KR100775144B1 - 저온저장고에 사용되는 저고습도 겸용 유닛 쿨러 - Google Patents

Abstract

가습기나 제습기를 사용하지 않고 저온저장고의 상대습도를 조절할 수 있는 유닛 쿨러가 개시된다. 유닛 쿨러의 전열 면적과 송풍량을 조절함으로써 저온 저장고의 상대습도를 제어할 수 있다. 개발된 유닛 쿨러를 사용할 시 상대습도를 80 ~ 93 % 사이에서 제어하는 것이 가능하다. 고습도 저장 농산물인 복숭아 및 저습도 저장 농산물인 양파를 저장시킨 경우 저온저장고의 상대습도는 각각 93.1 % 및 80.7 % 에서 유지되었다.

유닛 쿨러(Unit cooler), 저온저장고(Cold storage room), 상대 습도 (Relative humidity)

Description

저온저장고에 사용되는 저고습도 겸용 유닛 쿨러{Unit cooler of cold storage house for high and low relative humidity}

도 1은 농산물을 저장하기 위한 종래의 저온 저장고의 냉동시스템이다.

도 2는 본 발명인 유닛 쿨러 및 냉동시스템의 개략도이다.

도 3은 복숭아 저장시 저온저장고 내의 온도와 상대습도 변화를 경시적으로 나타낸 것이다.

도 4는 양파 저장시 저온저장고 내의 온도와 상대습도 변화를 경시적으로 나타낸 것이다.

본 발명은 가습기나 제습기를 사용하지 않고 저온저장고의 상대습도를 조절할 수 있는 유닛 쿨러에 관한 것이다.

2002년 말 현재 한국에 보급된 저온저장고는 9,883 개소에 349,085 평에 이르고 있으나, 저온 저장된 농산물의 손실이 10 ~ 30 %에 이르고 있어 저장환경의 조절에 문제가 있는 것으로 지적되고 있다.

저온저장을 위한 환경조절에서는 온도와 상대습도가 가장 중요한 요소이며 상대습도는 저장물의 부패나 중량감소에 결정적인 영향을 미친다. 채소나 과일은 74 ~ 94 %의 수분을 함유하고 있으며, 이 수분은 조직, 세포 내에서 자유수, 반결합수, 결합수의 형태로 존재한다. 그 중에서 자유수는 공기 중의 수증기압에 따라 증감되며 채소나 과일에서는 97 ~ 99 %의 상대습도에서 평형을 이루는데 상대습도가 이보다 낮으면 청과물은 수분을 잃게 된다. 수분손실은 신선도에 큰 영향을 미치고, 수분손실이 5 ~ 10 % 이상이 되면 상품성을 잃게 되며, 뿐만 아니라 중량이 감소되므로 농가 수취가격도 감소된다. 저장 중의 수분손실을 방지하기 위해서는 저장고 내의 상대습도를 90 % 이상의 고습도로 유지하는 것이 좋다. 그러나 양파, 마늘 등의 작물에서는 고습도 조건이 부패를 촉진시키므로 75 % 내외의 상대습도 조건을 유지하는 것이 필요하다.

국내에 설치된 저온저장고 내의 상대습도는 가습이나 제습이 이루어지지 않는 조건에서는 주로 80 ~ 85 %를 유지하고 있다. 따라서 상대습도를 높이기 위하여는 가습기를 사용하거나 바닥에 물을 뿌려야 한다. 또 농업공학연구소에서 개발하여 보급하고 있는 고습도 유닛 쿨러는 90 % 이상의 상대습도 유지는 가능하나 저습도 영역에서는 사용할 수 없는 단점이 있다.

이에 따라 본 발명은 고습도와 저습도 조건에 저장하는 작물의 저장에 모두 사용할 수 있도록 상대습도를 80 ~ 93 % 범위에서 조절할 수 있는 유닛쿨러를 제공하는데 그 목적이 있다

도 1은 농산물을 저장하기 위한 종래의 저온 저장고의 냉동시스템을 도시하고 있다. 상기 냉동시스템은 상기 저온저장고에 위치하여 내부 온도를 낮추는 유닛 쿨러(증발기, unit cooler)(1)와, 상기 증발기(1)와 팽창밸브(4)을 통해 연결된 응축기(condensor unit)(3) 및 상기 응축기(3)에 액체 냉매를 보내기 위한 압축기(compressor)(2)를 포함하여 구성된다.

