KR102446555B1 - 심온 냉동고 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 심온 냉동고에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 심온 냉동고에는, 혼합냉매를 압축하는 압축기가 포함되며, 상기 혼합냉매에는, 부탄(N-Butane), 1-부텐(1-Butene) 및 이소부탄(Isobutane) 중 어느 하나로 선택되는 고온용 냉매 및 에틸렌(Ethylene)으로 구성되는 저온용 냉매가 포함된다.

Description

심온 냉동고 {Refrigerator for super-freezing a storing chamber}
본 발명의 실시예는 심온 냉동고에 관한 것이다.
심온 냉동고로 함은, 저장실을 -60℃에서 -80℃ 이하의 극저온 환경으로 형성하기 위하여 냉동 사이클을 구동하는 장치로서 이해된다.
상기 냉동 사이클을 구현하기 위하여는, 비등점이 낮은 냉매를 사용할 수 있다. 그러나, 상기 비등점이 낮은 냉매를 단독으로 사용하는 경우, 압축기의 토출압력이 상승하여 압축기의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 심온을 구현하기 위한 냉동 사이클에는 비등점이 서로 다른 2개 이상의 혼합냉매가 이용될 수 있다. 상기 혼합냉매에는, 소정의 압력하에서 액상과 기상간에 액화 또는 기화가 일어날 때 준평형 상태에서 온도가 변화지 않는 혼합냉매, 즉 공비 혼합냉매(azeortropic refrigerant mixture) 및 액화 또는 기화과정에서 온도가 변화하는 비공비 혼합냉매(non-azeortropic refrigerant mixture)가 포함된다.
상기 공비 혼합냉매는 특수한 성분비율에 한하여 존재하며 순수물질과 같은 열역학적 성질이 나타난다. 반면에, 상기 비공비 혼합냉매는 그 조성에 따라 증발압력 또는 온도가 변화할 수 있다
한편, 상기 공비 혼합냉매는 심온(극저온)을 구현하기 어려운 단점이 있으므로, 심온을 구현하기 위하여는 상기 비공비 혼합냉매의 이용이 바람직할 수 있다.
다만, 상기 비공비 혼합냉매를 사용하더라도 상대적으로 압축기의 토출압력 또는 응축압력이 높게 형성된다. 따라서, 상기 토출압력 범위에 맞는 압축기의 선정이 필요하다. 일반적으로, 심온 냉동고에 사용되는 압축기는 운전압력 범위가 큰, 즉 토출압력 값이 높은 상업용 압축기가 사용될 수 있다.
그러나, 상기 상업용 압축기는 운전소음이 커서 심온 냉동고에 대한 작동 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
한편, 심온 냉동고와 관련된 선행문헌의 정보는 아래와 같다.
1. 등록번호(등록일) : US 7,299,653B2 (2007년 11월 27일)
2. 발명의 명칭 : Refrigerator system using non-azeotropic refrigerant, and non-azeotropic refrigerant for very low temperature used for the system.
위와 같은 선행문헌에 의하면, 2개 이상의 혼합냉매를 이용하여 심온환경을 구현할 수는 있으나, 그 혼합비율이 최적화 되지 않아 심온 구현과, 압축기의 적정 토출압력을 모두 만족시키기 어려운 문제점이 있었다.
상세히, 비등점이 높은 냉매의 비율이 높은 경우 심온 구현이 쉽지 않으며, 비등점이 낮은 냉매의 비율이 높은 경우 압축기의 토출압력이 높아져 압축기의 신뢰성에 문제가 발생하는 문제점이 있었다.
한편, 상기 선행문헌에 개시된 냉동 사이클은, 압축기에서 토출된 냉매는 응축기에서 응축된 후 증발냉매와 열교환을 수행하며, 상기 열교환에 의하여 심온을 구현하도록 구성된다.
그러나, 상기 선행문헌에 의하면, 상기 열교환 후 팽창장치에서 팽창되는 과정에서 냉매의 건도가 상승하게 되고 이에 따라 증발기로 유입되는 냉매 중 액냉매의 비율이 줄어들어 냉력이 감소하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 원하는 극저온 환경을 구현할 수 있는 심온 냉동고를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 냉동 사이클의 응축압력을 낮출 수 있는 심온 냉동고를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 압축기에서 발생되는 소음을 저감하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있는 심온 냉동고를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 심온 냉동고에는, 혼합냉매를 압축하는 압축기가 포함되며, 상기 혼합냉매에는, 부탄(N-Butane), 1-부텐(1-Butene) 및 이소부탄(Isobutane) 중 어느 하나로 선택되는 고온용 냉매 및 에틸렌(Ethylene)으로 구성되는 저온용 냉매가 포함된다.
상기 혼합냉매에는, 부탄(N-Butane) 및 에틸렌(Ethylene)이 포함된다.
상기 부탄(N-Butane)은 80 중량%에서 85 중량%의 범위 내에서 결정되며, 상기 에틸렌(Ethylene)은 15 중량%에서 20 중량%의 범위 내에서 결정된다.
상기 압축기는 설정된 압력범위에서 운전되며, 상기 설정된 압력범위에는, 상기 압축기의 최고 토출압력이 25 바아(bar) 이하인 범위가 포함된다.
상기 설정된 압력범위에는, 상기 압축기의 최저 흡입압력이 1 바아(bar) 이상인 범위가 포함된다.
상기 압축기는 설정된 온도범위 내에서 운전되며, 상기 설정된 온도범위에는, 상기 압축기의 최고 토출온도가 120℃ 이하인 범위가 포함된다.
상기 심온 냉동고에는, -60℃ 이하의 온도값을 가지는 저장실이 포함된다.
상기 압축기에는, 최저 흡입압력 1 바아(bar) 이상, 최고 토출압력 25 bar 이하의 압력조건에서 운전되는 가정용 압축기가 포함된다.
