KR20090119084A

KR20090119084A - 냉장고의 제상 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR20090119084A
Application number: KR1020080044923A
Authority: KR
Inventors: 조원효
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2028-05-15
Also published as: KR101396581B1

Abstract

본 발명에 따른 냉장고의 제상 제어장치는 증발기가 설치된 냉기유로 내에 형성되고 착상에 의한 무게변화에 따라 상기 증발기가 상하방향으로 이동될 수 있도록 지지하는 서스펜션부, 고정점을 중심으로 양 단부가 서로 반대 방향으로 이동될 수 있도록 고정되고 일측 단부가 상기 증발기에 연결된 지렛대부, 상기 증발기의 이동시 상기 지렛대부의 타측 단부에 의해 가해지는 압력에 대응되는 전기적 신호를 출력하는 압전센서부 및 상기 압전센서부의 출력을 이용하여 상기 증발기에 착상된 성에량을 판단하고 상기 판단결과에 따라 제상히터의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 냉장고의 제상 제어장치 및 방법은, 증발기에 착상된 성에량에 따라 변화되는 증발기의 무게를 이용하여 증발기에 착상된 성에량을 판단하고 상기 판단결과에 따라 제상운전을 제어하는 방식이기 때문에, 종래 기술과 달리 증발기에 실제로 착상된 성에량이 많은 경우에만 제상운전이 이루어지도록 하여 냉장고의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

냉장고, 제상, 증발기 무게, 압전센서

Description

냉장고의 제상 제어장치 및 방법{Control Device and Method for Defrosting of Refrigerator}

본 발명은 냉장고의 제상 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 착상된 성에량에 따라 변화되는 냉장고 증발기의 무게를 이용하여 상기 냉장고 증발기에 착상된 성에량을 판단하고, 상기 판단결과에 따라 제상히터의 동작을 제어하는 냉장고의 제상 제어장치 및 방법에 관한 발명이다.

일반적으로 냉장고는 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기를 주요 구성요소로 하여 냉동사이클을 형성하고, 상기 증발기 내부를 흐르는 냉매의 증발작용에 의해 저장실 내부의 열을 흡수하며, 이에 따라 발생된 냉기를 저장실 내부에 공급함으로써 각종 식품을 냉장 또는 냉동 상태로 장기간 신선하게 보관하는 기기이다.

상기 증발기의 증발작용에 의해 발생된 냉기는 간냉식 냉장고의 경우 증발기의 일측에 설치된 송풍팬에 의하여 냉장실 및 냉동실로 순환되는데, 이러한 순환 과정에서 온도가 상승한 냉기는 다시 증발기를 거쳐 냉각됨으로써 상술한 열교환 작용을 반복하게 된다.

이때, 저장실 내부를 순환한 냉기가 증발기와 접촉하는 경우 상기 냉기 중에 포함된 수분은 증발기의 전열관 및 전열핀의 표면에 응결 또는 착상되는데, 상기와 같이 증발기의 표면에 착상된 성에는 증발기의 열교환작용을 저해할 뿐만 아니라 송풍팬에 의한 냉기의 유동저항을 증가시키게 되어 냉장고의 소비전력을 증가시키는 요인이 된다.

따라서, 종래의 냉장고는 착상량이 지나치게 증대될 경우 증발기의 본래 기능을 회복시키기 위하여 증발기의 일측에 마련된 제상히터를 주기적으로 작동시켜 성에를 제거하게 되는데, 이러한 종래 기술에 따른 제상방식은 하기 [문헌1]에 상세히 개시되어 있다.

한편, 상기와 같이 증발기에 착상되는 성에량은 냉동실 및 냉장실의 내부에 보관되는 음식물의 종류, 외기의 온도 및 습도, 그리고 냉동실 및 냉장실의 개폐횟수 등 여러 가지 착상조건에 의해 달라지게 되는데, 종래의 냉장고는 이를 고려하지 않고 오로지 미리 설정된 제상시기에 따라 제상운전을 수행하기 때문에 에너지 효율 측면에서 많은 문제점을 야기하게 된다.

