KR20090128897A - 냉동시스템 - Google Patents

Abstract

개시되는 냉동시스템은, 저장공간의 냉각을 위해 구비되며 압축기를 포함하는 냉동시스템으로서, 상기 저장공간의 온도가 기 설정된 목적온도에 근접함에 따라 상기 압축기는 압축용량이 단계적으로 가변되는 것을 특징으로 한다. 개시되는 냉동시스템에 의하면, 냉장고의 고내 온도를 낮게 만들기 위해 압축기를 기동함에 있어서 냉장고의 고내 온도가 목적하는 온도에 접근함에 따라 압축기의 냉력을 단계적으로 가변시킴으로써, 압축기의 기동 손실 등의 에너지 손실을 막을 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명의 일 측면에 따른 냉동시스템에 의하면, 에너지 손실 등이 방지되므로 제품 경쟁력을 제고시킬 수 있는 이점이 있다.

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Description

냉동시스템{REFREIGERATING SYSTEM}

본 발명은 냉동시스템에 관한 것으로서, 특히 냉장고 고내의 온도가 목적하는 온도에 접근함에 따라 압축기의 냉력을 단계적으로 변화시킴으로써 냉장고의 소비전력을 절감할 수 있는 냉동시스템에 관한 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, 왕 복동형 압축기는 모터의 회전운동을 직선운동을 변환하여 피스톤을 직선 운동시켜 냉매를 압축하는 형태의 압축기이고, 로터리 압축기는 모터의 회전운동에 의하여 로울러가 편선회전운동하여 냉매를 압축한다.

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

이때, 냉장고의 고내 온도가 목표하는 온도에 도달하기까지 압축기의 냉력은 일정하게 유지된다.

그러나, 냉장고의 고내 온도가 목표하는 온도에 가까워짐에 따라 압축기가 요구하는 냉력은 점점 감소하게 된다.

따라서, 압축기의 기동 손실 등의 에너지 손실을 발생하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉장고의 고내 온도가 목적하는 온도에 가까워짐에 따라 압축기의 냉력이 단계적으로 가변될 수 있는 냉동시스템의 제공을 일 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 냉동시스템은, 저장공간의 냉각을 위해 구비되며 압축기를 포함하는 냉동시스템으로써, 상기 저장공간의 온도가 기 설정된 목적온도에 근접함에 따라 상기 압축기는 압축용량이 단계적으로 가변되는 것을 특징으로 한다.

상기 압축기는, 상기 저장공간의 온도와 목표온도의 차이가 작아질수록 압축용량이 작아지는 것을 특징으로 한다.

상기 압축기의 압축용량의 변화는 적어도 3회 이상 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 압축기는 인버터 등의 주파수 변환장치가 설치된 압축기인 것을 특징으로 한다.

상기 압축기는 고냉력운전시 고주파수에서 작동하고, 저냉력운전시 저주파수에서 작동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 냉동시스템에 의하면, 냉장고의 고내 온도를 낮게 만들기 위해 압축기를 기동함에 있어서 냉장고의 고내 온도가 목적하는 온도에 접근함에 따라 압축기의 냉력을 단계적으로 가변시킴으로써, 압축기의 기동 손실 등의 에너지 손실을 막을 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 냉동시스템에 의하면, 에너지 손실 등이 방지되므로 제품 경쟁력을 제고시킬 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉동시스템에 대해 자세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉동시스템이 적용된 냉장고 고내의 온도 변화를 도식적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉동시스템에 있어서, 고내 온도 변화에 따른 압축기의 냉력 변화를 나타낸 선도이며, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉동시스템이 적용된 냉장고의 운전제어 개략도이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉동시스템에는 냉장고에 형성되어 음식물이 보관되는 냉동실과 냉장실을 냉각하는데 요구되는 냉각부하에 압축용량이 가변되는 압축기가 설치된다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 냉동실 또는 냉장실의 온도가 목적하는 온도의 차이가 가장 크게 벌어지는 제 1 구역에서는 증발기에 요구되는 냉력부하가 크기 때문에 압축기에서 많은 냉매가 압축되어야 한다.

