KR20080103851A - 냉동시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

냉동시스템 및 그 제어방법이 개시된다.
개시되는 냉동시스템은, 압축기에서 토출된 냉매가 공급되며 복수의 냉각공간의 각각에 구비되는 복수의 증발기; 상기 복수의 증발기 각각에 구비되며 상기 냉각공간의 공기를 순환시키는 송풍팬; 상기 복수의 증발기의 각각의 온도를 감지하는 온도센서; 및 상기 감지된 온도의 차이가 설정된 범위 내에 있도록 제어하는 제어수단;을 포함한다.
또한, 개시되는 냉동시스템의 제어방법은, 복수의 냉각공간의 각각에 구비된 복수의 증발기를 통과하는 냉매 간의 허용온도차를 설정하는 단계; 상기 복수의 증발기를 통과하는 냉매의 온도를 감지하는 단계; 상기 감지된 온도의 차이가 설정된 온도인지 여부를 판단하는 단계; 상기 감지된 온도의 차이가 설정된 온도인 경우, 상기 감지된 복수의 증발기를 통과하는 냉매의 온도 중 낮은 쪽에 구비된 송풍팬 회전속도를 높이는 단계;를 포함한다.
이에 의하면, 상기 복수의 증발기의 냉매 배관을 통과하는 냉매의 온도차가 설정된 범위 내에 있도록 함으로써 상기 증발기 내부의 냉매 압력차로 인해 발생하는 냉매의 불균일한 분배를 방지하게 된다. 또한, 상기 복수의 증발기로 균일하게 냉매가 유입됨으로써 냉각효율을 높이게 된다.
냉동시스템, 제어방법, 동시냉각

Description

냉동시스템 및 그 제어방법{REFRIGERATING SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동시스템에 있어서 냉매 순환 사이클을 개략적으로 나타내는 블럭도를 보인 도면,
도 2는 본 발명인 냉동시스템의 일 실시예에 따른 두 개의 증발기의 입/출구의 온도를 시간에 따라 나타낸 선도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동시스템의 제어방법을 나타낸 순서도 이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110,120 : 증발기 111,121 : 송풍팬
112,122 : 온도센서 113,123 : 팽창장치
130 : 제어수단 140 : 압축기
150 : 응축기 160 : 드라이어
170 : 냉매공급수단
본 발명은 냉동시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 복수 개의 냉각공간을 각각에 구비된 증발기를 통해 동시에 냉각할 경우, 상기 증발기로부터 발생 되는 냉기를 냉각공간으로 순환시키는 송풍팬의 회전속도를 제어하여 각각의 증발기 출구 온도차로 인해 발생하는 냉매 공급량의 불균형을 방지하는 냉동시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉동시스템은 냉매가 순환될 수 있도록 냉매배관에 의해 서로 연결된 압축기, 응축기, 드라이어, 팽창장치, 증발기를 포함하여 구성되는데, 상기 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기를 각각 통과하면서 냉매가 압축, 응축, 팽창,증발되면서 냉각 작용이 이루어진다.
냉매가 상기 냉동시스템을 따라 순환되는 과정을 살펴보면, 냉매는 상기 압축기를 통과하면서 압축되어 고온 고압의 기체 냉매로 압축된 다음, 상기 응축기를 통과하면서 주변 공기와 열교환 작용을 하면서 응축되어 중온 고압의 액체 냉매로 응축되고, 상기 드라이어를 통과하면서 수분 및 불순물이 걸러진다.
다음, 상기 응축기 및 드라이어를 통과한 냉매는 상기 팽창장치를 통과하면서 팽창 및 감압 되어 저온 저압의 액체 냉매로 되고, 상기 증발기를 통과하면서 주변 공기와 열교환 작용을 통하여 저온 저압의 기체 냉매로 증발되는 동시에 주변 공기를 냉각시키게 되며, 이러한 과정이 계속 반복되면서 냉동 작용이 이루어진다.
종래에는 하나의 증발기를 구비하고 여기서 발생 되는 냉기를 복수의 냉각공간으로 순환시켜 냉각공간의 냉각을 수행하였으나, 최근 들어, 냉장고의 냉각공간, 예를 들면, 냉장실, 냉동실 등마다 별개의 증발기를 구비하여 독립적인 냉각을 하 는 냉동시스템이 채용된 냉장고가 다수 출시되고 있다.
