KR20000028028A - 냉장고용 속도 가변 에어커튼 생성장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉장고의 냉장실에 에어커튼을 생성하기 위한 에어커튼 생성장치에 관한 것에 관한 것으로, 소음 및 소비전력이 적고 효율이 높으며 냉장고의 냉장실의 상태에 따라 직류 블러쉬리스 에어커튼 팬의 회전 속도를 조절할 수 있는 속도 가변 에어커튼 생성장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명에 따른 냉장고용 속도 가변 에어커튼 생성장치는 냉장고의 냉장실에 에어커튼을 생성하기 위하여 냉기를 상기 냉장실에 불어 넣는 직류 블러쉬리스 에어 커튼 팬; 상기 직류 블러쉬리스 에어 커튼 팬을 구동하기 위한 구동기; 상기 구동기의 동작을 제어하고 상기 냉장실의 상태를 판단하고 상기 판단 결과에 따라 펄스 폭이 다른 펄스-폭 변조 신호를 발생하는 마이크로컴퓨터; 상기 마이크로컴퓨터로부터의 상기 펄스-폭 변조 신호의 펄스 폭에 따라 가변하는 상기 직류 블러쉬리스 에어 커튼 팬의 회전 속도 제어용 전압을 발생하는 가변 전압 발생기를 포함한다. 본 발명에 의하면, 교류 에어커튼 팬을 이용한 크로스 플로우 팬 대신에 고효율, 저소음, 및 저소비전력의 직류 블러쉬리스 에어커튼 팬을 크로스 플로우 팬에 적용하여 에어커튼 장치의 역할 및 기능을 극대화할 수 있고, 냉장실의 상태에 따라 직류 블러쉬리스 에어커튼 팬의 회전 속도를 조절하여 풍속을 조절할 수 있다.

Description

냉장고용 속도 가변 에어 커튼 생성장치
본 발명은 냉장고에 관한 것으로, 특히, 냉장고의 냉장실에 에어커튼을 생성하기 위한 에어커튼 생성장치에 관한 것이다.
도 1에는 종래의 교류 에어커튼 팬을 이용한 냉장고 에어 커튼 생성장치(10)가 도시되어 있다. 상기 냉장고 에어 커튼 생성 장치(10)는 마이크로컴퓨터(102), 구동기(104), 릴레이(106), 및 교류 에어커튼 팬(108), 및 교류 전원(110)을 포함한다. 마이크로컴퓨터(102)는 냉장실 문의 개폐 상태를 감지하고 상기 감지 결과에 따른 감지 결과 신호를 발생한다. 상기 마이크로컴퓨터(102)로부터의 상기 감지 결과 신호는 구동기(104)에 인가된다. 구동기(104)는 상기 마이크로컴퓨터(102)로부터의 상기 감지 결과 신호에 응답하여 릴레이 온/오프 신호를 출력한다. 릴레이(106)은 상기 구동기(104)로부터의 상기 릴레이 온/오프 신호에 응답하여 온 또는 오프된다. 교류 전원(108)은 상기 교류 에어 커튼 팬(110)에 교류 구동 전류를 공급한다. 상기 릴레이(106)가 온되는 경우 교류 에어커튼 팬(110)은 회전하여 에어커튼을 생성하여 냉장실에 공급한다. 즉, 냉장실 문이 열렸을 경우 냉기의 유출 및 외기 공기의 고내 투입을 방지하기 위해 냉장실 뒤쪽에 설치되는 교류 에어커튼 팬(110)을 동작시켜 에어커튼을 생성하여 냉장실에 공급시킨다.
종래의 교류 에어커튼 팬을 이용한 냉장고 에어 커튼 장치는 고소음, 저효율, 및 고 소비 전력으로 에어 커튼 작용에 있어서 성능이 떨어진다.
