KR102257601B1 - Energy saving refrigeration and defrost system that exchanges refrigerant condensation heat and brine in plate heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 판형 열교환기에서 냉매 응축열과 브라인을 열교환시킨 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 냉동 시스템 내의 고온 냉매 가스와 제상 시스템 내의 브라인을 판형 열교환기에서 열교환시키고 열교환 상승된 브라인 열을 브라인 냉각기에서 냉각 순환시켜 고온 냉매 가스를 응축시키는 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an energy-saving refrigeration and defrosting system in which refrigerant condensation heat and brine are heat-exchanged in a plate heat exchanger. More specifically, it relates to an energy-saving refrigeration and defrosting system in which high-temperature refrigerant gas in a refrigeration system and brine in a defrost system are heat-exchanged in a plate heat exchanger, and brine heat raised by heat exchange is cooled and circulated in a brine cooler to condense high-temperature refrigerant gas. .
통상의 냉동 시스템은 냉매를 순환시키면서 부하에서 열교환을 통해 정해진 공간을 냉동시키는 시스템으로서 통상 다음과 같은 4 단계 순환 사이클을 통해 열 교환과 주위의 냉동을 실현하고 있다.A typical refrigeration system is a system for refrigerating a predetermined space through heat exchange in a load while circulating a refrigerant, and generally realizes heat exchange and refrigeration of the surroundings through a four-stage circulation cycle as follows.
증발기에서 열교환된 저온저압의 냉매가스가 압축기를 통과하면서 고온고압의 냉매가스로 전환되고, 전환된 냉매가스가 응축기에 유입되어 액상으로 응축되어 외부로 응축폐열을 방출하게 된다. 이처럼 외부 대기 상으로 응축폐열을 방출시켜 응축기 내의 냉매액의 온도와 압력을 저하시키는 것은 응축폐열을 지속적으로 냉동시스템 외부에서 소모시켜야 하는 것으로 에너지 절감 측면에서는 바람직하지 않은 것이었다.The low-temperature and low-pressure refrigerant gas heat-exchanged in the evaporator passes through the compressor and is converted into high-temperature and high-pressure refrigerant gas, and the converted refrigerant gas is introduced into the condenser and condensed into a liquid phase, thereby discharging condensed waste heat to the outside. In this way, reducing the temperature and pressure of the refrigerant liquid in the condenser by releasing the condensed waste heat into the external atmosphere requires the condensed waste heat to be continuously consumed outside the refrigeration system, which is not desirable in terms of energy saving.
또한 응축기에서 응축된 고온 고압의 냉매액은 팽창변을 지나면서 유량이 조정되어 저온저압으로 변화되고 저온저압 상태의 냉매액이 증발기 내로 유입되어 분사되면서 급팽창되어 주위로부터 기화열을 흡수시켜 열교환 됨으로써 주위의 공간을 냉각시킬 뿐만 아니라 증발기 외부에 성에를 발생시키는 것이었다.In addition, the high-temperature and high-pressure refrigerant liquid condensed in the condenser passes through the expansion valve, and the flow rate is adjusted to change to low-temperature and low-pressure. It not only cools the space, but also creates frost on the outside of the evaporator.
이때 외부 공기의 열을 흡수하는 증발기 표면온도는 외부 공기의 온도에 비하여 상대적으로 낮고 이로 인하여 증발기 표면에는 상대적으로 고온 습윤 상태인 외부 공기로부터 응결된 수분이 달라붙게 되어 성에가 생성되는 것이다. 이와 같이 증발기 표면에 생성된 성에는 시간이 지남에 따라 점점 두꺼워지고 이로 인해 증발기를 통과하는 공기의 열교환 효율이 떨어져 냉각 효율이 떨어지고 과다한 전력 소모가 발생하게 되는 것이다.At this time, the surface temperature of the evaporator absorbing the heat of the outside air is relatively low compared to the temperature of the outside air, and condensed moisture from the outside air, which is relatively hot and humid, adheres to the surface of the evaporator, thereby generating frost. In this way, the frost generated on the evaporator surface becomes thicker as time passes, and the heat exchange efficiency of the air passing through the evaporator decreases, resulting in a decrease in cooling efficiency and excessive power consumption.
그 후 증발기를 통과시킨 저온저압의 냉매가스는 다시 압축기로 순환되어 냉동 사이클을 반복하게 되는 것이다.After that, the low-temperature and low-pressure refrigerant gas that has passed through the evaporator is circulated back to the compressor to repeat the refrigeration cycle.
