KR19990001784A - 독립냉각방식 냉장고 및 그 온도제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축기와, 냉동실증발기 및 냉장실증발기와, 상기 각 증발기에서 발생된 냉기를 냉동실 및 냉장실에 각각 송풍하는 냉동실팬 및 냉장실팬을 구비한 독립냉각방식 냉장고에 관한 것으로서, 상기 냉동실증발기 및 상기 냉장실증발기의 온도를 각각 검출하는 냉동실증발기 온도센서 및 냉장실증발기 온도센서와; 상기 냉동실증발기 온도센서에 의해 검출된 상기 냉동실증발기의 온도가 소정의 냉동실 상한온도 이상일 때 상기 압축기 및 상기 냉동실팬의 동작이 개시되고, 상기 냉동실증발기의 온도가 소정의 냉동실 하한온도 이하일 때 상기 압축기 및 상기 냉동실팬의 동작이 중단되도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 의해, 냉동실내 온도의 제어를 적절히 유지하면서 온도센서의 수를 줄임으로써 제조비용을 절감할 수 있다.

Description

독립냉각방식 냉장고 및 그 온도제어방법
본 발명은 독립냉각방식 냉장고 및 그 온도제어방법에 관한 것으로서, 특히 온도센서의 수를 줄이면서 적절한 실내 온도제어가 가능한 독립냉각방식 냉장고 및 그 온도제어방법에 관한 것이다.
일반적인 냉장고는 비교적 저온의 냉동실과 비교적 고온의 냉장실을 가지며, 이들 냉동실과 냉장실내에 수용된 음식물을 냉각하기 위한 냉동시스템을 구비한다. 독립냉각방식 냉장고의 냉동시스템은, 냉매를 압축하는 압축기와, 압축기로부터의 냉매를 응축하는 응축기 및 응축기로부터의 냉매를 증발시켜 냉동실 및 냉장실로 각각 공급되는 냉기를 발생하는 냉동실증발기 및 냉장실증발기로 이루어지며, 생성된 냉기는 냉동실팬 및 냉장실팬에 의해 각 실내로 공급된다.
냉동실증발기 및 냉장실증발기에서 발생한 냉기가 지속적으로 냉동실 및 냉장실에 공급될 경우 각 실내가 과냉될 수 있기 때문에, 각 실내에 온도센서를 설치하고 이들 온도센서로부터의 검출신호에 기초하여 압축기 및 각 송풍팬을 제어한다. 이러한 제어는 써모스탯에 의한 기계적 방법에 의해 행하여지기도 하지만, 근래에는 도 5에 도시된 바와 같이, 마이컴(50)을 사용하여 냉동실내에 설치된 온도센서(52)로부터의 검출온도가 소정이하일 때 압축기(34) 및 냉동실팬(36)의 작동을 정지시켜 냉기공급을 중단하고, 검출온도가 다시 일정이상 상승하면 압축기(34)와 냉동실팬(36)을 재가동시켜 냉기를 공급한다. 또한, 냉장실 온도센서(54)로부터의 검출온도가 소정 이하일 때 냉장실팬(38)을 작동을 정지시키고, 검출온도가 다시 일정이상 상승하면 냉장실팬(38)을 재가동시킨다.
한편, 각 증발기의 표면과 주위공기간의 상대습도의 차이에 의해 각 증발기의 표면에 습기가 응결되어 성에를 발생하게 되는데, 각 증발기의 표면에 누적된 성에는 각 증발기의 열교환 효율을 저하시켜, 효율적인 냉각기능을 저하시키는 동시에 소비전력의 증대를 가져온다. 그래서, 각 증발기의 온도를 검출하는 냉동실증발기 온도센서(56) 및 냉장실증발기 온도센서(58)를 설치하고, 각 증발기를 가열하기 위한 냉동실증발기 제상히터(40) 및 냉장실증발기 제상히터(42)를 마련하여, 마이컴(50)은, 각 증발기 온도센서(56,58)의 검출온도로부터 제상시기를 판단하고, 제상시기라고 판단된 때 각 제상히터(40,42)를 작동시켜 증발기 표면의 성에를 녹여 제거한다.
