KR101463041B1 - 진공압을 이용한 제상시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동고 혹은 냉장고의 유니트쿨러 증발기에 착상된 얼음이나 서리의 양에 따라 변화되는 내부의 진공압을 감지하여 효율적으로 제상할 수 있도록 한 진공압을 이용한 제상시스템에 관한 것이다. 본 발명의 제상시스템은 유니트쿨러에 진공압력센서 혹은 차압스위치를 장착하여 증발기에 착상된 얼음 혹은 서리양에 따라 변화되는 내부의 진공압이나 압력차를 측정하여 그 결과 유니트쿨러 통상적인 진공압보다 압력이 상승하거나 압력차가 일정량이 발생하면 제상히터를 구동시켜 서리 혹은 얼음이 제거되도록 하며, 압력이 하강하거나 압력편차가 감소되면 제상히터에 전원을 차단하도록 구성된다. 따라서, 본 발명은 보다 효율적이고 안정적인 제상이 가능하며, 에너지 절감 및 히터봉의 수명을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

Description

진공압을 이용한 제상시스템{A deforsting system using a vacuum pressure}

본 발명은 냉동고 혹은 냉장고의 제상시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 유니트쿨러 증발기에 착상된 얼음이나 서리의 양에 따라 변화되는 내부의 진공압을 감지하여 효율적으로 제상할 수 있도록 한 진공압을 이용한 제상시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 냉장 혹은 냉동창고는 식품이 상하지 않도록 냉장 혹은 냉동된 상태로 보관하는 곳으로서, 저장물의 품질을 양호하게 유지하기 위해서는 저온을 유지하여야 한다.

이러한 냉장 혹은 냉동창고에 적용되는 냉장 혹은 냉동시스템은 비교적 넓은 공간을 고르게 냉장 혹은 냉동 가능하게 하는 것이 필요하며, 아울러 저장온도를 설정된 온도범위 내에서 고르게 유지할 것이 요구된다.

이러한 냉장 혹은 냉동시스템은 내부의 냉매를 순환시켜 온도가 낮은 냉매가 증발기를 순환하게 하고 증발기 뒤쪽에서 펜으로 바람을 발생시켜 증발기 사이사이에 바람이 통과하면서 온도가 낮아진 공기가 냉장창고 혹은 냉동창고에 골고루 퍼지면서 냉장 혹은 냉동이 된다.

이 과정에서 공기 중에 포함된 수분이 증발기 사이를 통과하는 과정에서 온도가 낮은 증발기 표면에 붙어 응결되면서 공기의 흐름을 차단함과 동시에 증발기에 붙은 방열판 사이의 틈을 얼음으로 막아 버려서 냉장 혹은 냉동이 제대로 되지 않게 된다.

이를 해결하기 위해 증발기에 형성된 성에를 제거하는 작업, 즉 제상(defrost) 작업이 실시된다.

제상의 방법들에는 냉동기의 운전을 일정시간동안 정지시켜 자연 제상하는 방법, 핫 가스(hot gas)를 유입시켜 녹이는 핫가스 제상법, 증발기에 전기히터를 설치하여 일정시간 간격으로 전기를 공급하는 전열 제상법, 물을 분무하여 제거하는 방법 등 여러 가지 방법이 제안되었다.

현재 일반적으로 사용되고 있는 제상 방법은 타이머(timer)를 이용하여 서리 및 얼음발생 여부에 관계없이 일정시간마다 증발기에 내장되어 있는 히터를 구동하여 제상 작업을 실시하는 방법이다.

통상적으로 타이머를 이용한 제상 시스템은 성에 여부와 관계없이 3시간 1회 30분간 가동된다.

하지만, 상기한 종래의 타이머를 이용한 제상 방법은 다음과 같은 문제가 있었다.

서리 및 얼음 유무에 관계없이 구동이 되므로 기온의 변화에 따라 제상이 제대로 되지 않거나, 기온 혹은 냉장고 혹은 냉동고 문을 여닫는 횟수에 따라 제상히터 구동시간을 조정해 주어야 하기 때문에 매우 불합리하고 또 제상시간 간격을 너무 짧게 하면 히터가 가동될 때 손실되는 전기에너지와 히터가 내는 열을 냉각시키기 위해서 냉동기가 추가로 구동되어야 하므로 전기에너지 손실이 심하게 발생될 뿐만 아니라 잦은 히터가동은 히터의 수명을 단축시켜 히터를 자주 교체해 주어야 한다.

