KR20160011111A - 냉장고 및 그 제어방법 - Google Patents
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Abstract
일 측면에 따른 냉장고는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 분지하는 밸브장치; 및 상기 밸브장치로부터 분지되며, 제 1 증발기 및 제 1 증발용 팽창장치가 설치되는 제 1 분지유로; 상기 밸브장치로부터 분지되며, 제 2 증발기 및 제 2 증발용 팽창장치가 설치되는 제 2 분지유로; 상기 제 2 증발용 팽창장치의 입구 측에 설치되며, 냉매를 응축하는 보조 응축기; 상기 보조 응축기의 입구 측에 설치되며, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압하기 위한 응축용 팽창장치가 설치되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 냉장고 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 냉장고는 음식물을 냉동 또는 냉장 보관하도록 저장물이 수용되는 다수의 저장실이 구비되고, 상기 음식물을 수납 및 취출하도록 상기 저장실의 일면이 개방되어 형성된다. 상기 다수의 저장실에는, 음식물의 냉동 저장을 위한 냉동실 및 음식물의 냉장 저장을 위한 냉장실이 포함된다. 냉장고에는, 냉매가 순환하는 냉동시스템이 구동된다. 상기 냉동 시스템을 구성하는 장치에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함된다.
등록특허공보 제0182726호에는 냉장실 및 냉동실이 상하로 배열되고, 냉장실에 냉기를 공급할 수 있도록 냉기를 발생시키는 냉장실 증발기와, 냉동실에 냉기를 공급할 수 있도록 냉기를 발생시키는 냉동실 증발기와, 냉장실 증발기로부터 냉장실에 냉기를 공급하는 냉장실 유로와, 냉동실 증발기로부터 냉동실에 냉기를 공급하는 냉동실 유로의 구조의 일례가 개시되어 있다. 즉, 응축기와 압축기를 1개 설치하고, 증발기를 2개로 설치하여 2개의 증발기에 의해, 냉장실과 냉동실을 독립적으로 냉각하는 것이 일반적인 독립 냉각 냉장고이다.
이러한 독립 냉각 냉장고에서, 냉장실에 대한 냉각이 요구되는 경우에는 냉장실의 증발기에 의한 냉각이 이루어지도록 하고, 냉동실에 대한 냉각이 요구되는 경우에는 냉동실의 증발기에 의한 냉각이 이루어지도록 하면 된다.
다만, 종래의 냉동 시스템에서는, 보조 응축기가 구비되어 냉동 사이클에서 복수의 응축 과정을 거치는 경우가 있으나, 보조 응축기에 의해 주 응축기의 방열량이 떨어져 냉각 효율이 감소하는 문제점이 있었다.
본 실시예는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 응축기와 보조 응축기 사이에 팽창장치를 추가하여 효율적인 냉각이 가능하도록 하는 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에 따른 냉장고는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 분지하는 밸브장치; 및 상기 밸브장치로부터 분지되며, 제 1 증발기 및 제 1 증발용 팽창장치가 설치되는 제 1 분지유로; 상기 밸브장치로부터 분지되며, 제 2 증발기 및 제 2 증발용 팽창장치가 설치되는 제 2 분지유로; 상기 제 2 증발용 팽창장치의 입구 측에 설치되며, 냉매를 응축하는 보조 응축기; 상기 보조 응축기의 입구 측에 설치되며, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압하기 위한 응축용 팽창장치가 설치되는 것을 특징으로 한다.
일 측면에 따른 냉장고의 제어방법은, 압축기, 응축기, 제 1 저장실을 냉각하기 위한 제 1 증발기, 제 2 저장실 냉각하기 위한 제 2 증발기, 상기 제 1 증발기의 입구측에 제공되는 제 1 증발용 팽창장치 및 상기 제 2 증발기의 입구측에 제공되는 제 2 증발용 팽창장치가 포함되는 냉장고의 제어방법에 있어서, 상기 압축기가 구동되어, 상기 응축기를 통과한 냉매가 밸브장치에 의하여, 상기 제 1 증발기 및 제 2 증발기 중 적어도 하나의 증발기로 유입되는 단계; 상기 제 2 저장실의 온도가 희망온도를 만족하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 저장실의 온도가 희망온도를 만족하지 않으면, 냉매가 상기 제 2 증발기의 입구측에 제공되는 응축용 팽창장치 및 보조 응축기를 유동하여 상기 제 2 증발기로 유입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안되는 실시예에 따르면, 보조 응축기에 의하여 응축기의 방열량 떨어지는 것 방지하여 냉동 사이클의 냉동 효과가 증가하는 이점이 있다.
