KR101573592B1 - Cooling element for refrigerator - Google Patents

Cooling element for refrigerator Download PDF

Info

Publication number
KR101573592B1
KR101573592B1 KR1020137034567A KR20137034567A KR101573592B1 KR 101573592 B1 KR101573592 B1 KR 101573592B1 KR 1020137034567 A KR1020137034567 A KR 1020137034567A KR 20137034567 A KR20137034567 A KR 20137034567A KR 101573592 B1 KR101573592 B1 KR 101573592B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
case
pcm
evaporator plate
refrigerator
evaporator
Prior art date
Application number
KR1020137034567A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20140015590A (en
Inventor
나빈 쿠마르 자인
브리제쉬 쿠마르 샤르마
아미트 감비르
고라브 굽타
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Publication of KR20140015590A publication Critical patent/KR20140015590A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101573592B1 publication Critical patent/KR101573592B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D19/00Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D11/00Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F25D11/006Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cold storage accumulators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D25/00Charging, supporting, and discharging the articles to be cooled
    • F25D25/02Charging, supporting, and discharging the articles to be cooled by shelves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

직접 냉각 냉동 시스템은 냉장실(101) 및 내부를 순환하는 냉매를 구비한 다수의 코일들 또는 튜브들(113)과 접촉하는 증발기 플레이트(106)를 포함하는 냉동실(102)을 포함한다. 다수의 냉각 장치들은 상기 냉장고 내측에 제공되고, 상기 냉각 장치들의 적어도 하나는 상기 증발기 플레이트(106)과 접촉한다. 상기 냉각 장치는 0°C보다 낮고 상기 증발기 플레이트이 평균 온도보다 높은 어는 점을 가지며, 신축성 케이스(110)에 둘러 쌓인 상 변환 물질(PCM)을 포함한다.The direct cooling and refrigeration system includes a freezer compartment 102 that includes a refrigerating compartment 101 and an evaporator plate 106 in contact with a plurality of coils or tubes 113 having a refrigerant circulating therein. A plurality of cooling devices are provided inside the refrigerator, and at least one of the cooling devices is in contact with the evaporator plate 106. The cooling device has a freezing point lower than 0 ° C and above the evaporator plate average temperature and includes a phase change material (PCM) surrounded by the elastic case 110.

Figure 112013119052051-pct00009
Figure 112013119052051-pct00009

Description

냉장고용 냉각 장치{COOLING ELEMENT FOR REFRIGERATOR}[0001] COOLING ELEMENT FOR REFRIGERATOR [0002]

본 발명은 냉장고용 냉각 장치에 관한 것으로, 특히, 직접 냉각 냉동 시스템용 상 변환 물질을 함유하는 냉각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device for a refrigerator, and more particularly to a cooling device containing a phase change material for a direct cooling and refrigeration system.

AC 전원 냉장고의 기본 원리는 냉장고의 내측이 방의 주변 온도보다 낮은 온도로 냉각되도록 단열실과 냉장고의 내측으로부터 그 외부 환경으로 열을 전달하는 (기계적, 전자적 또는 화학적) 압축기로 구성된다. 냉각은 전 세계적으로 대중적인 음식 저장 기술이며, 박테리아의 재생 속도를 감소시킴으로써 작동한다. 박테리아는 식품 부패의 주된 원인이 되므로, 냉장고는 식품의 부패 속도를 줄이는데 도움을 준다.The basic principle of an AC power refrigerator is that the inside of the refrigerator is made up of a (mechanical, electronic, or chemical) compressor that transfers heat from the inside of the insulated room and the refrigerator to the outside environment so that the inside of the refrigerator is cooled to a temperature lower than the ambient temperature of the room. Cooling is a popular food storage technology worldwide and works by reducing the rate of bacterial regeneration. Because bacteria are a major cause of food corruption, refrigerators help reduce food corruption.

정전의 문제는 개발 도상국에서 매우 일반적이며, 불규칙적인 전원 공급은 냉장고의 냉각 효율의 급격한 감소로 이어진다. 이는 저조한 냉각 보존으로 인하여 냉장고 캐비닛에 저장된 부패하기 쉬운 물품의 품질에 부정적인 영향을 미친다. 만일 정전이 몇 시간 동안 지속하면, 냉동 구역에 저장된 음식에 악영향을 끼친다. 가정에서의 높은 전력 소모나 낮은 전압의 경우, 냉장고는 저장된 물품을 위한 충분한 냉각을 제공하지 못한다. 따라서, 높은 전력 소모, 낮은 전압, 정전 등과 같은 상황 동안 냉장고 내부에 냉각을 유지시키는 방법을 찾는 것이 중요하다.The problem of blackout is very common in developing countries, and irregular power supplies lead to a drastic reduction in the cooling efficiency of the refrigerator. This negatively affects the quality of the perishable articles stored in the refrigerator cabinet due to poor cooling retention. If a power outage lasts for several hours, it will adversely affect the food stored in the freezing area. In the case of high power consumption or low voltage in the home, the refrigerator does not provide sufficient cooling for stored goods. Therefore, it is important to find a way to maintain cooling inside the refrigerator during situations such as high power consumption, low voltage, power failure, and the like.

이러한 문제를 극복하기 위한 방법들 중 하나는 냉장고의 냉동실 내에 상 변환 물질(PCM)을 사용하는 것이다. PCM은 고체-고체, 고체-액체, 고체-기체 및 액체-기체 상 변환을 통해 잠열(latent heat)을 저장하기 위해 여러 해 동안 사용되어 왔다. 그러나, PCM을 위해 사용되는 상 변환은 단지 고체-액체 상 변환뿐이다. 액체-기체 상 변환은 고체-액체 상 변환보다 높은 열 변화를 가지지만, 수반된 높은 압력으로 인하여 실제 적용되지는 않는다. 여러 유형의 PCM은 공융 혼합물들(eutectic mixtures), 유기 PCM 들, 무기 PCM 들 등처럼 사용될 수 있다.One way to overcome this problem is to use phase change material (PCM) in the freezer compartment of the refrigerator. PCM has been used for many years to store latent heat through solid-solid, solid-liquid, solid-gas and liquid-gas phase transformations. However, the phase transformation used for PCM is solely solid-liquid phase transformation. The liquid-gas phase transformation has a higher thermal change than the solid-liquid phase transformation, but is not actually applied due to the high pressure involved. Several types of PCM can be used, such as eutectic mixtures, organic PCMs, inorganic PCMs, and the like.

