KR20130140469A

KR20130140469A - 기액 분리기 및 이를 이용한 냉동장치

Info

Publication number: KR20130140469A
Application number: KR1020120063897A
Authority: KR
Inventors: 김영득; 이성재; 이주성; 권준호
Original assignee: (주) 케이쓰리우성네트웍스; 인덕대학교 산학협력단
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2013-12-24
Also published as: KR101357130B1

Abstract

본 발명은 기액 분리기 및 이를 이용한 냉동장치에 관한 것으로, 본 발명의 기액 분리기는 기체와 액체를 분리하기 위한 분리실과, 혼합된 기체와 액체를 분리실로 공급하기 위한 입구부와, 분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 기체 출구부와, 분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 액체 출구부와, 분리실 내부 상측의 기체를 냉각하여 액체로 만들기 위한 냉각부가 분리실 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

기액 분리기 및 이를 이용한 냉동장치{Seperator And Refrigerating Apparatus Using The Same}

본 발명은 기액 분리기 및 이를 이용한 냉동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초저온 냉동사이클인 오토 캐스케이드(Auto Cascade) 방식을 사용하는 초저온 냉동장치에 보다 적합한 기액 분리기 및 이를 이용한 냉동장치에 관한 것이다.

초저온 냉동장치를 구성하기 위한 대표적인 방법으로는 2대의 압축기로 이원 냉동 사이클을 구성하는 방법이 있는데, 이와 같은 이원 냉동 사이클은 주로 -80℃ 이하의 초저온 설비에 사용되며, 각각 다른 두 가지 냉매를 사용하는 각기 다른 냉동 사이클로 구성된다.

2대의 압축기 대신 1대의 압축기를 사용하여 원가의 부담을 줄인 초저온 냉동 시스템의 대표적인 방식이 오토 캐스케이드 방식이다. 오토 캐스케이드 방식은 서로 임계온도가 다른 저압 냉매와 고압 냉매를 사용하며 응축기와 팽창밸브 사이에 단수 또는 복수의 열교환기 및 기액 분리기를 설치하여 저온 냉매를 냉각한 뒤 이를 팽창시켜 초저온을 실현시키는 방식이다.

본 출원서에서 고온 냉매와 저온 냉매란 2개의 냉매 중 임계온도가 높은 냉매를 고온 냉매라 하며, 임계온도가 낮은 냉매를 저온 냉매라 하기로 한다.

도 1은 상기 오토 캐스케이드 방식의 냉동 사이클을 구비한 냉동장치의 일례를 나타낸 것으로, 고온 냉매와 저온 냉매를 혼합하여 사용하는 것이다.

고온 냉매와 저온 냉매가 혼합된 혼합 냉매가 압축기(10)에서 압축되어 응축기(20)로 공급되며, 응축기(20)에서 방열되어 저온 냉매보다 임계 온도가 높은 고온 냉매가 액화된 혼합 냉매는 기상(氣狀)의 저온 냉매와 액상(液狀)의 고온 냉매가 혼합된 상태가 된다. 응축기에서 배출된 혼합 냉매는 기액 분리기(70)에 공급되어 기상의 저온 냉매와 액상의 고온 냉매가 서로 분리되게 된다. 기액 분리기(70)에서 배출된 액상의 고온 냉매는 고온측 팽창 밸브(60)를 통해 팽창된 후, 오토 캐스케이드 열교환기(50)로 공급된다. 또한, 기액 분리기(70)에서 배출된 기상의 저온 냉매는 오토 캐스케이드 열교환기(50)로 공급되어, 고온 측 팽창 밸브(60)를 통해 팽창되면서 냉각된 고온 냉매와 열교환을 이루며 냉각되게 된다. 오토 캐스케이드 열교환기(50)를 통과하면서 예냉된 저온 냉매는 저온측 팽창밸브(80)를 통해 냉각된 후, 증발기(40)로 공급되어 증발기 주위의 열을 흡수하게 된다. 증발기(40)에서 배출되는 저온 냉매는 오토 캐스케이드 열교환기(50)에서 배출되는 고온 냉매와 혼합되어 다시 압축기(10)로 공급되게 된다.