또한, 축냉제로 상 변화 물질(PCM: Phase Change Material)을 사용하여 열교환기의 열교환 효율이 향상되고, 축냉제를 이용하여 냉기를 저장하고 저장된 냉기를 사용할 수 있으므로, 냉장고 내부의 온도가 일정하게 유지되는 효과가 있다.
또한, 추가되는 팽창장치 이외에 냉동 효율을 높이기 위한 장치를 별도로 구비하지 않기 때문에 냉장고의 내부 설계가 간단하여 저장실 공간 활용에 효과적이다.
또한, 보조 응축기 및 보조 증발기가 저장실의 후벽에 세로 방향으로 2열 배치되므로, 상기 응축기 및 증발기가 차지하는 용적이 적고, 이에 따라 저장실 용적이 증대될 수 있다.
또한, 제 1 분지유로에 2개의 증발기가 배치되어, 한 사이클 과정에서 축냉 운전과 냉각 운전을 동시에 수행되는 이점이 있다.
또한, 사이클 구성이 간단하여 제작 비용이 절감된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 내부 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 일부 구성을 보여주는 도면이다.
도 4은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ`을 따라 절개한 횡단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어블럭도이다.
도 6 및 도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고를 순환하는 냉매의 P-H 선도를 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 일부 구성을 보여주는 도면이다.
도 4은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ`을 따라 절개한 횡단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어블럭도이다.
도 6 및 도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고를 순환하는 냉매의 P-H 선도를 보여주는 그래프이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 내부 구성을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고(10)는, 전면이 개구되는 본체(11)와, 상기 본체(11)의 내부에 형성되는 저장실을 포함한다. 상기 저장실에는, 냉장실(12) 및 냉동실(13)이 포함되며, 상기 냉장실(12)과 냉동실(13)은 구획부(14)에 의하여 구획될 수 있다. 상기 냉장실(12)을 “제 1 저장실”, 상기 냉동실(13)을 “제 2 저장실”로 이름할 수 있다.
상기 본체(11)는, 냉장고(10)의 외관을 형성하는 아우터 케이스(15)와, 상기 아우터 케이스(15)의 내측에 배치되고 상기 냉장실(12)의 내면을 형성하는 냉장실 이너케이스(16) 및 아우터 케이스(15)의 내측에 배치되고 상기 냉동실(13)의 내면을 형성하는 냉동실 이너케이스(미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉장고(10)는, 상기 본체(11)의 전방에 결합되며, 상기 냉동실(13) 및 냉장실(12)을 각각 선택적으로 차폐하는 냉동실 도어(21) 및 냉장실 도어(22)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서는, 냉동실이 하부에 형성되고 냉장실이 상부에 형성되는 바텀 프리저 (Bottom freezer) 타입을 일례로 들어 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 상기 냉장고의 구조뿐만 아니라, 냉동실이 상부에 형성되고 냉장실이 하부에 형성되는 탑 마운트(Top mount) 타입 또는 냉동실과 냉장실이 좌우에 구비되는 사이드 바이 사이드(Side by side) 타입에도 적용 가능함을 미리 밝혀둔다.
상기 냉장실(12)에는, 후술할 증발기(150, 160)[도 2 참조]에서 냉각된 공기가 상기 냉장실(12)로 토출되도록 하는 냉기토출부(18)가 구비될 수 있다. 상기 냉기토출부(18)는 상기 냉장실(12)의 후면부에 제공되며, 냉장실 커버 플레이트(23)에 형성될 수 있다.
상기 냉동실(13)의 후면부에도 냉기가 토출되는 냉기토출부(미도시)가 형성되는 냉장실 커버 플레이트(미도시)가 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고(10)는, 냉동 사이클을 구동하기 위한 다수의 장치를 포함한다.
상세히, 상기 냉장고(10)는, 냉매를 압축하기 위한 압축기(110)와, 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(120)와, 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매를 감압하기 위한 다수의 팽창장치(141,143,145)와, 상기 다수의 팽창장치(141,143,145)에서 감압된 냉매를 증발하기 위한 다수의 증발기(150, 153, 160)와, 상기 다수의 팽창장치(141,143,145) 중 어느 하나에서 감압된 냉매를 응축하기 위한 보조 응축기(123)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 냉장고(10)는, 상기 압축기(110), 응축기(120), 팽창장치(141,143,145) 및 증발기(150,160)를 연결하여 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관(100)을 포함한다.
상기 다수의 증발기(150, 153, 160)는, 상기 냉장실(12) 및 냉동실(13) 중 어느 하나의 저장실에 공급될 냉기를 생성하기 위한 제 1 증발기(150)와, 다른 하나의 저장실에 공급될 냉기를 생성하기 위한 제 2 증발기(160) 및 상기 보조 응축기(123)에 근접 설치되는 보조 증발기(153)를 포함한다. 상기 보조 응축기(123)와 보조 증발기(153)는 접촉될 수 있다. 상기 제 1 증발기(150)를 “냉장실용 증발기”, 상기 제 2 증발기(160)를 “냉동실용 증발기”라 이름할 수 있다.
