 저압응축 수액기는 다량의 냉매와 소량의 플래쉬 가스를 분리하고, 상기 냉매의 기화를 촉진시키는 포밍촉진기를 더 포함하는 고효율 냉동시스템.The method according to claim 1 or 2,
The low pressure condenser receiver further comprises a foaming accelerator for separating a large amount of refrigerant and a small amount of flash gas, and promoting the vaporization of the refrigerant.
상기 이젝터는,
상기 제1 라인과 상기 제2 라인을 통해 유입된 냉매를 고속으로 분사시키는 노즐이 설치되고, 상기 저압응축 수액기의 내부에서 열교환을 거쳐 유입되는 제2 라인의 냉매를 상기 노즐의 고속분사에 의해 흡입 혼합하여 상기 제2 기액분리기로 이송하는 것을 특징으로 하는 고효율 냉동시스템.The method of claim 3, wherein
The ejector,
A nozzle for injecting the refrigerant flowing through the first line and the second line at high speed is installed, and the refrigerant of the second line flowing through the heat exchange in the low pressure condenser is injected by the high speed injection of the nozzle. A high-efficiency refrigeration system characterized in that the suction and conveyed to the second gas-liquid separator.
상기 제2 기액분리기와 상기 저압응축 수액기 사이에 배치되고, 상기 제2 기액분리기에서 열교환된 냉매를 교축작용에 의해 단열 팽창시켜 상기 저압응축 수액기로 들어가게 하는 제2 팽창밸브를 더 포함하는 고효율 냉동시스템.The method of claim 3, wherein
High efficiency refrigeration further comprising a second expansion valve disposed between the second gas-liquid separator and the low pressure condensation receiver, and adiabatic expansion of the refrigerant heat exchanged in the second gas-liquid separator by throttling action to enter the low pressure condensation receiver. system.
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2019
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