PCM 들의 잠열 저장을 채택한 냉장고의 경우, 증발기의 냉각은 전원 공급이 가능할 때 PCM을 동결시킨다. 정전의 경우, 냉동 사이클은 멈추고, 증발기 플레이트는 임의의 냉각원을 가지고 있지 않다. 따라서, 냉장고 내부의 온도는 상승하기 시작한다. 그러나, 동결된/부분적으로 동결된 PCM의 존재로 인하여, 온도 상승률은 크게 감소된다. 따라서, PCM의 냉각 포텐셜은 냉장고 내부의 공기를 냉각시키고, 충분히 낮은 온도로 저장된 물품을 유지시키는데 사용된다. 일반적으로 허용 가능한 온도는 냉동 구역을 위한 0°C, 냉장 구역을 위한 10°C이다. 만일 온도가 오랜 시간 동안 허용 가능 온도 이상으로 상승한다면, 저장된 물품은 못쓰게 될 것이다.For refrigerators adopting latent heat storage of PCMs, the cooling of the evaporator freezes the PCM when power is available. In the case of a power failure, the refrigeration cycle is stopped, and the evaporator plate does not have any cooling source. Therefore, the temperature inside the refrigerator starts to rise. However, due to the presence of frozen / partially frozen PCM, the rate of temperature rise is greatly reduced. Thus, the cooling potential of the PCM is used to cool the air inside the refrigerator and to maintain the article stored at sufficiently low temperatures. Generally acceptable temperatures are 0 ° C for refrigerated areas and 10 ° C for refrigerated areas. If the temperature rises above the allowable temperature for a long period of time, the stored product will be destroyed.

그러나, 기존의 방법들은 적어도 하나 이상의 문제들에 직면한다. 예를 들어, 만일 PCM의 어는 점이 너무 낮다면, 완전히 동결시킬 수 없다. 만일 PCM의 어는 점이 너무 높다면, PCM은 완전히 동결되지만, 잠열의 측면에서 매우 낮은 냉각 포텐셜을 갖는다. 따라서, 증발기의 평균 플레이트 온도에 따라 정확한 온도 범위 내에서 어는 점을 갖는 PCM을 이용하는 것이 중요하다. However, existing methods face at least one or more problems. For example, if the freezing point of the PCM is too low, it can not be frozen completely. If the freezing point of the PCM is too high, the PCM is completely frozen but has a very low cooling potential in terms of latent heat. Therefore, it is important to use PCM with freezing point within the correct temperature range according to the average plate temperature of the evaporator.

기존의 방법들에서 다른 문제점은 PCM이 경질 플라스틱 케이스/하우징에 제공된다는 것이다. 따라서, PCM과 증발기 플레이트 사이의 열 저항은 높다. 또한, PCM과 증발기 플레이트 사이의 접촉 영역은 충분하지 못하여 PCM의 동결을 느리게 하고 및/또는 전원의 가용 동안 높은 에너지 소비를 야기한다. 마찬가지로, 정전의 경우, PCM에 의해 제공된 냉각은 매우 느리다. 따라서, PCM 케이스와 증발기 플레이트 사이에 높은 접촉 영역과 낮은 열 저항을 제공하는 것은 중요하다.Another problem in existing methods is that the PCM is provided in a hard plastic case / housing. Thus, the thermal resistance between the PCM and the evaporator plate is high. In addition, the contact area between the PCM and the evaporator plate is not sufficient to slow the freezing of the PCM and / or cause high energy consumption during power availability. Likewise, in the case of a power failure, the cooling provided by the PCM is very slow. It is therefore important to provide a high contact area and low thermal resistance between the PCM case and the evaporator plate.

유럽 특허 번호 제152155는 냉동고(chest freezer)용 다수의 냉각 저장 장치를 개시하며, 각 장치는 공융 용액을 함유하는 플라스틱 물질, 예를 들어, 폴리에틸렌으로 이루어진 케이스를 포함한다. 특히, 저장 장치는 공융 용액이 주 전력의 요금이 인하되는 시간(밤) 동안 압축기의 실질적인 연속 동작에 의해 동결되는 방식으로 사용될 수 있다. 이러한 장치에 의해 저장된 열 에너지는 주 전력의 요금이 최대가 되는 시간(낮) 동안 활용되어, 이 시간 동안 냉동기 압축기의 동작을 피한다. 그러나, 부적합한 영역의 접촉으로 인하여, 압축기는 PCM을 동결시키도록 연속적으로 작동되어야만 한다. 더욱이, 냉각 저장 장치들은 접합에 의해 서로 맞춰져야만 하기 때문에, 케이스는 높은 열 저항을 이끌도록 두껍고 단단해야만 한다.European Patent No. 152155 discloses a number of cooling storage devices for chest freezers, each comprising a case made of a plastic material containing a eutectic solution, for example polyethylene. In particular, the storage device can be used in such a way that the eutectic solution is frozen by virtually continuous operation of the compressor during the time (night) during which the charge of the main power is reduced. The heat energy stored by such a device is utilized during the time (day) during which the charge of the main power is at its maximum, avoiding the operation of the refrigerator compressor during this time. However, due to contact of the unsuitable area, the compressor must be operated continuously to freeze the PCM. Moreover, since the cooling storage devices must be aligned with one another by bonding, the case must be thick and rigid to lead to high thermal resistance.

