KR100606706B1 - 냉장고 및 그 운전제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고에 관한 것으로, 팽창밸브 및 송풍팬을 냉동실 운전용과 냉장실 운전용으로 이원화하여 각 실의 설정온도를 유지토록 함으로써 냉장실 온도 조절시 압축기의 부하를 감소시키는 한편, 하나의 증발기로도 냉동실과 냉장실을 각각 독립적으로 냉각시킬 수 있도록 하며, 기존 냉장고에서 냉장실에 비해 상대적으로 냉각속도가 늦었던 냉장실의 냉각속도를 향상시킴과 더불어 소비전력 감소를 도모할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 압축기와, 응축기와, 팽창밸브와, 증발기를 포함하는 냉동사이클을 구비하여 냉동실 및 냉장실의 고내 온도를 설정된 온도로 유지시키게 되는 냉장고에 있어서; 상기 증발기의 열교환면적이 냉동실측 영역과 냉장실측 영역으로 나뉘고, 상기 증발기의 냉동실측 영역과 냉장실측 영역에는 각 영역을 지난 냉기를 각 실로 보내기 위한 송풍팬이 각각 구비되며, 상기 응축기와 증발기 사이에는 서로 다른 용량의 팽창밸브가 병렬구조를 이루도록 연결되고, 상기 응축기와 팽창밸브 사이에는 삼방밸브가 구비되는 것을 특징으로 한다.

냉장고, 팽창밸브, 운전, 제어

Description

냉장고 및 그 운전제어방법{refrigerator and method for controlling the same}

도 1은 기존 냉장고의 일반적인 냉동사이클 구성도

도 2a 및 도 2b는 본 발명 냉장고의 냉동사이클 구성도로서,

도 2a는 냉동실 운전시의 냉동사이클 작동 상태도

도 2b는 냉장실 운전시의 냉동사이클 작동 상태도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 압축기 2 : 응축기

3 : 팽창밸브 4 : 증발기

5 : 삼방밸브 8 : 댐퍼

9 : 격벽 105 : 냉동실용 송풍팬

205 : 냉장실용 송풍팬 A : 냉동실용 냉기유로

B : 냉장실용 냉기유로 C : 연결유로

본 발명은 냉장고에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉장실과 냉동실을 독립 적으로 냉각시키며 냉장실 운전시 압축기의 부하를 감소시킬 수 있도록 한 냉장고의 냉동사이클에 관한 것이다.

일반적으로, 냉장고는 냉매(작동유체)가 압축 - 응축 - 팽창 - 증발하는 냉동사이클을 반복함에 따라 고내를 저온화시켜 음식물을 일정기간 동안 신선하게 유지시켜 주는 장치로서 생활에 있어서 필수품중 하나이다.

이와 같은 냉장고는 도 1에 도시된 바와 같이, 저온/저압의 가스 냉매를 고온/고압의 가스 냉매로 승온/승압하는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)로부터 유입된 냉매를 외기에 의해 응축시키는 응축기(2)와, 다른 부분의 직경에 비해 협소한 직경으로 이루어져 상기 응축기(2)로부터 유입된 냉매를 감압시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)를 통과한 냉매가 저압상태에서 증발됨에 따라 고내의 열을 흡수하는 증발기(4)를 기본 부품으로 하여 냉동사이클을 구성한다.

그리고, 상기 증발기(4)를 지나 열교환된 냉매를 냉동실 및 냉장실로 보내기 위한 송풍팬(6)이 구비된다.

그러나, 이와 같은 종래의 냉장고는 증발기(4)를 통해 열교환된 냉기가 대부분 냉동실로 가게 되고, 그 중 일부만 분배되어 냉장실로 유입되는 구조여서 다음과 같은 문제점이 있었다.

먼저, 종래 구조의 냉장고에서는 냉동실 혹은 냉장실 어느 한쪽 고내의 온도만 만족되지 못하더라도 만족하지 못하는 고내의 온도를 낮추기 위해 압축기(1) 및 송풍팬이 작동해야 하므로 불필요한 전력의 소비가 야기되는 문제점이 있었다.

예를 들어, 냉동실의 온도가 만족되더라도 냉장실의 온도가 만족되지 않은 경우에는 냉장실의 온도를 만족시키기 위해 압축기(1) 및 송풍팬을 작동시켜 냉장실의 온도를 낮추어야 하는데, 이때 냉기는 고내 온도가 이미 만족된 냉동실로도 공급되므로 불필요한 냉기 공급이 이루어지는 셈이며, 이는 소비전력을 불필요하게 소모하는 결과를 낳게 된다.

