KR101385173B1

KR101385173B1 - 냉동탑차의 냉각장치

Info

Publication number: KR101385173B1
Application number: KR1020130045869A
Authority: KR
Inventors: 강성희; 차배언; 양연호; 이한구; 김용훈; 구영선
Original assignee: 오텍캐리어냉장 유한회사
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2014-04-15

Abstract

본 발명은 하나의 압축기만을 사용하여 냉동기의 성능과 에어컨의 성능을 모두 만족시킬 수 있도록 하는 냉동탑차의 냉각장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매를 1차 응축하는 제1응축기; 상기 제1응축기에서 1차 응축된 냉매를 2차 응축하는 제2응축기; 상기 제2응축기의 출구에 연결되어 냉매를 일시 저장하는 수액기; 상기 수액기의 출구와 연결되는 열교환기; 상기 열교환기에서 토출되는 고압 상태의 액체 냉매를 교축 작용에 의해 감압 팽창시키는 제1교축 장치; 상기 제1교축 장치로부터 유입되는 기체 냉매와 액체 냉매를 서로 분리시키는 이코노마이저; 상기 이코노마이저로부터 유입되는 액체 냉매를 이용하여 흡열하는 제1증발기; 및 상기 이코노마이저로부터 유입되는 냉매를 이용하여 흡열하는 제2증발기를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명은 하나의 압축기만을 사용하여 냉동기의 성능과 에어컨의 성능을 모두 만족시킬 수 있게 된다.

Description

냉동탑차의 냉각장치{COOLING APPARATUS FOR REFRIGERATION CAR}

본 발명은 냉동탑차의 냉각장치에 관한 것으로서, 특히 하나의 압축기만을 사용하여 냉동기의 성능과 에어컨의 성능을 모두 만족시킬 수 있도록 하는 냉동탑차의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 냉동탑차는 각종 냉동식품이나 저온식품 등 상온에서 보관하거나 운반할 수 없는 저온 식,물품을 운반하기 위한 것으로서, 통상의 차량 적재부에 함체상의 운반고를 형성하고 그 차량의 헤드측 또는 운반고의 상부 일측에 냉각장치를 부설하여 냉각장치의 증발기를 통해 그 운반고의 내부 온도가 저온 상태가 되게 하는 것이다.

전술한, 냉각장치의 냉각 사이클은 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기의 순서로 순환관을 따라 냉매가 순환되며, 종래에는 도 1에 도시하는 바와 같이, 하나의 압축기(2)를 장착하여 에어컨과 냉동기를 동시에 연결하여 사용한다.

즉, 냉동탑차의 스위치를 켜면 압축기(2)의 클러치가 연결되고 냉동기 증발기(3) 전단의 액라인에 부착된 냉동기 전자변(4)이 작동되어 냉매가 순환하며 냉각장치가 동작하게 되는 데, 차량의 엔진(1)에 벨트 구동 방식으로 연결된 압축기(2)가 엔진(1)의 동력에 의해 구동되고, 압축기(2)가 구동됨에 따라 고온저압 상태의 냉매는 응축기(5)에 이르러 중온고압 상태가 되며, 응축기(5)로부터 제공되는 냉매는 팽창밸브(6)를 통해 냉동기 증발기(3)로 유입된다. 이에 따라, 액체상태의 냉매가 순간적으로 기화되면서 주변 열을 흡수하므로 냉동기 증발기(3)의 주변에는 차가운 공기가 형성되고, 별도의 배기팬에 의해 차가운 공기를 운반고의 내부로 토출한다. 이와 같은, 냉각 사이클을 지속적으로 순환 반복하므로 운반고의 내부에는 저온 상태를 유지하게 되고, 이로 인해 냉동 및 냉장을 요하는 모든 식음료 및 저온 보관 물품 등을 최적의 온도로 안전하게 운반할 수 있게 된다.

한편, 에어컨의 스위치도 함께 켜게 되는 경우에는, 에어컨 증발기(7) 전단의 액라인에 부착된 에이컨 전자변(8)이 작동하게 되며, 에이컨 증발기(7) 쪽으로도 냉매가 순환되어 에어컨 장치도 함께 동작하게 된다. 이때, 에어컨만 단일로도 동작이 가능하며 압축기(2)는 냉각장치와 에이컨 장치 중에서 어느 하나만 커져 있어도 구동된다.

