KR20160101414A - Cooling system using Liquid Pressure Amplification pump - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액체원심펌프를 이용한 냉동시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉동시스템의 압축기에서 저온저압의 냉매가스를 흡입하여 고온고압으로 압축하여 토출하는 과정에서 토출측의 냉매가스 온도가 일정온도 이상으로 상승하지 못하도록 함으로써 압축기의 과열현상과 오일의 탄화현상이 나타나지 않도록 하여 압축기의 사용수명을 연장시킬 수 있도록 하는 냉매시스템에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
일반적으로 냉동시스템의 냉동싸이클은 도 2의 도시와 같이 저온저압의 냉매가스를 흡입하여 고온고압으로 압축하여 토출하는 압축기(100)와, 상기 압축기에서 토출되는 고온고안의 냉매가스를 저온저압으로 응축하여 액상으로 토출하는 응축기(200)와, 상기 응축기에서 토출되는 저온저압의 액상냉매를 저장하는 수액기(300)와, 상기 수액기에서 토출하는 냉상냉매를 급속하게 팽창시켜서 안개상태로 토출하는 팽창가스(400) 및 상기 팽창밸브에서 토출하는 안개상태의 냉매를 외부의 열교환매체와의 열교환작용으로 기체상태로 증발되는 저온저압의 냉매가스를 토출하는 증발기(500)의 구성으로 되어 있으며, 또한 상기 압축기(100)에서 토출되는 고온고압의 냉매가스와 함께 토출되는 오일을 회수하여 압축기(100)로 되돌려주는 유분리기(600)를 포함하는 구성으로 되어 있다.2. Description of the Related Art Generally, a refrigeration cycle of a refrigeration system includes a
그러나, 상기와 같은 기존의 냉동시스템은, 상기 증발기(500)에서 토출되는 저온저압의 냉매가스를 흡입하는 압축기(100)에서는 저온저압의 냉매가스를 고온고압으로 압축하여 토출시킬 때의 냉매가스 온도가 통상 100℃ 이상으로 상승되어 토출되고 있는 것으로 알려져 있는바, 이와 같이 상기 압축기(100)에 토출되는 고온고압의 냉매가스 온도가 100℃ 이상일 경우에는 압축기(100)의 자체가 과열되는 현상이 나타나게 되므로 냉매가스의 혼합되어 있는 오일이 탄화되는 현상이 나타나게 되며, 이렇게 오일의 탄화물질이 상기 압축기(100)의 냉매가스 토출측에 쌓이게 되면 냉매가스의 원활한 토출이 이루어지지 않게 될 뿐 아니라 상기 압축기(100) 자체가 과열되는 현상이 더욱 빠르게 나타나게 되며, 이로 인해 압축기(100)의 베어링 등 기계부품이 빨리 마모되는 현상이 나타나 압축기(100)의 사용수명이 짧아지게 된다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.However, in the conventional refrigeration system as described above, in the
따라서 종래에는 상이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 3의 도시와 같이 압축기(100)의 본체 냉매토출측을 냉각시키기 위하여 본체의 토출측에 팬(700)을 장착하는 구조로서 압축기(100)의 본체 냉매토출측을 공기로 냉각시키는 방안이 소개된 바 있지만, 상기 팬(700)을 이용하여 압축기(100)의 본체 냉매토출측에 바람을 불어주는 작용으로는 상기한 본체 냉매토출측의 냉각효과가 그다지 크지 않을 뿐 아니라 오히려 팬(100)을 작동시키는 전기에너지의 소모가 크고 또 상기 팬(100)을 장착하는데 소요되는 비용으로 인해 압축기(100)를 구입하는 가격이 비싸지는 등 경제적으로 부담이 된다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.3, a
또한 도 4의 도시와 같이 수액기(300)와 팽창밸브(400) 사이에 바이패스라인(800)을 연결하고 상기 바이패스라인(800)에 팽창밸브(900)을 장착하는 구조로서, 상기 수액기(300)에서 토출되는 액상의 냉매가스 일부를 바이패스라인(800)에 설치되어 있는 팽창밸브(900)를 통해 안개상태의 냉매를 압축기(100)의 냉매흡입측에 직접 공급하는 방안이 소개된 바 있으나, 이는 상기 압축기(100)의 냉매흡입측으로 흡입되는 냉매가스는 증발기(500)에서 토출되는 냉매에 바이패스라인(800)의 팽창밸브(900)에서 안개상태로 공급되는 냉매가 혼합되어 압축기(100)로 흡입되는 것이기 때문에 냉동시스템의 효율이 향상되는 효과를 기대할 수 없다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.