상기 응축기의 출구측으로부터 상기 팽창장치로 연장되어, 상기 흡합냉매의 유동을 가이드 하는 응축배관; 상기 증발기의 출구측으로부터 상기 압축기로 연장되어, 상기 혼합냉매의 상기 압축기로의 흡입을 가이드 하는 흡입배관; 및 상기 흡입배관에 설치되어, 상기 압축기로 흡입되는 혼합냉매의 열교환을 수행하는 복수의 열교환기가 더 포함된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 응축기에서 응축된 냉매가 증발기에 유입되기 이전에 복수의 열교환기를 통과하도록 함으로써, 냉동 사이클의 응축압력을 낮추고 응축된 냉매가 팽창장치를 통과할 때 건도 상승을 방지할 수 있다는 효과가 나타난다.
상세히, 상기 복수의 열교환기에는, 상기 응축기를 통과한 냉매와 압축기로 흡입되는 흡입냉매간에 열교환을 수행하는 제 1 열교환기가 포함되므로, 상기 제 1 열교환기에서의 열교환 과정에서 냉동 사이클의 응축 압력이 낮아질 수 있게 된다. 결국, 일반적인 냉장고에서 사용되는, 낮은 토출압력을 가지면서 소음이 적게 발생되는 가정용 압축기의 사용이 가능하다는 장점이 있다.
그리고, 상기 흡입냉매의 온도가 상승하여 압축기로의 액냉매 유입을 방지할 수 있고 이에 따라 압축기의 작동 신뢰성이 개선될 수 있다.
또한, 상기 복수의 열교환기에는, 상기 제 1 열교환기에서 열교환 된 후 팽창장치를 통과하는 냉매와 상기 압축기로 흡입되는 흡입냉매간에 열교환을 수행하는 제 2 열교환기가 포함되므로, 상기 팽창장치에서 감압되는 과정에서 건도의 상승을 방지할 수 있다.
결국, 증발기로 유입되는 냉매 중 액냉매의 비율이 증가하여 증발열량, 즉 냉력이 개선될 수 있다는 장점이 있다.
그리고, 상기 제 1 열교환기는 응축 파이프와 흡입 파이프의 결합에 의하여 구성되고, 상기 제 2 열교환기는 캐필러리 튜브와 흡입파이프의 결합에 의하여 구성될 수 있으므로 열교환 효율이 개선될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 응축기를 통과한 응축냉매는 상기 제 1 열교환기에서 열교환 된 후 상기 제 2 열교환기로 유입될 수 있으므로, 응축압력을 먼저 낮추고 팽창과정에서의 건도 상승이 방지될 수 있게 된다.
또한, 비공비 혼합냉매의 중량비가 최적으로 제안될 수 있으므로, 원하는 극저온 환경을 구현할 수 있고 상기 가정용 압축기의 적정 토출압력을 충족할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1,2 열교환기의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 열교환기의 길이에 관한 최적범위를 보여주는 실험 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비공비 혼합냉매의 냉매량에 따라 변화하는 다수의 결과값을 보여주는 실험 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1,2 열교환기의 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 열교환기의 길이에 관한 최적범위를 보여주는 실험 그래프이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비공비 혼합냉매의 냉매량에 따라 변화하는 다수의 결과값을 보여주는 실험 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 심온 냉동고(10)에는, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발이 반복되는 냉동 사이클이 운전될 수 있다. 냉매를 압축할 수 있는 압축기(110)가 포함된다. 상기 압축기(110)에는, 일반적인 가정용 냉장고에 사용되는 가정용 압축기가 포함될 수 있다.
일례로, 상기 압축기(110)의 온도 또는 압력 작동범위는 다음과 같다. 상기 압축기(110)는, 최고 토출압력이 25 바아(bar)이하, 최고 토출온도는 120℃ 이하, 최저 흡입압력은 1 바아(bar) 이하로 형성되도록 구성될 수 있다.
이와 같은 온도 또는 압력범위를 가지는 가정용 압축기(110)는, 운전소음이 매우 적게 발생하다는 이점이 있다.
상기 압축기(110)로 흡입되는 냉매에는, 혼합 냉매가 포함된다. 상기 혼합 냉매에는, 제 1 비등점을 가지는 제 1 냉매 및 상기 제 1 비등점보다 낮은 제 2 비등점을 가지는 제 2 냉매가 포함된다. 상기 제 1 냉매를 "고온용 냉매", 상기 제 2 냉매를 "저온용 냉매"라 이름할 수 있다.
상기 냉매에 혼합 냉매가 포함됨에 따라, 심온 냉동고에서 요구되는 증발온도, 즉 심온(극저온)을 구현할 수 있고, 상기 압축기(110)에서 토출되는 냉매의 압력은 설정범위에서 형성될 수 있다.
상세히, 상기 저온용 냉매의 특성에 의하여 심온을 구현할 수 있다. 다만, 상기 저온용 냉매는 상기 압축기(110)에서 압축될 경우 상대적으로 높은 토출압력을 가지므로 압축기의 신뢰성, 특히 본 실시예에 적용되는 가정용 압축기(110)에 악영향을 미치게 된다.
따라서, 상기 토출압력을 낮축기 위하여, 상대적으로 낮은 토출압력을 가지는 고온용 냉매가 혼합될 수 있다.
다만, 상기 저온용 냉매와 고온용 냉매가 단순히 혼합되는 것만으로는, 혼합 냉매의 토출압력이 본 실시예에 사용되는 가정용 압축기(110)의 작동압력보다 높게 형성되는 문제점이 발생될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 작동압력 범위가 큰 상업용 압축기를 사용할 수는 있으나, 이 경우 매우 큰 운전소음에 의하여 심온 냉동고의 신뢰성이 저하될 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 가정용 압축기(110)의 작동압력 또는 작동온도 범위에 부합할 수 있는, 혼합 냉매의 비율, 즉 상기 고온용 냉매와 저온용 냉매의 적정 비율을 제안한다.
일반적으로, 상기 고온용 냉매에는, 이소펜탄(Isopentane), 1,2-부타디엔(1,2-Butadiene), 부탄(N-Butane), 1-부텐(1-Butene) 또는 이소부탄(Isobutane) 가 포함될 수 있다. 상기 고온용 냉매의 물성치는 아래 [표 1]과 같다.
