KR20160005471A - 팽창기체 흡입식 이젝터 냉동시스템 - Google Patents

Abstract

팽창 후 생성되는 기체를 재흡입하는 이젝터 팽창 과정을 갖는 냉동시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉동시스템은 냉매를 압축시키는 압축기; 압축기를 통과한 냉매를 응축시키는 응축기; 응축기를 통과한 냉매를 제1 압력까지 팽창시키는 제1 이젝터 팽창장치; 제1 이젝터 팽창장치를 통과한 냉매를 기체와 액체로 분리시키는 기액분리기; 분리된 기체와 액체 중에서 기체만을 재흡입하는 제1 이젝터 팽창장치; 분리된 액체를 제2 압력까지 추가 팽창시키는 제2 팽창장치; 및 제2 팽창장치를 통과한 냉매를 증발시켜 열을 흡입하는 증발기를 포함하고, 증발기에서 기체상태로 증발된 냉매가 상기 압축기로 흡입된다.

Description

팽창기체 흡입식 이젝터 냉동시스템{EJECTOR REFRIGERATION SYSTEM WITH EXPANDED VAPOR ENTRAINMENT}

본 발명은 냉동시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 팽창기체를 흡입하는 이젝터 팽창을 갖는 냉동시스템에 관한 것이다.

냉동시스템은 냉동기, 냉장기, 공기조화기 등에 응용되는 것으로, 냉매의 압력 및 온도 변화에 따른 특성을 이용하여 냉동 효과를 제공한다. 도 1은 종래의 이젝터를 적용한 증기압축 냉동시스템(10)을 개략적으로 도시한 도면이다. 이젝터 냉동시스템(10)은 냉매기체를 압축작용에 의해 고온고압의 기체상태로 압축하여 배출하는 압축기(11)와, 압축기(11)에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기(12)와, 응축기(12)에서 응축된 액상냉매를 등엔트로피 팽창과정에 의하여 저압상태의 액상과 기상의 냉매로 팽창시키고 이 과정에서 증발기의 기상냉매를 흡입하는 이젝터 팽창/흡입장치(13)와, 이젝터(13)에서 팽창된 냉매를 포집하는 기액분리장치(14)와, 액상냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 액상과 기상냉매로 팽창시키는 팽창장치(15)와, 팽창장치(15)에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발잠열을 이용하여 냉기를 제공하는 증발기(16)와, 액기분리기에 포집된 모든 기체를 압축하는 압축기(11)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 이젝터를 적용한 증기압축 냉동시스템(10)의 각 공정은 도 2에 도시된 바와 같이 등엔트로피 팽창공정(3→4), 등압 액기분리공정(8→ 1), 등엔탈피 팽창공정(8→8a), 등압 흡열공정(8a→5) 및 등엔트로피 압축공정(1→2), 및 등압방열공정(2→3) 로 구분될 수 있다. 구체적으로는 팽창장치인 이젝터(13)에 유입되는 냉매는 과냉상태의 액체이며(도 1의 지점 3), 상기 액체는 등엔트로피 팽창 후 도2의 지점 7인 액체와 기체의 혼합 상태가 된다. 이 액체와 기체의 혼합 냉매는 기액분리기(14)에 포집되고 중간 압력의 포화액체(도 2의 지점 7)와 포화기체가 등압상태로 분리된다. 기액분리기(14)의 중간압력의 포화액상 냉매는 다시 교축팽창장치(15)에 의하여 등엔탈피팽창으로 저압의 지점 8a가 되어 증발기(16)에 유입된다. 증발기(16)에서는 열을 흡입하여 포화기체인 도 2 지점 9의 상태가 되고, 증발한 기체 전부가 이젝터(13)에 흡입되어 액기분리기의 기체인 지점 1이 된다. 이젝터(13) 내부에서는 고속의 액상냉매(지점 4)와 증발기(16)의 저압 기상냉매(지점 9)가 혼합된 지점 6이 상태가 되고, 이젝터 디퓨저부(지점 6-7)를 지나면서 압력이 약간 상승하여 지점 7의 냉매상태가 된다. 압축기(11)에서는 등엔트로피 압축과정으로 기액분리기(14)의 지점 1의 모든 기체상태 냉매가 지점 2까지 등엔트로피 압축된 후, 응축기(12)에서 방열하여 다시 도 2의 지점 3으로 돌아온다.

