KR102532023B1 - Supercritical refrigeration system and control method of same - Google Patents

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박수석
김성형
김춘수
김지형
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주식회사 한국마이콤
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Abstract

본 발명에 따른 냉각 시스템은, 냉매를 압축하도록 마련되는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액체화하기 위해 냉각하도록 마련되는 가스 쿨러; 상기 가스 쿨러에서 냉각된 냉매를 저장하도록 마련되는 플래시 탱크; 상기 플래시 탱크에서 전달된 액체상의 냉매를 팽창시키도록 마련되는 팽창밸브; 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키도록 마련되는 증발기; 상기 증발기를 통과한 냉매의 액체상의 일부와 기체상의 일부를 분리하여 상기 기체상의 일부를 상기 압축기로 전달하도록 마련되는 기액분리기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 기액분리기로 전달하도록 마련되는 순환라인; 상기 순환라인의 개폐를 조절하도록 상기 순환라인에 배치되는 순환밸브; 상기 플래시 탱크에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 획득하기 위해 상기 플래시 탱크의 내부에 설치되는 탱크 수위획득부; 및 상기 탱크 수위획득부와 상기 순환밸브와 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는: 상기 탱크 수위획득부가 획득한 수위가 소정의 기준 탱크수위 이하일 경우, 상기 순환밸브가 소정의 개도인 기준개도로 개방되도록 제어한다.A cooling system according to the present invention includes a compressor provided to compress a refrigerant; a gas cooler provided to cool the refrigerant compressed in the compressor to liquefy; a flash tank provided to store the refrigerant cooled in the gas cooler; an expansion valve provided to expand the liquid refrigerant transferred from the flash tank; an evaporator provided to evaporate the refrigerant expanded by the expansion valve; a gas-liquid separator provided to separate a part of the liquid phase and a part of the gas phase of the refrigerant that has passed through the evaporator and transfer the part of the gas phase to the compressor; a circulation line provided to deliver the refrigerant compressed by the compressor to the gas-liquid separator; a circulation valve disposed in the circulation line to control opening and closing of the circulation line; a tank level acquisition unit installed inside the flash tank to obtain a level of the liquid refrigerant stored in the flash tank; and a processor electrically connected to the tank level acquisition unit and the circulation valve, wherein the processor: When the water level obtained by the tank level acquisition unit is less than or equal to a predetermined reference tank level, the circulation valve is set to a predetermined opening degree. Opening degree is controlled to open.

Description

초임계 냉각 시스템 및 그 제어방법{SUPERCRITICAL REFRIGERATION SYSTEM AND CONTROL METHOD OF SAME}Supercritical cooling system and its control method {SUPERCRITICAL REFRIGERATION SYSTEM AND CONTROL METHOD OF SAME}

본 발명은 초임계 냉각 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a supercritical cooling system and a control method thereof.

냉각 시스템은 냉각 사이클을 이용하여 냉각을 실시하는 시스템을 의미한다. 초임계 냉각 시스템은 이산화탄소 등의 초임계유체를 냉매로 사용하는 냉각 시스템이다. 냉각 시스템에서는 가스 쿨러와 증발기 사이의 냉매 유로에 플래시 탱크를 설치하고, 가스 쿨러로부터 나온 냉매를 팽창 밸브로 감압하고, 기액 혼합이 된 냉매를 플래시 탱크로 보내 기체상부와 액체상부로 분리한다. 분리된 기체상부의 가스 냉매를 증발기를 바이패스하여 압축기, 특히 패러렐 압축기에 공급하는 것이 행해지고 있다. 이것에 의해, 고압 냉매용 내압 배관을 배치하는 영역을 줄이고, 저비용화를 도모할 수 있다.The cooling system refers to a system that performs cooling using a cooling cycle. A supercritical cooling system is a cooling system that uses a supercritical fluid such as carbon dioxide as a refrigerant. In the cooling system, a flash tank is installed in the refrigerant passage between the gas cooler and the evaporator, the refrigerant from the gas cooler is reduced by an expansion valve, and the gas-liquid mixture is sent to the flash tank to separate the gas and liquid phases. It is practiced to supply the separated gaseous refrigerant to a compressor, in particular a parallel compressor, bypassing the evaporator. Thereby, the area|region in which the pressure-resistant piping for high-pressure refrigerant is arrange|positioned can be reduced and cost reduction can be aimed at.

압축기의 액백(liquid back)으로 인한 액압축 및 비정상적인 과열을 피하면서 냉각 시스템의 작동 적용 범위를 확대 할 수 있다. 도 1은 기존의 냉각 시스템의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 선행문헌인 일본국 공개특허공보 특개2021-105474에 의해 공개된 기존의 냉각 시스템은, 기체상부 및 액체상부를 갖는 플래시 탱크(101), 플래시 탱크(101)의 액체상부로부터의 냉매가 유도되는 증발기(102), 장치를 통과한 후의 냉매가스를 압축하기위한 압축기(108), 증발기(102)와 압축기(108)를 연결하는 제1 냉매 유로(103), 플래시 탱크(101)의 기체상부 및 제1 냉매 유로(103)를 연결하기 위한 제2 냉매 유로(104), 플래시 탱크(101)의 액체상부 및 증발기를 통과한 냉매를 열교환하기 위한 열교환기(105) 및 제2 냉매 유로(104)에 설치된 제1 팽창 밸브(106)와, 상기 증발기(102)에서의 상기 냉매의 증발 온도와 상관이 있는 압력 또는 온도를 검출하기 위한 센서(109)와, 상기 센서(109)의 검출 결과에 기초하여 설정되는 플래시 탱크(101)의 목표 압력에 기초하여, 제1 팽창 밸브(106)의 개도 제어를 수행하기 위한 제어 유닛(107)을 포함한다.It can expand the operating application range of the cooling system while avoiding liquid compression and abnormal overheating due to liquid back of the compressor. 1 is a diagram conceptually showing the configuration of an existing cooling system. A conventional cooling system disclosed by Japanese Unexamined Patent Publication No. 2021-105474, which is a prior document shown in FIG. 1, has a flash tank 101 having a gas phase and a liquid phase, and a liquid phase from the flash tank 101 An evaporator 102 in which the refrigerant is induced, a compressor 108 for compressing the refrigerant gas after passing through the device, a first refrigerant flow path 103 connecting the evaporator 102 and the compressor 108, and a flash tank 101 A second refrigerant passage 104 for connecting the gas phase of the flash tank 101 and the first refrigerant passage 103, a heat exchanger 105 for heat exchange between the liquid phase of the flash tank 101 and the refrigerant passing through the evaporator, and the second refrigerant A first expansion valve 106 installed in the flow path 104, a sensor 109 for detecting a pressure or temperature correlated with the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator 102, and the sensor 109 and a control unit 107 for performing opening degree control of the first expansion valve 106 based on the target pressure of the flash tank 101 set based on the detection result.

이러한 방법에 의하면, 플래시 탱크(101)의 압력을 압축기(108)의 액백이나 이상 과열이 일어나지 않는 목표 압력으로 제어할 수 있기 때문에, 압축기(108)의 액백이나 이상 과열을 회피하면서, 냉동 시스템의 운전 적용 범위를 확대할 수 있다.According to this method, since the pressure of the flash tank 101 can be controlled to a target pressure at which liquid back or abnormal overheating of the compressor 108 does not occur, while avoiding liquid back or abnormal overheating of the compressor 108, The driving range can be expanded.

그러나 이러한 방법을 따른다 해도, 플래시 탱크(101)에서 분리된 냉매 중 액체상의 냉매가 다량 존재하는 경우, 기체상의 냉매의 흐름에 의해 플래시 탱크(101)로부터 액체상의 냉매가 같이 딸려나가 압축기(108)로 전달될 수 있으며, 위 구성에서도 불구하고 플래시 탱크(101) 이후 액체상의 냉매가 거치는 과정에서 충분한 액체상의 냉매의 증발이 이루어지지 않아, 최종적으로 압축기(108)에 액백이 일어날 수 있다.However, even if this method is followed, when there is a large amount of liquid refrigerant among the refrigerants separated in the flash tank 101, the liquid refrigerant is taken out of the flash tank 101 by the flow of the gaseous refrigerant and the compressor 108 In spite of the above configuration, liquid refrigerant does not evaporate sufficiently in the process of passing through the liquid refrigerant after the flash tank 101, and thus liquid back may occur in the compressor 108.

