KR101399253B1

KR101399253B1 - 냉동차량의 냉동시스템

Info

Publication number: KR101399253B1
Application number: KR1020140021286A
Authority: KR
Inventors: 고홍달
Original assignee: 고홍달
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2014-05-27
Also published as: CN105874291B; JP2016535239A; WO2015126019A1; CN105874291A

Abstract

본 발명은 압축기, 응축기, 증발기, 팽창밸브 냉매유로라인 등을 포함하는 냉동차량용 냉각장치에 있어서, 차량 엔진의 발전기에 의해 축전되는 배터리, 상기 배터리에 의해 전원을 공급받아 구동되는 압축기, 엔진룸과 격리되어 설치되는 응축기 수용박스, 상기 응축기 수용박스 내에 압축기와 응축기가 함께 설치되는 것을 특징으로 하는 냉동차량용 냉각장치에 관한 것이다.

Description

냉동차량의 냉동시스템{Refrigerating system for refrigerator vehicle}

본 발명은 냉동차량의 냉동시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 무시동시에도 냉동사이클을 구동시킬 수 있고, 엔진의 초기 기동부하를 감소시키며 연비가 절감되며, 냉동효율을 높이면서도 설치구조를 단순화하는 한편 조립설치의 편의성을 증진시킬 수 있도록 한 냉동차량의 냉동시스템에 관한 것이다.

냉동차량은 음식물 따위를 신선하게 보관하거나 운반하기 위하여 어는점 이하의 저온을 유지하는 설비를 갖춘 화물차로서, 통상의 화물차 적재함에 보관용 박스를 탑재하고 박스 내부를 냉동가능하게 제작된 차량이다. 냉장차량의 경우에도 보관 온도의 차이만 있을 뿐이지 동일한 구조를 가지므로 본 발명의 이하 설명에서는 이를 모두 냉동차량으로 표기하고 기술을 설명하고자 한다.

공지의 냉동사이클은, 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기, 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 응축기를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 팽창밸브를 통과한 냉매를 상온의 공기와 열교환을 이루며 주위의 잠열을 빼앗아 증발하는 증발기로 구성된다.

특허 제820281호(차량용 냉동사이클장치 및 제어시스템)에는, 통상의 냉동사이클 구성이 소개되어 있다. 즉 차량의 엔진과 냉동차량의 압축기를 벨트 등을 이용하여 기계적으로 연결 작동시킴으로써 응축기, 팽창밸브, 증발기 등으로 이루어진 공지의 냉동사이클이 작동되는 기술이 제시되어 있다. 이는 차량 자체의 엔진을 사용하는 메인엔진 타입(main engine type) 냉동방식이며, 보통 단거리 운반용 냉동차량에 채택된다.

상기 구조의 냉동차량들은 엔진이 가동되게 되면 그에 연결된 압축기가 작동되는 구조이므로 엔진의 기동부하가 커지게 되어 엔진에 무리가 가고 연료소모가 많다. 또한 엔진 작동이 정지될 경우 압축기의 작동도 정지되면서 냉동사이클이 작동되지 않는다. 즉 적재물의 상하차시 또는 정차시에 엔진을 정지시킬 경우 냉동이 되지 않는 것이다. 그리고 차량 엔진룸에 설치된 압축기로부터 냉동용 적재함까지 냉매유로라인이 연결되어야 하므로 전체적인 냉동사이클 구조가 커지게 되며, 그 결과 냉동효율이 저하되고 아울러 냉매유로라인을 구동시키기 위한 전기적 부하가 증가되는 문제가 있다.

다른 선행기술로서, 특허 제1147393호(냉동차량용 냉각장치)에는, 차량 자체의 엔진과는 별도로 디젤엔진을 구비하고, 상기 디젤엔진을 통하여 BLDC 발전기를 구동하여 배터리에 충전한 후, 배터리의 전력으로 압축기를 구동하는 방식이 개시되어 있는데, 이는 별도의 엔진을 통해 냉동사이클을 구동시키는 서브엔진 타입(sub engine type)의 냉동방식이다. 따라서 차량의 엔진이 정지되어 있을 경우에도 별도의 엔진으로 냉동사이클을 구동할 수 있으며, 적재물 상하차시 또는 정차시에 차량 자체의 엔진이 정지되어도 소정시간 냉동사이클이 구동되는 방식이다.

