KR20150115320A

KR20150115320A - 제빙기의 제어방법

Info

Publication number: KR20150115320A
Application number: KR1020140040137A
Authority: KR
Inventors: 신성용; 정창훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2015-10-14
Also published as: KR101573383B1

Abstract

본 발명의 제빙기의 제어방법은 물이 담기는 물받이와, 출력 가변이 가능한 압축기와, 상기 압축기에 의해 압송된 냉매를 증발시키는 증발기와, 냉매가 유입되는 상기 증발기의 입구와 냉매가 토출되는 상기 증발기의 출구 사이에 배열되어 각각이 상기 물받이 내의 물에 침지됨으로써 표면에 얼음의 생장이 이루어지는 다수개의 침지봉을 포함하는 제빙기의 제어방법에 있어서, (a) 상기 압축기를 소정의 냉력으로 구동시키며, 상기 다수개의 침지봉 모두에서 소정 두께의 얼음을 성장시키는 단계; 및 (b) 상기 (a)단계에서 보다 상기 압축기의 냉력을 증가시켜 구동하는 단계를 포함한다.

Description

제빙기의 제어방법{CONTROL METHOD OF ICE MAKER}

본 발명은 제빙기의 제어방법에 관한 것이다.

제빙기는 물을 냉각시켜 얼음을 생성하는 장치이다. 이러한 제빙기는 냉매가 압축, 응축, 팽창, 증발되며 순환되는 냉매 순환 시스템을 통해 주변 공기와 냉매간의 열교환이 이루어지며, 특히 냉매 증발시 증발기 주변에 설치된 물받이에 담긴 물이 냉각됨으로써 얼음이 생성된다.

이러한 제빙기는 카페나 패스트 푸드점과 같은 시설에서 음료를 냉각시키는데 사용되거나, 일반적인 냉장고의 냉장/냉동 기능에 추가하여 사용자가 직접 얼음을 취출할 수 있도록 제공되거나, 원수가 필터를 통과하여 여과되는 정수기에 제공되는 등의 다양한 형태로 구현되고 있다.

일반적으로 제빙기에는 압축기를 운전시켜 소정의 순환유로를 따라 냉매를 이송시키고, 냉매가 상기 순환유로 상에 설치된 증발기를 통과하면서 주변의 열을 빼앗아 증발될 시, 증발기를 따라 형성된 다수개의 침지관이 냉각되어, 상기 침지관 표면에 얼음의 착상이 이루어지고, 상기 압축기의 구동이 계속됨에 따라 상기 착상된 얼음이 성장된다.

종래의 제빙기는 냉력 또는 출력이 일정한 정속형 압축기를 이용하여 냉매를 이송시키고, 냉매의 유입이 이루어지는 증발기의 입구와, 냉매의 토출이 이루어지는 증발기의 출구 사이에, 다수개의 침지관들이 배열된다. 일반적으로 이러한 구조의 제빙기에서는 빠른 제빙을 위해 압축기가 항시 최대 냉력으로 구동되며, 증발기의 입구와 가장 첫번째 침지관에 어느 정도의 얼음이 성장되면 물과의 열교환 효율이 점점 감소하여, 다음번 침지관에서 얼음의 성장이 활발해지는 방식으로, 첫번째 침지관에서부터 차례로 얼음의 성장이 완료된다. 그런데, 이러한 방식은 각각의 침지관들에서 균일한 얼음이 생성되지 못하는 문제가 있었다. 특히, 물과 증발기의 온도차가 클수록 각각의 침지관들 간에 생성된 얼음들은 두께나 투명도에 있어서 편차를 갖는 것이 확인되었다.

또한, 얼음의 투명도는 덴트라이트나, 물이 어는 과정에서 빠져나가지 못하고 갖힌 기포들이 많을수록 낮아지는데, 종래의 제빙기는 증발기의 출구측과 가까운 침지관은 다른 침지관들에서 이미 얼음의 성장이 완료된 이후에도 얼음의 성장이 계속되기 때문에, 냉력이 집중되어 급속도로 물이 얼고, 그로 인해 기포가 미쳐 빠져나가지 못하고 투명도가 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명이 해결하려고 하는 과제는 크기가 균일하면서도 투명한 얼음들을 생성할 수 있는 제빙기의 제어방법을 제공하는 것이다.

다르게는, 본 발명의 제빙기의 제어방법은 물이 담기는 물받이와, 출력 가변이 가능한 압축기와, 상기 압축기에 의해 압송된 냉매를 증발시키는 증발기와, 냉매가 유입되는 상기 증발기의 입구와 냉매가 토출되는 상기 증발기의 출구 사이에 배열되어 각각이 상기 물받이 내의 물에 침지됨으로써 표면에 얼음의 생장이 이루어지는 다수개의 침지봉을 포함하는 제빙기의 제어방법에 있어서, (a) 소정의 냉력으로 상기 압축기를 구동하는 단계; 및 (b) 상기 다수개의 침지봉 중 적어도 하나에서 얼음의 성장이 완료되지 않은 상태에서 상기 압축기의 출력을 하강시켜 구동하는 단계를 포함하는 제빙기의 제어방법.

