KR100735166B1

KR100735166B1 - 냉장고

Info

Publication number: KR100735166B1
Application number: KR1020050135462A
Authority: KR
Inventors: 채수남; 김경윤
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2007-07-03

Abstract

본 발명의 사상에 따른 냉장고는 냉장실 및 냉동실이 포함되는 본체; 상기 본체 외부 일측에 장착되는 증발기; 상기 본체 내부 일측에 장착되며, 상기 증발기를 통과한 냉기의 일부가 유입되어 흐르는 냉동실측 열교환기와, 상기 냉장실 내부의 공기가 유입되어 흐르는 냉장실측 열교환기 및 상기 냉동실측 열교환기와 냉장실측 열교환기를 구획하는 분리부재로 이루어지는 중간 열교환기;가 포함되고, 상기 냉동실측 열교환기 내부에는 냉기의 흐름 방향이 다수회 절곡되도록 가이드하는 격벽과, 상기 격벽으로부터 일정 간격 이격되게 배열되며, 상기 격벽으로부터 멀어질수록 길이가 길어지는 냉각핀이 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여, 냉장실 내의 음식물 냄새가 냉동실로 전이되는 현상이 방지되고, 냉동실의 열교환율이 더 향상되는 효과가 있다.

냉장실, 냉동실, 중간 열교환기

Description

냉장고{Refrigerator}

도 1은 종래의 일반적인 사이드 바이 사이드 방식의 냉장고 내부에서 일어나는 냉기 흐름을 보여주는 전면 사시도.

도 2는 본 발명의 사상에 따른 중간 열교환기가 장착된 사이드 바이 사이드 방식의 냉장고 내부를 보여주는 사시도.

도 3은 본 발명의 중간 열교환기의 사시도.

도 4는 본 발명의 중간 열교환기의 분해사시도.

도 5는 본 발명의 '4스텝 상태'의 냉동실측 열교환기의 기본 구조.

도 6은 본 발명의 냉동실측 열교환기에서의 열효율 향상을 위한 변수를 도시한 개략도.

도 7은 본 발명의 '4스텝 상태'의 냉동실측 열교환기에서의 냉각핀의 면적과 평균 속도에 관한 자료값.

도 8은 본 발명의 '4스텝 상태'의 냉동실측 열교환기에서의 열교환 열량에 관한 자료값.

도 9는 본 발명의 중간 열교환기의 다른 실시예(2스텝 상태)를 보여주는 분해사시도.

도 10은 '2스텝 상태'의 냉동실측 열교환기에서의 열효율 향상을 위한 변수 를 도시한 개략도.

도 11은 다른 실시예에 따른 냉각핀의 면적과 평균 속도에 관한 자료값.

도 12는 다른 실시예에 따른 열교환 열량에 관한 자료값.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20: 냉장고 21: 냉장실

22: 냉동실 23: 증발기

24: 송풍팬 25: 배리어

31: 냉기 유입구 32: 냉기 토출구

30: 중간 열교환기 350: 분리부재

310: 냉동실측 열교환기 320: 냉장실측 열교환기

311, 361: 제1유입구 312, 362: 제1토출구

321: 제2유입구 322: 제2토출구

313, 314: 격벽 364: 중앙벽

315, 365: 냉각핀

본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 더욱 상세히, 냉장고의 냉기 순환 구조를 개선하여 냉장실의 습한 냉기에 의하여 냉동실 증발기 표면이 착상(着霜)되거나, 냉장실의 음식 냄새가 냉동실로 전이되는 현상을 방지하는 냉장고의 냉기 순환 구조에 관한 것이다.

냉장고는 일반적으로 내부 온도가 실내 온도보다 낮은 상태를 유지하도록 하여, 음식물이 냉장 또는 냉동 상태로 장시간 보관될 수 있도록 하는 가전 제품이다.

일반적으로 냉장고는 냉장실과 냉동실의 구성에 따라, 탑마운트(top mount) 방식과, 사이드 바이 사이드(side by side) 방식과, 바텀 프리저(bottom freezer)방식으로 대별된다.

상세히, 탑마운트 방식의 냉장고는 냉장실이 냉동실의 하측에 구비되는 냉장고이고, 사이드 바이 사이드 방식은 냉장실과 냉동실이 좌측과 우측으로 구분되는 냉장고이다. 그리고, 바텀 프리저 방식은 냉동실이 냉장실의 하측에 위치되는 냉장고이다.

