KR100768851B1 - 냉장고 - Google Patents

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배준호
이수관
김창준
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 냉장고에 관한 것으로, 증발기에 의해 발생된 냉기를 냉동실 또는 냉장실로 송풍하는 팬; 상기 팬으로부터 토출된 냉기가 양방향으로 토출되도록 하는 스크롤가이드; 상기 스크롤가이드로부터 빠져나온 냉기를 유도하기 위해 상기 스크롤가이드에 양방향으로 형성된 안내관로; 및 상기 안내관로와 연결되어 냉기를 상기 냉동실 또는 냉장실로 공급하는 복수개의 냉기덕트;를 포함하여, 복수개의 냉기덕트에도 적용가능한 최적의 스크롤가이드를 제공함으로써, 팬으로부터 토출되는 냉기의 유동손실을 줄이고 소비전력을 절감할 수 있는 냉장고를 제공한다.
냉장고, 스크롤가이드, 냉기덕트

Description

냉장고 {REFRIGERATOR}
도 1은 종래의 냉장고의 냉기유로의 내부구성을 도시한 단면도,
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고의 냉동실의 냉기유로의 측단면도,
도 2b는 도 2a에 따른 냉장고의 냉동실의 냉기유로의 내부구성을 도시한 정단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고의 스크롤가이드의 내부구성을 도시한 단면도,
도 4는 도 3의 d/D에 따른 소전변화의 실험 데이터를 나타낸 그래프,
도 5는 도 3의 θ1에 따른 소전변화의 실험 데이터를 나타낸 그래프,
도 6은 도 3의 θ2에 따른 소전변화의 실험 데이터를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
220 : 팬 230 : 증발기
250 : 모터 270,280 : 냉기덕트
271,281 : 냉기유출구 290 : 스크롤가이드
291 : 제1 안내관로 292 : 제2 안내관로
본 발명은 냉장고에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수개의 냉기덕트를 사용하는 냉장고의 팬의 효율을 상승시킬 수 있는 스크롤가이드를 구비한 냉장고에 관한 것이다.
일반적으로, 냉장고는 그 내부가 분리벽에 의하여 냉동실 및 냉장실로 구획되어 상기 냉동실은 음식물과 같은 저장물을 냉동 보관할 수 있도록 그 내부온도를 매우 낮게 하고, 냉장실은 상기 저장물을 냉동시키지는 아니하되 그 신선함이 유지될 수 있을 정도의 저온을 유지할 수 있도록 구성된 장치이다.
이하, 첨부한 도 1을 참조하여 종래의 냉장고를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 냉장고의 냉기유로의 내부구성을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 냉장고(10)에는 분리벽(40)에 의하여 구획된 냉동실(20) 및 냉장실(30)을 순환하면서 냉각작용을 한 후 고온화된 냉기를 다시 유입하기 위한 냉기유입구(24)가 상기 냉동실(20)의 하부에 형성된다.
상기 냉기유입구(24)의 상부에는 고온화된 냉기와 열교환하기 위한 증발기(23)가 설치되며, 증발기(23)의 상부에는 저온의 냉기를 송풍하기 위한 팬(22)이 설치된다.
여기서, 상기 증발기(23) 및 팬(22)은 냉동실(20)에만 설치되고, 냉장실(30)에는 별도의 증발기와 팬이 설치되지 않는다.
상기 팬(22)은 모터(미도시)에 의해서 구동되고, 스크롤가이드(미도시)의 내 부에 설치되어 냉기를 냉기덕트(21)로 안내한다. 여기서, 상기 스크롤가이드에는 냉기를 냉기덕트(21)로 안내하기 위한 단일의 안내관로(미도시)가 형성된다. 즉, 냉동실(20)에 설치되는 냉기덕트(21)가 냉기를 한쪽 방향으로만 유도하는 단일의 냉기덕트이기 때문에, 단일의 냉기덕트(21)의 입구쪽으로만 냉기를 안내하도록 스크롤가이드에 형성된 안내관로 역시 단수개로 형성된다.
한편, 상기 팬(22)의 상부에는 저온화된 냉기를 냉동실(20)로 공급하기 위한 냉기덕트(21)가 형성되고, 상기 냉기덕트(21)에는 냉기를 냉동실(20)의 내부로 공급하기 위한 냉기유출구(21a)가 복수개 형성된다. 여기서, 상기 냉기덕트(21)는 냉동실(20)의 후벽(미도시)을 따라 단수개 설치된다.
