KR101314620B1 - 냉장고의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 제어방법에 관한 것으로서, 냉장고 작동 정지후 발생하는 냉매의 유동소음을 저감시키는 데 그 목적이 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축기와, 복수개의 저장실과, 각 저장실에 대응되는 증발기와, 각 증발기로 유입되는 냉매의 흐름을 조절하는 냉매밸브를 포함하는 냉장고의 제어방법에 있어서, (a) 온도제어대상이 되는 저장실의 온도가 설정온도범위에 이르면 상기 압축기를 정지시키는 운전정지단계와; (b) 상기 압축기 운전정지 이후 상기 증발기에서 발생하는 냉매유입으로 인한 소음을 줄이기 위하여 상기 증발기로의 냉매유입을 소정설정시간동안 차단하고 소정설정시간이 경과되면 차단을 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법을 제공한다.

냉매밸브, 증발기, 어큐뮬레이터

Description

냉장고의 제어방법{A control method of a refrigerator}

도1은 본 발명에 의한 냉장고의 냉매싸이클의 개략도이다.

도2는 본 발명에 의한 냉장고의 제어블록도이다.

도3은 본 발명에 의한 냉장고의 제어흐름도이다.

도4내지 도6은 본 발명에 의한 냉장고의 제어방법에 따른 냉매의 흐름도이다.

도7(a)(b)는 본 발명에서의 어큐뮬레이터 내부에서 냉매량의 변화를 도시한 측단면도이다.

* 도면부호에 대한 설명*

18: 모세관 21: 냉매밸브

30: 증발기 50: 어큐뮬레이터

본 발명은 냉장고의 제어방법에 관한 것으로서, 상세하게는 냉장고 운전 정지후 냉매의 유동으로 인한 소음의 발생을 저감시켜 냉장고의 정숙성을 제고하기 위한 발명이다.

종래의 냉장고를 보면 압축기와 응축기, 모세관, 그리고 복수개의 저장실과, 각 저장실에 대응되는 복수의 증발기, 각 증발기에 연결된 복수의 어큐뮬레이터와, 모세관에서 각 증발기로 유동하는 냉매의 흐름을 제어하는 냉매밸브와 각 장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고 있었다.

이러한 구성 하에서 제어부는 각 저장실의 온도가 설정된 온도를 유지하도록 압축기를 작동시켜 증발기에서 냉기가 발생되도록 하고, 온도가 적정수준을 유지할 것으로 판단되면 압축기를 정지시켜 냉기의 발생을 억제한다.

특히, 전체 저장실 중 일부 저장실에 대해서 냉기를 발생시키다가 그 냉기의 발생을 정지시키는 경우에는 냉매 밸브를 온도제어대상이 아니었던 저장실의 증발기 쪽으로 냉매밸브를 절환시킨다.

그 이유는 냉기를 발생시켰던 증발기 및 모세관 사이의 압력구배가 냉기를 발생시키지 않았던 증발기 및 모세관 사이의 압력구배에 비하여 상대적으로 크기 때문에, 보다 압력구배가 작은 방향으로 잔류냉매가 유입되도록 함으로써 냉매의 증발기로의 유입소음을 저감시키기 위해서이다.

즉, 압축기를 정지시켰다고 해서 냉매의 움직임이 바로 정지되는 것은 아니며 관성 기타 냉매배관 및 이에 연결된 각 장치 내부의 압력구배에 의하여 냉매가 유동하게 되는데, 이러한 유동요인으로 인한 냉매의 유동 및 유동소음을 최소화 하기 위하여 상술한 것 처럼 냉매밸브를 절환시키는 것이다.