더욱 상세히, 상기 사이드 바이 사이드 방식의 냉장고는 냉장실 도어와 냉동실 도어가 양쪽으로 개방되는 방식으로서 양문형 냉장고라고도 한다. 그리고, 상기 사이드 바이 사이드형 냉장고는 다른 방식의 냉장고에 비하여 용량이 크고 다양한 기능이 복합적으로 구비되어 최근에 그 수요가 급격히 증가하고 있는 추세이다.

한편, 종래의 사이드 바이 사이드 방식의 냉장고는 냉동실의 배면에 증발기와 송풍팬이 장착되며, 상기 증발기를 통하여 저온으로 냉각된 냉기는 상기 송풍팬에 의하여 냉동실로 보내지게 된다. 그리고, 냉동실로 공급된 냉기는 냉동실과 냉장실 사이를 구획하는 격벽에 구비된 연통홀을 통하여 냉장실로 이동하게 된다.

또한, 상기와 같은 종래의 사이드 바이 사이드 방식의 냉장고의 경우, 냉동 실로 유입된 냉기가 격벽에 구비된 연통홀을 통하여 냉장실로 유입되고, 냉장실 내부에서 순환한 다음 다시 냉동실로 재유입된다. 그리고, 냉동실로 재유입된 냉기와 냉동실 내부의 냉기가 함께 상기 증발기로 이동하게 된다.

도 1은 종래의 일반적인 사이드 바이 사이드 방식의 냉장고 내부에서 일어나는 냉기 흐름을 보여주는 전면 사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 사이드 바이 사이드 방식의 냉장고(1)는 냉장실(2)과 냉동실(3)이 배리어(12)에 의하여 구획된다.

상세히, 상기 냉장고(1)는 냉동실(3)의 배면에 증발기(7)와 송풍팬(6)이 장착되고, 냉동실(3)의 후면 상측에는 상기 송풍팬(6)에 의하여 송풍되는 냉기가 토출되기 위한 토출구(8)가 형성된다. 그리고, 상기 냉동실(3)의 후면 하측에는 토출구(8)를 통하여 토출된 냉기가 다시 증발기(7)로 흐르도록 하는 유입구(9)가 형성된다.

또한, 상기 배리어(12)의 상측에는 냉동실 냉기가 냉장실로 흐르도록 하는 상부 연통홀(10)이 형성되고, 하측에는 냉장실 냉기가 냉동실로 회귀되도록 하는 하부 연통홀(11)이 형성된다. 그리고, 상기 상부 연통홀(10) 또는 하부 연통홀(11)에는 댐퍼가 장착되어 유출입되는 냉기의 양이 조절된다.

또한, 상기 냉장실(2)의 상측에는 냉기 분배부(4)가 장착되어, 상기 상부 연통홀(10)을 통하여 냉장실로 유입되는 냉기가 냉장실로 분배되도록 한다. 그리고, 상기 냉기 분배부(4)에는 토출구(5)가 형성되어, 상기 토출구(5)를 통하여 냉장실 내로 냉기가 토출된다.

그러나, 상기와 같은 냉기 순환 구조를 이루는 종래의 사이드 바이 사이드 방식의 냉장고는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 냉장실 냉기에 포함된 수분에 의하여 증발기 표면이 착상되는 문제가 발생한다.

상세히, 냉장실은 냉동실에 비하여 고내 온도가 높기 때문에 냉동실로부터 공급된 냉기는 냉장실 내부에서 순환하면서 음식물로부터 수분을 흡수하게 된다. 따라서, 냉장실 냉기의 습도가 냉동실 냉기에 비하여 높은 상태를 유지하게 되고, 일정 수준의 습도를 유지하는 냉장실 냉기가 냉동실로 재유입된다. 그리고, 냉동실 내부로 재유입되어 냉동실 냉기와 함께 증발기 표면을 통과하면서 저온으로 냉각된다. 여기서, 증발기 표면을 통과하면서 냉기 중에 포함된 수분이 빙결온도 이하로 떨어져 증발기 표면에 달라붙게 된다. 그 결과, 냉기와 증발기 간의 열교환 효율이 저하되어 냉기가 설정 온도까지 하강하지 못하게 되어, 고내의 냉각 효율이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

둘째, 냉장실 내부의 음식물 냄새가 냉동실로 전이되는 문제가 발생한다.

