KR101370291B1

KR101370291B1 - 냉장설비 온도제어 시스템

Info

Publication number: KR101370291B1
Application number: KR1020120125250A
Authority: KR
Inventors: 안병진
Original assignee: 주식회사 에이포텍
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2014-03-05

Abstract

본 발명은 냉장설비 도어의 잦은 개방으로 인한 냉각장치의 과부하를 줄여 에너지 효율을 높일 수 있는 온도 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉장설비 내부 일측에 설치되어 액체가 수용되는 용기와, 상기 용기 내측 액체에 잠입되도록 설치되어 상기 액체의 온도를 검출하는 센서를 포함하는 온도 검출부와, 상기 온도 검출부의 센싱값을 전송받고, 상기 센싱값이 기설정된 온도값보다 높을 때에는 냉장설비 도어 오픈상태로 판단하고, 용기 내의 액체가 기설정된 온도값 이하로 유지되도록 냉각장치를 가동시키기 위한 제어신호를 발생시키는 온도 컨트롤러를 포함하여 제공된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 냉장설비 내부 냉기를 냉장설비 내에 설치된 온도센서가 감지하는 것이 아니라 냉장설비 내부에서 일정시간 냉기가 열교환된 액체의 온도변화값을 감지하여 냉장설비 도어의 잦은 개방으로 인한 냉각장치의 과부하를 줄여 에너지 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 액체의 온도를 센싱하는 온도 검출부와는 별도로 냉장설비 내부 대기온도를 센싱하는 온도센서를 설치하여 온도 검출부와 온도센서의 센싱값의 편차를 고려하여 냉각장치를 구동시켜, 짧은 시간동안 냉장설비 도어의 잦은 개방으로 인한 냉기손실을 보상하여 냉장설비 내부에 저장된 음식물의 신선도가 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

냉장설비 온도제어 시스템{TEMPERATURE CONTROL SYSTEM OF REFRIGERATING EQUIPMENT}

본 발명은 냉장설비 도어의 잦은 개방으로 인한 냉각장치의 과부하를 줄여 에너지 효율을 높일 수 있는 온도 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉장설비 내부 대기와의 직접적인 접촉이 차단되도록 용기 내부의 액체에 잠입되어 용기에 수용된 액체의 온도를 센싱하여, 센싱된 온도값이 기설정된 온도값보다 높을 때에만 냉장설비 도어의 개방상태로 판단하여 냉각장치가 구동되도록 하는 냉장설비 온도제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 냉장설비는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 냉동실(100)과 냉장실(200) 및 컨덴싱유닛(310)이 설치된 기계실(300)로 구분된다.

냉동실(100)과 냉장실(200)에는 열교환을 위한 증발기(110)와, 이 증발기(110)로부터 발생한 냉기를 유동시켜 주기 위한 냉각팬(120)과, 고내 온도를 감지하기 위한 온도센서(150) 등으로 구성되어 있다.

이와 같은 종래의 냉장설비는 증발기(110)에서 냉각된 냉기가 냉각팬(120)의 회전에 의해 냉동실(100) 및 냉장실(200)로 공급되어 고내를 순환한다. 냉동실(100) 및 냉장실(200)에 유입된 냉기는 온도센서(150)에 의해 온도가 감지되어 상기 냉장실(200)의 경우 대략 3±2℃의 설정온도, 냉동실(100)의 경우 -20±2℃의 설정온도에 도달될 때까지 압축기(311)가 지속적으로 가동된다.

결국, 종래의 냉장, 냉동실 온도기준 온도제어방식의 냉장설비는 냉동실(100) 및 냉장실(200)의 온도가 설정온도에 도달하여 상기의 설정온도를 유지하기 위해 압축기(310)가 가동된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 냉장설비는 도어(400)의 잦은 개방으로 인한 일시적인 냉기손실을 고내의 온도센서(150)가 감지하여 압축기(311)를 반복적으로 재가동시켜 과부하로 인한 전력손실이 발생된다.