그런데 상기 기술은, 차량 자체의 엔진과는 별도로 디젤엔진을 추가로 구비하여 가동시켜야 한다. 따라서 연비절감의 효과가 미미하고, 장치 구조 자체가 복잡해지고 제작비가 상승하며 점검 및 부품 교체작업이 용이치 않다. 뿐만 아니라 프레임 내부에 엔진룸을 구비하여 그에 추가된 별도의 엔진을 수용하고 이어서 별도의 배터리, 압축기, 응축기 등이 함께 배치되는 구조라서, 차량 활용공간을 제한하게 되고 엔진열이 압축기와 응축기에 전가되어 냉동효율을 저하시키며, 엔진 구동시 발생되는 진동이 압축기와 응축기에 지속적으로 전달되므로 냉동사이클 구성의 내구성이 저하되는 문제가 있다.

또 다른 선행기술로서 특허 제1236333호(차량용 에어컨 시스템)에는, 에어컨 시스템의 압축기를 엔진이 아닌 모터를 이용하여 구동하는 기술이 개시되어 있으며, 구현 구성으로서 엔진, 발전기, 주 및 보조 배터리, BLDC 모터, 압축기 구성들이 제시되어 있다. 위 기술은 압축기를 모터에 의해 구동한다는 점에 특색이 있으나, 위에 제시된 모든 구성들이 하나의 엔진룸 내부에 설치되므로 위 기술의 활용 분야는 차량용 에어컨에 한정되고, 별도의 적재함에 냉매를 순환시켜야 하는 냉동차량에는 적용할 수 없는 것이다.

또한 상기 기술은, 차량의 엔진룸 내부에 엔진과, 배터리, BLDC 모터, 압축기, 응축기 등이 함께 배치되는 구조이다. 따라서 엔진열이 압축기와 응축기에 전가되어 냉방효율을 저하시키며, 엔진 구동시 발생되는 진동이 압축기와 응축기에 지속적으로 전달되므로 냉방사이클 구성의 내구성이 저하되는 문제가 있다.

무시동(無始動)의 경우에도 에어컨을 가동시킬 수 있는 선행기술들 중 공개특허 제2013-82488호(차량용 하이브리드 무시동 에어컨 시스템)는 차량용 배터리를 전원으로 하여 구동되는 압축기, 응축기, 증발기 등을 이용하여 무시동 상태에서도 에어컨을 구동하는 기술로서, 연료소모량을 감소시키고 환경오염을 저감하고자 함을 목적으로 하는 기술이다. 또한 특허 제1251206호(차량용 무시동 에어컨)은, 무시동의 경우에도 에어컨을 가동할 수 있도록 차량용 배터리를 전원으로 하여 작동되는 제1, 2압축기의 구성과, 응축기, 증발기 등의 구성이 개시되어 있다.

그런데 상기 무시동 에어컨 기술들은, 배터리를 전원으로 하여 구동되는 압축기를 제시하고 있는 기술들이지만, 그에 제시된 모든 구성들이 하나의 엔진룸 내부에 설치되므로 위 기술의 활용 분야는 차량용 에어컨에 한정되고, 별도의 적재함에 냉매를 순환시켜야 하는 냉동차량에는 적용할 수 없는 것이며, 차량의 엔진룸 내부에 엔진과, 배터리, 압축기, 응축기 등이 함께 배치되는 구조라서 엔진열이 압축기와 응축기에 전가되어 냉방효율을 저하시키며, 엔진 구동시 발생되는 진동이 압축기와 응축기에 지속적으로 전달되므로 냉방사이클 구성의 내구성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 무시동시에도 냉동사이클을 구동시킬 수 있고, 엔진의 초기 기동부하를 감소시키며 연비가 절감되는 냉동시스템을 제공함에 목적이 있다.

또한 냉동사이클의 냉매유로라인을 엔진열로부터 완전히 차단하여 냉동효율을 높이고, 가동 중 냉매 누설 또는 부품의 결합상태 이완이나 냉동사이클의 내구성 저하 문제를 방지하고자 함에 목적이 있다.

또한 냉동사이클의 냉매유로라인을 단축하여 냉동효율을 높이는 한편, 냉매순환을 위한 전기적 부하를 감소시킴에 목적이 있다.