상기 제 1 증발기(150)는, 상기 냉장실(12)에 공급될 냉기를 생성하며, 상기 냉장실(12)의 일측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 증발기(160)는 상기 냉동실(13)에 공급될 냉기를 생성하며, 상기 냉동실(13)의 일측에 배치될 수 있다.
상기 냉동실(13)에 공급되는 냉기의 온도는 상기 냉장실(12)에 공급되는 냉기의 온도보다 낮을 수 있으며, 이에 따라 상기 제 2 증발기(160)의 냉매 증발압력은 상기 제 1 증발기(150)의 냉매 증발압력보다 낮을 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 증발기(150, 160)의 출구측 냉매배관(100)은 상기 압축기(110)의 입구측으로 연장된다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 증발기(150, 160)를 통과한 냉매는 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다.
상기 냉장고(10)는, 상기 보조 응축기(123) 및 보조 증발기(153)를 감싸며, 상기 보조 응축기(123) 또는 보조 증발기(153)와 열교환 하는 축냉부(170)를 더 포함할 수 있다.
상기 축냉부(170)는 상기 냉장실(12)을 냉각하는 간접냉각수단으로서 이해된다. 상세히, 상기 축냉부(170)에는, 저장공간을 형성하는 케이스(171) 및 상기 케이스의 내부에 저장되는 축냉제(172)를 포함한다.
상기 축냉제(172)는, 저온 상변화됨으로써 냉각작용을 이루는 상변화물질(PCM: Phase Change Material)을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 상변화 물질에는, 물 또는 이산화탄소가 포함될 수 있다.
상변화물질을 축냉제로 이용하면, 상변화 과정에서 일정한 목표 온도를 유지하면서 대량의 냉열 유출입을 통해 고밀도의 냉열 저장이 가능하다. 또한 외부 전원이 없어도 장시간 설정온도를 유지할 수 있기 때문에 에너지 절약에 기여할 수 있다.
상기 보조 증발기(153)는, 축냉부(170)의 케이스(171) 내부에 설치되며, 냉매를 증발시켜 상기 축냉제(172)에 냉기를 저장하며, 상기 보조 응축기(123)는, 상기 축냉제(172)에 저장된 냉기를 이용하여 냉매를 응축할 수 있다. 또한, 상기 보조 응축기(123)는, 상기 보조 증발기(153)에 직접 접촉되어 열교환하여 냉매를 응축할 수 있다.
냉장고(10)에는, 상기 응축기(120)를 통과한 냉매를 분지시키기 위한 제 제 1 분지유로(101) 및 제 2 분지유로(102)가 포함된다. 상기 냉장고(10)에는, 상기 냉매배관(100)에 설치되어, 냉매를 상기 제 1 분지유로(101)또는 제 2 분지유로(102)로 분지시키는 밸브장치(130)가 포함된다. 상기 밸브장치(130)에는, 냉매가 유입되는 1개의 유입부 및 냉매가 배출되는 2개의 유출부를 가지는 3방변(three-way valve)을 포함할 수 있다. 상기 1개의 유입부는 상기 냉매배관(100)과 연결되며, 상기 2개의 유출부 중 제 1 유출부는 상기 제 1 분지유로(101)와 연결되고, 제 2 유출부는 상기 제 2 분지유로(102)와 연결된다. 상기 밸브장치(130)의 제어에 따라, 상기 제 1 또는 제 2 유출부 중 적어도 하나의 유출부가 개방되어 냉매의 유동경로가 달라질 수 있다.
상기 제 1 분지유로(101)에는, 상기 제 1 팽창장치(141) 및 제 1 팽창장치(141)의 출구 측에 설치되어, 상기 제 1 팽창장치(141)에서 감압된 냉매를 증발하기 위한 보조 증발기(153)가 구비될 수 있다. 상기 제 1 팽창장치(141)에는, 모세관이 포함될 수 있다.
냉매가 상기 제 1 분지유로(101)를 유동하여 상기 보조 증발기(153)로 유입되며, 냉매가 상기 보조 증발기(153)에서 증발하는 과정에서 PCM에 축냉이 이루어질 수 있다. 상기 제 1 팽창장치(141)를 “제 1 증발용 팽창장치”라 이름한다.
상기 제 1 분지유로(101)에는, 상기 보조 증발기(153)의 출구측에 제 1 증발기(150)가 설치될 수 있다.
상기 제 2 분지유로(102)에는, 상기 제 2 증발기(160) 및 상기 제 2 증발기(160)의 입구 측에 설치되어 냉매를 팽창하는 제 3 팽창장치(145)가 구비될 수 있다. 상기 제 3 팽창장치(145)에는, 모세관이 포함될 수 있다. 상기 제 3 팽창장치(145)를 “제 2 증발용 팽창장치”라 이름한다.
