KR102294500B1 - Multistage compression type frozen apparatus - Google Patents

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Abstract

다단 압축형 냉동장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 다단 압축형 냉동장치는, 복수의 압축단에서 냉매의 압축이 이루어지는 압축부와, 압축부에 연결되며 압축부를 통과한 냉매가 열교환에 의해 응축이 이루어지는 응축부와, 응축부에 연결되며 응축부에서 응축된 액상의 냉매가 저장되는 레저버와, 레저버에 연결된 관로에 설치되며 레저버에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브부와, 제1팽창밸브부를 통과한 냉매를 공급받아 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리하며 기상의 냉매는 압축부로 공급하는 기액분리부와, 기액분리부에 연결된 관로에 설치되며 기액분리부에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브부와, 기액분리부와 압축부에 연결되며 기액분리부에서 배출된 액상의 냉매를 열교환에 의해 기상의 냉매로 전환시키는 증발부를 포함하며, 레저버에 연이어 기액분리부가 설치될 수 있다.The invention for a multi-stage compression type refrigeration system is disclosed. The multi-stage compression refrigeration apparatus of the present invention includes a compression unit in which the refrigerant is compressed at a plurality of compression stages, a condensing unit connected to the compression unit and the refrigerant passing through the compression unit is condensed by heat exchange, and the condensing unit, A reservoir in which the liquid refrigerant condensed in the condensing unit is stored, a first expansion valve unit installed in a pipeline connected to the reservoir to expand the refrigerant discharged from the reservoir, and the refrigerant passing through the first expansion valve unit A gas-liquid separator that separates the liquid refrigerant from the gaseous refrigerant and supplies the gas-liquid refrigerant to the compression unit; It is connected to the separation unit and the compression unit and includes an evaporator for converting the liquid refrigerant discharged from the gas-liquid separation unit into a gaseous refrigerant through heat exchange, and a gas-liquid separation unit may be installed in succession to the reservoir.

Description

다단 압축형 냉동장치{MULTISTAGE COMPRESSION TYPE FROZEN APPARATUS}Multi-stage compression refrigeration system {MULTISTAGE COMPRESSION TYPE FROZEN APPARATUS}

본 발명은 다단 압축형 냉동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-stage compression refrigeration system.

일반적인 냉동장치로 칠러(Chiller)를 사용할 수 있다. 칠러는 대규모 건물에 냉방을 공급하는 대형 냉방 시스템이며, 냉수 또는 부동액을 열원 전달 물질인 냉매로 사용한다.A chiller can be used as a general refrigeration device. A chiller is a large cooling system that supplies cooling to a large building, and uses cold water or antifreeze as a refrigerant as a heat source transfer material.

칠러는 냉수를 수요처로 공급하는 장치이다. 또한 칠러는, 냉매사이클을 순환하는 냉매와, 수요처를 순환하는 냉수 사이에 열교환이 이루어지도록 유도하여 냉수를 냉각시킨다. 칠러를 사용하는 냉동장치는 비교적 대용량 설비로서, 규모가 큰 건물 등에 설치될 수 있다.A chiller is a device that supplies cold water to a consumer. In addition, the chiller cools the cold water by inducing heat exchange between the refrigerant circulating in the refrigerant cycle and the cold water circulating in the consumer. A refrigeration system using a chiller is a relatively large-capacity facility, and may be installed in a large-scale building or the like.

칠러를 사용하는 냉동장치에서 냉각이 이루어진 냉수는 공기조화기 등을 사용하는 수요처로 공급된다.The chilled water cooled in a refrigeration system using a chiller is supplied to a consumer using an air conditioner or the like.

칠러유닛은, 냉매를 압축하는 압축기와, 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와, 응축기에서 응축된 냉매를 감압시키는 팽창장치 및 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함한다. 종래 냉동장치에서 사용되는 냉매는, 응축기에서 외부 공기와 열교환이 이루어지며, 증발기에서는 냉수와 열교환이 이루어질 수 있다.The chiller unit includes a compressor for compressing a refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor, an expansion device for decompressing the refrigerant condensed in the condenser, and an evaporator for evaporating the refrigerant decompressed by the expansion device. The refrigerant used in a conventional refrigeration apparatus may exchange heat with external air in a condenser, and may exchange heat with cold water in an evaporator.

칠러유닛은 다양한 크기 또는 용량으로 구비될 수 있다. 칠러유닛의 크기 또는 용량이라 함은, 냉동능력에 대응되는 개념으로, 냉동톤(RT, Refrigeration Ton)의 단위로 표시될 수 있다. 칠러유닛은, 칠러유닛이 설치되는 건물 등의 크기, 순환되는 냉수의 용량 또는 공기조화 용량 등에 따라 다양한 냉동톤을 가지는 설비로 제작될 수 있다. 예를 들어, 칠러유닛은 200RT, 500RT, 1000RT, 1500RT, 2000RT, 3000RT 등의 용량을 가지는 모델로 제작될 수 있다.The chiller unit may be provided in various sizes or capacities. The size or capacity of the chiller unit is a concept corresponding to the refrigeration capacity and may be expressed in units of refrigeration ton (RT). The chiller unit may be manufactured as a facility having various refrigeration tones according to the size of a building in which the chiller unit is installed, the capacity of circulated cold water or air conditioning capacity, and the like. For example, the chiller unit may be manufactured as a model having a capacity of 200RT, 500RT, 1000RT, 1500RT, 2000RT, 3000RT, or the like.

종래 냉동장치의 압축기가 다단으로 냉매를 압축할 경우, 기상의 냉매와 액상의 냉매를 분리하는 이코너마이저(Economizer)인 기액분리기가 설치될 수 있다. When the compressor of the conventional refrigeration system compresses the refrigerant in multiple stages, a gas-liquid separator that is an economizer that separates the refrigerant in the gas phase and the refrigerant in the liquid phase may be installed.

또한 종래 냉동장치의 부하 제어는 기구적으로 압축기의 인렛 가이드 벤(Inlet Guide Vane: IGV)을 제어하는 방식과, 고온가스 바이패스(Hot Gas Bypass)로 냉방용량을 제어하는 방식이 사용된다. 인렛 가이드 벤 으로만 냉동장치를 제어하는 경우, 다른 방식 대비 냉동 효율의 감소는 가장 적으나, 냉방용량의 감소량이 크지 않으므로, 냉방용량이 작은 값을 갖는 저부하 운전에서는 대응하기 어려운 문제점이 있다.In addition, the load control of the conventional refrigeration system is a method of mechanically controlling an inlet guide vane (IGV) of the compressor and a method of controlling the cooling capacity by a hot gas bypass (Hot Gas Bypass) are used. In the case of controlling the refrigeration system using only the inlet guide vane, the decrease in refrigeration efficiency is minimal compared to other methods, but the decrease in cooling capacity is not large, so it is difficult to cope with low-load operation with a small value of cooling capacity.

인렛 가이드 벤으로만 냉동장치의 부하제어가 되지 않을 경우, 고온가스 바이패스를 통해 응축기의 냉매를 바로 증발기로 넘기게 되며, 이러한 경우에는 냉동 효율의 저하가 많이 발생되는 문제점이 있다.When the load control of the refrigerating device is not controlled only with the inlet guide vane, the refrigerant of the condenser is passed directly to the evaporator through the hot gas bypass, and in this case, there is a problem in that the refrigeration efficiency is greatly reduced.

대한민국 공개특허공보 제2019-0006339호 (2019.01.18 공개, 발명의 명칭: 칠러유닛 및 이를 포함하는 칠러시스템)Republic of Korea Patent Publication No. 2019-0006339 (published on January 18, 2019, title of invention: chiller unit and chiller system including the same)

본 발명의 목적은, 냉동장치의 냉방용량 제어를 용이하게 할 수 있으며, 냉동효율의 저하를 최소화할 수 있는 다단 압축형 냉동장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a multi-stage compression type refrigeration system capable of facilitating control of the cooling capacity of a refrigeration system and minimizing a decrease in refrigeration efficiency.

또한 본 발명의 목적은, 인렛 가이드 벤이나 고온가스 바이패스를 사용하지 않으면서도, 냉동장치의 최저 부하 운전시에도 냉방용량 제어가 용이하게 이루어질 수 있는 다단 압축형 냉동장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a multi-stage compression type refrigeration system that can easily control the cooling capacity even during the lowest load operation of the refrigeration system without using an inlet guide van or a hot gas bypass.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned may be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. Moreover, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

본 발명에 따른 제어부가, 복수의 압축단을 구비한 압축부로 가스 냉매를 공급하는 관로부에 설치되는 제어밸브부를 제어하여 압축단의 동작 개수를 조절할 수 있다.The control unit according to the present invention may control the control valve unit installed in the conduit for supplying the gas refrigerant to the compression unit having a plurality of compression stages to adjust the number of operations of the compression stages.

또한 본 발명에 따른 기액분리부는, 낮은 압력을 갖는 분리부에서 높은 압력을 갖는 분리부를 향하여 가스 냉매를 운반하는 관로부의 차단이 순차적으로 이루어질 수 있다.In addition, the gas-liquid separation unit according to the present invention may be sequentially blocked from the separation unit having a low pressure toward the separation unit having a high pressure.

본 발명에 따른 다단 압축형 냉동장치는, 복수의 압축단에서 냉매의 압축이 이루어지는 압축부와, 압축부에 연결되며 압축부를 통과한 냉매가 열교환에 의해 응축이 이루어지는 응축부와, 응축부에서 배출되는 냉매의 이동을 안내하는 관로에 설치되며 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브부와, 복수의 분리부를 구비하며 제1팽창밸브부를 통과한 냉매를 공급받아 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리하고 기상의 냉매는 압축부로 공급하는 기액분리부와, 기액분리부에 연결된 관로에 설치되며 기액분리부에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브부 및 기액분리부에서 분리된 기상의 냉매를 압축부로 안내하는 복수의 관로에 설치되며 냉매의 이동을 제어하는 제어밸브부를 포함한다.A multi-stage compression type refrigeration system according to the present invention includes a compression unit in which refrigerant is compressed at a plurality of compression stages, a condensing unit connected to the compression unit and condensed by heat exchange of refrigerant passing through the compression unit, and discharged from the condensing unit It is installed in a conduit for guiding the movement of the refrigerant and has a first expansion valve unit for expanding the refrigerant, and a plurality of separation units. The refrigerant of the It is installed in a plurality of pipelines to include a control valve for controlling the movement of the refrigerant.

또한 제어밸브부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a control unit for controlling the operation of the control valve unit.

또한 기액분리부는, 전달된 냉매를 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리하는 분리부가 복수로 구비되며, 기액분리부에 구비된 분리부의 개수는, 압축부에 구비된 압축단의 개수보다 작게 이루어질 수 있다.In addition, the gas-liquid separation unit is provided with a plurality of separation units for separating the transferred refrigerant into liquid refrigerant and gaseous refrigerant, and the number of separation units provided in the gas-liquid separation unit may be smaller than the number of compression stages provided in the compression unit. have.

또한 제어부는, 가장 낮은 압력을 갖는 분리부에서 가장 높은 압력을 갖는 분리부를 향하여 순차적으로 분리부에 연결된 관로를 차단하며 냉방용량을 조절할 수 있다.In addition, the control unit may control the cooling capacity by sequentially blocking the conduit connected to the separation unit from the separation unit having the lowest pressure toward the separation unit having the highest pressure.

또한 압축부는, 증발부를 통해 전달된 냉매를 복수의 압축단에서 압축을 하는 제1압축부 및 제1압축부에 연결되며 제1압축부를 통과하며 압축된 냉매를 복수의 압축단에서 압축을 하는 제2압축부를 포함할 수 있다.In addition, the compression unit includes a first compression unit that compresses the refrigerant delivered through the evaporator at a plurality of compression stages, and a first compression unit connected to the first compression unit and passing through the first compression unit and compressing the compressed refrigerant at the plurality of compression stages 2 It may include a compression unit.

또한 제1압축부는, 증발부를 통해 전달된 냉매를 압축하는 제1압축단 및 제1압축단에 연이어 설치되며 제1압축단에서 압축된 냉매를 다시 압축하는 제2압축단을 포함할 수 있다.In addition, the first compression unit may include a first compression stage for compressing the refrigerant transferred through the evaporator and a second compression stage installed in succession to the first compression stage and for re-compressing the refrigerant compressed at the first compression stage.

또한 제2압축부는, 제2압축단을 통해 전달된 냉매를 압축하는 제3압축단과, 제3압축단에 연이어 설치되며 제3압축단에서 압축된 냉매를 다시 압축하는 제4압축단 및 제4압축단에 연이어 설치되며 제4압축단에서 압축된 냉매를 다시 압축하는 제5압축단을 포함할 수 있다.In addition, the second compression unit includes a third compression stage for compressing the refrigerant transferred through the second compression stage, and a fourth compression stage and a fourth stage installed in succession to the third compression stage and for re-compressing the refrigerant compressed at the third compression stage It is installed successively to the compression stage and may include a fifth compression stage for re-compressing the refrigerant compressed in the fourth compression stage.

또한 기액분리부는, 제1팽창밸브부에 연결되는 제1분리부와, 제1분리부에 연이어 설치되며 제1분리부에서 전달된 냉매를 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리하는 제2분리부와, 제2분리부에 연이어 설치되며 제2분리부에서 전달된 냉매를 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리하는 제3분리부 및 제3분리부에 연이어 설치되며 제3분리부에서 전달된 냉매를 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리하는 제4분리부를 포함할 수 있다.In addition, the gas-liquid separation unit includes: a first separation unit connected to the first expansion valve unit; and a third separation unit and a third separation unit that are installed successively in the second separation unit and separate the refrigerant transferred from the second separation unit into a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant, and are installed consecutively in the third separation unit may include a fourth separator for separating the refrigerant into a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant.

또한 제어밸브부는, 제1분리부에서 분리된 기상의 냉매를 제5압축단의 입구로 안내하는 제1공급파이프에 설치되며, 제어부의 제어신호에 의해 동작되어 관로를 개폐하는 제1동작밸브를 포함할 수 있다.In addition, the control valve unit is installed in the first supply pipe that guides the refrigerant in the gaseous phase separated by the first separation unit to the inlet of the fifth compression stage, and operates by a control signal from the control unit to open and close the first operation valve. may include

또한 제어밸브부는, 제2분리부에서 분리된 기상의 냉매를 제4압축단의 입구로 안내하는 제2공급파이프에 설치되며, 제어부의 제어신호에 의해 동작되어 관로를 개폐하는 제2동작밸브를 더 포함할 수 있다.In addition, the control valve unit is installed in the second supply pipe for guiding the refrigerant in the gaseous phase separated by the second separation unit to the inlet of the fourth compression stage, and operates by a control signal from the control unit to open and close the conduit. may include more.

또한 제어밸브부는, 제3분리부에서 분리된 기상의 냉매를 제3압축단의 입구로 안내하는 제3공급파이프에 설치되며, 제어부의 제어신호에 의해 동작되어 관로를 개폐하는 제3동작밸브를 더 포함할 수 있다.In addition, the control valve unit is installed in the third supply pipe for guiding the refrigerant in the gaseous phase separated by the third separation unit to the inlet of the third compression stage, and operates by a control signal from the control unit to open and close the pipeline. may include more.

또한 제어밸브부는, 제4분리부에서 분리된 기상의 냉매를 제2압축단의 입구로 안내하는 제4공급파이프에 설치되며, 제어부의 제어신호에 의해 동작되어 관로를 개폐하는 제4동작밸브를 더 포함할 수 있다.In addition, the control valve unit is installed in the fourth supply pipe for guiding the gaseous refrigerant separated by the fourth separation unit to the inlet of the second compression stage, and operates by a control signal from the control unit to open and close the pipeline. may include more.

