KR101788600B1 - 절환실을 갖는 냉장고 및 그 운전방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절환실을 갖는 냉장고 및 그 운전방법에 관한 것으로서, 상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 적어도 제1 및 제2 단열공간을 갖는 본체; 상기 본체 내에 설치되는 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창기를 포함하는 냉매 압축사이클 장치; 상기 응축기로부터 토출되는 냉매의 열을 상기 제2 단열공간 내부의 공기로 전달하는 가열 수단;을 갖는 냉장고의 온도제어방법으로서, 제2 단열공간의 내부 온도를 측정하는 단계; 상기 제2 단열공간의 내부 온도가 설정된 온도 범위의 하한치 이하인 경우에 상기 응축기로부터 토출된 냉매를 제2 단열공간측으로 바이패스시키는 단계; 상기 응축기 주변의 공기 온도를 측정하는 단계; 상기 응축기 주변의 공기 온도에 따라서 응축기용 냉각팬의 작동을 제어하여 응축기 내부를 통과하는 냉매의 온도를 일정 온도 이상으로 유지시키는 단계;를 포함하는 냉장고의 온도제어방법이 제공된다.

Description

절환실을 갖는 냉장고 및 그 운전방법{REFRIGERATOR WITH A CONVERTIBLE CHAMBER AND AN OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 절환실을 갖는 냉장고 및 그 운전방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필요에 따라서 냉장실 또는 냉동실 기타 사전에 설정된 온도로 유지되는 공간으로 전환될 수 있는 절환실을 갖는 냉장고 및 그 운전방법에 관한 것이다.
일반적인 냉장고의 경우 음식물을 영하의 온도로 유지하여 냉동상태로 보관하는 냉동실과, 얼지 않은 상태로 보관하기 위한 냉장실을 갖게 된다. 이러한 냉동실 및 냉장실은 단열격벽에 의해 구획되어 정해진 부피를 갖게 되며, 사용자가 임의로 그 용적을 변화시킬 수 없도록 구성되어 있다.
따라서, 한정된 냉장고 고 내의 공간을 사용자가 용도에 맞게 자유롭게 사용할 수 있도록 하기 위한 기술들이 종래부터 개발되어 왔는데, 절환실을 갖는 냉장고는 이러한 기술들의 일종이다. 즉, 일반적인 냉동실 및 냉장실 외에 이들과 구획되는 별도의 공간을 구비하고, 상기 공간의 내부 온도를 필요에 따라서 변환할 수 있도록 한 것이다. 상기 절환실은 사용자의 선택에 따라서 냉동실 또는 냉장실로 운전될 수 있으며, 냉동실과 냉장실과는 다른 온도로 유지되는 공간으로도 사용될 수 있다.
상기 절환실의 고 내 온도를 유지함에 있어서는, 절환실을 위한 별도의 증발기를 이용하거나 냉동실 또는 냉장실을 위한 증발기에서 생성되는 냉기를 이용하여 온도를 낮추게 된다. 그러나, 사용자가 저온 환경에서 보다 고온 환경으로 변경하는 경우 등과 같이, 경우에 따라서는 온도를 높여야 할 경우도 있다. 이를 위해서, 상기 절환실 내부의 온도를 상승시키기 위한 별도의 히팅 수단을 필요로 하게 된다. 상기 히팅 수단으로는 전기 저항열을 이용하는 전열 히터를 사용하고 있다.
이러한 전열히터의 경우, 인가되는 전류의 양을 제어하여 용이하게 고 내의 온도를 제어할 수 있는 장점이 있으나, 별도의 전력을 필요로 하므로 에너지 효율이 좋지 못한 단점이 있다.
이와 달리, 압축기를 통과한 고온의 냉매를 가열 열원으로서 활용하는 기술도 제시된 바 있다. 이러한 형태의 냉장고는 별도의 전력을 필요로 하지 않고 외부로 방열될 열을 이용하여 절환실의 내부를 가열하게 되므로 에너지 효율이 좋지만 절환실의 온도를 높이기 위해서는 반드시 냉동사이클이 작동되어야 하므로 제어가 쉽지 않고, 절환실을 가열하는 동안 냉동실 또는 냉장실에는 냉기가 공급되게 되므로 그로 인한 에너지 소모량이 증가하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 응축기를 통과한 고온의 냉매를 이용하여 절환실을 가열하는 형태의 냉장고에 있어서, 그 온도 제어를 용이하게 할 수 있는 냉장고의 온도제어방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
또한, 본 발명은 응축기를 통과한 냉매를 열원으로 하여 절환실을 가열하는 과정에서 에너지 효율을 개선할 수 있는 냉장고의 온도제어방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 삼고 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 적어도 제1 및 제2 단열공간을 갖는 본체; 상기 본체 내에 설치되는 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창기를 포함하는 냉매 압축사이클 장치; 상기 응축기로부터 토출되는 냉매의 열을 상기 제2 단열공간 내부의 공기로 전달하는 가열 수단;을 갖는 냉장고의 온도제어방법으로서, 제2 단열공간의 내부 온도를 측정하는 단계; 상기 제2 단열공간의 내부 온도가 설정된 온도 범위의 하한치 이하인 경우에 상기 응축기로부터 토출된 냉매를 제2 단열공간측으로 바이패스시키는 단계; 상기 응축기 주변의 공기 온도를 측정하는 단계; 상기 응축기 주변의 공기 온도에 따라서 응축기용 냉각팬의 작동을 제어하여 응축기 내부를 통과하는 냉매의 온도를 일정 온도 이상으로 유지시키는 단계;를 포함하는 냉장고의 온도제어방법이 제공된다.
