KR100827870B1 - 냉장고 및 냉장고의 운전 방법 - Google Patents

냉장고 및 냉장고의 운전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 냉기 공급기를 구비하며 제상 기능을 구비한 제1 저장실, 제2 냉기 공급기를 구비하는 제2 저장실, 그리고 제1 저장실과의 연통을 제어하는 제1 조절기, 및 제2 저장실과의 연통을 제어하는 제2 조절기를 구비하며, 수용된 물체를 과냉각 상태로 유지하는 과냉각 실을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고 및 이의 운전 방법에 관한 것이다.
냉장고, 과냉각, 항온, 제상, 히터, 증발기, 전극, 전기장

Description

냉장고 및 냉장고의 운전 방법{REFRIGERATOR AND METHOD OF OPERATING A REFRIGERATOR}
도 1은 한국 공개특허공보 제2001-0107286에 개시된 냉장고를 나타내는 도면,
도 2는 한국 공개특허공보 제2003-0050929호에 개시된 냉장고를 나타내는 도면,
도 3은 제상 기능을 가진 종래의 냉장고의 일 예를 나타내는 도면,
도 4는 한국 등록특허공보 제0597305호에 개시된 제상 기능을 가진 냉장고를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 과냉각의 일 예를 설명하는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 실험 결과의 하나를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 냉장고의 제1 실시예를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉장고의 작동 방법을 설명하기 위한 블럭도,
도 9는 본 발명에 따른 냉장고의 제2 실시예를 나타내는 도면,
도 10은 본 발명에 따른 냉동 사이클 구성의 일 예를 나타내는 도면.
본 발명은 냉장고 및 냉장고의 운전 방법에 관한 것으로, 특히 냉장고의 제상 운전시에 보관실의 온도 또는 과냉각 상태를 유지할 수 있는 냉장고 및 이의 운전 방법에 관한 것이다.
여기서, 과냉각이란 물과 같은 액체가 고체로의 상 전이온도 이하에서도 전이가 일어나지 않고 고온상(高溫相) 즉, 액체 상태를 유지하는 것을 의미한다. 자연 상태에서, 과냉된 물방울(supercooling water drop)을 그 예로 들 수 있으며, 기존의 냉장고에서도 우연히 물 또는 음료수가 얼지 않고 과냉각 상태가 되는 경우가 있다. 이러한 과냉각은 물과 같은 액체 자체에서 발생할 뿐만 아니라, 육류, 야채 등에 함유된 물에서도 발생하는 현상이다. 한편 이러한 과냉각의 원리를 냉장고에 적용한 것으로서, 일본 공개특허공보 제S59-151834에 개시된 냉동법 및 일본 공개특허공보 제2001-086967호에 개시된 냉동방법 및 냉장고를 들 수 있으며, 이들은 냉장고 내의 식품에 전기장 또는 자기장을 인가하여 식품을 상 전이온도 이하에서 과냉각 상태로 유지하는 기술을 개시하고 있다. 또한 국제공개공보 WO/98/41115호에 개시된 정전장 처리방법에는 식품의 과냉각 및 해동에 사용할 수 있는 다양한 형태의 전극 구조가 개시되어 있다.
도 1은 한국 공개특허공보 제2001-0107286에 개시된 냉장고를 나타내는 도면으로서, 냉장고(100)는 냉동실(110)과 냉장실(120)을 구비하며, 냉동실(110) 및 냉장실(120)을 개폐하도록 냉장고(100)의 좌우에 각각 냉동실 도어(130) 및 냉장실 도어(140)를 구비한다.
도 2는 한국 공개특허공보 제2003-0050929호에 개시된 냉장고를 나타내는 도면으로서, 냉장고(200)는 냉동실(210)과 냉장실(220)을 구비하며, 냉동실(210) 및 냉장실(220)을 개폐하도록 냉장고(200)의 상하에 각각 냉동실 도어(230) 및 냉장실 도어(240)를 구비한다.
