KR20200089916A

KR20200089916A - 유닛쿨러

Info

Publication number: KR20200089916A
Application number: KR1020190006767A
Authority: KR
Inventors: 류병진; 박상일; 유윤호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2020-07-28
Also published as: WO2020149700A1

Abstract

본 발명은 응축기에 연결되고, 내부에 냉매가 유동하는 유로가 형성된 냉매배관을 포함하는 증발기; 상기 증발기를 통과하는 공기의 유동을 일으키는 실내팬; 상기 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 감지하는 센서 모듈; 및 상기 센서 모듈에 의해 감지된 성에의 착상량이 기준값 이상이면 상기 증발기에 착상되는 성에가 제거되도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 센서 모듈은, 상기 증발기가 배치되는 영역 중, 상기 증발기를 통과하는 공기의 유속이 상대적으로 빠른 영역(이하, 기준 영역)에 대응하는 위치에 설치되는 유닛쿨러에 관한 것이다.

Description

유닛쿨러{UNIT COOLER}

본 발명은 냉동 또는 냉장을 위한 유닛쿨러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센서 모듈을 최적의 위치에 설치하여, 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지할 수 있는 유니쿨러에 관한 것이다.

일반적으로 유닛쿨러(unit cooler)는 증발기와 팬으로 구성된 냉방 장치로서, 냉매는 상기 증발기를 거치며 상기 증발기 주위의 공기를 냉각시키고, 상기 냉각된 공기를 상기 팬이 실내(예를 들어, 냉동 창고)로 송풍시킴에 따라 상기 실내가 냉방될 수 있다.

종래 기술에 따른 유닛쿨러는 상기 냉매의 증발 과정에서 공기 중의 수분이 응축, 동결됨에 따라, 상기 증발기에 성에가 착상되어 냉방 효율이 저하되는 문제가 있었다.

이와 같은 문제를 해결하고자, 유닛쿨러에 제상 히터를 장착해 상기 증발기에 착상된 성에를 제거하였으나, 상기 제상 히터가 일정한 주기로 동작되도록 설정됨으로써 에너지가 필요 이상으로 과소비되거나 상기 제상 히터의 수명이 단축되는 문제가 있었다.

즉, 유닛쿨러가 운전되는 계절, 날씨, 온도, 습도와, 냉방 대상 공간인 실내가 외부에 노출된 시간 또는 빈도 등 유닛쿨러의 내, 외적인 요소에 따라 상기 증발기에 착상되는 성에의 착상량이 다를 수 있음에도, 이러한 정량적인 데이터에 무관하게 상기 제상 히터가 일정한 주기로 동작되면 불필요한 에너지가 소비될 수 있고, 상기 실내에 보관되는 식품의 신선도가 저하될 수 있고, 상기 제상 히터의 수명이 단축되어 수리 및 교체 비용이 발생되는 문제가 발생할 수 있다.

한편, 상기 제상 히터의 동작 조건으로서 상기 성에의 착상량을 감지하는 센서를 구비하는 유닛쿨러의 경우, 상기 증발기를 통과하는 공기의 유속이 상기 증발기 상의 위치에 따라 달라, 상기 센서의 설치 위치에 따라 감지되는 성에의 착상량 에 차이가 생기는 문제가 있었다. 즉, 상기 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지하기 위해, 상기 센서의 설치 위치를 최적화하려는 시도가 없었다.

또한, 상기 센서에 착상되는 성에를 효과적으로 제거할 수 있는 구성을 제시하지 못하였다.

본 발명이 해결하고자 하는 제1 과제는, 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 토대로 성에 제거를 위한 동작 여부를 제어할 수 있는 유닛쿨러를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제2 과제는, 증발기 상의 위치에 따라 상이한 성에의 착상량을 보다 정확하게 측정할 수 있는 유닛쿨러를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제3 과제는, 센서에 착상되는 성에를 효과적으로 제거할 수 있는 유닛쿨러를 제공하는 데 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 유닛쿨러는, 증발기; 실내팬; 상기 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 감지하는 센서 모듈; 및 상기 센서 모듈에 의해 감지된 성에의 착상량이 기준값 이상이면 상기 증발기에 착상되는 성에가 제거되도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 센서 모듈은, 상기 증발기가 배치되는 영역 중, 상기 증발기를 통과하는 공기의 유속이 상대적으로 빠른 영역(이하, 기준 영역)에 대응하는 위치에 설치된다.

상기 증발기를 통과하는 공기가 유동하는 경로(이하, 공기 유로)는, 공기가 상기 증발기를 통과하기 전까지의 경로인 흡입 경로; 공기가 상기 증발기를 통과하는 동안의 경로인 체류 경로; 및 공기가 상기 증발기를 통과한 후의 경로인 토출 경로를 포함하고, 상기 흡입 경로 상의 공기의 유동을 방해하는 저항(이하, 흡입 저항)은, 상기 증발기가 배치되는 영역으로부터의 방향에 따라 다를 수 있다.

