KR20210085935A - 다단 압축형 냉동장치 - Google Patents

Abstract

다단 압축형 냉동장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 다단 압축형 냉동장치는, 복수의 압축단에서 냉매의 압축이 이루어지는 압축부와, 압축부에 연결되며 압축부를 통과한 냉매가 열교환에 의해 응축이 이루어지는 응축부와, 응축부에 연결되며 응축부에서 응축된 액상의 냉매가 저장되는 레저버와, 레저버에 연결된 관로에 설치되며 레저버에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브부와, 제1팽창밸브부를 통과한 냉매를 공급받아 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리하며 기상의 냉매는 압축부로 공급하는 기액분리부와, 기액분리부에 연결된 관로에 설치되며 기액분리부에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브부와, 기액분리부와 압축부에 연결되며 기액분리부에서 배출된 액상의 냉매를 열교환에 의해 기상의 냉매로 전환시키는 증발부를 포함하며, 레저버에 연이어 기액분리부가 설치될 수 있다.

Description

다단 압축형 냉동장치{MULTISTAGE COMPRESSION TYPE FROZEN APPARATUS}

본 발명은 다단 압축형 냉동장치에 관한 것이다.

일반적인 냉동장치로 칠러(Chiller)를 사용할 수 있다. 칠러는 대규모 건물에 냉방을 공급하는 대형 냉방 시스템이며, 냉수 또는 부동액을 열원 전달 물질인 냉매로 사용한다.

칠러는 냉수를 수요처로 공급하는 장치이다. 또한 칠러는, 냉매사이클을 순환하는 냉매와, 수요처를 순환하는 냉수 사이에 열교환이 이루어지도록 유도하여 냉수를 냉각시킨다. 칠러를 사용하는 냉동장치는 비교적 대용량 설비로서, 규모가 큰 건물 등에 설치될 수 있다.

칠러를 사용하는 냉동장치에서 냉각이 이루어진 냉수는 공기조화기 등을 사용하는 수요처로 공급된다.

칠러유닛은, 냉매를 압축하는 압축기와, 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와, 응축기에서 응축된 냉매를 감압시키는 팽창장치 및 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함한다. 종래 냉동장치에서 사용되는 냉매는, 응축기에서 외부 공기와 열교환이 이루어지며, 증발기에서는 냉수와 열교환이 이루어질 수 있다.

칠러유닛은 다양한 크기 또는 용량으로 구비될 수 있다. 칠러유닛의 크기 또는 용량이라 함은, 냉동능력에 대응되는 개념으로, 냉동톤(RT, Refrigeration Ton)의 단위로 표시될 수 있다. 칠러유닛은, 칠러유닛이 설치되는 건물 등의 크기, 순환되는 냉수의 용량 또는 공기조화 용량 등에 따라 다양한 냉동톤을 가지는 설비로 제작될 수 있다. 예를 들어, 칠러유닛은 200RT, 500RT, 1000RT, 1500RT, 2000RT, 3000RT 등의 용량을 가지는 모델로 제작될 수 있다.

종래 냉동장치의 압축기가 다단으로 냉매를 압축할 경우, 기상의 냉매와 액상의 냉매를 분리하는 이코너마이저(Economizer)인 기액분리기가 설치될 수 있다. 그러나 종래의 기액분리기를 공랭식 대형 냉동기에 설치하는 경우, 비교적 크기가 큰 압축기로 인하여 기액분리기를 설치할 공간이 부족한 문제점이 있다.

또한 다단 압축기로 냉매를 압축할 경우, 압축기의 압축단 대비 기액분리기의 개수가 부족하므로 냉동효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한 압축기나 증발기 등의 외측에 기액분리기를 설치할 경우, 냉동기의 전체 크기가 증가하며, 각 부품을 연결하는 파이프 구조로 인해 설비 설치 비용 및 유지보수 비용이 증가되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제2019-0006339호 (2019.01.18 공개, 발명의 명칭: 칠러유닛 및 이를 포함하는 칠러시스템)

본 발명의 목적은, 공랭식 대형 냉동기에 기액분리기를 설치하는 경우, 비교적 크기가 큰 압축기로 인하여 기액분리기를 설치할 공간이 부족한 문제점을 해결할 수 있는 다단 압축형 냉동장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 다단 압축기로 냉매를 압축할 경우, 압축기의 압축단 대비 기액분리기의 개수가 부족하므로 냉동효율이 저하되는 문제점을 해결할 수 있는 다단 압축형 냉동장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 기액분리부와 연결된 파이프의 구조로 인해 설비 설치 비용 및 유지보수 비용이 증가되는 문제점을 해결할 수 있는 다단 압축형 냉동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 기액분리부는 레저버에 연이어 설치되며, 기액분리부와 레저버가 단일 케이스 내에 일체형으로 설치될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 기액분리부는, 압축기에 구비된 압축단의 개수에 비례하여 복수개가 연이어 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 다단 압축형 냉동장치는, 복수의 압축단에서 냉매의 압축이 이루어지는 압축부와, 압축부에 연결되며 압축부를 통과한 냉매가 열교환에 의해 응축이 이루어지는 응축부와, 응축부에 연결되며 응축부에서 응축된 액상의 냉매가 저장되는 레저버와, 레저버에 연결된 관로에 설치되며 레저버에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브부와, 제1팽창밸브부를 통과한 냉매를 공급받아 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리하며 기상의 냉매는 압축부로 공급하는 기액분리부와, 기액분리부에 연결된 관로에 설치되며 기액분리부에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브부와, 기액분리부와 압축부에 연결되며 기액분리부에서 배출된 액상의 냉매를 열교환에 의해 기상의 냉매로 전환시키는 증발부를 포함하며, 레저버에 연이어 기액분리부가 설치될 수 있다.

또한 기액분리부는, 전달된 냉매를 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리하는 분리부가 복수로 구비될 수 있다.

