KR100780101B1

KR100780101B1 - 냉각장치 및 그의 제어방법

Info

Publication number: KR100780101B1
Application number: KR1020067018293A
Authority: KR
Inventors: 투르게이 에르칸; 엠레 아리소이; 유크셀 아티라
Original assignee: 아세릭 에이. 에스
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2007-11-30
Also published as: CN1934401A; RU2006135377A; CN100460788C; TR200604831T1; RU2337283C2; EP1730457B1; EP1730457A1; KR20060126808A; WO2005088215A1

Abstract

본 발명은 냉각장치(1)에 관한 것으로서, 문(4)이 닫혀 있을 경우에 수행되는 서리제거 과정의 수행중에 냉장실의 온도(T1)를 고려하여 서리제거 과정을 수행하여 서리제거과정의 횟수를 감소시킴으로써 사용자의 에너지 소비 비용의 절감을 가능하게 하는 냉각장치(1)에 관한 것이다.

냉각장치, 냉장실, 냉동실, 서리제거, 한계 온도값

Description

냉각장치 및 그의 제어방법{A COOLING DEVICE AND ITS CONTROL METHOD}

본 발명은 냉각장치 및 그의 제어방법에 관한 것으로서, 문이 닫혀 있을 때 불필요한 서리제거를 피함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 냉각장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

냉각 시스템에서 증발기가 위치하는 격실 내에서는 그 증발기가 가장 차가운 표면을 갖기 때문에 그 환경내에서의 습기는 증발기 표면에 서리를 형성하게 된다. 증발기 표면에 형성된 서리는 서리제거 과정을 통해 주기적으로 제거할 필요가 있다. 상기 서리제거 과정의 주기는 서리제거 제어 알고리즘에 의해 결정되며, 상기 알고리즘은 증발기에 형성된 서리의 양, 냉장고 문의 개폐 횟수 또는 에너지 소비와 같은 파라메터 또는 미리 결정된 고정시간 프레임 내에 일어나는 서리제거를 기반으로 한다. 서리제거 과정을 통해 서리의 형성을 피한다면 냉각효율은 향상된다. 그러나 서리제거 과정은 높은 에너지 소비를 요구하기 때문에 그 증가된 에너지 소비에 따른 비용은 소비자에게 부담하게 된다. 따라서 다수의 서리제거 과정과 그 제거 타이밍을 가장 최적화 함으로써 에너지 소비를 감소시킬 수 있다.

증발기 표면에 형성된 서리의 양은 냉각 시스템 내에서 순환되는 공기 내의 습도에 직접적으로 비례한다. 습도가 높으면 형성된 서리의 양은 증가한다. 만약 냉장고 문이 오랜시간 동안 개방된 상태로 있으면 외부에서 냉장고 내부로 공기가 유입되지 않기 때문에 공기 중에 순환되는 습도는 일정하게 감소한다. 이 경우, 증발기 표면에 서리가 형성되는데 보다 긴 시간이 소요된다. 냉장고 문이 오랜시간 동안 닫혀 있을 때 에너지 소비를 줄이기 위한 다양한 서리제거방법이 개발되었다.

미국특허 US4297852호에는, 냉장고 문이 자주 개방되지 않는 경우에 두 번째 서리제거 방법이 시작된다. 상기 방법에서는 문이 계속 닫혀 있는 시간에 대한 문이 계속 개방된 시간의 비에 따라 서리제거가 결정된다.

유럽특허출원 제EP1070925호에는, 냉장고 문이 오랜시간 동안 닫혀있는 경우에 두 번째 서리제거 방법이 시작된다. 상기 방법에서는 증발기의 온도와 냉장고의 내부 공간 간의 차이를 기반으로 서리제거가 결정된다.

본 발명은 사용자의 에너지 소비 비용을 줄이기 위하여 서리제거 시간을 조정하는 냉각시스템 및 그의 제어방법을 구현하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 음식물 및 음료수를 보관하는 냉장실, 상기 음식물을 냉동보관하는 냉동실, 상기 냉장실 및 냉동실을 개폐가능하도록 하나 이상의 문(door), 냉각 싸이클을 수행하는 콤프레셔, 열에너지를 흡수하여 하기 냉각장치의 내부 공간을 냉각시키는 증발기, 상기 증발기에 형성된 서리를 제거하는 서리제거부, 상기 냉장실 내부의 온도를 측정하는 온도계, 문이 개방되면 턴온되고 문이 닫히면 턴오프되는 하나 이상의 도어 스위치, 서리제거 알고리즘, 다음 서리제거 시간 등의 정보를 저장하는 메모리를 포함하는 냉각장치에 있어서,

