KR102250880B1 - 냉장고의 스텝밸브 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각 룸별로 고내 온도와 증발기 온도 간의 온도차를 계산하는 단계; 및 계산된 각 룸별 온도차를 비교하여 비교 결과에 따라, 복수 개의 룸 중 어느 하나의 룸의 증발기로 냉매가 공급되도록 스텝밸브를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉장고의 스텝밸브 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING STEP VALVE OF REFRIGERATOR}

본 발명은 냉장고의 스텝밸브 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증발기의 냉각 상태를 토대로 스텝밸브의 위치를 제어하여 각 룸의 소비 전력을 감소시키고 냉각 성능을 향상시키는 냉장고의 스텝밸브 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 김치냉장고는 액체상태의 냉매가 기체상태로 상변화하면서 주위로부터 열을 빼앗는 증발 잠열(기화열)의 원리를 이용한 것으로서, 기본적으로 냉매의 압축-응축-팽창-증발로 이루어지는 냉동 사이클의 원리를 이용하고 있는바, 본체의 내부에는 압축기, 응축기, 증발기 및 응축기를 냉각하는 냉각팬 등으로 이루어진 냉각장치가 구비되어 있다.

최근에는 저장실의 개수가 증가하고 독립적으로 각각 제어하는 기능이 구비된 냉각장치가 출시됨에 따라 2개 이상의 냉매 배관이 구비된 스텝밸브를 사용하여 냉매의 유로를 선택적으로 허용 및 차단하게 된다.

즉, 냉매 배관에 의하면, 일측의 냉매 배관으로만 냉매의 흐름을 허용하고 타측의 냉매 배관에는 냉매의 흐름을 차단하게 되거나, 냉매 배관 전부에 냉매의 흐름을 허용하거나 차단하는 방식이 사용된다.

이 경우, 다수 개의 룸이 구비된 냉장고는 2개 이상의 룸이 냉각 조건 만족시 스텝밸브는 일정시간씩 교번 동작하면서 압축기를 동작시킨다. 예를 들어, 냉장고가 3개의 룸을 구비하고 각각의 룸을 R1, R2, R3라 하면 스텝밸브를 R1, R2, R3의 순으로 각각 3분씩 교번하여 제어한다.

