KR101245561B1

KR101245561B1 - 차량용 냉온장고의 냉온시스템

Info

Publication number: KR101245561B1
Application number: KR1020060090862A
Authority: KR
Inventors: 이준강
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2013-03-19
Also published as: KR20080025990A

Abstract

본 발명은 차량용 냉온장고의 냉온시스템에 관한 것으로서, 냉장실과 온장실에 고효율의 냉기와 온기를 다량으로 공급함으로써 냉장실과 온장실의 냉장 및 온장 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 냉장실과 온장실을 갖는 냉온장고에 있어서, 흡입된 공기를 고온·고압으로 압축하는 공기압축기와; 공기압축기에서 압축된 고온·고압의 압축공기를 주변의 공기와 열교환시켜서 냉각시키는 열교환기와; 열교환기로부터 도입된 고압의 압축공기를 냉기와 온기로 분리하는 볼텍스 튜브와; 볼텍스 튜브로부터 분리된 온기를 온장실에 도입시키는 온기라인과; 볼텍스 튜브로부터 분리된 냉기를 냉장실에 도입시키는 냉기라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 고효율의 냉기와 온기를 다량으로 냉장실과 온장실에 공급할 수 있다. 따라서, 냉장실의 냉장효율을 향상시키고, 온장실의 온장 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 냉온장고의 냉온시스템{AUTOMOTIVE VEHICLES REFRIGERATOR HAVING CABINET}

도 1은 본 발명에 따른 차량용 냉온장고의 냉온시스템을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명을 구성하는 볼텍스 튜브를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 냉온시스템의 작동효율을 설명하기 위한 t-s선도이다.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 캐비닛(Cabinet) 12: 냉장실

12a: 도어(Door) 12b: 도어유리창

14: 온장실 14a: 도어

20: 공기압축기 30: 열교환기

40: 볼텍스 튜브(Vortex Tube) 42: 도입구

44: 온기출구 44a: 온기라인

46: 냉기출구 46a: 냉기라인

50: 온기배출라인 52: 냉기배출라인

본 발명은 차량용 냉온장고의 냉온시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 냉장실과 온장실에 고효율의 냉기와 온기를 다량으로 공급함으로써 냉장실과 온장실의 냉장 및 온장 효율을 향상시킬 수 있는 차량용 냉온장고의 냉온시스템에 관한 것이다.

최근의 자동차는 운전자와 탑승객을 위한 각종 편의장치들을 갖추고 있다. 편의장치의 일례로서, 음료수, 과일 등과 같은 각종 음식물들을 냉장 및 온장 보관할 수 있는 냉온장고가 있다.

이러한 냉온장고는, 통상적으로 차량의 뒷좌석에 설치되며, 내부의 냉장실과 온장실을 갖는다. 냉장실과 온장실은 음료수, 과일 등과 같은 각종 음식물들을 수납하기에 적합한 크기를 가지며, 도어에 의해 각각 개폐된다.

그리고 냉온장고는, 냉장실을 냉각시키고 온장실을 가열할 수 있는 냉온시스템을 구비한다. 냉온시스템의 일례로서, 열전반도체를 이용한 냉온 기술이 제안되어 있다.

이 기술은, 인가되는 전원에 따라 냉기와 온기를 발생하는 열전반도체와, 열전반도체에서 발생된 냉기 또는 온기를 냉온장고의 냉장실과 온장실 각각으로 송풍하는 송풍팬을 포함하여 구성된다. 참고로, 열전반도체는 펠티에(Peltier)효과를 이용하는 전자 기판으로서, 주변의 열을 흡수하여 냉각시키는 흡열부와, 고온의 열을 방출하는 발열부를 구비한다.

이러한 기술의 냉온시스템은, 열전반도체에서 발생된 냉기 또는 온기를 냉온 장고의 냉장실과 온장실로 각각 공급함으로써, 냉온장고의 냉장실과 온장실에 수납된 음식물들을 냉장 및 온장 보관할 수 있게 한다.

그런데, 이러한 종래의 냉온시스템은, 열전반도체의 발열부 및 흡열부의 면적이 매우 적으므로, 냉기 및 온기의 발생량이 매우 낮으며, 따라서 수납실을 냉각 또는 가열하기에 충분한 냉기와 온기를 얻을 수 없다는 단점이 있다. 특히, 이러한 단점 때문에 냉장실과 온장실의 냉장 및 온장 효율이 매우 낮아진다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 냉장실과 온장실에 고효율의 냉기와 온기를 다량으로 공급함으로써 냉장실과 온장실의 냉장 및 온장 효율을 향상시킬 수 있는 차량용 냉온장고의 냉온시스템을 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 냉장실과 온장실을 갖는 냉온장고에 있어서, 흡입된 공기를 고온·고압으로 압축하는 공기압축기와; 상기 공기압축기에서 압축된 고온·고압의 압축공기를 주변의 공기와 열교환시켜서 냉각시키는 열교환기와; 상기 열교환기로부터 도입된 고압의 압축공기를 냉기와 온기로 분리하는 볼텍스 튜브와; 상기 볼텍스 튜브로부터 분리된 온기를 상기 온장실에 도입시키는 온기라인과; 상기 볼텍스 튜브로부터 분리된 냉기를 상기 냉장실에 도입시키는 냉기라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 공기압축기가 상기 냉장실의 공기와 외부의 공기를 동시에 흡입하여 압축하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 온장실 내부의 공기를 상기 냉장실의 도어유리창으로 배출시키기 위한 온기배출라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 냉온장고의 냉온시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉온장고용 냉온시스템의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명을 구성하는 볼텍스 튜브를 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 냉온시스템의 작동효율을 설명하기 위한 t-s선도이다.

