KR0150606B1 - 냉장고의 도어개폐 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 냉장고내의 압력으로 인하여 도어를 열기가 힘들었던 문제점을 해결하기 위한 것으로, 팬모터(FM)의 속도를 검출하기 위해 포토 인터럽터(PI)와 트랜지스터(Q2)로 된 속도검출부와, 압력센서를 이용하여 냉장고내의 압력을 감지하여 팬모터(FM)의 회전수를 결정하는 신호를 출력하는 압력감지부와, 도어감지부, 압력감지부의 신호에 따른 제어부의 출력신호에 의해 팬모터를 구동 또는 정지시키도록 옵토 커플러(OC)와 위상제어소자인 사이리스터(SCR), 다이오드로 팬모터 구동부(50)로 구성함에 따라 냉장고내에 설치된 압력센서에 의해 압력을 감지하고, 그 감지된 압력신호에 따라 팬모터의 회전수를 가변시켜줌으로써 냉장고내의 압력을 일정하게 유지하여 냉장고 도어를 손쉽고도 용이하게 열 수 있을뿐만 아니라, 냉장고의 소음을 제거하고 성능을 향상시키는 장점을 갖는다.

Description

냉장고의 도어개폐 제어장치

제1도는 종래의 도어개폐 제어장치의 개략적인 블럭구성도.

제2도는 상기 제1도의 팬모터 구동부의 상세회로도.

제3도는 종래의 도어개폐 제어장치의 제어흐름도.

제4도는 본 발명의 실시예의 도어개폐 제어장치의 개략적인 블럭구성도.

제5도는 상기 제4도의 속도검출부와 팬모터 구동부의 상세한 회로도.

제6도는 본 발명의 팬모터의 속도를 가변하는 제어부의 기능을 모델링한 블럭도.

제7도는 본 발명의 실시예의 제어흐름도.

제8도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 도어감지부 20 : 속도검출부

30 : 제어부 40 : 압력감지부

50 : 팬모터 구동부 RY1~RY4 : 릴레이

OC : 옵토 커플러(Opto Coupler) FM : 팬모터(Fan Motor)

PI : 포토 인터럽터(Photo Interrupter)

PD1, PD2 : 포토 다이오드 PT1, PT2 : 포토트랜지스터

SCR : 사이리스터 C1~C3 : 캐패시터

Q1, Q2 : 트랜지스터 D1~D4 : 다이오드 브릿지회로

R1~R7 : 저항

본 발명은 냉장고의 도어개폐 제어장치, 더욱 상세하게는 냉장고에 설치된 압력센서에 의해 고내의 압력을 감지하고, 그 감지된 압력신호에 따라 팬모터의 회전수를 가변 제어시켜 냉장고내의 압력을 일정하게 유지되도록 하여 도어의 개폐를 간편하고 용이하게 할 수 있도록 한 냉장고의 도어개폐 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 냉장고는 모세관에 의해 감압된 냉매를 유입하여 저압상태에서 낮은 온도로 증발하면서 냉장고내의 열을 흡수하여 냉각시키는 증발기의 작용에 의해 냉장 및 냉동 기능을 수행하게 된다.

또한, 냉장고는 상기의 증발기로부터 열교환된 냉기를 고내의 각 부분에 강제로 순환시켜주는 팬모터를 구비하고 있다.

이러한 팬모터의 강제 순환작용에 의해 고내를 순환하는 냉기는 냉장고의 각 부분을 설정된 최적의 온도로서 유지되게 된다.

그러나, 상기 증발기로부터 유출되는 저온·저압의 냉기와 팬모터에 의한 냉기의 순환작용에 의해 냉장고내의 압력은 상대적으로 외부의 대기압 보다 낮아지게 되어, 사용자들이 냉장고의 도어를 여는 경우 적지 않은 힘이 들게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 냉장고 도어의 개폐여부에 따라 팬모터의 구동을 제어하게 된 기술이 제1도에서와 같이 제안된 바, 즉, 종래의 도어개폐 제어장치는 도어의 개폐여부를 감지하는 도어감지부(1)와, 이 도어감지부(1)의 감지신호에 따라 제어신호를 출력하는 마이컴으로 된 제어부(2)와, 이 제어부(2)의 출력단에 연결되어 상기 도어감지부(1)의 신호에 따른 제어부(2)의 제어신호에 의해서 팬모터(FM)를 구동 또는 정지시키는 팬모터 구동부(3)로 구성된다.

상기 팬모터 구동부(3)는 제2도에 도시된 바와 같이, 제어부(1)의 일단에 그베이스단이 연결된 트랜지스터(Q1)와, 이 트랜지스터(Q1)의 컬렉터단에 연결되어 스위칭 동작하는 릴레이(RY1)로 구성되며, 이 릴레이(RY1)의 일단에는 팬모터(FM)가 연결되어 있다.