본 발명의 상기 측면에서는 응축기에서 토출되는 고온의 냉매를 이용하여 절환실로 이용될 수 있는 상기 제2 단열공간의 온도를 상승시킬 수 있도록 구성하고 있다. 구체적으로, 상기 고온의 냉매가 흐르는 배관을 상기 제2 단열공간의 벽체에 배치하거나, 적어도 일부가 제2 단열공간의 내부로 노출되도록 하여 고온의 냉매가 갖는 열 에너지가 상기 제2 단열공간 내부의 공기로 전달될 수 있도록 하고 있다.
여기서, 상기 응축기를 통과한 냉매의 온도는 응축기가 위치하는 주위 환경에 따라서 달라지게 된다. 특히, 본 발명의 상기 측면에서 제2 단열공간을 가열할 때에는 증발기에 의해서 냉기도 함께 생성되게 된다. 이때, 제2 단열공간을 제외한 나머지 단열공간의 온도가 냉각을 필요로 하는 경우에는 이러한 냉기를 제공하면 되지만, 냉각이 불필요한 경우에는 냉기가 단열공간에 제공되지 않는 것이 좋다. 따라서, 이러한 경우에는 가급적 제2 단열공간에 대한 가열이 신속하게 이루어지도록 하여야 하므로 응축기에서의 냉매 온도를 소정 온도 이상으로 유지할 필요가 있게 되는 것이다.
이를 위해 본 발명의 상기 측면에서는, 상기 응축기 주변의 온도를 측정하여 측정된 온도에 따라서 응축기를 냉각하는 냉각팬의 구동을 제어하여 응축기를 통과하는 냉매의 온도를 소정 온도 이상으로 유지하도록 제어한다. 즉, 주위온도가 낮을 때에는 냉각팬의 구동을 정지시키거나 회전속도를 낮춰서 응축기를 통과하는 냉매로부터의 열전달 양을 감소시켜 온도 저하를 막고, 주위온도가 높을 때에는 냉각팬을 구동하는 것이다. 이때, 상기 응축기를 통과하는 냉매가 갖는 온도의 상한선은 냉매압축사이클장치의 운전에 적합한 상태를 유지할 수 있을 정도의 범위 내에서 당업자가 임의로 설정할 수 있다.
여기서, 상기 응축기용 냉각팬의 작동을 제어하는 단계는 응축기 주위의 온도가 속하는 구간에 따라서 냉각팬의 회전 속도를 달리하되, 온도가 높은 구간에서의 냉각팬의 회전 속도가 낮은 구간에서의 회전 속도 보다 크게 할 수 있다. 이외에도, 냉각팬의 회전 속도를 측정된 주위온도에 비례하도록 제어할 수도 있다.
또한, 상기 응축기용 냉각팬의 작동을 제어하는 단계는 응축기 주위의 온도가 속하는 구간에 따라서 냉각팬의 작동 시간을 달리하되, 온도가 높은 구간에서의 냉각팬의 작동 시간이 낮은 구간에서의 작동 시간 보다 크게 할 수 있다. 이외에도, 냉각팬의 작동 시간을 측정된 주위온도에 비례하도록 제어할 수도 있다.
또한, 주위온도에 따라서 냉각팬의 회전 속도 및 작동 시간을 병행하여 제어할 수도 있다.
한편, 상기 냉장고는 상기 제1 단열공간과 단열되며, 제조된 얼음을 보관하기 위한 제3 단열공간을 추가적으로 포함하고, 상기 제2 단열공간측으로 냉매를 바이패스시키는 단계에서 상기 제1 단열공간의 온도가 소정 범위를 만족하는 경우에는 냉기를 상기 제3 단열공간으로 전달하도록 할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 제2 단열공간을 가열하는 동안 제1 단열공간의 온도가 소정 범위를 만족하는 경우에는 생성된 냉기를 별도의 제3 단열공간으로 전달하여 냉기의 활용도를 높이는 것이다. 이때, 상기 제3 단열공간은 상시 영하의 온도로 유지되거나, 온도범위의 하한이 없는 공간, 예를 들어 제조된 얼음이 보관되는 제빙실일 수 있다.
