KR20170139947A - 냉장고 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 냉장고에는, 제 1,2 증발기와, 상기 제 1 증발기의 입구측에 배치되는 제 1 열교환기와 상기 제 2 증발기의 입구측에 배치되며 상기 제 1 열교환기와 열교환을 수행하는 제 2 열교환기 및 상기 제 2 열교환기의 입구측에 배치되는 밸브장치가 포함된다.

Description

냉장고 및 그 제어방법 {A refrigerator and a control method the same}
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. 상기 증발기에는, 냉장실의 일측에 구비되는 제 1 증발기 및 냉동실의 일측에 구비되는 제 2 증발기가 포함될 수 있다.
최근에는 냉동실 및 냉장실에 증발기와 팽창장치가 각각 설치된 냉장고가 개발되었다. 이 냉장고는 각 팽창장치를 제어하여 압축기에서 각 증발기로 공급되는 냉매의 양을 조절함으로써 냉동실 및 냉장실의 고내 온도를 냉장 온도 및 냉동 온도로 각각 유지시킨다.
또한, 최근에는 냉동실과 냉장실의 목표 온도가 차이나는 점을 고려하여, 서로 다른 냉동 용량을 가지는 냉동용 압축기와 냉장용 압축기가 설치된 냉장고가 개발되었다. 즉, 냉동실용 사이클 및 냉장실용 사이클이 각각 구비되며, 냉장고는 냉동실과 냉장실의 목표 온도에 기초하여 각 압축기의 구동을 제어함으로써 냉동실과 냉장실의 고내 온도를 목표 온도로 각각 유지시켰다.
상기 냉장용 압축기는 냉장실을 냉각시키기 위한 냉동 사이클의 증발온도를 상승시키기 위해서 냉동용 압축기 대비 감소된 냉동 용량을 가진다. 달리 말하면, 상기 냉장용 압축기는 냉장실을 냉각시키기 위한 냉동 사이클의 증발 온도를 상승시키기 위하여, 냉동 용량이 상대적으로 작은 소형의 압축기를 포함할 수 있다.
한편, 상기 냉장실용 사이클의 운전효율은 상기 냉동실용 사이클의 운전효율보다 높게 형성될 수 있다. 따라서, 냉동실용 사이클에 요구되는 부하를 상기 냉장실용 사이클로 이동(부하 이동, Load Shift)하여, 상기 냉동실용 사이클의 냉동능력을 개선하는 시스템이 개발되었다.
이와 관련된 선행기술에 관한 문헌정보는 아래와 같다.
1. 공개번호 (공개일) : 일본특허공개 2013-092291
2. 발명의 명칭 : 냉동냉장고
상기 선행기술에 따른 냉장고에 의하면, 냉장실용 사이클과 냉동실용 사이클간에 열교환을 수행하는 중간 열교환기가 개시되며, 상기 중간 열교환기를 통하여 냉동실용 사이클을 순환하는 냉매의 과냉이 이루어질 수 있고 이에 따라 냉동실용 사이클의 냉동능력이 개선될 수 있다.
그러나, 냉장고가 운전되는 과정에서 냉장실 및 냉동실에 높은 부하가 요구되는 경우, 일례로 냉장고의 압축기가 기동하는 경우, 또는 제상운전 이후 냉각운전이 시작될 때, 상기 높은 부하를 감당하기 위하여 압축기의 출력이 높아지고, 이에 따라 냉매 유량이 증가하게 된다.
다만, 상기 증가된 냉매유량에 대하여, 팽창장치, 일례로 캐필러리 튜브의 저항이 상기 증가된 냉매유량을 감당하지 못하게 되면, 상기 캐필러리리 튜브를 통과하는 냉매의 압력 또는 증발기 입구의 온도가 급변하는 초킹(Choking) 현상이 발생된다. 그리고, 상기 초킹 현상에 의하여 안정적인 사이클 구동이 힘들어져 운전효율이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 여기서, 상기 캐필러리 튜브의 저항은, 상기 캐필러리 튜브의 직경에 기초하여 결정되며, 상기 직경이 작을수록 상기 저항은 커질 수 있다.
결국, 상기 높은 부하가 요구되는 상태에서는, 냉장실용 사이클 및 냉동실용 사이클의 안정적인 운전을 위하여, 독립적인 사이클 운전이 필요하게 된다. 그러나, 상기 높은 부하가 요구되는 상태에서, 냉동실용 사이클로부터 냉장실용 사이클로의 부하 이동이 발생하게 되면, 냉각되어야 할 냉장실의 냉각속도가 느려지는 문제점이 발생하였다.
본 발명의 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 냉장고의 부하에 따라 부하 이동을 선택적으로 수행하는 냉장고 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 냉장고에는, 제 1,2 증발기와, 상기 제 1 증발기의 입구측에 배치되는 제 1 열교환기와 상기 제 2 증발기의 입구측에 배치되며 상기 제 1 열교환기와 열교환을 수행하는 제 2 열교환기 및 상기 제 2 열교환기의 입구측에 배치되는 밸브장치가 포함된다.
상기 밸브장치의 제 1 출구측에 배치되는 제 1 팽창장치 및 상기 제 2 열교환기의 출구측에 배치되는 제 2 팽창장치가 더 포함된다.
상기 밸브장치의 제 2 출구측에 배치되며, 상기 제 2 열교환기를 바이패스 하는 냉매를 감압하는 제 3 팽창장치가 더 포함된다.
상기 제 1 내지 제 3 팽창장치에는, 캐필러리 튜브가 포함된다.
상기 제 3 팽창장치의 직경은, 상기 제 1 팽창장치의 직경 또는 상기 제 2 팽창장치의 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 밸브장치에는, 삼방밸브 또는 사방밸브가 포함된다
상기 밸브장치의 제 1 출구로부터 연장되며 제 1,2 팽창장치 및 상기 제 2 열교환기가 설치되는 제 1 유로 및 상기 밸브장치의 제 2 출구로부터 연장되며 상기 제 3 팽창자치가 설치되는 제 2 유로가 포함된다.
상기 제 1 유로에는 상기 제 2 유로가 합지되는 합지부가 포함되며, 상기 합지부는 상기 제 2 증발기의 입구측에 배치된다.
상기 압축기에는, 냉장실 냉각을 위하여 제 1 냉매가 흡입되는 제 1 압축기 및 냉동실 냉각을 위하여 제 2 냉매가 흡입되는 제 2 압축기가 포함되고, 상기 응축기에는, 상기 제 1 압축기의 출구측에 배치되는 제 1 응축기; 및 상기 제 2 압축기의 출구측에 배치되는 제 2 응축기가 포함된다.
상기 제 1 응축기의 출구측에 설치되며, 상기 제 1 응축기에서 응축된 냉매를 감압하는 냉장실용 팽창장치가 더 포함되며, 상기 제 1 열교환기는 상기 냉장실용 팽창장치의 출구측에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 압축기에는, 냉장실 냉각을 위하여 냉매를 압축하는 제 1 압축기 및 냉동실 냉각을 위하여 상기 냉매가 흡입되는 제 2 압축기가 포함되고, 상기 제 2 압축기에서 압축된 냉매는, 상기 제 1 증발기에서 증발된 냉매와 합지되어 상기 제 1 압축기로 흡입된다.
상기 밸브장치의 제1출구로부터 상기 제 1열교환기로 연장되는 제 1유로; 상기 밸브장치의 제2출구로부터 상기 제 2열교환기로 연장되는 제 2유로; 및 상기 밸브장치의 제3출구로부터 상기 제 2 증발기의 입구측으로 연장되는 제 3유로가 포함된다.
