KR100582127B1 - 냉장고 - Google Patents

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KR100582127B1
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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

냉장고(1)는 액상으로부터 기상으로의 가연성 냉매의 변화에 의한 흡열에 의해 냉장고(1) 내의 분위기를 냉동하기 위한 냉동 사이클 유닛(51)과, 고전압의 인가시에 전기를 방전하여 오존을 생성하는 제1 및 제2 전극(40, 41)을 갖는 탈취기(17)를 구비하고, 제1 및 제2 전극(40, 41)을 둘러싸도록 연소 챔버가 제공되고, 연소 챔버 내의 가연성 냉매의 연소가 연소 챔버의 외부로 확산되는 것을 방지하도록 연소 챔버 내에 화염 확산 방지 유닛이 제공된다.
냉장고, 냉동 사이클 유닛, 제1 및 제2 전극, 탈취기, 연소 챔버, 화염 확산 방지 유닛

Description

냉장고{REFRIGERATOR}
본 발명은 액상으로부터 기상으로의 냉매의 변화에 의한 흡열에 의해 냉동을 수행하는 냉동 사이클 유닛을 구비하는 냉장고에 관한 것이다.
불연성 프레온이 냉장고의 냉동 사이클 유닛용 냉매로서 통상적으로 사용되어 왔다. 그러나, 프레온은 최근에 오존층의 파괴를 야기하는 것으로 판명되었다. 따라서, 사용되는 프레온의 양의 감소 및 프레온 사용의 제한에 관한 협정 및 협약이 체결되었다. 이소부탄이 프레온 대신에 냉장고의 냉동 사이클 유닛용 냉매로서 검토되고 있다.
그러나, 기본 물질(base)로서 탄화수소를 포함하는 가연성 물질인 이소부텐은 이하의 문제점을 갖는다. 몇몇 형태의 냉장고는 냉 공기(cold air) 내의 악취 성분을 제거하기 위한 탈취기를 구비한다. 이러한 탈취기의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이의 고전압 방전에 의해 생성되는 오존에 의한 악취 성분의 분해를 이용한다. 이 형태의 탈취기가 냉매로서 이소부탄을 사용하는 냉장고 내에 배치되는 경우, 전극 사이의 고전압 방전은 점화를 발생시켜 이소부탄이 착화하거나 이소부탄의 연소가 탈취기 또는 주위 부품에 열적 손상을 줄 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 고전압 방전에 의해 생성되는 오존에 의해 악취 성분을 분해하는 탈취기 및 가연성 냉매를 사용하는 냉동 사이클 유닛을 포함하고, 가연성 냉매가 냉동 사이클 유닛으로부터 누출되더라도 손상이 최소로 제한될 수 있는 냉장고를 제공하는 것이다.
본 발명은 액상으로부터 기상으로의 가연성 냉매의 변화에 의한 흡열에 의해 냉장고 내의 분위기를 냉동하기 위한 냉동 사이클 유닛과 그에 고전압을 인가할 때 전기를 방전하여 오존을 생성하는 제1 및 제2 전극을 갖는 탈취기를 구비하는 냉장고에 있어서, 제1 및 제2 전극을 둘러싸도록 제공된 연소 챔버와, 연소 챔버 내의 가연성 냉매의 연소가 연소 챔버 외부로 확산되는 것을 방지하도록 연소 챔버 내에 제공된 화염 확산 방지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다.
상술한 냉장고에서, 냉매의 연소는 이상 조건이 가연성 냉매를 냉동 사이클 유닛으로부터 누출시켜 냉매가 전극 사이의 고전압 방전으로부터 착화되더라도 냉매의 연소가 연소 챔버 내부로 한정된다. 따라서, 가연성 냉매의 연소에 의한 손상이 증가되는 것이 방지될 수 있다.
바람직한 형태에서, 연소 챔버는, 그를 통해 냉 공기가 냉장고 내에서 순환되는 유로 상에 위치된 제1 및 제2 윈도우를 갖고 제1 및 제2 전극을 수용하는 케이싱을 구비한다. 또한, 제1 전극은 전체적으로 메시 형상이고 제1 윈도우에 대향되도록 케이싱 내에 배치되고, 제2 전극은 전체적으로 메시 형상이고 제2 윈도우에 대향되도록 케이싱 내에 배치된다. 부가적으로, 철망(wire netting)이 제1 및 제2 윈도우를 덮는다. 상기의 바람직한 형태에서, 냉장고의 내부에서 순환되는 냉 공 기는 케이싱 내의 제1 및 제2 전극 사이에서 유동할 수 있다. 따라서, 냉 공기 내에 함유된 악취 성분이 전극 사이의 방전에 의해 생성되는 오존에 의해 효과적으로 분해될 수 있다. 더욱이, 제1 및 제2 전극을 보유하는 케이싱의 윈도우를 덮는 단순한 철망에 의해 가연성 냉매의 연소가 확산되는 것이 방지될 수 있다.
다른 바람직한 형태에서, 냉장고는 연소 챔버 내의 연소의 발생시에 탈취기의 작동을 정지하기 위한 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 연소를 유발하는 고압 방전이 저지되기 때문에 가연성 냉매의 연소의 발생시에도 가연성 냉매의 연소에 의한 손상이 확산되는 것이 방지될 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 냉장고에 채용된 광 촉매 유닛의 사시도이다.
도2는 냉장고의 종방향 단면도이다.
도3은 냉장고에 사용된 탈취기의 분해 사시도이다.
도4는 커버가 제거된 상태의 탈취기의 사시도이다.
도5는 광 촉매의 분해 사시도이다.
도6은 냉동 사이클 유닛의 개략도이다.
도7은 냉장고의 전기적 배열을 도시하는 블록 다이어그램이다.