또한 제어부는, 냉방용량 감소를 위하여 제4동작밸브를 동작시켜 제4공급파이프를 차단하며, 필요에 따라 순차적으로 제3동작밸브와 제2동작밸브와 제1동작밸브를 동작시켜 관로를 차단할 수 있다.In addition, the control unit operates the fourth operation valve to block the fourth supply pipe in order to reduce the cooling capacity, and, if necessary, sequentially operates the third operation valve, the second operation valve, and the first operation valve to block the pipeline. have.

또한 본 발명은, 응축부에 연결되며 응축부에서 응축된 액상의 냉매가 저장되는 레저버를 더 포함하며, 제1팽창밸브부는 레저버에서 배출되는 냉매를 팽창시키며, 레저버와 기액분리부를 연결하는 제1파이프에 설치될 수 있다.In addition, the present invention further includes a reservoir connected to the condensing unit and storing the liquid refrigerant condensed in the condensing unit, the first expansion valve unit expanding the refrigerant discharged from the reservoir, and connecting the reservoir and the gas-liquid separation unit and may be installed in the first pipe.

또한 제2팽창밸브부는, 제1분리부와 제2분리부를 연결하는 제2파이프에 연결되는 제1밸브와, 제2분리부와 제3분리부를 연결하는 제3파이프에 연결되는 제2밸브와, 제3분리부와 제4분리부를 연결하는 제4파이프에 연결되는 제3밸브 및 제4분리부와 증발부를 연결하는 제5파이프에 연결되는 제4밸브를 포함할 수 있다.In addition, the second expansion valve unit includes a first valve connected to a second pipe connecting the first separation unit and the second separation unit, and a second valve connected to a third pipe connecting the second separation unit and the third separation unit; , a third valve connected to the fourth pipe connecting the third separation unit and the fourth separation unit, and a fourth valve connected to the fifth pipe connecting the fourth separation unit and the evaporator.

본 발명에 따른 제어부가 복수의 압축단을 구비한 압축부로 가스 냉매를 공급하는 관로부에 설치되는 제어밸브부를 제어하므로, 냉동장치의 냉방용량 제어를 용이하게 할 수 있으며, 냉동효율의 저하를 최소화할 수 있다.Since the control unit according to the present invention controls the control valve unit installed in the conduit for supplying the gas refrigerant to the compression unit having a plurality of compression stages, it is possible to easily control the cooling capacity of the refrigerating device, and to minimize the decrease in refrigeration efficiency. can do.

또한 본 발명에 따른 기액분리부는, 낮은 압력을 갖는 분리부에서 높은 압력을 갖는 분리부를 향하여 가스 냉매를 운반하는 관로부의 차단이 순차적으로 이루어지므로, 냉방용량의 부분부하 대응이 단계적으로 이루어질 수 있다.In addition, in the gas-liquid separation unit according to the present invention, since the blockage of the conduit for transporting the gas refrigerant from the separation unit having a low pressure to the separation unit having a high pressure is sequentially made, the partial load response of the cooling capacity can be made in stages.

또한 본 발명에 따른 응축부에서 증발기로 이동하는 냉매가, 복수로 이루어진 기액분리부의 분리부를 통과하며 차례로 팽창하므로 부분부하 동작시 소음을 저감시킬 수 있다.In addition, since the refrigerant moving from the condensing unit to the evaporator according to the present invention expands sequentially as it passes through the separation unit of the gas-liquid separation unit made of a plurality of parts, it is possible to reduce noise during partial load operation.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the invention below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치의 주요 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축부를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레저버와 기액분리부를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기액분리부에서 분리된 기상의 냉매가 압축부로 이동되는 상태를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축부에서 배출된 냉매를 이용하여 압축부를 냉각시키는 상태를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기액분리부가 전부 동작될 때의 P-H 선도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제4분리부가 동작되지 않는 상태에서 P-H 선도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3,4분리부가 동작되지 않는 상태에서 P-H 선도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2,3,4분리부가 동작되지 않는 상태에서 P-H 선도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기액분리부가 전부 동작되지 않을 때의 P-H 선도이다.
1 is a block diagram showing the main configuration of a multi-stage compression type refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a compression unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a reservoir and a gas-liquid separation unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a state in which the refrigerant in the gas phase separated by the gas-liquid separation unit is moved to the compression unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating a state in which the compression unit is cooled by using the refrigerant discharged from the condensing unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view illustrating a multi-stage compression type refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a PH diagram when the gas-liquid separation unit is fully operated according to an embodiment of the present invention.
8 is a PH diagram in a state in which the fourth separator is not operated according to an embodiment of the present invention.
9 is a PH diagram in a state in which the third and fourth separators are not operated according to an embodiment of the present invention.
10 is a PH diagram in a state in which second, third, and fourth separators are not operated according to an embodiment of the present invention.
11 is a PH diagram when the gas-liquid separation unit is not fully operated according to an embodiment of the present invention.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features and advantages will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar components.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from other components, and unless otherwise stated, the first component may be the second component, of course.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.In the following, that an arbitrary component is disposed on the "upper (or lower)" of a component or "upper (or below)" of a component means that any component is disposed in contact with the upper surface (or lower surface) of the component. Furthermore, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. Also, when it is described that a component is "connected", "coupled" or "connected" to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but other components are "interposed" between each component. It is to be understood that “or, each component may be “connected,” “coupled,” or “connected” through another component.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.Throughout the specification, unless otherwise stated, each element may be singular or plural.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "consisting of" or "comprising" should not be construed as necessarily including all of the various components or various steps described in the specification, some of which components or some steps are It should be construed that it may not include, or may further include additional components or steps.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.Throughout the specification, when “A and/or B” is used, it means A, B or A and B, unless specifically stated to the contrary, and when “C to D” is used, it means that there is no specific contrary description. Unless otherwise specified, it means that it is greater than or equal to C and less than or equal to D.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치를 설명하도록 한다.Hereinafter, a multi-stage compression type refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

[다단 압축형 냉동장치] [Multi-stage compression refrigeration system]

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치의 주요 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the main configuration of a multi-stage compression type refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치(1)는, 압축부(10)와 응축부(40)와 레저버(60)와 제1팽창밸브부(70)와 기액분리부(80)와 제2팽창밸브부(90)와 증발부(100)와 관로부(110)와 제어밸브부(130)와 제어부(140)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1 , a multi-stage compression refrigeration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a compression unit 10 , a condensing unit 40 , a reservoir 60 , and a first expansion valve unit ( 70 ), a gas-liquid separation unit 80 , a second expansion valve unit 90 , an evaporation unit 100 , a pipeline unit 110 , a control valve unit 130 , and a control unit 140 .

[압축부][Compression part]

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축부를 도시한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a compression unit according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 압축부(10)는 복수의 압축단에서 냉매의 압축이 이루어지는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 압축부(10)는 제1압축부(20)와 제2압축부(30)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 2 , the compression unit 10 can be deformed into various shapes within the technical concept in which the refrigerant is compressed at a plurality of compression stages. The compression unit 10 according to an embodiment includes a first compression unit 20 and a second compression unit 30 .

[제1압축부][First Compression Unit]

제1압축부(20)는 관로부(110)를 통해 증발부(100)에 연결되며, 증발부(100)를 통해 냉매를 전달받은 후 복수의 압축단에서 압축을 하는 기술사상 안에서 다양한 변형이 가능하다.The first compression unit 20 is connected to the evaporator 100 through the conduit unit 110 , and after receiving the refrigerant through the evaporator 100 , various modifications are possible within the technical concept of compression at a plurality of compression stages. possible.

일 실시예에 따른 제1압축부(20)는, 증발부(100)를 통해 전달된 냉매를 압축하는 제1압축단(22) 및 제1압축단(22)에 연이어 설치되며 제1압축단(22)에서 압축된 냉매를 다시 압축하는 제2압축단(24)을 포함할 수 있다. 제1압축부(20)가 2개의 압축단에서 냉매의 압축이 이루어지는 것을 설명하였으나 이에 한정하는 것은 아니며, 일 실시예에 따른 제1압축부(20)는 단일의 압축단을 구비하거나, 3개 이상 복수의 압축단을 구비할 수도 있다.The first compression unit 20 according to an embodiment is installed in succession to the first compression stage 22 and the first compression stage 22 for compressing the refrigerant delivered through the evaporator 100 , and the first compression stage It may include a second compression stage 24 for re-compressing the refrigerant compressed in (22). Although it has been described that the first compression unit 20 compresses the refrigerant at two compression stages, the present invention is not limited thereto, and the first compression unit 20 according to an embodiment includes a single compression stage or three A plurality of compression stages as described above may be provided.

증발부(100)에서 배출되는 기상의 냉매는 제1압축부(20)의 제1압축단(22)으로 이동되어 압축이 이루어진다. 제2압축단(24)은 제1압축단(22)과 마주하는 후방(도 1기준 우측)에 위치한다. 제1압축단(22)에서 압축이 이루어진 냉매는 제2압축단(24)으로 이동되어 다시 압축된다.The gaseous refrigerant discharged from the evaporator 100 is moved to the first compression stage 22 of the first compression unit 20 to be compressed. The second compression end 24 is located at the rear (right side of FIG. 1 reference) facing the first compression end 22 . The refrigerant compressed in the first compression stage 22 is moved to the second compression stage 24 and compressed again.

[제2압축부][Second Compression Unit]

제2압축부(30)는 제1압축부(20)에 연결되며, 제1압축부(20)를 통과하며 압축된 냉매를 복수의 압축단에서 압축을 하는 기술사상 안에서 다양한 종류의 압축기가 사용될 수 있다. 제2압축부(30)는 제1압축부(20)에서 압축된 냉매를 전달받아 압축을 하며, 제1압축부(20)와 제2압축부(30)는 파이프 형상의 관로에 의해 연결된다.The second compression unit 30 is connected to the first compression unit 20, and various types of compressors may be used within the technical concept of compressing the refrigerant compressed through the first compression unit 20 at a plurality of compression stages. can The second compression unit 30 receives the refrigerant compressed by the first compression unit 20 and performs compression, and the first compression unit 20 and the second compression unit 30 are connected by a pipe-shaped conduit. .

일 실시예에 따른 제1압축부(20)는 2개의 압축단을 포함하며, 제2압축부(30)는 3개의 압축단을 포함한다. 그러나 제1압축부(20)가 3개 이상의 압축단을 포함할 수 있으며, 제2압축부(30)도 2개 또는 4개 이상의 압축단을 포함할 수 도 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.The first compression unit 20 according to an embodiment includes two compression stages, and the second compression unit 30 includes three compression stages. However, the first compression unit 20 may include three or more compression stages, and the second compression unit 30 may also include two or four or more compression stages, and various modifications are possible.

일 예로 제2압축부(30)는 제3압축단(32)과 제4압축단(34)과 제5압축단(36)을 포함한다. 제3압축단(32)과 제4압축단(34)과 제5압축단(36)은 1열로 배열되며, 순서대로 냉매의 압축이 이루어진다. 이러한 제3압축단(32)과 제4압축단(34)과 제5압축단(36)은 제2압축부(30)의 케이스 내측에 위치한다.For example, the second compression unit 30 includes a third compression end 32 , a fourth compression end 34 , and a fifth compression end 36 . The third compression stage 32, the fourth compression stage 34, and the fifth compression stage 36 are arranged in one row, and the refrigerant is compressed in order. The third compression end 32 , the fourth compression end 34 , and the fifth compression end 36 are located inside the case of the second compression unit 30 .

제3압축단(32)은 제2압축단(24)을 통해 전달된 냉매를 압축한다. 제3압축단(32)의 후방에 위치하는 제4압축단(34)은 제3압축단(32)에 연이어 설치되며, 제3압축단(32)에서 압축된 냉매를 다시 압축한다. 그리고 제5압축단(36)은 제4압축단(34)에 연이어 설치되며, 제4압축단(34)에서 압축된 냉매를 다시 압축한다.The third compression stage 32 compresses the refrigerant delivered through the second compression stage 24 . The fourth compression end 34 positioned at the rear of the third compression end 32 is installed in succession to the third compression end 32 , and again compresses the refrigerant compressed in the third compression end 32 . And the fifth compression stage 36 is installed successively to the fourth compression stage 34, and compresses the refrigerant compressed in the fourth compression stage 34 again.

제1압축부(20)에는 냉매를 압축하기 위한 제1압축단(22)과 제2압축단(24)이 구비되며, 이러한 제1압축단(22)과 제2압축단(24)은 제1압축부(20)에 구비된 모터의 동작에 의해 회전하며 냉매를 압축시킨다.The first compression unit 20 is provided with a first compression end 22 and a second compression end 24 for compressing the refrigerant, the first compression end 22 and the second compression end 24 are 1 It rotates by the operation of the motor provided in the compression unit 20 and compresses the refrigerant.

또한 제2압축부(30)에도 냉매를 압축하기 위한 제3압축단(32)과 제4압축단(34)과 제5압축단(36)이 구비되며, 이러한 제3압축단(32)과 제4압축단(34)과 제5압축단(36)은 제2압축부(30)에 구비된 모터의 동작에 의해 회전하며 냉매를 압축시킨다.Also, the second compression unit 30 is provided with a third compression stage 32, a fourth compression stage 34, and a fifth compression stage 36 for compressing the refrigerant, and the third compression stage 32 and The fourth compression stage 34 and the fifth compression stage 36 rotate by the operation of a motor provided in the second compression unit 30 to compress the refrigerant.

[응축부][Condensation part]

응축부(40)는 연결관을 통해 압축부(10)에 연결되며, 압축부(10)를 통과한 냉매가 열교환에 의해 응축된다. 제2압축부(30)에서 응축부(40)의 입구로 이동되는 냉매는 증기 상태이며, 응축부(40)를 통과하는 냉매는 공기 또는 저온의 유체와 열교환을 하며 액상의 냉매가 된다.The condensing unit 40 is connected to the compression unit 10 through a connection pipe, and the refrigerant passing through the compression unit 10 is condensed by heat exchange. The refrigerant moving from the second compression unit 30 to the inlet of the condensing unit 40 is in a vapor state, and the refrigerant passing through the condensing unit 40 exchanges heat with air or a low-temperature fluid and becomes a liquid refrigerant.

[레저버][Reservoir]

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레저버(60)와 기액분리부(80)를 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating the reservoir 60 and the gas-liquid separator 80 according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 레저버(60)는 응축부(40)에 연결되며, 응축부(40)에서 응축된 액상의 냉매가 저장되는 공간을 구비하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 또한 레저버(60)는 응축부(40)를 통해 과냉각된 액상의 냉매를 공급받아 내측에 저장시킨다.1 and 3, the reservoir 60 is connected to the condensing unit 40, and has various shapes within the technical idea having a space in which the liquid refrigerant condensed in the condensing unit 40 is stored. Transformation is possible. In addition, the reservoir 60 receives the supercooled liquid refrigerant through the condensing unit 40 and stores it inside.

일 예로 레저버(60)는 기액분리부(80)에 연이어 설치되며, 원통형으로 이루어진다. 레저버(60)가 원통형으로 이루어지므로, 레저버(60)의 내측에 저장되는 냉매에 의해 내부압력이 높아지는 경우에도, 원통 형상을 따라 압력이 용이하게 분산될 수 있으므로, 레저버(60)는 기액분리부(80)의 내구성을 향상시킬 수 있다.For example, the reservoir 60 is installed successively to the gas-liquid separation unit 80 and has a cylindrical shape. Since the reservoir 60 is formed in a cylindrical shape, even when the internal pressure is increased by the refrigerant stored inside the reservoir 60, the pressure can be easily distributed along the cylindrical shape, so that the reservoir 60 is It is possible to improve the durability of the gas-liquid separation unit 80 .

