KR20020041967A

KR20020041967A - 소형 빙축열설비의 제빙량 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR20020041967A
Application number: KR1020000071644A
Authority: KR
Inventors: 남임우; 윤인규; 원두환; 권순석; 안종길; 조성진
Original assignee: 원하연; 주식회사 센추리
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2002-06-05

Abstract

본 발명은 축열조 내부의 제빙량에 따라 빙축열설비의 가동을 제어할 수 있도록 고안된 소형 빙축열설비의 제빙량 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 제빙량 제어장치(400)가 얼음의 온도를 측정/감지하기 위해 상기 축열조(600) 내부 일측에 구비되는 적어도 하나의 온도센서 어셈블리(430)와; 설정온도값이 저장되어 있고, 상기 온도센서 어셈블리(430)로부터 측정/감지된 얼음온도를 전달받아 이를 상기 설정온도값과 비교검토하여 그 결과에 따라 실외기(500)의 가동을 제어하도록 하는 과결빙방지 컨트롤러(440);로 구성되고, 소형 빙축열설비의 제빙량 제어방법이 전원에 의해 심야전력이 공급되는 단계(S10); 상기 심야전력이 공급되어 실외기(500)가 가동되는 단계(S11); 상기 실외기(500)의 가동으로 축열조(600) 내부의 물을 제빙하는 단계(S12); 온도감지센서(410)에 의해 축열조(600) 내 얼음의 온도를 감지하는 단계(S13); 상기 감지된 얼음온도가 설정온도값 이하인지를 비교판단하는 단계(S14); 상기 감지된 얼음의 온도가 설정온도값 이하인 것으로 판단되면 실외기(500)가 정지되는 단계(S15);로 이루어져 불필요한 전력소모를 줄일 수 있게 됨은 물론, 초기수위를 맞추어야 하는 불편 또한 생략할 수 있어 보다 편리하고 정확한 제빙량 제어가 가능해진다.

Description

소형 빙축열설비의 제빙량 제어장치 및 방법{ICE VOLUME CONTROL APPARATUS AND METHOD OF THE COMPACT REFRIGERATIVE SYSTEM}

본 발명은 심야전력을 이용하는 소형 빙축열설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축열조 내부의 제빙량에 따라 빙축열설비의 가동을 제어할 수 있도록 고안된 소형 빙축열설비의 제빙량 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 빙축열설비는 심야시간대의 잉여전기를 이용해서 냉동기를 가동시켜 얼음을 생성한 후 축열조에 저장해 두었다가 냉방에 따른 부하가 커지는 시간대에 축열조의 얼음을 이용해 냉방을 하는 기기로서, 실외기, 축열조, 및 실내기로 구성된다. 소형 빙축열설비의 축열조 내부에는 순환수가 일정수위 만큼 수용되어 있어, 야간에 실외기에서 냉각된 냉매가 냉매파이프를 타고 축열조 내의 열교환코일을 통과한 뒤 상기 축열조로부터 빠져나와 다시 실외기로 회수되는 순환과정을 거치면서 축냉작용이 이루어지는데, 이때 상기 열교환코일의 주변부터 얼기 시작하여 차츰 축열조 내부에 얼음이 형성된다. 축열조 내부의 순환수를 얼리는데 이용된 상기 냉매는 축열조 내부 일측에 구비된 회수관에 집결한 후, 냉매파이프를 통해 실외기로 회수되면서 열교환 및 냉각과정을 거치게 된다.

그리고, 주간에 상기 축열조 내부의 얼음으로부터 해빙된 냉수가 순환펌프의 작동에 의해 순환수 배관을 통해 실내기로 보내어져 실내냉방이 실현된다. 실내냉방에 사용된 순환수는 온도가 상승되어진 상태에서 다시 순환수 배관을 타고 상기축열조로 회수된다.

축열조 내부에는 다수의 절곡된 열교환코일이 각각의 라인을 이루며 상호 연결되어 있고, 상기 열교환코일의 전체 라인의 양측 끝단에는 각각 냉매파이프가 연결되어 있으며, 이들 냉매파이프는 실외기로 인입되어 있다. 상기 축열조의 내부 일측에는 상기 열교환코일의 전체 라인을 따라 유동하는 냉매를 통합 회수하도록 회수관이 구비되어 있어, 이 회수관 일측에 열교환코일이 연결되고 타측에 상기 실외기로 인입되는 냉매파이프가 연결된다.

