KR20120022315A - 냉각 시스템 및 그의 제상 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기를 열교환하는 증발기; 증발기에 설치되어 성에를 검출하는 성에 검출 장치; 성에의 검출 시점이 설정되어 있어 성에 검출 시점이 되면 성에 검출 장치의 구동을 제어하고, 성에 검출 장치의 검출 신호에 기초하여 제상 운전을 제어하는 제어 장치를 포함한다.
본 발명은 동일 환경 조건에서 증발기에 착상된 성에의 양을 검출함으로써 성에의 양을 정확하게 검출할 수 있다.

Description

냉각 시스템 및 그의 제상 제어 방법{Cooling system and Method for controlling defrost thereof}

본 발명은 열교환에 의해 증발기에 생성된 성에를 검출하고, 검출된 성에의 양에 기초하여 증발기의 제상 제어를 수행하는 냉각 시스템 및 그의 제상 제어 방법에 관한 것이다.

냉각 시스템은 냉동사이클에 따라 냉매를 순환시켜 정해진 공간을 냉각시키는 장치로, 이러한 냉각 시스템은 냉장고, 김치냉장고, 공기조화기 등이 있다.

여기서 냉동사이클은 냉매를 압축, 응축, 팽창, 기화의 4단계로 변화시키는 것으로, 이를 위해서는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 등이 구비되어야 한다.

즉, 냉각 시스템은 압축기의 운전을 통해 기체 상태인 냉매를 압축시켜 응축기로 보내면 압축된 냉매가 응축기에서 주위의 공기와 열교환되어 냉각되고, 냉각에 의해 액체 상태로 된 냉매가 팽창밸브에서 유량이 조정되면서 증발기로 분사되면 급팽창되어 기화된다. 이때 증발기는 주위로부터 열을 흡수하여 저장실 또는 실내 등의 내부 공간으로 냉기를 공급함으로써 그 공간을 냉각시킨다. 그리고 증발기에서 기체 상태로 된 냉매는 다시 압축기로 들어간 후 압축되어 액체 상태가 되면서 위와 같은 냉동사이클을 반복한다.

냉동사이클을 통해 내부 공간의 열을 흡수하여 내부 공간을 냉각시키는 증발기 표면온도는 내부 공간의 공기 온도에 비하여 상대적으로 낮고, 이로 인하여 증발기 표면에는 상대적으로 고온, 습윤한 내부 공간의 공기로부터 응축된 수분이 달라붙게 되어 성에가 생성된다. 이렇게 증발기 표면에 생성된 성에는 시간이 지남에 따라 점점 두꺼워지고, 이로 인해 증발기를 통과하는 공기의 열교환 효율이 떨어져 냉각 효율이 떨어지며 과다한 전력 소모가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 압축기의 운전시간을 누적하고 누적된 운전시간이 일정 시간을 경과하면 증발기 주변에 설치된 가열부를 동작시켜 증발기에 생성된 성에를 제거하는 제상운전을 수행하였다.

이러한 제상운전은 증발기에 착상된 실제 성에의 양과 무관하게 압축기의 운전시간에 기초하여 주기적으로 수행됨으로써, 증발기에 착상된 성에를 효율적으로 제거하는데 한계가 있었고, 또한 불필요한 전력 소비가 발생하였으며, 제상운전에 의한 고내의 온도 상승이 빈번히 발생하게 되었다.

이에 따라, 성에 검출을 위한 진동센서, 압전소자, 온도 센서, 전기용량 방식센서 중 어느 하나의 성에 검출 장치를 증발기에 설치하여 증발기에 착상된 실제 성에의 양을 직접 검출하고, 검출 결과에 기초하여 제상운전을 효율적으로 수행하는 성에 검출 장치가 개발되었다.

이러한 성에 검출 장치 중 전기용량방식 센서는 냉각 시스템의 압축기 운전 정지 시 증발기의 온도 상승(약 -30℃에서 -18℃로 상승)으로 인해 증발기의 냉각 핀 표면에 미세하게 녹은 물에 의해 유전율(ε)의 변화되어 전기용량(C)이 상승하여 출력 전압이 낮아지게 된다.

그리고 전기용량방식 센서는 냉각 시스템의 제상 시 냉각핀과의 사이의 성에가 물로 변하게 되어 출력 전압이 크게 떨어지며, 다시 압축기의 운전을 수행하게 되면 출력 전압은 표면에 남아 있는 얼음의 잔량에 대응하는 전기용량 만큼 출력 전압이 상승하게 된다. 이와 같이 냉각 시스템의 운전 상태에 따라 증발기 표면에 착상된 성에의 상 변화가 일어나고, 이 성에의 상 변화에 의해 증발기에 착상된 성에의 양을 정확하게 검출하는데 문제가 있다.

또한 전기 용량방식의 센서를 구동하는 구동 보드(Driver Board)는 센서 구동 신호의 발진 주파수 및 진폭에 따라 전기 용량 방식의 센서 신호가 변화되고, 이 전기 용량 방식의 센서 구동 신호의 발진 주파수는 구동 보드의 온도 변화에 따라 센서 출력값에 영향을 주어 증발기에 착상된 성에의 양을 정확하게 검출하는데 문제가 있다.

본 발명의 일 측면은 성에 검출 시 동일한 환경 조건에서 성에를 검출하는 냉각 시스템 및 그의 제상 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 측면은 성에 검출 장치의 구동을 제어하는 구동 보드의 온도에 대응한 온도 보상을 수행하는 냉각 시스템 및 그의 제상 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면은 성에 검출 장치의 구간별 샘플링 데이터를 신호 처리하는 성에 검출 장치의 구동을 제어하는 구동 보드에 미연결단을 마련한 냉각 시스템 및 그의 제상 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면은 성에 검출 장치의 구동을 제어하는 구동 보드에 미연결단을 마련한 냉각 시스템 및 그의 제상 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면 공기를 열교환하는 증발기; 증발기에 설치되어 성에를 검출하는 성에 검출 장치; 성에의 검출 시점이 설정되어 있어 성에 검출 시점이 되면 성에 검출 장치의 구동을 제어하고, 성에 검출 장치의 검출 신호에 기초하여 제상 운전을 제어하는 제어 장치를 포함한다.

냉각 시스템의 성에의 검출 시점은, 성에 검출 장치의 구동 시마다 성에의 상 변화가 동일해지는 시점이다.

냉각 시스템의 성에 검출 장치는, 증발기에 마련된 냉각핀과의 사이의 전기 용량을 검출하여 검출된 전기 용량에 대응하는 전압 신호를 출력하는 방식이고, 성에의 상 변화가 동일해지는 시점은, 냉각핀과의 사이의 유전율이 동일해지는 시점이다.

냉각 시스템은 증발기의 열교환에 의해 냉각되는 저장실; 저장실의 고내 온도를 검출하는 고내 온도 검출부;를 더 포함하고, 성에 검출 시점은, 저장실의 고내 온도가 미리 정해진 일정 온도에 도달하는 시점이다.

냉각 시스템은 증발기의 열교환에 의해 냉각되는 저장실; 저장실의 고내 온도를 검출하는 고내 온도 검출부;를 더 포함하고, 성에 검출 시점은, 저장실의 고내 온도가 최고 온도에 도달하는 시점이다.

냉각 시스템은 증발기의 열교환에 의해 냉각되는 저장실; 저장실의 고내 온도를 검출하는 고내 온도 검출부;를 더 포함하고, 성에 검출 시점은, 저장실의 고내 온도가 최저 온도에 도달하는 시점이다.

냉각 시스템은 증발기로 압축된 냉매를 공급하는 압축기;를 더 포함하고, 성에 검출 시점은, 압축의 구동 상태가 변경되는 시점이다.

냉각 시스템은 증발기로 공급되는 냉매를 조절하는 밸브;를 더 포함하고, 성에 검출 시점은, 밸브의 구동 상태가 변경되는 시점이다.

냉각 시스템은 증발기에서 열교환된 공기를 순환시키는 팬을 더 포함하고, 성에 검출 시점은, 팬의 구동 상태가 변경되는 시점이다.

냉각 시스템은 접지를 더 포함하고, 성에 검출 시점은, 접지의 전위가 미리 정해진 일정 전위에 도달하는 시점이다.

냉각 시스템의 제어 장치는, 성에 검출 장치 구동 시, 성에 검출 시점부터 설정 시간 동안 일정 시간 간격으로 샘플 전압을 복수 개 수집한다.

냉각 시스템의 제어 장치는, 복수 개의 샘플 전압의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값을 검출 전압으로 저장한다.

냉각 시스템의 제어 장치는, 최초 전력이 공급되면, 최초 냉동 사이클을 수행하는 동안의 검출 전압을 기준 전압으로 설정한다.

냉각 시스템의 제어 장치는, 제상 운전이 완료되면, 다음 번 냉동 사이클을 수행하는 동안의 검출 전압을 기준 전압으로 재설정한다.

제어 장치는, 기준 전압과 검출 전압을 비교하여 차이값을 산출하고, 차이값과 미리 설정된 기준 변화값을 비교하여 차이값이 기준 변화값을 초과하면 제상 운전을 제어한다.

냉각 시스템은 증발기의 온도를 검출하는 증발기 온도 검출부를 더 포함하고, 제어 장치는, 제상 운전 시 증발기의 온도에 기초하여 제상 운전 완료를 제어한다.

냉각 시스템은 제어장치의 지시에 대응하여 성에 검출 장치로 구동 신호를 출력하고, 성에 검출 장치로부터 검출 신호를 입력받는 구동부와, 구동부의 온도를 검출하는 보드 온도 검출부를 가지는 구동 장치를 더 포함하고, 제어장치는 구동부의 온도에 기초하여 성에 검출 장치의 검출 신호의 온도 보상을 수행한다.

냉각 시스템의 구동 장치는, 성에 검출 장치가 연결된 연결단을 통해 성에 검출 장치의 검출 신호 및 성에 검출 장치가 미연결된 미연결단을 통해 노이즈 신호를 입력받고, 제어 장치는, 검출 신호에서 노이즈 신호를 차감한다.

냉각 시스템의 구동 장치는, 성에 검출 장치의 검출 신호에서 저역 주파수 신호를 통과시키는 필터부를 더 포함한다.

냉각 시스템의 제어 장치는, 성에 검출 장치의 검출 신호를 디지털 신호로 변환시키는 것을 더 포함한다.

냉각 시스템의 성에 검출 장치는, 냉장실용 증발기, 냉동실용 증발기, 제빙실용 증발기 중 적어도 하나의 증발기에 설치된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면 냉각 시스템의 제어 방법은 증발기의 성에를 검출하는 성에 검출 장치를 가지는 냉각 시스템의 제어 방법에 있어서, 현재 시점이 미리 설정된 성에 검출 시점인지 판단하고, 성에 검출 시점이면 성에 검출 장치를 구동시켜 성에를 검출하고, 성에 검출 장치를 통해 검출된 검출 신호에 기초하여 제상 운전을 제어한다.

성에 검출 시점은, 증발기에서 열교환된 공기에 의해 냉각되는 저장실의 고내 온도가 미리 정해진 일정 온도, 최고 온도 및 최저 온도 중 어느 하나의 온도에 도달하는 시점이다.