상기 제 2 증발기(160)의 냉매 증발압력이 상기 제 1 증발기(150)의 냉매 증발압력보다 낮게 형성되도록 하기 위하여, 상기 제 3 팽창장치(145)의 모세관 관경이 상기 제 1 팽창장치(141)의 모세관 관경보다 작을 수 있다.
상기 제 2 분지유로(102)에는, 상기 제 3 팽창장치(145)와, 상기 제 3 팽창장치(145)의 입구 측에 설치되며 냉매를 응축하는 보조 응축기(123) 및 상기 보조 응축기(123)의 입구 측에 설치되어 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매를 감압하기 위한 제 2 팽창장치(143) 설치될 수 있다. 상기 제 2 팽창장치(143)에는 모세관이 포함되며, 보조응축을 위한 감압을 수행하는 점에서, “응축용 팽창장치”라 이름할 수 있다.
상기 응축기(120)에서 응축된 냉매를 상기 제 2 팽창장치(143)에서 감압한 후 상기 보조 응축기(123)에서 응축함으로써, 냉각능력을 증대할 수 있다 (도 8 참조).
상기 밸브장치(130)는, 냉장고의 운전모드에 따라 냉매의 유동경로가 달라지도록 제어될 수 있다. 여기서, 상기 냉장고의 운전모드에는, 냉장실과 냉동실의 냉각운전이 수행되는 "동시운전 모드", 냉장실의 냉각운전이 수행되는 "냉장실 운전모드", 냉동실의 냉각운전이 수행되는 "냉동실 운전모드", 상기 축냉부(170)에 냉기를 저장하기 위한 “축냉 운전모드”가 포함될 수 있다. “축냉 운전모드”는 “냉장실 운전모드"와 동시에 수행될 수 있다.
일례로, 상기 동시운전 모드가 수행되는 경우, 냉매가 상기 제 1 및 제 2 분지유로(101, 102)로 분지하여 공급되도록 상기 밸브장치(130)가 제어될 수 있다. 즉, 상기 밸브장치(130)는, 상기 2개의 유출부가 모두 개방되도록 작동될 수 있다.
다른 예로서, 상기 냉장실 운전모드가 수행되는 경우, 냉매는 상기 제 1 증발기(150)로 공급된다. 그리고, 상기 밸브장치(130)는, 냉매가 상기 제 1 분지유로(101)로 분지하여 공급되도록 제어될 수 있다. 즉, 상기 밸브장치(130)는 상기 제 1 분지유로(101)에 연결되는 제 1 유출부가 개방되도록 작동될 수 있다.
상기 제 1 유출부가 개방되면, 냉매는 상기 제 1 분지유로(101)를 거쳐 상기 제 1 팽창장치(141)에서 감압되고, 상기 보조 증발기(153)로 유동되어 증발되어 상기 축냉제(172)에 냉기를 저장하고, 상기 제 1 증발기(150)로 유동된다. 다음으로, 상기 제 1 증발기(150)에서 냉매가 증발되면서 주위의 열을 흡수하여 공기를 냉각시킨다.
다른 예로서, 상기 냉동실 운전모드가 수행되는 경우, 냉매는 상기 제 2 증발기(160)로 공급된다. 그리고, 상기 밸브장치(130)는, 냉매가 상기 제 2 분지유로(102)로 분지하여 공급되도록 제어될 수 있다. 즉, 상기 밸브장치(130)는 상기 제 2 분지유로(102)에 연결되는 제 2 유출부가 개방되도록 작동될 수 있다.
상기 제 2 유출부가 개방되면, 냉매는 상기 제 2 분지유로(102)를 거쳐 상기 제 2 팽창장치(143)에서 감압되고, 상기 보조 응축기(123)로 유동되어 응축된 이후 상기 제 2 증발기(160)로 유동된다. 다음으로, 상기 제 2 증발기(160)에서 냉매가 증발되면서 주위의 열을 흡수하여 공기를 냉각시킨다.
다른 예로서, 상기 축냉 운전모드가 수행되는 경우, 냉매 및 상기 밸브장치(130)의 동작은 상기 냉장실 운전모드와 동일하나 후술할 증발팬의 동작 여부에서만 차이가 있다.
상기 운전모드는, 상기 냉장고(10)의 고내 온도 만족 여부에 기초하여 이루어질 수 있으며, 고내 온도 만족 여부에 따른 구체적인 제어방법은 도 6에서 후술한다.
