KR20210012158A - 축사용 냉방 제어 시스템 - Google Patents

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KR20210012158A
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Abstract

본 발명은 실측된 현재온도값과 설정된 목표온도값의 편차에 따라 증발기 팬의 속도를 비례제어 함으로써, 설정된 목표온도값으로 신속한 제어가 가능하고, 증발기 팬의 작동을 효율적으로 제어하여 운전 비용을 저감시킬 수 있는 축사용 냉방 제어 시스템에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템은 냉매를 압축하는 압축기, 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축기에서 액화된 냉매액을 일시 저장하는 수액기, 상기 응축된 고온고압의 냉매액을 저온저압의 냉매가스로 팽창시키는 팽창밸브 및 상기 팽창밸브에 의해 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하는 냉각장치, 상기 냉각장치를 제어하는 제어장치 및 축사의 온도를 검출하는 환경정보검출장치를 포함하여 구성되고, 상기 제어장치는 본체; 상기 본체에 설치되어 파라미터 값을 입력하기 위한 입력버튼; 상기 입력버튼에 의해 입력된 파라미터 값 및 동작 상태정보가 표시되는 표시창; 상기 환경정보검출장치로부터 검출된 현재온도값 및 현재습도값을 입력받기 위한 입력포트; 상기 표시창에 표시되는 파라미터 값 및 동작 상태정보를 출력하는 출력포트; 통신망을 통해 상기 표시창에 표시되는 파라미터 값 및 동작 상태정보를 출력하는 통신포트; 상기 입력버튼을 통해 입력된 파라미터 값, 동작 상태정보에 대한 데이터 및 제어로직이 저장 관리되는 메모리; 및 상기 입력버튼을 통해 입력된 파라미터 값과 상기 입력포트에서 입력된 현재온도값 및 상기 메모리에 저장된 제어로직에 근거하여 상기 냉각장치를 제어하고, 제어에 대한 결과가 상기 표시창에 표시되도록 하며, 상기 통신포트를 통해 입력된 이벤트에 대응하여 결과값을 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며, 상기 파라미터 값은 상기 축사의 온도를 설정하기 위한 목표온도값, 상기 증발기의 팬속도 범위값, 팬동작 편차값 및 축사정보인 것을 특징으로 한다.

Description

축사용 냉방 제어 시스템{COOLING CONTROL SYSTEM FOR LIVESTOCK BARN}
본 발명은 축사용 냉방 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실측된 현재온도값과 설정된 목표온도값의 편차에 따라 증발기 팬의 속도를 비례제어 함으로써, 설정된 목표온도값으로 신속한 제어가 가능하고, 증발기 팬의 작동을 효율적으로 제어하여 운전 비용을 저감시킬 수 있는 축사용 냉방 제어 시스템에 관한 것이다.
가축들은 날씨에 민감하게 반응하여 식욕 및 성장 속도 등에 크게 영향을 받는다. 즉, 가축들은 온도가 상승되면 식욕이 저하되어 사료 섭취량이 감소되며 체내 대사에너지가 증가될 뿐만 아니라 심하면 열 스트레스(heat stress)에 의해 폐사율이 증가되며, 온도가 하강되면 활동력과 식욕이 저하되어 사료 섭취량이 감소되어 발육 속도가 늦어진다.
예를 들면, 닭을 키우는 계사의 평균 온도가 18℃ 이상이 되면 사료 섭취량이 감소되고 체내의 대사에너지 증가로 산란 수와 체중이 감소된다. 또한, 젖소를 키우는 우사의 평균 온도가 25℃ 이상이 되면 유량이 10∼25% 정도 감소되고, 공태 기간이 증가되며, 면역체계가 저하되고 수태율이 감소된다. 특히, 젖소는 우사의 평균 온도가 37.8℃ 이상이고 습도가 80% 이상이 되면 열 스트레스로 인하여 폐사될 수도 있다.
