KR20050062078A - Dual refrigerating system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 두 개의 냉동사이클로 구성되어 저온 냉동사이클의 응축기를 고온 냉동사이클의 증발기로 냉각시킴으로 초저온 냉각이 가능한 이원 냉동시스템에 관한 것으로서, 특히 냉매가 상대적으로 높은 온도로 압축, 응축, 팽창, 증발되면서 순환되도록 하기 위하여 압축기, 응축기, 팽창수단, 증발기가 냉매배관에 의해 서로 연결된 고압 냉동사이클과; 상기 고압 냉동사이클을 순환하는 냉매와 다른 냉매가 상대적으로 낮은 온도로 압축, 응축, 팽창, 증발되면서 순환되도록 하기 위하여 압축기, 응축기, 팽창수단, 증발기가 냉매배관에 의해 서로 연결된 저압 냉동사이클과; 상기 저압 냉동사이클의 압력이 설정압력 이상인 경우 상기 저압 냉동사이클 중 상기 응축기로 유입되기 전 냉매의 일부가 일시 저장되어 부피가 팽창함으로 감압되도록 하는 보조 저장탱크와; 상기 보조 저장탱크에서 감압된 냉매가 통과하면서 속도가 느려짐으로 더 감압되도록 하여 다시 상기 저압 냉동사이클 중 상기 압축기로 유입되도록 하는 보조 감압수단으로 이루어짐으로 시스템의 안정을 도모할 수 있다. The present invention relates to a two-way refrigeration system consisting of two refrigeration cycles by cooling the condenser of the low temperature refrigeration cycle to the evaporator of the high temperature refrigeration cycle, in particular, the refrigerant is compressed, condensed, expanded, evaporated to a relatively high temperature A high pressure refrigeration cycle in which a compressor, a condenser, an expansion means, and an evaporator are connected to each other by a refrigerant pipe so as to be circulated; A low pressure refrigeration cycle in which a compressor, a condenser, an expansion means, and an evaporator are connected to each other by a refrigerant pipe in order to circulate the refrigerant circulating in the high pressure refrigeration cycle with another refrigerant at a relatively low temperature, and being compressed, condensed, expanded, and evaporated; When the pressure of the low-pressure refrigeration cycle is more than the set pressure of the auxiliary storage tank for temporarily storing a portion of the refrigerant before entering the condenser of the low-pressure refrigeration cycle to expand the pressure by expanding the volume; As the refrigerant depressurized in the auxiliary storage tank passes, the pressure is reduced to further reduce the pressure, and thus the auxiliary pressure reducing means is introduced to the compressor in the low-pressure refrigeration cycle, thereby achieving stability of the system.
Description
본 발명은 두 개의 냉동사이클로 구성되어 저온 냉동사이클의 응축기를 고온 냉동사이클의 증발기로 냉각시킴으로 초저온 냉각이 가능한 이원 냉동시스템에 관한 것으로서, 특히 다양한 냉매 개발에 따라 고온 냉동사이클에서 발생되는 이상 고압을 완충시킴으로 시스템의 안정을 도모할 수 있는 이원 냉동시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a two-way refrigeration system that consists of two refrigeration cycles by cooling the condenser of the low temperature refrigeration cycle to the evaporator of the high temperature refrigeration cycle, and particularly relates to a dual refrigeration system to buffer the abnormal high pressure generated in the high temperature refrigeration cycle according to the development of various refrigerants. The present invention relates to a dual refrigeration system that can stabilize the system.
일반적으로 이원 냉동사이클은 -50℃ 이하의 초저온 냉각기에 적용되는 것으로써, 두 개의 냉매를 각각의 냉동사이클을 구현하여 저온 냉동사이클의 응축기를 고온 냉동사이클의 증발기로 냉각시킴으로 이단냉각방식에 의해 초저온 냉각을 구현시킬 수 있다.In general, a dual refrigeration cycle is applied to an ultra low temperature cooler of -50 ° C or less, and implements two refrigeration cycles to cool two condensers of a low temperature refrigeration cycle to an evaporator of a high temperature refrigeration cycle. Cooling can be implemented.
도 1은 일반적인 이원 냉동시스템이 도시된 구성도이다.1 is a block diagram showing a general binary refrigeration system.
일반적으로 이원 냉동시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 냉매가 상대적으로 고온상태를 유지하면서 압축, 응축, 팽창, 증발되는 고온 냉동사이클(10)과, 상기 고온 냉동사이클(10)을 순환하는 냉매와 다른 냉매가 상대적으로 저온상태를 유지하면서 압축, 응축, 팽창, 증발되는 저온 냉동사이클(20)로 구성되고, 상기 고온 냉동사이클(10) 및 저온 냉동사이클(20)은 각각 압축기(12,22), 응축기(14,25), 팽창수단(16,26), 증발기(18,28)로 이루어지며, 각각의 구성요소는 냉매배관에 의해 순환되도록 연결된다.Generally, as shown in FIG. 1, a dual refrigeration system circulates a high temperature refrigeration cycle 10 in which one refrigerant is compressed, condensed, expanded, and evaporated while maintaining a relatively high temperature state, and the high temperature refrigeration cycle 10 is circulated. Refrigerant and other refrigerant is composed of a low temperature refrigeration cycle 20 is compressed, condensed, expanded, evaporated while maintaining a relatively low temperature state, the high temperature refrigeration cycle 10 and the low temperature refrigeration cycle 20 is respectively a compressor 12, 22, the condenser 14, 25, expansion means 16, 26, evaporators 18, 28, each component is connected to be circulated by the refrigerant pipe.
