KR100556519B1

KR100556519B1 - 분리된 병렬식 멀티-웨이 냉각회로를 갖는 냉장고 및 그의제어방법

Info

Publication number: KR100556519B1
Application number: KR1020037012231A
Authority: KR
Inventors: 쉬킹 우; 데빈 쳉; 지안 판; 밍푸 뎅; 쳉우 리; 씽 첸
Original assignee: 광동 켈론 일렉트로니컬 홀딩 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2006-03-06
Also published as: EP1424530A4; EP1424530A1; JP2004534193A; KR20030094289A; WO2002077554A1

Abstract

N(N>1)개 냉각부 및 서로 병렬접속된 상응하는 N 냉장 브랜치를 포함하는 분리된 병렬식 멀티-웨이 냉각회로를 갖는 냉장고 및 그의 제어방법에 있어서, 각 브랜치는 유동속도 제어유닛, 스로틀 장치 및 증발기와 직렬접속되고, 상기 냉장고는 흡인라인(suction line)이 결빙되지 않게 하거나 액체 냉매가 압축기로 들어가지 않게 하는 1개 이상의 축적기, 및 모든 유동속도 제어유닛을 제어하는 제어장치를 더 포함함으로써 1개의 냉장 브랜치, 압축기 및 응축기로 구성될 때만 원할 때에 냉장 사이클이 가능하게되어 각 냉각부 시간-공유 동작을 독립적으로 실시할 수 있다. 본 발명의 냉장고 및 제어방법은 온도 제어, 상호간 절환 및 냉장고중의 2개 이상의 냉각부의 전적인 온-오프를 실현할 수 있으므로, 원하지 않는 전력소비를 절감하며, 상이한 목적에 따라 사용자의 조정에 의해 원하는 온도대를 규정할 수 있다.

병렬식, 멀티-웨이, 냉각회로, 제어방법

Description

분리된 병렬식 멀티-웨이 냉각회로를 갖는 냉장고 및 그의 제어방법{A refrigerator with separated multi-way cooling circuit in parallel and controlling method thereof}

본 발명은 온도가 개별적으로 제어될 수 있는 2개 이상의 냉장실을 갖는 냉장고에 관한 것이고, 보다 자세하게는 분리된 병렬식 멀티-웨이 냉각회로를 갖는 냉장고 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

통상의 양문형 냉장고는 다음과 같은 주요 결점을 갖는다: 하나는 전력손실과 에너지 낭비로서, 예컨대 뜨거운 음식을 냉장실에 저장한 후 냉장 시스템이 작동 개시될 것이다. 그러나, 그와 동시에 냉동실도 냉각될 것이므로, 과도하게 냉동실을 저온화하게 될 것이다. 따라서, 냉동실에 대한 여분의 차가운 에너지는 무익한 전력이므로 에너지 낭비를 유발한다. 다른 결점은 2개의 챔버가 독립적으로 제어될 수 없는 것, 즉 이들은 개별적으로 동시에 동작정지될 수 없다. 마지막 결점은 냉동실이 협소한 온도 조정범위를 갖는 점과 냉장모드 및 냉동모드가 상호전환될 수 없는 점이다.

종래기술에 따른 냉장고는 중국에서와 같이 다양한 온도대가 존재하는 광범위한 영역에서 경제적으로 또 효율적으로 적용될 수 없었다. 예컨대, 일부 지역의 겨울에는 냉장고의 냉동실 온도에 근접하는 비교적 저온이 존재한다. 중국의 북동부 지역에서는, 일년에 약 4개월 동안 온도가 -15℃ 미만으로 유지된다. 이 지역에서, 소비자들은 흔히 냉동실 대신 발코니를 대형 천연 냉동실로 이용하고 있다. 한편, 일부 다른 지역에서는 봄과 가을의 온도가 냉장실의 온도에 근접하고 있다. 예컨대, 양쯔강 계곡에서는 일년에 약 4개월 동안 온도가 8℃ 미만으로 유지된다. 이 지역의 소비자들은 봄과 가을에는 냉장실을 사용하지 않는다. 그러나, 현재의 가정용 냉장고는 냉장실 또는 냉동실을 별개로 마음대로 동작정지시키려는 소비자들의 필요성을 충족시키지 못하기 때문에 에너지 낭비를 초래할 수 있다. 이것은 전통적인 양문형 냉장고내의 냉장실과 냉동실은 별도로 작동할 수 없고; 이들 2개 챔버의 온도는 독립적으로 조정될 수 없으며 또 이들의 냉장 에너지 공급 관계가 기본적으로 고정되어 있으며; 이들 2개 냉장실은 상호 대체될 수 없다는 것을 나타낸다. 상기의 주요 이유는 냉장 증발기와 냉동 증발기의 접촉 관계가 직렬 접속으로 되어 있어 이들이 직렬 접속 수단으로 동작되므로, 냉장고는 냉장증발기와 냉동증발기를 별도로 제어할 수 없게된다. 냉장고가 가동하면, 2개의 증발기가 동시에 가동된다. 현재의 마켓에서, 2개의 증발기를 별도로 제어할 수 있는 냉장고의 수요가 등장하고 있는데, 이런 유형의 냉장고는 2세트의 별도의 냉장 시스템, 즉 냉장실과 냉동실을 각각 냉각시키기 위하여 2개의 압축기, 2개의 증발기, 2개의 응축기 및 2개의 스로틀 장치를 채용한다. 따라서, 이런 종류의 냉장고의 생산비용은 과도하게 높아진다. 이것은 1개 쉘만을 이용하는 이외에는 2세트의 냉장고와 아무런 차이가 없다.

발명의 요약

본 발명의 목적은 단일 냉각회로를 사용하는 것에 의해 독립적으로 작용할 수 있는, 즉 각 냉장실의 냉각을 독립적으로 제어하고 각 냉장실의 온도를 별도로 조정하는 2개 이상의 냉장실을 제공하는, 종래기술의 결점을 극복한 냉장고 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다. 상기 2개의 냉장실의 경우, 냉장실 및 냉동실이 상호전환될 수 있거나, 이들의 하나를 마음대로 작동중지시킬 수 있고 2개 챔버는 상대적으로 별도로 동작할 수 있으므로, 냉장실을 필요한 안정한 온도로 유지되게하고 또 작동/작동중지, 성에제거, 문열기와 같은 다른 칸의 동작상태에 의해서 영향을 받지 않게 만든다.

본 발명에 따르면, 분리된 병렬식 멀티-웨이 냉각회로를 갖는 냉장고가 제공된다. 이 냉장고는 N(N>1)개 냉장실과 N개 냉장 브랜치(branch)를 갖는다. N개 냉장 브랜치는 다른 브랜치와 병렬접속되며 또 압축기 및 응축기의 순환 루프와는 직렬접속된다. 냉장 브랜치 각각은 유동제어유닛, 스로틀 장치 및 증발기와 직렬 접속된다. 이 냉장고는 또한 한 개 이상의 기액 분리장치 및 제어장치를 더 포함한다. 상기 기액 분리장치는 압축기의 흡인라인(suction line)의 표면상에서 공기의 결빙 또는 압축기의 액체 유입 유발을 피할 수 있다. 모든 냉장실에서 검출된 온도 및 현재의 칸의 동작시간에 의해, 제어장치는 각 냉장 브랜치중의 유동제어유 닛의 개시를 제어하여 1개의 냉장 브랜치만이 압축기 및 응축기에 의해 규정된 사이클과 접속된다. 이것은 개개 냉장실의 시간-공유 별도 동작을 구현시키며 설정된 범위내의 칸 마다 각각의 온도를 유지시킨다. 모든 독립적인 냉장실은 온도센서를 구비하고 있고 또 각 칸안의 증발기는 칸의 온도가 독립적이고 서로 무관하도록 제어될 수 있다.

