KR102204471B1 - 유압전동장치를 이용한 하이브리드 냉각시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 의하면, 유압전동장치를 이용한 하이브리드 냉각시스템은, 스크롤압축기, 컨덴서, 팽창기, 증발기를 구비하는 냉각시스템을 가동하기 위해 스크류 윈드터빈(screw wind turbine)에 연결된 제1발전동체 및 태양전지를 통해 전압이 제1배터리팩(1st battery pack)에 인가되도록 구성하고,
제1발전동체와 제1배터리팩 사이에 설치되어 제1발전동체의 전압을 입력전압으로 변환하는 제1인버터(AC-DC)와 태양전지와 제1배터리팩 사이에 설치되어 태양전지의 전압을 입력전압으로 변환하는 컨버터(DC-DC) 등을 입력부로 구성하며;
제2배터리팩(2nd battery pack)을 통해 인가된 전압을 전동모터에 전원을 공급하며, 제3유압모터로부터 구동되는 제2발전동체와 제2발전동체로부터 제2배터리팩 사이에 설치되어 제2발전동체의 전압을 입력전압으로 변환하는 제2인버터(AC-DC)는 출력부로 구성하며;
제1,제2,제3유압모터와 제1,제2,제3유압펌프 사이에 오일을 저장하는 유압탱크를 구비하여 응축기, 증발기, 팽창기, 제2발전동체에 따라 제1,제2,제3유압펌프들과 제1,제2,제3전동모터를 제어하는 유압제어부를 통해서 하이브리드 냉각시스템을 가동함으로써 친환경적인 에너지의 사용 및 에너지소모의 효율성을 제공한다.

Description

유압전동장치를 이용한 하이브리드 냉각시스템{A hybrid cooling system using of hydraulic transmission}
본 발명은 유압전동장치를 이용한 하이브리드 냉각시스템에 관한 것으로, 유압전동장치는 변속비(變速比)가 연속적으로 변화하고, 효율이 높으며, 소음이 없고, 강한 힘을 얻을 수 있으며, 속도도 자유로이 조정할 수 있고, 과부하(過負荷)에 대한 안전장치도 간단하고, 힘의 도출이 용이한 점 등 많은 장점을 이용한다.
더욱 상세하게는 유압전동장치와 함께 다양한 하이브리드 전원공급시스템을 통해 인가된 전압을 변환하여 스크롤압축기(scroll compressor), 응축기(Condenser), 팽창기(Expansor), 증발기(Evaporator)을 구동할 수 있는 냉동차량용 하이브리드 냉각시스템에 관한 것이다.
일반적으로 종래의 일반적인 냉동차량의 동력원은 주로 차량엔진동력 또는 서브엔진동력을 이용하여 얻게 된다.
엔진을 이용할 때 풀리 및 벨트를 이용해 압축기를 엔진에 연결하였는데, 엔진이 정지하였을 때, 압축기의 정지로 냉각사이클도 정지하는 문제가 발생하여 정차시에도 냉각사이클을 가동해야하므로 연료소비와 환경문제가 심각하다.
본 발명의 목적은 냉각기관의 시스템을 효율적으로 구동할 수 있는 하이브리드 전원공급시스템과 스크롤압축기를 이용한 유압전동장치를 제공하여 냉동차량의 에너지효율을 극대화할 수 있는 냉동차량용 냉각시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 냉동차량용 냉각시스템은 압축기(또는 스크롤압축기), 응축기, 팽창기, 증발기를 구비하는 냉각시스템;
응축기, 증발기, 제2발전동체에 각각 구동하는 다수의 유압모터(oil hydraulic motor);
다수의 유압모터에 유압을 공급하는 1개 또는 다수의 유압펌프(hydraulic pump);
1개 또는 다수의 유압펌프를 구동하는 1개 또는 다수의 전동모터;
1개 또는 다수의 전동모터에 전원을 공급하는 제2배터리팩(2nd battery pack);
제2배터리팩에 전력을 공급하는 제2발전동체 및 외부전원;
제2발전동체를 구동시키는 제4유압모터;
제1배터리팩(1st battery pack)에 전력을 공급하는 태양전지 및 제1발전동체;
제1발전동체를 구동하기 위한 스크류 윈드터빈(screw wind turbine)을 포함한다.
더욱 상세하게는, 전원공급부가 스크류 윈드터빈에 연결된 제1발전동체 및 태양전지를 통해 전압이 제1배터리팩에 인가되는 구성과;
제1발전동체와 제1배터리팩 사이에 설치되어 제1발전동체의 전압을 입력전압으로 변환하는 제1인버터(AC-DC);
태양전지와 제1배터리팩 사이에 설치되어 태양전지의 전압을 입력전압으로 변환하는 컨버터(DC-DC);
제2배터리팩에 전력을 공급하는 제2발전동체 및 외부전원 등을 입력부로 구성한다.
