KR100623514B1 - 냉장고의 냉동실 냉각시스템 및 이를 구현하는 냉각제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 냉동실 냉각시스템 및 이를 구현하는 냉각제어방법에 관한 것으로서, 냉동실의 온도가 설정온도를 일정부분이상 초과할 경우 냉동실이 급속냉각되도록 하여 음식물을 안전하게 보관하도록 하는데 그 목적을 두고 있다.

이를 위하여 냉장고의 냉동실에는, 냉동실에 냉기를 공급하기 위한 주냉각기와, 냉동실에 냉기를 공급하기 위한 보조냉각기와, 상기 보조냉각기에 선택적으로 냉매를 순환시키기 위한 전자밸브와, 냉동실에 냉기를 순환시키는 냉각팬과, 냉동실의 온도를 감지하는 온도감지센서 등이 구성된다. 따라서 상기 구성에 의하여 냉동실의 온도를 감지하여 냉동실온도가 설정온도보다 제1온도 이상이면 주냉각기와 보조냉각기에 냉매가 순환되도록 함으로써 급속냉각이 이루어지는 과정이 구현된다.

따라서 본 발명에 의하면, 냉동실의 온도가 설정온도보다 일정부분이상 높게될 경우 주냉각기에 의한 간접냉각 뿐만 아니라, 보조냉각기에 의한 직접냉각이 추가적으로 수행됨으로써 냉동실의 급속냉동이 가능하게 된다.

냉장고, 냉동실, 냉각, 보조냉각기, 급속냉각

Description

냉장고의 냉동실 냉각시스템 및 이를 구현하는 냉각제어방법{Freezer Refrigeration system in the refrigerator and refrigeration control method implementing it}

도 1은 종래의 일반적인 냉장고의 냉각구조를 보여주는 측면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 냉동실 냉각시스템이 구비된 냉동실을 절단한 면을 보여주는 단면도이다.

도 3은 상기 도 2에서 도시된 냉각시스템의 냉매순환만을 위한 구성도를 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 냉동실 냉각시스템에 의하여 냉각제어과정이 이루어지는 순서도이다.

도 5는 본 발명에 따른 냉동실 냉각시스템에 의하여 온도변화와 콤프레샤의 온오프주기를 보여주는 그래프이다.

***** 도면의 주요부호 설명 *****

20 : 외부케이스 21 : 냉동실

22 : 구획벽 23 : 선반

24 : 냉동실덕트 25 : 루버

26 : 환풍구 27 : 주냉각기

28 : 보조냉각기 29 : 냉각팬

30 : 온도감지센서 31 : 전자밸브

32 : 유입관 33 : 배출관

본 발명은 냉장고의 냉동실 냉각시스템 및 이를 구현하는 냉각제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉동실의 온도상태 및 설정온도에 따라 급속냉각이 가능하도록 하는 냉각시스템 및 이를 구현하는 냉각제어방법에 대한 것이다.

일반적으로 냉장고는 냉각 사이클을 이용하여 고내실의 공기를 냉각시켜 고내실에 저장된 식품 등이 변질되지 않고 장기간 보존되도록 하는 것이 그 주요한 특징이다. 즉 냉장고는 콤프레샤의 작동에 의해 고온ㆍ고압으로 압축된 냉매가스를 응축기에서 액화시켜 액체 상태로 변화시킨 후에, 팽창밸브를 거쳐 감압시키고 증발기(evaporator)에서 증발시킴으로써 냉매의 증발열에 의해 외기로부터 열을 빼앗아 냉각작용을 수행하게 된다.

이러한 냉각기능을 수행하는 종래의 일반적인 냉장고를 보여주는 도면이 도 1에 도시된다. 이를 설명하면 냉장실(12)과 냉동실(11)이 구획벽(13)에 의하여 구획되어 마련된 본체(10)가 구비되며, 본체(10)의 정면에는 냉장실(12)과 냉동실(11)을 개폐하는 냉장실도어(15)와 냉동실도어(14)가 설치된다.

