KR20050063218A - 직냉식 냉장고용 냉동싸이클 및 이의 운전 제어 방법 - Google Patents

직냉식 냉장고용 냉동싸이클 및 이의 운전 제어 방법 Download PDF

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KR20050063218A
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Abstract

본 발명의 직냉식 냉장고의 냉동싸이클 및 그 운전 제어 방법에 관한 것으로써, 특히 전체적인 냉동싸이클의 개선을 통해 냉장실용 증발기로의 선택적인 냉매 공급이 가능하도록 함과 동시에 초기 기동시 압축기의 기동 전압을 낮출 수 있도록 한 구조 및 제어 방법을 제공하고자 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 냉동싸이클을 이루는 팽창밸브를 냉동실용 팽창밸브 및 냉장실용 팽창밸브로 각각 분리하고, 응축기와 냉장실용 증발기 사이의 냉매가 유동하는 관로 특히, 상기 응축기와 상기 냉장실용 팽창밸브 사이의 냉매가 유동하는 관로 상에 상기 냉매의 유동을 선택적으로 차단 혹은, 개방하는 차단밸브를 구비하여서 된 냉동싸이클을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기한 냉동싸이클을 이용하여 압축기의 초기 기동에 따른 기동 토크를 저감할 수 있도록 압축기의 초기 기동이 수행될 경우 냉장실용 팽창밸브로 연결된 냉매관의 유로를 폐쇄하는 제1단계; 상기 압축기의 운전이 대략 안정상태를 이룰 경우 냉장실용 팽창밸브로 연결된 냉매관의 유로를 개방하는 제2단계:가 포함됨을 특징으로 하는 운전 제어 방법이 제공된다.

