KR102451739B1

KR102451739B1 - 외기 도입에 의한 온도차 냉각·온도차 제상 및 자동 환기 구조가 구비된 고습도 조절용 냉각 시스템

Info

Publication number: KR102451739B1
Application number: KR1020220063053A
Authority: KR
Inventors: 이기승; 박종구
Original assignee: 주식회사 엘케이에스; 박종구; 이기승
Priority date: 2022-05-23
Filing date: 2022-05-23
Publication date: 2022-10-12

Abstract

본 발명에 따른 외기 도입에 의한 온도차 냉각·온도차 제상 및 자동 환기 구조가 구비된 고습도 조절용 냉각 시스템은, 내부에 저장 공간이 구비된 저온 저장고의 냉기, 습도, 이산화탄소를 조절하는 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈을 포함하는 고습도 조절용 냉각 시스템으로서, 상기 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈은, 격벽에 의해 분할된 제1공간부, 제2공간부 및 제3공간부를 구비한 본체; 상기 제1공간부로부터 상기 저온 저장고로 공급되는 공기의 흐름을 제어하는 그릴 댐퍼; 상기 제1공간부로부터 외부로 공기를 배출하는 배기 도어 댐퍼; 상기 제1공간부와 상기 제2공간부를 연결하는 통로에 설치된 속도 가변형 냉각팬; 외부로부터 상기 제2공간부에 공급되는 공기의 흐름을 개폐하는 급기 도어 댐퍼; 상기 제2공간부에 설치되며 상기 급기 도어 댐퍼 쪽으로부터 상기 속도 가변형 냉각팬으로 흐르는 공기와 냉매간 열교환이 수행되는 증발기; 상기 제3공간부에 설치되며 상기 증발기에서 생성된 응축수에 의해 가습기능을 수행하는 가습 장치;를 포함하며, 상기 제3공간부는 상기 저온 저장고에서 배출되는 공기가 유입되도록 구성되며, 상기 급기 도어 댐퍼는 비례적으로 개폐가 제어됨으로써 외부로부터 상기 제2공간부로의 공기의 흐름 및 상기 제3공간부로부터 상기 제2공간부로의 공기의 흐름을 동시에 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

외기 도입에 의한 온도차 냉각·온도차 제상 및 자동 환기 구조가 구비된 고습도 조절용 냉각 시스템{Cooling system for high humidity control provided with temperature difference cooling, temerature difference defrost and automatic ventilation structure by introducing outside air}

본 발명은 에너지 절감에 의한 탄소 배출 저감 기술이 적용된 냉각 시스템에 관한 것이다.

저온 저장용 냉각 시스템은 살아 있는 재료인 양파, 고구마, 감자, 사과, 배 등과 같은 농산물이나 배추, 무우와 같은 엽채소 등을 신선하게 보관하기 위해 사용된다. 저온 저장용 냉각 시스템은 농축수산물을 보관하는 저장고 내 온도를 -5℃ 내지 10℃ 정도의 구간에서 보관할 수 있다. 저온 저장용 냉각 시스템은 일반적으로 저장고 내부의 온도를 동결점 이상으로 유지함으로써 저장물을 장기간 신선하게 보관한다. 저온 저장용 냉각 시스템은 기본적으로 저온 저장고에 냉기를 공급하는 유니트 쿨러와 그 유니트 쿨러의 냉기를 생성시키는 냉동 시스템으로 구성된다. 상기 냉동 시스템은 기본적으로 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 경유하여 상기 압축기로 냉매가 순환하도록 구성된다. 이와 같은 냉동 시스템과 결합된 저온 저장용 냉각 시스템의 일 예가 대한민국 공개특허 제10-2015-0098339호에 개시되어 있다.

그런데, 상기 공개특허에 개시된 저온 저장 시스템의 구조는 저온 저장고의 냉기가 기압 조정구를 통해 외부로 낭비되는 문제점이 있다. 또한, 상기 공개특허는 유니트 쿨러의 제상이 순전히 전기 히터에 의해 수행되기 때문에 에너지 효율성이 낮은 문제점이 있다. 이에 따라 탄소 배출 저감이 더욱 요구되는 최근의 경향에 맞는 새로운 형태의 저온 저장 시스템의 개발이 요구된다.

