KR20220128886A - 냉장고 및 냉장고의 제어 방법 - Google Patents

냉장고 및 냉장고의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 냉장고 및 냉장고의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 얼음이 생성되고 저장되는 제빙실의 내부 온도를 일정하게 유지하기 위한 냉장고 및 냉장고의 제어 방법에 관한 것이다. 본 명세서의 일 실시예에서, 제빙실 팬의 구동을 제어하는 제어기는 미리 정해진 구동 주기에 따라서 제빙실 팬을 구동시킨다. 하나의 구동 주기 내에서 제빙실 팬은 일정 시간(온(on) 시간) 동안 구동되고, 나머지 시간에는 구동되지 않는다. 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기는 제빙실의 목표 온도, 현재 구동 주기 및 이전 구동 주기의 제빙실의 평균 온도 및 제빙실 팬의 운전율을 기초로 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간을 결정한다. 이러한 제어에 의해서 제빙실의 온도는 구동 주기가 경과함에 따라서 목표 온도에 수렴한다.

Description

냉장고 및 냉장고의 제어 방법{REFRIGERATOR AND METHOD FOR CONTROLLING REFRIGERATOR}
본 명세서는 냉장고 및 냉장고의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 얼음이 생성되고 저장되는 제빙실의 내부 온도를 일정하게 유지하기 위한 냉장고 및 냉장고의 제어 방법에 관한 것이다.
냉장고는 음식물을 저온으로 저장하는 가전 기기이다. 냉장고에는 음식물이 저장되며 도어에 의해 개폐되는 저장실이 구비된다. 저장실 내부는 미리 정해진 냉각 주기에 따라서 생성되는 냉기에 의해서 냉각된다. 일반적으로 냉장고의 저장실은 냉장실과 냉동실로 구분되고, 냉장실 및 냉동실은 각각 서로 다른 온도로 유지된다.
최근 식생활의 변화 및 제품의 고급화 추세에 따라 사용자 편의를 고려한 다양한 부가 기능을 갖는 장치가 냉장고에 탑재되고 있다. 예컨대 냉장고는 얼음이 생성되고 생성된 얼음이 저장되는 제빙실을 포함한다. 제빙실에서는 냉장고 내부의 냉기를 이용하여 물이 얼음으로써 얼음이 생성된다. 또한 제빙실 내에서 생성된 얼음은 냉장고 내부의 냉기에 의해서 고체 상태로 저장된다. 이러한 제빙 기능을 위해 냉장고 내부에는 제빙 장치가 구비되고, 냉장고의 외부에는 제빙 장치에 의해 만들어진 얼음을 취출하기 위한 디스펜서가 구비될 수 있다.
선행기술 1(국내등록특허공보 제10-1659622호)은 제빙실을 갖는 냉장고의 제어 방법을 개시한다. 선행기술 1에서, 제빙실에 냉기를 공급하는 제빙실 팬은 압축기와 연동하여 구동되며, 제빙실 내부의 온도가 미리 설정된 온도에 도달하면 제빙실 팬의 구동이 정지된다. 선행기술 1에 따르면 제빙실 팬의 구동 개시 조건과 구동 종료 조건이 상이하며, 압축기의 운전 시간의 편차에 따라서 제빙실 내부의 온도 편차가 발생한다. 이에 따라서 제빙실 내부의 온도가 일정하게 유지되지 못하는 문제가 있다.
선행기술 2(국내등록특허공보 제10-1643220호)는 제빙 장치를 구비하는 냉장고의 제어 방법을 개시한다. 선행기술 2에서, 제빙 장치가 급속 제빙 모드로 구동되면 제빙실 내부의 온도 변화율에 따라서 제빙실 팬의 회전 속도가 증가하거나 감소한다. 선행기술 2에 따르면 짧은 시간 내에 얼음이 빠르게 생성될 수 있다. 그러나 선행기술 2는 제빙실이 만빙 상태일 때 제빙실 내부의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 방법을 제시하지 않는다.
선행기술에 개시된 바와 같이, 제빙실 내부에 냉기를 공급하는 제빙실 팬이 압축기와 연동하여 구동되면 압축기의 구동에 의한 냉기 생성 시점과 제빙실 팬의 구동에 의한 제빙실 내부로의 냉기 공급 시점이 일치하지 않게 되어 제빙실 내부의 온도가 일정하게 유지되지 않는 문제가 있다. 특히 압축기가 정지되지 않고 연속적으로 구동되는 냉장고에서 제빙실 팬이 압축기와 연동하여 구동되면 제빙실 팬의 연속적인 구동으로 인하여 제빙실 내부가 과냉각되는 문제가 있다.
또한 선행기술에 개시된 바와 같이, 제빙실 내부의 온도 변화율에 따라서 제빙실 팬의 회전 속도가 제어되는 방식이 채택될 경우 제빙실이 만빙 상태일 때 제빙실 팬의 연속적인 구동으로 인하여 제빙실 내부가 과냉각될 수 있다.
전술한 바와 같이 제빙실 내부의 온도가 일정하게 제어되지 못할 경우 제빙실 내부에 저장된 얼음이 최적의 상태로 저장될 수 없다.
