WO2012144664A1 - 냉동차량용 냉각장치 - Google Patents

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WO2012144664A1
WO2012144664A1 PCT/KR2011/002771 KR2011002771W WO2012144664A1 WO 2012144664 A1 WO2012144664 A1 WO 2012144664A1 KR 2011002771 W KR2011002771 W KR 2011002771W WO 2012144664 A1 WO2012144664 A1 WO 2012144664A1
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WO
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power
battery
engine
compressor
refrigeration
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PCT/KR2011/002771
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English (en)
French (fr)
Inventor
곽정빈
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주식회사 시원
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60P—VEHICLES ADAPTED FOR LOAD TRANSPORTATION OR TO TRANSPORT, TO CARRY, OR TO COMPRISE SPECIAL LOADS OR OBJECTS
    • B60P3/00—Vehicles adapted to transport, to carry or to comprise special loads or objects
    • B60P3/20—Refrigerated goods vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2327/00—Refrigeration system using an engine for driving a compressor
    • F25B2327/001—Refrigeration system using an engine for driving a compressor of the internal combustion type

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration vehicle cooling apparatus, and more particularly, to a refrigeration vehicle cooling apparatus that can supply and store a stable power source capable of driving a cooling system, and more efficiently control a refrigeration system through a direct current power source. It is about.
  • a refrigeration vehicle generally used is used to transport frozen / refrigerated foods, and is provided for transporting or storing foods having a refrigeration device in a loading portion of the insulated vehicle.
  • refrigeration vehicles are compressors that compress gaseous refrigerants, condensers that condense and liquefy high-pressure refrigerant gas, expansion valves that expand refrigerants to lower temperatures, evaporators that vaporize refrigerants through heat exchange, and refrigerant piping. It includes.
  • the power source of the refrigeration cycle of a typical refrigeration vehicle is mainly obtained by using the engine power.
  • the power required for the vehicle refrigeration system is mainly classified into the driving power of the compressor, the fan driving power of the condenser and the evaporator, the solenoid valve and the control device, and the driving power of the compressor occupies more than 80% of the total power.
  • the source of power for driving a refrigerator for a refrigeration vehicle is divided into a method of using the power of the vehicle engine, a method of driving the sub-engine in the refrigerator itself, and a method of using an external power source. Each operation is described below.
  • FIG. 1 is a view showing a structure of a conventional cooling device for cooling by using the power of the engine of the vehicle.
  • the most commonly used method is to attach a compressor 20a having an electronic clutch in the engine room of a refrigeration vehicle using a pulley and a belt 11a to drive the compressor 20a, and the fan uses a DC motor.
  • the compressor is connected to the engine of the refrigerating vehicle by the pulley and the belt, so it is difficult to operate the freezer when the vehicle is stopped, and it is difficult to flexibly cope with the rotational speed of the compressor and the capacity limitation due to the space limitation of the engine room Have a problem.
  • FIG. 2 is a view showing a structure of a conventional cooling apparatus for cooling by using a sub-engine power.
  • the diesel engine 10b is separately installed to connect the compressor 20b, the condenser, and the fan by using the belt 11b to the engine.
  • fans are driven by generating power. In this case, it is possible to maintain the compressor rotation speed and increase the capacity, but has disadvantages such as coping with refrigeration load variation and fuel consumption and noise.
  • FIG. 3 is a view showing a structure of a conventional cooling apparatus for cooling using external power.
  • the AC induction motor is used to compensate for the problem in combination with the above methods by driving the refrigerator instead of the engine to operate the refrigerator even when the load is unloaded or at rest.
  • the existing structure to obtain the cooling power is only the difference between the rotational direction and the gearbox insertion form according to the direction of the fan almost similarly there is no difference in the way to drive the engine and the compressor through the belt or pulley.
  • the engine load is excessively consumed at the time of initial start-up, and it is disadvantageous in terms of the system control because the rotation speed is fixed according to the pulley ratio.
  • various control valves have recently been mounted and controlled, but still have limitations.
  • an object of the present invention is to provide a cooling device for a refrigeration vehicle that can stably drive the cooling system by reducing the consumption of engine power and accumulating stable DC power from the engine. .
  • an object of the present invention is to provide a refrigeration vehicle cooling apparatus capable of driving a cooling system efficiently and stably using DC power.
  • a refrigeration vehicle cooling apparatus is a refrigeration vehicle cooling apparatus including a compressor, a condenser, an evaporator, a cooling line, a valve, and a fan, an engine for supplying power to the cooling apparatus, connected in series with the engine shaft, and supplied to the cooling apparatus.
