KR102046129B1 - 효율적인 제상 운전이 가능한 복합식 냉각 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증발기의 제상 운전이 필요할 때 액체 냉매를 직접 증발시키지 않고 제상 운전이 필요한 증발기의 잔여 액체 냉매를 기액분리기로 회수하거나, 제상 운전이 필요한 증발기의 잔여 액체 냉매를 다른 증발기로 배출함으로써 제상 운전에 소요되는 시간과 경비를 최소화할 수 있는 복합식 냉각 시스템을 제공한다.

Description

효율적인 제상 운전이 가능한 복합식 냉각 시스템{DUAL TYPE REFRIGERATING SYSTEM FOR DEFROSTING OPERATION}
본 발명은 냉동 및 냉장 창고용 물류창고 등을 냉각하기 위한 냉각 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 제상 운전을 효율적으로 수행할 수 있는 복합식 냉각 시스템에 관한 것이다.
일반적인 냉동 및 냉장 창고용 물류창고 냉각 시스템의 제상 운전에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.
기액분리기(10)에는 내부 상부에 기체 상태의 냉매가 저장되며 내부 하부에 액체 상태의 냉매가 저장된다.
기액분리기(10)에는 증발부(20)와 응축부(30)가 각각 연결된다.
도 1에서 파란색은 액체 냉매가 유동하는 관을 표시한 것이며, 붉은색은 기체냉매가 유동하는 관을 도시한 것이다.
증발부(20)는 기액분리기(10)의 액체 상태의 냉매를 공급받아 기체 상태로 증발시킨 후 기액분리기(10)로 회수하기 위한 것이다.
이를 위하여 증발부(20)는, 증발관(21a)과 송풍기(21b)를 포함하여 이루어지는 증발기(21)와, 기액분리기(10)로부터 증발기(21)의 증발관(21a)에 액체 냉매를 공급하는 액체 냉매 공급관(22)과, 액체 냉매 공급관(22)에 마련되는 액체 냉매 이송 펌프(22a)와, 증발기(21)의 증발관(21a)에서 액체 냉매가 증발된 기체 상태의 기체 냉매를 기액분리기(10)로 회수하기 위한 기체 냉매 회수관(23)을 포함하여 이루어진다.
한편 액체 냉매 공급관(22)에는 증발기(21)로의 냉매 공급을 차단하기 위한 개폐 밸브(22b)가 마련된다.
아울러 응축부(30)는 기액분리기(10)의 기체 상태의 냉매를 공급받아 액체 상태로 응축시킨 후 기액분리기(10)로 회수하기 위한 것이다.
본 실시예에서 응축부(30)는, 여러가지 열교환기의 형태인 응축기(31)와, 기액분리기(10)로부터 응축기(31)에 기체 상태의 냉매를 공급하는 기체 냉매 공급관(32)과, 응축기(31)에서 기체 냉매가 응축된 액체 상태의 액체 냉매를 기액분리기(10)로 회수하기 위한 액체 냉매 회수관(33)을 포함하여 이루어진다.
응축부(30)는, 압축기에 의하여 저압의 기체 냉매를 고압의 기체 냉매로 압축한 후 이를 응축하거나, 혹은 압축 과정 없이 기체 냉매를 직접 액체 냉매로 응축할 수 있다.
한편 증발기(21)의 증발관(21a)의 표면에는 액체 냉매의 증발 과정에서 서리나 얼음이 발생하는 적상 현상이 발생하며, 증발 효율 내지 냉각 효율을 높이기 위하여는 적상을 제거하기 위하여 제상 운전이 간헐적으로 필요하다.
이를 위하여 증발기(21)에 제상 수단이 마련된다.
본 실시예에서 제상 수단은, 제상수가 저장되는 제상수 저장탱크(41)와, 증발기(21)의 상부에 마련되어 증발관(21a)의 표면에 제상수를 살수하기 위한 제상수 살수관(21c)과, 제상수 저장탱크(41)로부터 제상수 살수관(21c)에 제상수를 공급하는 제상수 공급관(42)과, 제상수 공급관(42)에 마련되는 제상수 공급 펌프(42a)와, 제상수 살수관(21c)에서 살수되어 증발기(21)에 모인 제상수를 제상수 저장탱크(41)로 회수하기 위한 제상수 회수관(43)을 포함하여 이루어진다.
제상 수단은, 이와 같은 살수식 이외에도 다양한 방식들이 널리 알려져 있다.
냉동 및 냉장 창고용 물류창고 냉각 시스템의 구체적인 제상 운전에 대하여 설명한다.
통상 제상 운전은 1일 1~2회 정도 실시된다.
제상 운전을 위하여 먼저 액체 냉매 이송 펌프(22a)의 구동이 정지되고, 개폐 밸브(22b)가 닫히면서 증발관(21a)으로의 액체 냉매 공급이 정지된다.