또한 기액분리부에 구비된 분리부의 개수는, 압축부에 구비된 압축단의 개수보다 작게 이루어질 수 있다.또한 기액분리부와 레저버는 단일 케이스 내에 설치될 수 있다.

또한 압축부는, 증발부에 연결되며 증발부를 통해 전달된 냉매를 복수의 압축단에서 압축을 하는 제1압축부 및 제1압축부에 연결되며 제1압축부를 통과하며 압축된 냉매를 복수의 압축단에서 압축을 하는 제2압축부를 포함할 수 있다.

또한 제1압축부는, 증발부를 통해 전달된 냉매를 압축하는 제1압축단 및 제1압축단에 연이어 설치되며 제1압축단에서 압축된 냉매를 다시 압축하는 제2압축단을 포함할 수 있다.

또한 제2압축부는, 제2압축단을 통해 전달된 냉매를 압축하는 제3압축단과, 제3압축단에 연이어 설치되며 제3압축단에서 압축된 냉매를 다시 압축하는 제4압축단 및 제4압축단에 연이어 설치되며 제4압축단에서 압축된 냉매를 다시 압축하는 제5압축단을 포함할 수 있다.

또한 기액분리부는, 레저버에 연이어 설치되며 제1팽창밸브부에 연결되는 제1분리부와, 제1분리부에 연이어 설치되며 제1분리부에서 전달된 냉매를 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리하는 제2분리부와, 제2분리부에 연이어 설치되며 제2분리부에서 전달된 냉매를 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리하는 제3분리부 및 제3분리부에 연이어 설치되며 제3분리부에서 전달된 냉매를 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리하는 제4분리부를 포함할 수 있다.

또한 제1분리부에서 분리된 기상의 냉매는 제5압축단의 입구로 이동될 수 있다.

또한 제2분리부에서 분리된 기상의 냉매는 제4압축단의 입구로 이동될 수 있다.

또한 제3분리부에서 분리된 기상의 냉매는 제3압축단의 입구로 이동될 수 있다.

또한 제4분리부에서 분리된 기상의 냉매는 제2압축단의 입구로 이동될 수 있다.

또한 레저버에 연이어 상기 제1분리부가 설치되며, 레저버와 제1분리부는 제1파이프에 의해 연결되며, 제1팽창밸브부는 제1파이프에 연결될 수 있다.

또한 제2팽창밸브부는, 제1분리부와 제2분리부를 연결하는 제2파이프에 연결되는 제1밸브와, 제2분리부와 제3분리부를 연결하는 제3파이프에 연결되는 제2밸브와, 제3분리부와 제4분리부를 연결하는 제4파이프에 연결되는 제3밸브 및 제4분리부와 증발부를 연결하는 제5파이프에 연결되는 제4밸브를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 다단 압축형 냉동장치의 기액분리부는 레저버에 연이어 설치되며, 기액분리부와 레저버가 단일 케이스 내에 일체형으로 설치되므로, 기액분리부가 설치되는 공간을 최소화할 수 있으며, 공간 활용도를 높일 수 있다.

또한 본 발명에 따른 기액분리부는, 압축기에 구비된 압축단의 개수에 비례하여 복수개가 연이어 설치되어 냉매를 기체와 액체로 분리한 후 기체의 냉매는 압축부로 이송시키므로 냉동효율을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따른 기액분리부에 구비된 복수의 분리부는 연이어 설치되며, 레저버와 인접하게 설치되므로, 냉매의 이송에 사용되는 파이프의 길이를 최소화하여 설치 비용 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치의 주요 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축부를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레저버와 기액분리부를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기액분리부에서 분리된 기상의 냉매가 압축부로 이동되는 상태를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축부에서 배출된 냉매를 이용하여 압축부를 냉각시키는 상태를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치의 P-H 선도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치를 설명하도록 한다.

[다단 압축형 냉동장치]

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치의 주요 구성을 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치(1)는, 압축부(10)와 응축부(40)와 레저버(60)와 제1팽창밸브부(70)와 기액분리부(80)와 제2팽창밸브부(90)와 증발부(100)와 관로부(110)를 포함할 수 있다.

[압축부]

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축부를 도시한 블록도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 압축부(10)는 복수의 압축단에서 냉매의 압축이 이루어지는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 압축부(10)는 제1압축부(20)와 제2압축부(30)를 포함한다.

[제1압축부]

제1압축부(20)는 관로부(110)를 통해 증발부(100)에 연결되며, 증발부(100)를 통해 냉매를 전달받은 후 복수의 압축단에서 압축을 하는 기술사상 안에서 다양한 변형이 가능하다.

일 실시예에 따른 제1압축부(20)는, 증발부(100)를 통해 전달된 냉매를 압축하는 제1압축단(22) 및 제1압축단(22)에 연이어 설치되며 제1압축단(22)에서 압축된 냉매를 다시 압축하는 제2압축단(24)을 포함할 수 있다. 제1압축부(20)가 2개의 압축단에서 냉매의 압축이 이루어지는 것을 설명하였으나 이에 한정하는 것은 아니며, 일 실시예에 따른 제1압축부(20)는 단일의 압축단을 구비하거나, 3개 이상 복수의 압축단을 구비할 수도 있다.

증발부(100)에서 배출되는 기상의 냉매는 제1압축부(20)의 제1압축단(22)으로 이동되어 압축이 이루어진다. 제2압축단(24)은 제1압축단(22)과 마주하는 후방(도 1기준 우측)에 위치한다. 제1압축단(22)에서 압축이 이루어진 냉매는 제2압축단(24)으로 이동되어 다시 압축된다.

[제2압축부]

제2압축부(30)는 제1압축부(20)에 연결되며, 제1압축부(20)를 통과하며 압축된 냉매를 복수의 압축단에서 압축을 하는 기술사상 안에서 다양한 종류의 압축기가 사용될 수 있다. 제2압축부(30)는 제1압축부(20)에서 압축된 냉매를 전달받아 압축을 하며, 제1압축부(20)와 제2압축부(30)는 파이프 형상의 관로에 의해 연결된다.

