KR101473894B1 - 냉장고의 정온 유지를 위한 제상장치 및 제상방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉장고의 정온을 정밀하게 제어하기 위한 장치 및 방법으로서, 냉장고에 보조 냉각기를 더 구비하여, 주 냉각기의 제상운전이 실시되는 경우, 보조 냉각기를 구동시켜 냉동실 및 냉장실에 냉기를 공급함으로써, 제상운전에 따른 온도 상승을 억제하여 정온을 유지시켜주는 냉장고의 정온 유지를 위한 제상장치 및 제상방법을 제공하기 위한 것이다.
그 기술적 구성은 냉장고 내부의 온도를 유지하기 위하여 주 냉각기를 구동시키는 제1 단계; 상기 주 냉각기의 성에가 감지된 경우, 압축기와 상기 주 냉각기를 연결시키는 제1 스탭 밸브를 폐쇄시키고, 제1 댐퍼를 폐쇄하여 상기 주 냉각기의 유로를 차단하며, 상기 성에를 제거하기 위해 제1 히터를 구동시키는 제2 단계; 상기 주 냉각기의 구동 정지로 인해 온도가 상승된 경우, 정온 유지를 위해 보조 냉각기를 구동시키는 제3 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제상, 장치, 방법, 주, 보조, 냉각기, 히터, 댐퍼

Description

냉장고의 정온 유지를 위한 제상장치 및 제상방법{APPARATUS OF DEFROSTING FOR MAINTAINING FIXED TEMPERATURE FOR A REFRIGERATOR AND METHOD THEREOF}
본 발명은 냉장고의 정온 유지를 위한 제상장치 및 제상방법에 관한 것으로, 성에를 제거하는 제상운전으로 주 압축기의 구동이 정지될지라도, 보조 압축기를 이용하여 냉기를 형성하여 순환시킬 수 있는 냉장고의 정온 유지를 위한 제상장치 및 제상방법에 관한 것이다.
일반적으로, 일반적으로, 냉장고는 식료품 등을 보관하기 위해 보관실을 저온으로 유지하는 장치로서, 대략 3℃ ~ 4℃의 온도에서 상기 식료품을 보관하는 냉장실과, 영하의 온도에서 상기 식료품을 보관하는 냉동실로 구성된다.
상기 냉장고의 냉각 사이클에 대한 원리를 간단히 설명하면 다음과 같다.
냉장고에서 사용되는 냉매는 압축기에서 고온, 고압으로 압축되고, 냉매관을 따라 응축기로 보내진다. 이 후에 냉매는 응축기에서 액화되며, 냉매관을 따라 팽창밸브로 이동된 후 상기 팽창밸브에 의하여 저온, 저압의 상태가 된다.
그리고, 냉매관을 따라 증발기로 이동된 냉매는 기화됨으로써 순간적으로 주 변의 열을 빼앗게 되고, 결과적으로 냉장고 본체 내부의 온도는 하강되어 식료품 등을 저온에서 보관할 수 있게 된다.
그러나, 냉장고를 오랜 시간동안 운행을 하게 되면, 냉동실에 설치된 증발기에는 얼음, 서리, 성에 등(이하, '성에' 로 통칭한다)이 발생하게 되고, 이에 따라 증발기는 기능이 저하되어 소비 전력이 증가된다.
따라서, 증발기가 제 기능을 수행할 수 있도록, 상기 증발기에 형성된 성에를 제거해야 할 필요가 있는데, 종래 기술에 따른 냉장고에서는 상기 성에를 제거하기 위하여 증발기의 작동을 일정 시간 중지시키고 상기 증발기와 근접하게 설치된 히터를 가동시켰다.
도 1을 참조하여, 전술한 종래 냉장고의 제상 장치에 대하여 구체적으로 살펴본다.
종래 기술에 따른 냉장고(100)는 냉동실(110)과 냉장실(120)로 구성되며, 냉동실(110)의 벽면 내부 일측에는 상기 냉동실(110) 및 냉장실(120)로 냉기를 공급하는 증발기(Evaporator, 130) 및 팬(150)이 구비된다.
상기 증발기(130)에서 냉기를 발생시키면, 팬(150)이 구동되어 냉동실(110)과 냉장실(120)로 냉기를 순환시키고, 상기 팬(150)의 구동으로 인한 냉기의 순환에 따라 고내의 온도가 기 설정된 온도로 유지된다.
그리고, 냉장실(120) 및 냉동실(110)에 냉기를 전달하는 정상운전 과정에서, 상기 증발기(130)에 발생된 성에를 제거하여 제상운전을 주기적으로 실시한다.