이러한 구조를 갖는 냉각시스템은 응축기(3)에 의해 응축된 냉매가 팽창밸브(4)를 통해 기화되어 냉매통과 배관(fin-coil unit)(12)을 통과하면서 주위의 열을 빼앗게 되고, 냉각된 공기가 송풍기(11)에 의해 단열저장고 내로 송풍되면서 저온저장고의 내부온도를 떨어뜨린다.

이러한 일반적인 저온저장고는 내부온도를 낮추기 위하여 냉각시스템을 작동시키면, 유닛 쿨러(1)의 표면에 저장고 내의 수분이 얼어붙어 얼음층이 생기게 된다. 이때 생성된 얼음만큼 저온저장고 수분이 줄어들어 상대습도가 낮아져 보통 65~ 85% 정도를 유지하게 된다. 또한 종래의 유닛 쿨러는 송풍기의 송풍속도와 냉매통과 배관의 크기 및 용량이 고정되어 있어 상대습도의 조절이 불가능하였다.

도 2는 본 발명인 유닛쿨러 및 냉동시스템을 도시하고 있다. 압축기(2), 응축기(3) 및 팽창밸브(4)는 기존의 냉동시스템과 동일하다. 하지만 본 발명인 유닛 쿨러(10)는 냉매통과면적(전열면적) 및 송풍량의 제어가 가능하여 제습량을 조절할 수 있게 된다.

본 발명인 유닛 쿨러(10)는 기존의 것과 달리 냉매통과 배관(121)이 여러 층으로 나뉘어 있다. 또한 각 배관마다 각각 전자밸브(122)가 부착되어 있다. 전자밸 브는 각각의 스위치로써 독립적으로 개폐가 가능하여 전자밸브가 열린 층에만 냉매가 통과되도록 함으로써 냉매통과면적(전열면적)을 여러 단으로 조절할 수 있게 된다.

송풍기(111) 모터에는 가변저항(112)이 부착되어 있다. 가변 저항의 저항값을 바꾸는 스위치를 이용하여 송풍기의 회전수를 조절할 수 있다.

따라서 전자밸브의 개폐 및 가변저항값의 변화를 이용하여 저온저장고의 제습량을 조절하여 상대습도의 조절이 가능하다. 이하 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

<실시예>

시험에 사용된 저온저장고는 크기가 5,000mm(길이)×3,000mm(폭)×2,500(높이)mm이고 벽체는 100mm 두께의 우레탄으로 단열된 저장고이다. 저온저장고의 냉각을 위하여 열량 10,500kcal/hr(증발온도 -5℃, 응축온도 40℃ 기준)의 압축기와 송풍량 및 전열면적을 5단으로 조절할 수 있는 유닛쿨러를 제작하여 설치하였다. 유닛쿨러의 최대 송풍량은 286㎥/분이고, 최대 전열면적은 5개 층을 모두 개방하였을 경우 118.5㎡이었다. 유닛쿨러의 송풍량은 가변저항을 이용하여 유닛쿨러에 부착된 송풍기의 회전수를 제어하여 조절하였다. 또 유닛쿨러는 5개의 층으로 제작함으로써 유닛쿨러의 전열면적을 5단으로 조절하도록 하였다.

유닛쿨러의 송풍량과 전열면적에 따른 저온저장고 상대습도 조절성능을 비교하기 위하여 빈 저온저장고에서 온도를 0℃로 설정하고 저장고 바닥에 충분한 물을 뿌린 후에 송풍량과 전열면적 조건을 변화시켰을 때에 유닛쿨러로부터 토출되는 공 기 및 저온저장고 내의 온도와 상대습도를 측정하였다. 또 요인시험을 통하여 적정조건을 선택한 후 복숭아와 양파를 저온저장하면서 저온저장고 내의 온도와 상대습도를 측정하여 성능을 검증하였다. 온도 및 습도의 측정에는 온습도기록계(T&D Corp., TR-72S)를 사용하였다.

유닛쿨러의 전열면적과 송풍량을 변화시킬 때 저온저장고 내부와 유닛쿨러 토출구에서의 온도 및 습도변화를 표 1에 나타내었다. 전반적으로 유닛쿨러 토출구에서의 공기의 상대습도보다 저온저장고 내의 상대습도가 낮게 나타났고, 전열면적과 송풍량을 변화시킴으로써 상대습도를 80~93% 범위에서 조절할 수 있는 것으로 나타났다. 전체 송풍량 범위에 있어서 저온저장고 내의 상대습도는 전열면적이 23.7㎡와 47.4㎡인 경우에는 90% 미만으로 나타났고, 전열면적이 118.5㎡인 경우에는 90% 이상으로 나타났다. 전열면적이 71.1㎡인 경우에는 송풍량을 변화시킴으로써 상대습도를 80~91% 범위에서 조절할 수 있었으며, 전열면적이 94.8㎡인 경우에는 송풍량을 변화시킴으로써 상대습도를 84~93%로 조절할 수 있었다. 따라서 전열면적을 71.1㎡로 하고 송풍량을 변화시키는 것이 본 연구에서 목표하는 상대습도의 조절에 가장 유리한 것으로 판단되었다.

