KR20180055242A - 냉장고 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 냉장고는, 저장실을 개폐하도록 형성되는 도어; 상기 도어가 개방되는 시점부터 상기 저장실의 온도를 측정하도록 이루어지는 온도 센서; 상기 온도 센서에 의해 측정된 결과에 따라 상기 도어가 개방된 시점을 기준으로 온도 상승폭을 도출하고, 상기 도어가 개방되는 시점에 상기 저장실로 냉기가 공급되고 있었는지 여부에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건을 선택하도록 이루어지는 제어부; 및 냉동사이클에 구비되고, 상기 제어부에 의해 선택된 실행 조건에 부합 시 작동되어 부하 대응 운전을 실행하는 압축기를 포함하고, 상기 실행 조건은, 상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기가 공급되고 있었던 경우에 선택되며, 상기 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭 이상이면 즉시 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제1 조건; 및 상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기 공급이 중단되어 있었던 경우에 선택되며, 상기 도어가 닫힌 후 상기 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 상기 제2 기준폭 이상이면 즉시 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제2 조건을 포함한다.

Description

냉장고 및 그 제어방법{REFRIGERATOR AND CONTROL METHOD OF THE SAME}

본 발명은 효율적인 부하 대응 운전을 통해 소비 전력을 개선하도록 이루어지는 냉장고 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 내부에 단열재로 충전된 캐비닛과 도어에 의해, 외부에서 침투하는 열을 차단 가능한 식품 저장공간을 형성하고, 상기 식품 저장공간 내부의 열을 흡수하는 증발기와 상기 식품저장공간 외부로 수집된 열을 배출하는 방열장치로 구성된 냉동장치를 구비하여, 상기 식품 저장공간을 미생물의 생존 및 증식이 어려운 저온의 온도영역으로 유지하여, 저장된 식품을 장기간 변질 없이 보관하는 장치이다.

상기 냉장고는 영상(零上)의 온도영역으로 식품을 저장하는 냉장실과 영하(零下)의 온도영역으로 식품을 저장하는 냉동실로 분리하여 형성되고, 상기 냉장실과 냉동실의 배치에 따라, 상부 냉동실과 하부 냉장실을 배치한 탑 프리저(Top Freezer) 냉장고와 하부 냉동실과 상부 냉장실을 배치한 바텀 프리저(Bottom Freezer) 냉장고, 그리고 좌측 냉동실과 우측 냉장실을 배치한 사이드 바이 사이드(Side by side) 냉장고 등으로 분류된다.

냉장고의 도어가 개폐되거나 식품 저장공간에 음식물이 투입되면, 일반적으로 상기 식품 저장공간의 온도는 올라간다. 이 경우 냉동사이클이 작동하여 상기 식품 저장공간의 온도를 사용자에 의해 입력된 설정 온도까지 낮추게 된다.

냉동사이클의 작동은 일반 운전과 부하 대응 운전으로 구분될 수 있다. 일반 운전이란 냉동사이클이 저출력으로 작동하여 식품 저장공간의 온도를 서서히 낮추는 운전이다. 이에 반해 부하 대응 운전이란 냉동사이클이 고출력으로 작동하여 식품 저장공간의 온도를 신속하게 낮추는 운전이다. 여기서 부하란 일반적으로 열부하를 의미한다.

도어가 장시간 개방되어 있었거나 식품 저장공간에 뜨거운 음식물이 투입되어 상기 식품 저장공간의 온도가 설정 온도보다 과도하게 상승한 경우에는 상기 식품 저장공간에 저장된 음식물의 부패를 유발할 수 있다. 따라서 이 경우에 냉장고는 부하 대응 운전을 통해 상기 식품 저장공간의 온도를 신속하게 낮춰야 한다.

그런데 부하 대응 운전에서 냉동사이클은 고출력으로 작동하기 때문에, 일반 운전에 비해 전력 소비가 크다. 따라서 부하 대응 운전이 과도하게 실행되면 냉장고의 소비 전력을 악화시키게 된다.

본 발명의 일 목적은 효율적인 부하 대응 운전을 통해 소비 전력을 개선하도록 이루어지는 냉장고 및 그 제어방법을 제안하기 위한 것이다.

본 발명은 도어가 개방되는 시점에 저장실로 냉기가 공급되고 있었는지 여부에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건을 선택하도록 이루어지는 냉장고와 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 내측 도어와 외측 도어를 구비하는 냉장고에 있어서, 상기 내측 도어와 외측 도어 중 어느 것이 개방되었는지에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건을 선택하도록 이루어지는 냉장고와 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 냉장고는, 저장실의 온도가 상대적으로 높게 올라가는 경우와 그렇지 않은 경우를 구분하여 부하 대응 운전의 실행 조건이 선택되도록 이루어진다.

본 발명의 냉장고는, 저장실을 개폐하도록 형성되는 도어; 상기 도어가 개방되는 시점부터 상기 저장실의 온도를 측정하도록 이루어지는 온도 센서; 상기 온도 센서에 의해 측정된 결과에 따라 상기 도어가 개방된 시점을 기준으로 온도 상승폭을 도출하고, 상기 도어가 개방되는 시점에 상기 저장실로 냉기가 공급되고 있었는지 여부에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건을 선택하도록 이루어지는 제어부; 및 냉동사이클에 구비되고, 상기 제어부에 의해 선택된 실행 조건에 부합 시 작동되어 부하 대응 운전을 실행하는 압축기를 포함하고, 상기 실행 조건은, 상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기가 공급되고 있었던 경우에 선택되며, 상기 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭 이상이면 즉시 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제1 조건; 및 상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기 공급이 중단되어 있었던 경우에 선택되며, 상기 도어가 닫힌 후 상기 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 상기 제2 기준폭 이상이면 즉시 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제2 조건을 포함한다.

상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기가 공급되고 있었던 경우, 상기 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭 이상이면 상기 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전이 실행되고, 상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기 공급이 중단되어 있었던 경우, 상기 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제2 기준폭 이상이면 상기 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전이 실행된다.

본 발명의 냉장고는, 저장실을 개폐시키도록 형성되는 내측 도어; 상기 내측 도어에 회전 가능하게 결합되며, 상기 내측 도어에 구비되는 수납 유닛을 개폐시키도록 형성되는 외측 도어; 상기 내측 도어 또는 상기 외측 도어가 개방되는 시점부터 상기 저장실의 온도를 측정하도록 이루어지는 온도 센서; 상기 온도 센서에 의해 측정된 결과에 따라 상기 내측 도어 또는 상기 외측 도어가 개방된 시점을 기준으로 온도 상승폭을 도출하고, 상기 내측 도어와 상기 외측 도어 중 어느 것이 개방되었는지에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건을 선택하도록 이루어지는 제어부; 및 냉동사이클에 구비되고, 상기 제어부에 의해 선택된 실행 조건에 부합 시 작동되어 상기 부하 대응 운전을 실행하는 압축기를 포함하고, 상기 실행 조건은, 상기 외측 도어가 개방된 경우에 선택되며, 상기 외측 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 제1 기준폭 이상이면 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제1 조건; 및 상기 내측 도어가 개방된 경우에 선택되며, 상기 내측 도어가 닫힌 후 상기 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭보다 큰 제2 기준폭 이상이면 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제2 조건을 포함한다.