001 KR 10-2015-0098339 A (2015.08.28)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 농산물의 저온 저장용 시스템의 구조를 개선함으로써, 에너지 효율의 극대화를 달성하여 궁극적으로 탄소 배출 저감 성능이 향상된 저온 냉각용 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 외기 도입에 의한 온도차 냉각·온도차 제상 및 자동 환기 구조가 구비된 고습도 조절용 냉각 시스템은, 내부에 저장 공간이 구비된 저온 저장고의 냉기, 습도, 이산화탄소를 조절하는 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈을 포함하는 고습도 조절용 냉각 시스템으로서,

상기 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈은,

격벽에 의해 분할된 제1공간부, 제2공간부 및 제3공간부를 구비한 본체;

상기 제1공간부로부터 상기 저온 저장고로 공급되는 공기의 흐름을 제어하는 그릴 댐퍼;

상기 제1공간부로부터 외부로 공기를 배출하는 배기 도어 댐퍼;

상기 제1공간부와 상기 제2공간부를 연결하는 통로에 설치된 속도 가변형 냉각팬;

외부로부터 상기 제2공간부에 공급되는 공기의 흐름을 개폐하는 급기 도어 댐퍼;

상기 제2공간부에 설치되며 상기 급기 도어 댐퍼 쪽으로부터 상기 속도 가변형 냉각팬으로 흐르는 공기와 냉매간 열교환이 수행되는 증발기;

상기 제3공간부에 설치되며 상기 증발기에서 생성된 응축수에 의해 가습기능을 수행하는 가습 장치;를 포함하며,

상기 제3공간부는 상기 저온 저장고에서 배출되는 공기가 유입되도록 구성되며,

상기 급기 도어 댐퍼는 비례적으로 개폐가 제어됨으로써 외부로부터 상기 제2공간부로 공기의 흐름 및 상기 제3공간부로부터 상기 제2공간부로 공기의 흐름을 동시에 제어하도록 구성된 점에 특징이 있다.

상기 제3공간부에 설치되며 상기 저온 저장고에서 발생한 이물질을 여과하는 여과 필터; 및

상기 급기 도어 댐퍼의 외측에 설치되며, 상기 제2공간부로 미세 먼지가 유입되는 것을 차단하는 미세 먼지 필터;를 포함한 것이 바람직하다.

상기 가습 장치에는 상기 저온 저장고의 살균을 위한 살균제를 상기 제3공간부에 살포하는 살균제 공급 장치가 설치된 것이 바람직하다.

상기 미세 먼지 필터의 전방에 설치되며, 외부로부터 상기 제2공간부로 살아 있는 벌레나 곤충이 침입하는 것을 방지하도록 해충 방지 장치가 구비된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 외기 도입에 의한 온도차 냉각·온도차 제상 및 자동 환기 구조가 구비된 고습도 조절용 냉각 시스템은 농산물등을 고습도 환경으로 저장하는 저온 저장고 내의 온도, 이산화탄소, 습도 및 외기에 의해 도입된 미세 먼지를 통합적으로 제어할 수 있으며, 외기 도입에 의한 제상 기능이 구비됨으로써 에너지 효율을 극대화시켜 궁극적으로 탄소 배출 저감 성능을 현저하게 향상시키는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 냉각 시스템에서 저온 저장고 내부의 이산화탄소의 농도 조절을 위한 환기 기능이 작동할 때 공기의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 냉각 시스템에서 외기 도입에 의한 온도차 냉장 기능이 작동할 때 공기의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 냉각 시스템에서 외기 도입에 의한 온도차 제상 기능이 작동할 때 공기의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1에서 냉동 사이클에 의한 냉장 기능이 작동할 때 냉매 및 공기의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 가습 장치에 포함된 유량 균일 분배 노즐의 3차원 구조를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 외기 도입에 의한 온도차 냉각·온도차 제상 및 자동 환기 구조가 구비된 고습도 조절용 냉각 시스템(10, 이하 "고습도 조절용 냉각 시스템"이라 함)은 내부에 저장 공간이 구비된 저온 저장고의 냉기, 습도, 이산화탄소를 조절하는 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈을 포함하는 고습도 조절용 냉각 시스템(10)이다. 상기 고습도 조절용 냉각 시스템(10)은 압축기(20)와, 응축기(22)와, 팽창밸브(30)와, 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈(50)을 포함한다. 상기 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈(50)은 덕트와 같은 공기 통로로 저온 저장고(100)와 연결될 수 있다. 한편, 상기 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈(50)은 저온 저장고(100)의 내부에 설치될 수도 있다.