상기 증발기를 통과하는 공기의 유속은, 상기 흡입 저항에 반비례하고, 상기 기준 영역은, 상기 증발기가 배치되는 영역 중, 상기 흡입 저항이 상대적으로 작은 방향에서 흡입되는 공기가 통과하는 영역일 수 있다.

상기 증발기가 배치되는 영역은, 상하좌우측 모서리를 가지고, 4 개의 사분면으로 분할되는 장방형의 영역이고, 상기 흡입 저항은, 상기 상하좌우측 모서리 중 어느 2 개로서, 서로 인접하는 제1 및 제2 모서리로부터의 방향에서 상대적으로 작고, 상기 기준 영역은, 상기 4 개의 사분면 중, 상기 제1 및 제2 모서리의 일부를 포함하는 사분면 상에 존재할 수 있다.

상기 증발기가 배치되는 영역은, 상하 높이 및 좌우 폭이, 상기 제1 및 제2 모서리가 교차하는 지점을 원점으로 하여 정해지고, 상기 기준 영역은, 상기 원점으로부터, 상기 상하 높이의 1/4 지점 및 상기 좌우 폭의 1/3 지점 내의 영역 상에 존재할 수 있다.

상기 센서 모듈은, 상기 성에의 착상량을 감지하는 센서를 구비하고, 상기 감지부는, 소정의 전류가 흐르면 발열되어 상기 센서에 착상되는 성에를 제거하는 발열체를 포함할 수 있고, 상기 발열체는, 상기 센서를 감싸도록 상기 센서로부터 소정 거리 이격되어 배치되는 복수 개의 발열체를 포함할 수 있다.

상기에서 언급되지 않은 과제의 해결수단은 본 발명의 실시예에 관한 설명으로부터 충분히 도출될 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 센서 모듈이 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 감지함으로써, 상기 성에의 착상량을 토대로 성에 제거를 위한 동작 여부를 제어할 수 있다.

둘째, 센서 모듈이 증발기를 통과하는 공기의 유속이 상대적으로 빠른 영역에 대응하는 위치에 설치됨으로써 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확하게 측정할 수 있다.

셋째, 복수 개의 발열체가 센서를 감싸도록 배치됨으로써 센서에 착상되는 성에를 효과적으로 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러가 냉동 창고에서 설치된 모습을 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 유닛쿨러의 정면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러와 실외기의 개략도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 감지부의 사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈이 증발기에 고정된 모습을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈의 최적의 설치 위치를 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 6에 도시된 센서 모듈의 설치 위치별 운전 시간에 따른 센서의 출력을 설명하기 위한 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 도 1 내지 도 3를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러가 냉동 창고에서 설치된 모습을 도시한 도면, 도 2는 도 1에 도시된 유닛쿨러의 정면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러와 실외기의 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유닛쿨러(1b)는 냉동 창고의 천장에 복수 개가 설치될 수 있고, 상기 냉동 창고에는 냉장 또는 냉동 식품들이 보관될 수 있다.

다만, 이는 예시적인 것일 뿐, 유닛쿨러(1b)가 설치되는 장소 또는 설치 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유닛쿨러(1b)는 냉매배관에 의해 실외기(1a)와 연결될 수 있고, 도 2 및 도 3을 참고하여 실외기(1a) 및 유닛쿨러(1b)에 의한 냉방 운전을 설명하면 다음과 같다.

실외기(1a)는 압축기(2), 실외측 열교환기(3), 실외팬(4), 팽창기구(5), 사방밸브(6) 및 어큐뮬레이터(7)를 포함할 수 있고, 실내기 또는 유닛쿨러(1b)는 실내측 열교환기(8) 및 실내팬(9)을 포함할 수 있다.

도 3의 실선 화살표를 참고하면, 사방밸브(6)로 냉매의 유로를 절환하여 실외측 열교환기(3)가 증발기로 기능하고, 실내측 열교환기(8)가 응축기로 기능하도록 함으로써 난방 사이클을 수행할 수도 있으나, 본 발명은 실내 냉방 시 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확히 감지하는 데 목표를 두고 있으므로, 이하에서는 냉방 사이클을 상세히 설명한다.

도 3의 점선 화살표를 참고하면, 어큐뮬레이터(7)에서 압축기(2)로 유입되는 저온, 저압의 냉매는 압축기용 전동기(2a)에 의해 구동되는 압축기(2)로부터 고온, 고압의 상태로 토출될 수 있다.

압축기(2)에서 토출된 냉매는 실외측 열교환기(3)로 유입되어, 실외 공기와 열교환될 수 있다. 이때, 냉매로부터 실외 공기로 열에너지가 전달되므로, 실외 공기의 온도는 상승되고, 냉매는 응축되므로, 실외측 열교환기(3)는 응축기로 이해될 수 있다. 이 경우, 실외팬용 전동기(4a)에 의해 구동되는 실외팬(4)으로 실외측 열교환기(3)에 제공되는 공기의 양을 조절할 수 있다.