상기 외측 도어가 개방된 경우, 상기 외측 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭 이상이면 상기 외측 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전이 실행되고, 상기 내측 도어가 개방된 경우, 상기 내측 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제2 기준폭 이상이면 상기 내측 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전이 실행된다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 기준 시간은 4 내지 6분이고, 상기 제1 기준폭은 1.5℃ 이상, 2.5℃ 미만이며, 상기 제2 기준폭은 2.5℃ 이상, 3.5℃ 미만이다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 압축기의 부하 대응 운전은, 사용자에 의해 입력된 상기 저장실의 설정 온도보다 기설정된 온도만큼 낮은 온도에 도달할 때까지 최대 냉력 운전으로 작동되는 제1 운전; 및 기설정된 시간 동안 최대 냉력 운전으로 작동되는 제2 운전 중 어느 하나로 선택된다.

또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 냉장고의 제어 방법을 개시한다.

본 발명에서 제시하는 냉장고의 제어 방법은, 도어가 개방되는 시점부터 저장실의 온도를 측정하는 단계; 상기 도어가 개방된 시점을 기준으로 상기 저장실의 온도 상승폭을 도출하는 단계; 상기 도어가 개방되는 시점에 상기 저장실로 냉기가 공급되고 있었는지 여부에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건을 선택하고, 선택된 실행 조건에 부합하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 실행 조건에 부합 시 냉동사이클에 구비되는 압축기를 작동시켜 상기 부하 대응 운전을 실행하는 단계를 포함하고, 상기 실행 조건은, 상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기가 공급되고 있었던 경우에 선택되며, 상기 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 제1 기준폭 이상이면 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제1 조건; 및 상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기 공급이 중단되어 있었던 경우에 선택되며, 상기 도어가 닫힌 후 상기 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭보다 큰 제2 기준폭 이상이면 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제2 조건을 포함한다.

상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기가 공급되고 있었던 경우, 상기 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭 이상이면 상기 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전을 실행하고, 상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기 공급이 중단되어 있었던 경우, 상기 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제2 기준폭 이상이면 상기 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전을 실행한다.

본 발명에서 제안하는 냉장고의 제어 방법은, 저장실을 개폐시키는 내측 도어와, 상기 내측 도어에 구비되는 수납 유닛을 개폐시키는 외측 도어를 포함하는 냉장고의 제어 방법에 있어서, 상기 내측 도어 또는 상기 외측 도어가 개방되는 시점부터 저장실의 온도를 측정하는 단계; 상기 내측 도어 또는 상기 외측 도어가 개방된 시점을 기준으로 상기 저장실의 온도 상승폭을 도출하는 단계; 상기 내측 도어와 상기 외측 도어 중 어느 것이 개방되는지에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건을 선택하고, 선택된 실행 조건에 부합하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 실행 조건에 부합 시 냉동사이클에 구비되는 압축기를 작동시켜 상기 부하 대응 운전을 실행하는 단계를 포함하고, 상기 실행 조건은, 상기 외측 도어가 개방된 경우에 선택되며, 상기 외측 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 제1 기준폭 이상이면 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제1 조건; 및 상기 내측 도어가 개방된 경우에 선택되며, 상기 내측 도어가 닫힌 후 상기 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭보다 큰 제2 기준폭 이상이면 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제2 조건을 포함한다.

상기 외측 도어가 개방된 경우, 상기 외측 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭 이상이면 상기 외측 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전을 실행하고, 상기 내측 도어가 개방된 경우, 상기 내측 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제2 기준폭 이상이면 상기 내측 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전을 실행한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 기준 시간은 4 내지 6분이고, 상기 제1 기준폭은 1.5℃ 이상, 2.5℃ 미만이며, 상기 제2 기준폭은 2.5℃ 이상, 3.5℃ 미만이다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 압축기의 부하 대응 운전은, 사용자에 의해 입력된 상기 저장실의 설정 온도보다 기설정된 온도만큼 낮은 온도에 도달할 때까지 상기 압축기를 최대 냉력 운전으로 작동되는 제1 운전; 및 기설정된 시간 동안 상기 압축기를 최대 냉력 운전으로 작동되는 제2 운전 중 어느 하나로 선택된다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 저장실의 온도가 상대적으로 높게 올라가는 경우와 그렇지 않은 경우를 구분하여 부하 대응 운전의 실행 조건이 선택된다. 구체적으로 본 발명에서는 도어가 개방되는 시점에 저장실로 냉기가 공급되고 있었는지 여부 또는 내측 도어와 외측 도어 중 어느 것이 개방되었는지에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건이 선택된다.

도어가 개방되는 시점에 저장실로 냉기 공급이 이루어지고 있었던 경우보다 냉기 공급이 중단되어 있었던 경우에 저장실의 온도가 상대적으로 더 높게 상승한다. 또한, 외측 도어가 개방된 경우보다 내측 도어가 개방된 경우에 상대적으로 저장실의 온도가 더 높게 상승한다.

저장실의 온도가 높게 올라갈수록 부하 대응 운전의 실행 가능성이 높기 때문에, 저장실의 온도가 높게 올라 가능 경우에 부하 대응 운전의 실행 조건으로 상대적으로 큰 기준값(제2 기준폭)을 설정하게 되면, 부하 대응 운전의 실행 횟수를 줄여 불필요한 부하 대응 운전으로 인한 소비 전력 낭비를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 냉장고를 보인 개념도다.
도 2는 조건 별로 냉장실의 온도 상승폭을 설명하기 위한 그래프다.
도 3은 본 발명에서 제안하는 냉장고의 제어방법을 보인 흐름도다.
도 4는 도 3의 제어방법으로 냉장고를 제어하는 과정을 시간의 흐름에 따라 보인 개념도다.
도 5는 본 발명이 미 적용된 냉장고에서 시간의 흐름에 따른 냉기 공급 여부, 냉장실의 온도, 부하 대응 운전 등을 설명하기 위한 그래프다.
도 6은 본 발명이 적용된 냉장고에서 시간의 흐름에 따른 냉기 공급 여부, 냉장실의 온도, 부하 대응 운전 등을 설명하기 위한 그래프다.

이하, 본 발명에 관련된 냉장고에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 본 발명의 냉장고(100)를 보인 개념도다.

냉장고(100)는 냉기를 이용하여 내부에 저장된 식품을 저온으로 보관하는 장치를 가리킨다. 냉기는 압축-응축-팽창-증발의 과정을 연속적으로 구현하는 냉동사이클에 의해 생성된다.

캐비닛(cabinet)(110)은 냉장고(100)의 외관을 형성하는 아웃 케이스(111), 상기 아웃 케이스(111) 내부에 저장실들(121, 122)을 형성하는 이너 케이스(112) 및 상기 아웃 케이스(111)와 상기 이너 케이스(112) 사이에 배치되는 단열재(113)로 이루어진다.

캐비닛(110)은 내부에 식품의 저장을 위한 저장실들(121, 122)을 구비한다. 저장실들(121, 122)은 격벽(114)에 의해 서로 분리될 수 있다. 저장실들(121, 122)은 설정 온도에 따라 냉장실(121)과 냉동실(122)로 구분될 수 있다.

도 1에서는 냉장실(121)이 냉동실(122)의 위에 배치되는 바텀 프리저 타입의 냉장고(100)를 보이고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 사이드 바이 사이드 타입과 탑 프리저 타입에도 적용될 수 있다.