본 발명의 목적은 상술한 단점들을 회피하거나 완화하는 것이다. It is an object of the present invention to avoid or alleviate the aforementioned disadvantages.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉장실 및 내부를 순환하는 냉매를 구비한 다수의 코일들 또는 튜브들과 접촉하는 증발기 플레이트를 포함하는 냉동실을 포함하는 직접 냉각 냉동 시스템에 있어서, 다수의 냉각 장치들은 상기 냉장고 내측에 제공되고, 상기 냉각 장치들의 적어도 하나는 상기 증발기 플레이트과 접촉하며, 상기 냉각 장치는 0°C보다 낮고 상기 증발기 플레이트이 평균 온도보다 높은 어는 점을 가지며, 신축성 케이스에 둘러 쌓인 상 변환 물질(PCM)을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a direct cooling refrigeration system comprising a refrigerating chamber and a freezing chamber comprising an evaporator plate in contact with a plurality of coils or tubes having a refrigerant circulating therein, Wherein at least one of the cooling devices is in contact with the evaporator plate, the cooling device has a freezing point of less than 0 ° C and the evaporator plate has an average temperature higher than the average temperature, and the phase change material PCM). ≪ / RTI >

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 신축성 케이스는 서로 결합된 적어도 한 쌍의 얇고, 유연하며, 서로 이격된 벽들을 포함하여 닫힌 면(closed surface)을 형성하는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.According to another embodiment of the invention, the flexible refrigeration system is characterized in that the flexible case comprises at least a pair of thin, flexible, spaced apart walls joined together to form a closed surface to provide.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 신축성 벽들은 상기 증발기 플레이트의 형상에 부합하여 상기 증발기 케이스와 접촉하는 상기 신축성 케이스의 영역을 증가시키는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, the flexible walls increase the area of the flexible case in contact with the evaporator case in conformity with the shape of the evaporator plate.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 신축성 벽들은 얇은 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a direct cooling refrigeration system characterized in that said flexible walls are thin.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 그들 내에 배치된 다른 냉각 장치를 구비한 신선실 또는 TFR을 더 포함하며, 상기 냉각 장치는 상기 TFR 내측의 최소 도달 온도보다 높은 어는 점을 가지며 경질, 반경질 또는 신축성 케이스에 둘러 쌓인 상 변환 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.According to still another embodiment of the present invention, there is provided a cooling system, further comprising a fresh room or TFR having another cooling device disposed therein, wherein the cooling device has a freezing point higher than the minimum reaching temperature inside the TFR, Or a phase change material surrounded by a flexible case.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 경질 케이스는 서로 결합된 적어도 한 쌍의 경질의 서로 이격된 벽들을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, the rigid case comprises at least a pair of rigid, mutually spaced walls joined together.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 증발기 플레이트 내측에 배치되며 상기 신축성 케이스(110)의 적어도 하나의 벽과 접촉하는 지지부 케이스(108)를 더 포함하되, 상기 신축성 케이스(110)과 맞물리는 수단을 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, the apparatus further includes a support case (108) disposed inside the evaporator plate and in contact with at least one wall of the elastic case (110), wherein the support case And means for controlling the temperature of the refrigerant.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 냉각 장치(들)는 다수의 구역으로 나누어지는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, the cooling device (s) are divided into a plurality of zones.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 증발기 플레이트는 상기 증발기 플레이트는 임의의 원하는 형상으로 절곡된 하나 면을 포함하는 금속 시트, L 형상을 가지는 두 개의 면을 포함하는 금속 시트, U-형상을 가지는 세 개의 면을 포함하는 금속 시트, O 형상을 가지는 네 개의 면을 가지는 금속 시트 또느 그 이상의 면을 갖는 금속 시트인 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.According to a further embodiment of the present invention, the evaporator plate is characterized in that the evaporator plate comprises a metal sheet comprising one surface folded into any desired shape, a metal sheet comprising two surfaces having an L shape, a U- A metal sheet having three sides, a metal sheet having three sides, four sides having an O shape, or a metal sheet having more sides.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 지지부 케이스는 상기 지지부 케이스는 상기 증발기 플레이트의 측들/면들과 근접하면서 이격된 하나의 면을 가지거나, L 형상으로 형성되는 두 개의 면을 가지거나, U 형상으로 형성되는 세 개의 면을 가지거나, O 형상으로 형성되는 네 개의 면 또는 그 이상의 면들을 갖는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, the support case may have one surface spaced apart from the sides / surfaces of the evaporator plate, or may have two surfaces formed in an L shape, or U The present invention provides a direct cooling and refrigeration system having four sides or more surfaces that are formed in an O shape.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 지지부 케이스는 세 개의 면(U-형상)을 가지며, 상기 냉각 장치는 상기 지지부 케이스의 하나 또는 그 이상의 면들과 접촉하는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, the support case has three surfaces (U-shape), and the cooling device is in contact with one or more surfaces of the support case. to provide.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 냉각 장치(들) 내의 상기 상 변환 물질(들)은 상기 냉동 시스템의 정상적인 작동 동안 부분적으로 또는 완전히 동결되며 전원 중단/정전 동안 냉각을 제공하는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, the phase change material (s) in the cooling device (s) are partly or completely frozen during normal operation of the refrigeration system and provide cooling during power interruption / Lt; RTI ID = 0.0 > refrigeration < / RTI >