물론, 상기 고온 냉동사이클(10)에 적용되는 냉매와 상기 저온 냉동사이클(20)에 적용되는 냉매는 서로 비등점(Boiling point : 끓는점)이 다른 것으로써, 상기 고온 냉동사이클(10)에 적용되는 냉매는 주로 비등점이 높은 R22, R502가 있으며, 상기 저온 냉동사이클(20)에 적용되는 냉매는 주로 비등점이 낮은 R13, R23, R503이 있다.Of course, the refrigerant applied to the high temperature refrigeration cycle 10 and the refrigerant applied to the low temperature refrigeration cycle 20 are different from each other in boiling point (boiling point), and thus the refrigerant applied to the high temperature refrigeration cycle 10. There are mainly high boiling point R22, R502, the refrigerant applied to the low temperature refrigeration cycle 20 is mainly a low boiling point R13, R23, R503.
여기서, 상기 저온 냉동사이클 중 상기 응축기(25)는 상기 고온 냉동사이클 중 상기 증발기(18)에 의해 냉각되도록 서로 하나의 중간 열교환기(30)로 구성됨과 아울러 상기 중간 열교환기(30)에서 상기 고온 냉동사이클 중 상기 증발기(18)와 상기 저온 냉동사이클 중 응축기(25) 사이에 열교환 작용이 직접 일어나도록 하기 위하여 단열되도록 설치되고, 상기 고온 냉동사이클의 응축기(14) 일측에도 송풍팬(14f)이 설치되어 상기 응축기(14) 측으로 외부 공기를 순환시킴으로 열교환 작용을 통하여 상기 응축기(14)를 통과하는 냉매를 응축시키도록 하며, 상기 저온 냉동사이클의 증발기(28) 일측에는 냉기 순환용 팬(28f)이 설치되어 상기 증발기(28)에 의해 냉각된 냉기가 소정의 공간(냉동실 또는 냉장실)으로 순환되도록 한다.Here, the condenser 25 of the low temperature refrigeration cycle is composed of one intermediate heat exchanger 30 to each other to be cooled by the evaporator 18 of the high temperature refrigeration cycle, and the high temperature in the intermediate heat exchanger 30. It is installed to insulate between the evaporator 18 and the condenser 25 of the low temperature refrigeration cycle in order to directly generate heat exchange action, and the blower fan 14f is also provided on one side of the condenser 14 of the high temperature refrigeration cycle. It is installed to circulate the outside air to the condenser 14 to condense the refrigerant passing through the condenser 14 through a heat exchange action, the cold air circulation fan 28f on one side of the evaporator 28 of the low temperature refrigeration cycle. This is installed so that the cool air cooled by the evaporator 28 is circulated to a predetermined space (freezer or refrigerating chamber).
아울러, 상기 저온 냉동사이클(20)에는 상기 압축기(22)에서 토출되는 고온고압의 냉매를 미리 일부 응축시키는 예냉기(Pre-cooler : 23) 및 상기 예냉기(23)를 통과한 냉매 중 오일을 회수하여 다시 상기 압축기(22)로 유입되도록 하는 오일분리기(24)가 더 포함되도록 구성되고, 상기 예냉기(23)의 일측에 송풍팬(미도시)가 선택적으로 설치되어 상기 예냉기(23) 측으로 외부 공기를 순환시킴으로 열교환 작용이 보다 활발하게 이루어지도록 하여 상기 예냉기(23)를 통과하는 냉매를 응축시킴으로 보다 낮은 압력과 온도의 냉매가 상기 응축기(24) 측으로 유입되도록 함으로 전체적인 냉동사이클의 효율을 높일 수도 있다.In addition, the low temperature refrigeration cycle (20) is a pre-cooler (23) for pre-condensing the refrigerant of the high temperature and high pressure discharged from the compressor 22 in advance and the oil of the refrigerant passed through the precooler (23). It is configured to further include an oil separator 24 to recover and flow back into the compressor 22, a blower fan (not shown) is selectively installed on one side of the precooler 23 to the precooler 23 By circulating the outside air to the side to make the heat exchange action more active condensation of the refrigerant passing through the precooler (23) by allowing the refrigerant of lower pressure and temperature to flow into the condenser (24) side of the overall refrigeration cycle efficiency You can also increase it.