또한 제빙실 내부가 과냉각되면 제빙실 내부의 온도 유지에 필요 이상의 전력이 사용되어 냉장고의 소비 전력량이 지나치게 높아지는 문제가 있다.
1. 국내등록특허공보 제10-1659622호 2. 국내등록특허공보 제10-1643220호
본 명세서의 목적은 제빙실의 내부 온도가 일정하게 유지되는 냉장고 및 냉장고의 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 명세서의 목적은 제빙 기능에 의해서 생성되는 얼음을 최적의 상태로 저장할 수 있는 냉장고 및 냉장고의 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 명세서의 목적은 제빙실 내부의 온도 유지에 필요한 소비 전력량이 최적화되는 냉장고 및 냉장고의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 명세서의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 명세서의 다른 목적 및 장점들은 이하에서 기술되는 본 명세서의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 명세서의 목적 및 장점들은 청구범위에 기재된 구성요소들 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제빙실 팬의 구동을 제어하는 제어기는 미리 정해진 구동 주기에 따라서 제빙실 팬을 구동시킨다. 하나의 구동 주기 내에서 제빙실 팬은 일정 시간(온(on) 시간) 동안 구동되고, 나머지 시간에는 구동되지 않는다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제어기는 제빙실의 목표 온도, 현재 구동 주기 및 이전 구동 주기의 제빙실의 평균 온도 및 제빙실 팬의 운전율을 기초로 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간을 결정한다. 이러한 제어에 의해서 제빙실의 온도는 구동 주기가 경과함에 따라서 목표 온도에 수렴한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 제빙실 팬의 구동 주기는 저장실의 냉각 주기와 일치하도록 설정된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 냉장고는 저장실이 구비되는 본체, 상기 본체의 일측에 연결되며 상기 저장실을 개폐하는 도어, 상기 도어 내부에 형성되며 얼음이 생성되거나 저장되는 제빙실, 상기 저장실의 일측에 배치되며 냉기를 생성하는 증발기, 상기 증발기에 의해서 생성되는 냉기를 상기 제빙실로 공급하는 냉기 유로, 상기 냉기 유로 상에 배치되는 제빙실 팬, 상기 제빙실 내부에 배치되는 온도 센서 및 상기 제빙실 팬의 구동을 제어하는 제어기를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 현재 구동 주기 및 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 온(on) 시간에 따라서 제빙실 팬을 구동시키고, 상기 제빙실의 평균 온도를 산출하고, 상기 평균 온도와 미리 정해진 목표 온도 간의 온도 차이값을 산출하고, 상기 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 운전율을 산출하고, 상기 현재 구동 주기, 이전 구동 주기의 온도 차이값, 상기 현재 구동 주기의 온도 차이값 및 상기 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 운전율에 기초하여 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간을 산출하고, 상기 다음 구동 주기 및 상기 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간에 기초하여 제빙실 팬을 구동시킨다.
본 명세서의 일 실시예에서, 상기 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간은 하기 [수학식]에 기초하여 산출된다.
[수학식]
Figure pat00001
(여기서, TO(n)은 상기 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간, T(n-1)은 상기 현재 구동 주기, IR(n-1)은 상기 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 운전율, E(n-2)는 상기 이전 구동 주기의 온도 차이값, E(n-1)은 상기 현재 구동 주기의 온도 차이값, kp 및 ki는 미리 정해진 상수값)
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제빙실 팬의 구동 주기가 경과할수록 상기 온도 차이값이 감소된다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제빙실 팬의 구동 주기는 상기 저장실의 냉각 주기와 일치하도록 설정된다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제빙실 팬의 구동 개시 시점은 상기 저장실의 냉각 개시 시점과 일치하도록 설정된다.
또한 본 명세서의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어 방법은, 현재 구동 주기 및 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 온(on) 시간에 따라서 제빙실 팬을 구동시키는 단계, 상기 제빙실의 평균 온도를 산출하는 단계, 상기 평균 온도와 미리 정해진 목표 온도 간의 온도 차이값을 산출하는 단계, 상기 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 운전율을 산출하는 단계, 상기 현재 구동 주기, 이전 구동 주기의 온도 차이값, 상기 현재 구동 주기의 온도 차이값 및 상기 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 운전율에 기초하여 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간을 산출하는 단계 및 상기 다음 구동 주기 및 상기 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간에 기초하여 제빙실 팬을 구동시키는 단계를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 상기 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간은 하기 [수학식]에 기초하여 산출된다.
[수학식]
Figure pat00002
(여기서, TO(n)은 상기 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간, T(n-1)은 상기 현재 구동 주기, IR(n-1)은 상기 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 운전율, E(n-2)는 상기 이전 구동 주기의 온도 차이값, E(n-1)은 상기 현재 구동 주기의 온도 차이값, kp 및 ki는 미리 정해진 상수값)
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제빙실 팬의 구동 주기가 경과할수록 상기 온도 차이값이 감소된다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제빙실 팬의 구동 주기는 상기 저장실의 냉각 주기와 일치하도록 설정된다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제빙실 팬의 구동 개시 시점은 상기 저장실의 냉각 개시 시점과 일치하도록 설정된다.
