KR102136415B1

KR102136415B1 - 냉장고의 제어방법

Info

Publication number: KR102136415B1
Application number: KR1020180074527A
Authority: KR
Inventors: 허진석
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-06-28
Filing date: 2018-06-28
Publication date: 2020-07-21
Also published as: KR20200001713A

Abstract

본 발명은, 고내 냉각을 위해, 압축기의 N번째 운전이 진행되면서, 압축기의 운전정보가 비휘발성 저장부에 주기적으로 기록되는 단계와, 고내 또는 증발기의 온도조건이 만족되면서, 압축기의 운전이 종료되고, 제어부의 전원이 꺼지는 단계와, 고내 또는 증발기의 온도조건이 불만족되면서, 제어부의 전원이 켜지는 단계와, 제어부에서, 비휘발성 저장부에 저장된 N번째 압축기 운전정보를 리드(read)하는 단계와, 제어부에서, N번째 압축기 운전정보를 기초로, 압축기의 운전률을 산출하는 단계와, 제어부에서, 산출된 운전률이 기설정된 목표 운전률에 도달하도록, 압축기의 운전 주파수를 재설정하는 단계와, 재설정된 운전 주파수로 압축기의 N+1번째 운전이 진행되는 단계가 반복적으로 진행되는 냉장고 제어방법에 관한 것이다.

Description

냉장고의 제어방법 {control method of refrigerator}

본 발명은 냉장고의 제어방법에 관한 것이다.

냉장고는 음식물을 저온으로 보관하는 가전 기기로서, 저장실이 항상 일정한 저온으로 유지되도록 하는 것이 필수적이다. 현재 가정용 냉장고의 경우, 저장실이 설정 온도를 기준으로 상한 범위와 하한 범위 내의 온도로 유지되도록 하고 있다. 즉, 저장실 온도가 상한 온도로 상승하면 냉동 사이클을 구동하여 저장실을 냉각하고, 저장실 온도가 하한 온도에 도달하면 냉동 사이클을 정지하는 방법으로 냉장고를 제어하고 있다.

고내 온도센서가 장착되지 않은 기계식 냉장고(일명, 무통신 냉장고)의 경우, 디지털화된 온도 정보 없이 압축기를 구동하고 있다. 그리고, 기계식 냉장고의 대부분이 주파수 조절이 불가능한 정속 운전 압축기를 사용하여 왔으나, 최근 에너지 성능을 개선하기 위해 냉력 가변이 가능한 BLDC 압축기를 냉장고에 적용하고 있는 추세이다.

또한, 기존의 무통신 냉장고에서는 자동 냉력 가변을 위해 컨트롤러에 항상 전원을 인가하고 있었으나, 최근 해당 전원 또한 대기전력에 악영향을 주는 것으로 확인되고 있다.

일본 등록특허 제6051416호의 경우, 간이 인버터 제어형 냉장고가 개시된다.

일반적으로, 인버터 압축기 장점을 극대화하기 위해서는 냉력 가변제어가 필요하다.

이를 위해, 상기 종래 냉장고는, 압축기의 온(on), 오프(off) 시간을 바탕으로 운전 냉력을 조절하여 압축기의 운전율을 제어한다.

하지만, 상기와 같은 종래 냉장고는, 압축기의 운전률 제어를 위해 압축기의 오프(off) 시간의 감지가 필요하기 때문에, 압축기 오프 시, 메인기판(PCB)의 대기전력이 발생되고, 이로 인해 에너지 손실 발생하는 문제가 있었다.

일본 등록특허 제6051416호

본 발명은, 상기와 같은 종래 문제점을 해결하도록 제안된 것으로, 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기 운전 시, 압축기의 운전시간, 운전주파수(Hz), 전류정보를 포함한 압축기의 운전정보가 주기적으로 저장되는 비휘발성 저장부와, 상기 비휘발성 저장부에 저장된 압축기의 운전정보를 토대로 상기 압축기의 운전을 제어하는 제어부를 포함하는 냉장고의 제어방법이며, 고내 냉각을 위해, 상기 압축기의 N번째 운전이 진행되면서, 상기 압축기의 운전정보가 상기 비휘발성 저장부에 주기적으로 기록되는 단계와, 고내 또는 증발기의 온도조건이 만족되면서, 상기 압축기의 운전이 종료되고, 상기 제어부의 전원이 꺼지는 단계와, 고내 또는 증발기의 온도조건이 불만족되면서, 상기 제어부의 전원이 켜지는 단계와, 상기 제어부에서, 상기 비휘발성 저장부에 저장된 N번째 압축기 운전정보를 리드(read)하는 단계와, 상기 제어부에서, 상기 N번째 압축기 운전정보를 기초로, 상기 압축기의 운전률을 산출하는 단계와, 상기 제어부에서, 상기 산출된 운전률이 기설정된 목표 운전률에 도달하도록, 상기 압축기의 운전 주파수를 재설정하는 단계와, 상기 재설정된 운전 주파수로 상기 압축기의 N+1번째 운전이 진행되는 단계가 반복적으로 진행된다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 냉장고의 제어방법은 하나의 증발기가 냉동실 측에 구비되고, 제어부에 의해 제어되는 팬과 냉장실 댐퍼의 구동에 의해 증발기의 냉기가 상기 냉장실 및 냉동실로 공급되어 설정된 온도를 유지할 수 있도록 냉장실 또는 냉동실 냉각 운전을 실시하는 냉장고의 제어 방법으로서, 상기 냉장실의 냉각 운전과 상기 냉동실의 냉각 운전이 순차적으로 진행되는 단계와, 상기 냉동실 냉각운전 종료 후, 상기 냉장실의 온도 만족 여부를 판단하는 단계와, 상기 냉장실의 온도 만족 여부에 따라서 상기 냉장실의 추가 냉각 운전이 선택적으로 진행되는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 회전 속도의 가변이 가능한 인버터 압축기를 사용함으로서 소비전력을 절감시킬 수 있다.