그러나 상기한 종래의 제어 방법은 각 룸의 부하물의 상태를 고려하지 않으므로 각 룸의 부하물의 상태가 서로 다른 경우에는 냉각 성능을 발휘하기가 어렵다. 즉 부하물이 많은 룸은 증발기 온도가 충분히 저하되지 않아 냉각 성능이 저하되고, 부하물이 적은 룸은 증발기 온도가 충분히 저하되었음에도 불구하고 계속적인 냉매 유입으로 소비 전력이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0060612호(2005.06.22)의 '김치냉장고의 냉매분배 제어방법'에 개시되어 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 증발기 온도와 고내 온도의 온도차가 가장 작은 룸으로 스텝밸브의 위치를 우선적으로 제어하여 각 룸에서의 소비 전력 및 냉각 성능을 향상시키는 냉장고의 스텝밸브 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 냉장고의 스텝밸브 제어 방법은 제어부가 각 룸별로 고내 온도와 증발기 온도 간의 온도차를 계산하는 단계; 및 상기 제어부가 계산된 각 룸별 온도차를 비교하여 비교 결과에 따라, 복수 개의 룸 중 어느 하나의 룸의 증발기로 냉매가 공급되도록 스텝밸브를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 스텝밸브를 제어하는 단계는 복수 개의 룸 중에서 온도차가 가장 작은 룸의 증발기로 상기 스텝밸브를 위치시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 스텝밸브를 제어하는 단계는 상기 스텝밸브의 위치를 이동시킨 후에는, 온도차가 기 설정된 설정값 이상이 될 때까지 상기 스텝밸브를 위치시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 냉장고의 스텝밸브 제어 방법은 제어부가 복수 개의 룸 각각에 대해 기 설정된 냉각조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 상기 제어부가 복수 개의 룸이 상기 냉각 조건을 만족하면 각 룸별로 고내 온도와 증발기 온도 간의 온도차를 계산하는 단계; 및 상기 제어부가 계산된 각 룸별 온도차를 비교하여 비교 결과에 따라, 복수 개의 룸 중 어느 하나의 룸의 증발기로 냉매가 공급되도록 스텝밸브를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 스텝밸브를 제어하는 단계는 복수 개의 룸 중에서 온도차가 가장 작은 룸의 증발기로 상기 스텝밸브를 위치시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 스텝밸브를 제어하는 단계는 온도차가 가장 작은 룸의 증발기로 상기 스텝밸브를 위치시킨 후, 상기 온도차가 기 설정된 설정값 이상인지 여부를 판단하는 단계; 판단 결과, 온도차가 상기 설정값 이상이면, 나머지 룸 각각의 고내온도와 증발기 온도 간의 온도차를 계산하는 단계; 및 계산된 각 룸별 온도차를 비교하여 비교 결과에 따라, 복수 개의 룸 중 어느 하나의 룸의 증발기로 냉매가 공급되도록 스텝밸브의 위치를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 스텝밸브의 위치를 제어하는 단계는 복수 개의 룸 중에서 온도차가 가장 작은 룸의 증발기로 상기 스텝밸브를 위치시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 증발기 온도와 고내 온도의 온도차가 가장 작은 룸으로 스텝밸브의 위치를 우선적으로 제어하여 각 룸에서의 소비 전력 및 냉각 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 스텝밸브 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 시스템을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 스텝밸브 제어 방법의 동작 과정을 도시한 순서도이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 스텝밸브 제어 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 스텝밸브 제어 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 냉동 시스템을 개념적으로 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 스텝밸브 제어 장치는 응축기(10), 압축기(20), 복수 개의 증발기(30), 스텝밸브(40), 고내온도 센서(50), 증발기온도 센서(60) 및 제어부(70)를 포함한다.

참고로, 본 실시예에서는 3개의 룸을 구비하는 냉장고를 예시로 설명한다. 이에, 본 실시예에서는 각 룸을 제1 룸과 제2 룸 및 제3 룸으로 구분하고, 제1 룸과 제2 룸 및 제3 룸 각각에 대해 제1 내지 제3 증발기(30)가 각각 설치됨과 더불어 제1 내지 제3 고내온도 센서(50) 및 제1 내지 제3 증발기온도 센서(60)가 각각 설치되는 것을 예시로 설명한다.

이에, 제1 내지 제3 고내온도 센서(50)는 제1 내지 제3 룸의 고내온도를 각각 감지하여 제어부(70)에 입력하고, 제1 내지 제3 증발기온도 센서(60)는 제1 내지 제3 증발기(30)의 증발기온도를 각각 감지하여 제어부(70)에 입력한다.

압축기(20)는 일측이 증발기(30)와 각각 연결되고 타측이 응축기(10)에 연결되어 증발기(30)로부터 공급된 냉매를 압축시켜 고온 고압의 기체 냉매를 생성한 후, 응축기(10)로 공급한다.

응축기(10)는 일측이 압축기(20)와 연결되고 타측이 스텝밸브(40)와 연결되어 압축기(20)로부터 공급되는 고온 고압의 기체 냉매를 외기와의 열교환을 통해 액상의 냉매로 응축시킨 후 스텝밸브(40)로 공급한다.

스텝밸브(40)는 일측이 응축기(10)에 연결되고 타측이 타측이 증발기(30) 각각에 연결되어 응축기(10)를 통해 공급된 액상의 냉매를 복수 개의 증발기(30) 중 어느 하나로 각각 공급한다.

이에, 스텝밸브(40)는 응축기(10)로부터 공급된 냉매를 복수 개의 증발기(30) 중 어느 하나로 공급함으로써, 각각의 룸 중 어느 하나의 온도를 제어할 수 있도록 한다.