레저버(60)는 응축부(40)와 기액분리부(80)의 사이에 설치될 수 있으며, 경우에 따라서 레저버(60)의 설치가 생략될 수도 있다. 레저버(60)의 설치가 생략되는 경우, 응축부(40)에서 배출된 냉매는 제1팽창밸브부(70)를 통과하며 팽창이 된 후 제1분리부(82)로 공급된다. The reservoir 60 may be installed between the condensing unit 40 and the gas-liquid separating unit 80 , and installation of the reservoir 60 may be omitted in some cases. When the installation of the reservoir 60 is omitted, the refrigerant discharged from the condensing unit 40 passes through the first expansion valve unit 70 , expands, and then is supplied to the first separation unit 82 .

[기액분리부][Gas-liquid separator]

기액분리부(80)는, 제1팽창밸브부(70)를 통과한 냉매를 공급받아 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리하며, 기상의 냉매는 압축부(10)로 공급하는 기술사상 안에서 다양한 변형이 가능하다.The gas-liquid separation unit 80 receives the refrigerant that has passed through the first expansion valve unit 70 and separates it into a liquid refrigerant and a gaseous refrigerant, and the gas-liquid refrigerant is supplied to the compression unit 10 in various ways within the technical concept. Transformation is possible.

레저버(60)에 연이어 기액분리부(80)가 설치되므로 레저버(60)와 기액분리부(80)의 설치공간이 감소될 수 있으며 공간활용도를 높일 수 있다. 일 예로 기액분리부(80)와 레저버(60)는 직선 방향으로 연장된 원통형의 케이스 내측에 연이어 설치될 수 있다.Since the gas-liquid separation unit 80 is installed in succession to the reservoir 60 , the installation space of the reservoir 60 and the gas-liquid separation unit 80 can be reduced and the space utilization can be increased. For example, the gas-liquid separation unit 80 and the reservoir 60 may be sequentially installed inside a cylindrical case extending in a straight direction.

기액분리부(80)와 레저버(60)는 단일 케이스 내에 설치되며, 기액분리부(80)와 레저버(60)가 외측 케이스를 공용으로 사용하므로 시설 설치비를 절감할 수 있으며, 비교적 좁은 공간에서도 레저버(60)와 복수의 분리부를 설치할 수 있으므로 냉동효율을 향상시킬 수 있다.The gas-liquid separation unit 80 and the reservoir 60 are installed in a single case, and since the gas-liquid separation unit 80 and the reservoir 60 use the outer case in common, facility installation costs can be reduced, and a relatively narrow space Also, since the reservoir 60 and a plurality of separation units can be installed, the refrigeration efficiency can be improved.

단일 케이스의 내측에 설치된 레저버(60)와 기액분리부(80)의 사이에는 수직방향으로 설치된 격벽이 위치하며, 기액분리부(80)에 구비된 각 분리부의 사이에도 수직방향으로 설치된 격벽이 위치한다. A partition wall installed in a vertical direction is positioned between the reservoir 60 installed inside the single case and the gas-liquid separation unit 80, and a partition wall installed in the vertical direction is also installed between each separation unit provided in the gas-liquid separation unit 80. Located.

기액분리부(80)에는, 전달된 냉매를 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리하는 분리부가 복수로 구비될 수 있다. 또한 기액분리부(80)에 구비된 분리부의 개수는, 압축부(10)에 구비된 압축단의 개수보다 작게 이루어질 수 있다.The gas-liquid separation unit 80 may be provided with a plurality of separation units for separating the transferred refrigerant into a liquid refrigerant and a gaseous refrigerant. In addition, the number of separation units provided in the gas-liquid separation unit 80 may be smaller than the number of compression stages provided in the compression unit 10 .

일 예로 본 발명에 의한 압축부(10)에는 5개의 압축단이 구비되며, 이에 대응하는 기액분리부(80)에는 4개의 분리부가 구비된다. 기액분리부(80)에 구비된 분리부의 최대 개수는, 압축부(10)에 구비된 압축단의 개수에서 1을 뺀 숫자이다.For example, the compression unit 10 according to the present invention is provided with five compression stages, and the gas-liquid separation unit 80 corresponding thereto is provided with four separation units. The maximum number of separation units provided in the gas-liquid separation unit 80 is a number obtained by subtracting 1 from the number of compression stages provided in the compression unit 10 .

본 발명 일 실시예에 의한 기액분리부(80)는, 제1분리부(82)와 제2분리부(84)와 제3분리부(86)와 제4분리부(88)를 포함한다.The gas-liquid separation unit 80 according to an embodiment of the present invention includes a first separation unit 82 , a second separation unit 84 , a third separation unit 86 , and a fourth separation unit 88 .

제1분리부(82)는 격벽을 사이에 두고 레저버(60)에 연이어 설치되며 제1팽창밸브부(70)에 연결된다. 따라서 레저버(60)에서 배출된 과냉각 상태인 액상의 냉매는 제1밸브(92)를 통과하며 압력은 하강하고 부피는 팽창된 상태에서 제1분리부(82)의 내측으로 이동한다.The first separation unit 82 is installed successively to the reservoir 60 with the partition wall interposed therebetween and is connected to the first expansion valve unit 70 . Accordingly, the liquid refrigerant in the supercooled state discharged from the reservoir 60 passes through the first valve 92 , the pressure decreases and the volume moves to the inside of the first separator 82 in an expanded state.

제1분리부(82)의 내측으로 이동된 냉매는 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리된다. 제1분리부(82)에서 분리된 기상의 냉매는 제5압축단(36)의 입구로 이동되며, 제4압축단(34)의 출구에서 제5압축단(36)의 입구로 이동되는 냉매와 함께 제5압축단(36)으로 이동되어 압축이 이루어진다.The refrigerant moved to the inside of the first separation unit 82 is separated into a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant. The refrigerant in the gas phase separated by the first separator 82 moves to the inlet of the fifth compression stage 36 , and the refrigerant moves from the outlet of the fourth compression stage 34 to the inlet of the fifth compression stage 36 . is moved to the fifth compression stage 36 together with the compression.

제2분리부(84)는 제1분리부(82)에 연이어 설치되며, 제1분리부(82)에서 전달된 냉매를 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리한다.The second separation unit 84 is installed in succession to the first separation unit 82 , and separates the refrigerant transferred from the first separation unit 82 into a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant.

제2분리부(84)는 격벽을 사이에 두고 제1분리부(82)에 연이어 설치되며 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제1밸브(92)를 통과한 냉매를 전달받는다. 따라서 제1분리부(82)에서 배출된 액상의 냉매는 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제1밸브(92)를 통과하며 압력은 하강하고 부피는 팽창된 상태에서 제2분리부(84)의 내측으로 이동한다.The second separation unit 84 is installed in succession to the first separation unit 82 with the partition wall interposed therebetween, and receives the refrigerant passing through the first valve 92 provided in the second expansion valve unit 90 . Therefore, the liquid refrigerant discharged from the first separator 82 passes through the first valve 92 provided in the second expansion valve 90, the pressure decreases and the volume expands in the second separator ( 84) moves to the inside.

제2분리부(84)의 내측으로 이동된 냉매는 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리된다. 제2분리부(84)에서 분리된 기상의 냉매는 제4압축단(34)의 입구로 이동되며, 제3압축단(32)의 출구에서 제4압축단(34)의 입구로 이동되는 냉매와 함께 제4압축단(34)으로 이동되어 압축이 이루어진다.The refrigerant moved to the inside of the second separator 84 is separated into a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant. The refrigerant in the gas phase separated by the second separator 84 moves to the inlet of the fourth compression stage 34 , and the refrigerant moves from the outlet of the third compression stage 32 to the inlet of the fourth compression stage 34 . is moved to the fourth compression stage 34 together with the compression.

제3분리부(86)는 격벽을 사이에 두고 제2분리부(84)에 연이어 설치되며 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제2밸브(94)를 통과한 냉매를 전달받는다. 따라서 제2분리부(84)에서 배출된 액상의 냉매는 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제2밸브(94)를 통과하며 압력은 하강하고 부피는 팽창된 상태에서 제3분리부(86)의 내측으로 이동한다.The third separation unit 86 is installed in succession to the second separation unit 84 with the partition wall interposed therebetween, and receives the refrigerant passing through the second valve 94 provided in the second expansion valve unit 90 . Therefore, the liquid refrigerant discharged from the second separation unit 84 passes through the second valve 94 provided in the second expansion valve unit 90, the pressure decreases and the volume expands in the third separation unit ( 86) moves to the inside.

제3분리부(86)의 내측으로 이동된 냉매는 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리된다. 제3분리부(86)에서 분리된 기상의 냉매는 제3압축단(32)의 입구로 이동되며, 제2압축단(24)의 출구에서 제3압축단(32)의 입구로 이동되는 냉매와 함께 제3압축단(32)으로 이동되어 압축이 이루어진다.The refrigerant moved to the inside of the third separating unit 86 is separated into a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant. The refrigerant in the gas phase separated by the third separation unit 86 moves to the inlet of the third compression stage 32 , and the refrigerant moves from the outlet of the second compression stage 24 to the inlet of the third compression stage 32 . is moved to the third compression end 32 together with the compression.

제4분리부(88)는 격벽을 사이에 두고 제3분리부(86)에 연이어 설치되며 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제3밸브(96)를 통과한 냉매를 전달받는다. 따라서 제3분리부(86)에서 배출된 액상의 냉매는 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제3밸브(96)를 통과하며 압력은 하강하고 부피는 팽창된 상태에서 제4분리부(88)의 내측으로 이동한다.The fourth separation unit 88 is installed in succession to the third separation unit 86 with the partition wall interposed therebetween, and receives the refrigerant passing through the third valve 96 provided in the second expansion valve unit 90 . Accordingly, the liquid refrigerant discharged from the third separation unit 86 passes through the third valve 96 provided in the second expansion valve unit 90, the pressure decreases and the volume expands in the fourth separation unit ( 88) moves to the inside.

제4분리부(88)의 내측으로 이동된 냉매는 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리된다. 제4분리부(88)에서 분리된 기상의 냉매는 제2압축단(24)의 입구로 이동되며, 제1압축단(22)의 출구에서 제2압축단(24)의 입구로 이동되는 냉매와 함께 제2압축단(24)으로 이동되어 압축이 이루어진다.The refrigerant moved to the inside of the fourth separating unit 88 is separated into a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant. The refrigerant in the gas phase separated by the fourth separator 88 moves to the inlet of the second compression stage 24 , and the refrigerant moves from the outlet of the first compression stage 22 to the inlet of the second compression stage 24 . is moved to the second compression stage 24 together with the compression.

레저버(60)와 기액분리부(80)를 구성하는 제1분리부(82)와 제2분리부(84)와 제3분리부(86)와 제4분리부(88)는 순서대로 서로 연이어 1열로 설치되며, 단일 탱크부의 내측에 위치한다.The first separation unit 82 , the second separation unit 84 , the third separation unit 86 , and the fourth separation unit 88 constituting the reservoir 60 and the gas-liquid separation unit 80 are sequentially connected to each other in this order. It is installed in one row in a row and is located inside the single tank part.

또한 기액분리부(80)를 레저부와 일체형으로 제작하므로, 종래 압축부(10)의 옆에 기액분리부(80)를 설치하는 냉동장치 대비 콤팩트한 외형의 구성이 가능하다. 또한 기액분리부(80)가 레저버(60)와 함께 탱크 형상으로 설치되므로, 기액분리부(80)와 레저버(60)의 설치공간이 감소되며, 이로 인하여 종래 대비 많은 수의 분리부가 추가 설치될 수 있어서 냉동효율을 향상시킬 수 있다.In addition, since the gas-liquid separation unit 80 is manufactured integrally with the reservoir unit, it is possible to have a compact external configuration compared to a refrigeration device in which the gas-liquid separation unit 80 is installed next to the conventional compression unit 10 . In addition, since the gas-liquid separation unit 80 is installed in a tank shape together with the reservoir 60, the installation space of the gas-liquid separation unit 80 and the reservoir 60 is reduced. It can be installed to improve the refrigeration efficiency.

또한 기액분리부(80)에 구비된 분리부의 개수 증가로 냉동능력이 종래 대비 현저하게 향상될 수 있다. 본 발명에서는 5단 냉동 사이클에 분리부 4기를 적용하여 냉동효율을 개선하였다.In addition, the refrigeration capacity can be remarkably improved compared to the prior art by increasing the number of separation units provided in the gas-liquid separation unit 80 . In the present invention, the refrigeration efficiency was improved by applying four separators to the five-stage refrigeration cycle.

기존 냉동기에서는 열교환기 상부에 위치하는 분리부의 설치 공간에 구조적으로 제한이 있었다. 그러나 기액분리부(80)와 레저버(60)를 일체형 탱크 형상으로 설치하므로 설치 공간의 제약을 해결할 수 있었으며, 분리부의 설치 대수를 증가시켜 냉동효율을 향상시킬 수 있다.In the existing refrigerator, there was a structural limitation in the installation space of the separation unit located above the heat exchanger. However, since the gas-liquid separation unit 80 and the reservoir 60 are installed in the form of an integrated tank, the limitation of the installation space can be solved, and the refrigeration efficiency can be improved by increasing the number of installation units of the separation unit.

[제1팽창밸브부][First expansion valve part]

레저버(60)에 연이어 제1분리부(82)가 설치되며, 레저버(60)와 제1분리부(82)는 제1파이프(111)에 의해 연결된다. 레저버(60)에 연결된 관로인 제1파이프(111)에 제1팽창밸브부(70)가 설치되며, 이러한 제1팽창밸브부(70)는 레저버(60)에서 배출되는 냉매를 팽창시키며 감압시킨다.A first separation unit 82 is installed in succession to the reservoir 60 , and the reservoir 60 and the first separation unit 82 are connected by a first pipe 111 . A first expansion valve unit 70 is installed in the first pipe 111 which is a conduit connected to the reservoir 60 , and the first expansion valve unit 70 expands the refrigerant discharged from the reservoir 60 , depressurize.

[제2팽창밸브부][Second expansion valve part]

제2팽창밸브부(90)는 기액분리부(80)에 연결된 관로에 설치되며, 기액분리부(80)에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 기술사상 안에서 다양한 종류의 팽창밸브가 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2팽창밸브부(90)는, 제1밸브(92)와 제2밸브(94)와 제3밸브(96)와 제4밸브(98)를 포함한다.The second expansion valve unit 90 is installed in a pipeline connected to the gas-liquid separation unit 80 , and various types of expansion valves may be used within the technical concept of expanding the refrigerant discharged from the gas-liquid separation unit 80 . The second expansion valve part 90 according to an embodiment of the present invention includes a first valve 92 , a second valve 94 , a third valve 96 , and a fourth valve 98 .

제1밸브(92)는 제1분리부(82)와 제2분리부(84)를 연결하는 제2파이프(112)에 연결되며, 제1분리부(82)에서 배출되는 냉매를 팽창시키며 감압시킨다. 제1밸브(92)를 통과한 냉매는 제2파이프(112)를 따라 제2분리부(84)로 이동한다.The first valve 92 is connected to the second pipe 112 connecting the first separation unit 82 and the second separation unit 84 , and expands the refrigerant discharged from the first separation unit 82 and depressurizes it. make it The refrigerant that has passed through the first valve 92 moves to the second separation unit 84 along the second pipe 112 .