또한, 인버터 압축기의 제어를 위한 마이컴이 압축기와 동시에 온,오프 될 수 있어, 대기전력을 낮출 수 있다.

또한, 압축기의 오프(off) 시간을 직접적으로 체크하거나, 외기의 온도를 직접 체크하지 않더라도, 가장 최근에 진행된 압축기의 운전정보만을 가지고, 외기온도, 압축기의 오프시간, 압축기의 운전률을 예측한 뒤, 압축기의 운전주파수를 재설정할 수 있어, 압축기의 운전률을 최적으로 제어할 수 있고, 에너지 효율을 높일 수 있다.

또한, 인버터 압축기의 제어를 위한 메인 피시비를 생략하고, 제어부를 간결하게 구현할 수 있어, 생산 비용을 절감할 수 있다.

또한, 정전 등의 이유로, 부하 급변 시, 이를 감지하고, 특수 운전 모드로 돌입할 수 있어, 비상 상황에서도 빠르게 대처하여 고내 온도를 빠른 시간내에 만족범위에 도달시킬 수 있고, 운전률 상승을 방지하여 에너지 효율 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 기계식 냉장고의 측단면도이다.
도 2는 상기 기계식 냉장고의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 3은 써모스탯의 상태에 따른 전원감지 회로와 마이콤의 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉장고의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 압축기의 운전시간과, 압축기의 운전 주파수(Hz)에 따른 외기온도가 매칭된 테이블이다.
도 7은 외기온도(RT)에 따른 압축기의 오프(off) 시간이 매칭된 테이블이다.
도 8은 외기온도(RT)와 압축기 오프(off) 시간의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도 9는 최적 운전을 위한 압축기의 운전률과 운전 주파수의 상관관계를 나타낸 그래프이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나 본 발명은 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 사상범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예는 설명과 이해의 편의를 위해서 냉동실이 냉장실의 상방에 구비되는 탑 마운트 타입의 냉장고를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명은 인버터 압축기가 구비될 수 있는 모든 타입의 기계식 냉장고에 적용 가능함을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 기계식 냉장고의 측단면도이다.

도면에 도시된 것과 같이, 상기 냉장고(1)는 저장공간을 형성하는 캐비닛(10)과, 상기 저장공간을 개폐하는 도어(20)에 의해 외형이 형성될 수 있다.

상기 저장공간은 베리어(11)에 의해 상하로 구획되어 상부에 냉동실(12)이 형성되고 하부에 냉장실(13)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 냉동실(12)과 냉장실(13)의 내부에는 다수의 서랍, 선반 등과 같은 수납부재가 구비될 수 있다.

상기 도어(20)는 냉동실 도어(21)와 상기 냉장실 도어(22)로 구성될 수 있다. 상기 냉장실 도어(21)와 냉동실 도어(22)는 각각 상기 캐비닛(10)에 회동 가능하게 장착될 수 있으며, 상기 냉동실(12)과 냉장실(13)을 각각 독립적으로 개폐하도록 구성될 수 있다.

상기 냉동실(12)의 후방에는 증발기(141)가 수용되는 열교환실(14)이 형성될 수 있으며, 상기 냉동실(12)과 열교환실(14)은 그릴팬(121)에 의해 구획될 수 있다. 그리고, 상기 열교환실(14)에는 송풍팬(142)이 구비되어 상기 증발기(141)에서 생성된 냉기를 강제 순환시킬 수 있게 된다.

상기 그릴팬(121)에는 상기 냉동실(12)과 연통되는 토출구가 형성되어 상기 송풍팬(142)에 의해 송풍되는 공기가 상기 냉동실(12)로 공급될 수 있다. 그리고, 상기 베리어(11) 내부에는 냉동실 회수 유로(111)가 형성된다. 상기 냉동실 회수 유로(111)는 상기 냉동실(12)과 열교환실(14)이 연통되도록 하며 상기 냉동실(12)의 공기가 상기 열교환실(14)로 회수되어 다시 냉각될 수 있도록 한다. 이와 같은 공기의 유동에 의해 상기 냉동실(12)은 설정된 온도로 냉각될 수 있게 된다.