본 발명의 다른 특징으로, 상기 냉장고는 상호 독립적인 M개 간접냉각 냉장실을 더 포함한다. 각 간접냉각 냉장실은 공기유동 제어장치와 함께 1개의 공기 냉각실을 갖는다. M개 공기 냉각실은 X개 그룹으로 나뉜다. 상기 X개 그룹과 N개 별개 냉장 브랜치중의 증발기는 팬에 의해서 X개 그룹의 공기통로를 형성한다. 상기 제어장치는 N개 냉장브랜치중의 유동제어유닛, M개 공기유동 제어장치 및 X개 팬을 제어하여 N+M 냉장실이 독립적으로 제어가능한 온도를 유지할 수 있도록 한다.

본 발명의 상기 냉장고에서, 각 그룹중의 모든 공기 냉각실은 상호 병렬일 수 있다.

본 발명의 상기 냉장고에서, 냉장고는 N개 냉장 브랜치의 1개와 직렬접속된 증발기를 각각 갖는 L개 부속 냉장실을 더 포함한다. 상기 L개 부속 냉장실 및 N개의 독립적인 병렬 냉장실은 N+L개의 온도제어 냉장실을 형성할 수 있다.

본 발명의 상기 냉장고에서, 냉장고는 L 부속 냉장실, N 독립적인 병렬식 냉장실 및 M 간접냉각 냉장실을 더 포함하여 N+L+M 온도제어 냉장실을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 냉장고에서, 상기 기액 분리장치는 상기 순환 루프내에 배치되며, 그의 한 개 터미널은 압축기에 접속되고 나머지 한 개 터미널은 모든 냉장 브랜치에 의해 규정된 축적점에 각각 접속된다.

본 발명에 따른 냉장고에서, 상기 기액 분리장치는 병렬식 냉장 브랜치내에 별도로 배치되며, 각 기액 분리장치의 한 개 단부는 압축기에 접속되고 나머지 한 개 단부는 냉장 브랜치의 증발기에 접속된다.

본 발명에 따른 냉장고에서, 상기 기액 분리장치는 순환루프 및 냉장 브랜치의 일부에 별도로 배치된다.

본 발명에 따른 냉장고에서, 각 냉장실은 온도센서를 구비한다.

본 발명에 따른 냉장고에서, 압축기는 다음 관계식을 만족할 수 있는 냉장능력(Q)을 갖는다. 모든 냉장실의 최대 가동시간의 총합(T_iomax)은 모든 냉장실의 가동중지시간(T_is)의 최소(T_ismin)를 초과하지 않는다, 즉 ∑T_iomax≤ T _ismin.

본 발명에 따른 상기 냉장고에서, ∑T_iomax> T_ismin이면, ∑T_iomax≤ T_ismin를 만족하기 위하여 하기 조치중 1개 이상을 선택할 수 있다: 1) 작동중지 시간이 짧은 냉장실 또는 모든 냉장실의 열적 절연층을 증가시킨다; 2) 칸내의 증발기의 면적을 증가시킨다; 3) 작동중지 시간이 짧은 칸의 온도제어 정밀도를 적합하게 저하시킨다.

본 발명에 따른 냉장고에서, 제어장치는 모든 냉장 브랜치내의 유동제어유닛에 제어신호를 제공함으로써, 많아야 1개의 냉장 브랜치에서, 압축기 및 응축기 회로는 원할 때에 N 냉장실내의 온도센서에 의해 제공되는 실시간 온도 및 사용자에 의해 설정된 모든 냉장실의 온도를 기준으로 하여 냉장 사이클을 형성한다.

본 발명에 따른 냉장고에서, N 냉장 브랜치에 배치된 유동제어유닛은 바이너 리 트리구조 형태로 층을 이룬 N-1 2-위치 3-웨이 밸브로 구성되며, 이때 "트리"의 밑부분은 순환 루프에 접속되고 또 "트리"의 N 노드는 N 냉장 브랜치내에 각기 배치된 스로틀 장치에 접속된다.

본 발명에 따른 냉장고에서, N 냉장 브랜치에 배치된 유동제어유닛은 각 브랜치와 직렬접속된 N 2-웨이 밸브로 구성된다.

본 발명에 따른 냉장고에서, N 냉장 브랜치에 배치된 유동제어유닛은 N브랜치로부터 1개 브랜치를 선택하는 작용을 하는 밸브 또는 밸브 믹스에 의해 가동된다.

본 발명에 따른 냉장고에서, N=2일 때, 2개 브랜치중의 하나에 있는 증발기 및 스로틀 장치 만이 원할 때에 압축기 및 응축기와 함께 냉장 순환을 형성한다.

본 발명에 따른 냉장고에서, N=3일 때, 3개 브랜치중의 하나에 있는 증발기 및 스로틀 장치 만이 원할 때에 압축기 및 응축기와 함께 냉장 순환을 형성한다.

본 발명에 따른 냉장고에서, N=4일 때, 4개 브랜치중의 하나에 있는 증발기, 스로틀 장치만이 원할 때에 압축기 및 응축기와 함께 냉장 순환을 형성한다.

본 발명에 따른 냉장고에서, N=5일 때, 5개 브랜치중의 하나에 있는 증발기 및 스로틀 장치만이 원할 때에 압축기 및 응축기와 함께 냉장순환을 형성한다.

본 발명에 따른 냉장고에서, 각 냉장실은 상태 지시장치를 포함하며, 이 지시장치는 측정된 온도가 동작온도보다 높을 때 냉장실이 "냉장시켜야할 상태"임을 나타내고; 측정된 온도가 설정된 작동중지 온도보다 낮을 때 냉장실에 대해 "냉장할 필요없음"을 나타내며; 또 측정된 온도가 설정된 작동중지 온도와 동작온도 사 이일 때 냉장실의 현재상태를 유지시킨다.

본 발명에 따른 냉장고에서, Y(Y≥1)개의 냉장시킬 냉장실이 있을 때, 타임기간 단위를 기본으로 하여 순차적인 각 타임기간은, 냉장 브랜치, 압축기 및 응축기가 그 타임기간 동안 냉장순환을 형성할 수 있도록 하는 규칙에 의해 선택된 냉장 브랜치로 분포될 것이다.

본 발명에 따른 냉장고에서, Y(Y≥1)개의 냉장시킬 냉장실이 있을 때, 각 타임기간은 검출된 실제 온도와 모든 냉장실의 설정온도 간의 차이의 순서에 따라 또는 냉장 브랜치, 압축기 및 응축기가 그 타임기간 동안 냉장순환을 형성할 수 있게 하는 다른 순서에 따라 냉장 브랜치로 분포될 것이다.

본 발명에 따른 냉장고에서, Y(Y≥1)개의 냉장시킬 냉장실이 있을 때, 설정된 우선순서에 따라서, 냉장 브랜치의 순서를 우선순위가 더 높은 브랜치, 압축기 및 응축기가 그 타임기간 동안 냉장순환을 작성할 수 있도록 결정될 것이다.

본 발명에 따른 냉장고에서, 어떤 냉장 브랜치의 실시간 온도가 그 타임기간이 종료하기 전에 설정 온도 보다 더 낮으면, 그 타임기간은 앞서 종료할 것이고 냉장 브랜치는 "냉장시킬 필요없음"으로 표시된다; 어떤 냉장 브랜치의 실시간 온도가 상기 타임기간이 종료하기 전의 작동중지 온도보다 더 높은 설정된 절환온도보다 더 낮고 또 "냉장시켜야하는" 다른 브랜치가 없다면, 상기 타임기간은 앞서 종료될 것이다.

본 발명에 따른 냉장고에서, 상기 타임기간은 균일하게 분포된다.

본 발명에 따른 냉장고에서, 상기 타임기간은 불균일하게 분포되고, 각 냉장 브랜치에 대해 분포된 타임기간은 냉장실의 용적을 기본으로 설정된 스태틱 값(static value)에 의해, 또는 현재 온도와 냉장실의 설정온도 간의 차이를 기본한 다이나믹 값에 의해, 또는 냉장실의 열적하중 또는 외부 환경값 및 그의 변화된 값에 의해 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 냉장고에서, 냉장고는 압축기의 회전속도를 제어하기 위해 사용된 다양한 주파수 제어장치를 더 포함한다.

