KR101440907B1 - 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템 - Google Patents

상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템으로서, 지상 또는 차상에 설치된 AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 축냉조의 열교환기를 통하여 PCM(phase-change material)에 전달하고, 축냉조의 냉기를 브라인을 통하여 냉각 온도대가 상이하고 단열 격벽으로 분리된 복수의 적재함 및 운전실에 위치한 증발기 유닛 및 냉방 유닛에 공급하되, 축냉조에서 공급되는 브라인 유량의 전량이 공급되는 제1 적재함에 위치한 제 1 증발기 유닛, 제2 적재함은 제1 적재함의 냉각 온도대 보다 높은 냉각 온도대를 가지고 제1 적재함에 위치한 제1 증발기 유닛에서 배출되는 브라인 유량의 일부가 분배 공급되는 적어도 하나의 제2 적재함에 위치한 2 증발기 유닛 및 제2 적재함의 냉각 온도대 보다 높은 냉방 온도대를 가지고 제2 적재함의 증발기 유닛에서 배출되는 브라인 유량의 일부가 분배 공급되는 운전실에 위치한 냉방 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 운송수단의 다목적 냉각시스템은 한 대의 운송수단에 적정 온도대가 상이한 물품을 효율적으로 배송할 수 있어, 운영비가 절감될 수 있고, 온도대가 상이한 적재함 및 운전실에 브라인의 유량을 분배함으로써 설정온도조절이 용이하여 제품의 신선도 및 안전성을 높일 수 있는 장점이 있다.

Description

상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템{Multipurpose cooling system of vehicles using phase-change material}
본 발명은 운송수단의 다목적 냉각시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 하나의 축냉조의 냉기를 브라인을 통하여 냉각 온도대가 상이하고 격벽으로 분리된 복수의 적재함, 객실 및 운전실에 공급하는 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템에 관한 것이다.
냉동/냉장 식품의 저온유통(cold chain)시스템은 상온보다 낮은 온도로 유지되어야 할 대상물을 생산지에서 소비지까지 지속적으로 적절한 온도로 품질을 유지하여 소비자에게 공급하는 시스템을 의미하는 것으로, 냉동/냉장 창고, 배송시스템, 쇼케이스 등을 포함한다. 대상물은 구체적으로 농/수/축산물, 화훼, 가공식품, 의약품일 수 있으며, 적정온도 하에서 일정하게 유지함으로써 선도 및 가치를 연장할 수 있다.
국민생활수준의 향상과 식생활의 서구화로 인하여 인스턴트식품류, 육류, 냉동생선류 및 채소류 등의 저온유통이 날로 증가 되고 있으며, 오프라인 뿐만 아니라 온라인 쇼핑 시장의 증가로 냉동/냉장 식품의 택배수요가 날로 증가하고 있다. 이러한 식품유통의 대부분은 일반냉동차에 의하여 이루어지고 있으며, 고유가에 따라 운전비가 증가하고 식품의 신선도 유지가 어려운 문제점이 있다.
저온유통에 가장 민감한 농산물의 경우 제품이 시들어 유통이 불가능한 문제 외에도 풋옥수수는 호흡량이 많아 수학 후 상온에서 하루가 지나면 당분이 절반으로 줄고, 시금치는 3일의 상온 유통으로 비타민 C가 85% 손실되는 등의 제품의 신선도가 떨어지거나 영양분이 손실되는 등의 품질 저하가 상당하다.
또한 농산물의 경우 다품종 소량생산지 또는 소품종 집중생산지 등에 따라 수송 종류 및 물량이 다양한 산지의 요구 및 특성을 수용하기 어렵고, 소비자에게 직접 배달될 때는 적정 온도가 다른 다양한 종류의 제품이 소량 유통되는 문제로, 저온유통이 필요한 많은 식품의 유통이 냉동차량이 아닌 아이스박스를 이용하여 일반 수송차량에 의해 유통이 이루어지고 있는 실정이다.
