KR100862296B1

KR100862296B1 - 냉동사이클 장치 및 그를 구비한 냉장고

Info

Publication number: KR100862296B1
Application number: KR1020070057883A
Authority: KR
Inventors: 박정식; 조성만
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2008-10-13

Abstract

본 발명은 냉동사이클 장치 및 그를 구비한 냉장고에 관한 것이다. 일반적으로 냉동사이클 장치를 구비한 냉장고는 하나의 증발기(일명, 냉각기라 함)와 하나의 압축기가 구비되어 있으나, 냉동실과 냉장실의 저장되는 식품의 신선도를 높이기 위하여 두 개의 증발기들이 구비된다. 그러나 이와 같은 경우 냉동실용 증발기와 냉장실용 증발기로 교번되게 냉매를 흐르도록 운전하게 되어 냉동실의 온도와 냉장실의 온도가 설정된 온도로 정확하게 유지되지 못하게 되는 단점이 있다. 본 발명은 두 개의 증발기들을 하나의 압축기로 각각 독립적으로 제어할 수 있도록 하여 냉동실과 냉장실의 온도 제어를 정확하게 할 뿐만 아니라 압축기가 설치되는 냉장고 기계실의 공간을 최소화할 수 있도록 한 것이다.

Description

냉동사이클 장치 및 그를 구비한 냉장고{COOLING CYCLE APPARATUS AND REFREGERATOR HAVING THE SAME}

도 1은 본 발명의 냉동사이클 장치의 일실시예를 도시한 배관도,

도 2는 본 발명의 냉동사이클 장치를 구성하는 압축기의 일실시예를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 냉동사이클 장치를 구비한 냉장고의 일실시예를 도시한 사시도,

도 4,5는 본 발명의 냉동사이클 장치의 작동상태를 각각 도시한 배관도,

도 6은 본 발명의 냉동사이클 장치를 구비한 냉장고의 주파수 변환에 따른 냉장실과 냉동실의 냉력 변화를 도시한 그래프.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10; 제1 연결관 20; 제2 연결관

30; 제1 분지관 40; 제2 분지관

50; 삼방 밸브 60; 제3 연결관

70; 제4 연결관 100; 케이싱

200; 냉장고 본체 300; 냉장고 도어

600; 압축기 C1; 제1 압축 유닛

C2; 제2 압축 유닛 D; 응축기

E1; 제1 증발기 E2; 제2 증발기

G1,G2; 팽창 유닛

본 발명은 냉동사이클 장치 및 그를 구비한 냉장고에 관한 것으로, 특히 두 개의 증발기들을 하나의 압축기로 각각 독립적으로 제어하여 그 두 개의 증발기들에 의해 각각 발생되는 냉기를 조절할 수 있도록 한 냉동사이클 장치 및 그를 구비한 냉장고에 관한 것이다.

일반적으로 냉동사이클 장치는 압축기, 응축기, 팽창수단, 증발기를 포함하여 구성되며, 그 각 구성 부품들은 연결관에 의해 연결되어 사이클을 이루게 된다. 상기 냉동사이클 장치는 압축기에서 고온 고압으로 압축된 냉매가 응축기, 팽창수단, 증발기를 거치면서 다시 압축기로 유입되는 과정을 반복하게 된다. 그 과정에서 상기 응축기에서 외부에 열을 방출시키게 되고, 증발기에서는 외부의 열을 흡수하게 된다. 상기 냉동사이클 장치는 냉장고, 에어컨 등에 장착된다.

한편, 냉장고는 냉동실, 냉장실, 야채실 등의 저장 공간이 구비된 냉장고 본체와, 상기 냉장고 본체에 구비되는 냉동사이클 장치와, 상기 냉장고 본체에 구비되는 도어를 포함하여 구성된다.

상기 냉장고는 냉동실이나 냉장실의 온도가 설정된 온도 이상이 되면 상기 냉동사이클 장치가 작동하게 된다. 상기 냉동사이클 장치가 작동하게 됨에 따라 그 냉동사이클 장치의 증발기에서 냉기를 형성하게 되며 그 증발기에 의해 형성되는 냉기는 본체에 구비된 송풍 팬의 작동에 의해 냉동실 및 냉장실을 순환 유동하게 된다. 그 냉기가 냉동실, 냉장실, 야채실 등을 순환 유동하면서 그 각 공간들을 설정된 온도로 유지시키게 된다.