그리고 본체(10)의 후벽에는 냉기를 생성하는 증발기(16)가 설치되고, 증발기(16)의 상측에는 냉기를 냉동실(11)과 냉장실(12)로 강제 토출하는 냉각팬(17)이 설치된다. 그리고 이 냉각팬(17)에 의하여 강제 송풍되는 냉기를 냉동실(11)과 냉장실(12)로 안내하는 냉기덕트(8 내지 9)가 설치되며, 이 냉기덕트는 냉동실측 덕 트(8)와 냉장실측 덕트(9)로 구분되어 마련된다. 또한 내부에는 음식물을 올려놓기 위한 선반(5)이 냉장실과 냉동실에 다수개 구비되며, 본체(10)하단에는 콤프레샤(7), 콘덴서 등이 놓일 수 있는 기계실(6)이 마련된다.

그러나, 이러한 일반적인 냉장고는 냉각기가 냉동실과 냉장실 모두를 냉각시키게 되므로 냉동실의 냉각을 수행하는데 있어서는 급속한 냉각수행이 효율적이지 않게 된다. 즉 냉동실에 음식물이 많이 보관될 경우에도 냉동실 냉각속도는 일정속도를 그대로 유지하게 된다. 따라서 급속냉각을 필요로 하는 음식물의 경우 상할 우려가 있게된다.

물론 일반적인 냉장고의 경우에도 냉각의 세기를 조절하여 강하게 할 수 있으나 이럴 경우 냉장실에도 강한 냉기가 유입되게 되므로 냉장실에 원치 않는 성에가 끼거나 음식이 냉동되는 현상이 발생된다.

본 발명은 상기에 기술된 종래기술의 단점을 극복하고자 착안된 것으로써, 냉동실의 온도가 설정온도를 일정부분이상 초과할 경우 냉동실이 급속냉각되도록 하여 음식물을 안전하게 보관하도록 하는데 그 목적을 두고 있다.

본 발명은 상기 언급된 기술적 과제를 달성하기 위하여, 냉동실 내에 주냉각기와 보조냉각기, 전자밸브, 냉각팬, 온도감지센서등으로 구성된 냉각시스템과 상기 냉각시스템에 의하여 냉동실의 온도가 설정온도를 일정부분이상 초과할 경우 주냉각기와 보조냉각기를 통하여 냉각을 수행하도록 하는 냉각제어방법을 제공한다. 이를 위하여 냉장고의 냉동실에는, 냉동실에 냉기를 공급하기 위한 주냉각기와, 냉동실에 냉기를 공급하기 위한 보조냉각기와, 상기 보조냉각기에 선택적으로 냉매를 순환시키기 위한 전자밸브와, 냉동실에 냉기를 순환시키는 냉각팬과, 냉동실의 온도를 감지하는 온도감지센서 등이 구성된다.

또한 이러한 구성을 이용한 냉각제어방법은, 마이콤이 냉동실의 감지온도가 설정온도보다 높은지를 확인하는 단계와, 감지온도가 설정온도보다 낮은 경우에는 콤프레샤와 냉각팬을 오프상태로 유지하고, 감지온도가 설정온도보다 높은 경우에는 콤프레샤를 온시키는 단계와, 설정시간이 경과됨에 따라 냉각팬을 온하는 단계와, 냉각팬이 온된 후, 냉동실의 감지온도가 설정온도보다 제1온도이상 높은지를 확인하는 단계와, 상기 감지온도가 설정온도보다 제1온도이상 높을 경우 전자밸브를 온하여 오픈시키는 단계와, 전자밸브작동후 냉동실의 감지온도가 설정온도에 도달되었는지를 확인하는 단계와, 상기 감지온도가 설정온도에 도달된 경우 콤프레샤와 냉각팬을 오프시키는 단계를 포함한다.

이하 첨부된 발명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 냉동실 냉각시스템이 구비된 냉동실을 절단한 면을 보여주는 단면도로써, 주냉각기(27)와 보조냉각기(28), 냉각팬(29), 그리고 온도감지센서(30) 등이 냉동실에 구성되어 본 발명인 냉동실 냉각시스템을 구현하게 된다.