제1배터리팩과 제2배터리팩을 병렬로 연결하여 마그네트 전자스위치를 통해 전원을 제어하며,
유압모터들과 유압펌프들 사이에 오일을 저장하는 유압탱크;
제3유압모터 또는 제4유압모터로 작동되는 제2발전동체;
제2발전동체로부터 제2배터리팩(2nd battery pack)사이에 설치되어 제2발전동체의 전압을 입력전압으로 변환하는 제2인버터는 출력부로 구성한다.
입력부와 출력부를 제어하는 전원제어부를 구성한다.
전동모터와 유압펌프 및 유압모터들을 제어하는 유압제어부를 구성한다.
본 발명의 실시예에 의하면 제1발전동체 및 태양전지를 이용하여 제1배터리팩(1st battery pack)에 충전을 인가하고, 최초로 외부전원이 제2배터리팩(2nd battery pack)에 전원을 충전하여 소형 전동모터가 유압펌프를 가동시켜 고효율의 유압모터를 통해 응축기, 증발기, 제2발전동체를 구동함으로써 냉동차량의 에너지효율을 개선할 수 있으며, 동시에 제3유압모터 또는 제4유압모터가 제2발전동체를 구동시켜 생성된 전원을 제2배터리팩(2nd battery pack)에 피드백 해주는 하이브리드 시스템이 구성된다.
따라서 유압전동장치는 냉동 부하(負荷)의 변동에 따라 피동축의 회전속도가 자동적으로 바뀌고, 그 변화가 전동기기에 영향을 주지 않는 성질을 가지고 있기 때문에 비상용으로 외부전원을 구성함으로써 운전자의 심리적 안정성과 운영의 편리성을 확보한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 1개씩의 전동모터와 고압유압펌프 및 4개의 유압모터 결합을 나타내는 블록도
도 2는 도 1에 도시한 1개씩의 전동모터와 고압유압펌프 및 3개의 유압모터 결합을 나타내는 블록도
도 3은 도 1에 도시한 3개씩의 전동모터와 유압펌프 및 유압모터의 결합을 나타내는 블록도
도 4는 도 1에 도시한 1개의 전동모터를 구성한 전원제어부의 블록도
도 5는 도 1에 도시한 4개의 전동모터를 구성한 전원제어부의 블록도
도 6은 도 1에 도시한 4개의 유압모터를 이용한 유압제어부의 블록도
도 7은 도 1에 도시한 3개의 유압모터를 이용한 유압제어부의 블록도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 3을 참고하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1내지 도3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 냉각시스템(1)의 구조들을 나타내는 블록도이다.
하이브리드 냉각시스템(1)의 전원공급부(100)는 동력을 제공하는 스크류 윈드터빈(screw wind turbine)(113)에 연결되어 발전하는 제1발전동체(111)를 구비한다.
제1발전동체(111)와 태양전지에 연결되는 제1배터리팩(1st battery pack)(120)을 구비한다.
제1발전동체(111)와 제1배터리팩(120) 사이에 제1인버터(AC-DC)(112)를 구비한다.
태양전지(115)와 제1배터리팩(120) 사이에 컨버터(DC-DC)(116)를 구비한다.
외부전원(119)과 제2배터리팩(130) 사이에 충전기를 구비한다.
제2발전동체(122)와 제2배터리팩(2nd battery pack)(130)을 결합한다.
제2발전동체(122)와 제2배터리팩(130) 사이에 제2인버터(AC-DC)(123)를 구비한다.
제2배터리팩(130)과 1개 또는 다수의 전동모터(131)를 결합한다.
제2발전동체(122)와 전압조정기(AVR)를 결합한다.
전압조정기(AVR)로부터 전원을 공급받는 스크롤압축기(scroll compressor)(221)를 결합한다.
스크류 윈드터빈(113)에 연결된 제1발전동체(111) 및 태양전지(115)을 통해 전압이 제1배터리팩(120)에 인가되도록 구성한다.
제1발전동체(111)와 제1배터리팩(120) 사이에 설치되어 제1발전동체(111)의 전압을 입력전압으로 변환하는 제1인버터(AC-DC)(112)를 구비한다.
태양전지(115)와 제1배터리팩(120) 사이에 설치되어 태양전지(115)의 전압을 입력전압으로 변환하는 컨버터(DC-DC)(116) 등을 입력부(101)로 구성한다.
