KR20210061281A - Refrigeration device using ejector - Google Patents

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KR20210061281A
KR20210061281A KR1020200154025A KR20200154025A KR20210061281A KR 20210061281 A KR20210061281 A KR 20210061281A KR 1020200154025 A KR1020200154025 A KR 1020200154025A KR 20200154025 A KR20200154025 A KR 20200154025A KR 20210061281 A KR20210061281 A KR 20210061281A
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박윤철
고광수
장재철
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제주대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a freezing apparatus using an ejector installed in a freezing vehicle, comprising: a cycle line in which a compressor, condenser, refrigerant tank, expansion valve, and evaporator are placed; an ejector placed on the cycle line to increase the temperature and pressure of a refrigerant supplied to the compressor; a branch line connecting the refrigerant tank to the ejector, in which the refrigerant distributed from the refrigerant tank can flow; a first heat supply unit connected to the evaporator to increase the temperature of the refrigerant; a second heat supply unit placed in the branch line to increase the temperature of the refrigerant; and a cooling water supply unit connected to the condenser to lower the temperature of the refrigerant. The temperature of a first heat medium of the first heat supply unit is 10-25°C, and the temperature of the first heat medium is higher than the temperature of the refrigerant introduced into the evaporator by 3-7°C. The temperature of a second heat medium of the second heat supply unit can be 75-90°C. The present invention aims to provide a freezing apparatus using an ejector, which is able to decrease the power needed to be consumed in a compressor of a freezing system.

Description

이젝터를 이용한 냉동장치{Refrigeration device using ejector}Refrigeration device using ejector {Refrigeration device using ejector}

본 발명은 이젝터를 이용한 냉동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a refrigeration apparatus using an ejector.

냉동차량은 육류, 어류, 채소류와 같이 부패하기 쉬운 식품을 냉장하여 수송하는 차량으로 증발, 압축, 응축, 팽창 등의 냉동 사이클(refrigeration cycle)로 이루어진 냉각장치가 장착되어 저장실로 냉기를 보내어 식품을 냉장/냉동시킬 수 있도록 구성되어 있다.A refrigeration vehicle is a vehicle that refrigerates and transports perishable food such as meat, fish, and vegetables, and is equipped with a cooling device consisting of a refrigeration cycle such as evaporation, compression, condensation, and expansion. It is designed to be refrigerated/frozen.

냉동차량에서 냉동 사이클의 압축기를 구동하는데 있어 냉동차량의 엔진을 이용한다. 이로 인해서 냉동차량의 출력저하 및 연비의 감소로 운전비용이 증가하는 문제점이 발생되고 있다. 냉동차량의 출력저하 및 연비저하로 인한 이산화탄소 발생 증가로 인한 환경적인 문제도 동시에 발생하고 있는 실정이다.In a refrigeration vehicle, the engine of a refrigeration vehicle is used to drive the compressor of the refrigeration cycle. As a result, there is a problem in that the operation cost increases due to a decrease in output and a reduction in fuel economy of the refrigerated vehicle. Environmental problems are also occurring at the same time due to an increase in carbon dioxide generation due to a decrease in output of a refrigerated vehicle and a decrease in fuel economy.

대한민국 등록특허 제10-0738555호 (2007.07.05.)Korean Patent Registration No. 10-0738555 (2007.07.05.) 대한민국 등록특허 제10-1359932호 (2014.02.03.)Korean Patent Registration No. 10-1359932 (2014.02.03.)

본 발명은 냉동차량의 엔진에서 버려지는 폐열을 활용하여 냉동 시스템의 압축기에서 소비되는 동력을 감소시키는 이젝터를 이용한 냉동장치를 제공한다.The present invention provides a refrigeration apparatus using an ejector that reduces power consumed by a compressor of a refrigeration system by utilizing waste heat discarded from an engine of a refrigeration vehicle.

본 발명의 한 실시예에 따른 이젝터를 이용한 냉동장치는 냉동차량에 설치되는 것으로, 압축기, 응축기, 냉매탱크, 팽창밸브 및 증발기가 배치되어 있는 사이클 라인, 상기 사이클 라인에 배치되어 상기 압축기로 공급되는 냉매의 온도와 압력을 높이는 이젝터, 상기 냉매탱크와 상기 이젝터를 연결하며 상기 냉매탱크에서 분배된 냉매가 유동할 수 있는 분기라인, 상기 증발기와 연결되어 있고 냉매의 온도를 높이는 제1 열공급부, 상기 분기라인에 배치되어 있고 냉매의 온도를 높이는 제2 열공급부 및 상기 응축기와 연결되어 있고 냉매의 온도를 낮추는 냉각수 공급부를 포함한다.A refrigeration apparatus using an ejector according to an embodiment of the present invention is installed in a refrigeration vehicle, a cycle line in which a compressor, a condenser, a refrigerant tank, an expansion valve, and an evaporator are arranged, and a cycle line disposed in the cycle line and supplied to the compressor. An ejector that increases the temperature and pressure of the refrigerant, a branch line that connects the refrigerant tank to the ejector and through which the refrigerant distributed from the refrigerant tank flows, a first heat supply unit connected to the evaporator and increases the temperature of the refrigerant, the A second heat supply unit disposed in the branch line and increasing the temperature of the refrigerant, and a cooling water supply unit connected to the condenser and lowering the temperature of the refrigerant.

상기 제1 열공급부의 제1 열매체 온도는 10℃ 내지 25℃이고, 상기 제1 열매체의 온도는 상기 증발기로 유입되는 냉매의 온도보다 3℃ 내지 7℃ 높으며, 상기 제2 열공급부의 제2 열매체 온도는 75℃ 내지 90℃일 수 있다.The first heat medium temperature of the first heat supply unit is 10° C. to 25° C., the temperature of the first heat medium is 3° C. to 7° C. higher than the temperature of the refrigerant flowing into the evaporator, and the second heat medium temperature of the second heat supply unit is It may be 75 ℃ to 90 ℃.

