KR20180087799A

KR20180087799A - 냉장고 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20180087799A
Application number: KR1020170012320A
Authority: KR
Inventors: 김정우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2018-08-02

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 제어방법에는, 냉장고의 운전모드가 인식되는 단계; 상기 냉장고의 운전모드가 상기 냉동실의 단독 냉각운전으로 인식되면, 상기 제 1 압축기를 구동하고 상기 제 2 압축기를 정지하는 단계; 및 상기 밸브장치를 조절하여, 상기 제 2 증발기로의 냉매 공급을 제한하고 상기 제 1 증발기로의 냉매 공급을 가이드 하는 단계가 포함되어, 압축기의 가스 베어링 성능을 개선하고, 냉장고의 소비전력을 절감할 수 있다.

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.

상기 냉장실에 저장된 냉기는 상기 제 1 증발기를 거치면서 냉각되고, 상기 냉각된 냉기는 상기 냉장실로 다시 공급될 수 있다. 그리고, 상기 냉동실에 저장된 냉기는 상기 제 2 증발기를 거치면서 냉각되고, 상기 냉각된 냉기는 상기 냉동실로 다시 공급될 수 있다.

이러한 냉장고와 관련하여, 본 출원인은 아래와 같이 특허 출원(이하, 선행문헌)하여 공개한 바 있다.

1. 선행문헌 공개번호 (공개일) : 10-2012-0011278 (2012년 2월 7일)

2. 발명의 명칭 : 냉장고 및 그 운전방법

위 선행문헌에 따른 냉장고에는, 저압 압축기인 1차 압축기와, 고압 압축기인 2차 압축기 및 2개의 증발기가 포함되도록 구성된다. 그리고, 냉장고의 제어방법과 관련하여, 냉장고의 운전모드가 냉동실 운전모드인 경우 1,2차 압축기가 동시에 운전을 하여 제 1 증발기를 통과한 냉매가 1차 압축기와 2차 압축기를 차례대로 거쳐 2단 압축되면서 순환되도록 작동한다.

이와 같이, 냉동실을 단독으로 냉각 운전할 때 고압 압축기가 운전되도록 제어되는 경우, 저압 압축기의 흡입압력과 토출압력의 차이가 작게 형성되어 가스 베어링을 이용한 피스톤의 부상력이 낮아진다. 따라서, 실린더와 피스톤간에 마찰이 발생하여, 실린더 또는 피스톤이 손상될 수 있다.

상기 가스 베어링은, 오일을 사용하지 않고 피스톤과 실린더간의 마찰을 저감시키기 위한 구성으로서, 압축된 냉매를 실린더의 내부로 공급하여 피스톤의 외주면과 실린더의 내주면을 이격시키는 베어링 기술인 것으로 이해될 수 있다.

도 1은 종래 냉동실 냉각운전 모드에서, 복수의 압축기의 흡입압력 및 토출압력의 변화를 보여주는 선도이다.

선도의 가로축은 제 1,2 압축기의 압축 과정에서 경과되는 시간갑을 나타내며, 세로축은 제 1,2 압축기의 압력값을 나타낸다. 제 1 압축기는 저압 압축기이며, 제 2 압축기는 상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매를 추가로 압축하는 고압 압축기로서 이해된다.

선도 중 가장 하측에 표시되는 Ps는 제 1 압축기로 흡입되는 흡입압력의 변화를 보여주며, 상기 Ps의 상측에 위치하는 Pm은 상기 제 1 압축기에서 압축되어 제 2 압축기로 흡입되는 압력, 즉 중간압력의 변화를 보여준다. 그리고, 가장 상측에 표시되는 Pd는 제 2 압축기에서 토출되는 냉매의 압력변화를 보여준다.

냉동실 냉각운전에서 상기 제 1,2 압축기가 모두 압축되는 경우, 제 1,2 압축기의 압축에 의하여 냉동 사이클의 저압으로부터 고압으로 압력 변화가 발생된다. 즉, 상기 제 1 압축기에서 부담해야 할 압축일은 상대적으로 적어지게 된다. 따라서, 제 1 압축기의 흡입압력(Ps)과 토출압력(Pm)의 압력 차이는 상대적으로 작아지게 된다.

상기 가스 베어링은, 제 1 압축기의 흡입압력과 토출압력의 압력 차이에 비례하여, 피스톤에 대한 부상력을 제공한다. 상세히, 상기 제 1 압축기의 피스톤 내부에는 흡입압력이 작용하고, 상기 가스 베어링을 통하여 피스톤의 외주면으로 공급되는 압력은 토출 압력을 형성한다. 상기 토출 압력의 크기가 충분히 크지 않으면, 상기 피스톤의 외주면을 실린더의 내주면으로부터 부상시키는 부상력이 충분히 작용하지 않게 되고, 이에 따라 고속으로 왕복운동 하는 피스톤이 실린더에 마찰되는 가능성이 커지게 된다.

따라서, 냉동실 냉각모드에서, 제 1,2 압축기가 모두 구동되는 경우, 가스 베어링이 충분히 작용하지 못하여 피스톤과 실린더 간에 마찰이 발생하므로 피스톤 또는 실린더의 마모가 발생하는 문제점이 있다.

