KR101655354B1 - 버섯 재배 장치용 항온 항습기의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버섯 재배 장치용 항온 항습기의 제어방법에 관한 것으로서, 외부 환경에 민감한 버섯의 재배가 보다 효율적으로 이루질 수 있도록, 온도, 습도, 이산화탄소 농도의 변화에 탄력적으로 대응할 수 있는 버섯 재배 장치용 항온 항습기의 제어방법에 관한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 버섯 재배용 컨테이너에 장착되는 실내기 및 실외기를 포함하는 버섯 재배용 항온 항습기의 제어 방법에 있어서,항온 항습기는 제1증발기와, 제2증발기를 포함하고, 제1증발기에는 상온 제1팽창 밸브 및 저온 제1팽창 밸브가 연결되고, 제2증발기에는 제2팽창 밸브가 연결되되,현재 시간대를 판단하는 단계와; 현재 시간대가 주간 시간대라고 판단된 경우, 상온 고습 운전을 수행하기 위해서 기화식 가습기를 고습 운전으로 동작시키는 단계와;제1증발기에만 냉매를 공급하되, 상온 제1팽창 밸브에 의한 단열 감압 팽창이 이루어지도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버섯 재배 장치용 항온 항습기의 제어 방법을 제공한다.

Description

버섯 재배 장치용 항온 항습기의 제어방법 {A control method of a thermo-hygrostat for a mushroom cultivation apparatus}

본 발명은 버섯 재배 장치용 항온 항습기의 제어방법에 관한 것으로서, 외부 환경에 민감한 버섯의 재배가 보다 효율적으로 이루질 수 있도록, 온도, 습도, 이산화탄소 농도의 변화에 탄력적으로 대응할 수 있는 버섯 재배 장치용 항온 항습기의 제어방법에 관한 것이다.

버섯재배실 내부공간의 이산화탄소(탄산가스) 양이 버섯 생육에 많은 영향을 끼치기 때문에 버섯재배를 할 경우 에는 환기작업이 중요하다.

일반적인 버섯재배실의 환기작업은 버섯재배실 내의 환기팬을 일정한 시간간격으로 가동과 정지를 반복함으로써 이루어지고 있다.

그리고, 버섯재배실 내부의 온도와 습도도 버섯재배에 중요하기 때문에 공기조화설비를 버섯재배실 내부에 설치하는 경우가 증가하고 있지만, 아직까지는 버섯재배실 내부를 효율적으로 환기시킬 수 있고 버섯재배에 특화된 공기조화설비는 별로 제시되어 있지 않을 뿐만 아니라 이산화탄소를 효율적으로 관리할 수 있는 공기조화설비는 제시되고 있지 않다.

한편, 한국 실용신안등록 20-0207824와 같은 종래 버섯 재배 장치의 경우, 저온 제습이 어려워서 고급 버섯(예, 백화고)의 생산이 저온인 계절에만 가능하다는 문제점이 있었다.또한, 종래 버섯 재배 장치의 경우, 구성요소가 다양해서 통합적으로 제어하기가 어렵다는 문제점이 있었으며, 온도 조절이 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 언제라도 버섯 재배가 가능하며, 사용자 편의성을 제공할 수 있는 올인원(All-In-One) 방식의 버섯 재배 장치용항온 항습기기 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 제습이나 냉각 운전이 보다 탄력적으로 수행될 수 있는 버섯 재배 장치용 항온 항습기의 제어 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 버섯 재배용 컨테이너에 장착되는 실내기 및 실외기를 포함하는 버섯 재배용 항온 항습기의 제어 방법에 있어서,항온 항습기는 제1증발기와, 제2증발기를 포함하고, 제1증발기에는 상온 제1팽창 밸브 및 저온 제1팽창 밸브가 연결되고, 제2증발기에는 제2팽창 밸브가 연결되되,현재 시간대를 판단하는 단계와; 현재 시간대가 주간 시간대라고 판단된 경우, 상온 고습 운전을 수행하기 위해서 기화식 가습기를 고습 운전으로 동작시키는 단계와;제1증발기에만 냉매를 공급하되, 상온 제1팽창 밸브에 의한 단열 감압 팽창이 이루어지도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버섯 재배 장치용 항온 항습기의 제어 방법을 제공한다.

현재 시간대를 판단하는 단계와; 현재 시간대가 야간 시간대라고 판단된 경우, 저온 저습 운전을 수행하기 위해서 기화식 가습기를 저습 운전으로 동작시키는 단계와; 제1증발기 및 제2증발기에 냉매를 공급하되, 상온 제1팽창 밸브 및 저온 제1팽창밸브와, 제2팽창밸브에 의한 단열 감압 팽창이 이루어지도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

항온 항습기는 가습기를 더 포함하되, 컨테이너 내부의 습도가 기준 습도 범위인지 판단하는 단계와, 습도가 기준 습도보다 과다하여 제습이 필요하다고 판단된 경우, 항온 항습기에서 토출되는 온도가 기준 온도 이하인지 판단하는 단계와; 기준 온도 이하로 판단된 경우, 항온 항습기에 포함되는 재열 응축기에 압축기로부터 토출되는 냉매 중 일부를 공급하는 단계와, 항온 항습기에 포함되는 증발기에 냉매를 공급하여 제습 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

컨테이너 내부의 습도가 기준 습도 범위인지 판단하는 단계와, 습도가 기준 습도보다 낮아서 가습이 필요하다고 판단된 경우, 항온 항습기에 포함되는 기화식 가습기에 수분을 보충하는 단계와; 항온 항습기에 포함되는 송풍팬의 RPM을 낮추어서 기화식 가습기를 통과하는 공기의 속도를 낮추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하여 올인원(All-In-One) 방식에 의하여 버섯 재배 장치가 제공되므로 보다 편리한 설치 및 관리가 가능하다.

