KR100259292B1 - 냉장고 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉장고의 가동시 가동소음을 저감시킬 수 있음은 물론 냉동 및 냉장효율을 증대시킬 수 있는 냉장고의 실내온도 제어방법에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은 압축기, 응축기, 모세관, 냉동실용 냉각기, 냉장실용 냉각기, 송풍팬 등을 구비한 냉장고에 있어서; 상기 냉동실용 냉각기(10)와 냉장실용 냉각기(20)에는 항상 냉매가 순환되도록 냉매관(6)을 병렬로 연결하고, 냉동실(1)과 냉장실(2)내의 설정온도와 현재 실내온도와의 차이가 클때에는 송풍팬(14)(24)의 회전속도를 가속하여 냉기순환력을 강화하고, 반대로 각 실내의 설정온도와 현재 실내온도와의 차이가 작을때에는 송풍팬(14)(24)의 회전속도를 감속하여 냉기순환력이 약화되도록함에 따라 각 실내의 온도변화에 의해 각 송풍팬의 회전속도를 가감하여 냉동실(1)과 냉장실(2)내의 온도를 각기 제어하며, 압축기(3)는 냉동실(1)의 온도가 설정온도보다 높을 경우에는 운전되도록 하고 냉동실(1)의 설정온도보다 낮을 경우에는 정지되도록 한 것이다.

Description

냉장고{Refrigerator}

본 발명은 냉장고 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉장고의 실내온도 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 냉매를 압축 ― 응축 ― 팽창 ― 증발시키는 냉동사이클을 반복함에 따라 고내를 저온화시켜 음식물을 장기간동안 신선하게 보관할 수 있도록 한 냉동 냉장장치로서, 요식업소뿐만 아니라 일반가정에서도 거의 필수적으로 사용되고 있는 일반화된 가전제품이다.

상기 냉장고의 기본적인 구성을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

다만, 설명과정에서 포함되는 구성요소들은 일반적으로 공지된 사항이므로 도시는 생략하기로 한다.

냉장고는 저온 저압상태의 가스냉매를 고온 고압상태로 승온 승압시키는 압축기(Compressor)와, 상기 압축기로부터 유입되는 고온 고압가스 상태의 냉매를 냉각 응축하여 온도 40℃, 압력 9atm의 액체 냉매로 변환시키는 응축기(Condenser)와, 다른 부분의 냉매관 직경에 비해 축관되어 유입되는 냉매를 감압시키는 모세관(Capillary tube)과, 상기 모세관을 통한 냉매를 저온 저압 상태로 증발하면서 이에 비해 상대적으로 고온인 고내의 공기와 열교환되어 고내를 저온화시키는 증발기(Evaporator)등으로 구성되어 있다.

상기의 냉동 및 냉장시스템에 의해 운영되는 통상적인 냉장고의 구조는 비교적 저온의 음식물을 보관하기 위한 냉동실과, 상기 냉동실의 보관온도에 비해 고온의 음식물을 보관하기 위한 냉장실로 구분되어 있으며, 냉동실의 뒤쪽에는 증발기(이하 “냉각기”라 함)가 설치되어 있다.

따라서, 냉각기에 의해 냉동실측에서 열교환된 저온냉기는 냉동실과 냉장실로 동시에 공급됨과 아울러 음식물에 의해 고온으로 열교환된 냉장실의 냉기는 냉각기측으로 유도되어 저온으로 열교환되는 순환과정을 반복하게 된다.

그러나, 상기와 같이 하나의 냉각기에 의해 운영되는 냉장고는 열교환되는 과정에서 냉장실측 냉기와 냉동실측 냉기가 혼합됨으로써 냉장실의 음식냄새가 냉동실로 유입됨은 물론, 하나의 냉각기에 의해 냉동실과 냉장실의 냉각을 동시에 실행함으로써 냉동 및 냉장효율이 떨어질 수밖에 없었다.

이에 따라, 냉동 및 냉장효율을 극대화하기 위해 도 1에서와 같이 냉동실(1)과 냉장실(2)에 냉동실용 냉각기(10)와 냉장실측 냉각기(20)를 각각 설치하여 각기 분할 냉각토록 한 냉장고가 개발되고 있는데, 이러한 냉장고는 냉매의 순환방식에 따라 직렬식과 병렬식으로 대별된다.

직렬식은 냉매의 흐름을 제어하는 밸브를 사용하지 않고 압축기 → 응축기 → 모세관 → 냉동실용 냉각기 → 냉장실측 냉각기를 경유하여 다시 압축기(3)로 유입되는 순환방식이다.