그리고, 제 1,2 압축기를 모두 운전하게 되면, 그만큼 소비되는 전력이 증가하는 문제점이 나타난다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 압축기의 가스 베어링이 용이하게 작동할 수 있는 냉장고 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 미리 설정된 운전모드를 수행할 때 복수의 압축기 중 일부의 압축기만을 구동할 수 있는 냉장고 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 냉장고의 소비전력을 절감할 수 있는 냉장고 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 밸브장치를 제어하여 냉장실 냉각운전 모드, 냉동실 냉각운전 모드 또는 동시 냉각운전 모드를 선택적으로 수행할 수 있는 냉장고 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 냉장고의 운전모드가 상기 냉장실의 단독 냉각운전으로 인식되면, 상기 제 2 압축기를 구동하고 상기 제 1 압축기를 정지하는 단계; 및 상기 밸브장치를 조절하여, 상기 제 1 증발기로의 냉매 공급을 제한하고 상기 제 2 증발기로의 냉매 공급을 가이드 하는 단계가 포함된다.

상기 냉장고의 운전모드가 상기 냉장실 및 냉동실의 동시 냉각운전으로 인식되면, 상기 제 1,2 압축기를 함께 구동하는 단계; 및 상기 밸브장치를 조절하여, 상기 제 1,2 증발기로의 냉매 공급을 가이드 하는 단계가 포함되는 냉장고의 제어방법.

냉장고의 운전모드가 인식되는 단계에는, 냉장실 및 냉동실의 온도가 감지되는 단계가 포함된다.

상기 냉동실의 단독 냉각운전은, 상기 냉장실의 온도가 제 1 설정온도 미만이고, 상기 냉동실의 온도가 제 2 설정온도 이상일 때 수행되는 것을 특징으로 한다.

다른 측면에 따른 냉장고에는, 저장실 온도센서에서 감지된 온도값에 기초하여, 상기 제 1,2 압축기 및 상기 밸브장치의 구동을 제어하는 제어부가 포함되며, 상기 냉장실의 온도가 제 1 설정온도 미만이고 상기 냉동실의 온도가 제 2 설정온도 이상일 때, 상기 제어부는, 냉동실 단독냉각 운전을 위하여, 상기 제 1 압축기를 구동하고 상기 제 2 압축기를 정지하여, 압축기의 가스 베어링 성능을 개선하고, 냉장고의 소비전력을 절감할 수 있다.

상기 냉동실 단독냉각 운전을 수행할 때, 상기 제어부는 상기 밸브장치를 제어하여, 상기 제 1 증발유로를 개방하고 상기 제 2 증발유로를 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 압축기 또는 상기 제 2 압축기에는, 리니어 압축기가 포함된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 저압 압축기를 구성하는 제 1 압축기 및 고압 압축기를 구성하는 제 2 압축기를 포함하도록 구성되고, 냉장고의 운전모드에 따라 상기 제 1,2 압축기가 선택적으로 구동되어 압축기의 압축효율이 개선될 수 있다.

또한, 냉동실의 냉각 운전모드시, 제 1 압축기만을 구동하고 제 2 압축기는 정지하여 제 1 압축기의 흡입압력과 토출압력의 압력 차이를 증가시킴으로써, 제 1 압축기에 작용되는 가스 베어링의 능력을 개선할 수 있다.

상기 가스 베어링의 능력이 개선됨으로써, 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤의 부상력이 커지게 되고, 이에 따라 피스톤과 실린더간 마찰발생 가능성을 줄일 수 있다는 효과가 나타난다.

그리고, 상기 냉동실의 냉각 운전모드시 제 1 압축기만을 운전함으로써, 냉장고의 소비전력을 절감하 수 있다는 장점이 있다.

도 1 은 종래 냉동실 냉각운전 모드에서, 복수의 압축기의 흡입압력 및 토출압력의 변화를 보여주는 선도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 냉동사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 압축기의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실린더와 피스톤의 결합모습을 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5의 "A"를 확대한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.

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 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 냉동사이클 구성을 보여주는 시스템 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고(10)에는, 냉동실(F) 및 냉장실(R)이 형성된 캐비닛(20)이 포함된다. 상기 냉동실(F)과 냉장실(R)은 격벽(25)에 의하여 구획될 수 있다. 도면에서는 상기 냉동실(F) 및 냉장실(R)이 좌우로 이격되어 배치되는 사상이 개시되나, 이와는 달리, 상기 냉동실(F)과 냉장실(R)은 상하 이격되게 배치될 수도 있을 것이다.

상기 캐비닛(20)에는, 상기 냉동실(F)을 여닫는 냉동실 도어(32) 및 냉장실(R)을 여닫는 냉장실 도어(34)가 포함된다. 그리고, 상기 캐비닛(20)에는, 냉장고(10)의 외관을 형성하는 아우터 케이스(41)와, 상기 아우터 케이스(41)의 내측에 배치되고 냉동실(F)의 내면을 형성하는 냉동실 이너케이스(45) 및 아우터 케이스(41)의 내측에 배치되고 냉장실(R)의 내면을 형성하는 냉장실 이너케이스(43)가 포함된다.

