KR102344632B1 - 냉장고 - Google Patents

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KR102344632B1
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 냉장고는, 상용 전원 및 보조 전원과 연결된 유피에스 장치로부터 전원이 입력되는 전원 입력부; 상기 전원 입력부를 통해 입력된 전원의 전압을 감지하는 전압 센서; 및 상기 전압 센서에 의해 감지된 전압 신호를 분석하여 입력되는 전원이 상용 전원인지 보조 전원인지를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉장고 { Refrigerator }
본 발명은 냉장고에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 도어에 의해 차폐되는 내부의 저장공간에 음식물을 저온 저장할 수 있도록 하는 가전 기기이다. 이를 위해 냉장고는 냉동사이클을 순환하는 냉매와의 열교환을 통해 발생하는 냉기를 이용하여 저장공간의 내부를 냉각함으로써 저장된 음식물들을 최적상태로 보관할 수 있도록 구성된다.
이와 같은 냉장고는 사용상의 특성상 내부에 저장되는 식품을 항상 최상의 상태로 저장할 수 있도록 고내의 온도가 설정된 온도를 유지할 수 있도록 한다.
이를 위해 상기 냉장고는 항상 전원이 공급되는 상태가 되어야 하며, 고내의 온도 상태를 체크하여 설정된 온도를 유지할 수 있도록 압축기와 팬, 댐퍼 등이 구동될 수 있도록 한다.
한편, 상기 냉장고의 사용 중에 정전이 발생하게 되는 경우에는 상기 냉장고 내부의 압축기와 팬, 댐퍼 등은 물론 모든 전장부품의 작동이 중지되어 고내의 냉각이 불가능한 상태가 되며, 정전 상태가 길어지거나, 냉장고의 도어를 개폐하게 되는 경우 고내의 온도가 상승되어 저장된 식품이 변질되는 등의 문제가 발생할 수 있다.
이와 같은 정전 상황에 대비하기 위하여 고내에 축냉제가 구비되고, 냉동사이클이 구동되지 않는 상태에서 축냉제의 냉기를 이용하여 고내를 냉각하는 냉장고가 개발되어 있다.
하지만, 이와 같은 냉장고에서는 일시적인 냉각 성능의 유지는 가능하지만, 상기 축냉제의 냉각 성능은 지속적으로 떨어지며, 냉각효율이 낮은 문제가 있다.
본 발명의 실시 예는 유피에스 장치와 연결되어 상용 전원이 차단되는 정전 상황시 보조 전원에 의해 냉각 운전될 수 있으며, 상용 전원이 입력되었는지 보조 전원이 입력되었는지를 정확하게 판단할 수 있는 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명의 실시 예는 입력 전원이 보조 전원임을 판단하여 보조 전원을 이용하여 낮은 소비 전력으로 운전될 수 있는 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 냉장고는, 압축기; 상용 전원 및 보조 전원과 연결된 유피에스 장치로부터 전원이 입력되는 전원 입력부; 상기 전원 입력부를 통해 입력된 전원의 전압을 감지하는 전압 센서; 및 상기 전압 센서에 의해 감지된 전압 신호를 분석하여 입력되는 전원이 상용 전원인지 보조 전원인지를 판단하며, 상기 제어부는, 상기 압축기의 구동 전과 구동 후의 제3고조파의 크기 변화가 설정값 이상인 경우 보조 전원인 것으로 판단할 수 있다.
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상기 압축기는 인버터 압축기인 것을 특징으로 한다.
상기 구동 후의 제3고조파 크기는 상기 압축기의 초기 기동시의 제3고조파 크기인 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 구동 전 감지된 제3고조파의 크기가 초기 기동시의 제3고조파의 크기보다 작으면 보조 전원인 것으로 판단하게 되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 전압 센서로부터 전달되는 전압 신호를 연산하여 보조 전원의 입력 여부를 판단하며, 상기 압축기를 구동을 제어하는 컴프 마이컴과; 상기 컴프 마이컴과 포토 커플러에 의해 연결되며, 상기 컴프 마이컴으로부터 수신된 보조 전원 입력 신호에 따라 상기 냉장고의 운전 모드를 결정하는 메인 마이컴을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 전압 센서에서 입력되는 전압의 제3고조파 크기를 계산하며, 상기 제3고조파의 크기가 설정값 이상인 경우 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 전압 센서에서 입력되는 전압의 파형이 변화되면 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 압축기의 구동 시작시의 전압 파형의 피크값이 드랍되면 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 입력 전원이 보조 전원인 것으로 판단되면, 고내의 제어 기준 설정 온도를 높여서 상기 냉장고를 운전하는 것을 특징으로 한다.
상기 전압 센서는, 상기 전원 입력부에서 상기 압축기로 전원을 공급하는 전원 라인상에 제공되어 상기 압축기로 공급되는 전압 신호를 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기 전압 센서는 상기 전원 입력부와 연결된 저항으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 유피에스 장치는 상기 냉장고와 일체로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부에서 보조 전원이 입력되는 것으로 판단되는 경우 전원 입력 상태의 변화를 출력하는 디스플레이가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 전원은 배터리, 충전식 배터리, 에너지 저장장치, 태양열(광) 전지, 자가 발전기 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 보조 전원은 상용 전원이 차단되는 정전 상황시 입력되는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 전원은 기 설정된 전력 피크 타임시 입력되는 것을 특징으로 한다.
상기 전력 피크 타임의 설정은 사용자에 의해 상기 유피에스 장치에서 직접 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 전력 피크 타임의 설정은 사용자에 의해 원격지의 상기 냉장고 또는 통신이 가능한 단말기를 통해서 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 전력 피크 타임의 설정은 전력 공급자에 의해 원격지의 통신이 가능한 서버에서 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 의한 냉장고는, 보조 전원 및 상용 전원과 연결되어 선택적으로 전원을 공급할 수 있는 유피에스 장치에 연결되는 전원 입력부; 압축기; 상기 전원 입력부를 통에 입력되는 전압을 감지하는 전압 센서; 및 상기 전압 센서에 의해 감지된 전압 신호를 분석하여 입력되는 전원이 상용 전원인지 보조 전원인지를 판단하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 감지된 전압신호 분석에 의해 1차 판단하여 보조 전원이 아닌 것으로 판단되면, 상기 압축기의 구동 전과 구동 후에 감지된 전압 신호 분석에 의해 2차 판단하여 입력되는 전원이 상용 전원인지 보조 전원인지를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 1차 판단시 상기 전압 센서에 감지된 전압 신호의 파형이 구형파일 경우 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 2차 판단시 상기 압축기의 전압 파형의 피크값이 드랍되면 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 2차 판단시 상기 압축기의 구동 전보다 구동 후의 제3고조파의 크기가 커지게 되면 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 1차 판단시 상기 전압 센서에 감지된 전압 신호의 제3고조파 크기가 설정값 이상인 경우 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 2 차 판단시 상기 압축기의 전압 파형의 피크값이 드랍되면 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 2차 판단시 상기 압축기의 구동 전보다 구동 후의 제3고조파의 크기가 커지게 되면 보조 전원으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 압축기는 인버터 압축기이며, 상기 압축기의 구동 후 시점은 압축기의 기동시 회전자의 위치가 정렬시키는 초기 기동 시점인 것을 특징으로 한다.
