KR100207086B1 - 냉장고의 제상운전 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전수의 가변이 용이한 브러시리스 모터가 장착된 압축기를 구비한 냉장고의 제상제어방법에 관한 것이다.

그 구성은 저장실을 냉각하기 위한 열교환기, 열교환기에 생성된 성애를 제거하기 위한 제상수단이 마련되고 회전수의 가변을 통하여 압축능력을 가변할 수 있는 압축기가 장착된 냉장고에 있어서, 압축기의 회전수를 검출하는 회전수 검출단계, 회전수 검출단계에서 검출된 압축기의 회전수를 기초로 제상수단의 구동시간을 가변시키는 것으로 이루어진다.

먼저, 전술한 구성에 따른 본 발명의 효과는, 냉장고의 부하조건에 따라 제상을 하기 위한 히터의 통전시간이 선택적으로 제어되므로 히터의 통전시간을 단축 할 수 있어 소비전력을 절감할 수 있는 뛰어난 효과를 제공한다.

Description

냉장고의 제상운전 제어방법.

본 발명은 냉장고의 제상제어방법에 관한 것으로, 특히 회전수의 가변이 용이한 브러시리스 모터가 장착된 압축기를 구비한 냉장고의 제상제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 액체상태의 냉매가 기체상태로 상변화하면서 주위로부터 열을 빼앗는 증발 잠열(기화열)의 원리를 이용한 것이며, 이는 저장실내에 마련된 증발기상에서 이루어진다. 즉, 압축기, 응축기, 모세관을 통과하면서 상변화된 액냉매는 증발기에 유입되면서 낮은 온도로 증발하기 시작하여 저장실내의 열을 흡수, 저장실내를 냉각시키게 된다. 이러한 증발기에서의 열 흡수로 인해 증발기 표면에 저장실내의 공기에 포함된 수분이 접촉될 경우 결빙현상이 일어나게 된다. 결빙현상에 의해 생성된 성애는 증발기의 표면을 감싸 저장실내 공기와의 열교환능력을 떨어뜨려 냉각력을 저하시키고, 냉각능력의 저하로 압축기의 운전률이 필요 이상으로 상승하게 된다. 따라서, 냉장고에는 증발기에 착상된 성애를 제거하기 위한 제상장치 및 제상운전이 마련되어 있다.

즉, 도 1을 참조하여 종래 제상운전을 설명하면 다음과 같다.

종래 제상운전은 압축기의 운전시간을 적산하여 적산된 시간이 일정시간을 경과하게 되면 자동적으로 이루어졌다. 즉, 제어부는 적산된 압축기의 운전시간과 미리 설정된 운전시간을 비교하여 제상운전개시 조건인가를 판단한다(S1).

판단단계(S1)에서 제상운전개시 조건으로 판단되면 제어부는 압축기, 송풍팬 등의 전원을 차단하여 냉동사이클을 정지(S2)시키고 증발기에 설치된 제상히터에 미리 설정된 시간(T)동안 전류를 통전시켜 제상을 실시한다(S3).

그 후, 제어부는 미리 설정된 시간(T)이 경과되었는가를 판단(S4)하여 판단조건이 만족되면 제상운전을 종료하게 된다.

그러나 종래의 제상운전을 능력가변형 냉장고에 적용할 경우 다음과 같은 문제점이 발생된다.

능력가변형 냉장고는 압축기에 회전수 제어가 용이한 브러시리스(BRUSHLESS) 직류모터를 장착하여 냉장고의 필요부하량에 따라 압축기의 능력을 가변시키는 것을 말한다. 즉, 냉장고의 부하조건에 따라 압축기의 압축능력을 가변시켜 냉동사이클의 효율을 극대화시킨 것이다.

따라서, 능력가변형 냉장고에 있어서, 증발기의 표면에 착상되는 성애량은 압축기의 압축능력의 가변에 따라 그 착상량이 변화하게 된다. 그러나 종래의 제상운전은 변화된 착상량에 대해 적절히 대응할 수 없었다.