또한, 냉장실(30)에는 상기 냉동실(20)에 설치된 냉기덕트(21)와 연통되도록 형성된 냉기덕트(31)가 냉장실(30)의 후벽(미도시)을 따라 단수개 설치되며, 상기 냉장실(30)의 냉기덕트(31)에는 냉기를 냉장실(30)로 공급하기 위한 냉기유출구(31a)가 복수개 형성된다.
이하, 상기와 같이 구성된 종래의 냉장고(10)의 작동을 설명하고자 한다.
종래의 냉장고(10)를 작동시키면 압축기(미도시)가 작동되어 증발기(23)가 차가워지고, 증발기(23)의 하부에 구비된 냉기유입구(24)를 통하여 유입된 고온화된 냉기는 증발기(23)를 거치면서 열교환하여 저온의 냉기로 변환되고, 이 냉기는 팬(22)으로 유입되고, 상기 팬(22)에 의하여 유출되는 냉기의 대부분은 냉동실(20)에 설치된 냉기덕트(21) 및 냉기유출구(21a)를 통하여 냉동실(20)로 공급된다.
한편, 나머지 일부의 냉기는 냉기연통구(미도시)를 통해 냉장실(30)에 설치 된 냉기덕트(31)로 유입되어 냉기유출구(31a)를 통해 냉장실(30)로 공급된다.
이와 같은 유동이 반복됨으로써 냉동실(20) 및 냉장실(30)의 내부가 차가워지게 된다.
그러나, 냉장고(10) 또는 팬(22)의 효율을 높이고 독립냉각을 하기 위해서는 냉동실(20) 및 냉장실(30)의 양측벽에 냉기덕트를 각각 설치하여 양방향에서 냉기를 공급하는 것이 요구되기 때문에, 복수개의 냉기덕트가 냉동실(20) 및 냉장실(30)내의 양측벽에 설치된 경우에도 적용할 수 있는 안내관로가 형성된 스크롤가이드가 필요하게 되었다.
또한, 복수개의 냉기덕트에 적용할 수 있도록 복수개의 안내관로가 형성된 스크롤가이드에 있어서, 최상의 효율을 발휘하기 위한 스크롤가이드 안내관로의 최적설계가 요구되며, 팬과 스크롤가이드 사이의 최소간극에 따라 유동손실이 달라지므로 이에 대한 최적 설계가 요구되기에 이르렀다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 첫째, 팬으로부터 토출되는 냉기의 유동손실을 최소화할 수 있는 냉장고를 제공함을 그 목적으로 한다.
둘째, 본 발명은 팬의 효율을 높일 수 있는 스크롤가이드를 구비한 냉장고를 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 증발기에 의해 발생 된 냉기를 냉동실 또는 냉장실로 송풍하는 팬; 상기 팬으로부터 토출된 냉기가 양방향으로 토출되도록 하는 스크롤가이드; 상기 스크롤가이드로부터 빠져나온 냉기를 유도하기 위해 상기 스크롤가이드에 양방향으로 형성된 안내관로; 및 상기 안내관로와 연결되어 냉기를 상기 냉동실 또는 냉장실로 공급하는 복수개의 냉기덕트;를 포함하는 냉장고를 제공한다. 여기서, 상기 냉기덕트는 상기 복수개의 안내관로와 각각 연통되도록 복수개가 형성된다.
상기와 같이 구성함으로써, 냉동실 또는 냉장실에 형성된 복수개의 냉기덕트내부로 냉기를 효과적으로 안내할 수 있어 냉기의 유동손실을 최소화할 수 있으며 팬의 효율을 높일 수 있다.
여기서, 상기 안내관로는 스크롤가이드의 양방향으로 형성되며, 상기 팬의 회전중심 수평선으로부터 일측 소정의 각도에 위치한 제1 시작점으로부터 상기 팬의 회전방향으로 소정의 곡률로 연장 형성되어 상기 냉기덕트와 연통된 제1 안내관로와, 상기 팬의 회전중심 수평선으로부터 타측 소정의 각도에 위치한 제2 시작점으로부터 상기 팬의 회전방향으로 소정의 곡률로 연장 형성되어 상기 냉기덕트와 연통된 제2 안내관로를 포함하여 구성된다.
한편, 상기 제1 시작점은 상기 팬의 회전중심 수평선으로부터 상기 팬의 회전방향의 반대방향으로 45도 내지 55도 사이가 되는 지점에 위치하고, 상기 제2 시작점은 상기 팬의 회전중심 수평선으로부터 상기 팬의 회전방향의 반대방향으로 15도 내지 25도 사이가 되는 지점에 위치하도록 설계한다.
또한, 상기 팬과 스크롤가이드 사이의 최소 간극은 상기 팬 직경의 4% 내지 6% 이내의 값을 가지도록 설계한다.
