KR20160099659A

KR20160099659A - 냉동 장치의 디프로스트 시스템 및 냉각 유닛

Info

Publication number: KR20160099659A
Application number: KR1020167019058A
Authority: KR
Inventors: 초이쿠 요시카와; 마코토 사노; 이와오 데라시마; 다이키 가야시마
Original assignee: 가부시끼가이샤 마에가와 세이사꾸쇼
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2016-08-22
Also published as: MX366606B; JP5944057B2; BR112015017785B1; US20150377541A1; WO2015093233A1; WO2015093235A1; CN105283720B; EP3267131B1; US10302343B2; CN107421181A; JPWO2015093234A1; JPWO2015093235A1; KR101790461B1; MX369577B; BR112015017789B1; MX2015011028A; US9746221B2; CN105283720A; EP3285028B1; EP2940408B1

Abstract

냉동고의 내부에 설치되고, 케이싱의 내부에 도설된 열교환관 및 드레인 받이부를 가지는 냉각기와, CO₂ 냉매를 냉각 액화하는 냉동기와, 상기 냉동기로 냉각 액화된 CO₂ 냉매를 상기 열교환관에 순환시키기 위한 냉매 회로와, 상기 열교환관의 입구로 및 출구로로부터 분기하고, 상기 열교환관과 더불어 CO₂ 순환로를 형성하는 디프로스트 회로와, 디프로스트시에 닫아 상기 CO₂ 순환로를 폐회로로 하는 개폐 밸브와, 디프로스트시에 상기 폐회로를 순환하는 CO₂ 냉매를 압력 조정하기 위한 압력 조정부와, 상기 냉각기보다 하방에 설치되고, 상기 디프로스트 회로 및 제1 가열 매체인 브라인이 순환하는 제1 브라인 회로가 도설되며, 상기 브라인으로 상기 디프로스트 회로를 순환하는 CO₂ 냉매를 가열하기 위한 제1 열교환부를 구비하고, 디프로스트시에 상기 폐회로에서 CO₂ 냉매를 서모사이펀 작용에 의해 자연 순환시킨다.

Description

냉동 장치의 디프로스트 시스템 및 냉각 유닛{DEFROST SYSTEM FOR REFRIGERATION DEVICE AND COOLING UNIT}

본 개시는, 냉동고 내에 설치된 냉각기에 CO₂ 냉매를 순환시켜 냉동고 내를 냉각하는 냉동 장치에 적용되고, 상기 냉각기에 설치된 열교환관에 부착된 서리를 제거하기 위한 디프로스트 시스템, 및 상기 디프로스트 시스템에 적용 가능한 냉각 유닛에 관한 것이다.

오존층 파괴 방지나 온난화 방지 등의 관점으로부터, 실내의 공조나 식품 등의 냉동에 이용하는 냉동 장치의 냉매로서, NH₃나 CO₂ 등의 자연 냉매가 재검토되고 있다. 그래서, 냉각 성능은 높으나 독성이 있는 NH₃를 일차 냉매로 하고, 무독 및 무취의 CO₂를 이차 냉매로 한 냉동 장치가 널리 이용되고 있다.

상기 냉동 장치는, 일차 냉매 회로와 이차 냉매 회로를 캐스케이드 콘덴서로 접속하고, 상기 캐스케이드 콘덴서로 NH₃ 냉매와 CO₂ 냉매의 열의 수수를 행한다. NH₃ 냉매에 의해 냉각되어 액화된 CO₂ 냉매는 냉동고의 내부에 설치된 냉각기로 보내진다. 냉각기에 설치된 전열관을 통해 냉동고 내의 공기를 냉각한다. 그래서 일부가 기화된 CO₂ 냉매는, 이차 냉매 회로를 통해 캐스케이드 콘덴서로 되돌아오고, 캐스케이드 콘덴서로 재냉각되어 액화된다.

냉동 장치의 운전 중, 냉각기에 설치된 열교환관에는 서리가 부착되어, 열전달 효율이 저하하므로, 정기적으로 냉동 장치의 운전을 중단시켜, 디프로스트할 필요가 있다.

종래, 냉각기에 설치된 열교환관의 디프로스트 방법은, 열교환관에 살수하거나, 열교환관을 전기 히터로 가열하는 등의 방법을 행하고 있다. 그러나, 살수에 의한 디프로스트는 새로운 서리 발생원을 만들어 내는 것이며, 전기 히터에 의한 가열은 귀중한 전력을 소비한다고 하는 점에서 에너지 절약에 반하고 있다. 특히, 살수에 의한 디프로스트는, 대용량의 수조와 대구경의 급수 배관 및 배수 배관이 필요하기 때문에, 플랜트 시공 코스트의 증가를 초래한다.

특허 문헌 1 및 2에는, 이러한 냉동 장치의 디프로스트 시스템이 개시되어 있다. 특허 문헌 1에 개시된 디프로스트 시스템은, NH₃ 냉매에 발생하는 발열에 의해 CO₂ 냉매를 기화시키는 열교환기를 설치하고, 상기 열교환기로 생성되는 CO₂핫 가스를 냉각기 내의 열교환관에 순환시켜 제상하는 것이다.

특허 문헌 2에 개시된 디프로스트 시스템은, NH₃ 냉매의 배열을 흡수한 냉각수로 CO₂ 냉매를 가열하는 열교환기를 설치하고, 가열된 CO₂ 냉매를 냉각기 내의 열교환관에 순환시켜 제상하는 것이다.

특허 문헌 3에는, 냉각기에 냉각용 튜브와는 별개로 독립하여 가열용 튜브를 설치하고, 디프로스트 운전시에 상기 가열용 튜브에 온수나 온 브라인을 흐르게 하여 상기 냉각용 튜브에 부착된 서리를 용해, 제거하는 수단이 개시되어 있다.

일본국 특허 공개 2010-181093호 공보 일본국 특허 공개 2013-124812호 공보 일본국 특허 공개 2003-329334호 공보

특허 문헌 1 및 2에 개시된 디프로스트 시스템은, 냉각 시스템과는 다른 계통의 CO₂ 냉매나 NH₃ 냉매의 배관을 현지에서 시공할 필요가 있어, 플랜트 시공 코스트의 증가를 초래할 우려가 있다. 또, 상기 열교환기는 냉동고의 외부에 별도로 설치되기 때문에, 열교환기를 설치하기 위한 여분의 스페이스가 필요하게 된다.

특허 문헌 2의 디프로스트 시스템에 있어서는, 열교환관의 서멀 쇼크(급격한 가열·냉각)를 방지하기 위해 가압·감압 조정 수단이 필요하게 된다. 또, 냉각수와 CO₂ 냉매를 열교환하는 열교환기의 동결 방지를 위해, 디프로스트 운전 종료 후에 열교환기의 냉각수를 빼내는 조작이 필요하게 되어, 조작이 번잡해지는 등의 문제가 있다.

특허 문헌 3에 개시된 디프로스트 수단은, 상기 가열용 튜브를 설치할 필요가 있으며, 냉각기의 열교환부가 대형화함과 더불어, 온수나 온 브라인을 가열하기 위한 열원을 필요로 한다. 또, 냉각용 튜브를 외측으로부터 플레이트 핀 등을 통해 가열하기 때문에, 열전달 효율은 높아지지 않는다고 하는 문제가 있다.

NH₃ 냉매가 순환하고, 냉동 사이클 구성 기기를 가지는 일차 냉매 회로와, CO₂ 냉매가 순환하고, 상기 일차 냉매 회로와 캐스케이드 콘덴서를 통해 접속됨과 더불어, 냉동 사이클 구성 기기를 가지는 이차 냉매 회로로 이루어지는 이원 냉동기에서는, 이차 냉매 회로에 고온 고압의 CO₂ 가스가 존재한다. 그로 인해, CO₂ 핫 가스를 냉각기의 열교환관에 순환시키는 디프로스트가 가능하게 된다. 그러나, 전환 밸브나 분기 배관 등을 설치하는 것에 의한 장치의 복잡화 및 고비용화나, 고원/저원의 히트 밸런스에 기인하는 제어계의 불안정화가 과제로 되고 있다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, CO₂ 냉매를 이용한 냉동 장치에 있어서, 냉동고 등의 냉각 공간에 설치되는 냉각기의 디프로스트에 필요로 하는 이니셜 코스트 및 러닝 코스트의 저감과 에너지 절약을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 적어도 일 실시 형태에 따른 디프로스트 시스템은,

(1) 냉동고의 내부에 설치되고, 케이싱, 상기 케이싱의 내부에 도설(導設)된 열교환관, 및 상기 열교환관의 하방에 설치된 드레인 받이부를 가지는 냉각기와,

CO₂ 냉매를 냉각 액화하도록 구성된 냉동기와,

상기 열교환관에 접속되고, 상기 냉동기로 냉각 액화된 CO₂ 냉매를 상기 열교환관에 순환시키기 위한 냉매 회로를 가지는 냉동 장치의 디프로스트 시스템으로서,

상기 열교환관의 입구로 및 출구로로부터 분기하고, 상기 열교환관과 더불어 CO₂ 순환로를 형성하는 디프로스트 회로와,

상기 열교환관의 입구로 및 출구로에 설치되며, 디프로스트시에 닫아 상기 CO₂ 순환로를 폐회로로 하기 위한 개폐 밸브와,

디프로스트시에 상기 폐회로를 순환하는 CO₂ 냉매를 압력 조정하기 위한 압력 조정부와,

상기 냉각기보다 하방에 설치되고, 상기 디프로스트 회로 및 제1 가열 매체인 브라인이 순환하는 제1 브라인 회로가 도설되며, 상기 브라인으로 상기 디프로스트 회로를 순환하는 CO₂ 냉매를 가열하기 위한 제1 열교환부를 구비하고,

디프로스트시에 상기 폐회로에서 CO₂ 냉매를 서모사이펀 작용에 의해 자연 순환시키도록 하고 있다.

