KR20120044556A - 냉장고 및 그 제어 방법 - Google Patents

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임형근
김경석
이장석
한준수
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 냉장고 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 상기 냉장고는 냉매를 압축시키는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기, 상기 응축기에서 응축된 냉매가 팽창된 상태에서 냉각 대상 공간과 열교환되도록 상기 냉매를 증발시키는 증발기, 상기 응축기에서 응축된 냉매의 압력을 낮추도록 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련되고, 상기 냉매의 유동에 대한 저항을 서로 달리하는 제1모세관 및 제2모세관, 상기 응축기와 상기 제1모세관 및 제2모세관 사이에 마련되며, 상기 냉매가 적어도 하나 이상의 상기 모세관으로 유동되도록 안내하는 유로 절환 밸브 및 소정의 부하를 측정하고, 상기 측정된 부하에 따라 상기 냉매를 상기 제1모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 동시에 유동시키거나, 상기 냉매를 상기 제2모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관에 교대로 유동시키도록 상기 유로 절환 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

냉장고 및 그 제어 방법{REFRIGERATOR AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 냉장고 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 증발기에 연결되는 모세관을 복수개로 마련함으로써 냉장고의 운전 효율을 증대시키는 냉장고 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
냉장고는 냉동 사이클에 의해 생성된 냉기를 냉장실 및 냉동실로 공급하여 각종 식품의 신선도를 장기간 유지할 수 있도록 하는 장치이다.
일반적으로 냉장고는 식품의 보관을 위한 상기 냉장실 및 냉동실이 마련되는 본체, 상기 본체의 일측에 회동 가능하도록 결합되어 상기 냉장실 및 냉동실을 개폐하는 도어를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 본체에는 압축기, 증발기, 팽창 장치 등의 냉동 사이클의 구성 요소가 구비되어 상기 증발기에서 발생한 냉기를 상기 냉장실 및 냉동실에 공급하여 상기 냉장실 및 냉동실에 보관된 식품 등의 저장물을 낮은 온도에서 장기간 보관할 수 있도록 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 하나의 증발기를 구비하는 냉장고의 냉동 사이클을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 냉동 사이클을 구성하는 압축기(10)는 아래에서 설명할 증발기(50)에서 열교환된 저온, 저압의 기상의 냉매를 고온, 고압의 액상의 냉매로 압축시킨다. 상기 압축기(10)에서 압축된 고온, 고압의 액상의 냉매는 응축기(20)로 전달되어 중온, 고압의 액상으로 응축된다.
그리고, 상기 응축기(20)에서 응축된 중온, 고압의 액상의 냉매는 건조기(30)를 통과하면서 그 내부에 포함된 수분이 증발된다. 즉, 상기 건조기(30)는 액상인 냉매가 수분을 포함할 경우 기상으로 증발시 수분이 결빙되어 배관을 막히게 하는 결빙 현상을 방지한다.
상기 건조기(30)를 통과하면서 건조된 냉매는 팽창 장치인 모세관(40)을 통과하면서 중온, 고압의 액상에서 저온, 저압의 액상으로 감압된다.
상기 모세관(40)을 통과하면서 감압된 저온, 저압의 액상의 냉매는 증발기(50)로 전달되어 냉장고의 냉각 대상 공간을 유동하는 공기와 열교환하여 저온, 저압의 기상의 냉매로 증발된다.
한편, 냉각팬(60)은 상기 증발기(50)의 일측에 구비되어 상기 증발기(50)에서 열교환되는 공기를 강제 대류시켜 열교환을 촉진시킨다.
이와 같이 상기 증발기(50)를 통과하면서 증발된 저온, 저압의 기상의 냉매는 배관을 통하여 다시 상기 압축기(10)로 전달되어 압축된다.
도 1에 도시된 냉동 사이클은 하나의 증발기(50)를 구비하는데, 상기 증발기(50)는 상기 냉장고의 냉동실을 냉각시키고 상기 냉동실의 냉기는 댐퍼(damper)(미도시)에 의하여 상기 냉장고의 냉장실로 제공된다.
즉, 상기 댐퍼는 상기 냉동실과 상기 냉장실을 연결하는 냉기 유로를 선택적으로 개폐하도록 마련됨으로써, 상기 냉동 사이클이 하나의 증발기(50)만을 구비하더라도 상기 냉동실 및 상기 냉장실의 온도를 효율적으로 제어할 수 있도록 한다.
도 2는 종래 기술에 따른 두 개의 증발기를 구비하는 냉장고의 냉동 사이클을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2에 도시된 냉장고의 냉동 사이클은 증발기(52, 54)가 복수개로 마련되는 것을 제외하고는 도 1에 도시된 냉장고의 냉동 사이클과 동일한 구성을 가진다. 즉, 상기 냉동 사이클도 압축기(10), 응축기(20), 건조기(30) 및 모세관(42, 44)을 포함하며 각 구성의 기능은 도 1에 도시된 각 구성의 기능과 동일하다.
