KR100378030B1 - 냉각장치의다중댐퍼시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 냉각 장치는 제 1 온도로 냉각되는 적어도 하나 이상의 제 1 격실과, 제 2 온도로 냉각되는 적어도 하나 이상의 제 2 격실과, 냉각 공기를 상기 냉각기로 부터 냉각 장치의 선택된 격실로 향하도록 하기 위해 냉각기의 냉각 공기 통로에 배치되는 다중 댐퍼 시스템을 포함한다. 상기 다중 댐퍼 시스템은 상기 냉각기의 냉각 공기 통로에 장착되는 이동 가능한 단일 제어 댐퍼와, 상기 각 격실의 냉각 수요에 반응하는 구동 제어 시스템을 구비하며, 구동 제어 시스템은 상기 제어 댐퍼를 다수의 각 공기 흐름 위치에 선택적으로 배치시키기 위해 상기 단일 제어 댐퍼에 연결된다. 상기 다수의 공기 흐름 위치는 제 1 격실만의 공기 흐름 위치와, 제 1, 제 2 격실 모두로 향하는 적어도 하나의 분기된 공기 흐름 위치와, 제 2 격실만의 공기 흐름 위치로 이루어진 위치 범위를 구비한다.

Description

냉각 장치의 다중 댐퍼 시스템{REFRIGERATOR MULTIPLEX DAMPER SYSTEM}
대부분의 통상적인 냉각 장치에서는 팬을 사용해서 공기가 증발기의 코일을 지나 흐르도록 함으로써 공기를 냉각시킨다. 이 냉각된 공기는 이어서 플레넘(plenum)으로 이동하는데, 전형적으로는 이 플레넘 내에서 공기의 흐름이 분기되어 일부는 하나 이상의 냉동용 격실로 유입되고 다른 부분은 냉각 장치의 신선한 식품용 격실로 유입된다. 이와 같이 냉동용 격실과 신선한 식품용 격실 사이에서 공기의 흐름이 분기되는 것은 통상적으로 댐퍼에 의해서 이루어지는데, 그러한 댐퍼는 공기 흐름의 대부분이 냉동용 격실로 유입되도록 함으로써 냉동용 격실의 온도가 빙점보다 낮은 수준에서 유지된다.
대부분의 통상적인 냉각 장치에서 댐퍼의 위치는 제조 시에 고정되거나, 조작자에 의해 수동으로, 또는 자동 제어에 의해 작은 범위 내에서 조절이 가능하다. 그러나, 이 조절 범위에 있어서도, 모든 댐퍼 설정에서의 공기 흐름의 대부분이 여전히 냉동용 격실로 유입된다는 한계가 있다. 통상적인 냉각 장치에서는, 고정식댐퍼 또는 수동 조절식 댐퍼로부터 많은 문제가 발생한다. 예를 들면, 댐퍼의 위치를 수동으로 조절하는 냉각 장치의 경우, 댐퍼 위치의 설정은 조작자가 냉각 장치의 현재의 운전 상태(각 격실의 부하, 냉각 장치의 주위 상태 등과 같은)에 대해 원하는 설정에 도달할 때까지 시행 착오를 반복하는 과정을 통해서 이루어진다. 또한, 고정식 댐퍼 유닛과 수동 조절식 댐퍼 유닛 모두의 경우에 있어서 냉각 공기 흐름의 대부분이 냉동기로 유입되기 때문에, 신선한 식품용 격실에 물건을 넣기 위해 상당 시간 동안 신선한 식품용 격실의 문을 열어 두는 것과 같은 흔한 경우에도, 증가된 냉각 부하가 냉각기(압축기, 증발기 및 관련 장치)를 작동시킴에도 불구하고 최대의 냉각 부하가 존재하는 격실 내부로는 냉각 공기의 비교적 적은 부분만이 유입되는 결과가 초래된다. 이러한 형태의 작동은 에너지를 낭비한다. 또한, 냉동기로부터 신선한 식품용 격실로 유입되는 냉각 공기는 신선한 식품용 격실의 온도에서 습도가 매우 낮기 때문에 저장된 식품의 탈수를 초래한다. 또한, 통상적인 냉각 장치에서 냉동기의 서리 제거 싸이클에는, 서리 제거를 위해서 증발기를 가열하거나 증발기 주위의 공기를 가열해야 하고, 서리 제거 이후에는 냉각 장치를 작동시켜서 냉각 장치의 격실에 유입될 공기를 냉각하는 것이 필요하기 때문에 많은 에너지가 필요하다.
