KR20160059665A - 이원 냉동 시스템 및 이원 냉동 시스템의 제어 방법 - Google Patents

이원 냉동 시스템 및 이원 냉동 시스템의 제어 방법 Download PDF

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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이원 냉동 시스템은, 저압 냉매를 압축시키는 제1 압축기 및 저압 냉매를 응축시키는 응축기를 포함하는 제1 냉동 시스템, 고압 냉매를 압축시키는 제2 압축기 및 고압 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하는 제2 냉동 시스템, 제1 냉동 시스템과 상기 제2 냉동 시스템을 연결하는 캐스케이드 콘덴서 및 제1 냉동 시스템 및 제2 냉동 시스템의 동작을 제어하기 위한 제어유닛을 포함하며, 제2 냉동 시스템은, 증발기와 캐스케이드 콘덴서 사이에 구비되는 저장 베슬, 캐스케이드 콘덴서와 저장 베슬 사이에 구비되는 베슬 밸브 및 저장 베슬과 제2 압축기 사이에 구비되는 베슬 팽창밸브를 포함하며, 제어유닛은, 이원 냉동 시스템의 구동시, 제1 압축기를 우선적으로 운전시킴과 아울러 베슬 밸브 및 베슬 팽창밸브를 완전히 개방시키는 것을 특징으로 한다.

Description

이원 냉동 시스템 및 이원 냉동 시스템의 제어 방법{DUALITY REFRIGERATING SYSTEM AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명은 이원 냉동 시스템 및 이원 냉동 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.
이원 냉동 시스템(Duality Refrigerating System)은 2단 또는 다단 압축 냉동 시스템으로 -60℃ 이하의 저온을 얻기 어려운 경우에 채택되는 냉동 방식으로서, 단일 냉매 또는 서로 다른 냉매를 사용하여 각각의 독립된 냉동 사이클을 온도적으로 2단계로 분리한 시스템을 말한다.
종래, 이원 냉동 시스템은 한국 공개특허공보 10-2013-0099296호에 개시된다. 공보에 개시된 이원 냉동 시스템에서는 주위 온도가 상승되는 경우, 고압 냉매를 사용하는 냉동 사이클에서 고압 냉매의 압력이 상승하게 된다. 이를 방지하기 위해, 공보에 개시된 이원 냉동 시스템에는, 고압 냉매가 순환하는 냉동 사이클에 고압 냉매를 저장할 수 있는 저장 베슬을 구비한다. 이러한 저장 베슬은 시스템 정지시, 고압 냉매를 저장할 수 있는 용적 확보 측면에서 고압 냉매의 압력 상승을 억제할 수 있다.
그러나, 종래의 이원 냉동 시스템에서는, 시스템의 정지 후 구동시, 고압 냉매를 사용하는 냉동 사이클에서 급격한 압력 상승이 발생되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 이원 냉동 시스템의 정지 후 구동시, 고압 냉매를 사용하는 냉동 사이클의 급격한 압력 상승을 방지할 수 있는 이원 냉동 시스템 및 이원 냉동 시스템의 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이원 냉동 시스템은, 저압 냉매를 순환시키며, 상기 저압 냉매를 압축시키는 제1 압축기 및 상기 저압 냉매를 응축시키는 응축기를 포함하는 제1 냉동 시스템; 고압 냉매를 순환시키며, 상기 고압 냉매를 압축시키는 제2 압축기 및 상기 고압 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하는 제2 냉동 시스템; 상기 제1 냉동 시스템과 상기 제2 냉동 시스템을 연결하며, 상기 제1 냉동 시스템의 증발기로 기능하고 상기 제2 냉동 시스템의 응축기로 기능하여 상기 저압 냉매와 상기 고압 냉매 사이의 열교환을 위한 캐스케이드 콘덴서; 및 상기 제1 냉동 시스템 및 상기 제2 냉동 시스템의 동작을 제어하기 위한 제어유닛;을 포함하며, 상기 제2 냉동 시스템은, 상기 증발기와 상기 캐스케이드 콘덴서 사이에 구비되는 저장 베슬; 상기 캐스케이드 콘덴서와 상기 저장 베슬 사이에 구비되는 베슬 밸브; 및 상기 저장 베슬과 상기 제2 압축기 사이에 구비되는 베슬 팽창밸브;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 이원 냉동 시스템의 구동시, 상기 제1 압축기를 우선적으로 운전시킴과 아울러 상기 베슬 밸브 및 상기 베슬 팽창밸브를 완전히 개방시키는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템을 제공한다.