그리고 압축기의 발생열에 따른 냉동효율 저하를 방지하면서도 냉동사이클의 설치구조를 단순화하고 제작 및 조립설치의 편의성을 증진하고자 함에 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 냉동차량용 냉각장치는, 압축기(2), 응축기(3), 증발기, 팽창밸브 냉매유로라인 등을 포함하는 냉동차량용 냉각장치에 있어서, 차량 엔진의 발전기에 의해 축전되는 배터리(1), 상기 배터리(1)에 의해 전원을 공급받아 구동되는 압축기(2), 엔진룸과 격리되어 설치되는 응축기 수용박스(4), 상기 응축기 수용박스(4) 내에 압축기(2)와 응축기(3)가 함께 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 압축기(2)는 BLDC 압축기인 것을 특징으로 한다.

상기 응축기 수용박스(4)는 격벽(41)을 사이에 두고 일측 공간부에 응축기(3)가 설치되고, 다른 일측 공간부에 압축기(2)가 설치되는 것을 특징으로 하며, 설치위치는 차량 적재함 외측 전면부에 부착되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 응축기 수용박스(4)의 다른 일측 공간부에는 컨트롤러(5)가 더 포함되어 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 압축기가 배터리의 직류전원에 의해 구동되므로 엔진이 정지되더라도 배터리의 축전 전력에 의해 소정시간 냉동사이클을 구동시킬 수 있고, 벨트와 같은 기계적 연결구조가 필요치 않으며, 엔진의 초기 구동시의 기동부하가 과도하게 소모되는 문제가 방지되어 엔진에 부담을 주지 않으며 연비가 절감되는 효과가 있다.

또한 본 발명의 압축기는 엔진룸으로부터 격리되어 설치됨으로써 압축기로부터 연결되어 나오는 냉매유로라인은 엔진열로부터 완전히 차단되어 냉동효율을 높이는 효과가 있으며, 엔진 구동시 발생되는 진동이 냉매유로라인, 압축기, 응축기에 전달되지 않으므로 냉매 누설 또는 부품의 결합상태 이완이나 냉동사이클의 내구성 저하 문제가 방지되는 효과가 있다.

또한 압축기가 박스 내에서 응축기와 함께 설치되므로 종래 엔진룸 내에 압축기가 설치된 냉동구조와는 달리 압축기와 응축기 사이의 냉매유로라인이 현저히 단축되어 냉동효율이 제고되며, 냉매를 순환시키기 위한 전기적 부하가 아울러 감소되는 절전효과가 있다. 아울러 하나의 박스에 압축기와 응축기를 동시에 설치하여 단품으로 제작할 수 있으므로 냉동사이클의 각 구성간 결합구조가 단순화되는 한편 제작 및 조립설치의 편의성이 크게 증진되는 효과가 있다.

그리고 고온의 열이 발생하는 압축기가 응축기 수용박스 내에서 응축기와는 격벽을 사이에 두고 설치되므로 압축기의 열 발생에 따른 냉동효율 저하를 방지할 수 있으며, 응축기 수용박스가 차량 적재함 외측 전면부에 부착될 경우 차량 진행시 응축기 수용박스에 외부 찬공기가 정면으로 유입될 수 있어 냉동효율이 보다 제고되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 응축기 수용박스가 차량에 설치된 상태도
도 2는 본 발명의 응축기 수용박스 일부를 절개한 내부 사시도
도 3은 본 발명의 응축기 수용박스 내부 평면도

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 냉동차량에 적용되는 냉각장치는, 압축기, 응축기, 증발기, 팽창밸브 냉매유로라인 등을 포함하는 통상의 냉동사이클 구성을 가지고 있다. 즉 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기, 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 응축기를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 팽창밸브를 통과한 냉매를 상온의 공기와 열교환을 이루며 주위의 잠열을 빼앗아 증발하는 증발기로 구성되어 있다.

본 발명은 압축기와 응축기의 구성 및 설치구조에 특징이 있는 발명이며, 응축기를 거쳐 냉매가 흐르게 되는 팽창밸브, 증발기 등의 구성에 대해서는 통상의 구성이 적용되는 관계로 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

앞서 종래기술 부분에서 설명한 바 있듯이, 냉동차량의 메인엔진 타입 냉동방식은 차량 자체의 엔진에 벨트 등을 이용하여 압축기와 기계적으로 연결 작동시키는 기술로서 보통 단거리 운반용 냉동차량에 채택되며, 차량 엔진이 정지되면 냉동작동도 정지되기 때문에 작업자가 차량엔진을 정지시키고 상하차 작업을 하는데 한계가 있으며, 최근에는 공회전방지 규정에 의해 소정시간(디젤엔진의 경우 5분) 이상 공회전하게 되면 과태료를 부과하는 추세이다.