고온용 냉매 증발온도(1bar), ℃ 증발온도(20bar), ℃
ISOPENTANE 27.5 154.7
1,2-BUTADIENE 10.3 124.8
N-BUTANE -0.9 114.5
1-BUTENE -6.6 105.8
ISOBUTANE -12 100.7
1bar를 기준으로, 상기 이소펜탄(Isopentane) 및 1,2-부타디엔(1,2-Butadiene)의 경우, 증발온도가 다소 높은 경향을 가진다. 따라서, 상기 이소펜탄(Isopentane) 및 1,2-부타디엔(1,2-Butadiene)을 본 실시예에 따른 고온용 냉매로 사용하는 경우, 상기 저온용 냉매와 혼합되더라도 심온을 구현하는 것이 제한되는 문제점이 발생한다.
반면에, 1bar를 기준으로, 부탄(N-Butane), 1-부텐(1-Butene) 및 이소부탄(Isobutane)의 경우, 증발온도는 0℃ 이하의 값을 가진다. 따라서, 부탄(N-Butane), 1-부텐(1-Butene) 및 이소부탄(Isobutane) 중 어느 하나는, 넓은 의미에서 본 실시예에 따른 고온용 냉매로 사용될 수 있다.
다만, 상기 1-부텐(1-Butene) 및 이소부탄(Isobutane)의 경우, 상기 증발온도가 다소 낮게 형성되어, 상기 저온용 냉매와 혼합되면 심온을 구현할 수는 있으나, 압축기의 토출압력이 다소 높아지는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 바람직하게는 본 실시예에 따른 고온용 냉매로는, 1bar를 기준으로 증발온도가 0℃에 가까운 부탄(N-Butane)을 사용하는 것을 특징으로 한다.
한편, 일반적으로 상기 저온용 냉매에는, 에탄(Ethane) 또는 에틸렌(Ethylene)이 포함될 수 있다. 상기 저온용 냉매의 물성치는 아래 [표 2]과 같다.
저온용 냉매 증발온도(1bar), ℃ 증발온도(20bar), ℃
ETHANE -88.8 -182.8
ETHYLENE -104 -169.15
1bar를 기준으로, 상기 에탄(Ethane)의 경우, 증발온도가 다소 높은 경향을 가진다. 따라서, 상기 에탄(Ethane)을 본 실시예에 따른 저온용 냉매로 사용하는 경우, 심온을 구현하는 것이 제한되는 문제점이 발생한다.
반면에, 1bar를 기준으로, 에틸렌(Ethylene)의 경우, 증발온도는 -100℃ 이하의 값을 가지며, 상기 -100℃ 이하의 증발온도는 심온을 구현하기에 적절한 수준의 온도를 형성한다.
따라서, 바람직하게는 본 실시예에 따른 저온용 냉매로는, 1bar를 기준으로 증발온도가 -100℃ 이하의 값을 가지는 에틸렌(Ethylene)을 사용하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 고온용 냉매로서 부탄(N-Butane)을 채용하고 저온용 냉매로서 에틸렌(Ethylene)을 사용하여 심온을 구현하더라도, 상기 가정용 압축기(110)의 토출압력 범위를 충족하기 위하여는, 적절한 중량비율로 혼합될 필요가 있다.
본 실시예에서는, 다수의 실험을 반복하여, 상기 가정용 압축기(110)의 토출압력 범위를 충족하는 혼합 냉매의 비율을 제안한다.
일례로, 상기 부탄(N-Butane)은 80 중량%에서 85 중량%의 범위 내에서 결정되며, 상기 에틸렌(Ethylene)은 15 중량%에서 20 중량%의 범위 내에서 결정될 수 있다.
상세히, 반복된 다수의 실험에 대한 결과값을 제시한다.
실내온도 (32℃)
N-BUTANE/ETHYLENE (중량%) 70/30 75/25 80/20 85/15 90/10
최고 토출압력 (bar) 39.1 36.2 24.3 22.9 21.4
최저 흡입압력 (bar) 1.7 1.5 1.18 1.09 0.94
최고 토출온도 (℃) 116.9 111.2 105.4 101.3 98.6
온도 성능(℃) -79.8 -74.6 -68.3 -62.9 -55.8
위에 제시된 [표 3]은, 주위온도(실내온도)가 32℃인 조건에서, 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 중량% 비율을 달리하여 실험을 수행한 결과값을 나타낸다.
위 결과값을 해석하면, 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 혼합 냉매에서 부탄(N-Butane)의 중량%가 상대적으로 증가하면, 압축기의 최고 토출압력, 최저 흡입압력 및 최고 토출온도는 감소하고, 온도 성능, 즉 심온 냉동고에서 구현되는 저장실의 온도값은 상승하게 된다.
상기한 바와 같이, 가정용 압축기(110)의 작동압력 및 온도범위를 충족하기 위하여는, 최고 토출압력은 25bar 이하, 최고 토출온도는 120℃ 이하, 최저 흡입압력은 1bar 이상을 만족하여야 한다.
이러한 조건을 만족하는 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 비율은 80 : 20 ~ 85 : 15의 중량% 비율값을 형성한다. 그리고, 이러한 중량%의 범위 내에서, 심온 냉동고가 요구되는 성능을 발휘할 수 있는 저장실의 온도, 일례로 -60℃ 이하의 값을 형성할 수 있다.
실내온도 (32℃)
N-BUTANE/ETHYLENE (중량%) 70/30 75/25 80/20 85/15 90/10
최고토출압력 (bar) 40.8 38.3 24.8 23.6 22.2
최저흡입압력 (bar) 1.9 1.6 1.25 1.14 0.98
최고토출온도 (℃) 121.3 118.4 108.3 103.6 101.8
온도 성능(℃) -76.5 -72.4 -66.7 -61.9 -53.2
위에 제시된 [표 3]은, 주위온도(실내온도)가 38℃인 조건에서, 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 중량% 비율을 달리하여 실험을 수행한 결과값을 나타낸다.