  • a BLDC generator for generating DC power
  • a battery for storing power generated in the BLDC generator and supplying power for driving the compressor, wherein the power of the battery is a fan of a compressor, a fan of a condenser and an evaporator. It provides a cooling device for a refrigeration vehicle to drive. Therefore, the conventional drive connection devices can be omitted, thereby reducing energy loss and providing a cooling device for a refrigeration vehicle that can stably supply a power source.
  • the refrigeration vehicle cooling apparatus further includes a controller for distributing power from the battery, the valve is an electronic flow control valve and the refrigeration vehicle cooling apparatus for controlling the amount of refrigerant flowing in accordance with the signal of the controller.
  • the control of the flow rate is made electronic so that it is possible to more precisely reduce power consumption.
  • the refrigeration vehicle cooling apparatus provides a refrigeration vehicle cooling apparatus further comprises an inverter for converting the power of the battery into an alternating current supplied to the compressor.
  • the refrigeration vehicle cooling apparatus further includes a DCDC converter for outputting the adjusted power from the battery, the power output from the DCDC converter provides a refrigeration vehicle cooling apparatus used for engine startup and control. . Therefore, the power of the cooling system can be stably operated.
  • the cooling device for a refrigeration vehicle further includes a controller for receiving the charge information of the battery to send a start signal of the refrigeration vehicle and when the charge amount of the battery is less than the reference amount to start the engine to charge the battery
  • a refrigeration vehicle cooling apparatus that can operate stably by automating the refrigeration system.
  • Refrigeration apparatus for a refrigeration vehicle has the advantage that the load of the engine is reduced and the cooling system can be operated more efficiently by configuring the refrigeration cycle with a stable DC power by charging the battery through the BLDC generator with power from the engine have.
  • the cooling system is equipped with a controller that can efficiently control the cooling system, and by arranging electronic components, it is possible to easily build the flow rate of the refrigerant, heat exchange and automatic charging systems to reduce power consumption and make the cooling system more efficient. There is this.
  • FIG. 1 is a view showing a structure of a conventional cooling device for cooling by using the power of the engine of the vehicle.
  • FIG. 2 is a view showing a structure of a conventional cooling apparatus for cooling by using a sub-engine power.
  • FIG. 3 is a view showing a structure of a conventional cooling device for cooling using external power.
  • FIG. 4 is a view showing the structure of a refrigeration vehicle cooling apparatus according to the present invention.
  • FIG. 5 is a front view showing an embodiment of a refrigeration vehicle assembly for a refrigerator vehicle according to the present invention.
  • Figure 6 is a rear view showing an embodiment of a refrigeration vehicle cooling apparatus assembly according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing the structure of a refrigeration vehicle cooling apparatus according to the present invention.
  • the main part of the refrigeration system is composed of a compressor 120, a condenser 121, an evaporator 122, a heater 123, and a plurality of fans 121a and 122a.
  • the refrigerant in the compressor 120 is compressed to high temperature and high pressure and moves to the condenser 121 through a pipe, the refrigerant is cooled and phase-changed into a high pressure low temperature liquid refrigerant.
  • the refrigerant reaches the expander (not shown) in the condenser 121, the volume expands and the temperature decreases to change into a refrigerant gas of low temperature and low pressure. do.
  • the refrigerant is recovered to the compressor 120 again, and one refrigeration cycle is completed.
  • the heater 123 using the power is used for deicing, defrosting and heating the evaporator
  • the fans 121a, 122a are used for the heat exchange efficiency of the condenser 121 and the evaporator 122.
  • the cooling device for a refrigeration vehicle uses the engine of the vehicle as the main power source, so that the efficiency and installation space of the power source is important, unlike the cooling device used at home or in a fixed place.
  • the power of the engine 110 additionally arranged to provide a power source of the refrigeration system is not directly used as the power of the compressor 120 or other components, but is primarily stored as a battery. do.
  • a generator for converting a mechanical rotational force into electric power is required to be arranged.
  • the shaft of the BLDC generator 111 is connected in series with a driving unit of the engine to directly convert the rotational force of the engine to a DC voltage. Convert to output
  • the cooling line of the cooling system can be used for cooling the BLDC generator 111 or the engine 110, of course.
  • the DC voltage output converted as described above is not directly input to drive the cooling system, but is stored in the battery 150.
  • the battery 150 is preferably a lithium ion battery. However, in the case of components using low power, such as the fans 121a and 122a and the heater 123, the power of the BLDC generator 111 may be directly used. In the case of the condenser fan 121a or the evaporator fan 122a, a BLDC motor having an excellent function for DC power is preferably used.