상세히, 종래의 사이드 바이 사이드 방식의 냉장고는 송풍팬에 의하여 냉동실로 공급된 냉기의 일부가 냉장실로 분배된다. 그리고, 냉장실로 분배된 냉기는 냉장실 내부를 순환하면서 음식물을 냉장 상태로 유지시킴과 동시에 음식물 고유의 냄새가 냉기 속에 스며들게 된다. 이러한 음식물 냄새를 포함하는 냉장실 냉기가 냉동실로 재유입되어 냉동실에서 냉장실 내의 음식물 냄새가 나는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 냉장고의 냉기 순환 구조를 개선하여 증발기 표면이 착상되거나 냉장실 내부의 음식물 냄새가 냉동실로 전이되는 현상을 방지하는 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 냉동실 쪽 열교환기의 형상에 따라 열교환기 효율이 달라지게 되므로, 유로 저항을 최소로 하여 열전달 면적을 최대로 할 수 있는 형태의 열교환기를 설계하는 것을 목적으로 한다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.

도 2는 본 발명의 사상에 따른 중간 열교환기가 장착된 사이드 바이 사이드 방식의 냉장고 내부를 보여주는 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 중간 열교환기(30)는 냉장고(20)의 내부 일측에 장착된다.

상세히, 상기 중간 열교환기(30)는 냉장고(20) 내부 상측에 장착되는 것이 바람직하며, 냉장실(21)과 냉동실(22) 중 어느 곳에 장착되어도 무방하다.

본 발명에 따른 사이드 바이 사이드 방식의 냉장고(20)는 냉장실(21)과, 상기 냉장실(21)을 개폐하는 냉장실 도어(211)와, 상기 냉장실(21)의 측방에 형성되는 냉동실(22)과, 상기 냉동실(22)을 개폐하는 냉동실 도어(221)와, 상기 냉장실(21)의 상부면에 장착되는 중간 열교환기(30)가 포함된다. 여기서, 상기 냉장고(20)는 냉장실(21) 및 냉동실(22)로 이루어지는 본체와, 냉장실 도어(211) 및 냉동실 도어(221)로 이루어지는 도어부로 이루어진다고 할 수 있다.

또한, 상기 본체 내부 일측에 상기 냉동실(22)의 공기와 상기 냉장실(21)의 공기가 열교환 되도록 하는 중간 열교환기(30)를 구비하고, 상기 냉동실(22)과 냉장실(21)의 냉기는 서로 분리되도록 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 냉장고(20)는 냉동실(22)과 냉장실(21)을 연통시켜, 냉동실(22)의 냉기가 직접 냉장실(21)로 유입되어 냉장실(21)을 냉각시키는 방식이 아니라, 상기 중간 열교환기(30)를 통하여 냉동실(22)과 냉장실(21)의 공기를 열교 환하여 냉각시킴으로써, 냉동실(22)과 냉장실(21)의 냉기를 서로 분리하도록 구성된다.

일반적으로, 증발기(23)는 냉동실(22)에 구비되는데, 냉장실(21)의 공기는 냉동실(22)에 비해 상대적으로 온도와 습도가 높게 형성되어 있다. 따라서, 이러한 냉장실(21) 공기가 냉동실(22)로 유입하게 되면 냉동실(22)에 구비된 증발기(23)가 착상을 일으키는 원인이 된다. 또한, 냉장실(21)에는 음식물을 저장하게 되고, 냉장실(21)의 공기는 저장되는 음식물의 냄새를 가지고 있다. 이러한 냉장실(21) 공기가 냉동실(22)로 유입되게 되면 냉동실(22)로 음식물 냄새가 전이되게 된다.

냉동실(22)과 냉장실(21)이 연통됨으로써 생기는 상기의 문제점은, 냉동실(22)과 냉장실(21)을 분리함으로써 해결될 수 있는데, 냉동실(22)과 냉장실(21)의 열교환은 별도로 구비된 중간 열교환기(30)를 통해 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 냉동실(22)과 냉장실(21)을 구획하는 배리어(25) 상에는 상기 열교환기(30)와 연통되도록 하는 냉기 유입구(31)와 냉기 토출구(32)가 형성된다.