한편, 상기 저온 냉동사이클(60)에는 상기 압축기(22)에서 토출된 냉매의 압력이 너무 높은 경우 전체적으로 상기 저온 냉동사이클(60)을 순환하는 냉매의 압력 및 온도가 높아지게 됨으로 이러한 결과 냉동효율을 떨어뜨리게 되는 것을 방지하기 위하여 안전장치가 더 포함되도록 구성되는데, 구체적으로 상기 응축기(25)로 유입되기 전에 냉매의 압력을 측정하는 압력센서(42)와, 상기 압력센서(42)에서 측정된 압력이 설정압력 이상인 경우 상기 응축기(25)로 유입되는 냉매배관으로부터 분지되어 상기 압축기(22)와 다시 연결되도록 설치된 냉매배관에 설치되어 유로를 단속하는 개폐밸브(44)와, 상기 개폐밸브(44)가 개방된 경우 냉매가 유입되어 일시 저장되면서 압력이 떨어지도록 하는 보조 압력탱크(46)로 이루어진다.On the other hand, when the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 22 is too high in the low temperature refrigeration cycle (60), the pressure and temperature of the refrigerant circulating in the low temperature refrigeration cycle (60) are increased as a result, thereby reducing the refrigeration efficiency. In order to prevent it from being dropped, a safety device is further included. Specifically, a pressure sensor 42 measuring the pressure of the refrigerant before flowing into the condenser 25, and the pressure measured by the pressure sensor 42 When the pressure is higher than the set pressure branched from the refrigerant pipe flowing into the condenser 25 is installed in the refrigerant pipe installed to be connected back to the compressor 22, the on-off valve 44 to control the flow path and the on-off valve 44 When opened, it consists of an auxiliary pressure tank 46 to allow the refrigerant to flow in and temporarily store the pressure.
이때, 상기 보조 압력탱크(46)는 상기 응축기(25)로 유입되기 전에 과도하게 높은 압력의 냉매가 일시적으로 저장되면서 부피가 증가됨에 따라 압력이 감소되도록 하여 다시 상기 압축기(22) 측으로 유입되도록 한다. At this time, the auxiliary pressure tank 46 allows the pressure to decrease as the volume is increased while temporarily storing an excessively high pressure of refrigerant before entering the condenser 25 so as to be introduced to the compressor 22 again. .
따라서, 상기 고온 냉동사이클(10)은 냉매가 상기 압축기(12)가 작동됨에 따라 상기 압축기(12), 응축기(14), 팽창수단(16), 중간 열교환기(30) 중 증발기(18)를 통과하면서 압축, 응축, 팽창, 증발되어 순환하게 되고, 상기 저온 냉동사이클(20)은 냉매가 상기 압축기(22)가 작동됨에 따라 상기 압축기(22), 예냉기(23), 오일분리기(24), 중간 열교환기(30) 중 응축기(25), 팽창수단(26), 증발기(28)를 통과하면서 압축, 응축, 팽창, 증발되어 순환하게 되며, 상기 중간 열교환기(30)에서 상기 고온 냉동사이클의 증발기(18)에 의해 상기 저온 냉동사이클의 응축기(25)가 냉각되어 응축되도록 한다.Therefore, the high temperature refrigeration cycle 10 is a refrigerant to the evaporator 18 of the compressor 12, the condenser 14, the expansion means 16, the intermediate heat exchanger 30 as the compressor 12 is operated. Compressed, condensed, expanded, and evaporated while being circulated, and the low temperature refrigeration cycle 20 has a refrigerant as the compressor 22 is operated, and thus the compressor 22, the precooler 23, and the oil separator 24. Compressed, condensed, expanded, and evaporated while circulating through the condenser 25, the expansion means 26, and the evaporator 28 of the intermediate heat exchanger 30, and the high temperature refrigeration cycle in the intermediate heat exchanger 30. The condenser 25 of the low temperature refrigeration cycle is cooled by the evaporator 18 to condense.
또한, 상기 저온 냉동사이클(20)에서 상기 응축기(25)로 유입되는 냉매의 온도가 설정압력 이상인 경우 상기 압력센서(42)가 감지하여 상기 개폐밸브(44)를 개방시키면, 상기 응축기(25)로 유입되기 전에 일부 고압 상태의 냉매가 상기 보조 저장탱크(46)로 유입되어 부피가 커짐에 따라 압력이 강하되고, 이와 같이 압력이 낮아진 냉매는 다시 상기 압축기(22)로 유입되어 순환되도록 한다.In addition, when the temperature of the refrigerant flowing into the condenser 25 in the low temperature refrigerating cycle 20 is greater than or equal to a set pressure, when the pressure sensor 42 detects and opens the open / close valve 44, the condenser 25 Some of the high pressure refrigerant is introduced into the secondary storage tank 46 before the flow into the pressure, the pressure drops as the volume increases, and the refrigerant having such a low pressure flows back into the compressor 22 and circulates.