본 발명에 따른 냉장고에서, 상기 압축기 및 응축기 냉장사이클은 흡인라인 및 건조 필터를 포함한다.

본 발명에 따른 분리된 병렬식 멀티-웨이 냉각회로를 갖는 냉장고의 제어방법은, N 냉장실의 실시간 온도를 측정하는 단계, 이들을 그의 설정온도와 비교하는 단계, 냉장시킬 냉장 브랜치를 결정하는 단계, 및 결정된 냉장 브랜치중의 하나를 타임기간 동안 순환루프에 접속시키는 단계를 포함하며; 냉장 브랜치의 실시간 온도가 상기 타임기간 동안 설정된 동작중지 온도에 도달하면, 그 타임기간은 미리 종료되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방법에서, 냉장시킬 냉장 브랜치를 결정하는 단계는 "냉장시켜야할" 상태의 개시온도보다 더 높은 실시간 온도로 냉장실을 표시하는 단계; "냉장시킬 필요가 없는" 상태의 동작중지 온도보다 더 낮은 실시간 온도로 냉장실을 표시하는 단계; 냉장실의 현재상태를 작동중지온도와 개시온도 사이의 실시간 온도로 유지시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법에서, 냉장시킬 냉장 브랜치를 결정하는 단계는 순환을 필요로하는 냉장 브랜치로서 "냉장시켜야할" 상태의 냉장실에 상응하는 냉장 브랜치를 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법에서, 냉장시킬 냉장 브랜치를 결정하는 단계는, Y(Y≥1)개의 냉장시킬 냉장실이 있을 때, 현재 검출된 실제온도와 각 칸의 설정온도 사이의 온도 차이에 따라 감소하는 순서로 또는 증가하는 순서로 또는 다른 순서로 타임기간을 냉장실중의 하나의 냉장 브랜치에 분포하는 단계, 및 냉장 브랜치가 분포된 타임기간내에서 압축기 및 응축기와 함께 냉장 순환을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법에서, 냉장시킬 냉장 브랜치를 결정하는 단계는, Y(Y≥1)개의 "냉장시켜야할" 상태의 냉장실이 있을 때, 설정된 우선순서에 따라서 냉장 브랜치의 순서를 결정하는 단계 및 우선순위가 높은 냉장 브랜치가 상기 분포된 타임기간내에 압축기 및 응축기와 함께 냉장순환을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법에서, 상기 방법은 냉장실이 냉장순환중일 때 타임기간 동안, 냉장실의 실시간 온도가 소정 스위치 온도에 도달하는 것으로 검출되고 또 "냉장시켜야할" 상태의 다른 냉장실이 존재하면, 상기 타임기간을 앞서 종료시키는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따른 방법에서, 상기 타임기간은 균일하게 분포된다.

본 발명에 따른 방법에서, 상기 타임기간은 불균일하게 분포되고, 각 냉장브랜치의 분포된 타임기간은 냉장실의 설정된 스태틱 값에 의해, 또는 현재 온도와 냉각실의 설정온도 간의 차이의 다이나믹 값에 의해, 또는 냉각실의 열적하중 또는 외부 환경값 및 그의 변화된 값에 의해 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에서, 상기 방법은 모든 냉장실이 "냉장시킬 필요가 없는" 상태에 있을 때 상술한 압축기가 동작중지되는 단계를 더 포함한다.

단일 압축기 사이클 냉장 시스템을 통한 본 발명은 다음과 같은 목적을 달성할 것이다: 냉장고의 2개 이상의 냉장실내에서 온도를 별도로 조정할 수 있고, 냉장실의 모드를 상호 변환시킬 수 있으며 또 냉장실을 독립적으로 가동 또는 동작중단시킨다. 따라서 본 발명은 전통적인 순환 냉각 냉장고는 달성하지 못했던 이점을 갖게 되었다. 주요한 이점은 다음을 포함한다: 냉장이 필요한지 여부를 사용자가 결정할 수 있는 복수의 독립적인 냉장실을 보유하고; 각 냉장실의 별도의 온도를 생성하며; 불필요한 냉장으로 인한 전력 소모를 절약하고; 사용자에 의해 필요한 온도 대역의 용적을 조정하고 결정하는 것에 의해 사용상 상이한 필요성을 충족시킨다. 분리되고 멀티채널 순환 냉각식 냉장고는 장래 냉장고 개발의 주류를 이룰 것이며 대중화될 수 있고 광범위하게 적용될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 분리된 병렬식 멀티-웨이 냉각회로를 갖는 냉장고의 주요 개략도,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에서 냉장 순환 루프에 배치된 기액 분리장치의 구조개략도,

도 3은 본 발명의 제2 실시예에서 각 병렬식 냉장 브랜치에 배치된 기액 분리장치의 구조개략도,

도 4는 본 발명의 제3 실시예에서 냉장 순환 루프 및 부분적 냉장 브랜치에 배치된 기액 분리장치의 구조개략도,

도 5는 본 발명의 제4 실시예에서 N=2일 때 3-웨이 밸브를 구현하는 유동-제어의 구조개략도,

도 6은 본 발명의 제5 실시예에서 N=3일 때 3-웨이 밸브를 구현하는 유동-제어의 구조개략도,

도 7은 본 발명의 제6 실시예에서 N=4일 때 3-웨이를 구현하는 유동-제어의 구조개략도,

도 8은 본 발명의 제7 실시예에서 N=5일 때 3-웨이 밸브를 구현하는 유동-제어의 구조개략도,

도 9는 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예에서 시간-온도 개략도,

도 10은 본 발명에 따른 방법의 제2 실시예에서 시간-온도 개략도,

도 11은 본 발명에 따른 제어방법의 플로우 차트,

도 12는 본 발명에 따른 방법의 제어하에서 간접 냉각 및 직접 냉각에 의해 구현되는 분리된 병렬식 멀티-웨이 냉각회로를 갖는 냉장고의 구조 개략도,

도 13은 본 발명의 제어방법을 이용한 부속 냉장실의 개략도,

도 14는 N 2-웨이 밸브를 갖는 N 냉장실로부터의 1개에 어떻게 선택하여 스위치-온(switch-on)하는지를 보여주는 구조개략도.

바람직한 실시예의 상세한 설명

도 1에 도시한 냉장순환 루프는 N 냉장 브랜치 및 원할 때에 N 브랜치의 오직 한 개와 냉장 사이클을 형성하는 압축기(101), 응축기(102)를 포함한다. 여기서, N은 1보다 큰 자연수이다. 각 냉장 브랜치에는 증발기(103), 스로틀 장치(104) 및 유동제어 장치(105)가 존재한다. 보다 중요하게는, 기액 분리장치(106)가 냉장 브랜치 또는 순환 루프에 배치된다. 각 냉장실에 대하여 별도의 제어를 구현하기 위하여, N 유동제어장치(105)상에서 제어하는 제어장치(107)가 또한 포함된다. 상기 구현과정에서, 압축기(101) 및 응축기(102)의 사이클 상에 흡인라인 및 건조-필터(도시되지 않음)가 존재한다. 제어장치(107)는 N 냉장 브랜치중의 오직 한 개가, 각 냉장실의 실제 온도 및 사용자에 의해 설정된 온도에 따라서 원할 때에 압축기 및 응축기와 함께 냉장 사이클을 형성함을 확인하기 위해 사용된다. 기존의 N 브랜치의 환경하에서는 많아야 N+1 상태, 즉 1개 브랜치에 의한 작업의 N 상태 및 N 브랜치중의 N 브랜치에 의한 무작업의 1개 상태가 존재한다.

