KR20170085936A - Refrigerator for super-freezing a storing chamber - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예는 심온 냉동고에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 심온 냉동고에는, 흡입배관에 설치되어, 압축기로 흡입되는 혼합냉매의 열교환을 수행하는 복수의 열교환기가 포함된다.An embodiment of the present invention relates to a deep temperature freezer.
The deep-sea freezer according to the embodiment of the present invention includes a plurality of heat exchangers installed in the suction pipe and performing heat exchange of the mixed refrigerant sucked into the compressor.
Description
본 발명의 실시예는 심온 냉동고에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a deep temperature freezer.
심온 냉동고로 함은, 저장실을 -60℃에서 -80℃ 이하의 극저온 환경으로 형성하기 위하여 냉동 사이클을 구동하는 장치로서 이해된다. A deep-sea freezer is understood as a device for driving a refrigeration cycle to form a storage room at a temperature of -60 ° C to -80 ° C or less in a cryogenic environment.
상기 냉동 사이클을 구현하기 위하여는, 비등점이 낮은 냉매를 사용할 수 있다. 그러나, 상기 비등점이 낮은 냉매를 단독으로 사용하는 경우, 압축기의 토출압력이 상승하여 압축기의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.To realize the refrigeration cycle, a refrigerant having a low boiling point can be used. However, when the refrigerant having a low boiling point is used alone, there is a problem that the discharge pressure of the compressor rises and the reliability of the compressor deteriorates.
따라서, 심온을 구현하기 위한 냉동 사이클에는 비등점이 서로 다른 2개 이상의 혼합냉매가 이용될 수 있다. 상기 혼합냉매에는, 소정의 압력하에서 액상과 기상간에 액화 또는 기화가 일어날 때 준평형 상태에서 온도가 변화지 않는 혼합냉매, 즉 공비 혼합냉매(azeortropic refrigerant mixture) 및 액화 또는 기화과정에서 온도가 변화하는 비공비 혼합냉매(non-azeortropic refrigerant mixture)가 포함된다.Therefore, two or more mixed refrigerants having different boiling points may be used in the refrigeration cycle for realizing the deep temperature. The mixed refrigerant contains a mixed refrigerant that does not change its temperature in a quasi-equilibrium state when the liquid is vaporized between a liquid phase and a vapor phase under a predetermined pressure, that is, an azeotropic refrigerant mixture, A non-azeotropic refrigerant mixture is included.
상기 공비 혼합냉매는 특수한 성분비율에 한하여 존재하며 순수물질과 같은 열역학적 성질이 나타난다. 반면에, 상기 비공비 혼합냉매는 그 조성에 따라 증발압력 또는 온도가 변화할 수 있다The azeotropic mixed refrigerant exists only in a specific component ratio and exhibits thermodynamic properties such as pure water. On the other hand, the non-azeotropic mixed refrigerant may vary in the evaporation pressure or temperature depending on its composition
한편, 상기 공비 혼합냉매는 심온(극저온)을 구현하기 어려운 단점이 있으므로, 심온을 구현하기 위하여는 상기 비공비 혼합냉매의 이용이 바람직할 수 있다.On the other hand, since the azeotropic mixed refrigerant has a disadvantage that it is difficult to realize a deep temperature (cryogenic temperature), the non-azeotropic mixed refrigerant may be preferably used to realize the deep temperature.
다만, 상기 비공비 혼합냉매를 사용하더라도 상대적으로 압축기의 토출압력 또는 응축압력이 높게 형성된다. 따라서, 상기 토출압력 범위에 맞는 압축기의 선정이 필요하다. 일반적으로, 심온 냉동고에 사용되는 압축기는 운전압력 범위가 큰, 즉 토출압력 값이 높은 상업용 압축기가 사용될 수 있다.However, even if the non-azeotropic mixed refrigerant is used, the discharge pressure or the condensation pressure of the compressor is relatively high. Therefore, it is necessary to select a compressor suited to the discharge pressure range. In general, a compressor used in a deep temperature freezer may be a commercial compressor having a large operating pressure range, that is, a high discharge pressure value.
그러나, 상기 상업용 압축기는 운전소음이 커서 심온 냉동고에 대한 작동 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.However, the commercial compressor has a problem that operation noise of a deep temperature freezer is deteriorated due to a large operation noise.
한편, 심온 냉동고와 관련된 선행문헌의 정보는 아래와 같다.Meanwhile, the information on the prior art related to the deep freezer is as follows.
1. 등록번호(등록일) : US 7,299,653B2 (2007년 11월 27일)1. Registration number (Registration date): US 7,299,653B2 (November 27, 2007)
2. 발명의 명칭 : Refrigerator system using non-azeotropic refrigerant, and non-azeotropic refrigerant for very low temperature used for the system.2. Description of the Invention: The refrigeration system using non-azeotropic refrigerant, and non-azeotropic refrigerant for very low temperature used for the system.
위와 같은 선행문헌에 의하면, 2개 이상의 혼합냉매를 이용하여 심온환경을 구현할 수는 있으나, 그 혼합비율이 최적화 되지 않아 심온 구현과, 압축기의 적정 토출압력을 모두 만족시키기 어려운 문제점이 있었다. According to the above-mentioned prior art, although a deep temperature environment can be realized by using two or more mixed refrigerants, there is a problem that it is difficult to satisfy both the deep temperature implementation and the proper discharge pressure of the compressor because the mixing ratio thereof is not optimized.
상세히, 비등점이 높은 냉매의 비율이 높은 경우 심온 구현이 쉽지 않으며, 비등점이 낮은 냉매의 비율이 높은 경우 압축기의 토출압력이 높아져 압축기의 신뢰성에 문제가 발생하는 문제점이 있었다.In detail, when the ratio of the refrigerant having a high boiling point is high, it is difficult to realize the deep temperature, and when the ratio of the refrigerant having a low boiling point is high, the discharge pressure of the compressor is increased and the reliability of the compressor is problematic.
한편, 상기 선행문헌에 개시된 냉동 사이클은, 압축기에서 토출된 냉매는 응축기에서 응축된 후 증발냉매와 열교환을 수행하며, 상기 열교환에 의하여 심온을 구현하도록 구성된다. Meanwhile, in the refrigeration cycle disclosed in the above prior art, the refrigerant discharged from the compressor is condensed in the condenser, performs heat exchange with the evaporative refrigerant, and is configured to realize the deep temperature by the heat exchange.
그러나, 상기 선행문헌에 의하면, 상기 열교환 후 팽창장치에서 팽창되는 과정에서 냉매의 건도가 상승하게 되고 이에 따라 증발기로 유입되는 냉매 중 액냉매의 비율이 줄어들어 냉력이 감소하게 되는 문제점이 있었다.However, according to the above-mentioned prior art document, there is a problem that the quality of the refrigerant increases in the process of being expanded in the expansion apparatus after the heat exchange, and accordingly, the ratio of the liquid refrigerant in the refrigerant flowing into the evaporator is reduced, thereby reducing the cooling power.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 원하는 극저온 환경을 구현할 수 있는 심온 냉동고를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a deep-sea freezer capable of realizing a desired cryogenic environment.
또한, 본 발명의 실시예는 냉동 사이클의 응축압력을 낮출 수 있는 심온 냉동고를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a deep-sea freezer capable of lowering the condensation pressure of a refrigeration cycle.
또한, 본 발명의 실시예는 압축기에서 발생되는 소음을 저감하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있는 심온 냉동고를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a deep-sea freezer that can reduce noise generated in a compressor and thereby increase the reliability of the compressor.
본 발명의 실시예에 따른 심온 냉동고에는, 흡입배관에 설치되어, 압축기로 흡입되는 혼합냉매의 열교환을 수행하는 복수의 열교환기가 포함된다.The deep-sea freezer according to the embodiment of the present invention includes a plurality of heat exchangers installed in the suction pipe and performing heat exchange of the mixed refrigerant sucked into the compressor.
상기 복수의 열교환기에는 제 1 열교환기가 포함되며, 상기 제 1 열교환기에는, 상기 압축기로 흡입되는 혼합냉매의 유동을 가이드 하는 제 1 흡입열교환부; 및 상기 제 1 흡입열교환부와 열교환을 수행하며, 상기 응축배관의 유동을 가이드 하는 응축열교환부가 포함된다.Wherein the plurality of heat exchangers include a first heat exchanger, and the first heat exchanger includes: a first suction heat exchanger for guiding the flow of the mixed refrigerant sucked into the compressor; And a condensation heat exchanger for performing heat exchange with the first suction heat exchanger and guiding the flow of the condensation pipe.
상기 제 1 흡입열교환 또는 응축열교환부의 길이는 3.5 ~ 5m의 범위 내에서 형성되는 것을 특징으로 한다.The length of the first suction heat exchanging or condensing heat exchanging part is formed within a range of 3.5 to 5 m.
상기 응축 열교환부의 배관 직경은, 상기 팽창장치의 배관 직경보다 크게 형성된다.The diameter of the pipe of the condensation heat exchanger is larger than the diameter of the pipe of the expansion device.
상기 응축 열교환부의 배관 직경은, 상기 팽창장치의 배관 직경 대비, 3.5 ~ 4.5배의 범위내에 형성된다.The pipe diameter of the condensation heat exchanger is formed within a range of 3.5 to 4.5 times the pipe diameter of the expansion device.
상기 복수의 열교환기에는, 제 2 열교환기가 포함되며, 상기 제 2 열교환기에는, 상기 제 1 흡입열교환부의 일측에 구비되며, 상기 압축기로 흡입되는 혼합냉매의 유동을 가이드 하는 제 2 흡입열교환부; 및 상기 제 2 흡입열교환부와 열교환을 수행하는 상기 팽창장치가 포함된다.The second heat exchanger includes a second heat exchanger and the second heat exchanger includes a second suction heat exchanger provided at one side of the first suction heat exchanger and guiding the flow of mixed refrigerant sucked into the compressor; And the expansion device performing heat exchange with the second suction heat exchanger.
상기 제 1 흡입열교환부 및 상기 응축배관, 또는 상기 제 2 흡입열교환부 및 상기 팽창장치는, 서로 접촉하여 열교환을 수행하는 것을 특징으로 한다.Wherein the first suction heat exchanger and the condensing pipe or the second suction heat exchanger and the expansion device are in contact with each other to perform heat exchange.
