KR102206097B1 - 냉장고 및 냉장고의 제상 운전 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 팬 제상 운전을 통해 증발기의 온도를 조절할 수 있는 냉장고 및 냉장고의 제상 운전 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고는 냉장실 및 상기 냉장실과 분리되는 냉동실이 구비되는 본체, 상기 냉동실의 일측에 형성된 냉기 생성실에 구비되어 냉기를 생성하는 증발기, 상기 냉기 생성실에 구비되어 상기 증발기에서 생성되는 냉기를 상기 냉동실로 공급하는 송풍팬, 상기 냉장실의 일측에 구비되어 상기 상기 증발기에서 생성되는 냉기를 상기 냉장실로 공급하는 냉기 덕트, 상기 냉기 덕트를 개폐하는 댐퍼 및 압축기의 구동이 정지된 상태에서 상기 냉동실 및 상기 증발기의 온도에 기초하여 상기 송풍팬의 구동을 제어하고, 상기 송풍팬이 구동 중일 때 상기 냉동실 및 상기 냉장실의 온도에 기초하여 상기 댐퍼의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉장고 및 냉장고의 제상 운전 제어 방법{REFRIGERATOR AND METHOD FOR CONTROLLING DEFROSTING OF THE SAME}
본 발명은 팬 제상 운전을 통해 증발기의 온도를 조절할 수 있는 냉장고 및 냉장고의 제상 운전 제어 방법에 관한 것이다.
냉장고는 냉동 또는 냉장 사이클을 반복하면서 냉동실 또는 냉장실을 특정 온도로 냉각시켜 음식물을 일정 기간 동안 신선하게 보관하는 장치이다. 일반적으로 냉장고는 저장 공간을 형성하는 본체와 저장 공간을 개폐하는 도어를 구비하며, 저장 공간 내에는 음식 등의 저장물이 저장된다.
저장 공간 내부의 온도를 낮추기 위해 냉장고에는 증발기가 구비된다. 증발기는 냉각관을 유동하는 냉매의 순환에 의해 생성되는 냉기를 저장 공간 내부로 공급한다. 보다 구체적으로, 저압, 저온의 냉매는 증발기 내부에서 증발하면서 주위의 열을 흡수하여 냉기를 생성하고, 증발기는 생성된 냉기를 저장 공간 내부로 공급한다.
이와 같이 냉매가 증발할 때, 고외에서 고내로 유입되는 수증기 또는 고내에 저장된 음식물에 포함된 수분이 증발하여 발생한 수증기는 온도차에 의해 낮은 온도의 증발기 표면에서 응결된다. 증발기의 표면에 응결되는 성에는 열 교환 효율을 저하시켜 냉장고의 냉각 효율을 저하시키고 소비전력을 증가시킨다. 이를 해결하기 위해 증발기 표면에 응결된 성에를 제거하기 위한 제상 운전이 냉장고에 적용되고 있다.
종래에는 증발기 주변에서 응결되는 성에를 제거하기 위해 일정한 제상 운전 조건이 만족될 경우, 제상 히터의 구동을 통해 제상 운전이 수행된다. 제상 운전이 시작되면 제상 히터로부터 방출되는 열에 의해 증발기 표면에 응결된 성에가 녹게 된다.
이와 같은 제상 운전이 수행되는 동안에는 저장 공간에 대한 냉각을 수행할 수 없으므로 저장 공간의 온도가 상승하게 되고, 이에 따라 저장 공간의 온도 품질이 저하되므로 저장된 음식물이 부패할 가능성이 높아진다. 또한, 제상 운전에 따른 온도 상승 폭이 커질수록 제상 운전의 종료 이후 저장 공간 내부의 온도를 다시 낮추는데 많은 시간과 전력이 소모된다.
한편, 전술한 제상 운전에서 제상 히터에 의해 소비되는 전력량은 냉장고 전체 소비 전력량의 약 10%에 달하며, 제상 히터의 구동 시간이 길어질수록 소비전력이 급격하게 상승하게 된다.
이에 따라, 제상 히터의 구동 시간을 줄이는 동시에 저장 공간의 온도 품질 저하를 방지할 수 있는 제상 운전 방법이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 제상 히터를 통한 제상 운전 이전에 팬 제상 운전을 통해 증발기의 온도를 조절할 수 있는 냉장고 및 냉장고의 제상 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 팬 제상 운전 구간에서 댐퍼의 개폐를 고내 온도에 따라 능동적으로 제어할 수 있는 냉장고 및 냉장고의 제상 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 압축기의 구동이 정지된 상태에서 증발기의 온도가 팬 제상 요구 온도 미만이면 송풍팬을 구동시킴으로써 제상 히터를 통한 제상 운전 이전에 팬 제상 운전을 통해 증발기의 온도를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명은 송풍팬이 구동 중일 때, 냉동실 및 냉장실 온도에 따른 구동 조건이 정의된 제어맵을 참조하여 댐퍼의 구동을 제어함으로써, 팬 제상 운전 구간에서 댐퍼의 개폐를 고내 온도에 따라 능동적으로 제어할 수 있다.
본 발명은 제상 히터를 통한 제상 운전 이전에 팬 제상 운전을 통해 증발기의 온도를 조절함으로써, 제상에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고, 제상 히터의 구동 시간 단축에 따라 소비전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 팬 제상 운전 구간에서 댐퍼의 개폐를 고내 온도에 따라 능동적으로 제어함으로써, 댐퍼의 구동 상태를 고정 제어하는 경우에 비해 증발기의 온도를 더 높게 상승시킬 수 있을 뿐만 아니라, 댐퍼의 구동 상태를 고정 제어함에 따라 발생하는 역기능을 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 측단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고에 구비되는 제어부 및 제어부와 연결되는 각 모듈을 도시한 도면.