본 발명의 제빙기의 제어방법은 균일한 크기의 얼음들을 생성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제빙기의 제어방법은 얼음의 투명도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제빙기의 제어방법은 제빙에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, 소비전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제빙기의 구성들을 냉매의 순환 측면에서 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제빙기의 주요 구성들간의 제어관계를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제빙기의 구성들을 냉매의 순환 측면에서 도시한 것이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제빙기의 주요 구성들간의 제어관계를 도시한 것이다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시에에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제빙기(1)는 냉매배관(31)을 따라 냉매를 이송시키는 압축기(10)와, 압축기(10)로부터 토출된 고온 고압의 냉매를 응축시키는 응축기(20)와, 응축기(20)를 통과하며 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기(32)와, 팽창기(32)를 통과한 냉매를 증발시키고, 냉매가 증발하며 주변의 열을 흡수함으로써 얼음의 생장이 이루어지는 제빙유닛(100)을 포함한다.

응축기(20)와 팽창기(32) 사이에는 냉매배관(31) 내의 수분을 제거하는 드라이어(33)가 더 구비될 수 있다. 증발기(110)와 압축기(10) 사이에 어큐뮬레이터(34)가 더 구비될 수 있다.

압축기(10)는 용량 가변이 가능한 가변속 압축기일 수 있다. 상기 가변속 압축기로는 인버터(inverter) 회로를 통해 모터의 구동 주파수를 가변할 수 있는 인버터 압축기를 들 수 있다. 압축기(10)의 냉력은 구동 주파수에 비례한다.

제빙유닛(100)은 제빙에 필요한 물을 담는 물받이(120)와, 물받이(120) 내의 물을 냉각시켜 얼음을 생성시키는 냉각부(110)를 포함한다. 냉각부(110)는 팽창기(32)를 통과한 냉매를 증발시키는 증발기(111)와, 증발기(111)를 통과하며 이루어지는 냉매의 증발 작용에 의해 증발기(111)로 열을 빼앗겨 냉각되는 침지봉(112)을 포함한다.

물받이(120)로 물을 공급하는 급수수단(미도시)이 구비될 수 있으며, 이러한 급수수단은 외부수원으로부터 물을 물받이(120)로 직접 공급하는 직수형 물공급장치일 수 있으며, 필터를 통과하며 정화된 정수를 저장하는 저수조가 마련된 경우에는 상기 저수조에 모인 물을 물받이(120)로 공급하는 펌프 또는 밸브를 포함할 수 있다.

냉매배관(31)은 압축기(10), 응축기(20), 팽창기(32) 및 증발기(111)를 차례로 통과하며 냉매가 순환되는 전체 유로이다. 증발기(111)는 냉매배관(31) 중의 적어도 일부구간을 포함하며, 증발기(111)를 구성하는 냉매배관(31)은 냉매와 주변 매질(예를 들어, 외기나 물)과의 열교환 면적이 보다 넓게 확보되도록 타 구간에 비해 매우 가는 모세관으로 이루어질 수 있다.

침지봉(112)은 금속과 같은 열전도성 재질이며, 실시예에 따라서는 냉매가 증발기(111)를 통과하는 과정에서 침지봉(112)을 경유하도록 내측으로 냉매가 유동되는 중공을 갖는 냉각관으로 이루어질 수 있으며, 다르게는 증발기(111)와의 관계에서 냉매의 교류는 이루어지지 않고 열전도만 이루어지도록 구성될 수도 있다.

침지봉(112)은 적어도 일부분이 물받이(120)에 담긴 물에 침지된다. 냉매는 증발기(111)를 통과하는 과정에서 주변으로부터 열을 얻어 증발된다. 따라서, 침지봉(112)은 증발기(111)로 열을 빼앗겨 냉각되고, 물과 접촉되는 외주면을 따라 얼음을 생장시킨다. 침지봉(112)은 냉매의 유입이 이루어지는 증발기(111)의 입구(111a) 측으로부터 냉매의 토출이 이루어지는 증발기(111)의 출구(111b)측으로 다수개가 배열될 수 있다.

증발기(111)의 출구(111b)에서 냉매의 온도(Cout)를 측정하는 증발기 출구 온도센서(62), 증발기(111)의 입구(111a)에서 냉매의 온도(Cin)를 측정하는 증발기 입구 온도센서(63), 증발기 표면의 온도(Ce)를 측정하는 증발기 온도센서(65) 및/또는 물받이(120) 내의 물의 온도(Cw)를 측정하는 수온센서(64)가 더 구비될 수 있다. 제어부(61)는 제빙기(1)의 작동 전반을 제어하는 것으로, 특히, 상기 센서들에 의해 측정된 값을 바탕으로 압축기(10)의 냉력이 가변되도록 제어할 수 있다. 여기서, 증발기 표면의 온도(Ce)는 증발기(111)의 임의의 지점에서의 온도일 수 있으며, 또한, 증발기 온도센서(65)가 별도로 구비되지 않는 경우에는, 증발기 출구 온도센서(62) 또는 증발기 입구 온도센서(63)에 의해 측정된 값으로부터 추정될 수도 있다.