하지만 이와 같이, 냉매밸브를 절환하여도 운전제어대상이 아니었던 증발기 및 이에 연결된 어큐뮬레이터에 냉매가 유입되면서 소음을 발생시키는 것을 방지할 수는 없다는 문제가 발생하였다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉장고 정지 이후에도 발생하는 냉매의 유동소음을 저감시켜서 냉장고의 정숙성능을 개선하고, 이로 인한 사용자의 편의성을 제고하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축기와, 복수개의 저장실과, 각 저장실에 대응되는 증발기와, 각 증발기로 유입되는 냉매의 흐름을 조절하는 냉매밸브를 포함하는 냉장고의 제어방법에 있어서,

(a) 온도제어대상이 되는 저장실의 온도가 설정온도범위에 이르면 상기 압축기를 정지시키는 운전정지단계와;

(b) 상기 압축기 운전정지 이후 상기 증발기에서 발생하는 냉매유입으로 인한 소음을 줄이기 위하여 상기 증발기로의 냉매유입을 소정설정시간동안 차단하고 소정설정시간이 경과되면 차단을 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법을 제공한다.

또한, 상기 (b) 단계는

(b1) 상기 모든 증발기로의 냉매의 유입이 차단되도록 상기 냉매밸브를 구동시키는 냉매밸브구동단계와;

(b2) 소정설정시간 경과후 온도제어대상이 아니었던 저장실에 대응되는 증발기로 냉매가 유입되도록 상기 냉매밸브를 재구동시키는 냉매밸브재구동단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉매밸브구동단계는 온도제어대상이 되었던 저장실에 대응되는 증발기로의 냉매의 유입 및 그 밖의 증발기로의 냉매의 유입이 동시에 차단되도록 상기 냉매밸브를 구동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소정설정시간은 상기 증발기 내부의 압력과 상기 증발기와 연결된 다른 장치 내부의 압력이 평형을 이루는데 소요되는 시간에 대응되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소정설정시간은 상기 증발기에 연결된 어큐뮬레이터 내부에 수용된 액냉매 및 윤활유의 유면의 높이가 상기 어큐뮬레이터에 형성된 오일회수홀에 근접하게 될때까지 소요되는 시간에 대응되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉매밸브재구동단계에서 온도제어대상이 되었던 저장실에 대응되는 증발기로의 냉매의 유입은 계속적으로 차단되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 복수의 저장실과, 상기 저장실에 각각 대응되는 증발기를 포함하는 냉장고의 제어방법에 있어서, 온도제어대상이 되는 저장실에 대한 온도제어작용이 완료된 후 상기 증발기로의 냉매의 유입으로 인한 소음을 저감시키기 위하여 일시적으로 상기 증발기로의 냉매의 유입을 차단한 후 소정설정시간 이후 그 차단을 해제하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법을 제공하고 있다.

또한 상기 복수개의 저장실 중 일부 저장실이 온도제어대상이 되었던 경우, 냉매 유입의 차단은 온도제어대상이 되었던 저장실에 대응되는 증발기 및 온도제어대상이 아니었던 저장실에 대응되는 증발기 모두에 대하여 적용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 온도제어대상이 되었던 저장실에 대응되는 증발기에 대한 냉매유입의 차단과, 온도제어대상이 아니었던 저장실에 대응되는 증발기 모두에 대한 냉매유입의 차단은 동시에 일어나도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

또한, 소정설정시간 이후 차단의 해제는 온도제어대상이 아니었던 저장실의 증발기에 대하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소정설정시간은 상기 증발기 내부의 압력과 상기 증발기와 연결된 다른 장치 내부의 압력이 평형을 이루는데 소요되는 시간에 대응되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 알아보기로 하겠다.

도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 냉장고의 냉매싸이클(1)의 구성은 압축기(5)와, 냉매배관(6), 응축기(7), 상기 응축기(7)로 공기를 송풍시켜 상기응축기(7) 내부의 냉매과 외기를 열교환 시키는 방열팬(10)과, 냉매 내부의 수분을 제거하는 드라이어(15)와, 냉매를 감압팽창시키는 모세관(18)과, 상기 모세관(18)을 통과한 냉매를 후술할 증발기(30)로 유입시키고, 냉매의 유입을 조절하는 냉매밸브(21)와, 저장물을 저장하는 저장실(25)과, 상기 저장실(25) 후방에 마련되어 냉기를 발생시키는 증발기(30)와, 증발기(30)의 냉기를 상기 저장실(25) 내부로 유입시키는 냉기팬(40)을 포함하고 있다.

