KR100479116B1 - 냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 냉동 사이클에서 냉매를 액상태로 응축시키는 기능을 수행하는 냉장고의 응축 시스템에 관한 것으로서, 특히 냉장고의 기계실에 설치된 압축기와 응축기에서 발생되는 열을 물을 이용하여 흡수함으로써 상기 압축기와 응축기를 효과적으로 냉각시킬 수 있음은 물론 상기 압축기와 응축기로부터 흡수한 열을 이용하여 냉장고 도어 주위의 착상 현상을 방지할 수 있도록 한 냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압축기에서 압축된 고온 고압의 증기 상태의 냉매를 물과의 열교환을 통해 고압의 액 상태로 응축시키는 수냉식 응축기와, 상기 수냉식 응축기에서 냉매와의 열교환을 통해 온도가 상승된 물이 흐르면서 방열작용을 수행하도록 냉장고 도어에 설치되어 상기 도어 주위의 착상을 방지하는 핫라인 응축기와, 상기 수냉식 응축기와 핫라인 응축기를 연결하여 물을 순환시키는 물배관을 포함한다.

Description

냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템{Condensation system for using heat of machine room in refrigerator }

본 발명은 냉장고의 냉동 사이클에서 냉매를 액상태로 응축시키는 기능을 수행하는 냉장고의 응축 시스템에 관한 것으로서, 특히 냉장고의 기계실에 설치된 압축기와 응축기에서 발생되는 열을 물을 이용하여 흡수하고, 상기 압축기와 응축기로부터 흡수한 열을 이용하여 냉장고 도어 주위의 착상 현상을 방지하는 구조를 구비하고 있는 냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 냉장고의 응축 시스템이 도시된 구성도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 냉장고의 응축 시스템이 적용된 냉장고 기계실의 구조가 도시된 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 냉장고의 응축 시스템은 압축기(1)에서 압축된 고온 고압의 증기 상태의 냉매를 주위 공기와의 열교환을 통해 고압의 액 상태로 응축시키는 응축기(3)와, 상기 응축기(3)를 통과한 냉매가 흐르면서 방열 작용을 수행하도록 냉장고의 도어에 설치되어 상기 도어 주위의 착상을 방지하는 핫라인 응축기(5)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 냉장고의 응축 시스템에서는, 먼저, 냉장고의 냉동실에 설치되어 냉동실과 냉장실에 각각 냉기를 제공하는 증발기(7)로부터 냉매가 유출되어 냉매배관(9)을 통해 압축기(1)로 유입된다.

이후, 상기 압축기(1)에서 압축된 증기 상태의 냉매는 응축기(3)로 유입되고, 상기 응축기(3)로 유입된 냉매는 주위 공기와의 열교환을 통해 액 상태의 냉매로 응축된다.

이후, 상기 응축기(3)를 통과한 냉매는 핫라인 응축기(5)로 유입된 후 상기 핫라인 응축기(5)의 내부를 흐르면서 방열작용을 수행한다. 이와 같은 핫라인 응축기(5)의 방열작용에 의하여 냉장고의 도어 주위에 서리가 발생되는 착상 현장이 방지된다.

이후, 상기 응축기(3) 및 핫라인 응축기(5)를 통과하면서 응축된 냉매는 드라이어(6)를 지나 모세관을 거치면서 단열 팽창하여 저온 저압 상태가 된다. 이후, 상기 모세관을 통해 팽창된 냉매는 다시 증발기(7)로 유입되고, 상기의 과정을 계속해서 반복하게 된다.

그런데, 상기 압축기(1)와 응축기(3)는 도 2에 도시된 바와 같이 냉장고의 하단에 형성된 기계실(M)에 설치되어 있으므로 상기 기계실(M) 내부의 공기는 압축기(1)의 운전으로 인해 상기 압축기(1)의 표면에서 발생된 열과 상기 응축기(3)와의 열교환을 통해 흡수한 열에 의하여 점점 온도가 상승되게 된다.

따라서, 상기 기계실(M)에는 상기 압축기(1)와 응축기(3)에 의해 발생된 폐열을 흡수한 고온의 공기를 냉장고의 외부로 방출함과 동시에 상기 응축기(3)의 방열작용을 돕기위한 송풍팬(11)이 설치되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 냉장고의 응축 시스템은, 압축기(1)와 응축기(3)에서 발생된 열을 흡수한 고온의 공기가 냉장고의 후면부와 마주보고 있는 실내의 벽면을 향해 방출되는 구조이기 때문에 상기한 고온의 공기가 냉장고의 외부로 제대로 방출되지 않고 기계실 내부와 실내의 벽면 사이에서 반복적으로 순환하게 되어 상기 압축기(1)와 응축기(3)를 효과적으로 냉각시킬 수 없게 된다.