상기 압축기(20)는 냉매 가스를 고온 고압으로 압축하는 장치다.

상기 응축기(22)는 상기 압축기(20)와 냉매 유로로 연결된다. 상기 응축기(22)는 상기 압축기(20)에서 토출된 고온 고압의 냉매 가스가 외부의 공기와 열교환에 의해 응축되는 장치이다. 압축기(20)와 응축기(22) 사이에는 유분리기(21)가 설치될 수 있다. 상기 응축기(22)에서 열교환에 의해 응축된 냉매는 액체와 기체 상태가 혼합되어 리시버 탱크(24)로 유입된다. 상기 리시버 탱크(24)에서는 액상의 냉매만이 토출된다. 상기 리시버 탱크(24)에서 토출된 냉매는 유로에 의해 연결된 드라이어(26)와 사이트 글라스(28)를 통과하여 팽창밸브(30)로 유입된다.

상기 팽창밸브(30)는 액상의 냉매를 단열팽창시켜 습포화 증기로 상변태시키는 장치이다.

상기 팽창밸브(30)를 통과한 냉매는 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈(50)에 설치된 증발기(40)로 유입된다. 상기 증발기(40)에서 냉매는 공기와 열교환에 의해 과열도가 증가하여 기체상태로 상기 압축기(20)로 회수된다. 도 1에 도시된 구성요소 중 구체적으로 설명되지 않는 부분은 압축기(20)의 효율적인 작동을 위한 인버터나 액분리기 등 통상의 기술자가 자명하게 이해할 수 있는 것이다.

이제, 본 발명의 핵심적인 구성요소인 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈(50)에 대해 상세하게 서술한다.

상기 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈(50)은, 본체(52)와, 제1공간부(60)와, 제2공간부(70)와, 제3공간부(80)와, 그릴 댐퍼(64)와, 배기 도어 댐퍼(62)와, 속도 가변형 냉각팬(74)과, 급기 도어 댐퍼(72)와, 증발기(40)와, 가습 장치(82)와, 여과 필터(84)와, 미세 먼지 필터(76)와, 살균제 공급 장치(88)와, 해충 방지 장치(78)를 포함한다.

상기 본체(52)는 내부에 공간이 구비된 상자 형태의 구조물이다. 상기 본체(52)는 예컨대 직육면체 형태의 상자 구조로 형성될 수 있다.

상기 제1공간부(60)는 상기 본체(52)에 형성된 내부 공간이다. 상기 제1공간부(60)는 격벽에 의해 제2공간부(70)와 구분된다. 상기 제3공간부(80)는 격벽에 의해 상기 제2공간부(70)와 구분된다. 이에 따라 상기 제1공간부(60)와, 상기 제2공간부(70)와, 상기 제3공간부(80)는 격벽에 의해 각각 분리된 공간으로 구분된다. 도 1에 도시된 바와 같이 상기 본체(52)의 내부공간은 제2공간부(70)를 사이에 두고 제1공간부(60)와 제3공간부(80)가 샌드위치 형태로 배치될 수 있다.

상기 그릴 댐퍼(64)는 상기 제1공간부(60)로부터 상기 저온 저장고(100)로 공급되는 공기의 흐름을 제어하는 댐퍼이다. 상기 그릴 댐퍼(64)의 개폐량은 비례적으로 제어될 수 있다. 상기 그릴 댐퍼(64)는 통합 제어 장치에 의해 자동으로 개폐될 수 있다.

상기 배기 도어 댐퍼(62)는 상기 제1공간부(60)로부터 외부로 공기를 배출하는 기능을 수행한다. 상기 배기 도어 댐퍼(62)는 통합 제어 장치에 의해 자동으로 개폐될 수 있다.