한편, 상기 축열조의 일측에는 순환펌프가 구비되어 있고, 이 순환펌프의 양단에는 순환수 배관이 연결되어 있으며, 각각의 순환수 배관은 축열조 및 실내기에 인입되어 있다.

이러한 구성을 갖는 소형 빙축열설비는 실외기를 일정시간 가동하면 축열조 내부에 구비된 열교환코일의 주변부터 물이 얼기 시작하면서 차츰 얼음이 형성된다. 얼음이 형성된 후에도 실외기를 계속 가동하게 되면 전력의 낭비가 커지게 되는 등의 문제점이 있어, 이를 해소하기 위해 축열조 내부의 결빙상태에 따라 실외기의 가동을 자동으로 제어할 수 있는 제어장치가 등장하게 되었다.

도 1은 종래의 제빙량 제어장치의 회로도, 도 2는 도 1의 제빙량 제어장치를 구비한 소형 빙축열설비의 계통도로서, 도시된 바와 같이, 종래의 빙축열설비(1)에서는 수위감지센서(110)를 이용한 제빙량 제어장치(100)가 사용되었는데, 이 장치(100)는 물이 얼음으로 만들어지면서 부피가 팽창하는 점에 착안한 것으로, 축열조(300) 내부의 소정높이에 수위감지센서(110)가 내장된 플롯(120)을 설치하고 그보다 약간 아래지점까지 물을 채운 후 실외기(200)를 가동시킨다. 실외기(200)가 가동되면 냉각된 냉매가 냉매파이프(도시생략)를 통해 축열조(300) 내부의 열교환코일(310)로 유입되면서 축열조(300) 내의 물을 얼리기 시작한다. 물이 얼기 시작하면서 부피가 차츰 늘어나 결국 얼음의 높이는 최초의 수위보다 높아지게 되고, 축열조(300) 내의 물이 일정수준 얼었을 때는 상기 플롯(120)에 닿게 되어 수위감지센서(110)가 이를 감지하게 된다. 수위상승을 감지한 센서(110)는 수위감지용 콘트롤러(130)에 소정의 신호를 송신하게 된다. 상기 신호를 수신한 수위감지용 콘트롤러(130)는 실외기(200)의 가동을 중지시키게 된다. 이후, 일정시간이 경과하고 나면 얼음이 녹으면서 수위가 점차 떨어져 수위감지센서(110) 아래로 내려가게 되는데, 이때 실외기(200)가 재가동되는 것이다.

일반적으로, 빙축열설비(1)에서 축열조(300) 내의 얼음량을 측정,감지하여 실외기(200)의 운전을 제어하도록 된 제빙량 제어장치(100)의 유무는 빙축열설비(1)의 성능 및 내구성과 밀접한 관계를 갖는다. 그러나, 상기와 같은 종래의 수위감지센서(110)를 이용한 제빙량 제어장치(100)는 결빙상태 및 제빙량의 정확한 측정,감지가 불가능하다는 문제점이 있었다.

또한, 상기 수위감지센서(110)를 이용한 제빙량 제어장치(100)는 가장 보편화된 장치이지만 초기수위를 정확히 맞추어야 하고, 축열조(300) 또는 순환수 배관(310)에서 누수현상이 발생했을 때에는 수위를 맞출 수 없어 실외기(200)를 가동할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 축열조 내부의 제빙량에 따라 빙축열설비의 가동을 제어할 수 있도록 고안된 소형 빙축열설비의 제빙량 제어장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 제빙량 제어장치의 회로도

도 2는 도 1의 제빙량 제어장치를 구비한 소형 빙축열설비의 계통도

도 3은 본 발명의 제빙량 제어장치의 회로도

도 4는 도 3의 제빙량 제어장치를 구비한 소형 빙축열설비의 계통도

도 5는 도 4에 따른 온도센서 어셈블리의 확대상세도

도 6은 도 3에 따른 제빙량 제어방법을 도시한 순서도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1,2 : 빙축열 설비 400 : 제빙량 제어장치