즉, 종래의 냉장고는 대부분 압축기의 누적동작시간만을 산출하여 제상시기를 결정하는 방식이기 때문에 증발기가 과착상 상태인 경우에도 상기 누적동작시간이 기준시간보다 작으면 제상운전을 수행하지 않게 되고, 그 결과 증발기의 열전달 효율의 저하 및 냉기 유동저항의 증가로 인하여 냉장고의 소비전력을 현저히 증가시키게 된다.

또한, 이와는 반대로 증발기의 착상량이 미소한 경우에도 상기 누적동작시간이 기준시간을 경과하게 되면 무조건 냉각운전을 중단하고 제상운전을 실시하기 때 문에, 불필요한 제상히터의 동작과 그로 인한 저장실 내부 온도의 상승과 같은 문제점을 야기하게 된다.

[문헌1] 대한민국 공개특허 제2007-0019153호(2007. 2. 15. 공개)

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 성에량에 따라 변화되는 냉장고 증발기의 무게를 이용하여 상기 냉장고 증발기에 실제로 착상된 성에량을 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 냉장고의 제상시기를 정확하게 판단할 수 있는 냉장고의 제상 제어장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 냉장고의 제상 제어장치는 증발기가 설치된 냉기유로 내에 형성되고 착상에 의한 무게변화에 따라 상기 증발기가 상하방향으로 이동될 수 있도록 지지하는 서스펜션부, 고정점을 중심으로 양 단부가 서로 반대 방향으로 이동될 수 있도록 고정되고 일측 단부가 상기 증발기에 연결된 지렛대부, 상기 증발기의 이동시 상기 지렛대부의 타측 단부에 의해 압력이 가해지고 상기 가해진 압력에 대응되는 전기적 신호를 출력하는 압전센서부 및 상기 압전센서부의 출력을 이용하여 상기 증발기에 착상된 성에량을 판단하고 상기 판단결과에 따라 제상히터의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉기유로는 수직방향으로 형성되고, 상기 서스펜션부는 증발기가 상기 냉기유로에 대해 평행하게 이동될 수 있도록 지지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 압전센서부의 출력이 제1설정값 이상이면 상기 증발기 가 과착상 상태라고 판단하여 상기 제상히터를 동작시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 제상히터의 동작 후 상기 압전센서부의 출력이 제2설정값 미만인 경우 상기 증발기에 착상된 성에가 제거되었다고 판단하여 상기 제상히터의 동작을 중지시키되, 상기 제2설정값은 제1설정값 보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 압전센서부의 출력을 각각 설정된 시간 동안 적산한 적산값을 복수 회 산출하고, 상기 적산값들의 평균값을 제1설정값 또는 제2설정값과 비교하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 냉장고의 제상 제어방법은 착상에 의한 무게변화에 따라 상하방향으로 이동되는 증발기에 의해 압력이 가해지는 압전센서부로부터 상기 가해진 압력에 대응하여 출력되는 전기적 신호를 감지하는 제1단계와, 상기 압전센서부의 출력을 이용하여 상기 증발기에 착상된 성에량을 판단하고 상기 판단결과에 따라 제상히터의 동작을 제어하는 제2단계를 포함하되, 상기 압전센서부는 양 단부가 서로 반대 방향으로 이동하고 일측 단부가 상기 증발기에 연결된 지렛대의 타측 단부에 의해 압력이 가해지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 냉장고의 제상 제어장치 및 방법은, 증발기에 착상된 성에량에 따라 변화되는 증발기의 무게를 이용하여 증발기에 착상된 성에량을 판단하고 상기 판단결과에 따라 제상운전을 제어하는 방식이기 때문에, 종래 기술과 달리 증 발기에 실제로 착상된 성에량이 많은 경우에만 제상운전이 이루어지도록 하여 냉장고의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

이로 인하여 본 발명에 따른 냉장고의 제상 제어장치 및 방법은 제상운전 제어에 착상조건을 반영함으로써, 냉장고의 운전 중에 불필요한 제상운전이 수행되거나 실제로 필요한 제상운전이 수행되지 않게 되는 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 제상 제어장치가 장착된 냉장고를 나타낸 종단면도이다. 도1의 냉장고(1)는 상하방향을 따라 격벽(2)을 사이에 두고 냉동실(3) 및 냉장실(4)이 형성된 본체(5)와, 냉동실(3) 및 냉장실(4)을 각각 회동개폐할 수 있도록 본체에 힌지결합되는 냉동실도어(6) 및 냉장실도어(7)를 가진다.