한편, 상기 복수개의 증발기(52, 54)는 상기 냉장고의 냉동실을 냉각시키는 제1증발기(52)와 상기 냉장고의 냉장실을 냉각시키는 제2증발기(54)로 구성되며, 제1냉각팬(62)은 상기 제1증발기(52)의 일측에 구비되어 상기 제1증발기(52)에서 열교환되는 공기를 강제 대류시켜 상기 냉동실과의 열교환을 촉진시키고, 제2냉각팬(64)은 상기 제2증발기(54)의 일측에 구비되어 상기 제2증발기(54)에서 열교환되는 공기를 강제 대류시켜 상기 냉장실과의 열교환을 촉진시킨다.
이와 같이 별도로 마련되는 상기 제1증발기(52)와 상기 제2증발기(54)에 의하여 상기 냉동 사이클은 상기 냉동실과 상기 냉장실을 독립적으로 냉각할 수 있다.
그리고, 상기 제1증발기(52) 및 상기 제2증발기(54)에는 제1모세관(42) 및 제2모세관(44)이 각각 연결됨으로써, 상기 제1모세관(42) 및 상기 제2모세관(44)에서 감압된 냉매를 상기 제1증발기(52) 및 상기 제2증발기(54)로 유동되도록 안내한다.
한편, 상기 제1모세관(42) 및 상기 제2모세관(44)의 일단에는 유로 절환 밸브(70)가 마련되는데, 상기 유로 절환 밸브(70)는 건조기(30)를 통과하면서 건조된 냉매를 상기 제1모세관(42) 또는 상기 제2모세관(44)으로 유동하도록 상기 냉매의 공급을 제어한다.
즉, 상기 유로 절환 밸브(70)는 상기 제1증발기(52)와 상기 제2증발기(54)의 동작 여부에 따라서 냉매가 공급되는 유로를 선택적으로 개폐하도록 설치되는데, 상기 유로 절환 밸브(70)는 하나의 입구와 두 개의 출구를 갖는 3방향 밸브로 마련되어 상기 두 개의 출구를 동시에 또는 선택적으로 개방하도록 작동되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 냉동실의 고내 온도가 기준값 이상으로 상승한 경우 상기 유로 절환 밸브(70)는 상기 냉장실로 유입되는 냉매를 차단하고 상기 냉동실로만 냉매가 유입되도록 한다.
이와 반대로, 상기 냉장실의 고내 온도가 기준값 이상으로 상승하면 상기 유로 절환 밸브(70)는 상기 냉동실로 유입되는 냉매를 차단하고 상기 냉장실로만 냉매가 유입되도록 한다.
또한, 상기 유로 절환 밸브(70)는 상기 냉동실 및 냉장실에 냉매가 동시에 유입되도록 제어할 수도 있다.
그러나, 상기와 같이 이루어진 종래 냉장고의 냉동 사이클은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
상기 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 증발기 또는 두 개의 증발기에 각각 하나의 모세관만이 연결되어 있어 냉장고에서 측정되는 부하에 관계없이 항상 동일한 모세관만으로 냉장고의 운전이 이루어짐으로써, 작은 부하 영역에서 효율적인 운전을 하기가 어려운 문제점이 있었다.
즉, 종래 냉장고의 냉동 사이클은 각 증발기에 하나의 모세관만이 연결되도록 구성되었는바, 상기 냉장고에서 측정되는 부하에 따라 유동되는 냉매 유량에 대응하여 팽창 장치를 가변할 수 없었으며, 이로 인하여 압축기의 냉력만을 조절하여 상기 냉매 유량이 제어되도록 함으로써 모세관 등의 팽창 장치는 큰 부하 영역에 적합하도록 설계되었다.
따라서, 상기 냉장고에서 측정되는 부하가 상대적으로 작은 경우라도 큰 부하 영역에 대응되는 냉매 유량이 상기 팽창 장치로 유동됨으로써 소비 전력이 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 증발기에 연결되는 모세관을 복수개로 마련하여 냉장고에서 측정되는 부하의 크기에 따라 냉매가 유동되는 모세관이 가변되게 함으로써, 냉장고의 운전 효율을 증대시킴과 동시에 소비 전력을 저감시키는 냉장고 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉장고는, 냉매를 압축시키는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매가 팽창된 상태에서 냉각 대상 공간과 열교환되도록 상기 냉매를 증발시키는 증발기; 상기 응축기에서 응축된 냉매의 압력을 낮추도록 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련되고, 상기 냉매의 유동에 대한 저항을 서로 달리하는 제1모세관 및 제2모세관; 상기 응축기와 상기 제1모세관 및 제2모세관 사이에 마련되며, 상기 냉매가 적어도 하나 이상의 상기 모세관으로 유동되도록 안내하는 유로 절환 밸브; 및 소정의 부하를 측정하고, 상기 측정된 부하에 따라 상기 냉매를 상기 제1모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 동시에 유동시키거나, 상기 냉매를 상기 제2모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관에 교대로 유동시키도록 상기 유로 절환 밸브의 개폐를 제어하는 제어부; 를 포함한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉장고의 제어 방법은, 응축기와 증발기 사이에 마련되고, 냉매의 유동에 대한 저항을 서로 달리하는 제1모세관 및 제2모세관을 포함하는 냉장고의 제어 방법으로서, 부하를 측정하는 단계; 상기 부하를 기 설정된 기준값과 비교하는 단계; 및 상기 부하와 상기 기준값의 비교 결과에 따라 상기 냉매를 상기 제1모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 동시에 유동시키거나, 상기 냉매를 상기 제2모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관에 교대로 유동시키는 단계; 를 포함한다.
