KR101373568B1 - 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기설정된 주기로 제상 운전을 수행하면서 증발기 코일의 온도를 측정하여 자동 제상 여부를 판단하고, 자동 제상 조건이 되면 제상 운전을 수행할 수 있도록 하는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 증발기 내에 설치되어 증발기 내의 온도를 측정하는 제1온도 센서; 응축기와 상기 증발기 사이에 설치되어, 응축기에서 응축된 저온 고압의 액체 냉매를 팽창시켜 저온 저압의 액체 냉매로 만들어 상기 증발기로 유입시키는 팽창 밸브; 상기 증발기 내에 달라붙은 성에를 제거하는 제상 히터; 및 기설정된 시간을 주기로 상기 팽창 밸브와 제상 히터를 제어하여 제상 운전을 수행하고, 제상 운전을 수행하는 동안 상기 제1온도 센서를 통해 측정된 증발기 내의 온도가 기설정된 제1제상 종료 온도가 되면 상기 팽창 밸브와 제상 히터를 제어하여 제상 운전을 종료하는 제어부를 포함하여 이루어지는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치에 있어서, 증발기 코일에 설치되어 증발기 코일의 온도를 측정하는 제2온도 센서를 더 포함하여 이루어지고, 상기 제어부는, 기설정된 주기로 제상 운전을 수행하면서, 상기 제2온도 센서를 통해 측정된 상기 증발기 코일의 온도에 의거하여 자동 제상 여부를 판단하고, 상기 증발기 코일의 온도가 자동 제상 조건을 만족하면, 상기 증발기 코일의 온도가 기설정된 제2제상 종료 온도가 될 때까지 상기 팽창 밸브의 개도를 단계별로 감소시키는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명은 일정 시간을 주기로 제상 운전을 수행하면서, 증발기 코일의 온도를 측정하여 코일의 온도가 자동 제상 조건을 만족하면 제상 운전을 수행하여 증발기에 적상된 성에를 실시간 제거할 수 있게 된다.

Description

냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING DEFROST OF REFRIGERATION AND FREEZING SYSTEM}
본 발명은 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 기설정된 주기로 제상 운전을 수행하면서 증발기 코일의 온도를 측정하여 자동 제상 여부를 판단하고, 자동 제상 조건이 되면 제상 운전을 수행할 수 있도록 하는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 냉장 및 냉동 시스템의 구성을 개략적으로 보인 도면으로, 기체 상태의 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(10)와, 압축기(10)로부터 압축된 기체 상태의 냉매를 액체 상태로 응축하는 응축기(20)와, 액화된 냉매를 저온 저압의 상태로 변환시키는 온도식 팽창 밸브(30)와, 온도식 팽창 밸브(30)로부터 저온 저압으로 액화된 냉매를 기화시키기 위해 증발 잠열을 흡수함으로써 주위의 공기를 냉각시키는 증발기(40)를 포함하여 이루어진다.
이와 같이 이루어지는 종래 냉장 및 냉동 시스템은 압축-응축-팽창-증발의 사이클을 반복적으로 수행하여 냉매의 열교환 작용에 의해 냉기를 지속적으로 생성하고, 생성된 냉기는 냉장 및 냉동 시스템을 순환하여 냉장 및 냉동 시스템 내를 냉각시킨다.
한편, 냉장 및 냉동 시스템을 순환하는 동안에 더워진 냉기는 다시 증발기(40)로 복귀되면서 열을 빼앗기는 열교환 작업을 반복하게 된다.
이때, 냉장 및 냉동 시스템을 순환하는 냉기는 습기를 함유한 상태에서 증발기(40)로 복귀하게 되고, 냉기에 함유된 습기는 매우 낮은 온도의 증발기(40)를 통과할 때, 증발기(40) 표면에 성에의 형태로 달라붙게 된다.