성에 검출 시점은, 증발기로 압축된 냉매를 공급하는 압축기, 증발기로 공급되는 냉매를 조절하는 밸브, 증발기에서 열교환된 공기를 순환시키는 팬 중 어느 하나의 구동 상태가 변경되는 시점이다.

성에 검출 시점은, 냉각 시스템에 마련된 접지의 전위가 일정 전위에 도달하는 시점이다.

성에 검출 장치 구동 시, 성에 검출 장치의 검출 신호에서 복수 개의 샘플 전압을 수집하는 것을 더 포함한다.

복수개의 샘플 전압의 평균값을 산출하고, 평균값을 검출 전압으로 저장하는 것을 더 포함한다.

검출 전압을 저장하는 것은, 최초 전력이 공급된 후 최초 수행된 냉동 사이클에서의 검출 전압이면 기준 전압으로 설정하는 것을 더 포함한다.

검출 전압을 저장하는 것은, 제상 운전을 완료한 후 최초 수행된 냉동 사이클에서의 검출 전압이면 기준 전압으로 재설정하는 것을 더 포함한다.

검출 신호에 기초하여 제상 운전을 제어하는 것은, 검출 전압과 미리 설정된 기준 전압의 차이값을 산출하고, 차이값과 기준 변화값을 비교하고, 차이값이 기준 변화값을 초과하면 제상 운전을 수행하고, 차이값이 기준 변화값 이하이면 다음 냉동 사이클을 수행하는 것을 더 포함한다.

제상 운전을 제어하는 것은, 제상 운전 중 증발기의 온도를 검출하고, 증발기의 온도가 미리 설정된 제상 완료 온도 이상이면 제상 운전을 완료하는 것을 더 포함한다.

성에 검출 장치를 구동시키는 구동 장치의 온도를 검출하고, 구동 장치의 온도에 기초하여 검출 신호의 온도 보상을 수행하는 것을 더 포함한다.

성에 검출 장치를 구동시키는 것은, 성에 검출 장치가 연결된 연결단을 통해 구동 신호를 출력하고, 연결단을 통해 성에 검출 장치의 검출 신호를 입력받고, 성에 검출 장치가 미연결된 미연결단을 통해 구동 신호를 출력하고, 미연결단을 통해 노이즈 신호를 입력받고, 검출 신호에서 노이즈 신호를 제거하는 것을 더 포함한다.

성에를 검출하는 것은, 증발기에 마련된 냉각핀 사이에서의 전기 용량을 검출하고, 검출된 전기 용량에 대응하는 전압 신호를 출력하는 것을 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따르면 동일 환경 조건에서 증발기에 착상된 성에의 양을 검출함으로써 성에의 양을 정확하게 검출할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면 성에 검출 장치의 구동을 제어하는 구동 보드의 온도 보상을 수행함으로써 구동 보드의 온도에 의해 성에 검출 장치의 출력 전압이 변화되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면 성에 검출 장치의 구간별 샘플링 데이터를 신호 처리함으로써 외부 기기의 노이즈가 성에 검출 장치에 영향을 주어 성에 검출 장치의 출력 전압이 변화되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 동일 환경 조건에서 증발기에 착상된 성에의 양을 검출하되, 성에의 양 검출 시 성에 검출 장치 및 구동 보드에 작용하는 외부 영향을 제거함으로써 보다 정확하게 성에의 양을 검출할 수 있다.

또한 증발기의 성에 양의 검출 정확도를 높임으로써 적절한 시점에 제상 운전을 수행할 수 있고 이로 인해 열 교환 시 공기 유동 저하로 인한 증발기의 냉각효율 저하를 방지할 수 있다.

또한, 제상 운전 시 증발기에 남아 있는 성에의 양을 정확하게 판단할 수 있어 제상운전 완료의 적절한 시점을 판단할 수 있고, 이로 인해 제상 운전으로 인한 에너지 소비를 절감할 수 있으며 제상운전으로 인한 냉각 시스템 내의 온도 변화를 최소화하여 냉각 시스템의 성능을 향상시킬 수 있으며 제상운전 필요시에만 가열부를 구동할 수 있어 가열부의 구동 시간 및 횟수를 감소시킬 수 있다.

또한 냉각 시스템이 냉장고인 경우, 제상운전을 위한 가열부를 효율적으로 구동시킬 수 있어 냉장고 내 온도 변화를 최소화 할 수 있으며 고내 음식을 장기간 신선하게 보관할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 성에 검출 장치가 미연결된 구동 보드의 미연결 단으로부터 입력된 신호를 노이즈로 판단하고, 이 노이즈를 성에 검출 장치가 연결된 연결 단으로부터 입력된 신호에서 차감함으로써, 성에 감지부로부터 입력된 신호 속의 노이즈를 용이하고 정확하게 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고에 마련된 증발기의 상세 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고에 마련된 성에 감지부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고에 마련된 성에 검출 장치의 연결 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고에 마련된 성에 검출 장치의 성에 검출 시점 예시도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 제상 제어 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고에 마련된 압축기 구동 패턴 및 성에 검출 장치의 샘플 전압 출력 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고에 마련된 성에 검출 장치를 통해 검출된 샘플수에 따른 샘플 전압 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 시간별 누적 전력 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장고에 마련된 성에 검출 장치의 성에 검출 시점 예시도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장고의 제상 제어 순서도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉장고에 마련된 냉동실의 온도 패턴 및 성에 검출 장치의 샘플 전압 출력 그래프이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예는 전기용량을 이용한 성에 검출 장치를 이용하여 냉각 시스템의 증발기에 생성되는 성에의 생성 유무와 성에의 양을 정확하게 검출하고, 검출 결과에 따라 가열부의 구동을 제어하여 제상 운전을 제어함으로써 냉각 시스템의 제상 효율을 높여 소비 전력을 감소시키기 위한 것이다.

이러한 본 발명의 실시예는 냉각 시스템으로, 냉매가 '압축 - 응축 - 팽창 - 증발'하는 냉동 사이클을 반복함에 따라 저장실 내를 저온화시켜 음식물을 장기간 신선하게 유지시켜 주는 냉장고를 예를 들어 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고에 마련된 증발기의 상세 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 성에 검출 장치의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 냉각 시스템인 냉장고(100)는 본체(110), 저장실(120), 도어(131, 132)를 포함한다.

본체(110)는 냉장고(100)의 외관을 형성하는 것으로, 본체(110)의 내부 공간은 공기가 유동하는 덕트(미도시)가 형성되어 있다. 또한 본체(110)의 내부 공간은 기계실(미도시)이 형성되어 있고, 이 기계실은 냉매를 압축하여 응축기(미도시)로 보내는 압축기(com)와, 이 압축기(com)에서 압축된 고온고압 상태의 냉매를 방열을 통하여 응축하는 응축기(미도시)가 설치된다.

그리고 본체(110)의 외부는 식품을 보관하기 위한 저장실(120)을 형성하고, 이 저장실(120)을 형성하는 본체(110)의 벽면에는 복수 개의 홀이 형성되어 있으며, 이 복수 개의 홀을 통해 공기가 덕트와 저장실(120) 사이를 이동한다.

저장실(120)은 중간 격벽을 사이에 두고 좌우로 구획되어 냉장실(121) 및 냉동실(122)로 구분되고, 이 냉장실(121)과 냉동실(122)은 전면이 개구되어 있다.

그리고 저장실(120)에는 고내 온도 검출부(T1, T2)가 각각 마련되어 있다. 즉 냉장실(121)은 냉장실의 고내 온도를 검출하여 검출된 온도를 제어부(192)로 전송하는 제1온도검출부(T1)가 마련되어 있고, 냉동실(122)은 냉동실의 고내 온도를 검출하여 검출된 온도를 제어부(192)로 전송하는 제2온도검출부(T2)가 마련되어 있다.

도어(131, 132)는 냉장실(121)과 냉동실(122)의 전면 개구된 부분에 각각 설치되어 냉장실(121)과 냉동실(122)을 외부와 차폐시킨다.

냉각 시스템인 냉장고는 본체(110)의 덕트에 설치된 증발기(141, 142), 팬(151, 152), 가열부(161, 162), 밸브(VV1, VV2)를 더 포함한다.

증발기(141, 142)는 냉장실(121)과 냉동실(122)에 각각 대응 설치되어 응축기(미도시)로부터 제공받은 냉매를 증발시키면서 주위의 잠열을 흡수하는 냉각작용에 의하여 주변의 공기 및 저장실(120: 121, 122)의 공기를 냉각시킨다. 즉, 냉장실용 증발기(141)는 냉장실(121)을 저온화시키고, 냉동실용 증발기(142)는 냉동실(122)을 저온화시킨다.

이러한 증발기의 구조를 도 2를 참조하여 설명하면, 냉동실용 증발기(142)는 냉매가 흐르는 냉매관(142a)과, 냉매관(142a)에 장착되어 열 교환 효율을 높이는 복수개의 냉각핀(142b)을 가진다. 아울러 냉장실용 증발기(142)의 구조도 냉동실용 증발기(142)의 구조와 동일하다.

밸브(VV1, VV2)는 응축기와 증발기(141, 142) 사이에 각각 마련되고, 각 저장실(120)의 온도에 기초한 제어부(192)의 지시에 대응하여 개방 또는 폐쇄된다.

좀 더 구체적으로, 밸브(VV1)는 냉장실(121)의 고내 온도가 목표 온도보다 높으면 증발기(141)로 냉매가 공급되도록 개방되고, 냉장실(121)의 고내 온도가 목표 온도에 도달하면 증발기(141)로 공급되는 냉매가 차단되도록 폐쇄되며, 밸브(VV2)는 냉동실(122)의 고내 온도가 목표 온도보다 높으면 증발기(142)로 냉매가 공급되도록 개방되고, 냉동실(122)의 고내 온도가 목표 온도에 도달하면 증발기(142)로 공급되는 냉매가 차단되도록 폐쇄된다.

즉, 밸브(VV1, VV2)의 개방에 따라 증발기(141, 142)에 냉매가 공급되고, 이때 증발기(141, 142)에서 열교환된 저온의 공기가 저장실(120: 121, 122)의 고내에 공급된다. 이로 인해 저장실(120: 121, 122)의 온도가 낮아지게 된다.

팬(151, 152)은 냉장실(121)과 냉동실(122)에 각각 대응 설치되어 냉장실(121)과 냉동실(122)의 공기를 각각 흡입하고 증발기(141, 142)를 통과한 공기를 냉장실(121)과 냉동실(122)로 각각 보내고, 가열부(161, 162)는 증발기(141, 142)에 각각 대응 설치되어 증발기(141, 142)에 생성된 성에를 각각 제거한다.

아울러 일 실시예와 달리, 냉장고는 하나의 증발기 및 가열부를 포함하고, 하나의 증발기를 이용하여 냉장실 및 냉동실을 냉각시키고, 가열부를 이용하여 하나의 증발기를 제상하는 것도 가능하다. 이때 성에 검출 장치는 하나가 마련된다.

또한, 일 실시예와 달리, 냉장고는 냉장실 및 냉동실을 각각 냉각시키는 냉장실용 증발기와 냉동실용 증발기, 얼음을 만드는 제빙실(미도시)의 제빙을 위한 제빙실용 증발기를 포함하고, 냉장실용 증발기의 제상을 위한 가열부, 냉동실용 증발기의 제상을 위한 가열부, 제빙실용 증발기의 제상을 위한 가열부를 포함하는 것도 가능하다. 이때 성에 검출 장치는 적어도 세 개가 마련된다.