상기 냉장실(13)의 벽면에는 상기 냉장실(13)로 냉기를 공급하기 위한 서플라이 덕트(131)가 구비되며, 상기 서플라이 덕트(131)는 상기 열교환실(14)과 연통되는 공급 유로(143)와 연결될 수 있게 된다. 따라서, 상기 송풍팬(142)의 구동시 상기 열교환실(14) 내부의 냉기는 상기 공급 유로(143)를 통해 상기 서플라이 덕트(131)로 공급될 수 있으며, 상기 서플라이 덕트(131) 상의 토출구를 통해서 상기 냉장실(13)의 내부로 공급될 수 있게 된다.

한편, 상기 공급 유로(143)상에는 상기 댐퍼(132)가 구비될 수 있다. 상기 댐퍼(132)는 상기 공급 유로(143)를 선택적으로 개폐하여 상기 냉장실(13)의 내부로 냉기가 선택적으로 공급될 수 있도록 한다.

그리고, 상기 베리어(11) 내부에는 냉장실 회수 유로(112)가 형성된다. 상기 냉장실 회수 유로(112)는 상기 냉장실(13)과 열교환실(14)이 연통되도록 하며 상기 냉장실(13)의 공기가 상기 열교환실(14)로 회수되어 다시 냉각될 수 있도록 한다. 이와 같은 공기의 유동에 의해 상기 냉장실(13)은 설정된 온도로 냉각될 수 있게 된다.

상기 저장공간과 구획되는 상기 캐비닛(10)의 후면 하단에는 외부와 연통되는 기계실(15)이 형성될 수 있다. 상기 기계실(15)에는 압축기(151)와 응축기를 비롯한 냉동 사이클을 구성하기 위한 구성들 중 일부가 배치될 수 있으며, 외부 공기에 의해 냉각될 수 있도록 구성된다.

도 2는 상기 기계식 냉장고의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다.

도면에 도시된 것과 같이, 상기 냉장고(1)의 고내 또는 증발기(141) 주변에는 써모스탯(50,Thermostat)이 구비된다. 상기 써모스탯(50)은 상기 압축기(151)의 구동을 위한 전원 공급을 결정하는 역할을 하게 된다.

상기 써모스탯(50)은 AC전원(30) 및 전원 감지회로(41)와 연결되어 고내 또는 증발기의 온도 변화에 따라서 상기 전원 감지회로(41)로 선택적인 전원 공급이 가능하며, 전원 공급시 상기 압축기(151)의 구동을 위한 마이컴(42)을 활성화시킬 수 있게 된다.

즉, 고내의 온도가 설정된 온도 또는 온도범위를 벗어나게 되면, 상기 써모스탯(50)이 이어지면서, 상기 압축기(151)의 구동을 제어하는 상기 마이컴(42)이 활성화되고, 상기 압축기(151)가 구동되어 고내 저장공간은 냉각될 수 있다.

반대로, 고내의 온도가 설정된 온도 또는 온도범위를 만족하게 되면, 상기 써모스탯(50)은 끊기면서, 상기 압축기(151)의 구동을 제어하는 상기 마이컴(42)이 비활성화되고, 상기 압축기(151)가 정지되면서, 고내 저장공간은 더 냉각되지 않게 된다.

이와 같은 과정을 반복하여 상기 냉장고(1)의 저장공간은 설정된 온도 또는 온도 범위를 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기 압축기(151)는 비엘디시(BLDC)모터에 의해 구동되는 인버터 압축기로서 부하에 따라서 회전 속도가 가변될 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 냉장고에는 상기 써모스탯(50)의 상태를 감지하는 전원 감지회로(41)와, 상기 압축기(151)의 정밀한 인버터 컨트롤을 위한 마이컴(42)과, 상기 마이컴(42)으로 전원을 공급하는 전원회로(43)가 구비될 수 있다.

상기 전원 감지회로(41)는 써모스탯(50)의 상태에 따라서 상기 마이컴(42)을 온 오프시켜 상기 마이컴(42)의 대기전력 발생을 방지하기 위한 것으로, 상기 써모스탯(50)의 상태를 감지하여 상기 마이컴(42)으로 선택적인 전압을 출력하도록 구성된다.

상기 전원 감지회로(41)는 상기 써모스탯(50)의 일측과 AC전원(30)에 각각 연결되도록 구성되어, 상기 써모스탯(50)이 쇼트 상태일 때 5V의 전압을 출력하고 오픈 상태일 때 0V의 전압을 출력하도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 써모스탯(50)의 상태에 따라서 상기 전원 감지회로(41)의 출력 전압은 상기 마이컴(42)으로 전달되며, 상기 마이컴(42)이 선택적으로 온 오프될 수 있도록 한다. 즉, 상기 마이컴(42)은 상기 전원 감지회로(41)에 의해 전원이 공급되지 않은 상태에서는 꺼진 상태를 유지하게 되며, 상기 전원 감지회로(41)에 의해 전원이 공급되는 상태에서는 상기 압축기(151)의 구동 제어를 위해 활성화상태를 유지하게 된다.

