KR200345177Y1

KR200345177Y1 - 냉장고의 돌입전류 방지 장치

Info

Publication number: KR200345177Y1
Application number: KR20-2003-0038518U
Authority: KR
Inventors: 김형광; 이기석
Original assignee: 이기석
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2004-03-16

Abstract

본 고안은 냉장고 돌입전류 방지장치에 관한 것으로서, 상기 구성요소에 대한 데이터와, 상기 구성요소에 공급하는 작동전원의 공급순서에 대한 데이터를 저장하고, 상기 구성요소 중에서 동작스위치가 켜져 있는 구성요소에 대하여 상기 공급순서에 따라 작동전원을 공급하도록 전원회로를 제어하는 마이크로 프로세서와;

상기 마이크로 프로세서의 제어에 따라 일정한 시간간격을 두고 순차적으로 상기 구성요소에 작동전원을 공급하는 파워릴레이 콘트롤;을 포함한다.

본 고안에 의하면 다수의 냉장실과 냉동실을 가진 대형냉장고에서 모든 구성요소에 작동전원을 동시에 공급하지 않고 시간적인 간격을 둠으로써 큰 돌입전류의 유입을 방지하여 기기의 손상을 방지하고, 대기전력을 최소화하여 전력소비효율을 향상시키는 효과가 있다.

Description

냉장고의 돌입전류 방지 장치{Apparatus for Preventing the Inrush Current in the Refrigerator}

본 고안은 냉장고의 돌입전류 방지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉장실과 냉동실에 사용되는 압축기와 히터, 팬에 공급되는 전류를 순차적으로 공급하여 돌입전류의 발생을 방지하는 냉장고의 돌입전류 방지 장치에 관한 것이다.

종래에 개시된 냉장고는 냉동실이나 냉장실이 고정되어 있어 사용용도가 항상 일정하였다.

그러나 최근 하나의 냉장고에 다수의 냉장실 또는 냉동실이 설치되고 이들 각각을 조절할 수 있는 제품들이 개시되고 있으나, 이들 제품들은 각각의 냉장실이나 냉동실에 부착된 압축기, 히터, 팬, 램프 등이 동시에 동작하도록 설계되어 있다.

이로 인하여 다수의 장치들이 동시에 동작할 때, 큰 돌입전류가 유입되어 냉장고의 설비가 파괴되는 문제점이 있었다.

일반적으로 대용량 유도성 부하들은 전기적인 특성상 기동과 동시에 기동 도중의 소비전류보다 수십 배에 달하는 높은 전류가 몇 msec 동안 흐르게 되어 전기 또는 전자 부품에 과도한 부하를 일으키는 요인이 되고 있다.

이와 같은 높은 돌입전류와 이로 인해 발생되는 역기 써지전압으로 인해 온, 오프를 제어하는 스위치 등의 접점에 융착 또는 용융 현상이 일어나게 된다. 즉,사용되는 기판에 장착된 부품에 고장을 유발시키는 문제점이 있다.

다시 말해서, 다수의 장치들을 작동하기 위하여 큰 전류가 순간적으로 냉장고에 공급될 때, 돌입전류에 의하여 퓨즈, 브리지 다이오드, 각종 스위치를 비롯한 내부설비들이 타거나 녹아내리는 현상들이 생긴다.

한편, 종래에는 규소강판을 이용한 리니어 트랜스를 전원회로로 사용하였으나, 이러한 리니어 트랜스는 입력변동시 출력도 비례하여 변화하므로, 입력전원의 변동이 클 때에는 전력손실이 매우 커지는 문제점이 있었다.

본 고안은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 식당 등에 사용되는 대형냉장고의 냉장실과 냉동실에 공급되는 전력에 시간지연을 두어, 돌입전류를 방지함으로써 기기의 파손을 막을 수 있는 냉장고의 돌입전류 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 고안은 스위칭모드 전원공급장치를 냉장고의 전력공급원으로 사용함으로써, 소비전력을 줄이고 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

도1a와 도1b는 종래 기술에 따른 냉장고의 스위치 작동상태를 나타낸 개념도.

도2는 본 고안에 따른 돌입전류 방지 장치의 구성을 나타낸 회로도.

도3은 돌입전류 방지 장치의 구성요소를 나타낸 블럭 다이어그램.

도4a와 도4b는 돌입전류 방지 장치가 사용되는 경우의 공급전원을 나타낸 구성도.

도5는 돌입전류 방지 장치의 사용순서를 나타낸 흐름도.