돼지는 가금류와 마찬가지로 피부의 땀샘이 발달되어 있지 않아 호흡을 통해 체온을 조절한다. 그러나 몸집에 비해 폐의 용량이 상대적으로 작을 뿐만 아니라 체질적으로 피하지방층이 두껍기 때문에 열 발산 능력이 매우 낮다. 따라서 돼지는 고온다습한 환경에 매우 민감하며, 체중이 50 kg 이상인 비육돈의 경우 더위 스트레스에 더욱 예민하다. 특히, 일반농장에서 사육되고 있는 돼지는 생산성 및 품질향상을 위해 개량된 품종이기 때문에 주변 환경온도의 변화에 대해 열 조절 능력이 부족하여 이에 대한 관리가 매우 중요하다.
이에, 축사의 온도를 설정된 온도 범위에서 유지시키기 위한 다양한 기술이 개발되었다.
상기의 기술 중 하나로서, 등록특허공보 제10-1146261호에 축사의 실내온도 원격 관리장치가 개시되었다.
상기 기술은 다수의 축사의 실내온도를 조절하도록 각 축사에 설치된 서브컨트롤러와, 각 서브컨트롤러를 원격 제어하는 메인컨트롤러와, 서브컨트롤러로부터 수신된 결함 데이터에 대하여 사용자의 통신 단말기를 통해 각 축사의 실내온도를 원격으로 관리할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 등록특허공보 제10-1259443호에 축사 온도 제어 장치 및 이의 제어 방법이 개시되었다.
상기 기술은 상기 축사의 특정 영역에 각각 설치되어 그 특정 영역의 온도 정보를 검출하는 다수의 온도 센서; 상기 축사의 온도를 제어하기 위한 설정 온도, 풍량 및 동작 설정 정보를 사용자로부터 입력받는 키 입력부; 상기 키 입력부를 통해 입력받은 설정 정보와 현재의 동작 상태가 표시되도록 하는 표시부; 상기 키 입력부로부터 입력된 설정 온도, 풍량 및 동작 설정 정보에 따른 동작 제어 신호와 상기 표시부로 이를 표시하기 위한 신호를 출력하고, 일정 시간 경과 후 상기 다수의 온도 센서로부터 검출된 각각의 온도 정보와 상기 설정 온도를 대비하여 온도 편차값을 산출하며, 상기 산출된 온도 편차값 중에서 미리 설정된 온도 편차값 이상의 온도 편차값이 산출되면 그 온도 편차값이 산출된 해당 온도 센서의 영역으로 집중 송풍하도록 제어하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 출력되는 동작 제어 신호에 따라 송풍 동작 또는 집중 송풍을 수행하는 모터 구동부를 포함한다
그러나 상기의 기술들은 원격에서 온도를 관리하거나 축사 내부의 온도를 균등하게 유지할 수 있으나, 축사 온도가 설정 온도로 빠르게 도달하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 상기의 기술들은 온/오프 제어를 통해 온도가 제어됨에 따라 장치의 온/오프시에 설정값을 벗어나는 오버슈트(overshoot) 또는 언더슈트(undershoot)가 발생될 수 있고, 주기적으로 설정값을 벗어나는 헌팅(hunting)이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
KR 10-1146261 B1 (2012. 05. 08.) KR 10-1259443 B1 (2013. 04. 24.)
