KR20240046692A - 증발기 성에 감지장치 - Google Patents

Abstract

증발기에는 성에가 발생하는데 성에가 많이 끼면 제상을 하여야 한다.
제상하는 동안 많은 에너지가 소모되며 열이 발생하여 냉동기의 효율을 낮추는 요인이 된다.
본 발명은 제상을 위한 성에 감지 장치로 증발기의 냉매관 일 부위에 간단히 설치되어 단순한 광감지 원리에 의해 성에 량을 정밀하게 감지할 수 있으며 좀 더 실효성 있는 제상을 할 수 있다.

Description

증발기 성에 감지장치{Evaporator frost detection device}

본 발명은 냉동 공조장치의 증발기에 발생하는 성에의 상태를 감지하는 감지기에 대한 것이다.

냉동 공조장치는 냉매를 매개로 실내의 온기를 흡입하여 실외로 토출하는 반복 작용으로 실내를 원하는 온도로 유지시키는 장치이다.

냉동 공조기의 증발기는 냉매관을 따라 이동하는 냉매의 순환을 통해 생성된 냉기를 이용하여 주변의 온도를 낮추는 장치이다.

이 과정에서 주변공기와 온도차에 의해 공기 중의 수분이 냉각되어 증발기 냉각핀 표면에 응축 동결되는 착상현상이 성에이다.

냉각핀에 성에가 착상하게 되면 증발기에 열교를 해야 하는 주변의 공기가 직접 냉각핀에 접촉되지 못하고 착상된 성에 표면과 접촉을 하게 되므로 착상 면이 두꺼워 질수록 냉각 효율이 떨어지게 되는 것이다.

따라서 성에의 정도를 정확하게 감지하는 것이 효율을 높이는 방법이다.

증발기에 낀 성에를 제거하기 위해 성에 감지장치로 직접 성에를 감지하는 직접 방식이나 증발기 바람세기 변화 감지 같은 간접 방식 또는 단순하게 일정한 시간마다 작동하도록 하는 타이머 방식 등으로 제상장치를 작동시킨다.

직접 감지하는 방식으로는 주로 광학식인데 이는 성에가 물리적으로 변화가 뚜렷한 현상 때문이다.

간접 방식은 성에가 일으키는 현상을 측정하므로 정밀도 떨어지고 일정한 지연 현상이 발생된다.

타이머 방식은 성에와 상관없이 작동하기 때문에 쓸데없이 에너지 소비가 많아 효율이 낮은 문제가 있지만 가장 단순하여 딱히 오작동을 일으키지 않기 때문에 꽤 선호하는 방식이다.

증발기에 낀 성에를 없애는 방식으로는 냉매의 흐름을 바꾸어 냉동 사이클을 이용하거나 전기히터를 사용하거나 온수를 사용하는 등 여러 가지가 있는데 성에를 제거하는 동안에는 냉동기능이 중지되는 문제가 있다. 따라서 성에를 정확히 감지하는 것이 효율과 밀접한 관련이 있는 것이다.

성에를 감지하는 방식과 제거하는 방식 간에는 상보 관련이 없기 때문에 두 측면에서는 어떠한 조합도 가능하다.

빛이란 전자파의 일종으로 가시광선 적외선 자외선으로 구성되어 직진성이 있으며 광감지 장치로 물체 감지 같은 기능에 적용 할 수 있다. 광감지 장치는 일반적으로 물체의 유무를 판별하는 전자 부품이지만 빛이 조사되는 경로 상에 위치하는 미세한 입자들의 농도도 검출 할 수 있다.

광감지기는 발광기와 수광기로 이루어지는 반도체 조합이다.

KR101373568 B1 KR102316780 B1 KR101810693 B1 KR102387389 B1 KR101736869 B1

종래에는 냉동 공조기의 증발기에 끼는 성에를 제거하고자 타이머를 달아 일정시간 냉동 운전하고 일정시간 제상하는 방법을 사용하여 불필요한 에너지를 사용하므로 효율을 떨어뜨리는 문제가 있었다.

근래 세계에서는 여러 가지 방안으로 성에가 끼는 정도를 찾아내어 그에 따라 제상전력을 제어하였는데 성에 상태를 감지하는 방식 중에 직접방식이나 또는 간접방식 같은 유형으로 증발기에 설치하여야 하므로 작동 시 저온이나 고습 또는 진동 같은 환경적 요인 때문에 수명이 짧거나 오작동을 일으키는 일이 많으므로 일정한 시간에 따라 냉동작동과 제상작동을 번갈아 가며 실시하는 단순한 타이머 방식으로 되돌아가는 일도 일어나고 있다.

풍압의 변화를 감지하여 제상 시기를 결정하는 방식이 있는데 이 방식은 기계적 부품으로 구현되므로 수명이 짧은 문제와 정밀도가 낮은 문제가 있다.

최근 들어 제상의 중요도가 높아짐에 따라 영상을 분석하는 방식이 제안되고 있는데 이를 구현하기 위하여 복잡한 작업과 비교적 높은 비용이 요구된다고 할 수 있다.

한편 성에를 직접 감지하는 광학 식으로 구현 하려는 방식이 많이 제안되고 있지만 설치에 어려움이 많이 있는데 실례로 냉매관의 냉기를 냉각핀으로 열교하는데 이 틈이 빽빽하게 배치되므로 실제로 설치하기가 어렵거나 불가능 한 문제가 있으며 성에 측정을 정밀하게 구현하려는 레이저 광학식 장치의 경우는 성에의 양을 감지하는 목적에 비해 과한 비용이 들어가는 문제가 있어서 아직 넘어야 할 산이 높은 것이 현실이다.

결국 필요한 성에 감지장치는 빛을 이용하되 단순하고 편리하게 설치 할 수 있어야 하고 높은 감도로 정확한 작동이 요구 된다.