외부 대기상으로 방출된 응축 폐열을 이용하여 증발기 표면에 생성된 성에를 제상시키기 위한 시스템을 본 발명자는 이미 하기 3건의 특허문헌을 통해 개시한 바 있다.The present inventor has already disclosed a system for defrosting frost generated on the surface of the evaporator by using the condensed waste heat released to the outside atmosphere through the following three patent documents.
대한민국 등록특허 제10-1525530호 '응축 폐열 제상 과냉각 냉동장치 및 그 제어 방법'에서는 응축 폐열을 열교환기(120) 내의 응축열 흡수배관(122)을 통해 흡수시킨 후 이를 응축열 저장 부재(160)에 회수 저장시키고 응축열 저장 부재에 저장된 응축열을 이용하여 제상수 공급관(142)에 제상수를 공급시켜 증발기 외부의 성에를 제상시키는 냉동장치와 제어 방법을 개시한 바 있다.In Korean Patent No. 10-1525530'Condensed waste heat defrost supercooling refrigeration device and its control method', the condensed waste heat is absorbed through the condensation heat absorption pipe 122 in the
그러나 상기 특허문헌에 개시된 응축열 저장 부재의 경우 일정 온도 이상의 온도를 유지하기 위해서는 연속하여 응축열을 응축열 저장 부재에 흡수 공급시켜야 하는 문제점이 있어 냉동장치 시스템을 일부 중단시킬 경우 충분한 응축열을 저장할 수 없는 문제점이 있었다.However, in the case of the condensation heat storage member disclosed in the above patent document, there is a problem in that it is necessary to continuously absorb and supply the condensation heat to the condensation heat storage member in order to maintain a temperature above a certain temperature. there was.
한편 대한민국 공개특허공보 제10-2016-59010호 '토출가스 폐열을 이용한 냉동장치 제상 시스템'에서는 실외응축기(3)에서 발생하는 토출가스 폐열을 응축열회수열교환기(2)를 통해 회수시켜 제상수를 가온하고 가온된 제상수를 제상수 공급관에 공급하여 증발냉각기(4) 배관의 성에를 제거시킨 후 응축열 저장탱크(5)로 회수 순환시킴을 특징으로 하는 토출가스 폐열을 이용한 냉동장치 제상 시스템을 개시한 바 있다.Meanwhile, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-59010,'Refrigeration system defrosting system using waste gas waste heat', waste heat generated from the outdoor condenser 3 is recovered through the condensation heat
그러나 상기 공개특허문헌에 개시된 토출가스 폐열을 응축열회수열교환기를 통해 회수시켜 제상수를 가온하여 성에를 제거시키는 냉동장치 제상 시스템 역시 응축열 저장탱크에서 토출가스 폐열을 일정시간 이상 보관하기 어려운 문제가 있어 상업화에 어려움이 있었던 것이다.However, the refrigeration system defrosting system that removes the defrost by heating the defrost water by recovering the discharge gas waste heat disclosed in the above disclosed patent documents through a condensation heat recovery heat exchanger also has a problem that it is difficult to store the discharge gas waste heat in the condensation heat storage tank for a certain period of time, so commercialization There was a difficulty.
또한 대한민국 등록특허 제10-1962878호 '냉동기 토출 가스에 의한 응축 폐열 회수를 이용한 냉동 시스템'에서는 압축기, 응축기, 압축기에서 압축된 냉매를 응축기에 전달하는 메인 유로, 압축기에서 배출되는 냉매의 열을 일부 저장하는 축열 저장조, 압축기에서 압축된 냉매를 축열 저장조에 전달하는 보조 유로계로 구성된 냉동기 토출 가스에 의한 응축폐열 회수를 이용한 냉동 시스템을 개시한 바 있다. In addition, in Korean Patent Registration No. 10-1962878'Refrigeration system using condensed waste heat recovery from refrigerant discharge gas', a compressor, a condenser, a main flow path for transferring the refrigerant compressed from the compressor to the condenser, and some heat of the refrigerant discharged from the compressor There has been disclosed a refrigeration system using condensed waste heat recovery from a refrigerator discharge gas composed of a heat storage storage tank to store and an auxiliary flow path system for transferring a refrigerant compressed by a compressor to the heat storage storage tank.