상기 제 1 유로에 설치되며, 상기 제 1 열교환기의 입구측에 배치되는 냉장실용 팽창장치; 상기 제 2 유로에 설치되며, 상기 제 2 열교환기의 입구측에 배치되는 제 1 팽창장치; 및 상기 제 2 유로에 설치되며, 상기 제 2 열교환기의 출구측에 배치되는 제 2 팽창장치가 더 포함된다.
상기 제 3 유로에 설치되는 제 3 팽창장치가 더 포함된다.
상기 제 2 증발기로부터 상기 압축기로 흡입되는 흡입 파이프가 더 포함되며, 상기 흡입 파이프와, 상기 제 1 내지 3 팽창장치는 용접 결합된다.
다른 측면에 따른 냉장고의 제어방법에는, 실내공간의 온도가 감지되는 단계; 상기 제 2 압축기의 냉력이 감지되는 단계; 및 상기 실내공간의 온도 또는 상기 제 2 압축기의 냉력에 기초하여, 제 2 열교환기로의 냉매 유입을 선택적으로 제어하는 단계가 포함된다.
상기 제 2 응축기의 출구측에 배치되는 밸브장치가 더 포함되며, 상기 밸브장치는, 상기 제 2 압축기의 냉력이 설정된 냉력 이상이면, 상기 제 2 열교환기로 냉매를 공급한다.
상기 제 2 압축기의 냉력이 설정된 냉력 이하이면, 상기 밸브장치는 상기 제 2 열교환기를 바이패스 하여 상기 제 2 증발기로 유입시킨다.
상기 냉동실용 사이클에는, 상기 제 2 열교환기의 입구측 및 출구측에 설치되어, 상기 제 2 열교환기로 유동하는 냉매를 감압하는 제 1,2 팽창장치; 및 상기 제 2 열교환기를 바이패스 하는 냉매를 감압하는 제 3 팽창장치가 더 포함된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 냉동실용 사이클과 냉장실용 사이클 간에 열교환, 즉 부하 이동이 이루어짐으로써 냉동실용 사이클의 냉매 과냉도를 높이고, 냉장실용 사이클의 증발온도가 상승하여 운전효율이 증대될 수 있다. 결국, 냉장고의 소비전력이 저감되는 효과가 나타날 수 있다.
또한, 냉동실용 사이클의 응축기 출구측에 밸브장치를 구비하고, 상기 응축기를 통과한 냉매가 제 1 유로 또는 제 2 유로를 유동하도록 제어될 수 있으므로, 냉장고의 부하에 따라 냉장고의 운전효율이 개선되는 방향으로 운전될 수 있다는 장점이 있다. 여기서, 상기 제 1 유로는 부하 이동을 위하여 냉매가 유동하는 유로이며, 상기 제 2 유로는 부하 이동을 회피하기 위하여 냉매가 유동하는 유로로서 이해될 수 있다.
상세히, 냉장고 부하가 크지 않을 때, 일례로 안정적인 냉동실용 사이클 및 냉장실용 사이클의 운전이 수행될 때에는, 상기 밸브장치를 경유한 냉매가 상기 제 1 유로를 유동하여 상기 냉동실용 사이클로부터 냉장실용 사이클로 부하 이동이 발생할 수 있게 되므로, 냉동실용 사이클의 과냉도가 확보되어 사이클의 운전효율이 개선될 수 있다.
반면에, 냉장고의 냉기동 또는 제상후 기동과 같이, 냉장고 부하가 큰 경우에는, 상기 밸브장치를 경유한 냉매가 상기 제 2 유로를 유동하여 상기 부하 이동이 수행되지 않음으로써 냉장실의 냉각속도가 느려지 않게 되고 이에 따라 냉장실이 냉각운전 효율이 개선될 수 있다.
특히, 상기 제 1 유로에 설치되는 캐필러리 튜브의 직경보다 상기 제 2 유로에 설치되는 캐필러리 튜브의 직경이 더 크게 형성됨으로써, 냉장고 부하가 큰 경우에는 저항이 상대적으로 작은 제 2 유로를 유동함으로써 냉동실용 사이클을 순환하는 냉매유량을 많게 유지할 수 있다.
반면에, 냉장고 부하가 상대적으로 작은 경우에는, 냉장실용 사이클 및 냉동실용 사이클을 순환하는 냉매유량이 상대적으로 적게 요구되므로, 냉동실용 사이클과 냉장실용 사이클간의 열교환을 통하여 부하 이동을 수행할 수 있고, 이에 따라 냉동실용 사이클의 과냉도를 개선할 수 있게 된다.
한편, 냉동실용 사이클로부터 냉장실용 사이클로의 부하 이동은, 2단 압축 시스템에도 적용될 수 있으며, 이러한 적용에 의하면 냉장고의 부하에 따라 냉동실용 사이클의 과냉도를 개선하고 냉장실의 냉각속도를 개선할 수 있다는 효과가 나타난다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 내부 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 중간 열교환부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 구성을 도식화 한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
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(1)에는, 전면이 개구되며 저장실(12,13)을 형성하는 본체(11)가 포함된다. 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) 및 냉동실(13)을 각각 “제 1 저장실” 및 제 2 저장실”로 이름할 수 있다.
상기 본체(11)는, 냉장고(1)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(1)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, 제 1 증발기(110)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 냉기 토출부(미도시)가 형성되는 냉장실 커버 플레이트(미도시)가 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 중간 열교환부의 구성을 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 구성을 도식화 한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고(1)에는, 냉장실(12)을 냉각하기 위하여 냉동 사이클이 운전되는 냉장실용 사이클(10) 및 냉동실(13)을 냉각하기 위하여 냉동 사이클이 운전되는 냉동실용 사이클(20)이 포함된다. 상기 냉장실용 사이클(10)에는 제 1 냉매가 순환되며, 상기 냉동실용 사이클(20)에는 제 2 냉매가 순환될 수 있다. 상기 제 1,2 냉매는 서로 혼합되거나 분배되지 않고 독립적인 사이클을 형성한다.
상세히, 상기 냉장실용 사이클(10)에는, 제 1 냉매를 고온고압으로 압축하는 "냉장실용 압축기"로서의 제 1 압축기(100)와, 상기 제 1 압축기(100)에서 압축된 고온고압 상태의 제 1 냉매를 방열을 통하여 응축하는 제 1 응축기(110)와, 상기 제 1 응축기(110)에서 응축된 냉매를 감압하는 냉장실용 팽창장치(120) 및 상기 냉장실용 팽창장치(120)에서 감압된 냉매를 증발시키는 제 1 증발기(140)가 포함된다.
상기 제 1 응축기(110)는 "냉장실용 응축기로"로서 상기 냉동실(13)의 후방에 위치하는 기계실에 설치될 수 있다. 상기 제 1 응축기(110)의 일측에는 제 1 응축팬(110a)이 설치될 수 있다. 상기 제 1 응축팬(110a)은 기계실 내의 공기 또는 냉장고가 설치되는 실내공간의 공기가 상기 제 1 응축기(110)를 향하여 유동하도록, 작동될 수 있다.