한편, 상기 냉매압축사이클장치가 작동하는 과정에서 상기 냉각팬의 작동을 정지시키는 경우에 압축기에 인가되는 전압의 크기를 일시적으로 정상 수준보다 감소시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 응축기를 통과하는 냉매의 온도를 소정 수준 이상으로 유지하시 위해서 응축기용 냉각팬의 작동을 정지시키는 경우 상대적으로 고온의 냉매가 압축기로 유입되어 압축기의 작동소음이나 진동이 급격하게 증가할 수 있다. 따라서, 냉각팬이 정지되는 경우에는 압축기에 인가되는 전압의 크기를 일시적으로 감소시켜서 소음과 진동의 급격한 상승을 방지하도록 한다.
여기서, 상기 압축기 인가 전압을 줄이는 단계는 정상 수준의 전압보다 낮은 제1 수준으로 소정시간 동안 압축기를 운전하는 단계; 및 상기 제1 수준보다 낮은 제2 수준으로 소정시간 동안 압축기를 운전하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 수준 및 제2 수준으로 압축기를 운전하는 단계를 1회 또는 복수 회 수행될 수 있고, 이렇게 전압을 감소시킨 후 소정 시간이 경과한 후에 전압을 정상 수준으로 복귀시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
한편, 상기 제2 단열공간으로의 냉기 송풍을 중단하는 기준 온도(TCL)는 상기 제2 단열공간으로 고온 냉매의 바이패스가 개시되는 기준 온도(TRL)에 비해서 높게 설정될 수 있다. 이를 통해서, 기준 온도(TCL)가 기준 온도(TRL) 보다 낮게 설정되는 경우, 냉기를 송풍하여 제2 단열공간을 냉각하는 과정에서 고 내의 온도가 기준 온도(TRL) 보다 낮아지게 되므로, 고온의 냉매가 유입되어 제2 단열공간을 재가열하게 된다. 따라서, 상기와 같이 설정하면 이러한 현상을 방지할 수 있어 에너지 효율을 증가시킬수 있다.
여기서, 상기 제2 단열공간의 온도 하한치를 TMIN라 할 때, TRL ＜ TMIN ＜ TCL의 관계를 만족하도록 할 수 있다.
또한, 상기 제2 단열공간으로 고온 냉매의 바이패스를 중단하는 기준 온도(TRH)는 상기 제2 단열공간으로의 냉기 송풍을 개시하는 기준 온도(TCH)에 비해서 낮게 설정될 수 있다. 이를 통해, 제2 단열공간을 가열하는 도중에 냉각이 이루어지는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 제2 단열공간의 온도 상한치를 TMAX라 할 때, TRH ＜ TMAX ＜ TCH의 관계를 만족하도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 적어도 제1 및 제2 단열공간을 갖는 본체; 상기 본체 내에 설치되는 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창기를 포함하는 냉매 압축사이클 장치; 상기 응축기로부터 토출되는 냉매의 열을 상기 제2 단열공간 내부의 공기로 전달하는 가열 수단; 상기 응축기 측에 설치되어 응축기를 냉각하는 응축기용 냉각팬; 상기 증발기에 의해 생성된 냉기가 상기 제1 및 제2 공간으로 유입되는 양을 제어하는 제1 및 제2 댐퍼; 및 상기 압축기, 상기 가열 수단 및 상기 응축기용 냉각팬의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는 가열 수단을 통해서 상기 제2 단열공간을 가열하는 경우에 상기 응축기 주변의 온도에 따라서 상기 응축기용 냉각팬의 작동을 제어하여 응축기를 통과하는 냉매의 온도를 소정 수준 이상으로 유지하는 냉장고가 제공된다.
여기서, 상기 가열 수단은 양단이 각각 응축기의 하류 및 상기 팽창기의 상류와 연결되며, 상기 제2 단열공간의 내부로 열을 전달하는 바이패스 라인; 및 상기 응축기 하류의 분기지점에 설치되는 3방 밸브;를 포함할 수 있다. 상기 3방 밸브의 작동에 의해서, 응축기를 통과한 고온의 냉매가 팽창기측으로 유입되거나, 상기 제2 단열공간측으로 유입되도록 제어할 수 있다.
여기서, 상기 본체는 상기 제1 단열공간과 단열되며, 제조된 얼음을 보관하기 위한 제3 단열공간을 추가적으로 포함하고, 상기 제어부가 상기 제2 단열공간 측으로 냉매를 바이패스시키는 과정에서 상기 제1 단열공간의 온도가 소정 범위를 만족하는 경우에는 냉기가 상기 제3 단열공간으로 전달되도록 제어하도록 할 수 있다.