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 상 변환 물질은 주어진 온도 범위 내에서 어는 점을 갖는 임의의 유기 또는 무기 PCM 또는 공융 용액인 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, the phase-change material is any organic or inorganic PCM or eutectic solution having a freezing point within a given temperature range.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 신축성 케이스는 폴리 염화 비닐(PVC), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 나일론 등과 같은 플라스틱 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 표면에 부착된 다수의 튜브 또는 코일을 구비하는 증발기 플레이트; 상기 증발기 플레이트의 내측 공간에 배치되는 지지부 케이스; 및 상기 지지부 케이스에 안착되며, 상기 증발기 플레이트와 상기 지지부 케이스 사이에 공간에 배치되며 상 변환 물질(PCM)를 가지는 신축성 케이스; 및 상기 지지부 케이스에 안착된 상기 신축성 케이스의 위치를 고정하기 위한 부착수단을 포함하는 냉장고를 제안한다.
상기 지지부 케이스에 안착되는 상기 신축성 케이스는 상기 증발기 플레이트에 접촉할 수 있다.
상기 부착 수단은, 상기 지지부 케이스에 형성되는 하나 이상의 돌기와, 상기 신축성 케이스에 형성되며, 상기 하나 이상의 돌기가 수용되는 하나 이상의 수용부를 포함한다.
상기 지지부 케이스는 상측 벽과, 상기 상측 벽의 양측에서 하방으로 연장되는 제1측벽 및 제2측벽을 포함하고, 상기 신축성 케이스는 상기 상측 벽, 제1측벽 및 제2측벽에 접촉된다.
상기 신축성 케이스는 상기 상측 벽에 안착되는 제1케이스와, 상기 제1측벽에 접촉하는 제2케이스와, 상기 제2측벽에 접촉하는 제3케이스를 포함한다.
상기 하나 이상의 돌기는 상기 상측 벽에 형성되고, 상기 하나 이상의 수용부는 상기 제1케이스에 형성된다.
상기 제1케이스 내지 제3케이스 각각에 독립적으로 상 변환 물질이 수용되며, 상기 제1케이스와 제2케이스는 제1연결부에 의해서 연결되고, 상기 제1케이스와 제3케이스는 제2연결부에 의해서 연결된다.
상기 증발기 플레이트는 상기 제1케이스 내지 제3케이스와 마주보는 세 개 이상의 면을 가진다.
상기 증발기 플레이트의 일측에 배치되며, 상 변환 물질을 구비하는 경질, 반경질 또는 신축성 재질의 플라스틱 케이스와, 상기 플라스틱 케이스가 안착되는 트레이 신선실을 더 포함한다.
상기 지지부 케이스에서 상기 플라스틱 케이스와 마주보는 면은 개구부를 포함한다.
상기 상 변환 물질은, 주어진 온도 범위 내에서 어는 점을 갖는 유기 또는 무기 PCM 또는 공융 용액(eutetics)이다.
상기 신축성 케이스는 폴리 염화 비닐(PVC), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 또는 나일론 같은 플라스틱 물질로 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 표면에 부착된 다수의 튜브 또는 코일을 구비하는 증발기 플레이트; 상기 증발기 플레이트의 내측 공간에 배치되며, 상 변환 물질(PCM)를 가지는 신축성 케이스; 상기 증발기 플레이트의 내측 공간에서 상기 신축성 케이스를 지지하는 지지부 케이스를 포함하는 냉장고를 제안한다.
상기 지지부 케이스는, 상측 벽과, 상기 상측 벽의 양측에서 하방으로 연장되는 제1측벽 및 제2측벽을 포함하고, 상기 신축성 케이스는 상기 상측 벽에 안착되는 제1케이스와, 상기 제1측벽에 접촉하는 제2케이스와, 상기 제2측벽에 접촉하는 제3케이스를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 식품이 저장되기 위한 공간을 형성하는 저장실; 상기 저장실 내에 배치되고, 판상의 플레이트를 절곡하여 형성되는 증발기 플레이트; 상기 증발기 플레이트에 의해 형성된 공간에 배치되는 지지부 케이스; 상기 지지부 케이스에 안착되고, 상기 증발기 플레이트와 상기 지지부 케이스 사이에 배치되며 상변화 물질을 내장한 연질 재질의 케이스; 상기 연질 재질의 케이스를 관통하는 관통홀; 및 상기 관통홀에 결합되어 상기 연질 재질의 케이스의 유동을 방지하며, 상기 지지부 케이스에 형성된 돌기를 포함하는 냉장고를 제안한다.
According to another embodiment of the present invention, the elastic case is made of a plastic material such as polyvinyl chloride (PVC), polypropylene, polyethylene, polystyrene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) Cooling and refrigeration system.
According to another embodiment of the present invention, an evaporator plate having a plurality of tubes or coils attached to a surface thereof; A support case disposed in an inner space of the evaporator plate; And a stretchable case which is seated on the support case and is disposed in a space between the evaporator plate and the support case and has a phase change material (PCM); And attachment means for fixing the position of the elastic case seated on the support case.
The elastic case seated on the support case can contact the evaporator plate.
The attaching means includes at least one protrusion formed on the support case, and at least one receptacle formed in the flexible case, in which the at least one protrusion is received.
The support case includes an upper wall and first and second sidewalls extending downward from both sides of the upper wall, and the flexible case is in contact with the upper wall, the first sidewall and the second sidewall.
The elastic case includes a first case seated on the upper wall, a second case contacting the first side wall, and a third case contacting the second side wall.
The at least one projection is formed in the upper wall, and the at least one receiving portion is formed in the first case.
The first case and the third case are independently connected to each other by a first connection part and the first case and the third case are connected by a second connection part .
The evaporator plate has three or more surfaces facing the first case to the third case.
A plastic case of a hard, semi-rigid or stretchable material disposed on one side of the evaporator plate and having a phase change material, and a tray fresh chamber on which the plastic case is seated.
The surface of the support case facing the plastic case includes an opening.
The phase change material is organic or inorganic PCM or eutetics with freezing points within a given temperature range.
The flexible case is made of a plastic material such as polyvinyl chloride (PVC), polypropylene, polyethylene, polystyrene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), or nylon.
According to another embodiment of the present invention, an evaporator plate having a plurality of tubes or coils attached to a surface thereof; A flexible case disposed in an inner space of the evaporator plate and having a phase change material (PCM); And a support case for supporting the elastic case in an inner space of the evaporator plate.
The support case includes an upper wall and first and second sidewalls extending downward from both sides of the upper wall, wherein the elastic case includes a first case seated on the upper wall, A second case in contact with the first side wall, and a third case in contact with the second side wall.
According to another aspect of the present invention, there is provided a food processing apparatus comprising: a storage chamber defining a space for storing food; An evaporator plate disposed in the storage chamber and formed by bending plate-shaped plates; A support case disposed in a space defined by the evaporator plate; A case of a soft material which is seated on the support case and is disposed between the evaporator plate and the support case and incorporates a phase change material therein; A through hole penetrating the case of the soft material; And a protrusion formed on the support case, the protrusion being coupled to the through hole to prevent the flow of the case of the soft material.

