KR101357130B1 - Seperator And Refrigerating Apparatus Using The Same - Google Patents

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이성재
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인덕대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 기액 분리기 및 이를 이용한 냉동장치에 관한 것으로, 본 발명의 기액 분리기는 기체와 액체를 분리하기 위한 분리실과, 혼합된 기체와 액체를 분리실로 공급하기 위한 입구부와, 분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 기체 출구부와, 분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 액체 출구부와, 분리실 내부 상측의 기체를 냉각하여 액체로 만들기 위한 냉각부가 분리실 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a gas-liquid separator and a refrigerating apparatus using the same, the gas-liquid separator of the present invention, a separation chamber for separating gas and liquid, an inlet for supplying the mixed gas and liquid to the separation chamber, A gas outlet for discharging the gas to the outside, a liquid outlet for discharging the liquid at the bottom of the separation chamber to the outside, and a cooling unit for cooling the gas at the upper side of the separation chamber to form a liquid, It is characterized by being.

Description

기액 분리기 및 이를 이용한 냉동장치{Seperator And Refrigerating Apparatus Using The Same}Gas-liquid separator and freezing device using the same {Seperator And Refrigerating Apparatus Using The Same}

본 발명은 기액 분리기 및 이를 이용한 냉동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초저온 냉동사이클인 오토 캐스케이드(Auto Cascade) 방식을 사용하는 초저온 냉동장치에 보다 적합한 기액 분리기 및 이를 이용한 냉동장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a gas-liquid separator and a refrigerating apparatus using the same, and more particularly, to a gas-liquid separator and a freezing apparatus using the same, which is more suitable for a cryogenic freezing apparatus using an auto cascade method, which is an ultra-cold freezing cycle.

초저온 냉동장치를 구성하기 위한 대표적인 방법으로는 2대의 압축기로 이원 냉동 사이클을 구성하는 방법이 있는데, 이와 같은 이원 냉동 사이클은 주로 -80℃ 이하의 초저온 설비에 사용되며, 각각 다른 두 가지 냉매를 사용하는 각기 다른 냉동 사이클로 구성된다. A typical method for constructing a cryogenic refrigeration system is a method of constructing a dual refrigeration cycle with two compressors, such a dual refrigeration cycle is mainly used in cryogenic equipment below -80 ℃, each using two different refrigerants Consists of different refrigeration cycles.

2대의 압축기 대신 1대의 압축기를 사용하여 원가의 부담을 줄인 초저온 냉동 시스템의 대표적인 방식이 오토 캐스케이드 방식이다. 오토 캐스케이드 방식은 서로 임계온도가 다른 저압 냉매와 고압 냉매를 사용하며 응축기와 팽창밸브 사이에 단수 또는 복수의 열교환기 및 기액 분리기를 설치하여 저온 냉매를 냉각한 뒤 이를 팽창시켜 초저온을 실현시키는 방식이다. The auto cascade method is a representative method of the cryogenic refrigeration system that reduces the cost burden by using one compressor instead of two compressors. The auto cascade method uses low pressure and high pressure refrigerants with different critical temperatures and installs one or more heat exchangers and gas-liquid separators between the condenser and the expansion valve to cool the low temperature refrigerant and expand it to realize ultra low temperature. .

본 출원서에서 고온 냉매와 저온 냉매란 2개의 냉매 중 임계온도가 높은 냉매를 고온 냉매라 하며, 임계온도가 낮은 냉매를 저온 냉매라 하기로 한다.
In the present application, a high temperature coolant and a low temperature coolant are two types of refrigerants having a higher critical temperature, and a refrigerant having a lower critical temperature is referred to as a low temperature refrigerant.

도 1은 상기 오토 캐스케이드 방식의 냉동 사이클을 구비한 냉동장치의 일례를 나타낸 것으로, 고온 냉매와 저온 냉매를 혼합하여 사용하는 것이다.
1 shows an example of a refrigerating device having a refrigeration cycle of the auto cascade system, and uses a mixture of a high temperature refrigerant and a low temperature refrigerant.

고온 냉매와 저온 냉매가 혼합된 혼합 냉매가 압축기(10)에서 압축되어 응축기(20)로 공급되며, 응축기(20)에서 방열되어 저온 냉매보다 임계 온도가 높은 고온 냉매가 액화된 혼합 냉매는 기상(氣狀)의 저온 냉매와 액상(液狀)의 고온 냉매가 혼합된 상태가 된다. 응축기에서 배출된 혼합 냉매는 기액 분리기(70)에 공급되어 기상의 저온 냉매와 액상의 고온 냉매가 서로 분리되게 된다. 기액 분리기(70)에서 배출된 액상의 고온 냉매는 고온측 팽창 밸브(60)를 통해 팽창된 후, 오토 캐스케이드 열교환기(50)로 공급된다. 또한, 기액 분리기(70)에서 배출된 기상의 저온 냉매는 오토 캐스케이드 열교환기(50)로 공급되어, 고온 측 팽창 밸브(60)를 통해 팽창되면서 냉각된 고온 냉매와 열교환을 이루며 냉각되게 된다. 오토 캐스케이드 열교환기(50)를 통과하면서 예냉된 저온 냉매는 저온측 팽창밸브(80)를 통해 냉각된 후, 증발기(40)로 공급되어 증발기 주위의 열을 흡수하게 된다. 증발기(40)에서 배출되는 저온 냉매는 오토 캐스케이드 열교환기(50)에서 배출되는 고온 냉매와 혼합되어 다시 압축기(10)로 공급되게 된다.
The mixed refrigerant in which the high temperature refrigerant and the low temperature refrigerant are mixed is compressed in the compressor 10 and supplied to the condenser 20. The mixed refrigerant in which the high temperature refrigerant having a higher critical temperature than the low temperature refrigerant is liquefied by the heat dissipation in the condenser 20 is produced in the gas phase ( (I) the low temperature refrigerant and the liquid phase high temperature refrigerant are mixed. The mixed refrigerant discharged from the condenser is supplied to the gas-liquid separator 70 to separate the low-temperature refrigerant in the gas phase and the high-temperature refrigerant in the liquid phase from each other. The liquid high temperature refrigerant discharged from the gas-liquid separator 70 is expanded through the high temperature side expansion valve 60 and then supplied to the auto cascade heat exchanger 50. In addition, the low-temperature refrigerant of the gaseous phase discharged from the gas-liquid separator 70 is supplied to the auto cascade heat exchanger 50, and is cooled by forming heat exchange with the cooled high-temperature refrigerant while being expanded through the high-temperature side expansion valve 60. The low temperature refrigerant that is precooled while passing through the auto cascade heat exchanger 50 is cooled through the low temperature side expansion valve 80 and then supplied to the evaporator 40 to absorb heat around the evaporator. The low temperature refrigerant discharged from the evaporator 40 is mixed with the high temperature refrigerant discharged from the auto cascade heat exchanger 50 and supplied to the compressor 10 again.

