KR100377618B1 - 상변화 물질을 이용한 냉장고 - Google Patents

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    • F25D23/00General constructional features
    • F25D23/006General constructional features for mounting refrigerating machinery components

Abstract

본 발명은 상변화물질을 이용하여 압축기의 잦은 작동제어 없이 일정온도로 냉각작용이 가능하게 됨으로써 보다 효과적인 냉각작용이 가능한 냉장고에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고는 냉동실(10a) 및 냉장실(10b)로 분리된 수납공간을 구성하는 케이스(10)와; 상기 케이스(10)의 일측에 장착되어 냉동실(10a)과 냉장실(10b)을 개폐하는 각 도어(12)와; 압축기(20), 응측기(30), 증발기(40) 및 모세관과 같이 냉동사이클을 이루는 기기들과; 상기 증발기(40)의 작동으로 저온 상변화됨으로써 냉동실(10a) 및 냉장실(10b)의 냉각작용을 이루는 상변화물질(70)을 이용한 간접냉각수단을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 간접냉각수단은 증발기(40)가 내장되는 축냉조(60)와, 상기 축냉조(60)에 저장되는 상변화물질(70)과, 상기 축냉조(60) 내부에 그 선단이 연결되며 타단이 냉동실(10a)과 냉장실(10b)로 연장됨으로써 상변화물질(70)의 축냉작용을 통해 냉동실(10a)과 냉장실(10b)의 열을 흡수하는 히트 파이프(62)(63)로 이루어지며, 냉동실(10a) 및 냉장실(10b)에는 히트 파이프(62)(63)에 의해 형성된 냉기를 순환시키는 송풍팬(64)이 각각 설치된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 냉장고에 의하면 기존과 동일한 냉동 사이클을 통해 증발기의 냉각작용이 이루어지고, 상변화물질(70)이 냉각됨으로써 축냉조(60)에 삽입된 각 히트 파이프(62)(63)의 일단 또한 냉각되며, 이러한 냉각효과가 타단으로 전달되어 냉동 냉장실(10a)(10b)을 냉각시키게 된다.
축냉조(60)에 저장된 상변화물질(70)은 그 특성상 압축기(20)의 작동으로 냉각된 다음에는 냉각상태가 어느 정도 지속되기 때문에 압축기(20)의 작동이 멈추더라도 히트 파이프(62)(63)를 통해 냉동 냉장실(10a)(10b)의 열을 계속해서 흡수함으로써 냉각작용을 수행하게 된다.
따라서, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 냉장고에 의하면 첫째, 상변화물질 및 히트 파이프를 이용한 축냉작용 및 열전달 작용에 의해 압축기의 잦은 단속 조작없이 효과적인 온도 제어가 가능하기 때문에 작동효율이 높고, 둘째, 냉동실과 냉장실이 차단된 구조로 이루어지기 때문에 공기가 순환하지 않아 음식냄새가 섞이지 않고, 셋째, 착상현상이 심하지 않아 냉동 냉장실 내부가 고습도 상태로 유지되어 음식물의 보조기간이 연장된다는 이점이 있다.

