KR102139529B1 - 전자밸브 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

전자밸브 제어장치 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

외부전원이 냉장고에 공급되면 충전되고 외부 전원이 입력되지 않으면 방전되는 캐패시터; 상기 냉장고에 공급된 외부전원 또는 상기 캐패시터로 부터 방전되는 전원이 입력되고, 상기 외부전원이 상기 냉장고에 공급되면 제1 방향으로 전원을 출력하고, 상기 외부전원이 상기 냉장고에 공급되지 않으면 제2 방향으로 전원을 출력하는 전원방향 전환회로; 및 상기 전원방향 전환회로에서 출력되는 전원을 인가받고 상기 전원의 방향이 제1 방향이면 잠그고 제2 방향이면 개방하는 전자밸브를 포함하는 전자밸브 제어장치는 정전시에도 냉장실 냉기 보존을 위해 개방되어야 하는 전자밸브를 작동시킬 수 있어 냉장실에 보관된 식품이 변질되는 것을 방지할 수 있다.

Description

전자밸브 제어장치 및 제어방법{Controller for Solenoid valve}
정전 대비용 시스템 가동을 위한 전자밸브를 제어장치 및 전자밸브 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 음식물 등을 냉동 또는 냉장보관하기 위해 온도에 따라 상변화 하는 작동유체를 이용하여 작동유체가 기화될 때 냉장고 내부의 열을 기화열로 흡수하여 냉장고 내부를 냉각시키며, 외부에서 액화하여 흡수한 열을 발산하는 작동을 반복적으로 수행하는 장치이다.
냉장고에서 사용중인 전형적인 구조는 압축기, 응축기, 팽창기 및 증발기로 구성된 냉각사이클을 작동유체가 순환하면서 냉장고 내부를 냉각시킨다. 본체의 후방 하부영역에 압축기가 배치되고 냉동실의 후벽에는 냉동실 내부의 공기와 열교환하는 증발기가 배치된다.
이와 같은 냉장고의 작동은 정상적으로 전원이 공급되어 압축기가 정상작동을 하는 경우에는 내부 온도가 유지되도록 지속적으로 냉기가 공급되기 때문에 문제되지 않으나, 정전이 되거나 압축기의 고장과 같이 냉각사이클에 문제가 생겨 냉각이 중단되는 경우 냉장고 내부의 온도가 상승하게 된다.
특히, 식품이 변질되기 쉬운 냉장실의 온도는 쉽게 상승하게 되어 음식물이 상하는 문제가 있어 정전에 대비하여 냉장실의 온도저하를 방지할 수 있는 기술이 요구되는 실정이다.
정전 대비용 시스템 가동을 위한 전자밸브를 정상적으로 외부전원이 공급시 상기 전자밸브를 잠그고 정전시에도 상기 전자밸브를 작동하여 개방시키는 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원 발명의 일측면에 따른 전자밸브 제어장치는 외부전원이 냉장고에 공급되면 충전되고 외부 전원이 입력되지 않으면 방전되는 캐패시터; 상기 냉장고에 공급된 외부전원 또는 상기 캐패시터로 부터 방전되는 전원이 입력되고, 상기 외부전원이 상기 냉장고에 공급되면 제1 방향으로 전원을 출력하고, 상기 외부전원이 상기 냉장고에 공급되지 않으면 제2 방향으로 전원을 출력하는 전원방향 전환회로; 및 상기 전원방향 전환회로에서 출력되는 전원을 인가받고 상기 전원의 방향이 제1 방향이면 잠그고 제2 방향이면 개방하는 전자밸브를 포함한다.
상기 전원방향 전환회로로부터 상기 전자밸브 사이의 전기적 연결 여부를 제어하는 전원인가장치를 더 포함하고, 상기 전자밸브는, 전원의 공급이 중단되면, 중단되기 이전의 개폐상태를 유지하는 래치밸브인 것을 특징으로 한다.
상기전원인가 장치는, 상기 냉장고에 공급된 외부전원을 시간을 지연시켜 출력하는 시간지연회로; 및 상기 시간지연회로에서 출력된 전원을 입력받으며, 상기 시간지연회로의 출력 전원이 입력되면 상기 전원방향 전환회로와 전자밸브 사이를 차단하고, 상기 시간지연회로의 출력 전원이 입력되지 않으면 상기 전원방향 전환회로와 상기 전자밸브 사이를 개방하는 전원차단회로를 포함할 수 있다.
상기 시간지연회로는, 상기 냉장고에 입력되는 외부 전원이 상기 전원차단회로에 공급되는 시간을 1초 내지 5초 지연시킬 수 있다.
상기 냉장고에 입력된 전원을 정류하여 DC전원으로 변환시켜 상기 캐패시터 및 상기 전원방향 전환회로에 공급하는 컨버터를 더 포함할 수 있다.
상기 전자밸브는 냉장고의 열사이펀의 순환유로에 설치될 수 있다.