이와 같이 종래의 냉장고에서는, 실내온도제어와 제상제어를 위해, 냉동실 온도센서(52), 냉장실 온도센서(54) 및 각 증발기 온도센서(56,58)등 다수의 온도센서를 구비하고 있다. 이러한 온도센서는 비교적 고가이기 때문에 그 설치개소가 늘어날수록 제조비용 상승의 원인이 된다. 그러한 한편, 제상시기의 판단을 위해 마련되어 있는 각 증발기 온도센서(56,58)는, 압축기(34)의 작동에 따라 그 검출온도가 증감하므로, 각 실내 온도센서(52,54)의 검출온도와 당연히 상관관계를 갖는다. 그래서, 각 실내 온도센서(52,54)를 제거하고, 각 증발기 온도센서(56,58)의 검출온도를 이용하여 각 실내 온도를 적절히 제어할 수 있다면, 제조비용의 절감에 기여할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 이러한 증발기 온도와 실내온도 사이에 상관관계가 있다는 개념에 기초하여 안출된 것으로서, 각 실내 온도센서의 수를 줄여 제조비용의 절감을 도모한 냉장고 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 독립냉각방식 냉장고의 개략적 단면도,
도 2는 각 실내온도와 각 증발기 검출온도의 상관관계 그래프,
도 3은 도 1의 냉장고의 온도제어를 위한 제어블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 온도제어방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 5는 종래의 온도제어를 위한 제어블럭도이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 본체 2 : 냉동실
3 : 냉장실 4 : 압축기
5 : 냉동실증발기 6 : 냉동실팬
7 : 냉장실증발기 8 : 냉장실팬
10 : 냉동실증발기 제상히터 12 : 냉장실증발기 제상히터
20 : 제어부 22 : 냉동실증발기 온도센서
24 : 냉장실증발기 온도센서
상기 목적은, 본 발명에 따라, 압축기와, 냉동실증발기 및 냉장실증발기와, 상기 각 증발기에서 발생된 냉기를 냉동실 및 냉장실에 각각 송풍하는 냉동실팬 및 냉장실팬을 구비한 독립냉각방식 냉장고에 있어서, 상기 냉동실증발기 및 상기 냉장실증발기의 온도를 각각 검출하는 냉동실증발기 온도센서 및 냉장실증발기 온도센서와; 상기 냉동실증발기 온도센서에 의해 검출된 상기 냉동실증발기의 온도가 소정의 냉동실 상한온도 이상일 때 상기 압축기 및 상기 냉동실팬의 동작이 개시되고, 상기 냉동실증발기의 온도가 소정의 냉동실 하한온도 이하일 때 상기 압축기 및 상기 냉동실팬의 동작이 중단되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립냉각방식 냉장고에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제어부는 상기 냉장실증발기 온도센서의 검출온도가 소정의 냉장실 상한온도 이상일 때 상기 냉장실팬의 동작이 개시되고, 상기 냉장실증발기 온도센서의 검출온도가 소정의 냉장실 하한온도 이하일 때 상기 냉장실팬의 동작이 중단되도록 하여 냉장실내의 온도를 제어할 수 있다. 또한, 상기 각 증발기에 인접하여 설치되어 제상을 위해 상기 각 증발기를 가열할 수 있는 냉동실 제상히터와 냉장실 제상히터를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 각 증발기 온도센서의 검출온도에 기초하여 상기 각 제상히터의 제상동작을 제어하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 압축기와, 냉동실증발기 및 냉장실증발기와, 상기 각 증발기에서 발생된 냉기를 냉동실 및 냉장실에 각각 송풍하는 냉동실팬 및 냉장실팬을 구비한 독립냉각방식 냉장고의 온도제어방법에 있어서, 상기 냉동실증발기 및 상기 냉장실증발기의 온도를 각각 검출하는 단계와; 상기 냉동실증발기의 검출온도가 소정의 냉동실 상한온도 이상일 때 상기 압축기 및 상기 냉동실팬의 동작이 개시되고, 상기 냉동실증발기의 검출온도가 소정의 냉동실 하한온도 이하일 때 상기 압축기 및 상기 냉동실팬의 동작이 중단되도록 하는 단계를 포함하는 독립냉각방식 냉장고의 온도제어방법이 제공된다.
