KR20130097370A - 전자밸브 제어장치 - Google Patents

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KR20130097370A
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Abstract

본 발명은 제어밸브 제어장치에 관한 것이다. 본 발명은 외부전원이 냉장고에 공급되면 충전되고 외부 전원이 공급되지 않으면 방전되는 캐패시터; 상기 냉장고에 공급된 외부전원 또는 상기 캐패시터로부터 방전되는 전원이 입력되고, 상기 외부전원이 상기 냉장고에 공급되면 제1 방향으로 전원을 출력하고, 상기 외부전원이 상기 냉장고에 공급되지 않으면 제2 방향으로 전원을 출력하는 전원방향 전환회로; 및 상기 전원방향 전환회로에서 출력되는 전원을 인가받고 상기 전원의 방향이 제1 방향이면 잠그고 제2 방향이면 개방하는 전자밸브;를 포함하고, 상기 전자밸브는 유체가 내부로 유입되는 유입구, 유체가 외부로 유출되는 유출구, 상기 유출구를 개폐하는 무빙코어부 및 상기 무빙코어부를 구동시키는 솔레노이드 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자밸브 제어장치를 제공한다.

Description

전자밸브 제어장치{Controller for Solenoid valve}
본 발명은 정전을 대비하는 시스템을 가동하기 위한 전자밸브의 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 음식물 등을 냉동 또는 냉장보관하기 위해 온도에 따라 상변화 하는 작동유체를 이용하여 작동유체가 기화될 때 냉장고 내부의 열을 기화열로 흡수하여 냉장고 내부를 냉각시키며, 외부에서 액화하여 흡수한 열을 발산하는 작동을 반복적으로 수행하는 장치이다.
냉장고에서 사용중인 전형적인 구조는 압축기, 응축기, 팽창기 및 증발기로 구성된 냉각사이클을 작동유체가 순환하면서 냉장고 내부를 냉각시킨다. 본체의 후방 하부영역에 압축기가 배치되고 냉동실의 후벽에는 냉동실 내부의 공기와 열교환하는 증발기가 배치된다.
이와 같은 냉장고의 작동은 정상적으로 전원이 공급되어 압축기가 정상작동을 하는 경우에는 내부 온도가 유지되도록 지속적으로 냉기가 공급되기 때문에 문제되지 않으나, 정전이 되거나 압축기의 고장과 같이 냉각사이클에 문제가 생겨 냉각이 중단되는 경우 냉장고 내부의 온도가 상승하게 된다.
특히, 식품이 변질되기 쉬운 냉장실의 온도는 쉽게 상승하게 되어 음식물이 상하는 문제가 있어 정전에 대비하여 냉장실의 온도저하를 방지할 수 있는 기술이 요구되는 실정이다.
본 발명은 정전이 발생한 경우 전자밸브에서 유체가 이동할 수 있도록 유로를 개방하고, 정상적으로 냉장고가 동작하는 경우에는 유체가 이동하지 않고 유로를 폐쇄하는 전자밸브 제어장치를 제공한다.
본 발명은 외부전원이 냉장고에 공급되면 충전되고 외부 전원이 공급되지 않으면 방전되는 캐패시터; 상기 냉장고에 공급된 외부전원 또는 상기 캐패시터로부터 방전되는 전원이 입력되고, 상기 외부전원이 상기 냉장고에 공급되면 제1 방향으로 전원을 출력하고, 상기 외부전원이 상기 냉장고에 공급되지 않으면 제2 방향으로 전원을 출력하는 전원방향 전환회로; 및 상기 전원방향 전환회로에서 출력되는 전원을 인가받고 상기 전원의 방향이 제1 방향이면 잠그고 제2 방향이면 개방하는 전자밸브;를 포함하고, 상기 전자밸브는 유체가 내부로 유입되는 유입구, 유체가 외부로 유출되는 유출구, 상기 유출구를 개폐하는 무빙코어부 및 상기 무빙코어부를 구동시키는 솔레노이드 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자밸브 제어장치를 제공한다.
본 발명의 전자밸브 제어장치는 정전시에도 마이컴이 없는 기계식 냉장고에서 냉장실 냉기 보존을 위해 개방되어야 하는 전자밸브를 작동시킬 수 있어 냉장실에 보관된 식품이 변질되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 마이컴을 구비한 냉장고에서도 냉장실 냉기 보존을 위해 개방되어야 하는 전자밸브를 작동시킬 수 있어 냉장실에 보관된 식품이 변질되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 밸브의 잠금 또는 개방상태를 유지하기 위해 전원을 계속적으로 공급하지 않아도 되므로, 전력소모가 적고 밸브가 과열되지 않다.
도 1은 냉장고의 냉각사이클 및 열사이펀을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자밸브 제어장치를 도시한 도면.
도 3 및 4는 본 발명의 전자밸브를 도시한 도면.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자밸브의 제어장치의 작동상태를 도시한 도면.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자밸브의 제어방법을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자밸브 제어장치를 도시한 도면.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자밸브의 제어장치의 작동상태를 도시한 도면.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자밸브의 제어방법을 도시한 도면.
이하에서는 전자밸브(130) 제어장치 및 그 제어방법 대해 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보도록 한다. 동일한 도면번호는 동일한 구성을 의미하며, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 냉장고의 냉각사이클(15) 및 열사이펀(20)을 도시한 개념도이다. 도 1에는 냉장고 본체(10)와 냉장고를 냉각시키는 냉각사이클(15) 및 열사이펀(20)이 도시되어 있다.
상기 냉장고 본체(10)는 격벽(13)을 사이에 두고 냉동실(11)과 냉장실(12)로 구분되며, 상기 냉장고 본체(10) 내부의 냉각을 위해 냉각사이클(15)을 구비한다.
상기 냉각사이클(15)은 압축기(17)를 이용하여 인위적으로 냉매를 압축하며 응축기(18)에서 액체상태로 변화시킨다. 상기 액체상태로 변한 상기 냉매를 팽창기(19) 및 증발기(16)에서 감압팽창을 통해 기체상태로 상변화시킴으로써 열교환이 이루어지고 그 결과 주변의 온도가 낮아진다.
이러한 냉각사이클(15)의 증발기(16)를 상기 냉동실(11)에 설치하여 상기 냉동실(11)을 냉각하고 그 냉기로 상기 냉장실(12)의 온도를 유지한다. 상기 냉각사이클(15)이 지속적으로 상기 냉장고 본체(10) 내부를 냉각하기 위해서는 상기 압축기(17)가 작동하도록 전원을 인가해야 하므로, 정전 시에는 상기 압축기(17)의 작동이 멈추게 되어 상기 냉장고 내부의 온도가 상승하게 된다.
전원공급이 중단되어 상기 냉각사이클(15)이 작동하지 못하는 상황에서 냉동실(11)에는 상변화 물질과 같은 냉기를 저장하는 소재를 구비하여 미리 저장해둔 냉기를 이용하여 온도가 상승하는 것을 막을 수 있다.
그러나, 냉장실(12)의 경우 온도가 냉동실(11)에 비해 상대적으로 높아 상기와 같은 상변화 물질을 이용하기 어려워 온도가 쉽게 상승하게 된다. 상기 냉동실(11)의 냉기를 이용하여 상기 냉장실(12)의 온도 저하를 최소화하기 위해 열사이펀(20)을 이용할 수 있다.
열사이펀(thermosiphon, 20)이란 온도에 따라 상이 변화하며 열을 흡수하고 방출하는 냉매를 이용하며, 중력에 의해 냉기를 흡수한 냉매가 아래로 내려와 기체상태로 변화하는 원리로 상부의 냉기를 하부로 전달한다. 즉, 열사이펀은 냉매의 상변화 원리를 이용하여 별도의 전기적 에너지 없이 열을 전달하는 장치이다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 열사이펀(20)의 일부는 상기 냉장실(12)에 위치하고 일부는 상기 냉동실(11)에 위치하며 상기 냉동실(11)과 상기 냉장실(12) 사이를 순환하는 냉매를 통해 열을 교환한다. 상기 열사이펀(20)은 응축부(21), 증발부(22), 제1 연결관(24) 및 제2 연결관(23)을 포함한다.