반면, 병렬식은 도 1에서와 같이 냉동실(1)과 냉장실(2)을 각각 냉각하는 방식은 직렬식과 동일하지만 냉동실용 냉각기(10)로 냉매를 공급하기 위한 냉매관(11)과, 냉장실측 냉각기(20)로 냉매를 공급하기 위한 냉매관(21)을 별도로 구성하고, 각각의 냉매관(11)(21)에는 냉매의 흐름을 제어하는 냉동실, 냉장실측 솔레노이드 밸브(전자석의 흡인력을 이용하여 기름 또는 공기의 흐름을 전환하는 방향전환 밸브)(12)(22)를 설치하여 냉동실(1)을 냉각할때에는 냉장실(2)로 유입되는 냉매를 차단하고, 냉장실(2)을 냉각할때에는 냉동실(1)로 유입되는 냉매를 차단하여 각 실을 별개로 운영하는 방식이다.

즉, 냉동실(1)의 냉각시에는 압축기(3) → 응축기(4) → 냉동실측 솔레노이드 밸브(12) → 모세관(13) → 냉동실용 냉각기(10)의 순으로 냉매가 흐르게 되며, 냉장실(2)의 냉각시에는 압축기(3) → 응축기(4) → 냉장실측 솔레노이드 밸브(22) → 모세관(23) → 냉장실용 냉각기(20)의 순으로 냉매가 흐르게 된다.

한편, 상기의 냉동실(1)에 비치된 냉동실용 냉각기(10)가 가동하게 되면 냉동실 팬(14)만이 회전하여 열교환된 저온의 냉기를 실내로 순환시켜주고, 냉장실(2)에 비치된 냉장실측 냉각기(20)가 가동하게 되면 냉장실 팬(24)만이 회전하여 열교환된 저온의 냉기를 순환시켜주게 된다.

도 1에서 도면부호 15는 냉동실 운전중 냉장실 운전으로 전환할 경우와 냉장실 운전중 냉동실 운전으로 전환하는 경우에는 냉동실용 냉각기(20)의 증발압력이 낮아지게 되므로 냉장실(2)쪽으로 냉매가 역류되는 것을 방지하기 위한 역지밸브를 나타낸 것이다.

그러나 병렬식은 냉동실(1)과 냉장실(2)로 흐르는 냉매흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브(12)(22)의 설치가 필수적이었으므로 이에 따른 밸브소음이 발생하여 압축소음과 더불어 냉장고의 소음을 가중시키는 문제점이 있었다.

또한, 냉동실 팬(14)과 냉장실 팬(24)은 축류팬 또는 사류팬을 사용함으로써 실내의 부하정도에 따라 소음이 크게 발생할 뿐만아니라, 상기 팬의 형태상 냉기가 일방향으로 집중되어 불균일한 냉각이 이루어지는 문제점이 있었다.

또한, 병렬방식은 솔레노이드 밸브(12)(22)의 사용이 빈번할 수밖에 없으므로 장기간 사용시에는 밸브의 노화로 인하여 냉기순환의 신뢰성을 저하시키는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 직렬식과 병렬식을 절충한 형태로하여 밸브사용을 배제하는 대신 송풍팬의 회전속도를 가감하여 고내온도를 제어하기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축기, 응축기, 모세관, 냉동실용 냉각기, 냉장실용 냉각기, 송풍팬 등을 구비한 냉장고에 있어서;

상기 냉동실용 냉각기와 냉장실용 냉각기에는 항상 냉매가 순환되도록 냉매관을 병렬로 연결하고, 냉동실과 냉장실내의 설정온도와 현재 실내온도와의 차이가 클때에는 송풍팬의 회전속도를 가속하여 냉기순환력을 강화하고, 반대로 각 실내의 설정온도와 현재 실내온도와의 차이가 작을때에는 송풍팬의 회전속도를 감속하여 냉기순환력을 약화되도록 함에 따라 각 실내의 온도변화에 의해 각 송풍팬의 회전속도를 가감하여 냉동실과 냉장실내의 온도를 각기 제어하며, 압축기는 냉동실의 온도가 설정온도보다 높을 경우에는 운전되도록 하고 냉동실의 설정온도보다 낮을 경우에는 정지되도록 한 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공함에 있다.

