KR100366449B1

KR100366449B1 - 3방향밸브의 제어장치 및 제어방법

Info

Publication number: KR100366449B1
Application number: KR1020000059910A
Authority: KR
Inventors: 김준헌; 김전겸
Original assignee: 주식회사 엘지이아이
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2002-12-31
Also published as: KR20020029139A

Abstract

본 발명은 냉동시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3방향밸브를 사용하는 냉동시스템에서, 3방향밸브의 밸브절환을 용이하게 하기 위한 3방향밸브 절환 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 하나의 압축기(270)에 의해서 압축된 냉매를 증발시키는 복수개의 증발기를 가지는 냉동시스템에 있어서, 압축기(270)를 소정시간 구동시킨다. 그 후에 압축기(270)를 오프시키고, 상기 압축기(270)가 일정시간 구동되지 않는 상태에서 3방향밸브(250)를 밸브절환 한다.

따라서, 3방향밸브에 과부하 조건이 발생하는 냉장고 초기시에도, 3방향밸브의 밸브절환이 용이해서 3방향밸브의 정상작동이 가능하다.

Description

3방향밸브의 제어장치 및 제어방법{Control Device and Control Method of 3 way valve}

냉동시스템을 이용한 냉동기기에는 냉장고, 김치냉장고, 공기조화기 등이 있는데, 여기서는 냉장고를 예를 들어서 설명하기로 한다.

냉장고는 저장공간내에 냉기를 공급하여 저장공간내의 음식물을 일정온도로 유지하는 냉동기기이다.

상기 냉장고의 냉기는 냉동사이클의 운전에 의해 발생하며, 상기 냉동사이클은 압축기, 응축기, 모세관, 증발기를 포함하여 구성된다. 상기 구성요소를 따라 냉매가 유동하면서 상변화를 하고 냉장고의 저장공간을 순환하는 공기와 열교환하여 냉기를 생성하게 된다.

도 1은 3방향밸브를 사용하고 있는 냉장고의 냉동 사이클을 보이고 있는 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 냉동사이클에는 저압의 냉매를 압축하는 압축기 (100)가 냉동사이클을 구성하고 있다. 그리고, 상기 압축기(100)를 통과한 냉매를 응축하여 액화시키는 응축기(105)가 냉매관로(130)를 통해서 압축기(100)에 연결된다.

상기 응축기(105)에는 복수개의 증발기(115a,115b)가 연결된다. 상기 증발기(115a,115b)는 저장공간내 음식물에 포함된 열을 빼앗기 위한 냉기를 발생한다.

상기 증발기(115a,115b)로 유입되는 액냉매를 감압하여 증발기(115a,115b)에서의 냉매 증발을 용이하게 하는 모세관(110a,110b)이 상기 응축기(105)와 증발기 (115a,115b) 사이에 설치된다.

그리고, 하나의 압축기(100)를 통과하여 상기 복수개의 증발기(115a,115b)로 흐르는 냉매관로를 개폐하는 3방향밸브(120)가 상기 응축기(105)와 모세관 (110a,110b) 사이에 설치된다.

그리고 상기 증발기(115a,115b) 후단에 연결되고 있는 냉매관로는 상기 압축기(100)에 연결되면서, 압축기(100) → 응축기(105) → 모세관(110a,110b) → 증발기(115a,115b) → 압축기(100)로 연결되는 냉동사이클이 형성된다.

따라서 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 복수개의 증발기(115a,115b)를 구비하고 있는 냉장고의 경우, 상기 3방향밸브(120)의 오픈 제어동작에 따라서, 상기 압축기(100) → 응축기(105) → 모세관(110a) → 증발기(115a) → 압축기(100)로 연결되는 냉동사이클이 구성되거나, 또는 상기 압축기(100) → 응축기(105) → 모세관(110b) → 증발기(115b) → 압축기(100)로 연결되는 냉동사이클이 구성되거나, 또는 상기 압축기(100) → 응축기(105) → 모세관(110a,110b) → 증발기 (115a,115b) → 압축기(100)로 연결되는 냉동사이클이 구성된다.