이때, 제3도의 제어흐름도에 따라 종래의 도어개폐 제어장치의 동작을 살펴보면, 냉장고의 압축기의 동작과 동시에 냉장고가 가동될 시, 도어감지부(1)가 도어의 개폐여부를 감지하여 그 결과 도어가 닫혀 있다고 판단되면 제어부(2)는 하이(Hing)신호를 출력하여 팬모터 구동부(3)의 트랜지스터(Q1)가 온(On)동작하여 팬모터(FM)를 구동시킴으로써 냉기의 순환이 이루어지게 된다.

반면, 도어가 열려 있음이 판단되면, 상기 제어부(2)는 로우(Low)신호를 출력하여 상기 트랜지스터(Q1)가 오프(off)되어 팬모터(FM)의 구동이 멈춰지게 된다.

이때, 냉장고 도어가 닫힌 후 그 즉시 팬이 돌아 냉장고내의 압력이 진공이 되어 도어를 열기가 힘들었던 문제점을 해결하도록 냉장고내의 압력을 적정압력으로 유지하기 위하여 상기 제어부(2)는 도어가 닫힌 후 일정시간 지연후에 하이(High) 신호를 출력하여 팬모터(FM)를 구동시키도록 제어하고 있다.

또한, 냉장고내의 압력을 감지하는 압력센서를 이용하여 그 감지된 압력신호에 따라 팬모터를 구동 또는 정지시킴으로써 팬모터의 온/오프동작을 제어하는 방법을 사용하였다.

그러나, 상기와 같은 해결방안은 순환 팬모터(FM)의 온/오프를 제어하여도 냉장고내의 압력변화에 민감하게 대응하지 못하였다.

결국, 냉장고 도어를 용이하게 열기는 역시 어려웠을 뿐만 아니라, 냉장고내의 저압력으로 인하여 소음이 발생하고, 냉장고의 성능이 저하되는 결점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 도어개폐 제어에 따른 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적은 압력센서의 감지신호에 따라 팬모터의 회전수를 가변시켜줌으로써 냉장고내의 압력을 일정하게 유지하여 도어를 용이하게 열 수 있으며, 냉장고내의 소음을 방지하고 성능을 향상시킬 수 있는 냉장고의 도어개폐 제어장치를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명은, 도어의 닫힘에 따라 압력센서에 의해 감지되는 냉장고의 압력에 따른 기준속도를 산출하여 그 기준속도에 해당되게 팬모터를 구동시킴으로서 달성된다.

즉, 압력감지부에 의해 감지된 압력신호를 판단하여, 그 압력에 해당되게 산출된 팬모터(FM)의 기준속도에 해당되는 카운터수를 계산하여 PID제어기를 통하여 위상 제어각도를 출력하며, 위상제어부에 의해 상기 위상제어각도에 따른 기준속도에 해당하는 회전수만큼 팬모터를 구동시킴으로써 냉장고내의 압력을 항상 일정하게 유지하게 되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예의 도어개폐 제어장치를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제4도는 본 발명의 실시예의 도어개폐 제어장치의 개략적인 블록구성도로서, 냉장고 도어의 개폐여부를 감지하는 도어감지부(10)와 팬모터의 속도를 검출하는 속도검출부(20)의 각 출력신호를 입력하는 제어부(30)에는 압력센서를 이용하여 냉장고내의 압력을 감지하여 팬모터의 회전수를 결정하는 신호를 출력하는 압력 감지부(40)와 상기 도어감지부(10) 및 압력감지부(40)의 신호에 따른 제어부(30)의 제어신호에 의해 팬모터를 구동 또는 정지시키는 팬모터 구동부(50)가 연결되어 있다.

상기 속도검출부(20)는 팬모터의 4개의 날개중 2개의 날개에 차단판을 설치하므로서 동작가능한 것으로, 제5도에 도시된 바와 같이, 상기 4개의 날개(도시되지 않음)중 차단판(도시되지 않음)이 설치된 2개의 날개와 그 나머지 2개의 날개의 회전에 의해서 포토다이오드(PD2)의 광신호를 차단 또는 입력하는 포토트랜지스터(PT2)로 구성된 속도검출 소자인 포토 인터럽트(PI)와, 상기 포토트랜지스터(PT2)의 에미터단에 직렬연결된 저항(R5),(R6)에 의해 분압되어 그 베이스단으로 입력되는 트랜지스터(Q2)로 구성된다.

상기 트랜지스터(Q2)의 컬렉터단은 상기 제어부(30)의 일단에 연결되어 있다.

