KR20160037515A - 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저를 이용하여 냉동 사이클에서 증발기에 착상된 성에를 감지하고 이를 제거하기 위한 것으로, 냉매가 순환되는 냉매파이프와 냉매에 의해 냉각되어 외부와 열교환이 이루어지는 흡열핀를 구비한 증발기가 포함된 냉동 사이클에서 적상을 감지하여 제상하는 시스템에 있어서, 상기 증발기의 케이스에 고정 결합된 고정부; 상기 고정부에 지지봉이 결합되고, 상기 지지봉에 이동부재가 이동 가능하게 설치되어 상기 이동부재의 위치가 조절되는 조절부; 상기 조절부에 고정 결합되어 상기 냉매파이프 및 흡열핀이 설치된 부위를 향해 연장되도록 배치되고, 레이저 센서부를 지지하는 지지부; 상기 지지부에 결합되고, 레이저를 이용하여 냉매파이프 또는 흡열핀에 발생된 적상을 감지하며, 신호선이 연결된 레이저 센서부; 상기 레이저 센서부에 의해 상기 냉매파이프 또는 흡열핀에 발생된 적상의 감지신호를 수신하여 제상신호를 제상장치로 보내는 콘트롤부; 및 상기 콘트롤부로부터 제상신호를 전송받아 상기 증발기에서 발생된 적상을 제거하는 제상장치;를 포함하는 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템을 제공한다.

Description

냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템{CONTROL SYSTEM FOR SENSING FROST AND DEFROSTING IN REFRIGERATION CYCLE}

본 발명은 냉동 사이클의 제상 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저를 이용하여 냉동 사이클에서 증발기에 착상된 성에를 감지하고, 이를 제거하기 위한 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 냉동기는 물건을 냉동 저장하기 위하여 설치되어 액체 상태의 낮은 온도로 공급되는 냉매를 이용하여 냉동고 내부의 열을 흡수하여 온도를 하강시켜 주는 것이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 냉동기(1)는 압축기(2), 응축기(3), 팽창밸브(4) 및 증발기(5)를 필수 구성요소로 하고, 압축기(2)에서 압축된 고온 고압의 냉매 증기를 응축기(3)에서 냉각시켜 액화시키고, 수액기에 저장하였다가 팽창밸브(4)에서 팽창시킨 후 냉매가 증발기(5)에서 증발될 때 그 증발열에 의하여 냉동고 내부의 열을 흡수하여 온도를 하강시켜 저장된 물품을 냉동시키는 냉동 사이클(refrigeration cycle)을 갖는다. 더불어, 압축기(2)와 응축기(3)의 사이에는 유분리기(6)가 설치되고, 응축기(3)와 팽창밸브(4)의 사이에는 수액기(7)가 설치되며, 증발기(5)와 압축기(2)의 사이에는 액 분리기(8)가 설치될 수 있다.

또한, 상기 압축기(2)는 증발기(5)를 통과하면서 냉동고 내부의 열을 흡수하여 온도가 높아진 냉매 가스를 압축시켜 주는 것이고, 상기 응축기(3)는 압축기(2)에 의하여 압축된 고온 고압의 냉매의 온도를 하강시켜 액화하기 위하여 응축시켜 주는 것이며, 상기 팽창밸브(4)는 응축기(3)에 의해 액화된 냉매를 증발기에 공급하여 주는 것이고, 상기 증발기(5)는 냉동고 내부에 설치되어 액체 상태의 낮은 온도로 공급되는 냉매를 이용하여 냉동고의 내부의 열을 흡수하여 온도를 강하시켜 주는 것이다.

이때, 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 증발기(5)는 본체의 케이스(5a)가 구비되고, 상기 케이스(5a)의 내부에는 열전달 효율이 우수한 복수 개의 얇은 흡열핀(5b)이 일정하게 조밀 간격으로 고정 설치되며, 냉매가 순환되는 관으로 구성된 냉매파이프(5c)가 지그재그의 폐루프 형태로 배관되어 각 흡열핀(5b)에 관통 결합된 구조로 이루어짐으로써, 압축기로부터 발생된 압축공기와 함께 강제 순환되어 냉매파이프(5c)를 통과하는 냉매가 흡열핀(5b)이 설치된 부위를 통과할 때에 냉매에 의하여 냉각된 흡열핀(5b)과 그 주변의 공기와의 사이에서 열교환이 이루어지면서 흡열핀(5b)이 설치된 공간의 온도가 급속하게 하강하는 원리에 의하여 냉동이 이루어지도록 하는 것이다.