상기 구성 (1)에 있어서, 디프로스트시에 상기 개폐 밸브를 닫음으로써, 상기 폐회로가 형성된다. 상기 폐회로는 상기 압력 조정부에 의해 압력 조정되고, 폐회로의 CO₂ 냉매는 냉동고 내의 공기 중에 존재하는 수증기의 빙점(예를 들어, 0℃)보다 고온의 응축 온도로 유지된다.

폐회로의 CO₂ 냉매가 상기 응축 온도가 되는 설정 압력을 초과했을 때, CO₂ 냉매의 일부는 냉매 회로로 되돌려지고, 폐회로는 설정 압력을 유지한다.

폐회로의 CO₂ 냉매액은, 상기 디프로스트 회로를 상기 제1 열교환부까지 중력에 의해 강하하고, 제1 열교환부에서 브라인에 의해 가열되어 기화한다. 기화된 CO₂ 냉매는 서모사이펀 작용에 의해 상기 디프로스트 회로를 상승하고, 상승한 CO₂ 냉매 가스는 냉각기의 내부에 설치된 상기 열교환관의 외표면에 부착된 서리를 가열하여 녹인다. 서리에 열을 방출하여 액화된 CO₂ 냉매는 중력에 의해 디프로스트 회로를 하강한다. 제1 열교환부까지 하강한 CO₂ 냉매액은 재차 제1 열교환부에서 가열되어 기화한다.

또한, 여기서 「냉동고」란 냉장고 그 외 냉각 공간을 형성하는 것을 모두 포함하는 것이며, 드레인 받이부란, 드레인 팬을 포함하고, 드레인을 받아 저류 가능한 기능을 가지는 것 모두를 포함하고 있다.

또, 상기 열교환관의 「입구로」 및 「출구로」란, 상기 냉각기의 케이싱의 격벽 부근으로부터 상기 케이싱의 외측으로서 상기 냉동고의 내부에 설치되는 열교환관의 영역을 말한다.

상기 구성 (1)에 의하면, 종래의 디프로스트 방식은, 특허 문헌 3에 개시되어 있는 바와 같이, 핀을 통한 외부로부터의 열전도에 의해 브라인의 보유열을 열교환관(외표면)에 전달하고 있다. 이에 비해, 상기 구성 (1)에 의하면, 고내 공기 중의 수증기의 빙점을 초과한 응축 온도를 가지는 CO₂ 냉매의 응축 잠열을 이용하여, 열교환관의 내부로부터 관벽을 통해 열교환관의 외표면에 부착된 서리를 제거하므로, 서리로의 열전달량을 증가시킬 수 있다.

또, 종래의 디프로스트 방식에서는, 디프로스트의 초기에 투입된 열량이 냉각기 내 CO₂ 냉매액의 증발에 소비되기 때문에 열효율이 저하한다. 이에 비해, 상기 구성 (1)에 의하면, 디프로스트시에 형성되는 폐회로는 다른 부위와의 열의 수수가 차단되기 때문에, 폐회로 내의 열에너지가 외부로 방산되지 않아, 에너지 절약 가능한 디프로스트를 실현할 수 있다.

또, 냉매 회로 및 디프로스트 회로로 형성되는 폐회로에서, 서모사이펀 작용을 이용하여 CO₂ 냉매를 자연 순환시키므로, CO₂ 냉매를 순환시키는 펌프 등의 동력이 불필요하게 되어, 추가로 에너지 절약이 가능하게 된다.

또한, 디프로스트시의 CO₂ 냉매의 온도를 고내 공기 중의 수증기의 빙점 이상으로서 빙점에 가까운 온도로 유지할수록, 디프로스트에 필요로 하는 시간은 길어지나, CO₂ 냉매의 압력을 저감시킬 수 있다. 그로 인해, 상기 폐회로를 구성하는 배관 및 밸브류를 저압 사양으로 할 수 있으며, 추가로 저비용화가 가능하게 된다.

몇 개의 실시 형태에서는, 상기 구성 (1)에 있어서,

(2) 상기 제1 브라인 회로는 상기 드레인 받이부에 도설된 브라인 회로를 포함하고 있다.

상기 구성 (2)에 의하면, 제1 브라인 회로를 상기 드레인 받이부에 도설함으로써, 디프로스트시에 드레인 받이부에 떨어진 드레인의 재동결을 억제할 수 있다. 그로 인해, 드레인 받이부에 별도로 제상용 가열기를 부설할 필요가 없어 저비용화할 수 있다.

몇 개의 실시 형태에서는, 상기 구성 (1)에 있어서,

(3) 상기 디프로스트 회로 및 상기 제1 브라인 회로가 상기 드레인 받이부에 도설되고,

상기 제1 열교환부는, 상기 드레인 받이부에 도설된 상기 디프로스트 회로 및 상기 드레인 받이부에 도설된 제1 브라인 회로로 구성되며,

상기 제1 브라인 회로를 순환하는 상기 브라인으로 상기 드레인 받이부 및 상기 디프로스트 회로 내의 CO₂ 냉매를 가열하도록 구성되어 있다.

상기 구성 (3)에 의하면, 상기 제1 열교환부에 의해 드레인 받이부 및 디프로스트 회로를 순환하는 CO₂ 냉매를 동시에 가열할 수 있다.

그로 인해, 드레인 받이부에 별도로 제상용 가열기를 부설할 필요가 없어 저비용화할 수 있다.

몇 개의 실시 형태에서는, 상기 구성 (1)에 있어서,

(4) 상기 브라인을 제2 가열 매체로 가열하기 위한 제2 열교환부를 더 구비하고,

상기 제1 브라인 회로는 상기 제1 열교환부와 상기 제2 열교환부 사이에 설치되어 있다.

상기 제2 가열 매체로서, 예를 들어, 냉동기를 구성하는 압축기로부터 토출된 고온 고압의 냉매 가스, 공장의 온배수, 보일러로부터 발한 열 또는 오일 쿨러의 보유열을 흡수한 매체 등, 임의의 가열 매체를 이용할 수 있다.

상기 구성 (4)에 의하면, 공장의 잉여 배열을 브라인을 가열하는 열원으로서 이용할 수 있음과 더불어, 상기 제1 열교환부를 예를 들어, 플레이트식 열교환기 등으로 구성하면, 브라인과 CO₂ 냉매간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

몇 개의 실시 형태에서는, 상기 구성 (1)~(4) 중 어느 하나에 있어서,

(5) 상기 제1 브라인 회로로부터 분기하여 상기 냉각기의 내부에 도설되며, 상기 열교환관을 순환하는 CO₂ 냉매를 상기 브라인으로 가열하기 위한 제2 브라인 회로를 더 구비하고 있다.

상기 구성 (5)에 의하면, 디프로스트시에 상기 열교환관의 착상은, 상기 열교환관의 내외로부터 가열되므로, 가열 효과를 높일 수 있고, 디프로스트 시간을 단축시킬 수 있다. 또, 상기 열교환관의 외면에 장착된 핀으로부터의 제상이 용이하게 된다.

또한, 디프로스트 운전을 단축시키지 않는 대신에, 상기 폐회로를 순환하는 CO₂ 냉매의 응축 온도를 낮게 설정함으로써, 열부하 및 수증기 확산을 최소한으로 억제할 수 있다.

몇 개의 실시 형태에서는, 상기 구성 (1)~(5) 중 어느 하나에 있어서,

(6) 상기 제1 브라인 회로의 입구 및 출구에 각각 설치되고, 상기 입구 및 상기 출구를 흐르는 상기 브라인의 온도를 검출하기 위한 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서를 더 구비하고 있다.

상기 구성 (6)에 있어서, 상기 열교환관의 착상에 대해 브라인에 의한 현열 가열을 행하기 때문에, 상기 제1 온도 센서와 상기 제2 온도 센서의 검출값의 차로부터 디프로스트 운전의 완료 시기를 판정할 수 있다. 즉, 상기 2개의 온도 센서의 검출값의 차가 작아졌을 때는 디프로스트가 거의 완료한 것을 나타내고 있다. 이것에 의해, 디프로스트 완료의 타이밍을 정확하게 판정할 수 있다.

그로 인해, 냉동고 내의 과잉 가열이나 과잉 가열에 의한 수증기 확산을 방지할 수 있고, 추가로 에너지 절약을 달성할 수 있음과 더불어, 고내 온도의 안정화에 의해 냉동고에 보냉된 식품의 품질 향상을 실현할 수 있다.

몇 개의 실시 형태에서는, 상기 구성 (1)에 있어서,

(7) 상기 냉동기는,

NH₃ 냉매가 순환하고 냉동 사이클 구성 기기가 설치된 일차 냉매 회로와,

CO₂ 냉매가 순환하고, 상기 냉각기에 도설됨과 더불어, 상기 일차 냉매 회로와 캐스케이드 콘덴서를 통해 접속된 이차 냉매 회로와,

상기 이차 냉매 회로에 설치되고, 상기 캐스케이드 콘덴서로 액화된 CO₂ 냉매를 저류하기 위한 CO₂ 수액기, 및 상기 CO₂ 수액기에 저류된 CO₂ 냉매를 상기 냉각기로 보내는 CO₂ 액펌프를 가지고 있다.

