KR20040032434A - 냉장고의 온도 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 온도 제어 장치에 관한 것으로, 냉장고 외부 온도가 기준 온도에 도달하면 일측으로 굽혀지도록 열 팽창 계수가 상이한 2개의 금속 박판이 접합되어 형성된 바이메탈과 상기 바이메탈이 굽혀질 때 상기 바이메탈과 접하여 전류를 히터로 인가하도록 상기 바이메탈로부터 이격되게 위치된 접점판을 포함하여 냉장고 외부 온도에 의해 온오프 동작되도록 냉장고 외측면에 설치된 스위치부와, 상기 스위치부가 온 상태일 때 전류가 인가되어 발열 동작하는 히터와, 상기 냉장고 외부 온도가 상기 기준 온도 이상이면 냉장실의 온도를 감지하며 상기 냉장고 외부 온도가 상기 기준 온도 미만이면 상기 히터의 발열에 의해 상승된 냉장실 온도를 감지하도록 냉장실 내측에 설치된 냉장실 온도 감지기를 포함하여 구성됨으로써, 냉장고 외부 온도가 기준 온도로 떨어지면 히터가 가동되고 냉장고 외부 온도가 기준온도 이상이 되면 히터의 가동이 정지되므로 냉각장치가 불필요하게 동작되지 않아 냉장고의 전력 소모를 감소시키는 효과가 있다.

Description

냉장고의 온도 제어 장치{THE APPARATUS FOR CONTROLLING TEMPERATURE OF A REFRIGERATOR}

본 발명은 냉장고의 온도 제어 장치에 관한 것으로, 특히 1개의 증발기에 의해 냉장실과 함께 냉각되는 냉장고의 냉동실이 외부 온도가 낮은 상태에서도 설정온도로 유지할 수 있게 한 냉장고의 온도 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 영하의 온도를 유지하는 냉동실과, 대략 0℃내지 영상 10℃의 온도를 유지하는 냉장실이 구비된다. 냉장고의 냉각 작용은 냉매관에 의해 서로 연결된 냉각장치, 즉 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 냉매가 순차적으로 돌면서 고내의 열을 외부로 방출함으로써 실시된다. 이때, 냉장고의 냉동실과 냉장실이 별도의 냉각 시스템에 의해 냉각되도록 상기된 냉각장치들이 별도로 구비된 냉장고가 최근들어 보급되고 있지만, 대부분의 냉장고는 1개의 냉각 시스템에 의해 냉각된다.

그러나, 상기된 1개의 냉각시스템이 제공된 냉장고의 경우, 통상적으로 증발기가 냉동실의 고내측에 설치된 상태에서 냉동실과 냉장실을 서로 연통시키는 냉기통로를 통해 냉기가 냉장실측으로 유입됨으로써 냉장실이 냉각된다.

도 1은 통상적인 1개의 증발기를 가진 냉각 시스템에 의해 냉각되는 냉장고의 구성이 도시된 측단면도이다.

냉장고는 냉장고 캐비넷(1)에 물품을 보관하기 위한 저장 공간으로서 냉동실(3)과 냉장실(4)이 구비되고, 냉장고 캐비넷(1)은 단열재를 내장하여 냉동실과 냉장실이 외부로부터 단열되게 한다. 또한, 냉동실과 냉장실의 전면부에는 냉장고 도어(3a, 4a)가 장착되며, 냉동실의 내측에는 증발기(5)가 설치된다. 증발기(5)는 냉장고 하단부에 설치된 압축기(2)에 의해 압축된 후 팽창 밸브를 통해 팽창한 냉매가 냉동실 고내의 열을 흡수하여 증발됨으로써 냉동실을 냉각시킨다. 또한, 냉동실과 냉장실 사이에 공기가 유체 소통하도록 냉기 통로(6)가 형성되며, 상기 냉기 통로(6)에는 냉동실과 냉장실의 고내 공기를 강제 순환시키도록 팬(7)이 설치된다. 더욱이, 상기 팬(7)은 냉동실의 차가운 공기를 냉장실 측으로 보내기 위해 유입구가 냉동실 측으로 유출구가 냉장실 측을 향하도록 설치되어 냉장실과 냉장실의 공기는 화살표(A) 방향으로 순환된다. 또한, 냉장실 온도 감지기(8)는 냉장실의 온도 측정을 위해 냉장실의 내측에 설치되며, 통상적으로 온도 조절 노브(미도시)는 냉장실의 온도 설정을 위해 설치된다.