일 실시예에 따른 제1압축부(20)는 2개의 압축단을 포함하며, 제2압축부(30)는 3개의 압축단을 포함한다. 그러나 제1압축부(20)가 3개 이상의 압축단을 포함할 수 있으며, 제2압축부(30)도 2개 또는 4개 이상의 압축단을 포함할 수 도 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.

일 예로 제2압축부(30)는 제3압축단(32)과 제4압축단(34)과 제5압축단(36)을 포함한다. 제3압축단(32)과 제4압축단(34)과 제5압축단(36)은 1열로 배열되며, 순서대로 냉매의 압축이 이루어진다. 이러한 제3압축단(32)과 제4압축단(34)과 제5압축단(36)은 제2압축부(30)의 케이스 내측에 위치한다.

제3압축단(32)은 제2압축단(24)을 통해 전달된 냉매를 압축한다. 제3압축단(32)의 후방에 위치하는 제4압축단(34)은 제3압축단(32)에 연이어 설치되며, 제3압축단(32)에서 압축된 냉매를 다시 압축한다. 그리고 제5압축단(36)은 제4압축단(34)에 연이어 설치되며, 제4압축단(34)에서 압축된 냉매를 다시 압축한다.

제1압축부(20)에는 냉매를 압축하기 위한 제1압축단(22)과 제2압축단(24)이 구비되며, 이러한 제1압축단(22)과 제2압축단(24)은 제1압축부(20)에 구비된 모터의 동작에 의해 회전하며 냉매를 압축시킨다.

또한 제2압축부(30)에도 냉매를 압축하기 위한 제3압축단(32)과 제4압축단(34)과 제5압축단(36)이 구비되며, 이러한 제3압축단(32)과 제4압축단(34)과 제5압축단(36)은 제2압축부(30)에 구비된 모터의 동작에 의해 회전하며 냉매를 압축시킨다.

[응축부]

응축부(40)는 연결관을 통해 압축부(10)에 연결되며, 압축부(10)를 통과한 냉매가 열교환에 의해 응축된다. 제2압축부(30)에서 응축부(40)의 입구로 이동되는 냉매는 증기 상태이며, 응축부(40)를 통과하는 냉매는 공기 또는 저온의 유체와 열교환을 하며 액상의 냉매가 된다.

[레저버]

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레저버(60)와 기액분리부(80)를 도시한 블록도이다.

도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 레저버(60)는 응축부(40)에 연결되며, 응축부(40)에서 응축된 액상의 냉매가 저장되는 공간을 구비하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 또한 레저버(60)는 응축부(40)를 통해 과냉각된 액상의 냉매를 공급받아 내측에 저장시킨다.

일 예로 레저버(60)는 기액분리부(80)에 연이어 설치되며, 원통형으로 이루어진다. 레저버(60)가 원통형으로 이루어지므로, 레저버(60)의 내측에 저장되는 냉매에 의해 내부압력이 높아지는 경우에도, 원통 형상을 따라 압력이 용이하게 분산될 수 있다.

[기액분리부]

기액분리부(80)는 제1팽창밸브부(70)를 통과한 냉매를 공급받아 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리하며, 기상의 냉매는 압축부(10)로 공급하는 기술사상 안에서 다양한 변형이 가능하다.

레저버(60)에 연이어 기액분리부(80)가 설치되므로 레저버(60)와 기액분리부(80)의 설치공간이 감소될 수 있으며 공간활용도를 높일 수 있다. 일 예로 기액분리부(80)와 레저버(60)는 직선 방향으로 연장된 원통형의 케이스 내측에 연이어 설치될 수 있다.

기액분리부(80)와 레저버(60)는 단일 케이스 내에 설치되며, 기액분리부(80)와 레저버(60)가 외측 케이스를 공용으로 사용하므로 시설 설치비를 절감할 수 있으며, 비교적 좁은 공간에서도 레저버(60)와 복수의 분리부를 설치할 수 있으므로 냉동효율을 향상시킬 수 있다.

단일 케이스의 내측에 설치된 레저버(60)와 기액분리부(80)의 사이에는 수직방향으로 설치된 격벽이 위치하며, 기액분리부(80)에 구비된 각 분리부의 사이에도 수직방향으로 설치된 격벽이 위치한다.

기액분리부(80)에는, 전달된 냉매를 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리하는 분리부가 복수로 구비될 수 있다. 또한 기액분리부(80)에 구비된 분리부의 개수는, 압축부(10)에 구비된 압축단의 개수보다 작게 이루어질 수 있다.

일 예로 본 발명에 의한 압축부(10)에는 5개의 압축단이 구비되며, 이에 대응하는 기액분리부(80)에는 4개의 분리부가 구비된다. 기액분리부(80)에 구비된 분리부의 최대 개수는, 압축부(10)에 구비된 압축단의 개수에서 1을 뺀 숫자이다.

본 발명 일 실시예에 의한 기액분리부(80)는, 제1분리부(82)와 제2분리부(84)와 제3분리부(86)와 제4분리부(88)를 포함한다.

제1분리부(82)는 격벽을 사이에 두고 레저버(60)에 연이어 설치되며 제1팽창밸브부(70)에 연결된다. 따라서 레저버(60)에서 배출된 과냉각 상태인 액상의 냉매는 제1밸브(92)를 통과하며 압력은 하강하고 부피는 팽창된 상태에서 제1분리부(82)의 내측으로 이동한다.

제1분리부(82)의 내측으로 이동된 냉매는 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리된다. 제1분리부(82)에서 분리된 기상의 냉매는 제5압축단(36)의 입구로 이동되며, 제4압축단(34)의 출구에서 제5압축단(36)의 입구로 이동되는 냉매와 함께 제5압축단(36)으로 이동되어 압축이 이루어진다.

제2분리부(84)는 제1분리부(82)에 연이어 설치되며, 제1분리부(82)에서 전달된 냉매를 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리한다.

