KR20140087960A

KR20140087960A - 차량용 냉각장치

Info

Publication number: KR20140087960A
Application number: KR1020130000026A
Authority: KR
Inventors: 이원호
Original assignee: 이원호
Priority date: 2013-01-01
Filing date: 2013-01-01
Publication date: 2014-07-09

Abstract

본 발명에 의한 차량용 냉각장치는, 자동차용 엔진; 상기 엔진에 의해 구동되는 제1발전기; 상기 엔진에 의해 구동되는 제2발전기; 상기 제1발전기 및 제2발전기에 의해 생산된 전력을 저장하는 제1배터리; 상기 제1배터리로부터 전력을 공급받아 저장하는 제2배터리; 상기 제1배터리에 의해 구동되는 제1압축기 및 상기 제1배터리에 의해 구동되며 상기 제1압축기와 병렬적으로 설치되는 제2압축기를 포함하는 냉각시스템; 상기 제2배터리에의해 구동되는 기타전기장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 냉각장치{REFRIGERATING APPARATUS FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 사용되는 에어콘 또는 냉동탑차의 고내에 사용하기 위한 차량용 냉각장치에 관한 것이다.

차량에 사용되는 냉각장치는 자동차 엔진에서 발생하는 운동에너지를 전기에너지로 바꾸어 이를 이용해 압축기를 구동하여 냉각사이클을 돌려 냉기를 차실 내부로 순환시킨다.

종래의 기술에 의한 냉각장치의 냉각사이클은, 도 1에 개시된 바와 같이, 압축기(5), 응축기(6), 팽창밸브(7), 증발기(8) 등의 순서로 순환관을 따라 냉매를 순환시키는 통상적인 냉매사이클을 그대로 채용한 것이다.

이는 압축기(5)가 구동됨에 따라 고온고압 상태의 냉매는 응축기(6)에 이르러 중온고압상태가 되는 것이며, 응축기(6)로부터 제공되는 냉매는 팽창밸브(7)를 지나 증발기(8)로 유입되어, 액체상태의 냉매가 순간적으로 기화되면서, 주변 열을 흡수하므로 증발기(8)의 주변에는 차가운 공기가 형성되므로, 별도의 배기팬에 의해 차가운 공기를 차실 내부로 토출하는 것이다. 이러한 냉각사이클은 지속적으로 순환반복되므로 그 차실의 내부는 설정된 저온 상태를 유지하게 되는 것으로, 실외 온도가 높은 경우에도 차실을 최적의 온도로 유지할 수 있는 것이다.

이러한 냉각장치는 차량의 엔진(1)에 의해 구동되는 발전기(2), 발전기(2)에서 발생된 전기에너지를 저장하는 배터리(3), 배터리(3)에서 전기에너지를 받아 압축기(5)를 구동하는 모터(4)를 포함한다. 배터리(3)에 저장된 전기에너지는 차량의 기타 전기장치(9)에도 전기에너지를 공급한다.

그러나, 상기한 바와 같은 냉각장치는 발전기 및 배터리에서 제공되는 에너지가 한정되므로 그에 따라 냉각장치의 출력이 한정된다는 문제점이 있다. 즉, 현재의 냉각장치 출력 한계를 넘어서기 위해서는 발전기 및 배터리를 교체할 수 밖에 없는 것이다.

또한, 배터리의 용량이 한정되므로 차의 시동이 꺼진 상태에서는 냉각장치를 구동할 수 있는 시간이 극히 제한된다는 문제점이 있다.