성에 상태를 정확히 감지해 내는 것은 효율문제 뿐 아니라 생활에 직 간접적으로 영향을 미치는 것이다.

본 발명에 제안되는 성에 감지기는 열이나 소음 또는 진동 같은 물리적 문제가 없는 광감지 방식으로 구현하며 냉매관에 직접 설비하여 냉매의 냉기를 전달받아 착상을 유도하는 돌출된 동 같은 전도판에 작은 구멍을 내고, 그 구멍을 통하도록 양 단에 발광기와 수광기를 구비하여 빛으로 감지하되 착상이 늘어나 구멍이 막히기 시작하면 수광기의 감지 값이 줄어들게 되어 성에의 양과 연동되는 출력을 얻을 수 있고, 이 값을 출력하여 연결되는 제상 장치의 제상 시점을 판단하는데 쓰이도록 한다.

본 발명에 제안되는 성에 감지장치는 감지방식이 물리적으로 정적상태에서 작동하여 열이나 소음 또는 진동 같은 문제가 미미하거나 없고 안정적이면서 잔 고장 없이 수명이 길기 때문에 유지 관리비용이 낮은 점이 있다. 또한 성에의 상태를 정밀하게 측정 할 수 있으므로 정밀하게 제상기를 운용할 수 있어 불필요한 에너지 소비를 줄 일 수 있는 것이다. 본 발명에 제안되는 사상에 따른 성에 감지장치는 그 단순성으로 시설 방식이 복잡하거나 정밀하지 않으므로 설비하기가 용이하고 기 설치된 증발기에도 간단하게 시설할 수 있다.

도 1은 본 성에 감지기 전체도
도 2는 증발기에 설치되어 작동하는 간략도이다.
도 3은 본 성에 감지기 분해도
도 4는 전도판에 서리는 성에의 간략화한 현상

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 붙임도면의 도움으로 상세하게 설명하기로 한다.

도 1과 같이 본 발명이 설치되는 개념으로 냉매관(25)의 어느 한 부위에 설비하도록 하는데 도 2처럼 성에가 잘 끼는 적당한 위치를 찾아 설비한다.

증발기의 냉매관에는 다수의 냉각핀(26)과 좌, 우단에 냉매관 지지대(27)가 구비되는데 열교 때문에 틈을 좁게 만들어야 할 뿐만 아니라 실제로 대부분 간격이 촘촘하므로 그 부위에 감지기를 설치하기가 물리적으로 어렵고 냉각핀이 구비된 위치는 열교가 많이 일어나기 때문에 냉기가 조금 더 약하다.

증발기에 성에가 많이 누상되는 위치가 성에 감지의 적당한 설비 위치임을 조건으로 보자면 도 2처럼 팽창 밸브(21)를 거친 저온의 냉매가 막 도착하는 증발기 초입 부위나 냉매코일 밴딩부위가 성에를 감지하기에 적당한 위치이다.

본 발명의 성에 감지기를 도 3과 같이 구성 분해도로 예시하는데 냉매관(25)에 접속되거나 융착되도록 설비되는 냉기 전도판(11)과 그 전도판(11) 위, 아래에 위치하는 수광기(12)와 발광기(13)가 같이 결속되며 발광기(13)에서 발광된 빛이 수광기에 정면으로 조사되도록 마주보게 하고 그 빛이 통과할 수 있도록 전도판(11) 상에 작은 구멍(15)을 내도록 한다.

미세한 성에가 증착되어 점점 커지는 현상을 도 4와 같이 간략하게 도시하는데 이와 같이 본 성에 감지기(10)의 냉기 전도판(11)이 냉매에 의해 온도가 빙점이하로 떨어지게 되면 공기 중의 수분이 응결되어 전도판(11) 전체 표면에 착상이 일어나며 이 착상 현상은 미세한 미립자 형태로 조금씩 자라나서 전도판(11)에 뚫린 구멍(15)에도 증착이 일어나고 점점 구멍(15)의 영역을 좁히거나 덮게 되어 결국 이 구멍(15)을 통과하는 빛의 세기가 줄어드는 것이다.

착상하는 성에 때문에 빛 세기가 줄게 되면 수광기(12)의 감지 값이 성에 량에 비례하여 작아지므로 본 성에 감지장치와 연동되어 작동하는 제상 설비 같은 타 장치에서 기 설정된 임계값과 본 감지 값을 비교하는 방법으로 작동 시점을 특정 할 수 있다.

10: 성에감지기 11: 성에증착판
12: 수광기 13: 발광기
14: 고정나사 15: 광 통과 구멍
20: 압축기 21: 팽창밸브
25: 냉매관 26: 냉각핀
27: 냉매관지지대

Claims (3)

1. 냉동 공조장치의 증발기에 설비하는 감지장치이고
   냉매관을 유동하는 냉매의 냉기가 전도되어 공기 중의 수분을 동결 착상을 유도하는 동(구리)이나 알루미늄 등의 물질로 된 증착판에 빛이 통과 할 수 있도록 구멍을 내어, 증착판에 성에가 착상하는 양만큼 빛의 세기를 감소시키므로 빛의 세기를 측정하는 방법으로 착상된 성에 량을 감지하는 성에 감지장치.
2. 제 1항에 있어서,
   증착판을 사이에 두고 양 측으로 발광기와 수광기를 빛이 정면으로 비추도록 마주하여 구비되는 성에 감지장치.
3. 제 1항에 있어서,
   감지기를 구동하기 위한 전원을 인가하여 발광기를 구동하며 수광기 측으로 빛이 조사되면 수광기에 발생된 미세한 전기신호를 증폭과정을 거쳐 확실한 출력 값을 제공하는 성에 감지장치.