실외측 열교환기(3)를 통과한 냉매는 팽창기구(5)를 통과하며 저온, 저압으로 팽창될 수 있다.

팽창기구(5)를 통과한 냉매는 실내측 열교환기(8)로 유입되어, 실내 공기와 열교환될 수 있다. 이때, 냉매로 실내 공기의 열에너지가 전달되므로, 실내 공기의 온도는 하강되고, 냉매는 증발되므로, 실내측 열교환기(8)는 증발기로 이해될 수 있다. 이 경우, 실내팬용 전동기(9a)에 의해 구동되는 실내팬(9)으로 실내측 열교환기(8)에 제공되는 공기의 양을 조절할 수 있다. 이로써 실내가 냉방될 수 있다.

실내측 열교환기(8)를 통과한 냉매는 사방밸브(6)를 거쳐 어큐뮬레이터(7)로 유입될 수 있다. 어큐뮬레이터(7)는 압축기(2)에 기체화된 냉매를 공급할 수 있고, 이로써 실외기(1a) 및 유닛쿨러(1b)에 의한 냉방 사이클이 완성된다.

이하, 상기한 냉방 사이클이 수행되는 것을 전제로, 실외측 열교환기(3)는 응축기(3)로 부르고, 실내측 열교환기(8)는 증발기(8)로 부르도록 한다.

한편, 증발기(8)를 통과하는 공기는 수분을 포함하고 있으므로, 증발기(8)에서의 냉매의 증발 과정 동안에 증발기(8)를 통과하는 공기의 수분이 응축, 동결됨에 따라, 증발기(8)에 성에가 착상되어 냉방 효율이 저하될 수 있다.

본 발명은 증발기(8)에 착상된 성에를 제거하는 구성이, 증발기(8)에 착상된 성에의 착상량을 토대로 동작되도록 하면서, 상기 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지하기 위해 안출된 것이다.

이로써, 에너지가 필요 이상을 소비되는 것을 막을 수 있고, 실내에 보관되는 식품 등의 신선도를 유지하는 데 유리(왜냐하면, 성에를 제거하는 구성이 동작되는 경우, 유닛쿨러(1b)의 냉방 운전이 정지되어 실내 온도가 상승하기 때문이다)하고, 성에를 제거하는 구성의 내구성이 약화되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 7를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러의 구성 중 센서 모듈 및 이의 설치 위치를 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 감지부의 사시도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈이 증발기에 고정된 모습을 도시한 도면, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈의 최적의 설치 위치를 설명하기 위한 도면, 도 7은 도 6에 도시된 센서 모듈의 설치 위치별 운전 시간에 따른 센서의 출력을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러(1b)는 상기한 증발기(8) 및 실내팬(9) 이외에도 센서 모듈(10)과 제어부(50)를 포함한다.

실내측 열교환기인 증발기(8)는 실외측 열교환기인 응축기(3)와 연결되고, 내부에 냉매가 유동하는 유로가 형성된 냉매배관(8a)을 포함한다. 즉, 냉매는 증발기(8)의 냉매배관(8a)을 유동하며 증발기(8)를 통과하는 공기로부터 열 에너지를 흡수하여 증발될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 냉매배관(8a)은 원통 형의 바(bar) 형상이 연속되게 형성되며, 상하로 이격되어 다중으로 배열될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것일 뿐, 냉매배관(8a)의 형상 및 배열이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 증발기(8)는 증발기(8)를 통과하는 공기와 냉매 사이의 열교환을 보다 원활하게 하는 냉각핀(8b)을 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 실내팬(9)은 증발기(8)를 통과하는 공기의 유동을 일으킬 수 있다. 즉, 증발기(8)를 통과하는 공기는 냉매배관(8a)을 유동하는 냉매로 열 에너지를 방출하여 냉각될 수 있고, 이러한 냉각된 공기를 실내팬(9)이 실내로 송풍시킴으로써 실내가 냉방될 수 있다.

이 경우, 증발기(8)를 통과하는 공기 중에 포함된 수분이 상기한 냉매의 증발 과정 동안에 응축, 동결됨에 따라, 증발기(8)에 성에가 착상될 수 있다.

센서 모듈(10)은 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 감지할 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이, 고정부(20) 및 감지부(30)를 포함할 수 있다.