다음으로, 종래 구조의 냉장고는 증발기(4)를 통과한 후 냉장실로 분배되는 냉기의 양이 적어 상대적으로 냉동실에 비해 냉각 속도가 떨어지는 문제점이 있었다.

특히, 기존의 냉장고의 냉장실의 온도가 맞지 않을 경우, 압축기(1)를 작동하여 설정 온도에 도달할 때까지 작동해야 하는 방식이어서, 냉동실과 냉장실의 온도차가 클 경우에는 냉동실 온도 이하로 증발기(4)의 온도를 떨어뜨려야 함으로 인해 필요 이상의 압축기(1) 작동이 요구되는 단점이 있다.

즉, 종래에는 냉장실 온도 조절이 요구되더라도 증발기(4)의 온도를 냉동실 이하로 낮추어야함에 따라 압축기(1)에 필요 이상의 부하가 걸리게 되는 단점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 팽창밸브 및 송풍팬을 냉동실 운전용과 냉장실 운전용으로 이원화하여 각 실의 설정온도를 유지토록 함으로써 냉장실 온도 조절시 압축기의 부하를 감소시키는 한편, 하나의 증발기로도 냉동실과 냉장실을 각각 독립적으로 냉각시킬 수 있도록 하며, 기존 냉장고에서 냉장실에 비해 상대적으로 냉각속도가 늦었던 냉장실의 냉각속도를 향상시킴과 더 불어 소비전력 감소를 도모할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 저온·저압의 기체 냉매를 고온·고압의 기체 냉매로 압축시키는 작용을 하는 압축기와, 상기 고온·고압의 기체 냉매를 고온·고압의 액체 냉매로 응축시키는 작용을 하는 응축기와, 상기 고온·고압의 액체 냉매를 저온·저압의 액체 냉매로 팽창시키는 작용을 하는 팽창밸브와, 상기 저온·저압의 액체 냉매를 저온·저압의 기체 냉매로 증발시키는 작용을 하는 증발기를 포함하는 냉동사이클을 구비하여 냉동실 및 냉장실의 고내 온도를 설정된 온도로 유지시키게 되는 냉장고에 있어서; 상기 증발기의 열교환면적이 냉동실측 영역과 냉장실측 영역으로 나뉘고, 상기 증발기의 냉동실측 영역과 냉장실측 영역에는 각 영역을 지난 냉기를 각 실로보내기 위한 송풍팬이 각각 구비되며, 상기 응축기와 증발기 사이에는 서로 다른 용량의 팽창밸브가 병렬구조를 이루도록 연결되고, 상기 응축기와 팽창밸브 사이에는 삼방밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 냉장고가 제공된다.

상기 서로 다른 용량의 팽창밸브는 냉동실용 팽창밸브와 냉장실용 팽창밸브로 구성되며, 상기 냉동실용 팽창밸브는 상기 냉장실용 팽창밸브에 비해 상대적으로 큰 용량을 갖게 됨을 특징으로 한다.

상기 증발기의 냉동실측 영역과 냉장실측 영역은 격벽에 의해 분리됨을 특징으로 한다.

상기 냉동실과 통하는 냉동실용 냉기유로와 상기 냉장실과 통하는 냉장실용 냉기유로는 서로 연결되고, 서로 연결된 유로상에는 댐퍼가 설치됨을 특징으로 한 다.

상기 증발기는 박형 열교환기를 적용함을 특징으로 한다.