제2밸브(94)는 제2분리부(84)와 제3분리부(86)를 연결하는 제3파이프(113)에 연결되며, 제2분리부(84)에서 배출되는 냉매를 팽창시키며 감압시킨다. 제2밸브(94)를 통과한 냉매는 제3파이프(113)를 따라 제3분리부(86)로 이동한다.The second valve 94 is connected to the third pipe 113 connecting the second separation unit 84 and the third separation unit 86 , and expands the refrigerant discharged from the second separation unit 84 and depressurizes it. make it The refrigerant that has passed through the second valve 94 moves to the third separation unit 86 along the third pipe 113 .

제3밸브(96)는 제3분리부(86)와 제4분리부(88)를 연결하는 제4파이프(114)에 연결되며, 제3분리부(86)에서 배출되는 냉매를 팽창시키며 감압시킨다. 제3밸브(96)를 통과한 냉매는 제4파이프(114)를 따라 제4분리부(88)로 이동한다.The third valve 96 is connected to the fourth pipe 114 connecting the third separation unit 86 and the fourth separation unit 88 , and expands the refrigerant discharged from the third separation unit 86 and depressurizes it. make it The refrigerant that has passed through the third valve 96 moves to the fourth separation unit 88 along the fourth pipe 114 .

제4밸브(98)는 제4분리부(88)와 증발부(100)를 연결하는 제5파이프(115)에 연결되며, 제4분리부(88)에서 배출되는 냉매를 팽창시키며 감압시킨다. 제4밸브(98)를 통과한 냉매는 제5파이프(115)를 따라 증발부(100)로 이동한다.The fourth valve 98 is connected to the fifth pipe 115 connecting the fourth separation unit 88 and the evaporator 100 , and expands and depressurizes the refrigerant discharged from the fourth separation unit 88 . The refrigerant that has passed through the fourth valve 98 moves to the evaporator 100 along the fifth pipe 115 .

[증발부][evaporator]

증발부(100)는 관로를 통해 기액분리부(80)와 압축부(10)에 연결되며, 기액분리부(80)에서 배출된 액상의 냉매를 열교환에 의해 기상의 냉매로 전환시키는 기술사상 안에서 다양한 종류의 증발장치가 사용될 수 있다. 제4밸브(98)를 통과한 냉매는 증발부(100)를 통과하며 저온의 기체가 된 후 압축부(10)로 이동한다.The evaporator 100 is connected to the gas-liquid separation unit 80 and the compression unit 10 through a pipe line, and within the technical idea of converting the liquid refrigerant discharged from the gas-liquid separation unit 80 into a gaseous refrigerant by heat exchange. Various types of evaporators may be used. The refrigerant passing through the fourth valve 98 passes through the evaporator 100 , becomes a low-temperature gas, and then moves to the compression unit 10 .

[관로부][Pipeline]

관로부(110)는 다단 압축형 냉동장치(1)의 주요 구성을 연결하며, 냉매의 이동을 안내하는 기술사상 안에서 다양한 변형이 가능하다. 일 예로 관로부(110)는 제1파이프(111)와 제2파이프(112)와 제3파이프(113)와 제4파이프(114)와 제5파이프(115)와 제1냉각파이프(116)와 제2냉각파이프(117)와 제1배출파이프(118)와 제2배출파이프(119)를 포함할 수 있다. 또한 관로부(110)는 기액분리부(80)와 압축부(10)를 연결하는 제1공급파이프(120)와 제2공급파이프(122)와 제3공급파이프(124)와 제4공급파이프(126)를 더 포함할 수 있다.The conduit unit 110 connects the main components of the multi-stage compression type refrigeration apparatus 1, and various modifications are possible within the technical idea for guiding the movement of the refrigerant. For example, the conduit unit 110 includes a first pipe 111 , a second pipe 112 , a third pipe 113 , a fourth pipe 114 , a fifth pipe 115 , and a first cooling pipe 116 . and a second cooling pipe 117 , a first discharge pipe 118 , and a second discharge pipe 119 . In addition, the conduit unit 110 includes a first supply pipe 120 , a second supply pipe 122 , a third supply pipe 124 , and a fourth supply pipe connecting the gas-liquid separation unit 80 and the compression unit 10 . (126) may be further included.

제1파이프(111)는 레저버(60)와 제1분리부(82)를 연결하는 관로이며, 레저버(60)와 기액분리부(80)가 일체로 이루어진 탱크의 외측으로 돌출된 형상일 수 있다. 또는 레저버(60)와 기액분리부(80)가 일체로 이루어진 탱크의 내측으로 설치될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다. 이러한 제1파이프(111)에 제1팽창밸브부(70)가 설치된다.The first pipe 111 is a conduit connecting the reservoir 60 and the first separation unit 82 , and the reservoir 60 and the gas-liquid separation unit 80 are integrally formed to protrude to the outside of the tank. can Alternatively, various modifications such as the reservoir 60 and the gas-liquid separation unit 80 may be installed inside the integrally formed tank. The first expansion valve 70 is installed in the first pipe 111 .

제2파이프(112)는 제1분리부(82)와 제2분리부(84)를 연결하는 관로이며, 제1분리부(82)와 제2분리부(84)가 일체로 이루어진 탱크의 외측으로 돌출된 형상일 수 있다. 또는 제1분리부(82)와 제2분리부(84)가 일체로 이루어진 탱크의 내측으로 설치될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다. 이러한 제2파이프(112)에 제1밸브(92)가 설치된다.The second pipe 112 is a conduit connecting the first separation unit 82 and the second separation unit 84 , and the outside of the tank in which the first separation unit 82 and the second separation unit 84 are integrally formed. It may have a protruding shape. Alternatively, various modifications are possible, such as the first separation unit 82 and the second separation unit 84 may be installed inside the integrally formed tank. The first valve 92 is installed in the second pipe 112 .

제3파이프(113)는 제2분리부(84)와 제3분리부(86)를 연결하는 관로이며, 제2분리부(84)와 제3분리부(86)가 일체로 이루어진 탱크의 외측으로 돌출된 형상일 수 있다. 또는 제2분리부(84)와 제3분리부(86)가 일체로 이루어진 탱크의 내측으로 설치될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다. 이러한 제3파이프(113)에 제2밸브(94)가 설치된다.The third pipe 113 is a conduit connecting the second separation unit 84 and the third separation unit 86, and the outside of the tank in which the second separation unit 84 and the third separation unit 86 are integrally formed. It may have a protruding shape. Alternatively, various modifications such as the second separation unit 84 and the third separation unit 86 may be installed inside the integrally formed tank. A second valve 94 is installed in the third pipe 113 .

제4파이프(114)는 제3분리부(86)와 제4분리부(88)를 연결하는 관로이며, 제3분리부(86)와 제4분리부(88)가 일체로 이루어진 탱크의 외측으로 돌출된 형상일 수 있다. 또는 제3분리부(86)와 제4분리부(88)가 일체로 이루어진 탱크의 내측으로 설치될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다. 이러한 제4파이프(114)에 제3밸브(96)가 설치된다.The fourth pipe 114 is a conduit connecting the third separating part 86 and the fourth separating part 88, and the outside of the tank in which the third separating part 86 and the fourth separating part 88 are integrally formed. It may have a protruding shape. Alternatively, various modifications are possible, such as the third separation unit 86 and the fourth separation unit 88 may be installed inside the integrally formed tank. A third valve 96 is installed in the fourth pipe 114 .

제5파이프(115)는 제4분리부(88)와 증발부(100)를 연결하는 관로이며. 이러한 제5파이프(115)에 제2밸브(94)가 설치된다.The fifth pipe 115 is a conduit connecting the fourth separating part 88 and the evaporating part 100 . A second valve 94 is installed in the fifth pipe 115 .

[제어밸브부][Control valve part]

제어밸브부(130)는 기액분리부(80)에서 분리된 기상의 냉매를 압축부로 안내하는 복수의 관로에 설치되며, 수동 또는 자동에 의해 동작되어 냉매의 이동을 제어하는 기술사상 안에서 다양한 종류의 밸브를 사용할 수 있다. 일 실시예에 따른 제어밸브부(130)는, 제1동작밸브(132)와 제2동작밸브(134)와 제3동작밸브(136)와 제4동작밸브(138)를 포함한다.The control valve unit 130 is installed in a plurality of pipelines for guiding the gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separation unit 80 to the compression unit, and is operated manually or automatically to control the movement of the refrigerant. valves can be used. The control valve unit 130 according to an embodiment includes a first operation valve 132 , a second operation valve 134 , a third operation valve 136 , and a fourth operation valve 138 .

제1동작밸브(132)는 제1분리부(82)에서 분리된 기상의 냉매를 제5압축단의 입구로 안내하는 제1공급파이프(120)에 설치되며, 제어부(140)의 제어신호에 의해 동작되어 제1공급파이프(120)를 개폐한다.The first operation valve 132 is installed in the first supply pipe 120 that guides the refrigerant in the gas phase separated by the first separator 82 to the inlet of the fifth compression stage, and is is operated to open and close the first supply pipe 120 .

제2동작밸브(134)는 제2분리부(84)에서 분리된 기상의 냉매를 제4압축단의 입구로 안내하는 제2공급파이프(122)에 설치되며, 제어부(140)의 제어신호에 의해 동작되어 제2공급파이프(122)를 개폐한다.The second operation valve 134 is installed in the second supply pipe 122 that guides the refrigerant in the gaseous phase separated by the second separator 84 to the inlet of the fourth compression stage, and responds to the control signal of the controller 140 . operated to open and close the second supply pipe 122 .

제3동작밸브(136)는 제3분리부(86)에서 분리된 기상의 냉매를 제3압축단의 입구로 안내하는 제3공급파이프(124)에 설치되며, 제어부(140)의 제어신호에 의해 동작되어 제3공급파이프(124)를 개폐한다.The third operation valve 136 is installed in the third supply pipe 124 for guiding the refrigerant in the gaseous phase separated by the third separating unit 86 to the inlet of the third compression stage, and receives a control signal from the control unit 140 . is operated to open and close the third supply pipe 124 .

제4동작밸브(138)는 제4분리부(88)에서 분리된 기상의 냉매를 제2압축단의 입구로 안내하는 제4공급파이프(126)에 설치되며, 제어부(140)의 제어신호에 의해 동작되어 제4공급파이프(126)를 개폐한다.The fourth operation valve 138 is installed in the fourth supply pipe 126 for guiding the refrigerant in the gaseous phase separated by the fourth separating unit 88 to the inlet of the second compression stage, and responds to the control signal of the controller 140. operated to open and close the fourth supply pipe 126 .

제1동작밸브(132)와 제2동작밸브(134)와 제3동작밸브(136)와 제4동작밸브(138)는 수동 조작에 의해 동작될 수 있으며, 제어부(140)의 제어 신호에 의해 자동으로 동작될 수도 있다.The first operation valve 132 , the second operation valve 134 , the third operation valve 136 , and the fourth operation valve 138 may be operated by manual operation, and by a control signal of the control unit 140 , It may be operated automatically.

[제어부][control unit]

제어부(140)는 제어밸브부(130)의 동작을 제어하는 기술사상 안에서 다양한 종류의 제어장치가 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른 제어부(140)는, 가장 낮은 압력을 갖는 분리부에서 가장 높은 압력을 갖는 분리부를 향하여 순차적으로 분리부에 연결된 관로를 차단하므로 냉방용량을 조절할 수 있다.The control unit 140 may use various types of control devices within the technical concept for controlling the operation of the control valve unit 130 . The control unit 140 according to an embodiment blocks the conduit connected to the separation unit sequentially from the separation unit having the lowest pressure toward the separation unit having the highest pressure, so that the cooling capacity can be adjusted.

일 실시예에 따른 제어부(140)는, 냉방용량 감소를 위하여 제4동작밸브(138)를 동작시켜 제4공급파이프(126)를 차단하며, 필요에 따라 순차적으로 제3동작밸브(136)와 제2동작밸브(134)와 제1동작밸브(132)를 동작시켜 관로를 차단할 수 있다.The control unit 140 according to an embodiment operates the fourth operation valve 138 to reduce the cooling capacity to block the fourth supply pipe 126 , and, if necessary, sequentially operate the third operation valve 136 and The second operation valve 134 and the first operation valve 132 may be operated to block the pipeline.

[모터의 냉각][Cooling of the motor]

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축부(40)에서 배출된 냉매를 이용하여 압축부(10)를 냉각시키는 상태를 도시한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a state in which the compression unit 10 is cooled by using the refrigerant discharged from the condensing unit 40 according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 5에 도시된 바와 같이, 제1냉각파이프(116)는 응축부(40)와 제1압축부(20)에 연결되며, 응축부(40)에서 응축된 냉매의 일부를 제1압축부(20)로 공급한다. 제1배출파이프(118)의 일측은 제1압축부(20)에 연결되며 타측은 제4파이프(114) 또는 제4분리부(88)에 연결된다. 또는 제1냉각파이프(116)와 제1배출파이프(118)가 연결되어 냉매의 이동이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.1 and 5, the first cooling pipe 116 is connected to the condensing unit 40 and the first compression unit 20, and a portion of the refrigerant condensed in the condensing unit 40 is transferred to the first It is supplied to the compression unit 20 . One side of the first discharge pipe 118 is connected to the first compression unit 20 , and the other side is connected to the fourth pipe 114 or the fourth separation unit 88 . Alternatively, since the first cooling pipe 116 and the first discharge pipe 118 are connected, the refrigerant can be moved more easily.

제1압축부(20)의 모터를 냉각시킨 냉매는 제1배출파이프(118)를 따라 제4파이프(114)로 이동된 후 제3밸브(96)를 통과한 냉매와 함께 제4분리부(88)로 공급될 수 있다. 또는 제1압축부(20)의 모터를 냉각시킨 냉매는 제1배출파이프(118)를 따라 이동되어 제4분리부(88)의 내측으로 직접 이동될 수도 있다.The refrigerant that has cooled the motor of the first compression unit 20 moves to the fourth pipe 114 along the first discharge pipe 118, and then together with the refrigerant that has passed through the third valve 96, the fourth separation unit ( 88) can be supplied. Alternatively, the refrigerant cooling the motor of the first compression unit 20 may be moved along the first discharge pipe 118 and directly moved to the inside of the fourth separation unit 88 .

제4분리부(88)에 제4파이프(114)가 연결되며, 제3밸브(96)를 통과하는 냉매는 팽창되며 저압 및 저온 상태가 된다. 따라서 제1배출파이프(118)가 제4분리부(88) 또는 제4파이프(114)에 연결될 경우, 제1배출파이프(118)와 제1냉각파이프(116)를 따라 이동하는 냉매도 팽창되며 온도가 하강한다.The fourth pipe 114 is connected to the fourth separation unit 88 , and the refrigerant passing through the third valve 96 expands and becomes a low pressure and low temperature state. Therefore, when the first discharge pipe 118 is connected to the fourth separation unit 88 or the fourth pipe 114, the refrigerant moving along the first discharge pipe 118 and the first cooling pipe 116 is also expanded. the temperature goes down

제1배출파이프(118)가 제4분리부(88) 또는 제4파이프(114)에 연결되는 경우, 제1압축부(20)에 구비된 모터가 냉매에 의해 냉각되며, 이러한 모터의 표면 온도는 약15℃~20℃이다. 따라서 제1압축부(20)에 구비된 모터는 이슬이 맺히는 온도 이상으로 냉각되므로 모터의 외측에 결로가 발생됨을 방지할 수 있으며, 결로에 의한 모터 고장을 방지하여 유지보수 비용이 증가됨을 방지할 수 있다.When the first discharge pipe 118 is connected to the fourth separation unit 88 or the fourth pipe 114, the motor provided in the first compression unit 20 is cooled by the refrigerant, and the surface temperature of the motor is about 15°C to 20°C. Therefore, since the motor provided in the first compression unit 20 is cooled above the dew-condensing temperature, it is possible to prevent dew condensation on the outside of the motor, and to prevent motor failure due to dew condensation to prevent an increase in maintenance costs. can

만약 제1배출파이프(118)가 제4분리부(88)가 아닌 다른 분리부에 연결되는 경우에는, 제1압축부(20)의 내부 압력이 상승한다. 제1압축부(20)의 내부 압력이 올라감에 따라 제1압축부(20)의 내측에 있는 유체의 밀도가 올라간다. 따라서 모터 내부의 마찰손실(Friction loss)의 증가로 제1압축부(20)의 압력 손실이 발생되며, 모터의 효율이 떨어지는 문제가 발생된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 다른 분리부 대비 비교적 압력은 낮으면서도 결로 문제를 방지할 수 있는 제4분리부(88) 또는 제4분리부(88)에 연결된 제4파이프(114)에 제1배출파이프(118)가 연결된다.If the first discharge pipe 118 is connected to a separation unit other than the fourth separation unit 88 , the internal pressure of the first compression unit 20 increases. As the internal pressure of the first compression unit 20 increases, the density of the fluid inside the first compression unit 20 increases. Accordingly, a pressure loss of the first compression unit 20 is generated due to an increase in friction loss inside the motor, and a problem occurs that the efficiency of the motor is lowered. In order to solve this problem, the first discharge to the fourth separation unit 88 or the fourth pipe 114 connected to the fourth separation unit 88, which can prevent a condensation problem while having a relatively low pressure compared to other separation units. A pipe 118 is connected.