도 2는 복수의 증발기(E)를 가지는 냉각 시스템(S)의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다. 도 2에서와 같이 복수의 증발기(E)가 하나의 냉각 시스템(S)에 연결되는 경우, 적은 부하가 자주 발생하는 환경이 제공될 수 있다. 이 경우 기존의 냉각 시스템에서와 같이 증발기(E)와 관련된 냉매의 온도 및 압력으로부터 과열도를 측정해 바이패스 되는 냉매의 양을 조절해주는 경우, 측정된 수치로부터 냉매량을 조절하는 제어가 빈번하게 일어나야 하므로, 팽창밸브의 제어 범위를 벗어나는 경우가 자주 일어나 안정적인 과열도 제어가 어려워지고, 잦은 제어 변경으로 인해 냉각 사이클을 구성하는 각 구성요소들의 고장이 일어나기 쉽다.2 is a diagram conceptually showing the configuration of a cooling system (S) having a plurality of evaporators (E). As shown in FIG. 2 , when a plurality of evaporators E are connected to one cooling system S, an environment in which a small load frequently occurs may be provided. In this case, as in the conventional cooling system, when the amount of bypassed refrigerant is adjusted by measuring the superheat from the temperature and pressure of the refrigerant related to the evaporator (E), control to adjust the amount of refrigerant from the measured value must occur frequently. Therefore, it is often out of the control range of the expansion valve, making stable superheat control difficult, and failure of each component constituting the cooling cycle is likely to occur due to frequent control changes.

일본국 공개특허공보 특개2021-188881에 의해 공개된 기존의 냉각 시스템에 따르면, 냉각 시스템이 가지는 압축기가 메인 압축기와 패러렐 압축기를 포함하여 복수로 구성될 수 있다. 압축기를 복수로 구성하여 다양한 부하에 냉각 시스템이 용이하게 대응하도록 할 수 있으나, 도 2에서 설명한 예시와 같이 복수의 증발기가 연결될 경우, 개별 압축기가 가동 가능한 최저부하보다 작은 부하가 반복되거나 지속되어, 잦은 발정(급속한 on/off 반복)이 일어날 수 있으며, 이로 인해 전체 냉각 시스템의 수명이 단축될 수 있다.According to the existing cooling system disclosed by Japanese Patent Laid-open Publication No. 2021-188881, the cooling system may include a plurality of compressors including a main compressor and a parallel compressor. A plurality of compressors can be configured so that the cooling system can easily respond to various loads, but when a plurality of evaporators are connected as in the example described in FIG. Frequent heat (rapid on/off cycles) may occur, which may shorten the life of the entire cooling system.

위와 같은 문제로 인해, 냉각 사이클을 사용하는 냉장고에 신선식품을 보관하는 경우, 품질의 저하가 일어날 수 있다.Due to the above problems, when fresh food is stored in a refrigerator using a cooling cycle, quality deterioration may occur.

일본국 공개특허공보 특개2021-105474(2021.7.26. 공개)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2021-105474 (published on July 26, 2021) 일본국 공개특허공보 특개2021-188881(2021.12.13. 공개)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2021-188881 (published on December 13, 2021)

본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음 과제 중 적어도 어느 하나를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve these problems, and aims at solving at least one of the following problems.

본 발명은 압축기로의 액백을 효과적으로 방지하는 냉각 시스템과 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a cooling system that effectively prevents liquid back to a compressor and a control method thereof.

본 발명은 기액분리기의 액을 신속히 처리하여 정상상태로 운전이 이루어지도록 하는 냉각 시스템과 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a cooling system and a control method thereof that rapidly treat liquid in a gas-liquid separator so that operation is performed in a steady state.

본 발명은 압축기의 발정 빈도가 저감되는 냉각 시스템과 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a cooling system in which the frequency of compressor heat is reduced and a control method thereof.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은, 냉매를 압축하도록 마련되는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액체화하기 위해 냉각하도록 마련되는 가스 쿨러; 상기 가스 쿨러에서 냉각된 냉매를 저장하도록 마련되는 플래시 탱크; 상기 플래시 탱크에서 전달된 액체상의 냉매를 팽창시키도록 마련되는 팽창밸브; 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키도록 마련되는 증발기; 상기 증발기를 통과한 냉매의 액체상의 일부와 기체상의 일부를 분리하여 상기 기체상의 일부를 상기 압축기로 전달하도록 마련되는 기액분리기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 기액분리기로 전달하도록 마련되는 순환라인; 상기 순환라인의 개폐를 조절하도록 상기 순환라인에 배치되는 순환밸브; 상기 플래시 탱크에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 획득하기 위해 상기 플래시 탱크의 내부에 설치되는 탱크 수위획득부; 상기 기액분리기에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 획득하기 위해 상기 기액분리기의 내부에 설치되는 기액분리 수위획득부; 및 상기 탱크 수위획득부와, 상기 순환밸브와, 상기 기액분리 수위획득부와, 상기 팽창밸브에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는: 상기 탱크 수위획득부가 획득한 수위가 소정의 기준 탱크수위 이하일 경우, 상기 순환밸브가 소정의 개도인 기준개도로 개방되도록 제어하고, 상기 기액분리 수위획득부가 획득한 수위가 소정의 기준 기액분리수위 이상일 경우, 상기 팽창밸브가 폐쇄되도록 제어한다.A cooling system according to an embodiment of the present invention includes a compressor configured to compress a refrigerant; a gas cooler provided to cool the refrigerant compressed in the compressor to liquefy; a flash tank provided to store the refrigerant cooled in the gas cooler; an expansion valve provided to expand the liquid refrigerant transferred from the flash tank; an evaporator provided to evaporate the refrigerant expanded by the expansion valve; a gas-liquid separator provided to separate a part of the liquid phase and a part of the gas phase of the refrigerant that has passed through the evaporator and transfer the part of the gas phase to the compressor; a circulation line provided to deliver the refrigerant compressed by the compressor to the gas-liquid separator; a circulation valve disposed in the circulation line to control opening and closing of the circulation line; a tank level acquisition unit installed inside the flash tank to obtain a level of the liquid refrigerant stored in the flash tank; a gas-liquid separation level acquisition unit installed inside the gas-liquid separator to obtain a level of the liquid refrigerant stored in the gas-liquid separator; and a processor electrically connected to the tank level acquisition unit, the circulation valve, the gas-liquid separation level acquisition unit, and the expansion valve, wherein the processor: determines that the water level acquired by the tank level acquisition unit is a predetermined criterion. When the tank water level is lower than the tank level, the circulation valve is controlled to open at a predetermined standard opening degree, and when the water level obtained by the gas-liquid separation level acquisition unit is higher than the predetermined standard gas-liquid separation level, the expansion valve is controlled to be closed.

본 발명의 실시예에 따른, 냉매의 유동 방향을 기준으로 압축기, 가스 쿨러, 플래시 탱크, 팽창밸브, 증발기 및 기액분리기를 순서대로 구비하는 냉각 시스템을 제어하는 제어방법은, 상기 플래시 탱크에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 획득하는 단계; 획득된 상기 플래시 탱크의 수위가 소정의 기준 탱크수위 이하일 경우, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 기액분리기로 전달하는 단계; 상기 기액분리기에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 획득하는 단계; 및 획득한 상기 기액분리기의 수위가 수위가 소정의 기준 기액분리수위 이상일 경우, 상기 팽창밸브를 폐쇄하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a control method for controlling a refrigeration system including a compressor, a gas cooler, a flash tank, an expansion valve, an evaporator, and a gas-liquid separator in order based on a flow direction of a refrigerant includes a liquid phase stored in the flash tank. Obtaining the level of the refrigerant of the; transferring the refrigerant compressed by the compressor to the gas-liquid separator when the obtained water level of the flash tank is equal to or less than a predetermined reference tank water level; obtaining a level of the liquid refrigerant stored in the gas-liquid separator; and closing the expansion valve when the obtained water level of the gas-liquid separator is equal to or greater than a predetermined standard gas-liquid separation water level.

이에 따라, 다음 효과 중 적어도 하나가 달성될 수 있다.Accordingly, at least one of the following effects can be achieved.