그런데, 냉동기는 냉매의 순환에 의해 냉각되는 증발기의 흡열핀과 그 주변 공기와의 사이에 열교환이 이루어지는 과정에서 흡열핀의 표면에 이슬이 맺히게 되고, 이슬은 흡열핀의 낮은 온도에 의하여 얼어 붙으면서 성에를 형성하게 된다.

그리고, 시간이 경과되면서 냉동 사이클이 반복됨에 따라 흡열핀의 표면에 형성되는 성에의 두께가 두꺼워지면서 핀 사이의 간격이 좁아지고, 증발기 표면의 열교환을 방해하여 냉동 효율을 저하시켜 고내 온도가 상승되며, 압축기의 액 압축 발생 등 악영향을 미칠 수 있고, 냉동기의 고장까지 초래할 수 있는 요인이 되고 있다.

따라서, 증발기의 냉매 파이프와 흡열핀에 착상된 성에(적상)을 제거하는 제상(defrosting) 운전의 실시가 요구되는 바, 여기에는 증발기의 흡열핀에 부분적으로 전기히터를 삽입 장착한 후 열을 가하는 전기히터를 이용한 제상 방법, 압축기를 지난 고온 고압의 핫가스를 이용하여 순환시키는 핫가스를 이용한 제상 방법, 증발기의 상측에 노즐을 배치하여 제상용 물을 펌핑에 의해 강제로 분사시키는 제상수 분사를 이용한 제상 방법 등이 여러 가지 제상장치들에 의한 방법이 존재한다.

더불어, 이러한 제상 운전 실시를 위한 제어 방법으로는 제상장치에 타이머를 설치하여 일정한 주기로 제상이 이루어지도록 제어하거나, 결로 센서에 의하여 적상의 두께를 수치로 측정하여 일정치 이상일 때 제상장치가 가동되도록 제어하는 측정 제상 방법, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이 증발기 내부의 풍압을 감지하여 차압 제상이 이루어지도록 제어하는 방법, 특허문헌 2에 개시된 바와 같이 증발기의 흡열핀 등에 발생된 적상과 감지부재의 통전을 감지하여 통전시 제상 운전을 실시하는 방법 등이 존재한다.

그러나, 일정한 주기마다 제상하도록 제어하는 방법은 적상의 두께나 양에 관계없이 정해진 시간이 되면 자동으로 제상 시스템이 작동하도록 되어 있어 불필요한 제상이 이루어지기 때문에 고내 온도가 상승하여 저장된 물건의 품질이 저하될 수 있고, 에너지가 낭비되며, 제상이 불완전하여 적상이 점점 누적되면서 증발기가 파손되거나 압축기의 액 압축으로 피스톤 등이 파손될 수 있고, 제상장치의 부품 수명을 단축시켜 유지 및 보수 비용이 과도하게 소요되는 문제가 있다.

또한, 결로 센서의 적상 두께 측정에 의해 제상 제어 방법은 증발기의 설치장소의 다양한 기상 조건이나 열교환기의 구조, 특히 핀 사이의 간격의 광협에 부합되는 제어가 곤란한 문제가 있다.

그리고, 풍압 감지에 의하여 차압 제상 제어 방법은 구조가 복잡하여 원가가 상승되고, 풍압 스위치가 증발기의 모터 크기나 회전수 날개의 풍량에 따라 달라져 제조사, 증발기 용량 및 종류에 따라 풍압의 설정값이 달라지며, 풍압의 변화에 따라 적상의 정도를 확인하면서 제상 타이밍을 결정해야 하므로 세팅 시간이 많이 소요되고, 케이스 내부에 부압이 형성될 때 풍압 작동판이 호상 운동을 하여 부압의 크기에 따라 풍압 작동판과 스위치 바디 사이의 간격이 변경됨으로써 공기 흡입량이 작아 부압 해소가 지연되면 팬의 부하가 해소되지 못하여 고장의 요인이 되는 문제가 있다.

