KR20020048687A - 냉장고의 운전 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 운전제어방법에 대한 것으로서, 요구되는 냉각부하에 따라 압축용량이 가변 가능한 압축기를 이용하여 상기 냉장고의 운전을 제어함으로써, 에너지 효율이 향상되도록 한 것이다.

이를 위하여, 본 발명은 압축기와, 음식물을 냉장하는 냉장실과, 음식물을 냉동하는 냉동실을 구비하는 냉장고에 있어서, 상기 압축기는 요구되는 냉동부하에 따라 압축용량이 가변되어, 상기 냉장실 및 냉동실을 동시에 냉각하는 경우에는 고냉력운전되고, 상기 냉장실과 냉동실중 어느 한 실만을 냉각하는 경우에는 저냉력운전되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 운전제어방법이 제공되도록 한 것이다.

Description

냉장고의 운전 제어방법{The control method for capacity variation of refrigerator-freezer}

본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 냉동실과 냉장실의 가동조건에 따라 압축기의 가동시 압축용량을 가변시키는 냉장고 운전제어방법에 대한 것이다.

일반적으로 가정용 냉장고(1)는 도 1과 같이, 음식물의 온도를 제어하여 신선도를 유지하는 장치로써, 본체(10), 음식물을 냉동 보관하는 냉동실(60), 음식물을 냉장 보관하는 냉장실(70)과, 상기 냉동실 및 냉장실을 냉각시키는 냉각장치로 구성된다.

상기 냉각장치는 냉매를 압축시키도록 본체의 하부 일측에 설치되는 압축기(20)와, 상기 압축기로부터 압축된 냉매를 열교환시켜 응축시킬 수 있도록 본체의 배면에 부착되는 응축기(30)와, 상기 응축기와 연결되어 냉매를 팽창시키는 팽창장치(40)와, 열교환으로 저온에서 증발시켜 공기를 냉각시킬 수 있도록 일반적으로 냉동실 등에 설치되는 증발기(50) 및, 상기 증발기를 통과하여 냉각된 공기를 냉동실 및 냉장실내에서 유동되도록 회전되는 냉각팬(46,47)을 구비한다.

이 때, 상기 압축기(10)는 일반적으로 왕복동형과 로터리형 압축기로써, 왕복동형 압축기는 모터의 회전운동을 직선운동을 변환하여 피스톤을 직선 운동시켜 냉매를 압축하는 형태의 압축기이고, 로터리 압축기는 모터의 회전운동에 의하여 로울러가 편선회전운동하여 냉매를 압축한다.

이와 같은 냉각장치의 냉동사이클동안 압축기는 연속적으로 on/off되고, 압축기가 작동되면 응축기에 설치된 팬(도시 안됨)과, 냉동실 및 냉장실에 설치된 냉각팬(46,47)이 함께 작동되고, 압축기가 멈추면, 응축팬 및 냉각팬(46,47)도 작동되지 않는다.

그리고, 상기 압축기가 작동되는 동안, 응축기와 증발기의 작동시간대비 냉장실과 냉동실의 온도변화는 도 2의 그래프에서 도시된 것과 같다.

즉, 제 1구역은 냉장실 및 냉동실이 냉각되는 경우의 시간에 따른 응축기온도와 증발기온도를 나타내고, 제 2구역은 냉동실만 냉각되는 경우 시간에 따른 응축기와 증발기의 온도를 도시한다.

증발기 온도만을 살펴볼 경우, 냉동실과 냉장실 모두 냉각하는 제 1구역은 증발기에 요구되는 냉각부하가 크기 때문에 증발기 온도가 제 2구역의 증발기 온도보다 상대적으로 높으며, 냉동실만 냉각하는 제 2구역은 냉동실만을 냉각하므로 부하가 작아 증발기 온도가 상대적으로 낮다.

즉, 압축기가 가동되는 구간에서도 냉장실이나 냉동실중 어느 한 곳만 냉각하는 경우와, 두 곳을 다 냉각하는 경우 증발기에 요구되는 냉각부하가 다르지만 압축기는 정해진 압축용량만으로 가동되기 때문에 소비전력이 많이 소모되고, 압축기의 압축용량이 크기 때문에 소음이 많이 발생된다.