상이한 N+1 상태에서, 압축기의 액체 침습 현상을 방지하기 위해 다음 조처를 취할 수 있다: 1) 기액 분리장치를 부착하거나 또는 그 크기를 증가시킨다; 2) 증발기의 내부 크기를 적합하게 조정한다; 3) 냉매의 충전능을 최적화하여 복수의 작업 상태의 구조를 충분히 고려한다; 4) 스로틀 장치를 최적화한다.

본 발명에서 지칭하는 냉장실은 서랍형태, 문이 있는 공동 형태 또는 기타 형태를 갖는 냉장저장 공간을 의미한다.

도 2는 압축기(202) 및 응축기(203)의 일반적 루프상에 배치된 기액 분리장 치(201)의 일반적 상태를 도시한다. 도 3은 세 개 브랜치상에 어떤 기액 분리장치(301, 302, 303)가 배치되어 있는지를 도시한다. 도 4는 일반적 순환루프 및 일부 냉장 브랜치상에 배치된 기액 분리장치를 도시하며, 이때 기액 분리장치(401)는 일반 순환루프에 고정되어 있고, 기액 분리장치(402, 403)는 2개의 브랜치에 각각 고정되어 있다. 이들 기액 분리장치를 탑재하는 것은 압축기의 흡인라인에서 얼음(서리)형성이나 압축기의 액체 침습을 피하고 또 동작 조건하에서 냉매 및 압축기의 상태 및 안정성을 확실하게하기 위해서이다.

도 5는 N=2일 때 냉장고의 구조를 도시한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 냉장고는 서로 독립적으로 동작할 수 있는 2개의 냉장실, 즉 제1 냉장실(501) 및 제2 냉장실(502)을 갖는다. 냉각 공급원으로서 제1 증발기(503) 및 제2 증발기(504) 뿐만 아니라 냉장상태를 보여주는 제1 온도센서(505) 및 제2 온도센서(506)는 제1 냉장실(501) 및 제1 냉장실(502)에 별도로 배치된다. 제1 냉장 브랜치(509)는 제1 증발기(503) 및 직렬로 접속하는 스로틀장치인 제1 모세관(507)을 포함한다. 제2 냉장 브랜치(510)는 제2 증발기(504) 및 직렬로 접속하는 스로틀장치인 제2 모세관(508)을 포함한다. 사용자에 의해 설정된 2개의 냉장실의 온도 및 제1 온도센서(505) 및 제2 온도센서(506)의 수치에 따라서, 제어장치는 제1 냉장 브랜치(509) 또는 제2 냉장 브랜치(510)에 의해, 압축기, 응축기, 건조 필터, 흡인라인 및 기액 분리장치와 함께 냉장 사이클의 형성을 결정한다. 이러한 "2개로부터 1개 선택"하는 것은 2-위치 3-웨이 전자기 밸브(511)를 통하여 구현된다. 즉, 제1 및 제2 냉장 브랜치중의 유동제어장치는 2-위치 3-웨이 전자기 밸브(511)를 통 하여 구현된다.

전통적인 양문형 냉장고와 대조적으로, 본 발명의 이중 챔버 냉장고는 다음과 같은 전통적인 양문형 냉장고의 단점을 극복한다: 1) 냉장실과 냉동실이 동시에 동작되어야한다; 2) 냉장실 및 냉동실의 동작온도는 상관관계가 있다; 및 3) 냉장실 및 냉동실의 작용은 서로 변경될 수 없다. 동작원리는 다음과 같이 기재한다:

1) 1개 냉장실은 동작되고 다른 하나는 동작하지 않도록 선택한다: 제1 냉장실(501)의 동작을 설정하고 제2 냉장실(502)은 동작하지 않을 때, 제1 냉장 브랜치(509)는 전자기 밸브(511)를 제어하는 것에 의해 언제나 켜진 상태일 수 있다. 이때, 압축기의 개시 또는 중지는 제1 냉장실(501)의 온도가 사용자에 의해 설정된 원하는 온도에 도달하는지 여부에 따라 달라지며, 즉, 제1 냉장실의 온도는 동작온도에 도달 할 때 제1 냉장 브랜치(509)가 동작하게 만든다. 제1 냉장실(501)의 온도는 동작중지 온도보다 더 낮으면, 이 온도는 제1 냉장 브랜치(509)를 폐쇄시키고, 심지어 압축기를 동작중지할 것이다. 그 역으로, 제2 냉장실이 동작되고 제1 냉장실은 동작하지 않을 때, 3-웨이 전자기 밸브(511)를 제어하는 것에 의해 제2 냉장 브랜치(510)를 접속한다. 이때, 압축기의 가동 또는 작업중지는 제2 냉장실(502)의 온도가 원하는 온도에 도달하는지 또는 압축기의 연속적인 동작 시간이 특정 값에 도달하는지에 따라 결정된다.

2) 2개의 냉장실의 온도를 원하는 대로 설정한다: 사용자는 제1 및 제2 냉장실중 어떤 것의 동작온도로 -36 ℃내지 +10 ℃로 설정할 수 있다. 상세한 제어방법은 다음에 설명한다. 사용자에 의해 설정된 온도에 도달하기 위해, 제1 브랜치(509)와 제2 냉장브랜치(510) 사이를 시간 기준으로 전환시키도록 3-웨이 밸브(511)를 제어할 수 있다.

3) 2개의 냉장실을 동시에 냉장실 또는 냉동실로서 설정한다. 이들 2개가 동일하거나 유사한 동작온도를 갖도록 설정한다. 상기 과정은 상기와 동일하다.

본 발명은 냉장 사이클에서 전통적인 양문형 냉장고중의 냉장 및 냉동설정의 증발기를 병렬접속함으로 인하여 증발영역을 최대화하고 또 열교환 영역과 열교환 효율을 증가시킬 수 있으며, 구조를 고려함 없이 간단히 배치할 수 있다. 냉장 및 냉동의 2개 브랜치는 독립적으로 동작할 수 있으며 또 본 발명에 의해 제공된 시간 공유 제어원리에 따라 전력소모를 절약한다. 사용자들은 계절변화 및 그들 자신의 습관에 따라 냉장실 또는 냉동실의 동작을 중지킬 수 있다. 한편, 상기 시스템은 에너지 절약 부품의 사용을 통하여 에너지를 더욱 절감할 수 있으며, 예컨대 2-웨이 전자기 밸브(펄스 제어식)의 사용은 통상의 전자기 밸브가 상태를 유지하는데 소비되는 전력소모를 절감할 수 있다. 전통적인 양문형 냉장고와 비교하여, 본 발명은 전력소모를 피할 수 있을 뿐만 아니라 냉장실 또는 냉동실을 별도로 동작중지시킬 수 있으므로, 에너지 절약 목적을 달성한다.

도 6은 본 발명의 N=3일 때 냉장고의 구조도를 도시한다. 앞서 예로든 실시예와는 달리, 3개의 냉장 브랜치중의 유동제어장치는 2개의 2-위치 3-웨이 밸브(601, 602)에 의해 구현되며, 이것은 세 개 브랜치(603, 604, 605)중의 하나의 증발기만이 원할 때에 냉각되며 또 다른 2개의 냉장실이 냉장될 필요가 있을 때 시간 공유 방식으로 각 브랜치에 냉각능력을 분포시킨다. 사용자가 상기 냉장실중의 한 개가 동작시키고 나머지 2개의 냉장실은 동작시키지 않거나 또는 저장공간으로 사용함을 필요로하는 경우, 2개의 3-웨이 밸브는 냉장 브랜치가 압축기 및 응축기와 함께 사이클을 형성하는 위치로 설정된다. 사용자가 냉장실중의 2개가 동작하기를 바랄 경우, 2개의 3-웨이 밸브를 제어하는 것에 의해 서로 전환되며, 또 사용자가 냉장실중 세 개가 동시에 동작하기를 바랄 경우, 세 개 브랜치는 제어방법을 이용하여 서로 전환될 수 있다. 각 브랜치의 스위치-온 순서, 스위치-온 시간의 길이는 사용자에 의해 설정된 온도, 실시간 측정된 냉장실의 온도 뿐만 아니라 제어전략에 따라 상이하다.

