KR100596499B1

KR100596499B1 - 외기온도 고려 히터 동작 방법

Info

Publication number: KR100596499B1
Application number: KR1020040080972A
Authority: KR
Inventors: 김규완
Original assignee: 위니아만도 주식회사
Priority date: 2004-10-11
Filing date: 2004-10-11
Publication date: 2006-07-03
Also published as: KR20060031975A

Abstract

본 발명은 외기온도 고려 히터동작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고내의 희망 유지온도 보다 외기온도가 낮은 경우 외기온도에 따른 가중치를 이용하여 발열저항체의 단속주기를 변화시켜 고내 희망온도를 정밀하게 유지하기 위한, 외기온도 고려 히터동작방법에 관한 것이다.

외기온도, 단속주기, 가중치

Description

외기온도 고려 히터 동작 방법{The heater operational method which considers an outside air temperature}

도1은 종래 히터 동작방법.

도2는 도1의 종래 히터 동작방법에서, 히터작동과정(S~60)을 대체하는 본 발명에 의한 히터 작동방법(S~100).

일반적으로, 냉장고란 냉동식품과 냉장식품 또는 발효식품등을 장기관 보관, 저장하기 위해 사용되는 물건인데, 최근에는 김치만을 위한 전용냉장고가 개발되어 널리 이용되고 있다.

김치냉장고는 김치의 알맞은 숙성상태를 장기간 유지하기 위하여 사용되는데, 초기에는 가열장치를 이용하여 김치를 숙성시킨 다음, 냉각장치를 이용하여 온 도를 적정수준으로 유지함으로써, 김치의 맛과 신선도를 장기간 보존하는 기능을 한다.

김치냉장고의 구조는 대한민국 공개특허공보 제 2004-0021827호등을 통해 공지되어 있다.

김치냉장고의 내부온도 상승을 위해서는 발열저항체가 사용되는데, 종래에는 저장실 금속제용기의 외측 벽면에 부착된 온도감지센서의 감지온도를 기준으로 하여 발열저항체의 전류를 단속하였기 때문에, 국소적인 온도의 상승과 고내 온도의 불균일화를 초래하였으며, 이러한 고내 온도 불균일화 효과가 장기간 누적되면 고내의 저장물의 변질이 가속화 되는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위해 종래 대한민국 특허공보 2003-0079094호 등은 히터작동시 외기온도를 고려하여, 외기온도가 히터의 동작제한온도보다 낮을 경우에만 히터를 작동시키고, 외기온도가 히터의 동작제한온도보다 높은 경우에는 외기온도나 내용물의 잠열 또는 발효열로 고내 온도가 자연상승할 수 있도록 하였다.

그러나 이러한 방법역시 정밀한 고내온도 정밀한 조절은 불가능하다는 문제점이 있었으며, 상기 발명에 외기온도에 따른 온도보상 기능을 더하여 내용물의 변질을 줄이고 보다 정밀한 온도제어를 하기 위해 발명된 공개특허공보 2004-0021450호 등의 발명 역시 정확한 온도조절에는 한계가 있었다.

또한, 국내에서 발생가능한 최저기온에 발열저항체의 정격소비전력을 맞추어 저항체가 설계되었으므로, 상대적으로 외기온도가 높아질수록 저항발열체의 온도변화폭이 커지는 문제점이 있었다.

종래 특허공보 2003-0079094호에 개시된 외기온도를 고려한 히터동작 방법을 도1에 나타난 흐름도를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 온도센서(95)를 통해 고내온도를 측정하고(S10), 그런다음 측정된 고내온도를 통해 히터(100)를 작동시키기 위한 히 터(100)의 제어온도 하한값과 비교한다(S20).

이때 고내온도가 히터(100)의 제어온도 하한값보다 높을 경우에는 히터(100)의 작동영역이 아니기 때문에 다시금 고내온도를 측정하는 단계(S10)로 리턴된다(S20).

