KR100209696B1 - 열전모듈 냉장고의 소비전력 감쇄방법 - Google Patents

Abstract

열전모듈과 방열팬을 일정주기로 온,오프하면 고내 공기의 열전달율이 공진현상으로 인해 큰폭으로 상승함으로써 단시간내에 고내 부하에 대응하여 운전율을 줄일 수 있음은 물론, 이에 비례하여 소비전력량도 감소시킬 수 있는 열전모듈 냉장고의 소비전력 감쇄방법에 관한 것으로서, 이를 위한 본 발명은 온도감지센서(2)에 의해 고내의 온도를 센싱하는 단계와; 상기의 센싱된 고내온도가 설정온도보다 낮으면 냉장고의 운전을 정지시키고, 고내의 온도가 설정온도보다 높으면 방열팬(6)과 열전모듈(3)을 고내의 대류주기에 따라 온, 오프을 하는 단계와; 상기 열전모듈(3)과 방열팬(6)을 온,오프하는 도중에 고내의 온도가 설정온도보다 낮으면 냉장고의 운전을 정지시키고, 고내의 온도가 설정온도보다 높으면 설정온도가 될 때까지 방열팬(6)과 열전모듈(3)을 계속해서 일정주기로 온,오프하는 단계가 순차적으로 이루어지도록 한 것이다.

Description

열전모듈 냉장고의 소비전력 감쇄방법

본 발명은 열전모듈 냉장고에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열전모듈과 방열팬을 일정주기로 온,오프하면 고내 공기의 열전달율이 공진현상으로 인해 큰폭으로 상승함으로써 단시간내에 고내 부하에 대응하여 운전율을 줄일 수 있음은 물론, 이에 비례하여 소비전력량도 감소시킬 수 있는 열전모듈 냉장고의 소비전력 감쇄방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 고내를 저온화시켜 음식물을 장기간동안 신선하게 보관할 수 있도록 한 기기로서, 요식업소는 물론 일반 가정에서도 필수적으로 사용되고 있다.

이와 같은 냉장고는 냉매를 압축, 응축, 팽창, 증발작용에 의해 고내의 더운 냉기를 차가운 냉기로 열교환하는 반복된 순환작용에 의해 고내를 일정한 온도로 저온화하는 통상적인 냉동사이클에 의한 냉장고와, 고내와 고외에 각각 설치된 열 교환기사이에 전류를 인가함에 따라 고내의 열을 고외로 방출하는 역할을 하는 열전모듈(Heat Transfer Module)을 설치하여 방열측은 강제대류에 의해 열전달을 시키고 고내측은 자연대류에 의해 공기와 열전달을하여 고내를 저온화하는 방식의 40ℓ이하의 소형 냉장고로 나뉘어 진다.

특히, 상기 소형 냉장고의 구성은 도 1에서와 같이 냉장실과 냉동실의 구분이 없이 하나의 실(室)로 된 냉장고 본체(1)와, 상기 본체에 설치되어 고내의 온도를 측정하는 온도감지센서(2)와, 상기 본체(1)의 배면 상부에 설치되어 고내의 열을 고외로 전열시키기는 열전모듈(3)과, 이 열전모듈을 사이에 두고 고내,외측에 각각 설치된 흡열 열교환기(4), 방열 열교환기(5)와, 상기 열전모듈(3)로부터 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 방열팬(6)으로 이루어져 있다.

따라서, 상기와 같은 열전모듈 냉장고는 열전모듈(3)에 적정전압의 전류를 인가하면 고내의 흡열 열교환기(4)가 차가와 지면서 내부공기의 열을 빼앗는 열교환을 이루게 되며, 고내의 공기와 열교환되어 간직한 열은 고외에 설치된 방열 열교환기(5)로 전열되고 이 열은 방열팬(6)에 의해 고외로 강제 배출된다.

상기의 방열과정에서 방열팬(6)에 의한 고외측의 열교환량은 고내의 흡열량에 열전도율의 소비전력을 더하여 방열하게 된다.

즉, 방열 열교환기(5)는 방열팬(6)의 강제대류에 의해 열전달을 시키고 고내측은 자연대류에 의해 공기와 열전달을 하여 고내를 냉각 시키게 된다.

한편, 40ℓ급의 열전모듈 냉장고의 운전율은 90%정도가 되고, 순간 소비전력은 고외온도가 30℃일때를 기준으로 80W정도가 되기 때문에 월간 소비전력량이 52.6kwh/month가 되어 소비전력량은 통상의 간냉식 냉장고 500ℓ급과 동일한 소비전력량이 된다.

이를 수식화하면｛80W×24시간/1일×365일/1년×운전율(0.9)×1KW/1000W｝가 되는데, 단위를 통일하면｛0.08×24×365×0.9×1/12｝가 되므로 이를계산하여 나온 결과는 52.6kwh/month가 된다.

