KR102255294B1 - 냉장고 - Google Patents

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이상봉
임형근
정명진
이장석
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 냉장고 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 실시예에 따른 냉장고의 제어방법에는, 압축기를 기동하여, 제 1 증발기 및 제 2 증발기를 포함하는 냉동 사이클을 구동하는 단계; 상기 냉동 사이클의 구동에 따라, 상기 제 1 증발기와 제 2 증발기에 냉매를 공급하여, 냉장실 및 냉동실에 냉기공급이 동시에 이루어지는 단계; 상기 제 1 증발기 및 제 2 증발기로 공급되는 냉매의 유량을 설정시간에 따라 변동되도록 하는 단계; 및 상기 제 1 증발기의 입출구 온도 또는 상기 제 2 증발기의 입출구 온도차에 관한 정보에 기초하여, 상기 설정시간의 변경여부를 결정하는 단계가 포함된다.

Description

냉장고 {A refrigerator}
본 발명은 냉장고에 관한 것이다.
일반적으로, 냉장고는 음식물을 냉동 또는 냉장 보관하도록 저장물이 수용되는 다수의 저장실이 구비되고, 상기 음식물을 수납 및 취출하도록 상기 저장실의 일면이 개방되어 형성된다. 상기 다수의 저장실에는, 음식물의 냉동 저장을 위한 냉동실 및 음식물의 냉장 저장을 위한 냉장실이 포함된다.
냉장고에는, 냉매가 순환하는 냉동시스템이 구동된다. 상기 냉동 시스템을 구성하는 장치에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함된다. 상기 증발기에는, 냉장실의 일측에 구비되는 제 1 증발기 및 냉동실의 일측에 구비되는 제 2 증발기가 포함될 수 있다.
상기 냉장실에 저장된 냉기는 상기 제 1 증발기를 거치면서 냉각되고, 상기 냉각된 냉기는 상기 냉장실로 다시 공급될 수 있다. 그리고, 상기 냉동실에 저장된 냉기는 상기 제 2 증발기를 거치면서 냉각되고, 상기 냉각된 냉기는 상기 냉동실로 다시 공급될 수 있다.
이와 같이, 종래의 냉장고는 다수의 저장실이 별개의 증발기를 통하여 독립적인 냉각이 수행되도록 구성되었다.
이와 관련하여, 본 출원인은 특허 등록을 받은 바 있다 (선행특허 등록번호 10-1275184, 등록일자 2013년 6월 10일).
위 선행특허에 따른 냉동시스템에는, 압축기(140), 응축기(150), 냉매공급수단(170), 팽창장치(113,123), 제 1 증발기(110) 및 제 2 증발기(120)가 개시된다. 상기 제 1 증발기(110)와 제 2 증발기(120)는 별도의 저장실을 각각 냉각하기 위하여 구비되는 열교환기로서 이해된다.
상기 냉매공급수단(170)은 삼방밸브로 구성될 수 있으며, 상기 냉매공급수단(170)에 유입되는 냉매는 상기 제 1 증발기(110) 또는 제 2 증발기(120)로 가이드 될 수 있다.
즉, 위 선행특허는, 냉매가 상기 제 1 증발기(110) 또는 제 2 증발기(120)로 선택적으로 공급되어, 다수의 저장실 중 일 저장실의 냉각을 수행하고 타 저장실의 냉각을 정지하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 종래에는 다수의 저장실을 동시에 냉각하는 것이 아니라, 일 저장실과 타 저장실을 선택적으로, 또는 교번하여 냉각하는 것을 특징으로 하였다.
이 경우, 냉각이 이루어지는 저장실은 적정 범위의 온도를 유지할 수 있으나, 냉각되지 않는 저장실의 온도는 상승하여 정상범위를 벗어나는 문제점이 나타났다.
그리고, 일 저장실의 냉각이 필요한 상태에서, 타 저장실의 온도가 정상범위를 벗어난 것으로 감지된 경우, 상기 타 저장실의 냉각이 즉각적으로 이루어질 수 없게 되는 문제점이 나타났다.
결국, 독립적으로 저장실을 냉각하여야 하는 구조에서, 냉기를 적시 적소에 공급할 수 없게 되어, 냉장고의 운전효율이 저하되는 문제점이 발생하였다.
한편, 종래에 다수의 저장실을 동시에 냉각하기 위하여, 상기 냉매공급수단(170)의 양방향 출구측을 모두 개방하는 경우, 복수의 증발기 중 일 증발기로 냉매가 쏠리는 현상이 나타났다.
특히, 냉매공급수단으로서 삼방밸브가 설치되는 경우, 설치장소에서 삼방밸브의 물리적 평형이 유지되지 않아, 일 증발기로 냉매가 많이 유입되고 타 증발기에는 상대적으로 냉매가 적게 유입되는 문제점이 있었다.
본 실시예는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 다수의 저장실에 대한 냉각을 효율적으로 수행하는 냉장고 및 냉장고의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 실시예에 따른 냉장고의 제어방법에는, 압축기를 기동하여, 제 1 증발기 및 제 2 증발기를 포함하는 냉동 사이클을 구동하는 단계; 상기 냉동 사이클의 구동에 따라, 상기 제 1 증발기와 제 2 증발기에 냉매를 공급하여, 냉장실 및 냉동실에 냉기공급이 동시에 이루어지는 단계; 상기 제 1 증발기 및 제 2 증발기로 공급되는 냉매의 유량을 설정시간에 따라 변동되도록 하는 단계; 및 상기 제 1 증발기의 입출구 온도 또는 상기 제 2 증발기의 입출구 온도차에 관한 정보에 기초하여, 상기 설정시간의 변경여부를 결정하는 단계가 포함된다.
또한, 다른 측면에 따른 냉장고에는, 냉장실 및 냉동실에 냉기공급을 위한 냉동사이클을 구동하기 위하여, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관; 상기 냉매배관으로부터 분지되며, 팽창장치가 설치되는 복수의 냉매유로; 상기 복수의 냉매유로를 통과한 냉매를 증발하기 위한 제 1,2 증발기; 상기 제 1 증발기의 입출구 온도 또는 상기 제 2 증발기의 입출구 온도를 감지하는 온도센서; 상기 복수의 냉매유로를 유동하는 냉매량을 조절하는 유동조절부; 상기 유동조절부의 제어시간에 관한 정보를 매핑하여 저장한 메모리부; 및 상기 메모리부에 매핑된 정보에 기초하여, 상기 제 1,2 증발기로의 냉매공급이 동시에 이루어지도록 상기 유동조절부를 제어하는 제어부가 포함되며, 상기 제어부는, 상기 온도센서에서 감지된 정보에 기초하여, 상기 유동조절부의 제어시간의 변경여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.
제안되는 실시예에 따르면, 복수의 증발기가 동시 운전될 수 있으므로 다수의 저장실의 냉각이 효과적으로 이루어질 수 있다는 장점이 있다.
특히, 다수의 증발기 중, 적어도 일 증발기의 입구측에 다수의 냉매유로가 제공되고, 각 냉매유로에 팽창장치가 제공되어 냉매유동을 제어할 수 있게 된다.
또한, 냉장고의 운전이 이루어지는 과정에서, 미리 결정된 시간값 및 복수의 증발기의 입출구 온도차에 기초하여, 복수의 증발기에 공급되는 냉매량을 조절할 수 있으므로, 복수의 증발기로의 냉매 분배가 효과적으로 이루어질 수 있다는 장점이 있다.
결국, 동시 냉각운전 과정에서 설정된 시간 주기에 따라, 복수의 증발기 중 일 증발기에 공급되는 냉매량을 증가시키는 제 1 제어과정 및 타 증발기에 공급되는 냉매량을 증가시키는 제 2 제어과정을 기본적으로 수행하게 된다.
그리고, 제 1,2 증발기의 입출구 온도정보를 확인하여, 상기 제 1,2 제어과정의 제어시간 값을 변동할 수 있으므로, 복수의 증발기 중 특정 증발기에 냉매가 쏠리는 현상을 방지하기 위한 정밀한 제어가 가능하다는 효과가 있다.