냉각 시스템인 냉장고는, 도 2에 도시된 바와 같이 증발기의 냉각핀에 설치되어 증발기에 생성된 성에의 양을 검출하는 성에 검출 장치(170)를 더 포함한다.

성에 검출 장치는 복수 개로 이루어지고, 복수 개의 성애 검출 장치 중 적어도 하나의 성에 검출 장치(170)는 냉장실(121)에 대응 설치된 증발기(141)의 복수의 냉각핀 중 적어도 하나의 냉각핀에 설치되고, 또한 복수 개의 성애 검출 장치 중 적어도 하나의 성에 검출 장치(170)는 냉동실(122)에 대응 설치된 증발기(142)의 복수의 냉각핀 중 적어도 하나의 냉각핀(142b)에 설치된다.

이러한 복수의 성에 검출 장치(170)는 각 증발기(141, 142)의 냉각핀에 설치되어 자신이 설치된 냉각핀과 대향 설치된 냉각핀 사이의 성에의 양을 검출한다.

여기서 성에의 양을 검출하는 것은, 자신이 설치된 냉각핀과 대향 설치된 냉각핀 사이에 생성된 성에에 의해 변화되는 전기 용량을 검출하고, 검출된 전기 용량에 대응하는 전압 신호를 획득하는 것이다.

즉, 성에 검출 장치(170)는 증발기(141, 142) 주변 공기와 저장실(120: 121, 122) 공기의 열교환 시 증발기(141, 142)의 표면온도가 저장실 공기의 온도에 비해 낮아 상대적으로 고온, 습윤인 저장실의 공기로부터 응축된 수분이 증발기(141, 142) 표면에 달라붙어 생성된 성에의 양에 의해 변화되는 전기 용량을 검출하고, 검출된 전기용량에 대응하는 전압 신호를 구동 장치(180)를 통해 제어부(192)로 출력한다.

성에 검출 장치(170)는 성에 검출 시 성에의 상 변화에 따라 유전율이 변화하는 점을 고려하여, 성에의 상의 상태가 동일하여 냉각핀과의 사이의 유전율이 동일하게 되는 환경 조건을 가지는 시점(이하, '성에 검출 시점'이라 함)에 성에의 양을 검출한다. 이로써 성에의 검출 정확도를 높일 수 있다.

즉, 성에 검출 장치(170)는 제어부(192)의 지시에 대응하여 구동하되, 성에 검출 시점과 일치하는 시점에 구동하여 설정 시간 동안 성에의 양을 검출한다. 여기서 성에 검출 시점은 냉장고에 마련된 각 기기의 구동 여부에 기초하여 설정된다.

즉, 냉장실용 증발기(141)에 생성된 성에를 검출하기 위한 성에 검출 시점은, 압축기(com)의 구동 상태가 온 또는 오프 구동으로 변경되는 시점, 밸브(VV1)의 구동 상태가 개방 또는 폐쇄로 변경되는 시점, 팬(151)의 구동 상태가 온 또는 오프 구동으로 변경되는 시점, 접지 전위가 미리 정해진 일정 전위로 변경되는 중 어느 하나의 시점이다.

그리고 냉동실용 증발기(142)에 생성된 성에를 검출하기 위한 성에 검출 시점은 압축기(com)의 구동 상태가 온 또는 오프 구동으로 변경되는 시점, 밸브(VV2)의 구동 상태가 개방 또는 폐쇄로 변경되는 시점, 팬(152)의 구동 상태가 온 또는 오프 구동으로 변경되는 시점, 접지 전위가 미리 정해진 일정 전위로 변경되는 중 어느 하나의 시점이다.

여기서 미리 정해진 접지 전위는 냉장고에 마련된 접지에 인가되는 전위로, 접지 전위는 압축기, 팬, 밸브 중 적어도 하나의 구동 노이즈로 인해 일정 전위로 변화된다. 즉, 압축기, 팬, 밸브 구동 시 접지 전위에 인가되는 일정 전위를 각각 획득한 후, 접지 전위를 모니터링 하여 각 일정 전위의 변경 시점을 파악함으로써 압축기, 팬, 밸브 등의 구동 상태가 변경되는 시점을 판단하는 것이 가능하다.

따라서 성에 검출 시점으로 접지 전위가 일정 전위로 변경되는 시점을 이용하는 것은, 각 기기의 구동 상태가 변경되는 시점을 간접적으로 판단하기 위한 것이다.

이러한 성에 검출 장치(170)의 구조를 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 성에 검출 장치(170)는 증발기에 마련된 하나의 냉각핀(f1)과의 사이에 생성된 성에를 검출하는 제1전극부(170a)와, 제1전극부(170a)에 인접한 제1절연부(170b)와, 제1절연부(170b)에 인접한 제2전극부(170c)와, 제2전극부(170c)에 인접한 제2절연부(170d)를 포함한다.

여기서 제2절연부(170d)는 하나의 냉각핀(f1)과 대향 설치된 다른 냉각핀(f2)에 맞닿아 설치되어 다른 냉각핀(f2)과 제2전극부(170c)를 절연시키고, 제1절연부(170b)는 제1전극부(170a)와 제2전극부(170b)를 절연시킨다.

또한 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 성에 검출 장치(170)는 냉각핀(f1)과의 사이에 생성된 성에를 검출하는 제1전극부(170a)와, 제1전극부(170a)에 인접한 제1절연부(170b)와, 제1절연부(170b)에 인접한 제2전극부(170c)와, 제2전극부(170c)에 인접한 제2절연부(170c)를 가진다.

여기서 제2전극부(170c)는 제1절연부(170b)의 배면에서 제1절연부(170b)의 노출부 주위로 연장되어 제1절연부(170b)에 노출된 노출부를 둘러 싼다. 또한 제2전극부(170c)는 제1전극부(170a)의 전면(성에 검출 면)을 제외한 나머지 면으로 연장되어 제1전극부(170a)의 측면을 둘러싼다. 이에 따라 제2전극부(170c)는 제1절연부(170b) 측면 모서리 및 제1전극부(170a)의 측면 모서리에서 누설되는 전기장을 차단하는 차단부의 기능을 수행한다.

아울러 제2전극부(170c)는 제1전극부(170a)와 절연되어야 하기 때문에 제2전극부(170c)와 제1전극부(170a)의 사이에 절연 갭(g)이 형성되어 있다.

도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 성에 검출 장치(170)는 제1전극부(170a)와 냉각핀(f1) 사이에 전기장이 생성되는데 이때 제1전극부(170a)와 냉각핀(f1) 사이에 성에가 생성되면 생성된 성에로 인해 전기장이 변화되고 이로 인해 제1전극부(170a)와 냉각핀(f1) 사이의 유전율이 변화되어 전기 용량이 변화되고 변화된 전기 용량에 대응한 전압 신호를 출력한다.

아울러 제1전극부(170a)를 센서 단자에 연결하고, 제2전극부(170c)를 실드 단자에 연결한 후, 센서단자와 실드 단자를 통해 동일 위상 및 크기를 가진 전압을 인가하여 제1전극부(170a)와 제2전극부(170b)에 동일 위상 및 크기를 가진 전압이 인가되도록 함으로써 다른 냉각핀(f2) 쪽으로 전기장(e-filed)이 생성되는 것을 방지한다.

특히 도 3의 (b)에 도시된 성에 검출 장치(170)는 제1전극부(170a)의 전기장이 제1절연층(170b)의 측면 모서리를 통해 성에 미검출 영역(S2)으로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 성에 검출 장치(170)는 온도에 따라 제1절연부(170b)의 유전율이 변화하여도 제1절연부(170b)의 측면 모서리에서 전기장이 누설되는 것을 방지할 수 있어 성에 감지 영역(S1)으로 형성될 제1전극부(170a)의 전기장이 변화되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 도 3의 (b)에 도시된 성에 검출 장치(170)는 성에 검출 장치(170)의 제2전극부(170c)에 의해 제1전극부(170a)의 전기장이 하나의 냉각핀(f1)으로만 가이드되어 성에 검출 장치(170)의 제1전극부(170a)의 전기장이 제1전극부(170a)와 냉각핀(f1) 사이의 성에에 의해서만 변화되도록 하는 것이 가능하다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어 구성도로서, 냉각 시스템인 냉장고는 제1, 2, 3, 4 온도 검출부(T1, T2, T3, T4), 압축기(com), 밸브(VV1, VV2), 팬(151, 152), 가열부(161, 162), 성에 검출 장치(170), 구동장치(180), 제어장치(190)를 포함한다.

제1온도 검출부(T1)는 냉장실(121)의 온도를 검출하여 제어장치(190)의 제어부(192)로 전송하고, 제2온도 검출부(T2)는 냉동실(122)의 온도를 검출하여 제어장치(190)의 제어부(192)로 전송한다.

제3, 4온도 검출부(T3, T4)는 증발기용 온도 검출부로, 제3온도 검출부(T3)는 냉장실용 증발기(141)에 설치되고 냉장실용 증발기(141)의 온도를 검출하여 제어장치(190)의 제어부(192)로 전송하고, 제4온도 검출부(T4)는 냉동실용 증발기(142)에 설치되고 냉장실용 증발기(142)의 온도를 검출하여 제어장치(190)의 제어부(192)로 전송한다.

압축기(com)는 제어부(192)의 지시에 따라 냉매를 압축하여 응축기(미도시)로 보냄으로써 냉각 운전 시 냉동 사이클을 수행하여 저장실(120)을 냉각시킨다.

밸브(VV1)는 제어부(192)의 지시에 따라 개방 또는 폐쇄 구동하여 응축기(미도시)에서 증발기(141)로 공급되는 냉매를 조절하고, 밸브(VV2)는 제어부(192)의 지시에 따라 개방 또는 폐쇄 구동하여 응축기(미도시)에서 증발기(142)로 공급되는 냉매를 조절한다.

팬(151)은 제어부(192)의 지시에 따라 회전하여 냉각 운전 시 냉장실(121)의 공기를 흡입하고 증발기(141)를 통과한 공기를 냉장실(121)로 토출하며, 팬(152)은 제어부(192)의 지시에 따라 회전하여 냉각 운전 시 냉동실(122)의 공기를 흡입하고 증발기(142)를 통과한 공기를 냉동실(122)로 토출한다.

가열부(161)는 제어부(192)의 지시에 따라 구동하여 제상 운전 시 열을 발생시킴으로써 증발기(141)에 생성된 성에를 제거하고, 가열부(162)는 제어부(192)의 지시에 따라 구동하여 제상 운전 시 열을 발생시킴으로써 증발기(142)에 생성된 성에를 제거한다.

성에 검출 장치(170)는 각 증발기(141, 142)에 적어도 하나가 마련되고, 각 성에 검출 장치(170)는 제어부(192)의 지시에 따라 성에 검출 시점에 구동하여 자신이 위치한 영역에 생성된 성에의 양에 대응하는 전기 용량을 검출하고, 검출된 전기 용량에 대응하는 전압 신호를 구동장치(180)를 통해 제어장치(190)의 제어부(192)로 출력한다.

