KR102433725B1 - Refrigeration system including multi evaporators using zeotropic refrigerant mixture - Google Patents

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김민수
나선익
최홍원
홍정국
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서울대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a freezing system including multi-evaporators using a zeotropic refrigerant mixture. According to the present invention, the freezing system using a refrigerant mixture made by mixing a high-temperature evaporation refrigerant and a low-temperature evaporation refrigerant, which have different boiling points from each other, is able to separate the two-phased refrigerant mixture coming from a first condenser into a gaseous low-temperature evaporation refrigerant and a liquid high-temperature evaporation refrigerant through a gas-liquid separator, configure a flow path so that the high-temperature evaporation refrigerant can pass through a first expansion valve and a high-temperature evaporator, configure a flow path so that the low-temperature evaporation refrigerant can pass through a second condenser, a second expansion valve, and a low-temperature evaporator, evaporate the high-temperature evaporation refrigerant and the low-temperature evaporation refrigerant at different evaporation temperatures from each other, satisfy various required temperatures for refrigeration or freezing, reduce the compression ratio of a compressor, and improve performance coefficient of the system. In addition, the system is able to parallelly place a high-temperature evaporator and a low-temperature evaporator, let the high-temperature evaporation refrigerant and the low-temperature evaporation refrigerant pass through different flow paths and be evaporated at different evaporation temperatures from each other, prevent the high-temperature evaporator and the low-temperature evaporator from affecting each other, and easily respectively satisfy the required temperature for refrigeration and the required temperature for freezing. In addition, the system is able to serially connect a first condenser and a second condenser, and form a flow path so that an external fluid can pass through the second condenser and the first condenser in order, and selectively condense the high-temperature evaporation refrigerant and the low-temperature evaporation refrigerant.

Description

비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템{Refrigeration system including multi evaporators using zeotropic refrigerant mixture}Refrigeration system including multi evaporators using zeotropic refrigerant mixture

본 발명은 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 끓는점의 차이를 이용하여 고온증발 냉매와 저온증발 냉매로 분리하여, 서로 다른 증발기에서 서로 다른 증발온도로 증발하도록 구성함으로써, 냉장 및 냉동 성능을 확보할 수 있으면서 압축비는 감소시켜 성능계수를 보다 향상시킬 수 있는 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a refrigeration system including multiple evaporators using a non-azeotropic mixed refrigerant, and more particularly, to a high-temperature evaporating refrigerant and a low-temperature evaporating refrigerant by using a difference in boiling point to separate them into a high-temperature evaporating refrigerant and a low-temperature evaporating refrigerant at different evaporating temperatures in different evaporators. It relates to a refrigeration system including a multiple evaporator using a non-azeotropic mixed refrigerant that can further improve the coefficient of performance by reducing the compression ratio while ensuring refrigeration and freezing performance by evaporating.

종래에 다중 증발기를 사용하는 냉동 시스템은, 저온 증발기와 고온 증발기를 직렬 또는 병렬로 설치하고, 응축기에서 응축된 고압의 액상 냉매와 증발기에서 증발된 기상 냉매를 열교환시키는 내부 열교환기를 포함하고 있다. Conventionally, a refrigeration system using multiple evaporators includes an internal heat exchanger in which a low-temperature evaporator and a high-temperature evaporator are installed in series or in parallel, and heat exchanges between a high-pressure liquid refrigerant condensed in the condenser and a gaseous refrigerant evaporated in the evaporator.

그러나, 고온 증발기와 저온 증발기가 직렬로 연결된 경우, 증발 압력은 거의 동일하나, 두 열교환기의 증발온도 차이는 매우 작기 때문에, 다양한 증발온도를 만족하지 못할 뿐만 아니라, 냉동실의 요구 온도가 낮을수록 냉매의 증발 압력이 더욱 낮게 설정되어야 하므로 증발기와 응축기의 온도차 및 압력차가 커지게 되어 압축기 소모동력이 커지고 시스템의 성능계수가 낮아지는 문제점이 있다.However, when the high-temperature evaporator and the low-temperature evaporator are connected in series, the evaporation pressure is almost the same, but the difference in evaporation temperature between the two heat exchangers is very small. Since the evaporation pressure of the evaporator has to be set lower, the temperature difference and pressure difference between the evaporator and the condenser become large, so that there is a problem in that the power consumption of the compressor increases and the coefficient of performance of the system decreases.

또한, 고온 증발기와 저온 증발기가 병렬로 연결된 경우, 저온 증발기의 증발압이 낮을수록 압축기의 압축비가 증가하여 압축기 소비동력을 증가시키고 시스템의 효율이 저하되는 문제점이 있다. In addition, when the high-temperature evaporator and the low-temperature evaporator are connected in parallel, the lower the evaporation pressure of the low-temperature evaporator, the higher the compression ratio of the compressor increases, thereby increasing the power consumption of the compressor and lowering the efficiency of the system.

한국공개특허 제10-2016-0143278호Korean Patent Publication No. 10-2016-0143278

본 발명의 목적은, 시스템의 성능계수를 보다 향상시킬 수 있는 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템을 제공하는 데 있다. It is an object of the present invention to provide a refrigeration system including multiple evaporators using a non-azeotropic mixed refrigerant capable of further improving the coefficient of performance of the system.

본 발명에 따른 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템은, 저온증발 냉매와 상기 저온증발 냉매보다 끓는점이 높은 고온증발 냉매가 혼합된 비공비 혼합냉매(Zeotropic refrigerant mixture)를 압축하는 압축기와; 상기 압축기에서 나온 혼합냉매 중에서 고온증발 냉매만을 1차로 응축시켜, 액상의 고온증발 냉매와 기상의 저온증발 냉매가 혼합된 2상의 혼합냉매를 토출하는 제1응축기와; 상기 제1응축기에서 토출된 2상의 혼합냉매를 기상의 저온증발 냉매와 액상의 고온증발 냉매로 분별증류하는 기액분리기와; 상기 기액분리기에서 분리된 액상의 고온증발 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브와; 상기 제1팽창밸브에서 팽창된 상기 고온증발 냉매를 미리 설정된 고온 증발온도 범위에서 증발시키는 고온 증발기와; 상기 제1응축기와 직렬로 배치되고, 상기 기액분리기에서 분리된 기상의 상기 저온증발 냉매를 2차 응축시키는 제2응축기와; 상기 제2응축기에서 나온 액상의 상기 저온증발 냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브와; 상기 고온 증발기와 병렬로 배치되고, 상기 제2팽창밸브에서 팽창된 상기 저온증발 냉매를 상기 고온 증발온도 범위보다 낮게 설정된 저온 증발온도 범위에서 증발시키는 저온 증발기와; 상기 고온 증발기에서 증발되어 나온 상기 고온증발 냉매와 상기 저온 증발기에서 증발되어 나온 상기 저온증발 냉매를 혼합하여 상기 압축기로 안내하는 제1혼합냉매 유로를 포함한다.A refrigeration system including a multiple evaporator using a non-azeotropic refrigerant according to the present invention is a compressor that compresses a low-temperature evaporating refrigerant and a non-azeotropic refrigerant mixture in which a high-temperature evaporating refrigerant having a higher boiling point than the low-temperature evaporating refrigerant is mixed. Wow; a first condenser for condensing only the high-temperature evaporating refrigerant among the mixed refrigerants from the compressor and discharging the two-phase mixed refrigerant in which the liquid high-temperature evaporating refrigerant and the gaseous low-temperature evaporating refrigerant are mixed; a gas-liquid separator for fractionally distilling the two-phase mixed refrigerant discharged from the first condenser into a gaseous low-temperature evaporating refrigerant and a liquid high-temperature evaporating refrigerant; a first expansion valve for expanding the liquid high-temperature evaporative refrigerant separated in the gas-liquid separator; a high-temperature evaporator for evaporating the high-temperature evaporating refrigerant expanded by the first expansion valve within a preset high-temperature evaporating temperature range; a second condenser disposed in series with the first condenser and configured to secondary condensate the low-temperature evaporative refrigerant in the gas phase separated by the gas-liquid separator; a second expansion valve for expanding the low-temperature evaporating refrigerant in the liquid phase from the second condenser; a low-temperature evaporator disposed in parallel with the high-temperature evaporator and evaporating the low-temperature evaporating refrigerant expanded by the second expansion valve in a low-temperature evaporation temperature range set lower than the high-temperature evaporation temperature range; and a first mixed refrigerant passage for mixing the high-temperature evaporating refrigerant evaporated from the high-temperature evaporator and the low-temperature evaporating refrigerant from the low-temperature evaporator and guiding the mixture to the compressor.

본 발명의 다른 측면에 따른 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템은, 저온증발 냉매와 상기 저온증발 냉매보다 끓는점이 높은 고온증발 냉매가 혼합된 비공비 혼합냉매(Zeotropic refrigerant mixture)를 압축하는 압축기와; 상기 압축기에서 나온 혼합냉매 중에서 고온증발 냉매만을 1차로 응축시켜, 액상의 고온증발 냉매와 기상의 저온증발 냉매가 혼합된 2상의 혼합냉매를 토출하는 제1응축기와; 상기 제1응축기에서 토출된 2상의 혼합냉매를 기상의 저온증발 냉매와 액상의 고온증발 냉매로 분별증류하는 기액분리기와; 상기 기액분리기에서 분리된 액상의 고온증발 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브와; 상기 제1팽창밸브에서 팽창된 상기 고온증발 냉매를 미리 설정된 고온 증발온도 범위에서 증발시키는 고온 증발기와; 상기 제1응축기와 직렬로 배치되고, 상기 기액분리기에서 분리된 기상의 상기 저온증발 냉매를 2차 응축시키는 제2응축기와; 상기 고온 증발기에서 나온 상기 고온증발 냉매와 상기 제2응축기에서 나온 상기 저온증발 냉매를 열교환시키는 중간 열교환기와; 상기 중간 열교환기에서 열교환된 상기 저온증발 냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브와; 상기 고온 증발기와 병렬로 배치되고, 상기 제2팽창밸브에서 팽창된 상기 저온증발 냉매를 상기 고온 증발온도 범위보다 낮게 설정된 저온 증발온도 범위에서 증발시키는 저온 증발기와; 상기 내부 열교환기에서 나온 상기 고온증발 냉매와 상기 저온 증발기에서 나온 상기 저온증발 냉매를 혼합하여 상기 압축기로 안내하는 제1혼합냉매 유로를 포함한다.A refrigeration system including a multiple evaporator using a non-azeotropic mixed refrigerant according to another aspect of the present invention is a non-azeotropic refrigerant mixture in which a low-temperature evaporating refrigerant and a high-temperature evaporating refrigerant having a higher boiling point than the low-temperature evaporating refrigerant are mixed. Compressor for compression; a first condenser for condensing only the high-temperature evaporating refrigerant among the mixed refrigerants from the compressor and discharging the two-phase mixed refrigerant in which the liquid high-temperature evaporating refrigerant and the gaseous low-temperature evaporating refrigerant are mixed; a gas-liquid separator for fractionally distilling the two-phase mixed refrigerant discharged from the first condenser into a gaseous low-temperature evaporating refrigerant and a liquid high-temperature evaporating refrigerant; a first expansion valve for expanding the liquid high-temperature evaporative refrigerant separated in the gas-liquid separator; a high-temperature evaporator for evaporating the high-temperature evaporating refrigerant expanded by the first expansion valve within a preset high-temperature evaporating temperature range; a second condenser disposed in series with the first condenser and configured to secondary condensate the low-temperature evaporative refrigerant in the gas phase separated by the gas-liquid separator; an intermediate heat exchanger for exchanging heat between the high-temperature evaporating refrigerant from the high-temperature evaporator and the low-temperature evaporating refrigerant from the second condenser; a second expansion valve for expanding the low-temperature evaporative refrigerant heat-exchanged in the intermediate heat exchanger; a low-temperature evaporator disposed in parallel with the high-temperature evaporator and evaporating the low-temperature evaporating refrigerant expanded by the second expansion valve in a low-temperature evaporation temperature range set lower than the high-temperature evaporation temperature range; and a first mixed refrigerant passage for mixing the high-temperature evaporating refrigerant from the internal heat exchanger and the low-temperature evaporating refrigerant from the low-temperature evaporator and guiding the mixture to the compressor.