한편, 상기 바이패스 라인에 체크밸브가 설치될 수 있다. 이를 통해서, 팽창기측으로 유입되어야 할 고온의 냉매가 상기 제2 단열공간으로 유입되어 제2 단열공간의 온도에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 냉동실, 절환실 및 냉장실을 갖는 본체; 상기 냉동실, 절환실 및 냉장실에 공급되는 냉기의 양을 제어하는 제1 내지 제3 냉기 조절수단; 상기 본체의 내부에 설치되어 냉기를 생성하는 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창기를 포함하는 냉매 압축사이클 장치; 상기 응축기로부터 토출되는 냉매가 바이패스되는 바이패스 라인; 및 상기 바이패스 라인으로의 냉매 유로를 제어하는 제어 수단;을 포함하는 냉장고로서, 상기 절환실은 상기 냉기에 의해 냉각되고, 상기 바이패스 라인에 의해 가열되어 설정된 온도범위를 유지하도록 제어되고, 상기 절환실의 가열 과정에서 상기 응축기 주변의 온도에 따라 상기 응축기를 냉각하는 응축기용 냉각팬을 제어하여 응축기를 통과하는 냉매의 온도를 소정 수준 이상으로 유지하는 냉장고가 제공된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 측면들에 의하면, 별도의 전력을 공급하지 않아도 절환실에 해당되는 제2 단열공간의 온도를 적정범위로 유지할 수 있으며, 제2 단열공간의 온도를 유지하는 과정에서 생길 수 있는 에너지 소모량을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 절환실을 갖는 냉장고의 일 실시예의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 냉매압축사이클 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 제어계통을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 4는 도 1에서 절환실의 온도를 상승시키는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 도 4에 도시된 과정에서 압축기에 가해지는 전압의 변화를 도시한 그래프이다.
도 6는 도 1에서 절환실의 온도를 하강시키는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7은 도 1에 도시된 실시예에서 3방 밸브의 작동을 제어하는 기준온도와 냉기공급을 제어하는 기준온도를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 절환실을 갖는 냉장고의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예의 내부구조를 개략적으로 도시한 단면도로서, 도 1을 참조하면, 상기 실시예는 냉장실(110), 절환실(120) 및 냉동실(130)이 상하로 각각 구비되는 본체(100)를 포함한다. 상기 본체의 하부 일측에는 기계실(140)이 구비되고, 상기 기계실(140)의 내부에는 냉기를 생성하는 냉매압축사이클장치의 일부를 구성하는 압축기(142) 및 응축기(144)가 각각 배치된다. 상기 응축기(144)에는 응축기(144)를 통과하는 냉매의 방열을 촉진하기 위한 응축기 냉각팬(146)이 구비되며, 상기 본체의 배면측에 증발기(148) 및 팽창기(149, 도 2 참조)가 각각 구비된다.
상기 실시예에서는 하나의 증발기를 이용하여 상기 냉장실(110), 절환실(120) 및 냉동실(130)에 냉기를 공급하도록 하고 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 냉동실(130) 및 냉장실(110) 각각을 위한 두 개의 증발기를 구비하는 예도 고려할 수 있다.
상기 증발기(148) 내부를 통과하는 냉매와 열교환하여 냉기는 본체 배면측에 구비되는 덕트(150)를 통해서 상기 냉장실(110), 절환실(120) 및 냉동실(130)로 공급된다. 이때, 상기 냉장실(110), 절환실(120) 및 냉동실(130)로 냉기가 공급될 수 있도록 하는 냉기 토출구(112, 122, 132)가 각각 형성되며, 상기 냉기 토출구(112, 122, 132)에는 각각의 실 내부로의 냉기 공급을 제어하기 위한 댐퍼(114, 124, 134)가 각각 구비된다. 아울러, 상기 각각의 댐퍼(114, 124, 134)와 인접하여 송풍팬(116, 126, 136)이 설치된다. 여기서, 상기 냉기가 공급되는 덕트의 배치형태 및 그 형상은 예시적인 것으로서 반드시 도시된 것에 한하지 않으며 임의의 형태로 배치될 수 있음은 물론이다. 아울러, 댐퍼 및 송풍팬의 위치나 구비여부도 임의로 당업자가 결정할 수 있다.
