KR100588723B1 - 스테핑 모터를 이용한 김치냉장고의 냉매분배 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테핑 모터를 이용한 김치냉장고의 냉매분배 제어방법에 관한 것으로서, 스테핑모터를 이용하여 잔류냉매로 인하여 발생하는 온도변화를 최소화하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 각저장실의 온도를 감지하는 각센서와 고내의 주위온도를 감지하기 위한 외부온도감지센서가 구성된 온도감지회로부와, 콤프레샤와 저장실의 온오프주기를 산출하는 제어부와, 해당 저장실의 밸브를 온오프하여 냉매공급을 제어하는 스텝모터 구동회로부의 구성요소가 구비된다. 상기 구성요소에 의하여, 주위온도와 고내온도를 감지하여 콤프레샤와 저장실의 온오프주기에 일정한 지연시간을 설정함으로써 클로즈된 저장실이 오픈될 경우 이 지연시간을 이용하여 잔류냉매로 인한 온도변화를 최소화하는 과정이다.

따라서 본 발명에 의하면, 클로즈된 저장실을 다시 오픈할 경우 지연시간을 두어 잔류냉매로 인한 온도변화를 최소화할 수 있다.

냉장고, 스테핑, 스텝 모터, 냉매제어, 냉매분배, 노말오픈

Description

스테핑 모터를 이용한 김치냉장고의 냉매분배 제어방법 { Method for controlling refrigerant distribution using stepping motor in the kimchi refrigerator }

도 1은 종래의 스테핑모터를 이용한 김치냉장고의 부분단면도를 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 스테핑모터를 이용하여 냉매분배를 제어하기 위한 회로블럭도이다.

도 3은 본 발명에 따른 스테핑모터를 이용하여 냉매분배를 제어하는 과정을 보여주는 순서도이다.

도 4a는 종래의 기술에 따른 저장실의 온도를 보여주는 그래프이고, 도 4b는 저장실과 콤프레샤의 온오프주기를 보여주는 도면이다.

도 5a는 본 발명에 따른 개선된 효과를 보여주는 저장실의 온도 그래프이고, 도 5b는 저장실과 콤프레샤의 온오프주기를 보여주는 도면이다.

본 발명은 스테핑 모터를 이용한 김치냉장고의 냉매분배 제어방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 2이상의 저장실(저장실)을 구비한 김치냉장고에서 노말오픈타입(Normal open type)구현시 발생할 수 있는 잔류냉매로 인한 온도변화를 최소화시키기 위해 닫혔던 저장실이 오픈될 경우 지연시간을 주어 냄매분배를 제어하는 방법에 대한 것이다.

일반적인 김치냉장고는 냉각장치와 가열장치를 구비하고 있어 사용자가 시스템을 발효 또는 숙성모드로 선택하면 가열장치가 구동되어 저장용기에 담아진 김치를 발효시킨 다음, 냉각장치가 구동되어 냉장고의 내부온도를 일정하게 유지시킴으로써, 김치의 맛과 신선도를 장기간 보존하는 것이 가능하게 된다. 이를 위해 냉매를 사용하여 김치의 신선도를 보존하게 되는데, 보통 냉각 사이클은 냉매를 고온, 고압의 가스상태로 만드는 압축기와, 이 압축기에서 보내진 고온, 고압의 냉매를 송풍팬에 의해 강제 냉각하여 액화시키는 응축기와, 액화된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 팽창밸브를 통과하면서 기화되는 과정에서 주변의 공기가 갖고 있는 열을 흡수하여 차갑게 냉각시키는 증발기를 통하여 이루어지게 된다.

상기와 같은 냉각 사이클을 갖는 김치냉장고는 일반적으로 김치를 저장하는 방식, 즉 김치냉장고의 도어 개폐 방식에 따라 도어가 상부면에 힌지등으로 부착되어 있는 상부 개폐식(chest type)과 도어가 서랍 형태로 이루어진 서랍식(drawer type)과 상부 개폐식과 서랍식이 혼합된 혼합식으로 구분할 수 있다. 이 중 복수개의 김치저장실을 구비하는 종래의 김치냉장고가 도 1에 도시되어 있다.