따라서, 이러한 종래 냉장설비 온도제어 시스템의 불합리한 점을 극복하고 합리적인 온도검출방법을 통해 압축기의 과부하를 줄이고 냉장설비 내부의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 냉장설비 온도제어 시스템에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 냉장설비 도어의 잦은 개방으로 인한 일시적인 냉기손실을 고내의 냉장설비 온도센서가 감지하는 것이 아니라 냉장설비 내부에서 일정시간 냉기가 열교환된 액체의 온도변화값을 감지하여 냉기를 제어하도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 냉장설비 내부 일측에 설치되어 액체가 수용되는 용기와, 상기 용기 내측 액체에 잠입되도록 설치되어 상기 액체의 온도를 검출하는 센서를 포함하는 온도 검출부와, 상기 온도 검출부의 센싱값을 전송받고, 상기 센싱값이 기설정된 온도값보다 높을 때에는 냉장설비 도어 오픈상태로 판단하고, 용기 내의 액체가 기설정된 온도값 이하로 유지되도록 냉각장치를 가동시키기 위한 제어신호를 발생시키는 온도 컨트롤러를 포함하여 제공된다.

아울러, 냉장설비 내부 일측에 적어도 하나 설치되어 고내의 온도를 검출하는 온도센서를 더 포함하여, 상기 온도 컨트롤러에서는 상기 온도 검출부의 센싱값과, 상기 온도센서의 센싱값을 비교하여 온도 편차값이 기설정 편차값보다 높을 때에는, 상기 센싱값의 편차가 기설정값 이하로 유지되도록 냉각장치를 가동시키기 위한 제어신호를 발생시킨다.

아울러, 먼저 상기 온도 검출부의 센싱값과 기설정된 온도값을 비교하여 센싱값이 기설정된 온도값보다 높게 판정되면 냉각장치 제어신호를 발생시키고, 상기 온도 검출부의 센싱값이 기설정된 온도값 이하이면 상기 냉각장치 제어신호를 발생시키지 않고, 상기 온도센서와 온도 검출부의 온도 편차값과 기설정된 편차값을 비교하여 상기 온도센서와 온도 검출부의 온도 편차값이 기설정된 편차값보다 크게 판정되면 냉각장치 제어신호를 발생시킨다.

그리고 상기 온도 컨트롤러와 양방향 통신하여 온도 컨트롤러를 원격지에서 제어하는 제어부를 더 포함하여 제공된다.

또한, 상기 냉장설비는 냉장실과 냉동실로 이루어지고, 상기 냉장실과 냉동실에 각각 온도 검출부가 별도로 설치되며, 상기 냉장실에서 온도 검출부의 액체는 물이고, 상기 냉동실에는 액체가 기름인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 용기의 일측에는 액체를 보충하기 위한 개공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 냉장설비 내부 냉기를 냉장설비 내에 설치된 온도센서가 감지하는 것이 아니라 냉장설비 내부에서 일정시간 냉기가 열교환된 액체의 온도변화값을 감지하여 냉장설비 도어의 잦은 개방으로 인한 냉각장치의 과부하를 줄여 에너지 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 액체의 온도를 센싱하는 온도 검출부와는 별도로 냉장설비 내부 대기온도를 센싱하는 온도센서를 설치하여 온도 검출부와 온도센서의 센싱값의 편차를 고려하여 냉각장치를 구동시켜, 짧은 시간동안 냉장설비 도어의 잦은 개방으로 인한 냉기손실을 보상하여 냉장설비 내부에 저장된 음식물의 신선도가 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 냉장설비의 내부구조를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 냉장설비의 냉기순환구조를 도시한 종단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 냉장설비 온도제어 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 온도 검출부의 상세구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 냉장설비 온도제어 시스템의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 제 일시시예에 따른 냉장설비 온도제어 순서를 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장설비 온도제어 시스템의 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장설비 온도제어 순서를 도시한 흐름도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 냉장설비 온도제어 시스템의 구성을 나타낸 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 온도 검출부의 상세구성을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 냉장설비 온도제어 시스템의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 냉장설비 온도제어 시스템은 냉장설비 내측에 도어와 근접한 위치에 설치되는 온도 검출부(10)와, 온도 검출부(10)에서 검출된 온도값에 따라 냉장설비 내부 온도를 제어하는 온도 컨트롤러(20)를 포함한다.