상기와 같은 종래의 오토 캐스케이드 방식의 냉동 사이클에서는 기액 분리기(70)에 유입되는 혼합 냉매에 고온 냉매의 기상 성분이 혼입되어 있기 때문에 냉각 효율이 낮아지는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 10-2012-0008124호에 개시된 바와 같이 최근까지도 기액 분리기는 기체에 함유된 액체를 제거하기 위한 것이었을 뿐, 서로 다른 임계온도를 가진 2종의 냉매에서 액상을 이루어야 할 고온 냉매의 기상 성분을 제거하기 위한 것은 개시된 바 없다.

KR 10-2012-0008124 A, 2012. 1. 30., 요약

본 발명은 서로 다른 임계온도를 가지는 2종 이상의 냉매를 사용하며, 하나의 압축기를 사용하는 오토 캐스케이드 방식의 냉각 사이클에 의한 냉동장치에 있어서 분리되어야 할 액상 고온 냉매의 기상 성분이 기상의 저온 냉매에 혼입되는 것을 감소시키는 기액 분리기를 제공함을 주된 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 이와 같은 기액 분리기를 사용함으로써 고온 냉매와 저온 냉매를 분리시켜 오토 캐스케이드 냉각 사이클의 효율을 높인 냉동장치를 공급하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 기액 분리기는

기체와 액체를 분리하기 위한 분리실과,

혼합된 기체와 액체를 분리실로 공급하기 위한 입구부와,

분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 기체 출구부와,

분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 액체 출구부와,

분리실 내부 상측의 기체를 냉각하여 액체로 만들기 위한 냉각부가 분리실 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 기액 분리기는

기체와 액체를 분리하기 위한 제 1 분리실과,

혼합된 기체와 액체를 제 1 분리실로 공급하기 위한 제 1 입구부와,

제 1 분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 제 1 기체 출구부와,

제 1 분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 제 1 액체 출구부와,

제 1 기체 출구부로 배출된 기체가 이송되는 기체 이송 관로와,

상기 기체 이송관로를 냉각시키기 위한 냉각부와,

상기 냉각부에 의해 냉각된 기체 이송관로를 통과한 기체와 액체를 분리하기 위한 제 2 분리실과,

상기 냉각부에 의해 냉각된 기체 이송관로를 통과한 기체와 액체를 상기 제 2 분리실로 공급하기 위한 제 2 입구부와,

제 2 분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 제 2 기체 출구부와,

제 2 분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 제 2 액체 출구부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기액 분리기를 이용한 냉동장치는,

고온 냉매와 저온 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 압축하기 위한 압축기와,

압축기에서 배출된 혼합 냉매를 응축하기 위한 응축기와,

응축기에서 배출된 혼합 냉매를 저온 냉매와 고온 냉매로 분리하기 위한 기액 분리기와,

기액 분리기로부터 배출된 액상의 고온 냉매를 팽창시키기 위한 고온측 팽창 밸브와,

상기 고온측 팽창 밸브에서 배출되는 고온 냉매를 통하여, 상기 기액 분리기에서 배출되는 기상의 저온 냉매를 예냉시키는 오토 캐스케이드 열교환기와,

상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 예냉되어 배출되는 저온 냉매를 팽창시키는 저온측 팽창밸브와,

상기 저온측 팽창밸브로부터 배출되는 저온 냉매를 증발시키는 증발기와,

상기 증발기로부터 배출되는 저온 냉매와 상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 배출되는 고온 냉매가 혼합되는 혼합부와,

혼합부에서 공급되는 혼합 냉매를 사용하여 기액 분리기 내부의 기상 고온 냉매를 액화시킨 후 압축기로 혼합 냉매를 공급하는 냉각부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 기액 분리기를 이용한 냉동장치는,

압축기에서 배출된 혼합 냉매를 응축하기 위한 응축기와,

응축기에서 배출된 혼합 냉매를 저온 냉매와 고온 냉매로 분리하기 위한 제 1 기액 분리기와,

제 1 기액 분리기의 기체 출구부로 배출되며, 기상의 저온 냉매가 주를 이루며 기상의 고온 냉매가 혼합된 기체가 이송되는 기체 이송 관로와,

상기 기체 이송관로를 냉각시키기 위한 냉각부와,

상기 냉각부에 의해 냉각된 기체 이송관로를 통과한 저온 냉매와 고온 냉매를 다시 기액 분리하기 위한 제 2 기액 분리 장치와,

제 1, 2 기액 분리기로부터 배출된 액상의 고온 냉매를 팽창시키기 위한 고온측 팽창 밸브와,

상기 고온측 팽창 밸브에서 배출되는 고온 냉매를 통하여, 상기 제 2 기액 분리기에서 배출되는 기상의 저온 냉매를 예냉시키는 오토 캐스케이드 열교환기와,

