KR100523041B1 - 냉장고의 바이스테이블 밸브와 압축기의 제어방법 - Google Patents

냉장고의 바이스테이블 밸브와 압축기의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉장고의 바이스테이블 밸브와 압축기의 제어방법에 관한 것으로, 상세하게는 바이스테이블 밸브의 플런저 절환시 냉매의 고압에 의한 플런저 손상을 방지할 수 있는 냉장고의 바이스테이블 밸브와 압축기의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 냉장고의 바이스테이블밸브와 압축기의 제어방법에 의하면, 바이스테이블밸브의 전환시, 압축기가 운전중인지를 판단하여, 압축기가 운전중이라고 판단되면 압축기의 토출측 압력이 감소하도록 압축기를 정지시키거나 압축기의 회전수를 감소시키고, 압축기의 토출측 압력이 충분히 감소되도록 기준시간만큼 지연시킨 다음 바이스테이블밸브를 전환시키며, 바이스테이블밸브를 전환시킨 다음에는 압축기의 작동상태를 원상태로 복귀시킴으로서, 바이스테이블밸브의 전환 동작시 압축기로부터 토출되는 냉매의 압력에 의한 바이스테이블밸브 플런저의 손상을 방지할 수 있으며, 그로인하여 바이스테이블밸브의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

냉장고의 바이스테이블 밸브와 압축기의 제어방법{Control method for bistable valve and compressor of refrigerator}
본 발명은 냉장고의 바이스테이블 밸브와 압축기의 제어방법에 관한 것으로, 상세하게는 바이스테이블 밸브의 플런저 절환시 냉매의 고압에 의한 플런저 손상을 방지할 수 있는 냉장고의 바이스테이블 밸브와 압축기의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 냉동사이클을 구비하고 있는데, 그 냉동사이클은 다음과 같다.
냉동사이클은, 기체상태의 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기와, 압축기에서 압축된 고온고압의 기체상태의 냉매를 액체상태로 응축시키는 응축기와, 응축기를 거친 냉매를 감압시키는 모세관과, 모세관에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기로 구성되어 있다.
전술한 구성의 냉동사이클은 증발기가 하나로 구성되어 있지만, 냉장실 증발기와 냉동실용 증발기를 별도로 냉장고도 있는데 다음과 같다.
압축기의 토출측에는 냉매를 응축시키는 응축기가 연결되어 있으며, 응축기의 토출측에는 냉매를 분기시키는 일명 3방밸브라고 불리우는 바이스테이블밸브가 접속되어 있다.
바이스테이블밸브는 다음과 같다. 먼저, 바이스테이블밸브는 3개의 포트를 구비하고 있는데, 각 포트의 유로를 절환시키는 솔레노이드부를 구비하고 있다.
솔레노이드부는 전원을 인가받아 자장을 발생시키는 솔레노이드코일과, 솔레노이드코일이 발생시킨 자장의 방향에 따라서 운동하는 코어와, 코어와 로드로 연결되어 코어의 움직임에 따라서 포트들의 유로를 개폐시키는 플런저로 이루어진다.
제어부의 제어에 따라서 솔레노이드코일에 전원이 인가되면 솔레노이드코일에서는 자장이 발생한다. 솔레노이드코일에 자장이 발생하게 되면 그 자장에 의하여 코어는 힘을 받아 수평이동을 하게 되는데, 코어에는 로드를 통하여 플런저가 연결되어 있어서 코어가 수평이동을 하게 되면 플런저도 같이 움직이게 된다.
그래서 플런저는 코어의 움직임에 따라서 같이 연동하여 포트의 유로를 개폐시킨다.