본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 축사의 온도를 설정된 목표온도값으로 제어하되 냉방편차에 비례하여 팬의 속도를 조절함으로써, 냉각장치의 동작 부담을 감소시킬 수 있는 축사용 냉방 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템은 냉매를 압축하는 압축기, 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축기에서 액화된 냉매를 일시 저장하는 수액기, 상기 응축된 고온고압의 냉매액을 저온저압의 냉매가스로 팽창시키는 팽창밸브 및 상기 팽창밸브에 의해 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하는 냉각장치, 상기 냉각장치를 제어하는 제어장치 및 축사의 온도를 검출하는 환경정보검출장치를 포함하여 구성되고, 상기 제어장치는 본체; 상기 본체에 설치되어 파라미터 값을 입력하기 위한 입력버튼; 상기 입력버튼에 의해 입력된 파라미터 값 및 동작 상태정보가 표시되는 표시창; 상기 환경정보검출장치로부터 검출된 현재온도값 및 현재습도값을 입력받기 위한 입력포트; 상기 표시창에 표시되는 파라미터 값 및 동작 상태정보를 출력하는 출력포트; 통신망을 통해 상기 표시창에 표시되는 파라미터 값 및 동작 상태정보를 출력하는 통신포트; 상기 입력버튼을 통해 입력된 파라미터 값, 동작 상태정보에 대한 데이터 및 제어로직이 저장 관리되는 메모리; 및 상기 입력버튼을 통해 입력된 파라미터 값과 상기 입력포트에서 입력된 현재온도값 및 상기 메모리에 저장된 제어로직에 근거하여 상기 냉각장치를 제어하고, 제어에 대한 결과가 상기 표시창에 표시되도록 하며, 상기 통신포트를 통해 입력된 이벤트에 대응하여 결과값을 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며, 상기 파라미터 값은 상기 축사의 온도를 설정하기 위한 목표온도값, 상기 증발기의 팬속도 범위값, 팬동작 편차값 및 축사정보인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 메모리에 저장된 제어로직은 비례제어모드, 타임제어모드 및 수동제어모드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비례제어모드는 현재온도값이 목표온도값보다 상대적으로 높고, 현재온도값에 대한 목표온도값의 편차값이 입력된 팬동작 편차값보다 상대적으로 높은 경우 동작되며, 축사정보에 근거하여 비례상수를 산출하고, 산출된 비례상수와 상기 편차값에 근거하여 팬속도값을 산출하며, 산출된 상기 팬속도값에 따라 상기 증발기의 팬속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증발기는 축사의 개구된 벽에 끼워지는 제1 몸체, 상기 제1 몸체에 연장되어 축사 내부측으로 돌출 형성되는 제2 몸체 및 상기 제1 몸체의 축사 외측 방향으로 형성되는 플랜지를 갖는 몸체; 상기 제1 몸체 내부에 설치되는 냉매파이프와 상기 냉매파이프의 외주면에 설치되는 다수의 방열핀을 포함하는 증발모듈; 상기 제2 몸체 내부에 설치되는 송풍팬; 및 상기 냉장모듈의 하부에 설치되어 응축수를 상기 축사 외부로 배출시키는 드레인 파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증발기는 상기 제2 몸체에 설치되고, 상기 송풍팬의 팬속도에 따라 열림정도가 가변되는 덮개판이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 냉각장치의 부담을 감소시키면서 설정된 온도값으로 축사의 온도를 제어할 수 있고, 냉각장치의 온/오프에 따른 소음 발생을 방지하고, 냉각장치의 기대 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 설정된 목표온도값과 실측된 현재온도값에 근거하여 목표온도값과 현재온도값의 편차에 따라 냉방팬의 속도를 비례제어함으로써, 설정된 목표온도로 신속한 제어가 가능하고, 냉방팬의 작동을 효율적으로 제어하여 운전 비용을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템의 전체적인 개략 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템에서 냉각장치에 적용된 증발기의 외측 사시도
도 3은 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템에서 냉각장치에 적용된 증발기의 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템에서 냉각장치에 적용된 증발기의 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템에서 냉각장치의 증발기에 적용된 덮개판의 동작 상태도.
도 6은 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템에 적용된 일 실시 예에 따른 제어장치의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템에 적용된 일 실시 예에 따른 제어장치의 구성도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 실측된 현재온도값과 설정된 목표온도값의 편차에 따라 증발기 팬의 속도를 비례제어 함으로써, 설정된 목표온도값으로 신속한 제어가 가능하고, 증발기 팬의 작동을 효율적으로 제어하여 운전 비용을 저감시킬 수 있는 축사용 냉방 제어 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템의 전체적인 개략 구성도를 나타낸 것이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템은 크게 냉각장치(100), 제어장치(200) 및 환경정보검출장치(300)를 포함하여 구성된다.