이와 같이 복수의 증발기를 구비하는 냉동시스템의 경우, 특히 상기 복수의 증발기로 냉매가 동시에 공급되는 동시 냉각의 경우, 각각 증발기로 분배되는 냉매의 양에 따라 냉각공간의 냉동능력이 결정되게 되므로, 각각의 증발기에 균등한 양의 냉매 공급이 필요하다.
종래의 복수의 증발기를 구비한 냉동시스템은 복수의 냉각공간을 냉각시키기 위해 응축기로부터 토출된 냉매를 각각의 증발기와 연결되는 팽창장치로 분기하는 밸브를 두고 상기 밸브의 스위칭에 의해 냉매의 양을 조절하였다.
그러나, 상기와 같은 종래의 냉동시스템의 경우 각각의 증발기를 구비하는 냉각공간의 온도에 따라 증발기 출구를 지나는 냉매의 압력에 차이가 생기게 되고 이로써 각각의 증발기로 유입되는 냉매의 양이 차이가 나게 된다. 더욱더, 이와 같은 현상은 냉각공간의 온도가 상대적으로 낮은 쪽으로 많은 양의 냉매가 유입되게 되고, 시간이 지날수록 한쪽 증발기로 냉매가 몰리는 현상이 발생 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서,
본 발명의 목적은 복수 개의 냉각공간을 각각에 구비된 증발기를 통해 동시에 냉각할 경우, 각각의 냉각공간의 온도차로 인해 발생하는 냉매 공급량의 불균형을 방지하는 냉동시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 냉동시스템은, 압축기에서 토출된 냉매가 공급되며 복수의 냉각공간의 각각에 구비되는 복수의 증발기; 상기 복수의 증발기 각각에 구비되며 상기 냉각공간의 공기를 순환시키는 송풍팬; 상기 복수의 증발기의 각각의 온도를 감지하는 온도센서; 및 상기 감지된 온도의 차이가 설정된 범위 내에 있도록 제어하는 제어수단;을 포함한다. 이에 의해, 상기 복수의 증발기의 냉매 배관을 통과하는 냉매의 온도차가 설정된 범위 내에 있도록 함으로써 상기 증발기 내부의 냉매 압력차로 인해 발생하는 냉매의 불균일한 분배를 방지하게 된다.
여기서, 상기 온도센서는 상기 복수의 증발기의 출구온도를 감지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어수단은 상기 송풍팬의 회전속도를 변화시켜 상기 각각의 증발기를 통과하는 냉매의 온도차를 감소시키도록 제어하게 된다.
한편, 상기 복수의 증발기에는 냉매가 동시에 공급되어 각각의 냉각공간 냉각이 진행되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상술한 본 발명의 목적은, 복수의 냉각공간의 각각에 구비된 복수의 증발기를 통과하는 냉매 간의 허용온도차를 설정하는 단계; 상기 복수의 증발기를 통과하는 냉매의 온도를 감지하는 단계; 상기 감지된 온도의 차이가 설정된 온도인지 여부를 판단하는 단계; 상기 감지된 온도의 차이가 설정된 온도인 경우, 상기 감지된 복수의 증발기를 통과하는 냉매의 온도 중 낮은 쪽에 구비된 송풍팬 회전속도를 높이는 단계;를 포함하는 냉동시스템의 제어방법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기 냉동시스템의 제어방법은, 상기 감지된 온도의 차이가 설정된 온도인 경우, 상기 감지된 복수의 증발기를 통과하는 냉매의 온도 중 높은 쪽에 구비된 송풍팬 회전속도를 낮추는 단계;를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 상기 증발기를 통과하는 냉매의 온도는 상기 증발기의 출구를 지나는 냉매의 온도를 측정하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동시스템에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 냉동시스템은, 복수의 냉각공간을 각각 별도로 냉각하기 위한 복수 개의 증발기를 구비하여 복수의 냉각공간을 냉각하는 냉동시스템에 관한 것으로, 제1냉각공간, 제2냉각공간, 제3냉각공간 등 다수의 냉각공간이 구비된 냉장고에 적용되는 것이 일반적이나, 이외에도 본 발명에 따른 냉동시스템은 다양한 종류의 냉동장치 및 공기조화장치에도 적용될 수 있다. 다만, 당업자의 이해를 돕고자 두 개의 증발기를 구비하는 경우를 상정하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동시스템에 있어서 냉매 순환 사이클을 개략적으로 나타내는 블럭도를 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동시스템은, 복수의 냉각공간을 각각 별도로 냉각하기 위한 복수 개의 증발기(110,120) 및 냉매공급수단(170)을 구비한다.