여기서, 상기 저장실(25)은 냉장실(26)과, 냉동실(27)로 나뉘고, 상기 증발기(30) 또한, 냉장실(26)에 대응되는 제1 증발기(26) 및 상기 냉동실(27)에 대응되 는 제2증발기(32)를 포함하며, 상기 냉기팬(40) 또한 제1,2냉기팬(41,42)으로 나뉘어 진다.

한편, 상기 증발기(40)에는 기상의 냉매와 액상의 냉매를 분리하여 기상의 냉매만을 상기 압축기(5)로 유입시키는 어큐뮬레이터(50)가 마련되는데, 상기 어큐뮬레이터(50) 또한 상기 제1,2증발기(31,32)에 대응되도록 제1,2어큐뮬레이터 (51,52)가 마련된다.

여기서, 제어대상이 되는 저장실(25)의 상태에 따라서 상기 제1,2증발기(31,32) 모두에 냉매가 공급되기도 하고, 일부 증발기에만 냉매를 공급하고 다른 증발기에는 냉매가 공급되지 않을 수도 있다.

상기 냉매밸브(21)는 상기 모세관(18)에서 토출되는 냉매를 상기 제1,2증발기(31,32)로 선택적으로 안내할 수 있는 3방밸브로 구성되는 것이 바람직하다.

도2는 본 발명에 의한 냉장고의 제어블록도로서, 냉장고의 동작을 제어하는 제어부(100)의 입력단에는 사용자로 하여금 냉장고의 동작모드를 조작할 수 있도록 하는 조작부(60)와, 전원을 공급하는 전원부(61)가 연결되어 있다.

그리고, 상기 제어부(100)의 출력단에는 상기 압축기(5)를 구동시키는 압축기구동부(5a)와, 상기 방열팬(10)을 구동시키는 방열팬구동부(10a), 그리고, 상기 냉기팬(40)을 구동시키는 냉기팬구동부(40a)와, 상기 냉매밸브(21)를 구동시키는 냉매밸브구동부(21a) 가 연결되어 상기 제어부(100)의 제어동작에 따라서 각각의 기능을 수행하게 된다.

이하에서는 이러한 구성을 바탕으로 한 본 발명의 냉장고의 제어동작에 대하 여 알아보기로 하겠으며, 아래 실시예서는 온도제어대상이 되는 것이 냉동실로 전제하여 본 발명의 제어방식에 대하여 알아보겠지만, 냉동실 제어에만 국한되는 것은 아니다.

도3 및 도4에서 도시한 바와 같이, 냉장고의 저장실(25) 중 냉동실(27)에 냉기를 불어 넣기 위해서 상기 냉매밸브(21)가 냉매의 흐름을 모세관(18)에서 상기 제2증발기(32) 방향으로 유도하는 상태에서 상기 압축기(5)가 압축작용을 하게 되면, 냉매는 상기 응축기(7)와, 상기 드라이어(15), 상기 모세관(18), 상기 제2증발기(32)를 순차적으로 거치는 냉매싸이클 과정을 통하여 상기 냉동실(27)에 냉기를 공급한다.

그리고, 상기 제2증발기(32)를 거친 냉매는 상기 제2어큐뮬레이터(52) 내부로 유입되며, 상기 제2어큐뮬레이터(52)에 유입된 냉매는 기상냉매와 액상냉매로 분리되어 기상냉매는 상기 압축기(5)로 이동하고, 액상냉매는 상기 제2어큐뮬레이터(52) 내부에 수용되다가 기화되어 상기 압축기(5)로 이동한다.

