KR102126782B1

KR102126782B1 - 저온 수송 냉동차량용 냉동시스템

Info

Publication number: KR102126782B1
Application number: KR1020190126582A
Authority: KR
Inventors: 오종택
Original assignee: 전남대학교산학협력단
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2020-06-25
Also published as: KR20190120115A

Abstract

본 발명은 저온 수송 냉동차량용 냉동시스템에 관한 것으로, 특히 냉매를 고온,고압으로 압축하여 토출하는 압축기(100), 압축기(100)에서 압축된 고온,고압의 냉매를 외부의 공기와 열교환시켜 증기상의 냉매를 액상의 냉매액으로 변화시키는 응축기(200)와, 응축기(200)에서 응축된 액상의 냉매를 통과시키면서 저온,저압의 냉매로 변환시키는 팽창밸브(300)와, 팽창밸브(300)를 거친 저온,저압의 냉매를 고내의 내부공기와 열교환하여 고내의 내부온도를 저온으로 유지시키고 증기로 변환시켜 압축기(100)로 순환시키는 증발기(400)와, 상기 압축기(100)의 냉매 토출구와 응축기(200)의 냉매 유입구를 연결하는 냉매배관이 통과하도록 설치되어, 압축기(100)에서 토출되는 고온의 냉매로부터 축열하는 써모 뱅크(500)를 포함하고, 상기 응축기(200)의 하류측 냉매배관에 이젝터(600)가 설치되고, 상기 이젝터(600)는 응축기(200)를 통과한 냉매액을 1차 유입구(601)을 통하여 유입시키고 증발기(400)에서 증발되는 냉매증기를 2차 유입구(610)를 통하여 유입시켜, 내부에서 혼입한 후 이송한다.

Description

저온 수송 냉동차량용 냉동시스템{REFRIGERATION SYSTEM OF REFRIGERATOR VEHICLE FOR LOW-TEMPERATURE TRANSPORTATION}

본 발명은 저온 수송 냉동 차량용 냉동시스템에 관한 것으로, 특히 냉동시스템의 가동 에너지를 절감하고 고내온도의 신속한 제어와 편차를 줄일 수 있는 고효율의 저온 수송 냉동 차량용 냉동시스템에 관한 것이다.

육상 냉동수송은 도로수송과 철도수송으로 구분하며, 일반적으로 냉동차량(소위 '냉동(장) 탑차'로 불린다)이라 함은 도로의 저온수송용 자동차를 지칭하는 것으로서, 해상 및 육상 냉동컨테이너 수송과는 구별된다.

이러한 냉동 차량의 종류로는 차체에 냉동기를 탑재시키는 기계식 냉동 차량, 액체질소를 이용하여 저온수송을 하는 액체질소식 자동차, 얼음, 드라이아이스 또는 PCM(Phase Change Material)와 같은 냉각제로 차량에 탑재시킨 물품을 일정한 온도로 보관 및 수송하는 축냉식 자동차 등이 있고, 그 중 기계식 냉동 차량이 국내에서는 99%, 해외에서는 95% 이상을 차지하고 있다.

그리고, 국내 냉동차동차 산업은 년간 약 5145.4억원 정도로서 국민 소득수준 및 생활 향상과 유제품 및 육가공식품 소비 증가에 따라 매년 7%이상 성장하고 있는 추세이다. 특히, 한국자동차협회 국내 생산차량 통계에 의하면 특장차는 2012년 생산대수가 5년전 보다 약 27% 증가하였으며, 특히 2013년 1월부터 3월까지 승용차, 버스, 트럭 등의 자동차 생산량은 전년도대비 0.5%~5.7% 감소하였으나 저온수송용 냉동자동차가 포함된 특장차는 23.6% 증가를 보이고 있다.

국내 저온수송 냉동자동차의 약 70% 이상을 점유하는 1톤 용량의 차량가격은 소, 돼지 및 육류 등 육가공 원재료 저온수송화물 11톤 저온수송차량 가격에 비하여 상대적으로 낮아서, 타 자동차에 비해 부가가치가 비교적 높은 편이다.

이러한 저온 수용 냉동차량용 냉동시스템에 관한 선행특허로서 아래 특허문헌에 기재된 것이 알려져 있다.

KR

10-0889292

B1

상기 특허문헌 1에 개시된 종래의 냉동차량용 냉동시스템은, 냉동시스템의 운전에 고 에너지가 소요되고, 고내 온도의 편차를 줄이는데 한계가 있었다.