온도 검출부(10)는 내부에 액체(12)가 수용되는 용기(11)와, 용기(11) 내측 액체(12)에 잠입되도록 설치되어 액체(12)의 온도를 검출하는 센서(13)를 포함한다.

여기서 용기(11)는 외부 온도에 민감하게 반응하도록 열전도율이 높은 플라스틱 재질로 이루어짐이 바람직하다. 또한, 용기(11)는 냉장설비 내부 일측에 설치되는 탈부착렉(미도시)에 의해 탈부착 가능하도록 설치된다.

온도 검출부(10)는 냉장실과 냉동실로 이루어지는 냉장설비에서는 각각 별도로 설치되며, 이때에 용기(11) 내부에 수용되는 액체(12)는 냉장실에서는 일반적으로 물로 이루어지고, 냉동실에서는 빙점이 물보다 낮은 기름으로 이루어짐이 바람직하다.

또한, 냉장실에서 주로 사용되는 매질로서 물은 장시간 보관에 의해 증발되는 경우가 발생되어, 용기(11) 상단부 일측에는 물을 보충하기 위한 개공이 별도로 형성된다.

그리고 용기(11) 내측 액체(12)에 잠입되도록 설치되는 센서(13)는 주변 액체(12)의 온도를 센싱하여 온도 컨트롤러(20)에 전송한다.

온도 컨트롤러(20)는 온도 검출부(10)에서 전송받은 온도값과 사용자에 의해 기설정된 온도값을 비교하여 기설정된 온도값보다 온도 검출부(10)에서 센싱된 온도값이 높은 경우 이를 냉장설비 도어의 개방상태로 인식하고, 냉각장치(30) 가동을 위한 제어신호를 발생시켜 냉각장치(30)를 구동시킨다.

아울러, 온도 컨트롤러(20)에서 기설정되는 온도값은 가정용 소형 냉장설비의 경우, 사용자가 직접 온도 컨트롤러(20)를 조작하여 온도값을 미리 설정할 수 있으며, 산업용 대형 냉장설비의 경우에는 온도 컨트롤러(20)와 양방향 통신을 통해 원격지에서 온도 컨트롤러(20)를 제어할 수 있는 제어 단말기가 포함된 제어부(40)가 별도로 포함되며, 상기 제어부(40)는 서버와 원격통신하여 데이터의 저장 및 제어등을 수행하게 된다.

상기의 냉각장치(30)는 압축기(31)와 증발기(32) 및 냉각팬(33)을 포함하는 종래 기술로서 자세한 설명은 생략하도록 한다.

아래에서는 본 발명에 따른 냉장설비 온도제어 시스템에 의한 온도제어 방법을 도면을 통해 자세히 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 제 일시시예에 따른 냉장설비 온도제어 순서를 도시한 흐름도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 냉장설비 온도제어 시스템은 먼저 사용자가 희망하는 냉장설비 온도를 온도 컨트롤러(20)를 통해 설정하고, 온도 검출부(10)에서 센싱되는 센싱값이 온도 컨트롤러(20)에서 기설정값에 도달하도록 냉각장치(30)를 가동시키고, 기설정값에 도달하게 되면 냉각장치(30)를 가동정지시킨다.(S60)

그런 다음, 일정시간 간격으로 온도 검출부(10)에서는 내부에 수용되는 액체(12)의 온도를 검출(S61)하여 센싱값을 온도 컨트롤러(20)에 전송한다.(S62)

온도 컨트롤러(20)에서는 온도 검출부(10)에서 센싱된 온도값과 기설정된 온도값을 비교(S63)하여 센싱된 온도값이 기설정된 온도값 이하로 판정되면 다시 압축기(31) 가동정지상태(S60)에서 온도검출을 재차 시행하고, 센싱된 온도값이 기설정된 온도값을 초과하게 되면 온도 컨트롤러(20)에서 압축기(31) 가동신호를 발생(S64)시켜 압축기(31)가 구동되도록 한다(S65). 그리하여 증발기(32)를 통해 열교환된 냉기가 냉각팬(33)을 통해 다시 냉장설비 내부에 유입된다.