이러한 냉동실 냉각시스템을 설명하면, 냉장고의 외형을 이루는 외부케이스(20)에 냉동실(21)이 마련되고, 이 냉동실(21)은 구획벽(22)에 의하여 냉장실(미도시)과 분리된다.

또한 냉동실(21)내부에는 음식물을 안치하기 위한 선반(23)이 설치되며, 이 선반(23)의 내부에는 선반(23)을 자체를 냉각시키는 보조냉각기(28)가 배치되어 놓이게 된다.

상기 선반(23)은 냉동실(21)의 안쪽과 냉기순환통로인 냉동실덕트(24)사이에 설치되는 루버(25)의 전면벽에 부착되어 고정되며, 루버(25)의 위쪽에는 냉기를 냉동실(21)안으로 냉기를 통풍시키는 통풍구(26)가 다수개 형성되게 된다.

또한 냉동실(21)에는 냉동실(21)안의 온도를 감지하여 이를 마이콤(미도시)에 전송하는 온도감지센서(30)가 설치되게 된다. 마이콤은 냉장고에서 요구되는 기능을 수행하게 되며, 이를 위해 냉장고에 설치된 다른 구성요소와 연결되어 명령을 전송하거나 정보를 전달받아 이를 처리하는 역할을 수행하게 된다.

즉 콤프레샤(미도시)의 온오프 또는 냉기순환팬(29)의 온오프, 전자밸브(31)의 온오프 등이 된다. 또한 고내온도를 감지센서(미도시) 또는 냉장고 전면에 부착되어 사용자가 읽거나 선택할 수 있게 하는 디스플레이 조작패널부(미도시)로부터 신호를 전송받아 이를 처리한다.

상기 기술한 디스플레이 조작패널부에는 냉장고의 기능을 제어하기 위한 버튼부와 사용자가 기능을 확인할 수 있도록 하는 디스플레이부 등이 구성된다. 따라서 사용자는 냉동실이나 냉장실의 온도를 설정하는 것이 가능하게 된다.

따라서 본 발명에서는 온도감지센서(30)가 냉동실(21)안의 온도를 감지함에 따라 설정온도이상인지 여부를 확인하여 냉동실(21)의 냉각제어과정이 이루어지게 되는데 이를 보여주는 도면이 도 4에 도시되며 이에 대하여는 후술하기로 한다.

상기 도 2의 기술을 진행하면 냉동실(21)의 후벽면에는 주냉각기(27)와 냉기를 송풍시키는 냉각팬(29)이 구성된다. 주냉각기(27)는 상기 언급한 보조냉각기(28)와 달리 냉장실(미도시)과 냉동실(21)에 냉기를 공급하게 된다.

주냉각기(27)에는 냉매유입관(32)과 냉매배출관(33)이 구성되어, 냉매유입관(32)은 콤프레샤(미도시)로부터 순환된 냉매를 주냉각기(27)에 유입시키고, 냉매배출관(33)은 콤프레샤와 연결되어 냉매를 컴프레샤에 리턴시키게 된다.

물론 냉매배출관(33)은 보조냉각기(28)와 연결되어 있어 보조냉각기(28)에서 나온 냉매도 콤프레샤에 리턴시키게 된다.

주냉각기(27)와 보조냉각기(28)사이에는 전자밸브(31)가 설치되며, 이 전자밸브(31)는 상기 기술한 마이콤에 연결되어 마이콤으로부터 제어를 받아 온오프됨으로써 냉매를 보조냉각기에 보내거나 보내지 않게 된다.

상기 기술한 냉동실(21)의 구성에서 주냉각기(27)와 보조냉각기(28)에 의하여 냉매가 어떠한 경로를 통하여 순환하는지를 보여주는 도면이 도 3에 도시된다.

즉 실선화살표는 냉매가 유입관(32)을 통하여 보조냉각기(28)로 순환하여 배출관(33)으로 배출되는 과정을 보여준다. 점선화살표는 냉매가 유입관(32)을 통하여 주냉각기(27)로 순환한 후 배출관(33)을 통하여 배출되는 과정을 보여준다.