한편, 이산화 탄소 농도 제어, 온도 제어, 습도 제어가 간편하게 이루어질 수 있다.

특히, 주간과 야간 시간대에 따라서 상온 고습 운전 또는 저온 저습 운전이 주기적으로 이루어질 수 있기 때문에 품질 좋은 버섯의 생육환경을 조정할 수 있다.

항온 항습기의 경우, 복수의 증발기와 복수의 압축기를 사용하여 선택적으로 싱글 사이클 또는 듀얼 사이클을 구현할 수 있으므로 조건에 맞게 탄력적인 운영이 가능하다.

한편, 재열응축 가열기 및 발열 히터가 항온 항습기에 사용되기 때문에 저온에서의 제습이 이루어지지 않는 경우, 그 온도를 올려서 제습을 수행할 수 있어서 원활한 제습 운전도 구현할 수 있다.

외부 공기 도입 및 내부 공기 배출시 전열 교환기를 이용하여 열 손실을 최소화 할 수 있는 장점이 있으며, 도입된 외부 공기가 바로 컨테이너로 향하지 않고 항온 항습기를 거쳐서 들어가게 함으로써 내부 공기의 온도 변화가 급격하게 변하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 컨테이너 내부의 안내 덕트가 공기 이동 방향으로 갈수록 폭이 좁아지게 되어 있어서 전 구역별로 고른 공기 배출이 가능하다.

도1은 본 발명에 의한 버섯 재배 장치의 사시도이다.
도2는 본 발명에 의한 버섯 재배 장치의 측면도이다.
도3은 본 발명에 의한 버섯 재배 장치의 정면도와 후면도이다.
도4는 본 발명에 의한 버섯 재배 장치의 측단면도이다.
도5는 본 발명에 의한 버섯 재배 장치의 후방 단면도이다.
도6은 본 발명에 의한 버섯 재배 장치의 평단면도이다.
도7은 본 발명에 의한 버섯 재배 장치에서 공급 덕트에 토출구가 나타난 평단면도이다.
도8은 본 발명에 의한 버섯 재배 장치에서 컨테이너와 항온 항습기의 측단면도이다.
도9는 본 발명에 의한 버섯 재배 장치의 항온 항습기의 정면도 및 측단면도이다.
도10은 본 발명에 의한 버섯 재배 장치의 항온 항습기를 구성하는 항온 항습 모듈의 개략도와 사시도이다.
도11은 본 발명에 의한 버섯 재배 장치의 항온 항습기의 냉매 회로도이다.
도12는 본 발명에 의한 버섯 재배 장치의 항온 항습기 및 전열 교환기에 의한 공기 흐름도이다.
도13은 본 발명에 의한 버섯 재배 장치에서 컨테이너 내부의 CCTV 카메라의 배치 위치를 도시한 개략 사시도이다.
도14는 본 발명에 의한 버섯 재배 장치에서 컨테이너 외부의 CCTV 카메라의 배치 위치를 도시한 개략 사시도이다.
도15는 본 발명에 의한 버섯 재배 장치의 제어 블록도이다.
도16 내지 도18은 본 발명에 의한 버섯 재배 장치의 제어 흐름도이다.

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.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 버섯 재배 장치(1)는 버섯 재배 공간이 마련되는 컨테이너(10)와, 컨테이너(10)의 일측에 마련되는 항온 항습기(20)와, 외부 공기와 컨테이너(10)의 내부의 공기를 열교환시키면서 환기 역할도 수행하는 전열 교환기(30)를 포함한다.

컨테이너(10)는 일반적인 조립식 컨테이너가 아니라 특수한 단열재가 내장되어 내부 공간의 온도를 일정범위 내에서 유지할 수 있는 특수 컨테이너로 구성되는 것이 바람직하다.

컨테이너(10) 일측에는 항온 항습기(20)가 배치되는 받침대(11) 부분과, 항온 항습기(20) 및 전열 교환기(30)의 위를 커버하는 상부 커버(12)가 마련되어 있다.

그리고 받침대(11) 부분과, 상부 커버(12)의 위치가 안정적으로 유지될 수 있도록 컨테이너 일측에 지지바(11a, 12a)가 마련되어 지지바(11a, 12a)가 각각 받침대(11)와, 상부 커버(12)의 측면 테두리에 연결된다.

한편, 항온 항습기(20)는 하우징(201)에 의하여 그 외관이 형성된다.

항온 항습기(20)의 하우징 내부에는 후술할 응축기와, 응축기팬, 압축기, 팽창밸브, 증발기 등이 마련된다.

여기서 압축기와 응축기, 그리고 증발기는 각각 복수개로 마련되는데, 이는 탄력적인 온도 조절을 위해서이다.