차량에 사용되는 냉각장치는 상기한 승용차, 버스 등 뿐만 아니라 냉동탑차용 냉각장치로도 쓰이며, 그 구조는 상기한 종래기술에 의한 냉각장치와 대동소이하여 상기한 문제점을 함께 갖는다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 과제는 기존의 자동차에 복수의 발전기 및 복수의 충전기 및 복수의 압축기를 추가 설치함으로써, 전체 장치를 교체하지 않고도 출력을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 냉각장치를 제공하는 것이다. 또한, 차의 시동이 꺼진 상태에서도 냉각장치를 장시간 구동할 수 있도록 한 차량용 냉각장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 차량용 냉각장치는, 자동차용 엔진; 상기 엔진에 의해 구동되는 제1발전기; 상기 엔진에 의해 구동되는 제2발전기; 상기 제1발전기 및 제2발전기에 의해 생산된 전력을 저장하는 제1배터리; 상기 제1배터리로부터 전력을 공급받아 저장하는 제2배터리; 상기 제1배터리에 의해 구동되는 제1압축기 및 상기 제1배터리에 의해 구동되며 상기 제1압축기와 병렬적으로 설치되는 제2압축기를 포함하는 냉각시스템; 상기 제2배터리에의해 구동되는 기타전기장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 차량용 냉각장치는, 상기 제1배터리와 상기 제1압축기 및 상기 제2압축기 사이에 설치되며, 상기 제1배터리, 상기 제1압축기, 상기 제2압축기와 전기적으로 연결되어 상기 제1배터리로부터 상기 제1압축기 및 상기 제2압축기 에 공급되는 전원을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 차량용 냉각장치는, 상기 제1배터리와 상기 제어부 사이의 전선에 설치되어 상기 제1배터리로부터 상기 제어부로 공급되는 전압이 일정한 값 이상인 경우 상기 제1배터리로부터 제어부로 공급되는 전기를 차단하는 휴즈;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 차량용 냉각장치는, 상기 제어부와 연결되며 사용자의 조작신호를 받는 에어컨스위치;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 에어컨스위치가 꺼진 경우에는 상기 제1압축기 및 상기 제2압축기에 공급되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 차량용 냉각장치는, 상기 제어부와 연결되며 냉각장치에 의해 냉각되는 공기의 온도를 검지하는 온도센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도센서로부터 검지한 온도가 기설정된 값 이하인 경우에는 상기 제1압축기 및 상기 제2압축기에 공급되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 차량용 냉각장치는, 상기 제어부와 연결되며 상기 제1압축기 및 상기 제2압축기에 의해 압축되는 냉매의 압력을 검지하는 압력센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 압력센서로부터 검지한 압력이 기설정된 값을 초과하는 경우에는 상기 제1압축기 및 상기 제2압축기에 공급되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 차량용 냉각장치는, 상기 제어부는, 상기 제1압축기를 구동한 후 기설정된 시간이 경과된 후 상기 제2압축기를 순차적으로 구동하여 냉각장치에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 의한 차량용 냉각장치에 의하면, 기존의 차량용 냉각장치에 발전기와 배터리를 추가함으로써 용이하게 냉각장치의 출력을 높일 수 있는 효과가 발생한다.

또한, 배터리의 용량이 증가하여 차의 시동이 꺼진 상태에서도 장시간 냉각장치의 구동이 가능하게 되는 효과가 발생한다.

도 1은 종래기술에 의한 차량용 냉각장치를 보인 개념도이다.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 냉각장치를 보인 개념도이다.
도 3은 본 발명에 의한 차량용 냉각장치의 제어방법을 보인 흐름도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 차량용 냉각장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 차량용 냉각장치를 보인 시스템 개념도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 차량용 냉각장치는 엔진실 등에 분산되어 설치된다.

엔진실은 차량의 엔진실을 의미하는 것으로, 엔진실에 설치된 엔진(10)이 구동되면, 이 엔진(10)의 회전축과 연결된 발전기(11,12)가 엔진(10)의 회전력에 의해 구동되어 발전기(11,12)에서 전기가 생산된다. 발전기(11,12)는 제1발전기(11)와 제2발전기(12)로 이루어진다. 엔진(10)의 회전축은 대개의 경우 하나이므로 회전축에 풀리 또는 기어를 설치하여 두 개의 발전기(11,12)를 구동시킬 수 있다.

또한 종래기술에 의한 냉각장치처럼 차량 출시 시에 엔진에 발전기 하나만 직결된 경우라도 엔진의 회전축에 전술한 풀리 또는 기어등과 같은 동력전달장치를 설치하고 그 동력전달장치에 의해 구동될 수 있도록 발전기 하나를 부설하여 개조하면 복수의 발전기를 사용할 수 있게 된다. 이렇게 기존의 하나의 발전기만 설치된 차량에 발전기를 하나 더 부설하면 발전기를 교체하지 않고도 발전기의 용량을 증가시킬 수 있게 되는 것이다.

이렇게 제1발전기(11)와 제2발전기(12)에서 생산된 전기는 각각 전기선을 따라 제1배터리(23)로 유입되어 저장된다. 또한, 제1배터리(23)는 외부전원입력부(24)에 연결되어 외부전원으로부터 전기를 공급받도록 할 수도 있다.

본 발명에 의한 차량용 냉각장치는 또한 제2배터리(25)를 포함한다. 통상의 경우 차에는 배터리가 1개만 설치되며, 복수개 설치된다고 하여도 단순히 여러개의 배터리들이 직렬 또는 병렬로 단순히 배치되는 것이 일반적이다. 그러나, 본 발명에 의한 차량용 냉각장치는 제1배터리(23)와 제2배터리(25)를 포함한다. 제1배터리(23)는 제1발전기(11) 및 제2발전기(12)로부터 유입된 전기에너지를 저장하며, 제2배터리(25)는 제1배터리(23)와 연결되어 제1배터리(23)에 저장된 전기에너지를 공급받는다.

