KR102498724B1 - 냉장고 및 냉장고의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고 및 냉장고의 제어 방법에 관한 것으로, 상기 아이스 트레이의 온도가 제 1 설정온도에 도달되면, 상기 이빙 모터가 구동되어 상기 아이스 트레이가 설정 각도로 회전되어 결빙을 촉진시키는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 아이스 트레이의 온도가 제 1 설정온도에 도달하기 전의 상기 아이스 트레이의 온도 변화 기울기(A)와, 상기 이빙 모터가 회전되고 난 후의 상기 아이스 트레이의 온도 변화 기울기(B)를 비교하여, 결빙 촉진을 위한 상기 이빙 모터의 추가 동작을 결정하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉장고 및 냉장고의 제어 방법 {Refrigerator and Control method of refrigerator}

본 발명은 냉장고 및 냉장고의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 도어에 의해 차폐되는 내부의 저장공간에 음식물을 저온 저장할 수 있도록 하는 가전 기기이다. 이를 위해 냉장고는 냉동사이클을 순환하는 냉매와의 열교환을 통해 발생하는 냉기를 이용하여 저장공간의 내부를 냉각함으로써 저장된 음식물들을 최적상태로 보관할 수 있도록 구성된다.

상기 냉장고 내부는 냉장실과 냉동실로 구성될 수 있으며, 상기 냉장실과 냉동실의 내부에는 선반, 서랍, 바스켓 등의 수납부재가 구비된다. 그리고, 상기 냉장실과 냉동실은 도어에 의해 차폐된다. 상기 냉장고는 상기 냉장실과 냉동실의 배치와 및 도어의 형태에 따라 다양하게 분류된다.

상기 냉장고는 식생활의 변화 및 제품의 고급화의 추세에 따라 점차 대형화 다기능화되고 있는 추세이며, 사용자의 편의를 고려한 다양한 구조 및 편의장치를 구비한 냉장고가 출시되고 있다.

예컨데, 상기 냉장고에는 얼음을 만드는 아이스 메이커가 구비될 수 있으며 냉기의 공급에 의해 얼음을 제빙하고, 제빙된 얼음은 고내에 저장되어 사용자가 원하는 때에 외부로 취출되어 사용할 수 있게 된다.

한편, 상기 아이스 메이커에서 만들어지는 얼음은 신속하게 제빙이 이루어질 수 있어야 하며, 제빙 완료가 지연되는 경우 소비전력의 증가는 물론 아이스 메이커와 인접한 공간의 식품들이 과냉되는 등의 문제가 발생될 수 있다.

한편, 종래의 냉장고에서는 도어가 장시간 개방되지 않거나 안정된 상태에서 장시간 유지되는 경우 상기 아이스 메이커에 급수된 물이 어는점이 0℃에서 결빙되지 않고 과냉각 상태를 유지하여 제빙 속도가 지연되고 제빙 완료 판단에 오류가 발생될 수 있는 문제점이 있으며, 이를 도면을 참조하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 제빙운전 시간 경과에 따른 트레이 온도 변화를 나타낸 그래프이다.

도면에 도시된 것과 같이, 전체적으로 제빙운전은 급수단계(S1)와 제빙단계(S2) 그리고 이빙단계(S3)로 이루어질 수 있다.

상세히, 제빙운전이 시작되면 아이스 메이커의 아이스 트레이에 물이 공급되는 급수단계(S1)가 수행된다. 상기 급수단계(S1)에서는 급수 밸브가 개방되어 상기 아이스 트레이에 제빙을 위한 물이 채워지게 된다. 상기 급수단계(S1)가 진행되는 동안에 아이스 트레이의 온도는 지속적으로 상승하게 되며, 급수가 완료되는 시점까지 상승된다.

급수가 완료되면 실질적으로 제빙을 위한 냉각이 이루어지는 제빙단계(S2)가 수행될 수 있다. 상기 제빙단계(S2)의 시작시 송풍팬이 구동되고 송풍팬의 구동에 의해 냉기가 아이스 메이커를 향하여 공급될 수 있으며, 아이스 트레이의 온도가 낮아지게 된다. 물론, 상기 송풍팬의 구동은 상기 제빙단계(S2)의 시작시 이루어지는 것에 제한되지 않고, 급수 중 또는 급수와 동시에 개시되는 것도 가능할 것이다.

상기 제빙단계(S2)에서는 상기 아이스 트레이의 온도가 지속적으로 하강하게 되며, 0℃ 이하의 온도에서 결빙이 시작될 수 있다. 하지만, 급수 직후 장기간 냉장고의 도어를 개폐하지 않게 되면 상기 아이스 트레이에 저장된 물이 안정화 또는 준 안정화 상태가 될 수 있으며, 이와 같은 상태에서는 0℃이하의 온도에서도 액체상태가 유지되는 과냉각 상태가 될 수 있다.

즉, 상기 아이스 트레이에 저장된 물은 상변화 되지 않은 액체의 상태를 유지하게 되며 상기 아이스 트레이는 도 1에서와 같이 지속적으로 동일 기울기로 온도가 낮아지게 된다. 이와 같은 상태로 지속적으로 온도가 낮아지게 되어 제빙 완료로 판단하게 되는 대략 -8℃의 온도에 도달할 경우 제빙이 완료된 것으로 오판단할 수 있는 문제가 발생될 수도 있다.