또한, 상기 다수의 냉매유로에 개도 조절이 가능한 유량 조절부가 구비됨으로써, 정확한 냉매 유량의 제어가 이루어질 수 있다는 효과가 있다.
또한, 냉장고에 복수의 압축기가 제공되는 경우, 즉 고압측 압축기와 저압측 압축기가 구비되는 경우, 고압측 증발기의 입구측 냉매유동 저항이 저압측 증발기의 입구측 냉매유동 저항보다 작게 형성될 수 있으므로, 냉매의 압력 차이에 의하여 저압측 증발기로 냉매 쏠림이 발생하는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 냉장고의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 블럭도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고(10)에는, 냉동 사이클을 구동하기 위한 다수의 장치가 포함된다.
상세히, 상기 냉장고(10)에는, 냉매를 압축하기 위한 복수의 압축기(111,115)와, 상기 복수의 압축기(111,115)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(120)와, 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매를 감압하기 위한 다수의 팽창장치(141,143,145) 및 상기 다수의 팽창장치(141,143,145)에서 감압된 냉매를 증발하기 위한 다수의 증발기(150,160)가 포함된다.
그리고, 상기 냉장고(10)에는, 상기 복수의 압축기(111,115), 응축기(120), 팽창장치(141,143,145) 및 증발기(150,160)를 연결하여 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관(100)이 포함된다.
상기 복수의 압축기(111,115)에는, 저압측에 배치되는 제 2 압축기(115) 및 상기 제 2 압축기(115)에서 압축된 냉매를 더 압축하는 제 1 압축기(111)가 포함된다.
상기 제 1 압축기(111)와 제 2 압축기(115)는 직렬로 연결된다. 즉, 상기 제 2 압축기(115)의 출구측 냉매배관은 상기 제 1 압축기(111)의 입구측에 연결된다.
상기 다수의 증발기(150,160)에는, 냉장실 및 냉동실 중 어느 하나의 저장실에 공급될 냉기를 생성하기 위한 제 1 증발기(150) 및 다른 하나의 저장실에 공급될 냉기를 생성하기 위한 제 2 증발기(160)가 포함된다.
일례로, 상기 제 1 증발기(150)는 상기 냉장실에 공급될 냉기를 생성하며, 상기 냉장실의 일측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 증발기(160)는 상기 냉동실에 공급될 냉기를 생성하며, 상기 냉동실의 일측에 배치될 수 있다.
상기 냉동실에 공급되는 냉기의 온도는 상기 냉장실에 공급되는 냉기의 온도보다 낮을 수 있으며, 이에 따라 상기 제 2 증발기(160)의 냉매 증발압력은 상기 제 1 증발기(150)의 냉매 증발압력보다 낮을 수 있다.
상기 제 2 증발기(160)의 출구측 냉매배관(100)은 상기 제 2 압축기(115)의 입구측으로 연장된다. 따라서, 상기 제 2 증발기(160)를 통과한 냉매는 상기 제 2 압축기(115)로 흡입될 수 있다.
상기 제 1 증발기(150)의 출구측 냉매배관(100)은 상기 제 2 압축기(115)의 출구측 냉매배관에 연결된다. 따라서, 상기 제 1 증발기(150)를 통과한 냉매는 상기 제 2 압축기(115)에서 압축된 냉매와 합지되어, 상기 제 1 압축기(111)로 흡입될 수 있다.
상기 다수의 팽창장치(141,143,145)에는, 상기 제 1 증발기(150)로 유입될 냉매를 팽창하기 위한 제 1 팽창장치(141) 및 제 3 팽창장치(145)와, 상기 제 2 증발기(160)로 유입될 냉매를 팽창하기 위한 제 2 팽창장치(143)가 포함된다. 상기 제 1 내지 제 3 팽창장치(141,143,145)에는, 모세관(capillary tube)이 포함될 수 있다.
상기 제 2 증발기(160)가 냉동실측 증발기로 사용되고, 상기 제 1 증발기(150)가 냉장실측 증발기로 사용되는 경우, 상기 제 2 증발기(160)의 냉매 증발압력이 상기 제 1 증발기(150)의 냉매 증발압력보다 낮게 형성되도록 하기 위하여, 상기 제 2 팽창장치(143)의 모세관 관경이 상기 제 1 팽창장치(141) 및 제 3 팽창장치(145)의 모세관 관경보다 작을 수 있다.
상기 제 1 증발기(150)의 입구측에는, 상기 제 1 증발기(150)로의 냉매 유입을 가이드 하는 복수의 냉매유로(101,105)가 구비된다.
상기 복수의 냉매유로(101,105)에는, 상기 제 1 팽창장치(141)가 설치되는 제 1 냉매유로(101) 및 상기 제 3 팽창장치(145)가 설치되는 제 3 냉매유로(105)가 포함된다. 상기 제 1,3 냉매유로(101,105)는 상기 제 1 증발기(150)로 냉매의 유입을 가이드 하는 점에서, "제 1 증발유로"라 이름할 수 있다. 상기 제 1 냉매유로(101)와 제 3 냉매유로(105)를 유동하는 냉매는 합지된 후, 상기 제 1 증발기(150)로 유입될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 증발기(160)의 입구측에는, 상기 제 2 증발기(160)로의 냉매 유입을 가이드 하는 하나의 냉매유로(103)가 구비된다. 상기 하나의 냉매유로(103)에는, 상기 제 2 팽창장치(143)가 설치되는 제 2 냉매유로(103)가 포함된다. 상기 제 2 냉매유로(103)는 상기 제 2 증발기(160)로 냉매의 유입을 가이드 하는 점에서, "제 2 증발유로"라 이름할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 냉매유로(101,103,105)는 상기 냉매배관(100)에서 분지되는 "분지유로"로서 이해될 수 있다.
상기 냉장고(10)에는, 냉매를 상기 제 1 내지 제 3 냉매유로(101,103,105)로 분지하여 유입시키기 위한 유동조절부(130)가 더 포함된다. 상기 유동조절부(130)는 제 1,2 증발기(150,160) 중 적어도 하나의 증발기가 운전되도록, 즉 냉매가 상기 제 1,2 증발기(150) 중 어느 하나의 증발기, 또는 상기 제 1,2 증발기(150,160) 에 동시에 유입되도록 냉매의 유동을 조절하는 장치로서 이해될 수 있다.
상기 유동조절부(130)는 냉매가 유입되는 1개의 유입부 및 냉매가 배출되는 3개의 유출부를 가지는 4방변(four-way valve)을 포함한다.
상기 유동조절부(130)의 3개의 유출부에는, 상기 제 1 내지 제 3 냉매유로(101,103,105)가 각각 연결된다. 따라서, 상기 유동조절부(130)를 통과하는 냉매는 상기 제 1 내지 제 3 냉매유로(101,103,105)로 분지되어 배출될 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3 냉매유로(101,103,105)에 연결되는 유출부를 차례대로, "제 1 유출부", "제 2 유출부" 및 "제 3 유출부"라 이름한다.
상기 제 1 내지 제 3 유출부 중 적어도 하나의 유출부가 개방될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 내지 제 3 유출부가 모두 개방되면, 상기 제 1 내지 제 3 냉매유로(101,103,105)를 통하여 냉매가 유동한다. 반면에, 상기 제 1,2 유출부가 개방되고 제 3 유출부가 폐쇄되면, 상기 제 1,2 냉매유로(101,103)를 통하여 냉매가 유동한다.
물론, 상기 제 1 유출부는 개방, 제 2,3 유출부는 폐쇄되어 상기 제 1 냉매유로(101)를 통해서만 냉매가 유동할 수도 있고, 상기 제 2 유출부는 개방, 제 1,3 유출부는 폐쇄되어 상기 제 2 냉매유로(103)를 통해서만 냉매가 유동할 수도 있다.