아울러, 흡열핀 등에 발생된 적상과 감지부재의 통전을 감지하여 통전시 제상 운전을 실시하는 방법은 고체 얼음의 형태를 갖는 적상에는 실제로 전기가 잘 통하지 않아 감지부재와의 통전이 불량하기 때문에 정확한 적상 감지가 곤란하고, 효율적인 제상 운전을 실시하기 어려운 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0674180호(2007.01.24. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1403120호(2014.06.03. 공고)

본 발명은 상술된 문제들을 모두 해결하기 위하여 안출된 것으로, 레이저 센서를 이용하여 냉동 사이클에서 증발기에 착상된 적상을 감지하고 이를 효율적으로 제거할 수 있는 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템의 제공에 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 냉매가 순환되는 냉매파이프와 냉매에 의해 냉각되어 외부와 열교환이 이루어지는 흡열핀를 구비한 증발기가 포함된 냉동 사이클에서 적상을 감지하여 제상하는 시스템에 있어서, 상기 증발기의 케이스에 고정 결합된 고정부; 상기 고정부에 지지봉이 결합되고, 상기 지지봉에 이동부재가 이동 가능하게 설치되어 상기 이동부재의 위치가 조절되는 조절부; 상기 조절부에 고정 결합되어 상기 냉매파이프 및 흡열핀이 설치된 부위를 향해 연장되도록 배치되고, 레이저 센서부를 지지하는 지지부; 상기 지지부에 결합되고, 레이저를 통해 냉매파이프 또는 흡열핀에 발생된 적상을 감지하며, 신호선이 연결된 레이저 센서부; 상기 레이저 센서부에 의해 상기 냉매파이프 또는 흡열핀에 발생된 적상의 감지신호를 수신하여 제상신호를 제상장치로 보내는 콘트롤부; 및 상기 콘트롤부로부터 제상신호를 전송받아 상기 증발기에서 발생된 적상을 제거하는 제상장치;를 포함하는 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템을 제공한다.

이때, 상기 고정부는, 고정부재에 의해 고정 결합되되, 한쌍의 고정브라켓이 이격 형성되거나, 내측에 설치공간이 형성되도록 "ㄷ"자 형상으로 이루어진 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 조절부는, 상기 이동부재가 상기 지지봉의 외주를 감싸 이동 가능하게 연결되고 상부에 조절홀이 형성되며, 상기 조절홀에는 나비볼트가 체결되어 상기 지지봉을 가압 또는 해제함으로써 상기 이동부재의 위치를 조절하는 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 지지부는, 상기 이동부재에 고정 결합되어 상기 냉매파이프 및 흡열핀이 설치된 부위를 향해 연장되도록 배치된 지지바와, 상기 지지바의 일부분 외주를 감싸 이동 가능하게 연결되고 일측에 단속홀이 형성된 지지부재와, 상기 단속홀에 체결되어 상기 지지바를 가압 또는 해제함으로써 상기 지지부재의 위치를 조절하는 단속볼트;를 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 레이저 센서부는, 상기 지지부재에 고정부재를 통해 결합된 하우징을 구비하고, 상기 하우징에는 상기 신호선과 연결되는 플러그, 냉매파이프 또는 흡열핀을 향해 레이저를 발진하는 투광기, 발생된 적상에 의해 반사되어 돌아오는 레이저를 수신하는 수광기가 설치되어 있는 것에도 그 특징이 있다.

더불어, 상기 증발기의 케이스에 설치되어 측정 부위인 냉매파이프 또는 흡열핀의 온도에 따른 전압신호를 생성하는 열전대를 더 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

여기서, 상기 열전대는 상기 전압신호는 컨버터에 의하여 변환되어 상기 콘트롤부로 전송되고, 상기 콘트롤부는 상기 컨버터로부터 신호를 수신하여 냉매파이프 또는 흡열핀의 온도가 설정치 이상인지 판단하여 설정치 이상으로 상승된 경우 제상 운전의 종료신호를 상기 제상장치로 전송하는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 의하면, 증발기에 적상이 발생되면 레이저 센서부에 의해 가까워진 거리에 따른 적상이 감지되므로 증발기에 발생된 적상을 정확하게 감지하여 이를 효율적으로 제거할 수 있고, 적상 감지시에만 제상 운전을 실시하여 최적의 제상 타이밍에 제상신호를 보내어 제상이 이루어지며, 운전 시간을 설정해 놓거나, 온도가 기준치 이상 상승하면 제상 운전을 종료하도록 하여 온도 변화의 폭을 감소시키며, 더불어 에너지를 절감할 수 있고, 성적계수(coefficient of performance)가 우수하여 냉동기의 냉동 효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 제상의 불완전을 해소하여 증발기의 파손과 압축기의 액 압축의 발생을 방지하고, 고장율이 감소하여 제품 신뢰성이 증가하고 냉동기의 부품 수명이 증가되며 유지 및 보수 비용이 절감된다.