여기서, 상기 냉장실증발기의 검출온도가 소정의 냉장실 상한온도 이상일 때 상기 냉장실팬의 동작이 개시되고, 상기 냉장실증발기의 검출온도가 소정의 냉장실 하한온도 이하일 때 상기 냉장실팬의 동작이 중단되도록 하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 각 증발기의 검출온도에 기초하여 상기 각 증발기의 제상시기를 판단하는 단계와; 상기 제상시기로 판단되는 경우, 상기 각 증발기를 가열하여 제상동작을 실행하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 독립냉각방식 냉장고의 개략적 단면도이다. 이 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 냉장고는, 상부의 냉동실(2)과 하부의 냉장실(3)을 형성하는 본체(1)와, 본체(1)의 후방하부에 설치되어 냉매를 압축하는 압축기(4)와, 본체(1)의 후벽면내에 형성된 냉기덕트내에 냉동실(2)과 냉장실(3)에 각각 대응하여 설치되며 압축기(4)에 대해 상호 직렬로 연결된 냉동실증발기(5) 및 냉장실증발기(7)와, 냉동실증발기(5) 및 냉장실증발기(7)에서 생성된 냉기를 냉동실(2) 및 냉장실(3)에 각각 송풍하는 냉동실팬(6) 및 냉장실팬(8)을 가지고 있다. 냉동실증발기(5)와 냉장실증발기(7)의 하부에는 각 증발기(5,7)의 제상을 위한 냉동실증발기 제상히터(10)와 냉장실증발기 제상히터(12)가 각각 설치되어 있다. 도 1에는 도시되어 있지 아니하지만, 냉동실증발기(5)와 냉장실증발기(7)에는 각 증발기(5,7)의 온도를 검출하기 위한 냉동실증발기 온도센서(22)와 냉장실증발기 온도센서(24)가 각각 부속되어 있다.
도 2는 압축기(4), 냉동실팬(6), 냉장실팬(8)의 주기적 온/오프에 따른 냉동실(2), 냉장실(3), 냉동실증발기(5) 및 냉장실증발기(7)의 온도변화의 실험치를 나타낸 그래프이다. 이 도면에서, 가로축은 시간을 나타내며, 세로축은 압축기(4), 냉동실팬(6) 및 냉장실팬(8)의 온/오프 동작 또는 냉동실(2), 냉장실(3), 냉동실증발기(5) 및 냉장실증발기(7)의 온도를 나타낸다. 압축기(4)가 작동하고 있는 동안에는, 냉매가 냉동실증발기(5) 및 냉장실증발기(7)에서 증발하고 증발잠열에 의해 냉기가 발생되므로, 냉동실증발기(5) 및 냉장실증발기(7)의 온도는 선형적으로 하강하여 하한 설정온도에까지 이르게 되며, 발생된 냉기는 열전도 및 각 송풍팬(6,8)의 작동에 의해 각 실내(2,3)로 공급되므로 냉동실(2) 및 냉장실(3)의 온도는 소정의 하한온도까지 낮아지게 된다. 압축기(4)의 동작이 정지되면, 냉매는 각 증발기(5,7)내에서 더 이상 증발하지 않기 때문에, 각 증발기(5,7)는 냉기를 발생하지 않고 주위온도에 맞춰 온도가 서서히 증가한다. 또한, 각 실내(2,3)로 냉기가 공급되지 않으므로, 각 실내(2,3) 온도가 서서히 증가하여 소정의 상한온도에 도한다. 냉동실(2)의 실내온도가 상한 설정온도에 도달한 후, 압축기(4)가 재가동되면 각 증발기(5,7)와 냉동실(2) 및 냉장실(3)의 온도는 다시 하강한다. 이와 같이, 냉동실증발기(5) 및 냉장실증발기(7)의 온도가 상승 또는 하강함에 따라, 냉동실(2) 및 냉장실(3)의 온도는 각 증발기(5,7)의 온도와 어느정도 정비례관계를 가지며 상승 또는 하강하기 때문에, 각 실내(2,3)의 온도와 각 증발기(5,7)의 온도는 상당한 상관관계가 있다. 그러므로, 냉동실증발기(5)의 온도를 이용하여 냉동실(2)내의 온도를 예측할 수 있으며, 냉장실증발기(7)의 온도를 이용하여 냉장실(3)내의 온도를 예측할 수 있다. 또한, 충분한 실험을 통하여 각 실내(2,3)의 온도와 각 증발기(5,7)의 온도 사이의 관계를 명확히 특정한 데이터를 구하면 예측의 정확성을 높일 수 있다.
도 3은 냉동실증발기(5)의 검출온도와 냉장실증발기(7)의 검출온도 이용하여 각 실내(2,3)의 온도를 제어하기 위한 제어블럭도이다. 이러한 제어는, 이상에서 기술한, 각 증발기(5,7)의 온도와 각 실내(2,3)의 온도와의 상관관계에 기초하고 있다. 도시된 바와 같이, 통상적으로 마이컴으로 만들어지는 제어부(20)는, 냉동실증발기 온도센서(22), 냉장실증발기 온도센서(24)로부터 검출신호를 입력받아, 압축기(4), 냉동실팬(6), 냉장실팬(8), 냉동실증발기 제상히터(10) 및 냉장실증발기 제상히터(12)를 제어한다.