따라서, 상기 피시비(40) 상에서 가장 큰 대기전력이 소모될 수 있는 상기 마이컴(42)은 전원이 투입되지 않는 상태에서는 꺼진 상태를 유지할 수 있게 된다. 그리고 상기 써모스탯(50)이 쇼트되면 상기 전원 감지회로(41)에 의해 상기 마이컴(42)이 온되어 활성화되므로 상기 마이컴(42)은 대기전력이 불필요하게 되므로, 소비전력을 대폭적으로 절감시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 전원회로(43)는 상기 AC전원(30)과 연결된 상태를 유지하게 된다. 그리고, 상기 전원회로(43)는 상기 마이컴(42)과 연결되어 상기 전원회로(43)를 통과한 전원을 상기 마이컴(42)에 공급할 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 AC전원(30)과 상기 전원회로(43) 그리고 상기 마이컴(42)은 항상 전원이 연결된 상태를 유지하게 된다. 그리고, 상기 마이컴(42)은 상기 전원 감지회로(41)에 의해서 온,오프되므로, 상기 써모스탯(50)의 상태에 따라 상기 압축기(151)의 구동을 위한 AC전원(30)의 공급이 이루어질 수 있게 된다. 그리고, 상기 AC전원(30)은 상기 마이컴(42)이 활성화되지 않아 구동이 이루어지지 않았을 뿐, 상기 마이컴(42)과 지속적인 연결 상태를 유지하게 되므로 상기 AC전원(30) 공급시의 순간적인 돌입전류가 발생되지 않게 된다.

따라서, 상기 마이컴(42)은 별도의 돌입 전류를 방지하기 위한 고가의 엔티시(NTC:Negative Temperature Coefficient) 및 상기 엔티시 저항의 파워 소모를 방지하기 위한 릴레이를 생략하더라도 AC전원 연결에 의한 순간적인 돌입전류의 반복으로 인한 상기 피시비(40)의 소손이 발생되지 않게 된다.

한편, 상기 전원회로(43)에는 입력되는 상기 AC전압을 DC전압으로 정류시키는 인버터 정류부와, 정류된 AC전압을 안정되게 평활시키는 평활컨덴서와, 평활된 DC전압을 고속 스위칭을 통해 펄스 형태의 AC전압으로 변형시키는 인버터부 중 적어도 어느 하나 이상이 포함될 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 가지는 기계식 냉장고의 동작에 관하여 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 3은 써모스탯의 상태에 따른 전원감지 회로와 마이콤의 상태를 나타낸 도면이다.

도면에 도시된 것과 같이, 상기 냉장고(1)의 고내 온도 또는 증발기 온도가 불만족되면 상기 써모스탯(50)은 쇼트상태가 된다. 상기 써모스탯(50)의 쇼트시 상기 전원 감지회로(41)에서는 5V의 전압을 출력하여 상기 마이컴(42)측으로 전달하게 되며, 상기 마이컴(42)은 온되어 활성화 상태가 된다. 즉, 상기 마이컴(42)이 상기 압축기(151)의 제어가 가능한 상태가 된다.

이때, 상기 전원회로(43)는 상기 마이컴(42)에 압축기(151)의 구동을 위한 AC전원(30)과의 연결상태를 유지하고 있으며, 따라서 상기 압축기(151)는 상기 마이컴(42)의 활성화와 동시에 구동이 시작될 수 있게 된다. 상기 압축기(151)는 부하에 따른 용량의 조절이 가능할 것이며 상기 압축기(151)의 구동에 의해 고내의 냉각이 이루어지게 된다.

한편, 고내의 온도가 설정된 온도를 만족하게 되면 상기 써모스탯(50)은 오픈 상태가 된다. 상기 써모스탯(50)의 오픈시 상기 전원 감지회로(41)에서는 0V의 전압을 출력하게 되며 따라서 상기 마이컴(42)은 활성화되지 못하고 오프 상태가 된다. 상기 마이컴(42)이 비 활성화됨에 따라 상기 압축기(151)는 구동을 정지하게 되며 고내의 냉각은 종료된다.

이와 같은 과정이 반복되면서 상기 마이컴(42)은 상기 전원 감지회로(41)에 의해 온 오프 될 수 있으며, 따라서 상기 써모스탯(50)에 의해 설정된 온도를 유지할 수 있게 된다.

이를 위해, 종래 냉장고는, 압축기의 온(on), 오프(off) 시간을 측정하고, 이를 바탕으로 압축기의 냉력을 조절하여 압축기 운전율(Ton/(Ton+Toff))을 최적으로 제어한다.

참고로, 종래 냉장고는, 압축기의 운전률을 최적으로 맞추기 위해 압축기의 오프(off) 시간의 감지가 필요하기 때문에, 압축기 오프 시, 마이컴(42)은 켜진 상태를 유지하고, 이로 인해 대기전력이 발생하면서 에너지 손실 발생하는 문제가 있었다.

반면, 본 발명의 경우, 압축기(151) 오프(off)시, 마이컴(42)도 오프(off)되어, 대기전력을 낮출 수 있다. 또한, 압축기(151)와 함께 마이컴(42)도 오프(off)되면서, 압축기(151)의 오프(off) 시간을 직접적으로 측정할 수 없는 상황에서도, 압축기(151)의 운전률을 산출하여, 최적의 운전률로 압축기의 냉력을 가변제어할 수 있는 장점이 있다.