압축기로의 액백이 효과적으로 방지될 수 있다.Liquid back to the compressor can be effectively prevented.

기액분리기의 액을 신속히 처리하여 정상상태의 운전이 유지될 수 있다.The operation of the gas-liquid separator can be maintained in a normal state by promptly processing the liquid.

압축기의 발정 빈도가 저감되어, 안정적인 냉동운전의 운전적용범위를 넓힐 수 있다.Since the frequency of compressor estrus is reduced, the operating application range of stable refrigeration operation can be widened.

도 1은 기존의 냉각 시스템의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 복수의 증발기를 가지는 냉각 시스템의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템에서 압축기가 지속적으로 운전하도록 제어하는 제어방법을 나타낸 순서도이다.
1 is a diagram conceptually showing the configuration of an existing cooling system.
2 is a diagram conceptually showing the configuration of a cooling system having a plurality of evaporators.
3 is a diagram conceptually showing the configuration of a cooling system according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a control method of a cooling system according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a control method for continuously controlling a compressor to operate in a cooling system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing an embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used to describe components of an embodiment of the present invention. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term. When an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element may be directly connected or connected to the other element, but there may be another element between the elements. It should be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.3 is a diagram conceptually showing the configuration of a cooling system according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템은, 압축기(20), 가스 쿨러(30), 플래시 탱크(40), 팽창밸브(60), 증발기(70), 기액분리기(80), 순환라인(12), 순환밸브(13), 탱크 수위획득부(41) 및 프로세서(P)를 포함한다. 압축기(20), 가스 쿨러(30), 플래시 탱크(40), 팽창밸브(60), 증발기(70) 및 기액분리기(80)는 메인라인(11)상에 상술한 순서대로 배치될 수 있고, 냉매가 상술한 순서로 메인라인(11)을 따라 유동하여 각 구성요소에 의해 처리될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템은 초임계유체를 냉매로 이용하여 냉각을 수행하는 초임계 사이클을 수행할 수 있으나, 냉각 시스템이 수행할 수 있는 냉각 사이클은 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에서 라인이라 함은 냉매가 흐를 수 있는 유로를 형성하는 구성요소를 의미한다. 라인은 파이프, 가요성의 호스 등으로 구성될 수 있으나 유로를 형성하는 구성이 이에 제한되지는 않는다. Referring to the drawings, a cooling system according to an embodiment of the present invention includes a compressor 20, a gas cooler 30, a flash tank 40, an expansion valve 60, an evaporator 70, and a gas-liquid separator 80. , a circulation line 12, a circulation valve 13, a tank level acquisition unit 41 and a processor P. The compressor 20, gas cooler 30, flash tank 40, expansion valve 60, evaporator 70 and gas-liquid separator 80 may be arranged in the above-described order on the main line 11, The refrigerant flows along the main line 11 in the above-described order and can be processed by each component. The cooling system according to an embodiment of the present invention may perform a supercritical cycle in which cooling is performed using a supercritical fluid as a refrigerant, but the cooling cycle performed by the cooling system is not limited thereto. In one embodiment of the present invention, the line refers to a component forming a flow path through which a refrigerant can flow. The line may be composed of a pipe, a flexible hose, or the like, but a configuration forming a flow path is not limited thereto.

압축기(20)는 기체상의 냉매를 압축하는 장치이다. 압축기(20)는 전동기 또는 터빈과 같이 회전력을 발생시키는 장치에 연결되어 그 회전력을 이용해 냉매를 압축하는 스크류식, 스크롤식 또는 왕복식의 압축기(20)일 수 있으나 그 종류가 이에 제한되지는 않는다. 본 발명의 일 실시예에서는 전동기(22)가 압축기(20)를 작동시키기 위해 압축기(20)와 연결되고, 전동기(22)의 제어를 위해 인버터(23)가 배치되는 것으로 설명하나, 압축기(20)의 구동을 위한 구성이 이에 제한되지는 않는다.The compressor 20 is a device for compressing gaseous refrigerant. The compressor 20 may be a screw, scroll, or reciprocating compressor 20 that is connected to a device that generates rotational force such as an electric motor or a turbine and uses the rotational force to compress the refrigerant, but the type is not limited thereto. . In one embodiment of the present invention, the electric motor 22 is connected to the compressor 20 to operate the compressor 20, and the inverter 23 is disposed for controlling the electric motor 22, but the compressor 20 ) The configuration for driving is not limited thereto.

압축기(20)는 기액분리기(80) 및 가스 쿨러(30)와 연결되어, 기액분리기(80)로부터 배출된 기체상의 냉매를 압축시켜 가스 쿨러(30)로 배출할 수 있다.The compressor 20 may be connected to the gas-liquid separator 80 and the gas cooler 30 to compress and discharge the gaseous refrigerant discharged from the gas-liquid separator 80 to the gas cooler 30 .

가스 쿨러(30)는 압축기(20)에서 압축된 냉매를 액체화하기 쉬운 상태가되도록 하기 위해 냉매를 냉각하는 장치이다. 가스 쿨러(30)는 외기와 냉매를 열교환하여 냉매가 냉각되도록 할 수 있다. 따라서 가스 쿨러(30)는 서로 다른 매체간의 열교환이 가능하도록 하는 열교환기인 판형 열교환기 및 핀-튜브 열교환기 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 가스 쿨러(30)로 사용되는 열교환기의 종류가 이에 제한되지는 않는다.The gas cooler 30 is a device that cools the refrigerant compressed in the compressor 20 in order to make it easy to liquefy. The gas cooler 30 may cool the refrigerant by exchanging heat between the outside air and the refrigerant. Therefore, the gas cooler 30 may include at least one of a plate heat exchanger and a fin-tube heat exchanger, which are heat exchangers that enable heat exchange between different media, but the type of heat exchanger used for the gas cooler 30 is suitable for this. Not limited.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템은 고압 팽창밸브(14)를 포함할 수 있다. 고압 팽창밸브(14)는 가스 쿨러(30)로부터 배출되어 플래시 탱크(40)로 전달되는 냉매를 팽창시키기 위해, 가스 쿨러(30)와 플래시 탱크(40) 사이에 배치된다.A cooling system according to an embodiment of the present invention may include a high-pressure expansion valve 14 . The high-pressure expansion valve 14 is disposed between the gas cooler 30 and the flash tank 40 to expand the refrigerant discharged from the gas cooler 30 and delivered to the flash tank 40 .

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템은 패러렐 압축기(21)를 포함할 수 있다. 패러렐 압축기(21)는 압축기(20)와 병렬로 배치되어, 냉매를 압축해 배출할 수 있다. 패러렐 압축기(21)는 플래시 탱크(40)의 기체상의 냉매를 전달받아 압축해 압축기(20)로부터 배출되는 압축된 냉매에 합류시킬 수 있다. 패러렐 압축기(21)로는 압축기(20)와 마찬가지로 다양한 방식이 사용될 수 있다.A cooling system according to an embodiment of the present invention may include a parallel compressor 21 . The parallel compressor 21 may be disposed in parallel with the compressor 20 to compress and discharge the refrigerant. The parallel compressor 21 may receive the gaseous refrigerant of the flash tank 40 and compress it to join the compressed refrigerant discharged from the compressor 20 . Similar to the compressor 20, various methods may be used as the parallel compressor 21.

플래시 탱크(40)는 가스 쿨러(30)에서 냉각된 냉매를 내부에 저장한다. 플래시 탱크(40) 내에서 냉매는 액체상과 기체상으로 분리될 수 있다. 따라서 플래시 탱크(40)는 플래시 탱크일 수 있으나, 그 종류가 이에 제한되지는 않는다.The flash tank 40 stores the refrigerant cooled by the gas cooler 30 therein. In the flash tank 40, the refrigerant may be separated into a liquid phase and a gas phase. Accordingly, the flash tank 40 may be a flash tank, but the type is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템은 과냉각 열교환부(50)를 포함할 수 있다. 플래시 탱크(40)에서 배출된 액체상의 냉매 중 일부와, 과냉각 팽창밸브(51)를 통과한 다른 일부가 과냉각 열교환부(50)에서 열교환할 수 있다. 이 중 과냉각 팽창밸브(51)를 통과하지 않은 일부가 팽창밸브(60)와 증발기(70)로 전달되고, 증발기(70)를 통과한 뒤 다른 일부와 만날 수 있다. 과냉각 열교환부(50)는 서로 다른 매체간의 열교환이 가능하도록 하는 열교환기인 판형 열교환기 및 핀-튜브 열교환기 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 과냉각 열교환부(50)로 사용되는 열교환기의 종류가 이에 제한되지는 않는다.A cooling system according to an embodiment of the present invention may include a supercooling heat exchanger 50 . A part of the liquid refrigerant discharged from the flash tank 40 and another part passing through the supercooling expansion valve 51 may exchange heat in the supercooling heat exchange unit 50 . Among them, a part that does not pass through the supercooled expansion valve 51 is transferred to the expansion valve 60 and the evaporator 70, and may meet the other part after passing through the evaporator 70. The supercooling heat exchange unit 50 may include at least one of a plate heat exchanger and a fin-tube heat exchanger, which are heat exchangers that enable heat exchange between different media, but the type of heat exchanger used as the supercooling heat exchange unit 50 is It is not limited to this.