  • the compressor 120 preferably uses a hermetic cmpressor using an AC power source. More preferably, the compressor 120 uses a hermetic inverter screw compressor. In this case, since the DC output from the battery 150 must be converted into alternating current, a DC-AC inverter 130 is disposed between the compressor 120 and the power line of the battery 150. In addition, as described above, it is preferable that the fans 121a and 122a use a BLDC motor. The selection of the motor can be freely made according to the blowing amount of the fans 121a and 122a. In this case, a DCDC converter for adjusting the voltage and power of the battery 150 is further configured.
  • the voltage of the lithium ion battery used in the cooling device is formed between 340V and 270V, but of course, other voltages may be used. Therefore, since a voltage drop is required to drive the BLDC motor, a DCDC converter is required to be additionally configured.
  • a lead acid battery generally used for starting and controlling a vehicle can be integrally formed in a refrigeration system.
  • the engine 110 starts up, a high load is applied, thereby utilizing a conventional lead acid battery.
  • the lead acid battery can be utilized only for starting the engine 110.
  • the alternator and lead-acid battery for starting and controlling the engine of the refrigeration vehicle and the cooling system are omitted, the BLDC generator 111 and the lithium ion battery ( 150).
  • the configuration of the vehicle can be further simplified by minimizing the entire system.
  • a DCDC converter 140 for driving the cell motor is further configured.
  • 12V is used for a cell motor of a vehicle
  • a DC voltage converter is used.
  • a configuration for solving the problem of the discharge of the battery 150 is derived.
  • the power of the engine when the power of the engine is directly transmitted to the power of the compressor using a belt or a pulley, when the cooling is required even during the stop, the engine must be left in a state of being started.
  • the cooling device for a refrigeration vehicle according to the present invention has a significant advantage in terms of noise because it drives the cooling system using a battery.
  • the controller 160 for monitoring the situation of the battery 150 is disposed.
  • the controller 160 identifies not only the signals for the engine 110 and the battery 150 but also identifies the situation of components such as the fans 121a and 122a, the heater 123 or the electronic valve, and sends a control signal. do.
  • the controller 160 monitors the power of the battery 150. When the charge amount is less than a predetermined reference, the controller 160 sends a start signal to the engine 110.
  • the engine 160 which receives the start signal charges the battery 150 through the BLDC generator 111 in the idling state.
  • the battery 150 is fully buffered by sending a signal to stop the engine 160 to operate the cooling system again with only the battery 150.
  • Figure 5 is a front view showing an assembly according to an embodiment of a refrigeration vehicle cooling apparatus according to the present invention
  • Figure 6 shows a rear view.
  • the mechanical power output from the engine 110 is stored in the battery 150 by the BLDC generator 111 connected in series with the drive shaft. Power from the battery 150 is converted into AC power through an inverter to drive the compressor 120, and more particularly, the scroll compressor.
  • the high pressure refrigerant compressed from the compressor is introduced into the condenser through a pipe and cooled to phase change into a high pressure low temperature liquid refrigerant.
  • the refrigerant reaches the expansion device in the condenser 121, the volume is expanded and the temperature is lowered to change into a refrigerant gas of low temperature and low pressure.
  • the refrigerant is recovered to the compressor 120 again, and one refrigeration cycle is completed.
  • the heater 123 using the power is used for deicing, defrosting and heating the evaporator, the fans 121a, 122a are used for the heat exchange efficiency of the condenser 121 and the evaporator 122.
  • the assembly 100 is coupled to a controller 161 for controlling the power and the signal, the controller 161 distributes the power from the battery 150 to drive the fans (121a, 122a), the compressor 120 ) And the heater 123.
  • the electronic valve is formed in the cooling line according to another concept of the present invention.
  • Expansion valve 124 is configured electronically, when the controller 161 calculates the flow rate of the appropriate refrigerant in the system and sends a signal to the valve, the electronic expansion valve 124 is to control the flow rate, optimized for refrigeration system By allowing the flow rate to flow, cooling capacity can be maintained while reducing power consumption.
  • the expansion valve used for flow control is driven through the step motor.
  • an evaporation pressure control valve 125 is disposed at the outlet side of the evaporator 122 and the input refrigerant line of the compressor 120. Like the expansion valve 124, the evaporation pressure regulating valve 125 is driven by a signal from the controller 161. The engine load is controlled by reducing the power consumption by controlling the flow rate of the refrigerant flowing into the compressor 120. It can play a role of reducing.