이하에서 설명할 본 발명의 제 1 내지 제 5 실시예에 따른 제빙기의 제어방법은 압축기(10)를 소정의 냉력(또는, 구동 주파수)으로 구동시키며, 다수개의 침지봉(112) 모두에서 소정 두께의 얼음을 성장시키는 단계와, 압축기(10)의 냉력을 증가시켜 구동하는 단계를 포함한다.

보다 상세하게, 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제빙기의 제어방법은 압축기(10)를 소정의 냉력으로 구동하는 단계(A1)와, 다수개의 침지봉(112) 모두에서 소정 두께의 얼음이 성장되었는지 판단하는 단계(A2)와, A2단계에서 다수개의 침지봉(112) 모두에서 소정 두께의 얼음이 성장되었다고 판단되는 경우 압축기(10)의 냉력을 증가시켜 구동하는 단계(A3)와, 기 설정된 제빙완료 조건(A4)에 따라 압축기(10)의 구동을 정지시키는 단계(A5)를 포함한다.

이하, '저냉력'과 '고냉력'은 단지 설명의 편의를 위해 A1단계에서와 A3단계에서의 압축기(10)의 냉력을 상대적으로 표시한 것으로, A3단계에서의 압축기(10)의 냉력이 A1단계에서의 압축기(10)의 냉력보다 크다는 것을 의미할 뿐, 그 값들이 반드시 일정하여야 하는 것은 아니다.

A2단계에서, 제어부(61)는 다수개의 침지봉(112) 모두에서 일정 두께의 얼음의 성장이 이루어졌는지를 판단한다. 이를 판단하는 방법은 다양한 실시가 가능하며, 이에 대한 구체적인 내용들은 후술하는 제 2 실시예 내지 제 5 실시예를 통해 상세하게 설명하기로 한다.

또한, A2단계에서는 일정한 조건 하에 압축기(10)의 냉력이 가변될 수 있으나, A3단계에서의 '고냉력'은 이렇게 가변된 냉력보다 더 값을 갖는 것이 바람직하다.

제빙운전의 실시 초기에는 압축기(10)를 저냉력으로 구동(A1)시켜, 다수개의 침지봉(112) 모두에서 고르게 얼음을 성장시키는데, 특히, A2단계에서 다수개의 침지봉(112) 모두에서 소정 두께의 얼음이 성장이 이루어졌다고 판단된 시점에는, 다수개의 침지봉(112) 중 어떤 것에서도 얼음의 성장이 최종 두께(제빙완료시의 목표 두께)까지 완료되지 않은 상태가 되도록 압축기(10)는 적절한 수준의 저냉력으로 구동되어야 한다. 다수개의 침지봉(112)이 증발기(111)의 입구(111a)와 출구(111b) 사이에서 배열되는 구조를 고려하면, A2단계에서 '예' 라고 판단되는 시점에는 증발기(111)의 입구(111a)와 가장 근접한 침지봉(112)에서도 아직 얼음의 성장이 완료되지 않아야 한다.

이렇게, 제빙운전 초기에 다수개의 침지봉(112) 모두에 소정의 두께까지 얼음이 성장된 상태에서는, 각 침지봉(112)들에 착상된 얼음이 물과 침지봉(112) 간의 열전달을 낮추는 부하로 작용하며, 특히, 이러한 부하는 각 침지봉(112)들에 균일하게 작용하여, 물로부터 각 침지봉(112)으로 전달되는 열량들 간의 분포가 일정한 범위 내로 수렴한다. 따라서, 이후에 압축기(10)를 고냉력으로 구동하더라도, 종래와 같이 증발기(111)의 출구(111b)와 가까운 침지봉(112)에서 얼음이 급성장되지 않고, 다수개의 침지봉(112) 모두에서 두께가 균일하면서도 높은 투명도를 갖는 얼음을 성장시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제빙기의 제어방법은 압축기(10)를 저냉력으로 구동하는 단계(A11)와, 압축기(10)가 저냉력으로 구동되는 중에 물받이(120) 내의 물온도(Cw)와 증발기(111) 표면의 온도(Ce)간에 차이(ΔC)가 기 설정된 소정의 기준치(ΔC1) 이내인지를 판단하는 단계(A12)와, A12단계에서의 온도차(ΔC)가 기준치(AC1) 이내인 경우 A11단계에서부터 압축기(10)가 구동된 시간, 즉 제빙시간(T)이 기 설정된 초기성장시간(Ts1) 보다 큰지를 판단하는 단계(A13)와, A13단계에서 T가 Ts1보다 크다고 판단된 경우 압축기(10)를 고냉력으로 구동하는 단계(A14)를 포함한다. 초기성장시간(Ts1)은 침지봉(112)에 기 설정된 일정 두께(F)까지 얼음이 성장되기 충분한 시간으로, 외기 온도, 물받이(120)로 공급되는 물의 온도 등을 고려하여 설정될 수 있다.

