KR102405815B1 - Refrigeration system provided with hot gas defrosting structure using heat storage of phase change material - Google Patents

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이기승
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Abstract

본 발명에 따른 상변화 물질의 축열을 이용한 핫가스 제상 구조가 구비된 냉동 냉장 시스템은, 저장 공간을 일정한 온도로 유지하기 위한 냉동 냉장 시스템으로서, 저온 저압의 냉매 가스를 흡입하여 고온 고압의 냉매 가스를 배출하는 압축기; 상기 압축기로부터 토출되는 냉매 가스의 흐름 방향을 비례적으로 제어하는 제1삼방밸브; 상기 제1삼방밸브와 냉매유로로 연결되며 냉매와 열교환에 의해 상변화되는 축열물질(PCM)에 의해 축열이 이루어지는 PCM 축열탱크; 상기 제1삼방밸브로부터 상기 PCM 축열탱크를 통과한 냉매와 외부 공기 열원 간 열교환이 수행되어 냉매가 액화되는 응축기; 상기 응축기로부터 토출된 액상의 냉매를 일시적으로 수용하는 리시버 탱크; 상기 리시버 탱크에서 토출된 액상의 냉매를 단열팽창시키는 제1팽창밸브; 및 상기 제1팽창밸브를 통과한 냉매가 유입되어 저장 공간의 공기와 열교환하여 저장 공간의 공기를 냉각시키는 유니트 쿨러;를 포함하며, 상기 유니트 쿨러에서 토출된 냉매가 상기 압축기로 회수되는 회수라인; 상기 제1삼방밸브와 상기 유니트 쿨러를 연결하는 냉매 유로인 핫가스 라인; 상기 회수라인에서 분기되어 냉매가 제2삼방밸브에 의해 상기 PCM 축열탱크를 통과하여 상기 압축기로 회수되도록 구성된 제상라인; 및 상기 리시버 탱크와 상기 제1팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 PCM 축열탱크로 유입되는 제상라인에 연결되는 제1보상라인;을 포함하며, 상기 제상라인에는 상기 PCM 축열탱크로 유입되는 냉매를 단열팽창시키는 제2팽창밸브가 구비되고, 상기 제1보상라인에는 상기 압축기로 회수되는 냉매의 압력이 미리 설정된 값보다 낮을 경우 저압 스위치에 의해 개방되도록 구성된 제1보상밸브가 구비된 것을 특징으로 한다.The refrigeration system having a hot gas defrosting structure using heat storage of a phase change material according to the present invention is a refrigeration system for maintaining a storage space at a constant temperature. Compressor to discharge; a first three-way valve for proportionally controlling a flow direction of the refrigerant gas discharged from the compressor; a PCM heat storage tank connected to the first three-way valve through a refrigerant passage and storing heat by a heat storage material (PCM) that is phase-changed by heat exchange with the refrigerant; a condenser in which heat exchange is performed between the refrigerant passing through the PCM heat storage tank from the first three-way valve and an external air heat source to liquefy the refrigerant; a receiver tank for temporarily accommodating the liquid refrigerant discharged from the condenser; a first expansion valve for thermally expanding the liquid refrigerant discharged from the receiver tank; and a unit cooler for cooling the air in the storage space through heat exchange with the air in the storage space through which the refrigerant that has passed through the first expansion valve is introduced; a recovery line through which the refrigerant discharged from the unit cooler is recovered to the compressor; a hot gas line as a refrigerant passage connecting the first three-way valve and the unit cooler; a defrost line branched from the recovery line so that the refrigerant passes through the PCM heat storage tank by a second three-way valve and is recovered to the compressor; and a first compensation line branched from the flow path connecting the receiver tank and the first expansion valve and connected to a defrost line flowing into the PCM thermal storage tank, wherein the defrosting line includes a refrigerant flowing into the PCM thermal storage tank. is provided with a second expansion valve for adiabatic expansion of do.

Figure R1020220015768
Figure R1020220015768

Description

상변화 물질의 축열을 이용한 핫가스 제상 구조가 구비된 냉동 냉장 시스템{Refrigeration system provided with hot gas defrosting structure using heat storage of phase change material}Refrigeration system provided with hot gas defrosting structure using heat storage of phase change material}

본 발명은 제상 구조가 구비된 냉동 냉장 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 상변화 물질의 축열을 이용한 핫 가스 제상 구조가 구비된 냉동 냉장 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a freezing/refrigeration system having a defrosting structure, and more particularly, to a freezing/refrigeration system having a hot gas defrosting structure using heat storage of a phase change material.

통상적으로 냉동 냉장 시스템은 농수산물이나 가공된 제품을 저온으로 보관하기 위한 공간의 온도를 저온으로 유지하는데 사용된다. 냉동 냉장 시스템은 냉매가 압축기와, 응축기와, 팽창밸브와, 증발기를 순차적으로 통과한 후 다시 압축기로 순환하는 과정에서 냉매와 실내 공기간 열교환에 의해 저장 공간의 온도를 저온으로 유지할 수 있게 한다. 냉동 냉장 시스템에서 저장 공간의 공기와 냉매 간 열교환이 이루어지는 증발기는 유니트 쿨러라 불린다. 그런데, 유니트 쿨러는 장시간 작동하는 과정에서 저장 공간의 공기에 포함된 수분이 냉매와 열교환되는 과정에서 응결되어 열교환핀에 성에(frost)가 발생할 경우 냉장 기능이 현저하게 떨어지며 압축기에 과부하가 발생함으로써 시스템이 훼손될 수 있는 문제점이 있다. 이에 따라 냉동 냉장 시스템은 유니트 쿨러의 성에를 제거하기 위해 제상 구조가 구비된다. 제상 구조는 열교환핀에 온수를 살수하거나 전기히터를 설치하여 성에를 제거하도록 구성된 것이 널리 사용되고 있다. 그러나, 온수 살수 구조는 온수의 반복적 사용으로 저장 공간내 오염이 발생하기 쉬운 문제점이 있다. 한편, 전기 히터 구조는 단선으로 인한 스파크 발생으로 화재의 위험성이 높고 잦은 히터봉의 교체가 요구되므로 관리가 어려운 문제점이 있다. 또한, 전기 히터 구조는 냉동 냉장 시스템의 본질적인 사용전력보다 더 많은 전력이 소모되므로 저탄소 시대의 요구에 부합하지 많은 문제점이 있다. 한편, 제상 구조로서 고온의 냉매가스를 유니트 쿨러에 유입시켜 성에를 제거하는 핫가스 제상 시스템이 있다. 그러나, 종래의 핫가스 제상 구조는 핫 가스 제상시 냉매의 재증발 열원으로 대규모의 온수를 저장하는 축열조나, 쿨링 타워와 같은 대규모의 설비가 필요하므로 크기가 작은 소형 저장 공간의 유니트 쿨러를 제상하기 위한 구조로는 적합하지 않는 문제점이 있다.In general, a refrigeration system is used to maintain the temperature of a space for storing agricultural and fishery products or processed products at a low temperature at a low temperature. Refrigeration and refrigeration systems allow a refrigerant to pass through a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator sequentially and then circulate back to the compressor to maintain the temperature of the storage space at a low temperature by heat exchange between the refrigerant and indoor air. In a refrigeration system, the evaporator in which heat exchange between the air in the storage space and the refrigerant is performed is called a unit cooler. However, when the unit cooler operates for a long time, when moisture in the air in the storage space condenses during heat exchange with the refrigerant and frost occurs on the heat exchange fins, the refrigeration function is significantly reduced and the compressor is overloaded. There is a problem that this can be damaged. Accordingly, the freezing and refrigeration system is provided with a defrosting structure to remove the frost of the unit cooler. The defrost structure is widely used to spray hot water on the heat exchange fins or to remove the frost by installing an electric heater. However, the hot water sprinkling structure has a problem in that it is easy to cause contamination in the storage space due to the repeated use of hot water. On the other hand, the electric heater structure has a high risk of fire due to spark generation due to disconnection and is difficult to manage because frequent replacement of the heater rod is required. In addition, since the electric heater structure consumes more power than the intrinsic power used of the refrigeration system, there are many problems that do not meet the needs of the low-carbon era. On the other hand, as a defrosting structure, there is a hot gas defrosting system that removes frost by introducing a high-temperature refrigerant gas into a unit cooler. However, the conventional hot gas defrosting structure requires a large-scale facility such as a heat storage tank or cooling tower to store large-scale hot water as a flash heat source of refrigerant during hot gas defrosting. There is a problem in that it is not suitable as a structure for this purpose.

