KR102138827B1 - 냉장고 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉장고 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 실시예에 따른 냉장고에는, 교류전원을 직류전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터; 상기 AC/DC 컨버터로부터 직류전원을 공급받는 압축기 제어부; 상기 압축기 제어부의 입력신호에 기초하여 압축기의 운전을 제어하는 구동 회로부; 상기 압축기 제어부와 통신 가능하게 연결되며, 팬 또는 히터의 동작을 제어하는 메인 제어부; 및 상기 AC/DC 컨버터로부터 상기 압축기 제어부로 상기 직류전원의 공급을 선택적으로 인가하는 스위치가 포함되며, 상기 메인 제어부는, 상기 스위치에 온 또는 오프 신호를 인가하여, 상기 스위치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉장고 및 그 제어방법{A refrigerator and a control method the same}
본 발명은 냉장고 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 냉장고는 음식물을 냉동 또는 냉장 보관하도록 저장물이 수용되는 다수의 저장실이 구비되고, 상기 음식물을 수납 및 취출하도록 상기 저장실의 일면이 개방되어 형성된다. 상기 다수의 저장실에는, 음식물의 냉동 저장을 위한 냉동실 및 음식물의 냉장 저장을 위한 냉장실이 포함된다.
냉장고에는, 냉매가 순환하는 냉동시스템이 구동된다. 상기 냉동 시스템을 구성하는 장치에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함된다.
상기 압축기에서 압축된 냉매는 응축기에서 응축된 후 팽창장치에서 감압된다. 그리고, 감압된 냉매는 증발기에서 증발한 후 상기 압축기로 다시 흡입된다. 이러한 냉매 사이클이 순환하면서 냉기를 생성하고, 생성된 냉기는 상기 다수의 저장실에 공급된다.
도 1에는, 종래의 냉장고의 구성이 도시된다.
종래의 냉장고에는, 외부에서 공급된 220V의 교류전원을 직류로 변환하기 위한 AC/DC 컨버터(2)와, 상기 AC/DC 컨버터(2)로부터 전원을 공급받는 압축기 회로부(3) 및 냉장고 회로부(7)가 포함된다.
상기 압축기 회로부(3)에는, 압축기(6)의 구동을 위한 구동 회로부(4) 및 상기 구동 회로부(4)를 제어하기 위한 압축기 제어부(5)가 포함된다.
그리고, 상기 냉장고 회로부(7)에는, 메인 제어부(8)와, 상기 AC/DC 컨버터(2)로부터 전원의 공급이 필요한 팬(9a) 및 히터(9b)가 포함된다.
종래의 냉장고의 경우, 냉장고의 전원이 켜지면, 상기 AC/DC 컨버터(2)로부터 상기 압축기 회로부(3) 및 냉장고 회로부(7)에 상시 전원이 공급된다.
상세히, 외부로부터 공급된 교류 220V의 전원은 상기 AC/DC 컨버터(2)에서 직류 전원으로 변환되고, 변환된 전원은 상기 구동 회로부(4) 및 압축기 제어부(5)에 상시 공급된다.
그리고, 상기 변환된 전원은 상기 메인 제어부(8)에 5V, 상기 팬(9a)에 16V, 상기 히터(9b)에 12V로 공급된다.
한편, 상기 압축기 제어부(5)와 메인 제어부(8)는 통신 가능하게 연결될 수 있다. 상기 압축기(6)의 동작을 제어하기 위하여, 상기 메인 제어부(8)는 상기 압축기 제어부(5)의 소정의 명령을 송신하며, 상기 압축기 제어부(5)는 수신된 명령에 기초하여 상기 구동 회로부(4)를 제어하여 상기 압축기(6)를 동작시키게 된다.
이 때, 상기 압축기 제어부(5)에는, 상기 압축기(6)의 동작유무에 관계없이, 상기 AC/DC 컨버터(2)로부터 상시로 전원을 공급받고 있다. 이러한 압축기 제어부(5)로의 상시 전원공급은 냉장고의 대기전력 상승을 야기하는 문제점을 초래한다.