그러나 액체 냉매 공급이 정지되는 경우에도 여전히 증발관(21a) 내부에는 액체 냉매가 잔존하며, 증발관(21a) 내부에 잔존하는 액체 냉매를 기화시키기 위하여 증발기(21)의 송풍기(21b)를 구동한다.
송풍기(21b)의 구동에 의하여 증발관(21a) 내부에 잔존하는 액체 냉매가 모두 증발한 후, 제상수 공급 펌프(42a)가 구동하여 제상 운전이 시작한다.
이와 같은 제상 운전에서 가장 시간을 많이 차지하는 것은 증발관(21a) 내부에 잔존하는 액체 냉매의 증발에 소요되는 시간이다. 즉 직접적인 제상 시간보다도 제상 운전을 위한 사전 준비에 더욱 많은 시간이 소요되는 것이다. 또한 이와 같이 긴 시간동안 송풍기(21b)가 구동되면서 전력이 낭비된다.
또한 제상 운전에 상당한 시간이 소요됨으로써, 즉 물류창고 냉각 시스템이 작동 중지됨으로써 냉동 및 냉장 창고 등의 고내 온도가 항온성을 가지기 어렵다는 문제가 발생한다.
대한민국 등록실용신안 제20-0194352호 "냉동기용 저온증발기의 제상수분사장치"(2000. 6.20. 등록)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 증발기의 제상 운전이 필요할 때 액체 냉매를 직접 증발시키지 않고 제상 운전이 필요한 증발기의 잔여 액체 냉매를 기액분리기로 회수하거나, 제상 운전이 필요한 증발기의 잔여 액체 냉매를 다른 증발기로 배출함으로써 제상 운전에 소요되는 시간과 경비를 최소화할 수 있는 복합식 냉각 시스템을 제공하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 내부 상부에 기체 상태의 냉매가 저장되며 내부 하부에 액체 상태의 냉매가 저장되는 기액분리기와, 상기 기액분리기의 액체 상태의 냉매를 공급받아 기체 상태로 증발시킨 후 상기 기액분리기로 회수시키는 제1증발부와, 상기 기액분리기의 액체 상태의 냉매를 공급받아 기체 상태로 증발시킨 후 상기 기액분리기로 회수시키는 제2증발부와, 상기 기액분리기의 기체 상태의 냉매를 공급받아 액체 상태로 응축시킨 후 상기 기액분리기로 회수시키는 응축부를 포함하여 이루어지는 냉각 시스템에 있어서 :
상기 제1증발부는, 일단이 상기 기액분리기의 하부와 연통되며 타단이 상기 기액분리기의 상방을 향하여 연장되는 제1액체 냉매 공급관과, 상기 제1액체 냉매 공급관에 마련되는 액체 냉매 이송 펌프와, 일단이 상기 기액분리기의 상부와 연통되며 타단이 상기 기액분리기의 상방을 향하여 연장되는 제1기체 냉매 회수관과, 제1증발관과 제1송풍기를 포함하여 이루어지며 상기 기액분리기보다 높은 위치에 배치되는 복수의 제1증발기와, 상기 제1증발관의 표면에 발생하는 서리나 얼음을 제거하기 위한 제1제상 수단과, 상기 제1증발관의 상단과 상기 제1기체 냉매 회수관을 서로 연결하기 위하여 상기 제1증발관마다 마련되는 제1증발관용 기체 냉매 유출관과, 상기 제1증발관의 하단과 상기 제1액체 냉매 공급관을 서로 연결하기 위하여 상기 제1증발관마다 마련되는 제1증발관용 액체 냉매 유입관과, 상기 제1증발관용 액체 냉매 유입관마다 마련되는 제1증발관용 개폐 밸브와, 상단부가 상기 제1증발관용 개폐 밸브와 상기 제1증발관 사이의 상기 제1증발관용 액체 냉매 유입관에 연결되며 하단부가 상기 제1기체 냉매 회수관에 연결되도록 상기 제1증발관용 액체 냉매 유입관마다 마련되는 제1제상용 냉매 배출관과, 상기 제1제상용 냉매 배출관마다 마련되는 제1냉매 배출용 개폐 밸브를 포함하여 이루어지며 ;
상기 제2증발부는, 일단이 상기 기액분리기의 하부와 연통되며 타단이 상기 기액분리기의 하방을 향하여 연장되는 제2액체 냉매 공급관과, 일단이 상기 기액분리기의 상부와 연통되며 타단이 상기 기액분리기의 하방을 향하여 연장되는 제2기체 냉매 회수관과, 제2증발관과 제2송풍기를 포함하여 이루어지며 상기 기액분리기보다 낮은 위치에 배치되는 복수의 제2증발기와, 상기 제2증발관의 표면에 발생하는 서리나 얼음을 제거하기 위한 제2제상 수단과, 상기 제2증발관의 상단과 상기 제2기체 냉매 회수관을 서로 연결하기 위하여 상기 제2증발관마다 마련되는 제2증발관용 기체 냉매 유출관과, 상기 제2증발관의 하단과 상기 제2액체 냉매 공급관을 서로 연결하기 위하여 상기 제2증발관마다 마련되는 제2증발관용 액체 냉매 유입관과, 상기 제2증발관용 액체 냉매 유입관마다 마련되는 제2증발관용 개폐 밸브와, 상단부가 상기 제2증발관용 개폐 밸브와 상기 제2증발관 사이의 상기 제2증발관용 액체 냉매 유입관에 연결되며 하단부가 해당 제2증발관보다 낮은 위치에 배치된 다른 제2증발관에 연결된 상기 제2증발관용 개폐 밸브와 상기 제2증발관 사이의 상기 제2증발관용 액체 냉매 유입관에 연결되는 적어도 하나 이상의 제2제상용 냉매 배출관과, 상기 제2제상용 냉매 배출관마다 마련되는 제2냉매 배출용 개폐 밸브를 포함하여 이루어지는 것 ; 을 특징으로 한다.