그리고, 구조가 간단하고 설치가 용이하며, 레이저 센서부의 위치를 상하좌우로 조절할 수 있으므로 다양한 기상 조건이나 증발기의 구조에 적용하여 냉매파이프나 흡열핀 사이의 간격의 광협에 부합되는 제상 운전을 실시할 수 있다.

도 1a는 일반적인 냉동 사이클의 구성을 나타낸 도면.
도 1b는 일반적인 증발기의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 증발기에 설치된 본 발명의 실시예에 따른 냉동 사이클의 적상 감지 장치의 결합 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉동 사이클의 적상 감지 장치의 분리 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 조절부의 작동을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지지부의 작동을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 센서부의 구성을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템을 나타낸 구성도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 시스템을 이용한 적상 감지의 사용 상태도로서, (a)는 적상이 발생하지 않았을 때, (b)는 적상이 발생하였을 때이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시스템을 이용한 적상 감지의 사용 상태도로서, (a)는 적상이 발생하지 않았을 때, (b)는 적상이 발생하였을 때이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 실시예를 중심으로 상세히 설명한다.

본 발명은 본체 케이스(5a)와, 냉매가 순환되는 냉매파이프(5b)와 냉매에 의해 냉각되어 외부와 열교환이 이루어지는 흡열핀(5c)를 구비한 증발기(5)가 포함된 냉동 사이클에서 적상을 감지하여 제상하는 시스템에 관한 것이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 냉동기(1)의 냉동 사이클은 압축기(2), 응축기(3), 팽창밸브(4) 및 증발기(5)를 구성요소로 포함하고, 압축기(2)는 증발기(5)를 통과하면서 냉동고 내부의 열을 흡수하여 온도가 높아진 냉매 가스를 압축시켜 주는 것이고, 상기 응축기(3)는 압축기(2)에 의하여 압축된 고온 고압의 냉매의 온도를 하강시켜 액화하기 위하여 응축시켜 주는 것이며, 상기 팽창밸브(4)는 응축기(3)에 의해 액화된 냉매를 증발기에 공급하여 주는 것이고, 상기 증발기(5)는 냉동고 내부에 설치되어 액체 상태의 낮은 온도로 공급되는 냉매를 이용하여 냉동고의 내부의 열을 흡수하여 온도를 강하시켜 주는 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템은 크게 고정부(10), 조절부(20), 지지부(30), 레이저 센서부(40), 콘트롤부(50) 및 제상장치(60)를 포함하고, 열전대(70)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

도 3을 참고하면, 상기 고정부(10)는 상기 증발기(5)의 케이스(5a)에 고정 결합되는 것으로, 고정홀(13)에 볼트 등 고정부재(B)가 결합되어 케이스(5a)에 고정 결합된다.

상기 고정부(10)는 한쌍의 고정브라켓(11)이 이격 형성되고 그 사이에 상기 조절부(20)가 연결 설치되거나, "ㄷ"자 형상으로 이루어진 고정브라켓(11)의 내측에 설치공간(12)이 형성되고 상기 설치공간(12)에 상기 조절부(20)가 연결 설치될 수 있다. 이때, 상기 고정브라켓(11)에는 상기 조절부(20)를 연결하기 위한 결합홀(14)이 관통 형성된다.

상기 조절부(20)는 상기 고정브라켓(11)에 형성된 결합홀(14)에 지지봉(21)이 결합되고, 상기 지지봉(21)에는 이동부재(22)가 상기 지지봉(21)을 따라 이동 가능하게 설치되어 상기 이동부재(22)의 위치가 조절된다.

이때, 상기 이동부재(22)는 중앙에 수평 방향으로 중앙홀(22a)이 관통 형성되고, 상기 중앙홀(22a)에 상기 지지봉(21)이 관통 연결되어 상기 이동부재(22)가 상기 지지봉(21)의 외주를 감싸도록 연결되며, 상부에 조절홀(22b)이 상기 중앙홀(22a)과 연통되게 형성된다.