이를 설명하면, 도면에는 도시되어 있지 않으나 야채등 과일을 담을 수 있는 야채실이 있고 이 야채실 후방에는 기계실(3)이 구비된다. 이 기계실(3) 내에는 냉각사이클에 필요한 압축기(7), 응축기(8), 스텝모터(S), 송풍팬(16) 등이 구비되어 있다. 여기서, 상기 스텝모터(S)는 2개의 김치저장실(R1,R2)과 서랍실에 구비된 각각의 증발기(17)에 대응하도록 3개의 밸브가 구비되어 응축기(8)로부터 순환된 냉매를 해당 김치저장실(R1, R2)과 서랍실에 공급한다. 즉 김치저장실(R1, R2)과 서랍실에 배관된 냉각파이프를 통하여 냉매를 순환시키게 되는 것이다.

이러한 종래의 기술에 의하여 김치냉장고가 구성될 경우, 도 4b에서 볼 수 있듯이 압축기(7)가 오프됨과 동시에 클로즈된 김치저장실이 온되면 밸브내의 잔류냉매가 클로즈되어 있던 김치저장실로 증발되어 내부온도가 일정치 않고 변하게 된다.

본 발명은 상기 종래 기술에 의하여 제기된 단점을 해결하고자 발안된 것으로써, 스테핑모터를 이용하여 잔류냉매로 인하여 발생하는 온도변화를 최소화하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

본 발명은 복수개의 김치저장실(이하에서는 저장실로 설명함)을 구비한 김치냉장고에서 냉매분배를 위해 사용되는 스테핑모터의 구동을 제어하여 잔류냉매로 인한 온도변화를 최소화하기 위해 클로즈된 저장실이 오픈될 때 적정한 지연시간을 주는 방법을 제공한다.

이를 위하여 김치냉장고에는, 적어도 2개 이상의 저장실 온도를 감지하기 위한 센서와 고내의 특정위치에 설치되어 주위온도를 감지하는 외부온도 감지센서를 구비하고, 감지된 온도정보를 제어부에 전송하는 온도감지회로부와; 상기 외부온도 감지센서로부터 온도정보를 받아 고내의 저장실들의 온도와 비교하여 저장실의 온도 조정을 위하여, 밸브내의 잔류냉매가 완전증발할 수 있는 지연시간을 미리 설정하여 콤프레샤와 저장실의 냉매공급 개폐밸브의 온오프주기를 설정하는 제어부와; 제어부에서 받은 신호에 따라 스텝모터를 구동하여 해당 저장실의 냉매공급 개폐밸브를 온오프하여 냉매공급을 제어하는 스텝모터 구동회로부 등이 구비된다.

이러한 구성요소를 구비하는 김치냉장고를 이용하는 스테핑 모터를 이용한 김치냉장고의 냉매분배 제어방법은, 제어부는 외부온도 감지센서로부터 감지된 주위온도의 정보를 전송받아 제 1 저장실과 제 2 저장실의 온도와 비교하여 저장실의 온도 조정을 위하여 콤프레샤가 오프된 후 밸브내의 잔류냉매가 증발하도록 저장실의 냉매공급 개폐밸브가 온되는 제 2 시간을 설정하는 단계와; 상기 제 2 시간이 설정됨에 따라, 제어부는 제 2 저장실을 온상태를 유지한 후 설정된 가동시간이 완료되면 제 2 저장실을 오프하는 단계와; 상기 제 2 저장실의 냉매공급 개폐밸브를 오프됨에 따라, 제어부는 일정시간인 제 1 시간을 두고 콤프레샤를 온시키는 단계와; 상기 콤프레샤가 설정된 가동주기에 따라 가동시간을 완료하면, 제어부는 콤프레샤를 오프하고, 상기 제 2 시간이 경과한 후 제 2 저장실의 냉매공급 개폐밸브를 온하는 단계를 포함하여 구성된다.

따라서 이러한 방법에 의하면, 클로즈된 저장실을 다시 오픈할 경우 지연시간을 두어 잔류냉매로 인한 저장실의 온도변화를 최소화할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 온도를 감지하여 해당조건에 맞는 스텝의 위치를 스테핑모터로 제어하기 위한 회로블럭도로서, 이 회로블럭도에는 크게 제어부(200), 온도감지회로부(210), 스텝모터 구동회로부(220), comp 제어회로부(230) 등의 구성요소가 구비된다. 이와 같은 구조를 갖는 블록회로도의 구성요소가 어떠한 기능과 역할을 수행하는 지를 설명하면 다음과 같다.

