KR100290844B1 - 냉장고 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 착상문제를 해결하기 위해 냉동실과 냉장실의 공기를 완전히 분리하고 증발기에는 냉동실 공기만 순환되도록 하며, 냉장실은 냉동실 공기와의 간접접촉에 의해 냉각되도록 한 것이다.

냉장실의 냉기가 증발기로 유입되는 것을 차단하여 증발기의 착상현상을 방지하기 위한 것이다.

이를 위한 본 발명은 냉장실(3)의 후위에 냉동실(2)과는 연통되고 냉장실과는 차단된 덕트형 열교환기(7)를 설치하여, 냉동실(2)의 저온냉기가 상기 열교환기내로 경유되도록 함에 따라 열교환기의 내부를 흐르고 있는 저온의 냉기와 상대적으로 고온인 냉장실 냉기와의 간접접촉방식에 의해 열교환이 이루어지도록 한 것이다.

Description

냉장고{refrigerator}

본 발명은 냉장고 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저온의 냉동실냉기를 냉장실내로 투입하지 않고 냉장실 뒤쪽에서 순환되도록만하여 이 순환냉기와 냉장실공기의 간접 접촉방식에 의해 냉장실내를 냉장시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 냉장고는 냉매를 압축―응축―팽창―증발시키는 냉동사이클을 반복함에 따라 고내를 저온화시켜 음식물을 장기간동안 신선하게 보관할 수 있도록 한 냉동 및 냉장기기로서, 요식업소는 물론 일반가정에서도 필수적으로 사용되고 있는 일반화된 가전제품이다.

상기와 같은 냉장고의 기본적인 구성을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

다만, 설명과정에서 포함되는 구성요소들은 일반화된 공지기술이므로 도시는 생략하기로 한다.

냉장고는 저온/저압상태의 가스냉매를 고온/고압상태로 승온/승압시키는 압축기(compressor)와, 상기 압축기로부터 유입되는 고온/고압가스 상태의 냉매를 냉각응축하여 온도 40℃ 압력 9atm의 액체냉매로 변환시키는 응축기(condenser)와, 다른 부분의 냉매관 관경에 비해 축관되어 유입되는 냉매를 저온/저압으로 감압시키는 모세관(capillary tube)과, 상기 저온/저압의 냉매를 저압상태에서 저온(영하 30℃)으로 증발시킴에 따라 이에 비해 상대적으로 고온인 고내의 공기가 열교환되어 고내를 저온화시키는 증발기(evaporator)등으로 구성되어 있다.

상기의 장치들을 필수적으로 갖추고 있는 통상적인 냉장고의 구조는 도 1에서와 같이 냉장고의 외형을 이루고 있는 단열재인 외부케이스(1)와, 상기 외부케이스의 내측 상부 또는 하부에 위치하며 증발기에 의해 열교환된 냉기가 직접 유입되어 약 -18℃의 실내온도를 유지하는 냉동실(2)과, 상기 냉동실로부터 냉기가 공급되는 과정에서의 자연적인 열교환에 의해 상기 냉동실(2)에 비해 고온(0∼7℃)의 실내온도를 유지하는 냉장실(3)과, 상기 냉동실(2)과 냉장실(3)의 전방에 각 실을 개폐할 수 있도록 설치된 도어(2a)(3a)등으로 구성되어 있다.

따라서, 냉장실(3)내에 보관된 식품들에 의해 고온으로 열교환된 냉장실내의 고온냉기는 냉동실(2)의 후위에 설치된 냉동실 팬(4)의 회전에 따른 흡인력과 자연적인 대류현상에 의해 냉동실(2)과 냉장실(3)을 구획하고 있는 베리어(5)의 내부를 통해 증발기(또는 냉각기)(6)측으로 강제 흡인되고, 계속되는 냉동실 팬(4)의 회전력에 의해 고온의 냉기는 증발기(6)를 통과하면서 저온의 냉기로 열교환된다.

이렇게 열교환된 저온의 냉기는 상기 냉동실 팬(4)에 의해 일부는 냉동실(2)내로 송풍되고, 나머지 냉기는 냉장실(3) 뒤쪽에 형성된 덕트(도시는 생략함)를 통해 냉장실(3)로 강제송풍되어 냉동실(2)과 냉장실(3)을 저온화시키게 된다.