상기 전압 센서는, 상기 전원 입력부에서 상기 압축기로 전원을 공급하는 전원 라인상에 제공되어 상기 압축기로 공급되는 전압 신호를 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부에 의한 1차 판단시 보조 전원인 것으로 판단되면 상기 제어부의 판단을 종료하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 의한 냉장고는, 압축기; 상용 전원 및 보조 전원과 연결된 유피에스 장치로부터 전원이 입력되는 전원 입력부; 상기 전원 입력부를 통해 입력된 전원의 전압을 감지하는 전압 센서; 및 상기 전압 센서에 의해 감지된 전압 신호를 분석하여 입력되는 전원이 상용 전원인지 보조 전원인지를 판단하며, 상기 압축기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 보조 전원이 입력된 것으로 판단되면, 정상 운전 모드에서 상대적으로 소비전력이 절감되는 절전 운전 모드로 운전을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 절전 운전 모드에서는 정상 운전 모드에 비해 높은 설정온도로 운전되는 것을 특징으로 한다.
상기 압축기는 인버터 압축기이며, 상기 제어부는 상기 압축기 기동 시점에 보조 전원인지를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 절전 운전 모드는 정상 운전 모드보다 낮은 투입전력으로 구동되도록 상기 압축기를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 절전 운전 모드에서는 상기 압축기의 구동 시간이 정상 운전 모드보다 단위 시간당 감소되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 절전 운전 모드에서는 설정된 제상시간이 되어도 제상을 실시하지 않도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 냉장고에 의하면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 상용전원의 차단 상황이 발생할 경우 유피에스 장치에 의해 보조 전원이 즉각 공급될 수 있게 되어 냉장고의 연속적인 운전이 가능하게 된다. 따라서 정전 상황시에도 저장되는 음식물을 냉각 저장할 수 있게 되는 이점이 있다.
둘째, 상기 냉장고로 입력되는 전원의 입력 전압의 센싱을 통해 냉장고 자체에서 상용 전원인지 보조 전원인지를 판단할 수 있으며, 보조 전원인 경우 저전력을 소모하는 절전 운전 모드로 운전을 전환하게 됨으로써, 비교적 용량이 적고 제한적인 보조 전원 장치를 이용하여 안정적인 냉각성능을 유지할 수 있도록 하는 이점이 있다.
셋째, 상기 냉장고의 압축기를 인버터 타입의 압축기를 사용함으로써, 초기 기동시의 피크 전력을 낮출 수 있게 되어 용량이 적은 보조 전원 장치를 이용하여 정상적인 구동을 실시하는 것이 가능하게 되는 이점이 있다.
따라서, 일반적인 왕복동식 압축기의 사용시 기동 전력의 과다로 유피에스 장치가 파손되거나, 정상적인 압축기의 동작이 불가능한 문제를 해결할 수 있게 된다.
넷째, 압축기의 구동 전과 구동 후의 전압 변화를 통해 입력 전압을 판단하게 됨으로써, 유피에스 장치의 종류에 관계없이 입력 전압 종류의 정확한 판단이 가능하게 되는 이점이 있다.
특히, 인버터 압축기의 초기 기동시 동일한 전류의 공급에 따른 일정한 값의 제3고조파가 출력되는 것을 이용하여, 상기 인버터 압축기의 구동 전과 초기 기동시의 제3고조파의 크기 차이를 이용하여 입력 전압의 종류를 판단하게 됨으로써 다양한 전력 공급 상황 및 공급되는 전력이 불안정한 상태에서도 정확한 입력 전원의 판단이 가능하게 되어 신뢰성 있는 운전이 가능하게 되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 냉장고의 사용 환경을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 상기 냉장고의 전원 연결 상태를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 상기 냉장고의 전원 판단을 위한 전원 및 신호의 흐름을 나타낸 블럭도이다
도 4는 보조 전원의 입력시 전압의 파형과 제3고조파의 크기 변화를 보인 도면이다.
도 5는 입력 전원을 판단하는 과정의 제 1 실시 예를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 6은 입력 전원을 판단하는 과정의 제 2 실시 예를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 7은 보조 전원의 입력시 전압의 파형의 왜곡과 제로 크로싱의 변화를 보인 도면이다.
도 8은 입력 전원을 판단하는 과정의 제 3 실시 예를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 9는 보조 전원 상태에서 압축기 기동에 따른 전압의 파형의 변화을 보인 도면이다.
도 10은 은 입력 전원을 판단하는 과정의 제 4 실시 예를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 11은 보조 전원 상태에서 압축기 기동에 따른 제3고조파의 변화를 보인 도면이다.
도 12는 입력 전원을 판단하는 과정의 제 5 실시 예를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 13은 상기 냉장고의 제어부 및 상기 제어부에 연결된 구성들의 신호 흐름을 보인 블럭도이다.
도 14는 상기 냉장고 정상 운전과 절전 운전시 온도 및 소비 전력의 변화를 보인 도면이다.
도 15는 상기 냉장고의 정상 운전과 절전 운전시 압축기의 구동 상태 변화를 나타낸 도면이다.
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 상측에 구비되는 탑 마운트 타입의 냉장고를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명은 이와 같은 구조에 한정되지 않음을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 냉장고의 사용 환경을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시면에 도시된 것과 같이, 전력 사정이 불안정한 지역에서는 가정으로 공급되는 상용 전원(1)이 차단되는 정전 상황이 빈번하게 발생하게 된다. 이와 같은 상황에서도 가전 제품을 연속적으로 사용하기 위해 가정에는 유피에스(UPS : Uninterruptible power supply) 장치(3)가 구비될 수 있으며, 가전 제품을 연결하여 사용하게 된다.
상기 유피에스 장치(3)는 무정전 전원 공급장치라고도 하며, 일반 상용 전원 또는 예비 전원을 사용할 때 전압 변동, 주파수 변동, 순간 정전, 과도 전압 등으로 인한 전원 이상을 방지하고 항상 안정된 전원을 연결된 가전 제품으로 공급하여 주는 장치이다.
상기 유피에스 장치(3)는 전력 사정이 불안정한 곳에서 주로 사용될 수 있으며, 특히 가전 제품을 연결하여 정전 상황 발생시에도 가전 제품의 정상 동작이 가능하도록 할 수 있다.
그리고, 상기 유피에스 장치(3)는 필요에 따라서 정전 상황이 아닌 상황에서 사용자가 설정된 조건에서 상용 전원이 보조 전원으로 전환될 수도 있다. 예컨데, 상기 유피에스 장치(3)에 전력의 사용이 많은 피크타임 시간을 입력하여 둘 경우 상기 유피에스 장치(3)에서는 피크타임 시작시 보조 전원으로 전환되고, 피크타임의 종료시 다시 상용전원으로 전환되도록 할 수도 있을 것이다. 물론, 이러한 유피에스 장치(3)의 전원 전환은 상기 유피에스 장치(3)에서 직접 설정할 수도 있을 것이며, 원격지의 냉장고(10) 또는 통신이 가능한 단말기를 통해서 설정될 수도 있을 것이다. 또한, 상기 피크 타임은 사용자가 아닌 전력회사의 서버에서 직접 상기 유피에스 장치(3)에 설정하도록 할 수도 있을 것이다.
한편, 가정으로 공급되는 상용 전원(1)은 벽면의 콘센트(2)에 직접 연결되거나, 별도로 마련된 유피에스 장치(3)에 연결되도록 구성된다. 그리고, 상기 유피에스 장치(3)에는 보조 전원 장치(4)가 구비된다. 그리고, 상기 보조 전원 장치(4)는 상용 전원(1)이 공급되는 상태에서는 상용 전원(1)에 의해 충전될 수 있다.