상기와 같은 종래의 오토 캐스케이드 방식의 냉동 사이클에서는 기액 분리기(70)에 유입되는 혼합 냉매에 고온 냉매의 기상 성분이 혼입되어 있기 때문에 냉각 효율이 낮아지는 문제점이 있었다.
In the conventional auto-cascade refrigeration cycle as described above, there is a problem that the cooling efficiency is lowered because the gaseous components of the high temperature refrigerant are mixed in the mixed refrigerant flowing into the gas-liquid separator 70.

대한민국 공개특허 10-2012-0008124호에 개시된 바와 같이 최근까지도 기액 분리기는 기체에 함유된 액체를 제거하기 위한 것이었을 뿐, 서로 다른 임계온도를 가진 2종의 냉매에서 액상을 이루어야 할 고온 냉매의 기상 성분을 제거하기 위한 것은 개시된 바 없다.
As disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0008124, until recently, a gas-liquid separator was only for removing a liquid contained in a gas, and a gaseous phase of a high-temperature refrigerant to form a liquid phase in two refrigerants having different critical temperatures. There is no disclosure for removing components.

KR 10-2012-0008124 A, 2012. 1. 30., 요약KR 10-2012-0008124 A, January 30, 2012, summary

본 발명은 서로 다른 임계온도를 가지는 2종 이상의 냉매를 사용하며, 하나의 압축기를 사용하는 오토 캐스케이드 방식의 냉각 사이클에 의한 냉동장치에 있어서 분리되어야 할 액상 고온 냉매의 기상 성분이 기상의 저온 냉매에 혼입되는 것을 감소시키는 기액 분리기를 제공함을 주된 목적으로 한다. The present invention uses two or more kinds of refrigerants having different critical temperatures, and in the refrigerating apparatus using an auto cascade cooling cycle using one compressor, the gaseous components of the liquid high temperature refrigerant to be separated are transferred to the low temperature refrigerant in the gas phase. It is a primary object to provide a gas-liquid separator which reduces incorporation.

또한, 본 발명은 이와 같은 기액 분리기를 사용함으로써 고온 냉매와 저온 냉매를 분리시켜 오토 캐스케이드 냉각 사이클의 효율을 높인 냉동장치를 공급하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
Another object of the present invention is to provide a refrigerating device in which the high-temperature refrigerant and the low-temperature refrigerant are separated by using such a gas-liquid separator to increase the efficiency of the auto cascade cooling cycle.

본 발명의 기액 분리기는The gas-liquid separator of the present invention

기체와 액체를 분리하기 위한 분리실과,A separation chamber for separating gas and liquid,

혼합된 기체와 액체를 분리실로 공급하기 위한 입구부와,An inlet for supplying the mixed gas and liquid to the separation chamber,

분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 기체 출구부와,A gas outlet for discharging gas above the inside of the separation chamber to the outside;

분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 액체 출구부와,A liquid outlet for discharging the liquid at the lower side inside the separation chamber to the outside;

분리실 내부 상측의 기체를 냉각하여 액체로 만들기 위한 냉각부가 분리실 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
Cooling unit for cooling the gas in the upper side of the separation chamber to form a liquid, characterized in that formed in the separation chamber.

본 발명의 또 다른 기액 분리기는Another gas-liquid separator of the present invention

기체와 액체를 분리하기 위한 제 1 분리실과,A first separation chamber for separating gas and liquid,

혼합된 기체와 액체를 제 1 분리실로 공급하기 위한 제 1 입구부와,A first inlet for supplying the mixed gas and liquid to the first separation chamber,

제 1 분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 제 1 기체 출구부와,A first gas outlet for discharging gas above the inside of the first separation chamber to the outside;

제 1 분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 제 1 액체 출구부와,A first liquid outlet for discharging the liquid at the lower side inside the first separation chamber to the outside;

제 1 기체 출구부로 배출된 기체가 이송되는 기체 이송 관로와,A gas delivery line through which the gas discharged to the first gas outlet part is transferred;

상기 기체 이송관로를 냉각시키기 위한 냉각부와,A cooling unit for cooling the gas delivery line;

상기 냉각부에 의해 냉각된 기체 이송관로를 통과한 기체와 액체를 분리하기 위한 제 2 분리실과,A second separation chamber for separating gas and liquid passing through the gas delivery line cooled by the cooling unit;

상기 냉각부에 의해 냉각된 기체 이송관로를 통과한 기체와 액체를 상기 제 2 분리실로 공급하기 위한 제 2 입구부와, A second inlet for supplying gas and liquid that have passed through the gas delivery line cooled by the cooling unit to the second separation chamber;

제 2 분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 제 2 기체 출구부와,A second gas outlet for discharging gas above the inside of the second separation chamber to the outside;

제 2 분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 제 2 액체 출구부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
And a second liquid outlet for discharging the liquid at the lower side inside the second separation chamber to the outside.