그러나, 최근에서 CFC 계열 냉매가 오존층을 파괴하는 등 환경파괴의 주범으로 인식됨과 아울러 여러 환경규제에 의해 사용이 자제되고, 새로운 냉매가 많이 개발되고 있으며, 이와 같이 다양한 냉매가 개발됨에 따라 다양한 특성을 가지게 되는데, 종래 기술에 따른 이원 냉동시스템은 상기 저온 냉동사이클(20)에서 상기 응축기(25)로 유입되는 냉매의 일부가 상기 보조 저장탱크(46)로 유입되어 부피가 증가되도록 하여 냉매의 압력을 감압시켜 다시 상기 압축기(22)로 순환되도록 하기 때문에 냉매의 특성상 상기 응축기(25)로 유입되기 전에 냉매가 과도하게 압력이 상승하는 경우 상기 보조 저장탱크(46)를 통과하면서 압력이 강하되도록 하는데 한계가 있을 뿐 아니라 상기 보조 저장탱크(46)의 크기가 커짐에 따라 제품의 크기 커지게 되는 문제점이 있다. However, in recent years, CFC-based refrigerants have been recognized as the main culprit of environmental destruction, such as destroying the ozone layer, are restricted from use by various environmental regulations, and many new refrigerants are being developed. In the dual refrigeration system according to the prior art, a portion of the refrigerant flowing into the condenser 25 in the low temperature refrigeration cycle 20 is introduced into the auxiliary storage tank 46 to increase the volume to increase the pressure of the refrigerant. Due to the reduced pressure to be circulated to the compressor 22 again, if the refrigerant excessively rises in pressure before entering the condenser 25 due to the characteristics of the refrigerant, it is limited to allow the pressure to drop while passing through the auxiliary storage tank 46. In addition, there is a problem that the size of the product increases as the size of the auxiliary storage tank 46 increases.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉매의 특성상 저온 냉동사이클에서 응축기로 유입되기 전 냉매의 압력이 과도하게 높은 경우 다단으로 냉매의 압력을 강하시켜 시스템이 안정적으로 작동되도록 하는 이원 냉동시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, the system is stable operation by dropping the pressure of the refrigerant in multiple stages if the pressure of the refrigerant is excessively high before entering the condenser in the low temperature refrigeration cycle due to the nature of the refrigerant The purpose is to provide a binary refrigeration system.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이원 냉동시스템은 냉매가 상대적으로 높은 온도로 압축, 응축, 팽창, 증발되면서 순환되도록 하기 위하여 압축기, 응축기, 팽창수단, 증발기가 냉매배관에 의해 서로 연결된 고압 냉동사이클과; 상기 고압 냉동사이클을 순환하는 냉매와 다른 냉매가 상대적으로 낮은 온도로 압축, 응축, 팽창, 증발되면서 순환되도록 하기 위하여 압축기, 응축기, 팽창수단, 증발기가 냉매배관에 의해 서로 연결된 저압 냉동사이클과; 상기 저압 냉동사이클의 압력이 설정압력 이상인 경우 상기 저압 냉동사이클 중 상기 응축기로 유입되기 전 냉매의 일부가 일시 저장되어 부피가 팽창함으로 감압되도록 하는 보조 저장탱크와; 상기 보조 저장탱크에서 감압된 냉매가 통과하면서 속도가 느려짐으로 더 감압되도록 하여 다시 상기 저압 냉동사이클 중 상기 압축기로 유입되도록 하는 보조 감압수단으로 이루어진다.The dual refrigeration system according to the present invention for solving the above problems is a high-pressure compressor, condenser, expansion means, evaporator connected to each other by a refrigerant pipe in order to circulate the refrigerant is compressed, condensed, expanded, evaporated to a relatively high temperature A refrigeration cycle; A low pressure refrigeration cycle in which a compressor, a condenser, an expansion means, and an evaporator are connected to each other by a refrigerant pipe in order to circulate the refrigerant circulating in the high pressure refrigeration cycle with another refrigerant at a relatively low temperature, and being compressed, condensed, expanded, and evaporated; When the pressure of the low-pressure refrigeration cycle is more than the set pressure of the auxiliary storage tank for temporarily storing a portion of the refrigerant before entering the condenser of the low-pressure refrigeration cycle to expand the pressure by expanding the volume; As the refrigerant depressurized in the auxiliary storage tank passes through and is further decompressed, the auxiliary pressure reducing means is introduced to the compressor in the low pressure refrigeration cycle.
본 발명에서, 상기 보조 감압수단은 냉매배관의 직경이 가늘게 형성된 모세관이거나, 냉매배관의 개폐 정도를 조절할 수 있는 전자팽창밸브인 것이 바람직하다.In the present invention, the auxiliary pressure reducing means is preferably a capillary tube formed with a thinner diameter of the refrigerant pipe, or an electronic expansion valve that can control the opening and closing degree of the refrigerant pipe.