상기 냉각장치(100)는 압축기(10), 응축기(20), 수액기(30), 팽창밸브(40) 및 증발기(50)를 포함하여 구성된다.
상기 압축기(10)는 증발기(50)를 통해 순환되는 저압가스를 압축하여 고온고압의 기체가스를 출력하는 것으로서, 증발기(50)로부터 흡입되는 냉매를 압축시켜 상기 응축기(20)에 공급하게 된다.
상기 응축기(20)는 상기 압축기(10)에서 토출된 고온고압의 냉매를 상온의 공기 중에 방출하여 응축 액화시키고, 응축 액화된 냉매는 상기 수액기(30)로 공급된다.
수액기(30)는 상기 응축기(20)에서 응축 액화된 냉매를 일시적으로 저장하였다가 팽창밸브(40)로 공급한다.
상기 팽창밸브(40)는 상기 응축기(20)에 의해 응축된 냉매를 증발기(50)에서 증발되기 쉽도록 저온저압의 액체 냉매로 팽창시켜 증발기(50)로 공급하게 된다.
상기 증발기(50)는 상기 팽창밸브(40)에 의해 팽창된 저온저압의 냉매를 증발시켜 주위에서 증발잠열을 흡수하여 공기, 물 등의 유체를 냉각하게 된다.
여기서, 냉각장치(100)의 운전 제어는 압축기의 인버터 운전주파수, 팽창밸브의 개도량 및 증발기 팬의 회전속도에 의해 이루어지며, 이들의 값을 조절하는 것으로서 출력되는 냉기의 토출량을 조절하게 된다.
본 발명에 적용된 냉각장치(100)는 축사(1)의 온도를 제어하기 위한 것으로서, 냉각장치(100)의 구성 중 증발기(50)는 축사에 설치되어야 한다. 이에, 상기 증발기(50)는 축사 벽의 일부를 개구하여 개구된 공간에 설치하기 쉬운 구조로 이루어져야 한다.
도 2 내지 도 4는 각각 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템에서 냉각장치에 적용된 증발기의 외측 사시도, 분해 사시도 및 측면도를 나타낸 것이다.
첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템에서 냉각장치에 적용된 증발기는 몸체(51), 증발모듈(52), 송풍팬(53), 드레인 파이프(54) 및 덮개판(55)을 포함하여 구성된다.
몸체(51)는 축사의 개구된 벽에 끼워지는 제1 몸체(51a), 상기 제1 몸체(51a)에서 연장되어 축사 내부측으로 돌출 형성되는 제2 몸체(51b) 및 상기 제1 몸체(51a)의 축사 외측 방향으로 형성되는 플랜지(51c)로 구성된다.
증발모듈(52)은 상기 제1 몸체(51a) 내부에 설치되고, 냉매파이프(52a)와 상기 냉매파이프(52a)의 외주면에 설치되는 다수의 방열핀(52b)으로 구성된다.
즉, 팽창밸브(40)에서 저온저압의 액체 냉매로 팽창된 냉매가 냉매파이프(52a)를 통해 이동되면서 주변의 열을 흡수하게 된다. 이때, 상기 방열핀(52b)은 상기 냉매파이프(52a)와 공기의 접촉을 증가시켜 더욱 쉽게 열을 흡수하게 된다.
송풍팬(53)은 상기 제2 몸체(51b) 내부에 설치되는 것으로서, 구동에 의해 외부의 공기를 흡인하여 축사 내부로 공급하게 된다.
즉, 상기 송풍팬(53)은 외부의 공기를 흡인하는 과정에서 상기 증발모듈(52)에 의해 차가워진 공기를 축사 내부로 공급하게 된다.