001 KR 10-2016-0010143 A (2016.01.27)001 KR 10-2016-0010143 A (2016.01.27)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 핫가스 제상 구조를 개선하여 소형 저장 공간에 효과적으로 채용될 수 있는 핫가스 제상 구조가 구비된 냉동 냉장 시스템을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a refrigeration system having a hot gas defrosting structure that can be effectively employed in a small storage space by improving the hot gas defrosting structure, which has been devised to solve the above problems.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 상변화 물질의 축열을 이용한 핫가스 제상 구조가 구비된 냉동 냉장 시스템은, 저장 공간을 일정한 온도로 유지하기 위한 냉동 냉장 시스템으로서,In order to achieve the above object, a refrigeration system having a hot gas defrosting structure using heat storage of a phase change material according to the present invention is a refrigeration system for maintaining a storage space at a constant temperature,

저온 저압의 냉매 가스를 흡입하여 고온 고압의 냉매 가스를 배출하는 압축기;a compressor that sucks in low-temperature and low-pressure refrigerant gas and discharges high-temperature and high-pressure refrigerant gas;

상기 압축기로부터 토출되는 냉매 가스의 흐름 방향을 비례적으로 제어하는 제1삼방밸브;a first three-way valve for proportionally controlling a flow direction of the refrigerant gas discharged from the compressor;

상기 제1삼방밸브와 냉매유로로 연결되며 냉매와 열교환에 의해 상변화되는 축열물질(PCM)에 의해 축열이 이루어지는 PCM 축열탱크;a PCM heat storage tank connected to the first three-way valve through a refrigerant passage and storing heat by a heat storage material (PCM) that is phase-changed by heat exchange with the refrigerant;

상기 제1삼방밸브로부터 상기 PCM 축열탱크를 통과한 냉매와 외부 공기 열원 간 열교환이 수행되어 냉매가 액화되는 응축기;a condenser in which heat exchange is performed between the refrigerant passing through the PCM heat storage tank from the first three-way valve and an external air heat source to liquefy the refrigerant;

상기 응축기로부터 토출된 액상의 냉매를 일시적으로 수용하는 리시버 탱크;a receiver tank for temporarily accommodating the liquid refrigerant discharged from the condenser;

상기 리시버 탱크에서 토출된 액상의 냉매를 단열팽창시키는 제1팽창밸브; 및a first expansion valve for thermally expanding the liquid refrigerant discharged from the receiver tank; and

상기 제1팽창밸브를 통과한 냉매가 유입되어 저장 공간의 공기와 열교환하여 저장 공간의 공기를 냉각시키는 유니트 쿨러;를 포함하며,and a unit cooler for cooling the air in the storage space by heat-exchanging the refrigerant passing through the first expansion valve with the air in the storage space.

상기 유니트 쿨러에서 토출된 냉매가 상기 압축기로 회수되는 회수라인;a recovery line through which the refrigerant discharged from the unit cooler is recovered to the compressor;

상기 제1삼방밸브와 상기 유니트 쿨러를 연결하는 냉매 유로인 핫가스 라인;a hot gas line as a refrigerant passage connecting the first three-way valve and the unit cooler;

상기 회수라인에서 분기되어 냉매가 제2삼방밸브에 의해 상기 PCM 축열탱크를 통과하여 상기 압축기로 회수되도록 구성된 제상라인; 및a defrost line branched from the recovery line so that the refrigerant passes through the PCM heat storage tank by a second three-way valve and is recovered to the compressor; and

상기 리시버 탱크와 상기 제1팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 PCM 축열탱크로 유입되는 제상라인에 연결되는 제1보상라인;을 포함하며,a first compensation line branched from the flow path connecting the receiver tank and the first expansion valve and connected to a defrost line flowing into the PCM heat storage tank;

상기 제상라인에는 상기 PCM 축열탱크로 유입되는 냉매를 단열팽창시키는 제2팽창밸브가 구비되고,A second expansion valve for thermally expanding the refrigerant flowing into the PCM heat storage tank is provided in the defrost line,

상기 제1보상라인에는 상기 압축기로 회수되는 냉매의 압력이 미리 설정된 값보다 낮을 경우 저압 스위치에 의해 개방되도록 구성된 제1보상밸브가 구비된 점에 특징이 있다.The first compensation line is characterized in that a first compensation valve configured to be opened by a low pressure switch when the pressure of the refrigerant returned to the compressor is lower than a preset value is provided.

상기 제1삼방밸브로부터 상기 PCM 축열탱크를 통과하여 상기 응축기로 유입되는 유로에서 분기되어 상기 제1보상라인에 합류되는 제2보상라인이 구비되며,A second compensation line branching from the first three-way valve through the PCM heat storage tank and flowing into the condenser and joining the first compensation line is provided,

상기 제2보상라인에는 전자적으로 개폐되는 제2보상밸브가 구비된 것이 바람직하다.Preferably, the second compensation line is provided with a second compensation valve that is electronically opened and closed.

상기 제1삼방밸브는 상기 유니트 쿨러에 유입되는 냉매의 온도가 미리 설정된 값을 기준으로 상기 핫가스 라인으로 흐르는 냉매의 양을 비례적으로 제어할 수 있도록 구성된 것이 바람직하다.Preferably, the first three-way valve is configured to proportionally control the amount of refrigerant flowing into the hot gas line based on a preset value of the temperature of the refrigerant flowing into the unit cooler.

상기 유니트 쿨러의 공기의 유입부에 설치되어 제상 기능이 수행될 때 자연적으로 폐쇄되는 제1천 댐퍼; 및a first cloth damper installed at the air inlet of the unit cooler and naturally closed when a defrosting function is performed; and

상기 유니트 쿨러의 공기의 유출부에 설치되어 제상 기능이 수행될 때 자연적으로 폐쇄되는 제2천 댐퍼;를 포함한 것이 바람직하다.It is preferable to include; a second cloth damper that is installed at the outlet of the air of the unit cooler and is naturally closed when the defrosting function is performed.

본 발명에 따른 상변화 물질의 축열을 이용한 핫가스 제상 구조가 구비된 냉동 냉장 시스템은, 고온의 냉매 핫가스를 이용하여 유니트 쿨러의 성에를 제거하는 제상 구조를 구성함에 있어서, 제상을 수행한 냉매의 재증발 열원으로서 상변화 물질에 충전된 PCM 축열탱크를 이용함으로써 종래의 온수 축열조나 대규모의 냉각탑과 같은 재증발 열원 구조물이 필요하지 않으므로 소규모 저장 공간에 효과적으로 채용될 수 있는 장점이 있다.The refrigeration system having a hot gas defrosting structure using heat storage of a phase change material according to the present invention comprises a defrosting structure for removing the frost of a unit cooler using a high-temperature refrigerant hot gas, the refrigerant that has been defrosted By using a PCM heat storage tank filled with a phase change material as a flash heat source of the heat storage tank, there is no need for a flash heat source structure such as a conventional hot water storage tank or a large-scale cooling tower, so it can be effectively employed in a small storage space.

또한, 본 발명에 따른 냉동 냉장 시스템은 제상 기능을 수행함에 있어서 핫가스 냉매를 이용하므로 종래의 온수살포 구조나 전기히터 구조에서 발생하는 문제점이 완전히 해소될 수 있는 효과를 제공한다.In addition, since the refrigeration system according to the present invention uses a hot gas refrigerant to perform a defrosting function, problems occurring in the conventional hot water spray structure or electric heater structure can be completely solved.