본 발명의 기액 분리기를 이용한 냉동장치는,Refrigeration apparatus using the gas-liquid separator of the present invention,

고온 냉매와 저온 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 압축하기 위한 압축기와,A compressor for compressing a mixed refrigerant mixed with a high temperature refrigerant and a low temperature refrigerant;

압축기에서 배출된 혼합 냉매를 응축하기 위한 응축기와,A condenser for condensing the mixed refrigerant discharged from the compressor,

응축기에서 배출된 혼합 냉매를 저온 냉매와 고온 냉매로 분리하기 위한 기액 분리기와,A gas-liquid separator for separating the mixed refrigerant discharged from the condenser into a low temperature refrigerant and a high temperature refrigerant,

기액 분리기로부터 배출된 액상의 고온 냉매를 팽창시키기 위한 고온측 팽창 밸브와, A high temperature side expansion valve for expanding a liquid high temperature refrigerant discharged from the gas-liquid separator,

상기 고온측 팽창 밸브에서 배출되는 고온 냉매를 통하여, 상기 기액 분리기에서 배출되는 기상의 저온 냉매를 예냉시키는 오토 캐스케이드 열교환기와,An auto cascade heat exchanger for precooling the low temperature refrigerant in the gas phase discharged from the gas-liquid separator through the high temperature refrigerant discharged from the high temperature side expansion valve;

상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 예냉되어 배출되는 저온 냉매를 팽창시키는 저온측 팽창밸브와,A low temperature side expansion valve for expanding a low temperature refrigerant discharged after being precooled from the auto cascade heat exchanger;

상기 저온측 팽창밸브로부터 배출되는 저온 냉매를 증발시키는 증발기와,An evaporator for evaporating the low temperature refrigerant discharged from the low temperature side expansion valve;

상기 증발기로부터 배출되는 저온 냉매와 상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 배출되는 고온 냉매가 혼합되는 혼합부와,A mixing unit in which the low temperature refrigerant discharged from the evaporator and the high temperature refrigerant discharged from the auto cascade heat exchanger are mixed;

혼합부에서 공급되는 혼합 냉매를 사용하여 기액 분리기 내부의 기상 고온 냉매를 액화시킨 후 압축기로 혼합 냉매를 공급하는 냉각부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
It characterized by consisting of a cooling unit for supplying the mixed refrigerant to the compressor after liquefying the gas phase high temperature refrigerant inside the gas-liquid separator using the mixed refrigerant supplied from the mixing unit.

본 발명의 또 다른 기액 분리기를 이용한 냉동장치는,Refrigeration apparatus using another gas-liquid separator of the present invention,

고온 냉매와 저온 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 압축하기 위한 압축기와,A compressor for compressing a mixed refrigerant mixed with a high temperature refrigerant and a low temperature refrigerant;

압축기에서 배출된 혼합 냉매를 응축하기 위한 응축기와,A condenser for condensing the mixed refrigerant discharged from the compressor,

응축기에서 배출된 혼합 냉매를 저온 냉매와 고온 냉매로 분리하기 위한 제 1 기액 분리기와,A first gas-liquid separator for separating the mixed refrigerant discharged from the condenser into a low temperature refrigerant and a high temperature refrigerant;

제 1 기액 분리기의 기체 출구부로 배출되며, 기상의 저온 냉매가 주를 이루며 기상의 고온 냉매가 혼합된 기체가 이송되는 기체 이송 관로와,A gas conveying line which is discharged to the gas outlet of the first gas-liquid separator, wherein a gas containing a low temperature refrigerant in a gaseous phase and a gas mixed with a high temperature refrigerant in a gas phase is conveyed;

상기 기체 이송관로를 냉각시키기 위한 냉각부와,A cooling unit for cooling the gas delivery line;

상기 냉각부에 의해 냉각된 기체 이송관로를 통과한 저온 냉매와 고온 냉매를 다시 기액 분리하기 위한 제 2 기액 분리 장치와,
A second gas-liquid separator for gas-liquid separation of the low temperature refrigerant and the high temperature refrigerant having passed through the gas delivery line cooled by the cooling unit;

제 1, 2 기액 분리기로부터 배출된 액상의 고온 냉매를 팽창시키기 위한 고온측 팽창 밸브와,A high temperature side expansion valve for expanding a liquid high temperature refrigerant discharged from the first and second gas-liquid separators,

상기 고온측 팽창 밸브에서 배출되는 고온 냉매를 통하여, 상기 제 2 기액 분리기에서 배출되는 기상의 저온 냉매를 예냉시키는 오토 캐스케이드 열교환기와,An auto cascade heat exchanger for precooling the low temperature refrigerant in the gas phase discharged from the second gas-liquid separator through the high temperature refrigerant discharged from the high temperature side expansion valve;

상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 예냉되어 배출되는 저온 냉매를 팽창시키는 저온측 팽창밸브와,A low temperature side expansion valve for expanding a low temperature refrigerant discharged after being precooled from the auto cascade heat exchanger;

상기 저온측 팽창밸브로부터 배출되는 저온 냉매를 증발시키는 증발기와,An evaporator for evaporating the low temperature refrigerant discharged from the low temperature side expansion valve;

상기 증발기로부터 배출되는 저온 냉매와 상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 배출되는 고온 냉매가 혼합되며 혼합된 혼합 냉매를 냉각부를 거쳐 압축기로 이송하는 혼합부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
The low temperature refrigerant discharged from the evaporator and the high temperature refrigerant discharged from the auto cascade heat exchanger is mixed, characterized in that consisting of a mixing unit for conveying the mixed mixture refrigerant to the compressor via a cooling unit.

본 발명의 기액 분리기를 사용하면 기액분리의 효율이 높고, 서로 다른 임계온도를 가지는 2종 이상의 냉매와 하나의 압축기를 사용하는 오토 캐스케이드 방식의 냉각 사이클에 의한 냉동장치에 있어서 분리되어야 할 액상 고온 냉매의 기상 성분이 기상의 저온 냉매에 혼입되는 것을 감소시킬 수 있다. The gas-liquid separator of the present invention has high efficiency of gas-liquid separation and liquid high temperature refrigerant to be separated in a refrigeration apparatus by an auto cascade cooling cycle using two or more kinds of refrigerants having different critical temperatures and one compressor. It is possible to reduce the incorporation of the gaseous components of the gas into the low temperature refrigerant in the gas phase.

또한, 본 발명의 기액 분리기를 사용함으로써 냉동장치의 냉각 효율을 높일 수 있는 효과도 있다.
In addition, the use of the gas-liquid separator of the present invention also has the effect of increasing the cooling efficiency of the refrigerating device.