상기 이젝터의 모티브 배관은 상기 분기라인과 연결되어 있고, 상기 이젝터의 흡입 배관은 상기 증발기와 연결되어 있으며, 상기 이젝터의 디퓨져는 상기 압축기와 연결되어 있으며, 모티브 배관을 통해 유입된 고온고압 기체 상태의 냉매와 흡입 배관을 통해 유입된 저온저압 기체 상태의 냉매는 상기 이젝터의 내부에서 혼합되어 상기 증발기에서 유입되는 냉매보다 고온고압의 기체 상태가 되어 상기 압축기로 토출될 수 있다.The motive pipe of the ejector is connected to the branch line, the suction pipe of the ejector is connected to the evaporator, and the diffuser of the ejector is connected to the compressor, The refrigerant and the refrigerant in a low-temperature and low-pressure gaseous state introduced through the suction pipe may be mixed in the ejector to become a gaseous state of higher temperature and high pressure than the refrigerant introduced from the evaporator, and discharged to the compressor.

상기 냉각수 공급부, 상기 제1 열공급부 및 상기 제2 열공급부는 각각 입구단과 출구단을 포함하고, 상기 입구단과 상기 출구단에는 각각 유동하는 열매체의 온도를 감지하기 위한 온도 감지부가 배치되어 있으며, 상기 냉각수 공급부, 상기 제1 열공급부 및 상기 제2 열공급부는 각각 유량계가 설치될 수 있다.The cooling water supply unit, the first heat supply unit, and the second heat supply unit each include an inlet end and an outlet end, and a temperature sensing unit for sensing the temperature of the flowing heat medium is disposed at the inlet end and the outlet end, respectively, and the cooling water Each of the supply unit, the first heat supply unit, and the second heat supply unit may be provided with a flow meter.

상기 제1 열공급부는 100ℓ의 수조에 2.8kW급의 전기히터를 설치하여 열매체의 온도를 조절하고, 상기 제2 열공급부는 1,000ℓ의 수조에 6kW급의 전기히터를 설치하여 열매체의 온도를 70℃ 내지 90℃ 상승시킬 수 있으며, 상기 냉각수 공급부는 3.7kW의 칠러(Chiller)를 설치하여 열매체의 온도를 유지할 수 있다.The first heat supply unit installs a 2.8kW-class electric heater in a 100ℓ water tank to control the temperature of the heat medium, and the second heat supply unit installs a 6kW-class electric heater in a 1,000ℓ water tank to increase the temperature of the heating medium to 70℃. The temperature of the heating medium can be maintained by installing a 3.7kW chiller in the cooling water supply unit.

이젝터를 이용한 냉동장치는 상기 분기라인에 배치되어 상기 냉매탱크에서 분기되는 냉매의 유량을 제어하는 유량조절부를 더 포함할 수 있다.The refrigeration apparatus using an ejector may further include a flow rate controller disposed on the branch line to control the flow rate of the refrigerant branched from the refrigerant tank.

본 발명의 실시예에 따르면, 냉매의 온도를 높이기 위하여 제1 열공급부 및 제2 열공급부는 냉동차량의 엔진에서 버려지는 폐열을 이용함으로 안정적인 열원이 공급되는 장점이 있다. 압축기로 공급되는 냉매는 제1 열공급부, 제2 열공급부 및 이젝터에 의해 온도와 압력이 상승한 상태에서 압축기로 공급된다. 이에 압축기는 냉매를 고압고압 기체로 형성하기 위해 소비되는 동력을 최소화할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, in order to increase the temperature of the refrigerant, the first heat supply unit and the second heat supply unit use waste heat discarded from the engine of a refrigeration vehicle, thereby supplying a stable heat source. The refrigerant supplied to the compressor is supplied to the compressor while the temperature and pressure are increased by the first heat supply unit, the second heat supply unit, and the ejector. Accordingly, the compressor has an effect of minimizing power consumed to form a refrigerant into a high-pressure, high-pressure gas.

본 발명의 실시예에 따르면, 압축기의 소비동력을 최소화하므로 출력저하 및 연비의 감소를 예방할 수 있다. 이에 출력저하 및 연비저하로 인한 이산화탄소 발생 증가로 인한 환경적인 문제를 예방하는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, since the power consumption of the compressor is minimized, it is possible to prevent a reduction in output and fuel economy. Accordingly, there is an effect of preventing environmental problems due to an increase in carbon dioxide generation due to a decrease in output and a decrease in fuel consumption.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이젝터를 이용한 냉동장치를 나타낸 개념도.
도 2는 도 1의 이젝터를 이용한 냉동장치의 증발 온도에 따른 이젝터 냉동 시스템의 냉매 온도 변화를 나타낸 표.
도 3은 도 1의 이젝터를 이용한 냉동장치의 증발기 및 이젝터 모티브 유량에 따른 냉각 용량 및 압축기 전력 소비의 변화를 나타낸 표.
도 4는 도 1의 이젝터를 이용한 냉동장치의 증발 온도에 따른 발전기 용량 및 COP의 변화를 나타낸 표.1 is a conceptual diagram showing a refrigeration apparatus using an ejector according to an embodiment of the present invention.
2 is a table showing the change in the temperature of the refrigerant in the ejector refrigeration system according to the evaporation temperature of the refrigeration apparatus using the ejector of FIG. 1;
3 is a table showing the change in cooling capacity and compressor power consumption according to the flow rate of the evaporator and the ejector motive of the refrigeration apparatus using the ejector of FIG. 1;
Figure 4 is a table showing the change of the generator capacity and COP according to the evaporation temperature of the refrigeration device using the ejector of Figure 1;

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. Like reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 이젝터를 이용한 냉동장치에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.Then, a refrigeration apparatus using an ejector according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 이젝터를 이용한 냉동장치는 냉동차량에 설치되는 것으로, 사이클 라인(1), 이젝터(3), 분기라인(4), 제1 열공급부(5), 제2 열공급부(6) 및 냉각수 공급부(7)를 포함하며 냉동차량의 엔진에서 버려지는 폐열을 활용하여 냉동 시스템의 압축기에서 소비되는 동력을 감소시킨다.Referring to FIG. 1, a refrigeration apparatus using an ejector according to the present embodiment is installed in a refrigeration vehicle, and a cycle line 1, an ejector 3, a branch line 4, a first heat supply unit 5, and a first 2 It includes a heat supply unit 6 and a coolant supply unit 7 and reduces the power consumed by the compressor of the refrigeration system by utilizing the waste heat discarded from the engine of the refrigeration vehicle.