이와 같이, 상기 유동조절부(130)의 제어에 따라, 냉매의 유동경로가 달라질 수 있다. 그리고, 상기 유동조절부(130)의 제어는, 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)의 냉매 과부족 여부에 기초하여 이루어질 수 있다.
일례로, 상기 제 1,2 증발기(150,160)가 동시 운전되는 경우, 상기 제 1 증발기(150)에 냉매가 상대적으로 부족할 경우, 상기 제 1 내지 제 3 냉매유로(101,103,105)에 냉매가 유동될 수 있도록 상기 유동조절부(130)가 제어된다.
반면에, 상기 제 2 증발기(160)에 냉매가 상대적으로 부족할 경우, 상기 제 3 냉매유로(105)는 폐쇄되고, 상기 제 1,2 냉매유로(101,103)에 냉매가 유동될 수 있도록 상기 유동조절부(130)가 제어된다.
즉, 상기 제 1 증발기(150)로 유입될 냉매의 유동경로(101,105)가 복수 개 제공되고, 상기 복수의 유동경로(101,105)를 통한 냉매의 유동을 선택적으로 제어함으로써 상기 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)로 유입될 냉매량을 조절할 수 있다.
한편, 상기 제 2 증발기(160)의 입구측에 비하여, 상기 제 1 증발기(150)의 입구측에 더 많은 냉매 유로가 형성되므로, 상기 제 1 내지 제 3 냉매유로(101,103,105)가 모두 개방될 경우, 냉매는 상기 제 2 증발기(160)에 비하여, 상대적으로 상기 제 1 증발기(150)로 많이 유동할 수 있게 된다.
즉, 상기 제 1 증발기(150)의 열교환 능력이 상기 제 2 증발기(160)의 열교환 능력보다 크게 된다. 따라서, 상기 제 1 증발기(150)가 냉장실측 증발기이고 상기 제 2 증발기(160)가 냉동실측 증발기인 경우, 냉장실의 냉각부하 또는 용량이 냉동실의 냉각부하 또는 용량보다 크게 형성될 수 있다.
상기 냉장고(10)에는, 열교환기의 일측에 제공되어 공기를 불어주는 송풍팬(125,155,165)이 포함된다. 상기 송풍팬(125,155,165)에는, 상기 응축기(120)의 일측에 제공되는 응축팬(125), 상기 제 1 증발기(150)의 일측에 제공되는 제 1 증발팬(155) 및 상기 제 2 증발기(160)의 일측에 제공되는 제 2 증발팬(165)이 포함된다.
상기 제 1,2 증발팬(155,165)의 회전속도에 따라, 상기 제 1,2 증발기(150,160)의 열교환 능력이 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 증발기(150)의 운전에 따른 냉기 발생이 많이 필요할 경우에는 상기 제 1 증발팬(155)의 회전속도는 증가하며, 냉기가 충분할 경우에는 상기 제 1 증발팬(155)의 회전속도가 감소될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고(10)에는, 제 1 증발기(150) 및 제 2 증발기(160)의 입구온도와 출구온도를 감지할 수 있는 다수의 온도센서(210,220,230,240)가 포함된다.
상기 다수의 온도센서(210,220,230,240)에는, 상기 제 1 증발기(150)의 입구측 온도를 감지하는 제 1 입구온도 센서(210) 및 상기 제 1 증발기(150)의 출구측 온도를 감지하는 제 1 출구온도 센서(220)가 포함된다.
그리고, 상기 다수의 온도센서(210,220,230,240)에는, 상기 제 2 증발기(160)의 입구측 온도를 감지하는 제 2 입구온도 센서(230) 및 상기 제 2 증발기(160)의 출구측 온도를 감지하는 제 2 출구온도 센서(240)가 포함된다.
상기 냉장고(10)에는, 상기 다수의 온도센서(210,220,230,240)에서 감지된 온도값에 기초하여, 상기 유동조절부(130)의 작동을 제어하는 제어부(200)가 더 포함된다.
상기 제어부(200)는, 냉장실 및 냉동실의 동시 냉각운전을 위하여, 압축기(110), 응축팬(125) 및 제 1,2 증발팬(155,165)의 작동을 제어할 수 있다. 상기 압축기(110)에는, 제 1 압축기(111) 및 제 2 압축기(115)가 포함된다.
상기 냉장고(10)에는, 냉장고 저장실 내부의 온도를 감지하는 저장실 온도센서(250)가 포함된다. 상기 저장실 온도센서에는, 냉장실에 배치되어 냉장실의 내부온도를 감지하는 냉장실 온도센서 및 냉동실에 배치되어 냉동실의 온도를 감지하는 냉동실 온도센서가 포함된다.
그리고, 상기 냉장고(10)에는, 냉장실 또는 냉동실의 목표온도를 입력할 수 있는 목표온도 설정부(280)가 포함된다. 일례로, 상기 목표온도 설정부(280)는 냉장실 도어 또는 냉동실 도어의 전면에, 사용자의 조작이 편리한 위치에 배치될 수 있다.
상기 목표온도 설정부(280)를 통하여 입력된 정보는, 상기 압축기(110), 다수의 송풍팬(125,155,165) 또는 유동 조절부(130)의 제어 기준정보가 될 수 있다. 즉, 상기 제어부(200)는 상기 목표온도 설정부(280)에서 입력된 정보와, 상기 저장실 온도센서(250)에서 감지된 정보에 기초하여, 냉장실 및 냉동실의 동시냉각 운전, 어느 하나의 저장실의 단독운전 또는 상기 압축기(110)의 OFF 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 냉동실 및 냉장실의 내부온도가 상기 목표온도 설정부(280)에서 입력된 온도보다 높으면, 상기 제어부(200)는 동시 냉각운전을 수행하도록 상기 압축기(110) 및 유동조절부(130)를 제어한다.
반면에, 상기 냉동실의 내부온도가 상기 목표온도 설정부(280)에서 입력된 온도보다 높고 냉장실의 내부온도가 상기 목표온도 설정부(280)에서 입력된 온도보다 낮으면, 상기 제어부(200)는 상기 냉동실의 단독운전을 수행하도록 상기 압축기(110) 및 유동조절부(130)를 제어한다.
그리고, 상기 냉동실 및 냉장실의 내부온도가 상기 목표온도 설정부(280)에서 입력된 온도보다 낮으면, 상기 제어부(200)는 상기 압축기(110)의 운전을 OFF 할 수 있다.
상기 냉장고(10)에는, 냉장실과 냉동실의 동시냉각 운전과정에서, 상기 유동조절부(130)의 작동을 위한 시간 경과값을 적산하는 타이머(260)가 더 포함된다. 일례로, 상기 타이머(240)는 상기 제 1 내지 제 3 냉매유로(101,103,105)가 모두 개방된 상태로 경과된 시간, 또는 상기 제 1,2 냉매유로(101,103)만 개방된 상태로 경과된 시간등을 적산할 수 있다.
상기 냉장고(10)에는, 냉장실 및 냉동실의 동시 냉각운전 과정에서, 상기 유동조절부(130)의 조절상태에 대한 시간값을 매핑하여 미리 저장한 메모리부(250)가 더 포함된다.
상세히, 본 실시예에서, 상기 메모리부(250)에는, 아래 [표 1]과 같은 매핑된 정보가 저장될 수 있다.
냉매쏠림 여부 케이스 1 케이스 2
동시냉각 운전시작(기준값) 90초 90초
제 1 증발기 냉매쏠림 발생시 90초 120초
제 2 증발기 냉매쏠림 발생시 90초 60초
위 [표 1]을 참조하면, "케이스 1"은 상기 유동 조절부(130)의 제 1 제어상태(조절상태)로서, 상기 제 1 내지 제 3 냉매유로(101,103,105)가 모두 개방되도록 상기 유동 조절부(130)가 조절된 상태를 의미한다. 반면에, "케이스 2"는 상기 유동 조절부(130)의 제 2 제어상태(조절상태)로서, 상기 제 1,2 냉매유로(101,103)는 개방되고 상기 제 3 냉매유로(105)는 폐쇄되도록 상기 유동 조절부(130)가 조절된 상태를 의미한다.