상용 전원(1)이 차단된 상태에서는 상기 보조 전원 장치(4)에서 공급되는 전원(이하 "보조 전원"이라 함)이 상기 유피에스 장치(3)를 통해 가전 제품으로 공급된다. 상기 보조 전원 장치(4)는 충전 가능한 배터리가 사용될 수 있으며, 필요에 따라 에너지 저장장치, 태양열(광) 전지, 자가 발전기 등 상용 전원(1)을 대체하여 가정에서 이용 가능한 다양한 전원 장치(4)가 사용될 수 있을 것이다.
상기 유피에스 장치(3)는 실내 벽면의 콘센트(5)와 연결될 수 있으며, 필요에 따라서는 상기 유피에스 장치(3)에 콘센트가 직접 제공될 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시 예 의한 냉장고(10)는 전원 플러그(11)가 구비되며, 상기 전원 플러그(11)는 사용자의 선택에 따라 상용 전원(1)과 직접 연결되는 콘센트(2)에 연결되거나, 상기 유피에스 장치(3)와 연결된 콘센트(5)에 연결될 수 있는 공용 플러그가 사용될 수 있다.
따라서, 사용자는 상용 전원(1)만으로 상기 냉장고(10)를 운전시키기 원하는 경우에는 상용 전원(1)과 직접 연결되는 콘센트(2)에 전원 플러그(11)를 꽂아 사용하게 된다. 그리고, 정전 상황을 고려하여 상용 전원(1)이 차단되는 정전시에도 보조 전원에 의해 안정적으로 상기 냉장고(10)를 운전할 수 있도록 하는 것을 원하는 경우에는 상기 유피에스 장치(3)와 연결된 콘센트(5)에 전원 플러그(11)를 꽂아 사용하게 된다.
도 2는 상기 냉장고의 전원 연결 상태를 나타내는 블럭도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 냉장고(10)는 정전 상황에서도 운전을 유지할 수 있도록 하기 위해서 유피에스 장치(3)와 연결될 수 있으며, 상황에 따라 상용 전원(1)과 보조 전원을 공급받을 수 있게 된다.
도 2(a)에 도시된 것과 같이, 상용 전원(1)이 정상 공급되고 있는 상태에서는 상기 유피에스 장치(3)를 통해 상용 전원(1)이 상기 냉장고(10)로 공급될 수 있게 된다. 따라서, 상기 냉장고(10)는 통상의 운전과 같은 정상 운전 모드로 운전될 수 있다. 그리고, 상기 보조 전원 장치(4)로 충전식 배터리가 사용되는 경우에는 상기 유피에스 장치(3)로 공급되는 상용 전원(1)에 의해 상기 유피에스 장치(3)와 연결된 보조 전원 장치(4)가 충전될 수도 있다.
그리고, 도 2(b)에 도시된 것과 같이, 상기 상용 전원(1)의 공급이 차단된 상태에서는 상기 유피에스 장치(3)를 통해 보조 전원이 상기 냉장고(10)로 공급될 수 있게 된다. 상기 보조 전원의 공급에 의해 상기 냉장고(10)는 정전 상황에서도 냉각 운전을 수행할 수 있게 된다. 그리고, 상기 보조 전원이 공급되는 상태에서는 상기 상용 전원(1)이 재공급되거나, 상기 보조 전원 장치(4)가 완전히 소모될 때까지 소비전력을 낮추어서 운전하는 절전 운전 모드로 운전될 수 있다.
한편, 상기 유피에스 장치(3)와 보조 전원 장치(4)는 상기 냉장고(10)와 일체로 구성될 수도 있으며, 압축기(105) 등이 구비되는 기계실에 구비되거나, 별도의 케이스에 수용되어 상기 냉장고(10)와 연결되는 구성을 가질 수 있다.
도 3은 상기 냉장고의 전원 판단을 위한 전원 및 신호의 흐름을 나타낸 블럭도이다
도면에 도시된 것과 같이, 상기 냉장고(10)에는 상기 전원 플러그(11)와 연결된 전원 입력부(101)와, 입력 전압을 센싱하는 전압 센서(102)와, 입력되는 교류 전압을 입력받아 정류하는 정류부(103)와, 제어 신호에 따라 변환된 교류 전압을 상기 압축기(105)에 제공하는 인버터부(104), 그리고 상기 냉장고(10)의 운전 제어를 위한 제어부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 냉장고(10)로 입력되는 전원 흐름을 살펴보면, 상기 전원 플러그(11)를 통해 상기 냉장고(10)로 입력되는 전원은 상기 전원 입력부(101)와 전압 센서(102), 정류부(103), 인버터부(104)를 차례로 거쳐서 상기 압축기(105)로 공급되어 상기 압축기(105)가 구동될 수 있도록 한다.
즉, 전압 센서(102)는 상기 전원 플러그(11)에서 입력되어 상기 압축기(105)의 구동을 위해 상기 압축기(105)로 전원을 공급되는 전원 라인 상에 위치되고, 상기 전압 센서(102)는 상기 압축기(105)로 공급되는 전원의 전압을 센싱할 수 있게 된다.
그리고, 전원 입력에 따른 신호의 흐름을 살펴보면, 먼저 전원 플러그(11)를 통해서 입력되는 전원은 상기 전원 입력부(102)를 통해 냉장고로 공급된다. 상기 전원 입력부(102)는 피시비상의 커넥터일 수 있으며, 필요에 따라서 노이즈 필터, 퓨즈 등이 연결되어 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전압 센서(102)는 상기 전원 입력부(101)를 통해 입력되는 전원의 전압을 감지하게 된다. 그리고, 감지된 전압의 정보는 상기 제어부(200)로 공급될 수 있다.
상기 제어부(200)는 콤프 마이콤(201)과 메인 마이콤(202)으로 구성될 수 있다. 상기 콤프 마이콤(201)은 압축기(105)의 구동을 제어하며, 상기 메인 마이콤(202)은 쿨링팬(301), 디스플레이(302), 온도 센서(303), 제상히터(304) 등 각종 전장부품을 제어할 수 있으며, 상기 냉장고(10)의 전체 운전 모드를 결정하게 된다.
상기 콤프 마이콤(201)과 메인 마이콤(202)은 포토 커플러에 의해 연결되며, 절연 상태로 신호를 주고 받을 수 있도록 구성되어 고전압 또는 과전압으로부터 메인 마이콤(202)과 연결된 전장부품들을 보호할 수 있게 된다.
물론, 상기 콤프 마이콤(201)과 메인 마이콤(202)은 일체로 구성될 수도 있으며, 일체로 구성된 제어부(200)에 상기 전압 센서(102)와 압축기를 비롯한 전장 부품들이 연결되도록 구성될 수도 있을 것이다.
한편, 상기 콤프 마이콤(201)은 상기 전압 센서(102)로부터 전압 정보를 받아 이를 처리할 수 있게 된다. 즉, 상기 콤프 마이콤(201)은 상기 전압 센서(102)로부터 입력되는 전압 정보를 통해서 파형을 산출하거나 제3고조파를 계산할 수 있게 된다. 그리고, 상기 콤프 마이콤(201)은 상기 전압 센서(102)로부터 입력되는 정보를 통해서 입력 전원이 상용 전원(1)인지 보조 전원인지를 판단할 수 있게 된다.