도8은 철망이 제거된 상태의 연소 챔버 내의 온도 변화를 도시하는 그래프이다.
도9는 철망이 부착된 상태의 연소 챔버 내의 온도 변화를 도시하는 그래프이 다.
도10은 본 발명에 따른 제2 실시예의 냉장고에 채용된 광 촉매 유닛을 도시하는, 도1과 유사한 도면이다.
도11은 도7과 매우 유사한 도면이다.
도12는 광 촉매에 의해 검출된 광량의 변화를 도시하는 그래프이다.
도13은 본 발명에 따른 제3 실시예의 냉장고의 전기적 배열을 도시하는, 도7과 유사한 도면이다.
본 발명의 3개의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 도2를 참조하면, 제1 실시예의 하부 냉동실형(bottom-freezer) 냉장고가 도시되어 있다. 냉장고는 수직으로 기다란 직사각형 단열 박스(2)로 형성된 냉장고 본체(1)를 포함한다. 냉장실(3), 야채실(4), 온도 가변실(5) 및 냉동실(6)이 단열 박스(2) 내에 형성된다. 도시되지는 않았지만 제빙실이 온도 가변실(5)과 병렬로 제공된다.
단열 박스(2)는 전방 개구를 갖는다. 냉장실(3)의 전방 개구는 단열 박스(2) 상에 힌지식으로 장착된 냉장실 도어(7)에 의해 폐쇄된다. 도7에 도시한 바와 같은 조작 패널(71)이 도어(7)의 전방에 장착된다. 격실(4 내지 6)의 전방 개구는 슬라이드식 도어(8 내지 10) 각각에 의해 폐쇄된다. 제빙실의 전방 개구는 또한 도어(도시 생략)에 의해 폐쇄된다.
칸막이 플레이트(11)가 상부 냉장실(3) 및 하부 야채실(4)을 규정하도록 냉장실(3)과 야채실(4) 사이에 제공된다. 야채 저장 용기(12)가 도어(8)의 후방면에 연결되고 전방 및 후방으로 슬라이드 가능하도록 야채실(4) 내에 포위된다. 상부 케이스(12a)가 저장 용기(12)의 상측 내부에 장착된다. 탈취기(17)가 냉장실(3) 내의 칸막이 플레이트(11)의 후방 상부면에 장착된다. 탈취기(17)는 이하에 상세히 설명한다.
단열 박스(2)와 일체로 형성된 단열 칸막이 벽(13)이 상부 야채실(4), 하부 온도 가변실(5) 및 제빙실을 분할한다. 더욱이, 단열 칸막이 벽(14)이 상부 온도 가변실(5), 제빙실 및 하부 냉동실(6)을 분할한다. 부가적으로, 단열 칸막이 벽(도시 생략)이 온도 가변실(5)과 제빙실을 분할한다. 따라서, 온도 가변실(5)은 다른 격실로부터 공간적으로 및 열적으로 격리된다.
저장 용기(15)가 도어(9)의 후방면에 연결되고 전방 및 후방으로 슬라이드 가능하도록 온도 가변실(5) 내에 포위된다. 또한, 저장 용기(16)가 도어(10)의 후방면에 연결되고 전방 및 후방으로 슬라이드 가능하도록 냉동실(6) 내에 포위된다.
냉동 사이클 유닛(51)은 냉장고 본체(1)의 내측 부분에 내장된다. 더 구체적으로는, 냉장실용 증발기 챔버(52)(이하, "R 증발기 챔버"라 칭함)가 야채실(4)의 깊숙한 내부에 칸막이 벽(52a)에 의해 규정되어 있다. 더욱이, 냉 공기 도관(55)이 냉장고 본체(1) 내의 냉장실(3)의 후방 내부 및 상측 내부를 따라 제공된다. 냉 공기 도관(55)은 R 증발기 챔버(52)에 연결된 하단부를 갖는다.
냉장실용 증발기(53)(이하, "R 증발기"라 칭함)가 R 증발기 챔버(52) 내에 제공되고, 냉장실용 송풍 팬(54)(이하, "R 팬"이라 칭함)이 증발기(53)의 상부에 제공된다. 칸막이 벽(52a)은 R 팬(54)의 전방에 위치된 그의 부분에 형성된 출구(56)를 갖는다. 출구(56)는 상부 케이스(12a)에 위치된 전방 단부 개구를 갖는다. R 팬(54)은 가변 속도형(예를 들면, 1800 내지 2400rpm의 범위)이다. 더욱이, 제상 히터(57)가 R 증발기 챔버(52)의 하측 내부에 제공된다.
R 팬(54)의 구동 중에, R 증발기(53)에 의해 생성된 냉 공기는 냉 공기 도관(55)을 통해 냉장실(3) 내로 공급되는 동시에 출구(56)를 통해 야채실(4) 내로 공급된다. 그 후, 냉 공기는 R 증발기 챔버(52) 내로 복귀되어 순환된다.
냉동실용 증발기 챔버(58)(이하, "F 증발기 챔버")가 온도 가변실(5), 제빙실 및 하부 냉동실(6)의 후방 내부를 따라 제공된다. 냉동실용 증발기(59)(이하, "F 증발기")가 F 증발기 챔버(58) 내에 제공된다. 냉동실용 송풍 팬(60)(이하, "F 팬")이 F 증발기 챔버(58) 내의 F 증발기(59)의 상부에 제공된다. F 팬(60)은 가변 속도 구동형(예를 들면, 1800 내지 2400rpm의 범위)이다. 더욱이, 제상 히터(61)가 F 증발기 챔버(58)의 하측 내부에 제공된다.
온도 가변실(5)용 댐퍼(62)가 F 팬(60)에 대해 하류측 또는 토출측 냉 공기 통로의 부분에 제공되고, 상기 부분은 온도 가변실에 연결된다. 댐퍼(62)는 개폐 가능하도록 제어 장치(70)(도7 참조)에 의해 제어된다.