다시, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 냉장고는 냉매를 압축시키는 압축기(151)와, 상기 압축기 운전 시, 압축기(151)의 운전시간, 운전주파수(Hz), 전류정보를 포함한 압축기(151)의 운전정보가 주기적으로 저장되는 비휘발성 저장부(60)와, 상기 비휘발성 저장부(60)에 저장된 압축기의 운전정보를 토대로 상기 압축기(151)의 운전을 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 제어부는 마이컴(micom)으로 구비될 수 있으며, 각종 테이블 등이 저장되는 메모리를 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉장고의 냉장실 또는 냉동실의 고내의 희망 온도는 하나의 온도로 세팅될 수도 있다.

또한, 상기 압축기의 운전정보는 상기 비휘발성 저장부(60)에 약 2분 단위로 기록될 수 있다.

또한, 상기 비휘발성 저장부(60)에 저장된 N번째 압축기의 운전정보는 N+1번째 압축기의 운전정보가 기록되면서, 적어도 일부가 삭제될 수도 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 냉장고의 제어방법에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 도시한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어방법은, 마이컴(42)에서, N+1번째의 압축기 작동을 위해, 비휘발성 저장부(60, EEPROM)에 기록된 N번째 압축기의 운전정보를 읽어 들이는 단계(S110) 먼저 진행된다. (여기서, N은 자연수)

이때, 비휘발성 저장부(60)에는 압축기(151)의 N번째 운전이 진행되는 동안, 압축기의 운전정보가 주기적으로 기록된 상태이다. 상기 압축기의 운전정보는 압축기의 작동시간, 압축기의 회전속도, 압축기 운전 시 입력된 전류값 등이 포함될 수 있다.

상기 S110단계 이후에는, 상기 읽어들인 N번째 압축기의 운전정보를 기초로, 상기 마이컴에서, 외기온도(RT)를 예측하고, 압축기의 회전속도를 결정한뒤, 결정된 회전 속도(rpm)으로 압축기(151)를 작동시키는 단계(S120)가 진행된다.

상기와 같은 S120 단계가 진행되면서, 압축기와 동시에 마이컴이 꺼지더라도, 외기온도(RT) 및 압축기의 오프(off) 시간을 예측할 수 있고, 압축기의 운전률을 계산할 수 있다. 또한, 압축기의 에너지효율이 최대한으로 향상될 수 있도록, 압축기의 회전속도(rpm)를 조절하여, 압축기가 목표 운전률로 운전할 수 있다.
여기서, 목표 운전률은 압축기 운전이 효율적으로 이루어지도록 하는 최적 운전률로 이해될 수 있다.

한편, 정전 등의 이유로, 냉장고가 장시간 꺼진 상태였다가, 켜진 경우, 이를 감지할 필요가 있다.

만약 이를 감지하지 않고, 압축기의 최근 운전정보만을 기초로, 압축기를 작동시킬 경우, 압축기의 운전이 비효율적으로 진행될 우려가 있다. 상세히, 높은 주파수(Hz)로 단시간에 집중 냉각이 진행되어야 하는 상황에서, 낮은 주파수(Hz)로 장시간 냉각이 진행되면서, 운전률이 높아지고, 압축기의 에너지 효율이 크게 저하되는 문제가 발생한다.

본 발명의 경우, 정전 등의 상황을 파악할 수 있도록, 압축기(151)의 N+1번째 운전 시, 압축기로 입력되는 전류값과, 비휘발성 저장부(60)에 저장된 N번째 운전 시, 압축기로 입력되었던 전류값을 비교하는 단계(S130)가 진행된다.

상세히, 상기 S130 단계에서는, 압축기(151)의 N+1번째 운전 시, 압축기로 입력되는 전류값(이하, 실시간 전류값)이 비휘발성 저장부(60)에 저장된 N번째 운전 시, 압축기로 입력되었던 전류값(이하, 이전 전류값)과 기준값을 합한 값을 초과하는지 여부를 판단한다. 여기서, 상기 '기준값'은 상기 마이컴에 미리 세팅된 상태이다.

만약, 상기 비교결과에서, 실시간 전류값이 이전 전류값과 기준값을 합한 값보다 클 경우, 정전 등이 비상상황이 발생된 것으로 판단하고(압축기 운전이 정상종료되지 않은 것으로 판단하고), 마이컴은 압축기의 회전속도(rpm)를 증가시킨다. 일 예로, 상기 마이컴은 압축기의 회전속도(rpm)를 냉장고 초기 기동시와 같이, 최대로 증가시킬 수 있다. (S140)

반면, 상기 비교결과에서, 실시간 전류값이 이전 전류값과 기준값을 합한 값보다 작거나, 같은 경우, 마이컴은 상기 S120 단계에서 결정된 압축기의 회전속도(rpm)를 유지시킨다.