상기 증발기로부터 배출되는 저온 냉매와 상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 배출되는 고온 냉매가 혼합되며 혼합된 혼합 냉매를 냉각부를 거쳐 압축기로 이송하는 혼합부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기액 분리기를 사용하면 기액분리의 효율이 높고, 서로 다른 임계온도를 가지는 2종 이상의 냉매와 하나의 압축기를 사용하는 오토 캐스케이드 방식의 냉각 사이클에 의한 냉동장치에 있어서 분리되어야 할 액상 고온 냉매의 기상 성분이 기상의 저온 냉매에 혼입되는 것을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 기액 분리기를 사용함으로써 냉동장치의 냉각 효율을 높일 수 있는 효과도 있다.

도 1은 종래의 오토 캐스케이드 방식의 냉동장치를 나타낸 도.
도 2는 본 발명 일 실시예 기액 분리기의 형태를 나타낸 도.
도 3은 본 발명 또 다른 실시예 기액 분리기의 형태를 나타낸 도.
도 4,5는 도 2,3의 기액 분리기를 사용한 냉동장치를 나타낸 도.

이하, 본 발명을 그 실시예에 따라 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 일 실시예 기액 분리기의 구조를 나타낸 도이다.

도 2에서 도면에 표시된 ●는 액체를 나타내는 것이며, ○는 기체를 나타낸 것이다.

본 실시예 기액 분리기(70)는 기체와 액체를 분리하기 위한 분리실(71), 혼합된 기체와 액체를 분리실로 공급하기 위한 입구부(72), 분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 기체 출구부(74), 분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 액체 출구부(73)를 구비하고 있다.

분리실(71)의 내부에서 기체는 분리실 상측에 위치하고, 액체는 분리실 하부에 위치하는 것은 기체와 액체의 무게 등에 이루어지는 것으로 기액 분리기의 기본 구조로 당연한 것이다.

예를 들어 액체인 물과, 공기 및 수증기로 이루어진 기체가 입구부(72)로 유입되면, 액체인 물은 분리실(71) 하부로 흘러 내려 기체와 분리되며 액체 출구부(73)로 배출되지만, 공기 및 수증기로 이루어진 기체는 수증기를 함유한 채 기체 출구부(74)로 배출되게 되며, 수증기는 이후 주위 온도에 따라 다시 액체인 물로 변화되어 부식 등의 문제점을 일으키게 된다.

도면에 도시된 것과 같이 분리실 내부에 냉각부(100)를 설치하게 되면, 분리실 내부의 상측 기체에서 수증기를 제거하기 위해서는 수증기를 액체인 물로 변화시키는 것이 가능하며, 이에 따라 기체 출구부(74)로 배출되는 기체에서 수증기를 완전히 또는 대폭 감소시킬 수 있게 된다.

본 실시예에서 분리실 내부에 위치한 냉각부는 코일 형태의 파이프 내로 냉각수 등 냉매를 투입하는 형태의 것이지만, 열전소자 등을 이용하여 냉각하는 형태의 것도 가능할 것이다.

도 3은 본 발명 또 다른 실시예 기액 분리기의 구조를 나타낸 것으로, 본 실시예의 기액 분리기는,

기체와 액체를 분리하기 위한 제 1 분리실(171)과,

혼합된 기체와 액체를 제 1 분리실(171)로 공급하기 위한 제 1 입구부(172)와,

제 1 분리실(171) 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 제 1 기체 출구부(174)와,

제 1 분리실(171) 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 제 1 액체 출구부(173)와,

제 1 기체 출구부(174)로 배출된 기체가 이송되는 기체 이송 관로(110)와,

상기 기체 이송관로(110)를 냉각시키기 위한 냉각부(100)와,

상기 냉각부(100)에 의해 냉각된 기체 이송관로를 통과한 기체와 액체를 분리하기 위한 제 2 분리실(271)과,

냉각부(100)에 의해 냉각된 기체 이송관로(110)를 통과한 기체와 액체를 상기 제 2 분리실(271)로 공급하기 위한 제 2 입구부(272)와,

제 2 분리실(271) 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 제 2 기체 출구부(274)와,

제 2 분리실(271) 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 제 2 액체 출구부(273)로 이루어져 있다.

