KR200390963Y1 - 디지털제어식 냉동장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 통상적인 냉동싸이클을 가지는 것에 있어서, 압축기의 냉매 토출구인 고압부에 장치되어 압력변화에 따라 가변적인 전류(4~20mA)를 출력하는 고압센서(10)와; 압축기의 냉매 흡입구인 저압부에 장치되어 압력변화에 따라 가변적인 전압(0~10V)을 출력하는 저압센서(20)와; 압축기의 오일 유로에 장치되어 유로의 유압변화에 따라 가변적인 전압(0~10V)을 출력하는 유압센서(30)와; 상기 고압센서(10)와 저압센서(20) 및 유압센서(30)의 출력측에 각기 통전 가능하게 연결되어 고압센서(10)에서 입력되는 전기신호를 설정된 값과 연산하여 응축기의 냉각팬 구동모터에 속도 제어신호를 출력하므로 냉각팬의 회전속도를 비례제어하여 일정한 고압압력을 유지하고 입력 값이 설정압력 이상이거나 유압센서(30)의 입력 값이 설정압력 이하일 때 전원 릴레이에 제어신호를 출력하여 냉동싸이클을 정지시키는 제어장치(40)로 이루어지는 디지털제어식 냉동장치이다.

Description

디지털제어식 냉동장치{Digital control refrigerating engine}

본 고안은 냉동장치의 고압압력과 저압압력 및 유압압력을 디지털방식으로 정밀하게 감지하고 그 감지값에 따라 제어장치에서 응축기의 냉각팬 회전속도를 비례제어 하고 압축기기의 운전, 정지를 제어하도록 하므로 외부 기온에 따른 냉동장치의 효율을 최적화시켜 동력소모를 줄이고 고장발생을 미연에 방지하여 유지수리비용을 저감시키고 수명을 연장시켜 주도록 하는 디지털제어식 냉동장치에 관한 것이다.

종래 냉동장치는 도 1에 도시되는 바와 같이, 냉매를 고압으로 압축하여 토출하는 압축기(1)와, 고온 고압으로 토출된 냉매를 복수개의 냉각팬(2)에 의해 냉각시켜 응축되도록 하는 응축기(3)와, 응축된 냉매를 팽창밸브(4)를 통해 팽창시켜 저온 저압의 상태에서 냉매를 증발시키고 증발된 저온 저압의 냉매가 압축기(1)로 다시 순환되도록 하는 증발기(5) 및 부속장치들로 이루어지며, 압축기(1)의 냉매 토출구에 고압스위치와 고압게이지(6)가 모세관에 의해 연통되게 장치되고, 압축기(1)의 냉매 유입구에 저압스위치와 저압게이지(7)가 모세관에 의해 연통되게 장치되며, 압축기(1)의 오일 유로에 유압스위치(9)와 유압게이지(8)가 모세관에 의해 연통되게 장치되어 있다.

상기 고압스위치는 2개가 구비되고 저압스위치와 유압스위치(9)는 각기 한개씩 구비되어 1개의 고압스위치(10)와 유압스위치(9)는 단독으로 장치되고, 1개의 고압스위치는 저압스위치와 함께 더블스위치(11)로 구성되어 있다.

이러한 종래 냉동장치는 고압스위치와 저압스위치 및 유압스위치가 바이메탈과 같은 스프링식의 장치로 되어 모세관을 통해 가압되는 냉매의 압력이 일정 설정 압력구간이면 응축기(3)에 장치되는 2개 또는 4개의 냉각팬(2)이 일정 회전속도로 회전되어 응축기(3)를 유동하는 냉매를 냉각시키도록 하며, 압력이 일정 설정압력 이하가 되면 저압스위치가 작동되어 응축기(3)의 냉각팬(2) 1개 또는 2개가 정지되도록 하고, 설정 압력 이상이 되면 고압스위치(6)가 작동되어 압축기(1)의 구동전원을 차단하도록 되어 있다.

이러한 방식은 설정 압력의 오차 범위가 ±10%이상이며 냉각팬(2)의 가동 또는 정지되는 횟수가 무수히 잦아 소음 및 냉동싸이클의 안정된 운전이 어려웠다.

또한, 유압스위치(9)도 감지되는 압력이 일정 설정치 이하가 되면 압축기(1)의 실린더 내부 오일이 부족한 것으로 판단하여 구동전원을 차단하도록 되어 있다.

이러한 유압스위치(9) 또한 감지하는 압력의 오차가 클뿐 아니라 스위치의 전원차단하는 시간이 일정치 아니하여 냉동기의 파손이 허다 하였다.