외부 유체가 상기 제2응축기와 상기 제1응축기를 차례대로 통과하도록 형성된 외부 유체 유로와, 상기 제1응축기에 구비되어, 상기 압축기에서 나온 혼합냉매와 상기 제2응축기를 통과한 상기 외부 유체와 열교환시켜, 상기 혼합냉매 중에서 상기 고온 증발냉매를 1차 응축시키기 위한 제1응축 유로와, 상기 제2응축기에 구비되어, 상기 기액분리기에서 분리된 기상의 상기 저온증발 냉매와 상기 외부 유체 유로로 유입된 상기 외부 유체를 열교환시켜, 상기 저온증발 냉매를 2차 응축시키기 위한 제2응축 유로를 더 포함하고, 상기 제1응축 유로의 길이와 상기 제2응축 유로의 길이의 비는 상기 고온증발 냉매와 상기 저온증발 냉매의 조성 비율에 비례하게 설정된다.An external fluid flow path formed so that an external fluid passes sequentially through the second condenser and the first condenser, and provided in the first condenser to exchange heat with the mixed refrigerant from the compressor and the external fluid passing through the second condenser A first condensing flow path for first condensing the high-temperature evaporative refrigerant in the mixed refrigerant, and the low-temperature evaporative refrigerant in the gas phase separated from the gas-liquid separator and provided in the second condenser and introduced into the external fluid flow path and a second condensing passage for secondarily condensing the low-temperature evaporated refrigerant by exchanging the external fluid, wherein a ratio of the length of the first condensing passage to the length of the second condensing passage is the high-temperature evaporated refrigerant and the second condensing passage. It is set in proportion to the composition ratio of the low-temperature evaporation refrigerant.

상기 압축기의 출구측과 상기 제1응축 유로를 연결하여, 상기 압축기에서 압축되어 나온 혼합냉매를 상기 제1응축기로 안내하는 제2혼합냉매 유로와, 상기 제1응축 유로와 상기 기액분리기의 입구측을 연결하여, 상기 제1응축기에서 나온 2상의 혼합냉매를 상기 기액분리기로 안내하는 제3혼합냉매 유로를 더 포함한다.a second mixed refrigerant passage connecting the outlet side of the compressor and the first condensing passage to guide the mixed refrigerant compressed from the compressor to the first condenser, and the first condensing passage and the inlet side of the gas-liquid separator and a third mixed refrigerant flow path for guiding the two-phase mixed refrigerant from the first condenser to the gas-liquid separator by connecting the .

상기 고온 증발기의 출구측 유로와 상기 저온 증발기의 출구측 유로에는 각각 체크 밸브가 설치된다.A check valve is installed in each of the outlet channel of the high temperature evaporator and the outlet channel of the low temperature evaporator.

상기 기액 분리기, 상기 제1팽창밸브 및 상기 고온 증발기를 차례대로 연결하여, 상기 기액 분리기에서 분리된 상기 고온증발 냉매를 상기 제1팽창밸브를 거쳐 상기 고온 증발기를 통과하도록 안내하는 고온증발 냉매유로를 더 포함한다.The gas-liquid separator, the first expansion valve, and the high-temperature evaporator are sequentially connected to each other to guide the high-temperature evaporative refrigerant separated from the gas-liquid separator to pass through the high-temperature evaporator through the first expansion valve. include more

상기 기액 분리기, 상기 제2응축기, 상기 제2팽창밸브 및 상기 저온 증발기를 차례대로 연결하여, 상기 기액 분리기에서 분리된 상기 저온증발 냉매를 상기 제2응축기, 상기 제2팽창밸브 및 상기 저온 증발기를 차례대로 통과하도록 안내하는 저온증발 냉매유로를 더 포함한다.By sequentially connecting the gas-liquid separator, the second condenser, the second expansion valve, and the low-temperature evaporator, the low-temperature evaporative refrigerant separated from the gas-liquid separator is transferred to the second condenser, the second expansion valve and the low-temperature evaporator. It further includes a low-temperature evaporation refrigerant passage for guiding to pass in turn.

상기 기액 분리기, 상기 제1팽창밸브, 상기 고온 증발기 및 상기 내부 열교환기를 차례대로 연결하여, 상기 기액 분리기에서 분리된 상기 고온증발 냉매를 상기 제1팽창밸브를 거쳐 상기 고온 증발기와 상기 내부 열교환기를 차례대로 통과하도록 안내하는 고온증발 냉매유로를 더 포함한다.The gas-liquid separator, the first expansion valve, the high-temperature evaporator, and the internal heat exchanger are sequentially connected, and the high-temperature evaporative refrigerant separated from the gas-liquid separator passes through the first expansion valve to the high-temperature evaporator and the internal heat exchanger in turn. It further includes a high-temperature evaporation refrigerant passage for guiding the passage.

상기 기액 분리기, 상기 제2응축기, 상기 내부 열교환기, 상기 제2팽창밸브 및 상기 저온 증발기를 차례대로 연결하여, 상기 기액 분리기에서 분리된 상기 저온증발 냉매를 상기 제2응축기, 상기 내부 열교환기, 상기 제2팽창밸브 및 상기 저온 증발기를 차례대로 통과하도록 안내하는 저온증발 냉매유로를 더 포함한다.The gas-liquid separator, the second condenser, the internal heat exchanger, the second expansion valve, and the low-temperature evaporator are sequentially connected to convert the low-temperature evaporative refrigerant separated from the gas-liquid separator into the second condenser, the internal heat exchanger, It further includes a low-temperature evaporation refrigerant passage for guiding the second expansion valve and the low-temperature evaporator to pass sequentially.

상기 저온증발 냉매는 R290을 포함하고, 상기 고온증발 냉매는 R600a를 포함한다.The low-temperature evaporation refrigerant includes R290, and the high-temperature evaporation refrigerant includes R600a.

본 발명에 따른 끓는점이 서로 다른 고온증발 냉매와 저온증발 냉매가 혼합된 혼합냉매를 사용하는 냉동 시스템은, 제1응축기에서 나온 2상의 혼합냉매를 기액 분리기에서 기상의 저온증발 냉매와 액상의 고온증발 냉매로 분리하고, 고온증발 냉매는 제1팽창밸브와 고온 증발기를 통과하도록 유로를 구성하고, 저온증발 냉매는 제2응축기, 제2팽창밸브 및 저온 증발기를 통과하도록 유로를 구성함으로써, 상기 고온증발 냉매와 상기 저온증발 냉매가 각각 서로 다른 증발온도에서 증발함으로써, 다양한 냉장 또는 냉동 요구 온도를 만족시킬 수 있을 뿐만 아니라, 압축기의 압축비는 감소시켜 시스템의 성능계수는 향상시킬 수 있는 이점이 있다.The refrigeration system using a mixed refrigerant in which a high-temperature evaporating refrigerant and a low-temperature evaporating refrigerant are mixed with different boiling points according to the present invention is a gas-liquid separator for the two-phase mixed refrigerant from the first condenser and high-temperature evaporation of the gaseous low-temperature evaporative refrigerant and the liquid phase. separated into refrigerant, the high-temperature evaporative refrigerant constitutes a flow path to pass through the first expansion valve and the high-temperature evaporator, and the low-temperature evaporated refrigerant constitutes a flow path to pass through the second condenser, the second expansion valve and the low-temperature evaporator, whereby the high-temperature evaporation By evaporating the refrigerant and the low-temperature evaporating refrigerant at different evaporating temperatures, it is possible to satisfy various refrigeration or refrigeration requirements, as well as to reduce the compression ratio of the compressor, thereby improving the coefficient of performance of the system.

또한, 고온 증발기와 저온 증발기가 병렬로 구비되고, 고온증발 냉매와 저온증발 냉매가 서로 다른 유로를 통과하면서 각각 서로 다른 증발온도에서 증발되도록 구성됨으로써, 고온 증발기와 저온 증발기 사이에 서로 영향을 주지 않으므로, 냉장 요구온도와 냉동 요구온도를 각각 만족시키는 데 용이한 이점이 있다.In addition, the high-temperature evaporator and the low-temperature evaporator are provided in parallel, and the high-temperature evaporator and the low-temperature evaporator are configured to evaporate at different evaporation temperatures while passing through different flow paths, so that there is no mutual influence between the high-temperature evaporator and the low-temperature evaporator. , there is an advantage that it is easy to satisfy the required refrigeration temperature and the required freezing temperature, respectively.

또한, 제1응축기와 제2응축기가 직렬로 연결되고, 외부 유체가 상기 제2응축기와 상기 제1응축기를 차례로 통과하도록 유로가 구성되어, 고온증발 냉매와 저온증발 냉매를 선택적으로 응축시킬 수 있다. In addition, the first condenser and the second condenser are connected in series, and the flow path is configured so that the external fluid passes through the second condenser and the first condenser in sequence, so that the high-temperature evaporative refrigerant and the low-temperature evaporative refrigerant can be selectively condensed. .

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 냉매의 조성비와 증발 압력에 따른 온도 구배를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 냉동 시스템의 P-h선도이다. 1 is a view showing a refrigeration system including multiple evaporators using a non-azeotropic mixed refrigerant according to a first embodiment of the present invention.
2 is a graph showing a temperature gradient according to a composition ratio of a refrigerant and an evaporation pressure.
3 is a view showing a refrigeration system including multiple evaporators using a non-azeotropic mixed refrigerant according to a second embodiment of the present invention.
4 is a Ph diagram of a refrigeration system according to a second embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a refrigeration system including multiple evaporators using a non-azeotropic mixed refrigerant according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템은, 비공비 혼합냉매(zeotropic refrigerant mixture)를 사용하는 냉동 시스템이다.Referring to FIG. 1 , a refrigeration system including a multiple evaporator using a azeotropic refrigerant mixture according to a first embodiment of the present invention is a refrigeration system using a zeotropic refrigerant mixture.

상기 비공비 혼합냉매(MR)는, 서로 다른 적어도 두 가지의 단일 냉매가 혼합된 혼합냉매를 의미한다. 예를 들어, 상기 두 가지의 단일 냉매가 혼합된 혼합냉매(MR)는, 각 단일 냉매의 끓는점(boiling point)를 기준으로 저온증발 냉매(Low boiling point Refrigerant, LR)와, 상기 저온증발 냉매(LR)보다 끓는점이 높은 고온증발 냉매(High boiling point Refrigerant, HR)가 혼합된 냉매인 것으로 예를 들어 설명한다.The non-azeotropic mixed refrigerant (MR) means a mixed refrigerant in which at least two different single refrigerants are mixed. For example, the mixed refrigerant (MR) in which the two single refrigerants are mixed is a low boiling point refrigerant (LR) based on the boiling point of each single refrigerant, and the low-temperature vaporized refrigerant ( It will be described as an example of a refrigerant mixed with a high boiling point refrigerant (HR) having a higher boiling point than LR).

상기 단일 냉매는 기포점(bubble point)과 이슬점(dew point)이 동일하지만, 상기 비공비 혼합냉매(MR)는 상기 기포점과 상기 이슬점이 서로 다르다. 상기 기포점은 액상의 혼합냉매(MR)를 가열할 때 상기 혼합냉매(MR) 중에서 끓는점이 상대적으로 낮은 냉매, 즉 저온증발 냉매(LR)부터 끓어서 기상(Vapor phase)을 발생하는 온도이다. 상기 이슬점은 기상의 혼합냉매(MR)를 냉각시킬 때 상기 혼합냉매(MR) 중에서 끓는점이 상대적으로 높은 냉매, 즉 고온증발 냉매(HR)부터 응축되어 액상(Liquid phase)로 변화하는 온도이다. The single refrigerant has the same bubble point and dew point, but the non-azeotropic mixed refrigerant MR has the bubble point and the dew point different from each other. The bubble point is a temperature at which a vapor phase is generated by boiling from a refrigerant having a relatively low boiling point among the refrigerant mixed refrigerant (MR), that is, a low-temperature evaporating refrigerant (LR) when heating the liquid mixed refrigerant (MR). The dew point is a temperature at which a refrigerant having a relatively high boiling point among the mixed refrigerant (MR), that is, a high-temperature evaporating refrigerant (HR), is condensed and changed to a liquid phase when cooling the mixed refrigerant (MR) in the gas phase.

이하, 본 실시예에서는, 상기 저온증발 냉매(LR)는 R290이고, 상기 고온증발 냉매(HR)는 R600a인 것으로 예를 들어 설명한다. Hereinafter, in this embodiment, the low-temperature evaporation refrigerant (LR) is R290, the high-temperature evaporation refrigerant (HR) will be described as an example of R600a.

상기 냉동 시스템은, 압축기(10), 제1응축기(21), 제2응축기(22), 기액분리기(30), 제1팽창밸브(41), 제2팽창밸브(42), 고온 증발기(51), 저온 증발기(52) 및 혼합냉매 유로(11)(12)(13), 고온증발 냉매유로(110), 저온증발 냉매유로(120)를 포함한다.The refrigeration system includes a compressor (10), a first condenser (21), a second condenser (22), a gas-liquid separator (30), a first expansion valve (41), a second expansion valve (42), and a high-temperature evaporator (51). ), a low temperature evaporator 52 and mixed refrigerant passages 11 , 12 , 13 , a high temperature evaporation refrigerant passage 110 , and a low temperature evaporation refrigerant passage 120 .