상기 콤프 마이콤(201)에서 판단된 상용 전원(1) 또는 보조 전원의 신호는 상기 메인 마이콤(202)으로 전달될 수 있으며, 상기 메인 마이콤(202)에서는 입력되는 신호에 따라 정상 운전 모드 또는 절전 운전 모드로의 운전을 결정하고 결정된 운전 모드에 따라 상기 압축기(105)를 비롯한 각 전장부품들의 구동을 제어하게 된다.
그리고, 상기 메인 마이콤(202)은 결정된 운전 모드에 따라 상기 콤프 마이콤(201)으로 상기 압축기(105)의 운전 신호를 전달할 수 있다. 상기 콤프 마이콤(201)에서는 상기 메인 마이콤(202)에서 전달되는 상기 압축기(105)의 운전 신호에 따라 상기 압축기(105)를 구동시키게 된다.
그리고, 상기 압축기(105)는 인버터 타입의 압축기로 부하에 따른 회전 속도의 가변이 가능하므로 최초 기동시의 전력을 낮출 수 있게 된다. 따라서, 상기 압축기(105)의 최초 기동시 발생되는 피크 전력을 낮추어 상기 보조 전원으로도 상기 냉장고(10)의 원활한 구동이 가능하게 된다.
반면에, 상기 압축기(105)가 인버터 타입이 아닌 일반적인 압축기(105)인 경우 최초 기동시의 전력이 높아 상기 보조 전원 장치(4)의 용량이 매우 큰 제품을 사용하여야 하며, 상기 보조 전원 장치(4) 용량이 작을 경우 유피에스 장치(3)가 파손되거나 상기 압축기(105)의 정상적인 운전이 불가능하게 될 수도 있다.
이하에서는 상기 냉장고(10)에서의 입력 전원을 판단하는 다양한 방법에 관하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 4는 보조 전원의 입력시 전압의 파형과 제3고조파의 크기 변화를 보인 도면이다.
도 4의 (a)에 도시된 것과 같이, 상용 전원(1)의 입력시에는 상용 전원(1)이 가지는 고유한 파형에 의해 정형파 파형을 출력하게 된다. 그리고 상용 전원(1)이 차단되어 보조 전원으로 바뀌게 되는 시점(t1)에서 상기 유피에스 장치(3)가 가지는 특성에 의해 구형파의 파형으로 바뀌게 된다. 즉, 상용 전원(1)이 차단되어 보조 전원이 입력되면, 정형파를 나타내는 파형이 전원의 변화와 함께 구형파의 파형으로 바뀌게 된다.
그리고, 도 4(b)에 도시된 것과 같이, 전원이 바뀌는 시점(t1)을 기준으로 전후의 제3고조파 크기를 비교하여 보면, 보조 전원의 입력시 제3고조파의 크기가 상용 전원(1)의 입력시 제3고조파의 크기보다 현저하게 큰 값을 가지는 것을 알 수 있다.
따라서, 입력되는 전압의 전체적인 파형 변화 또는 제3고조파의 크기를 통해서 입력 전압의 종류를 알 수 있게 된다.
도 5는 입력 전원을 판단하는 과정의 제 1 실시 예를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 냉장고(10)의 운전이 시작되면 상기 전압 센서(102)에서는 상기 전원 입력부(101)를 통해 입력되는 전원의 전압을 감지하게 된다. 그리고, 상기 콤프 마이콤(201)에서는 상기 전압 센서(102)에서 전달되는 신호를 통해 입력 전압의 파형을 확인할 수 있게 된다.
입력 전압의 파형이 정형파로 유지되고 있는 상태라면, 상기 콤프 마이콤(201)에서는 상용 전원(1)이 입력되는 것으로 판단하게 된다. 그리고, 상기 콤프 마이콤(201)은 상용 전원(1)의 입력 신호를 상기 메인 마이콤(202)으로 전달하여 일반적인 운전과 같은 정상 운전을 실시하게 된다.
입력 전압의 파형이 정형파에서 구형파로 변화되면, 상기 콤프 마이콤(201)에서는 보조 전원이 입력된 것으로 판단하게 된다. 그리고, 상기 콤프 마이콤(201)은 보조 전원의 입력 신호를 상기 메인 마이콤(202)으로 전달하여 절전 운전을 실시하게 된다.
도 6은 입력 전원을 판단하는 과정의 제 2 실시 예를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 냉장고(10)의 운전이 시작되면 상기 전압 센서(102)에서는 상기 전원 입력부(101)를 통해 입력되는 전원의 전압을 감지하게 된다. 그리고, 상기 콤프 마이콤(201)에서는 상기 전압 센서(102)에서 전달되는 신호를 이용하여 입력 전압의 제3고조파를 계산하게 된다.
제3고조파의 크기가 설정된 값 미만인 경우, 상기 콤프 마이콤(201)에서는 입력 전압이 상용 전원(1)인 것으로 판단하게 된다. 그리고, 제3고조파의 크기가 설정된 값 이상인 경우에는 입력 전원이 보조 전원인 것으로 판단하게 된다.
이때, 상용 전원(1)에서의 제3고조파와 보조 전원에서의 제3고조파의 크기는 현저하게 차이가 나게 되므로 오차 없이 정확한 보조 전원 입력을 판단할 수 있게 된다.
한편, 상기 콤프 마이콤(201)에서 상용 전원이 입력된 것으로 판단하게 되면, 상기 콤프 마이콤(201)은 상용 전원의 입력 신호를 상기 메인 마이콤(202)으로 전달하여 일반적인 운전과 같은 정상 운전을 실시하게 된다.
그리고, 상기 콤프 마이콤(201)에서 보조 전원이 입력된 것으로 판단하게 되면, 상기 콤프 마이콤(201)은 보조 전원의 입력 신호를 상기 메인 마이콤(202)으로 전달하여 절전 운전을 실시하게 된다.
한편, 모든 유피에스 장치(3)가 구형파의 형태로 전압의 파형을 출력하는 것은 아니며, 상대적으로 고가 또는 고성능의 유피에스 장치(3)의 경우 정형파의 형태로 전압의 파형을 출력하는 제품이 존재한다.
상기 유피에스 장치(3)가 정형파의 형태로 전압의 파형을 출력하는 경우에는 구형파로의 변화 또는 제3고조파의 값 만으로 보조 전원의 입력 여부를 알 수 없게 된다. 따라서, 정형파의 형태로 전압의 파형을 출력하는 유피에스 장치(3)는 다른 과정을 통해 보조 전원의 입력 여부를 판단할 수 있다.
도 7은 보조 전원의 입력시 전압의 파형의 왜곡과 제로 크로싱의 변화를 보인 도면이다.
도면에 도시된 것과 같이, 정형파를 출력하는 유피에스 장치(3)가 사용되는 경우, 상용 전원(1)이 입력될 때와 보조 전원이 입력될 때 모두 정형파의 파형을 출력하는 것을 알 수 있다.
하지만, 보조 전원에서도 정형파를 출력하게 되지만, 상용 전원(1)에서 보조 전원으로 변화는 시점(t2)에서 이전의 파형과 비교할 때 부분적으로 달라지게 되는 것을 알 수 있다.
도 7(a)에 도시된 것과 같이, 상용 전원(1)에서 보조 전원으로 전환되더라도 전체적으로 정형파를 출력하게 되지만, 전원이 변환되는 시점(t2)의 파형이 이전의 파형과 연속되지 못하고 부분적으로 어긋나게 되는 것을 알 수 있다.