즉, 냉장고의 저부하 조건에 의한 운전시 증발기 표면에 착상되는 성애의 착상량은 냉장고의 고부하 조건에서 보다 착상량이 줄게된다. 그러나 종래 제상운전은 냉장고의 부하량에 관계없이 제상히터의 통전시간을 일정하게 가져감으로써, 저부하 조건시 제상이 완료된 이후에도 소정시간동안 더 제상히터에 통전이 이루어져 고내의 온도를 상승시키게 되고, 고내의 온도상승으로 말미암아 저장식품의 신선도가 떨어지는 등의 문제점을 발생시키게 된다.

또한, 제상완료 후 소정시간동안 더 제상히터가 통전되므로서 소비전력이 증대되는 등의 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 냉장고의 부하조건에 따라 압축기의 압축능력이 가변되는 냉장고에 있어서, 제상운전시 냉장고의 부하조건에 따라 제상시간을 달리 가져감으로서 소비전력 절감 및 고내의 온도상승을 최소화 할 수 있는 냉장고의 제상운전 제어방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 제상운전 제어 흐름도,

도 2는 본 발명이 적용된 일반적인 냉장고의 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 냉장고의 제상운전 제어 블럭도,

도 4는 본 발명에 따른 냉장고의 제상운전 제어 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 외기 온도센서 11 : 증발기

14 : 제상히터 15 : 냉동실 온도센서

23 : 냉장실 온도센서 32 : 브러시리스 직류 모터

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 저장실을 냉각하기 위한 열교환기, 상기 열교환기에 생성된 성애를 제거하기 위한 제상수단이 마련되고 회전수의 가변을 통하여 압축능력을 가변할 수 있는 압축기가 장착된 냉장고에 있어서, 상기 압축기의 회전수를 검출하는 회전수 검출단계, 상기 회전수 검출단계에서 검출된 상기 압축기의 회전수를 기초로 상기 제상수단의 구동시간을 가변시키는 것으로 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명이 적용된 냉장고의 측단면도로서, 주요 구성부를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 냉장고는 격벽(1)에 의해 냉동실(10)과 냉장실(20)로 구획되고, 냉동실(10)에는 증발기(11) 및 송풍팬(12)이 마련되어 냉기의 흐름을 유도하게 된다. 이 증발기(11)와 송풍팬(12)은 하나의 유로(13)내에 설치되며, 유로(13)는 냉동실(10)과 냉장실(20)에 걸쳐 형성된다. 그리고 냉장실측 유로에는 냉동실(10)로부터 유입되는 냉기량을 제어하기 위한 댐퍼(21)가 마련된다. 또한 증발기(11)에는 성애를 제거하기 위한 제상히터(14)가 설치된다. 그리고 외기온도, 냉동실온도, 냉장실온도를 측정하기 위한 온도센서(2, 15, 23)가 적소에 각각 마련되며, 냉장실(20)의 하단에는 증발기(11)로부터 유입된 저온, 저압의 기체냉매를 고온, 고압으로 압축하여 냉동사이클상으로 강제 순환시키는 압축기(30)가 마련된다.

본 발명에 적용된 압축기(30)는 브러시리스 직류 모타(BRUSHLESS DC MOTOR)에 의해 구동되는 것으로, 종래의 단상유도전동기를 대신하고 있다. 이 브러시리스 직류 모타는 종래 단상유도전동기의 정속회전에 의한 압축기의 능력불변의 단점을 극복한 것으로, 인버터 장치로부터 스위칭된 전류신호에 따라 회전수를 양호하게 가변할 수 있어 압축기의 압축능력을 가변할 수 있는 특징이 있다.