이에 본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소음 및 소비전력이 적고 효율이 높으며 냉장고의 냉장실의 상태에 따라 BLDC 에어커튼 팬의 회전 속도를 조절할 수 있는 속도 가변 에어커튼 생성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 냉장고의 냉장실에 에어커튼을 생성하기 위하여 냉기를 상기 냉장실에 불어 넣는 직류 블러쉬리스 에어 커튼 팬;
상기 직류 블러쉬리스 에어 커튼 팬을 구동하기 위한 구동기;
상기 구동기의 동작을 제어하고 상기 냉장실의 상태를 판단하고 상기 판단 결과에 따라 펄스 폭이 다른 펄스-폭 변조 신호를 발생하는 마이크로컴퓨터;
상기 마이크로컴퓨터로부터의 상기 펄스-폭 변조 신호의 펄스 폭에 따라 가변하는 상기 직류 블러쉬리스 에어 커튼 팬의 회전 속도 제어용 전압을 발생하는 가변 전압 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 속도 가변 에어커튼 생성장치를 제공한다.
도 1은 종래의 교류 에어커튼 팬을 이용한 냉장고 에어 커튼 생성장치의 구성을 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 속도 가변 에어커튼 생성장치를 구비한 냉장고의 측단면도.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉장고용 속도 가변 에어커튼 생성장치의 구성을 나타낸 블럭도.
도 4은 도 3에 도시된 직류 블러쉬리스 에어 커튼 팬의 확대 사시도.
도 5(a)는 도 4에 도시된 직류 블러쉬리스 모터의 정면도.
도 5(b)는 도 5(a)에 도시된 직류 블러쉬리스 모터의 측면도.
도 6은 도 5(b)에 도시된 인쇄 회로 기판의 구성을 나타낸 회로도이다.
도 7은 도 3에 도시된 마이크로컴퓨터에 의해 발생된 펄스 폭 변조 신호을 나타낸 파형도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
112: 냉장실 114 : 사절부
116 : 순환 덕트 118 : 냉장실 문
120 : 냉기 토출구 150 : 냉장고
202 : 직류 블러쉬리스 에어커튼 팬 204 : 구동기
206 : 마이크로컴퓨터 208 : 가변 전압 발생기
302 : 크로스 플로우 팬 날개 304 : 직류 블러쉬리스 모터
406: 자석 로터 410: 홀 센서
506: 인쇄 회로 기판 602: 전류 발생기
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에어커튼 생성장치를 구비한 냉장고(150)가 도시되어 있다. 상기 에어커튼 생성장치를 구비한 냉장고(150)에서는, 냉장실(112) 상부 즉, 사절부(114) 하부면을 따라 형성된 순환 덕트(116) 및 순환 덕트(116)의 후방에 설치된 에어커튼 생성 장치(20)에 의해 냉장실 문(118) 오픈시에 에어커튼 생성 장치(20)가 구동되어 일정 시간 동안 냉장실(112) 상단의 순환 덕트(20) 선단에 형성되어 있는 냉기 토출구(120)를 통하여 고내로 냉기를 공급하여 에어커튼을 생성한다.
도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉장고용 속도 가변 에어 커튼 생성 장치의 구성이 도시되어 있다. 상기 냉장고용 속도 가변 에어커튼 생성장치(20)는 직류 블러쉬리스(blushless direct current: BLDC) 에어 커튼 팬(202), 구동기(204), 마이크로컴퓨터(206), 및 가변 전압 발생기(208)를 포함한다.
BLDC 에어 커튼 팬(202)은 냉장실에 에어커튼을 생성하기 위하여 냉기를 상기 냉장실에 불어 넣는다. 도 4에는 도 3에 도시된 BLDC 에어커튼 팬(202)의 확대 사시도이다. 상기 BLDC 에어커튼 팬(202)은 크로스 플로우 팬 날개들(302) 및 BLDC 모터(304)를 포함한다. 크로스 플로우 팬 날개들(302)은 상기 증발기에 의해 발생된 냉기를 상기 냉장실에 불어 넣는다. BLDC 모터(304)는 상기 크로스 플로우 팬 날개들(302)에 연결되어 상기 크로스 플로우 팬 날개들(302)을 회전시킨다.
도 5(a)는 도 4에 도시된 직류 블러쉬리스 모터의 정면도이고 도 5(b)는 도 5(a)에 도시된 직류 블러쉬리스 모터의 측면도이다.