드레인 파이프(54)는 상기 냉장모듈(52)의 하부에 설치되고, 상기 증발모듈(52)의 냉매파이프(52a)와 외부 공기의 접촉에 의해 발생된 응축수를 제1 몸체(51a)로 배출시킨다.
아울러, 상기 몸체(51)에는 송풍팬(53)이 정지된 상태에서 축사의 외부와 내부를 폐쇄하는 덮개판(55)이 설치된다.
상기 덮개판(55)은 도 3에 보인 바와 같이, 상기 제2 몸체(51b)에 설치되고, 상기 송풍팬(53)의 팬속도에 의해 송풍되는 공기의 유량에 따라 열림정도가 가변되는 것으로서, 상기 송풍팬(53)의 후단에 설치되어 상기 제2 몸체(51b)에 수직으로 설치되는 샤프트(55a), 상기 샤프트(55a)의 좌우 각각에 회전 가능하도록 설치되는 좌측판(55b)과 우측판(55c) 및 상기 샤프트에 설치되어 좌측판(55b)과 우측판(55c)을 탄성지지하는 탄성체(55d)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 탄성체(55d)는 토션스프링으로 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템에서 냉각장치에서 증발기에 적용된 덮개판의 동작 상태를 나타낸 도면이다.
첨부된 도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 덮개판(55)은 송풍팬(53)이 정지된 상태에서 상기 좌측판(55b)과 우측판(55c)이 탄성체(55d)에 의해 상기 제2 몸체(51b)의 토출구를 폐쇄(도 2 참조)하게 되고, 송풍팬(53)의 구동에 의해 외부 공기를 흡인하여 축사 내부로 공급하게 되면 송풍되는 공기에 의해 상기 좌측판(55b)과 우측판(55c)이 각각 샤프트(55a)를 축중심으로 회전되어 상기 제2 몸체(51b)의 토출구를 개방(도 5 참조)시키게 된다.
이에, 송풍팬(53)이 정지된 상태에서 축사 내부에 차가워진 공기가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 동절기에는 축사 내부의 데워진 공기가 외부 유출되는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라 축사에서 발생된 악취의 유출을 방지할 수 있는 장점이 있다.
제어장치(200)는 상기 냉각장치(100)를 제어하는 기능을 수행하는 것으로서, 축사 내부의 온도를 설정된 목표온도값으로 제어한다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템에 적용된 일 실시 예에 따른 제어장치의 사시도와 구성도를 나타낸 도면이다.
첨부된 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템에 적용된 제어장치는 본체(210), 입력버튼(220), 표시창(230), 입력포트(240), 출력포트(250), 통신포트(260), 메모리(270) 및 제어부(280)를 포함하여 구성된다.
본체(210)는 소정의 육면체 형상으로 이루어지되, 전면부에는 도어(211)가 구성되고 하단부에는 입력포트(240), 출력포트(250) 및 통신포트(260) 등이 배치된다. 또한, 상단부에는 본체(210) 내부에서 발생된 열을 방열시키기 위한 방열판(212)이 설치된다.
아울러, 상기 도어(211)의 내측에는 표시창(230) 및 입력버튼(220)이 배치된다.
입력버튼(220)은 상기 본체(210)의 도어(211) 내측에 설치되어 파라미터 값을 입력하기 위한 것으로서, 메뉴를 선택하기 위한 버튼과 선택된 메뉴의 이동을 위한 버튼 등으로 이루어진다.
표시창(230)은 상기 본체(210)의 도어(211) 내측에 설치되어 상기 입력버튼(210)에 의해 입력된 파라미터 값 및 동작 상태정보를 표시한다.
여기서, 상기 파라미터 값은 축사의 온도를 설정하기 위한 목표온도값, 증발기(50)의 팬속도 범위값, 팬동작 편차값 및 축사정보 등을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 동작 상태정보에는 목표온도값, 현재 구동되는 증발기의 팬속도 값 등이 포함될 수 있고, 필요에 따라 현재습도값 및 축사 외부의 풍속 등이 더 포함되어 표시될 수 있다.