상술한 제상운전이 이루어지는 경우에는, 상기 냉각기(130) 및 팬(150)은 작 동하지 않고, 상기 냉각기(130)에 설치된 히터(140)만이 동작하게 된다.
종래 기술에 따른 냉장고는 냉장고(100)마다 차이는 있지만, 약 10 시간 정도의 주기를 가지고 제상운전을 실시하며, 제상감지센서(미도시)를 사용하여 제상이 완료되었는지의 여부를 판단한다.
도 2는 도 1의 제상장치 구동에 따른 냉장실(120) 및 냉동실(110)의 온도 그래프인데, 이를 보면 제상장치가 구동되기 전의 냉장실(120)과 냉동실(110)의 온도는 각각 4℃ 와 -22℃ 로 유지되고 있다.
그런데, 제상운전이 실시되고 난 후의 냉장실(120)과 냉동실(110)의 온도는각각 6℃와 -16℃ 로 온도가 상승되었고, 이에 따라 기 설정된 온도가 유지되지 않고 온도 상승이 일어난 것을 알 수 있다.
즉, 종래의 냉장고(100)에서는 하나의 냉각기(130)를 사용하기 때문에, 제상운전시 냉동실(110)과 냉장실(120)의 온도가 함께 상승하고, 이에 따라 각 고내의 온도제어가 정밀하게 이루어지지 않는다.
또한, 제상운전시에는 얼음의 잔빙 방지를 위하여, 과도하게 히터(140)를 구동시키기 때문에, 냉동실(110) 및 냉장실(120)의 본연의 온도를 구현하는 데 어려움이 존재하였다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 보조 냉각기를 더 구비하고, 주 냉각기의 제상운전시에 보조 냉각기를 구동시켜 냉동실 및 냉장실의 온도를 유지할 수 있는 냉장고의 제상장치 및 제상방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 주 냉각기의 제상운전으로 구동되는 히터의 열이 냉동실 및 냉장실로 순환되지 않도록 댐퍼를 제어하여 유로를 차단함으로써, 냉동실 및 냉장실의 정온 유지가 가능한 냉장고의 제상장치 및 제상방법을 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉장고 내부의 온도가 낮게 형성되도록 냉매를 기화시키는 주 냉각기; 상기 주 냉각기에 착상된 성에를 제거하기 위해 열을 발생시키는 제1 히터; 상기 제1 히터가 구동되는 제상운전시, 상기 주 냉각기의 유로를 차단시키기 위한 제1 댐퍼; 상기 제상운전시, 상기 냉장고 내부의 온도가 상승한 경우, 정온 유지를 위하여 구동되는 보조 냉각기; 를 포함한다.
그리고, 상기 보조 냉각기에 성에가 착상된 경우, 상기 성에를 제거하기 위해 열을 발생시키는 제2 히터; 상기 제2 히터가 구동되는 제상운전시, 상기 보조 냉각기의 유로를 차단시키기 위한 제2 댐퍼; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 주 냉각기 또는 보조 냉각기의 제상운전이 완료된 경우, 상기 제1 히터 또는 제2 히터의 구동은 정지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 냉장고 내부의 온도를 유지하기 위하여 주 냉각기를 구동시키는 제1 단계; 상기 주 냉각기의 성에가 감지된 경우, 압축기와 상기 주 냉각기를 연결시키는 제1 스탭 밸브를 폐쇄시키고, 제1 댐퍼를 폐쇄하여 상기 주 냉각기의 유로를 차단하며, 상기 성에를 제거하기 위해 제1 히터를 구동시키는 제2 단계; 상기 주 냉각기의 구동 정지로 인해 온도가 상승된 경우, 정온 유지를 위해 보조 냉각기를 구동시키는 제3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제3 단계는 상기 보조 냉각기가 구동되는 경우, 상기 보조 냉각기의 유로를 개방하기 위하여 제2 댐퍼를 개방시키는 단계; 가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 단계는 상기 보조 냉각기에 성에가 감지된 경우, 상기 압축기와 상기 주 냉각기를 연결시키는 제2 스탭 밸브를 폐쇄시키고, 제2 댐퍼를 폐쇄하여 상기 보조 냉각기의 유로를 차단하며, 상기 성에를 제거하기 위해 제2 히터를 구동시키는 제4 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 주 냉각기에 성에가 발생하여 제상운전이 실시될 때, 성에를 없애기 위한 히터의 구동으로 인한 냉장실 및 냉동실의 온도 상승을 댐퍼를 구동시켜 유로를 차단함으로써 막을 수 있으며, 제상운전시 냉각기의 운전이 요구되는 경우에는 보조 냉각기를 구동시켜 냉기를 냉장실 및 냉동실로 순환시킴으로써, 냉장실 및 냉동실에 각각 기 설정된 온도를 유지시킬 수 있는 등의 효과를 거둘 수 있다.