상기 송풍팬은 시로코팬임을 특징으로 한다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 저온·저압의 기체 냉매를 고온·고압의 기체 냉매로 압축시키는 작용을 하는 압축기와, 상기 고온·고압의 기체 냉매를 고온·고압의 액체 냉매로 응축시키는 작용을 하는 응축기와, 고온·고압의 액체 냉매를 저온·저압의 액체 냉매로 팽창시키는 작용을 하며 상기 응축기를 지나 분기되는 서로 다른 용량의 냉동실용 팽창밸브 및 냉장실측 팽창밸브와, 상기 응축기와 두 팽창밸브 사이에 구비되어 냉매의 유동방향을 절환시키는 삼방밸브와, 상기 저온·저압의 액체 냉매를 저온·저압의 기체 냉매로 증발시키는 작용을 하며 냉동실측 영역과 냉장실측 영역이 분리된 증발기와, 상기 증발기의 냉동실측 영역과 냉장실측 영역에 각각 설치되어 각 영역을 지난 냉기를 각 실로 보내는 송풍팬과, 상기 냉동실과 통하는 냉동실용 냉기유로와, 상기 냉장실과 통하며 냉동실용 냉기유로와 연결되는 냉장실용 냉기유로와, 상기 연결된 유로상에는 구비되는 댐퍼를 포함하여서 된 냉장고에 있어서; 상기 냉동실의 설정 온도유지를 위한 운전시에는, 삼방밸브를 통해 냉매의 방향을 냉동실용 팽창밸브로 절환시키고, 냉동실용 송풍팬만이 작동하도록 하며, 상기 냉장실의 설정 온도유지를 위한 운전시에는, 삼방밸브를 통해 냉매의 방향을 냉장실용 팽창밸브로 절환시키고, 냉장실용 송풍팬만이 작동하도록 하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법이 제공된다.

상기 냉동실의 온도유지를 위한 운전시, 냉장실의 온도 부하가 클 경우, 상기 댐퍼를 열어 상기 냉동실 쪽의 냉기가 상기 냉장실로 유입되도록 구성됨을 특징으로 한다.

상기 냉장실의 온도유지를 위한 운전시, 상기 증발기의 온도는 냉동실의 온도 보다 높고 냉장실의 온도보다 낮은 범위 내의 온도로 설정됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명 냉장고의 냉동사이클 구성도로서, 본 발명은 저온·저압의 기체 냉매를 고온·고압의 기체 냉매로 압축시키는 작용을 하는 압축기(1)와, 상기 고온·고압의 기체 냉매를 고온·고압의 액체 냉매로 응축시키는 작용을 하는 응축기(2)와, 상기 고온·고압의 액체 냉매를 저온·저압의 액체 냉매로 팽창시키는 작용을 하는 팽창밸브와, 상기 저온·저압의 액체 냉매를 저온·저압의 기체 냉매로 증발시키는 작용을 하는 증발기(4)를 포함하는 냉동사이클을 구비하여 냉동실 및 냉장실의 고내 온도를 설정된 온도로 유지시키게 되는 냉장고에 있어서, 상기 증발기(4)의 열교환면적이 냉동실측 영역과 냉장실측 영역으로 나뉘고, 상기 증발기(4)의 냉동실측 영역과 냉장실측 영역에는 각 영역을 지난 냉기를 각 실로 보내기 위한 송풍팬(105)(205)이 각각 구비되며, 상기 응축기(2)와 증발기(4) 사이에는 서로 다른 용량의 팽창밸브가 병렬구조를 이루도록 연결되고, 상기 응축기(2)와 팽창밸브 사이에는 삼방밸브(5)가 구비된다.

이 때, 상기 냉동실용 팽창밸브(3a)는 냉장실용 팽창밸브(3b)에 비해 상대적 으로 큰 용량을 갖게 된다.

그리고, 상기 증발기(4)의 냉동실측 영역과 냉장실측 영역은 격벽(9)에 의해 분리된다.

또한, 상기 냉동실과 통하는 냉동실용 냉기유로(A)와 상기 냉장실과 통하는 냉장실용 냉기유로(B)는 서로 연결되고, 서로 연결된 유로(C)상에는 댐퍼(8)가 설치됨을 특징으로 한다.

한편, 상기 증발기(4)는 냉매관에 수직하도록 복수개의 냉각핀이 설치된 스트레이트 타입의 박형 열교환기를 적용하고, 상기 송풍팬(105)(205)으로는 시로코팬을 적용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명 냉장고의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 냉동실의 온도 유지를 위한 운전시에 대해 살펴본다.

도 2a에서와 같이, 냉동실의 온도를 설정온도로 유지하고자 할 경우는 삼방밸브(5)를 통해서 냉매의 방향을 냉동실용 팽창밸브(3a)쪽으로 절환시켜서 증발기(4)의 온도를 냉동실 온도보다 낮은 상태까지 압축기(1)를 가동한다.

이 때, 냉동실용 송풍팬(105)은 가동하여 증발기(4)의 열전달을 촉진하며 냉동실의 온도가 설정온도에 도달할 때까지 가동하게 된다. 그리고, 냉장실용 송풍팬(205)은 가동하지 않는다.