물론, -8℃의 도달 이전에 상변화가 발생되어 결빙이 시작될 수 있으나, 대략 -6.5℃까지 낮아진 상태에서 상변화가 일어나게 될 경우 도면에 도시된 것과 같이 순간적으로 물이 결빙이 시작되어 얼음으로 변화되는 상변화에 의해 아이스 트레이의 온도가 상승하게 된다. 이와 같은 상태에서 제빙이 완료되는 온도인 -8℃에 도달하기 위해서는 추가적인 냉각이 필요하게 된다.

즉, 과냉각이 발생되면 상변화시에 발생된 온도 상승의 영역만큼 추가의 냉각이 필요하게 되며 이는 곧 전체적인 제빙운전의 시간을 증가시키게 되는 문제점이 될 수 있다. 뿐만 아니라, 과냉각으로 인한 냉기의 과다 공급으로 아이스 메이커가 배치된 공간 내부의 식품까지 과냉각될 수 있는 문제가 있다.

상기 아이스 트레이의 온도가 제빙완료를 판단하는 온도인 -8℃에 도달하게 되면 제빙단계(S2)가 종료되고, 이빙단계(S3)가 수행된다. 상기 이빙단계(S3)에서는 상기 아이스 트레이에서 얼음이 완성된 것으로 판단하여 상기 아이스 트레이의 얼음이 이빙되도록 한다. 이빙이 완료되면 전체적인 제빙운전이 종료될 수 있으며, 추가 제빙이 필요하다고 판단되는 경우 다시 제빙운전을 수행하게 된다.

이와 같이 종래의 일반적인 제빙운전의 수행시 과냉각으로 인한 전체 제빙운전시가는 대략 40분 이상으로 제빙운전 시간의 증가로 인한 소비전력의 문제와 제빙 완료 여부의 오판단으로 인한 제빙 성능 저하 문제 그리고 과냉각으로 인한 주변 식품의 손상 문제가 발생될 수 있다.

그리고, 제빙 속도를 보다 향상시키기 위해 대한민국공개특허 제10-2016-0046551호에는 트레이로 공급되는 물을 분할 급수하여 제빙시간을 단축시키는 냉장고의 제어 방법과 같은 다양한 기술이 제안되고 있다.

본 발명의 실시 예는, 제빙시간을 단축하여 소비전력을 절감시킬 수 있는 냉장고 및 냉장고의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예는, 불필요한 제빙운전을 최소화하여 고내의 과냉을 방지할 수 있는 냉장고 및 냉장고의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예는, 제빙 완료 판단의 오류를 방지하여 제빙 성능의 향상 및 제빙운전 신뢰성을 향상시킬 수 있는 냉장고 및 냉장고의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예에 의한 냉장고는, 도어에 의해 개폐되는 저장공간을 가지는 캐비닛; 상기 저장공간의 영역에 배치되며, 급수된 물이 저장되는 아이스 트레이; 상기 아이스 트레이를 향하여 냉기를 공급하는 송풍팬; 상기 아이스 트레이와 결합되며, 이빙을 위해 상기 아이스 트레이를 회전시키는 이빙모터; 상기 아이스 트레이에 구비되며, 상기 아이스 트레이의 온도를 측정하는 온도센서; 상기 아이스 트레이의 온도가 제 1 설정온도에 도달되면, 상기 이빙 모터가 구동되어 상기 아이스 트레이가 설정 각도로 회전되어 결빙을 촉진시키는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 아이스 트레이의 온도가 제 1 설정온도에 도달하기 전의 상기 아이스 트레이의 온도 변화 기울기(A)와, 상기 이빙 모터가 회전되고 난 후의 상기 아이스 트레이의 온도 변화 기울기(B)를 비교하여, 결빙 촉진을 위한 상기 이빙 모터의 추가 동작을 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 상기 제 1 설정온도에서 회전되는 상기 아이스 트레이의 회전 각도가 이빙시의 회전 각도보다 더 작게 회전되도록 상기 이빙 모터를 구동시키는 것이 가능하다.

상기 아이스 트레이는 상기 캐비닛 내측에 구비되는 것이 가능하다.

상기 아이스 트레이는 냉장고 도어의 배면에 구비되는 것이 가능하다.
상기 제 1 설정온도는 제빙 완료를 판단하는 제 2 설정온도와 0℃사이의 온도로 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 의한 냉장고의 제어 방법은, 제빙을 위해 아이스 트레이에 물이 공급되는 급수단계; 상기 아이스 트레이로 냉기를 공급하는 제빙단계; 상기 아이스 트레이가 회전되도록 이빙모터를 회전시켜 결빙된 얼음이 이빙되도록 하는 이빙 단계를 포함하며, 상기 제빙단계에서 상기 아이스 트레이의 온도가 제 1 설정온도에 도달하게 되면 상기 아이스 트레이를 설정 각도로 회전시켜어 결빙을 촉진시키되, 상기 아이스 트레이의 온도가 제 1 설정온도에 도달하기 전의 상기 아이스 트레이의 온도 변화 기울기(A)와; 상기 이빙 모터가 회전되고 난 후의 상기 아이스 트레이의 온도 변화 기울기(B)를 비교하여, 상기 이빙 모터의 추가 동작을 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 설정온도에서 회전되는 상기 아이스 트레이의 회전 각도가 이빙시의 회전 각도보다 더 작은 것이 가능하다.