도 1은 종래의 오토 캐스케이드 방식의 냉동장치를 나타낸 도.
도 2는 본 발명 일 실시예 기액 분리기의 형태를 나타낸 도.
도 3은 본 발명 또 다른 실시예 기액 분리기의 형태를 나타낸 도.
도 4,5는 도 2,3의 기액 분리기를 사용한 냉동장치를 나타낸 도.1 is a view showing a conventional auto cascade refrigeration apparatus.
Figure 2 is a view showing the form of an embodiment gas-liquid separator of the present invention.
Figure 3 is a view showing the form of another embodiment gas-liquid separator of the present invention.
4 and 5 show a refrigerating device using the gas-liquid separator of FIGS. 2 and 3;

이하, 본 발명을 그 실시예에 따라 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings in accordance with embodiments thereof.

도 2는 본 발명 일 실시예 기액 분리기의 구조를 나타낸 도이다.2 is a view showing the structure of an embodiment gas-liquid separator of the present invention.

도 2에서 도면에 표시된 ●는 액체를 나타내는 것이며, ○는 기체를 나타낸 것이다. In Fig. 2,? Denotes a liquid, and? Denotes a gas.

본 실시예 기액 분리기(70)는 기체와 액체를 분리하기 위한 분리실(71), 혼합된 기체와 액체를 분리실로 공급하기 위한 입구부(72), 분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 기체 출구부(74), 분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 액체 출구부(73)를 구비하고 있다.
In the present embodiment, the gas-liquid separator 70 separates the separation chamber 71 for separating gas and liquid, an inlet portion 72 for supplying the mixed gas and liquid to the separation chamber, and discharges the gas above the inside of the separation chamber to the outside. And a gas outlet portion 74 for discharging the liquid at the lower side inside the separation chamber to the outside.

분리실(71)의 내부에서 기체는 분리실 상측에 위치하고, 액체는 분리실 하부에 위치하는 것은 기체와 액체의 무게 등에 이루어지는 것으로 기액 분리기의 기본 구조로 당연한 것이다.
In the interior of the separation chamber 71, the gas is located above the separation chamber, and the liquid is located below the separation chamber, which is made of the weight of the gas and the liquid, and is a natural structure of the gas-liquid separator.

예를 들어 액체인 물과, 공기 및 수증기로 이루어진 기체가 입구부(72)로 유입되면, 액체인 물은 분리실(71) 하부로 흘러 내려 기체와 분리되며 액체 출구부(73)로 배출되지만, 공기 및 수증기로 이루어진 기체는 수증기를 함유한 채 기체 출구부(74)로 배출되게 되며, 수증기는 이후 주위 온도에 따라 다시 액체인 물로 변화되어 부식 등의 문제점을 일으키게 된다.
For example, when liquid water and gas consisting of air and steam enter the inlet 72, the liquid water flows down the separation chamber 71 to be separated from the gas and discharged to the liquid outlet 73. In addition, the gas consisting of air and steam is discharged to the gas outlet 74 while containing water vapor, and the water vapor is then changed back into liquid water according to the ambient temperature, causing problems such as corrosion.

도면에 도시된 것과 같이 분리실 내부에 냉각부(100)를 설치하게 되면, 분리실 내부의 상측 기체에서 수증기를 제거하기 위해서는 수증기를 액체인 물로 변화시키는 것이 가능하며, 이에 따라 기체 출구부(74)로 배출되는 기체에서 수증기를 완전히 또는 대폭 감소시킬 수 있게 된다.
When the cooling unit 100 is installed in the separation chamber as shown in the drawing, in order to remove water vapor from the upper gas inside the separation chamber, it is possible to change the water vapor into liquid water, and thus the gas outlet 74 It is possible to completely or drastically reduce the water vapor in the gas discharged to).

본 실시예에서 분리실 내부에 위치한 냉각부는 코일 형태의 파이프 내로 냉각수 등 냉매를 투입하는 형태의 것이지만, 열전소자 등을 이용하여 냉각하는 형태의 것도 가능할 것이다.
In the present embodiment, the cooling unit located inside the separation chamber is a type of introducing a coolant such as cooling water into a coil-shaped pipe, but may be of a type of cooling using a thermoelectric element.

도 3은 본 발명 또 다른 실시예 기액 분리기의 구조를 나타낸 것으로, 본 실시예의 기액 분리기는,Figure 3 shows the structure of another embodiment gas-liquid separator of the present invention, the gas-liquid separator of this embodiment,

기체와 액체를 분리하기 위한 제 1 분리실(171)과,A first separation chamber 171 for separating gas and liquid,

혼합된 기체와 액체를 제 1 분리실(171)로 공급하기 위한 제 1 입구부(172)와,A first inlet 172 for supplying the mixed gas and liquid to the first separation chamber 171,

제 1 분리실(171) 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 제 1 기체 출구부(174)와,A first gas outlet 174 for discharging gas on the upper side of the first separation chamber 171 to the outside;

제 1 분리실(171) 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 제 1 액체 출구부(173)와,A first liquid outlet 173 for discharging the liquid at the lower side inside the first separation chamber 171 to the outside;

제 1 기체 출구부(174)로 배출된 기체가 이송되는 기체 이송 관로(110)와,A gas transfer pipe 110 through which the gas discharged to the first gas outlet 174 is transferred;

상기 기체 이송관로(110)를 냉각시키기 위한 냉각부(100)와,Cooling unit 100 for cooling the gas delivery line 110,

상기 냉각부(100)에 의해 냉각된 기체 이송관로를 통과한 기체와 액체를 분리하기 위한 제 2 분리실(271)과,A second separation chamber 271 for separating gas and liquid that have passed through the gas delivery line cooled by the cooling unit 100,

냉각부(100)에 의해 냉각된 기체 이송관로(110)를 통과한 기체와 액체를 상기 제 2 분리실(271)로 공급하기 위한 제 2 입구부(272)와, A second inlet 272 for supplying gas and liquid that have passed through the gas delivery line 110 cooled by the cooling unit 100 to the second separation chamber 271,

제 2 분리실(271) 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 제 2 기체 출구부(274)와,A second gas outlet 274 for discharging the gas on the upper side inside the second separation chamber 271 to the outside;

제 2 분리실(271) 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 제 2 액체 출구부(273)로 이루어져 있다.
A second liquid outlet portion 273 for discharging the liquid at the lower side inside the second separation chamber 271 to the outside.