상기 구성 (7)에 의하면, NH₃ 및 CO₂의 자연 냉매를 이용한 냉동기이므로, 오존층 파괴 방지나 온난화 방지 등에 기여할 수 있다. 또, 냉각 성능은 높으나 독성이 있는 NH₃를 일차 냉매로 하고, 무독 또한 무취의 CO₂를 이차 냉매로 하고 있으므로, 실내의 공조나 식품 등의 냉동에 이용할 수 있다.

몇 개의 실시 형태에서는, 상기 구성 (1)에 있어서,

(8) 상기 냉동기는,

상기 CO₂ 냉매가 순환하고, 상기 냉각기에 도설됨과 더불어, 상기 일차 냉매 회로와 캐스케이드 콘덴서를 통해 접속되며, 냉동 사이클 구성 기기가 설치된 이차 냉매 회로를 가지는 NH₃/CO₂ 이원 냉동기이다.

상기 구성 (8)에 의하면, 자연 냉매를 이용함으로써, 오존층 파괴 방지나 온난화 방지 등에 기여할 수 있음과 더불어, 이원 냉동기이기 때문에, 냉동기의 COP를 향상시킬 수 있다.

몇 개의 실시 형태에서는, 상기 구성 (7) 또는 (8)에 있어서,

(9) 상기 일차 냉매 회로에 상기 냉동 사이클 구성 기기의 일부로서 설치된 응축기에 도설된 냉각수 회로를 더 구비하고,

상기 제2 열교환부는, 상기 냉각수 회로 및 상기 제1 브라인 회로가 도설되며, 상기 냉각수 회로를 순환하고 상기 응축기로 가열된 냉각수로 상기 제1 브라인 회로를 순환하는 브라인을 가열하기 위한 열교환기이다.

상기 구성 (9)에 의하면, 응축기로 가열된 냉각수로 브라인을 가열할 수 있으므로, 냉동 장치 외의 가열원이 불필요하게 된다.

또, 디프로스트시에 상기 냉각수는 상기 브라인과 열교환함으로써, 상기 냉각수의 온도를 저하시킬 수 있다. 그로 인해, 냉동 운전시의 NH₃ 냉매의 응축 온도를 내리고, 냉동기의 COP(성적 계수)를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 냉각수 회로가 응축기와 냉각탑 사이에 배치되는 예시적인 실시 형태에서는, 상기 열교환기를 냉각탑 내에 설치할 수도 있으며, 이것에 의해, 디프로스트에 사용되는 장치의 설치 스페이스를 축소할 수 있다.

몇 개의 실시 형태에서는, 상기 구성 (7) 또는 (8)에 있어서,

(10) 상기 일차 냉매 회로에 상기 냉동 사이클 구성 기기의 일부로서 설치된 응축기에 도설된 냉각수 회로를 더 구비하고,

상기 제2 열교환부는,

상기 냉각수 회로를 순환하는 냉각수를 살포수로 냉각하기 위한 냉각탑과,

상기 살포수가 도입되며 상기 살포수로 상기 제1 브라인 회로를 순환하는 브라인을 가열하기 위한 가열탑으로 구성되어 있다.

상기 구성 (10)에 의하면, 가열탑을 냉각탑과 일체로 함으로써, 상기 제2 열교환부의 설치 스페이스를 축소할 수 있다.

몇 개의 실시 형태에서는, 상기 구성 (1)에 있어서,

(11) 상기 압력 조정부는, 상기 열교환관의 출구로에 설치된 압력 조정 밸브이다.

상기 구성 (1)에 의하면, 상기 압력 조정부를 간이하고 또한 저비용화할 수 있다. 상기 폐회로의 CO₂ 냉매가 설정 압력을 초과했을 때, CO₂ 냉매의 일부는 상기 압력 조정 밸브를 통해 냉매 회로에 되돌려지고, 폐회로는 설정 압력을 유지한다.

몇 개의 실시 형태에서는, 상기 구성 (1)에 있어서,

(12) 상기 압력 조정부는, 상기 제1 열교환부에 유입하는 상기 브라인의 온도를 조정하여 상기 폐회로를 순환하는 CO₂ 냉매의 압력을 조정하는 것이다.

상기 구성 (12)에서는, 상기 브라인으로 폐회로 내의 CO₂ 냉매를 가열함으로써, 폐회로 내의 CO₂냉매의 압력을 높인다.

상기 구성 (12)에 의하면, 냉각기마다 압력 조정부를 설치할 필요가 없고, 1개의 압력 조정부로 끝나므로 저비용화할 수 있음과 더불어, 상기 폐회로의 압력 조정을 냉동고의 외부로부터 행할 수 있어, 폐회로의 압력 조정이 용이하게 된다.

몇 개의 실시 형태에서는, 상기 구성 (1)~(3) 중 어느 하나에 있어서,

(13) 상기 드레인 받이부는 보조 가열용 전기 히터를 더 구비하고 있다.

상기 구성 (13)에 의하면, 상기 보조 가열용 전기 히터에 의해 드레인 받이부에 모인 드레인의 재동결을 억제할 수 있다. 또, 상기 제1 열교환부가 드레인 받이부에 형성될 때, 드레인 받이부에 도설된 제1 브라인 회로를 순환하는 브라인의 열량이 부족해도, 상기 보조 가열용 전기 히터에 의해, 디프로스트 회로를 순환하는 CO₂ 냉매의 기화열을 보충할 수 있다.

본 발명의 적어도 일 실시 형태에 따른 냉각 유닛은,

(14) 케이싱, 상기 케이싱의 내부에 도설된 열교환관, 및 상기 열교환관의 하방에 설치된 드레인 팬을 가지는 냉각기와,

상기 드레인 팬에 도설된 상기 디프로스트 회로 및 상기 드레인 팬에 도설된 제1 브라인 회로로 구성되고, 상기 제1 브라인 회로를 순환하는 상기 브라인으로 상기 드레인 받이부를 가열하도록 구성된 열교환부를 구비하고 있다.

상기 구성 (14)에 의하면, 냉동고로의 디프로스트 장치 부착 냉각기의 장착이 용이하게 된다. 또, 이 냉각 유닛의 각 부품을 일체로 조립해 둠으로써, 더욱 장착이 용이하게 된다.

몇 개의 실시 형태에서는, 상기 구성 (14)에 있어서,

(15) 상기 제1 브라인 회로로부터 분기하여 상기 냉각기의 내부에 도설되며, 상기 열교환관을 순환하는 CO₂ 냉매를 상기 브라인으로 가열하기 위한 제2 브라인 회로를 더 구비하고 있다.

상기 구성 (15)에 의하면, 디프로스트시에 냉각기 내의 열교환관을 내외 양측으로부터 가열하여, 가열 효과를 높일 수 있는 디프로스트 장치 부착 냉각기의 장착이 용이하게 된다.

또한, 상기 냉각 유닛의 드레인 팬에 보조 가열용 전기 히터를 더 구비하도록 하면, 드레인 팬과 더불어, 상기 드레인 팬에 도설된 디프로스트 회로를 순환하는 CO₂ 냉매를 보조 가열할 수 있는 디프로스트 장치 부착 냉각기의 장착이 용이하게 된다.

본 발명의 적어도 일 실시 형태에 의하면, 냉각기에 설치된 열교환관을 내부로부터 CO₂ 냉매로 디프로스트 함으로써, 냉동 장치의 디프로스트에 필요로 하는 이니셜 코스트 및 러닝 코스트의 절감과 에너지 절약을 실현할 수 있다.

도 1은 일 실시 형태에 따른 냉동 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 일 실시 형태에 따른 냉동 장치의 전체 구성도이다.
도 3은 일 실시 형태에 따른 냉동 장치의 전체 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시하는 냉동 장치의 냉각기의 단면도이다.
도 5는 일 실시 형태에 따른 냉각기의 단면도이다.
도 6은 일 실시 형태에 따른 냉동 장치의 전체 구성도이다.
도 7은 일 실시 형태에 따른 냉동기의 계통도이다.
도 8은 일 실시 형태에 따른 냉동기의 계통도이다.
도 9는 일 실시 형태에 따른 냉동 장치의 전체 구성도이다.
도 10은 실시 형태에 따른 냉동 장치의 전체 구성도이다.
도 11은 실시 형태에 따른 냉각기의 단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 개의 실시 형태에 대해 설명한다. 단, 실시 형태로서 기재되고 또는 도면에 도시되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이것에 한정하는 취지는 아니다.

예를 들어, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 혹은 「동축」 등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들어, 「동일」, 「동일하다」 및 「균질」 등의 사물이 동일한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동일한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 차가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들어, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 같은 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.

한편, 하나의 구성 요소를 「준비하다」, 「갖추다」, 「구비하다」, 「포함하다」, 또는 「가지다」라고 하는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.

도 1~도 11은, 본 발명의 몇 개의 실시 형태에 따른 디프로스트 시스템을 구비한 냉동 장치(10A~10F)를 도시하고 있다.

냉동 장치(10A~10F)는, 냉동고(30a 및 30b)의 내부에 각각 설치되는 냉각기(33a 및 33b)와, CO₂ 냉매를 냉각 액화하기 위한 냉동기(11A 또는 11D)와, 상기 냉동기로 냉각 액화된 CO₂ 냉매를 냉각기(33a 및 33b)에 순환시키는 냉매 회로(이차 냉매 회로(14)에 상당)를 구비하고 있다. 냉각기(33a 및 33b)는 케이싱(34a 및 34b)과 상기 케이싱의 내부에 설치된 열교환관(42a 및 42b)과, 열교환관(42a 및 42b)의 하방에 설치된 드레인 팬(50a 및 50b)을 가진다.