일반적으로 종래 기술의 냉동차에서 탑재된 냉동기의 동력을 소형인 경우 주엔진으로부터 취득하고 있으며, 대형인 경우에는 별도의 보조엔진을 사용하고 있다. 이와는 다르게, 축냉식 냉동탑차는 적절한 잠열재를 포함하는 축냉시스템을 장착하여, 야간전기로 냉열을 축적하고 주간에는 별도의 구동원 없이 저온상태로 고내 온도를 유지시키는 것으로, 엔진 구동식 냉동차에 비교하여 일정온도유지가 확실하고 고습유지가 가능하며, 경제적이면서 환경 친화적인 장점이 있으나, 축냉재 및 축냉모듈 자체 무게에 의한 하중부담이 있으며, 설정 온도 조절폭의 제한 등의 단점이 있다.
특허문헌 1은 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템에 관한 것으로서, 축냉된 냉기를 활용하여 냉각 온도대가 상이한 복수의 냉각장치를 냉각할 수 있는 다목적 축냉시스템을 제안하고 있으나, 다양한 온도대의 제품을 신선하고 안전하게 유통할 수 있으며 경제적이고 친환경적인 유통 시스템을 제공하고 있지 못하다.
특허문헌 2는 지상 저장수단에 저장된 에너지가 차상 축열조에 공급되어 열교환하고 유니트쿨러에 공급되어 운송수단의 내부온도를 유지하는 냉난방구조를 제안하고 있으나, 운송수단의 종류에 따라 필요한 냉동기 및 축냉조의 구성을 가지고 있지 않으며 다양한 온도대의 제품을 경제적으로 운송하는 시스템을 제공하지 못한다. 또한 냉매 라인과 브라인 라인이 분리되지 않아 3방향 밸브를 사용하여 유니트 쿨러와 지상 저장수단으로 브라인을 순환시켜야 하는 등의 냉난방 장치 구성에 한계를 지니고 있다.
1. 한국 등록특허 제10-134825호 2. 한국 등록특허 제10-972277호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 상변화 물질을 이용한 운송수단에 하나의 축냉조의 냉기를 온도대가 상이한 적재함 및 운전실에 분배하여 냉각하는 안전하고 경제적인 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템을 제공하고자 한다.
상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명에 따른 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템은, 지상 또는 차상에 설치된 AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 축냉조의 열교환기를 통하여 PCM(phase-change material)에 전달하고, 상기 축냉조의 냉기를 브라인을 통하여 냉각 온도대가 상이하고 격벽으로 분리된 복수의 적재함 및 운전실에 공급하되, 상기 축냉조에서 공급되는 브라인 유량의 전량이 공급되는 제1 적재함에 위치한 제1 증발기 유닛, 상기 제1 적재함의 냉각 온도대 보다 높은 냉각 온도대를 가지고 상기 제1 적재함에서 배출되는 브라인 유량의 일부가 분배 공급되는 적어도 하나의 제2 적재함에 위치한 제 2 증발기 유닛, 또한 상기 제2 적재함의 냉각 온도대 보다 높은 냉방 온도대를 가지고 상기 제2 적재함에서 배출되는 브라인 유량의 일부가 분배 공급되는 객실 또는 운전실에 위치한 냉방 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 지상에 설치된 지상 AC 냉동기, 지상에 설치되고 상기 지상 AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 열교환기를 통하여 PCM에 저장하는 지상 축냉조 및 운송수단에 설치되고 상기 지상 축냉조의 냉기를 브라인을 통하여 PCM에 저장하는 차상 축냉조를 포함하여, 상기 차상 축냉조의 냉기를 브라인을 통하여 냉각 온도대가 상이하고 단열 격벽으로 분리된 복수의 적재함 및 운전실에 공급하고, 상기 지상 축냉조는 설치면적을 최소화하고 열손실의 방지를 막기 위하여 상기 지상 AC 냉동기와 연결 또는 결합된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예로서, 운송수단에 설치된 AC 냉동기 및 운송수단에 설치되고 상기 AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 열교환기를 통하여 PCM에 저장하는 차상 축냉조를 포함하여, 상기 차상 축냉조의 냉기를 브라인을 통하여 냉각 온도대가 상이하고 단열 격벽으로 분리된 복수의 적재함 및 운전실에 공급하고, 상기 차상 축냉조는 설치면적을 최소화하고 열손실의 방지를 막기 위하여 상기 차상 AC 냉동기와 연결 또는 결함된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 지상에 설치된 지상 AC 냉동기 및 운송수단에 설치되고 상기 지상 AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 열교환기를 통하여 PCM에 저장하는 차상 축냉조를 포함하여, 상기 차상 축냉조의 냉기를 브라인을 통하여 냉각 온도대가 상이하고 단열 격벽으로 분리된 복수의 적재함 및 운전실에 공급하고, 상기 지상 AC 냉동기의 냉매 라인에 설치되고 상기 지상 AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 