캐비닛(110)에는 도어(131, 132)가 연결된다. 도어(131, 132)는 캐비닛(110)의 전면 개구부를 개폐하도록 이루어진다. 도 1에서는, 냉장실 도어(131)와 냉동실 도어(132)가 각각 냉장실(121)과 냉동실(122)의 전면부를 개폐하도록 이루어진 구조를 보이고 있다. 도어(131, 132)는 회전형 또는 서랍형 등으로 다양하게 구성될 수 있다. 회전형은 캐비닛(110)에 회전 가능하게 연결되며, 서랍형은 캐비닛(110)에 슬라이드 이동 가능하게 연결된다.

도어(131, 132)의 개폐 시 냉기가 빠져나가는 것을 최소화하기 위해 냉장실 도어(131)와 냉동실 도어(132) 중 적어도 하나는 내측 도어(131a)와 외측 도어(131b)를 포함한다. 도 1에서는 냉장실 도어(131)가 내측 도어(131a)와 외측 도어(131b)를 포함하는 것으로 도시되어 있다.

내측 도어(131a)는 캐비닛(110)에 회전 가능하게 연결되고, 냉장실(121a)을 개폐시키도록 이루어진다. 내측 도어(131a)가 회전되면 내측 도어(131a)에 구비되는 바스켓(143)은 내측 도어(131a)를 따라 회전된다. 그리고 외측 도어(131b)는 내측 도어(131a)에 회전 가능하게 연결되며, 내측 도어(131a)에 구비되는 바스켓(143) 등의 수납 유닛(140)을 개폐시키도록 이루어진다. 외측 도어(131b)만 열릴 경우에는 바스켓(143)은 회전되지 않는다.

바스켓(143)에 보관된 음식물을 인출하기 위해서는 외측 도어(131b)만 열리면 되며, 내측 도어(131a)는 닫힌 상태여도 무방하다. 냉장실(121)이 개폐되는 면적에 따라 냉장실(121)로부터 빠져나가는 냉기의 양이 달라지기 때문에, 내측 도어(131a)가 닫혀 있다면 냉기의 누설량을 최소화할 수 있다.

캐비닛(110) 및 도어(131, 132)에는 내부 저장실들(121, 122)의 효율적인 활용을 위한 수납유닛{140}이 적어도 하나 이상 구비된다. 선반(141)은 저장실들(121, 122)에 각각 설치되며, 음식물을 얹어놓을 수 있도록 형성된다. 드로워(142)는 적어도 하나의 저장실(121, 122)에 설치되어 슬라이드 이동 가능하게 이루어지며, 그 내측에 음식물을 보관할 수 있도록 형성된다. 바스켓(143)은 도어(131, 132)의 내측에 설치될 수 있으며, 그 내측에 음식물을 보관할 수 있도록 형성된다. 수납칸(144)은 저장실(121, 122)의 바닥면에 리세스 되어 형성되며, 음식물을 수용하도록 형성된다. 도 1에서 냉장실(121)의 바닥면은 격벽(114)을 가리킨다.

캐비닛(110)의 뒷부분에는 기계실(115)과 냉각실(116a, 116b)이 마련된다.

기계실(115)은 캐비닛(110)의 하부에 형성된다. 기계실(115)은 냉동사이클의 일부 구성요소들을 비롯해 냉장고(100)의 기계 장치들을 설치하기 위한 공간에 해당한다.

냉각실(116a, 116b)은 냉장실(121)과 냉동실(122)의 후방측에 각각 형성된다. 두 냉각실(116a, 116b)은 냉장실(121)과 냉동실(122)에 공급되는 냉기를 생성하는 공간에 해당한다. 두 냉각실(116a, 116b)은 격벽(114)에 의해 서로 격리되어 있다.

냉장고(100)의 냉동사이클에서는 냉매의 압축-응축-팽창-증발이 연속적으로 이루어진다. 이하에서는 냉매의 흐름에 따라 냉동사이클을 구성하는 구성요소들에 대해 순서대로 설명한다.

압축기(151)는 기계실(115)에 설치되며, 냉매를 압축하도록 이루어진다. 냉매는 압축기(151)에 의해 고압으로 압축된다.

응축기(152)도 압축기(151)와 함께 기계실(115)에 설치되며, 압축기(151)로부터 냉매를 공급받는다. 응축기(152)는 압축기(151)에서 압축된 냉매를 응축시키도록 이루어진다. 아웃 케이스(111)는 응축기(152)와 인접한 위치에 방열홀(115a)을 구비하며, 상기 응축기(152)에서 방출된 열은 상기 방열홀(115a)을 통해 냉장고(100)의 외부로 배출된다.

팽창기(미도시)는 응축기(152)로부터 냉매를 공급받으며, 냉매를 팽창시키도록 이루어진다. 일반적으로 팽창기는 모세관으로 구현될 수 있다. 다만 도 1에서는 팽창기가 생략되어 있다. 팽창기는 기계실(115a)에 설치될 수 있으나 반드시 그러한 것은 아니다.

증발기(154a, 154b)는 냉장실(121) 또는 냉동실(122)의 공기와의 열 교환을 통해 냉매를 증발시키도록 이루어진다. 냉장실 증발기(154a)는 냉장실(121) 뒤의 냉각실(116a)에 설치되고, 냉동실 증발기(154b) 냉동실(122) 뒤의 냉각실(116b)에 설치된다. 두 증발기(154a, 154b)에서 냉매가 증발하게 되면 냉장실(121)과 냉동실(122)에 공급될 냉기가 생성된다. 냉장실 증발기(154a)와 냉동실 증발기(154b)에서 증발된 냉매는 압축기(151)로 귀환된다.

압축기(151), 응축기(152), 팽창기, 냉장실 증발기(154a), 냉동실 증발기(154b) 및 이들을 서로 연결하는 냉매 유로들은 상기 냉동사이클을 형성한다. 냉동사이클은 폐쇄 유로로 이루어지므로, 냉매는 폐쇄된 냉동사이클을 계속 순환한다.

냉동사이클에는 상기 설명된 구성요소들 외에 필요에 따라 다른 장치들이 추가될 수 있다. 예를 들어 드라이어(dryer)(미도시)는 냉매의 흐름을 기준으로 증발기(154a, 154b)의 상류측에 설치되며, 증발기(154a, 154b)로 공급되는 증기의 건도를 조절하도록 이루어진다. 증발기(154a, 154b)로 공급되는 증기의 건도가 조절되면, 냉동사이클의 효율이 개선될 수 있다. 또한 어큐뮬레이터(accumulator)(미도시)는 냉매의 흐름을 기준으로 증발기(154a, 154b)의 하류측에 설치되며, 증발기(154a, 154b)에서 배출되는 이상(two phase)의 냉매에서 증기만을 선별하여 압축기(151)로 공급하도록 이루어진다.

이제 냉기의 흐름과 관련된 구성들을 설명한다.

냉장실(121)의 공기는 냉장실 증발기(154a)에서 냉매와의 열 교환을 통해 냉각되어 냉기가 된다. 냉장실(121) 뒤의 냉각실(116a)에는 냉기의 유동을 도와주는 냉장실 팬(161)이 설치될 수 있다. 냉기는 냉장실 팬(161)에 의해 냉장실(121)로 공급된다.