한편 40ℓ급 열전모듈 냉장고의 월간 소비전력량은 대략 1.315kwh/month·ℓ이고, 500ℓ급의 간냉식 보통냉장고의 월간 소비전력량은 0.1kwh/month·ℓ가 되므로 열전모듈 냉장고의 리터당 월간 소비전력량은 기존의 냉장고에 비해 10배가 된다.

이에 따라 열전모듈 냉장고는 냉동효율성에 비해 전력이 필요이상 많이 공급이 되므로 냉장고가 비효율적으로 운영되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 그 목적은 냉장고의 운전률을 줄임으로써 소비전력량을 감소시키기 위한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고내의 온도를 센싱하는 단계와; 상기의 센싱된 고내온도가 설정온도보다 낮으면 냉장고의 운전을 정지시키고, 고내의 온도가 설정온도보다 높으면 방열팬과 열전모듈을 고내의 대류주기에 따라 온, 오프하는 단계와; 상기 열전모듈과 방열팬을 온,오프하는 도중에 고내의 온도가 설정온도보다 낮으면 냉장고의 운전을 정지시키고, 고내의 온도가 설정온도보다 높으면 계속 방열팬과 열전모듈을 일정주기로 온,오프하는 단계를 순차적으로 행함을 특징으로 하는 열전모듈 냉장고의 소비전력 감쇄방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 열전모듈 냉장고를 도시한 측단면도

도 2는 열전모듈을 제어하기 위한 본 발명의 플로우 챠트

도 3은 열원의 주파수와 열전달율의 상관관계를 나타낸 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 온도감지센서 3 : 열전모듈

4 : 흡열 열교환기 5 : 방열 열교환기

6 : 방열팬

이하, 첨부된 도 2 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

고내에 핀이 달린 흡열 열교환기(4), 고외측에 핀이 달린 방열 열교환기(5), 상기 흡열 열교환기(4)와 방열 열교환기(5)의 사이에 설치되는 열전모듈(3)과, 고외측에 상기 열전모듈(3)로부터 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 방열팬(6)을 갖추고 있는 열전모듈 냉장고에 있어서, 고내의 밀폐공간에 있는 냉기중 고온의 냉기는 상부로 상승하고, 저온의 냉기는 하부로 하강하는 자연대류현상이 발생하게 된다.

이때 자연대류는 일정한 주기를 가지고 있으므로 이를 이용하여 고내의 온도가 설정온도보다 높을 경우 상기 열전모듈(3)과 방열팬(6)을 자연대류의 주기에 비례하여 온,오프되도록 함으로써 고내의 열전달을 촉진하여 운전율과 소비전력량을 저감하도록 한 것이다.

이를 위해 고내에 설치된 온도감지센서(2)에 의해 고내의 온도를 센싱하는 단계와; 상기의 온도감지센서(2)에 의해 센싱된 고내온도가 설정온도보다 크면 냉장고의 운전을 정지하고, 고내의 온도가 설정온도보다 작으면 방열팬(6)과 열전모듈(3)을 고내의 자연대류 주기에 따라 온, 오프운전을 하는 단계와; 상기 열전모듈(3)과 방열팬(6)을 온,오프하는 도중에 고내의 온도가 설정온도보다 크면 냉장고의 운전을 정지하고, 고내의 온도가 설정온도보다 작으면 고내의 온도가 설정온도가 될 때까지 계속해서 방열팬(6)과 열전모듈(3)을 일정주기로 온,오프하는 단계를 순차적으로 행하게 된다.

따라서 상기 열전모듈(3)을 특정주기로 온,오프하면 도 3에서와 같이 열전달율이 공진현상으로 대폭상승하게 되는데, 이로 인해 냉장고의 운전율을 종래에 비해 대략 20%정도 줄일 수 있게 됨으로써 월간 소비전력량은 대략 40.9kwh/month정도가 된다.

열전모듈과 방열팬을 일정주기로 온,오프함에 따라 고내 공기의 열전달율을 큰폭으로 상승시킴으로써 단시간내에 고내 부하에 대응하여 운전율을 줄일 수 있음은 물론, 이에 비례하여 소비전력량도 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 온도감지센서에 의해 고내의 온도를 센싱하는 단계와;

   상기의 센싱된 고내온도가 설정온도보다 낮으면 냉장고의 운전을 정지시키고, 고내의 온도가 설정온도보다 높으면 방열팬과 열전모듈을 고내의 대류주기에 따라 온, 오프하는 단계와;

   상기 열전모듈과 방열팬을 온,오프하는 도중에 고내의 온도가 설정온도보다 낮으면 냉장고의 운전을 정지시키고, 고내의 온도가 설정온도보다 높으면 설정온도가 될 때까지 방열팬과 열전모듈을 계속해서 일정주기로 온,오프하는 단계가 순차적으로 이루어짐을 특징으로 하는 열전모듈 냉장고의 소비전력 감쇄방법.

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