제1배터리(23)와 제2배터리(25) 사이에는 역전류방지장치(27)가 설치된다. 이 역전류방지장치(27)는 제1배터리(23)로부터 제2배터리(25)로 전류가 흐르는 것은 허용하나 제2배터리(25)로부터 제1배터리(23)로 전류가 흐르는 것은 허용하지 않는 역할을 한다. 따라서, 제1배터리(23)에 저장된 전기에너지가 감소하는 경우라도 제2배터리(25)에서 제1배터리(23)로 전류가 흐르지 않게 된다.

제2배터리(25)에는 차량의 구동에 사용되는 기타전기장치(26)가 연결된다. 이 기타전기장치(26)에는 엔진(10) 시동 시 사용되는 시동모터(미도시), 차량의 라이트(미도시) 등의 전기장치가 포함된다. 전술한 바와 같이, 제2배터리(25)에서 제1배터리(23)로 전류가 흐르지 않으므로 제1배터리(23)에 저장된 전기에너지가 소진되는 경우라도 차량의 구동에 필수적인 기타전기장치(26)에 전기 공급이 끊기는 일이 없게 된다.

본 발명에 의한 차량용 냉각장치는 통상적인 냉매사이클을 이용하여 압축기(31, 32), 응축기(35), 증발기(37) 등의 순서로 순환관을 따라 냉매를 순환시키도록 구성된다. 압축기(31)는 제1압축기(31)와 제2압축기(32)로 이루어지며, 제1압축기(31), 제2압축기(32)와 제1배터리(23) 사이에는 제어부(20)가 설치된다. 제1배터리(23)와 제어부(20)는 전력선으로 연결되어 제1배터리(23)의 전원이 제어부(20)로 공급되며, 제1배터리(23)와 제어부(20) 사이에는 휴즈(29)가 설치되어 급작스런 고압에 의해 제어부(20)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

제어부(20)와 전력선으로 연결된 압축기(31, 32)는 내부에 전기로 구동되는 모터가 설치되어, 압축기(31, 32)가 구동됨에 따라 냉매가 고온고압 상태로 변환된다. 고온고압의 냉매는 응축기(35)에 이르러 중온고압상태가 되면서 외부로 열을 발산한다.

응축기(35)로부터 제공되는 냉매는 증발기(37)로 유입되어, 액체상태의 냉매가 순간적으로 기화되면서, 주변 열을 흡수하므로 증발기(37)의 주변에는 차가운 공기가 형성되므로, 별도의 배기팬에 의해 차가운 공기가 실내로 토출된다. 증발기(37)에서 열에너지를 흡수한 냉매는 다시 압축기(31, 32)로 유입되어 재순환된다.

본 발명에 의한 차량용 냉각장치에는 제1압축기(31)와 제2압축기(32)가 설치되어 양자 모두 제어부(20)로부터 전력을 공급받는다. 또한, 냉매도 제1압축기(31)와 제2압축기(32)에서 압축되어 이 냉매가 합류되어 응축기(35)로 공급된다. 제1압축기(31) 및 제2압축기(32)와 응축기(35) 사이에는 압력센서(33)가 설치되어 압축기(31, 32)로부터 공급되는 냉매의 압력이 너무 높을 경우 압축기(31, 32)의 구동을 정지시킬 수 있도록 구성된다.

증발기(37)를 통과한 냉매는 분지되어 제1압축기(31) 및 제2압축기(32)로 분배되어 공급될 수 있다. 상기한 발전기(11, 12), 배터리(23, 25)와 마찬가지로 압축기(31, 32)도 두개를 사용하므로 냉각용량이 증대되며, 기존에 하나만 설치된 압축기에 하나 더 추가하여 부설함으로써 용량증대효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의한 차량용 냉각장치의 제어부(20)는 에어컨스위치(21)와 연결되어, 사용자가 에어컨스위치(21)를 켜고 끄는 조작에 의해 제어될 수 있으며, 압력센서(33)와 연결되어 압력센서(33)의 압력값에 따라 압축기(31, 32)를 제어한다. 또한, 증발기(37)에는 온도센서(39)가 설치되어 이 온도센서(39)로부터 입력받은 온도값에 의해 압축기(31, 32)를 제어한다.

이와 같은 제어부(20)의 제어방법은 도 3에 도시된다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 냉각장치의 제어부(20)는 에어컨스위치(21)가 커졌는지 꺼졌는지를 판별하여 에어컨스위치(21)가 켜진 경우 제1압축기(31)에 전원을 공급하여 제1압축기(31)를 구동한다.

다음으로, 제1압축기(31)가 구동된지 5초가 경과되었는지를 확인하여 5초가 경과된 경우 제2압축기(32)를 구동한다. 따라서, 제1압축기(31)와 제2압축기(32)가 동시에 구동되어 응축기(35)로 압축된 냉매를 공급한다. 그에 따라 냉매가 순환되면서 증발기(37)로부터 실내로 냉기가 공급될 수 있게 된다.