이와 같이, 증발기(40) 표면에 성에가 달라붙게 되면, 증발기(40)의 열교환 효율은 떨어지고, 냉장 및 냉동 시스템의 가동 시간이 길어져서 냉장 및 냉동 시스템의 소비전력이 상승하게 된다.
종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 도 2에 도시하는 바와 같이, 일정 시간을 주기로 제상 히터(50)를 가동하여 증발기(40)에 달라붙은 성에를 제거한다. 즉, 제어부(80)는 냉각 운전 중 설정된 제상 간격 주기가 되면, 제상 운전 신호를 출력하여 시스템 배관에 연결된 솔레노이드 밸브(60)를 닫고 제상 히터(50)를 턴온(Turn On)시켜 제상 운전을 수행하고, 설정된 제상 운전 시간 동안 제상 종료 온도 센서(70)를 통해 측정한 증발기(40)의 온도가 제상 종료 온도가 되면 제상 운전을 종료하고 제수 운전을 한다.
제수 운전시에는 제상 히터(50)를 턴오프(Turn Off)하고 제수 시간이 종료되면 정상적인 냉각 운전 모드로 복귀되어 운전한다.
이와 같이, 일정 시간을 주기로 제상 히터(50)를 가동하여 증발기(40)에 달라붙은 성에를 제거하는 방법은, 냉장 및 냉동 시스템의 설치 환경이 좋을 경우에는 문제없이 운전이 되나, 장마철이나 습기가 많이 함유된 외기의 침입이 많은 환경에서는 증발기(40)의 코일에 성에가 쉽게 적상되기 때문에 종래와 같이 설정해 놓은 제상 주기 간격으로만 제상 운전을 수행하게 되면, 완벽하게 증발기(40)에 적상된 성에를 실시간 제거하지 못하게 되는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제2012-10527호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 일정 시간을 주기로 제상 히터를 가동하여 증발기에 달라붙은 성에를 제거하면서, 증발기 코일의 온도를 측정하여 코일의 온도가 자동 제상 조건을 만족하면 제상 운전을 수행하여 증발기에 적상된 성에를 실시간 제거할 수 있도록 하는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치는, 증발기 내에 설치되어 증발기 내의 온도를 측정하는 제1온도 센서; 응축기와 상기 증발기 사이에 설치되어, 응축기에서 응축된 저온 고압의 액체 냉매를 팽창시켜 저온 저압의 액체 냉매로 만들어 상기 증발기로 유입시키는 팽창 밸브; 상기 증발기 내에 달라붙은 성에를 제거하는 제상 히터; 및 기설정된 시간을 주기로 상기 팽창 밸브와 제상 히터를 제어하여 제상 운전을 수행하고, 제상 운전을 수행하는 동안 상기 제1온도 센서를 통해 측정된 증발기 내의 온도가 기설정된 제1제상 종료 온도가 되면 상기 팽창 밸브와 제상 히터를 제어하여 제상 운전을 종료하는 제어부를 포함하여 이루어지는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치에 있어서, 증발기 코일에 설치되어 증발기 코일의 온도를 측정하는 제2온도 센서를 더 포함하여 이루어지고, 상기 제어부는, 기설정된 주기로 제상 운전을 수행하면서, 상기 제2온도 센서를 통해 측정된 상기 증발기 코일의 온도에 의거하여 자동 제상 여부를 판단하고, 상기 증발기 코일의 온도가 자동 제상 조건을 만족하면, 상기 증발기 코일의 온도가 기설정된 제2제상 종료 온도가 될 때까지 상기 팽창 밸브의 개도를 단계별로 감소시키는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 방법은, 기설정된 시간을 주기로 팽창 밸브와 제상 히터를 제어하여 제상 운전을 수행하는 주기적 제상 과정; 및 증발기 코일의 온도를 측정하여 증발기 코일의 온도가 자동 제상 조건을 만족하면, 제상 운전을 수행하는 자동 제상 과정을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치 및 방법에 따르면, 일정 시간을 주기로 제상 운전을 수행하면서, 증발기 코일의 온도를 측정하여 코일의 온도가 자동 제상 조건을 만족하면 제상 운전을 수행하여 증발기에 적상된 성에를 실시간 제거할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 냉장 및 냉동 시스템의 구성을 개략적으로 보인 도면.
