KR101677635B1 - 냉장고의 제상장치 및 이를 이용한 제상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 제상장치 및 그 제상방법에 관한 것이다. 본 발명은, 상기 증발기와 응축기 사이에는 제상운전을 개시하기 전에 냉매의 유동을 제한하기 위한 밸브가 구비됨으로써, 상기 증발기에 냉매가 남지 않도록 한 상태에서 제상운전을 실시함에 따라 해당 증발기에 대한 제상운전시간을 단축할 수 있고 이를 통해 고내 부하온도가 상승하는 미연에 방지하여 소비전력을 절감할 수 있다. 아울러, 상기 증발기에서 냉매가 제상운전중에 가열되어 팽창되는 것을 방지하여 압축기에서의 흡입손실을 방지하고 이를 통해 냉장고의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

냉장고의 제상장치 및 이를 이용한 제상방법{DEVICE FOR DEFROSTING OF REFRIGERATOR AND METHOD FOR DEFROSTING THEREOF}

본 발명은 냉장고에 관한 것으로, 특히 증발기에 형성된 성에를 제거하는 냉장고의 제상장치 및 이를 이용한 제상방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 냉장고는 음식물을 냉장 또는 냉동하여 신선하게 보관할 수 있도록 하는 장치이다. 이러한 냉장고는 내부에 복수의 냉각실이 형성된 냉장고 본체와, 각 냉각실을 개폐하는 도어들과, 상기 냉각실에 냉기를 제공하기 위한 냉동사이클 장치로 구성될 수 있다.

상기 냉동사이클 장치는 통상 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매가 방열되어 응축되는 응축기와, 냉매가 감압 팽창되는 팽창장치와, 냉매가 주위의 잠열을 흡수하여 증발하는 증발기를 구비한 증기 압축식 냉동사이클 장치로 이루어진다.

냉각실의 후벽에는 냉각실의 냉기가 순환할 수 있게 냉기순환유로가 형성되고, 상기 냉기순환유로에는 공기 유동을 촉진할 수 있게 냉각팬과 공기가 통과하면서 냉각될 수 있게 증발기가 구비될 수 있다. 상기 증발기는 복수의 냉각실에 각각 구비될 수도 있다.

한편, 사용 시간이 경과하게 되면 증발기의 표면을 비롯하여 증발기의 주변의 벽 또는 냉각팬 등에는 공기 중의 수분이 응결(착상)될 수 있다. 수분이 응결된 성에는 공기와 냉매의 열교환을 저해할 뿐만 아니라 공기의 유동 저항을 증가시킨다. 또한 냉각팬의 운동부위가 결빙되어 냉각팬의 구속이 발생될 수 있다.

상기와 같은 종래의 냉장고에 있어서는, 증발기의 일 측(예를 들면 하측)에 제상히터를 배치하여 성에를 제거하는 소위 제상작업을 수행하도록 하고 있다. 제상작업은 냉동사이클 장치를 정지한 상태에서 제상히터에 전원을 인가하여 그 제상히터에서 발생되는 열을 이용하여 증발기 표면 또는 증발기 주변에 착상된 성에를 제거하도록 하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 제상방법은 증발기에 냉매를 채운 상태에서 제상작업을 실시함에 따라 제상작업시 증발기는 물론 그 증발기에 채워진 저온의 냉매도 함께 가열하여야 하므로 그만큼 제상시간이 길어져 제상운전에 필요한 소비전력이 상승하는 것은 물론, 제상운전이 길어짐에 따라 냉각실의 온도상승이 초래되어 냉장고의 재운전시 부하가 증가된 만큼 냉동사이클 장치의 소비전력이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