그러나 상기 특허문헌 내에 개시된 축열 저장조(60)는 지정된 온도인 통상 40℃ 정도의 온도까지만 열을 저장할 수 있게 설계되어 충분한 응축폐열을 축열 저장조에 저장하기 어려웠을 뿐 아니라 보조 유로(100)와 메인 유로(210)에서 응축 폐열의 손실이 발생하여 열에너지 효율 면에서 바람직한 것이 아니었다. However, the heat storage tank 60 disclosed in the patent document was designed to store heat only up to a temperature of about 40°C, which is a specified temperature, so it was difficult to store sufficient condensed waste heat in the heat storage tank, as well as the auxiliary flow path 100 and the main flow path. In (210), condensation waste heat was lost, which was not desirable in terms of thermal energy efficiency.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명자는 통상 사용되는 냉동 시스템 내의 응축기와 상기 특허문헌에 개시된 응축열 저장 탱크를 대체할 수 있는 판형 열교환기를 시스템 내에 도입하고, 판형 열교환기 내에서 냉매 가스와 브라인의 열교환을 통해 냉매 가스를 냉각시켜 응축시키고 열교환 승온된 브라인 제상액을 브라인 냉각기에서 냉각 순환시켜 연속적으로 냉매 가스와 브라인을 열교환시켜 에너지 절감이 가능한 냉동 및 제상 시스템을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 된 것이다.In order to solve this problem, the present inventors introduced a condenser in a commonly used refrigeration system and a plate heat exchanger capable of replacing the condensation heat storage tank disclosed in the above patent document into the system, and heat exchange between refrigerant gas and brine in the plate heat exchanger. The present invention has been completed by developing a refrigerant and defrosting system capable of saving energy by cooling and condensing the refrigerant gas through heat exchange and cooling and circulating the heated brine defrost liquid in a brine cooler to continuously heat exchange between the refrigerant gas and brine.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 냉동 시스템 내의 응축기와 응축열 저장 탱크를 대체할 수 있는 판형 열교환기를 시스템 내에 도입코자 한 것이다. 이에 따라 판형 열교환기 내에서 냉매 가스와 브라인의 열교환을 통해 냉매 가스를 냉각시켜 응축시키고 열교환 승온된 브라인 제상액을 브라인 냉각기에서 냉각 순환시켜 연속적으로 냉매 가스와 브라인을 열교환시켜 에너지 절감이 가능한 냉동 및 제상 시스템을 개발코자 한 것이다. The problem to be solved by the present invention is to introduce a plate heat exchanger that can replace the condenser and the condensed heat storage tank in the refrigeration system into the system. Accordingly, the refrigerant gas is cooled and condensed through heat exchange between the refrigerant gas and brine in the plate heat exchanger, and the heated brine defrost liquid is cooled and circulated in the brine cooler to continuously heat exchange the refrigerant gas and brine to save energy. It was intended to develop a defrost system.
본 발명의 목적은 ⅰ) 냉동 운전시 압축기(1)에서 압축된 고온 고압의 냉매 가스를 판형 열교환기(3)에서 브라인과 열교환 응축시킨 후 액체 상태의 냉매를 팽창변을 통과시켜 증발기(8)에서 기화열을 흡수하여 부하를 냉동시킨 후 다시 압축기로 순환시키고, 판형 열교환기에서 냉매 가스의 응축을 위해 열교환 승온된 브라인은 브라인 냉각기(4)로 유입되어 냉각시킨 후 브라인 순환 펌프(15)를 통해 판형 열교환기(3)로 유입 순환시키는 냉동 시스템; 및 ⅱ) 제상 운전시 성에 감지 센서(14)에서 감지된 신호에 의해 냉매 순환에 의한 냉동 시스템을 중단시킨 후, 전자 밸브(11)와 체크 밸브(12)를 열고 브라인 순환 시스템을 작동시켜 증발기(8) 상의 성에를 제상시키는 제상 시스템;으로 구성된 판형 열교환기에서 냉매 응축열과 브라인을 열교환시킨 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to i) heat-exchange and condense the high-temperature, high-pressure refrigerant gas compressed in the compressor (1) during refrigeration operation with brine in a plate-type heat exchanger (3), and then pass the liquid refrigerant through an expansion valve in the evaporator (8). After refrigerating the load by absorbing the heat of vaporization, the load is circulated again to the compressor, and the brine heated by heat exchange for condensation of the refrigerant gas in the plate heat exchanger flows into the brine cooler 4 and cools it, and then is plated through the
이때 상기 판형 열교환기는 냉매 유입구를 통해 유입된 70~80 ℃의 냉매 가스를 다수의 전열판에서 브라인 유입구에서 유입된 25~30 ℃의 브라인과 열교환시킨 후 응축된 30~40 ℃의 냉매액을 냉매 유출구를 통해 부하로 유출시키고, 열교환 승온된 35~45 ℃의 브라인을 브라인 냉각기로 유입 냉각 순환시킴을 특징으로 한다.At this time, the plate-type heat exchanger heat-exchanges the refrigerant gas of 70 to 80 °C introduced through the refrigerant inlet with the brine at 25 to 30 °C introduced from the brine inlet from a plurality of heat transfer plates, and then transfers the condensed refrigerant liquid of 30 to 40 °C to the refrigerant outlet. It is characterized in that the brine of 35 ~ 45 ℃, which is discharged to the load through the heat exchanger and heated by heat exchange, flows into the brine cooler for cooling and circulation.
