2020/175826 1»（：1^1{2020/002072 명세서

발명의 명칭:냉장고의제어방법

기술분야

[1] 본발명은냉장고의제어방법에관한것이다.

배경기술

[2] 일반적으로냉장고는음식물을저온으로저장하 는가전기기로서 ,섭씨 3°0 범위의냉장상태로음식물을저장하기위한냉장 실과,섭씨 -20°0범위의냉동 상태로음식물을저장하기위한냉동실을포함한 다.

[3] 그러나,육류나해산물같은음식물을현재의냉� �실내에서냉동상태로

보관는경우,음식물이 -20ᄋ（:로결빙되는과정에서육류나해산물의� �포내에 있는수분이세포밖으로빠져나가면서세포가파 괴되고해동과정에서식감이 변해버리는현상이발생한다.

[4] 그러나,저장실의온도조건을현재의냉동실온� �보다현저히낮은극저온 상태로만들어서，음식물이냉동상태로변화될 때빙결점온도대역을빠르게 지나가도록하면세포파괴를최소화할수있으며 ,그결과해동후에도육질과 식감이냉동전의상태에가까운상태로되돌아올 수있는장점이있다.상기 극저온이라함은 -45°0 ~ -50°0범위의온도를말하는것으로이해될수있다 .

[5] 이러한이유때문에,최근에는냉동실온도보다� �낮은온도로유지되는

심온실이구비된냉장고에대한수요가증가하고 있는추세에있다.

[6] 심온실에대한수요를만족시키기위해서는기존 의냉매를이용한냉각에는 한계가있기때문에,열전소자（TEM : 1¾ 1110£1 仕노 Module）를이용하여심온실 온도를극저온으로낮추는시도를하고있다.

[7] 한국공개특허제 10-2018-0105572호（2018년 09월 28일）호（선행기술 1）에는열전 모듈을이용하여저장실을실내온도보다낮은온 도로저장하는협탁형태의 냉장고가개시된다.

[8] 그러나,상기선행기술 1에개시되는열전모듈을이용한냉장고의경우,� ��전 모듈의발열면이실내공기와열교환하여냉각되 는구조로이루어져있어서, 흡열면의온도를낮추는데한계가있다.

[9] 상세히,열전모듈은,공급전류가증가하면흡열� ��과발열면의온도차가어느 수준까지는증가하는경향을보인다.그러나,반� ��체소자로이루어진열전 소자의특성상,공급전류가증가하면반도체가� �항으로작용하여자체 발열량이증가한다.그러면,흡열면에서흡수된� ��이발열면으로신속하게 전달되지못하는문제가발생한다.

[1이 뿐만아니라,열전소자의발열면이충분히냉각� �지아니하면발열면으로 전달된열이흡열면쪽으로역류하는현상이발생 하여흡열면의온도도함께 증가하게된다. 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

[11] 상기선행기술 1에 개시되는열전모듈의 경우,발열면이실내공기에의하여 냉각되므로,발열면의온도가실내온도보다더� �아질수없는한계가있다.

[12] 발열면의온도가실질적으로고정된상태에서,� �열면의온도를낮추기

위해서는공급전류를증가시켜야하고,그러면� �전모듈의 효율이 저하되는 문제가발생한다.

[13] 또한,공급전류를증가시키면,흡열면과발열면� ��온도차가커지면서 열전 모듈의 냉력이감소하는결과를초래한다.

[14] 따라서,선행기술 1에 개시되는냉장고의 경우,저장실의온도를냉동실

온도보다현저히낮은극저온으로낮추는것이불 가능하고,냉장실온도 수준으로유지할수있는정도에불과하다고할수 있다.

[15] 이러한열전모듈의 한계를극복하고,열전모듈을이용하여 저장실의온도를 냉동실온도보다낮은온도로낮추기 위하여 많은실험과연구가이루어져 왔다. 그결과,열전모듈의 발열면을낮은온도로냉각시키기 위하여 냉매가흐르는 증발기를발열면에부착하는시도가있었다.

[16] 한국공개특허제 10-2016-097648호（2016년 08월 18일）（선행기술 2）에는열전 모듈의 발열면을냉각시키기 위하여,열전모듈의발열면을증발기에직접 부착시키는내용이 개시된다.

[17] 그러나선행기술 2도여전히문제점을안고있다.

[18] 선행기술 2에는,열전모듈의 발열면을냉각시키는증발기와,냉동실증발기 간의운전제어 방법이 전혀 기술되어 있지 아니하다.상세히,열전모듈에 의하여 냉각되는소위심온실이 냉동실내부에수용되기 때문에,냉동실과 심온실중어느하나또는모두에부하가투입되었 을때,어떤저장실을 우선으로하여부하대응운전을할지에 대한냉매순환시스템의제어 방법에 대한내용이 전혀 개시되지못하고있다.

[19] 선행기술 2에는,냉동실외에 냉장실에부하가투입되었을경우,부하대응 운전을어떻게수행할지에 대한내용이 전혀기술되어 있지아니하다.이는곧, 증발기를열전소자의 발열면냉각수단으로사용하는구조에 대해서만연구가 되었고,실제로냉장고에 적용하였을경우,부하투입에 따라발생하는

문제점들과,이러한문제점들을제거하기 위한제어 방법에 대해서는연구가 이루어지지못하였다는것을말한다.

[2이 일예로,냉동실에부하가투입되면냉동실내부� �습기가발생하는데,상기 습기를신속히제거하지 아니하면,습기가심온실의 외벽에부착되어성에를 형성하는문제를초래한다.

[21] 특히,냉장실과냉동실에동시에부하가투입되� �을때,냉장실부하대응

운전이우선적으로수행되고,냉동실부하대응� �전은수행되지 않는다.즉, 냉장실부하대응운전중에는냉동실에부하가투 입되어도냉동실팬이 구동하지 않기 때문에,냉동실내부에서발생하는습기가심온� �외벽에 부착되어성장하는것을막지못하는문제가발생 한다. 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

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[22] 뿐만아니라,냉장실이설치되는실내공간이겨� �과같이저온영역에있는 경우,냉동실팬의운전율이낮기때문에냉동실� �부에발생한습기를신속하게 제거하지못하여 ,심온실외벽에성에가생성되는문제가발생할� �있다.

[23] 더욱심각한문제는,심온실외벽에성에가생성� �면,사용자가직접

물리적으로성에를제거하거나,냉동실운전을� �지하여냉동실온도가성에를 녹이는온도로증가할때까지기다리는방법외에 는적절한방법이없다는 것이다.

[24] 사용자가도구如01）를이용하여심온실외벽에� ��착된성에를제거하면, 심온실외벽이손상되는문제가발생할수있다.

[25] 냉동실운전을정지하여성에를녹이는방법을선 택하면,냉동실에저장된 음식물을다른곳으로옮기지않으면음식물이상 하게되는문제가발생할수 있다.

[26] 심온실이냉동실내부에수용되는구조의냉장고 가이와같은심각한문제를 안고있음에도불구하고,상기선행기술 2에는이러한예측가능한문제에대한 언급이전혀없으며,발생한문제에대한대응방� �에대한언급도전혀없다. 발명의상세한설명

기술적과제

[27] 본발명은상기에서제시한예상되는문제점을개 선하기위하여제안된다.

[28] 특히 ,심온실모드가온상태인경우와오프상태인경� �별로,냉장실과

냉동실에부하가투입되는상황이발생하였을때 ,각저장실의온도를신속히 만족온도영역으로낮추도록하는제어방법을제 공하는것을목적으로한다.

[29] 구체적으로,냉동실내부에부하가투입되었을� �,심온실외벽에성에가

발생하는문제를차단할수있는냉장고의제어방 법을제공하는것을목적으로 한다.

[3이 또한,실내온도에따라심온실외벽에성에가생� �되는가능성이다르므로, 성에발생방지를위한제어방법을실내온도에따 라다르게설계하여,실내 온도에관계없이성에가생성되는문제를차단할 수있도록하는것을목적으로 한다.

과제해결수단

[31] 상기와같은목적을달성하기위한본발명의실시 예에따른냉장고의제어 방법은,냉동실내부로열부하가침투하면,냉동� ��부하대응운전이수행되도록 하며,심온실모드가온/오프상태에따라심온실� ��부온도가다르게설정및 제어되기때문에,심온실모드의온/오프상태에� ��라냉동실부하대응운전 투입조건이다르게설정될수있다.

[32] 구체적으로,심온실모드가온상태이면제 1냉동실부하대응운전투입

조건이적용되고,심온실모드가오프상태이면� � 2냉동실부하대응운전투입 조건이적용되며,제 1냉동실부하대응운전투입조건을만족하는열� �하의 최소값은,제 2냉동실부하대응운전투입조건을만족하는열� �하의

최소값보다적게설정될수있다.

[33] 또한,냉동실부하대응운전투입조건이만족되� �,실내온도조건이

만족되는지판단되고,상기실내온도조건은,상� ��심온실모드의온/오프 상태에따라다르게적용될수있다.

[34] 여기서,상기심온실모드가온일때냉동실부하� �응운전투입이가능한실내 온도구역 (RT Zone)은제 1실내온도영역으로정의되고,상기심온실모드� �� 오프일때냉동실부하대응운전투입이가능한실 내온도구역 (RT Zone)은제 2 실내온도영역으로정의될수있다.

[35] 상기제 1실내온도영역은상기제 2실내온도영역보다넓게설정될수있다.

[36] 상기제 1실내온도영역에속하는최저실내온도는상기� � 2실내온도

영역에속하는최저실내온도보다낮게설정될수 있다.

[37] 현재실내온도가속하는실내온도구역 (RT Zone)이냉동실부하대응운전 투입이가능한실내온도영역이라고판단되면,� �기제어부는냉장실부하대응 운전과냉동실부하대응운전이충돌하였는지여 부를판단할수있다.

[38] 냉장실부하대응운전이냉동실부하대응운전과 충돌하였다고판단되면, 냉동실부하대응운전은중지하고,냉장실부하� �응운전이먼저수행되도록 하여,만족온도가높은저장실을먼저냉각하도� �할수있다.

[39] 냉장실부하대응운전이냉동실부하대응운전에 우선하여수행되면,냉동실 팬이저속으로구동하도록제어될수있다.

[4이 냉장실온도가만족온도영역에진입하면,냉장� �부하대응운전이종료함과 동시에냉동실부하대응운전이해제되어냉동실 팬의구동이정지하도록할수 있다.

[41] 심온실모드가온상태에서상기냉동실부하대응 운전이해제되면,상기제 1 냉동실부하대응운전투입조건이만족되었는지 여부를판단하는단계로 되돌아가도록하고,심온실모드가오프상태에� �상기냉동실부하대응운전이 해제되면,상기제 2냉동실부하대응운전투입조건이만족되었는� �여부를 판단하는단계로되돌아가도록할수있다.

[42] 심온실모드가온상태이고냉장실온도가만족온 도영역에진입하면,냉장실 부하대응운전을종료하고,냉동실팬이저속구� �을유지하는동안,상기 제어부는상기제 1냉동실부하대응운전투입조건이만족되었는� �여부를 재판단할수있다.

[43] 또는,심온실모드가온상태이고냉장실온도가� �족온도영역에진입하면, 냉장실부하대응운전을종료하고,상기냉동실� �하대응운전이속행되도록 할수있다.

[44] 상기냉장실부하대응운전투입조건이만족되지 않았다고판단되면,냉동실 부하대응운전이수행되고,냉동실온도가만족� �도영역에진입하거나, 냉동실부하대응운전시작후설정시간이경과하 면냉동실부하대응운전이 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

5 해제되도록할수있다.

[45] 또한,상기 냉동실부하대응운전이수행되는동안,냉장실� �도가상한

영역으로진입하면,냉장실과냉동실을동시에 냉각하는동시운전모드로 전환되도록할수있다.

[46] 또한,동시운전모드가수행되는동안,냉장실온� ��와냉동실온도중적어도 어느하나가만족온도영역으로진입하면,상기 냉동실부하대응운전이 해제되도록할수있다.

발명의효과

[47] 상기와같은구성을이루는본발명의실시예에따 른냉장고의제어 방법에 의하면다음과같은효과가있다.

[48] 첫째,본발명의 제어방법에 따르면,심온실이수용되는냉동실내부에부하� � 투입된것을감지하면,냉동실부하대응운전이� �시수행되도록하여,냉동실 내부에 생성된습기가냉동실증발기가수용된냉동증발 실로배출되도록한다.