상기 제 1 흡입열교환부 및 상기 응축배관, 또는 상기 제 2 흡입열교환부 및 상기 팽창장치는, 솔더링(soldering)에 의하여 결합되는 것을 특징으로 한다.The first suction heat exchanger and the condensing pipe or the second suction heat exchanger and the expansion device are coupled by soldering.
상기 제 1,2 열교환기의 사이에 배치되어, 상기 팽창장치와 상기 응축열교환부간에 열교환을 방지하는 열교환기 연결배관이 더 포함되며, 상기 제 1 열교환부와 상기 제 2 열교환부는, 상기 열교환기 연결배관에 의하여 서로 이격되는 것을 특징으로 한다.And a heat exchanger connecting pipe disposed between the first and second heat exchangers for preventing heat exchange between the expansion device and the condensation heat exchanging part, wherein the first heat exchanging part and the second heat exchanging part are connected to the heat exchanger And are separated from each other by a connection pipe.
상기 흡입배관을 유동하는 냉매의 유동방향을 기준으로, 상기 제 1 열교환기는 상기 제 2 열교환기의 출구측에 설치된다.The first heat exchanger is installed on the outlet side of the second heat exchanger on the basis of the flow direction of the refrigerant flowing through the suction pipe.
상기 응축배관을 유동하는 냉매의 유동방향을 기준으로, 상기 제 2 열교환기는 상기 제 1 열교환기의 출구측에 설치된다.The second heat exchanger is installed on the outlet side of the first heat exchanger on the basis of the flow direction of the refrigerant flowing through the condensing pipe.
상기 증발기에는, 서로 직렬연결 되는 제 1 증발기 및 제 2 증발기가 포함되고, 상기 제 2 증발기는 상기 제 1 증발기의 출구측에 설치된다.The evaporator includes a first evaporator and a second evaporator connected in series to each other, and the second evaporator is installed at an outlet side of the first evaporator.
상기 증발기에는, 서로 병렬연결 되는 제 1 증발기 및 제 2 증발기가 포함되고, 상기 팽창장치에는, 상기 제 1 증발기의 입구측에 설치되는 제 1 팽창장치 및 상기 제 2 증발기의 입구측에 설치되는 제 2 팽창장치가 포함된다.Wherein the evaporator includes a first evaporator and a second evaporator connected in parallel to each other, wherein the expansion device includes a first expansion device installed at an inlet side of the first evaporator and a second expansion device installed at an inlet side of the
상기 제 1,2 팽창장치 및 상기 흡입배관은 서로 결합되어 열교환 된다.The first and second expansion devices and the suction pipe are coupled to each other and heat-exchanged.
상기 증발기에는, 상기 팽창장치의 출구측에 설치되는 제 1 증발기; 상기 제 1 증발기의 출구측에 직렬로 연결되는 제 2 증발기; 및 상기 제 2 증발기의 출구측에 직렬로 연결되는 제 3 증발기가 포함된다.Wherein the evaporator includes: a first evaporator installed at an outlet side of the expansion device; A second evaporator connected in series to an outlet side of the first evaporator; And a third evaporator connected in series to the outlet side of the second evaporator.
2개의 독립된 냉동 사이클이 구동되며, 상기 각각의 독립된 냉동 사이클에는, 상기 압축기, 응축기, 팽창장치, 증발기 및 복수의 열교환기가 포함된다.Two independent refrigeration cycles are driven, and each of the independent refrigeration cycles includes the compressor, the condenser, the expansion device, the evaporator, and a plurality of heat exchangers.
상기 혼합냉매에는, 부탄 및 에틸렌이 포함된다.The mixed refrigerant includes butane and ethylene.
본 발명의 실시예에 따르면, 응축기에서 응축된 냉매가 증발기에 유입되기 이전에 복수의 열교환기를 통과하도록 함으로써, 냉동 사이클의 응축압력을 낮추고 응축된 냉매가 팽창장치를 통과할 때 건도 상승을 방지할 수 있다는 효과가 나타난다.According to the embodiment of the present invention, the refrigerant condensed in the condenser is allowed to pass through the plurality of heat exchangers before being introduced into the evaporator, thereby lowering the condensation pressure of the refrigeration cycle and preventing the rise of the condensed refrigerant as it passes through the expansion device The effect can be seen.
상세히, 상기 복수의 열교환기에는, 상기 응축기를 통과한 냉매와 압축기로 흡입되는 흡입냉매간에 열교환을 수행하는 제 1 열교환기가 포함되므로, 상기 제 1 열교환기에서의 열교환 과정에서 냉동 사이클의 응축 압력이 낮아질 수 있게 된다. 결국, 일반적인 냉장고에서 사용되는, 낮은 토출압력을 가지면서 소음이 적게 발생되는 가정용 압축기의 사용이 가능하다는 장점이 있다.In more detail, since the plurality of heat exchangers include a first heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant that has passed through the condenser and the suction refrigerant that is sucked into the compressor, the condensation pressure of the refrigeration cycle in the heat exchange process in the first heat exchanger It can be lowered. As a result, there is an advantage that it is possible to use a household compressor having low discharge pressure and low noise, which is used in a general refrigerator.
그리고, 상기 흡입냉매의 온도가 상승하여 압축기로의 액냉매 유입을 방지할 수 있고 이에 따라 압축기의 작동 신뢰성이 개선될 수 있다.Further, since the temperature of the suction refrigerant rises, the liquid refrigerant can be prevented from flowing into the compressor, thereby improving the operational reliability of the compressor.
또한, 상기 복수의 열교환기에는, 상기 제 1 열교환기에서 열교환 된 후 팽창장치를 통과하는 냉매와 상기 압축기로 흡입되는 흡입냉매간에 열교환을 수행하는 제 2 열교환기가 포함되므로, 냉매가 상기 팽창장치에서 감압되는 과정에서 건도의 상승을 방지할 수 있다.The plurality of heat exchangers include a second heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant passing through the expansion device after heat exchange in the first heat exchanger and the suction refrigerant sucked into the compressor, It is possible to prevent an increase in the degree of dryness in the course of decompression.
결국, 증발기로 유입되는 냉매 중 액냉매의 비율이 증가하여 증발열량, 즉 냉력이 개선될 수 있다는 장점이 있다.As a result, the ratio of the liquid refrigerant in the refrigerant flowing into the evaporator increases, and the evaporative heat amount, that is, the cooling power, can be improved.
또한, 상기 제 1 열교환기를 구성하는 응축 열교환부의 관경은 상기 제 2 열교환기를 구성하는 팽창장치의 관경보다 크게 형성되므로, 냉매가 상기 제 1 열교환기를 통과하는 과정에서 응축이 용이하게 이루어질 수 있고 이에 따라 응축온도 및 응축압력이 낮아질 수 있다는 효과가 나타난다.Since the tube diameter of the condensing heat exchanger constituting the first heat exchanger is larger than the tube diameter of the expansion device constituting the second heat exchanger, condensation can be easily performed in the process of passing the refrigerant through the first heat exchanger, The condensation temperature and the condensation pressure can be lowered.
또한, 제 1 열교환기의 길이가 최적범위로 제안되어 열교환이 이루어질 수 있으므로, 냉매 사이클 특성상 가정용 압축기의 운전조건을 충족하고, 압축기의 운전 신뢰성을 개선할 수 있다.Also, since the length of the first heat exchanger is suggested to be the optimum range and heat exchange can be performed, the operation condition of the domestic compressor can be satisfied and the operation reliability of the compressor can be improved due to the characteristics of the refrigerant cycle.
그리고, 상기 제 1 열교환기는 응축 파이프와 흡입 파이프의 결합에 의하여 구성되고, 상기 제 2 열교환기는 캐필러리 튜브와 흡입파이프의 결합에 의하여 구성될 수 있으므로 열교환 효율이 개선될 수 있다는 장점이 있다.The first heat exchanger may be formed by a combination of a condensing pipe and a suction pipe, and the second heat exchanger may be formed by a combination of a capillary tube and a suction pipe, thereby improving heat exchange efficiency.
또한, 상기 응축기를 통과한 응축냉매는 상기 제 1 열교환기에서 열교환 된 후 상기 제 2 열교환기로 유입될 수 있으므로, 응축압력을 먼저 낮추고 팽창과정에서의 건도 상승이 방지될 수 있게 된다.In addition, since the condensed refrigerant passing through the condenser can be introduced into the second heat exchanger after heat-exchanged in the first heat exchanger, the condensation pressure can be lowered first, and the rise in the degree of evaporation during the expansion process can be prevented.
또한, 비공비 혼합냉매의 중량비가 최적으로 제안될 수 있으므로, 원하는 극저온 환경을 구현할 수 있고 상기 가정용 압축기의 적정 토출압력을 충족할 수 있다는 장점이 있다.In addition, since the weight ratio of the non-azeotropic mixed refrigerant can be optimally suggested, the desired cryogenic temperature environment can be achieved and the appropriate discharge pressure of the domestic compressor can be satisfied.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1,2 열교환기의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 심온 냉동고에 대한, P-h 선도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 열교환기의 길이에 관한 최적범위를 보여주는 실험 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비공비 혼합냉매의 냉매량에 따라 변화하는 다수의 결과값을 보여주는 실험 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a refrigeration cycle of a deep-sea freezer according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a configuration of a first and a second heat exchanger according to a first embodiment of the present invention.
3 is a ph diagram of the deep-sea freezer according to the first embodiment of the present invention.
4 is an experimental graph showing the optimal range of the length of the first heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
5 is an experimental graph showing a plurality of resultant values varying according to the refrigerant amount of the non-azeotropic mixed refrigerant according to the first embodiment of the present invention.
6 is a view illustrating a refrigeration cycle of the deep-sea freezer according to the second embodiment of the present invention.
7 is a view showing a refrigeration cycle of the deep-sea freezer according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a refrigeration cycle of the deep-sea freezer according to the fourth embodiment of the present invention.