상기 제빙단계에서 결빙을 촉진하기 위한 상기 이빙 모터의 회전은 다수회 실시되는 것이 가능하다.
상기 제 1 설정온도는 제빙 완료를 판단하는 제 2 설정온도와 0℃사이의 온도로 설정되는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 기울기(A)와 기울기(B)의 오차가 설정 크기 이하인 경우 상기 이빙 모터의 추가 회전을 실시하는 것이 가능하다.

상기 기울기(B)가 0보다 작은 경우 상기 이빙 모터의 추가 회전을 실시하는 것이 가능하다.

상기 기울기(A)와 기울기(B)의 오차가 설정 크기 이상이고, 동시에 상기 아이스 트레이 온도가 제 2 설정온도에 도달하면 상기 이빙단계가 실시되는 것이 가능하다.

상기 기울기(A)와 기울기(B)의 오차가 설정 크기 이상이고, 동시에 상기 제빙단계가 설정된 시간 이상 지속될 경우 상기 이빙단계가 실시되는 것이 가능하다.

본 발명의 실시 예에 따른 냉장고 및 냉장고의 제어 방법에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

냉기가 공급되는 제빙단계에서 어는점 이하의 설정 온도에서 아이스 트레이가 회전되어 아이스 트레이 내부에 급수된 물이 흔들릴 수 있도록 함으로써 안정화 상태를 벗어나도록 하여 과냉각 상태의 진입을 방지 또는 과냉각 상태를 해소하여 결빙이 이루어질 수 있도록 한다.

따라서, 상기 아이스 트레이에 저장된 물이 과냉각 되는 것을 원천적으로 방지함으로서 결빙 속도를 빠르게 하며, 나아가 전체적인 제빙 운전 시간을 단축하게 될 수 있는 이점이 있다. 그리고, 제빙 운전 시간의 단축을 통해 소비전력이 절감될 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 아이스 트레이는 어는점 이하의 설정온도에서 과냉각 여부에 관계 없이 아이스 트레이가 일정 각도로 미세하게 회전되는 것만으로 과냉각 상태의 진입을 원천적으로 차단할 수 있으며, 과냉각의 방지로 아이스 매이커와 인접되는 고내 공간의 식품의 과냉각으로 인한 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다. 특히, 이빙모터의 구동에 의해 일시적으로 과냉각을 벗어난 후 재차 과냉각 되거나 과냉각을 완전히 벗어나지 못한 경우에도 아이스 트레이의 온도변화 기울기를 통해 추가적으로 이빙모터를 구동시켜 과냉각을 방지함으로써 제빙 시간이 증가되는 것을 최소화 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 과냉 상태로의 진입 또는 유지를 방지함으로써 과냉 상태로 상기 아이스 트레이 온도가 이빙 온도에 인접한 온도까지 하강하여 제빙완료로 판단하는 오류를 원천적으로 방지할 수 있으며, 이를 통해 제빙 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 제빙운전 시간 경과에 따른 트레이 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 냉장고의 도어가 개방된 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 아이스 메이커의 분해 사시도이다.
도 4는 상기 냉장고의 제빙운전을 위한 구성의 제어 신호 흐름을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 5는 상기 냉장고의 제빙운전을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 6은 상기 냉장고의 제빙운전 시간 경과에 따른 트레이 온도 변화를 나타낸 그래프이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나 본 발명은 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 사상범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.

특히, 본 발명의 실시 예는 설명과 이해의 편의를 위해 사이드바이사이드(side by side)타입 냉장고의 냉동실 도어에 아이스 메이커가 구비된 것을 예를 들어 설명하기로 하며, 본 발명은 자동으로 급수 및 이빙이 가능한 모든 형태의 냉장고에 적용 가능함을 미리 밝혀둔다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 냉장고의 도어가 개방된 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 냉장고(1)는 내부에 저장공간이 형성되며 외형을 형성하는 캐비닛(10)과, 상기 캐비닛(10)의 개구된 전면을 선택적으로 차폐하는 도어에 의해 외형이 형성될 수 있다.

상기 캐비닛(10)의 내부는 베리어(11)에 의해 좌우로 구획되어 각각 냉동실(12)과 냉장실(13)을 형성하며, 상기 냉동실(12)과 냉장실(13)의 내부에는 음식물의 수납을 위한 다수의 선반과 서랍 등이 제공될 수 있다.

그리고, 상기 냉동실(12)의 후벽면은 그릴팬(15)에 의해 형성될 수 있으며, 상기 그릴팬(15)의 후방에는 상기 냉동실(12)의 냉각을 위한 냉기를 공급하는 증발기(14)가 구비될 수 있다.

상기 그릴팬(15)의 상방 즉, 상기 냉동실(12) 후벽면의 상방에는 냉기 토출구(151)가 구비되고, 상기 그릴팬(15)의 후방에는 송풍팬(16)이 구비될 수 있다. 상기 송풍팬(16)의 구동에 의해 상기 증발기에서 생성된 냉기는 상기 냉기 토출구(151)를 통해서 고내 공간으로 공급될 수 있으며, 고내 공간의 공기와 열교환되어 고내 공간을 냉각시킨 후 상기 증발기(14)측으로 유입되어 순환될 수 있다.