종래의 이젝터를 이용한 증기압축식 냉동사이클은, 국내 공개특허 제10-0918712(JP-P-2006-00151590)호에 제안된 사이클에서, 방열기(응축기)의 하류측에 이젝터가 연결되고, 방열기의 또 다른 분기 유로측이 증발기의 입구에 연결되며, 상기 증발기의 출구는 이젝터의 냉매 흡입부에 연결되어 증발기의 모든 기체가 압축기에 흡입된다.

국내 공개특허 제10-0879748(JP-P-2006-00108800), 국내 공개특허 제10-0798395(JP-P-2004-00276162 등), 국내 공개특허 제10-0884804(JP-P-2006-00292347), 국내 공개특허 제10-0620465(JP-P-2004-00041163 등), 일본특허 제3322263호(미국특허 제6,477,857호, 미국특허 제6,574,987호에 대응), 일본특허 제1644707호, 일본특허공개 제2005-37093호(미국특허공개 제2005/0011221호에 대응)등에 제안된 이젝터를 이용한 증기압축식 냉동 사이클은 이젝터와 기액분리기를 이용하며, 증발기에서 증발된 기체냉매 전부가 이젝터로 흡입된 후 기액분리기에 포집되고, 기액분리기의 모든 기체가 압축기에 흡입되는 공정이다.

국내 특허에서도 출원번호 10-2010-0049038호는 기액분리기가 없는 경우이나 상기 이젝터 흡입부에 증발기의 출구가 연결되어 증발된 기상냉매가 이젝터에 모두 흡입된다.

또한, 상기한 국내 공개특허 제10-0620465(JP-P-2004-00041163 등)에서는 일본특허 제3322263호를 인용하여 상기 이젝터 냉동시스템에 대한 장점을 기술하고 있다. 즉, 이젝터 노즐부로부터 토출된 냉매가 팽창될 때, 냉매의 고속흐름에 의해 발생되는 압력강하를 이용하여, 이젝터의 흡입구를 통해 증발기로부터 토출된 기상냉매를 흡입한다. 또한, 상기 이젝터에서 냉매가 팽창될 때 발생하는 냉매의 속도에너지는 디퓨저부(diffuer portion, 가압부)에서 압력에너지로 전환되어, 상기 이젝터로부터 토출된 냉매의 압력을 20~60% 증가시키며, 가압된 냉매는 압축기로 제공되고, 이에 따라 압축기를 구동하기 위한 구동력은 감소되어 이젝터 사이클의 작동효율은 향상되는 것이다.

그러나, 상기한 국내 공개특허 제10-0918712(JP-P-2006-00151590) 특허에서는 전술한 모든 종래의 이젝터를 이용한 증기 압축식 냉동 사이클은 이젝터의 성능이 저하되는 경우, 특히 외부공기 온도가 저하되는 경우, 상기 증발기를 통해 흐르는 냉매의 양이 감소되어 증발기의 성능이 저하되는 문제점이 있으며, 이와 같은 문제점 때문에, 상기 이젝터의 성능이 저하되는 경우에도, 상기 냉매가 증발기를 통해 흐를 수 있는 사이클 구조를 제공할 필요가 있음을 명기하고 있다.

상기 이젝터 냉동시스템의 성능의 장단점을 도 3의 증기압축 냉동시스템과 비교하여 요약하면, 그 장점으로는

첫째, 팽창과정으로 도 3의 증기압축냉동 시스템의 팽창장치는 모세관 등 교축과정인 등엔탈피팽창(도3의 지점 a-b)인 반면, 도 2 이젝터 시스템에서는 등엔트로피 팽창(도2의 지점 3-4)으로 압력 저하 후 액체의 양이 소량 증가하게 되어 냉동능력이 일부 향상된다.

둘째, 도 1의 이젝터 시스템은 증발기(15)에서 증발된 기상냉매 전부가 압축기(11)가 아니고 이젝터(13)로 흡입되면서, 이젝터의 디퓨져부(6-7)에서 압력이 상승하게 되어 압축기의 압축일량이 일부 감소하게 된다.

단점으로는, 첫째, 증발기(15)에서 증발된 많은 양의 기상냉매를 이젝터(13)가 모두 흡입하여야 하므로, 증발기 부하변동에 대한 원활한 이젝터의 흡입 작동이 요구되고, 이젝터의 압력강하 및 냉매기체 흡입 성능에 의하여 증발기 즉 냉동기 성능이 크게 영향을 받게 된다. 즉, 종래 이젝터 사이클에서는 증발기에 의해 흡입되는 냉매량은 이젝터의 흡입능력에만 의존되므로, 사이클의 고압과 저압 사이의 차이가 작게 되는 경우 상기 이젝터의 기체 흡입 능력은 감소되고, 상기 증발기의 냉매유량이 감소된다. 이러한 경우, 상기 증발기는 완전한 냉각능력을 구현하지 못하는 문제점이 발생하게 된다.