도 2는 종래 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 방법에 따른 제상 과정을 예시적으로 보인 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 방법을 설명하기 위한 처리도.
도 5는 본 발명의 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 방법에 따른 제상 과정을 예시적으로 보인 도면.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치 및 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치는 제1온도 센서(150), 제2온도 센서(170), 팽창 밸브(160), 제상 히터(140), 제어부(180)를 포함하여 이루어진다.
이와 같은 구성에 있어서, 제1온도 센서(150)는 증발기(130) 내에 설치되어 증발기(130) 내의 온도를 측정하고, 측정한 온도를 제어부(180)로 인가한다.
제2온도 센서(170)는 증발기 코일에 설치되어 증발기 코일의 온도를 측정하고, 측정한 온도를 제어부(180)로 인가한다.
팽창 밸브(160)는 응축기(120)와 증발기(130) 사이에 설치되어, 응축기(120)에서 응축된 저온 고압의 액체 냉매를 팽창시켜 저온 저압의 액체 냉매로 만든 후, 이를 증발기(130)로 유입시킨다.
전술한, 팽창 밸브(160)는 전자식 팽창 밸브로 구현되는 것이 바람직하다.
제상 히터(140)는 제어부(180)에 의해 구동되어 증발기(130) 내에 달라붙은 성에를 제거한다.
제어부(180)는 기설정된 시간을 주기로 제상 히터(140)를 가동하여 증발기(130)에 달라붙은 성에를 제거하면서, 증발기 코일의 온도를 측정하여 증발기 코일의 온도가 자동 제상 조건을 만족하면 제상 운전을 수행하여 증발기(130)에 적상된 성에를 실시간 제거한다.
즉, 제어부(180)는 기설정된 시간을 주기로 제상 주기가 도래하면, 팽창 밸브(160)를 닫고 제상 히터(140)를 턴온시켜 제상 운전을 수행하고, 제상 운전을 수행하는 동안 제1온도 센서(150)를 통해 증발기(130) 내의 온도를 측정한다. 그리고, 제1온도 센서(150)를 통해 측정된 증발기(130) 내의 온도가 기설정된 제1제상 종료 온도가 되면, 제상 운전을 종료하고, 제수 운전을 수행한다. 제수 운전에서는 제상 히터(140)를 턴오프하고 팽창 밸브(160)를 다시 연다. 이와 같은 제수 운전을 종료한 후에는, 정상적인 냉각 운전 모드 상태로 복귀하여 냉각 운전을 수행한다.
또한, 제어부(180)는 기설정된 주기로 제상 운전을 수행하면서, 제2온도 센서(170)를 통해 증발기 코일의 온도를 측정하고, 제2온도 센서(170)를 통해 측정된 증발기 코일의 온도에 의거하여 자동 제상 여부(예를 들어, -5℃~-45℃)를 판단한다. 판단결과 증발기 코일의 온도가 자동 제상 조건을 만족하면, 증발기 코일의 온도가 기설정된 제2제상 종료 온도(예를 들어, 2℃~8℃)가 될 때까지 팽창 밸브(160)의 개도를 단계별로 감소시켜 증발기(130)에 적상된 성에를 실시간 제거한다. 여기서, 팽창 밸브(160)의 개도를 단계별로 감소시킬 때, 일정한 시간 간격(예를 들어 20~120초)을 가지고 팽창 밸브(160)의 개도를 감소시키는 것이 바람직하다.
한편, 증발기 코일의 온도가 제2제상 종료 온도가 될 때까지 팽창 밸브(160)의 개도를 단계별로 감소시킬 때, 증발기 코일의 온도가 제2제상 종료 온도가 되기 전에 팽창 밸브(160)가 완전히 닫히면, 제상 히터(140)를 구동시켜 증발기(130)에 적상된 성에를 실시간 제거한다.