도 7은 본 발명의 N=4일 때의 냉장고의 구조도를 도시하며, 4개의 냉장 브랜치(704, 705, 706, 707)에 배치된 유동제어 장치는 3개의 2-위치 3-웨이 밸브(701, 702, 703)에 의해 구현된다. 원할 때에, 4개 브랜치(704-707)의 오직 한 개는 압축기, 응축기와 함께 냉장 사이클을 형성한다. 1개 이상의 냉장실을 냉각시킬 필요가 있을 때, 시간 공유 수단에 의해 분포된 냉각공급원을 제어한다.

도 8은 본 발명의 N=5일 때의 냉장고의 구조도를 도시한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 5개 냉장 브랜치(801-805)내의 유동제어장치는 4개의 2-위치 3-웨이 밸브(806-809)에 의해 구현된다. 원할 때에, 5개 브랜치(801-805)중의 오직 한 개는 압축기(810), 응축기(812), 기액 분리장치(811)와 함께 냉장 사이클을 형성한다. 그러나 좀 더 긴 타임기간 동안, 각 냉장실은 사용자에 의해 설정된 -36 ℃내지 +10 ℃ 범위의 작동온도로 냉장시킬 수 있고, 즉 T_{i off}〈T_i〈T_{i on}, (I=1,2,3,4,5)이며, 이때 T_{i off}= T_{i set} -△i, T_{i on} = T_{i set +}△i 이며, 이때 T_{i off}는 냉장실 I의 작업중지 온도로서 동작온도 범위의 하한이다. T_{i set}는 냉장실(I)의 사용자 설정온도이고, T_{i on}은 냉장실(I)의 동작온도로서, 동작온도 범위의 상한이며, △i는 냉장실(I)의 온도제어 정밀도를 구체화한다. △i값이 클수록, 온도 변화에 대한 감도가 약하며, 제어 정밀도의 최저값이다.

더 높은 N값의 환경하에서는, 주파수 절환 제어장치는 더 우수한 에너지 절약효과를 달성하기 위하여 압축기의 회전속도를 제어하도록 각 냉장 브랜치에 의해 스위치-온의 공간 점유 비율에 따라 고정될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제어방법이 어떻게 시간 공유 방식으로 N 냉장 브랜치중에 냉장능력을 분포시키는가를 보여주는 실시예와 함께 설명한다. 분포의 가이드라인은 1개씩 설명한다.

1) 냉장실의 냉장상태 및 그의 변화:

냉장실 사이클을 결정하기 위한 기초로서, 본 발명의 방법은 각 냉장실에 대하여 2종류의 냉장상태, 즉 "냉장시켜야할" 상태 및 "냉장시킬 필요없는" 상태를 설정한다. 측정된 온도가 동작온도보다 더 높은 냉장실은 "냉장시켜야할" 상태로 표시되고; 측정된 온도가 설정된 동작중지 온도보다 더 낮은 냉장실은 "냉장시킬 필요없는" 상태로 표시되며; 또 측정된 온도가 설정된 동작중지 온도보다 더 높고 동작온도보다는 낮은 냉장실은 현재상태로 표시된다. 이렇게하여, 모든 냉장실이 "냉장시킬 필요없는" 상태일 때 압축기를 동작중지시킨다. 동시에, "냉장시켜야할" 상태에 있는 냉장실의 현재 개수에 따라 원할 때에 냉장 사이클의 범위를 선택하고, "냉장시켜야할" 냉장실에서만 냉장실의 냉장 사이클을 선택한다.

2) 우선순위 분포의 원리

1개 이상의 냉장실이 "냉장시켜야할" 상태일 때, 즉 냉각공급원이 충돌하고 있을 때, 냉각공급원 분포의 순서는 우선순위에 따라 결정한다. 예컨대, 이중 냉장실의 경우, 제1 냉장실은 2개 냉장실이 동시에 동작중일 때 언제나 우선적으로 선택되어야하고, 이렇게하여, 제1 냉장실이 냉장을 요하고 있는 한, 제1 냉장 브랜치에 냉각공급원을 공급할 것이다. 제1 냉장실이 동작중지 온도에 도달할 때에만, 냉각공급원을 다른 냉장 브랜치로 분포시킬 것이다. 2개 이상의 냉장실이 있을 경우, 냉장실로서의 우선순위(1,3, 2 또는 기타)는 냉각공급원 공급 순서를 결정한다; 냉장실(1)이 최우선이고, 그 다음이 냉장실(3)이고, 마지막은 냉장실(2)이다. 원할 때에, 우선순위가 높은 냉장 브랜치가 냉장을 요하는 경우에는 우선순위가 낮은 브랜치의 냉장은 방해될 것이다. 그러나 냉장을 요하는 우선순위가 낮은 브랜치는 우선순위가 높은 브랜치가 냉장시킬 필요가 없을 때(즉 동작중지 온도에 이르면)에는 압축기와 응축기의 냉장 사이클을 스위치-온시킬 수 있다.

3) 시간의 균일 분포 원리

멀티-웨이 사이클에 관한 한, 냉각공급원은 상이한 상황을 포괄하도록 분포될 것이고 또 냉장실에 대한 냉장요건은 각 냉장실이 가능한한 빨리 설정온도에 도달하거나 설정온도를 유지하게 하는 순서로, 특히 전기공급 중단 후 새로운 동작을 개시시키는 순서로 고려되어야 할 것이다. 따라서, 냉각공급원의 분포를 결정하기 위한 우선순위를 단순히 채용하는 것은 문제가 될 수 있다. 예컨대, 우선순위가 높은 냉장실이 냉각공급원에 대하여 너무 많은 시간을 점유하면, 우선순위가 낮은 냉장실은 적시에 냉장될 수 없게 되거나 아주 오랜 시간 동안 온도를 유지할 수 없게 될 것이다. 따라서, 타임기간을 기초로한 냉각공급원을 공급하는 전략이 대두되게 된다. 이 타임기간은 동일하게 분포될 수 있다. 냉장시켜야할 N개의 냉장실이 있다고 가정하면, 압축기의 최장 연속 동작시간은 T이고, 순서에 따른 각 냉장 브랜치에 대한 타임기간의 길이는 K^*T/N이며, K는 공간 점유 계수로서 K<1 이다. 상술한 우선순위 원리와 함께, 제어방법은 도 9에 도시한다.

도 9에는 냉장실(1), 냉장실(3) 및 냉장실(2)의 우선순위로 된 세 개의 냉장실이 있다. 냉장실(1,2,3)은 전기공급이 중단된 후 냉장을 요하게되어(실선으로 표시된 실시간 온도는 점선으로 표시한 설정온도 보다 높다) 동작개시된다. 이렇게하여, 제1 브랜치는 0-t1 사이의 주기를 통과하고 냉장실(1)이 3분간 스위치-온되고, 냉장실(3)은 t1-t2 사이의 3분간 스위치-온된 다음 t2-t3 범위에서 냉장실(2)가 3분간 스위치-온된다. 냉장실(1)은 동작중지 온도에 도달하지 않기 때문에, 냉장실(1)은 t3-t4 범위에서 냉각공급원이 다시 공급되며 냉장실(3)에는 또한 t4-t5 범위에서 공급된다. 여기서, 냉장실(3)은 동작중지 온도에 도달되어 타임기간의 사이클이 t5에서 앞서 종료되기 때문에, t4-t5 사이의 시간 길이는 소정 시간 보다 적다. 이때, 냉장실(1) 및 냉장실(2)만은 여전히 냉장되어야한다. t5-t6 동안, 냉각공급원 공급은 냉장실(2)에 대해서 3분간 실시된다. 그후, 냉각공급원은 냉장실(1)에 공급된다. 냉장실(1)의 온도가 동작중지 온도에 도달하기 때문에, 타임 기간이 미리 종료(t6-t7 사이의 시간 길이는 소정 시간 보다 짧다)될 것이며, t7-t8동안 냉각공급원이 냉장실(2)에 계속 공급된다. 상기와 같은 과정은 모든 냉장실의 온도를 독립적으로 제어하기 위하여 세 개 냉장실의 온도가 소정 온도 범위에 도달할 때 까지 계속된다.