그러므로, 냉각 공기의 흐름을 제어함으로써 냉각 장치의 에너지 효율 및 온도 제어를 개선하는 것이 바람직하다. 공기 흐름의 제어는 냉각 장치에 의해 냉각된 공기가 냉각기 내에서 냉각이 필요한 격실 또는 구역으로만 유입되도록 하는 것이 이상적이다. 그러한 공기 흐름 제어 시스템은 구조가 간단하고, 이동 부분이 최소화되며, 제조 공정 중에 냉각 장치 내로 용이하게 합체될 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 일반적으로 냉각 장치에 관한 것이며, 구체적으로는 냉각 장치 내의 서로 다른 격실로 유입되는 공기의 흐름을 제어하기 위한 댐퍼 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 목적은, 냉각 장치의 에너지 효율을 증진시키고 냉각 수요가 존재하는 격실로 냉각 공기의 흐름을 선택적으로 유입시키는 냉각 공기 흐름 제어 장치를 구비한 냉각 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 이동 부분의 개수가 적고 냉각 장치 내로 용이하게 합체될 수 있는 높은 신뢰도의 냉각 공기 흐름 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 냉각 장치는 제1 온도로 냉각되는 적어도 하나의 제1 격실과, 제2 온도로 냉각되는 적어도 하나의 제2 격실과, 냉각 공기가 냉각기로부터 격실들로 선택적으로 유입되도록 냉각 공기 통로 내에 배치되는 다중 댐퍼 시스템을 포함한다. 이 다중 댐퍼 시스템은 냉각 공기 통로 내에 마련되는 단일의 가동 제어 댐퍼와, 이 단일의 가동 제어 댐퍼에 연결되고 상기 각 격실의 냉각 수요에 응답하여 상기 단일의 가동 제어 댐퍼를 복수 개의 각 공기 흐름 위치에 선택적으로 위치시키는 구동 제어 시스템을 포함한다. 공기 흐름 위치의 범위에는, 제1 격실 전용의 공기 흐름 위치와, 제2 격실 전용의 공기 흐름 위치와, 냉각 공기의 흐름이 제1 격실과 제2 격실 모두로 향하게 하는 적어도 하나의 분기된 공기 흐름 위치가 포함된다. 전형적으로, 상기 2개의 격실 중 하나는 빙점보다 낮은 온도를 유지하도록 냉각되고, 다른 하나는 빙점보다 높은 온도를 유지하도록 냉각된다.
전형적으로, 상기 단일의 가동 제어 댐퍼는 냉각 공기 통로 내에 회전 가능하게 장착되는 원통체를 구비하여, 이 원통체 내로 이동한 공기가 그 원통체에 있는 구멍을 통해 포트로 이동함에 따라 공기의 흐름이 원하는 격실로 유입된다. 예를 들면, 공기가 축선 방향을 따라 원통체 내로 유입되고 원통체로부터 반경 방향으로 빠져 나와서 선택된 포트로 향하게 된다. 상기 원통체는 전기 모터와 같은 모터에 의해 구동되는 것이 전형적인데, 이 모터는 축선 방향 구동 장치 또는 반경 방향 구동 장치를 구비한다.
상기 단일의 가동 제어 댐퍼는 구동 제어 시스템에서 발생된 신호에 따라 복수 개의 공기 흐름 위치에 위치할 수 있으며, 상기 구동 제어 시스템은 댐퍼 구동 장치와 연결된 제어기 유닛을 포함하는 것이 전형적이다. 이 제어기 유닛은, 각 격실의 냉각 수요를 결정하고 상기 단일의 가동 제어 댐퍼의 위치를 결정하는 제어 댐퍼 방향 신호를 발생시키는 제어 회로를 구비한다. 예를 들면, 온도 센서를 사용하여, 냉각 장치의 각 격실 내로 냉각 공기를 공급하기 위한 온도 차동(差動) 신호와, 이 온도 차동 신호에 상응하는 댐퍼 위치 결정 신호를 발생시키게 할 수 있다.
상기 단일의 가동 제어 댐퍼는 냉각기로부터 냉각 장치의 격실로 이동하는 냉각 공기를 수용하기 위해 냉각 공기 통로에 배치되는 것이 전형적이다. 대안으로서, 냉각 공기가 냉각기를 통과하기 전에 각 격실로부터 배출되는 냉각 공기를 제어하도록 상기 단일의 가동 제어 댐퍼를 냉각 공기 통로에 배치할 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명의 신규하다고 믿어지는 특징들은 특허 청구의 범위에 구체적으로 기재되어 있다. 그러나, 본 발명 자체의 구성과 작동 방법, 그리고 기타 목적과 잇점들은 첨부된 도면과 관련하여 후술하는 상세한 설명에서 가장 잘 이해될 수 있을 것이다. 도면 전체에 걸쳐서 동일한 부분은 동일한 도면 부호로 나타내었다.
제1도는 본 발명의 한 가지 실시 형태에 따른 다중 댐퍼 시스템을 구비한 냉각 장치의 부분 개략도 및 부분 블럭도.
제2도는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 단일의 가동 제어 댐퍼의 부분 개략도 및 부분 블럭도.
제3도는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 단일의 가동 제어 댐퍼의 부분 개략도 및 부분 블럭도.
제1도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각 장치(100)는 냉각기(110)(가상선으로 도시한 구성품들)와, 적어도 하나의 제1 격실(130)과, 상기 냉각기로부터 냉각 공기를 수용하기 위해 연결된 적어도 하나의 제2 격실(140)과, 다중 댐퍼 시스템(150)(제1도에서, 공기 유입용 기계적 구성품을 포함하는 부분은 가상선으로, 댐퍼 제어기를 포함하는 부분은 굵은 화살표로 각각 도시하였음)을 구비한다. 다중 댐퍼 시스템(150)의 일부(예를 들면, 공기 유입용 기계적 구성품)은 공기 공급 통로(120) 내에 위치하여, 냉각기(110)로부터의 냉각 공기의 흐름을 제1 격실(130)이나 제2 격실(140) 내로 선택적으로 유입시키거나, 이의 대안으로서 냉각 공기의 흐름을 분기시켜서 제1 격실(130)과 제2 격실(140) 내로 그 일부를 각각 유입시킨다.