또, 증발기에 냉매가 채워진 상태로 제상히터가 작동함에 따라 증발기 냉매의 온도가 상승하여 냉동사이클 장치의 재운전시 팽창된 냉매가 압축기로 흡입되고 이에 따라 압축기의 초기 성능이 저하되어 냉장고 효율이 저하되는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은, 제상운전시 냉매가 증발기의 내부에 잔류하지 못하도록 하여 제상운전시간을 단축함으로써 소비전력을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 제상운전중에 냉매가 재팽창되어 압축기로 흡입되는 것을 방지하여 효율을 높일 수 있는 냉장고의 제상장치 및 그 제상방법을 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 증발기를 가열하여 제상을 실시하는 냉장고의 제상장치에 있어서, 상기 증발기와 응축기 사이에는 제상운전을 개시하기 전에 냉매의 유동을 제한하기 위한 밸브가 구비되는 냉장고의 제상장치를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 증발기에 대한 제상운전이 결정되는 단계; 증발기의 입구측을 폐쇄하여 냉매의 유입을 차단하는 단계; 증발기를 가열하여 제상을 실시하는 단계; 증발기에 대한 가열을 정지하는 단계; 및 증발기의 입구측을 개방하여 냉매의 유입을 허여하는 단계;를 포함하는 냉장고의 제상방법을 제공하려는데 있다.

본 발명에 의한 냉장고의 제상장치 및 그 제상방법은, 상기 증발기에 냉매가 남지 않도록 한 상태에서 제상운전을 실시함에 따라 해당 증발기에 대한 제상운전시간을 단축할 수 있고 이를 통해 고내 부하온도가 상승하는 미연에 방지하여 소비전력을 절감할 수 있다.

아울러, 상기 증발기에서 냉매가 제상운전중에 가열되어 팽창되는 것을 방지하여 압축기에서의 흡입손실을 방지하고 이를 통해 냉장고의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제상장치를 구비한 냉장고를 개략적으로 보인 사시도,
도 2는 도 1에 따른 냉장고의 냉동사이클 장치를 보인 계통도,
도 3은 도 1에 따른 증발기들을 보인 정면도,
도 4는 도 1에 따른 냉장고의 제어유닛을 보인 개략도,
도 5는 도 1에 따른 냉장고에서 제상과정을 보인 블록도,
도 6 및 도 7은 도 2에 따른 냉동사이클 장치에서 압축기의 전후측에 오일펌프 또는 오일분리기가 설치되는 예를 보인 계통도,
도 8은 도 1에 따른 냉장고의 제어유닛에 대한 다른 실시예를 보인 개략도.

이하, 본 발명에 의한 냉장고의 제상장치 및 그 제상방법을 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제상장치를 구비한 냉장고를 개략적으로 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 냉장고의 냉동사이클 장치를 보인 계통도이며, 도 3은 도 1에 따른 증발기들을 보인 정면도이고, 도 4는 도 1에 따른 냉장고의 제어유닛을 보인 개략도이며, 도 5는 도 1에 따른 냉장고에서 제상과정을 보인 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 제상장치가 구비된 냉장고는, 내부에 냉각실이 형성된 냉장고 본체(1)와, 상기 냉장고 본체(1)에 결합되어 냉각실을 개폐하는 냉장고 도어(2)와, 상기 냉장고 본체(1)에 구비되어 냉기를 발생시키는 냉동사이클 장치(3)를 포함한다.

상기 냉동사이클 장치(3)는 냉장고의 실제 모델에 따라 다양하게 구분될 수 있으나, 본 실시예에서는 도 1에서와 같이 냉동실과 냉장실에 각각 증발기를 갖는 소위 '2-eva' 타입의 냉동사이클 장치를 예로 들어 살펴본다.

상기 냉동사이클 장치는 냉매를 압축하는 압축기(31)와, 압축기(31)에 연결되어 압축된 냉매를 응축하는 응축기(32)와, 상기 응축기(32)에서 분지되어 제1 분지관(L1)의 중간에 설치되고 냉매를 팽창하는 제1 팽창기(33) 및 제2 분지관(L2)의 중간에 설치되어 냉매를 팽창하는 제2 팽창기(34)와, 상기 제1 팽창기(33)에 연결되어 팽창된 냉매를 증발하는 제1 증발기(35)와, 상기 제2 팽창기(34)에 연결되어 냉매를 증발하는 제2 증발기(36)로 이루어진다. 상기 제1 증발기(35)와 제2 증발기(36)는 다시 합관되어 상기 압축기(31)의 흡입측에 연결된다.

상기 응축기(32)의 출구, 즉 제1 분지관(L1)과 제2 분지관(L2)으로 나뉘는 분지점에는 냉매의 유동방향을 제1 증발기(35) 또는 제2 증발기(36) 방향으로 제어하기 위한 냉매절환밸브(37)가 설치된다.