도 1~도 3, 도 6 및 도 10에 도시하는 냉동기(11A) 및 도 9에 도시하는 냉동기(11D)는, NH₃ 냉매가 순환하고, 냉동 사이클 구성 기기가 설치된 일차 냉매 회로(12)와, CO₂ 냉매가 순환하고, 냉각기(33a 및 33b)까지 연장 설치되는 이차 냉매 회로(14)를 가지고 있다. 이차 냉매 회로(14)는 일차 냉매 회로(12)와 캐스케이드 콘덴서(24)를 통해 접속된다.

일차 냉매 회로(12)에 설치된 냉동 사이클 구성 기기는, 압축기(16), 응축기(18), NH₃ 수액기(20), 팽창 밸브(22) 및 캐스케이드 콘덴서(24)로 이루어진다.

이차 냉매 회로(14)에는, 캐스케이드 콘덴서(24)로 액화된 CO₂ 냉매액이 일시 저류되는 CO₂ 수액기(36)와, CO₂ 수액기(36)에 저류된 CO₂ 냉매액을 열교환관(42a 및 42b)에 순환시키는 CO₂ 액펌프(38)가 설치되어 있다.

또, 캐스케이드 콘덴서(24)와 CO₂ 수액기(36) 사이에 CO₂ 순환로(44)가 설치되어 있다. CO₂ 수액기(36)로부터 CO₂ 순환로(44)를 통해 캐스케이드 콘덴서(24)에 도입된 CO₂ 냉매 가스는, 캐스케이드 콘덴서(24)에서 NH₃ 냉매에 의해 냉각되고 액화되어 CO₂ 수액기(36)로 되돌아온다.

냉동기(11A 및 11D)는, NH₃ 및 CO₂의 자연 냉매를 이용하고 있으므로, 오존층 파괴 방지나 온난화 방지 등에 기여할 수 있다. 또, 냉각 성능은 높으나 독성이 있는 NH₃를 일차 냉매로 하고, 무독 또한 무취의 CO₂를 이차 냉매로 하고 있으므로, 실내의 공조나 식품 등의 냉동에 이용할 수 있다.

냉동 장치(10A~10F)에 있어서, 이차 냉매 회로(14)는, 냉동고(30a 및 30b)의 외부에서 CO₂ 분기 회로(40a 및 40b)에 분기하고, CO₂ 분기 회로(40a 및 40b)는 케이싱(34a 및 34b)의 외측에 도설된 열교환관(42a 및 42b)의 입구관(42c) 및 출구관(42d)에 접속되어 있다.

여기서, 「입구관(42c)」 및 「출구관(42d)」은, 케이싱(34a 및 34b)의 외측에서 냉동고(30a 및 30b)의 내부의 열교환관(42a 및 42b)의 영역을 말한다(도 4 및 도 11 참조).

냉동고(30a 및 30b)의 내부에서 입구관(42c) 및 출구관(42d)에 전자 개폐 밸브(54a 및 54b)가 설치되고, 전자 개폐 밸브(54a 및 54b)와 냉각기(33a 및 33b) 사이의 입구관(42c) 및 출구관(42d)에 디프로스트 회로(52a 및 52b)가 접속되어 있다.

디프로스트 회로(52a 및 52b)는 열교환관(42a 및 42b)과 더불어 CO₂ 순환로를 형성하고, 상기 CO₂ 순환로는, 디프로스트시에 전자 개폐 밸브(54a 및 54b)가 닫힘으로써 폐회로가 된다.

디프로스트 회로(52a 및 52b)에는 전자 개폐 밸브(55a 및 55b)가 설치되고, 냉동 운전시에는 전자 개폐 밸브(54a 및 54b)가 개방되며, 전자 개폐 밸브(55a 및 55b)가 폐쇄된다. 디프로스트시에 전자 개폐 밸브(54a 및 54b)는 폐쇄되고, 전자 개폐 밸브(55a 및 55b)는 개방된다.

냉동 장치(10A~10E)에서는, 열교환관(42a 및 42b)의 출구관(42d)에 압력 조정부(45a 및 45b)가 설치되어 있다. 압력 조정부(45a 및 45b)는, 출구관(42d)의 전자 개폐 밸브(54a 및 54b)에 병렬로 설치된 압력 조정 밸브(48a 및 48b)와, 압력 조정 밸브(48a 및 48b)보다 상류측의 출구관(42d)에 설치되고, CO₂ 냉매의 압력을 검출하는 압력 센서(46a 및 46b)와, 압력 센서(46a 및 46b)의 검출값이 입력되는 제어 장치(47a 및 47b)로 구성되어 있다. 제어 장치(47a 및 47b)는, 디프로스트시, 압력 센서(46a 및 46b)의 검출값에 의거하여 압력 조정 밸브(48a 및 48b)의 개도를 제어하고, 상기 폐회로를 순환하는 CO₂ 냉매의 응축 온도가 고내 공기 중의 수증기의 빙점(예를 들어, 0℃)보다 높아지도록, CO₂ 냉매의 압력을 제어한다.

도 10에 도시하는 냉동 장치(10F)에서는, 압력 조정부(45a 및 45b)를 대신하여, 압력 조정부(67)가 설치된다. 압력 조정부(67)는, 브라인 회로(복로)(60)에서 온도 센서(68)의 하류에 설치된 삼방 밸브(67a)와, 삼방 밸브(67a)와 온도 센서(66)의 상류측의 브라인 회로(왕로)(60)에 접속된 바이패스로(67b)와, 온도 센서(66)로 검출된 브라인의 온도가 입력되고, 이 입력값이 설정 온도가 되도록 삼방 밸브(67a)를 제어하는 제어 장치(67c)로 구성되어 있다. 제어 장치(67c)는, 삼방 밸브(67a)를 제어하여 브라인 분기로(61a 및 61b)에 공급되는 브라인의 온도를 설정값(예를 들어, 10~15℃)으로 제어한다.

제1 가열 매체인 브라인이 순환하는 브라인 회로(60)(제1 브라인 회로. 파선 표시)가 배치되고, 브라인 회로(60)는, 냉동고(30a 및 30b)의 외부에서 브라인 분기 회로(61a 및 61b)(파선 표시)에 분기한다.

도 1 및 도 6 등에 도시하는 실시 형태에서는, 브라인 분기 회로(61a 및 61b)는 냉동고(30a 및 30b)의 내부에 도설되고, 드레인 팬(50a 및 50b)의 배면에 배치되어 있다.

도 2, 도 3 및 도 9에 도시하는 실시 형태에서는, 브라인 분기 회로(61a 및 61b)는 냉동고(30a 및 30b)의 외부에서 접속부(62)를 통해 브라인 분기 회로(63a 및 63b)(파선 표시)에 접속되고, 브라인 분기 회로(63a 및 63b)는 드레인 팬(50a 및 50b)의 배면에 도설되어 있다.

이러한 구성에서는, 디프로스트시에 브라인 분기 회로(61a, 61b 또는 63a, 63b)를 순환하는 브라인의 보유열에 의해, 드레인 팬(50a 및 50b)에 떨어진 드레인의 재동결을 억제할 수 있다.

도 1 및 도 6에 도시하는 실시 형태에서는, 냉동고(30a 및 30b)의 내부에서, 열교환관(42a 및 42b)보다 하방에 열교환기(70a 및 70b)가 설치되고, 열교환기(70a 및 70b)에 디프로스트 회로(52a, 52b)가 도설되어 있다.

한편, 브라인 회로(60)는 냉동고(30a 및 30b)의 외부에서 브라인 분기 회로(72a 및 72b)에 분기하고, 브라인 분기 회로(72a 및 72b)는 각각 열교환기(70a 및 70b)에 도설되어 있다.

도 2, 도 3 및 도 9 등에 도시하는 실시 형태에서는, 열교환기(70a 및 70b)를 설치하는 대신에, 브라인 분기 회로(63a, 63b) 및 디프로스트 회로(52a, 52b)가 드레인 팬(50a 및 50b)의 배면에 도설되어 있다. 그리고, 브라인 분기 회로(63a 및 63b)를 순환하는 브라인으로 디프로스트 회로(52a 및 52b)를 순환하는 CO₂ 냉매를 가열하는 열교환부(제1 열교환부)를 형성하고 있다.

또, 브라인 분기 회로(63a 및 63b)를 순환하는 브라인으로 드레인 팬(50a 및 50b)을 가온 가능하도록 되어 있다.

상기 실시 형태에서는, 브라인 회로(60)를 순환하는 브라인은 다른 가열 매체로 가열할 수 있다.

도 1~도 3 및 도 6 등으로 도시하는 몇 개의 실시 형태에서는, 응축기(18)에 냉각수 회로(28)가 도설되어 있다. 냉각수 회로(28)에는 냉각수 펌프(57)를 가지는 냉각수 분기 회로(56)가 분기하고, 냉각수 분기 회로(56)는 열교환기(58)(제2 열교환부)에 접속되어 있다. 한편, 브라인 회로(60)가 열교환기(58)에 접속된다.

냉각수 회로(28)를 순환하는 냉각수는, 응축기(18)로 NH₃ 냉매에 의해 가열된다. 가열된 냉각수(제2 가열 매체)는, 열교환기(58)에 있어서, 디프로스트시에 상기 가열 매체로서 브라인 회로(60)를 순환하는 브라인을 가열한다.