그러나, 고내온도가 히터(100)의 제어온도 하한값보다 낮을 경우에는 본 발명에 의해 히터(100)를 작동시키기 위해 외기온도를 측정한다(S30).

그런다음, 측정된 외기온도와 히터(100)의 동작제한 온도와 비교한다(S40).

이때 히터(100)의 동작제한 온도는 히터(100)를 작동시키지 않더라도 자연적으로 고내온도가 외기온도나 내용물의 잠열이나 발효열에 의해 상승할 수 있는 하한 온도로써 본 실시예에서는 영상 10℃로 설정하였다.

또한, 히터(100)의 동작제한 온도로써 히터(100)의 작동을 정지시키는 히터(100)의 제어온도 상한값으로 설정하더라도 외기온도와 히터(100)의 작동을 정지시키는 히터(100)의 제어온도 상한값과 같을 경우에도 자연적으로 온도가 내용물의 잠열이나 발효열에 의해 상승하게 된다.

이와 같이 외부에서 열을 공급하여 김치가 열부하로 인해 손상받는 것을 방지하고 자체적으로 상승할 수 있도록 유도하게 된다.

이렇게 외기온도와 히터(100)의 동작제한 온도와 비교한 결과 외기온도가 히터의 동작제한 온도보다 높을 경우에는 자연적으로 고내온도가 상승할 수 있기 때문에 강제적으로 히터(100)를 작동시키지 않고 외기온도나 내용물의 잠열 또는 발효열에 의해 자연적으로 상승하도록 100분정도 지연시간(S50)을 두고 다시금 고내 온도를 측정하게 된다(S10).

한편, 외기온도와 히터(100)의 동작제한 온도와 비교한 결과 외기온도가 히터(100)의 동작제한 온도보다 낮을 경우에는 히터(100)를 작동시켜 강제적으로 고내온도를 높이게 된다(S60).

이와같이 히터(100)가 작동된 상태에서 고내온도를 측정한다(S70).

그런다음 측정된 고내온도와 히터(100)의 작동을 정지시키기 위한 히터(100)의 제어온도 상한값과 비교한다(S80).

이때 히터(100)가 작동되는 동안 고내온도가 히터(100)의 제어온도 상한값보다 낮을 경우 계속해서 히터(100)를 계속해서 작동시키게 되고(S60), 낮을 경우에는 히터(100)의 작동을 정지시킨(S90) 후 히터(100)의 작동을 제어하기위한 고내온도를 측정하게 된다(S10).

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 히터동작을 외기온도에 비례하도록 최대운전시간을 제한하여 히터 동작시의 고내온도변화를 최소화 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 외기온도 센서의 온도를 고려하여 가중치를 산정하고 가중치에 따라 단속주기를 변화시켜 고내 희망온도를 정밀하게 유지할 수 있도로 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 김치냉장고의 히터동작방법에 관한 것으로, 저장실내의 희망온도 보다 외기온도가 낮은 경우 외기온도에 따른 가중치를 이용하여 발열저항체의 단속주기를 변화시키는 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는, 상기 가중치는 저장실 희망온도와 외기온도의 차에 비례하는 단순비례 가중치인 것을 특징으로 하며, 상기 단순비례가중치를 W라 할 경우, 발열저항체의 단속은 ON이 W, OFF가 1이 되도록, 상기 단속주기를 변화 시키는 것을 특징으로 한다. 상기 단순비례 가중치 W 는 저장실의 희망온도를 t1[℃], 외기온도를 t0[℃]라 할 경우, W=(T1-T0)/(T1+20) 의 식을 통해 구해지는 것을 특징으로 하며, 최적단속주기는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식이나 SSR(Solid State Relay)등을 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 김치냉장고에는 저장실 내부온도를 측정하기 위한 온도감지센서와 외기온도를 측정하기 위한 외기온도 감지센서가 구비되며, 김치냉장고의 본체 내에는 마이컴이 구비되어 외기온도에 따라 가중치를 계산하고, 가중치에 따라 발열저항체의 단속주기를 조절하는 기능을 한다.