위 결과값을 해석하면, 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 혼합 냉매에서 부탄(N-Butane)의 중량%가 상대적으로 증가하면, 압축기의 최고 토출압력, 최저 흡입압력 및 최고 토출온도는 감소하고, 온도 성능, 즉 심온 냉동고에서 구현되는 저장실의 온도값은 상승하게 된다.
상기한 바와 같이, 가정용 압축기(110)의 작동압력 및 온도범위를 충족하기 위하여는, 최고 토출압력은 25bar 이하, 최고 토출온도는 120℃ 이하, 최저 흡입압력은 1bar 이상을 만족하여야 한다.
이러한 조건을 만족하는 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 비율은 80 : 20 ~ 85 : 15의 중량% 비율값을 형성한다. 그리고, 이러한 중량%의 범위 내에서, 심온 냉동고가 요구되는 성능을 발휘할 수 있는 저장실의 온도, 일례로 -60℃ 이하의 값을 형성할 수 있다.
정리하면, 가정용 압축기(110)를 채용하는 심온 냉동고(10)에 대하여, 원하는 성능을 구현하기 위하여는, 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 비율은 80 : 20 ~ 85 : 15의 중량% 비율값을 형성하도록 혼합한 냉매를 사용할 수 있다.
도 4는, 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 비율이 83 : 17가 되도록 혼합 냉매를 구성하고, 냉매량을 증가하면서 소정의 용적을 가지는 저장실을 냉각하는 실험을 수행한 결과값을 보여준다.
상세히, 상기 냉매량이 증가함에 따라 압축기(110)로 흡입되는 혼합 냉매의 온도, 즉 흡입파이프 온도와, 냉각되어야 할 저장실의 온도 및 심온 냉동고의 운전에 따른 소비 에너지량을 보여주는 그래프로서 이해된다.
상기 혼합 냉매의 양이 증가할수록, 상기 흡입파이프 온도는 조금씩 감소하는 경향을 가지며, 상기 저장실의 온도 또한 감소하고, 상기 소비 에너지량은 점점 증가하게 된다.
도 4에 따르면, 심온 냉동고의 원하는 온도성능, 즉 -60℃ 이하의 값을 가지기 위하여는 혼합 냉매량은 80g 이상이 충전될 필요가 있다. 물론, 저장실의 용적에 따라, 상기 혼합 냉매량은 달라질 수 있을 것이다.
도 1로 돌아가서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 심온 냉동고(10)에는, 상기 압축기(110)의 출구측에 설치되며, 상기 압축기(110)에서 토출된 혼합냉매를 응축하기 위한 응축기(120)가 더 포함된다.
상기 심온 냉동고(10)에는, 상기 응축기(120)의 출구측에 설치되며, 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매 중 수분이나 이물을 걸러내는 드라이어(130)가 포함된다.
상기 심온 냉동고(10)에는, 상기 드라이어(130)의 출구측에 설치되며, 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매를 감압하는 팽창장치(140)가 더 포함된다. 일례로, 상기 팽창장치(140)에는, 캐필러리 튜브가 포함될 수 있다.
상기 심온 냉동고(10)에는, 상기 응축기(120)의 출구측으로부터 상기 팽창장치(140)로 연장되는 응축배관(161)이 더 포함된다. 상기 드라이어(130)는 상기 응축배관(161)에 설치될 수 있다.
상기 심온 냉동고(10)에는, 상기 팽창장치(140)의 출구측에 설치되며, 상기 팽창장치(140)에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기(150)가 더 포함된다.
상기 심온 냉동고(10)에는, 상기 증발기(150)의 출구측으로부터 상기 압축기(110)의 흡입측으로 연장되는 흡입배관(165)이 더 포함된다.
상기 심온 냉동고(10)에 구비되는 저장실에는, 상기 혼합냉매가 상기 압축기(110), 응축기(120), 팽창장치(140) 및 증발기(150)를 거치면서 발생된 냉기가 공급될 수 있다.
상기 심온 냉동고(10)에는, 상기 심온 냉동고(10)의 운전효율을 개선하기 위한 복수의 열교환기(210,250)가 더 포함된다.
상기 복수의 열교환기(210,250)에는, 상기 응축배관(161)을 유동하는 냉매와 상기 흡입배관(165)을 유동하는 냉매간에 열교환이 이루어지도록 하는 제 1 열교환기(210)가 포함된다.
상세히, 상기 제 1 열교환기(210)에는, 제 1 흡입 열교환부(211) 및 상기 제 1 흡입 열교환부(211)와 열교환을 수행하는 응축 열교환부(213)가 포함될 수 있다. 상기 제 1 흡입 열교환부(211)는 상기 흡입배관(165)의 적어도 일부분을 구성하며, 상기 응축 열교환부(213)는 상기 응축배관(161)의 적어도 일부분을 구성할 수 있다.
상기 제 1 흡입 열교환부(211)와 상기 응축 열교환부(213)는 서로 접촉하도록 구성될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 흡입 열교환부(211)와 상기 응축 열교환부(213)는 솔더링(sodering)에 의하여 결합될 수 있다.
상기 제 1 흡입 열교환부(211)와 상기 응축 열교환부(213)간에 열교환이 수행되면, 상기 제 1 흡입 열교환부(211)를 유동하는 저온의 냉매가 상기 응축 열교환부(213)를 유동하는 고온의 냉매를 냉각할 수 있다.
따라서, 냉동 사이클의 응축압력이 저하되며, 이에 따라 상기 압축기(110)의 토출압력이 저감될 수 있다는 효과가 나타난다. 그리고, 상기 압축기(110)의 토출압력이 저감됨으로써, 상기한 바와 같이 가정용 압축기(110)의 운전 신뢰성이 개선되고 소음이 저감될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 흡입 열교환부(211)를 유동하는 냉매의 흡열이 이루어질 수 있으므로 냉매 중 포함된 액 냉매의 비율, 즉 비유효 냉력이 감소할 수 있게 된다. 그리고, 상기 압축기(110)로의 액 냉매유입이 방지될 수 있다.
상기 복수의 열교환기(210,250)에는, 상기 팽창장치(140)를 유동하는 냉매와 상기 흡입배관(165)을 유동하는 냉매간에 열교환이 이루어지도록 하는 제 2 열교환기(250)가 포함된다.