따라서, 상기 압축기(1)와 응축기(3)의 성능이 떨어져 냉장고의 성능이 저하되고 소비전력이 증대되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉장고의 기계실에 설치된 압축기와 응축기에서 발생되는 열을 물을 이용하여 흡수함으로써 상기 압축기와 응축기를 효과적으로 냉각시킬 수 있음은 물론 상기 압축기와 응축기로부터 흡수한 열을 이용하여 냉장고 도어 주위의 착상 현상을 방지할 수 있도록 하는 냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템의 특징은, 압축기에서 압축된 고온 고압의 증기 상태의 냉매를 물과의 열교환을 통해 고압의 액 상태로 응축시키는 수냉식 응축기와, 상기 수냉식 응축기에서 냉매와의 열교환을 통해 온도가 상승된 물이 흐르면서 방열작용을 수행하도록 냉장고 도어에 설치되어 상기 도어 주위의 착상을 방지하는 핫라인 응축기와, 상기 수냉식 응축기와 핫라인 응축기를 연결하여 물을 순환시키는 물배관을 포함한 것이다.

또한, 본 발명의 부가적인 특징은, 상기 수냉식 응축기는 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매가 흐르면서 방열 작용을 수행하는 와선 형태의 냉매용 열교환기와, 상기 냉매용 열교환기 주위로 물이 흐르면서 냉매용 열교환기로부터의 열을 흡수할 수 있도록 상기 냉매용 열교환기의 외부에 설치된 물용 열교환기로 구성되는 데 있다.

또한, 본 발명의 부가적인 특징은, 상기 물배관은 압축기에서 발생되는 열을 흡수하여 압축기를 냉각시킬 수 있도록 상기 압축기의 둘레에 와선 형태로 권선되는 데 있다.

또한, 본 발명의 부가적인 특징은, 기계실의 폐열을 이용하여 냉장고에 온수 공급 기능을 부여하는 온수공급수단을 더 포함하고, 상기 온수공급수단은 압축기와 수냉식 응축기로부터 열을 흡수한 물이 흐르도록 핫라인 응축기와 압축기 사이에 설치되어 방열작용을 수행하는 와선 형태의 온수용 열교환기와, 상기 온수용 열교환기의 외부에 설치되어 온수용 열교환기와의 열교환이 가능하도록 물이 저장됨과 동시에 상기 온수용 열교환기의 방열작용에 의해 만들어진 온수를 냉장고의 외부로 공급하는 온수탱크로 구성되는 데 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 압축기와 수냉식 응축기를 효과적으로 냉각시킬 수 있음은 물론 상기 압축기와 수냉식 응축기로부터 흡수한 열을 이용하여 냉장고 도어 주위의 착상 현상을 방지하고 냉장고에 온수 공급 기능을 부여할 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템의 일 실시 예가 도시된 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 수냉식 응축기의 구조가 도시된 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템은, 압축기(51)에서 압축된 고온 고압의 증기 상태의 냉매를 물과의 열교환을 통해 고압의 액 상태로 응축시키는 수냉식 응축기(53)와, 상기 수냉식 응축기(53)에서 냉매와의 열교환을 통해 온도가 상승된 물이 흐르면서 방열작용을 수행하도록 냉장고 도어에 설치되어 상기 도어 주위의 착상을 방지하는 핫라인 응축기(55)와, 상기 수냉식 응축기(53)와 핫라인 응축기(55)를 연결하여 물을 순환시키는 물배관(57)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 수냉식 응축기(53)는 도 4에 도시된 바와 같이, 압축기(51)에서 압축된 고온 고압의 냉매가 흐르면서 방열 작용을 수행하는 와선 형태의 냉매용 열교환기(53a)와, 상기 냉매용 열교환기(53a) 주위로 물이 흐르면서 냉매용 열교환기(53a)로부터의 열을 흡수할 수 있도록 상기 냉매용 열교환기(53a)의 외부에 설치된 물용 열교환기(53b)로 구성되어 있다.

즉, 상기 수냉식 응축기(53)는 물용 열교환기(53b)와 냉매용 열교환기(53a)를 통해 각각 물과 냉매가 서로 반대 방향으로 흐르면서 열교환되는 이중 유로 구조로 구성되며, 상기 물용 열교환기(53b)는 압축가스, 액화가스를 저장 및 운반하기 위한 봄베(Bomb)와 같이 원통형의 내압 용기 형상으로 형성되고 일단과 타단에 각각 물이 유입, 유출되는 입구와 출구가 형성되어 일단에서 타단으로 물이 흐르도록 되어 있다.

또한, 상기 물배관(57)은 압축기(51)에서 발생되는 열을 흡수하여 압축기(51)를 냉각시킬 수 있도록 상기 압축기(51)의 둘레에 와선 형태로 권선되어 있다.