도 3은 본 발명의 중간 열교환기의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 중간 열교환기의 분해사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 열교환기(30)는 냉동실측 열교환기(310)와, 냉장실측 열교환기(320) 및 분리부재(350)로 구성된다. 상세히, 상기 냉동실 유로(320)는 냉동실(22)의 공기가 유입되는 제1유입구(311)와 냉동실(22)의 공기가 배출되는 제1토출구(312)가 구비된다. 그리고, 상기 냉동실(22)의 공기가 제1유입구(311)로 유입되어 냉동실(22) 유로 내부를 유동하면서 열교환에 의해 온도가 상승 되고, 온도가 상승된 공기는 제1토출구(312)를 통해 다시 냉동실(22)로 배출된다.

또한, 냉동실측 열교환기(310)의 형상에는 제한이 없으나, 냉동실의 공기와 냉장실의 공기가 효율적으로 열교환 될 수 있도록 유로가 설계되는 것이 바람직하다. 상세히, 상기 냉동실측 열교환기(310)는 상기 제1유입구(311)에서 냉동실(22)의 공기가 상기 냉동실측 열교환기(310)의 내부에 수평방향으로 유입되도록 구성된다. 그리고 상기 유입된 공기가 외부로 유출되는 것이 방지되는 테두리부(316)가 상기 냉동실측 열교환기(310)의 외주면에 형성된다. 그리고, 상기 테두리부(316)는 전방이 개구되는 'ㄷ'자 형상으로 제작된다. 그리고, 상기 테두리부(316)를 2등분하는 제1격벽(314)이 상기 테두리부(316)의 내측에 형성되어 공기를 상하로 구획하는 역할을 수행한다.

그리고, 냉동실측 열교환기(310)로 유입된 공기는 상기 열교환기(30) 내부에서 열교환이 이루어진 후에, 상기 제1토출구(312)를 통하여 수평방향으로 냉동실(22)로 다시 토출되도록 구성된다.

한편, 상기 냉동실측 열교환기(310)에는 최소한 한 개 이상의 냉각핀(315)이 구비되어, 냉장실측 열교환기(320)를 유동하는 공기와 열교환이 보다 효율적으로 이루어진다. 따라서, 상기 냉각핀(315)은 열전도율이 우수한 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 냉각핀(315)은 냉동실측 열교환기(310) 내에서의 공기 유동방향과 동일하게 연장되는 플레이트 형상으로 이루어지며, 공기 유동방향에 대하여 횡방향으로 다수 개가 배열된다.

또한, 상기 냉장실측 열교환기(320)는 냉장실(21)의 공기가 유입되는 제2유입구(321)와 냉장실(21)의 공기가 배출되는 제2토출구(322)가 구비된다. 그리고, 냉장실의 공기가 제2유입구(321)로 유입되어 냉장실측 열교환기(320)를 유동하면서 열교환에 의해 온도가 떨어지고, 온도가 떨어진 공기는 제2토출구(322)를 통해 다시 냉장실(21)로 토출된다.

상세히, 냉장실측 열교환기(320)의 제2유입구(321)는 냉장실(21)의 공기가 상기 냉장실측 열교환기(320)의 내부에 수직방향으로 유입되도록 구성되고, 상기 제2토출구(322)를 통하여 수직방향으로 냉장실(21)로 토출된다.

그리고, 상기 냉장실측 열교환기(320)도 냉동실측 열교환기(310)와 마찬가지로 최소한 한 개 이상의 냉각핀(325)이 구비되어, 냉장실측 열교환기(320)를 유동하는 공기와 열교환이 효율적으로 이루어지도록 한다. 그리고, 상기 냉각핀(325)은 열전도율이 우수한 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 냉각핀(325)은 냉장실측 열교환기(320) 내에서의 공기 유동방향과 동일하게 수직방향으로 길게 연장된 플레이트 형상으로 이루어지며, 공기 유동방향에 대해 횡방향으로 다수 개가 배열된다.

한편, 상기 분리부재(350)는, 냉동실(22)과 냉장실(21)의 공기가 연통되지 않고 서로 분리되도록 한다. 그리고, 상기 분리부재(350)로 구획된 일측에 냉동실측 열교환기(310)가 구비되고, 타측에는 냉장실측 열교환기(320)가 구비된다. 그리고, 상기 분리부재(350)는 냉동실측 열교환기(310)를 유동하는 냉동실 공기와 냉장실측 열교환기(320)를 유동하는 냉장실의 공기가 서로 분리되어, 상호 열교환되도록 한다. 그리고 상기 분리부재(350) 역시 열전도율이 우수한 재질로 형성되는 것 이 바람직하다.