이후 도3과 도5에서 도시한 바와 같이 , 온도제어대상이 되는 저장실인 냉동실(27)의 온도가 설정온도범위에 속하는지 판단하고(S101), 상기 냉동실(27) 내부의 온도가 설정범위 내라고 판단되면, 상기 압축기가 정지되며(S102), 상기 냉매밸브(21)가 구동하여 상기 제2증발기(32)로 유동하는 냉매의 흐름 뿐만 아니라 제어대상이 아니었던 제1증발기(31)로 유동하는 냉매의 흐름을 모두 차단시키는데, 그 차단은 모든 증발기(30)에 대해서 동시에 이루어지는 것이 바람직하다.

이때, 상기 냉매밸브(21)의 차단은 소정의 설정시간(t_s)동안 이루어지는데, 상기 소정의 설정시간은 상기 증발기(30) 내부의 압력과 상기 증발기(30)와 연결된 모세관(18) 내부의 압력이 실질적으로 동일해지거나 압력구배가 최소화되는데 소요되는 시간에 대응되도록 설정되는 것이 바람직하며, 이러한 소요시간은 냉장고의 규격이나 용량에 따라서 실험적인 결과치를 고려하여 설정될 수 있다.

즉, 상기 압축기(5)가 정지한 직후라도 정지 직전의 토출압력 및 냉매 자체의 관성에 의하여 냉매가 흐르게 되고, 상기 증발기(30) 내부와 상기 모세관(18) 토출부와의 압력구배가 생겨 냉매가 상기 증발기(30)로 흐르게 되지만, 상기 냉매밸브(21)가 냉매의 흐름을 막고, 그 상태가 소정설정시간만큼 유지되면, 냉매에 가해지는 토출압력이 현저하게 떨어지게 되어 상기 모세관(18)의 토출부와 상기 증발기 (30) 내부의 압력이 실질적으로 동일하게 되거나 동일하지는 않더라도 그 압력구배가 상기 냉매밸브(21) 폐쇄 전에 비하여 현저하게 떨어지게 된다.

즉, 여기서 소정설정시간(t_s)은 압력평형이 이루어지거나 압력의 구배가 일정수준 이하로 떨어지게 되는데 소요되는 시간에 대응되는 것이 바람직하다.

이후, 도3과 도6에서 도시한 바와 같이 상기 소정의 설정시간(t_s)이 경과되었다고 판단되면(S105), 상기 냉매밸브(21)를 재구동시켜 상기 증발기(30)와 상기 모세관(18)의 토출부를 연통시키게 된다(S106).

이때, 상기 모세관(18)의 토출부와 연통되는 증발기는 온도제어대상이었던 냉동실(27)의 제2증발기(32)가 아니라, 온도제어대상이 아니었던 냉장실(26)의 제1증발기(31)가 되는데(S107), 이와 같이 제1증발기(31)와 연통시키는 이유는, 상기 제2증발기(32)와 제1증발기(31)를 비교해볼 때 냉매가 유동하였던 제2증발기(32)의 내부 압력이 상대적으로 상기 제1증발기(31)에 비하여 낮게 형성되기 때문에, 모세관(18)의 토출부와 상기 제2증발기(32)간의 압력구배의 크기보다는 상기 모세관(18)의 토출부와 상기 제1증발기(31)간의 압력구배의 크기가 더 작을 것이고, 그 압력구배가 작게 된다면 압력구배로 인하여 상기 제1증발기(31) 내부로 유입되는 냉매의 양 또한 제2증발기(32)를 개방하였을 때보다 현저하게 감소하게 될 것이어서 냉매의 유입에 따른 소음을 저감시킬 수 있기 때문이다.

그리고, S106 단계에서 상기 냉매밸브(21)를 재구동시 온도제어대상이었던 냉동실(27)에 대응되는 상기 제2증발기(32)로의 냉매의 유입차단은 상기 압축기(17) 재작동시까지 계속되는 것이 바람직하다.