항온 항습기(20) 위에는 전열 교환기(30)가 배치된다. 항온 항습기(30)도 하우징(301)이 그 외관을 형성하며 외측으로 외기 유입구(311)와, 내기 배출구(314)가 파이프 형태로 마련된다.

항온 항습기(30) 옆에는 컨테이너 내부로 항온 항습기에 의해서 냉각된 공기를 공급하는 연결 덕트(41)가 마련되어 있다.

이 연결 덕트(41)는 컨테이너(10) 내부에 마련되는 공급 덕트에 연결된다.

한편, 본 발명에 의한 버섯 재배 장치(1)는 외부의 무선 단말기(스마트폰, 태블릿 PC)(T)와 통신가능하게 마련되어 무선 단말기(T)에 전용 어플리케이션을 설치한 경우, 원격 제어 및 각종 정보를 수신할 수 있다.

본 발명에 의한 버섯 재배 장치(1)는 컨테이너(10)와 항온 항습기(20), 그리고 전열교환기(30)가 하나의 조립체로 구성되어 그 운반이나 관리가 편리한 것이 특징이다.

또한, 원격 제어 및 감시 기능을 제공하므로 원격지에서의 관리도 효율적이고 편리하게 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하여 재배되는 버섯은 어려가지 종류가 있으나, 특히 백화고를 재배하는데 특화될 수 있다.

백화고는 버섯임에도 불구하고 햇빛을 받아야만 하는 버섯으로서, 표고 버섯 중 갓이 거북이 등처럼 갈라져 있는 버섯이며, 표고 버섯 중 극히 일부만이 백화고가 되는데, 맛과 향이 우수하고 영양이 매우 풍부하여 농가에 고수익을 안겨줄 수 있는 품종이다.

도2에서 도시한 바와 같이, 컨테이너(10)의 외면에는 강도 보강을 위한 요철부(10a)가 다수 마련되어 있다.

연결 덕트(41)는 항온 항습기(20) 상면에서 연장되고 'ㄱ'자로 절곡되어 컨테이너(10) 측면 상부에 연결된다.

한편, 도3(a)는 항온 항습기(20) 및 전열교환기(30), 안내 덕트(41)가 설치된 컨테이너(10)의 일측면을 나타낸 것이고, 도3(b)는 그 반대편인 컨테이너(10)의 타측면을 나타낸 것이다.

컨테이너(10)의 타측면에는 내부 공간으로 들어갈 수 있는 출입문(13)이 마련되고, 출입문(13)의 일측에는 제어부가 설치되는 제어 패널 박스(14)가 마련된다.

제어 패널 박스(14)에는 투시창(14a)이 마련되어 제어 패널 박스(14) 에 있는 디스플레이부(도15참조, 600)가 투시되게 할 수 있고, 그 정보를 외부에서 볼 수 있다.

도4와 도5에서 도시한 바와 같이, 컨테이너(10) 내부 공간(101)에는 버섯 재배를 위한 비료를 포함하는 배지(S)가 적재되는 적재 선반(102)이 배치된다.

적재 선반(102)은 다층 구조로 되어 있어서 그 사이 공간에 배지를 안치하고, 버섯 재배를 할 수 있다.

한편, 적재 선반(102)과 적재 선반(102) 사이에는 복도(101)가 마련되어 사용자가 통행할 수 있다.

컨테이너(10) 일측 하부에는 항온 항습기(20)와 연통되는 연통 덕트(42)가 마련된다.

연통 덕트(42)는 항온 항습기(20)의 입구와 연결되어 컨테이너(10) 내부의 공기를 항온 항습기(20) 입구로 안내한다.

그리고, 컨테이너(10) 내부 공간 상부에는 공급덕트(110)가 마련된다.

공급 덕트(110)는 컨테이너(10) 내부 공간 천장을 따라서 배열되며, 컨테이너(10) 외부에 마련되어 항온 항습기(20)의 토출부와 연결되는 연결 덕트(41)와 연결된다.

따라서, 항온 항습기(10)에서 토출되어 온도가 저하된 공기가 연결덕트(41)를 거쳐서 공급 덕트(110)로 공급되고, 공급 덕트(110)에 공급된 공기는 컨테이너 (10)내부 공간에 공기를 공급한다.

도6과 도7에서 도시한 바와 같이, 공급덕트(110)는 컨테이너(10) 천장을 따라서 'U'자 형태로 배열된다.

컨테이너(10) 내부에 적재 선반(102)은 컨테이너(10)의 길이 방향으로 배치되고, 상호 이격되에 마련되어 복도(101)를 형성한다.

공급덕트(110)는 복도(101)의 상부 공간을 따라서 배치된다.

적재 선반(102)은 3개의 열 형태로 배열되는데, 여기서 가운데 열의 적재 선반은 다른 양 옆의 선반보다 짧게 배치된다.

공급덕트(110)는 연결 덕트(41)와 연결되는 제1공급덕트(111)와, 제1공급덕트(111)의 단부에서 'U'자 형태로 꺾이도록 형성되는 제2공급덕트(112)와, 제2공급덕트(112)와 연결되며 컨테이너 측벽 방향으로 연장되는 제3공급덕트(113)를 포함한다.