전술한 바와 같이, 하나의 압축기를 이용하여 냉동기 및 에어컨을 함께 운전하는 경우, 냉동기 증발기(3) 출구단과 에어컨 증발기(7)의 출구단이 압축기(2)의 입구측에서 서로 연결되는 데, 냉동기 증발기(3)와 에어컨 증발기(7)는 서로 온도가 다르므로 압력에서 큰 차이가 발생한다. 이에 따라, 냉매의 흐름이 정상적이지 못하여 냉동기의 성능과 에어컨의 성능에 악영향을 미치게 되고, 두 장치 모두를 만족시키기 어려운 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 종래에는 냉동기 압축기와 에어컨 압축기를 따로 장착(이하, '듀얼 압축기'라 한다)하게 된다.

이와 같이, 듀얼 압축기를 사용하는 경우에는 냉각 성능에는 문제가 없으나, 듀얼 압축기를 차량에 장착하고자 할 때 엔진룸의 공간이 협소하여 압축기를 엔진의 풀리와 일직선상에 위치시킬 수 없거나, 설치하더라도 추가의 압축기 설치 공간으로 인해 지상고가 낮아져 운행시 과속 방지턱 등으로 인해 압축기가 파손되는 등의 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 차량의 엔진에 냉동기 압축기와 에어컨 압축기가 동시에 부하로 작용하므로, 연료 소비가 과다하게 발생하는 문제점이 있다.

대한민국등록특허공보 제10-1015951호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 이코노마이저 액수조를 이용하여 하나의 압축기만으로도 냉동기의 성능과 에어컨의 성능을 모두 만족시킬 수 있도록 하는 냉동탑차의 냉각장치를 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동탑차의 냉각장치는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매를 1차 응축하는 제1응축기; 상기 제1응축기에서 1차 응축된 냉매를 2차 응축하는 제2응축기; 상기 제2응축기의 출구에 연결되어 냉매를 일시 저장하는 수액기; 상기 수액기의 출구와 연결되는 열교환기; 상기 열교환기에서 토출되는 고압 상태의 액체 냉매를 교축 작용에 의해 감압 팽창시키는 제1교축 장치; 상기 제1교축 장치로부터 유입되는 기체 냉매와 액체 냉매를 서로 분리시키는 이코노마이저; 상기 이코노마이저로부터 유입되는 액체 냉매를 이용하여 흡열하는 제1증발기; 및 상기 이코노마이저로부터 유입되는 냉매를 이용하여 흡열하는 제2증발기를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 냉동탑차의 냉각장치에 따르면, 하나의 압축기만을 사용하여 냉동기의 성능과 에어컨의 성능을 모두 만족시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 냉동탑차의 냉각장치의 구성을 개략적으로 보인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동탑차의 냉각장치의 구성을 개략적으로 보인 도면.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉동탑차의 냉각장치에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동탑차의 냉각장치의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동탑차의 냉각장치는 압축기(15), 제1응축기(20), 제2응축기(25), 수액기(30), 드라이어(35), 열교환기(40), 제1교축 장치(45), 이코노마이저(50), 제1전자 밸브(55), 제1증발기(60), 제2전자 밸브(65), 제2교축 장치(70), 제2증발기(75), 제상 밸브(80)를 포함하여 이루어진다.

이와 같은 구성에 있어서, 압축기(15)는 압축기(15)로 회수되는 저압 기체 상태의 냉매를 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 만들어 내보내는 것으로, 차량의 엔진(10)에 의해 구동된다.

본 실시예에서는 압축기(15)를 차량의 엔진(10)에 의해 구동되는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 압축기(15)는 차량의 보조 엔진이나 별도의 스탠바이 모터 등에 의해 구동될 수도 있다.

그리고, 압축기(15)로는 기체 상태의 냉매만 회수되어야 하므로, 회수되는 냉매를 압축기(15)로 유입시키는 유입단 측에는 압축기(15)로 회수되는 냉매를 기체와 액체로 분리한 후 기체 냉매만을 압축기(15)로 유입시키는 기액분리기(미도시)가 설치될 수도 있다.