410 : 수위감지센서420 : 플롯

430 : 온도센서 어셈블리431 : 케이블

432 : 온도감지센서433 : 동관

440 : 과결빙방지 컨트롤러500 : 실외기

600 : 축열조

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실외기, 축열조 및 실내기로 이루어진 소형 빙축열설비에 있어서, 얼음의 온도를 측정/감지하기 위해 상기 축열조 내부 일측에 구비되는 적어도 하나의 온도센서 어셈블리와; 설정온도값이 저장되어 있고, 상기 온도센서 어셈블리로부터 측정/감지된 얼음온도를 전달받아 이를 상기 설정온도값과 비교검토하여 그 결과에 따라 실외기의 가동을 제어하도록 하는 과결빙방지 컨트롤러;로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 온도센서 어셈블리가 상기 과결빙방지 컨트롤러로부터 인출된 케이블과, 이 케이블의 일 끝단에 연결되어 외부온도에 따라 저항값이 달라지는 온도감지센서와, 상기 케이블의 일부 및 온도감지센서를 사방으로 밀봉한 동관으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 축열조 내부 타측에 수위감지센서가 내장된 플롯이 추가로 구비되고, 상기 수위감지센서가 상기 과결빙방지 컨트롤러에 연결된 것을 특징으로 한다.

또한, 소형 빙축열설비의 제빙량을 제어하는 방법에 있어서, 전원에 의해 심야전력이 공급되는 단계; 상기 심야전력이 공급되어 실외기가 가동되는 단계; 상기 실외기의 가동으로 축열조 내부의 물을 제빙하는 단계; 온도감지센서에 의해 축열조 내 얼음의 온도를 감지하는 단계; 상기 감지된 얼음온도가 설정온도값 이하인지를 비교판단하는 단계; 상기 감지된 얼음의 온도가 설정온도값 이하인 것으로 판단되면 실외기가 정지되는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단계는 상기 감지된 얼음의 온도가 설정온도값 이상인 것으로 판단되면 실외기의 가동으로 축열조 내부의 물이 계속 제빙되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단계 이후 전원이 오프인지를 판단하는 단계를 더 포함하여 이루어지고, 이 단계에서 전원 온 상태이면 상기 온도감지센서에 의한 얼음온도 감지가 계속 이루어지고, 전원 오프 상태이면 종료되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

또한, 하기될 온도감지센서에 대해서는 이미 공지된 기술이므로 본 발명에서는 그 구성 및 작동에 관한 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 빙축열설비용 제빙량 제어장치는 얼음의 온도를 감지하여 제빙량을 제어하도록 된 장치로서, 도 3은 본 발명의 제빙량 제어장치의 회로도, 도 4는 도 3의 제빙량 제어장치를 구비한 소형 빙축열설비의 계통도, 도 5은 도 4에 따른 온도센서 어셈블리의 확대상세도, 도 6은 도 3에 따른 제빙량 제어방법을 도시한순서도이다.

본 발명에 따른 소형 빙축열설비(2)의 제빙량 제어장치(400)는 얼음이 그 두께에 따라 각각 온도가 다르다는 점 및 얼음도 열을 전달한다는 점에 착안한 것으로, 축열조(600)의 내부 일측 소정높이에 수위감지센서(110)가 내장된 플롯(120)과 타측에 온도감지센서(432)가 내장된 온도센서 어셈블리(430)를 설치한 후 축열조(600) 내부에 형성되는 얼음의 잠열변화를 측정,감지하여 실외기(500)의 가동을 제어할 수 있도록 함으로써 축열조(600) 내 얼음의 제빙량 및 결빙상태를 조절하도록 한 것이다.

본 발명의 제빙량 제어장치(400)는 수위감지센서(410)가 내장된 플롯(420), 온도센서 어셈블리(430) 및 과결빙방지 컨트롤러(440)로 구성되는데, 상기 과결빙방지 컨트롤러(440)는 축열조(600)의 외면 일측에 설치되어 축열조(600) 내의 수위감지센서(410) 및 상기 온도센서 어셈블리(430)의 온도감지센서(432)와 연결되고 타단이 상기 실외기(500)로 인입된다.