상기와 같이 본 발명은, 증발기의 제상 운전이 필요할 때 액체 냉매를 직접 증발시키지 않고 액체 냉매를 기액분리기로 회수하거나, 제상 운전이 필요한 증발기의 잔여 액체 냉매를 다른 증발기로 배출함으로써 제상 운전에 소요되는 시간과 경비를 최소화할 수 있다.
나아가 본 발명은 제상 운전에 따른 물류창고 냉각 시스템의 작동 중지 시간을 최소화함으로써 냉동 및 냉장 창고 등의 고내 온도의 항온성을 높일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 냉동 및 냉장 창고용 물류창고 냉각 시스템의 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 냉동 및 냉장 창고용 물류창고 냉각 시스템의 개념도,
도 3은 도 2에서 제상 운전시의 냉매 흐름도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 냉동 및 냉장 창고용 물류창고 냉각 시스템의 개념도이며, 도 3은 도 2에서 제상 운전시의 냉매 흐름도이다.
도 2 및 도 3에서 파란색은 액체 냉매가 유동하는 관을 표시한 것이며, 붉은색은 기체냉매가 유동하는 관을 도시한 것이다.
도 2 및 도 3에서 기액분리기와 복수의 증발기는 설치되는 높이를 고려하여 도시한 것이다.
기액분리기(110)에는 내부 상부에 기체 상태의 냉매가 저장되며 내부 하부에 액체 상태의 냉매가 저장된다.
기액분리기(110)에는 제1증발부(120)와 제2증발부(130)와 응축부(140)가 각각 연결된다.
제1증발부(120) 및 제2증발부(130)는 기액분리기(110)의 액체 상태의 냉매를 공급받아 기체 상태로 증발시킨 후 기액분리기(110)로 회수하기 위한 것이다.
응축부(140)는 기액분리기(110)의 기체 상태의 냉매를 공급받아 액체 상태로 응축시킨 후 기액분리기(110)로 회수하기 위한 것이다.
제1증발부(120)의 구체적인 구성을 설명한다.
제1증발부(120)는 제1액체 냉매 공급관(121)과, 액체 냉매 이송 펌프(121a)와, 제1기체 냉매 회수관(122)과, 복수의 제1증발기(123-1~3)와, 복수의 제1증발관용 기체 냉매 유출관(124)과, 복수의 제1증발관용 액체 냉매 유입관(125)과, 복수의 제1증발관용 개폐 밸브(125a)와, 복수의 제1증발관용 유량 조절 밸브(125b)와, 복수의 제1제상용 냉매 배출관(126)과, 복수의 제1냉매 배출용 개폐 밸브(126a)를 포함하여 이루어진다.
제1액체 냉매 공급관(121)은, 일단이 기액분리기(110)의 하부와 연통되며 타단이 기액분리기(110)의 상방을 향하여 연장되는 형태이다. 제1액체 냉매 공급관(121)에는 액체 냉매 이송 펌프(121a)가 마련되어 기액분리기(110)의 액체 냉매를 강제 순환시킨다. 즉 제1증발부(120)는 액체 냉매를 공급하기 위한 펌프 등과 같은 별도의 강제적인 이송 수단을 필요로 하는 액펌프식 냉각 시스템이다.
제1액체 냉매 공급관(121)에 대응하여 제1기체 냉매 회수관(122)이 마련되며, 제1기체 냉매 회수관(122)은 일단이 기액분리기(110)의 상부와 연통되며 타단이 기액분리기(110)의 상방을 향하여 연장되는 형태이다.