상기 팬모터 구동부(50)는 상기 제어부(30)의 일단에 저항(R1)을 통해 연결되어 포토다이오드(PD1)와 포토트랜지스터(PT1)로 이루어진 옵토 커플러(OC)와, 이 옵토 커플러(OC)의 포토트랜지스터(PT1)의 컬렉터단과 저항(R2),(R3)의 분압점이 그 게이트단에 입력되는 위상제어 소자인 사이리스터(SCR)와, 이 사이리스터(SCR)의 애노드단에 병렬연결된 다이오드 브릿지회로(D1), (D2), (D3), (D4)로 구성된다.

상기 다이오드 브릿지회로(D1), (D4)의 연결점에는 팬모터(FM)가 연결되고, 이 팬모터(FM)와 상기 다이오드 브릿지회로(D2), (D3)의 연결점을 통해서 AC전원이 입력된다.

제6도는 본 발명의 팬모터(FM)의 속도를 가변하는 제어부(30)의 기능을 구체적으로 모델링한 블록도로서, 해당되는 기준속도의 카운터수를 계산하여 위상제어각도(θ)를 출력하는 PID제어기(31)와, 이 PID제어기(31)의 위상제어각도(θ)에 따라 모터(33)를 위상제어하는 위상제어부(32)와, 이 위상제어부(32)의 제어에 따라 구동 되는 모터(33)와, 이 모터(33)의 회전 가속도(ω)를 검출하는 속도검출기(34)와, 이 속도검출기(34)의 각속도(ω)를 주파수(f)값으로 계산하여 상기 모터(33)의 속도를 산출하는 속도산출부(35)로 그 기능을 블록화한다.

제7도는 본 발명의 다른 실시예로, 캐패시터의 용량에 따라 가변하는 팬모터의 회전수, 즉 회전속도를 좀더 간단히 제어하기 위한 것으로, 제어부(30)의 각 일단에 연결된 인버터(IN1, IN2, IN3)를 통하여 스위칭 동작을 하는 릴레이(RY2, RY3, RY4)와, 이 릴레이(RY2, RY3, RY4)의 일단에 연결된 캐패시터(C1, C2, C3)로 구성된다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 제7도의 제어흐름도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

냉장고에 전원이 공급되어 압축기, 응축기 및 증발기의 동작과 동시에 냉장고가 가동되기 시작한다.

이러한 상태에서 사용자가 냉장고로부터 이용물을 꺼내기 위해 냉장고 도어를 여는 경우, 도어감지부(10)는 도어의 열림에 해당하는 신호를 제어부(30)에 출력하여 제어부(30)는 팬모터 구동부(50)의 옵토 커플러(OC)의 포토다이오드(PD1)에 하이(High)신호를 출력한다.

상기 하이신호에 의해 옵토 커플러(OC)의 포토다이오드(PD1)가 턴온되어 발광하게 되고, 이에 따라 포토트랜지스터(PT1)가 턴온된다.

포토트랜지스터(PT1)의 턴온동작으로 사이리스터(SCR)의 게이트와 캐소드간의 전압은 사이리스터(SCR)를 턴온시킬 수 있는 트리거전압 이하가 되어 상기 사이리스터(SCR)는 턴오프된다.

따라서, 팬모터(FM)의 구동은 정지하게 된다.

반면, 냉장고 도어의 닫혀 있음이 상기 도어감지부(10)를 통해서 감지되면, 압력 감지부(40)를 통해서 냉장고내의 압력을 감지한다.

제어부(30)는 상기 감지된 압력에 해당하는 팬모터의 기준속도를 산출하고 그 기준속도에 해당하는 카운터수를 계산한 다음, PID제어기(31)에 의해 위상제어각도(θ)를 출력하여 위상제어각도(θ)에 따른 위상제어부(32)의 출력신호를 팬모터 구동부(50)를 통해서 출력한다.

이때, 상기 제어부(30)의 출력신호는 로우(Low)신호로서, 팬모터 구동부(50)의 저항(R1)을 통하여 옵토 커플러(OC)의 포토다이오드(PD1)에 인가된다.

상기 로우신호에 의해 상기 포토다이오드(PD1)가 턴오프되고, 이에 따라 포토트랜지스터(PT1)가 턴오프되게 된다.

따라서, 사이리스터(SCR)의 게이트단에는 저항(R2),(R3)에 의해 분압된 AC전원 전압이 인가되며, 이 게이트단에 인가되는 전압은 상기 사이리스터(SCR)의 트리거전압 이상으로 상기 사이리스터(SCR)가 턴온되게 된다.

상기 사이리스터(SCR)의 턴온으로 팬모터(FM)의 동작하기 시작한다.