상기 흡입배관(165)을 유동하는 냉매의 유동방향을 기준으로, 상기 제 1 열교환기(210)는 상기 제 2 열교환기(250)의 출구측에 설치될 수 있다. 그리고, 상기 응축배관(161)을 유동하는 냉매의 유동방향을 기준으로, 상기 제 2 열교환기(250)는 상기 제 1 열교환기(210)의 출구측에 설치될 수 있다.
상세히, 상기 제 2 열교환기(250)에는, 상기 제 1 흡입 열교환부(211)의 일측에 구비되는 제 2 흡입 열교환부(251) 및 상기 제 2 흡입 열교환부(251)와 열교환을 수행하는 팽창장치(140)가 포함될 수 있다. 상기 제 2 흡입 열교환부(251)는 상기 흡입배관(165)의 적어도 일부분을 구성할 수 있다.
상기 제 2 흡입 열교환부(251)와 상기 팽창장치(140)는 서로 접촉하도록 구성될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 흡입 열교환부(251)와 상기 팽창장치(140)는 솔더링(sodering)에 의하여 결합될 수 있다.
상기 제 2 흡입 열교환부(251)와 상기 팽창장치(140)간에 열교환이 수행되면, 상기 제 2 흡입 열교환부(251)를 유동하는 저온의 냉매가 상기 팽창장치(140)를 유동하는 고온의 냉매를 냉각할 수 있다.
따라서, 냉매가 상기 팽창장치(140)를 통과하는 과정에서 감압되고, 상기 감압과정에서 건도가 상승하게 되는 경향을 줄일 수 있다. 즉, 냉매가 상기 팽창장치(140)를 통과하면 냉매의 압력과 온도는 낮아지며, 냉매 중 기상냉매의 비율이 높아질 수 있다.
상기 기상냉매는 상기 증발기(150)의 증발성능에 나쁜 영향을 미치게 되고, 상기 기상냉매의 비율이 증가하면 증발할 수 있는 액냉매의 비율이 적어지므로, 증발성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
결국, 상기 제 2 열교환기(250)를 통하여 상기 팽창장치(140)를 통과하는 냉매를 냉각할 수 있으므로, 증발기(150) 입구측에서의 액냉매 비율을 증가시킬 수 있고 이에 따라 증발성능이 개선되는 효과가 나타난다.
상기 흡입배관(165)에서의 냉매 유동방향을 기준으로, 상기 제 1 열교환기(210)는 상기 제 2 열교환기(250)의 출구측에 설치될 수 있다. 달리 말하면, 상기 상기 제 1 흡입 열교환부(211)는 상기 제 2 흡입 열교환부(251)의 출구측에 설치될 수 있다.
따라서, 상기 증발기(150)를 통과한 냉매는 상기 제 2 열교환기(250)에서 열교환 되고 이후 상기 제 1 열교환기(210)에서 열교환 되어, 건도 상승하고 흡입온도가 증가될 수 있다. 상기 흡입온도의 상승에 따라, 가정용 압축기(110)의 흡입온도 조건을 용이하게 충족할 수 있다.
상기 심온 냉동고(10)에는, 상기 제 1 열교환기(210)와 제 2 열교환기(250)의 사이에 배치되는 열교환기 연결배관(260)이 더 포함된다. 상기 열교환기 연결배관(260)은 상기 응축배관(161)의 일부분을 구성하며, 상기 제 1 열교환기(210)와 제 2 열교환기(250)를 연결하도록 구성될 수 있다.
상기 열교환기 연결배관(260)에 의하여, 상기 제 1 열교환기(210)와 제 2 열교환기(250)가 이격되어 배치되므로, 상기 제 1,2 열교환기(210,250)간에 열교환이 이루어지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 응축 열교환부(213)와 상기 팽창장치(140)간에 열교환이 이루어지는 것을 방지할 수 있다.
만약, 상기 응축 열교환부(213)와 상기 팽창장치(140)간에 열교환이 이루어진다면, 상기 팽창장치(140)의 냉각효과가 저감되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 제 1,2 열교환기(210,250)의 사이에 상기 열교환기 연결배관(260)을 배치하여, 이러한 문제점을 해결한다.
도 3은, 상기 제 1 열교환기(210)의 길이, 즉 상기 제 1 흡입 열교환부(211) 또는 상기 응축 열교환부(213)의 길이에 따른, 소비 에너지량 및 압축기 흡입온도의 변화에 대한 결과값을 보여준다.
상기 제 1 열교환기(210)의 길이가 길어질수록, 즉 상기 제 1 열교환기(210)에서의 열교환량이 증가할수록, 상기 압축기(110)로 흡입되는 냉매의 흡열이 증가되므로 상기 압축기(110)의 흡입온도가 증가하게 된다. 그리고, 심온 냉동고(10)의 운전에 따른 소비 에너지량은 감소하게 된다.
본 실시예에 따른 가정용 압축기(110)의 운전조건을 기준으로, 상기 압축기(110)의 흡입온도(Ts)는 주위온도(실내온도,To)에 대하여 아래와 같은 수식을 만족할 수 있다.
To-5℃ < Ts < To+5℃
상기 압축기(110)의 흡입온도(Ts)가 증가할수록 상기 압축기(110)로의 액냉매 흡입을 방지할 수 있고, 비유효 냉력을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다. 다만, 상기 압축기(110)의 흡입온도(Ts)가 너무 높아지면, 상기 압축기(110)의 토출온도 또는 토출압력이 너무 높아지는 문제가 발생할 수 있다.
결국, 본 실시예에 따른 가정용 압축기(110)의 운전조건 및 적절한 수준의 압축기 토출온도를 형성하기 위하여, 상기 압축기(110)의 흡입온도(Ts)는 위와 같은 수식을 만족하는 것이 바람직할 수 있다.