입력포트(240)는 상기 환경정보검출장치(300)로부터 검출된 현재온도값 및 현재습도값을 포함하는 축사 내외부의 환경정보를 입력받기 위한 채널이고, 출력포트(250)는 상기 표시창(230)에 표시되는 파라미터 값 및 동작 상태정보를 출력하는 채널이며, 통신포트(260)는 통신망을 통해 상기 표시창(230)에 표시되는 파라미터 값 및 동작 상태정보를 출력하는 채널이다.
이때, 상기 입력포트(240)는 축사의 규모에 따라 복수 개로 구성되어 축사 내 외부에서 다양한 환경정보(온도, 습도, 풍속 등)를 수신할 수 있도록 구성된다.
메모리(270)에는 상기 입력버튼(220)을 통해 입력된 파라미터 값, 동작 상태정보에 대한 데이터 및 제어로직이 저장 관리된다.
제어부(280)는 메모리(270)에 저장된 로직에 근거하여 입력버튼(220), 표시창(230), 입력포트(240), 출력포트(250) 및 통신포트(260)을 제어하여 온도 제어의 전반적인 기능을 수행하는 것으로서, 상기 입력버튼(220)을 통해 입력된 파라미터 값과 상기 입력포트(240)에서 입력된 현재온도값 및 상기 메모리(270)에 저장된 제어로직에 근거하여 상기 냉각장치(100)를 제어하고, 제어에 대한 결과가 상기 표시창(230)에 표시되도록 하며, 상기 통신포트(260)를 통해 입력된 이벤트에 대응하여 결과값을 전송하도록 제어하는 기능을 수행한다.
즉, 상기 제어부(280)는 사용자의 조작에 의해 설정된 제어로직에 근거하여 축사 내부의 온도를 제어하게 된다.
이때, 상기 메모리(270)에 저장되는 제어로직은 비례제어모드, 타임제어모드 및 수동제어모드를 포함하여 구성된다.
비례제어모드는 현재온도값과 목표온도값의 편차값에 따라 증발기(50)의 팬속도를 제어하는 것으로서, 현재온도값이 목표온도값보다 상대적으로 높고, 현재온도값에 대한 목표온도값의 편차값이 입력된 팬동작 편차값보다 상대적으로 높은 경우 동작되며, 축사정보에 근거하여 비례상수를 산출하고, 산출된 비례상수와 상기 편차값에 근거하여 팬속도값을 산출하며, 산출된 상기 팬속도값에 따라 증발기(50)의 팬속도를 제어한다.
여기서, 상기 축사정보에는 냉방제어 대상인 축사의 크기(용량), 증발기의 개수, 가축종류 및 가축사육 두수 등이 포함되며, 비례제어에 의해 산출되는 팬속도값은 다음의 수학식 1에 의해 산출된다.
Figure pat00001
여기서, Pv는 팬속도, M은 현재온도값과 목표온도값에 대한 편차값, Kp는 비례제어 상수, V는 축사의 내부 용량, DAn은 가축의 수, En은 증발기의 개수, DA는 가축 종류에 대한 온도계수이다.
상기 수학식 1에 따르면, 본 발명에 따른 축사용 냉방 제어 시스템은 축사 내부의 크기, 축사에서 사육되는 가축의 종류, 가축의 수에 근거하여 증발기(50)의 팬속도를 제어하게 된다.
이때, 축사 내부의 크기는 냉방 조건을 결정하는 중요한 인자이다. 즉, 축사의 크기가 클수록 축사 외기 온도에 대응하여 증발기의 최소 팬속도가 결정되어야 한다. 또한, 축사에서 사육되는 가축의 종류와 가축의 수에 따라 증발기의 팬속도가 결정되어야 가축의 생육에 도움을 줄 수 있다.