상기 차상 축냉조의 PCM에 축냉 완료 후 냉매를 회수하기 위한 냉매 회수 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 축냉조는 온도 감지 센서를 포함하여, 상기 PCM의 상변화 여부를 확인하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 제1 증발기 유닛, 제2 증발기 유닛 및 냉방 유닛은 상기 축냉조로부터 브라인을 공급받아 열교환기와 실내 팬으로 강제 대류시켜 냉각하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 내부 단열 벽면에 배열 설치되되 탈부착 가능한 복수의 PCM 팩을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 복수의 적재함은 각각의 개폐 도어를 포함하고, 상기 단열 격벽은 단열재로 구성하고 수송 물품의 양에 따라 위치를 조절하여 탈부착 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 제1 적재함에 위치한 제1 증발기 유닛에서 브라인이 배출되는 브라인관에 설치하여 상기 제2 적재함에 위치한 제2 증발기 유닛에 공급되는 브라인 유량을 조절하는 3방향 밸브를 더 포함하고, 상기 제1 적재함에서 배출되는 브라인 중에 상기 제2 적재함에 공급되지 않은 브라인은 축냉조로 바로 유입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예로서, 상기 제2 적재함의 냉각이 필요 없는 경우 상기 3방향 밸브를 조절하여 상기 제1 적재함에서 배출되는 브라인 유량의 전부가 축냉조로 바로 유입이 되거나, 유량의 일부가 상기 객실 또는 운전실에 위치한 냉방 유닛에 분배 공급되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 제1 적재함에 위치한 제1 증발기 유닛 및 제2 적재함에 위치한 제2 증발기 유닛에서 브라인이 배출되는 브라인관에 설치하여 상기 객실 또는 운전실에 위치한 냉방 유닛에 공급되는 브라인 유량을 조절하는 3방향 밸브를 더 포함하고, 상기 제1 적재함 및 상기 제2 적재함에서 배출되는 브라인 중에 상기 객실 또는 운전실에 공급되지 않은 브라인은 축냉조로 바로 유입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 복수의 적재함, 객실 또는 운전실에서 브라인이 배출되는 브라인관에 위치하고 상기 축냉조로 유입되는 브라인의 역유동을 방지하는 체크 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 한 대의 운송수단에 적정 온도대가 상이한 물품을 효율적으로 배송할 수 있어, 운영비가 절감될 수 있고, 온도대가 상이한 적재함의 증발기 유닛 과 객실 또는 운전실의 냉방 유닛에 브라인의 유량을 분배함으로써 설정온도조절이 용이하여 제품의 신선도 및 안전성을 높일 수 있다.
또한 축냉식 시스템으로 심야시간에 축열하여 주간에 방열하므로 운전시 연료비 절감되며, 운행 중에는 냉동장치가 정지되어 있어 운행소음이 없는 효과가 있다.
또한 냉각 온도대가 가장 낮은 적재함을 냉각시키는 축냉조 설비만으로 냉각 온도대가 상이한 적재함, 객실 또는 운전실을 추가의 설비 없이 냉각함으로써 경제적이며, 하나의 축냉조만을 포함하여 운송수단의 하중부담을 줄일 수 있다.
또한 물류 유통 중에서의 다양한 요구 및 특성에 맡게 수용하도록 적재함의 설정온도 및 적재함의 크기를 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 상변화 물질을 이용한 운송수단의 복수의 적재함 및 운전실을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 상변화 물질을 이용한 운송수단의 브라인 유량 분배를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 상변화 물질을 이용한 운송수단의 축냉장치를 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 상변화 물질을 이용한 운송수단의 적재함을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 상변화 물질을 이용한 운송수단의 탈부착 가능한 단열 격벽을 나타낸 도면.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것은 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 상변화 물질을 이용한 운송수단의 복수의 적재함 및 운전실을 나타낸 개략도로서, 운송수단의 다목적 냉각시스템은 지상 또는 차상에 설치된 AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 축냉조(120)의 열교환기를 통하여 PCM(phase-change material)에 전달하고, 상기 축냉조(120)의 냉기를 브라인을 통하여 냉각 온도대가 상이하고 단열 격벽으로 분리된 복수의 적재함(210, 220)에 위치한 증발기 유닛(211, 221)과 객실 또는 운전실(230)에 위치한 냉방 유닛(231)에 공급할 수 있다.