상기와 같이 구성함으로써, 스크롤가이드에서의 냉기 유동손실을 줄여 팬의 효율을 향상시킬 수 있으며, 냉장고의 소비전력을 절감할 수 있다.
이러한 발명의 목적과 특징은 다음의 상세한 설명에 의하여 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 구성 및 작용에 관하여 상세히 설명한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2A는 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고의 냉동실의 냉기유로의 측단면도, 도 2B는 도 2A에 따른 냉장고의 냉동실의 냉기유로의 내부구성을 도시한 정단면도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고의 스크롤가이드의 내부구성을 도시한 단면도, 도 4는 도 3의 d/D에 따른 소전변화의 실험 데이터를 나타낸 그래프, 도 5는 도 3의 θ1에 따른 소전변화의 실험 데이터를 나타낸 그래프, 도 6은 도 3의 θ2에 따른 소전변화의 실험 데이터를 나타낸 그래프이다.
냉동실과 냉장실의 스크롤가이드 및 냉기덕트의 구성은 동일하므로 , 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 냉동실(200) 측의 스크롤가이드(290) 및 냉기덕트(270,280)에 관하여 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고(10, 도 1 참조)는, 분리벽(40, 도 1 참조)에 의하여 구획된 냉동실(20, 도 1 참조) 및 냉장실(30, 도 1 참조)에 각각 설치되어 냉기를 발생시키는 증발기(230)와, 상기 증발기(230)에서 발생된 냉기를 송풍시키는 상기 팬(220)과, 상기 팬(220)을 내부에 수용하고 냉기를 안내하는 스크롤가이드(290)와, 상기 팬(220)을 구동시키기 위한 모터(250)와, 냉기를 냉동실(20)로 유입시키기 위한 복수개의 냉기덕트(270,280)를 포함하여 구성된다.
냉동실(20)을 순환하여 냉각시킨 후 고온화된 냉기와 열교환하여 열을 빼앗기 위해 설치된 증발기(230)의 상부 또는 냉기유동방향의 상류측에 냉기를 송풍하기 위한 팬(220)이 설치되고, 상기 팬(220)을 구동하기 위한 모터(250)가 상기 팬(220)의 일측에 설치된다.
상기 팬(220)은 복수개의 블레이드가 형성된 원심팬으로 구성되며, 상기 팬(220)에 의해 송풍되는 냉기를 냉기덕트(270,280)로 안내하기 위한 스크롤가이드(290)의 내부에 설치된다. 팬(220)을 감싸면서 그 내부에 수용하는 스크롤가이드(290)는 냉기를 냉동실(200)로 공급하는 냉기덕트(270,280)와 연결된다.
상기 냉기덕트(270,280)는 복수개로 형성되며, 바람직하게는, 냉동실(200)의 측벽면을 따라 냉동실(20)의 양측에 형성된다. 상기 냉기덕트(270,280)에는 냉기를 냉동실(20) 내부로 고르게 공급하기 위한 복수개의 냉기유출구(271,281)가 형성된다.
상기 스크롤가이드(290)에는 냉기덕트(270,280)와 연결되는 안내관로(291,292)가 형성되어 있다. 즉, 상기 스크롤가이드(290)의 안내관로(291,292)는 냉동실(20)의 양측벽면을 따라 설치된 냉기덕트(270,280)와 연통되도록 스크롤가이드(290)의 양방향으로 복수개 형성된다. 이로 인해, 냉기의 유동손실을 방지하고 소비전력을 절감시켜 팬의 효율을 높일 수 있다.
이를 위한 스크롤가이드(290)의 안내관로(291,292)의 구성을 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스크롤가이드(290)에는 팬(220)의 회전으로 인해 송풍되는 냉기를 팬(220)의 일측 및 타측으로 분배하여, 각 냉기덕트(270, 280)로 안내할 수 있도록 안내관로(291,292)가 형성된다.
상기 안내관로(291,292)는, 상기 팬(220)의 회전중심 수평선으로부터 일측 소정의 각도에 위치한 제1 시작점(A)으로부터 팬(220)의 회전방향으로 소정 곡률로 연장 형성되어 냉동실(20)의 우측벽면을 따라 형성된 냉기덕트(280)와 연통된 제1 안내관로(291)와, 상기 팬(220)의 회전중심 수평선으로부터 타측 소정의 각도에 위치한 제2 시작점(B)으로부터 팬(220)의 회전방향으로 소정 곡률로 연장 형성되어 냉동실(20)의 좌측벽면을 따라 형성된 냉기덕트(270)와 연통된 제2 안내관로(292)를 포함하여 구성된다.