그리고, 다른 실시예로서 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉장고의 제어 방법은, 응축기와 증발기 사이에 마련되고, 냉매의 유동에 대한 저항을 서로 달리하는 제1모세관 및 제2모세관을 포함하는 냉장고의 제어 방법으로서, 냉각 대상 공간이나 상기 냉매를 증발시키는 증발기에 고착되는 성에를 녹이는 제상 히터의 작동 시간 또는 상기 냉매를 압축시키는 압축기의 작동 시간을 측정하는 단계; 상기 제상 히터의 작동 종료 이후 또는 상기 압축기의 작동 이후 소정 시간 동안 상기 냉매를 상기 제1모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 동시에 유동시키거나, 상기 제2모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 교대로 유동시키는 단계;를 포함한다.
이상에서와 같이, 본 발명은 냉장고의 냉동 사이클의 구조를 개선하여 팽창 장치의 가변을 통한 냉장고의 운전 효율을 증대시킬 수 있도록 한 것으로서 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 하나의 증발기에 팽창 장치인 모세관이 복수개로 연결되므로 냉장고에서 측정되는 부하의 크기에 따라 냉매가 유동되는 상기 모세관을 가변하여 냉장고를 운전할 수 있다는 장점이 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 작은 부하 영역에서 상기 모세관의 가변을 통한 운전을 함으로써 냉장고의 운전 효율을 증대시킴과 동시에 소비 전력을 저감시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 하나의 증발기를 구비하는 냉장고의 냉동 사이클을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 두 개의 증발기를 구비하는 냉장고의 냉동 사이클을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 증발기를 구비하는 냉장고의 냉동 사이클을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 두 개의 증발기를 구비하는 냉장고의 냉동 사이클을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
그리고, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고를 나타낸 사시도이다. 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 냉장고의 기본적인 구조에 대하여 상세히 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 냉장고의 전체적인 외형은 대략 직육면체 형상으로 마련되는 본체에 의하여 형성된다.
상기 본체의 내부에는 음식물 등이 저장되어 냉각되는 공간인 냉각 대상 공간(300)이 형성되고, 상기 냉각 대상 공간(300)은 상기 본체의 내부에 구비된 배리어(barrier)에 의해 좌측과 우측으로 구획되어 각각의 냉장실과 냉동실이 마련된다.
물론, 상기 냉장고의 종류에 따라서 상기 배리어는 상기 본체 내부의 냉각 대상 공간(300)을 상하로 구획하여 각각의 냉장실과 냉동실이 마련될 수도 있으며, 본 발명은 이와 같은 냉장고의 종류에 구애받지 않고 다양한 형태의 냉장고에 적용이 가능하다.
그리고, 상기 냉각 대상 공간(300)은 저장물의 종류에 따라 수납 및 저장을 효율적으로 수행할 수 있도록 선반 등에 의하여 복수의 공간으로 구획되어 있으며, 냉장실의 하부 영역에는 야채 및 과일 등을 저장하기 위한 서랍 등이 마련된다.
한편, 상기 본체의 전면은 개구되도록 형성되고, 상기 본체의 개구된 전면에는 도어(200)가 회동 가능하도록 마련되어 상기 본체의 개구된 전면 즉, 상기 냉장실 및 상기 냉동실을 선택적으로 차폐하도록 구성된다.
즉, 상기 도어(200)는 상기 냉장실 및 상기 냉동실을 각각 개폐할 수 있도록 구성되며, 각각 양측방으로 회동하는 것에 의해 상기 냉장실 및 상기 냉동실을 독립적으로 개폐한다.
한편, 상기 냉동실을 개폐하는 도어(200)에는 사용자가 외부에서 정수된 물과 얼음 등을 용이하게 취출할 수 있게 하는 디스펜서(230)가 구비된다.
또한, 상기 디스펜서(230)의 상부에는 디스플레이부(210) 및 버튼부(220)가 마련되는데, 상기 디스플레이부(210)는 액정 표시 장치(LCD)로 구성될 수 있으며, 상기 냉각 대상 공간(300)의 온도, 습도 및 냉동 사이클의 구동 여부를 사용자에게 표시한다.
그리고, 사용자는 상기 디스플레이부(210)의 일측에 마련되는 상기 버튼부(220)를 조작함으로써 냉장고의 온도, 습도 등을 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 증발기(140)를 구비하는 냉장고의 냉동 사이클(100)을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 냉동 사이클(100)을 구성하는 압축기(110)는 아래에서 설명할 증발기(140)에서 열교환된 저온, 저압의 기상의 냉매를 고온, 고압의 액상의 냉매로 압축시킨다. 상기 압축기(110)에서 압축된 고온, 고압의 액상의 냉매는 응축기(120)로 전달되어 중온, 고압의 액상으로 응축된다.
그리고, 상기 응축기(120)에서 응축된 중온, 고압의 액상의 냉매는 건조기(130)를 통과하면서 그 내부에 포함된 수분이 증발된다. 즉, 상기 건조기(130)는 액상인 냉매가 수분을 포함할 경우 기상으로 증발시 수분이 결빙되어 배관을 막히게 하는 결빙 현상을 방지한다.