상기 속도 가변형 냉각팬(74)은 상기 제1공간부(60)와 상기 제2공간부(70)를 연결하는 통로에 설치 된다. 상기 속도 가변형 냉각팬(74)은 상기 제2공간부(70)로부터 상기 제1공간부(60)로 흐르는 공기의 유량을 조절하는 역할을 수행한다. 상기 속도 가변형 냉각팬(74)의 회전 속도는 상기 증발기(40)의 열교환핀의 온도 또는 저온 저장고의 상태에 따라 가변될 수 있다.

상기 급기 도어 댐퍼(72)는 외부로부터 상기 제2공간부(70)에 공급되는 공기의 흐름을 개폐하는 장치다. 상기 급기 도어 댐퍼(72)는 상기 제3공간부(80)로부터 상기 제2공간부(70)로의 공기의 흐름도 동시에 제어한다. 즉, 상기 급기 도어 댐퍼(72)의 위치에 따라 외부로부터 상기 제2공간부(70)로의 공기의 흐름이 조절되는 동시에 상기 제3공간부(80)로부터 상기 제2공간부(70)로의 공기의 흐름이 조절된다. 상기 급기 도어 댐퍼(72)는 비례적으로 제어된다. 상기 급기 도어 댐퍼(72)는 상기 저온 저장고(100) 내에 설치된 통합 센서(110)의 신호에 기초하여 작동된다. 상기 통합 센서(110)는 상기 저온 저장고 내의 온도와, 습도와, 이산화탄소(CO₂)의 농도를 통합적으로 측정하는 센서이다. 상기 통합 센서(110) 이외에도 실외 공기의 온도와 습도 및 실외 공기 중 미세먼지 농도를 측정하는 별도의 센서가 저온 저장고(100)의 외부에 구비된다.

상기 증발기(40)는 냉매를 매개로 하는 냉동 사이클을 구성하는 장치의 하나로서, 상기 제2공간부(70)에 설치된다. 상기 증발기(40)는 상기 급기 도어 댐퍼(72) 쪽으로부터 상기 속도 가변형 냉각팬(74)으로 흐르는 공기와 냉매간 열교환이 수행되는 장치다. 상기 증발기(40)에서의 열교환에 의해 냉매의 온도는 상승하고, 공기의 온도는 하강한다.

상기 가습 장치(82)는 상기 제3공간부(80)에 설치된다. 상기 가습 장치(82)는 상기 증발기(40)에서 생성된 응축수의 자연 증발에 의해 가습기능을 수행하는 장치다. 상기 가습 장치(82)는 상기 증발기(40)의 하부에 설치된 드레인 판(42)을 통해 수집된 응축수를 중력에 의해 상방으로부터 하방으로 메쉬 형태로 이루어진 넓은 면적의 가습 부재를 따라 흘러 내리도록 함으로써 감습된 양의 수분이 재공급 되도록 하는 장치이다. 상기 가습 부재의 상방에는 상기 드레인 판(42)에서 운송된 응축수를 일정한 유량으로 상기 가습 부재에 공급될 수 있도록 유량 균일 분배 노즐(87)이 설치된 것이 바람직하다. 상기 유량 균일 분배 노즐(87)은 단면이 깔대기 형상으로 형성된 구조물로서 상기 가습 부재의 길이 방향으로 길게 연장된 구조물이다. 상기 유량 균일 분배 노즐(87)은 상부의 부피가 하부의 부피보다 크게 형성됨으로써 균일하게 하방으로 응축수가 배출되도록 유도하는 장치이다. 상기 가습 장치(82)의 하방에 수집된 응축수는 펌프(89)를 통해 상기 유량 균일 분배 노즐(87)로 재공급될 수 있다.

상기 가습 장치(82)에는 살균제 공급 장치(88)가 구비될 수 있다. 상기 살균제 공급 장치(88)는 상기 저온 저장고(100) 내에 보관된 농산물이 교체되는 경우 상기 저온 저장고(100) 내부의 공간을 살균하는 물질을 공급하는 장치이다. 상기 살균제 공급 장치(88)는 예컨대, 액상의 살균제를 스프레이 방식에 의해 상기 제3공간부(80)로 분사하여 그 살균제가 상기 제2공간부(70)와 상기 제1공간부(60)를 순차적으로 통과하여 상기 그릴 댐퍼(64)를 통해 상기 저온 저장고(100)로 공급될 수 있다.

