KR100545789B1 - 공기조화 냉동장치에서 자동제상 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화 냉동장치에서 자동제상 방법에 관한 것이다. 통상 냉매 증발온도가 0℃이하 일 때 냉동장치의 열교환과정에서 대기중의 수증기가 냉각되면서 증발기의 표면에 수증기가 결빙되어지면서 두꺼운 서리 혹은 얼음 덩어리(이하 결빙체라 함)가 쌓이게 된다. 이러한 결빙체는 기능의 저하 뿐만 아니라 냉동 효율 (에너지 낭비)및 성능이 저하시키는 문제를 초래한다. 본 발명은 증발기의 표면에 결빙체의 착상전·후의 송풍팬 모터(4)의 전류값을 전류계(203, 암페어메터)로 검출하여 마이크로프로세서로 전달하고 마이크로프로세서(200, CPU)에 의해 그 전류값을 설정치와 비교판단하여 그 결과치에 따라 냉동장치(204) 혹은 제상수단(205)을 선택적으로 작동시킴으로서 냉동장치를 가동할 수 있도록 하여 제상작업을 자동적으로 수행할 수 있다.

공기조화기, 냉동장치, 제상장치, 제상방법, 냉장고, 냉동기

Description

공기조화 냉동장치에서 자동제상 방법{AUTOMATIC FROST REMOVING METHOD IN REFRIGERATING MACHINE}

도 1은 종래의 냉동장치의 냉매순환 싸이클을 예시한 공조흐름도,

도 2는 본 발명에 따른 공기조화 냉동장치에서 자동제상장치의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 공기조화 냉동장치에서 자동제상 방법의 플로우챠트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1:응축기 2:증발기

3:콤프레샤 4:송풍기모터

4A:송풍팬 5:팽창변

6:온도계 7:압력계

200:마이크로프로세서(CPU) 202: 액정디스프레이장치

203:전류계 204:냉동장치

205:제상수단 206:증폭기

본 발명은 공기조화 냉동장치에서 자동제상 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 공기조화 및 냉동 분야에서 냉매 또는 브라인의 증발온도가 0℃이하 일 때 증발기에서 발생되는 저온의 냉기가 발산되는 증발기의 표면에 접하는 대기중의 수증기가 결빙되어지면서 증발기 표면에 서리(얼음층)가 두껍게 형성되는데, 이 서리의 결빙에 의해 증발기의 표면이 보온되어지는 작용을 갖게 됨으로 공기와의 열교환효율을 저하시키고 기기의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 에너지 열효율을 저하시키는 문제가 되고 있다.

이와 같이 증발기의 표면에 부착되어진 서리나 혹은 얼음덩어리(이하 결빙체라 함)를 제거하기 위하여 일정시간 운전후 전열이나, 고압가스분사나 살수, 운전정지, 공기분무등의 강제적인 방법을 이용하여 증발기에 부착된 결빙체를 제거해주는 것이 일반적이다.

이처럼, 냉동장치의 운전과정에 발생되어지는 결빙체의 제상작업을 위해 냉동장치의 운전을 중단하거나 별도의 작업이 요구되어져 연속적인 운전이 어렵고 냉동기능의 중단으로 저장물이 해동되는 등 냉동장치의 운전에 영향을 주지 않고 제상작업을 수행할 수 있는 기술의 개발이 요구되어 왔다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해소하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 냉동장치의 증발기 표면에 발생되는 서리나 두껍게 형성되어지는 결빙 체를 자동으로 제거함에 있어 냉동장치의 운전을 중단하지 않는 상태에서 자동으로 결빙체를 제거할 수 있는 냉동장치의 자동제상 방법을 제공하는데 있다.