BLDC 모터(304)는 축(402)을 포함한다. 볼 베어링(404)은 상기 축(402)의 주위를 둘러싸 지지한다. 제1 및 제2 브라켓(502 및 504)는 상기 볼 베어링(404)의 위치를 잡아 주는 역할을 한다. 자석 로터(406)은 상기 볼 베어링(404)의 외측에 회전가능하게 장착되고 고정자(408)에 의해 둘러싸여 지고 N극 및 S극을 갖는다. 도 6은 도 5(b)에 도시된 인쇄 회로 기판(506)의 구성을 나타낸 회로도이다. 인쇄 회로 기판(506)은 상기 홀 센서(410) 및 전류 발생기(602)를 포함한다. 홀 센서(410)은 상기 자석 로터(406)의 위치를 감지하여 위치 감지 신호를 출력한다. 전류 발생기(602)는 상기 홀 센서(410)로 부터의 상기 위치 감지 신호에 응답하여 상기 자석 로터(406)의 회전 제어용 구동 전류를 발생한다. 상기 전류 발생기(602)는 제1 및 제2 구동 코일(602a 및 602b) 및 제1 및 제2 파워 트랜지스터들(602c 및 602d)을 포함한다. 제1 및 제2 구동 코일(602a 및 602b)은 전원(Vs)에 각각 연결되고 상호 병렬 접속되어 상기 자석 로터(405)의 회전을 제어한다. 제1 파워 트랜지스터(602c)는 상기 홀 센서(410)로부터의 상기 위치 감지 신호에 응답하여 상기 제1 구동 코일(602a)에 제1 코일 전류 ι1를 공급한다. 제1 파워 트랜지스터(602c)는 접지에 연결된 이미터, 상기 홀 센서(410)로부터의 상기 위치 감지 신호를 수신하는 베이스, 및 상기 제1 구동 코일(602a)에 연결된 컬렉터를 포함한다. 제2 파워 트랜지스터(602d)는 제1 파워 트랜지스터(602c)로부터의 상기 제1 코일 전류 ι1에 응답하여 상기 제2 구동 코일(602b)에 제2 코일 전류 ι2를 공급한다. 제2 파워 트랜지스터(602d)는 접지에 연결된 이미터, 상기 제1 구동 코일(602a)과 제1 파워 트랜지스터(602c)의 컬렉터의 접점에 연결되어 상기 제1 코일 전류 ι1을 수신하는 베이스, 및 상기 제2 구동 코일(602b)에 연결된 컬렉터를 포함한다. 도 6에서 R61 및 R62은 노이즈 제거용 저항이고 C61 및 C62는 노이즈 제거용 커패시터이고 D61은 다이오드이다.
구동기(204)는 상기 BLDC 직류 에어 커튼 팬(202)을 구동한다.
마이크로컴퓨터(206)는 상기 구동기(204)의 동작을 제어하고 상기 냉장실의 상태를 판단하고 상기 판단 결과에 따라 펄스 폭이 다른 펄스-폭 변조 신호 PWM를 발생한다. 도 7의 (a)에는 냉장실 문이 개방되거나 쾌속 냉장시 마이크로컴퓨터(206)가 출력하는 제1 펄스 폭 t1을 갖는 제1 펄스 폭 변조신호 PWM1를 나타낸다. 도 7의 (b)에는 개방된 냉장실 문이 폐쇄되는 경우 마이크로컴퓨터(206)가 출력하는 상기 제1 펄스 폭 변조 신호의 제1 펄스 폭 t1 보다 좁은 제2 펄스 폭 t2를 갖는 제2 펄스 폭 변조신호 PWM2를 나타낸다. 도 7의 (c)에는 냉장고의 통상 운전시 마이크로컴퓨터(206)가 출력하는 상기 제2 펄스 폭 변조 신호의 제2 펄스 폭 t2 보다 좁은 제3 펄스 폭 t3을 갖는 제3 펄스 폭 변조신호 PWM3를 나타낸다.
가변 전압 발생기(208)는 상기 마이크로컴퓨터(206)로부터의 상기 펄스-폭 변조 신호 PWM의 펄스 폭에 따라 가변하는 상기 속도 가변 블러쉬리스 직류 에어 커튼 팬(202)의 회전 속도 제어용 전압을 발생한다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 냉장실 문이 개방되거나 쾌속 냉장시 가변 전
압 발생기(208)은 직류 +15V를 BLDC 에어 커튼 팬(202)에 인가한다. 그에 따라 속도 가변 BLDC 에어 커튼 팬(202)은 고속으로 회전한다. 냉장실 문(118)의 폐쇄 시 가변 전압 발생기(208)은 직류 +12V를 BLDC 에어 커튼 팬(202)에 인가한다. 그에 따라 BLDC 에어 커튼 팬(202)은 중속으로 회전한다. 냉장고(150)의 통상 운전시 가변 전압 발생기(208)은 직류 +9V를 속도 가변 BLDC 에어 커튼 팬(202)에 인가한다. 그에 따라 BLDC 에어 커튼 팬(202)은 저속으로 회전한다.