도 4를 기준으로, 상기 압축기(110)의 흡입온도(Ts) 조건을 만족하기 위한, 제 1 열교환기(210)의 길이는 약 3.5 ~ 5m를 형성할 수 있다. 즉, 상기 제 1 열교환기(210)의 길이 조건을 만족하면, 본 실시예에 따른 가정용 압축기(110)의 운전조건을 충족하고, 압축기의 운전 신뢰성을 개선할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제 2 내지 제 5 실시예에 대하여 설명한다. 이들 실시예들은 제 1 실시예와 비교하여 일부 구성에 있어서만 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 심온 냉동고(10a)에는, 압축기(110), 응축기(120), 드라이어(130), 팽창장치(140) 및 상기 응축기(120)로부터 상기 팽창장치(140)로 연장되는 응축배관(161)이 포함된다.
그리고, 상기 심온 냉동고(10a)에는, 응축냉매와 상기 압축기(110)로의 흡입냉매간에 열교환을 수행하는 제 1 열교환기(210) 및 상기 팽창장치(140)를 통과하는 냉매와 상기 흡입냉매간에 열교환을 수행하는 제 2 열교환기(250)가 더 포함된다.
이상의 구성들에 대한 설명은, 제 1 실시예의 설명을 원용한다.
상기 심온 냉동고(10a)에는, 상기 팽창장치(140)에서 감압된 냉매를 증발시키기 위한 복수의 증발기(151,152)가 더 포함된다.
상기 복수의 증발기(151,152)에는, 상기 팽창장치(140)의 출구측에 설치되는 제 1 증발기(151) 및 상기 제 1 증발기(151)의 출구측에 설치되는 제 2 증발기(152)가 포함된다. 상기 제 1,2 증발기(151,152)는 직렬로 연결될 수 있다.
상기 심온 냉동고(10a)에는, 상기 복수의 증발기(151,152)에 대응하는 복수의 저장실이 포함될 수 있다. 상기 복수의 저장실에는, -60℃ 이하의 극저온 저장실 및 약 -20℃의 냉동실이 포함될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 증발기(151)에서 생성된 냉기는 상기 극저온 저장실로 공급될 수 있으며, 상기 제 2 증발기(152)에서 생성된 냉기는 상기 냉동실로 공급될 수 있다.
상기 제 2 증발기(152)의 출구측에는, 상기 제 2 열교환기(250)가 설치되며, 상기 제 2 열교환기(250)의 출구측에는 상기 제 1 열교환기(210)가 설치될 수 있다. 상기 제 2 증발기(152)에서 증발된 냉매는 상기 제 2 열교환기(250) 및 제 1 열교환기(210)를 통과하면서 흡열되며, 이에 따라 압축기(110)로 흡입되는 냉매의 온도가 증가하고 건도의 상승이 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 심온 냉동고(10b)에는, 압축기(110), 응축기(120), 드라이어(130), 팽창장치(140) 및 상기 응축기(120)로부터 상기 팽창장치(140)로 연장되는 응축배관(161)이 포함된다.
상기 팽창장치(140)에는, 2개의 팽창장치가 포함된다. 상기 2개의 팽창장치에는, 상기 응축배관(161)을 유동하는 냉매 중 적어도 일부분이 유동할 수 있는 제 1 팽창장치(141) 및 상기 제 1 팽창장치(141)와 병렬로 연결되며 상기 응축배관(161)을 유동하는 냉매 중 다른 일부분이 유동할 수 있는 제 2 팽창장치(143)가 포함된다.
상기 응축배관(161)에는, 상기 응축배관(161)을 유동하는 냉매를 상기 제 1 팽창장치(141) 및 제 2 팽창장치(143) 중 적어도 하나의 팽창장치(143)로 유입하기 위한 밸브장치(170)가 설치될 수 있다. 일례로, 상기 밸브장치(170)에는, 3방밸브가 포함될 수 있다. 상기 3방밸브의 유입부에는, 상기 응축배관(161)이 연결되며, 상기 3방밸브의 2개의 유출부에는, 상기 제 1,2 팽창장치(141,143)가 각각 연결될 수 있다.
상기 심온 냉동고(10b)에는, 상기 제 1 팽창장치(141)의 출구측에 연결되는 제 1 증발기(151a) 및 상기 제 2 팽창장치(143)의 출구측에 연결되는 제 2 증발기(152a)가 더 포함된다.
그리고, 상기 심온 냉동고(10b)에는, 상기 밸브장치(170)의 제 1 유출부로부터 상기 제 1 증발기(151a)로 연장되는 제 1 증발배관(181) 및 상기 밸브장치(170)의 제 2 유출부로부터 상기 제 2 증발기(152a)로 연장되는 제 2 증발배관(183)이 더 포함된다.
상기 제 1 증발배관(181)과 제 2 증발배관(183)은 합지부(185)에서 합지될 수 있다. 상기 합지부(185)는, 상기 제 1 증발배관(181) 또는 제 2 증발배관(183)의 일 지점일 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 상기 제 1 증발기(151a)와 제 2 증발기(152a)는 병렬로 연결될 수 있다.
상기 제 1 증발배관(181)에는, 상기 제 1 증발배관(181)에서의 냉매의 일방향 유동을 가이드 하는 체크밸브(158)가 설치될 수 있다. 상기 체크밸브(158)에 의하여, 상기 합지부(185)로부터 상기 제 1 증발기(151a)를 향한 냉메 유동이 제한될 수 있다. 결국, 상기 제 2 증발기(152a)를 통과한 냉매가 상기 합지부(185)를 통하여 상기 제 1 증발기(151a)로의 유입이 방지될 수 있다.
상기 밸브장치(170)의 제어에 의하여, 상기 제 1,2 증발기(151a,152a) 중 적어도 하나의 증발기가 운전될 수 있다. 상기 밸브장치(170)의 2개의 유출부 중 제 1 유출부가 개방되고 제 2 유출부가 폐쇄되면, 상기 밸브장치(170)로부터 상기 제 1 증발기(151a)로의 냉매 유동만 발생될 수 있다.
반면에, 상기 밸브장치(170)의 2개의 유출부 중 제 2 유출부가 개방되고 제 1 유출부가 폐쇄되면, 상기 밸브장치(170)로부터 상기 제 2 증발기(151a)로의 냉매 유동만 발생될 수 있다.