본 실시예는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 대기전력을 저감하고, 안정적인 압축기의 제어가 가능한 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 실시예에 따른 냉장고에는, 교류전원을 직류전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터; 상기 AC/DC 컨버터로부터 직류전원을 공급받는 압축기 제어부; 상기 압축기 제어부의 입력신호에 기초하여 압축기의 운전을 제어하는 구동 회로부; 상기 압축기 제어부와 통신 가능하게 연결되며, 팬 또는 히터의 동작을 제어하는 메인 제어부; 및 상기 AC/DC 컨버터로부터 상기 압축기 제어부로 상기 직류전원의 공급을 선택적으로 인가하는 스위치가 포함되며, 상기 메인 제어부는, 상기 스위치에 온 또는 오프 신호를 인가하여, 상기 스위치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인 제어부는, 상기 압축기가 운전될 때, 상기 스위치에 온 신호를 인가하고, 상기 압축기의 운전이 정지될 때, 상기 스위치에 오프 신호를 인가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동 회로부에는, 상기 압축기 제어부가 온 또는 오프될 때 발생되는 노이즈 신호에 의하여 상기 구동 회로부의 비정상 작동을 방지하는 보호 회로; 및 상기 보호회로에 의하여 온 또는 오프 동작이 이루어지는 스위칭 소자가 포함된다.
또한, 상기 압축기 제어부의 입력신호에 노이즈 신호가 포함되면, 상기 보호 회로에는 보호기능 신호(Fo)가 인가되어, 상기 스위칭 소자를 오프시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압축기 제어부로부터 입력된 PWM 게이트 신호(Hin,Lin)이 모두 "High"상태이면, 상기 노이즈 신호가 입력된 것으로 인식되며, 상기 보호기능 신호(Fo)는 상기 노이즈 신호의 발생구간에서, "Low" 상태로 인가되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보호기능 신호가 인가되면, 상기 보호회로는 출력신호(Ho,Vo)를 상기 스위칭 소자에 인가하여, 상기 구동 회로부를 정지시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 AC/DC 컨버터에서 변환된 직류전원은 상기 압축기 제어부에 5V로 공급되고, 상기 구동 회로부에 15V로 공급되는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에 따른 냉장고의 제어방법에는, AC/DC 컨버터로부터 변환된 직류전원은 압축기 제어부 및 구동 회로부에 공급되어 압축기가 기동되는 단계; 상기 압축기의 정지조건이 충족되어, 냉장고의 메인 제어부가 스위치에 오프 신호를 인가하는 단계; 상기 AC/DC 컨버터로부터 상기 압축기 제어부로의 전원 공급이 차단되어, 노이즈 신호가 발생되는지 여부가 인식되는 단계; 및 상기 노이즈 신호가 발생되면, 상기 구동 회로부의 보호회로가 작동하여 상기 구동 회로부의 동작이 정지되는 단계가 포함된다.
또한, 상기 압축기 제어부로부터 상기 구동 회로부에 입력되는 PWM 게이트 신호(Hin,Lin)가 모두 "High" 상태이면, 상기 노이즈 신호가 발생되는 것으로 인식되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동 회로부의 보호회로가 작동하면, 상기 구동 회로부의 동작을 정지하여, 상기 구동 회로부에 Arm-Short 발생을 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동 회로부의 보호회로가 작동하면, 상기 보호회로는 상기 구동 회로부의 IGBT(Insulated gate bipolar transistor)에 "Low" 상태의 출력신호(Ho,Lo)를 인가하여, 상기 구동 회로부의 동작을 정지하는 것을 특징으로 한다.
제안되는 실시예에 따르면, 압축기 제어부로 인가되는 전원을 냉장고 제어부로 제어하여, 압축기의 동작이 필요한 경우에만 압축기 제어부에 전원을 공급할 수 있으므로, 대기전력을 저감할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 압축기 제어부가 온 또는 오프될 때, 압축기의 구동 회로부의 보호 회로를 작동함으로써, 상기 압축기 제어부의 온/오프에 따라 발생되는 노이즈 전압에 의하여 상기 구동 회로부에 단락현상(arm short)이 발생되는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 종래의 냉장고의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 구동 회로부에서, 보호회로가 동작하는 모습을 보여주는 그래프이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고(100)에는, 외부에서 공급되는 교류 전원(220V)을 직류로 변환하는 AC/DC 컨버터(110)와, 상기 AC/DC 컨버터(110)로부터 변환된 직류전원을 공급받는 압축기 제어부(150) 및 상기 압축기제어부(150)와 통신 가능하게 연결되며 상기 AC/DC 컨버터(110)로부터 전원을 공급받는 메인 제어부(120)가 포함된다.
일례로, 상기 압축기 제어부(150)로 공급되는 전원(V1)은 5V일 수 있다.