여기서 제1공급덕트(111)와 제3공급덕트(113)는 공기의 진행 방향으로 갈수록 그 폭이 순차적으로 또는 단계적으로 좁아지게 된다.

공급덕트(110)의 전체적인 배치 길이는 가운데 열의 적재 선반의 길이보다 길게 배치되어 선반들 사이에 'U'자 형태로 형성되는 복도(101) 상부에 전체적으로 배열된다.

그리고, 제2공급덕트(112)의 폭은 일정하게 형성되는 것이 바람직하다.

공기의 진행방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 이유는 공급덕트(110)에 처음에 공기가 진입하는 경우, 압력이 세기 때문에, 초입 부분에서는 분산되게 하여 압력을 분산하고자 하는 것이며, 진행방향으로 갈수록 압력이 약해지되, 폭을 좁게 하여 속도를 높여서 공기가 끝까지 이동할 수 있도록 하기 위함이다.

본 도면에서는 제1공급덕트(111)와, 제3공급덕트(113)는 3단으로 폭이 좁아지는 것을 도시하였으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 2단이나, 3단 이상으로 구현될 수 있다.

또는 단계별로 좁아지는 것이 아니라 순차적으로 테이퍼진 형상을 좁아질 수 있다

한편, 제2공급덕트(112)는 공기가 방향 전환하는 부분일 뿐더러, 제1공급덕트(111)와 제3공급 덕트(113)와 연결하는 경우, 좌우가 바뀌어도 원활하게 조립될 수 있도록 그 폭이 동일하게 하는 것이 바람직하다.

도7은 공급덕트(110)에 토출구(114)가 형성된 것을 도시한 것이다. 토출구(114)에는 공기의 분산을 위한 디퓨져가 배치될 수 있다.

토출구(114)는 공급덕트(110)의 하면에 배치되어, 컨테이너(10) 바닥을 향하도록 배치된다.

토출구(114)는 공급 덕트(110)를 따라서 상호 이격되게 배치된다.

도8 내지 도10에서 도시한 바와 같이, 항온 항습기(20)의 하우징(201) 내부에는 복수개(본 도면에서는 2개)의 압축기(211; 211a, 211b)와, 복수개(본 도면에서는 2개)의 응축기(212; 212a, 212b)와, 복수의 응축팬(본 도면에서는 2개)(213, 213a, 213b)가 마련된다.

압축기(211)와, 응축기(212)와, 응축팬(213)는 항온 항습기(20) 하우징(201)의 제1영역(실외기 영역)에 구획되게 배열된다.

여기서 압축기(211)는 스크롤 압축기인 것이 바람직하나 이에만 한정되지는 않는다.

한편, 항온 항습기(20) 하우징(201)의 제2영역(실내기 영역)에는 항온 항습 모듈(250) 및 송풍팬 유닛(220)이 배치된다.

송풍팬 유닛(220)은 항온 항습기 하우징(201) 제2영역의 상부에 배치된다.

송풍팬 유닛(220)은 팬 하우징(221)과, 그 내부에 마련되는 송풍팬(222)을 포함한다.

송풍팬(222)은 시로코 팬 형태로 마련되나 이에만 한정되는 것은 아니다.

송풍팬 하우징(221)의 측면에 흡입구(221a)가 마련되고, 상부에 토출구(221b)가 마련된다. 토출구(221b)는 연결 덕트(41)에 연결된다.

송풍팬 유닛(220)의 하부에는 항온 항습 모듈(250)이 배치되고, 그 후방에는 안내 덕트(42)가 마련된다.

본 발명에서 실외기 영역과 실내기 영역이 한 개의 하우징(201)에 일체형으로 구현됨으로써 냉매 배관 길이를 감소시킬 수 있다.

도10(a)는 항온 항습 모듈(250)의 내부의 개략도이고, 도10(b)는 항온 항습 모듈(250)의 외관 사시도이다.

항온 항습 모듈(250)은 금속 재질의 프레임(251)을 포함한다.

프레임(251) 내부에는 복수의 증발기(252)가 마련되고, 증발기(252)는 상호 이격된다.

본 실시예에서는 편의상 제1증발기(252a)와 제2증발기(252b)로 구분하나, 수량은 이에만 한정되는 것은 아니다.

제1증발기(252a)의 앞에는 제상 히터(253)가 마련된다.

제상 히터(253)는 프레임(251)과 연결되어 제상히터(253)가 발열되는 경우, 프레임(251)의 전도에 의해서 제1증발기(252a)와 제2증발기(252b)에 대해서 제상 작용을 할 수 있다.

제상 히터(253)는 코일 형태로 마련되어 전류가 인가되면 저항에 의해서 발열이 되나, 이에만 한정되지 않고 발열을 위한 구성이라면 무엇이든지 가능하다.

제1증발기(252a)와 제2증발기(252b) 사이에는 온도 보상을 위한 재열응축기(254)가 마련된다. 재열 응축기(254)의 경우, 제1증발기(252a)를 통과한 공기의 온도를 높여주기 위해서 마련되는데, 재열응축기의 동작은 선택적이다.

재열응축기(254)의 동작에 의해서 제1차 온도 보상이 이루어진다.