제1액체 냉매 공급관(121) 및 제1기체 냉매 회수관(122)에 연결되는 복수의 제1증발기(123-1, 123-2, 123-3)가 마련된다.
본 실시예에서 제1증발기(123-2, 123-3)는 기액분리기(110)보다 높은 위치에 배치되며, 제1증발기(123-1)는 기액분리기(110)와 동일한 높이에 배치된다.
각각의 제1증발기(123-1, 123-2, 123-3)는 액체 냉매가 기체 냉매로 증발되는 제1증발관(123a)과 제1증발관(123a)의 표면에 공기를 강제로 공급하는 제1송풍기(123b)를 포함하여 이루어진다. 이와 같은 각각의 제1증발기(123-1, 123-2, 123-3)는 냉동 및 냉장 창고에 마련되어 고내 온도를 저온으로 유지한다.
또한 각각의 제1증발기(123-1, 123-2, 123-3)에는 제1증발관(123a)의 표면에 발생하는 서리나 얼음을 제거하기 위한 제1제상 수단(미도시)을 구비한다.
제1제상 수단은 살수 방식, 히터 방식 등 종래에 알려진 다양한 방식이 채택될 수 있다.
각각의 제1증발기(123-1, 123-2, 123-3)의 제1증발관(123a)은, 그 상단이 제1증발관용 기체 냉매 유출관(124)을 매개하여 제1기체 냉매 회수관(122)과 연결되며, 그 하단이 제1증발관용 액체 냉매 유입관(125)을 매개하여 제1액체 냉매 공급관(121)과 연결된다.
즉 각각의 제1증발기(123-1, 123-2, 123-3)의 제1증발관(123a)은 제1증발관용 기체 냉매 유출관(124) 및 제1증발관용 액체 냉매 유입관(125)에 연결된다.
각각의 제1증발관용 액체 냉매 유입관(125)에는 제1증발관용 개폐 밸브(125a)와 제1증발관용 유량 조절 밸브(125b)가 마련된다.
각각의 제1증발관용 유량 조절 밸브(125b)는 각각의 제1증발기(123-1, 123-2, 123-3)의 제1증발관(123a)으로 적당량의 액체 냉매가 유입되도록 조절하는 역할을 하며, 초기 설치시에 소정의 유량으로 세팅된 후, 정상 운전시에는 미리 세팅된 유량으로 냉매가 유동하도록 한다.
기액분리기(110)보다 높은 위치에 배치된 제1증발기(123-2, 123-3)에 연결되는 각각의 제1증발관용 액체 냉매 유입관(125)마다 제1제상용 냉매 배출관(126)이 연결된다.
기액분리기(110)와 동일한 높이에 배치된 제1증발기(123-1)에 연결된 제1증발관용 액체 냉매 유입관(125)에는 제1제상용 냉매 배출관이 마련되지 않는다.
제1제상용 냉매 배출관(126)은, 상단부가 제1증발관용 개폐 밸브(125a)와 제1증발관(123a) 사이의 제1증발관용 액체 냉매 유입관(125)에 연결되며, 하단부가 제1기체 냉매 회수관(122)에 연결된다.
또한 제1제상용 냉매 배출관(126)마다 제1냉매 배출용 개폐 밸브(126a)가 마련된다.
한편 제1액체 냉매 공급관(121)과 제1기체 냉매 회수관(122)이 바이 패스(by-pass) 배관부에 의하여 연결되며, 바이 패스 배관부에는 제1액체 냉매 공급관(121)에서 제1기체 냉매 회수관(122)으로 바이 패스되는 액체 냉매의 유량을 조절하기 위하여 액체 냉매 바이 패스 유량 조절부가 마련된다.
본 실시예에서 바이 패스 배관부는, 일단이 제1액체 냉매 공급관(121)과 연결되며 타단이 제1기체 냉매 회수관(122)과 연결되는 복수의 바이 패스 배관(127-2, 127-3)으로 이루어지며, 액체 냉매 바이패스 유량 조절부는 복수의 바이 패스 배관(127-2, 127-3)마다 마련되는 바이 패스용 개폐 밸브(127a)이다.
복수의 바이 패스 배관(127-2, 127-3)마다 마련되는 바이 패스용 개폐 밸브(127a)는 복수의 제1증발기(123-2, 123-3)의 제1증발관(123a)마다 마련되는 제1증발관용 개폐 밸브(125a)의 동작에 대응하여 동작한다. 본 실시예에서 2개의 제1증발기(123-2, 123-3)에 대응하여 2개의 바이 패스용 개폐 밸브(127a)가 마련된다.
이하에서 제2증발부(130)의 구체적인 구성을 설명한다.