상기 냉장실용 팽창장치(120)에는, 캐필러리 튜브(capillary tube)가 포함될 수 있다. 상기 캐필러리 튜브는 상대적으로 작은 직경을 가지며, 냉매가 상기 캐필러리 튜브를 통과하는 과정에서, 상기 냉매의 유동에 대하여 저항으로 작용하여 냉매를 팽창시킬 수 있다. 상기 냉장실용 팽창장치(120)와 상기 제 1 증발기(140)의 사이에는, 제 1 열교환기(130)가 설치될 수 있다. 즉, 상기 냉장실용 팽창장치(120)는 상기 제 1 열교환기(130)의 입구측에 배치되며, 상기 제 1 증발기(140)는 상기 제 1 열교환기(130)의 출구측에 배치될 수 있다.
상기 제 1 증발기(140)는 "냉장실용 증발기"로서 상기 냉장실(12)의 후측에 설치될 수 있다. 상기 제 1 증발기(140)의 일측에는 제 1 증발팬(140a)이 설치될 수 있다. 상기 제 1 증발팬(140a)은 상기 냉장실(12)내의 냉기가 상기 제 1 증발기(140)를 향하여 유동하도록 작동될 수 있다. 상기 제 1 증발기(140)를 통과하면서 냉각된 냉기는 상기 냉장실(12)로 다시 유입될 수 있다.
상기 냉동실용 사이클(20)에는, 제 2 냉매를 고온고압으로 압축하는 "냉동실용 압축기"로서의 제 2 압축기(200)와, 상기 제 2 압축기(200)에서 압축된 고온고압 상태의 제 2 냉매를 방열을 통하여 응축하는 제 2 응축기(210)와, 상기 제 2 응축기(210)에서 응축된 냉매를 감압하는 냉동실용 팽창장치(220,240,275) 및 상기 냉동실용 팽창장치(220,240,275)에서 감압된 냉매를 증발시키는 제 2 증발기(250)가 포함된다.
상기 제 2 응축기(210)는 "냉동실용 응축기"로서 상기 냉동실(13)의 후방에 위치하는 기계실에 설치될 수 있다. 상기 제 2 응축기(210)의 일측에는 제 2 응축팬(210a)이 설치될 수 있다. 상기 제 2 응축팬(210a)은 기계실 내의 공기 또는 냉장고가 설치되는 실내공간의 공기가 상기 제 2 응축기(210)를 향하여 유동하도록, 작동될 수 있다.
상기 냉동실용 팽창장치(220,240,275)에는, 복수의 팽창장치가 포함된다. 상기 복수의 팽창장치에는, 제 1 팽창장치(220) 및 제 2 팽창장치(240)가 포함된다. 상기 제 1,2 팽창장치(220,240)에는, 캐필러리 튜브(capillary tube)가 포함될 수 있다. 상기 제 1,2 팽창장치(220,240)의 사이에는, 제 2 열교환기(130)가 배치된다. 즉, 상기 제 1 팽창장치(220)는 상기 제 2 열교환기(230)의 입구측에 배치되며, 상기 제 2 팽창장치(240)는 상기 제 2 열교환기(230)의 출구측에 배치될 수 있다.
상기 제 2 증발기(250)는 "냉동실용 증발기로"로서 상기 냉동실(12)의 후측에 설치될 수 있다. 상기 제 2 증발기(250)의 일측에는 제 2 증발팬(250a)이 설치될 수 있다. 상기 제 2 증발팬(250a)은 상기 냉동실(13)내의 냉기가 상기 제 2 증발기(250)를 향하여 유동하도록 작동될 수 있다. 상기 제 2 증발기(250)를 통과하면서 냉각된 냉기는 상기 냉동실(12)로 다시 유입될 수 있다. 상기 제 1 증발기(140)를 "냉장실용 증발기", 상기 제 2 증발기(250)를 "냉동실용 증발기"라 이름할 수 있다.
본 실시예에 따른 냉장고(1)에는, 냉동실용 사이클(20)에 요구되는 부하를 냉장실용 사이클(10)로 이동(Load Shift)시키기 위한 장치가 더 포함될 수 있다. 상세히, 상기 냉장고(1)에는, 상기 냉장실용 사이클(10)과 상기 냉동실용 사이클(20)간에 열교환을 수행하는 중간 열교환부(330)가 더 포함된다.
상기 중간 열교환부(330)에는, 상기 냉장실용 사이클(10)에 구비되는 제 1 열교환기(130) 및 상기 냉동실용 사이클(20)에 구비되는 제 2 열교환기(230)가 포함된다. 상기 제 1 열교환기(130)를 통과하는 제 1 냉매와, 상기 제 2 열교환기(130)를 통과하는 제 2 냉매간에 열교환이 이루어질 수 있다.
상기 제 1 열교환기(130)는 상기 냉장실용 팽창장치(120)의 출구측에 배치된다. 그리고, 상기 제 1 열교환기(130)의 출구측에는, 상기 제 1 증발기(140)가 배치될 수 있다. 상기 냉장실용 팽창장치(120)에서 감압된 제 1 냉매의 온도는 제 2 열교환기(230)를 유동하는 제 2 냉매의 온도보다 낮을 수 있다.
따라서, 상기 제 1 냉매는 상기 제 1 열교환기(130)를 통과하면서, 상기 제 2 열교환기(230)로부터 흡열할 수 있다. 이 과정에서, 상기 제 1 냉매는 증발될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 열교환기(130)를 "보조 증발기"라 이름할 수 있다.
상기 제 2 열교환기(230)는 상기 제 1 팽창장치(220)의 출구측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 열교환기(230)의 출구측에는, 상기 제 2 팽창장치(240)가 배치될 수 있다. 상기 제 1 팽창장치(220)에서 감압된 제 2 냉매는 상기 제 2 열교환기(230)를 통과하면서, 상기 제 1 열교환기(230)를 향하여 방열할 수 있다. 이 과정에서, 상기 제 2 냉매는 과냉될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 열교환기(230)를 "보조 응축기"라 이름할 수 있다.
상기 제 1,2 열교환기(130,230)는 상호간의 접촉에 따른 전도방식 또는 서로 인접하게 배치됨에 따른 대류방식에 의하여 열교환될 수 있다. 일례로, 도 2에 도시되는 바와 같이, 상기 제 1,2 열교환기(130,230)는 서로 접촉되도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 열교환기(130)의 냉매관(135)의 외주면과 상기 제 2 열교환기(230)의 냉매관(235)의 외주면은 용접(soldering)될 수 있다.
상기 제 1 열교환기(130)의 제 1 냉매관(135)의 직경은 상기 제 2 열교환기(230)의 냉매관(235)보다 크게 형성될 수 있다. 상세히, 상기 제 1 냉매관(135) 의 냉매는 열교환에 의하여 증발되고, 상기 제 2 냉매관(235)의 냉매는 응축된다. 그리고, 기상 냉매의 부피는 액 냉매의 부피보다 크게 형성되고, 기상 냉매가 유동하는 배관의 직경이 너무 작아지게 되면 상기 기상 냉매의 압력 강하가 커지게 되어 열교환 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 냉매관(135)의 직경을 상기 제 2 냉매관(235)의 직경보다 크게 형성함으로써, 상기 중간 열교환부(330)에서의 열교환 효율이 개선될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 열교환기(130)를 유동하는 제 1 냉매는 상기 제 2 열교환기(230)를 유동하는 제 2 냉매와 반대 방향으로 유동될 수 있다. 상세히, 상기 제 2 냉매관(235)의 제 2 냉매는 상기 제 1 냉매관(135)의 제 1 냉매로 열을 전달하면서 그 일부가 응축되는데, 상기 제 1,2 냉매관(135,235)에서의 냉매유동 방향이 서로 반대일 때 상기 제 2 냉매관(235)의 하류로 갈수록 응축되는 제 2 냉매의 양이 점점 증가하여 열교환 효율이 좋아질 수 있다.