또한, 냉매가 순환될 수 있도록 냉매배관에 의해 서로 연결된 압축기(140), 응축기(150), 드라이어(160), 팽창장치(113,123), 증발기(110,120)를 포함하여 구 성되며, 냉매는 상기 압축기(140)를 통과하면서 압축되어 고온 고압의 기체 냉매로 압축된 다음, 상기 응축기(150)를 통과하면서 주변 공기와 열교환 작용을 하면서 응축되어 중온 고압의 액체 냉매로 응축되고, 상기 드라이어(160)를 통과하면서 수분 및 불순물이 걸러진다.
다음, 상기 응축기(150) 및 드라이어(160)를 통과한 냉매는 상기 팽창장치(113,123)를 통과하면서 팽창 및 감압 되어 저온 저압의 액체 냉매로 되고, 상기 증발기(110,120)를 통과하면서 주변 공기와 열교환 작용을 통하여 저온 저압의 기체 냉매로 증발되는 동시에 주변 공기를 냉각시키게 되며, 이러한 과정이 계속 반복되면서 냉동 작용이 이루어진다.
여기서, 상기 냉매공급수단(170)은 상기 두 개의 증발기(110,120)에 배분되는 냉매의 양을 조절할 수 있도록 구성된다. 여기서, 상기 냉매공급수단(170)은 삼방밸브(Three way valve)로 구성될 수 있다. 또한, 상기 냉매공급수단(170)은 유량조절밸브를 포함하여 상기 두 개의 증발기(110,120)에 흐르는 냉매의 유량을 조절하도록 구성할 수 있다. 이 밖에, 상기 냉매공급수단(170)은 개폐밸브를 포함하여 상기 두 개의 증발기(110,120)에 흐르는 냉매의 유동을 온/오프하여 조절하도록 구성할 수도 있다. 또한, 상기 냉매공급수단(170)으로부터 상기 두 개의 증발기(110,120)로 통하는 관로의 저항이 다르도록 하여 분배되는 냉매의 양이 조절되도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 두 개의 증발기(110,120)와 대응되게 구비되며, 상기 증발기(110,120)로부터 각각의 냉각공간으로 공기를 순환시키는 송풍팬(111,121)이 구 비된다.
또한, 상기 두 개의 증발기(110,120)에는 그 출구의 온도를 감지하는 온도센서(112,122)가 구비된다. 상기 온도센서(112,122)의 설치 위치는 어느 곳이라도 관계없으나, 상기 두 대의 증발기(110,120)의 출구의 냉매온도를 감지해야 하는 점에서 상기 증발기(110,120)의 출구에 각각 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 온도센서(112,122)에 의해 감지된 상기 두 대의 증발기(110,120)의 출구 온도 간의 차이가 설정된 범위 내에 있도록 제어하는 제어수단(130)을 구비한다.
여기서, 설정된 온도는 냉장고의 제조시에 냉장고의 마이컴에 기록되는 온도이며, 상기 제어수단(130)은 상기 두 대의 증발기(110,120)의 출구 온도 간의 차이가 상기 설정된 온도보다 크게 되는 경우 상기 증발기로부터 각각의 냉각공간으로 공기를 순환시키는 상기 송풍팬(111,121)의 회전속도를 변화시킴으로써 상기 두 대의 증발기(110,120)의 출구 온도 간의 차이를 설정된 범위 내로 있도록 제어하는 기능을 한다.