상기의 문제점을 해소하기 위하여 본 발명은 모터의 회전수를 변화시킬 수 있는 인버터 모터가 설치된 압축기 또는 리니어 압축기 등을 이용하여 압축기의 압축용량을 가변하여 냉장고를 가동시키는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 냉장고의 구조를 보여주는 단면도

도 2는 냉장고의 냉동사이클에서 보여지는 응축기와, 증발기와, 냉장실 및, 냉동실의 시간대비 온도분포를 나타내는 그래프

도 3은 본 발명에 따른 압축기의 작동시 요구되는 냉각력에 따른 압축용량을 가변시키는 제어 그래프

도 4는 본 발명에 따른 압축기에 설치된 리니어 압축기의 개략 단면도

도 5는 본 발명에 따른 압축기가 설치된 냉장고의 운전제어 개략도

* 도면 주요부분의 부호의 설명 *

1 : 냉장고 10 : 본체

20,200 : 압축기 30 : 응축기

40 : 팽창밸브 50 : 증발기

60 : 냉동실 70 : 냉장실

이를 위하여 본 발명은 압축기와, 음식물을 냉장하는 냉장실과, 음식물을 냉동하는 냉동실을 구비하는 냉장고에 있어서, 상기 압축기는 요구되는 냉동부하에따라 압축용량이 가변되어, 상기 냉장실 및 냉동실을 동시에 냉각하는 경우에는 고냉력운전되고, 상기 냉장실과 냉동실중 어느 한 실만을 냉각하는 경우에는 저냉력운전되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 운전제어방법이 제공되도록 한 것이다.

본 발명의 냉장고 운전방법을 첨부도면에 따라 설명하면 다음과 같고, 도 3은 도 3은 본 발명에 따른 압축기의 작동시 요구되는 냉각력에 따른 압축용량을 가변시키는 제어 그래프이고, 도 4는 본 발명에 따른 압축기에 설치된 리니어 압축기의 개략 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 압축기가 설치된 냉장고의 운전제어 개략도이다.

본 발명에 따른 냉장고에는 작동시 도 3에서 도시된 것과 같이, 음식물이 보관된 냉동실과 냉장실을 냉각하는데 요구되는 냉각부하에 압축용량이 가변되는 압축기가 설치된다.

즉, 냉동실과 냉장실이 모두 냉각되어야 하는 제 1구역에서는 증발기에 요구되는 냉각부하가 크기 때문에 압축기에서 많은 냉매가 압축되어야 하지만, 냉동실 또는 냉장실중 어느 하나만이 냉각되는 제 2구역은 증발기에 요구되는 냉각부하가 상대적으로 적기 때문에 압축기에서 적은 양의 냉매가 압축되어도 된다.

이에 따라, 본 발명의 제 1 실시예로써, 상기 압축기의 압축용량이 가변되도록 인버터 등의 주파수 변환장치가 설치된 압축기를 사용한다.

이 때, 인버터(또는 컨버터)는 전기적으로 교류를 직류로 순변환하거나 직류를 교류로 역변환하는 장치로써, 이와 같은 인버터가 설치된 압축기는 주파수 변화에 따라 회전수가 변환되어 압축용량이 가변된다.

이와 같은 인버터 압축기(미도시)는 상용전원(AC)이 순변환된 직류전원을 다시 교류로 전환하여 압축기를 구동하는 인버터부와, 상기 인버터부에서 인가된 교류전원에 의하여 강제적으로 냉매를 압축시키는 압축기를 구비하며, 상기 압축기는 다양한 종류의 압축기가 설치될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 제 2실시예에서는, 도 4에서 도시된 것과 같이, 용량가변 압축기로써, 직선운동력을 발휘하는 선형모터가 피스톤을 직선왕복운동시켜 냉매를 압축시키는 리니어 압축기(200)가 설치된다.

상기 리니어 압축기(200)는 압축실을 구비하는 실린더 블럭(201)과, 상기 실린더 블럭(201)의 상측 결합되어 압축실(206)과 연통되는 흡입실과 토출실을 구비하는 실린더 헤드(202)와, 상기 압축실에 수용되는 피스톤(203)과, 상기 실린더 블럭의 외곽에 결합되어 상기 피스톤을 직선 운동시키는 코일(204)과 마그네트(205)를 구비한다.

이와 같은 구조를 가진 리니어 압축기의 코일(204)에 정현파가 인가되면, 상기 마그네트(205)와 코일(204)간의 전자기적 상호작용에 의하여 마그네크(205)의 사이에 전류에 비례하는 추력이 발생되고, 상기 추력에 의하여 마그네트에는 구동력이 발생된다.

상기 구동력에 의하여. 상기 마그네트(205)와 결합된 피스톤(203)이 압축실내에서 상하로 왕복운동되어 냉매를 압축하게된다.