냉장고는 냉기를 순환시키는 방식, 냉동실과 냉장실의 위치 그리고 증발기의 구성에 따라 다양한 형태로 분류된다. 그 일예로, 냉동실이 냉장실보다 위쪽에 위치한 형태의 냉장고, 냉동실과 냉장실이 양측에 나란히 위치한 형태의 냉장고, 그리고 냉동실이 냉장실보다 아래쪽에 위치한 형태의 냉장고 등이 있다.

일반적으로 냉장고는 하나의 증발기(일명, 냉각기라 함)와 하나의 응축기가 구비되어 있으나, 냉동실과 냉장실의 저장되는 식품의 신선도를 높이기 위하여 두 개의 증발기들이 구비된다.

두 개의 증발기들, 즉 냉동실용 증발기와 냉장실용 증발기를 갖는 냉장고의 경우, 모터의 회전력을 직선 왕복 운동으로 변환시켜 냉매를 압축시키는 일반적인 왕복동식 압축기가 적용된다. 이 경우, 냉동사이클 장치에 구비되는 밸브를 이용하여 냉매 유로를 냉동실용 증발기와 냉장실용 증발기로 교번되게 흐르도록 운전하면서 냉동실과 냉장실 내부의 온도를 조절하게 된다.

그러나, 이와 같은 경우 냉동실의 온도와 냉장실의 온도가 설정된 온도로 정확하게 유지되지 못하게 된다.

한편, 두 개의 증발기들에 대응되게 두 개의 압축기들을 각각 구비하여 그 두 개의 증발기들을 독립적으로 제어하게 될 경우 그 압축기들이 설치되는 기계실의 공간이 커지게 되어 상대적으로 식품을 저장할 수 있는 공간이 작아지게 되는 단점이 있다.

상기한 바와 같은 점들을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 두 개의 증발기들을 하나의 압축기로 각각 독립적으로 제어하여 그 두 개의 증발기들에 의해 각각 발생되는 냉기를 조절할 수 있도록 한 냉동사이클 장치 및 그를 구비한 냉장고를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부에 냉매를 각각 압축하는 제1 압축 유닛 및 제2 압축 유닛이 구비된 압축기; 상기 압축기와 연결되는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매가 유입되도록 병렬로 연결되는 제1,2 증발기들; 상기 제1,2 증발기 유입측에 각각 설치되는 팽창 유닛들; 상기 제1,2 증발기들을 각각 거친 냉매가 상기 압축기로 유입되도록 제1,2 증발기들과 압축기를 연결하는 연결 유닛을 포함하고, 상기 압축기는 두 개의 압축 유닛들 중 하나의 압축 유닛이 작동하면서 발생되는 진동이 다른 압축 유닛에 전달되어 그 진동에 의해 다른 압축 유닛이 작동하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클 장치가 제공된다.

또한, 냉동실 및 냉장실을 포함하는 냉장고 본체와, 상기 냉장고 본체에 결합되는 도어와, 상기 냉장고 본체에 구비되는 냉동사이클 장치를 포함하여 구성되며; 상기 냉동사이클 장치는 케이싱의 내부에 냉매를 각각 압축하는 제1 압축 유닛 및 제2 압축 유닛이 구비된 압축기와, 상기 압축기와 연결되는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매가 선택적으로 유입되도록 병렬로 연결되며 냉동실과 냉장실에 각각 공급되는 냉기를 발생시키는 제1,2 증발기들과, 상기 제1,2 증발기 유입측에 각각 설치되는 팽창 유닛들과, 상기 제1,2 증발기들을 각각 거친 냉매가 상기 압축기로 유입되도록 제1,2 증발기들과 압축기를 연결하는 연결 유닛을 포함하고, 상기 압축기는 두 개의 압축 유닛들 중 하나의 압축 유닛이 작동하면서 발생되는 진동이 다른 압축 유닛에 전달되어 그 진동에 의해 다른 압축 유닛이 작동하는 것을 특징으로 하는 냉장고가 제공된다.

이하, 본 발명의 냉동사이클 장치 및 그를 구비한 냉장고를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 냉동사이클 장치의 일실시예를 도시한 배관도이다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 냉동사이클 장치는 케이싱(100)의 내부에 냉매를 각각 압축시키는 제1 압축 유닛(C1)과 제2 압축 유닛(C2)이 구비된 압축기(600)에 응축기(D)가 연결되며 그 압축기(600)와 응축기(D)는 제1 연결관(10)에 의해 연결된다. 상기 압축기(600)의 제1 압축 유닛(C1)에서 토출된 냉매가 케이싱(100)의 내부를 거치지 않고 바로 제1 연결관(10)으로 유입되도록 상기 제1 압축 유닛(C1)의 토출측과 제1 연결관이 토출관(674)에 의해 연결된다.