그리고, 상기 도어는 상기 냉동실(12)과 냉장실(13) 각각을 차폐하는 냉동실 도어(21)와 냉장실 도어(22)로 구성될 수 있으며, 상기 냉동실 도어(21)와 냉장실 도어(22)는 상기 캐비닛(10)에 회동 가능하게 장착되어 상기 냉동실(12)과 냉장실(13)을 선택으로 개폐할 수 있도록 구성된다.

한편, 상기 냉동실 도어(21)의 전면에는 디스펜서(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 디스펜서는 음용수로 사용되는 정수된 물 또는 아래에서 설명할 아이스 메이커(100)에서 만들어진 얼음을 외부에서 취출하도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 냉동실 도어(21)의 배면에는 아이스 메이커(100)가 구비될 수 있다. 상기 아이스 메이커(100)는 자동으로 공급되는 물을 얼려 얼음을 만드는 장치로, 얼음이 만들어진 후에는 자동으로 상기 아이스 메이커(100)로부터 얼음을 분리할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 아이스 메이커(100)는 제빙을 위해 자동으로 급수되는 물이 수용되어 얼음이되는 아이스 트레이(120)와, 상기 아이스 트레이(120)로부터 얼음을 이빙시키기 위해 상기 아이스 트레이(120)를 회전시키는 이빙 모터(111) 그리고, 아이스 트레이(120)의 온도를 측정하는 온도센서(123)를 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같은 아이스 메이커(100)의 구성은 일반적인 것으로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 아이스 메이커(100)의 하방에는 상기 아이스 메이커(100)에서 만들어진 얼음이 상기 디스펜서로 취출되기 전에 저장되는 아이스 뱅크(23)가 구비될 수 있다. 상기 아이스 뱅크(23)는 상기 아이스 메이커(100)에서 만들어진 얼음이 저장되는 것으로, 상기 아이스 메이커(100)로부터 분리된 얼음이 낙하될 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 아이스 뱅크(23)는 상기 디스펜서로 저장된 얼음의 공급이 가능하도록 상기 디스펜서와 연통되도록 구성된다. 또한, 상기 아이스 메이커(100)와 아이스 뱅크(23)는 상기 냉동실 도어(21)의 배면을 형성하는 도어 라이너에 일체로 장착될 수 있으며, 상기 도어 라이너에 장착되는 커버(24)의 내측에 적어도 일부가 수용되도록 구성될 수 있다.

물론, 상기 아이스 메이커(100)는 필요에 따라 냉동실 공간의 내측에 노출되는 형태로 제공될 수도 있고, 상기 냉동실 도어(21)가 아닌 냉동실(12)의 내측 영역에 구비될 수도 있다. 그리고, 상기 아이스 메이커(100)는 상기 냉장실(13) 또는 냉장실(13) 영역에 구비되는 별도의 단열 공간 내에 제공될 수도 있다.

그리고, 상기 아이스 메이커(100)의 상방의 상기 커버(24) 일측에는 제빙을 위한 냉기의 유입통로가 되는 유입구(241)가 구비될 수 있다. 상기 유입구(241)는 상기 냉기 토출구(151)와 마주보는 위치에 위치될 수 있다. 따라서 상기 냉기 토출구(151)에서 토출되는 냉기는 상기 유입구(241)를 통해 유입되어 상기 아이스 메이커(100)로 공급되어 상기 아이스 트레이에 수용된 물을 얼려 얼음을 만들 수 있게 된다.

물론, 상기 아이스 메이커(100)측으로 별도의 유로가 형성되어 상기 냉동실(12) 내부 영역을 경유하지 않고 상기 아이스 메이커(100)로 직접 냉기가 공급되도록 구성될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 아이스 메이커의 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 상기 아이스 메이커(100)는 전체적으로 이빙 모터(111)가 구비되는 구동부(110)와, 상기 이빙 모터(111)와 결합되어 제빙을 위한 물이 수용되는 상기 아이스 트레이(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 구동부(110)는 외형을 형성하는 구동부 케이스(114)와, 상기 구동부 케이스(114) 내부에 수용되는 이빙 모터(111) 및 상기 이빙 모터(111)와 결합되는 다수의 기어들의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 구동부 케이스(114)의 일측에는 상기 아이스 트레이(120)와 결합되는 트레이 회전축(112)과, 만빙 감지 레버(140)와 결합되는 레버 회전축(113)이 돌출될 수 있다.

상기 아이스 트레이(120)는 구획된 다수개의 셀(121)을 포함하며, 상기 각각의 아이스 트레이(120)에서 결빙이 이루어지게 된다. 그리고, 상기 아이스 트레이(120)의 일단은 상기 구동부(110)의 트레이 회전축(112)과 결합될 수 있으며, 상기 아이스 트레이(120)의 타단은 상기 트레이 커버(130)의 축 결합부(133)에 결합되어 회전 가능하게 된다. 상기 아이스 트레이(120)는 상기 이빙 모터(111)와 직접 또는 간접적으로 연결되어 회전 가능하게 배치될 수 있다.