9 is a view showing a refrigeration cycle of the deep-sea freezer according to the fifth embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It is to be understood, however, that the spirit of the invention is not limited to the embodiments shown and that those skilled in the art, upon reading and understanding the spirit of the invention, may easily suggest other embodiments within the scope of the same concept.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1,2 열교환기의 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 심온 냉동고에 대한, P-h 선도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 열교환기의 길이에 관한 최적범위를 보여주는 실험 그래프이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비공비 혼합냉매의 냉매량에 따라 변화하는 다수의 결과값을 보여주는 실험 그래프이다.FIG. 1 is a view showing a refrigeration cycle of a deep-sea refrigerating machine according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing the construction of a first and a second heat exchanger according to a first embodiment of the present invention, 3 is a ph diagram of the deep-sea freezer according to the first embodiment of the present invention, FIG. 4 is an experimental graph showing an optimal range of the length of the first heat exchanger according to the first embodiment of the present invention, and FIG. Is an experimental graph showing a plurality of resultant values varying according to the refrigerant amount of the non-azeotropic refrigerant according to the first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 심온 냉동고(10)에는, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발이 반복되는 냉동 사이클이 운전될 수 있다. 냉매를 압축할 수 있는 압축기(110)가 포함된다. 상기 압축기(110)에는, 일반적인 가정용 냉장고에 사용되는 가정용 압축기가 포함될 수 있다. Referring to FIG. 1, a refrigeration cycle in which refrigerant compression, condensation, expansion and evaporation are repeated can be operated in the deep-
일례로, 상기 압축기(110)의 온도 또는 압력 작동범위는 다음과 같다. 상기 압축기(110)는, 최고 토출압력이 25 바아(bar)이하, 최고 토출온도는 120℃ 이하, 최저 흡입압력은 1 바아(bar) 이하로 형성되도록 구성될 수 있다. 이와 같은 온도 또는 압력범위를 가지는 가정용 압축기(110)는, 운전소음이 매우 적게 발생하다는 이점이 있다.For example, the temperature or pressure operating range of the
상기 압축기(110)로 흡입되는 냉매에는, 혼합 냉매가 포함된다. 상기 혼합 냉매에는, 제 1 비등점을 가지는 제 1 냉매 및 상기 제 1 비등점보다 낮은 제 2 비등점을 가지는 제 2 냉매가 포함된다. 상기 제 1 냉매를 "고온용 냉매", 상기 제 2 냉매를 "저온용 냉매"라 이름할 수 있다.The refrigerant sucked into the compressor (110) includes mixed refrigerant. The mixed refrigerant includes a first refrigerant having a first boiling point and a second refrigerant having a second boiling point lower than the first boiling point. The first refrigerant may be referred to as a " high-temperature refrigerant ", and the second refrigerant may be referred to as a "low-temperature refrigerant ".
상기 냉매에 혼합 냉매가 포함됨에 따라, 심온 냉동고에서 요구되는 증발온도, 즉 심온(극저온)을 구현할 수 있고, 상기 압축기(110)에서 토출되는 냉매의 압력은 설정범위에서 형성될 수 있다.As the mixed refrigerant is included in the refrigerant, it is possible to realize the evaporation temperature required in the deep-sea freezer, that is, the deep temperature, and the pressure of the refrigerant discharged from the
상세히, 상기 저온용 냉매의 특성에 의하여 심온을 구현할 수 있다. 다만, 상기 저온용 냉매는 상기 압축기(110)에서 압축될 경우 상대적으로 높은 토출압력을 가지므로 압축기의 신뢰성, 특히 본 실시예에 적용되는 가정용 압축기(110)에 악영향을 미치게 된다. 따라서, 상기 토출압력을 낮축기 위하여, 상대적으로 낮은 토출압력을 가지는 고온용 냉매가 혼합될 수 있다. In detail, it is possible to realize a deep temperature by the characteristics of the low-temperature refrigerant. However, when the low-temperature refrigerant is compressed by the
다만, 상기 저온용 냉매와 고온용 냉매가 단순히 혼합되는 것만으로는, 혼합 냉매의 토출압력이 본 실시예에 사용되는 가정용 압축기(110)의 작동압력보다 높게 형성되는 문제점이 발생될 수 있다. However, merely mixing the low-temperature refrigerant and the high-temperature refrigerant may cause the discharge pressure of the mixed refrigerant to be higher than the operating pressure of the
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 작동압력 범위가 큰 상업용 압축기를 사용할 수는 있으나, 이 경우 매우 큰 운전소음에 의하여 심온 냉동고의 신뢰성이 저하될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 가정용 압축기(110)의 작동압력 또는 작동온도 범위에 부합할 수 있는, 혼합 냉매의 비율, 즉 상기 고온용 냉매와 저온용 냉매의 적정 비율을 제안한다.In order to solve such a problem, a commercial compressor having a large operating pressure range can be used, but in this case, the reliability of the deep temperature freezer may be lowered due to a very large operation noise. Therefore, in the present embodiment, the ratio of the mixed refrigerant that can meet the operating pressure or operating temperature range of the
일반적으로, 상기 고온용 냉매에는, 이소펜탄(Isopentane), 1,2-부타디엔(1,2-Butadiene), 부탄(N-Butane), 1-부텐(1-Butene) 또는 이소부탄(Isobutane) 가 포함될 수 있다. 상기 고온용 냉매의 물성치는 아래 [표 1]과 같다.Generally, the high-temperature refrigerant may include isopentane, 1,2-butadiene, N-butane, 1-butene or isobutane, . The physical properties of the high-temperature refrigerant are shown in Table 1 below.
압력 1bar를 기준으로, 상기 이소펜탄(Isopentane) 및 1,2-부타디엔(1,2-Butadiene)의 경우, 증발온도가 다소 높은 경향을 가진다. 따라서, 상기 이소펜탄(Isopentane) 및 1,2-부타디엔(1,2-Butadiene)을 본 실시예에 따른 고온용 냉매로 사용하는 경우, 상기 저온용 냉매와 혼합되더라도 심온을 구현하는 것이 제한되는 문제점이 발생한다.In the case of isopentane and 1,2-butadiene based on the pressure of 1 bar, the evaporation temperature tends to be somewhat higher. Therefore, when the isopentane and 1,2-butadiene are used as the high-temperature refrigerant according to the present embodiment, it is difficult to realize the deep temperature even if they are mixed with the low-temperature refrigerant Lt; / RTI >
반면에, 1bar를 기준으로, 부탄(N-Butane), 1-부텐(1-Butene) 및 이소부탄(Isobutane)의 경우, 증발온도는 0℃ 이하의 값을 가진다. 따라서, 부탄(N-Butane), 1-부텐(1-Butene) 및 이소부탄(Isobutane) 중 어느 하나는, 넓은 의미에서 본 실시예에 따른 고온용 냉매로 사용될 수 있다.On the other hand, in the case of N-butane, 1-butene and isobutane, the evaporation temperature is 0 ° C or lower, based on 1 bar. Therefore, any one of N-butane, 1-butene and isobutane can be used as a refrigerant for high temperature according to the present embodiment in a broad sense.
다만, 상기 1-부텐(1-Butene) 및 이소부탄(Isobutane)의 경우, 상기 증발온도가 다소 낮게 형성되어, 상기 저온용 냉매와 혼합되면 심온을 구현할 수는 있으나, 압축기의 토출압력이 다소 높아지는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 바람직하게는 본 실시예에 따른 고온용 냉매로는, 1bar를 기준으로 증발온도가 0℃에 가까운 부탄(N-Butane)을 사용하는 것을 특징으로 한다.However, in the case of 1-butene (1-butene) and isobutane, the evaporation temperature is somewhat low, and when mixed with the low-temperature refrigerant, deep temperature can be realized. However, Problems may arise. Therefore, preferably, the high-temperature refrigerant according to the present embodiment is characterized by using N-butane whose evaporation temperature is close to 0 ° C on the basis of 1 bar.
한편, 상기 저온용 냉매에는, 에탄(Ethane) 또는 에틸렌(Ethylene)이 포함될 수 있다. 상기 저온용 냉매의 물성치는 아래 [표 2]과 같다.Meanwhile, the low-temperature refrigerant may include ethane or ethylene. The physical properties of the low-temperature refrigerant are shown in Table 2 below.
압력 1bar를 기준으로, 상기 에탄(Ethane)의 경우, 증발온도가 다소 높은 경향을 가진다. 따라서, 상기 에탄(Ethane)을 본 실시예에 따른 저온용 냉매로 사용하는 경우, 심온을 구현하는 것이 제한되는 문제점이 발생한다.On the basis of the pressure of 1 bar, in the case of the above-mentioned ethane, the evaporation temperature tends to be somewhat higher. Therefore, when the ethane is used as the low-temperature refrigerant according to the present embodiment, it is difficult to realize the deep temperature.
반면에, 압력 1bar를 기준으로, 에틸렌(Ethylene)의 경우, 증발온도는 -100℃ 이하의 값을 가지며, 상기 -100℃ 이하의 증발온도는 심온을 구현하기에 적절한 수준의 온도를 형성한다. 따라서, 바람직하게는 본 실시예에 따른 저온용 냉매로는, 1bar를 기준으로 증발온도가 -100℃ 이하의 값을 가지는 에틸렌(Ethylene)을 사용하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, based on the pressure of 1 bar, in the case of ethylene, the evaporation temperature has a value of -100 ° C. or less, and the evaporation temperature of -100 ° C. or less forms a temperature suitable for realizing the deep temperature. Therefore, preferably, the low-temperature refrigerant according to the present embodiment is characterized in that ethylene having an evaporation temperature of -100 ° C or less based on 1 bar is used.
이상에서 살펴본 바와 같이, 고온용 냉매로서 부탄(N-Butane)을 채용하고 저온용 냉매로서 에틸렌(Ethylene)을 사용하여 심온을 구현하더라도, 상기 가정용 압축기(110)의 토출압력 범위를 충족하기 위하여는, 적절한 중량비율로 혼합될 필요가 있다.As described above, in order to meet the discharge pressure range of the
본 실시예에서는, 다수의 실험을 반복하여, 상기 가정용 압축기(110)의 토출압력 범위를 충족하는 혼합 냉매의 비율을 제안한다.In this embodiment, a number of experiments are repeated to propose the ratio of the mixed refrigerant that satisfies the discharge pressure range of the
일례로, 상기 부탄(N-Butane)은 80 중량%에서 85 중량%의 범위 내에서 결정되며, 상기 에틸렌(Ethylene)은 15 중량%에서 20 중량%의 범위 내에서 결정될 수 있다.For example, the N-butane may be determined in a range of 80 wt% to 85 wt%, and the ethylene may be determined in a range of 15 wt% to 20 wt%.