제2증발부(130)는 제2액체 냉매 공급관(131)과, 제2기체 냉매 회수관(132)과, 복수의 제2증발기(133-1~2)와, 복수의 제2증발관용 기체 냉매 유출관(134)과, 복수의 제2증발관용 액체 냉매 유입관(135)과, 복수의 제2증발관용 개폐 밸브(135a)와, 복수의 제2증발관용 유량 조절 밸브(135b)와, 적어도 하나 이상의 제2제상용 냉매 배출관(136)과, 적어도 하나 이상의 제2냉매 배출용 개폐 밸브(136a)를 포함하여 이루어진다.
제2액체 냉매 공급관(131)은, 일단이 기액분리기(110)의 하부와 연통되며 타단이 기액분리기(110)의 하방을 향하여 연장되는 형태이다. 따라서 기액분리기(110)에 저장된 액체 냉매는 중력(수두차 또는 사이폰 현상)에 의하여 제2액체 냉매 공급관(131)을 따라 하부로 유동한다. 즉 제2증발부(130)는 액체 냉매를 공급하기 위한 펌프 등과 같은 별도의 강제적인 이송 수단을 필요로 하지 않는 사이폰식 냉각 시스템이다.
제2액체 냉매 공급관(131)에 대응하여 제2기체 냉매 회수관(132)이 마련되며, 제2기체 냉매 회수관(132)은 일단이 기액분리기(110)의 상부와 연통되며 타단이 기액분리기(110)의 하방을 향하여 연장되는 형태이다. 본 실시예에서 제2기체 냉매 회수관(132)의 일단은 제1기체 냉매 회수관(132)의 일단으로부터 분기되는 형태이나 이는 통상의 기술자에 의하여 적절히 설계될 수 있는 통상의 기술이다.
제2액체 냉매 공급관(131) 및 제2기체 냉매 회수관(132)에 연결되는 복수의 제2증발기(133-1, 133-2)가 마련된다.
본 실시예에서 각각의 제2증발기(133-1, 133-2)는 기액분리기(110)보다 낮은 위치에 배치된다. 이는 기액분리기(110)의 액체 냉매가 제2액체 냉매 공급관(131)을 경유하여 각 제2증발기(133-1, 133-2)에 공급될 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 실시예에서 도 2와 같이 각각의 제2증발기(133-1, 133-2)는 서로 다른 높이에 위치하며, 제2증발기(133-1)가 가장 낮은 위치에 위치되며, 제2증발기(133-2)가 가장 높은 위치에 위치되는 것으로 도시하였다.
각각의 제2증발기(133-1, 133-2)는 액체 냉매가 기체 냉매로 증발되는 제2증발관(133a)과 제2증발관(133a)의 표면에 공기를 강제로 공급하는 제2송풍기(133b)를 포함하여 이루어진다. 이와 같은 각각의 제2증발기(133-1, 133-2)는 냉동 및 냉장 창고에 마련되어 고내 온도를 저온으로 유지한다.
또한 각각의 제2증발기(133-1, 133-2)에는 제2증발관(133a)의 표면에 발생하는 서리나 얼음을 제거하기 위한 제2제상 수단(미도시)을 구비한다.
제2제상 수단은 제1제상 수단과 명칭만이 상이할 뿐 실질적으로 동일하다.
각각의 제2증발기(133-1, 133-2)의 제2증발관(133a)은, 그 상단이 제2증발관용 기체 냉매 유출관(134)을 매개하여 제2기체 냉매 회수관(132)과 연결되며, 그 하단이 제2증발관용 액체 냉매 유입관(135)을 매개하여 제2액체 냉매 공급관(131)과 연결된다.
즉 각각의 제2증발기(133-1, 133-2)의 제2증발관(133a)은 제2증발관용 기체 냉매 유출관(134) 및 제2증발관용 액체 냉매 유입관(135)에 연결된다.
각각의 제2증발관용 액체 냉매 유입관(135)에는 제2증발관용 개폐 밸브(135a)와 제2증발관용 유량 조절 밸브(135b)가 마련된다.
각각의 제2증발관용 유량 조절 밸브(135b)는 각각의 제2증발기(133-1, 133-2)의 제2증발관(133a)으로 적당량의 액체 냉매가 유입되도록 조절하는 역할을 하며, 초기 설치시에 소정의 유량으로 세팅된 후, 정상 운전시에는 미리 세팅된 유량으로 냉매가 유동하도록 한다.
제2증발기(133-2)에 대응하는 제2증발관용 액체 냉매 유입관(135)에 제2제상용 냉매 배출관(136)이 마련된다.
아울러 가장 낮은 위치에 위치한 제2증발기(133-1)에 대응하는 제2증발관용 액체 냉매 유입관(135)에는 제상용 냉매 배출관이 마련되지 않는다.