또는, 도 7(b)에 도시된 것과 같이, 상용 전원(1)에서 보조 전원으로 전환되더라도 전체적으로 정형파를 출력하게 되지만, 전원이 변환되는 시점(t2)에서 파형의 제로 크로싱 주기가 달라지게 되는 것을 알 수 있다.
따라서, 전압의 파형이 부분적으로 변화되는 순간을 통해서 입력 전압의 전환이 발생된 것을 판단할 수 있게 된다.
도 8은 입력 전원을 판단하는 과정의 제 3 실시 예를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 냉장고(10)의 운전이 시작되면 상기 전압 센서(102)에서는 상기 전원 입력부(101)를 통해 입력되는 전원의 전압을 감지하게 된다. 그리고, 상기 콤프 마이콤(201)에서는 상기 전압 센서(102)에서 전달되는 신호를 통해 입력 전압의 파형을 확인할 수 있게 된다.
입력 전압의 파형이 일시적인 변화 없이 연속적으로 정형파의 상태를 유지하게 되면 상기 콤프 마이콤(201)에서는 상용 전원(1)이 입력된 것으로 판단하게 된다. 그리고, 상기 콤프 마이콤(201)은 상용 전원(1)의 입력 신호를 상기 메인 마이콤(202)으로 전달하여 일반적인 운전과 같은 정상 운전을 실시하게 된다.
만약, 입력 전압의 파형이 특정 시점(t2)에서 부분적으로 변화되어 연속적이지 못하거나 제로 크로싱 주기가 변호하게 되면, 상기 콤프 마이콤(201)에서는 보조 전원이 입력된 것으로 판단하게 된다. 그리고, 상기 콤프 마이콤(201)은 보조 전원의 입력 신호를 상기 메인 마이콤(202)으로 전달하여 절전 운전을 실시하게 된다.
이와 같이 전원의 변환 시점에 부분적으로 파형의 변화가 발생되는 것은 유피에스 장치(3)의 성능의 특성에 의한 것으로, 사용되는 유피에스 장치(3)의 성능 따라 그 정도의 차이가 있을 수 있다. 즉, 고성능의 유피에스 장치(3)에서는 이러한 부분적인 파형의 차이도 발생하지 않거나 확인 불가능한 정도의 차이가 발생하는 경우도 있다.
따라서, 입력 전압의 변화시에 정형파 파형을 출력하면서 파형의 부분적인 변화를 확인할 수 없는 고성능의 유피에스 장치(3)를 사용하는 경우에는 다른 과정을 통해 보조 전원의 입력 여부를 판단할 수 있다.
도 9는 보조 전원 상태에서 압축기 기동에 따른 전압의 파형의 변화을 보인 도면이다.
도 9(a)는 상용 전원(1)의 입력시 상기 압축기(105)의 동작에 따른 전압 파형의 변화를 도시하고 있다. 도면에 도시된 것과 같이 상용 전원(1)이 공급되는 경우에는 상기 압축기(105)의 온/오프(ON/OFF) 여부와 관계없이 동일한 파형을 유지하고 있는 것을 알 수 있다.
그리고, 도 9(b)는 보조 전원의 입력시 상기 압축기(105)의 동작에 따른 전압 파형의 변화를 도시하고 있다. 도면에 도시된 것과 같이 보조 전원이 공급되는 경우에는 상기 압축기(105)가 온(ON)된 상태에서 피크값이 드랍되는 것을 알 수 있다.
이와 같은 파형의 차이는 상용 전원(1)과 보조 전원에 대한 출력 임피던스의 차이에 의한 것으로 보조 전원의 출력 임피던스가 상용 전원(1)의 임피던스보다 현저히 크기 때문에 발생된다.
즉, 상용 전원(1)은 보조 전원에 비해 트랜스의 크기가 현저히 크기 때문에 도 9(a)에서 도시하고 있는 바와 같이 상기 압축기(105)의 기동전과 후의 입력 전원의 파형이 동일하며, 피크값의 드랍이 발생하지 않는다. 반면에, 보조 전원은 트랜스 용량이 상대적으로 작기 때문에 도 9(b)에서 도시하고 있는 바와 같이 상기 압축기(105)의 기동 전과 기동 후를 비교할 때, 상기 압축기(105)의 기동 전에 비해 상기 압축기(105)의 기동 후 입력 전압 파형의 피크값이 드랍되는 현상이 발생하게 된다.
따라서, 상기 압축기(105)의 기동 전후의 입력 전압 파형의 피크값이 드랍되는지의 여부를 통해서 입력 전압의 종류를 판단할 수 있게 된다.
도 10은 입력 전원을 판단하는 과정의 제 4 실시 예를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 냉장고(10)의 운전이 시작되면 상기 전압 센서(102)에서는 상기 전원 입력부(101)를 통해 입력되는 전원의 전압을 감지하게 된다. 그리고, 상기 콤프 마이콤(201)에서는 상기 전압 센서(102)에서 전달되는 신호를 이용하여 입력 전압의 파형을 확인하게 된다.
상기 입력 전압의 파형이 구형파인 경우 압축기의 운전 여부와 관계없이 입력 전원이 보조 전원인 것을 판단할 수 있다.
즉, 상기 콤프 마이콤(201)에서는, 입력 전압의 파형이 구형파인 것으로 확인되는 경우 입력 전압이 보조 전원 장치(4)의 전압인 것으로 1차 판단하게 된다. 만약 입력 전압의 파형이 구형파가 아닌 정형파일 경우에는 입력 전압이 상용 전원(1)의 전압이거나, 상기 유피에스 장치(3)가 정형파를 출력하는 것으로 1차 판단하여 상기 압축기(105)가 기동될 때까지 대기하게 된다. 물론 이때에도 상기 전압 센서(102)에 의한 전압의 감지는 지속적으로 수행하게 된다.
상기 압축기(105)가 기동되면, 상기 콤프 마이콤(201)에서는 상기 압축기(105)의 기동 전후의 파형을 비교하여 피크값이 드랍되었는지를 확인하게 된다.
상기 압축기(105)의 기동시 기동 전에 비해 입력 전압 파형의 피크값이 떨어지게 되면, 상기 콤프 마이콤(201)은 보조 전원이 입력되는 것으로 2차 판단하게 된다. 그리고, 보조 전원이 입력된 것으로 판단되면, 상기 콤프 마이콤(201)은 상기 메인 마이콤(202)으로 보조 전원 판단 신호를 전달하게 되고, 상기 메인 마이콤(202)에서는 이에 따른 절전 운전을 위한 운전 신호를 출력하게 된다.
반면에, 상기 압축기(105)의 기동시 기동 전에 비해 입력 전압 파형의 피크값이 드랍되지 않고 상기 압축기(105)의 구동 전과 후의 입력 전압의 파형이 동일하게 되면, 상기 콤프 마이콤(201)은 상용 전원(1)이 입력된 것으로 2차 판단하게 된다.
그리고, 상기 콤프 마이콤(201)은 상기 메인 마이콤(202)으로 상용 전원(1) 판단 신호를 전달하게 되고, 상기 메인 마이콤(202)에서는 정상 운전을 위한 신호를 출력하게 된다.
이와 같은 방법을 통해서 구형파를 출력하는 유피에스 장치(3)는 물론, 정형파를 출력하는 고성능의 유피에스 장치(3)를 사용하는 경우에도 입력되는 전원의 종류를 판단할 수 있게 된다.