물로부터 증발기(111)로 전달되는 열량은 ΔC에 비례하기 때문에, ΔC가 작은 경우는 물과 증발기(111) 간에 열교환이 완만하게 이루어지는 것을 의미하고, 따라서, 다수개의 침지봉(112) 각각에서 물로부터 흡수하는 열량은 일정한 범위내에서 비교적 균일해진다. 실험에 의하면, ΔC가 일정수준 이상인 경우에는 제빙운전 초기에 증발기(111)의 입구(111a)와 가까운 곳에 위치한 침지봉(112)일수록 더 큰 냉력이 집중되어 증발기(111)의 입구(111a)와 가까운 몇몇 침지봉들에서만 얼음의 성장이 이루졌으며, 제빙이 완료된 상태에서 각 침지봉(112)들에서 성장된 얼음들의 크기가 편차를 갖는 문제가 있었다. 따라서, ΔC1은 각각의 침지봉(112)이 물로부터 흡수하는 열량이 일정한 범위 내에서 편차를 갖으므로써, 압축기(10)가 저냉력으로 운전되는 중에 모든 침지봉(112)들에서 얼음이 성장될 수 있도록 설정된다.

A12단계에서 ΔC가 ΔC1보다 큰 경우에는 압축기(10)의 냉력을 조절하는 단계(A17)가 실시될 수 있다. 냉력조절단계(A17)는 압축기(10)의 냉력을 감소시키고, 감소된 냉력에 따라 압축기(10)를 구동할 수 있다. 압축기(10)가 냉력이 감소된 상태로 운전됨으로써, 물로부터 침지봉(112)으로 흡수되는 열량이 감소하고, ΔC가 점점 ΔC1로 수렴된다. A17단계에서 조절된 냉력에 따라 압축기(10)가 구동되는 중에 다시 A12단계가 실시된다.

한편, 도시되지는 않았으나, A12단계에서 ΔC이 ΔC1보다 작은 경우, 다시 ΔC를 ΔC1보다 작은 ΔC11과 비교하는 단계가 더 실시될 수 있고, ΔC가 ΔC11보다 낮은 값으로 판단된 경우에는 압축기(10)의 냉력이 필요 이상으로 낮은 경우이므로, 압축기(10)의 냉력을 일정 수준 증가시켜 구동하는 단계가 더 실시될 수 있다.

ΔC가 ΔC1 보다 낮아진 상태에서 제빙시간(T)이 초기성장시간(Ts1)을 경과하면, 모든 침지봉(112)들에서 일정수준의 얼음이 성장되었다고 판단되며, 이 경우, 압축기(10)는 냉력이 증가된 고냉력으로 구동된다(A14). A14단계에서의 압축기(10)의 냉력은 A11단계에서 보다 높을 뿐만 아니라, A12단계 이후 압축기(10)의 냉력이 조절된 경우에 비해서도 높은 것이 바람직하며, 특히, 압축기(10)가 제공할 수 있는 최대 냉력일 수 있다.

제빙완료판단단계(A15)에서 제어부(61)는 전체 제빙시간(T)이 기 설정된 제빙완료시간(Te1)을 경과하였는지를 판단한다. T가 Te1보다 큰 경우, 제어부(61)는 목표하는 수준까지 얼음의 성장이 충분히 이루어진 것으로 판단하고, 압축기(10)를 정지시킬 수 있다(A16). Te1은 제빙이 완료된 얼음의 두께가 목표수준에 이를기까지 경과한 시간으로, 외기 온도 및 물받이(120)로 공급되는 물의 온도를 고려하여 설정될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다. 이하, 전술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여, 이에 대한 설명은 전술한 바에 따르기로 하고 생략하고, 전술한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 제빙기의 제어방법은 도 4의 A12단계 대신에 A12'단계가 실시되는 것을 특징으로 한다. A12'단계에서는 증발기(111)의 출구(111b)에서의 냉매의 온도(Cout)와 증발기(111)의 입구(111a)에서의 냉매의 온도(Cin) 차(ΔC')가 기 설정된 기준치(ΔC2) 이내인지를 판단한다. ΔC'가 큰 값을 갖을 수록, 냉매가 증발기(111)의 입구(111a)에서부터 출구(111b)로 진행되는 중에 물로부터 흡수한 열량이 큰 것을 의미하는 바, 이 경우는 압축기(10)가 저냉력으로 구동되는 중에 증발기(111)의 입구(111a)에 가까운 침지봉(112)에 과도한 냉력이 집중되어, 침지봉(112)들 간에 균일한 얼음의 성장이 이루어지지 못한다. 따라서, ΔC'가 일정한 수준 이하가 되게 하여 모든 침지봉(112)들에서 균일하게 얼음이 성장되도록 한다.