예를 들어, 냉각수 분기 회로(56)에 도입되는 냉각수의 온도가 20~30℃이면, 이 냉각수로 브라인을 15~20℃로 가열할 수 있다.

브라인으로서, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 수용액을 이용할 수 있다.

다른 실시 형태에서는, 상기 제2 가열 매체로서, 상기 냉각수 이외에, 예를 들어, 압축기(16)로부터 토출된 고온 고압의 NH₃ 냉매 가스, 공장의 온배수, 보일러로부터 발한 열 또는 오일 쿨러의 보유열을 흡수한 매체 등, 임의의 가열 매체를 이용할 수 있다.

도 1~도 3 및 도 6 등으로 도시하는 몇 개의 실시 형태에 있어서의 예시적인 구성에서는, 냉각수 회로(28)는 응축기(18)와 밀폐식 냉각탑(26) 사이에 설치된다. 냉각수는 냉각수 펌프(29)에 의해 냉각수 회로(28)를 순환한다. 응축기(18)로 NH₃ 냉매의 배열을 흡수한 냉각수는, 밀폐식 냉각탑(26)에서 외기 및 살포수와 접촉하고, 살포수의 증발 잠열에 의해 냉각된다.

밀폐식 냉각탑(26)은, 냉각수 회로(28)에 접속된 냉각 코일(26a)과, 외기(a)를 냉각 코일(26a)에 통풍시키는 팬(26b)과, 냉각 코일(26a)에 냉각수를 살포하는 살수관(26c) 및 펌프(26d)를 가지고 있다. 살수관(26c)으로부터 살포되는 냉각수의 일부는 증발되고 그 증발 잠열을 이용하여 냉각 코일(26a)을 흐르는 냉각수를 냉각한다.

도 9에 도시하는 실시 형태에서는, 밀폐식 냉각탑(26)과 밀폐식 가열탑(91)이 일체로 된 밀폐식 냉각 가열 유닛(90)이 설치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 밀폐식 냉각탑(26)의 구성은, 기본적으로 상기 실시 형태의 밀폐식 냉각탑(26)과 동일하다.

브라인 회로(60)는 밀폐식 가열탑(91)에 접속되어 있다. 밀폐식 가열탑(91)은, 브라인 회로(60)에 접속된 가열 코일(91a)과, 냉각 코일(91a)에 냉각수를 살포하는 살수관(91c) 및 펌프(91d)를 가지고 있다. 밀폐식 냉각탑(26)의 내부와 밀폐식 가열탑(91)의 내부는 공유 하우징의 하부에서 연통하고 있다.

일차 냉매 회로(12)를 순환하는 NH₃ 냉매의 배열을 흡수한 냉각수는, 살수관(91c)으로부터 냉각 코일(91a)에 살포되고, 브라인 회로(60)를 순환하는 브라인을 가열하는 가열 매체로서 사용된다.

도 3 및 도 6에 도시하는 실시 형태에서는, 냉동고(30a 및 30b)의 외부에서 브라인 회로(60)로부터 브라인 분기 회로(74a 및 74b)가 분기하고 있다.

도 3에 도시하는 실시 형태에서는, 브라인 분기 회로(74a 및 74b)는 냉동고(30a 및 30b)의 외부에서 접속부(76)를 통해 브라인 분기 회로(78a 및 78b)(제2 브라인 회로. 파선 표시)에 접속되어 있다. 브라인 분기 회로(78a 및 78b)는 냉각기(33a 및 33b)의 내부에 도설되고, 열교환관(42a 및 42b)에 인접하여 배치되며, 열교환관(42a 및 42b)을 순환하는 CO₂ 냉매를 브라인 분기 회로(78a 및 78b)를 순환하는 브라인으로 가열하는 열교환부를 형성하고 있다.

도 6에 도시하는 실시 형태에서는, 브라인 분기 회로(74a 및 74b)가 냉각기(33a 및 33b)의 내부에 도설되고, 상기 열교환부와 같은 구성을 가지는 열교환부를 형성하고 있다.

도 1~도 3 및 도 6 등에 도시하는 몇 개의 실시 형태에서는, 브라인 회로(60)의 왕로에는 브라인을 저류하는 리시버(개방형 브라인조)(64)와, 브라인을 순환시키는 브라인 펌프(65)와, CO₂ 냉매의 온도를 검출하는 온도 센서(66)가 설치되고, 브라인 회로(60)의 복로에는 CO₂ 냉매의 온도를 검출하는 온도 센서(68)가 설치되어 있다.

도 9에 도시하는 실시 형태에서는, 리시버(64)를 대신하여, 압력 변동의 흡수 및 브라인의 유량 조정 등을 위해 팽창 탱크(92)가 설치되어 있다.

도 7은, 본 발명에 적용 가능하며, 냉동기(11A 및 11D)와는 상이한 구성의 냉동기(11B)를 도시하고 있다.

냉동기(11B)는, NH₃ 냉매가 순환하는 일차 냉매 회로(12)에 저단 압축기(16b) 및 고단 압축기(16a)가 설치되고, 저단 압축기(16b)와 고단 압축기(16a) 사이의 일차 냉매 회로(12)에 중간 냉각기(84)가 설치되어 있다. 응축기(18)의 출구에서 일차 냉매 회로(12)로부터 분기로(12a)가 분기하고, 분기로(12a)에 중간 팽창 밸브(86)가 설치되어 있다. 분기로(12a)를 흐르는 NH₃ 냉매는 중간 팽창 밸브(86)에서 팽창하여 냉각되고, 중간 냉각기(84)에 도입된다. 중간 냉각기(84)에서, 저단 압축기(16b)로부터 토출된 NH₃ 냉매는 분기로(12a)로부터 도입된 NH₃ 냉매로 냉각된다.

냉동기(11B)는 중간 냉각기(84)를 구비함으로써 COP를 향상시킬 수 있다.

캐스케이드 콘덴서(24)에서 NH₃ 냉매와 열교환하여 냉각 액화된 CO₂ 냉매액은, CO₂ 수액기(36)에 저류되고, 그 후, CO₂ 수액기(36)로부터 CO₂ 액펌프(38)와 냉동고(30)의 내부에 설치된 냉각기(33)로 순환된다.

도 8은, 본 발명에 적용 가능하며, 또한 별도 구성의 냉동기(11C)를 도시하고 있다.

냉동기(11C)는 이원 냉동 사이클을 구성하고, 일차 냉매 회로(12)에 고원 압축기(88a) 및 팽창 밸브(22a)가 설치되어 있다. 일차 냉매 회로(12)와 캐스케이드 콘덴서(24)를 통해 접속된 이차 냉매 회로(14)에는, 저원 압축기(88b) 및 팽창 밸브(22b)가 설치되어 있다.

냉동기(11C)는, 일차 냉매 회로(12) 및 이차 냉매 회로(14)에서 각각 기계 압축식 냉동 사이클을 구성한 이원 냉동기이기 때문에, 냉동기의 COP를 향상시킬 수 있다.

도 2, 도 3 및 도 9에 도시하는 실시 형태에서는, CO₂ 분기 회로(40a 및 40b)는, 냉동고(30a 및 30b)의 외부에서 접속부(41)를 통해 각각 열교환관(42a 및 42b)의 입구관(42c) 및 출구관(42d)에 접속된다.

도 4에 도시하는 냉각기(33a)는, 도 3에 도시하는 냉동 장치(10C)에 이용된다. 냉동고(30a)의 내부에 도설된 열교환관(42a) 및 브라인 분기 회로(78a)는, 냉각기(33a)의 내부에서 상하 방향 및 수평 방향에 사행 형상으로 형성된다.

또, 드레인 팬(50a)의 배면에 설치된 디프로스트 회로(52a) 및 브라인 분기 회로(63a)는, 예를 들어, 상하 방향 및 수평 방향에 사행 형상으로 형성된다. 도 3 중의 냉각기(33b)나 냉각기(33a)도 같은 구성을 가지고 있다.

도 11에 도시하는 냉각기(33a)의 예시적인 구성에서는, 또한, 드레인 팬(50a)의 배면에 보조 가열용 전기 히터(94a)가 설치된다. 이것에 의해, 드레인 팬(50a)의 배면에 도설된 브라인 분기 회로(63a)를 순환하는 브라인의 보유 열량이 부족했을 때, 부족 열량을 보충할 수 있다.

또한, 도 4 및 도 11에 도시하는 냉각기(33a)의 예시적인 구성에서는, 통풍용 개구가 케이싱(34a)의 상면 및 측면(도시 생략)에 형성되고, 고내 공기(c)는 상기 측면으로부터 유입되며, 상기 상면으로부터 유출된다.

도 5에 도시하는 냉각기(33a)의 예시적인 구성에서는, 통풍용 개구가 양측의 측면에 형성되고, 고내 공기(c)는 상기 양측면을 통해 케이싱(34a)을 드나든다.

도 2 및 도 9에 도시하는 실시 형태에서는, 냉각 유닛(31a 및 31b)이 형성된다.

냉각 유닛(31a 및 31b)은, 냉각기(33a 및 33b)를 구성하는 케이싱(34a 및 34b)과, 상기 케이싱의 내부에 도설된 열교환관(42a, 42b) 및 입구관(42c), 출구관(42d)과, 열교환관(42a 및 42b)의 하방에 설치된 드레인 팬(50a 및 50b)을 구비하고 있다.