Description

직냉식 냉장고용 냉동싸이클 및 이의 운전 제어 방법{Refrigerating cycle in direct cooling type refrigerator and method thereof}
본 발명은 직냉식 냉장고의 냉동싸이클에 관한 것으로, 특히 상기 냉동싸이클의 초기 기동시 운전 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 냉장고는 냉매(작동유체)가 압축 - 응축 - 팽창 - 증발하는 냉동사이클을 반복함에 따라 고내를 저온화시켜 음식물을 일정기간 동안 신선하게 유지시켜 주는 장치로서 생활에 있어서 필수품중 하나이다.
이와 같은 냉장고 중 직냉식 냉장고는 냉동실과 냉동실에 각각의 증발기를 가지는 구조의 냉장고로써 첨부된 도 1을 참조하여 상기 직냉식 냉장고의 냉동싸이클을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 직냉식 냉장고의 냉동싸이클은 압축기(11)와, 응축기(12)와, 팽창밸브(13)와, 냉동실용 증발기(14) 및 냉장실용 증발기(15)를 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 냉동싸이클을 이루는 각 기기는 냉매관(16)에 의해 서로 연결된다.
여기서, 상기 압축기(11)는 저온/저압의 가스 냉매를 고온/고압의 가스 냉매로 승온/승압하는 역할을 수행한다.
그리고, 상기 응축기(12)는 상기 압축기(11)로부터 유입된 냉매를 외기에 의해 응축시키는 역할을 수행한다.
그리고, 상기 팽창밸브(13)는 다른 부분의 직경에 비해 협소한 직경으로 이루어져 상기 응축기(12)로부터 유입된 냉매를 감압시키는 역할을 수행한다.
그리고, 상기 냉동실용 증발기(14) 및 냉장실용 증발기(15)는 상기 팽창밸브(13)를 통과한 냉매가 저압상태에서 증발됨에 따라 고내의 열을 흡수하도록 열교환하는 역할을 수행한다.
따라서, 압축기(11)를 통과하면서 고온/고압의 가스 상태로 압축된 냉매는 응축기(12)를 통과하면서 온도의 저감이 이루어지고, 계속해서 팽창밸브(13)를 통과하면서 감압된다.
이후, 상기 저온/저압 상태의 냉매는 냉동실용 증발기(14) 및 냉장실용 증발기(15)를 순차적으로 통과하면서 열교환되어 고온/저압 상태를 이루고, 계속하여 압축기(11)로 제공됨으로써 반복적인 순환을 수행하게 된다.
이 때, 상기 냉동실용 증발기(14) 및 냉장실용 증발기(15)를 통과하는 냉매와 열교환되어 냉각된 공기는 냉동실 및 냉장실로 공급된다.
그러나, 전술한 종래의 직냉식 냉장고에 따른 냉동싸이클은 냉매관(16)의 길이가 상당히 길기 때문에 많은 양의 냉매가 충진되어야만 하였고, 이로 인해 압축기(11)의 초기 기동이 이루어질 경우 많은 전압이 요구될 수 밖에 없었던 문제점이 있다.
즉, 종래 직냉식 냉장고에서는 전술한 초기 기동시의 문제점으로 인해 기동 토크가 불필요하게도 큰 압축기를 사용할 수 밖에 없었던 것이다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 전체적인 냉동싸이클의 개선을 통해 냉장실용 증발기로의 선택적인 냉매 공급이 가능하도록 함과 동시에 초기 기동시 압축기의 기동 전압을 낮출 수 있도록 한 구조 및 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 형태에 따르면, 냉매가 유동되는 냉매관; 상기 냉매관에 연결되어 냉매를 압축하는 압축기; 상기 냉매관에 연결되어 상기 압축기를 통과하면서 압축된 냉매를 응축하는 응축기; 상기 냉매관에 각각 연결되어 상기 응축기를 통과하면서 응축된 냉매를 팽창하는 냉동실용 팽창밸브 및 냉장실용 팽창밸브; 상기 냉동실용 팽창밸브를 통해 팽창된 냉매를 유입받아 열교환하는 냉동실용 증발기 및 상기 냉장실용 팽창밸브를 통해 팽창된 냉매를 유입받아 열교환하는 냉장실용 증발기; 그리고, 상기 냉매관의 각 부위 중 상기 응축기와 상기 냉장실용 증발기 사이의 냉매가 유동하는 관로상에 구비되어, 상기 냉장실용 증발기로 공급되는 냉매의 유동을 선택적으로 차단 혹은, 개방하는 차단밸브:를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 직냉식 냉장고용 냉동싸이클을 제공한다.
또한, 상기한 직냉식 냉장고용 냉동싸이클을 이용하여 본 발명의 목적 달성을 위한 운전 제어 방법에 따르면, 압축기의 초기 기동이 수행될 경우 냉장실용 팽창밸브로 연결된 냉매관의 유로를 폐쇄하는 제1단계; 상기 압축기의 운전이 대략 안정상태를 이룰 경우 냉장실용 팽창밸브로 연결된 냉매관의 유로를 개방하는 제2단계:가 포함되어 순차적으로 제어됨을 그 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예들을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 첨부된 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직냉식 냉장고의 냉동싸이클을 개략적으로 나타낸 구조도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 직냉식 냉장고용 냉동싸이클의 운전 제어 과정을 나타낸 순서도이다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 직냉식 냉장고의 냉동싸이클은 냉매관(160)과, 압축기(110)와, 응축기(120)와, 냉동실용 팽창밸브(131) 및 냉장실용 팽창밸브(132)와, 냉동실용 증발기(140) 및 냉장실용 증발기(150)와, 차단밸브(170)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 냉매관(160)과 압축기(110), 응축기(120)의 구성은 기본적으로 종래의 기술과 동일하다.
즉, 상기 냉매관(160)은 상기 냉동싸이클을 이루는 각 장치로의 냉매 유동을 안내하도록 구성되며, 상기 압축기(110)는 상기 냉매관(160)에 연결되어 상기 냉매관(160)을 유동하는 냉매를 압축하도록 구성되고, 상기 응축기(120)는 상기 압축기(110)를 통과하면서 압축된 냉매를 응축하도록 구성된다.