F 팬(60)이 댐퍼(62)가 폐쇄된 동안 구동되면, F 증발기(59)에 의해 생성된 냉 공기가 냉동실(6) 및 제빙실 내로 공급되고, 그 후 F 증발기 챔버(58)의 하측 내부로 복귀된다. 따라서, 냉 공기가 순환된다. 한편, F 팬(60)이 댐퍼(62)가 완전히 또는 부분적으로 폐쇄된 동안 구동되면, F 증발기(59)에 의해 생성된 냉 공기가 냉동실(6), 제빙실 및 온도 가변실(5) 내로 공급되고, 그 후 F 증발기 챔버(58) 의 하측 내부로 복귀된다. 따라서, 냉 공기가 순환된다.
기계실(63)이 냉장고 본체(1)의 하측 후방에 형성된다. 기계실(63) 내에는 압축기(64)와 압축기(64) 및 응축기(65)(도6 참조)를 냉각하기 위한 냉각 팬(66)(이하, "C 팬")이 제공되어 있다. 압축기(64)는 압축기의 가변 속도 구동(예를 들면, 30 내지 70Hz의 범위의 인버터의 작동 주파수)이 성취되도록 인버터 제어에 의해 제어된다. C 팬(66)은 또한 가변 속도형(예를 들면, 1800 내지 2000rpm의 범위)이다.
도6을 참조하면, 냉동 사이클 유닛(51)의 개략적인 배열이 도시되어 있다. 냉동 사이클 유닛(51)은 압축기(64), 응축기(65), 냉매 유로 절환 수단으로서 기능하는 절환 밸브(67)(3방향 밸브), 절환 밸브(67)의 제1 출구(67a)에 연결된 제1 모세관(68), R 증발기(53) 및 F 증발기(59)를 구비하며, 이들 모두는 냉매 파이프에 의해 폐쇄 루프로 서로 순차적으로 연결되어 있다. 제2 모세관(69)은 절환 밸브(67)의 제2 출구(67b) 및 또한 R 증발기(53)와 F 증발기(59) 사이의 냉매 파이프에 연결된다. 따라서, 제2 모세관(69)은 제1 모세관(68) 및 R 증발기(53)를 우회한다.
절환 밸브(67)가 제1 출구(67a)측으로 절환되거나 제1 출구(67a)가 개방되면, 압축기(64)의 구동에 의해 응축기(65) 등을 통과한 냉매는 제1 모세관(68), R 증발기(53) 및 F 증발기(59)를 통해 순차적으로 더 유동하고, 그 후 압축기(64)로 복귀된다.
한편, 절환 밸브(67)가 제2 출구(67b)측으로 절환되거나 제2 출구(67b)가 개 방되면, 압축기(64)의 구동에 의해 응축기(65) 등을 통과한 냉매는 제2 모세관(69) 및 F 증발기(59)를 통해 차례로 더 유동하고, 그 후 압축기(64)로 복귀된다.
가연성인 이소부탄이 본 실시예의 냉동 사이클 유닛(51)을 통해 순환되는 냉매로서 사용된다.
이제, 탈취기(17)의 구성을 설명한다.
도3은 칸막이 플레이트(11)와 함께 탈취기(17)의 분해 사시도이다. 도3에서, 칸막이 플레이트(11)는 탈취기(17)가 부착되는 장착 리세스(18)를 갖고 형성된다. 칸막이 플레이트(11)는 또한 순환된 냉 공기가 냉장실(3)로부터 탈취기(17)를 통하지 않고 야채실(4)로 직접 유동하도록 장착 리세스(18)의 대향 측면들 각각에 복수의 환기구(19)를 갖고 형성된다.
장착 리세스(18)의 전방 저부는 복수의 기다란 배수구(20)를 갖고 형성되고, 그 후방 저부는 개구(30)를 갖고 형성된다. 배수구(20)는 사용자가 냉장고 내에 실수로 물을 엎질렀을 때 탈취기(17)로 물이 유입되는 것을 방지한다.
탈취기(17)는, 케이싱 본체(21)와 케이싱 본체의 상부 개구를 덮는 커버(22)를 더 구비하는 유닛 케이싱(23)과, 승압 변압기(24), 광 촉매 유닛(25) 및 오존 분해 촉매(26)를 포함한다. 유닛 케이싱(23)은 예를 들면 ABS로 제조된다.
케이싱 본체(21)는 도3 및 도4에 도시한 바와 같이 칸막이 벽(21a)에 의해 변압기 챔버(27) 및 냉 공기 통로(28)로 분할된 내부를 갖는다. 승압 변압기(24)는 변압기 챔버(27) 내에 배치된다. 승압 변압기(24)는, 성형에 의해 합성 수지로 모두 포위되어 있는 1차 코일, 2차 코일 및 자기 코어(모두 도시 생략)를 구비한 다. 승압 변압기(24)는 전기 공급 라인(37)을 통해 공급된 전력의 전압을 미리 정해진 전압으로 승압하고, 이 전압은 2차측 단자(38)로부터 전달된다.
광 촉매 유닛(25)은 냉 공기 통로(28)에 중심적으로 배치된다. 오존 분해 촉매(26)는 광 촉매 유닛(25)의 후방에 배치된다. 케이싱 본체(21)는 오존 분해 촉매(26)가 배치되어 있는 저부의 일부에 형성된 다수의 환기구(29)를 갖는다. 환기구(29)는 탈취기(17)가 칸막이 플레이트(11)의 장착 리세스(18)에 부착될 때 개구(30)에 대향하도록 적용된다.