한편, 상기 냉장고(10)는, 열교환기의 일측에 제공되어 공기를 불어주는 송풍팬(125,155,165)을 포함할 수 있다. 상기 송풍팬(125,155,165)은, 상기 응축기(120)의 일측에 제공되는 응축팬(125), 상기 제 1 증발기(150)의 일측에 제공되는 제 1 증발팬(155) 및 상기 제 2 증발기(160)의 일측에 제공되는 제 2 증발팬(165)을 포함한다.
상기 제 1,2 증발팬(155,165)의 회전속도에 따라, 상기 제 1,2 증발기(150,160)의 열교환 능력이 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 증발기(150)의 운전에 따른 냉기 발생이 많이 필요할 경우에는 상기 제 1 증발팬(155)의 회전속도는 증가하며, 냉기가 충분할 경우에는 상기 제 1 증발팬(155)의 회전속도가 감소될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 일부 구성을 보여주는 도면이고, 도 4은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ`을 따라 절개한 횡단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고(10)에는, 상기 냉장고(10)의 하부에 형성되는 기계실(30)과, 상기 냉장실(12)로 냉기를 공급하는 제 1 냉각실(31) 및 상기 냉동실(13)로 냉기를 공급하는 제 2 냉각실(32)이 형성될 수 있다. 상기 제 1 냉각실(31) 및 제 2 냉각실(32)의 냉기는 상기 냉기토출부(18)를 통하여 상기 냉장실(12) 및 냉동실(13)로 토출될 수 있다.
상기 기계실(30)에는, 압축기(110) 및 응축기(120)가 설치될 수 있다.
상기 제 1 냉각실(31)은, 상기 냉장실(12)의 후벽에 구비되며, 상기 냉장실 이너케이스(16)와 상기 냉장실 커버 플레이트(23) 사이에 형성될 수 있다. 상기 제 1 냉각실(31)에는, 상기 제 1 증발기(150)와, 축냉부(170) 및 상기 축냉부(170)의 내부에 구비되는 보조 응축기(123) 및 보조 증발기(153)가 설치될 수 있다.
상기 제 1 증발기(150)는, 상기 냉장실 커버 플레이트(23)에 접할 수 있으며, 홀더(미도시)에 의하여 고정될 수 있다.
상기 축냉부(170)는, 상기 냉장실 이너케이스(16)에 접할 수 있으며, 홀더(미도시)에 의하여 고정될 수 있다. 상기 제 1 증발기(150) 및 축냉부(170)는, 도시된 것과 같이 이격될 수 있다. 다만, 상기 제 1 증발기(150) 및 축냉부(170)가 접촉되어도 무방하다.
상기 제 1 증발기(150)의 냉매 배관(150a)과, 상기 보조 증발기(153)의 냉매 배관(153a) 및 상기 보조 응축기(123)의 냉매배관(123a)은 절곡되어 상하 방향으로 연장될 수 있다.
이와 같이, 상기 제 1 증발기(150)의 냉매 배관(150a)과, 상기 보조 증발기(153)의 냉매배관(153a) 및 상기 보조 응축기(123)의 냉매배관(123a)이 근접하게 설치됨으로써, 냉동 사이클을 구성하는 다수의 장치의 설치공간을 축소할 수 있다. 따라서, 저장실의 저장공간이 좁아지는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 2 냉각실(32)은, 상기 냉동실(13)의 후벽에 구비되며, 상기 냉동실 이너케이스와 상기 냉동실 커버 플레이트(24) 사이에 형성될 수 있다. 상기 제 2 냉각실(32)에는, 제 2 증발기(160)가 설치될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 증발기(150,160)의 일측에는, 상기 제 1 및 제 2 증발기(150,160)에서 증발된 냉매 중 액 냉매를 걸러내어, 상기 압축기(110)에 기상 냉매를 공급하는 기액 분리기(180)가 각각 제공될 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어블럭도이고, 도 6 및 도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고(10)는, 제어부(50)와, 사용자 등이 냉동실 희망 온도와 냉장실 희망 온도 등을 입력할 수 있는 입력부(41)와, 냉장실(12)의 온도를 감지하는 냉장실 온도센서(42)와, 냉동실(13)의 온도를 감지하는 냉동실 온도센서(43)를 포함할 수 있다. 상기 냉장실 온도센서(42)와 냉동실 온도센서(43)를 각각 “ 제 1 온도센서” 및 “제 2 온도센서”라 이름할 수 있다.
상기 제어부(50)는, 상기 온도센서(42, 43)에서 감지된 온도가 상기 희망 온도를 만족하는지 여부에 따라 상기 압축기(110), 응축팬(125), 제 1 증발팬(155), 제 2 증발팬(165) 및 밸브장치(130)를 제어할 수 있다.
상기 냉장실(12)의 온도 만족 여부에 따른 상기 냉장고(10)의 제어방법은 도 6을 참조하여 설명한다.