제 1 분리실(171)에서 기액분리되어 제 1 기체 배출구(174)로 배출되는 기체에는 공기 뿐만 아니라 수증기도 섞여 있게 된다. 제 1 기체 배출구(174)와 제 2 입구부(272)사이에 설치된 기체 이송관로(110)는 냉매가 흐르는 냉각부(100)에 의해 둘러쌓여 있어 냉각부(100)는 기체 이송관로(110)를 냉각하게 되며, 냉각된 기체 이송관로(110)를 통과하는 기체에 함유된 수증기는 액체로 변화하게 된다. The gas discharged from the first separation chamber 171 and discharged to the first gas outlet 174 may mix not only air but also water vapor. The gas delivery line 110 installed between the first gas outlet 174 and the second inlet 272 is surrounded by the cooling unit 100 through which the refrigerant flows, so that the cooling unit 100 is the gas delivery line 110. To cool the water, the water vapor contained in the gas passing through the cooled gas delivery line 110 is changed to a liquid.

제 2 분리실(271)에서는 제 2 입구부(272)로 유입된 기체와 액체를 다시 기액분리함으로써, 제 2 기체 출구부(274)로 배출되는 기체에서 수증기를 완전히 또는 대폭 감소시킬 수 있게 된다. In the second separation chamber 271, by gas-liquid separation of the gas and the liquid introduced into the second inlet 272, it is possible to completely or significantly reduce the water vapor in the gas discharged to the second gas outlet 274. .

본 실시예에서 냉각부(100)는 기체 이송관로(110)를 냉각시키기 위해 기체 이송관로(110)의 외주연을 둘러싸는 형태의 것으로 설명하였으나, 열전소자를 사용하는 기체 이송관로(110)의 외주연을 냉각시키는 형태의 것도 가능할 것이다.
In the present embodiment, the cooling unit 100 has been described as the form surrounding the outer periphery of the gas delivery line 110 to cool the gas delivery line 110, but of the gas delivery line 110 using a thermoelectric element Cooling the outer periphery may also be possible.

상기와 같은 본 발명 특유의 기액 분리기를 서로 다른 임계온도를 가지는 2종 이상의 냉매를 사용하며 하나의 압축기를 사용하는 오토 캐스케이드 방식의 냉각 사이클에 의한 냉동장치에 사용하게 되면, 초저온의 냉동장치를 보다 효율적으로 구현할 수 있게 된다.
When the gas-liquid separator peculiar to the present invention is used in a refrigeration apparatus using an auto cascade cooling cycle using two or more refrigerants having different critical temperatures and using one compressor, an ultra-low temperature refrigeration apparatus is used. It can be implemented efficiently.

이하, 본 발명 특유의 기액 분리기를 이러한 냉동장치에 사용한 형태에 대하여 설명한다.
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form which used the gas-liquid separator peculiar to this invention for such a refrigeration apparatus is demonstrated.

도 4는 도 2에 도시된 기액 분리기를 사용한 냉동장치의 일 실시예를 도시한 것이다. Figure 4 shows an embodiment of a refrigeration apparatus using the gas-liquid separator shown in FIG.

본 실시예의 냉동장치는,Refrigeration apparatus of this embodiment,

고온 냉매와 저온 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 압축하기 위한 압축기(10)와,A compressor 10 for compressing a mixed refrigerant mixed with a high temperature refrigerant and a low temperature refrigerant,

압축기(10)에서 배출된 혼합 냉매를 응축하기 위한 응축기(20)와,A condenser 20 for condensing the mixed refrigerant discharged from the compressor 10,

응축기(20)에서 배출된 혼합 냉매를 저온 냉매와 고온 냉매로 분리하기 위한 기액 분리기(70)와,A gas-liquid separator 70 for separating the mixed refrigerant discharged from the condenser 20 into a low temperature refrigerant and a high temperature refrigerant;

기액 분리기(70)로부터 배출된 액상의 고온 냉매를 팽창시키기 위한 고온측 팽창 밸브(60)와, A high temperature side expansion valve 60 for expanding a liquid high temperature refrigerant discharged from the gas-liquid separator 70,

상기 고온측 팽창 밸브(60)에서 배출되는 고온 냉매를 통하여, 상기 기액 분리기(70)에서 배출되는 기상의 저온 냉매를 예냉시키는 오토 캐스케이드 열교환기(50)와,An auto cascade heat exchanger (50) for precooling the low temperature refrigerant in the gas phase discharged from the gas-liquid separator (70) through the high temperature refrigerant discharged from the high temperature side expansion valve (60);

상기 오토 캐스케이드 열교환기(50)로부터 예냉되어 배출되는 저온 냉매를 팽창시키는 저온측 팽창밸브(80)와,A low temperature side expansion valve (80) for expanding the low temperature refrigerant discharged by precooling from the auto cascade heat exchanger (50);

상기 저온측 팽창밸브(80)로부터 배출되는 저온 냉매를 증발시키는 증발기(40)와,An evaporator 40 for evaporating the low temperature refrigerant discharged from the low temperature side expansion valve 80;

상기 증발기(40)로부터 배출되는 저온 냉매와 상기 오토 캐스케이드 열교환기(50)로부터 배출되는 고온 냉매가 혼합되는 혼합부(90)와,A mixing unit 90 in which the low temperature refrigerant discharged from the evaporator 40 and the high temperature refrigerant discharged from the auto cascade heat exchanger 50 are mixed;

혼합부(90)에서 공급되는 혼합 냉매를 사용하여 기액 분리기(70) 내부의 기상 고온 냉매를 액화시킨 후 압축기(10)로 혼합 냉매를 공급하는 냉각부(100)로 이루어져 있다.
It consists of a cooling unit 100 for liquefying the gaseous phase high temperature refrigerant inside the gas-liquid separator 70 using the mixed refrigerant supplied from the mixing unit 90 to supply the mixed refrigerant to the compressor 10.