*도면의 주요부에 대한 설명

100 : 돌입전류 방지 장치 110 : 마이크로 프로세서

120 : SMPS 130 : 파워릴레이 콘트롤

140 : 온도설정부 150 : LED 표시부

200 : 교류전원 300 : 압축기

310 : 압축기 스위치 400 : 히터

410 : 히터 스위치 500 : 팬

510 : 팬 스위치

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안은 냉장고의 돌입전류 방지 장치로서 상기 구성요소에 대한 데이터와, 상기 구성요소에 공급하는 작동전원의 공급순서에 대한 데이터를 저장하고, 상기 구성요소 중에서 동작스위치가 켜져 있는 구성요소에 대하여 상기 공급순서에 따라 작동전원을 공급하도록 전원회로를 제어하는 마이크로 프로세서와; 상기 마이크로 프로세서의 제어에 따라 일정한 시간간격을 두고 순차적으로 상기 구성요소에 작동전원을 공급하는 파워릴레이 콘트롤;을 포함한다.

상기 전원회로는 출력펄스에 따라 스위칭주기가 가변되고, 상기 스위칭주기에 따라 트랜스포머의 1차측으로부터 2차측에 유기되는 전류량이 제어되며, 상기 전류량에 따라서 출력단에 연결되는 부하에 공급되는 전압레벨을 제어하는 스위칭모드 전원공급장치인 것을 특징으로 한다.

상기 파워릴레이 콘트롤은 상기 마이크로 프로세서와 상기 냉장고의 구성요소와 직렬로 연결되며, 상기 전원회로와 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 냉장고의 구성요소의 동작상태와 온도를 설정하는 온도설정부와; 상기 냉장고의 구성요소의 동작상태와 온도를 표시하는 LED 표시부;를 추가로 포함한다.

상기 일정한 시간간격은 0.1초 내지 1분인 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명한다.

도1a와 도1b는 종래 기술에 따른 냉장고의 스위치 작동상태를 나타낸 개념도이며, 이를 참조하여 설명한다.

종래의 냉장고 스위치는 각각의 구성요소에 따라 독립적으로 작동하므로, 동시에 다수의 스위치를 온하는 경우 한꺼번에 큰 전류가 유입되는 현상이 발생할 수 있다.

이와같이 순간적으로 큰 출력의 유도성 전원이 인가되면 정밀 스위치나 회로기판이 타버릴 수 있으며, 대기전력이 과다하게 소비되어 전력효율이 저하되는 문제점이 생긴다.

도2는 본 고안에 따른 돌입전류 방지 장치의 구성을 나타낸 회로도이며, 도3은 돌입전류 방지 장치의 구성요소를 나타낸 블럭 다이어그램으로서, 이를 참조하여 설명한다.

돌입전류 방지 장치(100)는 마이크로 프로세서(110)를 중심으로 SMPS(120), 파워릴레이콘트롤(130), 온도설정부(140), LED 표시부(150)를 포함하며, 교류전원 (200), 압축기(300), 히터(400), 팬(500)과 연결되며, 각각의 구성요소를 구동시키는 스위치(310, 410, 510)와 연결된다.

마이크로 프로세서(110)는 냉장고에 설치되는 각종 구성요소의 동작을 제어하며, 돌입전류의 유입으로 인한 냉장고의 파손을 방지하기 위하여 각 구성요소에 인가되는 전원의 순서를 제어한다.

SMPS(120)는 냉장고의 작동을 위한 구동전력을 공급하는 장치로서, 리니어 트랜스 사용에 따른 문제점을 해결하기 위하여 사용된 장치이다.

본 고안에서 사용되는 SMPS(120)는 일반적으로 사용되는 것과 동일한 것으로서 교류입력부와 교류입력된 값을 정류하여 직류로 변환시키는 정류부, 정류부에 의해서 정류된 교류전원의 전압을 변환시키는 트랜스포머, 트랜스포머에서 변환된 전압을 2차정류하는 2차측 정류부 및 입력단에는 출력단의 전압레벨에 따라 펄스폭이 변조되는 스위칭 제어용 IC가 구비되어 있다.

즉 SMPS(120)는 출력펄스에 따라 스위칭 트랜지스터에 따라서 스위칭주기가 가변되고, 이 스위칭주기에 따라 트랜스포머의 1차측으로부터 2차측에 유기되는 전류량이 제어되며, 이 전류량에 따라서 출력단에 연결되는 부하에 공급되는 전압레벨이 제어된다.

본 고안에서 사용되는 회로는 부하가 연결되어야 Switching하는 Cycle-by-Cycle On-time control chip을 사용하여 대기시에는 소비전력이 100mW이내이다.

파워릴레이 콘트롤(130)은 마이크로 프로세서(110)의 제어에 따라 각각의 구성요소에 전원을 공급하는 장치로서, 일정한 시간 순서에 따라 순차적으로 전원을 공급한다.