상기 냉매절환밸브(37)는 3방밸브로 이루어지거나 또는 4방밸브로 이루어질 수 있다. 물론 상기 냉매절환밸브(37)는 상기 분지점에 설치되지 않고 각 분지관(L1)(L2)의 중간에 독립적으로 설치될 수도 있고, 이 경우에는 상기 냉매절환밸브(37)는 1방향 밸브로 이루어질 수 있다.

상기 냉매절환밸브(37)는 그 냉매절환밸브(37)의 개폐방향을 결정하거나 또는 완전히 개폐할 수 있도록 냉동사이클 전체를 제어하는 제어유닛, 즉 마이콤(4)에 전기적으로 연결된다. 마이콤에 대해서는 나중에 설명하기로 한다.

상기 제1 증발기(35)와 제2 증발기(36)는 각각 냉각실, 즉 냉동실과 냉장실의 후벽면에 설치될 수 있고, 상기 냉동실과 냉장실에는 상기 제1 증발기(35)와 제2 증발기(36)가 설치되는 각각의 증발실과 연통되도록 각각의 냉기흡입구와 냉기토출구가 형성될 수 있다.

그리고 상기 제1 증발기(35)와 제2 증발기(36)는 각각 전열관과 전열핀으로 된 튜브-핀 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어 도 3에서와 같이 상기 제1 증발기(35)는 냉매가 유동되는 전열관(351)과, 상기 전열관(351)에 삽입되어 결합되는 복수의 전열핀(352)들로 이루어질 수 있다.

상기 전열관(351)은 서로 나란하게 배치되는 복수의 직관부(355)들과, 상기 직관부(355)들을 서로 연통되게 연결하는 복수의 곡선형의 연결관부(356)들로 이루어질 수 있다. 상기 각각의 전열핀(352)들은 상기 직관부(255)의 길이방향을 따라 소정의 피치(pitch)로 이격 배치될 수 있다. 상기 전열핀(352)의 피치는 상류측에 피치가 하류측 피치보다 크게 형성되는 것이 성에에 의해 공기의 유동저항이 증가하는 것을 방지할 수 있다. 그리고 상기 전열관(351)의 하측에는 제상히터(353)가 배치될 수 있다.

상기 전열관(351) 또는 전열핀(352)에는 상기 증발기에 대한 제상운전 여부를 판단하기 위해 해당 증발기의 온도를 감지하는 온도센서(354)가 설치되고, 상기 온도센서(354)는 그 온도센서(354)에 의해 감지된 값에 따라 증발기의 제상운전여부를 제어하는 마이콤(4)에 전기적으로 연결될 수 있다.

도 4에서와 같이 상기 마이콤(4)은 온도센서(354)로부터 증발기 온도를 전달받는 입력부(41)와, 상기 입력부(41)에 의해 전달받은 증발기의 검출온도를 설정온도와 비교하여 제상운전 여부를 판단하는 판단부(42)와, 상기 판단부(42)에 의해 판단된 내용에 따라 상기 냉매절환밸브(37)를 조작하는 동시에 압축기의 운전을 제어하고 상기 제상히터(353)를 작동여부를 지시하는 지령부(43)로 이루어진다.

상기 제1 증발기(35)와 제2 증발기(36)의 하측에는 제1 제상히터(353)와 제2 제상히터(미도시)가 각각 설치되고, 상기 제1 제상히터(353)와 제2 제상히터(353)는 상기 마이콤(4)의 지령부(43)에 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 제상히터(353)(미도시)들은 알루미늄과 같이 열전달이 용이하고 소성 변형이 용이한 재질로 형성되는 보호관(pipe)의 내부에 열선이 구비되어 이루어질 수 있다.

도면중 미설명 부호인 L3는 핫라인이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 냉장고의 제상장치는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 온도센서(354)(미도시)들이 각 증발기(35)(36)의 온도변화를 실시간 또는 주기적으로 검출하여 마이콤(4)의 입력부(41)에 입력한다. 그러면 상기 마이콤(4)의 판단부(42)는 입력되는 검출온도와 설정온도를 실시간 또는 주기적으로 비교하여 그 차이가 임의의 값 이상이 되면 제상운전이 필요하다고 판단한다. 그러면 상기 지령부(43)가 판단부(42)의 판단에 따라 우선 냉매절환밸브(37)를 완전히 차단하거나 또는 해당 증발기(예를 들어, 제1 증발기)로 향하는 분지관 방향을 차단하여 냉매가 해당하는 제1 증발기(35)로 유입되지 않도록 한다.