사이클 라인(1)은 양단이 연결되어 폐루프(closed loop)구조를 가지며 냉매가 유동할 수 있다. 사이클 라인(1)에는 압축기(11), 응축기(12), 냉매탱크(2), 팽창밸브(13) 및 증발기(14)가 배치되어 있다. 냉매는 사이클 라인(1)은 유동하면서 냉동차량의 저장실의 온도를 조절한다. 증발기(14)는 저장실에 배치되어 있다. 사이클 라인(1)의 냉매 유동에 따른 작용, 상태변화 등은 공지된 냉동 사이클의 구성과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.Both ends of the cycle line 1 are connected to have a closed loop structure, and a refrigerant may flow. In the cycle line 1, a compressor 11, a condenser 12, a refrigerant tank 2, an expansion valve 13, and an evaporator 14 are arranged. The refrigerant flows through the cycle line 1 and adjusts the temperature of the storage chamber of the refrigeration vehicle. The evaporator 14 is arranged in the storage chamber. Since the action, state change, etc. according to the flow of the refrigerant in the cycle line 1 are the same as those of the known refrigeration cycle, detailed descriptions will be omitted.

냉매탱크(2)에는 응축기(12)에서 액체 상태로 토출 되어진 고온고압의 냉매를 저장할 수 있는 2.85ℓ 용량의 저장공간을 갖는다. 냉매탱크(2)의 사이즈는 지름은 110mm인 원통 형태로 하였으며 높이는 300mm이고 상면, 하면 및 하부측 외부 둘레에 지름이 9.52mm인 배관이 형성되어 있다. 상면의 배관은 응축기(12)와 연결되어 고온고압의 액체 상태 냉매가 냉매탱크(2)로 유입될 수 있다. 외부 둘레의 배관은 팽창밸브(13)와 연결되어 있으며 하면의 배관은 분기라인(4)의 일단이 연결되어 있다. 그러나 냉매의 상태에 따라 상면의 배관은 팽창밸브(13)와 연결될 수 있고 외부 둘레의 배관은 응축기(12)와 연결될 수 있다. 냉매탱크(2)로 유입된 냉매는 팽창밸브(13)와 분기라인(4)으로 유동할 수 있다.The refrigerant tank 2 has a storage space of 2.85ℓ capacity to store the high-temperature, high-pressure refrigerant discharged from the condenser 12 in a liquid state. The size of the refrigerant tank 2 is in the shape of a cylinder with a diameter of 110 mm, a height of 300 mm, and pipes with a diameter of 9.52 mm are formed around the outer periphery of the upper, lower and lower sides. The pipe on the upper surface is connected to the condenser 12 so that a high temperature and high pressure liquid refrigerant may flow into the refrigerant tank 2. The pipe around the outer periphery is connected to the expansion valve 13, and the pipe on the lower surface is connected to one end of the branch line (4). However, depending on the state of the refrigerant, the pipe on the upper surface may be connected to the expansion valve 13 and the pipe around the outer circumference may be connected to the condenser 12. The refrigerant introduced into the refrigerant tank 2 may flow through the expansion valve 13 and the branch line 4.

이젝터(3)는 증발기(14)와 압축기(11)의 사이에 배치되어 있다. 이젝터(3)는 고온고압의 기체가 유입되는 모티브(Motive)와 노즐(Nozzle), 저온저압의 기체가 유입되는 흡입부(Suction) 및 고온고압의 기체와 저온저압의 기체가 혼합되는 혼합부(Mixing Chamber), 그리고 혼합된 기체의 압력보상을 위한 디퓨져(Diffuser)로 구성되어 있다.The ejector 3 is disposed between the evaporator 14 and the compressor 11. The ejector 3 includes a motive and nozzle through which high-temperature and high-pressure gas is introduced, a suction unit through which low-temperature and low-pressure gas is introduced, and a mixing unit in which high-temperature and high-pressure gas and low-temperature and low-pressure gas are mixed ( Mixing Chamber) and a diffuser for pressure compensation of the mixed gas.

모티브 배관(31)과 연결된 노즐의 지름은 1㎜ 내지 5.4㎜일 수 있다. 그리고 디퓨져(33)의 길이는 50㎜ 내지 60㎜일 수 있다. 노즐의 지름이 1㎜ 미만인 경우 이젝터 냉동시스템의 성능이 너무 낮게 나타날 수 있다.The diameter of the nozzle connected to the motive pipe 31 may be 1 mm to 5.4 mm. In addition, the length of the diffuser 33 may be 50 mm to 60 mm. If the diameter of the nozzle is less than 1mm, the performance of the ejector refrigeration system may appear too low.

이젝터(3)의 모티브 배관(31)은 분기라인(4)의 타단과 연결되어 있으며, 이젝터(3)의 흡입 배관(32)은 증발기(14)와 연결되어 있고, 이젝터(3)의 디퓨져(33)는 증발기(14)의 입구단과 연결되어 있다.The motive pipe 31 of the ejector 3 is connected to the other end of the branch line 4, the suction pipe 32 of the ejector 3 is connected to the evaporator 14, and the diffuser ( 33) is connected to the inlet end of the evaporator 14.