상기 냉장고(10)에는, 상기 냉장실(R) 및 냉동실(F)을 각각 독립 냉각하기 위한 복수의 증발기(150,160)가 포함된다. 상기 복수의 증발기(150,160)에는, 상기 냉동실(F)을 냉각하는 제 1 증발기(150) 및 냉장실(R)을 냉각하는 제 2 증발기(160)가 포함된다. 상기 제 1 증발기(150)를 "냉동실 증발기", 상기 제 2 증발기(160)를 "냉장실 증발기"라 이름할 수 있다.

상기 캐비닛(20)에는, 상기 냉동실 이너케이스(45)의 내부 공간을 음식물이 냉동 보관되는 냉동실(F)과 냉동실 증발기(150)가 수용되는 냉동 열교환실(151)로 구획하는 냉동실 리어패널(49)이 포함된다. 즉, 상기 냉동실 리어패널(49)은 상기 냉동 열교환실(151)을 상기 냉동실(F)에 대하여 차폐하는 저장실 커버로서의 "냉동실 커버"로 이해되며, 상기 냉동 열교환실(151)은 상기 냉동실 리어패널(49)의 후측에 형성될 수 있다.

상기 냉동 열교환실(151)에는 냉동실(F)의 공기를 상기 냉동 열교환실(151)과 냉동실(F)로 순환시키는 "송풍팬"으로서의 냉동실 팬(155)이 배치될 수 있다.

상기 캐비닛(20)에는, 상기 냉장실 이너케이스(43)의 내부를 음식물이 냉장 보관되는 냉장실(R)과 냉장실 증발기(150)가 수용되는 냉장 열교환실(161)로 구획하는 냉장실 리어패널(47)이 포함된다. 즉, 상기 냉장실 리어패널(47)은 상기 냉장 열교환실(161)을 상기 냉장실(R)에 대하여 차폐하는 저장실 커버로서의 "냉장실 커버"로 이해되며, 상기 냉장 열교환실(161)은 상기 냉장실 리어패널(47)의 후측에 형성될 수 있다.

상기 냉장 열교환실(161)에는, 상기 냉징실(R)의 공기를 냉장 열교환실(161)과 냉장실(R)로 순환시키는 "송풍팬"으로서의 냉장실 팬(165)이 배치될 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고(10)에는, 냉동 사이클을 구동하기 위한 다수의 장치가 포함된다. 상세히, 상기 냉장고(10)에는, 냉매를 압축하기 위한 복수의 압축기(200,111)와, 상기 복수의 압축기(200,111)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(120)와, 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매를 감압하기 위한 다수의 팽창장치(141,143) 및 상기 다수의 팽창장치(141,143)에서 감압된 냉매를 증발하기 위한 다수의 증발기(150,160)가 포함된다.

그리고, 상기 냉장고(10)에는, 상기 복수의 압축기(200,111), 응축기(120), 팽창장치(141,143) 및 증발기(150,160)를 연결하여 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관(100)이 포함된다.

상기 복수의 압축기(200,111)에는, 저압측에 배치되는 제 1 압축기(200) 및 상기 제 1 압축기(200)에서 압축된 냉매를 더 압축하는 제 2 압축기(111)가 포함된다. 상기 제 1 압축기(200)와 제 2 압축기(111)는 직렬로 연결된다. 즉, 상기 제 1 압축기(200)의 출구측 냉매배관은 상기 제 2 압축기(111)의 입구측에 연결된다.

냉장고의 냉장실(R) 단독 냉각운전의 경우, 상기 제 1 압축기(200)의 구동은 정지되고, 상기 제 2 압축기(111)의 구동만 이루어진다. 반면에, 냉동실(F) 단독 냉각운전의 경우에는 상기 제 1 압축기(200)만 구동되며, 냉장실(R)/냉동실(F)의 동시 냉각운전의 경우에는 상기 제 1,2 압축기(200,111)가 모두 구동될 수 있다.

상기 다수의 증발기(150,160)에는, 냉동실(F)에 공급될 냉기를 생성하기 위한 제 1 증발기(150) 및 냉장실(R)에 공급될 냉기를 생성하기 위한 제 2 증발기(160)가 포함된다. 상기 냉동실에 공급되는 냉기의 온도는 상기 냉장실에 공급되는 냉기의 온도보다 낮을 수 있으며, 이에 따라 상기 제 1 증발기(150)의 냉매 증발압력은 상기 제 2 증발기(160)의 냉매 증발압력보다 낮을 수 있다.

상기 제 1 증발기(150)의 출구측 냉매배관(100)은 상기 제 1 압축기(200)의 입구측으로 연장된다. 따라서, 상기 제 1 증발기(150)를 통과한 냉매는 상기 제 1 압축기(200)로 흡입될 수 있다. 상기 제 1 압축기(200)는 냉동실(F)을 냉각하기 위하여 구동되는, "저압측 압축기" 또는 "냉동실용 압축기"라 이름할 수 있다.