상세히, 반복된 다수의 실험에 대한 결과값을 제시한다.In detail, we present the results for repeated experiments.
위에 제시된 [표 3]은, 주위온도(실내온도)가 32℃인 조건에서, 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 중량% 비율을 달리하여 실험을 수행한 결과값을 나타낸다. Table 3 shows the results of experiments in which the weight percentages of butane (N-butane) and ethylene are different in the ambient temperature (room temperature) of 32 ° C.
위 결과값을 해석하면, 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 혼합 냉매에서 부탄(N-Butane)의 중량%가 상대적으로 증가하면, 압축기의 최고 토출압력, 최저 흡입압력 및 최고 토출온도는 감소하고, 온도 성능, 즉 심온 냉동고에서 구현되는 저장실의 온도값은 상승하게 된다.Analysis of the above results shows that when the weight percent of butane is relatively increased in the mixed refrigerant of N-butane and ethylene, the maximum discharge pressure, minimum suction pressure and maximum discharge temperature of the compressor And the temperature performance, i.e., the temperature value of the storage room implemented in the deep-sea freezer, is increased.
상기한 바와 같이, 가정용 압축기(110)의 작동압력 및 온도범위를 충족하기 위하여는, 최고 토출압력은 25bar 이하, 최고 토출온도는 120℃ 이하, 최저 흡입압력은 1bar 이상을 만족하여야 한다.As described above, in order to satisfy the operating pressure and temperature range of the
이러한 조건을 만족하는 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 비율은 80 : 20 ~ 85 : 15의 중량% 비율값을 형성한다. 그리고, 이러한 중량%의 범위 내에서, 심온 냉동고가 요구되는 성능을 발휘할 수 있는 저장실의 온도, 일례로 -60℃ 이하의 값을 형성할 수 있다.The ratio of N-butane to ethylene satisfying these conditions forms a weight percentage value ratio of 80:20 to 85:15. Within the range of this weight percentage, the temperature of the storage chamber capable of exhibiting the required performance of the deep temperature freezer, for example, a value of -60 DEG C or less can be formed.
위에 제시된 [표 4]는, 주위온도(실내온도)가 38℃인 조건에서, 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 중량% 비율을 달리하여 실험을 수행한 결과값을 나타낸다. Table 4 shows the results of experiments in which the weight percentages of butane (N-butane) and ethylene were varied at an ambient temperature (room temperature) of 38 ° C.
위 결과값을 해석하면, 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 혼합 냉매에서 부탄(N-Butane)의 중량%가 상대적으로 증가하면, 압축기의 최고 토출압력, 최저 흡입압력 및 최고 토출온도는 감소하고, 온도 성능, 즉 심온 냉동고에서 구현되는 저장실의 온도값은 상승하게 된다.Analysis of the above results shows that when the weight percent of butane is relatively increased in the mixed refrigerant of N-butane and ethylene, the maximum discharge pressure, minimum suction pressure and maximum discharge temperature of the compressor And the temperature performance, i.e., the temperature value of the storage room implemented in the deep-sea freezer, is increased.
상기한 바와 같이, 가정용 압축기(110)의 작동압력 및 온도범위를 충족하기 위하여는, 최고 토출압력은 25bar 이하, 최고 토출온도는 120℃ 이하, 최저 흡입압력은 1bar 이상을 만족하여야 한다.As described above, in order to satisfy the operating pressure and temperature range of the
이러한 조건을 만족하는 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 비율은 80 : 20 ~ 85 : 15의 중량% 비율값을 형성한다. 그리고, 이러한 중량%의 범위 내에서, 심온 냉동고가 요구되는 성능을 발휘할 수 있는 저장실의 온도, 일례로 -60℃ 이하의 값을 형성할 수 있다.The ratio of N-butane to ethylene satisfying these conditions forms a weight percentage value ratio of 80:20 to 85:15. Within the range of this weight percentage, the temperature of the storage chamber capable of exhibiting the required performance of the deep temperature freezer, for example, a value of -60 DEG C or less can be formed.
정리하면, 가정용 압축기(110)를 채용하는 심온 냉동고(10)에 대하여, 원하는 성능을 구현하기 위하여는, 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 비율은 80 : 20 ~ 85 : 15의 중량% 비율값을 형성하도록 혼합한 냉매를 사용할 수 있다.To summarize, in order to achieve a desired performance of the deep-
도 5는, 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 비율이 83 : 17가 되도록 혼합 냉매를 구성하고, 냉매량을 증가하면서 소정의 용적을 가지는 저장실을 냉각하는 실험을 수행한 결과값을 보여준다.5 shows a result of performing an experiment in which a mixed refrigerant is formed such that the ratio of N-butane to ethylene is 83: 17, and the storage chamber having a predetermined volume is cooled while the amount of refrigerant is increased .
상세히, 상기 냉매량이 증가함에 따라 압축기(110)로 흡입되는 혼합 냉매의 온도, 즉 흡입파이프 온도와, 냉각되어야 할 저장실의 온도 및 심온 냉동고의 운전에 따른 소비 에너지량을 보여주는 그래프로서 이해된다.In detail, it is understood that it is a graph showing the temperature of the mixed refrigerant sucked into the
상기 혼합 냉매의 양이 증가할수록, 상기 흡입파이프 온도는 조금씩 감소하는 경향을 가지며, 상기 저장실의 온도 또한 감소하고, 상기 소비 에너지량은 점점 증가하게 된다.As the amount of the mixed refrigerant increases, the temperature of the intake pipe tends to decrease gradually, the temperature of the storage chamber also decreases, and the amount of consumed energy increases gradually.
도 5에 따르면, 심온 냉동고의 원하는 온도성능, 즉 -60℃ 이하의 값을 가지기 위하여는 혼합 냉매량은 80g 이상이 충전될 필요가 있다. 물론, 저장실의 용적에 따라, 상기 혼합 냉매량은 달라질 수 있을 것이다.According to FIG. 5, in order to have a desired temperature performance of a deep-sea refrigerating machine, that is, a value of -60 ° C or less, the amount of mixed refrigerant needs to be 80 g or more. Of course, depending on the volume of the storage chamber, the amount of the mixed refrigerant may be varied.
도 1 및 도 3을 함께 참조하여, 사이클의 구성 및 물성치의 변화에 대하여 설명한다. 도 3에는 P-h 선도가 도시되며, 점선으로 표시된 부분은 종래 기술로서 본 실시예에 따른 복수의 열교환기(210,250)가 구비되지 않는 냉동 사이클을 나타내며, 실선으로 표시되는 부분은 본 실시예에 따른 구성에 의한 냉동 사이클을 나타낸다.Referring to FIGS. 1 and 3 together, changes in the configuration and physical properties of the cycle will be described. 3 shows a Ph diagram, and a portion indicated by a dotted line represents a refrigeration cycle in which a plurality of
상세히, P-h 선도에는 다수의 등온선이 표시된다. 상기 등온선에는, T2(T2'), T3, T4, T5 및 T7가 포함된다. 상기 등온선에 따른 온도값은 아래와 같은 관계식, 즉 T2(T2') > T7 > T3 > T5 > T4를 만족할 수 있다. 일례로, T2(T2')는 35~40℃, T7은 30~35℃, T3는 8~13℃, T5는 약 -60℃, T4는 약 -80℃의 범위에서 형성될 수 있다.In detail, a plurality of isotherms are displayed on the P-h line. The isotherms include T2 (T2 '), T3, T4, T5, and T7. The temperature value according to the isotherm can satisfy the following relationship: T2 (T2 ')> T7> T3> T5> T4. For example, T2 (T2 ') may be formed at 35 to 40 ° C, T7 at 30 to 35 ° C, T3 at 8 to 13 ° C, T5 at about -60 ° C, and T4 at about -80 ° C.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 심온 냉동고(10)에는, 상기 압축기(110)의 출구측에 설치되며, 상기 압축기(110)에서 토출된 혼합냉매를 응축하기 위한 응축기(120)가 더 포함된다. 그리고, 상기 심온 냉동고(10)에는, 상기 응축기(120)의 출구측에 설치되며, 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매 중 수분이나 이물을 걸러내는 드라이어(130)가 포함된다.The
상기 심온 냉동고(10)에는, 상기 드라이어(130)의 출구측에 설치되며, 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매를 감압하는 팽창장치(140)가 더 포함된다. 일례로, 상기 팽창장치(140)에는, 캐필러리 튜브가 포함될 수 있다.The deep-sea freezer (10) further includes an expansion device (140) installed at an outlet side of the dryer (130) and depressurizing the refrigerant condensed in the condenser (120). For example, the
상기 심온 냉동고(10)에는, 상기 응축기(120)의 출구측으로부터 상기 팽창장치(140)로 연장되는 응축배관(161)이 더 포함된다. 상기 드라이어(130)는 상기 응축배관(161)에 설치될 수 있다.The deep-sea freezer (10) further includes a condensing pipe (161) extending from the outlet side of the condenser (120) to the expansion device (140). The
상기 심온 냉동고(10)에는, 상기 팽창장치(140)의 출구측에 설치되며, 상기 팽창장치(140)에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기(150)가 더 포함된다. 그리고, 상기 심온 냉동고(10)에는, 상기 증발기(150)의 출구측으로부터 상기 압축기(110)의 흡입측으로 연장되는 흡입배관(165)이 더 포함된다.The deep-
상기 심온 냉동고(10)에 구비되는 저장실에는, 상기 혼합냉매가 상기 압축기(110), 응축기(120), 팽창장치(140) 및 증발기(150)를 거치면서 발생된 냉기가 공급될 수 있다.The refrigerant may be supplied to the storage room of the deep-
상기 심온 냉동고(10)에는, 상기 심온 냉동고(10)의 운전효율을 개선하기 위한 복수의 열교환기(210,250)가 더 포함된다.The deep heat freezer (10) further includes a plurality of heat exchangers (210, 250) for improving the operation efficiency of the deep heat freezer (10).