센서 모듈(10)의 고정부(20)는 증발기(8)에 탈부착 가능하게 고정될 수 있다. 센서 모듈(10)의 감지부(30)는 고정부(20)에 연결 또는 결합되고, 증발기(8)로부터 소정 거리 이격되게 배치되어 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 감지할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 증발기(8)의 냉매배관(8a)에 고정부(20)가 고정될 수 있다. 고정부(20)는 바디(21) 및 레그(22)를 포함할 수 있다. 바디(21)에 감지부(30)가 결합될 수 있다. 일 예로써, 감지부(30)의 베이스(31)에 형성된 스냅홀(32a, 32b)을 통해, 바디(21)와 베이스(31)가 스냅핏 결합될 수 있다.

레그(22)는 바디(21)로부터 증발기(8)를 향해 연장 형성될 수 있다. 또한, 레그(22)는 냉매배관(8a)에 고정될 수 있다.

레그(22)는 냉매배관(8a)에 구조적으로 고정될 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 레그(22)의 내주면이 냉매배관(8a)의 외주면 중 적어도 일부와 밀착됨으로써 탈부착 가능하게 고정될 수 있다. 즉, 냉매배관(8a)이 원통 형의 바(bar) 형상인 경우, 레그(22)는 내주면이 호 형상으로 형성된 바 홀더(bar holder)일 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 감지부(30)는 증발기(8)로부터 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 감지부(30)는 증발기(8)와 마주하고 있는 일면에 설치되어 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 감지하는 센서(33)를 구비할 수 있다.

센서(33)는 증발기(8)를 향해 발산된 적외선(IR)이 증발기(8)에 의해 반사된 정도를 측정해 성에의 착상량을 감지하는 적외선 센서일 수 있다.

보다 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 센서(33)는 발광부(34)와, 수광부(35)를 포함할 수 있다. 발광부(34)에서 발광된 적외선(IR) 파장대의 빛이 증발기(8) 또는 증발기(8)에 착상된 성에의 의해 반사되어 수광부(35)에 수광되며 감지되는 전기적 신호값과, 기준 신호값과의 차이에 따라 성에의 착상량을 감지할 수 있다. 여기서, 기준 신호값은 증발기(8)에 성에가 형성되지 않은 경우에의 수광부(35)에 수광되며 감지되는 전기적 신호값일 수 있다.

다만, 본 발명의 실시예 따라, 센서(33)는 차압 센서, 온도 센서 등 다른 수단 및 구성으로서 증발기(8)에 착상된 성에의 착상량을 감지할 수도 있다.

센서 모듈(10)은 증발기(8)를 통과하는 공기가 유동하는 경로(이하, 공기 유로)의 상류측에 배치될 수 있다.

이는 상기한 바와 같이, 센서(33)가 증발기(8)와 마주하도록 배치되므로, 센서 모듈(10)이 상기 공기 유로의 상류측에 배치되는 경우가 하류측에 배치되는 경우에 비해 센서(33)에 성에가 착상되는 것을 방지하는 데 유리하기 때문이다.

제어부(50)는 센서 모듈(10) 또는 센서(33)에 의해 감지된 증발기(8)에 착상된 성에의 착상량이 소정의 기준값 이상이면, 증발기(8)에 착상되는 성에가 제거되도록 제어할 수 있다.

제어부(50)는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러(1b)는 증발기(8)에 착상되는 성에가 제거되도록 하는 구성으로서, 압축기(2)에서 토출되는 고온, 고압의 가스를 이용하거나, 증발기(8)에 직접 상온의 물을 살포하거나, 사방밸브(6)로 냉매의 유로를 절환하여 제상 사이클이 수행되도록 하는 것 등을 구비할 수 있다.

또는 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러(1b)는 증발기(8)에 착상되는 성에가 제거되도록 하는 구성으로서, 제상 히터(40)를 구비할 수 있다. 제상 히터(40)는 소정의 전류가 흐르면 발열되어 증발기(8)에 착상된 성에를 제거하는 전기 히터일 수 있다.

도면에 도시되어 있지는 않으나, 제상 히터(40)는 증발기(8)의 적어도 일부를 감싸도록 배치되어, 증발기(8) 전체에 균일하게 열을 공급하여 성에를 제거할 수 있다.

일 예로써, 유닛쿨러(1b)가 제상 히터(40)를 구비하는 경우, 제어부(50)는 냉매배관(8a)으로의 냉매 공급 여부, 실내팬(9)의 동작 여부, 제상 히터(40)의 동작 여부 등을 제어하여 제상 동작 여부를 결정할 수 있다.

상기 성에의 착상량이 상기 기준값 미만이면, 제어부(50)는 유닛쿨러(1b)의 냉방 운전을 위해, 냉매배관(8a)으로 냉매가 공급되고, 실내팬(9)이 동작되고, 제상 히터(40)는 정지되도록 제어할 수 있다.

상기 성에의 착상량이 상기 기준값 이상이면, 제어부(50)는 성에 제거를 위해, 냉매배관(8a)으로의 냉매 공급을 차단하고, 실내팬(9)이 정지되도록 하여 유닛쿨러(1b)의 냉방 운전을 정지하고, 제상 히터(40)는 동작되도록 제어할 수 있다.