상기 제 2 증발기(160)의 출구측 냉매배관(100)은 상기 제 1 압축기(200)의 출구측 냉매배관에 구비되는 합지부(117)에 연결된다. 따라서, 상기 제 2 증발기(160)를 통과한 냉매는 상기 제 1 압축기(200)에서 압축된 냉매와 상기 합지부(117)에서 합지되어, 상기 제 2 압축기(111)로 흡입될 수 있다. 상기 제 2 압축기(111)는 냉장실(R)을 냉각하기 위하여 구동되는, "고압측 압축기" 또는 "냉장실용 압축기"라 이름할 수 있다.

상기 다수의 팽창장치(141,143)에는, 상기 제 1 증발기(150)로 유입될 냉매를 팽창하기 위한 제 1 팽창장치(141) 및 상기 제 2 증발기(160)로 유입될 냉매를 팽창하기 위한 제 2 팽창장치(143)가 포함된다. 상기 제 1,2 팽창장치(141,143)에는, 모세관(capillary tube)이 포함될 수 있다.

상기 제 1 증발기(150)의 입구측에는, 상기 제 1 증발기(150)로의 냉매 유입을 가이드 하는 제 1 냉매유로(101)가 구비된다. 상기 제 1 냉매유로(101)에는, 상기 제 1 팽창장치(141)가 설치될 수 있다. 상기 제 1 냉매유로(101)는 상기 제 1 증발기(150)로 냉매의 유입을 가이드 하는 점에서, "제 1 증발유로"라 이름할 수 있다.

상기 제 2 증발기(160)의 입구측에는, 상기 제 2 증발기(160)로의 냉매 유입을 가이드 하는 제 2 냉매유로(103)가 구비된다. 상기 제 2 냉매유로(103)에는, 상기 제 2 팽창장치(143)가 설치될 수 있다. 상기 제 2 냉매유로(103)는 상기 제 2 증발기(160)로 냉매의 유입을 가이드 하는 점에서, "제 2 증발유로"라 이름할 수 있다.

상기 냉장고(10)에는, 냉매를 상기 제 1,2 냉매유로(101,103) 중 적어도 하나의 유로로 가이드 하기 위한 밸브장치(130)가 더 포함된다. 일례로, 상기 밸브장치(130)는 냉매가 유입되는 1개의 유입부 및 냉매가 배출되는 2개의 유출부를 가지는 3방변(three-way valve)을 포함한다.

상기 밸브장치(130)의 2개의 유출부에는, 상기 제 1,2 냉매유로(101,103)가 각각 연결된다. 따라서, 상기 밸브장치(130)를 통과하는 냉매는 상기 제 1,2 냉매유로(101,103)로 분지되어 배출될 수 있다. 상기 제 1,2 냉매유로(101,103)에 연결되는 유출부를 차례대로, "제 1 유출부" 및 "제 2 유출부"라 이름한다.

상기 제 1,2 유출부 중 적어도 하나의 유출부가 개방될 수 있다. 상기 제 1,2 유출부가 모두 개방되면, 상기 제 1,2 냉매유로(101,103,105)를 통하여 냉매가 유동한다. 반면에, 상기 제 1 유출부가 개방되고 제 2 유출부가 폐쇄되면, 상기 제 1 냉매유로(101)를 통하여 냉매가 유동한다. 그리고, 상기 제 2 유출부가 개방되고 제 1 유출부가 폐쇄되면, 상기 제 2 냉매유로(103)를 통하여 냉매가 유동한다.

상기 냉장고(10)에는, 열교환기의 일측에 제공되어 공기를 불어주는 송풍팬(125,155,165)이 포함된다. 상기 송풍팬(125,155,165)에는, 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)이 포함된다.

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 4는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 압축기의 구성을 보여주는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실린더와 피스톤의 결합모습을 보여주는 단면도이고, 도 6은 도 5의 "A"를 확대한 도면이다.

먼저 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제 1 압축기(200)에는, 리니어 압축기가 포함된다. 상세히, 상기 제 1 압축기(200)에는, 대략 원통 형상의 쉘(201)과, 상기 쉘(201)의 일측에 결합되는 제 1 커버(202) 및 타측에 결합되는 제 2 커버(203)가 포함된다. 넓은 의미에서, 상기 제 1 커버(202)와 제 2 커버(203)는 상기 쉘(201)의 일 구성으로서 이해될 수 있다.

상기 리니어 압축기(200)에는, 상기 쉘(201)의 내부에 제공되는 실린더(220)와, 상기 실린더(220)의 내부에서 왕복 직선운동하는 피스톤(230) 및 상기 피스톤(230)에 구동력을 부여하는 리니어 모터로서 모터 어셈블리(240)가 포함된다. 상기 모터 어셈블리(240)가 구동하면, 상기 피스톤(230)은 고속으로 왕복 운동할 수 있다. 본 실시예에 따른 제 1 압축기(200)의 운전 주파수는 대략 100Hz를 형성한다.