[49] 그러면,냉동증발실내부로보내진습기는냉동� �증발기표면에부착되고, 냉동실증발기의제상운전을통해서물로응축되 어 냉장고외부로배출시킬수 있다.

[5이 따라서 ,사용자가도구나손을이용하여심온실외벽에 형성된성에를제거할 필요가없으며,성에제거를위하여 냉동실온도를결빙온도이상으로높일 필요도없는장점이 있다.

[51] 뿐만아니라,냉장실부하증가와냉동실부하증� �가동시에또는시간차를 두고발생하였을경우,즉부하대응운전이충돌� �였을경우에,부하대응 운전에우선순위를두어 적절히 제어함으로써,심온실외벽또는냉동실내벽에 성에가발생하는현상을최소화할수있는장점이 있다.

[52] 또한,실내온도에 민감한심온실의특성을고려하여,실내온도별� �부하대응 운전이 적절하게수행되도록함으로써,심온실외벽또� �냉동실내벽에성에가 발생하는현상을최소화할수있는장점이 있다.

도면의간단한설명

[53] 도 1은본발명의실시예에따른제어방법이 적용되는냉장고의 냉매순환 시스템을보여주는도면.

[54] 도 2는본발명의실시예에따른냉장고의 냉동실과심온실구조를보여주는 사시도.

[55] 도 3은도 2의 3-3을따라절개되는종단면도.

[56] 도 4는입력 전압및푸리에 효과에 대한냉력의관계를보여주는그래프.

[57] 도 5는입력 전압및푸리에 효과에 대한효율관계를보여주는그래프.

[58] 도 6은전압에따른냉력과효율의상관관계를보여� �는그래프.

[59] 도 7은고내부하변동에따른냉장고제어를위한기� �온도선을보여주는 도면. [6이 도 8및도 9는본발명의실시예에따른냉동실부하대응운� �제어방법을 보여주는플로차트.

[61] 도 10은심온실모드가온된상태에서냉동실팬의출� ��제어를위한제어

방법을보여주는플로차트.

[62] 도 11은심온실모드가오프된상태에서냉동실팬의� ��력제어를위한제어 방법을보여주는플로차트.

발명의실시를위한형태

[63] 이하에서는본발명의실시예에따른냉장고의제 어방법에대하여도면을 참조하여상세히설명한다.

[64] 본발명에서제 1냉각기 (first cooling device)에의해냉각되어소정의온도로 제어될수있는저장실을제 1저장실로정의할수있다.

[65] 또한,제 2냉각기에의해냉각되어상기제 1저장실보다낮은온도로제어될 수있는저장실을제 2저장실로정의할수있다.

[66] 또한,제 3냉각기에의해냉각되어상기제 2저장실보다낮은온도로제어될 수있는저장실을제 3저장실로정의할수있다.

[67] 상기제 1저장실을냉각하기위한상기제 1냉각기는,제 1증발기와,열전 소자를포함하는제 1열전모듈중적어도하나를포함할수있다.상기� �� 1 증발기는후술할냉장실증발기를포함할수있다 .

[68] 상기제 2저장실을냉각하기위한상기제 2냉각기는,제 2증발기와,

열전소자를포함하는제 2열전모듈중적어도하나를포함할수있다.상기� �� 2 증발기는후술할냉동실증발기를포함할수있다 .

[69] 상기제 3저장실을냉각하기위한상기제 3냉각기는,제 3증발기와

열전소자를포함하는제 3열전모듈중적어도하나를포함할수있다.

P이 본명세서에서열전모듈을냉각수단으로하는실 시예들에서,열전모듈대신 증발기로대체하여적용가능하며 ,예를들면다음과같다.

[71] (1)’’열전모듈의콜드싱크’’또는’’열전 소자의흡열면’’또는’’열전모듈의

흡열측”은, "증발기또는증발기의일측”으로해석될수있� �.

[72] (2)’’열전모듈의흡열측’’은,’’열전모� �의콜드싱크’’또는’’열전모듈의

흡열면”과동일한의미로해석될수있다.

[73] (3)제어부가’’열전모듈에정전압을인가또는 차단하는것’’은,’’증발기로

냉매를공급또는차단하는것 ",”절환밸브가개방또는폐쇄되도록제어되는 것 ",또는 "압축기가온또는오프되도록제어되는것과동� �한의미로해석될수 있다.

4] (4)제어부가”열전모듈에인가되는정전압이증 가또는감소되도록제어하는 것”은, "증발기에흐르는냉매의양또는유속이증가또� �감소되도록제어하는 것”,”절환밸브의개도가증가또는감소되도� �제어하는것”,압축기출력이 증가또는감소되도록제어하는것”과동일한의 미로해석될수있다. 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

7 5] (5)제어부가”열전모듈에인가되는역전압이증 가또는감소되도록제어하는 것”은, "증발기에인접하는제상히터에인가되는전압� �증가또는감소되도록 제어하는것”과동일한의미로해석될수있다.

[76] 한편,본명세서에서”열전모듈에의하여냉각� �는저장실”을저장실쇼로 정의하고, "상기열전모듈에인접하는곳에위치하여상기� �장실쇼내부의 공기가상기열전모듈의흡열면과열교환하도록 하는팬”을 "저장실쇼팬”으로 정의할수있다.

7] 또한,상기저장실쇼와함께냉장고를구성하면� �냉각기에의해냉각되는 저장실을 "저장실 ’로정의할수있다.

8] 또한, "냉각기챔버 "는냉각기가위치하는공간으로정의하고,냉각� ��에서 생성된냉기를송풍하는팬이추가된구조에서는 상기팬이수용되는공간을 포함하는것으로정의하고,상기팬에의해송풍� �는냉기를저장실로안내하는 유로나제상수가배줄되는유로가주가된구조에 서는상기유로들을포함하는 것으로정의할수있다.

9] 또한,콜드싱크나그주변에착상된성에나얼음� �제거하기위해상기콜드 싱크의일측에위치하는제상히터를콜드싱크제 상히터로정의할수있다.

[8이 또한,히트싱크나그주변에착상된성에나얼음� �제거하기위해상기히트 싱크의일측에위치하는제상히터를히트싱크제 상히터로정의할수있다.

[81] 또한,냉각기나그주변에착상된성에나얼음을� �거하기위해상기냉각기의 일측에위치하는제상히터를냉각기제상히터로 정의할수있다.

[82] 또한,냉각기챔버를형성하는벽면이나그주변� �착상된성에나얼음을 제거하기위해상기냉각기챔버를형성하는벽면 의일측에위치하는제상 히터를냉각기챔버제상히터로정의할수있다.

[83] 또한,콜드싱크나그주변에서녹은제상수나수� �기가배출되는과정에서, 재결빙또는재착상을최소화하기위하여상기콜 드싱크의일측에배치되는 히터를콜드싱크드레인히터로정의할수있다.

[84] 또한,히트싱크나그주변에서녹은제상수나수� �기가배출되는과정에서 , 재결빙또는재착상을최소화하기위하여상기히 트싱크의일측에배치되는 히터를히트싱크드레인히터로정의할수있다.

[85] 또한,냉각기나그주변에서녹은제상수나수증� �가배출되는과정에서, 재결빙또는재착상을최소화하기위하여상기냉 각기의일측에배치되는 히터를냉각기드레인히터로정의할수있다.

[86] 또한,냉각기챔버를형성하는벽면이나그주변� �서녹은제상수나수증기가 배출되는과정에서,재결빙또는재착상을최소� �하기위하여상기냉각기 챔버를형성하는벽면의일측에배치되는히터를 냉각기챔버드레인히터로 정의할수있다.

[87] 또한,아래에서설명될 "콜드싱크히터”는상기콜드싱크제상히터의� �능과 상기콜드싱크드레인히터의기능중적어도하나 의기능을수행하는히터로 정의할수있다.

[88] 또한, "히트싱크히터 "는상기히트싱크제상히터의기능과상기히트� �크 드레인히터의기능중적어도하나의기능을수행 하는히터로정의할수있다.

[89] 또한,”냉각기히터”는,상기냉각기제상히터� ��기능과상기냉각기드레인 히터의기능중적어도하나의기능을수행하는히 터로정의할수있다.

[90] 또한,아래에서설명될 "백히터 (back heater)”는상기히트싱크히터의기능과 상기냉각기챔버제상히터의기능중적어도하나 의기능을수행하는히터로 정의할수있다.즉,상기백히터는,히트싱크제상 히터，히터싱크드레인히터， 및냉각기챔버제상히터의기능들중적어도하나 의기능을수행하는히터로 정의할수있다.

[91] 본발명에서는일례로,상기제 1저장실은상기제 1냉각기에의해영상의 온도로제어될수있는냉장실을포함할수있다.

[92] 또한,상기제 2저장실은,상기제 2냉각기에의해영하의온도로제어될수 있는냉동실을포함할수있다.

[93] 또한,상기제 3저장실은,상기제 3냉각기에의해극저온 (cryogenic

temperature)또는초저온 (ultrafrezing temperature)의온도로유지될수있는 심온실 (deep freezing compartment)을포함할수있다.

[94] 또한,본발명은,상기제내지제 3저장실이모두영하의온도로제어되는

경우와,상기제 1내지제 3저장실이모두영상의온도로제어되는경우,및 상기제 1및제 2저장실은영상의온도로제어되고,상기제 3저장실은영하의 온도로제어되는경우를배제하지않는다.

[95] 본발명에서냉장고의 "운전”은운전시작조건또는운전투입조건이

만족되는지여부를판단하는단계 (I)와,운전투입조건이만족된경우에미리 정해진운전이수행되는단계 (II)와,운전완료조건이만족되는지여부를 판단하는단계 (III),및운전완료조건이만족된경우에는운전이 종료되는 단계 (IV)의 4가지운전단계를포함하는것으로정의될수있� �.

[96] 본발명에서냉장고의저장실냉각을위한”운전 ”은,일반운전과특수

운전으로구분하여정의될수있다.

[97] 상기일반운전은,저장실도어의개방이나음식� �저장에따른부하투입

상황이발생하지않은상태에서자연적으로고내 온도가상승하였을때 수행되는냉각운전을의미할수있다.

[98] 상세히,저장실의온도가불만족온도영역 (아래에서도면을참조하여상세히 설명함)에진입하여운전투입조건이만족되면,� ��기저장실의냉각을위해 제어부가상기저장실의냉각기로부터냉기가공 급되도록제어하는것으로 정의된다.

[99] 구체적으로,일반운전은냉장실냉각운전,냉동� ��냉각운전,심온실냉각운전 등을포함할수있다.

[100] 반면,상기특수운전은,상기일반운전으로정의� ��는운전을제외한운전을 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

9 의미할수있다.

[101] 상세히 ,상기특수운전은,저장실의제상주기가경과하� �� 냉각기에착상된 성에나얼음을녹이기 위해상기 냉각기에 열을공급하도록제어되는제상 운전을포함할수있다.

[102] 또한,상기특수운전은,저장실의도어가개방된� ��닫힌시점으로부터 설정 시간이 경과한경우,또는설정시간이 경과하기 전에 저장실의온도가설정 온도로상승한경우중적어도하나에해당되어운 전투입조건이만족되면, 상기 저장실에침투한열부하를제거하기 위해상기 냉각기로부터상기 저장실로냉기가공급되도록제어되는부하대응 운전을더포함할수있다.

[103] 상세히 ,상기부하대응운전은,저장실도어의 개폐동작이후에 저장실내부로 침투한부하를제거하기 위하여수행되는도어부하대응운전과,냉장고� �치 후처음으로전원이 인가되었을때 저장실내부의부하를제거하기 위하여 수행되는초기 냉기동운전을포함할수있다.

[104] 예를들면,상기 제상운전은,냉장실제상운전,냉동실제상운전, 및심온실 제상운전중적어도하나를포함할수있다.

[105] 또한,상기도어부하대응운전은,냉장실도어부� ��대응운전,냉동실도어 부하대응운전,심온실부하대응운전중적어도� �나를포함할수있다.

[106] 여기서,상기심온실부하대응운전은,심온실도� ��가개방에따라부하가 증가되었을때수행되는심온실도어부하대응운 전투입조건,심온실오프 상태에서온상태로전환되었을때심온실내의부 하를제거하기 위해수행되는 심온실초기 냉기동운전투입조건,및심온실제상운전이 완료된이후에 처음으로시작되는제상후운전투입조건중적어 도하나의조건이 만족되면 수행되는,심온실부하제거를위한운전을의미� �는것으로해석될수있다.