4) 타임 기간의 스태틱 불균일 분포 원리

냉장실의 용적이 고정되기 때문에, 냉장실의 용적에 따라서 불균일 분포계수를 미리 결정할 수 있다, 즉 상이한 시간에서 분포된 타임 기간의 길이는 상이하다. 예컨대, N 냉장실을 접속하는 타임기간 계수는 S1, S2.......SN으로 설정될 수 있으며, 필요한 시간이 길수록 S도 더 크다. 예컨대, 보다 큰 냉장실에 대해 보다 큰 계수가 설정될 수 있다. 매 사이클은 30 타임 유닛, 즉 30s로 설정될 수 있다. 4개의 냉장실이 있기 때문에, 상응하는 예비 분포 시간을 분포시키고 10s, 8s, 6s 및 6s로 표시한다.

5) 타임기간의 다이나믹 분포원리

실시간 온도 및 설정온도 간의 차이에 따라서, 본 발명자는 먼저 접속시킬 냉장실을 결정할 수 있다. 1개 이상의 냉장실이 동작온도에 도달하여 냉장시킬 필요가 있을 때, 실시간 온도와 설정온도 간의 차이가 더 큰 냉장실이 먼저 냉장될 우선순위가 주어진다. 역으로, 실시간 온도 및 설정온도 간의 차이가 크지 않은 냉장실을 먼저 냉장시키도록 선택할 수도 있다. 본 발명자는 이러한 목적을 위해 다른 기준을 선택할 수도 있다.

6) 온도 절환을 기본으로 타임기간 제어의 원리

타임기간의 시간-공유 원리를 기본으로 하여, 온도 절환이라 불리는 제어 전략을 이용하여 냉장시킬 브랜치가 적시에 냉장 사이클로부터 반응할 수 있게 할 수 있다. 절환온도는, 어떤 한 냉장실이 온도에 도달하고 다른 냉장실이 여전히 냉장을 요하고 있을 때, 냉장실 밖의 냉각공급원을 냉각을 요하고 있는 냉장실로 절환시킨다. 예컨대, 제1 냉장실의 설정온도와 제2 냉장실의 설정온도가 각각 -20° 및 +5°일 때, 제1 냉장실에 우선순위가 주어지고 절환온도가 설정되면 그의 동작중지 온도에 도달하는데 장시간이 필요할 것이므로, 제2 냉장실은 충분한 냉장능력을 적시에 얻을 것이다.

도 10은 상기 방법의 실시예를 도시한다. 4개의 냉장실이 있고, 그중 냉장실(3)은 t2 이후에만 설정온도를 가지며, 그전에는 냉장실(1, 2 및 4)만이 설정온도를 갖는다. 우선순위가 존재하지 않는다면, 냉장실(1)의 냉장에 걸리는 시간길이는 0-t1으로 특정되고; t1-t2에서는 냉장실(2)의 냉장시간 길이가 특정되며; t2-t3에서는 냉장실(4)가 특정된다. t3 이후는, 냉장실(3)이 냉장을 요하고 있기 때문에, 냉장실(3)이 냉장순서를 얻게 될 것이다. t3-t4 에서는, 냉장실(1)에서의 냉장이 계속될 것이다. t4-t5에서는 냉장실(2)에서의 냉장이 절환온도에 도달한다. 여기서, 이 타임기간은 소정 시간 전에 끝마친다. t5-t6에서는 냉장실(3)에 냉각이 공급된다. t6-t7에서는, 냉장실(4)에 냉각이 공급되어 절환온도에 도달하며, 이 타임기간은 소정시간보다 앞서 종료된 것이다. t7-t8에서는, 냉장실(1)에서의 냉장이 절환온도에 도달하고 이 타임기간은 소정 시간보다 앞서 종료된 것이다. t8-t9에서는, 냉장실(3)이 냉장된다. 도 9에 도시된 제어전략과는 달리, 절환온도에 도달할 때 소정 시간보다 앞서 설정된 타임기간을 종료하여 다른 냉장실이 냉장될 수 있는 더 많은 기회를 줄 수 있다. 냉장실의 절환온도를 설정하는 것은 실온에서부터 1개 이상의 냉장실의 냉장을 개시하는 해결책을 제공하는 것이다. 이때, 설정온도가 0℃ 미만, 예컨대 -10℃이면, 절환온도는 개시온도(-9℃) 보다 더 높은 값(0℃)으로 설정될 수 있다. 절환온도는 "냉장시켜야할" 다른 냉장실이 있을 때에만 가능하다. "냉장시켜야할" 다른 냉장실이 없으면, 현재의 냉장실에서의 냉장상태의 절환은 없을 것이다.

도 11은 본 발명의 냉장고를 제어하는 방법의 플로우 차트를 도시한다. 블록(1101)에서는 상이한 냉장실의 온도를 검출한다. 블록(1102)에서는 측정된 실시간 온도를 설정온도와 비교하여 "냉장시켜야할" 냉장실의 개수를 결정하고 블록(1103)에서 i=0 인지 여부를 판단하고, i=0이면, 모든 냉장실은 "냉장시킬 필요없는" 상태이므로, 블록(1104)의 압축기는 차단될 것이다; i ≠ 0이면, 이는 "냉장시켜야할" 냉장실이 1개 이상 있음을 나타내며, 각 냉장실이 우선순위를 갖는지 판단한다. 우선순위가 주어져 있으면, 블록(1106)에서 최우선적으로 냉장시켜야할 냉장실(j)를 결정한다. 우선순위가 주어져 있지 않으면, 블록(1107)에서 온도 차이 또는 기타 다른 기준에 따라 냉장실(j)을 냉장시키는 우선권을 결정한다. 블록(1108)에서는, 냉장실(j) 브랜치가 냉장 사이클에 접속되도록 유동제어장치를 제어하고 타임기간 측정을 개시한다. 블록(1109)에서는, j번째 브랜치가 동작중지 온도에 도달하는지 여부를 판단하기 위고 또 j번째 브랜치가 동작중지 온도와 동일 하거나 그 이하이면, 냉장실은 "냉장시킬 필요없는" 상태로 설정되어 블록(1101)로 되돌아가야하고; 동작중지 온도에 도달하지 않으면, 실시간 온도가 절환온도에 도달하는지 또 한편으로는 I>1 (다른 냉장실이 여전히 "냉장시켜야할" 상태에 있는 경우)인지를 판단하여, "예"인 경우 블록(1101)으로 들어가고; 아니면, 블록(1111)에서 타이밍이 중지하는지 여부를 판단하여, "예"이면 블록(1101)로 들어가고; "아니오"이면 블록(1109)로 들어간다.

도 12는 본 발명에 따른 제어방법하에서 간접냉각 및 직접냉각에 의해 구현되는 독립적인 멀티-사이클 냉장고의 구조 개략도를 도시하며, 상기 냉장고는 압축기(1201), 응축기(1202), 기액 분리기(1203) 및 N 직접냉각과 접속된 브랜치(1204)를 포함하며; 각 브랜치는 증발기(라벨로 표시되지 않음), 스로틀 장치(라벨로 표시되지 않음) 및 유동제어장치(라벨로 표시되지 않음)를 포함하며, N 브랜치에 배치된 상기 유동제어장치는 N-1 2-위치 3-웨이 밸브에 의해 구현될 수 있다.