먼저, 본 발명의 냉온장고용 냉온시스템을 살펴보기에 앞서 냉온장고에 대해 간력하게 살펴본다. 냉온장고는 도 1에 도시된 바와 같이, 캐비닛(10)을 갖는다.

캐비닛(10)은 차량의 뒷좌석에 설치되는 것이 일반적이며, 내부에는 냉장실(12)과 온장실(14)이 형성되어 있다. 냉장실(12)과 온장실(14)은 음료수, 과일 등과 같은 각종 음식물들을 수납하기에 적합한 크기를 가지며, 도어(12a, 14a)에 의해 각각 개폐된다.

다음으로, 본 발명에 따른 냉온장고의 냉온시스템을 상세하게 살펴본다. 본 발명의 냉온시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 공기압축기(20)를 구비한다.

공기압축기(20)는, 구동모터(20a)에 의해 구동되며, 공기를 흡입한 후, 흡입된 공기를 고온·고압으로 압축한다. 여기서, 공기압축기(20)의 흡입구는 냉장실(12)과 외기와 각각 연통되어 있다. 따라서, 냉장실(12)의 공기와 외부의 공기를 동시에 흡입하여 압축하도록 구성된다.

이렇게 구성한 이유는, 냉장실(12)의 차가운 공기를 일부 활용함으로써 압축하는데 필요한 압축일을 감소시키기 위함이다. 한편, 공기압축기(20)는 흡입된 공기를 대략 1.5∼3.0barA 정도의 범위로 압축하도록 구성되는 것이 좋다.

그리고 본 발명의 냉온시스템은, 열교환기(30)를 구비한다. 열교환기(30)는 공기압축기(20)로부터 도입되는 고온·고압의 압축공기를 외부 공기와 열교환시켜서 냉각시킨다.

열교환기(30)는 냉각팬(32)을 구비한다. 냉각팬(32)은 열교환기(30)에 외부의 공기를 불어넣어 열교환기(30) 내부를 따라 흐르는 고온·고압의 압축공기를 냉각시킨다. 여기서, 열교환기(30)에 의해 냉각된 압축공기는 외기의 온도 이하로 냉각되지 않는다.

다시, 도 1을 참조하면, 본 발명의 냉온시스템은, 열교환기(30)와 연결되는 볼텍스 튜브(Vortex Tube)(40)를 구비한다.

볼텍스 튜브(Vortex Tube)(40)는, 도입된 고압의 압축공기를 냉기와 온기로 분리해내는 장치로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 압축공기를 도입하기 위한 도입구(42)와, 도입된 압축공기를 초고속으로 회전시키는 볼텍스 회전실(48)과, 공기의 흐름을 조절하기 위한 조절밸브(40a)와, 온기를 배출하기 위한 온기출구(44)와, 냉기를 배출하기 위한 냉기출구(46)를 구비한다.

도입구(42)는 열교환기(30)와 연결되며, 열교환기(30)로부터 배출되는 고압의 압축공기를 장치의 내부로 도입한다.

온기출구(44)는 온기라인(44a)을 통해 캐비닛(10)의 온장실(14)과 연결되며, 장치의 내부에서 분리된 온기를 온장실(14)로 도입시킨다. 특히, 온기를 온장실(14)로 도입시킴으로써, 온장실(14)이 온기를 유지할 수 있게 한다.

냉기출구(46)는 냉기라인(46a)을 통해 캐비닛(10)의 냉장실(12)과 연결되며, 장치의 내부에서 분리된 냉기를 냉장실(12)로 도입시킨다. 특히, 냉기를 냉장실(12)로 도입시킴으로써, 냉장실(12)이 냉기를 유지할 수 있게 한다.

참고로, 볼텍스 튜브(40)는, 도입된 압축공기를 볼텍스 회전실(48)에서 초고속으로 회전시켜 와류를 형성한 다음 조절밸브(40a)에 의해 냉기와 온기로 분리하는 장치이다.
상기 볼텍스 튜브(40)는 온기출구(44)에 설치되는 조절밸브(40a)를 갖추고 있으며, 이 조절밸브(40a)는, 도입구(42)로부터 이송되는 와류공기 중, 압력이 낮은 중앙부의 공기는 냉기출구(46)로 회송시키고, 압력이 높은 둘레부의 공기는 온기출구(44)로 배출시킨다. 따라서 중앙부의 공기와 둘레부의 공기 사이에 상호 열교환이 이루어질 수 있게 하며, 이에 따라 둘레부의 공기가 고온을 유지하면서 온기출구(44)로 배출될 수 있게 하고, 중앙부의 공기가 저온을 유지하면서 냉기출구(46)로 배출될 수 있게 한다.
상기한 볼텍스 튜브의 구성은 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이러한 구성의 볼텍스 튜브(40)에 의하면, 도입된 고압의 압축공기를 냉기와 온기로 분리한 다음, 분리된 냉기와 온기를 냉장실(12)과 온장실(14)에 각각 공급함으로써, 냉장실(12)을 냉각시키고 온장실(14)을 가열한다. 따라서, 냉장실(12)의 음식물을 냉장 보관할 수 있게 하고, 온장실(14)의 음식물을 온장 보관할 수 있게 한다.