여기서, 상기 중간 열교환기(30)는 냉장고의 본체 내부의 냉동실(22)이나 냉장실(21)에 구비될 수 있다. 다만, 상대적으로 더 넓은 공간으로 형성된 냉장실(21)에 구비되는 것이 보다 바람직하다.

한편, 냉동실(22)의 공기는 냉동실(22)에 구비된 송풍팬(24)에 의해 냉동실측 열교환기(310)로 공급되지만, 냉장실(21)의 내부에는 냉장실(21)의 냉기를 상기 열교환기(30)의 제2유입구(321)로 공급하는 별도의 냉장실 팬(327)이 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉장실 팬(327)에 의하여 상기 열교환기(30)로 공기가 원활하게 유입될 수 있다. 상세히, 상기 냉장실 팬(327)은 냉장실측 열교환기(320)의 상측에 위치하여, 모터(미도시)에 의해 축방향으로 회전하도록 구성된다. 그리고, 상기 냉장실 팬(327)은 냉장실(21)의 공기가 횡방향으로 유입되어 축방향으로 토출되도록 함으로써, 냉장실측 열교환기(320) 내부의 공기가 상기 열교환기(30)에 원활히 유출입할 수 있도록 한다.

물론, 상기 냉장실 팬(327)은 열교환기(30)의 외부에 별도로 설치할 수 있고, 상기 냉장고(20)는 상기 냉동실 유로(320)로 공기가 원활하게 유입되도록 하기 위하여 송풍팬(24)과 별도로 냉동실 팬이 더 구비될 수도 있다.

도 5는 본 발명의 '4스텝 상태'의 냉동실측 열교환기의 기본 구조이고, 도 6은 본 발명의 냉동실측 열교환기에서의 열효율 향상을 위한 변수를 도시한 개략도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 냉동실측 열교환기(310)는 좌측 상부에 형성되는 제1유입구(311)와, 좌측 하부에 형성되는 제1토출구(312)와, 상기 제1유입구(311) 및 제1토출구(312)의 중간에 걸쳐 형성되는 제2격벽(313)과, 상기 제2격벽(313)과 평행하게 형성되는 다수의 냉각핀(315)으로 구성된다.

본 발명은 댐퍼 대신 사용되는 중간 열교환기(30)의 형태로, 유로 저항을 최소화로 하여 냉동실(22) 풍량을 최대로 유지하고자 한다. 또한, 열전달 면적을 최대로 할 수 있는 형태의 열교환기 핀 모양을 실험을 통하여 확인하고 있다.

그리고, 실험에 사용된 매개 변수(parameter)가 도 6에서 제시되고 있다. 상세히, ①은 '냉각핀(315)과 테두리부(316)의 외측과의 거리', ②는 '냉각핀(315) 사이의 간격', ③은 '다수개의 냉각핀(315)에 의하여 형성되는 각도'를 의미한다. 그리고, 각각의 냉각핀(315) 사이의 간격은 10mm로 고정하였으며, 본 실시예는 상기 제1유입구(311)에서 공기가 인입되어 제1토출구(312)로 토출되기까지 3회의 턴(turn) 즉, 3회의 공기 유동 방향의 전환을 거치게 된다. 여기서, 본 실시예의 공기 흐름을 4단계로 나눌수 있다고 하여 '4스텝(step) 상태'라고 명명할 수 있을 것이다.

또한, 냉각핀(315)과 테두리부(316)와의 거리는 30mm, 40mm, 50mm로 각각 변경되며, 냉각핀(315)의 각도는 0도, 30도, 45도, 60도로 각각 변경하여 실험을 수행한다.

여기서, 상기 격벽(313)(314)의 단부를 중심으로 냉각핀(315)의 단부를 연결하는 선은 대략 V 형상으로 되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 격벽(313)(314)으로부 터 일정 간격 이격된 곳에 다수개의 냉각핀(315)이 나란히 형성되며, 상기 냉각핀(315)의 길이는 상기 격벽(313)(314)으로 부터 멀어질수록 상대적으로 길어짐을 볼 수 있다. 이러한 형상은 상기 냉동실측 열교환기(310) 내에서의 공기 흐름을 원활히 하여 열교환율을 향상하기 위한 바람직한 실시예인 것이다.