고정 또는 가변의 서리제거 알고리즘에 따라 상기 서리제거부의 동작시간을 결정하고, 직전의 서리제거과정 이후에 문이 개방되지 않았으면 냉장실의 온도가 미리 설정된 한계 온도값를 초과할 때까지 상기 서리제거부의 동작시간을 미리 설정된 대기시간 동안 지연시키는 제어카드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상기 냉각장치의 제어방법은, 서리제거 과정 이후에 다음 서리제거 시간(zd)을 결정하는 단계; 상기 냉각장치의 문이 개방되어 있는지를 판단하는 단계; 상기 문이 개방되어 있으면 상기 다음 서리제거 시간(zd)까지 서리제거 과정을 지연시키는 단계; 상기 서리제거부의 동작에 의해 서리제거 과정을 수행하는 단계; 상기 다음 서리제거 시간(zd)을 결정하는 단계로 리턴하는 단계; 상기 문이 개방되어 있지 않으면 온도계에 의해 측정된 냉장실의 온도(T1)와 상기 냉장실의 한계 온도값(Ts)을 비교하는 단계; 상기 냉장실의 온도(T1)가 상기 냉장실의 한계 온도값(Ts)보다 낮으면, 상기 문이 닫혀 있는지를 판단하는 단계로 리턴하는 단계; 상기 냉장실의 온도(T1)가 상기 냉장실의 한계 온도값(Ts)보다 높으면, 상기 냉장실의 온도가 상기 냉장실의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)와 상기 냉장실의 한계 가열시간(zs)을 비교하는 단계; 상기 냉장실의 온도가 상기 냉장실의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)가 상기 냉장실의 한계 가열시간(zs)보다 작으면, 상기 문(4)이 닫혀 있는지를 판단하는 단계로 리턴하는 단계; 상기 냉장실의 온도가 상기 냉장실의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)가 상기 냉장실의 한계 가열시간(zs)보다 크면, 상기 서리제거부의 동작에 의해 서리제거 과정을 수행하는 단계; 및 상기 다음 서리제거 시간을 결정하는 단계로 리턴하는 단계를 포함하는 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기한 냉각장치의 제어방법은, 상기 냉장실의 온도가 상기 냉장실의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)와 상기 냉장실의 한계 가열시간(zs)을 비교하는 단계 이후에,

상기 냉장실의 온도가 상기 냉장실의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)가 상기 냉장실의 한계 가열시간(zs)보다 크면, 상기 문이 닫혀 있을 때 연속되는 두 서리제거 과정 간의 최소 시간길이(z3)가 경과하였는지를 판단하는 단계; 상기 문이 닫혀 있을 때, 상기 연속되는 두 서리제거 과정 간의 최소 시간길이(z3)가 경과하지 않았으면 상기 문이 닫혔는지 아닌지를 판단하는 단계로 리턴하는 단계; 및 상기 문이 닫혀 있을 때, 상기 연속되는 두 서리제거 과정 간의 최소 시간길이(z3)가 경과하였으면 상기 서리제거부의 동작에 의해 서리제거 과정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기한 냉각장치의 제어방법은, 상기 문이 개방되어 있는지 아닌지를 판단하는 단계가 수행된 이후에,

상기 문이 계속 개방되어 있었던 것으로 판단되면, 다음 서리제거 시간(zd)에 도달하였는지를 판단하는 단계; 상기 다음 서리제거 시간(zd)에 도달하지 않았으면, 이후의 서리제거 시간(zd)에 도달할 때까지 상기 서리제거 과정을 지연을 지연시키는 단계; 상기 다음 서리제거 시간(zd)에 도달하였으면, 상기 서리제거 과정을 추가적인 서리제거 지연시간(z2) 동안 지연시키는 단계; 및 상기 서리제거부의 동작에 의해 서리제거 과정이 수행하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉각장치 및 그의 제어방법은 첨부된 도면에 의해 설명되어 진다;

도 1은 본 발명에 따른 냉각장치의 개념도이다.

도 2는 본 발명에 따른 냉각장치의 제어방법을 보이는 흐름도이다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 냉각장치 제어방법의 다른 응용예를 보이는 흐름도이다.

각 도면의 구성요소들은 하기와 같이 각각 개별적인 도면부호가 부여된다.