본 발명을 구현함에 있어 해결하고자 하는 기술적 과제로서는 냉동장치에서 사용자가 일일이 육안으로 결빙상태를 관찰할 필요가 없이 증발기 표면에 결빙체가 응결된 것을 자동적으로 제상되도록 함으로서 냉동장치의 운전을 중단되지 않도록 하는데 그 개발의 주안점이 있으며, 이를 해결함으로서 운전중에 자동으로 서리나 얼음덩어리를 제거하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 냉동장치의 제상작업을 자동으로 구현하기 위한 구체적인 구현방법으로서는

냉동사이클에 의해 순환되어져 0℃ 이하시 냉동장치의 증발기(열교환기)의 표면에 착상되는 결빙요소(서리 혹은 얼음덩어리)를 제거하기 위한 공기조화 냉동장치의 제상방법에 있어서,

냉동장치(204)의 운전중 제상전 상태의 평균전류값과 서리나 얼음덩어리가 증발기 표면에 착상되어 전류값의 변화를 감지하기 위하여 송풍기 모터의 전력선에 전류계를 설치하여 전류치를 검출하는 검출단계와;

검출된 차이값에 따른 전류값을 증폭하여 이를 마이크로프로세서(200)로 전달하여 상기 마이크로프로세서(200)에 의해 냉동장치(204)의 송풍팬모터(4)와 콤프레샤(3)의 전원을 차단하여 작동을 중지시키고 제상수단(205)을 작동시키는 제상단계와;

상기 제상수단(205)의 작동시 일정시간이 경과하면 상기 송풍팬 모터(4)를 작동시켜 상기 전류계(203)에 의해 검출된 송풍팬 모터(4)의 전류값을 상기 마이크로프로세서(200)에 의해 비교판단하여 사용자의 설정범위내인지의 여부를 비교 판단하여 만일 비교 전류값이 설정된 범위 이상인 경우 상기 제상수단(205)이 설정된 일정시간 동안 일정횟수내에서 강제적으로 제상작업을 반복적으로 수행하도록 하되, 만일 전류계(203)의 고장시 저장물이 상하지 않도록 하기 위해 설정된 시간을 초과한 뒤에는 상기 제상수단의 작동이 정지되고 강제로 냉동장치를 가동시키며, 만일 비교전류값이 설정된 범위이하인 경우 냉동장치(204)를 작동시키는 단계로 수행되어진다.

본 발명에 의해서 냉동장치의 운전중 결빙체를 일일히 육안으로 관찰하지 않더라도 전류계를 통하여 평균 전류차를 검출하여 그 전류값을 증폭시킨 뒤 제상수단을 통하여 증발기 표면에 결빙된 결빙체를 제상작업토록 함으로서 제상작업을 자동으로 수행하도록 하여 냉동장치의 운전을 중단되는 일이 없어 저장물의 신선도를 더욱 더 유지시키는데 도움이 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 자동 제상방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면 본 발명에 따른 자동제상장치가 채용된 냉동싸이클을 갖는 냉동장치가 예시적으로 도시되어 있는데, 도면에서 참조번호 3은 냉매를 고온 고압으로 압축하여 토출시키는 콤프레샤이고, 1은 고온고압의 냉매를 냉각시키는 응축 기이며, 2는 냉매가 급속히 기화되어지면서 주변의 공기와 열교환되어지는 증발기이고, 3은 고온고압으로 냉매를 펌핑시키는 콤프레샤이며, 4는 송풍기 모터 및 4A는 송풍팬이고, 5는 팽창변이며, 6은 냉매 순환파이프상에 설치되어 온도를 검출하는 온도계이고, 7은 증발기에서 배출되는 냉매압을 검출하는 압력계이다. 미설명 부호 203는 전류계이고 205는 제상수단이다.

도 2에는 본 발명에 따른 자동 제상장치를 나타낸 구성도가 예시적으로 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 제상방법에 따른 플로우 챠트가 도시되어 있는데, 본 발명에 따른 자동 제상방법은 냉동사이클에 의해 순환되어져 냉매의 증발온도가 0℃ 이하시 냉동장치의 증발기(열교환기)의 표면에 착상되는 결빙요소(서리 혹은 얼음덩어리)를 제거하기 위한 공기조화 냉동장치의 제상방법에 있어서,

냉동장치(204)의 운전중 제상전 상태의 평균전류값과 서리나 얼음덩어리가 증발기(2) 표면에 착상되어 전류값이 증가하였을 때 그 비교값이 0.3A∼0.7A의 차이를 나타내는 경우 그 차이값을 전류계(203, 암페어메터)로 검출하는 검출단계와;