오존 분해 촉매(26)는, 기본 물질로서 산화 망간을 함유하는 세라믹 허니컴(honeycomb)이거나 일반적으로 직사각형 플레이트의 형상으로 금속 허니컴을 형성함으로써 제조될 수도 있는 코어와, 코어에 고착된 촉매를 포함한다. 따라서, 촉매(26)와 오존 또는 악취 성분의 큰 접촉 면적이 허니컴 구조체에 의해 보장되어, 분해 효율이 향상된다. 오존 분해 촉매(26)는 공기가 허니컴 구조체를 통해 수직으로 유동하도록 환기구(29) 상에 배치된다.
케이싱 본체(21) 상에 커버(22)를 장착시에, 커버의 하부측 상에 직립한 보스(31)가 케이싱 본체(21)에 형성된 구멍(32)을 통해 삽입되고, 나사(33)가 칸막이 플레이트(11)의 하부측으로부터 보스(31) 내로 나사 결합된다. 커버(22)는 그 전방 단부에 일체로 형성된 하향 연장 루버(louver)(34)를 갖는다. 루버(34)의 하단부는 커버(22)가 케이싱 본체에 부착될 때 케이싱 본체(21)의 전방 단부에 접하도록 적용된다. 루버(34)는 또한 유닛 케이싱(23)에 이물질이 도입되는 것을 방지한다.
탈취기(17)는, 구멍이 장착 리세스의 후방 에지에 형성된 구멍(도시 생략)과 정렬된 상태로 원터치 파스너가 커버(22)의 후방 단부에 형성된 구멍(35) 내로 상부로부터 삽입될 때 장착 리세스(18)에 부착된다.
이제, 촉매 유닛(25)을 도1 및 도5를 참조하여 상세히 설명한다. 상기 승압 변압기(24)는 미리 정해진 고전압을 유닛에 공급하도록 결합에 의해 촉매 유닛(25)에 연결된다. 촉매 유닛(25)은 제1 케이스(39), 상기 제1 케이스에 모두 수용된 제1 전극(40) 및 제2 전극(41), 버퍼로서 기능하는 스페이서(42, 43), 광 촉매 모듈(44) 및 상기 제1 케이스에 부착된 제2 케이스(45)를 포함한다. 제1 전극(40)은 메시 전극부(40a) 및 단자부(40b)를 구비한다. 제2 전극(41)은 메시 전극부(41a) 및 단자부(41b)를 구비한다. 제2 전극(41)의 메시 전극부(41a)는 제1 전극(40)의 메시 전극부(40a)보다 큰 메시를 갖는다.
스페이서(42, 43)는 모두 불연성 실리콘 고무로 제조된다. 각각의 스페이서(42, 43)는 프레임의 형상으로 형성되고 두 개의 윈도우(42a 또는 43a)를 갖는다. 광 촉매 모듈(44)은, 알루미나 또는 실리카와 같은 다공성 세라믹으로 제조되고 산화 티타늄과 같은 광 촉매 재료가 부착되는 표면을 갖는 직사각형 플레이트형 코어를 포함하고, 광 촉매 재료는 건조되거나 점화된다. 제1 케이스(39)는 수용 리세스(46)와, 저장 리세스와 모두 연통하는 한 쌍의 단자 배치부(46a, 46b)를 갖는다. 수용 리세스(46)는 제1 전극(40)의 메시 전극부(40a), 스페이서(42), 광 촉매 모듈(44), 스페이서(43), 제2 전극(41)의 메시 전극부(41a)를 이 순서로 순차적으로 수용한다. 제1 및 제2 전극(40, 41)의 단자부(40b, 41b)는 단자 배치부(46a, 46b) 내에 각각 배치된다.
수용 리세스(46)는 윈도우(42a, 43a)에 각각 대응하는 윈도우(39a)(제1 윈도우로서 기능함)를 갖고 형성된 저부를 갖는다. 제1 케이스(39)는 윈도우(39a)를 덮도록 철망(47)(화염 확산 방지 유닛으로서 기능함)이 부착되는 외부면을 갖는다. 수용 리세스(46)에 수용될 때, 제1 전극(40)의 메시 전극부(40a)는 그 사이에 윈도우(39a)가 위치된 상태로 철망(47)에 대향된다.
제1 케이스(39)는 그 외부 에지에 형성된 부착 리세스(48)를 더 갖는다. 열 퓨즈(thermal fuse)(49)(스토퍼로서 기능함)가 부착 리세스(48)에 부착된다. 열 퓨즈(49)는 승압 변압기(24)의 1차측에 직렬로 접속된다. 열 퓨즈(49)는 철망으로부터 열 퓨즈로 열이 전달되도록 철망(47)의 내부와 접촉하게 된다. 열 퓨즈(49)의 온도가 예를 들어 70℃로 증가되면, 열 퓨즈(49)가 용융되어 승압 변압기(24)의 1차측으로의 전력 공급을 차단한다.
제2 케이스(45)는, 제1 전극(40), 스페이서(42), 광 촉매 모듈(44), 스페이서(43) 및 제2 전극(41)이 수용 리세스(46) 및 단자 배치부(46a, 46b)에 수용된 후 제1 케이스(39)의 수용 리세스(46) 및 단자 배치부(46a, 46b) 내로 끼워진다. 따라서, 광 촉매 유닛(25)이 구성된다.
제2 케이스(45)는 제2 윈도우로서 기능하는 윈도우(45a)를 갖고 형성된다. 화염 확산 방지 유닛으로서 기능하는 철망(50)이 윈도우(45a)를 덮도록 제2 케이스(45)의 외부면에 부착된다. 제2 전극(41)의 메시 전극(41a)은 그 사이에 윈도우(45a)가 위치 설정된 상태로 철망(50)에 대향된다.