한편, 상기 냉장실(110)의 내부에는 냉장실(110)의 내부 공간과 단열되는 제빙실(160)이 별도로 구비된다. 상기 제빙실(160)의 내부에는 얼음을 제조하는 제빙기(164) 및 제조된 얼음을 보관하는 아이스 컨테이너(166)가 각각 설치된다. 또한, 상기 제빙실(160) 내부의 온도를 얼음이 녹지 않는 범위로 유지하기 위해서 상기 증발기(148)에 의해 생성된 냉기를 공급하기 위한 제빙실용 냉기덕트(168)가 상기 본체의 측벽 내부에 형성되고, 상기 제빙실용 냉기덕트(168)로의 냉기 공급을 제어하기 위한 제빙실용 송풍팬(미도시)이 상기 덕트의 내부에 배치된다. 물론, 상기 제빙실용 송풍팬은 반드시 덕트의 내부에 설치될 필요는 없고 덕트와 인접하여 덕트 내부로 냉기를 불어넣을 수 있도록 설치될 수도 있다.
상기 절환실(120)은 사용자의 선택에 따라서, 냉장실(110) 또는 냉동실(130)로 사용될 수 있고, 냉장실(110) 및 냉동실(130)과는 다른 온도 범위로 유지되는 공간으로도 사용될 수 있다. 따라서, 상기 절환실(120)의 내부 온도가 목표로 하는 범위 보다 높은 경우에는 냉기를 공급하여 냉각하고, 내부 온도가 목표로 하는 범위 보다 낮은 경우에는 가열수단을통해서 온도를 상승시켜야 한다. 이는 주로, 절환실(120)이 보다 높은 온도 범위를 갖도록 전환되는 경우에 발생된다.
이를 위해서, 상기 절환실(120)의 배면으로 응축기(144)를 통과한 냉매가 경유하는 바이패스 라인이 설치된다. 상기 바이패스 라인은 반드시 배면에 설치될 필요는 없고, 절환실(120)의 저면 또는 상부면에 설치될 수도 있으며, 도시된 바와 같이 절환실(120) 내부로 노출되거나, 절환실(120)의 벽면에 매립되도록 설치될 수도 있다.
도 2는 상기 실시예의 냉매압축사이클장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도로서, 도 2를 참조하면, 상기 압축기(142), 응축기(144), 팽창기(149) 및 증발기(148)를 순차적으로 냉매가 흐르면서 냉기를 생성하게 되는데, 상기 응축기(144)의 토출측과 상기 팽창기(149)의 유입측 사이에 상기 바이패스 라인(170)이 설치된다. 그리고, 상기 바이패스 라인(170)의 분기점에 냉매의 흐름 방향을 제어하기 위한 3방 밸브(172)가 설치된다.
그리고, 상기 바이패스 라인(170)이 상기 팽창기(149) 측으로 합류하는 합류지점 직전에 체크밸브(176)가 구비된다. 상기 체크밸브(176)는 팽창기(149)로 유입되는 고온의 냉매가 상기 바이패스 라인(170)으로 역류하여 절환실(120)의 내부 온도에 영향을 주는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.
도 3은 상기 냉매압축사이클장치의 작동을 제어하기 위한 제어부의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도로서, 도 3을 참조하면, 상기 제어부(200)는 상기 압축기(142)와 전기적으로 연결되어 압축기(142)의 작동을 제어하며, 상술한 각각의 송풍팬 및 댐퍼의 작동도 제어하도록 구성된다. 아울러, 상기 제어부는 상기 3방 밸브(172) 및 상기 응축기 냉각팬(146)의 작동도 제어하게 되는데, 상기 응축기 냉각팬(146)의 작동은 상기 응축기(144) 주변에 설치된 온도센서(174)에 의해 측정된 주위 온도에 따라서 제어된다.
이제 도 4를 참조하여, 상기 절환실(120)의 온도를 상승시키는 과정에 대해서 설명한다. 사용자의 조작이 있거나 상기 절환실(120) 내부의 온도가 목표로 하는 온도 범위보다 낮은 것이 감지되는 경우에, 상기 제어부는 상기 압축기(142)에 전압을 인가하여 냉매압축사이클장치가 작동되도록 한다. 그와 동시에 상기 3방 밸브(172)를 제어하여 응축기(144)로부터 토출된 냉매가 상기 바이패스 라인(170)측으로 유입되도록 한다. 이렇게 바이패스 라인(170)을 통과하는 냉매는 고온상태이므로 상기 절환실(120) 내부의 공기와 열교환하여 절환실(120) 내부의 온도를 상승시키게 된다. 이러한 상태는 절환실(120) 내부의 온도가 적정 범위가 될 때까지 유지되지만, 8시간 이상 가열을 실시하여도 절환실(120) 내부의 온도가 적정 범위가 되지 않는 경우에는 기기의 이상이 있는 것으로 판단하여 냉매압축사이클장치의 작동을 정지시키게 된다.