팽창밸브(60)는 플래시 탱크(40)에서 분리되어 전달된 액체상의 냉매를 팽창시킬 수 있다. 팽창밸브(60)는 전기적 신호에 의해 개폐가 조절되는 전자식 팽창밸브(60)일 수 있으나 그 종류가 이에 제한되지 않는다.The expansion valve 60 may expand the liquid refrigerant transferred from the flash tank 40 . The expansion valve 60 may be an electronic expansion valve 60 whose opening and closing is controlled by an electrical signal, but its type is not limited thereto.

증발기(70)는 팽창밸브(60)에서 팽창된 냉매를 증발시킨다. 증발기(70)는 외기 또는 냉장실 내부 공기 등의 피냉각체와 냉매를 열교환하여 냉매가 가열되도록 할 수 있다. 따라서 증발기(70)는 서로 다른 매체간의 열교환이 가능하도록 하는 열교환기인 공기냉각기, 판형 열교환기 및 핀-튜브 열교환기 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 증발기(70)로 사용되는 열교환기의 종류가 이에 제한되지는 않는다.The evaporator 70 evaporates the refrigerant expanded by the expansion valve 60. The evaporator 70 may heat the refrigerant by exchanging heat with a refrigerant such as outside air or air inside a refrigerating compartment. Therefore, the evaporator 70 may include at least one of an air cooler, a plate heat exchanger, and a fin-tube heat exchanger, which are heat exchangers that enable heat exchange between different media, but the type of heat exchanger used as the evaporator 70 It is not limited to this.

기액분리기(80)는 증발기(70)를 통과한 냉매에 액체상의 일부가 남아있을경우, 냉매의 액체상의 일부와 기체상의 일부를 분리한다. 기액분리기(80)에서 분리된 냉매의 기체상의 일부가 압축기(20)로 전달될 수 있다. 기액분리기(80)는 기액분리가 가능한 어큐뮬레이터일 수 있으나, 그 종류가 이에 제한되지는 않는다.When a part of the liquid phase remains in the refrigerant that has passed through the evaporator 70, the gas-liquid separator 80 separates a part of the liquid phase and a part of the gas phase of the refrigerant. A part of the gas phase of the refrigerant separated in the gas-liquid separator 80 may be transferred to the compressor 20 . The gas-liquid separator 80 may be an accumulator capable of gas-liquid separation, but its type is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템은 기액분리 수위획득부(81)를 포함할 수 있다. 기액분리 수위획득부(81)는 기액분리기(80)에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 획득하기 위해 기액분리기(80)의 내부에 설치될 수 있다. 기액분리 수위획득부(81)는 레벨 스위치일 수 있으나, 기액분리기(80) 내의 냉매 수위를 측정하기 위한 수단이 이에 제한되지는 않는다.A cooling system according to an embodiment of the present invention may include a gas-liquid separation level acquisition unit 81 . The gas-liquid separation level acquisition unit 81 may be installed inside the gas-liquid separator 80 to obtain the level of the liquid refrigerant stored in the gas-liquid separator 80 . The gas-liquid separation level acquisition unit 81 may be a level switch, but means for measuring the level of the refrigerant in the gas-liquid separator 80 is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템은 유입온도획득부(24)를 포함할 수 있다. 유입온도획득부(24)는 기액분리기(80)로부터 압축기(20)로 전달되는 기체상의 냉매의 온도를 획득할 수 있다. 유입온도획득부(24)는 써미스터, 열전대 등을 포함할 수 있으나, 온도를 측정하기 위한 수단이 이에 제한되지는 않는다.A cooling system according to an embodiment of the present invention may include an inlet temperature acquisition unit 24 . The inlet temperature acquisition unit 24 may acquire the temperature of the gaseous refrigerant transferred from the gas-liquid separator 80 to the compressor 20 . The inlet temperature acquisition unit 24 may include a thermistor, a thermocouple, or the like, but means for measuring the temperature is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템은 유입압력획득부(25)를 포함할 수 있다. 유입압력획득부(25)는 기액분리기(80)로부터 압축기(20)로 전달되는 기체상의 냉매의 압력을 획득할 수 있다. 유입압력획득부(25)는 정전용량식 압력센서, 스트레인 게이지 등을 포함할 수 있으나, 압력을 측정하기 위한 수단이 이에 제한되지는 않는다. A cooling system according to an embodiment of the present invention may include an inlet pressure acquisition unit 25 . The inlet pressure acquisition unit 25 may acquire the pressure of the gaseous refrigerant transferred from the gas-liquid separator 80 to the compressor 20 . The inlet pressure acquisition unit 25 may include a capacitive pressure sensor, a strain gauge, or the like, but a means for measuring the pressure is not limited thereto.

순환라인(12)은 메인라인(11)의 일 개소와 다른 일 개소를 연결하는 라인이다. 순환라인(12)은 압축기(20)에서 압축된 냉매를 기액분리기(80)로 전달하도록 메인라인(11)의 두 개소를 연결한다. 따라서 순환라인(12)은 냉매의 유동방향을 기준으로 메인라인(11)상의 압축기(20)의 하류측의 일 개소와, 기액분리기(80)의 상류측의 일 개소를 연결할 수 있다. 순환라인(12)은 기액분리기(80)에 직접 연결될 수도 있다.The circulation line 12 is a line connecting one point of the main line 11 and another point. The circulation line 12 connects two parts of the main line 11 to deliver the refrigerant compressed in the compressor 20 to the gas-liquid separator 80. Accordingly, the circulation line 12 may connect a location on the downstream side of the compressor 20 on the main line 11 with a location on the upstream side of the gas-liquid separator 80 based on the flow direction of the refrigerant. The circulation line 12 may be directly connected to the gas-liquid separator 80.

순환밸브(13)는 순환라인(12)의 개폐를 조절하도록 순환라인(12)에 배치된다. 순환밸브(13)는 개도가 조절될 수 있는 전동밸브 또는 솔레노이드 밸브일 수 있으나 그 종류가 이에 제한되지는 않는다.The circulation valve 13 is disposed in the circulation line 12 to control opening and closing of the circulation line 12 . The circulation valve 13 may be an electric valve or a solenoid valve having an adjustable opening, but the type is not limited thereto.

탱크 수위획득부(41)는 플래시 탱크(40)에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 획득하기 위해 플래시 탱크(40)의 내부에 설치된다. 탱크 수위획득부(41)는 레벨 트랜스미터를 포함할 수 있으나 수위의 획득을 위해 사용되는 수단이 이에 제한되지는 않는다.The tank level acquisition unit 41 is installed inside the flash tank 40 to obtain the level of the liquid refrigerant stored in the flash tank 40 . The tank level acquisition unit 41 may include a level transmitter, but the means used for acquiring the level is not limited thereto.

프로세서(P)는 제어명령을 수행하는 논리 연산이 가능한 소자를 포함하는 구성요소로, CPU(Central Processing Unit) 등을 포함할 수 있다. 프로세서(P)는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템의 각종 구성요소들에 연결되어, 제어명령에 따른 신호를 각 구성요소들에 전달할 수 있고, 각종 센서 또는 획득부들에 연결되어 획득된 정보를 신호의 형태로 전달받을 수 있다. 프로세서(P)는 각각의 구성요소들과 전기적으로 연결될 수 있으므로, 도선으로 연결되거나, 무선으로 통신 가능한 통신 모듈을 가져 상호 통신할 수도 있다.The processor P is a component including an element capable of performing logic operations for performing control commands, and may include a central processing unit (CPU) or the like. The processor P is connected to various components of the cooling system according to an embodiment of the present invention, can transmit a signal according to a control command to each component, and information obtained by being connected to various sensors or acquisition units. can be delivered in the form of a signal. Since the processor P may be electrically connected to each component, it may be connected with a wire or may have a communication module capable of wirelessly communicating with each other.