전술한 바이스테이블밸브는 제어부의 제어에 따라서 솔레노이드에 전원을 인가받아 플런저가 유로스위칭 작용을 하게 되는데, 유로스위칭 작용을 위하여 플런저가 이동을 할 때 입력포트로 들어오는 냉매의 높은 압력이 플런저에 그대로 가해지기 때문에 플런저가 손상되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 바이스테이블 밸브의 플런저 절환시 냉매의 고압에 의한 플런저 손상을 방지하여 바이스테이블 밸브의 수명을 연장시킬 수 있는 냉장고의 바이스테이블 밸브와 압축기의 제어방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 냉장고의 바이스테이블 밸브와 압축기의 제어방법은, 압축기에서 토출되는 냉매의 유로를 변경시킬 수 있는 바이스테이블 밸브를 채용한 냉장고의 제어방법에 있어서, 바이스테이블밸브 절환시 압축기가 운전중인지를 판단하는 압축기운전판단단계, 압축기운전판단단계에서 압축기가 운전중이라고 판단되면 압축기의토출측 압력이 감소하도록 압축기의 회전수를 제어하는 압력감소제어단계, 압력감소제어단계 후 압축기의 토출측 압력이 충분히 감소될 수 있는 시간인 기준시간만큼 지연시키는 지연단계, 지연단계 후 상기 바이스테이블밸브를 전환시키는 전환단계, 전환단계 후 압축기의 작동상태를 원상태로 복귀시키는 압축기복귀단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 양호한 실시 예를 상세하게 설명하겠다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 바이스테이블밸브의 제어회로를 살펴보면 다음과 같다.
먼저 제어부(10)의 출력포트(OP1)(OP2)는 인버터드라이버부(20)의 제1인버터(21)와 제1인버터(22)에 각각 접속되어 있다.
인버터드라이버부(20)의 제1인버터(21)에는 전원전압(+12볼트)과의 사이에 제1릴레이코일(31)이 접속되어 있으며, 인버터드라이버부(20)의 제2인버터(22)에는 역시 전원전압(+12볼트)과의 사이에 제2릴레이코일(41)이 접속되어 있다.
인버터드라이버부(20)의 제1인버터(21)와 제2인버터(22)는 제어부(10)의 출력포트(OP1)(OP2)로부터 하이신호가 입력되면 그에 따라 로우신호를 각 릴레이코일(31)(41)로 출력한다.
한편 제1릴레이스위치(32)의 일측단자에는 제1다이오드(D1)의 캐소드가 접속되어 있으며, 제1릴레이스위치(32)의 타측단자에는 교류전원(AC)(50)의 일측이 접속되어 있다. 그리고 제2릴레이스위치(42)의 일측단자에는 제2다이오드(D2)의 애노드가 접속되어 있으며 제2릴레이스위치(42)의 타측단자에는 교류전원(AC)(50)의 일측이 접속되어 있다.
그리고 제1다이오드(D1)의 애노드와 제2다이오드(D2)의 캐소드에는 바이스테이블밸브(70)의 솔레노이드코일(77)일측이 접속되어 있으며, 바이스테이블밸브(70)의 솔레노이드코일(77)타측에는 교류전원(AC)(50)의 타측이 접속되어 있다.
전술한 제1다이오드(D1)는 애노드로 인가되는 교류전원의 플러스반주기만을 통과시키켜, 제2다이오드(D2)는 캐소드로 인가되는 교류전원의 마이너스반주기만을 통과시킨다. 그리하여 제1릴레이스위치(32)와 제2릴레이스위치(42)의 온/오프에 따라 바이스테이블밸브(70)의 솔레노이드코일(77)에는 반대 극성의 전원이 인가된다.
전술한 바이스테이블밸브(70)는 다음과 같다. 먼저, 바이스테이블밸브(70)는 3개의 포트(71)(72)(73)를 구비하고 있는데, 각 포트의 유로를 절환시키는 솔레노이드부를 구비하고 있다.
솔레노이드부는 전원을 인가받아 자장을 발생시키는 솔레노이드코일(77)과, 솔레노이드코일(77)이 발생시킨 자장의 방향에 따라서 운동하는 코어(76)와, 코어(76)와 로드(75)로 연결되어 코어(76)의 움직임에 따라서 포트들의 유로를 개폐시키는 플런저(74)로 이루어진다.