상기 캐패시터는, 상기 시간지연회로의 지연 시간보다 긴 시간 방전이 지속될 수 있다.
본원발명의 다른 측면에 따른 공급되는 전원의 방향에 따라 개폐가 결정되는 전자밸브를 제어하는 방법에 있어서, 외부전원이 공급되면 상기 외부전원을 캐패시터에 충전하고, 전원방향 전환회로는 상기 외부전원을 제1 방향으로 상기 전자밸브에 공급하여 상기 전자밸브를 잠그는 단계를 포함하는 제1 작동 단계; 및 상기 외부전원이 공급되지 않으면 상기 캐패시터가 방전하고, 전원방향 전환회로는 상기 캐패시터에서 방전되는 전원을 제2 방향으로 상기 전자밸브에 공급하여 상기 전자밸브를 개방하는 단계를 포함하는 제2 작동 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 작동 단계는, 소정시간이 경과하면 상기 전원방향 전환회로로부터 상기 전자밸브에 공급되는 전원을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 소정시간은, 0.1초 이상 5초 이하의 범위에서 정해질 수 있다.
상기 캐패시터의 방전은, 상기 소정시간보다 긴 시간 동안 지속될 수 있다.
상기 전원방향 전환회로는, 코일전원이 인가되면 상기 제1 방향으로 전원을 출력되고, 상기 코일전원가 인가되지 않으면 상기 제2 방향으로 전원이 출력되는 것을 특징으로 하고, 상기 코일전원은 상기 외부전원이 공급될 때 상기 전원방향 전환회로에 인가될 수 있다.
본 발명의 전자밸브 제어장치 및 제어방법은, 정전시에도 마이컴이 없는 기계식 냉장고의 냉장실 냉기 보존을 위해 개방되어야 하는 전자밸브를 작동시킬 수 있어 냉장실에 보관된 식품이 변질되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 밸브의 잠금 또는 개방상태를 유지하기 위해 전원을 계속적으로 공급하지 않아도 되므로, 전력소모가 적고 밸브가 과열되지 않다.
도 1은 냉장고의 냉각사이클 및 열사이펀을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 전자밸브 제어장치를 도시한 도면.
도 3 및 4는 본 발명의 전자밸브를 도시한 도면.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 전자밸브의 제어장치의 작동상태를 도시한 도면.
도 8 및 도 9는 본 발명의 전자밸브의 제어방법을 도시한 도면.
이하에서는 전자밸브(130) 제어장치 및 그 제어방법 대해 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보도록 한다. 동일한 도면번호는 동일한 구성을 의미하며, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 냉장고의 냉각사이클(15) 및 열사이펀(20)을 도시한 개념도이다. 도 1에는 냉장고 본체(10)와 냉장고를 냉각시키는 냉각사이클(15) 및 열사이펀(20)이 도시되어 있다.
상기 냉장고 본체(10)는 격벽(13)을 사이에 두고 냉동실(11)과 냉장실(12)로 구분되며, 상기 냉장고 본체(10) 내부의 냉각을 위해 냉각사이클(15)을 구비한다.
상기 냉각사이클(15)은 압축기(17)를 이용하여 인위적으로 작동유체를 압축하며 응축기(18)에서 액체상태로 변화시킨다. 상기 액체상태로 변한 상기 작동유체를 팽창기(19) 및 증발기(16)에서 감압팽창을 통해 기체상태로 상변화시킴으로써 열교환이 이루어지고 그 결과 주변의 온도가 낮아진다.
이러한 냉각사이클(15)의 증발기(16)를 상기 냉동실(11)에 설치하여 상기 냉동실(11)을 냉각하고 그 냉기로 상기 냉장실(12)의 온도를 유지한다. 상기 냉각사이클(15)이 지속적으로 상기 냉장고 본체(10) 내부를 냉각하기 위해서는 상기 압축기(17)가 작동하도록 전원을 인가해야 하므로, 정전 시에는 상기 압축기(17)의 작동이 멈추게 되어 상기 냉장고 내부의 온도가 상승하게 된다.
전원공급이 중단되어 상기 냉각사이클(15)이 작동하지 못하는 상황에서 냉동실(11)에는 상변화 물질과 같은 냉기를 저장하는 소재를 구비하여 미리 저장해둔 냉기를 이용하여 온도가 상승하는 것을 막을 수 있다.
그러나, 냉장실(12)의 경우 온도가 냉동실(11)에 비해 상대적으로 높아 상기와 같은 상변화 물질을 이용하기 어려워 온도가 쉽게 상승하게 된다. 상기 냉동실(11)의 냉기를 이용하여 상기 냉장실(12)의 온도 저하를 최소화하기 위해 열사이펀(20)을 이용할 수 있다.