냉각 시스템은 메모리를 더 포함하여, 프로세서(P)가 수행하는 제어명령들이 메모리에 저장되어 활용될 수 있다. 메모리는 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 서버, 휘발성 매체, 비휘발성 매체 등과 같은 장치일 수 있으나, 그 종류가 이에 제한되지는 않는다. 메모리에는 이 밖에도 프로세서(P)가 작업을 수행하기 위해 필요로 하는 데이터 등이 더 저장될 수 있다.The cooling system further includes a memory, so that control commands executed by the processor P may be stored and utilized in the memory. The memory may be a device such as a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), a server, a volatile medium, or a non-volatile medium, but the type is not limited thereto. In addition, data and the like required for the processor P to perform tasks may be further stored in the memory.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a control method of a cooling system according to an embodiment of the present invention.

이하, 프로세서(P)의 동작을 중심으로 냉각 시스템의 제어방법을 설명한다. 탱크 수위획득부(41)가 플래시 탱크(40)에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 획득할 수 있다(S11). 프로세서(P)는 탱크 수위획득부(41)로부터 획득된 플래시 탱크(40)의 냉매 수위를 전달받고, 이를 소정의 기준 탱크수위와 비교한다(S12). 획득된 수위가 기준 탱크수위보다 클 경우, 플래시 탱크(40)로부터 과도한 양의 액체상의 냉매가 증발기(70)로 전달되는 상황이 아니므로, 기존의 작동상태를 유지하면 된다. 기준 탱크수위는 0m일 수 있다.Hereinafter, the control method of the cooling system will be described focusing on the operation of the processor P. The tank level acquisition unit 41 may acquire the level of the liquid refrigerant stored in the flash tank 40 (S11). The processor P receives the refrigerant level of the flash tank 40 obtained from the tank level acquisition unit 41 and compares it with a predetermined standard tank level (S12). When the obtained water level is greater than the reference tank water level, the existing operating state may be maintained because an excessive amount of liquid refrigerant from the flash tank 40 is not transferred to the evaporator 70 . The reference tank water level may be 0 m.

만약 획득된 수위가 기준 탱크수위 이하일 경우, 플래시 탱크(40)로부터 과도한 양의 액체상의 냉매가 증발기(70)로 전달되고 있는 것이므로, 증발기(70)에서 충분히 냉매의 증발이 일어나지 않거나 팽창밸브(60)의 이상 개도로 인해 기액분리기(80)로 다량의 액체상의 냉매가 전달될 것임을 알 수 있다. 따라서 획득된 수위가 기준 탱크수위 이하일 때, 프로세서(P)는 압축기(20)에서 압축된 고온의 기체상 냉매가 기액분리기(80)로 전달되도록, 순환밸브(13)를 개방시킨다(S13). 프로세서(P)는 소정의 개도인 기준개도로 순환밸브(13)를 개방시킬 수 있다. 따라서 순환라인(12)을 따라 압축기(20)로부터 압축되어 배출된 고온 고압의 냉매가 기액분리기(80)로 전달되어, 기액분리기(80) 내의 액체상의 냉매를 증발시킬 수 있다. 액체상의 냉매가 증발되어, 기액분리기(80)의 액을 신속히 처리해 액백현상이 방지될 수 있고, 정상상태의 운전으로 신속하게 복귀할 수 있다. 기준개도는 최대 개도를 100%라 할 때, 30%일 수 있다.If the obtained water level is below the standard tank level, an excessive amount of liquid refrigerant from the flash tank 40 is being transferred to the evaporator 70, so the refrigerant does not evaporate sufficiently in the evaporator 70 or the expansion valve 60 It can be seen that a large amount of liquid refrigerant will be transferred to the gas-liquid separator 80 due to the abnormal opening of ). Therefore, when the obtained water level is below the standard tank level, the processor P opens the circulation valve 13 so that the high-temperature gaseous refrigerant compressed in the compressor 20 is transferred to the gas-liquid separator 80 (S13). The processor P may open the circulation valve 13 at a reference opening degree, which is a predetermined opening degree. Therefore, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed and discharged from the compressor 20 along the circulation line 12 is transferred to the gas-liquid separator 80, whereby the liquid refrigerant in the gas-liquid separator 80 can be evaporated. The liquid refrigerant is evaporated, and the liquid in the gas-liquid separator 80 is quickly treated to prevent the liquid back phenomenon, and the normal operation can be quickly returned. The standard opening degree may be 30% when the maximum opening degree is 100%.

프로세서(P)는 탱크 수위획득부(41)가 획득한 수위가 상기 기준 탱크수위 이하일 경우, 압축기(20)의 운전속도가 소정의 속도인 정상속도보다 작아지도록 제어할 수 있다(S14). 압축기(20)의 부하를 줄여, 압축기(20)가 빨아들이는 냉매의 양을 감소시킴에 따라 액백현상이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 운전속도는 압축기(20)가 회전하는 회전속도를 의미할 수 있고, 이는 rpm(revolutions per minute) 또는 헤르츠(Hz) 단위로 나타낼 수 있다. 정상속도는 65Hz일 수 있고, 위 제어에 따라 감소하여 도달한 운전속도는 30Hz일 수 있다.When the water level obtained by the tank level acquisition unit 41 is equal to or less than the reference tank level, the processor P may control the operation speed of the compressor 20 to be smaller than a predetermined normal speed (S14). As the load of the compressor 20 is reduced and the amount of refrigerant absorbed by the compressor 20 is reduced, the occurrence of a liquid back phenomenon can be prevented. The operating speed may refer to a rotational speed at which the compressor 20 rotates, and may be expressed in units of revolutions per minute (rpm) or hertz (Hz). The normal speed may be 65 Hz, and the driving speed reached by decreasing according to the above control may be 30 Hz.

상술한 제어로, 일시적인 문제가 발생하더라도 정상에 가까운 운전상태를 유지하면서 냉각 사이클이 운전될 수 있다. 그러나 만약 위와 같은 제어에도 불구하고 기액분리기(80)에 액체상의 냉매가 축적된다면, 액압축 현상 등의 문제가 발생한 것으로 예측하고 다음 단계의 조치를 취할 수 있다.With the above-described control, even if a temporary problem occurs, the cooling cycle can be operated while maintaining an operating state close to normal. However, if the liquid refrigerant accumulates in the gas-liquid separator 80 despite the above control, it is possible to predict that a problem such as a liquid compression phenomenon has occurred and take the next step.