한편, 이와 같이 냉동실의 온도 유지를 위한 운전 도중, 상기 냉장실의 온도 부하가 클 경우에는, 냉동실용 냉기유로(A)와 냉장실용 냉기유로(B)를 연결하는 유로(C)에 구비된 댐퍼(8)를 가동시켜서 기존 방식과 같이 냉동실 쪽의 저온의 냉기가 냉장실로 유입되도록 함으로써 냉장실의 온도를 낮춘다.

즉, 냉동실용 냉기유로(A)와 냉장실용 냉기유로(B)가 서로 연결되고, 서로 연결된 유로(C)상에는 댐퍼(8)가 설치됨에 따라, 냉장실의 온도가 높아지게 될 경우에는 상기 댐퍼(8)를 열어 냉동실로 가는 냉기의 일부를 냉장실로 보낼 수 있게 된다.

이 때에는 냉장실용 송풍팬(205)은 작동시키지 않아도 무방하다.

다음으로, 냉장실의 온도 유지를 위한 운전시에 대해 살펴본다.

도 2b에 도시한 바와 같이, 냉장실의 온도를 설정 온도로 유지하고자 운전할 경우는 삼방밸브(5)를 통해서 냉매의 방향을 냉장실용 팽창밸브(3b) 방향으로 절환시켜서 증발기(4)의 온도가 냉장실 온도보다 낮은 상태가 될 때까지 압축기(1)를 가동한다.

이 때, 냉장실용 송풍팬(205)을 가동하여 증발기(4)에서의 열전달을 촉진하고 냉장실의 설정 온도에 도달할 때까지 가동한다. 이 경우에 냉동실용 송풍팬(105)은 가동하지 않는다.

한편, 압축기(1)의 입력은 운전시간과 냉매의 흡입/토출 온도의 함수로 표현할 수 있는데, 토출 온도가 일정한 조건에서는 흡입온도가 높을수록 작은 부하가 걸리게 된다.

따라서, 일반적으로 냉장고의 냉장실은 상온을 유지하므로, 본 발명의 냉장고는 냉장실의 온도 유지를 위한 운전시, 상기 증발기(4)의 온도를 냉동실의 고내온도보다 낮은 온도가 아닌 냉장실의 고내 온도보다 조금 낮은 온도로 설정하여 운전함으로써, 종래와는 달리 냉동실의 운전시 필요 이상으로 압축기(1)에 부하가 걸 리는 현상을 해소할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 냉장고는 냉동실용 송풍팬(105)과 냉장실용 송풍팬(205)이 별도로 설치되어 있어 냉동실과 냉장실을 독립적으로 냉각시킬 수 있으므로, 냉장실의 온도 유지를 위한 운전시 증발기(4)의 온도가 냉동실의 고내 온도보다 높게 설정되더라도 냉동실용 송풍팬(105)만 오프시키면 증발기(4)의 온도가 냉동실의 고내 온도에 영향을 미치지 않는다.

따라서, 본 발명은 냉장실의 온도 유지를 위한 운전시, 증발기(4)의 온도를 냉동실의 고내 온도 이하로 낮추지 않고 냉장실의 고내 온도보다 조금 낮게 설정하여 운전함으로써 압축기(1)에 인가되는 부하를 냉동실의 고내 온도 이하로 낮추어 운전하던 종래에 비해 감소시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명의 냉장고는 냉동실과 냉장실을 독립적으로 냉각시킬 수 있으므로, 냉장실의 온도 유지를 위한 운전시 압축기(1)의 부하를 줄이는 운전이 가능하다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 변형된 형태의 실시예를 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위에 있는 변형된 형태는 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 냉각 방식의 냉장고는 다음과 같이 매우 다양한 효과를 제공 한다.

첫째, 팽창밸브 및 송풍팬을 냉동실 운전용과 냉장실 운전용으로 이원화하여 각 실의 설정온도를 유지토록 함으로써 냉장실 온도 조절시 압축기의 부하를 감소시킬 수 있게 된다.

둘째, 팽창밸브 및 송풍팬을 냉동실 운전용과 냉장실 운전용으로 이원화함과 더불어 증발기의 열교환면적을 나눔에 따라, 하나의 증발기로도 냉동실과 냉장실을 각각 독립적으로 냉각시킬 수 있게 된다.

셋째, 기존 냉장고에서 냉장실에 비해 상대적으로 냉각속도가 늦었던 냉장실의 냉각속도를 향상시킬 수 있게 된다.