열사이펀(thermosiphon, 20)이란 온도에 따라 상이 변화하며 열을 흡수하고 방출하는 냉매를 이용하며, 중력에 의해 냉기를 흡수한 냉매가 아래로 내려와 기체상태로 변화하는 원리로 상부의 냉기를 하부로 전달한다. 즉, 열사이펀은 냉매의 상변화 원리를 이용하여 별도의 전기적 에너지 없이 열을 전달하는 장치이다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 열사이펀(20)의 일부는 상기 냉장실(12)에 위치하고 일부는 상기 냉동실(11)에 위치하며 상기 냉동실(11)과 상기 냉장실(12) 사이를 순환하는 냉매를 통해 열을 교환한다. 상기 열사이펀(20)은 응축부(21), 증발부(22), 제1 연결관(24) 및 제2 연결관(25)을 포함한다.
상기 응축부(21)는 냉동실(11)에 위치하며 상기 냉매가 액화되어 냉기를 흡수한다. 증발부(22)는 상기 냉장실(12)에 위치하며 상기 냉매가 기화하는 상기 증발부의 출구 및 상기 응측관의 입구를 연결한다.
상기 제1 연결관(24)은 상기 증발부(22)로부터 상기 응축부(21)로 상기 냉매가 이동하도록 안내하며, 상기 제2 연결관(23)은 상기 응측부의 출구과 상기 증발부의 입구를 연결하여 상기 응축부(21)로부터 상기 증발부(22)로 상기 냉매가 이동하도록 안내한다.
상기 열사이펀(20)은 상기 냉장고가 정상적으로 작동할 때에는 그 내부의 냉매가 유동하지 않고 냉동실에 위치하여 열을 방출하고 냉기를 보존해야 하므로, 열사이펀의 순환 구조에 밸브(29)를 구비하여 상기 냉매의 순환을 막는다. 상기 밸브(29)는 상기 열사이펀(20)의 어디에 위치해도 상기 냉매의 순환을 막을 수 있다. 다만, 냉매가 냉동실에 액화되어 머무르도록 하기 위해서는 1에 도시된 바와 같이 제2 연결관(23)에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 밸브(29)는 바이메탈 등을 이용하여 기계적으로 작동하는 방법도 이용가능하나, 상기 냉장고의 신뢰성을 위해서 전자적으로 작동하는 전자밸브(130)가 이용되는 것이 바람직하다.
상기 전자밸브(130)는 유량을 제어하는 온오프 동작이 전자적으로 이루어지는 것으로 전자 코일 속의 가동철심이 위치하는 구조이다. 코일에 전류가 인가되면, 자기장이 형성되고, 자기장에 의해 상기 가동철심이 움직여 전자밸브(130)를 개폐함으로써 유량을 제어한다.
다만, 전자밸브(130)는 전원이 공급되야 작동하므로 전원이 공급될 때 닫는 작동은 가능하나 정전시와 같이 전원의 공급이 중단되었을 때 개방하는 동작이 문제된다. 정전시에 냉장실(12)의 온도 유지를 위해 상기 열사이펀(20)의 냉매가 순환되도록 상기 전자밸브(130)가 개방되어야한다. 본원발명은 정전시에도 전자밸브(130)에 전원을 공급할 수 있는 제어장치 및 제어방법을 제공한다.
도 2는 본 발명의 전자밸브(130) 제어장치의 일 실시예를 도시한 것으로, 캐패시터(110), 전원방향 전환회로(120), 전자밸브(130), 시간지연회로(140) 및 전원차단회로(150)가 개시되어 있다.
캐패시터(110)(capacitor)는 두 도체 사이의 공간에 전기장을 모으는 장치이다. 두 개의 도체판과 그 사이에 절연체가 개재되며 각 판의 표면과 절연체의 경계부분에 전하가 비축된다. 상기 캐패시터(110)의 용량이 클 수록 많은 전하를 비축할 수 있으며, 캐패시터(110)의 용량은 양표면에 모이는 전하량은 상기 판의 크기에 비례하고 거리에 반비례한다.
본 발명의 캐패시터(110)는 정상적으로 외부전원이 입력될 때 전하를 비축하였다가, 정전시 비축된 전하를 방출하여 필요한 전원을 공급하는 역할을 한다. 캐패시터(110)는 냉장고 전체를 가동시킬 정도의 에너지를 비축하기 어렵고, 용량이 커질수록 캐패시터(110)의 가격이 상승하여 전체 비용이 증가하므로 최소한의 에너지를 공급할 수 있는 용량을 이용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 캐패시터(110)에 직류전원이 공급되야 하므로 외부전원이 교류인 경우 정류해야할 필요가 있다. 정류기는 다이오드를 이용하여 한 방향으로만 전류가 흐르도록 구성된 회로로서, 양과 음으로 변화하는 교류전류를 한가지 방향만 갖는 직류전류로 변환시키는 소자나 장치이다. 정류기(160)는 도면에 도시된 형상에 한정되지 아니하고 교류를 직류전원으로 변환하는 기능을 하는 다양한 형상으로 구성 가능하다.