제어부(10)의 제어에 따라서 솔레노이드코일(77)에 전원이 인가되면 솔레노이드코일(77)에서는 자장이 발생한다. 솔레노이드코일(77)에 자장이 발생하게 되면 그 자장에 의하여 코어(76)는 힘을 받아 수평이동을 하게 되는데, 코어(76)에는 로드(75)를 통하여 플런저(74)가 연결되어 있어서 코어(76)가 수평이동을 하게 되면 플런저(74)도 같이 움직이게 되어 플런저(74)는 코어(76)의 움직임에 따라서 같이 연동하여 포트의 유로를 개폐시킨다.
바이스테이블밸브의 좌,우 개폐동작은 동일한 작동이므로 이하에서는 한 방향에 대해서만 설명하겠다.
제어부(10)가 출력포트(OP1)를 통하여 하이신호를 출력하게 되면 그 신호는 인버터드라이버부(20)의 제1인버터(21)로 입력된다. 제1인버터(21)는 제어부(20)가 출력포트(OP1)을 통하여 출력하는 하이신호를 입력받아 로우신호를 출력한다.
제1인버터(21)가 로우신호를 출력하게 되면 전원전압(+12볼트)으로부터 제1릴레이코일(31)로 전류가 흐르게 된다. 그렇게 되면 제1릴레이코일(31)에서 자장이 발생하게 되고, 그 자장에 의하여 제1릴레이스위치(32)가 접속된다.
제1릴레이스위치(32)가 접속되게 되면 교류전원과 바이스테이블밸브(70)의 솔레노이드코일(77)은 제1다이오드(D1)를 거쳐서 폐회로가 형성된다. 이때 제1다이오드(D1)는 정류작용을 하게 되는데, 제1다이오드(D1)는 캐소드로 입력되는 교류전원의 플러스반주기만을 통과시켜 바이스테이블밸브(70)의 솔레노이드코일(77)로 인가한다.
바이스테이블밸브(70)는 인가되는 전원에 의하여 솔레노이드코일(77)에서 자장을 발생시킨다. 솔레노이드코일(77)에서 발생되는 자장은 코어(76)를 일측으로 이동시키게 되는데, 코어(76)가 이동함에 따라서 코어(76)와 로드(75)를 통하여 연결되어 있는 플런저(74)가 코어(76)의 이동방향과 같은 방향으로 이동하게 된다. 전술한 내용은 후술하는 제어 방법에서 바이스테이블밸브의 작동에 적용된다.
이하에서는 본 발명에 따른 제어방법의 제1실시예를 설명하겠다.
먼저 바이스테이블밸브(70)의 작동시점인지를 판단한다(S10). 판단(S10)에서 바이스테이블밸브(70)가 작동시점이 되었다고 판단되면 현재 압축기(62)가 운전중인지를 판단한다(S20).
판단(S20)에서 현재 압축기(62)가 운전중이라고 판단되면 제어부(10)는 더 이상의 냉매가 압축되지 않도록 압축기구동부(61)를 제어하여 압축기(62)를 정지시킨다(S30). 압축기(62)가 정지하면 더 이상 냉매는 압축되지 않으며 압축기(62)의 토출측 압력도 떨어지기 시작한다.
압축기(62)가 정지하고 나면 제어부(10)는 압축기(62)가 정지한 후로부터 기준시간이 경과했는지를 판단한다(S40). 그 이유는, 압축기(62)가 정지했다고 해서 압축기(62)의 토출측 압력이 바로 감소하는 것이 아니기 때문에 압축기(62)의 토출측 압력이 적정수준까지 감소되기 위한 시간(기준시간)이 경과해야만 한다. 그래서 제어부(10)는 압축기(62)가 정지한 후 기준시간이 경과했는지를 판단하는 것이다.
판단(S40)에서 압축기(62)가 정지한 후 기준시간이 경과하지 않았다고 판단되면 제어부(10)는 기준시간이 경과할 때 까지 지연시킨다.