한편, 볼텍스 튜브(40)의 조절밸브(40a)를 조절하여 온기출구(44)의 단면적으로 조절하면, 도입구(42) 공기의 엔탈피에 대한 냉기출구(46)의 공기 엔탈피차△h2(도 3참조)를 조절할 수 있으므로, 냉장실(12)로 도입된 냉기의 온도를 조절할 수 있다.

다시, 도 1을 참조하면, 본 발명의 냉온시스템은, 온장실(14) 내부의 공기를 배출시키기 위한 온기배출라인(50)과, 냉장실(12) 내부의 공기를 배출시키기 위한 냉기배출라인(52)을 구비한다.

온기배출라인(50)은, 온장실(14)을 가열한 공기를 외부로 배출시키기 위한 것이며, 그 말단부가 냉장실(12)의 도어유리창(12b)을 향하거나 또는 냉장실(12)에 대응되는 캐비닛(10)의 외면을 향하도록 구성된다.

왜냐하면, 온기가 남아 있는 공기를 냉장실(12)의 도어유리창(12b) 또는 캐비닛(10)의 외면으로 배출시킴으로써, 냉장실(12)의 냉기로 인해 도어유리창(12b) 또는 캐비닛(10)의 외면에 형성된 성에를 제거하기 위함이다.

냉기배출라인(52)은 냉장실(12)을 냉각시킨 공기를 외부로 배출시키기 위한 것이며, 그 말단부가 압축기(20)의 흡입구와 연결된다. 이는 상술한 바와 같이, 냉장실(12)의 차가운 공기를 압축기(20)로 도입시킴으로써, 상기 압축기(20)의 압축일을 덜어주기 위함이다.

다음으로, 본 발명에 따른 냉온시스템의 작동효율을 도 3의 t-s선도와 도 2를 참조하여 살펴본다.

먼저, 공기압축기(20)에서 공기를 압축하면(A-B), 압축된 공기는 고온·고압을 유지한다.

그리고 열교환기(30)에서 고온·고압의 압축공기를 외부의 공기와 열교환시키면(B-C), 압축공기는 소정의 온도로 냉각된다. 이때의 냉각된 압축공기는 외기의 온도(A)보다 낮아지지 않는다.

한편, 냉각된 압축공기는 볼텍스 튜브(40)를 통과하면서 고온(C-E)과 저온(C-D)로 분리되고, 고온(E)과 저온(D)으로 분리된 온기와 냉기는, 분리되기 전의 온도(C)보다 △h1 만큼 높아지고 △h2 만큼 낮아지면서 온장실(14)과 냉장실(12)로 각각 공급되는 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 냉온장고의 냉온시스템에 의하면, 압축된 고압의 공기를 냉기와 온기로 분리하여 냉장실과 온장실에 공급하므로, 고효율의 냉기와 온기를 다량으로 냉장실과 온장실에 공급할 수 있다. 따라서, 냉장실의 냉장효율을 향상시키고, 온장실의 온장 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

냉장실(12)과 온장실(14)을 갖는 냉온장고에 있어서,

흡입된 공기를 고온·고압으로 압축하는 공기압축기(20)와;

상기 공기압축기(20)에서 압축된 고온·고압의 압축공기를 주변의 공기와 열교환시켜서 냉각시키는 열교환기(30)와;

상기 열교환기(30)로부터 도입된 고압의 압축공기를 볼텍스 회전실(48)에서 고속으로 회전시켜 와류를 발생시키고, 튜브 내에 구비된 조절밸브(40a)에 의해 냉기와 온기로 분리하는 볼텍스 튜브(40)와;

상기 볼텍스 튜브(40)로부터 분리된 온기를 상기 온장실(14)에 도입시키는 온기라인(44a)과;

상기 볼텍스 튜브(40)로부터 분리된 냉기를 상기 냉장실(12)에 도입시키는 냉기라인(46a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉온장고의 냉온시스템.
제 1항에 있어서,

상기 공기압축기(20)의 흡입구는 캐비닛(10)의 냉장실(12) 및 외기와 각각 연통되어, 상기 냉장실(12)의 공기와 외부의 공기를 동시에 흡입하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉온장고의 냉온시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 온장실(14) 내부의 공기를 상기 냉장실(12)의 도어유리창(12b)으로 배출시키기 위한 온기배출라인(50)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉온장 고의 냉온시스템.