전자밸브(130)는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)라고도 하며, 상술한 바와 같이 전자 코일 속의 가동철심이 위치하며, 코일에 전류가 인가되면 자기장이 형성되고 자기장에 의해 상기 가동철심이 움직여 전자밸브(130)를 개폐함으로써 유량을 제어한다.
상기 전자밸브(130)는 단순히 일 방향으로 흐르는 유로를 열고 닫는 2방향 밸브도 있으나, 여러 방향의 유체 흐름을 조절하기 위해 3방향 밸브 및 4방향 밸브도 있다.
본 발명에서 일 방향으로의 유체 흐름을 제어하는 것으로 2방향 밸브를 이용할 수 있으며, 3방향 밸브를 이용할 수도 있다. 3방향 밸브를 이용하는 경우 한쪽 방향의 유로는 필요 없으므로 실제 제품에서는 막혀진 것으로 출시된다. 다만, 3방향 밸브를 이용하면 상기 열사이펀에 냉매를 주입구로 이용 가능하다.
상술한 바와 같이 전자밸브(130)는 전원이 인가되어야 작동이 가능하며, 일반적으로 전원이 입력되면 열림 또는 닫힘 상태 상태를 유지하다가 전원이 인가되지 않으면, 상기 상태를 유지하는 힘이 사라지면서 반대로 닫힘 또는 열림 상태로 변화한다. 이러한 전자밸브(130)는 특정 상태를 유지하기 위해 전원이 계속 인가되어야하므로, 전원이 인가되지 않을 때 상태가 상대적으로 장시간인 장치에 적합하다.
예를 들면 짧은 시간만 개방되는 경우에는 개방상태를 유지하기 위해 전원이 필요한 타입의 밸브를 이용하고, 반대로 평소에 개방되어 있다가 짧은 시간 폐쇄하는 경우에는 폐쇄를 위해 전원이 필요한 밸브를 이용할 수 있다.
본원 발명에서는 열사이펀(20)은 정전시에만 이용되므로 전자밸브(130)는 평소에는 닫혀있다가 정전시에만 개방되어야 한다. 그러나, 정전시에는 외부전원이 공급되지 않으므로 개방상태를 유지하기 어려우며, 반대로 평소에 닫혀있는 상태를 유지하기 위해 계속 전원을 전자밸브(130)에 공급해야한다면 에너지가 소모되는 커지는 문제가 있다.
따라서, 본원발명에서 전자밸브(130)는 개방/폐쇄 상태를 변화하는 순간에만 전원이 인가되고 전원이 인가되지 않으면 영구자석에 의해 그 상태를 유지하는 래치밸브를 이용할 수 있다. 도 3 및 도 4는 래치밸브 타입의 전자밸브(130)를 도시한 것으로 이러한 전자밸브(130)는 전원을 적게 사용하고 계속 전원이 인가되지 않아도 되므로 상기 전자밸브(130)가 과열되는 문제가 해소된다.
상기 전자밸브(130)는 유체 유입구(133), 유체 유출구(134), 솔레노이드 코일(136), 전원 입력부(131, 132), 무빙코어(137) 및 상기 무빙코어(137)의 주변에 배치되는 영구자석(135)로 구성된다.
상기 솔레노이드 코일(136)에 전기를 공급하면 자기장이 형성되고 상기 솔레노이드 코일(136)에 공급되는 전원의 방향에 따라 상기 자기장의 방향이 변화한다. 상기 솔레노이드 코일(136)에 의해 형성된 자기력은 상기 영구자석에 의한 자기력보다 강해 상기 무빙코어(137)를 움직인다.
상기 무빙코어(137)는 강자성체로 이루어져 있어 상기 무빙코어(137) 주변의 자기장에 의해 자화된다. 도 3에서와 같이 제1 전원 입력부(131)에 (+)가 인가되고 제2 전원 입력부(132)에(-)가 인가되면, 상기 무빙코어(137)는 아래에서 위쪽으로 힘을 받아 상측으로 이동한다. 상측으로 이동한 무빙코어(137)는 상기 유체 유출구(134)를 개방하여 상기 유체 유입구(133)으로 유입된 유체가 상기 유체 유출구(134)로 배출된다. 즉 개방 상태가 된다.
영구자석(135)은 내측(135a)과 외측(136b)이 다른 극성을 갖는 것을 특징으로 하며, 전원이 차단되더라도 상기 무빙코어(137)의 주변에 배치된 영구자석의 자력에 의해 상기 무빙코어(137)는 개방된 상태가 유지된다.
도 4는 상기 래치밸브(130)가 개방된 상태를 도시한 것으로, 도 3와 반대방향의 전원이 상기 전원 입력부(131, 132)로 인가되면 상기 도 3과 반대방향의 자기장이 형성되고 상기 무빙코어(137)는 아래쪽 방향으로 이동하여 상기 유체 유출구(134)를 폐쇄한다.