기액분리 수위획득부(81)가 기액분리기(80) 내에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 획득할 수 있다(S21). 프로세서(P)는 기액분리 수위획득부(81)로부터 획득된 수위를 전달받을 수 있고, 이를 기준 기액분리수위와 비교할 수 있다(S22). 만약 획득된 수위가 소정의 수위인 기준 기액분리수위 미만일 경우, 정상적으로 작동상태가 돌아오는 상황이므로 별도의 조치를 취하지 않을 수 있다. 프로세서(P)는 기액분리 수위획득부(81)가 획득한 수위가 기준 기액분리수위 이상일 경우, 팽창밸브(60)를 폐쇄한다(S23). 팽창밸브(60)가 폐쇄될 때, 프로세서(P)는 최소의 부하 이상으로 압축기(20)의 지속적인 운전이 일어날 수 있도록 순환밸브(13)를 기준개도보다 큰 개도로 개방할 수 있다(S24). 팽창밸브(60)가 폐쇄될 때, 프로세서(P)는 압축기(20)의 운전속도를 더 감소시킬 수 있다(S25). 팽창밸브(60)를 차단함으로써 플래시 탱크(40)로부터 증발기(70)로 냉매가 전달되는 것을 차단하고, 기액분리기(80)에 남아있는 액체상의 냉매는 압축기(20)에서 압축된 고온 고압의 냉매로 증발시키며, 압축기(20)를 저부하운전 시켜 액백이 일어나는 것을 최대한 막는 것이다. 상술한 조건을 만족할 때 S23단계에서 팽창밸브(60)는 폐쇄될 수도 있고, 단지 그 개도가 감소할 수도 있다.The gas-liquid separation level acquisition unit 81 may acquire the level of the liquid refrigerant stored in the gas-liquid separator 80 (S21). The processor P may receive the obtained water level from the gas-liquid separation level acquisition unit 81 and compare it with a reference gas-liquid separation level (S22). If the obtained water level is less than the reference gas-liquid separation water level, which is a predetermined water level, no separate action may be taken because the normal operating state is returned. The processor P closes the expansion valve 60 when the water level obtained by the gas-liquid separation level acquisition unit 81 is equal to or greater than the reference gas-liquid separation level (S23). When the expansion valve 60 is closed, the processor P may open the circulation valve 13 at an opening degree greater than the reference opening degree so that the continuous operation of the compressor 20 can occur with a minimum load or more (S24). . When the expansion valve 60 is closed, the processor P may further reduce the operating speed of the compressor 20 (S25). By blocking the expansion valve 60, the transfer of refrigerant from the flash tank 40 to the evaporator 70 is blocked, and the liquid refrigerant remaining in the gas-liquid separator 80 is the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed in the compressor 20. It evaporates, and the compressor 20 is operated at a low load to prevent liquid back from occurring as much as possible. When the above conditions are satisfied, the expansion valve 60 may be closed at step S23, or the opening degree thereof may only be decreased.

팽창밸브(60)가 폐쇄된 상태에서, 기액분리기(80) 내의 냉매 수위가 정상적으로 돌아오고, 과열도가 기준을 충족하는 경우 정상상태로 판단하여 냉각 사이클의 작동을 원 상태로 돌릴 수 있다.When the expansion valve 60 is closed, the level of the refrigerant in the gas-liquid separator 80 returns to normal and the degree of superheat meets the standard, it is determined that the normal state is established and the refrigeration cycle can be returned to its original state.

팽창밸브(60)가 폐쇄된 상태에서, 기액분리 수위획득부(81)는 기액분리기(80)에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 획득할 수 있다(S31). 팽창밸브(60)가 폐쇄된 상태에서, 유입온도획득부(24)는 기액분리기(80)로부터 배출되는 냉매의 온도를 획득할 수 있다(S32). 팽창밸브(60)가 폐쇄된 상태에서, 유입압력획득부(25)는 기액분리기(80)로부터 배출되는 냉매의 압력을 획득할 수 있다(S33). 프로세서(P)는 획득된 냉매의 온도와 압력으로부터 과열도를 산출할 수 있다(S34). With the expansion valve 60 closed, the gas-liquid separation level acquisition unit 81 may obtain the level of the liquid refrigerant stored in the gas-liquid separator 80 (S31). With the expansion valve 60 closed, the inlet temperature acquisition unit 24 may acquire the temperature of the refrigerant discharged from the gas-liquid separator 80 (S32). With the expansion valve 60 closed, the inlet pressure acquisition unit 25 may acquire the pressure of the refrigerant discharged from the gas-liquid separator 80 (S33). The processor P may calculate the degree of superheat from the obtained temperature and pressure of the refrigerant (S34).

프로세서는 획득된 기액분리기(80)의 수위 및 산출된 과열도를 기준 기액분리수위 및 기준과열도와 비교할 수 있다(S35) 프로세서(P)는, 기액분리 수위획득부(81)가 획득한 수위가 소정의 기준 기액분리수위 미만이고, 유입온도획득부(24)가 획득한 온도 및 유입압력획득부(25)가 획득한 압력으로부터 산출되는 과열도가 소정의 기준과열도 이상일 경우, 팽창밸브(60)를 개방할 수 있다(S36). 프로세서(P)는 팽창밸브(60)를 개방할 때, 순환밸브(13)를 폐쇄하여 압축기(20)에서 압축된 고온의 기체상의 냉매가 기액분리기(80)로 전달되는 것을 차단할 수 있다(S37). 프로세서(P)는 팽창밸브(60)를 개방할 때, 압축기(20)의 운전속도를 정상속도가 되게 할 수 있다(S38). 따라서 정상상태로 냉각 시스템이 복귀하여 운전을 지속할 수 있고, 사이클의 최초 단계로 돌아갈 수 있다.The processor may compare the obtained water level of the gas-liquid separator 80 and the calculated degree of superheat with the reference gas-liquid separation level and the reference degree of superheat (S35). If it is less than the predetermined reference gas-liquid separation level and the superheat calculated from the temperature obtained by the inlet temperature acquisition unit 24 and the pressure acquired by the inlet pressure acquisition unit 25 is greater than or equal to the predetermined reference superheat degree, the expansion valve 60 ) can be opened (S36). When the processor P opens the expansion valve 60, the circulation valve 13 is closed to block the transfer of the high-temperature gaseous refrigerant compressed in the compressor 20 to the gas-liquid separator 80 (S37). ). When the processor P opens the expansion valve 60, the operating speed of the compressor 20 may be set to a normal speed (S38). Therefore, the cooling system can return to a normal state, continue to operate, and return to the initial stage of the cycle.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템에서 압축기(20)가 지속적으로 운전하도록 제어하는 제어방법을 나타낸 순서도이다. 프로세서(P)는 정상상태에서 운전이 일어나고 있다 하더라도, 유입압력획득부(25)가 획득한 압력이 소정의 정지압력 이하일 경우, 순환밸브(13)가 개방되도록 제어할 수 있다. 냉각 부하가 미미할 경우, 압축기(20)에 전해지는 부하가 최저부하보다 작아져, 다른 조건과는 무관하게 운전이 정지될 수 있다. 압축기(20)는 최저부하 이하에서는 작동하지 않는데, 미세한 부하가 자주 발생하는 경우 압축기(20)를 켰다 끄는 동작이 빈번하게 반복될 수 있으므로, 압축기(20)로부터 배출된 냉매를 다시 압축기(20)로 유입시켜 최저부하인 정지압력보다 큰 유입압력을 맞춰줘 압축기(20)가 정지함이 없이 계속 작동하도록 하는 것이다. 따라서 압축기(20)의 잦은 발정이 저감될 수 있다.5 is a flow chart illustrating a control method for continuously operating the compressor 20 in a cooling system according to an embodiment of the present invention. The processor P may control the circulation valve 13 to be opened when the pressure acquired by the inlet pressure acquisition unit 25 is equal to or less than a predetermined stop pressure, even if the operation is performed in a normal state. When the cooling load is insignificant, the load delivered to the compressor 20 is less than the minimum load, and operation may be stopped regardless of other conditions. The compressor 20 does not operate below the minimum load, but if a minute load occurs frequently, the operation of turning on and off the compressor 20 may be frequently repeated, so the refrigerant discharged from the compressor 20 is returned to the compressor 20 It is introduced to match the inlet pressure greater than the stop pressure, which is the minimum load, so that the compressor 20 continues to operate without stopping. Therefore, frequent heating of the compressor 20 can be reduced.

구체적으로, 프로세서(P)는 압축기가 운전되는 상황(S41)에서, 유입압력획득부(25)가 획득한 압력인 유입압력을 정지압력과 비교할 수 있다(S42). 유입압력획득부(25)가 획득한 압력이 정지압력보다 클 경우, 압축기(20)의 운전에 문제가 없으므로 그대로 운전이 계속된다(S41).Specifically, the processor P may compare the inlet pressure, which is the pressure obtained by the inlet pressure acquisition unit 25, with the stop pressure in the situation where the compressor is operating (S41). When the pressure obtained by the inlet pressure acquisition unit 25 is greater than the stop pressure, the operation of the compressor 20 continues as it is because there is no problem in operation (S41).