상기 제 2 팽창장치(240)는 상기 제 2 열교환기(230)의 출구측에 배치되어, 상기 제 2 열교환기(230)에서 과냉된 냉매를 감압시킬 수 있다. 그리고, 상기 제 2 열교환기(230)에서 감압된 냉매는 상기 제 2 증발기(250)로 유입되어 증발될 수 있다. 한편, 상기 제 1 열교환기(130)의 출구측에는 상기 제 1 증발기(140)가 배치되며, 상기 제 1 열교환기(130)에서 증발된 냉매는 상기 제 1 증발기(140)에서 추가적으로 증발될 수 있다.
상기 냉장실용 사이클(10)에는, 상기 제 1 증발기(140)의 출구측으로부터 상기 제 1 압축기(100)로 연장되는 제 1 흡입파이프(145)가 더 포함된다. 상기 제 1 흡입파이프(145)는 상기 냉장실용 팽창장치(120)와 열교환될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 흡입파이프(145)와 상기 냉장실용 팽창장치(120)는 용접에 의하여 서로 결합되어 전도 방식에 따른 열교환이 이루어질 수 있다. 상기 제 1 흡입파이프(145)와 상기 냉장실용 팽창장치(120)는 제 1 흡입라인열교환부(160)를 형성한다.
상기 제 1 흡입파이프(145)를 유동하는 저온의 냉매와, 상기 냉장실용 팽창장치(120)를 통과하는 상대적으로 고온의 냉매가 서로 열교환함으로써, 상기 제 1 흡입파이프(145)의 냉매 과열도가 증가되고, 상기 냉장실용 팽창장치(120)의 냉매 과냉도가 증가될 수 있다. 결국, 냉장실용 사이클(10)의 운전 효율이 개선될 수 있다.
상기 냉동실용 사이클(20)에는, 상기 제 2 응축기(210)의 출구측에 배치되어, 상기 제 2 응축기(210)를 통과한 냉매가 선택적으로 상기 제 2 열교환기(230)에 유입되도록, 냉매의 흐름을 제어하는 밸브장치(290)가 더 포함된다. 일례로, 상기 밸브장치(290)에는, 1개의 입구 및 2개의 출구를 가지는 삼방밸브가 포함될 수 있다.
상기 냉동실용 사이클(20)에는, 상기 밸브장치(290)의 제 1 출구(290a)로부터 상기 제 2 열교환기(230)로 연장되는 제 1 유로(294) 및 상기 밸브장치(290)의 제 2 출구(290b)로부터 상기 제 1 유로(294)의 합지부(276)로 연장되는 제 2 유로(295)가 포함된다. 상기 밸브장치(290)의 제어상태에 따라, 냉매는 상기 제 1,2 유로(294,295) 중 적어도 하나의 유로를 통하여 유동할 수 있다.
상기 제 1 유로(294)가 개방되고 상기 제 2 유로(295)가 폐쇄되도록, 상기 밸브장치(290)가 제어되면, 냉매는 상기 제 2 열교환기(230)로 유입되어, 상기 중간 열교환부(330)에서의 열교환이 이루어질 수 있다. 즉, 상기 냉동실용 사이클(20)의 부하가 상기 냉장실용 사이클(10)로 이동되며, 상기 냉장실용 사이클(10)의 과냉 효과를 얻을 수 있다. 이는, 냉장실의 부하가 냉동실의 부하보다 작고, 상기 냉장실용 사이클(10)의 운전효율이 상기 냉동실용 사이클(20)의 운전효율보다 높으므로, 냉장고 전체의 운전성능을 고려할 때, 바람직할 수 있다.
반면에, 상기 제 2 유로(295)가 개방되고 상기 제 1 유로(294)가 폐쇄되도록, 상기 밸브장치(290)가 제어되면, 냉매는 상기 제 2 열교환기(230)를 바이패스 하여, 상기 제 2 증발기(250)의 입구측으로 유동할 수 있다. 즉, 상기 냉동실용 사이클(20)의 부하가 상기 냉장실용 사이클(10)로 이동되는 것이 제한되며, 이에 따라 냉장실(12)의 냉각속도가 개선될 수 있다.
상기 제 1 유로(294)에는, 상기 제 1 팽창장치(220), 상기 제 2 열교환기(230) 및 상기 제 2 팽창장치(240)가 설치될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 유로(294)를 유동하는 냉매는 상기 제 1 팽창장치(220), 상기 제 2 열교환기(230) 및 상기 제 2 팽창장치(240)를 거쳐, 상기 제 2 증발기(250)로 유입될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 유로(295)에는, 제 3 팽창장치(275)가 설치될 수 있다. 상기 제 3 팽창장치(275)는 냉동실용 팽창장치로서 이해될 수 있다. 일례로, 상기 제 3 팽창장치(275)에는, 캐필러리 튜브가 포함될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 유로(295)를 유동하는 냉매는 상기 제 3 팽창장치(275) 및 상기 합지부(276)를 거쳐, 상기 제 2 증발기(250)로 유입될 수 있다. 상기 합지부(276)는, 상기 제 1 유로(294)와 상기 제 2 유로(295)가 만나는 지점으로서, 상기 제 2 증발기(250)의 입구측에 구비될 수 있다.
상기 냉장실 팽창장치(120)에서의 감압크기는, 상기 제 1 팽창장치(220)에서의 감압크기보다 클 수 있도록, 상기 냉장실 팽창장치(120)의 길이 또는 직경이 결정될 수 있다. 일례로, 상기 냉장실 팽창장치(120)의 직경은 상기 제 1 팽창장치(220)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 냉장실 팽창장치(120)의 길이는 상기 제 1 팽창장치(220)의 길이보다 길게 형성될 수 있다.
상기 제 3 팽창장치(275)의 직경은, 상기 제 1 팽창장치(220) 또는 상기 제 2 팽창장치(240)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 일례로, 상기 제 3 팽창장치(275)의 직경은 0.9mm, 상기 제 1,2 팽창장치(220,240)의 직경은 0.7mm일 수 있다.
따라서, 상기 제 2 유로(295)를 통과하는 냉매의 유동저항은, 상기 제 1 유로(294)를 통과하는 냉매의 유동저항보다 작을 수 있다. 결국, 상기 제 2 유로(295)가 개방되었을 때 유동하는 냉매량은, 상기 제 1 유로(294)가 개방되었을 때 유동하는 냉매량보다 많을 수 있다.
상기 밸브장치(290)는, 냉장고에 요구되는 부하에 기초하여 제어될 수 있다. 일례로, 냉장고의 냉기동 또는 제상후 기동과 같이, 냉장고의 부하가 큰 경우에는, 상기 중간 열교환부(330)에서의 열교환이 일어나지 않도록, 상기 밸브장치(290)가 제어된다. 즉, 상기 밸브장치(290)는, 상기 제 1 출구(290a)를 폐쇄하고 상기 제 2 출구(290b)를 개방하도록 제어되며, 냉매는 상기 제 2 유로(295)를 유동할 수 있다.
이 경우, 상기 제 2 유로(295)를 통하여 제 2 증발기(250)로 유입되는 냉매량이 많아질 수 있고, 냉동실용 사이클(20)의 부하가 냉장실용 사이클(10)로 이동되지 않으므로, 냉장실(12)의 신속한 냉각을 수행할 수 있다.