도 1에서 미설명 부호 중 180은 압축기의 입구 쪽에 설치되어 상기 압축기로 기체 상태의 냉매만이 흡입되도록 기체 상태의 냉매와 액체 상태의 냉매를 분리하는 어큐뮬레이터(Accumulator), 151은 응축기로부터 열을 방출하게 하는 응축팬 이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.
압축기(140)에 의해 압축된 냉매는 응축기(150)를 통과하면서 외부와 열교환을 일으켜 응축된다. 다음으로, 응축된 냉매는 상기 응축기(150)와 배관을 통해 연결된 드라이어(160)로 유입된다. 이때, 응축된 냉매에 포함된 수분과 이물질이 드라이어(160)에 의해서 걸러지게 되고 순수한 냉매 성분이 얻어지게 된다. 이후, 드라이어(160)를 통과한 냉매는 냉매공급수단(170)에 의해 두 개의 증발기(110,120)로 유입된다. 이때, 두 개의 증발기(110,120)에 냉매가 동시에 유입되어 일정시간 가동시키게 되면, 팽창장치의 유동저항, 각 냉각공간의 온도에 따른 각각의 증발기에서의 압력차 등으로 인해 어느 한쪽 증발기로 냉매가 쏠리는 현상이 발생한다.
상기 냉매가 쏠리는 현상을 방지하기 위한 제어수단(130) 및 송풍팬(111,121)의 동작을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명인 냉동시스템의 일 실시예에 따른 두 개의 증발기의 입/출구의 온도를 시간에 따라 나타낸 선도이며, 도면상에서 ET1-OUT은 두 개의 증발기 중 어느 하나의 출구 온도를, ET2-OUT은 나머지 하나의 증발기의 출구 온도를, ET1-IN은 두 개의 증발기 중 어느 하나의 입구 온도를, ET2-IN은 나머지 하나의 증발기의 입구 온도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 상기 두 개의 증발기(110,120) 출구의 냉매 온도가 온도센서(112,122)에 의해 감지되고, 별도로 구비된 제어수단(130)은 상기 두 개의 증발기(110,120) 출구의 온도 차이를 계산하여 냉장고의 제조자에 의해 냉장고의 마이컴에 기설정된 온도차와 비교하게 된다. 그 비교 결과, 상기 증발기(110,120) 출구 냉매의 온도차가 기설정된 온도차(C1)보다 큰 경우, 상기 두 개의 증발기(110,120) 중 출구의 냉매 온도가 낮은 쪽의 증발기에 대응하는 송풍팬(111,121)의 회전속도를 가속시킨다. 이에 의해 상기 출구의 냉매 온도가 낮은 쪽의 증발기(110,120)로부터 냉각공간으로 열교환이 활발하게 일어나게 됨으로써 그 증발기(110,120)의 출구 냉매온도가 높아지게 되고, 결국 상기 두 개의 증발기(110,120) 출구의 냉매 온도차가 기설정된 온도차(C1) 내로 복귀하게 된다.
여기서, 상기 두 개의 증발기(110,120) 출구의 냉매 온도 중 낮은 쪽의 증발기에 대응하는 송풍팬(111,121)의 회전속도를 가속시키는 것과 함께 출구의 냉매 온도가 높은 쪽의 증발기(110,120)에 대응하는 송풍팬(111,121)의 회전속도를 감속시킴으로써 더욱 신속하게 상기 두 개의 증발기(110,120) 출구의 냉매 온도차를 기설정된 온도차(C1) 내로 복귀시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 송풍팬(111,121)의 운전상태가 지속 되어 다시 상기 두 개의 증발기(110,120)의 출구 냉매의 온도차가 기설정된 온도차(C1)를 벗어나게 되면 상술한 제어수단(130)에 의해 상기 두 개의 증발기(110,120)의 출구 냉매의 온도차는 다시 기설정된 온도차(C1)로 복귀하게 된다.
따라서, 상기 두 개의 증발기(110,120) 출구 냉매 온도차가 항상 설정된 범위(C1) 내에 존재하게 되므로, 상기 두 개의 증발기 출구의 압력차에 따른 냉매의 쏠림 현상은 방지되게 된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동시스템의 제어방법에 대해 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동시스템의 제어방법을 나타낸 순서도 이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동시스템의 제어방법은, 먼저 복수의 냉각공간의 각각에 구비된 복수의 증발기를 통과하는 냉매 간의 허용온도차를 설정한다(S10). 이는 냉장고의 제조시 제조자에 의해 냉장고의 마이컴에 입려되는 것이 일반적이다.