유입압력획득부(25)가 획득한 압력이 정지압력 이하일 경우, 프로세서(P)는 압축기(20)가 운전된 시간을 소정의 최소부하 운전시간과 비교할 수 있다(S43). 만약 압축기(20) 운전시간이 최소부하 운전시간보다 작을 경우, 아직 압축기(20)에 명확하게 문제가 발생한 것인지, 아니면 일시적인 오류인 것인지 알 수 없으므로, 압축기(20)의 운전이 계속된다(S41). 압축기(20) 운전시간이 최소부하 운전시간 이상일 경우, 프로세서(P)는 압축기(20)에 이상이 발생하거나 압축기(20)가 정지하지 않도록 순환밸브(13)를 개방할 수 있다(S44).When the pressure obtained by the inlet pressure acquisition unit 25 is equal to or less than the stop pressure, the processor P may compare the operating time of the compressor 20 with a predetermined minimum load operating time (S43). If the operating time of the compressor 20 is shorter than the minimum load operating time, it is not yet known whether a problem has occurred in the compressor 20 or a temporary error, so the operation of the compressor 20 continues (S41). . When the operating time of the compressor 20 is equal to or longer than the minimum load operating time, the processor P may open the circulation valve 13 so that an abnormality occurs in the compressor 20 or the compressor 20 does not stop (S44).

순환밸브(13)가 개방된 후, 프로세서(P)는 순환밸브(13)가 얼마나 오래 개방되어 있었는지를 확인하여, 순환밸브(13) 개방시간을 소정의 기준 개방시간과 비교할 수 있다(S45). 만약 순환밸브(13) 개방시간이 기준 개방시간보다 짧을 경우, 순환밸브(13)는 개방된 상태를 유지할 수 있다(S44). 그러나 순환밸브(13) 개방시간이 기준 개방시간 이상일 경우, 순환밸브(13)가 충분히 오래 개방되었던 것이므로, 시스템이 정상적인 상태로 돌아왔는지 확인하기 위해 프로세서(P)는 순환밸브(13)를 폐쇄할 수 있다(S46).After the circulation valve 13 is opened, the processor P checks how long the circulation valve 13 has been open, and compares the opening time of the circulation valve 13 with a predetermined standard opening time (S45 ). If the opening time of the circulation valve 13 is shorter than the reference opening time, the circulation valve 13 may remain open (S44). However, if the opening time of the circulation valve 13 is longer than the reference opening time, the circulation valve 13 has been open for a sufficiently long time, so the processor P closes the circulation valve 13 to check whether the system has returned to a normal state. It can (S46).

순환밸브(13)가 폐쇄된 뒤, 프로세서(P)는 압축기(20)의 유입압력을 정지압력과 비교할 수 있다(S47). 만약 압축기(20)의 유입압력이 정지압력보다 클 경우, 압축기(20)가 정상적으로 작동할 수 있는 상태가 되었으므로, 프로세서(P)는 압축기(20)가 작동하는 상태를 유지할 수 있다. 만약 압축기(20)의 유입압력이 정지압력 이하일 경우, 압축기(20)가 정상적으로 작동할 수 없으므로, 프로세서(P)는 압축기(20)를 정지시킬 수 있다(S48).After the circulation valve 13 is closed, the processor P may compare the inlet pressure of the compressor 20 with the stop pressure (S47). If the inlet pressure of the compressor 20 is greater than the stop pressure, since the compressor 20 is in a normal operating state, the processor P can maintain the compressor 20 operating state. If the inlet pressure of the compressor 20 is less than the stop pressure, the compressor 20 cannot operate normally, so the processor P can stop the compressor 20 (S48).

압축기(20)가 정지된 후, 프로세서(P)는 압축기(20)의 유입압력을 소정의 운전압력과 비교할 수 있다(S49). 운전압력은 정지압력보다 큰 압력값일 수 있다. 만약 유입압력이 운전압력보다 작을 경우, 압축기(20)가 정지된 상태가 유지될 수 있다(S48). 만약 유입압력이 운전압력 이상일 경우, 압축기(20)가 정상적으로 운전할 수 있는 상태가 되었으므로, 프로세서(P)는 압축기(20)가 다시 운전을 시작하도록 할 수 있다(S41).After the compressor 20 is stopped, the processor P may compare the inlet pressure of the compressor 20 with a predetermined operating pressure (S49). The operating pressure may be a pressure value greater than the stop pressure. If the inlet pressure is smaller than the operating pressure, the compressor 20 may be maintained in a stopped state (S48). If the inlet pressure is higher than the operating pressure, since the compressor 20 is in a normal operating state, the processor P may cause the compressor 20 to start operating again (S41).

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In the above, even though all components constituting the embodiment of the present invention have been described as being combined or operated as one, the present invention is not necessarily limited to these embodiments. That is, within the scope of the object of the present invention, all of the components may be selectively combined with one or more to operate. In addition, terms such as "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be present unless otherwise stated, and thus exclude other components. It should be construed as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless defined otherwise. Commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted as being consistent with the contextual meaning of the related art, and unless explicitly defined in the present invention, they are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

11 : 메인라인
12 : 순환라인
13 : 순환밸브
14 : 고압 팽창밸브
20 : 압축기
21 : 패러렐 압축기
22 : 전동기
23 : 인버터
24 : 유입온도획득부
25 : 유입압력획득부
30 : 가스 쿨러
40 : 플래시 탱크
41 : 탱크 수위획득부
50 : 과냉각 열교환부
51 : 과냉각 팽창밸브
60 : 팽창밸브
70 : 증발기
80 : 기액분리기
81 : 기액분리 수위획득부
P : 프로세서
11: main line
12: circulation line
13: circulation valve
14: high pressure expansion valve
20: Compressor
21: parallel compressor
22: electric motor
23: Inverter
24: inlet temperature acquisition unit
25: inlet pressure acquisition unit
30: gas cooler
40 : Flash Tank
41: tank level acquisition unit
50: supercooling heat exchange unit
51: supercooling expansion valve
60: expansion valve
70: evaporator
80: gas-liquid separator
81: gas-liquid separation level acquisition unit
P: processor

Claims (12)