예를 들어서, 제1증발기(252a)를 통과한 공기의 온도가 0℃ 이하인 경우, 재열응축기(254)에 뜨거운 냉매가 유입되어 공기의 온도를 높여줄 수 있다.

제습 동작시 공기의 온도가 낮은 경우 증발기에 의한 제습이 원활하지 않기 때문에 공기의 온도를 높이기 위해서도 필요하다.

제2증발기(252b)의 경우, 재열응축기(254)의 토출부분에 설치된다.

제1증발기(252a)와 제2증발기(252b)는 서로 독립적이다.

따라서, 필요한 냉각 용량이 통상적인 경우, 제1증발기(252a)에 냉매가 유입되도록 제1압축기(211a)를 동작시키고(싱글 사이클), 냉각 용량이 많이 필요한 경우, 제2증발기(252b)와 제1증발기(252a)에 냉매가 유입되도록 제1,2압축기(211a, 211b) 모두를 동작시킨다(듀얼 사이클).

여기서 프레임(251)에 제상 히터(253)와, 제1,2증발기(252a, 252b)와, 재열응축기(254)가 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 프레임(251)의 토출측에는 공기에 가습을 하기 위한 가습기(255)가 마련되는데, 가습기(255)는 기화식 가습기로 마련된다.

즉, 공기가 통과하는 필터의 일부를 물을 담는 용기에 넣으면 모세관 현상에 의하여 물이 필터에 흡수되고, 젖은 필터 사이로 공기가 빨려들어간다.

그리고, 필터에서 순수한 물만 증발되어 공기에 가습이 되는 원리를 이용한다.

가습기(255)의 토출측에는 발열 히터(256)가 마련되는데, 발열 히터(256)는 발열 코일로 이루어지는 것이 바람직하다.

발열 히터(256)는 2차적인 온도 보상을 하기 위해서 마련된다.

즉, 1차 온도 보상에 의하여도 공기의 온도가 기준 보다 낮은 경우, 추가적으로 온도를 높이기 위해서 발열 히터(256)가 사용된다.

도11은 본 발명에 의한 항온 항습기(20)에 의하여 구현되는 냉매 회로도이다.

압축기(211)는 제1압축기(211a)와, 제2압축기(211b)를 포함하고, 응축기(212)도 제1응축기(212a)와 제2응축기(212b)를 포함한다.

제2압축기(211b)의 토출측에 연결되는 냉매 배관은 제2응축기(212b)에 연결된다.

한편, 제2압축기(211b)의 토출측에 연결되는 냉매 배관에는 분지 배관(218)이 마련되는데, 분지 배관(218)은 재열응축기(254)로 높은 온도의 냉매를 안내한다.

분지 배관(218)에는 냉매의 흐름을 제어하는 제어 밸브(218a)가 마련되어 제어부의 제어 동작에 따라서 재열응축기(254)로 안내하거나 차단한다.

한편, 제2응축기(212b)와 제2증발기(252b) 사이를 연결하는 냉매 배관에는 제2팽창밸브(262)가 마련되어 냉매를 단열 감압 팽창시킨다.

재열응축기(254)의 토출측과 연결되는 냉매 배관(219)은 제2응축기(212b)와 제2증발기(252b) 사이에 마련되는 냉매 배관에 연결되며, 제2팽창밸브(262)보다 앞쪽에 연결된다.

따라서, 재열응축기(254)를 통과한 냉매는 제2팽창 밸브(262)로 이동하여 감압팽창될 수 있다.

한편, 제1압축기(211a)는 제1응축기(212a)와 연결되고, 제1응축기(212a)는 냉매 배관에 의해서 제1증발기(252a)와 연결된다.

제1증발기(252a)와 제1응축기(212a)를 연결하는 냉매 배관에는 두 개의 팽창 밸브(261; 261a, 261b)가 마련되는데, 여기서 하나는 저온용 제1팽창밸브(261a)와, 다른 하나는 상온용 제1팽창밸브(261b)를 구성한다.

여기서 저온의 범위는 7℃ 내외의 온도범위(예, 6~8℃)가 되는 것이 바람직하고, 상온의 온도 범위는 13℃ 내외의 온도 범위(12~14℃)인 것이 바람직하나 이는 상황에 따라 달라질 수 있다.

자연의 최적의 배양 상태에의 밤과 낮의 온도 편차를 고려하여 저온과 상온의 제어가 필요하다.

따라서, 야간 시간대와 주간 시간의 변화에 따라서 온도를 조절하고, 더 나아가 습도도 더불어 조절하는 것이 바람직하다.

상온의 공기를 제공하기 위해서는 저온용 제1팽창밸브(261a)를 닫고, 상온용 제1팽창밸브(261b)만을 열어서 냉매의 공급이 상온용 제1팽창밸브(261b)만을 통하여 이루어지고 단열 감압 팽창이 되게한다.

그리고, 저온용 공기를 제공하기 위해서는 저온용 제1팽창밸브(261a)도 개방하여, 냉매가 상온용 제1팽창 밸브(261b) 뿐만 아니라, 저온용 제1팽창 밸브(261a)를 통하여 공급되도록 하고, 두 개의 팽창 밸브에서 모두 감압 팽창 과정이 수행되도록 한다.