분기라인(4)에는 냉매탱크(2)에서 분기라인(4)으로 유동하는 냉매의 유량을 제어하는 유량조절부(41)가 배치되어 있다. 냉매의 유량은 흡입 배관(32)을 통해 이젝터(3)로 유입되는 저온 저압 기체 상태의 냉매 온도에 따라 달라질 수 있다.The branch line 4 is provided with a flow rate controller 41 that controls the flow rate of the refrigerant flowing from the refrigerant tank 2 to the branch line 4. The flow rate of the refrigerant may vary depending on the temperature of the refrigerant in a low-temperature, low-pressure gas state flowing into the ejector 3 through the suction pipe 32.

제1 열공급부(5)는 100ℓ의 수조에 2.8kW급의 전기히터를 설치하며, 전기히터는 수조의 열매체가 10℃ 내지 25℃의 온도를 유지하도록 가열한다. 수조와 연결된 제1 열매체 라인(52)은 증발기(14)를 경유한다. 제1 열매체 라인(52)에는 펌프 및 유량계(53)가 설치되어 있다. 그리고 증발기(14)와 연결된 제1 열매체 라인(52)의 입구단과 출구단에는 각각 온도 감지부(54)가 배치되어 있다. 제1 열공급부(5)의 열매체는 증발기(14)를 통과하는 저온저압의 냉매와 열교환하여 냉매의 온도를 높일 수 있다.The first heat supply unit 5 installs a 2.8kW-class electric heater in a 100ℓ water tank, and the electric heater heats the heat medium of the water tank to maintain a temperature of 10°C to 25°C. The first heat medium line 52 connected to the water tank passes through the evaporator 14. The first heat medium line 52 is provided with a pump and a flow meter 53. Further, temperature sensing units 54 are disposed at the inlet and outlet ends of the first heat medium line 52 connected to the evaporator 14, respectively. The heat medium of the first heat supply unit 5 may heat exchange with the low-temperature, low-pressure refrigerant passing through the evaporator 14 to increase the temperature of the refrigerant.

제2 열공급부(6)는 1,000ℓ의 수조에 6kW급의 전기히터를 설치하였으며 분기라인(4)에 열교환기(61)를 배치하였다. 열교환기(61)는 판형 열교환기일 수 있다. 전기히터는 수조의 열매체가 75℃ 내지 90℃의 온도를 유지하도록 가열한다. 수조와 연결된 제2 열매체 라인(62)은 열교환기(61)를 경유한다. 제2 열매체 라인(62)에는 펌프 및 유량계(63)가 설치되어 있다. 그리고 열교환기(61)와 연결된 제2 열매체 라인(62)의 입구단과 출구단에는 각각 온도 감지부(64)가 배치되어 있다. 제2 열공급부(6)의 열매체는 냉매탱크(2)에서 분배된 고온고압의 액체 상태의 냉매와 열교환하여 고온고압 액체 상태의 냉매는 고온고압 기체 상태가 될 수 있다.In the second heat supply unit 6, a 6kW-class electric heater was installed in a 1,000ℓ water tank, and a heat exchanger 61 was disposed in the branch line 4. The heat exchanger 61 may be a plate heat exchanger. The electric heater heats the heat medium of the water tank to maintain a temperature of 75°C to 90°C. The second heat medium line 62 connected to the water tank passes through the heat exchanger 61. The second heat medium line 62 is provided with a pump and a flow meter 63. Further, temperature sensing units 64 are disposed at the inlet and outlet ends of the second heat medium line 62 connected to the heat exchanger 61, respectively. The heat medium of the second heat supply unit 6 exchanges heat with the high-temperature, high-pressure liquid refrigerant distributed from the refrigerant tank 2, so that the high-temperature, high-pressure liquid refrigerant may become a high-temperature, high-pressure gas.

냉각수 공급부(7)는 3.7kW의 칠러(Chiller)를 설치하여 열매체의 온도를 유지하도록 하였으며, 칠러와 연결된 냉각수 라인(71)은 응축기(12)를 경유한다. 냉각수 라인(71)에는 펌프 및 유량계(72)가 설치되어 있다. 냉각수 라인(71)이 열매체와 응축기(12)의 냉매는 서로 열교환할 수 있다. 응축기(12)를 통과하는 고온고압 기체의 냉매가 고온고압 액체가 될 수 있다. 냉각수 라인(71)에는 펌프 및 유량계가 설치되어 있다. 그리고 응축기(12)와 연결된 냉각수 라인(71)의 입구단과 출구단에는 각각 온도 감지부(73)가 배치되어 있다.The cooling water supply unit 7 has a 3.7kW chiller installed to maintain the temperature of the heat medium, and the cooling water line 71 connected to the chiller passes through the condenser 12. The cooling water line 71 is provided with a pump and a flow meter 72. The cooling water line 71 may exchange heat between the heat medium and the refrigerant of the condenser 12 with each other. The refrigerant of the high temperature and high pressure gas passing through the condenser 12 may become a high temperature and high pressure liquid. The cooling water line 71 is provided with a pump and a flow meter. In addition, temperature sensing units 73 are disposed at the inlet and outlet ends of the cooling water line 71 connected to the condenser 12, respectively.

제1 열공급부(5)와 제2 열공급부(6)에 전기히터가 배치되고, 냉각수 공급부(7)에 칠러가 배치된 것으로 하였으나, 제1 열공급부(5)와 제2 열공급부(6)는 냉동차량의 엔진에서 버려지는 폐열을 이용하여 냉매의 온도를 높일 수 있고 냉각수 공급부(7)는 냉동차량의 냉각수를 이용하여 냉매의 온도를 낮출 수 있다.Although it is assumed that an electric heater is disposed in the first heat supply unit 5 and the second heat supply unit 6 and a chiller is disposed in the cooling water supply unit 7, the first heat supply unit 5 and the second heat supply unit 6 The temperature of the refrigerant can be increased by using waste heat discarded from the engine of the refrigeration vehicle, and the cooling water supply unit 7 can lower the temperature of the refrigerant by using the cooling water of the refrigerating vehicle.

온도 감지부(54, 64, 73)들은 T-type열전대(Thermocouple)를 포함하며 측정된 온도는 실시간으로 컴퓨터에서 처리할 수 있다.The temperature sensing units 54, 64, and 73 include a T-type thermocouple, and the measured temperature can be processed in a computer in real time.