구동장치(180)는 증발기(141, 142)에 각각 마련된 성에 검출 장치(170)를 구동시키는 구동 보드(Driver Board)로, 구동장치(180)는 성에 검출 장치(170)로 성에 검출을 위한 구동 신호를 출력하고, 성에 검출 장치(170)로부터 성에의 양에 대응하는 전압 신호를 입력받아 제어 장치(190)로 출력한다.

이러한 구동장치(180)는 구동부(181), 필터부(182), 보드 온도 검출부(183)를 포함한다. 이를 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.

여기서 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고에 마련된 성에 검출 장치(170)와 구동 장치(180)와의 연결 예시도이다.

구동부(181)는 복수개의 단(CH1, CH2, CH3, ..., CH(n), Out)을 가진 드라이버 집적회로(Driver IC)로 이루어진다.

구동부(181)에 마련된 복수 개의 단 중 일부의 단(CH1, CH2, CH3, ..., CH(n-1): 이하 '연결단'이라 함)은 성에 검출 장치(170-1, 170-2, 170-3, ..., 170-(n-1))가 각각 연결되고, 하나의 단(CH(n): 이하 '미연결단'이라 함)은 성에 검출 장치가 연결되지 않은 미연결 상태로 유지된다.

여기서 구동부(181)의 복수 개의 단 중 성에 검출 장치(170)가 연결되지 않은 하나의 단(a(n))은 NC(Not Connected)단이다.

그리고 구동부(181)에 마련된 복수 개의 단 중 하나의 단(Out: 이하 '출력단'이라 함)은 필터부(182)가 연결된다.

이러한 구동부(181)는 제어부(192)의 지시에 따라 복수 개의 연결단(CH1, CH2, CH3, ..., CH(n-1))을 순차적으로 선택하고, 순차적으로 선택된 연결단(CH1, CH2, CH3, ..., CH(n-1))을 통해 오실레이터부(미도시)에서 발생된 구동 신호를 출력한다. 여기서 구동신호는 기준 주파수를 가진 교류 신호이다.

그리고 구동부(181)는 복수 개의 연결단(CH1, CH2, CH3, ..., CH(n-1))을 순차적으로 선택 시, 선택된 단을 통해 성에 검출 장치로부터 검출된 성에의 양에 대응하는 전압 신호를 순차적으로 입력받는다.

또한 구동부(181)는 미연결단(CH(n))에도 오실레이터부(미도시)에서 발생된 구동 신호를 출력하고, 미연결단(CH(n))에 인가되는 전압 신호를 입력받는다.

여기서, 미연결단(CH(n))에 기준 주파수의 교류 신호를 출력한 후 인가되는 전압 신호를 입력받는 것은, 오실레이터부(미도시)의 발진 구동에 의한 노이즈 신호를 획득하기 위한 것으로, 복수 성에 검출 장치가 각각 연결된 단(CH1, CH2, CH3, ..., CH(n-1))에 작용한 오실레이터부(미도시)의 발진 구동에 의한 노이즈 신호가 미연결단(CH(n))에 동일하게 작용하도록 하고, 이때 미연결단(CH(n))을 통해 오실레이터부(미도시)의 발진 구동에 의한 노이즈 신호에 대응하는 전압 신호를 입력받는 것이다.

여기서 오실레이터부(미도시)는 기준 주파수의 교류 신호를 생성하여 센서 단자 및 실드단자를 통해 성에 검출 장치(170)의 제1, 2전극부(170a, 170c)에 공급한다. 이때 제1, 2전극부(170a, 170c)에 각각 공급되는 기준 주파수의 교류 신호는 동일 위상 및 크기의 전압을 가진다.

구동부(181)는 복수의 연결단(CH1, CH2, CH3, ..., CH(n-1))을 통해 복수 성에 검출 장치(170-1, 170-2, 170-3, ..., 170-(n-1))의 성에 검출에 대응하는 전압 신호가 순차적으로 입력되면 순차적으로 입력된 전압 신호를 필터부(182)로 전송한다. 또한 구동부(181)는 미연결단(a(n))에서 발생되는 전압 신호도 필터부(182)로 전송한다.

필터부(182)는 구동부(181)로부터 순차적으로 입력된 전압 신호에서 일정 주파수 이하의 주파수 성분만을 통과시키는 필터링을 수행하여 제어장치(190)의 A/D변환부(191)로 전송한다. 여기서 일정 주파수는 오실레이터부(미도시)에서 발생되는 기준 주파수보다 낮은 주파수이다.

이러한 필터부(182)는 성에 검출에 대응하는 전압 신호에서 일정 주파수 이하의 주파수 성분만을 통과시키고 나머지 주파수는 통과시키지 않는 필터로, 저역 통과 필터(Low pass Filter: LPF)이다.

여기서 오실레이터부(미도시)의 기준 주파수보다 낮은 일정 주파수로 필터링하는 것은, 순수한 성에 검출 신호만을 얻기 위함이다. 즉, 성에 검출 장치와 냉각핀 사이에 생성된 성에의 양에 따라 그 사이의 유전율이 변화하고, 이 유전율 변화에 따라 전기 용량이 변화하게 되며, 성에 검출 장치의 센서 단자의 임피던스 변화를 일으키고, 이때 임피던스의 변화는 전압 분배 법칙에 따라 센서 단자의 전압의 크기가 기준 주파수 신호 보다 감소되어, 성에 검출 신호가 기준 주파수 보다 낮게 되기 때문이다.

이와 같이 성에 검출 장치(170)의 전압 신호에서 구동 장치(180)의 발진에 대응한 노이즈 신호를 제거함으로써, 증발기의 냉각핀에 생성된 성에에 의해 변화되는 전기 용량에 대응하는 전압 신호만을 얻을 수 있어 보다 정확하게 성에의 양을 검출할 수 있다.

보드 온도 검출부(183)는 구동 보드로 이루어진 구동장치(180)에 마련되어 구동장치(180)의 온도를 검출하고, 검출된 온도 신호를 제어장치(190)의 A/D변환부(191)로 전송한다.

여기서 구동장치(180)의 온도를 검출하는 이유는, 드라이버 집적회로(Driver IC)로 이루어진 구동부(181)에 입력되는 성에 검출 장치의 전압 신호가 구동장치(180)의 온도에 영향을 받아 변화되기 때문에, 구동장치(180)의 온도에 따라 성에 검출 장치의 전압 신호에 온도 보상을 수행하기 위해서 이다.

구동장치(180)의 온도에 따른 성에 검출 장치의 전압 신호의 변화는, 성에가 생성되지 않은 상태에서 구동장치(180)의 온도에 따라 성에 검출 장치의 전압 신호가 약 20mV 정도 변화하는데, 이때 구동장치(180)의 온도가 상승하면 성에 검출 장치의 전압은 낮아지고, 구동장치(180)의 온도가 하강하면 성에 검출 장치의 전압이 높아진다. 즉, 성에 검출 장치의 전압 신호는 구동장치(180)의 온도에 반비례하여 영향을 받는다. 이는 실험에 의해 획득된 데이터이다.

제어장치(190)는 제1, 2 온도 검출부(T1, T2)로부터 전송된 냉장실(121) 및 냉동실(122)의 고내 온도에 기초하여 압축기(com), 밸브(VV1, VV2), 팬(151, 152)의 구동을 제어하고, 제1, 2 온도 검출부(T1, T2)로부터 전송된 각 저장실(121, 122)의 고내 온도 및 압축기(com), 각 밸브(VV1, VV2), 각 팬(151, 152) 등의 구동 여부에 기초하여 구동장치(180)의 구동을 제어함으로써 증발기(141, 142)에 설치된 성에 검출 장치(170)의 구동을 각각 제어하고, 성에 검출 장치(170)를 통해 검출된 성에의 양에 기초하여 가열부(161, 162)의 구동을 각각 제어한다.

이러한 제어장치(190)는 A/D변환부(191), 제어부(192)를 포함한다.

A/D변환부(191)는 구동장치(180)의 필터부(182)에서 순차적으로 필터링된 아날로그의 전압 신호를 디지털 신호로 변환하여 제어부(192)로 전송하고, 구동장치(180)의 보드 온도 검출부(183)로부터 전송된 아날로그의 보드 온도 신호를 디지털 신호로 변환하여 제어부(192)로 전송한다.

또한 A/D변환부(191)는 제1, 2, 3, 4 온도 검출부(T1, T2, T3, T4)로부터 전송된 아날로그의 냉장실(121) 및 냉동실(122)의 고내 온도 신호를 디지털 신호로 변환하여 제어부(192)로 전송한다.

제어부(192)는 제1, 2온도 검출부(T1, T2)를 통해 검출된 온도에 기초하여 압축기(com), 팬(151, 152), 밸브(VV1, VV2)의 구동을 제어함으로써 냉동 사이클을 제어하여 각 저장실이 목표 온도로 유지되도록 한다.

제어부(192)는 압축기(com), 밸브(VV1, VV2), 팬(151, 152) 중 어느 하나의 구동 상태가 성에 검출 장치의 구동을 지시하기 위한 성에 검출 시점에 일치하면 설정 시간 동안 구동부(181)로 복수의 성에 검출 장치의 순차적 구동 신호를 전송한다.

제어부(192)는 복수의 성에 검출 장치의 성에 검출 시, A/D변환부(191)를 통해 디지털 신호로 변환된 복수의 성에 검출 장치의 전압 신호를 전송받는다.

여기서 성에 검출 장치의 구동을 지시하기 위한 성에 검출 시점은 성에의 상이 동일해지는 시점으로, 냉장실용 증발기(141)에 장착된 성에 검출 장치의 구동을 지시하기 위한 성에 검출 시점은, 압축기(com)의 구동 상태가 온 또는 오프 구동으로 변경되는 시점, 밸브(VV1)의 구동 상태가 개방 또는 폐쇄 구동으로 변경되는 시점, 팬(151)의 구동 상태가 온 또는 오프 구동으로 변경되는 시점, 접지 전위가 미리 정해진 일정 전위로 변경되는 시점 중 어느 하나의 시점이다.

그리고 냉동실용 증발기(142)에 장착된 성에 검출 장치의 구동을 지시하기 위한 성에 검출 시점은 압축기(com)의 구동 상태가 온 또는 오프 구동으로 변경되는 시점, 밸브(VV2)의 구동 상태가 개방 또는 폐쇄 구동으로 변경되는 시점, 팬(152)의 구동 상태가 온 또는 오프 구동으로 변경되는 시점, 접지 전위가 미리 정해진 일정 전위로 변경되는 시점 중 어느 하나의 시점이다.

제어부(192)는 성에 검출 시점부터 A/D변환부(191)를 통해 각 성에 검출 장치의 전압 신호가 전송되면 설정 시간 동안 일정 시간 간격으로 샘플 전압을 수집한다. 이때 각 성에 검출장치의 샘플 전압은 복수 개 수집되고, 복수의 샘플 수는 냉장고 내의 온도 센서 위치, 온도 조건에 따라 달라질 수 있다.

도 6을 참조하여 성에 검출 시점 시 설정 시간 동안 성에 검출 장치의 구동을 지시하는 것을 설명하도록 한다.