상기 냉장고(100)에는, 상기 AC/DC 컨버터(110)로부터 전원을 공급받는 팬(130) 및 히터(140)가 포함된다. 상기 팬(130)에는, 응축기 팬 및 증발기 팬이 포함되며, 상기 히터(140)에는, 증발기의 제상히터 또는 냉장고 본체의 전면에 제공되어 이슬맺힘을 방지하는 히터가 포함될 수 있다. 상기 팬(130) 및 히터(140)는 냉장고의 "구동부"로서, 상기 메인 제어부(120)에 의하여 제어될 수 있다.
일례로, 상기 AC/DC 컨버터(110)로부터 상기 메인 제어부(120)로 5V의 전원이 공급되고, 상기 팬(130)으로 16V, 상기 히터(140)로 12V의 전원이 공급될 수 있다.
상기 냉장고(100)에는, 상기 AC/DC 컨버터(100)로부터 상기 압축기 제어부(150)로 전원의 공급이 선택적으로 이루어지도록 하는 온오프 스위치(160)가 더 포함된다. 상기 스위치부(160)는 선택적으로 온/오프 될 수 있으며, 상기 스위치부(160)가 온 동작하는 경우, 상기 AC/DC 컨버터(100)로부터 상기 압축기 제어부(150)로 V2의 전원이 공급될 수 있다.
상기 온오프 스위치(160)의 온 또는 오프 동작은 상기 메인 제어부(120)에 의하여 제어될 수 있다. 즉, 상기 메인 제어부(120)는 압축기(200)의 동작 필요성에 따라, 상기 온오프 스위치(160)에 온 신호 또는 오프 신호를 인가할 수 있다.
예를 들어, 냉장고의 저장실 온도가 목표온도에 도달하여 압축기(200)의 동작이 필요하지 않은 경우에는, 상기 메인 제어부(120)는 상기 온오프 스위치(160)를 오프하여 상기 압축기 제어부(150)로 전원이 공급되는 것을 차단할 수 있다.
반면에, 상기 냉장고의 저장실 온도가 목표온도 이상이 되어 상기 압축기(200)의 동작이 필요한 경우, 상기 메인 제어부(120)는 상기 온오프 스위치(160)를 온 하여 상기 압축기 제어부(150)로 전원이 공급되도록 할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 상기 압축기(200)의 동작이 필요하지 않은 경우, 상기 온오프 스위치(160)를 오프하여 상기 압축기 제어부(150)의 사용전원을 차단함으로써, 냉장고의 대기전력을 저감할 수 있게 된다.
상기 냉장고(100)에는, 상기 압축기 제어부(150)에 의하여 제어되는 구동 회로부(170) 및 상기 구동 회로부(170)의 동작에 의하여 운전되는 압축기(200)가 더 포함된다. 상기 구동 회로부(170)는, 상기 AC/DC 컨버터(110)로부터 변환된 직류 전원(V2)을 공급받을 수 있다. 일례로, 상기 전원(V2)는 15V일 수 있다.
상기 구동 회로부(170)에는, 상기 압축기 제어부(150)의 온 또는 오프 제어시 발생되는 노이즈 전압에 의하여 상기 구동 회로부(170)의 비정상 작동이 야기되는 것을 방지하기 위하여 구동되는 보호 회로(180) 및 상기 보호회로(180)에 의하여 온오프 동작이 이루어지는 "스위칭 소자"로서의 IGBT(190)가 포함된다.
상기 IGBT(190)는 "Insulated gate bipolar transistor"의 약어로서, 집합형 트랜지스터의 일종으로서 이해되며, 소정의 입력신호에 의하여 온 또는 오프가 발생될 수 있다. 상기 IGBT(190)가 오프되면, 상기 구동 회로부(170)의 동작이 정지될 수 있다.
상기 보호 회로(180)에는, 슈트방지 기능(Shoot Through Prevention)이 수행될 수 있다. 상세히, 상기 보호 회로(180)는 상기 압축기 제어부(150)로부터 소정의 PWM 게이트 신호를 입력받으며, 입력된 게이트 신호(Hin,Lin)가 노이즈 신호를 포함하는 것으로 인식되면 상기 슈트방지 기능이 동작될 수 있다.
상기 슈트방지 기능이 동작되면, 상기 입력된 신호(Hin,Lin)는 상기 보호 회로(180)의 동작에 따라, 상기 IGBT(190)를 오프하기 위한 신호(Ho,Lo)를 출력한다.