상세히, 상기 제 1 압축기(200)에는, 냉매가 유입되는 흡입부(204) 및 상기 실린더(220)의 내부에서 압축된 냉매가 배출되는 토출부(205)가 포함된다. 상기 흡입부(204)는 상기 제 1 커버(202)에 결합되고, 상기 토출부(205)는 상기 제 2 커버(203)에 결합될 수 있다.

상기 흡입부(204)를 통하여 흡입된 냉매는 흡입 머플러(250)를 거쳐 상기 피스톤(230)의 내부로 유동한다. 냉매가 상기 흡입 머플러(250)를 통과하는 과정에서, 소음이 저감될 수 있다.

상기 피스톤(230)은 대략 원통 형상을 가지며, 상기 실린더(220)의 내부에 삽입되어 왕복 운동할 수 있다.

상기 실린더(220)는, 상기 흡입 머플러(250)의 적어도 일부분과, 상기 피스톤(230)의 적어도 일부분을 수용하도록 구성된다. 상기 실린더(220)의 내부에는, 상기 피스톤(230)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다. 그리고, 상기 피스톤(230)의 전방부에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공(233)이 형성되며, 상기 흡입공(233)의 전방에는 상기 흡입공(233)을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(235)가 제공된다.

상기 압축 공간(P)의 전방에는, 상기 압축 공간(P)에서 배출된 냉매의 토출공간 또는 토출 유로를 형성하는 토출 커버(260) 및 상기 토출 커버(260)에 결합되며 상기 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시키기 위한 토출밸브 어셈블리(261,262)가 제공된다.

상기 토출밸브 어셈블리(261,262)에는, 상기 압축 공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출 커버(260)의 토출 공간으로 유입시키는 토출 밸브(261) 및 상기 토출 밸브(261)와 토출 커버(260)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 부여하는 밸브 스프링(262)이 포함된다. 상기 밸브 스프링(262)에는, 일례로 판 스프링(plate spring)이 포함될 수 있다.

상기 피스톤(230)이 상기 실린더(220)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력보다 낮고 흡입압력 이하가 되면 상기 흡입 밸브(235)가 개방되어 냉매는 상기 압축 공간(P)으로 흡입된다. 반면에, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 흡입압력 이상이 되면 상기 흡입 밸브(235)가 닫힌 상태에서 상기 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.

한편, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(262)이 변형하여 상기 토출 밸브(261)를 개방시키고, 냉매는 상기 압축공간(P)으로부터 토출되어, 토출 커버(260)의 토출공간으로 배출된다.

그리고, 상기 토출 커버(260)의 토출 공간을 유동하는 냉매는 루프 파이프(265)로 유입된다. 상기 루프 파이프(265)는 상기 토출 커버(260)에 결합되어 상기 토출부(205)로 연장되며, 상기 토출 공간의 압축 냉매를 상기 토출부(205)로 가이드 한다.

상기 제 1 압축기(200)에는, 상기 실린더(220)의 외측에 결합되는 프레임(210)이 더 포함된다. 상기 프레임(210)은 상기 실린더(220)를 고정시키는 구성으로서, 별도의 체결부재에 의하여 상기 실린더(220)에 체결될 수 있다. 상기 프레임(210)은 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치된다.

한편, 개방된 토출 밸브(261)를 통하여 배출된 고압의 가스 냉매 중 적어도 일부의 가스 냉매는 상기 실린더(220)와 프레임(210)이 결합된 부분의 공간을 통하여 상기 실린더(220)의 외주면 측으로 유동될 수 있다. 그리고, 냉매는 상기 실린더(220)에 형성된 가스 유입부(222, 도 6 참조) 및 노즐부(223, 도 6 참조)를 통하여 상기 실린더(220)의 내부로 유입된다. 유입된 냉매는 상기 피스톤(230)과 실린더(220) 사이의 공간으로 유동되어 상기 피스톤(230)의 외주면이 상기 실린더(220)의 내주면으로부터 이격되도록 할 수 있다. 따라서, 상기 유입된 냉매는 상기 피스톤(230)의 왕복 운동간 실린더(220)와의 마찰을 감소시키는 "가스 베어링"으로서 기능할 수 있다.

상기 모터 어셈블리(140)에는, 상기 프레임(210)에 고정되어 상기 실린더(220)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터와, 상기 아우터 스테이터의 내측으로 이격되어 배치되는 이너 스테이터 및 상기 아우터 스테이터와 이너 스테이터의 사이 공간에 위치하는 영구자석(246)이 포함된다. 상기 영구자석(246)은, 상기 아우터 스테이터 및 이너 스테이터와의 상호 전자기력에 의하여 직선 왕복 운동할 수 있다.

상기 영구자석(246)은 연결부재(238)에 의하여 상기 피스톤(230)에 결합될 수 있다. 상기 영구자석(246)이 왕복 운동함에 따라, 상기 피스톤(230)은 상기 영구자석(246)과 함께 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.

다음으로 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 실린더(220)에는, 대략 원통 형상을 가지는 실린더 본체(221) 및 상기 실린더 본체(121)로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 실린더 플랜지부(225)가 포함된다.