상기 제어유닛은, 상기 제1 압축기의 운전시간이 제1 설정 시간 이상이거나 또는 상기 제2 냉동 시스템의 상기 고압 냉매의 압력이 제1 설정 압력 이하일 때, 상기 제2 압축기를 운전시킬 수 있다.
상기 제1 설정 시간은 1분이며, 상기 제1 설정 압력은 2500 KPa일 수 잇다.
상기 제어유닛은, 상기 제2 압축기의 운전시간이 제2 설정 시간 미만이거나 또는 상기 고압 냉매의 압력이 제2 설정 압력 초과일 때, 상기 베슬 팽창밸브를 부분적으로 개방시킬 수 있다.
상기 베슬 팽창밸브는 20％ 개방될 수 있다.
상기 제어유닛은, 상기 제2 압축기의 운전시간이 제2 설정 시간 이상이고, 상기 고압 냉매의 압력이 제2 설정 압력 이하일 때, 상기 베슬 밸브를 닫을 수 있다.
상기 제2 설정 시간은 1분이며, 상기 제2 설정 압력은 3000 KPa일 수 있다.
상기 제어유닛은, 상기 베슬 밸브를 닫은 후 제3 설정 시간 미만이면, 상기 베슬 팽창밸브를 부분적으로 개방시킬 수 있다.
상기 베슬 팽창밸브는 20％ 개방될 수 있다.
상기 제3 설정 시간은 3분일 수 있다.
상기 제어유닛은, 상기 베슬 밸브를 닫은 후 제3 설정 시간 이상이면, 상기 베슬 팽창밸브를 완전히 개방시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 저압 냉매를 순환시키는 제1 냉동 시스템, 고압 냉매를 순환시키는 제2 냉동 시스템, 및 상기 제1 냉동 시스템과 상기 제2 냉동 시스템을 연결하는 캐스케이드 콘덴서를 포함하는 이원 냉동 시스템의 제어 방법은, 상기 이원 냉동 시스템의 구동시, 상기 제1 냉동 시스템에 구비되는 제1 압축기를 우선적으로 운전하는 단계; 및 상기 제2 냉동 시스템에 구비되며 상기 고압 냉매를 저장하기 위한 냉매 저장베슬에 연결되는 베슬 밸브 및 베슬 팽창밸브를 완전히 개방하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템의 제어 방법을 제공한다.
상기 이원 냉동 시스템의 제어 방법은, 상기 제1 압축기의 운전시간이 제1 설정 시간 이상이거나 또는 상기 제2 냉동 시스템의 상기 고압 냉매의 압력이 제1 설정 압력 이하일 때, 상기 제2 냉동 시스템에 구비되는 제2 압축기를 운전시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 이원 냉동 시스템의 제어 방법은, 상기 제2 압축기의 운전시간이 제2 설정 시간 미만이거나 또는 상기 고압 냉매의 압력이 제2 설정 압력 초과일 때, 상기 베슬 팽창밸브를 부분적으로 개방시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 이원 냉동 시스템의 제어 방법은, 상기 제2 압축기의 운전시간이 제2 설정 시간 이상이고, 상기 고압 냉매의 압력이 제2 설정 압력 이하일 때, 상기 베슬 밸브를 닫는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 이원 냉동 시스템의 제어 방법은, 상기 베슬 밸브를 닫은 후 제3 설정 시간 미만이면, 상기 베슬 팽창밸브를 부분적으로 개방시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 이원 냉동 시스템의 제어 방법은, 상기 베슬 밸브를 닫은 후 제3 설정 시간 이상이면, 상기 베슬 팽창밸브를 완전히 개방시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 이원 냉동 시스템의 정지 후 구동시, 고압 냉매를 사용하는 냉동 사이클의 급격한 압력 상승을 방지할 수 있는 이원 냉동 시스템 및 이원 냉동 시스템의 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이원 냉동 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 이원 냉동 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 이원 냉동 시스템의 냉동 사이클의 압력 상승을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이원 냉동 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 이원 냉동 시스템(1)은, 제1 냉동 시스템(10), 제2 냉동 시스템(20), 캐스케이드 콘덴서(30) 및 제어유닛(40)을 포함한다.
제1 냉동 시스템(10)은 저압 냉매를 순환시키기 위한 시스템으로서, 이원 냉동 시스템(1)에서 고온측 냉동 시스템으로 작동한다. 이러한 제1 냉동 시스템(10)은 제1 압축기(11), 제1 오일 분리기(12), 응축기(13), 리시버(14) 및 제1 팽창장치(15)를 포함한다.