둘째로는 냉동기에 다량의 냉매가 충전되어야 하고, 증발기체 전체 흡입을 위한 이젝터 및 기액분리기의 크기가 커지게 되는 문제들을 갖는다.

본 발명의 실시 예들에서는 이젝터 팽창장치의 등엔트로피 팽창과정에서 발생된 기체를 이젝터가 다시 회수 흡입하고, 증발기에는 기액분리기의 액상냉매가 주입되어 기화된 후 압축기에서 압축된다. 이 때 이젝터에 다시 흡입되는 기체량만큼 압축기 유입 냉매량이 감소하게 되므로 압축과정에서 동력 소요가 크게 저감되는 냉동시스템이 제공된다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 냉매를 압축시키는 압축기; 상기 압축기를 통과한 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기를 통과한 냉매를 제1 압력까지 팽창시키는 제1 이젝터 팽창장치; 상기 제1 이젝터 팽창장치를 통과한 냉매가 기체와 액체로 분리되는 기액분리기; 분리된 기체와 액체 중에서 기체는 상기 이젝터 팽창기로 다시 되돌아 흡입되고, 액체는 제2 압력까지 추가 팽창되는 제2 교축 팽창장치; 및 상기 제2 팽창장치를 통과한 냉매를 증발시켜 열을 흡입하는 증발기를 포함하고, 상기 증발기에서 기체상태가 상기 압축기로 흡입되는 냉동시스템이 제공된다.

또한, 상기 팽창장치는 제1 팽창장치인 이젝터 팽창기만으로 구성될 수 있다. 즉, 제1 이젝터 팽창기로 증발기 최종 요구압력인 제2 팽창장치의 압력까지 팽창시키는 것이다. 혹은, 상기 제1 이젝터 팽창장치로 구성되고, 제2 팽창장치도 제1 이젝터 팽창시스템과 동일하게 팽창기체 흡입식 이젝터 팽창시스템을 구성할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 냉동장치의 팽창과정에 이젝터를 적용하여 팽창 후 발생한 기체냉매와 액체냉매 중 기체냉매는 팽창 이젝터에 다시 흡입되고, 액체냉매는 증발기에서 기화된 후 압축기에 유입된다. 이는 압축기에 유입되는 냉매량을 감소시켜 압축기의 소요동력을 크게 줄일 수 있으며, 냉동시스템의 효율을 크게 증가하게 된다.

본 발명의 실시 예들을 가정용 냉장고 시스템(냉매: R134a)에 적용할 경우 성능계수(COP)가 최대 60.5% 이상 향상될 수 있다.

도 1은 종래 이젝터를 적용한 냉동시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 공정에 따른 압력-엔탈피 선도를 도시한 도면이다.
도 3은 종래 증기압축 냉동시스템의 압력-엔탈피 선도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 팽창기체 흡입식 이젝터 적용 냉동시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 본 발명의 각 공정에 따른 압력-엔탈피 선도를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 공정과 도 3의 증기압축 냉동시스템의 성능을 비교한 성능계수(COP) 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명 공정에 타 냉매를 적용한 경우 성능계수(COP) 변화를 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면(도 4, 도 5)을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

상술하였듯이 기존의 냉동시스템에서는 팽창과정에 있어 액상냉매가 모세관, 온도식 팽창밸브 등 등엔탈피 교축팽창으로 다량의 기체(냉장고 R134a 냉매경우 37.8%)가 생성되므로 증발기의 액체량이 감소하며, 압축과정시 동력 소요도 크게 된다. 한편, 이젝터 적용 냉동시스템은 팽창이 등엔트로피 팽창과정으로 이루어져 기체발생량이 33.6%로 미량 감소하고 증발효과를 제공하는 냉매액이 증가하게 되나, 압축과정의 소요동력은 냉매 전체가 압축기에 흡입되므로 기존 냉동시스템과 거의 동일하게 된다. 따라서 증발기의 냉동능력을 향상시키고 압축과정에서 동력 소요를 감소시키는 방안이 요구된다.