제2분리부(84)는 격벽을 사이에 두고 제1분리부(82)에 연이어 설치되며 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제1밸브(92)를 통과한 냉매를 전달받는다. 따라서 제1분리부(82)에서 배출된 액상의 냉매는 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제1밸브(92)를 통과하며 압력은 하강하고 부피는 팽창된 상태에서 제2분리부(84)의 내측으로 이동한다.

제2분리부(84)의 내측으로 이동된 냉매는 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리된다. 제2분리부(84)에서 분리된 기상의 냉매는 제4압축단(34)의 입구로 이동되며, 제3압축단(32)의 출구에서 제4압축단(34)의 입구로 이동되는 냉매와 함께 제4압축단(34)으로 이동되어 압축이 이루어진다.

제3분리부(86)는 격벽을 사이에 두고 제2분리부(84)에 연이어 설치되며 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제2밸브(94)를 통과한 냉매를 전달받는다. 따라서 제2분리부(84)에서 배출된 액상의 냉매는 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제2밸브(94)를 통과하며 압력은 하강하고 부피는 팽창된 상태에서 제3분리부(86)의 내측으로 이동한다.

제3분리부(86)의 내측으로 이동된 냉매는 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리된다. 제3분리부(86)에서 분리된 기상의 냉매는 제3압축단(32)의 입구로 이동되며, 제2압축단(24)의 출구에서 제3압축단(32)의 입구로 이동되는 냉매와 함께 제3압축단(32)으로 이동되어 압축이 이루어진다.

제4분리부(88)는 격벽을 사이에 두고 제3분리부(86)에 연이어 설치되며 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제3밸브(96)를 통과한 냉매를 전달받는다. 따라서 제3분리부(86)에서 배출된 액상의 냉매는 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제3밸브(96)를 통과하며 압력은 하강하고 부피는 팽창된 상태에서 제4분리부(88)의 내측으로 이동한다.

제4분리부(88)의 내측으로 이동된 냉매는 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리된다. 제4분리부(88)에서 분리된 기상의 냉매는 제2압축단(24)의 입구로 이동되며, 제1압축단(22)의 출구에서 제2압축단(24)의 입구로 이동되는 냉매와 함께 제2압축단(24)으로 이동되어 압축이 이루어진다.

레저버(60)와 기액분리부(80)를 구성하는 제1분리부(82)와 제2분리부(84)와 제3분리부(86)와 제4분리부(88)는 순서대로 서로 연이어 1열로 설치되며, 단일 탱크부의 내측에 위치한다.

또한 기액분리부(80)를 레저부와 일체형으로 제작하므로, 종래 압축부(10)의 옆에 기액분리부(80)를 설치하는 냉동장치 대비 콤팩트한 외형의 구성이 가능하다. 또한 기액분리부(80)가 레저버(60)와 함께 탱크 형상으로 설치되므로, 기액분리부(80)와 레저버(60)의 설치공간이 감소되며, 이로 인하여 종래 대비 많은 수의 분리부가 추가 설치될 수 있어서 냉동효율을 향상시킬 수 있다.

또한 기액분리부(80)에 구비된 분리부의 개수 증가로 냉동능력이 종래 대비 현저하게 향상될 수 있다. 본 발명에서는 5단 냉동 사이클에 분리부 4기를 적용하여 냉동효율을 개선하였다.

기존 냉동기에서는 열교환기 상부에 위치하는 분리부의 설치 공간에 구조적으로 제한이 있었다. 그러나 기액분리부(80)와 레저버(60)를 일체형 탱크 형상으로 설치하므로 설치 공간의 제약을 해결할 수 있었으며, 분리부의 설치 대수를 증가시켜 냉동효율을 향상시킬 수 있다.

[제1팽창밸브부]

레저버(60)에 연이어 제1분리부(82)가 설치되며, 레저버(60)와 제1분리부(82)는 제1파이프(111)에 의해 연결된다. 레저버(60)에 연결된 관로인 제1파이프(111)에 제1팽창밸브부(70)가 설치되며, 이러한 제1팽창밸브부(70)는 레저버(60)에서 배출되는 냉매를 팽창시키며 감압시킨다.

[제2팽창밸브부]

제2팽창밸브부(90)는 기액분리부(80)에 연결된 관로에 설치되며, 기액분리부(80)에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 기술사상 안에서 다양한 종류의 팽창밸브가 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2팽창밸브부(90)는, 제1밸브(92)와 제2밸브(94)와 제3밸브(96)와 제4밸브(98)를 포함한다.

제1밸브(92)는 제1분리부(82)와 제2분리부(84)를 연결하는 제2파이프(112)에 연결되며, 제1분리부(82)에서 배출되는 냉매를 팽창시키며 감압시킨다. 제1밸브(92)를 통과한 냉매는 제2파이프(112)를 따라 제2분리부(84)로 이동한다.

제2밸브(94)는 제2분리부(84)와 제3분리부(86)를 연결하는 제3파이프(113)에 연결되며, 제2분리부(84)에서 배출되는 냉매를 팽창시키며 감압시킨다. 제2밸브(94)를 통과한 냉매는 제3파이프(113)를 따라 제3분리부(86)로 이동한다.

제3밸브(96)는 제3분리부(86)와 제4분리부(88)를 연결하는 제4파이프(114)에 연결되며, 제3분리부(86)에서 배출되는 냉매를 팽창시키며 감압시킨다. 제3밸브(96)를 통과한 냉매는 제4파이프(114)를 따라 제4분리부(88)로 이동한다.

제4밸브(98)는 제4분리부(88)와 증발부(100)를 연결하는 제5파이프(115)에 연결되며, 제4분리부(88)에서 배출되는 냉매를 팽창시키며 감압시킨다. 제4밸브(98)를 통과한 냉매는 제5파이프(115)를 따라 증발부(100)로 이동한다.