제1 압축기(11)는 저압 냉매를 압축시키기 위한 구성요소이다. 여기서, 저압 냉매로는 비등점이 낮은 냉매로서, R-22, R-13, R-14, 에틸렌, 메탄 및 에탄 등이 사용될 수 있다. 제1 압축기(11)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
제1 오일 분리기(12)는 제1 압축기(11)와 응축기(13) 사이에 구비된다. 제1 오일 분리기(12)는 제1 압축기(11)에서 압축된 냉매에 혼합된 오일을 분리하여 제1 압축기(11)로 회수한다. 제1 오일 분리기(12)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
응축기(13)는 제1 압축기(11)에서 압축된 저압 냉매를 공기와 열교환을 하여 응축하는 구성요소이다. 응축기(13)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
리시버(14)는 응축기(13)에서 응축된 저압 냉매를 저장하기 위한 구성요소이다. 이원 냉동 시스템(1)에 관련된 기술 분야에서 이러한 리시버(14)는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
제1 팽창장치(15)는 응축기(13)에서 응축된 냉매를 팽창하는 구성요소이다. 이러한 제1 팽창장치(15) 또한 이원 냉동 시스템(1)에 관련된 기술 분야에서 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
제2 냉동 시스템(20)은 고압 냉매를 순환시키기 위한 시스템으로서, 이원 냉동 시스템(1)에서 저온측 냉동 시스템으로 작동한다. 이러한 제2 냉동 시스템(20)은 제2 압축기(21), 제2 오일 분리기(22), 제2 팽창장치(23), 증발기(24), 저장 베슬(25), 베슬 밸브(26) 및 베슬 팽창밸브(27)를 포함한다.
제2 압축기(21)는 고압 냉매를 압축시키기 위한 구성요소이다. 여기서, 고압 냉매로는 비등점이 높고 응축 압력이 낮은 냉매로서, R-12, R-22, R-11 등이 사용될 수 있다. 제2 압축기(21)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
제2 오일 분리기(22)는 제2 압축기(21)와 캐스케이드 콘덴서(30) 사이에 구비된다. 제2 오일 분리기(22)는 제2 압축기(21)에서 압축된 냉매에 혼합된 오일을 분리하여 제2 압축기(21)로 회수한다. 제2 오일 분리기(22)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
제2 팽창장치(23)는 캐스케이드 콘덴서(30)에서 응축된 냉매를 팽창하는 구성요소이다. 이러한 제2 팽창장치(23)는 이원 냉동 시스템(1)에 관련된 기술 분야에서 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
증발기(24)는 제2 팽장장치(23)에서 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 하여 증발시키는 구성요소이다. 증발기(24)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
저장 베슬(25)은 증발기(23)와 캐스케이드 콘덴서(30) 사이에 구비된다. 이에 따라, 캐스케이드 콘덴서(30)를 통과한 고압 냉매 중 일부는 저장 베슬(25) 측으로 바이패스되어 저장 베슬(25)에 저장될 수 있다. 저장 베슬(25)은 고압 냉매를 저장할 수 있는 냉매 용적 공간을 확보하여 주위 온도의 고온인 곳 등에서의 시스템(1) 이동시 발생될 수 있는 고압 냉매의 압력 상승을 억제할 수 있다. 다시 말해, 제2 냉동 시스템(20)의 고압 냉매는 제2 팽창 장치(23) 뿐만 아니라 저장 베슬(25)로도 바이패스되어 순환할 수 있다. 따라서, 주위 온도가 고온인 곳 등에서의 시스템(1)의 이동시, 제2 냉동 시스템(20)의 고압 냉매는 저장 베슬(25) 내에 용적 공간 내에 확보될 수 있어, 압력과 부피 사이 관계에 따라 상대적으로 고압 상승을 방지할 수 있다.
베슬 밸브(26)는 캐스케이드 콘덴서(30)와 저장 벨슬(25) 사이에 구비되며, 밸브 개폐를 통해 저장 베슬(25)로의 고압 냉매 이동을 가이드한다. 이러한 베슬 밸브(26)의 밸브 개폐는 후술하는 제어유닛(40)의 제어를 통해 이루어질 수 있다.