상기 응축부(21)는 냉동실(11)에 위치하며 상기 냉매가 액화되어 냉기를 흡수한다. 증발부(22)는 상기 냉장실(12)에 위치하며 상기 냉매가 기화하는 상기 증발부의 출구 및 상기 응측관의 입구를 연결한다.
상기 제1 연결관(24)은 상기 증발부(22)로부터 상기 응축부(21)로 상기 냉매가 이동하도록 안내하며, 상기 제2 연결관(23)은 상기 응측부의 출구과 상기 증발부의 입구를 연결하여 상기 응축부(21)로부터 상기 증발부(22)로 상기 냉매가 이동하도록 안내한다.
상기 열사이펀(20)은 상기 냉장고가 정상적으로 작동할 때에는 그 내부의 냉매가 유동하지 않고 냉동실에 위치하여 열을 방출하고 냉기를 보존해야 하므로, 열사이펀의 순환 구조에 밸브(29)를 구비하여 상기 냉매의 순환을 막는다. 상기 밸브(29)는 상기 열사이펀(20)의 어디에 위치해도 상기 냉매의 순환을 막을 수 있다. 다만, 냉매가 냉동실에 액화되어 머무르도록 하기 위해서는 1에 도시된 바와 같이 제2 연결관(23)에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 밸브(29)는 바이메탈 등을 이용하여 기계적으로 작동하는 방법도 이용가능하나, 상기 냉장고의 신뢰성을 위해서 전자적으로 작동하는 전자밸브(130)가 이용되는 것이 바람직하다. 상기 전자밸브(130)에 대해서는 이하 도면에서 상세하게 설명한다. 상기 전자밸브(130)는 유량을 제어하는 온오프 동작이 전자적으로 이루어지는 것으로 솔레노이드 코일 속의 무빙코어부가 위치하는 구조이다. 코일에 전류가 인가되면, 자기장이 형성되고, 자기장에 의해 상기 무빙코어부가 움직여 전자밸브(130)를 개폐함으로써 유량을 제어한다.
상기 전자밸브(130)의 개폐는 전원이 공급되어야 가능하다. 따라서 전원이 공급될 때 닫는 작동은 가능하나 정전시와 같이 전원의 공급이 중단되었을 때 개방하는 동작이 문제된다. 정전시에 냉장실(12)의 온도 유지를 위해 상기 열사이펀(20)의 냉매가 순환되도록 상기 전자밸브(130)가 개방되어야한다. 본 발명은 정전시에도 전자밸브(130)에 전원을 공급할 수 있는 제어장치 및 제어방법을 제공한다.
도 2는 본 발명의 전자밸브(130) 제어장치의 일 실시예를 도시한 것으로, 캐패시터(110), 전원방향 전환회로(120), 전자밸브(130), 시간지연회로(140) 및 전원차단회로(150)가 개시되어 있다.
캐패시터(110)(capacitor)는 두 도체판 사이의 공간에 전기장을 모으는 장치이다. 두 개의 도체판과 그 사이에 절연체가 개재되며 각 판의 표면과 절연체의 경계부분에 전하가 비축된다. 상기 캐패시터(110)의 용량이 클수록 많은 전하를 비축할 수 있으며, 캐패시터(110)의 용량은 양표면에 모이는 전하량은 상기 판의 크기에 비례하고 거리에 반비례한다.
본 발명의 캐패시터(110)는 정상적으로 외부전원이 입력될 때 전하를 비축하였다가, 정전시 비축된 전하를 방출하여 필요한 전원을 공급하는 역할을 한다. 캐패시터(110)는 냉장고 전체를 가동시킬 정도의 에너지를 비축하기 어렵고, 용량이 커질수록 캐패시터(110)의 가격이 상승하여 전체 비용이 증가하므로 최소한의 에너지를 공급할 수 있는 용량을 이용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 캐패시터(110)에 직류전원이 공급되야 하므로 외부전원이 교류인 경우 정류해야할 필요가 있다. 정류기는 다이오드를 이용하여 한 방향으로만 전류가 흐르도록 구성된 회로로서, 양과 음으로 변화하는 교류전류를 한가지 방향만 갖는 직류전류로 변환시키는 소자나 장치이다. 정류기(160)는 도면에 도시된 형상에 한정되지 아니하고 교류를 직류전원으로 변환하는 기능을 하는 다양한 형상으로 구성 가능하다.
전자밸브(130)는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)라고도 하며, 솔레노이드 코일(136, 도 3 및 도 4참조) 속의 무빙코어부(137, 도 3 및 도 4 참조)가 위치하며, 상기 솔레노이드 코일(136)에 전류가 인가되면 자기장이 형성되고 자기장에 의해 상기 무빙코어부(137)가 움직여 전자밸브(130)를 개폐함으로써 유량을 제어한다.
상기 전자밸브(130)는 단순히 일 방향으로 흐르는 유로를 열고 닫는 2방향 밸브도 있으나, 여러 방향의 유체 흐름을 조절하기 위해 3방향 밸브가 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 전자밸브(130)는 전원이 인가되어야 작동이 가능하며, 일반적으로 전원이 입력되면 열림 또는 닫힘 상태 상태를 유지하다가 전원이 인가되지 않으면, 상기 상태를 유지하는 힘이 사라지면서 반대로 닫힘 또는 열림 상태로 변화한다. 이러한 전자밸브(130)는 특정 상태를 유지하기 위해 전원이 계속 인가되어야하므로, 전원이 인가되지 않을 때 상태가 상대적으로 장시간인 장치에 적합하다.
예를 들면 짧은 시간만 개방되는 경우에는 개방상태를 유지하기 위해 전원이 필요한 타입의 밸브를 이용하고, 반대로 평소에 개방되어 있다가 짧은 시간 폐쇄하는 경우에는 폐쇄를 위해 전원이 필요한 밸브를 이용할 수 있다.
본 발명에서 열사이펀(20)은 정전시에만 이용되므로 전자밸브(130)는 평소에는 유로를 폐쇄하다가 정전시에만 유로를 개방해야 한다. 그러나, 상기 전자밸브(130)가 평소에 닫혀있는 상태를 유지하기 위해 전원을 계속 전자밸브(130)에 공급해야한다면 불필요하게 에너지 소모가 커진다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서 개방/폐쇄 상태를 변화하는 순간에만 전원이 인가되고 전원이 인가되지 않으면 영구자석에 의해 그 상태를 유지하는 래치밸브를 전자밸브(130)로 이용할 수 있다. 도 3 및 도 4는 래치밸브 타입의 전자밸브(130)를 도시한 것으로 이러한 전자밸브(130)는 전원을 적게 사용하고 계속 전원이 인가되지 않아도 되므로 상기 전자밸브(130)가 과열되는 문제가 해소된다.
도 3은 본 발명의 전자밸브를 도시한 도면이다. 이하 도 3을 참조해서 설명한다. 도 3에서 전자밸브(130)는 유체가 이동할 수 있도록 유로를 개방한 상태를 도시한다. 즉 정전이 발생한 경우에 열사이펀이 구동될 수 있는 상태이다.
상기 전자밸브(130)는 유체 유입구(133), 유체 유출구(134), 솔레노이드 코일(136), 전원 입력부(131, 132), 무빙코어부(137) 및 상기 무빙코어부(137)의 주변에 배치되는 영구자석(135)로 구성된다.
한편 상기 전자밸브(130)의 전체 몸체는 강자성체로 이루어지는 것이 바람직하다.
특히 상기 전자밸브(130)는 외부에서 유체를 주입할 수 있는 주입관(230)을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 주입관(230)은 열사이펀의 구동을 위해 초기에 유체를 열사이펀의 내부로 주입할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
이때 상기 유입구(133)와 상기 주입관(230)은 상기 전자밸브(130)의 동일한 일 측면에 형성되고, 상기 유출구(134)는 상기 전자밸브(130)의 다른 편에 위치한 면에 형성되는 것이 바람직하다.