도 7은 본 발명의 '4스텝 상태'의 냉동실측 열교환기에서의 냉각핀의 면적과 평균 속도에 관한 자료값이고, 도 8은 본 발명의 '4스텝 상태'의 냉동실측 열교환기에서의 열교환 열량에 관한 자료값이다.

일반적으로 열교환량이 증가하기 위해서는 냉각핀(315)과 공기의 접촉면적이 넓어야 한다. 그러나, 무조건 접촉 면적을 늘리기 위하여 냉각핀(315)의 길이를 길게 하는 것이 최대의 열교환량이 나오는 것인지 살펴보아야 한다. 그리고, 열교환량 열량을 결정짓는 요소(factor)로서 냉각핀(315)의 면적과 평균 속도값이 필요하다. 즉 열교환 열량은 UA= V^0.8*(핀의 면적)으로 정해진다. 여기서, UA는 열교환 열량을, V는 평균 속도를 나타낸다.

상세히, 핀의 면적은 핀의 각도(③)가 증가함에 따라 감소하게 되지만, 평균 속도 값은 핀의 각도가 증가함에 따라 그 값이 증가하게 된다. 도 7은 냉각핀(315)과 테두리부(316)사이의 거리값과, 냉각핀(315) 각도값을 변화시키면서, 핀의 면적과 평균 속도값을 각각 측정하고 있다. 즉, 좌측의 그래프와 표는 핀의 면적에 대하여, 우측의 그래프와 표는 평균 속도에 대하여 설명하고 있다.

예를 들어 좌측의 그래프와 표를 살펴본다. 그래프에서 가로축은 핀의 각도 값을, 세로축은 핀의 면적을 나타낸다. 먼저, 핀과 벽과의 거리(이하 '벽간격'이라 한다)가 30mm일때에 대하여 살펴보면, 핀의 각도가 0도 일때의 핀의 면적은 '1.056', 30도의 경우 '0.971', 45도의 경우 '0.909', 60도의 경우 '0.801'의 값을 얻었다. 그리고, 벽간격이 40mm, 50mm 일 경우에 위와 같이 실험하여 값을 구한 것이 좌측 아래의 표와 같다.

또한, 이상의 값들을 그래프로 옮겨보면, 좌측 상부의 그래프를 얻을 수 있다. 즉 벽간격이 30mm이고, 핀의 각도가 0도 일때 핀의 면적은 '1.056'으로 최대값을 갖으나, 벽간격이 50mm이고, 핀의 각도가 60도 일때 핀의 면적은 '0.711'로 최소값을 갖는다.

한편, 도 7의 우측의 그래프를 살펴보면, 가로축은 핀의 각도를, 세로축은 평균 속도를 나타내고 있다. 위와 동일한 방법으로 그래프와 표를 살펴보면, 벽간격 50mm이고, 핀의 각도가 60도 일때 평균 속도값이 '0.887'로 최대이지만, 이에 반하여 벽간격 30mm이고, 핀의 각도가 0도 일때 평균 속도값이 '0.504'로 최소이다.

도 8에서는 도 7에서 얻어진 값을 토대로, 열교환 열량은 "UA= V^0.8*(핀의 면적)"에 대입하여 열교환 열량에 관한 값을 얻었다. 그리고, 좌측 그래프에서 가로축은 핀의 각도를, 세로축은 열교환 열량(Q)을 나타낸다.

예를 들어, 벽간격이 30mm이고, 핀의 각도가 0도 일때는 평균속도가 '0.504'이며, 핀의 면적은 '1.056'이므로 이 값을 상기의 열교환 열량을 구하는 식에 대입 하여 열교환 열량을 구하면 '0.55215'의 값을 얻을 수 있다. 다른 값들도 같은 방법으로 구하면 도 8과 같은 열교환 열량에 관한 그래프와 표를 얻을 수 있다.

그리하여, 벽간격 30mm이면서 핀의 각도가 45도 일때 최대의 열교환 열량 '0.76172'를 얻을 수 있음을 알아냈다. 이상의 값들은 실험환경에 따라 다소 오차가 발생될 수 있음을 밝혀둔다. 그러나, 상기 조건일 때 가장 최대의 열교환 열량을 얻을 수 있음은 변함이 없을 것이다.

