KR100207091B1 - 냉장고의 구동제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 냉장고의 구동제어방법은 냉동실 및 냉장실의 고내온도감지에 의한 냉동실 및 냉장실의 냉각운전여부를 판단하고, 냉동실 및 냉장실의 냉각운전필요여부에 따라 압축기의 회전수를 제 1 회전수(N2) 및 제 1 회전수(N2)보다 낮은 제 2 회전수(N1)로 가변시킬 수 있도록 된 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 냉장고의 구동제어방법에 의하여 냉장고의 부하량 변화에 따라 압축기의 회전수를 가변시킴으로써 압축기의 압축비를 가변시키고, 그에 따라 냉장고의 부하조건이 낮은 경우 압축기를 높은 회전수(제 1 회전수(N2))로 구동시킴에 따른 에너지낭비를 방지하여 냉동사이클 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 압축기가 저회전수(제 2 회전수(N1))로 구동됨에 따른 소음저감의 효과를 얻을 수 있다.

Description

냉장고의 구동제어방법
본 발명은 냉장고의 구동제어방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 인버터장치를 구비하여 압축기의 구동을 가변시킬 수 있도록 된 냉장고의 구동제어방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 냉장고의 구성을 보인 종단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 냉장고는 상호 구획된 냉동실(2)및 냉장실(3)에 각각 증발기(21)(31) 및 팬(22)(32)이 설치된다. 냉장실(3) 및 냉동실(2)에는 각각 고내온도를 감지하는 냉장실 온도센서(33) 및 냉동실온도센서(23)가 설치되며, 냉장고가 설치된 주위의 온도를 감지하는 외기온도센서(7) 및 냉동실 도어(4)에는 사용자로부터 고내온도를 설정받기 위한 키이입력부(8)가 마련된다. 또한, 냉장실(3)에는 냉장실 증발기(31)의 냉기가 냉장실(3)로 유입되는 것을 제어하여 냉장실(3) 온도를 조절하도록 냉장실 팬(32)과 연동되는 온도조절댐퍼(도면 미도시)가 장착된다.
이러한 구성에서 제어부는 키이입력부(8)의 키이조작에 의해 설정받은 고내온도와 각각의 온도센서에서 감지된 고내온도를 비교하여 냉장실(3) 및 냉동실(2)에 대한 냉각운전의 수행여부를 판단하고, 판단결과에 따라 압축기(5)의 구동을 온오프시키게 된다.
일예로 종래 냉장고의 구동제어방법은 냉동실온도센서(23)에 의해 감지된 냉동실(2) 고내온도가 기설정된 일정 온도이상인 경우에는 냉각운전이 필요한 것으로 판단하고, 압축기(5)를 일정시간동안 혹은 냉동실(2) 고내온도가 일정 온도이하로 저하될 때까지 구동시키게 된다. 이때 압축기(5)는 기설정된 일정 회전수로 구동되게 된다. 또한, 냉동실(2)의 냉각운전수행시 냉장실(3)의 고내온도가 일정 온도이상이면 온도조절댐퍼 및 냉장실 팬(32)을 구동시켜 냉장실 증발기(31)의 냉기가 냉장실(3) 내부로 유입되어 냉장실(3)이 냉각될 수 있도록 한다.
이러한 종래의 냉장고 구동제어방법에서 알 수 있듯이 종래 냉장고에서는 압축기(5)가 냉동부하량에 관계없이 냉동실의 온도가 일정온도이상인 경우에는 항상 일정한 회전수로 구동되기 때문에 냉동실(2) 및 냉장실(3)이 동시에 구동되는 경우와 같이 냉동부하가 큰 경우에는 냉동실(2) 혹은 냉장실(3)을 빠른 시간에 냉각시킬 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 종래 냉장고의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 그 목적은 압축기의 회전수를 냉동부하량의 변화에 따라 가변시켜 냉동효율을 향상시킬 수 있도록 된 냉장고의 구동제어방법을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 종래 냉장고의 구성을 보인 종단면도,
도 2는 본 발명에 따른 냉장고의 구성을 보인 제어블록도,
도 3은 본 발명에 따른 냉장고의 구동제어방법을 보인 플로우차트,
도 4(A)는 본 발명에 따른 냉장고의 압축기 회전수별 각 특성관계를 보인 그래프,
도 4(B)는 본 발명에 따른 압축기의 압축비에 따른 냉동사이클효율변화를 보인 그래프,
도 5는 본 발명에 따른 냉장고의 구동제어방법에 따른 각 부의 출력파형도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
40 : 제어부 42 : 냉동실 온도센서
43 : 냉장실 온도센서 44 : 운전시간 누적부
45 : 냉장실 팬 46 : 냉장실 팬구동부
47 : 냉동실 팬 48 : 냉동실 팬구동부
49 : 온도조절댐퍼 50 : 압축기
51 : 인버터부
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 냉장고의 구동제어방법은 냉장실 및 냉동실의 고내온도를 감지하는 고내온도감지단계, 상기 감지된 냉장실 및 냉동실의 고내온도와 각 실의 냉각운전의 수행여부를 판단하기 위하여 기설정된 각각의 기준온도를 비교하는 온도비교단계, 온도비교결과에 따라 냉장실 및 냉동실 각각의 냉각운전의 수행여부를 판단하는 부하량판단단계, 부하량판단결과에 따른 냉각운전 부하량에 비례하여 압축기의 구동 회전수를 다단계로 변경시키고, 변경된 구동 회전수로 압축기를 구동시키는 압축기구동단계를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서 압축기구동단계는 부하량판단결과 냉동실 및 냉장실 모두 냉각운전이 필요한 경우에는 압축기를 제 1 회전수(N2)로 구동시키고, 냉동실만 냉각운전이 필요한 경우에는 압축기를 제 1 회전수(N2)보다 낮은 제 2 회전수(N1)로 구동시키는 것을 특징으로 한다.