상기 전자밸브(130)는 잠금상태가되며, 무빙코어(137)는 상기 도 3에서와 반대방향으로 자화되어 상기 솔레노이드 코일(136)에 전원이 인가되지 않더라도 상기 영구자석(135)에 의해 닫힘 상태가 유지된다.
상기 무빙코어(137)는 상기 유체 유출구(134)를 샘 없이 폐쇄하기 위해 단부(137b)에 고무와 같은 탄성소재를 구비하여 상기 유체 유출구(134)를 밀폐할 수 있다.
상술한 바와 같이 본원 발명의 전자밸브(130)는 전원이 입력되는 방향에 따라 개폐여부가 달라진다. 도 5에 도시된 바와 같이 제1 전원 입력부(131)에 (-)가 입력되고 제2 전원 입력부(132)에 (+)가 입력될 때 전자밸브(130)가 닫히고, 반대로 도 7에 도시된 바와 같이 제1 전원 입력부(131)에 (+)가 입력되고 제2 전원 입력부(132)에 (-)가 입력되면 전자밸브(130)가 개방된다. 도 6은 상기 전자밸브(130)가 닫히 후에 전원이 인가되지 않은 상태를 도시한 것으로 전자밸브(130)는 닫혀있는 상태를 유지한다.
본원발명의 전자밸브(130)의 개폐를 위해서는 상기 전자밸브(130)의 제1 전원 입력부(131)와 제2 전원 입력부(132)에 입력되는 전원의 방향을 바꿔 줄 수 있어야 한다. 상기 전자밸브(130)로 입력되는 전원의 방향을 변환시켜 주는 것이 전원방향 전환회로(120)이다.
전원방향 전환회로(120)는 상기 냉장고에 공급된 외부전원 또는 상기 캐패시터(110)로부터 방전되는 전원이 입력되고, 이를 제1 방향 또는 제2 방향으로 출력하는 것을 특징으로 한다. 상기 제1 방향 또는 제2 방향으로 출력을 위해 신호가 입력되며, 신호에 따라 연결상태가 변화하면서 전류의 방향이 바뀐다.
전원방향 전환회로(120)로서 전자석을 이용하여 회로의 연결상태를 변화시켜 전류의 흐름을 제어하는 릴레이를 이용할 수 있다. 본원발명은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 외부전원 또는 상기 캐패시터(110)와 연결된 한 쌍의 단자(121, 122)와 상기 전자밸브(130)와 연결된 한 쌍의 단자(123, 124) 그리고 신호입력부(125)를 포함한다.
상기 전원방향 전환회로(120)는 상기 신호 입력부(125)에 신호가 입력되는지 여부에 따라 출력되는 전원의 방향이 제1 방향 또는 제2 방향으로 바뀐다.
도면상으로는 제 1방향은 제1 단자(121)에 (+), 제2 단자(122)에 (-)가 입력되면 제3 단자(123)에 (-)가 제4 단자(124)에 (+)가 출력되는 것으로 정하고, 제 2방향은 제1 단자(121)에 (+), 제2 단자(122)에 (-)가 입력되면 제3 단자(123)에 (+)가 제4 단자(124)에 (-)가 출력되는 것으로 정한다. 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 상기 전자밸브(130)와의 연결상태에 따라 반대로 정해질 수도 있다.
본원 발명의 전원방향 전환회로(120)는 신호 입력부(125)에 신호가 입력되면 제1 방향으로 전류가 흐르고 신호가 입력되지 않으면 제2 방향으로 전류가 흐른다. 도 5는 제1 방향으로 전류가 흐르는 상태의 전원방향 전환회로(120)를 도시한 것이고, 도 7은 제2 방향으로 전류가 흐르는 상태의 전원방향 전환회로(120)를 도시한 것이다.
도 5는 외부전원이 공급되지 않다가 외부전원이 공급되는 순간의 작동 상태를 나타낸 것이다. 먼저 외부전원이 냉장고에 공급되면, 상기 제1 단자(121)와 상기 제2 단자(122)를 통해 외부전원이 입력된다. 이때 외부전원이 교류이면 상기 정류기(160)에 의해 직류로 정류되어 입력된다.
상기 신호 입력부(125)는 신호의 입력에 따라 스위치(126, 127)를 움직인다. 본원 발명의 상기 신호 입력부(125)는 코일을 구비하며, 상기 신호 입력부(125)에 전원이 인가되면 신호가 입력된 것이다. 상기 신호 입력부(125)에 신호가 입력되면 코일에 전류가 흐르면서 자기장이 형성되어 상기 스위치(126, 127)가 움직인다.
상기 신호 입력부(125)는 외부전원과 연결되어 상기 외부전원을 신호로 인식한다. 즉, 외부전원이 냉장고에 공급되면 상기 신호 입력부(125)에 전원이 인가되고 상기 신호 입력부(125)의 코일에 전류가 흐르게되어 도 5에 도시된 바와 같이 스위치의 연결상태가 변화한다. 제1 단자(121a)와 제4 단자(124)가 연결되고 제2 단자(122a)와 제3 단자(123)가 연결된다.