다음은 상기와 같은 구성을 가지는 3방향밸브를 사용하는 냉동시스템에 있어서, 종래 기술에 의한 상기 3방향밸브의 제어방법에 관하여 설명한다.

저장공간내에 냉기를 필요로 하는 경우, 마이크로컴퓨터(도시 생략)는 압축기(100)를 구동시켜서 냉동사이클을 운전시킨다.

상기 냉동사이클은, 3방향밸브(120)의 절환모드에 따라서 압축기(100) → 응축기(105) → 모세관(110a) → 증발기(115a) → 압축기(100)로 연결되는 냉동사이클이 구성되거나, 또는 상기 압축기(100) → 응축기(105) → 모세관(110b) → 증발기(115b) → 압축기(100)로 연결되는 냉동사이클이 구성되거나, 또는 상기 압축기(100) → 응축기(105) → 모세관(110a,110b) → 증발기(115a,115b) → 압축기(100)로 연결되는 냉동사이클이 구성된다.

어느 하나의 냉동사이클 운전중 다른 냉동사이클로 변경하는 경우, 마이크로컴퓨터는 밸브절환구동부(도시 생략)에 밸브절환을 명령하고 상기 밸브절환구동부의 구동에 의하여 상기 3방향밸브(120)는 밸브절환된다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 3방향밸브의 밸브절환 제어방법은 다음과 같은 문제점이 제기된다.

상기 3방향밸브(120)는 외부로부터 냉매를 공급하는 입력포트(도시 생략)와 상기 입력포트로 유입된 냉매를 외부로 토출하는 제 1,2 출력포트(도시 생략)를 구비하고 있다. 상기 입력포트는 냉매관로(130)에 연결되고, 상기 제 1,2 출력포트는 각각 냉매관로(130a,130b)에 연결된다. 그리고 제 1,2 출력포트의 개방 또는 폐쇄는 밸브체(도시 생략)의 회전에 의하여 이루어진다.

응축기(105)를 통과한 고압의 냉매가 상기 3방향밸브의 입력포트로 유입되면 상기 입력포트의 압력은 상승하고, 상기 입력포트와 상기 제 1,2 출력포트의 압력차는 고압으로 된다. 특히 고온에서 냉동 사이클이 작동하는 경우 또는 냉장고 초기 운전시에는 3방향밸브(120)로 유입되는 냉매의 압력은 더욱 높아진다. 따라서3방향밸브(120)의 절환을 위한 작동 압력차는 더욱 커진다. 여기서 밸브 작동압력차 또는 밸브 절환을 위한 작동압력차는, 상기 밸브가 절환될 때 받는 부하를 나타내는 것으로 상기 입력포트와 상기 출력포트의 압력차이다.

상기와 같기 3방향 밸브로 유입되는 냉매가 고압으로 되면, 상기 제 1,2 출력포트의 개방 또는 폐쇄수단인 밸브체의 회전에 대하여 고압의 액냉매는 부하로 작용한다. 따라서 고압의 액냉매가 밸브체로 유입되는 경우 밸브체의 회전에 제동이 걸리게 되고, 그 결과 제 1,2 출력포트의 밸브 절환에 어려움이 발생한다. 즉, 밸브절환을 작동 압력차가 커지기 때문에 밸브 절환이 어렵게 된다.

상기와 같이 3방향 밸브(120)로 고압의 냉매가 유입되면 원하는 냉동사이클을 운전하기 위한 밸브 절환에 어려움이 생기는 문제점이 야기된다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 종래 3방향밸브 절환의 문제점을 해결하여 냉장고 초기 운전시에도 3방향밸브의 절환을 용이하게 하기 위한 3방향밸브의 절환 제어장치 및 제어방법을 제공하는 데 있다.

도 1은, 3방향밸브를 사용하는 냉동사이클의 구성도.