여기서, 상기 이원 냉동시스템은 상기 저압 냉동사이클 중 상기 압축기와 응축기 사이의 냉매배관으로부터 분지되어 상기 보조 저장탱크와 연결되는 보조 냉매배관에 설치되어 냉매의 압력을 측정하는 압력 센서와, 상기 보조 냉매배관에 개폐 가능하게 설치되어 상기 압력 센서에서 측정된 냉매의 압력이 설정압력 이상인 경우 개방되도록 작동되는 개폐밸브가 더 포함되도록 구성된 것이 더욱 바람직하다. Here, the binary refrigeration system is a pressure sensor which is installed in the auxiliary refrigerant pipe branched from the refrigerant pipe between the compressor and the condenser of the low pressure refrigeration cycle and connected to the auxiliary storage tank, and measures the pressure of the refrigerant, and the auxiliary refrigerant pipe More preferably, it is configured to further include an on-off valve installed to be openable and open at the pressure sensor and the pressure of the refrigerant measured by the pressure sensor is greater than or equal to a set pressure.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 이원 냉동시스템이 도시된 구성도이다.2 is a block diagram showing a binary refrigeration system according to the present invention.
본 발명에 따른 이원 냉동시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 냉매가 상대적으로 높은 온도로 압축, 응축, 팽창, 증발되면서 순환되도록 하기 위하여 압축기(52), 응축기(54), 팽창수단(56), 증발기(58)가 냉매배관에 의해 서로 연결된 고온 냉동사이클(50)과; 상기 고온 냉동사이클(50)을 순환하는 냉매와 비등점이 다른 냉매가 상대적으로 낮은 온도로 압축, 응축, 팽창, 증발되면서 순환되도록 하기 위하여 압축기(62), 응축기(65), 팽창수단(66), 증발기(68)가 냉매배관에 의해 서로 연결된 저온 냉동사이클(60)과; 상기 저압 냉동사이클(60)에서 냉매의 압력이 설정압력 이상인 경우 상기 저압 냉동사이클(60) 중 상기 응축기(65)로 유입되기 전 냉매의 일부가 일시 저장되어 부피가 팽창함으로 감압되도록 하는 보조 저장탱크(86)와; 상기 보조 저장탱크(86)에서 감압된 냉매가 통과하면서 속도가 느려짐으로 더 감압되도록 하여 다시 상기 저압 냉동사이클(60) 중 상기 압축기(62)로 유입되도록 하는 보조 감압수단(88)으로 이루어진다.In the dual refrigeration system according to the present invention, as shown in FIG. 2, the compressor (52), the condenser (54), the expansion means (56), and the like so as to circulate as the refrigerant is compressed, condensed, expanded, and evaporated to a relatively high temperature. A high temperature refrigeration cycle 50 in which the evaporator 58 is connected to each other by a refrigerant pipe; Compressor 62, condenser 65, expansion means 66, so that the refrigerant circulating the hot refrigeration cycle 50 and the refrigerant having a different boiling point is circulated while being compressed, condensed, expanded, and evaporated to a relatively low temperature. A low temperature refrigeration cycle 60 in which the evaporator 68 is connected to each other by a refrigerant pipe; When the pressure of the refrigerant in the low pressure refrigerating cycle 60 is greater than the set pressure, the auxiliary storage tank to temporarily store a portion of the refrigerant before flowing into the condenser 65 of the low pressure refrigeration cycle 60 to expand the pressure to expand the pressure 86; As the refrigerant depressurized in the auxiliary storage tank 86 passes, the pressure is lowered to further reduce the pressure, and the auxiliary pressure reducing means 88 is introduced to the compressor 62 of the low pressure refrigeration cycle 60 again.
물론, 상기 고온 냉동사이클(50) 및 저온 냉동사이클(60) 측의 팽창수단(56,66)은 모세관이 적용되는데, 전자팽창밸브 등 다양하게 구성될 수 있으며, 상기 고온 냉동사이클(50)에서 상기 응축기(54)의 일측에는 상기 응축기(54) 측으로 외부 공기를 송풍시키는 송풍팬(54f)이 더 설치되고, 상기 저온 냉동사이클(60)에서 상기 증발기(68) 일측에는 상기 증발기(68)를 통과한 냉기가 소정의 공간(냉동실 또는 냉장실) 측으로 송풍되도록 하는 냉기 순환용 팬(68f)이 더 설치된다.Of course, the expansion means (56, 66) of the high temperature refrigeration cycle (50) and the low temperature refrigeration cycle (60) is applied to the capillary tube, it can be configured in various ways, such as an electronic expansion valve, in the high temperature refrigeration cycle (50) One side of the condenser 54 is further provided with a blower fan 54f for blowing outside air toward the condenser 54 side, the evaporator 68 on one side of the evaporator 68 in the low temperature refrigeration cycle (60). A cold air circulation fan 68f is further provided so that the cold air that has passed through is blown to a predetermined space (freezer or refrigerating chamber) side.
그리고, 상기 저온 냉동사이클(60)에는 상기 압축기(62)에서 토출되는 냉매의 일부를 응축시켜 다시 상기 압축기(62)로 유입되도록 하는 예냉기(63)와, 상기 압축기(62) 및 예냉기(63)를 통과한 냉매에 포함된 오일을 걸러내어 다시 상기 압축기(62) 측으로 유입되도록 하는 오일분리기(64)가 더 포함되도록 구성된다.In the low temperature refrigerating cycle 60, a precooler 63 condenses a part of the refrigerant discharged from the compressor 62 and flows it back into the compressor 62, and the compressor 62 and the precooler ( It is configured to further include an oil separator 64 to filter the oil contained in the refrigerant passing through 63 to be introduced to the compressor 62 again.