한편, 도7(a)(b)는 상기 냉매밸브(도4, 21)가 상기 증발기(도4, 30)를 막은 상태에서 증발기(30) 내부에 잔류하던 냉매가 상기 어큐뮬레이터(50) 내부에 유입된 후 액상냉매 및 오일과 기상냉매가 분리되는 것을 나타낸 것이다.

여기서, 7(a)에서 도시한 바와 같이, 상기 냉매밸브(21) 폐쇄 직후에는 상기 냉매 및 액상의 냉매가 상기 냉매배관(6)을 타고 상기 어큐뮬레이터(50) 내부로 유입되고, 기상의 냉매는 토출구(53)의 안내를 받아 상기 압축기(도4,5)로 이동하는 한편, 액상의 냉매와 오일은 상기 어큐뮬레이터(50) 내부에 축적된다.

도7(b)에서 도시한 바와 같이, 일정한 시간이 경과하면, 기상의 냉매의 유입량은 현저하게 줄어들고 액상의 냉매는 증발하여 상기 토출구(53)로 토출되는 한편, 오일은 상기 어큐뮬레이터(50) 내측에 형성된 오일홀(71)을 통하여 상기 압축기(5)로 이동하기 때문에 액상냉매 및 오일의 혼합물의 유면높이가 상기 오일홀(71)에 근접하게 된다.

상술한 바와 같이, 도3의 S105단계에서 소정의 설정시간은 압력평형이 이루어지거나 압력의 구배가 일정수준이하로 떨어지게 되는데 소요되는 시간이라고 하였으나, 그 설정시간(t_s)을 상기 어큐뮬레이터(50) 내부의 액냉매 및 오일의 유면의 높이가 상기 오일홀(71)에 근접하는데 소요되는 시간으로 설정할 수도 있는데, 유면의 높이가 상기 오일홀(71)에 근접할 정도로 현저하게 낮아지고 상기 증발기 (30)로부터 상기 어큐뮬레이터(50)로의 기상냉매의 유입이 현저하게 줄어들게 될 정도의 시간이 되면 상기 증발기(30)와 상기 모세관(도4,18)의 토출부 간의 압력구배 또한 현저하게 줄어들어서 기상냉매의 상기 증발기(30)로의 유입이 급격하게 감소될 수 있기 때문에 상기 냉매밸브(21)의 재개방이 이루어져도 소음의 문제가 발생할 여지가 적기 때문이다.

액냉매 및 오일의 유면의 높이 변화에 소요되는 시간은 유면의 높이를 측정할 수 있는 센서 또는 상기 제어부(도2,100)에 그 시간의 설정등에 의하여 측정될 수 있다.

따라서, 상기 냉매밸브(21)가 상기 모세관(18)과 상기 제1,2증발기 (30;31,32)와의 연통을 차단한 이후, 상기 제2어큐뮬레이터(52) 내부의 액냉매 및 오일의 유면의 수준이 상기 오일홀(71) 까지 내려오는데 소요되는 시간이 경과하게 되면 상기 냉매밸브(21)는 상기 제2증발기(32)와 상기 모세관(18) 토출부와의 연통은 계속적으로 차단하면서, 상기 제1증발기(31)와 상기 모세관(18) 토출부가 연통되게 한다.