그리고 온도 검출부(10)에서 재차 온도값을 센싱하여 기설정값과 비교하여 온도 검출부(10)에서 센싱된 온도값이 기설정값을 초과하면 지속적으로 압축기(31)를 구동시키고, 액체(12)의 온도가 기설정값 이하로 떨어지면 압축기(31)를 가동정지하게 된다.

여기서 온도 컨트롤러(20)는 제어방식에 따라 On-Off 제어용 온도 컨트롤러(20)와 PID 제어용 온도 컨트롤러(20)로 구분되며, 본 발명에서는 On-Off 제어용 온도 컨트롤러(20)와 PID 제어용 온도 컨트롤러(20) 모두 사용가능하다.

여기서 PID 제어용 온도 컨트롤러(20)는 On-Off 제어용 온도 컨트롤러(20)가 원하는 온도를 기준으로 해서 On/Off동작만을 반복함으로써 생기는 온도오차를 줄여 전력소모를 절감할 수 있는 컨트롤러로서, 기설정된 온도값에 거의 도달하게 되면 송풍팬 모터의 구동속도를 늦추고, 기설정된 온도값에 훨씬 못미치면 송풍팬 모터의 구동속도를 빠르게 하여 냉기 공급이 활발하게 이루어지도록 한다.

이와 같이 종래에는 냉장설비 도어의 개방에 의한 일시적인 냉기손실을 회복하기 위해서 불필요하게 압축기(31)가 자주 구동하게 되나, 본 발명에서는 상기와 같이 냉장설비 내부의 공기온도를 검출하는 것이 아니라, 일정시간 동안 냉장설비 내부에서 열교환된 액체(12)의 온도를 센싱하여, 그 센싱된 값이 기준설정값보다 높을때에만 냉장설비의 개방상태로 판단하고, 이에 따라 냉기손실을 회복하기 위해 압축기(31)를 구동하게 된다.

아래에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장설비 온도제어 시스템에 관하여 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장설비 온도제어 시스템의 블럭도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장설비 온도제어 순서를 도시한 흐름도이다.

짧은 시간동안 냉장설비 도어를 자주 개방하게 되면 내부 냉기손실이 매우 크지만, 온도 검출부(10)의 액체(12)는 냉장설비 내부 냉기와 열교환되기 위한 일정시간이 필요하게 되어 압축기(31)의 가동시간이 그만큼 늦어져 냉장설비 내부에 저장된 음식물의 신선도가 저해될 있다.

이에 본 발명의 다른 실시예에서는 냉장설비 내부 일측에 적어도 하나 이상 설치되어 고내의 대기온도를 검출하는 온도센서(50)를 더 포함하여, 온도 컨트롤러(20)에서 기설정된 온도값보다 온도 검출부(10)에서 검출된 온도값이 낮더라도 온도 검출부(10)에서 검출된 온도값과, 온도센서(50)에서 검출된 온도값의 편차를 판단하여 일정 이상으로 편차가 발생되면 온도 컨트롤러(20)에서 압축기(31) 가동신호를 발생시키도록 한다.

실예를 들어 더욱 자세히 설명하자면, 냉장실 내부 온도를 온도 컨트롤러(20)에서 4℃로 설정하고, 온도 검출부(10)와 온도센서(50)의 최대 온도편차값을 1℃로 설정한 상태에서 온도 검출부(10)에서 용기(11)내에 수용된 액체(12)의 온도를 검출한 결과 3.9℃이고, 온도센서(50)에서 고내의 대기온도를 검출한 결과 5.5℃로 검출(S81)되었다고 할 경우, 먼저 각 센싱값을 온도 컨트롤러(20)에 전송하여(S82), 온도 검출부(10)에서 측정된 온도(3.9℃)와 온도 컨트롤러(20)에서 기설정된 온도값(4℃)을 비교(S83)한 결과 온도 검출부(10)의 온도값이 기설정값보다 낮은 것으로 판정되어 압축기(31) 가동 신호를 발생시키지 않고(S84), 그 다음으로 온도 검출부(10)와 온도센서(50)의 온도편차값(1.6℃)과 기설정된 온도편차값(1℃)을 비교(S85)하게 되면, 온도 검출부(10)와 온도센서(50)의 온도편차값이 더 크게 판정되어 온도 컨트롤러(20)에서 압축기(31) 가동신호를 발생(S86)시키게 된다.