하지만, 본 발명에서는 상기 팽창밸브(131,132)가 각각의 증발기(140,150)마다 하나씩 연결되도록 구성되며, 상기 냉장실용 증발기(150)와 연결되는 냉장실용 팽창밸브(132)로는 냉매의 유동이 선택적으로 이루어지도록 구성됨을 그 특징으로 한다.
또한, 차단밸브(170)는 냉매관(160)의 각 부위 중 상기 응축기(120)와 상기 냉장실용 증발기(150) 사이의 냉매가 유동하는 관로상에 구비되어, 상기 냉장실용 증발기(150)로 공급되는 냉매의 유동을 선택적으로 차단 혹은, 개방하도록 함이 바람직하다.
특히, 상기 차단밸브(170)는 상기 응축기(120)와 상기 냉장실용 팽창밸브(132) 사이에 구비되어, 상기 냉장실용 팽창밸브(132)로의 선택적인 냉매 유동이 이루어질 수 있도록 함이 보다 바람직하다.
전술한 차단밸브(170)는 냉동싸이클의 초기 기동시 상기 냉장실용 증발기(150) 특히, 냉장실용 팽창밸브(132)로의 냉매 유동을 차단하도록 동작됨으로써, 냉매의 순환 거리가 최대한 짧을 수 있도록 하여 압축기(110)의 초기 기동에 따른 전압을 최소화 하게 된다.
물론, 상기 차단밸브(170)는 도시하지는 않았지만 상기 냉장실용 팽창밸브(132)와 상기 냉동실용 팽창밸브(131) 모두에 대한 냉매의 공급 및 차단이 선택적으로 수행되도록 구성될 수도 있다.
이하, 전술한 바와 같은 구성을 이루는 본 발명에 따른 직냉식 냉장고용 냉동싸이클의 운전 제어 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 직냉식 냉장고의 운전 시작이 이루어진다면 압축기(110)의 기동이 이루어지면서 냉매의 압축을 수행하게 된다.
이 때, 상기 압축기(110)의 초기 기동에 따른 전압은 냉매관(160)의 길이 특히, 냉매의 유동 거리에 따라 결정된다.
하지만, 본 발명에서는 상기 냉동싸이클의 운전 시작이 이루어질 경우 즉, 압축기(110)의 초기 기동이 이루어질 경우에는 차단밸브(170)의 제어를 통해 냉장실용 팽창밸브(132)로의 냉매 유로가 차단된 상태를 이루도록 하기 때문에 상기 냉동싸이클에 대한 냉매의 유동 거리는 상당히 단축된다.
즉, 냉매가 상기 냉장실용 팽창밸브(132) 및 냉장실용 증발기(150)를 유동하지 않고, 냉동실용 팽창밸브(131) 및 냉동실용 증발기(140)만을 유동하기 때문에 전체적인 유동거리가 단축될 수 있는 것이다.
이로 인해, 상기 압축기(110)의 초기 기동에 따른 기동 토크는 상기 단축된 냉매의 유동거리에 비례하는 토크 만큼 저감될 수 있게 된다.
그리고, 전술한 일련의 과정에 의한 압축기(110)의 기동이 수행되는 도중 상기 압축기(110)의 운전이 안정 상태를 이룬다면 차단밸브(170)의 제어를 통해 냉장실용 팽창밸브(132)로의 냉매 유로를 개방한다.
이 때, 상기 압축기(110)의 운전이 안정 상태를 이루는지에 대한 확인은 상기 압축기(110)의 기동 토크에 대한 지속적인 감지를 통해 수행될 수도 있고, 냉매의 유동 길이가 증가되더라도 기동 토크의 급격한 증가가 이루어지지 않음에 대한 확인을 통해 수행될 수도 있으며, 기 설정된 시간의 카운트를 수행한 후 상기 설정된 시간에 도달될 경우를 상기 압축기(110)의 운전이 안정 상태를 이루었음으로 판단함으로써 수행될 수도 있다.
결국, 전술한 일련의 과정에 의해 냉장실용 증발기(150)로의 냉매 유동이 수행됨에 따라, 직냉식 냉장고는 냉동실용 증발기(140)에 의한 열교환 및 냉장실용 증발기(150)에 의한 열교환이 동시에 이루어지면서 냉동실 및 냉장실로의 냉기 공급이 안정적으로 수행된다.
한편, 본 발명은 압축기(110)의 운전이 안정 상태를 이루어야만 냉장실용 증발기(150)로 냉매를 공급하도록 제어하는 것이 아니라 점진적인 냉매 공급이 이루어지도록 함으로써 급격한 냉매 유동 경로의 변화에 의한 압축기(110)의 순간적인 기동 토크 증가 발생이 방지되도록 제어함을 추가로 제시한다.
이는, 본 발명의 실시예에 따른 차단밸브(170)가 단순한 유로의 개폐만을 수행하는 일반적인 밸브가 아니라 상기 유로의 개방량에 대한 조절이 가능한 밸브로 구성함으로써 달성 가능하다.
이 때, 상기 차단밸브(170)를 유로의 개방량에 대한 조절이 가능한 밸브로 구성할 경우 냉동싸이클의 초기 기동시에는 상기 유로가 완전히 차단된 상태를 유지하다가 점진으로 상기 유로의 개방량을 증가시키고, 상기 냉동싸이클의 기동이 안정상태를 이룰 경우 상기 유로의 완전한 개방이 이루어지도록 제어된다.
즉, 압축기(110)의 초기 기동이 이루어질 경우에는 냉장실용 증발기(150)로의 냉매 유동이 완전히 차단되도록 차단밸브(170)를 제어하고, 상기 압축기(110)의 운전이 일정 부분 안정 상태를 이룰 때 까지는 상기 냉장실용 증발기(150)로 점진적인 냉매 공급량이 증기되도록 상기 차단밸브(170)를 제어하며, 상기 압축기(110)의 운전이 완전한 안정 상태를 이룰 경우 상기 냉장실용 증발기(150)로의 냉매 공급량이 정상적으로 제공되도록 상기 차단밸브(170)를 제어하는 것이다.
이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 직냉식 냉장고의 냉동싸이클은 초기 기동시 냉장실용 증발기로는 냉매의 유동이 차단될 수 있도록 함으로써 초기 기동시 필요로하는 압축기의 기동 토크를 저감할 수 있게 되어 상기 압축기의 단가를 저감할 수 있다는 효과를 가진다.
도 1 은 종래 일반적인 직냉식 냉장고의 냉동싸이클을 개략적으로 나타낸 구조도
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 직냉식 냉장고의 냉동싸이클을 개략적으로 나타낸 구조도
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 냉동싸이클의 운전 제어 과정을 개략적으로 나타낸 순서도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110. 압축기 120. 응축기
131. 냉동실용 팽창밸브 132. 냉장실용 팽창밸브
140. 냉동실용 증발기 150. 냉장실용 증발기
160. 냉매관 170. 차단밸브