도 4를 참고하면, 상기 조절홀(22b)에는 나비볼트(23)가 체결되고, 작업자가 상기 나비볼트(23)를 정방향 또는 역방향으로 회전시켜 상기 지지봉(21)을 가압 또는 해제함으로써 상기 이동부재(22)의 이동이 단속되거나 이동이 가능하게 되므로, 상기 이동부재(22)의 위치를 조절할 수 있다.

이와 같이, 상기 이동부재(22)의 위치를 조절함으로써 이와 고정 연결된 상기 레이저 센서부(40)의 위치를 조절할 수 있으며, 다양한 기상 조건이나 증발기의 구조에 적용하여 냉매파이프나 흡열핀 사이의 간격의 광협에 부합되는 제상 운전을 실시할 수 있다.

상기 지지부(30)는 상기 조절부(20)에 고정 결합되어 상기 냉매파이프(5c) 및 흡열핀(5b)이 설치된 부위를 향해 연장되도록 배치되고, 상기 레이저 센서부(40)를 지지한다.

이를 위하여, 상기 지지부(30)는 지지바(31), 지지부재(32) 및 단속볼트(33)를 포함하여 이루어진다.

상기 지지바(31)는 상기 이동부재(22)에 고정 결합되고, 상기 냉매파이프(5c) 및 흡열핀(5b)이 설치된 부위를 향해 연장되도록 배치된다.

상기 지지부재(32)는 중앙에 지지홀(32a)이 관통 형성되고, 상기 지지홀(32a)에는 상기 지지바(31)가 관통 연결되어 상기 지지부재(32)가 상기 지지바(31)의 외주를 감싸서 상기 지지바(31)를 따라 이동 가능하게 연결되고, 일측에는 단속홀(32b)이 상기 지지홀(32a)과 연통되게 형성된다.

도 5를 참고하면, 상기 단속홀(32b)에는 상기 단속볼트(33)가 체결되고, 작업자가 상기 단속볼트(33)를 정방향 또는 역방향으로 회전시켜 상기 지지바(31)를 가압 또는 해제함으로써 상기 지지부재(32)의 이동이 단속되거나 이동이 가능하게 되므로, 상기 지지부재(32)의 위치를 조절할 수 있다.

이와 같이, 상기 지지부재(32)의 위치를 조절하여 이와 결합된 상기 레이저 센서부(40)의 위치가 조절되며, 이로써 다양한 기상 조건이나 증발기의 구조에 적용하여 냉매파이프(5c)나 흡열핀(5b) 사이의 간격의 광협에 부합되는 제상 운전을 실시할 수 있다.

상기 레이저 센서부(40)는 상기 지지부(30)의 측면에 고정부재(B)로 결합되고, 레이저를 이용하여 냉매파이프(5c) 또는 흡열핀(5b)에 발생된 적상을 감지한다.

즉, 도 6을 참고하면 상기 레이저 센서부(40)는 금속으로 이루어진 하우징(41)을 구비하고, 상기 하우징(41)에는 콘트롤부(50)와 이어지는 신호선(C)과 연결되는 플러그(42)가 구비되며, 상기 지지부(30)에 결합되었을 때 기준으로 하측에는 냉매파이프(5c) 또는 흡열핀(5b)을 향해 레이저를 발진하는 투광기(43)와 증발기(5)에 발생된 적상(F)에 의해 반사되어 돌아오는 레이저를 수신하는 수광기(44)가 설치되어 있다.

상기 콘트롤부(50)는 상기 레이저 센서부(40)에 의해 상기 증발기(5)의 냉매파이프(5c) 또는 흡열핀(5b)에 발생된 적상(F)의 감지신호를 수신하여 적상의 제거를 위하여 제상신호를 제상장치(60)로 전송하여 제상 운전이 이루어지도록 한다.

이때, 상기 콘트롤부(50)는 제상 운전의 시간을 설정할 수 있도록 구비된 타이머(51)와 제상 운전의 운전 방법을 선택하여 설정하는 스위치(52)가 포함된다.

그리고, 상기 제상장치(60)는 상기 콘트롤부(50)로부터 제상신호를 전송받아 상기 증발기(5)의 냉매파이프(5c) 또는 흡열핀(5b)에 착상된 적상(F)을 제거하고, 여기에는 증발기(5)의 냉매파이프(5c)나 흡열핀(5b)에 부분적으로 전기히터를 삽입 장착한 후 열을 가하거나, 압축기(2)를 지난 고온 고압의 핫가스를 이용하여 순환시키나, 증발기(5)의 상측에 노즐을 배치하여 제상용 물을 펌핑에 의해 강제로 분사시키는 장치들이 사용될 수 있고, 이러한 제상장치(60)는 일반적으로 사용되는 것들이므로 여기서 자세한 설명은 생략하도록 한다.