상기 실린더 본체(221)에는, 상기 토출밸브(161)를 통하여 배출된 고압의 가스 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 유동하는 복수의 가스 유입부(222)가 형성된다. 상기 복수의 가스 유입부(222)에는, 냉매 중 이물 또는 유분을 필터링 하는 필터부재(280)가 배치될 수 있다.

상기 복수의 가스 유입부(222)는 상기 실린더 본체(221)의 외주면으로부터 소정 깊이 및 폭만큼 함몰되도록 구성된다. 상기 냉매는 상기 복수의 가스 유입부(222) 및 노즐부(223)를 통하여, 상기 실린더 본체(221)의 내부로 유입될 수 있다.

그리고, 유입된 냉매는 상기 피스톤(230)의 외주면과 실린더(220)의 내주면 사이에 위치하여, 상기 피스톤(230)의 움직임에 대한 가스 베어링으로서 기능한다. 즉, 상기 유입된 냉매의 압력에 의하여, 상기 피스톤(230)의 외주면은 상기 실린더(220)의 내주면으로부터 이격된 상태를 유지하게 된다.

상기 실린더 본체(221)에는, 상기 복수의 가스 유입부(222)로부터 상기 실린더 본체(221)의 내주면 방향으로 연장되는 노즐부(223)가 더 포함된다. 상기 노즐부(223)는 상기 가스 유입부(222)보다 작은 폭 또는 크기를 가지도록 형성된다. 상기 노즐부(223)는 원형으로 연장된 가스 유입부(222)를 따라 복수 개가 형성될 수 있다. 그리고, 복수의 노즐부(223)는 서로 이격되어 배치된다.

상기 피스톤(230)은 상기 노즐부(223)를 통과한 냉매의 압력에 의하여, 상기 실린더(220)의 내주면으로부터 이격되는 동작, 즉 상기 실린더(220)의 내주면으로부터 부상하게 된다. 즉, 상기 실린더(220)의 내측으로 공급되는 냉매의 압력은 상기 피스톤(230)에 부상력 또는 부상압을 제공하게 된다.

이러한 구성을 가지는 제 1 압축기(200)의 내부 구성은, 제 2 압축기(111)에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 블럭도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고(10)에는, 저장실의 온도를 감지할 수 있는 저장실 온도센서(410,420)가 포함된다. 상기 저장실 온도센서(410,420)에는, 냉장실(R)의 온도를 감지할 수 있는 냉장실 온도센서(410) 및 냉동실(F)의 온도를 감지할 수 있는 냉동실 온도센서(420)가 포함된다.

상기 냉장고(10)에는, 상기 저장실 온도센서(410,420)에서 감지된 온도값에 기초하여, 상기 제 1,2 압축기(200,111), 응축팬(125), 제 1,2 증발팬(155,165), 또는 상기 밸브장치(130)의 작동을 제어하는 제어부(400)가 더 포함된다. 상기 제어부(400)는, 저장실(R,F)의 동시 냉각운전 또는 특정 저장실의 단독 운전을 제어할 수 있다.

상기 냉장실 온도센서(410)에서 감지된 냉장실 온도가 제 1 설정온도 이상이고 상기 냉동실 온도센서(420)에서 감지된 냉동실 온도가 제 2 설정온도 이상인 것으로 인식되면, 상기 냉장실(R) 및 냉동실(F)의 동시 냉각운전이 수행된다. 일례로, 상기 제어부(400)는 상기 밸브장치(130)를 제어하여 상기 제 1,2 증발기(150,160)로 냉매를 공급하고 상기 제 1,2 압축기(200,111)를 함께 구동시킬 수 있다 (저장실의 동시 냉각운전)

반면에, 상기 냉장실 온도센서(410)에서 감지된 냉장실 온도는 제 1 설정온도 이상이고 상기 냉동실 온도센서(420)에서 감지된 냉동실 온도는 제 2 설정온도 미만 것으로 인식되면, 상기 냉장실(R)의 단독 냉각운전이 수행된다. 일례로, 상기 제어부(400)는 상기 밸브장치(130)를 제어하여 상기 제 2 증발기(160)로 냉매를 공급하고 상기 제 2 압축기(111)만 구동시킬 수 있다.

상기 냉장실 온도센서(410)에서 감지된 냉장실 온도는 제 1 설정온도 미만이고 상기 냉동실 온도센서(420)에서 감지된 냉동실 온도는 제 2 설정온도 이상 것으로 인식되면, 상기 냉동실(R)의 단독 냉각운전이 수행된다. 일례로, 상기 제어부(400)는 상기 밸브장치(130)를 제어하여 상기 제 1 증발기(150)로 냉매를 공급하고 상기 제 1 압축기(200)만 구동시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다. 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 제어방법을 설명한다.

냉장고가 ON 되고 냉동 사이클이 구동될 수 있다. 일반적으로, 냉장고가 OFF된 상태에서 ON 되었을 경우 냉장실 및 냉동실의 온도는 각각 설정온도 이상이므로 저장실의 동시 냉각운전이 수행될 수 있다. 따라서, 상기 제 1,2 압축기(200,111)는 함께 구동되고 상기 밸브장치(130)는 냉매를 상기 제 1,2 증발기(150,160)로 공급되도록 제어될 수 있다(S11).

