KR20030015050A - 냉장 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주위온도가 저온조건일 때, 제상히터 열을 이용하여 냉장실 온도를 적정하게 제어 가능한 냉장 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 냉장실의 온도에 의해서 냉기공급을 제어하는 냉장시스템에서, 주위온도가 낮을때, 냉장실이 과냉되는 것을 방지하기 위해서 제상히터를 이용하여 냉장실의 온도를 강제적으로 상승시켜준다. 따라서 본 발명은 주위온도에 의한 저온조건에서도 냉장시스템이 정상운전이 이루어질 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉장 시스템 및 그 제어방법{Refrigeration system and method for controlling the same}

본 발명은 냉장 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주위온도가 저온조건일 때, 제상히터 열을 이용하여 냉장실 온도를 적정하게 제어 가능한 냉장 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉장 시스템은 냉장실의 온도 상태에 따라서 냉기 공급을 제어하는 시스템이다.

종래의 냉장 시스템은 도 1에 도시되고 있는 바와 같이, 냉장실(1)의 일측에 온도센서(5)를 구비하고, 상기 온도센서(5)의 검출온도에 기초해서 냉기 공급을 제어하고 있다.

즉, 도시되지는 않고 있지만, 상기 온도센서(5)의 검출온도는 제어부(도시하지 않음)로 입력된다. 상기 제어부는, 상기 온도센서(5)로부터 검출된 온도가 냉장실의 설정온도 이상인 경우에는 압축기(7) 및 팬(13)을 구동시킨다.

상기 압축기(7)의 구동으로 발생된 고온고압의 냉매는 증발기(11)에서 주위 공기와 열교환하면서 냉기를 발생시킨다. 이렇게 발생된 냉기가 냉기공급유로(9)를 통해서 냉장실(1) 및 냉동실(3)로 공급된다. 이때, 냉장실(1)로 냉기 공급은냉기공급유로(9)와 냉장실(1) 사이에 형성된 토출구(17)를 통해서 이루어진다. 그리고 냉동실(3)로 냉기 공급은 토출구(15)를 통해서 증발기(11)로부터 직접 이루어진다.

그러나 상기 온도센서(5)로부터 검출된 온도가 냉장실의 설정온도 미만인 경우에는 고내로 냉기가 공급되지 않아도 된다고 판단한다. 따라서 제어부는 이 경우에는 압축기 및 증발기의 동작을 정지상태로 제어한다.

즉, 종래의 냉장시스템은, 냉장실의 설정온도에 의해서 압축기의 운전이 결정되고 있다. 이와 같은 종래의 냉장시스템은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

우선, 냉장실의 설정온도에 의해서 압축기의 운전이 결정되는 냉장시스템은, 주위온도가 냉장실의 설정온도보다 낮은 경우, 압축기는 장시간 동안 운전이 이루어지지 않는 상태를 유지하게 된다.

도 2에 도시되고 있는 바와 같이, 종래의 냉장시스템은 주위온도가 저온인 조건일 때(제 50 단계), 냉장실(1)의 고내온도 또한 낮아지게 된다(제 55 단계). 특히, 냉장시스템이 야외에 설치되고 있는 경우, 주위온도의 영향을 많이 받게 된다.

따라서 주위온도가 영하로 내려갈 때, 냉장실(1)의 고내온도가 같이 낮아지면서 압축기(7) 및 팬모터(13)의 운전을 급격하게 감소시키게 된다(제 65 단계). 즉, 상기 압축기(7) 및 팬모터(13)의 운전에 의한 냉각사이클의 운전없이도, 낮아진 주위온도의 영향으로 냉장실(1) 내부온도 또한 낮아지면서 냉장실의 설정온도를 유지하게 되는 것이다(제 70 단계).

이와 같이 고내온도가 압축기(7)의 운전없이도 설정온도를 유지하는 상태에서, 주위온도가 더 낮아지게 되면 냉장실(1)의 온도는 제어온도보다도 더욱 낮아지면서 과냉의 현상을 야기시킨다(제 75 단계).

따라서 종래의 냉장시스템은 주위온도가 저온인 상태가 되면, 압축기의 운전량을 적게하여 고내온도를 유지시키는 제어를 수행하고 있을 뿐, 주위온도에 능동적으로 대처하는 제어를 수행하지 못하고 있다.

그래서 종래의 냉장시스템은 주위온도에 능동적으로 대처하지 못하면서, 낮아진 주위온도의 영향으로 압축기가 장시간동안 운전을 수행하지 않게 되고, 이러한 문제로부터 압축기 내부의 냉매가 얼어버리는 문제점을 발생시켰다. 즉, 압축기를 손상시키게 되는 것이다.