열사이펀이 이루어지기 위해서는 내부에서 유체의 순환이 이루어져야 하는데, 순환되는 유체가 외부로 누출되면 안된다. 따라서 열사이펀이 순환되는 구조에서 제1 연결관(24), 제2연결관(23), 응축부(21) 및 증발부(22)에 유체를 주입하기 위한 투입구를 형성하는 것은 바람직하지 않다.
이를 위해서 본 발명에서는 상기 전자밸브(130)의 일측에 상기 유입구(133) 및 상기 유출구(134)와는 다른 별도의 주입관(230)을 구비한다. 한편 상기 주입관(230)은 초기에 열사이펀을 위한 유체를 충분히 주입한 후에 밀폐가 이루어지는 것도 가능하다.
이와는 달리 상기 주입관(230)을 상기 제2연결관(23)이나 상기 응축부(21)에 연통시키는 것도 가능하다. 이때 상기 주입관(230)이 연결된 부분은 상기 제2연결관(23)의 상측이나 상기 응축부(21)는 상기 전자밸브(130)가 유로를 폐쇄한 상태, 즉 열사이펀이 구동되지 않는 상태에서 냉기가 축적될 수 있도록 하는 위치인 것이 바람직하다.
상기 무빙코어부(137)는 강자성체로 이루어진 케이스(137a)를 포함한다. 상기 케이스(137a)는 상기 전자밸브(130) 내부에 형성된 공간 상에서 이동하면서 상기 전자밸브(130)에 의한 유로를 선택적으로 개폐할 수 있다.
또한 상기 케이스(137a)의 양단에는 제1관통공(137b)과 제2관통공(137c)이 형성될 수 있다. 이때 상기 제1관통공(137b)에는 제1돌출편(137c)이 이동가능하게 설치되고, 상기 제2관통공(137c)에는 제2돌출편(137d)이 이동가능하게 설치된다. 이때 상기 제1돌출편(137c)과 상기 제2돌출편(137d)은 서로 대향되도록 배치되는 것이 가능하다.
이때 상기 제1돌출편(137c)은 상기 주입관(230)을 밀폐할 수 있고, 상기 제2돌출편(137d)은 상기 유출구(134)를 밀폐할 수 있다.
상기 제1돌출편(137c)과 상기 제2돌출편(137d)은 일단이 모난 형태로, 테이퍼진 형상을 이루는 것이 가능하다. 각각 상기 주입관(230)과 상기 유출구(134)에 모난 부분이 삽입되어서 유로가 밀폐될 수 있다.
상기 제1돌출편(137c)과 상기 제2돌출편(137d)은 고무 또는 실리콘 등의 변형이 가능한 재질로 이루어지는 것이 가능하다. 오랜 사용으로 마모가 이루어지더라도 상기 전자밸브(130)에 의한 유로 제어가 안정적으로 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
상기 케이스(137a)의 내부에는 상기 제1돌출편(137c) 및 상기 제2돌출편(137d)을 상기 케이스(137a)의 양단으로 탄성 지지하는 탄성부재(137e)가 구비된다. 이때 상기 탄성부재(137e)는 코일 스프링으로 이루어지는 것도 가능하다.
상기 탄성부재(137e)의 일단은 상기 제1돌출편(137c)에 고정되고, 타단은 상기 제2돌출편(137d)에 고정되어 탄성지지하기 때문에, 상기 제1돌출편(137c) 및 상기 제2돌출편(137d)에 마모가 발생되더라도 유로를 안정적으로 제어할 수 있다.
한편 상기 제1관통공(137b)과 상기 제2관통공(137c)은 테이퍼진 형상을 가져서, 상기 제1돌출편(137c) 및 상기 제2돌출편(137d)이 이동할 수 있는 경로를 안내할 수 있다. 이때 상기 제1관통공(137b)의 테이퍼진 형상은 상측을 향해서 구멍이 좁아지는 형상을 갖고, 상기 제2관통공(137c)의 테이퍼진 형상은 하측을 향해서 구멍이 좁아지는 형상을 갖는 것이 바람직하다.
정전이 발생한 경우 상기 유입구(133)를 통해서 유입된 유체는 상기 유출구(134)를 통해서 하방으로 이동될 수 있다. 이때 상기 유입구(133)는 냉동실에 연결되어 있고, 상기 유출구(134)는 냉장실에 연결되어 있어서, 열사이펀이 이루어질 수 있다.
상기 솔레노이드 코일(136)에 전기를 공급하면 자기장이 형성되고 상기 솔레노이드 코일(136)에 공급되는 전원의 방향에 따라 상기 자기장의 방향이 변화한다. 상기 솔레노이드 코일(136)에 의해 형성된 자기력은 상기 영구자석에 의한 자기력보다 강해 상기 무빙코어부(137)를 움직인다.
상기 무빙코어부(137)는 강자성체로 외관이 이루어져 있어 상기 무빙코어부(137) 주변의 자기장에 의해 자화된다. 도 3에서와 같이 제1 전원 입력부(131)에 (+)가 인가되고 제2 전원 입력부(132)에(-)가 인가되면, 상기 무빙코어(137)는 아래에서 위쪽으로 힘을 받아 상측으로 이동한다. 상측으로 이동한 무빙코어(137)는 상기 유체 유출구(134)를 개방하여 상기 유체 유입구(133)으로 유입된 유체가 상기 유체 유출구(134)로 배출된다. 즉 개방 상태가 된다.
영구자석(135)은 내측(135a)과 외측(136b)이 다른 극성을 갖는 것을 특징으로 하며, 전원이 차단되더라도 상기 무빙코어(137)의 주변에 배치된 영구자석의 자력에 의해 상기 무빙코어(137)는 개방된 상태가 유지된다.
이때 상기 무빙코어부(137)이 상측으로 이동하면서, 상기 제1돌출편(137c)은 상기 주입관(230)을 폐쇄한다. 물론 상기 주입관(230)에 유체가 초기 주입 후 밀폐가 이루어진 상태라면 상기 제1돌출편(137c)은 상기 주입관(230)의 밀폐를 보다 강화시킬 수 있다는 효과를 발생시킬 수 있다.
반면에 상기 주입관(230)이 상기 제2연결관(23)의 상측 또는 상기 응축부(21)에 연결된 상태라면, 열사이펀에 의한 유체의 순환이 이루어지기 위해서 상기 주입관(230)은 밀폐되는 것이 바람직하다.
도 4는 상기 전자밸브(130)가 개방된 상태를 도시한 것으로, 도 3과 반대방향의 전원이 상기 전원 입력부(131, 132)로 인가되면 상기 도 3과 반대방향의 자기장이 형성되고 상기 무빙코어(137)는 아래쪽 방향으로 이동하여 상기 유출구(134)를 폐쇄한다.
즉 도 4는 냉장고에 전원이 정상적으로 공급되어서, 열사이펀에 의한 구동이 필요하지 않은 상태이다.
상기 전자밸브(130)는 잠금상태가 되며, 무빙코어부(137)는 상기 도 3에서와 반대방향으로 자화되어 상기 솔레노이드 코일(136)에 전원이 인가되지 않더라도 상기 영구자석(135)에 의해 닫힘 상태가 유지된다.
이때 상기 주입관(230)이 초기에 유체가 주입된 후에 폐쇄된 상태에서는 유체는 정지하게 된다.