이와 같은 냉각 시스템에 있어서, 압축기(20)가 기동되어 저온 저압의 냉매가스를 흡입하고 고온고압으로 압축한 다음 이를 응축기(10)로 토출시키면, 응축기(10)는 고온 고압의 냉매가스를 외기와의 열교환을 통해 액상의 냉매로 바꾼다.

그리고, 응축기(10)로부터 액상으로 유출된 냉매는 스텝밸브(40)에 의해 제어되어 제1 내지 제3 증발기(30) 중 어느 하나를 거치는 동안 기체상태로 상변화하여 주위의 열을 흡수함으로써 해당 룸을 냉각시키고, 압축기(20)에 흡입된다.

제어부(70)는 고내온도 센서(50)와 증발기온도 센서(60)에 의해 각각 감지된 각 룸별로 고내 온도에서 증발기온도를 차감하여 고내온도와 증발기온도 간의 온도차를 계산하고, 계산된 각 룸별 온도차를 서로 비교하여 온도차가 가장 작은 룸을 선택한다.

이어 제어부(70)는 복수 개의 룸 중 온도차가 가장 작은 룸의 증발기(30)로 냉매가 공급되도록 스텝밸브(40)를 위치시켜 온도차가 가장 작은 룸으로 냉매가 공급되도록 한다.

온도차가 가장 작은 룸으로 냉매가 공급됨에 따라, 해당 룸의 고내온도는 점차적으로 감소하게 되고, 이때 고내온도와 증발기온도 간의 온도차가 설정값 이상이 되면, 제어부(70)는 나머지 룸 중 온도차가 가장 작은 룸을 다시 선택하고, 선택된 해당 룸의 증발기(30)로 냉매가 공급되도록 스텝밸브(40)의 위치를 다시 제어한다.

여기서, 설정값은 각 룸의 온도 제어가 필요한지 여부를 판단하기 위해 현재 고내온도와 증발기온도 간에 설정된 기준값이다. 즉, 고내온도가 증발기온도 간의 온도차가 설정값 이상인 경우는, 고내온도가 충분히 하강된 상태이며, 이 경우에는 해당 룸에 대해서는 추가적인 온도 제어가 불필요하다.

한편, 상기한 과정을 반복함에 따라, 냉각 조건을 만족하는 복수 개의 룸 각각에 대한 냉각 성능을 향상시키고, 냉각 조건을 만족하지 않는 룸으로 불필요하게 냉매가 유입되어 소비 전력이 증가하게 되는 문제점을 해소할 수 있다.

이하, 도 3 을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 스텝밸브 제어 방법을 상세하게 설명한다.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 스텝밸브 제어 방법의 동작 과정을 도시한 순서도이다.

도 3 을 참조하면, 고내온도 센서(50)와 증발기온도 센서(60) 각각은 해당 룸 각각의 고내온도와 증발기온도를 감지하여 제어부(70)에 입력한다.

이에 따라, 제어부(70)는 각 룸별로 고내온도와 증발기온도를 입력하고, 각 룸별로 기 설정된 냉각조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 참고로, 냉각 조건은 압축기(20)를 기동시켜 해당 룸의 온도를 제어할 필요가 있는지 여부를 판단하기 위해 사전에 설정된 조건이다. 따라서, 이 냉각 조건을 만족하면 해당 룸에 대해서는 고내온도 제어가 필요한 경우이며, 냉각 조건이 만족하지 않는 즉 냉각 조건이 해제되면 해당 룸에 대해서는 고내온도 제어가 불필요한 경우이다.

한편, 제어부(70)는 각 룸별로 냉각조건을 만족하는지 여부를 판단하고, 이때 복수 개의 룸이 냉각 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S10).

단계(S10)에서의 판단 결과 복수 개의 룸이 냉각 조건을 만족하지 않으면, 제어부(70)는 복수 개의 룸 중 어느 하나의 룸만 냉각 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S24).