또한, 압축기(151)의 N+1번째 운전이 시작되면, 압축기(151)의 N+1번째 운전정보 역시, 비휘발성 저장부(60)에 주기적으로 저장된다.(S150)

일 예로, 상기 S150단계에서, 비휘발성 저장부(60)에는 2분 주기로 압축기(151)의 N+1번째 운전정보가 저장될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 도시한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장고의 제어방법은, 고내 냉각을 위해, 상기 압축기의 N번째 운전이 진행되면서, 상기 압축기의 운전정보가 상기 비휘발성 저장부(60)에 주기적으로 기록되는 단계와, 고내 또는 증발기의 온도조건이 만족되면서, 상기 압축기의 운전이 종료되고, 상기 마이컴의 전원이 꺼지는 단계를 포함한다. (여기서, N은 자연수)

본 발명에 따르면, 압축기의 운전이 종료되면, 마이컴의 전원도 꺼지면서, 대기전력이 낮아질 수 있다.

또한, 압축기의 N번째 운전이 진행되면서, 상기 압축기의 운전정보가 상기 비휘발성 저장부(60)에 주기적으로 기록된다. 일 예로, 상기 비휘발성 저장부(60)에는 압축기의 운전시간, 운전속도, 전류정보가 2분 간격으로 기록될 수 있다.

한편, 압축기와 마이컴이 꺼진 상태에서, 고내 또는 증발기의 온도조건이 불만족되면, 상기 마이컴의 전원이 켜진다.(S210)

상기와 같이 마이컴이 켜지면, 상기 마이컴에서, 상기 비휘발성 저장부(60)에 저장된 N번째 압축기 운전정보를 읽어 드린다.(S220)

이후, 상기 마이컴에서, 상기 N번째 압축기 운전정보를 기초로, 상기 압축기의 운전률을 산출하고, 상기 산출된 운전률이 기설정된 최적의 운전률에 도달하도록, 상기 압축기의 운전 주파수를 재설정한다.(S230)

이후, 상기 S230 단계에서 재설정된 운전 주파수로 상기 압축기의 N+1번째 운전이 진행된다. (S240)

또한, 압축기(151)의 N+1번째 운전이 시작되면, 압축기(151)의 N+1번째 운전정보 역시, 비휘발성 저장부(60)에 주기적으로 저장된다.(S260)

일 예로, 상기 S260단계에서, 비휘발성 저장부(60)에는 2분 주기로 압축기(151)의 N+1번째 운전정보가 저장될 수 있다.

상기와 같이 저장된 N+1번째 압축기의 운전정보는 압축기의 N+2번째 운전 시, 운전 주파수를 재설정하기 위한 정보로 활용된다.

이하, 마이컴에서 N번째 압축기 운전정보를 기초로 압축기의 N+1번째 운전 주파수를 설정하는 S230 단계에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 상기 마이컴은 상기 N번째 압축기 운전정보를 기초로, 외기의 온도(RT)를 예측한다.(S231)

이를 위해, 상기 마이컴에는 압축기의 운전 주파수(Hz)와 운전시간 정보에 따른 외기온도(RT)가 매칭된 테이블이 저장될 수 있다.

도 6은 압축기의 운전시간과, 압축기의 운전 주파수(Hz)에 따른 외기온도가 매칭된 테이블이다.

상기 S231 단계에서, 마이컴은, 압축기의 N번째 운전 시, 운전 주파수(Hz)와 운전시간을 읽어들여, 외기온도(RT)를 예측할 수 있다.

일 예로, 마이컴은 압축기의 N번째 운전 시, 운전 주파수(Hz)가 A이고, 운전시간이 20분이면, 외기온도(RT)를 25℃로 예측할 수 있다.

상기 S231 단계에서, 외기온도(RT)를 예측한 뒤, 마이컴은 압축기의 오프(off) 시간을 예측한다.(S232)

이를 위해, 상기 마이컴에는 압축기의 운전 주파수(Hz)와 운전시간 정보에 따른 외기온도(RT)를 정리한 테이블이 저장될 수 있다.

도 7은 외기온도(RT)에 따른 압축기의 오프(off) 시간이 매칭된 테이블이다.

상기 S232 단계에서, 마이컴은, 예측된 외기온도(RT)를 기초로, 압축기의 오프(off) 시간을 예측할 수 있다.

일 예로, 상기 예측된 외기온도(RT)가 25℃인 경우, 마이컴은 압축기의 오프(off)시간이 15분인 것으로 예측할 수 있다.

상기와 같이 압축기의 N번째 운전 후, 압축기의 작동정지(off) 시간을 예측하고 나면, 상기 마이컴에서는 상기 압축기의 운전률을 산출한다.(S233)

상기 압축기의 운전률은 하기 수식에 의해 산출될 수 있다.

[식 1]

압축기 운전률=압축기 작동시간(Ton)/{압축기 작동시간(Ton)+압축기 정지시간(Toff)}

일 예로, 압축기의 작동시간(Ton)이 20분이고, 압축기의 정지시간(Toff)이 15분 인 경우, 압축기의 운전률은 '20/35'로 산출될 수 있다.

상기와 같이, 압축기의 운전률이 산출되면, 마이컴에서는 압축기의 운전률이 목표 운전률에 도달할 수 있도록 압축기의 운전 주파수(Hz)를 재설정한다. (S234)

만약, 상기 S233 단계에서, 산출된 압축기의 운전률이 목표 운전률과 동일하거나, 근접할 경우, 마이컴은 압축기의 운전 주파수(Hz)를 변경하지 않고, 이전 운전 주파수(Hz)를 동일하게 사용할 수 있다.