제2냉각파이프(117)는 응축부(40)와 제2압축부(30)에 연결되며, 응축부(40)에서 응축된 냉매의 일부를 제2압축부(30)로 공급한다. 제2배출파이프(119)의 일측은 제2압축부(30)에 연결되며 타측은 제4파이프(114) 또는 제4분리부(88)에 연결된다. 또는 제2냉각파이프(117)와 제2배출파이프(119)가 연결되어 냉매의 이동이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.The second cooling pipe 117 is connected to the condensing unit 40 and the second compression unit 30 , and supplies a portion of the refrigerant condensed in the condensing unit 40 to the second compression unit 30 . One side of the second discharge pipe 119 is connected to the second compression unit 30 , and the other side is connected to the fourth pipe 114 or the fourth separation unit 88 . Alternatively, since the second cooling pipe 117 and the second discharge pipe 119 are connected, the refrigerant can be moved more easily.

제2압축부(30)의 모터를 냉각시킨 냉매는 제2배출파이프(119)를 따라 제4파이프(114)로 이동된 후 제3밸브(96)를 통과한 냉매와 함께 제4분리부(88)로 공급될 수 있다. 또는 제2압축부(30)의 모터를 냉각시킨 냉매는 제2배출파이프(119)를 따라 이동되어 제4분리부(88)의 내측으로 직접 이동될 수도 있다.The refrigerant that has cooled the motor of the second compression unit 30 moves to the fourth pipe 114 along the second discharge pipe 119, and then together with the refrigerant that has passed through the third valve 96, the fourth separation unit ( 88) can be supplied. Alternatively, the refrigerant cooled by the motor of the second compression unit 30 may be moved along the second discharge pipe 119 to move directly to the inside of the fourth separation unit 88 .

제4분리부(88)에 제4파이프(114)가 연결되며, 제3밸브(96)를 통과하는 냉매는 팽창되며 저압 및 저온 상태가 된다. 따라서 제2배출파이프(119)가 제4분리부(88) 또는 제4파이프(114)에 연결될 경우, 제2배출파이프(119)와 제2냉각파이프(117)를 따라 이동하는 냉매도 팽창되며 온도가 하강한다.The fourth pipe 114 is connected to the fourth separation unit 88 , and the refrigerant passing through the third valve 96 expands and becomes a low pressure and low temperature state. Therefore, when the second discharge pipe 119 is connected to the fourth separation unit 88 or the fourth pipe 114, the refrigerant moving along the second discharge pipe 119 and the second cooling pipe 117 is also expanded. the temperature goes down

제2배출파이프(119)가 제4분리부(88) 또는 제4파이프(114)에 연결되는 경우, 제2압축부(30)에 구비된 모터가 냉매에 의해 냉각되며, 이러한 모터의 표면 온도는 약15℃~20℃이다. 따라서 제2압축부(30)에 구비된 모터는 이슬이 맺히는 온도 이상으로 냉각되므로 모터의 외측에 결로가 발생됨을 방지할 수 있으며, 결로에 의한 모터 고장을 방지하여 유지보수 비용이 증가됨을 방지할 수 있다.When the second discharge pipe 119 is connected to the fourth separation unit 88 or the fourth pipe 114, the motor provided in the second compression unit 30 is cooled by the refrigerant, and the surface temperature of the motor is about 15°C to 20°C. Therefore, since the motor provided in the second compression unit 30 is cooled above the dew-condensing temperature, it is possible to prevent dew condensation on the outside of the motor, and to prevent motor failure due to dew condensation, thereby preventing an increase in maintenance costs. can

만약 제2배출파이프(119)가 제4분리부(88)가 아닌 다른 분리부에 연결되는 경우에는, 제2압축부(30)의 내부 압력이 상승한다. 제2압축부(30)의 내부 압력이 올라감에 따라 제2압축부(30)의 내측에 있는 유체의 밀도가 올라간다. 따라서 모터 내부의 마찰손실(Friction loss)의 증가로 제2압축부(30)의 압력 손실이 발생되며, 모터의 효율이 떨어지는 문제가 발생된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 다른 분리부 대비 비교적 압력은 낮으면서도 결로 문제를 방지할 수 있는 제4분리부(88) 또는 제4분리부(88)에 연결된 제4파이프(114)에 제2배출파이프(119)가 연결된다.If the second discharge pipe 119 is connected to a separation unit other than the fourth separation unit 88 , the internal pressure of the second compression unit 30 increases. As the internal pressure of the second compression unit 30 increases, the density of the fluid inside the second compression unit 30 increases. Accordingly, a pressure loss of the second compression unit 30 is generated due to an increase in friction loss inside the motor, and a problem occurs that the efficiency of the motor is lowered. In order to solve this problem, the second discharge to the fourth separation unit 88 or the fourth pipe 114 connected to the fourth separation unit 88, which can prevent condensation while having a relatively low pressure compared to other separation units. A pipe 119 is connected.

[기액분리부에서 분리된 기상의 냉매 이동][Movement of gas-phase refrigerant separated from the gas-liquid separator]

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기액분리부(80)에서 분리된 기상의 냉매가 압축부(10)로 이동되는 상태를 도시한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a state in which the refrigerant in the gas phase separated by the gas-liquid separation unit 80 is moved to the compression unit 10 according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 4에 도시된 바와 같이, 제1공급파이프(120)의 일측은 제1분리부(82)에 연결되며 타측은 제5압축단(36)의 입구에 연결된다. 따라서 제1분리부(82)에서 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리된 후, 기상의 냉매는 제1공급파이프(120)를 따라 제5압축단(36)의 입구로 이동된 후 제4압축단(34)에서 압축된 냉매와 함께 제5압축단(36)에서 압축이 이루어진다.1 and 4 , one side of the first supply pipe 120 is connected to the first separation unit 82 and the other side is connected to the inlet of the fifth compression end 36 . Therefore, after the refrigerant in the liquid phase and the refrigerant in the gas phase are separated by the first separator 82 , the refrigerant in the gas phase is moved to the inlet of the fifth compression stage 36 along the first supply pipe 120 and then compressed by the fourth Compression is performed in the fifth compression stage 36 together with the refrigerant compressed in the stage 34 .

제2공급파이프(122)의 일측은 제2분리부(84)에 연결되며 타측은 제4압축단(34)의 입구에 연결된다. 따라서 제2분리부(84)에서 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리된 후, 기상의 냉매는 제2공급파이프(122)를 따라 제4압축단(34)의 입구로 이동된 후 제3압축단(32)에서 압축된 냉매와 함께 제4압축단(34)에서 압축이 이루어진다.One side of the second supply pipe 122 is connected to the second separation unit 84 , and the other side is connected to the inlet of the fourth compression end 34 . Therefore, after being separated into a liquid refrigerant and a gaseous refrigerant in the second separating unit 84 , the gaseous refrigerant is moved to the inlet of the fourth compression stage 34 along the second supply pipe 122 and then compressed by the third Compression is performed in the fourth compression stage 34 together with the refrigerant compressed in the stage 32 .

제3공급파이프(124)의 일측은 제3분리부(86)에 연결되며 타측은 제3압축단(32)의 입구에 연결된다. 따라서 제3분리부(86)에서 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리된 후, 기상의 냉매는 제3공급파이프(124)를 따라 제3압축단(32)의 입구로 이동된 후 제2압축단(24)에서 압축된 냉매와 함께 제3압축단(32)에서 압축이 이루어진다.One side of the third supply pipe 124 is connected to the third separation unit 86 , and the other side is connected to the inlet of the third compression end 32 . Therefore, after being separated into a liquid refrigerant and a gaseous refrigerant in the third separating unit 86 , the gaseous refrigerant is moved to the inlet of the third compression stage 32 along the third supply pipe 124 and then compressed by the second Compression is performed in the third compression stage 32 together with the refrigerant compressed in the stage 24 .

제4공급파이프(126)의 일측은 제4분리부(88)에 연결되며 타측은 제2압축단(24)의 입구에 연결된다. 따라서 제4분리부(88)에서 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리된 후, 기상의 냉매는 제4공급파이프(126)를 따라 제2압축단(24)의 입구로 이동된 후 제1압축단(22)에서 압축된 냉매와 함께 제2압축단(24)에서 압축이 이루어진다.One side of the fourth supply pipe 126 is connected to the fourth separation unit 88 , and the other side is connected to the inlet of the second compression end 24 . Therefore, after being separated into a liquid refrigerant and a gaseous refrigerant in the fourth separating unit 88 , the gaseous refrigerant is moved to the inlet of the second compression stage 24 along the fourth supply pipe 126 and then first compressed Compression is performed in the second compression stage 24 together with the refrigerant compressed in the stage 22 .

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치(1)를 도시한 사시도이다.6 is a perspective view showing a multi-stage compression type refrigeration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 레저버(60)와 기액분리부(80)는 직선방향으로 설치되며, 단일 케이스 형상의 탱크 내측에 위치한다. 따라서 레저버(60)와 기액분리부(80)가 별도로 설치되는 것보다 설치공간이 현저하게 작아지므로, 다양한 공간에 다단 압축형 냉동장치(1)를 설치할 수 있다.As shown in FIG. 6 , the reservoir 60 and the gas-liquid separation unit 80 are installed in a straight direction, and are located inside the tank of a single case shape. Therefore, since the installation space is significantly smaller than that in which the reservoir 60 and the gas-liquid separation unit 80 are separately installed, the multi-stage compression type refrigeration apparatus 1 can be installed in various spaces.

레저버(60)와 기액분리부(80)로 이루어진 탱크의 측면에는 탱크 형상의 증발부(100)가 설치된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 탱크는, 냉매, 물, 가스, 기름 등의 유체를 담기 위한 큰 통을 말하며, 이러한 탱크는 원통형으로 형성된 케이스를 구비한다. A tank-shaped evaporation unit 100 is installed on the side of the tank including the reservoir 60 and the gas-liquid separation unit 80 . The tank according to an embodiment of the present invention refers to a large barrel for containing a fluid such as refrigerant, water, gas, oil, and the like, and the tank has a cylindrical case.

증발기 또는 레저버(60)와 기액분리부(80)로 이루어진 탱크 형상의 구조물 상측에는 압축부(10)가 위치한다. 압축부(10)는 제1압축부(20)와 제2압축부(30)를 포함하며, 제1압축부(20)와 제2압축부(30)는 파이프 형상의 관로에 의해 냉매의 이동이 이루어진다.The compression unit 10 is positioned above the tank-shaped structure including the evaporator or reservoir 60 and the gas-liquid separation unit 80 . The compression unit 10 includes a first compression unit 20 and a second compression unit 30 , and the first compression unit 20 and the second compression unit 30 move the refrigerant through a pipe-shaped conduit. this is done

[본 발명의 동작][Operation of the present invention]

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.Hereinafter, the operating state of the multi-stage compression type refrigeration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치(1)의 P-H 선도이다.7 is a P-H diagram of the multi-stage compression type refrigeration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 7에 도시된 바와 같이, 제1압축부(20)의 제1압축단(22)에서 압축된 냉매는 제2압축단(24)으로 이동되어 압축이 이루어진다. 그리고 제2압축단(24)에서 압축된 냉매는 제3압축단(32)으로 이동되어 압축이 이루어진다. 그리고 제3압축단(32)에서 압축된 냉매는 제4압축단(34)으로 이동되어 압축이 이루어진다. 그리고 제4압축단(34)에서 압축된 냉매는 제5압축단(36)으로 이동되어 압축이 이루어진다. 압축부(10)에서 압축이 이루어지는 냉매는 포화증기 상태이다.1 and 7, the refrigerant compressed in the first compression stage 22 of the first compression unit 20 is moved to the second compression stage 24 for compression. And the refrigerant compressed in the second compression stage 24 is moved to the third compression stage 32 and compressed. And the refrigerant compressed in the third compression stage 32 is moved to the fourth compression stage 34 to be compressed. And the refrigerant compressed in the fourth compression stage 34 is moved to the fifth compression stage 36 to be compressed. The refrigerant compressed in the compression unit 10 is in a saturated vapor state.

제2압축부(30)에서 배출된 기상의 냉매는 응축부(40)로 이동되며 공기 또는 다른 냉매나 유체와 열교환을 하며 액상의 냉매가 된다.The gaseous refrigerant discharged from the second compression unit 30 moves to the condensing unit 40 and exchanges heat with air or other refrigerant or fluid to become a liquid refrigerant.

응축부(40)에서 배출된 냉매는 레저버(60)로 이동되어 저장된다. 그리고 레저버(60)에 저장된 냉매는 제1팽창밸브부(70)를 통과하며 압력이 하강하며 팽창이 이루어진 상태에서, 제1분리부(82)의 내측으로 이동한다.The refrigerant discharged from the condensing unit 40 is moved to and stored in the reservoir 60 . Then, the refrigerant stored in the reservoir 60 passes through the first expansion valve unit 70 and moves to the inside of the first separation unit 82 in a state where the pressure is decreased and the expansion is made.

제1분리부(82)에서 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리되며, 기상의 냉매는 제1공급파이프(120)와 제1동작밸브(132)를 통해 제5압축단(36)의 입구로 이동한다. 제5압축단(36)의 입구로 이동된 기상의 냉매는 제4압축단(34)의 출구를 통해 배출된 냉매와 함께 제5압축단(36)에서 압축된다.The first separator 82 separates the refrigerant into a vapor phase and a liquid refrigerant, and the gaseous refrigerant enters the inlet of the fifth compression stage 36 through the first supply pipe 120 and the first operation valve 132 . Move. The gaseous refrigerant moved to the inlet of the fifth compression stage 36 is compressed at the fifth compression stage 36 together with the refrigerant discharged through the outlet of the fourth compression stage 34 .

제1분리부(82)에 저장된 액상의 냉매는 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제1밸브(92)를 통과하며 압력이 하강하는 동시에 팽창이 이루어진다. 제1분리부(82)에 저장된 냉매는 제1밸브(92)를 통과하며 제2분리부(84)의 내측으로 이동한다.The liquid refrigerant stored in the first separation unit 82 passes through the first valve 92 provided in the second expansion valve unit 90 and expands while the pressure decreases. The refrigerant stored in the first separation unit 82 passes through the first valve 92 and moves to the inside of the second separation unit 84 .