상기 제3공간부(80)는 상기 저온 저장고(100)에서 배출되는 공기가 유입되도록 리턴 그릴(86)이 구비된다. 또한, 상기 제3공간부(80)에는 상기 저온 저장고(100)에서 발생한 이물질을 여과하는 여과 필터(84)가 구비된 것이 바람직하다. 상기 여과 필터(84)는 상기 리턴 그릴(86) 전방 또는 후방에 설치될 수 있다. 상기 여과 필터(84)는 상기 저온 저장고(100)내에서 생성된 이물질이 상기 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈(50)의 내부로 유입되지 않도록 하는 기능을 수행한다.

상기 미세 먼지 필터(76)는 상기 급기 도어 댐퍼(72)의 외측에 설치된다. 상기 미세 먼지 필터(76)는 헤파필터(HEPA filter)가 채용될 수 있다. 상기 미세 먼지 필터(76)는 외부로부터 상기 제2공간부(70)로 미세 먼지가 유입되는 것을 차단하는 역할을 수행한다.

상기 해충 방지 장치(78)는 상기 미세 먼지 필터(76)의 전방에 설치된다. 상기 해충 방지 장치(78)는 외부로부터 상기 제2공간부(70)로 살아 있는 벌레나 곤충이 침입하는 것을 방지하도록 마련된 것이다. 상기 해충 방지 장치(78)는 예컨대 메쉬 형태로 이루어진 전선에 일정한 전류를 흐르도록 함으로써, 벌레나 곤충이 침입할 경우, 감전이 일어나도록 하여 해충이 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈(50)의 내부로 침입하는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 고습도 조절용 냉각 시스템(10)의 작용 효과를 환기 기능, 외기 온도차 냉장 기능, 외기 온도차 제상 기능, 저온 저장고 냉장 기능이 작동할 경우를 각각 예로 들어 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 도 2를 참조하여 저온 저장고 내부의 이산화탄소의 농도 조절을 위한 환기 기능이 작동할 경우의 작용 효과를 설명한다.

환기 기능은 저온 저장고(100) 내부에 설치된 통합 센서(110)에서 측정된 저온 저장고(100) 내부의 이산화탄소 농도가 미리 설정한 값보다 높을 때에 작동한다. 저온 저장고(100) 내부의 이산화탄소 농도는 저장된 농산물의 호흡에 의해 발생한 것이다. 환기 기능이 작동할 경우, 냉매 사이클은 가동될 수도 있으며 가동이 중지될 수도 있다. 환기 기능에서 주요한 관심사는 저온 저장고(100) 내의 공기의 이산화탄소 농도와, 습도, 온도이다. 환기 기능이 작동할 경우, 배기 도어 댐퍼(62)는 100% 개방된다. 또한, 급기 도어 댐퍼(72)는 50% 정도 개방될 수 있다. 또한 속도 가변형 냉각팬(74)은 최고속도로 가동된다. 그리고 그릴 댐퍼(64)는 비례적으로 개방이 제어되거나, 온오프 형태일 경우에는 개방과 폐쇄를 반복적로 수행한다. 여기서 급기 도어 댐퍼(72)는 제3공간부(80)로부터 제2공간부(70)로 흐르는 공기가 차단되지 않도록 하는 위치로 제어된다. 이에 따라 저온 저장고(100) 내부의 공기는 리턴 그릴(86)을 통해 제3공간부(80)로 배기된다. 제3공간부(80)로 유입된 공기는 여과 필터(84)와 가습 장치(82)를 순차적으로 통과한 후 제2공간부(70)로 유입된다. 제2공간부(70)에서는 급기 도어 댐퍼(72)를 통해 유입된 신선한 외부의 공기와 저온 저장고(100)로부터 부터 배기된 공기가 서로 혼합된다. 이에 따라 제2공간부(70)의 공기의 이산화탄소의 농도는 저온 저장고(100)의 공기 중의 이산화탄소 농도 보다 낮은 값을 가지게 된다. 제2공간부(70)의 공기는 증발기(40)와, 속도 가변형 냉각팬(74)을 통과하여 제1공간부(60)로 이동한다. 제1공간부(60)에 유입된 공기의 일부는 배기 도어 댐퍼(62)를 통해 외부로 배출되고 나머지 공기는 그릴 댐퍼(64)를 통해 저온 저장고(100)로 유입된다. 이와 같은 과정에 의해 시간이 지남에 따라 저온 저장고(100)의 이산화탄소 농도는 낮아진다. 이 과정에서 저온 저장고(100)의 온도 변화가 미리 설정된 정도보다 클 경우에는 급기 도어 댐퍼(72)와 그릴 댐퍼(64)의 개폐도를 조절함으로써 저온 저장고(100) 내의 온도 변화가 급격히 일어나지 않도록 제어할 수 있다. 이 과정에서 가습 장치(82)를 통해 응축수를 가습제로 사용함으로써 저온 저장고(100)의 습도를 일정하게 유지할 수 있다. 만약, 저온 저장고(100)에 설치된 통합 센서(110)에서 측정된 습도값이 미리 설정된 값보다 높을 경우에는 가습 장치(82)가 작동하지 않도록 제어될 수 있다. 저온 저장고(100) 내부의 이산화탄소 농도가 미리 설정된 값에 도달한 경우, 환기 기능이 종료된다.