A12'단계에서 ΔC'가 ΔC2 이내가 되지 않은 것으로 판단된 경우, 냉력조절단계(A17)에서는 압축기(10)의 냉력을 감소시키고, 감소된 냉력에 따라 압축기(10)를 구동할 수 있다. 압축기(10)가 냉력이 감소된 상태로 운전됨으로써, 물로부터 침지봉(112)으로 흡수되는 열량이 감소하고, ΔC'가 점점 ΔC2로 수렴된다. A17단계에서 조절된 냉력에 따라 압축기(10)가 구동되는 중에 다시 A12'단계가 실시된다.

한편, 도시되지는 않았으나, A12'단계에서 ΔC'가 ΔC2보다 작은 경우, 다시 ΔC'를 ΔC2보다 작은 ΔC21과 비교하는 단계가 더 실시될 수 있고, ΔC'가 ΔC21보다 낮은 값으로 판단된 경우에는 압축기(10)의 냉력이 필요 이상으로 낮은 경우이므로, 압축기(10)의 냉력을 일정 수준 증가시켜 구동하는 단계가 더 실시될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다. 이하, 전술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여, 이에 대한 설명은 전술한 바에 따르기로 하고 생략하고, 전술한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 제빙기의 제어방법은 도 4의 A13단계 대신 A13'단계가 실시되는 것을 특징으로 한다. 즉, A13'단계에서 제어부(61)는 기 설정된 두께(F)까지 얼음의 초기성장이 이루어졌는지 여부를 판단하는 기준으로, 물온도(Cw)를 기 설정된 초기성장 물온도(Cs1)와 비교한다. 얼음의 성장이 계속될수록 물받이(120) 내의 물의 온도가 하강하는 바, 실험을 통해 두께 F까지 얼음이 성장된 상태에서의 물온도를 알 수 있으며, 이를 바탕으로 초기성장 물온도(Cs1)가 설정될 수 있다.

초기성장 물온도(Cs1)는 침지봉(112)에 기 설정된 일정 두께(F)까지 얼음이 성장되에 충분할 정도로 하강된 물의 온도로, 외기 온도, 물받이(120)로 공급되는 물의 온도 등을 고려하여 설정될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다. 이하, 전술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여, 이에 대한 설명은 전술한 바에 따르기로 하고 생략하고, 전술한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 제빙기의 제어방법은 도 5의 A13단계 대신 A13'단계가 실시되는 것을 특징으로 한다. A13'단계에 대해서는 도 7을 참조하며 이미 설명하였는바, 그에 따르기로 하고 설명을 생략한다.

이하에서 설명할 본 발명의 제 6 내지 제 9 실시예에 따른 제빙기의 제어방법은 압축기(10)를 구동하되, 압축기(10)가 구동되기 시작하여 소정의 시간이 경과한 시점까지는 다수개의 침지봉(112) 중 증발기의 입구(111a)와 가까운 일부에서만 얼음이 생장될 수 있는 범위 내에서 설정된 출력에 따라 압축기를 구동하는 단계와, 다수개의 침지봉(112) 중 적어도 하나에서 얼음의 성장이 완료되지 않은 상태에서 압축기(10)의 출력을 하강시켜 구동하는 단계를 포함한다.

이상 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한 실시예들에서의 제빙완료시간(Te1), 초기성장시간(Ts1), 초기성장물온도(Cs1), 기준치(ΔC1), 기준치(ΔC2)는 외기온도와, 물받이(120)로 공급되는 물 온도를 고려하여 다음의 표 1과 같이 설정될 수 있다.

외기온도((℃)	물받이(120)로 공급되는 물온도(℃)	Te1(sec)	Ts1((얼음 4mm 성장 기준 ,sec)	Cs1 (얼음 4mm 성장 기준, ℃)	ΔC1(℃)	ΔC2(℃)
5					7	3
10					7	3
15					7	3
20	10	650	275	6.5	7	3
	15	700	300	6	7	3
	20	750	325	5	7	3
	25	800	350	4	7	3
	30	850	375	3	7	3
25	15	700	300	6	7	3
	20	750	325	5	7	3
	25	800	400	4	7	3
	30	850	425	3	7	3
	35	900	450	2	7	3
30					7	3
35					7	3
40					7	3
43					7	3

도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 제빙기의 제어방법은 압축기(10)를 소정의 냉력(이하, 고냉력이라고 함)으로 구동하는 단계(B1)와, 압축기(10)가 고냉력으로 구동되는 중에 다수개의 침지봉(112) 중 적어도 하나에서 얼음의 성장이 완료되지 않은 상태에서 다른 침지봉(112)들에서 일정 수준까지 얼음의 성장이 이루어졌는지를 판단하는 단계(B2)와, B2단계에서 얼음이 일정 수준까지 성장이 완료된 것으로 판단되면, 압축기(10)의 출력을 하강시켜 저냉력으로 구동하는 단계(B3)와, 기 설정된 제빙완료 조건(B4)에 따라 압축기(10)의 구동을 정지시키는 단계(B5)를 포함한다.