하지만 판단(S40)에서 압축기(62)가 정지한 후 기준시간이 경과했다고 판단되면 제어부(10)는 전술한 바이스테이블제어회로를 제어하여 솔레노이드코일(77)에 전원을 인가한다. 솔레노이드코일(77)에 전원이 인가되면 솔레노이드코일(77)에서는 자장이 발생한다.
솔레노이드코일(77)에서 자장이 발생하게 되면 코어는 그 자장에 의하여 수평이동을 하게 되고 코어가 이동하게 되면 코어(76)와 로드(75)에 의하여 연결되어 있는 플런저(74) 역시 수평이동을 하여 바이스테이블밸브(70)는 전환된다(S50). 그리고 바이스테이블밸브(70)가 전환되고 난 후 제어부는 압축기구구동부(61)를 제어하여 압축기(62)를 작동시킨다(S60).
또한 이후에 바이스테이블밸브(70)를 반대방향으로 전환시킬 때에도 전술한 과정에 의하여 전환시킨다. 다만 바이스테이블밸브(70)의 솔레노이드코일(77)에 전원인가시 제어부(10)는 전술한 바이스테이블밸브제어회로를 제어하여 솔레노이드코일(77)에 교류전원(50)의 마이너스반주기를 인가함으로서 솔레노이드코일(77)에서 발생되는 자장의 극성을 반대로 나타나도록 하여 코어(76)의 이동방향을 바꿀 수가 있다.
그래서 전술한 바와 같이, 압축기(62)의 작동을 정지시키고, 압축기(62)가 정지하고 기준시간이 경과하여 압축기(62)의 토출측 압력이 충분히 감소한 후 바이스테이블밸브(70)를 전환시킴으로서 바이스테이블밸브(70)의 플런저(74) 손상을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 제어방법의 제2실시예를 설명하겠다.
먼저 바이스테이블밸브(70)의 작동시점인지를 판단한다(S110). 판단(S110)에서 바이스테이블밸브(70)가 작동시점이 되었다고 판단되면 현재 압축기(62)가 운전중인지를 판단한다(S120).
판단(S120)에서 현재 압축기(62)가 운전중이라고 판단되면 제어부(10)는 압축기(62) 토출측의 압력이 감소하도록 압축기구동부(61)를 제어하여 압축기(62)의 회전수를 기준회전수로 감소시킨다(S130).
압축기(62)의 회전수가 감소하면 압축기(62)의 토출측 압력도 떨어지기 시작한다.
압축기(62)의 회전수가 감소하고 나면 제어부(10)는 압축기(62)의 회전수가 감소한 시점으로부터 제2기준시간이 경과했는지를 판단한다(S140). 그 이유는, 압축기(62)의 회전수가 감소했다고 해서 압축기(62)의 토출측 압력이 바로 감소하는 것이 아니기 때문에 압축기(62)의 토출측 압력이 적정수준까지 감소되기 위한 시간(제2기준시간)이 경과해야만 한다. 그래서 제어부(10)는 압축기(62)의 회전수가 감소한 후 제2기준시간이 경과했는지를 판단하는 것이다.
판단(S140)에서 압축기(62)가 정지한 후 제2기준시간이 경과하지 않았다고 판단되면 제어부(10)는 제2기준시간이 경과할 때 까지 지연시킨다.
하지만 판단(S140)에서 압축기(62)가 정지한 후 제2기준시간이 경과했다고 판단되면 제어부(10)는 전술한 바이스테이블밸브제어회로를 제어하여 솔레노이드코일(77)에 전원을 인가한다.
솔레노이드코일(77)에 전원이 인가되면 솔레노이드코일(77)에서는 자장이 발생한다. 솔레노이드코일(77)에서 자장이 발생하게 되면 코어(76)는 그 자장에 의하여 수평이동을 하게 되고 코어(76)가 이동하게 되면 코어(76)와 로드(75)에 의하여 연결되어 있는 플런저(74) 역시 수평이동을 하여 바이스테이블밸브(70)는 전환된다(S150).