여기서, 상기 중간 열교환기(70)는 상기 고온 냉동사이클의 증발기(58)와 상기 저온 냉동사이클의 응축기(65)가 일체로 형성되도록 함과 아울러 외부와 열교환이 이루어지지 않도록 단열시키기 때문에 상기 저온 냉동사이클의 응축기(65)가 상기 고온 냉동사이클의 증발기(58)에 의해 냉각되어 보다 저온저압의 냉매로 응축시킴으로 상기 저온 냉동사이클을 순환하는 냉매의 온도 및 압력을 보다 낮추어 주어 초저온 냉동이 가능하도록 한다.Here, the intermediate heat exchanger (70) is formed so that the evaporator (58) of the high temperature refrigeration cycle and the condenser (65) of the low temperature refrigeration cycle are integrally formed and insulated so that heat exchange is not performed with the outside. The condenser 65 of the cycle is cooled by the evaporator 58 of the high temperature refrigeration cycle to condense into a refrigerant having a low temperature and low pressure, thereby lowering the temperature and pressure of the refrigerant circulating in the low temperature refrigeration cycle, thereby enabling ultra low temperature refrigeration. .
그런데, 상기 저온 냉동사이클(60)에서 순환하는 냉매의 특성상 상기 응축기(65)로 유입되는 냉매의 압력이 설정압력 이상인 경우 전체적으로 상기 저온 냉동사이클(60)을 순환하는 냉매의 압력 및 온도가 높아지게 됨으로 냉동효율을 떨어뜨리게 되고, 이러한 것을 방지하기 위하여 상기 압축기(62)에서 토출된 냉매가 상기 응축기(65)로 유입되기 전에 냉매의 압력을 강하시키기 위하여 상기 응축기(65)로 냉매를 유입시키는 냉매배관으로부터 분지되어 다시 상기 압축기(62) 측으로 연결된 보조 냉매배관이 설치되고, 상기 보조 냉매배관 상에 상기 보조 저장탱크(86) 및 보조 감압수단(88)이 설치된다.However, when the pressure of the refrigerant flowing into the condenser 65 is greater than or equal to a set pressure due to the characteristics of the refrigerant circulating in the low temperature refrigeration cycle 60, the pressure and temperature of the refrigerant circulating in the low temperature refrigeration cycle 60 are increased. Refrigerant efficiency is reduced, and in order to prevent this, the refrigerant pipe for introducing the refrigerant into the condenser 65 to lower the pressure of the refrigerant before the refrigerant discharged from the compressor 62 flows into the condenser 65. Auxiliary refrigerant pipes branched from and connected to the compressor 62 side are installed again, and the auxiliary storage tank 86 and the auxiliary decompression means 88 are installed on the auxiliary refrigerant pipes.
아울러, 상기 응축기(65)와 보조 저장탱크(86) 사이의 보조 냉매배관에는 상기 응축기(65)로 유입되기 전에 냉매의 압력을 측정하는 압력센서(82) 및 상기 압력센서(82)에 의해 측정된 냉매의 압력이 설정압력 이상인 경우 상기 보조 냉매배관의 유로를 개방시키도록 작동되는 개폐밸브(84)가 각각 설치된다.In addition, the auxiliary refrigerant pipe between the condenser 65 and the auxiliary storage tank 86 is measured by the pressure sensor 82 and the pressure sensor 82 to measure the pressure of the refrigerant before flowing into the condenser 65. When the pressure of the refrigerant is set higher than the set pressure, each of the opening and closing valve 84 is operated to open the flow path of the auxiliary refrigerant pipe.
이때, 상기 압력센서(82)는 상기 개폐밸브(84)의 작동을 조절하도록 하되, 상기 저온 냉동사이클(60)의 어느 부분에 설치되어 냉매의 압력을 측정하더라도 무방하며, 상기 개폐밸브(84)는 일종의 솔레노이드 밸브가 적용되는 것이 바람직하다.At this time, the pressure sensor 82 to adjust the operation of the on-off valve 84, it may be installed in any part of the low temperature refrigeration cycle 60 to measure the pressure of the refrigerant, the on-off valve 84 It is preferable that a kind of solenoid valve is applied.
그리고, 상기 보조 저장탱크(86)는 냉매가 유입되는 경우 급격하게 부피가 커지도록 하여 압력을 강하시키도록 내부에 소정의 공간을 가지도록 형성되고, 상기 보조 감압수단(88)은 상기 보조 냉매배관의 직경이 가늘게 형성된 모세관이 적용되거나, 상기 보조 냉매배관의 개폐 정도를 조절할 수 있는 전자팽창밸브 또는 온도감압팽창밸브가 적용되는 것이 바람직하되, 상기 보조 감압수단(88)으로 상기 모세관이 적용되는 경우 상기 모세관으로 유입되는 냉매의 건도를 높이기 위하여 상기 모세관 선단 측에 드라이어(87)가 설치되는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the auxiliary storage tank 86 is formed to have a predetermined space therein to lower the pressure by rapidly increasing the volume when the refrigerant is introduced, the auxiliary decompression means 88 is the auxiliary refrigerant pipe It is preferable that a capillary tube having a thin diameter is applied, or an electronic expansion valve or a temperature reduction expansion valve for controlling the opening and closing degree of the auxiliary refrigerant pipe is applied, but the capillary tube is applied as the auxiliary decompression means 88. In order to increase the dryness of the refrigerant flowing into the capillary tube, it is more preferable that the dryer 87 is installed at the capillary tip side.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다. Looking at the operation of the present invention configured as described above are as follows.