제 1 분리실(171)에서 기액분리되어 제 1 기체 배출구(174)로 배출되는 기체에는 공기 뿐만 아니라 수증기도 섞여 있게 된다. 제 1 기체 배출구(174)와 제 2 입구부(272)사이에 설치된 기체 이송관로(110)는 냉매가 흐르는 냉각부(100)에 의해 둘러쌓여 있어 냉각부(100)는 기체 이송관로(110)를 냉각하게 되며, 냉각된 기체 이송관로(110)를 통과하는 기체에 함유된 수증기는 액체로 변화하게 된다.

제 2 분리실(271)에서는 제 2 입구부(272)로 유입된 기체와 액체를 다시 기액분리함으로써, 제 2 기체 출구부(274)로 배출되는 기체에서 수증기를 완전히 또는 대폭 감소시킬 수 있게 된다.

본 실시예에서 냉각부(100)는 기체 이송관로(110)를 냉각시키기 위해 기체 이송관로(110)의 외주연을 둘러싸는 형태의 것으로 설명하였으나, 열전소자를 사용하는 기체 이송관로(110)의 외주연을 냉각시키는 형태의 것도 가능할 것이다.

상기와 같은 본 발명 특유의 기액 분리기를 서로 다른 임계온도를 가지는 2종 이상의 냉매를 사용하며 하나의 압축기를 사용하는 오토 캐스케이드 방식의 냉각 사이클에 의한 냉동장치에 사용하게 되면, 초저온의 냉동장치를 보다 효율적으로 구현할 수 있게 된다.

이하, 본 발명 특유의 기액 분리기를 이러한 냉동장치에 사용한 형태에 대하여 설명한다.

도 4는 도 2에 도시된 기액 분리기를 사용한 냉동장치의 일 실시예를 도시한 것이다.

본 실시예의 냉동장치는,

고온 냉매와 저온 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 압축하기 위한 압축기(10)와,

압축기(10)에서 배출된 혼합 냉매를 응축하기 위한 응축기(20)와,

응축기(20)에서 배출된 혼합 냉매를 저온 냉매와 고온 냉매로 분리하기 위한 기액 분리기(70)와,

기액 분리기(70)로부터 배출된 액상의 고온 냉매를 팽창시키기 위한 고온측 팽창 밸브(60)와,

상기 고온측 팽창 밸브(60)에서 배출되는 고온 냉매를 통하여, 상기 기액 분리기(70)에서 배출되는 기상의 저온 냉매를 예냉시키는 오토 캐스케이드 열교환기(50)와,

상기 오토 캐스케이드 열교환기(50)로부터 예냉되어 배출되는 저온 냉매를 팽창시키는 저온측 팽창밸브(80)와,

상기 저온측 팽창밸브(80)로부터 배출되는 저온 냉매를 증발시키는 증발기(40)와,

상기 증발기(40)로부터 배출되는 저온 냉매와 상기 오토 캐스케이드 열교환기(50)로부터 배출되는 고온 냉매가 혼합되는 혼합부(90)와,

혼합부(90)에서 공급되는 혼합 냉매를 사용하여 기액 분리기(70) 내부의 기상 고온 냉매를 액화시킨 후 압축기(10)로 혼합 냉매를 공급하는 냉각부(100)로 이루어져 있다.

본 실시예에서는 고온 냉매로 R-134a, 저온 냉매로 R-23을 사용하였다.

먼저 고온 냉매와 저온 냉매가 혼합된 혼합 냉매가 압축기(10)에서 압축되어 응축기(20)로 공급된다. 이때 압축기(10)로부터 토출되는 혼합 냉매의 온도는 80~100℃정도이다.

응축기(20)에서 방열되어 저온 냉매보다 임계 온도가 높은 고온 냉매가 액화된 혼합 냉매는 기상(氣狀)의 저온 냉매와 액상(液狀)의 고온 냉매가 혼합된 상태가 되며, 이때 혼합 냉매의 온도은 약 30~40℃ 정도이다.

응축기(20)에서 배출된 혼합 냉매는 기액 분리기(70)에 공급되어 기상의 저온 냉매와 액상의 고온 냉매가 서로 분리되게 된다.

