KR100568526B1 - 냉장고의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

냉장고의 제어 방법을 개시한다. 본 발명은 냉장고에서 냉장실의 냉각 운전과 냉동실의 냉각 운전이 모두 이루어질 때와 냉동실의 냉각 운전만이 단독으로 이루어질 때 압축기의 용량을 가변시켜 에너지 소비를 최소화할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 이와 같은 목적의 본 발명에 따른 냉장고의 제어 방법은, 가변 용량의 냉각 운전을 수행하는 압축기를 구비하고, 냉장실 냉각과 냉동실 냉각을 병행하는 병행 운전 모드와, 냉동실 냉각만을 단독으로 실시하는 냉동실 단독 운전 모드를 갖는 냉장고의 제어 방법에 있어서, 냉장고가 병행 운전 모드에서 동작할 때 압축기를 저용량으로 운전하고, 냉장고가 냉동실 단독 운전 모드에서 동작할 때 압축기를 저용량에 대해 상대적으로 고용량으로 운전한다.

Description

냉장고의 제어 방법{CONTROL METHOD FOR REFRIGERATOR}

도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 냉매 사이클을 나타낸 도면.

도 3은 도 1과 도 2에 나타낸 냉매 사이클에 대한 ph선도를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 제어 방법을 나타낸 순서도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

102, 200 : 압축기

106, 202 : 응축기

108, 204, 212, 214 : 모세관

110, 206 : 냉장실 증발기

112, 206b : 냉장실 팬

114, 208 : 냉동실 증발기

116, 208b : 냉동실 팬

본 발명은 냉장고에 관한 것으로, 특히 용량 가변 압축기를 구비한 냉장고의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고의 본체는 중간 격벽에 의해 구획되는 냉동실과 냉장실이 마련되고, 냉동실과 냉장실 각각에는 본체에 힌지 결합되어 냉동실과 냉장실을 개폐하는 도어가 설치된다. 냉동실의 내부 벽면에는 냉기를 생성하여 냉동실 내부에 공급하기 위한 증발기와 팬이 구비된다. 또한 냉장실의 내부 벽면에도 냉기를 생성하여 냉장실 내부에 공급하기 위한 또 다른 증발기와 팬이 구비된다. 또 다른 구조의 냉장고로는 냉장실에 팬이 아닌 댐퍼를 설치하여 냉장실의 냉기를 조절하는 구조의 냉장고를 들 수 있다.

냉장고의 각 고내 온도가 목표 냉각 온도보다 높은 경우에는 냉기를 발생시켜 고내에 공급함으로써 고내 온도를 떨어뜨린다. 이 때 냉장실 및/또는 냉동실의 냉각 여부에 따라 압축기의 냉각 용량을 적절히 제어하지 못하면 불필요한 에너지가 소비되는 문제가 발생한다.

본 발명은 냉장고에서 냉장실의 냉각 운전과 냉동실의 냉각 운전이 모두 이루어질 때와 냉동실의 냉각 운전만이 단독으로 이루어질 때 압축기의 용량을 가변시켜 에너지 소비를 최소화할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적의 본 발명에 따른 냉장고의 제어 방법은, 가변 용량의 냉각 운전을 수행하는 압축기를 구비하고, 냉장실 냉각과 냉동실 냉각을 병행하는 병행 운전 모드와, 냉동실 냉각만을 단독으로 실시하는 냉동실 단독 운전 모드를 갖는 냉장고의 제어 방법에 있어서, 냉장고가 병행 운전 모드에서 동작할 때 압축기를 저용량으로 운전하고, 냉장고가 냉동실 단독 운전 모드에서 동작할 때 압축기를 저용량에 대해 상대적으로 고용량으로 운전한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 4를 참조하면 다음과 같다. 도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 냉매 사이클을 나타낸 도면이다. 먼저 도 1은 하나의 팽창 수단(예를 들면 모세관)을 구비한 냉장고의 냉매 사이클을 나타낸 것으로서, 압축기(102)와 응축기(104), 팽창 수단인 모세관(108), 냉장실 증발기(110), 냉동실 증발기(114) 등이 냉매관을 통해 연결되어 폐회로를 구성한다. 또, 응축기 팬(106)을 구동하는 응축기 팬 모터(106a)와 냉장실 팬(112)을 구동하는 냉장실 팬 모터(112a), 냉동실 팬(116)을 구동하는 냉동실 팬 모터(116a)가 더 구비된다. 이처럼 냉장실과 냉동실 각각에 냉장실 팬(112)과 냉동실 팬(116)이 마련되어 냉장실과 냉동실에 독립적인 냉기 공급이 이루어진다.