본 발명의 압축기(2)는 차량 내에 구비된 배터리(1)로부터 전원을 공급받아 구동되며 상기 배터리(1)는 엔진룸에 설치된 발전기에 의해 축전된다.

상기 압축기(2)는 배터리(1)의 직류전원에 의해 구동되므로 엔진이 정지되더라도 배터리(1)의 축전 전력에 의해 소정시간 냉동사이클을 구동시킬 수 있다. 따라서 본 발명은 엔진 무시동시에도 소정 시간 냉동사이클을 가동시킬 수 있는 효과가 있으며, 시간 제어는 후술하는 컨트롤러(5)에 의해 제어된다.

또한 상기 압축기(2)는 배터리(1)의 직류전원에 의해 구동되므로 벨트와 같은 기계적 연결구조가 필요치 않으며, 엔진의 초기 구동시의 기동부하가 과도하게 소모되는 문제가 방지되어 엔진에 부담을 주지 않으며 연비가 절감되는 효과가 있다.

본 발명의 상기 압축기(2)는 BLDC 압축기이다. 상기 BLDC 압축기는 BLDC 모터(Brushless Direct Current 모터)와 압축기가 일체로 형성되고 배터리의 전원에 의해 모터가 구동되면서 냉매를 흡입 압축하는 압축기이며, 그에 사용되는 상기 BLDC 모터는 코일이 감겨진 고정자와 영구자석이 장착된 회전자로 이루어진 공지의 모터이다.

한편 본 발명의 압축기(2)는 엔진룸으로부터 격리되어 설치된다. 이를 위해 본 발명에서는 압축기(2)가 설치되는 응축기 수용박스(4)를 엔진룸 외부에 별도로 형성한다. 따라서 상기 압축기(2)로부터 연결되어 나오는 냉매유로라인은 엔진열로부터 완전히 차단되므로 냉동효율 저하문제를 방지하는 효과가 있다. 이는 앞서 종래기술로 설명한, 차량 자체의 엔진과는 별도로 디젤엔진을 구비하여 냉동사이클을 구동하는 서브엔진 타입의 특허 제1147393호(냉동차량용 냉각장치)와는 명백히 차별되는 구조이다. 상기 종래기술은 별도의 엔진에서 발생하는 열이 냉매유로라인 및 압축기, 응축기에 전가되어 냉동효율을 저하시키며, 엔진 구동시 발생되는 진동이 냉매유로라인, 압축기, 응축기에 지속적으로 전달되므로 냉매 누설 발생 또는 각 부품의 결합상태 풀림 및 냉동사이클의 내구성 저하 문제가 발생한다.

상기 응축기 수용박스(4) 내에는 압축기(2)와 응축기(3)가 함께 설치되는 한편 상기 응축기 수용박스(4) 내에는 엔진이 존재하지 않는다. 그리고 상기 압축기(2)는 배터리(1)에 의해 구동된다. 그러므로 엔진가동에 따른 엔진열과 진동이 압축기(2), 응축기(3)에 전달될 여지가 전혀 없다. 또한 압축기(2)가 박스 내에서 응축기(3)와 함께 설치되므로 종래 엔진룸 내에 압축기(2)가 설치된 냉동구조와는 달리 압축기(2)와 응축기(3) 사이의 냉매유로라인이 현저히 단축되어 냉동효율이 제고되며, 냉매를 순환시키기 위한 전기적 부하가 아울러 감소되는 절전효과가 있다.

또한 상기 압축기(2)와 응축기(3)는 응축기 수용박스(4) 내에서 격벽(41)을 사이에 두고 양측 공간부에 각각 설치되는 바, 도 2, 3에 도시된 바와 같이 상기 격벽(41)은 상기 응축기 수용박스(4)를 좌우로 격리하는 구조로 되어 있다. 위와 같은 구조의 응측기 수용박스(4)는 격벽(41)을 사이에 두고 일측 공간부에 응축기(3)가 설치되고, 다른 일측 공간부에 압축기(2)가 설치된다. 압축기(2)는 냉매를 흡입하고 압축하는 구성이므로 고온의 열이 발생한다. 따라서 상기 열이 응축기(3)에 영향을 미치지 않도록 격벽(41)을 두어 냉동효율 저하를 방지하는 것이며, 응축기(3) 상부에는 통상의 팬이 설치되어 있다.