본 명세서의 실시예들에 의하면 미리 정해진 목표 온도, 제빙실 내부의 평균 온도 및 제빙실 팬의 운전율을 기초로 결정되는 제빙실 팬의 온(on) 시간에 따라서 제빙실 팬이 일정 시간 동안 구동된다. 따라서 제빙실의 내부 온도가 목표 온도로 일정하게 유지될 수 있다.
또한 본 명세서의 실시예들에 의하면 제빙실의 내부 온도가 목표 온도보다 낮아지거나 높아지지 않고 목표 온도로 일정하게 유지된다. 따라서 제빙 기능에 의해서 생성되는 얼음이 항상 최적의 상태로 저장될 수 있다.
또한 본 명세서의 실시예들에 의하면 제빙실 내부가 과냉각되는 현상이 발생하지 않으므로 제빙실 내부의 온도 유지에 필요한 소비 전력량이 최적화될 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 냉장고의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 냉장고의 냉장실 도어가 개방된 상태를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 냉장실 도어에 구비된 제빙실을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 제빙실에서 제빙 어셈블리가 제거된 상태를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에서 증발기에 의해 생성된 냉기가 제빙실로 공급되는 모습을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 냉장고의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에서 압축기의 구동 상태, 제빙실 팬의 구동 상태, 제빙실의 평균 온도를 각각 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 냉장고의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서의 실시예들을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 명세서를 설명함에 있어서 본 명세서와 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리킨다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 냉장고의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 냉장고의 냉장실 도어가 개방된 상태를 도시하는 도면이다. 또한 도 3은 도 2에 도시된 냉장실 도어에 구비된 제빙실을 도시하는 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 제빙실에서 제빙 어셈블리가 제거된 상태를 도시하는 도면이다. 또한 도 5는 본 명세서의 일 실시예에서 증발기에 의해 생성된 냉기가 제빙실로 공급되는 모습을 도시하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 냉장고(1)는 냉장고(1)의 외형을 이루며 내부에 저장실을 구비하는 본체(10)와, 본체(10)와 연결되며 저장실을 개폐하는 도어(11, 12)를 포함한다.
본체(10)의 내부에는 음식물을 보관하기 위한 저장실이 형성된다. 저장실은 냉장실(13) 및 냉동실(14)을 포함한다. 냉장실(13)과 냉동실(14)은 배리어(15)에 의해 물리적으로 구분될 수 있다.
도 1에는 냉동실이 냉장실의 하부에 위치하는 바텀 프리즈(bottom freeze) 타입의 냉장고(1)가 도시되어 있으나, 후술되는 본 명세서의 구성 및 제어 방법은 임의의 도어 배치 구조를 갖는 모든 냉장고에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서의 실시예들은 냉동실이 상부에 배치되고 냉장실이 하부에 배치되는 탑 마운트(top mount) 타입 또는 냉동실과 냉장실이 좌우로 배치되는 사이드 바이 사이드(side by side) 타입의 냉장고에도 적용될 수 있다.
이하에서는 냉동실(14)이 냉장실(13)의 하부에 위치하는 바텀 프리즈 타입의 냉장고(1)를 기초로 본 명세서의 실시예들이 기술된다.
다시 도 1을 참조하면, 본체(10)에는 냉장실(13)을 개폐하기 위한 냉장실 도어(11) 및 냉동실(14)을 개폐하기 위한 냉동실 도어(12)가 연결된다. 냉장실 도어(11)는 본체(10)의 좌측면 및 우측면에 각각 회동 가능하게 연결되어 냉장실(13)의 개구된 전면을 독립적으로 개폐할 수 있다. 한편, 냉동실 도어(12)는 단일 또는 복수개로 구비될 수 있으며, 전방 또는 후방으로 슬라이딩 이동하여 냉동실(14)의 개구된 상면을 독립적으로 개폐할 수 있다.
냉장실 도어(11)에는 물 또는 얼음을 취출하기 위한 디스펜서(20)가 구비될 수 있다. 디스펜서(20)는 냉장고(1)의 좌측 및 우측 도어 중 적어도 하나에 구비될 수 있다. 디스펜서(20)는 후술되는 제빙실(30)과 연결될 수 있다.
제빙실(30)은 도어(11, 12) 내부에 형성된다. 제빙실(30)은 냉장실 도어(11) 및 냉동실 도어(12) 중 적어도 하나의 내부에 구비될 수 있다. 제빙실(30)에는 얼음을 생성하고 저장하기 위한 제빙 어셈블리(32)가 구비될 수 있다.
이하에서는 제빙실(30)이 냉장실 도어(11) 내부에 구비되는 냉장고(1)를 기초로 본 명세서의 실시예들이 기술된다.
도 2를 참조하면, 냉장실 도어(11)의 일측면에는 후술하는 증발기(40)에 의해 생성되는 냉기를 제빙실(30) 내로 유입시키기 위한 냉기 유입구(51a)와, 제빙실(30) 내에서 열교환된 공기를 다시 증발기(40)로 전달하기 위한 냉기 유출구(51b)가 각각 구비될 수 있다.