이를 위해 파워릴레이 콘트롤(130)은 마이크로 프로세서(110)와 구성요소 사이에 직렬로 연결되며, SMPS(120)와 병렬로 연결된다.

온도설정부(140)는 사용자가 냉장고의 온도를 직접 조절하여 냉장실 혹은 냉동실로 사용할 수 있도록 온도와 기타 환경을 설정한다.

일반적으로는 냉장실과 냉동실에 대한 선택버튼, 스위치 또는 다이얼 형태의 온도조절기 등으로 구성되며, 냉장고의 설정을 위하여 통상적으로 사용되는 구성이므로 여기에 대한 상세한 설명은 생략한다.

LED 표시부(150)는 냉장고의 설정상태, 온도, 동작의 이상유무 등에 대한 표시데이터가 마이크로 프로세서(110)로부터 입력되면, 이를 사용자에게 표시하는 장치이다.

LED는 저전력으로 고휘도의 빛을 낼 수 있는 표시장치의 하나로서, 가전제품이나 산업설비의 상태표시용으로 널리 쓰이는 장치이다.

교류전원(200)은 85 내지 265 volt의 전압을 가지는 전원으로서, 220 volt,60Hz의 전원이 일반적으로 사용된다.

압축기(300)는 냉장고에 사용되는 냉매를 단열압축하여 액체상태로 응축시키는 장치로서, 증발기를 통해 기화된 냉매를 다시 액체상태로 변화시켜 냉장고내에 유입시킴으로써 냉장고의 온도를 낮출 수 있도록 한다.

히터(400)와 팬(500)은 통상적인 냉장고에 사용되는 장치이며, 이외에도 냉장고 내부에 설치되는 램프(도면 미도시) 등의 장치가 포함되지만, 여기에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다수의 냉장실과 냉동실을 갖는 대형냉장고에는 다수의 압축기(300), 히터(400), 팬(500)이 설치되어 있으며, 이러한 다수의 구성요소에 대한 전원공급 순서를 조절함으로써 돌입전류의 유입을 방지하는 것이 본 고안의 핵심적인 내용이다.

압축기, 히터, 팬에는 각각 스위치(310, 410, 510)가 설치되며, 각각의 스위치의 설정상태에 따라 작동여부가 결정된다.

냉장고의 전체 전원을 온하더라도 각각의 스위치(310, 410, 510)가 온으로 되어있지 않으면 전원이 공급되지 않으며, 스위치가 온으로 설정되어 있는 구성요소만 작동을 시작하게 된다.

사용자가 냉장실과 냉동실을 임의적으로 설정하여 전원을 켜면, 다수의 구성요소(300, 400, 500)에 대한 전원이 공급되어 냉장고가 작동을 하게 된다.

마이크로 프로세서(110)는 압축기(300), 히터(400), 팬(500), 램프 등에 대한 데이터를 저장하며, 저장된 데이터의 순서에 따라 구성요소의 동작을 개시한다.

즉, 전체 구성요소를 동시에 작동시키는 경우에는 순간적으로 큰 돌입전류가 냉장고에 유입되면서, 스위치와 같은 냉장고 설비들이 손상을 입을 수 있다.

이를 방지하기 위해 하나의 구성요소에 전원이 공급된 후, 일정한 시간이 경과하면 다음 구성요소에 전원을 공급한다.

이와같이 사용자가 동작스위치를 켠 구성요소에 대하여 미리 입력된 데이터에 기초하여 순차적으로 전원을 공급하여 작동을 개시함으로써, 한꺼번에 큰 돌입전류가 냉장고에 유입되어 냉장고가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

일반적으로 냉장고에 유입되는 돌입전류는 수십 msec에서 수백 msec 정도의 시간동안 지속된다.

따라서 각각의 구성요소의 동작개시에 수백 msec에서 수 sec 정도의 시간간격을 둔다면 돌입전류의 유입을 방지할 수 있다.

파워릴레이 콘트롤(130)은 교류전원(200)으로부터 공급되어 SMPS(120)를 거쳐 입력되는 전원을 마이크로 프로세서(110)의 제어에 의하여 일정한 시간간격으로 각각의 구성요소에 전달한다.

본 고안에서는 100 msec 내지 1 min 정도의 간격을 가지는 것으로 한다.

도4a와 도4b는 돌입전류 방지 장치가 사용되는 경우의 공급전원을 나타낸 구성도이며, 이를 참조하여 설명한다.

도4a는 각 구성요소의 스위치(310, 410, 510)에 전원이 공급되기 시작하는 시간을 나타낸다. 즉, 스위치가 온 되어 있는 상태에서 냉장고 전체의 스위치가 온되는 상태를 표시하고 있다.