상기 운송수단은 냉동차, 버스, 열차, 비행기, 선박 등을 포함하며, 운송수단의 적재함, 객실 및 운전실 내부를 냉동 및 냉방하기 위한 다목적 냉각시스템을 제공할 수 있다.
상기 축냉조(120)는 냉매 및 브라인 열교환 코일이 내장되어 AC 냉동기에서 냉매의 냉각력을 바로 전달받거나, 냉매의 냉각력이 저장된 지상 축냉조로 부터 브라인을 통하여 냉기를 전달받을 수 있다. AC 냉각기 및 축냉조를 지상 및 차상에 다양한 형태로 구성이 가능하여 운송수단의 종류에 따라 적절한 냉각 시스템을 운영할 수 있다.
표 1은 냉동/냉장 식품별 적정 유통 온도이다. 냉동/냉장 식품의 경우, 제품에 따라 적정 유통온도가 모두 다르며, 축냉식 PCM의 적정 상변화온도는 일반적으로 적정 유통온도보다 5 ~ 10℃정도 낮게 선정될 수 있다.
Figure 112014029379346-pat00001
축냉조(120)의 냉기를 브라인을 통하여 냉각 온도대가 상이하고 단열 격벽으로 분리된 복수의 적재함(210, 220)에 위치한 증발기 유닛(211, 221) 및 운전실(230)에 위치한 냉방 유닛(231)에 공급함으로써 한 대의 운송수단에 적정 온도대가 상이한 물품을 효율적으로 배송함과 동시에 객실 또는 운전실의 냉방을 할 수 있어, 운영비가 절감될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 상변화 물질을 이용한 운송수단의 브라인 유량 분배를 나타낸 구성도로서, 냉각 온도대가 상이한 제1 적재함(210)에 위치한 제1 증발기 유닛(211), 제2 적재함(220)에 위치한 제2 증발기 유닛(221) 및 운전실(230)에 위치한 냉방 유닛(231)에 브라인 유량이 분배 공급될 수 있다.
제1 적재함(210)은 복수의 적재함, 객실 및 운전실 중에 냉각 온도대가 가장 낮고, 상기 축냉조(120)에서 공급되는 브라인 유량의 전량이 공급될 수 있다. 축냉조(120)에서 브라인이 배출되는 브라인관(300)은 1개로 구성되고 제1 적재함(210)에 위치한 제1 증발기 유닛(211)에 직접 연결되어 축냉조(120)에서 배출되는 브라인 유량의 전량이 공급될 수 있다. PCM 및 PCM을 축냉하기 위한 설비는 냉각 온도대가 가장 낮은 제1 적재함(210)을 효율적으로 냉각할 수 있는 사양으로 구성될 수 있고, 브라인은 제1 적재함(210)을 효율적으로 냉각할 수 있는 유량이 축냉조(120)에서 배출될 수 있다.
제2 적재함(220)은 상기 제1 적재함(210)의 냉각 온도대 보다 높은 냉각 온도대를 가지고, 상기 제1 적재함(210)에 위치한 제1 증발기 유닛(211)에서 배출되는 브라인 유량의 일부가 분배 공급될 수 있으며, 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 적재함(210)에 위치한 제1 증발기 유닛(211)에서 브라인이 배출되는 1개의 브라인관(300)은 하나 이상의 제2 적재함(220)에 위치한 제2 증발기 유닛(221), 운전실(230)에 위치한 냉방 유닛(231) 및 축냉조(120)에 연결되도록 복수개가 파생되고, 제2 적재함(220)에 위치한 제2 증발기 유닛(221)에 연결되어 제1 적재함(210)에 위치한 제1 증발기 유닛(211)에서 배출되는 브라인이 분배되어 유량의 일부가 공급될 수 있다.