상기 열전대(70; T/C)는 상기 증발기(5)의 케이스(5a)에 설치되되, 열기전력을 이용하여 온도를 측정할 수 있도록 한 온도계로서, 2종의 금속소선의 한쪽 끝을 접합하여 측온접점을 형성한 후 그 측온접점은 측정할 부위인 냉매파이프(5c)나 흡열핀(5b)에 위치시키고, 다른 한쪽 끝인 냉접점을 기준온도로 하여 열기전력을 측정함으로써 측정 부위의 온도를 알 수 있게 되는 것이다. 이때, 온도에 의하여 발생된 전압을 직류신호로 변환하여 주는 컨버터(thermocouple converter)가 구비될 수 있다.

이러한 열전대(70)는 측정 부위인 냉매파이프(5c)나 흡열핀(5b)의 온도에 따른 전압신호를 생성하고, 상기 전압신호는 상기 컨버터에 의하여 변환되어 상기 콘트롤부(50)로 전송되며, 상기 콘트롤부(50)는 상기 컨버터로부터 신호를 수신하여 냉매파이프(5c)나 흡열핀(5b)의 온도가 설정치 이상인지 판단하여 설정치 이상으로 상승된 경우 제상 운전의 종료신호를 상기 제상장치(60)로 전송하여 제상 운전의 실시를 종료하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템의 작용에 관하여 실시예를 들어 설명한다.

먼저, 증발기(5)의 케이스(5a)의 후면 일측에 고정브라켓(11)을 고정부재(B)로 결합하여 고정하고, 지지봉(21)을 이동부재(22)의 중앙홀(22a)에 관통시킨 후 지지봉(21)의 양단부를 결합홀(14)에 고정 결합하여 이동부재(22)가 설치공간(12)에 위치하도록 설치하며, 이때 이동부재(22)의 조절홀(22b)에 나비볼트(23)를 연결하되 이동부재(22)를 이동시켜가며 위치를 조절한 다음 나비볼트(23)를 회전시켜 이동부재(22)를 고정시킨다.

또한, 지지부재(32)에 레이저 센서부(40)를 고정부재(B)로 결합하고, 레이저 센서부(40)의 플러그(42)에 콘트롤부(50)와 접속되는 신호선(C)을 연결하며, 이동부재(22)와 고정 결합된 지지바(31)를 지지부재(32)의 지지홀(32a)에 관통 결합하되, 단속홀(32a)에 단속볼트(33)를 연결하고, 지지부재(32)를 이동시켜가며 위치를 조절한 다음 단속볼트(33)를 회전시켜 지지부재(32)를 고정시킨다.

더하여, 열전대(70)를 증발기(5)의 케이스(5a) 후면의 일측에 설치하되, 2종의 금속소선의 한쪽 끝을 접합하여 측온접점을 형성한 후 냉매파이프(5c)나 흡열핀(5b)에 위치시키고, 다른 한쪽 끝인 냉접점을 기준온도로 하여 열기전력을 측정할 수 있도록 준비한다.

따라서, 냉동기(1)를 사용함에 따라 압축기(2)로부터 발생된 압축공기와 함께 냉매가 강제 순환되어 냉매 파이프(5c)를 통과하면서 냉각된 흡열핀(5b)과 주변 공기 사이에서 열교환이 이루어지면서 고내 온도가 급속하게 하강하여 냉동이 이루어지고, 시간이 경과되면서 냉동 사이클이 반복됨에 따라 열교환이 이루어지는 과정에서 냉매파이프(5c)나 흡열핀(5b)의 표면에 이슬이 맺히게 되고, 이슬이 냉매파이프(5c)와 흡열핀(5b)의 낮은 온도에 의하여 얼어붙으면서 성에를 형성하며, 그 두께가 점점 두꺼워져 냉매파이프(5c)나 흡열핀(5b) 사이의 간극이 점점 좁아지게 되고, 냉매파이프(5c)나 흡열핀(5b)에는 소정의 두께로 누적된 적상이 발생한다.