위와 같은 문제점을 보완하기 위해 펜모터에서 발생된 바람이 증발기를 통과하는 과정에서 서리 및 얼음이 발생되면 증발기 사이를 통과하는 바람의 양과 바람의 세기가 줄어들어 풍압이 약화되는 원리를 이용하여 풍압의 세기로 서리 및 얼음 유무를 감지하게 하여 제상시스템을 구동하게 하는 방법이 있다.

하지만, 상기한 종래의 풍압을 이용한 제상 방법은 가정용 냉장고 등에 주로 적용되는 방법으로 산업용 혹은 식품용, 농수산물을 저장하는 냉장 혹은 냉동 창고에는 적합하지 않고 이를 실현하기 위해서는 유니트쿨러 등의 기성품을 분해한 뒤 재가공해야 하는 불편함이 뒤따르는 한편 풍압을 감지하는 시스템 구성이 복잡하고 풍압은 창고의 문을 여닫을 때나 창고내 내용물의 양에 따라 미묘한 변화를 가져오기 때문에 오동작이 발생될 소지가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 유니트쿨러 내 증발기에 착상된 얼음이나 서리의 양에 따라 변화되는 내부의 진공압을 감지하여 효율적으로 제상할 수 있도록 한 진공압을 이용한 제상시스템을 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진공압을 이용한 제상시스템은, 냉동고 또는 냉장고의 제상시스템에 있어서, 제상히터와, 유니트쿨러의 증발기에 착상된 성에 양에 따라 변화되는 내부의 진공압을 측정하기 위한 센서, 및 상기 센서에 의해 측정된 진공압에 따라 상기 제상히터를 구동시키는 콘트롤러를 포함한다.

이때, 상기 센서는 디지털 진공용 압력센서인 것이 바람직하다.

또한, 상기 콘트롤러는 상기 진공압력센서의 감지신호를 수신받아 수신된 진공압이 기설정된 진공압 보다 상승하면 상기 제상히터를 구동시킴을 특징으로 한다.

이때, 상기 센서는 증발기와 펜모터 사이의 압력차이를 감지하는 차압스위치인 것이 바람직하다.

또한, 상기 콘트롤러는 상기 차압스위치에 의해 감지되는 압력차가 일정량 이상 발생하면 상기 제상히터를 구동시키고, 압력차가 감소되면 제상히터 구동을 정지시킴을 특징으로 한다.

본 발명의 진공압을 이용한 제상시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

냉장고 혹은 냉동고 내에 설치되는 유니트쿨러에 발생되는 서리 혹은 얼음의 양에 따른 증발기와 펜모터 사이에 발생하는 진공압의 크기에 따라 제상히터를 구동함으로써, 효율적이고 안정적으로 제상할 수 있는 효과가 있다.

즉, 서리 및 얼음의 유무, 양에 따라 구동이 되므로, 불필요한 히터 가동을 줄일 수 있어 15％가량의 에너지 절감효과를 기대할 수 있다.

또한, 온도가 높고 습기가 많은 물건을 저장하고 문을 여닫는 횟수가 많을 경우에도 15％ 이상의 효과를 기대할 수 있다.

부가적으로, 잦은 제상의 반복으로 인하여 히터봉의 수명 또한 에너지 절감된 양에 상응하여 수명이 늘어날 것이다.

도 1은 본 발명이 적용된 진공압을 이용한 제상시스템을 나타내는 사시도,
도 2는 유니트쿨러에 진공압력센서가 설치된 상태를 나타내는 측단면도,
도 3은 유니트쿨러에 차압스위치가 설치된 상태를 나타내는 측단면도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부한 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진공압을 이용한 제상시스템(이하, '제상시스템'이라 함)에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 제상시스템은 유니트쿨러(100)에 얼음 혹은 서리가 발생되면 유니트쿨러(100) 내에 존재하는 증발기(20)와 펜모터(10) 사이에 진공압(음압)이 발생하는 원리를 활용하여 증발기(20)에 설치된 제상히터(21)를 가동시키는 것이다.