도 2는, 본 발명에 의한 3방향밸브 제어를 위한 블록 구성도.

도 3은, 본 발명에 의한 3방향밸브 작동 압력차의 특성도.

도 4는, 본 발명에 의한 3방향밸브 제어를 위한 동작 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 .............. 압축기 105 ......... 응축기

110a,110b ........ 모세관 115a,115b .... 증발기

120 .......... 3방향밸브 130,130a,130b..냉매관로

210 ...... 냉장실 온도센서 220 ... 냉동실 온도센서

230 .........마이크로컴퓨터 240 .... 3방향밸브구동부

250 ........... 3방향밸브 260 ...... 압축기 구동부

270 .............. 압축기

본 발명에 의한 3방향밸브 절환 제어장치는, 하나의 압축기에 의해서 압축된 냉매를 증발시키는 복수개의 증발기를 가지는 냉동시스템에 있어서, 상기 압축기를 통과한 냉매가 복수개의 증발기로 흐르는 것을 선택적으로 개폐하는 3방향밸브와, 상기 압축기 구동시간이 소정시간을 경과하면, 상기 압축기를 오프시킨 상태에서 상기 3방향밸브의 절환을 제어하는 제어부를, 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

3방향밸브 절환 제어방법은, 하나의 압축기에 의해서 압축된 냉매를 증발시키는 복수개의 증발기를 가지는 냉동시스템에 있어서, 3방향밸브의 절환을 명령하는 단계와, 상기 압축기의 구동시간이 소정시간 경과했는지를 판단하는 단계와, 상기 압축기의 구동시간이 소정시간을 경과하면, 압축기를 일정시간 오프하는 단계와, 상기 압축기 오프 상태에서 밸브절환을 수행하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하면 3방향밸브의 절환이 용이해져서 원하는 냉동사이클을 정상적으로 작동시킬 수 있다.

다음은 첨부한 도면을 기초로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 냉동시스템의 냉동사이클의 구성은 도 1을 기초로 하여 상기에서 설명한 바와 같으므로 생략한다.

도 2는 본 발명에 의한 3방향밸브를 제어하기 위한 구성을 나타내는 블록 구성도이다.

냉장실 온도를 감지하는 냉장실온도센서(210)가 냉장실의 일측에 설치되고, 냉동실 온도를 감지하는 냉동실온도센서(220)가 냉동실의 일측에 설치된다. 그리고 상기 냉장실온도센서(210)와 냉동실온도센서(220)에 의해 감지된 냉장실과 냉동실의 온도를 받아서 냉동사이클을 제어하는 마이크로컴퓨터(230)가 상기 온도센서(210,220)에 연결된다.

상기 마이크로컴퓨터(230)의 제어를 받아서 냉동사이클을 구동하는 압축기를 구동하기 위한 압축기구동부(260)가 마이크로컴퓨터(230)에 연결된다. 상기 압축기구동부(260)에는 압축기(270)가 연결된다.

그리고, 압축기(100)를 통과하여 복수개의 증발기(115a,115b)로 흐르는 냉매관로(130a,130b)를 개폐하는 3방향밸브(120)가 상기 마이크로컴퓨터(230)에 연결된다. 상기 3방향밸브(120)는 상기 마이크로컴퓨터(230)의 제어를 받아서 상기 냉매관로(130a,130b)를 개폐한다. 그리고, 상기 3방향밸브(120)의 구동을 위한 3방향밸브구동부(240)가 상기 마이크로컴퓨터(230)와 3방향밸브(250) 사이에 연결된다.

다음은, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 3방향 밸브의 절환 제어방법에 대하여 설명한다.

도 3은 냉장고의 초기 운전시의 3방향밸브의 작동 압력차의 특성도이고, 도 4는 3방향밸브 절환 제어를 위한 동작흐름도이다.