상기 압축기(10)는, 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매(LR)가 혼합된 상태인 혼합냉매(MR)를 압축한다.The compressor 10 compresses the mixed refrigerant MR in a state in which the high temperature evaporation refrigerant HR and the low temperature evaporation refrigerant LR are mixed.

상기 제1응축기(21)와 상기 제2응축기(22)는 직렬로 연결되고, 외부 유체가 통과하는 외부 유체 유로(25)는 상기 제2응축기(22)를 통과한 후 상기 제1응축기(21)를 통과하도록 형성된다. 상기 외부 유체가 상기 제2응축기(22)에서 열교환된 이후 상기 제1응축기(21)를 통과하기 때문에, 상기 제1응축기(21)에서 응축온도는 상기 제2응축기(22)에서 응축온도보다 높게 된다. The first condenser 21 and the second condenser 22 are connected in series, and the external fluid passage 25 through which the external fluid passes is passed through the second condenser 22 and then the first condenser 21 ) to pass through. Since the external fluid passes through the first condenser 21 after heat exchange in the second condenser 22 , the condensation temperature in the first condenser 21 is higher than the condensation temperature in the second condenser 22 . do.

이하, 상기 외부 유체는 공기(air)인 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 공기 외에 다른 유체인 것도 물론 가능하다. Hereinafter, the external fluid is described as an example of air (air), but is not limited thereto, and other fluids other than air are also possible.

상기 제1응축기(21)는, 상기 압축기(10)에서 나온 혼합냉매(MR) 중에서 상기 고온증발 냉매(HR)만을 1차 응축시켜, 액상의 고온증발 냉매(HR)와 기상의 저온증발 냉매(LR)가 혼합된 2상의 혼합냉매(MR)를 토출한다. 상기 제1응축기(21)는 외부 유체와 상기 혼합냉매(MR)를 열교환시키는 열교환기이다. 상기 제1응축기(21)에서는 상기 혼합냉매 중에서 상기 고온증발 냉매(HR)만이 먼저 응축되어 액상이 되고, 상기 저온증발 냉매(LR)는 기상 상태이다. 상기 제1응축기(21)는 상기 고온증발 냉매(HR)를 응축시키기 위한 응축기이다.The first condenser 21 first condenses only the high-temperature evaporated refrigerant (HR) from among the mixed refrigerants (MR) from the compressor 10, and the liquid high-temperature evaporated refrigerant (HR) and the gaseous low-temperature evaporated refrigerant ( The two-phase mixed refrigerant (MR) in which LR) is mixed is discharged. The first condenser 21 is a heat exchanger for exchanging heat between the external fluid and the mixed refrigerant MR. In the first condenser 21, only the high-temperature evaporating refrigerant HR among the mixed refrigerants is first condensed into a liquid phase, and the low-temperature evaporating refrigerant LR is in a gaseous state. The first condenser 21 is a condenser for condensing the high-temperature evaporation refrigerant (HR).

상기 제1응축기(21)의 내부에는 제1응축유로(21a)가 구비된다. 상기 제1응축유로(21a)는, 상기 압축기(10)에서 나온 혼합냉매(MR)와 상기 외부 유체와 열교환시켜 상기 혼합냉매(MR) 중 상기 고온증발 냉매(HR)만을 1차로 응축시키기 위한 유로이다. A first condensing passage 21a is provided inside the first condenser 21 . The first condensing passage 21a is a passage for first condensing only the high-temperature evaporating refrigerant HR among the mixed refrigerant MR by exchanging heat with the mixed refrigerant MR from the compressor 10 and the external fluid. to be.

상기 제2응축기(22)는, 상기 제1응축기(21)와 직렬로 배치되고, 상기 기액분리기(30)에서 분리된 기상의 상기 저온증발 냉매(LR)를 2차 응축시킨다. 상기 제2응축기(22)는 외부 유체와 상기 기액분리기(30)에서 나온 기상의 상기 저온증발 냉매(LR)를 열교환시키는 열교환기이다. 상기 제2응축기(22)는 상기 저온증발 냉매(LR)를 응축시키기 위한 응축기이다.The second condenser 22 is disposed in series with the first condenser 21 , and secondary condenses the low-temperature evaporative refrigerant (LR) in the gas phase separated by the gas-liquid separator 30 . The second condenser 22 is a heat exchanger for exchanging heat between an external fluid and the low-temperature evaporating refrigerant (LR) in the gas phase from the gas-liquid separator 30 . The second condenser 22 is a condenser for condensing the low-temperature evaporation refrigerant (LR).

상기 제2응축기(22)의 내부에는 제2응축유로(22a)가 구비된다. 상기 제2응축유로(22a)는, 상기 기액분리기(30)에서 분리된 기상의 상기 저온증발 냉매(LR)와 상기 외부 유체를 열교환시켜, 상기 저온증발 냉매(LR)를 2차 응축시키기 위한 유로이다.A second condensing passage 22a is provided inside the second condenser 22 . The second condensing passage 22a is a passage for secondary condensing the low-temperature evaporated refrigerant (LR) by exchanging heat with the external fluid with the low-temperature evaporated refrigerant (LR) in the gas phase separated by the gas-liquid separator 30 . to be.

상기 제1응축유로(21a)의 길이(L1)와 상기 제2응축유로(22a)의 길이(L2)의 비는 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매(LR)의 조성 비율에 비례하게 설정된다. 즉, 상기 고온증발 냉매(HR)는 상기 제1응축유로(21a)를 통과하면서 응축되어야 하기 때문에, 상기 고온증발 냉매(HR)의 비율이 증가할수록 상기 제1응축유로(21a)의 길이가 증가하도록 설정된다. 본 실시예에서는 응축유로의 길이에 대해 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 제1응축기(21)의 열교환 면적과 상기 제2응축기(22)의 열교환 면적의 비가 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매(LR)의 조성 비율에 비례하게 설정되는 것이라면 어느 것이나 적용 가능하다. The ratio of the length L1 of the first condensation passage 21a to the length L2 of the second condensation passage 22a is proportional to the composition ratio of the high temperature evaporation refrigerant HR and the low temperature evaporation refrigerant LR. is set to That is, since the high-temperature evaporative refrigerant HR must be condensed while passing through the first condensing passage 21a, as the ratio of the high-temperature evaporating refrigerant HR increases, the length of the first condensing passage 21a increases. set to do Although the length of the condensing passage has been described in this embodiment, it is not limited thereto, and the ratio of the heat exchange area of the first condenser 21 to the heat exchange area of the second condenser 22 is the high temperature evaporation refrigerant (HR) and the Anything set in proportion to the composition ratio of the low-temperature evaporation refrigerant (LR) is applicable.

상기 기액분리기(30)는, 상기 제1응축기(21)에서 나온 2상의 혼합냉매(MR)를 기상의 저온증발 냉매(LR)와 액상의 고온증발 냉매(HR)로 분별증류하여 분리한다.The gas-liquid separator 30 separates the two-phase mixed refrigerant (MR) from the first condenser 21 by fractional distillation into a gaseous low-temperature evaporative refrigerant (LR) and a liquid high-temperature evaporative refrigerant (HR).

상기 제1팽창밸브(41)는, 상기 기액분리기(30)에서 분리된 액상의 상기 고온증발 냉매(HR)를 팽창시키는 고온증발 냉매용 팽창장치이다. 즉, 상기 제1팽창밸브(41)는, 상기 고온증발 냉매(HR)를 미리 설정된 제1증발압력까지 팽창시키도록 제어된다. The first expansion valve 41 is an expansion device for high-temperature evaporative refrigerant that expands the high-temperature evaporative refrigerant (HR) in the liquid phase separated by the gas-liquid separator 30 . That is, the first expansion valve 41 is controlled to expand the high-temperature evaporating refrigerant HR to a preset first evaporating pressure.

상기 제2팽창밸브(42)는, 상기 제2응축기(22)에서 나온 액상의 상기 저온증발 냉매(LR)를 팽창시키는 저온증발 냉매용 팽창장치이다. 즉, 상기 제1팽창밸브(42)는, 상기 저온증발 냉매(LR)를 미리 설정된 제2증발압력까지 팽창시키도록 제어된다. The second expansion valve 42 is an expansion device for a low-temperature evaporative refrigerant that expands the low-temperature evaporated refrigerant (LR) in the liquid phase from the second condenser 22 . That is, the first expansion valve 42 is controlled to expand the low-temperature evaporation refrigerant LR to a preset second evaporation pressure.

상기 제1,2팽창밸브(41)(42)는 제어부의 제어에 따라 개도율이 제어가능한 전자 팽창밸브인 것으로 예를 들어 설명한다. The first and second expansion valves 41 and 42 will be described as electronic expansion valves whose opening degree can be controlled according to the control of the controller.

상기 제어부는, 상기 제1,2팽창밸브(41)(42)의 개도율을 제어하여, 상기 고온 증발기(51)와 상기 저온 증발기(52)의 각 증발 압력을 제어하여 다양한 설정 증발온도 범위로 제어할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제1,2팽창밸브(41)(42)는 모세관 등 다양한 팽창기구가 적용될 수 있다. The control unit controls the opening rates of the first and second expansion valves 41 and 42 to control the respective evaporation pressures of the high-temperature evaporator 51 and the low-temperature evaporator 52 so as to set various evaporation temperature ranges. can be controlled However, the present invention is not limited thereto, and various expansion mechanisms such as capillary tubes may be applied to the first and second expansion valves 41 and 42 .

상기 고온 증발기(51)는, 상기 고온증발 냉매(HR)만을 증발시키는 고온증발 냉매용 열교환기이다. 상기 고온 증발기(51)는, 상기 제1팽창밸브(41)에서 팽창된 상기 고온증발 냉매(HR)를 미리 설정된 고온 증발온도 범위에서 증발시키는 열교환기이다.The high-temperature evaporator 51 is a heat exchanger for high-temperature evaporating refrigerant that evaporates only the high-temperature evaporating refrigerant (HR). The high-temperature evaporator 51 is a heat exchanger for evaporating the high-temperature evaporating refrigerant HR expanded by the first expansion valve 41 within a preset high-temperature evaporating temperature range.

상기 저온 증발기(52)는, 상기 고온 증발기(51)와 병렬로 배치되어, 상기 혼합냉매(MR) 중에서 끓는점이 상대적으로 낮은 상기 저온증발 냉매(LR)만을 증발시키는 저온증발 냉매용 열교환기이다. 상기 저온 증발기(52)는 상기 제2팽창밸브(42)에서 팽창된 상기 저온증발 냉매(LR)를 상기 고온 증발온도 범위보다 낮게 설정된 저온 증발온도 범위에서 증발시키는 열교환기이다. The low-temperature evaporator 52 is a heat exchanger for low-temperature evaporating refrigerant that is disposed in parallel with the high-temperature evaporator 51 and evaporates only the low-temperature evaporated refrigerant (LR) having a relatively low boiling point among the mixed refrigerant (MR). The low-temperature evaporator 52 is a heat exchanger for evaporating the low-temperature evaporation refrigerant LR expanded by the second expansion valve 42 in a low-temperature evaporation temperature range set lower than the high-temperature evaporation temperature range.

상기 혼합냉매 유로는, 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매(LR)가 혼합된 혼합냉매(MR)가 흐르는 유로이다. 상기 혼합냉매 유로는, 제1혼합냉매 유로(11), 제2혼합냉매 유로(12) 및 제3혼합냉매 유로를 포함한다.The mixed refrigerant flow path is a flow path through which the mixed refrigerant MR in which the high temperature evaporation refrigerant HR and the low temperature evaporation refrigerant LR are mixed. The mixed refrigerant flow path includes a first mixed refrigerant flow path 11 , a second mixed refrigerant flow path 12 , and a third mixed refrigerant flow path.

상기 제1혼합냉매 유로(11)는, 상기 고온 증발기(51)에서 나온 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온 증발기에서 증발되어 나온 저온증발 냉매(LR)를 혼합하여 상기 압축기(10)로 안내하도록 형성된 유로이다. 즉, 상기 제1혼합냉매 유로(11)는 후술하는 냉매 혼합기(15)와 상기 압축기(10)의 흡입구를 연결하는 유로이다. The first mixed refrigerant passage 11 mixes the high-temperature evaporated refrigerant (HR) from the high-temperature evaporator 51 and the low-temperature evaporated refrigerant (LR) evaporated from the low-temperature evaporator and guides it to the compressor (10). A flow path formed to That is, the first mixed refrigerant passage 11 is a passage connecting the refrigerant mixer 15 to be described later and the suction port of the compressor 10 .