상기 고온 냉동사이클(50) 측 압축기(52)가 작동됨에 따라 냉매가 상기 압축기(52), 응축기(54), 팽창수단(56), 중간 열교환기(70) 중 증발기(58)를 통과하면서 압축, 응축, 팽창, 증발되어 순환하게 되고, 상기 저온 냉동사이클(60) 측 압축기(62)가 작동됨에 따라 상기 고온 냉동사이클(50)을 순환하는 냉매와 다른 냉매가 상기 압축기(62), 예냉기(63), 오일분리기(64), 중간 열교환기(70) 중 응축기(65), 팽창수단(66), 증발기(68)를 통과하면서 압축, 응축, 팽창, 증발되어 순환하게 된다.As the compressor 52 of the high temperature refrigerating cycle 50 is operated, refrigerant is compressed while passing through the evaporator 58 of the compressor 52, the condenser 54, the expansion means 56, and the intermediate heat exchanger 70. And a refrigerant circulating through the condensation, expansion, and evaporation, and the refrigerant circulating in the high temperature refrigeration cycle 50 as the compressor 62 of the low temperature refrigeration cycle 60 is operated. Compression, condensation, expansion, and evaporation are performed while passing through the condenser 65, the expansion means 66, and the evaporator 68 of the oil separator 64 and the intermediate heat exchanger 70.
이때, 상기 중간 열교환기(70)에서 상기 고온 냉동사이클의 증발기(58)에 의해 상기 저온 냉동사이클의 응축기(65)가 냉각되어 응축되고, 상기 고온 냉동사이클의 응축기(54) 및 상기 저온 냉동사이클의 예냉기(63)가 외부공기와 열교환 작용을 하여 각각 응축되도록 한다.At this time, the condenser 65 of the low temperature refrigeration cycle is cooled and condensed by the evaporator 58 of the high temperature refrigeration cycle in the intermediate heat exchanger 70, and the condenser 54 of the high temperature refrigeration cycle and the low temperature refrigeration cycle. The precooler 63 of the heat exchange action with the external air to condense each.
결과적으로, 상기 저온 냉동사이클(60)은 상기 압축기(62)를 통과한 고온고압의 기체냉매가 상기 예냉기(63)를 통과하면서 외부공기와 열교환 작용을 통하여 일부 응축된 다음, 상기 응축기(65)를 통과하면서 외부공기보다 상대적으로 저온인 상기 고온 냉동사이클의 증발기(58)에 의해 단열 냉각되어 완전히 액체냉매로 응축되기 때문에 보다 낮은 온도 및 압력의 냉매가 냉동사이클을 순환되도록 하여 상기 증발기(68)에서 초저온 냉각이 이루어지도록 한다.As a result, the low temperature refrigerating cycle 60 is partially condensed through the heat exchange action with the outside air while the high temperature and high pressure gas refrigerant passing through the compressor 62 passes through the precooler 63, and then the condenser 65. And heat insulation by the evaporator 58 of the high temperature refrigeration cycle, which is relatively lower than the outside air, and completely condensed into the liquid refrigerant, thereby allowing the refrigerant having a lower temperature and pressure to circulate the refrigeration cycle. To ensure cryogenic cooling.
한편, 상기 저온 냉동사이클(60)에서 상기 예냉기(63)를 통과하여 상기 응축기(65)로 유입되기 전에 냉매의 압력이 상기 압력센서(82)에 의해 설정압력 이상으로 감지되는 경우, 상기 압력센서(82)가 상기 개폐밸브(84)를 개방시키도록 하여 일부 고온고압의 냉매(Two-phase)가 상기 분지 냉매배관을 따라 유동되고, 고온고압의 냉매(Two-phase)는 상기 보조 저장탱크(86)로 유입되어 통과하면서 부피가 커짐으로 압력이 일부 강하되며, 상기 보조 저장탱크(86)를 통과한 냉매는 상기 보조 감압수단(88)을 통과하면서 속도가 느려짐으로 다시 압력이 강하된다.On the other hand, when the pressure of the refrigerant is detected by the pressure sensor 82 or more than the set pressure before passing through the precooler (63) in the low temperature refrigeration cycle (60) to the condenser (65), the pressure A sensor 82 causes the on-off valve 84 to open, so that some high-temperature, high-pressure two-phase refrigerant flows along the branched refrigerant pipe, and the high-temperature, high-pressure refrigerant two-phase flows into the auxiliary storage tank. The pressure is partially dropped as the volume is increased and flows into the 86, and the refrigerant passing through the auxiliary storage tank 86 is lowered again as the speed decreases while passing through the auxiliary pressure reducing means 88.