이에 따라, 현재온도값과 목표온도값이 일치하여 이에 대한 편차값(M)이 '0'인 상태에서, 축사정보에 대한 최소 팬속도가 산출되기 때문에, 비례제어를 수행하는 과정에서 냉각장치의 온/오프가 발생되지 않게 되고, 이를 통해 오버슈트(overshoot) 또는 언더슈트(undershoot)의 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 제어부(200)는 산출된 증발기 팬속도에 근거하여 압축기의 인버터 운전주파수와 팽창밸브의 개도량을 조절하게 되며, 이에 따라 냉각장치(100)에서 출력되는 냉기의 토출량이 조절되게 된다.
타임제어모드는 증발기(50)의 팬을 일정시간 동안 동작하고 일정시간 동안 정지하도록 하여, 일정 주기에 따라 동작과 정지를 반복하도록 제어하는 것으로서, 설정된 시간 동안에는 증발기(50)의 팬이 설정된 회전수로 동작하고, 설정된 시간 이후에는 설정된 시간 동안 정지하게 하는 제어모드이다.
예를 들어, 타임제어모드는 10분 동안은 증발기의 최대 팬속도의 50%로 회전시켜 냉각 공기를 축사로 공급하고, 20분 동안은 회전동작을 정지시켜 1주기로 설정하고, 설정된 1주기를 반복 수행하게 구성될 수 있다. 또는 타임제어모드는 5분 동안은 증발기의 최대 팬속도의 30%, 10분 동안은 증발기의 최대 팬속도의 60%, 5분 동안은 증발기의 최대 팬속도의 30%로 순차적으로 회전시켜 냉각 공기를 축사로 공급하고, 10분 동안은 회전동작을 정지시켜 1주기로 설정하고, 설정된 1주기를 반복 수행하게 구성될 수 있다.
이에 더하여, 상기 비례제어모드와 타임제어모드가 혼합되어 구성될 수 있다.
즉, 설정된 일정 시간 동안에는 비례제어모드로 구동되고, 나머지 시간 동안에는 타임제어모드로 구동되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 1일(24시간)을 기준으로 오전 9시부터 오후 5시까지는 비례제어모드로 구동되고, 오후 5시부터 다음날 오전 9시까지는 타임제어모드로 구동되도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 비례제어모드와 타임제어모드가 혼합되어 구성됨에 따라 계절에 따른 축사 외기 온도에 대응하여 냉각장치(100)의 구동 시간을 감소시켜 전기에너지를 절약할 수 있는 장점이 있다.
수동제어모드는 사용자의 조작에 의해 설정된 팬속도에 대응하여 냉각장치(100)의 연속동작이 이루어지도록 제어하는 것이다.
환경정보검출장치(300)는 축사 내외부의 환경정보를 검출하는 장치로서, 축사 내외부의 온도 및 습도를 각각 검출하는 온도센서와 습도센서, 그리고 축사의 외부 풍속을 검출하는 풍속센서 등을 포함하여 구성되고, 축사의 크기에 따라 복수 개 설치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 냉각장치의 부담을 감소시키면서 설정된 온도값으로 축사를 제어할 수 있고, 냉각장치의 온/오프에 따른 소음 발생을 방지하고, 냉각장치의 기대 수명을 연장시킬 수 있으며, 설정된 목표온도값과 실측된 현재온도값에 근거하여 목표온도값과 현재온도값의 편차에 따라 냉방팬의 속도를 비례제어함으로써, 설정된 목표온도로 신속한 제어가 가능하고, 냉방팬의 작동을 효율적으로 제어하여 운전 비용을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
100: 냉각장치 10: 압축기
20: 응축기 30: 수액기
40: 팽창밸브 50: 증발기
51: 몸체 52: 증발모듈
53: 송풍팬 54: 드레인 파이프
55: 덮개판 200: 제어장치
210: 본체 220: 입력버튼
230: 표시창 240: 입력포트
250: 출력포트 260: 통신포트
270: 메모리 280: 제어부
300: 환경정보검출장치

Claims (5)