상기 제2혼합냉매 유로(12)는, 상기 압축기(10)의 토출구와 상기 제1응축기(21)의 흡입구를 연결하여, 상기 압축기(10)에서 압축된 혼합냉매(MR)를 상기 제1응축기(21)로 안내하는 유로이다.The second mixed refrigerant flow path 12 connects the discharge port of the compressor 10 and the suction port of the first condenser 21 to transfer the mixed refrigerant MR compressed in the compressor 10 to the first condenser. (21) is the flow path.

상기 제3혼합냉매 유로(13)는, 상기 제1응축기(21)의 토출구와 상기 기액분리기(30)를 연결하여, 상기 제1응축기(21)에서 나온 2상의 혼합냉매(MR)를 상기 기액분리기(30)로 안내하도록 형성된 유로이다. The third mixed refrigerant flow path 13 connects the discharge port of the first condenser 21 and the gas-liquid separator 30 to transfer the two-phase mixed refrigerant (MR) from the first condenser 21 to the gas-liquid It is a flow path formed to guide to the separator (30).

상기 고온증발 냉매유로(110)는, 상기 고온증발 냉매(HR)만이 흐르는 유로이다.The high-temperature evaporated refrigerant passage 110 is a passage through which only the high-temperature evaporated refrigerant HR flows.

상기 고온증발 냉매유로(110)는, 상기 기액 분리기(30)의 액상 냉매 토출구와 상기 제1팽창밸브(41)를 연결하는 제1고온증발 냉매유로(111)와, 상기 제1팽창밸브(41)의 토출구와 상기 고온 증발기(51)를 연결하는 제2고온증발 냉매유로(112)와, 상기 고온 증발기(51)의 토출구와 상기 냉매 혼합기(15)를 연결하는 제3고온증발 냉매유로(113)를 포함한다. The high-temperature evaporative refrigerant passage 110 includes a first high-temperature evaporative refrigerant passage 111 connecting the liquid refrigerant outlet of the gas-liquid separator 30 and the first expansion valve 41 , and the first expansion valve 41 . ) a second high-temperature evaporating refrigerant passage 112 connecting the discharge port of the high-temperature evaporator 51 and a third high-temperature evaporating refrigerant passage 113 connecting the discharge port of the high-temperature evaporator 51 and the refrigerant mixer 15 . ) is included.

상기 제3고온증발 냉매유로(113)에는 상기 고온증발 냉매(HR)의 역유동을 방지하기 위한 제1체크밸브(61)가 설치된다.A first check valve 61 is installed in the third high-temperature evaporative refrigerant passage 113 to prevent the reverse flow of the high-temperature evaporative refrigerant (HR).

상기 저온증발 냉매유로(120)는, 상기 저온증발 냉매(LR)만이 흐르는 유로이다. The low-temperature evaporation refrigerant passage 120 is a passage through which only the low-temperature evaporation refrigerant LR flows.

상기 저온증발 냉매유로(120)는, 상기 기액 분리기(30)의 기상냉매 토출구와 상기 제2응축기(22)의 흡입구를 연결하는 제1저온증발 냉매유로(121)와, 상기 제2응축기(22)의 토출구와 상기 제2팽창밸브(42)를 연결하는 제2저온증발 냉매유로(122), 상기 제2팽창밸브(42)의 토출구와 상기 저온 증발기(52)를 연결하는 제3저온증발 냉매유로(123)와, 상기 저온 증발기(52)의 토출유로와 냉매 혼합기(15)를 연결하는 제4저온증발 냉매유로(124)를 포함한다. The low-temperature evaporation refrigerant passage 120 includes a first low-temperature evaporation refrigerant passage 121 connecting the gas-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 30 and the inlet of the second condenser 22, and the second condenser 22 ) a second low-temperature evaporative refrigerant passage 122 connecting the outlet of the second expansion valve 42 and the third low-temperature evaporating refrigerant connecting the outlet of the second expansion valve 42 and the low-temperature evaporator 52 . It includes a flow path 123 and a fourth low-temperature evaporation refrigerant flow path 124 connecting the discharge flow path of the low-temperature evaporator 52 and the refrigerant mixer 15 .

상기 제4저온증발 냉매유로(124)에는 냉매의 역유동을 방지하기 위한 제2체크밸브(62)가 설치된다.A second check valve 62 for preventing reverse flow of the refrigerant is installed in the fourth low-temperature evaporative refrigerant passage 124 .

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 활용한 냉동 시스템의 작동을 설명하면, 다음과 같다.The operation of the refrigeration system using the multiple evaporator using the non-azeotropic mixed refrigerant according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described as follows.

상기 냉동 시스템은, 끓는점이 서로 다른 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매(LR)가 혼합된 혼합냉매(MR)를 사용하는 바, 이하, 상기 고온증발 냉매(HR)는 R600a이고, 상기 저온증발 냉매(LR)는 R290인 것으로 예를 들어 설명한다. The refrigeration system uses a mixed refrigerant (MR) in which the high-temperature evaporation refrigerant (HR) and the low-temperature evaporation refrigerant (LR) having different boiling points are mixed. Hereinafter, the high-temperature evaporation refrigerant (HR) is R600a, The low-temperature evaporation refrigerant (LR) will be described as an example of R290.

상기 압축기(10)에서는 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매(LR)가 혼합된 상태의 혼합냉매(MR)가 압축된다. 상기 압축기(10)에서 압축된 혼합냉매(MR)는 상기 제1응축기(21)로 유입된다.In the compressor 10 , the mixed refrigerant MR in a state in which the high-temperature evaporated refrigerant HR and the low-temperature evaporated refrigerant LR are mixed is compressed. The mixed refrigerant MR compressed in the compressor 10 is introduced into the first condenser 21 .

상기 제1응축기(21)에서는 상기 혼합냉매(MR)와 상기 외부 유체가 열교환되고, 상기 혼합냉매(MR) 중 일부 냉매만이 1차로 응축된다. In the first condenser 21 , the mixed refrigerant MR and the external fluid exchange heat, and only some refrigerants among the mixed refrigerant MR are primarily condensed.

상기 제1응축기(21)로 유입되는 상기 외부 유체는 상기 제2응축기(22)에서 열교환되어 나온 외부 유체이다. The external fluid flowing into the first condenser 21 is an external fluid that is heat-exchanged in the second condenser 22 .

상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매(LR)는 서로 끓는점이 다르기 때문에, 상기 제1응축기(21)에서 응축되는 시점이 다르다. 즉, 상기 제1응축기(21)에서 기상의 혼합냉매(MR)를 냉각할 때, 상기 혼합냉매(MR) 중에서 끓는점이 상대적으로 높은 냉매인 상기 고온증발 냉매(HR)만이 먼저 응축되어 액상이 된다. 상기 제1응축기(21)의 상기 제1응축유로(21a)의 길이는, 상기 고온증발 냉매(HR)만이 응축 가능한 길이로 설정된다. 즉, 상기 제1응축기(21)는 상기 고온증발 냉매(HR)만 응축시키고 상기 저온증발 냉매(LR)는 응축되기 이전에 2상의 혼합냉매(MR)를 토출한다. Since the boiling points of the high-temperature evaporating refrigerant HR and the low-temperature evaporating refrigerant LR are different from each other, the condensing points in the first condenser 21 are different. That is, when cooling the mixed refrigerant (MR) in the gas phase in the first condenser 21, only the high-temperature evaporative refrigerant (HR), which is a refrigerant having a relatively high boiling point among the mixed refrigerants (MR), is first condensed and becomes a liquid phase. . The length of the first condensing passage 21a of the first condenser 21 is set to a length in which only the high-temperature evaporation refrigerant HR can be condensed. That is, the first condenser 21 condenses only the high-temperature evaporation refrigerant HR, and discharges the two-phase mixed refrigerant MR before the low-temperature evaporation refrigerant LR is condensed.

따라서 상기 제1응축기(21)에서는 액상의 상기 고온증발 냉매(HR)와 기상의 상기 저온증발 냉매(LR)가 혼합된 상태인 2상의 혼합냉매(MR)가 토출된다. 상기 제1응축기(21)에서 토출된 2상의 혼합냉매(MR)는 상기 기액 분리기(30)로 유입된다. Accordingly, the first condenser 21 discharges the two-phase mixed refrigerant MR in a state in which the liquid high-temperature evaporated refrigerant HR and the gaseous low-temperature evaporated refrigerant LR are mixed. The two-phase mixed refrigerant MR discharged from the first condenser 21 is introduced into the gas-liquid separator 30 .

상기 기액 분리기(30)에서는, 상기 제1응축기(21)에서 토출된 상기 2상의 혼합냉매(MR)를 분별 증류하여, 기상의 저온증발 냉매(LR)와 액상의 고온증발 냉매(HR)로 분리한다.In the gas-liquid separator 30, the two-phase mixed refrigerant (MR) discharged from the first condenser 21 is fractionally distilled and separated into a gaseous low-temperature evaporated refrigerant (LR) and a liquid high-temperature evaporated refrigerant (HR). do.

상기 기액 분리기(30)에서 분리된 액상의 상기 고온증발 냉매(HR)는 상기 제1고온증발 냉매유로(111)를 통해 상기 제1팽창밸브(41)로 유입되고, 상기 기액 분리기(30)에서 분리된 기상의 상기 저온증발 냉매(LR)는 상기 제1저온증발 냉매유로(121)를 통해 상기 제2응축기(22)로 유입된다. The high-temperature evaporative refrigerant (HR) in the liquid phase separated by the gas-liquid separator 30 flows into the first expansion valve 41 through the first high-temperature evaporative refrigerant passage 111, and in the gas-liquid separator 30 The separated gaseous low-temperature evaporative refrigerant LR flows into the second condenser 22 through the first low-temperature evaporative refrigerant passage 121 .

즉, 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매는 상기 기액 분리기(30)에서 분리되어, 서로 다른 유로로 흐르게 된다.That is, the high-temperature evaporative refrigerant HR and the low-temperature evaporative refrigerant are separated in the gas-liquid separator 30 and flow through different flow paths.

상기 기액 분리기(30)에서 분리된 액상의 상기 고온증발 냉매(HR)는 상기 제1팽창밸브(41)로 유입된다. The high-temperature evaporative refrigerant (HR) in the liquid phase separated by the gas-liquid separator 30 is introduced into the first expansion valve 41 .

상기 제1팽창밸브(41)는, 상기 고온증발 냉매(HR)를 미리 설정된 제1증발 압력까지 팽창시킨다. 이 때, 상기 제어부는, 상기 제1팽창밸브(41)의 개도율을 제어하여, 상기 고온증발 냉매(HR)를 미리 설정된 고온 증발온도 범위에 대응하는 제1증발 압력으로 팽창시키도록 제어할 수 있다. The first expansion valve 41 expands the high-temperature evaporation refrigerant HR to a preset first evaporation pressure. At this time, the controller may control the opening rate of the first expansion valve 41 to expand the high-temperature evaporating refrigerant (HR) to a first evaporating pressure corresponding to a preset high-temperature evaporating temperature range. have.

상기 제1팽창밸브(41)에서 팽창된 상기 고온증발 냉매(HR)는 상기 제2고온증발 냉매유로(112)를 통해 상기 고온 증발기(51)로 유입된다.The high-temperature evaporative refrigerant HR expanded by the first expansion valve 41 flows into the high-temperature evaporator 51 through the second high-temperature evaporative refrigerant passage 112 .

상기 고온 증발기(51)로 유입된 상기 고온증발 냉매(HR)는 미리 설정된 고온 증발온도 범위에서 증발한 후 토출된다. 여기서, 상기 고온 증발온도 범위는, 냉장 요구 온도에 따라 설정될 수 있다. 따라서 상기 고온 증발기(51)는 냉장 요구 온도를 만족시킬 수 있다. The high-temperature evaporation refrigerant HR introduced into the high-temperature evaporator 51 is discharged after evaporating within a preset high-temperature evaporation temperature range. Here, the high-temperature evaporation temperature range may be set according to the refrigeration required temperature. Therefore, the high-temperature evaporator 51 may satisfy the required refrigeration temperature.

한편, 상기 기액 분리기(30)에서 분리된 기상의 상기 저온증발 냉매(LR)는 상기 제2응축기(22)로 유입된다.Meanwhile, the low-temperature evaporation refrigerant (LR) in the gas phase separated by the gas-liquid separator 30 is introduced into the second condenser 22 .