냉동실(122)의 공기도 냉동실 증발기(154b)에서 냉매와의 열 교환을 통해 냉각되어 냉기가 된다. 냉동실(122)은 냉장실(121)보다 낮은 온도로 설정되기 때문에, 냉동실 증발기(154b)에 의해 생성된 냉기는 냉장실 증발기(154a)에 의해 생성된 냉기보다 낮은 온도를 갖는다. 냉동실(122) 뒤의 냉각실(116b)에도 냉기의 유동을 도와주는 냉동실 팬(162)이 설치될 수 있다. 냉기는 냉동실 팬(162)에 의해 냉동실(122)로 공급된다.

격벽(114)에는 냉장실 귀환덕트(114a) 및 냉동실 귀환덕트(114b)가 형성된다. 냉장실 귀환덕트(111a)는 냉장실(121)의 공기가 냉각실(116a) 측으로 복귀될 수 있도록 하는 유로를 형성한다. 마찬가지로 냉동실 귀환덕트(111b)는 냉동실(122)의 공기가 냉각실(116b) 측으로 복귀될 수 있도록 하는 유로를 형성한다. 냉장실(121)과 냉각실(116a) 사이, 냉동실(122)과 냉각실(116b) 사이에는 냉기덕트(117, 118)가 설치될 수 있다.

냉장실(121)의 공기는 냉장실 귀환덕트(111a)를 통해서 냉각실(116a)로 흡입된다. 냉각실(116a)로 흡입된 공기는 냉장실 증발기(154a)와 열 교환하여 냉각되고 냉기가 된다. 냉기는 다시 냉장실(121)의 후벽(121a)에 형성된 냉기토출구(121a')를 통하여 냉장실(121)로 토출된다. 냉동사이클이 작동하면 냉장실(121)의 공기는 냉각실(116a)로 흡입, 냉각실(116a)에서 냉각, 냉장실(121)로 토출의 과정을 반복하게 된다.

냉동실(122)의 공기도 냉동실 귀환덕트(114b)를 통해서 냉각실(116b)로 흡입된다. 냉각실(116b)로 흡입된 공기는 냉동실 증발기(154b)와 열 교환하여 냉각된다. 냉각된 공기는 다시 냉동실(122)의 후벽(122a)에 형성된 냉기토출구(122a')를 통하여 냉동실(122)로 토출된다. 냉동사이클이 작동하면 냉동실(122)의 공기는 냉각실(116b)로 흡입, 냉각실(116b)에서 냉각, 냉동실(122)로 토출의 과정을 반복하게 된다.

두 증발기(154a, 154b)의 표면에는 냉장실 귀환덕트(114a) 또는 냉동실 귀환덕트(114b)를 통하여 재유입되는 순환 공기와의 온도차에 의해서 성에가 착상될 수 있다. 성에를 제거하기 위해 각 증발기(154a, 154b)에는 제상 장치(155a, 155b)가 구비될 수 있다.

제상 장치(155a, 155b)는 발열을 통해 성에를 녹이도록 이루어진다. 증발기(154a, 154b)에 착상된 성에가 제상 장치(155a, 155b)에 의해 녹으면, 증발기(154a, 154b)로부터 분리된다. 따라서 제상 장치(155a, 155b)는 냉장고(100) 내부의 발열체에 해당한다.

저장실(121, 122)의 내부에는 저장실 내부의 온도를 측정하도록 이루어지는 온도 센서(171, 172)가 설치될 수 있다. 온도 센서(171, 172)는 냉장실(121)과 냉동실(122)에 각각 적어도 하나씩 설치될 수 있다. 온도 센서(171, 172)는 저장실(121, 122)의 측벽이나 저장실(121, 122)의 후벽(121a, 122a)에 의해 가려지는 위치에 설치되되, 저장실(121, 122) 내부의 공기와 접촉될 수 있도록 배치된다. 예를 들어 저장실(121, 122)의 측벽이나 후벽(121a, 122a)에 홀이 형성되고, 이 홀을 통해 공기가 온도 센서(171, 172)에 접촉될 수 있다.

냉동사이클은 사용자에 의해 입력된 설정 온도와 온도 센서(171, 172)에서 측정된 저장실(121, 122)의 온도에 따라 작동한다. 저장실(121, 122)의 온도가 설정 온도보다 높아지면 냉동사이클에 구비되는 압축기(151)가 작동하게 되며, 냉매가 냉동사이클을 순환하게 된다. 냉동사이클에 의해 형성된 냉기가 저장실(121, 122)로 공급되어 저장실(121, 122)의 온도를 낮추게 된다.

제어부(180)는 냉장고(100)의 전반적인 작동을 제어한다. 냉장고(100)에 구비되는 각종 센서에서 측정된 값들은 제어부(180)에 입력값으로 입력되고, 제어부(180)에서는 미리 설정된 알고리즘 등에 근거하여 출력값을 산출한다. 그리고 이렇게 산출된 출력값을 이용하여 냉장고(100)의 작동을 제어하게 된다.

예를 들어 온도 센서(171, 172)에서 측정된 저장실(121, 122)의 온도가 제어부(180)에 입력값으로 입력될 수 있다. 그리고 냉장고의 제어에 필요한 온도 상승폭이 제어부(180)에 의해 산출되어 냉장고(100)의 제어에 이용된다. 온도 상승폭은 단순한 사칙연산으로 산출될 수 있지만, 시간의 개념이 도입되어야 한다.

냉동사이클의 작동은 일반 운전과 부하 대응 운전으로 구분될 수 있다. 일반 운전이란 냉동사이클이 저출력으로 작동하여 저장실(121, 122)의 온도를 서서히 낮추는 운전이다. 이에 반해 부하 대응 운전이란 냉동사이클이 고출력으로 작동하여 저장실(121, 122)의 온도를 신속하게 낮추는 운전이다.

도어(131, 132)가 닫혀 있는 상태에서도 저장실(121, 122)의 온도는 자연스럽게 서서히 상승하기 때문에, 냉동사이클이 작동하여 저장실(121, 122)의 온도를 낮춰야 하며, 이 경우 냉동사이클은 일반 운전으로 작동한다. 반면 도어(131, 132)가 장시간 개방되어 있었거나 저장실(121, 122)에 뜨거운 음식물이 투입된 경우에는 냉동사이클이 신속하게 작동하여야 하며, 이 경우 냉동사이클은 부하 대응 운전으로 작동한다.

부하 대응 운전에서 냉동사이클은 고출력으로 작동하기 때문에, 일반 운전에 비해 전력 소비가 크다. 따라서 부하 대응 운전이 과도하게 실행되면 냉장고의 소비 전력을 악화시키게 되며, 소비 전력 개선을 위해서는 부하 대응 운전이 꼭 필요한 경우에만 실행되어야 한다.

이에 본 발명의 냉장고(100)는 부하 운전이 실행되는 조건을 구분하도록 이루어진다. 이하에서는 상기 조건에 대하여 설명한다.

도 2는 조건 별로 냉장실의 온도 상승폭을 설명하기 위한 그래프다.

그래프의 가로축은 시간(단위: 분)을 의미한다. 그리고 그래프의 세로축은 온도(단위: ℃) 또는 압축기의 냉력(단위: arbitrary unit)을 의미한다. 온도의 단위는 그래프의 좌측에 표시되었고, 냉력의 단위는 그래프의 우측에 표시되었다. 그래프에서 R은 냉장실 도어가 개방되는 것을 가리킨다.