반면에, 냉장고의 냉기동 또는 제상후 기동이후, 안정적인 냉각 사이클이 운전되는 경우, 즉 냉장고의 부하가 크지 않은 경우에는, 상기 중간 열교환부(330)에서의 열교환이 일어나도록, 상기 밸브장치(290)가 제어된다. 즉, 상기 밸브장치(290)는, 상기 제 2 출구(290b)를 폐쇄하고 상기 제 1 출구(290a)를 개방하도록 제어되며, 냉매는 상기 제 1 유로(294)를 유동할 수 있다.
이 경우, 상기 제 1 유로(294)를 통하여 제 2 증발기(250)로 유입되는 냉매량은 다소 작아질 수 있으나, 냉동실용 사이클(20)의 부하가 냉장실용 사이클(10)로 이동될 수 있으므로, 상기 냉동실용 사이클(20)의 과냉도가 개선될 수 있다.
상기 냉동실용 사이클(20)에는, 상기 제 2 증발기(250)의 출구측으로부터 상기 제 2 압축기(200)로 연장되는 제 2 흡입파이프(255)가 더 포함된다. 상기 제 2 흡입파이프(255)는 상기 제 1 내지 제 3 팽창장치(220,240,275)와 열교환될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 흡입파이프(255)와, 상기 제 1 내지 제 3 팽창장치(220,240,275)는 용접에 의하여 서로 결합되어 전도 방식에 따른 열교환이 이루어질 수 있다. 상기 제 2 흡입파이프(255)와 상기 제 1 내지 제 3 팽창장치(220,240,275)는 제 2 흡입라인열교환부(260)를 형성한다.
여기서, 상기 제 3 팽창장치(275)는 길게 연장되어, 상기 제 1,2 팽창장치(220,240) 및 상기 제 2 흡입파이프(255)와 결합되도록 배치될 수 있다. 상세히, 상기 제 3 팽창장치(275)에는, 상기 제 1 팽창장치(220) 및 상기 제 2 흡입파이프(255)와 결합되는 제 1 팽창부(275a)와, 상기 제 2 팽창장치(240) 및 상기 제 2 흡입파이프(255)와 결합되는 제 2 팽창부(275b)가 포함될 수 있다 (도 4 참조).
상기 제 2 흡입파이프(255)를 유동하는 저온의 냉매와, 상기 제 1 내지 제 3 팽창장치(220,240,275)를 통과하는 상대적으로 고온의 냉매가 서로 열교환함으로써, 상기 제 2 흡입파이프(255)의 냉매 과열도가 증가되고, 상기 제 1 내지 제 3 팽창장치(220,240,275)의 냉매 과냉도가 증가될 수 있다. 결국, 냉동실용 사이클(20)의 운전 효율이 개선될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고(1)에는, 냉장고(1)가 설치되는 실내공간의 온도를 감지하는 실내온도 센서(310)와, 실내공간의 습도를 감지하는 실내습도 센서(315) 및 상기 제 2 압축기(200)의 스트로크(stroke)를 감지하는 압축기 스트로크감지부(320)가 포함된다. 상기 압축기 스트로크감지부(320)는, 상기 제 2 압축기(200)의 피스톤이 왕복운동 하는 스트로크(stroke)를 감지한다. 상기 스트로크는, 상기 제 2 압축기(200)의 냉력의 크기를 결정하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 상기 압축기 스트로크감지부(320)는 "냉력감지부"로서 이해된다.
상기 냉장고(1)에는, 상기 실내온도 센서(310)에서 감지된 온도정보에 기초하여, 상기 제 1,2 압축기(100,200) 또는 상기 밸브장치(290)의 작동을 제어하는 제어부(350)가 더 포함된다.
일례로, 상기 실내온도 센서(310)에서 감지된 실내온도가 설정온도 이상이거나, 냉장고(1)가 초기 기동하는 경우, 상기 제어부(350)는 냉장고(1)의 부하가 큰 것으로 인식하여 상기 제 1 압축기(100) 또는 상기 제 2 압축기(200)의 운전주파수를 증가시키고, 냉력(스트로크)을 증가시킬 수 있다.
상기 실내온도 정보와, 상기 제 1,2 압축기(100,200)의 운전주파수 및 냉력은 매핑되어 미리 저장될 수 있다. 그리고, 냉장고(1)의 운전상태, 즉 냉기동, 제상후 기동 또는 안정화 기동인지에 관한 조건과, 상기 상기 제 1,2 압축기(100,200)의 운전주파수 및 냉력은 매핑되어 미리 저장될 수 있다. 여기서, 상기 "안정화 기동"이라 함은, 냉장실용 사이클(10)과 냉동실용 사이클(20)의 압력범위가 정상범위에 도달하여, 안정적인 운전이 이루어지는 상태로서 이해될 수 있다.
그리고, 상기 제어부(350)는, 상기 압축기 스트로크감지부(320)에 의하여 감지된 냉력에 기초하여 상기 냉장고(1)의 부하를 판단하고, 상기 밸브장치(290)의 제어상태를 조절할 수 있다. 이하에서는, 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 설명한다.
도 6을 참조하면, 냉장고(1)의 전원이 온 되고, 냉장실(12) 및 냉동실(13)의 냉각운전이 수행될 수 있다(S11). 그리고, 냉장고(1)가 설치된 실내공간의 온도 또는 실내공간의 습도가 감지될 수 있다(S12).
냉장고(1)의 운전상태와 함께, 상기 제 2 압축기(200)의 냉력이 감지될 수 있다. 상기 제 2 압축기(200)의 냉력은, 상기 냉장고(1)의 운전상태에 기초하여 미리 매핑된 값으로 결정될 수 있다. 일례로, 냉장고(1)가 냉기동 하거나, 제상운전 완료후 기동하는 경우, 상대적으로 높은 부하가 요구되므로, 상기 제 2 압축기(200)의 냉력은 제 1 냉력을 출력하도록 결정될 수 있다. 상기 제 1 냉력은, 최고 냉력으로서, 설정된 냉력 이상의 값을 가지는 것으로 인식될 수 있다.
반면에, 냉장고(1)의 냉각 사이클이 안정화 되어 운전되는 경우에는, 상대적으로 낮은 부하가 요구되므로, 상기 제 2 압축기(200)의 냉력은 제 2 냉력을 출력하도록 결정될 수 있다. 상기 제 2 냉력은 상기 제 1 냉력보다 작은 값으로서, 설정된 냉력 이하의 값을 가지는 것으로 인식될 수 있다(S13).
상기 냉장고(1)의 운전상태 및 제 2 압축기(200)의 냉력에 기초하여, 상기 밸브장치(290)의 제어상태를 결정한다. 상기 밸브장치(290)의 제어상태에는, 상기 제 1 유로(294)를 개방하고 상기 제 2 유로(295)를 폐쇄하는 "제 1 제어상태", 상기 제 2 유로(295)를 개방하고 상기 제 1 유로(294)를 폐쇄하는 "제 2 제어상태" 및 상기 제 1,2 유로(294,295)를 모두 개방하는 "제 3 제어상태"가 포함될 수 있다.