상기와 같이 고내를 저온화하기 위한 사이클은 고내가 설정온도가 될 때까지 계속되며, 고내가 설정온도에 이르면 냉장고의 가동을 일시적으로 중단하여(정확하게 표현하면 압축기를 “오프”시켜 냉기의 생산을 중단하는 것임) 고내가 설정온도 이하로 내려감에 따른 과냉과 전력낭비를 방지하게 된다.

이후 고내가 설정온도이상으로 올라가게 되면 다시 냉동사이클(refrigerating cycle)을 재개하게 된다.

한편, 종래의 냉기흐름은 도 1에 표기된 화살표방향과 같이 냉동실(2)과 냉장실(3)내의 냉기가 증발기(6)를 통과하면서 저온으로 열교환되고, 이렇게 열교환된 냉기는 덕트(도시는 생략함)에 의해 냉동실(2)과 냉장실(3)로 각각 분배 공급되며, 각 실로 공급된 냉기가 보관식품에 의해 고온으로 열교환되면 베리어(5)를 통해 다시 증발기(6)를 향해 유동되는 사이클을 반복하게 된다.

이 때 상기 냉장실(2)내의 냉기는 냉동실 공기에 비해 상대적으로 습(濕)한 상태이므로 증발기(6)를 통할 때 냉기에 포함된 수분들이 저온의 증발기 표면에 흡착되어 결빙됨에 따라 서리층이 형성되는데, 이러한 서리층을 제거하지 않을 경우 열교환능력이 저하되므로 기존의 냉장고에는 이러한 서리층을 제거하기 위한 제상기능을 갖추고 있다.

상기의 제상기능은 압축기의 운전시간을 기준으로 일정한 주기로 증발기(6)에 부설된 히터(도시는 생략함)를 발열시켜 서리층을 녹이는 작업이다.

따라서 히터를 발열시킴에 따른 소비전력이 증가됨은 물론 제상을 위해 공급된 열량을 냉동사이클에 의해 다시 제거해야 하므로 이중 열손실이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

또한 냉장실의 냉기는 증발기(6)을 통과하면서 저온으로 열교환되는 과정에서 저습한 냉기로 변환되어 냉장실(3)로 유입되므로, 이러한 저습냉기로 인해 냉장실(3)내에 보관된 식품들의 신선도를 저하시켜 식품의 보관기한을 단축시키는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 착상문제를 해결하기 위해 냉동실과 냉장실의 공기를 완전히 분리하고 증발기에는 냉동실 공기만 순환되도록 하며, 냉장실은 냉동실 공기와의 간접접촉에 의해 냉각되도록 하기 위한 것이다.

도 1은 일반적인 냉장고의 일예를 도시한 측단면도

도 2는 본 발명의 냉장고를 도시한 측단면도

도 3은 본 발명의 냉장실 열교환기를 도시한 요부 사시도

도 4는 상기 도 3의 Ⅰ―Ⅰ선 단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

7 : 열교환기 7a : 열교환기 전방측 외면

70 : 격벽 71 : 제1실

72 : 제2실 73 : 연통부

74 : 돌기 75 : 냉장실 팬

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 본체 상부에 구비되는 냉동실 및 하부에 구비되는 냉장실과; 상기 냉동실과 상기 냉장실 사이에 구비되어, 상기 냉동실을 순환한 공기가 유입되는 베리어와; 상기 베리어와 연통됨과 함께 상기 냉장실 후방에 설치되어, 상기 베리어를 통해 유입되는 상기 냉동실의 차가운 공기와 상기 냉장실의 공기가 간접접촉방식에 의해 열교환되는 덕트형 열교환기와; 상기 냉동실 후방에 설치되어, 상기 덕트형 열교환기에서 열교환되어 유출된공기를 차가운 공기로 만들어 주는 증발기와; 상기 증발기 상부에 설치되어, 공기를 유동시키는 냉동실 팬을 포함하여 이루어지는 냉장고가 제공된다.

즉, 본 발명은 냉장실 후방에 덕트형의 열교환기를 구비하여, 냉동실을 순환한 공기를 냉장실 내로 토출하여 순환시키지지 않는 대신에 상기 열교환기로 유입하여 유동시킴으로써, 저온인 냉동실을 순환한 공기와 냉장실 내의 고온인 공기를 덕트형 열교환기를 매질로 한 간접접촉에 의해 열교환이 수행되도록 냉장 시스템이다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 냉장고에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 냉장고의 측단면도이고, 도 3은 본 발명의 냉장실 열교환기를 도시한 요부 사시도이며, 도 4는 도 3의 Ⅰ―Ⅰ선에 따른 단면도를 도시한 것이다.

