KR100861283B1 - 냉장고 및 그 동작방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉장고 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 냉장고 동작 시, 과전압 또는 돌입전류가 인가되는 것을 방지하면서 압축기 동작시 입력전원이 바이패스되되도록 하여, 재구동에 따른 대기시간을 감소시켜 편의성이 향상되는 효과가 있다.
냉장고, 압축기, 돌입전류, 재구동, NTC

Description

냉장고 및 그 동작방법{Refrigerator and operating method for same}
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고가 도시된 도,
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고의 구성이 도시된 블록도,
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고의 회로구성이 도시된 회로도,
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고의 각 부의 전압, 저항, 전류의 변화가 도시된 예시도,
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고의 동작방법이 도시된 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
1: 냉장고 10: 전원입력부
20: 돌입전류방지부 30: 바이패스부
40: 정류부 50: 평활부
60: 인버터부 70: 압축기모터
80: 제어부 90: 전압측정부
본 발명은 냉장고 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 특히 냉장고로 입력되는 입력전원이 바이패스되도록 하여 재 구동시 대기시간을 감소시키는 냉장고 및 그 동작방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 식품의 저온저장을 목적으로 하는 장치로서, 보관하고자 하는 식품의 상태에 따라서 냉동 또는 냉장하여 보관하게 된다. 냉장고의 내부에 공급되는 냉기는 냉매의 열교환 작용에 의해서 생성되며, 압축-응축-팽창-증발의 사이클(Cycle)을 반복적으로 수행하면서 지속적으로 냉장고의 내부로 공급되고, 공급된 냉매는 대류에 의해서 냉장고 내부에 고르게 전달되어 냉장고 내부의 음식물을 원하는 온도로 저장할 수 있게 된다.
이러한 냉장고는 압축기를 포함하여 압축기에 의해 냉매가 압축되어 상기와 같은 사이클에 따라 냉장고 내부로 냉기를 공급한다. 냉장고는 외부로부터 공급되는 전원을 정류 및 평활하고, 인버터를 통해 부하변동에 따라 압축기 회전수가 제어되도록 구성된다. 이때, 냉장고는 외부로부터 공급되는 전원에 이상이 있거나, 과전류 또는 과전압이 발생되는 것을 방지는 수단을 포함하여 압축기를 보호하는데, 이 경우 압축기 정지 후 재 구동을 위해서는 장시간 대기후 재 구동 해야 하며, 정지 후 즉시 재 구동하는 경우 돌입전류 및 과전압으로 인해 압축기가 소손될 수 있다.
본 발명의 목적은 돌입전류 또는 과전압으로 인한 압축기의 소손을 방지하면 서 냉장고 또는 압축기 재 구동시 일정 시간 대기해야하는 불편함을 해소하고, 빠른 재 구동이 가능하도록 하여 편의성을 향상시키는 냉장고 및 그 동작방법을 제공하는데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 냉장고는 냉장실 및 냉동실로 냉기를 공급하기 위해 압축기를 포함하는 냉장고에 있어서, 순간적으로 과도한 전류가 인가되는 것을 방지하는 돌입전류방지부, 상기 돌입전류방지부에 연결되어, 입력전원이 바이패스되도록 하는 바이패스부, 상기 돌입전류방지부 및 상기 바이패스부 중 어느 하나를 통해 인가되는 입력전원을 정류하는 정류부, 정류된 입력전원을 평활하는 평활부, 상기 평활부에 인가되는 전압을 측정하는 전압측정부 및 상기 전압측정부로부터 측정된 상기 전압의 크기가 기준값 이상인 경우, 상기 돌입전류방지부를 통해 입력되는 입력전원이 바이패스되도록 상기 바이패스부를 제어하고 상기 압축기를 구동시키는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 냉장고의 동작방법은 입력전원이 돌입전류방지부를 통해 입력되어, 정류 및 평활되는 단계, 상기 평활된 입력전원의 전압을 측정하는 단계. 상기 측정된 전압이 기준값 이상인 경우, 상기 입력전원이 바이패스되도록 돌입전류방지부에 연결된 바이패스부를 제어하고, 압축기를 구동하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고가 도시된 도이다.
도1에 도시된 바와 같이 냉장고(1)는 냉동실 및 냉장실이 형성되고, 냉동실과 냉장실을 냉각하기 위한 압축기, 증발기, 증발기를 제상하는 히터, 송풍팬이 냉 동실 및 냉장실이 수에 대응하여 각각 다수 구비된다. 또한, 냉장고는 냉장실 및 냉동실의 내기온도를 감지하고, 외기온도를 측정하는 다수의 온도센서, 냉장 및 냉동설정이 입력되는 입력부, 입력된 설정에 따라 냉장고를 제어하는 제어부를 포함한다.