도 3은 팬 제상 운전 조건의 만족 여부를 판단하는 과정을 도시한 순서도.
도 4는 냉장고의 운전 조건에 따른 제상히터, 압축기, 송풍팬 및 댐퍼의 구동 상태를 도시한 도면.
도 5 및 도 6은 각각 팬 제상 운전 시 댐퍼의 개폐 여부에 따른 고내 온도를 도시한 그래프.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어맵을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고 제상 운전 제어 방법을 도시한 순서도.
도 9는 팬 제상 운전 시 제어맵을 이용하여 송풍팬 및 댐퍼의 구동을 제어하는 과정을 도시한 순서도.
도 10a 내지 도 10c는 팬 제상 구간에서 댐퍼의 개폐 여부에 따른 증발기의 온도 변화를 측정한 그래프.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 제상 운전이 수행되기 전, 팬 제상 운전을 통해 증발기의 온도를 조절할 수 있는 냉장고 및 냉장고의 제상 운전 제어 방법에 관한 것이다.
먼저, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고를 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 측단면도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고에 구비되는 제어부 및 제어부와 연결되는 각 모듈을 도시한 도면이다.
도 3은 팬 제상 운전 조건의 만족 여부를 판단하는 과정을 도시한 순서도이고, 도 4는 냉장고의 운전 조건에 따른 제상히터, 압축기, 송풍팬 및 댐퍼의 구동 상태를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 각각 팬 제상 운전 시 댐퍼의 개폐 여부에 따른 고내 온도를 도시한 그래프이다. 또한, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어맵을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고(1)는 냉장실(102)과, 배리어(112)에 의해 냉장실(102)과 분리되는 냉동실(114)이 구비되는 본체(10)를 포함할 수 있다 또한, 냉장고(1)는 본체(10)의 전면에 장착되어 냉장실(102) 및 냉동실(114)을 선택적으로 개폐하는 냉장실 도어(104) 및 냉동실 도어(116)를 포함할 수 있다. 냉장실 도어(104)는 본체(10)의 일측에 회동 가능하도록 결합될 수 있고, 냉동실 도어(116)는 냉동실(114) 내부의 수납 박스(118) 등과 함께 전방으로 슬라이드 이동할 수 있다.
도면에서는 냉동실(114)이 냉장실(102) 하부에 위치하는 바텀 프리즈(bottom freeze) 타입의 냉장고(1)가 도시되어 있으나, 후술되는 본 발명의 제어 방법은 임의의 도어 배치 구조를 갖는 모든 냉장고에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 냉동실이 상부에 배치되고 냉장실이 하부에 배치되는 탑 마운트(top mount) 타입 또는 냉동실과 냉장실이 좌우로 배치되는 사이드 바이 사이드(side by side) 타입의 냉장고에도 적용될 수 있다.
냉장실(102) 및 냉동실(114) 내부에는 음식물을 수납하기 위한 다수의 선반(106) 및 수납 박스(118)가 구비될 수 있다. 또한 냉장실 도어(104)의 배면에는 음식물을 수납할 수 있는 다수의 바스켓(108)이 구비될 수 있다.
냉동실(114)의 일측에는 냉기의 생성 및 공급을 위한 증발기(136)와 송풍팬(126)이 구비될 수 있다.
보다 구체적으로 도 1을 참조하면, 냉동실(114)의 일측, 예컨대 냉동실(114)의 후방에는 냉기 생성실(130)이 형성되며, 냉기 생성실(130)에는 냉기를 생성하는 증발기(136)와, 생성된 냉기를 냉동실(114)로 공급하는 송풍팬(126)이 구비될 수 있다.
증발기(136)는 냉매와 공기의 열 교환을 통해 냉기를 생성할 수 있다. 증발기(136)의 전방에는 증발기 커버(134)가 배치될 수 있고, 증발기 커버(134)에 의해 냉동실(114) 내부에서 냉기 생성실(130)이 구획될 수 있다.
증발기 커버(134) 상부에는 냉기 생성실(130)에서 생성된 냉기를 냉동실(114)로 공급시키기 위한 냉기 토출구(132a)가 구비될 수 있다. 또한, 증발기 커버(134) 하부에는 냉동실(114) 내부를 순환하면서 온도가 상승된 냉기를 다시 냉기 생성실(130)로 유입시키기 위한 냉기 흡입구(132b)가 구비될 수 있다.
한편, 증발기(136)의 상부에는 증발기(136)에 의해 생성된 냉기를 냉기 토출구(132a)를 통해 냉동실(114) 내부로 공급하는 송풍팬(126)과, 송풍팬(126)을 회전시키는 모터(128)가 구비될 수 있다. 송풍팬(126)은 냉동실(114)의 후방에서 냉기 토출구(132a) 방향으로 배치되며, 송풍팬(126)이 회전함에 따라 증발기(136)에서 생성된 냉기는 냉기 토출구(132a)를 통해 냉기 생성실(130)로부터 냉동실(114)로 공급될 수 있다.