이제, 도 3을 참조하여, 외기 온도차 냉장 기능이 작동되는 경우를 설명한다.

외기 온도차 냉장 기능은 동절기나 중절기에 외부의 공기 온도가 저온 저장고(100) 내부의 온도 보다 낮을 경우에 작동된다. 외기 온도차 냉장 기능이 작동할 경우 냉매에 의한 냉동 사이클의 가동은 정지된다. 외기 온도차 냉장 기능이 작동할 경우, 급기 도어 댐퍼(72)는 0%~50% 범위에서 비례적으로 개방된다. 배기 도어 댐퍼(62)는 폐쇄된다. 그릴 댐퍼(64)는 개방된다. 속도 가변형 냉각팬(74)은 저온 저장고(100) 내부의 온도에 따라 비례적으로 가동된다. 이에 따라 외부의 차가운 공기가 급기 도어 댐퍼(72)를 통해 제2공간부(70)로 유입된다. 제2공간부(70)의 공기는 증발기(40)와 속도 가변형 냉각팬(74)을 통과하여 제1공간부(60)로 이동한다. 제1공간부(60)의 공기는 그릴 댐퍼(64)를 통해 저온 저장고(100)의 내부로 유입된다. 저온 저장고(100)에 유입된 찬공기와 내부의 공기가 혼합되어 온도가 낮아진다. 그리고, 저온 저장고(100)의 내부의 기압이 올라감에 따라 기압차에 의해 저온 저장고(100) 내부의 공기는 리턴 그릴(86)을 통해 제3공간부(80)로 배기된다. 제3공간부(80)로 배기된 공기는 여과 필터(84)와 가습 장치(82)를 통과하여 제2공간부(70)로 유입된다. 이와 같은 과정에 의해 냉매에 의한 냉동 사이클이 가동되지 않고 외부의 공기 도입에 의한 외기 온도차 냉장 기능이 수행된다. 외기 온도차 냉장 기능은 외부의 공기 온도가 저온 저장고(100)의 내부 온도 보다 낮을 경우에만 작동될 수 있다. 이 과정에서 가습 장치(82)에 의해 응축수를 가습제로 사용함으로써 에너지 효율성을 높일 수 있다. 외기 온도차 냉장 기능이 수행될 경우 고에너지가 소모되는 냉매에 의한 냉동사이클이 정지되므로 에너지 효율이 현저하게 향상되는 효과가 있다.

이제, 도 4를 참조하여, 외기 온도차 제상 기능이 수행되는 경우를 설명한다.