[증발부]

증발부(100)는 관로를 통해 기액분리부(80)와 압축부(10)에 연결되며, 기액분리부(80)에서 배출된 액상의 냉매를 열교환에 의해 기상의 냉매로 전환시키는 기술사상 안에서 다양한 종류의 증발장치가 사용될 수 있다. 제4밸브(98)를 통과한 냉매는 증발부(100)를 통과하며 저온의 기체가 된 후 압축부(10)로 이동한다.

[관로부]

관로부(110)는 다단 압축형 냉동장치(1)의 주요 구성을 연결하며, 냉매의 이동을 안내하는 기술사상 안에서 다양한 변형이 가능하다. 일 예로 관로부(110)는 제1파이프(111)와 제2파이프(112)와 제3파이프(113)와 제4파이프(114)와 제5파이프(115)와 제1냉각파이프(116)와 제2냉각파이프(117)와 제1배출파이프(118)와 제2배출파이프(119)를 포함할 수 있다. 또한 관로부(110)는 제1공급파이프(120)와 제2공급파이프(122)와 제3공급파이프(124)와 제4공급파이프(126)를 더 포함할 수 있다.

제1파이프(111)는 레저버(60)와 제1분리부(82)를 연결하는 관로이며, 레저버(60)와 기액분리부(80)가 일체로 이루어진 탱크의 외측으로 돌출된 형상일 수 있다. 또는 레저버(60)와 기액분리부(80)가 일체로 이루어진 탱크의 내측으로 설치될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다. 이러한 제1파이프(111)에 제1팽창밸브부(70)가 설치된다.

제2파이프(112)는 제1분리부(82)와 제2분리부(84)를 연결하는 관로이며, 제1분리부(82)와 제2분리부(84)가 일체로 이루어진 탱크의 외측으로 돌출된 형상일 수 있다. 또는 제1분리부(82)와 제2분리부(84)가 일체로 이루어진 탱크의 내측으로 설치될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다. 이러한 제2파이프(112)에 제1밸브(92)가 설치된다.

제3파이프(113)는 제2분리부(84)와 제3분리부(86)를 연결하는 관로이며, 제2분리부(84)와 제3분리부(86)가 일체로 이루어진 탱크의 외측으로 돌출된 형상일 수 있다. 또는 제2분리부(84)와 제3분리부(86)가 일체로 이루어진 탱크의 내측으로 설치될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다. 이러한 제3파이프(113)에 제2밸브(94)가 설치된다.

제4파이프(114)는 제3분리부(86)와 제4분리부(88)를 연결하는 관로이며, 제3분리부(86)와 제4분리부(88)가 일체로 이루어진 탱크의 외측으로 돌출된 형상일 수 있다. 또는 제3분리부(86)와 제4분리부(88)가 일체로 이루어진 탱크의 내측으로 설치될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다. 이러한 제4파이프(114)에 제3밸브(96)가 설치된다.

제5파이프(115)는 제4분리부(88)와 증발부(100)를 연결하는 관로이며. 이러한 제5파이프(115)에 제2밸브(94)가 설치된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축부(40)에서 배출된 냉매를 이용하여 압축부(10)를 냉각시키는 상태를 도시한 블록도이다.

[모터의 냉각]

도 1과 도 5에 도시된 바와 같이, 제1냉각파이프(116)는 응축부(40)와 제1압축부(20)에 연결되며, 응축부(40)에서 응축된 냉매의 일부를 제1압축부(20)로 공급한다. 제1배출파이프(118)의 일측은 제1압축부(20)에 연결되며 타측은 제4파이프(114) 또는 제4분리부(88)에 연결된다. 또는 제1냉각파이프(116)와 제1배출파이프(118)가 연결되어 냉매의 이동이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.

제1압축부(20)의 모터를 냉각시킨 냉매는 제1배출파이프(118)를 따라 제4파이프(114)로 이동된 후 제3밸브(96)를 통과한 냉매와 함께 제4분리부(88)로 공급될 수 있다. 또는 제1압축부(20)의 모터를 냉각시킨 냉매는 제1배출파이프(118)를 따라 이동되어 제4분리부(88)의 내측으로 직접 이동될 수도 있다.

제4분리부(88)에 제4파이프(114)가 연결되며, 제3밸브(96)를 통과하는 냉매는 팽창되며 저압 및 저온 상태가 된다. 따라서 제1배출파이프(118)가 제4분리부(88) 또는 제4파이프(114)에 연결될 경우, 제1배출파이프(118)와 제1냉각파이프(116)를 따라 이동하는 냉매도 팽창되며 온도가 하강한다.

제1배출파이프(118)가 제4분리부(88) 또는 제4파이프(114)에 연결되는 경우, 제1압축부(20)에 구비된 모터가 냉매에 의해 냉각되며, 이러한 모터의 표면 온도는 약15℃~20℃이다. 따라서 제1압축부(20)에 구비된 모터는 이슬이 맺히는 온도 이상으로 냉각되므로 모터의 외측에 결로가 발생됨을 방지할 수 있으며, 결로에 의한 모터 고장을 방지하여 유지보수 비용이 증가됨을 방지할 수 있다.

만약 제1배출파이프(118)가 제4분리부(88)가 아닌 다른 분리부에 연결되는 경우에는, 제1압축부(20)의 내부 압력이 상승한다. 제1압축부(20)의 내부 압력이 올라감에 따라 제1압축부(20)의 내측에 있는 유체의 밀도가 올라간다. 따라서 모터 내부의 마찰손실(Friction loss)의 증가로 제1압축부(20)의 압력 손실이 발생되며, 모터의 효율이 떨어지는 문제가 발생된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 다른 분리부 대비 비교적 압력은 낮으면서도 결로 문제를 방지할 수 있는 제4분리부(88) 또는 제4분리부(88)에 연결된 제4파이프(114)에 제1배출파이프(118)가 연결된다.