상기 복수의 열교환기(210,250)에는, 상기 응축배관(161)을 유동하는 냉매와 상기 흡입배관(165)을 유동하는 냉매간에 열교환이 이루어지도록 하는 제 1 열교환기(210)가 포함된다.The plurality of
상세히, 상기 제 1 열교환기(210)에는, 제 1 흡입 열교환부(211) 및 상기 제 1 흡입 열교환부(211)와 열교환을 수행하는 응축 열교환부(213)가 포함될 수 있다. 상기 제 1 흡입 열교환부(211)는 상기 흡입배관(165)의 적어도 일부분을 구성하며, 상기 응축 열교환부(213)는 상기 응축배관(161)의 적어도 일부분을 구성할 수 있다.In detail, the
상기 제 1 흡입 열교환부(211)와 상기 응축 열교환부(213)는 서로 접촉하도록 구성될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 흡입 열교환부(211)와 상기 응축 열교환부(213)는 솔더링(sodering)에 의하여 결합될 수 있다.The first
상기 제 1 흡입 열교환부(211)와 상기 응축 열교환부(213)간에 열교환이 수행되면, 상기 제 1 흡입 열교환부(211)를 유동하는 저온의 냉매가 상기 응축 열교환부(213)를 유동하는 고온의 냉매를 냉각할 수 있다. When the heat exchange is performed between the first
따라서, 냉동 사이클의 응축압력이 저하되며, 이에 따라 상기 압축기(110)의 토출압력이 저감될 수 있다는 효과가 나타난다. 그리고, 상기 압축기(110)의 토출압력이 저감됨으로써, 상기한 바와 같이 가정용 압축기(110)의 운전 신뢰성이 개선되고 소음이 저감될 수 있다.Accordingly, the condensing pressure of the refrigeration cycle is lowered, and thus the discharge pressure of the
그리고, 상기 제 1 흡입 열교환부(211)를 유동하는 냉매의 흡열이 이루어질 수 있으므로 냉매 중 포함된 액 냉매의 비율, 즉 비유효 냉력이 감소할 수 있게 된다. 그리고, 상기 압축기(110)로의 액 냉매유입이 방지될 수 있다.Since the heat absorbed by the refrigerant flowing through the first
상세히, 도 3을 참조하면, 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매(지점 1)의 상태는 상기 응축기(120)를 통과한 후 지점 2를 나타낸다. 그리고, 냉매는 상기 응축 열교환부(213)를 통과하면서 응축되고(열량 Q1), 그 결과 응축온도는 T2에서 T3로 저하되고 응축압력은 Pd로 형성된다.3, the state of the refrigerant (point 1) compressed by the
반면에, 종래기술의 경우, 압축기에서 압축된 냉매는 응축기에서만 응축이 일어나게 된다. 이 때, 압축된 냉매의 상태는 지점 1'를 나타내며, 응축기를 통과한 이후 냉매의 상태는 지점 2'를 나타낸다. 즉, 본 발명과 비교할 때, 응축압력은 상기 Pd보다 높은 Pd'를 나타내며, 응축온도는 상기 T3보다 높은 T2'를 나타낸다. 여기서, 상기 T2'는 T2와 동일한 온도값을 가진다.On the other hand, in the prior art, the refrigerant compressed in the compressor is condensed only in the condenser. At this time, the state of the compressed refrigerant represents point 1 ', and the state of the refrigerant after passing through the condenser represents point 2'. That is, as compared with the present invention, the condensation pressure indicates Pd 'higher than Pd and the condensation temperature indicates T2' higher than T3. Here, T2 'has the same temperature value as T2.
결국, 응축기(120)를 통과한 냉매가 상기 제 1 열교환기(210)에서 열교환 됨으로써, 응축압력(Pd)은 종래기술의 응축압력보(Pd')보다 △P만큼 낮아지고, 응축온도(T3)는 종래기술의 응축온도(T2')보다 낮아짐을 알 수 있다.As a result, the refrigerant passing through the
그리고, 상기 제 1 흡입 열교환부(211)를 통과하는 냉매는 상기 응축 열교환부(213)를 통과하는 냉매로부터 흡열하여 증발하는 과정을 거칠 수 있다(지점 6 -> 7, 열량 Q1'). The refrigerant passing through the first suction
상기 비유효 냉력이라 함은, 심온 저장실에 공급되어야 할 냉기의 온도보다 높은 온도, 일례로 -60℃ 이상의 온도를 가지는 냉매의 냉력으로서, 상기 심온 저장실로 공급되기 어려운 쓸모없는 냉력인 것으로 이해된다. 즉, P-h 선도에서, 상기 T5의 온도는 약 -60℃이므로, T5에서 T7까지의 온도를 형성하는 냉매의 냉력은 비유효 냉력인 것으로 이해될 수 있다.The non-effective cooling power is understood to be a cooling power of a coolant having a temperature higher than the temperature of the cool air to be supplied to the deep-room storage chamber, for example, -60 ° C or more, which is difficult to supply to the deep-temperature storage chamber. That is, in the P-h line, since the temperature of T5 is about -60 DEG C, it can be understood that the cooling power of the refrigerant forming the temperature from T5 to T7 is a non-effective cooling power.
결국, 상기 비유효 냉력 중 일부의 냉력은 상기 제 1 흡입 열교환부(211)를 통하여 상기 제 1 열교환기(210)의 응축 열교환부(213)를 냉각시키는 데 사용될 수 있다. 이 과정에서, 상기 제 1 흡입 열교환부(211)를 통과하는 냉매는 증발하면서 액 냉매의 비중이 감소할 수 있다.As a result, some of the non-effective cooling power may be used to cool the
상기 복수의 열교환기(210,250)에는, 상기 팽창장치(140)를 유동하는 냉매와 상기 흡입배관(165)을 유동하는 냉매간에 열교환이 이루어지도록 하는 제 2 열교환기(250)가 포함된다. The plurality of
상기 흡입배관(165)을 유동하는 냉매의 유동방향을 기준으로, 상기 제 1 열교환기(210)는 상기 제 2 열교환기(250)의 출구측에 설치될 수 있다. 그리고, 상기 응축배관(161)을 유동하는 냉매의 유동방향을 기준으로, 상기 제 2 열교환기(250)는 상기 제 1 열교환기(210)의 출구측에 설치될 수 있다.The
상세히, 상기 제 2 열교환기(250)에는, 상기 제 1 흡입 열교환부(211)의 일측에 구비되는 제 2 흡입 열교환부(251) 및 상기 제 2 흡입 열교환부(251)와 열교환을 수행하는 팽창장치(140)가 포함될 수 있다. 상기 제 2 흡입 열교환부(251)는 상기 흡입배관(165)의 적어도 일부분을 구성할 수 있다. In detail, the
상기 제 2 흡입 열교환부(251)와 상기 팽창장치(140)는 서로 접촉하도록 구성될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 흡입 열교환부(251)와 상기 팽창장치(140)는 솔더링(sodering)에 의하여 결합될 수 있다.The second
상기 제 2 흡입 열교환부(251)와 상기 팽창장치(140)간에 열교환이 수행되면, 상기 제 2 흡입 열교환부(251)를 유동하는 저온의 냉매가 상기 팽창장치(140)를 유동하는 고온의 냉매를 냉각할 수 있다. 따라서, 냉매가 상기 팽창장치(140)를 통과하는 과정에서 감압되고, 상기 감압과정에서 건도가 상승하게 되는 경향을 줄일 수 있다. When the heat exchange is performed between the second
즉, 냉매가 상기 팽창장치(140)를 통과하면 냉매의 압력과 온도는 낮아지며, 냉매 중 기상냉매의 비율이 높아질 수 있다. 상기 기상냉매는 상기 증발기(150)의 증발성능에 나쁜 영향을 미치게 되고, 상기 기상냉매의 비율이 증가하면 증발할 수 있는 액냉매의 비율이 적어지므로, 증발성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.That is, when the refrigerant passes through the
결국, 상기 제 2 열교환기(250)를 통하여 상기 팽창장치(140)를 통과하는 냉매를 냉각할 수 있으므로, 증발기(150) 입구측에서의 액냉매 비율을 증가시킬 수 있고 이에 따라 증발성능이 개선되는 효과가 나타난다.As a result, since the refrigerant passing through the
상기 흡입배관(165)에서의 냉매 유동방향을 기준으로, 상기 제 1 열교환기(210)는 상기 제 2 열교환기(250)의 출구측에 설치될 수 있다. 달리 말하면, 상기 상기 제 1 흡입 열교환부(211)는 상기 제 2 흡입 열교환부(251)의 출구측에 설치될 수 있다. The
따라서, 상기 증발기(150)를 통과한 냉매는 상기 제 2 열교환기(250)에서 열교환 되고 이후 상기 제 1 열교환기(210)에서 열교환 되어, 건도가 상승하고 비유효 냉력이 감소할 수 있다. 그리고, 상기 건도 상승에 따라 흡입온도가 증가될 수 있고, 상기 흡입온도의 상승에 따라, 가정용 압축기(110)의 흡입온도 조건을 용이하게 충족할 수 있다.Therefore, the refrigerant having passed through the
상세히, 도 3을 참조하면, 상기 제 1 열교환기(210)를 통과한 냉매는 상기 팽창장치(140)를 통과하면서 상기 제 2 흡입 열교환부(251)와 열교환 되며(열량 Q2), 그 결과 냉매의 온도는 T3에서 T4로 저하되고, 냉매의 압력은 Pd에서 Ps로 저하될 수 있다 (냉매의 상태는 지점 3에서 4로 이동). 결국, 상기 제 1 열교환기(210)에서 열교환된 냉매가 상기 제 2 열교환기(250)에서 추가 열교환 됨으로써, 냉매의 압력 및 온도가 낮아질 수 있다.3, the refrigerant passing through the