외기 온도차 제상 기능은 냉매에 의한 냉동 사이클 작동에 의해 증발기(40)에 성에가 발생하고, 외기 온도 설정값에 의해 작동될 수 있다. 외기 온도 설정값이하의 온도에서는 히터 제상이나 살수 제상이 수행될 수 있다. 외기 온도차 제상 기능이 수행되는 경우, 그릴 댐퍼(64)는 폐쇄된다. 또한, 배기 도어 댐퍼(62)는 완전히 개방된다. 그리고, 급기 도어 댐퍼(72)는 제2공간부(70)와 제3공간부(80) 간 공기 이동이 불가하도록 제3공간부(80)를 폐쇄하는 위치로 이동한다. 이에 따라 저온 저장고(100)로부터 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈(50)로의 공기 배출이 차단된 상태가 된다. 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈(50)에서는 급기 도어 댐퍼(72)를 통해 외부의 따뜻한 공기가 제2공간부(70)로 유입된다. 제2공간부(70)로 유입된 외기는 증발기(40)에 발생된 성에를 제거한다. 상기 증발기(40)를 통과하면서 제상을 수행한 공기는 속도 가변형 냉각팬(74)을 통해 제1공간부(60)로 이동한다. 속도 가변형 냉각팬(74)은 증발기(40)의 열교환핀의 온도에 따라 속도가 0% ~ 50% 범위에서 가변될 수 있다. 속도 가변형 냉각팬(74)의 가동 속도는 증발기(40)에 설치된 온도 센서에 의해 작동하는 제상 제어용 온도 조절기(200)의 설정값에 따라 비례적으로 제어될 수 있다. 제1공간부(60)로 유입된 공기는 배기 도어 댐퍼(62)를 통해 외부로 배출된다. 이와 같이 외기 온도차 제상 기능이 수행되는 경우 제상을 위한 히터나 살수 제상이 정지되므로 에너지 효율이 현저하게 향상되어 궁극적으로 탄소 배출이 저감되는 효과가 있다.

이제, 도 5를 참조하여, 냉매에 의한 저온 저장고의 냉각 기능이 수행되는 경우를 설명한다.

이 경우 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈(50)의 상태는 다음과 같다. 배기 도어 댐퍼(62)는 폐쇄된다. 급기 도어 댐퍼(72)는 폐쇄된다. 그릴 댐퍼(64)는 개방된다. 냉매에 의한 저온 저장고의 냉각 기능은 종래의 냉각 시스템과 동일하게 수행된다. 즉, 압축기(20)에 의해 고온 고압의 냉매 가스가 토출되고, 증발기(40)에서 고온의 냉매 가스는 외부 공기와 열교환되어 응축된다. 응축기(22)에서 토출된 냉매는 리시버 탱크(24)를 통과하여 팽창밸브(30)에서 단열팽창된다. 팽창밸브(30)를 통과한 냉매는 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈(50)에 설치된 증발기(40)로 유입된다. 증발기(40)에서 냉매는 제2공간부(70)의 공기와 열교환되어 과열도가 증가한 상태로 압축기(20)로 회수된다. 증발기(40)에서 냉매와 열교환에 의해 냉각된 공기는 속도 가변형 냉각팬(74)을 통과하여 제1공간부(60)로 이동한다. 제1공간부(60)의 공기는 그릴 댐퍼(64)를 통해 저온 저장고(100)로 유입된다. 저온 저장고(100)로 유입된 냉각된 공기는 저온 저장고(100)의 온도를 냉각시킨다. 그리고 기압차에 의해 저온 저장고(100)의 공기는 리턴 그릴(86)를 통해 제3공간부(80)로 배기된다. 제3공간부(80)로 배기된 공기는 여과 필터(84)와 가습 장치(82)를 통과하여 제2공간부(70)로 이동한다. 이와 같이 냉매에 의한 냉각 기능이 수행되는 경우 저온 저장고(100)의 공기는 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈(50)를 통과하여 순환함으로써 냉매와 열교환에 의해 냉각 기능이 수행된다. 이 과정에서 속도 가변형 냉각팬(74)은 저온 저장고(100)의 온도 설정값에 따라 비례적으로 가동될 수 있다. 또한, 상기 압축기(20)는 저압 설정값 및 인버터 적용에 의해 에너지 절감 구조로 구성될 수 있다. 또한, 가습 장치(82)를 통해 응축수의 자연적 증발에 의해 저온 저장고(100)의 습도를 효과적으로 조절할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 외기 도입에 의한 온도차 냉각·온도차 제상 및 자동 환기 구조가 구비된 고습도 조절용 냉각 시스템은 농산물등을 고습도 환경으로 저장하는 저온 저장고 내의 온도, 이산화탄소, 습도 및 외기도입에 의한 미세먼지를 통합적으로 제어할 수 있으며, 외기 도입에 의한 제상 기능이 구비됨으로써 에너지 효율을 극대화시켜 궁극적으로 탄소 배출 저감 성능을 현저하게 향상시키는 효과를 제공한다. 즉, 외기 조건에 따라 냉매에 의한 냉각 기능 대신에 외부 공기 도입에 의한 냉각, 환기, 습도 및 이산화탄소 농도의 조절을 효율적으로 수행할 수 있으므로, 에너지 효율을 극대화시켜 탄소 배출 저감 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 고습도 조절용 냉각 시스템은 종래의 저온 저장고에 쉽게 설치할 수 있도록 다수의 댐퍼 구조물이 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈에 통합적으로 구비됨으로써 활용성이 매우 우수한 장점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