한편, 제어부(50)는 센서 모듈(10)에 의해 감지된 성에의 착상량을 토대로 증발기(8) 전체를 대상으로 한 제상 동작 여부를 결정하는데, 상기한 센서 모듈(10)은 증발기(8) 중 어느 일 부분에 착상되는 성에의 착상량을 감지할 수 있다.

후술하는 바와 같이, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속이 증발기(8) 상의 위치에 따라 상이할 수 있고, 이 경우 센서 모듈(10)의 증발기(8) 상의 설치 위치 또는 감지 부분에 따라, 상기한 제어부(50)의 제상 동작의 개시 및 종료 시점이 상이할 수 있다.

즉, 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지하여 제어부(50)의 제상 동작이 적시에 개시 및 종료될 수 있도록, 증발기(8) 상의 센서 모듈(10)의 설치 위치를 최적화하는 것이 필요하며, 본 발명은 이를 해결하기 위해 안출된 것이다.

여기서, 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 '보다 정확하게 감지'한다는 의미는, 센서 모듈(10)이 국부적으로 감지한 성에 착상량이, 증발기(8) 전체를 대상으로 한 제상 동작 여부를 결정하는 정보로 활용되기에 적절하다고 할 수 있을 정도로 대표성을 갖는 경우를 말한다. 이를 위해, 센서 모듈(10)이 성에 착상량을 감지하는 부분은, 유닛쿨러(1b)의 냉방 운전 또는 제상 동작 간에 성에 착상량의 변화가 지속적인 부분으로 하는 것이 바람직하고, 보다 상세히는 후술한다.

이하, 증발기(8)가 배치되는 영역 중, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속이 상대적으로 빠른 영역(이하, 기준 영역)에 대응하는 위치에 센서 모듈(10)을 설치함으로써, 센서 모듈(10)이 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 '보다 정확하게 감지'할 수 있음을 구체적으로 설명한다.

먼저 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속이 증발기(8) 상의 위치에 따라 다를 수 있음을 설명하고, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속에 따른 성에의 착상에 관한 특성을 분석해 센서 모듈(10)의 설치 위치를 최적화하는 것을 설명한다.

실내팬(9)의 동작에 따라, 증발기(8)를 통과하는 공기가 유동하는 경로(이하, 공기 유로)는, 증발기(8)를 기준으로 흡입 경로, 체류 경로 및 토출 경로를 포함할 수 있다.

상기 흡입 경로는 공기가 증발기(8)를 통과하기 전까지의 경로이고, 상기 체류 경로는 공기가 증발기(8)를 통과하는 동안의 경로이고, 상기 토출 경로는 공기가 증발기(8)를 통과한 후의 경로이다.

일반적으로 증발기(8)의 주위에는 방향에 따라 각기 다른 소정의 구조물이 배치되고, 이러한 구조물은 공기의 유동을 방해하므로, 상기 흡입 경로 상의 공기의 유동을 방해하는 저항(이하, 흡입 저항)은, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)으로부터의 방향에 따라 다를 수 있다.

즉, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)을 기준으로 상하좌우측 방향에서의 공기 유로는 비대칭일 수 있고, 이로 인해 상기 흡입 저항도 비대칭일 수 있다.

증발기(8)를 통과하는 공기의 유속은 상기 흡입 저항에 반비례할 수 있다. 즉, 상기 흡입 경로가 상대적으로 길거나, 장애물 등으로 인해 좁게 형성되어 상기 흡입 저항이 상대적으로 큰 경우, 상기 흡입 경로를 통과하는 공기의 유속은 상대적으로 느릴 수 있다.

도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 증발기(8)가 배치되는 영역은 상하좌우측 모서리를 가지고, 4 개의 사분면으로 분할되는 장방형의 영역일 수 있다.

이 경우, 상기 흡입 저항은, 상기 상하좌우측 모서리 중 어느 2 개로서, 서로 인접하는 제1 및 제2 모서리로부터의 방향에서 상대적으로 작을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 상하좌우측 모서로부터의 방향에 따라 상기 흡입 저항이 각각 다르되, 상기 제1 모서리로부터의 방향에서 상기 흡입 저항이 가장 작고, 상기 제2 모서리로부터의 방향에서 상기 흡입 저항이 그 다음으로 작을 수 있다.

일 예로써, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유닛쿨러(1b)는 냉동 창고의 천장에 설치될 수 있고, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)의 우측에는 액상 냉매를 분배하는 분배기, 기상 냉매를 합지하는 헤더, 실내팬용 전동기(9a)의 일부 등을 구비하는 기계실이 배치되는 영역(B)이 존재할 수 있다.

유닛쿨러(1b)의 정면을 바라보는 것을 기준으로, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)까지의 상기 흡입 저항은, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)의 상측, 우측, 좌측 및 하측 방향의 순으로 클 수 있다.