또한 상기 브라인 냉각기는 에어 냉각핀이 부착된 S자 지그재그형 냉각관으로 브라인을 유입 유출시켜 브라인을 냉각시키고, 브라인 온도 상승시 브라인 냉각기 외부를 살수시켜 냉각 효율을 극대화 시킴을 특징으로 한다. In addition, the brine cooler is characterized in that it cools brine by inflowing and outflowing brine through an S-shaped zigzag type cooling tube with an air cooling fin attached, and maximizing cooling efficiency by sprinkling the outside of the brine cooler when the brine temperature rises.
본 발명의 또 다른 목적은 압축기로부터 냉매 가스를 하나의 판형 열교환기에서 응축시키고 다수의 증발기 부하에서 기화시키는 냉동 시스템과 전술한 제상 시스템으로 구성된 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템에 있어서, 상기 증발기의 제상 운전은 냉매 순환에 의한 냉동 시스템을 작동시키면서 다수의 증발기 중 일부 또는 전부에 선택적으로 제상 가능함을 특징으로 하는 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an energy-saving refrigeration and defrosting system comprising a refrigeration system for condensing refrigerant gas from a compressor in one plate heat exchanger and vaporizing at a plurality of evaporator loads and the defrosting system described above, wherein the defrosting of the evaporator The operation is to provide an energy-saving refrigeration and defrosting system, characterized in that it is possible to selectively defrost some or all of a plurality of evaporators while operating a refrigeration system by refrigerant circulation.
본 발명의 추가적 목적은 ⅰ) 압축기로부터 냉매 가스를 판형 열교환기에서 응축시키고 증발기 부하에서 기화시키는 다수의 전술한 냉동 시스템; ⅱ) 다수의 판형 열교환기와 연결된 하나의 브라인 냉각기를 지니는 브라인 냉각 순환 경로; 및 ⅲ) 다수의 전술한 제상 시스템;으로 구성된 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템에 있어서, 상기 증발기의 제상 운전은 제상을 요하는 일부의 냉동 시스템을 선택적으로 중단시키고, 브라인 냉각 순환 경로를 작동시키며 제상을 요하는 증발기에 선택적으로 제상 시스템을 작동시켜 제상 가능함을 특징으로 하는 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템을 제공하는 것이다.A further object of the present invention is: i) a plurality of the aforementioned refrigeration systems for condensing refrigerant gas from a compressor in a plate heat exchanger and vaporizing at an evaporator load; Ii) a brine cooling circulation path having one brine cooler connected to a plurality of plate heat exchangers; And iii) a plurality of the above-described defrost systems; in the energy-saving refrigeration and defrost system, the defrost operation of the evaporator selectively stops some refrigeration systems requiring defrost, operates the brine cooling circulation path, and defrosts It is to provide an energy-saving refrigeration and defrosting system, characterized in that defrosting is possible by selectively operating a defrosting system on an evaporator that requires.
본 발명의 효과는 냉동 시스템 내의 응축기와 응축열 저장 탱크를 대체할 수 있는 판형 열교환기를 시스템 내에 도입하여 판형 열교환기 내에서 냉매 가스와 브라인의 열교환을 통해 냉매 가스를 냉각시켜 응축시키고 열교환 승온된 브라인 제상액을 브라인 냉각기에서 냉각 순환시켜 연속적으로 냉매 가스와 브라인을 열교환시켜 에너지 절감이 가능한 냉동 및 제상 시스템을 제공하는 것이다. The effect of the present invention is to introduce a plate-type heat exchanger that can replace the condenser and the condensation heat storage tank in the refrigeration system into the system to cool the refrigerant gas through heat exchange between the refrigerant gas and brine in the plate-type heat exchanger to condense and heat-exchange brine defrost. It is to provide a refrigeration and defrosting system capable of saving energy by cooling and circulating liquid in a brine cooler to continuously heat exchange between refrigerant gas and brine.
도 1은 본 발명의 판형 열교환기에서 냉매 응축열과 브라인을 열교환시킨 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템의 전체 구성도이다.
청색으로 표시된 부분은 냉동 시스템 내에서 냉매 순환을 나타내는 부분이며 적색으로 표시된 부분은 제상 시스템 내에서 브라인 순환을 나타내는 부분이다. 또한 검정색으로 표시된 부분은 브라인과 냉매의 연속적 열교환을 위해 브라인의 냉각과 순환을 나타내는 부분이다.