한편, 응축기(12)와 냉매탱크(2)의 사이, 냉매탱크(2)와 팽창밸브(13)의 사이, 증발기(14)와 이젝터(3)의 사이, 이젝터(3)와 압축기(11)사이의 사이클 라인(1)과 냉매탱크(2)와 제2 열공급부(6)의 사이, 제2 열공급부(6)와 이젝터(3)의 사이의 분기라인(4)에는 압력계(9b)와 온도계(9a)가 각각 배치되어 있다. 압력계와 온도계는 냉동 시스템의 운전환경에 따른 압력 및 시스템의 압력을 측정할 수 있다.Meanwhile, between the condenser 12 and the refrigerant tank 2, between the refrigerant tank 2 and the expansion valve 13, between the evaporator 14 and the ejector 3, the ejector 3 and the compressor 11 A pressure gauge 9b and a branch line 4 between the cycle line 1 between the refrigerant tank 2 and the second heat supply unit 6 and between the second heat supply unit 6 and the ejector 3 have a pressure gauge 9b and a pressure gauge 9b. Thermometers 9a are arranged respectively. The pressure gauge and thermometer can measure the pressure of the refrigeration system and the pressure of the system according to the operating environment.

냉동차량의 냉동 사이클에 대해 설명한다.The refrigeration cycle of a refrigerated vehicle will be described.

먼저, 사이클 라인(1)의 냉매는 압축기(11), 응축기(12), 냉매탱크(2), 팽창밸브(13), 증발기(14) 및 이젝터(3)를 경유하면서 유동한다. 유량조절부(41)는 냉매탱크(2)의 고온고압 액체 상태의 냉매가 분기라인(4)으로 유동하지 않도록 차단하고 있다. 사이클이 지속적으로 작동하면서 냉매는 냉동차량의 저장실 온도를 조절한다.First, the refrigerant in the cycle line 1 flows through the compressor 11, the condenser 12, the refrigerant tank 2, the expansion valve 13, the evaporator 14, and the ejector 3. The flow control unit 41 blocks the refrigerant in the high-temperature, high-pressure liquid state of the refrigerant tank 2 from flowing to the branch line 4. As the cycle continues to run, the refrigerant regulates the temperature of the storage compartment of the refrigerated vehicle.

냉동차량의 이젝터를 이용한 사이클에 대해 설명한다.A cycle using the ejector of a refrigerated vehicle will be described.

사이클 라인(1)의 냉동 사이클 지속적으로 압축기(11)로 유입되는 저온저압 기체 상태의 냉매 온도가 설정 값 미만이면 유량조절부(41)는 냉매탱크(2)의 고온고압 액체 상태의 냉매가 분기라인(4)을 유동하도록 제어한다.Refrigeration cycle of the cycle line (1) When the temperature of the refrigerant in the low-temperature, low-pressure gaseous state continuously flowing into the compressor (11) is less than the set value, the flow control unit (41) branches off the refrigerant in the high-temperature, high-pressure liquid state The line 4 is controlled to flow.

냉매탱크(2)의 고온고압 액체 상태의 냉매는 사이클 라인(1)을 따라 팽창밸브(13) 방향으로 유동하고 일부는 분기라인(4)을 따라 제2 열공급부(6)의 방향으로 유동할 수 있다.The high-temperature, high-pressure liquid refrigerant in the refrigerant tank (2) flows along the cycle line (1) in the direction of the expansion valve (13), and some of the refrigerant flows along the branch line (4) in the direction of the second heat supply (6). I can.

냉매탱크(2)에서 팽창밸브(13)의 방향으로 유동한 고온고압 액체 상태의 냉매는 팽창밸브(13)를 경유하면서 저온저압 액체 상태가 될 수 있다. 저온저압 액체 상태의 냉매의 온도는 5℃ 내지 20℃를 유지하면서 증발기(14)를 통과하며 저장실의 온도를 조절한다. 증발기(14)를 통과한 냉매는 저온저압 기체 상태가 되어 흡입 배관(32)을 통해 이젝터(3)의 내부로 유입될 수 있다.The high-temperature, high-pressure liquid refrigerant flowing from the refrigerant tank 2 in the direction of the expansion valve 13 may become a low-temperature, low-pressure liquid state while passing through the expansion valve 13. The temperature of the refrigerant in a low-temperature, low-pressure liquid state is maintained at 5°C to 20°C while passing through the evaporator 14 to control the temperature of the storage chamber. The refrigerant that has passed through the evaporator 14 becomes a low-temperature, low-pressure gas state, and may be introduced into the ejector 3 through the suction pipe 32.

한편, 제1 열공급부(5)에서 증발기(14)로 공급된 열매체의 온도가 증발기(14)로 유입되는 냉매온도보다 높다. 열매체와 냉매의 열교환으로 냉매의 온도는 상승한 상태로 이젝터(3)의 내부로 유입될 수 있다.Meanwhile, the temperature of the heat medium supplied from the first heat supply unit 5 to the evaporator 14 is higher than the temperature of the refrigerant flowing into the evaporator 14. Due to heat exchange between the heat medium and the refrigerant, the temperature of the refrigerant may rise and flow into the ejector 3.

분기라인(4)을 유동한 고온고압 액체 상태의 냉매는 제2 열공급부(6)를 경유한다. 제2 열공급부(6)의 열매체 온도는 열교환기(61)를 경유하는 고온고압 액체 상태의 냉매 온도보다 높다. 이에 고온고압 액체 상태의 냉매 온도는 상승할 수 있다. 그리고 고온고압 액체 상태의 냉매는 열교환기(61)를 통과하면서 고온고압 기체가 될 수 있다. 고온고압 기체 상태의 냉매는 모티브 배관(31)으로 유입될 수 있다.The high-temperature, high-pressure liquid refrigerant flowing through the branch line 4 passes through the second heat supply unit 6. The temperature of the heat medium of the second heat supply unit 6 is higher than the temperature of the refrigerant in a high-temperature, high-pressure liquid state via the heat exchanger 61. Accordingly, the temperature of the refrigerant in a high-temperature, high-pressure liquid state may increase. In addition, the refrigerant in a high temperature and high pressure liquid state may become a high temperature and high pressure gas while passing through the heat exchanger 61. The refrigerant in a state of high temperature and high pressure gas may flow into the motive pipe 31.