정상적인 운전의 경우, 제어부(20)는, 냉동실증발기 온도센서(22) 및 냉장실증발기 온도센서(24)로부터의 검출신호에 의해, 각 증발기(5,7)의 온도를 알 수 있으며 이에 의해 냉동실(2) 및 냉장실(3)의 온도를 예측할 수 있다. 냉동실증발기 온도센서(22)의 검출온도가 소정의 상한온도 이상이면 냉동실(2)의 실내온도는 적정온도 이상이므로, 제어부(20)는 실내온도를 낮출 필요가 있는 것으로 판단하여 압축기(4) 및 냉동실팬(6)을 작동시킨다. 이에 의해, 냉동실증발기(5)에서 발생된 냉기는 냉동실(2)로 공급되어 냉동실(2)내의 온도를 강하시킨다. 냉동실증발기 온도센서(22)가 소정의 설정온도 이하로 된 것으로 감지하면 냉동실(2)내 온도가 적정온도 이하이므로, 제어부(20)는 압축기(4)와 냉동실팬(6)의 작동을 정지시켜 냉기의 공급을 차단한다. 한편, 냉장실(3)에 부속된 냉장실증발기(7)는 냉동실증발기(5)와 직렬로 접속되어 있으므로, 압축기(4)의 동작에 의해 냉동실증발기(5)에 냉매가 공급될 때에 함께 냉매를 공급받아 냉기를 발생시킨다. 그래서, 제어부(20)는, 압축기(4)의 작동중에, 냉장실증발기 온도센서(24)의 검출온도에 기초하여 상한설정온도와 하한설정온도에 맞추어 냉장실팬(8)을 온오프제어함으로써 냉장실(3)의 실내온도를 설정된 범위내로 유지한다.
한편, 제어부(20)는 냉동실증발기 온도센서(22) 및 냉장실증발기 온도센서(24)로부터의 온도검출신호를 수령하여, 각 증발기(5,7)의 제상시기를 판단한다. 압축기(4)의 동작정지중에 각 증발기 온도센서(22,24)로부터의 검출온도에 기초하여 각 증발기(5,7)의 온도상승추이를 확인하고, 압축기(4)의 정지후 일정시간이 경과하였음에도 불구하고 소정의 온도이상 상승하지 아니한 때에는, 해당 증발기의 착상량이 많은 데 기인한 것으로 보아 제상시기로 판단한다. 어느 한 증발기가 제상시기에 있다고 판단하면, 그 증발기에 부속된 제상히터를 작동시켜, 증발기의 표면에 누적된 성에를 녹여 제거한다.
도 4는, 상기한 바와 같이 동작하는 제어부(20)의 제어과정을 나타낸 흐름도이다. 제어과정은 크게 냉동실(2)의 온도제어와 냉장실(3)의 온도제어로 나뉜다.
압축기(4)와 냉동실팬(6)은 동시에 ON 또는 OFF 되도록 제어되며, 냉동실(2)내의 온도를 제어하기 위해, 제어부(20)는 압축기(4)가 동작중인가를 판단한다(S1). 압축기(4)가 동작중이면, 냉동실증발기(5)의 검출온도가 소정의 하한온도 이하인가를 판단한다(S2). 검출온도가 소정의 하한온도 이하이면 냉동실(2)은 과냉각상태이므로 압축기(4) 및 냉동실팬(6)을 OFF 시키고(S3), 그렇지 않으면 압축기(4) 및 냉동실팬(6)을 계속 ON 상태로 유지시킨다(S4). 또한, 압축기(4)가 동작중인가를 판단하는 단계(S1)에서 압축기(4)가 동작하고 있지 않으면 냉동실증발기(5)의 검출온도가 소정의 상한온도 이상인가를 판단한다(S5). 검출온도가 소정의 상한온도 이상이면 냉동실(2)내의 온도가 적정온도 이상이므로, 압축기(4) 및 냉동실팬(6)을 ON 시키고(S6), 그렇지 않으면 압축기(4) 및 냉동실팬(6)을 계속 OFF 시킨다(S7). 이러한 과정을 거치며, 제어부(20)는 냉동실(2)의 실내온도를 제어한다.