본 발명은 원하는 온도 범위 내에서 어는 점을 갖는 PCM을 함유하여 정상 작동 동안 PCM의 완전한 동결을 이루는 냉장고용 냉각 장치를 제공한다. 더욱이, 냉각 장치는 PCM과 증발기 플레이트 사이에 높은 접촉 영역과 낮은 열 저항이 존재하도록 설계된다. 적당한 PCM을 함유하는 이 냉각 장치는 신축성 PCM 케이스의 사용을 통하여 증발기와 냉각 보존 매체 사이에 최대한의 열을 전달할 수 있다. 따라서, 정전이나 높은 소비 전력 또는 낮은 전압의 경우에 충분히 낮은 온도가 고내에 오랜 시간 동안 유지된다. 냉각 장치는 또한 요구된 PCM의 양을 줄일 수 있다. 정상 작동 중에 냉장고로 제공된 냉각의 효율적인 활용으로 인하여 냉장고의 운영 비용도 또한 줄일 수 있다.The present invention provides a cooling device for a refrigerator that contains PCM with freezing point within a desired temperature range and achieves complete freezing of PCM during normal operation. Moreover, the cooling device is designed to have a high contact area and low thermal resistance between the PCM and the evaporator plate. This cooling system, which contains the proper PCM, can deliver maximum heat between the evaporator and the cooling storage medium through the use of a flexible PCM case. Thus, in the case of power failure, high power consumption or low voltage, a sufficiently low temperature is maintained in the furnace for a long time. The cooling system can also reduce the amount of PCM required. The efficient use of cooling provided to the refrigerator during normal operation also reduces the operating cost of the refrigerator.

도 1(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 냉각 냉동 시스템의 정면도이다.
도 1(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동실 및 트레이 신선실(tray fresh room (TFR))의 사시도이다.
도 1(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동실 및 트레이 신선실의 분해 사시도이다.
도 2(a)는 지지부 케이스 상측에 신축성 플라스틱 케이스의 부착을 보여주는 사시도이다.
도 2(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 플라스틱 케이스의 도면이다.
도 2(C)는 그들 내에 내치된 경질 플라스틱 케이스를 구비한 도 1(b)의 TFR의 확대도이다.
도 3은 -12°C 및 -5°C의 어는 점을 갖는 두 개의 상 변환 물질(PCM)들의 동결을 위한 온도 대 시간 그래프를 보여준다.
도 4는 냉장고의 사이클 동작에 의해 -12°C의 어는 점을 갖는 PCM을 동결시키기 위한 온도 대 시간 그래프이다.
도 5(a)는 냉동실의 증발 플레이트와 접촉하는 PCM을 함유하는 경질 플라스틱 케이스를 보여주는 사시도이다.
도 5(b)는 증발기 플레이트, 경질 플라스틱 케이스, PCM 및 냉동실의 일부를 보여주는 도 5(a)의 A-A’ 라인을 따라 절취한 단면을 보여주는 도면이다.
도 5(c)는 도 5(b)의 둘러 쌓인 부분의 확대된 도면이다.
도 6(a)는 증발기 플레이트, 경질 플라스틱 케이스 및 PCM의 일부를 보여주는 확대 단면도이다.
도 6(b)는 도 6(a)의 구성요소들에 의해 제공된 열 저항을 보여주는 개략적 도면이다.
도 6(c)는 도 6(b)의 열 저항 사이의 관계를 보여주는 개략적 도면이다.
도 7은 도 일부 매개 변수들을 변경하는 (UA)2의 응답을 보여주는 도면이다.
도 8(a)는 증발기 플레이트와 접촉하는 경질 플라스틱 케이스를 보여주는 개략적 도면이다.
도 8(b)는 증발기 플레이트와 접촉하는 신축성 플라스틱 케이스를 보여주는 개략적 도면이다.
도 9는 신축성 플라스틱 케이스 및 경질 플라스틱 케이스에 동일한 PCM의 동결을 위한 온도 대 시간 그래프이다.
위에서 언급한 도면들은 직접 냉각 냉장고를 참조하고 있다는 것에 주목해야 한다. 그러나, 본 발명의 가르침은 일부의 수정 유무에 관계 없이 다른 타입의 냉장고들에 적용될 수 있다.
1 (a) is a front view of a direct cooling and refrigeration system according to an embodiment of the present invention.
1 (b) is a perspective view of a freezer compartment and a tray fresh room (TFR) according to an embodiment of the present invention.
1 (c) is an exploded perspective view of a freezing chamber and a tray fresh room according to an embodiment of the present invention.
2 (a) is a perspective view showing the attachment of the elastic plastic case to the upper side of the support case.
2 (b) is a view of a flexible plastic case according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 (C) is an enlarged view of the TFR of Fig. 1 (b) with a hard plastic case embedded therein.
Figure 3 shows a temperature versus time graph for freezing two phase change materials (PCMs) having freezing points of -12 [deg.] C and -5 [deg.] C.
4 is a temperature versus time graph for freezing a PCM with freezing point of -12 [deg.] C by the cycle operation of the refrigerator.
5 (a) is a perspective view showing a hard plastic case containing a PCM in contact with an evaporation plate of a freezing chamber.
5 (b) is a view showing a section taken along the line A-A 'of FIG. 5 (a) showing a part of the evaporator plate, the hard plastic case, the PCM and the freezing chamber.
Fig. 5 (c) is an enlarged view of the enclosed portion of Fig. 5 (b).
6 (a) is an enlarged sectional view showing a part of an evaporator plate, a hard plastic case and a PCM.
Figure 6 (b) is a schematic diagram showing the thermal resistance provided by the components of Figure 6 (a).
Fig. 6 (c) is a schematic diagram showing the relationship between the thermal resistances in Fig. 6 (b).
Figure 7 is also a diagram showing the response of (UA) 2 , which also changes some parameters.
Figure 8 (a) is a schematic view showing a hard plastic case in contact with an evaporator plate.
8 (b) is a schematic view showing a stretchable plastic case in contact with an evaporator plate.
9 is a temperature versus time graph for freezing the same PCM in a flexible plastic case and a hard plastic case.
It should be noted that the above-mentioned drawings refer to a direct cooling refrigerator. However, the teachings of the present invention can be applied to other types of refrigerators with or without some modification.