그리고, 상기 아이스 트레이(120)의 하면에는 온도센서(123)가 구비될 수 있다. 상기 온도센서(123)는 상기 아이스 트레이(120)의 온도를 감지하는 것으로, 상기 아이스 트레이(120)의 온도를 감지하여 제빙 완료를 판단할 수 있게 된다.

그리고, 상기 아이스 트레이(120)의 상방에는 상기 아이스 트레이(120)로의 냉기 공급을 방지하며, 상기 아이스 트레이(120)의 물이 넘치는 것을 방지하는 트레이 커버(130)가 구비될 수 있다.

상기 트레이 커버(130)는 상기 구동부(110) 및 아이스 트레이(120)가 고정될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 그리고, 상기 아이스 트레이(120)의 상면 둘레를 따라 형성되는 테두리(131)와 상기 테두리(131) 사이의 개구부(132)를 포함할 수 있다.

상기 아이스 메이커(100)로 향하는 냉기는 상기 개구부(132)를 통해서 상기 아이스 트레이(120) 상면으로 집중될 수 있으며, 따라서 상기 셀(121) 내부에 수용된 물이 효과적으로 냉각되어 제빙될 수 있다.

그리고, 제빙운전이 진행 중인 상태에서는 상기 테두리(131)의 하단이 상기 아이스 트레이(120)의 상면 둘레와 접하게 되며, 따라서 아이스 트레이(120)의 물이 넘치치 않도록 차단할 수 있다.

상기 구동부(110)의 일측에는 만빙 감지 레버(140)가 구비될 수 있다. 상기 만빙 감지 레버(140)에는 상기 구동부(110)의 레버 회전축(113)과 연결되는 축 결합부(141)가 형성되며, 상기 아이스 트레이(120) 하방에서 상기 아이스 트레이(120)를 따라 연장된다.

그리고, 상기 만빙 감지 레버(140)는 상기 이빙 모터(111)의 동작에 연동될 수 있으며, 상기 아이스 트레이(120)의 이빙전 회전되어 아이스 뱅크(23)에 저장된 얼음이 만빙 상태인지를 감지할 수 있도록 구성될 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 구조를 가지는 본 발명의 실시 예에 의한 냉장고의 제빙운전에 관하여 살펴보기로 한다.

도 4는 상기 냉장고의 제빙운전을 위한 구성의 제어 신호 흐름을 개략적으로 나타낸 블럭도이다. 그리고, 도 5는 상기 냉장고의 제빙운전을 순차적으로 나타낸 순서도이다.

도면을 참조하면, 제빙운전은 전체적으로 급수단계(S1)와 제빙단계(S2) 그리고 이빙단계(S3)를 포함할 수 있다.

제빙운전의 시작시 상기 급수단계(S1)를 수행하게 되며, 제어부(17)에서는 급수 밸브(150)를 개방하여 아이스 트레이(120)로 급수를 개시하게 된다. 급수되는 물은 일정 시간 또는 일정 유량만큼 공급될 수 있으며, 상기 아이스 메이커(100)의 셀(121)을 모두 채우도록 급수될 수 있다. 상기 아이스 트레이(120)에 설정된 양의 물이 급수되면 상기 제어부(17)에 의해 상기 급수 밸브(150)가 닫히게 되며 급수를 완료하게 된다. 급수가 완료되면 상기 급수단계(S1)를 종료하게 된다. [S100]

상기 급수단계(S1)의 종료와 함께 상기 제빙단계(S2)를 개시하게 된다. 상기 제빙단계(S2)의 개시와 함께 상기 제어부는 송풍팬(16)을 구동시키게 된다. 상기 송풍팬(16)의 구동에 의해 상기 증발기(14)에서 생성된 냉기는 상기 아이스 메이커(100)를 향하여 공급될 수 있다. 상기 송풍팬(16)의 구동에 의해 상기 아이스 트레이(120)에 급수된 물은 냉각될 수 있다. [S100]

그리고, 상기 송풍팬(16)의 구동과 함께 타이머(171)에 의해 상기 송풍팬(16)의 구동시간이 기산될 수 있다. 상기 제어부(17)에서는 급수 완료 후 상기 급수 밸브(150)가 닫힌 상태에서 상기 송풍팬(16)이 제 1 설정시간(T1) 동안 구동되었는지를 판단하게 된다.

상기 제 1 설정시간(T1)은 상기 아이스 트레이(120)의 냉각이 충분히 이루어지게 되어 상기 온도센서(123)를 통해서 정확한 온도 변화가 감지될 수 있는 온도로 설정될 수 있다. 예컨데, 상기 제 1 설정시간(T1)은 상기 아이스 트레이(120)가 실질적으로 냉각이 진행되는 대략 1분으로 설정될 수 있다. [S210]

상기 송풍팬(16)이 구동된 후 설정시간(T1)이 경과되면, 상기 제어부(17)는 상기 온도센서(123)에서 감지되는 상기 아이스 트레이(120)의 온도를 측정하여 저장부에 저장하게 된다. 상기 온도센서(123)는 상기 아이스 트레이(120)의 온도가 제 1 설정온도(t1)에 도달할 때까지 지속적으로 측정되며 상기 저장부에 저장될 수 있다.