[107] 상세히,심온실도어부하대응운전투입조건이� �족되었는지 여부를

판단하는것은,냉동실도어와심온실도어중적� �도하나가개방후닫힌 시점으로부터 일정시간이 경과하는조건,또는일정시간이내에심온실온� �가 설정온도로상승하는조건중적어도하나가만족 되는지를판단하는것을 포함할수있다.

[108] 또한,심온실초기 냉기동운전투입조건이 만족되었는지 여부를판단하는 것은,냉장고전원이켜지고,심온실모드가오프� ��태에서온상태로

전환되었는지 여부를판단하는것을포함할수있다.

[109] 또한,심온실제상후운전투입조건이 만족되었는지 여부를판단하는것은, 콜드싱크히터오프,백히터오프,콜드싱크제상� ��위해 열전모듈에 인가되는 역전압중단,콜드싱크제상을위해 역전압이 인가된후히트싱크제상을위해 열전모듈에 인가되는정전압중단,히트싱크를수용하는하� �징의온도가설정 온도로상승,및냉동실제상운전종료중적어도� �나를판단하는것을포함할 수있다.

[110] 따라서,냉장실과냉동실및심온실중적어도하� �를포함하는저장실의 운전은,저장실일반운전과,저장실특수운전을� ��함하는것으로정리될수 있다.

[111] 한편,상기에서설명된저장실의운전중 2가지운전이중돌하는경우,

제어부는어느하나의운전 (운전서이우선하여수행되고다른하나의 운전 (운전피은중단 (pause)되도록제어할수있다.

[112] 본발명에서운전의충돌은, i)운전 A의투입조건과운전 B의투입조건이 동시에만족하여동시에충돌하는경우, ii)운전 A의투입조건이만족되어운전 A가수행되는중에운전 B의투입조건이만족되어충돌하는경우, iii)운전 B의 투입조건이만족되어운전 B가수행되는중에운전 A의투입조건이만족되어 충돌하는경우를포함할수있다.

[113] 2가지운전이충돌하는경우,제어부는,충돌하는 운전의수행우선순위를 결정하고,해당운전의수행을제어하기위해,소� �� "충돌제어알고리즘”이 수행되도록한다.

[114] 운전 A가우선수행되고,운전 B가중단된경우를일례로들어설명한다.

[115] 상세히,본발명에서는중단된운전 B는운전 A의완료후,아래예시의 3가지 경우중적어도어느하나의과정을따르도록제어 될수있다.

[116] a.운전 B의해제 (termination)

[117] 운전 A가완료되면,운전 B의수행은해제되어상기충돌제어알고리즘을 종료하고,그이전의운전단계로되돌아가는가� �록할수있다.

[118] 여기서 "해제”는,중단된상기운전 B는더이상수행되지않을뿐아니라,운전 B의투입조건이만족되었는지여부도판단하지� �는다.즉,운전 B의투입 조건에대한판단정보가초기화되는것으로볼수 있다.

[119] b.운전 B의투입조건재판단 (redetermination)

[12이 우선수행된운전 A가완료되면,제어부는상기중단된운전 B의투입조건이 만족되었는지여부를다시판단하는단계로되돌 아가서,운전 B의

재시작 (restart)여부를결정할수있다.

[121] 예컨대,운전 B는 10분동안팬을구동하는운전이고,운전 A와충돌하여운전 시작후 3분이경과된시점에서운전이중단되었다면,운� �� A가완료된 시점에서운전모의투입조건이만족되었는지여 부를다시판단하고, 만족되었다고판단되면다시 W분동안팬을구동하도록한다.

[122] c.운전 B의속행 (continuation)

[123] 우선수행된운전 A가완료되면,제어부는중단되었던상기운전 B가

속행되도록할수있다.여기서 "속행”은,처음부터다시시작하는것이아니라, 중단된운전을이어서수행하는것을의미한다.

[124] 예컨대,운전 B가 10분동안팬을구동하는운전이고,운전 A와충돌하여운전 시작후 3분이경과된시점에서운전이중단되었다면,운� �� A가완료된 시점부터곧바로잔여시간 7분동안압축기가더구동하도록한다.

[125] 한편,본발명에서운전의우선순위는아래와같� �정해질수있다. 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

11

[126] 첫째,일반운전과특수운전이충돌하면,상기특� ��운전이우선하여

수행되도록제어할수있다.

[127] 둘째,일반운전간의충돌이 발생하는경우운전의우선순위는아래와같이 정해질수있다.

[128] 1.냉장실냉각운전과냉동실냉각운전이충돌하� ��,냉장실냉각운전이

우선하여수행되도록할수있다.

[129] 11.냉장실（또는냉동실）냉각운전과심온실냉 각운전이충돌하면,

냉장실（또는냉동실）냉각운전이우선하여수 행되도록할수있다.이때,심온실 온도가지나치게상승하는것을막기 위해,상기심온실냉각기의최대 냉력보다 낮은수준의 냉력이심온실냉각기로부터상기심온실로공급 되도록할수있다.

[130] 상기 냉력은,냉각기자체의 냉각능력과,냉각기에 인접한곳에 위치하는냉각 팬의송풍량중적어도하나를의미할수있다.예� �들어,심온실의 냉각기가 열전모듈인경우,제어부는,냉장실（또는냉동� ��）냉각운전과심온실냉각운전이 충돌하면,냉장실（또는냉동실）냉각운전을� �선하여수행하되,열전모듈에 인가될수있는최대전압보다낮은전압이 열전모듈에 입력되도록제어할수 있다.

[131] 셋째,특수운전간의충돌이 발생하는경우운전의우선순위는아래와같이 정해질수있다.

[132] 1.냉장실도어부하대응운전과냉동실도어부하� ��응운전이충돌하면,

제어부는냉장실도어부하대응운전이우선하여 수행되도록제어할수있다.

[133] 11.냉동실도어부하대응운전과심온실도어부하 대응운전이충돌하면,

제어부는심온실도어부하대응운전이우선하여 수행되도록제어할수있다.

[134] III.냉장실운전과심온실도어부하대응운전이� �돌하면,제어부는냉장실 운전과심온실도어부하대응운전이동시에수행 하도록제어한후,냉장실 온도가특정온도 &에도달하면,심온실도어부하대응운전이단 독으로 수행되도록제어할수있다.심온실도어부하대� �운전이단독적으로수행되는 도중에 냉장실온도가다시상승하여특정온도 15知＜15）에도달하면,제어부는 다시 냉장실운전과심온실도어부하대응운전이동시 에수행하도록제어할수 있다.이후에도,냉장실온도에따라,상기심온실 과냉장실동시운전과심온실 단독운전간의운전전환과정이반복하여수행되 도록제어할수있다.

[135] 한편,확장된변형예로,제어부는심온실부하대� ��운전의운전투입조건이 만족되면,상기 냉장실운전과심온실도어부하대응운전이충돌 한경우와 동일하게운전이수행되도록제어할수있다.

[136] 이하에서는,일례로서상기 제 1저장실이 냉장실,상기 제 2저장실이 냉동실, 상기 제 3저장실이심온실인경우로한정하여 설명한다.

[137] 도 1은본발명의실시예에따른냉장고의 냉매순환시스템을보여주는

도면이다.

[138] 도 1을참조하면,본발명의실시예에따른냉매순환� ��스템（10）은,냉매를 2020/175826 1 ^» （：1^1{2020/002072

12 고온고압의기체 냉매로압축하는압축기 (11)와,상기 압축기 (11)로부터 토출되는냉매를고온고압의 액상냉매로응축하는응축기 (12)와,상기 응축기 (12)로부터토출되는냉매를저온저압의 2상냉매로팽창시키는 팽창변과,상기 팽창변을통과한냉매를저온저압의기체 냉매로증발시키는 증발기를포함한다.상기증발기로부터토출되� �냉매는상기 압축기 (11)로 유입된다.상기의구성들은냉매 배관에의하여서로연결되어 폐회로를 구성한다.

[139] 상세히,상기 팽창변은,냉장실팽창변 (14)과냉동실팽창변 (15)을포함할수 있다.상기응축기 (12)의출구측에서 냉매배관은두갈래로나뉘어지고,두 갈래로나뉘어지는냉매 배관에상기 냉장실팽창변 (14)과상기 냉동실 팽창변 (15)이각각연결된다.즉,상기 냉장실팽창변 (14)과냉동실팽창변 (15)은 상기응축기 (12)의출구에서 병렬연결된다.

[14이 상기응축기 _{( 12} )의출구측에서 냉매배관이두갈래로나뉘어지는지점에 절환 밸브 (13)가장착된다.상기 절환밸브 (13)의 개도조절동작에의하여상기 응축기 (12)를통과한냉매가상기 냉장실팽창변 (14)과상기 냉동실팽창변 (15) 중어느한쪽으로만흐르거나,양쪽으로나뉘어� �를수있다.

[141] 상기절환밸브 (13)는삼방밸브일수있고,운전모드에따라서 냉매의흐름 방향이 결정된다.여기서,상기삼방밸브와같은하나의� ��환밸브가상기 응축기 (12)의출구에장착되어 냉매의흐름방향을제어할수도있고,다른 방법으로상기 냉장실팽창변 (14)과냉동실팽창변 (15)의 입구측에 개폐밸브가 각각장착되는구조도가능할것이다.

[142] 한편,증발기 배치 방식에 대한첫번째 예로서,상기증발기는,상기 냉장실 팽창변 (14)의출구측에 연결되는냉장실증발기 (16)와,상기 냉동실

팽창변 (15)의출구측에 연결되는직렬연결되는히트싱크 (24)및냉동실 증발기 (17)를포함할수있다.상기 히트싱크 (24)및냉동실증발기 (17)는직렬 연결되고,상기 냉동실팽창변을통과한냉매는상기히트싱크 (24)를통과한후 상기 냉동실증발기 (17)로유입된다.

[143] 두번째 예로서 ,상기히트싱크 (24)는상기 냉동실증발기 (17)의출구측에 배치되어,냉동실증발기 _{( 17)} 를통과한냉매가히트싱크 (24)로유입되는구조도 가능함을밝혀둔다.

[144] 세번째 예로서 ,상기히트싱크 (24)와냉동실증발기 (17)가상기 냉동실

팽창변 (15)의출구단에서 병렬연결되는구조를배제하지 않는다.

[145] 상기히트싱크 (24)는증발기이지만,심온실냉기와열교환하는� ��적이 아니라 후술할열전모듈의 발열면을냉각시키는목적으로제공된다.

[146] 증발기의 배치 방법에 대하여상기에서설명된세가지 예들각각에서 ,상기 절환밸브 (13)와냉장실팽창변 (14)및냉장실증발기 (16)가제거된제 1냉매 순환시스템과,냉장실냉각용증발기,냉장실냉� ��용팽창변,냉장실냉각용 응축기，냉장실냉각용압축기로이루어지는제 2냉매순환시스템이조합된 복합시스템도가능하다.여기서,상기제 1냉매순환시스템을구성하는 응축기와상기제 2냉매순환시스템을구성하는응축기가독립적� �로제공될 수도있고,단일체로이루어지는응축기이되냉� �는혼합되지않는복합 응죽기가제공될수도있다.

[147] 한편,심온실을포함하여저장실이 2개인냉장고의냉매순환시스템은,상기 제 1냉매순환시스템만으로구성하면된다.

[148] 이하에서는일례로서상기히트싱크와냉동실증 발기 (17)가직렬연결되는 구조로한정하여설명하도록한다.

[149] 상기응축기 (12)에인접하는곳에는응축팬 (121)이장착되고,상기냉장실 증발기 (16)에인접하는곳에는냉장실팬 (161)이장착되며,상기냉동실 증발기 (17)에인접하는곳에는냉동실팬 (1기)이장착된다.

[15이 한편,본발명의실시예에따른냉매순환시스템� �구비되는냉장고의

내부에는,상기냉장실증발기 (16)에서생성되는냉기에의하여냉장온도로 유지되는냉장실과,상기냉동실증발기 (16)에서생성되는냉기에의하여냉동 온도로유지되는냉동실,및후술하게될열전모� �에의하여극저온 (cryogenic) 또는초저온 (ultrafrezing)의온도로유지되는심온실 (dee freezing

compartment)(202)이형성된다.상기냉장실과냉동실 은상하방향또는좌우 방향으로인접하여배치될수있고,구획벽에의� �여서로구획된다.상기 심온실은상기냉동실내부의일측에구비될수있 으나,본발명은상기 심온실이냉동실의외부일측에구비되는것을포 함한다.상기심온실의냉기와 상기냉동실의냉기가서로열교환하는것을차단 하기위하여단열성능이높은 심온케이스 (201)에의하여상기심온실 (202)은상기냉동실로부터구획될수 있다.