반면에 상기 주입관(230)이 상기 제2연결관(23) 또는 상기 응축부(21)에 연결되어 있다면 상기 주입관(230)을 통해서 유체가 이동될 수 있다. 다만 이 경우에도 유체가 열사이펀의 전체 시스템을 순환하는 것은 아니기 때문에 상기 응축부(21)에서 냉기 축적이 이루어지게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 전자밸브(130)는 전원이 입력되는 방향에 따라 개폐여부가 달라진다. 도 5에 도시된 바와 같이 제1 전원 입력부(131)에 (-)가 입력되고 제2 전원 입력부(132)에 (+)가 입력될 때 전자밸브(130)가 닫히고, 반대로 도 7에 도시된 바와 같이 제1 전원 입력부(131)에 (+)가 입력되고 제2 전원 입력부(132)에 (-)가 입력되면 전자밸브(130)가 개방된다. 도 6은 상기 전자밸브(130)가 닫히 후에 전원이 인가되지 않은 상태를 도시한 것으로 전자밸브(130)는 닫혀있는 상태를 유지한다.
상기 전자밸브(130)의 개폐를 위해서는 상기 제1 전원 입력부(131)와 상기 제2 전원 입력부(132)에 입력되는 전원의 방향을 바꿔 줄 수 있어야 한다. 상기 전원방향 전환회로(120)는 상기 외부전원 공급부(100)와 상기 전자밸브(130) 사이에 위치하여 상기 전자밸브(130)으로 입력되는 전원의 방향을 변환시켜 준다.
전원방향 전환회로(120)는 상기 냉장고에 공급된 외부전원 또는 상기 캐패시터(110)로부터 방전되는 전원이 입력되고, 이를 제1 방향 또는 제2 방향으로 출력하는 것을 특징으로 한다. 상기 제1 방향 또는 제2 방향으로 출력을 위해 신호가 입력되며, 신호에 따라 연결상태가 변화하면서 전류의 방향이 바뀐다.
전원방향 전환회로(120)로서 전자석을 이용하여 회로의 연결상태를 변화시켜 전류의 흐름을 제어하는 릴레이를 이용할 수 있다. 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 외부전원 또는 상기 캐패시터(110)와 연결된 한 쌍의 단자(121, 122)와 상기 전자밸브(130)와 연결된 한 쌍의 단자(123, 124) 그리고 신호입력부(125)를 포함한다.
상기 전원방향 전환회로(120)는 상기 신호 입력부(125)에 신호가 입력되는지 여부에 따라 출력되는 전원의 방향이 제1 방향 또는 제2 방향으로 바뀐다.
도 5 내지 도 7에 도시된 상기 전원방향 전환회로(120)는 본 발명의 일 실시예를 도시한 것이다. 제1 단자(121)가 (+)이고 제2 단자(121)가 (-)인 전원이 인가되며, 제 1방향은 제3 단자(123)에 (-)가 제4 단자(124)에 (+)가 출력되는 것으로 정하고, 제3 단자(123)에 (+)가 제4 단자(124)에 (-)가 출력되는 것으로 정한다.
상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 상기 전자밸브(130)와의 연결상태에 따라 반대로 정해질 수도 있다.
본 발명의 전원방향 전환회로(120)는 신호 입력부(125)에 신호가 입력되면 제1 방향으로 전류가 흐르고 신호가 입력되지 않으면 제2 방향으로 전류가 흐른다. 도 5는 제1 방향으로 전류가 흐르는 상태의 전원방향 전환회로(120)를 도시한 것이고, 도 7은 제2 방향으로 전류가 흐르는 상태의 전원방향 전환회로(120)를 도시한 것이다.
도 5는 외부전원이 공급되지 않다가 외부전원이 공급되는 순간의 작동 상태를 나타낸 것이다. 먼저 외부전원이 냉장고에 공급되면, 상기 제1 단자(121)와 상기 제2 단자(122)를 통해 외부전원이 입력된다. 이때 외부전원이 교류이면 상기 정류기(160)에 의해 직류로 정류되어 입력된다.
상기 신호 입력부(125)는 신호의 입력에 따라 스위치(126, 127)를 움직인다. 본원 발명의 상기 신호 입력부(125)는 코일을 구비하며, 상기 신호 입력부(125)에 전원이 인가되면 신호가 입력된 것이다. 상기 신호 입력부(125)에 신호가 입력되면 코일에 전류가 흐르면서 자기장이 형성되어 상기 스위치(126, 127)가 움직인다.
상기 신호 입력부(125)는 외부전원과 연결되어 상기 외부전원을 신호로 인식한다. 즉, 외부전원이 냉장고에 공급되면 상기 신호 입력부(125)에 전원이 인가되고 상기 신호 입력부(125)의 코일에 전류가 흐르게 되어 도 5에 도시된 바와 같이 스위치의 연결상태가 변화한다. 제1 단자(121a)와 제4 단자(124)가 연결되고 제2 단자(122a)와 제3 단자(123)가 연결된다.
따라서, 외부전원이 공급되는 경우, 상기 전원방향 전환회로(120)에 입력되는 전원은 제1 단자(121)가 (+), 제2 단자(122)가 (-)이며 상기 신호 입력부(125)에 신호가 입력되므로, 상기 제3 단자(123)가 (-)가 상기 제4 단자(124)가 (+)가 된다. 즉, 전류가 제1 방향으로 흐르게 된다. 상기 전자밸브(130)에 가해지는 전원은 상기 전자밸브(130)의 제1 전원입력부(131)가 (+), 제2 전원 입력부(132)가 (-)로 된다.
도 7은 외부전원이 공급되지 않을 때, 즉 정전이 되었을 때의 전자밸브(130) 제어장치의 동작상태에 대한 도면이다. 외부전원이 공급되지 않으므로, 상기 캐패시터(110)에 충전된 전하가 방전되면서 상기 전원방향 전환회로(120)로 공급된다.
외부전원 공급부(100)와 연결된 상기 신호 입력부(125)는 상기 외부전원이 공급되지 않으므로 상기 신호가 인가되지 않는다. 따라서, 스위치는 도 7에 도시된 바와 같이 제1 단자(121b)와 제3 단자(123)가 연결되고, 제 2 단자(122b)와 제4 단자가 연결(124)된다.
상기 캐패시터(110)에 의해 상기 전원방향 전환회로(120)에 입력되는 전원의 방향은 제1 단자(121)가 (+)이고 제2 단자(122)가 (-)이므로, 제3 단자(123)가 (+)이고 제4 단자(124)가 (-)이다. 상기 전자밸브(130)에 인가되는 전원의 방향이 도 5의 경우와 반대로 제2 방향이 된다. 따라서, 상기 전자밸브(130)의 제1 전원 입력부(131)가 (+), 제2 전원 입력부(132)가 (-)로 된다.
상기 전자밸브(130)에 전원이 계속 공급되는 경우 상기 전자밸브(130)가 발열하게 되므로 상기 전자밸브(130)의 개방 또는 폐쇄 동작이 완료되면 더 이상 전원이 공급되지 않도록 전원을 차단할 필요가 있다. 전원을 차단함으로써, 상기 전자밸브(130)가 과열되는 것을 방지할 수 있고 전력 소모를 방지할 수 있다.
따라서 상기 전자밸브(130)에 전원의 인가 여부를 제어하는 전원인가장치를 더 구비할 수 있다. 상기 전원인가장치는 전원차단회로(150)와 시간지연회로(140)로 구성된다.
상기 전원차단회로(150)는 상기 전자밸브(150)로 전원이 공급되는 전선의 연결을 끊어 상기 전자밸브(150)로 공급되는 전원을 차단한다. 상기 전원방향 전환회로(120)는 상기 외부전원 공급부(100)와 상기 전자밸브(130)사이에 어디에나 위치할 수 있으며, 상기 외부전원 공급부(100)와 상기 전원방향 전환회로(120) 사이, 또는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이에 개재될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 전원차단회로(150)가 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이에 개재된 경우에 대해 설명하도록 하나 이에 한정되지는 않는다.
상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이를 연결 또는 차단할 수 있다. 상기 전원방향 전환회로(120)를 연결 또는 차단은 상기 신호 입력부(153)에 신호가 입력되는지 여부에 따라 결정된다.
상기 신호 입력부(153)에 신호가 입력되지 않으면, 스위치(154)는 제1 단자(151)과 제2 단자(152) 사이의 연결을 끊어 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이를 차단하며, 이러한 전원차단회로(150)의 상태는 도 5에 도시되어 있다.