이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 구성 및 작용효과를 상세하게 설명한다.
먼저, 도 2는 본 발명에 따른 냉장고의 구성에 대한 제어블록도이다. 본 발명에 따른 냉장고는 냉동실 및 냉장실의 냉각운전 및 제상운전 등을 총괄적으로 제어하는 제어부(40)와, 냉장실 및 냉동실에 각각 설치되어 고내온도를 감지하는 냉장실 온도센서(43) 및 냉동실 온도센서(42)와, 사용자로부터 고내온도를 설정받기 위한 기능선택부(41)와, 냉동실 및 냉장실의 각각에 마련되어 냉기를 생성하는 증발기와 고내공기와의 열교환을 촉진하는 냉동실 팬(47) 및 냉장실 팬(45)과, 상기 제어부(40)의 제어신호에 따라 냉동실 팬(47) 및 냉장실 팬(45)의 구동을 제어하는 냉동실 팬구동부(48) 및 냉장실 팬구동부(46)와, 상기 증발기와 함께 냉동싸이클의 일요소를 이루는 압축기(50)와, 냉장실 증발기로부터 냉장실내부로의 냉기유입을 제어하는 온도조절댐퍼(49)를 구비한다.
또한, 본 발명에 따른 냉장고는 각 온도센서 등에 의해 판단된 냉동부하에 따라 압축기(50)의 회전수를 가변시키는 인버터부(51)와, 압축기(50)의 구동시간을 적산하는 운전시간 누적부(44)를 구비한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 냉장고는 압축기(50)의 내부에 3상 DC 모터를 구비하고, 제어부(40)는 냉동부하량의 변화에 따라 인버터부(51)의 구동을 제어하여 DC모터의 회전수를 가변시킴으로써 압축기(50)의 압축비 및 냉동싸이클 효율을 가변시킬 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 냉장고의 구동제어방법을 보인 플로우차트이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉장고의 구동제어방법은 단계(s10)에서 냉동실 온도센서(42) 및 냉장실 온도센서(43)에 의해 냉동실 및 냉장실의 고내온도를 감지한다. 이때 감지된 냉동실 온도를 단계(s12)에서는 압축기(50)의 구동여부를 판단하기 위하여 기설정된 냉동기준온도와 비교한다. 비교결과 냉동실 온도가 냉동기준온도이상이면 단계(s14)에서 냉장실 온도센서(43)에 의해 감지된 냉장실 고내온도와 냉장실의 냉각운전여부를 판단하기 위하여 기설정된 냉장기준온도를 비교한다. 비교결과 냉장실 고내온도가 냉장기준온도이상이면 단계(s16)에서 인버터부(51)를 통해 압축기(50)를 정격회전수인 제 1 회전수(N2) 예컨데 약 3500RPM으로 구동시킨다. 반면, 상기 단계(s14)의 판단결과 냉장실 고내온도가 냉장기준온도이하로 냉장실의 냉각운전이 불필요한 경우에는 단계(s18)에서 압축기(50)를 상기 제 1 회전수(N2)보다 낮은 회전수 예컨데 약 1800[RPM] 내지 2600[RPM]으로 설정되는 제 2 회전수(N1)로 구동시키게 된다.
또한, 도시되지는 않았으나 냉동실 및 냉장실의 냉각운전요구가 있는 것으로 판단되면 압축기(50)의 구동과 동시에 냉각운전이 수행되는 실에 설치된 팬을 구동시키며, 이때 팬의 회전수는 압축기(50)의 회전수변화에 동기하여 가변가능하다.
이때, 단계(s16) 및 단계(s18)에서와 같이 냉동실 및 냉장실의 부하조건에 따라서 압축기(50)의 회전수를 가변시키는 것은 과부하조건 즉, 냉동실 및 냉장실 모두에서 냉각운전이 필요한 경우에는 압축기(50)를 정격회전수로 구동시키고 냉동실에서만 냉각운전이 필요한 경우에는 정격회전수인 제 1 회전수(N2)보다 낮은 회전수인 제 2 회전수(N1)로 압축기(50)를 구동시킴으로써 냉동사이클 효율을 향상시켜 에너지 효율을 극대화시키고자 하는 것이다.