10 : 고습도 조절용 냉각 시스템
20 : 압축기
21 : 유분리기
22 : 응축기
24 : 리시버 탱크
26 : 드라이어
28 : 사이트 글라스
30 : 팽창밸브
40 : 증발기
42 : 드레인 판
50 : 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈
52 : 본체
60 : 제1공간부
62 : 배기 도어 댐퍼
64 : 그릴 댐퍼
70 : 제2공간부
72 : 급기 도어 댐퍼
74 : 속도 가변형 냉각팬
76 : 미세 먼지 필터
78 : 해충 방지 장치
80 : 제3공간부
82 : 가습 장치
84 : 여과 필터
86 : 리턴 그릴
87 : 유량 균일 분배 노즐
88 : 살균제 공급 장치
89 : 펌프
100 : 저온 저장고
110 : 통합 센서

Claims

내부에 저장 공간이 구비된 저온 저장고의 냉기, 습도, 이산화탄소를 조절하는 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈을 포함하는 고습도 조절용 냉각 시스템으로서,
상기 다기능 일체형 유니트 쿨러 모듈은,
격벽에 의해 분할된 제1공간부, 제2공간부 및 제3공간부를 구비한 본체;
상기 제1공간부로부터 상기 저온 저장고로 공급되는 공기의 흐름을 제어하는 그릴 댐퍼;
상기 제1공간부로부터 외부로 공기를 배출하는 배기 도어 댐퍼;
상기 제1공간부와 상기 제2공간부를 연결하는 통로에 설치된 속도 가변형 냉각팬;
외부로부터 상기 제2공간부에 공급되는 공기의 흐름을 개폐하는 급기 도어 댐퍼;
상기 제2공간부에 설치되며 상기 급기 도어 댐퍼 쪽으로부터 상기 속도 가변형 냉각팬으로 흐르는 공기와 냉매간 열교환이 수행되는 증발기;
상기 제3공간부에 설치되며 상기 증발기에서 생성된 응축수에 의해 가습기능을 수행하는 가습 장치;를 포함하며,
상기 제3공간부는 상기 저온 저장고에서 배출되는 공기가 유입되도록 구성되며,
상기 급기 도어 댐퍼는 비례적으로 개폐가 제어됨으로써 외부로부터 상기 제2공간부로 공기의 흐름 및 상기 제3공간부로부터 상기 제2공간부로 공기의 흐름을 동시에 제어하도록 구성되며,
상기 제3공간부에 설치되며 상기 저온 저장고에서 발생한 이물질을 여과하는 여과 필터; 및
상기 급기 도어 댐퍼의 외측에 설치되며, 상기 제2공간부로 미세 먼지가 유입되는 것을 차단하는 미세 먼지 필터;를 포함한 것을 특징으로 하는 외기 도입에 의한 온도차 냉각·온도차 제상 및 자동 환기 구조가 구비된 고습도 조절용 냉각 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 가습 장치에는 상기 저온 저장고의 살균을 위한 살균제를 상기 제3공간부에 살포하는 살균제 공급 장치가 설치된 것을 특징으로 하는 외기 도입에 의한 온도차 냉각·온도차 제상 및 자동 환기 구조가 구비된 고습도 조절용 냉각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 미세 먼지 필터의 전방에 설치되며, 외부로부터 상기 제2공간부로 살아 있는 벌레나 곤충이 침입하는 것을 방지하도록 해충 방지 장치가 구비된 것을 특징으로 하는 외기 도입에 의한 온도차 냉각·온도차 제상 및 자동 환기 구조가 구비된 고습도 조절용 냉각 시스템.