도 2는 본 발명의 판형 열교환기의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 브라인 냉각기의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템의 또 다른 실시형태를 나타낸 전체 구성도이다.
도 5는 본 발명의 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템의 추가적 실시형태를 나타낸 전체 구성도이다. 1 is an overall configuration diagram of an energy-saving refrigeration and defrosting system in which refrigerant condensation heat and brine are heat-exchanged in a plate heat exchanger of the present invention.
The part marked in blue indicates the circulation of refrigerant in the refrigeration system, and the part marked in red indicates the circulation of brine in the defrost system. In addition, the part marked in black represents the cooling and circulation of brine for continuous heat exchange between brine and refrigerant.
2 is a schematic diagram showing the structure of the plate heat exchanger of the present invention.
3 is a schematic diagram showing the structure of the brine cooler of the present invention.
4 is an overall configuration diagram showing another embodiment of the energy-saving refrigeration and defrosting system of the present invention.
5 is an overall configuration diagram showing an additional embodiment of the energy-saving refrigeration and defrosting system of the present invention.
본 발명은 ⅰ) 냉동 운전시 압축기(1)에서 압축된 고온 고압의 냉매 가스를 판형 열교환기(3)에서 브라인과 열교환 응축시킨 후 액체 상태의 냉매를 팽창변을 통과시켜 증발기(8)에서 기화열을 흡수하여 부하를 냉동시킨 후 다시 압축기로 순환시키고, 판형 열교환기에서 냉매 가스의 응축을 위해 열교환 승온된 브라인은 브라인 냉각기(4)로 유입되어 냉각시킨 후 브라인 순환 펌프(15)를 통해 판형 열교환기(3)로 유입 순환시키는 냉동 시스템; 및 ⅱ) 제상 운전시 성에 감지 센서(14)에서 감지된 신호에 의해 냉매 순환에 의한 냉동 시스템을 중단시킨 후, 전자 밸브(11)와 체크 밸브(12)를 열고 브라인 순환 시스템을 작동시켜 증발기(8) 상의 성에를 제상시키는 제상 시스템;으로 구성된 판형 열교환기에서 냉매 응축열과 브라인을 열교환시킨 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템에 관한 것이다. In the present invention, i) the high temperature and high pressure refrigerant gas compressed in the compressor 1 during refrigeration operation is heat-exchanged and condensed with brine in a plate heat exchanger 3, and then the liquid refrigerant is passed through an expansion valve to generate the heat of vaporization in the
또한 본 발명은 압축기로부터 냉매 가스를 하나의 판형 열교환기에서 응축시키고 다수의 증발기 부하에서 기화시키는 냉동 시스템과 전술한 제상 시스템으로 구성된 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템에 있어서, 상기 증발기의 제상 운전은 냉매 순환에 의한 냉동 시스템을 작동시키면서 다수의 증발기 중 일부 또는 전부에 선택적으로 제상 가능함을 특징으로 하는 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템에 관한 것이다.In addition, the present invention provides an energy-saving refrigeration and defrosting system comprising a refrigeration system in which refrigerant gas from a compressor is condensed in one plate heat exchanger and vaporized in a plurality of evaporator loads, and the defrosting system described above, wherein the defrosting operation of the evaporator is performed by refrigerant It relates to an energy-saving refrigeration and defrost system, characterized in that it is possible to selectively defrost some or all of a plurality of evaporators while operating a refrigeration system by circulation.
또한 본 발명은 ⅰ) 압축기로부터 냉매 가스를 판형 열교환기에서 응축시키고 증발기 부하에서 기화시키는 다수의 전술한 냉동 시스템; ⅱ) 다수의 판형 열교환기와 연결된 하나의 브라인 냉각기를 지니는 브라인 냉각 순환 경로; 및 ⅲ) 다수의 전술한 제상 시스템;으로 구성된 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템에 있어서, 상기 증발기의 제상 운전은 제상을 요하는 일부의 냉동 시스템을 선택적으로 중단시키고, 브라인 냉각 순환 경로를 작동시키며 제상을 요하는 증발기에 선택적으로 제상 시스템을 작동시켜 제상 가능함을 특징으로 하는 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템에 관한 것이다. In addition, the present invention includes: i) a plurality of the aforementioned refrigeration systems for condensing refrigerant gas from a compressor in a plate heat exchanger and vaporizing at an evaporator load; Ii) a brine cooling circulation path having one brine cooler connected to a plurality of plate heat exchangers; And iii) a plurality of the above-described defrost systems; in the energy-saving refrigeration and defrost system, the defrost operation of the evaporator selectively stops some refrigeration systems requiring defrost, operates the brine cooling circulation path, and defrosts It relates to an energy-saving refrigeration and defrosting system, characterized in that defrosting is possible by selectively operating a defrosting system on an evaporator that requires.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 의해 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 판형 열교환기에서 냉매 응축열과 브라인을 열교환시킨 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템의 전체 구성도이다. 1 is an overall configuration diagram of an energy-saving refrigeration and defrosting system in which refrigerant condensation heat and brine are heat-exchanged in a plate heat exchanger of the present invention.