따라서, 외부전원이 공급되는 경우, 상기 전원방향 전환회로(120)에 입력되는 전원은 제1 단자(121)가 (+), 제2 단자(122)가 (-)이며 상기 신호 입력부(125)에 신호가 입력되므로, 상기 제3 단자(123)가 (-)가 상기 제4 단자(124)가 (+)가 된다. 즉, 전류가 제1 방향으로 흐르게 된다. 상기 전자밸브(130)에 가해지는 전원은 상기 전자밸브(130)의 제1 전원입력부(131)가 (+), 제2 전원 입력부(132)가 (-)로 된다.
도 7은 외부전원이 공급되지 않을 때, 즉 정전이 되었을 때의 전자밸브(130) 제어장치의 동작상태에 대한 도면이다. 외부전원이 공급되지 않으므로, 상기 캐패시터(110)에 충전된 전하가 방전되면서 상기 전원방향 전환회로(120)로 공급된다.
외부전원 공급부(100)와 연결된 상기 신호 입력부(125)는 상기 외부전원이 공급되지 않으므로 상기 신호가 인가되지 않는다. 따라서, 스위치는 도 7에 도시된 바와 같이 제1 단자(121b)와 제3 단자(123)가 연결되고, 제 2 단자(122b)와 제4 단자가 연결(124)된다.
상기 캐패시터(110)에 의해 상기 전원방향 전환회로(120)에 입력되는 전원의 방향은 제1 단자(121)가 (+)이고 제2 단자(122)가 (-)이므로, 제3 단자(123)가 (+)이고 제4 단자(124)가 (-)이다. 상기 전자밸브(130)에 인가되는 전원의 방향이 도 5의 경우와 반대로 제2 방향이 된다. 따라서, 상기 전자밸브(130)의 제1 전원 입력부(131)가 (+), 제2 전원 입력부(132)가 (-)로 된다.
상기 전자밸브(130)에 전원이 계속 공급되는 경우 상기 전자밸브(130)가 발열하게 되므로 상기 전자밸브(130)의 개방 또는 폐쇄 동작이 완료되면 더 이상 전원이 공급되지 않도록 전원을 차단할 필요가 있다. 전원을 차단함으로써, 상기 전자밸브(130)가 과열되는 것을 방지할 수 있고 전력 소모를 방지할 수 있다.
따라서 상기 전자밸브(130)에 전원의 인가 여부를 제어하는 전원인가장치를 더 구비할 수 있다. 상기 전원인가장치는 전원차단회로(150)와 시간지연회로(140)로 구성된다.
상기 전원차단회로(150)는 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이에 개재되어 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이를 연결 또는 차단한다. 상기 전원방향 전환회로(120)를 연결 또는 차단은 상기 신호 입력부(153)에 신호가 입력되는지 여부에 따라 결정된다.
상기 신호 입력부(153)에 신호가 입력되지 않으면, 상기 스위치는 제1 단자(151)과 제2 단자(152) 사이의 연결을 끊어 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이를 차단하며, 이러한 전원차단회로(150)의 상태는 도 5에 도시되어 있다.
상기 신호 입력부(153)에 신호가 입력되면, 상기 스위치는 제1 단자(151)과 제2 단자(152)를 연결하여 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이를 연결하며, 이러한 전원차단회로(150)의 상태는 도 6에 도시되어 있다.
상기 신호 입력부(153)로 입력되는 신호는 시간지연회로(140)로부터 소정 시간 지연되어 공급되는 전원이다. 상기 시간지연회로(140)는 상기 냉장고에 공급된 외부전원을 시간을 지연시켜 출력한다. 상기 지연 시간은 상기 전자밸브(130)의 개폐가 완료되기에 충분한 시간으로 0.1초 내지 5초 범위에서 설정할 수 있다.
즉, 도 5에서와 같이 외부전원이 공급되기 시작된 때에는 시간지연회로(140)에 의해 상기 전원차단회로(150)의 신호 입력부(153)에 신호가 입력되지 않은 상태이어서, 상기 전원차단회로(150)는 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이를 연결한다.
그러나, 소정 시간이 경과한 후에는 상기 시간지연회로(140)에서도 전원이 출력되어 상기 전원차단회로(150)의 신호 입력부(153)로 신호가 입력된다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 전원차단회로(150)의 스위치가 열리면서 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이의 연결을 끊는다. 따라서 상기 전자밸브(130)가 잠긴 다음 소정 시간 경과 후에 상기 전자밸브(130)로는 전원이 인가되지 않게 되어 발열되는 것을 막을 수 있다.
도 6에서와 같이 외부전원이 공급되지 않는 경우 상기 시간지연회로(140)에서도 더 이상 상기 전원차단회로(150)의 신호 입력부(153)로 신호를 인가하지 못하게 되어 상기 전원차단회로(150)의 스위치(154)는 닫히게 된다. 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이가 연결되면서 상기 전자밸브(130)에 전원이 공급되어 상기 전자밸브(130)가 개방된다.