또한, 냉동실(3)의 후방영역에는 냉기유로(8)를 형성할 수 있도록 본체(5)의 내벽으로부터 소정 거리 이격되어 쉬라우드부재(9)가 설치되어 있으며, 쉬라우드부재(9)의 일측에는 공기토출구(10)가 형성된 그릴부재(11)가 이격되어 설치된다.

또한, 격벽(2)의 양측 영역에는 냉동실(3)내의 냉기가 냉기유로(8)로 복귀할 수 있도록 냉동실 복귀유로(12a)가 형성되어 있으며, 중앙 영역에는 냉장실(4)내의 냉기가 냉기유로(8)로 복귀할 수 있도록 냉장실 복귀유로(12b)가 형성되어 있다.

또한, 냉동실(3)의 후방영역에 형성된 냉기유로(8)내에는 각 복귀유로(12a,12b)를 통하여 냉기유로(8)로 유입된 냉기가 열교환될 수 있도록 증발기부(13)가 설치되어 있으며, 증발기부(13)의 상측에는 증발기부(13)를 통과한 냉기가 냉동실(3) 또는 냉장실(4)로 제공될 수 있도록 송풍팬(14)이 설치되어 있다.

또한, 증발기부(13)의 일측에는 증발기부(13)의 표면에 착상된 성에를 가열하여 제거하기 위한 제상히터(20)가 설치되어 있다.

한편, 본체(5)의 후방 하부영역에는 증발기부(13)로부터 냉매를 수령하여 압축할 수 있도록 압축기(30)가 설치되어 있으며, 압축기(30)의 일측에는 압축기(30)에 의해 압축된 냉매를 수령하여 방열을 통하여 응축시키는 응축기(미도시)가 구비된다.

상기 구성을 가지는 냉장고(1)에서 송풍팬(14)이 작동하게 되면 냉동실(3) 및 냉장실(4) 내부의 냉기는 각 복귀유로(12a,12b)를 통하여 증발기부(13)의 하측으로 유입되고, 증발기부(13)를 통과하면서 상대적으로 저온인 냉매와 열교환된 후 냉동실(3) 또는 냉장실(4)로 제공된다.

도2a와 도2b는 각각 증발기부(13)에 착상이 되기 전후에 있어서 본 발명의 일실시예에 따른 제상 제어장치의 구성 및 동작원리를 나타낸 개략도이며, 본 실시예에 따른 증발기부(13)는 수직으로 형성된 냉기유로(8)의 중도에 설치된 증발기(13a), 냉기유로(8) 내부에 결합되고 착상에 의한 무게변화에 따라 상기 증발기(13a)가 상하방향으로 이동될 수 있도록 지지하는 서스펜션(13b), 고정점을 중심 으로 양 단부가 서로 반대 방향으로 이동될 수 있도록 고정되고 일측 단부가 상기 증발기에 연결된 지렛대(13c), 및 상기 증발기(13a)의 이동시 상기 지렛대부의 타측 단부에 의해 가해지는 압력에 대응되는 전기적 신호를 출력하는 압전센서(13d)를 포함하여 구성된다.

상기 서스펜션(13b)은 무게변화에 따라 증발기(13a)가 냉기유로(8) 내에서 상하방향으로 이동될 수 있도록 지지하는 탄성지지체이며, 용수철 등에 의하여 바람직하게 구현될 수 있다.

이때, 증발기(13a)의 무게변화를 정확하게 감지하기 위하여, 상기 서스펜션(13b)은 증발기(13a) 일측 면의 면 중심 또는 좌우 대칭점에 결합됨으로써 증발기(13a)가 냉기유로(8)에 대해 평행하게 이동될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도2a에 도시된 바와 같이, 증발기(13a)에 성에가 착상되어 있지 않은 경우이면 증발기(13a)는 중력과 서스펜션의 장력이 평형을 이루는 지점에 위치하게 되고, 이 경우 증발기(13a)에 연결되지 않은 지렛대(13c)의 타측 단부는 압전센서(13d)를 압축하지 않게 되므로 상기 압전센서(13d)는 미리 정해진 크기의 전기적 신호(일예로서 전압신호라 한다)(V1)를 출력하게 된다.