각 브랜치의 증발기가 1개 냉장실에 분포되면, N 냉장실이 형성될 수 있다. N+M 냉장실이 필요할 때, 본 발명자는 M 냉장실의 독립적인 냉장을 구현하기 위해 공기 냉각을 이용할 수 있다. 도 12는 M1 공기냉각실의 그룹이 i번째 브랜치에 배치된 것을 도시한다. 특히, 팬(1205)은 i번째 브랜치의 증발기 근처에 고정된다. i번째 브랜치에 결합된 각 공기냉각실은 공기유동 제어장치(1206)(댐퍼), 냉장실(1207) 뿐만 아니라 냉장실 온도센서(도시되지 않은)를 구비하고 있다. 상기 냉장시켜야할 상기 그룹중의 냉장실이 있을 때, i번째 브랜치는 냉장되도록 제어 접속되며(i번째 브랜치가 냉장상태에 있으면, 변화가 필요없다), 한편 팬(1205)(일 단 개시되고나면 다시 개시되지 않음) 및 그에 상응하는 공기유동제어장치(1206)가 개시된다. 냉장실 온도가 동작중지 온도에 도달하면, 냉장실이 분리된 공기유동 제어장치(1206)를 동작중지시킨다. 상기 그룹의 M1 냉장실이 동작중지 온도에 도달하면, 팬(1205)을 동작중지시키고 또 i번째 브랜치의 냉장을 중단시킨다.

도 13은 도 1에 도시된 바와 같은 N 병렬식 브랜치위에, 브랜치중의 하나 또는 몇 개의 브랜치에 직렬로된 증발기를 도시한다. M 증발기가 직렬로 접속되고 또 이들 각자가 1개 냉장실에 배치되면, 전체 N+M 냉장실이 제공될 수 있으며, 이들중에 M 비-독립적으로 제어되는 냉장실이 존재한다. 여기서, 브랜치에서 증발기가 직렬적으로 접속되어 있다고 가정하면, 온도센서가 그 값에 따라 제어되는 냉장실온도에 의해 제어될 수 있으며, 그렇지않으면 이들은 독립적으로 제어될 수 없는 부속 냉장실이다. 병렬식 브랜치상의 주요 냉장브랜치에서 직렬로 접속된 증발기를 통하여, 보다 많은 냉장실은 간단한 제어에 의해 주요 본체로서 독립적인 냉장실 및 보조적으로 부수적인 냉장실을 갖는 다중온도 냉장고를 형성할 수 있다.

도 14는 N 2-웨이 밸브(1401-140N)를 이용하여 "N으로부터 1개 선택"을 구현하는 냉장고를 도시한다. i번째 냉장실의 냉각을 제어할 필요가 있는 경우, i번째 브랜치의 2-웨이 밸브에 접속신호를 제공하고 또 다른 N-1 2-웨이 밸브에는 동작중지 신호를 제공한다. 예컨대, j번째 브랜치를 i번째 브랜치로 절환시킬 필요가 있는 동작은 i번째 브랜치위의 2-웨이 밸브에 "스위치-오프" 신호를 제공하고 또 j번째 브랜치에는 "스위치-온" 신호를 제공한다. 즉, 각 절환은 2단계만을 필요로하는데, 그 하나는 "스위치-오프"하는 것이고, 다른 하나는 "스위치-온"하는 것이다. 2개의 Y-형 트리 구조를 채용하는 N-1 3-웨이 밸브의 경우, 동작시간의 최대 횟수는 트리의 층의 개수에 따라 상이하다. 4개 브랜치를 제어할 수 있는 2층 트리구조의 경우, 동작시간의 최대 횟수는 2이고, 8개 브랜치를 제어할 수 있는 3층 트리구조의 경우, 동작시간의 최대 횟수는 3이며, 이하 마찬가지이다.

그러나, 본 발명의 수많은 특징과 이점이 본 발명의 구조와 작용의 상세한 내용과 더불어 상기 내용에서 설명되어 있지만, 상기 내용은 오직 예시하기 위한 것이므로, 그 구체적 사항, 특히 형상, 크기 및 부품의 배치 등은 첨부된 청구범위가 표현하고 있는 용어의 일반적 범위로 나타내지는 전체적 범위에서 변화가 가능함을 이해해야 할 것이다.

Claims

압축기 및 응축기에 의해 규정된 순환 루프, N(N>1)개 냉장실 및 상호 병렬접속되며 또 순환 루프와는 직렬접속되는 N개 냉장 브랜치를 포함하는, 분리된 병렬식 멀티-웨이 냉각회로를 갖는 냉장고에 있어서,

상기 N 냉장 브랜치 각각에는 유동제어유닛, 스로틀 장치 및 증발기가 직렬접속되고,

상기 냉장고는 압축기의 흡인라인(suction line)의 표면상에서 공기의 결빙 또는 압축기 사이클에서 압축기의 액체유입 유발을 피하기 위하여 한 개 이상의 기액 분리장치를 더 포함하며;

상기 냉장고는 오직 한 개의 냉장 브랜치가 압축기 및 응축기에 의해 규정된 사이클과 접속되도록 하기 위해 냉장 브랜치 마다 유동제어유닛을 제어하는 제어장치를 더 포함으로써 개개 냉장실의 시간-공유 별도 동작을 구현시키는 것을 특징으로 하는, 분리된 병렬식 멀티-웨이 냉각회로를 갖는 냉장고.
제 1항에 있어서, 상호 독립적인 M개 간접냉각 냉장실을 더 포함하며;

각 간접냉각 냉장실은 공기유동 제어장치와 함께 1개의 공기 냉각실을 갖고 있고;

M개 공기 냉각실은 X개 그룹으로 나뉘며;

상기 X개 그룹과 N개 별개 냉장 브랜치중의 증발기는 팬에 의해서 X개 그룹의 공기통로를 형성하고;