그리고, 상기 제어부(17)에서는 측정된 상기 아이스 트레이(120)의 온도 변화를 통해 상기 아이스 트레이(120)의 온도 변화의 기울기를 산출할 수 있으며, 산출된 기울기(A) 또한 상기 저장부(172)에 저장될 수 있다. 그리고 산출 및 저장된 상기 기울기(A)를 통해서 제빙 진행 상태를 판단할 수 있게 된다. [S220]

한편, 상기 제어부(17)에서는 상기 아이스 트레이(120)의 온도가 제 1 설정온도(t1)에 도달하였는지를 판단하게 된다. 이때, 상기 제 1 설정온도(t1)는 결빙이 시작되는 0℃ 보다 낮은 임의의 온도 예컨데 -1℃가 될 수 있다.

즉, 상기 아이스 트레이(120)의 온도가 결빙이 이루어지는 온도인 0℃ 보다 낮은 상태인 경우에는 결빙의 시작 즉, 상변화의 시작이 이루어져야 설정시간(T)내에 제빙이 완료될 수 있다.

하지만, 상기 아이스 트레이(120)에 급수된 물이 안정화된 상태에서는 제 1 설정온도(T1)을 지나 더 낮은 온도에 도달한 상태에서도 결빙이 시작되지 않고 과냉각 상태로 진입하게 될 수 있다.

상기 제어부(17)는 상기 아이스 트레이(120)에 급수된 물이 과냉각 상태를 유지하는 것을 방지하기 위해서 상기 아이스 트레이(120)가 상기 제 1 설정온도(t1)에 도달하였는지를 판단하게 된다. 상세히, 상기 제어부(17)는 상기 아이스 트레이(120)의 온도가 상기 제 1 설정온도(t1)에 도달하지 않은 경우에는 지속적으로 아이스 트레이(120)의 온도 변화 기울기(A)를 산출 및 저장하고, 상기 아이스 트레이(120)의 온도가 상기 제 1 설정온도(t1)에 도달하게 되면 이빙 모터(111)를 동작을 지시하게 된다. [S230]

상기 아이스 트레이(120)가 상기 제 1 설정온도(t1)에 도달하게 되면, 상기 제어부(17)에는 상기 이빙 모터(111)를 동작시키게 된다. 이때, 상기 이빙 모터(111)는 이빙단계(S3)에서의 아이스 트레이(120)의 회전 각도보다는 현저히 작은 각도로 회전될 수 있다. 상기 이빙단계(S3)에서의 상기 이빙 모터(111)의 동작과 구분하기 위해서, 상기 아이스 트레이(120)가 상기 제 1 설정온도(t1)에 도달하게 될 때 상기 이빙 모터(111)가 동작되는 것을 제빙 회전이라 하고, 상기 이빙단계(S3)에서 상기 아이스 트레이(120)가 회전되는 것을 이빙 회전이라 부를 수 있다.

상기 아이스 트레이(120)는 내부에 급수된 물이 안정화 상태를 벗어날 수 있도록 회전될 정도만 회전하면 되므로, 대략 3˚~ 7˚각도 정도만 회전하여도 급수된 물이 흔들리면서 안정화 상태로부터 벗어날 수 있도록 한다. 물론, 상기 아이스 트레이(120)의 물이 넘치지 않는 범위 내에서 상기 아이스 트레이(120)의 회전 각도는 조절될 수 있을 것이다. 상기 아이스 트레이(120)는 상기 이빙 회전시의 회전 각도보다 더 작게 회전될 수 있다.

그리고, 상기 이빙 모터(111)는 상기 제빙 회전에 의해 설정된 각도만큼 회전된 후 초기의 위치로 역회전되어 상기 아이스 트레이(120)가 초기의 상태로 복귀되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 이빙 모터(111)는 다수회의 상기 제빙 회전을 연속 실시하여 상기 아이스 트레이(120)에 급수된 물이 확실히 과냉각 상태를 벗어나도록 할 수 있을 것이다. [S240]

한편, 이빙 모터(111)의 회전에 의해 과냉각이 해소된 상태에서는 결빙이 즉각적으로 시작되며, 상기 아이스 트레이(120)의 얼음이 빠르게 만들어질 수 있게 된다. 그리고, 충분한 결빙이 이루어지고 있는지를 판단하기 위해서 상기 제어부(17)에서는 상기 이빙 모터(111)의 회전 후 제 2 설정시간(T2)이 경과 되었는지를 판단하게 된다.

상기 제 2 설정시간(T2)은 상기 아이스 트레이(120)의 냉각이 충분히 이루어지게 되어 상기 온도센서(123)를 통해서 의미 있는 온도 변화가 감지될 수 있는 온도로 설정될 수 있다. 예컨데, 상기 제 2 설정시간(T2)은 대략 1분으로 설정될 수 있다.

상기 제어부(17)에서는 상기 이빙 모터(111)의 회전 후 제 2 설정시간(T2)이 경과될 때까지 상기 아이스 트레이(120)로 냉기를 공급하면서 대기하게 된다. 그리고 상기 제 2 설정시간(T2)이 경과하게 되면 상기 제어부(17)에서는 상기 아이스 트레이(120)의 온도를 저장하게 된다. [S250]

상기 제 2 설정시간(T2)이 경과하게 되면, 상기 제어부(17)에서는 상기 온도센서(123)에서 측정된 온도를 저장한다. 그리고, 상기 제어부(17)에서는 측정된 온도 변화를 통해 상기 아이스 트레이(120)의 온도 변화 기울기(B)를 산출하여 저장하게 된다. [S260]

그리고, 상기 제어부(17)에서는 기 저장된 상기 이빙 모터(111)의 동작 전의 상기 아이스 트레이(120)의 온도 변화 기울기(A)와 상기 제 2 설정시간(T2) 경과 후의 아이스 트레이(120)의 온도 변화 기울기(B)사이의 오차((A-B)/A의 절대값)가 설정값보다 더 큰지를 판단하게 된다.