냉장고의 운전이 시작되고, 상기 입력부(41)를 통하여 사용자로부터 희망온도를 입력받고, 상기 냉장실 온도센서(42)를 통하여 상기 냉장실(12)의 온도를 감지한다(S1). 희망온도 입력 및 온도 감지의 순서가 바뀌어도 무방하다.
상기 냉장실 온도센서(42)를 통하여 감지된 온도와 상기 희망온도를 비교하여, 상기 냉장실(12)의 온도가 희망온도를 만족하는지 판단한다(S2). 희망온도는 하한이 없는 온도구간정보일 수 있다. 즉, 상기 희망온도정보는, 상기 냉장실(12)의 온도가 특정 온도 이하로 유지될 수 있도록 설정될 수 있다.
상기 냉장실(12)의 온도가 희망온도를 만족하는 경우, 상기 제어부(50)는, 냉동 사이클이 정지되도록 제어한다(S3). 구체적으로, 상기 제어부(50)는 상기 압축기(110)와 상기 제 1 증발팬(155)이 정지되도록 제어할 수 있다(S4).
이와 같이 냉동 사이클이 정지되는 경우에는 냉동 사이클에 의한 냉각 효과가 발생하지 않으며, 상기 축냉부(170)에 의한 간접냉각효과에 의하여 고내 온도가 일정수준으로 유지될 수 있다.
반면, 상기 냉장실(12)의 온도가 희망온도를 만족하지 못하는 경우, 상기 제어부(50)는, 상기 냉장고(10)가 냉장실 운전모드로 운전되도록 제어하며, 이와 동시에 축냉 운전이 수행된다(S5). 구체적으로, 상기 제어부(50)는 상기 압축기(110)와 상기 제 1 증발팬(155)이 구동되도록 제어할 수 있다(S6). 또한, 상기 밸브장치(130)는 상기 제 1 유출부를 개방하고 상기 제 2 유출부를 폐쇄하도록 제어된다(S7).
이에 따라, 냉매가 상기 보조 증발기(153) 및 제 1 증발기(150)로 유동될 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 팽창장치(141)에서 감압된 냉매가 상기 보조 증발기(153)에서 증발하면 상기 축냉제(172)에 냉기를 저장하는 축냉운전을 수행하고, 상기 보조 증발기(153)를 통과한 냉매가 상기 제 1 증발기(150)에서 증발되면서 상기 제 1 냉각실(31)에 유동되는 공기를 냉각하는 냉장실 운전모드가 수행된다.
상기 냉장실(12)의 온도가 희망온도를 만족하는지 여부에 따른 제어가 종료되면, 상기 냉동실(13)의 온도 만족 여부에 따른 제어가 수행될 수 있다. 상기 냉동실(13)의 온도 만족 여부에 따른 구체적인 제어방법은 도 7을 참조하여 설명한다.
냉장고의 운전이 시작되고, 상기 입력부(41)를 통하여 사용자로부터 희망온도를 입력받고, 상기 냉동실 온도센서(43)를 통하여 상기 냉동실(13)의 온도를 감지한다(S11). 희망온도 입력 및 온도 감지의 순서가 바뀌어도 무방하다.
상기 냉동실 온도센서(43)를 통하여 감지된 온도와 상기 희망온도를 비교하여, 상기 냉동실(13)의 온도가 희망온도를 만족하는지 판단한다(S12). 상기 희망온도정보는, 상기 냉동실(13)의 온도가 특정 온도 이하로 유지될 수 있도록 설정될 수 있다.
상기 냉동실(13)의 온도가 희망온도를 만족하는 경우, 상기 제어부(50)는, 냉동 사이클이 정지되도록 제어한다(S13). 구체적으로, 상기 제어부(50)는 상기 압축기(110)와 상기 제 1 증발팬(155)이 정지되도록 제어할 수 있다(S4). 또한, 상기 밸브장치(130)가 상기 제 1 및 제 2 유출부를 폐쇄하도록 제어할 수 있다(S15).
반면, 상기 냉동실(13)의 온도가 희망온도를 만족하지 못하는 경우, 상기 제어부(50)는, 상기 냉장고(10)가 냉동실 운전모드로 운전되도록 제어한다(S16). 구체적으로, 상기 제어부(50)는 상기 압축기(110)와 상기 제 2 증발팬(165)이 구동되도록 제어할 수 있다(S17). 또한, 상기 밸브장치(130)는 상기 제 2 유출부를 개방하고 상기 제 1 유출부를 폐쇄하도록 제어된다(S18).