제어부는 입력된 설정에 따라 냉동실 및 냉장실로 냉기가 공급되도록 압축기, 증발기, 히터, 송풍팬을 구동시키며, 다수의 온도센서를 통해 입력되는 온도값에 따라 그 동작을 제어한다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고의 구성이 도시된 블록도이다.
또한, 냉장고(1)는 도2에 도시된 바와 같이, 전원입력부(10), 돌입전류 방지부(20), 바이패스부(30), 정류부(40), 평활부(50), 전압측정부(90), 압축기 모터(70), 인버터부(60)를 포함한다. 이때, 제어부(80)는 전원입력부(10)로부터 인가되는 입력전원이 정류부(40), 평활부(50), 인버터부(60)를 통해 변환되어 압축기, 증발기, 히터, 송풍팬으로 각각 공급되도록 제어한다. 이하, 본 발명의 요지를 흐리는 구성에 대하여 이하 도면 및 상세한 설명에서 생략함을 명시한다.
돌입전류방지부(20)는 외부로부터 교류전원을 공급받는 전원입력부(10)에 연결되어, 소정 시간 전원이 각 부로 인가되는 것을 지연시킴으로서, 순간적으로 과전압 또는 돌입전류가 입력되는 것을 방지하여, 그에 따른 오동작 및 손상을 방지한다.
바이패스부(30)는 돌입전류방지부(20)에 병렬 연결되어, 제어부(80)의 제어명령에 따라 동작되며, 전원입력부(10)로부터 공급되는 교류전원이 정류부(40)로 인가되도록 전원을 바이패스 시킨다. 바이패스부(30)는 냉장고(1)가 초기 구동되는 경우, 전원 입력부(10)를 통해 전원이 입력되는 경우에는 동작되지 않으며, 소정 시간 경과후, 제어부(80)의 제어신호에 따라 동작되어 돌입전류방지부(20)를 통해 정류부(40)로 인가되는 전원이 바이패스되어 정류부(40)로 공급되도록 한다.
정류부(40)는 입력되는 교류전원을 전파정류 또는 반파정류하고, 정류된 전원은 평활부(50)로 인가한다. 평활부(50)는 정류된 전원을 평활하여 일정크기의 전압을 갖는 직류전압으로 변환한다.
인버터부(60)는 평활부(50)에 의해 직류전원으로 변환된 전원을 교류전원으로 재 변환하여 압축기모터(70)로 인가함으로서 압축기가 구동되도록한다. 이때, 인버터부(60)는 제어부(80)로부터 인가되는 스위칭신호에 따라 동작되어 압축기모터(70)를 구동하기 위한 교류전원을 생성한다.
전압측정부(90)는 평활부(50)에 연결되어 평활부(50)의 전압을 측정하여 제어부(80)로 인가한다.
제어부(80)는 전압측정부(90)로부터 측정되는 전압의 크기에 대응하여, 바이패스부(30)로 제어명령을 인가한다. 또한, 제어부(80)는 전술한 바와 같이 스위칭신호를 생성하여 인버터부(60)로 인가한다. 제어부(80)는 다수의 센서에 연결되어 압축기모터(70)의 동작상태를 모니터링 하고 그에 대응하여 스위칭신호를 생성하여 인버터부(60)로 인가함으로서 압축기모터(70)의 동작을 제어한다.
제어부(80)는 전압측정부(90)로부터 입력되는 평활부(50)의 전압이 기 설정된 기준값 이상인 경우, 바이패스부(30)가 스위칭되도록 한다. 그에 따라 전원입력 부(10)의 전원이 바이패스부(30)를 통해 정류부(40)로 인가된다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고의 회로구성이 도시된 회로도이다.
도3에 도시된 바와 같이, 돌입전류방지부(20)는 적어도 하나의 부특성써미스터(NTC, Negative Temperature Coefficient Thermistor)를 포함한다. 부특성써미스터(NTC)는 온도변화에 따라 그 저항값이 가변되는 특성을 가지며, 온도가 증가함에 따라 저항값이 감소되고, 온도가 감소됨에 따라 저항값이 증가된다.
바이패스부(30)는 돌입전류방지부(20)의 부특성써미스터(NTC)의 양단에 병렬연결되는 스위칭 소자(RL)를 포함한다. 이때, 바이패스부(30)의 스위칭소자는 제어부(80)의 제어명령에 따라 온, 오프되는 것으로서, 전원입력부(10)로부터 직접 고전압의 교류전원이 인가되므로 고전압용 스위칭 소자가 사용되는 것이 바람직하다. 본 발명은 고전압용 릴레이가 사용되는 것을 예로 하여 설명한다.