그리고 도 3은 전술한 구성부로 이루어진 냉장고 제상운전을 제어하기 위한 제어블럭도로서, 이를 설명하고자 한다. 제어부(100)는 외기온도센서(2) 및 냉동실온도센서(15), 그리고 냉장실온도센서(23)로부터 온도를 읽어들여 냉장고의 부하상태를 판단한다. 즉, 냉동/냉장 온도조절기(25)를 통해 설정된 고내온도와 현재의 고내온도와의 변화량 즉, 도어의 개폐에 따른 고내온도변화, 또는 냉동사이클 운전 정지로 인한 고내온도변화, 그리고 고내온도와 외기 온도와의 차 등으로 냉장고의 부하상태를 판단한다. 일 예로 여름철 혹서기(35℃ 이상)의 경우 외기 온도와 고내온도와는 큰 차를 보이게 되는데, 이러한 경우 제어부는 냉장고의 부하상태를 고부하로 판단하고, 반대로 겨울철 혹한기의 경우 외기 온도와 고내온도와는 작은 차를 보이게 되는데, 이러한 경우 제어부는 냉장고의 부하상태를 저부하로 판단한다. 또한 제어부(100)는 냉장고 부하량의 판단에 의거 인버터부(31)를 제어하여 압축기(30)의 압축능력을 가변 제어한다. 즉, 전술한 고부하 조건인 경우 압축기(30)의 압축능력을 증대시켜 냉동사이클을 빠르게 순환시킴으로서 증발기(11)에서의 열교환 능력을 증대시켜 신속히 냉각기능을 수행하고, 저부하 조건인 경우 압축기(30)의 압축능력을 감소시켜 압축비 개선을 통한 고효율의 냉각운전을 수행한다.

그리고 제어부(100)는 운전시간 적산부로부터 압축기의 운전시간을 적산받아 이를 미리 설정된 운전시간과 비교하여 제상운전시기를 판단하며, 제상운전개시조건이면 압축기 회전수검출부로부터 압축기의 운전상태, 즉 회전수를 검출하여 압축기의 운전상태에 따른 제상운전을 선택적으로 실시한다. 또한 제상운전시 제상히터에 의한 고내온도의 상승을 최소로 하기 위하여 제상운전 전에 냉각운전을 선택적으로 수행한다.

그리고 제어부는 제어히터(14)의 통전에 의한 열이 냉장실(20)로 유입되지 않도록 댐퍼구동부(22)를 제어하여 유로(13)를 폐쇄시키도록 한다.

이하 제어블럭도에 의거한 제상운전의 제어흐름을 도 4를 참조하여 설명하고자 한다.

먼저, 제상운전의 시기는 압축기(30)의 운전시간의 적산에 의해 이루어지는 바, 제어부(100)는 운전시간적산부로부터 압축기의 적산된 운전시간을 읽어들여 미리 설정된 시간과 비교하여 제상운전개시 인가를 판단한다(S101).

판단단계(S101)에서 적산된 시간이 미리 설정된 시간보다 더 클경우 제어부는 압축기의 회전수 검출부로부터 회전수를 검출(S102)받아 이를 미리 설정된 회전수와 비교하여 냉장고의 부하상태를 판단하게 된다(S103). 이때 회전수 검출부로부터의 회전수 검출은 인버터부(31)에서 압축기용 모터인 브러시리스 직류 모터에 인가되는 스위칭신호를 검출받아 카운팅하므로써 양호하게 이루어진다.

판단단계(S103)에서 회전수 검출부로부터 검출된 회전수가 미리 설정된 기준회전수보다 더 작거나 같을 경우 제어부는 냉장고의 부하상태를 저부하상태로 판단하여 냉동사이클을 정지(S104)시킨 후, 증발기 표면에 착상된 성애를 제거하기 위하여 제상히터에 전원을 통전시켜 T1시간동안 제상을 실시한다(S105). 이 후, 제어부는 미리 설정된 시간(T1)이 경과되었는가를 판단(S106)하여 판단조건이 만족되면 제상운전을 종료하게 된다.