도 1은 냉동실용과 냉장실용 냉각기가 병렬방식으로 설치된 기존 냉장고의 개략적인 구성도

도 2는 냉동실과 냉장실에 변속형 크로스 플로우 팬을 각각 적용한 본 발명 냉장고의 개략적인 구성도

도 3a는 본 발명에 있어서 냉동실측 온도제어를 위한 흐름도

도 3b는 본 발명에 있어서 냉장실측 온도제어를 위한 흐름도

도 4는 축류팬과 크로스 플로우 팬의 압력과 풍량관계를 대비한 그래프

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 가변속 모터(BLDC Motor) 6 : 냉매관

10 : 냉동실용 냉각기 20 : 냉장실측 냉각기

14 : 냉동실측 송풍팬 24 : 냉장실측 송풍팬

이하, 첨부된 도 2와 도 3a, 3b를 참조하여 본 발명 냉장고의 실내온도 제어방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

압축기(3), 응축기(4), 냉동실측 모세관(13), 냉장실측 모세관(23), 냉동실용 냉각기(10), 냉장실용 냉각기(20)등을 구비한 냉장고에 있어서;

본 발명의 냉장고는 냉동실(1)과 냉장실(2)에 냉각기(10)(20)를 각각 설치하고, 이 냉각기는 냉매관(6)에 의해 병렬로 연결되어 있다.

상기 병렬형은 종래의 직렬형과 병렬형을 절충한 방식으로 종래의 병렬형 구조에서 솔레노이드 밸브와 역지밸브를 제거한 형태이다.

상기 냉동실(1)과 냉장실(2)에는 각 냉각기(10)(20)에 의해 열교환된 냉기를 실내로 강제순환시켜주기 위한 냉동실측 송풍팬(14)와 냉장실측 송풍팬(24)이 각각 구비되어 있다.

상기의 각 송풍팬은 축류팬이나 사류팬을 적용해도 무방하지만 이들 팬에 비해 풍량이 많고 소음이 적은 크로스 플로우 팬(Cross flow fan)을 적용하는 것이 가장 바람직하며, 상기 크로스 플로우팬에 회전력을 제공하는 구동모터는 실내온도에 따라 속도가 가변될 수 있도록 가변속 모터(BLDC Motor)를 적용하였다.

상기 가변속 모터(5)는 냉동실(1)과 냉장실(2)의 내부온도를 감지하기 위한 온도센서(도시는 생략함)에 연결되어 설정온도와 비교하여 현재 실내온도가 가감됨에 따라 속도가 가변되므로 송풍량이 제어된다.

즉, 냉동실(1)의 온도제어는 냉동실의 설정온도와 현재 냉동실온도와 비교하여 그 차이가 클때에는 냉동실용 송풍팬(14)의 회전속도를 가속하여 냉기송풍력을 강화시키고, 반대로 냉동실의 설정온도와 현재 냉동실내의 온도차가 작을때에는 냉동실용 송풍팬(14)의 회전속도를 감속하여 냉기송풍력이 약화되도록 한다.

마찬가지로, 냉장실(2)의 온도제어는 냉장실의 설정온도가 현재 냉장실온도와 비교하여 그 차이가 클때에는 냉장실용 송풍팬(24)의 회전속도를 가속하여 냉기송풍력을 강화시키고, 반대로 냉장실(2)의 성정온도와 현재 냉장실내의 온도차가 작을때에는 냉동실용 송풍팬(24)의 회전속도를 감속하여 냉기송풍력이 약화되도록 한다.

도 3a와 도 3b를 참조하여 냉동실과 냉장실의 온도를 제어하기 위한 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 냉동실(1)과 냉장실(2)의 제어는 별도로 제어되므로 각각 나누어 설명하기로 한다.

우선, 냉동실(1)의 온도제어는 도 3a에서와 같이 온도센서(도시는 생략함)에 의해 냉동실(1)내의 온도를 센싱한 결과 설정온도보다 높은 경우에는 압축기(3)가 가동됨과 동시에 별도의 구동수단에 의해 냉동실측 송풍팬(14)이 가동되어 냉매순환이 이루어지고 냉동실용 냉각기(10)로부터 열교환된 냉기를 실내로 순환시켜주는 단계가 행해진다.

다음, 온도센서에 의해 냉동실(1)내의 온도를 감지한 결과 설정온도에 미달된 경우 냉동실(1)의 설정온도와 현재 냉동실내의 온도차에 비례하여 냉동실측 송풍팬(14)의 회전속도가 가감되면서 실내온도를 조절하는 단계가 행해진다.