제2냉각파이프(117)는 응축부(40)와 제2압축부(30)에 연결되며, 응축부(40)에서 응축된 냉매의 일부를 제2압축부(30)로 공급한다. 제2배출파이프(119)의 일측은 제2압축부(30)에 연결되며 타측은 제4파이프(114) 또는 제4분리부(88)에 연결된다. 또는 제2냉각파이프(117)와 제2배출파이프(119)가 연결되어 냉매의 이동이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.

제2압축부(30)의 모터를 냉각시킨 냉매는 제2배출파이프(119)를 따라 제4파이프(114)로 이동된 후 제3밸브(96)를 통과한 냉매와 함께 제4분리부(88)로 공급될 수 있다. 또는 제2압축부(30)의 모터를 냉각시킨 냉매는 제2배출파이프(119)를 따라 이동되어 제4분리부(88)의 내측으로 직접 이동될 수도 있다.

제4분리부(88)에 제4파이프(114)가 연결되며, 제3밸브(96)를 통과하는 냉매는 팽창되며 저압 및 저온 상태가 된다. 따라서 제2배출파이프(119)가 제4분리부(88) 또는 제4파이프(114)에 연결될 경우, 제2배출파이프(119)와 제2냉각파이프(117)를 따라 이동하는 냉매도 팽창되며 온도가 하강한다.

제2배출파이프(119)가 제4분리부(88) 또는 제4파이프(114)에 연결되는 경우, 제2압축부(30)에 구비된 모터가 냉매에 의해 냉각되며, 이러한 모터의 표면 온도는 약15℃~20℃이다. 따라서 제2압축부(30)에 구비된 모터는 이슬이 맺히는 온도 이상으로 냉각되므로 모터의 외측에 결로가 발생됨을 방지할 수 있으며, 결로에 의한 모터 고장을 방지하여 유지보수 비용이 증가됨을 방지할 수 있다.

만약 제2배출파이프(119)가 제4분리부(88)가 아닌 다른 분리부에 연결되는 경우에는, 제2압축부(30)의 내부 압력이 상승한다. 제2압축부(30)의 내부 압력이 올라감에 따라 제2압축부(30)의 내측에 있는 유체의 밀도가 올라간다. 따라서 모터 내부의 마찰손실(Friction loss)의 증가로 제2압축부(30)의 압력 손실이 발생되며, 모터의 효율이 떨어지는 문제가 발생된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 다른 분리부 대비 비교적 압력은 낮으면서도 결로 문제를 방지할 수 있는 제4분리부(88) 또는 제4분리부(88)에 연결된 제4파이프(114)에 제2배출파이프(119)가 연결된다.

[기액분리부에서 분리된 기상의 냉매 이동]

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기액분리부(80)에서 분리된 기상의 냉매가 압축부(10)로 이동되는 상태를 도시한 블록도이다.

도 1과 도 4에 도시된 바와 같이, 제1공급파이프(120)의 일측은 제1분리부(82)에 연결되며 타측은 제5압축단(36)의 입구에 연결된다. 따라서 제1분리부(82)에서 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리된 후, 기상의 냉매는 제1공급파이프(120)를 따라 제5압축단(36)의 입구로 이동된 후 제4압축단(34)에서 압축된 냉매와 함께 제5압축단(36)에서 압축이 이루어진다.

제2공급파이프(122)의 일측은 제2분리부(84)에 연결되며 타측은 제4압축단(34)의 입구에 연결된다. 따라서 제2분리부(84)에서 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리된 후, 기상의 냉매는 제2공급파이프(122)를 따라 제4압축단(34)의 입구로 이동된 후 제3압축단(32)에서 압축된 냉매와 함께 제4압축단(34)에서 압축이 이루어진다.

제3공급파이프(124)의 일측은 제3분리부(86)에 연결되며 타측은 제3압축단(32)의 입구에 연결된다. 따라서 제3분리부(86)에서 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리된 후, 기상의 냉매는 제3공급파이프(124)를 따라 제3압축단(32)의 입구로 이동된 후 제2압축단(24)에서 압축된 냉매와 함께 제3압축단(32)에서 압축이 이루어진다.

제4공급파이프(126)의 일측은 제4분리부(88)에 연결되며 타측은 제2압축단(24)의 입구에 연결된다. 따라서 제4분리부(88)에서 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리된 후, 기상의 냉매는 제4공급파이프(126)를 따라 제2압축단(24)의 입구로 이동된 후 제1압축단(22)에서 압축된 냉매와 함께 제2압축단(24)에서 압축이 이루어진다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치(1)를 도시한 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 레저버(60)와 기액분리부(80)는 직선방향으로 설치되며, 단일 케이스 형상의 탱크 내측에 위치한다. 따라서 레저버(60)와 기액분리부(80)가 별도로 설치되는 것보다 설치공간이 현저하게 작아지므로, 다양한 공간에 다단 압축형 냉동장치(1)를 설치할 수 있다.

레저버(60)와 기액분리부(80)로 이루어진 탱크의 측면에는 탱크 형상의 증발부(100)가 설치된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 탱크는, 냉매, 물, 가스, 기름 등의 유체를 담기 위한 큰 통을 말하며, 이러한 탱크는 원통형으로 형성된 케이스를 구비한다.

증발기 또는 레저버(60)와 기액분리부(80)로 이루어진 탱크 형상의 구조물 상측에는 압축부(10)가 위치한다. 압축부(10)는 제1압축부(20)와 제2압축부(30)를 포함하며, 제1압축부(20)와 제2압축부(30)는 파이프 형상의 관로에 의해 냉매의 이동이 이루어진다.

[본 발명의 동작]

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 압축형 냉동장치(1)의 P-H 선도이다.

도 1과 도 7에 도시된 바와 같이, 제1압축부(20)의 제1압축단(22)에서 압축된 냉매는 제2압축단(24)으로 이동되어 압축이 이루어진다. 그리고 제2압축단(24)에서 압축된 냉매는 제3압축단(32)으로 이동되어 압축이 이루어진다. 그리고 제3압축단(32)에서 압축된 냉매는 제4압축단(34)으로 이동되어 압축이 이루어진다. 그리고 제4압축단(34)에서 압축된 냉매는 제5압축단(36)으로 이동되어 압축이 이루어진다. 압축부(10)에서 압축이 이루어지는 냉매는 포화증기 상태이다.