다음으로, 도 2는 두 개의 팽창 수단을 구비한 냉장고의 냉매 사이클을 나타낸 것으로서, 압축기(200)와 응축기(202), 제 1 모세관(204), 냉장실 증발기(206), 제 2 모세관(212), 냉동실 증발기(208)가 냉매관을 통해 연결됨으로써 하나의 폐루프 냉동 사이클이 마련되며, 216과 218은 각각 냉장실과 냉동실이다. 즉, 냉장실 증발기(206)와 냉동실 증발기(208)가 제 2 모세관(212)을 통해 연결된다. 또 응축기(202)를 통과한 냉매가 제 3 모세관(214)에 의해 감압 팽창되어 냉동실 증발기(208)에 유입되도록 응축기(202)와 냉동실 증발기(208) 사이에 제 3 모세관(214)을 경유하는 또 하나의 폐루프 냉동 사이클이 마련된다. 두 냉동 사이클 사이의 냉매 흐름 제어는 3웨이 밸브(210)를 통해 이루어진다. 이와 함께 응축기 팬(202b)을 구동하는 응축기 팬 모터(202a)와 냉장실 팬(206b)을 구동하는 냉장실 팬 모터(206a), 냉동실 팬(208b)을 구동하는 냉동실 팬 모터(208a)가 더 마련된다.

제 1 모세관(204)은 냉장실 증발기(206)에서 요구되는 증발 온도에서 냉매가 증발할 수 있도록 응축기(202)를 통과한 냉매의 압력을 감압시킨다. 제 2 모세관(212)은 냉장실 증발기(206)를 통과한 냉매의 압력을 한 번 더 감압시켜 냉동실 증발기(208)에서 요구되는 증발 온도에서 냉매가 증발할 수 있도록 한다. 이는 냉동실 증발기(208)에서 요구되는 증발 온도가 냉장실 증발기(206)에서 요구되는 증발 온도보다 더 낮기 때문이다. 제 3 모세관(214)은 응축기(202)를 통과한 냉매의 압력을 감압시켜 냉동실 증발기(208)에서 요구되는 증발 온도에서 냉매가 증발할 수 있도록 하는데, 제 2 모세관(212)이 제 1 모세관(204)에 의해 1차 감압된 냉매의 압력을 다시 한번 감압시키는 것과 달리 제 3 모세관(214)은 응축기(202)를 통과한 냉매의 압력을 냉동실 증발기(208)에서 요구되는 증발 온도에서 증발할 수 있는 정도까지 곧바로 감압시킨다.

도 3은 도 1과 도 2에 나타낸 냉매 사이클에 대한 ph선도를 나타낸 도면이다. 도 3에서, (A)는 도 1에 나타낸 것과 같은 하나의 팽창 수단을 구비한 냉매 사이클의 ph선도이고, (B)는 두 개의 팽창 수단을 구비한 냉매 사이클의 ph선도이다. 도 3에서, 냉장실을 운전할 때 냉장실의 고내 온도(R-Temp)와 냉장실 증발기의 온도(R-Evap) 사이의 차가 커서 압축기로부터 요구되는 냉각 능력이 그만큼 작다. 따라서 이 경우에는 압축기의 냉각 운전 용량을 줄인다. 이와 달리, 냉동실의 냉각 운전만을 단독으로 실시하는 경우에는 냉동실의 온도(F-Temp)와 냉동실 증발기의 온도(F-Evap) 사이의 차가 작아서 압축기로부터 요구되는 냉각 능력이 그만큼 크다. 따라서 이 경우에는 압축기의 냉각 운전 용량을 증가시킨다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 냉장실과 냉동실을 모두 냉각하는 R-F 병행 운전 모드인지를 판단하여(402), 만약 R-F 병행 운전 모드이면 압축기의 회전수를 낮추어 저용량 냉각 운전을 실시하고(404), 반대로 냉동실만을 단독으로 냉각하는 F 단독 운전 모드이면 압축기의 회전수를 높여서 고용량 냉각 운전을 실시한다(406). 고내 온도가 목표 냉각 온도에 도달하는지를 판단하여(408), 목표 냉각 온도에 도달하였으면 압축기의 운전을 정지시킨다(410).

이와 같이, 냉장실 냉각과 냉동실 냉각을 모두 실시하는 병행 운전 모드와 냉동실 냉각만을 단독으로 실시하는 단독 운전 모드에서의 에너지 소비 특성을 나타내는 실험 결과 데이터를 다음의 표에 나타내었다.