그리고, 1차 판단시 입력 전압의 파형의 변화가 아닌 제3고조파의 크기로 상용 전원(1)인지 보조 전원인지를 판단할 수도 있다. 즉, 1차 판단시 상기 제3고조파의 크기가 설정 크기 이상인 경우 구형파로 판단할 수 있으며, 따라서 보조 전원이 입력된 것으로 판단할 수 있을 것이다.
이와 같은 상기 압축기(105) 기동 전후의 입력 전압에 따른 파형의 피크값 드랍은 안정적인 전력 공급 환경에서는 확인이 가능하지만, 공급되는 전력의 상태가 일정하지 못한 경우에는 피크값의 드랍을 통해 입력 전원의 종류를 판단하는 것이 어려운 경우가 있다.
따라서, 전력 사정이 매우 열악한 환경에서는 다른 과정을 통해 보조 전원의 입력 여부를 판단할 수 있다.
도 11은 보조 전원 상태에서 압축기 기동에 따른 제3고조파의 변화를 보인 도면이다.
상기 압축기(105)는 인버터 압축기로서, 인버터 압축기는 구동 직전 초기 기동 운전을 실시하게 된다. 초기 기동은 상기 압축기(105)의 회전자 위치를 정렬(alignment)하기 위한 운전으로, 이와 같은 초기 기동시에는 항상 동일한 전류(예를 들어 2A)를 공급하여 상기 회전자의 정렬이 이루어질 수 있도록 한다. 상기 회전자의 정렬을 통해 상기 압축기(105)의 구동이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.
그리고, 상기 압축기(105)는 상기 냉장고(10)에서의 부하 전류 대부분을 차지하고 있으므로, 부하 전류의 변화는 곧 압축기(105)의 운전의 변화로 해석할 수 있다.
도 11(a)에 도시된 것과 같이, 상기 압축기(105)의 구동이 시작되는 순간 즉, 초기 기동 순간에 부하 전류가 급격하게 증가하게 된다. 그리고 상기 압축기(105)의 초기 기동 구간 동안에는 일정 부하 전류를 유지하고, 초기 기동을 완료하여 상기 압축기의 구동이 안정되면 다소 낮아진 부하 전류 수준을 유지하게 된다.
도 11(b)에 도시된 것과 같이, 상용 전원(1)이 공급되는 경우에는 부하 전류의 변화에 관계없이 제3고조파의 크기가 변화하지 않게 된다.
반면에, 상기 보조 전원이 입력되면, 상기 부하 전류가 변화에 따라서 제3고조파의 크기가 변화하게 된다. 즉, 상기 압축기(105)의 초기 기동시 부하전류의 상승에 따라 상기 제3고조파의 크기 또한 커지게 되고, 초기 기동이 종료되어 부하 전류가 낮아진 상태를 유지하게 되면 그에 대응하여 상기 제3고조파의 크기 또한 작아지게 된다.
따라서, 상기 압축기(105) 기동 전후의 제3고조파의 변화를 통해서 입력 전원의 종류를 판단할 수 있게 된다.
도 12는 입력 전원을 판단하는 과정의 제 5 실시 예를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 냉장고(10)의 운전이 시작되면 상기 전압 센서(102)에서는 상기 전원 입력부(101)를 통해 입력되는 전원의 전압을 감지하게 된다. 그리고, 상기 콤프 마이콤(201)에서는 상기 전압 센서(102)에서 전달되는 신호를 이용하여 입력 전압의 제3고조파를 계산하게 된다.
상기 유피에스 장치(3)가 구형파를 출력하는 경우, 상기 압축기(105)의 운전 여부와 관계없이 입력 전압의 제3고조파 크기를 통해서 입력 전원을 1차 판단할 수 있게 된다.
즉, 상기 콤프 마이콤(201)에서는, 계산된 제3고조파의 크기가 설정된 값 이상인 경우 입력 전압이 보조 전압 장치(4)의 전압인 것으로 판단하게 된다. 만약 계산된 상기 제3고조파의 크기가 설정된 값 미만인 경우에는 입력 전압이 상용 전원(1)의 전압이거나, 상기 유피에스 장치(3)가 정형파를 출력하는 것으로 판단하여 상기 압축기(105)가 기동될 때까지 대기하게 된다. 물론 이때에도 상기 전압 센서(102)에 의한 전압의 감지 및 제3고조파의 계산은 지속적으로 수행할 수 있다.
이와 같이 상기 콤프 마이콤(201)은 상기 압축기(105)가 기동될 때 상기 압축기(105)의 동작 전후의 제3고조파의 크기의 변화를 확인하여 입력 전원이 상용 전원(1)인지 보조 전원인지 2차 판단하게 된다. 이때, 상기 제3고조파의 크기가 증가하게 되면 보조 전원이 입력된 것으로 판단하게 된다
물론, 상기 제3고조파의 변화는 상기 압축기(105) 외의 다른 구성의 구동에 의해 발생될 수도 있으나, 사실상 상기 냉장고(10)의 부하 전류의 대부분을 상기 압축기(105)가 차지하고 있으므로 상기 압축기(105)의 구동 전과 후를 비교하면 설정값 만큼의 제3고조파의 차이가 반드시 발생된다.
이때, 상기 설정값은 상기 압축기(105)의 초기 기동시 입력되는 전류값에 대응하는 제3고조파의 크기가 될 수 있다. 즉, 상기 압축기(105)의 초기 기동시마다 동일한 크기의 부하 전류가 투입되고 이에 대응하는 제3고조파의 크기도 동일하게 된다. 따라서, 상기 압축기(105)의 초기 기동시의 제3고조파 크기를 설정값으로 할 경우, 이와 같은 크기의 제3고조파 변화가 발생되면 압축기가 초기 기동된 것이며 이때에는 보조 전원이 입력되었음을 판단할 수 있게 된다.
이와 같은 제3고조파의 크기 차이는 공급되는 전력의 상태와 관계없이 명확하게 확인될 수 있는 것으로, 항상 일정한 전류가 공급되는 상기 압축기(105)의 초기 기동시 발생되는 제3고조파의 크기로 판단하게 되므로, 전력공급이 일정하지 않은 상황에서도 입력 전압의 종류를 완벽하게 판단할 수 있게 된다.
상기 콤프 마이콤(201)에서 보조 전원이 입력된 것으로 판단되면, 상기 콤프 마이콤(201)은 상기 메인 마이콤(202)으로 보조 전원 판단 신호를 전달하게 되고, 메인 마이콤(202)에서는 이에 따른 절전 운전을 위한 운전 신호를 출력하게 된다.
한편, 상기 압축기(105)의 기동 전과 후의 제3고조파의 크기 변화가 없이 일정 값을 유지하게 되면, 상기 콤프 마이콤(201)은 상기 메인 마이콤(202)으로 상용 전원 판단 신호를 전달하게 되고, 상기 메인 마이콤(202)에서는 정상 운전을 위한 신호를 출력하게 된다.