도 3은 제상 기능을 가진 종래의 냉장고의 일 예를 나타내는 도면으로서, 냉장고(300)는 냉동실(310) 및 냉장실(320)을 구비하고 있다. 냉동실(310)은 증발기(330), 모터(340), 팬(350), 히터(360)를 구비하며, 증발기(330)에서 발생한 냉기를 모터(340)로 팬(350)을 회전시켜, 냉동실(310)을 냉각시킨다. 한편 증발기(330)의 제상시에는 모터(340) 및 증발기(330)의 작동이 중단되고, 히터(360)가 작동되어 증발기(330)의 제상을 행한다. 냉장실(320)의 후방 하측에는 증발기(330)를 포함하여 냉동 사이클(370)을 형성하는 압축기(380) 등의 부품이 위치하고 있다.
도 4는 한국 등록특허공보 제0597305호에 개시된 제상 기능을 가진 냉장고를 나타내는 도면으로서, 냉장고(400)는 냉동실(410) 및 냉장실(420)을 구비하고 있다. 냉동실(410)은 냉기 흡입구(411), 냉기를 생성하는 제1 증발기(412) 및 제2 증발기(413), 냉기 흡입구(411)로 냉기를 공급하는 팬 어셈블리(414), 제1 증발기(412) 및 제2 증발기(413)를 선택적으로 차단하는 차단기(415), 제1 증발기(412)를 제상하는 제1 히터(416), 제2 증발기(413)를 제상하는 제2 히터(417)를 구비한다. 또한 냉동실(410)과 냉장실(420) 사이에는 냉기의 연통을 위해, 개구부(418)가 형성되어 있다. 제1 히터(416)를 이용하여 제1 증발기(412)를 제상할 때, 차단기(415)가 제1 증발기(412)를 차단함으로써, 제1 히터(416)에서 발생된 열로부터 냉동실(410)을 보호할 수 있게 된다. 따라서 제상에도 불구하고 냉동실(410)의 온도를 유지할 수 있게 된다. 한편, 이 종래기술에 명시된 것은 아니지만, 개구부(418)에 댐퍼를 설치함으로써, 냉동실(410) 및 냉장실(420)의 냉기 연통을 제어할 수 있으며, 이는 당업자에게 자명한 사항이라 할 것이다.
본 발명은 냉장고의 제상, 온도 상승, 기능 이상에도 불구하고, 보관실의 온도 또는 과냉각 상태를 유지할 수 있는 냉장고 및 냉장고의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 과냉각 실의 과냉각 상태를 유지하면서 제상을 행할 수 있는 냉장고 및 냉장고의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 보관실의 온도를 유지하면서 제상을 행할 수 있는 냉장고 및 냉장고의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 보관실의 온도 또는 과냉각 상태를 유지하면서 복수개의 제상 기능이 있는 저장실을 순차로 제상할 수 있는 냉장고 및 냉장고의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 제1 냉기 공급기를 구비하며 제상 기능을 구비한 제1 저장실, 제2 냉기 공급기를 구비하는 제2 저장실, 그리고 제1 저장실과의 연통을 제어하는 제1 조절기, 및 제2 저장실과의 연통을 제어하는 제2 조절기를 구비하며, 수용된 물체를 과냉각 상태로 유지하는 과냉각 실을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 제1 저장실의 제상, 온도 상승, 기능 이상에도 불구하고, 과냉각 실의 상태를 유지할 수 있게 된다. 조절기는 단순히 밸브로 구성되어도 좋고, 연통되는 냉기를 조절하는 댐퍼로 구성되어도 좋다.
또한 본 발명은 수용된 물체가 과냉각 상태를 유지하도록 과냉각 실에 에너지를 공급하는 에너지 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다. 에너지는 전기장 또는 자기장의 형태로 물체 또는 과냉각된 물체에 제공될 수 있으나, 상 전이온도 이하에서 액체 또는 물체에 함유된 액체가 액체 상태를 유지하도록 하는 형태의 에너지라면 어떠한 형태(예: 초음파, 마그네트론 이용)로도 제공될 수 있으며, 본 발명은 이러한 형태의 에너지를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명은 에너지 생성기가 전기 에너지를 공급하는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다.
또한 본 발명은 과냉각 실의 온도를 감지하는 온도 센서, 그리고 온도 센서, 제1 조절기, 및 제2 조절기와 연동하여 과냉각 실의 온도를 조절하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다.
또한 본 발명은 제1 저장실의 제상 기능을 제어하는 제어 유닛으로서, 제2 조절기와 연동하여 과냉각 실의 온도를 일정하게 유지하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다.