물론, 상기 밸브장치(170)의 2개의 유출부 모두 개방되면, 상기 밸브장치(170)로 유입된 냉매는 상기 제 1,2 유출부를 통하여 제 1,2 증발기(151a,152a)로 분지하여 유동될 수 있다.
상기 심온 냉동고(10b)에는, 상기 복수의 증발기(151a,152a)에 대응하는 복수의 저장실이 포함될 수 있다. 상기 복수의 저장실에는, -60℃ 이하의 2개의 극저온 저장실이 포함될 수 있다. 다른 예로서, 상기 복수의 저장실에는, -60℃ 이하의 극저온 저장실 및 약 -20℃의 냉동실이 포함될 수 있다.
상기 제 1 증발기(151a) 또는 제 2 증발기(152a)를 통과한 냉매는 제 2 열교환기(250a)를 통과할 수 있다. 상기 제 2 열교환기(250a)에는, 상기 제 1 팽창장치(141), 제 2 팽창장치(143) 및 흡입배관(165)의 적어도 일부분, 즉 제 1 실시예에서 설명한 제 2 흡입 열교환부(251)가 포함될 수 있다.
상기 제 1,2 팽창장치(141,143) 및 상기 제 2 흡입 열교환부(251)는 접촉하도록 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제 1,2 팽창장치(141,143) 및 상기 제 2 흡입 열교환부(251)는 솔더링(soldering)에 의하여 결합될 수 있다.
상기 제 2 열교환기(250a)의 출구측에는, 제 1 열교환기(210a)가 설치될 수 있다. 상기 제 1 열교환기(210a)에는, 상기 응축배관(161)의 적어도 일부분, 즉 제 1 실시예에서 설명한 상기 응축 열교환부(213) 및 상기 흡입배관(165)의 적어도 이부분, 즉 제 1 흡입 열교환부(211)이 포함될 수 있다. 제 1 열교환기(210a) 및 제 2 열교환기(250a)의 작용에 관한 설명은 제 1 실시예의 설명을 원용한다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 심온 냉동고(10c)에는, 압축기(110), 응축기(120), 드라이어(130), 팽창장치(140) 및 상기 응축기(120)로부터 상기 팽창장치(140)로 연장되는 응축배관(161)이 포함된다.
그리고, 상기 심온 냉동고(10c)에는, 응축냉매와 상기 압축기(110)로의 흡입냉매간에 열교환을 수행하는 제 1 열교환기(210) 및 상기 팽창장치(140)를 통과하는 냉매와 상기 흡입냉매간에 열교환을 수행하는 제 2 열교환기(250)가 더 포함된다.
이상의 구성들에 대한 설명은, 제 1 실시예의 설명을 원용한다.
상기 심온 냉동고(10c)에는, 상기 팽창장치(140)에서 감압된 냉매를 증발시키기 위한 복수의 증발기(151b,152b,153b)가 더 포함된다.
상기 복수의 증발기(151b,152b,153b)에는, 상기 팽창장치(140)의 출구측에 설치되는 제 1 증발기(151b)와, 상기 제 1 증발기(151b)의 출구측에 설치되는 제 2 증발기(152b) 및 상기 제 2 증발기(152b)의 출구측에 설치되는 제 3 증발기(153b)가 포함된다. 상기 제 1,2,3 증발기(151b,152b,153b)는 직렬로 연결될 수 있다.
상기 심온 냉동고(10c)에는, 상기 복수의 증발기(151b,152b,153b)에 대응하는 복수의 저장실이 포함될 수 있다. 상기 복수의 저장실에는, -60℃ 이하의 극저온 저장실과, 약 -20℃의 냉동실 및 0~5℃ 범위의 냉장실이 포함될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 증발기(151b)에서 생성된 냉기는 상기 극저온 저장실로 공급될 수 있으며, 상기 제 2 증발기(152b)에서 생성된 냉기는 상기 냉동실로 공급될 수 있고, 상기 제 3 증발기(153b)에서 생성된 냉기는 상기 냉장실로 공급될 수 있다.
상기 제 3 증발기(153b)의 출구측에는, 상기 제 2 열교환기(250)가 설치되며, 상기 제 2 열교환기(250)의 출구측에는 상기 제 1 열교환기(210)가 설치될 수 있다. 상기 제 2 증발기(152)에서 증발된 냉매는 상기 제 2 열교환기(250) 및 제 1 열교환기(210)를 통과하면서 흡열되며, 이에 따라 압축기(110)로 흡입되는 냉매의 온도가 증가하고 건도의 상승이 이루어질 수 있다. 이와 관련된 설명은 제 1 실시예의 설명을 원용한다.
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 심온 냉동고(10d)에는, 독립된 2개의 냉동 사이클이 포함된다. 상기 독립된 2개의 냉동 사이클의 구성은 서로 동일하다.
상기 2개의 냉동 사이클에는, 제 1 냉동사이클이 포함된다. 상세히, 상기 제 1 냉동사이클에는, 제 1 압축기(110a), 제 1 응축기(120a), 제 1 드라이어(130a), 제 1 팽창장치(140a), 제 1 응축배관(161a), 제 1 증발기(150a), 제 1 흡입배관(165a), 제 2 열교환기(250b) 및 제 1 열교환기(210b)가 포함된다. 이들 구성 및 작용에 대한 설명은 제 1 실시예의 설명과 동일하다.
상기 2개의 냉동 사이클에는, 제 2 냉동사이클이 포함된다. 상세히, 상기 제 1 냉동사이클에는, 제 2 압축기(110b), 제 2 응축기(120b), 제 2 드라이어(130b), 제 2 팽창장치(140b), 제 2 응축배관(161b), 제 2 증발기(150b), 제 2 흡입배관(165b), 제 4 열교환기(250c) 및 제 3 열교환기(210c)가 포함된다. 이들 구성 및 작용에 대한 설명은 제 1 실시예의 설명과 동일하다.