베슬 팽창밸브(27)는 저장 베슬(25)과 제2 압축기(21) 사이에 구비되며, 밸브 개폐를 통해 저장 베슬(25)에서 나온 고압 냉매를 제2 압축기(21) 측으로 이동되도록 가이드한다. 이러한 베슬 팽창밸브(27)의 밸브 개폐 또한 후술하는 제어유닛(40)의 제어를 통해 이루어질 수 있다.
캐스케이드 콘덴서(30)는 이원 냉동 시스템(1)에서 제2 냉동 사이클(20) 측의 저온의 열을 고온측의 제1 냉동 사이클(10)로 이동시키기 위한 구성요소이다. 이러한 캐스케이드 콘덴서(30)는 제1 냉동 사이클(10) 측의 증발기와 제2 냉동 사이클(20) 측의 응축기를 조합시킨 열교환기이다. 캐스케이드 콘덴서(30)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
제어유닛(40)은 이원 냉동 시스템(1)을 전반적으로 제어하는 구성요소로서, 제1 냉동 시스템(10) 및 제2 냉동 시스템(20)의 동작을 제어한다. 이하에서는, 본 실시예에 따른 제어유닛(40)을 통한 제어 동작 중에서 고압 냉매를 사용하는 제2 냉동 시스템(20)의 냉동 사이클 중 급격한 압력 상승을 방지하기 위한 제어 동작에 대해 구체적으로 살펴본다.
제어유닛(40)은 이원 냉동 시스템(1)의 구동시, 먼저, 제1 냉동 시스템(10)의 제1 압축기(11)만을 우선적으로 운전시킴과 아울러 제2 냉동 시스템(20)의 베슬 밸브(26) 및 베슬 팽창밸브(27)를 개방시킨다. 이때, 베슬 밸브(26) 및 베슬 팽창밸브(27)는 완전히 개방될 수 있다.
이후, 제어유닛(40)은 제1 압축기(11)의 운전시간이 제1 설정 시간 이상이거나 또는 제2 냉동 시스템(20)의 고압 냉매의 압력이 제1 설정 압력 이하일 때, 제2 압축기(21)를 운전시킨다. 여기서, 제1 설정 시간은 1분이며, 상기 제1 설정 압력은 2500 KPa일 수 있다.
다음으로, 제어유닛(40)은 제2 압축기(21)의 운전시간이 제2 설정 시간 미만이거나 또는 고압 냉매의 압력이 제2 설정 압력 초과일 때, 베슬 팽창밸브(27)를 부분적으로 개방시킨다. 이때, 제2 설정 시간은 1분이며, 상기 제2 설정 압력은 3000 KPa일 수 있다. 아울러, 베슬 팽창밸브(27)의 부분적인 개방은 전체의 20％ 정도일 수 있다. 베슬 팽창밸브(27)의 부분적인 개방에 따라, 상대적으로 저장 베슬(25) 내에 고압 냉매가 쌓일 수 있으므로, 제2 압축기(21) 운전에 따른 제2 냉동 시스템(20)의 압력 상승을 방지할 수 있다.
이후, 제어유닛(40)은 제2 압축기(21)의 운전시간이 제2 설정 시간 이상이고 고압 냉매의 압력이 제2 설정 압력 이하이면, 베슬 밸브(26)를 닫는다. 이에 따라, 저장 베슬(25) 내에 고압 냉매의 적층을 방지할 수 있다.
그리고, 제어유닛(40)은 베슬 밸브(26)를 닫은 후 제3 설정 시간 미만이면, 베슬 팽창밸브(27)를 부분적으로 개방시킨다. 이때, 제3 설정시간은 3분이며, 베슬 팽창밸브(27)는 20％ 개방될 수 있다. 베슬 팽창밸브(27)의 부분적인 개방을 통해 일시에 고압 냉매가 제2 압축기(21)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.
마지막으로, 제어유닛(40)은 제3 설정 시간 경과 후, 베슬 팽창밸브(27)를 완전히 개방시켜, 저장 베슬(25) 내의 고압 냉매를 모두 제2 압축기(21) 측으로 내보내 제2 냉동 시스템(20)의 운전에 사용한다.
이처럼, 본 실시예에 따른 이원 냉동 시스템(1)은 이원 냉동 시스템(1)의 구동시, 제1 냉동 시스템(10)의 제1 압축기(11)와 제2 냉동 시스템(20)의 제2 압축기(21)의 운전 시간을 달리 조절함과 아울러 저장 베슬(25)과 연결되는 베슬 밸브(26)와 베슬 팽창밸브(27)의 개폐를 조절함으로써, 이원 냉동 시스템(1)의 장시간 정지 후 구동시 제2 냉동 시스템(20)의 고압 냉매의 급격한 압력 상승 발생을 미연에 방지할 수 있다.