또한 본 발명은 제1 저장실이 제상을 위한 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다.
또한 본 발명은 제1 냉기 공급기를 구비하며 제상 기능을 구비한 제1 저장실, 제2 냉기 공급기를 구비하는 제2 저장실, 그리고 제1 저장실과의 연통을 제어하는 제1 조절기, 및 제2 저장실과의 연통을 제어하는 제2 조절기를 구비하며, 제1 저장실의 제상시에, 제1 조절기 및 제2 조절기의 작동에 의해 온도를 유지할 수 있는 보관실을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 한 쪽 저장실의 제상, 온도 상승, 기능 이상에도 불구하고, 나머지 저장실의 냉기 공급기를 이용하여 보관실의 온도를 유지할 수 있게 된다.
또한 본 발명은 제2 저장실이 제상 기능을 구비하며, 보관실이 제1 저장실 및 제2 저장실 중의 하나의 제상시에, 제1 조절기 및 제2 조절기의 작동에 의해 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다.
또한 본 발명은 보관실의 온도를 감지하는 온도 센서, 그리고 온도 센서, 제1 조절기 및 제2 조절기와 연동하여 보관실의 온도를 조절하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다.
또한 본 발명은 제1 저장실이 냉동실이며, 제2 저장실이 냉장실인 것을 특징으로 하는 냉장고을 제공한다. 이러한 구성을 통해, 냉동실과 냉장실의 냉기를 이용하여 보관고의 온도를 유지할 수 있게 된다.
또한 본 발명은 제상 기능을 가지는 제1 냉각 공간, 제상 기능을 가지는 제2 냉각 공간, 그리고 제1 냉각 공간 및 제2 냉각 공간과 연통하는 보관실을 포함하는 냉장고의 운전 방법에 있어서, 제1 냉각 공간을 제상하면서 제2 냉각 공간과 보관 실을 연통시키는 제1 단계, 그리고 제2 냉각 공간을 제상하면서 제1 냉각 공간과 보관실을 연통시키는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 운전 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 제1 단계 및 제2 단계 중의 적어도 하나에서 보관실의 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 운전 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 제1 단계에서, 제1 냉각 공간과 보관실의 연통이 차단되고, 제2 단계에서, 제2 냉각 공간과 보관실의 연통이 차단되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 운전 방법을 제공한다.
이하, 도면을 참고로 하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 과냉각의 일 예를 설명하는 도면으로서, 본 발명에 따른 과냉각에 의하면, 먼저 전극(50) 사이에 과냉각의 대상이 되는 액체(51)를 둔다. 다음으로, 냉기(52)가 공급되는 상태에서, 교류 전원(53)을 이용하여 액체(51)에 전기장을 인가한다. 이에 의해, 액체(51)는 그 상 전이온도 이하(예: 1기압 하의 물의 경우에 0℃)에서 얼지 않고, 과냉각 상태를 유지한다. 산소와 수소로 구성된 물이 어는 것이 방해되는 이유는 전기장과 같은 에너지가 공급됨으로써, 물의 수소 결합이 방해되기 때문인 것으로 알려져 있다. 과냉각 상태의 온도는 과냉각된 물체에 공급되는 냉기의 온도 및 냉기의 양에 따라 조절될 수 있지만, 냉기의 온도 및 냉기의 양이 일정한 경우에는 공급되는 에너지의 양에 따라 목표로 하는 과냉각된 액체의 온도가 제어될 수 있다(도 6을 참조하여 보다 자세히 설명함). 이때, 교류 전원(53)에 의해 전극(50)을 통해 과냉각된 액체에 공급되는 전기장의 세기 또 는 에너지의 양은 조절기(54)에 의해서 조절될 수 있다. 전기장의 세기는 공급되는 전류 또는 전압을 조절함으로써 조절될 수 있다. 예를 들어, 가로 및 세로의 길이가 100mm인 두개의 전극을, 200mm의 거리를 두고 설치하고, 두개의 전극과 거리를 두고 1L의 물이 든 용기를 위치시킨 다음, 온도가 -6.8℃인 냉장고 내에서 40kHz, 2kV로 전기장을 인가함으로써, 과냉각된 물을 만들 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 실험 결과의 하나를 나타내는 도면으로서, 가해진 전력(power)과 과냉각된 액체의 온도 간의 상관 관계를 보이고 있다. 이 결과에 의하면, 양자가 거의 선형 비례 관계에 있음을 알 수 있으며, 이는 주어진 주변 온도 하에서, 에너지 생성기에 의해 주어지는 전력 또는 전기장의 세기를 조절함으로써, 과냉각된 액체의 설정 온도를 제어할 수 있음을 의미한다.