제2압축부(30)에서 배출된 기상의 냉매는 응축부(40)로 이동되며 공기 또는 다른 냉매나 유체와 열교환을 하며 액상의 냉매가 된다.

응축부(40)에서 배출된 냉매는 레저버(60)로 이동되어 저장된 후 제1팽창밸브부(70)를 통과하며 압력이 하강하는 동시에 팽창이 이루어진다. 레저버(60)에 저장된 냉매는 제1팽창밸브부(70)를 통과하며 제1분리부(82)의 내측으로 이동한다.

제1분리부(82)에서 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리되며, 기상의 냉매는 제1공급파이프(120)를 통해 제5압축단(36)의 입구로 이동한다. 제5압축단(36)의 입구로 이동된 기상의 냉매는 제4압축단(34)의 출구를 통해 배출된 냉매와 함께 제5압축단(36)에서 압축된다.

제1분리부(82)에 저장된 액상의 냉매는 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제1밸브(92)를 통과하며 압력이 하강하는 동시에 팽창이 이루어진다. 제1분리부(82)에 저장된 냉매는 제1밸브(92)를 통과하며 제2분리부(84)의 내측으로 이동한다.

제2분리부(84)에서 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리되며, 기상의 냉매는 제2공급파이프(122)를 통해 제4압축단(34)의 입구로 이동한다. 제4압축단(34)의 입구로 이동된 기상의 냉매는 제3압축단(32)의 출구를 통해 배출된 냉매와 함께 제4압축단(34)에서 압축된다.

제2분리부(84)에 저장된 액상의 냉매는 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제2밸브(94)를 통과하며 압력이 하강하는 동시에 팽창이 이루어진다. 제2분리부(84)에 저장된 냉매는 제2밸브(94)를 통과하며 제3분리부(86)의 내측으로 이동한다.

제3분리부(86)에서 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리되며, 기상의 냉매는 제3공급파이프(124)를 통해 제3압축단(32)의 입구로 이동한다. 제3압축단(32)의 입구로 이동된 기상의 냉매는 제2압축단(24)의 출구를 통해 배출된 냉매와 함께 제3압축단(32)에서 압축된다.

제3분리부(86)에 저장된 액상의 냉매는 제2팽창밸브부(90)에 구비된 제3밸브(96)를 통과하며 압력이 하강하는 동시에 팽창이 이루어진다. 제3분리부(86)에 저장된 냉매는 제3밸브(96)를 통과하며 제4분리부(88)의 내측으로 이동한다.

제4분리부(88)에서 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리되며, 기상의 냉매는 제4공급파이프(126)를 통해 제2압축단(24)의 입구로 이동한다. 제2압축단(24)의 입구로 이동된 기상의 냉매는 제1압축단(22)의 출구를 통해 배출된 냉매와 함께 제2압축단(24)에서 압축된다.

제4분리부(88)에서 배출되는 액상의 냉매는 제4밸브(98)를 통과하며 압력이 하강하는 동시에 팽창이 이루어지며, 온도는 하강된다. 제4밸브(98)를 통과한 냉매는 제5파이프(115)를 따라 증발부(100)로 이동되며 수요처로 공급되는 유체(流體)와 열교환을 하며 기상의 냉매가 된다.

증발부(100)를 통과한 냉매는 다시 압축부(10)로 이동되어 압축이 이루어진다.

도 5에 도시된 바와 같이, 응축부(40)를 통과한 냉매는 액상의 냉매이며, 이러한 냉매의 일부가 제1압축부(20)와 제2압축부(30)로 공급된다.

응축부(40)에서 배출되는 냉매 중 일부는 제1냉각파이프(116)를 따라 이동되며 팽창되면서 온도가 하강된다. 이러한 냉매는 제1압축부(20)로 이동되어 제1압축부(20)를 냉각시킨 후 제1배출파이프(118)를 통해 제4파이프(114)로 이동한다. 또한 응축부(40)에서 배출되는 냉매 중 일부는 제2냉각파이프(117)를 따라 제2압축부(30)로 이동되어 제2압축부(30)를 냉각시킨 후 제2배출파이프(119)를 통해 제4파이프(114)로 이동한다.

제4파이프(114)로 이동된 냉매는 제3밸브(96)를 통과한 냉매와 함께 제4분리부(88)로 이동되어 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리된다.

[효과설명]

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기액분리부(80)가 레저버(60)에 연이어 설치되며, 기액분리부(80)와 레저버(60)가 단일 케이스 내에 일체형으로 설치되므로, 기액분리부(80)가 설치되는 공간을 최소화할 수 있으며, 공간 활용도를 높일 수 있다.

또한 기존의 외부 탱크 형상의 기액분리 장치 적용 시 전체 냉동장치의 사이즈 증가 및 파이프 구조의 복잡도가 증가하게 되나, 기액분리부(80)를 레저버(60) 탱크와 일체화 시켜 기존 냉동기에 구비된 응축기의 형태를 갖게 하므로 공간의 제약을 해결할 수 있다.

또한 기액분리부(80)에 구비된 복수의 분리부는 연이어 설치되며, 레저버(60)와 인접하게 설치되므로, 냉매의 이송에 사용되는 파이프의 길이를 최소화하여 설치 비용 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다. 즉, 종래의 냉동장치에 설치되는 기액분리장치는 압축기의 옆에 나란히 설치되며, 액냉매 및 기냉매를 각각 증발기와 압축기로 이송하기 위한 파이프 설치 작업이 요구된다. 그러나 본 발명에서는 액냉매의 이송 배관의 구조가 단순하고 배관의 설치길이가 종래 대비 감소하여 관로부(110)의 설치 공간을 줄일 수 있다. 또한 레저버(60) 일체형 기액분리부(80)를 설치하므로, 압축기 주변의 파이프 설치가 간소화되어 유지보수 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.