또한, 주위온도의 영향을 직접 받도록 설치되고 있는 냉장시스템의 경우, 주위온도가 낮아지면, 냉장실의 온도 제어가 어렵게 된다. 더불어 낮아지는 주위온도의 영향으로 냉장실의 온도가 설정온도보다 낮아지면서 냉장실의 보관중인 식품도 손상되는 문제점이 발생되었다.

결과적으로 종래의 냉장 시스템은 주위온도가 제어온도 범위 이하로 내려가면, 냉장실은 과냉이 되어 시스템이 정상적으로 기능을 수행하지 못하는 문제를 발생시키는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 주위온도에 대응하여 냉장실의 온도를 최적인 상태로 조절할 수 있는 냉장시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 냉장시스템의 사시 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 냉장시스템의 제어 흐름도,

도 3은 본 발명에 따른 냉장시스템의 사시 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 냉장시스템의 제어 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 냉장시스템의 제어 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 냉장실103 : 냉동실

105,125 : 온도센서107 : 압축기

109 : 냉기공급유로111 : 증발기

113 : 팬115,117 : 냉기토출구

119 : 기계실121,123 : 도어

127,129 : 귀환유로131 : 제상히터

135 : 댐퍼150 : 제어부

152 : 주위온도신호변환부154 : 냉장실온도신호변환부

156 : 압축기구동부158 : 팬구동부

160 : 제상히터구동부162 : 댐퍼구동부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉장시스템은, 냉장실과 냉동실을 구비하고, 냉장실의 제어온도에 의해서 냉기공급을 제어하는 냉장시스템에 있어서, 냉장실의 온도를 감지하기 위한 온도센서와; 제상용 히터와; 공기 순환용 팬모터와; 상기 온도센서의 검출온도가 냉장실 온도의 제어범위 이하로 낮아졌을 때, 냉장실의 온도가 제어범위에 도달할 때까지 상기 제상히터와 팬모터를 구동시키는 제어수단을 포함하여 구성된다.

그리고 본 발명의 냉장시스템은, 상기 냉동실로의 공기통로를 차단하기 위한 댐퍼를 더 포함하여, 상기 히터의 발생열이 냉동실로 유입되는 것을 차단하도록 구성한다.

또한, 본 발명의 냉장시스템은, 외부온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하고, 상기 제어수단은 온도센서의 감지온도에 의해서 주위온도 저온조건일 때, 상기 제상히터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉장시스템의 제어방법은, 냉장실과 냉동실을 구비하고, 냉장실의 제어온도에 의해서 냉기공급을 제어하는 냉장시스템에 있어서, 냉장실의 온도가 제어범위 이하로 낮아지는 지를 감시하는 단계와; 냉장실의 온도가 제어범위 이하로 낮아졌을 때, 제상히터를 구동시키고, 히터의 발생열이 냉장실로 공급되도록 팬모터를 구동하는 단계와; 냉장실의 온도가제어범위에 도달할 때까지 상기 제상히터와 팬모터를 구동시키는 단계를 포함하여 구성된다.

그리고 냉동실 냉기 토출용 댐퍼를 닫음상태로 제어하는 단계를 더 포함하여, 상기 제상히터의 구동시에, 상기 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

그리고 주위온도를 검출하는 단계를 더 포함하고, 상기 단계에서 주위온도가 저온조건일 때, 상기 제상히터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 냉장시스템에 대해서 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 냉장시스템의 구성도이다.

본 발명의 냉장시스템은 상측에는 냉동실(103)를 구비하고 있고, 상기 냉동실(103)의 하측에는 냉장실(101)을 구비하고 있다. 그리고 상기 냉장실(101)의 일측에 온도센서(105)를 장착하고, 냉장실의 온도에 기초해서 냉기 공급을 제어하고 있다. 상기 냉기 공급을 제어하는 구성에 대해서는 도 4에서 설명한다.

그리고 상기 냉장실(101)의 하측에는 압축기(107)를 포함하는 기계적인 장비를 설치하는 기계실(119)이 구성되어 있다.

상기 냉장실(101)과 냉동실(103)의 후면에는 냉기를 공급하기 위한 냉기공급유로(109)가 형성되어진다. 상기 냉기공급유로(109)는 냉동실(103)의 후면에 설치된 증발기(111)로부터 연결되어지고 있다. 그리고 상기 증발기(111)로부터 발생된 냉기가 냉기공급유로(109)로 공급될 수 있도록 구동하는 팬(113)이 상기 증발기(111)의 부근에 설치되고 있다.