상기 건조기(130)를 통과하면서 건조된 냉매는 복수개의 모세관을 통과하면서 중온, 고압의 액상에서 저온, 저압의 액상으로 압력이 낮아진다.
본 발명인 냉장고는 냉매의 팽창 장치로써 상기 응축기(120)와 상기 증발기(140) 사이에 복수개의 모세관(152, 154)을 포함하는데, 상기 복수개의 모세관(152, 154)은 냉매의 유동에 대한 저항을 달리하도록 마련됨으로써 상기 냉장고에서 측정되는 부하에 따라 팽창 장치의 가변이 가능해진다.
즉, 상기 응축기(120)와 상기 복수개의 모세관(152, 154) 사이에 마련되는 유로 절환 밸브(170)는 상기 냉장고에서 측정되는 부하에 따라 냉매를 적어도 하나 이상의 상기 모세관으로 유동되도록 안내한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 복수개의 모세관(152, 154)은 관경 또는 길이 중 적어도 하나 이상이 서로 다른 제1모세관(152)과 제2모세관(154)으로 구성되며, 상기 제2모세관(154)은 상기 제1모세관(152)보다 상기 냉매의 유동에 대한 저항이 더 크도록 형성된다.
즉, 냉매의 유동에 대한 저항은 관경에 비례하고 길이에 반비례하는 관계이므로, 상기 제1모세관(152)은 상기 제2모세관(154)보다 더 큰 관경을 갖거나 더 짧은 길이를 갖도록 형성된다. 그리고, 상기 복수개의 모세관(152, 154)의 관경은 냉매의 유동에 대한 저항을 고려하였을 때 0.6mm 내지 1.5mm의 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상술한 바와 같이 상기 복수개의 모세관은 제1모세관(152)과 제2모세관(154)을 포함하여 구성되므로, 상기 유로 절환 밸브(170)는 상기 건조기(130)를 통과한 냉매가 들어가는 하나의 입구와 상기 제1모세관(152) 및 상기 제2모세관(154)에 연결되는 두 개의 출구를 가지는 3방향 밸브로 마련되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명인 냉장고는 제어부(미도시)를 포함하는데, 상기 제어부는 냉각 대상 공간, 상기 압축기(110) 또는 상기 냉각 대상 공간이나 상기 증발기(140)에 고착되는 성에를 녹이는 제상 히터에서 부하를 측정하고, 상기 측정된 부하에 따라 상기 유로 절환 밸브(170)의 개폐를 제어한다.
따라서, 상기 제어부에서 측정된 부하가 소정의 기준값 이상인 경우 상기 유로 절환 밸브(170)는 냉매의 유동에 대한 저항이 작은, 즉 관경이 더 크거나 길이가 더 짧은 상기 제1모세관(152)으로 냉매의 유동을 안내하거나, 상기 제1모세관(152) 및 상기 제2모세관(154) 모두에 냉매의 유동을 안내함으로써 상기 측정된 부하에 효율적으로 대응할 수 있다.
반면, 상기 제어부에서 측정된 부하가 소정의 기준값 이하인 경우 상기 유로 절환 밸브(170)는 냉매의 유동에 대한 저항이 큰, 즉 관경이 더 작거나 길이가 더 긴 상기 제2모세관(154)으로 냉매의 유동을 안내하거나, 상기 제1모세관(152) 및 상기 제2모세관(154)에 교대로 냉매의 유동을 안내함으로써 상기 냉장고의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
여기서, 상기 제어부가 측정하는 부하는 상기 냉각 대상 공간의 온도, 상기 냉각 대상 공간의 온도와 외부 공기 온도의 차이값, 상기 압축기(110)에 입력되는 전력값, 상기 압축기(110)의 작동 시간 또는 상기 제상 히터의 작동 시간 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 냉각 대상 공간의 온도가 상기 기준값 이상인 경우, 상기 유로 절환 밸브(170)는 상기 냉매를 상기 제1모세관(152) 또는 상기 제1모세관(152)과 상기 제2모세관(154)으로 동시에 유동시키고, 상기 냉각 대상 공간의 온도가 상기 기준값 미만인 경우, 상기 유로 절환 밸브(170)는 상기 냉매를 상기 제2모세관(154) 또는 상기 제1모세관(152)과 상기 제2모세관(154)에 교대로 유동시킨다.
일 실시예에 따르면, 상기 냉각 대상 공간의 온도와 외부 공기 온도의 차이값이 상기 기준값 미만인 경우, 상기 유로 절환 밸브(170)는 상기 냉매를 상기 제1모세관(152) 또는 상기 제1모세관(152)과 상기 제2모세관(154)으로 동시에 유동시키고, 상기 냉각 대상 공간의 온도와 외부 공기 온도의 차이값이 상기 기준값 이상인 경우, 상기 유로 절환 밸브(170)는 상기 냉매를 상기 제2모세관(154) 또는 상기 제1모세관(152)과 상기 제2모세관(154)에 교대로 유동시킨다.