열교환관(42a 및 42b)은, 냉동고(30a 및 30b)에 장착할 때, 냉동고(30a 및 30b)의 외부에 설치되는 CO₂ 분기 회로(40a 및 40b)와 접속부(41)를 통해 접속된다.

또, 냉각 유닛(31a 및 31b)은, 케이싱(34a 및 34b)의 외부에서 입구관(42c) 및 출구관(42d)으로부터 분기한 디프로스트 회로(52a 및 52b)와, 입구관(42c) 및 출구관(42d)에 설치된 전자 개폐 밸브(54a 및 54b)를 구비하고 있다. 전자 개폐 밸브(54a 및 54b)는, 디프로스트시에 디프로스트 회로(52a 및 52b) 및 상기 디프로스트 회로의 분기부보다 냉각기측의 열교환관(42a 및 42b)을 폐회로로 할 수 있다.

또, 냉각 유닛(31a 및 31b)은, 케이싱(34a 및 34b)의 외부에서 출구관(42d)에 설치되고, 상기 폐회로를 압력 조정하기 위한 압력 조정 밸브(48a 및 48b)를 구비하고 있다.

또, 냉각 유닛(31a 및 31b)은, 드레인 팬(50a, 50b)에 도설된 브라인 분기 회로(63a, 63b) 및 디프로스트 회로(52a, 52b)를 구비하고, 브라인 분기 회로(63a 및 63b)를 순환하는 브라인으로 디프로스트 회로(52a 및 52b)를 순환하는 CO₂ 냉매를 가열하는 열교환부를 형성한다.

브라인 분기 회로(63a 및 63b)는, 냉동고(30a 및 30b)에 장착할 때, 냉동고(30a 및 30b)의 외부에 설치되는 브라인 분기 회로(61a 및 61b)와 접속부(62)를 통해 접속된다.

냉각 유닛(31a 및 31b)을 구성하는 상기 부품은 미리 일체로 형성할 수 있다.

도 3에 도시하는 실시 형태에서는, 냉각 유닛(32a 및 32b)이 형성된다. 냉각 유닛(32a 및 32b)은, 냉각 유닛(31a 및 31b)에 또한 브라인 회로(60)로부터 분기하고 냉각기(33a 및 33b)의 내부에 도설된 브라인 분기 회로(78a 및 78b)를 추가 설치한 것이다.

브라인 분기 회로(78a 및 78b)는, 냉동고(30a 및 30b)에 장착할 때, 냉동고(30a 및 30b)의 외부에 설치되는 브라인 분기 회로(74a 및 74b)와 접속부(76)를 통해 접속된다.

냉각 유닛(32a 및 32b)을 구성하는 각 부품은 미리 일체로 형성할 수 있다.

도 11에 도시하는 예시적인 실시 형태에서는, 냉각 유닛(93a)이 형성된다. 냉각 유닛(93a)은, 냉각 유닛(32a 및 32b)에 있어서 드레인 팬(50a 및 50b)의 배면에 보조 가열용 전기 히터(94a)를 추가 설치한 것이다.

냉각 유닛(93a)을 구성하는 각 부품은 미리 일체로 형성할 수 있다.

도 4 및 도 11에 도시하는 냉각기(33a)의 예시적인 구성에서는, 드레인 팬(50a 및 50b)은 드레인의 배수를 위해, 수평 방향에 대해 경사져 있고, 하방단에 드레인 배출관(51a 및 51b)이 설치되어 있다. 디프로스트 회로(52a 및 52b)의 복로는, 드레인 팬(50a 및 50b)의 배면을 따라 하류측일수록 상승하도록 경사져 있다.

냉각기(33a 및 33b)의 예시적인 구성은, 도 4 및 도 11에 도시하는 냉각기(33a)를 예로 들면, 열교환관(42a)은 냉각기(33a)의 입구관(42c) 및 출구관(42d)에 헤더(43a 및 43b)를 가지고, 냉각기(33a)의 내부에서 상하 방향 및 수평 방향에 사행 형상으로 형성되어 있다. 디프로스트 회로(52a)는 드레인 팬(50a)의 배면에 설치되어 있다.

브라인 분기 회로(78a)는 냉각기(33a)의 입구 및 출구에 헤더(80a 및 80b)가 설치되어 있다. 디프로스트 회로(52a)는 드레인 팬(50a)의 배면에 드레인 팬(50a) 및 브라인 분기 회로(63a)에 인접하여 설치되고, 또한 수평 방향에 사행 형상으로 형성되어 있다.

냉각기(33a)의 내부에 상하 방향으로 다수의 플레이트 핀(82a)이 설치되어 있다. 열교환관(42a) 및 브라인 분기 회로(78a)는, 플레이트 핀(82a)에 형성된 다수의 구멍에 끼워넣어져, 플레이트 핀(82a)에 의해 지지된다. 플레이트 핀(82a)을 설치함으로써, 열교환관(42a) 및 브라인 분기 회로(78)의 지지 강도가 증가하고, 또한 열교환관(42a)과 브라인 분기 회로(78a) 사이의 열전달이 촉진된다.

드레인 팬(50a)은 수평 방향에 대해 경사져 있고, 하방단에 드레인 배출관(51a)이 설치되어 있다. 디프로스트 회로(52a)의 복로 및 브라인 분기 회로(63a)의 복로도, 드레인 팬(50a)의 배면을 따라 경사져 배치되어 있다.

전술과 같이, 디프로스트 회로(52a)의 복로는, 하류측일수록 상승하도록 경사져 있기 때문에, 브라인 분기 회로(63a)를 순환하는 브라인(b)으로 가열되어 기화된 CO₂ 냉매 가스는 디프로스트 회로(52a)의 복로에서 가스 누출이 양호하게 되어, CO₂ 냉매의 기화에 의한 급격한 압력 상승을 방지할 수 있다.

도 4 및 도 11에 도시하는 냉각기(33a)의 예시적인 구성에서는, 케이싱(34a)에 통풍용의 입구 개구 및 출구 개구가 형성된다. 예를 들어, 상기 입구 개구는 케이싱(34a)의 측면에 형성되고, 상기 출구 개구는 케이싱(34a)의 상면에 형성된다. 상기 출구 개구에 팬(35a 및 35b)이 설치되고, 팬(35a 및 35b)의 가동에 의해, 고내 공기(c)는 케이싱(34a 및 34b)의 내외에 유통하는 공기류가 형성된다.

냉각기(33b)도 냉각기(33a)와 같은 구성을 가진다.

이러한 상기 실시 형태의 구성에 있어서, 냉동 운전시, 전자 개폐 밸브(54a 및 54b)는 개방됨과 더불어, 전자 개폐 밸브(55a 및 55b)는 폐쇄된다. 이것에 의해, 이차 냉매 회로(14)로부터 공급되는 CO₂ 냉매는 CO₂ 분기 회로(40a, 40b) 및 열교환관(42a, 42b)을 순환한다. 한편, 냉동고(30a 및 30b)의 내부에서 팬(35a 및 35b)에 의해, 냉각기(33a 및 33b)의 내부를 통과하는 고내 공기(c)의 순환류가 형성된다. 고내 공기(c)는 열교환관(42a 및 42b)을 순환하는 CO₂ 냉매에 의해 냉각되고, 냉동고(30a 및 30b)의 내부는, 예를 들어, -25℃의 저온으로 유지된다.

디프로스트시, 전자 개폐 밸브(54a 및 54b)는 폐쇄되고, 전자 개폐 밸브(55a 및 55b)는 개방된다. 이것에 의해, 열교환관(42a, 42b) 및 디프로스트 회로(52a, 52b)로 이루어지는 폐쇄된 CO₂ 순환로가 형성된다. 그리고, 열교환관(42a 및 42b)을 순환하는 CO₂ 냉매의 응축 온도가 고내 공기(c)의 빙점(예를 들어, 0℃)을 초과하는 온도, 예를 들어, ＋5℃(4.0MPa)가 되도록, 압력 조정부(45a, 45b) 또는 압력 조정부(67)에서 상기 폐회로를 순환하는 CO₂ 냉매의 압력이 제어된다.

또한, 압력 조정부(45a 및 45b)는, 압력 센서(46a 및 46b)를 대신하여, CO₂ 냉매의 온도를 검출하는 온도 센서를 설치하고, 제어 장치(47a 및 47b)로 상기 온도 검출값에 대응하는 CO₂ 냉매의 포화 압력을 환산하도록 해도 된다.

디프로스트시, 열교환관(42a 및 42b)의 표면에 부착된 서리는, 열교환관(42a 및 42b)을 순환하는 CO₂ 냉매의 응축 잠열(예를 들어, ＋15℃의 온 브라인을 가열원으로 했을 때, ＋5℃／4.0MPa에 있어서 219kJ/kg)에 의해 융해되고, 드레인 팬(50a 및 50b)에 낙하한다.

드레인 팬(50a 및 50b)에 낙하한 융해수는, 드레인 팬(50a 및 50b)에 도설된 브라인 분기 회로(61a, 61b 또는 63a, 63b)를 순환하는 브라인의 보유열에 의해 재동결하는 것이 방지되고, 동시에 드레인 팬(50a 및 50b)의 가열·제상도 가능하게 된다.

열교환관(42a 및 42b)을 순환하는 CO₂ 냉매는, 예를 들어, ＋15℃의 브라인(b)을 가열원으로 하고, 열교환관(42a 및 42b)의 표면에 부착된 서리를 냉각원으로 함으로써, 루프형 서모사이펀이 작동해, 상기 폐회로를 자연 순환한다.