제1배터리팩(120)을 통해 인가된 전압을 마그네트전자스위치(118)를 통해서 병렬로 연결된 제2배터리팩(130)에 전원을 공급하도록 하며; 제4유압모터(124)로부터 구동되는 제2발전동체(122)와 제2발전동체(122)로부터 제2배터리팩(130)사이에 설치되어 제2발전동체(122)의 전압을 입력전압으로 변환하는 제2인버터(AC-DC)(123)등을 출력부(102)로 구성한다.
단, 제1발전동체(111)와 제2발전동체(122)는 교류발전용 또는 직류발전용으로 선택하여서 구성할 수 있다. 그러므로 교류발전용으로 구성할 때는 인버터(AC-DC)를 사용하며, 직류발전용으로 구성할 때는 컨버터(DC-DC)를 사용하여 제1배터리팩(120) 및 제2배터리팩(130)에 전압이 인가되도록 한다.
또한, 하이브리드 냉각시스템(1)의 유압공급부(200)는 고압유압펌프(205), 제1,제2,제3유압모터(211,212,213), 스크롤압축기, 응축기(222), 증발기(223), 팽창기(224) 들로 구성된다.
제1,제2,제3유압모터(211,212,213)들과 고압유압펌프(205) 사이에 오일을 저장하는 유압탱크(206)를 구비한다.
제2유압모터(212)와 응축기(222)를 결합한다.
제3유압모터(213)와 증발기(223)를 결합한다.
제4유압모터(124)와 제2발전동체(122)를 결합한다.
제2배터리팩(130)으로부터 전원을 공급받는 제1전동모터(131)는 고압유압펌프(205)와 결합된다.
.
도 4내지 도 7은 전원제어부와 유압제어부의 블록도이다.
하이브리드 냉각시스템(1)의 전원공급부(100)는 도 1의 설명과 동일한 구조이며;
하이브리드 냉각시스템(1)의 유압공급부(200)는 유압탱크(206), 제1,제2,제3유압모터(211,212,213), 스크롤압축기, 응축기(222), 증발기(223), 팽창기(224) 들로 구성된다.
제1내지 제4유압모터(211,212,213,124)들과 제2내지 제4유압펌프(202,203,204) 사이에 오일을 저장하는 유압탱크(206)를 구비한다.
제2전동모터(132)는 제2유압펌프(202)와; 제3전동모터(133)는 제3유압펌프(203)와; 제4전동모터(134)는 제4유압펌프(204)와 결합된다.
상기와 같이 입력부(101)와 출력부(102)를 제어하는 전원제어부(150)는 도 1의 설명과 동일한 구조이며;
압축기(221) 또는 스크롤압축기(221), 응축기(222), 증발기(223), 팽창기(224)는 고압유압펌프(205)와 제1내지 제4유압모터(211,212,213,124)를 제어하는 유압제어부(250)를 구성하거나;
스크롤압축기(221), 응축기(222), 증발기(223), 팽창기(224)는 제2내지 제4유압펌프(202,203,204)와 제2내지 제4유압모터(212,213,124)를 제어하는 유압제어부(250)로 구성된다.
유압제어부(250)는 유압 보호스위치(oil protection switch)를 이용하여 정상적인 운전 중에 유압이 일정압력이하로 저하된다거나 압축기기동시 일정시간(60~90초)내에 유압이 정상으로 오르지 않을 경우, 전동모터(131,132,133,134)로 들어가는 전원을 자동으로 차단시켜 냉각시스템의 손상을 자동 제어한다.
본 발명의 기능을 보면,
하이브리드 냉각시스템(1)의 전원공급부(100)는;
제1배터리팩(120)에 전기에너지를 저장하기 위해 제1발전동체(111)와 태양전지(115)가 결합되고, 제1발전동체(111)를 작동시키기 위해 스크류윈드터빈(113)이 구동된다. 제1발전동체(111)는 제1인버터(AC-DC)(112)를 통해서 제1배터리팩(120)에 전원이 인가되고, 태양전지(115)는 컨버터(DC-DC)(116)에 의해서 제1배터리팩(120)에 전원이 인가된다.
제2배터리팩(130)에 전기에너지를 저장하기 위해 제2발전동체(122)와 외부전원(119)이 결합된다.
제2발전동체는 제2인버터(AC-DC)(123)를 통해서 제2배터리팩(130)에 전원이 인가되고, 외부전원(119)은 충전기에 의해서 제2배터리팩(130)에 전원이 인가된다.
하이브리드 냉각시스템(1)의 유압공급부(100)는 전원공급부(100)와 연동되어 지능형 통합제어부(30)의 제어를 받는다.