제어부(200)는 온도감지회로부(210)에 구비된 각 감지센서(211, 212, 213)에 의하여 온도의 변화상태를 감지하고, 스텝모터 구동회로부(220)와 comp 제어회로부(230)에 제어명령을 전송한다. 즉 초기전원을 인가한 후, 일정시간이 경과된 후에 각저장실의 온도를 읽어들여 각 저장실의 온도를 조정하도록 냉매공급 개폐밸브의 온/오프 조건에 따라 스테핑 모터의 스텝위치를 조정한다. 또한 고내의 주위온도를 감지하는 외부온도 감지센서(214)로부터 온도정보를 받아 고내의 저장실온도과 비교하여 저장실온도를 조정하도록 냉매공급 개폐밸브내의 잔류냉매가 완전증발할 수 있는 시간만큼 지연된 다음 콤프레샤(250)와 저장실의 냉매공급 개폐밸브의 온오프주기를 설정한다.

온도감지회로부(210)는 제 1 저장실(241)의 온도를 감지하기 위한 L센서(211), 제 2 저장실(242)의 온도를 감지하기 위한 R센서(212), 제 3 저장실의 온도를 감지하기 위한 U센서(213)를 구비하고, 감지된 온도정보를 제어부(200)에 전송하는 역할을 수행한다. 물론 복합식 냉장고의 경우, 제 1 저장실(241)과 제 2 저장실(242)을 김치저장실로 제 3 저장실(243)을 야채나 과일 등의 보관을 위한 서랍방으로 구성하는 것을 생각해 볼 수 있다. 또한 김치냉장고의 특정부위에 외부온도를 감지하기 위한 외부온도 감지센서(214)가 구비된다. 상기 회로블럭도에서는 3개의 저장실(241, 242, 243)으로 도시하였으나, 본 발명의 용이한 이해를 위하여 제 1 저장실(241)과 제 2 저장실(243)만을 이용하여 본 발명이 적용되는 것으로 기술한다.

스텝모터 구동회로부(220)는 제어부에서 받은 신호에 따라 스텝모터(240)를 구동하여 해당 저장실의 냉매공급 개폐밸브를 온오프하여 냉매공급을 제어한다. 즉 도 1에 도시된 바와같이 스테핑 밸브를 온오프하여 해당 저장실로 냉매가 순환되도록 한다.

콤프레샤 제어회로부(230)는 콤프레샤(250)를 제어하여 제 1 저장실(241), 제 2 저장실(242), 제 3 저장실(243)에 냉매를 제공하는 기능을 수행한다.

도 3은 본 발명에 따른 스테핑모터를 이용하여 냉매분배를 제어하는 과정을 보여주는 순서도로서, 주위온도와 고내온도를 감지하여 콤프레샤(250)와 저장실(241, 242, 243)의 온도 조정을 위하여 저장실의 냉매공급 개폐밸브의 온오프주기에 일정한 지연시간(제 2 시간)을 설정함으로써 클로즈된 저장실이 오픈될 경우 이 지연시간동안 잔류냉매가 증발하게 하여 잔류냉매로 인한 온도변화를 최소화하는 과정이다. 이러한 잔류냉매를 최소화하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

제어부(200)는 고내의 특정위치에 설치된 외부온도 감지센서(214)로부터 감지된 주위온도의 정보를 전송받아 저장실(241, 242)의 온도와 비교하여 저장실의 온도조정을 위해 콤프레샤(250)가 오프된 후 일정시간이 경과한 다음 저장실의 냉매공급 개폐밸브가 온되는 제 2 시간을 설정한다(단계 S300). 즉 제 1 저장실(241)의 냉매공급 개폐밸브의 온상태를 유지하고 제 2 저장실(242)의 냉매공급 개폐밸브는 주기적으로 콤프레샤(250)의 작동과 함께 냉매공급 개폐밸브의 온오프를 수행하게 된다.

지연시간(제 2 시간)이 설정되고, 제어부(200)에 설정된 제 2 저장실(242)의 가동시간에 따라 제 2 저장실(242)의 냉매공급 개폐밸브의 온상태를 유지하다가 정해진 가동시간이 완료되면 제 2 저장실(242)의 냉매공급 개페밸브를 오프시킨다(단계 S310). 이를 보여주는 도면이 도 5b에 도시되어 있다.

이 도 5b에서 기술된 제 1 시간(400)은 종래기술에 의한 도 4b에서도 볼 수 있는 구간이다. 즉 이는 제 2 저장실(242)의 냉매공급 개폐밸브가 오프된 후 일정시간(제 1 시간)을 두고 콤프레샤(250)가 온되도록 하는 것이다. 따라서 기존의 김치냉장고에서 나타난 고압측과 저압측의 압력밸런스 문제로 제기된 압축효율은 개선되었다고 볼 수 있다.