반면, 상기 S233 단계에서, 산출된 압축기의 운전률이 목표 운전률과 상이하면, 마이컴은 압축기의 운전 주파수(Hz)를 재설정한다.

이를 위해서, 상기 마이컴에는, 상기 압축기의 목표 운전률 정보가 저장될 수 있다.

도 8은 외기온도(RT)와 압축기 오프(off) 시간의 상관관계를 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 9는 최적 운전을 위한 압축기의 운전률과 운전 주파수의 상관관계를 나타낸 그래프이다.

도 8 내지 도 9을 참조하면, 주변온도(RT)가 높을수록, 압축기의 오프(off) 시간이 줄어드는 것을 확인할 수 있다.

또한, 주변온도(RT)가 높아질 때, 압축기의 운전주파수(Hz)가 증가되면, 압축기의 운전률이 목표 운전률에 도달하는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 상기 S233 단계에서, 산출된 압축기의 운전률이 미리 저장된 목표 운전률 보다 낮으면, 상기 마이컴은 상기 압축기의 운전 주파수(Hz)를 더 낮게 조절한다.

또한, 상기 S233 단계에서, 산출된 압축기의 운전률이 상기 산출된 운전률이 상기 목표 운전률 보다 높으면, 상기 마이컴은 상기 압축기의 운전 주파수(Hz)를 더 높게 조절한다.

상기와 같은 S230 단계가 진행되면서, 압축기와 동시에 마이컴이 꺼지더라도, 외기온도(RT) 및 압축기의 오프(off) 시간을 예측할 수 있고, 압축기의 운전률을 계산할 수 있다. 또한, 압축기의 에너지효율이 최대한으로 향상될 수 있도록, 압축기의 회전속도(rpm)를 조절하여, 압축기가 목표 운전률로 운전할 수 있다.

본 발명의 경우, 정전 등의 상황을 파악할 수 있도록, 압축기(151)의 N+1번째 운전 시, 압축기로 입력되는 전류값과, 비휘발성 저장부(60)에 저장된 N번째 운전 시, 압축기로 입력되었던 전류값을 비교하는 단계(S251)가 진행된다.

상세히, 상기 S251 단계에서는, 압축기(151)의 N+1번째 운전 시, 압축기로 입력되는 전류값(이하, 실시간 전류값)이 비휘발성 저장부(60)에 저장된 N번째 운전 시, 압축기로 입력되었던 전류값(이하, 이전 전류값)과 기준값을 합한 값을 초과하는지 여부를 판단한다. 여기서, 상기 '기준값'은 상기 마이컴에 미리 세팅된 상태이다.

만약, 상기 비교결과에서, 실시간 전류값이 이전 전류값과 기준값을 합한 값보다 클 경우, 정전 등이 비상상황이 발생된 것으로 판단하고(압축기 운전이 정상종료되지 않은 것으로 판단하고), 마이컴은 압축기의 회전속도(rpm)를 증가시킨다. 일 예로, 상기 마이컴은 압축기의 회전속도(rpm)를 냉장고 초기 기동시와 같이, 최대로 증가시킬 수 있다. (S252)

반면, 상기 비교결과에서, 실시간 전류값이 이전 전류값과 기준값을 합한 값보다 작거나, 같은 경우, 마이컴은 상기 S234 단계에서 결정된 압축기의 회전속도(rpm)를 유지시킨다.

상기와 같이 저장된 압축기의 N+1번째 운전정보는, 추후 압축기의 N+2번째 운전 주파수를 재설정하기 위한 정보로 활용된다.

이후, 고내 냉각을 위해, 상기 압축기의 N+1번째 운전이 이어지고, 고내 또는 증발기의 온도가 만족조건에 도달했는지 여부를 체크한다.(S270)

이를 위해서, 고내 또는 증발기의 주변에는 써모스탯(thermostat)이 설치되고, 상기 압축기 및 마이컴은 상기 써모스탯에 의해 온(on), 오프(off)될 수 있다.

만약, 상기 S270단계에서, 고내 또는 증발기의 온도가 만족되면서, 상기 압축기의 운전이 종료되고, 상기 마이컴의 전원이 꺼진다.(S280)

반면, 상기 S270단계에서, 고내 또는 증발기의 온도가 만족되지 않을 경우, 상기 압축기의 운전은 계속되고, 마이컴의 전원도 켜진 상태를 유지한다.

이후, 압축기와 마이컴의 전원이 꺼진 상태에서, 써모스탯에 의해 고내 또는 증발기의 온도가 만족조건를 벗어났는지 여부는 지속적으로 체크된다.(S290)

만약, 상기 S290 단계에서, 고내 또는 증발기의 온도조건이 불만족되면, 상기 마이컴의 전원이 켜진다.(S210)

또한, 상기와 같이 마이컴이 켜지면, 상기 마이컴에서, 상기 비휘발성 저장부(60)에 저장된 N+1번째 압축기 운전정보를 읽어 드리고, 읽어드린 정보를 기초로, 외기온도(RT), 압축기의 오프(off) 시간, 압축기의 운전률을 예측하고, 압축기가 목표 운전률로 운전할 수 있도록 압축기의 N+2번째 운전 주파수를 재설정한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 회전 속도의 가변이 가능한 인버터 압축기를 사용함으로서 소비전력을 절감시킬 수 있다. 또한, 인버터 압축기의 제어를 위한 마이컴이 압축기와 동시에 온,오프 될 수 있어, 대기전력을 낮출 수 있다.