기액 분리기(70)에서 배출된 액상의 고온 냉매는 고온측 팽창 밸브(60)를 통해 팽창되어 온도가 약 -30℃정도로 낮아진 후, 오토 캐스케이드 열교환기(50)로 공급된다.

또한, 기액 분리기(70)에서 냉각부(100)에 의해 냉각되어 배출된 약 5~25℃ 정도의 기상의 저온 냉매는 오토 캐스케이드 열교환기(50)로 공급되어, 고온 측 팽창 밸브(60)를 통해 팽창하며 냉각된 고온 냉매와 열교환을 이루며 약 -25 ~ -5℃ 정도로 예냉되게 된다.

오토 캐스케이드 열교환기(50)에서 예냉된 저온 냉매는 저온측 팽창밸브(80)을 통해 팽창된 후, 약 -60 ~ -70℃ 정도의 온도로 증발기(40)로 공급되어 증발기 주위의 열을 흡수하게 된다.

증발기(40)에서 배출되는 저온 냉매와 오토 캐스케이드 열교환기(50)에서 배출되는 고온 냉매는 혼합부(90)에서 혼합되어 약 -20 ~ 0℃ 정도의 온도를 가진 혼합 냉매를 이루어 냉각부(100)로 공급되게 된다.

냉각부(100)로 공급된 혼합 냉매는 기상의 고온 냉매를 응축시켜 액상으로 변화시킨 후, 약 0-15℃ 정도의 온도로 압축기(10)로 공급되게 된다.

상기와 같은 구성 및 작용관계에 따라, 기액 분리기(70)에서 기상의 고온 냉매를 액상으로 변화시켜 분리시킬 수 있기 때문에 오토 캐스케이드 열교환기(50)에 공급되는 저온 냉매의 순도가 높아지며 저온측 팽창밸브(80)에 의해 팽창한 후의 온도가 대폭 낮아질 수 있게 된다.

도 5는 도 3에 도시된 기액 분리기를 사용한 냉동장치의 일 실시예를 도시한 것이다.

도 5에 도시된 실시예의 냉동장치는

응축기(20)에서 배출된 혼합 냉매를 저온 냉매와 고온 냉매로 분리하기 위한 제 1 기액 분리기(701)와,

제 1 기액 분리기(701)의 기체 출구부로 배출되며, 기상의 저온 냉매가 주를 이루며 기상의 고온 냉매가 혼합된 기체가 이송되는 기체 이송 관로(110)와,

상기 기체 이송관로(110)를 냉각시키기 위한 냉각부(100)와,

상기 냉각부(100)에 의해 냉각된 기체 이송관로(110)를 통과한 저온 냉매와 고온 냉매를 다시 기액 분리하기 위한 제 2 기액 분리 장치(702)와,

제 1, 2 기액 분리기(701,702)로부터 배출된 액상의 고온 냉매를 팽창시키기 위한 고온측 팽창 밸브(60)와,

상기 고온측 팽창 밸브(60)에서 배출되는 고온 냉매를 통하여, 상기 제 2 기액 분리기(702)에서 배출되는 기상의 저온 냉매를 예냉시키는 오토 캐스케이드 열교환기(50)와,

상기 증발기(40)로부터 배출되는 저온 냉매와 상기 오토 캐스케이드 열교환기(50)로부터 배출되는 고온 냉매가 혼합되며 혼합된 혼합 냉매를 냉각부를 거쳐 압축기로 이송하는 혼합부(90)로 이루어져 있다.

도 5에 도시된 본 실시예는 도 4에 도시된 실시예와 비교하여, 하나의 기액 분리기 대신 제 1,2 기액 분리기(701,702)를 구비하며, 제 1,2 기액 분리기(701,702) 사이의 기체 이송관로(110)를 냉각부(100)가 냉각하는 것에 차이가 있을 뿐, 도 4의 실시예와 유사한 것이므로 당업자라면 도 5의 실시예에 대하여 더 이상 설명하지 않더라도 그 구성요소 간의 작동관계 등에 대하여 잘 이해할 수 있을 것이다.

또한, 도 4 및 도 5에 각각 도시한 실시예에서 도면 부호 A 및 도면 부호 B가 지칭하는 위치 중 하나에, 즉 혼합부(90)와 압축기(10) 사이의 위치에 냉각시킬 공기를 흡입하여 예냉시킬 수 있는 흡입관 열교환기를 설치하는 것도 바람직하다.