도 6의 (a)는 냉동실(122)의 냉동 사이클 수행 시 압축기(com)의 구동 패턴을 나타낸 그래프로, 구간 A는 성에 검출 시점이 압축기(com)의 구동이 오프에서 온으로 변경되는 시점일 때 압축기(com)의 구동이 오프에서 온으로 변경되는 시점부터 설정시간 동안 성에 검출 장치의 구동을 지시하는 구간이고, 구간 B는 성에 검출 시점이 압축기(com)의 구동이 온에서 오프로 변경되는 시점일 때 압축기(com)의 구동이 온에서 오프로 변경되는 시점부터 설정시간 동안 성에 검출 장치의 구동을 지시하는 구간이다.

도 6의 (b)는 냉동실(122)의 냉동 사이클 수행 시 밸브(VV2)의 구동 패턴을 나타낸 그래프로, 구간 C는 성에 검출 시점이 밸브(VV2)의 구동이 폐쇄에서 개방으로 변경되는 시점일 때, 밸브(VV2)의 구동이 폐쇄에서 개방으로 변경되는 시점부터 설정시간 동안 성에 검출 장치의 구동을 지시하는 구간이고, 구간 D는 성에 검출 시점이 밸브(VV2)의 구동이 개방에서 폐쇄로 변경되는 시점일 때 밸브(VV2)의 구동이 개방에서 폐쇄로 변경되는 시점부터 설정시간 동안 성에 검출 장치의 구동을 지시하는 구간이다.

제어부(192)는 각 성에 검출 장치의 샘플 전압에서 미연결단(CH(n))의 전압을 차감함으로써 각 성에 검출 장치의 전압 신호에 포함된 구동장치(180)의 발진 신호에 의한 오프셋 노이즈를 제거할 수 있다.

제어부(192)는 각 성에 검출 장치의 샘플 전압 수집 시마다 구동장치(180)의 온도를 수집하여 각 샘플 전압의 온도 보상을 수행함으로써, 구동장치(180)의 온도에 따라 각 성에 검출 장치의 전압 신호가 변화되는 것을 방지할 수 있다. 여기서 온도 보상은 1차 선형 보간식(f(x1, x2))을 이용하여 수행하는 것이 가능하다.

제어부(192)는 온도 보상이 수행된 각 성에 검출 장치의 복수 샘플 전압의 평균값을 각각 연산하고 연산된 평균값을 검출 전압으로 저장한다.

제어부(192)는 각 성에 검출 장치의 검출 전압과 기준 전압을 비교하여 차이값을 연산하고, 차이 값과 미리 설정된 기준 변화 값을 비교하여 차이값이 기준 변화값을 초과하는지 판단하고, 차이 값이 기준 변화 값을 초과하면 제상 운전을 제어한다. 이때 제어부(192)는 기준 변화값을 초과한 차이값을 가진 성에 검출 장치가 장착된 증발기에 대해서 제상 운전을 제어한다.

여기서 기준 전압은, 냉장고에 전력 공급 또는 제상 운전 완료 후 한 번의 냉동 사이클을 통해 저장실의 냉각 운전을 수행하는 동안 성에 검출 시점인지 여부를 판단하고, 최초 성에 검출 시점 시 성에 검출 장치를 통해 검출된 전압으로, 제어부(192)는 이 전압을 기준 전압으로 설정한다. 아울러 제어부(192)는 기준 전압 설정 시 성에 검출 장치를 통해 검출된 전압에 대해 온도 보상을 수행한 후 기준 전압으로 설정한다.

그리고 제어부(192)는 제상 운전 수행 중 제3, 4온도 검출부(T3, T4)를 통해 검출된 증발기의 온도와 미리 설정된 제상 완료 온도를 비교하고, 제상 운전 수행 중인 증발기의 온도가 제상 완료 온도 이상이면 제상 운전이 완료되도록 제어한다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템인 냉장고의 제상 제어 순서도로서, 냉동실용 증발기의 제상 제어에 대해 설명하도록 한다.

냉동실용 증발기의 제상 제어 설명 시, 냉동실용 증발기는 하나의 성에 검출 장치가 장착되고, 이 성에 검출 장치의 구동을 지시하는 성에 검출 시점은 압축기의 구동 상태가 온(ON)에서 오프(OFF)로 변경되는 시점인 경우를 예를 들어 설명하도록 한다.

냉장고는 전력 공급 또는 제상 운전 완료 후, 목표 온도 보다 높은 냉동실(122)의 고내 온도를 낮추기 위해 압축기(com)의 구동을 온시킴으로써 냉매를 압축하고 압축된 냉매를 응축기를 통해 증발기(142)로 공급한다.

이때 냉장고는 응축기와 냉동실용 증발기(142) 사이에 마련된 밸브(VV2)를 개방하여 응축기의 냉매가 냉동실용 증발기(142)로 공급되도록 하고, 냉동실용 증발기 주변에 마련된 팬(152)을 회전시켜 증발기(142)에서 열교환된 공기가 냉동실(122)로 송풍되도록 함으로써 냉동실(122)을 저온화시키는 냉각 운전을 수행(201)한다.

다음 냉장고는 냉동실(122)의 냉각 운전을 수행하면서 제2온도검출부(T2)를 이용하여 냉동실(122)의 온도를 검출한다. 그리고 검출된 냉동실의 온도와 냉동실의 목표 온도를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 압축기의 구동 상태를 모니터링(202) 하면서 성에 검출 장치(170)를 구동시켜야 할 성에 검출 시점인지 판단(203)한다.

이때 냉동실(122)의 온도가 냉동실(122)의 목표 온도에 도달하면 압축기(com)의 구동을 정지시키고, 밸브(VV1)를 폐쇄시킴으로써 압축기(com)에서 증발기(142)로 공급되는 냉매를 차단한다.

도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 냉동실(122)의 고내 온도가 목표 온도에 도달함에 의해 압축기(com)의 구동이 정지되면, 냉장고의 제어부(192)는 압축기(com)가 온 상태에서 오프 상태로 구동이 변경되는 시점임을 판단하고, 판단된 시점이 성에 검출 시점이라고 판단하여 성에 검출 장치(170)의 구동을 지시한다.

즉 제어부(192)는 구동 장치(180)의 구동부(181)를 제어하여 성에 검출 장치(170)의 구동 신호를 전송하도록 하고, 또한 구동 장치(180)의 보드 온도 검출부(183)를 제어하여 구동 장치(180)의 온도를 검출하도록 한다.

여기서, 냉장고의 구동 장치(180)는 제어부(192)의 지시에 따라 오실레이터부(미도시)를 구동시켜 구동 전력을 생성시키고, 오실레이터부(미도시)에서 생성된 구동 전력을 구동부(181)의 연결단을 통해 성에 검출 장치(170)에 출력하고 또한 구동부(181)의 미연결단(NC)을 통해서도 구동 전력을 출력한다.

다음 냉장고는 성에 검출 장치(170)를 이용하여 설정 시간 동안 냉동실용 증발기의 냉각핀 사이에서 발생되는 전기 용량을 검출하고, 이 전기 용량에 대응하는 전압 신호를 구동부(181)의 연결단으로 출력한다.

이때 냉장고의 구동부(181)는 연결단을 통해 성에 검출 장치(170)의 전압 신호가 입력되고, 또한 구동부(181)의 미연결단을 통해서도 전압 신호가 입력된다. 여기서 미연결단을 통해서 입력되는 전압 신호는 구동장치(180)의 구동 시 발생되는 발진 신호에 의한 오프셋 노이즈이다.

다음, 냉장고는 필터부(182)를 이용하여 구동부(181)의 연결단을 통해 입력된 성에 검출 장치(170)의 전압 신호 및 미연결단을 통해 입력된 전압 신호에서 일정 주파수 이하의 주파수 성분만을 통과시키는 필터링을 수행한다. 여기서 일정 주파수는 오실레이터부(미도시)에서 발생되는 기준 주파수보다 낮은 주파수이다.

다음 냉장고는 구동 장치(180)에서 필터링된 전압 신호를 제어 장치(190)로 전송하고, 이때 구동 장치(180)의 온도 신호도 제어 장치(190)로 함께 전송한다.

냉장고는 A/D변환부(191)를 이용하여 구동장치(180)에서 필터링된 아날로그의 전압 신호를 디지털 신호로 변환하고, 또한 구동장치(180)의 보드 온도 검출부(183)로부터 전송된 아날로그의 보드 온도 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이때 냉장고의 A/D변환부(191)에서 변환된 전압신호 및 보드 온도 신호는 제어부(192)로 전송되어 진다.

다음, 냉장고는 샘플 전압을 수집하는데 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 냉장고의 제어부(192)는 A/D변환부(191)로부터 성에 검출 장치(170)의 전압 신호가 수신되면 성에 검출 시점부터 설정 시간 동안 일정 시간 간격으로 샘플 전압을 복수 개 수집한다. 이때 냉장고의 제어부(192)는 각 샘플 전압에 대응하는 구동 장치(180)의 보드 온도 신호도 함께 수집(204)한다.

다음, 냉장고는 보간식(f(x1, x2))을 이용하여 샘플 전압의 온도 보상(205)을 수행하고, 온도 보상이 수행된 샘플 전압의 평균값을 연산한다.

도 9의 (a)를 참조하여 설명하면, 복수 샘플 전압의 평균값 연산 시 복수 샘플 전압 모두를 전체 평균하여 산출하거나, 장시간 성에 검출 시 성에의 상변화로 전압 신호가 변화되는 것을 고려하여 초기 2 내지 5개의 데이터만 평균하여 산출한다.

또한 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 특정 샘플 전압이 압축기 등의 구동 노이즈로 인해 평균 이상으로 나타나는 점을 고려하여, 모든 샘플 전압의 평균값을 산출하고 산출된 평균 값의 약 ±20% 이상인 샘플 전압 값들은 제거한 후 나머지 샘플 전압만을 평균하여 산출하는 것도 가능하다.

여기서 샘플 전압의 평균값은 성에 검출 장치(170)의 검출 전압이 되고, 이 검출 전압을 기준 전압으로 설정(206)한다. 아울러 검출 전압은 냉장고에 전력 공급 또는 제상 운전 완료 후 한 번의 냉동 사이클이 수행되는 동안 냉동실용 증발기에 생성된 성에의 양에 대응한다.

다음, 냉장고는 압축기(com) 및 팬(152)의 구동이 오프되어 있고, 밸브(VV2)가 폐쇄된 상태에서, 제2온도 검출부(T2)를 통해 냉동실(122)의 온도를 검출하고, 검출된 냉동실(122)의 온도가 구동 온도 이상인지 판단(207)함으로써, 냉동실(122)의 냉각 운전 수행 필요 여부를 판단한다.

이때 냉장고는 냉동실(122)의 온도가 구동 온도 이하이면 현 상태를 유지시키고, 냉동실(122)의 온도가 구동 온도를 초과하면 압축기(com)를 구동시킴으로써, 압축기(com)의 구동에 의해 압축된 냉매를 응축기를 통해 증발기(142)에 공급한다.

이때 냉장고는 응축기와 냉동실용 증발기(142) 사이에 마련된 밸브(VV2)를 개방하여 응축기의 냉매가 냉동실용 증발기(142)로 공급되도록 하고, 팬(152)을 회전시켜 증발기(142)에서 열교환된 공기를 냉동실(122)로 송풍시킴으로써 냉동실(122)을 저온화시키는 냉각 운전을 수행(208)한다.