상기 냉동 사이클의 구동에 따라 냉장실 또는 냉동실의 온도는 하강하며, 상기 냉장실 온도센서(410) 및 냉동실 온도센서(420)에서 감지된 저장실의 온도에 기초하여, 냉장고의 운전모드가 판단될 수 있다(S12).

상기 냉장실 온도센서(410)에서 감지된 냉장실 온도는 제 1 설정온도 미만이고 상기 냉동실 온도센서(420)에서 감지된 냉동실 온도는 제 2 설정온도 이상이면 상기 냉동실(F) 냉각운전 모드인 것으로 인식되므로, 상기 냉동실(F)의 단독 냉각운전이 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(400)는 상기 밸브장치(130)를 제 1 제어상태로 제어하여 상기 제 1 증발기(150)로 냉매를 공급하고, 상기 제 1 압축기(200)를 구동하고 상기 제 2 압축기(111)를 정지시킬 수 있다. 상기 제 1 제어상태는, 상기 제 1 증발기(150)에 연결되는 밸브장치(130)의 제 1 유출부를 개방시키고 상기 제 2 증발기(160)에 연결되는 밸브장치(130)의 제 2 유출부를 폐쇄시키는 상태를 의미한다(S13,S14,S15,S16).

반면에, 상기 냉장실 온도센서(410)에서 감지된 냉장실 온도는 제 1 설정온도 이상이고 상기 냉동실 온도센서(420)에서 감지된 냉동실 온도는 제 2 설정온도 미만이면 상기 냉장실(R) 냉각운전 모드인 것으로 인식되므로, 상기 냉장실(R)의 단독 냉각운전이 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(400)는 상기 밸브장치(130)를 제 2 제어상태로 제어하여 상기 제 2 증발기(160)로 냉매를 공급하고, 상기 제 2 압축기(111)를 구동하고 상기 제 1 압축기(200)를 정지시킬 수 있다. 상기 제 2 제어상태는, 상기 제 2 증발기(160)에 연결되는 밸브장치(130)의 제 2 유출부를 개방시키고 상기 제 1 증발기(150)에 연결되는 밸브장치(130)의 제 1 유출부를 폐쇄시키는 상태를 의미한다(S117,S18,S19).

상기 냉장실 온도센서(410)에서 감지된 냉장실 온도는 제 1 설정온도 이상이고 상기 냉동실 온도센서(420)에서 감지된 냉동실 온도는 제 2 설정온도 이상이면 상기 냉장실(R) 및 냉동실(F)의 동시 냉각운전 모드인 것으로 인식되므로, 상기 상기 냉장실(R) 및 냉동실(F)의 동시 냉각운전이 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(400)는 상기 밸브장치(130)를 제 3 제어상태로 제어하여 상기 제 1 증발기(150) 및 제 2 증발기(160)로 냉매를 공급하고, 상기 제 1 입축기(200) 및 제 2 압축기(111)를 함께 구동할 수 있다. 상기 제 3 제어상태는, 상기 제 1 증발기(150)에 연결되는 밸브장치(130)의 제 1 유출부 및 상기 제 2 증발기(160)에 연결되는 밸브장치(130)의 제 2 유출부를 개방시키는 상태를 의미한다(S120,S21).

이와 같은 구성에 의하면, 냉장고의 운전모드에 기초하여, 냉동 사이클의 냉매유로를 제어하고 제 1,2 압축기를 선택적으로 구동하여 효율적인 운전을 수행할 수 있다는 장점이 있다. 그리고, 냉동실(F)의 단독 냉각운전 모드수행시, 제 1 압축기(200)만 구동하고 제 2 압축기(111)를 정지하여 제 1 압축기(200)의 흡입압력과 토출압력의 차이를 크게 함으로써, 제 1 압축기(200) 내부의 가스 베어링 성능을 개선할 수 있다는 효과가 나타난다.

냉동실(F)의 단독 냉각운전 모드 수행	종래 기술(제 1,2 압축기 구동)	본 실시예 (제 1 압축기 구동)
Pd(kgf/cm²A)	5.05	5.06
Pm(kgf/cm²A)	0.48	1.03
Ps(kgf/cm²A)	0.31	0.29
△P1 (Pm-Ps)	0.17	0.74
냉동실(F)의 평균온도(°C)	-29	-29

위 [표 1]은, 냉동실(F)의 단독 냉각운전 모드를 수행할 때 종래기술에 따라 제 1,2 압축기(200,111)를 동시 구동하는 경우와, 본 발명에 따라 제 2 압축기(111)를 정지하고 제 1 압축기(200)를 구동하는 경우, 냉동 사이클의 압력 및 냉동실(F)의 평균온도에 대한 실험치를 보여준다.