본 명세서에서 사용된 "냉각기"라는 용어는, 냉각 장치(100)에 원하는 온도를 제공하기 위해 공기를 냉각하는 데에 사용되는 장치 또는 장치들의 조합을 가리킨다. 한정이 아닌 예시로서, 그러한 장치는 열교환기인 증발기(112)를 구비하며, 이 증발기 내에서는 냉각 대상인 공기에서 나온 열이 열교환기 표면의 한쪽 측부를 통과하면서 순환되며, 공기로부터의 열은 열교환기 표면의 다른 측부에서 순환하는 냉매 유체에 의해 흡수된다. 냉각 대상 공기는 팬(114)에 의해 열교환기 표면에 걸쳐 순환하는 것이 통상적이다. 도시를 용이하게 하기 위해서 팬(114)의 증발기(112)와 관련된 위치가 하나만 도시되었지만, 예를 들면 후술하는 바와 같이 농형(籠形) 팬이 사용되는 경우에는 원하는 냉각 공기의 흐름을 제공하기 위해 공기 통로(120) 내의 다른 곳에 팬(114)을 배치할 수도 있다. 증발기(112)는, 가열된(그리고 전형적으로 기체 형태인) 냉매 유체가 팽창 장치를 통해 증발기로 재순환되기 전에 압축 및 응축되는 압축기(116)에 연결된다. 냉매 유체는 특정 시스템에 맞게 선택되는 액체-기체 상변화 물질로서, 이러한 물질로서는 프레온 12, 프레온 134A, 프레온 134B 등을 통상적으로 이용한다. 이에 대신하여, 냉각 시스템(110)은 암모니아계 시스템, 열전기 시스템 등을 포함할 수도 있다.
냉각된 공기는 증발기(112)로부터 제1도에서 냉각 공기의 흐름을 지시하는 화살표(115)(이중 화살표로 도시됨)로 도시된 바와 같이 냉각 공기 통로(120) 내로 유입된다. 냉각 공기의 흐름은 상기 냉각 공기 통로 (120)로부터 각각의 냉각 장치 격실(후술함) 내로 유입되고, 냉각 장치(100)의 각 격실을 통과해서 순환된(그리고 각 격실과 그 내용물을 냉각한) 후에 더워진 냉각 공기의 흐름은, 각 격실로부터 제1 격실 통풍구(132)와 제2 격실 통풍구(142)를 각각 거쳐서, 제1도에서 단일 화살표로 도시된 바와 같이 냉각 공기의 추가적인 열전달을 위해 냉각 공기가 증발기(112)를 거쳐서 재순환되도록 냉각 공기의 흐름을 다시 팬(114)으로 향하게 하는 배기용 플레넘(122)으로 이동한다. 냉각 공기는 냉각 장치(100)를 통해서 재차 냉각 및 순환되는 것이 통상적이며, 이의 대안으로서 회수된 공기를 증발기의 서리 제거에 이용할 수도 있다.
한정이 아닌 예시로서, 공기 흐름 유입용 다중 댐퍼 시스템(150)의 일부는 제1도에 도시된 바와 같이 냉각 공기 통로(120) 내에 배치되어, 차가워진 냉각 공기의 흐름을 수용하고 이 냉각 공기의 흐름을 냉각 장치의 각 격실로 유입시킨다. 이의 대안으로서, 공기 흐름 유입용 다중 댐퍼 시스템 (150)의 일부가 배기용 플레넘(122)(도시 생략) 내에 배치되어 격실로부터 증발기로 복귀하는 냉각 공기의 흐름을 제어하게 된다. 이러한 구성을 통해서 냉각 장치 내의 각 격실을 통과해서 흐르는 냉각 공기의 양을 유사한 방식으로 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다중 댐퍼 제어 시스템(150)은 단일의 가동 제어 댐퍼(160)와, 냉각 장치 내의 각 격실의 냉각 수요에 응답하는 댐퍼 구동 제어 시스템(155)을 포함한다. 본 명세서에 사용된 "단일의 가동 제어 댐퍼"라는 용어는, 공기 통로(120) 내에 이동 가능하게 배치되어 냉각 공기의 흐름을 냉각 장치(100) 내의 필요한 격실로 유입시키는 장치를 가리킨다. 다중 댐퍼 시스템 (150)에서는 냉각 장치의 격실로 유입되는 냉각 공기의 흐름을 변화시키기 위해서 단일의 가동 제어 댐퍼(160)만을 이동시키면 된다. 이 단일의 가동 제어 댐퍼(160)는 공기 통로(120)의 매니폴드 구역(125)에 이동 가능하게 마련되며, 상기 매니폴드구역(125)은 냉각 장치 내의 각 격실에 이르는 복수 개의 유출 포트를 구비하고 있다. 단일의 가동 제어 댐퍼(160)는 댐퍼 구동 제어 시스템(155)에 연결되어, 매니폴드 구역(125) 내의 각 유출 포트에 대해 매니폴드를 선택된 위치로 위치 결정하는 복수 개의 공기 흐름 위치에 각각 위치할 수 있다.