각각의 철망(47, 50)은 높은 오존 저항성을 갖는 오스테나이트 스테인레스 강, 바람직하게는 SUS304 또는 SUS316과 같은 0.18mm의 와이어 직경을 갖는 와이어 재료로 제조되고, 와이어 재료는 메시(평방 센티미터 당 60 메시)로 형성된다. 제1 및 제2 케이스(39, 45) 및 철망(47, 50)에 의해 규정된 공간은 연소 챔버로서 기능한다. 연소 챔버는, 제1 및 제2 전극(40, 41) 사이의 방전이 냉동 사이클 유닛(51)으로부터 누출하는 이소부탄을 연소시키면 연소가 연소 챔버의 내부로 한정되거나 이소부탄의 연소가 연소 챔버의 외부로 확산되는 것을 방지하도록 제공된다. 이를 위해, 연소 챔버의 용량 및 연소 챔버를 통해 유동하는 냉 공기의 유량은 연소 챔버의 내부를 통해 유동하는 냉 공기에 함유된 이소부탄이 간헐적으로 연소되도록 설정된다.
승압 변압기(24)의 2차 단자(38)는 승압 변압기가 광 촉매 유닛에 부착될 때 광 촉매 유닛(25)의 제1 및 제2 전극(40, 41)에 전기적으로 접속된다. 따라서, 승압 변압기(24)는 광 촉매 유닛(25)에 고전압을 공급할 수 있다.
도7은 냉장고 본체(1)의 전기적 배열을 도시하는 블록 다이어그램이다. 도7에서, 마이크로컴퓨터 기반 제어 장치(70)에는, 조작 패널(71), 냉장실 온도 센서(72), 온도 가변실 온도 센서(73), 냉동실 온도 센서(74) 등으로부터의 신호가 공급된다. 조작 패널(71) 및 센서(72 내지 74)로부터의 신호에 기초하여, 제어 장치(70)는 압축기(64), 절환 밸브(67), R 팬(54), F 팬(60), C 팬(66), 온도 가변실 댐퍼(62), 제상 히터(57, 61), 탈취기(17)의 승압 변압기(24) 등을, 이들이 통전(通電)되도록 제어한다. 이 경우, 제어 장치(70)는 절환 밸브(67)를 절환하도록 제어함으로써, 냉장실(3) 및 야채실(4) 내의 분위기가 대부분 냉각되도록 냉매가 R 증발기(53) 내로 유동하는 냉장실 냉각 모드와, 냉동실(6) 내의 분위기 및 필요하다면 온도 가변실(5) 내의 분위기가 냉각되도록 냉매가 F 증발기(59) 내로만 유동하는 냉동실 냉각 모드를 선택적으로 수행한다.
미리 정해진 온도 범위가 냉장실(3), 야채실(4), 온도 가변실(5) 및 냉동실(6) 각각에 대해 설정된다. 각각의 온도 센서(72 내지 74)에 의해 검출된 온도에 기초하여, 제어 장치(70)는 격실(4 내지 6) 내의 온도가 각각의 설정 범위로 유지되도록 절환 밸브(67), 온도 가변실 댐퍼(62), 팬(54, 60, 66) 및 압축기(64)를 제어한다. 예를 들면, 냉동실(6) 및 제빙실의 설정 온도 범위의 상한(또는 ON 온도)은 -18℃로 설정되고, 하한(또는 OFF 온도)은 -21℃로 설정된다. 더욱이, 설정 온도 범위의 상한(ON 온도)은 5℃로 설정되고, 하한(OFF 온도)은 2℃로 설정된다.
이제, 냉장기의 작동을 설명한다. 제어 장치(70)가 냉장실(3) 및 야채실(4)을 위한 냉장 작동을 개시하면, 압축기(64)에 의해 토출된 냉매는 R 증발기(53) 내로 공급된다. 더욱이, R 팬(54) 및 탈취기(17)가 작동된다. 그 결과, R 증발기 챔버(52) 내에 생성된 냉 공기의 일부가 도2에 화살표로 도시한 바와 같이 냉 공기 출구(56)로부터 야채실(4) 내로 토출되고, 그 후 R 증발기 챔버(52)로 복귀된다. R 증발기 챔버(52) 내에 생성된 냉 공기의 나머지는 냉 공기 도관(55)을 통해 상향으로 유동하면서 냉장실(3) 내로 토출된다. 냉장실(3) 내로 토출된 냉 공기의 대부분은 칸막이 플레이트(11)의 환기구(29)를 통해 야채실(4) 내로 직접 유동한다. 냉장실(3) 내로 토출되어 환기구(29)를 통과하지 않은 냉 공기의 부분은 탈취기(17)를 통과하고, 그 후 야채실(4)을 통해 R 증발기 챔버(52) 내로 복귀한다.
냉 공기는 먼저 탈취기(17) 내의 냉 공기 통로(28) 내로 유동하고, 이어서 광 촉매 유닛(25) 및 오존 분해 촉매(26)를 차례로 통과한다. 광 촉매 유닛(25)에서, 승압 변압기(24)는 제1 및 제2 전극(40, 41)을 가로질러 8.8kV의 임펄스 전압을 주기적으로 인가하여, 메시 전극(40a, 41a) 사이에 코로나 방전이 발생된다. 코로나 방전은 메시 전극(40a, 41a)의 표면을 따라 전자가 이동하는 레벨을 갖는다. 이 레벨은 전극의 세기를 손실시키지는 않는다. 따라서, 제1 및 제2 전극이 연속적으로 사용될 수 있다. 메시 전극(40a, 41a)의 표면은 전극의 전달 중에 플라즈마 상태가 되고, 이에 의해 자외선(380nm 이하의 파장) 및 오존을 생성한다.
8.8kV의 고전압이 그 사이의 거리를 따라 제1 및 제2 전극(40, 41) 사이에 인가된다. 따라서, 메시 전극(40a, 41a)에 인접하여 위치된 철망(47, 50)으로 전류가 누출될 수도 있는 가능성이 있다. 그러나, 철망(47, 50)은 본 실시예에서 전기적으로 절연되어 있기 때문에, 누출 전류가 제1 전극(40)으로부터 철망(47, 50)을 통해 제2 전극(41)으로 흐르는 것이 방지될 수 있다.
