KR100203335B1 - Air cooling system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공기냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to an air cooling device.
구동 수단; 상기 구동 수단의 일단부에 연결되어 고온 고압의 열 교환매체로 압축하는 제 1 압축 수단; 상기 제 1 압축 수단을 통과한 열 교환매체를 대기의 공기와 열 교환하는 열 교환기; 상기 열 교환기로부터 순환된 고온 고압의 열 교환매체를 저온 저압의 상태로 변화시켜 냉각 대상물에 공급하는 팽창 수단; 냉각 대상물에서 유입되는 공기를 제 1 압축 수단으로 흐르게 하는 제 2 압축 수단을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.Drive means; First compression means connected to one end of the driving means to compress the heat exchange medium at high temperature and high pressure; A heat exchanger configured to heat exchange the heat exchange medium passing through the first compression means with air in the atmosphere; Expansion means for changing the high temperature and high pressure heat exchange medium circulated from the heat exchanger to a state of low temperature and low pressure and supplying it to a cooling object; And second compression means for flowing air flowing from the object to be cooled to the first compression means.
본 발명에 따르면, 원심 압축기를 사용하여 압축 공기에 외력을 가하여 공기의 온도를 급강화시키는 방식을 채택함으로써, 환경 오염을 유발하는 프레온 가스를 열 교환매체로 사용하지 않고 냉각 대상물 내의 공기를 연속적으로 순환시킬 수 있으므로 환경에 대한 유해성이 없다.According to the present invention, by adopting a method of rapidly increasing the temperature of the air by applying an external force to the compressed air by using a centrifugal compressor, the air in the cooling object is continuously used without using a freon gas that causes environmental pollution as a heat exchange medium. There is no harm to the environment as it can be circulated.
Description
본 발명은 공기냉각장치(air cooling machine,ACM)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원심 압축기를 이용하여 차량안이나 실내에 냉각된 공기를 공급할 수 있는 공기냉각장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air cooling machine (ACM), and more particularly, to an air cooling apparatus capable of supplying cooled air to a vehicle or an interior using a centrifugal compressor.
통상적으로 공기냉각장치는 주위의 각종 변화에 따른 온도 및 습도와 공기의 환경을 적당하게 유지함으로서 차량안이나 실내에 있는 사람에게 쾌적한 느낌을 줄 수 있도록 하기 위한 장치이다.Typically, the air cooling device is a device for giving a comfortable feeling to people in the vehicle or indoors by properly maintaining the environment of temperature and humidity and air according to various changes of the surroundings.
공기냉각장치는 냉동 싸이클(cycle)에 의해 열 교환매체를 순환시키면서 대기의 열과 교환하므로서 실내의 온도를 낮게 하여 쾌적한 온도를 유지할 수 있다.The air cooling device maintains a comfortable temperature by lowering the indoor temperature by exchanging heat with the atmosphere while circulating the heat exchange medium by a freezing cycle.
차량용 공기냉각장치는 압축기(compressor)와, 압축기의 배출구에 연결된 응축기(condenser)와, 응축기의 배출구에 연결된 리시버 드라이어(receiver drier)와, 리시버 드라이어와 팽창 밸브(expansion valve)를 통하여 연결되는 증발기(evaporator)를 포함하여 구성된다. 이때, 응축기의 전면에는 응축기 내부로 순환하는 열 교환매체의 열을 대기로 방출시킬 수 있는 냉각 휀(cooling fan)이 설치되고, 증발기의 일측면에는 저온화된 증발기에 공기를 불어넣고, 냉각된 공기를 차내로 공급하는 역할을 하는 송풍기(blower)가 설치된다.The vehicle air cooling system includes a compressor, a condenser connected to the outlet of the compressor, a receiver drier connected to the outlet of the condenser, and an evaporator connected through the receiver dryer and an expansion valve. evaporator). At this time, a cooling fan for discharging heat of the heat exchange medium circulating in the condenser to the atmosphere is installed on the front side of the condenser, and one side of the evaporator blows air to the lowered evaporator, A blower is installed that serves to supply air into the vehicle.
이와 같이 구성된 종래의 공기냉각장치는 압축기가 엔진에 의해 구동되며 저온 저압의 열 교환매체를 고온 고압의 가스 상태로 만들어 응축기로 보낸다. 고온 고압의 기상 열 교환매체는 응축기에서 차량 속도와 냉각 휀에 의해 응축되어 고온 고압의 액상으로 변화한다.In the conventional air cooling device configured as described above, the compressor is driven by an engine, and the heat exchange medium of low temperature and low pressure is made into a gas state of high temperature and high pressure and sent to a condenser. The high temperature and high pressure gaseous heat exchange medium is condensed by the vehicle speed and cooling fan in the condenser to change into a liquid phase at high temperature and high pressure.