제1응축기(20)는 압축기(15)의 출구에 연결 설치되어, 압축기(15)에서 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 1차로 응축하여 고온 고압의 액체 냉매로 변화시킨다.

전술한, 제1응축기(20)는 차량의 하부에 설치되는 에어컨 응축기인 것이 바람직하다.

제2응축기(25)는 제1응축기(20)의 출구에 연결 설치되어, 제1응축기(20)에서 1차 응축된 냉매를 2차로 응축한다.

전술한, 제2응축기(25)는 실외기 케이스 내부에 설치된 냉동기 응축기인 것이 바람직하다.

이와 같이, 제1응축기(20) 및 제2응축기(25)를 통해 이중으로 냉매를 응축하므로, 응축 효율을 높일 수 있게 된다.

수액기(30)는 제2응축기(25)의 출구에 연결 설치되어, 제1응축기(20) 및 제2응축기(25)에서 액화된 액체 냉매를 일시 저장한다.

드라이어(35)는 수액기(30)에 연결 설치되어, 수액기(30)에서 토출되는 기체 냉매 속에 포함된 수분을 없애준다.

열교환기(40)는 드라이어(35)에 연결 설치되어, 제1응축기(20) 및 제2응축기(25)에서 응축된 고온 고압의 냉매와 제2증발기(75)에서 압축기(15)로 회수되는 저온 저압의 냉매 간의 열교환이 이루어지도록 한다. 이와 같이, 응축된 고온 고압의 냉매와 제2증발기(75)를 통과한 저온 저압의 냉매 간의 상호 열교환을 통해 고온 고압의 냉매를 과냉각하고, 저온 저압의 냉매를 과열함으로써, 냉동 싸이클의 효율을 극대화한다. 그리고, 제2증발기(75)에서 압축기(15)로 회수되는 냉매의 온도를 상승시켜 흡입 배관의 물맺힘을 방지한다.

제1교축 장치(45)는 열교환기(40)와 이코노마이저(50) 사이에 설치되어, 열교환기(40)에서 토출되는 고압 상태의 액체 냉매를 교축 작용에 의해 감압 팽창시켜 이코노마이저(50)로 유입시킨다.

전술한, 제1교축 장치(45)는 모세관이나 팽창 밸브(전자식 팽창 밸브)로 구현될 수 있다.

이코노마이저(50)는 제1교축 장치(45)를 거쳐 유입되는 기체 냉매와 액체 냉매를 서로 분리시킨다. 분리된 기체 냉매와 액체 냉매는 이코노마이저(50) 내에 공존하는 데, 액체 상태의 냉매는 하부에 기체 상태의 냉매는 상부에 위치하게 된다.

이와 같이, 이코노마이저(50)의 상부에 위치하는 기체 냉매는 압축기(15)로 회수되고, 이코노마이저(50)의 하부에 위치하는 액체 냉매는 일부는 제1증발기(60)로 유입되고, 일부는 제2증발기(75)로 유입된다.

이를 위해, 이코노마이저(50)는 이코노마이저(50)의 상부에 존재하는 기체 냉매를 압축기(15)로 회수하기 위한 배관을 구비하며, 이 배관은 기체 냉매만이 회수되도록 이코노마이저(50)의 상부에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 이코노마이저(50)의 하부에는 이코노마이저(50)의 하부에 존재하는 액체 냉매를 제1증발기(60)로 유입시키기 위한 배관과 제2증발기(75)로 유입시키기 위한 배관이 각각 설치된다.

제1전자 밸브(55)는 이코노마이저(50)와 제1증발기(60) 사이에 설치되어, 이코노마이저(50)에서 토출되는 액체 냉매를 개폐 동작에 따라 제1증발기(60)로 유입시킨다.

이러한, 제1전자 밸브(55)는 제어부(미도시)에 의해 그 개폐 동작 및 개도 정도가 제어된다.

제1증발기(60)는 제1전자 밸브(55)를 통해 이코노마이저(50)로부터 유입되는 액체 냉매를 증발시켜 주변으로부터 열을 흡수하여 피냉각물(예를 들어, 냉동탑차의 캐빈)을 냉각시킨다. 이때, 제1증발기(60)로 유입되는 냉매는 제1교축 장치(45)에서 교축 작용된 냉매이다.

전술한, 제1증발기(60)는 에어컨 증발기인 것이 바람직하다.