그리고 상기 응축기(D)와 두 개의 증발기(E1)(E2)가 제1 연결 유닛에 의해 연결되며 그 두 개의 증발기(E1)(E2), 즉 제1 증발기(E1)와 제2 증발기(E2)는 서로 병렬로 연결된다.

상기 제1 연결 유닛은 상기 응축기(D)의 유출측에 연결되는 제2 연결관(20)과, 그 제2 연결관(20)에서 분지되어 제1 증발기(E1)에 연결되는 제1 분지관(30)과, 상기 제2 연결관(20)에서 분지되어 제2 증발기(E2)에 연결되는 제2 분지관(40) 을 포함하여 구성된다.

상기 제1 분지관(30)에 제1 팽창 유닛(G1)이 설치되고 그 제2 분지관(40)에 제2 팽창 유닛(G2)이 설치된다.

상기 제2 연결관(20)과 제1,2 분지관(30)(40)이 연결되는 부분에 삼방 밸브(50)가 설치됨이 바람직하다.

상기 제1,2 증발기(E1)(E2)들을 각각 거친 냉매가 상기 압축기(600)로 유입되도록 제1,2 증발기(E1)(E2)들과 압축기(600)를 연결하는 제2 연결 유닛이 구비된다.

상기 제2 연결 유닛은 상기 제1 증발기(E1)를 거친 냉매가 상기 압축기(600)의 케이싱(100) 내부로 유입되도록 제1 증발기(E1)와 압축기 케이싱(100)을 연결시키는 제3 연결관(60)과, 상기 제2 증발기(E2)를 거친 냉매가 압축기(600)의 제2 압축 유닛(C2)으로 유입되도록 그 제2 증발기(E2)와 제2 압축 유닛(C2)의 흡입측을 연결시키는 제4 연결관(70)을 포함하여 구성된다.

상기 제4 연결관(70)과 압축기(600)의 제2 압축 유닛(C2)의 흡입측은 흡입관(760)에 의해 연결됨이 바람직하다.

상기 압축기(600)는 두 개의 압축 유닛(C1)(C2)들 중 하나의 압축 유닛이 작동하면서 발생되는 진동이 다른 압축 유닛에 전달되어 그 진동에 의해 압축 유닛이 작동하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 압축 유닛(C1)이 작동하면서 발생되는 진동이 제2 압축 유닛(C2)에 전달되어 그 전달되는 진동에 의해 그 제2 압축 유닛(C2)에서 냉매를 압축시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 압축기(600)의 제1 압축 유닛(C1)은 케이싱(100)의 내부에 있는 냉매가 흡입되고 그 제1 압축 유닛(C1)에서 토출되는 냉매는 토출관(674)을 통해 응축기(D)로 연결되는 제1 연결관(10)으로 토출된다. 그리고 상기 제1,2 증발기(E1)(E2)들 중 하나의 증발기를 거친 냉매가 바로 상기 제2 압축 유닛(C2)으로 흡입되고 그 제2 압축 유닛(C2)에서 토출되는 냉매는 케이싱(100) 내부에 채워지는 것이 바람직하다.

상기 압축기(600)의 일예로, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 압축기(600)는 케이싱(100)의 내부에 왕복동식 모터(M)의 왕복 구동력을 전달받아 가스를 흡입하고 압축하는 제1 압축 유닛(C1)이 구비된다.

상기 제1 압축 유닛(C1)은 소정 형상을 갖는 메인 프레임(610)과, 상기 메인 프레임(610)과 일정 간격을 두고 위치하는 서브 프레임(620)과, 상기 메인 프레임(610)과 서브 프레임(620) 사이에 결합되는 왕복동식 모터(M)와, 상기 메인 프레임(610)을 관통하도록 그 메인 프레임(610)에 결합되는 제1 실린더(630)와, 상기 제1 실린더(630)에 왕복 운동 가능하도록 삽입되는 제1 피스톤(640)과, 상기 제1 실린더(630)의 일측에 장착되어 냉매의 토출를 제어하는 제1 토출밸브 조립체(A1)와, 상기 제1 피스톤(640)의 단부에 장착되어 상기 제1 실린더(630)의 내부 공간으로 흡입되는 냉매의 흐름을 제어하는 제1 흡입 밸브(650)를 포함하여 구성된다.