단계(S24)에서의 판단 결과 1개의 룸만 냉각 조건을 만족하면, 제어부(70)는 해당 룸의 증발기(30)로 냉매가 공급되도록 스텝밸브(40)의 위치를 제어(S26)하여 해당 룸의 고내온도를 하강시킨다.

이때, 제어부(70)는 상기한 바와 같은 해당 룸이 냉각조건이 해제되는지 여부를 판단하고(S28), 판단 결과 냉각조건이 해제되지 않으면 상기한 단계(S24)로 리턴하여 상기한 단계(S24 내지 S28)을 수행함으로써, 냉각조건이 해제될 때까지 냉매를 공급한다.

반면에, 단계(S10)에서의 판단 결과 복수 개의 룸이 냉각 조건을 만족하면, 제어부(70)는 각 룸별로 고내온도와 증발기온도 간의 온도차를 계산한다(S12).

이어, 제어부(70)는 복수 개의 룸 중에서 온도차가 가장 작은 룸의 증발기(30)로 냉매가 공급되도록 스텝밸브(40)의 위치를 제어한다. 일 예로, 제1 룸과 제2 룸 및 제3 룸이 모두 냉각 조건을 만족하고 제1 룸의 온도차가 가장 작은 경우, 제어부(70)는 제1 룸의 제1 증발기(30)로 냉매가 공급되도록 스텝밸브(40)의 위치를 제어한다. 이에 따라, 제1 증발기(30)로 냉매가 공급되고 제1 룸의 온도는 하강한다.

이어, 제어부(70)는 제1 고내온도 센서(50)와 제1 증발기온도 센서(60)로부터 제1 룸의 고내온도와 증발기온도를 각각 입력받고, 이 고내온도에서 증발기온도를 차감하여 온도차를 다시 계산하고 이 온도가 설정값 이상인지 여부를 판단한다(S16).

이러한 과정은 온도차가 설정값 이상이 될 때까지 반복적으로 수행되고, 온도차가 설정값 이상이 되면, 제어부(70)는 제1 룸을 제외한 나머지 룸들, 즉 제2 룸과 제3 룸 각각의 고내온도와 증발기온도 간의 온도차를 계산한다(S18).

제어부(70)는 나머지 룸들, 즉 제2 룸과 제3 룸의 온도차를 각각 비교하여 이들 나머지 룸들 중에서 온도차가 가장 작은 룸의 증발기(30)로 냉매가 공급되도록 스텝밸브(40)의 위치를 제어한다(S20).

예를 들어, 제어부(70)는 제2 룸의 온도차와 제3 룸의 온도차를 비교하여 제2 룸의 온도차가 제3 룸의 온도차에 비해 상대적으로 작으면, 제2 룸의 증발기(30)로 냉매가 공급되도록 스텝밸브(40)의 위치를 제어한다.

이에 따라, 제2 룸의 증발기(30)로 냉매가 공급되고, 제2 룸의 고내온도는 저하된다. 이 경우, 제어부(70)는 제2 고내온도 센서(50)와 제2 증발기온도 센서(60)로부터 제2 룸의 고내온도와 증발기온도를 각각 입력받고, 이 고내온도에서 증발기온도를 차감하여 온도차를 다시 계산하고 이 온도가 설정값 이상인지 여부를 판단한다(S22). 이러한 과정은 온도차가 설정값 이상이 될 때까지 반복적으로 수행되고, 제어부(70)는 온도차가 설정값 이상이 되면, 나머지 하나의 룸만 존재하게 된다. 만 냉각 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S24). 참고로, 이 경우에는 상기한 제1 내지 제3 룸 중 제1 룸과 제2 룸에 대해서는 온도 제어가 완료된 상태이므로, 하나의 룸(제3 룸)에 대해서만 냉각 조건을 만족하는 경우이다. 따라서 제어부(70)는 해당 룸의 증발기(30)로 냉매가 공급되도록 스텝밸브(40)의 위치를 제어(S26)하고, 그 결과 해당 룸은 온도를 저하시킨다.