그러나, 시간이 지남에 따라 증발기(13a)에 착상에 시작되면 도2b에 도시된 바와 같이 상기 증발기(13a)의 표면에 형성된 성에(13f)의 무게에 의하여 증발기(13a)의 무게가 상승하게 되고, 그 결과 증발기(13a)에 작용하는 중력이 다시 서스펜션의 장력과 평형을 이룰 때까지 증발기(13a)는 아래쪽으로 이동하게 된다.

이때, 증발기(13a)에 연결되지 않은 지렛대(13c)의 타측 단부는 증발기(13a)의 이동방향과 반대방향으로 이동하여 압전센서(13d)를 압축하게 되고, 압전센서(13d)는 압축력에 비례하여 전술한 V1보다 상승된 크기의 전기적 신호(V2)를 출력하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 냉장고(1)의 제상 제어장치는 압전센서(13d)의 출력을 감지하여 증발기(13a)의 무게변화, 즉 증발기(13a)에 착상된 성에량을 판단할 수 있게 된다.

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 제상 제어장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.

본 실시예에 따른 냉장고(1)가 냉각운전을 개시한 후 증발기(13a)에 성에가 착상되기 시작하면, 제어부(100)는 압전센서(13d)로부터 전달받은 출력값을 후술하는 바와 같이 적산 및 평균하여 메모리(130)에 미리 저장된 설정값과 비교하고, 비교결과에 따라 증발기(13a)의 착상 상태를 판단하여 제상히터(20)의 동작을 제어하게 된다.

이때, 압전소자의 구성 및 동작원리는 공지된 기술이므로 여기에서는 상세한 설명을 생략한다.

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 제상 제어장치의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.

냉장고(1)에 전원이 인가되어 냉장고(1)가 냉각운전을 실시하면(S110), 제어부(100)는 압전센서(13d)의 출력값을 소정 시간 동안 적산하는 과정을 복수 회 실시한다(S120).

S120 단계가 완료되면, 제어부(100)는 상기 적산된 출력값들의 평균값이 메모리(110)에 미리 저장된 제1설정값 이상인지 여부를 판단하여(S130), 제1설정값 미만인 경우이면 S120 단계를 수행한다.

한편, S130 단계의 판단결과 제1설정값 이상인 경우, 제어부(100)는 증발기(13a)가 과착상 상태라고 판단하여 제상히터(20)를 동작시키는 제상운전을 수행한다(S140).

S140 단계가 완료되면, 제어부(100)는 다시 압전센서(13d)의 출력값을 소정 시간 동안 적산하는 과정을 복수 회 실시한다(S150).

S150 단계가 완료되면, 제어부(100)는 상기 적산된 출력값들의 평균값이 메모리(110)에 미리 저장된 제2설정값 미만인지 여부를 판단하여(S160), 제2설정값 이상인 경우이면 S150 단계를 수행한다.

한편, S160 단계의 판단결과 제2설정값 미만인 경우, 제어부(100)는 증발기(13a)에 착상된 성에(13f)가 제거되었다고 판단하여 제상히터(20)의 동작을 중지시킨다(S170).

S170 단계가 완료되면, 제어부(100)는 냉장고(1)의 운전을 종료하는 제어신호가 입력되었는지 여부를 판단하여(S180), 입력된 경우이면 제어를 종료하고 입력되지 않은 경우이면 S110 단계를 수행하여 냉각운전을 재실시하게 된다.