또한, 증발기(136)의 하부에는 냉각 운전 과정, 다시 말해 증발기(136)에 의한 냉기 생성 과정에서 증발기(136) 표면에 생성되는 성에를 제거하기 위한 제상 히터(138)가 구비될 수 있다. 후술하는 제어부(20)에 의해 제상 히터(138)가 구동되면, 제상 히터(138)에 의해 발생하는 열에 의해 증발기(136) 표면에 생성된 성에는 녹아 제거될 수 있다.
제상 히터(138)의 하부에는 냉각 운전 과정에서 증발기(136)에 의해 생성되는 응축수 또는 제상 히터(138)의 구동에 따라 성에가 녹아 생성되는 제상수를 집수하기 위한 제상수 수용부(140)가 구비될 수 있다. 제상수 수용부(140)에 의해 집수되는 물은 배수관(142)을 거쳐 기계실(160) 내부의 제상수 트레이(미도시)로 낙하할 수 있다.
냉동실(114)의 하부에는 기계실(160)이 형성될 수 있다. 기계실(160)에는 증발기(136)를 통과한 냉매를 압축하여 고온, 고압의 기체로 변환시키는 압축기(162)와, 압축기(162)에 의해 압축된 냉매를 응축, 액화시켜 증발기(136)로 전달하는 응축기(미도시)가 구비될 수 있다.
한편, 증발기(136)에 의해 생성되는 냉기 중 일부는 냉장실(102) 내부로 공급될 수 있다. 이를 위해, 냉장실(102)의 일측에는 증발기(136)에서 생성되는 냉기를 냉장실(102)로 공급하기 위한 냉기 덕트(122)가 구비될 수 있다.
보다 구체적으로 도 1을 참조하면, 냉기 덕트(122)는 냉장실(102)의 후방에 구비되어 냉기 생성실(130)에서 유입되는 냉기를 냉장실(102)로 공급할 수 있다. 냉기 생성실(130)과 연결되는 냉기 덕트(122)의 내부에는 냉기 생성실(130)과 냉기 덕트(122)간의 냉기 흐름을 차단하거나 허용하는 댐퍼(150)가 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 댐퍼(150)가 폐쇄되면, 냉기 생성실(130)로부터 냉기 덕트(122)로의 냉기 흐름이 차단될 수 있다. 반대로 댐퍼(150)가 개방되면 냉기 생성실(130)로부터 공급되는 냉기는 댐퍼(150)를 통과하여 냉기 덕트(122)로 흐를 수 있다. 다시 말해, 댐퍼(150)가 개방되면 냉장실(102) 내부로 냉기가 공급될 수 있고, 댐퍼(150)가 폐쇄되면 냉장실(102) 내부로의 냉기 공급이 차단될 수 있다.
냉기 덕트(122)에는 냉기 생성실(130)로부터 공급되는 냉기를 냉장실(102) 내부로 유입시키기 위한 다수의 냉기 토출구(124a, 124b, 124c, 124d)가 형성될 수 있다. 또한, 냉기 덕트(122)에는 냉장실(102) 내부를 순환하면서 고온화된 냉기를 다시 냉기 생성실(130)로 유입시키기 위한 냉기 흡입구(124e)가 형성될 수 있다.
한편, 냉동실(114), 냉장실(102) 및 증발기(136)가 구비된 냉기 생성실(130) 내부에는 온도센서(S1, S2, S3)가 각각 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 냉동실 온도센서(S1)는 냉동실(114) 내 임의의 위치에 구비되어 냉동실(114)의 온도를 측정할 수 있다. 냉장실 온도센서(S2)는 냉장실(102) 내 임의의 위치에 구비되어 냉장실(102)의 온도를 측정할 수 있다. 증발기 온도센서(S3)는 증발기(136)가 구비된 냉기 생성실(130) 내 임의의 위치에 구비되어 증발기(136)의 온도를 측정할 수 있다.
후술하는 제어부(20)는 냉동실 온도센서(S1), 냉장실 온도센서(S2) 및 증발기 온도센서(S3)를 통해 냉장실(102), 냉동실(114) 및 증발기(136)의 온도를 각각 확인할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제어부(20)는 냉동실(114), 냉장실(102) 및 증발기(136) 중 적어도 하나의 온도에 기초하여 송풍팬(126)과 댐퍼(150)의 구동을 제어할 수 있다.
먼저, 제어부(20)는 압축기(162)의 구동이 정지된 상태에서 냉동실(114) 및 증발기(136)의 온도에 기초하여 현재 고내 상태가 팬 제상 운전 조건을 만족하는지 판단할 수 있고, 판단 결과에 따라 송풍팬(126)을 제어할 수 있다.
본 발명에서 팬 제상 운전은 전술한 제상 히터(138)를 통한 제상 운전 이전에 수행되는 운전으로서, 제상 히터(138)에 의한 증발기(136)의 가열 이전에 증발기(136)의 온도를 미리 상승시키는 운전을 의미할 수 있다.
제어부(20)는 압축기(162)의 구동이 정지된 상태에서 증발기(136)의 온도가 팬 제상 요구 온도 미만이면 팬 제상 운전 조건이 만족된 것으로 판단하여, 미리 설정된 시간 동안 송풍팬(126)을 구동시킬 수 있다.