본 발명의 실시 예들에 따른 팽창기체 흡입식 이젝터 냉동시스템에서는 팽창장치 후에 증발기 내에서 냉동에 이용되는 액체냉매량, 즉 냉에너지 이용량(도 5의 8-1)을 최대화시키고, 압축에 소요되는 에너지(도 5의 1-2)를 최소화시키는 것을 목적으로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 팽창기체 흡입식 이젝터 냉동시스템(100)을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 각 공정에 따른 압력-엔탈피 선도를 도시한 도면이다.

도 4의 냉동시스템(100)의 기본 구성은 냉매를 압축시키는 압축기(110)와, 압축기(110)를 통과한 냉매를 액체화시키는 응축기(120)와, 응축기(120)를 통과한 냉매를 제1 압력까지 팽창시키는 제1 이젝터 팽창장치(130)와, 제1 팽창장치를 통과한 냉매를 기체와 액체로 분리시키는 기액분리기(140)와, 분리된 기체와 액체 중에서 기체는 제1 이젝터(130)로 재회수되는 유로(6)와, 기액분리기(140)의 액체를 제2 압력까지 추가 팽창시키는 제2 교축 팽창장치(150)와, 제2 팽창장치(150)를 통과한 냉매를 증발시켜 열을 흡입하는 증발기(160)와, 이를 압축하는 압축기(110)를 포함한다.

본 발명의 일 예인 상기한 도 4의 냉동시스템(100)의 원리를 보면, 압축기(110)를 통과한 고온 고압의 냉매가 응축기(120)에서 냉매액체로 응축되고, 5℃만큼 과냉된 후 이젝터 팽창장치(130)에 유입된다. 이젝터 팽창장치에서는 응축기 냉매액이 이젝터 목(Throat, 도 4의 3')부에서 고속으로 팽창되면서 중간압력까지 강하되어 액체와 기체의 혼합냉매가 된다. 이때 이젝터의 팽창은 등엔트로피 팽창과정으로 종래 냉동기 팽창장치의 등엔탈피 팽창과정보다 냉매액체의 생성량이 일부 증가하게 된다. 제1 이젝터 팽창장치(130)를 통과한 냉매는 기액분리기(140)에서 기체와 액체로 분리되며, 분리된 기체와 액체 중에서 기체는 제1 이젝터 팽창장치(130)의 목 부분으로 도 4의 배관유로 6을 따라 다시 되돌아 흡입되고, 액체만이 제2 교축 팽창장치(150)에서 최종 압력까지 팽창되어 증발기(160)에 유입된다. 압축기(110)에는 증발기에서 증발한 냉매 기체만이 압축된다.

도 5는 상기와 같이 구성되는 본 발명인 팽창기체 흡입식 이젝터 냉동시스템(100)의 각 공정을 압력-엔탈피 선도(도 5)에 도시한 것이다. 이들은 이젝터를 통한 등엔트로피 팽창공정(3-3'), 기액분리기의 등압분리공정(5→6, 5→7), 교축밸브의 등엔탈피 팽창공정(7→8), 증발기의 등압 흡열공정(8→1), 등엔트로피 압축공정(1→2), 및 응축기의 등압방열공정(2→3)으로 구분될 수 있다.

본 발명인 팽창기체 흡입식 냉동시스템의 성능 향상 판단을 위하여, 도 3의 증기압축시스템과 동일한 가정용 냉장고 시스템 경우로 상정하고, 먼저 도 3의 증기압축 냉동 시스템의 성능 분석을 한다. 냉장고의 대표적 냉매인 R134a가 냉매 질량유량 흐름(m) 1kg/s로 흐른다고 가정하고 시스템을 해석하면 다음과 같다. 각 지점의 냉매의 열역학 물성값은 미국 표준연구소(NIST)에서 개발한 Refprop 9.1 프로그램을 사용하였다

응축기에서 응축(도 3의 4→1 과정)된 고압 1.0166MPa, 40℃의 냉매액이 5℃ 만큼 과냉각되어 35℃로 팽창장치에서 팽창(도 3의 1→2 과정)된다. 팽창장치의 일 예인 모세관에서는 냉매액체가 등엔탈피 팽창과정이 일어나 압력이 0.1064MPa로 저하되면서 -25℃의 냉매가 된다. 이 때 도 3의 지점 2의 엔탈피는 지점 1의 값과 같은 249.01kJ/kg, 기체(건도)는 37.835%, 액체는 62.165%가 된다.