다음으로, 상기 복수의 증발기를 통과하는 냉매의 온도를 감지한다(S20). 이는 상기 복수의 증발기의 출구를 통과하는 냉매의 온도를 측정하는 것이 바람직하며, 상기 복수의 증발기 각각에 구비된 온도센서에 의해 측정된다.
다음으로, 상기 감지된 온도의 차이가 설정된 온도(C1)인지 여부를 판단한다(S30). 이는 별도로 구비된 제어수단에 의해 판단된다.
상기 판단 결과, 상기 감지된 온도의 차이가 설정된 온도(C1)인 경우, 상기 감지된 복수의 증발기를 통과하는 냉매의 온도 중 낮은 쪽에 구비된 송풍팬 회전속도를 증가시킨다(S40).
한편, 상기 감지된 온도의 차이가 설정된 온도(C1)보다 작은 경우, 상기 복수의 증발기를 통과하는 냉매의 온도를 감지하는 단계(S20)을 다시 수행한다. 여기서, 상기 복수의 증발기를 통과하는 냉매의 온도를 다시 감지하는 것을 소정의 시간 간격을 두고 행해질 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동시스템의 제어방법은, 상기 감지된 온도의 차이가 설정된 온도(C1)인 경우, 상기 감지된 복수의 증발기를 통과하는 냉매의 온도 중 높은 쪽에 구비된 송풍팬 회전속도를 낮추는 단계(S50);를 더 포함할 수도 있다.
이에 의해, 상기 두 개의 증발기 출구 냉매 온도차가 항상 설정된 범위(C1) 내에 존재하게 되므로, 상기 두 개의 증발기 출구의 압력차에 따른 냉매의 쏠림 현상은 방지되게 된다.
이상에서는 본 발명에 따른 냉동시스템 및 그 제어방법을 첨부한 도면들을 참조하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같이 구성되고 작용되는 본 발명인 냉동시스템 및 그 제어방법에 의하면, 상기 복수의 증발기의 냉매 배관을 통과하는 냉매의 온도차가 설정된 범위 내에 있도록 함으로써 상기 증발기 내부의 냉매 압력차로 인해 발생하는 냉매의 불균일한 분배를 방지하게 된다.
또한, 상기 복수의 증발기로 균일하게 냉매가 유입됨으로써 냉각효율을 높이게 된다.

Claims (7)

  1. 압축기에서 토출된 냉매가 공급되며 복수의 냉각공간의 각각에 구비되는 복수의 증발기;
    상기 복수의 증발기 각각에 구비되며 상기 냉각공간의 공기를 순환시키는 송풍팬;
    상기 복수의 증발기의 각각의 온도를 감지하는 온도센서; 및
    상기 감지된 온도의 차이가 설정된 범위 내에 있도록 제어하는 제어수단;을 포함하는 냉동시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 증발기에는 냉매공급이 동시에 일어나는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도센서는 상기 복수의 증발기의 출구온도를 감지하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 송풍팬의 회전속도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  5. 복수의 냉각공간의 각각에 구비된 복수의 증발기를 통과하는 냉매 간의 허용온도차를 설정하는 단계;
    상기 복수의 증발기를 통과하는 냉매의 온도를 감지하는 단계;
    상기 감지된 온도의 차이가 설정된 온도인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 감지된 온도의 차이가 설정된 온도인 경우, 상기 감지된 복수의 증발기를 통과하는 냉매의 온도 중 낮은 쪽에 구비된 송풍팬 회전속도를 높이는 단계;를 포함하는 냉동시스템의 제어방법
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 감지된 온도의 차이가 설정된 온도인 경우, 상기 감지된 복수의 증발기를 통과하는 냉매의 온도 중 높은 쪽에 구비된 송풍팬 회전속도를 낮추는 단계;를 더 포함하는 냉동시스템의 제어방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 증발기를 통과하는 냉매의 온도는 상기 증발기의 출구를 지나는 냉매의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템의 제어방법.
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