냉장고 초기 구동시, 돌입전류방지부(20)의 부특성써미스터(NTC)는 초기에 높은 저항값을 가지므로, 전원입력부(10)를 통해 교류전원이 입력되면, 큰 저항값으로 인하여 소향의 전류가 정류부(40)로 인가되며, 그에 따라 정류부(40)및 평활부(50)로 전원이 인가되게 된다. 이때, 부특성써미스터(NTC)에 전압이 인가됨으로서, 열이 발생되어 온도가 증가되고, 온도가 증가됨에 따라 저항값은 서서히 감소된다.
초기 구동 후 소정시간 경과되면, 돌입전류방지부(20)의 부특성써미스터(NTC)의 저항값이 낮아지고 입력전원이 정류부(40)로 인가된다. 이때, 정류 부(40)로 인가된 전압은 정류부(40)에 포함되는 다수의 다이오드, 제1 내지 제4 다이오드(D1,D2,D3,D4)를 통해 반파 또는 전파정류되어 평활부(50)로 인가된다.
평활부(50)는 적어도 하나의 커패시터를 포함하며, 정류부(40)를 통해 정류된 전원은 제1커패시터(C1)에 의해 평활되어 일정크기의 직류전원으로 변환된다.
이때, 전압측정부(90)는 초기 구동 후, 평활부(50)의 제1커패시터(C1)의 양단, 즉 제1지점(P1)와, 제2 지점(P2)에 연결되어 제 1 커패시터(C1)에 인가되는 전압을 지속적으로 측정한다.
제어부(80)는 전압측정부(90)로부터 입력되는 제1커패시터(C1) 양단의 전압이 기 설정된 기준값 이상인 경우, 바이패스부(30)가 도통되도록 제어명령을 생성하여 바이패스부(30)의 릴레이(RL)로 인가한다.
이때, 전압측정부(90)로부터 입력되는 제1커패시터(C1) 양단의 전압에 대한 기준값은 인버터(60)및 압축기 모터(70)가 정상 동작되는 정도의 전압으로 설정된다. 그에 따라, 전압측정부(90)에 의해 측정된 전압이 기준값 이상인 경우, 제어부(80)는 상기와 같이 바이패스부(30)를 제어하는 동시에 인버터부(60)를 제어하기 위한 스위칭 신호를 생성하여 인버터부(60)로 인가하여 압축기모터(70)가 동작되도록 한다.
바이패스부(30)는 제어부(80)의 제어명령에 따라 릴레이(RL)가 온(ON)되며, 전원입력부(10)의 교류전원이 바이패스부(30)를 통해 정류부(40)로 인가되도록 한다. 이때, 바이패스부(30)가 도통되는 경우, 바이패스부(30)의 자체 저항값이 돌입전류 방지부(20)의 부특성써미스터(NTC)의 저항값보다 작으므로 전원입력부(10)의 입력전원은 바이패스되어 바이패스부(30)를 통해 정류부(40)로 인가된다.
그에 따라, 돌입전류방지부(20)의 부특성써미스터(NTC)에는 소량의 전류가 흐르게 되고, 발열이 감소됨에 따라 온도가 감소되어 저항값이 증가하게 된다.
이때, 상기와 같이 돌입전류방지부(20)의 부특성써미스터(NTC)의 저항값이 증가되면, 냉장고 또는 압축기가 동작 정지 후 재 구동하는 경우, 돌입전류 방지부(20)의 저항값이 증가되기 까지 대기하지 않아도 즉시 재구동 가능하게 된다.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고의 각 부의 전압, 저항, 전류의 변화가 도시된 예시도이다.
도4의 a는 평활부(50)의 제1커패시터(C1) 양단에 인가되는 전압(S_C)이 도시된 도이고, 도4의b는 돌입전류방지부(20)의 부특성써미스터(NTC)의 저항변화(S_NTC1)가 도시된 도이다. 도4의 c는 부특성써미스터(NTC)에 인가되는 전류(S_NTC2)가 도시된 도이고, 도4의 d는 바이패스부(30)의 스위칭소자를 제어하기 위한 신호(S_RL)가 도시된 도이다.