이에 따라, 냉매가 상기 보조 응축기(123) 및 제 2 증발기(160)로 유동될 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 팽창장치(143)에서 감압된 냉매가 상기 보조 응축기(123)에서 응축되고, 상기 보조 응축기(123)를 통과한 냉매가 상기 제 3 팽창장치(145)에서 다시 감압된 후 상기 제 2 증발기(160)에서 증발되면서 상기 제 2 냉각실(32)에 유동되는 공기를 냉각한다. 상기 보조 응축기(123)은 상기 응축기(120)보다 낮은 압력에서 냉매의 응축이 일어난다. 냉매의 응축 및 팽창 과정이 추가됨으로써 냉각 효율이 증가될 수 있으며, 구체적인 원리는 도 8에서 설명한다.
상기 냉장실(12)의 온도 만족 여부에 따른 제어와 냉동실(13)의 온도 만족 여부에 따른 제어는 그 순서가 바뀌어도 무방하며, 각각의 제어방법이 동시에 수행되도록 할 수 있다. 이때 상기 냉장실(12) 및 냉동실(13)의 온도가 전부 희망온도를 만족하지 못하는 경우에는, 냉매가 상기 제 1 및 제 2 증발기(150, 160)로 동시에 유동하는 동시운전 모드가 수행될 수 있을 것이다. 이때, 냉장실 냉각운전 및 냉동실 냉각 운전 시 냉매의 유동은, 각각 냉장실 운전모드와 냉동실 운전모드에서 설명된 내용을 원용한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고를 순환하는 냉매의 P-H 선도를 보여주는 그래프이다.
도 8을 참조하면, R은 냉장실 운전모드 시의 냉매 사이클을 의미하는 선도이며, F은 냉동실 운전모드 시의 냉매 사이클을 의미하는 선도이다.
상기 냉장고(10)가 “냉장실 운전모드”인 경우에, 냉동 사이클은 A->B->C->D 를 순환하게 되며, 상기 냉장고(10)가 “냉동실 운전모드”인 경우에, 냉동 사이클은 A`->B`->C->D`->E->F 를 순환하게 된다.
냉장실 운전모드인 경우, 상기 압축기(110)로 흡입되는 A 상태의 냉매는 압축 후 B 상태를 나타낸다. 그리고, 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매의 상태는 C를 나타낸다.
다음으로, 상기 밸브장치(130)를 통과하여 상기 제 1 팽창장치(141)에서 감압된 냉매는 D 상태를 나타내며, 상기 보조 증발기(153) 및 제 1 증발기(150)에서 증발된 냉매는 A 상태를 나타낸다.
한편, 냉동실 운전모드인 경우, 상기 압축기(110)로 흡입되는 A` 상태의 냉매는 압축 후 B` 상태를 나타낸다. 그리고, 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매의 상태는 C를 나타낸다.
다음으로, C상태의 냉매는 상기 밸브장치(130)를 통과하여 상기 제 2 팽창장치(143)로 유입된다. 상기 제 2 팽창장치(143)로 유입되어 감압된 냉매는 D`상태를 나타낸다.
상기 제 2 팽창장치(143)에서 감압된 D` 상태의 냉매는 상기 보조 응축기(123)로 유입되어 한 차례 더 응축된다. 상기 보조 응축기(123)로 유입되어 응축된 냉매의 상태는 E를 나타낸다.
다음으로, 상기 보조 응축기(123)에서 응축된 E 상태의 냉매는 상기 제 3 팽창장치(145)로 유입되어 한 차례 더 감압된다. 상기 제 3 팽창장치(145)로 유입되어 감압된 냉매는 F 상태를 나타낸다.
상기 제 1 팽창장치(141)에서 감압된 F상태의 냉매는 상기 제 2 증발기(160)로 유입되고, 상기 제 2 증발기(160)에 유입되어 증발된 냉매는 A` 상태를 나타낸다. 이러한 냉동 사이클에 의하면, 상기 제 2 증발기(160) 측에서의 증발 열량은 h2-h1'을 형성한다.
상기 보조 응축기(123)는 상기 응축기(120)보다 낮은 압력에서 냉매의 응축이 일어나며, 상기 제 2 팽창장치(143)의 역할은 상기 보조 응축기(123)에 의해서 상기 응축기(120)의 방열량이 떨어지는 것을 막기 위함이다.
한편, 냉동실 운전모드 시, 상기 냉동 사이클에 상기 제 2 팽창장치(143)가 제공되지 않는 경우에는, 상기 응축기(120) 및 보조 응축기(123)에서 응축된 C상태의 냉매가 상기 제 3 팽창장치(145)에서 감압되면 G상태가 되고, G상태의 냉매는 상기 제 2 증발기(160)에서 증발되면서 A`상태가 된다. 이러한 냉동 사이클에 의하면, 상기 제 2 증발기(160) 측에서의 증발 열량은 h2-h1을 형성한다.