상기 제2응축기(22)에서는 상기 저온증발 냉매(LR)가 상기 외부 유체와 열교환되어 응축된다. In the second condenser 22 , the low-temperature evaporation refrigerant LR is condensed by heat exchange with the external fluid.

상기 제2응축기(22)에서 응축되어 나온 액상의 상기 저온증발 냉매(LR)는 상기 제2팽창밸브(42)로 유입된다.The liquid low-temperature evaporating refrigerant LR condensed from the second condenser 22 flows into the second expansion valve 42 .

상기 제2팽창밸브(42)는, 상기 저온증발 냉매를 미리 설정된 제2증발 압력까지 팽창시킨다. 이 때, 상기 제어부는, 상기 제2팽창밸브(42)의 개도율을 제어하여, 상기 저온증발 냉매를 미리 설정된 저온 증발온도 범위에 대응하는 제2증발 압력으로 팽창시키도록 제어할 수 있다.The second expansion valve 42 expands the low-temperature evaporation refrigerant to a preset second evaporation pressure. In this case, the controller may control the opening rate of the second expansion valve 42 to expand the low-temperature evaporating refrigerant to a second evaporating pressure corresponding to a preset low-temperature evaporating temperature range.

상기 제1증발 압력과 상기 제2증발 압력은 동일하도록 제어되는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고 상기 제1증발 압력과 상기 제2증발 압력은 서로 다르도록 제어되되 유동이 원활하도록 상기 제1증발 압력과 상기 제2증발 압력의 차이가 소정의 범위 이내이도록 제어되는 것이 바람직하다. The first evaporation pressure and the second evaporation pressure will be described as an example of being controlled to be the same. However, the present invention is not limited thereto, and the first evaporation pressure and the second evaporation pressure are controlled to be different from each other, but it is preferable that the difference between the first evaporation pressure and the second evaporation pressure is controlled to be within a predetermined range so that the flow is smooth. do.

상기 제2팽창밸브(42)에서 상기 제2증발 압력으로 팽창된 상기 저온증발 냉매는 상기 제3저온증발 냉매유로(123)를 통해 상기 저온 증발기(52)로 유입된다.The low-temperature evaporative refrigerant expanded by the second evaporating pressure in the second expansion valve 42 flows into the low-temperature evaporator 52 through the third low-temperature evaporative refrigerant passage 123 .

상기 저온 증발기(52)로 유입된 상기 저온증발 냉매는 미리 설정된 저온 증발온도 범위에서 증발한 후 토출된다. 상기 저온증발온도 범위는 냉동 요구 온도에 따라 설정된다. 따라서, 상기 저온 증발기(52)는 상기 냉장 요구 온도보다 낮은 냉동 요구 온도를 만족시킬 수 있다. The low-temperature evaporation refrigerant introduced into the low-temperature evaporator 52 is discharged after evaporating within a preset low-temperature evaporation temperature range. The low-temperature evaporation temperature range is set according to the refrigeration required temperature. Accordingly, the low-temperature evaporator 52 may satisfy the refrigeration demand temperature lower than the refrigeration demand temperature.

상기와 같이, 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매(LR)가 혼합된 혼합냉매(MR)는 상기 기액 분리기(30)에서 분리된 후, 서로 다른 유로를 통과하게 된다. 즉, 상기 고온증발 냉매(HR)는 상기 제1팽창밸브(41)와 상기 고온 증발기(51)를 통과하고, 상기 저온증발 냉매는 상기 제2응축기(22), 상기 제2팽창밸브(42) 및 상기 저온 증발기(52)를 통과하게 된다. As described above, the mixed refrigerant MR in which the high temperature evaporation refrigerant HR and the low temperature evaporation refrigerant LR are mixed is separated in the gas-liquid separator 30 and then passes through different flow paths. That is, the high-temperature evaporative refrigerant HR passes through the first expansion valve 41 and the high-temperature evaporator 51 , and the low-temperature evaporative refrigerant passes through the second condenser 22 and the second expansion valve 42 . and the low temperature evaporator 52 .

상기 고온 증발기(51)에서 나온 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온 증발기(52)에서 나온 상기 저온증발 냉매는 상기 냉매 혼합기(15)에서 다시 혼합된 후, 상기 압축기(10)로 다시 흡입된다. The high-temperature evaporation refrigerant HR from the high-temperature evaporator 51 and the low-temperature evaporation refrigerant from the low-temperature evaporator 52 are mixed again in the refrigerant mixer 15 and then sucked back into the compressor 10 .

상기와 같이 구성된 본 발명에서는, 상기 제1응축기(21)와 상기 제2응축기(22)를 직렬로 연결되어 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매(LR)의 끓는점의 차이를 이용하여, 상기 제1응축기(21)와 상기 제2응축기(22)에서 각각 응축시킴으로써, 온도차에 의한 비가역 손실을 줄여 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다. 비가역손실은 외부 유체와 냉매의 온도차가 클수록 크다. 본 실시예에서는, 상기 제2응축기(22)에서 상기 저온증발 냉매(LR)와 열교환하여 온도가 상승한 상기 외부 유체가 상기 제1응축기(21)로 유입되어 상기 제1응축기(21)에서 상기 고온증발 냉매(HR)와 열교환하도록 구성된다. 따라서 상기 제2응축기(22)에서 상기 외부 유체와 상기 저온증발 냉매(LR)의 온도 차이, 상기 제1응축기(21)에서 상기 외부 유체와 상기 고온증발 냉매(HR)의 온도 차이가 응축기가 하나인 경우의 온도차에 비해 줄어들기 때문에, 온도차에 의한 비가역 손실이 줄어들 수 있다. In the present invention configured as described above, the first condenser 21 and the second condenser 22 are connected in series using the difference in boiling point between the high-temperature evaporative refrigerant (HR) and the low-temperature evaporative refrigerant (LR). , by condensing each in the first condenser 21 and the second condenser 22, it is possible to reduce the irreversible loss due to the temperature difference to improve the efficiency of the system. The irreversible loss increases as the temperature difference between the external fluid and the refrigerant increases. In this embodiment, the external fluid whose temperature is increased by exchanging heat with the low-temperature evaporation refrigerant (LR) in the second condenser 22 is introduced into the first condenser 21, and the high temperature in the first condenser 21 It is configured to heat exchange with the evaporation refrigerant (HR). Therefore, the temperature difference between the external fluid and the low-temperature evaporating refrigerant (LR) in the second condenser 22, and the temperature difference between the external fluid and the high-temperature evaporating refrigerant (HR) in the first condenser 21 is one condenser Since it is reduced compared to the temperature difference in the case of , irreversible loss due to the temperature difference may be reduced.

또한, 상기 고온 증발기(51)와 상기 저온 증발기(52)가 병렬로 설치되어, 고온증발 냉매(HR)와 저온증발 냉매(LR)가 서로 다른 유로를 통과하면서 각각 서로 다른 증발온도에서 증발되도록 구성됨으로써, 고온 증발기와 저온 증발기 사이에 서로 영향을 주지 않으므로, 냉장 요구온도와 냉동 요구온도를 각각 만족시키는 데 용이한 이점이 있다.In addition, the high-temperature evaporator 51 and the low-temperature evaporator 52 are installed in parallel so that the high-temperature evaporating refrigerant (HR) and the low-temperature evaporating refrigerant (LR) are evaporated at different evaporation temperatures while passing through different flow paths. As a result, there is no mutual influence between the high-temperature evaporator and the low-temperature evaporator, and thus, there is an advantage in that it is easy to satisfy the required refrigeration temperature and the required freezing temperature, respectively.

또한, 상기 고온 증발기(51)와 상기 저온 증발기(52)에서 각각 온도 분포를 균일하게 유지할 수 있으므로, 균일한 온도를 유지해야 하는 냉장실 또는 냉동실의 조건을 균일하게 유지시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, since the temperature distribution in each of the high-temperature evaporator 51 and the low-temperature evaporator 52 can be maintained uniformly, there is an advantage in that the conditions of the refrigerating compartment or the freezing compartment, which must maintain a uniform temperature, can be uniformly maintained.

또한, 상기 고온증발 냉매(HR)는 상기 고온 증발기(51)에서 증발되고, 상기 저온증발 냉매(LR)는 상기 저온 증발기(52)에서 증발된 후, 상기 냉매 혼합기(15)를 통해 다시 혼합된 상태로 상기 압축기(10)로 흡입되기 때문에, 상기 압축기(10)의 압축비가 증가하는 것이 방지되어 상기 압축기의 소비동력이 감소될 수 있다. In addition, the high-temperature evaporation refrigerant (HR) is evaporated in the high-temperature evaporator 51, and the low-temperature evaporation refrigerant (LR) is evaporated in the low-temperature evaporator 52, and then mixed again through the refrigerant mixer 15. Since it is sucked into the compressor 10 in a state of being, an increase in the compression ratio of the compressor 10 is prevented, so that the power consumption of the compressor can be reduced.

즉, 종래에 R600a만을 단일 냉매로 사용하는 경우, 약 ??25℃도의 증발온도를 가지게 하기 위해서는 대기압보다 낮은 약 58kPa의 증발 압력으로 운전해야하기 때문에, 압축기의 흡입 압력이 낮아져서 압축비가 증가하게 되어 시스템의 성능 계수가 낮아지는 문제점이 있다. 즉, 냉장 또는 냉동 요구온도에 대응되는 증발온도가 낮을수록 냉매의 증발 압력이 더욱 낮게 설정되어야 하므로, 압축기의 흡입 압력이 낮아져서 압축기의 소모 동력이 커지는 문제점이 있었다. That is, when only R600a is used as a single refrigerant in the prior art, in order to have an evaporation temperature of about ??25° C., it is necessary to operate at an evaporation pressure of about 58 kPa, which is lower than atmospheric pressure. There is a problem in that the coefficient of performance of the system is lowered. That is, the lower the evaporation temperature corresponding to the refrigeration or freezing temperature is, the lower the evaporation pressure of the refrigerant must be set.

그러나, 본 실시예에서 상기 고온증발 냉매(HR)인 R600a와 상기 저온증발 냉매(LR)인 R290을 혼합한 혼합냉매를 사용하기 때문에, 상기 고온 증발기(51)와 상기 저온 증발기(52)의 증발 압력이 200kPa이라고 한다면, 상기 고온 증발기(51)에서 상기 고온증발 냉매(HR)는 약 7℃의 증발온도를 가질 수 있고, 상기 저온 증발기(52)를 통과하는 상기 저온증발 냉매(LR)는 약 ??25℃의 증발온도를 가질 수 있다. 따라서, 단일 냉매를 사용하는 경우와 비교할 때, 냉장 또는 냉동 요구온도에 각각 대응되도록 증발온도를 낮출 수 있으면서도 냉매의 증발 압력은 높게 설정될 수 있으므로, 상기 압축기(10)의 흡입 압력이 소정 압력 이상으로 확보 가능하여 상기 압축기(10)의 압축비는 감소되어 압축기의 소모 동력을 최소화시킬 수 있는 이점이 있다. However, in this embodiment, since a mixed refrigerant obtained by mixing R600a, which is the high-temperature evaporation refrigerant (HR), and R290, which is the low-temperature evaporation refrigerant (LR) is used, the high-temperature evaporator 51 and the low-temperature evaporator 52 are evaporated. If the pressure is 200 kPa, the high temperature evaporation refrigerant (HR) in the high temperature evaporator 51 may have an evaporation temperature of about 7 °C, and the low temperature evaporation refrigerant (LR) passing through the low temperature evaporator 52 is about It may have an evaporation temperature of ??25°C. Therefore, compared to the case of using a single refrigerant, the evaporation pressure of the refrigerant can be set high while the evaporation temperature can be lowered to correspond to the refrigeration or refrigeration required temperature, respectively, so that the suction pressure of the compressor 10 is higher than a predetermined pressure. , so that the compression ratio of the compressor 10 is reduced, there is an advantage that the power consumption of the compressor can be minimized.

또한, 종래에 복수의 증발기들을 직렬로 연결하는 경우, 후단에 설치된 증발기의 성능이 전단에 설치된 증발기의 영향을 받게 되므로, 냉장실의 운전 조건이 냉동실의 운전 조건을 유지하는데 영향을 주게 되는 문제점이 있었다. In addition, when a plurality of evaporators are connected in series in the prior art, the performance of the evaporator installed at the rear stage is affected by the evaporator installed at the front stage. .