이젝터(3)의 내부에서 모티브 배관(31)을 통해 유입된 고온고압 기체 상태의 냉매와 흡입 배관(32)을 통해 유입된 저온저압 기체 상태의 냉매는 서로 혼합되어 디퓨져(33)를 통해 압축기(11)로 배출될 수 있다.The refrigerant in the high-temperature and high-pressure gas state introduced through the motive pipe 31 from the inside of the ejector 3 and the refrigerant in the low-temperature and low-pressure gas state introduced through the suction pipe 32 are mixed with each other, and the compressor ( 11) can be discharged.

저온저압 기체 상태의 냉매는 이젝터(3)의 내부로 유입되었을 때 보다 온도가 상승한 상태가 되며 고온고압 기체 상태의 냉매는 이젝터(3)의 내부로 유입되었을 때 보다 온도가 낮아진 상태가 된다. 이에 혼합되어 분출되는 냉매(저온저압 기체 + 고온고압 기체)는 디퓨져(33)에 의해 압력이 상승한 상태로 압축기(11)로 유입되어 고온고압 기체 상태의 냉매가 될 수 있다.The temperature of the refrigerant in the low-temperature and low-pressure gaseous state becomes higher than when it is introduced into the ejector (3), and the refrigerant in the high-temperature and high-pressure gaseous state is lowered than when it is introduced into the inside of the ejector (3). The refrigerant (low temperature and low pressure gas + high temperature and high pressure gas) that is mixed and ejected may be introduced into the compressor 11 while the pressure is increased by the diffuser 33 to become a refrigerant in a state of high temperature and high pressure gas.

따라서, 냉매의 온도를 높이기 위하여 제1 열공급부 및 제2 열공급부는 냉동차량의 엔진에서 버려지는 폐열을 이용함으로 안정적인 열원이 공급되는 장점이 있다. 압축기로 공급되는 냉매는 제1 열공급부, 제2 열공급부 및 이젝터에 의해 온도와 압력이 상승한 상태에서 압축기로 공급된다. 이에 압축기는 냉매를 고압고압 기체로 형성하기 위해 소비되는 동력을 최소화할 수 있다.Accordingly, in order to increase the temperature of the refrigerant, the first heat supply unit and the second heat supply unit use waste heat discarded from the engine of the refrigeration vehicle, thereby supplying a stable heat source. The refrigerant supplied to the compressor is supplied to the compressor in a state in which the temperature and pressure are increased by the first heat supply unit, the second heat supply unit, and the ejector. Accordingly, the compressor can minimize the power consumed to form the refrigerant into a high-pressure, high-pressure gas.

이젝터로 흐르는 냉매의 흐름 순서는 응축기(12)에서 토출된 냉매가 냉매탱크(2)를 거쳐 제2 열공급부(6)로 들어가고, 제2 열공급부(6)에서 열매체와 열 교환된 된 냉매는 모티브 배관(31)으로 흘러가고, 이젝터(3) 내부에서 증발기(14)의 냉매와 혼합되어진 상태에서 디퓨져(33)를 거쳐 압축기로 흐르게 된다. 이런 냉매의 흐름순서에 따른 시스템의 냉매의 온도변화를 도면 도 2에 나타내었다.The order of flow of the refrigerant flowing to the ejector is that the refrigerant discharged from the condenser 12 enters the second heat supply unit 6 through the refrigerant tank 2, and the refrigerant heat-exchanged with the heat medium in the second heat supply unit 6 is It flows to the motive pipe 31 and flows to the compressor through the diffuser 33 in a state where it is mixed with the refrigerant of the evaporator 14 in the ejector 3. Fig. 2 shows the temperature change of the refrigerant in the system according to the flow order of the refrigerant.

먼저, 응축기(12)에서 나온 냉매는 냉매탱크(2)에서 제2 열공급부(6)로 흐르게 되며, 도면 도 2에서 알 수 있듯이 제2 열공급부(6)로 들어가는 냉매의 온도는 응축기(12)에서 토출된 냉매의 온도보다 낮게 나타났다. 제2 열공급부(6)로 들어가는 냉매 온도가 낮은 원인은 유량조절부(41)가 실험조건에 맞는 유량비를 조절하기 위해서 개도가 작아지게 되고, 작아진 개도에 의해서 밸브 내에서 압력강하가 발생되었기 때문이다. 온도가 낮아진 냉매는 제2 열공급부(6)를 통과하면서 제2 열공급부(6)에서 열매체와 열 교환되어 온도가 상승하게 되고, 온도가 상승되어진 냉매는 모티브 배관(31)을 통해 이젝터(3)의 내부에서 증발기(14)에서 토출된 저온의 냉매와 혼합되어 디퓨져(33)를 통해 압축기(11)로 토출된다.First, the refrigerant from the condenser 12 flows from the refrigerant tank 2 to the second heat supply unit 6, and the temperature of the refrigerant entering the second heat supply unit 6 as shown in Fig. 2 is the condenser 12 ) Was lower than the temperature of the refrigerant discharged. The reason for the low temperature of the refrigerant entering the second heat supply unit 6 is that the opening degree of the flow control unit 41 decreases in order to adjust the flow rate ratio that meets the experimental conditions, and a pressure drop occurs in the valve due to the reduced opening degree. Because. The refrigerant whose temperature has been lowered passes through the second heat supply unit 6 and exchanges heat with the heat medium in the second heat supply unit 6 to increase the temperature, and the refrigerant whose temperature has been increased is transferred to the ejector 3 through the motive pipe 31. ) Is mixed with the low-temperature refrigerant discharged from the evaporator 14 and discharged to the compressor 11 through the diffuser 33.