도 2는 도 1의 이원 냉동 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 이원 냉동 시스템은 제1 압축기를 운전한다(S10). 제 압축기 운전 후, 제2 냉동 시스템의 고압이 제1 설정 압력 이상(S20)이고, 제1 압축기의 운전 시간이 제1 설정 시간 이하(S30)이면, 제2 압축기는 정지 상태를 유지하고, 베슬 밸브를 개방하고 베슬 팽창 밸브를 완전히 개방한다(S40).
그리고, 제2 냉동 시스템의 고압이 제1 설정 압력 미만(S20)이거나 제1 압축기의 운전시간이 제1 설정 시간 초과이면(S30), 제2 압축기를 운전한다(S50). 이후, 제2 압축기 운전 후 제2 설정 시간이 경과(S60)하고 제2 냉동 시스템의 고압이 제2 설정 압력 이하(S70)이면, 베슬 밸브를 닫는다(S80). 그리고, 제2 압축기 운전 후 제2 설정 시간 미만(S60)이거나 제2 냉동 시스템의 고압이 제2 설정 압력 초과(S70)이면, 베슬 밸브를 개방시킨 상태를 유지하며 베슬 팽창밸브를 20％ 개방시킨다(S90).
마지막으로, 베슬 밸브를 닫고 제3 설정 시간이 경과(S100)하면, 베슬 팽창밸브를 완전히 개방시킨다(S110). 그리고, 베슬 밸브를 닫고 제3 설정 시간이 경과(S100)하지 않으면, 베슬 밸브를 개방시킨 상태를 유지하며 베슬 팽창밸브를 20％ 개방시킨 상태를 유지한다(S120).
이처럼, 이원 냉동 시스템은 제1 냉동 시스템 및 제2 냉동 시스템의 운전 및 밸브 등을 제어하여, 이원 냉동 시스템의 구동시 제2 냉동 시스템의 급격한 압력 상승을 방지할 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 1의 이원 냉동 시스템의 냉동 사이클의 압력 상승을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 3은 종래 이원 냉동 시스템의 압력 상승을 설명하는 도면이며, 도 4는 본 실시예에 따른 이원 냉동 시스템의 압력 상승을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래 이원 냉동 시스템에서는 시스템 구동시, 고압 냉매(H)와 저압 냉매(L) 중 특히 고압 냉매(H)의 압력이 구동 초기에 4000KPa 이상으로 급격히 상승되었음을 알 수 있다.
반면, 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 이원 냉동 시스템에서는 시스템 구동시, 고압 냉매(H)의 압력이 구동 초기에 3000KPa을 조금 넘는 범위까지만 상승하다 안정됨을 알 수 있다. 여기서, 제1 포인트(P1)은 제2 압축기(21, 도 1 참조)를 운전하고 베슬 밸브(26, 도 1 참조)를 개방시키고 베슬 팽창밸브(27, 도 1 참조)를 20％ 개방시켰을 때를 나타낸다. 제2 포인트(P2)는 베슬 밸브(26)를 닫은 후 베슬 팽창밸브(27)의 20％ 개방을 유지시킬 때를 나타낸다. 그리고, 제3 포인트(P3)는 베슬 밸브(26)를 닫은 후 베슬 팽창밸브(27)를 완전히 개방시킬 때를 나타낸다.