Description

상변화 물질을 이용한 냉장고{Refrigerator with Phase change material}
본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상변화물질을 이용하여 압축기의 잦은 작동제어 없이 일정온도로 냉각작용이 가능하게 됨으로써 보다 효과적인 냉각작용이 가능한 냉장고에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 음식물 등을 냉동시키거나 냉장보관하기 위해 사용하는 것으로, 도 1에 나타난 것과 같이 냉동실(10a)과 냉장실(10b)로 분리된 수납공간을 구성하는 케이스(10)와, 압축기(20), 응축기(30), 증발기(40), 모세관(미도시) 등과 같이 냉동사이클을 이루어 냉동실(10a)과 냉장실(10b)의 온도를 낮추기 위한 기기들을 포함하여 구성되어 있다.
상기 케이스(10)의 일측에는 상기 냉동실(10a)과 냉장실(10b)을 개폐하는 도어(12)가 장착되어 있다.
이와 같은 구성의 냉장고에서는 압축기(20)가 저온 저압의 기체상태 냉매를 고온 고압으로 압축시키고, 압축된 고온 고압의 기체상태 냉매가 응축기(30)를 지나면서 냉각 응축되어 고압의 액체상태로 되며, 고압의 액체상태로 된 냉매가 모세관을 통과하면서 그 온도와 압력이 낮아지고 계속해서 증발기(40)에서 저온 저압의 기체상태로 변하면서 주위로부터 열을 빼앗아 그 주위의 공기를 냉각시키게 되는 냉동사이클에 의해 냉각작용이 수행된다.
그리고, 증발기(40)를 거쳐 냉각된 공기는 송풍팬(50)의 작동으로 냉동실(10a)과 냉장실(10b)로 유입되고 계속해서 순환됨으로써 냉동실(10a) 및 냉장실(10b)의 온도를 낮추게 된다.
한편, 상술한 바와 같은 종래의 냉장고에서는 압축기(20)의 작동을 제어하는 방식으로 냉동실(10a)과 냉장실(10b)을 설정된 온도로 유지하게 되는데, 이와 같은 종래기술에 의하면 압축기(20)의 잦은 단속운전으로 소음발생 및 전력낭비가 심하고, 냉각 온도를 정밀하게 제어할 수 없다는 문제점이 발생한다.
또한, 냉장고의 구성상 냉동실(10a)과 냉장실(10b)의 공기가 섞이기 때문에 착상현상으로 인해 냉동효율이 저하되고 고내의 습도가 낮아지는 현상이 발생하고, 냉장실(10b)의 음식물 냄새가 냉동실(10a)로 전달된다는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 상변화물질을 이용하여, 증발기에서 발생한 냉기를 냉동실 및 냉장실로 간접 순환시키고, 송풍팬을 제어하여 온도를 조절함으로써 냉동 냉장실의 정밀 온도제어가 가능하고, 냉동 냉장실의 분리 냉각이 가능한 냉장고의 제공을 목적으로 한다.
도 1은 일반적인 냉장고의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고에서 축냉조 내부 구조를 나타낸 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 케이스 10a: 냉동실
10b: 냉장실 12: 도어
20: 압축기 30: 응축기
40: 증발기 60: 축냉조
62, 63: 히트 파이프 621, 631: 열교환부
64: 송풍팬 70: 상변화물질
상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 냉장고는 냉동실 및 냉장실로 분리된 수납공간을 구성하는 케이스와; 상기 케이스의 일측에 장착되어 냉동실과 냉장실을 개폐하는 각 도어와; 증발기, 압축기, 응측기 및 모세관과 같이 냉동사이클을 이루는 기기들과; 상기 증발기의 작동으로 저온 상변화됨으로써 냉동실 및 냉장실의 냉각작용을 이루는 상변화물질을 이용한 간접냉각수단과; 상기 간접냉각수단에서 형성된 냉기를 순환시키는 송풍팬을 포함하여 이루어진다.
여기서, 간접냉각수단은 증발기가 내장되는 축냉조와, 상기 축냉조에 저장되는 상변화물질과, 상기 축냉조 내부에 그 선단이 연결되며 타단이 냉동실과 냉장실로 연장된 상태에서 다수회 절곡된 열교환부가 됨으로써, 상변화물질의 축냉작용을 통해 냉동실과 냉장실의 열을 흡수하는 히트 파이프로 이루어진다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 2와 도 3을 참조로 하여 상세하게 설명하며, 본 발명의 내용 중 종래구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하기로 한다.
우선, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고는 저온 상변화됨으로써 냉각작용을 이루는 상변화물질(PCM: Phase Change Material)을 이용한 간접냉각수단을 포함하여 이루어지는데, 상기 간접냉각수단은 도 2에 나타난 것과 같이 증발기(40)가 내장되는 축냉조(60)와, 상기 축냉조(60)에 저장되는 상변화물질(70)과, 상기 축냉조(60) 내부에 그 선단이 연결되며 타단이 냉동실(10a)과 냉장실(10b)로 연장됨으로써 상변화물질(70)의 축냉작용을 통해 냉동실(10a)과 냉장실(10b)의 열을 흡수하는 한 쌍의 히트 파이프(62)(63)로 이루어진다.
여기서, 상기 증발기(40)는 냉동실(10a)과 냉장실(10b)에서 분리되어 응축기(30)와 근접하게 냉장실(10b) 하방의 이른바 기계실에 위치된다.