먼저 압축기의 냉력 변화를 시간에 따라 살펴보면, 일반 운전을 통해 냉장실에 냉기가 공급되고 있을 때 압축기는 약 45의 출력으로 작동하며, 일반 운전을 통해 냉동실에 냉기가 공급되고 있을 때 압축기는 약 70의 출력으로 작동한다. 그리고 부하 대응 운전을 통해 냉장실에 냉기가 공급되고 있을 때 압축기는 250 이상의 출력으로 작동한다.

냉장실 증발기와 냉동실 증발기를 각각 구비하는 1 압축기 - 2 증발기의 냉동사이클에서 냉장실 증발기와 냉동실 증발기가 선택적으로 작동된다고 한다면, 냉동실 증발기가 작동하고 있을 때 냉장실 증발기는 작동하지 않는다. 따라서 냉동실 증발기가 작동하고 있을 때에는 냉장실에는 냉기가 공급되지 않는다.

냉장실로 냉기가 공급되기 위해서는 압축기와 냉장실 팬 중 적어도 하나가 작동해야 한다. 압축기와 냉장실 팬이 동시에 작동하는 것이 일반적이지만, 압축기와 냉장실 팬 중 어느 하나만 작동하는 것도 가능하다. 예를 들어 냉매의 흐름을 기준으로 압축기가 냉장실 증발기의 상류측에 배치되기 때문에, 압축기의 작동이 정지된 후 얼마 동안은 냉장실 증발기에서 냉기가 생성될 수 있다. 따라서 냉장실 팬은 압축기의 작동이 정지된 후에도 냉기의 생성이 종료될 때까지 계속해서 작동될 수 있다.

도 2를 참조하게 되면, 사용자에 의해 입력된 냉장실의 설정 온도는 5.5℃다. 냉장실 도어가 개방되면 냉기가 냉장실을 빠져나가게 되고, 냉장실의 온도는 증가하게 된다. 냉장실의 온도가 증가하게 되면 압축기와 냉장실 팬은 냉장실의 온도를 설정 온도로 유지하기 위해 작동하게 된다.

그런데 냉장실의 온도 상승폭은 냉장실로 냉기가 공급되어 있었는지 여부에 따라 달라진다. 도 2 를 참조하면, 냉장실로 냉기가 공급되고 있을 때 냉장실 도어가 개방되면, 냉장실의 온도는 약 1.5분 이내에 0.9℃가 상승한다. 이에 반해 냉장실로 냉기 공급이 중단되어 있을 때 냉장실 도어가 개방되면 냉장실의 온도는 약 3.7분 이내에 2℃가 상승하게 된다. 따라서 냉장고에 가해지는 열부하는 냉장실로 냉기 공급이 중단되어 있을 때가 더 크다.

냉장실로 냉기가 공급되고 있었던 경우에 냉장실 도어가 개방되면, 냉장실 도어가 닫히는 시점에 냉장실의 온도가 여전히 설정 온도 이하다. 따라서 냉장실의 온도 저하가 필요하지만, 이 경우에는 냉동사이클의 일반 운전만으로도 대응 가능하다.

냉장실에 냉기 공급이 중단된 상태에서 냉장실 도어가 개방되면, 냉장실 도어가 닫히는 시점에 냉장실의 온도가 설정 온도를 넘어서게 된다. 따라서 이 경우에는 냉동사이클의 일반 운전만으로는 대응이 불가능하며, 부하 대응 운전을 실행해야 한다.

부하 대응 운전 시 압축기는 최대 냉력 운전으로 작동되기 때문에 전력 소비가 매우 크다. 최대 냉력 운전이란 압축기의 최대 출력을 의미한다. 따라서 부하 대응 운전이 과도하게 자주 실행되면 냉장고의 소비 전력이 악화되는 결과를 유발한다.

도 2의 데이터로부터 냉장실 도어가 개방되는 시점에 냉장실에 냉기 공급가 공급되고 있었는지 여부에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건이 달라져야 냉장고의 소비 전력을 개선할 수 있음을 알 수 있다.

이와 같은 결과와 마찬가지로 내측 도어와 외측 도어 중 어느 것이 개방되었는지에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건이 달라져야 한다. 내측 도어가 개방되면 외측 도어가 개방되는 경우보다 냉기가 더 많이 냉장실을 빠져나간다. 그러므로 외측 도어가 개방되는 경우보다는 내측 도어가 개방된 경우에 일반 운전만으로 대응 불가능한 경우가 빈번하게 발생할 것이다.

외측 도어가 개방된 경우보다는 내측 도어가 개방된 경우에 부하 대응 운전이 실행될 가능성이 높으며, 이로 인해 소비 전력이 악화될 가능성이 있다. 따라서 과도하게 부하 대응 운전이 실행되는 것을 방지하고 소비 전력을 개선하기 위해서는, 내측 도어와 외측 도어 중 어느 것이 개방되었는지에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건이 달라져야 한다.

도 2에서는 냉장실을 기준으로 설명하였으나, 냉동실의 경우도 마찬가지로 적용될 수 있다. 이하에서는 효율적인 부하 대응 운전의 실행을 통해 냉장고의 소비 전력을 개선하기 위한 구성에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명에서 제안하는 냉장고의 제어방법을 보인 흐름도다.

(S100) 먼저, 도어가 개방되는 시점부터 저장실의 온도를 측정한다.

냉장고에 열부하가 가해졌을 때, 이를 일반 운전으로 대응할지, 아니면 부하 대응 운전으로 대응할지는 저장실의 온도 상승폭에 근거하여 결정된다. 따라서 저장실의 온도 상승폭을 도출할 수 있는 기준이 필요하다.

저장실의 온도는 도어가 개방되는 시점을 전후로 온도 센서에 의해 지속적으로 측정될 수 있으며. 저장실의 온도 상승폭을 도출하는 기준이 되는 시점은 도어가 개방되는 시점이다.

(S200) 이어서, 온도 센서에서 측정되는 저장실의 온도에 근거하여 저장실의 온도 상승폭을 도출한다. 온도 상승폭은 도어가 개방된 시점을 기준으로 하기 때문에, 도어가 개방된 시점의 온도를 T1이라고 하고, 온도가 재측정되는 시점의 온도를 T2라고 하면 온도 상승폭은 T2-T1이다(ΔT=T2-T1).

(S300) 다음으로, 부하 대응 운전의 실행 조건을 선택하고, 선택된 실행 조건에 부합되는지 여부를 판단한다. 부하 대응 운전의 실행 조건 선택과 선택된 실행 조건에 부합되는지 여부는 도 1에서 설명된 제어부(180)에 의해 판단될 수 있다.

부하 대응 운전의 실행 조건을 선택하는 기준은, 앞서 도 2에서 설명된 바와 같이 도어가 개방된 시점에 저장실로 냉기가 공급되고 있었는지 여부가 될 수 있다. 또는 내측 도어와 외측 도어 중 어느 것이 개방되었는지 여부가 될 수 있다.