증발기에 주입되는 상기 액체 및 기체 혼합물의 증발과정(도 3의 2→3 과정)의 냉동효과는 열을 흡입하여 액체가 모두 100% 기체가 된 지점 3의 엔탈피 값인 383.45kJ/kg에서 지점 2의 엔탈피 249.01kJ/kg의 차이 값이 된다.

즉, 냉동능력(Qe)은 다음과 같다.

Qe = (m :질량유량 흐름) x (h3 - h2 : 냉동효과)

= (1kg/s) x (383.45kJ/kg - 249.01kJ/kg) = 134.44 kJ/s

또한, 압축기의 등엔트로피 압축과정(도 3의 3→4 과정)에서 소요동력은 증발기의 출구, 즉 압축기 입구 지점 3의 엔탈피 h3과 압축기 출구 지점 4의 엔탈피 h4의 차가 소요된다. 그러므로 총 소요동력(W)은 다음과 같다.

W = m x (h4 - h3) = (1kg/s)(430.58kJ/kg - 383.45kJ/kg) = 47.13 kJ/s

그러므로 성능계수(COP, Coefficient of Performance)는

COP = Qe/W = 134.44/47.13 = 2.853이다.

그러나 이와 같은 기존의 증기냉동시스템은 팽창과정에서 액상냉매가 다량(37.8%)의 기체로 변화되어 증발기에 유입되는 액체량이 감소하고, 증발기 입구에서 이미 증발된 기체와 증발기에서 기체화된 냉매가 합하여져 냉매 전량이 압축되므로 압축기 일량이 크게 소요되어 개선이 요구되는 것이다.

상기 증기압축식 냉동기의 성능과 본 발명인 팽창기체 흡입식 이젝터 냉동시스템(도 4)의 비교는 증발기의 냉동능력을 동일하게 기준하고, 이젝터를 통한 압력강하가 최종압력인 0.1064MPa(-25℃)의 85%까지 발생하는 경우를 대표적으로 비교한다.

구체적으로는, 응축기(도 3의 120)에서 5℃ 만큼 과냉각된 압력 1.0166MPa, 35℃, 엔트로피 s=1.1666kJ/kgK의 과냉 냉매액이 팽창장치인 이젝터(130)에서 등엔트로피 과정(3→3')으로 85% 압력이 강하되어 냉매 상태 3'(압력 0.2429MPa, -5.05℃, 건도 0.25355, 액체 74.645%)가 된다. 이 냉매 3'는 기액분리기(150)에서 반송되어 흡입되는 냉매기체(배관유로 6, 지점 4')와 이젝터 팽창장치 내부(지점 3')에서 합하여져 5'가 된다. 기액분리기로부터 이젝터에 흡입되는 기체량 4'는 0.25355kg/s로 3'와 합하여져 지점 5'가 된다. 지점 5'의 기액 혼합냉매는 이젝터 디퓨저부(지점 5'→ 5)에서 압력이 등엔트로피과정으로 약 20~60% 상승하게 되나, 본 분석에서는 최소값인 20% 상승을 적용하여 이젝터 배출압력은 0.2915MPa이 된다.

기액혼합 냉매는 기액분리기(150)에서 분리되며, 이중 기액분리기(150)의 포화액체(배관유로 지점 7, h=199.83kJ/kg)는 모세관에서 등엔탈피 교축팽창과정으로 지점 8(압력 0.1064MPa, -25℃, h=199.83kJ/kg)이 발생되어 증발기에 주입된다. 이 때 증발기에 주입되는 유량은 증기압축 냉동기인 냉장고와 동일한 냉동능력을 기준하여 산정하게 되며,

냉동능력은,

Qe = m x (h1 - h8) = m x (383.45kJ/kg - 199.83kJ/kg) = 134.44kJ/kg

m= 0.73238kg/s

가 된다. 이는 종래 냉장고 시스템의 유량인 1kg/s의 73.2%의 값이다.

기액분리기(150)의 기체는 포화기체 상태(배관유로 6, p=0.2915MPa, h=398.53kJ/kg, 기체량 0.26762kg/s) 상태로 이젝터 팽창장치(130)의 목부(4')로 되돌아 흡입된 후, 지점 5의 상태가 되어 기액분리장기(150)에 재주입된다. 즉, 이젝터 팽창 후 발생되는 기체냉매는 압축기에 유입되지 않고, 기액분리기(150)와 팽창기체 흡입 이젝터(130)를 사이클로 되풀이하여 내부 순환되는 시스템이 구성된다.