한편, 냉장실(3)내의 온도를 제어하기 위해, 제어부(20)는 압축기(4)가 동작중인가를 판단한다(S8). 압축기(4)가 동작중이면, 냉장실증발기(7)의 검출온도가 소정의 하한온도 이하인가를 판단한다(S9). 검출온도가 소정의 하한온도 이하이면 냉장실(3)은 과냉각상태이므로 냉장실팬(8)을 OFF 시키고(S10), 그렇지 않으면 냉장실팬(8)을 ON 시킨다(S11). 또한, 압축기(4)가 동작중인가를 판단하는 단계(S8)에서 압축기(4)가 동작하지 않으면, 냉장실증발기(7)의 검출온도가 소정의 상한온도 이상인가를 판단한다(S12). 검출온도가 소정의 상한온도 이상이라고 판단되면, 제어부(20)는 냉장실팬(8)을 ON 시키고(S13), 그렇지 않으면 냉장실팬(8)을 OFF 시킨다(S14). 여기서, 압축기(4)가 작동하지 않으면 냉기가 발생하지 않기 때문에, 냉장실팬(8)을 ON 또는 OFF 시켜도 냉장실(3)로 냉기가 공급되지 않으므로, 압축기(4)의 동작시에만 냉장실팬(8)의 동작이 제어되도록 할 수도 있다.
이와 같이, 각 실내(2,3)의 온도를 검출하기 위한 별도의 온도센서 없이도, 냉동실증발기 온도센서(22)와 냉장실증발기 온도센서(24)의 검출신호에 의해 냉동실(2) 및 냉장실(3)의 온도를 적절히 유지할 수 있으며, 이에 따라 각 실내에 온도센서가 설치된 종래의 독립냉각방식 냉장고보다 제조비용을 절감할 수 있다.
한편, 이상에서는 냉동실 온도센서 및 냉장실 온도센서를 설치하지 않은 냉장고에 대해 설명했지만, 본 발명은, 경우에 따라 각 실내중 어느 한 곳에 온도센서를 설치한 독립냉각방식 냉장고에도 적용될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 각 실내의 온도를 적절히 유지하면서, 온도센서의 수를 줄임으로써 제조비용을 절감할 수 있는 독립냉각방식 냉장고 및 그 제어방법이 제공된다.

Claims (6)

  1. 압축기와, 냉동실증발기 및 냉장실증발기와, 상기 각 증발기에서 발생된 냉기를 냉동실 및 냉장실에 각각 송풍하는 냉동실팬 및 냉장실팬을 구비한 독립냉각방식 냉장고에 있어서,
    상기 냉동실증발기 및 상기 냉장실증발기의 온도를 각각 검출하는 냉동실증발기 온도센서 및 냉장실증발기 온도센서와;
    상기 냉동실증발기 온도센서에 의해 검출된 상기 냉동실증발기의 온도가 소정의 냉동실 상한온도 이상일 때 상기 압축기 및 상기 냉동실팬의 동작이 개시되고, 상기 냉동실증발기의 온도가 소정의 냉동실 하한온도 이하일 때 상기 압축기 및 상기 냉동실팬의 동작이 중단되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립냉각방식 냉장고.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 냉장실증발기 온도센서의 검출온도가 소정의 냉장실 상한온도 이상일 때 상기 냉장실팬의 동작이 개시되고, 상기 냉장실증발기 온도센서의 검출온도가 소정의 냉장실 하한온도 이하일 때 상기 냉장실팬의 동작이 중단되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립냉각방식 냉장고.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 각 증발기에 인접하여 설치되어 제상을 위해 상기 각 증발기를 가열할 수 있는 냉동실 제상히터와 냉장실 제상히터를 더 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 각 증발기 온도센서의 검출온도에 기초하여 상기 각 제상히터의 제상동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 독립냉각방식 냉장고.
  4. 압축기와, 냉동실증발기 및 냉장실증발기와, 상기 각 증발기에서 발생된 냉기를 냉동실 및 냉장실에 각각 송풍하는 냉동실팬 및 냉장실팬을 구비한 독립냉각방식 냉장고의 온도제어방법에 있어서,
    상기 냉동실증발기 및 상기 냉장실증발기의 온도를 각각 검출하는 단계와;
    상기 냉동실증발기의 검출온도가 소정의 냉동실 상한온도 이상일 때 상기 압축기 및 상기 냉동실팬의 동작이 개시되고, 상기 냉동실증발기의 검출온도가 소정의 냉동실 하한온도 이하일 때 상기 압축기 및 상기 냉동실팬의 동작이 중단되도록 하는 단계를 포함하는 독립냉각방식 냉장고의 온도제어방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 냉장실증발기의 검출온도가 소정의 냉장실 상한온도 이상일 때 상기 냉장실팬의 동작이 개시되고, 상기 냉장실증발기의 검출온도가 소정의 냉장실 하한온도 이하일 때 상기 냉장실팬의 동작이 중단되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 독립냉각방식 냉장고의 온도제어방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 각 증발기의 검출온도에 기초하여 상기 각 증발기의 제상시기를 판단하는 단계와;
    상기 제상시기로 판단되는 경우, 상기 각 증발기를 가열하여 제상동작을 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 독립냉각방식 냉장고의 온도제어방법.
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