이때, 제어부(70)는 상기한 바와 같은 해당 룸이 냉각조건이 해제되는지 여부를 판단하고(S28), 판단 결과 냉각조건이 해제되지 않으면 상기한 단계(S24)으로 리턴하여 상기한 단계(S24 내지 S28)을 수행함으로써, 냉각조건이 해제될 때까지 냉매를 공급한다.

참고로, 본 실시예에서는 상기한 바와 같이 냉각 조건을 만족하는 룸이 복수 개가 있을 경우에는 상기한 과정을 계속 반복한다. 이후, 냉각 조건을 만족하는 복수 개의 룸 중에서 마지막으로 남은 하나의 룸에 대해서는 상기한 바와 같이 해당 룸의 증발기로 스텝밸브의 위치를 이동시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 복수 개의 룸 중 적어도 하나 이상이 냉각 조건을 만족하는 것을 예시로 설명하였으나, 모든 룸이 냉각 조건을 만족하지 않는 경우도 있을 수 있으나, 이러한 경우에는 각 룸의 온도 제어를 위한 별도의 기동 운전은 불필요하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

이와 같이 본 실시예는 증발기온도와 고내 온도의 온도차가 가장 작은 룸으로 스텝밸브(40)의 위치를 우선적으로 제어하여 각 룸에서의 소비 전력 및 냉각 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.

10: 응축기
20: 압축기
30: 증발기
40: 스텝밸브
50: 고내온도 센서
60: 증발기온도 센서
70: 제어부

Claims (7)

1. 제어부가 각 룸별로 고내 온도와 증발기 온도 간의 온도차를 계산하는 단계; 및
   상기 제어부가 계산된 각 룸별 온도차를 비교하여 비교 결과에 따라, 복수 개의 룸 중 어느 하나의 룸의 증발기로 냉매가 공급되도록 스텝밸브를 제어하는 단계를 포함하고,
   상기 스텝밸브를 제어하는 단계는 복수 개의 룸 중에서 온도차가 가장 작은 룸의 증발기로 상기 스텝밸브를 위치시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 스텝밸브 제어 방법.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스텝밸브를 제어하는 단계는
   상기 스텝밸브의 위치를 이동시킨 후에는, 온도차가 기 설정된 설정값 이상이 될 때까지 상기 스텝밸브를 위치시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 스텝밸브 제어 방법.
   
4. 제어부가 복수 개의 룸 각각에 대해 기 설정된 냉각조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계;
   상기 제어부가 복수 개의 룸이 상기 냉각 조건을 만족하면 각 룸별로 고내 온도와 증발기 온도 간의 온도차를 계산하는 단계; 및
   상기 제어부가 계산된 각 룸별 온도차를 비교하여 비교 결과에 따라, 복수 개의 룸 중 어느 하나의 룸의 증발기로 냉매가 공급되도록 스텝밸브를 제어하는 단계를 포함하고,
   상기 스텝밸브를 제어하는 단계는 복수 개의 룸 중에서 온도차가 가장 작은 룸의 증발기로 상기 스텝밸브를 위치시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 스텝밸브 제어 방법.
   
5. 삭제
6. 제 4 항에 있어서, 상기 스텝밸브를 제어하는 단계는
   온도차가 가장 작은 룸의 증발기로 상기 스텝밸브를 위치시킨 후, 상기 온도차가 기 설정된 설정값 이상인지 여부를 판단하는 단계;
   판단 결과, 온도차가 상기 설정값 이상이면, 나머지 룸 각각의 고내온도와 증발기 온도 간의 온도차를 계산하는 단계; 및
   계산된 각 룸별 온도차를 비교하여 비교 결과에 따라, 복수 개의 룸 중 어느 하나의 룸의 증발기로 냉매가 공급되도록 스텝밸브의 위치를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 스텝밸브 제어 방법.
   
7. 제 6 항에 있어서, 상기 스텝밸브의 위치를 제어하는 단계는
   복수 개의 룸 중에서 온도차가 가장 작은 룸의 증발기로 상기 스텝밸브를 위치시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 스텝밸브 제어 방법.

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