상기 제 2 열교환기(250)의 팽창장치(140)를 통과한 냉매는 상기 증발기(150)로 유입되어 증발된다. 냉매는 상기 증발기(150)를 통과한 후, 지점 4에서 5로 상태 변화가 이루어진다. 상기 지점 4에서의 온도(T4)는 약 -80℃이며, 지점 5에서의 온도(T5)는 약 -60℃를 나타낸다. 따라서, 지점 4에서 5까지의 구간에서의 냉매 냉력은, 심온 냉동고의 저장실에 공급될 냉기를 냉각시키기에 충분한 유효냉력으로서 작용할 수 있다.The refrigerant passing through the
상기 증발기(150)를 통과한 냉매는 상기 제 2 열교환기(250)의 제 2 흡입 열교환부(251)를 거치면서, 상기 팽창장치(140)를 통과하는 냉매로부터 흡열하여 증발하게 된다 (지점 5 -> 6, 열량 Q2'). 지점 5에서 6까지의 구간에서의 냉매 냉력은 -60℃ 이상의 온도에 대응하는 냉력으로서, 비유효 냉력으로서 작용한다. The refrigerant that has passed through the
다만, 상기 열량 Q2'는 상기 제 2 흡입 열교환부(251)를 통하여 상기 제 2 열교환기(250)의 팽창장치(140)를 냉각시키는 데 사용될 수 있다. 이 과정에서, 상기 제 2 흡입 열교환부(251)를 통과하는 냉매는 증발하면서 액 냉매의 비중이 감소할 수 있다.However, the heat amount Q2 'may be used to cool the
정리하면, 상기 Q1' 및 Q2'는 비유효 냉력이나, 상기 제 1 열교환기(210)의 응축 열교환부(213) 및 상기 제 2 열교환기(250)의 팽창장치(140)를 냉각시키는 데 사용될 수 있다. 이 과정에서, 상기 제 1,2 흡입 열교환부(211,251)를 통과하는 냉매는 증발하면서 액 냉매의 비중이 감소할 수 있다.In summary, Q1 'and Q2' are used to cool the non-effective cooling power or the
상기 심온 냉동고(10)에는, 상기 제 1 열교환기(210)와 제 2 열교환기(250)의 사이에 배치되는 열교환기 연결배관(260)이 더 포함된다. 상기 열교환기 연결배관(260)은 상기 응축배관(161)의 일부분을 구성하며, 상기 제 1 열교환기(210)와 제 2 열교환기(250)를 연결하도록 구성될 수 있다.The deep-sea freezer (10) further includes a heat exchanger connecting pipe (260) disposed between the first heat exchanger (210) and the second heat exchanger (250). The heat
상기 열교환기 연결배관(260)에 의하여, 상기 제 1 열교환기(210)와 제 2 열교환기(250)가 이격되어 배치되므로, 상기 제 1,2 열교환기(210,250)간에 열교환이 이루어지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 응축 열교환부(213)와 상기 팽창장치(140)간에 열교환이 이루어지는 것을 방지할 수 있다. The
만약, 상기 응축 열교환부(213)와 상기 팽창장치(140)간에 열교환이 이루어진다면, 상기 팽창장치(140)의 냉각효과가 저감되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 제 1,2 열교환기(210,250)의 사이에 상기 열교환기 연결배관(260)을 배치하여, 이러한 문제점을 해결한다.If heat exchange is performed between the condensing
도 4는, 상기 제 1 열교환기(210)의 길이, 즉 상기 제 1 흡입 열교환부(211) 또는 상기 응축 열교환부(213)의 길이에 따른, 소비 에너지량 및 압축기 흡입온도의 변화에 대한 결과값을 보여준다.4 is a graph showing the relationship between the amount of consumed energy and the change in the compressor suction temperature according to the length of the
상기 제 1 열교환기(210)의 길이가 길어질수록, 즉 상기 제 1 열교환기(210)에서의 열교환량이 증가할수록, 상기 압축기(110)로 흡입되는 냉매의 흡열이 증가되므로 상기 압축기(110)의 흡입온도가 증가하게 된다. 그리고, 심온 냉동고(10)의 운전에 따른 소비 에너지량은 감소하게 된다.As the length of the
본 실시예에 따른 가정용 압축기(110)의 운전조건을 기준으로, 상기 압축기(110)의 흡입온도(Ts)는 주위온도(실내온도,To)에 대하여 아래와 같은 수식을 만족할 수 있다.The suction temperature Ts of the
To-5℃ < Ts < To+5℃To-5 ° C <Ts <To + 5 ° C
상기 압축기(110)의 흡입온도(Ts)가 증가할수록 상기 압축기(110)로의 액냉매 흡입을 방지할 수 있고, 비유효 냉력을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다. 다만, 상기 압축기(110)의 흡입온도(Ts)가 너무 높아지면, 상기 압축기(110)의 토출온도 또는 토출압력이 너무 높아지는 문제가 발생할 수 있다.As the suction temperature Ts of the
결국, 본 실시예에 따른 가정용 압축기(110)의 운전조건 및 적절한 수준의 압축기 토출온도를 형성하기 위하여, 상기 압축기(110)의 흡입온도(Ts)는 위와 같은 수식을 만족하는 것이 바람직할 수 있다.As a result, in order to form an operating condition of the
도 4를 기준으로, 상기 압축기(110)의 흡입온도(Ts) 조건을 만족하기 위한, 제 1 열교환기(210)의 길이는 약 3.5 ~ 5m를 형성할 수 있다. 즉, 상기 제 1 열교환기(210)의 길이 조건을 만족하면, 본 실시예에 따른 가정용 압축기(110)의 운전조건을 충족하고, 압축기의 운전 신뢰성을 개선할 수 있다.Referring to FIG. 4, the length of the
한편, 상기 응축 열교환부(213)의 배관 직경은 상기 팽창장치(140)의 배관 직경보다 크게 형성될 수 있다. 일례로, 상기 응축 열교환부(213)의 배관 직경은 상기 팽창장치(140)의 배관 직경의 3.5 ~ 4.5배의 범위에서 형성될 수 있다. 상세히, 상기 응축 열교환부(213)의 배관 직경은 3.5mm, 상기 팽창장치(140)의 배관 직경은 0.8mm로 형성될 수 있다. The pipe diameter of the condensing
상기 응축 열교환부(213)를 통과하는 냉매에는 응축이 이루어져야 한다. 반면에, 상기 팽창장치(140)를 통과하는 냉매는 감압이 이루어져야 한다. 실제로, 도 3의 P-h 선도를 참조하면, 팽창장치(140)의 출구상태(지점 4)의 건도는 입구상태(지점 3)의 건도보다 높게 형성된다. 즉, 냉매가 상기 팽창장치(140)를 통과하는 과정에서, 감압과 함께 기화가 이루어지게 된다.The refrigerant passing through the condensing
정리하면, 상기 팽창장치(140)에서는, 냉매의 감압이 목적이므로, 배관 직경을 작게 하여 냉매의 유속을 증가시키고 그에 따라 냉매의 감압이 이루어질 수 있다.In summary, in the
반면에, 상기 응축 열교환부(213)의 배관 직경이 너무 작게 되면, 상기 응축 열교환부(213)가 상기 냉매에 대하여 저항으로 작용하여, 냉매 유량이 줄어들고 냉매 압력이 감소하는 반면, 냉매의 응축은 제한될 수 있다.On the other hand, if the pipe diameter of the condensing
따라서, 본 실시예에서는 상기 응축 열교환부(213)의 배관 직경을 상기 팽창장치(140)의 배관 직경보다 충분히 크게 형성하여, 상기 응축 열교환부(213)가 상기 냉매에 대하여 저항으로 작용하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 상대적으로 부피가 큰 기상 냉매가 상기 응축 열교환부(213)를 용이하게 유동할 수 있고 상기 제 1 열교환기(210)에서 열교환이 이루어지는 과정에서, 충분히 응축될 수 있다.Therefore, in this embodiment, the pipe diameter of the condensing
이하에서는, 본 발명의 제 2 내지 제 5 실시예에 대하여 설명한다. 이들 실시예들은 제 1 실시예와 비교하여 일부 구성에 있어서만 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.Hereinafter, the second to fifth embodiments of the present invention will be described. These embodiments differ from the first embodiment only in some configurations, and therefore, differences will be mainly described. The same parts as those of the first embodiment are described with reference to the first embodiment and the reference numerals.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.6 is a view illustrating a refrigeration cycle of the deep-sea freezer according to the second embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 심온 냉동고(10a)에는, 압축기(110), 응축기(120), 드라이어(130), 팽창장치(140) 및 상기 응축기(120)로부터 상기 팽창장치(140)로 연장되는 응축배관(161)이 포함된다.Referring to Figure 6, the
그리고, 상기 심온 냉동고(10a)에는, 응축냉매와 상기 압축기(110)로의 흡입냉매간에 열교환을 수행하는 제 1 열교환기(210) 및 상기 팽창장치(140)를 통과하는 냉매와 상기 흡입냉매간에 열교환을 수행하는 제 2 열교환기(250)가 더 포함된다.The
이상의 구성들에 대한 설명은, 제 1 실시예의 설명을 원용한다.The description of the above configurations is based on the description of the first embodiment.
상기 심온 냉동고(10a)에는, 상기 팽창장치(140)에서 감압된 냉매를 증발시키기 위한 복수의 증발기(151,152)가 더 포함된다. The deep-sea freezer (10a) further includes a plurality of evaporators (151, 152) for evaporating the refrigerant decompressed in the expansion device (140).