다음으로, 본 발명의 다른 측면에 따른 전자밸브(130) 제어방법에 대해 도 8 및 도 9의 순서도를 따라 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하도록 한다.
도 8은 외부전원이 공급될 때에 본원 발명의 전자밸브(130) 제어방법을 나타낸 순서도이고, 도 9은 외부전원이 공급되지 않을 때에 본원 발명의 전자밸브(130) 제어방법을 나타낸 순서도이다.
먼저 외부전원이 공급될 때 상기 전자밸브(130)가 어떻게 제어되는지 살펴본다. 외부전원이 공급되면(S10), 캐패시터(110)가 충전되고(S15) 전원방향 전환회로(120)에 외부전원이 인가된다(S20). 외부전원이 인가되면, 상기 전원방향 전환회로(120)의 신호 입력부(125)에 신호가 입력되어 상기 전원방향 전환회로(120)는 도 5와 같이 제1 단자(121a)와 제4 단자(124)가 연결되고 제2 단자(122a)와 제3 단자(123)이 연결된다. 따라서, 제3 단자(123)는 제2 단자(122a)와 전위가 같아 (-)가 되고 제4 단자(124)는 제1 단자(121a)와 전위가 같아 (+)가 된다.
상기 전자밸브(130)의 전원은 제1 전원 입력부(131)에 (-)가 입력되고 제2 전원 입력부(132)에 (+)가 입력되어 전원밸브가 잠금상태가 된다(S25).
또한 외부전원이 공급되면 시간지연회로(140)에도 전원이 공급되며, 시간지연회로(140)는 소정시간 경과 후에 전원을 출력한다. 지속적으로 외부전원이 공급되는 경우에는 일반 일반회로와 차이가 없으나, 외부전원이 공급되기 시작한 시점에서는 외부전원과 직접연결된 경우보다 소정시간 지연되어 전원이 공급된다. 상기 지연 시간은 상기 전자밸브(130)의 개폐가 완료되기에 충분한 시간으로 0.1초 내지 5초 범위에서 설정할 수 있다.
전원차단회로(150)의 신호 입력부(153)은 상기 시간지연회로(140)와 연결되어 소정시간 경과한 후에 상기 전원차단회로(150)에 신호가 입력된다.
도 5는 외부전원이 입력된 직후의 상태로 상기 전원차단회로(150)의 신호 입력부(153)에 전원이 인가되지 않은 상태이다. 상기 신호 입력부(153)에 전원이 인가되지 않은 경우에는 상기 전원차단회로(150)의 제1 단자(151)과 제2 단자(152) 사이가 연결된다.
도 6은 외부전원이 입력된 후 소정시간 경과한 상태를 도시한 것으로 상기 시간지연회로(140)를 상기 외부전원이 통과하여 상기 전원차단회로(150)의 신호 입력부(153)에 인가된다(S30). 상기 전원차단회로(150)의 스위치(154)는 개방되어 상기 제1 단자(151)과 제2 단자(152) 사이의 연결을 끊는다.
즉, 소정시간이 경과하면 도 6과 같이 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이의 연결이 끊어져서 상기 전자밸브(130)에 전원공급이 중단된다(S35). 상기 전자밸브(130)는 전원 공급이 중단되면 잠금/개방 상태가 고정되므로, 상기 (S25)에서 잠겨진 전자밸브(130)의 잠금상태를 유지한다(S37).
다음으로, 도 9를 참조하여 정전 등과 같은 상황에서 외부전원이 공급되지 않을 때 전자밸브(130) 제어방법에 대해 살펴보도록 한다. 먼저 외부전원의 공급이 차단되면(S60), 상기 캐패시터(110)에 공급되는 전원이 없게 되어 충전된 전하를 방전한다(S65). 즉, 상기 캐패시터(110)가 새로운 전원 공급원이 되며, 상기 전원방향 전환회로(120)의 제1 단자(121)와 제2 단자(122)로 공급되는 전원의 방향은 상기 외부전원이 입력될때와 동일하게 제1 단자(121)가 (+) 제2 단자(122)가 (-)가 된다.
다만 상기 캐패시터(110)의 용량은 제한적이므로 상기 전자밸브(130)를 개방하는 데 필요한 에너지만 공급하고 충전된 전하가 방전되면 더 이상 전원이 공급되지 않는다.
상기 외부전원의 공급이 중단되면 상기 전원방향 전환회로(120)의 신호 입력부(125)에 신호도 입력되지 않는다(S70). 상기 전원방향 전환회로(120)의 스위치는 도 6의 상태에서 도 7과 같이 제1 단자(121b)와 제3 단자(123)가 연결되고 제2 단자(1222b)와 제4 단자(124)가 연결된다.