냉매를 압축하도록 마련되는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 냉매를 액체화하기 위해 냉각하도록 마련되는 가스 쿨러;
상기 가스 쿨러에서 냉각된 냉매를 저장하도록 마련되는 플래시 탱크;
상기 플래시 탱크에서 전달된 액체상의 냉매를 팽창시키도록 마련되는 팽창밸브;
상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키도록 마련되는 증발기;
상기 증발기를 통과한 냉매의 액체상의 일부와 기체상의 일부를 분리하여 상기 기체상의 일부를 상기 압축기로 전달하도록 마련되는 기액분리기;
상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 기액분리기로 전달하도록 마련되는 순환라인;
상기 순환라인의 개폐를 조절하도록 상기 순환라인에 배치되는 순환밸브;
상기 플래시 탱크에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 획득하기 위해 상기 플래시 탱크의 내부에 설치되는 탱크 수위획득부;
상기 기액분리기에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 획득하기 위해 상기 기액분리기의 내부에 설치되는 기액분리 수위획득부; 및
상기 탱크 수위획득부와, 상기 순환밸브와, 상기 기액분리 수위획득부와, 상기 팽창밸브에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는:
상기 탱크 수위획득부가 획득한 수위가 소정의 기준 탱크수위 이하일 경우, 상기 순환밸브가 소정의 개도인 기준개도로 개방되도록 제어하고,
상기 기액분리 수위획득부가 획득한 수위가 소정의 기준 기액분리수위 이상일 경우, 상기 팽창밸브가 폐쇄되도록 제어하는, 냉각 시스템.
a compressor provided to compress the refrigerant;
a gas cooler provided to cool the refrigerant compressed in the compressor to liquefy;
a flash tank provided to store the refrigerant cooled in the gas cooler;
an expansion valve provided to expand the liquid refrigerant transferred from the flash tank;
an evaporator provided to evaporate the refrigerant expanded by the expansion valve;
a gas-liquid separator provided to separate a part of the liquid phase and a part of the gas phase of the refrigerant that has passed through the evaporator and transfer the part of the gas phase to the compressor;
a circulation line provided to transfer the refrigerant compressed by the compressor to the gas-liquid separator;
a circulation valve disposed in the circulation line to control opening and closing of the circulation line;
a tank level acquisition unit installed inside the flash tank to obtain a level of the liquid refrigerant stored in the flash tank;
a gas-liquid separation level acquisition unit installed inside the gas-liquid separator to obtain a level of the liquid refrigerant stored in the gas-liquid separator; and
A processor electrically connected to the tank level acquisition unit, the circulation valve, the gas-liquid separation level acquisition unit, and the expansion valve;
The processor:
When the water level obtained by the tank level acquisition unit is less than or equal to a predetermined reference tank water level, controlling the circulation valve to open at a reference opening degree, which is a predetermined opening degree;
When the water level obtained by the gas-liquid separation level acquisition unit is equal to or greater than a predetermined reference gas-liquid separation level, the cooling system controls the expansion valve to be closed.
제1항에 있어서,
상기 압축기는 상기 프로세서와 전기적으로 연결되고,
상기 프로세서는:
상기 탱크 수위획득부가 획득한 수위가 소정의 기준 탱크수위 이하일 경우, 상기 압축기의 운전속도가 소정의 정상속도보다 작아지도록 제어하는, 냉각 시스템.
According to claim 1,
The compressor is electrically connected to the processor,
The processor:
When the water level obtained by the tank level acquisition unit is equal to or less than a predetermined reference tank level, the cooling system controls an operating speed of the compressor to be smaller than a predetermined normal speed.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 팽창밸브가 폐쇄될 때, 상기 프로세서는:
상기 순환밸브가 상기 기준개도보다 큰 개도로 개방되고, 상기 압축기의 운전속도가 감소하도록 제어하는, 냉각 시스템.
According to claim 1,
When the expansion valve is closed, the processor:
The cooling system according to claim 1 , wherein the circulation valve is opened at an opening degree greater than the reference opening degree, and the operating speed of the compressor is controlled to decrease.
제1항에 있어서,
상기 기액분리기로부터 배출되는 냉매의 온도를 획득하도록 마련되는 유입온도획득부; 및
상기 기액분리기로부터 배출되는 냉매의 압력을 획득하도록 마련되는 유입압력획득부를 더 포함하고,
상기 팽창밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 유입온도획득부와 상기 유입압력획득부에 전기적으로 연결되는 상기 프로세서는:
상기 기액분리 수위획득부가 획득한 수위가 소정의 기준 기액분리수위 미만이고, 상기 유입온도획득부가 획득한 온도 및 상기 유입압력획득부가 획득한 압력으로부터 산출되는 과열도가 소정의 기준과열도 이상일 경우, 상기 순환밸브를 폐쇄하고, 상기 압축기의 운전속도를 소정의 정상속도가 되게 하며, 상기 팽창밸브가 개방되도록 제어하는, 냉각 시스템.
According to claim 1,
an inlet temperature acquisition unit provided to obtain a temperature of the refrigerant discharged from the gas-liquid separator; and
Further comprising an inlet pressure acquisition unit provided to obtain a pressure of the refrigerant discharged from the gas-liquid separator,
With the expansion valve closed, the processor electrically connected to the inlet temperature acquisition unit and the inlet pressure acquisition unit:
When the water level obtained by the gas-liquid separation water level acquisition unit is less than the predetermined reference gas-liquid separation water level, and the superheat calculated from the temperature obtained by the inlet temperature acquisition unit and the pressure obtained by the inlet pressure acquisition unit is greater than or equal to the predetermined reference superheat degree, The refrigeration system comprising closing the circulation valve, controlling the operating speed of the compressor to a predetermined normal speed, and controlling the expansion valve to open.
제1항에 있어서,
상기 프로세서에 전기적으로 연결되고, 상기 압축기로 유입되는 냉매의 압력을 획득하도록 마련되는 유입압력획득부를 더 포함하고,
상기 프로세서는:
상기 유입압력획득부가 획득한 압력이 소정의 정지압력 이하일 경우, 상기 순환밸브가 개방되도록 제어하는, 냉각 시스템.
According to claim 1,
Further comprising an inlet pressure acquisition unit electrically connected to the processor and provided to obtain a pressure of the refrigerant flowing into the compressor,
The processor:
Controlling the circulation valve to open when the pressure obtained by the inlet pressure acquisition unit is equal to or less than a predetermined stop pressure, the cooling system.
냉매의 유동 방향을 기준으로 압축기, 가스 쿨러, 플래시 탱크, 팽창밸브, 증발기 및 기액분리기를 순서대로 구비하는 냉각 시스템을 제어하는 제어방법에 있어서,
상기 플래시 탱크에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 획득하는 단계;
획득된 상기 플래시 탱크의 수위가 소정의 기준 탱크수위 이하일 경우, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 기액분리기로 전달하는 단계;
상기 기액분리기에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 획득하는 단계; 및
획득한 상기 기액분리기의 수위가 수위가 소정의 기준 기액분리수위 이상일 경우, 상기 팽창밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는, 냉각 시스템 제어방법.
In the control method for controlling a refrigeration system having a compressor, a gas cooler, a flash tank, an expansion valve, an evaporator, and a gas-liquid separator in order based on the flow direction of the refrigerant,
obtaining a level of the liquid refrigerant stored in the flash tank;
transferring the refrigerant compressed by the compressor to the gas-liquid separator when the obtained water level of the flash tank is equal to or less than a predetermined reference tank water level;
obtaining a level of the liquid refrigerant stored in the gas-liquid separator; and
and closing the expansion valve when the obtained water level of the gas-liquid separator is equal to or greater than a predetermined reference gas-liquid separation water level.
제7항에 있어서,
상기 획득된 플래시 탱크의 수위가 소정의 기준 탱크수위 이하일 경우, 상기 압축기를 소정의 정상속도보다 느린 속도로 운전시키는 단계를 더 포함하는, 냉각 시스템 제어방법.
According to claim 7,
and operating the compressor at a speed lower than a predetermined normal speed when the obtained water level of the flash tank is equal to or less than a predetermined reference tank water level.
삭제delete 제7항에 있어서,
상기 팽창밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 기액분리기에 저장된 액체상의 냉매의 수위를 더 획득하는 단계;
상기 팽창밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 기액분리기로부터 배출되는 냉매의 온도를 획득하는 단계;
상기 팽창밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 기액분리기로부터 배출되는 냉매의 압력을 획득하는 단계;
획득된 상기 냉매의 온도와 압력으로부터 과열도를 산출하는 단계; 및
더 획득된 상기 냉매의 수위가 상기 기준 기액분리수위 미만이고, 산출된 상기 과열도가 소정의 기준과열도 이상일 경우, 상기 팽창밸브를 개방하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 상기 기액분리기로 전달되는 것을 차단하는 단계를 더 포함하는, 냉각 시스템 제어방법.
According to claim 7,
further obtaining a level of the liquid refrigerant stored in the gas-liquid separator in a state in which the expansion valve is closed;
obtaining a temperature of the refrigerant discharged from the gas-liquid separator in a state in which the expansion valve is closed;
obtaining a pressure of the refrigerant discharged from the gas-liquid separator in a state in which the expansion valve is closed;
Calculating a degree of superheat from the obtained temperature and pressure of the refrigerant; and
When the level of the further obtained refrigerant is less than the reference gas-liquid separation level and the calculated superheat degree is greater than or equal to a predetermined reference superheat degree, the expansion valve is opened, and the refrigerant compressed in the compressor is transferred to the gas-liquid separator Further comprising the step of blocking the cooling system control method.
제10항에 있어서,
더 획득된 상기 냉매의 수위가 상기 기준 기액분리수위 미만이고, 산출된 상기 과열도가 소정의 기준과열도 이상이며, 상기 압축기의 운전속도가 소정의 정상속도보다 느린 속도로 운전하는 경우, 상기 압축기의 운전속도를 상기 정상속도로 되돌리는 단계를 더 포함하는, 냉각 시스템 제어방법.
According to claim 10,
When the further obtained level of the refrigerant is less than the reference gas-liquid separation level, the calculated superheat degree is greater than or equal to a predetermined reference superheat degree, and the operating speed of the compressor is operated at a speed lower than a predetermined normal speed, the compressor Further comprising the step of returning the operating speed of the normal speed, the cooling system control method.
제7항에 있어서,
상기 압축기로 유입되는 냉매의 압력을 획득하는 단계; 및
획득된 상기 압축기로 유입되는 냉매의 압력이 소정의 정지압력 이하일 경우, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 기액분리기로 전달하는 단계를 더 포함하는, 냉각 시스템 제어방법.
According to claim 7,
obtaining a pressure of the refrigerant flowing into the compressor; and
When the obtained pressure of the refrigerant flowing into the compressor is equal to or less than a predetermined stop pressure, further comprising transferring the refrigerant compressed in the compressor to the gas-liquid separator.
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