상기 신호 입력부(153)에 신호가 입력되면, 상기 스위치는 제1 단자(151)과 제2 단자(152)를 연결하여 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이를 연결하며, 이러한 전원차단회로(150)의 상태는 도 6에 도시되어 있다.
상기 신호 입력부(153)로 입력되는 신호는 시간지연회로(140)로부터 소정 시간 지연되어 공급되는 전원이다. 상기 시간지연회로(140)는 상기 냉장고에 공급된 외부전원을 시간을 지연시켜 출력한다. 상기 지연 시간은 상기 전자밸브(130)의 개폐가 완료되기에 충분한 시간으로 0.1초 내지 5초 범위에서 설정할 수 있다.
즉, 도 5에서와 같이 외부전원이 공급되기 시작된 때에는 시간지연회로(140)에 의해 상기 전원차단회로(150)의 신호 입력부(153)에 신호가 입력되지 않은 상태이어서, 상기 전원차단회로(150)는 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이를 연결한다.
그러나, 소정 시간이 경과한 후에는 상기 시간지연회로(140)에서도 전원이 출력되어 상기 전원차단회로(150)의 신호 입력부(153)로 신호가 입력된다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 전원차단회로(150)의 스위치가 열리면서 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이의 연결을 끊는다. 따라서 상기 전자밸브(130)가 잠긴 다음 소정 시간 경과 후에 상기 전자밸브(130)로는 전원이 인가되지 않게 되어 발열되는 것을 막을 수 있다.
도 6에서와 같이 외부전원이 공급되지 않는 경우 상기 시간지연회로(140)에서도 더 이상 상기 전원차단회로(150)의 신호 입력부(153)로 신호를 인가하지 못하게 되어 상기 전원차단회로(150)의 스위치(154)는 닫히게 된다. 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이가 연결되면서 상기 전자밸브(130)에 전원이 공급되어 상기 전자밸브(130)가 개방된다.
다음으로, 본 발명의 다른 측면에 따른 전자밸브(130) 제어방법에 대해 도 8 및 도 9의 순서도를 따라 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하도록 한다.
도 8은 외부전원이 공급될 때에 본원 발명의 전자밸브(130) 제어방법을 나타낸 순서도이고, 도 9은 외부전원이 공급되지 않을 때에 본원 발명의 전자밸브(130) 제어방법을 나타낸 순서도이다.
먼저 외부전원이 공급될 때 상기 전자밸브(130)가 어떻게 제어되는지 살펴본다. 외부전원이 공급되면(S10), 캐패시터(110)가 충전되고(S15) 전원방향 전환회로(120)에 외부전원이 인가된다(S20). 외부전원이 인가되면, 상기 전원방향 전환회로(120)의 신호 입력부(125)에 신호가 입력되어 상기 전원방향 전환회로(120)는 도 5와 같이 제1 단자(121a)와 제4 단자(124)가 연결되고 제2 단자(122a)와 제3 단자(123)이 연결된다. 따라서, 제3 단자(123)는 제2 단자(122a)와 전위가 같아 (-)가 되고 제4 단자(124)는 제1 단자(121a)와 전위가 같아 (+)가 된다.
상기 전자밸브(130)의 전원은 제1 전원 입력부(131)에 (-)가 입력되고 제2 전원 입력부(132)에 (+)가 입력되어 전원밸브가 잠금상태가 된다(S25).
또한 외부전원이 공급되면 시간지연회로(140)에도 전원이 공급되며, 시간지연회로(140)는 소정시간 경과 후에 전원을 출력한다. 지속적으로 외부전원이 공급되는 경우에는 일반 일반회로와 차이가 없으나, 외부전원이 공급되기 시작한 시점에서는 외부전원과 직접연결된 경우보다 소정시간 지연되어 전원이 공급된다. 상기 지연 시간은 상기 전자밸브(130)의 개폐가 완료되기에 충분한 시간으로 0.1초 내지 5초 범위에서 설정할 수 있다.
전원차단회로(150)의 신호 입력부(153)은 상기 시간지연회로(140)와 연결되어 소정시간 경과한 후에 상기 전원차단회로(150)에 신호가 입력된다.
도 5는 외부전원이 입력된 직후의 상태로 상기 전원차단회로(150)의 신호 입력부(153)에 전원이 인가되지 않은 상태이다. 상기 신호 입력부(153)에 전원이 인가되지 않은 경우에는 상기 전원차단회로(150)의 제1 단자(151)과 제2 단자(152) 사이가 연결된다.
도 6은 외부전원이 입력된 후 소정시간 경과한 상태를 도시한 것으로 상기 시간지연회로(140)를 상기 외부전원이 통과하여 상기 전원차단회로(150)의 신호 입력부(153)에 인가된다(S30). 상기 전원차단회로(150)의 스위치(154)는 개방되어 상기 제1 단자(151)과 제2 단자(152) 사이의 연결을 끊는다.
즉, 소정시간이 경과하면 도 6과 같이 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이의 연결이 끊어져서 상기 전자밸브(130)에 전원공급이 중단된다(S35). 상기 전자밸브(130)는 전원 공급이 중단되면 잠금/개방 상태가 고정되므로, 상기 (S25)에서 잠겨진 전자밸브(130)의 잠금상태를 유지한다(S37).
다음으로, 도 9를 참조하여 정전 등과 같은 상황에서 외부전원이 공급되지 않을 때 전자밸브(130) 제어방법에 대해 살펴보도록 한다. 먼저 외부전원의 공급이 차단되면(S60), 상기 캐패시터(110)에 공급되는 전원이 없게 되어 충전된 전하를 방전한다(S65). 즉, 상기 캐패시터(110)가 새로운 전원 공급원이 되며, 상기 전원방향 전환회로(120)의 제1 단자(121)와 제2 단자(122)로 공급되는 전원의 방향은 상기 외부전원이 입력될때와 동일하게 제1 단자(121)가 (+) 제2 단자(122)가 (-)가 된다.
다만 상기 캐패시터(110)의 용량은 제한적이므로 상기 전자밸브(130)를 개방하는 데 필요한 에너지만 공급하고 충전된 전하가 방전되면 더 이상 전원이 공급되지 않는다.
상기 외부전원의 공급이 중단되면 상기 전원방향 전환회로(120)의 신호 입력부(125)에 신호도 입력되지 않는다(S70). 상기 전원방향 전환회로(120)의 스위치는 도 6의 상태에서 도 7과 같이 제1 단자(121b)와 제3 단자(123)가 연결되고 제2 단자(1222b)와 제4 단자(124)가 연결된다.
상기 전원차단회로(150)도 상기 외부전원의 공급이 중단되면의 신호 입력부(153)로 신호가 입력되지 않는다. 다만, 시간지연회로(140)로부터 소정시간 지연되어 신호가 입력되므로 소정시간 경과한 후에 상기 전원차단회로(150)의 스위치가 도 6에서 도 7과같이 변화될 수 있다. 정전이 되는 즉시 상기 전자밸브(130)가 개방되어야 하는 것은 아니며, 소정 시간 지연되더라도 정전시 상기 냉장고 내부 온도 유지에 큰 영향을 미치지 않는다.
즉, 상기 전원방향 전환회로(120)에 신호가 입력된 이후 소정시간 경과한 후에 상기 전원차단회로(150)에 신호가 입력되어 상기 전원방향 전환회로(120)에서 방향이 바뀐 전원이 상기 전자밸브(130)에 인가된다. 이때, 상기 전자밸브(130)로 인가되는 전원의 방향이 도 5와 반대로 제1 단자(131)에 (+)가 인가되고 제2 단자(132)에 (-)가 인가되어 상기 전자밸브(130)는 개방된다(S80).