제1 및 제2 전극(40, 41) 사이의 코로나 방전에 의해 생성된 자외선이 광 촉매 모듈(44) 상에 조사되면, 자외선의 광 에너지가 산화 티타늄을 활성화시켜, 광 촉매 작용에 의해, 음식의 신선도를 감소시키는 에틸렌 가스 또는 냉 공기에 함유된 암모니아와 같은 악취 성분을 분해한다. 광 촉매 모듈(44)은 특히 본 실시예에 서 메시 전극부(40a, 41a) 사이에 배치되기 때문에, 코로나 방전에 의해 방출된 비방향성 자외선이 광 촉매 모듈(44) 상에 효과적으로 작용한다.
더욱이, 코로나 방전에 의해 생성된 오존은 냉 공기와 함께 오존 분해 촉매(26)를 통과한다. 이 경우, 오존은 활성 산소가 생성되도록 분해된다. 냉 공기 내에 함유된 아민계 악취 성분 및 암모니아와 같은 악취 성분은 활성 산소의 산화력에 의해 분해된다. 더 구체적으로는, 냉 공기에 함유된 에틸렌 가스 및 냉 공기에 함유된 아민계 등의 악취 성분은 광 촉매 모듈(44)에 의해 분해되고, 반면 암모니아와 같은 악취 성분은 광 촉매 모듈(44) 및 오존 분해 촉매(26) 모두에 의해 분해된다. 탈취기(17)에 의해 탈취되어 있는 냉 공기는 유닛 케이스(23)의 환기구(29) 및 칸막이 플레이트(11)의 개구(30)를 통해 야채실(4) 내로 유동하고, 또한 R 증발기 챔버(52)로 복귀된다. 따라서, 냉 공기에 함유된 악취 성분이 분해되면서 각각의 냉장실(3) 및 야채실(4) 내의 분위기가 R 증발기 챔버(52) 내에 생성된 냉 공기에 의해 냉각될 수 있다.
냉동 사이클 유닛(51)은 냉매 파이프에 의해 서로 결합된 복수의 부품으로 구성된다. 따라서, 각각의 부품과 냉매 파이프 사이의 접합부에 고장이 발생하면 내부를 충전하고 있는 가연성 이소부탄이 누출될 수도 있는 가능성이 있다. 냉 공기에 함유된 이소부탄의 밀도는 누출시에 점진적으로 증가된다. 이에 의해, 광 촉매 유닛(25) 주위의 분위기에 함유된 이소부탄의 밀도가 또한 증가된다. 그러나, 본 실시예에서, 광 촉매 유닛(25)의 메시 전극부(40a, 41a) 사이의 거리는 8.5mm로 설정되고 인가 전압은 8.8kV로 설정되므로 작은 에너지를 갖는 코로나 방전이 메시 전극부 사이에 발생된다. 따라서, 이소부탄은 광 촉매 유닛(25) 주위의 분위기에 함유된 이소부탄의 밀도가 증가하더라도 연소되는 것이 방지될 수 있다.
그러나, 각각의 메시 전극부(40a, 41a)의 부분은 전극 사이의 거리가 감소되도록 절곡되고, 방전 전압이 증가되거나 또는 전기 도전성 이물질이 전극부 사이에 배치된다. 각각의 경우, 이상 방전 또는 아크 방전이 전극부(40a, 41a) 사이에 발생된다. 아크 방전은 메시 전극부(40a, 41a) 사이의 공기 절연층이 파괴되었다는 것을 지시한다. 아크 방전은 다량의 전류가 흐르기 때문에 큰 에너지를 갖는다. 따라서, 이소부탄의 밀도가 증가할 때 이소부탄이 연소될 수 있는 가능성이 있다. 탈취기(17)는 특히 본 실시예에서 냉 공기 통로 내에 배치되기 때문에, 가연성 가스인 이소부탄이 방전원으로 연속적으로 공급된다. 따라서, 냉장고가 열 퓨즈(49)에 의해 승압기(24)가 차단되는 배열을 갖더라도, 냉장고 내의 온도가 과도하게 증가될 수도 있다.
도8은 아크 방전이 4.2%/vol의 가스 밀도를 갖는 이소부탄의 분위기 내에 발생되어 이소부탄이 연소되는 경우의 광 촉매 유닛(25)의 온도 변화에 관한 실험 결과를 도시한다. 실험에서, 철망(47, 50)은 탈취기(17)의 광 촉매 유닛(25)으로부터 제거되었다. 최종 구성은 종래의 구성에 대응한다. 도8에 도시한 바와 같이, 다량의 이소부탄이 작동의 개시(방전의 개시)시에 순간적으로 연소되고, 따라서 광 촉매 유닛(25) 내의 온도가 급격하게 증가된다. 열 퓨즈(49)의 온도는 작동 개시 30초 후에 70℃에 도달하였다. 그 결과, 열 퓨즈(49)가 용융되어 승압 변압기(24)를 차단한다. 그 후, 광 촉매 유닛(25) 내의 온도는 급격한 증가를 더 지속한다. 광 촉매 유닛(25) 내의 온도가 485℃에 도달할 때 이소부탄이 연소된다. 광 촉매 유닛(25) 내의 온도는 이소부탄이 연소된 후에 급격하게 감소된다. 이 경우, 탈취기(17)의 유닛 케이스(32)의 온도가 증가되어 유닛 케이스가 변형되고 이어서 연기를 방출한다. 따라서, 탈취기는 안전상의 문제점을 갖는다.