본 실시예에서는 고온 냉매로 R-134a, 저온 냉매로 R-23을 사용하였다.
In this embodiment, R-134a is used as the high temperature refrigerant and R-23 is used as the low temperature refrigerant.

먼저 고온 냉매와 저온 냉매가 혼합된 혼합 냉매가 압축기(10)에서 압축되어 응축기(20)로 공급된다. 이때 압축기(10)로부터 토출되는 혼합 냉매의 온도는 80~100℃정도이다. First, the mixed refrigerant in which the high temperature refrigerant and the low temperature refrigerant are mixed is compressed in the compressor 10 and supplied to the condenser 20. At this time, the temperature of the mixed refrigerant discharged from the compressor 10 is about 80 ~ 100 ℃.

응축기(20)에서 방열되어 저온 냉매보다 임계 온도가 높은 고온 냉매가 액화된 혼합 냉매는 기상(氣狀)의 저온 냉매와 액상(液狀)의 고온 냉매가 혼합된 상태가 되며, 이때 혼합 냉매의 온도은 약 30~40℃ 정도이다. In the mixed refrigerant in which the high temperature refrigerant having a critical temperature higher than that of the low temperature refrigerant is liquefied by the heat dissipation in the condenser 20, the low temperature refrigerant in the gas phase and the high temperature refrigerant in the liquid phase are mixed. The temperature is about 30 ~ 40 ℃.

응축기(20)에서 배출된 혼합 냉매는 기액 분리기(70)에 공급되어 기상의 저온 냉매와 액상의 고온 냉매가 서로 분리되게 된다. The mixed refrigerant discharged from the condenser 20 is supplied to the gas-liquid separator 70 so that the low temperature refrigerant in the gas phase and the high temperature refrigerant in the liquid phase are separated from each other.

기액 분리기(70)에서 배출된 액상의 고온 냉매는 고온측 팽창 밸브(60)를 통해 팽창되어 온도가 약 -30℃정도로 낮아진 후, 오토 캐스케이드 열교환기(50)로 공급된다. The liquid high temperature refrigerant discharged from the gas-liquid separator 70 is expanded through the high temperature side expansion valve 60 to lower the temperature to about −30 ° C., and then is supplied to the auto cascade heat exchanger 50.

또한, 기액 분리기(70)에서 냉각부(100)에 의해 냉각되어 배출된 약 5~25℃ 정도의 기상의 저온 냉매는 오토 캐스케이드 열교환기(50)로 공급되어, 고온 측 팽창 밸브(60)를 통해 팽창하며 냉각된 고온 냉매와 열교환을 이루며 약 -25 ~ -5℃ 정도로 예냉되게 된다. In addition, the low-temperature refrigerant of about 5 to 25 ° C., which is cooled and discharged by the cooling unit 100 from the gas-liquid separator 70, is supplied to the auto cascade heat exchanger 50 to supply the high temperature side expansion valve 60. It expands and forms heat exchange with the cooled high-temperature refrigerant and is precooled to about -25 ~ -5 ℃.

오토 캐스케이드 열교환기(50)에서 예냉된 저온 냉매는 저온측 팽창밸브(80)을 통해 팽창된 후, 약 -60 ~ -70℃ 정도의 온도로 증발기(40)로 공급되어 증발기 주위의 열을 흡수하게 된다. The low temperature refrigerant precooled in the auto cascade heat exchanger (50) is expanded through the low temperature side expansion valve (80), and then supplied to the evaporator (40) at a temperature of about -60 to -70 ° C to absorb heat around the evaporator. Done.

증발기(40)에서 배출되는 저온 냉매와 오토 캐스케이드 열교환기(50)에서 배출되는 고온 냉매는 혼합부(90)에서 혼합되어 약 -20 ~ 0℃ 정도의 온도를 가진 혼합 냉매를 이루어 냉각부(100)로 공급되게 된다. The low temperature refrigerant discharged from the evaporator 40 and the high temperature refrigerant discharged from the auto cascade heat exchanger 50 are mixed in the mixing unit 90 to form a mixed refrigerant having a temperature of about −20 to 0 ° C. to cool the cooling unit 100. ) Will be supplied.

냉각부(100)로 공급된 혼합 냉매는 기상의 고온 냉매를 응축시켜 액상으로 변화시킨 후, 약 0-15℃ 정도의 온도로 압축기(10)로 공급되게 된다.
The mixed refrigerant supplied to the cooling unit 100 is condensed into the liquid phase by condensing the high temperature high temperature refrigerant, and then supplied to the compressor 10 at a temperature of about 0-15 ° C.

상기와 같은 구성 및 작용관계에 따라, 기액 분리기(70)에서 기상의 고온 냉매를 액상으로 변화시켜 분리시킬 수 있기 때문에 오토 캐스케이드 열교환기(50)에 공급되는 저온 냉매의 순도가 높아지며 저온측 팽창밸브(80)에 의해 팽창한 후의 온도가 대폭 낮아질 수 있게 된다.
According to the above configuration and working relationship, since the high-temperature refrigerant in the gas phase separator 70 can be separated by changing the high-temperature refrigerant in the liquid phase, the purity of the low-temperature refrigerant supplied to the auto cascade heat exchanger 50 increases and the low-temperature expansion valve By 80, the temperature after expansion can be significantly lowered.

도 5는 도 3에 도시된 기액 분리기를 사용한 냉동장치의 일 실시예를 도시한 것이다. Figure 5 shows one embodiment of a refrigeration apparatus using the gas-liquid separator shown in FIG.