제2전자 밸브(65)는 이코노마이저(50)와 제2증발기(75) 사이에 설치되어, 이코노마이저(50)에서 토출되는 액체 냉매를 개폐 동작에 따라 제2증발기(75)로 유입시킨다.

이러한, 제2전자 밸브(65)는 제어부(미도시)에 의해 그 개폐 동작 및 개도 정도가 제어된다.

제2교축 장치(70)는 이코노마이저(50)와 제2증발기(75) 사이에 설치되어, 제2증발기(75)에서 냉매의 증발에 의한 열흡수 작용이 용이하게 일어날 수 있도록 이코노마이저(50)에서 토출되는 액체 냉매를 교축 작용에 의해 감압 팽창시켜 제2증발기(75)로 유입시킨다.

전술한, 제2교축 장치(70)는 팽창 밸브(전자식 팽창 밸브)로 구현될 수 있으며, 제어부(미도시)의 제어하에 개도 정도를 조절하여 제2증발기(75)로 유입되는 냉매의 유량을 조절할 수 있다.

제2증발기(75)는 제2교축 장치(70)를 통해 이코노마이저(50)로부터 유입되는 냉매를 증발시켜 주변으로부터 열을 흡수하여 피냉각물(예를 들어, 냉동탑차의 냉동고)을 냉각시킨다.

전술한, 제2증발기(75)에는 제2증발기(75)에서 토출되는 냉매가 열교환기(40)를 거친 후에 압축기(15)로 회수되도록 하는 배관이 설치되는 것이 바람직하다.

전술한, 제2증발기(75)는 냉동기 증발기인 것이 바람직하다.

한편, 제상 밸브(80)는 압축기(15)와 제1응축기(20)를 연결하는 배관에서 분기되어 제2증발기(75)에 연결되는 배관에 설치되어, 제상 운전시에 고온 고압의 냉매를 제2증발기(75)에 유입시킨다.

이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 냉동탑차의 냉각장치에 대한 동작을 설명한다.

우선, 압축기(15)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 제1응축기(20)에 의해 1차로 응축된 후, 2차로 제2응축기(25)에서 응축된다.

이와 같이, 압축된 고온 고압의 냉매를 제1응축기(20) 및 제2응축기(25)를 통과시켜 이중으로 응축하여 응축 효율을 높인다.

이와 같이, 충분히 응축된 고온 고압의 냉매(액체 상태)는 수액기(30)와 드라이어(35)를 통과한 후, 열교환기(40)를 통과한다.

열교환기(40)는 제1응축기(20) 및 제2응축기(25)를 통해 충분히 응축된 고온 고압의 냉매와 제2증발기(75)에서 압축기(15)로 회수되는 저온 저압의 냉매 간의 열교환을 통해 고온 고압의 냉매를 과냉각하고, 저온 저압의 냉매를 과열한다.

전술한 바와 같이, 열교환기(40)를 통과하여 충분히 과냉된 냉매는 제1교축 장치(45)를 통과하여 교축 작용되어 이코노마이저(50)로 유입된다.

이코노마이저(50)로 유입된 냉매는 기체 상태의 냉매와 액체 상태의 냉매로 분리되어 기체 상태의 냉매는 이코노마이저(50)의 상부에 액체 상태의 냉매는 이코노마이저(50)의 하부에 위치하게 된다.

이코노마이저(50)의 상부에 위치하는 기체 냉매는 압축기(15)로 회수되고, 하부에 위치하는 액체 냉매는 일부는 제1증발기(60)로 유입되고, 일부는 제2증발기(75)로 유입된다.

이때, 제어부(미도시)의 제어하에 제1전자 밸브(55)가 열려 있으면, 제1전자 밸브(55)를 통해 이코노마이저(50)의 하부에 위치하는 냉매 일부가 제1증발기(60)로 유입되는 데, 제1증발기(60)로는 제1교축 장치(45)에서 교축 작용되는 냉매가 유입된다.

이와 같이, 제1증발기(60)로 액체 냉매가 유입되면 제1증발기(60)는 유입되는 액체 냉매를 증발시켜 주변으로부터 열을 흡수하여 피냉각물(예를 들어, 냉동탑차의 캐빈)을 냉각시킨다.