상기 제1 안내관로(291) 및 제2 안내관로(292)는, 증발기(230)의 하부에 구비된 외기유입구(24, 도 1 참조)를 통하여 유입된 외기가 증발기(230)와 열교환하여 발생된 냉기를 팬(220)의 구동에 의하여 냉동실(200)의 우측벽면을 따라 형성된 냉기덕트(280) 및 좌측벽면을 따라 형성된 냉기덕트(270)로 유입시킬 수 있도록 냉동실(20)의 좌우측 벽면을 따라 형성된 냉기덕트(270,280)의 일단과 연통되도록 형 성된다.
또한, 상기 제1 안내관로(291) 및 제2 안내관로(292)는, 팬(220)의 구동에 의하여 송풍되는 냉기가 제1 안내관로(291) 및 제2 안내관로(292)를 통하여 더욱 원활하게 유동될 수 있도록, 팬(220)의 회전방향과 대응되는 방향으로 소정의 곡률을 가지며, 상기 스크롤가이드(290)과 일체로 형성됨이 바람직하다.
여기서, 상기 제1 시작점(A)은 상기 팬(220)의 회전중심 수평선으로부터 팬(220)의 회전방향의 반대방향을 따라 45도 내지 55도 사이가 되는 지점에 형성됨이 바람직하며, 상기 제2 시작점(B)은 상기 팬(220)의 회전중심 수평선으로부터 팬(220)의 회전방향의 반대방향으로 15도 내지 25도 사이가 되는 지점에 형성됨이 바람직하다. 도 3에서 W는 상기 팬(220)의 회전방향을 나타낸다.
θ1은 상기 제1 시작점(A)과 팬(220)의 회전중심 수평선 사이의 각도를 나타내고, θ2는 상기 제2 시작점(B)과 팬(220)의 회전중심 수평선 사이의 각도를 나타낸다. 소비전력과 θ1의 관계 또는 소비전력과 θ2와의 관계가 도 5 및 도 6에 도시되어 있다.
도 5에 의하면, θ1이 50도일 때의 소비전력이 3.2 와트로 최소가 되고, 50도를 전후로 해서 소비전력이 증가됨을 알 수 있다. 따라서, θ1이 45도 내지 55도 사이가 될 때의 소비전력이 상대적으로 적음을 알 수 있다.
마찬가지로, 도 6에 의하면, θ2가 15도 내지 25도 사이가 될 때의 소비전력이 상대적으로 적음을 알 수 있다.
상기 안내관로(291,292)의 각 시작점의 각도에 따라서 냉기의 유동손실이 달 라지는데, 냉기의 유동손실이 큰 경우에는 동일한 냉동 또는 냉장 능력을 발휘하기 위하여 더 많은 냉기를 공급해야 하므로, 이를 위해 팬을 더 많이 구동하기 위해 소비전력이 늘어나게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고를 구성하는 팬(220)과 스크롤가이드(290) 사이의 최소간극은 상기 팬(220)의 직경의 4% 내지 6%의 범위 내로 구성됨이 바람직하다. 팬(220)과 스크롤가이드(290) 사이의 간극이 너무 작으면 냉기가 원활하게 송풍되지 못하고 소비전력이 증가하며, 간극이 너무 크면 적정한 압축비를 얻을 수 없게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고를 구성하는 팬(220)과 스크롤가이드(290) 사이의 최소간극에 따른 소비전력의 변화를 나타낸 그래프이다.
상기 팬(220)의 직경을 D라 하고, 팬(220)과 스크롤가이드(290) 사이의 최소간극을 d라 할 때, 도 4에 의하면, 최소간극(d)이 팬(220)의 직경(D)의 5%가 될 때의 소비전력이 3.2와트로 최소가 되고, 5%를 전후로 해서 소비전력이 증가됨을 알 수 있다.
따라서, 최소간극(d)이 팬(220)의 직경(D)의 4% 내지 6% 범위일 때의 소비전력이 상대적으로 적음을 알 수 있다.
이하에서, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 스크롤가이드를 구비한 냉장고의 작용을 상술한다.
사용자가 냉장고에 전원을 연결하면 압축기(미도시)가 작동하여 증발기(230)가 차가워진다. 이 때 증발기의 하부에 형성된 냉기유입구(24, 도 1 참조)를 통해 서 유입되는 고온화된 냉기는 증발기(230)와 열교환하여 저온의 냉기로 변환되며, 이러한 냉기는 팬(220)으로 유입된다. 상기 팬(220)은 모터(250)에 연결되어 구동되고, 상기 팬(220)을 통과한 냉기는 팬(220)의 외부에 설치된 스크롤가이드(290)의 안내관로(291,292)를 통과하여 냉기덕트(270,280)로 안내된다.