검출된 차이값에 따른 전류값을 증폭하여 이를 마이크로프로세서(200)로 전달하여 마이크로프로세서에 의해 냉동장치의 송풍팬 모터(4)와 콤프레샤(3)의 전원을 차단하여 작동을 중지시키는 제상단계와;

상기 제상수단의 작동시 일정시간이 경과하면 송풍팬 모터(4)이 작동시켜 상기 전류계(203)에 의해 검출된 송풍팬 모터(4)의 전류값을 상기 마이크로프로세서(200)에 의해 비교판단하여 사용자의 설정범위내인지의 여부를 비교판단하여 만일 비교전류값이 설정된 범위이상인 경우 일정시간 동안 강제적으로 제상수단을 반복적으로 작동되도록 하고, 만일 비교전류값이 설정된 범위이하인 경우 냉동장치를 작동시킴으로서 구현되어진다.

본 발명의 바람직한 실시예는 기본적으로 통상적인 냉동장치에 채용되어지는 것인 바 일반적인 냉동장치의 운전상태를 먼저 살펴보고 그 운전에 따른 상황에 본 발명의 적용예를 설명한다.

아래의 표 1은 통상적인 냉동장치의 구성요소에 따른 운전상황을 나타낸 것이다.

냉동기 용량 10R/T 강제 대류식 증발기 팬 전동기 0.4㎾ 경우		단상일 때	삼상일 때
송풍기 최초풍량	47 ㎥/min	2.4A	1.7A
서리 두께 6㎜일 때	40 ㎥/min	2.8A	2.0A
서리 두께 9㎜일 때	34 ㎥/min	3.1A	2.2A

위 표1에서 통상적인 종래의 냉동기에서 송풍팬의 출력은 단상전류와 삼상전류를 사용하는 경우에 그 전류값이 달리 나타나게 되는데 송풍기의 최초 풍량이 47㎥/min 때 단상전류는 2.4A에서 결빙체(서리)의 착상두께가 6㎜인 경우 전류는 2.8A, 결빙체의 착상두께가 9㎜인 경우에는 3.1A로서 0.3A∼0.7A의 전류차가 발생하게 되는 것을 알 수 있다.

참고로, 송풍팬(4a)은 냉동실 혹은 냉장실의 설정온도에 도달될 때까지 냉동장치(204)가 작동되지만 증발기(표면에 서리가 결빙되어지면 열교환효율이 떨어지게 됨으로 이를 실내의 온도에 도달되어지도록 송풍팬(4a)의 풍압이 증가함으로 전류값이 상승하게 된다.

이러한 전류값의 차이는 현재 보급되고 있는 모든 냉동장치에서 동일하게 나타나지는 않으나 제상전과 제상후의 전류차가 발생된다. 따라서, 그 전류차를 검출하기 위하여 송풍팬 모터의 전력선에 전류계(암페어미터)를 설치하여 제상전·후의 전류차를 검출하도록 하였고 검출된 전류차를 증폭기(206)를 통하여 증폭시킨 뒤 이를 통하여 제상수단(205)에 제상출력신호를 제공함으로 제상작업이 수행되도록 한다.

제상수단(205)의 일 예는 전열식, 고압가스식, 살수식, 정지식, 공기분무식등이 활용된다.

한편, 제상종료명령은 타이머에 의한 일정시간 동안 제상수단(205)을 강제적으로 운전되도록 하여 제상작업을 수행하거나 혹은 증발기 출구측에 제상전·후의 온도나 압력을 센서로 감지하여 그 감지된 값을 기준으로 제상작업을 강제적으로 수행하도록 하거나 제상수단(205)의 작동을 중지시키고 다시 정상적인 냉동장치(냉동사이클)의 작동이 이루어지도록 한다.