증발기(136)는 압축기(162) 및 응축기를 통해 전달된 냉매를 증발시키는 역할을 수행하므로, 압축기(162)가 구동되지 않으면 증발기(136)에서는 냉기가 생성되지 않을 수 있다. 다시 말해, 증발기(136)는 압축기(162)가 구동될 때에 한해 냉기를 생성할 수 있다
증발기(136)에서 냉기가 생성되지 않으면 증발기(136)의 온도는 상승하고, 이 상태에서 송풍팬(126)이 구동되면 냉동실(114)과 냉기 생성실(130)간의 열교환에 의해 증발기(136)의 온도는 더욱 상승할 수 있다.
제어부(20)는 압축기(162)의 구동이 정지된 상태에서 증발기 온도센서(S3)를 통해 증발기(136)의 온도를 확인할 수 있고, 확인된 증발기(136)의 온도가 팬 제상 요구 온도 미만이면 팬 제상 운전 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다.
여기서 팬 제상 요구 온도는 증발기(136) 표면에 대한 제상 동작이 요구되는 증발기(136)의 온도로 설정될 수 있으며, 냉장고(1)의 크기 및 성능 또는 사용자의 필요에 따라 설정될 수 있다.
팬 제상 운전 조건이 만족된 것으로 판단되면, 제어부(20)는 제상 히터(138)를 통한 제상 운전 이전에, 미리 설정된 시간 동안 송풍팬(126)을 구동함으로써 증발기(136)의 온도를 상승시키는 팬 제상 운전을 수행할 수 있다.
팬 제상 운전 중 증발기(136)의 온도가 제상 종료 온도를 초과하면 제어부(20)는 송풍팬(126)의 구동을 정지할 수 있다. 또한, 팬 제상 운전 중 냉동실(114)의 온도가 최고 기준 온도를 초과하면 제어부(20)는 송풍팬(126)의 구동을 정지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제어기는 압축기(162)의 구동이 정지(OFF)된 상태에서, 팬 제상 운전 조건이 만족되면 송풍팬(126)을 구동(ON)시킬 수 있다(S11).
이후, 제어부(20)는 증발기 온도센서(S3)를 통해 증발기(136)의 온도를 확인하고, 확인된 증발기(136)의 온도를 제상 종료 온도(Te)와 비교할 수 있다(S12). 온도 비교 결과 증발기(136)의 온도가 제상 종료 온도(Te)를 초과하면, 증발기(136)에 대한 제상 동작이 필요하지 않으므로 제어부(20)는 송풍팬(126)의 구동을 정지(OFF)시킬 수 있다(S15).
여기서 제상 종료 온도(Te)는 증발기(136) 표면에 발생한 성에가 제거될 수 있는 온도(예를 들어, O[oC])로 설정될 수 있다. 이에 따라, 증발기(136)의 온도가 제상 종료 온도(Te)를 초과하면 증발기(136) 표면에서 발생한 성에는 모두 제거될 수 있다.
또한, 제어부(20)는 냉동실 온도센서(S1)를 통해 냉동실(114)의 온도를 확인하고, 확인된 냉동실(114)의 온도를 최고 기준 온도(Tmax)와 비교할 수 있다(S13).
압축기(162)의 구동 정지로 인해 증발기(136)에서 냉기가 생성되지 않으면 증발기(136)가 구비된 냉기 생성실(130)의 온도는 상승할 수 있다. 이 때, 냉동실(114)의 온도는 송풍팬(126) 구동에 의한 냉동실(114)과 냉기 생성실(130)간의 열교환과, 냉동실(114)과 냉장고(1) 외부간의 열교환에 의해 상승할 수 있다.
이와 같은 냉동실(114)의 온도 상승(약냉)에 따른 고내 타격을 방지하기 위해 냉동실(114)의 최고 기준 온도(Tmax)는 냉동실(114)의 최소 요구 온도로 설정될 수 있다.
온도 비교 결과 냉동실(114)의 온도가 최고 기준 온도(Tmax)를 초과하면, 제어부(20)는 송풍팬(126)의 구동을 정지시켜(S15) 냉동실(114)의 약냉 현상을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 팬 제상 운전이 시작되어 송풍팬(126)이 구동된 이후, 제어부(20)는 증발기(136) 및 냉동실(114)의 온도에 의해 송풍팬(126)의 구동을 정지시킬 수 있다. 이 때, 제어부(20)는 송풍팬(126)의 구동 정지와 함께 댐퍼(150)를 폐쇄할 수 있다(S15).
예컨대, 증발기(136)의 온도가 제상 종료 온도(Te)를 초과하거나, 냉동실(114)의 온도가 최고 기준 온도(Tmax)를 초과하여 송풍팬(126)의 구동을 정지시키는 경우, 제어부(20)는 냉동실(114)과 냉장실(102)의 열교환을 통한 냉동실(114) 온도의 추가 상승을 방지하기 위해 댐퍼(150)를 폐쇄할 수 있다.
한편, 제어부(20)는 팬 제상 운전에 따라 송풍팬(126)이 구동 중일 때 냉동실(114) 및 냉장실(102)의 온도에 기초하여 댐퍼(150)의 구동을 제어할 수 있다.
도 4를 참조하면, 정상 운전 구간(R1)에서 제어부(20)는 냉동실(114)의 온도를 낮추기 위해 압축기(162) 및 송풍팬(126)을 구동할 수 있다. 또한, 제어부(20)는 냉동실(114)에 공급되는 냉기의 일부를 냉장실(102)로 공급하기 위해 정상 운전 구간(R1) 중 일부 구간에서 댐퍼(150)를 개방할 수 있다.