이하, '저냉력'과 '고냉력'은 단지 설명의 편의를 위해 B1단계에서와 B3단계에서의 압축기(10)의 냉력을 상대적으로 표시한 것으로, B3단계에서의 압축기(10)의 냉력이 B1단계에서의 압축기(10)의 냉력보다 작다는 것을 의미할 뿐, 그 값들이 반드시 일정하여야 하는 것은 아니다.

B2단계에서 일정 수준까지 얼음의 성장이 이루어졌는지를 판단하는 방법은 다양한 실시가 가능하며, 이에 대한 구체적인 내용들은 후술하는 제 7 실시예 내지 제 9 실시예를 통해 상세하게 설명하기로 한다.

B3단계는, 적어도 하나의 침지봉(112), 특히, 증발기(111)의 출구(111b)와 가장 근접한 침지봉(112)에서 얼음의 성장이 이루어지기 전에 실시된다. 증발기(111)의 출구(111b)에 가깝게 위치한 침지봉(112)에서의 얼음의 성장속도를 늦춰, 모든 침지봉(112)들에 균일한 크기이면서도 높은 투명도를 갖는 얼음의 형성이 이루어진다. 또한, 압축기(10)가 저냉력으로 구동되는 중에 모든 제빙이 완료되기 때문에 증발기(111)의 출구(111b)에서의 냉매의 온도 하강이 제한적으로 이루어져 증발기(111)로부터 액냉매가 토출되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 냉매가 과냉각 되는 것을 방지함으로써 압축기(10)로 냉매가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 7 실시예에 따른 제빙기의 제어방법은 압축기(10)를 고냉력으로 구동하는 단계(B11)와, 압축기(10)가 고냉력으로 구동되는 중에 압축기(10)가 구동된 시간(T), 즉 제빙시간(T)이 기 설정된 소정의 설정시간(Ts2) 보다 큰지를 판단하는 단계(B12)와, B12단계에서 T가 Ts2보다 크다고 판단된 경우 압축기(10)를 저냉력으로 구동하는 단계(B13)를 포함한다. 설정시간(Ts2)은 일정 수준까지 얼음의 성장이 이루어지기에 충분한 시간으로, 실험에 의해 기 설정될 수 있다. 예를들어, 설정시간(Ts2)은 압축기(10)가 고냉력으로 구동되기 시작하여, 다수개의 침지봉(112) 중 60 내지 80% 이상의 침지봉(112)들에서 목표 두께의 80% 이상까지 얼음의 성장이 이루어지기까지 경과한 시간으로 설정될 수 있으며, 외기 온도, 물받이(120)로 공급되는 물의 온도 등을 고려하여 설정될 수 있다.

B13단계 이후, 제빙완료판단단계(B14)에서 제어부(61)는 전체 제빙시간(T)이 기 설정된 제빙완료시간(Te2)을 경과하였는지를 판단한다. T가 Te2보다 큰 경우, 제어부(61)는 목표하는 수준까지 얼음의 성장이 충분히 이루어진 것으로 판단하고, 압축기(10)를 정지시킬 수 있다(B15). Te2는 제빙이 완료된 얼음의 두께가 목표수준에 이르기까지 경과한 시간으로, 외기 온도 및 물받이(120)로 공급되는 물의 온도를 고려하여 설정될 수 있다.

한편, B14단계에서 T가 Te2보다 작은 경우에는 증발기(111)의 출구(111b)에서의 냉매의 온도(Cout)가 액상의 냉매가 발생되기 시작하는 액냉매 발생온도(Cliq)보다 낮은지를 판단하는 단계(B16)가 더 실시될 수 있다. Cout가 Cliq보다 낮은 경우, 제어부(61)는 증발기(111)의 출구(111b)에서의 냉매 온도가 상승될 수 있도록 압축기(10)를 정지하거나, 압축기(10)를 더 낮은 냉력으로 구동할 수 있다.