상기한 일련의 공정을 보다 구체적으로 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른 냉동장치의 제상장치의 구성을 예시한 구성도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 따른 냉동장치의 제상작업에 따른 플로우 챠트가 도시되어 있는데, 도 2의 도면에서, 참조번호 101은 제상장치의 외부표면에 설치된 액정디스프레이장치(202)에 전류계(203)에 의해 검출된 검출값을 나타내는 표시단계로서, 냉동장치(204)의 작동시 송풍팬(4A)의 작동에 따른 초기전류값을 전류계(203)를 통하여 검출하는 단계이다.

참조번호 102는 전술한 바와 같이 냉동장치의 평균전류차의 범위를 설정하는 단계로서 본 발명에서는 상기한 바와 같이 0.3∼0.7A의 범위차로 설정한 것으로 가정하여 설명되어질 것이다.

103은 냉동장치(204)의 가동단계로서, 냉동장치(204)의 냉동싸이클에 의해 냉기의 열교환이 이루어지는 과정이다.

104는 상기 냉동장치(204)의 가동단계(103)시 증발기의 표면에 결빙체가 착상되기 시작하여 송풍기 모터(4)의 전류치가 상기 102단계에서 설정한 범위 이상인지 여부를 전류계(203, 도 1참조)지속적으로 검출하여 마이크로프로세서(200, CPU)로 전달하는 단계이다.

105는 전류계(203)에 의해 검출되어진 전류치와 102단계에서 설정한 전류차 범위에 도달하였는지 여부를 비교판단하는 단계로서, 제상전과 착상후 송풍팬 모터(4)의 전류값의 차이가 0.3∼0.7A의 범위 이상인지의 여부를 판단하는 단계(105)이다.

상기한 102단계는 마이크로 프로세서(200, CPU)전류차의 범위를 미리 설정하게 되면 전류차 설정은 별도로 수행하는 단계를 생략하거나 102단계를 더 포함시킬 수도 있다. 만일 102단계를 더 추가적으로 구성시킬 경우 사용자가 전류값(제상두께의 범위)의 차이를 조절할 수 있는 작용효과가 있으므로 도 2에 도시된 바와 같이 전류값 입력(201)의 단계를 더 포함시키는 것이 바람직하다.

106단계는 마이크로프로세서(200)의 비교판단치가 상기한 102단계 혹은 마이크로프로세서에 설정한 전류차 영역 혹은 그 이상인 경우 송풍팬 모터(4) 및 콤프레샤(3)에 가해지는 전원을 차단하는 단계로서 제상시 냉동장치의 가동을 중지하여 절전효과를 꾀하기 위한 것이다.

107단계는 제상수단이 일정시간동안 혹은 설정된 전류차 범위 혹은 마이크로프로세서(200)에 설정된 범위이내에서 가동되어지고 정지하는 단계로서, 증발기(2)의 표면에 착상되어진 결빙체를 제상수단(205)을 통해 제상작업을 수행하게 된다.

108단계는 제상수단의 정지이후 제상수가 비산되지 않도록 송풍팬 모터(4)의 작동을 일정시간 예를 들면 약 3분∼5분정도 지연시킨 뒤 송풍팬(4A)을 재가동시켜 증발기(3) 표면을 건조시키는 작업을 수행하도록 하는 단계이다.

제상수가 비산되거나 충분히 건조되지 않는 경우 냉동장치의 작동시 결빙현상히 빨라지는 문제가 있기 때문에 이를 방지하기 위한 것이다.

109단계는 전류계(203)가 검출한 검출치를 마이크로프로세서(200)에 전달한 전류치를 비교판단하여 설정치 이상인 경우에는 106단계(송풍팬 모터 및 콤프레샤 정지)를 수행하여 재수행하게 되는 단계로서, 마이크로프로세서(200)에 그 반복횟수를 3회 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 이는 전류계(203)의 고장시 불필요한 제상작업을 줄이기 위한 것이다.

만일 마이크로프로세서의 비교판단결과치가 설정치 범위 이하인 경우에는 상기한 103단계인 냉동장치 운전모드를 수행하도록 한다.