도 1에 나타난 바와 같이, 냉동 운전시에는 압축기(1)에서 압축된 고온 고압의 냉매 가스를 판형 열교환기(3)에서 브라인과 열교환 응축시킨 후 액체 상태의 냉매를 수액기(5)와 액열기(9)를 통과시킨 후 팽창변 및 증발기(8)에서 기화열을 흡수하여 부하를 냉동시킨 후 다시 압축기로 순환시킨다.As shown in FIG. 1, during refrigeration operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant gas compressed by the compressor 1 is heat-exchanged and condensed with brine in a plate heat exchanger 3, and then the liquid refrigerant is transferred to the
청색으로 표시된 부분은 냉동 시스템 내에서 냉매 순환을 나타내는 부분이며 적색으로 표시된 부분은 제상 시스템 내에서 브라인 순환을 나타내는 부분이다. 또한 검정색으로 표시된 부분은 브라인과 냉매의 연속적 열교환을 위해 브라인의 냉각과 순환을 나타내는 부분이다. The part marked in blue indicates the refrigerant circulation in the refrigeration system, and the part marked in red indicates the brine circulation in the defrost system. In addition, the part marked in black represents the cooling and circulation of brine for continuous heat exchange between brine and refrigerant.
또한 판형 열교환기(3)에서 냉매 가스의 응축을 위해 열교환 승온된 브라인은 브라인 냉각기(4)로 유입되어 냉각시킨 후 브라인 순환 펌프(15)를 통해 판형 열교환기(3)로 유입 순환시킨다. In addition, the brine heated by heat exchange for condensation of the refrigerant gas in the plate heat exchanger 3 flows into the brine cooler 4 and cools it, and then flows into the plate heat exchanger 3 through the
한편 제상 운전시에는 성에 감지 센서(14)에서 감지된 신호에 의해 냉매 순환에 의한 냉동 시스템을 중단시킨 후, 전자 밸브(11)와 체크 밸브(12)를 열고 브라인 순환 시스템을 작동시켜 증발기(8) 상의 성에를 제상시킨다. Meanwhile, during the defrost operation, the refrigeration system by refrigerant circulation is stopped by a signal detected by the
이때 제상수로 사용되는 브라인은 물과 프로필렌글리콜의 혼합액으로 물 1 중량부에 프로필렌글리콜 0.2~0.5 중량부가 바람직하다. At this time, the brine used as the defrosting water is a mixture of water and propylene glycol, and preferably 0.2 to 0.5 parts by weight of propylene glycol in 1 part by weight of water.
냉동 시스템과 제상 시스템의 작동은 통상 시스템 외부에 설치된 제어판에 의해 결정되고 제어판을 통해 시스템 내의 각종 센서의 작동과 센서 작동을 통한 시스템 내의 각종 단위 기계장치의 에너지 절감형 작동이 가능하다. The operation of the refrigeration system and the defrost system is usually determined by a control panel installed outside the system, and it is possible to operate various sensors in the system through the control panel and energy-saving operation of various unit machinery in the system through sensor operation.
도 2는 본 발명의 판형 열교환기의 구조를 나타낸 모식도이다. 2 is a schematic diagram showing the structure of the plate heat exchanger of the present invention.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 판형 열교환기(3)는 냉매 유입구(101)를 통해 유입된 70~80 ℃의 냉매 가스를 다수의 전열판(120)에서 브라인 유입구(111)에서 유입된 25~30 ℃의 브라인과 열교환시킨 후 응축된 30~40 ℃의 냉매액을 냉매 유출구(104)를 통해 부하로 유출시키고, 열교환 승온된 35~45 ℃의 브라인을 브라인 냉각기(4)로 유입 냉각 순환시킨다. As shown in FIG. 2, the plate-type heat exchanger 3 of the present invention uses the refrigerant gas of 70 to 80° C. introduced through the
판형 열교환기 내에는 냉매 순환 전열판과 브라인 순환 전열판이 서로 교차적으로 포개져 있으며 이를 통해 효과적인 열교환을 가능케 한다. In the plate heat exchanger, the refrigerant circulation heat transfer plate and the brine circulation heat transfer plate are overlapped with each other, thereby enabling effective heat exchange.