상술한 바와 같이 상기 캐패시터(110)의 용량은 제한되어 있어 충전되어 있던 전하가 다 방전되면 상기 전자밸브(130)에 더 이상 전원이 공급되지 않으며(S90) 상기 전자밸브(130)는 개방상태를 유지하게된다(S95). 이때, 상기 캐패시터(110)로 부터 상기 전자밸브(130)에 공급되는 전원은 상기 시간지연회로(140)에서 설정된 지연시간 이후부터 공급되므로 상기 시간지연회로(140)에서 지연되는 시간보다 더 긴 것이 바람직다. 상기 캐패시터(110)의 방전시간을 고려하여 본원 발명에 이용되는 상기 캐패시터(110)의 용량을 결정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자밸브 제어장치를 도시한 도면이다. 이하 도 10을 참조해서 설명한다.
도 10은 본 발명의 전자밸브(130) 제어장치의 다른 실시예를 도시한 것으로, 캐패시터(110), 전원방향 전환회로(120), 전자밸브(130), 마이컴(240) 및 전원차단회로(150)가 개시되어 있다.
상술한 바와 같이 전자밸브(130)는 전원이 인가되어야 작동이 가능하며, 일반적으로 전원이 입력되면 열림 또는 닫힘 상태 상태를 유지하다가 전원이 인가되지 않으면, 상기 상태를 유지하는 힘이 사라지면서 반대로 닫힘 또는 열림 상태로 변화한다. 이러한 전자밸브(130)는 특정 상태를 유지하기 위해 전원이 계속 인가되어야하므로, 전원이 인가되지 않을 때 상태가 상대적으로 장시간인 장치에 적합하다.
상기 솔레노이드 코일(136)에 전기를 공급하면 자기장이 형성되고 상기 솔레노이드 코일(136)에 공급되는 전원의 방향에 따라 상기 자기장의 방향이 변화한다. 상기 솔레노이드 코일(136)에 의해 형성된 자기력은 상기 영구자석에 의한 자기력보다 강해 상기 무빙코어부(137)를 움직인다.
상술한 바와 같이 본 발명의 전자밸브(130)는 전원이 입력되는 방향에 따라 개폐여부가 달라진다. 도 11에 도시된 바와 같이 제1 전원 입력부(131)에 (-)가 입력되고 제2 전원 입력부(132)에 (+)가 입력될 때 전자밸브(130)가 닫히고, 반대로 도 13에 도시된 바와 같이 제1 전원 입력부(131)에 (+)가 입력되고 제2 전원 입력부(132)에 (-)가 입력되면 전자밸브(130)가 개방된다. 도 12은 상기 전자밸브(130)가 닫히 후에 전원이 인가되지 않은 상태를 도시한 것으로 전자밸브(130)는 닫혀있는 상태를 유지한다.
상기 전자밸브(130)의 개폐를 위해서는 상기 제1 전원 입력부(131)와 상기 제2 전원 입력부(132)에 입력되는 전원의 방향을 바꿔 줄 수 있어야 한다. 상기 전원방향 전환회로(120)는 상기 외부전원 공급부(100)와 상기 전자밸브(130) 사이에 위치하여 상기 전자밸브(130)으로 입력되는 전원의 방향을 변환시켜 준다.
전원방향 전환회로(120)는 상기 냉장고에 공급된 외부전원 또는 상기 캐패시터(110)로부터 방전되는 전원이 입력되고, 이를 제1 방향 또는 제2 방향으로 출력하는 것을 특징으로 한다. 상기 제1 방향 또는 제2 방향으로 출력을 위해 신호가 입력되며, 신호에 따라 연결상태가 변화하면서 전류의 방향이 바뀐다.
전원방향 전환회로(120)로서 전자석을 이용하여 회로의 연결상태를 변화시켜 전류의 흐름을 제어하는 릴레이를 이용할 수 있다. 본원발명은 도 10에 도시된 바와 같이 상기 외부전원 또는 상기 캐패시터(110)와 연결된 한 쌍의 단자(121, 122)와 상기 전자밸브(130)와 연결된 한 쌍의 단자(123, 124) 그리고 신호입력부(125)를 포함한다.
상기 전원방향 전환회로(120)는 마이컴(240)과 연결되어 상기 마이컴(240)의 제어에 따라 상기 전원방향 전환회로(120)에서 출력되는 전원의 방향이 달라진다. 상기 전원방향 전환회로(120)의 상기 신호 입력부(125)와 상기 마이컴(240)이 연결되어 상기 마이컴(240)은 상기 신호 입력부(125)로 신호를 입력한다.
도 11 내지 도 13에 도시된 상기 전원방향 전환회로(120)는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다. 제1 단자(121)가 (+)이고 제2 단자(121)가 (-)인 전원이 인가되며, 제 1방향은 제3 단자(123)에 (-)가 제4 단자(124)에 (+)가 출력되는 것으로 정하고, 제3 단자(123)에 (+)가 제4 단자(124)에 (-)가 출력되는 것으로 정한다.
상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 상기 전자밸브(130)와의 연결상태에 따라 반대로 정해질 수도 있다.
본 발명의 전원방향 전환회로(120)는 상기 마이컴(240)으로부터 신호 입력부(125)에 신호가 입력되면 제1 방향으로 전류가 흐르고 신호가 입력되지 않으면 제2 방향으로 전류가 흐른다.
도 11는 제1 방향으로 전류가 흐르는 상태의 전원방향 전환회로(120)를 도시한 것이고, 도 13은 제2 방향으로 전류가 흐르는 상태의 전원방향 전환회로(120)를 도시한 것이다.
도 11는 외부전원이 공급되지 않다가 외부전원이 공급되는 순간의 작동 상태를 나타낸 것이다. 먼저 외부전원이 냉장고에 공급되면, 상기 제1 단자(121)와 상기 제2 단자(122)를 통해 외부전원이 입력된다. 이때 외부전원이 교류이면 상기 정류기(160)에 의해 직류로 정류되어 입력된다.
상기 신호 입력부(125)는 상기 마이컴(240)으로부터 신호를 수신하는 것으로 상기 마이컴(240)은 외부전원 공급부(100)에서 외부전원이 공급되는지 여부를 모니터링하여 상기 냉장고에 상기 외부전원이 공급되면 상기 신호 입력부(125)에 신호를 입력한다. 상기 신호 입력부(125)에 신호가 입력되면 상기 전원방향 변환회로의 스위치(126, 127) 방향이 바뀐다.
상기 전원방향 변환회로(120)의 일 예로서 상기 스위치(126, 127)에 인접한 스위치코일을 구비하고, 상기 스위치코일에 전류를 흘려 자기장을 형성하여 상기 스위치의 위치가 변화하도록 하는 방식을 이용할 수 있다. 상기 신호 입력부(125)에 신호가 인가되면 상기 스위치코일에 전류가 흘러 상기 스위치(126, 127)의 위치가 변화하여 상기 전원방향 전환회로(120) 내부의 연결상태가 변화한다.
본 발명에서는 상기 신호 입력부(125)로 신호가 입력되면 상기 스위치코일에 전류가 흐르게 되어, 도 11에 도시된 바와 같이 제1 단자(121a)와 제4 단자(124)가 연결되고 제2 단자(122a)와 제3 단자(123)가 연결되도록 스위치(126, 127)의 위치가 바뀐다. 따라서, 상기 외부전원이 공급되지 않을 때에 상기 전자밸브(130)에 공급되는 전원의 방향이 제1 방향이 되고, 상기 전자밸브(130)는 잠긴다.
반대로 상기 마이컴(240)은 상기 외부전원 공급부(100)로부터 상기 외부전원이 공급되지 않으면, 상기 신호 입력부(125)로 신호를 인가하지 않는다. 상기 신호가 없으면, 도 13에 도시된 것과 같이 제1 단자(121b)와 제3 단자(123)가 연결되고, 제 2 단자(122b)와 제4 단자가 연결(124)되도록 상기 스위치(126, 127)의 위치가 변화한다. 따라서, 상기 외부전원이 공급되지 않을 때에 상기 전자밸브(130)에 공급되는 전원의 방향이 제2 방향으로 바뀌게 되어 상기 전자밸브(130)는 개방된다.