냉매가 액화되는 시점은 온도와 압력에 따라 달라지고, 압축기(10)로 액상의 냉매가 유입되면, 냉매배관(31)의 막힘현상이 발생하여 압축기(10)에 과부하가 걸리는 문제가 있다. 일반적으로 압축기(10)는 그 자체적으로 운전의 신뢰성을 확보하기 위해 과부하가 걸리는 경우 운전을 정지시키는 보호 알고리즘을 갖는데, 과부하로 인한 압축기의 정지가 반복되는 경우, 제빙성능을 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 압축기 운전의 신뢰성에 악영향을 미친다. 따라서, 압축기(10)로 냉매가 유입되기 전에 냉매의 온도를 확인하여 액냉매가 발생되지 않도록 할 필요가 있으며, 상기 냉매의 온도는 증발기(111)의 출구(111b) 뿐만 아니라, 증발기(111)의 표면이나, 입구(111a), 어큐뮬레이터(34), 냉매가 유입되는 압축기(10)의 입구단에서도 감지될 수 있다.

도 10은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다. 이하, 전술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여, 이에 대한 설명은 전술한 바에 따르기로 하고 생략하고, 전술한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 제빙기의 제어방법은 도 9의 B12단계 대신 B12'단계가 실시되는 것을 특징으로 한다. B12'단계에서 제어부(61)는 일정 수준까지 얼음의 성장이 완료되었는지를 판단하는 기준으로 물온도(Cw)를 기 설정된 설정 물온도(Cs2)와 비교한다.

설정 물온도(Cs2)는 일정 수준까지 얼음의 성장이 이루어지기에 충분한 수준으로 하강된 물온도로, 실험에 의해 기 설정될 수 있다. 예를들어, 설정 물온도(Cs2)는 압축기(10)가 고냉력으로 구동되기 시작하여, 다수개의 침지봉(112) 중 60 내지 80%이상의 침지봉(112)들에서 목표 두께의 80% 이상까지 얼음의 성장이 이루어지기까지 하강된 물온도로 설정될 수 있으며, 외기 온도, 물받이(120)로 공급되는 물의 온도 등을 고려하여 설정될 수 있다.

B12'단계에서 Cw가 Cs2보다 낮은 경우, 제어부(61)는 B13단계를 포함한 일련의 단계들이 실시되도록 제어하며, 이들 단계들에 대한 설명은 이미 전술한 실시예를 통해 이루어졌는바, 그에 따르기로 하고 구체적인 설명은 생략한다.

도 11은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 제빙기의 제어방법을 보여주는 순서도이다. 이하, 전술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여, 이에 대한 설명은 전술한 바에 따르기로 하고 생략하고, 전술한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제 9 실시예에 따른 제빙기의 제어방법은 도 9의 B12단계 대신 B12"단계가 실시되는 것을 특징으로 한다. B12"단계에서 제어부(61)는 일정 수준까지 얼음의 성장이 완료되었는지를 판단하는 기준으로, 증발기(111)의 출구(111b)에서의 냉매의 온도(Cout)와 입구(111a)에서의 냉매의 온도(Cin) 간의 차이(ΔC)가 기 설정된 기준치(ΔC3) 이내인지를 판단한다. 침지봉(112)에 얼음이 얼기 시작하여 성장이 이루어질수록 얼음이 물과 침지봉(112) 간에 열전달을 차단하는 부하로써 작용하여 증발기(111)의 입구(111a)로 유입된 냉매가 물과 충분히 열교환하지 못하고 출구(111b)를 통해 토출되기 때문에 ΔC이 점점 작아진다. 따라서, ΔC를 바탕으로 얼음의 성장이 어느 정도 이루어졌는지가 판단될 수 있다. ΔC3은 ΔC가 충분히 작아져 일정 수준까지 얼음의 성장이 이루어졌다고 판단될 수 있는 기준이며, ΔC가 점점 작아져 ΔC3에 이를 시, 다수개의 침지봉(112) 중 60 내지 80%이상의 침지봉(112)들에서 목표 두께의 80% 이상까지 얼음의 성장이 이루어진다.

B12"단계에서 ΔC가 ΔC3 낮은 경우, 제어부(61)는 B13단계를 포함한 일련의 단계들이 실시되도록 제어하며, 이들 단계들에 대한 설명은 이미 전술한 실시예를 통해 이루어졌는바, 그에 따르기로 하고 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 이상 도 8 내지 도 11을 참조하여 설명한 실시예들에서의 제빙완료시간(Te2), 설정시간(Ts2), 설정 물온도(Cs2), 기준치(ΔC3), 액냉매 발생온도(Cliq)는 외기온도와, 물받이(120)로 공급되는 물 온도를 고려하여 다음의 표 2와 같이 설정될 수 있다.