일례로, 동시냉각 운전조건이 충족되면, 즉 냉장실 및 냉동실의 냉각이 모두 필요한 것으로 인식되면, 동시냉각 운전이 시작된다. 이 때, 상기 제어부(200)는 상기 유동조절부(130)의 제 1 제어상태를 90초 동안 유지하고, 이후 상기 유동조절부(130)의 제 2 제어상태를 90초 동안 유지하도록 제어한다. 이러한 상기 유동조절부(130)의 제 1,2 제어상태는, 상기 동시냉각 운전이 필요하지 않을 때까지, 교번하여 수행될 수 있다.
한편, 상기 유동조절부(130)의 제 1,2 제어상태가 반복하여 수행되는 과정에서, 상기 냉장실 또는 냉동실의 온도가 목표온도에 도달하면 적어도 어느 하나의 증발기로 냉매공급을 중단할 수 있다(일 증발기 단독운전). 그리고, 상기 냉장실 및 냉동실의 온도가 모두 목표온도에 도달하면 상기 압축기(110)를 OFF 할 수 있다.
한편, 상기 일 증발기 단독운전 또는 압축기(110)의 오프 상태가 소정시간 유지되어 냉장실 및 냉동실의 동시냉각 운전이 필요하게 되면, 상기 제어부(200)는 상기 온도센서(210,220,230,240)의 온도값에 기초하여, 증발기의 냉매쏠림 여부를 인식한다.
만약, 상기 제 1 증발기(150)에 냉매쏠림이 발생한 것으로 인식되면, 상기 제어부(200)는 상기 케이스 1 및 케이스 2에 따른 시간값을 변경하여 적용하게 된다. 즉, 상기 제 1 증발기(150)에 냉매쏠림이 발생되면, 상대적으로 제 2 증발기(160)로의 냉매 공급시간을 늘려야 하므로, 상기 케이스 2에 대한 제어시간을 증가할 수 있다(120초).
반면에, 상기 제 2 증발기(160)에 냉매쏠림이 발생한 것으로 인식되면, 상기 제어부(200)는 상대적으로 제 1 증발기(150)로의 냉매 공급시간을 늘리기 위하여, 상기 케이스 2에 대한 제어시간을 감소할 수 있다(60초).
즉, 일 증발기에 냉매쏠림이 발생한 것으로 인식되면, 케이스 2에 대한 제어시간을 조절하여 증발기의 냉매쏠림 현상을 방지하도록 구성된다. 여기서, 상기 제 2 증발기(160)가 배치된 저장실의 냉각부하는 상기 제 1 증발기(150)가 배치된 저장실의 냉각부하보다 작은 것으로 인식될 수 있다.
결국, 냉각부하가 큰 저장실로 냉매 공급을 늘리기 위한 케이스 1에 대한 제어시간을 고정시키고, 냉각부하가 작은 저장실로 냉매 공급을 늘리기 위한 케이스 2에 대한 제어시간을 변경하도록 구성된다. 이와 같이 구성함으로써, 냉각부하가 큰 저장실의 냉각효율이 안정적으로 유지될 수 있다.
케이스 1에 따른 유동 조절부(130)의 제어시간을 "제 1 설정시간"이라 하고, 케이스 2에 따른 유동 조절부(130)의 제어시간을 "제 2 설정시간"이라 한다.
[표 1]에 기재된, 동시냉각 운전 과정에서 케이스 1,2를 순차적으로 수행하는 시간값과, 일 증발기의 냉매쏠림 발생시 케이스 1,2을 순차적으로 수행하는 변경된 시간값에 관한 정보는 반복된 실험을 통하여 얻어진 정보임을 밝혀둔다.
도 3을 참조하여, 본 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 설명한다.
냉장고의 운전을 위하여, 상기 제 1,2 압축기(111,115)가 기동된다. 상기 압축기(110)의 기동에 따라, 냉매의 압축-응축-팽창-증발에 따른 냉동 사이클이 구동될 수 있다. 상기 제 2 증발기(160)에서 증발된 냉매는 상기 제 2 압축기(115)에서 압축되며, 압축된 냉매는 상기 제 1 증발기(150)에서 증발된 냉매와 합지되어 상기 제 1 압축기(111)로 흡입될 수 있다(S11).
상기 냉동 사이클의 구동에 따라, 초기에는 냉장실 및 냉동실의 동시 냉각운전이 수행될 수 있다. 소정 시간이 경과되면, 냉매 순환에 따른 압력값이 설정범위에 도달될 수 있다. 즉, 상기 제 1,2 압축기(111,115)에서 토출된 냉매의 고압과, 상기 제 1,2 증발기(150,160)에서 토출된 냉매의 저압이 설정범위에서 형성될 수 있다.
상기 냉매 고압 및 저압이 설정범위에 형성되면, 상기 냉동 사이클은 안정화 되어 계속 구동될 수 있다. 이 때, 냉장고 저장실의 목표온도는 미리 설정되어 있을 수 있다(S12).
상기 냉동 사이클이 구동되는 과정에서, 냉장실 및 냉동실의 동시냉각 운전조건이 충족되는지 여부가 인식된다. 예를 들어, 상기 저장실 온도센서(250)에서 감지된 값을 통하여, 상기 냉장실 및 냉동실의 내부온도가 목표온도 이상인 것으로 인식되면, 상기 냉장실 및 냉동실의 동시냉각 운전이 수행될 수 있다(S13).
상기 동시냉각 운전이 수행되면, 미리 매핑된 정보에 따라, 상기 제 1 증발기(150) 및 제 2 증발기(160)의 동시운전이 수행된다. 즉, 상기 유동조절부(130)의 작동을 제어하여, 상기 제 1 증발기(150) 및 제 2 증발기(160)로 냉매가 동시에 공급될 수 있도록 한다.
이 때, 상기 유동조절부(130)는 위 [표 1]에 나타난 바와 같이, 케이스 1에 따른 제 1 조절상태가 90초 유지되고, 이후 케이스 2에 따른 제 2 조절상태가 90초 유지되도록 조절될 수 있다. 즉, 상기 케이스 1에 따라, 상기 제 2 증발기(160)로의 냉매 쏠림을 방지할 수 있는 시간제어 운전을 먼저 수행하고, 뒤이어 상기 케이스 2에 따라, 상기 제 1 증발기(150)로의 냉매 쏠림을 방지할 수 있는 시간제어 운전을 수행하게 된다(S14).
상기 케이스 1 및 2에 따른 동시냉각 운전이 1회 수행되면, 냉장실 및 냉동실의 동시냉각 운전이 유지되어야 하는지 여부가 인식된다. 상세히, 상기 저장실 온도센서(250)를 통하여, 냉장실 또는 냉동실의 온도가 목표온도에 도달하였는지 여부가 감지될 수 있다.
만약, 상기 냉장실 또는 냉동실의 온도가 목표온도에 도달한 경우에는, 해당 저장실의 냉각이 불필요하므로, 동시냉각 운전이 불필요하게 된다.
따라서, 목표온도에 도달하지 않은 저장실을 단독 냉각, 즉 해당 저장실의 증발기를 단독 운전하거나, 모든 저장실이 목표온도에 도달한 경우에는 압축기(110)의 운전을 OFF 할 수 있다.
반면에, 상기 냉장실 및 냉동실의 온도가 모두 목표온도에 도달하지 않은 경우에는, S14 단계로 돌아가 제 1,2 증발기(150,160)의 동시운전을 재자 수행하게 된다. 이러한 동시운전은 상기 냉장실 또는 냉동실 중 적어도 하나의 저장실이 목표온도에 도달할 때까지 반복하여 이루어질 수 있다.
이와 같이, 제 1,2 증발기(150,160)의 동시운전이 이루어지는 과정에서, 제 1 증발기(150) 및 제 2 증발기(160)의 냉매쏠림을 방지하는, 케이스 1,2에 따른 유동 조절부(130)의 제어를 순차적으로 수행할 수 있으므로, 저장실의 냉각효율 및 냉장고의 운전효율이 개선될 수 있다(S15,S16).