증발기(150)에 주입된 냉매액(지점 8)은 열을 흡입하면서 증발하여 지점 1의 엔탈피 383.45kJ/kg의 포화기체 상태로 압축기(110)에 유입된다. 압축기에서는 지점 2(1.0166MPa, h=430.58kJ/kg, s=1.7461kJ/kgK)까지 등엔트로피 과정으로 압축된다.

그러므로 압축기 소요동력(W)은

W = m x (h2-h1)

= (0.73238kg/s)(430.58kJ/kg-383.45kJ/kg) = 34.51kJ/s

가 되고, 성능계수(COP)는 COP = Qe/W = (134.44kJ/s)/(34.51kJ/s) = 3.895으로 종래 증기압축 냉동시스템의 2.853보다 36.5% 성능이 향상된다. 그리고 이는 압축에 소요되는 동력이 종래 냉동시스템보다 36.5%가 절감될 수 있음을 의미한다.

도 6은 본 실시 예에 따른 냉동시스템에서 이젝터 팽창장치를 통한 압력강하의 정도가 변화될 때 냉동능력과 압축일량의 변화이다. 도 6에 도시된 것과 같이 최종 팽창 압력이 낮을수록 성능이 향상되는 것은, 압력이 낮을수록 팽창 후 냉매기체 발생량이 증가하고, 이 발생된 기체는 이젝터로 재흡입되어 압축기에 흡입되는 냉매량이 감소하기 때문이다.

도 7은 압력강하에 따른 냉동기 성능계수(COP) 변화를 나타내는 그래프이다. 도 7을 참조하면, 이젝터를 통한 팽창이 50%, 62.5%, 75%, 87.5%, 100% 발생할 때 냉동시스템의 COP값이 각 3.251(13.97%향상), 3.47(21.64%향상), 3.73(30.83%향상), 4.01(40.6%향상), 4.58(60.8%)로 향상된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예들은 냉동장치의 팽창과정을 이젝터로 구성하여 팽창 후 발생되는 기체를 다시 이젝터에 재흡입시킴으로써, 증발기에는 그 기체량 만큼 감소된 냉매 액체가 유입된다. 이 냉매 액체는 상변화 엔탈피량 즉 냉동효과가 증가하여 증발기의 냉동능력은 증가하고, 압축기의 압축일량은 증발기의 냉매질량이 감소된 만큼 소요동력을 크게 절감할 수 있게 된다. 이로 인해 냉동시스템의 효율을 크게 증대시킬 수 있다.

종래의 이젝터 냉동장치(도 1)와 본 발명의 팽창기체 흡입 이젝터 시스템(도 4)의 차이점으로는, 종래 시스템은 증발기에서 증발한 냉매기체 전부가 이젝터로 흡입된 후, 이젝터에서 팽창되는 응축기의 냉매액체와 혼합되어 기액분리기에 포집되고, 이 분리장치의 기체냉매 전량이 압축기에서 압축되는 반면, 본 발명 시스템은 기액분리기의 기체가 이젝터로 흡입되어 이젝터에서 팽창되는 응축기 냉매액체와 혼합되고, 기액분리기의 액체만이 증발기에서 기화된 후 압축기로 주입되므로 압축일량이 크게 감소하는 특징을 갖는 공정이다.

이상, 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 종래 이젝터 냉동시스템 100: 본 발명 이젝터 냉동시스템
11, 110: 압축기 12, 120: 응축기
13, 130: 제1 이젝터 팽창장치 14, 140: 기액분리기
15, 150: 제2 팽창장치 16, 160: 증발기

Claims (2)

1. 냉매를 압축시키는 압축기;
   상기 압축기를 통과한 냉매를 응축시키는 응축기;
   상기 응축기를 통과한 냉매를 제1 압력까지 팽창시키는 제1 이젝터 팽창장치;
   상기 제1 이젝터 팽창장치를 통과한 냉매를 기체와 액체로 분리시키는 기액분리장치;
   분리된 기체와 액체 중에서 기체를 재흡입하는 유로를 갖는 제1 이젝터 팽창장치;
   기액분리기에서 분리된 액체를 제2 압력까지 추가 팽창시키는 교축식 제2 팽창장치; 및
   상기 제2 팽창장치를 통과한 냉매를 증발시켜 열을 흡입하는 증발기를 포함하고,
   증발기의 증발된 냉매만이 압축기로 흡입되는 냉동시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 팽창장치인 교축식 팽창장치 대신에 제1 이젝터 팽창장치와 동일한 팽창기체 흡입식 이젝터 팽창시스템을 갖는 냉동시스템.
   

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