이후, 적상 감지의 일실시예로서 레이저 센서부(40)는 투광기(43)를 통하여 하측에 위치한 냉매파이프(5c) 또는 흡열핀(5b)을 향해 레이저를 발진하고, 발진된 레이저는 냉매파이프(5c) 또는 흡열핀(5b)에 반사되어 레이저 센서부(40)로 돌아오며, 이때 레이저 센서부(40)의 수광기(44)가 반사되는 레이저를 수신하고, 레이저 센서부(40)에 의해 거리가 측정된다.

따라서, 도 8을 참고하면 적상이 없을 때에는 레이저 센서부(40)와 냉매파이프(5c) 또는 흡열핀(5b) 간에 거리가 일정하게 측정되지만, 냉매파이프(5c) 또는 흡열핀(5b)에 적상이 누적되게 되면 레이저 센서부(40)와 냉매파이프(5c) 또는 흡열핀(5b) 사이의 거리가 가까워 지게 되고, 이때, 레이저 센서부(40)의 적상 감지신호가 콘트롤부(50)로 전송되며, 이러한 감지신호를 수신한 콘트롤부(50)는 적상 제거를 위하여 제상신호를 제상장치(60)로 전송하여 제상장치(60)에 의한 제상 운전이 실시되도록 한다.

더불어, 도 9을 참고하면 적상 감지의 다른 실시예로서, 레이저 센서부(40)에 대하여 출력의 작동 범위를 필요한 측정거리로 제한한 상태에서 투광기(43)를 통하여 하측에 위치한 냉매파이프(5c) 또는 흡열핀(5b) 사이의 간극을 향해 레이저를 발진하고, 이때 발진된 레이저는 터치되지 않기 때문에 반사되어 레이저 수광기(44)로 돌아오지 않지만, 냉매파이프(5c) 또는 흡열핀(5b)에 적상이 누적되게 되면 간극이 점점 좁아지면서 냉매파이프(5c)나 흡열핀(5b)에는 소정의 두께로 누적된 적상이 발생하고, 투광기(43)로부터 발진된 레이저가 적상에 터치되면서 반사되어 수광기(44)로 되돌아오며, 이때 레이저 센서부(40)의 적상 감지신호가 콘트롤부(50)로 전송되며, 이러한 감지신호를 수신한 콘트롤부(50)는 적상 제거를 위하여 제상신호를 제상장치(60)로 전송하여 제상장치(60)에 의한 제상 운전이 실시되도록 한다.

아울러, 도 7을 참고하면 콘트롤부(50)의 스위치(52)를 TM 쪽으로 설정하고, 타이머(51)로 시간을 설정한 상태라면, 설정된 시간이 종료되면 제상 운전의 실시가 종료된다.

반면에, 콘트롤부(50)의 스위치(52)를 TC쪽으로 설정하였으면, 열전대(70)는 측정 부위인 냉매파이프(5c)나 흡열핀(5b)의 온도에 따른 전압신호를 생성하고, 이러한 전압신호는 컨버터에 의하여 변환되어 콘트롤부(50)로 전송되며, 상기 콘트롤부(50)는 컨버터로부터 신호를 수신하여 냉매파이프(5c)나 흡열핀(5b)의 온도가 설정치 이상인지 판단하여 설정치 이상으로 상승된 경우 제상 운전의 종료신호를 제상장치(60)로 전송하여 제상 운전의 실시를 종료하게 된다.

결국, 본 발명에 따른 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템은 증발기에 적상이 발생되면 레이저 센서부에 의해 가까워진 거리에 따른 적상이 감지되므로 증발기에 발생된 적상을 정확하게 감지하여 이를 효율적으로 제거할 수 있고, 적상 감지시에만 제상 운전을 실시하여 최적의 제상 타이밍에 제상신호를 보내어 제상이 이루어지며, 운전 시간을 설정해 놓거나, 온도가 기준치 이상 상승하면 제상 운전을 종료하도록 하여 온도 변화의 폭을 감소시키며, 더불어 에너지를 절감할 수 있고, 성적계수(coefficient of performance)가 우수하여 냉동기의 냉동 효율이 향상되며, 또한 제상의 불완전을 해소하여 증발기의 파손과 압축기의 액 압축의 발생을 방지하고, 고장율이 감소하여 제품 신뢰성이 증가하고 냉동기의 부품 수명이 증가되며 유지 및 보수 비용이 절감되고, 더불어 구조가 간단하고 설치가 용이하며, 레이저 센서부의 위치를 상하좌우로 조절할 수 있으므로 다양한 기상 조건이나 증발기의 구조에 적용하여 냉매파이프나 흡열핀 사이의 간격의 광협에 부합되는 제상 운전을 실시할 수 있는 것이다.