이어서, 리시버 드라이어에서 액화된 열 교환매체 속에 포함되어 있는 수분을 흡수하고, 열 교환매체를 원할하게 공급할 수 있도록 저장된다. 팽창 밸브는 리시버 드라이어를 통과한 열 교환매체를 급속 팽창시켜 저온 저압의 액체 상태가 되게 한다. 팽창된 열 교환매체는 증발기에서 기체 상태로 증발하며, 이때 증발 잠열이 주위의 온도를 낮추게 되므로서 송풍기에서 실내로 송풍하게 된다.Subsequently, the receiver dryer is stored to absorb moisture contained in the heat exchange medium liquefied and to supply the heat exchange medium smoothly. The expansion valve rapidly expands the heat exchange medium passing through the receiver drier to a low temperature low pressure liquid state. The expanded heat exchange medium is evaporated in the gaseous state in the evaporator, and the latent heat of evaporation is blown from the blower to the room as the ambient temperature is lowered.
이와 같이 차량용 공기냉각장치는 압축, 응축, 팽창 및 증발등 4 가지의 작용을 순환 반복하므로써 주기를 이루게 된다.In this way, the vehicle air cooling apparatus is cycled by repeating four operations such as compression, condensation, expansion, and evaporation.
그러나, 위와 같은 공기냉각장치는 열 교환매체 종류와 장치의 레이 아웃(lay out)에 따라서 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.However, the above air cooling apparatus has the following problems depending on the type of heat exchange medium and the layout of the apparatus.
냉각 효과를 얻기 위해 사용되는 열 교환매체는 일반적으로 저온부에서 열을 흡수하여 액체가 기체로 되고, 이것을 압축하면 고온부에서 열을 방출하여 다시 액체로 되는 것과 같이 상변화를 일으켜서 열을 흡수 및 방출하는 역할을 하게 되는데, 일반적으로 가정용 에어 컨디셔너(air conditioner)나 차량에서 열 교환매체로 사용되는 프레온 가스(freon gas)는 지구의 오존층을 파괴하는 등 환경 오염 문제를 유발시킨다.The heat exchange medium used to achieve the cooling effect generally absorbs heat in the low temperature part and the liquid becomes a gas. When it is compressed, it heats up in the high temperature part and releases heat in the high temperature part, thereby absorbing and releasing heat. Freon gas, which is generally used as a heat exchange medium in domestic air conditioners or vehicles, causes environmental pollution problems such as destroying the earth's ozone layer.
또한, 차량이나 실내에 장착되는 공기냉각장치의 일부 구조물은 차량밖이나 실외에 배관을 통하여 연결되는데 배관의 레이 아웃에 어려움이 있고, 배관내의 압력은 일반적으로 30 Kg/cm2내외의 고압 상태가 된다.In addition, some structures of the air cooling system installed in the vehicle or indoors are connected to the outside of the vehicle through a pipe, which is difficult to lay out the pipe, and the pressure in the pipe is generally high pressure of 30 Kg / cm 2 do.
그리고, 배관내를 유동하는 열 교환매체는 배관내에 걸리는 부하로 인하여 발생되는 크랙(crack)이나 균열된 틈을 통하여 누설될 수 있고, 이에 따라 공기냉각장치에 중대한 결함이 일어날 수 있다.In addition, the heat exchange medium flowing in the pipe may leak through cracks or cracks generated due to the load on the pipe, which may cause a serious defect in the air cooling system.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원심 압축기를 이용하여 차량안이나 실내에 공급되는 공기를 냉각시키도록 구조가 개선된 공기냉각장치에 관한 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and relates to an air cooling apparatus having an improved structure to cool the air supplied to the vehicle or the interior using a centrifugal compressor.
도 1은 본 발명에 따른 공기냉각장치를 개략적으로 도시한 구성도.1 is a schematic view showing an air cooling apparatus according to the present invention.
도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명Brief description of symbols for the main parts of the drawings
10. 공기냉각장치 11. 구동 수단10.
12. 제 1 압축 수단 13. 배관12. First compression means 13. Piping
14. 열 교환기 15. 냉각 팬14.