경우에 따라서 상기 이빙 모터(111)의 회전에도 불구하고 결빙 진행 속도가 충분하지 않거나 상변화 자체가 일어나지 않아 여전히 과냉각 상태를 유지할 수도 있으며, 이러한 경우에는 상기 오차가 설정값보다 작게 될 수 있다.

이러한 경우, 과냉각 상태를 완전히 벗어나지 않은 것으로 판단하여, 상기 제어부(17)는 상기 이빙 모터(111)를 다시 동작시키는 [S240] 단계로 진입하게 된다. [S270]

더불어, 상기 제어부(17)에서는 상기 아이스 트레이(120)의 온도 변화 기울기(B)가 0보다 큰지를 판단할 수도 있다. 상기 오차가 설정 값보다 작은 상태에서 상기 아이스 트레이(120)의 온도 변화 기울기(B)가 0 보다 큰 경우 과냉각이 해소된 것으로 판단할 수 있으나, 상기 아이스 트레이(120)의 온도 변화 기울기(B)가 0 보다 작은 경우 과냉각이 해소되지 않은 것으로 판단하여 상기 제어부는 상기 이빙 모터(111)를 다시 동작시키는 [S240] 단계로 진입하게 된다. [S280]

한편, 상기 [S270] 또는 [S280] 단계의 완료시 상기 제어부(17)는 상기 아이스 트레이(120)의 온도가 제 2 설정온도(t2)에 도달하거나 제빙 완료시간(T)에 도달할 때까지 지속적으로 상기 송풍팬(16)을 구동하여 냉각을 지속하여 제빙이 진행되도록 g할 수 있다. 그리고, 상기 아이스 트레이(120)의 온도가 제 2 설정온도(t2)에 도달하거나 제빙 완료시간(T)에 도달하게 되면 상기 제어부(17)는 제빙이 완료된 것으로 판단하게 된다. [S290]

상기 제어부(17)에서 제빙이 완료된 것으로 판단하게 되면, 상기 제어부(17)는 상기 이빙 모터(111)를 구동시키게 되며, 상기 이빙 모터(111)는 상기 이빙 회전을 수행하여 상기 아이스 트레이(120)에 제빙 완료된 얼음을 상기 아이스 트레이(120)로부터 이빙 시키게 된다.

그리고, 상기 아이스 트레이(120)로부터 이빙이 완료되면, 상기 이빙 모터(111)는 최초의 위치로 복귀하고 제빙 운전을 종료하게 된다.

이하에서는 이와 같은 제빙 운전을 통해 정상적인 제빙 작업이 수행되는 때의 상태를 살펴본다.

도 6은 상기 냉장고의 제빙운전 시간 경과에 따른 트레이 온도 변화를 나타낸 그래프이다.

도면에 도시된 것과 같이, 상기 냉장고(1)의 제빙운전은 전체적으로 상기 급수단계(S1)와 제빙단계(S2) 그리고 이빙단계(S3)로 구성될 수 있으며, 각 단계에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.

상기 급수단계(S1)가 시작되면, 상기 급수 밸브(150)의 개방에 의해 급수가 이루어지며, 급수로 인해 상기 아이스 트레이(120)의 온도는 급수가 완료될 때까지 상승하게 된다.

그리고, 상기 급수단계(S1)의 종료 후 제빙단계(S2)에 돌입하게 되면 상기 송풍팬(16)의 구동에 의해 상기 아이스 트레이(120)의 온도는 지속적으로 하강하게 된다. 상기 아이스 트레이(120)의 온도가 0℃ 이하가 되면 결빙이 시작되고, 결빙이 이루어지게 되면 상변화로 인해 상기 아이스 트레이(120)의 온도 변화 기울기(A,B)가 달라지게 된다.

상기 아이스 트레이(120)의 온도가 제 1 설정온도(t1)에 도달하게 되면 상기 이빙 모터(111)를 동작시켜 상기 아이스 트레이(120)를 소정 각도만큼 회전시켜 상기 아이스 트레이(120)에 저장된 물을 흔들게 되며, 저장된 물이 안정화된 상태를 벗어나 결빙이 촉진될 수 있도록 한다.

즉, 상기 아이스 트레이(120)의 온도가 0℃인 상태에서 결빙이 이루어지지 않더라도, 상기 제 1 설정온도(t1) 예컨데 -1℃에 도달하게 되면 상기 아이스 트레이(120)의 회전으로 과냉각 상태를 벗어나 결빙이 이루어지도록 할 수 있다.