일 실시예에 따르면, 상기 압축기(110)에 입력되는 전력값이 상기 기준값 이상인 경우, 상기 유로 절환 밸브(170)는 상기 냉매를 상기 제1모세관(152) 또는 상기 제1모세관(152)과 상기 제2모세관(154)으로 동시에 유동시키고, 상기 압축기(110)에 입력되는 전력값이 상기 기준값 미만인 경우, 상기 유로 절환 밸브(170)는 상기 냉매를 상기 제2모세관(154) 또는 상기 제1모세관(152)과 상기 제2모세관(154)에 교대로 유동시킨다.
일 실시예에 따르면, 상기 제상 히터의 작동 종료 이후 또는 상기 압축기(110)의 작동 이후 소정 시간 동안 상기 유로 절환 밸브(170)는 상기 냉매를 상기 제1모세관(152) 또는 상기 제1모세관(152)과 상기 제2모세관(154)으로 동시에 유동시키거나, 상기 제2모세관(154) 또는 상기 제1모세관(152)과 상기 제2모세관(154)으로 교대로 유동시킨다.
한편, 상기 복수개의 모세관(152, 154)을 통과하면서 감압된 저온, 저압의 액상의 냉매는 증발기(140)로 전달되어 팽창된 상태에서 냉장고의 냉각 대상 공간을 유동하는 공기와 열교환하여 저온, 저압의 기상의 냉매로 증발된다.
그리고, 냉각팬(160)은 상기 증발기(140)의 일측에 구비되어 상기 증발기(140)에서 열교환되는 공기를 강제 대류시켜 열교환을 촉진시킨다.
이와 같이 상기 증발기(140)를 통과하면서 증발된 저온, 저압의 기상의 냉매는 배관을 통하여 다시 상기 압축기(110)로 전달되어 압축된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 두 개의 증발기를 구비하는 냉장고의 냉동 사이클(100)을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5에 도시된 냉장고의 냉동 사이클(100)은 증발기(142, 144)가 복수개로 마련되는 것을 제외하고는 도 4에 도시된 냉장고의 냉동 사이클(100)과 동일한 구성을 가진다.
즉, 상기 냉동 사이클(100)도 압축기(110), 응축기(120), 건조기(130) 및 복수개의 모세관(152, 157, 159)을 포함하며 각 구성의 기능은 도 4에 도시된 각 구성의 기능과 동일하다.
한편, 상기 복수개의 증발기(142, 144)는 상기 냉장고의 냉동실을 냉각시키는 제1증발기(142)와 상기 냉장고의 냉장실을 냉각시키는 제2증발기(144)로 구성되며, 제1냉각팬(162)은 상기 제1증발기(142)의 일측에 구비되어 상기 제1증발기(142)에서 열교환되는 공기를 강제 대류시켜 상기 냉동실과의 열교환을 촉진시키고, 제2냉각팬(164)은 상기 제2증발기(144)의 일측에 구비되어 상기 제2증발기(144)에서 열교환되는 공기를 강제 대류시켜 상기 냉장실과의 열교환을 촉진시킨다.
이와 같이 별도로 마련되는 상기 제1증발기(142)와 상기 제2증발기(144)에 의하여 상기 냉동 사이클(100)은 상기 냉동실과 상기 냉장실을 독립적으로 냉각할 수 있다.
그리고, 상기 제1증발기(142) 및 상기 제2증발기(144)에는 제1모세관(152), 제2모세관(157) 및 제3모세관(159)이 각각 연결됨으로써, 상기 제1모세관(152), 제2모세관(157) 및 상기 제3모세관(159)에서 감압된 냉매를 상기 제1증발기(142) 및 상기 제2증발기(144)로 유동되도록 안내한다.
한편, 상기 제1모세관(152), 상기 제2모세관(157) 및 상기 제3모세관(159)의 일단에는 유로 절환 밸브(170)가 마련되는데, 상기 유로 절환 밸브(170)는 건조기(130)를 통과하면서 건조된 냉매를 상기 제1모세관(152), 제2모세관(157) 또는 상기 제3모세관(159)으로의 유동을 안내하도록 상기 냉매의 공급을 제어한다.
즉, 상기 유로 절환 밸브(170)는 상기 제1증발기(142)와 상기 제2증발기(144)의 동작 여부에 따라서 냉매가 공급되는 유로를 선택적으로 개폐하도록 설치되는데, 상기 유로 절환 밸브(170)는 상기 건조기(130)를 통과한 냉매가 들어가는 하나의 입구와 상기 제1모세관(152), 상기 제2모세관(157) 및 상기 제3모세관(159)에 연결되는 세 개의 출구를 갖는 4방향 밸브로 마련되어 상기 세 개의 출구를 동시에 또는 선택적으로 개방하도록 작동되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1증발기(142)에 연결되는 상기 제1모세관(152) 및 상기 제2모세관(157)의 작동 과정은 도 4에서 설명한 작동 과정과 동일하다. 그리고, 도 5에서는 상기 응축기(120)와 상기 제2증발기(144) 사이에 상기 제3모세관(159) 하나만 연결되어 있으나, 상기 유로 절환 밸브(170)가 5방향 밸브로 마련되거나 두 개의 3방향 밸브로 마련되는 경우에는 상기 응축기(120)와 상기 제2증발기(144) 사이에 복수개의 모세관이 연결될 수 있음은 물론이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 이하에서는 상기와 같은 냉장고에서 측정되는 부하에 따라 냉동 사이클이 제어되는 방법을 더욱 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이 제어부는 상기 냉장고의 부하를 측정하는 단계를 실시한다.(S10)
여기서, 상기 부하는 상기 냉장고의 냉각 대상 공간의 온도, 상기 냉각 대상 공간의 온도와 외부 공기 온도의 차이값 및 상기 냉매를 압축시키는 압축기에 입력되는 전력값 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어부는 상기 측정된 부하를 기 설정된 기준값과 비교하는 단계를 실시한다.(S20)
즉, 상기 제어부는 상기 측정된 부하가 기 설정된 기준값 이상인지 미만인지를 판단한다.