상기 제 1,2 유로(294,295)가 모두 개방되는 조건에 해당하는지 여부가 인식될 수 있다. 일례로, 상기 조건에는, 냉동실(13)의 급속냉동 운전 종료이후 제상운전이 시작되어 완료될 때까지의 운전상태가 포함될 수 있다. 이 때, 상기 밸브장치(290)는 상기 제 1,2 출구(290a,290b)를 모두 개방하도록 제어되며, 상기 제 2 압축기(200)의 운전은 정지될 수 있다(S14,S21).
한편, 상기 제 1,2 유로(294,295)가 모두 개방되는 조건이 아닌 경우, 상기 냉동실용 사이클(20)로부터 상기 냉장실용 사이클(10)로의 부하 이동(Load Shift)를 수행할 조건이 충족되는지 여부가 인식될 수 있다.
상기 부하 이동을 수행하지 않을 조건에는, 상기 제 2 압축기(200)의 냉력이 상기 제 1 냉력을 출력하도록 구동되는 경우, 실내온도가 상대적으로 저온인 경우, 또는 실내습도가 상대적으로 높은 경우가 포함될 수 있다. 상기 실내온도가 상대적으로 낮은 경우, 냉동실용 사이클(20)을 순환하는 냉매의 밀도가 높아져서 제 2 압축기(200)로 흡입되는 가스 냉매의 양이 줄어들 수 있다. 따라서, 냉장고 부하가 높아질 수 있고, 이에 따라 냉매 순환량을 높일 필요가 있다.
그리고, 상기 실내습도가 상대적으로 높은 경우, 냉장고의 이슬맺힘 방지운전을 위한 부하가 더 필요하게 되고, 이에 따라 냉매 순환량을 높일 필요가 있다.
이 경우, 부하 이동을 수행하지 않으며, 상기 밸브장치(290)는 상기 제 2 제어상태로 전환되어, 상기 제 1 유로(294)를 폐쇄하고 상기 제 2 유로(295)를 개방할 수 있다. 따라서, 냉매는 상기 중간 열교환부(330)를 바이패스 하여 상기 제 2 증발기(250)의 입구측으로 유동할 수 있다. 결국, 냉매는 상대적으로 유로 저항이 낮은 제 2 유로(295)를 유동하므로, 냉매 순환량이 증가될 수 있다(S16,S19,S20).
상기 부하 이동을 수행하는 조건은, 상기 제 1,2 유로(294,295)가 모두 개방되는 조건 및 상기 부하 이동을 수행하지 않을 조건을 제외한 나머지 조건들을 포함한다. 이 경우, 냉장고의 부하는 상대적으로 낮은 것으로 인식된다. 따라서, 상기 밸브장치(290)는 상기 제 1 제어상태로 전환되어, 상기 제 1 유로(294)를 개방하고 상기 제 2 유로(295)를 폐쇄할 수 있다. 따라서, 냉매는 상기 중간 열교환부(330)로 유입되며, 상기 냉장실용 사이클(10)과 열교환 하여 과냉도를 증가시킬 수 있다(S17,S18).
이러한 제어방법에 의하면, 냉장고의 부하에 따라, 밸브장치(290)의 제어상태를 변경함으로써, 시스템의 냉매량이 많이 필요할 경우에는 냉매가 중간 열교환부(330)를 바이패스 하여 유동저항이 낮은 제 2 유로(295)를 유동할 수 있고, 시스템의 냉매량이 많이 필요하지 않은 경우에는 내매가 중간 열교환부(330)로 유도하여 시스템의 성능을 개선하고, 소비전력을 저감할 수 있다는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고(1a)에는, 냉동 사이클을 구동하기 위한 다수의 장치가 포함된다.
상세히, 상기 냉장고(1a)에는, 냉매를 압축하기 위한 복수의 압축기(400,500)와, 상기 복수의 압축기(400,500)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(510)와, 상기 응축기(510)에서 응축된 냉매를 감압하기 위한 다수의 팽창장치(420,520,540,575)) 및 상기 다수의 팽창장치(420,520,540,575)에서 감압된 냉매를 증발하기 위한 다수의 증발기(440,550)가 포함된다.
상기 복수의 압축기(400,500)에는, 제 1 압축기(400) 및 제 2 압축기(500)가 포함된다. 상기 제 2 압축기(500)는 저압측에 배치되어 냉매를 1단 압축하는 "저압 압축기"이며, 상기 제 1 압축기(400)는 상기 제 2 압축기(500)에서 압축된 냉매를 더 압축(2단 압축)하는 "고압 압축기"로서 이해된다. 그리고, 상기 제 2 압축기(500)는 냉동실 냉각용 압축기, 상기 제 1 압축기(400)는 냉장실 냉각용 압축기로서 이해될 수 있다.
상기 다수의 증발기(440,550)에는, 냉장실에 공급될 냉기를 생성하기 위한 제 1 증발기(440) 및 냉동실에 공급될 냉기를 생성하기 위한 제 2 증발기(550)가 포함된다. 그리고, 상기 냉장고(1a)에는, 상기 응축기(510)의 일측에 제공되는 응축팬(510a), 상기 제 1,2 증발기(440,550)의 각 일측에 제공되는 제 1,2 증발팬(440a,550a)이 더 포함될 수 있다.
상기 냉장고(1a)에는, 상기 제 2 증발기(550)의 출구측에서 상기 제 2 압축기(500)의 입구측으로 연장되는 제 2 흡입파이프(555)가 더 포함된다. 따라서, 상기 제 2 증발기(550)를 통과한 냉매는 상기 제 2 압축기(500)로 흡입될 수 있다.
상기 냉장고(1a)에는, 상기 제 1 증발기(150)의 출구측에서 상기 제 1 압축기(400)의 입구측으로 연장되는 제 1 흡입파이프(445) 및 상기 제 1 흡입파이프(445)과 상기 제 2 압축기(500)의 출구측 냉매배관, 즉 저압 토출배관(570)이 합지되는 합지부(505)가 더 포함된다. 따라서, 상기 저압 토출배관(170)을 유동하는 1단 압축 냉매는 상기 제 1 증발기(440)를 통과한 냉매와 상기 합지부(505)에서 합지되어, 상기 제 1 압축기(400)로 흡입될 수 있다. 상기 제 1 압축기(400)로 흡입된 냉매는 압축되어 상기 응축기(510)로 유입된다.
상기 다수의 팽창장치(420,520,540,575)에는, 상기 제 1 증발기(440)로 유입될 냉매를 팽창하기 위한 냉장실용 팽창장치(420)가 포함된다. 상기 냉장고(1a)에는, 상기 냉장실용 팽창장치(420)의 출구측에 배치되는 제 1 열교환기(430)가 더 포함된다. 그리고, 상기 제 1 열교환기(430)의 출구측에는, 상기 제 1 증발기(440)가 배치될 수 있다. 상기 제 1 열교환기(430)는 제 2 열교환기(530)와 함께 중간 열교환부를 형성하며, 상기 제 2 열교환기(530)로부터 흡열하여 냉매의 증발을 가이드 한다.
상기 제 1 흡입파이프(445)와 상기 냉장실용 팽창장치(420)는 서로 열교환 할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 흡입파이프(445)와 상기 냉장실용 팽창장치(420)는 서로 용접(soldering)될 수 있다. 상기 열교환에 의하여, 상기 냉장실용 팽창장치(420)를 유동하는 냉매의 과냉도 및 상기 제 1 흡입파이프(445)를 유동하는 냉매의 과열도가 개선될 수 있다. 상기 제 1 흡입파이프(445)와 상기 냉장실용 팽창장치(420)는 제 1 흡입라인열교환부(460)를 형성한다.