S16 단계에서, 일 증발기의 단독운전이 이루어지거나, 상기 압축기(110)의 운전이 OFF 된 상태에서, 시간이 경과되면 냉장실 또는 냉동실의 온도가 상승될 수 있다.
상기 냉장실 또는 냉동실의 온도가 목표온도 범위 외로 상승되면, 온도 상승된 저장실의 냉각이 필요하거나, 오프 상태에 있었던 압축기(110)의 기동이 요구될 수 있다. 그리고, 상기 냉장실 및 냉동실의 동시냉각 운전이 다시 수행될 수 있다(S17).
상기 동시냉각 운전이 다시 수행되는 과정에서, 케이스 1 및 2에 따른 유동조절부(130)의 제어시간이 변경될 지 여부가 결정될 수 있다.
상세히, 상기 제 1 증발기(150)의 입구온도 및 출구온도가 상기 제 1 입구온도 센서(210) 및 제 1 출구온도 센서(220)에 의하여 감지될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 증발기(160)의 입구온도 및 출구온도가 상기 제 2 입구온도 센서(230) 및 제 2 출구온도 센서(240)에 의하여 감지될 수 있다 (S18).
상기 제어부(200)는 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도의 차이값과, 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도의 차이값을 결정할 수 있다.
상기 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)에 유입되는 냉매량이 적절 냉매량 이상이 되면, 상기 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차이가 적어지게 된다. 반대로, 상기 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)에 유입되는 냉매량이 적절 냉매량 미만이 되면, 상기 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차이가 커지게 된다.
상기 제어부(200)는 상기 제 1,2 증발기(150,160)의 입출구 온도차에 관한 정보가 설정범위에 속하는지 여부를 인식할 수 있다.
즉, 상기 제어부(200)는 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차와, 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차에 기초하여, 상기 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)를 유동하는 냉매의 과부족 여부, 즉 상기 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)의 냉매 쏠림 여부를 인식할 수 있다.
상세히, 상기 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)를 유동하는 냉매의 과부족 여부는, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차, 또는 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차와 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차의 차이값, 또는 그 비율값에 기초하여 결정될 수 있다(S19).
이하에서는, 자세한 판단방법을 설명한다.
판단방법의 일례로서, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차가 미리 설정된 기준값과 동일한지 여부, 또는 상기 기준값보다 크거나 작은지 여부에 따라 냉매의 쏠림여부를 판단할 수 있다.
상기 냉동 사이클을 순환하는 냉매는 상기 유동전환부(130)를 통하여 상기 제 1 증발기(150) 및 제 2 증발기(160)로 분지되어 유동하는 바, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차를 감지하면 상기 제 1 증발기(150)를 통과하는 냉매 비율을 인식할 수 있고, 상기 제 2 증발기(150)를 통과하는 냉매 비율은 상기 제 1 증발기(160)를 통과하는 냉매 비율에 기초하여 인식될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차가 상기 기준값보다 크면 냉매량이 부족한 것으로 판단되고, 반대로 상기 제 2 증발기(160)에는 상대적으로 냉매량이 많은 것으로 인식될 수 있을 것이다.
본 실시예에서는, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차를 이용하여 냉매쏠림여부를 판단하는 방법을 설명한다. 물론, 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차를 이용하여 냉매 쏠림여부를 판단할 수도 있을 것이다.
상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차가 미리 설정된 기준값(기준온도)과 동일하면, 상기 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)로 냉매 쏠림이 발생하지 않은 것으로 인식될 수 있다.
이 경우, S14 단계로 돌아가, 동시냉각 운전 시작시에 설정된 시간값에 기초하여, 상기 유동조절부(130)가 제어될 수 있다. 즉, 케이스 1,2에 따른 조절상태를 각각 90초씩 유지할 수 있다. 그리고, S15 내지 S18의 단계를 다시 수행할 수 있다.
반면에, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차가 미리 설정된 기준값과 동일하지 않은 경우, 상기 기준값보다 크거나 작은 경우에는 상기 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)로 냉매 쏠림이 발생한 것으로 인식된다.
상세히, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차가 상기 미리 설정된 기준값보다 작으면, 상기 제 1 증발기(150)에는 상대적으로 많은 냉매가 통과하는 것으로 인식된다. 즉, 상기 제 1 증발기(150)로 냉매의 쏠림이 발생하는 것으로 인식된다.
이 경우, [표 1]에 기재된, "제 1 증발기에 냉매쏠림 발생시"에 해당하여, 케이스 1에 따른 유동조절부(130)의 제어상태를 90초 유지하고, 케이스 2에 따른 유동조절부(130)의 제어상태를 120초 유지한다. 즉, "동시냉각 운전시작"의 경우에 대비하여, 케이스 2에 따른 유동조절부(130)의 조절시간을 증가함으로써, 상대적으로 제 1 증발기(150)에 유입되는 냉매량을 감소시킬 수 있다(S20,S21).
반대로, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차가 상기 미리 설정된 기준값보다 크면, 상기 제 1 증발기(150)에는 상대적으로 적은 냉매가 통과하는 것으로 인식된다. 즉, 상기 제 2 증발기(160)로 냉매의 쏠림이 발생하는 것으로 인식된다.
이 경우, [표 1]에 기재된, "제 2 증발기에 냉매쏠림 발생시"에 해당하여, 케이스 1에 따른 유동조절부(130)의 제어상태를 90초 유지하고, 케이스 2에 따른 유동조절부(130)의 제어상태를 620초 유지한다. 즉, "동시냉각 운전시작"의 경우에 대비하여, 케이스 2에 따른 유동조절부(130)의 조절시간을 감소함으로써, 상대적으로 제 1 증발기(150)에 유입되는 냉매량을 증가시킬 수 있다(S23,S24).
상기한 방법에 의하여 유동조절부(130)의 제어시간이 변경되면, 냉장고의 전원이 OFF 되지 않는 한, 변경된 제어시간값에 기초하여, S14 이하의 단계를 다시 수행할 수 있다(S22).
이와 같이, 제 1,2 증발기(150,160)의 입출구 온도차이에 관한 정보에 기초하여, 유동조절부(130)의 제어시간을 변경함으로써, 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)의 냉매 쏠림을 방지할 수 있다.
S19 단계에서의 판단방법의 다른 예로서, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차와, 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차의 비율이 제 1 설정값과 동일한지, 아니면 상기 제 1 설정값보다 크거나 작은지 여부에 따라 냉매의 쏠림여부를 판단할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 설정값은 1일 수 있다.
상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차에 대한, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차의 비율이 1인 경우, 즉, 상기 제 1,2 증발기(150,160)의 입출구 온도차가 동일한 경우, 상기 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)에 냉매의 쏠림이 발생되지 않은 것으로 인식된다.
반면에, 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차에 대한, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차의 비율이 1보다 큰 경우, 즉, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차가 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차보다 큰 경우, 상기 제 2 증발기(160)에 냉매의 쏠림이 발생된 것으로 인식된다.
그리고, 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차에 대한, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차의 비율이 1보다 작은 경우, 즉, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차가 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차보다 작은 경우, 상기 제 1 증발기(150)에 냉매의 쏠림이 발생된 것으로 인식된다.
S19 단계에서의 판단방법의 또 다른 예로서, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차와, 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차의 차이값이 제 2 설정값과 동일한지, 아니면 상기 제 2 설정값보다 크거나 작은지 여부에 따라 냉매의 쏠림여부를 판단할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 설정값은 0일 수 있다.
상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차에서 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차를 뺀 값이 0인 경우, 즉, 상기 제 1,2 증발기(150,160)의 입출구 온도차가 동일한 경우, 상기 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)에 냉매의 쏠림이 발생되지 않은 것으로 인식된다.
반면에, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차에서 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차를 뺀 값이 0보다 큰 경우, 즉, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차가 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차보다 큰 경우, 상기 제 2 증발기(160)에 냉매의 쏠림이 발생된 것으로 인식된다.