도4의 b를 참조하면, 초기 구동시, 부특성써미스터(NTC)의 저항은 높은 저항값을 가지며, 전원입력부(10)의 입력전원에 의해 소정크기의 전압이 인가됨에 따라 발열이 발생되어 온도가 증가하게 된다. 온도가 증가됨에 따라 부특성써미스터(NTC)의 저항값은 감소하게 된다.
이때, 도4의c와 같이, 부특성써미스터(NTC)를 통해 정류부(40)로 인가되는 전류는 부특성써미스터(NTC)의 저항값이 감소됨에 따라 증가하게 된다.
그에 따라, 도4의 a와 같이 평활부(50)의 제1커패시터(C1) 양단의 전압은 증가되며, 전압이 기준값(VO1) 도달되는 제1시간(to1)에서 제어부(80)는 도4의 d와 같이 바이패스부(30)의 릴레이(RL)가 동작되도록 제어신호를 인가한다.
제1시간(to1)에서 릴레이(RL)가 동작되어 입력전원부(10)의 입력전원이 바이패스부(30)를 통해 바이패스되어 정류부(40)로 인가되면, 도4의 b와 같이 돌입전류방지부(20)의 부특성써미스터(NTC)에 인가되는 전류는 감소하고, 저항은 증가된다. 부특성 써미스터(NTC)의 저항값이 증가되고, 제2시간(to2)에는 온도가 일정해 지면서 저항값이 일정 값을 갖게 된다. 이때, 냉장고 또는 압축기가 재 구동되더라도, 부특성써미스터(NTC)는 높은 저항값을 가지므로 돌입전류를 방지할 수 있다.
여기서, 냉장고 또는 압축기가 재 구동되지 않고 일정시간 동작 중에 냉장고또는 압축기가 동작 정지되면, 제어부(80)는 바이패스부(30)의 릴레이(RL)를 동작정지시킨다. 이때 평활부(50)의 제1커패시터(C1)는 방전되는데, 기준값 이하로 반전되기 전까지는 냉장고 또는 압축기가 재구동되지 않고 대기하고, 제4시간(to4)이후에 재 구동되는 것이 바람직하다. 여기서, 도4의 a에 도시된 평활부(50)의 제1 커패시터(c1)전압은 제2시간(to2) 내지 제3시간(to3)에서 그 동작에 따라 충전과 방전을 반복 수행하며 그에 따른 전압 리플이 발생되나, 바이패스부(30)의 동작에 따라 충전방전되는 대략적인 전압값이 도시된 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 동작을 살펴보면 다음과 같다.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고의 동작방법이 도시된 순서도이다.
도5에 도시된 바와 같이, 냉장고가 초기 구동되면, 입력전원이 정류부(40), 평활부(50), 인버터부(60)를 통해 변환되어 공급된다(S100).
이때, 입력전원은 고전압의 교류전원이며, 돌입전류방지부(20)의 부특성 써미스터(NTC)를 통해 정류부(40)로 인가되어 정류된다. 여기서, 돌입전류방지부(20)의 부특성써미스터(NTC)는 냉장고 초기 동작시 높은 저항값을 가지므로 입력전원은 소량의 전류가 부특성써미스터(NTC)를 통해 흐르게 된다(S110). 부특성 써미스터(NTC)는 입력전원이 인가되어 전류가 흐르게 됨에 따라 저항성분에 의해 열이 발생되면서 온도가 증가되고, 그에 반비례하여 저항값이 감소된다. 그에 따라 돌입전류방지부(20)를 통해 흐르는 전류를 저항값에 반비례하여 증가되고 일정크기 이상의 전류가 정류부(40)로 인가된다.
정류부(40)를 통해 정류된 전원은 평활부(50)로 인가되고, 평활부(50)의 제1커패시터(C1)는 충전과 방전을 반복하여 입력전원을 일정크기의 전압을 갖는 직류전원으로 변환한다. 초기 구동 후, 평활부(50)의 제1커패시터(C1) 양단의 전압은 서서히 증가되고 소정시간 경과 후 일정 크기의 전압을 유지하게 된다.
이때, 전압측정부(90)는 제1커패시터(C1)의 양단에 인가되는 전압을 측정하여 제어부(80)로 인가한다. 제어부(80)는 측정된 전압을 기준값과 비교하여(S120), 측정전압이 기준값에 도달되거나, 기준값 이상인 경우, 바이패스부(30)가 동작되도록 제어한다(S130).
바이패스부(30)는 제어부(80)의 제어신호에 따라 스위칭 소자인 릴레이(RL)가 온(ON)상태로 스위칭 되어 릴레이(RL)를 통해 전류가 흐르게 되어 입력전원이 바이패스되도록 한다.