한편, 도9는 아크 방전이 4.2%/vol의 가스 밀도를 갖는 이소부탄의 분위기에 발생되어 이소부탄이 연소된 경우의 실시예에서 탈취기(17)의 광 촉매 유닛(25)의 온도 변화에 관한 실험 결과를 도시한다. 도9에 도시한 바와 같이, 광 촉매 유닛(25) 내의 온도 증가는 메시 전극부(40a, 41a) 사이의 아크 방전이 이소부탄을 연소시키더라도 완만하다. 그 이유는 광 촉매 유닛(25)의 케이스(39, 45)의 윈도우(39a, 45a)가 철망(47, 50)으로 덮여 있어, 이소부탄이 간헐적으로 연소되지만 연소 챔버 외부로 확산되지는 않도록 연소 챔버가 규정되어 있기 때문이다.
광 촉매 유닛(25) 내의 온도는 작동 개시 5분 20초 후에 70℃에 도달한다. 이 때, 열 퓨즈(49)가 용융되어 승압 변압기(24)를 차단한다. 그 후, 연소는 지속되지 않지만 이소부탄이 공급되어 광 촉매 유닛(25) 내의 온도가 점진적으로 감소된다. 탈취기(17)의 유닛 케이스(23)의 변형이 발견되지 않는다.
실험 데이터는 연소가 광 촉매 유닛(25) 내에서 3 또는 4초의 간격으로 발생하고 광 촉매 유닛(25)을 통과하는 냉 공기의 양이 철망(47, 50)에 의해 제한되고, 이에 의해 충분한 연소 간격이 보장될 수 있다는 것을 나타낸다.
상기 실시예에서, 광 촉매 유닛(25)의 케이스(39, 45)의 윈도우(39a, 45a)는 연소 챔버가 규정되도록 철망(47, 50)으로 각각 덮여 있다. 따라서, 메시 전극(40a, 41a) 사이의 아크 방전이 이소부탄을 연소시키더라도 연소는 연소 챔버의 내부에만 한정될 수 있다. 온도 증가는 광 촉매 유닛(25) 내에서 완만해지기 때문에, 열 퓨즈(49)에 의한 차단이 광 촉매 유닛 내의 온도 증가에 이어질 수 있다.
더욱이, 이소부탄의 연소가 광 촉매 유닛(25)의 외부로 확산되는 것이 방지되기 때문에, 탈취기(17) 및 주위 부품들로 구성된 케이스(23)가 파손되는 것이 방지될 수 있다. 더욱이, 상기 효과는 각각의 철망(47, 50)으로 케이스(39, 45)의 윈도우(39a, 45a)를 덮는 단순한 배열에 의해 성취될 수 있다.
더욱이, 각각의 철망은 스테인레스 강으로 제조되기 때문에 오존에 의해 부식되는 것이 방지될 수 있다. 부가적으로, 철망(47, 50)은 제1 및 제2 전극(40, 41)으로부터 각각 전기적으로 절연되어 있다. 따라서, 전류가 철망(47, 50)을 통해 누출되는 것이 방지될 수 있다.
도10 내지 도12는 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 제1 실시예와의 제2 실시예의 차이점을 설명한다. 동일 또는 유사 부분은 제1 실시예에서와 동일한 도면 부호를 붙인다. 제2 실시예는 광 촉매 유닛(25)의 연소의 발생을 검출하는 광 센서를 특징으로 한다.
더 구체적으로는, 도10에 도시된 바와 같이, 광 센서(81)는 광 촉매 유닛(25)에 인접하여 제공된다. 광 촉매 유닛(25) 내에 연소가 발생되면, 연소에 의한 발광이 광 센서(81)에 의해 검출된다. 코로나 방전에 의한 자외선이 일반적으로 광 촉매 유닛(25)으로부터 방출된다. 사용된 광 센서(81)는 자외선을 검출하 지 않는 광 검출 특성을 갖는다. 더욱이, 탈취기(17)는 제1 실시예에 사용된 열 퓨즈(49)를 구비하지 않는다.
도11은 제2 실시예의 냉장고의 전기적 배열을 도시하는 블록 다이어그램이다. 광 센서(81)로부터의 출력은 A/D 변환기(82)에 의해 대응 디지털 신호로 변환된다. 디지털 신호는 제어 장치(70)로 공급된다. A/D 변환기(82)로부터의 디지털 신호에 기초하여, 제어 장치(70)는 광 센서(81)에 의해 검출된 광량을 결정한다. 제어 장치(70)는 광 센서(81)에 의해 검출된 광량의 변화가 미리 정해진 패턴을 나타내면 승압 변압기(24)의 통전을 중단한다.
도12는 광 센서(81)에 의해 검출된 광량의 변화를 도시한다. 아크 방전이 광 촉매 유닛(25) 내의 이소부탄을 연소시키면, 광 센서(81)에 의해 검출된 광량은 연소가 간헐적으로 발생하기 때문에 간헐적으로 증가된다. 광 센서(81)에 의해 검출된 광량의 변화가 이러한 간헐적 패턴을 나타내면, 제어 장치(70)는 승압 변압기(24)의 통전을 중단한다. 따라서, 탈취기(17)가 중단되어, 냉 공기에 함유된 이소부탄이 광 촉매 유닛(25) 내로 연속적으로 공급되더라도 이소부탄의 연속적인 연소가 방지된다.
제2 실시예에서, 광 촉매 유닛(25) 내의 이소부탄의 연소가 광 센서(81)에 의해 신속하게 검출되고, 탈취기(17)가 즉시 중단된다. 따라서, 손상이 최소로 제한될 수 있다.