그리고, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차에서 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차를 뺀 값이 0보다 작은 경우, 즉, 상기 제 1 증발기(150)의 입출구 온도차가 상기 제 2 증발기(160)의 입출구 온도차보다 작은 경우, 상기 제 1 증발기(150)에 냉매의 쏠림이 발생된 것으로 인식된다.
이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 대하여 설명한다. 이들 실시예들은 제 1 실시예와 비교하여 일부 구성에 있어서만 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고(10)에는, 응축기(120)에서 응축된 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관(100)과, 상기 냉매배관(100)에 설치되며 제 1,2 증발기(150,160)로 냉매를 분지하는 유동조절부(130) 및 상기 유동조절부(130)의 출구측으로부터 상기 제 1,2 증발기(150,160)로 연장되는 다수의 냉매유로(101,103,105,107)가 포함된다.
상기 다수의 냉매유로(101,103,105,107)는 상기 냉매배관(100)으로부터 분지된 "분지유로"로서 이해되며, 상기 제 1 증발기(150)에 연결되는 제 1 냉매유로(101) 및 제 3 냉매유로(105)와, 상기 제 2 증발기(160)에 연결되는 제 2 냉매유로(103) 및 제 4 냉매유로(107)가 포함된다.
상기 제 1,3 냉매유로(101,105)는 상기 제 1 증발기(150)로 냉매의 유입을 가이드 하는 점에서, "제 1 증발유로"라 이름하고, 상기 제 2,4 냉매유로(103,107)는 상기 제 2 증발기(160)로 냉매의 유입을 가이드 하는 점에서, "제 2 증발유로"라 이름할 수 있다.
상기 제 1 냉매유로(101)와 제 3 냉매유로(105)를 유동하는 냉매는 합지된 후, 상기 제 1 증발기(150)로 유입될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 냉매유로(103)와 제 4 냉매유로(107)를 유동하는 냉매는 합지된 후, 상기 제 2 증발기(160)로 유입될 수 있다.
그리고, 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 상기 제 2 증발기(160)에서 배출된 냉매는 상기 제 2 압축기(115)로 흡입되고 상기 제 2 압축기(115)에서 압축된 냉매는 상기 제 1 증발기(150)에서 배출된 냉매와 합지되어 상기 제 1 압축기(111)로 흡입될 수 있다.
상기 다수의 냉매유로(101,103,105,107)에는, 다수의 팽창장치(141,143,145,147)가 배치된다. 상기 다수의 팽창장치(141,143,145,147)에는, 모세관이 포함된다. 상세히, 상기 다수의 팽창장치(141,143,145,147)에는, 상기 제 1 냉매유로(101)에 배치되는 제 1 팽창장치(141), 상기 제 2 냉매유로(103)에 배치되는 제 2 팽창장치(143), 상기 제 3 냉매유로(105)에 배치되는 제 3 팽창장치(145) 및 상기 제 4 냉매유로(107)에 배치되는 제 4 팽창장치(147)가 포함된다.
상기 유동조절부(130)에는, 냉매가 유입되는 하나의 유입구 및 냉매가 배출되는 4개의 유출구가 포함되는 5방변(five-way valve)이 포함될 수 있다. 상기 4개의 유출구는 상기 제 1 내지 제 4 냉매유로(101,103,105,107)에 연결될 수 있다.
상기 유동조절부(130)의 제어에 따라, 상기 제 1 냉매유로(101) 및 제 3 냉매유로(105) 중 적어도 어느 하나의 냉매유로와, 상기 제 2 냉매유로(103) 및 제 4 냉매유로(107) 중 적어도 어느 하나의 냉매유로가 개방될 수 있다. 물론, 상기 제 1 증발유로(101,105) 및 제 2 증발유로(103,107) 중 어느 하나가 폐쇄될 수도 있다.
일례로, 상기 제 1 내지 제 3 냉매유로(101,103,105)는 개방되고, 상기 제 4 냉매유로(107)는 폐쇄되는 경우, 상기 제 1 증발기(150)로 유입되는 냉매량이 상기 제 2 증발기(160)로 유입되는 냉매량보다 많을 수 있다.
반면에, 상기 제 1,2,4 냉매유로(101,103,107)는 개방되고, 상기 제 3 냉매유로(105)는 폐쇄되는 경우, 상기 제 2 증발기(160)로 유입되는 냉매량이 상기 제 1 증발기(150)로 유입되는 냉매량보다 많을 수 있다.
이와 같이, 상기 제 1,2 증발기(150,160)의 입구측에 복수의 냉매유로 및 팽창장치가 구비되고, 상기 제 1,2 증발기(150,160)로 유입되는 냉매의 과부족 여부에 따라 상기 복수의 냉매유로 중 적어도 하나의 냉매유로를 개방 또는 폐쇄하여 냉매 유량을 제어할 수 있으므로, 복수의 증발기가 동시운전 되는 과정에서, 어느 하나의 증발기로 냉매의 쏠림현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 냉장고의 제어방법에 대하여는 도 3에서 설명한 제어방법에 관한 설명을 원용한다. 다만, 케이스 1,2에 따른 유동 조절부(130)의 제어상태가 변경된다.
상세히, 상기 제 1 내지 제 3 냉매유로(10,103,105)는 개방되고, 상기 제 4 냉매유로(107)가 폐쇄되도록 유동 조절부(130)가 제어되는 경우, 상기 제 1 증발기(150)로의 냉매 공급량이 상대적으로 증가되는 경우로서, [표 1]에 기재된 케이스 1에 따른 시간 제어가 적용될 수 있다.
그리고, 상기 제 1,2,4 냉매유로(101,103,107)는 개방되고, 상기 제 3 냉매유로(105)가 폐쇄되도록 유동 조절부(130)가 제어되는 경우, 상기 제 2 증발기(160)로의 냉매 공급량이 상대적으로 증가되는 경우로서, [표 1]에 기재된 케이스 2에 따른 시간 제어가 적용될 수 있다.
이와 같이, 유동조절부(130)를 제어하여 제 1 증발유로(101,105) 및 제 2 증발유로(103,107)를 통과하는 냉매량을 조절할 수 있으므로, 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)로의 냉매 쏠림 현상을 방지할 수 있으므로, 냉각효율이 개선되고 소비전력이 절감될 수 있다는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 냉장고의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이고, 도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 냉장고(10)에는, 응축기(120)에서 응축된 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관(100)과, 상기 냉매배관(100)에 설치되며 제 1,2 증발기(150,160)로 냉매를 분지하는 유동조절부(130) 및 상기 유동조절부(130)의 출구측으로부터 상기 제 1,2 증발기(150,160)로 연장되는 다수의 냉매유로(201,203)가 포함된다.
상기 다수의 냉매유로(201,203)는 상기 냉매배관(100)으로부터 분지된 "분지유로"로서 이해되며, 상기 제 1 증발기(150)에 연결되는 제 1 냉매유로(201) 및 상기 제 2 증발기(160)에 연결되는 제 2 냉매유로(203)가 포함된다.
상기 다수의 냉매유로(201,203)에는, 다수의 팽창장치(241,243)가 배치된다. 상기 다수의 팽창장치(241,243)에는, 모세관이 포함된다. 상세히, 상기 다수의 팽창장치(241,243)에는, 상기 제 1 냉매유로(201)에 배치되는 제 1 팽창장치(241) 및 상기 제 2 냉매유로(203)에 배치되는 제 2 팽창장치(243)가 포함된다.
상기 유동조절부(130)에는, 냉매가 유입되는 하나의 유입구 및 냉매가 배출되는 2개의 유출구가 포함되는 3방변(three-way valve)이 포함될 수 있다. 상기 2개의 유출구는 상기 제 1,2 냉매유로(201,203)에 연결될 수 있다. 상기 유동조절부(130)는, 냉매가 상기 제 1,2 냉매유로(201,203)에 동시에 유입될 수 있도록 제어될 수 있다.