또한, 본 발명에 따른 냉동 냉장 시스템은 제1보상라인 및 제2보상라인을 통해 효과적으로 압축기로 회수되는 냉매의 압력을 최적으로 제어할 수 있으므로 시스템의 작동 효율이 우수한 장점이 있다.In addition, the refrigeration system according to the present invention can optimally control the pressure of the refrigerant effectively returned to the compressor through the first compensation line and the second compensation line, so that the operating efficiency of the system is excellent.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 유니트 쿨러의 공기의 유입부와 유출부에 제1천 댐퍼와 제2천 댐퍼가 설치될 경우 제상 기능 수행시 핫가스 냉매와 열교환되는 과정에서 열손실이 최소화되므로 제상 효율이 더욱 향상되는 효과가 있다.In addition, as in a preferred embodiment of the present invention, when the first and second thousand dampers are installed at the inlet and outlet of the air of the unit cooler, heat loss is minimized in the process of exchanging heat with the hot gas refrigerant during the defrosting function. Therefore, there is an effect that the defrosting efficiency is further improved.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 써모사이펀 탱크 및 써모사이펀 라인이 구비될 경우, 제2냉매 순환을 위해 별도의 펌프나 압축기가 구비되지 않더라도 냉동 사이클의 안정성이 더욱 향상될 수 있는 효과가 있다.In addition, when the thermosiphon tank and the thermosiphon line are provided as in the preferred embodiment of the present invention, the stability of the refrigeration cycle can be further improved even if a separate pump or compressor is not provided for the second refrigerant circulation. .

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 냉동 냉장 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템이 냉동 사이클로 작동할 경우 냉매의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 시스템이 제상 사이클로 작동할 경우 냉매의 흐름을 보여주는 도면이다.1 is a block diagram of a refrigeration system according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing the flow of refrigerant when the system shown in FIG. 1 operates in a refrigeration cycle.
3 is a view showing the flow of refrigerant when the system shown in FIG. 1 operates as a defrost cycle.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 냉동 냉장 시스템의 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 시스템이 냉동 사이클로 작동할 경우 냉매의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 시스템이 제상 사이클로 작동할 경우 냉매의 흐름을 보여주는 도면이다.1 is a block diagram of a refrigeration system according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing the flow of refrigerant when the system shown in FIG. 1 operates in a refrigeration cycle. 3 is a view showing the flow of refrigerant when the system shown in FIG. 1 operates as a defrost cycle.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상변화 물질의 축열을 이용한 핫가스 제상 구조가 구비된 냉동 냉장 시스템(10, 이하 "냉동 냉장 시스템"이라 함)은 저장 공간을 일정한 온도로 유지하기 위한 냉동 냉장 시스템이다. 상기 저장 공간에는 농수축산물이나 가공식품 등을 저온으로 저장한다. 상기 냉동 냉장 시스템(10)은 압축기(20)와, 제1삼방밸브(30)와, PCM 축열탱크(40)와, 응축기(50)와, 리시버 탱크(60)와, 제1팽창밸브(70)와, 유니트 쿨러(80)와, 회수라인(R1)과, 핫가스 라인(H1)과, 제상라인(D1)과, 제1보상라인(C1)과, 제2보상라인(C2)과, 제1천 댐퍼(82)와, 제2천 댐퍼(84)와, 써모사이펀 라인(C3)을 포함한다.1 to 3, the refrigeration system 10 (hereinafter referred to as "freezing and refrigeration system") provided with a hot gas defrosting structure using the heat storage of a phase change material according to a preferred embodiment of the present invention saves a storage space. It is a refrigeration system to maintain a constant temperature. In the storage space, agricultural, fishery and livestock products or processed foods are stored at a low temperature. The refrigeration system 10 includes a compressor 20 , a first three-way valve 30 , a PCM heat storage tank 40 , a condenser 50 , a receiver tank 60 , and a first expansion valve 70 . ), the unit cooler 80, the recovery line R1, the hot gas line H1, the defrost line D1, the first compensation line C1, and the second compensation line C2, It includes a first cloth damper 82 , a second cloth damper 84 , and a thermosiphon line C3 .

상기 압축기(20)는 저온 저압의 냉매 가스를 흡입하여 고온 고압의 냉매 가스를 배출하는 장치다. 상기 압축기(20)의 토출구 측 유로에는 유분리기(22)가 구비되어 상기 압축기(20)로부터 토출된 냉매 가스에 포함된 오일을 상기 압축기(20)로 회수한다. 상기 압축기(20)의 흡입구 측에는 액분리기(24)가 설치되어 상기 압축기(20)로 유입되는 액상의 냉매를 분리한다.The compressor 20 is a device that sucks in a low-temperature and low-pressure refrigerant gas and discharges a high-temperature and high-pressure refrigerant gas. An oil separator 22 is provided in the discharge port side flow path of the compressor 20 to recover oil contained in the refrigerant gas discharged from the compressor 20 to the compressor 20 . A liquid separator 24 is installed at the suction port side of the compressor 20 to separate the liquid refrigerant flowing into the compressor 20 .

상기 제1삼방밸브(30)는 상기 압축기(20)의 토출구와 냉매 유로로 연결된다. 상기 제1삼방밸브(30)는 상기 압축기(20)로부터 토출된 고온의 냉매 가스의 흐름 방향 및 유량을 비례적으로 제어한다. 상기 제1삼방밸브(30)는 고온의 냉매 가스를 후술하는 PCM 축열탱크(40) 또는 유니트 쿨러(80)로 흐르도록 비례적으로 제어한다. 상기 제1삼방밸브(30)는 상기 유니트 쿨러(80)에 유입되는 냉매의 온도가 미리 설정된 값을 기준으로 비례적으로 개폐될 수 있도록 구성된다.The first three-way valve 30 is connected to a discharge port of the compressor 20 and a refrigerant passage. The first three-way valve 30 proportionally controls the flow direction and flow rate of the high-temperature refrigerant gas discharged from the compressor 20 . The first three-way valve 30 proportionally controls the high-temperature refrigerant gas to flow to the PCM heat storage tank 40 or the unit cooler 80 to be described later. The first three-way valve 30 is configured such that the temperature of the refrigerant flowing into the unit cooler 80 can be proportionally opened and closed based on a preset value.

상기 PCM 축열탱크(40)는 내부에 온도변화에 의해 상변화가 일어나는 축열물질이 수용된다. 상기 PCM 축열탱크(40)에 수용되는 축열물질은 액체와 고체 간 상변화가 일어남으로써 잠열로 열을 저장할 수 있는 공지된 축열물질이 채용될 수 있다. 상기 축열물질은 액체와 고체 간 상변화 온도가 25℃ 내지 30℃ 정도인 물질이 채용되는 것이 바람직하다. 예컨대 상기 축열물질로서 코코넛 오일(Oleum cocois)에 파라핀 왁스가 혼합된 물질이 채용될 수 있다. 상기 코코넛 오일은 식물성 오일로서 라우린산(C12H24O2), 미스트리산, 팔미트산(CH3(CH2)14COOH), 카프르산(CH3(CH2)8COOH), 올레산(C18H34O2) 등의 성분을 포함할 수 있다. 상기 PCM 축열탱크(40)는 상기 제1삼방밸브(30)와 냉매유로로 연결되어, 냉매와 축열물질(PCM) 간 열교환에 의해 축열물질이 상변화됨으로써 축열물질(PCM)에 축열이 이루어지질 수 있다. 상기 PCM 축열탱크(40)를 통과하는 냉매는 축열물질과 직접적으로 혼합되지 않고 열교환이 일어난다. 상기 PCM 축열탱크(40)에는 2개의 냉매 유로가 통과한다. 하나의 냉매 유로로는 상기 제1삼방밸브(30)로부터 토출되어 후술하는 응축기(50)로 유입되는 냉매가 통과하며, 나머지 냉매 유로로는 후술하는 제상라인(D1)을 흐르는 냉매가 통과한다.The PCM heat storage tank 40 accommodates a heat storage material having a phase change due to a temperature change therein. As the heat storage material accommodated in the PCM heat storage tank 40, a known heat storage material capable of storing heat as latent heat by a phase change between liquid and solid may be employed. The heat storage material is preferably a material having a phase change temperature between a liquid and a solid of about 25°C to 30°C. For example, a material in which coconut oil (Oleum cocois) is mixed with paraffin wax may be employed as the heat storage material. The coconut oil is a vegetable oil, lauric acid (C 12 H 24 O 2 ), mystriic acid, palmitic acid (CH 3 (CH 2 ) 14 COOH), capric acid (CH 3 (CH 2 ) 8 COOH), It may include components such as oleic acid (C 18 H 34 O 2 ). The PCM heat storage tank 40 is connected to the first three-way valve 30 by a refrigerant passage, and the heat storage material is phase-changed by heat exchange between the refrigerant and the heat storage material (PCM) so that heat storage is not made in the heat storage material (PCM) can The refrigerant passing through the PCM heat storage tank 40 is not directly mixed with the heat storage material and heat exchange occurs. Two refrigerant passages pass through the PCM heat storage tank 40 . A refrigerant discharged from the first three-way valve 30 and introduced into a condenser 50 to be described later passes through one refrigerant passage, and a refrigerant flowing through a defrost line D1 to be described later passes through the other refrigerant passage.