  • the present invention provides an advantage that the load of the engine is reduced and the cooling system can be operated more efficiently by configuring the refrigeration cycle with stable DC power by charging the battery through the BLDC generator with power from the engine.
  • the cooling system can be operated more efficiently by configuring the refrigeration cycle with stable DC power by charging the battery through the BLDC generator with power from the engine.
  • by monitoring to prevent the discharge of the battery can be automatically charged by the engine power to provide convenience and reliability of refrigeration vehicle operation.

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Abstract

본 발명은 냉각시스템을 구동할 수 있는 안정된 동력원을 공급하고 저장할 수 있으며, 직류전원을 통해 보다 효율적으로 냉동시스템을 제어할 수 있는 냉동차량용 냉각장치에 관한 것으로서, 압축기, 응축기, 증발기, 냉각라인, 밸브 및 팬을 포함하는 냉동차량용 냉각장치로서, 냉각장치에 동력을 제공하는 엔진, 상기 엔진 축에 직렬연결되고 냉각장치에 공급되는 직류전력을 발전하는 BLDC발전기 그리고, 상기 BLDC발전기에서 발전된 전력을 축전하며, 상기 압축기를 구동하기 위한 전력을 공급하는 배터리;를 포함하며, 상기 배터리의 전력은 압축기, 응축기의 팬 및 증발기의 팬을 구동하는 냉동차량용 냉각장치를 제공한다.

Description

냉동차량용 냉각장치
본 발명은 냉동차량용 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 냉각시스템을 구동할 수 있는 안정된 동력원을 공급하고 저장할 수 있으며, 직류전원을 통해 보다 효율적으로 냉동시스템을 제어할 수 있는 냉동차량용 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 냉동차량은, 냉동/냉장 식품을 운반할 때 사용되는 것으로, 단열처리된 차량의 적재부에는 냉동장치를 구비하여 식품을 운반 또는 보관하는데 이용된다. 일반적인 냉동사이클과 마찬가지로, 냉동차량은 기체상태의 냉매를 압축하는 압축기, 고압의 냉매가스를 응축하여 액화시키는 응축기, 냉매를 팽창시켜 온도를 낮추는 팽창밸브, 열교환을 통해 냉매를 기화하는 증발기 및 냉매배관을 포함한다. 일반적인 냉동차량의 냉동사이클의 동력원은 주로 엔진동력을 이용하여 얻게 된다.
위와 같이 차량에 적재되는 종래의 냉동장치의 동력공급 원리를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
차량용 냉동장치에 필요한 동력은 주로 압축기의 구동동력, 응축기 및 증발기의 팬 구동동력, 전자밸브 및 컨트롤 장치 등으로 분류되는데, 압축기의 구동동력이 전체 동력의 80%이상을 차지한다. 이러한 냉동차량용 냉동기를 구동하기 위한 동력의 원천은 차량 엔진의 동력을 이용하는 방법, 냉동기 자체에 서브엔진은 구동시켜 얻는 방법 그리고, 외부전원을 이용하는 방법으로 나뉜다. 이하, 각각의 동작을 설명한다.
도 1은 차량의 엔진의 동력을 이용하여 냉각하는 종래기술의 냉각장치 구조를 도시한 도면이다.
종래가 가장 많이 사용되는 방법으로, 냉동차량의 엔진룸에 전자클러치를 보유한 압축기(20a)를 풀리와 벨트(11a)를 이용해 부착하여 압축기(20a)를 구동시키고, 팬은 DC모터를 사용하는데 알터네이터의 발전동력을 이용한다. 이 방법은 냉동차량의 엔진에 압축기가 풀리와 벨트로 연결되어 있어, 차량의 정차시 냉동기를 가동하지 못하고 압축기의 회전수 변동에 유연하게 대처하기 어려운 문제와 엔진룸의 공간적 제약에 의한 용량의 한계의 문제를 가지고 있다.
도 2는 서브엔진 동력을 이용하여 냉각하는 종래기술의 냉각장치 구조를 도시한 도면이다.
이 방법은 디젤엔진(10b)을 별도로 장착하여 엔진에 벨트(11b)를 이용하여 압축기(20b), 응축기 및 팬까지 모두 연결시키게 된다. 경우에 따라 팬은 발전동력으로 구동되기도 한다. 이런 경우 압축기 회전수를 유지할 수 있고, 용량의 증가가 가능한 이점이 있지만, 냉동부하 변동에 대한 대처와 연료소모 및 소음 등에 대한 단점을 가지고 있다.
도 3은 외부전력을 이용하여 냉각하는 종래기술의 냉각장치 구조를 도시한 도면이다.