단일의 가동 제어 댐퍼(160)는 포트(123)로부터의 냉각 공기의 흐름을 수용하기 위해 공기 통로(120)에 배치되는 원통체(162)(제1도 및 제2도 참조)를 포함하는 것이 통상적이다. 한정이 아닌 예시로서, 제2도에 도시된 바와 같은 단일의 가동 제어 댐퍼(160)에서는 냉각 공기의 흐름이 원통체(162)의 축선 방향으로, 즉 원통체(162)의 길이 방향 축선(163)을 따라 들어가고, 원통체(162)의 유출공(164)을 통해 재유입됨으로써 냉각 공기가 원통체(162)의 반경 방향 축선(165)을 따라 원통체(162)로부터 흘러나온다(즉, 공기는 단일의 가동 제어 댐퍼로부터 반경 방향으로 흘러나옴). 단일의 가동 제어 댐퍼(160)는 액슬 또는 단부 지지대(도시 생략) 등으로 이동 가능하게 장착되어, 회전할 수 있고 각 공기 흐름 위치에 선택적으로 위치할 수 있다. 원통체(162)의 경우, 그러한 움직임은 원통체(162)의 축선 둘레에서 일어나며, 이에 따라 유출공(164)이 정렬되어 냉각 공기의 반경 방향 흐름이 원하는 격실로 유입된다.
대안으로서, 공기의 흐름이 댐퍼 본체로 유입 및 유출되는 어떠한 조합도 이용할 수 있다(예를 들면, 반경 방향 유입 및 축선 방향 유출, 반경 방향 유입 및 반경 방향 유출, 또는 이들의 조합). 예를 들면, 공기 흐름이 댐퍼를 통해서 반경 방향으로 유입되고 반경 방향으로 유출되는 실시 형태의 경우, 보통 농형 증발기팬(114)이 포트(122)(도시 생략) 내에 배치되어 공기를 증발기(112)를 통해서 흡인하고 공기를 댐퍼 본체(162) 내로 배기한다. 농형 팬(114)은 댐퍼 본체(162)가 선택된 공기 흐름 위치 사이에서 회전할 때 변하는 배압에 대해서 양호하게 작동하며, 또한 공기 통로(120)로부터 댐퍼 본체(162)로 공기를 유입시키기 위해서 공기 흐름의 방향을 용이하게 90°전환하는 데에 농형 팬(114)이 사용될 수 있다(예를 들면, 반경 방향 유입을 축선 방향 유출로 전환). 다른 실시 형태에서는 공기 흐름의 방향도 역전된다(예를 들면, 격실로부터 공기를 수용해서 증발기로 유입시키도록 댐퍼 시스템이 위치하는 경우).
제1도에 도시된 바와 같이, 댐퍼 구동 제어 시스템(155)은 반경 방향 구동 장치인 구동 장치(170)를 구비한다. 본 명세서에 사용된 "구동 장치"라는 용어는, 댐퍼를 변위시켜 냉각 공기의 흐름을 지향시키기 위해 필요한 위치에 있게 하는 메커니즘을 가리키는 것으로, 이하에서 설명하는 모터 구동 시스템, 솔레노이드 등이 있다. 예를 들면, 구동 장치(170)는 웜 기어(174)가 장착된 액슬(173)에 연결되는 모터(172)를 구비하는데, 이 웜 기어(174)는 액슬(173)의 회전에 따라 회전된다. 모터(172)에 부착되지 않은 액슬(173)의 단부는 액슬 장착부(176)에 지지된다. 웜 기어(174)가 원통체(162)의 주위(외측면) 둘레에 형성된 기어 이빨(166)과 맞물림으로써, 원통체(162)가 그 길이 방향 축선(163) 둘레로 웜 기어(174)의 회전에 따라 회전하게 된다. 모터(172)는 스테퍼(stepper) 모터, 기어식 직류 모터, 교류 동기식 모터 등의 전기 모터가 사용되는 것이 전형적이며, 이의 대안으로서, 특정 냉각기에 적합하다면 공압 모터 또는 유압 모터와 같은 비전기식 모터가 사용될 수도있다.