그러나, 본 발명에서는 복수의 증발기들이 병렬 설치되고 서로 증발 온도에 영향을 주지 않으므로, 냉장실과 냉동실의 운전조건을 각각 유지하는데 용이하다. However, in the present invention, since a plurality of evaporators are installed in parallel and do not affect each other's evaporation temperature, it is easy to maintain the operating conditions of the refrigerating compartment and the freezing compartment, respectively.

표 1은 증발 압력에 따른 고온증발 냉매(HR)와 저온증발 냉매(LR)의 포화온도(증발온도)를 나타낸 것이고, 도 2는 냉매의 조성비와 증발 압력에 따른 증발 온도 변화를 나타낸 그래프이다. Table 1 shows the saturation temperature (evaporation temperature) of the high-temperature evaporating refrigerant (HR) and the low-temperature evaporating refrigerant (LR) according to the evaporation pressure, and FIG. 2 is a graph showing the change in the evaporation temperature according to the composition ratio of the refrigerant and the evaporation pressure.

도 2a를 참조하면, 증발 압력이 100kPa일 때를 나타내고, 도 2b는 증발 압력이 1000kPa일 때를 나타낸다. Referring to FIG. 2A , it shows when the evaporation pressure is 100 kPa, and FIG. 2B shows when the evaporation pressure is 1000 kPa.

표 1 및 도 2a를 참조하면, 증발 압력(포화 압력)이 100kPa일 때, 상기 고온 증발기(51)에서 상기 고온증발 냉매(HR)의 증발온도는 약 ??12.085℃이고, 상기 저온 증발기(52)에서 상기 저온증발 냉매의 증발온도는 약 ??42.412℃이므로, 동일한 증발 압력에서도 서로 다른 증발 온도를 만족시킬 수 있다. Referring to Table 1 and FIG. 2A, when the evaporation pressure (saturation pressure) is 100 kPa, the evaporation temperature of the high-temperature evaporating refrigerant (HR) in the high-temperature evaporator 51 is about ??12.085° C., and the low-temperature evaporator 52 ), since the evaporation temperature of the low-temperature evaporation refrigerant is about ??42.412°C, different evaporation temperatures can be satisfied even at the same evaporation pressure.

또한, 표 1 및 도 2b를 참조하면, 증발 압력(포화 압력)이 1000kPa일 때, 상기 고온 증발기(51)에서 상기 고온증발 냉매(HR)의 증발온도는 약 66.186℃이고, 상기 저온 증발기(52)에서 상기 저온증발 냉매의 증발온도는 약 26.942℃이므로, 동일한 증발 압력에서도 서로 다른 증발 온도를 만족시킬 수 있다. In addition, referring to Tables 1 and 2b, when the evaporation pressure (saturation pressure) is 1000 kPa, the evaporation temperature of the high temperature evaporation refrigerant (HR) in the high temperature evaporator 51 is about 66.186 ° C., the low temperature evaporator 52 ), since the evaporation temperature of the low-temperature evaporation refrigerant is about 26.942°C, different evaporation temperatures can be satisfied even at the same evaporation pressure.

Figure 112021044279148-pat00001
Figure 112021044279148-pat00001

한편, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템을 나타낸 도면이다.Meanwhile, FIG. 3 is a view showing a refrigeration system including multiple evaporators using a non-azeotropic mixed refrigerant according to a second embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템은, 고온 증발기(51)에서 나온 고온증발 냉매(HR)와 제2응축기(22)에서 나온 저온증발 냉매(LR)를 열교환시키는 중간 열교환기(200)를 포함하는 것과, 고온증발 냉매유로(210)와 저온증발 냉매유로(22)의 구성이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 유사 구성에 대해 동일 부호를 사용하고 상세한 설명은 생략하고, 상이한 구성 및 작용을 중심으로 상세히 설명한다.Referring to FIG. 3 , a refrigeration system including a multiple evaporator using a non-azeotropic mixed refrigerant according to a second embodiment of the present invention includes a high-temperature evaporating refrigerant (HR) from a high-temperature evaporator 51 and a second condenser (22). Including an intermediate heat exchanger 200 for exchanging heat with the low-temperature evaporated refrigerant (LR) from Since the other components and actions are similar, the same reference numerals are used for similar components, detailed descriptions are omitted, and different configurations and actions will be mainly described in detail.

상기 중간 열교환기(200)는, 상기 고온증발 냉매유로(210)와 상기 저온증발 냉매유로(220)사이에 설치되어, 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매(LR)를 열교환시키는 내부 열교환기이다.The intermediate heat exchanger 200 is installed between the high-temperature evaporated refrigerant passage 210 and the low-temperature evaporated refrigerant passage 220 to exchange heat between the high-temperature evaporated refrigerant (HR) and the low-temperature evaporated refrigerant (LR). is a heat exchanger.

상기 중간 열교환기(200)는, 상기 고온 증발기(51)에서 증발한 저압의 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 제2응축기(22)에서 응축된 고압의 상기 저온증발 냉매(LR)를 열교환시켜, 상기 고압의 저온증발 냉매(LR)를 과냉시키는 역할을 한다.The intermediate heat exchanger 200 exchanges heat with the low-pressure high-temperature evaporated refrigerant (HR) evaporated in the high-temperature evaporator 51 and the high-pressure low-temperature evaporated refrigerant (LR) condensed in the second condenser 22, , serves to supercool the high-pressure low-temperature evaporation refrigerant (LR).

따라서, 상기 제2응축기(22)로 유입되는 외부 유체의 온도가 설정 온도보다 높거나 유량이 설정 유량보다 낮을 경우 상기 저온증발 냉매가 충분히 응축되지 못하고 적어도 일부가 기상 상태로 제2팽창밸브(42)로 유입되는 현상을 방지할 수 있다. Therefore, when the temperature of the external fluid flowing into the second condenser 22 is higher than the set temperature or the flow rate is lower than the set flow rate, the low-temperature evaporating refrigerant is not sufficiently condensed and at least a portion of the second expansion valve 42 is in a gaseous state. ) can be prevented.

상기 고온증발 냉매유로(210)는, 상기 기액 분리기(30)에서 분리된 상기 고온증발 냉매(HR)만이 흐르도록 형성된 유로이다.The high-temperature evaporative refrigerant passage 210 is a passage formed so that only the high-temperature evaporative refrigerant (HR) separated from the gas-liquid separator 30 flows.

상기 고온증발 냉매유로(210)는, 상기 기액 분리기(30)의 액상 냉매 토출구와 상기 제1팽창밸브(41)를 연결하는 제1고온증발 냉매유로(211)와, 상기 제1팽창밸브(41)의 토출구와 상기 고온 증발기(51)를 연결하는 제2고온증발 냉매유로(212)와, 상기 고온 증발기(51)의 토출구와 상기 중간 열교환기(200)를 연결하는 제3고온증발 냉매유로(213)와, 상기 중간 열교환기(200)의 토출구와 상기 냉매 혼합기(15)를 연결하는 제4고온증발 냉매유로(214)를 포함한다. The high-temperature evaporative refrigerant passage 210 includes a first high-temperature evaporative refrigerant passage 211 connecting the liquid refrigerant outlet of the gas-liquid separator 30 and the first expansion valve 41 , and the first expansion valve 41 . ) a second high-temperature evaporative refrigerant passage 212 connecting the outlet of the high-temperature evaporator 51 and a third high-temperature evaporating refrigerant passage connecting the outlet of the high-temperature evaporator 51 and the intermediate heat exchanger 200 ( 213) and a fourth high-temperature evaporative refrigerant passage 214 connecting the outlet of the intermediate heat exchanger 200 and the refrigerant mixer 15.

상기 제4고온증발 냉매유로(214)에는 상기 고온증발 냉매(HR)의 역유동을 방지하기 위한 제1체크밸브(61)가 설치된다.A first check valve 61 is installed in the fourth high-temperature evaporative refrigerant passage 214 to prevent the reverse flow of the high-temperature evaporative refrigerant (HR).

상기 저온증발 냉매유로(220)는, 상기 기액 분리기(30)에서 분리된 상기 저온증발 냉매만이 흐르도록 형성된 유로이다. The low-temperature evaporative refrigerant passage 220 is a passage formed so that only the low-temperature evaporated refrigerant separated by the gas-liquid separator 30 flows.

상기 저온증발 냉매 유로(220)는, 상기 기액 분리기(30)의 기상냉매 토출구와 상기 제2응축기(22)의 흡입구를 연결하는 제1저온증발 냉매유로(221)와, 상기 제2응축기(22)의 토출구와 상기 중간 열교환기(200)를 연결하는 제2저온증발 냉매유로(222)와, 상기 중간 열교환기(200)의 토출구와 상기 제2팽창밸브(42)를 연결하는 제3저온증발 냉매유로(223), 상기 제2팽창밸브(42)의 토출구와 상기 저온 증발기(52)를 연결하는 제4저온증발 냉매유로(224)와, 상기 저온 증발기(52)의 토출유로와 냉매 혼합기(15)를 연결하는 제5저온증발 냉매유로(225)를 포함한다. The low-temperature evaporative refrigerant passage 220 includes a first low-temperature evaporative refrigerant passage 221 connecting the gas-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 30 and the inlet of the second condenser 22, and the second condenser 22 ) a second low-temperature evaporation refrigerant passage 222 connecting the outlet of the intermediate heat exchanger 200 and the third low-temperature evaporation connecting the outlet of the intermediate heat exchanger 200 and the second expansion valve 42 . A refrigerant passage 223, a fourth low-temperature evaporating refrigerant passage 224 connecting the outlet of the second expansion valve 42 and the low-temperature evaporator 52, a discharge passage of the low-temperature evaporator 52, and a refrigerant mixer ( 15) and a fifth low-temperature evaporative refrigerant passage 225 for connecting them.

상기 제5저온증발 냉매유로(225)에는 냉매의 역유동을 방지하기 위한 제2체크밸브(62)가 설치된다.A second check valve 62 for preventing reverse flow of the refrigerant is installed in the fifth low-temperature evaporative refrigerant passage 225 .

상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 활용한 냉동 시스템의 작동을 설명하면, 다음과 같다.The operation of the refrigeration system using the multiple evaporator using the azeotropic mixed refrigerant according to the second embodiment of the present invention configured as described above will be described as follows.

상기 냉동 시스템은, 끓는점이 서로 다른 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매(LR)가 혼합된 혼합냉매를 사용하는 바, 이하, 상기 고온증발 냉매(HR)는 R600a이고, 상기 저온증발 냉매(LR)는 R290인 것으로 예를 들어 설명한다. The refrigeration system uses a mixed refrigerant in which the high-temperature evaporation refrigerant (HR) and the low-temperature evaporation refrigerant (LR) having different boiling points are mixed. Hereinafter, the high-temperature evaporation refrigerant (HR) is R600a, and the low-temperature evaporation The refrigerant (LR) is described as an example of R290.

상기 압축기(10)에서는 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매(LR)가 혼합된 상태의 혼합냉매가 압축된다. 상기 압축기(10)에서 압축된 혼합냉매는 상기 제1응축기(21)로 유입된다.In the compressor 10 , the mixed refrigerant in a state in which the high-temperature evaporated refrigerant HR and the low-temperature evaporated refrigerant LR are mixed is compressed. The mixed refrigerant compressed in the compressor 10 is introduced into the first condenser 21 .

상기 제1응축기(21)에서는 상기 혼합냉매와 상기 외부 유체가 열교환되고, 상기 혼합냉매 중 일부 냉매만이 1차로 응축된다. In the first condenser 21, the mixed refrigerant and the external fluid exchange heat, and only some refrigerants among the mixed refrigerant are primarily condensed.

상기 제1응축기(21)로 유입되는 상기 외부 유체는 상기 제2응축기(22)를 통과하면서 1차 열교환된 유체이다.The external fluid flowing into the first condenser 21 is a primary heat-exchanged fluid while passing through the second condenser 22 .

또한, 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매(LR)는 서로 끓는점이 다르기 때문에, 상기 제1응축기(21)에서 응축되는 시점이 다르다. 따라서, 상기 제1응축기(21)에서는 끓는점이 상대적으로 높은 상기 고온증발 냉매(HR)만이 먼저 응축되어 액상이 된다. 상기 제1응축기(21)의 상기 제1응축유로(21a)의 길이는, 상기 고온증발 냉매(HR)만이 응축되도록 설정된다. 즉, 상기 제1응축기(21)는 상기 고온증발 냉매(HR)만 응축시키고 상기 저온증발 냉매(LR)는 응축되기 이전에 2상의 혼합냉매를 토출한다. In addition, since the boiling points of the high-temperature evaporating refrigerant HR and the low-temperature evaporating refrigerant LR are different from each other, the time points at which they are condensed in the first condenser 21 are different. Accordingly, in the first condenser 21, only the high-temperature evaporating refrigerant HR having a relatively high boiling point is first condensed into a liquid phase. The length of the first condensing passage 21a of the first condenser 21 is set so that only the high-temperature evaporation refrigerant HR is condensed. That is, the first condenser 21 condenses only the high-temperature evaporation refrigerant HR, and discharges the two-phase mixed refrigerant before the low-temperature evaporation refrigerant LR is condensed.