4, a
본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 냉동시스템의 압축기가 과열되는 것을 방지하여 상기 압축기의 사용수명을 연장시킬 수 있도록 하면서 냉동시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 냉동시스템을 제공할 수 있도록 하는데 목적을 두고 발명한 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a refrigeration system capable of improving the efficiency of the refrigeration system while preventing the compressor of the refrigeration system from being overheated, The present invention is intended to provide a refrigeration system.
본 발명은 상기와 같은 목적을 추구하기 위한 수단으로서,The present invention, as a means for pursuing the above object,
압축기, 응축기, 수액기, 팽창밸브, 증발기의 구성요소를 구비하고 있는 냉동시스템에 있어서,A refrigeration system comprising components of a compressor, a condenser, a receiver, an expansion valve, and an evaporator,
상기 수액기와 팽창밸브 사이에 액체원심펌프를 설치하되,A liquid centrifugal pump is installed between the receiver and the expansion valve,
상기 액체원심펌프의 입구에는 수액기의 출구라인이 연결되게 하고, 상기 액체원심펌프의 출구에는 팽창밸브의 입구라인이 연결되게 하며, 상기 팽창밸브의 입구라인과 상기 압축기의 냉매토출측에는 수액기에서 토출되는 액상냉매 일부를 입축기의 냉매토출측으로 공급하기 위한 바이패스라인이 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.The inlet of the liquid centrifugal pump is connected to the outlet line of the receiver, and the outlet of the liquid centrifugal pump is connected to the inlet line of the expansion valve. At the inlet line of the expansion valve and the refrigerant discharge side of the compressor, And a bypass line for supplying a part of the liquid-phase refrigerant discharged to the refrigerant discharge side of the inlet unit is connected.
또한, 상기 바이패스라인에는 상기 압축기의 냉매토출측으로 토출되는 냉매가스의 온도가 60℃ 이상일 때에는 개방되어 상기 액체원심펌프의 출구에서 토출되는 냉매가스의 일부가 압축기의 냉매토출측으로 공급되도록 하는 전자밸브와 상기 압축기의 냉매토출측으로 토출되는 냉매가스가 바이패스라인으로 역류하지 못하도록 하는 체크밸브가 장설되어 있는 것을 특징으로 한다.
The bypass line is provided with a solenoid valve that opens when the temperature of the refrigerant gas discharged to the refrigerant discharge side of the compressor is equal to or higher than 60 DEG C and supplies a part of the refrigerant gas discharged from the outlet of the liquid centrifugal pump to the refrigerant discharge side of the compressor And a check valve is provided to prevent the refrigerant gas discharged to the refrigerant discharge side of the compressor from flowing back to the bypass line.
본 발명에 따르면 냉동시스템의 압축기의 과열을 방지하여 베어링 등과 같은 압축기의 기계부품이 빨리 마모되는 현상을 방지함과 동시에 오일이 탄화되는 것을 방지하여 압축기의 사용수명을 현저하게 연장시킬 수 있도록 하는 효과가 있으며, 또한 종래 기술과 같이 별도의 팬이나 오일쿨러 등의 설비를 설치하지 않고도 냉동효율을 향상시킬 수 있는 경제적인 냉동시스템을 제공할 수 있도록 하는 장점이 있는 것이다.