본 발명의 다른 실시 형태에서, 구동 장치(170)는 제2도에 도시된 바와 같이 축선 방향 구동 장치이다. 이 구성에 따르면, 모터(172)는 길이 방향 축선(163)을 따라 원통체(162)에 연결되어, 모터축의 회전에 따라서 원통체(162)가 그 길이 방향 축선(163)을 중심으로 회전하게 된다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에서, 단일의 가동 제어 댐퍼(160)는 유출공(183)이 있는 슬라이드(180)(제3도 참조)를 구비하며, 이 슬라이드(180)는 공기 통로(120)의 매니폴드 구역(125)을 구비하는 플레넘(185)에 (예를 들면, 안내 트랙의 롤러 상에) 이동 가능하게 배치되어 있다. 플레넘(185)은 냉각 장치(100) 내의 각 격실에 연결된 복수 개의 출력 포트(186)를 구비한다(한정이 아닌 예시로서, 2개의 대표적인 출력 포트(186)가 슬라이드(180) 하부에 위치하고 있는 것이 도 3에 도시되어 있음). 구동 장치(170)는 구동축(178)을 거쳐서 슬라이드(180)에 연결된 모터(172)를 구비하고, 이에 따라 모터(172)의 회전에 의해 슬라이드가 플레넘(185)을 통과해서 이동하여, 유출공(183)이 각 출력 포트(186)와 관련하여 선택된 위치에 배치된다. 슬라이드(180)의 위치는 유출 포트(186)의 일부(또는 전체)가 노출될 수 있도록 선택되어 냉각 공기의 흐름이 노출된 포트로 유입된다.
댐퍼 구동 제어 시스템(155)(제1도 참조)은 댐퍼 구동 장치(170)에 연결된 제어 유닛(190)을 더 포함한다. 이 제어 유닛(190)은, 구동 장치(170)에 연결된 경우에, 모터(172)가 댐퍼(160)를 원하는 공기 흐름 위치로 구동시킴으로써 냉각 공기의 흐름이 공기 통로(120)의 매니폴드 구역(125) 내의 선택된 유출 포트로 향하게 하는 댐퍼 위치 신호를 제공하도록 구성된다. 상기 제어 유닛(190)은 냉각 장치(100) 내의 각 격실의 냉각 수요를 결정하는 센서를 구비한다. 냉각 수요는 온도 측정, 서리 제거 필요성, 냉각 장치의 도어 개방 횟수, 주위 환경 상태 등에 의해 결정될 수 있다. 하나의 예로서, 온도 센서(192)가 제1 격실(130)에 배치되고, 온도 센서(194)가 제2 격실 (140)에 배치될 수 있다. 제어 유닛(190)은 아날로그 제어기, 디지털 제어기 또는 마이크로프로세서(마이크로-제어기라고도 부름)를 구비할 수 있다. 한정이 아닌 예시로서, 본 발명에 따른 제어 유닛(190)은 "에너지 효율이 양호한 냉각 장치 제어 시스템"이라는 제목의 공동 계속 중인 출원에 설명되어 있는 바와 같은 전체 냉각 시스템 제어기의 일부를 구비할 수 있는데, 이 출원은 본 발명의 양수인에게 양도되었고 본 명세서에 참고로 그 내용을 인용한다.
각 온도 센서(192, 194)는 각 격실의 온도에 따른 신호를 제공하기 위해 제어기 유닛(190)에 연결되어 있고, 이에 따라 격실의 온도를 선택된 온도(이러한 온도 선택은 냉각 장치 내의 온도 선택 제어부를 통해서 조작자에 의해 이루어지는 것이 전형적임)로 유지하기 위한 냉각 수요에 해당하는 각 차동 온도 신호가 제어기 유닛(190)에 발생된다. 상기 차동 온도 신호는 냉각 장치의 냉각 수요를 만족시키기 위해 최적의 댐퍼 공기 흐름 위치를 결정할 수 있도록 처리되며, 댐퍼 구동 제어 신호가 발생되고 구동 장치(170)로 연결된다. 이 실시 형태에서, 각 온도 센서는 제1 격실 및 제2 격실에 있는 것으로 도시되어 있다. 다른 실시 형태에 있어서, 냉각 공기가 증발기를 통과하기 전에 한 격실에서 다른 격실로 이동하는 경우에는 각 온도 센서가 각 격실에 위치할 필요가 없다.
냉각 장치(100)의 제1 격실 및 제2 격실의 각 온도는 제조 공정 중에 선정되는 것이 전형적이며, 조작자에 의해 일정 범위 내에서 조절 가능하다. 한정이 아닌 본 발명을 설명할 목적으로, 전형적인 냉각 장치의 제1 격실(130)의 온도는 빙점보다 낮은 수준[즉, 정규 주위 압력에서 32℉(0℃) 미만]으로 유지되며, 통상적으로는 대략 -5℉(-20.5℃) 내지 +20℉(-6.7℃)의 범위 내에 있다. 전형적인 냉각 장치에서 제2 격실(140)은 빙점보다 높은 온도로 유지되며, 통상적으로는 32℉(0℃) 내지 50℉(10℃)의 범위 내에 있다. 냉각 공기의 흐름은 냉각 공기 통로(120)의 매니폴드 구역 (125)에 배치된 냉동기의 냉각 공기 포트(134)를 거쳐서 격실(130)로 들어간다. 제1도에 도시된 바와 같이, 단일의 가동 제어 댐퍼(160)가 냉동기 전용 공기 흐름 위치에 위치함으로써, 유출공(164)이 공기 통로(120)로부터 제1 격실(130)로의 냉각 공기 흐름(도면에 화살표로 도시됨)과 연결되도록 배치된다. 냉각 공기는 제1 격실(130)을 통과한 뒤에 통풍구(132)를 거쳐 격실을 탈출하여 배기용 플레넘(122)으로 이동한다.