[151] 또한,상기열전모듈은,전원이공급되면한쪽면� ��열을흡수하고반대면은 열을방출하는특징을보이는열전소자 (21)와,상기열전소자 (21)의흡열면에 장착되는콜드싱크 (cold sink)(22)와,상기열전소자 (21)의발열면에장착되는 히트싱크 (heat sink)와,상기콜드싱크 (22)와히트싱크간의열교환을차단하는 단열재 (23)를포함할수있다.

[152] 여기서 ,상기히트싱크 (24)는상기열전소자 (21)의발열면에접촉되는

증발기이다.즉,상기열전소자 (21)의발열면으로전달되는열은상기히트 싱크 (24)내부를흐르는냉매와열교환한다.상기히트� ��크 (24)내부를따라 흐르면서상기열전소자 (21)의발열면으로부터열을흡수한냉매는상기� �동실 증발기 (17)로유입된다.

[153] 또한,상기콜드싱크 (22)의전방에는냉각팬이구비될수있고,상기냉� ��팬은 상기심온실내부후측에배치되므로심온실팬 (25)으로정의할수있다.

[154] 상기콜드싱크 (22)는상기심온실 (202)내부후방에배치되어상기

심온실 (202)의냉기에노출되도록구성된다.따라서,상� �심온실팬 (25)이 구동하여상기심온실 (202)냉기를강제순환시키면,상기콜드싱크 (22)는상기 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

14 심온실냉기와열교환을통하여열을흡수한다음 상기열전소자 (21)의 흡열면으로전달하는기능을한다.상기흡열면� �로전달된열은상기열전 소자 (21)의발열면으로전달된다.

[155] 상기히트싱크 (24)는상기열전소자 (21)의흡열면에서흡수되어상기열전 소자 (21)의발열면으로전달된열을다시흡수하여상� �열전모듈 (20)외부로 방출시키는기능을한다.

[156] 도 2는본발명의실시예에따른냉장고의냉동실과� �온실구조를보여주는 사시도이고,도 3은도 2의 3-3을따라절개되는종단면도이다.

[157] 도 2및도 3을참조하면,본발명의실시예에따른냉장고는� ��동실 (102)을 정의하는인너케이스 (101)와,상기냉동실 (102)의내부일측에장착되는심온 냉동유닛 (200)을포함한다.

[158] 상세히,냉장실내부는약섭씨 3ᄋ (:내외로유지되고,상기냉동실 (102)내부는 약 - 18ᄋ (:내외로유지되는반면,상기심온냉동유닛 (200)내부의온도,즉 심온실 (202)내부온도는약 -50°0내외로유지되어야한다.따라서 ,심온실 (202) 내부온도를 - 50ᄋ (:의극저온으로유지하기위해서는냉동실증발� ��외에열전 모듈 (20)과같은부가적인냉동수단이필요하다.

[159] 더욱상세히,상기심온냉동유닛 (200)은,내부에심온실 (202)을형성하는심온 케이스 (201)와,상기심온케이스 (201)내부에슬라이딩삽입되는심온실 드로어 (203),및상기심온케이스 (201)의후면에장착되는열전모듈 (20)을 포함한다.

[16이 상기심온실드로어 (203)가적용되는대신,상기심온케이스 (201)전면일측에 심온실도어가연결되고,상기심온케이스 (201)내부전체가음식물저장 공간으로구성되는구조도가능하다.

[161] 또한,상기인너케이스 (101)의후면은후방으로단차져서,상기냉동실

증발기 (17)가수용되는냉동증발실 (104)을형성한다.또한,구획벽 (103)에 의하여상기인너케이스 (101)의내부공간이상기냉동증발실 (104)과 냉동실 (102)로구획된다.상기열전모듈 (20)은상기구획벽 (103)의전면에고정 장착되고,일부가상기심온케이스 (201)를관통하여상기심온실 (202)내부에 수용된다.

[162] 상세히 ,상기열전모듈 (20)을구성하는상기히트싱크 (24)는,상술한바와 같이,상기냉동실팽창변 (15)에연결되는증발기일수있다.상기

구획벽 (103)에는상기히트싱크 (24)가수용되는공간이형성될수있다.

[163] 상기히트싱크 (24)내부에는냉동실팽창변 (15)을통과하면서 -18°0 ~ -20 ? 정도로냉각된 2상냉매가흐르므로,상기히트싱크 (24)의표면온도는 -20ᄋ 0?로유지된다.여기서,냉동실팽창변 (15)을통과한냉매의온도와압력은 냉동실온도조건에따라달라질수있음을밝혀둔 다.

[164] 상기히트싱크 (24)의전면에상기열전소자 (21)의후면이접촉되고,상기열전 소자 (21)에전원이인가되면상기열전소자 (21)의후면은발열면이된다. [165] 상기열전소자의전면에는상기콜드싱크 (22)가접촉되고,상기열전 소자 (21)에전원이인가되면상기열전소자 (21)의전면은흡열면이된다.

[166] 상기콜드싱크 (22)는알루미늄소재로이루어지는열전도판과,� ��기

열전도판의전면에서연장되는다수의열교환핀 (fin)을포함할수있고,상기 다수의열교환핀은수직하게연장되고가로방향 으로이격배치될수있다.

[167] 여기서,열전도판과열교환핀으로이루어지는� �전도체의적어도일부분을 감싸거나수용하는하우징이제공될경우,상기� �드싱크 (22)는,상기열전도체 뿐만아니라상기하우징도포함하는열전달부재 로해석되어야한다.이는, 상기히트싱크 (22)에도동일하게적용되어,상기히트싱크 (22)는열전도판과 열교환핀으로이루어지는열전도체뿐만아니라 ,하우징이제공될경우 하우징을포함하는열전달부재로해석되어야한 다.

[168] 상기콜드싱크 (22)의전방에는상기심온실팬 (25)이배치되어,상기

심온실 (202)내부공기를강제순환시킨다.

[169] 이하에서는열전소자의효율및냉력에대하여설 명한다.

[17이 열전모듈 (20)의효율은성능계수 (COP : Coefficient Of Performance)로정의될 수있고,효율식은아래와같다.

[171]

[172] Q _c :냉력 (Cooling Capacity,열을톱수하는능력)

[173] P _e :입력 (Input Power,열전소자에공급된전력)

[174] P _e = V＜' i

[175] 또한,열전모듈 (20)의냉력은아래와같이정의될수있다.

[176]

[177] ＜반도체소재특성계수＞

[178] a:제벡 (Seebeck)계수 [V/K]

[179] p:비저항 [Qm-1]

[180] k:열전도도 [W/mk]

[181] ＜반도체구조특성＞

[182] L :열전소자두께 :흡열면과발열면의거리

[183] A :열전소자의면적

[184] ＜시스템사용조건＞

[185] i :전류

[186] V :전압

[187] Th :열전소자의발열면온도

[188] Tc :열전소자이흡열면온도

[189] [19이 위의냉력식에서 ,우측첫번째항은펠티어효과 (Peltier Effect)로정의될수 있고,전압차에의한흡열면과발열면양단간의� �동열량으로정의될수있다. 상기펠티어효과는전류함수로서공급전류에비 례하여증가한다.

[191] V = iR식에서 ,열전소자를구성하는반도체는저항으로작용� �고,상기

저항을상수로간주할수있으므로,전압과전류� �비례관계에있다고할수 있다.즉,상기열전소자 (21)에걸리는전압이증가하면전류도증가함을 의미한다.따라서,상기펠티어효과는전류함수� ��볼수도있고전압의함수로 볼수도있다·

[192] 상기냉력또한전류의함수또는전압의함수로볼 수있다.상기펠티어

효과는상기냉력을증가시키는플러스효과로작 용한다.즉,공급전압이 커지면펠티어효과가증가하여냉력이증가한다 .

[193] 상기냉력식에서두번째항은줄효과 (Joule Effect)로정의된다.

[194] 상기줄효과는,저항체에전류가인가되면열이� �생하는효과를의미한다. 다시말하면,열전소자에전원을공급하면열이� �생하므로,이는냉력을 감소시키는마이너스효과로작용한다.따라서,� ��전소자에공급되는전압이 증가하면줄효과가증가하여열전소자의냉력을 저하시키는결과를가져온다.

[195] 상기냉력식에서세번째항은푸리에효과 (Fourier Effect)로정의된다.

[196] 상기푸리에효과는,열전소자의양면에온도차� �발생하면열전도에의하여 열이이동하는효과를의미한다.

[197] 상세히,상기열전소자는세라믹기판으로이루� �지는흡열면과발열면,상기 흡열면과발열면사이에배치되는반도체를포함 한다.상기열전소자에전압을 걸어주면흡열면과발열면사이에온도차가발생 하게된다.상기흡열면을 통하여흡수되는열은반도체를통과하여발열면 으로전달된다.그런데,상기 흡열면과발열면의온도차가발생하면,열전도� �의하여발열면으로부터 흡열면으로열이역류하는현상이발생하며,이� �푸리에효과라고한다.

[198] 상기푸리에효과는줄효과와마찬가지로냉력을 저하시키는마이너스효과로 작용한다.다시말하면,공급전류가증가하면,열 전소자의발열면과흡열면의 온도차 (Th-Tc),즉 AT값이커지게되어냉력을저하시키는결과를가� ��온다.

[199] 도 4는입력전압및푸리에효과에대한냉력의관계� �보여주는그래프이다.

[200] 도 4를참조하면,푸리에효과는흡열면과발열면의� ��도차,즉 AT의함수로 정의할수있다.

[201] 상세히,열전소자의규격이결정되면,위냉력식� ��푸리에효과항에서 k,A및 L값은상수값이되므로,푸리에효과는 AT를변수로하는함수로볼수있다.

[202] 따라서 , AT가커질수록푸리에효과값은증가하나푸리에� ��과는냉력에

마이너스효과로작용하므로결국냉력은감소하 게된다.

[203] 도 4의그래프에서보이는바와같이,전압이일정한� ��건하에서 AT가클수록 냉력은적음을알수있다.

[204] 또한 AT를고정한상태,예컨대 AT가 30 ^O C인경우로한정하여전압변화에 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

17 따른냉력변화를살펴보면,전압값이증가할수� �냉력이증가하다가어느 지점에서최고치를보인후다시감소하는포물선 형태를그리게된다.

[205] 여기서전압과전류는비례관계에있기때문에위 냉력식에기재된전류를 전압으로보고동일하게해석하여도무방함을밝 혀둔다.

[206] 상세히 ,공급전압（또는전류）이증가함에따라냉력� �증가하게되는데이는 위냉력식으로설명될수있다.먼저 값을고정하였으므로상수가된다. 열전소자의규격별상기스!값은정해지기때문� �,요구되는스!값에따라 적정한열전소자의규격을설정할수있다.

[207] 스!가고정되므로상기푸리에효과는상수로볼� �있고,결국냉력은

전압（또는전류）의 1차함수로볼수있는펠티어효과와전압（또는� �류）의 2차 함수로볼수있는줄효과의함수로단순화될수있 다.

[208] 전압값이점진적으로증가함에따라,전압의 1차함수인펠티어효과의

증가량이전압의 2차함수인줄효과의증가량보다커서,결과적으� ��냉력이 증가하는양태를보인다.다시말하면,냉력이최� ��가될때까지는줄효과의 함수는상수에가까워서냉력이전압의 1차함수에근접하는형태를보이게 된다.

[209] 전압이더증가할수록펠티어효과에따른이동열 량보다줄효과에의한자체 발열량이더커지는역전현상이발생하게되고,� �결과냉력은다시감소하는 양태를보이는것을확인할수있다.이는전압（� �는전류）의 1차함수인펠티어 효과와전압（또는전류）의 2차함수인줄효과의함수관계식으로부터더욱 명확하게이해될수있다.즉,냉력이감소할때는� ��력은전압의 2차함수에 근접하는형태를보이게된다.