이하에서는 첨부도면에 나타난 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하도록 하겠다.

이하 설명하는 도2에 도시된 실시예는, 도1에 도시된 종래 대한민국 공개특 허공보 제 2003-0079904호의 발명에서 S60의 히터작동과정을 S100의 히터작동과정으로 달리한 것이다.

본 발명의 S100과정은, 가중치W를 계산하는 단계(S110)와 W에 따라 단속주기를 변화시키는 단계(S120)로 구성된다.

가중치 W는 외기온도에 따라 변화하는 값으로, 저장실내 희망온도와 외기온도의 차에 비례하는 단순비례가중치가 적용되는 것이 바람직하다.

가중치를 W라 하면, 단속은 ON이 W, OFF가 1이 된다. 즉, ON:OFF=W:1이 된다.

상기 가중치 W는 저장실의 희망온도를 t1[℃], 외기온도를 t0[℃]라 할때,

W=(t1-t0) / (t1+20) 의 식을 통해 구할 수 있다. 즉, 외기온도가 0℃이고, 저장실의 희망온도는 5℃라고 하면, W는 0.2가 된다.

상기 가중치W는 본 발명의 일실시예에 불과한 것으로, 가중치를 구하는 수식은 설계대상 제품의 종류와 설계목적에 따라 다르게 정해질 수 있다.

상기 가중치(W)에 의해 최적단속주기가 결정되므로, 최적단속주기 또한 제품의 종류에 따라 달라질 수 있다.

최적단속주기의 설정에 있어, 전력제어를 할 수 있는 방식은 모두 무방하게 사용될 수 있으나, PWM(Pulse Width Modulation)방식이나 SSR(Solid State Replay)등을 사용하여 1[초]보다 훨씬 짧은 시간으로 설정하는 것이 바람직하다.

PWM 방식을 사용할 경우, 상기 W는 전력부하율(PWM Duty)에 해당하는 개념이다.

본 발명에 의한 효과를 요약하면 다음과 같다.

첫째, 외기온도에 따라 히터의 최대운전시간을 조절하여 히터동작시의 고내온도변화를 최소화 할 수 있다.

둘째, 외기온도 센서의 감지 온도를 고려하여 가중치를 산정하고 가중치에 따라 발열저항체의 단속주기를 변화시켜, 고내 희망온도를 정밀하게 유지할 수 있게 된다.

셋째, 전력을 공급하여 발열체를 작동시킴에 있어서, PWM 방식이나 SSR방식을 사용하여 1초 보다 훨씬 작은 시간으로 단속주기를 조정함으로써, 저장실내 희망온도를 보다 정밀하게 유지할 수 있게 된다.

Claims

김치냉장고의 히터동작방법에 있어서, 저장실내의 희망온도 보다 외기온도가 낮은 경우 외기온도에 따른 가중치를 이용하여 발열저항체의 단속주기를 변화시키는 것을 특징으로 하는 외기온도 고려 히터 동작방법.
제1항에 있어서, 상기 가중치는 저장실 희망온도와 외기온도의 차에 비례하는 단순비례 가중치인 것을 특징으로 하는 외기온도 고려 히터 동작방법.
제2항에 있어서, 상기 단순비례가중치를 W라 할 경우, 발열저항체의 단속은 ON이 W, OFF가 1이 되도록, 상기 단속주기를 변화 시키는 것을 특징으로 하는 외기온도 고려 히터 동작방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 단순비례 가중치 W 는 저장실의 희망온도를 t1[℃], 외기온도를 t0[℃]라 할 경우,

W=(T1-T0)/(T1+20) 의 식을 통해 구해지는 것을 특징으로 하는 외기온도 고려 히터 동작방법.