이와 유사한 방식으로, 단일의 가동 제어 댐퍼(160)가 제2 격실 전용 공기 흐름 위치에 배치됨으로써 냉각 공기의 흐름이 제2 격실 냉각 공기 포트(144)를 통해 유입되도록 댐퍼 유출공(164)이 배치될 수 있다. 또한, 단일의 가동 제어 댐퍼(160)가 분기된 공기 흐름 위치에 배치됨으로써 제1 격실(130) 및 제2 격실(140)로 냉각 공기 흐름의 일부가 각각 유입된다. 또한, 본 발명에 따르면, 단일의 가동 제어 댐퍼(160)는 0% 내지 100%의 냉각 공기의 흐름을 냉각 시스템(110)으로부터 냉각 장치(100)의 각 격실 내로 유입시키는 공기 흐름 위치 내에 배치될수 있다. 댐퍼 조립체는 거의 공기가 밀폐된 구조이기 때문에, 완전히 "열린"(즉, 100%의 흐름) 위치와 완전히 "닫힌"(즉, 0%의 흐름) 위치에서 댐퍼 조립체에서의 공기 흐름의 누출(즉, 선택되지 않은 격실 또는 냉각 장치의 다른 부분으로 유입되는 흐름)은 전체 냉각 공기 흐름의 약 1% 이하가 되는 것이 전형적이다. 냉각 장치(100)의 격실도 전형적으로 거의 공기가 밀폐된 구조이기 때문에, 격실로의 운전자 접근용 도어가 닫혀 있는 상태에서는 격실로 향하는 냉각 공기의 흐름과 동일한 냉각 공기의 흐름이이 배기용 플레넘으로 배기된다.
또한, 본 발명에 따르면, 냉각 장치(100)는 제1 격실 및 제2 격실 이외에도 제3 격실(145)과 제빙 격실(135) 등을 구비할 수 있으며, 각각의 이들 격실은 매니폴드 구역(125)에 각각의 냉각 포트가 갖추어져 있기 때문에, 냉각 공기의 흐름을 수용하기 위해 단일의 가동 제어 댐퍼(160)를 통해서 냉각 공기 통로(120)에 연결될 수 있다[예를 들면, 제3 격실의 냉각 공기 포트(148)를 거쳐]. 그리고, 이들 격실은 이들 격실과 배기용 플레넘(122)을 연통시키기 위한 각각의 배기용 통풍구(도시 생략)와, 제어기 유닛(190)에 연결된 각각의 온도 센서(도시 생략)를 더 구비할 수 있는데, 이에 따라 다중 댐퍼 시스템(150)에 의해 각각의 온도가 유지될 수 있다. 이의 대안으로서, 냉각 장치(100)는 1개의 격실이 다른 격실로 배기되도록, 즉 냉각 공기가 2개의 격실을 병렬이 아니라 직렬로 통과하도록 배치될 수 있다. 이와 같이 배열시킬 경우에는, 격실들이 각각의 온도 센서나 배기용 플레넘에 직접 연결된 배기용 포트를 반드시 구비할 필요가 없다.
작동시, 다중 댐퍼 시스템(150)은 공기 흐름 위치에 단일의 가동 제어댐퍼(160)를 선택적으로 위치시켜서 냉각 장치(100)의 각 격실과 보조 격실 내로 유입되는 냉각 공기의 흐름을 최적화함으로써, 냉각 장치(100)의 에너지 효율 및 융통성을 증가시킨다. 예를 들면, 식품을 격실에 넣기 위해 일정 시간 동안 조작자 접근 도어가 개방되는 경우와 같이 신선한 식품용 격실[예를 들면 제2 격실(140)]에서 냉각 수요가 증가하는 경우에는, 댐퍼 시스템 (150)이 격실 온도의 상승을 감지하는 온도 센서(194)를 통해 증가된 냉각 수요를 검출한다. 그러면, 제어기 유닛(190)이 댐퍼 위치 신호를 발생시켜 구동 장치(170)가 단일의 가동 제어 댐퍼(160)를 신선한 식품 격실 전용의 공기 흐름 위치로 회전시킴으로써 모든 냉각 공기의 흐름이 그 신선한 식품 격실로 향하게 된다. 격실 사이에서 공기 흐름이 고정적으로 분리되어 있는 종래의 고정식 또는 수동 가변식 댐퍼 시스템에 반하여, 신선한 식품 격실 외에도 냉동용 격실 내로 더 많은 냉각 공기가 유입됨으로써 에너지가 낭비되지 않게 된다. 반대로, 냉동용 격실의 냉각 수요가 최대일 때에는 냉동용 격실로 더 많은 냉각 공기가 유입될 수 있다. 다른 작동 상태에서는, 냉각 공기의 흐름이 1개 이상의 격실(또는 보조 격실) 사이에서 분기됨으로써 상기 격실들의 각각의 냉각 수요를 충족시키게 된다.
또한, 본 발명의 다중 댐퍼 시스템은, 냉각기 압축기가 작동하지 않는 상태에서 신선한 식품용 격실을 통해 공기의 흐름을 제공하도록 단일의 가동 제어 댐퍼의 공기 흐름 위치를 선택해서(따라서, 냉각 공기는 빙점보다 높은 온도임), 증발기를 통과하는 공기의 흐름이 증발기를 해빙시키게 함으로써(신선한 식품 격실을 위해서는 계속 충분히 공기를 냉각시키면서) 에너지 절약형 서리 제거 기능을 제공한다.