즉, 유니트쿨러(100)에 서리 혹은 얼음이 발생되면 그 발생량에 따라 펜모터(10)가 내보내는 공기의 양 보다 증발기(20)를 통과해서 유입되는 공기의 양이 적어져 유니트쿨러(100) 내에 진공압(음압)이 발생되게 된다.

이때, 발생되는 압력의 크기에 따라 제상시스템을 가동시켜 보다 효율적이고 안정적인 제상시스템을 제공하게 된다.

이를 위해 유니트쿨러(100)를 설치할 때 도 2와 같이 유니트쿨러(100)에 진공압력센서(40)를 장착하여 증발기(20)와 펜모터(10) 사이에 발생하는 진공압력을 측정하도록 한다.

도 2를 참고하여 보면, 유니트쿨러(100) 내에 존재하는 증발기(20)는 팽창밸브(30)를 통해 팽창되어진 냉매를 기화 증발시켜 다시 압축기(미도시)로 유입시킨다.

이때, 증발기(20)에서는 유입된 공기로부터 열을 흡수하는 열교환을 실시하는 것에 의해 내부와 외부에는 온도차가 발생한다. 이렇게 내부와 외부의 온도차가 일정 정도 이상 발생되면 증발기(20)의 외벽에는 착상(着想)이 발생하게 된다. 이러한 서리층은 공기와 냉매 사이에서 열전달을 방해하는 열저항체로 작용할 뿐만 아니라 펜모터(10)가 내보내는 공기의 양보다 증발기(20)를 통과해서 유입되는 공기의 양이 적어져 유니트쿨러(100) 내에 진공압(음압)이 발생하게 된다.

유니트쿨러(100)에 장착된 진공압력센서(40)는 성에 혹은 얼음양에 따른 진공압력을 측정하여 콘트롤러(50)로 전달한다. 즉, 성에 혹은 얼음의 층이 두꺼울수록 진공압(음압)의 크기는 커지게 된다.

콘트롤러(50)는 진공압력센서(40)에 의해 측정된 진공압력의 크기가 기설정된 진공압 보다 상승하면 제상히터(21)를 가동하여 제상운전을 시작한다.

콘트롤러(50)는 진공압력센서(40)에 의해 감지된 압력이 기설정된 진공압 미만이 되면 제상히터(21)의 가동을 정지시켜 제상운전을 종료한다.

진공압력센서(40)에 의해 진공압을 측정하는 대신 도 3과 같이 차압스위치(60)를 장착하여 진공압의 차이를 측정할 수도 있다.

도 3을 참고하여 보면, 유니트쿨러(100)에 장착된 차압스위치(60)는 증발기(20)와 펜모터(10) 사이의 압력차를 측정하여 콘트롤러(50)로 전달한다. 이때, 차압스위치(60)에서 측정되는 압력차는 서리 혹은 얼음양에 따라 그 차이가 커지게 된다.

콘트롤러(50)는 차압스위치(60)에 의해 측정된 압력차가 일정량 이상 발생하면 제상히터(21)를 가동하여 제상운전을 시작한다.

콘트롤러(50)는 차압스위치(60)에 의해 측정된 압력차가 일정량 이하가 되면 제상히터(21)의 가동을 정지시켜 제상운전을 종료한다.

본 발명자는 상기한 제상시스템을 5평짜리 복분자 저장용 냉동고에 적용하였다.

[실시예 1]

5평짜리 복분자 저장용 냉동고를 시공함에 있어 우레탄판넬 100㎜로 벽체를 구성하고 쿨러는 경동산업(주)에서 생산된 PAS-050(5HP) 콘덴싱유니트에 경동산업(주)에서 생산된 SDU-075L 유니트쿨러(100)를 설치할 때 SUNX사에서 생산한 디지털 진공압력센서(40) DP-2-20모델을 유니트쿨러(100)에 장착하였다. 이 센서(40)를 콘트롤러(50)에 제상 마그넷과 연동시켜 성에 혹은 얼음양에 따른 진공압력을 측정하여 적정 진공압력에 따라 제상시스템이 가동할 수 있도록 구성하였다.