도 7은 본 발명에 따른 냉장고의 제1 실시예를 나타내는 도면으로서, 냉장고(70)는 냉동실(71)과 냉장실(72)을 구비하며, 냉동실(71)에 보관실로서 과냉각 실(73)이 구비되어 있다. 냉동실(71)은 증발기(74), 히터(75), 팬(76)을 포함하며, 냉장실(72)은 증발기(77), 히터(78), 팬(79)을 포함한다. 냉장고(70)의 하부에는 증발기(74) 및 증발기(77)를 포함하는 냉동 사이클(80)이 구비되어 있다.
과냉각 실(73)은 과냉각되는 물체 또는 과냉각되는 물체가 수용되는 통(731), 과냉각되는 물체 또는 과냉각되는 물체가 수용되는 통(731)에 전기장과 같은 형태의 에너지를 공급하는 에너지 생성기(732), 과냉각되는 물체 또는 과냉각되는 물체가 수용되는 통(731)에 냉기를 공급하도록 냉동실(71)과의 연통을 조절하는 밸브 또는 댐퍼와 같은 조절기(733), 과냉각되는 물체 또는 과냉각되는 물체가 수용되는 통(731)에 냉기를 공급하도록 냉장실(72)과의 연통을 조절하는 밸브 또는 댐퍼와 같은 조절기(734), 그리고 과냉각 실(73)의 온도를 측정하는 온도 센서(735)를 구비한다. 과냉각 실(73)에는 육류 또는 채소와 같은 물체(731)가 바로 놓일 수 있으며, 물과 같은 액체 또는 육류 등이 통(731)을 통해 놓일 수도 있다. 에너지 생성기(732)로는 전극이 사용된다.
다음으로 본 발명에 따른 제1 실시예의 작동을 설명한다. 도 8을 참조하면, 제어 유닛(81)의 제어에 따라, 냉동 사이클(80,74,77)과 팬(76,79)이 작동되어 냉동실(71) 및 냉장실(72)이 냉각된다. 과냉각 실(73)은 조절기(733) 및 조절기(734) 중의 적어도 하나가 개방되어 냉기가 공급되며, 에너지 생성기(732)가 작동되어 과냉각되는 물체(731)가 과냉각된다. 이때, 증발기(74)에 대한 제상 요청이 있으면, 증발기(74)로의 냉매 공급이 중단되고, 히터(75)가 작동되어 제상이 이루어진다. 이러한 온도의 상승 또는 증발기(74)로의 냉매 공급 중단은 과냉각 실(73)의 온도를 상승시키고, 이러한 온도 상승은 과냉각된 물체(731)에 대해 외부 교란으로 작용하여 과냉각의 해제 즉, 과냉각된 물체(731)의 동결을 유발할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 과냉각 실(73)의 과냉각 상태 또는 온도가 온도 센서(735)와 제어 유닛(81)의 연동하에, 조절기(734)로부터 공급되는 냉기에 의해 유지 또는 조절된다. 이때, 조절기(733)는 차단되는 것이 바람직하다. 증발기(77)의 제상의 경우에는 반대로 진행된다.
도 9는 본 발명에 따른 냉장고의 제2 실시예를 나타내는 도면으로서, 과냉각 실(73)이 냉장실(72)에 위치하는 것을 제외하면, 제1 실시예와 모두 동일하다.
도 10은 본 발명에 따른 냉동 사이클 구성의 일 예를 나타내는 도면으로서, 증발기(74), 증발기(77), 히터(75), 히터(78), 압축기(80a), 응축기(80b), 모세관(80c), 밸브(82)가 구비되어 있다. 밸브(82)는 냉매의 유로 상에서 증발기(74)와 증발기(77)를 병렬로 연결하며, 히터(75)로 증발기(74)를 제상할 때, 증발기(74)로의 냉매 공급을 중단하고, 증발기(77)로 냉매를 공급한다. 역으로 증발기(77)를 제상할 때, 증발기(77)로의 냉매 공급을 중단하고, 증발기(74)로 냉매를 공급한다.