본 발명은 주 냉각기의 제상운전이 실시될 때, 주 냉각기에서 냉동실 및 냉장실로 이어지는 유로를 댐퍼로 차단하고, 주 냉각기의 제상운전으로 인해 온도가 높아지는 경우, 더 구비된 보조 냉각기를 구동시켜 냉동실 및 냉장실에 각각 기 설정된 온도가 유지되도록 하며, 보조 냉각기의 과냉각 구동으로 인하여 보조 냉각기에도 성에가 발생한 경우, 이를 제거하기 위하여 보조 냉각기의 제상운전을 실시하며, 주 냉각기의 제상운전과 동일한 과정으로 과제를 해결할 수 있도록 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 냉장고 및 제상장치의 주요 구성을 나타낸 종단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉장고(1)는 냉동실(10)과 냉장실(20)의 정온 유지를 위한 주 냉각기(31)와 보조 냉각기(33)를 구비한다.
여기서, 주 냉각기(31)에 압축기, 응축기, 모세관을 차례로 거친 냉매를 흡입되면, 상기 냉매는 상기 주 냉각기(31)를 통과하는 동안 완전히 기화되면서 주위의 열을 빼앗는 흡열 과정을 거치고, 상기 주 냉각기(31)의 주변을 차례로 냉각시키게 된다.
이후, 상기 주 냉각기(31)에 의해 냉각된 공기는 팬(50)에 의해, 냉동실(10)과 냉장실(20)로 고루 분포되도록 강제 순환되며, 상기 공기가 상기 냉동실(10)과 냉장실(20)을 각각 냉각시킨 후, 온도가 상승된 공기는 상기 냉동실(10)과 냉장실(20)의 경계를 이루는 구획판의 냉각 통로에 합쳐져서 상기 주 냉각기(31) 측으로 유입된다.
여기서, 상기 주 냉각기(31) 측으로 유입된 공기는 냉동실(10)과 냉장실(20)을 거치면서 고온 다습한 공기로 변화되어 있는 상태이기 때문에, 이 공기가 상기 주 냉각기(31)의 표면을 이동하면, 상기 주 냉각기(31)의 내부를 유동하는 냉매와 열교환된다.
이에 따라, 상기 냉매로부터 열을 빼앗긴 공기는 온도가 낮아지면서 상기 공기 내부에 포함되어 있던 수분이 고화되고, 상기 주 냉각기(31)의 표면에 성에가 형성되게 된다.
이와 같이, 상기 주 냉각기(31)의 표면에 형성된 성에는 시간이 경과될수록 딱딱한 얼음으로 변하면서, 공기와 냉매 사이에 이루어지는 열전달의 저항 요소로 작용하며, 상기 주 냉각기(31)의 열교환 효율을 저하시킨다.
따라서, 상기 성에를 제거하기 위한 제상운전은 상기 주 냉각기(31)의 상기 제1 히터(35)를 구동시켜 실시되며, 동시에 주변의 온도 동반 상승을 막기 위하여 상기 제1 댐퍼(32)를 구동시켜 상기 주 냉각기(31)에서 상기 냉동실(10) 및 냉장실(20)로 통하는 유로를 차단한다.
한편, 상기 제상운전이 실시되는 동안에, 상기 주 냉각기(31)의 구동 정지로 인한 온도 상승이 이루어져 정온 유지가 불가능한 경우에는, 상기 보조 냉각기(33)를 구동시켜 정온유지가 가능하도록 한다.
즉, 제상운전이 실시되는 동안, 냉동실(10) 및 냉장실(20)의 온도가 상승하는 경우에는, 상기 보조 냉각기(33)를 구동시키되, 상기 보조 냉각기(33)에서 상기 냉동실(10) 및 냉장실(20)로 통하는 유로를 개방시키기 위해, 제2 댐퍼(34)를 개방시킨다.
그리고 나서, 상기 주 냉각기(31)의 제상운전이 완료되면, 상기 주 냉각기(31)의 유로를 개방시키기 위하여, 상기 제1 댐퍼(32)를 개방시키고, 상기 보조 냉각기(33)의 구동을 정지시킴과 동시에, 상기 제2 댐퍼(34)를 폐쇄시킨다.
여기서, 상기 보조 냉각기(33)의 과도 구동으로 상기 보조 냉각기(33)에 성에가 형성된 경우에는, 상기 보조 냉각기(33)의 제상운전을 실시하는데, 상기 보조 냉각기(33)의 제상운전 구동과정도 상기 주 냉각기(31)와 동일하다.