즉 위 실험값에서 살펴본 바와 같이 벽간격이 50mm이고, 핀의 각도가 0도인 냉동실측 열교환기(310)를 벽간격이 30mmm이면서 핀의 각도가 45도인 것으로 대체하면 18%의 열교환량이 증가함을 알 수 있다.

도 9는 본 발명의 중간 열교환기의 다른 실시예(2스텝 상태)를 보여주는 분해사시도이고, 도 10은 '2스텝 상태'의 냉동실측 열교환기에서의 열효율 향상을 위한 변수를 도시한 개략도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예는 '4스텝 상태'의 실시예에서의 풍량값이 너무 낮아서 유로 저항이 적은 '2스텝 상태'로 변경한 구조이다.

본 발명의 냉동실측 열교환기(360)는 좌측 상부에 형성되는 제1유입구(361)와, 좌측 하부에 형성되는 제1토출구(362)와, 상기 제1유입구(361) 및 제1토출구(362)의 중간에 형성되는 중앙벽(364)과, 상기 중앙벽(364)과 평행하게 형성되는 다수의 냉각핀(365)과, 유입된 공기가 외부로 유출되는 것이 방지되는 테두리부(366)로 구성된다.

특히, 상기 중앙벽(364)은 상기 냉각핀(365)보다 연장 형성되어, 상기 배리 어(25)(도 2참조)에 형성되는 냉기 유입구(31)와 냉기 토출구(32)를 구획하게 된다. 즉, 상기 중앙벽(364)은 상기 배리어(25)에 형성되는 냉기 유입구(31)와 냉기 토출구(32)를 구획하는 구획판으로서의 역할도 수행하게 된다. 다만, 상기 배리어(25) 내부에 상기 냉기 유입구(31)와 냉기 토출구(32)를 구획하는 구획판이 별도로 형성되어 상기 중앙벽(364)과 연결되게 할 수도 있음을 밝혀둔다.

그리고, 도 6과 동일하게, 도 10에서 ①은 '냉각핀(365)과 테두리부(366) 외측과의 거리', ②는 '냉각핀(365) 사이의 간격', ③은 '다수개의 냉각핀(365)에 의하여 형성되는 각도'를 의미한다.

도 11은 다른 실시예에 따른 냉각핀의 면적과 평균 속도에 관한 자료값이고, 도 12는 다른 실시예에 따른 열교환 열량에 관한 자료값이다.

본 실시예에서는 냉각핀(365)과 테두리부(366)와의 거리는 30mm, 40mm, 50mm로 각각 변경되며, 냉각핀(365)의 각도는 0도, 15도, 30도, 45도로 각각 변경하여 실험을 수행한다. 상기의 '4스텝'과 달리 60도를 선택하지 않은 이유는 본 실시예에서 60도로 설정하여 실험하는 경우, 현저히 핀의 길이가 줄어 들게 되어 핀과 공기의 접촉 면적이 현저히 줄어 들게 되기 때문에, 부득이 15도인 경우를 실시하게 되었다.

본 실시예에서도 열교환 열량은 "UA= V^0.8*(핀의 면적)"으로 정해지므로, 열교환량을 결정짓는 요소(factor)로서 핀의 면적과 평균 속도값이 필요하다. 여기서, UA는 열교환 열량을, V는 평균 속도를 나타낸다.

상세히, 좌측의 그래프와 표는 핀의 면적에 대하여, 우측의 그래프와 표는 평균 속도에 대하여 설명하고 있다.

먼저, 핀의 면적에 관한 값을 알기 위하여 좌측의 그래프와 표를 살펴본다. 그래프에서 가로축은 '핀의 각도값'을, 세로축은 '핀의 면적'을 나타낸다. 여기서, 벽간격이 30mm이고, 핀의 각도가 0도 일때 핀의 면적은 '1.092'으로 최대값을 갖으나, 벽간격이 50mm이고, 핀의 각도가 45도 일때 핀의 면적은 '0.840'로 최소값을 갖는다.

한편, 도 7의 우측의 그래프를 살펴보면, 가로축은 '핀의 각도'를, 세로축은 '평균 속도'를 나타내고 있다. 위와 동일한 방법으로 그래프와 표를 살펴보면, 벽간격 50mm이고, 핀의 각도가 45도 일때 평균 속도값이 '1.063'로 최대이고, 이에 반하여 벽간격 30mm이고, 핀의 각도가 0도 일때 평균 속도값이 '0.529'로 최소이다.