상기 제 1 시간이 경과되면 제어부(200)는 콤프레샤(250)를 온하고 제어부(200)에 미리 설정된 콤프레샤(250) 가동주기에 따라 온상태를 유지한다(단계 S320).

콤프레샤(250)가 설정된 가동주기에 따라 가동시간을 완료하면 제어부(200)는 콤프레샤(250)를 오프하고, 제 2 시간(500)이 경과하기까지 제 2 저장실(242)의 냉매공급 개폐밸브를 오프상태로 유지하게 된다(단계 330). 따라서 클로즈된 밸브를 오픈시킬 때 냉매공급 개폐밸브내의 잔류냉매가 가동중이던 제 1 저장실(241)내로 증발할 수 있게 된다. 그러므로 제 2 저장실(242)은 도 5a에 도시된 것처럼 일정한 곡선(510)의 온도를 유지할 수 있게 되는 것이다. 이와달리 종래기술이 도시된 도 4b에서는 균일한 곡선이 아닌 불규칙한 곡선(410)으로써 온도변화가 일어나고 있음을 볼 수 있다. 즉 이는 도 4b에 도시된 바와 같이 콤프레샤(250)가 오프된 점(P)에서 동시에 제 2 저장실(242)의 냉매공급 개폐밸브도 온되어 냉매공급 개폐밸브에 남아있던 잔류냉매가 제 2 저장실(242)으로 증발하기 때문에 발생하는 것이다.

이상, 본 발명에 대하여 첨부된 실시예와 도면을 가지고 상세히 기술하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되지는 않으며, 이 기술분야에 종사하고 있거나 통상의 지식을 습득하고 있는 자라면 본 발명의 내용을 벗어나지 않으면서도 수많은 변형과 수정이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의거하여 정해져야 할 것이다.

본 발명에 의하면, 오프된 저장실의 냉매공급 개폐밸브를 다시 오픈할 경우 지연시간을 두어 잔류냉매로 인한 온도변화를 최소화할 수 있다.

Claims (1)

1. 적어도 2개 이상의 저장실 온도를 감지하기 위한 센서와 고내의 특정위치에 설치되어 주위온도를 감지하는 외부온도 감지센서를 구비하고, 감지된 온도정보를 제어부에 전송하는 온도감지회로부와,

   상기 외부온도 감지센서로부터 온도정보를 받아 고내의 복수개의 저장실온도과 비교하여 저장실의 온도를 조정하도록 냉매공급 개폐밸브내의 잔류냉매가 완전증발할 수 있는 미리 설정된 지연시간을 두고 콤프레샤와 저장실의 냉매공급 개폐밸브의 온오프주기를 설정하는 제어부와,

   제어부에서 받은 신호에 따라 스텝모터를 구동하여 해당 저장실의 냉매공급 개폐밸브를 온오프하여 냉매공급을 제어하는 스텝모터 구동회로부를 구비하는 김치냉장고에 있어서,

   제어부는 외부온도 감지센서로부터 감지된 주위온도의 정보를 전송받아 제 1 저장실과 제 2 저장실의 온도와 비교하여 저장실의 온도조정을 위해 콤프레샤가 오프된 후 일정시간이 경과한 다음 저장실의 냉매공급 개폐밸브가 온되기까지 저장실의 냉매공급 개폐밸브에서 잔류냉매가 증발되는 제 2 시간을 설정하는 단계,

   상기 제 2 시간이 설정됨에 따라, 제어부는 제 2 저장실의 냉매공급 개폐밸브를 온상태로 유지한 후 설정된 가동시간이 완료되면 제 2 저장실의 냉매공급 개폐밸브를 오프하는 단계,

   상기 제 2 저장실의 냉매공급 개폐밸브가 오프됨에 따라, 제어부는 소정의 제 1 시간을 두고 콤프레샤를 온시키는 단계,

   상기 콤프레샤가 설정된 가동주기에 따라 가동시간을 완료하면, 제어부는 콤프레샤를 오프하고, 상기 제 2 시간이 경과한 후 제 2 저장실의 냉매공급 개폐밸브를 온하는 단계

   를 포함하여 이루어지는 스테핑 모터를 이용한 김치냉장고의 냉매분배 제어방법.

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