그러나, 냉동실 또는 냉장실의 온도가 일정 온도 이하로 내려가는 제 2 구역 에서는 냉동실 또는 냉장실의 온도와 목적하는 온도의 차이가 줄어들게 되므로 즐발기에 요구되는 냉력부하가 작아지게 되며 압축기에서 압축되어야 하는 냉매의 양 또한 작아지게 된다.

한편, 냉동실 또는 냉장실의 온도와 목적하는 온도의 차이가 가장 작아지는 제 3 구역에서는 증발기에 요구되는 냉력부하가 더욱 작아지게 되므로 압축기에서 요구되는 냉매의 양이 최소가 된다.

이를 위해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉동시스템은, 상기 압축기의 압축용량이 가변되도록 인버터 등의 주파수 변환장치가 설치된 압축기를 사용한다.

이때, 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.

이하에서는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉동시스템의 운전제어과정을 도 4를 참조하여 설명한다.

즉, 인버터 압축기가 설치된 경우, 제어부에서 냉동실 또는 냉장실에 구비된 온도센서에 의해 감지된 온도와 소비자 등에 의해 설정된 목적온도와 차이를 기 설정된 단계적 온도차 기준과 비교하여 최대 냉력으로 운전되도록 신호가 보내지면 상기 압축기의 인버터부에서 주파수가 변환이 이루어짐에 따라 압축기에서 회전수가 변환되어 압축기가 60Hz이상으로 고속회전된다.

한편, 제어부에서 온도차가 점차 줄어 들게될 수록 압축기는 일반적으로 60Hz이하로 단계적으로 저속운전을 하게된다.

다음으로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉동시스템에 대하여 도 5를 참조하여 자세히 설명한다. 다만 이를 설명함에 있어서, 앞서 제 1 실시예와 중복되는 구성 및 그에 대한 설명은 그에 갈음하고 이하에서는 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉동시스템에 적용되는 리니어 압축기의 개략 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 제 2 실시예 따른 냉동시스템은 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 구동 력이 발생된다.

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

이때, 본 발명에 따른 압축기에는 작동시 용량을 가변시킬 수 있는 다른 종류의 압축기가 사용될 수 있다는 것은 이해가능하다.

이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉동시스템의 운전제어과정을 도 4를 참조하여 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이, 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, 냉동실 또는 냉장실의 온도와 목적온도의 차이가 가장 큰 제 1구간에서 는 리니어 압축기(200)가 높은 스트로크에서 가동되어 높은 증발기 부하에 대응되도록 냉매의 압축용량을 증가시키고, 냉동실 또는 냉장실의 온도와 목적온도의 차이가 작아지는 제 2 구간 및 제 3 구간에서는 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) 또는 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.

이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 하며, 또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 사상과 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.

도 1은 일반적인 냉장고의 내부 구조를 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉동시스템이 적용된 냉장고 고내의 온도 변화를 도식적으로 나타낸 도면,

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉동시스템에 있어서, 고내 온도 변화에 따른 압축기의 냉력 변화를 나타낸 선도,

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉동시스템이 적용된 냉장고의 운전제어 개략도,

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉동시스템에 적용되는 리니어 압축기의 개략 단면도.

Claims (7)

1. 저장공간의 냉각을 위해 구비되며 압축기를 포함하는 냉동시스템에 있어서,

   상기 저장공간의 온도가 기 설정된 목적온도에 근접함에 따라 상기 압축기는 압축용량이 단계적으로 가변되는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 압축기는,

   상기 저장공간의 온도와 목표온도의 차이가 작아질수록 압축용량이 작아지는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 압축기의 압축용량의 변화는 적어도 3회 이상 수행되는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 압축기는 인버터 등의 주파수 변환장치가 설치된 압축기인 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 압축기는 리니어 압축기인 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 압축기는 고냉력운전시 고주파수에서 작동하고, 저냉력운전시 저주파수에서 작동되는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 압축기는 고냉력운전시 높은 스트로크에서 작동하고, 저냉력운전시 낮은 스트로크에서 작동되는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.

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