즉, 도 1 및 도 6에 도시하는 실시 형태에서는, CO₂ 냉매는 열교환기(70a 및 70b)에서 브라인에 의해 가열된다.

도 2, 도 3 및 도 9에 도시하는 실시 형태에서는, CO₂ 냉매는 드레인 팬(50a 및 50b)의 배면에 형성되는 열교환부에서 브라인에 의해 가열되어 기화한다. 이들 열교환기로 기화한 CO₂ 냉매 가스는 디프로스트 회로(52a 및 52b)를 상승하여 열교환관(42a 및 42b)으로 되돌아오고, 열교환관(42a 및 42b)에 부착된 서리를 녹여 응축한다. 응축된 CO₂ 냉매액은 중력에 의해 디프로스트 회로(52a 및 52b)를 하강하고, 상기 열교환부에서 재차 가열되어 기화한다.

브라인 회로(60)의 입구 및 출구의 브라인의 온도는 온도 센서(66 및 68)로 검출되고, 이들 검출값의 차가 축소하여, 온도차가 역치(예를 들어, 2~3℃)에 이르렀을 때, 디프로스트가 완료했다고 판정하고, 디프로스트 운전을 종료한다.

본 발명의 몇 개의 실시 형태에 의하면, 고내 공기(c)에 포함되는 수증기의 빙점을 초과한 응축 온도를 가지는 CO₂ 냉매의 응축 잠열을 이용하여, 열교환관(42a 및 42b)에 부착된 서리를 상기 열교환관의 내부로부터 가열하므로, 서리로의 열전달량을 증가시킬 수 있음과 더불어, 열교환관(42a 및 42b)의 외측에 가열 수단을 설치할 필요가 없어, 에너지 절약 및 저비용화할 수 있다.

또, 상기 폐회로에서, 서모사이펀 작용을 이용하여 CO₂ 냉매를 자연 순환시키므로, CO₂ 냉매를 순환시키는 펌프 등의 동력이 불필요하게 되어, 추가로 에너지 절약이 가능하게 된다.

또한, 디프로스트시의 CO₂ 냉매의 응축 온도를 수분의 빙점에 가까운 온도로 유지할수록, 연무의 발생을 억제할 수 있음과 더불어, 열부하 및 수증기 확산을 최소한으로 억제할 수 있다. 또, CO₂ 냉매의 압력을 저감시킬 수 있기 때문에, 상기 폐회로를 구성하는 배관 및 밸브류를 저압 사양으로 할 수 있어, 추가로 저비용화가 가능하게 된다.

또, 드레인 팬(50a 및 50b)에 낙하한 융해수는, 드레인 팬(50a 및 50b)에 도설된 브라인 분기 회로(61a, 61b 또는 63a, 63b)를 순환하는 브라인의 보유열에 의해 재동결하는 것을 방지할 수 있고, 동시에 상기 브라인의 보유열로 드레인 팬(50a 및 50b)의 가열·제상도 가능하게 된다. 그로 인해, 드레인 팬(50a 및 50b)에 별도 가열기를 부설할 필요가 없어져 저비용화할 수 있다.

또, 도 2, 도 3 및 도 9에 도시하는 실시 형태에 의하면, 디프로스트 회로(52a, 52b) 및 브라인 분기 회로(63a, 63b)에 의해 드레인 팬(50a 및 50b)의 배면에 열교환부를 형성함으로써, 디프로스트시에 드레인 팬(50a 및 50b)의 가열·제상과, 디프로스트 회로(52a 및 52b)를 순환하는 CO₂ 냉매의 가열을 동시에 행할 수 있다. 그로 인해, 별도 가열기를 설치할 필요가 없어 저비용화할 수 있다.

도 1 및 도 6에 도시하는 실시 형태에 의하면, 열교환기(70a 및 70b)를 예를 들어, 열교환 효율이 좋은 플레이트식 열교환기 등으로 구성하면, 브라인과 CO₂ 냉매의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 도 3에 도시하는 냉동 장치(10C) 및 도 6에 도시하는 냉동 장치(10D)에서는, 냉동고(30a 및 30b)의 내부에 브라인 분기 회로(74a, 74b 또는 78a, 78b)를 도설하고, 열교환관(42a 및 42b)을 내외로부터 가열하고 있으므로, 열교환관(42a 및 42b)의 가열 효과를 높일 수 있으며, 디프로스트 시간을 단축할 수 있다.

또, 도 4 및 도 11에 도시하는 냉각기(33a)에 의하면, 브라인 분기 회로(78a)로부터 열교환관(42a)의 전열은 플레이트 핀(82a)을 통해 행해지므로, 전열 효과를 높일 수 있다. 또, 브라인 분기 회로(78a) 및 열교환관(42a)을 플레이트 핀(82a)에 의해 지지하므로, 이들 배관의 지지 강도를 높일 수 있다.

또, 온도 센서(66 및 68)의 검출값의 차를 구해, 상기 검출값의 차가 역치에 이르렀을 때를 디프로스트 운전 완료시라고 판정하고 있으므로, 디프로스트 운전 완료의 타이밍을 정확하게 판정할 수 있으며, 냉동고 내의 과잉 가열이나 수증기 확산을 방지할 수 있다.

그로 인해, 추가로 에너지 절약을 달성할 수 있음과 더불어, 고내 온도의 안정화에 의해 냉동고(30a 및 30b)에 보냉된 식품의 품질 향상을 실현할 수 있다.

또, 몇 개의 실시 형태에 의하면, 냉동기의 응축기(18)에서 가열된 냉각수로 브라인을 가열할 수 있으므로, 냉동 장치 외의 가열원이 불필요하게 된다.

또, 디프로스트시에 브라인으로 냉각수의 온도를 저하시킬 수 있으므로, 냉동 운전시의 NH₃ 냉매의 응축 온도를 내리고, 냉동기의 COP를 향상시킬 수 있다.

또한, 냉각수 회로(28)가 응축기(18)와 냉각탑(26) 사이에 배치되는 예시적인 구성에서는, 열교환기(58)를 냉각탑 내에 설치할 수 있다. 이것에 의해, 디프로스트를 위해 사용되는 장치의 설치 스페이스를 축소할 수 있다.

도 9에 도시하는 냉동 장치(10E)에서는, 밀폐식 냉각 가열 유닛(90)에서 냉각수의 보유열을 흡수한 살포수로 브라인을 가열할 수 있으므로, 열교환기(58)가 불필요하게 되며, 가열탑(91)을 냉각탑(26)과 일체로 함으로써, 설치 스페이스를 축소할 수 있다.

또, 밀폐식 냉각탑(26)의 살포수를 브라인의 열원으로 함으로써, 외기로부터의 채열도 가능해진다. 또한, 냉동 장치(10E)가 공냉 방식의 경우는, 가열탑 단독으로 외기에 의한 냉각수의 냉각 및 외기를 열원으로 한 브라인의 가열이 가능하게 된다.

또한, 밀폐식 냉각 가열 유닛(90)에 장착된 밀폐식 냉각탑(26)은, 복수대를 횡방향에 병렬로 연결하여 설치할 수도 있다.

몇 개의 실시 형태에 의하면, 압력 조정부(45a 및 45b)에서 상기 폐회로의 압력을 조정하도록 했으므로, 압력 조정부를 간이하고 또한 저비용화할 수 있다.

또, 도 10에 도시하는 실시 형태에서는, 압력 조정부(67)를 설치함으로써, 냉각기마다에 압력 조정부를 설치할 필요가 없고, 1개의 압력 조정부로 끝나므로 저비용화할 수 있음과 더불어, 상기 폐회로의 압력 조정을 냉동고의 외부로부터 행할 수 있어, 폐회로의 압력 조정이 용이하게 된다.

또, 도 11에 도시하는 냉각기(33a)에 의하면, 드레인 팬(50a 및 50b)에 보조 가열용 전기 히터(94a)를 설치함으로써, 드레인 팬(50a 및 50b)에 모인 드레인의 재동결을 억제할 수 있다. 또, 디프로스트 회로(52a, 52b) 및 브라인 분기 회로(61a, 61b 또는 63a, 63b)에 의한 열교환부가 드레인 팬(50a 및 50b)에 형성될 때, 상기 브라인 분기 회로를 순환하는 브라인의 열량이 부족하더라도, 보조 가열용 전기 히터(94a)로 디프로스트 회로(52a 및 52b)를 순환하는 CO₂ 냉매의 기화열을 보충할 수 있다.

도 2 및 도 9에 도시하는 실시 형태에 의하면, 냉각 유닛(31a 및 31b)을 형성함으로써, 냉동고(30a 및 30b)로의 디프로스트 장치 부착 냉동고(30a 및 30b)의 장착이 용이하게 된다. 또, 냉각 유닛(31a 및 31b)을 구성하는 각 부품을 일체로 조립해두면, 더욱 냉동고(30a 및 30b)의 장착이 용이하게 된다.

도 3에 도시하는 실시 형태에 의하면, 냉각 유닛(32a 및 32b)을 형성함으로써, 디프로스트시 열교환관(42a 및 42b)을 내외 양측으로부터 가열할 수 있고, 가열 효과가 뛰어난 디프로스트 장치 부착 냉각기의 장착이 용이하게 된다.

또, 냉각 유닛(32a 및 32b)을 구성하는 각 부품을 일체로 조립해 두면, 그들의 장착이 더욱 용이하게 된다.