상기 응축기(50)는 상기 제1삼방밸브(30)로부터 상기 PCM 축열탱크(40)를 통과한 냉매와 외부 공기 열원 간 열교환이 수행되어 냉매가 액화되는 장치다. 상기 응축기(50)는 일종의 열교환기로서 냉매와 공기 간 열교환이 이루어진다. 상기 응축기(50)는 냉동사이클을 구성할 경우 고온의 냉매 가스가 액체로 상변화한다. 상기 응축기(50)로 유입되는 고온 냉매 가스는 상기 PCM 축열탱크(40)를 통과하면서 온도가 낮아지므로 일반적인 냉동 시스템에 비하여 적은 용량의 열교환기가 채용될 수 있다.The condenser 50 is a device in which heat exchange is performed between the refrigerant that has passed through the PCM heat storage tank 40 from the first three-way valve 30 and an external air heat source to liquefy the refrigerant. The condenser 50 is a kind of heat exchanger, and heat exchange between refrigerant and air is made. When the condenser 50 constitutes a refrigeration cycle, a high-temperature refrigerant gas is phase-changed into a liquid. Since the temperature of the high-temperature refrigerant gas flowing into the condenser 50 decreases while passing through the PCM heat storage tank 40, a heat exchanger having a smaller capacity than a general refrigeration system may be employed.

상기 리시버 탱크(60)는 상기 응축기(50)로부터 토출된 액상의 냉매를 일시적으로 수용하는 장치다. 상기 리시버 탱크(60)는 액상의 냉매만 토출시키도록 구성된다. 상기 리시버 탱크(60)에서 토출된 냉매는 드라이어(62)에서 수분이 제거되며, 사이트 글라스(64)를 통해 외부에서 액체상태의 냉매를 관찰할 수 있다.The receiver tank 60 is a device for temporarily accommodating the liquid refrigerant discharged from the condenser 50 . The receiver tank 60 is configured to discharge only liquid refrigerant. Moisture is removed from the refrigerant discharged from the receiver tank 60 by the dryer 62 , and the liquid refrigerant can be observed from the outside through the sight glass 64 .

상기 제1팽창밸브(70)는 상기 리시버 탱크(60)에서 토출된 액상의 냉매를 단열팽창시키는 장치다. 상기 제1팽창밸브(70)로 냉매가 유입되는 부위에는 제1전자밸브(72)가 설치될 수 있다. 상기 제1팽창밸브(70와 상기 제1전자밸브(72) 사이에는 체크밸브가 구비될 수 있다.The first expansion valve 70 is a device for thermally expanding the liquid refrigerant discharged from the receiver tank 60 . A first solenoid valve 72 may be installed at a portion where the refrigerant flows into the first expansion valve 70 . A check valve may be provided between the first expansion valve 70 and the first solenoid valve 72 .

상기 유니트 쿨러(80)는 상기 제1팽창밸브(70)를 통과한 냉매가 유입되어 저장 공간의 공기와 열교환하여 저장 공간의 공기를 냉각시키는 장치다. 상기 유니트 쿨러(80)의 공기의 유입부에는 제1천 댐퍼(82)가 설치된다. 상기 제1천 댐퍼(82)는 제상 기능이 수행될 때 자연적으로 폐쇄되며, 냉동 사이클이 수행될 때 팬의 작동에 의한 공기의 압력에 의해 개방되도록 구성된다. 상기 유니트 쿨러(80)의 공기의 유출부에는 제2천 댐퍼(84)가 설치된다. 예컨대, 상기 제1천 댐퍼(82)는 상부가 고정된 커튼 형태의 천 구조물이다. 한편, 상기 제2천 댐퍼(84)는 관 형태로 이루어진 천 덕트 형태의 구조물이다. 상기 제2천 댐퍼(84)는 제상 기능이 수행될 때 자연적으로 폐쇄되며, 냉동 사이클이 수행될 때 팬의 작동에 의한 공기의 압력에 의해 개방되도록 구성된다. 상기 제1천 댐퍼(82)와 상기 제2천 댐퍼(84)는 제상 기능 수행시, 상기 유니트 쿨러(80)로 유입되는 공기의 흐름을 차단하여 핫가스 냉매와 성에간 열교환 효율성을 향상시키도록 마련된 것이다. 또한, 상기 제1천 댐퍼(82)와 상기 제2천 댐퍼(84)는 냉동 사이클 작동시, 팬에 의해 형성되는 공기의 압력에 의해 쉽게 개방될 수 있도록 구성된다. 이에 따라 냉동 사이클 구성시 공기의 흐름의 방해를 최소화하고, 제상 기능 수행시 공기의 흐름을 최대한 차단하여 제상 기능을 극대화하는 효과를 제공한다.The unit cooler 80 is a device for cooling the air in the storage space by introducing the refrigerant that has passed through the first expansion valve 70 to exchange heat with the air in the storage space. A first cloth damper 82 is installed at the air inlet of the unit cooler 80 . The first cloth damper 82 is naturally closed when the defrosting function is performed, and is configured to be opened by the pressure of the air by the operation of the fan when the refrigeration cycle is performed. A second cloth damper 84 is installed at the air outlet of the unit cooler 80 . For example, the first fabric damper 82 is a fabric structure in the form of a curtain having an upper part fixed. On the other hand, the second cloth damper 84 is a structure in the form of a cloth duct made of a tube shape. The second cloth damper 84 is naturally closed when the defrosting function is performed, and is configured to be opened by the pressure of the air by the operation of the fan when the refrigeration cycle is performed. The first cloth damper 82 and the second cloth damper 84 block the flow of air flowing into the unit cooler 80 when the defrosting function is performed to improve heat exchange efficiency between the hot gas refrigerant and the frost. it will be prepared In addition, the first cloth damper 82 and the second cloth damper 84 are configured to be easily opened by the pressure of air generated by the fan during the operation of the refrigeration cycle. Accordingly, it provides the effect of maximizing the defrosting function by minimizing the obstruction of the air flow when configuring the refrigeration cycle and maximally blocking the air flow when the defrosting function is performed.

상기 회수라인(R1)은 상기 유니트 쿨러(80)에서 토출된 냉매가 상기 압축기(20)로 회수되는 냉매 유로이다.The recovery line R1 is a refrigerant passage through which the refrigerant discharged from the unit cooler 80 is recovered to the compressor 20 .

상기 핫가스 라인(H1)은 상기 제1삼방밸브(30)와 상기 유니트 쿨러(80)를 직접 연결하는 냉매 유로이다. 상기 핫가스 라인(H1)은 상기 유니트 쿨러(80)의 응축수 드레인 팬(pan)(86)의 하부를 통과한 후 상기 유니트 쿨러(80)의 냉매 유입구 쪽으로 공급되도록 구성된다. 이에 따라 상기 유니트 쿨러(80)의 응축수가 예기치 않게 냉각되는 문제가 해소될 수 있다.The hot gas line H1 is a refrigerant passage that directly connects the first three-way valve 30 and the unit cooler 80 . The hot gas line H1 is configured to be supplied to the refrigerant inlet of the unit cooler 80 after passing through the lower portion of the condensate drain pan 86 of the unit cooler 80 . Accordingly, the problem that the condensed water of the unit cooler 80 is unexpectedly cooled can be solved.

상기 제상라인(D1)은 상기 회수라인(R1)에서 분기되어, 냉매가 제2삼방밸브(90)에 의해, 상기 PCM 축열탱크(40)를 통과하여 상기 압축기(20)로 회수되도록 구성된 냉매 유로이다. 상기 제상라인(D1)에는 상기 PCM 축열탱크(40)로 유입되는 냉매를 단열팽창시키는 제2팽창밸브(100)가 구비된다.The defrost line (D1) is branched from the recovery line (R1), the refrigerant passes through the PCM heat storage tank (40) by the second three-way valve (90) and is configured to be recovered to the compressor (20). to be. A second expansion valve 100 for thermally expanding the refrigerant flowing into the PCM heat storage tank 40 is provided in the defrost line D1.