상기 제1설정값과 제2설정값은 실험적으로 미리 구하여져 메모리(110)에 저장되는 값이며, 제1설정값은 증발기(13a)가 과착상 상태인 경우에 대하여 압전센서(13d))의 출력값을 적산한 값으로 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 제2설정값은 증발기(13a)가 과착상 상태가 아닌 경우에 대하여 압전센서(13d)의 출력값을 적산한 값으로 설정되는 것이 바람직하며, 제상운전이 불필요하게 자주 실시되는 것을 방지하기 위하여 제1설정값보다 작게 설정되는 것이 바람직하다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 제상 제어장치가 장착된 냉장고를 나타낸 종단면도,

도2a와 도2b는 각각 증발기에 착상이 되기 전후에 있어서 본 발명의 일실시예에 따른 제상 제어장치의 구성 및 동작원리를 나타낸 개략도,

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 제상 제어장치의 구성을 나타낸 블럭도,및

Claims

증발기가 설치된 냉기유로 내에 형성되고, 착상에 의한 무게변화에 따라 상기 증발기가 상하방향으로 이동될 수 있도록 지지하는 서스펜션부;

고정점을 중심으로 양 단부가 서로 반대 방향으로 이동될 수 있도록 고정되고, 일측 단부가 상기 증발기에 연결된 지렛대부;

상기 증발기의 이동시 상기 지렛대부의 타측 단부에 의해 압력이 가해지고, 상기 가해진 압력에 대응되는 전기적 신호를 출력하는 압전센서부; 및

상기 압전센서부의 출력을 이용하여 상기 증발기에 착상된 성에량을 판단하고, 상기 판단결과에 따라 제상히터의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제상 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 냉기유로는 수직방향으로 형성되고,

상기 서스펜션부는 증발기가 상기 냉기유로에 대해 평행하게 이동될 수 있도록 지지하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제상 제어장치.
제2항에 있어서,

상기 제어부는 압전센서부의 출력이 제1설정값 이상이면 상기 증발기가 과착상 상태라고 판단하여 상기 제상히터를 동작시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제상 제어장치.
제3항에 있어서,

상기 제어부는 제상히터의 동작 후 상기 압전센서부의 출력이 제2설정값 미만인 경우 상기 증발기에 착상된 성에가 제거되었다고 판단하여 상기 제상히터의 동작을 중지시키되,

상기 제2설정값은 제1설정값 보다 작은 것을 특징으로 하는 냉장고의 제상 제어장치.
제4항에 있어서,

상기 제어부는 압전센서부의 출력을 각각 설정된 시간 동안 적산한 적산값을 복수 회 산출하고, 상기 적산값들의 평균값을 제1설정값 또는 제2설정값과 비교하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제상 제어장치.
착상에 의한 무게변화에 따라 상하방향으로 이동되는 증발기에 의해 압력이 가해지는 압전센서부로부터, 상기 가해진 압력에 대응하여 출력되는 전기적 신호를 감지하는 제1단계;와

상기 압전센서부의 출력을 이용하여 상기 증발기에 착상된 성에량을 판단하고, 상기 판단결과에 따라 제상히터의 동작을 제어하는 제2단계를 포함하되,

상기 압전센서부는, 양 단부가 서로 반대 방향으로 이동하고 일측 단부가 상 기 증발기에 연결된 지렛대의 타측 단부에 의해 압력이 가해지는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제상 제어방법.
제6항에 있어서,

상기 제2단계는 압전센서부의 출력이 제1설정값 이상이면 상기 증발기가 과착상 상태라고 판단하여 상기 제상히터를 동작시키는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제상 제어방법.
제7항에 있어서,

상기 제2단계는 제상히터의 동작 후 상기 압전센서부의 출력을 감지하는 제4단계;와

상기 제4단계에서 감지된 압전센서부의 출력이 제2설정값 미만인 경우 상기 증발기에 착상된 성에가 제거되었다고 판단하여 상기 제상히터의 동작을 중지시키는 제5단계를 더 포함하되,

상기 제2설정값은 제1설정값 보다 작은 것을 특징으로 하는 냉장고의 제상 제어방법.
제8항에 있어서,

상기 제3단계와 제5단계는 각각 제1단계와 제4단계에서 감지된 압전센서부의 출력을 각각 설정된 시간 동안 적산한 적산값을 복수 회 산출하고, 상기 적산값들 의 평균값을 제1설정값 또는 제2설정값과 비교하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제상 제어방법.