냉기 공급 여부는 두 가지 경우 중 택일적인 조건이다. 저장실로 냉기가 공급되고 있거나 냉기 공급이 중단된 경우만 가능하지 그 이외의 경우는 존재하지 않는다. 또한 내측 도어와 외측 도어 중 어느 것이 개방되었는지 여부도 두 가지 경우 중 택일적인 조건이다. 내측 도어가 개방되거나 외측 도어가 개방되는 경우만 가능하지 그 이외의 경우는 존재하지 않는다. 만일 내측 도어와 외측 도어가 모두 개방된 경우에는 내측 도어가 개방된 경우처럼 냉기가 저장실을 빠져나가기 때문에 내측 도어가 개방된 것으로 취급된다.

택일적인 조건 하에서 부하 대응 운전의 실행 조건은 두 가지로 구분되므로, 어느 하나의 조건은 제1 조건으로 구분되고, 다른 하나의 조건은 제2 조건으로 구분될 수 있다. 예를 들어 도어가 개방된 시점에 저장실로 냉기가 공급되고 있었다면 제1 조건이 선택되고, 도어가 개방된 시점에 저장실로 냉기 공급이 중단되어 있었다면 제2 조건이 선택될 수 있다.

제1 조건에서는 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 온도 상승폭이 제1 기준폭 이상일 때 부하 대응 운전이 실행된다. 만일 도어가 닫히기 전에 저장실의 온도 상승폭이 제1 기준폭 이상이면 도어가 닫힌 시점에 부하 대응 운전이 실행된다.

그리고 제2 조건에서는 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 온도 상승폭이 제1 기준폭보다 큰 제2 기준폭 이상일 때 부하 대응 운전이 실행된다. 만일 도어가 닫히기 전에 저장실의 온도 상승폭이 제2 기준폭 이상이면 도어가 닫힌 시점에 부하 대응 운전이 실행된다.

제1 조건에서는 온도 상승폭이 제1 기준폭 이상인 경우, 제2 조건에서는 온도 상승폭이 제2 기준폭 이상인 경우 선택된 실행 조건에 부합하는 것이다. 다만, 도어가 닫히기 전에 이미 온도 상승폭이 제1 기준폭이나 제2 기준폭을 넘어섰느냐, 아니면 도어가 닫힌 이후에 넘어섰느냐에 따라 부하 대응 운전의 실행 시기에 차이가 있다.

제1 조건이 선택되더라도, 도어가 닫히기 전에 도출된 온도 상승폭이 제1 기준폭보다 작고, 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 온도 상승폭이 제1 기준폭보다 작으면 부하 대응 운전이 실행되지 않는다. 마찬가지로 제2 조건이 선택되더라도, 도어가 닫히기 전에 도출된 온도 상승폭이 제2 기준폭보다 작고, 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 온도 상승폭이 제2 기준폭보다 작으면 부하 대응 운전이 실행되지 않는다.

외측 도어가 개방된 경우 제1 조건이 선택되고, 내측 도어가 개방된 경우 제2 조건이 선택될 수 있다.

제1 조건에서는 외측 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 온도 상승폭이 제1 기준폭 이상일 때 부하 대응 운전이 실행된다. 만일 외측 도어가 닫히기 전에 저장실의 온도 상승폭이 제1 기준폭 이상이면 외측 도어가 닫힌 시점에 부하 대응 운전이 실행된다.

그리고 제2 조건에서는 내측 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 온도 상승폭이 제1 기준포보다 큰 제2 기준폭 이상일 때 부하 대응 운전이 실행된다. 만일 내측 도어가 닫히기 전에 저장실의 온도 상승폭이 제2 기준폭 이상이면 내측 도어가 닫힌 시점에 부하 대응 운전이 실행된다.

제1 조건에서는 온도 상승폭이 제1 기준폭 이상인 경우, 제2 조건에서는 온도 상승폭이 제2 기준폭 이상인 경우 선택된 실행 조건에 부합하는 것이다. 다만, 외측 도어 또는 내측 도어가 닫히기 전에 이미 온도 상승폭이 제1 기준폭이나 제2 기준폭을 넘어섰느냐, 아니면 외측 도어 또는 내측 도어가 닫힌 이후에 넘어섰느냐에 따라 부하 대응 운전의 실행 시기에 차이가 있다.

앞서와 마찬가지로 제1 조건이 선택되더라도 외측 도어 또는 내측 도어가 닫히기 전에 도출된 온도 상승폭이 제1 기준폭보다 작고, 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 온도 상승폭이 제1 기준폭보다 작으면 부하 대응 운전이 실행되지 않는다. 제2 조건이 선택되더라도 외측 도어 또는 내측 도어가 닫히기 전에 도출된 온도 상승폭이 제2 기준폭보다 작고, 외측 도어 또는 내측 도어가 닫힌 이후에 기준 시간 이내에 온도 상승폭이 제2 기준폭보다 작으면 부하 대응 운전이 실행되지 않는다.

제2 조건은 부하 대응 운전이 실행될 가능성이 높은 경우(예를 들어 도어가 개방되는 시점에 냉기 공급이 중단되어 있어 저장실의 온도 상승폭이 큰 경우, 내측 도어가 개방되어 외측 도어가 개방된 경우보다 저장실의 온도 상승폭이 큰 경우)에 선택된다. 따라서, 이 경우에 부하 대응 운전이 과도하게 실행되는 것을 방지하기 위해서는 제2 조건의 제2 기준폭이 제1 조건의 제1 기준폭보다 큰 값을 가져야 한다.

기준 시간, 제1 기준폭, 제2 기준폭은 임의로 정해질 수 있다. 실험적으로 기준 시간은 4 내지 6분으로 결정되고, 제1 기준폭은 1.5℃ 이상, 2.5℃ 미만으로 결정되며, 제2 기준폭은 2.5℃ 이상, 3.5℃ 미만으로 결정된 경우에 본 발명에 의한 효과가 뚜렷하였다.

(S400) 마지막으로, 부하 대응 운전의 실행 조건에 부합 시 냉동사이클에 구비되는 압축기를 작동시켜 부하 대응 운전을 실행한다. 부하 대응 운전이라 압축기가 최대 냉력 운전으로 작동하여 저장실의 온도를 신속하게 낮추는 운전을 가리킨다.

압축기의 부하 대응 운전은 온도 또는 시간을 목표로 구분되는 제1 운전과 제2 운전을 포함한다. 제1 운전은 사용자에 의해 입력된 저장실의 설정 온도보다 기설정된 온도만큼 낮은 온도에 도달할 때까지 압축기 최대 냉력 운전으로 작동된다. 제2 운전은 기설정된 시간 동안 압축기가 최대 냉력 운전으로 작동된다. 최대 냉력 운전이란 압축기가 가지고 있는 최대 성능을 발휘하여 최대 출력으로 작동하는 것을 의미한다.

이상에서 설명된 방법으로 제어되는 냉장고에서는 부하 대응 운전이 실행될 가능성이 높은 경우에 부하 대응 운전의 실행 조건으로 제2 조건이 선택된다. 제2 조건에서는 제1 조건보다 높은 온도 상승폭(제2 기준폭)을 기준으로 부하 대응 운전이 실행되기 때문에, 제1 조건과 제2 조건 구분 없이 획일적인 기준에 의해서 부하 대응 운전이 실행되는 경우보다 전체적인 부하 대응 운전의 실행 횟수를 줄일 수 있게 된다.