이 때, 제1 안내관로(291)를 통과한 냉기는 이와 연통된 냉동실(20)의 우측벽면을 따라 형성된 냉기덕트(280)로 유입되고, 제2 안내관로(292)를 통과한 냉기는 이와 연통된 냉동실(200)의 좌측벽면을 따라 형성된 냉기덕트(270)로 유입된다.
상기 냉기덕트(270,280)로 유입된 냉기는 냉기덕트(270,280)에 복수개로 형성된 냉기유출구(271,281)를 통해 냉동실(20) 내부로 고르게 공급되어 냉동실(20)에 보관되어 있는 저장물 등을 고르게 냉동시키게 된다.
상기에서는 냉동실(20, 도 1 참조)에 대해서 설명하였으며, 냉장실(30, 도 1 참조)의 경우에도 역시 동일하게 구성될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위의 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 첫째, 냉동실 또는 냉장실의 양측벽을 따라 냉기덕트가 형성된 경우에 적용될 수 있도록 팬의 스크롤가이드에 복수개의 안내관로를 형성함으로써, 팬으로부터 토출되는 냉기의 유동손실을 최소화하고 팬의 효율을 높일 수 있는 냉장고를 제공한다.
둘째, 본 발명은, 팬에서 토출되는 냉기의 유동을 냉동실 또는 냉장실의 좌우 양측벽에 형성된 복수개의 냉기덕트로 분배하는 스크롤가이드를 설계함이 있어서, 스크롤가이드의 주요 설계인자들의 값을 최적화함으로써 고성능을 발휘하며 소비전력을 절감할 수 있는 냉장고를 제공한다.

Claims (8)

  1. 증발기에 의해 발생 된 냉기를 냉동실 또는 냉장실로 송풍하는 팬;
    상기 팬으로부터 토출된 냉기가 양방향으로 토출되도록 하는 스크롤가이드;
    상기 스크롤가이드로부터 연장 형성되며, 상기 팬의 회전방향을 따라 소정 곡률을 가지는 안내관로; 및
    상기 안내관로와 연결되어 냉기를 상기 냉동실 또는 냉장실로 공급하는 냉기덕트;를 포함하는 냉장고.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 안내관로는,
    상기 팬의 회전중심 수평선으로부터 일측 소정의 각도에 위치한 상기 스크롤가이드의 제1시작점으로부터, 상기 팬의 회전방향으로 소정의 곡률로 연장 형성된 제1안내관로; 및
    상기 팬의 회전중심 수평선으로부터 타측 소정의 각도에 위치한 상기 스크롤가이드의 제2시작점으로부터, 상기 팬의 회전방향으로 소정의 곡률로 연장 형성된 제2안내관로;를 포함하는 냉장고.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1시작점은 상기 팬의 회전중심 수평선으로부터 상기 팬의 회전방향의 반대방향으로 45도 내지 55도 사이가 되는 지점에 위치한 냉장고.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제2시작점은 상기 팬의 회전중심 수평선으로부터 상기 팬의 회전방향의 반대방향으로 15도 내지 25도 사이가 되는 지점에 위치한 냉장고.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 팬과 상기 스크롤가이드 사이의 최소 간극은 상기 팬 직경의 4% 내지 6% 이내의 값을 가지는 냉장고.
  6. 증발기에 의해 발생 된 냉기를 냉동실 또는 냉장실로 송풍하기 위해 냉기유동방향의 상류측에 설치된 팬;
    상기 팬으로부터 토출된 냉기가 양방향으로 토출되도록 하는 스크롤가이드;
    상기 스크롤가이드로부터 연장 형성되며, 상기 팬의 회전방향을 따라 소정 곡률을 가지는 안내관로; 및
    상기 안내관로와 연결되어 냉기를 상기 냉동실 또는 냉장실로 공급하는 냉기덕트;를 포함하는 냉장고.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 안내관로는,
    상기 팬의 회전중심 수평선으로부터 일측 소정의 각도에 위치한 상기 스크롤가이드의 제1시작점으로부터, 상기 팬의 회전방향으로 소정의 곡률로 연장 형성된 제1안내관로; 및
    상기 팬의 회전중심 수평선으로부터 타측 소정의 각도에 위치한 상기 스크롤가이드의 제2시작점으로부터, 상기 팬의 회전방향으로 소정의 곡률로 연장 형성된 제2안내관로;를 포함하는 냉장고.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 팬과 상기 스크롤가이드 사이의 최소 간극은 상기 팬 직경의 4% 내지 6% 이내의 값을 가지는 냉장고.
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