그리고 판단단계(S103)에서 회전수 검출부로부터 검출된 회전수가 미리 설정된 기준회전수보다 더 크거나 같을 경우 제어부는 냉장고의 부하상태를 고부하상태로 판단하여 냉동사이클을 소정시간동안 더 구동시킨 후 정지시킨다(S107). 이는 다음단계에서 이루어질 제상히터의 통전으로 인하여 고내온도가 상승하는 것을 보상하기 위함으로 수분동안 강력한 냉각기능을 발휘하여 고내온도를 더욱 떨어뜨린다.

이어서, 제어부는 증발기(11) 표면에 착상된 성애를 제거하기 위한 히터(14) 통전을 미리 설정된 시간(T3: 수 십분)동안 수행하는데, 이는 T1 보다 긴 시간이다. 즉, 냉장고의 부하조건이 고부하 조건인 경우 압축기(30)의 압축능력이 증대되어 증발기(11)에서의 열교환이 활발하게 이루어져 상대적으로 저부하시 보다 증발기(11) 표면에서의 열교환율이 높아지므로 성애의 착상이 그 만큼 늘게 된다. 따라서, 성애를 제거하는데에 필요한 히터(14)의 통전시간이 길어지게 되며, 통전시간의 길어짐에 따라 고내의 온도상승은 커지게 된다. 따라서, 제상에 앞서 냉동사이클을 T2시간동안 더 수행하는 단계(S107)를 둠으로서 고내온도의 상승을 최소한으로 억제할 수 있게된다.

이 후, 제어부는 미리 설정된 시간(T3)이 경과되었는가를 판단(S109)하여 판단조건이 만족되면 제상운전을 종료하게 된다.

전술한 본 발명은 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 냉동사이클을 구비한 제품에 양호하게 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은 성애 제거에 필요한 시간 만큼 압축기의 운전을 정지시키는 자연서리제거방법 및 압축기로 압축한 고온 가스를 직접 증발기로 흘러 성애를 제거하는 핫 가스식 방법 등에서도 냉장고의 부하상태에 따라 제상시간을 달리 둠으로서 본 발명이 양호하게 적용될 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 회전수의 가변이 용이한 BLDC 모타로 이루어진 압축기가 장착된 냉장고의 제상운전 제어방법에 의하면, 냉장고의 부하조건에 따라 제상시간을 선택적으로 가져감으로서 고내온도의 온도변화를 최소한으로 억제할 수 있어, 식품의 신선도 유지에 뛰어난 효과를 제공한다.

또한, 증발기 표면에 착상된 성애량에 비례하여 제상시간을 가변하므로서 불필요한 제상시간을 단축 할 수 있어 소비전력을 절감할 수 있는 뛰어난 효과를 제공한다.

Claims (3)

1. 저장실을 냉각하기 위한 열교환기, 상기 열교환기에 생성된 성애를 제거하기 위한 제상수단이 마련되고 회전수의 가변을 통하여 압축능력을 가변할 수 있는 압축기가 장착된 냉장고에 있어서,

   제상개시 조건이면 상기 압축기의 회전수를 검출하는 회전수 검출단계,

   상기 회전수 검출단계에서 검출된 회전수와 미리 설정된 회전수를 비교하는 비교단계,

   상기 비교단계의 결과에 따라 상기 제상수단의 구동시간을 가변시켜 제상을 완료하는 제상단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉장고 제상제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 비교단계에서 상기 회전수 검출단계로부터 검출된 회전수가 미리 설정된 회전수보다 더 작거나 같을 경우 상기 제상수단을 소정시간동안 구동시켜 상기 열교환기의 제상을 완료하는 제1제상단계,

   상기 비교단계에서 상기 회전수 검출부로부터 검출된 상기 압축기의 회전수가 미리 설정된 회전수보다 더 클 경우 상기 제상수단을 상기 제1제상단계에서 보다 더 긴 시간동안 구동시켜 상기 열교환기의 제상을 완료하는 제2제상단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉장고의 제상제어방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제2제상단계는

   상기 제상수단을 구동하기에 앞서 상기 압축기를 구동시켜 소정시간 동안 상기 증발기를 통해 상기 저장실을 더 냉각한 후 제상을 실시하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제상제어방법.

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