넷째, 본 발명에 의하면 어느 한쪽의 고내온도가 먼저 만족시 유로를 변경하여 만족하지 못한 고내에 냉기를 집중시킬 수 있음에 따라, 고내 온도 조절에 대한 유연성을 증가시켜 냉각 효율을 높이고 불필요한 전력의 소비를 줄일 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 저온·저압의 기체 냉매를 고온·고압의 기체 냉매로 압축시키는 작용을 하는 압축기와, 상기 고온·고압의 기체 냉매를 고온·고압의 액체 냉매로 응축시키는 작용을 하는 응축기와, 상기 고온·고압의 액체 냉매를 저온·저압의 액체 냉매로 팽창시키는 작용을 하는 팽창밸브와, 상기 저온·저압의 액체 냉매를 저온·저압의 기체 냉매로 증발시키는 작용을 하는 증발기를 포함하는 냉동사이클을 구비하여 냉동실 및 냉장실의 고내 온도를 설정된 온도로 유지시키게 되는 냉장고에 있어서;

   상기 증발기의 열교환면적이 냉동실측 영역과 냉장실측 영역으로 나뉘고,

   상기 증발기의 냉동실측 영역과 냉장실측 영역에는 각 영역을 지난 냉기를 각 실로보내기 위한 송풍팬이 각각 구비되며,

   상기 응축기와 증발기 사이에는 서로 다른 용량의 팽창밸브가 병렬구조를 이루도록 연결되고,

   상기 응축기와 팽창밸브 사이에는 삼방밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 서로 다른 용량의 팽창밸브는 냉동실용 팽창밸브와 냉장실용 팽창밸브로 구성되며, 상기 냉동실용 팽창밸브는 상기 냉장실용 팽창밸브에 비해 상대적으로 큰 용량을 갖게 됨을 특징으로 하는 냉장고.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 증발기의 냉동실측 영역과 냉장실측 영역은 격벽에 의해 분리됨을 특징으로 하는 냉장고.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉동실과 통하는 냉동실용 냉기유로와 상기 냉장실과 통하는 냉장실용 냉기유로는 서로 연결되고, 서로 연결된 유로상에는 댐퍼가 구비됨을 특징으로 하는 냉장고.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 증발기는 스트레이트 타입의 박형 열교환기를 적용함을 특징으로 하는 냉장고.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 송풍팬은 시로코팬임을 특징으로 하는 냉장고.
7. 저온·저압의 기체 냉매를 고온·고압의 기체 냉매로 압축시키는 작용을 하는 압축기와, 상기 고온·고압의 기체 냉매를 고온·고압의 액체 냉매로 응축시키는 작용을 하는 응축기와, 고온·고압의 액체 냉매를 저온·저압의 액체 냉매로 팽 창시키는 작용을 하며 상기 응축기를 지나 분기되는 서로 다른 용량의 냉동실용 팽창밸브 및 냉장실측 팽창밸브와, 상기 응축기와 두 팽창밸브 사이에 구비되어 냉매의 유동방향을 절환시키는 삼방밸브와, 상기 저온·저압의 액체 냉매를 저온·저압의 기체 냉매로 증발시키는 작용을 하며 냉동실측 영역과 냉장실측 영역이 분리된 증발기와, 상기 증발기의 냉동실측 영역과 냉장실측 영역에 각각 설치되어 각 영역을 지난 냉기를 각 실로 보내는 송풍팬과, 상기 냉동실과 통하는 냉동실용 냉기유로와, 상기 냉장실과 통하며 냉동실용 냉기유로와 연결되는 냉장실용 냉기유로와, 상기 연결된 유로상에는 구비되는 댐퍼를 포함하여서 된 냉장고에 있어서;

   상기 냉동실의 설정 온도유지를 위한 운전시에는, 삼방밸브를 통해 냉매의 방향을 냉동실용 팽창밸브로 절환시키고, 냉동실용 송풍팬만이 작동하도록 하며,

   상기 냉장실의 설정 온도유지를 위한 운전시에는, 삼방밸브를 통해 냉매의 방향을 냉장실용 팽창밸브로 절환시키고, 냉장실용 송풍팬만이 작동하도록 하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 냉동실의 온도유지를 위한 운전시, 냉장실의 온도 부하가 클 경우, 상기 댐퍼를 열어 상기 냉동실 쪽의 냉기가 상기 냉장실로 유입되도록 구성됨을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 냉장실의 온도유지를 위한 운전시, 상기 증발기의 온도는 냉동실의 온도 보다 높고 냉장실의 온도보다 낮은 범위 내의 온도로 설정됨을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.

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