상기 왕복동식 모터(M)는 상기 메인 프레임(610)과 서브 프레임(620) 사이에 결합되는 외측 고정자(661)와, 상기 외측 고정자(661)와 일정 간격을 두고 상기 제1 실린더(630)의 외주면에 결합되는 내측 고정자(662)와, 상기 외측 고정자(661)와 내측 고정자(662) 사이에 위치하는 마그네트(663)를 포함하여 구성된다. 상기 마그네트(663)는 마그네트 홀더(664)에 결합되며 그 마그네트 홀더(664)는 제1 피스톤(640)에 결합된다. 상기 외측 고정자(661)에 권선 코일(665)이 구비된다. 상기 마그네트 홀더(664)와 마그네트(663)를 가동자라 한다.

상기 제1 토출밸브 조립체(A1)는 상기 제1 실린더(630)의 일측을 복개하는 제1 토출 커버(671)와, 상기 제1 토출 커버(671) 내부에 위치하여 제1 실린더(630)를 개폐하는 제1 토출밸브(672)와, 그 제1 토출밸브(672)를 탄성 지지하는 제1 밸브 스프링(673)을 포함하여 구성된다.

상기 제1 피스톤(640)의 내부에 관통된 흡입 유로(643)가 형성되며 그 제1 피스톤(640)의 단부에 그 흡입 유로(643)를 개폐하는 흡입 밸브(650)가 장착된다.

상기 제1 토출 커버(672)의 일측에는 가스가 토출되는 토출관(674)이 연결되고 그 토출관(674)은 상기 케이싱(100)을 관통하도록 그 케이싱(100)에 결합된다. 그리고 그 토출관(674)은 상기 제1 연결관(10)과 연결된다.

그리고 상기 제1 피스톤(640)을 탄성력으로 지지하는 제1 공진 스프링 유닛(680)이 구비된다. 상기 제1 공진 스프링 유닛(680)은 상기 서브 프레임(620)에 결합되는 스프링 지지부재(681)와, 상기 제1 피스톤(640)의 플랜지부(642)에 결합되는 스프링 홀더(682)와, 상기 스프링 홀더(682)의 일측과 상기 서브 프레임(620) 사이에 위치하는 전방 공진 스프링(683)과, 상기 스프링 홀더(682)와 스프링 지지부재(681) 사이에 위치하는 후방 공진 스프링(684)을 포함하여 구성된다.

상기 서브 프레임(620)에 소정 형상을 갖는 진동 전달부재(700)가 결합된다.

상기 진동 전달부재(700)는 소정의 면적을 가지며 내부에 관통 구멍(701)이 형성된 원판부(702)와 상기 원판부(702)의 일측에 소정 길이로 연장 형성되는 연결부(703)를 포함하여 이루어진다. 상기 진동 전달부재(700)의 연결부(703)가 상기 서브 프레임(620)에 결합되며 그 진동 전달부재(700)와 서브 프레임(620) 사이에 일정 공간이 형성된다.

상기 진동 전달부재(700)에 그 진동 전달부재(700)를 통해 전달되는 진동으로 가스를 압축하는 제2 압축 유닛(C2)이 구비된다.

상기 제2 압축 유닛(C2)은 상기 제1 압축 유닛(C1)과 동일 선상에 위치하는 것이 바람직하며, 특히 제2 압축 유닛(C2)은 제1 피스톤(640)의 후방에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 제2 압축 유닛(C2)은 상기 진동 전달부재(700)와 서브 프레임(620) 사이에 위치하도록 상기 진동 전달부재(700)에 고정 결합되는 제2 피스톤(710)과, 상기 제2 피스톤(710)이 삽입되는 제2 실린더(720)와, 상기 제2 실린더(720)와 결합되는 지지 프레임(730)과, 상기 제2 실린더(720)의 일측에 장착되어 냉매의 토출을 제어하는 제2 토출밸브 조립체(A2)와, 상기 제2 피스톤(710)의 단부에 장착되어 상기 제2 실린더(720)의 내부 공간으로 흡입되는 냉매의 흐름을 제어하는 제2 흡입 밸브(740)를 포함하여 구성된다.

상기 제2 피스톤(710)이 진동 전달부재(700)와 서브 프레임(620) 사이에 위치하게 된다.