운전실(230)은 상기 제2 적재함(220)의 냉각 온도대 보다 높은 냉방 온도대를 가지고, 상기 제2 적재함(220)에 위치한 제2 증발기 유닛(221)에서 배출되는 브라인 유량의 일부가 분배 공급될 수 있다. 또한 제2 적재함(220)을 운행하지 않을 경우에는, 상기 제1 적재함(210)에 위치한 제1 증발기 유닛(211)에서 배출되는 브라인 유량의 일부를 분배 공급될 수 있다.
냉각 온도대가 가장 낮은 적재함(210)을 냉각시키는 축냉조 설비만으로 냉각 온도대가 상이한 적재함(220) 및 운전실(230)을 추가의 설비 없이 냉각함으로써 경제적이다. 제2 적재함(220)의 냉각 온도대는 제1 적재함(210)의 냉각 온도대에 비하여 높아 제1 적재함(210)를 냉각하고 배출되는 브라인을 공급하여 냉각하여도 충분히 냉각할 수 있다. 또한 운전실(230)의 냉방 온도대는 복수 적재함의 냉각 온도대에 비하여 높아 제1 적재함(210) 또는 제2 적재함(220)을 냉각하고 배출되는 브라인을 공급하여 냉각하여도 충분히 냉방할 수 있다.
유통 과정시 품목별 보관온도가 다양한 제품들 중에서 아이스크림, 유제품, 제과류와 같이 생산지와 소비지가 동일한 경우, 한 대의 운송수단으로 운행함으로써 연비의 경감은 물론 적재효율을 상승시킬 수 있다. 또한 온라인 시장 등을 통하여 적정 온도가 다른 다양한 종류의 소량의 제품이 소비자에게 직접 배달되는 경우, 운전비를 감소시키고 제품의 신선도를 유지할 수 있다.
더불어, 축냉식 운송수단은 축냉조의 무게로 인한 하중부담이 단점이나, 운송수단이 다양한 온도대의 제품을 수송하면서도 하나의 축냉조만 필요하여 운송수단의 하중부담을 줄일 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 물질을 이용한 운송수단의 축냉장치를 나타낸 개략도로서, 지상 AC 냉동기(11), 지상 축냉조(12) 및 차상 축냉조(120)를 포함할 수 있다. 지상에 설치된 지상 AC 냉동기(11) 및 지상 축냉조(120가 설치되어, 상기 지상 AC 냉동기(11)로 냉각된 냉매의 냉각력을 열교환기를 통하여 지상 축냉조(12)의 PCM에 저장할 수 있다. 또한 운송수단에 설치되고 상기 지상 축냉조(12)의 냉기를 브라인을 통하여 PCM에 저장하는 차상 축냉조(120)를 포함하여, 상기 차상 축냉조(120)의 냉기를 브라인을 통하여 냉각 온도대가 상이하고 단열 격벽으로 분리된 복수의 적재함 및 운전실에 공급할 수 있다.
지상에 설치된 지상 AC 냉동기(11)로 냉각된 냉매의 냉각력을 열교환을 통하여 지상 축냉조의 PCM(phase-change material)(12)에 전달할 수 있다. 차상 축냉장치(20)는 운송수단에 설치되고, 상기 지상 축냉조(12)의 냉기를 브라인을 이용하여 이송관(30)을 통해 차상 축냉조(120)의 PCM에 전달할 수 있다. 지상 축냉장치(10)에서 차상 축냉조(120)로 냉기를 이송하는 이송관(30)은 축냉시 부착되고 축냉이 완료 후에 탈착될 수 있다. 또한 지상에 설치된 하나의 지상 축냉조(12)로부터 브라인을 이용하여 복수의 운송수단에 일시에 축냉할 수도 있다.
심야전기 또는 경부하 시간대의 저렴한 전력을 이용하여 주간시간대의 부하를 감당할 경우, 운영비의 대폭적인 절감도 기대할 수 있으며 냉각 장치에 의한 운행소음이 없는 효과가 있다.