상기 다수의 팽창장치(420,520,540,575)에는, 제 1 팽창장치(520) 및 제 2 팽창장치(540)가 더 포함된다. 그리고, 상기 냉장고(1a)에는, 상기 제 1,2 팽창장치(520,540)의 사이에 배치되는 제 2 열교환기(530)가 더 포함된다. 상기 제 1 팽창장치(520)에서 감압된 냉매는 상기 제 2 열교환기(530)에서 냉각되고, 상기 제 2 팽창장치(540)에서 다시 감압될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 팽창장치(540)에서 감압된 냉매는 상기 제 2 증발기(550)로 유입될 수 있다.
상기 제 2 열교환기(530)는 제 1 열교환기(430)와 함께 중간 열교환부를 형성하며, 상기 제 2 열교환기(530)로 방열하여, 냉매의 과냉각을 가이드 할 수 있다.
상기 다수의 팽창장치(420,520,540,575)에는, 제 3 팽창장치(575)가 더 포함된다. 상기 제 3 팽창장치(575)는, 상기 제 1,2 팽창장치(520,540)와 함께, 냉동실용 팽창장치를 구성한다.
상기 냉장고(1a)에는, 상기 응축기(510)의 출구측에 배치되어, 상기 응축기(510)를 통과한 냉매가 선택적으로 상기 제 1,2 증발기(440,550)에 유입되도록, 냉매의 흐름을 제어하는 밸브장치(600)가 더 포함된다. 일례로, 상기 밸브장치(600)에는, 1개의 입구 및 3개의 출구를 가지는 사방밸브가 포함될 수 있다. 그리고, 상기 밸브장치(600)는 냉매가 상기 제 2 열교환기(530)에 선택적으로 유입되도록, 냉매의 흐름을 제어할 수 있다.
상기 냉장고(1a)에는, 상기 밸브장치(600)의 제 1 출구(600a)로부터 상기 제 1 열교환기(430)로 연장되는 제 1 유로(610)와, 상기 밸브장치(600)의 제 2 출구(600b)로부터 상기 제 2 열교환기(530)로 연장되는 제 2 유로(620) 및 상기 밸브장치(600)의 제 3 출구(600c)로부터 합지부(576)로 연장되는 제 3 유로(630)가 포함된다. 상기 밸브장치(600)의 제어상태에 따라, 냉매는 상기 제 1,2 유로(610.620.630) 중 적어도 하나의 유로를 통하여 유동할 수 있다.
상기 제 1,2 유로(610,620)가 개방되고 상기 제 3 유로(630)가 폐쇄되도록, 상기 밸브장치(600)가 제어되면, 냉매는 상기 제 1,2 열교환기(430,530)로 유입되어, 상기 중간 열교환부(330)에서의 열교환이 이루어질 수 있다. 즉, 냉동실용 사이클(60)의 부하가 냉장실용 사이클(50)로 이동되며, 상기 냉장실용 사이클(50)의 과냉 효과를 얻을 수 있다.
반면에, 상기 제 1,3 유로(610,630)가 개방되고 상기 제 2 유로(620)가 폐쇄되도록, 상기 밸브장치(600)가 제어되면, 일부의 냉매는 상기 제 1 열교환기(430)로 유입되나, 나머지 냉매는 상기 제 2 열교환기(530)를 바이패스 하여, 상기 제 2 증발기(250)의 입구측으로 유동할 수 있다. 즉, 상기 냉동실용 사이클(60)의 부하가 상기 냉장실용 사이클(50)로 이동되는 것이 제한되며, 이에 따라 냉장실(12)의 냉각속도가 개선될 수 있다.
한편, 냉장실(12)의 냉각이 필요하지 않는 경우에는, 상기 제 1 유로(610)는 폐쇄될 수 있으며, 상기 제 3 유로(630)가 개방하여 냉동실용 사이클(60)의 운전만 이루어질 수 있다. 물론, 이 때 상기 중간 열교환부(430,530)에서의 열교환은 제한될 수 있다.
상기 제 1 유로(610)에는, 상기 냉장실용 팽창장치(420)가 설치될 수 있다. E따라서, 상기 제 1 유로(610)를 유동하는 냉매는 상기 냉장실용 팽창장치(420) 및 상기 제 1 열교환기(4340)를 거쳐 상기 제 1 증발기(440)로 유입될 수 있다.
상기 제 2 유로(620)에는, 상기 제 1,2 팽창장치(520,540)가 설치될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 유로(620)를 유동하는 냉매는 상기 제 1 팽창장치(520), 상기 제 2 열교환기(530) 및 제 2 팽창장치(540)를 거쳐, 상기 제 2 증발기(250)로 유입될 수 있다.
그리고, 상기 제 3 유로(630)에는, 상기 제 3 팽창장치(575)가 설치될 수 있다.
상기 밸브장치(600)의 3개의 출구에는, 상기 제 1 유로(610)에 연결되는 제 1 출구(600a), 상기 제 2 유로(620)에 연결되는 제 2 출구(600b) 및 상기 제 3 유로(630)에 연결되는 제 3 출구(600c)가 포함된다. 상기 밸브장치(600)는, 상기 3개의 출구 중 적어도 하나의 출구를 개방하도록 제어될 수 있다. 상기 제 3 유로(630)는, 상기 제 3 출구(600c)로부터 상기 합지부(576)로 연장된다. 상기 합지부(576)는, 상기 제 2,3 유로(630,630)가 만나는 지점으로서 상기 제 2 증발기(55)의 입구측에 구비될 수 있다.
상기 냉장실용 팽창장치(420), 상기 제 1 내지 제 3 팽창장치(520,540,575)에는, 캐필러리 튜브가 포함될 수 있다.
상기 제 3 팽창장치(575)의 직경은, 상기 제 1 팽창장치(520) 또는 상기 제 2 팽창장치(540)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 일례로, 상기 제 3 팽창장치(575)의 직경은 0.9mm, 상기 제 1,2 팽창장치(520,540)의 직경은 0.7mm일 수 있다.
따라서, 상기 제 3 유로(630)를 통과하는 냉매의 유동저항은, 상기 제 2 유로(620)를 통과하는 냉매의 유동저항보다 작을 수 있다. 결국, 상기 제 3 유로(630)가 개방되었을 때 유동하는 냉매량은, 상기 제 2 유로(620)가 개방되었을 때 유동하는 냉매량보다 많을 수 있다. 상기 밸브장치(600)의 제어방법과 관련하여서는, 제 1 실시예에 따른 밸브장치(290)에 관한 설명을 원용한다.
따라서, 본 실시예와 같이, 2단 압축에 의한 냉각시스템을 적용하는 냉장고의 경우에도, 냉장고의 부하에 따라, 밸브장치(600)의 제어상태를 변경할 수 있다. 상세히, 냉장고의 부하가 커서 냉매가 상기 제 3 유로(630)로 유동하는 경우, 상기 중간 열교환부(430,530)에서의 열교환은 이루어지지 않고, 상기 제 3 유로(630)를 통하여 제 2 증발기(550)로 유입되는 냉매량이 많아질 수 있다. 결국, 냉동실용 사이클(60)의 부하가 냉장실용 사이클(50)로 이동되지 않으므로, 냉장실(12)의 신속한 냉각을 수행할 수 있다.