각각의 제2제상용 냉매 배출관(136)은, 상단부가 해당 제2증발관에 대응하는 제2증발관용 액체 냉매 유입관(135)에 연결되는 한편 하단부가 해당 제2증발관보다 낮은 위치에 배치된 다른 제2증발관에 연결된 제2증발관용 액체 냉매 유입관(135)에 연결된다.
즉 제2증발기(133-2)에 대응하여 마련된 제2제상용 냉매 배출관(136)은, 상단부가 제2증발기(133-2)에 대응하여 마련된, 제2증발관용 개폐 밸브(135a)와 제2증발관(133a) 사이의 제2증발관용 액체 냉매 유입관(135)에 연결된다.
또한 제2증발기(133-2)에 대응하여 마련된 제2제상용 냉매 배출관(136)은, 하단부가 제1증발기(133-1)에 마련된, 제2증발관용 개폐 밸브(135a)와 제2증발관(133a) 사이의 제2증발관용 액체 냉매 유입관(135)에 연결된다.
또한 제2제상용 냉매 배출관(136)에 제2냉매 배출용 개폐 밸브(136a)가 마련된다.
본 실시예에서 응축부(140)는, 여러가지 열교환기의 형태인 응축기(141)와, 기액분리기(110)로부터 응축기(141)에 기체 상태의 냉매를 공급하는 기체 냉매 공급관(142)과, 응축기(140)에서 기체 냉매가 응축된 액체 상태의 액체 냉매를 기액분리기(110)로 회수하기 위한 액체 냉매 회수관(143)을 포함하여 이루어진다.
본 실시예에서 응축부(140)는 압축 과정 없이 기체 냉매를 직접 액체 냉매로 응축하도록 하였지만, 실시예에 따라서 응축부(140)는 압축기에 의하여 저압의 기체 냉매를 고압의 기체 냉매로 압축한 후 이를 응축하는 방식일 수도 있다.
본 실시예의 작동을 설명한다.
일반적으로 냉동 및 냉장 창고 등을 저온 상태로 냉각하기 위하여 본 시스템이 작동된다. 이때 도 2에 도시된 바와 같이 제1증발관용 개폐 밸브(125a) 및 제2증발관용 개폐 밸브(135a)는 모두 개방된 상태이며, 제1냉매 배출용 개폐 밸브(126a), 제2냉매 배출용 개폐 밸브(136a), 및 바이 패스용 개폐 밸브(127a)는 모두 닫힌 상태이다.
따라서 제1증발부(120)를 통하여, 액체 냉매는 기액분리기(110)에서 제1액체 냉매 공급관(121) 및 제1증발관용 액체 냉매 유입관(125)을 매개하여 각 제1증발기(123-1, 123-2, 123-3)의 제1증발관(123a)으로 유입된 후 제1증발관(123a)에서 증발되면서 냉동 및 냉장 창고 내부를 냉각시키며, 제1증발관(123a)에서 증발된 기체 냉매는 제1증발관용 기체 냉매 유출관(124) 및 제1기체 냉매 회수관(122)을 거쳐 기액분리기(110)로 회수된다.
또한 제2증발부(130)를 통하여, 액체 냉매는 기액분리기(110)에서 제2액체 냉매 공급관(131) 및 제2증발관용 액체 냉매 유입관(135)을 매개하여 각 제2증발기(133-1, 133-2)의 제2증발관(133a)으로 유입된 후 제2증발관(133a)에서 증발되면서 냉동 및 냉장 창고 내부를 냉각시키며, 제2증발관(133a)에서 증발된 기체 냉매는 제2증발관용 기체 냉매 유출관(134) 및 제2기체 냉매 회수관(132)을 거쳐 기액분리기(110)로 회수된다.
기액분리기(110)의 기체 냉매는 기체 냉매 공급관(142)을 통하여 응축기(141)에 공급되어 액체 냉매로 응축된 후 액체 냉매 회수관(143)을 통하여 기액분리기(110)로 회수된다.
이때 응축기(141)의 응축 열원은 다양한 열원이 채택될 수 있다.
이와 같은 정상적인 냉각 작동 상태를 유지하다가 간헐적으로 제상 운전이 필요하다.
각 증발기마다 하루에 1~2회 정도 제상 운전을 수행한다.
도 3을 참조하여 제1증발부(120)의 제1증발기(123-2)에 대한 제상 운전을 수행하는 것을 예로들어 설명한다.
제1증발기(123-2)에 대한 제1증발관용 개폐 밸브(125a)가 닫히면서 제1증발기(123-2)의 제1증발관(123a)으로 액체 냉매의 유입이 중단된다.
아울러 제1증발기(123-2)에 대한 제1냉매 배출용 개폐 밸브(126a)가 열리면서 제1증발기(123-2)의 제1증발관(123a)에 잔존하는 액체 냉매는 제1증발기(123-2)에 대한 제1제상용 냉매 배출관(126) 및 제1기체 냉매 회수관(122)을 경유하여 기액분리기(110)로 회수된다. 이와 같은 액체 냉매의 배출에 의하여 제상 운전을 위하여 제1증발기(123-2)의 제1증발관(123a) 내부의 액체 냉매를 증발시킬 필요가 없게 된다.