1 - 냉각장치

2 - 냉장실

3 - 냉동실

4 - 문(door)

5 - 콤프레셔

6 - 증발기

7 - 서리제거부

8 - 온도계

9 - 제어카드

10 - 메모리

11 - 도어 스위치

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 냉각장치(1)는 바람직하게는 서리가 끼지 않는 냉장고로서, 음식물 및 음료수를 보관하는 냉장실(2), 상기 음식물을 냉동하여 보관하는 냉동실(3), 상기 냉장실 및 냉동실(2,3)을 개폐가능하도록 하는 하나 이상의 문(4), 냉각 싸이클의 수행을 돕는 콤프레셔(5), 열에너지를 흡수하여 상기 냉각장치(1)의 내부 공간을 냉각시키는 증발기(6), 상기 증발기(6)에 형성된 서리를 제거하는 서리제거부(7), 상기 냉장실(2) 내부의 온도를 측정하는 온도계(8), 상기 문이 개방되면 오픈되고 문이 닫히면 차단되는 하나 이상의 도어스위치(11), 고정 또는 가변의 서리제거 알고리즘에 따라 서리제거부(7)의 동작시간을 결정하고, 직전의 서리제거과정 이후에 문이 개방되지 않았으면 상기 냉장실(2)의 온도가 미리 설정된 한계 온도값을 초과할 때까지 상기 서리제거부(7)의 동작시간을 미리 설정된 대기시간 동안 지연시키는 제어카드(9), 그리고 서리제거 알고리즘, 다음 서리제거 시간 등의 정보를 저장하는 메모리(10)를 포함한다.

상기 제어카드(9)는 상기 서리제거부(7)에서 서리제거 과정을 수행한 이후에 냉장실 및 냉동실(2,3)을 커버하는 문(4)의 상태를 도어 스위치(11)의 위치를 통해 추적한다. 서리제거 알고리즘에 의해 결정되는 다음 서리제거 시간은 메모리(10)에 저장된다. 만약, 다음 서리제거 시간이 되기 전에 문(4)이 개방되면, 즉 상기 도어 스위치(11)가 턴온되면, 미리 설정된 시간에 서리제거 과정이 수행된다. 만약 상기 문(4)이 계속해서 닫혀 있으면, 즉 상기 도어 스위치(11)가 항상 오프된 상태를 유 지하면, 서리제거 과정은 상기 제어카드(9)에 의해 지연된다. 온도계(8)에 의해 수집된 정보는 연속적으로 제어된다. 냉장실(2)의 온도가 한계 온도값을 초과하지 않으면 서리제거 과정은 수행되지 않는다. 상기 냉장실(2)의 온도가 상기 한계 온도값을 초과하고 일정시간 동안 상기 한계 온도값 이상으로 유지되면, 상기 제어카드(9)는 상기 서리제거부(7)를 동작시켜 서리제거 과정이 수행된다. 상기 냉장실(2)의 온도가 상기 한계 온도값 이상으로 유지되는 시간이 길수록 증발기(6)에 형성되는 서리의 양은 증가하고, 이는 서리제거 과정이 필요하다는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 냉각장치(1)의 제어방법에 대한 설명을 위하여 하기와 같은 부호가 사용된다.

zd : 다음 서리제거 시간

T1 : 냉장실(2)의 온도

Ts : 상기 냉장실(2)의 한계 온도값

z1 : 상기 냉장실(2)의 온도가 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이

zs : 상기 냉장실(2)의 한계 가열시간

z2 : 서리제거 추가 지연시간

z3 : 문(4)이 닫혀 있을 때 두 서리제거 과정 간의 최소 시간길이

상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts), 상기 냉장실(2)의 한계 가열시간(zs), 서리제거 추가 지연시간(z2) 및 문(4)이 닫혀 있을 때 두 서리제거 과정간의 최소 시간길이(z3)는 제조업체에 의해 결정되며 상기 메모리(10)상에 기록된다.

상기 냉각장치(1)의 서리제거 과정은 하기와 같이 제어된다.

- 서리제거 과정이 수행되면 다음 서리제거 시간(zd)이 계산된다(101).

- 문(4)이 개방되어 있는지를 판단한다(102).

- 상기 문(4)이 개방되어 있으면 상기 다음 서리제거 시간까지 대기한 후(103),

- 서리제거부(7)의 동작에 의해 서리제거 과정이 수행되며(106),

- 이후에 그 다음 서리제거 시간을 계산하는 단계(101)로 진행한다(101).

- 상기 문(4)이 개방되어 있지 않으면, 온도계(8)에 의해 측정된 냉장실(2)의 온도(T1)와 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts)을 비교한다(104).