이때, 상기 온도센서를 통해서 감지된 응축기(144) 주위온도가 27℃ 이상인 경우에는 상기 응축기 냉각팬(146)은 정상 속도를 유지하면서 상기 압축기(142)가 작동하는 시간 동안 지속적으로 가동된다. 만일, 감지된 주위온도가 22 내지 27℃ 인 경우에는 정상 속도의 75%에 해당되는 속도로 작동되며, 작동 시간은 상기 압축기(142)가 가동되는 시간 중 일부 동안만 작동된다. 구체적으로, 상기 실시예에서 상기 냉매압축사이클장치는 기기 보호를 위해서 50분간 가동된 후 소정시간 동안 작동을 멈춘 후에 다시 50분간 가동되도록 구성되어 있다. 따라서, 감지된 주위온도가 22 내지 27℃인 경우에 상기 응축기 냉각팬(146)은 압축기(142) 가동시작 직후 15분간은 작동하지 않고, 이후 35분 동안만 작동되도록 제어된다.
만일, 감지된 주위온도가 18 내지 22℃인 경우에는 상기 응축기 냉각팬(146)은 정상 속도의 75%에 해당되는 속도로, 초기 35분간 작동하기 않고 이후 15분간만 작동되도록 제어된다. 마지막으로, 주위온도가 18℃ 이하인 경우에는 상기 응축기 냉각팬(146)은 작동되지 않는다.
이렇게 주위온도에 따라서 응축기 냉각팬(146)의 작동을 제어하는 이유는 상기 바이패스 라인(170)을 통과하는 냉매의 온도를 소정 수준 이상으로 유지하기 위해서이다. 즉, 주위온도가 낮은 경우에는 응축기(144)를 통과하는 냉매의 열전달량이 증가하므로 냉매의 온도가 내려가고, 높은 경우에는 열전달량이 감소하여 냉매의 온도가 올라가게 된다. 따라서, 주위온도가 낮은 경우에 응축기 냉각팬(146)의 작동속도 및 작동시간을 줄여서 냉매로부터의 열전달량을 감소시키는 것에 의해 냉매의 온도가 일정 수준 이상이 되도록 제어할 수 있다.
이는 상기 실시예에서 절환실(120)을 가열하는 것과 냉기의 생성이 동시에 일어나는 것을 감안한 것이다. 가령, 냉동실(130) 또는 냉장실(110) 내부의 온도가 적정 범위보다 높은 경우에는, 절환실(120)의 가열과 함께 생성된 냉기를 냉동실(130) 또는 냉장실(110)로 공급하면 되지만, 냉동실(130) 또는 냉장실(110)의 온도가 적정 수준인 경우에는 냉기를 공급할 수 없으므로 냉매압축사이클장치를 가급적 짧은 시간동안만 작동시키는 것이 바람직하다. 이를 위해서, 응축기(144)를 통과한 냉매의 온도가 지나치게 저하되는 것을 방지하여, 절환실(120)의 온도상승이 보다 빨리 일어나도록 하고, 이를 통해 냉매압축사이클장치의 작동시간을 최소화할 수 있다.
여기서, 상기 절환실(120)의 가열과정에서 생성된 냉기는 상기 제빙실(160)로 공급되도록 제어한다. 상기 제빙실(160)의 경우 온도가 적정 범위 보다 낮게 유지되어도 보관되는 얼음에는 영향이 없으므로, 냉기를 제빙실(160)로 공급하여도 무방하다. 이를 통해서, 증발기의 온도가 지나치게 저하되어 압축기(142)의 동작에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 냉매압축사이클장치의 작동 중에 상기 제어부에 의해서 응축기 냉각팬(146)의 작동이 정지되면, 응축기 냉매 온도 상승으로 인해 압축기(142)의 토출압력이 급격히 증가하게 되어 진동 및 소음이 발생될 수 있다. 따라서, 응축기 냉각팬(146)의 작동이 정지되는 경우에는 압축기(142)로 인가되는 전압을 단계적으로 낮춰서 진동 및 소음의 발생을 줄일 수 있도록 한다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 응축기 냉각팬(146)의 작동이 정지된 직후 5분간은 정상전압인 165V의 전압을 인가하고, 그 후 5분간은 그보다 낮은 160V의 전압을, 그리고 5분간은 그보다 더 낮은 155V의 전압을 인가하여 토출압의 상승을 방지한다.