그에 따라 전원입력부(10)의 입력전원이 바이패스부(30)를 통해 정류부(40)로 인가되며, 돌입전류방지부(20)로 인가되는 전류는 감소된다. 이때, 돌입전류방지부(20)의 부특성써미스터(NTC)는 전류가 감소됨에 따라 발열이 감소되고, 그에 반비례하여 저항값은 증가된다(S140).
제어부(80)는 평활부(50)의 제1커패시터(C1)전압이 기준값 이상이 되면, 압축기 모터(70)를 구동시킬 수 있는 정도의 전압인 것으로 판단하여, 인버터부(60)로 스위칭 제어신호를 인가하여 인버터부(60)가 동작되도록 한다. 제어부(80)의 스위칭 제어신호에 따라 인버터부(60)가 동작되므로 평활부(50)로부터 출력된 직류전원은 인버터부(60)에 의해 교류전원으로 변환되고 압축기모터(70)로 인가되어, 압축기가 구동된다(S150).
압축기가 동작됨에 따라 냉장고의 냉장실 및 냉동실로 냉기가 공급되어 냉장고가 정상동작된다. 제어부(80)는 냉장실 및 냉동실의 온도에 대응하여 압축기 모터(70)를 제어하면, 설정온도 이상인 경우 압축기가 정지되도록 한다.
압축기 정지시(S160), 압축기를 재구동하는 경우(S170) 제어부(80)는 전술한 바와 같이 입력전원이 정류부(40), 평활부(50), 인버터부(60)를 통해 변환되어 압축기모터(70)로 동작전원이 인가되도록 한다. 이때, 제어부(80)는 압축기 재구동에 따른 별도의 대기시간 없이 압축기가 재 구동되도록 한다.
이때, 압축기가 초기 구동 후 전술한 제2시간(to2) 이상 동작된 경우에는 평활부(50)의 제1커패시터(C1)이 기준값 이하로 방전되면(to4-to3), 별도의 대기시간 없이 즉시 재 구동 될 수 있다. 다만, 압축기 재구동에 있어서, 압축기모터 동작 후 즉시 정지되는 경우, 예를 들어 제2시간(to2)전에 동작 정지된 경우에는 돌입전류방지부(NTC)의 저항값이 증가되어 일정 값에 도달하기 까지(to2) 대기하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명에 의한 냉장고 및 그 동작방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 냉장고 및 그 동작방법은 초기 구동 후 압축기가 동작 가능한 상태인 경우 돌입전류방지부를 통해 입력되는 전원이 바이패스되도록 함으로서, 재 구동시 돌입전류방지부의 저항값으로 인하여 돌입전류를 방지하지 못하여 압축기가 오동작되거나 소손되는 것을 방지하여 제품의 안정성 및 신뢰성을 향상시키고, 재 구동에 따른 대기시간을 감소시켜, 사용자의 편의성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 냉장실 및 냉동실로 냉기를 공급하기 위해 압축기를 포함하는 냉장고에 있어서,
    순간적으로 과도한 전류가 인가되는 것을 방지하는 돌입전류방지부;
    상기 돌입전류방지부에 연결되어, 입력전원이 바이패스되도록 하는 바이패스부;
    상기 돌입전류방지부 및 상기 바이패스부 중 어느 하나를 통해 인가되는 입력전원을 정류하는 정류부;
    정류된 입력전원을 평활하는 평활부;
    상기 평활부에 인가되는 전압을 측정하는 전압측정부; 및
    상기 전압측정부로부터 측정된 상기 전압의 크기가 기준값 이상인 경우, 상기 돌입전류방지부를 통해 입력되는 입력전원이 바이패스되도록 상기 바이패스부를 제어하고 상기 압축기를 구동시키는 제어부;를 포함하는 냉장고.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스부는 상기 돌입전류방지부의 양단에 병렬 연결된 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전압측정부는 정류된 상기 입력전원을 평활하는 제1커패시터의 양단에 연결되어 전압을 측정하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전압측정부로부터 감지되는 전압의 크기가 기준값 이상인 경우 상기 바이패스부가 도통되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  5. 입력전원이 돌입전류방지부를 통해 입력되어, 정류 및 평활되는 단계;
    상기 평활된 입력전원의 전압을 측정하는 단계; 및,
    상기 측정된 전압이 기준값 이상인 경우, 상기 입력전원이 바이패스되도록 돌입전류방지부에 연결된 바이패스부를 제어하고, 압축기를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 동작방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 압축기가 소정시간 동작 후 정지된 경우, 재구동 명령이 입력되면 즉시 상기 압축기를 재 구동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 동작방법.
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