상술한 바와 같이 마이컴(240)은 상기 전원방향 전환회로(120)의 신호 입력부(125)와 연결되어 상기 외부전원이 공급되면 상기 신호 입력부(125)로 신호를 인가하고, 상기 스위치코일에 전원이 인가되어 상기 스위치(126, 127)의 위치가 도 11에 도시된 것처럼 움직여 상기 전자밸브(130)에 제1 방향으로 전원을 공급하도록 제어한다.
반대로 상기 외부전원이 공급되지 않을 때에는 상기 마이컴(240)은 상기 신호를 상기 신호 입력부(125)로 인가하지 않고, 상기 스위치코일은 전원이 인가되지 않아 상기 스위치(126, 127)의 위치가 도 13에 도시된 것처럼 움직여 상기 전자밸브(130)에 제2 방향으로 전원을 공급하도록 제어한다.
상기 전원차단회로(150)는 상기 전자밸브(130)로 전원이 공급되는 전선의 연결을 끊어 상기 전자밸브(130)로 공급되는 전원을 차단한다. 상기 전원방향 전환회로(120)는 상기 외부전원 공급부(100)와 상기 전자밸브(130)사이에 어디에나 위치할 수 있으며, 상기 외부전원 공급부(100)와 상기 전원방향 전환회로(120) 사이, 또는 도 10에 도시된 바와 같이 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이에 개재될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 전원차단회로(150)가 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이에 개재된 경우에 대해 설명하도록 하나 이에 한정되지는 않는다.
상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이를 연결 또는 차단할 수 있다. 상기 전원방향 전환회로(120)의 연결 또는 차단은 상기 신호 입력부(153)에 신호가 입력되는지 여부에 따라 결정된다.
상기 신호 입력부(153)에 신호가 입력되지 않으면, 스위치(154)는 제1 단자(151)과 제2 단자(152) 사이의 연결을 끊어 상기 전원방향 전환회로(120)와 상기 전자밸브(130) 사이를 차단하며, 이러한 전원차단회로(150)의 상태는 도 12에 도시되어 있다.
상기 전원방향 전환회로(120)에서 상기 스위치(154)의 위치를 변화시키는데 이용되는 스위치코일을 이용할 수 있다. 상기 마이컴(240)으로 부터 상기 신호 입력부(153)로 신호가 인가되면, 스위치코일에 전류가 인가되고 상기 스위치는 상기 도 12에 도시된 것과 같이 상기 스위치가 개방된다.
반대로 상기 신호 입력부(153)로 신호가 인가되지 않으면, 스위치코일에 전류가 흐르지 않아 상기 스위치는 상기 도 11 및 도 13에 도시된 것과 같이 닫혀 상기 전자밸브(130)와 상기 전원방향 전환회로(120)와 연결된다.
마이컴(240)은 상기 전자밸브(130)가 개방 또는 닫히는 상태로 변화한 후에 전원을 더 이상 공급하지 않아도 열린 상태 또는 닫힌 상태를 유지하므로, 상기 전원차단회로(150)에 신호를 인가하여 상기 전자밸브(130)에 전원이 더 이상 공급되지 않도록 한다. 전원을 차단하면 에너지 소비를 줄일 수 있고, 상기 전자밸브(130)가 과열되는 것을 방지할 수 있다.
상기 외부전원이 계속 공급되어 상기 전자밸브(130)가 폐쇄될 때에는 상기 외부전원이 상기 전자밸브(130)에 공급되므로 상기 전자밸브(130)가 과열될 우려가 있어 도 12에 도시된 바와 같이 상기 전원차단회로(150)를 이용하여 상기 전자밸브(130)로 공급되는 전원을 차단할 필요가 있다.
다만, 정전상태에서는 상기 캐패시터(110)로 부터 공급되는 전원을 상기 전자밸브(130)에 공급하므로, 상기 캐패시터(110)의 용량은 제한적이어서 일정시간 경과되면 더이상 상기 전자밸브(130)로 전원이 공급되지 않는 바, 상기 전원차단회로(150)의 스위치(154)는 도 13과 같이 닫힌 상태로 두더라도 문제되지 않는다.
상기 전원차단회로(150)도 상기 마이컴(240)에 의해 제어되며, 상기 마이컴(240)은 상기 전자밸브(130)가 폐쇄된 후에 상기 전원차단회로(150)로 신호를 가해 상기 전자밸브(130)로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.
즉, 상기 외부전원 공급부(100)에서 전원이 공급되기 시작하고 상기 전자밸브(130)의 작동이 완료될 정도의 시간이 지난 후에 상기 신호 입력부(153)에 신호를 인가하여 상기 전원차단회로(150)에 인가하여 상기 전자밸브(130)로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 측면에 따른 전자밸브(130)의 제어방법에 대해 도 14의 순서도를 따라 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명하도록 한다. 상기 외부전원의 공급여부에 따라 상기 마이컴(240)이 이 상기 전자밸브(130)에 인가되는 전원의 방향 및 상기 전원의 인가 여부를 제어하여, 상기 전자밸브의 개폐를 결정한다.
먼저 외부전원이 공급되는지 여부를 판단한다(S110). 상기 외부전원이 공급된다고 판단되면 상기 외부전원을 캐패시터(110)에 충전하고, 상기 외부전원을 제1 방향으로 상기 전자밸브(130)에 공급하여 상기 전자밸브(130)를 잠그는 단계를 포함하는 제1 작동 단계(S120 내지 S146)를 수행한다.
상기 외부전원이 공급되지 않는다고 판단되면 상기 캐패시터(110)가 방전하고, 상기 캐패시터(110)에서 방전되는 전원을 제2 방향으로 상기 전자밸브(130)에 공급하여 상기 전자밸브(130)를 개방하는 단계를 포함하는 제2 작동 단계(S150 내지 S172)를 수행한다.
즉, 제1 작동단계는 상기 외부전원이 공급되는 경우에 상기 전자밸브(130) 제어방법에 관한 것이고, 상기 제2 작동단계는 상기 외부전원이 공급되지 않는 경우의 상기 전자밸브 제어방법에 관한 것이다.
먼저 외부전원이 공급될 때의 제1 작동단계에 대해 살펴본다. 외부전원이 공급되면 캐패시터(110)에 충전(S120)하고, 전자밸브(130) 상태가 잠금상태인지 판단한다. 상기 전자밸브(130)는 상술한 바와 같이 전원이 공급되지 않아도 반대 방향의 전원이 인가되지 않는 이상 잠금/열림 상태를 유지하기 때문에 잠금상태인 경우에는 더 이상 상기 전자밸브(130)에 전원을 가할 필요 없다.
상기 전자밸브(130) 상태가 잠금상태인지 판단하는 방법은 상기 전자밸브(130)의 잠금여부 상태를 직접적으로 센싱하는 센서를 이용하여 상기 전자밸브(130)의 잠금 여부를 판단할 수 있다.
또는 변수를 이용하여 상기 전자밸브(130)가 열리는 동작 수행시 1을 입력하고 상기 전자밸브(130)가 닫히는 동작 수행시 0으로 입력하여 상기 전자밸브(130)의 작동상태를 판단할 수 있다.
상기 변수에 1 또는 0을 입력하는 방법의 일 예로, 다음과 같은 방법이 있다. 상기 전원방향 전환회로(120)에 작동전원을 인가한 후에 소정시간이 경과하면 상기 전자밸브(130)가 잠금 상태로 작동이 완료되었다고 판단하고 상기 변수에 1을 입력한다. 상기 제2 작동 단계에서 상기 외부전원이 공급되지 않아 상기 전원방향 전환회로(120)에 작동전원을 인가하지 않으면 상기 변수에 0을 입력한다.
정전 상태에서 막 외부전원이 공급되는 경우 상기 전자밸브(130) 상태는 개방된 상태이므로 상기 전자밸브(130)를 잠그어야 한다.