본 발명의 일부 대표적인 실시예들이 이하 개시된다. 보다 광범위한 측면에서 본 발명은 실시예들 및 방법들과 관련하여 본 단면에 도시되고 설명된 특정 세부 사항들, 대표 장치들 및 방법들 및 예시적인 실시예들에 제한되지 않는다. 다양한 측면에 따른 본 발명은 본 명세서의 관점에서 개재된 첨부된 특허 청구범위 및 적절한 등가물에 특별히 언급되고 명백히 청구된다.Some representative embodiments of the present invention are disclosed below. In its broader aspects, the invention is not limited to the specific details, representative apparatus and methods, and illustrative embodiments shown and described in connection with the embodiments and methods herein. The invention in its various aspects is particularly pointed out and distinctly claimed in the appended claims and their equivalents in light of the present disclosure.

본 명세서 및 첨부된 특허 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수형은 문구에 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다는 것에 유의한다. 본 명세서를 통틀어, 용어 “x°C 상 변환 물질(PCM)”은 x°C의 어는 점/용융 점을 갖는 상변화 물질(PCM)을 의미하여, 여기서, “x”는 실수(real number)이다.As used in this specification and the appended claims, the singular forms "a," "an," and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. Throughout this specification, the term "x ° C phase change material (PCM)" refers to a phase change material (PCM) having freezing / melting points at x ° C, where "x" to be.

-5°C 내지 190°C 범위의 온도에서 어느 점 갖는 다수의 PCM들이 이용될 수 있다. 국내 냉장고들을 위하여 유용한 PCM은 일반적으로 0°C 이하의 어는 점을 갖는다. PCM의 효과는 열역학적, 동역학적, 경제적 그리고 화학적 특징들에 근거하여 판단될 수 있다. 중요한 전제 조건은 용융 온도가 냉장고의 작동 범위 내에 있어야 한다는 것이다. 냉장고에서 PCM의 효과를 판단하기 위한 두 가지 중요한 요소는 PCM을 완전히 동결시키는데 걸리는 시간 및 상 변환 동안 저장된 현열 및 잠열의 양이다.A number of PCM's at any point in the temperature range of -5 [deg.] C to 190 [deg.] C may be used. PCM useful for domestic refrigerators generally has a freezing point below 0 ° C. The effects of PCM can be judged based on thermodynamic, kinetic, economic and chemical characteristics. An important prerequisite is that the melting temperature should be within the operating range of the refrigerator. Two important factors in determining the effect of PCM in a refrigerator are the time taken to completely freeze the PCM and the amount of sensible heat and latent heat stored during the phase transformation.

도 1(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 국지적인 자연 대류 또는 단일 도어 또는 직접 냉각 냉동 시스템(100)의 정면도이다. 냉동실(102)는 냉장고의 상측에 위치한다. 냉동실 내측의 온도는 물의 어느 점보다 낮은 온도로 유지되어 얼음을 형성하거나 다른 물품의 냉동 저장을 제공한다. 트레이 신선실 또는 TFR(103)은 냉동실 바로 아래에 배치된다. 냉동실 내의 온도는 일반적으로 물의 어느 점에 근접한다. 따라서, 낮은 온도로 냉각되지만, 바람직하게는 얼지 않도록 요구되는 물품들이 이 구역에 저장된다. 주 냉장실(101)은 음식이나 다른 물품들을 놓기 위한 다수의 트레이를 포함한다. 이 구역 내의 온도는 주변 온도보다 약간 낮은 온도로 유지된다. 냉장고의 바닥부는 과일이나 야채 신선도를 유지하면서 저장하기 위한 야채 보관실 트레이(105)를 구비할 수 있다.1 (a) is a front view of a local natural convection or single door or direct cooling and refrigeration system 100 according to an embodiment of the present invention. The freezing chamber 102 is located above the refrigerator. The temperature inside the freezer is maintained at a lower temperature than any point in the water to form ice or provide freezing storage of other items. The tray draw chamber or TFR (103) is disposed directly below the freezer compartment. The temperature in the freezer compartment is generally close to some point in the water. Thus, the articles that are cooled to a low temperature, but preferably not frozen, are stored in this area. The main refrigerator compartment 101 includes a plurality of trays for placing food or other items. The temperature in this zone is maintained at a temperature slightly lower than the ambient temperature. The bottom portion of the refrigerator may have a vegetable storage tray 105 for storing fresh fruits and vegetables.

도 1(b)는 도 1(a)에 도시된 냉동실(102) 및 TFR(103)의 사시도이고, 도 1(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동실 및 트레이 신선실의 분해 사시도이다. 냉동기는 냉장고 전반에 냉각을 제공하는 증발기 플레이트(106) 및 온도 조절 장치, 전구 및 냉동기 도어를 고정시키는 증발기(107)의 프레임을 포함한다. 신축성 플라스틱 케이스를 고정하기 위한 지지부 케이스(108)는 냉동실(102) 내측에 배치된다. PCM은 증발기 플레이트 및 지지부 케이스 사이의 공간에 배치된 신축성 플라스틱 케이스에 저장된다. 따라서, 지지부 케이스(108)는 PCM을 함유하는 신축성 플라스틱 케이스가 손상되는 것을 방지한다. 또한, 많은 양의 PCM이 그들 내에 저장될 때 발생하는 그 자신의 무게로 신축성 플라스틱 케이스가 늘어나거나 돌출하는 것을 방지한다. 다른 PCM 또는 동일한 PCM이 TFR(103) 내측에 배치된다. TFR 내측에 배치된 PCM은 신축성 플라스틱 케이스 또는 경질 플라스틱 케이스에 저장된다.1 (b) is a perspective view of the freezing chamber 102 and the TFR 103 shown in FIG. 1 (a), and FIG. 1 (c) is an exploded perspective view of a freezing chamber and a tray fresh room according to an embodiment of the present invention . The refrigerator includes an evaporator plate 106 that provides cooling to the entire refrigerator and a frame of the evaporator 107 that fixes the temperature regulator, the bulb, and the refrigerator door. The support case 108 for fixing the elastic plastic case is disposed inside the freezing chamber 102. The PCM is stored in a flexible plastic case disposed in a space between the evaporator plate and the support case. Therefore, the support case 108 prevents the elastic plastic case containing the PCM from being damaged. It also prevents the stretchable plastic case from stretching or protruding with its own weight, which occurs when large amounts of PCM are stored within them. Another PCM or the same PCM is disposed inside the TFR (103). The PCM placed inside the TFR is stored in a flexible plastic case or a hard plastic case.