- 상기 냉장실(2)의 온도(T1)가 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts)보다 낮으면, 문(4)이 개방되어있는지 여부를 판단하는 단계(102)로 진행한다.

- 상기 냉장실(2)의 온도(T1)가 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts)보다 높으면, 상기 냉장실의 온도가 상기 냉장실의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)와 상기 냉장실(2)의 한계 가열시간(zs)을 비교한다(105).

- 상기 냉장실의 온도가 상기 냉장실의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)가 상기 냉장실(2)의 한계 가열시간(zs)보다 작으면, 상기 문(4)이 개방되어있는지 여부를 판단하는 단계(102)로 진행한다.

- 상기 냉장실의 온도가 상기 냉장실의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)가 상기 냉장실(2)의 한계 가열시간(zs)보다 크면, 상기 서리제거부(7)의 동작에 의해 서리제거 과정이 수행된다(106).

- 이후에 다음 서리제거 시간을 계산하는 단계(101)로 진행한다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 서리제거가 연속적으로 수행되는 싸이클을 피하기 위하여, 문(4)이 닫혀 있을 때 연속되는 두 서리제거 과정 간에 발생이 요구되는 최소 시간길이(z3)가 결정된다. 상기 문(4)이 닫힘 위치에 있을 때, 문이 약간 개방될 때까지 또는 더운 음식물이 상기 냉각장치(1)에 들어가거나 장애(가스누출 등)로 인해 냉각이 충분하지 않은 경우에 상기 도어 스위치(11)는 눌려진다. 상기 냉장실의 온도(T1)가 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts) 이상으로 항상 유지된다면 서리제거 싸이클이 연속적으로 수행될 가능성이 있다. 이를 회피하기 위해서는 상기한 단계들에 추가하여, 상기 냉장실(2)의 온도가 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)와 상기 냉장실(2)의 한계 가열시간(zs)을 비교하는 단계(105) 이후에, 하기의 단계들이 더 수행된다.

- 상기 냉장실(2)의 온도가 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)가 상기 냉장실(2)의 한계 가열시간(zs)보다 크면, 문(4)이 닫혀 있을 때 연속되는 두 서리제거 과정 간의 최소 시간길이(z3)가 경과하였는지를 판단한다(201).

- 상기 문(4)이 닫혀 있을 때 상기 연속되는 두 서리제거 과정 간의 최소 시간길이(z3)가 경과되지 않았으면 상기 문(4)이 닫혔는지 아닌지를 제어하는 102단계로 진행하고,

- 상기 문(4)이 닫혀 있을 때 상기 연속되는 두 서리제거 과정 간의 최소 시 간길이(z3)가 경과되었으면, 상기 서리제거부(7)의 동작에 의해 서리제거 과정이 수행된다(106).

본 발명에 따른 또 다른 실시형태에서, 문이 개방되어있는지 여부를 판단하는 단계(102) 이후에, 만약 문(4)이 계속 개방되어 있었던 것으로 판단되면,

- 다음 서리제거 시간(zd)에 도달하였는지를 체크하고(301),

- 상기 다음 서리제거 시간(zd)에 도달하지 않았으면, 상기 다음 서리제거 시간(zd)에 도달할 때까지 상기 서리제거 과정은 지연되고(103),

- 상기 다음 서리제거 시간(zd)에 도달하였으면, 상기 서리제거 과정은 추가적인 서리제거 지연시간(z2) 동안 지연된다(302).

- 이후에 서리제거부(7)의 동작에 의해 서리제거 과정이 수행된다(106).

본 발명의 냉각장치(1)의 경우, 문(4)이 닫힌 상태로 계속 유지되는 동안에는 습도기 더이상 증가하지는 않기 때문에, 증발기(6)에 형성된 서리 및 서리제거의 필요성은 일반적인 동작 조건에서보다 더 긴 시간간격으로 발생한다. 상기 문(4)이 닫혀 있으면 냉장실의 온도(T1)를 고려하여 서리제거 과정이 수행되며, 이로써 더 적은 서리제거 과정이 구현되고 사용자에게 에너지 소비 비용의 절감 효과를 제공한다.