다음, 상기 지령부(43)에 의해 압축기(31)는 일정 시간 동안 운전을 지속한다. 그러면 상기 제1 증발기(35)에 남아 있던 냉매가 압축기(31)로 흡입되어 제1 증발기(35)에는 냉매가 남지 않거나 거의 남지 않게 된다.

다음, 상기 지령부(43)에 의해 해당되는 제1 제상히터(353)가 작동한다. 아울러 상기 압축기(31)가 지령부(43)에 의해 정지된다. 하지만, 상기 제1 증발기(35)로는 냉매가 유입되지 않으므로 경우에 따라서는 압축기 운전을 지속하여 제2 증발기(36)를 통해서는 해당 냉각실에 냉기를 계속 공급할 수도 있다.

다음, 상기 제1 증발기(35)에 설치된 온도센서(354)에 의해 검출되는 증발기의 검출온도가 설정온도에 비해 임의의 값만큼 낮아지게 되면 상기 마이콤(4)의 판단부(42)에 의해 제상운전이 완료되었다고 판단된다. 그러면 상기 지령부(43)는 제1 제상히터(353)에 공급되는 전원을 차단하여 제상운전을 정지한다.

다음, 상기 마이콤(4)의 지령부(43)에 의해 상기 냉매전환밸브(37)가 제1 증발기(35)쪽 분지관을 개방한 상태에서 필요하면 압축기를 작동시켜 상기 제1 증발기(35)에서 냉기가 발생되도록 하는 일련의 과정을 반복한다. 상기 제2 증발기도 제1 증발기와 동일한 과정을 거쳐 제상운전을 할 수 있다.

여기서, 상기 냉매절환밸브(37)가 3방밸브인 경우에는 상기 제1 증발기(35)와 제2 증발기(36) 모두 제상운전이 필요한 경우라도 전술한 운전과정과 같이 각각의 증발기를 개별적으로 제상하여야 한다. 이 경우 상대적으로 제상시간이 짧은 냉장싱측 증발기에 대한 제상운전을 신속하게 진행한 후에 상대적으로 제상시간이 긴 냉동실측 증발기에 대한 제상운전을 하는 것이 바람직할 수 있다.

반면, 상기 냉매절환밸브(37)가 4방밸브인 경우에 제1 증발기(35)와 제2 증발기(36) 모두 제상운전이 필요한 경우라면 상기 4방밸브가 냉매의 유동 자체를 완전히 차단하여 제1 증발기(25)와 제2 증발기(26)에 대해 동시에 제상운전을 실시할 수 있다. 하지만, 이 경우에는 냉동사이클 장치에서 냉매가 순환을 하지 못하면서 압축기에서 오일부족이 발생될 수 있다. 따라서, 이 경우에는 상기 압축기의 입구 또는 출구에 오일순환유닛을 설치하여 오일이 강제 순환될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 6에서와 같이 상기 압축기(31)의 입구에는 오일펌프(38)를 설치하여 증발기나 분지관에 남은 오일이 압축기로 펌핑되도록 하거나, 또는 도 7에서와 같이 상기 압축기(31)의 출구에는 오일분리기(39)를 설치하여 압축기(31)에서 토출되는 냉매에서 오일을 분리하여 다시 압축기(31)로 반입되도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

이렇게 하여, 상기 증발기에 냉매가 남지 않도록 한 상태에서 제상운전을 실시함에 따라 해당 증발기에 대한 제상운전시간을 단축할 수 있고 이를 통해 고내 부하온도가 상승하는 미연에 방지하여 소비전력을 절감할 수 있다. 아울러, 상기 증발기에서 냉매가 제상운전중에 가열되어 팽창되는 것을 방지하여 압축기에서의 흡입손실을 방지하고 이를 통해 냉장고의 효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 냉장고의 제상장치에서 제상여부를 판단하는 기준에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 증발기의 온도를 검출하여 증발시점과 증발종점을 판단하는 것이었으나, 본 실시예는 도 8에서와 같이 타이머를 이용하여 상기 증발기에 대한 제상운전을 시간을 기준으로 판단하는 것이다.