즉, 상기 상측 방향으로 상기 천장이 존재하여 상기 상측 방향에서의 흡입 저항이 제1 순위로 크고, 상기 우측 방향으로 상기 기계실이 존재하여 상기 우측 방향에서의 흡입 저항이 제2 순위로 크고, 상기 좌측 방향이 상기 천장과 인접하기 때문에 상기 좌측 방향에서의 흡입 저항이 제3 순위로 크고, 특별한 유동 방해 요소가 없는 상기 하측 방향에서의 흡입 저항이 제4 순위로 클 수 있다.

그리고 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속은 상기 흡입 저항에 반비례하므로, 도 6에 도시된 바와 같이, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)을 기준으로, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속은 상기 하측 및 좌측 방향으로 갈수록 빠를 수 있다.

이 경우, 상기 하측 방향이 상기한 제1 모서리로부터의 방향이 되고, 상기 좌측 방향이 상기한 제2 모서리로부터의 방향이 될 수 있다. 또한, 상기 우측 방향을 제3 모서리로부터의 방향으로 하고, 상기 상측 방향을 제4 모서리로부터의 방향으로 할 수 있다.

그리고 증발기(8)가 배치되는 영역(A)을 기준으로, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속은 상기한 제1 및 제2 모서리로부터의 방향으로 갈수록 빠를 수 있다.

이상, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속이 증발기(8)가 배치되는 영역(A) 상의 위치에 따라 다를 수 있음을 설명하였고, 특히 상기한 제1 및 제2 모서리로부터의 방향으로 갈수록 빠르다는 것을 설명하였다.

여기서, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속이 빠르다는 것은, 공기로부터 냉매로의 대류 열전달량이 크다는 것과, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유량이 많다는 것을 의미할 수 있다.

이와 같은 특성 때문에, 상대적으로 빠른 유속을 갖는 공기가 통과하는 증발기(8)의 부분에서는 공기로부터 냉매로의 대류 열전달량이 상대적으로 크므로, 공기의 냉각 정도 및 냉매의 과열 정도가 상대적으로 클 수 있다. 도 6에 도시된 그래프는 실제 측정한 데이터 값으로, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속은 상기 하측 및 좌측 방향으로 갈수록 빨라지고, 이에 대응해 공기의 냉각 정도 즉, 증발기(8)를 통과하기 전후의 공기 온도차(ΔT)도 상기 하측 및 좌측 방향으로 갈수록 커지는 것을 확인할 수 있다.

또한, 상대적으로 빠른 유속을 갖는 공기가 통과하는 증발기(8)의 부분에서는 공기의 유량이 상대적으로 많으므로, 증발기(8)에 착상될 수 있는 수분의 공급이 상대적으로 많을 수 있다.

상기한 특성을 종합하면, 상대적으로 빠른 유속을 갖는 공기가 통과하는 증발기(8)의 부분이, 그 외 부분과 비교해, 냉매의 과열도 증가로 인해 성에의 착상 성장이 느리게 진행되되, 수분의 공급이 충분하여 성에의 착상 성장이 꾸준하게 진행될 수 있음을 알 수 있다.

반대로, 상대적으로 느린 유속을 갖는 공기가 통과하는 증발기(8)의 부분이, 그 외 부분과 비교해, 냉매의 과열도 감소로 인해 성에의 착상 성장이 빠르게 진행되되, 수분의 공급이 부족하여 성에의 착상 성장이 어느 시점 이후에는 정체될 수 있음을 알 수 있다.

즉, 상대적으로 느린 유속을 갖는 공기가 통과하는 증발기(8)의 부분에 대응하는 위치에 센서 모듈(10)을 설치할 경우 어느 시점 이후에는, 증발기(8)의 다른 부분에서는 성에의 착상량이 증가되고 있음에도, 감지 부분의 성에의 착상 성장이 정체된 것으로 감지되어, 제어부(50)에 의한 제상 동작이 적시에 이루어지지 못할 수 있다.

이에 반해, 상대적으로 빠른 유속을 갖는 공기가 통과하는 증발기(8)의 부분에 대응하는 위치에 센서 모듈(10)을 설치할 경우 시점에 상관 없이 감지 부분의 성에의 착상 성장이 지속되는 것으로 감지되어, 제어부(50)에 의한 제상 동작이 적시에 이루어질 수 있다.

그러므로, 센서 모듈(10)은 증발기(8)가 배치되는 영역(A) 중, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속이 상대적으로 빠른 영역(이하, 기준 영역)에 대응하는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 기준 영역은 증발기(8)가 배치되는 영역(A) 중, 상기 흡입 저항이 상대적으로 작은 방향에서 흡입되는 공기가 통과하는 영역일 수 있다.

