KR20040086959A - 냉동싸이클의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고에 사용되는 냉동싸이클의 제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 하나의 압축기 및 응축기에 대하여, 3방향밸브를 통하여 독립된 두개의 저장공간을 냉각하기 위한 한쌍의 증발기가 연결되며, 제어부에 의하여 상기 3방향밸브의 열림방향이 제어되는 냉동싸이클에 대한 제어방법으로; 상기 3방향밸브를 어느 일측의 증발기로 열고, 그에 대응하는 저장공간의 온도강하 여부를 감지하는 과정과; 상기 대응하는 저장공간의 온도가 강하하지 않으면, 3방향밸브를 전환하여 타측의 증발기로 열고, 이후에는 역방향으로 3방향밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다. 상기 3방향밸브에 연결되는 두개의 증발기가 오접속되더라도, 냉동싸이클의 제어는 정확하게 수행될 수 있다.

Description

냉동싸이클의 제어방법{Method for controlling refrigering cycle}

본 발명은 냉동싸이클의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 압축기에 두개의 증발기가 설치되는 냉동싸이클에서 증발기와 연결되는 모세관이 3방향밸브에서 오조립된 경우, 정확한 온도제어가 수행될 수 있도록 구성되는 냉동싸이클의 제어방법에 관한 것이다.

최근에는 하나의 냉장고 내부에 두개의 증발기를 설치하여, 각각 독립된 구동방식으로 정확한 온도제어를 수행하는 냉장고가 출시되고 있다. 예를 들면 냉동실과 냉장실용 증발기를 별도로 설치하되, 이들 증발기는 하나의 압축기 및 응축기에 연결되도록 구성된다. 또는 김치냉장고의 경우, 두개의 저장실이 형성되어 있고, 이들 각각의 저장실은 별도의 증발기에 의하여 온도가 제어되도록 구성되고 있다. 이와 같이 하나의 압축기를 사용하여 두개의 증발기에 냉매를 순환시키는 경우, 통상 3방향밸브가 사용된다.

먼저 도 1 및 도 2를 참조하면서, 상기와 같은 종래의 냉동싸이클에 대하여 살펴보기로 한다.

도시한 바와 같이, 하나의 압축기(2)에서는, 기체상태의 냉매를 고압으로 압축하게 되고, 이렇게 압축된 냉매는 응축기(4)에 의하여 액화된다. 그리고 냉매 내부에 포함될 수 있는 물은 드라이어(6)에 의하여 제거된 다음, 냉매는 3방향밸브(10)로 안내된다. 상기 3방향밸브(10)는 하나의 입력통로에 대하여 두개의 출력통로를 가지고 있으며, 전기적 신호에 의하여 적어도 어느 일측을 개방시킬 수 있는 것이다.

상기 3방향밸브(10)의 하류측에는 두개의 모세관(12,16)이 설치되어 있다. 상기 두개의 모세관(12,16)에서 저압화된 액상 냉매는, 각각 증발기(14,18)로 안내되어 열교환을 수행하게 된다. 여기서 상기 한쌍의 증발기(14,18)는, 예를 들면 냉동실 및 냉장실 등과 같은 별개의 냉동 또는 냉장공간을 의미하거나, 에어컨의 경우에는 각각 다른 룸을 의미한다.

그리고 도 2에 도시한 바와 같이, 제1증발기(14) 및 제2증발기(18)가 설치되어 있는 저장공간(또는 룸)에는 각각 온도센서(Sa,Sb)가 설치되어 있다. 상기 온도센서(Sa,Sb)에 의하여 감지되는 온도값에 기초하여, 마이크로프로세서가 내장된 제어부에서는 상기 압축기(2)의 구동 및 3방향밸브(10)의 열림방향을 결정하게 된다.

예를 들어 제1증발기(14)가 설치되어 있는 저장공간의 온도가 설정온도 이상이라고 감지되면, 압축기(2)를 구동함과 동시에 상기 3방향밸브(10)를 제1증발기(14)로 열게 된다. 그리고 제2증발기(18)가 설치되어 있는 저장공간의 온도가 설정온도 이상이라고 감지되면, 압축기(2)를 구동함과 동시에 3방향밸브(10)를 제2증발기(18) 측으로 열게 된다.