Claims (5)

  1. 냉매가 유동되는 냉매관;
    상기 냉매관에 연결되어 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 냉매관에 연결되어 상기 압축기를 통과하면서 압축된 냉매를 응축하는 응축기;
    상기 냉매관에 각각 연결되어 상기 응축기를 통과하면서 응축된 냉매를 팽창하는 냉동실용 팽창밸브 및 냉장실용 팽창밸브;
    상기 냉동실용 팽창밸브를 통해 팽창된 냉매를 유입받아 열교환하는 냉동실용 증발기 및 상기 냉장실용 팽창밸브를 통해 팽창된 냉매를 유입받아 열교환하는 냉장실용 증발기; 그리고,
    상기 냉매관의 각 부위 중 상기 응축기와 상기 냉장실용 증발기 사이의 냉매가 유동하는 관로상에 구비되어, 상기 냉장실용 증발기로 공급되는 냉매의 유동을 선택적으로 차단 혹은, 개방하는 차단밸브:를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 직냉식 냉장고용 냉동싸이클.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단밸브는
    상기 냉매관의 각 부위 중 상기 응축기와 상기 냉장실용 팽창밸브 사이의 냉매가 유동하는 관로상에 구비됨을 특징으로 하는 직냉식 냉장고용 냉동싸이클.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단밸브는
    냉매의 유량 조절이 가능한 밸브로 구성됨을 특징으로 하는 직냉식 냉장고용 냉동싸이클.
  4. 압축기의 초기 기동이 수행될 경우 냉장실용 팽창밸브로 연결된 냉매관의 유로를 폐쇄하는 제1단계;
    상기 압축기의 운전이 대략 안정상태를 이룰 경우 냉장실용 팽창밸브로 연결된 냉매관의 유로를 개방하는 제2단계:가 포함됨을 특징으로 하는 직냉식 냉장고용 냉동싸이클의 운전 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2단계에서의 냉매관 유로를 개방하는 과정은
    차단밸브의 개로 조절을 통한 점진적 개방이 이루어지도록 제어됨을 특징으로 하는 직냉식 냉장고용 냉동싸이클의 운전 제어 방법.
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