도 2(a)는 지지부 케이스(108) 상측에 신축성 플라스틱 케이스(110)의 부착을 보여주는 사시도이다. PCM은 신축성 플라스틱 케이스 내측에 저장된다. 본 실시예에서, 지지부 케이스는 U-형상으로 절곡된 세 면을 갖는다. 따라서, 상기 지지부 케이스의 일면은 개구부에 의해서 개방된다. 이 때, 상기 개구부가 형성되는 면은 후술할 플라스틱 케이스(109)와 마주보는 면이다. 세 면 중 두 면은 서로 평행하고, 제 3면에 수직한다. 지지부 케이스의 휨을 방지하기 위하여, 스트립(117)이 두 평행한 면들 사이에 제공된다. 따라서, 냉동기 내측에 보관될 물품들은 지지부 케이스에 의해 둘러 쌓인다. 지지부 케이스(108)는 신축성 플라스틱 케이스가 그에 압입되거나 부착되도록 지지부 케이스 상에 장착되거나 형성된 다수의 돌기(111) 형상으로 된 부착 수단이다.Fig. 2 (a) is a perspective view showing the attachment of the elastic plastic case 110 to the upper side of the support case 108. Fig. The PCM is stored inside the elastic plastic case. In the present embodiment, the support case has three sides bent in a U-shape. Therefore, one side of the support case is opened by the opening. At this time, the surface on which the opening is formed is a surface facing the plastic case 109 to be described later. Two of the three planes are parallel to each other and perpendicular to the third plane. In order to prevent warping of the support case, a strip 117 is provided between two parallel sides. Therefore, the articles to be stored inside the freezer are surrounded by the support case. The support case 108 is an attachment means in the form of a plurality of projections 111 formed or formed on the support case so that the elastic plastic case can be pressed or attached thereto.

도 2(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 PCM을 저장하기 위한 세 개의 구성 구역들을 갖는 신축성 플라스틱 케이스(110)의 도면이다. 구역들은 지지부 케이스(108)가 그 상에 놓여질 때, 지지부 케이스(108)의 모서리들을 수용하도록 그들 사이에 작은 갭을 가진다. 이러한 세 면들은 그들이 놓여지는 지지부 케이스(108)의 해당 면들을 보완한다. 다수의 관통홀들(112)(또는 수용부라고도 할 수 있음)이 또한 제공되어 지지부 케이스의 돌기들(111)이 그들과 긴밀하게 압입 또는 부착되도록 한다. 이 때, 상기 신축성 플라스틱 케이스 중에서 상기 지지부 케이스의 상면에 안착되는 부분을 제1케이스라 하고, 상기 지지부 케이스의 양측에 위치하는 부분을 제2케이스 및 제3케이스라 이름할 수 있다. 또한 상기 제1케이스와 제2케이스를 연결하는 부분을 제1연결부라 이름하고, 상기 제1케이스와 제3케이스를 연결하는 부분을 제2연결부라 이름할 수 있다. 따라서, 상기 제2케이스 및 제3케이스는 상기 각 연결부에 의해서 상기 제1케이스로부터 절곡될 수 있다. FIG. 2 (b) is a view of a flexible plastic case 110 having three configuration zones for storing a PCM according to an embodiment of the present invention. The spaces have a small gap therebetween to accommodate the corners of the support case 108 when the support case 108 is placed thereon. These three sides complement the corresponding sides of the support case 108 in which they are placed. A plurality of through holes 112 (also referred to as receptacles) may also be provided to allow the protrusions 111 of the support case to be intimately pressed or attached thereto. In this case, a portion of the stretchable plastic case that is seated on the upper surface of the support portion case may be referred to as a first case, and a portion located on both sides of the support portion case may be referred to as a second case and a third case. The portion connecting the first case and the second case may be referred to as a first connecting portion, and the portion connecting the first case and the third case may be referred to as a second connecting portion. Therefore, the second case and the third case can be bent from the first case by the respective connecting portions.

도 2(c)는 도 1(b)의 TFR(103)의 확대도이다. PCM은 TFR 내측의 경질, 반경질 또는 신축성 케이스에 저장될 수 있다. 본 실시예에서는 경질 플라스틱 케이스(109)에 저장된다. 케이스는 다수의 구역으로 나누어져서 PCM의 보다 빠른 동결을 촉진시킨다. 경질 플라스틱 케이스(109)는 TFR(103) 내측에 배치되고, 필요에 따라서, 탈착되거나 제거될 수 있다. 이는 정전 시에 추가적인 냉각원으로서 작용하며, 또한 냉장실(101) 온도의 상승을 막는데 도움을 준다.Fig. 2 (c) is an enlarged view of the TFR 103 in Fig. 1 (b). The PCM can be stored in a rigid, semi-rigid or flexible case inside the TFR. And is stored in the hard plastic case 109 in this embodiment. The case is divided into a number of zones to facilitate faster freezing of the PCM. The hard plastic case 109 is disposed inside the TFR 103, and can be detached or removed as needed. This acts as an additional cooling source during power outage and also helps prevent the temperature rise of the refrigerating chamber 101. [