따라서, 냉동 사이클에 상기 제 2 팽창장치(143)가 제공되는 경우의 증발 열량은 h2-h1'이며, 상기 제 2 팽창장치(143)가 제공되지 않는 경우의 증발 열량은 h2-h1이므로, 냉동 사이클에 상기 제 2 팽창장치(143)가 제공되는 경우가 제공되지 않는 경우에 비하여 △h 만큼 많아질 수 있다.
따라서, 냉장고의 운전능력이 개선되며, 동일한 운전능력에 대비하여 전력 소비량은 상대적으로 저감될 수 있다. 결국, 냉장고의 운전효율이 개선되는 효과가 나타난다.
Claims (13)
- 냉매를 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기;
상기 응축기에서 응축된 냉매를 분지하는 밸브장치;
상기 밸브장치로부터 분지되며, 제 1 증발기 및 제 1 증발용 팽창장치가 설치되는 제 1 분지유로;
상기 밸브장치로부터 분지되며, 제 2 증발기 및 제 2 증발용 팽창장치가 설치되는 제 2 분지유로;
상기 제 2 증발용 팽창장치의 입구 측에 설치되며, 냉매를 응축하는 보조 응축기; 및
상기 보조 응축기의 입구 측에 설치되며, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압하기 위한 응축용 팽창장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장고. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 분지유로에는,
상기 제 1 증발용 팽창장치의 출구 측에 설치되어, 상기 제 1 증발용 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발하기 위한 보조 증발기가 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장고. - 제 2 항에 있어서,
상기 보조 증발기와 상기 보조 응축기는, 접촉하는 것을 특징으로 하는 냉장고. - 제 2 항에 있어서,
상기 밸브장치는,
하나의 유입구와, 제 1 유출부 및 제 2 유출부를 가지는 3방변이며,
상기 제 1 분지유로는 제 1 유출부와 연결되고,
상기 제 2 분지유로는 제 2 유출부와 연결되는 것을 특징으로 하는 냉장고. - 제 2 항에 있어서,
상변화 물질을 이용하여, 상기 보조 증발기와 열교환 하는 축냉부를 더 포함하는 냉장고. - 제 5 항에 있어서,
상기 축냉부에는, 상변화 물질을 수용하는 케이스가 더 포함되며,
상기 보조 증발기는 상기 케이스 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장고. - 제 5 항에 있어서,
상기 보조 응축기는, 상기 축냉부와 열교환 하는 것을 특징으로 하는 냉장고. - 제 2 항에 있어서,
본체; 및
상기 본체에 구비되는 제 1, 2 저장실을 더 포함하고,
상기 제 2 증발기는 상기 제 2 저장실의 후벽에 설치되며,
상기 제 1 증발기와, 상기 보조 응축기 및 상기 보조 증발기는 상기 제 1 저장실의 후벽에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장고. - 제 8 항에 있어서,
상기 냉장실 및 냉동실의 희망 온도를 입력 받는 입력부;
상기 냉장실 내부에 구비되는 제 1 온도센서; 및
상기 냉동실 내부에 구비되는 제 2 온도센서를 더 포함하는 냉장고. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 온도센서에서 감지한 온도가 냉장실 희망 온도를 만족하지 못하는 경우,
상기 밸브장치가 제 1 유출부를 개방하고 제 2 유출부를 폐쇄하여 냉매를 상기 제 1 증발기로 유동하도록 가이드 하는 것을 특징으로 하는 냉장고. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 2 온도센서에서 감지한 온도가 냉동실 희망 온도를 만족하지 못하는 경우,
상기 밸브장치가 제 2 유출부를 개방하고 제 1 유출부를 폐쇄하여 냉매가 보조 증발기로 유동하도록 가이드 하는 것을 특징으로 하는 냉장고. - 압축기, 응축기, 제 1 저장실을 냉각하기 위한 제 1 증발기, 제 2 저장실 냉각하기 위한 제 2 증발기, 상기 제 1 증발기의 입구측에 제공되는 제 1 증발용 팽창장치 및 상기 제 2 증발기의 입구측에 제공되는 제 2 증발용 팽창장치가 포함되는 냉장고의 제어방법에 있어서,
상기 압축기가 구동되어, 상기 응축기를 통과한 냉매가 밸브장치에 의하여, 상기 제 1 증발기 및 제 2 증발기 중 적어도 하나의 증발기로 유입되는 단계; 및
상기 제 2 저장실의 온도가 희망온도를 만족하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하고,
상기 제 2 저장실의 온도가 희망온도를 만족하지 않으면,
냉매가 상기 제 2 증발기의 입구측에 제공되는 응축용 팽창장치 및 보조 응축기를 유동하여 상기 제 2 증발기로 유입되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 저장실의 온도가 희망온도를 만족하지 않으면,
냉매가 상기 제 1 증발기의 입구측에 제공되는 보조 증발기를 유동하여 상기 제 1 증발기로 유입되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
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