댐퍼 시스템의 다중 특성에 의해서 공기 흐름의 일부 또는 전부가 각 격실(또는 보조 격실) 중의 하나에 유입되고, 또한 공기의 흐름이 적어도 2개의 격실(또는 격실과 보조 격실) 사이에서 분기될 수 있다. 이제까지 본 발명의 일부 특징들만을 도시하고 설명하였지만, 당업자는 많은 변형과 수정이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로, 첨부된 특허 청구의 범위는 본 발명의 진정한 정신을 벗어나지 않는 그러한 변형과 수정들을 포함하고자 한 것임을 이해해야 한다. 예를 들면, 전술한 본 발명의 실시 형태에서 단일의 가동 제어 댐퍼(160)는 하나의 유출공(164)을 구비하고 있는데, 당업자에게 명백한 바와 같이, 단일의 가동 제어 댐퍼(160)가 다수의 유출공을 구비하도록 설계할 수도 있으며, 이와 함께 냉각 공기 통로(120)의 매니폴드 구역(125)을 상응하게 설계하면, 냉각 공기의 흐름을 더욱 다중화할 수 있다.

Claims (29)

  1. 냉각 공기의 흐름을 발생시키는 냉각기에 의해 냉각되는 복수 개의 격실을 포함하는 냉각 장치로서,
    제1 온도로 냉각되는 적어도 하나의 제1 격실과,
    제2 온도로 냉각되는 적어도 하나의 제2 격실과,
    상기 냉각기의 냉각 공기 통로 내에 마련되어 냉각 공기가 상기 냉각기로부터 상기 냉각 장치의 선택된 격실로 유입되도록 하는 다중 댐퍼 시스템을 포함하며,
    상기 다중 댐퍼 시스템은 상기 냉각기의 냉각 공기 통로 내에 마련되는 단일의 가동 제어 댐퍼와, 이 단일의 가동 제어 댐퍼에 연결되고 상기 각 격실의 냉각 수요에 응답하여 상기 단일의 가동 제어 댐퍼를 복수 개의 각 공기 흐름 위치에 선택적으로 위치시키는 구동 제어 시스템을 포함하고, 상기 복수 개의 공기 흐름 위치는 제1 격실 전용의 공기 흐름 위치와, 공기 흐름을 제1 격실과 제2 격실의 양자로 분할하는 적어도 하나의 공기 흐름 위치와, 제2 격실 전용의 공기 흐름 위치를 포함하는 일정 범위의 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 온도는 물의 빙점보다 낮으며, 상기 제2 온도는 물의 빙점보다 높은 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단일의 가동 제어 댐퍼는 회전 가능한 원통을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 단일의 가동 제어 댐퍼는 상기 냉각 공기의 흐름이 상기 단일의 가동 제어 댐퍼의 축선 방향으로 이동할 수 있도록 상기 냉각기의 냉각 공기 통로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 단일의 가동 제어 댐퍼는 상기 냉각 공기의 흐름이 상기 단일의 가동 제어 댐퍼의 반경 방향으로 이동할 수 있도록 상기 냉각기의 냉각 공기 통로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 단일의 가동 제어 댐퍼는 복수 개의 반경 방향 공기 출력 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 냉각 공기 통로와 상기 회전 가능한 원통 사이에서 냉각 공기 흐름을 연결시키기 위해 상기 냉각 공기 통로 내에 위치하는 농형(籠形) 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 구동 제어 시스템은 축선 방향 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 축선 방향 구동 장치는 회전 가능한 원통 구동축에 연결된 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  10. 제3항에 있어서, 상기 구동 제어 시스템은 반경 방향 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 회전 가능한 원통은 그 회전 가능한 원통의 외주를 따라 배치된 복수 개의 기어 이빨을 더 포함하고, 상기 반경 방향 구동 장치는 상기 회전 가능한 원통에 배치된 복수 개의 기어 이빨에 연결된 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 냉각기의 냉각 공기 통로는 그 냉각 공기 통로와 상기 복수 개의 격실 사이에 공기 흐름을 제공하는 포트를 내장하는 플레넘을 구비하며, 상기 단일의 가동 제어 댐퍼는 상기 복수 개의 공기 흐름 위치에 각각 위치할 수 있도록 상기 플레넘 내에 이동 가능하게 배치된 슬라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 구동 제어 시스템은 상기 단일의 가동 제어 댐퍼가 전체 냉각기의 냉각 공기 흐름 공급량의 0% 내지 100%를 상기 제1 격실로 각각 공급하는 복수 개의 공기 흐름 위치에 위치할 수 있도록 상기 단일의 가동 제어 댐퍼에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 구동 제어 시스템은 상기 단일의 가동 제어 댐퍼가 전체 냉각기의 냉각 공기 흐름 공급량의 0% 내지 100%를 상기 제2 격실로 각각 공급하는 복수 개의 공기 흐름 위치에 위치할 수 있도록 상기 단일의 가동 제어 댐퍼에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 구동 제어 시스템은 제어기 유닛과, 상기 단일의 가동 제어 댐퍼에 연결된 구동 장치를 포함하고, 상기 제어기 유닛은 