상기 냉장고(10)에는, 냉매의 유동을 조절하기 위한 유량조절부(251,253)가 포함된다. 상기 유량조절부(251,253)는 상기 제 1 냉매유로(201) 및 제 2 냉매유로(203) 중 적어도 하나의 냉매유로에 설치될 수 있다. 일례로, 상기 유량조절부(251,253)에는, 상기 제 1 냉매유로(201)에 설치되는 제 1 유량조절부(251) 및 상기 제 2 냉매유로(203)에 설치되는 제 2 유량조절부(253)가 포함된다.
상기 제 1 유량조절부(251) 및 제 2 유량조절부(253)에는, 개도 조절이 가능한 전자팽창밸브(Electric expansion valve, EEV)가 포함될 수 있다.
도 5에는, 상기 제 1,2 유량조절부(251,253)가 상기 제 1,2 팽창장치(241,243)의 출구측에 각각 제공되는 것으로 도시되나, 이와는 달리 상기 제 1,2 팽창장치(241,243)의 입구측에 각각 제공될 수도 있을 것이다.
상기 제 1 유량조절부(251) 또는 제 2 유량조절부(253)의 개도가 감소하면 감소된 개도를 통하여 유동하는 냉매의 양은 줄어들며, 상기 개도가 증대되면 증대된 개도를 통하여 유동하는 냉매의 양은 증가하게 된다.
일례로, 상기 제 2 유량조절부(253)의 개도보다 상기 제 1 유량조절부(251)의 개도가 상대적으로 크면, 냉매는 상기 제 1 냉매유로(201)를 더 많이 유동하여 상기 제 1 증발기(150)로 유입되는 냉매량이 증가될 수 있다.
반면에, 상기 제 1 유량조절부(251)의 개도보다 상기 제 2 유량조절부(253)의 개도가 상대적으로 크면, 냉매는 상기 제 2 냉매유로(203)를 더 많이 유동하여 상기 제 2 증발기(160)로 유입되는 냉매량이 증가될 수 있다.
상기 제 1,2 유동조절부(251,253)가 제공됨으로써, 냉매유로의 미세한 개도조절이 가능하게 되고, 이에 따라 상기 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)로 유입될 냉매량이 미세한 수준까지 조절 가능할 수 있다. 결국, 제 1,2 증발기가 동시운전 되는 과정에서, 상기 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)로의 냉매 쏠림을 방지할 수 있게 된다.
다른 실시예를 제안한다.
도 5에서는 상기 제 1,2 냉매유로(201,203)에 제 1,2 유량조절부(251,253)가 각각 제공되는 것으로 도시되었으나, 이와는 달리, 상기 제 1 냉매유로(201) 또는 제 2 냉매유로(203)에 하나의 유량조절부가 제공될 수도 있을 것이다.
어느 하나의 냉매유로에 유량조절부가 제공되어 개도가 조절됨으로써, 다른 하나의 냉매유로를 통과하는 냉매량이 상대적으로 조절될 수 있다. 즉, 상기 유량조절부의 개도가 증대되면 상기 다른 하나의 냉매유로를 통과하는 냉매량은 감소되고, 상기 유량조절부의 개도가 감소되면 상기 다른 하나의 냉매유로를 통과하는 냉매량은 증대될 수 있다.
또 다른 실시예를 제안한다.
도 5에서 설명된 유량조절부(251,253)은 제 1,2 실시예에서 설명된 다수의 냉매유로(101.103,105,107)에 각각 제공될 수도 있을 것이다. 이 경우, 냉매의 유량 조절이 미세한 수준까지 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따른 냉장고의 제어방법에 대하여는 도 3에서 설명한 제어방법에 관한 설명을 원용한다. 다만, 케이스 1,2에 따른 제 1,2 유량조절부(251,253)의 제어상태가 변경된다.
상세히, 상기 제 1 냉매유로(201)를 유동하는 냉매량이 상기 제 2 냉매유로(203)를 유동하는 냉매량이 많아지도록 상기 제 1,2 유량조절부(251,253)가 제어되는 경우, [표 1]에 기재된 케이스 1에 따른 시간 제어가 적용될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 유량조절부(251)의 개도가 상기 제 2 유량조절부(253)의 개도보다 크게 제어될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 냉매유로(203)를 유동하는 냉매량이 상기 제 1 냉매유로(201)를 유동하는 냉매량이 많아지도록 상기 제 1,2 유량조절부(251,253)가 제어되는 경우, [표 1]에 기재된 케이스 2에 따른 시간 제어가 적용될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 유량조절부(253)의 개도가 상기 제 1 유량조절부(251)의 개도보다 크게 제어될 수 있다.
이와 같이, 유동조절부(130) 및 제 1,2 유량조절부(251,253)의 개도를 제어하여 제 1 냉매유로(201) 및 제 2 냉매유로(203)를 통과하는 냉매량을 조절할 수 있으므로, 제 1 증발기(150) 또는 제 2 증발기(160)로의 냉매 쏠림 현상을 방지할 수 있으므로, 냉각효율이 개선되고 소비전력이 절감될 수 있다는 장점이 있다.
10 : 냉장고 101 : 제 1 냉매유로
103 : 제 2 냉매유로 105 : 제 3 냉매유로
107 : 제 4 냉매유로 111,115 : 제 1,2 압축기
120 : 응축기 130 : 유동조절부
141 : 제 1 팽창장치 143 : 제 2 팽창장치
145 : 제 3 팽창장치 147 : 제 4 팽창장치
150 : 제 1 증발기 160 : 제 2 증발기
200 : 제어부 210 : 제 1 입구온도 센서
220 : 제 1 출구온도 센서 230 : 제 2 입구온도 센서
240 : 제 2 출구온도 센서 250 : 저장실 온도센서
260 : 타이머 270 : 메모리부
280 : 목표온도 설정부

Claims (27)

  1. 냉장실 및 냉동실에 냉기공급을 위하여, 압축기, 응축기, 제 1,2 증발기 및 상기 제 1,2 증발기의 입구측에 구비되어 냉매를 상기 제 1,2 증발기 중 적어도 어느 하나로 공급하는 밸브장치를 포함하고,
    상기 밸브장치의 제어상태에 따라 상기 냉장실 또는 냉동실의 단독운전과, 상기 냉장실과 냉동실의 동시냉각 운전 중 어느 하나를 수행하는 냉장고로서,
    상기 동시냉각 운전 중, 상기 제 1 증발기 또는 제 2 증발기로 냉매쏠림이 발생하는지 여부를 감지하는 온도센서; 및
    상기 온도센서에서 감지된 값에 기초하여, 상기 밸브장치의 제어상태를 변경하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 증발기 및 상기 제 2 증발기 중 어느 하나의 입출구 온도 차이값을 이용하고, 상기 제 1 증발기 및 상기 제 2 증발기 중 다른 하나의 입출구 온도 차이값에 관계없이, 상기 제 1,2 증발기에 유입되는 냉매량을 각각 조절하는 냉장고.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1,2 증발기 중 어느 하나의 입출구 온도 차이값과 기준값을 비교하고, 그 결과에 기초하여 상기 제 1,2 증발기 중 어느 하나의 증발기로 공급되는 냉매량을 증가하고, 다른 하나의 증발기로 공급되는 냉매량을 감소하는 냉장고.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 동시냉각 운전 중,
    상기 제 1,2 증발기로 공급되는 냉매량이 가변되도록 설정시간 동안 상기 밸브장치의 제어상태를 변경하는 냉장고.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 동시냉각 운전 중,
    상기 제 1 증발기로 공급되는 냉매량이 증가하도록 제 1 설정시간 동안 상기 밸브장치의 제 1 제어상태를 유지하고,
    상기 제 2 증발기로 공급되는 냉매량이 증가하도록 제 2 설정시간 동안 상기 밸브장치의 제 2 제어상태를 유지하는 냉장고.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 증발기 및 상기 제 2 증발기 중 어느 하나의 입출구 온도 차이값에 기초하여, 냉매쏠림이 발생한 증발기로의 냉매 공급이 감소하도록 상기 제 1 설정시간 또는 상기 제 2 설정시간을 변경하는 냉장고.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 온도센서에서 감지된 값에 기초하여 상기 제 1 증발기로의 냉매 쏠림이 발생한 것으로 인식되면,
    상기 제어부는,
    상기 제 2 설정시간이 상기 제 1 설정시간 보다 커지도록 상기 제 1 설정시간 또는 상기 제 2 설정시간을 변경하는 냉장고.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 온도센서에서 감지된 값에 기초하여 상기 제 2 증발기로의 냉매 쏠림이 발생한 것으로 인식되면,
    상기 제어부는,
    상기 제 2 설정시간이 상기 제 1 설정시간 보다 작아지도록 상기 제 1 설정시간 또는 상기 제 2 설정시간을 변경하는 냉장고.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브장치는,
    상기 제 1,2 증발기의 다수의 입구유로 중 적어도 하나로 냉매를 분지하여 유입시키거나, 상기 다수의 입구유로에 동시에 유입시키도록 조절하는 유동 조절부를 포함하는 냉장고.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브장치는,
    상기 제 1 증발기에 연결되는 제 1 냉매유로 및 상기 제 2 증발기에 연결되는 제 2 냉매유로 중 적어도 하나에 설치되어 냉매의 유동량을 조절하는 유량 조절부를 포함하는 냉장고.