그리고, 상기 1차 판단시에 제3고조파의 크기 변화가 아닌 상기 압축기(105)의 구동 전후의 파형이 구형파인지 정형파인지를 확인하여 1차 판단할 수도 있을 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 냉장고의 운전에 관하여 도면을 참고하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 13은 상기 냉장고의 제어부 및 상기 제어부에 연결된 구성들의 신호 흐름을 보인 블럭도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 냉장고(10)는 상용 전원이 공급되는 정상 운전 모드에서는 상기 제어부(200)와 연결된 온도 센서(303)에 의해 상기 압축기(105)와 쿨링팬(301)의 구동을 제어하여 고내의 온도를 설정된 온도로 유지할 수 있게 된다. 그리고, 제상이 필요한 경우 제상 히터(304)를 구동시켜 제상 운전을 실시하게 된다. 또한, 상기 냉장고(10)의 운전 정보는 상기 디스플레이(302)를 통해서 표시될 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같이 상기 전압 센서(102)를 통해서 입력 전원이 보조 전원인 것으로 판단되면, 상기 제어부(200)는 전력 소모를 줄일 수 있도록 절전 운전을 실시하게 된다. 즉, 정전 상황의 발생으로 상용 전원(1)의 공급이 차단되어 보조 전원이 공급되는 것으로 판단하게 되면, 상기 냉장고(10)는 절전 운전 모드로 제어될 수 있다.
이러한 상기 냉장고(10)의 운전 상태의 변화는 상기 디스플레이(302)를 통해서 사용자에게 표시될 수 있으며, 정전상태, 보조 전원의 입력 상태, 또는 상기 보조 전원 장치(4)의 잔량 등 다양한 전원 관련 정보를 출력할 수 있을 것이다.
도 14는 상기 냉장고 정상 운전과 절전 운전시 온도 및 소비 전력의 변화를 보인 도면이다. 그리고, 도 15는 상기 냉장고의 정상 운전과 절전 운전시 압축기의 구동 상태 변화를 나타낸 도면이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 냉장고(10)는 상용 전원이 공급되는 정상 운전 모드에서는 고내의 설정온도(D1)를 유지하기 위해서 상기 압축기(105) 및 쿨링팬(301) 등이 구동된다.
그리고, 상기 냉장고(10)에 공급되는 전원이 보조 전원 장치(4) 전원으로 전환되는 순간 상기 절전 운전 모드로 전환된다. 그리고, 이때 고내의 설정온도(D2)는 상기 정상 운전 모드에서의 설정온도(D1)보다 더 높게 설정된다.
따라서, 상기 압축기(105)와 쿨링팬(301) 등 냉각운전에 필요한 구성들은 더 높게 설정된 설정온도(D2)를 기준으로 구동되며, 따라서 구동 시간이 단축되거나 구동 주기가 늘어날 수 있게 된다.
따라서, 절전 운전 모드에서는 정상 운전 모드와 비교할 때 소비전력이 낮게 운전될 수 있게 되며, 한정된 용량의 보조 전원 장치(4)를 이용한 보조 전원으로 냉각 운전을 실시하게 된다.
이를 보다 상세하게 살펴보면, 상용 전원(1)의 공급을 통해 정상 운전 모드로 운전되는 경우에는, 설정온도(D1)를 설정하고 상기 설정온도(D1)를 기준으로 설정 범위(예를 들어 ±1℃)의 상한온도(D1H)와 하한온도(D1L)로 고내의 온도를 제어하게 된다.
즉, 상기 온도 센서(303)에서 감지한 고내의 온도가 상한온도(D1H) 이상인 경우 상기 압축기(105)의 구동이 시작된다. 상기 압축기(105)의 구동에 의해 고내의 온도는 낮아지기 시작하며, 고내의 온도가 하한온도(D1L)에 도달할 때까지 상기 압축기(105)의 구동이 지속된다.
고내의 온도가 하한온도(D1L)에 도달한 후에는 압축기(105)의 구동이 정지되고, 상기 압축기(105)의 구동이 정지된 상태에서가 지속되면, 고내의 온도는 다시 높아지게 된다. 고내의 온도가 상한온도(D1H)에 도달할 때까지 상기 압축기(105)는 정지상태를 유지하게 되며, 고내의 온도가 상한온도(D1 H)에 도달하게 되면 상기 압축기(105)는 다시 동작된다.
이와 같이 고내의 온도가 상한온도(D1H)에서 하한온도(D1L) 사이를 유지할 수 있도록 상기 압축기(105)는 고내 온도에 따라 온오프 될 수 있게 된다.
한편, 정상 운전 모드로 상기 냉장고(10)의 운전이 진행되고 있는 상태에서 상용 전원(1)의 공급이 차단되는 정전 상황이 발생하게 될 경우, 상기 유피에스 장치(3)를 통해서 보조 전원이 공급된다. 그리고, 상기 콤프 마이콤(201)에서 보조 전원이 공급되는 것을 판단하게 되면, 상기 냉장고(10)는 상기 메인 마이콤(202)에 의해 절전 운전 모드로 운전되도록 제어된다.
절전 운전 모드에서는, 기준이 되는 설정온도(D2)가 정상 운전 모드에서의 설정온도(D1)보다 더 높게 된다. 따라서, 상기 설정온도(D2)를 기준으로 하는 상한온도(D2H)와 하한온도(D2L) 또한 전체적으로 정상 운전 모드와 비교할 때 더 높게 설정된다.
이와 같은 상태에서, 상기 온도 센서(303)에서 감지한 고내의 온도가 상한온도(D2H) 이상인 경우 압축기(105)의 구동이 시작된다. 상기 압축기(105)의 구동에 의해 고내의 온도는 낮아지기 시작하며, 고내의 온도가 하한온도(D2L)에 도달할 때까지 상기 압축기(105)의 구동이 지속된다.
고내의 온도가 상기 하한온도(D2L)에 도달한 후에는 상기 압축기(105)의 구동이 정지되고, 상기 압축기(105)의 구동이 정지된 상태에서가 지속되면, 고내의 온도는 다시 높아지게 된다. 고내의 온도가 상한온도(D2H)에 도달할 때까지 상기 압축기(105)는 정지상태를 유지하게 되며, 고내의 온도가 상한온도(D2H)에 도달하게 되면 상기 압축기(105)는 다시 동작된다.
이와 같이 절전 운전 모드에서는 고내의 온도가 새롭게 설정된 상한온도(D2H)에서 하한온도(D2L) 사이로 유지될 수 있도록 상기 압축기(105)는 고내 온도에 따라 온오프 될 수 있게 된다.
한편, 상기 절전 운전 모드에서는 설정온도(D2)가 정상 운전 모드의 설정온도(D1)보다 더 높게 되며, 상한온도(D2H)와 하한온도(D2L) 역시 더 높게 설정된다. 즉, 목표 온도 달성을 위한 부하가 상대적으로 더 적기 때문에 보다 빠르게 하한온도(D2L)에 도달할 수 있게 되며, 따라서 온도의 하강 기울기가 더 크게 된다.
따라서, 정상 운전 모드에서의 상기 압축기(105) 운전 시간 보다 절전 운전 모드에서의 상기 압축기(105) 운전 시간이 줄어들 수게 되어 소비 전력을 절감할 수 있게 된다. 물론, 상기 압축기(105)가 아닌 쿨링팬(301) 또한 상기 압축기(105)와 동일하게 운전 제어될 수도 있을 것이다.
한편, 상기 절전 운전 모드에서는 상기 압축기(105)의 구동을 위한 설정온도(D2)가 시간의 경과에 따라서 단계적으로 높아질 수도 있다. 즉, 상기 절전 운전 모드의 시작시의 설정온도(D2)보다 설정시간이 더 경과된 후의 설정온도는 더 높게 되며, 이러한 설정온도의 변화는 설정된 시간에 따라서 단계적으로 상승하게 된다.
따라서, 상기 절전 운전 모드에서 상기 압축기(105)의 구동시간 등은 단계적으로 줄어들게 된다. 그리고, 상기 절전 운전 모드가 지속됨에 따라서 소비전력 또한 단계적으로 줄어들게 되어 상기 보조 전원 장치(4)의 사용 시간을 보다 늘릴 수 있게 된다.