상기 제2 피스톤(710)의 내부에 형성된 흡입 유로(712) 일측을 복개하도록 일정 면적을 갖는 복개 부재(750)가 상기 진동 전달부재(700)에 고정 결합된다. 상기 복개 부재(750)에 상기 제2 피스톤(710)의 흡입 유로(712)와 연통되게 관통 구멍이 형성되며 그 관통 구멍에 제1 흡입관(760)이 연결되며 그 제1 흡입관(760)은 케이싱(100)에 관통되어 결합된다.

상기 제2 토출 밸브 조립체(A2)는 상기 제2 실린더(720)의 일측을 복개하는 제2 토출 커버(771)와, 상기 제2 토출 커버(771) 내부에 위치하여 제2 실린더(720)를 개폐하는 제2 토출 밸브(772)와, 그 제2 토출 밸브(772)를 탄성 지지하는 제2 밸브 스프링(773)을 포함하여 구성된다.

상기 제2 토출 커버(771)의 일측에는 가스가 토출되는 토출 구멍(H)이 형성된다.

그리고 상기 제2 실린더(720)와 지지 프레임(730)을 탄성력으로 지지하는 제2 공진 스프링 유닛(780)이 구비된다.

상기 제2 공진 스프링 유닛(780)은 상기 스프링 지지부재(681)와 지지 프레임(730) 사이에 위치하는 전방 공진 스프링(781)과, 상기 지지 프레임(730)의 플랜지부(732)와 진동 전달부재(700) 사이에 위치하는 후방 공진 스프링(782)을 포함하여 구성된다.

상기 케이싱(100)의 일측에 제1 증발기(E1)를 거친 냉매가 케이싱(100) 내부로 유입되는 제3 연결관(60)이 결합된다.

상기 케이싱(100)의 내부 저면에 오일이 일정량 채워져 있다.

도 3은 본 발명의 냉동사이클 장치가 구비된 냉장고의 일실시예를 도시한 사 시도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 냉동사이클 장치가 구비된 냉장고는 냉동실 및 냉장실 등과 같은 저장 공간들을 포함하는 냉장고 본체(200)와, 상기 냉장고 본체(200)에 결합되는 도어(300)와, 상기 냉장고 본체(200)에 구비되는 냉동사이클 장치를 포함하여 구성된다.

상기 냉동사이클 장치는, 위에서 설명한 바와 같이, 케이싱(100)의 내부에 냉매를 각각 압축하는 제1 압축 유닛(C1) 및 제2 압축 유닛(C2)이 구비된 압축기(600)와, 상기 압축기(600)와 연결되는 응축기(D)와, 상기 응축기(D)에서 응축된 냉매가 선택적으로 유입되도록 병렬로 연결되며 냉동실(F)과 냉장실(R)에 각각 공급되는 냉기를 발생시키는 제1,2 증발기(E1)(E2)들과, 상기 제1 증발기(E1)의 유입측과 제2 증발기(E2)의 유입측에 각각 설치되는 팽창 유닛(G1)(G2)들과, 상기 제1,2 증발기(E1)(E2)들을 각각 거친 냉매가 상기 압축기(600)로 유입되도록 제1,2 증발기(E1)(E2)들과 압축기(600)를 연결하는 연결 유닛을 포함하여 구성된다.

상기 냉장고 본체(200)는 일반적인 냉장고의 본체와 같이, 냉동실과 냉장실에 각각 순환 유로가 형성되며 그 냉장실 순환 유로의 일측에 제1 증발기(E1)가 설치되고, 냉동실 순환 유로에 제2 증발기(E2)가 설치된다.

상기 냉동사이클 장치는 위에서 설명한 바와 같으므로, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

또한, 그 냉동사이클 장치를 구성하는 압축기(600)는 냉장고 본체(200)의 기계실(210)에 설치됨이 바람직하고, 그 압축기(600)는 위에서 설명한 바와 같으며, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 냉동사이클 장치 및 그를 구비한 냉장고의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 압축기(600)에 전원이 인가되어 압축기가 작동하게 되면 그 압축기(600)의 제1 압축 유닛(C1)과 제2 압축 유닛(C2)이 냉매를 각각 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

상기 제1 압축 유닛(C1)에서 토출된 고온 고압의 냉매는 제1 연결관(10)을 통해 응축기(D)로 유입되고 그 응축기(D)를 거쳐 응축된 냉매는 제2 연결관(20)을 통해 제1,2 분지관(30)(40)들로 유입된다. 상기 제1 분지관(30)으로 유입된 냉매는 제1 팽창 유닛(G1)을 통해 제1 증발기(E1)로 유입되고 그 제1 증발기(E1)를 거친 냉매는 제3 연결관(60)을 통해 압축기(600)의 케이싱(100) 내부로 유입된다.