16. 팽창 수단 17. 샤프트16. Expansion means 17. Shaft
18. 제 2 압축 수단 19. 냉각 대상물18. Second compression means 19. Cooling object
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 공기냉각장치는, 구동 수단; 상기 구동 수단의 일단부에 연결되어 고온 고압의 열 교환매체로 압축하는 제 1 압축 수단; 상기 제 1 압축 수단을 통과한 열 교환매체를 대기의 공기와 열 교환하는 열 교환기; 상기 열 교환기로부터 순환된 고온 고압의 열 교환매체를 저온 저압의 상태로 변화시켜 냉각 대상물에 공급하는 팽창 수단; 및 실내에서 유입되는 공기를 제 1 압축 수단으로 흐르게 하는 제 2 압축 수단을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the air cooling apparatus of the present invention comprises: drive means; First compression means connected to one end of the driving means to compress the heat exchange medium at high temperature and high pressure; A heat exchanger configured to heat exchange the heat exchange medium passing through the first compression means with air in the atmosphere; Expansion means for changing the high temperature and high pressure heat exchange medium circulated from the heat exchanger to a state of low temperature and low pressure and supplying it to a cooling object; And second compression means for flowing the air introduced from the room to the first compression means.
본 발명의 제 1 압축 수단은 고속으로 회전하여 고온 고압의 상태로 열 교환매체를 압축시킬 수 있도록 원심 압축기로 된 것을 특징으로 한다.The first compression means of the present invention is characterized in that the centrifugal compressor to compress the heat exchange medium in a state of high temperature and high pressure by rotating at a high speed.
본 발명에 따르면, 상기 제 2 압축 수단은 상기 팽창 수단의 압축된 공기압에 의하여 회전하도록 샤프트의 양 단부에 설치된 것을 특징으로 한다.According to the invention, the second compression means is characterized in that it is installed at both ends of the shaft to rotate by the compressed air pressure of the expansion means.
본 발명의 상기 제 2 압축 수단은 냉각 대상물에서 유입되는 공기를 중온 중압 상태로 변화시킬 수 있도록 고속으로 회전하는 원심 압축기인 것이 바람직하다.The second compression means of the present invention is preferably a centrifugal compressor that rotates at a high speed so that the air flowing from the object to be cooled can be changed to a medium temperature medium pressure state.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 공기냉각장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the air cooling apparatus according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 공기냉각장치(10)의 일 예를 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram showing an example of an
도면을 참조하면, 공기냉각장치(10)는 소정의 동력을 공급하는 구동 수단(11)이 마련되고, 상기 구동 수단(11)의 일단부에는 고온 고압의 열 교환매체를 압축하는 제 1 압축 수단(12)이 설치된다. 상기 구동 수단(11)은 상기 제 1 압축 수단(12)이나 냉각 팬(15)측으로 전기 모우터를 이용하거나, 가솔린이나 디이젤 엔진을 구동시켜 동력을 공급한다.Referring to the drawings, the
그리고, 상기 제 1 압축 수단(12)은 배관(13)을 통하여 고온 고압의 열 교환매체를 주위의 공기와 열 교환하는 열 교환기(14)와 연결된다. 상기 제 1 압축 수단(12)은 복수개의 블레이드가 소정의 간격으로 형성된 원심 압축기용 임펠러(impeller)가 고속으로 회전함에 따라 열 교환매체를 고온 고압의 상태로 압축시켜 배관(13)을 통하여 열 교환기(14) 측으로 토출하는 구조가 바람직하다.The first compression means 12 is connected to a
상기 열 교환기(14)의 일단부에는 고온 고압의 열 교환매체를 저온 저압의 열 교환매체로 변화시켜 냉각 대상물(19)에 공급하는 터어빈 디스크를 구비한 팽창 수단(16)이 설치된다. 팽창 수단(16)은 샤프트(17)에 회전 가능하게 고정되며, 상기 팽창 수단(16)의 외주면에 형성된 블레이드(미도시)에 의하여 냉각 대상물(19)내에 공기를 유입할 수 있는 구조이다.One end of the
또한, 상기 팽창 수단(16)이 결합된 샤프트(17)의 일단부에는 냉각 대상물(19)로부터 더워진 공기를 흡입하여 중온 중압의 상태로 압축하는 제 2 압축 수단(18)이 결합된다.In addition, a second compression means 18 is coupled to one end of the
제 2 압축 수단(18)은 상기 샤프트(17)의 일단부에 고정되어 팽창 수단(16)의 회전력에 의하여 회전 가능하고, 이로 인하여 냉각 대상물(19)에서 유입되는 공기를 중온 중압 상태로 압축시켜 상기 제 1 압축 수단(12) 측으로 공급할 수 있도록 복수개의 블레이드가 구비된 원심 압축기로 구성되어 있다.The second compression means 18 is fixed to one end of the
한편, 열 교환기(14)의 전면에는 상기 구동 수단(11)의 타단부에 연결되어 고온 고압 상태의 열 교환매체를 주위의 공기와 열교환하여 냉각시키도록 냉각 팬(15)이 설치된다.On the other hand, a
한편, 냉각 회로내 유동하는 열 교환매체는 종래의 기술과는 달리 냉각 대상물(19)로부터 유입 및 유출되는 공기를 사용하는 것이 바람직하다.On the other hand, the heat exchange medium flowing in the cooling circuit, unlike the prior art, it is preferable to use the air flowing in and out from the object to be cooled (19).