한편, 상기 정상 운전 모드에서는 제상운전 신호가 입력되는 경우 상기 제상 히터(304)가 구동되어 제상운전을 실시하게 된다. 상기 제상 운전시에는 상기 제상 히터(304)의 구동에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 압축기(105)는 구동을 정지하게 된다.
상기 정상 운전 모드에서는 외부 전원이 지속적으로 공급되기 때문에 상기 제상 히터(304)의 구동 등 상기 제상 운전을 위한 충분한 전원의 공급이 가능하게 되므로 제한 없는 제상 운전이 가능하게 된다.
하지만, 상기 절전 운전 모드에서는 제상신호가 입력되더라도 상기 제상 히터(304)는 구동되지 않게 된다. 또한, 상기 제상 운전시 구동되는 쿨링팬(301) 또는 댐퍼와 같은 다른 구성들 또한 구동하지 않게 되어 제상운전 자체를 생략하게 된다.
이와 같은 제상운전의 생략은, 상기 보조 전원 장치(4)에 의해 공급되는 보조 전원은 공급할 수 있는 전원에 한계가 있으므로, 많은 전력을 소모하는 제상 히터(304)의 구동을 제한하고, 제상운전으로 인한 고내 부하의 증가를 방지하게 된다.

Claims (37)

  1. 압축기;
    상용 전원 및 보조 전원과 연결된 유피에스 장치로부터 전원이 입력되는 전원 입력부;
    상기 전원 입력부를 통해 입력된 전원의 전압을 감지하는 전압 센서; 및
    상기 전압 센서에 의해 감지된 전압 신호를 분석하여 입력되는 전원이 상용 전원인지 보조 전원인지를 판단하며,
    제어부는,
    상기 압축기의 구동 전과 구동 후의 제3고조파의 크기 변화가 설정값 이상인 경우 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기는 인버터 압축기인 것을 특징으로 하는 냉장고.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 구동 후의 제3고조파 크기는 상기 압축기의 초기 기동시의 제3고조파 크기인 것을 특징으로 하는 냉장고.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    구동 전 감지된 제3고조파의 크기가 초기 기동시의 제3고조파의 크기보다 작으면 보조 전원인 것으로 판단하게 되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압 센서로부터 전달되는 전압 신호를 연산하여 보조 전원의 입력 여부를 판단하며, 상기 압축기를 구동을 제어하는 컴프 마이컴과;
    상기 컴프 마이컴과 포토 커플러에 의해 연결되며, 상기 컴프 마이컴으로부터 수신된 보조 전원 입력 신호에 따라 상기 냉장고의 운전 모드를 결정하는 메인 마이컴을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압 센서에서 입력되는 전압의 제3고조파 크기를 계산하며, 상기 제3고조파의 크기가 설정값 이상인 경우 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전압 센서에서 입력되는 전압의 파형이 변화되면 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 압축기의 구동 시작시의 전압 파형의 피크값이 드랍되면 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    입력 전원이 보조 전원인 것으로 판단되면, 고내의 제어 기준 설정 온도를 높여서 상기 냉장고를 운전하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 센서는,
    상기 전원 입력부에서 상기 압축기로 전원을 공급하는 전원 라인상에 제공되어 상기 압축기로 공급되는 전압 신호를 감지하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 센서는 상기 전원 입력부와 연결된 저항으로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 유피에스 장치는 상기 냉장고와 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부에서 보조 전원이 입력되는 것으로 판단되는 경우 전원 입력 상태의 변화를 출력하는 디스플레이가 구비되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 전원은 배터리, 충전식 배터리, 에너지 저장장치, 태양열(광) 전지, 자가 발전기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 냉장고.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 전원은 상용 전원이 차단되는 정전 상황시 입력되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 전원은 기 설정된 전력 피크 타임시 입력되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전력 피크 타임의 설정은 사용자에 의해 상기 유피에스 장치에서 직접 설정되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 전력 피크 타임의 설정은 사용자에 의해 원격지의 상기 냉장고 또는 통신이 가능한 단말기를 통해서 설정되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 전력 피크 타임의 설정은 전력 공급자에 의해 원격지의 통신이 가능한 서버에서 설정되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  22. 보조 전원 및 상용 전원과 연결되어 선택적으로 전원을 공급할 수 있는 유피에스 장치에 연결되는 전원 입력부;
    압축기;
    상기 전원 입력부를 통에 입력되는 전압을 감지하는 전압 센서; 및
    상기 전압 센서에 의해 감지된 전압 신호를 분석하여 입력되는 전원이 상용 전원인지 보조 전원인지를 판단하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 감지된 전압신호 분석에 의해 1차 판단하여 보조 전원이 아닌 것으로 판단되면,
    상기 압축기의 구동 전과 구동 후에 감지된 전압 신호 분석에 의해 2차 판단하여 입력되는 전원이 상용 전원인지 보조 전원인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 1차 판단시 상기 전압 센서에 감지된 전압 신호의 파형이 구형파일 경우 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 2차 판단시 상기 압축기의 전압 파형의 피크값이 드랍되면 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 2차 판단시 상기 압축기의 구동 전보다 구동 후의 제3고조파의 크기가 커지게 되면 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 1차 판단시 상기 전압 센서에 감지된 전압 신호의 제3고조파 크기가 설정값 이상인 경우 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 2 차 판단시 상기 압축기의 전압 파형의 피크값이 드랍되면 보조 전원인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 2차 판단시 상기 압축기의 구동 전보다 구동 후의 제3고조파의 크기가 커지게 되면 보조 전원으로 판단하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  29. 제 22 항에 있어서,
    상기 압축기는 인버터 압축기이며,
    상기 압축기의 구동 후 시점은 압축기의 기동시 회전자의 위치가 정렬시키는 초기 기동 시점인 것을 특징으로 하는 냉장고.
  30. 제 22 항에 있어서,
    상기 전압 센서는,
    상기 전원 입력부에서 상기 압축기로 전원을 공급하는 전원 라인상에 제공되어 상기 압축기로 공급되는 전압 신호를 감지하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  31. 제 22 항에 있어서,
    상기 제어부에 의한 1차 판단시 보조 전원인 것으로 판단되면 상기 제어부의 판단을 종료하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  32. 압축기;
    상용 전원 및 보조 전원과 연결된 유피에스 장치로부터 전원이 입력되는 전원 입력부;
    상기 전원 입력부를 통해 입력된 전원의 전압을 감지하는 전압 센서; 및
    상기 전압 센서에 의해 감지된 전압 신호를 분석하여 입력되는 전원이 상용 전원인지 보조 전원인지를 판단하며, 상기 압축기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 보조 전원이 입력된 것으로 판단되면, 정상 운전 모드에서 상대적으로 소비전력이 절감되는 절전 운전 모드로 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 절전 운전 모드에서는 정상 운전 모드에 비해 높은 설정온도로 운전되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 압축기는 인버터 압축기이며,
    상기 제어부는 상기 압축기 기동 시점에 보조 전원인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 절전 운전 모드는 정상 운전 모드보다 낮은 투입전력으로 구동되도록 상기 압축기를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 절전 운전 모드에서는 상기 압축기의 구동 시간이 정상 운전 모드보다 단위 시간당 감소되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  37. 제 32 항에 있어서,
    상기 절전 운전 모드에서는 설정된 제상시간이 되어도 제상을 실시하지 않도록 제어되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
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