이후, 압축기(162)의 구동이 정지된 상태에서 증발기(136)의 온도가 팬 제상 요구 온도 미만이면, 팬 제상 운전 구간(R2)에서 제어부(20)는 송풍팬(126)을 구동시킬 수 있다.
송풍팬(126)이 미리 설정된 시간 동안 구동되거나, 송풍팬(126) 구동에 의해 증발기(136)의 온도가 팬 제상 종료 온도까지 상승하면, 제어부(20)는 제상 히터(138)를 구동하여 제상 운전을 수행할 수 있다.
여기서 제상 운전은 전술한 제상 히터(138)를 통해 증발기(136)의 온도를 상승시키는 운전으로서, 팬 제상 운전에 의해 미리 상승된 증발기(136)의 온도를 더욱 상승시키는 운전을 의미할 수 있다.
예를 들어, 제어부(20)는 증발기(136)의 온도가 팬 제상 종료 온도까지 상승하면 팬 제상 운전을 종료하고, 제상 운전 구간(R3)에서 제어부(20)는 댐퍼(150)를 폐쇄하고 제상 히터(138)를 구동시킬 수 있다. 이에 따라, 냉장실(102)과 냉동실(114) 간의 열교환이 차단된 상태에서 증발기(136)의 온도가 상승할 수 있다.
전술한 바와 같이, 기본적으로 본 발명은 제상 히터를 통한 제상 운전 이전에 팬 제상 운전을 통해 증발기의 온도를 조절함으로써, 제상에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고, 제상 히터의 구동 시간 단축에 따라 냉장고의 소비전력을 절감할 수 있다.
한편, 다시 도 4를 참조하면 팬 제상 운전 구간(R2)에서 댐퍼(150)는 개방되거나 폐쇄될 수 있다.
도 5를 참조하면, 팬 제상 운전 구간(R2)에서 댐퍼(150)가 폐쇄된 경우 냉장실(102)에는 냉기가 유입되지 않으므로 냉장실(102)의 온도는 상승하여 냉장실(102)에 약냉이 발생할 수 있는 문제가 있다.
한편, 증발기(136)와 냉동실(114)의 온도는 상승하지만, 증발기(136)가 구비된 냉기 생성실(130)과 냉동실(114)은 서로 열교환되므로 시간이 지남에 따라 냉동실(114)의 온도와 증발기(136)의 온도는 동일해질 수 있다. 이에 따라, 증발기(136)의 온도 상승에 한계가 있는 문제가 있다.
도 6을 참조하면, 팬 제상 운전 구간(R2)에서 댐퍼(150)가 개방된 경우 냉장실(102)에는 냉기가 유입되므로 냉장실(102)의 온도는 하강하여 냉장실(102)에 과냉이 발생할 수 있는 문제가 있다.
한편, 냉장실(102)의 공기는 증발기(136)가 구비된 냉기 생성실(130) 및 냉동실(114)에 유입되므로, 증발기(136)의 온도는 냉동실(114)의 온도 이상으로 상승할 수 있으나, 냉동실(114)에 약냉이 발생할 수 있는 문제가 있다.
이에 따라, 본 발명은 팬 제상 구간(R2)에서 댐퍼(150)의 개폐 시간을 조절함으로써, 상술한 문제점을 방지함과 동시에 증발기(136)의 온도를 효율적으로 상승시킬 수 있다. 이하, 댐퍼(150)의 개폐 시간을 조절하는 과정을 구체적으로 설명하도록 한다.
제어부(20)는 팬 제상 운전에 따라 송풍팬(126)이 구동 중일 때, 냉장실(102)의 온도가 최소 기준 온도 미만이면 댐퍼(150)를 폐쇄할 수 있다.
도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 팬 제상 구간(R2)에서 댐퍼(150)가 개방된 경우 냉장실(102)의 온도는 급격하게 하락할 수 있다. 이 때, 제어부(20)는 냉장실 온도센서(S2)를 통해 지속적으로 냉장실(102)의 온도를 확인하고, 냉장실(102)의 온도가 최소 기준 온도 미만으로 하락하면 댐퍼(150)를 폐쇄할 수 있다.
냉장실(102)의 온도 하락(과냉)에 따른 고내 타격을 방지하기 위해 냉장실(102)의 최소 기준 온도는 냉장실(102)의 최저 허용 온도로 설정될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 제어부(20)는 팬 제상 운전에 따라 송풍팬(126)이 구동되는 팬 제상 구간(R2)에서 냉장실(102) 및 냉동실(114)의 온도에 기초하여 작성된 제어맵을 참조하여 송풍팬(126) 및 댐퍼(150)를 구동할 수 있다(S14).
제어맵은 송풍팬(126) 및 댐퍼(150)의 구동 조건이 냉동실(114), 냉장실(102) 및 증발기(136)의 온도에 따라 설정된 맵일 수 있다. 보다 구체적으로, 제어맵에는 냉동실(114), 냉장실(102) 및 증발기(136)의 온도에 따른 송풍팬(126)의 구동 여부 및 댐퍼(150)의 개폐 여부에 대한 정보가 미리 저장될 수 있다.
일 예에서, 제어맵은 냉장실(102) 및 냉동실(114)의 온도에 따른 송풍팬(126) 및 댐퍼(150)의 구동 조건을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제어맵은 냉장실(102) 및 냉동실(114) 각각의 온도 범위에 의해 정의되는 복수의 영역으로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제어맵은 냉동실(114) 및 냉장실(102) 각각의 최소 기준 온도(Tmin, Tmin'), 제어 온도(Tc, Tc'), 최대 기준 온도(Tmax, Tmax') 사이의 온도 범위에 의해 정의되는 총 16개의 영역으로 구성될 수 있다.