다음 냉장고는 냉동실의 냉각 운전 중 제2온도검출부(T2)에서 검출된 냉동실의 온도와 냉동실의 목표 온도를 비교하고, 압축기의 구동 상태를 모니터링(209) 하면서 성에 검출 장치가 구동해야 할 성에 검출 시점인지 판단(210)한다.

냉동실(122)의 고내 온도가 냉동실의 목표 온도에 도달하면 압축기(com)의 구동을 정지시키고, 밸브(VV1)를 폐쇄시켜 압축기(com)에서 증발기(142)로 공급되는 냉매를 차단한다.

그리고 냉동실(122)의 고내 온도가 목표 온도에 도달함에 의해 압축기(com)의 구동이 정지되면, 냉장고의 제어부(192)는 압축기(com)가 온 상태에서 오프 상태로 구동이 변경되는 시점임을 판단하고, 판단된 시점이 성에 검출 시점이라고 판단하여 성에 검출 장치(170)의 구동을 지시한다.

즉 제어부(192)는 구동 장치(180)의 구동부(181)를 제어하여 성에 검출 장치(170)의 구동 신호를 전송하도록 하고, 또한 구동 장치(180)의 보드 온도 검출부(183)를 제어하여 구동 장치(180)의 온도를 검출하도록 한다.

여기서, 냉장고의 구동 장치(180)는 제어부(192)의 지시에 따라 오실레이터부(미도시)를 구동시켜 구동 전력을 생성시키고, 오실레이터부(미도시)에서 생성된 구동 전력을 구동부(181)의 연결단을 통해 성에 검출 장치(170)에 출력하고 또한 구동부(181)의 미연결단(NC)을 통해서도 구동 전력을 출력한다.

다음 냉장고는 성에 검출 장치(170)를 이용하여 냉동실용 증발기의 냉각핀 사이에서 발생되는 전기 용량을 검출하고, 이 전기 용량에 대응하는 전압 신호를 구동부(181)의 연결단으로 출력한다.

이때 냉장고의 구동부(181)는 연결단을 통해 성에 검출 장치(170)의 전압 신호가 입력되고, 또한 구동부(181)의 미연결단을 통해서도 전압 신호가 입력된다. 여기서 미연결단을 통해서 입력되는 전압 신호는 구동장치(180)의 구동 시 구동장치(180)에서 발생하는 오프셋 노이즈이다.

다음, 냉장고는 필터부(182)를 이용하여 구동부(181)의 연결단을 통해 입력된 성에 검출 장치(170)의 전압 신호 및 미연결단을 통해 입력된 전압 신호에서 일정 주파수 이하의 주파수 성분만을 통과시키는 필터링을 수행한다. 여기서 일정 주파수는 오실레이터부(미도시)에서 발생되는 기준 주파수보다 낮은 주파수이다.

다음 냉장고는 구동 장치(180)에서 필터링된 전압 신호를 제어 장치(190)로 전송하고, 이때 구동 장치(180)의 온도 신호도 제어 장치(190)로 함께 전송한다.

냉장고는 A/D변환부(191)를 이용하여 구동장치(180)에서 필터링된 아날로그의 전압 신호를 디지털 신호로 변환하고, 또한 구동장치(180)의 보드 온도 검출부(183)로부터 전송된 아날로그의 보드 온도 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이때 냉장고의 A/D변환부(191)에서 변환된 전압신호 및 보드 온도 신호는 제어부(192)로 전송되어 진다.

다음, 냉장고는 샘플 전압을 수집하는데 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 냉장고의 제어부(192)는 A/D변환부(191)로부터 성에 검출 장치(170)의 전압 신호가 수신되면 성에 검출 시점부터 설정 시간 동안 일정 시간 간격으로 샘플 전압을 복수 개 수집한다. 이때 냉장고의 제어부(192)는 각 샘플 전압에 대응하는 구동 장치(180)의 보드 온도 신호도 함께 수집(211)한다.

다음, 냉장고는 보간식(f(x1, x2))을 이용하여 샘플 전압의 온도 보상(212)을 수행하고, 온도 보상이 수행된 샘플 전압의 평균값을 연산한다.

이때 샘플 전압의 평균값은 성에 검출 장치(170)의 검출 전압이 된다. 여기서 검출 전압은 냉동실용 증발기에 생성된 성에의 양에 대응한다.

이와 같이, 오프셋 노이즈 신호를 제거하고 구동 장치의 온도에 대한 신호 변화를 제거할 수 있어 냉동실용 증발기의 냉각핀에 생성된 성에에 의해 변화되는 전기 용량에 대응하는 전압 신호만을 얻을 수 있다.

아울러, 보다 정확한 온도 보상을 위해서 보간식의 차수를 증가시키는 것이 가능하다. 또한, 냉장고 구동 온도(-5 내지 43℃)에 따른 성에 검출 장치의 전압 신호 변화량을 파악하여 저장한 후 이용하는 것도 가능하다.

다음, 냉장고는 검출 전압과 기준 전압을 비교하여 차이값(213)을 산출하고, 차이 값과 미리 설정된 기준 변화 값을 비교하여 차이값이 기준 변화값을 초과하는지 판단(214)하고, 차이 값이 기준 변화 값을 초과하면 가열부(162)를 온 구동함으로써 제상 운전을 수행(215)한다. 만약 차이값이 기준 변화값 이하이면 냉동실(122)의 냉동 사이클을 주기적으로 수행함으로써 냉동실의 냉각 운전이 수행되도록 한다.

다음 냉장고는 제상 운전 수행 중 제4온도 검출부(T4)를 통해 냉동실용 증발기(142)의 온도를 검출(216)하고, 검출된 냉동실용 증발기(142)의 온도와 미리 설정된 제상 완료 온도를 비교(217)하고, 제상 운전 수행 중인 냉동실용 증발기(142)의 온도가 제상 완료 온도 이상이면 가열부(162)를 오프 구동함으로써 제상 운전을 완료(218)한다. 여기서 냉동실용 증발기의 제상 완료 온도는 대략 8℃ 내지 12℃이다.

다음 미리 설정된 휴지 기간(약 10분)이 경과하면, 제2온도 검출부(T2)를 통해 냉동실(122)의 온도를 검출하고, 검출된 냉동실(122)의 온도가 구동 온도 이상인지 판단함으로써 냉동실(122)의 냉각 운전 필요 여부를 판단하고, 이때 냉동실(122)의 온도가 구동 온도 이하이면 현 상태를 유지시키고, 냉동실(122)의 온도가 구동 온도를 초과하면 압축기(com)를 구동시킴으로써, 압축기(com)의 구동에 의해 압축된 냉매를 응축기를 통해 증발기(142)에 공급하면서, 201 내지 206의 과정을 통해 기준 전압을 재설정하고, 제상 운전을 수행한다.

이러한 냉동실용 증발기의 제상 제어 방법은, 냉장실용 증발기의 제상 제어 방법에도 동일하게 적용된다.

이와 같이 증발기에 생성된 성에의 양을 정확하게 검출하고, 성에의 양을 정확하게 검출함에 따라 적절한 시점에 제상운전을 수행하고 적절한 시점에 제상 운전을 완료함으로써 제상 운전을 최적화 할 수 있고, 이에 따른 소비 전력을 최소화할 수 있다. 이를 도 10을 참조하여 설명하도록 한다.

도 10은 종래 냉장고와, 본 실시예에 따른 냉장고의 시간별 전력 소비 그래프이다.

종래 냉장고는 136시간 동안 냉동실 4회, 냉장실 7회의 제상 운전을 실시하였고, 본 실시예에 따른 냉장고는 136시간 동안 냉동실 1회(약 69시간), 냉장실 1회(98시간)의 제상운전을 실시하였으며, 이로 인해 본 실시예에 따른 냉장고는 전력 소비 효율이 8.1% 향상한 것을 알 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 시스템인 냉장고를 도 1 내지 5를 참조하여 설명하도록 한다.

다른 실시예에 따른 냉장고에 마련된 각 구성부의 특징은, 성에 검출 장치(170) 및 제어장치(190)의 제어부(192)를 제외하고 일 실시예에 따른 냉장고와 동일하여 그 설명을 생략하도록 한다.

아울러, 성에 검출 장치(170) 및 제어장치(190)의 제어부(192)에 대한 설명 중 일 실시예와 동일한 부분에 대해서는 생략하도록 한다.

성에 검출 장치(170)는 성에의 양 검출 시, 성에의 상 변화에 따라 유전율이 변화하는 점을 고려하여 성에의 상의 상태가 동일하게 되는 환경 조건(이하, '성에 검출 시점'라 함)에서 성에의 양을 검출한다. 이로써 성에의 검출 정확도를 높일 수 있다.

즉, 성에 검출 장치(170)는 제어부(192)의 지시에 대응하여 구동하되, 성에 검출 시점이 일치하는 시점에 구동하여 성에의 양을 검출한다. 여기서 성에 검출 시점은 냉장고에 마련된 각 저장실의 온도에 기초하여 설정된다.

즉, 냉장실용 증발기(141)에 생성된 성에를 검출하는 성에 검출 장치의 구동 지시를 위한 성에 검출 시점은, 냉장실(121)의 온도가 미리 정해진 최고 온도 또는 최저 온도에 도달하는 시점, 냉장실(121)의 온도가 미리 정해진 일정 온도에 도달하는 시점 중 어느 하나의 시점이다.

그리고 냉동실용 증발기(142)에 생성된 성에를 검출하기 위한 성에 검출 시점은 냉동실(122)의 온도가 미리 정해진 최고 온도 또는 최저 온도에 도달하는 시점, 냉동실(122)의 온도가 미리 정해진 일정 온도에 도달하는 시점 중 어느 하나의 시점이다. 여기서 최저 온도 및 최고 온도는 미리 설정된 온도이다.

제어장치(190)의 제어부(192)는 각 저장실의 온도가 성에 검출 시점에 일치하면 구동부(181)에 복수의 성에 검출 장치의 순차적 구동 신호를 전송하고, A/D변환부(191)를 통해 디지털 신호로 변환된 복수의 성에 검출 장치의 전압 신호가 전송되면, 복수의 성에 검출 장치의 전압 신호에서 미연결단(CH(n))의 전압 신호를 차감함으로써 복수의 성에 검출 장치의 전압 신호에 포함된 구동장치(180)의 발진 신호에 의한 오프셋 노이즈를 제거할 수 있다.

여기서 성에 검출 장치의 구동 지시 시점은, 각 저장실(121, 122)의 온도가 미리 정해진 최고 온도 또는 최저 온도인 시점, 각 저장실(121, 122)의 온도가 미리 정해진 일정 온도인 시점 중 어느 하나의 시점이다. 이를 도 11을 참조하여 설명하도록 한다.