이와 같이, 제상 운전을 수행하여 제2온도 센서(170)를 통해 측정된 증발기 코일의 온도가 제2제상 종료 온도가 되면, 제어부(180)는 제상 운전을 종료한 후, 제수 운전을 수행하고, 제수 운전을 종료한 후에는, 정상적인 냉각 운전 모드 상태로 복귀하여 냉각 운전을 수행한다.
한편, 도 3에서 압축기(110)는 기체 상태의 냉매를 고온 고압으로 압축한다.
응축기(120)는 압축기(110)로부터 압축된 기체 상태의 냉매를 액체 상태로 응축한다.
증발기(130)는 팽창 밸브(160)로부터 저온 저압으로 액화된 냉매를 기화시키기 위해 증발 잠열을 흡수함으로써 주위의 공기를 냉각시킨다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 방법을 설명하기 위한 처리도로, 도 5를 참조하여 설명을 진행한다.
우선, 제어부(180)는 기설정된 시간을 주기로 팽창 밸브와 제상 히터를 제어하여 제상 운전을 수행한다(S100).
즉, 도 5에 도시하는 바와 같이 기설정된 제상 주기가 도래하면(S110), 팽창 밸브(160)를 닫고 제상 히터(140)를 구동시켜 제상 운전을 수행하고(S120), 제상 운전을 수행하는 동안 제1온도 센서(150)를 통해 증발기(130) 내의 온도를 측정한다(S130).
이후, 상기한 과정 S130을 통해 측정된 증발기(130) 내의 온도가 기설정된 제1제상 종료 온도가 되면(S140), 팽창 밸브(160)와 제상 히터(140)를 제어하여 제상 운전을 종료하고(S150), 제수 운전을 수행한 후(S160), 정상적인 냉각 운전 모드 상태로 복귀하여 냉각 운전을 수행한다(S170).
전술한 바와 같이 기설정된 시간을 주기로 팽창 밸브(160)와 제상 히터(140)를 제어하여 제상 운전을 수행하는 주기적 제상 과정(S100)을 수행하는 한편, 제어부(180)는 증발기 코일의 온도를 측정하여 증발기 코일의 온도가 자동 제상 조건을 만족하면, 제상 운전을 수행한다(S200).
즉, 제어부(180)는 도 5에 도시하는 바와 같이 제상 주기가 도래하지 않았더라도 제2온도 센서(170)를 통해 증발기 코일의 온도를 측정하여(S210), 측정된 증발기 코일의 온도가 자동 제상 조건을 만족하면(S220), 증발기 코일의 온도가 기설정된 제2제상 종료 온도가 될 때까지 팽창 밸브(160)의 개도를 단계별로 감소시켜 증발기(130)에 적상된 성에를 실시간 제거한다(S230).
상기한 과정 S230을 통해 증발기 코일의 온도가 기설정된 제2제상 종료 온도가 될 때까지 팽창 밸브(160)의 개도를 단계별로 감소시킬 때, 증발기 코일의 온도가 제2제상 종료 온도가 되기 전에 팽창 밸브(160)가 완전히 닫히게 되면(S240, S250), 제어부(180)는 제상 히터(140)를 구동시켜 증발기(130)에 적상된 성에를 실시간 제거한다(S260).
상기한 과정 S230 내지 과정 S260을 통해 제상 운전을 수행하는 동안 제어부(180)는 제2온도 센서(170)를 통해 측정된 증발기 코일의 온도가 기설정된 제2제상 종료 온도가 되면(S240), 제상 운전을 종료하고(S270), 제수 운전을 수행한 후(S280), 정상적인 냉각 운전 모드 상태로 복귀하여 냉각 운전을 수행한다(S290).