각각의 영역에는 송풍팬(126)의 구동 여부 및 댐퍼(150)의 개폐 여부에 대한 정보가 미리 저장될 수 있다. 예컨대, 도 3의 단계(S13)에서 설명한 바와 같이 냉동실(114)의 온도가 최고 기준 온도(Tmax)를 초과하는 온도 범위에 의해 정의되는 좌측 1열의 영역에는 송풍팬(126)의 구동 정지(OFF)에 대한 정보가 미리 저장될 수 있고, 그 외의 영역에는 송풍팬(126)의 구동(ON)에 대한 정보가 미리 저장될 수 있다.
또한, 제어맵에서 송풍팬(126)의 구동이 정의된 영역(2열 내지 4열)에는 냉동실(114) 및 냉장실(102)의 온도 범위에 따른 댐퍼(150)의 개방(OPEN) 및 폐쇄(CLOSE)에 관한 정보가 미리 저장될 수 있다.
제어부(20)는 냉동실 온도센서(S1) 및 냉장실 온도센서(S2)를 통해 냉동실(114) 및 냉장실(102)의 온도를 확인하고, 확인된 온도를 포함하는 영역을 식별할 수 있다. 이어서, 제어부(20)는 식별된 영역에 저장된 댐퍼(150)의 구동 조건을 확인하고, 확인된 구동 조건에 따라 댐퍼(150)를 구동할 수 있다.
예를 들어, 도 7을 참조하여 설명하면, 냉동실(114) 및 냉장실(102)의 온도가 각각 최소 기준 온도(Tmin, Tmin')와 제어 온도(Tc, Tc') 사이에서 측정된 경우, 제어부(20)는 해당 온도에 대응하는 영역을 제어맵의 2행, 3열의 영역으로 식별할 수 있다.
제어부(20)는 식별된 영역(2행, 3열)에 정의된 구동 조건을 송풍팬(126)의 구동 및 댐퍼(150)의 폐쇄로 확인하고, 이에 따라 송풍팬(126)을 구동시킴과 동시에 댐퍼(150)를 폐쇄할 수 있다.
도 5에서 설명한 바와 같이 댐퍼(150)의 폐쇄에 따라 냉장실(102)의 온도가 상승하게 되면, 냉장실(102)의 온도가 제어 온도(Tc')와 최대 기준 온도(Tmax') 사이에서 측정될 수 있다. 이 때, 제어부(20)는 해당 온도에 대응하는 영역을 제어맵의 3행, 3열의 영역으로 식별할 수 있고, 식별된 영역에 정의된 구동 조건에 따라 송풍팬(126)의 구동을 유지(ON)시키고 댐퍼(150)를 개방(OPEN)할 수 있다.
도 7에서 제어맵이 총 16개의 영역으로 이루어지는 것으로 설명하였으나, 제어맵을 이루는 영역의 개수는, 각 영역을 정의하는 냉동실(114) 및 냉장실(102)의 온도 범위에 따라 임의의 개수로 설정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 팬 제상 운전 구간에서 댐퍼의 개폐를 고내 온도에 따라 능동적으로 제어함으로써, 댐퍼의 구동 상태를 고정 제어하는 경우에 비해 증발기의 온도를 더 높게 상승시킬 수 있을 뿐만 아니라, 댐퍼의 구동 상태를 고정 제어함에 따라 발생하는 역기능을 제거할 수 있다.
이하에서는, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고 제상 운전 제어 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고 제상 운전 제어 방법을 도시한 순서도이고, 도 9는 팬 제상 운전 시 제어맵을 이용하여 송풍팬 및 댐퍼의 구동을 제어하는 과정을 도시한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고 제상 운전 제어 방법은 도 1을 참조하여 설명한 냉장고(1)에 적용될 수 있다. 냉장고(1)를 이루는 각 구성에 대해서는 전술한 바 있으므로 여기서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.
도 8을 참조하면, 냉장고 제상 운전 제어 방법은 팬 제상 운전 조건이 만족되는지 여부를 판단하는 단계(S110), 팬 제상 운전을 통해 증발기 온도를 조절하는 단계(S120), 증발기 온도와 팬 제상 종료 온도를 비교하는 단계(S130) 및 증발기 온도가 팬 제상 종료 온도 이상이면 제상 히터 구동을 통한 제상 운전을 수행하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.
전술한 단계(S110) 내지 단계(S140)는 도 2에 도시된 제어부(20)에 의해 수행될 수 있다. 제어부와 다른 구성간의 연결관계는 도 2를 참조하여 설명한 바 있으므로, 여기서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.
제어부는 미리 설정된 팬 제상 운전 조건이 만족되는지 여부를 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부는 압축기의 구동이 정지 상태인지 여부를 판단할 수 있다. 압축기의 구동이 정지 상태이면, 제어부는 증발기가 구비된 냉기 생성실에 배치된 온도센서를 통해 증발기의 온도를 확인하고, 확인된 증발기의 온도가 팬 제상 요구 온도 미만인지 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 팬 제상 요구 온도는 증발기 표면에 대한 제상 동작이 요구되는 증발기의 온도로 설정될 수 있다.