냉장실 온도센서(210) 또는 냉동실 온도센서(220)에 의해 저장공간의 온도가 마이크로컴퓨터(230)에 입력되면, 마이크로컴퓨터(230)는 마이크로컴퓨터(230)에 세팅된 각 저장공간의 기준설정온도와 상기 입력된 저장공간의 온도를 비교한다.

마이크로컴퓨터(230)에 세팅된 기준설정온도보다 온도센서(210,220)에 의해서 감지된 온도가 높으면 상기 마이크로컴퓨터(230)는 압축기구동부(260)를 통해서 압축기(270)를 구동시킨다(제 400 단계).

압축기(270)가 구동되면 3방향밸브(250)의 작동 압력차는 도 3에 도시된 바와 같이 급격히 상승한다. 상기 압축기(270)의 구동에 의한 냉동사이클이 운전되다가 다른 냉동사이클의 운전을 원하는 경우, 사용자는 냉동사이클의 절환을 입력한다. 상기 사용자의 냉동사이클 절환 명령을 인식한 마이크로컴퓨터(230)는 3방향밸브구동부(240)에 밸브절환을 명령한다(제 402 단계).

그리고, 상기 압축기(270)가 소정시간(본 실시예의 경우는 60분) 구동된 후에는 압축기(270)를 오프시킨다(제 404 단계, 제 406 단계). 도 3에 도시된 바와 같이 압축기(270)가 오프되면 3방향밸브(250)의 작동압력차는 급격히 작아진다.

상기 압축기(270)가 구동되지 않는 시간에는 밸브작동 압력차가 매우 작으므로 3방향밸브의 밸브절환이 매우 용이하다.

따라서 3방향밸브(250)의 밸브절환을 할 수 있도록 압축기(270)의 오프시간을 일정시간 유지하고(본 실시예에서는 7~10분)(제 408 단계), 상기 압축기(270)가 구동하지 않고 있는 휴지기 동안에 상기 3방향밸브(250)를 밸브절환한다(제 410 단계).

그리고, 밸브절환 후에는 다시 압축기(270)를 구동하여 원하는 냉동사이클을 운전시킨다(412). 상기에서 설명한 바와 같은 3방향밸브(250) 제어 동작 과정은 냉장고가 초기 운전하는 동안 계속된다. 즉, 3방향밸브(250)의 절환에 의해서 구성되는 각 냉동사이클이 정상궤도에 올라서 각 저장공간의 온도가 마이크로컴퓨터 (230)에 세팅된 기준설정온도로 될 때까지 작동한다.

상기의 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 불과하며,동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.

냉장고 초기 운전시 3방향밸브 작동 압력차가 큰 경우, 압축기를 소정시간 구동후 압축기를 오프시킨 상태에서 3방향밸브의 밸브절환을 함으로서, 밸브절환이 용이하게 하게된다.

또한 3방향밸브로 고압의 냉매가 흡입됨으로서 발생하는 냉매 누설을 줄임으로서 3방향밸브를 정상 작동할 수 있게하는 효과가 있다.

Claims

하나의 압축기에 의해서 압축된 냉매를 증발시키는 복수개의 증발기를 가지는 냉동시스템에 있어서:

상기 압축기를 통과한 냉매가 복수개의 증발기로 흐르는 것을 선택적으로 개폐하는 3방향밸브와

상기 압축기 구동시간이 소정시간을 경과하면, 상기 압축기를 오프시킨 상태에서 상기 3방향밸브의 절환을 제어하는 제어부를;

포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3방향밸브 절환 제어장치.
하나의 압축기에 의해서 압축된 냉매를 증발시키는 복수개의 증발기를 가지는 냉동시스템에 있어서:

3방향밸브의 절환을 명령하는 단계와;

상기 압축기의 구동시간이 소정시간 경과했는지를 판단하는 단계와;

상기 압축기의 구동시간이 소정시간을 경과하면, 압축기를 일정시간 오프하는 단계와;

상기 압축기 오프 상태에서 밸브절환을 수행하는 단계를;

포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3방향밸브 절환 제어방법.