이 상태에서 더 낮은 저온이 필요한 경우, 제2압축기(211b)를 구동시키는 한편, 제2팽창 밸브(262)를 구동시켜서 냉매가 제2증발기(252b)로도 공급되도록 한다.

도12는 전열 교환기(30)와 항온 항습 모듈(200)의 개략도이다.

전열 교환기(30)는 컨테이너(10) 내부의 이산화 탄소 농도가 일정 수준 이상이 되는 경우 환기를 위해서 외부 공기를 도입하기 위해서 마련된다.

그리고, 컨테이너(10) 내부 공기 온도가 급격하게 변하지 않도록 외부 공기를 외부로 배출되는 내부 공기와 열교환시킨다.

본 발명에서는 이산화 탄소의 농도가 1,000~2,500 ppm 범위 내에서 유지될수 있도록 하는 것이 바람직하나 그 범위는 환경이나 상황에 따라서 달라질 수 있다.

전열 교환기(30)는 하우징(301)과, 그 내부에 마련되는 열교환 모듈(302)을 포함하고, 하우징(301)에는 각각 외기 유입구(311)와, 외기 배출구(312)와, 내기 유입구(313)와, 내기 배출구(314)가 마련된다.

외기 유입구(311)에 의해 유입되는 공기를 OA(Outside Air)로 표시하고, 외기 배출구(312)에 의해서 배출되어 항온 항습 모듈(200)로 공급되는 공기를 SA(Supplied Air)로 표시한다.

그리고, 내기 유입구(313)에 의해 유입되는 공기를 RA(Returned Air)로 표시하고, 내기 배출구(314)에 의해서 배출되는 내기를 EA(Exhausted Air)로 표시하였다.

이산화 탄소 농도 센서(153)에 의하여 측정된 이산화탄소 농도가 일정 수준 이상이 되는 경우, 제어부(400)는 각 유입구/유출구의 셔터를 개방한다.

이 상태에서 외기는 OA -> SA 경로를 따라서 이동하고, 그 와중에 열교환모듈(302)을 통과한다.

그리고 컨테이너(10)의 내기는 RA->EA 경로를 따라서 이동하고, 그 와중에 열교환 모듈(302)을 통과한다.

열교환 모듈(302)에는 외기 유로와 내기 유로가 서로 교차하되 구획되게 배열된다.

따라서 외기 유로를 따라서 이동하는 외기와, 내기 유로를 따라서 이동하는 내기는 서로 섞이지 않으면서도 열교환을 수행한다.

따라서, 외기는 내기에 의해서 냉각된다.

냉각된 외기는 항온항습 모듈(200)와 컨테이너(10) 사이에 마련되는 안내 유로(42)로 유입되고, 안내 유로(42)로 유입된 외기는 항온 항습 모듈(200)에 의해서 더 냉각되고 가습이 되어 컨테이너(10) 내부로 유입된다.

즉, 대부분의 공기는 컨테이너(10)와 항온 항습 모듈(200)를 거치면서 순환을 하고, 일부 공기가 새롭게 전열 교환기(30)에 의해서 공급되어 순환 공기와 섞인다.

이러한 과정에 의해서 외부의 신선한 공기가 컨테이너(10) 내부로 유입되고, 이산화 탄소가 외부로 빠져나가면서 이산화탄소 농도가 낮아질 수 있다.

도13에서 도시한 바와 같이, 컨테이너(10) 내부에는 복수의 CCTV용 카메라(500a, 500b, 500c)가 설치되어 컨테이너(10) 내부 공간을 외부에서 볼 수 있도록 하였으며, 도어(13)에는 도어 열림센서(13a)가 마련되어 도어(13)의 개폐 상태를 인지할 수 있도록 하였다.

도14에서 도시한 바와 같이, 컨테이너(10) 외부에도 CCTV용 카메라(501)가 설치되며, 도어(13) 방향으로 카메라(501)가 배치되어, 도난이나 기타 사고에 대비한 감시를 할 수 있도록 마련된다.

그리고, 그 아래에는 제어패널 박스(14)가 설치되어 있으며, 제어패널 박스(14)에는 작동 정보(온도, 습도, 이산화 탄소 농도 등 현재 가동 상태 등)를 볼 수 있는 디스플레이부(600)가 투시되는 투시창(14a)이 마련된다.

도15에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제어부(400)는 위에서 언급한 여러가지 구성요소와 연결된다.

즉, 제어부(400)는 센서 모듈(150)과 연결되는데, 센서 모듈(150)은 온도센서(151)와, 습도 센서(152)와, 이산화탄소 센서(153)를 포함한다.

또한, 제어부(400)는 전열 교환기(30) 및 항온 항습기(20)와 연결되어, 이들의 세부 구성요소들을 제어한다.

즉, 위 센서 모듈(150)에서 감지한 값들과 설정값을 비교하여 항온 항습기(20) 및 전열 교환기(30)를 제어하여 이산화탄소 농도와, 컨테이너(10)의 실내 온도와, 습도 등을 조절할 수 있다.

그리고, 제어부(400)는 디스플레이부(600)와 연결되어 버섯 재배 장치의 운전 현황 등을 보여줄 수 있으며, CCTV 카메라(500, 501)와도 연결되어 카메라를 제어할 수 있다.