이제 도 6을 참조하여, 상기 절환실(120)의 온도를 하강시키는 과정에 대해서 설명한다. 도 6을 참조하면, 사용자의 조작이나 온도센서에 의해 감지된 절환실(120) 내부의 온도가 적정 범위보다 높은 경우에는 상기 압축기(142)를 가동하고, 상기 3방 밸브(172)를 제어하여 응축기(144)로부터 토출된 냉매가 바이패스 라인(170)을 거치지 않고 팽창기로 유입되도록 제어한다. 이로 인해서, 증발기(148)에서 생성된 냉매는 상기 절환실(120)로 유입되어 절환실(120) 내부의 온도를 낮추게 된다. 이러한 상태는 절환실(120) 내부의 온도가 적정 범위가 될 때까지 유지되지만, 8시간 이상 냉각을 실시하여도 절환실(120) 내부의 온도가 적정 범위가 되지 않는 경우에는 기기의 이상이 있는 것으로 판단하여 냉매압축사이클장치의 작동을 정지시키게 된다.
한편, 상기 절환실(120)의 내부온도를 냉각하거나 증가시킬 때에 절환실(120) 내부의 온도가 적정범위를 만족하는 지의 여부에 의해 냉각 및 가열이 정지되게 된다. 이때, 냉각 및 가열을 정지하는 기준온도는 상기 절환실(120) 내부의 적정온도와는 다르게 설정된다. 이러한 온도의 관계를 도 7에 도시하였다. 도 7에서 TMIN은 절환실(120) 내부의 적정 최저온도를 의미하고, TMAX는 적정 최대온도를 의미한다. 절환실(120)의 내부온도가 TMIN 이하여서 가열이 필요한 때에는 상술한 바와 같은 과정을 거쳐 가열이 이루어지는데, 상기 제어부는 절환실(120) 내부 온도가 THH에 도달하면 가열과정을 종료하게 된다. 이때, 상기 THH는 TMAX 보다 낮게 설정된다. 만일, THH가 TMAX와 같거나 크게 설정되면, 가열을 중단한 시점에서의 온도가 TMAX와 같거나 더 높으므로, 제어부는 냉기를 절환실(120)로 공급하여 냉각을 수행하게 되므로 불필요한 운전이 실시되게 된다. 따라서, THH를 TMAX 보다 낮게 함으로써 가열과정 종료 후에 불필요하게 냉각이 수행되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, THH를 냉각이 개시되는 온도인 TCH 보다 낮게 설정하여도 동일한 효과를 얻을 수 있으나, 적정 온도를 유지하기 위한 목적에서 도시된 바와 같이, THH < TMAX < TCH로 설정한다.
냉각과정을 종료하는 시점에 대해서도 상기와 같은 고려가 필요하다. 즉, 절환실(120)의 내부 온도가 TMAX 이상이어서 냉각이 수행되고, 절환실(120) 온도가 TCL에 도달하면 냉각은 종료된다. 이때, TCL > TMIN가 되도록 설정하여, 냉각 종료 직후 불필요하게 가열이 이루어지는 것을 방지할 수 있도록 한다. 상기 실시예에서는 상술한 바와 같이, 가열이 개시되는 온도인 THL을 TMIN 보다 작게 설정하여, 결과적으로 THL < TMIN < TCL의 관계가 되도록 설정하고 있다.

Claims (16)

  1. 적어도 제1 및 제2 단열공간을 갖는 본체; 상기 본체 내에 설치되는 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창기를 포함하는 냉매 압축사이클 장치; 상기 응축기로부터 토출되는 냉매의 열을 상기 제2 단열공간 내부의 공기로 전달하는 가열 수단;을 갖는 냉장고의 온도제어방법으로서,
    제2 단열공간의 내부 온도를 측정하는 단계;
    상기 제2 단열공간의 내부 온도가 설정된 온도 범위의 하한치 이하인 경우에 상기 응축기로부터 토출된 냉매를 제2 단열공간측으로 바이패스시키는 단계;
    상기 응축기 주변의 공기 온도를 측정하는 단계;
    상기 응축기 주변의 공기 온도에 따라서 응축기용 냉각팬의 작동을 제어하여 응축기 내부를 통과하는 냉매의 온도를 일정 온도 이상으로 유지시키는 단계;를 포함하되,
    상기 냉매압축사이클장치가 작동하는 과정에서 상기 냉각팬의 작동을 정지시키는 경우,
    압축기에 인가되는 전압의 크기를 일시적으로 정상 수준보다 감소시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 온도제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 응축기용 냉각팬의 작동을 제어하는 단계는
    응축기 주위의 온도가 속하는 구간에 따라서 냉각팬의 회전 속도를 달리하되, 온도가 높은 구간에서의 냉각팬의 회전 속도가 낮은 구간에서의 회전 속도 보다 큰 것을 특징으로 하는 냉장고의 온도제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 응축기용 냉각팬의 작동을 제어하는 단계는
    응축기 주위의 온도가 속하는 구간에 따라서 냉각팬의 작동 시간을 달리하되, 온도가 높은 구간에서의 냉각팬의 작동 시간이 낮은 구간에서의 작동 시간 보다 큰 것을 특징으로 하는 냉장고의 온도제어방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉장고는 상기 제1 단열공간과 단열되며, 제조된 얼음을 보관하기 위한 제3 단열공간을 추가적으로 포함하고,
    상기 제2 단열공간측으로 냉매를 바이패스시키는 단계에서 상기 제1 단열공간의 온도가 소정 범위를 만족하는 경우에는 냉기를 상기 제3 단열공간으로 전달하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 온도제어방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압축기 인가 전압을 줄이는 단계는,