상기 아이스 트레이(120)에서 결빙이 시작되면, 상기 아이스 트레이(120)의 온도 변화는 보다 완만하게 이루어지게 되며, 이때의 상기 아이스 트레이(120)의 온도 변화 기울기(B)와 상기 아이스 트레이(120)의 회전 직전의 상기 아이스 트레이(120)의 온도 변화 기울기(A)를 통해서 상변화 상태를 확인하게 된다. 이때, 상기 아이스 트레이(120) 내부의 물이 여전히 과냉각 상태이거나 상기 아이스 트레이(120)의 결빙이 충분히 이루어지지 않는 것으로 판단되는 경우 상기 아이스 트레이(120)는 추가적으로 회전될 수도 있을 것이다.

상기 제빙 단계에서 상기 송풍팬(16)에 의한 지속적인 냉기 공급이 이루어지게 되며, 상기 아이스 트레이(120)의 온도가 제 2 설정온도(t2)에 도달하게 되면 상기 제빙단계(S2)를 종료하고 상기 송풍팬(16)의 동작이 중단될 수 있다.

그리고, 상기 제빙단계(S2)의 종료시 상기 이빙 모터(111)가 구동되어 얼음이 이빙되는 이빙단계(S3)가 실시될 수 있으며, 제빙운전을 완료하게 된다.

이와 같은 제빙운전이 완료되는데 걸린 시간(T)은 대략 37분으로 제빙운전 시간이 단축될 수 있다.

한편, 상기 아이스 트레이(120)의 온도가 제 2 설정온도(t2)에 도달하지 않더라도, 상기 [S270]단계 또는 [S280]단계에서 만족되는 경우, 상기 제빙운전이 설정된 시간 예컨데 40분에 도달하게 되면 이빙단계(S3)를 수행하고 제빙을 종료하도록 할 수 있다.

Claims (13)

1. 도어에 의해 개폐되는 저장공간을 가지는 캐비닛;
   상기 저장공간의 영역에 배치되며, 급수된 물이 저장되는 아이스 트레이;
   상기 아이스 트레이를 향하여 냉기를 공급하는 송풍팬;
   상기 아이스 트레이와 결합되며, 이빙을 위해 상기 아이스 트레이를 회전시키는 이빙모터;
   상기 아이스 트레이에 구비되며, 상기 아이스 트레이의 온도를 측정하는 온도센서;
   상기 아이스 트레이의 온도가 제 1 설정온도에 도달되면, 상기 이빙 모터가 구동되어 상기 아이스 트레이가 설정 각도로 회전되어 결빙을 촉진시키는 제어부;를 포함하며,
   상기 제어부는,
   상기 아이스 트레이의 온도가 제 1 설정온도에 도달하기 전의 상기 아이스 트레이의 온도 변화 기울기(A)와,
   상기 이빙 모터가 회전되고 난 후의 상기 아이스 트레이의 온도 변화 기울기(B)를 비교하여,
   결빙 촉진을 위한 상기 이빙 모터의 추가 동작을 결정하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제 1 설정온도에서 회전되는 상기 아이스 트레이의 회전 각도가 이빙시의 회전 각도보다 더 작게 회전되도록 상기 이빙 모터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 냉장고.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 아이스 트레이는 상기 캐비닛 내측에 구비되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 아이스 트레이는 냉장고 도어의 배면에 구비되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 설정온도는 제빙 완료를 판단하는 제 2 설정온도와 0℃사이의 온도로 설정되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
   
6. 제빙을 위해 아이스 트레이에 물이 공급되는 급수단계;
   상기 아이스 트레이로 냉기를 공급하는 제빙단계;
   상기 아이스 트레이가 회전되도록 이빙모터를 회전시켜 결빙된 얼음이 이빙되도록 하는 이빙 단계를 포함하며,
   상기 제빙단계에서 상기 아이스 트레이의 온도가 제 1 설정온도에 도달하게 되면 상기 아이스 트레이를 설정 각도로 회전시켜 결빙을 촉진시키되,
   상기 아이스 트레이의 온도가 제 1 설정온도에 도달하기 전의 상기 아이스 트레이의 온도 변화 기울기(A)와;
   상기 이빙 모터가 회전되고 난 후의 상기 아이스 트레이의 온도 변화 기울기(B)를 비교하여,
   상기 이빙 모터의 추가 동작을 결정하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 설정온도에서 회전되는 상기 아이스 트레이의 회전 각도가 이빙시의 회전 각도보다 더 작은 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
   
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 제빙단계에서 결빙을 촉진하기 위한 상기 이빙 모터의 회전은 다수회 실시되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
   
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 설정온도는 제빙 완료를 판단하는 제 2 설정온도와 0℃사이의 온도로 설정되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
   
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 기울기(A)와 기울기(B)의 오차가 설정 크기 이하인 경우 상기 이빙 모터의 추가 회전을 실시하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기울기(B)가 0보다 작은 경우 상기 이빙 모터의 추가 회전을 실시하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
    
12. 제 6 항에 있어서,
    상기 기울기(A)와 기울기(B)의 오차가 설정 크기 이상이고, 동시에 상기 아이스 트레이 온도가 제 2 설정온도에 도달하면 상기 이빙단계가 실시되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
    
13. 제 6 항에 있어서,
    상기 기울기(A)와 기울기(B)의 오차가 설정 크기 이상이고, 동시에 상기 제빙단계가 설정된 시간 이상 지속될 경우 상기 이빙단계가 실시되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
    
    

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