[210] 도 4의그래프상에서는공급전압이약 30내지 40¥범위구간,더욱

구체적으로는약 35¥일때냉력이최대임을확인할수있다.따라서, 냉력만 고려한다면열전소자에 30내지 40¥범위내의전압차가발생하도록하는것이 좋다고말할수있다.

[211] 도 5는입력전압및푸리에효과에대한효율관계를� �여주는그래프이다.

[212] 도 5를참조하면,동일전압대비 가클수록효율이적음을확인할수있다. 이는,효율이냉력에비례하기때문에당연한결� �라할것이다.

[213] 또한 를고정한상태,예컨대 가 30ᄋ（:인경우로한정하여전압변화에 따른효율변화를살펴보면,공급전압이증가할� �록효율도함께증가하다가 어느시점을경과하면효율이오히려감소하는양 태를보인다.이는전압변화에 따른냉력그래프와유사하다고할수있다.

[214] 여기서,상기효율（（:。! ⁵ ）은냉력뿐만아니라입력전력의함수이기 도하며, 입력 句은,열전소자（21）의저항을상수로보면, V ² 의함수가된다.냉력을 V ² 으로나누면효율은결국, 펠티어효과-푸리에효과 로나타낼수있다.

V ² 따라서,상기효율의그래프는도 5에보이는바와같은형태를이룬다고볼수 있다.

[215] 도 5의그래프상에서효율이최대인지점은열전소� �에걸리는전압차 (또는 공급전압)가대략 20V미만인영역에서나타남을확인할수있다.따� �서, 요구되는 AT가결정되면,그에따라적절한전압을걸어주어 효율이최대가 되도록하는것이좋다.즉,히트싱크의온도와심� ��실 (202)의설정온도가 결정되면 AT가결정되고,그에따라서열전소자에걸리는최 적의전압차를 결정할수있다.

[216] 도 6은전압에따른냉력과효율의상관관계를보여� �는그래프이다.

[217] 도 6을참조하면,상술한바와같이,전압차가커질수 록냉력과효율모두

증가후감소하는모습을보여준다.

[218] 상세히 ,냉력이최대가되는전압값과효율이최대가되� �전압값이다르게 나타나는것을볼수있는데,이는냉력이최대가� �때까지는전압의 1차 함수이고,효율은전압의 2차함수이기때문으로볼수있다.

[219] 도 6에보이는바와같이 ,일례로서 AT가 30 ^O C인열전소자의경우열전소자에 걸리는전압차가대략 12V ~ 17V범위내에서열전소자의효율이가장높게 나오는것을확인할수있다.상기전압의범위내� �서냉력은계속해서 증가하는모습을보인다.따라서,냉력을함께고� ��하여적어도 12V이상의 전압차가요구되고,전압차가 14V일때효율이최대임을알수있다.

[22이 도 7은고내부하변동에따른냉장고제어를위한기� �온도선을보여주는 도면이다.

[221] 이하에서는각저장실의설정온도를노치온도 (notch temperature)로정의하여 설명한다.상기기준온도선은임계온도선으로� �현될수도있다.

[222] 그래프상에서하측의기준온도선은만족온도영 역과불만족온도영역을 구분하는기준온도선이다.따라서,하측의기준� ��도선아래영역 (서은만족 구간또는만족영역으로정의되고,하측의기준� �도선위영역 (피은불만족 구간또는불만족영역으로정의될수있다.

[223] 또한,상측의기준온도선은불만족온도영역과� �한온도영역을구분하는 기준온도선이다.따라서 ,상측의기준온도선위영역 (C)은상한영역또는상한 구간으로정의될수있고,특수운전영역으로볼� �있다.

[224] 한편,냉장고제어를위한만족/불만족/상한온도 영역을정의할때,하측의 기준온도선은만족온도영역에포함되도록하는 경우와불만온도영역에 포함되도록하는경우중어느하나로정의될수있 다.또한,상측의기준 온도선은불만족온도영역에포함되도록하는경 우와상한온도영역에 포함되도록하는경우중하나로정의될수있다.

[225] 고내온도가만족영역 (A)내에 있는경우에는압축기를구동하지않으며, 불만족영역 (피에 있는경우에압축기를구동하여고내온도가만족 영역내로 들어오도록한다. [226] 또한,고내온도가상한영역 (C)에있는경우는,고내로온도가높은음식물이 투입되었거나,해당저장실의도어가개방되어� �내부하가급격히증가한 것으로보아부하대응운전을포함하는특수운전 알고리즘이수행될수있다.

[227] 도 7의 (a)는냉장실온도변화에따른냉장고제어를위한 기준온도선을

보여주는도면이다.

[228] 냉장실의노치온도 (N1)는영상의온도로설정된다.냉장실온도가노� ��

온도 (N1)로유지되록하기위하여 ,노치온도 (N1)보다제 1온도차 (dl)만큼높은 제 1만족임계온도 (Ni l)로상승하면,압축기를구동하도록제어되고,� �축기 구동후상기노치온도 (N1)보다상기제 1온도차 (dl)만큼더낮은제 2만족 임계온도 (N12)로하강하면압축기를정지하도록제어된다.

[229] 상기제 1온도차 (dl)는상기냉장실의노치온도 (N1)로부터증가또는감소된 온도값으로써,상기냉장실온도가설정온도인� �치온도 (N1)로유지되는 것으로간주되는온도구간을정의하는제어디퍼 런셜 (control differential)또는 제어디퍼런셜온도 (control diffetial temperature)로정의될수있으며,대략 1.5 일수있다.

[23이 또한,냉장실온도가노치온도 (N1)로부터제 2온도차 (d2)만큼더높은제 1 불만족임계온도 (N13)로상승하였다고판단되면특수운전알고리� ��이 수행되도록제어된다.상기제 2온도차 (d2)는 4.5 ^O C일수있다.상기제 1불만족 임계온도는상한투입온도로정의될수도있다.

[231] 특수운전알고리즘이수행된이후에고내온도가 상기제 1불만족임계

온도보다제 3온도차 (d3)만큼더낮은제 2불만족온도 (N14)로하강하면,상기 특수운전알고리즘의운전을종료한다.상기제 2불만족온도 (N14)는제 1 불만족온도 (N13)보다낮으며,상기제 3온도차 (d3)는 3.0 ^O C일수있다.상기제 2 불만족임계온도 (N14)는상한해제온도로정의될수있다.

[232] 상기특수운전알고리즘이종료한다음에는압축 기의냉력을조절하여고내 온도가상기제 2만족임계온도 (N12)에도달하도록한후압축기의구동을 정지한다.

[233] 도 7의 (비는냉동실온도변화에따른냉장고제어를위� �기준온도선을

보여주는도면이다.

[234] 냉동실온도제어를위한기준온도선의형태는냉 장실온도제어를위한기준 온도선의형태와동일하되,노치온도 (N2)및노치온도 (N2)로부터증가또는 감소하는온도변화량 (kl,k2,k3)이냉장실의노치온도 (N1)와온도

변화량 (dl,d2,d3)과다를뿐이다.

[235] 상기냉동실노치온도 (N2)는상술한바와같이 -18 ^O C일수있으나이에

제한되는것은아니다.상기냉동실온도가설정� �도인노치온도 (N2)로 유지되는것으로간주되는온도구간을정의하는 제어디퍼런셜온도 (kl)는 2 일수있다.

[236] 따라서 ,냉동실온도가노치온도 (N2)보다제 1온도차 (kl)만큼증가한제 1 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

20 만족임계온도어21）로증가하면압축기를구동� ��고,노치온도어2）보다제 2 온도차少2）만큰증가한제 1불만족임계온도（상한투입온도）（N23）이� �특수 운전알고리즘이수행된다.

[237] 또한,압축기구동후냉동실온도가노치온도어2� ��보다제 1온도차少1）만큼 낮은제 2만족임계온도온도어22）로하강하면압축기구 동을정지한다.

[238] 특수운전알고리즘이수행된이후냉동실온도가 제 1불만족온도어23）보다 제 3온도차少3）만큼낮은제 2불만족임계온도（상한해제온도）어24）로 하강하면특수운전알고리즘을종료한다.압축� �냉력조절을통하여냉동실 온도가제 2만족임계온도어22）로하강하도록한다.

[239] 한편,심온실모드가꺼진상태에서도상기심온� �의온도를일정주기를

가지고간헐적으로제어하여심온실온도가과도 하게상승하는것을방지할 필요가있다.따라서,심온실모드가꺼진상태에� ��상기심온실의온도제어는, 도 7의（비에개시되는냉동실온도제어를위한온� �기준선을따른다.

[24이 이와같이 ,심온실모드가꺼진상태에서냉동실온도제어� �위한기준

온도선이적용되는이유는,심온실이냉동실내� �에 있기때문이라고할수 있다.

[241] 즉,심온실모드가오프되어심온실을사용하지� �는경우라하더라도,심온실 내부온도는적어도냉동실온도와동일한수준을 유지하도록하여야,냉동실 부하가증가되는현상을방지할수있기때문이다 .

[242] 따라서 ,심온실모드가꺼진상태에서 ,심온실노치온도는냉동실노치

온도어2）와동일하게설정되어,제 1및제 2만족임계온도와제 1및제 2 불만족임계온도또한냉동실온도제어를위한임 계

온도들어21 22 23 24）과동일하게설정된다.

[243] 도 7의切는심온실모드가켜진상태에서심온실온� �변화에따른냉장고 제어를위한기준온도선을보여주는도면이다.

[244] 심온실모드가켜진상태,즉심온실이온된상태� �서는심온실노치

온도어3）는냉동실노치온도어2）보다현저히� ��은온도로설정되며,약 -45°0 - -55ᄋ（:,바람직하게는 -55ᄋ（:일수있다.이경우,심온실노치온도어3� �는열전 소자（21）의흡열면온도에대응되고,냉동실노 치온도어2）는열전소자（21）의 발열면온도에대응된다고할수있다.

[245] 냉동실팽창변（15）을통과한냉매가히트싱크� ��24）를통과하므로,히트

싱크（24）와접촉하는열전소자（21）의발열� �의온도는적어도냉동실팽창변을 통과한냉매의온도에대응하는온도로유지된다 .따라서,열전소자의흡열면과 발열면의온도차,즉스!는 32ᄋ（:가된다.

[246] 한편,심온실이설정온도인노치온도어3）로유� ��되는것으로간주되는온도 구간을정의하는제어디퍼런셜온도（나）,즉� �온실제어디퍼런셜온도는 냉동실냉동실제어디퍼런셜온도少1）보다높� �설정될수있으며,일례로 3ᄋ（:일 수있다. 2020/175826 1 ^» （：1^1{2020/002072

21

[247] 따라서 ,심온실의제 1만족임계온도어31）와제 2만족임계온도어32）사이 구간으로정의되는설정온도유지 간주구간은냉동실의설정온도유지 간주 구간보다넓다고할수있다.

[248] 또한,심온실온도가노치온도어3）보다제 2온도차知 12）만큼높은제 1불만족 임계온도어33）로상승하면특수운전알고리즘� ��수행되고,특수운전알고리즘 수행 이후심온실온도가상기 제 1불만족임계온도어33）보다제 3

온도차知 13）만큼낮은제 2불만족임계온도어34）로하강하면특수운전 알고리즘을종료한다.상기제 2온도차知 12）는 5ᄋ（:일수있다.

[249] 여기서 ,심온실의제 2온도차知 12）가냉동실의제 2온도차少2）보다높게

설정된다.다시 말하면,심온실온도제어를위한제 1불만족임계온도어33）와 심온실노치온도어3）간의 간격이 ,냉동실온도제어를위한제 1불만족임계 온도어23）와냉동실노치온도어2）간의간격보 다크게설정된다.

[25이 이는,심온실의내부공간이 냉동실에 비하여좁고,심온케이스（201）의 단열 성능이 뛰어나기 때문에심온실내부로투입된부하가외부로방출 되는양이 적다.뿐만아니라,심온실온도가냉동실온도에 비하여 현저히낮기 때문에, 심온실내부로음식물과같은열부하가침투하였 을때,열부하에 대한반응 민감도가매우높다.

[251] 이 때문에,심온실의 제 2온도차如2）가냉동실의 제 2온도차少2）와동일하게 설정될경우,부하대응운전과같은특수운전알� �리즘의수행빈도가 과도하게높아질수있다.따라서,특수운전알고� ��즘의수행빈도를낮추어 소비 전력을절감하기 위하여,심온실의제 2온도차（1112）는냉동실의제 2 온도차少2）보다크게설정하는것이좋다.