이렇게 압축기(50)를 제 1 회전수(N2)보다 제 2 회전수(N1)로 구동시킬 때 에너지 효율이 증대되는 것은 냉동사이클의 고압 및 저압부의 압축비에 관계하며, 이는 도 4(A) 및(B)에 도시한 압축기(50)의 압축비 및 냉동사이클효율의 특성을 나타낸 그래프에 도시한 바와 같다. 즉, 도 4(A)에서 알수 있는 바와 같이, 압축기(50)는 정격회전수인 제 1 회전수(N2)와 비교할 때 저회전수 영역인 제 2 회전수(N1)에서는 냉동사이클의 압축기(50) 저감에 의해서 사이클 효율이 증가하게 된다.
또한, 도 4(B)에 도시한 바와 같이 압축기(50)가 제 1 회전수(N2)로 저회전시(점선으로 표시된 압력 엔탈피선도)에는 압축일량의 감소로 사이클 내부에는 냉매유량이 감소하고, 이에 따라 회전수가 감소할수록 고압측인 응축압력은 크게 변화되지 않으나 저압측인 증발압력은 상승하게 된다. 따라서, 압축비가 크게 개선됨으로써 냉동사이클의 효율을 증대시킬 수 있는 것이다. 실선으로 표시된 압력 엔탈피선도는 압축기(50)가 제 1 회전수(N2)로 구동될 때를 나타낸 것으로 냉동사이클 효율은 Q1/W1이고, 제 2 회전수(N1)로 구동될 때의 냉동사이클 효율은 Q2/W2이다.
한편, 이렇게 냉동실 및 냉장실의 부하변화에 따라 압축기(50)의 회전수를 가변시켜 구동시키게 되며, 단계(s20)에서는 압축기(50)의 구동개시와 동시에 압축기(50) 구동시간을 카운트하게 된다. 이렇게 카운트된 압축기(50) 구동시간을 단계(s22)에서 압축기(50)의 구동을 정지시키기 위하여 기설정된 소정 시간과 비교하여 압축기(50)가 소정시간이상 구동되면 단계(s24)에서 압축기(50)의 구동을 정지시키고, 냉각운전을 종료하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 압축기(50)의 냉동부하량에 대한 회전수변화를 보인 출력파형도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 냉동실 및 냉장실의 부하조건에 따라 냉동실에서만 냉각운전이 필요한 경우처럼 부하조건이 낮은 경우에는 압축기(50)의 회전수를 제 2 회전수(N1)로 변경하여 저회전수로 구동시킴으로써 압축비 개선에 따른 불필요한 에너지 낭비를 방지할 수 있도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉장고의 구동제어방법은 냉동실 및 냉장실의 고내온도감지에 의한 냉동실 및 냉장실의 냉각운전여부를 판단하고, 냉동실 및 냉장실의 냉각운전필요여부에 따라 압축기(50)의 회전수를 제 1 회전수(N2) 및 제 1 회전수(N2)보다 낮은 제 2 회전수(N1)로 가변시킬 수 있도록 된 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 냉장고의 구동제어방법에 의하여 냉장고의 부하량 변화에 따라 압축기(50)의 회전수를 가변시킴으로써 압축기(50)의 압축비를 가변시키고, 그에 따라 냉장고의 부하조건이 낮은 경우 압축기(50)를 높은 회전수(제 1 회전수(N2))로 구동시킴에 따른 에너지낭비를 방지하여 냉동사이클 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 압축기(50)가 저회전수(제 2 회전수(N1))로 구동됨에 따른 소음저감의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

  1. 냉장실 및 냉동실의 고내온도를 감지하는 고내온도감지단계,
    상기 감지된 냉장실 및 냉동실의 고내온도와 각 실의 냉각운전의 수행여부를 판단하기 위하여 기설정된 각각의 기준온도를 비교하는 온도비교단계,
    상기 온도비교결과에 따라 냉장실 및 냉동실 각각의 냉각운전의 수행여부를 판단하는 부하량판단단계,
    상기 판단결과에 따른 냉각운전 부하량에 비례하여 압축기의 구동 회전수를 다단계로 변경시키고, 변경된 구동 회전수로 압축기를 구동시키는 압축기구동단계를 구비한 것을 특징으로 하는 냉장고의 구동제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기구동단계는 부하량판단결과 냉동실 및 냉장실 모두 냉각운전이 필요한 경우에는 압축기를 제 1 회전수(N2)로 구동시키고, 냉동실만 냉각운전이 필요한 경우에는 압축기를 제 1 회전수(N2)보다 낮은 제 2 회전수(N1)로 구동시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 구동제어방법.
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