냉기 유입구(51a) 및 냉기 유출구(51b)는 냉장실 도어(11)가 닫힌 상태에서 각각 냉기 유로(50)와 연통될 수 있는 위치에 개구되어 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 냉장실 도어(11)는 전면 외관을 형성하는 케이스(111)와, 케이스(111)에 결합되는 도어 라이너(112)를 포함한다. 도어 라이너(112)는 냉장실 도어(11)의 배면을 형성하며, 특히 제빙실(30)을 형성한다.
제빙실 도어(31)는 흰지에 의해 도어 라이너(112)에 회동 가능하게 연결된다. 제빙실(30)은 제빙실 도어(31)에 의해 개폐될 수 있다. 제빙실 도어(31)의 일측면에는 제빙실 도어(31)의 개폐를 조작하기 위한 핸들부(31a)가 구비된다. 또한 도어 라이너(112)에는 핸들부(31a)의 일부를 수용하여 제빙실 도어(31)를 닫힌 상태로 고정하기 위한 핸들 수용부(31b)가 구비된다.
냉장실 도어(11)의 배면에는 도어 라이너(112)가 함몰되어 제빙 어셈블리(32)를 수용할 수 있는 제빙실(30)이 형성된다. 제빙실(30)은 전면이 개구되고, 전술한 제빙실 도어(31)에 의해 단열될 수 있다.
제빙 어셈블리(32)는 얼음을 생성하는 아이스 메이커(32a)와 아이스 메이커(32a)에서 생산된 얼음을 저장하는 아이스 뱅크(32b)를 포함한다. 아이스 메이커(32a)와 아이스 뱅크(32b)는 서로 탈착되도록 구성되며, 각각 독립적으로 제빙실(30) 내측에 장착될 수 있다. 아이스 메이커(32a)는 급수와 이빙 동작을 자동으로 수행할 수 있다. 아이스 뱅크(32b)는 저장된 얼음을 전술한 디스펜서(20)로 공급할 수 있다.
제빙 어셈블리(32) 상부에는 냉기 유입구(51a)를 통해 유입되는 냉기를 제빙실(30) 내로 유도하기 위한 냉기 덕트(51c)가 배치된다.
한편, 제빙실(30)의 상측면에는 제빙 어셈블리(32)로 전원을 공급하기 위한 커넥터(114)가 배치된다. 도 3에 도시된 바와 같이 제빙 어셈블리(32)가 제빙실(30) 내부에 수용된 경우, 커넥터(114)와 제빙 어셈블리(32)가 전기적으로 연결되고, 제빙 어셈블리(32)는 커넥터(114)를 통해 전원을 공급받을 수 있다. 또한, 제빙실(30)의 상측면에는 제빙 어셈블리(32)에 물을 공급하기 위한 급수관(115)이 배치된다.
도 4에 도시된 바와 같이 제빙실(30)의 내측벽(33)에는 냉기 유입구(51a)와 냉기 유출구(51b)가 각각 형성된다. 도 4에서는 제빙실(30)의 내측벽(33)에서 냉기 유입구(51a)가 상부에 배치되고 냉기 유출구(51b)가 하부에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 냉기 유입구(51a) 및 냉기 유출구(51b)의 위치는 실시예에 따라서 달라질 수 있다.
제빙실(30)의 하측면에는 아이스 뱅크(32b) 내에 저장된 얼음을 외부로 배출하기 위한 개구부(35)와 얼음 덕트(34)가 배치된다.
한편, 제빙실(30) 내에는 제빙실(30)의 온도를 측정하는 온도센서(70)가 배치된다. 온도센서(70)는 제빙실(30) 내 임의의 위치에 구비될 수 있다. 다만, 온도센서(70)가 전원을 필요로 하는 경우, 배선의 간소화를 위해 온도센서(70)는 전술한 커넥터(114)에 인접하여 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 온도센서(70)는 제빙실(30)의 상측면에서 커넥터(114)에 인접하여 구비될 수 있다.
증발기(40)는 저장실의 일측에 배치되며 저장실의 냉각을 위한 냉기를 생성한다. 본 명세서의 일 실시예에서, 증발기(40)는 냉장실(13) 및 냉동실(14) 중 적어도 하나의 일측에 배치될 수 있다.
제빙실 팬(60)은 냉기 유로(50) 상에 구비된다. 제빙실 팬(60)이 구동되면 증발기(40)에 의해 생성된 냉기가 냉기 유로(50)를 통해서 제빙실(30) 내부로 공급된다.
제빙실 팬(60)은 냉기 유로(50) 상의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제빙실 팬(60)은 냉기가 유입되는 냉기 유로(50)의 일단 또는 냉기가 출력되는 냉기 유로(50)의 타단에 배치될 수 있다. 실시예에 따라서는 냉기 유로(50)의 일단 및 타단에 각각 제빙실 팬(60)이 배치될 수도 있다.
이하에서는 증발기(40)가 냉동실(14)의 일측에 구비되고, 제빙실 팬(60)이 냉기가 유입되는 냉기 유로(50)의 일단에 배치되는 실시예가 기술된다.