즉, 상기 성에를 제거하기 위한 제상운전은 상기 보조 냉각기(33)의 상기 제2 히터(36)을 구동시켜 실시함과 동시에, 상기 제2 히터(36)의 열이 상기 냉동실(10)과 냉장실(20)로 유입되지 않도록 상기 제2 댐퍼(34)를 구동시켜 유로를 차단한다.
그리고 나서, 상기 보조 냉각기(33)의 제상운전이 완료되면, 상기 제2 히터(36)를 정지시킨다.
도 4는 도 3의 구동 과정에 따른 실시예를 도시한 흐름도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 보조 냉각기는 주 냉각기의 제상운전이 실시되는 경우에만 구동되어 상기 보조 냉각기에는 성에가 형성되지 않는 경우를 가정하여 설명한다.
우선, 냉장실 및 냉동실의 정온 유지를 위해 주 냉각기가 구동되면(S10), 압축기, 응축기, 모세관을 차례로 거친 냉매의 흡열 과정이 일어나고, 상기 흡열 과정으로 인해 상기 주 냉각기의 주변이 차례로 냉각되어 상기 주 냉각기에 성에가 형성되었는지의 여부를 확인한다(S11).
그리고 나서, 주 냉각기에 성에가 감지되는 경우에는, 주 냉각기와 압축기를 연결하는 제1 스탭 밸브(Step Valve)를 폐쇄시키고, 제1 댐퍼를 폐쇄시켜 상기 주 냉각기의 유로를 차단시킨다(S12).
이후, 상기 주 냉각기의 성에를 제거하기 위하여, 제1 히터를 구동시키는데(S13), 주 냉각기의 구동 정지로 인한 정온 유지가 되지 않는 경우를 파악하기 위하여, 냉장실 및 냉동실의 현재 온도를 측정하고, 기 설정된 온도에 근접한지의 여부를 각각 파악한다(S14).
이때, 기 설정된 온도와 현재 온도가 비슷하지 않은 경우, 보조 냉각기와 압축기를 연결하는 제2 스탭 밸브를 개방시키고, 제2 댐퍼를 개방시켜 상기 보조 냉각기의 유로를 개방시킨다(S15).
그리고 나서, 보조 냉각기를 구동시켜 정온이 유지되는지의 여부를 확인하기 위하여, 현재 온도와 각각 기 설정된 온도를 체크한 후(S17), 보조 냉각기로 냉장실, 냉동실의 온도가 각각 유지된 경우에는 보조 냉각기의 구동을 중지시킨다(S18).
한편, 제1 히터의 구동으로 성에가 제거되었는지의 여부를 확인하고(S19), 성에가 제거된 경우에는 제1 히터의 구동을 정지시키며(S20), 주 냉각기의 성에가 제거되지 않은 경우에는 상기 단계(S11)로 복귀하여 본 발명에 따른 제상과정을 실시하도록 한다.
도 5는 도 3의 구종 과정에 따른 다른 실시예를 도시한 흐름도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 강력한 냉각을 위하여 주 냉각기와 보조 냉각기가 함께 구동되어 상기 주 냉각기와 보조 냉각기에 모두 성에가 형성될 수 있는 경우를 가정하여 설명한다.
우선, 강력 냉각을 위하여 주 냉각기 및/또는 보조 냉각기가 구동되면(S30), 압축기, 응축기, 모세관을 차례로 거친 냉매의 흡열 과정이 일어나고, 상기 흡열 과정으로 인해 상기 주 냉각기의 주변이 차례로 냉각되며, 상기 주 냉각기 및/또는 보조 냉각기에 성에가 형성되었는지의 여부를 확인한다(S31).
그리고 나서, 주 냉각기에 성에가 감지되는 경우에는, 주 냉각기와 압축기를 연결하는 제1 스탭 밸브를 폐쇄시키고, 제1 댐퍼를 폐쇄시켜 상기 주 냉각기의 유로를 차단시킨다(S32).
이후, 상기 주 냉각기의 성에를 제거하기 위하여, 제1 히터를 구동시키는데(S33), 주 냉각기의 구동 정지로 인한 정온 유지가 되지 않는 경우를 파악하기 위하여, 냉장실 및 냉동실의 현재 온도를 측정하고, 기 설정된 온도에 근접한지의 여부를 각각 파악한다(S40).
이때, 기 설정된 온도와 현재 온도가 비슷하지 않은 경우, 보조 냉각기와 압축기를 연결하는 제2 스탭 밸브를 개방시키고, 제2 댐퍼를 개방시켜 상기 보조 냉각기의 유로를 개방시킨다(S41).