또한, 상기 각 히트 파이프(62)(63)는 도 3에 나타난 것과 같이 그 일단이 축냉조(60)에 삽입되고, 타단이 냉동실(10a) 및 냉장실(10b)로 연장되어 다수회 절곡되는 등의 열교환기 형태로 이루어짐으로써(도 2 참조) 이른바 냉동실용 열교환부(621)와 냉장실용 열교환부(631)를 각각 형성하게 된다.
본 실시예에 따른 냉장고는 냉동실(10a)과 냉장실(10b)이 차단되어 냉동실(10a)과 냉장실(10b)의 냉기가 혼합되지 않는 구조로 이루어지며, 냉동실(10a) 및 냉장실(10b)에는 히트 파이프(62)(63)의 열교환부(621)(631)에 의해 형성된 냉기를 순환시키는 송풍팬(64)이 각각 별도로 설치된다.
또한, 본 실시예에 따른 냉장고는 전술한 바와 같이 냉동 냉장실(10a)(10b)의 냉기가 서로 혼합되지 않도록 냉동 냉장실(10a)(10b)이 차단된 구조로 이루어진다.
상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 냉장고에 의하면 기존과 동일한 냉동 사이클을 통해 증발기의 냉각작용이 이루어지고, 이로 인해 축냉조(60)에 저장된 상변화물질(70)이 상변화되면서 냉각된다. 그리고, 상변화물질(70)이 냉각됨으로써 축냉조(60)에 삽입된 각 히트 파이프(62)(63)의 일단 또한 냉각되며, 이러한 냉각효과가 타단으로 전달되어 냉동 냉장실(10a)(10b)을 냉각시키게 된다.
축냉조(60)에 저장된 상변화물질(70)은 그 특성상 압축기(20)의 작동으로 냉각된 다음에는 냉각상태가 어느 정도 지속되기 때문에 압축기(20)의 작동이 멈추더라도 히트 파이프(62)(63)를 통해 냉동 냉장실(10a)(10b)의 열을 계속해서 흡수함으로써 냉각작용을 지속적으로 수행하게 된다.
여기서, 히트 파이프(62)(63)를 통한 냉각작용은 구리의 200배 이상에 이를 만큼 높은 히트 파이프(62)(63)의 열전도 특성을 이용한 것이다. 즉, 히트 파이프(62)(63)를 이용하면 양선단 간의 거리가 멀더라도 높은 열전도 특성상, 냉동 냉장실(10a)(10b)내의 열을 축냉조(60) 측 선단으로 신속히 흡수 전달함으로써 냉기를 직접 전달하는 것과 같은 냉각작용이 이루어지는 것이다.
그리고, 본 실시예에 따르면, 냉동 냉장실(10a)(10b)내의 온도가 별도로 구성된 열교환부(621)(631)에 의해 개별적으로 제어되는데, 상변화물질(70)이 냉각된 상태에서는 증발기(40)의 작동없이 냉동 냉장실(10a)(10b)에 설치된 송풍팬(64)의작동만을 통해 냉동 냉장실(10a)(10b)의 공기를 순환시킴으로써 냉각작용을 보다 효과적으로 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 냉동 냉장실(10a)(10b)의 온도를 정밀 제어할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예에 따르면, 전술한 바와 같이 냉동실(10a)과 냉장실(10b)이 차단된 구조로 이루어지고, 별도로 구성된 열교환부(621)(631) 및 송풍팬(64)에 의해 냉각되므로, 종래와 같이 냉동실(10a)과 냉장실(10b)의 공기가 혼합되어 냉장실(10b)의 음식냄새가 냉동실(10a)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 냉동 냉장실(10a)(10b)이 밀폐된 상태로 유지되기 때문에 종래와 같이 냉동 냉장실(10a)(10b) 내의 공기가 외부에 설치된 증발기(40)(도 1 참조)를 거치는 과정에서 착상현상에 의해 수분이 감소되는 현상이 발생하지 않는다. 따라서 냉동 냉장실(10a)(10b) 내부가 고습도 상태로 유지됨으로써 음식물의 장기간 보관이 가능해진다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 냉장고는 첫째, 상변화물질 및 히트 파이프를 이용한 축냉작용 및 열전달 작용에 의해 증발기의 잦은 단속 조작없이 효과적인 온도 제어가 가능하기 때문에 작동효율이 높고, 둘째, 냉동실과 냉장실이 차단된 구조로 이루어지기 때문에 공기가 순환하지 않아 음식냄새가 섞이지 않고, 셋째, 착상현상이 심하지 않아 냉동 냉장실 내부가 고습도 상태로 유지되어 음식물의 보조기간이 연장된다는 이점을 제공한다.

Claims (3)

  1. 냉동실 및 냉장실로 분리된 수납공간을 구성하는 케이스와;
    상기 케이스의 일측에 장착되어 냉동실과 냉장실을 개폐하는 각 도어와;
    기계실에 설치되는 증발기, 압축기, 응축기 및 모세관과 같이 냉동사이클을 이루는 기기들과;
    상기 증발기의 작동으로 저온 상변화됨으로써 냉동실 및 냉장실의 냉각작용을 이루는 상변화물질을 이용한 간접냉각수단과;
    상기 간접냉각수단에서 형성된 냉기를 순환시키는 송풍팬을 포함하되,
    특히 상기 간접냉각수단은 증발기가 내장되는 축냉조와;
    상기 축냉조에 저장되는 상변화물질과; 상기 축냉조 내부에 그 선단이 연결되며 타단이 냉동실과 냉장실로 연장된 상태에서 다수회 절곡된 열교환부가 됨으로써, 상변화물질의 축냉작용을 통해 냉동실과 냉장실의 열을 흡수하는 히트 파이프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉장고.
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