도 5에 도시된 실시예의 냉동장치는The refrigeration apparatus of the embodiment shown in Figure 5

고온 냉매와 저온 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 압축하기 위한 압축기(10)와,A compressor 10 for compressing a mixed refrigerant mixed with a high temperature refrigerant and a low temperature refrigerant,

압축기(10)에서 배출된 혼합 냉매를 응축하기 위한 응축기(20)와,A condenser 20 for condensing the mixed refrigerant discharged from the compressor 10,

응축기(20)에서 배출된 혼합 냉매를 저온 냉매와 고온 냉매로 분리하기 위한 제 1 기액 분리기(701)와,A first gas-liquid separator 701 for separating the mixed refrigerant discharged from the condenser 20 into a low temperature refrigerant and a high temperature refrigerant;

제 1 기액 분리기(701)의 기체 출구부로 배출되며, 기상의 저온 냉매가 주를 이루며 기상의 고온 냉매가 혼합된 기체가 이송되는 기체 이송 관로(110)와,A gas delivery line 110 which is discharged to the gas outlet of the first gas-liquid separator 701, and which is a gaseous form of low-temperature refrigerant, and to which gas mixed with the high-temperature refrigerant is conveyed;

상기 기체 이송관로(110)를 냉각시키기 위한 냉각부(100)와,Cooling unit 100 for cooling the gas delivery line 110,

상기 냉각부(100)에 의해 냉각된 기체 이송관로(110)를 통과한 저온 냉매와 고온 냉매를 다시 기액 분리하기 위한 제 2 기액 분리 장치(702)와,A second gas-liquid separator 702 for gas-liquid separation of the low-temperature refrigerant and the high-temperature refrigerant, which have passed through the gas delivery line 110 cooled by the cooling unit 100,

제 1, 2 기액 분리기(701,702)로부터 배출된 액상의 고온 냉매를 팽창시키기 위한 고온측 팽창 밸브(60)와,A high temperature side expansion valve 60 for expanding a liquid high temperature refrigerant discharged from the first and second gas-liquid separators 701 and 702,

상기 고온측 팽창 밸브(60)에서 배출되는 고온 냉매를 통하여, 상기 제 2 기액 분리기(702)에서 배출되는 기상의 저온 냉매를 예냉시키는 오토 캐스케이드 열교환기(50)와,An auto cascade heat exchanger (50) for precooling the low temperature refrigerant in the gas phase discharged from the second gas-liquid separator (702) through the high temperature refrigerant discharged from the high temperature side expansion valve (60);

상기 오토 캐스케이드 열교환기(50)로부터 예냉되어 배출되는 저온 냉매를 팽창시키는 저온측 팽창밸브(80)와,A low temperature side expansion valve (80) for expanding the low temperature refrigerant discharged by precooling from the auto cascade heat exchanger (50);

상기 저온측 팽창밸브(80)로부터 배출되는 저온 냉매를 증발시키는 증발기(40)와,An evaporator 40 for evaporating the low temperature refrigerant discharged from the low temperature side expansion valve 80;

상기 증발기(40)로부터 배출되는 저온 냉매와 상기 오토 캐스케이드 열교환기(50)로부터 배출되는 고온 냉매가 혼합되며 혼합된 혼합 냉매를 냉각부를 거쳐 압축기로 이송하는 혼합부(90)로 이루어져 있다.
The low temperature refrigerant discharged from the evaporator 40 and the high temperature refrigerant discharged from the auto cascade heat exchanger 50 are mixed with each other, and the mixing unit 90 transfers the mixed mixture refrigerant to the compressor through a cooling unit.

도 5에 도시된 본 실시예는 도 4에 도시된 실시예와 비교하여, 하나의 기액 분리기 대신 제 1,2 기액 분리기(701,702)를 구비하며, 제 1,2 기액 분리기(701,702) 사이의 기체 이송관로(110)를 냉각부(100)가 냉각하는 것에 차이가 있을 뿐, 도 4의 실시예와 유사한 것이므로 당업자라면 도 5의 실시예에 대하여 더 이상 설명하지 않더라도 그 구성요소 간의 작동관계 등에 대하여 잘 이해할 수 있을 것이다.
This embodiment shown in FIG. 5 has first and second gas-liquid separators 701 and 702 instead of one gas-liquid separator, and compares the gas between the first and second gas-liquid separators 701 and 702, compared to the embodiment shown in FIG. Since the cooling unit 100 cools the transfer pipe 110 only, it is similar to the embodiment of FIG. 4, and thus those skilled in the art will not be described in detail with reference to the embodiment of FIG. 5. I can understand well.

또한, 도 4 및 도 5에 각각 도시한 실시예에서 도면 부호 A 및 도면 부호 B가 지칭하는 위치 중 하나에, 즉 혼합부(90)와 압축기(10) 사이의 위치에 냉각시킬 공기를 흡입하여 예냉시킬 수 있는 흡입관 열교환기를 설치하는 것도 바람직하다.
In addition, in the embodiments shown in FIGS. 4 and 5, the air to be cooled is sucked into one of the positions indicated by the reference numerals A and B, that is, the position between the mixing unit 90 and the compressor 10. It is also preferable to provide a suction pipe heat exchanger which can be precooled.

10 : 압축기 20 : 응축기 40 : 증발기 50 : 오토 캐스케이드 열교환기
60 : 고온측 팽창밸브 70 : 기액 분리기 80 : 저온측 팽창밸브
100 : 냉각부 110 : 기체 이송관로 10 Compressor 20 Condenser 40 Evaporator 50 Auto Cascade Heat Exchanger
60: high temperature side expansion valve 70: gas-liquid separator 80: low temperature side expansion valve
100: cooling unit 110: gas transfer pipe

Claims (4)