본 발명의 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치 및 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
110. 압축기, 120. 응축기,
130. 증발기, 140. 제상 히터,
150. 제1온도 센서, 160. 팽창 밸브,
170. 제2온도 센서, 180. 제어부

Claims (9)

  1. 증발기 내에 설치되어 증발기 내의 온도를 측정하는 제1온도 센서;
    응축기와 상기 증발기 사이에 설치되어, 응축기에서 응축된 저온 고압의 액체 냉매를 팽창시켜 저온 저압의 액체 냉매로 만들어 상기 증발기로 유입시키는 팽창 밸브;
    상기 증발기 내에 달라붙은 성에를 제거하는 제상 히터; 및
    기설정된 시간을 주기로 상기 팽창 밸브와 제상 히터를 제어하여 제상 운전을 수행하고, 제상 운전을 수행하는 동안 상기 제1온도 센서를 통해 측정된 증발기 내의 온도가 기설정된 제1제상 종료 온도가 되면 상기 팽창 밸브와 제상 히터를 제어하여 제상 운전을 종료하는 제어부를 포함하여 이루어지는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치에 있어서,
    증발기 코일에 설치되어 증발기 코일의 온도를 측정하는 제2온도 센서를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 제어부는,
    기설정된 주기로 제상 운전을 수행하면서, 상기 제2온도 센서를 통해 측정된 상기 증발기 코일의 온도에 의거하여 자동 제상 여부를 판단하고, 상기 증발기 코일의 온도가 자동 제상 조건을 만족하면, 상기 증발기 코일의 온도가 기설정된 제2제상 종료 온도가 될 때까지 상기 팽창 밸브의 개도를 단계별로 감소시키는 것을 특징으로 하는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 팽창 밸브의 개도를 단계별로 감소시키되,
    상기 증발기 코일의 온도가 상기 제2제상 종료 온도가 되기 전에 상기 팽창 밸브가 완전히 닫히면, 상기 제상 히터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 팽창 밸브의 개도를 단계별로 감소시키되, 일정한 시간 간격을 가지고 상기 팽창 밸브의 개도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 팽창 밸브는,
    전자식 팽창 밸브인 것을 특징으로 하는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 장치.
  5. 기설정된 시간을 주기로 팽창 밸브와 제상 히터를 제어하여 제상 운전을 수행하는 주기적 제상 과정; 및
    증발기 코일의 온도를 측정하여 증발기 코일의 온도가 자동 제상 조건을 만족하면, 제상 운전을 수행하는 자동 제상 과정을 포함하여 이루어지는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 주기적 제상 과정은,
    기설정된 제상 주기가 도래하면, 상기 팽창 밸브를 닫고 상기 제상 히터를 구동시켜 제상 운전을 수행하는 과정;
    제상 운전을 수행하는 동안 제1온도 센서를 통해 증발기 내의 온도를 측정하는 과정; 및
    상기 측정된 증발기 내의 온도가 기설정된 제1제상 종료 온도가 되면, 상기 팽창 밸브와 제상 히터를 제어하여 제상 운전을 종료하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 자동 제상 과정은,
    제2온도 센서를 통해 증발기 코일의 온도를 측정하는 과정; 및
    상기 측정된 증발기 코일의 온도가 자동 제상 조건을 만족하면, 증발기 코일의 온도가 기설정된 제2제상 종료 온도가 될 때까지 팽창 밸브의 개도를 단계별로 감소시키는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 자동 제상 과정은,
    상기 증발기 코일의 온도가 상기 제2제상 종료 온도가 되기 전에 상기 팽창 밸브가 완전히 닫히면, 상기 제상 히터를 구동시키는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 방법.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 자동 제상 과정은,
    제상 운전을 수행하는 동안 제2온도 센서를 통해 측정된 증발기 코일의 온도가 기설정된 제2제상 종료 온도가 되면, 제상 운전을 종료하는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉장 및 냉동 시스템의 제상 제어 방법.
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