상기 단일의 가동 제어 댐퍼의 이동이 상기 제어기 유닛에 의해 발생되는 제어 신호와 일치하도록 상기 구동 장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제어기 유닛은 각 격실의 온도 차동 제어 신호와, 이 각 격실의 온도 차동 제어 신호와 일치하는 제어 댐퍼 방향 신호를 발생시키는 온도 제어 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제어기 유닛에 의해 발생되는 제어 신호는 접근 도어가 개방되는 빈도와 시간 및 주위 환경 상태를 포함하는 군으로부터 선택된 환경적 요인과도 일치하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 단일의 가동 제어 댐퍼는 상기 냉각기로부터 이동하는 공기를 수용할 수 있도록 상기 냉각기의 냉각 공기 통로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  19. 제2항에 있어서, 저장된 물건을 냉각하기 위한 3개 이상의 격실을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  20. 제18항에 있어서, 저장된 물건을 각각의 제3의 온도로 냉각하기 위한 제3 격실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  21. 냉각 공기를 공급하는 공기 흐름을 제공하는 냉각기에 의해 냉각되는 복수개의 격실이 구비된 냉각 장치로서,
    내부에 위치하는 물건을 제1의 빙점보다 낮은 온도로 냉각하기 위한 냉동용 격실과,
    내부에 저장된 물건을 제1의 빙점보다 높은 온도로 냉각하기 위한 제1의 신선한 식품용 격실과,
    상기 냉각기로부터 이동하는 냉각 공기의 흐름을 수용하고, 그 수용된 냉각 공기의 흐름을 상기 복수 개의 격실 내로 선택적으로 유입시키도록 냉각 공기 공급 통로 내에 배치된 다중 댐퍼 시스템을 포함하며,
    상기 다중 댐퍼 시스템은 단일의 가동 제어 댐퍼와, 이 단일의 가동 제어 댐퍼와 연결되고 상기 각 격실의 냉각 수요에 응답하여 상기 단일의 가동 제어 댐퍼를 복수 개의 각 공기 흐름 위치에 선택적으로 배치시키는 구동 제어 시스템을 포함하고, 각각의 상기 공기 흐름의 위치는 상기 복수 개의 격실 내로 각각 공급되는 냉각 공기의 각 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 단일의 가동 제어 댐퍼는 상기 냉동용 격실 전용의 공기 흐름 위치와, 공기 흐름을 상기 냉동용 격실과 신선한 식품용 격실의 양자로 분할하는 적어도 하나의 공기 흐름 위치와, 신선한 식품용 격실 전용의 공기 흐름 위치를 갖도록 상기 냉각 공기 공급 통로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 냉동용 격실은 제빙 구역을 더 포함하며, 상기 단일의 가동 제어 댐퍼는 상기 냉각 공기 공급 통로 내에 배치되어 제빙 위치를 형성함으로써 상기 냉동용 격실로 유입되는 거의 모든 냉각 공기의 흐름이 상기 제빙 구역으로 향하게 되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  24. 제21항에 있어서, 상기 신선한 식품용 격실은 내부에 보조 격실을 더 포함하고, 상기 단일의 가동 제어 댐퍼는 선택된 비율의 냉각 공기의 흐름이 상기 보조 격실 내로 유입되도록 하기 위해 각각의 보조 격실 위치를 갖도록 상기 냉각 공기공급 통로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  25. 제21항에 있어서, 상기 냉동용 격실과 신선한 식품용 격실은 각기 적어도 하나의 개별적인 조작자 접근 도어와, 냉각 공기 공급 포트 및 냉각 공기 배기 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  26. 제21항에 있어서, 상기 구동 제어 시스템은,
    상기 냉동용 격실과 신선한 식품용 격실의 각 냉각 수요를 감지하도록 배치된 복수 개의 냉각 수요 센서와,
    이 냉각 수요 센서에 연결되어 댐퍼 위치 신호를 발생시키는 제어 회로와,
    상기 댐퍼 위치 신호를 수신하도록 연결되고, 또한 상기 단일의 가동 제어 댐퍼를 상기 댐퍼 위치 신호와 일치하는 공기 흐름 위치에 배치하도록 상기 단일의 가동 제어 댐퍼에 연결되는 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 단일의 가동 제어 댐퍼는 원통체를 포함하고, 상기 냉각기로부터 나온 냉각 공기의 흐름이 상기 원통체 내에 축선 방향으로 유입되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 구동 장치는 상기 원통체가 그 원통체의 길이 방향 축선을 중심으로 회전하도록 상기 원통체에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 냉각 공기 공급 통로는 냉각 공기의 흐름이 유입되는 각 격실용 포트 및 각 보조 격실용 포트가 있는 분배용 매니폴드를 포함하며, 상기 단일의 가동 제어 댐퍼는 상기 분배용 매니폴드에 이동 가능하게 배치되어 상기 냉각 공기 흐름의 적어도 일부가 상기 각 격실과 각 보조 격실에 유입되도록 위치가 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
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