본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

1. 냉동기 2. 압축기
3. 응축기 4. 팽창밸브
5. 증발기 5a. 케이스
5b. 흡열핀 5c. 냉매 파이프
6. 유분리기 7. 수액기
8. 액 분리기
10. 고정부 11. 고정브라켓
12. 설치공간 13. 고정홀
14. 결합홀 20. 조절부
21. 지지봉 22. 이동부재
22a. 중앙홀 22b. 조절홀
23. 나비볼트 30. 지지부
31. 지지바 32. 지지부재
32a. 지지홀 32b. 단속홀
33. 단속볼트 40. 레이저 센서부
41. 하우징 42. 플러그
43. 투광기 44. 수광기
50. 콘트롤부 51. 타이머
52. 스위치 60. 제상장치
70. 열전대 B. 고정부재
C. 신호선 F. 적상

Claims (7)

1. 냉매가 순환되는 냉매파이프와 냉매에 의해 냉각되어 외부와 열교환이 이루어지는 흡열핀를 구비한 증발기가 포함된 냉동 사이클에서 적상을 감지하여 제상하는 시스템에 있어서,
   상기 증발기의 케이스에 고정 결합된 고정부;
   상기 고정부에 지지봉이 결합되고, 상기 지지봉에 이동부재가 이동 가능하게 설치되어 상기 이동부재의 위치가 조절되는 조절부;
   상기 조절부에 고정 결합되어 상기 냉매파이프 및 흡열핀이 설치된 부위를 향해 연장되도록 배치되고, 레이저 센서부를 지지하는 지지부;
   상기 지지부에 결합되고, 레이저를 이용하여 냉매파이프 또는 흡열핀에 발생된 적상을 감지하며, 신호선이 연결된 레이저 센서부;
   상기 레이저 센서부에 의해 상기 냉매파이프 또는 흡열핀에 발생된 적상의 감지신호를 수신하여 제상신호를 제상장치로 보내는 콘트롤부; 및
   상기 콘트롤부로부터 제상신호를 전송받아 상기 증발기에서 발생된 적상을 제거하는 제상장치;를 포함하는 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 고정부는, 고정부재에 의해 고정 결합되되, 한쌍의 고정브라켓이 이격 형성되거나, 내측에 설치공간이 형성되도록 "ㄷ"자 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 조절부는, 상기 이동부재가 상기 지지봉의 외주를 감싸 이동 가능하게 연결되고 상부에 조절홀이 형성되며,
   상기 조절홀에는 나비볼트가 체결되어 상기 지지봉을 가압 또는 해제함으로써 상기 이동부재의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 지지부는, 상기 이동부재에 고정 결합되어 상기 냉매파이프 및 흡열핀이 설치된 부위를 향해 연장되도록 배치된 지지바와, 상기 지지바의 일부분 외주를 감싸 이동 가능하게 연결되고 일측에 단속홀이 형성된 지지부재와, 상기 단속홀에 체결되어 상기 지지바를 가압 또는 해제함으로써 상기 지지부재의 위치를 조절하는 단속볼트;를 포함하는 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 레이저 센서부는, 상기 지지부재에 고정부재를 통해 결합된 하우징을 구비하고, 상기 하우징에는 상기 신호선과 연결되는 플러그, 냉매파이프 또는 흡열핀을 향해 레이저를 발진하는 투광기, 발생된 적상에 의해 반사되어 돌아오는 레이저를 수신하는 수광기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 증발기의 케이스에 설치되어 측정 부위인 냉매파이프 또는 흡열핀의 온도에 따른 전압신호를 생성하는 열전대를 더 포함하는 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 열전대는 상기 전압신호는 컨버터에 의하여 변환되어 상기 콘트롤부로 전송되고, 상기 콘트롤부는 상기 컨버터로부터 신호를 수신하여 냉매파이프 또는 흡열핀의 온도가 설정치 이상인지 판단하여 설정치 이상으로 상승된 경우 제상 운전의 종료신호를 상기 제상장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 냉동 사이클의 적상 감지 및 제상 시스템.

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