또한, 압축기의 오프(off) 시간을 직접적으로 체크하거나, 외기의 온도를 직접 체크하지 않더라도, 가장 최근에 진행된 압축기의 운전정보만을 가지고, 외기온도, 압축기의 오프시간, 압축기의 운전률을 예측한 뒤, 압축기의 운전주파수를 재설정할 수 있어, 압축기의 운전률을 최적으로 제어할 수 있고, 에너지 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

또한, 인버터 압축기의 제어를 위한 피시비를 고가의 구성을 사용하지 않고 간결하게 구현할 수 있어, 생산 비용을 절감할 수 있는 이점도 있다.

Claims

냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기 운전 시, 압축기의 운전시간, 운전주파수(Hz), 전류정보를 포함한 압축기의 운전정보가 주기적으로 저장되는 비휘발성 저장부와, 상기 비휘발성 저장부에 저장된 압축기의 운전정보를 토대로 상기 압축기의 운전을 제어하는 제어부를 포함하는 냉장고의 제어방법에 있어서,
고내 냉각을 위해, 상기 압축기의 N번째 운전이 진행되면서, 상기 압축기의 운전정보가 상기 비휘발성 저장부에 주기적으로 기록되는 단계;
고내 또는 증발기의 온도조건이 만족되면서, 상기 압축기의 운전이 종료되고, 상기 제어부의 전원이 꺼지는 단계;
고내 또는 증발기의 온도조건이 불만족되면서, 상기 제어부의 전원이 켜지는 단계;
상기 제어부에서, 상기 비휘발성 저장부에 저장된 N번째 압축기 운전정보를 리드(read)하는 단계;
상기 제어부에서, 상기 N번째 압축기 운전정보를 기초로, 상기 압축기의 운전률을 산출하는 단계;
상기 제어부에서, 상기 산출된 운전률이 기설정된 목표 운전률에 도달하도록, 상기 압축기의 운전 주파수를 재설정하는 단계;
상기 재설정된 운전 주파수로 상기 압축기의 N+1번째 운전이 진행되는 단계;가 반복적으로 진행되고,
상기 압축기의 N+1번째 운전이 진행되면,
상기 제어부는, 상기 압축기로 공급되는 실시간 전류와 상기 비휘발성 저장부에 저장된 N번째 압축기 구동 시, 전류정보(이전전류)를 비교하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 N번째 압축기 운전정보를 기초로, 외기의 온도(RT)를 예측하고, 상기 N번째 운전 후, 상기 압축기의 작동정지(off) 시간을 예측한 뒤, 상기 압축기의 운전률을 산출하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
제 2항에 있어서,
상기 제어부에는, 압축기의 운전시간과, 운전 주파수(Hz)에 따른 외기온도 정보, 및 외기온도 별 압축기 오프시간 정보가 저장되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 압축기의 목표 운전률 정보가 저장되고, 상기 저장부는 상기 산출된 운전률이 상기 목표 운전률 보다 낮으면, 상기 압축기의 운전 주파수(Hz)를 낮추는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 압축기의 목표 운전률 정보가 저장되고, 상기 저장부는 상기 산출된 운전률이 상기 목표 운전률 보다 높으면, 상기 압축기의 운전 주파수(Hz)를 키우는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
제 1항에 있어서,
상기 압축기의 운전률은 하기 수식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
[식]
압축기 운전률={압축기 작동시간(Ton)/(압축기 작동시간(Ton)+압축기 정지시간(Toff)}
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 마이컴(micom)으로 구비되고, 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
제 1항에 있어서,
상기 냉장고의 냉장실 또는 냉동실의 고내의 희망 온도는 하나의 온도로 세팅된 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
제 1항에 있어서,
상기 압축기의 운전정보는 상기 비휘발성 저장부에 2분 단위로 기록되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
제 1항에 있어서,
상기 비휘발성 저장부에 저장된 N번째 압축기의 운전정보는 N+1번째 압축기의 운전정보가 기록되면서, 삭제되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 제어부에는 기준값이 입력된 상태이고,
상기 비교결과에서, 상기 실시간 전류가 이전 전류와 기준값을 합한 값보다 크면,상기 제어부는 상기 압축기의 운전주파수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
제 12항에 있어서,
상기 제어부는 상기 압축기의 운전주파수를 최대로 증가시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
제 1항에 있어서,
상기 제어부에는 기준값이 입력된 상태이고,
상기 비교결과에서, 상기 실시간 전류가 이전 전류와 기준값을 합한 값보다 작거나 같으면, 상기 제어부는 상기 압축기의 운전주파수를 유지시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
제 1항에 있어서,
상기 냉장고의 증발기 또는 증발기의 주변에는 온도변화에 따라 쇼트 또는 오픈되는 써모스탯(thermostat)이 설치되고, 상기 제어부는 상기 써모스탯의 상태에 따라 온(on), 오프(off)되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.