상기 온도센서 어셈블리(430)는 실외기(500)의 가동으로 축열조(600) 내에 채워진 물을 얼린 얼음의 온도를 측정/감지하도록 한 장치로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 과결빙방지 컨트롤러(440)로부터 인출된 케이블(431)과, 이 케이블(431)의 일 끝단에 연결되어 외부온도에 따라 저항값이 달라지는 온도감지센서(432)와, 상기 케이블(431)의 일부와 온도감지센서(432)를 사방으로 밀봉한 동관(433)으로 이루어지는데, 상기 동관(433)은 금, 은 등과 같은 열전도성이 높은 다양한 재질로 되어 제공될 수 있다.

실외기 제어반(510)에 전원이 공급되면 실외기(500)가 가동하면서 실외기(500)와 축열조(600) 사이를 순환하는 냉매를 냉각시키게 되고, 실외기에 의해 냉각된 냉매는 냉매파이프(도시생략)를 통해 유동하며 축열조(600) 내부에 배열된 열교환코일(310)로 유입된다. 이 냉매에 의해 축열조(600) 내에 저장된 물의 온도는 0℃ 이하로 떨어지면서 열교환코일(310)의 표면으로부터 서서히 얼기 시작하여 차츰 축열조(600) 내부의 물이 얼음으로 변하게 된다. 축열조 내부의 물이 어느정도 얼게 되었을 때, 축열조(600) 내에 위치된 온도센서 어셈블리의 동관(433) 둘레에도 얼음이 얼어 동관(433)을 둘러싸게 되는데, 이 얼음의 온도는 동관(433) 외부로부터 내부로 전도되어 동관(433) 내부에 구비된 온도감지센서(432)에 전달된다. 이 얼음의 온도를 감지한 상기 온도감지센서(432)는 온도신호를 케이블(431)을 통해 축열조(600)의 일측에 설치된 과결빙방지 컨트롤러(440)에 송신하게 되고, 과결빙방지 컨트롤러(440)에서는 수신된 상기 온도신호와 자체 내부에 저장된 설정온도값과 비교검토하는 작업이 이루어진다. 만일 축열조(600) 내의 측정/감지된 얼음의 온도가 설정온도값보다 낮게 되면 상기 과결빙방지 컨트롤러(440)는 가동중인 실외기(500)에 정지신호를 내리게 되어, 축열조(600) 내의 얼음은 더이상 얼지 않고 정지하게 된다. 이 상태에서도 온도감지센서(432)는 축열조(600) 내부의 얼음의 온도변화를 계속 측정/감지하게 된다.

어느정도 시간이 경과하여 축열조(600) 내부의 얼음이 서서히 녹기 시작하면서 얼음의 온도는 차츰 상승하게 되는데, 온도감지센서(432)가 측정/감지된 얼음의 온도변화를 과결빙방지 컨트롤러(440)에 전달함으로써 과결빙방지 컨트롤러(440)에서 다시 설정온도값과의 비교검토 작업이 이루어진다. 비교 결과, 축열조(600) 내 얼음의 온도가 설정온도값보다 높은 것으로 결정되면 과결빙방지 컨트롤러(440)는 정지상태인 실외기(500)가 다시 가동되도록 하는 명령신호를 내리게 되고, 실외기(500)가 다시 가동하면서 실외기(500)와 축열조(600) 간에 냉매의 순환이 이루어져 축열조(600) 내에 다시 얼음이 얼게 된다.

도 6의 순서도를 살펴보면, 본 발명에 따른 빙축열설비의 제빙량을 제어하는 방법은 전원에 의해 심야전력이 공급되는 단계(S10)와, 상기 심야전력이 공급되어 실외기(500)가 가동되는 단계(S11)와, 상기 실외기(500)의 가동으로 축열조(600) 내부의 물을 제빙하는 단계(S12)와; 온도감지센서(410)에 의해 축열조(600) 내 얼음의 온도를 감지하는 단계(S13)와; 상기 감지된 얼음온도가 설정온도값 이하인지를 비교판단하는 단계(S14)와; 상기 감지된 얼음의 온도가 설정온도값 이하인 것으로 판단되면 실외기(500)가 정지되는 단계(S15)와; 그리고 전원이 오프인지를 판단하는 단계(S16);로 이루어지게 된다.