[252] 한편,이하에서는본발명의실시예에 따른냉장고의 제어방법에 대해서

설명하도록한다.

[253] 이하에서다수의조건들중적어도어느하나를만 족하면특정단계를

수행한다고하는내용은,제어부가판단하는시� �에서상기다수의조건들중 어느하나만만족하면특정단계를수행한다는의 미에 더하여,다수의조건들중 어느하나만,또는일부만,또는전부가반드시 만족되어야특정 단계를 수행한다는의미를포함하는것으로해석되어야 한다.

[254] 도 8및도 9는본발명의실시예에 따른냉동실부하대응운전제어 방법을 보여주는플로차트이다.

[255] 상세히 ,도 8에 개시되는플로차트는심온실모드가온상태인경 우의 냉동실 부하대응운전제어방법을보여주고,도 9에 개시되는플로차트는심온실 모드가오프상태인경우의 냉동실부하대응운전제어 방법을보여준다.

[256] 심온실모드가온상태라함은,사용자가심온실� �드실행버튼을눌러심온실 모드가수행가능한상태에 있다는것을의미한다.따라서,심온실모드가온� �� 상태에서는,특정조건이만족되면열전모듈로� �원이즉시 인가될수있다.

[257] 반대로심온실모드가오프상태라함은,열전모� �로의 전원공급이차단되어 있는상태를의미한다.따라서，예외적인경우� �제외하고는열전모듈과심온실 팬으로의 전원공급이 이루어지지 않는다.

[258] 먼저도 8을참조하면,제어부는현재상태가심온실모드� ��상태인지 여부를 판단한다 (S 110).현재심온실모드가오프상태라고판단되면� ��계 D로 넘어가며 ,이에 대해서는도 9를참조하여상세히설명하도록한다.

[259] 상세히,현재심온실모드가온이라고판단되면,� ��기제어부는현재상태가 "제 1냉동실부하대응운전투입조건”을만족하는� �태인지 여부를

판단한다 (S210).

[26이 "제 1냉동실부하대응운전투입조건”은,심온실모� ��가온인상태에서

냉동실에부하가투입되어,냉동실부하를신속� �게제거하기위한부하대응 운전조건을의미한다.

[261] 일례로,상기 "제 1냉동실부하대응운전투입조건”은,냉동실도� ��를닫은 시점으로부터 설정시간 (t _a )이내에 설정온도 (T J만큼냉동실온도가상승한 경우를포함할수있다.상기설정시간 (t _a )은 2W초일수있으나이에 제한되지 않으며,상기 설정온도 (T _a )는 2 ^O C일수있으나이에 제한되지 않는다.

[262] "제 1냉동실부하대응운전투입조건”이 만족되면,현재실내온도가속한 실내온도구역 (RT Zone)이고온영역을제외한영역에해당하는지 여부가 판단된다 (S220).즉현재실내온도가속하는실내온도구역 (RT Zone)이중온 영역또는저온영역에속하는지 여부가판단된다.

[263] 상세히,상기제어부에는실내온도범위에따라� �수의실내온도구역 (Room Temperature Zone : RT Zone)으로구분하는룩업 테이블이 저장되어 있을수 있다.일례로,아래표 1에보이는바와같이,실내온도범위에따라 8개의실내 온도구역 (RT Zone)으로세분화될수있으나.이에제한되는것은 아니다.

[264] [표 1]

[265] 더욱상세히 ,실내온도가가장높은온도범위구역을 RT Zone K또는 Z1)으로 정의하고,실내온도가가장낮은온도범위구역� � RT Zone 8(또는 Z8)로정의할 수있으며,차은주로한여름실내상태로볼수있� �, Z8은한겨울실내상태로 볼수있다·

[266] 더나아가,상기실내온도구역들은대분류와중� �류및소분류형태로

그룹화되어분류될수있다.예컨대,상기표 1에보이는바와같이,상기실내 온도구역은,온도범위에 따라서 저온구역,중온구역 (또는쾌적 영역),및고온 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

23 구역으로정의될수있다.

[267] 만일,현재실내온도가속한구역（요 피句이저온영역과중온영역에

해당하지않고고온영역에해당한다고판단되면 ,냉동실부하대응운전은 수행되지않고초기단계 으로되돌아가도록제어된다.

[268] 현재실내온도가고온영역인경우를제외하는이 유는,냉동실팬의운전율이 상대적으로높아서심온실외벽에성에가발생할 가능성이낮기때문이라고할 수있다.그러나,본발명에따른냉동실부하대응� ��전은실내온도에제한을 두지않을수도있다.즉,단계 3220을생략하는것을배제하지않는다.

[269] 반면,현재심온실모드는온상태이지만,현재상� ��가상기 "제 1냉동실부하 대응운전투입조건”을만족하지않는상태라고 판단되면,단계 £로넘어가서 "심온실모드가온인상태에서의냉동실팬출력� �어”가수행되며,이에 대해서는도 을참조하여상세히설명하도록한다.

[27이 "제 1냉동실부하대응운전투입조건”이만족되고,� ��내온도도중온영역 또는저온영역의온도라고판단되면,상기제어� �에서는 "냉장실부하대응 운전투입조건’’이만족되었는지여부를판단 하는과정 230）을수행한다.

[271] "냉장실부하대응운전투입조건”은, "냉동실부하대응운전조건”과

마찬가지로,운전조건이나냉장실설치공간조� �등을비롯한다양한조건을 고려하여적절하게설정될수있다.

[272] 일례로,상기 "냉장실부하대응운전투입조건”은,냉장실도� ��를닫은후 설정시간（ ）이내에냉장실온도가냉장고도어를열기직전 의냉장실 온도보다설정온도（I、）이상상승한경우를� �함할수있다.여기서,설정시간江 은 5분일수있으나이에제한되지않으며,설정온도� ��1、）는 2ᄋ（：일수있으나 이에제한되지않는다.

[273] 상기 "냉장실부하대응운전투입조건”이만족되면,� ��장실부하대응운전 상황과냉동실부하대응운전상황이동시에발생 한상황으로서，부하대응 운전의충돌이발생하였다고할수있다.

[274] 냉장실부하대응운전과냉동실부하대응운전이 충돌하면,상기제어부는 냉장실부하대응운전이우선하여수행되도록한 다.이는,고내만족온도가 높은저장실부터먼저냉각시킨후고내만족온도 가낮은저장실을냉각시키는 부하냉장고의제어방법에근거한다.만일,만족� ��도가낮은저장실부터먼저 냉각시키는경우,만족온도가높은저장실의온� �는빠른속도로증가하여 저장된음식물의부패가능성이높아지게된다.

[275] 이러한이유에근거하여,냉동실부하대응운전� �냉장실부하대응운전이 동시에또는시간차를두고충돌하는경우,냉동� �부하대응운전은

중지여&1 ）하도록제어된다 240）.냉동실부하대응운전이중지된다는것은, 냉동실증발기쪽으로냉매가흐르지못하도록냉 동실밸브가닫히는것을 의미한다.여기서,냉동실부하대응운전중지는, 중지상태유지를포함한다.

[276] 다시말하면,도 1에서보이는냉매순환시스템에서,상기절환밸� ��（13）의 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

24 개도가조절되어,냉장실팽창변 (14)으로만냉매가흐르도록제어된다.여기서 절환밸브 (13)의개도가조절되어냉동실팽창변 (15)으로냉매가흐르지 못하도록하는동작을 "냉동실밸브닫음’’으로정의할수있다.반대� ��,냉장실 팽창변 (15)으로냉매가흐르지못하도록절환밸브 (13)의개도가조절되는 동작을 "냉장실밸브닫음’’으로정의할수있다.

[277] 한편,냉동실부하대응운전이중지한상태에서� �장실부하대응운전이 투입됨과동시에냉동실팬이제 2속도로구동하도록제어된다 250).

[278] 냉장실부하대응운전이시작되면,냉장실밸브� �개방되고냉장실팬이

고속으로회전하도록제어된다.냉장실온도가� � 7의知)에보이는만족온도 영역에진입하거나,최대운전시간이경과하면� �장실부하대응운전이 종료하도록제어될수있다.최대운전시간은 1시간일수있으나이에 제한되지는않는다.

[279] 상세히，냉동실부하대응운전이중지하면,종� �에는냉동실밸브가닫히고 냉동실팬의구동도정지하도록제어되었다.그� �나,본발명에따르면,냉장실 부하대응운전이수행되도록함과동시에,냉동� �밸브는닫혀있더라도냉동실 팬은제 2속도로회전하도록한다.

[28이 그러면,냉동실냉기가순환하면서냉동실내에� �입된부하에의하여냉동실 내부에발생한습기가냉동증발실로배출될수있 다.냉동실냉기가순환하기 때문에습기가심온실외벽에부착하는가능성을 낮춰주는효과도있다.

[281] 상기제 2속도는저속일수있으나이에제한되는것은아� �을밝혀둔다.

[282] 냉장실부하대응운전이수행되고있는동안,상� �제어부에서는냉장실

온도가도 7의知)에서보이는만족온도영역 (서으로진입하였는지여부를 계속해서판단한다 260).

[283] 냉장실온도가만족온도영역 (서에진입하였다고판단되면,아래의세가지 제어방법중어느하나가수행되도록한다.

[284] 첫번째방법 (①)으로서 ,냉장실온도가만족온도영역 (서에진입하면냉장실 부하대응운전이종료하여,냉장실밸브폐쇄및� �장실팬구동중지와함께, 상기제 2속도로회전하던냉동실팬도정지하도록제어� �다.

[285] 뿐만아니라,냉동실부하대응운전이해제되어 (8270),본실시예에따른 냉동실부하대응운전알고리즘을종료하도록한 다.그러면,중단또는 보류되었던냉동실부하대응운전은더이상수행 되지않으며,부하대응운전 이전의일반운전상태로되돌아간다.

[286] 두번째방법 (②)으로서 ,냉장실온도가만족온도영역 (서에진입하면,냉장실 부하대응운전이종료하고,본실시예에따른알� �리즘의초기단계로 되돌아가서,제 1냉동실부하대응운전투입조건이만족되었는� �여부를 재판단하도록할수있다.이경우,냉장실부하대� ��운전이종료되더라도,상기 냉동실팬은제 2속도로유지하면서 "제 1냉동실부하대응운전투입조건”이 만족되었는지여부를재판단하도록할수있다.� �,냉장실부하대응운전종료 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

25 후,상기단계 과 8210중어느하나의단계로되돌아가도록제어될� �있다.

[287] 세번째방법（③）으로서 ,냉장실온도가만족온도영역내로진입하면,냉� ��실 부하대응운전이종료된다.상기첫번째방법과� �번째방법에서수행하였던 재판단의과정없이,상기단계 8240에서잠시중지되었던냉동실부하대응 운전이즉시속행되도록할수있다.즉,냉동실팬� ��속도가저속에서중속으로 가변되도록할수있다.

[288] 한편, "냉장실부하대응운전투입조건”이만족되지� �은경우 230）,냉동실 부하대응운전만단독으로투입되도록한다 280）.

[289] 상세히,냉동실부하대응운전은,냉동실밸브가� ��방되어냉동실

증발기（15）로냉매가흐르며,냉동실팬（1기� �이제 1속도로회전하는운전으로 정의될수있다.상기제 1속도는중속일수있으나이에제한되지는않는� �.

[29이 참고로,냉동실부하대응운전중에는상기열전� �자로최소전압이

공급되도록하는것이좋다.그러면,냉동실팽창� ��（14）을통과한냉매가열전 소자의발열면과의열교환을최소화하고냉동실 냉기와의열교환을많이 하도록함으로써,냉동실냉각에걸리는시간을� �소화할수있다.

[291] 뿐만아니라,열전소자가작동함으로써 ,냉동증발실의열부하가열전모듈을 열전달매개체로하여심온실내부로침투하는것 을방지할수있다.

[292] 냉동실부하대응운전동안에는상기제어부에서 냉장실온도가상한온도로 상승하였는지여부를지속적으로판단한다 290）.여기서,냉장실온도가상한 온도로상승하는경우는,냉장실도어가개방되� �부하침투가발생한경우가 아니라,자연적으로고내온도가상승하여상한� �입온도이상으로상승하는 경우를의미한다.

[293] 냉동실부하대응운전중에 ,냉장실온도가도 7의（비에보이는상한

영역（0으로진입（상한투입온도이상으로상� �）하였다고판단되면,냉장실과 냉동실을동시에냉각하는동시운전으로전환되 도록한다 300）.