이처럼 상기 제1증발기(31)와 상기 모세관(18)의 토출부를 연통시켜도 이미 경과된 시간동안 상기 모세관(18)과 상기 제1증발기(31) 사이의 압력구배가 현저하게 줄어들었기 때문에 냉매배관에 남아있던 냉매가 제1증발기(31)로 이동하지 않게 되거나, 이동하여도 매우 천천히 이동하게 됨으로서, 그 이동으로 인한 소음이 현저하게 저감될 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하여, 제어대상이 되는 저장실의 온도가 제어온도 범위 내에 이르러 압축기가 정지되는 경우에 증발기와 다른 구성요소들과의 내부 압력의 구배를 현저하게 저감시킴으로서 냉매가 급격한 속도로 증발기와 어큐뮬레이터로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

그리하여, 냉매의 급격한 유입으로 인한 소음이 현저하게 저감되고, 사용자가 원하는 정숙성을 추구할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (11)

1. 압축기와, 복수개의 저장실과, 각 저장실에 대응되는 증발기와, 각 증발기로 유입되는 냉매의 흐름을 조절하는 냉매밸브와, 상기 증발기와 압축기 사이에 연결되는 어큐뮬레이터를 포함하는 냉장고의 제어방법에 있어서,

   (a) 온도제어대상이 되는 저장실의 온도가 설정온도범위에 이르면 상기 압축기를 정지시키는 운전정지단계와;

   (b) 상기 압축기의 운전정지 이후 상기 증발기에서 발생하는 냉매유입으로 인한 소음을 줄이기 위하여 상기 증발기로의 냉매 유입을 소정 설정시간 동안 차단하고 소정 설정시간이 경과되면 차단을 해제하는 단계를 포함하고,

   상기 (b) 단계는

   (b1) 상기 모든 증발기로의 냉매 유입이 차단되도록 상기 냉매밸브를 구동시키는 냉매밸브구동단계와;

   (b2) 소정 설정시간 경과후 온도제어대상이 아니었던 저장실에 대응되는 증발기로 냉매가 유입되도록 상기 냉매밸브를 재구동시키는 냉매밸브재구동단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 냉매밸브구동단계는 온도제어대상이 되었던 저장실에 대응되는 증발기로의 냉매의 유입 및 그 밖의 증발기로의 냉매의 유입이 동시에 차단되도록 상기 냉매밸브를 구동시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 소정 설정시간은 상기 증발기 내부의 압력과 상기 증발기와 연결된 다른 장치 내부의 압력이 평형을 이루는데 소요되는 시간에 대응되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 소정 설정시간은 상기 증발기에 연결된 어큐뮬레이터 내부에 수용된 액냉매 및 윤활유의 유면의 높이가 상기 어큐뮬레이터에 형성된 오일회수홀에 근접하게 될 때까지 소요되는 시간에 대응되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 냉매밸브재구동단계에서 온도제어대상이 되었던 저장실에 대응되는 증발기로의 냉매의 유입은 계속적으로 차단되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
7. 복수의 저장실과, 상기 복수의 저장실에 각각 대응되는 증발기를 포함하는 냉장고의 제어방법에 있어서,

   온도제어대상이 되는 저장실에 대한 온도제어작용이 완료된 후 상기 증발기로의 냉매의 유입으로 인한 소음을 저감시키기 위하여 일시적으로 상기 증발기로의 냉매의 유입을 차단한 후 소정 설정시간 이후 그 차단을 해제하고,

   상기 복수개의 저장실 중 일부 저장실이 온도제어대상이 되었던 경우, 냉매 유입의 차단은 온도제어대상이 되었던 저장실에 대응되는 증발기 및 온도제어대상이 아니었던 저장실에 대응되는 증발기 모두에 대하여 적용되며,

   소정 설정시간 이후 차단의 해제는 온도제어대상이 아니었던 저장실의 증발기에 대하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
8. 삭제
9. 제7항에 있어서,

   온도제어대상이 되었던 저장실에 대응되는 증발기에 대한 냉매유입의 차단과, 온도제어대상이 아니었던 저장실에 대응되는 증발기 모두에 대한 냉매유입의 차단은 동시에 일어나도록 제어되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
10. 삭제
11. 제7항에 있어서,

    상기 소정 설정시간은 상기 증발기 내부의 압력과 상기 증발기와 연결된 다른 장치 내부의 압력이 평형을 이루는데 소요되는 시간에 대응되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.

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