또한 기액분리부(80)는, 압축기에 구비된 압축단의 개수에 비례하여 복수개가 연이어 설치되어 냉매를 기체와 액체로 분리한 후 기체의 냉매는 압축부(10)로 이송시키므로 냉동효율을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

1: 다단 압축형 냉동장치
10: 압축부 20: 제1압축부 22: 제1압축단 24: 제2압축단
30: 제2압축부 32: 제3압축단 34: 제4압축단 36: 제5압축단
40: 응축부
60: 레저버
70: 제1팽창밸브부
80: 기액분리부 82: 제1분리부 84: 제2분리부 86: 제3분리부 88: 제4분리부
90: 제2팽창밸브부 92: 제1밸브 94: 제2밸브 96: 제3밸브 98: 제4밸브
100: 증발부
110: 관로부 111: 제1파이프 112: 제2파이프 113: 제3파이프 114: 제4파이프 115: 제5파이프 116: 제1냉각파이프 117: 제2냉각파이프 118: 제1배출파이프 119: 제2배출파이프 120: 제1공급파이프 122: 제2공급파이프 124: 제3공급파이프 126: 제4공급파이프

Claims (14)

1. 복수의 압축단에서 냉매의 압축이 이루어지는 압축부;
   상기 압축부에 연결되며, 상기 압축부를 통과한 냉매가 열교환에 의해 응축이 이루어지는 응축부;
   상기 응축부에 연결되며, 상기 응축부에서 응축된 액상의 냉매가 저장되는 레저버;
   상기 레저버에 연결된 관로에 설치되며, 상기 레저버에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브부;
   상기 제1팽창밸브부를 통과한 냉매를 공급받아 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리하며, 기상의 냉매는 상기 압축부로 공급하는 기액분리부;
   상기 기액분리부에 연결된 관로에 설치되며, 상기 기액분리부에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브부;
   상기 기액분리부와 상기 압축부에 연결되며, 상기 기액분리부에서 배출된 액상의 냉매를 열교환에 의해 기상의 냉매로 전환시키는 증발부;를 포함하며,
   상기 레저버에 연이어 상기 기액분리부가 설치되는 다단 압축형 냉동장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 기액분리부는, 전달된 냉매를 액상의 냉매와 기상의 냉매로 분리하는 분리부가 복수로 구비되는 다단 압축형 냉동장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 기액분리부에 구비된 상기 분리부의 개수는, 상기 압축부에 구비된 압축단의 개수보다 작게 이루어지는 다단 압축형 냉동장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 기액분리부와 상기 레저버는 단일 케이스 내에 설치되는 다단 압축형 냉동장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 압축부는, 상기 증발부에 연결되며, 상기 증발부를 통해 전달된 냉매를 복수의 압축단에서 압축을 하는 제1압축부; 및
   상기 제1압축부에 연결되며, 상기 제1압축부를 통과하며 압축된 냉매를 복수의 압축단에서 압축을 하는 제2압축부;를 포함하는 다단 압축형 냉동장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1압축부는, 상기 증발부를 통해 전달된 냉매를 압축하는 제1압축단; 및
   상기 제1압축단에 연이어 설치되며, 상기 제1압축단에서 압축된 냉매를 다시 압축하는 제2압축단;을 포함하는 다단 압축형 냉동장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2압축부는, 상기 제2압축단을 통해 전달된 냉매를 압축하는 제3압축단;
   상기 제3압축단에 연이어 설치되며, 상기 제3압축단에서 압축된 냉매를 다시 압축하는 제4압축단; 및
   상기 제4압축단에 연이어 설치되며, 상기 제4압축단에서 압축된 냉매를 다시 압축하는 제5압축단;을 포함하는 다단 압축형 냉동장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 기액분리부는, 상기 레저버에 연이어 설치되며, 상기 제1팽창밸브부에 연결되는 제1분리부;
   상기 제1분리부에 연이어 설치되며, 상기 제1분리부에서 전달된 냉매를 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리하는 제2분리부;
   상기 제2분리부에 연이어 설치되며, 상기 제2분리부에서 전달된 냉매를 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리하는 제3분리부; 및
   상기 제3분리부에 연이어 설치되며, 상기 제3분리부에서 전달된 냉매를 기상의 냉매와 액상의 냉매로 분리하는 제4분리부;를 포함하는 다단 압축형 냉동장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1분리부에서 분리된 기상의 냉매는 상기 제5압축단의 입구로 이동되는 다단 압축형 냉동장치.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 제2분리부에서 분리된 기상의 냉매는 상기 제4압축단의 입구로 이동되는 다단 압축형 냉동장치.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 제3분리부에서 분리된 기상의 냉매는 상기 제3압축단의 입구로 이동되는 다단 압축형 냉동장치.
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 제4분리부에서 분리된 기상의 냉매는 상기 제2압축단의 입구로 이동되는 다단 압축형 냉동장치.
    
13. 제8항에 있어서,
    상기 레저버에 연이어 상기 제1분리부가 설치되며, 상기 레저버와 상기 제1분리부는 제1파이프에 의해 연결되며, 상기 제1팽창밸브부는 상기 제1파이프에 연결되는 다단 압축형 냉동장치.
    
14. 제8항에 있어서,
    상기 제2팽창밸브부는, 상기 제1분리부와 상기 제2분리부를 연결하는 제2파이프에 연결되는 제1밸브;
    상기 제2분리부와 상기 제3분리부를 연결하는 제3파이프에 연결되는 제2밸브;
    상기 제3분리부와 상기 제4분리부를 연결하는 제4파이프에 연결되는 제3밸브; 및
    상기 제4분리부와 상기 증발부를 연결하는 제5파이프에 연결되는 제4밸브;를 포함하는 다단 압축형 냉동장치.
    

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