비교 결과, 증발기의 온도가 팬 제상 요구 온도 미만이면, 제어부는 팬 제상 운전 조건이 만족된 것으로 판단하여 송풍팬을 이용하여 증발기의 온도를 상승시키기 위한 팬 제상 운전을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 팬 제상 운전 조건이 만족되면 제어부는 냉동실, 냉장실 및 증발기 중 적어도 하나의 온도에 기초하여 송풍팬과 댐퍼의 구동을 각각 제어하여 증발기의 온도를 조절할 수 있다.
기본적으로 팬 제상 운전이 시작되면 제어부는 송풍팬을 구동시킬 수 있다. 이어서, 송풍팬의 구동 지속 여부를 결정하기 위해, 제어부는 증발기의 온도와 제상 종료 온도를 비교할 수 있다. 제상 종료 온도는 증발기 표면에 발생한 성에가 제거될 수 있는 온도(예컨대, 0[oC])로 설정될 수 있다.
비교 결과, 증발기의 온도가 제상 종료 온도를 초과하면 증발기 표면에 대한 제상이 더 이상 필요하지 않으므로 제어부는 송풍팬의 구동을 정지시킬 수 있다.
또한, 송풍팬의 구동 지속 여부를 결정하기 위해 제어부는 냉동실의 온도와 최고 기준 온도를 비교할 수 있다. 최고 기준 온도는 냉동실의 약냉에 따른 고내 타격을 방지하기 위해 냉동실의 최소 요구 온도로 설정될 수 있다.
비교 결과, 냉동실의 온도가 최고 기준 온도를 초과하면 송풍팬의 구동을 정지시킬 수 있다. 이에 따라, 냉동실의 온도는 다시 감소할 수 있다.
한편, 팬 제상 운전 중에(S120) 제어부는 제어맵을 이용하여 증발기의 온도를 조절할 수 있다.
도 9를 참조하면, 제어부는 냉동실 및 냉장실에 구비된 각 온도센서를 통해 냉동실 및 냉장실의 온도를 확인할 수 있다(S121).
이어서, 제어부는 확인된 각 온도와 제어맵에 정의된 온도 범위를 비교할 수 있다(S122).
보다 구체적으로, 제어맵은 도 7에서 전술한 바와 같이 구성될 수 있다. 이 때, 제어부는 제어맵을 구성하는 각 영역을 정의하는 온도 범위와, 온도센서에 의해 확인된 냉동실 및 냉장실의 온도를 비교할 수 있다.
이어서, 제어부는 제어맵으로부터 어느 하나의 온도 범위를 식별할 수 있다(S123).
보다 구체적으로, 제어부는 제어맵 내에서 냉동실의 온도와 냉장실의 온도를 모두 포함하는 온도 범위에 의해 정의되는 어느 하나의 영역을 식별할 수 있다.
이어서, 제어부는 식별된 온도 범위에 대응하는 구동 조건에 따라 송풍팬 및 댐퍼의 구동을 제어할 수 있다(S124).
보다 구체적으로, 제어맵에서 온도 범위에 따라 정의되는 각 영역에는 송풍팬 및 댐퍼의 구동 조건에 관한 정보가 저장될 수 있다. 제어부는 제어맵에서 식별된 어느 하나의 영역에 저장된 구동 조건을 확인할 수 있고, 확인된 구동 조건에 따라 송풍팬과 댐퍼의 구동을 제어할 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 이상에서 설명한 팬 제상 운전에 따라 증발기의 온도는 상승할 수 있고, 제어부는 증발기의 온도가 팬 제상 종료 온도 이상인지 여부를 판단할 수 있다(130).
여기서 팬 제상 종료 온도는 팬 제상 운전을 종료하고 제상 히터를 이용한 제상 운전을 수행하기 위한 기준 온도로서, 전술한 팬 제상 요구 온도와 제상 종료 온도 사이의 임의의 온도로 설정될 수 있다.
비교 결과, 증발기의 온도가 팬 제상 종료 온도 이상이면 제어부는 제상 히터를 구동하여 제상 운전을 수행할 수 있다. 제상 운전에 따라 증발기 표면에 발생한 성에는 모두 제거될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 팬 제상 구간에서 댐퍼의 개폐 여부에 따른 증발기의 온도 변화를 측정한 그래프이다. 이하, 도 10a 내지 도 10c를 각각 제1 내지 제3 실시예로 설명하도록 한다.
도 4, 도 10a 내지 도 10c를 참조하면, t2 이전에는 정상 운전이 수행될 수 있고, t2와 t3 사이에는 팬 제상 운전이 수행될 수 있으며, t3 이후에는 제상 운전이 수행될 수 있다.
도 10a에 도시된 바와 같이 팬 제상 운전 구간(t2~t3)에서 5분 동안 댐퍼를 폐쇄한 제1 실시예에서 -28.6[oC]에서 상승하기 시작한 증발기의 온도는 -19.9[oC]에서 냉동실의 온도와 동일하져 더 이상 상승하지 않을 수 있다.
한편, 도 10b에 도시된 바와 같이 팬 제상 운전 구간(t2~t3)에서 12분 동안 댐퍼를 개방한 제2 실시예에서 -28.5[oC]에서 상승하기 시작한 증발기의 온도는 -14.1[oC]까지 상승할 수 있다. 제2 실시예의 경우 팬 제상 운전 구간(t2~t3)이 길어질수록 증발기의 온도는 상승할 수 있으나, 댐퍼를 통한 냉기 유입에 따라 냉장실의 과냉이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
반면에, 도 10c에 도시된 바와 같이 팬 제상 운전 구간(t2~t3)에서 5분 동안(t2~t0) 댐퍼를 폐쇄한 후 12분 동안(t0~t3) 댐퍼를 개방한 제3 실시예에서, -28.6[oC]에서 상승하기 시작한 증발기의 온도는 -13.6[oC]까지 상승할 수 있다.