그리고, 상기 출력된 신호(Ho,Lo)는 상기 IGBT(190)에 인가되며, 이에 따라 상기 압축기 제어부(150)로부터 입력된 PWM 게이트 신호에 관계없이, 상기 IGBT(190)는 상기 구동 회로부(170)의 동작을 오프하게 된다. 이와 관련하여, 슈트방지 기능과 관련된 실시예는 도 4를 참조하여 후술한다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 설명한다.
상기 AC/DC 컨버터(110)로부터 상기 압축기 제어부(150) 및 상기 구동 회로부(170)에 직류 전원(V1,V2)이 각각 공급되면, 상기 압축기(200)가 기동하며 이에 따라 냉장고(100)가 구동된다(S11).
상기 냉장고(100)가 구동되는 과정에서, 상기 압축기(200)의 운전정지에 관한 소정의 조건이 충족되었는지 여부, 일례로 저장실의 온도가 목표온도에 도달하였는지 여부가 인식된다(S12).
상기 소정의 조건이 충족되었으면, 상기 메인 제어부(120)에 의하여 온오프 스위치(160)가 오프 제어될 수 있다. 그리고, 상기 온오프 스위치(160)가 오프되면, 상기 AC/DC 컨버터(110)로부터 압축기 제어부(150)로 공급되는 전원의 공급은 차단될 수 있다(S13).
상기 구동 회로부(170)는 상기 압축기 제어부(150)로부터 PWM 게이트 신호 또는 PWM 제어신호를 입력받으며, 입력된 신호에 기초하여 상기 압축기(200)의 운전을 제어하게 된다.
한편, S13 단계에서, 상기 압축기 제어부(150)가 오프 제어될 때, 순간적인 노이즈 전압이 발생될 수 있다. 이 때, 상기 구동 회로부(170)의 보호 회로(180)는 상기 압축기 제어부(150)의 오프에 의하여 노이즈 신호가 입력되었는지 여부를 인식한다. 여기서, 상기 노이즈 신호는 상기 구동 회로부(170)의 단락현상(Arm-Short)을 일으키는 문제점을 발생할 수 있다.
일례로, 상기 압축기 제어부(150)로부터 입력받은 PWM 게이트 신호(Hin,Lin)가 동시에 High 상태를 나타내는 경우, 노이즈 신호가 발생된 것으로 인식하여, 상기 보호 회로(180)는 슈트방지 기능을 동작하게 된다.
상기 슈트방지 기능이 동작하게 되면, 상기 보호 회로(180)에서는 소정의 보호기능 신호가 발생하게 되고, 발생된 보호기능 신호에 기초하여, 상기 IGBT(190)를 오프하기 위한 신호(Ho,Lo)가 출력된다.
일례로, 상기 출력된 신호(Ho,Lo)는 동시에 Low 상태를 나타내는 신호로서, 상기 IGBT(190)에 인가될 수 있다. 상기 IGBT(190)에 인가된 신호에 기초하여, 상기 구동 회로부(170)의 동작은 OFF 될 수 있다.
결국, 노이즈 신호가 발생된 경우, 상기 구동 회로부(170)에 구비된 보호회로(180)가 작동하여 구동 회로부(170)의 동작을 정지할 수 있으므로, 단락현상에 따른 구동 회로부(170)의 손상을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 구동 회로부에서, 보호회로가 동작하는 모습을 보여주는 그래프이다. 도 4는, 압축기 제어부(150)로부터 노이즈 신호가 발생되었을 경우, 슈트방지 기능이 동작하는 모습을 보여준다.
상기 구동 회로부(170)에는, 상기 AC/DC 컨버터(110)로부터 V2(Vcc)의 전원을 공급받는다. 그리고, 상기 구동 회로부(170)는 상기 압축기 제어부(150)로부터 PWM 게이트 신호를 입력받아, 상기 압축기(200)의 동작을 제어하게 된다.
상기 구동 회로부(170)가 상기 압축기 제어부(150)로부터 PWM 게이트 신호를 입력받는 과정에서, 상기 압축기 제어부(150)로부터 입력된 PWM 게이트 신호(Hin,Lin)가 모두 "High"인 경우, 노이즈 신호가 발생된 것으로 인식된다.
상기 신호(Hin,Lin)가 모두 "High" 이면, 상기 보호회로(180)에는 보호기능 신호(Fo)가 발생되어, 슈트방지 기능이 수행된다. 상기 보호기능 신호(Fo)는 노이즈 발생구간에서, "Low" 상태로 인가된다.