또, 도 11에 도시하는 실시 형태에 의하면, 보조 가열용 전기 히터(94a)를 부설한 냉각 유닛(93a)을 형성함으로써, 드레인 팬(50a 및 50b)과 더불어, 상기 드레인 팬에 도설된 디프로스트 회로(52a 및 52b)를 순환하는 CO₂ 냉매를 보조 가열할 수 있는 디프로스트 장치 부착 냉각기의 장착이 용이하게 된다.

이상, 몇 개의 실시 형태의 구성을 설명했는데, 상기 실시 형태는, 냉동 장치의 목적 및 용도에 따라 적절히 조합할 수 있다.

본 발명에 의하면, 냉장고 그 외 냉각 공간의 형성에 적용되는 냉동 장치의 디프로스트에 필요로 하는 이니셜 코스트 및 러닝 코스트의 저감과 에너지 절약을 실현할 수 있다.

10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F: 냉동 장치
11A, 11B, 11C, 11D: 냉동기 12: 일차 냉매 회로
14: 이차 냉매 회로 16: 압축기
16a: 고단 압축기 16b: 저단 압축기
18: 응축기 20: NH₃ 수액기
22, 22a, 22b: 팽창 밸브 24: 캐스케이드 콘덴서
26: 밀폐식 냉각탑 28: 냉각수 회로
29, 57: 냉각수 펌프 30, 30a, 30b: 냉동고
31a, 31b, 32a, 32b, 93a: 냉각 유닛 33, 33a, 33b: 냉각기
34a, 34b: 케이싱 35a, 35b: 팬
36: CO₂ 수액기 38: CO₂ 액펌프
40a, 40b: CO₂ 분기 회로 41, 62, 76: 접속부
42a, 42b: 열교환관 42c: 입구관
42d: 출구관 43a, 43b, 80a, 80b: 헤더
44: CO₂ 순환로 45a, 45b, 67: 압력 조정부
46a, 46b: 압력 센서 47a, 47b, 67c: 제어 장치
48a, 48b: 압력 조정 밸브 50a, 50b: 드레인 팬
51a, 51b: 드레인 배출관 52a, 52b: 디프로스트 회로
54a, 54b, 55a, 55b: 전자 개폐 밸브 56: 냉각수 분기 회로
58: 열교환기(제2 열교환부) 60: 브라인 회로
61a, 61b, 63a, 63b, 72a, 72b, 74a, 74b, 78a, 78b: 브라인 분기 회로
64: 리시버 65: 브라인 펌프
66, 68: 온도 센서
70a, 70b 열교환기(제1 열교환부) 82a: 플레이트 핀
86: 중간 팽창 밸브 84: 중간 냉각기
88a: 고원 압축기 88b: 저원 압축기
90: 밀폐식 냉각 가열 유닛 91: 밀폐식 가열탑
92: 팽창 탱크 94a: 보조 가열용 전기 히터
a: 외기 b: 브라인
c: 고내 공기

Claims

케이싱, 상기 케이싱의 내부에 도설(導設)된 열교환관, 및 상기 열교환관의 하방에 설치된 드레인 받이부를 가지는 냉각기와,
상기 열교환관의 입구로 및 출구로로부터 분기하고, 상기 열교환관과 더불어 CO₂ 순환로를 형성하는 디프로스트 회로와,
상기 열교환관의 입구로 및 출구로에 설치되며, 디프로스트시에 닫아 상기 CO₂ 순환로를 폐회로로 하기 위한 개폐 밸브와,
디프로스트시에 상기 폐회로를 순환하는 CO₂ 냉매를 압력 조정하기 위한 압력 조정부와,
상기 드레인 받이부에 도설된 상기 디프로스트 회로 및 상기 드레인 받이부에 도설된 제1 브라인 회로로 구성되고, 상기 제1 브라인 회로를 순환하는 브라인으로 상기 드레인 받이부를 가열하도록 구성된 열교환부와,
상기 제1 브라인 회로로부터 분기하여 상기 냉각기의 내부에 도설되며, 상기 열교환관을 순환하는 CO₂ 냉매를 상기 브라인으로 가열하기 위한 제2 브라인 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 냉각 유닛.
청구항 1에 있어서,
CO₂ 냉매를 냉각 액화하도록 구성된 냉동기와,
상기 열교환관에 접속되고, 상기 냉동기로 냉각 액화된 CO₂ 냉매를 상기 열교환관에 순환시키기 위한 냉매 회로와,
상기 냉각기보다 하방에 설치되고, 상기 디프로스트 회로 및 제1 가열 매체인 브라인이 순환하는 제1 브라인 회로가 도설되며, 상기 브라인으로 상기 디프로스트 회로를 순환하는 CO₂ 냉매를 가열하기 위한 제1 열교환부를 더 구비하는 냉각 유닛으로서,
상기 냉각기는 냉동고의 내부에 설치되고,
디프로스트시에 상기 폐회로에서 CO₂ 냉매를 서모사이펀 작용에 의해 자연 순환시키도록 한 것을 특징으로 하는 냉각 유닛.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 브라인 회로는 상기 드레인 받이부에 도설된 브라인 회로를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 냉각 유닛.
청구항 2에 있어서,
상기 디프로스트 회로 및 상기 제1 브라인 회로가 상기 드레인 받이부에 도설되고,
상기 제1 열교환부는, 상기 드레인 받이부에 도설된 상기 디프로스트 회로 및 상기 드레인 받이부에 도설된 제1 브라인 회로로 구성되며,
상기 제1 브라인 회로를 순환하는 상기 브라인으로 상기 드레인 받이부 및 상기 디프로스트 회로 내의 CO₂ 냉매를 가열하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 유닛.
청구항 2에 있어서,
상기 브라인을 제2 가열 매체로 가열하기 위한 제2 열교환부를 더 구비하고,
상기 제1 브라인 회로는 상기 제1 열교환부와 상기 제2 열교환부 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 유닛.
청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 브라인 회로로부터 분기하여 상기 냉각기의 내부에 도설되며, 상기 열교환관을 순환하는 CO₂ 냉매를 상기 브라인으로 가열하기 위한 제2 브라인 회로를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 냉각 유닛.
청구항 2 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 브라인 회로의 입구 및 출구에 각각 설치되고, 상기 입구 및 상기 출구를 흐르는 상기 브라인의 온도를 검출하기 위한 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 냉각 유닛.
청구항 2에 있어서,
상기 냉동기는,
NH₃ 냉매가 순환하고 냉동 사이클 구성 기기가 설치된 일차 냉매 회로와,
CO₂ 냉매가 순환하고, 상기 냉각기에 도설됨과 더불어, 상기 일차 냉매 회로와 캐스케이드 콘덴서를 통해 접속된 이차 냉매 회로와,
상기 이차 냉매 회로에 설치되고, 상기 캐스케이드 콘덴서로 액화된 CO₂ 냉매를 저류하기 위한 CO₂ 수액기, 및 상기 CO₂ 수액기에 저류된 CO₂ 냉매를 상기 냉각기로 보내는 CO₂ 액펌프를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 냉각 유닛.
청구항 2에 있어서,
상기 냉동기는,
NH₃ 냉매가 순환하고 냉동 사이클 구성 기기가 설치된 일차 냉매 회로와,
상기 CO₂ 냉매가 순환하고, 상기 냉각기에 도설됨과 더불어, 상기 일차 냉매 회로와 캐스케이드 콘덴서를 통해 접속되며, 냉동 사이클 구성 기기가 설치된 이차 냉매 회로를 가지는 NH₃/CO₂ 이원 냉동기인 것을 특징으로 하는 냉각 유닛.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
상기 브라인을 제2 가열 매체로 가열하기 위한 제2 열교환부와,
상기 제1 열교환부와 상기 제2 열교환부 사이에 설치된 상기 제1 브라인 회로와,
상기 일차 냉매 회로에 상기 냉동 사이클 구성 기기의 일부로서 설치된 응축기에 도설된 냉각수 회로를 더 구비하고,
상기 제2 열교환부는, 상기 냉각수 회로 및 상기 제1 브라인 회로가 도설되며, 상기 냉각수 회로를 순환하고 상기 응축기로 가열된 냉각수로 상기 제1 브라인 회로를 순환하는 브라인을 가열하기 위한 열교환기인 것을 특징으로 하는 냉각 유닛.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
상기 브라인을 제2 가열 매체로 가열하기 위한 제2 열교환부와,
상기 제1 열교환부와 상기 제2 열교환부 사이에 설치된 상기 제1 브라인 회로와,
상기 일차 냉매 회로에 상기 냉동 사이클 구성 기기의 일부로서 설치된 응축기에 도설된 냉각수 회로를 더 구비하고,
상기 제2 열교환부는,
상기 냉각수 회로를 순환하는 냉각수를 살포수로 냉각하기 위한 냉각탑과,
상기 살포수가 도입되며 상기 살포수로 상기 제1 브라인 회로를 순환하는 브라인을 가열하기 위한 가열탑으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 유닛.
청구항 2에 있어서,
상기 압력 조정부는 상기 열교환관의 출구로에 설치된 압력 조정 밸브인 것을 특징으로 하는 냉각 유닛.
청구항 2에 있어서,
상기 압력 조정부는, 상기 제1 열교환부에 유입하는 상기 브라인의 온도를 조정하여 상기 폐회로를 순환하는 CO₂ 냉매의 압력을 조정하는 것임을 특징으로 하는 냉각 유닛.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 드레인 받이부는 보조 가열용 전기 히터를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 냉각 유닛.