그리고 상기 제2 분지관(40)으로 유입된 냉매는 제2 팽창 유닛(G2)을 통해 제2 증발기(E2)로 유입되고 그 제2 증발기(E2)를 거친 냉매는 제4 연결관(70)을 통해 압축기(600)의 제2 압축 유닛(C2)의 흡입측으로 흡입된다. 상기 제2 압축 유닛(C2)의 흡입측을 통해 그 제2 압축 유닛(C2)으로 유입된 냉매는 그 제2 압축 유닛(C2)에서 압축되어 토출측을 통해 케이싱(100)의 내부로 토출된다.

상기 제2 압축 유닛(C2)에서 토출되어 케이싱(100)에 채워진 냉매와 제3 연결관(60)을 통해 압축기 케이싱(100) 내부로 유입된 냉매는 서로 혼합되어 제1 압축 유닛(C1)의 흡입측을 통해 제1 압축 유닛(C1)으로 흡입되고 압축되며 그 제1 압축 유닛(C1)에서 압축된 냉매는 토출관(674)을 통해 제1 연결관(10)으로 토출된다. 이와 같은 과정이 반복되면서 제1,2 증발기(E1)(E2)에서 각각 외부의 열을 흡수하면서 냉기를 형성하게 된다.

상기 제1 증발기(E1)에서 형성된 냉기는 냉장실(R)로 순환 공급되고 제2 증발기(E2)에서 형성되는 냉기는 냉동실(F)로 순환 공급되면서 냉장실(R)과 냉동실(F)을 설정된 온도 영역으로 유지시키게 된다.

상기 응축기(D)에서 응축된 냉매가 제1,2 분지관(30)(40)을 통해 제1,2 증발기(E1)(E2)로 유입되는 냉매의 유량은 제1,2 압축 유닛(C1)(C2)의 압축실 체적 용량에 의해 정해지며, 그 체적 용량은 전압과 주파수 등에 의해 제어되는 제1,2 피스톤의 스트로크(stroke)에 의해 정해진다.

여기서, 상기 제2 증발기(E2)를 거쳐 나오는 제2 압축 유닛(C2)의 압축실 체적 용량이 제1 압축 유닛(C1)의 압축실 체적 용량과 일치하게 되면, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 증발기(E1)를 거쳐 압축기(600)의 케이싱(100) 내부로 유입되는 냉매의 양이 없는 상태(제로 상태)가 된다. 즉, 제2 증발기(E2)에서만 냉기(냉력)가 형성된다. 이로 인하여, 상기 제1 증발기(E1)가 냉장실(R)측에 설치되고 제2 증발기(E2)가 냉동실(F)측에 설치될 경우 냉동실(F)측에만 냉기가 공급되고 냉장실(R)측에 냉기가 공급되지 않는다.

반대로, 제1 압축 유닛(C1)의 피스톤의 스트로크가 충분히 작아져서 제2 증발기(E2)를 통해 압축기(600)로 유입되는 냉매가 없는 상태(제로 상태)가 되면, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 압축 유닛(C1)에서 압축되어 토출된 냉매는 모두 제1 증발기(E1)를 거쳐 압축기(600)의 케이싱(100)으로 유입된다. 이로 인하여, 상기 제1 증발기(E1)가 냉장실(R)측에 설치되고 제2 증발기(E2)가 냉동실(F)측에 설치될 경우 냉장실(R)측에만 냉기가 공급되고 냉동실측에 냉기가 공급되지 않는다.

이때, 상기 제2 압축 유닛(C2)에서 압축되어 토출되는 냉매가 최소가 될 경우에도 제2 증발기(E2)를 통해 증발되는 냉매가 최소화되며, 제1 압축 유닛(C1)에서 압축된 냉매는 제1 증발기(E1)를 거쳐 압축기(600)의 케이싱(100)으로 유입된다.

그리고 그 중간 단계로, 압축기(600)에서 압축된 냉매가 제1 증발기(E1)와 제2 증발기(E2)로 유입되는 냉매 유량을 조절함에 따라 그 제1,2 증발기(E1)(E2)들에서 각각 발생되는 냉력이 달라지게 된다. 즉, 그 제1 증발기(E1)와 제2 증발기(E2)가 각각 위치하는 냉동실(F)과 냉장실(R)의 냉력을 제어할 수 있게 된다.