이러한 종래의 냉동장치는 고압스위치와 저압스위치 및 유압스위치가 전원을 개폐하는 단순 스위치로 되고, 모세관을 통해 가압되는 압력에 따라 작동하는 아날로그방식으로 구성되어 있기 때문에, 기온의 변화가 큰 겨울철과 여름철에 사용하는 경우, 기온이 영하로 내려가는 겨울철에는 응축기(3)의 냉각팬(2)이 거의 구동할 필요가 없는데도 일부의 냉각팬(2)은 계속 작동하고, 32°C가 넘는 여름철에는 냉각팬(2)을 전부 작동하여도 응축이 부족하게 되는 문제가 있었으며, 냉각팬을 구동하거나 정지시키거나 또는 일부만 구동시키는 방식으로 제어할 수 밖에 없어 외부온도에 상관없이 일정 회전속도로 구동하므로 인해 필요 이상의 전원이 소모되게 되었다.

또한, 상기 고압스위치와 저압스위치 및 오일압력스위치는 ±10%의 편차가 있어 유압이나 고압스위치가 위험수치를 넘어 작동하는 경우가 종종 있게 되었으며, 그로 인해 냉동장치를 파손시키거나 수명이 단축되게 되는 등의 치명적인 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여, 압력변화에 따라 가변적인 전류를 출력하는 디지털압력센서를 압축기 토출구와 흡입구 및 오일유로에 장치하고, 상기 디지털센서들이 전기적인 디지털신호를 제어장치에 입력하여 제어장치가 입력되는 전기신호에 따라 냉각팬들의 회전속도를 비례제어(0~115%)하고, 설정된 압력 이상 또는 설정 압력 이하가 감지되면 전원스위치 및 경고장치가 작동되며 싸이클 내의 이상 압력이 작동된 부위의 모니터가 가능하도록 하므로서 압축기가 손상되는 것을 미연에 방지하도록 하는 디지털제어식 냉동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 도 2에 도시되는 바와 같이, 압축기의 냉매 토출구 고압부에 장치되어 압력변화(0~25kgf/㎠)에 따라 가변적인 전류(4~20mA)를 출력하는 고압센서(10)와; 압축기의 냉매 흡입구인 저압부에 장치되어 압력변화(-1~10kgf/㎠)에 따라 가변적인 전압(0~10V)을 출력하는 저압센서(20)와; 압축기의 오일 유로에 장치되어 유로의 유압변화(0~10kgf/㎠)에 따라 가변적인 전압(0~10V)을 출력하는 유압센서(30)와; 상기 고압센서(10)와 저압센서(20) 및 유압센서(30)의 출력측에 각기 통전 가능하게 연결되어 전기적인 신호를 입력받아 설정된 값과 연산하여 압력 값에 따라 응축기의 냉각팬 구동모터에 제어신호를 출력하므로 냉각팬의 회전속도를 비례제어(0~115%)하고, 고압센서(10)의 입력 값이 일정압력 이상이거나 유압센서(30)의 입력 값이 일정압력 이하일 때 전원 릴레이에 제어신호를 출력하여 전원을 차단하고 문제발생 부위의 모니터가 가능하도록 하는 제어장치(40)로 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

이와 같이 구성되는 본 고안은 고압센서(10)가 압축기의 토출구 압력을 감지하여 압력변화에 따른 4~20mA의 전류를 제어장치(40)로 입력시키며, 제어장치(40)가 입력되는 전류값에 따라 설정 값과 연산하여 전기적인 제어신호를 응축기 냉각팬의 구동모터에 출력시켜 냉각팬의 회전속도를 비례제어(0~115%)한다.

이러한 본 고안은 외부 기온이 상승하거나 하강함에 따라 응축기의 응축작용이 달라지게 되며, 그로 인해 냉매 압력이 상승하거나 하강하게 되면, 그 압력에 따른 전류가 전기적인 신호로 제어장치(40)에 입력되고, 제어장치(40)가 냉각팬의 회전속도를 제어하는 것에 의하여 응축기를 최적상태로 운전시켜 주므로 필요 이상의 전력소모나 냉동효율 저하를 방지한다.

또한, 이러한 본 고안은 제어장치(40)에서 냉각팬 구동모터에 인가하는 주파수(HZ)를 조절하므로 보통 일정 전류를 스위치에 의해 인가하는 장치에 비하여 0%~115%의 출력을 낼 수 있도록 자동제어하는 것이 가능하게 된다.