이와 같은 3방향밸브(10)는, 상기 한쌍의 모세관(12,16)과 정확하게 연결되어야 한다. 즉, 제어부에서 설정되어 있는 데이터와 제1증발기(14)와 연결되는 모세관(12)이 3방향밸브(10)의 원래의 위치와 연결되어야 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 조립공정에서의 실수로 인하여, 제1증발기(14)와 및 제2증발기(18)가 3방향밸브(10)와 거꾸로 연결되는 경우가 발생할 수 있다. 이렇게 되면 제1증발기(14)가 설치되어 있는 저장공간의 온도가 설정값 이상이 되어 압축기(2)가 동작하게 되더라도, 3방향밸브(10)에서는 제2증발기(18) 측으로 냉매를 흘려보내게 된다. 따라서 제1증발기가 설치된 저장공간은 온도가 지속적으로 고온상태를 유지하게 되고, 제2증발기(18)가 설치된 저장공간의 온도만 하강하게 된다. 이러한 경우에는, 실질적으로 제1증발기(14)가 설치되어 있는 공간의 온도가 계속하여 설정값 이상을 유지하게 되기 때문에, 제어부에서는 지속적으로 제1증발기(14) 측으로 냉매를 공급하게 된다. 그러나 상술한 바와 같이 3방향밸브(10)에는 제1증발기(14) 및 제2증발기(18)와 연결하는 모세관(12,16)이 역으로 연결되어 있기 때문에, 실제로는 제2증발기(18) 측으로 냉매가 지속적으로 공급될 것이다.

따라서 도 3에 도시한 바와 같이, 한쌍의 증발기(14,18)가 3방향밸브(10)에 대하여 연결방향이 다르게 설정되면, 압축기(2)는 지속적으로 구동하게 되나, 냉매의 공급은 역으로 되어, 불필요한 소비전력이 증가됨과 동시에 어느 일측에 보관중인 식품은 고온에 의하여 변질될 우려가 제기되는 단점이 지적될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 단점을 해소하기 위한 것으로, 하나의 압축기에 두개의 증발기를 설치하는 냉동싸이클에 있어서, 3방향밸브에 증발기가 오접속되는 경우에도, 정확한 온도제어가 가능한 냉동싸이클의 제어방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

도 1은 하나의 압축기에 두개의 증발기가 설치된 냉동싸이클의 개략도.

도 2는 하나의 압축기에 두개의 증발기가 설치된 냉동싸이클의 구성 예시도.

도 3은 3방향밸브에서 모세관이 오조립되었을 경우의 개략도.

도 4는 본 발명에 의한 제어방법을 보인 플로챠트.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 하나의 압축기 및 응축기에 대하여, 3방향밸브를 통하여 독립된 두개의 저장공간을 냉각하기 위한 한쌍의 증발기가 연결되며, 제어부에 의하여 상기 3방향밸브의 열림방향이 제어되는 냉동싸이클에 대한 제어방법으로; 상기 3방향밸브를 어느 일측의 증발기로 열고, 그에 대응하는 저장공간의 온도강하 여부를 감지하는 과정과; 상기 대응하는 저장공간의 온도가 강하하지 않으면, 3방향밸브를 전환하여 타측의 증발기로 열고, 이후에는 역방향으로 3방향밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의한 제어방법을 적용하게 되면, 조립과정에서 3방향밸브와 각각의 증발기가 오조립되는 경우에도, 각각의 저장공간에 대한 정확한 온도제어가 가능하게 되는 장점이 기대된다.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 4는 본 발명에 의한 제어방법을 보인 플로챠트이다. 그리고 하나의 압축기에 두개의 증발기를 설치하는 냉동싸이클에 대한 구성은 도 1 및 도 2를 같이 참조하면서 설명하기로 한다.

하나의 압축기(2)에 한쌍의 증발기(14,18) 및 모세관(12,16)을 구비하는 냉동싸이클의 최초 구동이 시작되면, 각각의 증발기(14,18)가 설치되어 있는 제1룸(제1저장공간) 및 제2룸(제2저장공간)에 동시에 또는 순차적으로 냉매가 공급되면서 원하는 온도로 유지된다.

여기서 제1룸(room) 및 제2룸(room)은, 냉장고에 있어서는 각각의 증발기(14,18)에 의하여 저온화되는 각각의 저장공간(예를 들면 냉동실 및 냉장실 또는 김치냉장고에 있어서는 두개의 저장공간)을 의미하고, 에어컨에 있어서는 각각의 실내기(열교환기 내장)가 설치되어 있는 실내공간을 의미하게 된다.