상기 구성에 의해, 증발기(5)는 냉장실 온도 감지기(8)에서 측정된 감지 온도가 온도 조절 노브를 돌려 설정한 설정온도에 도달할 때까지 작동된다.

그러나, 냉장고 고내 온도는 일반적으로 냉장고 외부보다 낮기 때문에 냉장고 캐비넷(1)이 비록 단열재가 내장되었을지라도 냉장고의 외부로부터 냉장고 고내로 열이 계속적으로 전달됨으로써 증발기가 가동하지 않게 되면 지속적으로 상승하게 된다. 따라서, 외부로부터 전달된 열을 추가적으로 냉장고 외부로 방출하여 냉장고 고내측이 일정 온도를 유지하도록 냉장실 온도 감지기(8)에 의해 감지된 냉장실 온도는 냉장실 설정 온도와 비교되며, 이때 감지 온도가 설정온도보다 낮거나 높을 경우 증발기가 가동과 가동 중지를 계속적으로 반복함으로써 냉장고 고내의 온도를 일정하게 유지하였다.

따라서, 냉장고 외부 온도가 예를 들어, 0℃∼10℃와 같이 냉장실의 설정 온도에 근접하게 되면, 냉장실과 냉장고 외부 사이의 열 유동은 미미하여 증발기(5)가 장시간동안 가동되지 않아도 냉장실의 고내 온도가 일정상태를 유지하게 된다. 그러나, 상기된 바와 같이, 증발기의 가동이 멈춘 상태가 장시간 지속되면 냉장실은 비록 설정 온도를 유지할지라도 냉동실은 적정 온도를 유지하지 못하여 냉동실에 저장된 냉동식품이 녹거나 상하는 문제가 있었다.

따라서, 상기된 바와 같은 문제를 해결하기 위해 냉장고 외부 온도가 냉장실 설정 온도에 근접하게되더라도 증발기가 가동되어 냉동실이 적정온도를 유지하도록 냉장실 히터(9))가 온도 감지기(8) 부근에 설치되었다. 상기 히터(9)는 온도 감지기(8)의 주위 공기를 가열하는데 사용됨으로써 온도 감지기(8)에 의해 감지된 감지 온도가 냉장실의 실제 온도보다 높게 나타나게 하였다.

이에 의해, 냉장실의 고내 온도와 냉장고 외부 온도가 서로 비슷한 경우에도 온도 감지기에 의해 감지된 온도는 실제 냉장고 고내 온도보다 높게 나타남에 따라 감지온도가 설정온도에 도달되도록 증발기가 가동됨으로써 냉동실은 설정온도로 유지되었다.

그러나, 히터는 냉장고 외부의 온도와는 별개로 항상 통전되게 설치됨으로써 냉장고 외부 온도가 냉장고 고내 온도보다 높아 증발기가 냉장고 고내의 실제 온도에 의해 동작될 수 있는 경우에도 불필요하게 온도 감지기의 감지 온도를 상승시키는 문제가 있었다. 더욱이, 이러한 상태에서 상승된 감지온도가 설정온도로 낮춰지기 위해서는 증발기가 추가적으로 가동되어야하므로 전력이 낭비되는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 냉장고 외부 온도가 낮은 상태, 즉 냉장고 외부 온도가 냉장실의 설정온도에 근접한 경우 증발기가 장시간 가동되지 않는 것을 방지하도록 히터가 가동되어 증발기를 강제 동작시키며 냉장고 외부 온도가 냉장실의 설정온도보다 높으면 냉장실 히터의 동작이 정지되어 증발기가 냉장실의 실제 온도에 따라 가동됨으로써 냉장고의 전력 소모를 감소시키며, 냉동실의 온도를 적정 온도로 유지할 수 있는 냉장고의 온도 제어 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 냉장고의 온도 제어 장치가 구비된 냉장고의 측단면도.