이 때, 본 발명에 따른 압축기에는 작동시 용량을 가변시킬 수 있는 다른 종류의 압축기가 사용될 수 있다는 것은 이해 가능하다.

이와 같은 구조를 가진 압축기가 설치된 냉장고의 운전제어과정은 도 5에 도시된 것과 같다.

즉, 본 발명의 제 1실시예에 따라, 인버터 압축기가 설치된 경우, 냉동실 및 냉장실의 온도센서와 실외온도검지용 온도센서에 의하여 제어부에서 냉동실 및 냉동실을 동시에 냉각시키도록 신호가 보내지면 상기 압축기의 인버터부에서 주파수가 변환이 이루어짐에 따라 압축기에서 회전수가 변환되어 압축기가 60Hz이상으로 고속회전된다.

한편, 제어부에서 냉동실 및 냉장실중 하나만 냉각시키도록 신호가 보내지면 상기 압축기는 일반적으로 60Hz이하의 저속운전을 하게된다.

한편, 본 발명에 따른 제 2실시예에서는 리니어 압축기(200)가 사용되어, 제어부에 의하여 리니어 압축기로 고주파수의 정현파가 입력되면, 마그네크(205) 사이에 전류에 비례하는 추력이 발생되고, 상기 추력에 의하여 마그네트에는 직선왕복운동하게되는 구동력이 발생되어 이와 결합된 피스톤(203)이 실린더 내에서 상하로 왕복운동하게 된다.

이에 따라, 상기 피스톤이 실린더 내에서 움직이는 거리인 스트로크(stroke,행정)이 커져서 냉매가 압축되는 용적이 증가되어 압축용량도 증가된다.

리니어 압축기(200, 도 4참조)로 제어부에서 저주파수의 정현파가 입력되면 마그네트(205)를 직선 왕복운동시키는 구동력이 상대적으로 감소되고, 이와 결합된 피스톤(203)의 실린더내 상하 왕복운동거리가 적어진다.

따라서, 상기 피스톤이 실린더내에서 움직이는 행정이 감소되므로 냉매의 압축용적이 작아져, 압축용량도 감소된다.

즉, 냉동실과 냉장실이 동시에 냉각되는 제 1구간에서는 리니어 압축기(200)가 높은 스트로크에서 가동되어 높은 증발기 부하에 대응되도록 냉매의 압축용량을 증가시키고, 한 실만 냉각되는 제 2구간에서는 압축기가 낮은 스트로크에서 가동되어 상대적으로 낮은 증발기 부하에 대응하여 냉매의 압축용량을 감소시킨다.

따라서, 압축기(200)에서 냉동실 및 냉장실에 요구되는 냉각력에 따라 압축되는 냉매의 용량이 가변되기 때문에 냉장고(60) 및 냉동실(70)에 요구되는 냉각을 위한 냉매만이 압축기(200)와, 응축기(30) 및 팽창밸브(40)를 통하여 증발기(50)를 순환하여 공기를 냉각시킨 후, 다시 압축기(200)로 유입된다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 외기온도, 고내온도, 도어개폐빈도 등의 인자에 따라 압축기의 작동시 압축용량을 가변시킴으로써, 냉장고의 소비전력 및 소음을 감소시킨 것이다.

Claims (6)

1. 압축기와, 음식물을 냉장하는 냉장실과, 음식물을 냉동하는 냉동실를 구비하는 냉장고에 있어서,

   상기 압축기는 요구되는 냉동부하에 따라 압축용량이 가변되어, 상기 냉장실 및 냉동실을 동시에 냉각하는 경우에는 고냉력운전되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 운전제어방법.
2. 압축기와, 음식물을 냉장하는 냉장실과, 음식물을 냉동하는 냉동실을 구비하는 냉장고에 있어서,

   상기 압축기는 요구되는 냉동부하에 따라 압축용량이 가변되어, 상기 냉장실과 냉동실중 어느 한 실만을 냉각하는 경우에는 저냉력운전되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 운전제어방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 압축기는 인버터 등의 주파수 변환장치가 설치된 압축기인 것을 특징으로 하는 냉장고의 운전제어방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 압축기는 리니어 압축기인 것을 특징으로 하는 냉장고의 운전제어방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 인버터 압축기는 고냉력운전시 고주파수에서 작동하고, 저냉력운전시 저주파수에서 작동되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 운전제어방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 리니어 압축기는 고냉력운전시 높은 스트로크에서 작동하고, 저냉력운전시 낮은 스트로크에서 작동되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 운전제어방법.