제2분리부(84)에서 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리되며, 기상의 냉매는 제2공급파이프(122)와 제2동작밸브(134)를 통해 제4압축단(34)의 입구로 이동한다. 제4압축단(34)의 입구로 이동된 기상의 냉매는 제3압축단(32)의 출구를 통해 배출된 냉매와 함께 제4압축단(34)에서 압축된다.The second separator 84 separates the refrigerant into a vapor phase and a liquid refrigerant, and the gaseous refrigerant enters the inlet of the fourth compression stage 34 through the second supply pipe 122 and the second operation valve 134 . Move. The gaseous refrigerant moved to the inlet of the fourth compression stage 34 is compressed at the fourth compression stage 34 together with the refrigerant discharged through the outlet of the third compression stage 32 .

제2분리부(84)에 저장된 액상의 냉매는 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제2밸브(94)를 통과하며 압력이 하강하는 동시에 팽창이 이루어진다. 제2분리부(84)에 저장된 냉매는 제2밸브(94)를 통과하며 제3분리부(86)의 내측으로 이동한다.The liquid refrigerant stored in the second separation unit 84 passes through the second valve 94 provided in the second expansion valve unit 90 and expands while the pressure decreases. The refrigerant stored in the second separation unit 84 passes through the second valve 94 and moves to the inside of the third separation unit 86 .

제3분리부(86)에서 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리되며, 기상의 냉매는 제3공급파이프(124)와 제3동작밸브(136)를 통해 제3압축단(32)의 입구로 이동한다. 제3압축단(32)의 입구로 이동된 기상의 냉매는 제2압축단(24)의 출구를 통해 배출된 냉매와 함께 제3압축단(32)에서 압축된다.The third separator 86 separates the refrigerant into a vapor phase and a liquid refrigerant, and the gaseous refrigerant enters the inlet of the third compression stage 32 through the third supply pipe 124 and the third operation valve 136 . Move. The gaseous refrigerant moved to the inlet of the third compression stage 32 is compressed at the third compression stage 32 together with the refrigerant discharged through the outlet of the second compression stage 24 .

제3분리부(86)에 저장된 액상의 냉매는 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제3밸브(96)를 통과하며 압력이 하강하는 동시에 팽창이 이루어진다. 제3분리부(86)에 저장된 냉매는 제3밸브(96)를 통과하며 제4분리부(88)의 내측으로 이동한다.The liquid refrigerant stored in the third separation unit 86 passes through the third valve 96 provided in the second expansion valve unit 90 and expands while the pressure decreases. The refrigerant stored in the third separation unit 86 passes through the third valve 96 and moves to the inside of the fourth separation unit 88 .

제4분리부(88)에서 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리되며, 기상의 냉매는 제4공급파이프(126)와 제4동작밸브(138)를 통해 제2압축단(24)의 입구로 이동한다. 제2압축단(24)의 입구로 이동된 기상의 냉매는 제1압축단(22)의 출구를 통해 배출된 냉매와 함께 제2압축단(24)에서 압축된다.In the fourth separation unit 88, the refrigerant in the gas phase and the refrigerant in the liquid phase are separated, and the refrigerant in the gaseous phase is directed to the inlet of the second compression stage 24 through the fourth supply pipe 126 and the fourth operation valve 138. Move. The gaseous refrigerant moved to the inlet of the second compression stage 24 is compressed at the second compression stage 24 together with the refrigerant discharged through the outlet of the first compression stage 22 .

제4분리부(88)에서 배출되는 액상의 냉매는 제4밸브(98)를 통과하며 압력이 하강하는 동시에 팽창이 이루어지며, 온도는 하강된다. 제4밸브(98)를 통과한 냉매는 제5파이프(115)를 따라 증발부(100)로 이동되며 수요처로 공급되는 유체(流體)와 열교환을 하며 기상의 냉매가 된다.The liquid refrigerant discharged from the fourth separation unit 88 passes through the fourth valve 98 , and the pressure is lowered and expanded at the same time, and the temperature is lowered. The refrigerant that has passed through the fourth valve 98 moves to the evaporator 100 along the fifth pipe 115 and exchanges heat with the fluid supplied to the consumer to become a gaseous refrigerant.

증발부(100)를 통과한 냉매는 다시 압축부(10)로 이동되어 압축이 이루어진다.The refrigerant that has passed through the evaporator 100 is moved to the compression unit 10 again to be compressed.

도 5에 도시된 바와 같이, 응축부(40)를 통과한 냉매는 액상의 냉매이며, 이러한 냉매의 일부가 제1압축부(20)와 제2압축부(30)로 공급된다.As shown in FIG. 5 , the refrigerant passing through the condensing unit 40 is a liquid refrigerant, and a portion of the refrigerant is supplied to the first and second compression units 20 and 30 .

응축부(40)에서 배출되는 냉매 중 일부는 제1냉각파이프(116)를 따라 이동되며 팽창되면서 온도가 하강된다. 이러한 냉매는 제1압축부(20)로 이동되어 제1압축부(20)를 냉각시킨 후 제1배출파이프(118)를 통해 제4파이프(114)로 이동한다. 또한 응축부(40)에서 배출되는 냉매 중 일부는 제2냉각파이프(117)를 따라 제2압축부(30)로 이동되어 제2압축부(30)를 냉각시킨 후 제2배출파이프(119)를 통해 제4파이프(114)로 이동한다.Some of the refrigerant discharged from the condensing unit 40 moves along the first cooling pipe 116 and expands while the temperature decreases. This refrigerant moves to the first compression unit 20 to cool the first compression unit 20 and then to the fourth pipe 114 through the first discharge pipe 118 . In addition, some of the refrigerant discharged from the condensing unit 40 is moved to the second compression unit 30 along the second cooling pipe 117 to cool the second compression unit 30 and then to the second discharge pipe 119 . moves to the fourth pipe 114 through

제4파이프(114)로 이동된 냉매는 제3밸브(96)를 통과한 냉매와 함께 제4분리부(88)로 이동되어 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리된다.The refrigerant moved to the fourth pipe 114 is moved to the fourth separator 88 together with the refrigerant that has passed through the third valve 96 to be separated into a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant.

도 7에 도시된 P-H선도에서 가로축은 엔탈피(H)이며, 세로축은 압력(P)이다. 그리고 C는 전체 냉방용량을 나타낸다.In the P-H diagram shown in FIG. 7 , the horizontal axis is enthalpy (H), and the vertical axis is pressure (P). And C represents the total cooling capacity.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제4분리부(88)가 동작되지 않는 상태에서 P-H 선도이다.8 is a P-H diagram in a state in which the fourth separating unit 88 is not operated according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 8에 도시된 바와 같이, 다단 압축형 냉동장치(1)의 부분 부하 운전시, 제어부(140)는 기액분리부(80)에 구비된 4개의 분리부 중에서 가장 낮은 압력을 구비한 제4분리부(88)의 동작을 정지시켜 다단 압축형 냉동장치(1)의 냉방용량을 감소시킨다.1 and 8, during partial load operation of the multi-stage compression type refrigeration apparatus 1, the control unit 140 has the lowest pressure among the four separation units provided in the gas-liquid separation unit 80. By stopping the operation of the fourth separation unit 88, the cooling capacity of the multi-stage compression type refrigeration system 1 is reduced.

제4분리부(88)의 동작을 정지시키기 위해 제어부(140)는 제4동작밸브(138)에 제어신호를 보내 제4동작밸브(138)를 오프 모드로 동작시키므로 제4공급파이프(126)를 폐쇄한다. 따라서 제4분리부(88)에서 분리된 기상의 냉매가 제4공급파이프(126)를 통해 제1압축단(22)과 제2압축단(24)의 사이로 이동되는 동작이 정지된다.In order to stop the operation of the fourth separation unit 88, the control unit 140 sends a control signal to the fourth operation valve 138 to operate the fourth operation valve 138 in the off mode, so that the fourth supply pipe 126 is operated. close the Accordingly, the movement of the refrigerant in the gas phase separated by the fourth separating unit 88 between the first compression end 22 and the second compression end 24 through the fourth supply pipe 126 is stopped.

제4공급파이프(126)를 통한 기상의 냉매 이동이 차단되므로, 제3분리부(86)가 기존 제4분리부(88)의 역할을 하게 된다. 그리고 다단 압축형 냉동장치(1)는 제4분리부(88)가 동작되지 않으므로, 냉방용량이 감소된 부분 부하 운전을 할 수 있다.Since movement of the refrigerant in the gas phase through the fourth supply pipe 126 is blocked, the third separation unit 86 functions as the existing fourth separation unit 88 . In addition, since the fourth separation unit 88 is not operated in the multi-stage compression type refrigeration system 1 , a partial load operation with reduced cooling capacity may be performed.

제4분리부(88)가 동작되지 않는 경우, 제1감소냉방용량(R1) 만큼 냉방용량이 감소되며, 전체 냉방용량(C)에서 제1감소냉방용량(R1)을 뺀 제1냉방용량(C1)으로 다단 압축형 냉동장치(1)가 동작된다.When the fourth separating unit 88 is not operated, the cooling capacity is reduced by the first reduced cooling capacity (R1), and the first cooling capacity by subtracting the first reduced cooling capacity (R1) from the total cooling capacity (C) ( As C1), the multi-stage compression type refrigeration system 1 is operated.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3,4분리부가 동작되지 않는 상태에서 P-H 선도이다.9 is a P-H diagram in a state in which the third and fourth separators are not operated according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 9에 도시된 바와 같이, 다단 압축형 냉동장치(1)의 부분 부하 운전시, 제어부(140)는 기액분리부(80)에 구비된 4개의 분리부 중에서 가장 낮은 압력을 구비한 제4분리부(88)와, 제4분리부(88)를 제외한 다른 분리부 중에서 가장 낮은 압력을 구비한 제3분리부(86)의 동작을 순차적으로 정지시켜 다단 압축형 냉동장치(1)의 냉방용량을 감소시킨다.1 and 9, during the partial load operation of the multi-stage compression type refrigeration apparatus 1, the control unit 140 has the lowest pressure among the four separation units provided in the gas-liquid separation unit 80. The operation of the fourth separation unit 88 and the third separation unit 86 having the lowest pressure among the separation units other than the fourth separation unit 88 is sequentially stopped to obtain a multi-stage compression type refrigeration system (1) reduce the cooling capacity of

제4분리부(88)의 동작을 정지시키기 위해 제어부(140)는 제4동작밸브(138)에 제어신호를 보내 제4동작밸브(138)를 오프 모드로 동작시키므로 제4공급파이프(126)를 폐쇄한다. 따라서 제4분리부(88)에서 분리된 기상의 냉매가 제4공급파이프(126)를 통해 제1압축단(22)과 제2압축단(24)의 사이로 이동되는 동작이 정지된다.In order to stop the operation of the fourth separation unit 88, the control unit 140 sends a control signal to the fourth operation valve 138 to operate the fourth operation valve 138 in the off mode, so that the fourth supply pipe 126 is operated. close the Accordingly, the movement of the refrigerant in the gas phase separated by the fourth separating unit 88 between the first compression end 22 and the second compression end 24 through the fourth supply pipe 126 is stopped.

제3분리부(86)의 동작을 정지시키기 위해 제어부(140)는 제3동작밸브(136)에 제어신호를 보내 제3동작밸브(136)를 오프 모드로 동작시키므로 제3공급파이프(124)를 폐쇄한다. 따라서 제3분리부(86)에서 분리된 기상의 냉매가 제3공급파이프(124)를 통해 제2압축단(24)과 제3압축단(32)의 사이로 이동되는 동작이 정지된다.In order to stop the operation of the third separation unit 86, the control unit 140 sends a control signal to the third operation valve 136 to operate the third operation valve 136 in the off mode, so that the third supply pipe 124 is operated. close the Therefore, the operation of moving the refrigerant in the gas phase separated by the third separation unit 86 between the second compression end 24 and the third compression end 32 through the third supply pipe 124 is stopped.

제4공급파이프(126)와 제3공급파이프(124)를 통한 기상의 냉매 이동이 차단되므로, 제2분리부(84)가 기존 제4분리부(88)와 제3분리부(86)의 역할을 하게 된다. 그리고 다단 압축형 냉동장치(1)는 제4분리부(88)와 제3분리부(86)가 동작되지 않는 2차 냉방용량이 감소된 부분 부하 운전을 할 수 있다.Since movement of the refrigerant in the gas phase through the fourth supply pipe 126 and the third supply pipe 124 is blocked, the second separation unit 84 is separated from the existing fourth separation unit 88 and the third separation unit 86 . will play a role In addition, the multi-stage compression refrigeration system 1 may perform a partial load operation with a reduced secondary cooling capacity in which the fourth separating unit 88 and the third separating unit 86 are not operated.

제3분리부(86)와 제4분리부(88)가 동작되지 않는 경우, 제2감소냉방용량(R2) 만큼 냉방용량이 감소되며, 전체 냉방용량(C)에서 제2감소냉방용량(R2)을 뺀 제2냉방용량(C2)으로 다단 압축형 냉동장치(1)가 동작된다.When the third separating unit 86 and the fourth separating unit 88 are not operated, the cooling capacity is reduced by the second reduced cooling capacity (R2), and the second reduced cooling capacity (R2) from the total cooling capacity (C) ) minus the second cooling capacity (C2), the multi-stage compression type refrigeration system (1) is operated.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2,3,4분리부가 동작되지 않는 상태에서 P-H 선도이다.10 is a P-H diagram in a state in which second, third, and fourth separators are not operated according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 10에 도시된 바와 같이, 다단 압축형 냉동장치(1)의 부분 부하 운전시, 제어부(140)는 기액분리부(80)에 구비된 4개의 분리부 중에서 가장 낮은 압력을 구비한 제4분리부(88)와, 제4분리부(88)를 제외한 다른 분리부 중에서 가장 낮은 압력을 구비한 제3분리부(86) 및 제4분리부(88)와 제3분리부(86)를 제외한 다른 분리부 중에서 가장 낮은 압력을 구비한 제2분리부(84)의 동작을 순차적으로 정지시켜 다단 압축형 냉동장치(1)의 냉방용량을 감소시킨다.As shown in FIGS. 1 and 10 , during partial load operation of the multi-stage compression type refrigeration apparatus 1 , the control unit 140 has the lowest pressure among the four separation units provided in the gas-liquid separation unit 80 . The fourth separation unit 88 and the third separation unit 86 having the lowest pressure among the separation units other than the fourth separation unit 88, and the fourth separation unit 88 and the third separation unit 86 ), the operation of the second separation unit 84 having the lowest pressure among other separation units is sequentially stopped to reduce the cooling capacity of the multi-stage compression type refrigeration device 1 .

제4분리부(88)의 동작을 정지시키기 위해 제어부(140)는 제4동작밸브(138)에 제어신호를 보내 제4동작밸브(138)를 오프 모드로 동작시키므로 제4공급파이프(126)를 폐쇄한다. 따라서 제4분리부(88)에서 분리된 기상의 냉매가 제4공급파이프(126)를 통해 제1압축단(22)과 제2압축단(24)의 사이로 이동되는 동작이 정지된다.In order to stop the operation of the fourth separation unit 88, the control unit 140 sends a control signal to the fourth operation valve 138 to operate the fourth operation valve 138 in the off mode, so that the fourth supply pipe 126 is operated. close the Accordingly, the movement of the refrigerant in the gas phase separated by the fourth separating unit 88 between the first compression end 22 and the second compression end 24 through the fourth supply pipe 126 is stopped.