본 발명은 상기 종래의 냉동차량용 냉동시스템이 가진 단점을 해소하여, 냉동시스템의 운전 에너지를 절감하여 에너지 효율을 높일 수 있고, 고내의 온도를 원하는 온도범위로 신속하게 제어가능하며, 고내의 온도 편차를 줄일 수 있는 고효율의 저온 수송 냉동차량용 냉동시스템을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매를 고온,고압으로 압축하여 토출하는 압축기, 압축기에서 압축된 고온,고압의 냉매를 외부의 공기와 열교환시켜 증기상의 냉매를 액상의 냉매액으로 변화시키는 응축기와, 응축기에서 응축된 액상의 냉매를 통과시키면서 저온,저압의 냉매로 변환시키는 팽창밸브와, 팽창밸브를 거친 저온,저압의 냉매를 고내의 내부공기와 열교환하여 고내의 내부온도를 저온으로 유지시키고 증기로 변환시켜 압축기로 순환시키는 증발기와, 상기 압축기의 냉매 토출구와 응축기의 냉매 유입구를 연결하는 냉매배관이 통과하도록 설치되어, 압축기에서 토출되는 고온의 냉매로부터 축열하는 써모 뱅크를 포함하고,

상기 응축기의 하류측 냉매배관에 이젝터가 설치되고, 상기 이젝터는 응축기에서 배출되는 냉매액을 1차 유입구를 통하여 유입시키고, 증발기에서 증발되는 냉매증기를 2차 유입구를 통하여 유입시켜, 1차 유입구에서 유입되는 냉매액과 혼입한 후 등엔트로피 변화를 거쳐 저온·저압의 냉매로 배출하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 냉동시스템은 냉동시스템의 에너지를 절감하여 에너지 효율을 높일 수 있고, 고내의 온도를 원하는 온도범위로 신속하게 제어가능하며, 고내의 온도 편차를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 저온 수송 냉동차량용 냉동시스템의 개략적인 회로도,
도 2는 본 발명의 냉동시스템의 p-h선도이다.

이하, 본 발명에 따른 저온 수송 냉동차량용 냉동시스템의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 저온 수송 냉동차량용 냉동시스템은, 저온, 저압의 냉매(1)를 압축하여 고온, 고압의 과열증기 상태(2)로 압축하여 토출하는 압축기(100);

내부에 축열매체를 저장해두고, 상기 압축기(100)의 냉매 토출구에 연결된 냉매배관이 축열매체를 통과하도록 설치되어, 상기 압축기(100)에서 토출되는 고온 고압의 과열증기 상태의 냉매(2)를 축열매체와 열교환시켜 축열하는 한편, 냉매배관을 통과하는 과열증기 상태(2)의 냉매를 습증기 상태(3)로 배출하는 써모 뱅크(500);

써모 뱅크(500)를 통과한 습증기 상태의 냉매(3)를 통과시키면서 외부의 공기와 열교환시켜 내부에서 포화액체(3')로 변화시킨 후 과냉각 액체(3")로 응축시켜 배출하는 응축기(200);

응축기(200)에서 과냉각된 액체 상태의 냉매를 통과시키면서 저온·저압의 냉매(8)로 변환시키는 팽창밸브(300);

팽창밸브(300)를 통과한 저온·저압의 냉매(8)를 고내의 내부공기와 열교환시켜 고내의 내부온도를 저온으로 유지시키고 냉매증기(9)로 변환시켜 배출하는 증발기(400);

상기 응축기(200)의 하류측 냉매배관에 설치되고, 응축기(200)에서 배출되는 냉매액을 1차 유입구(601)를 통하여 유입시키고, 증발기(400)에서 증발되어 배출되는 냉매 증기(9)를 2차 유입구(610)를 통하여 유입시켜, 1차 유입구(601)에서 유입되는 냉매액과 혼합한 후 등엔트로피 변화를 거쳐 저온·저압의 냉매(6)로 배출하는 이젝터(600); 및

상기 이젝터(600)에서 배출되는 냉매가스와 냉매액 혼합상태의 냉매를 포화액체 상태의 냉매액과 포화증기 상태의 냉매증기로 분리하여, 포화액체 상태의 냉매액은 건조기(700)와 팽창밸브(300)를 차례로 거쳐 증발기(400)로 순환시키고, 냉매증기는 압축기(100)로 순환시키는 세퍼레이터(800);를 포함하고 있다.