도 5를 참조하면, 배리어(15)는 냉장실(13)과 냉동실(14)을 물리적으로 구분한다. 냉동실(14)에는 열교환 공간을 형성하기 위한 그릴팬(41)이 배치되고, 그릴팬(41)에 의해 형성되는 열교환 공간의 내측에는 증발기(40)가 배치된다.
그릴팬(41)의 일측에는 증발기(40)에 의해 생성된 냉기를 제빙실(30)로 공급하는 제빙실 팬(60)이 배치된다. 제빙실 팬(60)은 냉기 유로(50)를 통해 냉기를 제빙실(30)로 공급한다. 냉기 유로(50)는 증발기(40)가 배치된 공간, 예컨대 전술한 열교환 공간과 제빙실(30) 사이에 배치되어 증발기(40)와 제빙실(30)을 연결한다. 냉기 유로(50)는 증발기(40)에 의해서 생성되는 냉기를 제빙실(30)로 공급하는 통로 역할을 한다.
제빙실 팬(60)이 구동되면 증발기(40)에 의해 생성된 냉기가 냉기 유로(50)를 따라 이동하여 냉기 유입구(51a)를 통해 제빙실(30)로 공급된다. 한편, 제빙실(30) 내에서 유동하여 열교환된 공기는 냉기 유출구(51b)를 통해 냉기 유로(50)를 따라 증발기(40)로 이동한다.
제빙실 팬(60)은 후술하는 제어기의 제어에 의해서 구동된다. 제어기는 제빙실(30) 내부의 온도가 미리 정해진 목표 온도와 일치하도록 제빙실 팬(60)의 구동을 제어하여 제빙실(30) 내부에 냉기를 공급한다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 냉장고의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 또한 도 7은 본 명세서의 일 실시예에서 압축기의 구동 상태, 제빙실 팬의 구동 상태, 제빙실의 평균 온도를 각각 나타내는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어기(80)는 제빙실(30) 내부에 배치되는 온도 센서(70)를 통해서 제빙실(30) 내부의 온도를 측정한다. 제어기(80)는 실시간으로 측정되는 제빙실(30) 내부의 온도를 기초로 제빙실(30)의 평균 온도를 산출하고, 산출된 평균 온도에 기초하여 제빙실 팬(60)의 구동을 제어한다.
도 7을 참조하면, 제어기(80)는 저장실, 즉 냉장실 및 냉동실을 각각 냉각하기 위하여 압축기를 구동시킨다. 도 7에는 압축기가 정지되지 않고 연속적으로 구동되는 실시예가 도시되어 있다. 그러나 본 명세서의 다른 실시예에서 제어기(80)는 압축기가 일정 시간 동안에만 구동되도록 제어할 수도 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 제어기(80)는 미리 정해진 저장실의 냉각 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)에 따라서 저장실, 즉 냉장실 및 냉동실을 각각 냉각한다. 각각의 냉각 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)는 냉장실의 냉각 주기(R(1), R(2), R(3), R(4), ...) 및 냉동실의 냉각 주기(F(1), F(2), F(3), F(4), ...)로 구성된다. 예컨대 제1 냉각 주기(T(1))는 냉장실의 제1 냉각 주기(R(1)) 및 냉동실의 제1 냉각 주기(F(1))로 구성된다.
한편, 도 7에는 각각의 냉각 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)의 길이가 동일하게 설정되는 실시예가 도시되어 있다. 그러나 본 명세서의 다른 실시예에서 각각의 냉각 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)의 길이는 서로 다를 수도 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 저장실의 냉각 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)에 따라서 압축기가 구동되어 냉장실 및 냉동실에 대한 냉각이 수행될 때, 제어기(80)는 제빙실 팬(60)을 구동시켜 압축기의 구동에 의해서 생성되는 냉기를 제빙실(30)에 공급한다.
제어기(80)는 미리 정해진 구동 주기 및 온 시간에 따라서 제빙실 팬(60)을 구동시킨다. 본 명세서의 일 실시예에서, 제빙실 팬(60)의 구동 주기는 저장실의 냉각 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)와 일치하도록 설정될 수 있다. 다시 말해서 제빙실 팬(60)은 저장실의 냉각 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)에 따라서 주기적으로 구동될 수 있다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이 제빙실 팬(60)의 구동 개시 시점은 저장실의 냉각 개시 시점과 일치하도록 설정될 수 있다. 도 7에는 제빙실 팬(60)의 구동 개시 시점이 냉장실의 냉각 개시 시점과 일치하도록 설정된 실시예가 도시되어 있으나, 다른 실시예에서 제빙실 팬(60)의 구동 개시 시점은 냉동실의 냉각 개시 시점과 일치하도록 설정될 수도 있다.
한편, 각각의 구동 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)에서 제빙실 팬(60)은 미리 정해진 온 시간(TO(1), TO(2), TO(3), TO(4), ...)동안에만 구동되고, 나머지 시간에는 정지된다. 본 명세서에서 제빙실 팬(60)의 운전율은 각각의 구동 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)에 대한 온 시간(TO(1), TO(2), TO(3), TO(4), ...)의 비율로 정의된다. 예를 들어 제1 구동 주기(T(1))에서 제빙실 팬(60)의 운전율은 TO(1)/T(1)이다.