도 2는 본 발명에 따른 냉장고의 온도 제어 장치가 구비된 냉장고의 개략적인 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 냉장고의 온도 제어 장치의 개략적인 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20: 스위치부 21:바이메탈

21a: 지지대 22:접점 판

22a:접점판의 돌기 23: 덮개

30: 히터 31:전열 코일

40: 냉장실 온도 감지기 50: 전원부

상기된 바와 같와 같은 목적을 달성하도록, 본 발명에 따른 냉장고의 온도 제어 장치는 냉장고 외부 온도가 기준 온도 이상이면 오프되고 상기 기준 온도 미만이면 온되어 전류를 선택적으로 인가하도록 냉장고 외측면에 설치된 스위치부와, 상기 스위치부가 온 상태일 때 전류를 인가 받아 발열하도록 상기 스위치부와 전기적으로 연결되며 전열 코일이 내장되어 냉장실 내측에 설치된 히터와, 상기 냉장고 외부 온도가 상기 기준 온도 이상이면 냉장실의 온도를 감지하며 상기 냉장고 외부 온도가 상기 기준 온도 미만이면 상기 히터의 발열에 의해 상승된 냉장실 온도를 감지하도록 냉장실 내측에 설치된 냉장실 온도 감지기를 포함하여 구성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 스위치부는 냉장고 외부 온도가 기준 온도로 되면 일측으로 굽혀지도록 열 팽창 계수가 상이한 2개의 금속 박판이 접합되어 형성된 바이메탈과 상기 바이메탈이 굽혀질 때 상기 바이메탈과 접하여 전류를 상기 히터로 인가하도록 상기 바이메탈로부터 이격되게 위치된 접점판을 포함하여 구성된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성과 동작을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 냉장고의 온도 제어 장치가 설치된 냉장고의 개략적인 사시도이다. 냉장고로 인가된 전원은 냉장고의 냉각 장치들과 도어 또는 냉장실 및 냉동실에 제공된 미도시된 각종 장치들을 동작시키도록 전원부(50)에서 분배되어 냉장고 각부로 전달된다.

또한, 상기 냉각 장치들이 구동될 때 냉장실 고내 온도를 일정하게 유지하기 위해 냉장고는 고내 온도를 제어하기 위한 온도 제어 장치가 설치된다.

상기 온도 제어 장치는 냉장고 캐비넷(15)의 상면에 장착된 스위치부(20)와, 상기 스위치부와 전기 연결되어 냉장실 내측에 설치된 히터(30)와, 냉장실의 고내 온도를 감지하기 위한 냉장실 온도 감지기(40)를 포함하여 구성됨으로써, 상기 스위치부(20)는 상기 전원부(50)와 전기 연결되어 상기 전원부로부터 인가받은 전원을 선택적으로 히터(30)로 전달시키며, 히터(30)는 상기 온도 감지기(40)에 근접하여 설치된 상태에서 상기 스위치부로부터 인가된 전원에 의해 구동되어 상기 온도 감지기(40)가 상기 히터의 복사열에 의해 냉장실의 실제 온도보다 높은 온도를 감지하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 냉장고의 온도 제어 장치의 구성이 개략적으로 도시된다.