도 11은 냉동실(122)의 냉동 사이클 수행 시 냉동실(122)의 온도 변화 패턴을 나타낸 그래프로, 구간 E는 성에 검출 시점이 냉동실의 온도가 최고 온도인 시점일 때 냉동실의 온도가 최고 온도인 시점부터 설정시간 동안 성에 검출 장치의 구동을 지시하는 구간이고, 구간 F는 성에 검출 시점이 냉동실의 온도가 최저 온도인 시점일 때 냉동실의 온도가 최저 온도인 시점부터 설정시간 동안 성에 검출 장치의 구동을 지시하는 구간이고, 구간 G는 성에 검출 시점이 냉동실의 온도가 일정 온도(예를 들어, 영하 15℃)인 시점일 때 냉동실의 온도가 일정 온도인 시점부터 설정시간 동안 성에 검출 장치의 구동을 지시하는 구간이다.

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 시스템인 냉장고의 제상 제어 순서도로서, 냉동실용 증발기의 제상 제어에 대해 설명하도록 한다.

냉동실용 증발기의 제상 제어 방법 설명 시, 냉동실용 증발기는 하나의 성에 검출 장치(170)가 장착되고, 이 성에 검출 장치(170)의 구동을 지시하는 성에 검출 시점은 냉동실의 온도가 미리 정해진 일정 온도(예를 들어, 영하 15℃)에 도달하는 시점인 경우를 예를 들어 설명하도록 한다.

냉장고는 전력 공급 또는 제상 운전 완료 후, 목표 온도 보다 높은 냉동실(122)의 고내 온도를 낮추기 위해 압축기(com)의 구동을 온시켜 냉매를 토출하고, 응축기와 냉동실용 증발기(142) 사이에 마련된 밸브(VV2)를 개방하여 응축기의 냉매가 냉동실용 증발기(142)로 공급되도록 하고, 냉동실용 증발기 주변에 마련된 팬(152)을 회전시켜 증발기(142)에서 열교환된 공기가 냉동실(122)로 송풍되도록 함으로써 냉동실(122)을 저온화시키는 냉각 운전을 수행(301)한다.

다음 냉장고는 냉동실(122)의 냉각 운전을 수행하면서 제2온도검출부(T2)를 이용하여 냉동실(122)의 온도를 검출한다.

이와 같이 냉동실(122)의 온도를 모니터링(302) 하면서, 냉동실(122)의 온도가 일정 온도에 도달하는지 판단함으로써 성에 검출 장치(170)를 구동시켜야 할 성에 검출 시점인지 판단(303)한다. 또한 냉동실(122)의 온도 모니터링(302) 시 냉동실(122)의 온도가 목표 온도(약 영하 18℃)에 도달하는지도 판단한다.

냉동실(122)의 온도가 일정 온도에 도달하면, 냉장고의 제어부(192)는 성에 검출 시점이라고 판단하여 설정시간 동안 성에 검출 장치(170)의 구동을 지시한다.

이때 제어부(192)는 구동 장치(180)의 구동부(181)를 제어하여 성에 검출 장치(170)의 구동 신호를 전송하도록 하고, 또한 구동 장치(180)의 보드 온도 검출부(183)를 제어하여 구동 장치(180)의 온도를 검출하도록 한다.

다음 냉장고는 성에 검출 장치(170)를 이용하여 냉동실용 증발기의 냉각핀 사이에서 발생되는 전기 용량을 검출하고, 이 전기 용량에 대응하는 전압 신호를 구동부(181)의 연결단으로 출력한다.

이때 냉장고의 구동부(181)는 연결단을 통해 성에 검출 장치(170)의 전압 신호가 입력되고, 또한 구동부(181)의 미연결단을 통해서도 전압 신호가 입력된다. 여기서 미연결단을 통해서 입력되는 전압 신호는 구동장치(180)의 구동 시 발생되는 발진 신호에 의한 오프셋 노이즈이다.

다음, 냉장고는 필터부(182)를 이용하여 구동부(181)의 연결단을 통해 입력된 성에 검출 장치(170)의 전압 신호 및 미연결단을 통해 입력된 전압 신호에서 일정 주파수 이하의 주파수 성분만을 통과시키는 필터링을 수행한다.

다음 냉장고는 구동 장치(180)에서 필터링된 전압 신호를 제어 장치(190)로 전송하고, 이때 구동 장치(180)의 온도 신호도 제어 장치(190)로 함께 전송한다.

냉장고는 A/D변환부(191)를 이용하여 구동장치(180)에서 필터링된 아날로그의 전압 신호를 디지털 신호로 변환하고, 또한 구동장치(180)의 보드 온도 검출부(183)로부터 전송된 아날로그의 보드 온도 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이때 냉장고의 A/D변환부(191)에서 변환된 전압신호 및 보드 온도 신호는 제어부(192)로 전송되어 진다.

다음, 냉장고는 샘플 전압을 수집하는데 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 냉장고의 제어부(192)는 A/D변환부(191)로부터 성에 검출 장치(170)의 전압 신호가 수신되면 성에 검출 시점부터 설정 시간 동안 일정 시간 간격으로 샘플 전압을 복수 개 수집한다. 이때 냉장고의 제어부(192)는 각 샘플 전압에 대응하는 구동 장치(180)의 보드 온도 신호도 함께 수집(304)한다.

다음, 냉장고는 보간식(f(x1, x2))을 이용하여 샘플 전압의 온도 보상(305)을 수행하고, 온도 보상이 수행된 샘플 전압의 평균값을 연산한다.

이때 샘플 전압의 평균값은 성에 검출 장치(170)의 검출 전압이 되고, 이 검출 전압을 기준 전압으로 설정(306)한다. 아울러 검출 전압은 냉장고에 전력 공급 또는 제상 운전 완료 후 냉동실의 고내 온도가 일정 온도에 최초 도달하는 동안 냉동실용 증발기에 생성된 성에의 양에 대응한다.

다음 냉동실(122)의 온도가 냉동실(122)의 목표 온도 이하(307)이면 압축기(com)의 구동을 정지시키고, 밸브(VV1)를 폐쇄시켜 압축기(com)에서 증발기(142)로 공급되는 냉매를 차단함으로써, 냉동실(122)의 냉각 운전을 정지(308)한다.

다음, 제2온도 검출부(T2)를 통해 냉동실(122)의 온도를 검출하고, 검출된 냉동실(122)의 온도가 구동 온도 이상인지 판단(309)함으로써, 냉동실(122)의 냉각 운전 수행 필요 여부를 판단한다.

이때 냉장고는 냉동실(122)의 온도가 구동 온도 미만이면 현 상태를 유지시키고, 냉동실(122)의 온도가 구동 온도 이상이면 압축기(com)를 구동시킴으로써, 압축기(com)의 구동에 의해 압축된 냉매를 응축기를 통해 증발기(142)에 공급하고, 응축기와 냉동실용 증발기(142) 사이에 마련된 밸브(VV2)를 개방하여 응축기의 냉매가 냉동실용 증발기(142)로 공급되도록 하고, 팬(152)을 회전시켜 증발기(142)에서 열교환된 공기를 냉동실(122)로 송풍시킴으로써 냉동실(122)을 저온화시키는 냉각 운전을 수행(310)한다.

다음 냉장고는 냉동실(122)의 냉각 운전을 수행하면서 제2온도검출부(T2)를 이용하여 냉동실(122)의 온도를 검출한다.

이와 같이 냉동실(122)의 온도를 모니터링(311) 하면서, 냉동실(302)의 온도가 일정 온도에 도달하는지 판단함으로써 성에 검출 장치(170)를 구동시켜야 할 성에 검출 시점인지 판단(312)한다. 또한 냉동실의 온도가 목표 온도에 도달하는지 판단한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 냉동실의 온도가 일정 온도에 도달하면 냉장고의 제어부(192)는 성에 검출 시점이라고 판단하여 설정 시간 동안 성에 검출 장치(170)의 구동을 지시한다.

즉 제어부(192)는 구동 장치(180)의 구동부(181)를 제어하여 성에 검출 장치(170)의 구동 신호를 전송하도록 하고, 또한 구동 장치(180)의 보드 온도 검출부(183)를 제어하여 구동 장치(180)의 온도를 검출하도록 한다.

다음 냉장고는 성에 검출 장치(170)를 이용하여 냉동실용 증발기의 냉각핀 사이에서 발생되는 전기 용량을 검출하고, 이 전기 용량에 대응하는 전압 신호를 구동부(181)의 연결단으로 출력한다.

이때 냉장고의 구동부(181)는 연결단을 통해 성에 검출 장치(170)의 전압 신호가 입력되고, 또한 구동부(181)의 미연결단을 통해서도 전압 신호가 입력된다. 여기서 미연결단을 통해서 입력되는 전압 신호는 구동장치(180)의 구동 시 발생되는 발진 신호에 의한 오프셋 노이즈이다.

다음, 냉장고는 필터부(182)를 이용하여 구동부(181)의 연결단을 통해 입력된 성에 검출 장치(170)의 전압 신호 및 미연결단을 통해 입력된 전압 신호에서 일정 주파수 이하의 주파수 성분만을 통과시키는 필터링을 수행한다.

다음 냉장고는 구동 장치(180)에서 필터링된 전압 신호를 제어 장치(190)로 전송하고, 이때 구동 장치(180)의 온도 신호도 제어 장치(190)로 함께 전송한다.

냉장고는 A/D변환부(191)를 이용하여 구동장치(180)에서 필터링된 아날로그의 전압 신호를 디지털 신호로 변환하고, 또한 구동장치(180)의 보드 온도 검출부(183)로부터 전송된 아날로그의 보드 온도 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이때 냉장고의 A/D변환부(191)에서 변환된 전압신호 및 보드 온도 신호는 제어부(192)로 전송되어 진다.

다음, 냉장고는 샘플 전압을 수집하는데 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 냉장고의 제어부(192)는 A/D변환부(191)로부터 성에 검출 장치(170)의 전압 신호가 수신되면 성에 검출 시점부터 설정 시간 동안 일정 시간 간격으로 샘플 전압을 복수 개 수집한다. 이때 냉장고의 제어부(192)는 각 샘플 전압에 대응하는 구동 장치(180)의 보드 온도 신호도 함께 수집(313)한다.

다음, 냉장고는 보간식(f(x1, x2))을 이용하여 샘플 전압의 온도 보상(314)을 수행하고, 온도 보상이 수행된 샘플 전압의 평균값을 연산한다.이때 샘플 전압의 평균값은 성에 검출 장치(170)의 검출 전압이 된다. 여기서 검출 전압은 냉동실용 증발기에 생성된 성에의 양에 대응한다.

다음, 냉장고는 검출 전압과 기준 전압을 비교하여 차이값(315)을 산출하고, 차이 값과 미리 설정된 기준 변화 값을 비교하여 차이값이 기준 변화값을 초과하는지 판단(316)하고, 차이 값이 기준 변화 값을 초과하면 압축기(com), 팬(152)의 구동을 오프시키고, 밸브(VV2)를 폐쇄시킨 후 가열부(162)를 온 구동함으로써 제상 운전을 수행(317)한다. 만약 차이값이 기준 변화값 이하이면 냉동실(122)의 냉동 사이클을 주기적으로 수행함으로써 냉동실의 냉각 운전이 수행되도록 한다.

아울러 차이값이 기준 변화값 이하인 상태에서 냉동실(122)의 고내 온도가 냉동실의 목표 온도에 도달하면 압축기(com)의 구동을 정지시키고, 밸브(VV1)를 폐쇄시켜 압축기(com)에서 증발기(142)로 공급되는 냉매를 차단한다. 그리고 냉동실의 온도에 기초하여 차이값이 기준 변화값을 초과할 때까지 냉동 사이클을 수행한다.