    정상 수준의 전압보다 낮은 제1 수준으로 소정시간 동안 압축기를 운전하는 단계; 및
    상기 제1 수준보다 낮은 제2 수준으로 소정시간 동안 압축기를 운전하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 온도제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 수준 및 제2 수준으로 압축기를 운전하는 단계를 1회 또는 복수 회 수행한 후 전압을 정상 수준으로 복귀시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 온도제어방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단열공간으로의 냉기 송풍을 중단하는 기준 온도(TCL)는 상기 제2 단열공간으로 고온 냉매의 바이패스가 개시되는 기준 온도(TRL)에 비해서 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 온도제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 단열공간의 온도 하한치를 TMIN라 할 때,
    TRL ＜ TMIN ＜ TCL
    의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 온도제어방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단열공간으로 고온 냉매의 바이패스를 중단하는 기준 온도(TRH)는 상기 제2 단열공간으로의 냉기 송풍을 개시하는 기준 온도(TCH)에 비해서 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 온도제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 단열공간의 온도 상한치를 TMAX라 할 때,
    TRH ＜ TMAX ＜ TCH
    의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 온도제어방법.
  12. 적어도 제1 및 제2 단열공간을 갖는 본체;
    상기 본체 내에 설치되는 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창기를 포함하는 냉매 압축사이클 장치;
    상기 응축기로부터 토출되는 냉매의 열을 상기 제2 단열공간 내부의 공기로 전달하는 가열 수단;
    상기 응축기 측에 설치되어 응축기를 냉각하는 응축기용 냉각팬;
    상기 증발기에 의해 생성된 냉기가 상기 제1 및 제2 공간으로 유입되는 양을 제어하는 제1 및 제2 댐퍼; 및
    상기 압축기, 상기 가열 수단 및 상기 응축기용 냉각팬의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는 가열 수단을 통해서 상기 제2 단열공간을 가열하는 경우에 상기 응축기 주변의 온도에 따라서 상기 응축기용 냉각팬의 작동을 제어하여 응축기를 통과하는 냉매의 온도를 소정 수준 이상으로 유지하되,
    상기 제어부는,
    상기 냉매 압축사이클 장치가 작동하는 과정에서 상기 냉각팬의 작동을 정지시키는 경우,
    상기 압축기에 인가되는 전압의 크기를 일시적으로 정상 수준보다 감소시키는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가열 수단은
    양단이 각각 응축기의 하류 및 상기 팽창기의 상류와 연결되며, 상기 제2 단열공간의 내부로 열을 전달하는 바이패스 라인; 및
    상기 응축기 하류의 분기지점에 설치되는 3방 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 본체는 상기 제1 단열공간과 단열되며, 제조된 얼음을 보관하기 위한 제3 단열공간을 추가적으로 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제2 단열공간 측으로 냉매를 바이패스시키는 과정에서 상기 제1 단열공간의 온도가 소정 범위를 만족하는 경우에는 냉기가 상기 제3 단열공간으로 전달되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 바이패스 라인에 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  16. 냉동실, 절환실 및 냉장실을 갖는 본체;
    상기 냉동실, 절환실 및 냉장실에 공급되는 냉기의 양을 제어하는 제1 내지 제3 냉기 조절수단;
    상기 본체의 내부에 설치되어 냉기를 생성하는 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창기를 포함하는 냉매 압축사이클 장치;
    상기 응축기로부터 토출되는 냉매가 바이패스되는 바이패스 라인; 및
    상기 바이패스 라인으로의 냉매 유로를 제어하는 제어 수단;을 포함하는 냉장고로서,
    상기 절환실은 상기 냉기에 의해 냉각되고, 상기 바이패스 라인에 의해 가열되어 설정된 온도범위를 유지하도록 제어되고,
    상기 절환실의 가열 과정에서 상기 응축기 주변의 온도에 따라 상기 응축기를 냉각하는 응축기용 냉각팬을 제어하여 응축기를 통과하는 냉매의 온도를 소정 수준 이상으로 유지하되,
    상기 냉매 압축사이클 장치가 작동하는 과정에서 상기 냉각팬의 작동을 정지시키는 경우,
    상기 압축기에 인가되는 전압의 크기를 일시적으로 정상 수준보다 감소시키는 것을 특징으로 하는 냉장고.
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