상기 제1보상라인(C1)은 상기 리시버 탱크(60)와 상기 제1팽창밸브(70)를 연결하는 유로에서 분기되어, 상기 PCM 축열탱크(40)로 유입되는 제상라인(D1)에 연결되는 냉매 유로이다. 상기 제1보상라인(C1)에는 상기 압축기(20)로 회수되는 냉매의 압력이 미리 설정된 값보다 낮을 경우 저압 스위치(212)에 의해 개방되도록 구성된 제1보상밸브(210)가 구비된다. 상기 제1보상라인(C1)은 유니트 쿨러(80)의 초기 제상 과정에서 압축기(20)로 회수되는 냉매의 압력이 급격하게 저하하는 것을 방지하기 위해 마련된 것이다.The first compensation line (C1) is branched from the flow path connecting the receiver tank (60) and the first expansion valve (70), and is connected to the defrost line (D1) flowing into the PCM heat storage tank (40) refrigerant passage. The first compensation line C1 is provided with a first compensation valve 210 configured to be opened by the low pressure switch 212 when the pressure of the refrigerant returned to the compressor 20 is lower than a preset value. The first compensation line C1 is provided to prevent a sudden decrease in the pressure of the refrigerant recovered to the compressor 20 in the initial defrosting process of the unit cooler 80 .

상기 제2보상라인(C2)은 상기 제1삼방밸브(30)로부터 상기 PCM 축열탱크(40)를 통과하여 상기 응축기(50)로 유입되는 유로에서 분기되어, 상기 제1보상라인(C1)에 합류되는 냉매 유로이다. 상기 제2보상라인(C2)에는 전자적으로 개폐되는 제2보상밸브(220)가 구비된다. 상기 제2보상밸브(220) 근처에 체크밸브가 구비될 수 있다. 상기 제2보상밸브(220)는 상기 제1보상밸브(210)가 닫힌 상태에서만 개방될 수 있도록 제어된다. 정상적인 냉동 사이클이 작동하는 동안에는 상기 제1보상밸브(210)와 상기 제2보상밸브(220)는 폐쇄된 상태가 유지된다. 상기 제1보상밸브(210)와 상기 제2보상밸브(220)는 제상 사이클이 작동하는 동안에만 서로 배타적으로 개폐된다.The second compensation line (C2) is branched from the first three-way valve (30) through the PCM heat storage tank (40) and flows into the condenser (50), and is branched from the first compensation line (C1). It is the refrigerant flow path to which it is joined. The second compensation line C2 is provided with a second compensation valve 220 that is electronically opened and closed. A check valve may be provided near the second compensation valve 220 . The second compensation valve 220 is controlled to be opened only when the first compensation valve 210 is closed. While the normal refrigeration cycle is operating, the first compensation valve 210 and the second compensation valve 220 are maintained in a closed state. The first compensation valve 210 and the second compensation valve 220 are exclusively opened and closed to each other only during the operation of the defrost cycle.

상기 제1보상라인(C1)과 상기 제2보상라인(C2)은, 제상 기능 수행시, 압축기(20)로 회수되는 냉매의 과열도를 조절하여 최적의 압축기 효율이 구현되도록 하는 작용을 수행한다. 상기 제1보상라인(C1)은 압축기(20)로 회수되는 냉매의 압력이 미리 설정된 값보다 낮을 경우 저압 스위치(212)가 작동하여 제1보상밸브(210)가 개방됨으로써 상기 리시버 탱크(60)로부터 공급된 냉매가 제상라인(D1)에 합류되어 상기 PCM 축열탱크(40)로 유입되는 냉매의 과냉각도를 조절한다. 또한, 상기 제2보상라인(C2)은, 상기 제1보상라인(C1)에 의해 제상 운전 초기에 상기 압축기(20)로 회수되는 냉매의 압력이 급격히 하락하는 것이 방지되어 정상적인 제상 운전이 수행되는 경우, 제2보상밸브(220)가 개방됨으로써, 상기 PCM 축열탱크(40)에서 토출된 고온의 냉매 가스가 상기 제1보상라인(C1)에 합류되어 상기 PCM 축열탱크(40)로 유입되는 냉매의 과냉각도를 추가적으로 조절한다. 제2보상밸브(220)이 개방될 경우 상기 제1보상밸브(210)는 폐쇄된다.The first compensation line (C1) and the second compensation line (C2) perform an operation to realize optimum compressor efficiency by controlling the degree of superheat of the refrigerant recovered to the compressor 20 when the defrosting function is performed. . In the first compensation line C1, when the pressure of the refrigerant returned to the compressor 20 is lower than a preset value, the low pressure switch 212 operates to open the first compensation valve 210, thereby opening the receiver tank 60. The refrigerant supplied from the is joined to the defrost line D1 to control the degree of supercooling of the refrigerant flowing into the PCM heat storage tank 40 . In addition, in the second compensation line (C2), the pressure of the refrigerant recovered to the compressor (20) is prevented from rapidly dropping by the first compensation line (C1) at the beginning of the defrosting operation, so that a normal defrosting operation is performed. In this case, as the second compensation valve 220 is opened, the high-temperature refrigerant gas discharged from the PCM heat storage tank 40 joins the first compensation line C1 and the refrigerant flows into the PCM heat storage tank 40 . The supercooling degree is additionally adjusted. When the second compensation valve 220 is opened, the first compensation valve 210 is closed.

한편, 상기 리시버 탱크(60)와 상기 제1팽창밸브(70)를 연결하는 유로 상에는 써모사이펀 탱크(230)가 설치될 수 있다. 상기 써모사이펀 탱크(230)에는 액상의 제2냉매가 탱크 부피의 80% 정도 충전된다. 상기 써모사이펀 탱크(230)를 통과하는 유로의 주 냉매는 제2냉매와 직접적으로 혼합되지 않으며 서로 열교환이 이루어진다. 상기 써모사이펀 탱크(230)는 써모사이펀 라인(C3)와 연결된다. 상기 써모사이펀 라인(C3)은 상기 써모사이펀 탱크(230)에 수용된 제2냉매가 주 냉매와 열교환에 의해 기화되어 상기 액분리기(24)에서 주 냉매와 비혼합 열교환되어 액화된 상태로 다시 상기 써모사이펀 탱크(230)로 회수되도록 구성된다. 상기 써모사이펀 라인(C3)은 별도의 펌프나 압축기가 구비되지 않고 제2냉매의 밀도차에 의한 자연대류 현상에 의해 제2냉매가 순환되는 유로이다. 상기 써모사이펀 라인(C3)에 의해 주 냉매와 제2냉매 간 비혼합 열교환이 이루어짐으로써 제1팽창밸브(70)로 유입되는 주 냉매의 과냉각도가 조절되며, 압축기(20)로 회수되는 냉매의 과열도가 더욱 정밀하게 제어될 수 있다. 이에 따라 냉동 사이클 작동 과정에서 상기 써모사이펀 라인(C3)은 주 냉매의 과냉각도와 과열도를 더욱 정밀하게 제어함으로써 냉동 사이클 효율을 향상시킬 수 있다.Meanwhile, a thermosiphon tank 230 may be installed on a flow path connecting the receiver tank 60 and the first expansion valve 70 . The thermosiphon tank 230 is filled with the liquid second refrigerant to about 80% of the tank volume. The main refrigerant of the flow passage passing through the thermosiphon tank 230 is not directly mixed with the second refrigerant and heat exchange is made with each other. The thermosiphon tank 230 is connected to the thermosiphon line C3. In the thermosiphon line (C3), the second refrigerant accommodated in the thermosiphon tank 230 is vaporized by heat exchange with the main refrigerant, and is heat exchanged without mixing with the main refrigerant in the liquid separator 24 to liquefy the thermosiphon again. It is configured to be returned to the siphon tank 230 . The thermosiphon line C3 is a flow path through which a second refrigerant is circulated by a natural convection phenomenon due to a density difference between the second refrigerant without a separate pump or compressor. The non-mixed heat exchange between the main refrigerant and the second refrigerant is performed by the thermosiphon line (C3), so that the degree of supercooling of the main refrigerant flowing into the first expansion valve (70) is controlled, and the amount of refrigerant returned to the compressor (20) The degree of superheat can be more precisely controlled. Accordingly, during the operation of the refrigeration cycle, the thermosiphon line C3 may more precisely control the degree of supercooling and superheat of the main refrigerant, thereby improving the efficiency of the refrigeration cycle.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 냉동 냉장 시스템이 냉동 사이클을 구성하는 경우와, 제상 사이클을 구성하는 경우 냉매의 흐름을 살펴봄으로써 본 발명의 작용 효과를 상세하게 서술하기로 한다.Hereinafter, the effect of the present invention will be described in detail by examining the flow of refrigerant when a refrigeration system including the above-described components constitutes a refrigeration cycle and a defrost cycle.