  10. 냉장실 및 냉동실에 냉기공급을 위하여, 압축기, 응축기, 제 1,2 증발기, 상기 제 1,2 증발기의 입구측에 구비되어 냉매를 상기 제 1,2 증발기 중 적어도 어느 하나로 공급하는 밸브장치 및 상기 냉장실과 냉동실의 내부 온도를 감지하는 저장실 온도센서를 포함하고,
    상기 냉장실 및 냉동실의 목표온도와 상기 저장실 온도센서에 의하여 감지된 온도에 기초하여, 상기 냉장실 또는 냉동실의 단독냉각 운전과 상기 냉장실과 냉동실의 동시냉각 운전 중 어느 하나의 운전여부를 결정하는 제어부를 더 포함하는 냉장고로서,
    상기 제어부는,
    상기 단독냉각 운전시, 상기 저장실 온도센서에 의하여 감지된 온도에 따라 상기 제 1 증발기 또는 제 2 증발기로 유입되는 냉매량을 조절하고,
    상기 동시냉각 운전시, 미리 매핑된 정보에 따라 상기 제 1 증발기 및 상기 제 2 증발기로 유입되는 냉매량을 조절하고,
    상기 미리 매핑된 정보는,
    상기 동시냉각 운전시, 상기 밸브장치의 제 1 제어상태가 유지되는 시간 및 상기 제 1 제어상태와 다른 제 2 제어상태가 유지되는 시간에 관한 제 1 정보; 및
    상기 제 1 증발기 또는 제 2 증발기에서 냉매 쏠림이 발생할 때, 상기 제 1 제어상태가 유지되는 시간 및 상기 제 2 제어상태가 유지되는 시간에 관한 제 2 정보를 포함하는 냉장고.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1,2 정보는 서로 다른 정보로 구성되는 냉장고.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 증발기의 입구측에 연결되는 제 1 냉매유로 및 상기 제 2 증발기의 입구측에 연결되는 제 2 냉매유로를 더 포함하고,
    상기 밸브장치의 제 1 제어상태는 상기 제 1 냉매유로로 유입되는 냉매량이 상기 제 2 냉매유로로 유입되는 냉매량보다 크게 형성되는 제어상태로 정의되는 냉장고.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 증발기의 입구측에 연결되는 제 1 냉매유로 및 상기 제 2 증발기의 입구측에 연결되는 제 2 냉매유로를 더 포함하고,
    상기 밸브장치의 제 2 제어상태는 상기 제 2 냉매유로로 유입되는 냉매량이 상기 제 1 냉매유로로 유입되는 냉매량보다 크게 형성되는 제어상태로 정의되는 냉장고.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 동시냉각 운전을 시작할 때, 상기 제어부는 설정시간 동안 상기 밸브장치의 제 1 제어상태를 유지하고,
    상기 밸브장치의 제 2 제어상태는 상기 제 1 제어상태와 동일한 시간동안 유지되는 냉장고.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 증발기에 냉매 쏠림이 발생하면 상기 제어부는,
    상기 밸브장치의 제 1 제어상태를 제 1 설정시간으로 유지하고,
    상기 밸브장치의 제 2 제어상태를 상기 제 1 설정시간보다 큰 제 2 설정시간으로 유지하는 냉장고.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 증발기에 냉매 쏠림이 발생하면 상기 제어부는,
    상기 밸브장치의 제 1 제어상태를 제 1 설정시간으로 유지하고,
    상기 밸브장치의 제 2 제어상태를 상기 제 1 설정시간보다 작은 제 2 설정시간으로 유지하는 냉장고.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 정보는,
    상기 제 1 증발기로 공급되는 냉매량을 증가시켜 상기 제 2 증발기로의 냉매 쏠림을 방지하는 제 1 설정시간에 관한 정보와,
    상기 제 2 증발기로 공급되는 냉매량을 증가시켜 상기 제 1 증발기로의 냉매 쏠림을 방지하는 제 2 설정시간에 관한 정보를 포함하는 냉장고.
  20. 냉장실 및 냉동실에 냉기공급을 위하여, 압축기, 응축기, 제 1,2 증발기 및 상기 제 1,2 증발기의 입구측에 구비되어 냉매를 상기 제 1,2 증발기 중 적어도 어느 하나로 공급하는 밸브장치를 포함하고,
    상기 밸브장치의 제어상태에 따라 상기 냉장실 또는 냉동실의 단독운전과, 상기 냉장실과 냉동실의 동시냉각 운전 중 어느 하나를 수행하는 냉장고로서,
    상기 동시냉각 운전 중, 상기 제 1 증발기 또는 제 2 증발기로 냉매쏠림이 발생하는지 여부를 감지하는 온도센서; 및
    상기 온도센서에서 감지된 값에 기초하여, 상기 밸브장치의 제어상태를 변경하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 증발기의 입출구 온도차에 관한 제 1 차이값 및 상기 제 2 증발기의 입출구 온도차에 관한 제 2 차이값을 인식하고,
    상기 제 1,2 차이값의 비율 또는 상기 제 1,2 차이값의 차이에 기초하여, 상기 제 1,2 증발기에 유입되는 냉매량을 각각 조절하는 냉장고.
  21. 삭제
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1,2 차이값의 비율과 기준값을 비교하고, 그 결과에 기초하여 상기 제 1,2 증발기 중 어느 하나의 증발기로 공급되는 냉매량을 증가하고, 다른 하나의 증발기로 공급되는 냉매량을 감소하는 냉장고.
  23. 삭제
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1,2 차이값의 차이와 기준값을 비교하고, 그 결과에 기초하여 상기 제 1,2 증발기 중 어느 하나의 증발기로 공급되는 냉매량을 증가하고, 다른 하나의 증발기로 공급되는 냉매량을 감소하는 냉장고.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 동시냉각 운전 중,
    상기 제 1,2 증발기로 공급되는 냉매량이 가변되도록 설정시간 동안 상기 밸브장치의 제어상태를 변경하는 냉장고.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 동시냉각 운전 중,
    상기 제 1 증발기로 공급되는 냉매량이 증가하도록 제 1 설정시간 동안 상기 밸브장치의 제 1 제어상태를 유지하고,
    상기 제 2 증발기로 공급되는 냉매량이 증가하도록 제 2 설정시간 동안 상기 밸브장치의 제 2 제어상태를 유지하는 냉장고.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 증발기의 입출구 온도차 및 상기 제 2 증발기의 입출구 온도차에 기초하여, 냉매쏠림이 발생한 증발기로의 냉매 공급이 감소하도록 상기 제 1 설정시간 또는 상기 제 2 설정시간을 변경하는 냉장고.
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