상기 지상 축냉조(12)는 설치면적을 최소화하고 열손실의 방지를 막기 위하여 상기 지상 AC 냉동기(11)와 연결 또는 결합되어 구성될 수 있다. 지상 축냉조(12)에 냉기를 급속 축냉하도록 하나 이상의 상기 지상 AC 냉동기(11)를 포함할 수 있다. 지상 AC 냉동기(11)는 하나 이상 설치하여 축냉 시간을 단축하거나 하나의 냉동기가 고장 시에 또 다른 하나의 냉동기가 작동하는 비상용으로 사용할 수 있다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변화 물질을 이용한 운송수단의 축냉장치를 나타낸 개략도로서, 차상 AC 냉동기(110) 및 차상 축냉조(120)를 포함할 수 있다. 운송수단에 설치된 차상 AC 냉동기(110) 및 차상 축냉조(120)를 포함하여, 상기 AC 냉동기(110)로 냉각된 냉매의 냉각력을 열교환기를 통하여 차상 축냉조(120)의 PCM에 저장할 수 있다. 또한 상기 차상 축냉조(120)는 설치면적을 최소화하고 열손실의 방지를 막기 위하여 상기 차상 AC 냉동기(110)와 연결 또는 결합될 수 있다.
AC 냉동기(110)와 축냉조(120)로 이루어진 축냉장치(100)를 운송수단에 설치함으로써 배송중이 아닌 심야 시간에 축냉할 수도 있고, 지상에 설치된 축냉장치(10)에서 운송수단으로 냉각력을 이송하기 용이하지 않은 선박이나 기차에 적용이 가능하다.
도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상변화 물질을 이용한 운송수단의 축냉장치를 나타낸 개략도로서, 지상 AC 냉동기(11) 및 차상 축냉조(120)를 포함할 수 있다. AC 냉동기(11)는 지상에 설치되고 운송수단에 축냉조(120)가 설치되어 상기 지상 AC 냉동기(11)로 냉각된 냉매의 냉각력을 열교환기를 통하여 차상 축냉조(120)의 PCM에 저장할 수 있다.
또한 상기 지상 AC 냉동기(11)의 냉매 라인에 설치되고 상기 지상 AC 냉동기(11)로 냉각된 냉매의 냉각력을 상기 차상 축냉조(120)의 PCM에 축냉 완료 후 냉매를 회수하기 위한 냉매 회수 장치(13)를 더 포함할 수 있다.
지상 축냉조는 구비하지 않고 지상에 AC 냉동기(11)만 설치함으로써 바로 차상 축냉조(120)에 냉각력을 이송하여 열손실이 발생하는 것을 줄일 수 있으며, 지상에 설치된 하나의 AC 냉동기(11)로부터 냉매를 이용하여 복수의 운송수단에 일시에 축냉할 수도 있다.
상기 축냉조(12, 120)는 온도 감지 센서를 포함하여, 상기 PCM의 상변화 여부를 확인할 수 있다. PCM에 온도 센서를 침적시켜 냉기 이송 중 PCM의 온도가 일정 온도 이하로 냉각되어 상변화된 경우 소비전력 및 시간 손실이 발생치 않도록 냉기 이송을 정지시키거나 또는 운송수단에 장착된 냉동기를 구동시켜 온도를 유지 시킬 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 상변화 물질을 이용한 운송수단의 적재함을 나타낸 단면도로서, 상기 복수의 적재함(210, 220) 및 운전실(230)은 상기 축냉조(120)로부터 브라인을 공급받아 열교환기(420)와 실내 팬(430)으로 강제 대류시켜 냉각할 수 있다. 축냉조(120)에 축냉된 냉기는 브라인을 이용하여 열교환기(420)에서 열교환을 통해 강제 대류로 복수의 적재함(210, 220) 내부 온도를 일정하게 유지하고, 냉기의 일부는 운송수단의 운전실(230)에 위치한 냉방 유닛(231)으로 이송하여 열교환을 통해 운전실을 냉방한다.
상기 복수의 적재함(210, 220)은 내부 벽면에 배열 설치되되 탈부착 가능한 복수의 PCM 팩을 포함할 수 있다. 복수의 PCM 팩(440)은 적재함(210, 220) 내벽에 배열되어 설치되고 PCM이 저장되어 냉각 효율을 증가시킨다. PCM 팩(440)을 적재함 내벽에 설치함으로써 적재함 내의 체적 감소 없이 단열 성능을 개선할 수 있고 온도 유지 시간을 연장할 수 있으며 적재함 내부 온도를 균일하게 유지할 수 있다. 또한 탈부착이 가능하도록 하여 복수의 적재함(210, 220)의 설정 온도 변경에 따라 필요한 온도범위를 갖는 PCM을 선택하여 장착할 수 있다.