한편, 제어부(미도시)의 제어하에 제2전자 밸브(65)가 열려 있으면, 제2전자 밸브(65)를 통해 이코노마이저(50)의 하부에 위치하는 냉매 일부가 제2증발기(75)로 유입되는 데, 제2증발기(75)로 유입되는 냉매는 제2증발기(75)로 유입되기 전에 제2교축 장치(70)에 의해 교축 작용된 후 제2증발기(75)로 유입된다.

이에 따라, 제2증발기(75)로는 제1교축 장치(45)에 의해 1차로 교축 작용된 후, 제2교축 장치(70)에 의해 2차로 교축 작용된 냉매가 유입되게 된다.

이와 같이, 제2교축 장치(70)에 의해 교축 작용된 냉매가 제2증발기(75)로 유입되면 제2증발기(75)는 유입되는 냉매를 증발시켜 주변으로부터 열을 흡수하여 피냉각물(예를 들어, 냉동탑차의 냉동고)을 냉각시킨다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 이코노마이저(50)를 사용하고, 증발기별로 교축 작용의 회수를 달리 적용(에어컨은 1회, 냉동고는 2회)하여, 증발 온도가 서로 다른 다수의 증발기를 하나의 압축기로 제어할 수 있도록 한다.

본 발명의 냉동탑차의 냉각장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

10. 엔진, 15. 압축기,
20. 제1응축기, 25. 제2응축기,
30. 수액기, 35. 드라이어,
40. 열교환기, 45. 제1교축 장치,
50. 이코노마이저, 55. 제1전자 밸브,
60. 제1증발기, 65. 제2전자 밸브,
70. 제2교축 장치, 75. 제2증발기,
80. 제상 밸브

Claims

냉매를 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매를 1차 응축하는 제1응축기;
상기 제1응축기에서 1차 응축된 냉매를 2차 응축하는 제2응축기;
상기 제2응축기의 출구에 연결되어 냉매를 일시 저장하는 수액기;
상기 수액기의 출구와 연결되는 열교환기;
상기 열교환기에서 토출되는 고압 상태의 액체 냉매를 교축 작용에 의해 감압 팽창시키는 제1교축 장치;
상기 제1교축 장치로부터 유입되는 기체 냉매와 액체 냉매를 서로 분리시키는 이코노마이저;
상기 이코노마이저로부터 유입되는 액체 냉매를 이용하여 흡열하는 제1증발기; 및
상기 이코노마이저로부터 유입되는 냉매를 이용하여 흡열하는 제2증발기를 포함하는 냉동탑차의 냉각장치.
제 1항에 있어서, 상기 이코노마이저로부터 유입되는 액체 냉매를 교축 작용에 의해 감압 팽창시켜 상기 제2증발기로 유입시키는 제2교축 장치를 더 포함하는 냉동탑차의 냉각장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 이코노마이저와 상기 제1증발기 사이에 설치되어 상기 이코노마이저에서 토출되는 액체 냉매를 개폐 동작에 따라 상기 제1증발기로 유입시키는 제1전자 밸브; 및
상기 이코노마이저와 제2교축 장치 사이에 설치되어 상기 이코노마이저에서 토출되는 액체 냉매를 개폐 동작에 따라 상기 제2교축 장치로 유입시키는 제2전자 밸브를 더 포함하는 냉동탑차의 냉각장치.
제 3항에 있어서, 상기 압축기와 제1응축기를 연결하는 배관에서 분기되어 상기 제2증발기에 연결되는 배관에 설치되어, 제상 운전시에 고온 고압의 냉매를 상기 제2증발기에 유입시키는 제상 밸브를 더 포함하는 냉동탑차의 냉각장치.
제 1항에 있어서, 상기 이코노마이저는,
상기 기체 냉매를 상기 압축기로 회수하기 위한 배관을 구비하여 이루어지는 냉동탑차의 냉각장치.
제 5항에 있어서, 상기 배관은,
기체 냉매만이 회수되도록 상기 이코노마이저의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉동탑차의 냉각장치.
제 1항에 있어서, 상기 제2증발기에서 토출되는 냉매가 상기 열교환기를 거친 후에 상기 압축기로 회수되도록 하는 배관이 설치되는 냉동탑차의 냉각장치.