According to the present invention, it is possible to prevent overheating of the compressor of the refrigeration system, prevent rapid wear of mechanical parts of the compressor such as a bearing and prevent the oil from being carbonized, thereby remarkably extending the service life of the compressor And it is also possible to provide an economical refrigeration system capable of improving the refrigeration efficiency without installing a separate fan or an oil cooler as in the prior art.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 냉동시스템의 회로 구성도
도 2 내지 도 4는 종래 기술의 냉동시스템 회로 구성도1 is a circuit diagram of a refrigeration system for explaining the present invention;
Figs. 2 to 4 show a refrigeration system circuit configuration diagram of the prior art
본 발명에 의한 액체원심펌프를 이용한 냉동시스템에 대한 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a refrigeration system using a liquid centrifugal pump according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도면부호 1은 액체원심펌프(Liquid Pressur Amplification Pump : LPA-pump)(1)를 나타내는 것으로, 상기 액체원심펌프(1)는 냉동시스템에 설치되어 압축기(2)에서 고온고압으로 압축되는 냉매가스의 온도를 떨어뜨려 상기 압축기(1)가 과열되는 것을 방지하면서 냉동효율이 향상되게 하는 작용을 한다.
상기 냉동시스템은 저온저압의 기체냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(2)와, 상기 압축기(2)의 출구라인(21)으로 토출되는 고온고압의 냉매가스를 응축하여 저온저압의 액상냉매로 변환시키는 응축기(3)와, 상기 응축기(3)의 출구라인(31)으로 토출되는 저온저압의 액상냉매를 일시 저장하는 수액기(4)와, 상기 수액기(4)의 출구라인(41)으로 토출되는 액상냉매를 급속하게 팽창시키는 팽창밸브(5)와, 상기 팽창밸브(5)의 출구라인(51)을 통해 토출되는 안개상태의 냉매를 열교환매체와의 열교환작용으로 증발시키는 증발기(6)의 구성요소를 구비하고 있다.The refrigeration system includes a compressor (2) for compressing low-temperature and low-pressure gas refrigerant at a high temperature and a high pressure, a high-temperature high-pressure refrigerant gas discharged to the outlet line (21) of the compressor (2) (4) for temporarily storing low-temperature low-pressure liquid-phase refrigerant discharged to the outlet line (31) of the condenser (3), and a condenser An
상기 증발기(6)에서 열교환매체와 열교환작으로 증발되는 기체냉매는 출구라인(51)을 통해 토출되어 상기 압축기(2)의 입구라인(22)을 통해 냉매흡입측(2a)으로 흡입되는 것이며, 또한 상기 압축기(2)의 출구라인(21)으로 토출되는 고온고압의 냉매가스는 유분리기(7)를 거쳐 응축기(3)의 입구라인(32)을 통해 상기 응축기(3)로 유입되도록 구성되어 있으며, 상기 유분리기(7)는 압축기(2)에서 고온고압으로 압축된 상태로 토출되는 기체상태의 냉매가스에 포함되어 있는 오일을 여과하여 압축기(2)로 유입되게 하는 작용을 반복하도록 구성되어 있으며, 상기 압축기(2)의 출구라인(21)에는 압축기(2)에서 토출되는 냉매가스가 역류하지 못하도록 하는 체크밸브(23)가 설치되어 있다.The gas refrigerant vaporized in the heat exchange medium and the heat exchange medium in the