도 3과 같이, 상기 복수의 적재함(210, 220)은 각각의 개폐 도어(212, 222)를 포함할 수 있다. 또한 도 5는 본 발명에 따른 상변화 물질을 이용한 운송수단의 탈부착 가능한 단열 격벽(410)을 나타낸 도면으로서, 상기 단열 격벽은 수송 물품의 양에 따라 위치를 조절하여 탈부착 가능할 수 있다. 적재함이 각각의 개폐도어(212, 222)를 포함하고 단열 격벽(410)의 위치를 조절하여 탈부착함으로써, 운송수단의 적재공간의 효율을 높일 수 있으며 물류 유통 중에서의 다양한 요구 및 특성에 맡게 수용할 수 있다.
도 2와 같이, 본 발명에 따른 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템은, 상기 제1 적재함(210)에 위치한 제1 증발기 유닛에서 브라인이 배출되는 브라인관(300)에 설치하여 상기 제2 적재함(220)에 위치한 제2 증발기 유닛에 공급되는 브라인 유량을 조절하는 제1의 3방향 밸브(310)를 더 포함하고, 상기 제1 적재함(210)에 위치한 제1 증발기 유닛에서 배출되는 브라인 중에 상기 제2 적재함(220)에 위치한 제2 증발기 유닛(221)에 공급되지 않은 브라인은 축냉조(100)로 바로 유입될 수 있다.
또한 상기 제1 적재함(210)에 위치한 제1 증발기 유닛에서 브라인이 배출되는 브라인관(300)에 설치하여 상기 운전실(230)에 위치한 냉방 유닛에 공급되는 브라인 유량을 조절하는 제2의 3방향 밸브(320)를 더 포함하고, 상기 제2의 3방향 밸브(320)를 조절하여 상기 제1 적재함(210)에 위치한 제1 증발기 유닛(211)에서 배출되는 브라인 유량의 일부가 상기 운전실(230)에 위치한 냉방 유닛(231)에 분배 공급될 수 있고, 상기 운전실(230)의 냉각이 필요 없는 경우, 브라인이 축냉조(120)로 바로 유입될 수 있다.
더불어, 상기 제1 적재함(210)에 위치한 제1 증발기 유닛(211) 및 제2 적재함(220)에 위치한 제2 증발기 유닛(221)에서 브라인이 배출되는 브라인관(300)에 설치하여 상기 운전실(230)에 위치한 냉방 유닛(231)에 공급되는 브라인 유량을 조절하는 3방향 밸브(320, 330)를 더 포함하고, 상기 제1 적재함(210)에 위치한 제1 증발기 유닛(211) 및 상기 제2 적재함(220)에 위치한 제2 증발기 유닛(221)에서 배출되는 브라인 중에 상기 운전실(230)에 위치한 냉방 유닛(231)에 공급되지 않은 브라인은 축냉조(120)로 바로 유입될 수 있다.
이와 같이, 온도대가 상이한 적재함 및 운전실에 브라인의 유량을 제어하여 분배함으로써 설정온도조절이 용이하여 제품의 신선도 및 안전성을 높일 수 있다.
상기 복수의 적재함(210, 220)에 위치한 증발기 유닛(211, 221) 및 운전실(230)에 위치한 냉방 유닛(231)에서 브라인이 배출되는 브라인관에 위치하고 상기 축냉조(100)로 유입되는 브라인의 역유동을 방지하는 체크 밸브(340)를 더 포함할 수 있다. 즉, 복수의 적재함(210, 220) 및 운전실(230)을 냉각한 후 축냉조(120)로 유입되는 브라인관(300)에 체크 밸브(340)를 설치함으로써 브라인이 역유동을 방지한다.