이젝터(3)에서 토출된 냉매온도는 증발기(14)에서 저온의 냉매와 제2 열공급부(6)에서 토출된 고온의 냉매가 혼합되어 짐에 따라서 모티브 배관(31)으로 유입된 냉매온도보다 낮고 증발기(14)의 냉매 온도보다 높은 상태가 된 후, 압축기(11)로 들어가서 압축된 후 다시 응축기(12)로 들어가게 된다. The temperature of the refrigerant discharged from the ejector 3 is lower than the temperature of the refrigerant flowing into the motive pipe 31 as the low temperature refrigerant discharged from the evaporator 14 and the high temperature refrigerant discharged from the second heat supply unit 6 are mixed. After the temperature of the refrigerant in the evaporator 14 is higher than the temperature of the refrigerant, it enters the compressor 11, is compressed, and then enters the condenser 12 again.

모티브 배관(31)으로 냉매가 흐르지 않는 구간에는 모티브 배관(31)으로 흐르는 냉매의 온도변화가 없는 반면, 모티브 배관(31)으로 냉매가 흐르는 구간에서는 모티브 배관(31)의 냉매 온도가 상승된다는 것을 확인할 수 있다.In the section where the refrigerant does not flow through the motive pipe 31, there is no change in temperature of the refrigerant flowing through the motive pipe 31, while the refrigerant temperature in the motive pipe 31 increases in the section where the refrigerant flows through the motive pipe 31. I can confirm.

또한, 증발온도 기준으로 15℃일 때 모티브 배관(31)의 냉매 유량은 0.3g/Sec이고, 20℃일 때의 냉매 유량은 0.51g/Sec로써 유량이 증가할수록 제2 열공급부(6)에서 열매체와 열 교환되어지는 열 교환량은 증가되어 모티브 배관(31)으로 유입되는 냉매의 온도도 같이 상승하는 것을 알 수 있었다.In addition, the flow rate of the refrigerant in the motive pipe 31 is 0.3g/Sec when the evaporation temperature is 15°C, and the flow rate of the refrigerant at 20°C is 0.51g/Sec. It was found that the amount of heat exchanged between the heat medium and the heat medium increased, so that the temperature of the refrigerant flowing into the motive pipe 31 also increased.

증발온도에 따른 냉동능력 및 소비동력변화를 도면 도 3에 나타내었고, 모티브 배관(31)으로 냉매의 유량이 없는 증발온도 5℃ 및 7℃ 구간에서는 냉동능력 및 소비동력의 변화가 없었다. 이런 현상은 압축기(11)의 용량의 부족으로 증발기(14)로 흐르는 냉매의 유량이 작기 때문이다. 모티브 배관(31)으로 냉매유량이 존재하는 증발온도 15℃ 및 20℃구간에서는 냉동능력과 소비동력의 변화량이 뚜렷하게 나타나고 냉동능력의 변화폭이 압축기 소비동력의 폭보다 더 높게 나타났다.Fig. 3 shows the change in refrigeration capacity and power consumption according to the evaporation temperature, and there was no change in the refrigeration capacity and power consumption in the evaporation temperature 5°C and 7°C section where there is no flow rate of refrigerant through the motive pipe 31. This phenomenon is because the flow rate of the refrigerant flowing to the evaporator 14 is small due to insufficient capacity of the compressor 11. At the evaporation temperature of 15°C and 20°C, where the refrigerant flow through the motive pipe 31 is present, the refrigeration capacity and power consumption are clearly changed, and the refrigeration capacity change is higher than that of the compressor consumption power.

증발온도에 따른 제2 열공급부(6)에서 공급받는 열량과 COP변화를 도면 도 4에 나타내었다. 도면 도 4에서 COP변화는 증발온도가 낮아짐에 따라서 낮게 나타났고, 증발온도에 따른 COP는 모든 온도조건에서 1보다 작은 값을 보이고 있으며, 제2 열공급부(6)에서 공급받는 열량의 경우는 냉매유량이 존재하는 증발온도 15℃에서는 제2 열공급부(6)에서 공급받는 열량은 45.61W로 나타났고, 이때 유량비(%)는 7.47%로 나타났으며, 증발온도 20℃에서는 제2 열공급부(6)에서 공급받는 열량은 65.86W이며, 유량비는 8.43%로 나타났다.4 shows the change in the amount of heat and COP supplied from the second heat supply unit 6 according to the evaporation temperature. In Figure 4, the COP change is lower as the evaporation temperature decreases, and the COP according to the evaporation temperature shows a value less than 1 in all temperature conditions, and in the case of the amount of heat supplied from the second heat supply unit 6, the refrigerant At an evaporation temperature of 15°C where a flow rate exists, the amount of heat supplied from the second heat supply unit 6 was 45.61W, and at this time, the flow rate (%) was 7.47%, and at an evaporation temperature of 20°C, the second heat supply unit ( The amount of heat supplied from 6) was 65.86W, and the flow rate was 8.43%.