도 11에서는 도 12에서 얻어진 값을 토대로, 열교환 열량은 "UA= V^0.8*(핀의 면적)"에 대입하여 열교환 열량에 관한 값을 얻었다. 그리고, 좌측 그래프에서 가로축은 '핀의 각도'를, 세로축은 '열교환 열량(Q)'을 나타낸다.

여기서, 벽간격 30mm이면서 핀의 각도가 30도 일때 최대의 열교환 열량 '0.94989'를 얻을 수 있음을 알아냈다. 이상의 값들은 실험환경에 따라 다소 오차가 발생될 수 있음을 밝혀둔다. 그러나, 상기 조건일 때 가장 최대의 열교환 열량을 얻을 수 있음은 변함이 없을 것이다.

우측의 표는 '2스텝 상태'와 '4스텝 상태'에서의 열교환량을 비교한 것이다. 예를 들어, 벽간격 30mm이면서, 핀의 각도가 0도 일때 '2스텝 상태'의 냉각 유로가 '4스텝 상태'의 냉각 유로에 비하여 10.6% 정도 열교환량이 증가하였음을 나타낸다. 대체적으로 '2스텝 상태'에서의 열교환량이, '4스텝 상태'의 경우와 비교하여 더 증가하였음을 나타내고 있다.

상기와 같은 실험 결과는 최적의 열효율을 낼 수 있는 냉동실 상의 냉각 유로를 구현하는 하나의 예시에 불과한 것으로서, 당업자의 입장에서 용이하게 변경이 가능한 사항은 본 발명의 사상에 여전히 포함되는 것임을 밝혀둔다.

상기된 바와 같은 구성을 이루는 본 발명에 따른 냉장고에 의하여, 냉동실 냉기와 냉장실 냉기가 혼합되지 않기 때문에, 냉장실의 습한 냉기가 증발기를 통과하면서 증발기가 착상되는 현상이 방지되는 효과가 있다.

또한, 냉장실 내의 냉기가 냉동실로 넘어가지 않기 때문에 냉장실 내의 음식물 냄새가 냉동실로 전이되는 현상이 방지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 냉장고는 열교환기의 핀의 각도와, 핀과 벽사이의 거리를 최적화함으로써, 유로 저항이 최소화되어 최대의 열효율에 도달하는 효과가 있다.

Claims

냉장실 및 냉동실이 포함되는 본체;

상기 본체 외부 일측에 장착되는 증발기;

상기 본체 내부 일측에 장착되며, 상기 증발기를 통과한 냉기의 일부가 유입되어 흐르는 냉동실측 열교환기와, 상기 냉장실 내부의 공기가 유입되어 흐르는 냉장실측 열교환기 및

상기 냉동실측 열교환기와 냉장실측 열교환기를 구획하는 분리부재로 이루어지는 중간 열교환기;가 포함되고,

상기 냉동실측 열교환기 내부에는 냉기의 흐름 방향이 다수회 절곡되도록 가이드하는 격벽과,

상기 격벽으로부터 일정 간격 이격되게 배열되며, 상기 격벽으로부터 멀어질수록 길이가 길어지는 냉각핀이 장착되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1 항에 있어서,

상기 격벽의 단부를 중심으로 냉각핀의 단부를 연결하는 선은 V 형상인 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 2 항에 있어서,

상기 냉각핀의 단부를 연결하는 선과 냉동실측 열교환기의 상측 테두리부가 만나는 지점으로부터 상기 냉동실측 열교환기의 측면 테두리부까지의 거리가 30mm인 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 3 항에 있어서,

상기 냉동실측 열교환기 내부를 흐르는 냉기의 흐름 방향이 3회 전환되고, 상기 냉각핀에 의하여 형성되는 각이 45도인 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 3 항에 있어서,

상기 냉동실측 열교환기 내부를 흐르는 냉기의 흐름 방향이 1회 전환되고, 상기 냉각핀에 의하여 형성되는 각이 30도인 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 3 항에 있어서,

상기 냉동실측 열교환기의 내부에 형성되어,

배리어까지 연장 형성되면서, 냉기 유입구와 냉기 토출구도 동시에 구획되는중앙벽이 더 포함되는 냉장고.
제 1 항에 있어서,

상기 냉장실측 열교환기에 별도로 장착되는 순환팬이 더 포함되는 냉장고.