도4b는 스위치가 켜진 후에 마이크로 프로세서(110)에 의하여 정해진 지연시간이 경과한 후에 구성요소(300, 400, 500)에 전원이 공급되는 상태를 표시하고 있다. 즉, 압축기(300)에 시간 t₀에서 전원이 공급되고, 일정한 시간이 지연된 후 시간 t₁에서 히터(400)에 전원이 공급되고, 또 다시 일정한 시간이 지연된 후 시간 t₂에서 팬(500)에 전원이 공급된다.

t₀와 t₁사이의 간격, t₁와 t₂사이의 간격 등은 마이크로 프로세서(110)에 미리 지정된 지연시간에 의하여 결정되지만 100msec 에서 1min의 범위에 속하게 된다.

도5는 돌입전류 방지 장치의 사용순서를 나타낸 흐름도이며, 이를 참조하여 설명한다.

사용자는 마이크로 프로세서(110)에 전원 공급순서와 지연시간 등을 설정하여 저장한다.(S110) 그리고 냉장고에서 냉장실로 사용할 것인지, 냉동실로 사용할 것인지 등을 사용자가 결정하여 스위치를 설정한다.

사용자가 냉장고의 전원입력 스위치를 온 하면, 마이크로 프로세서(110)는 SMPS(120)로부터 입력되는 전원의 공급순서를 결정한다.(S120)

마이크로 프로세서(110)는 각각의 구성요소(300, 400, 500)에 공급되는 전원의 지연시간을 미리 설정된 상태에 따라 부여한다.(S130)

SMPS(120)를 통하여 공급되는 전원은 파워릴레이 콘트롤(130)을 통하여 일정한 시간에 따라 순차적으로 구성요소(300, 400, 500)에 공급된다.(S140)

따라서 사용자는 한꺼번에 큰 전류가 냉장고에 공급되는 것을 방지할 수 있게 된다.

본 고안은 상기 설명한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 변형할 수 있는 범위에도 권리범위가 미친다.

본 고안의 실시예에 따른 냉장고의 돌입전류 방지 장치에 의하면, 다수의 냉장실과 냉동실을 가진 대형냉장고에서 모든 구성요소에 작동전원을 동시에 공급하지 않고 시간적인 간격을 둠으로써 큰 돌입전류의 유입을 방지하여 기기의 손상을 방지하고, 대기전력을 최소화하여 전력소비효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한 사용자가 별도로 전원 동작스위치를 온한 것만 전원이 들어오도록 하며, 전원이 들어오더라도 소프트 스타트하여 안정화된 다음에 전원이 공급되므로 기동전류가 낮아 절전효과가 있다.

또한, 반도체 스위칭소자를 이용한 SMPS를 전원공급회로로 사용함으로써 입력전원의 변동에 영향을 받지 않고 효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims

냉장고에 설치된 압축기, 히터, 펌프, 팬, 램프를 포함하는 구성요소에 사용되는 전원을 공급하는 장치에 있어서,

상기 구성요소에 대한 데이터와, 상기 구성요소에 공급하는 작동전원의 공급순서에 대한 데이터를 저장하고, 상기 구성요소 중에서 동작스위치가 켜져 있는 구성요소에 대하여 상기 공급순서에 따라 작동전원을 공급하도록 전원회로를 제어하는 마이크로 프로세서와;

상기 마이크로 프로세서의 제어에 따라 일정한 시간간격을 두고 순차적으로 상기 구성요소에 작동전원을 공급하는 파워릴레이 콘트롤;을 포함하는 냉장고의 돌입전류 방지 장치.
제1항에 있어서,

상기 전원회로는

출력펄스에 따라 스위칭주기가 가변되고, 상기 스위칭주기에 따라 트랜스포머의 1차측으로부터 2차측에 유기되는 전류량이 제어되며, 상기 전류량에 따라서 출력단에 연결되는 부하에 공급되는 전압레벨을 제어하는 스위칭모드 전원공급장치인 것을 특징으로 하는 냉장고의 돌입전류 방지 장치.
제2항에 있어서,

상기 파워릴레이 콘트롤은

상기 마이크로 프로세서와 상기 냉장고의 구성요소와 직렬로 연결되며, 상기 전원회로와 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 돌입전류 방지 장치.
제1항 내지 제3항에 있어서,

상기 냉장고의 구성요소의 동작상태와 온도를 설정하는 온도설정부와;

상기 냉장고의 구성요소의 동작상태와 온도를 표시하는 LED 표시부;를 추가로 포함하는 냉장고의 돌입전류 방지 장치.
제1항 내지 제3항에 있어서,

상기 일정한 시간간격은

0.1초 내지 1분인 것을 특징으로 하는 냉장고의 돌입전류 방지 장치.