아울러 상기 응축기 수용박스(4)는 도 1에서와 같이 차량 적재함 외측 전면부에 부착되는 것이 바람직하다. 냉동차량의 적재함은 보통 운전실보다 상측으로 돌출되는 구조를 가지고 있으므로 차량 진행시 응축기 수용박스(4)의 전면 통기부를 통해 외부 찬공기가 정면으로 유입될 수 있도록 적재함 외측의 전면부에 설치하는 것이 좋다.

그리고 상기 응축기 수용박스(4)의 다른 일측 공간부에는 컨트롤러(5)가 더 포함되어 설치된다. 상기 컨트롤러(5)는 운전실 내부의 조작부 및 디스플레이부와 연결되어 있는 구성으로서, 냉동사이클의 작동을 제어하고 배터리(1)의 잔량을 감지하며, 무시동시 냉동 지속가능한 시간을 디스플레이하거나, 경보음을 발하는 구성 등이 내장되어 있다.

위와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명은,

압축기(2)가 배터리(1)의 직류전원에 의해 구동되므로 엔진이 정지되더라도 배터리(1)의 축전 전력에 의해 소정시간 냉동사이클을 구동시킬 수 있고, 벨트와 같은 기계적 연결구조가 필요치 않으며, 엔진의 초기 구동시의 기동부하가 과도하게 소모되는 문제가 방지되어 엔진에 부담을 주지 않으며 연비가 절감되는 효과가 있다.

또한 본 발명의 압축기(2)는 엔진룸으로부터 격리되어 설치됨으로써 압축기(2)로부터 연결되어 나오는 냉매유로라인은 엔진열로부터 완전히 차단되어 냉동효율이 제고되는 효과가 있으며, 엔진 구동시 발생되는 진동이 냉매유로라인, 압축기(2), 응축기(3)에 전달되지 않으므로 냉매 누설 또는 부품의 결합상태 이완이나 냉동사이클의 내구성 저하 문제가 발생하지 않는다.

또한 압축기(2)가 박스 내에서 응축기(3)와 함께 설치되므로 종래 엔진룸 내에 압축기가 설치된 냉동구조와는 달리 압축기(2)와 응축기(3) 사이의 냉매유로라인이 현저히 단축되어 냉동효율이 제고되며, 냉매를 순환시키기 위한 전기적 부하가 아울러 감소되는 절전효과가 있다. 아울러 하나의 박스에 압축기(2)와 응축기(3)를 동시에 설치하여 단품으로 제작할 수 있으므로 냉동사이클의 각 구성간 결합구조가 단순화되는 한편 제작 및 조립설치의 편의성이 크게 증진되는 효과가 있다.

그리고 고온의 열이 발생하는 압축기(2)가 응축기 수용박스(4) 내에서 응축기(3)와는 격벽(41)을 사이에 두고 설치되므로 냉동효율 저하를 방지할 수 있으며, 응축기 수용박스(4)가 차량 적재함 외측 전면부에 부착될 경우 차량 진행시 응축기 수용박스(4)에 외부 찬공기가 정면으로 유입될 수 있어 냉동효율이 보다 제고되는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

1 : 배터리 2 : 압축기
3 : 응축기 4 : 응축기 수용박스
5 : 컨트롤러 41 : 격벽

Claims

압축기(2), 응축기(3), 증발기, 팽창밸브 냉매유로라인 등을 포함하는 냉동차량용 냉각장치에 있어서,
차량 엔진의 발전기에 의해 축전되는 배터리(1),
상기 배터리(1)에 의해 전원을 공급받아 구동되되, BLDC 모터와 압축기가 일체로 형성된 BLDC 압축기(2),
엔진룸과 격리되어 설치되는 응축기 수용박스(4),
상기 응축기 수용박스(4) 내에 압축기(2)와 응축기(3)가 함께 설치되되,
상기 응축기 수용박스(4)는 전면에 통기부를 구비하는 한편 내부에는 격벽(41)을 구비하여 좌우 공간을 격리하고,
상기 응축기 수용박스(4) 내에서 격벽(41)을 사이에 두고 일측 공간부에 응축기(3)가 설치되고, 다른 일측 공간부에는 압축기(2)와 컨트롤러(5)가 함께 설치되는 것을 특징으로 하는 냉동차량용 냉각장치.
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제1항에 있어서,
상기 응축기 수용박스(4)는 차량 적재함 외측 전면부에 부착되는 것을 특징으로 하는 냉동차량용 냉각장치.
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