그리고 각각의 룸에 설치되어 있는 온도센서(Sa,Sb)는, 지속적으로 룸의 내부온도를 감지하고(S110), 그 감지값을 제어부(마이크로프로세서 내장)에 보내게 된다. 그리고 제112과정에서 제1룸의 현재온도(T1)가 설정온도(Ta) 보다 높다고 판단되면, 제116과정으로 진행하여 압축기를 구동시킴과 동시에 3방향밸브(10)를 제1모세관(12) 측으로 열어서 제1증발기(14) 측으로 냉매를 공급하게 된다.

그리고 3방향밸브(10)가 제1모세관(12) 측으로 열린 상태에서 압축기(2)가 구동한 후에는, 제1증발기(14)가 설치된 제1룸의 온도센서(Sa)에 의하여 제1룸의온도(T1)가 하강하는가를 판단한다(S120). 상기 제120단계에서 제1룸의 온도가 하강한다고 판단되면, 실질적으로 상기 3방향밸브(10)에 두개의 모세관(12,16)이 정상적으로 연결되어 있는 상태이다. 따라서 계속하여 압축기(2)를 구동시켜서 제1증발기(14)를 통하여 냉기를 생성시키면서, 제124단계에서 제1룸의 온도가 설정온도(Ta) 이하로 되었는가를 판단하게 된다. 그리고 제1룸의 온도가 설정온도 이하로 되면, 제130과정에서 압축기를 정지하게 된다.

이와 같은 과정은, 실질적으로 3방향밸브(10)에 두개의 모세관(12,16)이 정상적으로 조립된 상태이다. 따라서 이러한 상태에서, 마이크로프로세서가 내장된 제어부에서는 정상적인 동작이라고 판단하고, 이후의 냉동싸이클의 구동여부를 정상적(이전과 동일하게)으로 수행하게 된다.

상기 제120과정에서, 만일 제1룸의 온도(T1)가 하강하고 있지 않다고 판단되면, 이는 3방향밸브(10)에 모세관(12,16)의 연결이 잘못된 경우를 의미한다. 즉, 제어부에 입력되어 있는 3방향밸브의 방향과, 실제로 모세관(12,16)이 3방향밸브(10)에 연결된 방향이 역방향으로 되어 있는 경우이다. 따라서 제116과정에서 압축기를 구동함과 동시에 3방향밸브(10)를 제1모세관(12) 측으로 열었지만, 제120과정에서 제1룸의 온도(T1)가 하강하고 있지 않기 때문에, 3방향밸브(10)에 모세관(12,16)이 오조립되어 실질적으로는 다른 모세관측으로 냉매가 공급되고 있음을 알 수 있다. 따라서 제126과정에서는 모세관이 오조립되었다는 것을 제어부에서 인식하고, 3방향밸브의 방향을 전환하게 된다. 즉, 상기 3방향밸브(10)를 제1모세관(12)에서 제2모세관(14)을 향하여 열도록 전환하게 된다.

상기 과정에서, 마이크로프로세서를 내장한 제어부는, 현재의 냉장고는, 3방향밸브(10)가 모세관(12,16)과 역으로 접속되어 있다는 것, 즉 제어부에 저장되어 있는 데이터와 실제의 연결관계가 잘못되어 있기 때문에, 그 방향을 역으로 하여 제어할 수 있도록 데이터를 저장하게 된다.

그리고 3방향밸브(10)의 방향을 전환하게 되면, 실질적으로 제1룸에 설치되는 증발기측으로 냉매의 공급이 시작되어, 제1룸의 온도는 하강하게 될 것이다. 그리고 제124과정에서, 제1룸의 온도(T1)가 설정온도(Ta) 이하인가의 여부를 판단하게 되어, 설정온도 이하로 되면 제130단계에서 압축기의 구동을 정지하게 된다.

지금까지의 과정은 제1룸을 향하여 3방향밸브(10)를 열었을 때, 모세관(10)의 정상적인 연결상태 또는 오접속상태를 판단하는 과정이다. 다음에는 3방향밸브(10)를 제2룸으로 열었을 경우에 대하여 살펴보기로 한다.