이때, AC전원의 위상이 +가 되면, 팬모터(FM), 다이오드(D1), 사이리스터(SCR), 다이오드(D3)의 순서로 전류가 흐르게 되고, 반대로 위상이 -가 되면 다이오드(D2), 사이리스터(SCR), 다이오드(D4), 팬모터(FM)의 순서로 전류가 흘러 팬모터(FM)는 전압의 위상에 관계없이 계속해서 같은 방향으로 회전하게 된다.

한편, 상기의 감지된 압력으로 산출된 기준속도에 해당하도록 팬모터(FM)가 회전하고 있는 경우, 상기 제어부(30)의 팬모터(FM)의 현재의 회전속도를 검출하여 상기 검출속도가 기준속도와 동일한지를 체크하게 된다.

즉, 상기 팬모터(FM)의 2개의 날개에 설치된 차단판에 의해 포토 인터럽터(PI)의 포토다이오드(PD2)의 광경로를 차단하여 구형파의 신호를 만든다.

DC OV에 의해 상기 포토 인터럽터(PI)의 포토다이오드(PD2)는 저항(R4)을 통하여 항상 턴온되며, 포토다이오드(PD2)와 포토트랜지스터(PT2) 사이에 있도록 설치된 차단판에 의해 포토트랜지스터(PT2)는 턴오프되게 된다.

즉, 2개의 차단판에 의해 포토트랜지스터(PT2)가 턴오프되고, 나머지 2개의 차단판이 설치되지 않음으로 인해 상기 포토트랜지스터(PT2)는 턴온된다.

따라서, 팬모터(FM)의 1회전으로부터 상기 포토트랜지스터(PT2)는 온/오프동작의 두 개의 펄스신호를 출력하게 된다.

결국, 상기 포토트랜지스터(PT2)의 온/오프동작에 따라 트랜지스터(Q2)가 온/오프 동작하게 되고, 이 온/오프동작신호에 의한 펄스신호가 제어부(30)에 입력되면서 상기 제어부는 팬모터(FM)의 현재의 회전속도를 검출하여 그 회전속도가 기준속도임을 감지하게 되는 것이다.

이상 상세한 설명과 같이, 본 발명은 감지되는 냉장고내의 압력에 알맞은 기준 속도를 산출하여 그 산출된 기준속도에 해당되도록 팬모터(FM)를 구동시켜줌으로써, 냉장고내의 압력을 항상 적정압력으로 유지하여 냉장고 도어를 손쉽고도 용이하게 열 수 있을뿐만 아니라, 냉장고의 소음을 제거하고 성능을 향상시키게 되는 유용한 장점을 갖는다.

Claims (4)

1. 도어감지부(10), 제어부(30), 팬모터 구동부(50)로 구성되어 도어의 개폐여부에 따라 팬모터의 구동을 제어하는 냉장고의 도어개폐 제어장치에 있어서, 팬모터(FM)의 속도를 검출하는 속도검출부(20)와, 압력센서를 이용하여 냉장고내의 압력을 감지하여 팬모터(FM)의 회전수를 결정하는 신호를 출력하는 압력 감지부(40)와, 상기 도어감지부(10)와 압력감지부(40)의 신호에 따른 상기 팬모터구동부(50)의 제어신호를 출력하는 제어부(30)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉장고의 도어개폐 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 속도검출부(20)가 포토다이오드(PD2)와, 이 포토다이오드(PD2)의 광신호를 차단 또는 입력하는 포토트랜지스터(PT2)로 구성된 속도검출 소자인 포토 인터럽트(PI)와, 상기 포토트랜지스터(PT2)의 에미터단에 그 베이스단이 연결된 트랜지스터(Q2)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉장고의 도어개폐 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 팬모터 구동부(50)가 상기 제어부(30)의 일단에 저항(R1)을 통해 연결되어 포토다이오드(PD1)와 포토트랜지스터(PT1)로 이루어진 옵토 커플러(OC)와, 이 옵토 커플러(OC)의 포토트랜지스터(PT1)의 컬렉터단에 그 게이트단에 입력되는 위상제어소자인 사이리스터(SCR)와, 이 사이리스터(SCR)의 애노드단과 팬모트(FM) 사이에 연결된 다이오드 브릿지회로(D1, D2, D3, D4)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉장고의 도어개폐 제어장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 팬모터 구동부(50)가 상기 제어부(30)의 각 단에 연결된 인버터(IN1, IN2, IN3)와, 이 인버터(IN1, IN2, IN3)에 연결되어 상기 제어부(30)의 신호에 의해 스위칭 동작하는 릴레이(RY2, RY3, RY4)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉장고의 도어개폐 제어장치.