그리고, 상기 제어부는 상기 측정된 부하와 상기 기준값의 비교 결과에 따라 적어도 하나 이상의 모세관으로 냉매를 유동시키는 단계를 실시한다.(S30)
즉, 상기 냉장고는 응축기와 증발기 사이에 마련되고, 냉매의 유동에 대한 저항을 달리하는 복수개의 모세관을 포함하는데, 상기 제어부는 상기 응축기와 상기 복수개의 모세관 사이에 마련되는 유로 절환 밸브를 제어함으로써 상기 냉매를 적어도 하나 이상의 모세관으로 유동시킨다.
따라서, 본 발명인 냉장고의 제어 방법에 따르면 상기 냉장고에서 측정되는 부하에 따라 팽창 장치를 가변함으로써 상기 냉장고 운전의 효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련되는 복수개의 모세관은 냉매의 유동에 대한 저항이 서로 다르도록 형성된다. 즉, 상기 복수개의 모세관은 제1모세관과, 상기 제1모세관보다 상기 냉매의 유동에 대한 저항이 더 큰 제2모세관을 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 제1모세관은 제2모세관보다 관경이 더 크거나 길이가 더 짧게 형성된다. 냉매의 유동에 대한 저항은 모세관의 관경이 클수록 그리고 길이가 짧을수록 더 작아지기 때문이다.
도 7에 도시된 순서도에 따르면, 상기 냉장고에서 측정된 부하가 상기 냉각 대상 공간의 온도인 경우 냉장고의 제어 방법을 도시하고 있다.
즉, 제어부는 상기 냉장고의 냉각 대상 공간의 온도를 측정하는 단계를 실시한다.(S10)
그리고, 상기 제어부는 상기 측정된 냉각 대상 공간의 온도를 기 설정된 기준값과 비교하는 단계를 실시한다.(S20)
즉, 상기 제어부는 상기 측정된 냉각 대상 공간의 온도가 기 설정된 기준값 이상인지 미만인지를 판단한다.(S30)
그리고, 상기 제어부는 상기 측정된 냉각 대상 공간의 온도와 상기 기준값의 비교 결과에 따라 적어도 하나 이상의 모세관으로 냉매를 유동시키는 단계를 실시한다.
즉, 상기 냉각 대상 공간의 온도가 상기 기준값 이상인 경우, 상기 냉매를 상기 제1모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 동시에 유동시키고(S40), 상기 냉각 대상 공간의 온도가 상기 기준값 미만인 경우, 상기 냉매를 상기 제2모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관에 교대로 유동시킨다.(S50)
따라서, 상기 제어부에서 측정된 냉각 대상 공간의 온도가 소정의 기준값 이상인 경우 상기 제어부는 냉매의 유동에 대한 저항이 작은, 즉 관경이 더 크거나 길이가 더 짧은 상기 제1모세관으로 냉매의 유동을 안내하거나, 상기 제1모세관 및 상기 제2모세관 모두에 냉매의 유동을 안내함으로써 상기 측정된 부하에 효율적으로 대응할 수 있다.
그리고, 상기 제어부에서 측정된 냉각 대상 공간의 온도가 소정의 기준값 이하인 경우 상기 제어부는 냉매의 유동에 대한 저항이 큰, 즉 관경이 더 작거나 길이가 더 긴 상기 제2모세관으로 냉매의 유동을 안내하거나, 상기 제1모세관 및 상기 제2모세관에 교대로 냉매의 유동을 안내함으로써 상기 냉장고의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
도 8에 도시된 순서도에 따르면, 상기 냉장고에서 측정된 부하가 상기 냉각 대상 공간의 온도와 외부 공기 온도의 차이값인 경우 냉장고의 제어 방법을 도시하고 있다.
즉, 제어부는 상기 냉장고의 냉각 대상 공간의 온도와 외부 공기 온도의 차이값을 측정하는 단계를 실시한다.(S10)
그리고, 상기 제어부는 상기 냉각 대상 공간의 온도와 외부 공기 온도의 차이값을 기 설정된 기준값과 비교하는 단계를 실시한다.(S20)
즉, 상기 제어부는 상기 측정된 냉각 대상 공간의 온도가 기 설정된 기준값 이상인지 미만인지를 판단한다.(S30)
그리고, 상기 제어부는 상기 측정된 냉각 대상 공간의 온도와 상기 기준값의 비교 결과에 따라 적어도 하나 이상의 모세관으로 냉매를 유동시키는 단계를 실시한다.