이와 같이 제1증발기(123-2)의 제1증발관(123a) 내부의 액체 냉매가 배출된 후 제1제상 수단에 의하여 제1증발기(123-2)의 제1증발관(123a)에 대한 제상 운전이 수행된다.
따라서 매우 짧은 시간과 적은 비용으로 제상 운전이 가능하며, 또한 ㅈ증발제1증발기(123-2)의 운전 중지 시간을 대폭 절감하여 냉동 및 냉장 창고의 항온성을 높일 수 있다.
한편 제1증발기(123-2)의 제1증발관(123a)으로 액체 냉매의 유입이 중단되면서 다른 제1증발기(123-1, 123-3)로 과도한 액체 냉매가 공급되는 것을 방지하기 위하여 제1증발기(123-2)에 대응하는 바이 패스 배관(127-2)의 바이 패스용 개폐 밸브(127a)가 열리면서 정상 운전에서 제1증발기(123-2)의 제1증발관(123a)으로 공급되었던 냉매의 유량에 해당하는 만큼의 유량의 냉매가 바이 패스 배관(127-2)을 통하여 제1기체 냉매 회수관(122)으로 바이 패스 배출되어 기액분리기(110)로 회수된다. 따라서 다른 증발기(123-1, 123-3)는 정상 운전과 제상 운전 모두에서 동일한 액체 냉매가 공급되어 고내 온도의 항온성을 높일 수 있다.
이와 같은 제상 운전이 완료되면, 제1증발관용 개폐 밸브(125a)가 열리고, 제1냉매 배출용 개폐 밸브(126a) 및 바이 패스용 개폐 밸브(127a)가 닫히면서 정상 운전이 수행된다.
다만 제1증발기(123-1)에 대한 제상 운전은 종래의 방식에 의하여 이루어진다.
도 3을 참조하여 제2증발부(130)의 제2증발기(133-2)에 대한 제상 운전을 수행하는 것을 예로들어 설명한다.
제2증발기(133-2)에 대한 제2증발관용 개폐 밸브(135a)가 닫히면서 제2증발기(133-2)의 제2증발관(133a)으로 액체 냉매의 유입이 중단된다.
아울러 제2증발기(133-2)에 대한 제2냉매 배출용 개폐 밸브(136a)가 열리면서 제2증발기(133-2)의 제2증발관(133a)에 잔존하는 액체 냉매는 제2증발기(133-2)에 대한 제2제상용 냉매 배출관(136) 및 제2증발기(133-1)에 대한 제2증발관용 액체 냉매 유입관(135)을 경유하여 제2증발기(133-1)의 제2증발관(133a)으로 공급되어 증발된다. 이와 같은 액체 냉매의 배출에 의하여 제상 운전을 위하여 제2증발기(133-2)의 제2증발관(133a) 내부의 액체 냉매를 증발시킬 필요가 없게 된다.
이와 같이 제2증발기(133-2)의 제2증발관(133a) 내부의 액체 냉매가 배출된 후 제상 수단에 의하여 제2증발기(133-2)의 제2증발관(133a)에 대한 제상 운전이 수행된다.
따라서 매우 짧은 시간과 적은 비용으로 제상 운전이 가능하며, 또한 제2증발기(133-2)의 운전 중지 시간을 대폭 절감하여 냉동 및 냉장 창고의 항온성을 높일 수 있다.
이와 같은 제상 운전이 완료되면, 제2증발관용 개폐 밸브(135a)가 열리고, 열렸던 제2냉매 배출용 개폐 밸브(136a)가 닫히면서 정상 운전이 수행된다.