그리고 나서, 보조 냉각기를 구동시켜 정온이 유지되는지의 여부를 확인하기 위하여, 현재 온도와 각각 기 설정된 온도를 체크한 후(S45), 보조 냉각기로 냉장실, 냉동실의 온도가 각각 유지된 경우에는 보조 냉각기의 구동을 중지시킨다(S46).
또한, 제1 히터의 구동으로 성에가 제거되었는지의 여부를 확인하고(S50), 성에가 제거된 경우에는 제1 히터의 구동을 정지시키며(S51), 주 냉각기의 성에가 제거되지 않은 경우에는 상기 단계(S31)로 복귀하여 본 발명에 따른 제상과정을 실시하도록 한다.
한편, 보조 냉각기에 서리가 감지된 경우에도 상기 단계(S32 - S51)와 같이, 단계 S34-S51 를 실시하되, 제1 스탭 밸브가 제2 스탭 밸브로, 제1 댐퍼가 제2 댐퍼로, 제1 히터가 제2 히터로, 보조 냉각기가 주 냉각기로 변경되어 실시된다.
도 6는 도 3의 제상장치 구동에 따른 냉장실 및 냉동실의 온도 그래프이다. 도면에 도시된 바와 같이, 제상과정이 진행되어 히터를 구동시키더라도, 냉장실과 냉동실의 정온 유지가 이루어지는 것을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 냉장고 및 제상장치의 주요 구성을 나타낸 종단면도.
도 2는 도 1의 제상장치 구동에 따른 냉장실 및 냉동실의 온도 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 냉장고 및 제상장치의 주요 구성을 나타낸 종단면도.
도 4는 도 3의 구동 과정에 따른 실시예를 도시한 흐름도.
도 5는 도 3의 구종 과정에 따른 다른 실시예를 도시한 흐름도.
도 6는 도 3의 제상장치 구동에 따른 냉장실 및 냉동실의 온도 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 간단한 설명>
1: 냉장고
10: 냉동실 20: 냉장실
31: 주 냉각기 32: 제1 댐퍼
33: 보조 냉각기 34: 제2 댐퍼
35: 제1 히터 36: 제2 히터
50: 팬

Claims (6)

  1. 냉장고 내부의 온도가 낮게 형성되도록 냉매를 기화시키는 주 냉각기;
    상기 주 냉각기에 착상된 성에를 제거하기 위해 열을 발생시키는 제1 히터;
    상기 제1 히터가 구동되는 제상운전시, 상기 주 냉각기의 유로를 차단시키기 위한 제1 댐퍼;
    상기 제상운전시, 상기 냉장고 내부의 온도가 상승한 경우, 정온 유지를 위하여 구동되는 보조 냉각기;
    상기 보조 냉각기에 성에가 착상된 경우, 상기 성에를 제거하기 위해 열을 발생시키는 제2 히터; 및
    상기 제2 히터가 구동되는 제상운전시, 상기 보조 냉각기의 유로를 차단시키기 위한 제2 댐퍼;
    를 포함하는 냉장고의 정온 유지를 위한 제상장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 주 냉각기 또는 보조 냉각기의 제상운전이 완료된 경우, 상기 제1 히터 또는 제2 히터의 구동은 정지되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 정온 유지를 위한 제상장치.
  4. 냉장고 내부의 온도를 유지하기 위하여 주 냉각기를 구동시키는 제1 단계;
    상기 주 냉각기의 성에가 감지된 경우, 압축기와 상기 주 냉각기를 연결시키는 제1 스탭 밸브를 폐쇄시키고, 제1 댐퍼를 폐쇄하여 상기 주 냉각기의 유로를 차단하며, 상기 성에를 제거하기 위해 제1 히터를 구동시키는 제2 단계;
    상기 주 냉각기의 구동 정지로 인해 온도가 상승된 경우, 정온 유지를 위해 보조 냉각기를 구동시키는 제3 단계;
    를 포함하고,
    상기 제3 단계는 상기 보조 냉각기가 구동되는 경우, 상기 보조 냉각기의 유로를 개방하기 위하여 제2 댐퍼를 개방시키는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 정온 유지를 위한 제상장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제3 단계는
    상기 보조 냉각기에 성에가 감지된 경우, 상기 압축기와 상기 주 냉각기를 연결시키는 제2 스탭 밸브를 폐쇄시키고, 제2 댐퍼를 폐쇄하여 상기 보조 냉각기의 유로를 차단하며, 상기 성에를 제거하기 위해 제2 히터를 구동시키는 제4 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 정온 유지를 위한 제상장치.
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