즉, 상기 차이값이 상기 기준값 미만인 경우, 상기 냉매를 상기 제1모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 동시에 유동시키고(S40), 상기 차이값이 상기 기준값 이상인 경우, 상기 냉매를 상기 제2모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관에 교대로 유동시킨다.(S50)
따라서, 상기 제어부에서 측정된 냉각 대상 공간의 온도와 외부 공기 온도의 차이값이 소정의 기준값 미만인 경우 상기 제어부는 냉매의 유동에 대한 저항이 작은, 즉 관경이 더 크거나 길이가 더 짧은 상기 제1모세관으로 냉매의 유동을 안내하거나, 상기 제1모세관 및 상기 제2모세관 모두에 냉매의 유동을 안내함으로써 상기 측정된 부하에 효율적으로 대응할 수 있다.
그리고, 상기 제어부에서 측정된 냉각 대상 공간의 온도와 외부 공기 온도의 차이값이 소정의 기준값 이상인 경우 상기 제어부는 냉매의 유동에 대한 저항이 큰, 즉 관경이 더 작거나 길이가 더 긴 상기 제2모세관으로 냉매의 유동을 안내하거나, 상기 제1모세관 및 상기 제2모세관에 교대로 냉매의 유동을 안내함으로써 상기 냉장고의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
도 9에 도시된 순서도에 따르면, 상기 냉장고에서 측정된 부하가 냉매를 압축시키는 압축기에 입력되는 전력값인 경우 냉장고의 제어 방법을 도시하고 있다.
즉, 제어부는 상기 압축기에 입력되는 전력값을 측정하는 단계를 실시한다.(S10)
그리고, 상기 제어부는 상기 압축기에 입력되는 전력값을 기 설정된 기준값과 비교하는 단계를 실시한다.(S20)
즉, 상기 제어부는 상기 압축기에 입력되는 전력값이 기 설정된 기준값 이상인지 미만인지를 판단한다.(S30)
그리고, 상기 제어부는 상기 측정된 압축기에 입력되는 전력값과 상기 기준값의 비교 결과에 따라 적어도 하나 이상의 모세관으로 냉매를 유동시키는 단계를 실시한다.
즉, 상기 전력값이 상기 기준값 이상인 경우, 상기 냉매를 상기 제1모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 동시에 유동시키고(S40), 상기 전력값이 상기 기준값 미만인 경우, 상기 냉매를 상기 제2모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관에 교대로 유동시킨다.(S50)
따라서, 상기 제어부에서 측정된 압축기에 입력되는 전력값이 소정의 기준값 이상인 경우 상기 제어부는 냉매의 유동에 대한 저항이 작은, 즉 관경이 더 크거나 길이가 더 짧은 상기 제1모세관으로 냉매의 유동을 안내하거나, 상기 제1모세관 및 상기 제2모세관 모두에 냉매의 유동을 안내함으로써 상기 측정된 부하에 효율적으로 대응할 수 있다.
그리고, 상기 제어부에서 측정된 압축기에 입력되는 전력값이 소정의 기준값 이상인 경우 상기 제어부는 냉매의 유동에 대한 저항이 큰, 즉 관경이 더 작거나 길이가 더 긴 상기 제2모세관으로 냉매의 유동을 안내하거나, 상기 제1모세관 및 상기 제2모세관에 교대로 냉매의 유동을 안내함으로써 상기 냉장고의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
한편, 도 10은 제어부가 제상 히터의 작동 시간 또는 압축기의 작동 시간을 측정하는 경우 본 발명인 냉장고의 제어 방법에 대하여 도시한다.
즉, 상기 제어부는 상기 냉장고의 냉각 대상 공간이나 냉매를 증발시키는 증발기에 고착되는 성에를 녹이는 제상 히터의 작동 시간 또는 냉매를 압축시키는 압축기의 작동 시간을 측정하는 단계를 실시한다.(S10)
그리고, 상기 제어부는 상기 제상 히터의 작동 종료 이후 또는 상기 압축기의 작동 이후 소정 시간 동안 적어도 하나 이상의 상기 모세관으로 상기 냉매를 유동시키는 단계를 실시한다.(S20)
구체적으로, 상기 제어부는 상기 제상 히터의 작동 종료 이후 또는 상기 압축기의 작동 이후 소정 시간 동안 상기 냉매를 상기 제1모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 동시에 유동시키거나, 상기 제상 히터의 작동 종료 이후 또는 상기 압축기의 작동 이후 소정 시간 동안 상기 냉매를 상기 제2모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 교대로 유동시킨다.
즉, 상기 냉장고는 응축기와 증발기 사이에 마련되고, 냉매의 유동에 대한 저항을 달리하는 복수개의 모세관을 포함하는데, 상기 제어부는 상기 응축기와 상기 복수개의 모세관 사이에 마련되는 유로 절환 밸브를 제어함으로써 상기 냉매를 적어도 하나 이상의 모세관으로 유동시킨다.