저장실의 냉각 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)에 따라서 압축기의 구동이 시작되면 제어기(80)는 현재 구동 주기 및 현재 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 온 시간에 따라서 제빙실 팬(60)을 구동시킨다. 제빙실 팬(60)이 최초로 구동될 경우, 제어기(80)는 미리 정해진 기본 구동 주기 및 기본 온 시간에 따라서 제빙실 팬(60)을 구동시킬 수 있다.
제빙실 팬(60)이 구동되는 동안 제어기(80)는 온도 센서(70)를 통해서 제빙실(30) 내부의 온도를 측정하고, 측정된 온도를 합산한다. 제어기(80)는 합산된 온도를 제빙실 팬(60)의 구동 주기로 나눔으로써 제빙실 팬(60)의 구동 주기 동안 제빙실(30) 내부의 평균 온도를 산출한다. 예를 들어 제어기(80)는 제1 구동 주기(T(1)) 동안 합산된 제빙실(30) 내부의 온도를 제1 구동 주기(T(1))로 나눔으로써 제1 구동 주기(T(1)) 동안의 제빙실(30) 내부의 평균 온도를 산출할 수 있다. 이러한 방식으로, 제어기(80)는 각각의 구동 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)마다 제빙실(30) 내부의 평균 온도를 산출한다.
또한 제어기(80)는 각각의 구동 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)마다 산출된 평균 온도와 미리 정해진 제빙실(30)의 목표 온도 간의 차이값인 온도 차이값을 산출한다. 목표 온도는 제빙실(30) 내부에 저장되는 얼음이 최적의 상태로 저장되기 위한 온도로서 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있는 값이다.
또한 제어기(80)는 각각의 구동 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)마다 제빙실 팬(60)의 운전율을 산출한다. 전술한 바와 같이 제빙실 팬(60)의 운전율은 각각의 구동 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)에 대한 온 시간(TO(1), TO(2), TO(3), TO(4), ...)의 비율로 정의되므로, 제어기(80)는 각각의 구동 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)에서 제빙실 팬(60)의 온 시간(TO(1), TO(2), TO(3), TO(4), ...)을 각각의 구동 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)로 나눔으로써 각각의 구동 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)마다 제빙실 팬(60)의 운전율을 산출할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(80)는 현재 구동 주기, 이전 구동 주기의 온도 차이값, 현재 구동 주기의 온도 차이값 및 현재 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 운전율에 기초하여 다음 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 온 시간을 산출할 수 있다. 예를 들어 제어기(80)는 하기 [수학식 1]에 기초하여 다음 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 온 시간을 산출할 수 있다.
Figure pat00003
[수학식 1]에서, TO(n)은 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간, T(n-1)은 현재 구동 주기, IR(n-1)은 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 운전율, E(n-2)는 이전 구동 주기의 온도 차이값, E(n-1)은 현재 구동 주기의 온도 차이값을 의미한다. 또한 kp 및 ki는 미리 정해진 상수값으로서 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있는 값이다.
다시 말해서 제어기(80)는 [수학식 1]에 기초한 PI(Proportional-Integral) 제어를 통해서 제빙실 팬(60)의 온 시간을 산출하고, 산출된 온 시간에 기초하여 제빙실 팬(60)을 구동시킨다.
예를 들어 제어기(80)는 제2 구동 주기(T(2)) 동안 제빙실 팬(60)을 제2 온 시간(TO(2))만큼 구동시킨 후 [수학식 1]에 기초하여 제3 구동 주기(T(3))에서의 제빙실 팬(60)의 제3 온 시간(TO(3))을 산출할 수 있다.
제2 구동 주기(T(2))가 종료되면, 제어기(80)는 제2 구동 주기(T(2)), 제2 구동 주기(T(2))에서 제빙실 팬(60)의 운전율(TO(2)/T(2)), 제1 구동 주기(T(1))에서 제빙실(30)의 평균 온도와 목표 온도 간의 온도 차이값, 제2 구동 주기(T(2))에서 제빙실(30)의 평균 온도와 목표 온도 간의 온도 차이값을 각각 산출하고, 산출된 값들을 [수학식 1]에 대입함으로써 제3 구동 주기(T(3))동안 제빙실 팬(60)이 구동될 시간, 즉 제3 온 시간(TO(3))을 산출한다.
제3 온 시간(TO(3))이 산출되면, 제어기(80)는 다음 구동 주기, 즉 제3 구동 주기(T3) 및 제3 온 시간(TO(3))에 기초하여 제빙실 팬(60)을 구동시킨다. 이에 따라서 제빙실 팬(60)은 제3 구동 주기(T3) 동안 제3 온 시간(TO(3)) 만큼 구동되고, 나머지 시간에는 정지된다.