상기 제어장치는 N개 냉장브랜치중의 유동제어유닛, M개 공기유동 제어장치 및 X개 팬을 제어하여 N+M 냉장실이 독립적으로 제어가능한 온도를 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 2항에 있어서, 공기 냉각실의 각 그룹은 적어도 1개의 공기 냉각실을 포함하고 또 모든 공기 냉각실은 상호 병렬로 존재하는 것을 특징으로하는 냉장고.
제 1항에 있어서, N 냉장 브랜치의 1개와 직렬접속된 증발기를 각각 갖는 L 부속 냉장실을 더 포함하며, 상기 L 부속 냉장실 및 N 독립적인 병렬 냉장실은 N+L의 온도제어 냉장실을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 2항 또는 제3항에 있어서, N 냉장 브랜치의 1개와 직렬접속된 증발기를 각각 갖는 L 부속 냉장실을 더 포함하며, 상기 L 부속 냉장실, N 독립적인 병렬식 냉장실 및 M 간접냉각 냉장실은 N+L+M 온도제어 냉장실을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1항에 있어서, 상기 기액 분리장치는 순환 루프내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1항에 있어서, 상기 기액 분리장치는 병렬식 냉장 브랜치내에 각기 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1항에 있어서, 상기 기액 분리장치는 순환루프 및 냉장 브랜치의 일부에 별도로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 각 냉장실은 온도센서를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1항에 있어서, 상기 압축기는 모든 냉장실의 최대 가동시간의 총합(T_iomax)이 모든 냉장실의 가동중지시간(T_is)의 최소(T_ismin)를 초과하지 않는 관계식, 즉 ∑T_iomax≤ T_ismin를 만족하는 냉장능력(Q)을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 10항에 있어서, T_iomax> T_ismin이면, ∑T_iomax≤ T_ismin를 만족하기 위하여, 1) 작동중지 시간이 짧은 냉장실 또는 모든 냉장실의 열적 절연층을 증가시키거나; 2) 칸내의 증발기의 면적을 증가시키거나; 3) 작동중지 시간이 짧은 칸의 온도제어량을 저하시키는 조치중의 하나 이상을 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 2항에 있어서, 상기 제어장치는 모든 냉장 브랜치내의 유동제어유닛에 제어신호를 제공함으로써 많아야 1개의 냉장 브랜치에서, 압축기 및 응축기 회로가 원할 때에 N 냉장실내의 온도센서에 의해 제공되는 실시간 온도 및 사용자에 의해 설정되는 모든 냉장실의 온도를 기준하여 하나의 냉장 사이클을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 12항에 있어서, N 냉장 브랜치에 배치된 상기 유동제어유닛은 바이너리 트리구조 형태로 층을 이룬 N-1 2-위치 3-웨이 밸브로 구성되며, 이때 "트리"의 밑부분은 순환 루프에 접속되고 또 "트리"의 N 노드는 N 냉장 브랜치내에 각기 배치된 스로틀 장치에 접속되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 12항에 있어서, N 냉장 브랜치에 배치된 상기 유동제어유닛은 각 브랜치와 직렬접속된 N 2-웨이 밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 12항에 있어서, N 냉장 브랜치에 배치된 상기 유동제어유닛은 N브랜치로부터 1개 브랜치를 선택하는 작용을 하는 밸브 또는 밸브 믹스에 의해 가동되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1항에 있어서, N=2일 때, 2개 브랜치중의 하나에 있는 증발기 및 스로틀 장치만이 원할 때에 압축기 및 응축기와 함께 냉장 순환을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1항에 있어서, N=3일 때, 3개 브랜치중의 하나에 있는 증발기 및 스로틀 장치만이 원할 때에 압축기 및 응축기와 함께 냉장 순환을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1항에 있어서, N=4일 때, 4개 브랜치중의 하나에 있는 증발기, 스로틀 장치만이 원할 때에 압축기 및 응축기와 함께 냉장 순환을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1항에 있어서, N=5일 때, 5개 브랜치중의 하나에 있는 증발기 및 스로틀 장치만이 원할 때에 압축기 및 응축기와 함께 냉장순환을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1항에 있어서, 각 냉장실은 상태 지시장치를 포함하며, 상기 지시장치는 측정된 온도가 동작온도보다 높을 때 냉장실이 "냉장시켜야할 상태"임을 나타내고; 측정된 온도가 설정된 작동중지 온도보다 낮을 때 냉장실에 대해 "냉장할 필요없음"을 나타내며; 또 측정된 온도가 설정된 작동중지 온도와 동작온도 사이일 때 냉장실의 현재상태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 20항에 있어서, Y(Y≥1)개의 냉장시킬 냉장실이 있을 때, 타임기간 단위를 기본으로 하여 순차적인 각 타임기간은, 냉장 브랜치, 압축기 및 응축기가 그 타임기간 동안 냉장순환을 형성할 수 있도록 하는 규칙에 의해 선택된 냉장 브랜치로 분포되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 20항 또는 제 21항에 있어서, Y(Y≥1)개의 냉장시킬 냉장실이 있을 때, 각 타임기간은 검출된 실제 온도와 모든 냉장실의 설정온도 간의 차이의 순서에 따라, 또는 냉장 브랜치, 압축기 및 응축기가 그 타임기간 동안 냉장순환을 형성할 수 있게 하는 다른 순서에 따라 냉장 브랜치로 분포되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 20항에 있어서, Y(Y≥1)개의 냉장시킬 냉장실이 있을 때, 설정된 우선순서에 따라서, 냉장 브랜치의 순서를 우선순위가 더 높은 브랜치, 압축기 및 응축기가 그 타임기간 동안 냉장순환을 작성할 수 있도록 결정되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 20항에 있어서, 어떤 냉장 브랜치의 실시간 온도가 그 타임기간이 종료하기 전에 설정온도 보다 더 낮으면, 그 타임기간은 앞서 종료할 것이고 냉장 브랜치는 "냉장시킬 필요없음"으로 표시되며; 어떤 냉장 브랜치의 실시간 온도가 상기 타임기간이 종료하기 전의 작동중지 온도보다 더 높은 설정된 절환온도보다 더 낮고 또 "냉장시켜야하는" 다른 브랜치가 없다면, 상기 타임기간은 앞서 종료되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 20항에 있어서, 상기 타임기간은 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 20항에 있어서, 상기 타임기간은 불균일하게 분포되고, 각 냉장 브랜치에 대해 분포된 타임기간은 냉장실의 용적을 기본으로 설정된 스태틱 값에 의해, 또는 현재 온도와 냉장실의 설정온도 간의 차이를 기본한 다이나믹 값에 의해, 또는 냉장실의 열적하중 또는 외부 환경값 및 그의 변화된 값에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1항에 있어서, 압축기의 회전속도를 제어하기 위해 사용된 다양한 주파수 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1항에 있어서, 상기 압축기 및 응축기 냉장사이클이 흡인라인 및 건조 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
N 냉장실의 실시간 온도를 측정하는 단계, 이들을 그의 설정온도와 비교하는 단계, 냉장시킬 냉장 브랜치를 결정하는 단계, 및 결정된 냉장 브랜치중의 하나를 타임기간 동안 순환루프에 접속시키는 단계를 포함하며; 냉장 브랜치의 실시간 온도가 상기 타임기간 동안 설정된 동작중지 온도에 도달하면, 그 타임기간은 미리 종료되는 것을 특징으로 하는, 분리된 병렬식 멀티-웨이 냉각회로를 갖는 냉장고의 제어방법.
제 29항에 있어서, 냉장시킬 냉장 브랜치를 결정하는 단계는,

"냉장시켜야할" 상태의 개시온도보다 더 높은 실시간 온도로 냉장실을 표시하는 단계; "냉장시킬 필요가 없는" 상태의 동작중지 온도보다 더 낮은 실시간 온도로 냉장실을 표시하는 단계; 냉장실의 현재상태를 작동중지온도와 개시온도 사이의 실시간 온도로 유지시키는 단계를 포함하는 방법.
제 30항에 있어서, 냉장시킬 냉장 브랜치를 결정하는 단계는,

순환을 필요로하는 냉장 브랜치로서 "냉장시켜야할" 상태의 냉장실에 상응하는 냉장 브랜치를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
제 31항에 있어서, 냉장시킬 냉장 브랜치를 결정하는 단계는,

Y(Y≥1)개의 냉장시킬 냉장실이 있을 때, 현재 검출된 실제온도와 각 칸의 설정온도 사이의 온도 차이에 따라 감소하는 순서로 또는 증가하는 순서로 또는 다른 순서로 타임기간을 냉장실중의 하나의 냉장 브랜치에 분포하는 단계, 및

냉장 브랜치가 분포된 타임기간내에서 압축기 및 응축기와 함께 냉장 순환을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
제 31항에 있어서, 냉장시킬 냉장 브랜치를 결정하는 단계는,

Y(Y≥1)개의 "냉장시켜야할" 상태의 냉장실이 있을 때, 설정된 우선순서에 따라서 냉장 브랜치의 순서를 결정하는 단계, 및

우선순위가 높은 냉장 브랜치가 상기 분포된 타임기간내에 압축기 및 응축기와 함께 냉장순환을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
제 32항 또는 제33항에 있어서, 냉장실이 냉장순환중일 때 타임기간 동안, 냉장실의 실시간 온도가 소정 스위치 온도에 도달하는 것으로 검출되고 또 "냉장시켜야할" 상태의 다른 냉장실이 존재하면, 상기 타임기간을 앞서 종료시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제 29항에 있어서, 상기 타임기간은 균일하게 분포되는 방법.
제 29항에 있어서, 상기 타임기간은 불균일하게 분포되고, 각 냉장브랜치의 분포된 타임기간은 냉장실의 설정된 스태틱 값(static value)에 의해, 또는 현재 온도와 냉각실의 설정온도 간의 차이의 다이나믹 값에 의해, 또는 냉각실의 열적하중 또는 외부 환경값 및 그의 변화된 값에 의해 결정되는 방법.
제 29항에 있어서, 모든 냉장실이 "냉장시킬 필요가 없는" 상태에 있을 때 상술한 압축기가 동작중지되는 단계를 더 포함하는 방법.