이처럼, 본 실시예에 따른 이원 냉동 시스템(1)은 시스템의 제어를 통해 이원 냉동 시스템(1) 구동시, 특히, 이원 냉동 시스템(1)의 장시간 정지 후 구동시, 고압 냉매를 사용하는 제2 냉동 시스템(20)의 급격한 압력 상승을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
1: 이원 냉동 시스템 10: 제1 냉동 시스템
11: 제1 압축기 12: 제1 오일 분리기
13: 응축기 14: 리시버
15: 제1 팽창밸브 20: 제2 냉동 시스템
21: 제2 압축기 22: 제2 오일 분리기
23: 제2 팽창밸브 24: 증발기
25: 저장 베슬 26: 베슬 밸브
27: 베슬 팽창밸브 30: 캐스케이드 콘덴서
40: 제어유닛

Claims (17)

  1. 이원 냉동 시스템에 있어서,
    저압 냉매를 순환시키며, 상기 저압 냉매를 압축시키는 제1 압축기 및 상기 저압 냉매를 응축시키는 응축기를 포함하는 제1 냉동 시스템;
    고압 냉매를 순환시키며, 상기 고압 냉매를 압축시키는 제2 압축기 및 상기 고압 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하는 제2 냉동 시스템;
    상기 제1 냉동 시스템과 상기 제2 냉동 시스템을 연결하며, 상기 제1 냉동 시스템의 증발기로 기능하고 상기 제2 냉동 시스템의 응축기로 기능하여 상기 저압 냉매와 상기 고압 냉매 사이의 열교환을 위한 캐스케이드 콘덴서; 및
    상기 제1 냉동 시스템 및 상기 제2 냉동 시스템의 동작을 제어하기 위한 제어유닛;을 포함하며,
    상기 제2 냉동 시스템은,
    상기 증발기와 상기 캐스케이드 콘덴서 사이에 구비되는 저장 베슬;
    상기 캐스케이드 콘덴서와 상기 저장 베슬 사이에 구비되는 베슬 밸브; 및
    상기 저장 베슬과 상기 제2 압축기 사이에 구비되는 베슬 팽창밸브;를 포함하며,
    상기 제어유닛은, 상기 이원 냉동 시스템의 구동시, 상기 제1 압축기를 우선적으로 운전시킴과 아울러 상기 베슬 밸브 및 상기 베슬 팽창밸브를 완전히 개방시키는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 제1 압축기의 운전시간이 제1 설정 시간 이상이거나 또는 상기 제2 냉동 시스템의 상기 고압 냉매의 압력이 제1 설정 압력 이하일 때, 상기 제2 압축기를 운전시키는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 설정 시간은 1분이며, 상기 제1 설정 압력은 2500 KPa인 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 제2 압축기의 운전시간이 제2 설정 시간 미만이거나 또는 상기 고압 냉매의 압력이 제2 설정 압력 초과일 때, 상기 베슬 팽창밸브를 부분적으로 개방시키는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 베슬 팽창밸브는 20％ 개방되는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 제2 압축기의 운전시간이 제2 설정 시간 이상이고, 상기 고압 냉매의 압력이 제2 설정 압력 이하일 때, 상기 베슬 밸브를 닫는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2 설정 시간은 1분이며, 상기 제2 설정 압력은 3000 KPa인 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 베슬 밸브를 닫은 후 제3 설정 시간 미만이면, 상기 베슬 팽창밸브를 부분적으로 개방시키는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 베슬 팽창밸브는 20％ 개방되는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제3 설정 시간은 3분인 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 베슬 밸브를 닫은 후 제3 설정 시간 이상이면, 상기 베슬 팽창밸브를 완전히 개방시키는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템.
  12. 저압 냉매를 순환시키는 제1 냉동 시스템, 고압 냉매를 순환시키는 제2 냉동 시스템, 및 상기 제1 냉동 시스템과 상기 제2 냉동 시스템을 연결하는 캐스케이드 콘덴서를 포함하는 이원 냉동 시스템의 제어 방법에 있어서,
    상기 이원 냉동 시스템의 구동시, 상기 제1 냉동 시스템에 구비되는 제1 압축기를 우선적으로 운전하는 단계; 및
    상기 제2 냉동 시스템에 구비되며 상기 고압 냉매를 저장하기 위한 냉매 저장베슬에 연결되는 베슬 밸브 및 베슬 팽창밸브를 완전히 개방하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 압축기의 운전시간이 제1 설정 시간 이상이거나 또는 상기 제2 냉동 시스템의 상기 고압 냉매의 압력이 제1 설정 압력 이하일 때, 상기 제2 냉동 시스템에 구비되는 제2 압축기를 운전시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템의 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 압축기의 운전시간이 제2 설정 시간 미만이거나 또는 상기 고압 냉매의 압력이 제2 설정 압력 초과일 때, 상기 베슬 팽창밸브를 부분적으로 개방시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템의 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 압축기의 운전시간이 제2 설정 시간 이상이고, 상기 고압 냉매의 압력이 제2 설정 압력 이하일 때, 상기 베슬 밸브를 닫는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템의 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 베슬 밸브를 닫은 후 제3 설정 시간 미만이면, 상기 베슬 팽창밸브를 부분적으로 개방시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템의 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 베슬 밸브를 닫은 후 제3 설정 시간 이상이면, 상기 베슬 팽창밸브를 완전히 개방시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 시스템의 제어 방법.
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