인가 전압 BLDC 에어커튼팬의 회전속도
냉동실 문 개방시및 쾌속 냉장시 +15VDC 고 속
냉동실 문 폐쇄시 +12VDC 중 속
통상 운전시 +9VDC 저 속
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 속도 가변이 가능한 냉장고용 에어커튼 장치의 동작을 설명한다.
마이크로컴퓨터(206)는 냉장실의 상태를 판단하고 상기 판단 결과에 따라 펄스 폭이 다른 펄스-폭 변조 신호 PWM를 발생한다. 즉, 냉장실 문(118)이 개방되거나 쾌속 냉장시, 개방된 냉장실 문(118)이 폐쇄되는 경우, 및 냉장고(150)의 통상 운전시 마이크로컴퓨터(206)는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 펄스 폭 t1을 갖는 제1 펄스 폭 변조신호 PWM1, 제2 펄스 폭 t2를 갖는 제2 펄스 폭 변조신호 PWM2, 및 제3 펄스 폭 t3을 갖는 제3 펄스 폭 변조신호 PWM3를 각각 저항(R3)을 통하여 가변 전압 발생기(208)에 출력한다.
가변 전압 발생기(208)는 상기 마이크로컴퓨터(206)로부터의 상기 펄스-폭 변조 신호 PWM의 펄스 폭에 따라 가변하는 상기 BLDC 에어 커튼 팬(202)의 회전 속도 제어용 전압을 발생한다.
표 1을 참조하면, 냉장실 문이 개방된 경우 가변 전압 발생기(208)은 직류 +15V를 BLDC 에어 커튼 팬(202)에 인가하고 고속으로 BLDC 에어 커튼 팬(202)을 1분 10초간 온시킨다. 이후에는 냉동실 문(118)이 개방되어도 BLDC 에어 커튼 팬(202)를 오프시킨다. 쾌속 냉장시 가변 전압 발생기(208)은 직류 +15V를 속도 가변 BLDC 에어 커튼 팬(202)에 인가하고 고속으로 BLDC 에어 커튼 팬(202)을 온시킨다. 이때 압축기(도시안됨) 및 냉각팬(도시안됨)은 40분간 온 상태에 있도록 한다. 그후 냉장실 온도 < -7℃이면 쾌속 냉장이 해제되면서 BLDC 에어 커튼 팬(202)를 오프시킨다.
개방된 냉장실 문이 폐쇄되는 경우 가변 전압 발생기(208)은 직류 +12V를 BLDC 에어 커튼 팬(202)에 인가하고 중속으로 속도 가변 BLDC 에어 커튼 팬(202)을 10초간 온시킨다.
냉장고의 통상 운전시 가변 전압 발생기(208)은 직류 +9V를 BLDC 에어 커튼 팬(202)에 인가하고 중속으로 30초/1시간마다 BLDC 에어 커튼 팬(202)을 온시킨다. 그후 냉장실 온도 < -3℃ 이면 BLDC 에어 커튼 팬(202)를 오프시킨다.
이하, BLDC 모터(304)의 동작을 도 5(a) 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
회전자인 자석 로터(410)가 도 6과 같은 위치에서 홀 센서는 자석 로터(406)의 자극에 최대로 근접해 있고 이때 자속을 최대로 받고 있다.
도 6에서 홀 센서(410)는 자석 N극을 감지하고 있고, 홀 출력 전압(VH+)을 제1 파워 트랜지스터(602a)의 베이스에 동작 신호를 보내 큰 전압을 발생시키고 제1 파워 트랜지스터(602a)를 도통시켜 제1 코일 전류 ι1가 흘러 제1 구동 코일(604)은 여자상태로 된다.