110단계는 상기한 109단계에서 마이크로프로세서에 의해 비교판단한 결과가 설정치 이상인 경우, 제상수단(205)의 작동시간은 일정시간 동안 이루어지도록 예를 들어 10∼20분내에서 이루어지도록 시간을 설정하는 것이 바람직하다. 그와 같은 이유는 전류계(203)의 고장시 불필요하게 제상작업이 반복되어지지 않도록 하기 위한 것이다.

아울러, 상기의 전류계(203)는 사용중 고장으로 인하여 그 검출치가 신뢰할 수 없는 즉, 전류계(203)의 고장을 대비하여 마이크로프로세서(200)에 일정한 시간을 설정하거나 제상횟수를 제한함으로서 불필요한 제상작업이 이루어지지 않도록 함으로서 저장물의 신선도가 떨어지지 않도록 하는 작용을 부여하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 냉동장치의 자동제상방법은 냉동장치에서 증발기의 표면에 결빙되어지는 서리 혹은 얼음층을 자동으로 제상하여 줌으로서 냉동장치의 운전을 중단없이 가동시킬 수 있을 뿐만 아니라 사용자가 일일이 결빙상태를 확인해야 하는 번거로움이 없다.

이외에도 냉동, 냉장 또는 실내의 제상 전·후 온도편차가 감소하여 저장품의 신선도가 유지되고, 장기 보존도 가능해졌으며, 일정시간 운전 후 강제로 제상하는 경우보다 제상 횟수가 감소되어 에너지 절약 효과가 우수하며, 제상횟수도 감소되어 설비의 운전효율이 증가한다.

이와 같이 검출된 운전전류차를 증폭하여 자동적으로 수행되는 제상수단으로는 전열식, 고압가스분무식, 살수식, 운전정지식, 공기 분무식 등 어떠한 방법에도 설비를 교체하거나 보수 하지 않고 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (3)

1. 냉동사이클에 의해 순환되어져 냉매의 증발온도가 0℃ 이하시 냉동장치의 증발기(열교환기)의 표면에 착상되는 결빙요소(서리 혹은 얼음덩어리)를 제거하기 위한 공기조화 냉동장치의 제상방법에 있어서,

   냉동장치(204)의 운전중 제상전 상태의 평균전류값과 서리나 얼음덩어리가 증발기 표면에 착상되어 전류값의 변화를 감지하기 위하여 송풍기 모터의 전력선에 전류계를 설치하여 제상전과 제상후의 전류치를 검출하는 검출단계와;

   검출된 제상전과 제상후의 전류치의 차이값을 증폭기(206)를 통하여 증폭하고, 증폭된 전류 차이값의 신호를 마이크로프로세서(200)로 전달하여 설정된 전류 차이값에 도달한지 여부를 판단하여 도달하지 않은 경우 냉동장치(204)를 작동시키고, 도달한 경우 상기 마이크로프로세서(200)가 냉동장치(204)의 송풍팬모터(4)와 콤프레샤(3)의 전원을 차단해 작동을 중지시키고 제상수단(205)을 작동시키는 제상단계와;

   상기 제상수단(205)의 정지이후 제상수가 비산되지 않도록 송풍팬 모터(4)의 작동을 일정시간 지연시킨 뒤 송풍팬(4A)을 재작동시켜 증발기(3) 표면을 건조시키고, 상기 전류계(203)에 의해 검출된 송풍팬 모터(4)의 전류값을 상기 마이크로프로세서(200)에 의해 비교판단하여 사용자의 설정범위내인지의 여부를 비교 판단하여 만일 비교 전류값이 설정된 범위 이상인 경우 상기 제상수단(205)이 설정된 일정시간 동안 일정횟수내에서 강제적으로 제상작업을 반복적으로 수행하도록 하되, 만일 전류계(203)의 고장시 저장물이 상하지 않도록 하기 위해 설정된 시간을 초과한 뒤에는 상기 제상수단의 작동이 정지되고 강제로 냉동장치를 가동시키며, 만일 비교전류값이 설정된 범위이하인 경우 냉동장치(204)를 작동시키는 단계로 수행되어지는 것을 특징으로 하는 공기조화 냉동장치에서 자동제상 방법.
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