도시한 바와 같이 본 발명은 냉동실(2)과 냉장실(3) 사이에 베리어(5)가 구비되고, 상기 냉동실(2) 후방에는 증발기(6)가 설치되며, 상기 증발기(6) 상부에는 냉동실 팬(14)이 설치되고, 상기 냉장실(3) 후방에는 상기 베리어(5)와 연통되는 덕트형의 열교환기(7)가 구비된다.

이 때, 상기 냉장실(3)의 후방에 설치되는 상기 열교환기의 전방측 외면(7a)으로 상기 냉장실의 후방측 내벽을 형성하여, 상기 열교환기(7)를 통과하는 냉동실(2)을 순환한 차가운 공기(이하, 냉동실순환공기라 약칭함)와 냉장실(3) 내의 공기가 상기 열교환기의 전방측 외면(7a)를 통하여 간접적으로 열교환을 하도록 한다.

그리고, 상기 열교환기(7)는 플라스틱과 같은 합성수지재(냉장고의 내벽재질과 동일)로 형성되며, 그 내부는 공기가 통과할 수 있도록 중공(中空)형으로 되어 있다.

특히, 상기 열교환기(7)의 내부는 수직한 격벽(70)에 의해 베리어(5)측과 연결되는 제1실(71)과, 증발기(6)측과 연결되는 제2실(72)로 구획되어 있으며, 상기 제 1, 2 실(71),(72)의 하부는 연통부(73)에 의해 연통되어 있다.

상기에서 열교환기(7)의 내부를 수직으로 구획한 이유는 냉동실(2)의 냉기가 열교환기 내부의 일정한 경로를 따라 질서정연하게 유동될 수 있도록 한 것이다.

또한, 냉장실(3) 내의 공기와 접촉되는 열교환기의 전방측 외면(7a)에는 열교환기(7) 내부를 유동하는 공기(냉동실을 순환한 공기)와 냉장실 내의 공기와의 열교환을 촉진시키기 위한 돌기(74)가 무수히 많이 형성되어 있다.

이 때, 상기 돌기(74)를 상기 열교환기의 전방측 외면(7a)에 일체로 형성하여, 열교환 면적을 증가시키는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제2실(72)의 상부에는 공기의 유동을 원활히 하기 위한 최소한의 회전력으로 구동되는 냉장실 팬(75)이 설치된다.

그리고, 상기 냉장실 팬(75)이 설치되는 열교환기의 제2실(72) 상부는 베리어(5)와 연통되는 열교환기의 제1실(71)의 상부와 차단된다.

즉, 상기 열교환기 제2실(72)의 출구부터 증발기(6)까지의 공기유동로는 베리어(5)와 열교환기 제1실(71)이 연통되는 부분과 차단되어야 함은 당연하다.

따라서, 상기 냉장실 팬(75)의 흡입력은 상기 제2실(72)을 거쳐 제1실(71)에 전달 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 냉장고의 냉각작용은 냉동실(2)의 냉기를 냉장실의 후방에 설치된 열교환기(7) 내부를 경유토록 함에 따라, 냉장실(3) 내의 공기와 간접적인 열교환을 통해 냉장실(3)을 냉각시키는 시스템이다.

즉, 증발기(6)에 의해 저온으로 열교환된 냉기는 냉동실 팬(4)에 의해 냉동실(2)내로 송풍되며, 송풍된 냉기의 일부는 베리어(5)로 유입된다.

한편, 베리어(5)로 유입된 냉기는 도2에서 점선으로 표시한 바와 같이 냉장실 팬(75)의 흡인력과 자연적인 대류현상(차가운 냉기가 가라앉는 현상)에 의해 열교환기(7)의 제1실(71)의 상부로부터 하부로 유동하게 된다.

그리고, 상기 제1실(71)로 유입된 냉기는 차가운 상태이므로 대류현상에 의해 바닥으로 가라앉게 됨과 아울러 제2실(72)의 상부에 설치된 냉장실 팬(75)의 흡입력에 의해 연통부(73)를 거쳐 제2실(72)로 이동된다.

한편, 제2실(72)로 이동된 냉기는 도2에선 실선으로 표시한 바와 같이 상기 냉장실 팬(75)의 흡인력과 토출력에 의해 증발기(6)를 향해 이동하게 된다.

상기와 같은 냉기흐름과정에서 냉동실(2)의 저온냉기가 열교환기(7)내로 유입되었을 때, 이 유입된 냉기는 열교환기의 전방측 외면(7a)을 사이에 두고 냉장실(3)내의 공기와 간접접촉에 의한 열교환이 이루어져 냉장실(3)을 저온화시키게 된다.