동일 외기 온도 및 고내 온도 조건		1900 RPM	2000 RPM	2100 RPM
R-F 병행 운전	총 소비 전력량	4527.5 Wh	4386.8 Wh	4258.5 Wh
	냉장실 온도 변화	2.7(하강)	2.6(하강)	2.2(하강)
	냉동실 온도 변화	1.0(상승)	0.8(상승)	0.7(상승)
	단위 R 온도 하강폭 당 소비 전력	1676.9 Wh/ (우수)	1687.2 Wh/	1935.7 Wh/
F 단독 운전	총 소비 전력량	6686.0 Wh	6364.8 Wh	5902.0 Wh
	냉동실 온도 변화	4.8(하강)	4.6(하강)	4.4(하강)
	단위 F 온도 하강폭 당 소비 전력	1392.9 Wh/	1383.7 Wh/	1341.4 Wh/ (우수)

위의 표에서 알 수 있듯이, 냉장실과 냉동실을 모두 냉각하는 R-F 병행 운전 모드에서는 비교적 낮은 회전수(예를 들면 1900 RPM)로 압축기를 구동할 때 단위 냉장실 온도 하강폭 당 소비 전력이 가장 우수한 것을 알 수 있다. 반대로 냉동실만을 단독으로 냉각하는 F 단독 운전 모드에서는 상대적으로 높은 회전수(예를 들면 2100 RPM)로 압축기를 구동할 때 단위 냉동실 온도 하강폭 당 소비 전력이 가장 우수한 것을 알 수 있다.

즉, R-F 병행 운전 모드에서는 압축기 구동 모터의 회전 속도가 1900 RPM일 때 총 소비 전력량이 4527.5 Wh로 가장 높지만 이 때의 냉장실 온도 변화는 2.7℃가 하강하여 결국 단위 냉장실 온도 하강 폭 당 소비 전력(Wh/℃)을 계산하면 1676.9 Wh/℃로서 2000 RPM 및 2100 RPM의 경우보다 낮다.

또한, F 단독 운전 모드에서는 압축기 구동 모터의 회전 속도가 2100 RPM일 때에는 냉장실 온도 변화가 4.4 로서 구동 모터의 회전 속도가 각각 1900 RPM과 2000 RPM일 때보다 다소 낮지만 이 때의 총 소비 전력량이 5902.0 Wh로 가장 낮기 때문에 결국 단위 냉장실 온도 하강 폭 당 소비 전력(Wh/℃)을 계산하면 1341.4 Wh/℃로서 1900 RPM 및 2000 RPM의 경우보다 낮다.

본 발명은 냉장고에서 냉장실의 냉각 운전과 냉동실의 냉각 운전이 모두 이루어질 때와 냉동실의 냉각 운전만이 단독으로 이루어질 때 압축기의 용량을 가변시켜 에너지 소비를 최소화할 수 있도록 한다.

Claims (5)

1. 가변 용량의 냉각 운전을 수행하는 압축기를 구비하고, 냉장실 냉각과 냉동실 냉각을 병행하는 병행 운전 모드와, 냉동실 냉각만을 단독으로 실시하는 냉동실 단독 운전 모드를 갖는 냉장고의 제어 방법에 있어서,

   상기 냉장고가 상기 병행 운전 모드에서 동작할 때 상기 압축기를 저용량으로 운전하고;

   상기 냉장고가 상기 냉동실 단독 운전 모드에서 동작할 때 상기 압축기를 상기 저용량보다 상대적으로 더 높은 고용량으로 운전하는 냉장고의 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 병행 운전 모드에서의 저용량 운전은 상기 고용량 운전의 경우보다 단위 냉장실 온도 변화량 당 총 소비 전력량이 상대적으로 낮을 때의 상기 압축기의 압축 용량이고;

   상기 냉동실 단독 운전 모드에서의 고용량 운전은 상기 저용량 운전의 경우보다 단위 냉동실 온도 변화량 당 총 소비 전력량이 상대적으로 낮을 때의 상기 압축기의 압축 용량인 냉장고의 제어 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 압축기가 인버터 제어 방식에 따라 제어될 때, 상기 저용량 운전을 위해 상기 압축기의 구동 모터의 회전수를 낮추고 상기 고용량 운전을 위해 상기 구동 모터의 회전수를 높이는 냉장고의 제어 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 압축기가 리니어 압축기일 때, 상기 저용량 운전을 위해 상기 압축기의 피스톤의 변위를 감소시키고 상기 고용량 운전을 위해 상기 피스톤의 변위를 증가시키는 냉장고의 제어 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 저용량 운전일 때 상기 압축기의 회전수를 1900RPM 부근에서 운전하고;

   상기 고용량 운전일 때 상기 압축기의 회전수를 2100RPM 부근에서 운전하는 냉장고의 제어 방법.

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