이때에, 상기와 달리 온도 검출부(10)와 온도센서(50)의 온도편차값이 기설정된 온도편차값보다 작은 것으로 판정되면 압축기(31)가 가동정지된 상태에서 재차 온도를 검출하게 된다.

또한, 온도 검출부(10)에서 검출된 센싱값이 기설정된 온도값보다 높게 판정되면, 온도 검출부(10)와 온도센서(50)간의 온도편차값을 판정할 필요없이 바로 압축기(31) 가동 신호를 발생시키게 된다.

또한, 다른 실시예에서는 온도센서(50)를 복수개 설치하여 각 센서(13)에서 검출된 온도값을 비교하여 일정이상으로 온도편차가 발생되는 온도센서(50)를 불량으로 판정하고, 나머지 온도센서(50)의 평균값으로 온도 검출부(10)에서 검출한 온도값과 편차를 비교할 수도 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허등록청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 온도 검출부 11 : 용기
12 : 액체 13 : 센서
20 : 온도 컨트롤러 30 : 냉각장치
31 : 압축기 32 : 증발기
33 : 냉각팬 40 : 제어부
50 : 온도센서

Claims

냉장설비 내부 일측에 설치되어 액체가 수용되는 용기와, 상기 용기 내측 액체에 잠입되도록 설치되어 상기 액체의 온도를 검출하는 센서를 포함하는 온도 검출부와;
상기 온도 검출부의 센싱값을 전송받고, 상기 센싱값이 기설정된 온도값보다 높을 때에는 냉장설비 도어 오픈상태로 판단하고, 용기 내의 액체가 기설정된 온도값 이하로 유지되도록 냉각장치를 가동시키기 위한 제어신호를 발생시키는 온도 컨트롤러를; 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장설비 온도제어 시스템.
제 1항에 있어서,
냉장설비 내부 일측에 적어도 하나 설치되어 고내의 온도를 검출하는 온도센서를 더 포함하여,
상기 온도 컨트롤러에서는 상기 온도 검출부의 센싱값과, 상기 온도센서의 센싱값을 비교하여 온도 편차값이 기설정 편차값보다 높을 때에는, 상기 센싱값의 편차가 기설정값 이하로 유지되도록 냉각장치를 가동시키기 위한 제어신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 냉장설비 온도제어 시스템.
제 2항에 있어서,
먼저 상기 온도 검출부의 센싱값과 기설정된 온도값을 비교하여 센싱값이 기설정된 온도값보다 높게 판정되면 냉각장치 제어신호를 발생시키고,
상기 온도 검출부의 센싱값이 기설정된 온도값 이하이면 상기 냉각장치 제어신호를 발생시키지 않고, 상기 온도센서와 온도 검출부의 온도 편차값과 기설정된 편차값을 비교하여 상기 온도센서와 온도 검출부의 온도 편차값이 기설정된 편차값보다 크게 판정되면 냉각장치 제어신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 냉장설비 온도제어 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 온도 컨트롤러와 양방향 통신하여 온도 컨트롤러를 원격지에서 제어하는 제어부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 냉장설비 온도제어 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 냉장설비는 냉장실과 냉동실로 이루어지고, 상기 냉장실과 냉동실에 각각 온도 검출부가 별도로 설치되며,
상기 냉장실에서 온도 검출부의 액체는 물이고, 상기 냉동실에는 액체가 기름인 것을 특징으로 하는 냉장설비 온도제어 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 용기의 일측에는 액체를 보충하기 위한 개공이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장설비 온도제어 시스템.