본 발명의 특징은, 상기 액체원심펌프(1)의 입구(11)에는 수액기(4)의 출구라인(41)이 연결되도록 하며, 상기 액체원심펌프(1)의 출구(12)에는 팽창밸브(5)의 입구라인(52)이 연결되도록 하고, 상기 팽창밸브(5)의 입구라인(52)과 상기 압축기(2)의 냉매토출측(2b)에는 바이패스라인(8)을 연결하여 상기 수액기(4)에서 토출되는 냉매가스의 일부가 상기 바이패스라인(8)을 통해서 압축기(2)의 냉매토출측(2b)으로 공급되어 고온고압으로 압축된 기체상태의 냉매가스에 혼합되도록 하는 구성으로 상기 압축기(2)의 냉매토출측(2b)으로 토출되는 냉매가스의 온도가 60℃ 이하로 낮아지도록 한 것에 있다.A feature of the present invention is that the
또한 상기 바이패스라인(8)에는 압축기(2)의 냉매토출측(2b)에서 토출되는 냉매가스의 온도가 60℃ 이상의 온도일 경우에는 개방되어 액체원심펌프(1)의 출구(12)로 토출되는 냉매가스의 일부가 압축기(2)의 냉매토출측(2b)으로 유입되도록 하는 한편, 상기 냉매토출측(2b)으로 토출되는 냉매가스가 60℃ 이하일 경우에는 폐쇄되어 상기 액체원심펌프(1)의 출구(12)에서 토출되는 냉매가스 전량이 팽창밸브(5)측으로 흐르도록 하는 전자밸브(81)와, 상기 압축기(2)의 냉매토출측(2b)으로 토출되는 냉매가스가 바이패스라인(8)으로 역류하지 못하도록 하는 체크밸트(82)가 설치되어 있다.When the temperature of the refrigerant gas discharged from the
한편, 냉동시스템이 정상적으로 작동될 때에는 상기 액체원심펌프(1)의 출구(12)에서 토출되는 냉매가스의 대부분(80∼90% 정도)은 팽창밸브(5)를 통해 증발기(6)로 공급되도록 구성되어 있으며, 일부(10∼20% 정도)의 냉매가스가 바이패스라인(8)을 통해 압축기(2)의 냉매토출측(2b)으로 공급되도록 구성되어 있다.
(About 80 to 90%) of the refrigerant gas discharged from the
이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.The operation of the present invention configured as described above will be described.
상기 액체원심펌프(1)는 수액기(4)의 토출라인(41)으로 토출되는 액상의 냉매가스를 펌핑하여 출구(12)로 토출시키게 되는데, 냉동시스템의 압축기(2)에서 고온고압으로 압축된 냉매가스를 출구라인(21)으로 토출시킬 때의 냉매가스 온도가 70℃ 이상일 때에는 바이패스라인(8)에 설치되어 있는 전자밸브(81)가 개방작동되며, 이에 따라 상기 액체원심펌프(1)의 출구(12)로 토출되는 액상의 냉매가스 일부가 바이패스라인(8)을 통해 압축기(2)의 냉매토출측(2b)으로 공급된다.The liquid
상기 액체원심펌프(1)의 펌핑작동에 의해 입구(11)로 유입되는 액상의 냉매가스는 응축기(3)에서 저온저압으로 응축되어 출구라인(31)을 통해 상기 수액기(4)에 일시 저장되었다가 출구라인(41)을 통해 토출되는 것이므로, 상기 액체원심펌프(1)의 입구(11)로 유입되는 액상의 냉매가스는 30∼40℃ 온도인 반면에, 상기 압축기(2)에서 고온고압으로 압축되어 냉매토출측(2b)으로 토출되는 기체상태의 냉매가스의 온도는 100℃ 이상이다. 따라서 상기 바이패스라인(8)을 통해 압축기(2)의 냉매토출측(2b)으로 공급되는 액상의 냉매가스는 압축기(2)에서 고온고압으로 압축되어 냉매토출측(2b)으로 토출되는 100℃ 이상의 냉매가스에 혼합되는 상태가 되므로 결국 상기 냉매토출측(2b)으로 토출되는 냉매가스는 낮아질 수밖에 없게 되는데, 이때 압축기(2)의 냉매토출측(2b)에서 출구라인(21)으로 토출되는 냉매가스의 온도가 60℃ 이상일 때에는 전자밸브(81)가 개방작동된 상태를 유지하게 되므로 상기 액체원심펌프(1)의 출구(12)로 토출되는 액상의 냉매가스 일부는 계속하여 압축기(1)의 냉매토출측(2b)으로 공급되므로 결국 상기 냉매토출측(2b)으로 토출되는 냉매가스는 60℃ 이하로 낮아지게 되며, 이와 같이 압축기(2)의 냉매토출측(2b)에서 출구라인(21)으로 토출되는 냉매가스의 온도가 60℃ 이하일 경우에는 응축기(3)에서 기체상태의 냉매가스를 저온저압의 액상 냉매가스로 응축시키는 효율이 좋아지게 되며, 또한 냉동시스템의 증발기(6)에서 열교환매체와의 열교환작용으로 증발되는 기체냉매는 압축기(2)의 입구라인(22)을 통해 전량 냉매흡입측(2a)으로 흡입되게 되므로 이에 따라 냉동시스템의 냉동효율이 향상되는 것이다.The liquid refrigerant gas flowing into the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 냉동시스템의 수액기(4)의 출구라인(41)과 팽창밸브(5)의 입구라인(52) 사이에 액체원심펌프(1)를 설치하는 구성으로 상기 압축기(2)의 출구라인(21)으로 토출되는 냉매가스의 온도를 60℃ 이하로 낮출 수 있게 되므로 상기 응축기(3)의 응축효율을 높일 수 있는 것이며, 또한 상기 증발기(6)의 출구라인(61)으로 토출되는 기체상태의 냉매가스는 전량 압축기(1)의 냉매흡입측(2a)으로 흡입되도록 함으로써 냉동시스템의 냉동효율을 크게 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