위와 같은 제어에 의해서 제빙실 팬(60)이 구동되면, 제빙실 팬(60)의 구동 주기가 경과할수록 제빙실(30)의 평균 온도와 목표 온도 간의 온도 차이값은 점차 감소한다. 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이 제빙실 팬(60)의 구동 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)가 경과함에 따라서 각각의 구동 주기(T(1), T(2), T(3), T(4), ...)에서 제빙실(30)의 평균 온도(P(1), P(2), P(3). P(4), ...)와 제빙실(30)의 목표 온도(PR) 간의 차이값, 즉 온도 차이값은 점차 감소한다. 이에 따라서 제빙실(30)의 내부 온도는 목표 온도(PR)에 수렴하게 된다.
또한 [수학식 1]에 기초하여 결정되는 온 시간에 따라서 제빙실 팬(60)이 구동되면, 구동 주기가 경과함에 따라서 제빙실(30)의 내부 온도는 목표 온도(PR)보다 낮아지지 않고 목표 온도(PR)와 거의 동일한 온도로 유지된다.
[수학식 1]을 참조하면, 이전 구동 주기의 온도 차이값(E(n-2)) 및 현재 구동 주기의 온도 차이값(E(n-1))이 모두 0이면, 다음 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 온 시간은 현재 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 온 시간과 동일한 값으로 설정된다. 즉 제빙실(30)의 평균 온도가 목표 온도와 동일해지면 제빙실 팬(60)의 운전율은 일정하게 유지되므로 제빙실(30)의 평균 온도도 일정하게 유지된다.
또한 도 7에는 도시되지 않았으나 제빙실(30)의 평균 온도가 목표 온도보다 낮아지게 되면 제빙실 팬(60)의 운전율이 감소되면서 제빙실(30)의 평균 온도가 목표 온도에 도달할 때까지 상승한다.
결국 본 명세서의 실시예에 따르면 제빙실(30)의 평균 온도 및 제빙실 팬(60)의 운전율만을 기초로 제빙실(30)의 온 시간이 제어되므로, 제빙실(30) 외부의 요인과는 무관하게 제빙실(30)의 내부 온도가 목표 온도(PR)로 안정적으로 유지될 수 있다. 또한 본 명세서의 실시예에 따르면 또한 제빙실(30)의 내부 온도가 목표 온도(PR)에 도달한 이후 제빙실(30)이 과냉각되는 현상이 발생하지 않으므로 종래에 비해 냉장고의 소비 전력 효율이 개선된다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 제어기(80)는 현재 구동 주기 및 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간에 따라서 제빙실 팬(60)을 구동시킨다(802). 제빙실 팬(60)이 최초로 구동될 경우, 제어기(80)는 미리 정해진 기본 구동 주기 및 기본 온 시간에 따라서 제빙실 팬(60)을 구동시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제빙실 팬(60)의 구동 주기는 저장실의 냉각 주기와 일치하도록 설정될 수 있다. 또한 본 명세서의 일 실시예에서, 제빙실 팬(60)의 구동 개시 시점은 저장실의 냉각 개시 시점과 일치하도록 설정될 수 있다.
제빙실 팬(60)이 구동되는 동안 제어기(80)는 제빙실(30)의 평균 온도를 산출한다(804). 또한 제어기(80)는 산출된 평균 온도와 미리 정해진 목표 온도 간의 차이값인 온도 차이값을 산출한다(806).
또한 제어기(80)는 현재 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 운전율을 산출한다(808). 예를 들어 도 7에서, 현재 구동 주기가 제1 구동 주기(T(1))일 때 제1 구동 주기(T(1))의 제빙실 팬(60)의 운전율은 TO(1)/T(1)이다.
제어기(80)는 현재 구동 주기, 이전 구동 주기의 온도 차이값, 현재 구동 주기의 온도 차이값 및 현재 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 운전율에 기초하여 다음 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 온 시간을 산출한다(810). 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(80)는 전술한 [수학식 1]에 기초하여 다음 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 온 시간을 산출할 수 있다.
다음 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 온 시간이 산출되면, 제어기(80)는 다음 구동 주기 및 다음 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 온 시간에 기초하여 제빙실 팬(60)을 구동시킨다(812).
이에 따라서 다음 구동 주기에서 제빙실(30)의 평균 온도와 목표 온도 간의 온도 차이값은 현재 구동 주기에서 제빙실(30)의 평균 온도와 목표 온도 간의 온도 차이값보다 감소한다. 또한 위와 같은 제어가 반복되면 제빙실(30)의 평균 온도는 목표 온도로 수렴한다. 이에 따라서 제빙실(30)의 평균 온도는 목표 온도로 유지된다.
도 9는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 냉장고의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9을 참조하면, 제어기(80)는 현재 구동 주기 및 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간에 따라서 제빙실 팬(60)을 구동시킨다(902). 제빙실 팬(60)이 최초로 구동될 경우, 제어기(80)는 미리 정해진 기본 구동 주기 및 기본 온 시간에 따라서 제빙실 팬(60)을 구동시킬 수 있다.
제빙실 팬(60)이 구동되는 동안 제어기(80)는 제빙실(30)의 평균 온도를 산출한다(904).
제어기(80)는 현재 구동 주기의 평균 온도와 미리 정해진 목표 온도 간의 차이값인 온도 차이값을 산출한다(906). 또한 제어기(80)는 이전 구동 주기의 평균 온도와 미리 정해진 목표 온도 간의 차이값인 온도 차이값을 산출한다(908).