바이스테이블밸브(70)가 전환되고 난 후 제어부(10)는 압축기구구동부(61)를 제어하여 압축기(62)의 회전수를 복귀시킨다(S160).
또한 이후에 바이스테이블밸브(70)를 반대방향으로 전환시킬 때에도 전술한 과정에 의하여 전환시킨다. 다만 바이스테이블밸브(70)의 솔레노이드코일(77)에 전원인가시 제어부는 전술한 바이스테이블밸브제어회로를 제어하여 솔레노이드구동부는 솔레노이드코일(77)에 반대극성의 전원을 인가함으로서 솔레노이드코일(77)에서 발생되는 자장의 극성을 반대로 나타나도록 하여 코어(76)의 이동방향을 바꿀 수가 있다.
그리하여 전술한 바와 같이 압축기(62)의 회전수를 감소시키고 압축기(62)의 회전수가 감소한 후 제2기준시간이 경과하여 압축기(62)의 토출측 압력이 충분히 감소한 다음 바이스테이블밸브(70)를 전환시킴으로서 바이스테이블밸브(70)의 플런저 손상을 방지할 수 있다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉장고의 바이스테이블밸브와 압축기의 제어방법에 의하면, 바이스테이블밸브의 전환시, 압축기가 운전중인지를 판단하여, 압축기가 운전중이라고 판단되면 압축기의 토출측 압력이 감소하도록 압축기를 정지시키거나 압축기의 회전수를 감소시키고, 압축기의 토출측 압력이 충분히 감소되도록 기준시간만큼 지연시킨 다음 바이스테이블밸브를 전환시키며, 바이스테이블밸브를 전환시킨 다음에는 압축기의 작동상태를 원상태로 복귀시킴으로서, 바이스테이블밸브의 전환 동작시 압축기로부터 토출되는 냉매의 압력에 의한 바이스테이블밸브 플런저의 손상을 방지할 수 있으며, 그로인하여 바이스테이블밸브의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 바이스테이블밸브의 제어회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 냉장고의 바이스테이블 밸브와 압축기의 제어방법의 제1실시예에 대한 제어흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 냉장고의 바이스테이블 밸브와 압축기의 제어방법의 제2실시예에 대한 제어흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10:제어부 20:인버터드라이버부
21:제1인버터 22:제2인버터
30:제1릴레이 31:제1릴레이코일
32:제1릴레이스위치 40:제2릴레이
41:제2릴레이코일 42:제2릴레이스위치
61:압축기구동부 62:압축기
70:바이스테이블밸브 71:흡입구
72,73:토출구 74:플런저
75:로드 76:코어
77:솔레노이드코일

Claims (3)

  1. 압축기에서 토출되는 냉매의 유로를 변경시킬 수 있는 바이스테이블 밸브를 채용한 냉장고의 제어방법에 있어서,
    상기 바이스테이블밸브 절환시 압축기가 운전중인지를 판단하는 압축기운전판단단계,
    상기 압축기운전판단단계에서 압축기가 운전중이라고 판단되면 압축기의토출측 압력이 감소하도록 압축기의 회전수를 제어하는 압력감소제어단계,
    상기 압력감소제어단계 후 압축기의 토출측 압력이 충분히 감소될 수 있는 시간인 기준시간만큼 지연시키는 지연단계,
    상기 지연단계 후 상기 바이스테이블밸브를 전환시키는 전환단계,
    상기 전환단계 후 압축기의 작동상태를 원상태로 복귀시키는 압축기복귀단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 바이스테이블밸브와 압축기의 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압력감소단계는, 압축기의 토출측 압력이 감소할 수 있도록 압축기를 정지시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 바이스테이블밸브와 압축기의 제어방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 압력감소단계는 압축기의 토출측 압력이 감소할 수 있도록 압축기의 회전수를 토출측 압력이 최저가 되는 회전수인 기준회전수까지 감소시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 바이스테이블밸브와 압축기의 제어방법.
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