Claims

음식물 및 음료수를 보관하는 냉장실(2), 상기 음식물을 냉동보관하는 냉동실(3), 상기 냉장실 및 냉동실(2,3)을 개폐가능하도록 하는 하나 이상의 문(4), 냉각 싸이클을 수행하는 콤프레셔(5), 열에너지를 흡수하여 하기 냉각장치(1)의 내부 공간을 냉각시키는 증발기(6), 상기 증발기에 형성된 서리를 제거하는 서리제거부(7), 상기 냉장실(2) 내부의 온도를 측정하는 온도계(8), 문이 개방되면 턴온되고 문이 닫히면 턴오프되는 하나 이상의 도어 스위치(11), 서리제거 알고리즘, 다음 서리제거 시간 등의 정보를 저장하는 메모리(10)를 포함하는 냉각장치(1)에 있어서,

고정 또는 가변의 서리제거 알고리즘에 따라 상기 서리제거부(7)의 동작시간을 결정하고, 직전의 서리제거과정 이후에 문이 개방되지 않았으면 냉장실(2)의 온도가 미리 설정된 한계 온도 값을 초과할 때까지 상기 서리제거부(7)의 동작시간을 미리 설정된 대기시간 동안 지연시키는 제어카드(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제1항에 기재된 냉각장치(1)의 제어방법에 있어서,

서리제거 과정 이후에 다음 서리제거 시간(zd)을 결정하는 단계(101);

상기 냉각장치(1)의 문(4)이 개방되었는지 여부를 판단하는 단계(102);

상기 문(4)이 개방되어 있으면 상기 다음 서리제거 시간(zd)까지 서리제거 과정을 지연시키는 단계(103);

상기 서리제거부(7)의 동작에 의해 서리제거 과정을 수행하는 단계(106);

상기 다음 서리제거 시간(zd)을 결정하는 단계(101)로 리턴하는 단계;

상기 문(4)이 개방되어 있지 않으면 온도계(8)에 의해 측정된 냉장실의 온도(T1)와 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts)을 비교하는 단계(104);

상기 냉장실의 온도(T1)가 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts)보다 낮으면, 상기 문(4)이 개방되었는지 여부를 판단하는 단계(102)로 리턴하는 단계;

상기 냉장실의 온도(T1)가 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts)보다 높으면, 상기 냉장실의 온도가 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)와 상기 냉장실(2)의 한계 가열시간(zs)을 비교하는 단계(105);

상기 냉장실의 온도가 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)가 상기 냉장실(2)의 한계 가열시간(zs)보다 작으면, 상기 문(4)이 개방되었는지 여부를 판단하는 단계(102)로 리턴하는 단계;

상기 냉장실의 온도가 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)가 상기 냉장실(2)의 한계 가열시간(zs)보다 크면, 상기 서리제거부(7)의 동작에 의해 서리제거 과정을 수행하는 단계(106); 및

상기 다음 서리제거 시간을 결정하는 단계(101)로 리턴하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치(1)의 제어방법.
제2항에 있어서,

상기 냉장실의 온도가 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)와 상기 냉장실(2)의 한계 가열시간(zs)을 비교하는 단계(105) 이후에,

상기 냉장실(2)의 온도가 상기 냉장실(2)의 한계 온도값(Ts) 이상으로 유지되는 시간길이(z1)가 상기 냉장실(2)의 한계 가열시간(zs)보다 크면, 상기 문(4)이 닫혀 있을 때 연속되는 두 서리제거 과정 간의 최소 시간길이(z3)가 경과하였는지를 판단하는 단계(201);

상기 문(4)이 닫혀 있을 때, 상기 연속되는 두 서리제거 과정 간의 최소 시간길이(z3)가 경과하지 않았으면 상기 문(4)이 개방되었는지 여부를 판단하는 단계(102)로 리턴하는 단계; 및

상기 문(4)이 닫혀 있을 때, 상기 연속되는 두 서리제거 과정 간의 최소 시간길이(z3)가 경과하였으면 상기 서리제거부(7)의 동작에 의해 서리제거 과정을 수행하는 단계(106); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치(1)의 제어방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 문(4)이 개방되어 있는지를 판단하는 단계(102)가 수행된 이후에,

상기 문(4)이 계속 개방되어져 있었던 것으로 판단되면, 다음 서리제거 시간(zd)에 도달하였는지를 판단하는 단계(301);

상기 다음 서리제거 시간(zd)에 도달하지 않았으면, 이후의 서리제거 시간(zd)에 도달할 때까지 상기 서리제거 과정을 지연을 지연시키는 단계(103);

상기 다음 서리제거 시간(zd)에 도달하였으면, 상기 서리제거 과정을 추가적인 서리제거 지연시간(z2) 동안 지연시키는 단계(302); 및

상기 서리제거부(7)의 동작에 의해 서리제거 과정이 수행하는 단계(106); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치(1)의 제어방법.