이 경우, 댐퍼의 폐쇄에 의해 발생하는 증발기 온도 포화는 댐퍼를 개방함으로써 해소될 수 있고, 댐퍼의 개방 이전에 댐퍼를 폐쇄하여 냉장실의 온도를 미리 상승시킴으로써 냉장실의 과냉을 방지할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (14)

  1. 냉장실 및 상기 냉장실과 분리되는 냉동실이 구비되는 본체;
    상기 냉동실의 일측에 형성된 냉기 생성실에 구비되어 냉기를 생성하는 증발기;
    상기 냉기 생성실에 구비되어 상기 증발기에서 생성되는 냉기를 상기 냉동실로 공급하는 송풍팬;
    상기 냉장실의 일측에 구비되어 상기 상기 증발기에서 생성되는 냉기를 상기 냉장실로 공급하는 냉기 덕트;
    상기 냉기 덕트를 개폐하는 댐퍼; 및
    압축기의 구동이 정지된 상태에서 상기 냉동실 및 상기 증발기의 온도에 기초하여 상기 송풍팬의 구동을 제어하고, 상기 송풍팬이 구동 중일 때 상기 냉동실 및 상기 냉장실의 온도에 기초하여 작성된 제어맵을 참조하여 상기 댐퍼의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어맵은 미리 설정된 냉장실의 온도 범위 및 미리 설정된 냉동실의 온도 범위에 따라 복수의 영역으로 구획되고,
    상기 제어부는 상기 구획된 복수의 영역 각각에 정의된 구동 조건에 따라 상기 댐퍼의 구동을 제어하는
    냉장고.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 증발기의 온도가 팬 제상 요구 온도 미만이면 미리 설정된 시간 동안 상기 송풍팬을 구동시키는 냉장고.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 증발기의 온도가 제상 종료 온도를 초과하면 상기 송풍팬의 구동을 정지시키는 냉장고.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 냉동실의 온도가 최고 기준 온도를 초과하면 상기 송풍팬의 구동을 정지시키는 냉장고.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 송풍팬의 구동을 정지시키고 상기 댐퍼를 폐쇄하는 냉장고.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 송풍팬이 구동 중일 때, 상기 냉장실의 온도가 최소 기준 온도 미만이면 상기 댐퍼를 폐쇄하는 냉장고.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 송풍팬에 의한 팬 제상 운전이 종료되면 상기 댐퍼를 폐쇄하고 제상 히터를 구동시키는 냉장고.
  10. 증발기에서 생성되는 냉기를 냉동실로 공급하는 송풍팬, 상기 증발기에서 생성된 냉기를 냉장실로 공급하는 냉기 덕트, 상기 냉기 덕트를 개폐하는 댐퍼를 포함하는 냉장고의 제상 운전 제어 방법에 있어서,
    미리 설정된 팬 제상 운전 조건이 만족되는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 팬 제상 운전 조건이 만족되면, 상기 냉동실 및 상기 증발기의 온도에 기초하여 상기 송풍팬의 구동을 제어하는 단계;
    상기 송풍팬이 구동 중일 때 상기 냉동실 및 상기 냉장실의 온도에 기초하여 작성된 제어맵을 참조하여 상기 댐퍼의 구동을 제어하여 상기 증발기의 온도를 조절하는 단계; 및
    상기 증발기의 온도가 팬 제상 종료 온도 이상이면 제상 히터를 구동하여 제상 운전을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 제어맵은 미리 설정된 냉장실의 온도 범위 및 미리 설정된 냉동실의 온도 범위에 따라 복수의 영역으로 구획되고,
    상기 제어맵을 참조하여 상기 댐퍼의 구동을 제어하는 단계는 상기 구획된 복수의 영역 각각에 정의된 구동 조건에 따라 상기 댐퍼의 구동을 제어하는 단계를 포함하는
    냉장고의 제상 운전 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 미리 설정된 팬 제상 운전 조건이 만족되는지 여부를 판단하는 단계는
    압축기의 구동이 정지 상태인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 압축기의 구동이 정지 상태이면 상기 증발기의 온도가 팬 제상 요구 온도 미만인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 증발기의 온도가 상기 팬 제상 요구 온도 미만이면 상기 팬 제상 운전 조건이 만족된 것으로 판단하는 단계를 포함하는
    냉장고의 제상 운전 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 냉동실 및 상기 증발기의 온도에 기초하여 상기 송풍팬의 구동을 제어하는 단계는
    상기 증발기의 온도와 제상 종료 온도를 비교하는 단계; 및
    상기 증발기의 온도가 상기 제상 종료 온도를 초과하면 상기 송풍팬의 구동을 정지시키는 단계를 포함하는
    냉장고의 제상 운전 제어 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 냉동실 및 상기 증발기의 온도에 기초하여 상기 송풍팬의 구동을 제어하는 단계는
    상기 냉동실의 온도와 최고 기준 온도를 비교하는 단계; 및
    상기 냉동실의 온도가 상기 최고 기준 온도를 초과하면 상기 송풍팬의 구동을 정지시키는 단계를 포함하는
    냉장고의 제상 운전 제어 방법.
  14. 삭제
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