상기 복수의 증발기(151,152)에는, 상기 팽창장치(140)의 출구측에 설치되는 제 1 증발기(151) 및 상기 제 1 증발기(151)의 출구측에 설치되는 제 2 증발기(152)가 포함된다. 상기 제 1,2 증발기(151,152)는 직렬로 연결될 수 있다.The plurality of
상기 심온 냉동고(10a)에는, 상기 복수의 증발기(151,152)에 대응하는 복수의 저장실이 포함될 수 있다. 상기 복수의 저장실에는, -60℃ 이하의 극저온 저장실 및 약 -20℃의 냉동실이 포함될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 증발기(151)에서 생성된 냉기는 상기 극저온 저장실로 공급될 수 있으며, 상기 제 2 증발기(152)에서 생성된 냉기는 상기 냉동실로 공급될 수 있다.The deep-sea freezer (10a) may include a plurality of storages corresponding to the plurality of evaporators (151, 152). The plurality of storage chambers may include a cryogenic storage chamber at -60 ° C or lower and a freezer chamber at about -20 ° C. For example, the cool air generated by the
상기 제 2 증발기(152)의 출구측에는, 상기 제 2 열교환기(250)가 설치되며, 상기 제 2 열교환기(250)의 출구측에는 상기 제 1 열교환기(210)가 설치될 수 있다. 상기 제 2 증발기(152)에서 증발된 냉매는 상기 제 2 열교환기(250) 및 제 1 열교환기(210)를 통과하면서 흡열되며, 이에 따라 압축기(110)로 흡입되는 냉매의 온도가 증가하고 건도의 상승이 이루어질 수 있다.The
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.7 is a view showing a refrigeration cycle of the deep-sea freezer according to the third embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 심온 냉동고(10b)에는, 압축기(110), 응축기(120), 드라이어(130), 팽창장치(140) 및 상기 응축기(120)로부터 상기 팽창장치(140)로 연장되는 응축배관(161)이 포함된다.Referring to Figure 7, the
상기 팽창장치(140)에는, 2개의 팽창장치가 포함된다. 상기 2개의 팽창장치에는, 상기 응축배관(161)을 유동하는 냉매 중 적어도 일부분이 유동할 수 있는 제 1 팽창장치(141) 및 상기 제 1 팽창장치(141)와 병렬로 연결되며 상기 응축배관(161)을 유동하는 냉매 중 다른 일부분이 유동할 수 있는 제 2 팽창장치(143)가 포함된다.The
상기 응축배관(161)에는, 상기 응축배관(161)을 유동하는 냉매를 상기 제 1 팽창장치(141) 및 제 2 팽창장치(143) 중 적어도 하나의 팽창장치(143)로 유입하기 위한 밸브장치(170)가 설치될 수 있다. 일례로, 상기 밸브장치(170)에는, 3방밸브가 포함될 수 있다. 상기 3방밸브의 유입부에는, 상기 응축배관(161)이 연결되며, 상기 3방밸브의 2개의 유출부에는, 상기 제 1,2 팽창장치(141,143)가 각각 연결될 수 있다.The condensing
상기 심온 냉동고(10b)에는, 상기 제 1 팽창장치(141)의 출구측에 연결되는 제 1 증발기(151a) 및 상기 제 2 팽창장치(143)의 출구측에 연결되는 제 2 증발기(152a)가 더 포함된다.The
그리고, 상기 심온 냉동고(10b)에는, 상기 밸브장치(170)의 제 1 유출부로부터 상기 제 1 증발기(151a)로 연장되는 제 1 증발배관(181) 및 상기 밸브장치(170)의 제 2 유출부로부터 상기 제 2 증발기(152a)로 연장되는 제 2 증발배관(183)이 더 포함된다.The
상기 제 1 증발배관(181)과 제 2 증발배관(183)은 합지부(185)에서 합지될 수 있다. 상기 합지부(185)는, 상기 제 1 증발배관(181) 또는 제 2 증발배관(183)의 일 지점일 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 상기 제 1 증발기(151a)와 제 2 증발기(152a)는 병렬로 연결될 수 있다.The
상기 제 1 증발배관(181)에는, 상기 제 1 증발배관(181)에서의 냉매의 일방향 유동을 가이드 하는 체크밸브(158)가 설치될 수 있다. 상기 체크밸브(158)에 의하여, 상기 합지부(185)로부터 상기 제 1 증발기(151a)를 향한 냉메 유동이 제한될 수 있다. 결국, 상기 제 2 증발기(152a)를 통과한 냉매가 상기 합지부(185)를 통하여 상기 제 1 증발기(151a)로의 유입이 방지될 수 있다.The
상기 밸브장치(170)의 제어에 의하여, 상기 제 1,2 증발기(151a,152a) 중 적어도 하나의 증발기가 운전될 수 있다. 상기 밸브장치(170)의 2개의 유출부 중 제 1 유출부가 개방되고 제 2 유출부가 폐쇄되면, 상기 밸브장치(170)로부터 상기 제 1 증발기(151a)로의 냉매 유동만 발생될 수 있다.At least one evaporator of the first and
반면에, 상기 밸브장치(170)의 2개의 유출부 중 제 2 유출부가 개방되고 제 1 유출부가 폐쇄되면, 상기 밸브장치(170)로부터 상기 제 2 증발기(151a)로의 냉매 유동만 발생될 수 있다.On the other hand, when the second outlet of the two outlet portions of the
물론, 상기 밸브장치(170)의 2개의 유출부 모두 개방되면, 상기 밸브장치(170)로 유입된 냉매는 상기 제 1,2 유출부를 통하여 제 1,2 증발기(151a,152a)로 분지하여 유동될 수 있다.Of course, when both outlet portions of the
상기 심온 냉동고(10b)에는, 상기 복수의 증발기(151a,152a)에 대응하는 복수의 저장실이 포함될 수 있다. 상기 복수의 저장실에는, -60℃ 이하의 2개의 극저온 저장실이 포함될 수 있다. 다른 예로서, 상기 복수의 저장실에는, -60℃ 이하의 극저온 저장실 및 약 -20℃의 냉동실이 포함될 수 있다. The deep-sea freezer (10b) may include a plurality of storages corresponding to the plurality of evaporators (151a, 152a). In the plurality of storage chambers, two cryogenic storage chambers below -60 캜 may be included. As another example, the plurality of storage chambers may include a cryogenic storage chamber at -60 캜 or lower and a freezer chamber at about -20 캜.
상기 제 1 증발기(151a) 또는 제 2 증발기(152a)를 통과한 냉매는 제 2 열교환기(250a)를 통과할 수 있다. 상기 제 2 열교환기(250a)에는, 상기 제 1 팽창장치(141), 제 2 팽창장치(143) 및 흡입배관(165)의 적어도 일부분, 즉 제 1 실시예에서 설명한 제 2 흡입 열교환부(251)가 포함될 수 있다.The refrigerant having passed through the
상기 제 1,2 팽창장치(141,143) 및 상기 제 2 흡입 열교환부(251)는 접촉하도록 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제 1,2 팽창장치(141,143) 및 상기 제 2 흡입 열교환부(251)는 솔더링(soldering)에 의하여 결합될 수 있다.The first and
상기 제 2 열교환기(250a)의 출구측에는, 제 1 열교환기(210a)가 설치될 수 있다. 상기 제 1 열교환기(210a)에는, 상기 응축배관(161)의 적어도 일부분, 즉 제 1 실시예에서 설명한 상기 응축 열교환부(213) 및 상기 흡입배관(165)의 적어도 이부분, 즉 제 1 흡입 열교환부(211)이 포함될 수 있다. 제 1 열교환기(210a) 및 제 2 열교환기(250a)의 작용에 관한 설명은 제 1 실시예의 설명을 원용한다.A
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.FIG. 8 is a view showing a refrigeration cycle of the deep-sea freezer according to the fourth embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 심온 냉동고(10c)에는, 압축기(110), 응축기(120), 드라이어(130), 팽창장치(140) 및 상기 응축기(120)로부터 상기 팽창장치(140)로 연장되는 응축배관(161)이 포함된다.8, the
그리고, 상기 심온 냉동고(10c)에는, 응축냉매와 상기 압축기(110)로의 흡입냉매간에 열교환을 수행하는 제 1 열교환기(210) 및 상기 팽창장치(140)를 통과하는 냉매와 상기 흡입냉매간에 열교환을 수행하는 제 2 열교환기(250)가 더 포함된다.The
이상의 구성들에 대한 설명은, 제 1 실시예의 설명을 원용한다.The description of the above configurations is based on the description of the first embodiment.
상기 심온 냉동고(10c)에는, 상기 팽창장치(140)에서 감압된 냉매를 증발시키기 위한 복수의 증발기(151b,152b,153b)가 더 포함된다. The deep-sea freezer (10c) further includes a plurality of evaporators (151b, 152b, 153b) for evaporating the refrigerant decompressed in the expansion device (140).