진공압력센서(40)의 세팅값은 부하하중이 -30g 증가할 때부터 가동이 시작되어 부하하중이 -3g 미만이 될 때 멈추도록 세팅하였으며, 이는 쿨러에 장착되어 있는 모터의 회전수 및 회전날개 직경과 쿨러의 내부 구조와 증발기의 핀피치에 따라 달라질 수 있으므로 압력의 발생 범위는 각 현장에 맞게 설정하는 것이 바람직하다.

단, 금번에 사용된 경동산업(주)에서 제조한 SDU-075L 모델의 적정 압력값은 위와 같이 설정하였다.

또한, 정확한 전력소모량을 측정하기 위해 서창전기통신(주)에서 생산된 TWR-ALM3를 설치하여 타이머타입 제상시스템과 본 발명에 따른 제상시스템을 비교한 결과 표 1과 같은 결과가 산출되었다.

구 분	소비전력	효율(％)
타이머 제상(종래)	80㎾/hr	100
진공압력센서를 이용한 제상(본 발명)	63㎾/hr	121

* 측정조건 1일 5회 출입문 여닫음, 평균외부기온 30℃, 복분자 1톤(ton)을 넣어둔 상태로 10일간 가동하여 평균값을 산출함.

[실시예 2]

5평짜리 복분자 저장용 냉동고를 시공함에 있어 우레탄판넬 100㎜로 벽체를 구성하고 쿨러는 경동산업(주)에서 생산된 PAS-050(5HP) 콘덴싱유니트에 경동산업(주)에서 생산된 SDU-075L 유니트쿨러(100)를 설치함에 있어 차압스위치(60)(DP-500)를 설치하였다.

차압스위치(60)는 콘트롤러(50)에 제상마그네트와 연동하여 일상적인 압력 편차보다 10％ 이상 상승하면 제상히터(21)가 가동이 시작되어 5％ 미만이 되면 제상이 멈추도록 구성하였다.

차압스위치(60)로 구성된 제상시스템은 모든 유니트쿨러(100)에 동일하게 적용이 가능하므로 유니트쿨러 형식이나 모양이 다를 때 손쉽게 적용이 가능하다.

정확한 전력소모량을 측정하기 위해 서창전기통신(주)에서 생산된 TWR-ALM3를 설치하여 소모된 전력을 측정한 결과 표 2와 같은 결과가 산출되었다.

구 분	소비전력	효율(％)
타이머 제상(종래)	80㎾/hr	100
차압스위치를 이용한 제상(본 발명)	62㎾/hr	122.5

* 측정조건 1일 5회 출입문 여닫음, 평균외부기온 30℃, 복분자 1톤(ton)을 넣어둔 상태로 10일간 가동하여 평균값을 산출함.

상기한 결과 표 1 및 표 2에서 보듯이, 본 발명의 제상시스템은 성에 혹은 얼음 유무 및 양에 관계없이 일정시간마다 제상하는 종래의 방법에 비해 효율적임을 알 수 있다.

100 : 유니트쿨러 10 : 펜모터
20 : 증발기 21 : 제상히터
30 : 팽창밸브 40 : 진공압력센서
50 : 콘트롤러 60 : 차압스위치

Claims (5)

1. 냉동고 또는 냉장고의 제상시스템에 있어서,
   제상히터;
   유니트쿨러에 장착되며, 유니트쿨러의 증발기에 착상된 성에 양에 따라 유니트쿨러의 증발기와 펜모터 사이에 발생되는 진공압을 측정하기 위한 센서; 및
   상기 센서에 의해 측정된 진공압에 따라 상기 제상히터를 구동시키는 콘트롤러를 포함하는 진공압을 이용한 제상시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 센서는 디지털 진공용 압력센서인 것을 특징으로 하는 진공압을 이용한 제상시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 콘트롤러는 상기 진공용 압력센서의 감지신호를 수신받아 수신된 진공압이 기설정된 진공압 보다 상승하면 상기 제상히터를 구동시킴을 특징으로 하는 진공압을 이용한 제상시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 센서는 증발기와 펜모터 사이의 압력차이를 감지하는 차압스위치인 것을 특징으로 하는 진공압을 이용한 제상시스템.
5. 제 4항에 있어서, 상기 콘트롤러는 상기 차압스위치에 의해 감지되는 압력차가 일정량 이상 발생하면 상기 제상히터를 구동시키고, 압력차가 감소되면 제상히터 구동을 정지시킴을 특징으로 하는 진공압을 이용한 제상시스템.

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