외기온도(℃)	물받이(120)로 공급되는 물 온도(℃)	Te2(sec)	Ts2(7개 이상의 침지봉에서6.8mm 두께 이상의 얼음 성장 기준, sec)	Cs2(7개 이상의 침지봉에서 6.8mm 두께 이상의 성장, ℃)	ΔC3(7개 이상의 침지봉에서 6.8mm 두께 이상의 얼음 성장 기준, ℃)	Cliq(압축기 흡입구 기준, ℃)
5					0.5	0
10					0.5	0
15					0.5	0
20	10	650	553	1.2	0.5	0
	15	700	595	1	0.5	0
	20	750	638	0.8	0.5	0
	25	800	680	0.6	0.5	0
	30	850	723	0.4	0.5	0
25	15	700	595	1	0.5	0
	20	750	638	0.8	0.5	0
	25	800	680	0.6	0.5	0
	30	850	723	0.4	0.5	0
	35	900	765	0.2	0.5	0
30					0.5	0
35					0.5	0
40					0.5	0
43					0.5	0

Claims

물이 담기는 물받이와, 출력 가변이 가능한 압축기와, 상기 압축기에 의해 압송된 냉매를 증발시키는 증발기와, 냉매가 유입되는 상기 증발기의 입구와 냉매가 토출되는 상기 증발기의 출구 사이에 배열되어 각각이 상기 물받이 내의 물에 침지됨으로써 표면에 얼음의 생장이 이루어지는 다수개의 침지봉을 포함하는 제빙기의 제어방법에 있어서,
(a) 상기 압축기를 소정의 냉력으로 구동시키며, 상기 다수개의 침지봉 모두에서 소정 두께의 얼음을 성장시키는 단계; 및
(b) 상기 (a)단계에서 보다 상기 압축기의 냉력을 증가시켜 구동하는 단계를 포함하는 제빙기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (b)단계는,
상기 물받이 내의 물온도와 상기 증발기 표면의 온도차가 소정의 기준치 이내인 상태에서 상기 압축기가 구동된 시간이 기 설정된 초기성장시간에 도달되면 실시되는 제빙기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (b)단계는,
상기 물받이 내의 물온도와 상기 증발기 표면의 온도차가 소정의 기준치 이내인 상태에서 상기 물받이 내의 물온도가 기 설정된 초기성장 물온도까지 하강하면 실시되는 제빙기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (a)단계는,
상기 물받이 내의 물온도와 상기 증발기 표면의 온도차가 기준치 이내에서 유지되도록 상기 압축기의 냉력을 가변시켜 구동하는 단계를 포함하는 제빙기의 제어방법.
제 4 항에 있어서,
상기 (b)단계는,
상기 압축기의 냉력을 가변시켜 구동하는 단계에서보다 더 큰 냉력으로 상기 압축기를 구동하는 제빙기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (b)단계는,
상기 증발기의 출구와 입구에서의 냉매의 온도차가 소정의 기준치까지 감소한 상태에서 상기 압축기가 구동된 시간이 기 설정된 초기성장시간에 도달하면 실시되는 제빙기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (b)단계는,
상기 증발기의 출구와 입구에서의 냉매의 온도차가 소정의 기준치까지 감소한 상태에서 상기 물받이 내의 물온도가 기 설정된 초기성장 물온도까지 하강하면 실시되는 제빙기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (a)단계는,
상기 증발기의 출구와 입구에서의 냉매의 온도차가 상기 기준치 이내에서 유지되도록 상기 압축기의 냉력을 가변시켜 구동하는 단계를 포함하는 제빙기의 제어방법.
물이 담기는 물받이와, 출력 가변이 가능한 압축기와, 상기 압축기에 의해 압송된 냉매를 증발시키는 증발기와, 냉매가 유입되는 상기 증발기의 입구와 냉매가 토출되는 상기 증발기의 출구 사이에 배열되어 각각이 상기 물받이 내의 물에 침지됨으로써 표면에 얼음의 생장이 이루어지는 다수개의 침지봉을 포함하는 제빙기의 제어방법에 있어서,
(a) 소정의 냉력으로 상기 압축기를 구동하는 단계; 및
(b) 상기 다수개의 침지봉 중 적어도 하나에서 얼음의 성장이 완료되지 않은 상태에서 상기 압축기의 출력을 하강시켜 구동하는 단계를 포함하는 제빙기의 제어방법.
제 9 항에 있어서,
상기 (b)단계는,
상기 (a)단계에 따른 상기 압축기의 구동시간이 소정의 설정시간에 도달하면 실시되는 제빙기의 제어방법.
제 9 항에 있어서,
상기 (b)단계는,
상기 물받이 내의 물의 온도가 소정의 기준온도까지 하강하면 실시되는 제빙기의 제어방법.
제 9 항에 있어서,
상기 (b)단계는,
상기 증발기의 출구와 입구에서의 냉매의 온도차가 소정의 기준치까지 감소되면 실시되는 제빙기의 제어방법.
제 9 항에 있어서,
상기 (b)단계에 따라 압축기가 구동된 이후, 상기 증발기의 토출구에서의 냉매의 온도가 액냉매 발생온도까지 하강되면, 상기 압축기의 구동을 정지하는 단계를 더 포함하는 제빙기의 제어방법.
제 9 항에 있어서,
상기 (b)단계에 따라 압축기가 구동된 이후, 기 설정된 제빙시간이 경과되면 상기 압축기의 구동을 정지하는 단계를 더 포함하는 제빙기의 제어방법.