본 발명에 따른 냉장고 및 냉장고의 운전 방법에 의하면, 냉장고의 제상, 온도 상승, 기능 이상에도 불구하고, 보관실의 온도 또는 과냉각 상태를 유지할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따른 냉장고 및 냉장고의 운전 방법에 의하면, 과냉각 실의 과냉각 상태를 유지하면서 제상을 행할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따른 냉장고 및 냉장고의 운전 방법에 의하면, 보관실의 온도를 유지하면서 제상을 행할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따른 냉장고 및 냉장고의 운전 방법에 의하면, 보관실의 온도 또는 과냉각 상태를 유지하면서 복수개의 제상 기능이 있는 저장실을 순차로 제상할 수 있게 된다.

Claims (13)

  1. 제1 냉기 공급기를 구비하며, 제1 냉기 공급기에 대한 제상 기능을 구비한 제1 저장실;
    제2 냉기 공급기를 구비하는 제2 저장실; 그리고,
    제1 저장실과의 연통을 제어하는 제1 조절기; 및 제2 저장실과의 연통을 제어하는 제2 조절기;를 구비하며, 수용된 물체를 과냉각 상태로 유지하는 과냉각 실;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  2. 제 1 항에 있어서,
    수용된 물체가 과냉각 상태를 유지하도록 과냉각 실에 에너지를 공급하는 에너지 생성기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  3. 제 2 항에 있어서,
    에너지 생성기는 전기 에너지를 공급하는 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  4. 제 1 항에 있어서,
    과냉각 실의 온도를 감지하는 온도 센서; 그리고,
    온도 센서, 제1 조절기 및 제2 조절기와 연동하여 과냉각 실의 온도를 조절하는 제어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제1냉기 공급기에 대한 제1 저장실의 제상 기능을 제어하는 제어 유닛;으로서, 제2 조절기와 연동하여 과냉각 실의 온도를 일정하게 유지하는 제어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제1 저장실은 제1냉기 공급기에 대한 제상을 위한 히터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  7. 제1 냉기 공급기를 구비하며, 제1냉기 공급기에 대한 제상 기능을 구비한 제1 저장실;
    제2 냉기 공급기를 구비하는 제2 저장실; 그리고,
    제1 저장실과의 연통을 제어하는 제1 조절기; 및 제2 저장실과의 연통을 제어하는 제2 조절기;를 구비하며, 제1 냉기 공급기에 대한 제상시에, 제1 조절기 및 제2 조절기의 작동에 의해 온도를 유지할 수 있는 보관실;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제2 저장실은 제2냉기 공급기에 대한 제상 기능을 구비하며,
    보관실은 제1 냉기 공급기 및 제2 냉기 공급기 중의 하나의 제상시에, 제1 조절기 및 제2 조절기의 작동에 의해 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  9. 제 7 항에 있어서,
    보관실의 온도를 감지하는 온도 센서; 그리고,
    온도 센서, 제1 조절기 및 제2 조절기와 연동하여 보관실의 온도를 조절하는 제어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  10. 제 7 항에 있어서,
    제1 저장실은 냉동실이며,
    제2 저장실은 냉장실인 것을 특징으로 하는 냉장고.
  11. 제상 기능을 가지는 제1 냉각 공간; 제상 기능을 가지는 제2 냉각 공간; 그리고, 제1 냉각 공간 및 제2 냉각 공간과 연통하는 보관실;을 포함하는, 냉장고의 운전 방법에 있어서,
    제1 냉각 공간을 제상하면서 제2 냉각 공간과 보관실을 연통시키는 제1 단계; 그리고,
    제2 냉각 공간을 제상하면서 제1 냉각 공간과 보관실을 연통시키는 제2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 운전 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    제1 단계 및 제2 단계 중의 적어도 하나에서 보관실의 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 운전 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    제1 단계에서, 제1 냉각 공간과 보관실의 연통이 차단되고,
    제2 단계에서, 제2 냉각 공간과 보관실의 연통이 차단되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 운전 방법.
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