상기 기준 영역은 증발기(8)가 배치되는 영역(A)을 4 개의 사분면으로 분할할 경우, 상기한 제1 및 제2 모서리의 일부를 포함하는 사분면 상에 존재할 수 있다. 해당 사분면이 나머지 사분면과 비교해, 상대적으로 유속이 빠른 공기가 통과하는 영역임은 전술한 내용으로부터 알 수 있다.

일 예로써, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유닛쿨러(1b)가 냉동 창고의 천장에 설치되고, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)의 우측에 기계실이 배치되는 영역(B)이 존재하는 경우, 상기한 제1 모서리는 상기 하측 모서리이고, 상기한 제2 모서리는 상기 좌측 모서리임은 전술한 내용으로부터 알 수 있다.

이 경우, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)을 분할한 4 개의 사분면 중, 제3 사분면이 상기 하측 및 좌측 모서리의 일부를 포함하는 사분면임을 알 수 있고, 상기 기준 영역은 제3 사분면 상에 존재할 수 있다. 제3 사분면 상에 존재하는 상기 기준 영역에 대응하는 위치에 센서 모듈(10)이 설치됨에 따라, 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지할 수 있다.

나아가, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 하측 및 좌측 모서리가 교차하는 지점을 원점으로 하여, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)의 상하 높이(H) 및 좌우 폭(W)을 정할 수 있다.

이 경우, 상기 기준 영역이 원점에 가까울수록 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속(U)이 빨라지고, 증발기(8)를 통과하기 전후의 공기의 온도차(ΔT)가 커지는 것을 확인할 수 있다. 특히, 상기 원점으로부터, 상하 높이(H)의 1/4 지점(H/4) 및 좌우 폭(W)의 1/3 지점(W/3)을 경계로, 상기한 특성이 약 1.6 배 이상 커지는 것을 확인할 수 있다.

이에, 상기 기준 영역을 지점 H/4 및 W/3 영역(TA 영역) 내에 존재하는 것으로 하는 것이 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지하는 데 유리할 수 있다.

반대로, 상기 기준 영역이 원점으로부터 멀어질수록(즉, 제1 사분면에 가까워질수록) 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속(U)이 느려지고, 증발기(8)를 통과하기 전후의 공기의 온도차(ΔT)가 작아지는 것을 확인할 수 있다.

상기 기준 영역이 TA 영역 내에 존재하는 것이 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지하는 데 유리하다는 것을 설명하기 위해, 도 7을 참고하여, 상기 기준 영역이 TA 영역 내에 존재하는 경우와, 상기 기준 영역이 제1 사분면 내의 소정 영역(CA 영역) 내에 존재하는 경우를 비교하면 다음과 같다.

도 7에 도시된 그래프는 실제 측정한 데이터 값을 표시한 것으로, 가로축은 냉방 운전시간(t)을 나타내고, 세로축은 센서의 출력(V)을 나타내고, 여기서 센서의 출력(V)은 증발기(8)에 착상된 성에의 착상량이 적을수록 클 수 있다.

상기 기준 영역이 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속(U)이 상대적으로 느린 영역인 CA 영역 내에 존재하면, 냉방 운전 초기에는 성에의 착상 성장이 급격히 진행되나, 그 이후에는 성에의 착상 성장이 정체되는 것을 확인할 수 있다.

이에 반해, 상기 기준 영역이 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속(U)이 상대적으로 빠른 영역인 TA 영역 내에 존재하면, 냉방 운전 간에 성에의 착상 성장이 지속적으로 이루어지고 있음을 확인할 수 있고, 특히 냉방 운전시간이 2.5 hr에 가까우면, 기준 영역이 CA 영역 내에 존재하는 경우에 비해 0.5 V의 센서의 출력(V) 차이가 발생하는 것을 확인(즉, 0.5 V에 대응하는 성에의 착상량만큼을 더 감지할 수 있음을 의미함)할 수 있다.

그러므로, 상기 기준 영역이 CA 영역 내에 존재하는 것과 비교해, 상기 기준 영역이 TA 영역 내에 존재하는 것이 센서 모듈(10)에 의한 성에의 착상량 감지를 냉방 운전시간에 구애받음 없이 지속적으로 할 수 있어 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지하는 데 유리하다는 것을 알 수 있다.

한편, 센서(33)에 성에가 착상되면 증발기(8)에 착상된 성에의 착상량을 감지하는 센서(33)의 기능이 저하될 수 있으므로, 센서(33)에 형성된 성에를 주기적으로 제거할 필요가 있다.

이에, 본 발명의 실시예에 따른 감지부(30)는 소정의 전류가 흐르면 발열되어 센서(33)에 착상되는 성에를 제거하는 발열체(37, 38)를 포함할 수 있다. 발열체(37, 38)에서 발생된 열에 의해 센서(33)에 착상되는 성에가 제거될 수 있다.