따라서, 이젝터(3) 최적화를 통해 시스템의 효율향상이 가능하며, 기존 증기 압축식 냉동시스템의 저온에서 COP가 감소하는 것을 극복할 수 있는 장점이 있다.Therefore, it is possible to improve the efficiency of the system through the optimization of the ejector 3, and there is an advantage of overcoming the reduction of COP at low temperature of the existing vapor compression type refrigeration system.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It belongs to the scope of rights of

1: 사이클 라인 11: 압축기
12: 응축기 13: 팽창밸브
14: 증발기 2: 냉매탱크
3: 이젝터 31: 모티브 배관
32: 흡입 배관 33: 디퓨져
4: 분기라인 41: 유량조절부
5: 제1 열공급부 52: 제1 열매체 라인
53, 63, 72: 유량계 54, 64, 73: 온도 감지부
6: 제2 열공급부 61: 열교환기
62: 제2 열매체 라인 7: 냉각수 공급부
71: 냉각수 라인 9a: 온도계
9b: 압력계1: cycle line 11: compressor
12: condenser 13: expansion valve
14: evaporator 2: refrigerant tank
3: ejector 31: motif piping
32: suction pipe 33: diffuser
4: branch line 41: flow control unit
5: first heat supply unit 52: first heat medium line
53, 63, 72: flow meter 54, 64, 73: temperature sensing unit
6: second heat supply unit 61: heat exchanger
62: second heat medium line 7: cooling water supply
71: coolant line 9a: thermometer
9b: pressure gauge

Claims (5)

냉동차량에 설치되는 것으로,
압축기, 응축기, 냉매탱크, 팽창밸브 및 증발기가 배치되어 있는 사이클 라인,
상기 사이클 라인에 배치되어 상기 압축기로 공급되는 냉매의 온도와 압력을 높이는 이젝터,
상기 냉매탱크와 상기 이젝터를 연결하며 상기 냉매탱크에서 분배된 냉매가 유동할 수 있는 분기라인,
상기 증발기와 연결되어 있고 냉매의 온도를 높이는 제1 열공급부,
상기 분기라인에 배치되어 있고 냉매의 온도를 높이는 제2 열공급부 및
상기 응축기와 연결되어 있고 냉매의 온도를 낮추는 냉각수 공급부
를 포함하며,
상기 제1 열공급부의 제1 열매체 온도는 10℃ 내지 25℃이고, 상기 제1 열매체의 온도는 상기 증발기로 유입되는 냉매의 온도보다 3℃ 내지 7℃ 높으며, 상기 제2 열공급부의 제2 열매체 온도는 75℃ 내지 90℃인
이젝터를 이용한 냉동장치.It is installed in refrigerated vehicles,
A cycle line in which a compressor, a condenser, a refrigerant tank, an expansion valve and an evaporator are arranged,
An ejector disposed on the cycle line to increase the temperature and pressure of the refrigerant supplied to the compressor,
A branch line connecting the refrigerant tank and the ejector and through which the refrigerant distributed from the refrigerant tank flows,
A first heat supply unit connected to the evaporator and increasing the temperature of the refrigerant,
A second heat supply unit disposed in the branch line and increasing the temperature of the refrigerant; and
Cooling water supply unit connected to the condenser and lowering the temperature of the refrigerant
Including,
The first heat medium temperature of the first heat supply unit is 10° C. to 25° C., the temperature of the first heat medium is 3° C. to 7° C. higher than the temperature of the refrigerant flowing into the evaporator, and the second heat medium temperature of the second heat supply unit is 75 ℃ to 90 ℃
Refrigeration device using ejector. 제1항에서,
상기 이젝터의 모티브 배관은 상기 분기라인과 연결되어 있고, 상기 이젝터의 흡입 배관은 상기 증발기와 연결되어 있으며, 상기 이젝터의 디퓨져는 상기 압축기와 연결되어 있으며, 모티브 배관을 통해 유입된 고온고압 기체 상태의 냉매와 흡입 배관을 통해 유입된 저온저압 기체 상태의 냉매는 상기 이젝터의 내부에서 혼합되어 상기 증발기에서 유입되는 냉매보다 고온고압의 기체 상태가 되어 상기 압축기로 토출되는
이젝터를 이용한 냉동장치. In claim 1,
The motive pipe of the ejector is connected to the branch line, the suction pipe of the ejector is connected to the evaporator, and the diffuser of the ejector is connected to the compressor, The refrigerant and the low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant introduced through the suction pipe are mixed inside the ejector to become a high-temperature and high-pressure gaseous state than the refrigerant flowing from the evaporator, and are discharged to the compressor.
Refrigeration device using ejector. 제1항에서,
상기 냉각수 공급부, 상기 제1 열공급부 및 상기 제2 열공급부는 각각 입구단과 출구단을 포함하고, 상기 입구단과 상기 출구단에는 각각 유동하는 열매체의 온도를 감지하기 위한 온도 감지부가 배치되어 있으며, 상기 냉각수 공급부, 상기 제1 열공급부 및 상기 제2 열공급부는 각각 유량계가 설치되어 있는
이젝터를 이용한 냉동장치.In claim 1,
The cooling water supply unit, the first heat supply unit, and the second heat supply unit each include an inlet end and an outlet end, and a temperature sensing unit for sensing the temperature of the flowing heat medium is disposed at the inlet end and the outlet end, respectively, and the cooling water The supply unit, the first heat supply unit, and the second heat supply unit are each installed with a flow meter.
Refrigeration device using ejector. 제1항에서,
상기 제1 열공급부는 100ℓ의 수조에 2.8kW급의 전기히터를 설치하여 열매체의 온도를 조절하고, 상기 제2 열공급부는 1,000ℓ의 수조에 6kW급의 전기히터를 설치하여 열매체의 온도를 70℃ 내지 90℃ 상승시킬 수 있으며, 상기 냉각수 공급부는 3.7kW의 칠러(Chiller)를 설치하여 열매체의 온도를 유지하는
이젝터를 이용한 냉동장치.In claim 1,
The first heat supply unit installs a 2.8kW-class electric heater in a 100ℓ water tank to control the temperature of the heat medium, and the second heat supply unit installs a 6kW-class electric heater in a 1,000ℓ water tank to increase the temperature of the heating medium to 70°C. It can be raised to 90℃, and the cooling water supply unit is equipped with a 3.7kW chiller to maintain the temperature of the heating medium.
Refrigeration device using ejector. 제1항에서,
상기 분기라인에 배치되어 상기 냉매탱크에서 분기되는 냉매의 유량을 제어하는 유량조절부를 더 포함하는 이젝터를 이용한 냉동장치.In claim 1,
A refrigeration apparatus using an ejector, which is disposed on the branch line and further comprises a flow rate controller configured to control a flow rate of the refrigerant branched from the refrigerant tank.
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