적재물의 하차시 또는 휴정차시에도 냉동기를 가동하기 위해 AC인덕션 모터가 엔진 대신 냉동기를 구동시키는 방법으로 상기의 방법들과 결합하여 문제점을 보완하기 위해 사용된다.
그런데, 기존 냉각동력을 얻는 구조들은 팬의 방향에 따라 회전방향과 기어박스 삽입형태의 차이만 있을 뿐 거의 유사하게 엔진과 압축기를 벨트나 풀리를 통해 구동하는 방식에는 차이점이 없다. 이러한 경우, 엔진에 부하가 연결되는 관계로 특히 초기 시동시의 엔진부하가 과도하게 소모되며, 풀리 비율에 따른 회전수가 고정되는 관계로 시스템 제어면에 있어서도 불리하다. 이에 따라 최근 각종 제어밸브류들을 장착하여 제어하기도 하지만 여전히 한계가 존재한다.
또한, 제어전원 및 엔진시동 등을 위해 알터네이터 및 납축전지가 필요하게 되며, 동력이 풀리나 벨트 등을 통해 전달되면서 동력이 필연적으로 감소되는 문제점을 가지게 된다. 한편, 엔진출력이 교류전원의 출력이 되어 전류방식의 변환에 따른 구성의 문제나 저장 및 효율성 측면에서의 문제점도 제기된다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 엔진동력의 소모를 줄이고 엔진으로부터 안정적인 직류 전력을 축전하여 냉각시스템을 안정적으로 구동시킬 수 있는 냉동차량용 냉각장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 직류전력을 이용하여 효율적이면서도 안정적으로 냉각시스템을 구동할 수 있는 냉동차량용 냉각장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명에 따른 냉동차량용 냉각장치는 압축기, 응축기, 증발기, 냉각라인, 밸브 및 팬을 포함하는 냉동차량용 냉각장치로서, 냉각장치에 동력을 제공하는 엔진, 상기 엔진 축에 직렬연결되고 냉각장치에 공급되는 직류전력을 발전하는 BLDC발전기 그리고, 상기 BLDC발전기에서 발전된 전력을 축전하며, 상기 압축기를 구동하기 위한 전력을 공급하는 배터리;를 포함하며, 상기 배터리의 전력은 압축기, 응축기의 팬 및 증발기의 팬을 구동하는 냉동차량용 냉각장치를 제공한다. 따라서, 종래의 구동연결장치들을 생략할 수 있어, 에너지 손실을 저감할 수 있고, 안정적으로 동력원 공급이 가능한 냉동차량용 냉각장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따른 냉동차량용 냉각장치는 상기 배터리로부터의 전력을 분배하는 컨트롤러를 더 포함하며, 밸브는 전자식 유량조절 밸브이며 상기 컨트롤러의 신호에 따라 유동되는 냉매의 양을 조절하는 냉동차량용 냉각장치를 제공한다. 따라서, 유량의 제어가 전자식으로 이루어지게 되어 더욱 정밀하고 소비전력을 절감할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 냉동차량용 냉각장치는 상기 배터리의 전력을 교류로 변환하여 상기 압축기로 공급하는 인버터를 더 포함하는 냉동차량용 냉각장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 냉동차량용 냉각장치는 상기 배터리로부터의 전력을 조정하여 출력하는 DCDC컨버터를 더 포함하며, 상기 DCDC컨버터로부터 출력되는 전력은 엔진시동 및 제어에 사용되는 냉동차량용 냉각장치를 제공한다. 따라서, 냉각시스템의 전력을 안정적으로 운용할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 냉동차량용 냉각장치는 상기 배터리의 충전량 정보를 수신하여 냉동차량의 시동신호를 발신하는 컨트롤러를 더 포함하며 상기 배터리의 충전량이 기준량 이하가 되면 엔진을 시동하여 상기 배터리를 충전하는 냉동차량용 냉각장치를 제공한다. 따라서, 냉동시스템을 자동화하여 안정적으로 동작시킬 수 있는 냉동차량용 냉각장치가 제공된다.
본 발명에 따른 냉동차량용 냉동장치는 엔진으로부터의 동력으로 BLDC발전기를 통해 배터리를 충전하여 안정된 DC전력으로 냉동사이클을 구성함으로써, 엔진의 부하가 적어지고 냉각시스템을 보다 효율적으로 운영할 수 있는 이점이 있다.
또한, 냉각시스템을 효율적으로 제어할 수 있는 컨트롤러가 장착되고, 전자부품들을 배치함으로써 냉매의 유량, 열교환 및 자동충전 시스템들을 용이하게 구축할 수 있어 소비전력이 저감되고 냉각시스템이 더욱 효율적이 되는 이점이 있다.