상기 써모 뱅크(500)는 압축기에서 토출되는 고온의 냉매로부터 축열한 열로써 증발기(400)를 통과한 냉매중 미증발 냉매액을 가열하여 완전히 증발시킨다.

또한, 본 발명에 따른 저온 수송 냉동차량용 냉동시스템에서, 상기 이젝터(600)는 도 1에 도시된 바와 같이, 응축기(200)에서 배출되는 냉매액(3")을 1차 유입구(601)를 통하여 유입시키고, 증발기(400)에서 증발되는 냉매증기(9)를 2차 유입구(610)를 통하여 유입시켜, 1차 유입구(601)에서 유입되는 냉매액(3")과 혼입한 후 등엔트로피 변화를 거쳐 저온·저압의 냉매(6)로 배출한다.

이젝터(600)에서 등엔트로피 팽창된 냉매는 세퍼레이터(800)에서 냉매 액체와 증기로 분리되어 세퍼레이터(800) 상부에서 나온 냉매증기는 압축기(100)로 흡입되고 세퍼레이터(800) 하부에서 나온 액체 상태의 냉매(7)는 팽창밸브(300)로 들어가서 저온 저압의 냉매(8)가 된 후 증발기(400)로 들어가 피냉각 물체와 열교환한 후 냉매증기로 변화된 후, 냉매증기(9)는 이젝터(610)로 들어온다. 이 사이클이 재순환되면서 써모뱅크(500)만 연결된 경우보다 에너지를 더 절약시킬 수 있다.

본 발명의 냉동 시스템의 성능계수는 다음과 같이 계산된다.

COP(coefficient of Performance) = (h₉ - h₈)/ (h₂ - h₁)

상기한 바와 같은 본 발명의 냉동시스템에 의하면, 도 2의 압력-엔탈피(P-H) 선도에 나타난 바와 같이, 써모 뱅크(500)와 이젝터(600)를 모두 설치함으로써 써모 뱅크와 이젝터 중 하나만을 구비한 종래의 냉동시스템에 비하여 에너지 효율이 증가하게 된다.

100: 압축기 200: 응축기
300: 팽창밸브 400: 증발기
500: 써모 뱅크 600: 이젝터
601: 1차 유입구 610: 2차 유입구
700: 건조기 800: 세퍼레이터

Claims

저온-저압의 냉매를 압축하여 고온·고압의 과열증기로 토출하는 압축기(100);
내부에 축열매체를 저장해두고, 상기 압축기(100)의 냉매 토출구에 연결된 냉매 배관이 상기 축열매체를 통과하도록 설치되어, 상기 압축기(100)에서 토출되는 고온·고압의 과열증기 상태의 냉매를, 상기 축열매체와 열교환시켜 축열매체를 축열하는 한편, 상기 과열증기 상태의 냉매를 습증기 상태로 배출하는 써모 뱅크(500);
상기 써모 뱅크(500)를 통과한 습증기 상태의 냉매(3)를 통과시키면서 외부의 공기와 열교환시켜 내부에서 포화액체(3')로 변화시킨 후 과냉각 액체(3")로 응축시켜 배출하는 응축기(200);
상기 응축기(200)에서 응축된 액상의 냉매를 통과시키면서 저온·저압의 냉매로 변환시키는 팽창밸브(300);
상기 팽창밸브(300)를 통과한 저온·저압의 냉매를 고내의 내부공기와 열교환시켜 고내의 내부온도를 저온으로 유지시키고 냉매증기로 변환시켜 배출하는 증발기(400);
상기 응축기(200)의 하류측 냉매배관에 설치되고, 응축기(200)에서 배출되는 냉매액을 1차 유입구(601)를 통하여 유입시키는 한편, 증발기(400)에서 증발되는 냉매증기를 2차 유입구(610)를 통하여 유입시켜, 1차 유입구(601)에서 유입되는 냉매액과 혼입한 후 등엔트로피 변화를 거쳐 저온·저압의 냉매로 배출하는 이젝터(600); 및
상기 이젝터(600)에서 배출되는 냉매가스와 냉매액 혼합상태의 냉매를 포화액체 상태의 냉매액과 포화증기 상태의 냉매증기로 분리하여, 포화액체 상태의 냉매액은 건조기(700)와 팽창밸브(300)를 차례로 거쳐 증발기(400)로 순환시키고, 냉매증기는 압축기(100)로 순환시키는 세퍼레이터(800);를 포함한 것을 특징으로 하는 저온 수송 냉동차량용 냉동시스템.