상기 증발기(111) 부근에는 증발기의 열교환동작시에 발생되는 성에를 제거하기 위한 제상히터(131)가 설치되어진다. 상기 제상히터(131)가 제상용으로 이용되는 경우에는 증발기(111)에만 열이 공급되면 되기 때문에, 상기 팬(113)의 동작은 정지상태가 된다.

그러나 본 발명에서 상기 제상히터(131)는 냉장실(101)의 과냉을 방지하기 위한 용도로도 이용되어진다. 따라서 상기 제상히터(131)가 냉장실(101)의 과냉을 방지하기 위한 용도로 구동되는 경우에는 상기 팬(113)이 동작되면서, 상기 히터(131)의 열이 냉기공급유로(109)를 통해서 냉장실(101)로 공급되도록 한다. 따라서 상기 제상히터(131) 또한 냉기공급유로(109)에 연결되게 설치되어져야 한다.

그리고 상기 냉기공급유로(109)로부터의 냉장실(101)과 냉동실(103)로의 냉기 공급은 다수개 형성되어진 토출구(117,115)에 의해서 이루어진다. 그리고 상기 냉동실(103) 토출구(115)에는 토출구(115)의 개폐를 위한 댐퍼(135)가 설치되고 있다. 상기 댐퍼(135)는, 냉장실의 과냉을 방지하기 위해서 동작되는 제상히터(131)에 의한 따뜻한 공기가 냉동실(103)로 유입되는 것을 차단하기 위한 것이다.

그리고 상기 토출구(117)를 통해서 냉장실(101)로 공급되어진 냉기는 냉장실 내 보관중인 식품과 열교환 된 후, 귀환유로(129)를 통해서 다시 증발기(111) 측으로 귀환되어진다. 마찬가지로 토출구(115)를 통해서 냉동실(103)로 공급되어진 냉기는 냉동실 내 보관중인 식품과 열교환 된 후, 귀환유로(127)를 통해서 다시 증발기(131) 측으로 귀환된다.

그리고 본 발명의 냉장시스템의 외부 케이스(131) 일측에는 외부 온도를 감지하기 위한 온도센서(125)가 설치되고 있다.

그리고 설명하지 않은 부호 121은, 냉장실 도어이고, 부호 123은 냉동실 도어이다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 냉장시스템은, 냉장실(101)의 일측에 설치되어진 온도센서(105)에 의해서 냉기 공급이 제어되도록 구성되고 있다.

도 4은 본 발명에 따른 냉장시스템에서 저온조건일 때, 냉장실의 온도 제어를 위한 구성도이다.

상기 도 3에 도시되고 있는 주위온도센서(125)로부터 검출된 신호를 입력하고, 제어부가 인식할 수 있는 신호로 변환하는 주위온도신호변환부(152)가 포함된다. 그리고 도 3에 도시되고 있는 냉장실 온도센서(105)로부터 검출된 신호를 입력하고, 제어부가 인식할 수 있는 신호로 변환하는 냉장실온도신호변환부(154)가 포함된다.

상기 신호변환부들(152,154)의 출력신호는 제어부(150)에 입력된다. 상기 제어부(150)는 입력된 주위온도와 냉장실온도에 기초해서 상기 압축기(107)의 구동을 제어하므로서, 냉기 공급을 제어하게 되는 것이다. 특히, 본 발명에서 상기 제어부(150)는, 냉장실이 과냉될 수 있는 저온조건 일 때, 제상히터(131)를 구동시켜서 상기 제상히터(131)에 의해 따뜻하게 덥혀진 공기를 냉장실(101)로 공급하도록 제어한다.

따라서 상기 제어부(150)의 제어로부터 상기 압축기(107)를 구동시키는 압축기구동부(156), 상기 제어부(150)의 제어로부터 상기 팬(113)을 구동시키는 팬구동부(158), 그리고 상기 제어부(150)의 제어로부터 상기 제상히터(131)를 구동시키는 히터구동부(160)가 포함된다. 또한, 상기 제어부(150)의 제어로부터 상기 댐퍼(135)의 개폐를 위한 댐퍼구동부(162)가 포함된다.

다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 냉장시스템의 냉기 공급을 제어하는 과정에 대해서 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 냉장시스템에서 주위온도가 낮은 경우, 냉장실의 온도를 적정한 상태로 유지하기 위한 제어 과정도이다.

우선, 도 5에 따른 과정도를 설명하기에 앞서서, 본 발명에 따른 냉장시스템의 동작과정을 설명한다.

본 발명의 냉장시스템 또한, 종래와 마찬가지로 냉장실(101)에 구비된 온도센서(105)의 검출온도에 기초해서 냉기 공급을 제어하기 위한 구성이다.