이상에서는 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 지상 축냉장치 11: 지상 AC 냉동기
12: 지상 축냉조 13: 냉매 회수 장치
100: 차상 축냉장치 110: 차상 AC 냉동기
120: 차상 축냉조 210: 제1 적재함
211: 제1 적재함 증발기 유닛 212: 제1 적재함 개폐 도어
220: 제2 적재함 221: 제2 적재함 증발기 유닛
222: 개제2 적재함 개폐 도어 230: 운전실
231: 운전실 냉방 유닛 300: 브라인관
310, 320, 330: 3방향 밸브 340: 체크 밸브
410: 단열 격벽 420: 열교환기
430: 실내 팬 440: PCM팩

Claims (15)

  1. AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 차상 축냉조의 열교환기를 통하여 PCM(phase-change material)에 전달하고, 상기 차상 축냉조의 냉기를 브라인을 통하여 냉각 온도대가 상이하고 단열 격벽으로 분리된 복수의 적재함 및 운전실에 공급하는 운송수단의 냉각시스템에 있어서,
    상기 차상 축냉조에서 공급되는 브라인 유량의 전량이 공급되는 제1 적재함에 위치한 제1 증발기 유닛;
    제2 적재함은 상기 제1 적재함의 냉각 온도대보다 높은 냉각 온도대를 가지고, 상기 제1 적재함에 위치한 제1 증발기 유닛에서 배출되는 브라인 유량의 일부가 분배 공급되는 적어도 하나의 제2 적재함에 위치한 제2 증발기 유닛 및
    객실 또는 운전실은 상기 제2 적재함의 냉각 온도대 보다 높은 냉방 온도대를 가지고, 상기 제2 적재함에 위치한 제2 증발기 유닛에서 배출되는 브라인 유량의 일부가 분배 공급되는 객실 또는 운전실에 위치한 냉방 유닛을 포함하되,
    상기 차상 축냉조는 지상에 설치된 지상 AC 냉동기 및 지상에 설치되고 상기 지상 AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 열교환기를 통하여 PCM에 저장하는 지상 축냉조로부터 브라인을 통하여 냉기를 공급받아 PCM에 저장하거나, 운송수단에 설치된 AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 열교환기를 통하여 PCM에 저장하거나, 지상에 설치된 지상 AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 열교환기를 통하여 PCM에 저장하여 냉동차, 버스, 열차, 비행기, 선박 등의 운송 수단 종류에 따라 맞춤형 축냉수단을 구비하고,
    상기 복수의 적재함은 각각의 증발기 유닛 및 개폐 도어를 포함하고 상기 단열 격벽은 수송 물품의 양에 따라 위치를 조절하여 탈부착하여 적재공간 효율을 높여 다양한 온도대의 제품을 신선하고 경제적으로 운송하는 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지상 축냉조는 설치면적을 최소화하고 열손실의 방지를 막기 위하여 상기 지상 AC 냉동기와 연결 또는 결합된 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차상 축냉조는 설치면적을 최소화하고 열손실의 방지를 막기 위하여 상기 차상 AC 냉동기와 연결 또는 결합된 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지상 AC 냉동기의 냉매 라인에 설치되고, 상기 지상 AC 냉동기로 냉각된 냉매의 냉각력을 상기 차상 축냉조의 PCM에 축냉 완료 후 냉매를 회수하기 위한 냉매 회수 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템
  8. 제1항에 있어서,
    상기 축냉조는 온도 감지 센서를 포함하여, 상기 PCM의 상변화 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 증발기 유닛, 제2 증발기 유닛 및 냉방 유닛은 상기 축냉조로부터 브라인을 공급받아 열교환기와 실내 팬으로 강제 대류시켜 냉각하는 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 적재함은 내부 단열 벽면에 배열 설치되되 탈부착 가능한 복수의 PCM 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 적재함에 위치한 제1 증발기 유닛에서 브라인이 배출되는 브라인관에 설치하여 상기 제2 적재함에 위치한 제2 증발기 유닛에 공급되는 브라인 유량을 조절하는 제1의 3방향 밸브를 더 포함하고, 상기 제1 적재함에 위치한 제1 증발기 유닛에서 배출되는 브라인 중에 상기 제2 적재함에 위치한 제2 증발기 유닛에 공급되지 않은 브라인은 축냉조로 바로 유입되는 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 적재함의 냉각이 필요 없는 경우 상기 제1의 3방향 밸브를 조절하여 상기 제1 적재함에 위치한 제1 증발기 유닛에서 배출되는 브라인 유량의 전부가 축냉조로 바로 유입이 되거나, 유량의 일부가 상기 객실 또는 운전실에 위치한 냉방 유닛에 분배 공급되는 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 적재함 및 운전실에 위치한 증발기 유닛 및 냉방 유닛에서 브라인이 배출되는 브라인관에 위치하고 상기 축냉조로 유입되는 브라인의 역유동을 방지하는 체크 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 운송수단의 다목적 냉각시스템
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