또한, 배터리의 방전을 방지하기 위하여 모니터링하여 엔진동력에 의하여 자동으로 충전할 수 있도록 함으로써 냉동차량 조작의 편의성과 신뢰성이 제공된다.
도 1은 차량의 엔진의 동력을 이용하여 냉각하는 종래기술의 냉각장치 구조를 도시한 도면.
도 2는 서브엔진 동력을 이용하여 냉각하는 종래기술의 냉각장치 구조를 도시한 도면.
도 3은 외부전력을 이용하여 냉각하는 종래기술의 냉각장치 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 냉동차량용 냉각장치의 구조를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 냉동차량용 냉각장치 어셈블리의 일실시예를 도시한 정면도.
도 6는 본 발명에 따른 냉동차량용 냉각장치 어셈블리의 일실시예를 도시한 후면도.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 냉동차량용 냉각장치의 구조를 도시한 도면이다. 냉동시스템을 이루는 주요부는 압축기(120), 응축기(121), 증발기(122), 히터(123) 및 복수개의 팬(121a, 122a)으로 구성된다. 압축기(120)에서 냉매가 고온고압으로 압축되어 배관을 통해 응축기(121)로 이동하면, 냉각되어 고압의 저온 액상의 냉매로 상변화된다. 응축기(121)에서 팽창기(미도시)에 냉매가 이르면 부피가 팽창하면서 온도가 낮아져 저온저압의 냉매가스로 변화하고, 증발기(122)로 유입되면 냉동고 내부의 열을 흡수하여 저압의 냉매가스로 변화된다. 이 냉매는 다시 압축기(120)로 회수되면서 한 번의 냉동사이클이 완성되게 된다. 한편, 전력을 사용하는 히터(123)는 증발기의 제빙, 제상 및 히팅을 위해 사용되며, 팬(121a, 122a)은 응축기(121)와 증발기(122)의 열교환효율을 위해 사용된다.
종래기술에서 상기한 바와 같이 냉동차량용 냉각장치는 차량의 엔진을 주동력원으로 사용하게 되어, 가정이나 고정된 장소에서 사용되는 냉각장치와 달리 동력원의 효율성과 설치 공간을 중요시하게 된다. 이러한 점을 감안하여, 본 발명에서는 냉동시스템의 동력원을 제공하기 위해 추가로 배치된 엔진(110)의 동력이 직접 압축기(120)나 다른 구성들의 동력으로 사용되지 않고, 1차적으로 배터리로 저장되게 된다. 엔진(110)의 동력을 저장하기 위해 기계적인 회전력을 전력으로 변화시키는 발전기가 배치될 것이 요청되는데, 본 발명에서는 BLDC발전기(111)의 축을 엔진의 구동부에 직렬연결하여 엔진의 회전력을 직접 DC전압출력으로 변환시킨다.
한편, 상기의 냉각시스템의 냉각라인은 BLDC발전기(111)나 엔진(110)의 냉각을 위해 사용될 수 있음은 물론이다.
상기와 같이 변환된 DC전압출력은 직접 냉각시스템을 구동하는데 직접 입력되지 않고, 배터리(150)에 축전된다. 상기 배터리(150)는 리튬이온배터리인 것이 바람직하다. 그러나, 팬(121a, 122a)이나 히터(123)와 같이 저전력을 사용하는 부품의 경우 직접 BLDC발전기(111)의 전력을 사용할 수 있음은 물론이다. 상기 응축기 팬(121a)이나 증발기 팬(122a)의 경우 바람직하게는 직류전원에 대한 기능이 우수한 BLDC모터가 사용된다.
상기와 같이 냉각시스템의 동력원을 엔진(110)에서 직접 얻지 않고, 배터리(150)에 축전하여 이용하는 경우, 불필요하게 소비되는 동력과 부하를 줄일 수 있고, 초기 엔진동력의 과부하를 막을 수 있는 이점이 있다. 또한, 배터리에 충전된 직류전원을 사용하게 되는 경우, 안정된 고압의 DC동력을 공급할 수 있으므로, 압축기의 회전수 제어 및 유량최적화에 대한 부담이 현저히 줄어들 수 있게 된다.