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 공기냉각장치(10)의 작용은 다음과 같다.The operation of the
상기 구동 수단(11)으로부터 회전력을 전달받은 제 1 압축 수단(12)은 임펠러가 고속으로 회전하여 열 교환매체를 고온 고압의 상태로 압축하게 된다. 압축된 고온 고압의 열 교환매체는 배관(13)을 통하여 열 교환기(14) 측으로 흐르게 된다.The first compression means 12 receiving the rotational force from the driving means 11 compresses the heat exchange medium under high temperature and high pressure by rotating the impeller at high speed. The compressed high temperature and high pressure heat exchange medium flows to the
열 교환기(14)의 내부를 순환하는 고온 고압의 열 교환매체는 구동 수단(11)의 타단부에 연결된 냉각 팬(15)의 작용으로 주위의 공기와 열 교환하게 된다.The high temperature and high pressure heat exchange medium circulating inside the
이어서, 상기 팽창 수단(16)을 구동시키면 압축된 공기를 팽창시켜 고온 고압의 열 교환매체는 저온 저압 상태로 상변화되고, 이에 따라 강화된 공기는 냉각 대상물(19) 내부에 공급하게 된다.Subsequently, when the expansion means 16 is driven, the compressed air is expanded so that the heat exchange medium having a high temperature and high pressure is phase-changed to a low temperature and low pressure state, and thus the reinforced air is supplied into the
한편, 상기 팽창 수단(16)이 회전함에 따라 샤프트(17)의 일단부에 연결된 제 2 압축 수단(18)은 회전하게 되고, 냉각 대상물(19) 내부로부터 유출되는 공기를 흡입하여 중온 중압 상태로 압축시켜 상기 제 1 압축 수단(12)으로 보내게 된다.Meanwhile, as the expansion means 16 rotates, the second compression means 18 connected to one end of the
이와 같이, 냉각 회로 상에 증발,압축,응축 및 팽창등 4 가지의 작용을 순환 반복함으로써 주기를 이루게 된다.In this way, the cycle is achieved by cyclically repeating four actions such as evaporation, compression, condensation and expansion on the cooling circuit.
이상의 설명에서와 같이 본 발명의 공기냉각장치는 구조를 개선함으로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.As described above, the air cooling apparatus of the present invention can obtain the following effects by improving the structure.
첫째, 원심 압축기를 사용하여 압축 공기에 외력을 가하여 공기의 온도를 급강화시키는 방식을 채택함으로써, 환경 오염을 유발하는 프레온 가스를 열 교환매체로 사용하지 않고 냉각 대상물 내의 공기를 연속적으로 순환시킬 수 있으므로 환경에 대한 유해성이 없다.First, by adopting a method of rapidly increasing the temperature of the air by applying an external force to the compressed air using a centrifugal compressor, it is possible to continuously circulate the air in the cooling object without using freon gas, which causes environmental pollution, as a heat exchange medium. There is therefore no harm to the environment.
둘째, 차량 안이나 실내에 장착되는 구조물을 차량 밖이나 실외로 이동하여 설치가능하므로 구조가 간단하다.Second, the structure is simple because it can be installed by moving the structure mounted in the vehicle or indoors outside or outside the vehicle.
셋째, 배관 내에 걸리는 압력이 비교적 저압이므로 크랙이나 균열등이 발생하지 않기 때문에 열 교환매체의 누설이 발생하지 않는다.Third, since the pressure applied to the pipe is relatively low, no cracks or cracks occur, so that the heat exchange medium does not leak.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
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