반면에, 냉장고의 부하가 크지 않아 냉매가 상기 제 2 유로(620)를 유동하는 경우, 상기 제 2 증발기(250)로 유입되는 냉매량은 다소 작아질 수 있으나, 냉동실용 사이클(60)의 부하가 냉장실용 사이클(50)로 이동될 수 있으므로, 상기 냉동실용 사이클(60)의 과냉도가 개선될 수 있다.
한편, 상기 제 2 흡입파이프(555)와 상기 냉동실용 팽창장치(520,540,575)는 서로 열교환 할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 흡입파이프(555)와 상기 냉동실용 팽창장치(520,540,575)는 서로 용접(soldering)될 수 있다. 상기 열교환에 의하여, 상기 냉동실용 팽창장치(520,540,575)를 유동하는 냉매의 과냉도 및 상기 제 2 흡입파이프(555)를 유동하는 냉매의 과열도가 개선될 수 있다.
상기 제 2 흡입파이프(555)와 상기 냉동실용 팽창장치(520,540,575)는 제 2 흡입라인열교환부(560)를 형성한다.
1,1a : 냉장고 10 : 냉장실용 사이클
20 : 냉동실용 사이클 100 : 제 1 압축기
130 : 제 1 열교환기 140 : 제 1 증발기
200 : 제 2 압축기 230 : 제 2 열교환기
220 : 제 1 팽창장치 240 : 제 2 팽창장치
250 : 제 2 증발기 275 : 제 3 팽창장치
290 : 밸브장치 310 : 실내온도 센서
315 : 실내습도 센서 350 : 제어부
520 : 제 1 팽창장치 540 : 제 2 팽창장치
575 : 제 3 팽창장치 600 : 밸브장치

Claims (19)

  1. 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기;
    상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발시키며, 냉장실을 냉각하기 위하여 냉매의 증발이 이루어지는 제 1 증발기;
    상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발시키며, 냉동실을 냉각하기 위하여 냉매의 증발이 이루어지는 제 2 증발기;
    상기 제 1 증발기의 입구측에 배치되는 제 1 열교환기;
    상기 제 2 증발기의 입구측에 배치되며, 상기 제 1 열교환기와 열교환을 수행하는 제 2 열교환기; 및
    상기 제 2 열교환기의 입구측에 배치되며, 상기 응축기를 통과한 냉매가 선택적으로 상기 제 2 열교환기에 유입될 수 있도록, 냉매의 흐름을 제어하는 밸브장치가 포함되는 냉장고.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브장치의 제 1 출구측에 배치되며, 상기 제 2 열교환기로 유입되는 냉매를 감압하는 제 1 팽창장치; 및
    상기 제 2 열교환기의 출구측에 배치되며, 상기 제 2 열교환기에서 배출되는 냉매를 감압하는 제 2 팽창장치가 더 포함되는 냉장고.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브장치의 제 2 출구측에 배치되며, 상기 제 2 열교환기를 바이패스 하는 냉매를 감압하는 제 3 팽창장치가 더 포함되는 냉장고.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 팽창장치에는, 캐필러리 튜브가 포함되는 냉장고.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 팽창장치의 직경은,
    상기 제 1 팽창장치의 직경 또는 상기 제 2 팽창장치의 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 밸브장치에는,
    1개의 입구 및 2개의 출구를 가지는 삼방밸브가 포함되는 냉장고.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 밸브장치의 제 1 출구로부터 연장되며, 제 1,2 팽창장치 및 상기 제 2 열교환기가 설치되는 제 1 유로; 및
    상기 밸브장치의 제 2 출구로부터 연장되며, 상기 제 3 팽창자치가 설치되는 제 2 유로가 포함되는 냉장고.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 유로에는 상기 제 2 유로가 합지되는 합지부가 포함되며,
    상기 합지부는 상기 제 2 증발기의 입구측에 배치되는 냉장고.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기에는, 냉장실 냉각을 위하여 제 1 냉매가 흡입되는 제 1 압축기 및 냉동실 냉각을 위하여 제 2 냉매가 흡입되는 제 2 압축기가 포함되고,
    상기 응축기에는,
    상기 제 1 압축기의 출구측에 배치되는 제 1 응축기; 및
    상기 제 2 압축기의 출구측에 배치되는 제 2 응축기가 포함되는 냉장고.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 응축기의 출구측에 설치되며, 상기 제 1 응축기에서 응축된 냉매를 감압하는 냉장실용 팽창장치가 더 포함되며,
    상기 제 1 열교환기는 상기 냉장실용 팽창장치의 출구측에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기에는, 냉장실 냉각을 위하여 냉매를 압축하는 제 1 압축기 및 냉동실 냉각을 위하여 상기 냉매가 흡입되는 제 2 압축기가 포함되고,
    상기 제 2 압축기에서 압축된 냉매는, 상기 제 1 증발기에서 증발된 냉매와 합지되어 상기 제 1 압축기로 흡입되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 밸브장치에는,
    1개의 입구와 3개의 출구를 가지는 4방밸브가 포함되는 냉장고.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 밸브장치의 제1출구로부터 상기 제 1열교환기로 연장되는 제 1유로;
    상기 밸브장치의 제2출구로부터 상기 제 2열교환기로 연장되는 제 2유로; 및
    상기 밸브장치의 제3출구로부터 상기 제 2 증발기의 입구측으로 연장되는 제 3유로가 포함되는 냉장고.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 유로에 설치되며, 상기 제 1 열교환기의 입구측에 배치되는 냉장실용 팽창장치;
    상기 제 2 유로에 설치되며, 상기 제 2 열교환기의 입구측에 배치되는 제 1 팽창장치; 및
    상기 제 2 유로에 설치되며, 상기 제 2 열교환기의 출구측에 배치되는 제 2 팽창장치가 더 포함되는 냉장고.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 3 유로에 설치되는 제 3 팽창장치가 더 포함되는 냉장고.
  16. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 증발기로부터 상기 압축기로 흡입되는 흡입 파이프가 더 포함되며,
    상기 흡입 파이프와, 상기 제 1 내지 3 팽창장치는 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  17. 제 1 압축기, 제 1 응축기, 제 1 열교환기 및 제 1 증발기가 포함되는 냉장실용 사이클 및 제 2 압축기, 제 2 응축기, 상기 제 1 열교환기와 열교환 되는 제 2 열교환기 및 제 2 증발기가 포함되는 냉동실용 사이클이 포함되는 냉장고의 제어방법에 있어서,
    실내공간의 온도가 감지되는 단계;
    상기 제 2 압축기의 냉력이 감지되는 단계; 및
    상기 실내공간의 온도 또는 상기 제 2 압축기의 냉력에 기초하여, 상기 제 2 열교환기로의 냉매 유입을 선택적으로 제어하는 단계가 포함되는 냉장고의 제어방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 응축기의 출구측에 배치되는 밸브장치가 더 포함되며,
    상기 밸브장치는,
    상기 제 2 압축기의 냉력이 설정된 냉력 이상이면, 상기 제 2 열교환기로 냉매를 공급하며,
    상기 제 2 압축기의 냉력이 설정된 냉력 이하이면, 상기 제 2 열교환기를 바이패스 하여 상기 제 2 증발기로 유입시키는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 냉동실용 사이클에는,
    상기 제 2 열교환기의 입구측 및 출구측에 설치되어, 상기 제 2 열교환기로 유동하는 냉매를 감압하는 제 1,2 팽창장치; 및
    상기 제 2 열교환기를 바이패스 하는 냉매를 감압하는 제 3 팽창장치가 더 포함되는 냉장고의 제어방법.
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