상기의 단계에서 냉동실(1)의 설정온도와 현재 냉동실(1)의 온도차이가 크다면 냉동실측 송풍팬(14)의 회전속도를 빨리하여 더 많은 냉기가 순환되도록 함으로써 실내온도를 낮추고, 반면에 냉동실(1)의 설정온도와 현재 냉동실(1)의 온도차이가 작다면 냉동실측 송풍팬(14)의 회전속도를 늦추어 냉기량이 적게 순환되도록 함으로써 실내온도의 하강속도를 늦추게 된다.

다음, 온도센서에 의해 냉동실(1)내의 온도를 감지한 결과 설정온도이하로 내려간 경우에는 압축기(3)와 냉동실측 송풍팬(14)의 가동을 중단하여 냉매순환을 정지시킴은 물론 냉기순환이 이루어지지 않도록 하는 단계가 순차적으로 이루어지게 된다.

한편, 냉장실(2)의 온도제어는 도 3b에서와 같이 온도센서(도시는 생략함)에 의해 냉장실(2)의 온도를 감지한 결과 설정된 온도보다 높을 경우에는 별도의 구동수단(도시는 생략함)에 의해 냉장실측 송풍팬(24)이 가동되어 냉장실측 냉각기(20)에 의해 열교환된 냉기를 실내로 순환시켜주는 단계가 행해진다.

다음, 가동중인 냉장실을 온도센서에 의해 센싱한 결과 냉장실(2)내의 설정온도와 현재 냉장실내의 온도차에 비례하여 냉장실측 송풍팬의 회전속도가 가감되면서 실내온도를 조절하는 단계가 행해진다.

다음, 온도센서에 의해 냉장실(2)내의 온도를 감지한 결과 냉장실내의 온도가 설정온도보다 낮아질 경우에는 냉장실측 송풍팬의 가동을 중단하여 냉기순환이 이루어지지 않도록 하는 단계가 순차적으로 이루어지게 된다.

상기 단계의 진행중에 냉동실(1)의 온도가 설정온도보다 낮아져 냉동실용 냉각기(10)와 압축기(3)의 가동이 중지되면 냉장실(2)에도 냉매의 흐름이 정지되므로 열교환작용이 저하되기는 하지만 냉장실내의 온도는 통상 4℃이하를 유지하면 되므로 냉매의 흐름이 정체된다 하더라도 냉장실의 온도유지에는 큰 지장이 없게 된다.

한편, 도 4는 기존의 축류형 또는 사류형 송풍팬과 크로스 플로우 팬의 압력과 풍량과의 관계곡선을 도시한 그래프로서, 상기한 그래프에서와 같이 기존의 축류팬의 운전점(C') 보다는 크로스 플로우 팬의 운전점(C)이 동일한 회전수에 대비하여 풍량이 증가함을 알 수 있다.

따라서, 크로스 플로우 팬을 적용할 경우 적은 회전수로도 풍량을 증가시킬 수 있으므로 냉동 또는 냉장효율을 증대시킬 수 있음은 물론, 소음을 현저히 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서와 같은 냉장고의 실내온도 제어방법은 기존의 구조와 비교하여 간단한 구성으로 되어 있으므로 생산원가를 절감할 수 있음은 물론, 소음의 저감과 냉동 및 냉장효율을 증대시킬 수 있으므로 기기의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 압축기, 응축기, 모세관, 냉동실용 냉각기, 냉장실용 냉각기, 크로스 플로우팬 등을 구비한 냉장고에 있어서;

   상기 냉동실용 냉각기와 냉장실용 냉각기에는 항상 냉매가 순환되도록 냉매관을 병렬로 연결하고, 냉동실과 냉장실내의 설정온도와 현재 실내온도와의 차이가 클때에는 크로스 플로우팬의 회전속도를 가속하여 냉기순환력을 강화하고, 반대로 각 실내의 설정온도와 현재 실내온도와의 차이가 작을때에는 크로스 플로우팬의 회전속도를 감속하여 냉기순환력을 약화되도록 함에 따라 각 실내의 온도변화에 의해 각 크로스 플로우팬의 회전속도를 가감하여 냉동실과 냉장실내의 온도를 각기 제어하며, 압축기는 냉동실의 온도가 설정온도보다 높을 경우에는 운전되도록 하고 냉동실의 설정온도보다 낮을 경우에는 정지되도록 한 것을 특징으로 하는 냉장고.

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