[294] 동시운전중에는,냉장실팬과냉동실팬이모두� � 1속도로회전하도록

제어될수있으나,반드시이에제한되는것은아� �다.동시운전중에는냉동실 부하대응운전조건이만족되어도냉동실부하대 응운전이수행되지않도록 제어될수있다.

[295] 또한,냉장실온도가도 7의如에보이는만족온도영역（서에진입하는

경우 310）및냉동실온도가도 7의（비에보이는만족온도영역（서에진입하� � 경우 311）중적어도어느하나의조건을만족하면상기 냉동실부하대응 운전이해제되도록할수있다 270）.즉,냉장실과냉동실온도가동시에만족 온도영역에진입하는경우에도냉동실부하대응 운전이해제되도록제어될수 있다.

[296] 여기서,냉동실부하대응운전이해제된다는것� �,냉동실밸브가닫히고, 냉동실팬이정지하는것으로해석될수있으며,� �는곧동시운전모드가 종료한다는것을의미한다. 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

26

[297] 또한,냉장실온도만만족온도영역에진입하더� �도냉동실부하대응운전을 해제하여도문제가되지 않는이유는다음과같다.상세히 ,냉동실온도부하 대응운전이해제되어 처음단계로되돌아가면,제 1냉동실부하대응운전투입 조건이 만족하는지 여부의판단과정 210）이수행될것이다.이때,냉동실부하 대응운전조건이 만족되지 않으면,단계 £로넘어가서 일반냉동실팬출력 제어과정이수행된다.따라서,냉장실온도만만� ��되어도냉동실부하대응 운전을해제할수있다.

[298] 한편,단계 3290에서 ,냉장실온도가만족온도영역또는불만족온도� �역 내에 있을경우에는,냉동실부하대응운전이 계속수행되도록하면서 내동실 온도가만족온도영역에진입하였는지 여부를판단하는단계가수행되도록 한다 291）.

[299] 상세히 ,냉동실온도가도 7의（비에보이는만족온도영역 내로진입하였다고 판단되면,당연히 냉동실부하대응운전을해제하는단계 270）로넘어간다.

[300] 그러나,냉동실온도가만족온도영역에도달하� � 아니한경우는,냉동실부하 대응운전이설정시간 4）을경과하였는지 여부를판단한다 292）.상기 설정 시간 ₄ ）이경과하였다고판단되면,냉동실온도� �만족온도영역（쇼）에 진입하지 아니하였더라도냉동실부하대응운전을해제한 다 270）.

[301] 만일,냉동실부하대응운전시작후설정시간 ₄ ）을경과하지 않은경우에는, 상기 제어부는냉동실부하대응운전이수행되고있는 중이라도냉장실부하 대응운전투입조건이만족되었는지 여부를판단하는단계 230）를수행하도록 한다.즉,동시에부하투입운전이충돌하는상황� ��아니라시간차를두고부하 투입운전이충돌하는상황이발생하는지를판단 하도록하는것이다.

[302] 여기서,냉장실부하대응운전이 먼저수행되고있는중에 냉동실부하대응 운전이 발생하는경우를상정하지 않았는데,이는냉동실부하대응운전상황이 발생하여도냉장고운전상황이바뀌지 않기 때문이다.즉,냉장실부하대응 운전이 먼저시작되면,냉동실부하대응운전상황이 발생하여도이전운전 상태가계속유지되기 때문이다.

[303] 위에서살펴본바와같이,심온실모드가온상태� �경우에는,심온실온도가 냉동실온도보다현저히낮기 때문에,실내온도가속한구역（요 피句이 저온 영역에 있는경우에도외부에서투입되는부하에의하여 심온실외벽에성에가 발생할가능성이높다.따라서，본발명의실시� �에 따른제어 방법은,심온실 모드가켜진상태에서는냉동실부하대응운전투 입범위를저온영역의실내 온도구역（요 피句까지 확장하는것을특징으로한다.

[304] 한편,도 8의 단계別10에서 현재심온실모드가오프된상태라고판단되면,� � 9의 제어과정이수행된다.

[305] 도 9를참조하면,심온실모드가오프상태에서 제어부는 "제 2냉동실부하 대응운전투입조건’’이 만족되었는지 여부를판단한다 410）.상세히,상기 "제 2냉동실부하대응운전투입조건”은상기 "제 1냉동실부하대응운전투입 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

27 조건”과다르게설정될수있다.

[306] 일례로,냉동실도어를닫은후설정시간（ ）이내에냉동실온도가냉동실

노치온도어2）를초과하거나또는불만족온도� �역으로상승하였다고판단되면 제 2냉동실부하대응운전투입조건이만족된것으� �정의할수있다.상기 설정시간여。）은 3분일수있으나이에제한되지않는다.

[307] 여기서, "제 1냉동실부하대응운전투입조건”을만족하는� �부하의

최소값은 "제 2냉동실부하대응운전투입조건”을만족하는� �부하의 최소값보다적게설정될수있다.다시말하면,제 2냉동실부하대응운전투입 조건을만족하는열부하는제 1냉동실부하대응운전투입조건을만족하지만, 제 1냉동실부하대응투입조건을만족하는열부하� �제 2냉동실부하대응 투입조건을만족하지않을수있다.

[308] 그이유는,심온실모드가온인상태에서는심온� �온도가극저온상태이고, 심온실모드가오프인상태에서는심온실온도가 냉동실온도이기때문이다.즉, 심온실모드가온인경우,냉동실로투입되는열� �하가상대적으로적더라도 심온실외벽에성에가발생할가능성이심온실모 드가오프인경우보다더높기 때문이다.

[309] 따라서,냉동실로침투하는열부하량이동일한� �건에서,심온실모드가온일 때에는냉동실부하대응운전이수행되지만,심� �실모드가오프일때에는 냉동실부하대응운전이수행되지않을수도있다 .

[310] 또한,제 2냉동실부하대응운전투입조건이만족되지않� �경우는단계므로 넘어가서도 11에개시되는제어방법이수행되도록하며,이에 대해서는 후술하기로한다.도 11에개시되는제어방법은심온실이오프인상태� ��서의 냉동실팬출력제어에관한내용이다.

[311] 제 2냉동실부하대응운전투입조건이만족되었다� �판단되면,현재실내 온도가중온영역에속하는지여부를판단하는단 계 220）가수행된다.여기서, 심온실이오프된상태에서는냉동실부하대응운 전은,실내온도가중온영역에 속할때에만수행되도록하는것이 ,심온실모드가온인상태에서의냉동실부하 대응운전투입조건과다른점이라할수있다.

[312] 만일,실내온도가중온영역에속하지아니하는� �우에는,냉동실부하대응 운전투입조건이만족되더라도냉동실부하대응 운전을실행하지않고초기 판단단계 110）로되돌아간다.즉,실내온도가중온영역에� ��하는경우에만 냉동실부하대응운전이투입되도록제어된다.

[313] 그이유는,심온실모드가오프된상태에서는심� �실온도와냉동실온도가 실질적으로동일하게유지되도록제어되기때문 에,저온영역에서는굳이 냉동실부하대응운전이투입되도록하지않고,� �동실일반운전이수행되도록 하여도충분하기때문이다.

[314] 한편,제 2냉동실부하대응운전투입조건이만족된상태 410）에서,실내 온도가중온영역에속하는것으로판단되면 420）,제어부에서는냉장실부하 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

28 대응운전투입조건이만족되었는지여부를판단 하는단계를수행하고 430）, 냉장실부하대응운전투입조건이만족되었다고 판단되면,단계 8440내지 3470을수행한다.

[315] 단계 8440내지 3470의내용은도 8의단계 8240내지 3270의내용과

동일하므로,이에대한중복설명은생략하기로� �다.

[316] 그러나,심온실이오프인상태에서,냉동실부하� ��응운전과냉장실부하대응 운전이중돌하여,냉장실부하대응운전을우선� �행하는경우,냉장실온도가 만족온도영역에진입하면무조건냉동실부하대 응운전을해제하도록 제어된다 520）.그러나,도 8에서설명된두번째방법（재판단과정수행）� �세 번째방법（냉동실부하대응운전속행）을배제 하는것은아님을밝혀둔다.

[317] 또한,단계 3430에서,냉장실부하대응운전투입조건이만족� ��지아니하여, 부하대응운전충돌이발생하지않았다고판단되 면,냉동실부하대응운전이 수행되도록한다 480）.냉동실부하대응운전투입후의과정,즉단� �� 8490, 8491, 8492, 8500, 8510, 8511,및 3520의단계는도 8에서설명한단계 8290, 8291, 3292, 3300, 3310, 3311,및 3270의내용과동일하므로,이에대한중복설명은 생략한다.

[318] 다만,냉동실부하대응운전이해제 520）된이후에는,제 2냉동실부하대응 운전투입조건이만족되었는지판단하는단계 410）로되돌아가도록

제어되지만,심온실모드가온상태인지를판단� �는단계（別10）으로

되돌아가도록제어되는것도가능하다.왜냐하� �,심온실모드오프상태에서 냉동실부하대응운전이수행되는도중에심온실 모드가선택되는상황이 발생할수도있기때문이다.

[319] 이하에서는심온실모드가온된상태에서냉동실 부하대응운전상황이

발생되지않은경우실행되는냉동실팬출력제어 방법에대해서설명한다.

[32이 도 10은심온실모드가온된상태에서냉동실팬의출� ��제어를위한제어

방법을보여주는플로차트이다.

[321] 상세히 ,심온실모드가온인상태에서는냉동실이만족� �도영역에 있음에도 불구하고심온실냉각을위하여냉동실증발기로 냉매가흐르게되고,그결과 냉동증발실내의냉기가냉동실로침투하여냉동 실냉기처짐현상을초래할수 있다.냉기처짐현상이발생하면냉동실내부의� �측공간과하측공간의온도 불균일현상이발생할수있다.

[322] 도 에제시되는제어방법은이러한냉동실냉기처점 현상을방지하기위한 제어방법으로요약될수있다.

[323] 도 10을참조하면,현재심온실모드가온상태라고판 단되면,제어부에서는 현재냉동실이미운전상태인지여부를판단한다 （ 20）.

[324] 냉동실의운전은,냉동실이도 7의（비에보이는만족온도영역（서에 있기

때문에수행되지않을수도있고,만족온도영역� �쇼）에있지아니하더라도, 냉장실단독운전모드를포함하는다른이유로인 하여수행되지않을수도 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

29 있다.

[325] 따라서,상기단계 3120은냉동실이만족온도영역（서에있는지여� �에관계 없이현재냉동실이미운전상태인지를판단하는 것을의미한다.

[326] 냉동실이미운전상태이면냉동실팬（1기）은� �지하도록한다（ 30）.여기서, 상기냉동실팬（1기）이정지한다는것은,냉동� ��팬（1기）이구동하다가정지하는 것뿐만아니라,정지상태에있던냉동실팬（1기� ��이정지상태를유지하는것도 포함한다.

[327] 이어서,제어부에서는냉동실내부온도를감지� �여냉동실냉기의처짐을 방지하기위한동작을수행할지여부를판단한다 .즉,상기제어부에서는냉동실 온도가만족온도영역에있는지여부를판단하여 （別40）,냉기처짐방지운전을 할지여부를판단한다.

[328] 한편,현재냉동실이운전중이라고판단되면,냉� ��실도어개방여부를

판단하는과정（ 21）과,냉동실운전시작후경과시간이실정시간 （ ）이내인지 여부를판단하는과정 122）,및냉동실도어폐쇄후경과시간이설정시� � ₂ ） 이내인지여부를판단하는과정 123）중적어도하나이상을수행한다.

[329] 상기설정시간（I 은 90초일수있으나이에제한되지않으며 ,상기설정시간 2）은 20초일수있으나이에제한되지않는다.

[33이 여기서,현재심온실모드가온상태라고판단된� �우,제어부는상기단계

8120, 8121, 8122,및別23의판단과정중적어도하나가만족되� �,냉동실팬을 정지또는정지상태를유지하는단계（別30）로� ��어가도록냉장고를제어하는 것으로요약할수있다.이는곧,상기단계 8120, 8121, 8122,및 23의조건이 모두만족되는경우를포함하는것으로해석되어 야함은당연하다.

[331] 상기단계 8121내지 23의과정들중복수개의과정을수행하는경우,복 수 개의과정이순차적으로수행하되수행순서에는 제한이없음을밝혀둔다.