그리고, 압축기(120)는 교류전원을 사용하는 밀폐형 압축기(hermetic cmpressor)를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 압축기(120)는 밀폐형 인버터 스크류 압축기(inverter hermetic scroll compressor)가 사용된다. 이 경우, 배터리(150)로부터의 DC출력은 교류로 변환되어야 하므로, 직류-교류 인버터(130)가 압축기(120)와 배터리(150)의 전력라인 사이에 배치된다. 또한, 상기한 바와 같이 팬(121a, 122a)은 BLDC모터를 사용하는 것이 바람직하다. 팬(121a, 122a)의 송풍량에 따라 모터의 선택을 자유롭게 할 수 있는데, 이 경우 배터리(150)의 전압과 전력을 조정하는 DCDC컨버터를 추가로 구성하게 된다. 일반적으로 냉각장치에 사용되는 리튬이온배터리의 전압은 340V에서 270V사이에서 형성되지만, 경우에 따라 다른 전압을 사용할 수도 있음은 물론이다. 따라서, BLDC모터를 구동하기 위해 전압의 강하가 필요하게 되므로 DCDC컨버터가 추가로 구성될 것이 요청되는 것이다.
본 발명의 개념에 따라, 일반적으로 차량의 시동과 제어에 사용되는 납축전지를 냉동장치 시스템에 일체로 구성할 수 있다. 엔진(110)의 시동시에는 높은 부하가 걸리게 되므로 종래의 납축전지를 활용하게 된다. 이에 따라 냉동시스템과 납축전지를 일체화하여 구성하게 되면, 엔진(110)의 시동을 위해서만 납축전지를 활용할 수 있게 된다. 한편, 리튬이온배터리(150)의 용량이 확보된다면, 냉동차량 및 냉각시스템의 엔진의 시동과 제어를 위한 알터네이터와 납축전지를 생략하고, 본 발명의 구성인 BLDC발전기(111)와 리튬이온배터리(150)로 대체할 수도 있다. 이 경우, 배터리(150)는 차량의 시동과 시그널의 동작 등에 다양하게 사용될 수 있게 되므로, 전체 시스템을 최소화시켜 차량의 구성을 더욱 간소화시킬 수 있게 된다. 상기한 바와 마찬가지로 엔진시동을 위해 셀모터가 필요하게 되므로, 셀모터를 구동하기 위한 DCDC컨버터(140)가 추가로 구성된다. 보통 차량의 셀모터의 경우 12V를 사용하므로, 직류전압 강하용의 컨버터를 사용하게 된다.
또한, 본 발명의 또 다른 개념에 따라 배터리(150)의 방전에 대한 문제를 해결하기 위한 구성이 도출된다. 참고적으로, 엔진의 동력을 직접 압축기의 동력으로 벨트나 풀리 등을 이용해 전달하는 경우, 정차시에도 냉각이 필요한 경우 엔진을 시동하여 놓은 상태로 있어야만 한다. 별도의 엔진이 장착된 냉각장치의 경우에도 냉각시스템을 구동하기 위해 항상 엔진이 시동되어있어야 함은 마찬가지이다. 본 발명에 따른 냉동차량용 냉각장치의 경우 배터리를 이용해 냉각시스템을 구동하게되므로 소음면에서 현격한 이점을 가진다. 다만, 배터리가 방전되는 경우가 문제되는데, 이를 해결하기 위해 배터리(150)의 상황을 모니터링하는 컨트롤러(160)가 배치된다. 컨트롤러(160)는 엔진(110)과 배터리(150)에 대한 신호 뿐만 아니라, 팬(121a, 122a), 히터(123)나 전자적 밸브와 같은 부품의 상황을 파악하고, 제어신호를 보내는 역할을 수행한다. 상기 컨트롤러(160)는 배터리(150)의 전력을 모니터링하게 된다. 충전량이 일정 기준 이하가 되는 경우, 컨트롤러(160)는 엔진(110)에 시동신호를 보내게 된다. 이러한 시동신호를 받게 되는 엔진(160)은 아이들링상태에서 BLDC발전기(111)를 통해 배터리(150)를 충전하게 된다. 한편, 배터리(150)가 완충된 경우에는 엔진(160)을 정지시키는 신호를 보냄으로써 배터리(150)만으로 다시 냉각시스템을 작동시키도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 냉동차량의 냉각장치의 일실시예에 따른 어셈블리를도시한 정면도이며, 도 6은 후면도를 나타낸다.