또한 상기 전술한 바와 같이 보조냉각기(28)의 앞쪽에는 전자밸브(31)가 있 어서, 마이콤의 제어에 의하여 개폐됨으로써 냉매가 보조냉각기(28)에 공급되지 않고 주냉각기(27)에만 유입될 수 있게 된다.

상기 기술된 도 2 내지 3의 구성에 의하여 냉동실의 급속냉각을 위한 냉각제어가 가능하게 되는데, 이러한 냉각제어과정을 보여주는 순서도가 도 3에 도시된다. 즉 이는 냉동실의 온도를 감지하여 냉동실온도가 설정온도 이상이면 주냉각기와 보조냉각기에 냉매가 순환되도록 함으로써 급속냉각이 이루어지는 과정이 진행되게 된다. 이러한 냉각제어과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

냉동실(21)의 온도를 감지하기 위한 온도감지센서(30)가 냉동실(21)의 온도를 감지하여 이 감지된 온도정보를 마이콤에 전송하게 된다(단계 S400).

마이콤은 상기온도정보로부터 냉동실의 감지온도가 설정온도 보다 높은지를 확인하게 된다(단계 S410). 즉 마이콤에는 온도감지센서(30)에 의하여 감지된 온도와 비교하여 콤프레샤를 온오프하기 위한 구동온도가 설정되어 있다. 예를들면 콤프레샤를 온하기 위한 온도는 -15℃, 콤프레샤를 오프하기 위한 온도는 -20℃ 등이다.

상기 감지온도와 설정온도 비교단계에서, 감지온도가 설정온도보다 낮게되면 콤프레샤와 냉각팬(29)의 오프상태가 유지되게 된다. 이와달리 감지온도가 설정온도보다 높게 되면 마이콤은 콤프레샤를 온시키게 된다(단계 S420). 예를들어 상기 기술한 -15℃도 이상이면, 콤프레샤 온되게 되고 -15℃이하이면 콤프레샤가 온되지 않게 된다. 즉 오프상태를 유지하게 된다.

콤프레샤가 온된후 마이콤은 시간을 계산하여 일정시간이 경과되었는지를 확 인하게 된다(단계 S430)). 즉 콤프레샤가 냉매를 고온압축하여 순환시키더라도 이 냉매가 주냉각기(27)에 도달하기까지는 일정시간(예를들면 1분으로 정하는 것을 들 수 있음)이 필요하게 된다. 따라서 이 일정시간동안에는 냉각팬(29)이 오프상태로 유지되게 된다.

일정시간이 경과함에 따라, 마이콤은 냉각팬(29)을 온시켜 주냉각기(27)에 의하여 발생한 냉기를 냉동실로 유입시키게 된다(단계 S440).

냉각팬이 온된 이후에, 온도감지센서(30)는 다시 냉동실(21)의 온도를 감지하여 이를 마이콤에 전송하게 된다(단계 S450).

마이콤은 상기온도정보로부터 냉동실의 감지온도가 설정온도 보다 3℃이상 높은지를 확인하게 된다(단계 S460). 즉 상기 기술한 선반(28)상에 음식물이 놓이게 되면 온도가 더 상승하게 된다. 따라서 이 음식물이 냉각되도록 하기 위하여 보조냉각기(28)를 작동하게 되는데, 상기 3℃(제1온도라함)가 기준온도가 되는 것이다. 즉 콤프레샤를 온하기 위한 온도가 -15℃인 상태에서 여기에 3℃를 더하면 -12℃가 보조냉각기(27)의 작동점이 되게 된다. 즉 다음과 같은 수학식1로 표시된다.

[수학식1]

보조냉각기의 작동온도 = 설정온도 + 제1온도

이해를 돕기위해 예를들면, 감지온도가 -15℃일 경우 보조냉각기의 작동온도는 상기 감지온도인 -15℃에 3℃를 더하면 -12℃가 된다. 즉 감지온도가 -12℃보다 높게 되면 주냉각기(27)와 함께 보조냉각기(28)기도 작동되게 된다. 이를 보여주는 그래프가 도 5에 도시된다.