여기서 디스플레이부(600)는 터치 패드 방식으로 마련되어 출력 인터페이스와 입력 인터페이스의 기능을 동시에 구비할 수 있다.

한편, 제어부(400)는 통신부(700)와도 연결되는데, 통신부(700)에 의해서 외부 무선 단말기(스마트폰, 태블릿 PC)에 버섯 재배 장치(1)의 현재 상태 정보를 송신한다.

또는 외부 무선 단말기(T)를 통해서 명령을 입력받아서 전열 교환기(30) 및 항온 항습기(20)를 동작시킬 수 있다.

그리고 제어부(400)는 메모리부(800)와도 연결되어, 사용자가 입력한 설정모드나 기타 저장이 필요한 정보를 저장할 수 있도록 제어하고,필요한 경우, 메모리부(800)에서 정보를 읽어들일 수 있다.

버섯 재배 장치(1) 가 안정적으로 동작하기 위해서 제어부는 아래와 같은 성능을 만족하여야 한다.

(가) 자가진단기능 : 장비점검 및 이상발생시 응급복구 및 경보 기능을 발생하도록 한다.

(나) 정밀도 : 온도편차 ±1.0℃ 습도편차 ±5.0%의 정밀도가 있어야 한다.

(다) 교번운전기능 : 냉방부하 압력에 따른 압축기 가동의 용량제어 및 교번운전이 되도록 하여야 한다.

(라) 정전복귀기능 : 정전복귀 시 TIME DELAY기능 및 AUTO RESTART기능을 내장한다.

(마) 압축기 보호기능 : 정지 시 PUMP DOWN 기능이 있어야 한다.

(바) 기억 관리기능 : MEMORY 기능으로 장비의 이상 유무를 기억할 수 있어야한다.

(사) 화재방지기능 : 화재 발생 시 장비를 비상정지 시킬 수 있는 접점이 있어야 한다.

(아) 누수감지기능 : 누수감지 센서를 별도로 설치한 경우에 누수 시 경보 및 과다누수시 장비정지 기능이 있어야 한다.

(자) TEST 기능 : 장비의 운전 중 상태와 이상발생 시 이상 유무를 확인 TEST 할 수 있어야 한다.

(차) 통신기능 : 원격감시제어 및 중앙감시제어 시 수용할 수 있는 통신기능이 있어야 한다.

(카) 풍량제어기능 : 인버터를 적용하여 장비 풍량을 제어할 수 있어야 한다.

이하에서는 본 발명의 주요 제어 동작에 대해서 살펴보도록 하겠다.

도16에서 도시한 바와 같이, 현재 시간대를 판단하여, 현재 시간대가 주간시간대(예, 06:00~18:00) 또는 야간 시간대(18:00~06:00)인지 판단한다(S1601).

주간에는 상온고습 운전을 하는 것이 필요하다.

따라서, 가습기에 물을 더 공급하여 고습운전(예, 습도 70~90%)이 되도록 한다(S1602).

그리고, 상온 상태(예, 13℃)가 되도록 제1압축기를 동작시키고, 상온용 제1팽창 밸브를 동작시킨다(S1603). 다만, 외부 공기의 유입이나 외부 온도의 상승으로 인하여 내부 온도가 상승하는 경우, 저온용 제1팽창밸브를 추가적으로 동작시킬 수 있다(S1604).

한편, 야간 시간대에는 저온 저습 운전을 수행하게 한다(S1605). 여기서 저습은 습도가 예를 들어서 50~70%가 될 수 있다.

저온 상태(예, 7℃)가 될 수 있도록 제1압축기와 제2압축기를 동작시키고(S1606), 상온용 제1팽창 밸브 및 저온용 제1팽창밸브, 그리고 제2팽창 밸브를 동작시킨다(S1607, S1608).

그리고, 설정된 온도 범위를 체크하면서 제1압축기 또는 제2압축기를 제어하거나, 팽창밸브를 제어할 수 있다.

도17은 습도를 조절하는 제어 방법을 도시한 것이다.

현재 습도가 기준 습도 범위(예, 70~80%)에 속하는지 여부를 판단한다(S1701).

판단 결과, 습도가 과도하여 제습이 필요하다고 판단한 경우, 우선 항온 항습기에서 토출되는 공기의 온도를 체크해서 기준 온도(예, 0℃) 이하인지 판단한다(S1702).

온도가 너무 낮으면 제습이 이루어지지 않기 때문이다.

따라서, 공기 토출 온도가 기준 온도 이하인 경우, 재열 응축기로 냉매가 유입되도록 분지 배관에 있는 제어 밸브를 동작시킨다(S1703).

온도가 기준 온도 이상이면 재열 응축기의 동작이 필요없다.

그리고, 제1압축기를 동작시키고, 상온용 제1팽창 밸브를 동작시켜서 제1증발기에서 제상 운전이 수행되도록 한다(S1704, S1705). 다만, 선택적으로, 필요에 따라서 추가적으로 저온용 제2팽창 밸브를 동작시키거나, 더 나아가 제2압축기 및 제2팽창밸브를 동작시켜서 제2증발기에서도 제습 운전이 되게 할 수도 있다.