10 : 압축기 20 : 응축기 40 : 증발기 50 : 오토 캐스케이드 열교환기
60 : 고온측 팽창밸브 70 : 기액 분리기 80 : 저온측 팽창밸브
100 : 냉각부 110 : 기체 이송관로

Claims

기체와 액체를 분리하기 위한 분리실과,
혼합된 기체와 액체를 분리실로 공급하기 위한 입구부와,
분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 기체 출구부와,
분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 액체 출구부와,
분리실 내부 상측의 기체를 냉각하여 액체로 만들기 위한 냉각부가 분리실 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기액 분리기.
기체와 액체를 분리하기 위한 제 1 분리실과,
혼합된 기체와 액체를 제 1 분리실로 공급하기 위한 제 1 입구부와,
제 1 분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 제 1 기체 출구부와,
제 1 분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 제 1 액체 출구부와,
제 1 기체 출구부로 배출된 기체가 이송되는 기체 이송 관로와,
상기 기체 이송관로를 냉각시키기 위한 냉각부와,
상기 냉각부에 의해 냉각된 기체 이송관로를 통과한 기체와 액체를 분리하기 위한 제 2 분리실과,
상기 냉각부에 의해 냉각된 기체 이송관로를 통과한 기체와 액체를 상기 제 2 분리실로 공급하기 위한 제 2 입구부와,
제 2 분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 제 2 기체 출구부와,
제 2 분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 제 2 액체 출구부로 이루어진 것을 특징으로 하는 기액 분리기.
고온 냉매와 저온 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 압축하기 위한 압축기와,
압축기에서 배출된 혼합 냉매를 응축하기 위한 응축기와,
응축기에서 배출된 혼합 냉매를 저온 냉매와 고온 냉매로 분리하기 위한 기액 분리기와,
기액 분리기로부터 배출된 액상의 고온 냉매를 팽창시키기 위한 고온측 팽창 밸브와,
상기 고온측 팽창 밸브에서 배출되는 고온 냉매를 통하여, 상기 기액 분리기에서 배출되는 기상의 저온 냉매를 예냉시키는 오토 캐스케이드 열교환기와,
상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 예냉되어 배출되는 저온 냉매를 팽창시키는 저온측 팽창밸브와,
상기 저온측 팽창밸브로부터 배출되는 저온 냉매를 증발시키는 증발기와,
상기 증발기로부터 배출되는 저온 냉매와 상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 배출되는 고온 냉매가 혼합되는 혼합부와,
혼합부에서 공급되는 혼합 냉매를 사용하여 기액 분리기 내부의 기상 고온 냉매를 액화시킨 후 압축기로 혼합 냉매를 공급하는 냉각부로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉동장치.
고온 냉매와 저온 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 압축하기 위한 압축기와,
압축기에서 배출된 혼합 냉매를 응축하기 위한 응축기와,
응축기에서 배출된 혼합 냉매를 저온 냉매와 고온 냉매로 분리하기 위한 제 1 기액 분리기와,
제 1 기액 분리기의 기체 출구부로 배출되며, 기상의 저온 냉매가 주를 이루며 기상의 고온 냉매가 혼합된 기체가 이송되는 기체 이송 관로와,
상기 기체 이송관로를 냉각시키기 위한 냉각부와,
상기 냉각부에 의해 냉각된 기체 이송관로를 통과한 저온 냉매와 고온 냉매를 다시 기액 분리하기 위한 제 2 기액 분리 장치와,

제 1, 2 기액 분리기로부터 배출된 액상의 고온 냉매를 팽창시키기 위한 고온측 팽창 밸브와,
상기 고온측 팽창 밸브에서 배출되는 고온 냉매를 통하여, 상기 제 2 기액 분리기에서 배출되는 기상의 저온 냉매를 예냉시키는 오토 캐스케이드 열교환기와,
상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 예냉되어 배출되는 저온 냉매를 팽창시키는 저온측 팽창밸브와,
상기 저온측 팽창밸브로부터 배출되는 저온 냉매를 증발시키는 증발기와,
상기 증발기로부터 배출되는 저온 냉매와 상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 배출되는 고온 냉매가 혼합되며 혼합된 혼합 냉매를 냉각부를 거쳐 압축기로 이송하는 혼합부로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉동장치.