먼저, 도 2를 참조하여 냉동 사이클을 설명한다.First, a refrigeration cycle will be described with reference to FIG. 2 .

압축기(20)에서 고온 고압으로 토출된 주 냉매 가스는 제1삼방밸브(30)를 a --> c 방향으로 통과하여 PCM 축열탱크(40)로 유입된다. 도 3에서 실선 화살표는 주 냉매의 흐름을 보여주는 것이다. PCM 축열탱크(40)에서 상변화 물질과 열교환되어 냉매는 온도가 낮아지고, 상변화 축열물질은 상변화되어 열이 저장된다. PCM 축열탱크(40)를 통과한 냉매는 분기점 A를 지나 응축기(50)를 통과하면서 외부의 공기와 열교환되어 액화된다. 이때 응축기(50)는 냉매가 PCM 축열탱크(40)를 통과하면서 1차적으로 열교환이 이루어져 온도와 압력이 낮아진 상태이므로 일반적인 냉동 사이클을 구성하는 응축기보다 용량이 적은 응축기가 채용될 수 있는 장점이 있다. 응축기(50)를 통과한 냉매는 리시버 탱크(60)에 일시적으로 수용된다. 리시버 탱크(60)에서 토출된 액상의 냉매는 드라이어(62)에서 수분이 제거되고 사이트 글라스(64)를 지나 제1전자밸브(72)를 통과한 후 뷴기점 B를 지나 제1팽창밸브(70)로 유입된다. 이 과정에서 상기 써모사이펀 탱크(230)와 상기 써모사이펀 라인(C3)을 통해 흐르는 제2냉매와 주 냉매는 비혼합 열교환이 이루어짐으로써 주 냉매의 과냉각도가 더욱 정밀하게 제어될 수 있다. 상기 써모사이펀 라인(C3)을 통해 흐르는 제2냉매의 이동 방향은 도 2에서 일점 쇄선 화살표로 표시하였다. 제1팽창밸브(70)에서 냉매는 단열팽창하여 습포화 증기가 된다. 상기 제1팽창밸브(70)를 통과한 냉매는 유니트 쿨러(80)에서 저장 공간의 공기와 열교환함으로써 기화되어 과열도가 증가된다. 저장 공간의 공기는 냉매와 열교화된어 온도가 낮아짐으로써 저장 공간의 온도를 일정한 저온값으로 유지될 수 있다. 상기 유니트 쿨러(80)를 통과한 냉매는 회수라인(R1)에 설치된 제2삼방밸브(90)를 a --> c 방향으로 통과하여 분기점 E를 지나 액분리기(24)에서 제2냉매와 비혼합 열교환이 수행된 후 분기점 F를 순차적으로 지나 압축기(20)로 회수된다. 이러한 과정을 통해 냉동 사이클이 형성된다. 냉동 사이클 작동시 PCM 축열탱크(40)와 응축기(50)의 합동작용으로 고온의 냉매 가스가 효과적으로 냉각 및 응축된다. 또한, 상기 써모사이펀 라인(C3)을 통해 주 냉매와 제2냉매 간 비혼합 열교환이 이루어짐으로써 제1팽창밸브(70)로 유입되는 냉매의 과냉각도가 조절되고, 압축기(20)로 회수되는 냉매의 과열도가 조절된다.The main refrigerant gas discharged from the compressor 20 at high temperature and high pressure passes through the first three-way valve 30 in the a --> c direction and flows into the PCM heat storage tank 40 . The solid arrow in FIG. 3 shows the flow of the main refrigerant. In the PCM heat storage tank 40, heat is exchanged with the phase change material to lower the temperature of the refrigerant, and the phase change heat storage material undergoes a phase change to store heat. The refrigerant that has passed through the PCM heat storage tank 40 is liquefied by heat exchange with external air while passing through the branch point A and passing through the condenser 50 . At this time, since the condenser 50 is in a state where the temperature and pressure are lowered due to the primary heat exchange as the refrigerant passes through the PCM heat storage tank 40, a condenser having a smaller capacity than a condenser constituting a general refrigeration cycle has an advantage that can be employed. . The refrigerant that has passed through the condenser 50 is temporarily accommodated in the receiver tank 60 . The liquid refrigerant discharged from the receiver tank 60 is removed from moisture in the dryer 62, passes through the sight glass 64, passes through the first solenoid valve 72, passes through the breaking point B, and the first expansion valve 70 ) is introduced into In this process, non-mixed heat exchange between the second refrigerant and the main refrigerant flowing through the thermosiphon tank 230 and the thermosiphon line C3 is performed, so that the degree of supercooling of the main refrigerant can be more precisely controlled. The moving direction of the second refrigerant flowing through the thermosiphon line C3 is indicated by a dashed-dotted arrow in FIG. 2 . In the first expansion valve (70), the refrigerant expands adiabatically to become wet steam. The refrigerant that has passed through the first expansion valve 70 is vaporized by exchanging heat with air in the storage space in the unit cooler 80 to increase the degree of superheat. The air in the storage space is thermally crosslinked with the refrigerant, so that the temperature is lowered, so that the temperature of the storage space can be maintained at a constant low temperature value. The refrigerant that has passed through the unit cooler 80 passes through the second three-way valve 90 installed in the recovery line R1 in the a --> c direction, passes the branch point E, and is mixed with the second refrigerant in the liquid separator 24. After the mixed heat exchange is performed, it is returned to the compressor 20 sequentially passing through the branch point F. Through this process, a refrigeration cycle is formed. During the refrigeration cycle operation, the high-temperature refrigerant gas is effectively cooled and condensed by the joint action of the PCM heat storage tank 40 and the condenser 50 . In addition, the degree of supercooling of the refrigerant flowing into the first expansion valve 70 is controlled by performing non-mixed heat exchange between the main refrigerant and the second refrigerant through the thermosiphon line C3, and the refrigerant returned to the compressor 20 superheat is regulated.

이제, 도 3을 참조하여, 제상 사이클을 설명한다. Referring now to FIG. 3 , the defrost cycle will be described.

압축기(20)에서 고온 고압으로 토출된 냉매 가스의 대부분은 제1삼방밸브(30)를 a --> b 방향으로 통과하여 핫가스 라인(H1)을 통해 응축수 드레인 팬(pan)(86)의 하부를 통과한 후 상기 유니트 쿨러(80)의 냉매 유입구 쪽으로 공급된다. 이 방향으로 이동하는 냉매는 도 3에서 실선 화살표로 표시한다.Most of the refrigerant gas discharged from the compressor 20 at high temperature and high pressure passes through the first three-way valve 30 in the a --> b direction, and through the hot gas line H1, After passing through the lower portion, the refrigerant is supplied toward the inlet of the unit cooler 80 . The refrigerant moving in this direction is indicated by a solid arrow in FIG. 3 .

나머지 핫가스는 제1삼방밸브(30)를 a --> c 방향으로 통과하여 PCM 축열탱크(40)로 유입된다. 이 방향으로 이동하는 냉매는 도 3에서 파선 화살표로 표시한다. 유니트 쿨러(80)로 유입되는 핫가스는 유니트 쿨러(80)의 열교환핀에 형성된 성에와 열교환하여 성에를 제거한다. 제거된 성에는 응축수 드레인 팬(pan)(86)으로 수용되고, 핫가스는 냉각되어 액화된다. 한편, 제1삼방밸브(30)를 a --> c 방향으로 통과하여 PCM 축열탱크(40)에 유입된 냉매는 상변화 물질과 열교환되어 냉매는 온도가 낮아지고, 상변화 축열물질에는 열이 저장된다. PCM 축열탱크(40)를 통과한 냉매는 응축기(50)를 통과하면서 외부의 공기와 열교환되어 액화된다. 응축기(50)를 통과한 냉매는 리시버 탱크(60)에 일시적으로 수용된다. 제1전자밸브(72)가 폐쇄된 상태에서, 리시버 탱크(60)에서 토출된 액상의 냉매는 드라이어(62)에서 수분이 제거되고 사이트 글라스(64)를 지나 분기점 B에서 제1보상라인(C1)을 통해 분기점 C 및 분기점 D를 통과하여 제상라인(D1)으로 합류된다. The remaining hot gas passes through the first three-way valve 30 in a --> c direction and flows into the PCM heat storage tank 40 . The refrigerant moving in this direction is indicated by a dashed arrow in FIG. 3 . The hot gas flowing into the unit cooler 80 exchanges heat with the frost formed on the heat exchange fin of the unit cooler 80 to remove the frost. The removed frost is accommodated in a condensate drain pan 86, and the hot gas is cooled and liquefied. On the other hand, the refrigerant flowing through the first three-way valve 30 in the a --> c direction and flowing into the PCM heat storage tank 40 is heat-exchanged with the phase change material, the temperature of the refrigerant is lowered, and heat is generated in the phase change heat storage material is saved The refrigerant that has passed through the PCM heat storage tank 40 is liquefied by heat exchange with external air while passing through the condenser 50 . The refrigerant that has passed through the condenser 50 is temporarily accommodated in the receiver tank 60 . In the state in which the first solenoid valve 72 is closed, the liquid refrigerant discharged from the receiver tank 60 is removed from moisture in the dryer 62 and passes through the sight glass 64 at the branch point B at the first compensation line C1 ) passes through the branch point C and the branch point D and merges into the defrost line D1.