한편, 습도가 부족하여 가습이 필요하다고 판단된 경우, 가습기에 물을 보충하는 한편(S1706), 송풍팬의 RPM을 떨어뜨려서 가습기의 필터를 통과하는 공기의 유량을 줄여서 보다 많은 수분이 공기에 포함될 수 있도록 한다(S1707).

한편, 선택적으로, 가습 운전이 되는 경우, 압축기의 운전을 일시적으로 멈출 수도 있다. 이는 온도 조건이 기준 범위에 속하는 경우에, 증발기에 의한 제습이 이루어지지 않도록 하기 위함이다.

도18에서 도시한 바와 같이 컨테이너 내의 이산화 탄소가 소정의 기준 범위(예, 1000~2500ppm)을 초과하였는지 판단하여(S1801), 초과한 경우, 외부 공기의 도입이 필요하므로, 전열 교환기를 on 시킨다(S1802)). 이 경우 외기가 유입되어 항온 항습기로 유입된다.

동시에 컨테이너 내기가 전열 교환기를 거쳐서 외부로 배출된다

이때 열교환 모듈에 의해서 내기와 외기가 열교환을 하면서, 열손실을 최소화 한다.

외기가 유입되면서, 컨테이너 내부의 이산화 탄소의 농도가 점점 낮아진다. 이 상태에서 이산화탄소 농도가 기준 범위를 미달하는지 판단하여(S1803) 그러한 경우, 그때서야 전열교환기를 off 하여 외기의 유입을 차단하고, 항온 항습기와 컨테이너 사이에서 공기가 냉각 순환되도록 한다(S1804).

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

1: 버섯 재배 장치 10: 컨테이너
20: 항온 항습기 30: 전열 교환기
41: 연결덕트 42: 안내덕트
110: 공급덕트 114: 토출구
201: 항온 항습기 하우징 220: 송풍팬 유닛
250: 항온 항습 모듈 251a: 제1증발기
251b: 제2증발기 253: 제상히터
254: 재열응축기 255: 가습기
256: 발열 히터 261a: 상온 제1 팽창 밸브
261b: 상온 제2팽창 밸브 400: 제어부
500, 501:CCTV 카메라

Claims (4)

1. 버섯 재배용 컨테이너에 장착되는 실내기 및 실외기를 포함하는 버섯 재배용 항온 항습기의 제어 방법에 있어서,
   항온 항습기는, 항온 항습기의 입구측에 인접하게 마련되는 제1증발기와, 상기 제1증발기와 이격되며 항온 항습기의 토출측 인접하게 마련되는 제2증발기와,
   제1증발기와 제2증발기 사이에 배치되고 복수의 압축기 중 어느 하나와 연결되며 제1증발기를 통과하고 제2증발기로 향하는 공기의 온도를 상승시키기 위한 재열 응축기를 포함하며, 제1증발기에 연결되는 냉매 배관에는 저온용 제1팽창 밸브와, 상온용 제1팽창 밸브가 각각 분리되게 배치되고, 제2증발기에 연결되는 배관에는 제2팽창밸브가 설치되며,
   버섯 재배용 항온 항습기의 제어 방법은 컨테이너 내부의 온도와 습도를 조절하는 단계를 포함하되,
   온도와 습도를 조절하는 단계는,
   컨테이너 내부의 습도가 기준 습도 범위인지 판단하는 단계와,
   습도가 기준 습도보다 과다하여 제습이 필요하다고 판단된 경우, 목표 온도가 기준 온도 이하인지 판단하는 단계와;
   기준 온도 이하로 판단된 경우, 제1증발기 및 제2증발기로 감압 팽창된 냉매를 공급하여 제1,2증발기에서 제습이 수행되도록 하는 단계와;
   재열 응축기에 압축기로부터 토출되는 냉매 중 일부를 공급하여 제1증발기에서 토출되어 제2증발기로 진입할 공기의 온도를 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버섯 재배 장치용 항온 항습기의 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,
   현재 시간대를 판단하는 단계와;
   현재 시간대가 야간 시간대라고 판단된 경우, 저온 저습 운전을 수행하기 위해서
   기화식 가습기를 저습 운전으로 동작시키는 단계와;
   제1증발기 및 제2증발기에 냉매를 공급하되,
   상온 제1팽창 밸브 및 저온 제1팽창밸브와, 제2팽창밸브에 의한 단열 감압 팽창이 이루어지도록 제어하는 단계를 포함하고,
   현재 시간대가 주간 시간대라고 판단된 경우, 상온 고습 운전을 수행하기 위해서
   기화식 가습기를 고습 운전으로 동작시키는 단계와;
   제1증발기에만 냉매를 공급하되, 상온 제1팽창 밸브에 의한 단열 감압 팽창이 이루어지도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버섯 재배 장치용 항온 항습기의 제어 방법.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   컨테이너 내부의 습도가 기준 습도 범위인지 판단하는 단계와,
   습도가 기준 습도보다 낮아서 가습이 필요하다고 판단된 경우,
   항온 항습기에 포함되는 기화식 가습기에 수분을 보충하는 단계와;
   항온 항습기에 포함되는 송풍팬의 RPM을 낮추어서 기화식 가습기를 통과하는 공기의 속도를 낮추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버섯 재배 장치용 항온 항습기의 제어 방법.
   
   

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