The liquid
1 : 액체원심펌프 11 : 입구
12 : 출구 2 : 압축기
2a : 냉매흡입측 2b : 냉매토출측
3 : 응축기 4 : 수액기
5 : 팽창밸브 6 : 증발기
7 : 유분리기 8 : 바이패스라인
81 : 전자밸브 82 : 체크밸브1: liquid centrifugal pump 11: inlet
12: Exit 2: Compressor
2a:
3: condenser 4: receiver
5: expansion valve 6: evaporator
7: Oil separator 8: Bypass line
81: Solenoid valve 82: Check valve
Claims (2)
상기 수액기와 팽창밸브 사이에 액체원심펌프를 설치하되,
상기 액체원심펌프의 입구에는 수액기의 출구라인이 연결되게 하고, 상기 액체원심펌프의 출구에는 팽창밸브의 입구라인이 연결되게 하며, 상기 팽창밸브의 입구라인과 상기 압축기의 냉매토출측에는 수액기에서 토출되는 액상냉매 일부를 입축기의 냉매토출측으로 공급하기 위한 바이패스라인이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액체원심펌프를 이용한 냉동시스템.
A refrigeration system comprising components of a compressor, a condenser, a receiver, an expansion valve, and an evaporator,
A liquid centrifugal pump is installed between the receiver and the expansion valve,
The inlet of the liquid centrifugal pump is connected to the outlet line of the receiver, and the outlet of the liquid centrifugal pump is connected to the inlet line of the expansion valve. At the inlet line of the expansion valve and the refrigerant discharge side of the compressor, And a bypass line for supplying a part of the liquid-phase refrigerant discharged to the refrigerant discharge side of the inlet unit is connected.
상기 바이패스라인에는 상기 압축기의 냉매토출측으로 토출되는 냉매가스의 온도가 60℃ 이상일 때에는 개방되어 상기 액체원심펌프의 출구에서 토출되는 냉매가스의 일부가 압축기의 냉매토출측으로 공급되도록 하는 전자밸브와 상기 압축기의 냉매토출측으로 토출되는 냉매가스가 바이패스라인으로 역류하지 못하도록 하는 체크밸브가 장설되어 있는 것을 특징으로 하는 액체원심펌프를 이용한 냉동시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the bypass line is opened when the temperature of the refrigerant gas discharged to the refrigerant discharge side of the compressor is 60 DEG C or higher and a part of the refrigerant gas discharged from the outlet of the liquid centrifugal pump is supplied to the refrigerant discharge side of the compressor, And a check valve is provided to prevent the refrigerant gas discharged to the refrigerant discharge side of the compressor from flowing back to the bypass line.
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