상기 복수의 증발기(151b,152b,153b)에는, 상기 팽창장치(140)의 출구측에 설치되는 제 1 증발기(151b)와, 상기 제 1 증발기(151b)의 출구측에 설치되는 제 2 증발기(152b) 및 상기 제 2 증발기(152b)의 출구측에 설치되는 제 3 증발기(153b)가 포함된다. 상기 제 1,2,3 증발기(151b,152b,153b)는 직렬로 연결될 수 있다.The plurality of
상기 심온 냉동고(10c)에는, 상기 복수의 증발기(151b,152b,153b)에 대응하는 복수의 저장실이 포함될 수 있다. 상기 복수의 저장실에는, -60℃ 이하의 극저온 저장실과, 약 -20℃의 냉동실 및 0~5℃ 범위의 냉장실이 포함될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 증발기(151b)에서 생성된 냉기는 상기 극저온 저장실로 공급될 수 있으며, 상기 제 2 증발기(152b)에서 생성된 냉기는 상기 냉동실로 공급될 수 있고, 상기 제 3 증발기(153b)에서 생성된 냉기는 상기 냉장실로 공급될 수 있다.The deep-
상기 제 3 증발기(153b)의 출구측에는, 상기 제 2 열교환기(250)가 설치되며, 상기 제 2 열교환기(250)의 출구측에는 상기 제 1 열교환기(210)가 설치될 수 있다. 상기 제 2 증발기(152)에서 증발된 냉매는 상기 제 2 열교환기(250) 및 제 1 열교환기(210)를 통과하면서 흡열되며, 이에 따라 압축기(110)로 흡입되는 냉매의 온도가 증가하고 건도의 상승이 이루어질 수 있다. 이와 관련된 설명은 제 1 실시예의 설명을 원용한다.The
도 9는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 심온 냉동고에 구비되는 냉동 사이클을 보여주는 도면이다.9 is a view showing a refrigeration cycle of the deep-sea freezer according to the fifth embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 심온 냉동고(10d)에는, 독립된 2개의 냉동 사이클이 포함된다. 상기 독립된 2개의 냉동 사이클의 구성은 서로 동일하다.Referring to FIG. 9, the deep-
상기 2개의 냉동 사이클에는, 제 1 냉동사이클이 포함된다. 상세히, 상기 제 1 냉동사이클에는, 제 1 압축기(110a), 제 1 응축기(120a), 제 1 드라이어(130a), 제 1 팽창장치(140a), 제 1 응축배관(161a), 제 1 증발기(150a), 제 1 흡입배관(165a), 제 2 열교환기(250b) 및 제 1 열교환기(210b)가 포함된다. 이들 구성 및 작용에 대한 설명은 제 1 실시예의 설명과 동일하다.The two refrigeration cycles include a first refrigeration cycle. In detail, the first refrigeration cycle includes a
상기 2개의 냉동 사이클에는, 제 2 냉동사이클이 포함된다. 상세히, 상기 제 1 냉동사이클에는, 제 2 압축기(110b), 제 2 응축기(120b), 제 2 드라이어(130b), 제 2 팽창장치(140b), 제 2 응축배관(161b), 제 2 증발기(150b), 제 2 흡입배관(165b), 제 4 열교환기(250c) 및 제 3 열교환기(210c)가 포함된다. 이들 구성 및 작용에 대한 설명은 제 1 실시예의 설명과 동일하다.The two refrigeration cycles include a second refrigeration cycle. In detail, the first refrigeration cycle includes a
본 실시예에 따르면, 서로 독립된 2개의 냉동 사이클이 운전되어, 상기 심온 냉동고(10d)에 구비되는 복수의 저장실을 냉각할 수 있다. 상기 복수의 저장실에는, -60℃ 이하의 2개의 극저온 저장실이 포함될 수 있다. 상기 제 1 냉동사이클에서 생성된 냉기는 제 1 극저온 저장실을 냉각할 수 있으며, 상기 제 2 냉동사이클에서 생성된 냉기는 제 2 극저온 저장실을 냉각할 수 있다.According to the present embodiment, two independent refrigeration cycles are operated to cool a plurality of storage rooms provided in the deep-
110 : 압축기
120 : 응축기
130 : 드라이어
140 : 팽창장치
150 : 증발기
161 : 응축배관
165 : 흡입배관
170 : 밸브장치
181 : 제 1 증발배관
183 : 제 2 증발배관
185 : 합지부
210 : 제 1 열교환기
250 : 제 2 열교환기110: compressor 120: condenser
130: dryer 140: expansion device
150: Evaporator 161: Condensation piping
165: suction pipe 170: valve device
181: first evaporation pipe 183: second evaporation pipe
185: joint part 210: first heat exchanger
250: second heat exchanger
Claims (17)
상기 압축기에서 압축된 혼합냉매를 응축시키는 응축기;
상기 응축기에서 응축된 혼합냉매를 감압하는 팽창장치;
상기 팽창장치에서 감압된 혼합냉매를 증발하는 증발기;
상기 응축기의 출구측으로부터 상기 팽창장치로 연장되어, 상기 혼합냉매의 유동을 가이드 하는 응축배관;
상기 증발기의 출구측으로부터 상기 압축기로 연장되어, 상기 혼합냉매의 상기 압축기로의 흡입을 가이드 하는 흡입배관; 및
상기 흡입배관에 설치되어, 상기 압축기로 흡입되는 혼합냉매의 열교환을 수행하는 복수의 열교환기가 포함되는 심온 냉동고.A compressor for compressing two or more mixed refrigerants;
A condenser for condensing the mixed refrigerant compressed in the compressor;
An expansion device for decompressing the mixed refrigerant condensed in the condenser;
An evaporator for evaporating the mixed refrigerant decompressed in the expansion device;
A condensing pipe extending from the outlet side of the condenser to the expansion device and guiding the flow of the mixed refrigerant;
A suction pipe extending from the outlet side of the evaporator to the compressor and guiding the suction of the mixed refrigerant into the compressor; And
And a plurality of heat exchangers installed in the suction pipe and performing heat exchange of the mixed refrigerant sucked into the compressor.
상기 복수의 열교환기에는 제 1 열교환기가 포함되며,
상기 제 1 열교환기에는,
상기 압축기로 흡입되는 혼합냉매의 유동을 가이드 하는 제 1 흡입열교환부; 및
상기 제 1 흡입열교환부와 열교환을 수행하며, 상기 응축배관의 유동을 가이드 하는 응축열교환부가 포함되는 심온 냉동고.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of heat exchangers includes a first heat exchanger,
In the first heat exchanger,
A first suction heat exchanger for guiding the flow of the mixed refrigerant sucked into the compressor; And
And a condensing heat exchanging part for performing heat exchange with the first suction heat exchanging part and guiding the flow of the condensing pipe.
상기 제 1 흡입열교환부 또는 응축열교환부의 길이는 3.5 ~ 5m의 범위 내에서 형성되는 것을 특징으로 하는 심온 냉동고.3. The method of claim 2,
Wherein the length of the first suction heat exchanger or the condensation heat exchanger is in the range of 3.5 m to 5 m.
상기 응축 열교환부의 배관 직경은,
상기 팽창장치의 배관 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 심온 냉동고.3. The method of claim 2,
The pipe diameter of the condensation heat-
Wherein a diameter of the pipe of the expansion device is larger than a diameter of the pipe of the expansion device.
상기 응축 열교환부의 배관 직경은,
상기 팽창장치의 배관 직경 대비, 3.5 ~ 4.5배의 범위내에 형성되는 것을 특징으로 하는 심온 냉동고.5. The method of claim 4,
The pipe diameter of the condensation heat-
Is formed within a range of 3.5 to 4.5 times the pipe diameter of the expansion device.
상기 복수의 열교환기에는, 제 2 열교환기가 포함되며,
상기 제 2 열교환기에는,
상기 제 1 흡입열교환부의 일측에 구비되며, 상기 압축기로 흡입되는 혼합냉매의 유동을 가이드 하는 제 2 흡입열교환부; 및
상기 제 2 흡입열교환부와 열교환을 수행하는 상기 팽창장치가 포함되는 심온 냉동고.3. The method of claim 2,
The plurality of heat exchangers include a second heat exchanger,
In the second heat exchanger,
A second suction heat exchanger provided at one side of the first suction heat exchanger and guiding the flow of mixed refrigerant sucked into the compressor; And
And the expansion device performing heat exchange with the second suction heat exchanger.
상기 제 1 흡입열교환부 및 상기 응축배관, 또는
상기 제 2 흡입열교환부 및 상기 팽창장치는,
서로 접촉하여 열교환을 수행하는 것을 특징으로 하는 심온 냉동고.The method according to claim 6,
The first suction heat exchanger and the condensing pipe, or
The second suction heat exchanger, and the expansion device,
Wherein the heat exchanger is brought into contact with each other to perform heat exchange.
상기 제 1 흡입열교환부 및 상기 응축배관, 또는
상기 제 2 흡입열교환부 및 상기 팽창장치는,
솔더링(soldering)에 의하여 결합되는 것을 특징으로 하는 심온 냉동고.8. The method of claim 7,
The first suction heat exchanger and the condensing pipe, or
The second suction heat exchanger, and the expansion device,
Wherein the heat sink is coupled by soldering.
상기 제 1,2 열교환기의 사이에 배치되어, 상기 팽창장치와 상기 응축열교환부간에 열교환을 방지하는 열교환기 연결배관이 더 포함되며,
상기 제 1 열교환부와 상기 제 2 열교환부는, 상기 열교환기 연결배관에 의하여 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 심온 냉동고.The method according to claim 6,
Further comprising a heat exchanger connecting pipe disposed between the first and second heat exchangers for preventing heat exchange between the expansion device and the condensation heat exchanger,
Wherein the first heat exchanging unit and the second heat exchanging unit are spaced apart from each other by the heat exchanger connecting pipe.
상기 흡입배관을 유동하는 냉매의 유동방향을 기준으로, 상기 제 1 열교환기는 상기 제 2 열교환기의 출구측에 설치되는 것을 특징으로 하는 심온 냉동고.The method according to claim 6,
Wherein the first heat exchanger is installed at an outlet side of the second heat exchanger based on a flow direction of the refrigerant flowing through the suction pipe.
상기 응축배관을 유동하는 냉매의 유동방향을 기준으로, 상기 제 2 열교환기는 상기 제 1 열교환기의 출구측에 설치되는 것을 특징으로 하는 심온 냉동고.The method according to claim 6,
Wherein the second heat exchanger is installed on the outlet side of the first heat exchanger based on a flow direction of the refrigerant flowing through the condensing pipe.
상기 증발기에는, 서로 직렬연결 되는 제 1 증발기 및 제 2 증발기가 포함되고,
상기 제 2 증발기는 상기 제 1 증발기의 출구측에 설치되는 것을 특징으로 하는 심온 냉동고.The method according to claim 1,
The evaporator includes a first evaporator and a second evaporator connected in series with each other,
Wherein the second evaporator is installed at an outlet side of the first evaporator.
상기 증발기에는, 서로 병렬연결 되는 제 1 증발기 및 제 2 증발기가 포함되고,
상기 팽창장치에는, 상기 제 1 증발기의 입구측에 설치되는 제 1 팽창장치 및 상기 제 2 증발기의 입구측에 설치되는 제 2 팽창장치가 포함되는 심온 냉동고.The method according to claim 1,
The evaporator includes a first evaporator and a second evaporator connected in parallel with each other,
Wherein the expansion device includes a first expansion device installed at an inlet side of the first evaporator and a second expansion device installed at an inlet side of the second evaporator.
상기 제 1,2 팽창장치 및 상기 흡입배관은 서로 결합되어 열교환 되는 것을 특징으로 하는 심온 냉동고.14. The method of claim 13,
Wherein the first and second expansion devices and the suction pipe are coupled to each other to perform heat exchange.
상기 증발기에는,
상기 팽창장치의 출구측에 설치되는 제 1 증발기;
상기 제 1 증발기의 출구측에 직렬로 연결되는 제 2 증발기; 및
상기 제 2 증발기의 출구측에 직렬로 연결되는 제 3 증발기가 포함되는 심온 냉동고.The method according to claim 1,
In the evaporator,
A first evaporator installed at an outlet side of the expansion device;
A second evaporator connected in series to an outlet side of the first evaporator; And
And a third evaporator connected in series to an outlet side of the second evaporator.
2개의 독립된 냉동 사이클이 구동되며,
상기 각각의 독립된 냉동 사이클에는, 상기 압축기, 응축기, 팽창장치, 증발기 및 복수의 열교환기가 포함되는 심온 냉동고.The method according to claim 1,
Two independent refrigeration cycles are driven,
Wherein each of the independent refrigeration cycles includes the compressor, the condenser, the expansion device, the evaporator, and a plurality of heat exchangers.
상기 혼합냉매에는, 부탄 및 에틸렌이 포함되는 심온 냉동고.The method according to claim 1,
Wherein the mixed refrigerant includes butane and ethylene.
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