한편, 상기 유니트 쿨러(80)에서 제상 기능을 수행한 냉매는 제2삼방밸브(90)를 a --> b 방향으로 통과하여 제상라인(D1)으로 유입된다. 이어 분기점 D를 지나 제2팽창밸브(100)에서 단열팽창하여 습포화 증기가 된다. 제2팽창밸브(100)는 압축기(20)로 회수되는 냉매의 압력에 따라 비례적으로 개폐될 수 있다. 제2팽창밸브(100)로부터 토출된 냉매는 PCM 축열탱크(40)에서 상변화 축열물질과 열교환하여 재증발 된다. PCM축열 탱크(40)에서 기화된 냉매는 제상라인(D1)을 통과하여 분기점 E에서 회수라인(R1)에 합류하여 분기점 F를 지나 압축기(20)로 회수된다. 이 과정에서 압축기(20)로 회수된 냉매의 압력이 미리 설정된 값보다 낮을 경우 저압 스위치(212)에 의해 제1보상밸브(210)가 개방된다. 이에 따라 상대적으로 높은 압력의 냉매가 제1보상라인(C1)을 따라 분기점 C와 분기점 D를 통해 제상라인(D1)으로 공급된다. 이에 따라 압축기(20)로 회수되는 냉매의 압력이 급락하는 것이 방지된다. 한편, 제상 사이클이 어느 정도 진행된 경우, 유니트 쿨러(80)의 냉매의 온도와 압력이 일정한 값보다 커진 경우, 압축기(20)로 회수되는 냉매의 압력이 어느 정도 안정화된다. 이 경우에는 상기 제1보상밸브(210)가 폐쇄되고 제2보상밸브(220)가 개방된다. 이에 따라 상대적으로 온도가 높은 소량의 냉매 가스가 분기점 A로부터 제2보상라인(C2)을 따라 분기점 C 및 분기점 D를 지나 제상라인(D1)에 합류된다. 이에 따라 제상라인(D1)을 흐르는 냉매의 과열도가 더 정밀하게 제어된다. Meanwhile, the refrigerant having performed the defrosting function in the unit cooler 80 passes through the second three-way valve 90 in the a --> b direction and flows into the defrost line D1. Then, it passes through the branch point D and expands adiabatically at the second expansion valve 100 to become wet steam. The second expansion valve 100 may be opened and closed proportionally according to the pressure of the refrigerant returned to the compressor 20 . The refrigerant discharged from the second expansion valve 100 is re-evaporated by heat exchange with the phase change heat storage material in the PCM heat storage tank 40 . The refrigerant vaporized in the PCM heat storage tank 40 passes through the defrost line D1, joins the recovery line R1 at the branch point E, passes the branch point F, and is recovered to the compressor 20. In this process, when the pressure of the refrigerant recovered to the compressor 20 is lower than a preset value, the first compensation valve 210 is opened by the low pressure switch 212 . Accordingly, the refrigerant having a relatively high pressure is supplied to the defrost line D1 through the branch points C and D along the first compensation line C1. Accordingly, the pressure of the refrigerant recovered to the compressor 20 is prevented from dropping sharply. On the other hand, when the defrosting cycle has progressed to some extent, when the temperature and pressure of the refrigerant in the unit cooler 80 are greater than a predetermined value, the pressure of the refrigerant recovered to the compressor 20 is stabilized to some extent. In this case, the first compensation valve 210 is closed and the second compensation valve 220 is opened. Accordingly, a small amount of refrigerant gas having a relatively high temperature is joined to the defrost line D1 from the branch point A through the branch point C and the branch point D along the second compensation line C2. Accordingly, the degree of superheat of the refrigerant flowing through the defrost line D1 is more precisely controlled.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 상변화 물질의 축열을 이용한 핫가스 제상 구조가 구비된 냉동 냉장 시스템은, 고온의 냉매 핫가스를 이용하여 유니트 쿨러의 성에를 제거하는 제상 구조를 구성함에 있어서, 제상을 수행한 냉매의 재증발 열원으로서 상변화 물질에 충전된 PCM 축열탱크를 이용함으로써 종래의 온수 축열조나 대규모의 냉각탑과 같은 재증발 열원 구조물이 필요하지 않으므로 소규모 저장 공간에 효과적으로 채용될 수 있는 장점이 있다.As described above, the refrigeration system provided with a hot gas defrosting structure using heat storage of a phase change material according to the present invention comprises a defrosting structure for removing the frost of a unit cooler using a high-temperature refrigerant hot gas, By using a PCM heat storage tank filled with a phase change material as a flash heat source for the refrigerant that has been defrosted, there is no need for a flash heat source structure such as a conventional hot water storage tank or a large-scale cooling tower, so it can be effectively employed in a small storage space. There is this.

또한, 본 발명에 따른 냉동 냉장 시스템은 제상 기능을 수행함에 있어서 핫가스 냉매를 이용하므로 종래의 온수살포 구조나 전기히터 구조에서 발생하는 문제점이 완전히 해소될 수 있는 효과를 제공한다.In addition, since the refrigeration system according to the present invention uses a hot gas refrigerant to perform a defrosting function, problems occurring in the conventional hot water spray structure or electric heater structure can be completely solved.

또한, 본 발명에 따른 냉동 냉장 시스템은 제1보상라인 및 제2보상라인을 통해 효과적으로 압축기로 회수되는 냉매의 압력을 최적으로 제어할 수 있으므로 시스템의 작동 효율이 우수한 장점이 있다.In addition, the refrigeration system according to the present invention can optimally control the pressure of the refrigerant effectively returned to the compressor through the first compensation line and the second compensation line, so that the operating efficiency of the system is excellent.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 유니트 쿨러의 공기의 유입부와 유출부에 제1천 댐퍼와 제2천 댐퍼가 설치될 경우 제상 기능 수행시 핫가스 냉매와 열교환되는 과정에서 열손실이 최소화되므로 제상 효율이 더욱 향상되는 효과가 있다.In addition, as in a preferred embodiment of the present invention, when the first and second thousand dampers are installed at the inlet and outlet of the air of the unit cooler, heat loss is minimized in the process of exchanging heat with the hot gas refrigerant during the defrosting function. Therefore, there is an effect that the defrosting efficiency is further improved.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 써모사이펀 탱크 및 써모사이펀 라인이 구비될 경우, 제2냉매 순환을 위해 별도의 펌프나 압축기가 구비되지 않더라도 냉동 사이클의 안정성이 더욱 향상될 수 있는 효과가 있다.In addition, when the thermosiphon tank and the thermosiphon line are provided as in the preferred embodiment of the present invention, the stability of the refrigeration cycle can be further improved even if a separate pump or compressor is not provided for the second refrigerant circulation. .

이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.Above, the present invention has been described with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited by such examples, and various types of embodiments may be embodied within the scope without departing from the technical spirit of the present invention.