본 실시예에 따르면, 서로 독립된 2개의 냉동 사이클이 운전되어, 상기 심온 냉동고(10d)에 구비되는 복수의 저장실을 냉각할 수 있다. 상기 복수의 저장실에는, -60℃ 이하의 2개의 극저온 저장실이 포함될 수 있다. 상기 제 1 냉동사이클에서 생성된 냉기는 제 1 극저온 저장실을 냉각할 수 있으며, 상기 제 2 냉동사이클에서 생성된 냉기는 제 2 극저온 저장실을 냉각할 수 있다.
110 : 압축기 120 : 응축기
130 : 드라이어 140 : 팽창장치
150 : 증발기 161 : 응축배관
165 : 흡입배관 170 : 밸브장치
181 : 제 1 증발배관 183 : 제 2 증발배관
185 : 합지부 210 : 제 1 열교환기
250 : 제 2 열교환기

Claims (17)

  1. 혼합냉매를 압축하며, 최저 흡입압력 1 바아(bar) 이상, 최고 토출압력 25 bar 이하의 압력조건에서 운전되는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 혼합냉매를 응축시키는 응축기;
    상기 응축기에서 응축된 혼합냉매를 감압하는 팽창장치; 및
    상기 팽창장치에서 감압된 혼합냉매를 증발하는 증발기가 포함되며,
    상기 혼합냉매에는,
    압력 1bar를 기준으로 증발온도가 0°C에 가깝게 형성되는 부탄(N-Butane)으로 구성되는 고온용 냉매; 및
    압력 1bar를 기준으로 증발온도가 -100°C 이하로 형성되는 에틸렌(Ethylene)으로 구성되는 저온용 냉매가 포함되고,
    상기 혼합냉매가 상기 압축기에서 압축될 때, 상기 1bar 이상의 흡입압력 범위 및 상기 25bar 이하의 토출압력 범위가 충족되도록, 상기 혼합냉매 중 상기 부탄(N-Butane)은 80 중량%에서 85 중량%의 범위, 상기 에틸렌(Ethylene)은 15 중량%에서 20 중량%의 범위로 포함되는 심온 냉동고.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기는 설정된 온도범위 내에서 운전되며,
    상기 설정된 온도범위에는,
    상기 압축기의 최고 토출온도가 120℃ 이하인 범위가 포함되는 심온 냉동고.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 심온 냉동고에는,
    -60℃ 이하의 온도값을 가지는 저장실이 포함되는 심온 냉동고.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축기의 출구측으로부터 상기 팽창장치로 연장되어, 상기 혼합냉매의 유동을 가이드 하는 응축배관;
    상기 증발기의 출구측으로부터 상기 압축기로 연장되어, 상기 혼합냉매의 상기 압축기로의 흡입을 가이드 하는 흡입배관; 및
    상기 흡입배관에 설치되어, 상기 압축기로 흡입되는 혼합냉매의 열교환을 수행하는 복수의 열교환기가 더 포함되는 심온 냉동고.
  10. 부탄(N-Butane), 1-부텐(1-Butene) 및 이소부탄(Isobutane) 중 어느 하나로 선택되는 고온용 냉매 및 에틸렌(Ethylene)으로 구성되는 저온용 냉매를 포함하는 혼합냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 혼합냉매를 응축시키는 응축기;
    상기 응축기에서 응축된 혼합냉매를 감압하는 팽창장치;
    상기 팽창장치에서 감압된 혼합냉매를 증발하는 복수의 증발기;
    상기 압축기로 흡입될 혼합냉매가 유동하는 제 1 흡입열교환부 및 상기 제 1 흡입열교환부와 열교환 하도록 상기 응축기에서 응축된 냉매가 유동하는 응축열교환부를 포함하는 제1열교환기; 및
    상기 제 1 흡입열교환부의 유입측에 구비되며, 상기 압축기로 흡입될 혼합냉매가 유동하는 제 2 흡입열교환부 및 상기 제 2 흡입열교환부와 열교환 하는 상기 팽창장치를 포함하는 제2열교환기를 포함하는 심온 냉동고.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 증발기는 상기 팽창장치의 출구측에 설치되는 제1증발기 및 상기 제1증발기의 출구측에 직렬 연결되는 제2증발기를 포함하고,
    상기 제2열교환기는 상기 제2증발기의 출구측에 설치되는 심온 냉동고.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 팽창장치는 서로 병렬 연결되는 제1,2팽창장치를 포함하고,
    상기 복수의 증발기는 상기 제1팽창장치의 출구측에 연결되는 제1증발기 및 상기 제2팽창장치의 출구측에 연결되는 제2증발기를 포함하는 심온 냉동고.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 응축기의 출구측에 설치되며, 상기 응축기에서 응축된 혼합냉매를 상기 제1,2팽창장치 중 적어도 하나의 팽창장치로 유입시키도록 제1,2유출부를 포함하는 밸브장치를 더 포함하는 심온 냉동고.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 밸브장치의 제1유출부에서 상기 제1증발기로 연장하는 제1증발배관 및 상기 밸브장치의 제2유출부에서 상기 제2증발기로 연장하는 제2증발배관을 더 포함하고,
    상기 제1,2증발배관은 상기 제2증발기의 입구측에 형성된 합지부에서 합지하는 심온 냉동고.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2열교환기는 상기 제2흡입열교환부 및 상기 제1,2팽창장치간에 열교환을 수행하도록 구성되는 심온 냉동고.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 증발기는 상기 팽창장치의 출구측에 설치되는 제 1 증발기와, 상기 제 1 증발기의 출구측에 직렬로 연결되는 제 2 증발기 및 상기 제 2 증발기의 출구측에 직렬로 연결되는 제 3 증발기를 포함하는 심온 냉동고.
  17. 제 10 항에 있어서,
    2개의 독립된 제1,2 냉동 사이클이 구동되며,
    상기 제1냉동사이클은 상기 압축기, 응축기, 팽창장치, 복수의 증발기 중 제1증발기 및 상기 제1,2 열교환기를 포함하고,
    상기 제 2 냉동사이클은 상기 압축기, 응축기, 팽창장치, 복수의 증발기 중 제2증발기 및 상기 제1,2 열교환기를 포함하는 심온 냉동고.
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