또한, 상기 단계(S15)는 상기 감지된 얼음의 온도가 설정온도값 이상인 것으로 판단되면 실외기(500)의 가동으로 인한 축열조(600) 내부의 물이 계속 제빙된다. 한편, 상기 단계(S16)에서는 전원이 온 상태로 판단되면 상기 온도감지센서(432)에 의한 얼음온도 감지가 계속 이루어지게 되고, 전원이 오프 상태로 판단되면 제빙량을 제어하기 위한 모든 단계는 종료되는 것이다.

본 발명에서는 온도센서 어셈블리를 "L"자 형상의 동관(433) 내에 온도감지센서(432)를 삽입하여 형성하였지만, 이에 국한되지 않고 "ㅗ"형, "＋"형, "＊"형 등 다양한 형상의 동관(433)에 온도센서를 삽입하여 형성한 온도센서 어셈블리를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기에서 수위감지센서와 온도감지센서를 모두 채용한 제빙량 제어장치에 대해 설명하였지만, 이에 국한되지 않고 온도감지센서 만을 채용한 제빙량 제어장치도 제공할 수 있다.

본 발명의 소형 빙축열설비용 제빙량 제어장치는 축열조 내의 수위변화 및 얼음의 잠열변화를 측정/감지하여 그 결과에 따라 실외기의 가동을 제어할 수 있도록 함으로써 불필요한 전력소모를 줄일 수 있게 됨은 물론, 초기수위를 맞추어야 하는 불편 또한 생략할 수 있어 보다 편리하고 정확한 제빙량 제어를 가능하게 한다.

Claims

실외기, 축열조 및 실내기로 이루어진 소형 빙축열설비에 있어서,

얼음의 온도를 측정/감지하기 위해 상기 축열조(600) 내부 일측에 구비되는 적어도 하나의 온도센서 어셈블리(430)와;

설정온도값이 저장되어 있고, 상기 온도센서 어셈블리(430)로부터 측정/감지된 얼음온도를 전달받아 이를 상기 설정온도값과 비교검토하여 그 결과에 따라 실외기(500)의 가동을 제어하도록 하는 과결빙방지 컨트롤러(440);로 구성된 것을 특징으로 하는 소형 빙축열설비의 제빙량 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 온도센서 어셈블리(430)는 상기 과결빙방지 컨트롤러(440)로부터 인출된 케이블(431)과, 이 케이블(431)의 일 끝단에 연결되어 외부온도에 따라 저항값이 달라지는 온도감지센서(432)와, 상기 케이블(431)의 일부 및 온도감지센서(432)를 사방으로 밀봉한 동관(433)으로 구성된 것을 특징으로 하는 소형 빙축열설비의 제빙량 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 축열조(600) 내부 타측에 수위감지센서(410)가 내장된 플롯(420)이 추가로 구비되고, 상기 수위감지센서(410)는 상기 과결빙방지 컨트롤러(440)에 연결된 것을 특징으로 하는 소형 빙축열설비의 제빙량 제어장치.
소형 빙축열설비의 제빙량을 제어하는 방법에 있어서,

전원에 의해 심야전력이 공급되는 단계(S10);

상기 심야전력이 공급되어 실외기(500)가 가동되는 단계(S11);

상기 실외기(500)의 가동으로 축열조(600) 내부의 물을 제빙하는 단계(S12);

온도감지센서(410)에 의해 축열조(600) 내 얼음의 온도를 감지하는 단계(S13);

상기 감지된 얼음온도가 설정온도값 이하인지를 비교판단하는 단계(S14);

상기 감지된 얼음의 온도가 설정온도값 이하인 것으로 판단되면 실외기(500)가 정지되는 단계(S15);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소형 빙축열설비의 제빙량 제어방법.
제 4항에 있어서,

상기 단계(S15)에서는 상기 감지된 얼음의 온도가 설정온도값 이상인 것으로 판단되면 실외기(500)의 가동으로 축열조(600) 내부의 물이 계속 제빙되는 것을 특징으로 하는 소형 빙축열설비의 제빙량 제어방법.
제 4항에 있어서,

상기 단계(S15) 이후 전원이 오프인지를 판단하는 단계(S16)를 더 포함하여 이루어지고, 이 단계(S16)에서 전원 온 상태이면 상기 온도감지센서(432)에 의한 얼음온도 감지가 계속 이루어지고, 전원 오프 상태이면 종료되는 것을 특징으로 하는 소형 빙축열설비의 제빙량 제어방법.