삭제delete 기체와 액체를 분리하기 위한 제 1 분리실과,
혼합된 기체와 액체를 제 1 분리실로 공급하기 위한 제 1 입구부와,
제 1 분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 제 1 기체 출구부와,
제 1 분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 제 1 액체 출구부와,
제 1 기체 출구부로 배출된 기체가 이송되는 기체 이송 관로와,
상기 기체 이송관로를 냉각시키기 위한 냉각부와,
상기 냉각부에 의해 냉각된 기체 이송관로를 통과한 기체와 액체를 분리하기 위한 제 2 분리실과,
상기 냉각부에 의해 냉각된 기체 이송관로를 통과한 기체와 액체를 상기 제 2 분리실로 공급하기 위한 제 2 입구부와,
제 2 분리실 내부 상측의 기체를 외부로 배출하기 위한 제 2 기체 출구부와,
제 2 분리실 내부 하측의 액체를 외부로 배출하기 위한 제 2 액체 출구부로 이루어진 것을 특징으로 하는 기액 분리기.
A first separation chamber for separating gas and liquid,
A first inlet for supplying the mixed gas and liquid to the first separation chamber,
A first gas outlet for discharging gas above the inside of the first separation chamber to the outside;
A first liquid outlet for discharging the liquid at the lower side inside the first separation chamber to the outside;
A gas delivery line through which the gas discharged to the first gas outlet part is transferred;
A cooling unit for cooling the gas delivery line;
A second separation chamber for separating gas and liquid passing through the gas delivery line cooled by the cooling unit;
A second inlet for supplying gas and liquid that have passed through the gas delivery line cooled by the cooling unit to the second separation chamber;
A second gas outlet for discharging gas above the inside of the second separation chamber to the outside;
A gas-liquid separator comprising a second liquid outlet for discharging the liquid at the lower side inside the second separation chamber to the outside.
고온 냉매와 저온 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 압축하기 위한 압축기와,
압축기에서 배출된 혼합 냉매를 응축하기 위한 응축기와,
응축기에서 배출된 혼합 냉매를 저온 냉매와 고온 냉매로 분리하기 위한 기액 분리기와,
기액 분리기로부터 배출된 액상의 고온 냉매를 팽창시키기 위한 고온측 팽창 밸브와,
상기 고온측 팽창 밸브에서 배출되는 고온 냉매를 통하여, 상기 기액 분리기에서 배출되는 기상의 저온 냉매를 예냉시키는 오토 캐스케이드 열교환기와,
상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 예냉되어 배출되는 저온 냉매를 팽창시키는 저온측 팽창밸브와,
상기 저온측 팽창밸브로부터 배출되는 저온 냉매를 증발시키는 증발기와,
상기 증발기로부터 배출되는 저온 냉매와 상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 배출되는 고온 냉매가 혼합되는 혼합부와,
혼합부에서 공급되는 혼합 냉매를 사용하여 기액 분리기 내부의 기상 고온 냉매를 액화시킨 후 압축기로 혼합 냉매를 공급하는 냉각부로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉동장치.
A compressor for compressing a mixed refrigerant mixed with a high temperature refrigerant and a low temperature refrigerant;
A condenser for condensing the mixed refrigerant discharged from the compressor,
A gas-liquid separator for separating the mixed refrigerant discharged from the condenser into a low temperature refrigerant and a high temperature refrigerant,
A high temperature side expansion valve for expanding a liquid high temperature refrigerant discharged from the gas-liquid separator,
An auto cascade heat exchanger for precooling the low temperature refrigerant in the gas phase discharged from the gas-liquid separator through the high temperature refrigerant discharged from the high temperature side expansion valve;
A low temperature side expansion valve for expanding a low temperature refrigerant discharged after being precooled from the auto cascade heat exchanger;
An evaporator for evaporating the low temperature refrigerant discharged from the low temperature side expansion valve;
A mixing unit in which the low temperature refrigerant discharged from the evaporator and the high temperature refrigerant discharged from the auto cascade heat exchanger are mixed;
And a cooling unit configured to liquefy the gaseous-phase high temperature refrigerant inside the gas-liquid separator using the mixed refrigerant supplied from the mixing unit, and then supply the mixed refrigerant to the compressor.
고온 냉매와 저온 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 압축하기 위한 압축기와,
압축기에서 배출된 혼합 냉매를 응축하기 위한 응축기와,
응축기에서 배출된 혼합 냉매를 저온 냉매와 고온 냉매로 분리하기 위한 제 1 기액 분리기와,
제 1 기액 분리기의 기체 출구부로 배출되며, 기상의 저온 냉매가 주를 이루며 기상의 고온 냉매가 혼합된 기체가 이송되는 기체 이송 관로와,
상기 기체 이송관로를 냉각시키기 위한 냉각부와,
상기 냉각부에 의해 냉각된 기체 이송관로를 통과한 저온 냉매와 고온 냉매를 다시 기액 분리하기 위한 제 2 기액 분리 장치와,

제 1, 2 기액 분리기로부터 배출된 액상의 고온 냉매를 팽창시키기 위한 고온측 팽창 밸브와,
상기 고온측 팽창 밸브에서 배출되는 고온 냉매를 통하여, 상기 제 2 기액 분리기에서 배출되는 기상의 저온 냉매를 예냉시키는 오토 캐스케이드 열교환기와,
상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 예냉되어 배출되는 저온 냉매를 팽창시키는 저온측 팽창밸브와,
상기 저온측 팽창밸브로부터 배출되는 저온 냉매를 증발시키는 증발기와,
상기 증발기로부터 배출되는 저온 냉매와 상기 오토 캐스케이드 열교환기로부터 배출되는 고온 냉매가 혼합되며 혼합된 혼합 냉매를 냉각부를 거쳐 압축기로 이송하는 혼합부로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉동장치. A compressor for compressing a mixed refrigerant mixed with a high temperature refrigerant and a low temperature refrigerant;
A condenser for condensing the mixed refrigerant discharged from the compressor,
A first gas-liquid separator for separating the mixed refrigerant discharged from the condenser into a low temperature refrigerant and a high temperature refrigerant;
A gas conveying line which is discharged to the gas outlet of the first gas-liquid separator, wherein a gas containing a low temperature refrigerant in a gaseous phase and a gas mixed with a high temperature refrigerant in a gas phase is conveyed;
A cooling unit for cooling the gas delivery line;
A second gas-liquid separator for gas-liquid separation of the low temperature refrigerant and the high temperature refrigerant having passed through the gas delivery line cooled by the cooling unit;

A high temperature side expansion valve for expanding a liquid high temperature refrigerant discharged from the first and second gas-liquid separators,
An auto cascade heat exchanger for precooling the low temperature refrigerant in the gas phase discharged from the second gas-liquid separator through the high temperature refrigerant discharged from the high temperature side expansion valve;
A low temperature side expansion valve for expanding a low temperature refrigerant discharged after being precooled from the auto cascade heat exchanger;
An evaporator for evaporating the low temperature refrigerant discharged from the low temperature side expansion valve;
And a mixing unit configured to mix the low temperature refrigerant discharged from the evaporator and the high temperature refrigerant discharged from the auto cascade heat exchanger and transfer the mixed mixture refrigerant to a compressor through a cooling unit.
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