상기 제1응축기(21)에서는 액상의 상기 고온증발 냉매(HR)와 기상의 상기 저온증발 냉매(LR)가 혼합된 상태인 2상의 혼합냉매가 토출된다. 상기 제1응축기(21)에서 토출된 2상의 혼합냉매는 상기 기액 분리기(30)로 유입된다. The first condenser 21 discharges a two-phase mixed refrigerant in which the liquid high-temperature evaporated refrigerant HR and the gaseous low-temperature evaporated refrigerant LR are mixed. The two-phase mixed refrigerant discharged from the first condenser (21) flows into the gas-liquid separator (30).

상기 기액 분리기(30)에서는, 상기 제1응축기(21)에서 토출된 상기 2상의 혼합냉매를 기상의 저온증발 냉매(LR)와 액상의 고온증발 냉매(HR)로 분리한다.In the gas-liquid separator 30 , the two-phase mixed refrigerant discharged from the first condenser 21 is separated into a gaseous low-temperature evaporated refrigerant (LR) and a liquid high-temperature evaporated refrigerant (HR).

상기 기액 분리기(30)에서 분리된 액상의 상기 고온증발 냉매(HR)는 상기 제1고온증발 냉매유로(111)를 통해 상기 제1팽창밸브(41)로 유입되고, 상기 기액 분리기(30)에서 분리된 기상의 상기 저온증발 냉매(LR)는 상기 제1저온증발 냉매유로(121)를 통해 상기 제2응축기(22)로 유입된다. The high-temperature evaporative refrigerant (HR) in the liquid phase separated by the gas-liquid separator 30 flows into the first expansion valve 41 through the first high-temperature evaporative refrigerant passage 111, and in the gas-liquid separator 30 The separated gaseous low-temperature evaporative refrigerant LR flows into the second condenser 22 through the first low-temperature evaporative refrigerant passage 121 .

즉, 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온증발 냉매(LR)는 상기 기액 분리기(30)에서 분리되어, 서로 다른 유로로 흐르게 된다. That is, the high-temperature evaporation refrigerant HR and the low-temperature evaporation refrigerant LR are separated in the gas-liquid separator 30 and flow through different flow paths.

상기 기액 분리기(30)에서 분리된 액상의 상기 고온증발 냉매(HR)는 상기 제1팽창밸브(41)로 유입된다. The high-temperature evaporative refrigerant (HR) in the liquid phase separated by the gas-liquid separator 30 is introduced into the first expansion valve 41 .

상기 제1팽창밸브(41)는, 상기 고온증발 냉매(HR)를 미리 설정된 제1증발 압력까지 팽창시킨다. The first expansion valve 41 expands the high-temperature evaporation refrigerant HR to a preset first evaporation pressure.

상기 제1팽창밸브(41)에서 팽창된 상기 고온증발 냉매(HR)는 상기 제2고온증발 냉매유로(112)를 통해 상기 고온 증발기(51)로 유입된다.The high-temperature evaporative refrigerant HR expanded by the first expansion valve 41 flows into the high-temperature evaporator 51 through the second high-temperature evaporative refrigerant passage 112 .

상기 고온 증발기(51)로 유입된 상기 고온증발 냉매(HR)는 미리 설정된 고온 증발온도 범위에서 증발한 후 토출된다.The high-temperature evaporation refrigerant HR introduced into the high-temperature evaporator 51 is discharged after evaporating within a preset high-temperature evaporation temperature range.

상기 고온 증발기(51)에서 토출된 상기 고온증발 냉매(HR)는 상기 중간 열교환기(200)로 유입된다. The high-temperature evaporation refrigerant HR discharged from the high-temperature evaporator 51 flows into the intermediate heat exchanger 200 .

한편, 상기 기액 분리기(30)에서 분리된 기상의 상기 저온증발 냉매(LR)는 상기 제2응축기(22)로 유입된다.Meanwhile, the low-temperature evaporation refrigerant (LR) in the gas phase separated by the gas-liquid separator 30 is introduced into the second condenser 22 .

상기 제2응축기(22)에서는 상기 저온증발 냉매(LR)가 상기 외부 유체와 열교환되어 응축된 후 토출된다. In the second condenser 22 , the low-temperature evaporation refrigerant LR is condensed by heat exchange with the external fluid, and then discharged.

상기 제2응축기(22)에서 토출된 상기 저온증발 냉매(LR)는 상기 중간 열교환기(200)로 유입된다. The low-temperature evaporation refrigerant LR discharged from the second condenser 22 flows into the intermediate heat exchanger 200 .

상기 중간 열교환기(200)에서는, 상기 고온 증발기(51)에서 증발한 저압의 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 제2응축기(22)에서 응축된 고압의 상기 저온증발 냉매(LR)가 열교환된다. 상기 중간 열교환기(200)는, 상기 고압의 저온증발 냉매(LR)를 과냉시키는 역할을 한다.In the intermediate heat exchanger 200 , the low-pressure high-temperature evaporated refrigerant HR evaporated in the high-temperature evaporator 51 and the high-pressure low-temperature evaporated refrigerant LR condensed in the second condenser 22 exchange heat. . The intermediate heat exchanger 200 serves to supercool the high-pressure low-temperature evaporation refrigerant (LR).

즉, 상기 제2응축기(22)로 유입되는 외부 유체의 온도가 설정 온도보다 높거나 유량이 설정 유량보다 낮을 경우, 상기 제2응축기(22)의 내부에서 상기 저온증발 냉매(LR)가 충분히 응축되지 못하고 적어도 일부가 기상 상태로 제2팽창밸브(42)로 유입되는 현상이 발생할 수 있으므로, 상기 중간 열교환기(200)에서 상기 저온증발 냉매(LR)를 추가적으로 과냉시켜 응축시킴으로써 상기 제2팽창밸브(42)로 기상 냉매가 유입되는 것이 방지될 수 있다.That is, when the temperature of the external fluid flowing into the second condenser 22 is higher than the set temperature or the flow rate is lower than the set flow rate, the low-temperature evaporation refrigerant LR is sufficiently condensed inside the second condenser 22 . However, since at least a portion of the refrigerant flows into the second expansion valve 42 in a gaseous state, a phenomenon may occur. It can be prevented that the gaseous refrigerant flows into (42).

상기 중간 열교환기(200)에서 과냉된 상기 저온증발 냉매(LR)는 상기 제2팽창밸브(42)로 유입된다.The low-temperature evaporation refrigerant LR supercooled in the intermediate heat exchanger 200 flows into the second expansion valve 42 .

상기 제2팽창밸브(42)는, 상기 저온증발 냉매(LR)를 미리 설정된 제2증발 압력까지 팽창시킨다. The second expansion valve 42 expands the low-temperature evaporation refrigerant LR to a preset second evaporation pressure.

상기 제2팽창밸브(42)에서 상기 제2증발 압력으로 팽창된 상기 저온증발 냉매(LR)는 상기 제4저온증발 냉매유로(224)를 통해 상기 저온 증발기(52)로 유입된다.The low-temperature evaporated refrigerant LR expanded by the second evaporating pressure in the second expansion valve 42 is introduced into the low-temperature evaporator 52 through the fourth low-temperature evaporated refrigerant passage 224 .

상기 저온 증발기(52)로 유입된 상기 저온증발 냉매(LR)는 미리 설정된 저온 증발온도 범위에서 증발한 후 토출된다. The low-temperature evaporation refrigerant LR introduced into the low-temperature evaporator 52 is discharged after evaporating within a preset low-temperature evaporation temperature range.

상기 고온 증발기(51)에서 나온 상기 고온증발 냉매(HR)와 상기 저온 증발기(52)에서 나온 상기 저온증발 냉매(LR)는 상기 냉매 혼합기(15)에서 다시 혼합된 후, 상기 압축기(10)로 다시 흡입된다. The high temperature evaporation refrigerant (HR) from the high temperature evaporator (51) and the low temperature evaporation refrigerant (LR) from the low temperature evaporator (52) are mixed again in the refrigerant mixer (15), and then to the compressor (10). is inhaled again.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is merely exemplary, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

10: 압축기 11: 제1혼합냉매 유로
12: 제2혼합냉매 유로 13: 제3혼합냉매 유로
21: 제1응축기 22: 제2응축기
30: 기액 분리기 41: 제1팽창밸브
42: 제2팽창밸브 51: 고온 증발기
52: 저온 증발기
110,210: 고온증발 냉매유로
120,220: 저온증발 냉매유로
200: 중간 열교환기10: Compressor 11: First mixed refrigerant flow path
12: second mixed refrigerant flow path 13: third mixed refrigerant flow path
21: first condenser 22: second condenser
30: gas-liquid separator 41: first expansion valve
42: second expansion valve 51: high temperature evaporator
52: low temperature evaporator
110,210: high-temperature evaporation refrigerant flow path
120,220: low-temperature evaporation refrigerant flow path
200: intermediate heat exchanger

Claims (11)