본 발명에 따른 냉장고의 운전에 의하면 제 1 압축기(200)의 토출압력과 흡입압력의 차이(0.74)가, 종래기술에 따른 압력의 차이(0.17)에 비하여 크게 형성되므로, 상기 제 1 압축기(200)에 작용하는 가스 베어링의 성능이 개선될 수 있으므로, 제 1 압축기(200)의 실린더(220) 또는 피스톤(230)의 마모를 줄일 수 있게 된다. 결국, 압축기의 작동 신뢰성이 개선될 수 있다.

그리고, 상기 제 2 압축기(111)의 구동을 정지함으로써, 냉장고의 소비전력이 절감될 수 있다는 효과가 나타난다.

10 : 냉장고 111 : 제 2 압축기
120 : 응축기 130 : 밸브장치
150 : 제 1 증발기 160 : 제 2 증발기
200 : 제 1 압축기 220 : 실린더
230 : 피스톤 400 : 제어부
410 : 냉장실 온도센서 420 : 냉동실 온도센서

Claims

냉장실 또는 냉동실의 냉각을 위하여 냉매를 압축하는 제 1,2 압축기, 응축기, 제 1,2 증발기 및 상기 제 1,2 증발기를 향하여 선택적으로 냉매를 공급하기 위한 밸브장치가 포함되는 냉장고의 제어방법에 있어서,
냉장고의 운전모드가 인식되는 단계;
상기 냉장고의 운전모드가 상기 냉동실의 단독 냉각운전으로 인식되면, 상기 제 1 압축기를 구동하고 상기 제 2 압축기를 정지하는 단계; 및
상기 밸브장치를 조절하여, 상기 제 2 증발기로의 냉매 공급을 제한하고 상기 제 1 증발기로의 냉매 공급을 가이드 하는 단계가 포함되는 냉장고의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 냉장고의 운전모드가 상기 냉장실의 단독 냉각운전으로 인식되면, 상기 제 2 압축기를 구동하고 상기 제 1 압축기를 정지하는 단계; 및
상기 밸브장치를 조절하여, 상기 제 1 증발기로의 냉매 공급을 제한하고 상기 제 2 증발기로의 냉매 공급을 가이드 하는 단계가 포함되는 냉장고의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 냉장고의 운전모드가 상기 냉장실 및 냉동실의 동시 냉각운전으로 인식되면, 상기 제 1,2 압축기를 함께 구동하는 단계; 및
상기 밸브장치를 조절하여, 상기 제 1,2 증발기로의 냉매 공급을 가이드 하는 단계가 포함되는 냉장고의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 압축기는 저압 압축기이며, 상기 제 2 압축기는 고압 압축기인 냉장고의 제어방법.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1,2 압축기는 직렬 연결되며,
상기 냉장실 및 냉동실의 동시 냉각운전시, 상기 제 2 증발기에서 증발된 냉매는 상기 제 1 압축기에서 토출된 냉매와 합지되어 상기 제 2 압축기로 흡입되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 증발기는 상기 냉동실을 냉각하기 위한 냉동실 증발기이며,
상기 제 2 증발기는 상기 냉장실을 냉각하기 위한 냉장실 증발기인 냉장고의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
냉장고의 운전모드가 인식되는 단계에는,
냉장실 및 냉동실의 온도가 감지되는 단계가 포함되는 냉장고의 제어방법.
제 7 항에 있어서,
상기 냉동실의 단독 냉각운전은,
상기 냉장실의 온도가 제 1 설정온도 미만이고, 상기 냉동실의 온도가 제 2 설정온도 이상일 때 수행되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 제어방법.
냉매를 압축하는 제 1,2 압축기;
상기 제 1,2 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기;
상기 응축기에서 응축된 냉매를 2개의 증발유로로 분지하는 밸브장치;
상기 2개의 증발유로 중 제 1 증발유로에 연결되며, 냉동실에 공급될 냉기를 생성하는 제 1 증발기;
상기 2개의 증발유로 중 제 2 증발유로에 연결되며, 냉장실에 공급될 냉기를 생성하는 제 2 증발기; 및
상기 냉장실 및 냉동실의 온도를 감지하는 저장실 온도센서;
상기 저장실 온도센서에서 감지된 온도값에 기초하여, 상기 제 1,2 압축기 및 상기 밸브장치의 구동을 제어하는 제어부가 포함되며,
상기 냉장실의 온도가 제 1 설정온도 미만이고 상기 냉동실의 온도가 제 2 설정온도 이상일 때, 상기 제어부는, 냉동실 단독냉각 운전을 위하여, 상기 제 1 압축기를 구동하고 상기 제 2 압축기를 정지하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 9 항에 있어서,
상기 냉동실 단독냉각 운전을 수행할 때, 상기 제어부는 상기 밸브장치를 제어하여,
상기 제 1 증발유로를 개방하고 상기 제 2 증발유로를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 압축기는 저압 압축기이고, 상기 제 2 압축기는 고압 압축기인 냉장고.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 증발기는 냉동실 증발이기며, 상기 제 2 증발기는 냉장실 증발기인 냉장고.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 압축기 또는 상기 제 2 압축기에는,
리니어 압추기가 포함되는 냉장고.