발열체(37)는 센서(33)를 감싸도록 센서(33)로부터 소정 거리 이격되어 배치되는 복수 개의 발열체일 수 있다. 이로써, 센서(33)에 착상되는 성에를 효과적으로 제거할 수 있다.

상기한 센서(33) 및 발열체(37, 38)는 감지부(30)의 베이스(31) 상에 배치될 수 있다. 베이스(31)는 열전도율이 높은 재질로 형성될 수 있고, 이로써 베이스(31) 상에서 발열체(37, 38)로부터 센서(33)로의 열전달이 용이해져 센서(33)에 착상되는 성에를 효과적으로 제거할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러를 첨부도면을 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 예측할 수 있는 다양한 변형이나 균등한 범위내에서의 실시가 가능함은 물론이다.

1a: 실외기 1b: 유닛쿨러
8: 증발기 8a: 냉매배관
8b: 냉각핀 9: 실내팬
10: 센서 모듈 20: 고정부
30: 감지부 33: 센서
34: 발광부 35: 수광부
40: 제상 히터 50: 제어부

Claims

응축기에 연결되고, 내부에 냉매가 유동하는 유로가 형성된 냉매배관을 포함하는 증발기;
상기 증발기를 통과하는 공기의 유동을 일으키는 실내팬;
상기 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 감지하는 센서 모듈; 및
상기 센서 모듈에 의해 감지된 성에의 착상량이 기준값 이상이면 상기 증발기에 착상되는 성에가 제거되도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 센서 모듈은,
상기 증발기가 배치되는 영역 중, 상기 증발기를 통과하는 공기의 유속이 상대적으로 빠른 영역(이하, 기준 영역)에 대응하는 위치에 설치되는 유닛쿨러.
제1항에 있어서,
상기 증발기를 통과하는 공기가 유동하는 경로(이하, 공기 유로)는,
공기가 상기 증발기를 통과하기 전까지의 경로인 흡입 경로;
공기가 상기 증발기를 통과하는 동안의 경로인 체류 경로; 및
공기가 상기 증발기를 통과한 후의 경로인 토출 경로를 포함하고,
상기 흡입 경로 상의 공기의 유동을 방해하는 저항(이하, 흡입 저항)은,
상기 증발기가 배치되는 영역으로부터의 방향에 따라 다른 유닛쿨러.
제2항에 있어서,
상기 증발기를 통과하는 공기의 유속은,
상기 흡입 저항에 반비례하고,
상기 기준 영역은,
상기 증발기가 배치되는 영역 중, 상기 흡입 저항이 상대적으로 작은 방향에서 흡입되는 공기가 통과하는 영역인 유닛쿨러.
제3항에 있어서,
상기 증발기가 배치되는 영역은,
상하좌우측 모서리를 가지고, 4 개의 사분면으로 분할되는 장방형의 영역이고,
상기 흡입 저항은,
상기 상하좌우측 모서리 중 어느 2 개로서, 서로 인접하는 제1 및 제2 모서리로부터의 방향에서 상대적으로 작고,
상기 기준 영역은,
상기 4 개의 사분면 중, 상기 제1 및 제2 모서리의 일부를 포함하는 사분면 상에 존재하는 유닛쿨러.
제4항에 있어서,
상기 증발기가 배치되는 영역은,
상하 높이 및 좌우 폭이, 상기 제1 및 제2 모서리가 교차하는 지점을 원점으로 하여 정해지고,
상기 기준 영역은,
상기 원점으로부터, 상기 상하 높이의 1/4 지점 및 상기 좌우 폭의 1/3 지점 내의 영역 상에 존재하는 유닛쿨러.
제1항에 있어서,
상기 센서 모듈은,
상기 증발기를 통과하는 공기가 유동하는 경로(이하, 공기 유로)의 상류측에 배치되고,
상기 증발기에 탈부착 가능하게 고정되는 고정부; 및
상기 증발기와 마주하고 있는 일면에 설치되어 상기 성에의 착상량을 감지하는 센서를 구비하고, 상기 고정부에 결합되는 감지부를 포함하는 유닛쿨러.
제6항에 있어서,
상기 감지부는,
소정의 전류가 흐르면 발열되어 상기 센서에 착상되는 성에를 제거하는 발열체를 포함하는 유닛쿨러.
제7항에 있어서,
상기 발열체는,
상기 센서를 감싸도록 상기 센서로부터 소정 거리 이격되어 배치되는 복수 개의 발열체를 포함하는 유닛쿨러.
제6항에 있어서,
상기 센서는,
상기 증발기를 향해 발산된 적외선이 상기 증발기에 의해 반사된 정도를 측정해 상기 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 감지하는 적외선 센서인 유닛쿨러.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
소정의 전류가 흐르면 발열되는 제상 히터를 통해 상기 증발기에 착상되는 성에가 제거되도록 제어하는 유닛쿨러.