도 3은 본 발명의 브라인 냉각기의 구조를 나타낸 모식도이다. 3 is a schematic diagram showing the structure of the brine cooler of the present invention.
도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 브라인 냉각기는 에어 냉각핀이 부착된 S자 지그재그형 냉각관으로 브라인을 유입 유출시켜 브라인을 냉각시킨다. As shown in FIG. 3, the brine cooler of the present invention cools brine by inflowing and outflowing brine through an S-shaped zigzag type cooling tube with an air cooling fin attached thereto.
30~45 ℃의 승온된 브라인은 브라인 유입구(201)를 통해 유입시키고 에어 냉각핀(203)이 설치된 냉각관(202)을 통과하면서 냉각된다. 냉각된 브라인은 브라인 유출구(204)를 통해 유출된 후 다시 판형 열교환기로 순환 공급된다. The heated brine of 30 to 45 °C is introduced through the
한편 브라인 온도 상승시 브라인 냉각기 외부를 살수시켜 냉각 효율을 극대화시켜 브라인 유입구(111)에 25~30 ℃의 브라인이 유입되도록 한다. Meanwhile, when the brine temperature rises, the outside of the brine cooler is sprinkled to maximize cooling efficiency, so that the brine of 25 to 30°C is introduced into the
도 4는 본 발명의 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템의 또 다른 실시형태를 나타낸 전체 구성도이다. 4 is an overall configuration diagram showing another embodiment of the energy saving refrigeration and defrosting system of the present invention.
도 4에 나타난 바와 같이, 압축기로부터 냉매 가스를 하나의 판형 열교환기에서 응축시키고 다수의 증발기 부하에서 기화시키는 냉동 시스템과 전술한 제상 시스템으로 구성된 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템을 제공하는 것이다.As shown in FIG. 4, it is to provide an energy-saving refrigeration and defrosting system comprising a refrigeration system for condensing refrigerant gas from a compressor in one plate heat exchanger and vaporizing in a plurality of evaporator loads, and the defrosting system described above.
즉 하나의 냉동 시스템 내에 3개의 증발기 부하가 서로 병렬 상태로 연결되도록 구성될 수 있으며, 이러한 실시형태의 경우 판형 열교환기 내에서 냉매 가스의 충분한 응축이 가능하기 때문에 이러한 응축열을 3개의 증발기에서 나누어 증발시켜 3곳의 부하를 동시에 냉동시키고 기화된 냉매 가스는 압축기로 순환 유입시킬 수 있다. That is, three evaporator loads in one refrigeration system may be connected in parallel with each other, and in this embodiment, since sufficient condensation of refrigerant gas is possible in a plate heat exchanger, this heat of condensation is divided into three evaporators and evaporated. It freezes three loads at the same time, and the vaporized refrigerant gas can be circulated and introduced into the compressor.
상기 증발기의 제상 운전은 냉매 순환에 의한 냉동 시스템을 작동시키면서 다수의 증발기 중 일부 또는 전부에 선택적으로 제상 가능함을 특징으로 한다.The defrost operation of the evaporator is characterized in that it is possible to selectively defrost some or all of the plurality of evaporators while operating a refrigeration system by refrigerant circulation.
도 5는 본 발명의 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템의 추가적 실시형태를 나타낸 전체 구성도이다. 5 is an overall configuration diagram showing an additional embodiment of the energy-saving refrigeration and defrosting system of the present invention.
도 5에 나타난 바와 같이, ⅰ) 압축기로부터 냉매 가스를 판형 열교환기에서 응축시키고 증발기 부하에서 기화시키는 다수의 전술한 냉동 시스템; ⅱ) 다수의 판형 열교환기와 연결된 하나의 브라인 냉각기를 지니는 브라인 냉각 순환 경로; 및 ⅲ) 다수의 전술한 제상 시스템;으로 구성된 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템을 추가적으로 제공할 수 있다. As shown in Fig. 5, i) a plurality of aforementioned refrigeration systems for condensing refrigerant gas from a compressor in a plate heat exchanger and vaporizing at an evaporator load; Ii) a brine cooling circulation path having one brine cooler connected to a plurality of plate heat exchangers; And iii) a plurality of the above-described defrost systems; an energy-saving refrigeration and defrost system may be additionally provided.
상기 증발기의 제상 운전은 제상을 요하는 일부의 냉동 시스템을 선택적으로 중단시키고, 브라인 냉각 순환 경로를 작동시키며 제상을 요하는 증발기에 선택적으로 제상 시스템을 작동시켜 제상 가능함을 특징으로 한다.The defrost operation of the evaporator is characterized in that defrosting is possible by selectively stopping some refrigeration systems requiring defrosting, operating a brine cooling circulation path, and selectively operating a defrosting system in the evaporator requiring defrosting.