즉, 냉장시스템이 정상적으로 동작되고 있고, 또한 주위온도가 영상의 온도에 있을때, 상기 온도센서(105)의 검출온도는 냉장실온도신호변환부(154)에서 제어부(150)의 인식 가능신호로 변환되어 제어부(150)에 입력된다.

상기 제어부(150)는, 상기 냉장실온도신호변환부(154)를 통해서 입력되는 온도가 냉장실의 설정온도보다 높은 경우에 고내 온도가 상승했다고 판단하고, 압축기구동부(156)에 구동신호를 출력한다. 상기 압축기구동부(156)에 구동신호가 인가되면, 압축기(107)가 구동되고, 또한 팬구동부(158)의 제어를 받은 팬(113)이 동작한다.

이때, 상기 증발기(111)에서 열교환된 냉기는 냉기공급유로(109)를 통해서 냉장실(101) 및 냉동실(103)로 공급된다. 그리고 상기 냉장실(101)과 냉동실(103)에 공급된 냉기는 보관중인 식품과 열교환된 후, 귀환유로(127,129)를 통해서 다시 증발기 측으로 귀환되어진다. 이러한 공기순환경로로 상기 냉장실(101)과 냉동실(103)에는 필요한 만큼의 냉기가 공급되어진다.

그러나 상기 냉장실온도신호변환부(154)를 통해서 입력되는 신호가 냉장실의 설정온도보다 낮은 경우에 제어부(150)는 고내온도가 기설정된 값보다 낮다고 판단하고, 압축기 및 팬을 정지상태로 제어한다. 즉, 이 경우에는 냉기 공급이 이루어지지 않는 것이다.

한편, 상기 주위온도감지센서(127)에서 검출되어 주위온도신호변환부(152)에서 변환된 주위온도신호가 영하의 상태에 있을때, 상기 제어부(150)는 주위온도가 낮으므로 인하여, 냉장실의 온도에 기초한 제어만으로는 정상적인 냉장시스템의 구동이 불가능하다고 판단한다.

따라서 이 경우는, 냉장실(101)의 온도를 선택적으로 상승시키는 제어를 수행하게 된다.

우선, 제어부(150)는, 상기 주위온도신호변환부(152)의 출력온도로부터 주위온도가 저온조건인지를 판단한다(제 200 단계).

상기 제 200 단계에서, 주위온도가 저온조건일 때, 제어부(150)는 냉장실온도신호변환부(154)의 출력온도로부터 주위온도의 영향으로 냉장실 고내 온도가 같이 낮아지고 있는 지를 감시한다(제 210 단계).

상기 제 210 단계에 의해서 고내온도가 낮은 경우, 우선적으로는 압축기(107) 및 팬(113)의 운전량을 일정치 이하로 감소시킨다(제 220 단계).

상기 제 220 단계에 의한 운전량 감소에도 불구하고, 계속적으로 주위온도의 영향으로 냉장실(101)의 고내온도가 낮아지고 있다고 판단되면, 제어부(150)는 냉장실의 고내온도를 상승시키기 위한 제어를 수행하게 된다.

따라서 이 동작이 수행되기 전에 제어부(150)는 냉장실의 고내온도 상승을 위한 제어여부에 따른 충분한 판단동작이 수행되야 할 것이다. 일 예로, 압축기의 운전이 소정시간동안 계속해서 행해지지 않거나, 주위온도가 너무 낮음으로 인하여 냉장실에 보관중인 음식물이 과냉될 우려가 있다거나 등의 판단을 하고, 냉장실의 고내온도 상승을 위한 제어를 수행하게 된다.

상기 제어부(150)는, 댐퍼구동부(162)에 구동신호를 인가해서 냉동실(103) 토출구(115)의 개폐를 위한 댐퍼(135)를 닫음상태로 조절한다. 그리고 히터구동부(160)에 구동신호를 출력한다. 이 동작으로 히터(131)에 전원이 공급되면서 상기 히터(131)의 발열이 이루어진다. 그리고 제어부(150)는 팬구동부(158)에 구동신호를 출력하여, 팬(113)이 구동되도록 한다(제 230 단계).

상기 동작에 의해서 히터(131)가 발열되고, 팬(113)이 구동되면서 발생된 따뜻한 공기가 냉기공급유로(109)를 통해서 냉장실(101)에 공급되어진다. 이때, 냉동실(103)의 토출구(115)는 댐퍼(135)에 의해서 닫음상태로 조절되고 있기 때문에, 냉동실(103)은 영향을 받지 않게 된다.