도13은 본 발명의 제3 실시예를 도시한다. 제1 실시예와의 제3 실시예의 차이점을 설명한다. 제3 실시예에서, 제어 장치(70)는 전류 퓨즈(91)(스토퍼로서 기 능함)를 통해 승압 변압기(24)에 전력을 공급한다. 전류 퓨즈(91)는, 제1 및 제2 전극(40, 41) 사이의 코로나 방전의 발생시의 전력량에 응답하여 전력을 차단하지 않지만 제1 및 제2 전극(40, 41) 사이의 아크 방전의 발생시의 전력량에 응답하여 전력을 차단하도록 설정된다.
더 구체적으로는, 승압 변압기(24)로의 전력 공급은, 냉동 사이클 유닛(51)으로부터의 이소부탄의 누출과 무관하게 제1 및 제2 전극(40, 41) 사이의 아크 방전의 발생시에 중단된다. 따라서, 아크 방전에 의한 이소부탄의 연소가 방지될 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 이하와 같이 변형되거나 확장될 수 있다.
열 퓨즈는 제1 실시예에서 제거될 수도 있다. 이 배열에서, 광 촉매 유닛(25) 내의 이소부탄의 연소가 간헐적으로 지속된다. 그러나, 연소 체적이 작기 때문에, 과도한 온도 증가가 제한될 수 있고 따라서 안전성이 보장될 수 있다.
각각의 실시예의 배열은 함께 조합될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 냉동 사이클 유닛을 구비하고 냉매로서 불연성 비프레온 냉매의 채용에 의해 지구 환경을 보호하는 냉장고로서 이용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 액상으로부터 기상으로의 가연성 냉매의 변화에 의한 흡열에 의해 냉장고 내의 분위기를 냉동하기 위한 냉동 사이클 유닛과, 고전압의 인가시에 전기를 방전하여 오존을 생성하는 제1 및 제2 전극을 갖는 탈취기를 구비하는 냉장고에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극을 둘러싸도록 제공된 연소 챔버와,
    상기 연소 챔버 내의 가연성 냉매의 연소가 연소 챔버 외부로 확산되는 것을 방지하도록 상기 연소 챔버 내에 제공된 화염 확산 방지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극은 고전압 방전에 의해 자외선을 발생시키고, 자외선의 조사시에 광 촉매 작용을 수행하도록 상기 제1 및 제2 전극 사이에 보유된 광 촉매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  3. 제1항에 있어서, 상기 화염 확산 방지 유닛은 철망을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  4. 제3항에 있어서, 상기 철망은 스테인레스 강으로 제조되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 연소 챔버는, 그를 통해 냉 공기가 냉장고 내에서 순환되는 유로 상에 위치된 제1 및 제2 윈도우를 갖고 제1 및 제2 전극을 수용하는 케이싱을 구비하고,
    상기 제1 전극은 전체적으로 메시 형상이고 제1 윈도우에 대향되도록 상기 케이싱 내에 배치되고,
    상기 제2 전극은 전체적으로 메시 형상이고 제2 윈도우에 대향되도록 상기 케이싱 내에 배치되고,
    상기 철망은 제1 및 제2 윈도우를 덮는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 연소 챔버는, 그를 통해 냉 공기가 냉장고 내에서 순환되는 유로 상에 위치된 제1 및 제2 윈도우를 갖고 제1 및 제2 전극을 수용하는 케이싱을 구비하고,
    상기 제1 전극은 전체적으로 메시 형상이고 제1 윈도우에 대향되도록 상기 케이싱 내에 배치되고,
    상기 제2 전극은 전체적으로 메시 형상이고 제2 윈도우에 대향되도록 상기 케이싱 내에 배치되고,
    상기 철망은 제1 및 제2 윈도우를 덮는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  7. 제5항에 있어서, 상기 철망은 제1 및 제2 전극으로부터 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  8. 제6항에 있어서, 상기 철망은 제1 및 제2 전극으로부터 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  9. 제1항에 있어서, 상기 연소 챔버 내의 연소의 발생시에 탈취기의 작동을 정지시키기 위한 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  10. 제9항에 있어서, 상기 스토퍼는 그의 온도가 미리 정해진 온도 이상으로 증가할 때 용융되어 상기 탈취기를 차단하도록 상기 연소 챔버 내에 배치된 열 퓨즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  11. 제10항에 있어서, 상기 열 퓨즈는 철망으로부터 열이 전달되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  12. 제10항에 있어서, 상기 탈취기에 고전압을 공급하는 승압 변압기를 포함하고, 상기 열 퓨즈는 상기 승압 변압기의 1차측에 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  13. 제11항에 있어서, 상기 탈취기에 고전압을 공급하는 승압 변압기를 포함하고, 상기 열 퓨즈는 상기 승압 변압기의 1차측에 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  14. 제10항에 있어서, 상기 연소 챔버를 통해 순환되는 냉 공기에 함유된 가연성 냉매의 연소는 상기 연소 챔버 내에서 간헐적으로 발생되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  15. 제11항에 있어서, 상기 연소 챔버를 통해 순환되는 냉 공기에 함유된 가연성 냉매의 연소는 상기 연소 챔버 내에서 간헐적으로 발생되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  16. 제12항에 있어서, 상기 연소 챔버를 통해 순환되는 냉 공기에 함유된 가연성 냉매의 연소는 상기 연소 챔버 내에서 간헐적으로 발생되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  17. 제13항에 있어서, 상기 연소 챔버를 통해 순환되는 냉 공기에 함유된 가연성 냉매의 연소는 상기 연소 챔버 내에서 간헐적으로 발생되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  18. 제9항에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 연소 챔버 내의 연소에 의해 발생되는 발광을 검출하기 위한 광 센서를 구비하고, 상기 스토퍼는 광 센서가 발광을 검출 할 때 상기 탈취기의 작동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  19. 제1항에 있어서, 상기 탈취기 내로 공급되는 전류가 미리 정해진 값 이상일 때 상기 탈취기를 차단하기 위한 전류 퓨즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
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