1: 압축기
2: 유분리기
3: 판형 열교환기
4: 브라인 냉각기
5: 수액기
6: 전자 밸브
7: 팽창변
8: 증발기
9: 액열기
10: 전자 밸브
11: 전자 밸브
12: 체크 밸브
13: 3방 밸브
14: 성에 감지 센서
15: 브라인 순환 펌프
101: 냉매 유입구
102: 냉매 유입공
103: 냉매 유출공
104: 냉매 유출구
111: 브라인 유입구
112: 브라인 유입공
113: 브라인 유출공
114: 브라인 유출구
120: 전열판
121: 가스켓
201: 브라인 유입구
202: 냉각관
203: 에어 냉각핀
204: 브라인 유출구1: compressor
2: oil separator
3: plate heat exchanger
4: brine cooler
5: receiver
6: solenoid valve
7: dilatation stool
8: evaporator
9: liquid heat
10: solenoid valve
11: solenoid valve
12: check valve
13: 3-way valve
14: frost detection sensor
15: brine circulation pump
101: refrigerant inlet
102: refrigerant inlet hole
103: refrigerant outlet hole
104: refrigerant outlet
111: brine inlet
112: brine inlet hole
113: brine drain hole
114: brine outlet
120: heat transfer plate
121: gasket
201: brine inlet
202: cooling pipe
203: air cooling fin
204: brine outlet
Claims (5)
ⅱ) 판형 열교환기에서 냉매 가스의 응축을 위해 열교환 승온된 브라인은 브라인 냉각기(4)로 유입되어 냉각시킨 후 브라인 순환 펌프(15)를 통해 판형 열교환기(3)로 유입 순환시키는 브라인 냉각 및 순환부;
ⅲ) 제상 운전시 성에 감지 센서(14)에서 감지된 신호에 의해 냉매 순환에 의한 냉동 및 냉매 순환을 중단시킨 후, 전자 밸브(11)와 체크 밸브(12)를 열고 브라인 순환을 작동시켜 냉동 및 냉매 순환부의 증발기(8) 상의 성에를 제상시키는 제상 및 브라인 순환부; 및
ⅳ) 냉매 응축열과 브라인을 열교환시키는 판형 열교환기(3);
로 구성된 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템;에 있어서,
상기 판형 열교환기는 냉매 유입구를 통해 유입된 70~80 ℃의 냉매 가스를 다수의 전열판에서 브라인 유입구에서 유입된 25~30 ℃의 브라인과 열교환시킨 후 응축된 30~40 ℃의 냉매액을 냉매 유출구를 통해 부하로 유출시키고, 열교환 승온된 35~45 ℃의 브라인을 브라인 냉각기로 유입 냉각 순환시킴을 특징으로 하는 에너지 절감형 냉동 및 제상 시스템.Ⅰ) During refrigeration operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant gas compressed in the compressor (1) is heat-exchanged and condensed with brine in the plate heat exchanger (3), and the liquid refrigerant is passed through an expansion valve to absorb the heat of vaporization in the evaporator (8), and load. A refrigeration and refrigerant circulation unit for re-circulating to the compressor after freezing the refrigerator;
Ii) The brine that has been heat-exchanged for condensation of the refrigerant gas in the plate heat exchanger flows into the brine cooler (4), cools it, and then flows into the plate heat exchanger (3) through the brine circulation pump (15) and circulates the brine cooling and circulation. part;
Iii) During defrost operation, after freezing and refrigerant circulation by refrigerant circulation is stopped by a signal detected by the frost detection sensor 14, the solenoid valve 11 and the check valve 12 are opened, and the brine circulation is operated to freeze and refrigerate. A defrost and brine circulation unit for defrosting frost on the evaporator 8 of the refrigerant circulation unit; And
Iv) a plate heat exchanger (3) for exchanging heat of condensation of refrigerant and brine;
In the energy-saving refrigeration and defrost system consisting of; In,
The plate-type heat exchanger heat-exchanges the refrigerant gas of 70 to 80 °C introduced through the refrigerant inlet with the brine at 25 to 30 °C introduced from the brine inlet from a plurality of heat transfer plates, and then transfers the condensed refrigerant liquid of 30 to 40 °C to the refrigerant outlet. Energy-saving refrigeration and defrosting system, characterized in that the brine of 35 to 45 ℃, which is discharged through the load and heated by heat exchange, flows into the brine cooler and circulates.
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2020
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