전원방향 전환회로(120)에 작동전원을 인가하여 상기 전원방향 전환회로(120)의 스위치(126, 127)가 도 11에 도시된 바와 같이 위치하도록 한다(S130). 상기 작동전원은 상기 마이콤에서 상기 신호 입력부(S125)에 작동신호를 인가하면 공급되는 것으로 상기 마이컴(240)에서 인가되는 신호가 작동전원이 될 수 있다.
이때, 상기 마이컴(240)은 상기 전원차단회로(150)에는 신호를 입력하지 않아 OFF상태로 둔다(S132). 상기 전원차단회로(150)가 OFF상태에서는 도 11에 도시된 바와 같이 상기 전자밸브(130)와 상기 전원방향 전환회로(120) 사이가 연결되어 상기 전자밸브(130)에 전원이 공급된다.
상기 전원방향 전환회로(120)가 ON상태이고 상기 전원차단회로(150)가 OFF상태에서는 제1 방향으로 전원이 출력(S134)되고 상기 전자밸브(130)는 잠금상태가 된다(S136).
상기 전자밸브(130)가 잠긴 후에는 상기 전원차단회로(150)에 신호를 인가하여 상기 전원차단회로(150)를 ON 상태가되도록 마이컴(240)에서 제어하고(S140), 상기 전원차단회로(150)가 도 12에 도시된 바와 같이 스위치(154)가 개방되어 상기 전자밸브(130)로 인가되는 전원을 차단한다(S142). 상기 전자밸브(130)가 잠금상태가 된 후에는 상기 전자밸브(130)에 더 이상 전원을 인가하지 않더라도 상기 전자밸브(130)의 잠금상태는 유지된다(S144).
전원차단회로(150)에 의해 상기 전자밸브(130)에 더이상 전원이 공급되지 않으므로, 상기 전원방향 전환회로(120)의 상태는 OFF상태이든 ON 상태이든 상기 전자밸브(130)의 상태에 영향을 미치지 않는 바, 상기 전자밸브(130)에 가하는 작동전원도 차단하여 상기 전원방향 전환회로(120)를 OFF상태로 만든다(S146). 상기 전원방향 전환회로(120)에 공급되는 작동전원도 차단하여 에너지를 소비를 최소화 할 수 있다.
만약 상기 전자밸브(130) 상태가 잠금상태이면, 외부전원 공급이 중단될 때까지 상기 전자밸브(130)에 전원공급을 중단하여(S142) 잠금 상태가 유지(S144)되면 된다. 따라서, 상기 전원차단회로(150)는 ON상태로 유지하고(S140) 상기 전원방향 전환회로(120)는 OFF상태(S146)로 둔다.
다음으로 전원공급이 중단되었을 때의 상기 제2 작동 단계에 대해 살펴본다. 정전상태이므로, 상기 전자밸브(130)를 작동시키기 위한 외부전원이 공급되지 않으므로 상기 캐패시터(110)를 방전(S150)하여 상기 전자밸브(130)에 공급하는 전원으로 이용한다.
상기 전원방향 전환회로(120)에 신호를 인가하지 않아 상기 전원방향 전환회로(120)를 OFF상태(S160)로 두면 상기 전원방향 전환회로(120)는 도 13에 도시된 바와 같이 제2 방향으로 전원이 출력된다(S164). 이때, 상기 전원차단회로(150)도 OFF상태로 두어(S162) 상기 전자밸브(130)로 제2 방향으로 흐르는 전원이 인가될 수 있다.
제2 방향의 전원에 의해 상기 전자밸브(130)는 개방된다(S166). 소정 시간이 경과하면 상기 캐패시터(110)는 방전이 완료되어 상기 전자밸브(130)로의 전원공급이 중단된다(S170). 상기 캐패시터(110)는 상기 전자밸브(130)를 개방하는데 필요한 에너지에 상응하는 분량의 전하를 충전하며, 예를 들면 상기 0.1초 내지 5초 정도 상기 전자밸브(130)에 전원을 공급할 수 있는 용량의 캐패시터(110)를 사용할 수 있다.
상기 전자밸브(130)에 전원공급이 중단되더라도 상기 전자밸브(130)는 다시 외부전원이 공급되어 제1 방향의 전원이 공급되기 전까지 개방상태를 유지한다(S172).
이처럼 본 발명은 전술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.
10: 냉장고 본체 11: 냉동실
12: 냉장실 13: 격벽
15: 냉각사이클 16: 증발기
17: 압축기 18: 응축기
19: 팽창기
20: 열사이펀 21: 응축부
22: 증발부 29: 밸브
100: 외부전원 공급부 110: 캐패시터
120: 전원방향 전환회로 130: 전자밸브
140: 시간지연회로 150: 전원차단회로
230: 주입관 240: 마이컴

Claims (13)

  1. 외부전원이 냉장고에 공급되면 충전되고 외부 전원이 공급되지 않으면 방전되는 캐패시터;
    상기 냉장고에 공급된 외부전원 또는 상기 캐패시터로부터 방전되는 전원이 입력되고, 상기 외부전원이 상기 냉장고에 공급되면 제1 방향으로 전원을 출력하고, 상기 외부전원이 상기 냉장고에 공급되지 않으면 제2 방향으로 전원을 출력하는 전원방향 전환회로; 및
    상기 전원방향 전환회로에서 출력되는 전원을 인가받고 상기 전원의 방향이 제1 방향이면 잠그고 제2 방향이면 개방하는 전자밸브;를 포함하고,
    상기 전자밸브는 유체가 내부로 유입되는 유입구, 유체가 외부로 유출되는 유출구, 상기 유출구를 개폐하는 무빙코어부 및 상기 무빙코어부를 구동시키는 솔레노이드 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자밸브 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자밸브는 외부에서 유체를 주입할 수 있는 주입관을 더 포함하는 전자밸브 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 무빙코어부는 강자성체로 이루어진 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자밸브 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 케이스의 양단에 각각 제1돌출편 및 제2돌출편이 서로 대향되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 전자밸브 제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 제1돌출편 및 상기 제2돌출편을 상기 케이스의 양단으로 탄성 지지하는 탄성부재가 구비되는 전자밸브 제어장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 무빙코어부의 이동에 따라 선택적으로 상기 제1돌출편이 상기 유출관을 밀폐하거나, 상기 제2돌출편이 상기 주입관을 밀폐하는 것을 특징으로 하는 전자밸브 제어장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전원방향 전환회로로부터 상기 전자밸브 사이의 전기적 연결 여부를 제어하는 전원인가장치를 더 포함하는 전자밸브 제어장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기전원인가 장치는,
    상기 냉장고에 공급된 외부전원을 시간을 지연시켜 출력하는 시간지연회로; 및
    상기 시간지연회로에서 출력된 전원을 입력받으며, 상기 시간지연회로의 출력 전원이 입력되면 상기 전원방향 전환회로와 전자밸브 사이를 차단하고, 상기 시간지연회로의 출력 전원이 입력되지 않으면 상기 전원방향 전환회로와 상기 전자밸브 사이를 개방하는 전원차단회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자밸브 제어장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 냉장고에 입력된 전원을 정류하여 DC전원으로 변환시켜 상기 캐패시터 및 상기 전원방향 전환회로에 공급하는 컨버터를 더 포함하는 전자밸브 제어장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 외부전원이 공급 여부를 감지하여, 상기 외부전원의 공급 여부에 따라 상기 전원방향 전환회로의 출력 전원의 방향을 제어하는 마이컴을 더 포함하는 전자밸브 제어장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전원방향 전환회로와 상기 전자밸브 사이를 전기적으로 연결 또는 차단하는 전원차단회로를 더 포함하는 전자밸브 제어장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 전자밸브가 상기 외부전원 또는 상기 캐패시터로부터 전원을 공급받아 작동한 후에 상기 전원차단회로가 상기 전원방향 전환회로와 상기 전자밸브 사이의 전기적 연결을 차단하여 상기 전자밸브에 전원이 인가되지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전자밸브 제어장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전자밸브는,
    냉장고의 열사이펀의 순환유로에 설치된 것을 특징으로 하는 전자밸브 제어장치.
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