제1 코일 전류 ι1가 흐르면 플레밍 오른손 법칙에 따라 제1 구동 코일(604)에 N극이 발생하여 자석 로터(410)의 S 극을 끌어 당긴다. 회전에 의한 자석의 N극이 홀 센서(414)에서 멀어지면 홀 센서(414)를 통과하는 자속이 없어져 홀 출력 전압(VH+,VH-)은 어느 쪽도 발생하지 않는다. 그러므로 제1 및 제2 파워 트랜지스터(602a 및 602b)는 동시에 오프 상태가 된다.
그러나 코일에 여자가 끊어져도 자석 로터(410)의 관성으로 인해 회전을 계속하므로 S극에서 N극 위치까지 180°이동한다. 이때의 홀 센서(414)는 S극의 자속을 최대로 강하게 받아 제2 파워 트랜지스터(602b)은 도통 상태가 되고 이로 인해 제2 코일 전류 ι2가 흘러 제2 구동 코일(602d)은 여자하여 S극이 발생하고 이것이 자석 로터(410)의 N극을 당겨 회전력을 발생시킨다.
이와 같이 동작을 반복해 연속적으로 회전 작용을 계속한다. 표 2에는 인쇄 회로 기판(504)의 동작을 설명하는 진리표가 설명되어 있다. 초기 방향 설정은 자석 로터(410)의 위치에 편심을 주어 한쪽방향으로 돌게 한다.
자석 로터극 성 홀 센서출력전압(VH) 제1 파워트랜지스터 제2 파워트랜지스터 제1구동코일 제2구동코일
N VH+(하이) 하이 로우 하이 로우
S VH-(로우) 로우 하이 로우 하이
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 교류 에어커튼 팬을 이용한 크로스 플로우 팬 대신에 고효율, 저소음, 및 저소비전력의 BLDC 에어커튼 팬을 크로스 플로우 팬에 적용하여 에어커튼 장치의 역할 및 기능을 극대화할 수 있다. 본 발명은 또한 냉장실의 상태에 따라 BLDC 에어커튼 팬의 회전 속도를 조절하여 풍속을 조절할 수 있다.
본 발명은 이상과 같이 기재된 실시예에 대하여만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위 내에서 변경이나 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 이러한 변경이나 변형은 첨부된 특허청구범위에 의하여 제한되어야 한다.

Claims (4)

  1. 냉장고의 냉장실에 에어커튼을 생성하기 위하여 냉기를 상기 냉장실에 불어 넣는 직류 블러쉬리스 에어 커튼 팬;
    상기 직류 블러쉬리스 에어 커튼 팬을 구동하기 위한 구동기;
    상기 구동기의 동작을 제어하고 상기 냉장실의 상태를 판단하고 상기 판단 결과에 따라 펄스 폭이 다른 펄스-폭 변조 신호를 발생하는 마이크로컴퓨터;
    상기 마이크로컴퓨터로부터의 상기 펄스-폭 변조 신호의 펄스 폭에 따라 가변하는 상기 직류 블러쉬리스 에어 커튼 팬의 회전 속도 제어용 전압을 발생하는 가변 전압 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 속도 가변 에어커튼 생성장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉장실 문이 개방되거나 쾌속 냉장시, 개방된 냉장실 문이 폐쇄되는 경우, 및 냉장고의 통상 운전시 상기 마이크로컴퓨터는 제1 펄스 폭을 갖는 제1 펄스 폭 변조신호, 제2 펄스 폭를 갖는 제2 펄스 폭 변조신호, 및 제3 펄스 폭을 갖는 제3 펄스 폭 변조신호를 각각 출력하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 속도 가변 에어커튼 생성장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 냉장실 문이 개방되거나 쾌속 냉장시, 개방된 냉장실 문이 폐쇄되는 경우, 및 냉장고의 통상 운전시 상기 직류 블러쉬리스 에어 커튼 팬은 각각 고속, 중속, 및 저속으로 회전하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 속도 가변 에어커튼 생성장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 냉장실 문이 개방된 경우 고속으로 상기 직류 블러쉬리드 에어 커튼 팬을 70초간 온시키고, 상기 개방된 냉장실 문이 폐쇄되는 경우 상기 직류 블러쉬리스 에어 커튼 팬을 중속으로 10초간 온시키고, 상기 냉장고의 통상 운전시 상기 직류 블러쉬리스 에어 커튼 팬을 중속으로 30초/1시간마다 온시키는 것을 특징으로 하는 냉장고용 속도 가변 에어커튼 생성장치.
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