  1. 냉매를 압축하는 압축기(10), 상기 압축기(10)에 의해 압축된 냉매를 응축하는 응축기(20), 상기 응축기(20)에서 액화된 냉매를 일시 저장하는 수액기(30), 상기 응축된 고온고압의 냉매를 저온저압의 냉매가스로 팽창시키는 팽창밸브(40) 및 상기 팽창밸브(40)에 의해 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기(50)를 포함하는 냉각장치(100), 상기 냉각장치(100)를 제어하는 제어장치(200) 및 축사의 온도를 검출하는 환경정보검출장치(300)를 포함하여 구성되고,
    상기 제어장치(200)는,
    본체(210);
    상기 본체(210)에 설치되어 파라미터 값을 입력하기 위한 입력버튼(220);
    상기 입력버튼(210)에 의해 입력된 파라미터 값 및 동작 상태정보가 표시되는 표시창(230);
    상기 환경정보검출장치(300)로부터 검출된 현재온도값 및 현재습도값을 입력받기 위한 입력포트(240);
    상기 표시창(230)에 표시되는 파라미터 값 및 동작 상태정보를 출력하는 출력포트(250);
    통신망을 통해 상기 표시창(230)에 표시되는 파라미터 값 및 동작 상태정보를 출력하는 통신포트(260);
    상기 입력버튼(220)을 통해 입력된 파라미터 값, 동작 상태정보에 대한 데이터 및 제어로직이 저장 관리되는 메모리(270); 및
    상기 입력버튼(220)을 통해 입력된 파라미터 값과 상기 입력포트(240)에서 입력된 현재온도값 및 상기 메모리(270)에 저장된 제어로직에 근거하여 상기 냉각장치(100)를 제어하고, 제어에 대한 결과가 상기 표시창(230)에 표시되도록 하며, 상기 통신포트(260)를 통해 입력된 이벤트에 대응하여 결과값을 전송하도록 제어하는 제어부(280);
    를 포함하여 구성되며,
    상기 파라미터 값은,
    상기 축사의 온도를 설정하기 위한 목표온도값, 상기 증발기(50)의 팬속도 범위값, 팬동작 편차값 및 축사정보인 것을 특징으로 하는 축사용 냉방 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메모리(270)에 저장된 제어로직은,
    비례제어모드, 타임제어모드 및 수동제어모드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축사용 냉방 제어 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 비례제어모드는,
    현재온도값이 목표온도값보다 상대적으로 높고, 현재온도값에 대한 목표온도값의 편차값이 입력된 팬동작 편차값보다 상대적으로 높은 경우 동작되며, 축사정보에 근거하여 비례상수를 산출하고, 산출된 비례상수와 상기 편차값에 근거하여 팬속도값을 산출하며, 산출된 상기 팬속도값에 따라 상기 증발기(50)의 팬속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 축사용 냉방 제어 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 증발기(50)는,
    축사의 벽에 끼워지는 제1 몸체(51a), 상기 제1 몸체(51a)에서 연장되어 축사 내부측으로 돌출 형성되는 제2 몸체(51b) 및 상기 제1 몸체(51a)의 축사 외측 방향으로 형성되는 플랜지(51c)를 갖는 몸체(51);
    상기 제1 몸체(51a) 내부에 설치되는 냉매파이프(52a)와 상기 냉매파이프(52a)의 외주면에 설치되는 다수의 방열핀(52b)을 포함하는 증발모듈(52);
    상기 제2 몸체(51b) 내부에 설치되는 송풍팬(53); 및
    상기 냉장모듈(52)의 하부에 설치되어 응축수를 상기 축사 외부로 배출시키는 드레인 파이프(54);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 축사용 냉방 제어 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 증발기(50)는,
    상기 제2 몸체(51b)에 설치되고, 상기 송풍팬(53)의 팬속도에 따라 열림정도가 가변되는 덮개판(55)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 축사용 냉방 제어 시스템.
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