또한, 고압센서(10)로부터 입력되는 압력이 고압으로 설정한 압력(22kgf/㎠)이 일정시간(3초) 동안 유지되면, 고장 위험상황으로 판단하여 전원을 차단하는 릴레이에 제어신호를 출력하여 전원이 차단되도록 하고 에러 메시지를 디스플레이하며, 저압으로 설정한 압력(8kgf/㎠) 이하에서 일정시간(5초) 이상 지속되면 냉각팬을 구동시킬 필요가 없다고 판단하여 제어장치(40)가 전원차단 릴레이를 제어하여 자동으로 운전을 정지(sleep mode)시키게 되고, 재가동 설정압력(8.5kgf/㎠)(wake-up mode) 이상의 압력이 되면 자동으로 제어장치(40)가 운전을 다시 시작하게 된다.

한편, 본 고안은 유압센서(30)가 압축기의 실린더 내부의 유압을 감지하여 유압변화(0~10kgf/㎠)에 따른 가변전압(0~10V)을 제어장치(40)로 입력시키며, 제어장치(40)가 입력되는 전압값을 설정 값과 연산하여, 설정압력(3kgf/㎠) 이하에서 일정시간(6초) 동안 유지되면 전원차단 릴레이에 제어신호를 출력하여 운전이 정지되도록 하고 에러 메시지를 디스플레이하게 된다.

이러한 본 고안은 냉동유가 누출되거나 과다소모되어 유압이 저하되는 것을 감지하며, 실린더 내벽에 충분한 윤활을 하기 위한 유압 이하가 되면 자동으로 운전을 정지시켜 실린더와 피스톤이 손상되는 것을 방지한다.

또한, 본 고안은 저압센서(20)가 압축기의 흡입구 압력을 감지하여 압력변화(-1~10kgf/㎠)에 따른 가변전압(0~10V)을 제어장치(40)로 입력시키며, 제어장치(40)가 입력되는 전압값을 설정 값과 연산하여, 설정압력(1kgf/㎠) 이하에서 일정시간(3초) 동안 유지되면 경고 릴레이에 제어신호를 출력하여 저압상황임을 알리는 경고음을 발생하도록 하고, 이러한 저압상황이 설정시간내에 3회 이상 발생하면 제어장치에서 에러 메시지를 디스플레이하고 냉각팬의 구동모터의 운전을 정지시킨다.

본 고안은 전기적인 디지탈신호를 출력하는 압력센서들에 의해 압력을 감지하고 전기적인 신호에 의해 냉각팬의 속도와 전원을 제어하므로 압력감지및 제어를 위한 모세관 배관이 필요치 않게 되어 설치와 관리가 용이하고 냉동장치의 고장을 줄여주게 되며, 냉각팬의 회전속도를 비례제어하므로 외부온도의 변화에 민감하게 대처하며 최적상태로 냉매를 응축시켜 효율을 높여주며, 전력소모를 가장 이상적이도록 한다.

또한, 압력 감지에 대한 오차(±0.2%)가 없기 때문에 기계적인 무리를 방지하여 안정성이 향상되고 가스누설 및 유압을 정밀하게 감지하여 치명적인 손상을 미연에 방지하고 냉동장치의 수명을 연장시킨다.

도 1은 일반적인 냉동장치의 냉매회로를 나타내는 개략도

도 2는 본 고안 냉동장치의 제어회로를 나타내는 블록도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 고압센서 20 : 저압센서

30 : 유압센서 40 : 제어장치

Claims (1)

1. 통상적인 냉동싸이클을 가지는 것에 있어서, 압축기의 냉매 토출구에 장치되어 압력변화에 따라 가변적인 전류를 출력하는 고압센서(10)와; 압축기의 냉매 흡입구에 장치되어 압력변화에 따라 가변적인 전압(0~10V)을 출력하는 저압센서(20)와; 압축기의 오일 유로에 장치되어 유로의 유압변화에 따라 가변적인 전압(0~10V)을 출력하는 유압센서(30)와; 상기 고압센서(10)와 저압센서(20) 및 유압센서(30)의 출력측에 각기 통전 가능하게 연결되어 고압센서(10)에서 입력되는 전기신호를 설정된 값과 연산하여 응축기의 냉각팬 구동모터에 제어신호를 출력하므로 냉각팬의 회전속도를 제어하고, 고압센서(10)의 입력 값이 설정압력 이상이거나 유압센서(30)의 입력 값이 설정압력 이하일 때 전원 릴레이에 제어신호를 출력하여 전원을 차단하도록 하는 제어장치(40)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털제어식 냉동장치.