제2발전동체(122)는 제2인버터(AC-DC)(123)를 통해서 스크롤압축기(221)를 작동하여 냉매를 고온고압으로 압축하며, 고압유압펌프(205) 또는 유압펌프와 결합되어 제2유압모터(212)를 통해서 응축기(222)가 작동하여 냉매를 냉각하여 저온고압의 액상 냉매로 변화시키고, 팽창기(224)는 감온구의 작동으로 발브(valve)를 이용한 팽창에 의해 저온저압의 냉매로 변화시키며, 고압유압펌프(205) 또는 제3유압펌프(203)와 제3유압모터(213)를 통해서 증발기(223)를 작동하여 냉동차량의 적재공간의 열을 흡수하여 저압의 냉매로 변화시키며, 이를 통해 흡수된 열은 증발기(223)를 통해 스크롤압축기(221)로 순환되도록 한다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조로 본 발명의 유압전동장치를 이용한 냉각시스템에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 변화나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 하이브리드 냉각시스템
100: 전원공급부
101: 입력부 102: 출력부
111: 제1발전동체 112: 제1인버터(AC-DC) 113: 스크류 윈드터빈(Screw Wind Turbine)
115: 태양전지 116: DC-DC컨버터 118: 마그네트 전자스위치 119: 외부전력
120: 제1배터리팩(1st battery pack)
122: 제2발전동체 123: 제2인버터(AC-DC)
130: 제2배터리팩(2nd battery pack)
131: 제1전동모터 132: 제2전동모터 133: 제3전동모터 134: 제4전동모터
140: 전동모터
150: 전원제어부
200: 유압공급부
202: 제2유압펌프 203: 제3유압펌프 204: 제4유압펌프 205: 고압유압펌프 20:6 유압탱크
211: 제1유압모터 212: 제2유압모터 213: 제3유압모터 124: 제4유압모터
221: 스크롤압축기(Scroll compressor) 222: 응축기(Condenser) 223: 증발기(Evaporator)
224: 팽창기(Expansor)
250: 유압제어부
300: 지능형통합제어부

Claims (15)

  1. 스크롤압축기(scroll compressor)(221), 응축기(condenser)(222), 증발기(evaporator)(223), 팽창기(expansor)를 구비하는 유압전동장치를 이용한 냉각시스템(1);
    응축기(222)를 구동하는 제2유압모터(212);
    증발기(223)을 구동하는 제3유압모터(213);
    제 1내지 제4유압모터(211,212,213,124)에 유압을 공급하는 제2 내지 제4유압펌프(202,203,204);
    제2 내지 제4유압펌프(202,203,204)를 구동하는 제2 내지 제4전동모터(132,133,134);
    제1 내지 제4전동모터(131,132,133,134)에 전원을 공급하는 제2배터리팩(2nd battery pack)(130);
    제2배터리팩(130)에 전력을 공급하는 외부전원(119);
    제2배터리팩(130)에 전력을 공급하는 제2발전동체(122);
    제2발전동체(122)를 구동시키는 제4유압모터(124);
    제2발전동체(122)와 연결되는 전압조정기(AVR);
    전압조정기로부터 전원을 공급받는 스크롤압축기(scroll compressor)(221);
    제1배터리팩(120)에 전력을 공급하는 태양전지(115) 및 제1발전동체(111); 및
    제1발전동체(111)를 구동하기 위한 스크류 윈드터빈(screw wind turbine)(113)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압전동장치를 이용한 하이브리드 냉각시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    스크류 윈드터빈(113)에 연결된 제1발전동체(111) 및 태양전지(115)를 통해 전압이 제1배터리팩(120)에 인가되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 유압전동장치를 이용한 하이브리드 냉각시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    제1발전동체(111)와 제1배터리팩(120) 사이에 설치되어 제1발전동체(111)의 전압을 입력전압으로 변환하는 제1인버터(AC-DC)(112) 및 태양전지(115)와 제1배터리팩(120) 사이에 설치되어 태양전지(115)의 전압을 입력전압으로 변환하는 컨버터(DC-DC)(116) 등을 입력부(101)로 구성하는 것을 특징으로 하는 유압전동장치를 이용한 하이브리드 냉각시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    외부전원(119)을 통해 전압이 제2배터리팩(130)에 인가되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 유압전동장치를 이용한 하이브리드 냉각시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    제1발전동체(111) 및 제2발전동체(122)는 교류발전용 또는 직류발전용으로 선택하여서 구성할 수 있고; 교류발전용으로 구성할 때는 인버터(AC-DC)를 사용하며, 직류발전용으로 구성할 때는 컨버터(DC-DC)를 사용하여 제1배터리팩(120) 및 제2배터리팩(130)에 전압이 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 유압전동장치를 이용한 하이브리드 냉각시스템.
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  12. 제1항에 있어서,
    스크롤압축기(221)는 전압조정기로부터 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 유압전동장치를 이용한 하이브리드 냉각시스템.

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