상기한 구성은 프레임(170)에 결합되어 외관상 보다 컴팩트하게 이루어지게 된다. 상기한 바와 같이 엔진(110)으로부터 출력되는 기계적 동력은 구동축과 직렬연결된 BLDC발전기(111)에 의해 배터리(150)로 축전된다. 배터리(150)로부터의 전력은 인버터를 통해 교류전원으로 변환되어 압축기(120), 더욱 상세하게는 스크롤 압축기를 구동하게 된다. 압축기로부터 압축된 고압의 냉매는 배관을 통해 응축기로 유입되어 냉각되면 고압의 저온 액상의 냉매로 상변화된다. 응축기(121)에서 팽창장치에 냉매가 이르면 부피가 팽창하면서 온도가 낮아져 저온저압의 냉매가스로 변화하고, 증발기(122)로 유입되면 냉동고 내부의 열을 흡수하여 저압의 냉매가스로 변화된다. 이 냉매는 다시 압축기(120)로 회수되면서 한 번의 냉동사이클이 완성되게 된다. 한편, 전력을 사용하는 히터(123)는 증발기의 제빙, 제상 및 히팅을 위해 사용되며, 팬(121a, 122a)은 응축기(121)와 증발기(122)의 열교환효율을 위해 사용된다.
그리고, 어셈블리(100)는 전력과 신호를 제어하기 위한 컨트롤러(161)가 결합되는데, 컨트롤러(161)는 배터리(150)으로부터의 전력을 분배하여 팬(121a, 122a)를 구동하며, 압축기(120) 및 히터(123)에도 공급한다.
한편, 본 발명의 또 다른 개념에 따라 전자식 밸브가 냉각라인에 형성된다. 팽창밸브(124)는 전자식으로 구성되어, 컨트롤러(161)가 시스템의 적절한 냉매의 유량을 계산하여 밸브로 신호를 보내게 되면, 전자식 팽창밸브(124)가 유량제어를 하게 되므로, 냉동시스템에 최적화된 유량이 유동되도록 함으로써 소비전력을 줄이면서 냉방능력은 유지될 수 있게 된다. 바람직하게는 유량제어에 사용되는 팽창밸브가 스탭모터를 통하여 구동된다.
또한, 증발기(122)의 출구측과 압축기(120)의 입력측 냉매라인에는 증발압력 조절밸브(125)가 배치된다. 팽창밸브(124)와 마찬가지로 증발압력조절밸브(125)도 컨트롤러(161)의 신호에 의해 구동되는데, 압축기(120) 내부로 유입되는 냉매의 유량을 제어하여 소비전력을 감소시키면서, 엔진시동시 부하를 줄여주는 역할을 할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명은 엔진으로부터의 동력으로 BLDC발전기를 통해 배터리를 충전하여 안정된 DC전력으로 냉동사이클을 구성함으로써, 엔진의 부하가 적어지고 냉각시스템을 보다 효율적으로 운영할 수 있는 이점을 제공한다. 또한, 배터리의 방전을 방지하기 위하여 모니터링하여 엔진동력에 의하여 자동으로 충전할 수 있도록 함으로써 냉동차량 조작의 편의성과 신뢰성을 제공한다.
또한, 컨트롤러를 통해 전자식 밸브를 작동하여 냉매의 유동을 적절히 제어함으로써 냉각시스템 전체의 소비전력을 감소시킬 수 있게 한다.
이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

Claims (5)

  1. 압축기, 응축기, 증발기, 냉각라인, 밸브 및 팬을 포함하는 냉동차량용 냉각장치로서,
    냉각장치에 동력을 제공하는 엔진;
    상기 엔진 축에 직렬연결되고 냉각장치에 공급되는 직류전력을 발전하는 BLDC발전기; 그리고,
    상기 BLDC발전기에서 발전된 전력을 축전하며, 상기 압축기를 구동하기 위한 전력을 공급하는 배터리;를 포함하며,
    상기 배터리의 전력은 압축기, 응축기의 팬 및 증발기의 팬을 구동하는 냉동차량용 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리로부터의 전력을 분배하는 컨트롤러;를 더 포함하며,
    밸브는 전자식 유량조절 밸브이며 상기 컨트롤러의 신호에 따라 유동되는 냉매의 양을 조절하는 냉동차량용 냉각장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 전력을 교류로 변환하여 상기 압축기로 공급하는 인버터;를 더 포함하는 냉동차량용 냉각장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배터리로부터의 전력을 조정하여 출력하는 DCDC컨버터;를 더 포함하며, 상기 DCDC컨버터로부터 출력되는 전력은 냉동차량의 엔진시동 및 제어에 사용되는 냉동차량용 냉각장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리의 충전량 정보를 수신하여 냉동차량의 시동신호를 발신하는 컨트롤러;를 더 포함하며 상기 배터리의 충전량이 기준량 이하가 되면 엔진을 시동하여 상기 배터리를 충전하는 냉동차량용 냉각장치.
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