이를 위해, 상기 마이콤(4)에는 타이머(미도시)가 설치되어 냉장고의 냉각운전시간과 제상운전시간을 체크하여 주기적으로 제상운전이 실행되도록 할 수 있다. 즉, 상기 마이콤(4)에는 상기 냉동사이클 장치의 운전개시시점은 물론 냉매절환밸브(37)의 개폐시점 등이 입력되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 이 경우, 상기 타이머에는 검출시간을 초기화(reset)할 수 있는 기능이 탑재되는 것이 효과적일 수 있다.

그리고 상기 마이콤(4)은 전술한 바와 같이 입력부(41)와, 판단부(42), 그리고 지령부(43)로 이루어질 수 있다. 다만, 입력부(41)와 판단부(42)는 전술한 바와 같은 온도를 입력받아 비교 판단하는 것이 아니라 운전시간을 입력받아 비교 판단하도록 설정되는 점에서 전술한 실시예와 상이하다. 그 외의 기본적인 구성과 작용효과에 있어서는 전술한 실시예와 대동소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

아울러, 도면으로 도시하지는 않았으나 상기 온도센서와 타이머가 함께 설치되어 제상운전이 필요한지 여부는 온도센서를 통해 판단하는 반면 제상운전의 완료 여부는 타이머를 이용하여 판단할 수도 있다.

1 : 냉장고 본체 2 : 냉장고 도어
3 : 냉동사이클 장치 4 : 마이콤
31 : 압축기 32 : 응축기
33,34 : 팽창기 35,36 : 증발기
37 : 냉매절환밸브 38 : 오일펌프
39 : 오일분리기 41 : 입력부
42 : 판단부 43 : 지령부
353 : 제상히터

Claims (10)

1. 압축기에 연결된 적어도 한 개 이상의 증발기를 가열하여 제상을 실시하는 냉장고의 제상장치에 있어서,
   상기 증발기와 응축기 사이에는 상기 증발기에 대한 제상운전을 개시하기 전에 그 증발기로 냉매가 유입되는 것을 제한하기 위한 밸브가 구비되고,
   상기 밸브는 상기 압축기의 운전을 제어하는 제어유닛에 전기적으로 연결되며,
   상기 제어유닛은 상기 증발기에 대한 제상운전을 개시하기 전에 압축기를 구동시켜 해당 증발기에서 냉매를 압축기로 회수하도록 상기 압축기의 운전을 제어하는 냉장고의 제상장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 증발기에는 제상히터가 설치되고, 상기 제상히터는 상기 제어유닛에 전기적으로 연결되어 상기 제상히터가 압축기와 밸브에 연동되도록 하는 냉장고의 제상장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어유닛에는 타이머가 설치되어 시간을 기준으로 제상운전을 제어하는 냉장고의 제상장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 증발기에는 온도센서가 설치되어 온도를 기준으로 제상운전을 제어하는 냉장고의 제상장치.
6. 제1항, 제3항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서,
   상기 증발기에 연결되는 압축기의 입구 또는 출구에는 오일을 강제 순환시키기 위한 오일순환유닛이 더 구비되는 냉장고의 제상장치.
7. 증발기에 대한 제상운전이 결정되는 단계;
   증발기의 입구측을 폐쇄하여 냉매의 유입을 차단하는 단계;
   상기 증발기의 출구와 연결되는 압축기를 작동시켜, 상기 증발기에 남아 있는 냉매를 상기 압축기로 회수하는 단계;
   증발기를 가열하여 제상을 실시하는 단계;
   증발기에 대한 가열을 정지하는 단계; 및
   증발기의 입구측을 개방하여 냉매의 유입을 허여하는 단계;를 포함하는 냉장고의 제상방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 증발기의 입구측을 폐쇄하는 단계에서는 그 폐쇄시점을 타이머에 입력하는 단계를 더 포함하는 냉장고의 제상방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 증발기의 입구측을 개방하는 단계에서는 상기 타이머를 리셋하는 단계를 더 포함하는 냉장고의 제상방법.
10. 제7항에 있어서,
    상기 증발기를 가열하는 단계에서는 그 증발기의 온도를 실시간으로 측정하여 측정되는 온도를 설정된 온도에 비교하는 단계를 더 포함하는 냉장고의 제상방법.
    

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