도 6은 주파수 변환에 따른 냉장실과 냉동실의 냉력 변화를 나타낸 그래프이다.

한편, 상기 압축기(600)의 작동은 다음과 같다. 먼저 상기 왕복동식 모터(M)에 인가되면 그 권선 코일(665)에 흐르는 전류에 의해 형성되는 플럭스와 상기 마그네트(663)의 플럭스와의 상호작용에 의해 상기 가동자가 직선 왕복 운동하게 된다. 상기 가동자가 직선 왕복 운동함에 따라 그 가동자에 연결된 제1 피스톤(640)이 제1 실린더(630)의 내부에서 직선 왕복 운동하게 된다.

상기 가동자와 제1 피스톤(640)은 상기 제1 공진 스프링 유닛(680)의 탄성력에 의해 지지되면서 공진 운동을 하게 된다.

상기 제1 피스톤(640)이 제1 실린더(630)의 내부에서 직선 왕복 운동함에 따라 그 제1 실린더(630) 내부의 압력차에 의해 제1 흡입 밸브(650) 및 제1 토출 밸브(672)가 작동하면서 케이싱(100) 내부에 채워진 냉매가 제1 실린더(630)의 흡입 유로(643)를 통해 제1 실린더(630)의 내부로 흡입되고 그 흡입된 냉매가 압축되어 설정된 압력 상태로 토출된다.

상기 제1 실린더(630) 내부에서 토출된 고온 고압의 냉매는 제1 토출 커버(671)와 토출관(674)을 통해 케이싱(100) 외부로 유출된다.

이와 동시에 상기 제1 압축 유닛(C1)의 가동자 및 제1 피스톤(640)이 왕복 운동하면서 냉매를 흡입하고 압축하여 토출시키면서 발생되는 진동이 진동 전달부재(700)에 의해 제2 압축 유닛(C2)에 전달된다.

상기 제2 압축 유닛(C2)에 전달되는 진동에 의해 제2 공진 스프링 유닛(780)에 의해 탄성력으로 지지되는 제2 실린더(720) 및 지지 프레임(730)이 왕복 운동하게 된다. 이때 상기 제2 실린더(720)는 제2 피스톤(710)을 따라 왕복 운동하게 되며 그 제2 공진 스프링 유닛(780)은 제2 실린더(720)와 지지 프레임(730)의 공진 운동을 유발시키게 된다.

상기 제2 실린더(720)가 왕복 운동함에 따라 제2 실린더(720) 내부와 외부의 압력차에 의해 제2 흡입 밸브(740) 및 제2 토출 밸브(772)가 작동하면서 냉매가 제1 흡입관(760) 및 제2 피스톤(710)의 흡입 유로(712)를 통해 제2 실린더(720)의 내부로 흡입되고 그 흡입된 냉매가 압축되어 토출된다. 그 토출된 냉매는 제2 토출 커버(771)의 토출 구멍(H)을 통해 케이싱(100) 내부로 유출된다.

상기 제2 증발기(E2)를 거친 냉매는 제1 흡입관(760)을 통해 제2 압축 유닛(C2)에서 압축되어 케이싱(100)의 내부로 토출되며, 상기 제1 증발기(E1)를 거친 냉매는 제2 흡입관(790)을 통해 케이싱(100) 내부로 흡입된다.

상기 제2 압축 유닛(C2)에서 토출된 냉매와 제2 흡입관(790)을 통해 케이싱(100) 내부로 흡입된 냉매는 제1 압축 유닛(C1)으로 흡입되고 압축되어 토출되며 그 토출된 고온 고압의 냉매는 토출관(674)과 제1 연결관을 통해 응축기(D)측으로 유동하게 된다.

상기 제1 압축 유닛(C1)과 제2 압축 유닛(C2)의 압축비는 운전 전압과 운전 주파수를 바꾸어 줌으로써 가변된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 냉동사이클 장치는 두 개의 압축 유닛들을 구비한 압축기와 그 압축기에 연결되는 두 개의 증발기들이 구비되고 그 압축기에 의해 두 개의 증발기들을 통해 각각 유동하는 냉매의 양을 제어하게 됨으로써 두 개의 증발기에서 각각 발생되는 냉력(냉기)의 조절이 가능하게 된다. 특히, 두 개의 증발기들 중 하나의 증발기에 냉력을 집중시키는 것이 가능하게 되어 부하의 작용에 빠르게 대응할 수 있게 된다.