따라서, 상기와 같이 저온 냉동사이클(60)을 순환하는 냉매가 상기 압축기(62)에서 압축된 다음, 이상 고온 특성을 나타내더라도 상기 보조 저장탱크(86) 및 보조 감압수단(88)을 통과하면서 두 번에 걸쳐 압력이 강하됨으로 시스템을 안정적으로 작동시킬 수 있다. Therefore, the refrigerant circulating in the low temperature refrigerating cycle 60 as described above is compressed by the compressor 62, and then passes through the auxiliary storage tank 86 and the auxiliary decompression means 88 even though exhibiting abnormal high temperature characteristics. The pressure drops over time, allowing the system to operate stably.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 이원 냉동시스템은 저온 냉동사이클에서 압축기와 응축기 사이에 냉매배관에서 분지되어 다시 압축기로 연결된 보조 냉매배관이 설치됨과 아울러 이러한 보조 냉매배관 상에 냉매의 부피를 증가시킴으로 냉매의 압력을 낮추어주는 보조 저장탱크 및 냉매의 속도를 늦추어줌으로 냉매의 압력을 낮추어주는 보조 감압수단이 설치되기 때문에 저온 냉동사이클에서 응축기로 유입되는 냉매의 압력이 설정압력 이상이더라도 냉매가 보조 냉매배관으로 유동되어 각각 보조 저장탱크와 보조 감압수단을 통과하면서 두 번에 걸쳐 감압됨으로 전체적인 시스템이 안정적으로 작동되도록 할 뿐 아니라 나아가 저온 냉동사이클이 안정적으로 작동됨에 따라 전체 냉동사이클의 냉동효율을 높일 수 있는 이점이 있다.The dual refrigeration system according to the present invention configured as described above is provided with an auxiliary refrigerant pipe branched from the refrigerant pipe between the compressor and the condenser in the low temperature refrigeration cycle and connected to the compressor again, and increases the volume of the refrigerant on the auxiliary refrigerant pipe. Auxiliary storage tank that lowers the pressure of the refrigerant and auxiliary pressure reducing means that lowers the refrigerant pressure by slowing down the speed of the refrigerant are installed so that the refrigerant is the auxiliary refrigerant even if the pressure of the refrigerant flowing into the condenser in the low temperature refrigeration cycle is higher than the set pressure. It flows into the pipe and passes through the auxiliary storage tank and the auxiliary decompression means, and the pressure is reduced twice so that the whole system can be stably operated. Furthermore, as the low temperature refrigeration cycle is operated stably, the refrigeration efficiency of the entire refrigeration cycle can be increased. There is an advantage to that.
도 1은 일반적인 이원 냉동시스템이 도시된 구성도,1 is a configuration diagram showing a general binary refrigeration system,
도 2는 본 발명에 따른 이원 냉동시스템이 도시된 구성도이다. 2 is a block diagram showing a binary refrigeration system according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
50 : 고온 냉동사이클 52 : 고온 냉동사이클의 압축기50: high temperature refrigeration cycle 52: high temperature refrigeration cycle compressor
54 : 고온 냉동사이클의 응축기 56 : 고온 냉동사이클의 팽창수단54 condenser of high temperature refrigeration cycle 56 expansion means of high temperature refrigeration cycle
58 : 고온 냉동사이클의 증발기 60 : 저온 냉동사이클58: evaporator of the high temperature refrigeration cycle 60: low temperature refrigeration cycle
62 : 저온 냉동사이클의 압축기 63 : 저온 냉동사이클의 예냉기62: compressor of low temperature refrigeration cycle 63: precooler of low temperature refrigeration cycle
64 : 오일분리기 65 : 저온 냉동사이클의 응축기64: oil separator 65: condenser of low temperature refrigeration cycle
66 : 저온 냉동사이클의 팽창수단 68 : 저온 냉동사이클의 증발기66: expansion means of the low temperature refrigeration cycle 68: evaporator of the low temperature refrigeration cycle
70 : 중간 열교환기 82 : 압력센서70: intermediate heat exchanger 82: pressure sensor
84 : 개폐밸브 86 : 보조 저장탱크84: on-off valve 86: auxiliary storage tank
87 : 드라이어 88 : 보조 감압밸브 87: dryer 88: auxiliary pressure reducing valve
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101461519B1 (en) * | 2013-04-29 | 2014-11-13 | 주식회사 엠티에스 | Duality Cold Cycle Heat pump system of Control method |
| CN109847399A (en) * | 2019-04-11 | 2019-06-07 | 代金霞 | A kind of volatile materials condensation recycling method and device to be run without interruption using gas self heat defrosting |
| CN111735224A (en) * | 2020-01-21 | 2020-10-02 | 天津冷源工程设计院 | Refrigerating system suitable for multiple load working condition |
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2003
- 2003-12-19 KR KR1020030093749A patent/KR20050062078A/en not_active Application Discontinuation
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