10: 냉동 냉장 시스템
20: 압축기
22: 유분리기
24: 액분리기
30: 제1삼방밸브
40: PCM 축열탱크
50: 응축기
60: 리시버 탱크
62: 드라이어
64: 사이트 글라스
70: 제1팽창밸브
72: 제1전자밸브
80: 유니트 쿨러
82: 제1천 댐퍼
84: 제2천 댐퍼
86: 응축수 드레인 팬
90: 제2삼방밸브
100: 제2팽창밸브
210: 제1보상밸브
212: 저압 스위치
220: 제2보상밸브
230: 써모사이펀 탱크
R1: 회수라인
H1: 핫가스 라인
D1: 제상라인
C1: 제1보상라인
C2: 제2보상라인
C3: 써모사이펀 라인10: Refrigeration Refrigeration System
20: compressor
22: oil separator
24: liquid separator
30: first three-way valve
40: PCM heat storage tank
50: condenser
60: receiver tank
62: dryer
64: sight glass
70: first expansion valve
72: first solenoid valve
80: unit cooler
82: first thousand damper
84: second thousand damper
86: condensate drain pan
90: second three-way valve
100: second expansion valve
210: first compensation valve
212: low pressure switch
220: second compensation valve
230: thermosiphon tank
R1: recovery line
H1: hot gas line
D1: defrost line
C1: first compensation line
C2: 2nd compensation line
C3: Thermosiphon line

Claims (4)

저장 공간을 일정한 온도로 유지하기 위한 냉동 냉장 시스템으로서,
저온 저압의 냉매 가스를 흡입하여 고온 고압의 냉매 가스를 배출하는 압축기;
상기 압축기로부터 토출되는 냉매 가스의 흐름 방향을 비례적으로 제어하는 제1삼방밸브;
상기 제1삼방밸브와 냉매유로로 연결되며 냉매와 열교환에 의해 상변화되는 축열물질(PCM)에 의해 축열이 이루어지는 PCM 축열탱크;
상기 제1삼방밸브로부터 상기 PCM 축열탱크를 통과한 냉매와 외부 공기 열원 간 열교환이 수행되어 냉매가 액화되는 응축기;
상기 응축기로부터 토출된 액상의 냉매를 일시적으로 수용하는 리시버 탱크;
상기 리시버 탱크에서 토출된 액상의 냉매를 단열팽창시키는 제1팽창밸브; 및
상기 제1팽창밸브를 통과한 냉매가 유입되어 저장 공간의 공기와 열교환하여 저장 공간의 공기를 냉각시키는 유니트 쿨러;를 포함하며,
상기 유니트 쿨러에서 토출된 냉매가 상기 압축기로 회수되는 회수라인;
상기 제1삼방밸브와 상기 유니트 쿨러를 연결하는 냉매 유로인 핫가스 라인;
상기 회수라인에서 분기되어 냉매가 제2삼방밸브에 의해 상기 PCM 축열탱크를 통과하여 상기 압축기로 회수되도록 구성된 제상라인; 및
상기 리시버 탱크와 상기 제1팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 PCM 축열탱크로 유입되는 제상라인에 연결되는 제1보상라인;을 포함하며,
상기 제상라인에는 상기 PCM 축열탱크로 유입되는 냉매를 단열팽창시키는 제2팽창밸브가 구비되고,
상기 제1보상라인에는 상기 압축기로 회수되는 냉매의 압력이 미리 설정된 값보다 낮을 경우 저압 스위치에 의해 개방되도록 구성된 제1보상밸브가 구비되며,
상기 리시버 탱크와 상기 제1팽창밸브를 연결하는 유로 상에는 써모사이펀 탱크가 설치되고,
상기 써모사이펀 탱크에는 액상의 제2냉매가 충전되며,
상기 써모사이펀 탱크를 통과하는 유로의 주 냉매는 상기 제2냉매와 직접적으로 혼합되지 않으며 서로 열교환이 이루어지고,
상기 써모사이펀 탱크는 써모사이펀 라인과 연결되며,
상기 써모사이펀 라인은 상기 써모사이펀 탱크에 수용된 상기 제2냉매가 주 냉매와 열교환 후 다시 상기 써모사이펀 탱크로 회수되도록 구성된 것을 특징으로 하는 상변화 물질의 축열을 이용한 핫가스 제상 구조가 구비된 냉동 냉장 시스템.A refrigeration system for maintaining a storage space at a constant temperature, comprising:
a compressor that sucks in low-temperature and low-pressure refrigerant gas and discharges high-temperature and high-pressure refrigerant gas;
a first three-way valve for proportionally controlling a flow direction of the refrigerant gas discharged from the compressor;
a PCM heat storage tank connected to the first three-way valve through a refrigerant passage and storing heat by a heat storage material (PCM) that is phase-changed by heat exchange with the refrigerant;
a condenser in which heat exchange is performed between the refrigerant passing through the PCM heat storage tank from the first three-way valve and an external air heat source to liquefy the refrigerant;
a receiver tank for temporarily accommodating the liquid refrigerant discharged from the condenser;
a first expansion valve for thermally expanding the liquid refrigerant discharged from the receiver tank; and
and a unit cooler for cooling the air of the storage space by heat-exchanging the refrigerant passing through the first expansion valve with the air in the storage space;
a recovery line through which the refrigerant discharged from the unit cooler is recovered to the compressor;
a hot gas line as a refrigerant passage connecting the first three-way valve and the unit cooler;
a defrost line branched from the recovery line so that the refrigerant passes through the PCM heat storage tank by a second three-way valve and is recovered to the compressor; and
a first compensation line branched from the flow path connecting the receiver tank and the first expansion valve and connected to a defrost line flowing into the PCM heat storage tank; and
A second expansion valve for thermally expanding the refrigerant flowing into the PCM heat storage tank is provided in the defrost line,
The first compensation line is provided with a first compensation valve configured to be opened by a low pressure switch when the pressure of the refrigerant returned to the compressor is lower than a preset value,
A thermosiphon tank is installed on the flow path connecting the receiver tank and the first expansion valve,
The thermosiphon tank is filled with a liquid second refrigerant,
The main refrigerant of the flow path passing through the thermosiphon tank is not directly mixed with the second refrigerant and heat exchange is made with each other,
The thermosiphon tank is connected to the thermosiphon line,
The thermosiphon line is a hot gas defrosting structure using heat storage of a phase change material, characterized in that the second refrigerant accommodated in the thermosiphon tank is returned to the thermosiphon tank after heat exchange with the main refrigerant. system. 제1항에 있어서,
상기 제1삼방밸브로부터 상기 PCM 축열탱크를 통과하여 상기 응축기로 유입되는 유로에서 분기되어 상기 제1보상라인에 합류되는 제2보상라인이 구비되며,
상기 제2보상라인에는 전자적으로 개폐되는 제2보상밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 상변화 물질의 축열을 이용한 핫가스 제상 구조가 구비된 냉동 냉장 시스템.According to claim 1,
A second compensation line branching from the first three-way valve through the PCM heat storage tank and flowing into the condenser and joining the first compensation line is provided,
A refrigeration system having a hot gas defrosting structure using heat storage of a phase change material, characterized in that the second compensation line is provided with a second compensation valve that is electronically opened and closed. 제1항에 있어서,
상기 제1삼방밸브는 상기 유니트 쿨러에 유입되는 냉매의 온도가 미리 설정된 값을 기준으로 상기 핫가스 라인으로 흐르는 냉매의 양을 비례적으로 제어할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 상변화 물질의 축열을 이용한 핫가스 제상 구조가 구비된 냉동 냉장 시스템.According to claim 1,
The first three-way valve is configured to proportionally control the amount of refrigerant flowing into the hot gas line based on a preset value of the temperature of the refrigerant flowing into the unit cooler. A refrigeration system equipped with a hot gas defrosting structure. 제1항에 있어서,
상기 유니트 쿨러의 공기의 유입부에 설치되어 제상 기능이 수행될 때 자연적으로 폐쇄되는 제1천 댐퍼; 및
상기 유니트 쿨러의 공기의 유출부에 설치되어 제상 기능이 수행될 때 자연적으로 폐쇄되는 제2천 댐퍼;를 포함한 것을 특징으로 하는 상변화 물질의 축열을 이용한 핫가스 제상 구조가 구비된 냉동 냉장 시스템.
According to claim 1,
a first cloth damper installed at the air inlet of the unit cooler and naturally closed when a defrosting function is performed; and
A refrigeration system provided with a hot gas defrosting structure using heat storage of a phase change material, characterized in that it is installed at the outlet of the air of the unit cooler and is naturally closed when the defrosting function is performed.
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