스위치부(20)는 냉장실 외부 온도를 감지하여 그 감지된 온도가 설정 온도 이상이면 온(ON) 상태로 되어 전류를 히터(30)로 인가하며 상기 감지 온도가 설정 온도 미만이면 오프(OFF) 상태로 되어 히터(30)로 전류의 인가를 차단하도록 설치되며, 가장 바람직한 실시예로써 도 3에 도시된 바와 같이, 열 팽창 계수가 상이한2개의 금속 박판이 접합되어 형성된 바이메탈(21)과 상기 바이메탈이 굽혀질 때 상기 바이메탈과 접하여 전류를 상기 히터(30)로 인가하도록 상기 바이메탈로부터 이격되게 위치된 접점 판(22)을 포함하여 구성된다. 상기 바이메탈은 온도 변화의 검출 또는 온도 조정용으로 널리 사용되고 있으며 냉장고 외부 온도가 냉장실의 설정 온도보다 높을 경우 수평 상태이며 냉장고 외부 온도가 냉장실 설정 온도보다 높을 경우 굽혀져 접점판의 돌기(22a)와 접하게 된다. 또한, 상기 바이메탈은 통상적으로 열 팽창 계수가 상대적으로 작은 쪽의 판으로는 니켈과 철의 합금이 사용되며, 큰 쪽에는 구리-아연의 합금, 니켈-망간-철의 합금, 니켈-몰리브덴-철의 합금이 사용되지만 냉장고 외부 온도에 대한 기준 온도에 따라 그 재질은 정해진다.

또한, 상기 바이메탈은 지지대(21a)에 의해 냉장고 외측면에 장착되며 바람직하게는 냉장고에 내장되어 설치된 장치들로부터 방출된 열에 의해 영향 받지 않도록 냉장고 상면에 장착되며, 상기 바이메탈(21)이 접점판로부터 돌출한 돌기(22a)에 접하게 될 때 발생하는 전기 불꽃에 의해 화재가 발생하지 않도록 절연 재질의 덮개(23)에 의해 수용되어 보호되며, 더욱이, 상기 덮개(23)는 누전을 차단하도록 바이메탈(21)과 접점 판(22)을 긴밀하게 밀폐하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 바이메탈(21)은 전류를 인가받도록 전원부(50)와 전기적으로 연결되며 상기 접점판(22)은 상기 바이메탈과 접하게 될 때 상기 바이메탈로부터 인가받은 전류를 히터(30)로 전달하도록 상기 히터와 전기적으로 연결된다.

따라서, 상기 히터(30)는 상기 스위치부(20)로부터 인가받은 전류에 의해 복사열을 방출하도록 전열 코일(31)이 내장되어 내화재로 감싸여 형성된다. 이때, 상기 히터의 전열 코일(31)의 일측은 상기 접점판(22)과 연결되며 타측은 전원부와 연결됨으로써 전기 저항에 의해 복사열을 방출한다.

더욱이, 냉장실 온도 감지기(40)는 냉장실의 온도를 감지하도록 설치되며 상기 히터에 근접되게 설치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 냉장실 온도 감지기(40)는 냉장실의 고내 온도를 감지하되 냉장고 외부 온도가 기준온도 이상이면 히터(30)가 작동함에 따라 상기 히터의 발열에 의해 상승된 냉장실 온도를 감지한다. 이때, 냉장고 외부 온도의 기준 온도는 냉장실의 설정 온도에 따라 결정되지만 바람직하게는 섭씨 10℃내지 15℃로 결정된다. 또한, 냉장실 온도 감지기(40)는 냉각 장치들과 전기적으로 연결되어 냉장실 고내 온도가 냉장실의 설정 온도 이상이면 상기 냉각 장치들로 통전시키며 설정 온도 미만이면 상기 냉각 장치들로의 통전을 차단시키도록, 바람직하게는 기준온도에서 온 오프 동작되게 설치된 바이메탈 조립체로 제공된다. 그러나, 상기 냉장실 온도 감지기(40)는 예를 들면 상기 스위치부(20)와 동일한 구성을 갖지만, 통상적인 온도 센서로 제공될 수도 있다. 이때, 통상적인 온도 감지기가 온도 센서로 제공될 경우, 온도 감지기는 냉장실 온도를 감지하여 그 감지 신호를 냉장고의 제어 유닛으로 전달하고, 상기 제어 유닛은 전달된 감지 신호를 냉장실 설정 온도와 비교하여 압축기, 증발기, 응축기, 팽창밸브로 된 냉각 장치들의 동작을 제어함으로써 냉장실의 고내 온도를 일정하게 유지할 수 있는 것은 당연할 것이다.