기준 온도가 5분으로 설정되고, 제1 기준폭이 2℃, 제2 기준폭이 3℃로 설정된 실험에서 음식물의 투입 없이 냉장실의 도어를 20초 동안 45회 개방하였을 때, 본 발명에 의해서는 총 7회의 부하 대응 운전이 실행되었으며, 특히 냉장실에 냉기가 공급되고 있는 상태에서는 한 번도 부하 대응 운전이 실행되지 않았다. 이에 반해, 제1 조건과 제2 조건의 구분 없이 획일적인 기준에 의해 부하 대응 운전이 실행되는 경우에는 총 19회의 부하 대응 운전이 실행되었다.

냉장실에 냉기가 공급되고 있는 상태에서 한 번도 부하 대응 운전이 실행되지 않았다는 것은, 냉장실에 냉기가 공급되고 있는 상태에서는 부하 대응 운전을 필요로 할 만큼의 열부하가 냉장고에 가해지지 않았다는 것을 의미한다. 이에 따라 제1 조건의 제1 기준폭이 제2 조건의 제2 기준폭보다 작은 값을 갖더라도 무방하다. 반대 해석 상, 제2 조건의 제2 기준폭이 제1 조건의 제1 기준폭보다 큰 값을 갖는 것이 허용된다.

냉장실에 냉기 공급이 중단된 상태에서 부하 대응 운전의 실행이 19회에서 7회로 감소하였다는 것은, 그 만큼 전력의 절약을 통해 소비 전력 개선의 효과가 있다는 것을 의미한다.

제2 기준폭이 제1 기준폭에 비해 큰 값을 갖기 때문에, 획일적인 기준을 적용하는 경우보다 1회 당 부하 대응 운전에 투입되는 소비 전력은 다소 증가할 수 있다. 그러나 부하 대응 운전의 실행 횟수가 현저히 줄어듦에 따라 얻는 소비 전력 개선의 효과가 1회 당 부하 대응 운전에 투입되는 소비 전력 증가보다 더 크다. 또한 부하 대응 운전의 실행 횟수가 줄어들더라도 저장실에 저장된 음식물의 보관 상태에는 영향이 없음을 실험적으로 확인하였다.

도 4는 도 3의 제어방법으로 냉장고를 제어하는 과정을 시간의 흐름에 따라 보인 개념도다.

도어가 열린 시점부터 저장실의 온도가 측정된다.

도어가 닫히기 전에 온도 상승폭이 기준폭 이상이면 도어가 닫힌 시점에 부하 대응 운전이 실행된다. 도어가 닫힌 이후에 기준 시간 이내에 온도 상승폭이 기준폭 이상이면 즉시 부하 대응 운전이 실행된다. 따라서 부하 대응 운전이 실행되는 시점은 온도 상승폭이 기준폭에 도달한 시점에 따라 결정된다.

기준폭은 제1 조건과 제2 조건에 따라 각각 제1 기준폭과 제2 기준폭으로 구분되며, 앞서 설명한 것과 같이 제2 기준폭은 제1 기준폭보다 큰 값을 갖는다.

도 5는 본 발명이 미 적용된 냉장고에서 시간의 흐름에 따른 냉기 공급 여부, 냉장실의 온도, 부하 대응 운전 등을 설명하기 위한 그래프다.

그래프의 가로축은 시간(단위: 분)을 의미한다. 그리고 그래프의 세로축은 온도(단위: ℃) 또는 압축기의 냉력(단위: arbitrary unit)을 의미한다. 온도의 단위는 그래프의 좌측에 표시되었고, 냉력의 단위는 그래프의 우측에 표시되었다. 그래프에서 R은 냉장실 도어가 개방되는 것을 가리킨다.

냉장실에 냉기가 공급되고 있는 상태에서 압축기의 냉력은 약 45이며, 냉동실에 냉기가 공급되고 있는 상태에서 압축기의 냉력은 약 70이다. 그리고 압축기가 최대 냉력 운전으로 작동하는 경우 압축기의 냉력은 250을 넘는다.

사용자에 의해 냉장실의 설정 온도는 5.5℃로 설정되었고, 기준 시간은 5분으로 설정되었으며, 부하 대응 운전의 기준폭은 획일적으로 2℃로 설정되었다. 그리고 압축기가 최대 냉력 운전으로 작동하는 경우, 압축기는 냉장실의 온도를 설정 온도보다 3℃ 낮은 온도(도 5에서는 2.5℃)까지 낮추도록 설정된다.

냉장실로 냉기가 공급되고 있는 상태에서 냉장실 도어가 개방되었다가 닫히면 냉장실의 온도는 5분 이내에 약 0.9℃ 상승한다. 도어가 개방된 시점을 기준으로 온도 상승폭 0.9℃는 기준폭에 미달되기 때문에, 부하 대응 운전은 실행되지 않고, 일반 운전만으로 냉장실의 온도가 낮아진다.

반면 냉장실로 냉기가 공급되고 있는 상태에서 냉장실 도어가 개방되었다가 닫히면, 냉장실의 온도는 5분 이내에 2℃ 이상 상승한다. 도어가 개방된 시점을 기준으로 온도 상승폭 2℃ 이상은 기준폭을 넘기 때문에, 부하 대응 운전이 실행되고 압축기는 최대 냉력 운전으로 작동하게 된다.

도 6은 본 발명이 적용된 냉장고에서 시간의 흐름에 따른 냉기 공급 여부, 냉장실의 온도, 부하 대응 운전 등을 설명하기 위한 그래프다.

사용자에 의해 냉장실의 설정 온도는 5.5℃로 설정되었고, 기준 시간은 5분으로 설정되었으며, 부하 대응 운전을 실행하는 제1 기준의 제1 기준폭은 2℃로 설정되었고, 제2 기준의 제2 기준폭은 3℃로 설정되었다. 그리고 압축기가 최대 냉력 운전으로 작동하는 경우, 압축기는 냉장실의 온도를 설정 온도보다 3℃ 낮은 온도(도 5에서는 2.5℃)까지 낮추도록 설정된다.

냉장실로 냉기가 공급되고 있는 상태에서 냉장실 도어가 개방되었다가 닫히면, 제1 조건이 부하 대응 운전의 실행 조건으로 선택된다. 도어가 개방된 시점을 기준으로 5분 이내에 온도 상승폭 0.9℃는 제1 기준폭에 미달되기 때문에, 부하 대응 운전이 실행되지 않고, 일반 운전만으로 냉장실의 온도가 낮아진다.

냉장실로 냉기가 공급되고 있는 상태에서도 냉장실 도어가 개방되었다가 닫히면, 제2 조건이 부하 대응 운전의 실행 조건으로 선택된다. 도어가 개방된 실점을 기준으로 5분 이내에 온도 상승폭은 2℃를 넘지만, 3℃를 넘지는 않는다. 이 값은 제2 기준폭에 미달되기 때문에, 부하 대응 운전이 실행되지 않고, 일반 운전만으로 냉장실의 온도가 낮아진다.

이와 같이 저장실의 온도가 높아질 가능성이 높고, 이에 따라 부하 대응 운전이 실행될 가능성이 높은 경우에 상대적으로 높은 값의 기준폭이 설정되면, 실질적으로 부하 대응 운전이 실행되는 횟수를 줄일 수 있다.