다음 냉장고는 제상 운전 수행 중 제4온도 검출부(T4)를 통해 냉동실용 증발기(142)의 온도를 검출(318)하고, 검출된 냉동실용 증발기(142)의 온도와 미리 설정된 제상 완료 온도를 비교(319)하고, 제상 운전 수행 중인 냉동실용 증발기(142)의 온도가 제상 완료 온도 이상이면 가열부(162)를 오프 구동함으로써 제상 운전을 완료(320)한다. 여기서 냉동실용 증발기의 제상 완료 온도는 대략 8℃ 내지 12℃이다.

다음 미리 설정된 휴지 기간(약 10분)이 경과하면, 제2온도 검출부(T2)를 통해 냉동실(122)의 온도를 검출하고, 검출된 냉동실(122)의 온도가 구동 온도 이상인지 판단하고, 이때 냉동실(122)의 온도가 구동 온도 미만이면 현 상태를 유지시키고, 냉동실(122)의 온도가 구동 온도 이상이면 압축기(com)를 구동시킴으로써, 압축기(com)의 구동에 의해 압축된 냉매를 응축기를 통해 증발기(142)에 공급하면서, 301 내지 306의 과정을 통해 기준 전압을 재설정하고, 제상 운전을 수행한다.

이러한 냉동실용 증발기의 제상 제어 방법은, 냉장실용 증발기의 제상 제어 방법에도 동일하게 적용된다.

이와 같이 증발기에 생성된 성에의 양을 정확하게 검출하고, 성에의 양을 정확하게 검출함에 따라 적절한 시점에 제상운전을 수행하고 적절한 시점에 제상 운전을 완료함으로써 제상 운전을 최적화 할 수 있고, 이에 따른 소비 전력을 최소화할 수 있다.

100: 냉장고 110: 본체
120: 저장실 131, 132: 도어
141, 142: 증발기 151, 152: 팬
161, 162: 가열부 170: 성에 검출 장치
180: 구동 장치 190: 제어 장치
com: 압축기 VV1, VV2: 밸브
T1 내지 T4: 온도 검출부

Claims (34)

1. 공기를 열교환하는 증발기;
   상기 증발기에 설치되어 성에를 검출하는 성에 검출 장치;
   상기 성에의 검출 시점이 설정되어 있어 상기 성에 검출 시점이 되면 상기 성에 검출 장치의 구동을 제어하고, 상기 성에 검출 장치의 검출 신호에 기초하여 제상 운전을 제어하는 제어 장치를 포함하는 냉각 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 성에의 검출 시점은,
   상기 성에 검출 장치의 구동 시마다 상기 성에의 상 변화가 동일해지는 시점인 냉각 시스템.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 성에 검출 장치는, 상기 증발기에 마련된 냉각핀과의 사이의 전기 용량을 검출하여 검출된 전기 용량에 대응하는 전압 신호를 출력하는 방식이고,
   상기 성에의 상 변화가 동일해지는 시점은, 상기 냉각핀과의 사이의 유전율이 동일해지는 시점인 냉각 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 증발기의 열교환에 의해 냉각되는 저장실;
   상기 저장실의 고내 온도를 검출하는 고내 온도 검출부;를 더 포함하고,
   상기 성에 검출 시점은, 상기 저장실의 고내 온도가 미리 정해진 일정 온도에 도달하는 시점인 냉각 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 증발기의 열교환에 의해 냉각되는 저장실;
   상기 저장실의 고내 온도를 검출하는 고내 온도 검출부;를 더 포함하고,
   상기 성에 검출 시점은, 상기 저장실의 고내 온도가 최고 온도에 도달하는 시점인 냉각 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 증발기의 열교환에 의해 냉각되는 저장실;
   상기 저장실의 고내 온도를 검출하는 고내 온도 검출부;를 더 포함하고,
   상기 성에 검출 시점은, 상기 저장실의 고내 온도가 최저 온도에 도달하는 시점인 냉각 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 증발기로 압축된 냉매를 공급하는 압축기;
   상기 성에 검출 시점은, 상기 압축의 구동 상태가 변경되는 시점인 냉각 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 증발기로 공급되는 냉매를 조절하는 밸브;
   상기 성에 검출 시점은, 상기 밸브의 구동 상태가 변경되는 시점인 냉각 시스템.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 증발기에서 열교환된 공기를 순환시키는 팬을 더 포함하고,
   상기 성에 검출 시점은, 상기 팬의 구동 상태가 변경되는 시점인 냉각 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    접지를 더 포함하고,
    상기 성에 검출 시점은, 상기 접지의 전위가 미리 정해진 일정 전위에 도달하는 시점인 냉각 시스템.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    상기 성에 검출 장치 구동 시, 상기 성에 검출 시점부터 설정 시간 동안 일정 시간 간격으로 샘플 전압을 복수 개 수집하는 냉각 시스템.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    상기 복수 개의 샘플 전압의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값을 검출 전압으로 저장하는 냉각 시스템.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    최초 전력이 공급되면, 최초 냉동 사이클을 수행하는 동안의 검출 전압을 기준 전압으로 설정하는 냉각 시스템.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    상기 제상 운전이 완료되면, 다음 번 냉동 사이클을 수행하는 동안의 검출 전압을 기준 전압으로 재설정하는 냉각 시스템.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    상기 기준 전압과 상기 검출 전압을 비교하여 차이값을 산출하고, 상기 차이값과 미리 설정된 기준 변화값을 비교하여 상기 차이값이 기준 변화값을 초과하면 제상 운전을 제어하는 냉각 시스템.
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발기의 온도를 검출하는 증발기 온도 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제상 운전 시 상기 증발기의 온도에 기초하여 상기 제상 운전 완료를 제어하는 냉각 시스템.
17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치의 지시에 대응하여 상기 성에 검출 장치로 구동 신호를 출력하고, 상기 성에 검출 장치로부터 검출 신호를 입력받는 구동부와, 상기 구동부의 온도를 검출하는 보드 온도 검출부를 가지는 구동 장치를 더 포함하고,
    상기 제어장치는 상기 구동부의 온도에 기초하여 상기 성에 검출 장치의 검출 신호의 온도 보상을 수행하는 냉각 시스템.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 구동 장치는, 상기 성에 검출 장치가 연결된 연결단을 통해 상기 성에 검출 장치의 검출 신호 및 상기 성에 검출 장치가 미연결된 미연결단을 통해 노이즈 신호를 입력받고,
    상기 제어 장치는, 상기 검출 신호에서 상기 노이즈 신호를 차감하는 냉각 시스템.
19. 제 17 항에 있어서, 상기 구동 장치는,
    상기 성에 검출 장치의 검출 신호에서 저역 주파수 신호를 통과시키는 필터부를 더 포함하는 냉각 시스템.
20. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    상기 성에 검출 장치의 검출 신호를 디지털 신호로 변환시키는 것을 더 포함하는 냉각 시스템.
21. 제 1 항에 있어서, 상기 성에 검출 장치는,
    냉장실용 증발기, 냉동실용 증발기, 제빙실용 증발기 중 적어도 하나의 증발기에 설치되는 냉각 시스템.
22. 증발기의 성에를 검출하는 성에 검출 장치를 가지는 냉각 시스템의 제어 방법에 있어서,
    현재 시점이 미리 설정된 성에 검출 시점인지 판단하고,
    상기 성에 검출 시점이면 상기 성에 검출 장치를 구동시켜 상기 성에를 검출하고,
    상기 성에 검출 장치를 통해 검출된 검출 신호에 기초하여 제상 운전을 제어하는 냉각 시스템의 제어 방법.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 성에 검출 시점은,
    상기 증발기에서 열교환된 공기에 의해 냉각되는 저장실의 고내 온도가 미리 정해진 일정 온도, 최고 온도 및 최저 온도 중 어느 하나의 온도에 도달하는 시점인 냉각 시스템의 제어 방법.
24. 제 22 항에 있어서, 상기 성에 검출 시점은,
    상기 증발기로 압축된 냉매를 공급하는 압축기, 상기 증발기로 공급되는 냉매를 조절하는 밸브, 상기 증발기에서 열교환된 공기를 순환시키는 팬 중 어느 하나의 구동 상태가 변경되는 시점인 냉각 시스템의 제어 방법.
25. 제 22 항에 있어서, 상기 성에 검출 시점은,
    상기 냉각 시스템에 마련된 접지의 전위가 일정 전위에 도달하는 시점인 냉각 시스템의 제어 방법.
26. 제 22 항에 있어서,
    상기 성에 검출 장치 구동 시, 상기 성에 검출 장치의 검출 신호에서 복수 개의 샘플 전압을 수집하는 것을 더 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
27. 제 26 항에 있어서,
    상기 복수개의 샘플 전압의 평균값을 산출하고,
    상기 평균값을 검출 전압으로 저장하는 것을 더 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 검출 전압을 저장하는 것은,
    최초 전력이 공급된 후 최초 수행된 냉동 사이클에서의 검출 전압이면 기준 전압으로 설정하는 것을 더 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
29. 제 27 항에 있어서, 상기 검출 전압을 저장하는 것은,
    상기 제상 운전을 완료한 후 최초 수행된 냉동 사이클에서의 검출 전압이면 기준 전압으로 재설정하는 것을 더 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
30. 제 22 항에 있어서, 상기 검출 신호에 기초하여 상기 제상 운전을 제어하는 것은,
    상기 검출 전압과 미리 설정된 기준 전압의 차이값을 산출하고,
    상기 차이값과 기준 변화값을 비교하고,
    상기 차이값이 기준 변화값을 초과하면 제상 운전을 수행하고,
    상기 차이값이 기준 변화값 이하이면 다음 냉동 사이클을 수행하는 것을 더 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
31. 제 22 항에 있어서, 상기 제상 운전을 제어하는 것은,
    상기 제상 운전 중 상기 증발기의 온도를 검출하고,
    상기 증발기의 온도가 미리 설정된 제상 완료 온도 이상이면 상기 제상 운전을 완료하는 것을 더 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
32. 제 22 항에 있어서,
    상기 성에 검출 장치를 구동시키는 구동 장치의 온도를 검출하고,
    상기 구동 장치의 온도에 기초하여 상기 검출 신호의 온도 보상을 수행하는 것을 더 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
33. 제 22 항에 있어서, 상기 성에 검출 장치를 구동시키는 것은,
    상기 성에 검출 장치가 연결된 연결단을 통해 구동 신호를 출력하고,
    상기 연결단을 통해 상기 성에 검출 장치의 검출 신호를 입력받고,
    상기 성에 검출 장치가 미연결된 미연결단을 통해 구동 신호를 출력하고,
    상기 미연결단을 통해 노이즈 신호를 입력받고,
    상기 검출 신호에서 노이즈 신호를 제거하는 것을 더 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.
34. 제 22 항에 있어서, 상기 성에를 검출하는 것은,
    상기 증발기에 마련된 냉각핀 사이에서의 전기 용량을 검출하고, 검출된 전기 용량에 대응하는 전압 신호를 출력하는 것을 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법.

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