상기 구성에 의해, 냉장고 외부 온도가 기준 온도 이상이면 스위치부는 오프상태로 되어 냉장실 고내의 히터가 작동하지 않으며, 냉장고 외부 온도가 기준 온도 이하이면 스위치부가 온 상태로 되어 히터가 발열함에 따라 냉장실 고내측의 온도 감지기가 상승된 고내 온도를 감지하며, 이때 감지된 온도가 설정 온도 이상이면 온 상태로 되어 전류를 전원부로부터 각각의 냉각 장치들로 인가하여 상기 냉각 장치들이 가동되게 하며 상기 감지 온도가 설정 온도 미만이면 오프 상태로 되어 전류를 차단하여 냉각 장치의 가동을 정지시킨다.

그러나, 상술된 바와 같이 냉장고 외부 온도에 따라 온오프되게 장착된 스위치부는 온도 센서로 제공되어 외부 온도를 감지한 후 그 감지 신호가 제어 유닛으로 전달되고 전달된 온도가 냉장고 외부 온도에 대응하는 설정온도와 비교됨으로써 히터로의 전류 인가가 결정되는 것은 당업자에 있어서는 당연할 것이다.

상기된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉장고의 온도 제어 장치는 냉장고 외부 온도가 예를 들어 0℃∼10℃로 냉장실의 설정온도와 서로 비슷한 온도일 때, 바이메탈은 접점판로 움직여 냉장고 전원부의 전류를 히터로 통전시킴으로써 냉장실 온도 감지기로부터 감지된 온도를 고내의 실제 온도보다 높게 하여 증발기를 작동시키며, 냉장고 외부 온도가 점차 상승하여 바이메탈이 접점판로부터 단선되면 히터로 전류 흐름이 차단됨으로써 증발기는 냉장고 고내의 실제 온도가 설정 온도에 도달할 때까지 작동되므로, 냉각장치의 불필요한 가동을 중지함으로써 전력 소모가 작고 냉동실을 적정 온도로 유지할 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 냉기 통로에 의해 공기 유동 가능하게 서로 연결된 냉장실과 냉동실이 압축기, 증발기, 팽창 밸브, 응축기로 된 동일한 냉각 장치에 의해 냉각되는 냉장고의 온도를 적정 온도로 유지하기 위해 상기 냉장실의 온도가 설정 온도 이상이면 상기 냉각 장치를 가동시키며 설정 온도 미만이면 상기 냉각 장치의 가동을 정지시키는 냉장고의 온도 제어 장치에 있어서,

   냉장고 외부 온도가 기준 온도 이상이면 오프되고 기준 온도 미만이면 온되어 전류를 선택적으로 인가하도록 냉장고 외측면에 설치된 스위치부;

   냉장실 온도를 감지하도록 냉장실 내측에 설치된 냉장실 온도 감지기;

   상기 스위치부와 전기적으로 연결되어 상기 스위치부가 온 상태일 때 전류를 인가 받아 발열하여 상기 온도 감지기의 감지 온도를 상승시키도록 냉장실 내측에 설치된 히터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉장고의 온도 제어 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스위치부는 냉장고 외부 온도가 기준 온도로 되면 일측으로 굽혀지도록 열 팽창 계수가 상이한 2개의 금속 박판이 접합되어 형성되어 냉장고 외측면에 고정된 바이메탈과 상기 바이메탈이 굽혀질 때 상기 바이메탈과 접하여 전류를 상기 히터로 인가하도록 상기 바이메탈로부터 이격되게 위치되어 냉장고 외측면에 고정된 접점 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 온도 제어 장치.