상기 보호기능 신호(Fo)가 동작되면, 상기 보호회로(180)가 구동하여 각 게이트의 출력신호(Ho,Lo)가 "Low" 상태가 될 수 있다. 상기 출력신호(Ho,Lo)가 "Low" 상태가 되면, 상기 IGBT(190)에는 오프 신호가 인가된다.
그리고, 상기 IGBT(190)에 오프 신호가 인가됨으로써, 상기 압축기 제어부(150)로부터 입력된 PWM 게이트 신호와 관계없이, 상기 구동 회로부(170)의 동작이 오프될 수 있다. 결국, 구동 회로부(170)의 단락현상(Arm-short)를 방지하여 상기 구동 회로부(170)를 보호할 수 있게 된다.
100 : 냉장고 110 : AC/DC 컨버터
120 : 메인 제어부 150 : 압축기 제어부
160 : 온오프 스위치 170 : 구동 회로부
180 : 보호회로 190 : IGBT
200 : 압축기

Claims (11)

  1. 교류전원을 직류전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터;
    상기 AC/DC 컨버터로부터 직류전원을 공급받는 압축기 제어부;
    상기 압축기 제어부의 입력신호에 기초하여 압축기의 운전을 제어하며, 노이즈 신호에 의하여 구동 회로부의 비정상 작동을 방지하는 보호 회로 및 상기 보호회로에 의하여 온 또는 오프 동작이 이루어지는 스위칭 소자를 포함하는 구동 회로부;
    상기 압축기 제어부와 통신 가능하게 연결되며, 팬 또는 히터의 동작을 제어하는 메인 제어부; 및
    상기 AC/DC 컨버터로부터 상기 압축기 제어부로 상기 직류전원의 공급을 선택적으로 인가하는 스위치가 포함되며,
    상기 메인 제어부는, 상기 압축기가 운전될 때 상기 스위치에 온 신호를 인가하고 상기 압축기의 운전이 정지될 때 상기 스위치에 오프 신호를 인가하며,
    상기 AC/DC 컨버터로부터 상기 압축기 제어부로 공급되는 전원이 차단되어 상기 압축기 제어부가 오프될 때, 상기 압축기 제어부의 입력신호가 동시에 High 또는 Low 상태를 나타내는지 여부에 기초하여 노이즈 신호 발생여부를 감지하며,
    상기 노이즈 신호가 발생된 것으로 감지되면, 상기 보호 회로에는 보호기능 신호(Fo)가 인가되어, 상기 스위칭 소자를 오프시키는 냉장고.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기 제어부로부터 입력된 PWM 게이트 신호(Hin,Lin)이 모두 "High"상태이면, 상기 노이즈 신호가 입력된 것으로 인식되며,
    상기 보호기능 신호(Fo)는 상기 노이즈 신호의 발생구간에서, "Low" 상태로 인가되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호기능 신호가 인가되면, 상기 보호회로는 출력신호(Ho,Vo)를 상기 스위칭 소자에 인가하여, 상기 구동 회로부를 정지시키는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 AC/DC 컨버터에서 변환된 직류전원은 상기 압축기 제어부에 5V로 공급되고, 상기 구동 회로부에 15V로 공급되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  8. AC/DC 컨버터로부터 변환된 직류전원은 압축기 제어부 및 구동 회로부에 공급되어 압축기가 기동되는 단계;
    상기 압축기의 정지조건이 충족되어, 냉장고의 메인 제어부가 스위치에 오프 신호를 인가하는 단계;
    상기 AC/DC 컨버터로부터 상기 압축기 제어부로의 전원 공급이 차단되어 상기 압축기 제어부가 오프될 때, 상기 압축기 제어부의 입력신호의 상태에 따라 노이즈 신호가 발생되는지 여부가 인식되는 단계; 및
    상기 노이즈 신호가 발생되면, 상기 구동 회로부의 보호회로가 작동하여 상기 구동 회로부의 동작이 정지되는 단계가 포함되며,
    상기 압축기 제어부로부터 상기 구동 회로부에 입력되는 PWM 게이트 신호(Hin,Lin)가 모두 "High" 상태이면, 상기 노이즈 신호가 발생되는 것으로 인식되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동 회로부의 보호회로가 작동하면,
    상기 구동 회로부의 동작을 정지하여, 상기 구동 회로부에 Arm-Short 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동 회로부의 보호회로가 작동하면,
    상기 보호회로는 상기 구동 회로부의 IGBT(Insulated gate bipolar transistor)에 "Low" 상태의 출력신호(Ho,Lo)를 인가하여, 상기 구동 회로부의 동작을 정지하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.




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