저온저장고에 복숭아와 양파를 저장하면서 유닛쿨러의 전열면적을 71.1㎡로 하고 송풍량을 변화시켰을 때의 저온저장고 내의 온도와 상대습도 변화를 표 2에 나타내었다. 복숭아 저장시에는 송풍량을 286㎥/min로 하였을 때 상대습도가 93.1%로 유지되어 고습도 조건에서 복숭아를 저장하는 것이 가능하였다. 또 양파 저장시에는 송풍량을 114㎥/min로 하였을 때 상대습도가 80.7%로 유지되어 저습도 조건에서 양파를 저장하는 것이 가능하였다.

도 3은 전열면적 71.1㎡, 송풍량 286㎥/min 조건에서 복숭아 저장시의 저온저장고 내의 온도와 상대습도 변화를 경시적으로 나타낸 것이며, 온도는 0~0.5℃(평균 0.2℃), 상대습도는 91~94%(평균 93.1%)를 유지하였다.

도 4는 전열면적 71.1㎡, 송풍량 286㎥/min 조건에서 양파 저장시의 저온저장고 내의 온도와 상대습도 변화를 경시적으로 나타낸 것이며, 온도는 0.2~0.7℃(평균 0.5℃), 상대습도는 80~81%(평균 80.7%)를 유지하였다.

본 발명인 저온저장고에 사용되는 저고습도 겸용 유닛 쿨러를 사용하여 농산물을 저온 저장하는 경우 기존의 저온저장고와는 달리, 하나의 저온저장고로써 따로 제습기나 가습기 등을 부가하지 않고서도 고습도 저장 작물 및 저습도 저장 작물의 저장에 모두 사용할 수 있게 된다. 송풍량 및 전열면적의 자유로운 제어를 통해 유닛쿨러에 착상되는 성애량(제습량)을 조절하여 상대습도를 80 ~ 93 % 범위에서 유지할 수 있으므로 저장 농산물의 종류에 따른 적합한 습도를 유지하는 것이 가능하다.

Claims (6)

1. 복수 개의 냉매통과 배관 및 이들 배관 사이에 설치되는 열교환 핀을 포함하는 증발기와; 상기 증발기의 전면 또는 후면에 배치되어 주변 공기가 상기 증발기의 열교환 핀 사이를 통과하도록 송풍하는 송풍기를 포함하는 저온저장고의 유닛 쿨러에 있어서,

   상기 냉매통과 배관은 여러 개의 층으로 분할되고,

   상기 냉매통과 배관에 대한 전열면적을 제어하여 저온저장고의 상대습도를 조절하는 전열면적 제어장치가 구비되며,

   상기 전열면적 제어장치는, 냉매의 통과 여부를 조절하는 스위치로서, 상기 냉매통과 배관의 각 층에 각각 부착된 전자밸브인 것을 특징으로 하는 저온저장고의 유닛 쿨러.
2. 복수 개의 냉매통과 배관 및 이들 배관 사이에 설치되는 열교환 핀을 포함하는 증발기와; 상기 증발기의 전면 또는 후면에 배치되어 주변 공기가 상기 증발기의 열교환 핀 사이를 통과하도록 송풍하는 송풍기를 포함하는 저온저장고의 유닛 쿨러에 있어서,

   상기 송풍기의 송풍량을 제어하여 저온저장고의 상대습도들 조절하는 송풍량 제어장치가 구비되고,

   상기 송풍량 제어장치는, 상기 송풍기의 모터에 설치되어 회전수를 조절하는 가변 저항과, 상기 가변 저항의 저항값을 변화시키는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온저장고의 유닛 쿨러.
3. 제2항에 있어서,

   상기 냉매통과 배관에 대한 전열면적을 제어하여 저온저장고의 상대습도를 조절하는 전열면적 제어장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 저온 저장고의 유닛 쿨러.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제3항에 있어서,

   상기 냉매통과 배관은 여러 개의 층으로 분할되고,

   상기 전열면적 제어장치는, 냉매의 통과 여부를 조절하는 스위치로서, 상기 냉매통과 배관의 각 층에 각각 부착된 전자밸브인 것을 특징으로 하는 저온저장고의 유닛 쿨러.

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