따라서, 본 발명인 냉장고의 제어 방법에 따르면 상기 냉장고에서 측정되는 부하에 따라 팽창 장치를 가변함으로써 상기 냉장고 운전의 효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련되는 복수개의 모세관은 냉매의 유동에 대한 저항이 서로 다르도록 형성된다. 즉, 상기 복수개의 모세관은 제1모세관과, 상기 제1모세관보다 상기 냉매의 유동에 대한 저항이 더 큰 제2모세관을 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 제1모세관은 제2모세관보다 관경이 더 크거나 길이가 더 짧게 형성된다. 냉매의 유동에 대한 저항은 모세관의 관경이 클수록 그리고 길이가 짧을수록 더 작아지기 때문이다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 냉동 사이클 110: 압축기
120: 응축기 130: 건조기
140: 증발기 152: 제1모세관
154: 제2모세관 160: 냉각팬
170: 유로 절환 밸브 200: 도어
300: 냉각 대상 공간

Claims (12)

  1. 냉매를 압축시키는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기;
    상기 응축기에서 응축된 냉매가 팽창된 상태에서 냉각 대상 공간과 열교환되도록 상기 냉매를 증발시키는 증발기;
    상기 응축기에서 응축된 냉매의 압력을 낮추도록 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 마련되고, 상기 냉매의 유동에 대한 저항을 서로 달리하는 제1모세관 및 제2모세관;
    상기 응축기와 상기 제1모세관 및 제2모세관 사이에 마련되며, 상기 냉매가 적어도 하나 이상의 상기 모세관으로 유동되도록 안내하는 유로 절환 밸브; 및
    소정의 부하를 측정하고, 상기 측정된 부하에 따라 상기 냉매를 상기 제1모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 동시에 유동시키거나, 상기 냉매를 상기 제2모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관에 교대로 유동시키도록 상기 유로 절환 밸브의 개폐를 제어하는 제어부;를 포함하는 냉장고.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하는 상기 냉각 대상 공간의 온도, 상기 냉각 대상 공간의 온도와 외부 공기 온도의 차이값, 상기 압축기에 입력되는 전력값, 상기 압축기의 작동 시간 또는 상기 제상 히터의 작동 시간 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 냉장고.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1모세관 및 제2모세관은 관경 또는 길이 중 적어도 하나 이상이 서로 다른 것을 특징으로 하는 냉장고.
  4. 응축기와 증발기 사이에 마련되고, 냉매의 유동에 대한 저항을 서로 달리하는 제1모세관 및 제2모세관을 포함하는 냉장고의 제어 방법으로서,
    부하를 측정하는 단계;
    상기 부하를 기 설정된 기준값과 비교하는 단계; 및
    상기 부하와 상기 기준값의 비교 결과에 따라 상기 냉매를 상기 제1모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 동시에 유동시키거나, 상기 냉매를 상기 제2모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관에 교대로 유동시키는 단계; 를 포함하는 냉장고의 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 부하는 냉각 대상 공간의 온도, 상기 냉각 대상 공간의 온도와 외부 공기 온도의 차이값 및 상기 냉매를 압축시키는 압축기에 입력되는 전력값 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1모세관은 상기 제2모세관보다 상기 냉매의 유동에 대한 저항이 더 작도록 마련되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 냉매를 유동시키는 단계는,
    상기 냉각 대상 공간의 온도가 상기 기준값 이상인 경우, 상기 냉매를 상기 제1모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 동시에 유동시키고,
    상기 냉각 대상 공간의 온도가 상기 기준값 미만인 경우, 상기 냉매를 상기 제2모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관에 교대로 유동시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 냉매를 유동시키는 단계는,
    상기 냉각 대상 공간의 온도와 외부 공기 온도의 차이값이 상기 기준값 미만인 경우, 상기 냉매를 상기 제1모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 동시에 유동시키고,
    상기 냉각 대상 공간의 온도와 외부 공기 온도의 차이값이 상기 기준값 이상인 경우, 상기 냉매를 상기 제2모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관에 교대로 유동시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 냉매를 유동시키는 단계는,
    상기 압축기에 입력되는 전력값이 상기 기준값 이상인 경우, 상기 냉매를 상기 제1모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 동시에 유동시키고,
    상기 압축기에 입력되는 전력값이 상기 기준값 미만인 경우, 상기 냉매를 상기 제2모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관에 교대로 유동시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
  10. 응축기와 증발기 사이에 마련되고, 냉매의 유동에 대한 저항을 서로 달리하는 제1모세관 및 제2모세관을 포함하는 냉장고의 제어 방법으로서,
    냉각 대상 공간이나 상기 냉매를 증발시키는 증발기에 고착되는 성에를 녹이는 제상 히터의 작동 시간 또는 상기 냉매를 압축시키는 압축기의 작동 시간을 측정하는 단계;
    상기 제상 히터의 작동 종료 이후 또는 상기 압축기의 작동 이후 소정 시간 동안 상기 냉매를 상기 제1모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 동시에 유동시키거나, 상기 제2모세관 또는 상기 제1모세관과 상기 제2모세관으로 교대로 유동시키는 단계; 를 포함하는 냉장고 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1모세관은 상기 제2모세관보다 상기 냉매의 유동에 대한 저항이 더 작도록 마련되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
  12. 제4항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1모세관 및 제2모세관은 관경 또는 길이 중 적어도 하나 이상이 서로 다른 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200106868A (ko) * 2013-11-04 2020-09-15 엘지전자 주식회사 냉장고
CN112097411A (zh) * 2020-10-23 2020-12-18 长虹美菱股份有限公司 一种变频冰箱的双循环制冷系统及其控制方法

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