제3분리부(86)의 동작을 정지시키기 위해 제어부(140)는 제3동작밸브(136)에 제어신호를 보내 제3동작밸브(136)를 오프 모드로 동작시키므로 제3공급파이프(124)를 폐쇄한다. 따라서 제3분리부(86)에서 분리된 기상의 냉매가 제3공급파이프(124)를 통해 제2압축단(24)과 제3압축단(32)의 사이로 이동되는 동작이 정지된다.In order to stop the operation of the third separation unit 86, the control unit 140 sends a control signal to the third operation valve 136 to operate the third operation valve 136 in the off mode, so that the third supply pipe 124 is operated. close the Accordingly, the movement of the refrigerant in the gas phase separated by the third separation unit 86 between the second compression end 24 and the third compression end 32 through the third supply pipe 124 is stopped.

제2분리부(84)의 동작을 정지시키기 위해 제어부(140)는 제2동작밸브(134)에 제어신호를 보내 제2동작밸브(134)를 오프 모드로 동작시키므로 제2공급파이프(122)를 폐쇄한다. 따라서 제2분리부(84)에서 분리된 기상의 냉매가 제2공급파이프(122)를 통해 제3압축단(32)과 제4압축단(34)의 사이로 이동되는 동작이 정지된다.In order to stop the operation of the second separation unit 84 , the control unit 140 sends a control signal to the second operation valve 134 to operate the second operation valve 134 in the off mode, so that the second supply pipe 122 . close the Accordingly, the movement of the refrigerant in the gas phase separated by the second separator 84 between the third compression end 32 and the fourth compression end 34 through the second supply pipe 122 is stopped.

제4공급파이프(126)와 제3공급파이프(124)와 제2공급파이프(122)를 통한 기상의 냉매 이동이 차단되므로, 제1분리부(82)가 기존 제4분리부(88)와 제3분리부(86)와 제2분리부(84)의 역할을 하게 된다. 그리고 다단 압축형 냉동장치(1)는 제2분리부(84)와 제3분리부(86)와 제4분리부(88)가 동작되지 않는 3차 냉방용량이 감소된 부분 부하 운전을 할 수 있다.Since the movement of the refrigerant in the gas phase through the fourth supply pipe 126, the third supply pipe 124, and the second supply pipe 122 is blocked, the first separating unit 82 is separated from the existing fourth separating unit 88. It serves as the third separating part 86 and the second separating part 84 . In addition, the multi-stage compression type refrigeration system 1 can perform partial load operation with reduced tertiary cooling capacity in which the second separation unit 84, the third separation unit 86, and the fourth separation unit 88 do not operate. have.

제2분리부(84)와 제3분리부(86)와 제4분리부(88)가 동작되지 않는 경우, 제3감소냉방용량(R3) 만큼 냉방용량이 감소되며, 전체 냉방용량(C)에서 제3감소냉방용량(R3)을 뺀 제3냉방용량(C3)으로 다단 압축형 냉동장치(1)가 동작된다.When the second separation unit 84, the third separation unit 86, and the fourth separation unit 88 do not operate, the cooling capacity is reduced by the third reduced cooling capacity R3, and the total cooling capacity (C) The multi-stage compression type refrigeration device 1 is operated with the third cooling capacity C3 minus the third reduced cooling capacity R3 from .

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기액분리부(80)가 전부 동작되지 않을 때의 P-H 선도이다.11 is a P-H diagram when the gas-liquid separator 80 is not fully operated according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 11에 도시된 바와 같이, 다단 압축형 냉동장치(1)의 부분 부하 운전시, 제어부(140)는 기액분리부(80)에 구비된 4개의 분리부 중에서 가장 낮은 압력을 구비한 제4분리부(88)에서 가장 높은 압력을 구비한 제1분리부(82)의 동작을 순차적으로 정지시켜 다단 압축형 냉동장치(1)의 냉방용량을 감소시킨다.As shown in FIGS. 1 and 11 , during partial load operation of the multi-stage compression type refrigeration system 1 , the control unit 140 has the lowest pressure among the four separation units provided in the gas-liquid separation unit 80 . The operation of the first separation unit 82 having the highest pressure in the fourth separation unit 88 is sequentially stopped to reduce the cooling capacity of the multi-stage compression type refrigeration device 1 .

먼저 제4분리부(88)의 동작을 정지시키기 위해 제어부(140)는 제4동작밸브(138)에 제어신호를 보내 제4동작밸브(138)를 오프 모드로 동작시키므로 제4공급파이프(126)를 폐쇄한다. 따라서 제4분리부(88)에서 분리된 기상의 냉매가 제4공급파이프(126)를 통해 제1압축단(22)과 제2압축단(24)의 사이로 이동되는 동작이 정지된다.First, in order to stop the operation of the fourth separation unit 88, the control unit 140 sends a control signal to the fourth operation valve 138 to operate the fourth operation valve 138 in the off mode, so the fourth supply pipe 126 ) is closed. Accordingly, the movement of the refrigerant in the gas phase separated by the fourth separating unit 88 between the first compression end 22 and the second compression end 24 through the fourth supply pipe 126 is stopped.

그리고 제3분리부(86)의 동작을 정지시키기 위해 제어부(140)는 제3동작밸브(136)에 제어신호를 보내 제3동작밸브(136)를 오프 모드로 동작시키므로 제3공급파이프(124)를 폐쇄한다. 따라서 제3분리부(86)에서 분리된 기상의 냉매가 제3공급파이프(124)를 통해 제2압축단(24)과 제3압축단(32)의 사이로 이동되는 동작이 정지된다.And in order to stop the operation of the third separation unit 86, the control unit 140 sends a control signal to the third operation valve 136 to operate the third operation valve 136 in the off mode, so that the third supply pipe 124 ) is closed. Accordingly, the movement of the refrigerant in the gas phase separated by the third separation unit 86 between the second compression end 24 and the third compression end 32 through the third supply pipe 124 is stopped.

그리고 제2분리부(84)의 동작을 정지시키기 위해 제어부(140)는 제2동작밸브(134)에 제어신호를 보내 제2동작밸브(134)를 오프 모드로 동작시키므로 제2공급파이프(122)를 폐쇄한다. 따라서 제2분리부(84)에서 분리된 기상의 냉매가 제2공급파이프(122)를 통해 제3압축단(32)과 제4압축단(34)의 사이로 이동되는 동작이 정지된다.And in order to stop the operation of the second separation unit 84, the control unit 140 sends a control signal to the second operation valve 134 to operate the second operation valve 134 in the off mode, so that the second supply pipe 122 ) is closed. Accordingly, the movement of the refrigerant in the gas phase separated by the second separator 84 between the third compression end 32 and the fourth compression end 34 through the second supply pipe 122 is stopped.

그리고 제1분리부(82)의 동작을 정지시키기 위해 제어부(140)는 제1동작밸브(132)에 제어신호를 보내 제1동작밸브(132)를 오프 모드로 동작시키므로 제1공급파이프(120)를 폐쇄한다. 따라서 제1분리부(82)에서 분리된 기상의 냉매가 제1공급파이프(120)를 통해 제4압축단(34)과 제5압축단(36)의 사이로 이동되는 동작이 정지된다.And in order to stop the operation of the first separation unit 82, the control unit 140 sends a control signal to the first operation valve 132 to operate the first operation valve 132 in the off mode, so that the first supply pipe 120 ) is closed. Accordingly, the movement of the refrigerant in the gas phase separated by the first separator 82 between the fourth compression end 34 and the fifth compression end 36 through the first supply pipe 120 is stopped.

제4공급파이프(126)와 제3공급파이프(124)와 제2공급파이프(122)와 제1공급파이프(120)를 통한 기상의 냉매 이동이 차단되므로, 기액분리부(80)가 동작되지 못한다. 그리고 응축부(40)에서 배출된 냉매는 바로 증발부(100)로 이동되므로, 다단 압축형 냉동장치(1)는 제4분리부(88)와 제3분리부(86)와 제2분리부(84)와 제1분리부(82)가 동작되지 않는 4차 냉방용량이 감소된 부분 부하 운전을 할 수 있다.Since movement of the refrigerant in the gas phase through the fourth supply pipe 126, the third supply pipe 124, the second supply pipe 122, and the first supply pipe 120 is blocked, the gas-liquid separator 80 is not operated. can not do it. And since the refrigerant discharged from the condensing unit 40 is directly transferred to the evaporator 100 , the multi-stage compression type refrigeration device 1 has a fourth separation unit 88 , a third separation unit 86 , and a second separation unit. Partial load operation with reduced quaternary cooling capacity in which 84 and the first separation unit 82 are not operated can be performed.

제4분리부(88)와 제3분리부(86)와 제2분리부(84)와 제1분리부(82)가 동작되지 않는 경우, 제4감소냉방용량(R4) 만큼 냉방용량이 감소되며, 전체 냉방용량(C)에서 제4감소냉방용량(R4)을 뺀 제4냉방용량(C4)으로 다단 압축형 냉동장치(1)가 동작된다.When the fourth separation unit 88, the third separation unit 86, the second separation unit 84, and the first separation unit 82 do not operate, the cooling capacity is reduced by the fourth reduced cooling capacity R4. and the multi-stage compression type refrigeration device 1 is operated with the fourth cooling capacity (C4) obtained by subtracting the fourth reduced cooling capacity (R4) from the total cooling capacity (C).

따라서 도 11에 도시된 P-H 선도는 1단 압축기를 사용하는 냉동장치의 P-H 선도와 같은 형상을 갖는다.Therefore, the P-H diagram shown in FIG. 11 has the same shape as the P-H diagram of a refrigeration system using a single-stage compressor.

본 발명 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치(1)의 정상 운전시 냉방용량을 전체 냉방용량(C)으로 설정한다. 그리고 1차 냉방용량이 감소된 부분 부하 운전시 감소된 냉방용량을 제1감소냉방용량(R1)이라 한다. 그리고 2차 냉방용량이 감소된 부분 부하 운전시 감소된 냉방용량을 제2감소냉방용량(R2)이라 한다. 그리고 3차 냉방용량이 감소된 부분 부하 운전시 감소된 냉방용량을 제3감소냉방용량(R3)이라 한다. 그리고 4차 냉방용량이 감소된 부분 부하 운전시 감소된 냉방용량을 제4감소냉방용량(R4)이라 한다.In the normal operation of the multi-stage compression refrigeration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, the cooling capacity is set to the total cooling capacity (C). In addition, the reduced cooling capacity during partial load operation in which the primary cooling capacity is reduced is referred to as a first reduced cooling capacity (R1). In addition, the reduced cooling capacity during partial load operation in which the secondary cooling capacity is reduced is referred to as a second reduced cooling capacity (R2). In addition, the reduced cooling capacity during partial load operation in which the tertiary cooling capacity is reduced is referred to as a third reduced cooling capacity (R3). In addition, the reduced cooling capacity during partial load operation in which the fourth cooling capacity is reduced is referred to as the fourth reduced cooling capacity (R4).

이때 부분 부하 운전시 감소된 냉방용량의 값은 R1<R2<R3<R4의 관계를 갖는다.In this case, the value of the reduced cooling capacity during partial load operation has a relationship of R1<R2<R3<R4.

제어부(140)는 제4분리부(88), 제3분리부(86), 제3분리부(86), 제1분리부(82)의 순서로 기상의 냉매가 이동되는 관로부(110)를 닫음으로, 다단 압축형 냉동장치(1)의 저부하 용량 제어를 용이하게 할 수 있다. The control unit 140 includes the fourth separating unit 88 , the third separating unit 86 , the third separating unit 86 , and the first separating unit 82 in the order of the conduit unit 110 through which the gaseous refrigerant is moved. By closing the , it is possible to easily control the low load capacity of the multi-stage compression type refrigeration system (1).

<185> 본 발명은, 다단 압축기를 사용하는 대용량 공랭식 칠러의 다단 기액분리부(80)를 이용하여 부분부하 운전이 가능할 수 있다. 그리고 종래에는 고온가스 바이패스를 사용하여, 응축기에서 증발기로 냉매가 바로 이동하므로 배관 내의 유속이 빨라 큰 소음이 발생하는 문제점을 갖으나, 본 발명에서는 응축된 냉매가 복수의 분리부를 거치면서 차례로 팽창하므로, 다단 압축형 냉동장치(1)의 부분 부하 운전시에도 소음 저감에 효과가 있다.<185> In the present invention, partial load operation may be possible using the multi-stage gas-liquid separation unit 80 of a large-capacity air-cooled chiller using a multi-stage compressor. And, in the prior art, the refrigerant moves from the condenser to the evaporator by using the high-temperature gas bypass, so the flow velocity in the pipe is fast and there is a problem that a large noise is generated. Therefore, it is effective in reducing noise even during partial load operation of the multi-stage compression type refrigeration system (1).

종래 냉동장치에서는, 기액분리부(80)가 응축된 냉매를 액상과 기상으로 분리시키는 역할 만을 수행하였지만, 본 발명에서는 기액분리부(80)와 압축부(10)를 연결하는 관로부(110)를 순차적으로 닫아 팽창라인의 일부로만 작동하게 하므로 냉방용량을 순차적으로 감소시킬 수 있다.In the conventional refrigeration system, the gas-liquid separator 80 only serves to separate the condensed refrigerant into a liquid phase and a gas phase, but in the present invention, a pipeline 110 connecting the gas-liquid separator 80 and the compression part 10 It is possible to sequentially reduce the cooling capacity because it closes sequentially and operates only as a part of the expansion line.

[효과설명][Effect Description]

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(140)가 복수의 압축단을 구비한 압축부(10)로 가스 냉매를 공급하는 관로부(110)에 설치되는 제어밸브부(130)를 제어하므로, 냉동장치의 냉방용량 제어를 용이하게 할 수 있으며, 냉동효율의 저하를 최소화할 수 있다. 또한 기액분리부(80)는, 낮은 압력을 갖는 분리부에서 높은 압력을 갖는 분리부를 향하여 가스 냉매를 운반하는 관로부(110)의 차단이 순차적으로 이루어지므로, 냉방용량의 부분부하 대응이 단계적으로 이루어질 수 있다. 또한 응축부(40)에서 증발부(100)로 이동하는 냉매가, 복수로 이루어진 기액분리부(80)의 분리부를 통과하며 차례로 팽창하므로 부분부하 동작시 소음을 저감시킬 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, the control valve unit 130 is installed in the conduit unit 110 for supplying the gas refrigerant to the compression unit 10 having a plurality of compression stages, the control unit 140 is provided. control, it is possible to easily control the cooling capacity of the refrigeration system, and it is possible to minimize the decrease in refrigeration efficiency. In addition, since the gas-liquid separation unit 80 sequentially blocks the gas refrigerant from the separation unit having a low pressure toward the separation unit having a high pressure, the response to the partial load of the cooling capacity is performed step by step can be done In addition, since the refrigerant moving from the condensing unit 40 to the evaporating unit 100 passes through the separation unit of the gas-liquid separation unit 80 made of a plurality and expands in turn, noise can be reduced during partial load operation.

또한 기액분리부(80)가 레저버(60)에 연이어 설치되며, 기액분리부(80)와 레저버(60)가 단일 케이스 내에 일체형으로 설치되므로, 기액분리부(80)가 설치되는 공간을 최소화할 수 있으며, 공간 활용도를 높일 수 있다. In addition, since the gas-liquid separation unit 80 is installed successively to the reservoir 60, and the gas-liquid separation unit 80 and the reservoir 60 are integrally installed in a single case, the space in which the gas-liquid separation unit 80 is installed is reduced. It can be minimized and the space utilization can be increased.