저온증발 냉매와 상기 저온증발 냉매보다 끓는점이 높은 고온증발 냉매가 혼합된 비공비 혼합냉매(Zeotropic refrigerant mixture)를 압축하는 압축기와;
상기 압축기에서 나온 혼합냉매 중에서 고온증발 냉매만을 1차로 응축시켜, 액상의 고온증발 냉매와 기상의 저온증발 냉매가 혼합된 2상의 혼합냉매를 토출하는 제1응축기와;
상기 제1응축기에서 토출된 2상의 혼합냉매를 기상의 저온증발 냉매와 액상의 고온증발 냉매로 분별증류하는 기액분리기와;
상기 기액분리기에서 분리된 액상의 고온증발 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브와;
상기 제1팽창밸브에서 팽창된 상기 고온증발 냉매를 미리 설정된 고온 증발온도 범위에서 증발시키는 고온 증발기와;
상기 제1응축기와 직렬로 배치되고, 상기 기액분리기에서 분리된 기상의 상기 저온증발 냉매를 2차 응축시키는 제2응축기와;
상기 제2응축기에서 나온 액상의 상기 저온증발 냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브와;
상기 고온 증발기와 병렬로 배치되고, 상기 제2팽창밸브에서 팽창된 상기 저온증발 냉매를 상기 고온 증발온도 범위보다 낮게 설정된 저온 증발온도 범위에서 증발시키는 저온 증발기와;
상기 고온 증발기에서 증발되어 나온 상기 고온증발 냉매와 상기 저온 증발기에서 증발되어 나온 상기 저온증발 냉매를 혼합하여 상기 압축기로 안내하는 제1혼합냉매 유로를 포함하고,
외부 유체가 상기 제2응축기와 상기 제1응축기를 차례대로 통과하도록 형성된 외부 유체 유로와,
상기 제1응축기에 구비되어, 상기 압축기에서 나온 혼합냉매와 상기 제2응축기를 통과한 상기 외부 유체와 열교환시켜, 상기 혼합냉매 중에서 상기 고온 증발냉매를 1차 응축시키기 위한 제1응축 유로와,
상기 제2응축기에 구비되어, 상기 기액분리기에서 분리된 기상의 상기 저온증발 냉매와 상기 외부 유체 유로로 유입된 상기 외부 유체를 열교환시켜, 상기 저온증발 냉매를 2차 응축시키기 위한 제2응축 유로를 더 포함하고,
상기 제1응축 유로의 길이와 상기 제2응축 유로의 길이의 비는 상기 고온증발 냉매와 상기 저온증발 냉매의 조성 비율에 비례하게 설정된 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템.a compressor for compressing a azeotropic refrigerant mixture in which a low-temperature evaporated refrigerant and a high-temperature evaporated refrigerant having a higher boiling point than the low-temperature evaporated refrigerant are mixed;
a first condenser for condensing only the high-temperature evaporating refrigerant among the mixed refrigerants from the compressor and discharging the two-phase mixed refrigerant in which the liquid high-temperature evaporating refrigerant and the gaseous low-temperature evaporating refrigerant are mixed;
a gas-liquid separator for fractionally distilling the two-phase mixed refrigerant discharged from the first condenser into a gaseous low-temperature evaporating refrigerant and a liquid high-temperature evaporating refrigerant;
a first expansion valve for expanding the liquid high-temperature evaporative refrigerant separated in the gas-liquid separator;
a high-temperature evaporator for evaporating the high-temperature evaporating refrigerant expanded by the first expansion valve within a preset high-temperature evaporating temperature range;
a second condenser disposed in series with the first condenser and configured to secondary condensate the low-temperature evaporative refrigerant in the gas phase separated by the gas-liquid separator;
a second expansion valve for expanding the low-temperature evaporating refrigerant in the liquid phase from the second condenser;
a low-temperature evaporator disposed in parallel with the high-temperature evaporator and evaporating the low-temperature evaporating refrigerant expanded by the second expansion valve in a low-temperature evaporation temperature range set lower than the high-temperature evaporation temperature range;
and a first mixed refrigerant flow path for mixing the high-temperature evaporating refrigerant evaporated from the high-temperature evaporator and the low-temperature evaporating refrigerant from the low-temperature evaporator and guiding the mixture to the compressor,
An external fluid flow path formed so that the external fluid passes through the second condenser and the first condenser sequentially;
a first condensing passage provided in the first condenser to exchange heat with the mixed refrigerant from the compressor and the external fluid that has passed through the second condenser to first condense the high-temperature evaporative refrigerant in the mixed refrigerant;
A second condensing passage provided in the second condenser to exchange heat with the low-temperature evaporated refrigerant in the gas phase separated from the gas-liquid separator and the external fluid introduced into the external fluid passage, thereby secondary condensing the low-temperature evaporated refrigerant. including more,
A refrigeration system including a multiple evaporator using a non-azeotropic mixed refrigerant, wherein the ratio of the length of the first condensing path to the length of the second condensing path is set in proportion to the composition ratio of the high-temperature evaporating refrigerant and the low-temperature evaporating refrigerant. 저온증발 냉매와 상기 저온증발 냉매보다 끓는점이 높은 고온증발 냉매가 혼합된 비공비 혼합냉매(Zeotropic refrigerant mixture)를 압축하는 압축기와;
상기 압축기에서 나온 혼합냉매 중에서 고온증발 냉매만을 1차로 응축시켜, 액상의 고온증발 냉매와 기상의 저온증발 냉매가 혼합된 2상의 혼합냉매를 토출하는 제1응축기와;
상기 제1응축기에서 토출된 2상의 혼합냉매를 기상의 저온증발 냉매와 액상의 고온증발 냉매로 분별증류하는 기액분리기와;
상기 기액분리기에서 분리된 액상의 고온증발 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브와;
상기 제1팽창밸브에서 팽창된 상기 고온증발 냉매를 미리 설정된 고온 증발온도 범위에서 증발시키는 고온 증발기와;
상기 제1응축기와 직렬로 배치되고, 상기 기액분리기에서 분리된 기상의 상기 저온증발 냉매를 2차 응축시키는 제2응축기와;
상기 고온 증발기에서 나온 상기 고온증발 냉매와 상기 제2응축기에서 나온 상기 저온증발 냉매를 열교환시키는 중간 열교환기와;
상기 중간 열교환기에서 열교환된 상기 저온증발 냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브와;
상기 고온 증발기와 병렬로 배치되고, 상기 제2팽창밸브에서 팽창된 상기 저온증발 냉매를 상기 고온 증발온도 범위보다 낮게 설정된 저온 증발온도 범위에서 증발시키는 저온 증발기와;
상기 중간 열교환기에서 나온 상기 고온증발 냉매와 상기 저온 증발기에서 나온 상기 저온증발 냉매를 혼합하여 상기 압축기로 안내하는 제1혼합냉매 유로를 포함하고,
외부 유체가 상기 제2응축기와 상기 제1응축기를 차례대로 통과하도록 형성된 외부 유체 유로와,
상기 제1응축기에 구비되어, 상기 압축기에서 나온 혼합냉매와 상기 제2응축기를 통과한 상기 외부 유체와 열교환시켜, 상기 혼합냉매 중에서 상기 고온 증발냉매를 1차 응축시키기 위한 제1응축 유로와,
상기 제2응축기에 구비되어, 상기 기액분리기에서 분리된 기상의 상기 저온증발 냉매와 상기 외부 유체 유로로 유입된 상기 외부 유체를 열교환시켜, 상기 저온증발 냉매를 2차 응축시키기 위한 제2응축 유로를 더 포함하고,
상기 제1응축 유로의 길이와 상기 제2응축 유로의 길이의 비는 상기 고온증발 냉매와 상기 저온증발 냉매의 조성 비율에 비례하게 설정된 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템.a compressor for compressing a azeotropic refrigerant mixture in which a low-temperature evaporated refrigerant and a high-temperature evaporated refrigerant having a higher boiling point than the low-temperature evaporated refrigerant are mixed;
a first condenser for condensing only the high-temperature evaporating refrigerant among the mixed refrigerants from the compressor and discharging the two-phase mixed refrigerant in which the liquid high-temperature evaporating refrigerant and the gaseous low-temperature evaporating refrigerant are mixed;
a gas-liquid separator for fractionally distilling the two-phase mixed refrigerant discharged from the first condenser into a gaseous low-temperature evaporating refrigerant and a liquid high-temperature evaporating refrigerant;
a first expansion valve for expanding the liquid high-temperature evaporative refrigerant separated in the gas-liquid separator;
a high-temperature evaporator for evaporating the high-temperature evaporating refrigerant expanded by the first expansion valve within a preset high-temperature evaporating temperature range;
a second condenser disposed in series with the first condenser and configured to secondary condensate the low-temperature evaporative refrigerant in the gas phase separated by the gas-liquid separator;
an intermediate heat exchanger for exchanging heat between the high-temperature evaporating refrigerant from the high-temperature evaporator and the low-temperature evaporating refrigerant from the second condenser;
a second expansion valve for expanding the low-temperature evaporative refrigerant heat-exchanged in the intermediate heat exchanger;
a low-temperature evaporator disposed in parallel with the high-temperature evaporator and evaporating the low-temperature evaporating refrigerant expanded by the second expansion valve in a low-temperature evaporation temperature range set lower than the high-temperature evaporation temperature range;
and a first mixed refrigerant passage for mixing the high-temperature evaporating refrigerant from the intermediate heat exchanger and the low-temperature evaporating refrigerant from the low-temperature evaporator and guiding the mixture to the compressor,
An external fluid flow path formed so that the external fluid passes through the second condenser and the first condenser sequentially;
a first condensing passage provided in the first condenser to exchange heat with the mixed refrigerant from the compressor and the external fluid that has passed through the second condenser to first condense the high-temperature evaporative refrigerant in the mixed refrigerant;
A second condensing passage provided in the second condenser to exchange heat with the low-temperature evaporated refrigerant in the gas phase separated from the gas-liquid separator and the external fluid introduced into the external fluid passage, thereby secondary condensing the low-temperature evaporated refrigerant. including more,
A refrigeration system including a multiple evaporator using a non-azeotropic mixed refrigerant, wherein the ratio of the length of the first condensing path to the length of the second condensing path is set in proportion to the composition ratio of the high-temperature evaporating refrigerant and the low-temperature evaporating refrigerant. 삭제delete 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 압축기의 출구측과 상기 제1응축 유로를 연결하여, 상기 압축기에서 압축되어 나온 혼합냉매를 상기 제1응축기로 안내하는 제2혼합냉매 유로와,
상기 제1응축 유로와 상기 기액분리기의 입구측을 연결하여, 상기 제1응축기에서 나온 2상의 혼합냉매를 상기 기액분리기로 안내하는 제3혼합냉매 유로를 더 포함하는 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템.The method according to claim 1 or 2,
a second mixed refrigerant passage connecting the outlet side of the compressor and the first condensing passage to guide the mixed refrigerant compressed from the compressor to the first condenser;
Multiple using a non-azeotropic mixed refrigerant further comprising a third mixed refrigerant flow path connecting the first condensing flow path and the inlet side of the gas-liquid separator to guide the two-phase mixed refrigerant from the first condenser to the gas-liquid separator Refrigeration system including evaporator. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 고온 증발기의 출구측 유로와 상기 저온 증발기의 출구측 유로에는 각각 체크 밸브가 설치된 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템. The method according to claim 1 or 2,
A refrigeration system including a multiple evaporator using a non-azeotropic mixed refrigerant in which check valves are installed in the outlet channel of the high temperature evaporator and the outlet channel of the low temperature evaporator, respectively. 청구항 1에 있어서,
상기 기액 분리기, 상기 제1팽창밸브 및 상기 고온 증발기를 차례대로 연결하여, 상기 기액 분리기에서 분리된 상기 고온증발 냉매를 상기 제1팽창밸브를 거쳐 상기 고온 증발기를 통과하도록 안내하는 고온증발 냉매유로를 더 포함하는 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템.The method according to claim 1,
A high-temperature evaporative refrigerant passage for guiding the high-temperature evaporative refrigerant separated from the gas-liquid separator to pass through the high-temperature evaporator through the first expansion valve by sequentially connecting the gas-liquid separator, the first expansion valve, and the high-temperature evaporator A refrigeration system including multiple evaporators using a non-azeotropic mixed refrigerant. 청구항 1에 있어서,
상기 기액 분리기, 상기 제2응축기, 상기 제2팽창밸브 및 상기 저온 증발기를 차례대로 연결하여, 상기 기액 분리기에서 분리된 상기 저온증발 냉매를 상기 제2응축기, 상기 제2팽창밸브 및 상기 저온 증발기를 차례대로 통과하도록 안내하는 저온증발 냉매유로를 더 포함하는 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템.The method according to claim 1,
By sequentially connecting the gas-liquid separator, the second condenser, the second expansion valve, and the low-temperature evaporator, the low-temperature evaporative refrigerant separated from the gas-liquid separator is transferred to the second condenser, the second expansion valve and the low-temperature evaporator. A refrigeration system including multiple evaporators using a non-azeotropic mixed refrigerant further comprising a low-temperature evaporating refrigerant passage guiding them to pass in turn. 청구항 2에 있어서,
상기 기액 분리기, 상기 제1팽창밸브, 상기 고온 증발기 및 상기 중간 열교환기를 차례대로 연결하여, 상기 기액 분리기에서 분리된 상기 고온증발 냉매를 상기 제1팽창밸브를 거쳐 상기 고온 증발기와 상기 중간 열교환기를 차례대로 통과하도록 안내하는 고온증발 냉매유로를 더 포함하는 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템.3. The method according to claim 2,
The gas-liquid separator, the first expansion valve, the high-temperature evaporator, and the intermediate heat exchanger are sequentially connected, and the high-temperature evaporative refrigerant separated from the gas-liquid separator is passed through the first expansion valve to the high-temperature evaporator and the intermediate heat exchanger in turn. A refrigeration system including multiple evaporators using a non-azeotropic mixed refrigerant that further includes a high-temperature evaporating refrigerant passage that guides the passage through the refrigeration system. 청구항 2에 있어서,
상기 기액 분리기, 상기 제2응축기, 상기 중간 열교환기, 상기 제2팽창밸브 및 상기 저온 증발기를 차례대로 연결하여, 상기 기액 분리기에서 분리된 상기 저온증발 냉매를 상기 제2응축기, 상기 중간 열교환기, 상기 제2팽창밸브 및 상기 저온 증발기를 차례대로 통과하도록 안내하는 저온증발 냉매유로를 더 포함하는 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템.3. The method according to claim 2,
The gas-liquid separator, the second condenser, the intermediate heat exchanger, the second expansion valve, and the low-temperature evaporator are sequentially connected to convert the low-temperature evaporative refrigerant separated from the gas-liquid separator into the second condenser, the intermediate heat exchanger, A refrigeration system including a multiple evaporator using a non-azeotropic mixed refrigerant further comprising a low-temperature evaporating refrigerant passage for guiding the second expansion valve and the low-temperature evaporator to pass sequentially. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 저온증발 냉매는 R290을 포함하고, 상기 고온증발 냉매는 R600a를 포함하는 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템.The method according to claim 1 or 2,
A refrigeration system including a multiple evaporator using a non-azeotropic mixed refrigerant, wherein the low-temperature evaporating refrigerant includes R290, and the high-temperature evaporating refrigerant includes R600a. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1혼합냉매 유로에 설치되어, 상기 고온증발 냉매와 상기 저온증발 냉매를 혼합하는 냉매 혼합기를 더 포함하는 비공비 혼합냉매를 활용한 다중 증발기를 포함한 냉동 시스템.The method according to claim 1 or 2,
A refrigeration system including a multiple evaporator using a non-azeotropic mixed refrigerant installed in the first mixed refrigerant passage and further comprising a refrigerant mixer for mixing the high-temperature evaporating refrigerant and the low-temperature evaporating refrigerant.
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