상기 제112과정에서 제1룸의 온도(T1)가 설정온도(Ta) 이하이면, 제114과정에서 제2룸의 온도(T2)가 설정온도(Tb) 보다 높은가를 판단하게 된다. 제2룸의 온도(T2)가 설정온도(Tb) 보다 높다고 판단되면, 제118과정에서, 압축기(2)를 구동함과 동시에 3방향밸브(10)를 제2모세관(16) 측으로 열게 된다. 그리고 제122과정에서는, 제2룸의 온도(T2)가 하강하고 있는가를 판단하게 되고, 하강하고 있다면 모세관(12,16)이 정상적으로 연결되어 있기 때문에, 제128과정에서 제2룸의 온도(T2)가 설정온도(Tb) 이하로 되었는가를 판단한 후, 설정온도 이하로 되면 압축기의 구동을 정지(S130)하게 된다.

상기 제122과정에서 제2룸의 온도(T2)가 하강하지 않다고 판단되면, 제126단계에서, 제어부는 모세관(12,16)이 서로 오조립되었다고 판단하여, 3방향밸브의 방향을 전환하게 된다. 즉, 현재 제2모세관(16)으로 열려있는 3방향밸브(10)를 다른 모세관[즉, 제1모세관(12)]을 향하여 열게 된다. 그리고 실제로 모세관의 연결이 잘못되어 있기 때문에, 결과적으로 제1모세관측으로 냉매가 공급되면서 결과적으로 제2룸으로 냉기가 공급될 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 과정(S100)은, 실질적으로 모세관(12,16)이 3방향밸브에 정확하게 접속되어 있는가를, 어느 일측의 냉매공급 및 온도강하 여부를 판단하여 확인하는 과정임을 알 수 있다. 이와 같은 과정을 거쳐서, 모세관(12,16)의 연결관계, 결과적으로는 제1증발기(14) 및 제2증발기(18)와 3방향밸브(10)의 연결관계가 냉장고의 조립과정에서 제어부의 설정된 바와 같이 정확하게 되어 있는가를 판단하게 된다. 그리고 정확하게 연결되어 있으면, 제어부에서는 3방향밸브에 대한 이후의 제어가 이전과 동일하게 진행될 것이다.

그리고 제어부의 설정값에 대하여, 3방향밸브가 조립과정에서 잘못 연결되어 있으며, 이후의 제어과정이 반대로 될 것이고, 상기 과정(S100)에서의 결과에 따라서 제어부는 이러한 정보를 기억하게 된다. 이하의 제어과정은, 상기 과정(S100)에서 모세관(12,16) 및 증발기(14,18)가 오접속된 상황을 예로 들면서 설명하기로 한다.

일정 시간이 경과하면서, 제1룸 및 제2룸의 센서(Sa,Sb)는 지속적으로 룸 내부의 온도를 감지하게 된다. 제210과정에서 감지되는 온도값이, 제1룸의 온도(T1)이 설정온도(Ta) 보다 높다고 판단되면, 제216과정에서 압축기를 구동시킴과 동시에 3방향밸브(10)에 대하여 제2모세관을 열게 된다. 즉, 상술한 과정(S100)에서, 현재의 냉장고는 모세관이 오접속되어 있다고 판단하여, 제1룸은 제2모세관과 연결되어 있다고 판단하고 있기 때문에, 제1룸의 온도가 높으면 3방향밸브(10)는 제2모세관 측으로 열리게 된다.

이렇게 되면, 실질적으로는 제1룸에 설치된 증발기(실제로는 제2증발기)에 냉매가 공급되면서 제1룸에 냉기를 공급하게 되어, 온도가 하강하게 될 것이다. 따라서 시간의 경과와 같이 제1룸 내부의 온도센서는 제1룸의 온도(T1)가 설정온도(Ta) 이하인가의 여부를 판단한다. 그리고 상기 제1룸의 온도(T1)가 설정온도(Ta) 이하가 될 때까지 압축기를 구동시킨 후, 제230과정에서 압축기를 정지하게 된다.

그리고 제212과정에서, 제1룸의 온도가 설정온도 보다 낮은 상태이면, 제214과정에서 제2룸의 온도(T2)가 설정온도(Tb)를 만족하는가를 판단하게 된다. 제2룸의 온도(T2)가 설정온도 보다 높게 되면, 제218과정에서 압축기를 구동함과 동시에 제2룸과 연결된 제1모세관 및 제1증발기 측으로 3방향밸브(10)를 열게 된다. 그리고 제222과정에서는 제2룸의 온도(T2)가 설정온도(Tb) 이하인가의 여부를 판단하게 되고, 이러한 온도조건을 만족시키게 되면, 제230과정에서 압축기의 구동을 정지하게 된다.