다만 본 실시예에 의할 경우에도 가장 낮은 위치에 위치된 제2증발기(133-1)에 대한 제상 운전은 종래의 방식이 적용되어야 한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 기액분리기
120 :제1증발부
121 : 제1액체 냉매 공급관 121a : 액체 냉매 이송 펌프
122 : 제1기체 냉매 회수관
123-1~3 : 제1증발기 123a : 제1증발관
123b : 제1송풍기
124 : 제1증발관용 기체 냉매 유출관
125 : 제1증발관용 액체 냉매 유입관
125a : 제1증발관용 개폐 밸브 125b : 제1증발관용 유량 조절 밸브
126 : 제1제상용 냉매 배출관 126a : 제1냉매 배출용 개폐 밸브
127-2~3 : 바이 패스 배관 127a : 바이 패스용 개폐 밸브
130 : 제2증발부
131 : 제2액체 냉매 공급관
132 : 제2기체 냉매 회수관
133-1~2 : 제2증발기 133a : 제2증발관
133b : 제2송풍기
134 : 제2증발관용 기체 냉매 유출관
135 : 제2증발관용 액체 냉매 유입관
135a : 제2증발관용 개폐 밸브 135b : 제2증발관용 유량 조절 밸브
136 : 제2제상용 냉매 배출관 136a : 제2냉매 배출용 개폐 밸브

Claims (1)

  1. 내부 상부에 기체 상태의 냉매가 저장되며 내부 하부에 액체 상태의 냉매가 저장되는 기액분리기와, 상기 기액분리기의 액체 상태의 냉매를 공급받아 기체 상태로 증발시킨 후 상기 기액분리기로 회수시키는 제1증발부와, 상기 기액분리기의 액체 상태의 냉매를 공급받아 기체 상태로 증발시킨 후 상기 기액분리기로 회수시키는 제2증발부와, 상기 기액분리기의 기체 상태의 냉매를 공급받아 액체 상태로 응축시킨 후 상기 기액분리기로 회수시키는 응축부를 포함하여 이루어지는 냉각 시스템에 있어서 :
    상기 제1증발부는,
    일단이 상기 기액분리기의 하부와 연통되며 타단이 상기 기액분리기의 상방을 향하여 연장되는 제1액체 냉매 공급관과,
    상기 제1액체 냉매 공급관에 마련되는 액체 냉매 이송 펌프와,
    일단이 상기 기액분리기의 상부와 연통되며 타단이 상기 기액분리기의 상방을 향하여 연장되는 제1기체 냉매 회수관과,
    제1증발관과 제1송풍기를 포함하여 이루어지며 상기 기액분리기보다 높은 위치에 배치되는 복수의 제1증발기와,
    상기 제1증발관의 표면에 발생하는 서리나 얼음을 제거하기 위한 제1제상 수단과,
    상기 제1증발관의 상단과 상기 제1기체 냉매 회수관을 서로 연결하기 위하여 상기 제1증발관마다 마련되는 제1증발관용 기체 냉매 유출관과,
    상기 제1증발관의 하단과 상기 제1액체 냉매 공급관을 서로 연결하기 위하여 상기 제1증발관마다 마련되는 제1증발관용 액체 냉매 유입관과,
    상기 제1증발관용 액체 냉매 유입관마다 마련되는 제1증발관용 개폐 밸브와,
    상단부가 상기 제1증발관용 개폐 밸브와 상기 제1증발관 사이의 상기 제1증발관용 액체 냉매 유입관에 연결되며 하단부가 상기 제1기체 냉매 회수관에 연결되도록 상기 제1증발관용 액체 냉매 유입관마다 마련되는 제1제상용 냉매 배출관과,
    상기 제1제상용 냉매 배출관마다 마련되는 제1냉매 배출용 개폐 밸브를 포함하여 이루어지며 ;
    상기 제2증발부는,
    일단이 상기 기액분리기의 하부와 연통되며 타단이 상기 기액분리기의 하방을 향하여 연장되는 제2액체 냉매 공급관과,
    일단이 상기 기액분리기의 상부와 연통되며 타단이 상기 기액분리기의 하방을 향하여 연장되는 제2기체 냉매 회수관과,
    제2증발관과 제2송풍기를 포함하여 이루어지며 상기 기액분리기보다 낮은 위치에 배치되는 복수의 제2증발기와,
    상기 제2증발관의 표면에 발생하는 서리나 얼음을 제거하기 위한 제2제상 수단과,
    상기 제2증발관의 상단과 상기 제2기체 냉매 회수관을 서로 연결하기 위하여 상기 제2증발관마다 마련되는 제2증발관용 기체 냉매 유출관과,
    상기 제2증발관의 하단과 상기 제2액체 냉매 공급관을 서로 연결하기 위하여 상기 제2증발관마다 마련되는 제2증발관용 액체 냉매 유입관과,
    상기 제2증발관용 액체 냉매 유입관마다 마련되는 제2증발관용 개폐 밸브와,
    상단부가 상기 제2증발관용 개폐 밸브와 상기 제2증발관 사이의 상기 제2증발관용 액체 냉매 유입관에 연결되며 하단부가 해당 제2증발관보다 낮은 위치에 배치된 다른 제2증발관에 연결된 상기 제2증발관용 개폐 밸브와 상기 제2증발관 사이의 상기 제2증발관용 액체 냉매 유입관에 연결되는 적어도 하나 이상의 제2제상용 냉매 배출관과,
    상기 제2제상용 냉매 배출관마다 마련되는 제2냉매 배출용 개폐 밸브를 포함하여 이루어지는 것 ;
    을 특징으로 하는 효율적인 제상 운전이 가능한 복합식 냉각 시스템.
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