그리고 상기 냉동사이클 장치를 구비한 냉장고의 경우, 두 개의 증발기가 냉동실측과 냉장실측에 각각 구비됨으로써 냉장실과 냉동실의 온도 조절이 독립적으로 이루어지게 되어 냉동실과 냉장실의 온도 조절이 정확하게 된다. 이로 인하여 냉동실이나 냉장실에 보관되는 음식물을 설정된 온도로 정확하게 유지하게 되어 음 식물을 신선하고 오래 보관할 수 있게 된다.

또한 냉동실 또는 냉장실측에 100% 냉력을 집중시킬 수 있게 됨으로써 냉장실이나 냉동실 중 한 쪽에 부하가 집중될 경우 그 부하가 집중되는 냉동실이나 냉장실에 냉력을 집중시킬 수 있게 되어 부하에 빠르게 대응할 수 있게 된다.

또한 하나의 압축기와 두 개의 증발기로 냉동사이클 장치를 구성하게 됨으로써 압축기의 설치 공간을 줄이게 되어 그 압축기가 설치되는 냉장고 기계실의 공간을 감소시킬 수 있게 된다.

Claims

케이싱의 내부에 냉매를 각각 압축하는 제1 압축 유닛 및 제2 압축 유닛이 구비된 압축기;

상기 압축기와 연결되는 응축기;

상기 응축기에서 응축된 냉매가 유입되도록 병렬로 연결되는 제1,2 증발기들;

상기 제1,2 증발기 유입측에 각각 설치되는 팽창 유닛들;

상기 제1,2 증발기들을 각각 거친 냉매가 상기 압축기로 유입되도록 제1,2 증발기들과 압축기를 연결하는 연결 유닛을 포함하고,

상기 압축기는 두 개의 압축 유닛들 중 하나의 압축 유닛이 작동하면서 발생되는 진동이 다른 압축 유닛에 전달되어 그 진동에 의해 다른 압축 유닛이 작동하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 압축기의 제1 압축 유닛은 케이싱의 내부에 있는 냉매가 흡입되고 그 제1 압축 유닛에서 토출되는 냉매는 응축기로 연결되는 연결관으로 토출되며,

상기 제2 압축 유닛은 상기 두 개의 증발기들 중 하나의 증발기를 거친 냉매가 바로 흡입되고 그 제2 압축 유닛에서 토출되는 냉매는 케이싱 내부에 채워지는 것을 특징으로 하는 냉동사이클 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 응축기와 상기 제1,2 증발기는 연결 유닛에 의해 연결되며,

그 연결 유닛은 상기 응축기의 유출측에 연결되는 제2 연결관과, 그 제2 연결관에서 분지되어 상기 제1,2 증발기들에 각각 연결되는 제1,2 분지관들을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 제2 연결관과 제1,2 분지관들이 만나는 부분에 삼방 밸브가 장착되는 것을 특징으로 하는 냉동사이클 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 연결 유닛은 상기 제1 증발기를 거친 냉매가 상기 압축기의 케이싱 내부로 유입되도록 제1 증발기와 압축기 케이싱을 연결시키는 제3 연결관과, 상기 제2 증발기를 거친 냉매가 압축기의 제2 압축 유닛으로 유입되도록 그 제2 증발기와 제2 압축 유닛의 흡입측을 연결시키는 제4 연결관을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클 장치.
냉동실 및 냉장실을 포함하는 냉장고 본체와, 상기 냉장고 본체에 결합되는 도어와, 상기 냉장고 본체에 구비되는 냉동사이클 장치를 포함하여 구성되며; 상기 냉동사이클 장치는 케이싱의 내부에 냉매를 각각 압축하는 제1 압축 유닛 및 제2 압축 유닛이 구비된 압축기와, 상기 압축기와 연결되는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매가 선택적으로 유입되도록 병렬로 연결되며 냉동실과 냉장실에 각각 공급되는 냉기를 발생시키는 제1,2 증발기들과, 상기 제1,2 증발기 유입측에 각각 설치되는 팽창 유닛들과, 상기 제1,2 증발기들을 각각 거친 냉매가 상기 압축기로 유입되도록 제1,2 증발기들과 압축기를 연결하는 연결 유닛을 포함하고,

상기 압축기는 두 개의 압축 유닛들 중 하나의 압축 유닛이 작동하면서 발생되는 진동이 다른 압축 유닛에 전달되어 그 진동에 의해 다른 압축 유닛이 작동하는 것을 특징으로 하는 냉장고.