또한, 상기 수냉식 응축기(53)와 핫라인 응축기(55) 사이에는 상기 물배관(57)을 통한 물의 순환이 원활하게 이루어지도록 물에 순환력을 제공하는 펌프(54)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템은 다음과 같이 작동된다.

먼저, 냉장고의 냉동실에 설치되어 냉동실과 냉장실에 각각 냉기를 제공하는 증발기(59)로부터 냉매가 유출되어 냉매배관(61)을 통해 압축기(51)로 유입된다.

이후, 상기 압축기(51)에서 압축된 증기 상태의 냉매는 수냉식 응축기(53)의 냉매용 열교환기(53a)로 유입되고, 상기한 냉매는 냉매용 열교환기(53a) 내부를 흐르면서 물용 열교환기(53b)의 내부를 흐르고 있는 물과의 열교환을 수행한다.

이러한 상호간의 열교환을 통해 상기 냉매용 열교환기(53a) 내부의 냉매는 액 상태로 응축되고, 상기 물용 열교환기(53b) 내부의 물은 냉매의 열을 흡수하여 온도가 상승되게 된다.

이때, 상기 압축기(51)는 그 둘레에 권선되어 있는 물배관(57)에 의하여 냉각되게 된다. 즉, 상기 물배관(57)의 내부를 흐르는 물은 압축기(51)에서 발생된 열을 흡수하여 상기 압축기(51)의 과열을 방지한다.

이후, 상기 수냉식 응축기(53)를 통과하면서 응축된 냉매는 드라이어(58)를 지나 모세관을 거치면서 단열 팽창하여 저온 저압 상태가 된다. 이후, 상기 모세관을 통해 팽창된 냉매는 다시 증발기(59)로 유입되고, 상기의 과정을 계속해서 반복하게 된다.

이와 동시에, 상기 압축기(51)와 수냉식 응축기(53)를 통과하면서 압축기(51)와 수냉식 응축기(53)의 냉매용 열교환기(53a)에서 발생되는 열을 흡수한 물은 핫라인 응축기(55)로 유입된다.

이후, 상기 핫라인 응축기(55)로 유입된 물은 방열작용을 수행하여 냉장고의 도어 주위에 서리가 발생되는 착상 현상을 방지한다. 이와 같이 상기 핫라인 응축기(55)를 통과하면서 열을 방출하여 온도가 낮아진 물은 물배관(57)을 통해 다시 압축기(51) 측으로 이동되어 계속 순환되게 된다.

상기한 바와 같이 물을 이용하여 압축기(51)와 수냉식 응축기(53)의 냉매용 열교환기(53a)에서 발생되는 기계실의 폐열을 흡수하면 열을 흡수한 물의 방열작용을 통해 냉장고 도어 주위의 착상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 기계실의 폐열을 냉장고의 외부로 배출하기 위한 별도의 장치가 불필요하게 되고, 기계실의 폐열이 제대로 배출되지 않을 경우 유발되는 압축기(51)와 냉매용 열교환기(53a)의 효율 저하 및 냉장고의 소비전력 증대가 방지되게 된다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템이 도시된 구성도이다.

본 발명의 다른 실시 예는 기계실의 폐열을 이용하여 냉장고에 온수 공급 기능을 부여하는 온수공급수단을 더 포함하는 구조이다.

여기서, 상기 온수공급수단은 도 5에 도시된 바와 같이, 압축기(51)와 수냉식 응축기(53)로부터 열을 흡수한 물이 흐르도록 핫라인 응축기(55)와 압축기(51) 사이에 설치되어 방열작용을 수행하는 와선 형태의 온수용 열교환기(63)와, 상기 온수용 열교환기(63)의 외부에 설치되어 온수용 열교환기(63)와의 열교환이 가능하도록 물이 저장됨과 동시에 상기 온수용 열교환기(63)의 방열작용에 의해 만들어진 온수를 냉장고의 외부로 공급하는 온수탱크(65)로 구성된다.

또한, 상기 온수탱크(65)에는 온수용 열교환기(63)에 의한 온수 공급 기능을 보조하도록 온수를 일정한 온도로 가열 및 유지시키는 보조히터(67)가 설치되어 있다.

상기와 같은 구조를 가진 본 발명의 다른 실시 예에서는, 먼저, 핫라인 응축기(55)를 통과한 후 온수용 열교환기(63)로 유입된 물이 상기 온수용 열교환기(63)의 내부를 흐르면서 온수탱크(65)에 저장되어 있는 물과 열교환을 수행한다.

이후, 상기 온수용 열교환기(63)의 방열작용을 통해 상기 온수탱크(65) 내부에 저장된 물은 온도가 상승되어 온수가 되고, 상기 온수탱크(65)에 저장된 온수는 사용자의 조작에 따라 온수파이프(66)를 통해 냉장고의 외부로 공급된다.