상기 제 230 단계의 동작으로 냉장실의 온도가 소정만큼 상승되었을때, 제어부(150)는 히터(131)의 구동을 정지시키기 위한 신호를 히터 구동부(160)에 출력하고, 동시에 압축기의 운전을 위한 신호를 출력한다.

따라서 압축기 구동부(156)와 팬구동부(158)가 구동되면서, 압축기(107)와 팬(113)의 구동이 이루어진다. 이후, 증발기(111)로부터 발생된 냉기는 냉장실(101)과 냉동실(103)에 공급되어, 적절한 냉장상태, 냉동상태를 유지시켜주는 것이다(제 240 단계).

상기 제 230 단계에서의 냉장실 온도 상승을 위한 히터(131)의 발열시간은, 기설정된 소정시간 또는 기설정된 소정온도에 도달하기까지 제어하는 것에 의해서 제어한다. 그리고 상기 제 230 단계에서 냉동실 토출용 댐퍼(135)의 닫음 제어는, 냉장실의 온도를 상승시키는 제어를 수행할 때만 이루어진다.

즉, 정상적인 냉각운전 중, 증발기(111)에 착상된 성에를 제거하기 위한 용도로 상기 제상히터(131)가 동작되는 경우에는, 상기 팬(113)은 구동하지 않고, 더불어 댐퍼(135)도 꼭 닫음상태로 제어할 필요는 없다. 이것은 제상을 위한 상기 제상히터(131)의 열은 증발기(111)에만 직접 영향을 줄 뿐이며, 팬(113)의 정지동작으로 인하여 주위 공기에 큰 영향을 미치지 않기 때문이다.

따라서 본 발명은 냉장실의 온도에 의해서 냉기공급을 제어하는 냉장시스템에서, 주위온도가 낮을때, 냉장실의 온도를 강제적으로 상승시켜주므로서 냉장시스템이 정상운전이 이루어질 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명된 본 발명은 냉장실의 온도에 기초해서 냉장시스템을 제어하는 경우에, 주위온도가 영하인 조건에서도 냉장실의 온도를 소정온도 이상으로 유지시켜주므로서, 냉장실과 냉동실로 냉기 공급이 적절하게 이루어질 수 있도록 조절하는 효과를 거둘 수 있다.

또한, 본 발명은 주위온도의 영향으로 냉장실의 과냉되거나 또는 냉동실의 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있으므로서, 식품의 신선도 및 장기간 보관을 용이하게 하는 잇점을 얻게 된다.

Claims (6)

1. 냉장실과 냉동실을 구비하고, 냉장실의 제어온도에 의해서 냉기공급을 제어하는 냉장시스템에 있어서,

   냉장실의 온도가 제어범위 이하로 낮아지는 지를 감시하는 단계와;

   냉장실의 온도가 제어범위 이하로 낮아졌을 때, 제상히터를 구동시키고, 히터의 발생열에 의한 따뜻한 공기가 냉기공급유로를 통해서 냉장실로 공급되도록 팬모터를 구동하는 단계와;

   냉장실의 온도가 제어범위에 도달할 때까지 상기 제상히터와 팬모터를 구동시키는 단계를 포함하여 구성되는 냉장시스템의 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   냉동실 냉기 토출용 댐퍼를 닫음상태로 제어하는 단계를 더 포함하여,

   상기 제상히터의 구동시에, 상기 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 냉장시스템의 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   주위온도를 검출하는 단계를 더 포함하고,

   상기 단계에서 주위온도가 저온조건일 때, 상기 제상히터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉장시스템의 제어방법.
4. 냉장실과 냉동실을 구비하고, 냉장실의 제어온도에 의해서 냉기공급을 제어하는 냉장시스템에 있어서,

   냉장실의 온도를 감지하기 위한 온도센서와;

   제상용 히터와;

   공기 순환용 팬모터와;

   상기 온도센서의 검출온도가 냉장실 온도의 제어범위 이하로 낮아졌을 때, 냉장실의 온도가 제어범위에 도달할 때까지 상기 제상히터와 팬모터를 구동시키는 제어수단을 포함하고,

   상기 제상히터의 발생열에 의한 따뜻한 공기가 냉기공급유로를 통해서 냉장실로 공급되도록 구성되는 냉장시스템.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 냉동실로의 공기통로를 차단하기 위한 댐퍼를 더 포함하여,

   상기 히터의 발생열이 냉동실로 유입되는 것을 차단하도록 구성되는 냉장시스템.
6. 제 4 항에 있어서,

   외부온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하고,

   상기 제어수단은 온도센서의 감지온도에 의해서 주위온도 저온조건일 때, 상기 제상히터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉장시스템.