또한 기존의 외부 탱크 형상의 기액분리 장치 적용 시 전체 냉동장치의 사이즈 증가 및 파이프 구조의 복잡도가 증가하게 되나, 기액분리부(80)를 레저버(60) 탱크와 일체화 시켜 기존 냉동기에 구비된 응축기의 형태를 갖게 하므로 공간의 제약을 해결할 수 있다.In addition, when the gas-liquid separation device of the existing external tank shape is applied, the size of the entire refrigeration system and the complexity of the pipe structure increase. Because it has the form of , it can solve the space constraint

또한 기액분리부(80)에 구비된 복수의 분리부는 연이어 설치되며, 레저버(60)와 인접하게 설치되므로, 냉매의 이송에 사용되는 파이프의 길이를 최소화하여 설치 비용 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다. 즉, 종래의 냉동장치에 설치되는 기액분리장치는 압축기의 옆에 나란히 설치되며, 액냉매 및 기냉매를 각각 증발기와 압축기로 이송하기 위한 파이프 설치 작업이 요구된다. 그러나 본 발명에서는 액냉매의 이송 배관의 구조가 단순하고, 배관의 설치길이가 종래 대비 감소하여 관로부(110)의 설치 공간을 줄일 수 있다. 또한 레저버(60) 일체형 기액분리부(80)를 설치하므로, 압축부(10) 주변의 관로부(110) 설치가 간소화되어 유지보수 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.In addition, since a plurality of separation units provided in the gas-liquid separation unit 80 are installed one after another and are installed adjacent to the reservoir 60, the length of the pipe used for transferring the refrigerant is minimized to reduce installation and maintenance costs. can That is, the gas-liquid separator installed in the conventional refrigeration system is installed side by side next to the compressor, and a pipe installation operation is required to transport the liquid refrigerant and the air refrigerant to the evaporator and the compressor, respectively. However, in the present invention, the structure of the pipe for transferring the liquid refrigerant is simple, and the installation length of the pipe is reduced compared to the prior art, so that the installation space of the pipe part 110 can be reduced. In addition, since the reservoir 60 integrated gas-liquid separation unit 80 is installed, the installation of the conduit unit 110 around the compression unit 10 is simplified and maintenance work can be easily performed.

또한 기액분리부(80)는, 압축부(10)에 구비된 압축단의 개수에 비례하여 복수개가 연이어 설치되며, 냉매를 기체와 액체로 분리한 후 기체의 냉매는 압축부(10)로 이송시키므로 냉동효율을 향상시킬 수 있다.In addition, a plurality of gas-liquid separation units 80 are sequentially installed in proportion to the number of compression stages provided in the compression unit 10 , and after separating the refrigerant into gas and liquid, the gaseous refrigerant is transferred to the compression unit 10 . Therefore, the refrigeration efficiency can be improved.

또한 본 발명은 5단 냉동 사이클에 적용되는 4개의 분리부를 이용하여 냉방용량의 제어가 가능하다. 또한 본 발명은 작동되는 분리부의 수를 조절하여 냉동효율의 저하를 줄이므로 저부하 대응이 가능할 수 있다.In addition, in the present invention, it is possible to control the cooling capacity by using four separate parts applied to the five-stage refrigeration cycle. In addition, since the present invention reduces the decrease in refrigeration efficiency by controlling the number of operating separation units, it may be possible to cope with a low load.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in the present specification. It is obvious that variations can be made. In addition, although the effects according to the configuration of the present invention are not explicitly described and described while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the effects predictable by the configuration should also be recognized.

1: 다단 압축형 냉동장치
10: 압축부 20: 제1압축부 22: 제1압축단 24: 제2압축단
30: 제2압축부 32: 제3압축단 34: 제4압축단 36: 제5압축단
40: 응축부
60: 레저버
70: 제1팽창밸브부
80: 기액분리부 82: 제1분리부 84: 제2분리부 86: 제3분리부 88: 제4분리부
90: 제2팽창밸브부 92: 제1밸브 94: 제2밸브 96: 제3밸브 98: 제4밸브
100: 증발부
110: 관로부 111: 제1파이프 112: 제2파이프 113: 제3파이프 114: 제4파이프 115: 제5파이프 116: 제1냉각파이프 117: 제2냉각파이프 118: 제1배출파이프 119: 제2배출파이프 120: 제1공급파이프 122: 제2공급파이프 124: 제3공급파이프 126: 제4공급파이프
C: 전체 냉방용량
R1: 제1감소냉방용량 C1: 제1냉방용량
R2: 제2감소냉방용량 C2: 제2냉방용량
R3: 제3감소냉방용량 C3: 제3냉방용량
R4: 제4감소냉방용량 C4: 제4냉방용량
1: Multi-stage compression refrigeration system
10: compression unit 20: first compression unit 22: first compression end 24: second compression end
30: second compression unit 32: third compression stage 34: fourth compression stage 36: fifth compression stage
40: condensing unit
60: reserve
70: first expansion valve unit
80: gas-liquid separation unit 82: first separation unit 84: second separation unit 86: third separation unit 88: fourth separation unit
90: second expansion valve part 92: first valve 94: second valve 96: third valve 98: fourth valve
100: evaporator
110: Pipe part 111: First pipe 112: Second pipe 113: Third pipe 114: Fourth pipe 115: Fifth pipe 116: First cooling pipe 117: Second cooling pipe 118: First discharge pipe 119: Second 2 discharge pipe 120: first supply pipe 122: second supply pipe 124: third supply pipe 126: fourth supply pipe
C: Total cooling capacity
R1: First reduced cooling capacity C1: First cooling capacity
R2: Second reduced cooling capacity C2: Second cooling capacity
R3: 3rd reduced cooling capacity C3: 3rd cooling capacity
R4: 4th reduced cooling capacity C4: 4th cooling capacity

Claims (15)

복수의 압축단에서 냉매의 압축이 이루어지는 압축부;
상기 압축부에 연결되며, 상기 압축부를 통과한 냉매가 열교환에 의해 응축이 이루어지는 응축부;
상기 응축부에서 배출되는 냉매의 이동을 안내하는 관로에 설치되며, 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브부;
복수의 분리부를 구비하며, 상기 제1팽창밸브부를 통과한 냉매를 공급받아 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리하고, 기상의 냉매는 상기 압축부로 공급하는 기액분리부;
상기 기액분리부에 연결된 관로에 설치되며, 상기 기액분리부에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브부;
상기 기액분리부에서 분리된 기상의 냉매를 상기 압축부로 안내하는 복수의 관로에 설치되며, 냉매의 이동을 제어하는 제어밸브부; 및
상기 제어밸브부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 기액분리부는, 전달된 냉매를 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리하는 분리부가 복수로 구비되며,
상기 제어부는 상기 제어밸브부를 제어하여, 가장 낮은 압력을 갖는 분리부에서 가장 높은 압력을 갖는 분리부를 향하여 순차적으로 분리부에 연결된 관로를 차단하므로 냉방용량을 감소시키는 다단 압축형 냉동장치.
a compression unit that compresses the refrigerant at a plurality of compression stages;
a condensing unit connected to the compression unit and condensing the refrigerant passing through the compression unit by heat exchange;
a first expansion valve unit installed in a conduit for guiding the movement of the refrigerant discharged from the condensing unit and expanding the refrigerant;
a gas-liquid separation unit having a plurality of separation units, receiving the refrigerant that has passed through the first expansion valve unit, separating the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant, and supplying the gaseous refrigerant to the compression unit;
a second expansion valve part installed in a pipeline connected to the gas-liquid separator and expanding the refrigerant discharged from the gas-liquid separator;
a control valve unit installed in a plurality of conduits for guiding the gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separation unit to the compression unit, and controlling the movement of the refrigerant; and
Includes; a control unit for controlling the operation of the control valve unit;
The gas-liquid separation unit is provided with a plurality of separation units for separating the transferred refrigerant into a liquid refrigerant and a gaseous refrigerant,
The control unit controls the control valve unit to block the pipe line connected to the separation unit sequentially from the separation unit having the lowest pressure toward the separation unit having the highest pressure, thereby reducing the cooling capacity.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 기액분리부에 구비된 상기 분리부의 개수는, 상기 압축부에 구비된 압축단의 개수보다 작게 이루어지는 다단 압축형 냉동장치.
According to claim 1,
The number of separation units provided in the gas-liquid separation unit is smaller than the number of compression stages provided in the compression unit.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 압축부는, 증발부를 통해 전달된 냉매를 복수의 압축단에서 압축을 하는 제1압축부; 및
상기 제1압축부에 연결되며, 상기 제1압축부를 통과하며 압축된 냉매를 복수의 압축단에서 압축을 하는 제2압축부;를 포함하는 다단 압축형 냉동장치.
According to claim 1,
The compression unit may include: a first compression unit for compressing the refrigerant delivered through the evaporation unit at a plurality of compression stages; and
and a second compression unit connected to the first compression unit and compressing the refrigerant compressed through the first compression unit at a plurality of compression stages.
제5항에 있어서,
상기 제1압축부는, 상기 증발부를 통해 전달된 냉매를 압축하는 제1압축단; 및
상기 제1압축단에 연이어 설치되며, 상기 제1압축단에서 압축된 냉매를 다시 압축하는 제2압축단;을 포함하는 다단 압축형 냉동장치.
6. The method of claim 5,
The first compression unit may include: a first compression stage for compressing the refrigerant delivered through the evaporation unit; and
A multi-stage compression type refrigeration system comprising a; a second compression stage installed in succession to the first compression stage and for re-compressing the refrigerant compressed in the first compression stage.
제6항에 있어서,
상기 제2압축부는, 상기 제2압축단을 통해 전달된 냉매를 압축하는 제3압축단;
상기 제3압축단에 연이어 설치되며, 상기 제3압축단에서 압축된 냉매를 다시 압축하는 제4압축단; 및
상기 제4압축단에 연이어 설치되며, 상기 제4압축단에서 압축된 냉매를 다시 압축하는 제5압축단;을 포함하는 다단 압축형 냉동장치.
7. The method of claim 6,
The second compression unit may include: a third compression stage for compressing the refrigerant delivered through the second compression stage;
a fourth compression stage installed consecutively to the third compression stage and for re-compressing the refrigerant compressed in the third compression stage; and
A multi-stage compression type refrigeration system comprising a; a fifth compression stage installed in succession to the fourth compression stage and re-compressing the refrigerant compressed in the fourth compression stage.
제7항에 있어서,
상기 기액분리부는, 상기 제1팽창밸브부에 연결되는 제1분리부;
상기 제1분리부에 연이어 설치되며, 상기 제1분리부에서 전달된 냉매를 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리하는 제2분리부;
상기 제2분리부에 연이어 설치되며, 상기 제2분리부에서 전달된 냉매를 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리하는 제3분리부; 및
상기 제3분리부에 연이어 설치되며, 상기 제3분리부에서 전달된 냉매를 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리하는 제4분리부;를 포함하는 다단 압축형 냉동장치.
8. The method of claim 7,
The gas-liquid separation unit may include: a first separation unit connected to the first expansion valve unit;
a second separation unit installed in succession to the first separation unit and separating the refrigerant transferred from the first separation unit into a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant;
a third separation unit installed in succession to the second separation unit and configured to separate the refrigerant transferred from the second separation unit into a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant; and
and a fourth separation unit installed in succession to the third separation unit and configured to separate the refrigerant transferred from the third separation unit into a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant.
제8항에 있어서,
상기 제어밸브부는, 상기 제1분리부에서 분리된 기상의 냉매를 상기 제5압축단의 입구로 안내하는 제1공급파이프에 설치되며, 상기 제어부의 제어신호에 의해 동작되어 관로를 개폐하는 제1동작밸브;를 포함하는 다단 압축형 냉동장치.
9. The method of claim 8,
The control valve unit is installed in a first supply pipe that guides the refrigerant in the gaseous phase separated by the first separation unit to the inlet of the fifth compression stage, and operates by a control signal from the control unit to open and close the conduit. A multi-stage compression type refrigeration system comprising: an operation valve.
제9항에 있어서,
상기 제어밸브부는, 상기 제2분리부에서 분리된 기상의 냉매를 상기 제4압축단의 입구로 안내하는 제2공급파이프에 설치되며, 상기 제어부의 제어신호에 의해 동작되어 관로를 개폐하는 제2동작밸브;를 더 포함하는 다단 압축형 냉동장치.
10. The method of claim 9,
The control valve unit is installed in a second supply pipe that guides the gaseous refrigerant separated by the second separation unit to the inlet of the fourth compression stage, and operates by a control signal from the control unit to open and close the conduit. Multi-stage compression type refrigeration system further comprising an operation valve.
제10항에 있어서,
상기 제어밸브부는, 상기 제3분리부에서 분리된 기상의 냉매를 상기 제3압축단의 입구로 안내하는 제3공급파이프에 설치되며, 상기 제어부의 제어신호에 의해 동작되어 관로를 개폐하는 제3동작밸브;를 더 포함하는 다단 압축형 냉동장치.
11. The method of claim 10,
The control valve unit is installed in a third supply pipe that guides the refrigerant in the gas phase separated by the third separation unit to the inlet of the third compression stage, and is operated by a control signal from the control unit to open and close the pipeline. Multi-stage compression type refrigeration system further comprising an operation valve.
제11항에 있어서,
상기 제어밸브부는, 상기 제4분리부에서 분리된 기상의 냉매를 상기 제2압축단의 입구로 안내하는 제4공급파이프에 설치되며, 상기 제어부의 제어신호에 의해 동작되어 관로를 개폐하는 제4동작밸브;를 더 포함하는 다단 압축형 냉동장치.
12. The method of claim 11,
The control valve unit is installed in a fourth supply pipe for guiding the gaseous refrigerant separated by the fourth separation unit to the inlet of the second compression stage, and is operated by a control signal from the control unit to open and close the pipeline. Multi-stage compression type refrigeration system further comprising an operation valve.
제12항에 있어서,
상기 제어부는, 냉방용량 감소를 위하여 상기 제4동작밸브를 동작시켜 상기 제4공급파이프를 차단하며, 필요에 따라 순차적으로 상기 제3동작밸브와 상기 제2동작밸브와 상기 제1동작밸브를 동작시켜 관로를 차단하는 다단 압축형 냉동장치.
13. The method of claim 12,
The control unit operates the fourth operation valve to block the fourth supply pipe in order to reduce the cooling capacity, and sequentially operates the third operation valve, the second operation valve, and the first operation valve as necessary. A multi-stage compression type refrigeration system that blocks the pipeline.
제1항에 있어서,
상기 응축부에 연결되며 상기 응축부에서 응축된 액상의 냉매가 저장되는 레저버;를 더 포함하며,
상기 제1팽창밸브부는 상기 레저버에서 배출되는 냉매를 팽창시키며, 상기 레저버와 상기 기액분리부를 연결하는 제1파이프에 설치되는 다단 압축형 냉동장치.
According to claim 1,
It further includes; a reservoir connected to the condensing unit to store the liquid refrigerant condensed in the condensing unit,
The first expansion valve unit expands the refrigerant discharged from the reservoir, and is installed in a first pipe connecting the reservoir and the gas-liquid separator.
제8항에 있어서,
상기 제2팽창밸브부는, 상기 제1분리부와 상기 제2분리부를 연결하는 제2파이프에 연결되는 제1밸브;
상기 제2분리부와 상기 제3분리부를 연결하는 제3파이프에 연결되는 제2밸브;
상기 제3분리부와 상기 제4분리부를 연결하는 제4파이프에 연결되는 제3밸브; 및
상기 제4분리부와 상기 증발부를 연결하는 제5파이프에 연결되는 제4밸브;를 포함하는 다단 압축형 냉동장치.
9. The method of claim 8,
The second expansion valve unit may include: a first valve connected to a second pipe connecting the first separation unit and the second separation unit;
a second valve connected to a third pipe connecting the second separation unit and the third separation unit;
a third valve connected to a fourth pipe connecting the third separating part and the fourth separating part; and
and a fourth valve connected to a fifth pipe connecting the fourth separating unit and the evaporating unit.
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