그리고, 냉장실(3) 내의 공기와 열교환에 의해 고온화된 열교환기(7)내의 냉기는 냉장실 팬(75)의 흡인력과 대류현상에 의해 상승하여 증발기(6)에 의해 저온화된 후 냉동실(2)과 베리어(5)를 거쳐 열교환기(7)로 유입되는 과정을 반복하면서 냉동실(2)과 냉장실(3)을 냉각시키게 된다.

한편, 상기 열교환기(7)의 냉장실(3)과 접촉되는 면에는 돌기(74)가 무수하게 일체 형성되어 있으므로 냉장실(3) 내의 공기와 열교환기(7)와의 접촉면적을 넓혀 열교환기(7) 내부를 흐르는 저온냉기와의 열전달을 촉진시킴으로써 열교환 효율을 증대시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 종래 냉장고에서는 냉장실의 수분을 포함한 공기가 증발기에 착상되어 많은 양의 서리가 발생하여 제상히터의 동작주기가 짧아지지만, 본 발명은 냉장실의 습한 공기가 증발기로 직접 유입되지 않아 서리 발생량을 줄일 수 있기 때문에, 제상히터의 동작주기를 길게 할 수 있게 된다.

예를 들어, 제상주기가 약 7 시간인 냉장고의 경우, 본 발명에 따른 냉장고는 그 제상주기를 운전시간을 기준으로 할 때 약 100시간 이상으로 증가시킬 수 있다.

둘째, 본 발명은 냉장실 내의 수분을 포함한 공기가 외부로 유동하지 않고 그 내부에서만 순환하기 때문에, 냉장실 내부의 습도가 적절하게 유지되어 장기간동안 식품을 신선하게 보관할 수 있다.

셋째, 일반적인 냉장고의 월간 전체 소비전력 중에서 제상히터가 차지하는 전력량은 약 8% 임에 따라, 예를 들어 월간 전체 소비전력량이 약 55kwh 정도인 590ℓ급 냉장고에 본 발명을 적용할 경우, 월간 전체 소비전력량 약 55kwh의 8% 에 해당하는 약 4.5kwh의 소비전력을 절감하는 것이 가능할 뿐만아니라, 착상에 의한 증발기의 열저항을 감소하는 것이 가능하기 때문에 결과적으로 본 발명은 대략 10% 이상의 열전달 능력을 향상할 수 있다.

Claims (5)

1. 본체 상부에 구비되는 냉동실 및 하부에 구비되는 냉장실과;

   상기 냉동실과 상기 냉장실 사이에 구비되어, 상기 냉동실을 순환한 공기가 유입되는 베리어와;

   상기 베리어와 연통됨과 함께 상기 냉장실 후방에 설치되어, 상기 베리어를 통해 유입되는 상기 냉동실의 차가운 공기와 상기 냉장실의 공기가 간접접촉방식에 의해 열교환되는 덕트형 열교환기와;

   상기 냉동실 후방에 설치되어, 상기 덕트형 열교환기에서 열교환되어 유출된공기를 차가운 공기로 만들어 주는 증발기와;

   상기 증발기 상부에 설치되어, 공기를 유동시키는 냉동실 팬을 포함하여 이루어지는 냉장고.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열교환기의 내부는 수직한 격벽에 의해 상기 베리어측과 연결되는 제1실과, 상기 증발기측과 연결되는 제2실로 구획되고, 상기 제1실과 상기 제2실의 하부는 연통되어, 상기 베리어를 통해 유입된 냉장실을 순환한 공기가 상기 제1실 및 제2실을 유동하면서 냉장고의 공기와 열교환하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 열교환기의 제1실 상부와 상기 열교환기의 제2실 상부는 차단되며, 상기 제2실 상부에 냉장실 팬을 설치되어, 상기 냉장실 팬의 흡입력이 상기 제2실을 거쳐 제1실에 작용함으로써, 공기가 원활히 유동되도록 한 것을 특징으로 하는 냉장고.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 열교환기는 합성수지로 된 것을 특징으로 하는 냉장고.
5. 제 1 항 내는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 열교환기의 전방측 외면이 상기 냉장실의 내벽을 형성하여, 상기 열교환기의 전방측 외측 일면에는 무수히 많은 돌기가 일체 형성되어, 열교환 면적이 확대되는 것을 특징으로 하는 냉장고.