이때, 상기 보조히터(67)는 온수탱크(65) 내부에 저장된 물을 일정한 온도로 가열 및 유지시켜 상기 온수용 열교환기(63)에 의한 물의 온도 상승을 보조하게 되며, 상기 온수탱크(65)에는 일정한 양의 온수가 항상 저장된 상태를 유지할 수 있도록 급수파이프(64)를 통해 지속적인 급수가 이루어진다.

이후, 상기 온수탱크(65)와의 열교환을 통해 온도가 낮아진 상기 온수용 열교환기(63) 내부의 물은 다시 압축기(51) 측으로 제공된다. 이외의 구성 및 작동은 상기한 일 실시 예와 동일하다.

상기와 같이 구성되고 작동되는 본 발명에 따른 냉장고의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템은, 물배관(57)을 통해 순환하는 물을 이용하여 압축기(51)와 수냉식 응축기(53)를 효과적으로 냉각시킬 수 있음은 물론 상기 압축기(51)와 수냉식 응축기(53)로부터 흡수한 열을 이용하여 냉장고 도어 주위의 착상 현상을 방지하고 냉장고에 온수 공급 기능을 부여할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 압축기(51)와 수냉식 응축기(53)의 냉각이 물배관(57)에 의해 효과적으로 수행되므로 상기 압축기(51)와 수냉식 응축기(53)의 효율이 향상되고, 이에 따라 냉장고의 성능이 향상됨과 동시에 냉장고의 소비전력이 감소되는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 수냉식 응축기(53)의 크기를 소형화할 수 있으므로 상기 수냉식 응축기(53)가 설치된 기계실의 크기를 축소할 수 있게 되어 냉장실의 공간 체적이 증가되는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 냉장고 도어 주위의 착상 현상을 방지하기 위해 방열작용을 수행하는 핫라인 응축기(55)에 기존의 냉매를 대신하여 상기 압축기(51)와 수냉식 응축기(53)에서 발생된 열을 흡수한 물을 이용할 수 있으므로 냉장고의 냉동 사이클에 사용되는 냉매량이 절감되는 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 냉장고의 응축 시스템이 도시된 구성도,

도 2는 종래 기술에 따른 냉장고의 응축 시스템이 적용된 냉장고 기계실의 구조가 도시된 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템의 일 실시 예가 도시된 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 수냉식 응축기의 구조가 도시된 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 압축기 53 : 수냉식 응축기

53a : 냉매용 열교환기 53b : 물용 열교환기

55 : 핫라인 응축기 57 : 물배관

59 : 증발기 61 : 냉매배관

63 : 온수용 열교환기 65 : 온수탱크

67 : 보조히터

Claims (4)

1. 압축기에서 압축된 고온 고압의 증기 상태의 냉매를 물과의 열교환을 통해 고압의 액 상태로 응축시키는 수냉식 응축기와, 상기 수냉식 응축기에서 냉매와의 열교환을 통해 온도가 상승된 물이 흐르면서 방열작용을 수행하도록 냉장고 도어에 설치되어 상기 도어 주위의 착상을 방지하는 핫라인 응축기와, 상기 수냉식 응축기와 핫라인 응축기를 연결하여 물을 순환시키는 물배관을 포함한 것을 특징으로 하는 냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 수냉식 응축기는 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매가 흐르면서 방열 작용을 수행하는 와선 형태의 냉매용 열교환기와, 상기 냉매용 열교환기 주위로 물이 흐르면서 냉매용 열교환기로부터의 열을 흡수할 수 있도록 상기 냉매용 열교환기의 외부에 설치된 물용 열교환기로 구성된 것을 특징으로 하는 냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 물배관은 압축기에서 발생되는 열을 흡수하여 압축기를 냉각시킬 수 있도록 상기 압축기의 둘레에 와선 형태로 권선된 것을 특징으로 하는 냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 기계실의 폐열을 이용하여 냉장고에 온수 공급 기능을 부여하는 온수공급수단을 더 포함하고,

   상기 온수공급수단은 압축기와 수냉식 응축기로부터 열을 흡수한 물이 흐르도록 핫라인 응축기와 압축기 사이에 설치되어 방열작용을 수행하는 와선 형태의 온수용 열교환기와, 상기 온수용 열교환기의 외부에 설치되어 온수용 열교환기와의 열교환이 가능하도록 물이 저장됨과 동시에 상기 온수용 열교환기의 방열작용에 의해 만들어진 온수를 냉장고의 외부로 공급하는 온수탱크로 구성된 것을 특징으로 하는 냉장고 기계실의 폐열을 이용하기 위한 냉장고의 응축 시스템.