또한 제어기(80)는 현재 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 운전율을 산출한다(910).
제어기(80)는 현재 구동 주기, 이전 구동 주기의 온도 차이값, 현재 구동 주기의 온도 차이값 및 현재 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 운전율에 기초하여 다음 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 온 시간을 산출한다(910). 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(80)는 전술한 [수학식 1]에 기초하여 다음 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 온 시간을 산출할 수 있다.
다음 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 온 시간이 산출되면, 제어기(80)는 단계(902)로 복귀하여 다음 구동 주기 및 다음 구동 주기의 제빙실 팬(60)의 온 시간에 기초하여 제빙실 팬(60)을 구동시킨다. 이후 단계(902) 내지 단계(912)가 반복적으로 수행되면서, 제빙실(30)의 평균 온도가 목표 온도에 수렴할 때까지 제빙실(30)의 평균 온도와 목표 온도 간의 온도 차이값이 점차 감소한다. 제빙실(30)의 평균 온도가 목표 온도에 수렴하면 제빙실(30)의 평균 온도는 목표 온도로 안정적으로 유지된다.
이상과 같이 본 명세서에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 명세서가 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있을 것이다. 아울러 앞서 본 명세서의 실시예를 설명하면서 본 명세서의 구성에 따른 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 한다.

Claims (10)

  1. 저장실이 구비되는 본체;
    상기 본체의 일측에 연결되며 상기 저장실을 개폐하는 도어;
    상기 도어 내부에 형성되며 얼음이 생성되거나 저장되는 제빙실;
    상기 저장실의 일측에 배치되며 냉기를 생성하는 증발기;
    상기 증발기에 의해서 생성되는 냉기를 상기 제빙실로 공급하는 냉기 유로;
    상기 냉기 유로 상에 배치되는 제빙실 팬;
    상기 제빙실 내부에 배치되는 온도 센서; 및
    상기 제빙실 팬의 구동을 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는
    현재 구동 주기 및 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 온(on) 시간에 따라서 제빙실 팬을 구동시키고, 상기 제빙실의 평균 온도를 산출하고, 상기 평균 온도와 미리 정해진 목표 온도 간의 온도 차이값을 산출하고, 상기 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 운전율을 산출하고, 상기 현재 구동 주기, 이전 구동 주기의 온도 차이값, 상기 현재 구동 주기의 온도 차이값 및 상기 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 운전율에 기초하여 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간을 산출하고, 상기 다음 구동 주기 및 상기 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간에 기초하여 제빙실 팬을 구동시키는
    냉장고.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간은 하기 [수학식]에 기초하여 산출되는
    냉장고.

    [수학식]
    Figure pat00004

    (여기서, TO(n)은 상기 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간, T(n-1)은 상기 현재 구동 주기, IR(n-1)은 상기 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 운전율, E(n-2)는 상기 이전 구동 주기의 온도 차이값, E(n-1)은 상기 현재 구동 주기의 온도 차이값, kp 및 ki는 미리 정해진 상수값)
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제빙실 팬의 구동 주기가 경과할수록 상기 온도 차이값이 감소되는
    냉장고.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제빙실 팬의 구동 주기는 상기 저장실의 냉각 주기와 일치하도록 설정되는
    냉장고.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제빙실 팬의 구동 개시 시점은 상기 저장실의 냉각 개시 시점과 일치하도록 설정되는
    냉장고.
  6. 현재 구동 주기 및 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 온(on) 시간에 따라서 제빙실 팬을 구동시키는 단계;
    상기 제빙실의 평균 온도를 산출하는 단계;
    상기 평균 온도와 미리 정해진 목표 온도 간의 온도 차이값을 산출하는 단계;
    상기 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 운전율을 산출하는 단계;
    상기 현재 구동 주기, 이전 구동 주기의 온도 차이값, 상기 현재 구동 주기의 온도 차이값 및 상기 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 운전율에 기초하여 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간을 산출하는 단계; 및
    상기 다음 구동 주기 및 상기 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간에 기초하여 제빙실 팬을 구동시키는 단계를 포함하는
    냉장고의 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간은 하기 [수학식]에 기초하여 산출되는
    냉장고의 제어 방법.

    [수학식]
    Figure pat00005

    (여기서, TO(n)은 상기 다음 구동 주기의 제빙실 팬의 온 시간, T(n-1)은 상기 현재 구동 주기, IR(n-1)은 상기 현재 구동 주기의 제빙실 팬의 운전율, E(n-2)는 상기 이전 구동 주기의 온도 차이값, E(n-1)은 상기 현재 구동 주기의 온도 차이값, kp 및 ki는 미리 정해진 상수값)
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제빙실 팬의 구동 주기가 경과할수록 상기 온도 차이값이 감소되는
    냉장고의 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제빙실 팬의 구동 주기는 상기 저장실의 냉각 주기와 일치하도록 설정되는
    냉장고의 제어 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제빙실 팬의 구동 개시 시점은 상기 저장실의 냉각 개시 시점과 일치하도록 설정되는
    냉장고의 제어 방법.
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