이상에서 설명된 제어는 저장실에 반드시 투입되어야 하는 부하 대응 운전의 횟수를 줄이는 것이 아니라, 불필요할 정도로 과도하게 투입되는 부하 대응 운전의 횟수를 필요한 만큼으로 줄이는 것이다. 따라서 저장실에 보관된 음식품의 보관 상태에는 영향이 없으면서도 냉장고의 소비 전력을 개선할 수 있다.

이상에서 설명된 냉장고 및 그 제어방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (12)

1. 저장실을 개폐하도록 형성되는 도어;
   상기 도어가 개방되는 시점부터 상기 저장실의 온도를 측정하도록 이루어지는 온도 센서;
   상기 온도 센서에 의해 측정된 결과에 따라 상기 도어가 개방된 시점을 기준으로 온도 상승폭을 도출하고, 상기 도어가 개방되는 시점에 상기 저장실로 냉기가 공급되고 있었는지 여부에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건을 선택하도록 이루어지는 제어부; 및
   냉동사이클에 구비되고, 상기 제어부에 의해 선택된 실행 조건에 부합 시 작동되어 부하 대응 운전을 실행하는 압축기를 포함하고,
   상기 실행 조건은,
   상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기가 공급되고 있었던 경우에 선택되며, 상기 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭 이상이면 즉시 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제1 조건; 및
   상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기 공급이 중단되어 있었던 경우에 선택되며, 상기 도어가 닫힌 후 상기 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 상기 제2 기준폭 이상이면 즉시 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제2 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
2. 제1항에 있어서,
   상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기가 공급되고 있었던 경우, 상기 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭 이상이면 상기 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전이 실행되고,
   상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기 공급이 중단되어 있었던 경우, 상기 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제2 기준폭 이상이면 상기 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전이 실행되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
3. 저장실을 개폐시키도록 형성되는 내측 도어;
   상기 내측 도어에 회전 가능하게 결합되며, 상기 내측 도어에 구비되는 수납 유닛을 개폐시키도록 형성되는 외측 도어;
   상기 내측 도어 또는 상기 외측 도어가 개방되는 시점부터 상기 저장실의 온도를 측정하도록 이루어지는 온도 센서;
   상기 온도 센서에 의해 측정된 결과에 따라 상기 내측 도어 또는 상기 외측 도어가 개방된 시점을 기준으로 온도 상승폭을 도출하고, 상기 내측 도어와 상기 외측 도어 중 어느 것이 개방되었는지에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건을 선택하도록 이루어지는 제어부; 및
   냉동사이클에 구비되고, 상기 제어부에 의해 선택된 실행 조건에 부합 시 작동되어 상기 부하 대응 운전을 실행하는 압축기를 포함하고,
   상기 실행 조건은,
   상기 외측 도어가 개방된 경우에 선택되며, 상기 외측 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 제1 기준폭 이상이면 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제1 조건; 및
   상기 내측 도어가 개방된 경우에 선택되며, 상기 내측 도어가 닫힌 후 상기 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭보다 큰 제2 기준폭 이상이면 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제2 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
4. 제3항에 있어서,
   상기 외측 도어가 개방된 경우, 상기 외측 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭 이상이면 상기 외측 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전이 실행되고,
   상기 내측 도어가 개방된 경우, 상기 내측 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제2 기준폭 이상이면 상기 내측 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전이 실행되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기준 시간은 4 내지 6분이고,
   상기 제1 기준폭은 1.5℃ 이상, 2.5℃ 미만이며,
   상기 제2 기준폭은 2.5℃ 이상, 3.5℃ 미만인 것을 특징으로 하는 냉장고.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 압축기의 부하 대응 운전은,
   사용자에 의해 입력된 상기 저장실의 설정 온도보다 기설정된 온도만큼 낮은 온도에 도달할 때까지 최대 냉력 운전으로 작동되는 제1 운전; 및
   기설정된 시간 동안 최대 냉력 운전으로 작동되는 제2 운전 중 어느 하나로 선택되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
7. 도어가 개방되는 시점부터 저장실의 온도를 측정하는 단계;
   상기 도어가 개방된 시점을 기준으로 상기 저장실의 온도 상승폭을 도출하는 단계;
   상기 도어가 개방되는 시점에 상기 저장실로 냉기가 공급되고 있었는지 여부에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건을 선택하고, 선택된 실행 조건에 부합하는지 여부를 판단하는 단계; 및
   상기 실행 조건에 부합 시 냉동사이클에 구비되는 압축기를 작동시켜 상기 부하 대응 운전을 실행하는 단계를 포함하고,
   상기 실행 조건은,
   상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기가 공급되고 있었던 경우에 선택되며, 상기 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 제1 기준폭 이상이면 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제1 조건; 및
   상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기 공급이 중단되어 있었던 경우에 선택되며, 상기 도어가 닫힌 후 상기 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭보다 큰 제2 기준폭 이상이면 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제2 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기가 공급되고 있었던 경우, 상기 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭 이상이면 상기 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전을 실행하고,
   상기 도어가 개방된 시점에 상기 저장실로 냉기 공급이 중단되어 있었던 경우, 상기 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제2 기준폭 이상이면 상기 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
9. 저장실을 개폐시키는 내측 도어와, 상기 내측 도어에 구비되는 수납 유닛을 개폐시키는 외측 도어를 포함하는 냉장고의 제어 방법에 있어서,
   상기 내측 도어 또는 상기 외측 도어가 개방되는 시점부터 저장실의 온도를 측정하는 단계;
   상기 내측 도어 또는 상기 외측 도어가 개방된 시점을 기준으로 상기 저장실의 온도 상승폭을 도출하는 단계;
   상기 내측 도어와 상기 외측 도어 중 어느 것이 개방되는지에 따라 부하 대응 운전의 실행 조건을 선택하고, 선택된 실행 조건에 부합하는지 여부를 판단하는 단계; 및
   상기 실행 조건에 부합 시 냉동사이클에 구비되는 압축기를 작동시켜 상기 부하 대응 운전을 실행하는 단계를 포함하고,
   상기 실행 조건은,
   상기 외측 도어가 개방된 경우에 선택되며, 상기 외측 도어가 닫힌 후 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 제1 기준폭 이상이면 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제1 조건; 및
   상기 내측 도어가 개방된 경우에 선택되며, 상기 내측 도어가 닫힌 후 상기 기준 시간 이내에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭보다 큰 제2 기준폭 이상이면 상기 부하 대응 운전을 실행하는 제2 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 외측 도어가 개방된 경우, 상기 외측 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제1 기준폭 이상이면 상기 외측 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전을 실행하고,
    상기 내측 도어가 개방된 경우, 상기 내측 도어가 닫히기 전에 상기 온도 상승폭이 상기 제2 기준폭 이상이면 상기 내측 도어가 닫히는 시점에 상기 부하 대응 운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 시간은 4 내지 6분이고,
    상기 제1 기준폭은 1.5℃ 이상, 2.5℃ 미만이며,
    상기 제2 기준폭은 2.5℃ 이상, 3.5℃ 미만인 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.
12. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축기의 부하 대응 운전은,
    사용자에 의해 입력된 상기 저장실의 설정 온도보다 기설정된 온도만큼 낮은 온도에 도달할 때까지 상기 압축기를 최대 냉력 운전으로 작동되는 제1 운전; 및
    기설정된 시간 동안 상기 압축기를 최대 냉력 운전으로 작동되는 제2 운전 중 어느 하나로 선택되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어 방법.

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