한편, 에어컨스위치(21)가 꺼진 경우 제1압축기(31)와 제2압축기(32)에 입력되는 전원을 차단하여 제1압축기(31)와 제2압축기(32)를 정지시킨다. 그에 따라 냉매의 순환도 멈추고, 냉기의 공급도 정지된다.

에어컨스위치(21)가 꺼지지 않은 경우에는 압력센서(33)로부터 입력받은 압력값이 기설정된 압력값보다 높은지 판별하여 기설정된 압력값보다 압력센서(33)의 압력값이 높은 경우 압축기(31, 32)의 구동을 정지시킨다.

또한, 온도센서(39)로부터 입력받은 증발기(37)의 온도가 기설정된 온도값보다 낮은 경우에는 압축기(31,32)의 구동을 정지시킨다.

즉, 에어컨스위치(21)가 꺼지거나, 압축기(31,32)로부터 응축기(35)로 공급되는 냉매의 압력이 너무 높아 시스템에 무리를 주거나, 증발기(37)의 온도가 설정온도 아래로 떨어져 더 이상 냉기공급이 필요하지 않은 경우 압축기(31, 32)를 정지시키는 것이다.

제1압축기(31)와 제2압축기(32)의 구동시간을 사이에 5초 간격을 두는 것은 처음부터 제1압축기(31)와 제2압축기(32)를 동시에 구동하는 경우 너무 큰 압력이 시스템에 가해져 시스템에 무리가 갈 수 있기 때문이다. 즉, 응축기, 증발기 또는 이들을 연결하는 배관 및 연결부에 큰 압력이 갑자기 가해지면 내구성이 저하되거나 냉매누설이 이루어질 수 있기 때문이다.

이상에서 설명한 차량용 냉각장치는 1개의 발전기, 1개의 배터리, 1개의 압축기를 갖는 기존의 자동차에 제2발전기(12), 제2배터리(25), 제2압축기(32)를 추가하여 개조함으로써 성능 향상을 도모하도록 할 수 있으며, 최초 제조 시부터 복수의 발전기, 복수의 배터리, 복수의 압축기를 갖도록 제조할 수도 있다.

10 엔진 11 제1발전기
12 제2발전기 23 제1배터리
25 제2배터리 31 제1압축기
32 제2압축기 35 응축기
37증발기

Claims

자동차용 엔진;
상기 엔진에 의해 구동되는 제1발전기;
상기 엔진에 의해 구동되는 제2발전기;
상기 제1발전기 및 제2발전기에 의해 생산된 전력을 저장하는 제1배터리;
상기 제1배터리로부터 전력을 공급받아 저장하는 제2배터리;
상기 제1배터리에 의해 구동되는 제1압축기 및 상기 제1배터리에 의해 구동되며 상기 제1압축기와 병렬적으로 설치되는 제2압축기를 포함하는 냉각시스템;
상기 제2배터리에의해 구동되는 기타전기장치;를 포함하는 차량용 냉각장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1배터리와 상기 제1압축기 및 상기 제2압축기 사이에 설치되며,
상기 제1배터리, 상기 제1압축기, 상기 제2압축기와 전기적으로 연결되어 상기 제1배터리로부터 상기 제1압축기 및 상기 제2압축기 에 공급되는 전원을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1배터리와 상기 제어부 사이의 전선에 설치되어 상기 제1배터리로부터 상기 제어부로 공급되는 전압이 일정한 값 이상인 경우 상기 제1배터리로부터 제어부로 공급되는 전기를 차단하는 휴즈;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각장치.
제2 항에 있어서,
상기 제어부와 연결되며 사용자의 조작신호를 받는 에어컨스위치;를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 에어컨스위치가 꺼진 경우에는 상기 제1압축기 및 상기 제2압축기에 공급되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각장치.
제2 항에 있어서,
상기 제어부와 연결되며 냉각장치에 의해 냉각되는 공기의 온도를 검지하는 온도센서;를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 온도센서로부터 검지한 온도가 기설정된 값 이하인 경우에는 상기 제1압축기 및 상기 제2압축기에 공급되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각장치.
제2 항에 있어서,
상기 제어부와 연결되며 상기 제1압축기 및 상기 제2압축기에 의해 압축되는 냉매의 압력을 검지하는 압력센서;를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 압력센서로부터 검지한 압력이 기설정된 값을 초과하는 경우에는 상기 제1압축기 및 상기 제2압축기에 공급되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각장치.
제2 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1압축기를 구동한 후 기설정된 시간이 경과된 후 상기 제2압축기를 순차적으로 구동하여 냉각장치에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 냉각장치.