상기 전원차단회로(150)도 상기 외부전원의 공급이 중단되면의 신호 입력부(153)로 신호가 입력되지 않는다. 다만, 시간지연회로(140)로부터 소정시간 지연되어 신호가 입력되므로 소정시간 경과한 후에 상기 전원차단회로(150)의 스위치가 도 6에서 도 7과같이 변화될 수 있다. 정전이 되는 즉시 상기 전자밸브(130)가 개방되어야 하는 것은 아니며, 소정 시간 지연되더라도 정전시 상기 냉장고 내부 온도 유지에 큰 영향을 미치지 않는다.
즉, 상기 전원방향 전환회로(120)에 신호가 입력된 이후 소정시간 경과한 후에 상기 전원차단회로(150)에 신호가 입력되어 상기 전원방향 전환회로(120)에서 방향이 바뀐 전원이 상기 전자밸브(130)에 인가된다. 이때, 상기 전자밸브(130)로 인가되는 전원의 방향이 도 5와 반대로 제1 단자(131)에 (+)가 인가되고 제2 단자(132)에 (-)가 인가되어 상기 전자밸브(130)는 개방된다(S80).
상술한 바와 같이 상기 캐패시터(110)의 용량은 제한되어 있어 충전되어 있던 전하가 다 방전되면 상기 전자밸브(130)에 더 이상 전원이 공급되지 않으며(S90) 상기 전자밸브(130)는 개방상태를 유지하게된다(S95). 이때, 상기 캐패시터(110)로 부터 상기 전자밸브(130)에 공급되는 전원은 상기 시간지연회로(140)에서 설정된 지연시간 이후부터 공급되므로 상기 시간지연회로(140)에서 지연되는 시간보다 더 긴 것이 바람직다. 상기 캐패시터(110)의 방전시간을 고려하여 본원 발명에 이용되는 상기 캐패시터(110)의 용량을 결정할 수 있다.
이처럼 본 발명은 전술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.
10: 냉장고 본체 11: 냉동실
12: 냉장실 13: 격벽
15: 냉각사이클 16: 증발기
17: 압축기 18: 응축기
19: 팽창기
20: 열사이펀 21: 응축부
22: 증발부 29: 밸브
100: 외부전원 공급부 110: 캐패시터
120: 전원방향 전환회로 130: 전자밸브
140: 시간지연회로 150: 전원차단회로

Claims (12)

  1. 압축기, 응축기, 팽창기 및 증발기로 구성되고 외부 전원이 공급되면 상기 압축기를 이용하여 작동 유체를 압축하는 냉각사이클;
    외부 전원이 냉장고에 공급되지 않는 정전 시에 냉동실의 냉기를 이용하여 냉장실의 온도 저하를 늦추는 열 사이펀;
    외부전원이 냉장고에 공급되면 충전되고 외부 전원이 냉장고에 공급되지 않으면 방전되는 캐패시터;
    상기 냉장고에 공급된 외부전원 또는 상기 캐패시터로 부터 방전되는 전원이 입력되고, 상기 외부전원이 상기 냉장고에 공급되면 제1 방향으로 전원을 출력하고, 상기 외부전원이 상기 냉장고에 공급되지 않으면 제2 방향으로 전원을 출력하는 전원방향 전환회로; 및
    상기 전원방향 전환회로에서 출력되는 전원을 인가받고 상기 전원의 방향이 제1 방향이면 잠그고 제2 방향이면 개방하는 전자밸브를 포함하고,
    상기 전자밸브는 상기 열 사이펀을 순환하는 냉매의 유로를 개폐하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원방향 전환회로로부터 상기 전자밸브 사이의 전기적 연결 여부를 제어하는 전원인가장치를 더 포함하고,
    상기 전자밸브는,
    전원의 공급이 중단되면, 중단되기 이전의 개폐상태를 유지하는 래치밸브인 것을 특징으로 하는 냉장고.
  3. 제2항에 있어서,
    상기전원인가 장치는,
    상기 냉장고에 공급된 외부전원을 시간을 지연시켜 출력하는 시간지연회로; 및
    상기 시간지연회로에서 출력된 전원을 입력받으며, 상기 시간지연회로의 출력 전원이 입력되면 상기 전원방향 전환회로와 전자밸브 사이를 차단하고, 상기 시간지연회로의 출력 전원이 입력되지 않으면 상기 전원방향 전환회로와 상기 전자밸브 사이를 개방하는 전원차단회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시간지연회로는,
    상기 냉장고에 입력되는 외부 전원이 상기 전원차단회로에 공급되는 시간을 0.1초 내지 5초 지연시키는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉장고에 입력된 전원을 정류하여 DC전원으로 변환시켜 상기 캐패시터 및 상기 전원방향 전환회로에 공급하는 컨버터를 더 포함하는 냉장고.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전자밸브는,
    상기 열 사이펀의 순환유로에 설치된 것을 특징으로 하는 냉장고.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 캐패시터는,
    상기 시간지연회로의 지연 시간보다 긴 시간 방전이 지속되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
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