즉 -15℃와 -20℃사이에서 주기적으로 콤프레샤의 온오프를 수행하게 되는데, 만일 3℃이상 감지온도가 높아지게 되면 주냉각기(27)와 보조냉각기(28)가 동시에 작동됨으로써 급속냉각으로 인해 온도가 급격히 떨어지게 됨을 보여준다.

상기 감지온도와 설정온도확인단계에서 감지온도가 설정온도보다 3℃이상이 아니면, 마이콤은 감지온도가 설정온도보다 높은지를 확인하게 된다(단계 S461).

상기 감지온도와 설정온도비교결과, 감지온도가 설정온도보다 낮으면 콤프레샤와 냉각팬을 오프시키게 된다(단계 S490).

이와달리 감지온도가 설정온도보다 높으면 콤프레샤의 온상태를 유지하게 된다(단계 S420).

상기 단계 S460에서 만일 감지온도가 설정온도보다 3℃(제1온도라함)이상 높으면, 마이콤은 전자밸브(31)를 오픈하여 냉매가 주냉각기(27)뿐만 아니라 보조냉각기(28)에도 순환되도록 한다(단계 S470).

보조냉각기(28)에도 냉매가 순환된 후, 마이콤은 온도감지센서(30)에 의하여 감지된 온도가 설정온도에 도달되었는지를 확인하게 된다(단계 S480).

상기 설정온도 도달확인결과 감지온도가 설정온도에 도달되지 않으면 전자밸브(31)를 오픈상태로 유지하고, 이와달리 감지온도가 설정온도에 도달된 경우에는 마이콤은 콤프레샤와 냉각팬(29), 그리고 전자밸브(31)를 오프시키게 된다. 따라서 전자밸브(31)가 오프되면 보조냉각기(28)로의 냉매유입이 중지되게 된다.

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 이해해야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의거하여 정해짐이 바람직 할 것이다.

본 발명에 의하면, 냉동실의 온도가 설정온도보다 일정부분이상 높게될 경우 주냉각기에 의한 간접냉각 뿐만 아니라, 보조냉각기에 의한 직접냉각이 추가적으로 수행됨으로써 냉동실의 급속냉동이 가능하게 된다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 마이콤이 냉동실의 감지온도가 콤프레샤의 온/오프를 판단하기 위한 설정온도보다 높은지 여부를 확인하는 단계;

   상기 냉동실의 감지온도가 상기 냉동실의 설정온도보다 낮은 경우 상기 콤프레샤와 냉각팬을 오프상태로 유지하고, 상기 냉동실의 감지온도가 상기 냉동실의 설정온도보다 높은 경우 콤프레샤를 온시키는 단계;

   상기 콤프레샤가 온 된 경우 상기 냉각팬은 상기 콤프레샤의 구동 후 냉매가 순환하는 일정 시간동안 오프 상태를 유지하고, 상기 콤프레샤의 구동 후 일정시간이 경과되면 상기 냉각팬을 온 시키고, 상기 냉각팬이 온 된 후 상기 감지온도를 상기 냉동실의 설정온도와 비교하여 상기 보조 냉각기의 온/오프를 판단하기 위한 제1온도보다 높은지 여부를 확인하는 단계;

   상기 감지온도가 상기 설정온도보다 제1온도 이상 높은 경우 상기 냉동실에 냉기를 공급하는 보조 냉각기로 냉매가 순환되도록 하는 전자밸브를 온 시키고, 상기 냉동실의 감지온도가 상기 냉동실의 설정온도보다 제1온도 이상 높지 않은 경우 상기 전자밸브는 오프, 상기 콤프레샤는 온 상태를 유지하는 단계;

   상기 전자밸브의 작동 후 상기 냉동실의 감지온도가 설정온도에 도달되었는지 여부를 확인하는 단계; 및

   상기 감지온도가 상기 설정온도에 도달된 경우 상기 콤프레샤 및 냉각팬을 오프시키는 단계를 포함하는 냉장고의 냉동실 냉각 제어 방법.

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