상술한 바와 같은 과정(S200)은, 실질적으로 냉장고에서 제어부가 기억하고 있는 3방향밸브의 데이터(방향데이터)가 실제 3방향밸브(10)가 모세관(12,16)과 연결되어 있는 것이, 상이한 경우에 관한 제어방법임은 상술한 바와 같다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 한개의 압축기에 대하여 두개의 증발기가 각각 상이한 저장공간(제1룸 및 제2룸)에 설치되고, 3방향밸브에 의하여 냉매의 공급경로를 제어하는 경우에 적용되는 것임을 알 수 있다. 본 발명에서는, 3방향밸브를 어느 일측(예를 들면 제1룸의 냉각을 위한 제1모세관 및 제1증발기)으로 연결시켜, 그 부분의 온도가 하강하지 않으면 3방향밸브이 접속이 잘못되었다고 판단하고, 그 이후의 3방향밸브의 제어는 이러한 오접속에 대응하여 수행하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명은 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다. 그리고 상기 실시예에서는, 본 발명에 의한 냉동싸이클의 제어방법을 냉장고를 통하여 설명하고 있으나, 예를 들면 에어컨과 같이 냉동싸이클을 사용하는 부분에는 모두 적용될 수 있음을 당연하다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 3방향밸브를 사용하여, 두개의 증발기를 제어할 때, 조립과정에서 오조립이 발생하게 되더라도, 초기의 운전 후에는 정확하게 저장공간의 온도를 제어할 수 있게 됨을 알 수 있다. 따라서 조립과정에서의 오조립이 발생하더라도, 냉장고의 정상운전이 가능하게 되는 편리함이 기대된다.

Claims (3)

1. 하나의 압축기 및 응축기에 대하여, 3방향밸브를 통하여 독립된 두개의 저장공간을 냉각하기 위한 한쌍의 증발기가 연결되며, 제어부에 의하여 상기 3방향밸브의 열림방향이 제어되는 냉동싸이클에 대한 제어방법으로;

   상기 3방향밸브를 어느 일측의 증발기로 열고, 그에 대응하는 저장공간의 온도강하 여부를 감지하는 과정과;

   상기 대응하는 저장공간의 온도가 강하하지 않으면, 3방향밸브를 전환하여 타측의 증발기로 열고, 이후에는 역방향으로 3방향밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉동싸이클의 제어방법.
2. 하나의 압축기 및 응축기에 대하여, 3방향밸브를 통하여 독립된 두개의 저장공간을 냉각하기 위한 한쌍의 증발기가 연결되며, 제어부에 의하여 상기 3방향밸브의 열림방향이 제어되는 냉동싸이클에 대한 제어방법으로;

   상기 3방향밸브를 어느 일측의 증발기로 열고, 그에 대응하는 저장공간의 온도강하 여부를 감지하는 과정과;

   상기 대응하는 저장공간의 온도가 강하하지 않으면, 3방향밸브를 전환하여 타측의 증발기로 여는 것을 특징으로 하는 냉동싸이클의 제어방법.
3. 하나의 압축기 및 응축기에 대하여, 3방향밸브를 통하여 독립된 제1 및 제2저장공간을 냉각하기 위한 제1 및 제2증발기가 연결되며, 제어부에 의하여 상기 3방향밸브의 열림방향이 제어되는 냉동싸이클에 대한 제어방법으로;

   상기 제1저장공간 또는 제2저장공간의 온도를 감지하는 제1과정과;

   상기 저장공간의 어느 일측의 온도가 설정온도 보다 높으면, 그 저장공간의 증발기로 냉매가 공급되도록 상기 3방향밸브를 열어서 냉각시키는 제2과정;

   상기 제2과정에서 냉매가 공급되는 저장공간의 온도강하여부를 감지하는 제3과정;

   상기 저장공간의 온도가 강하하지 않으면, 3방향밸브와 한쌍의 증발기의 연결방향이 오조립되었다고 인식하고, 실제 연결방향을 저장하는 제4과정을 포함하여 구성되는 냉동싸이클의 제어방법.