[332] 상기단계 8120, 8121, 8122,및別23에서판단하는조건이모두만족되지� �을 때에는실내온도가어떤상태인지를판단하는단 계 124）로넘어가도록 제어된다.

[333] 단계 24에서제어부는냉장고가설치된실내온도에기� ��하여현재상태가 어떤구역에있는지판단한다.일례로,현재의실� ��온도가속하는구역（1肝 이 ）이고온영역에있는지여부를판단할수있다.� �재의실내온도가속하는 온도구역（요 피句이고온영역에속한다고판단되면,냉동실� �을제 1속도로 구동하도록할수있다 125）.

[334] 현재의실내온도구역이고온영역에속하지아니 한다고판단되면,냉동실 팬을제 2속도로구동하도록할수있다 126）.상기제 2속도는상기제 1 속도보다느린속도일수있다.

[335] 상기냉동실팬이제 1또는제 2속도로구동하는동안,제어부에서는냉동실 온도가도 7의（비에보이는만족온도영역（서에진입하� �는지여부를 판단한다 127）. 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

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[336] 냉동실온도가만족온도영역（서에진입하지아 니하였다고판단되면심온실 모드가온상태인지를판단하는단계 110）로되돌아간다.

[337] 반면,냉동실온도가만족온도영역（서에진입� �였다고판단되면냉동실팬을 설정시간 ₃ ）동안제 3속도로구동하도록한다（別28, 8129）.상기제 3속도는 상기제 2속도보다느린속도일수있다.상세히,상기제 1속도는고속,제 2 속도는중속,제 3속도는저속으로설정될수있다.

[338] 설정시간 ₃ ）이경과하면,냉동실팬을정지하고 130）,냉기처짐방지운전 수행여부를판단하는단계 140이하）로넘어간다.상기단계別40은냉동실 온도가만족온도영역에있어서,냉기처짐방지� �전을수행할지여부를 결정하기위한냉동실온도판단과정이라할수있 다.

[339] 즉,냉동실운전중이아니라하더라도냉동실온� �는불만족상태인경우도 있을수있기때문에,냉동실온도가만족온도영� �내에 있는지판단할필요가 있다.예컨대,냉장실단독운전과같은다른형태� ��운전모드와충돌하였을때, 모드실행의우선순위에밀려서냉동실온도가만 족온도영역에있지 아니함에도불구하고냉동시운전이수행되지않 는경우가발생할수있다.

[34이 한편,냉동실온도가만족온도영역내에 있지아니하다고판단되면,심온실 모드가온인지여부를판단하는단계 110）로되돌아가도록제어된다.예컨대, 상기냉동실팬이고속,중속,저속중어느하나의� ��도로회전하면서냉동실 부하를낮추는과정에서 ,냉동실온도가만족온도영역으로진입하지

아니하였다고판단되면,상기심온실모드가온� �지여부를판단하는

단계 110）로되돌아가서,냉동실팬을정지할지계속� �여회전할지여부를 반복하여판단하게된다.

[341] 여기서,냉동실온도가만족온도영역에진입하� �아니하였다고판단되는 경우,상기단계 10을되돌아가는방법외에,단계 8120, 8121, 8122, 8123,및 8124중어느하나로되돌아가도록제어되는것도� �능함을밝혀둔다.

[342] 반면,현재냉동실온도가만족온도영역내에있� �고판단되면,냉기처짐 방지운전을수행하기위한첫번째조건은만족한 상태라고할수있다.

[343] 현재냉동실온도가만족온도영역내에있다고판 단되면,두번째조건에

해당하는,심온실온도가불만족온도이상인지� �부를판단하는단계가 수행된다 150）.

[344] 즉,심온실온도가불만족온도이상,즉도 7의（비에서보이는 6및쇼영역에 있는지여부를판단하는단계가수행된다.이것� �,본발명의냉기처짐방지를 위한냉동실팬제어는심온실이불만족온도영역 에있어서심온실냉각을위한 운전이수행되고있을것을조건으로한다고볼수 있다.

[345] 심온실온도가불만족온도이상이라고판단되면 ,세번째조건에해당하는, 현재실내온도가저온영역내에속하는지여부가 판단된다（別60）.

[346] 상세히,본단계에서는현재실내온도가제 1저온영역의상한온도이하인지 여부가판단된다. [347] 현재실내온도가제 1저온영역의최고온도보다낮아서현재온도가� �하는 실내온도구역 (RT Zone)이 Z7이상인경우는,실내온도가매우낮아서냉장고 고내냉기와실내공기간의온도차가상대적으로 낮아서냉기손실이크지 않음을의미한다.그결과,냉동실팬을구동하는� ��기가상대적으로길고,구동 시간도짧게제어된다.

[348] 냉동실팬의구동주기가길다는것은냉동실팬의 운전을정지한후다시

재구동하는데걸리는시간이길다는것을의미한 다.따라서,냉동실팬이정지한 상태에서심온실냉각을위해서압축기는최대냉 력으로운전하여냉매를 순환시키기때문에,냉동실증발기가수용된냉� �증발실내부의냉기가냉동실 바닥으로유입되는가능성이높다고하겠다.

[349] 이러한상황에서는냉동실팬이제 1조건으로운전하도록제어된다 (S161).

[35이 반면,현재실내온도가속하는실내온도구역 (RT Zone)이제 1저온영역에 해당하지않는다고판단되는경우,즉제 1저온영역의온도보다높은제 2저온 영역에속하는지여부가판단된다.

[351] 상세히 ,현재실내온도가속하는실내온도구역 (RZ Zone)이제 2저온영역에 해당한다고판단되면,상기냉동실팬은제 2조건으로구동하도록

제어된다 (SH1).

[352] 여기서,제 2저온영역은,상기표에서실내온도구역 (RT Zone) 6을포함할수 있으나,이에제한되지않고,중온영역에해당하� ��실내온도구역 (RT Zone)

5까지포함할수도있다.

[353] 냉동실팬구동을위한제 1조건과제 2조건은,냉동실팬의구동시간과정지 시간의비율로정의된다.제 1조건에서의냉동실팬정지시간은제 2 조건에서의냉동실팬정지시간보다길게설정될 수있다.

[354] 예컨대,제 1조건에서냉동실팬의구동시간 (온시간)에대한냉동실팬의 정지시간 (오프시간)의비율은 3이상일수있다.더구체적으로,제 1조건에서 냉동실팬은 75초간구동한뒤 225초간정지상태를유지하는동작을반복 수행하도록제어될수있다.여기서,냉동실팬의� ��동시간대비정지시간의 비율은위에서제시한조건에제한되지는않음을 밝혀둔다.

[355] 또한,제 2조건에서냉동실팬의구동시간에대한냉동실� �의정지시간은 비율은 5이상일수있다.더구체적으로,제 2조건에서냉동실팬은 75초간 구동한뒤 375초간정지상태를유지하는동작을반복수행하 도록제어될수 있다.

[356] 여기서,실내온도가낮을수록냉동실팬의오프� �간이길어지도록

설계되는데,그이유는다음과같다.

[357] 상세히,실내온도가낮을수록냉동증발실로부� �냉동실로역침투하는냉기로 인하여냉기처짐현상이심해지기는하나.이를� �소하기위하여팬의온/오프 비율을짧게가져가면냉동실과냉현상을초래할 수있다.

[358] 다시말하면,냉기처짐현상이심해진다고해서� �동실팬의오프시간을짧게 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

32 하면상대적으로잦은냉동실냉기순환에의하여 냉동실과냉현상을가져올수 있다.

[359] 따라서，냉기처짐현상도해소하면서 ,동시에냉동실과냉을방지하기

위해서는실내온도가낮을수록냉동실팬의오프 시간을길게설정하는것이 좋다.

[36이 상기제 1및제 2조건하에서는상기냉동실팬이특정속도로일� �하게

유지되도록제어될수있으며，일례로저속으로 구동하도록제어될수있으나 이에제한되는것은아니다.

[361] 상기제 1및제 2조건하에서 ,냉동실팬이저속（또는다른속도）으로

주기적으로회전하도록함으로써,냉동실냉기� �냉동실바닥으로처져서 냉동실내온도불균을초래하는현상을최소화할 수있다.

[362] 또한,상기냉동실팬이설정속도로상기제 1또는제 2조건중어느하나의 조건하에서구동과정지를반복하는동안,상기� �어부에서는냉장고전원이 오프되었는지여부를판단하여（別80）,전원이 온상태를유지하는경우는,상기 심온실모드가온상태인지여부를판단하는단계 110）로되돌아가도록한다.

[363] 이하에서는심온실모드가오프된상태에서냉동 실부하대응운전상황이 발생되지않은경우실행되는냉동실팬출력제어 방법에대해서설명한다.

[364] 도 11은심온실모드가오프된상태에서냉동실팬의� ��력제어를위한제어 방법을보여주는플로차트이다.

[365] 상세히 ,심온실모드가오프된상태이고,제 2냉동실부하대응운전투입 조건이만족되지않았다고판단되는경우에,냉� �실이미운전상태인지여부를 판단하는단계 190）와,냉동실도어가개방되었는지여부를판� �하는 단계 191）와,냉동실운전시작후경과시간이설정시� � 을경과하였는지 여부를판단하는단계（別92）,및냉동실도어폐 쇄후경과시간이설정 시간 2）을경과하였는지여부를판단하는단계 192）중적어도하나또는그 이상의단계가수행될수있다.

[366] 냉동실이미운전상태이거나,냉동실도어가개� �되었거나,냉동실운전시작 후경과시간이설정시간（ ）에도달하지아니한경우이거나,냉동실도어� �쇄 후경과시간이설정시간 ₂ ）에도달하지아니한경우중적어도어느하 나를 만족하거나모두를만족하는경우,냉동실팬은� �지하도록제어된다 200）. 이는,도 10의단계 8120내지 23을수행하는과정과실질적으로동일하다고 할수있다.

[367] 도 에서설명된바와마찬가지로,상기단계 8190내지 93의수행순서는 플로차트에제시된순서에제한되지않는다.

[368] 반면,상기단계 8190내지 93의조건을모두만족하지않는경우에는,실내 온도를감지하고,감지된실내온도가어느온도� �역에 있는지판단하는 과정（別94）이수행되도록한다.여기서,상기� �계別90내지 94를전부 생략하고바로실내온도를감지하는단계（別94� ��로넘어가는것을배제하지 2020/175826 1»（：1^1{2020/002072

33 않는다.

[369] 한편,감지된실내온도가고온영역에속한다고� �단되면,상기냉동실팬은제 1속도로구동하도록제어될수있다.감지된실내� ��도가고온영역에속하지 아니한다고판단되면,냉동실팬은제 2속도로구동하도록제어된다.

[37이 또한,냉동실온도가도 7의（비에보이는만족온도영역（서내로진입� �였는지 여부를판단하고 197）,만족온도영역내로진입하지아니하였다� �판단되면 냉동실이미운전중인지여부를판단하는단계（ 別90）으로되돌아간다.

[371] 여기서,냉동실온도가만족온도영역（쇼）에� �입하지아니하였다고판단되는 경우,단계 8191,別92,別93,및別94중어느하나로되돌아가도� �제어되는 것도가능하다.또는냉동실온도가만족온도에� �달하지아니한경우 199）, 심온실모드가온인지여부를판단하는단계（別 10）로되돌아가도록제어되는 것도가능함을밝혀둔다.

[372] 반면,냉동실온도가만족온도영역내로진입하� �다고판단되면,냉동실팬이 제 3속도로설정시간 3）동안구동하도록제어된다（別98, 8199）.상기설정 시간 3）이경과하면냉동실팬을정지하고 200）,심온실모드가온인지여부를 판단하는단계（別 10）로되돌아가도록한다.

[373] 도 11의단계 8194내지 3200까지의제어방법은,도 의단계 8124내지

30까지의제어방법과실질적으로동일하다고할� ��있다.다만,심온실 모드가온상태가아닌경우는,냉동실팬정지후� �온실모드가온상태인지 여부를판단하는단계（別 10）로넘어가도록하는것이 ,심온실모드가온상태인 경우와다르다고할것이다.

[374] 즉,심온실모드가온상태인경우는,냉기처짐운� ��수행여부를판단하는 단계 140이하）로넘어가는것과다르다.

[375] 상기제 1내지제 3속도는도 에서설명한제 1내지제 3속도와동일하다고 볼수있다.