도 3은 -12°C 및 -5°C의 어는 점을 갖는 두 개의 PCM들의 동결을 위한 온도 대 시간 그래프를 보여준다. 주변 온도(대략 30°C)에서 액체 PCM은 증발기 플레이트에 부착되며, 압축기는 연속적으로 동작한다. 압축기의 연속적인 동작으로 인하여, 증발기 플레이트의 온도는 -30°C보다 낮아진다. PCM은 다른 시간에 동결되며, 대략 -30°C의 고체 상태로 더 냉각된다. 상기 그래프는 낮은 어는 점을 갖는 PCM이 상 변환을 위하여 더 긴 완료 시간을 보여주는 것을 분명하게 나타낸다. 따라서, -12°C PCM은 -5°C보다 동결되기 전에 더 많은 열을 방출한다. 정전의 경우, -12°C PCM은 -5°C PCM보다 용융 전에 더 많은 열을 흡수할 수 있기 때문에 더 잘 수행될 수 있을 것으로 예상된다. 상 변환을 위한 더 긴 완료 시간을 갖는 PCM이 더 많은 냉각 포텐셜 또는 잠열(현열은 무시)을 저장할 수 있다는 것으로 결론지을 수 있다.Figure 3 shows a temperature versus time graph for the freezing of two PCMs having freezing points of -12 [deg.] C and -5 [deg.] C. At ambient temperature (approximately 30 ° C), the liquid PCM is attached to the evaporator plate, and the compressor operates continuously. Due to the continuous operation of the compressor, the temperature of the evaporator plate is lower than -30 ° C. The PCM is frozen at different times and is further cooled to a solid state at approximately -30 ° C. The graph clearly shows that the PCM with low freezing point shows a longer completion time for phase transformation. Therefore, -12 ° C PCM emits more heat before freezing than -5 ° C. In the case of blackout, the -12 ° C PCM is expected to perform better because it can absorb more heat before melting than the -5 ° C PCM. It can be concluded that the PCM with longer completion time for phase conversion can store more cooling potential or latent heat (ignoring sensible heat).

도 4는 직접 냉각 냉장고에서 사이클 동작에 의해 -12°C의 어는 점을 갖는 PCM을 동결시키기 위한 온도 대 시간 그래프이다. 사이클은 직접 냉각 냉장고를 동작시키기 위한 일반적인 모드(mode)이며, 여기서 압축기는 온(ON) 및 오프(OFF) 사이클 동작되어 증발기 플레이트 온도가 임의의 설정 온도 사이에서 증가 및 감소하도록 한다. 증발기 플레이트 온도 그래프에서 노치(notch)들에 의해 동일하게 도시된다. PCM이 직접 냉각 방식 냉장고의 증발기에 부착될 때, PCM은 증발기 플레이트로 열을 고정함으로써 동결된다. 반면에, 증발기 플레이트는 증발기 플레이트에 부착된 다수의 튜브들 또는 코일들을 통하여 유동하는 냉매로 열을 방출함으로써 냉각된다. 냉매는 낮은 온도로 튜브에 유입되지만, 증발기 플레이트로부터 열을 수용하기 때문에 보다 높은 온도로 배출된다. 따라서, 증발기 플레이트의 여러 부분들에서 온도 차이가 다소 발생할 수 있다. 따라서, 증발기 플레이트의 다른 부분들과 접촉하여 배치된 PCM의 온도 프로파일은 변할 수 있다.4 is a temperature versus time graph for freezing PCM with freezing point of -12 [deg.] C by cycle operation in a direct cooling refrigerator. The cycle is a general mode for operating a direct refrigerated refrigerator wherein the compressor is operated on and off cycles to allow the evaporator plate temperature to increase and decrease between any set temperatures. The same is shown by the notches in the evaporator plate temperature graph. When the PCM is attached to the evaporator of the direct cooling refrigerator, the PCM is frozen by fixing the heat to the evaporator plate. On the other hand, the evaporator plate is cooled by emitting heat to the refrigerant flowing through the plurality of tubes or coils attached to the evaporator plate. The refrigerant enters the tube at a low temperature, but is discharged at a higher temperature because it receives heat from the evaporator plate. Thus, temperature differences may occur somewhat in various portions of the evaporator plate. Thus, the temperature profile of the PCM placed in contact with other parts of the evaporator plate may vary.

노치가 정상 위치에 있을 때, 증발기 플레이트의 평균 온도는 -13°C이다. PCM의 온도를 보여주는 상기 그래프는 온도가 좁은 온도 범위 내에서 변하는 것을 보여준다. -12°C의 어는 점을 갖는 PCM은 증발기 플레이트의 평균 온도가 -13°C일 때 완벽하게 동결될 수 없다는 것을 알 수 있다. 따라서, 증발기에 부착된 PCM의 녹는 점이 -12°C보다 높아야 한다. 직접 냉각 방식 냉장고의 정상적인 노치 사이클의 경우, TFR의 평균 온도는 -1.5°C이다. 따라서, TFR에 배치된 PCM의 녹는 점은 -1°C보다 커야 한다. 따라서, -12°C 내지 0°C 사이에서 녹는 점을 갖는 PCM은 냉동실 내에서 효과적이며, -1°C보다 높은 어는 점을 갖는 PCM은 상기 특정 직접 냉각 냉장고의 TFR에서 특히 효과적이다.When the notch is in the normal position, the average temperature of the evaporator plate is -13 ° C. The graph showing the temperature of the PCM shows that the temperature varies within a narrow temperature range. It can be seen that PCM with freezing point of -12 ° C can not be completely frozen when the average temperature of the evaporator plate is -13 ° C. Therefore, the melting point of the PCM attached to the evaporator should be higher than -12 ° C. Direct cooling method For a normal notch cycle of a refrigerator, the average temperature of the TFR is -1.5 ° C. Therefore, the melting point of the PCM placed in the TFR should be greater than -1 ° C. Thus, PCM with a melting point between -12 ° C and 0 ° C is effective in the freezer, and PCM with a freezing point above -1 ° C is particularly effective in the TFR of this particular direct cooling refrigerator.

도 5(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 증발기 플레이트(106)의 사시도이다. 냉각 플레이트는 본질적으로 그 표면에 부착된 다수의 튜브들 또는 코일들(113)을 구비하고 적당한 형상으로 굴곡된 금속 시트이다. 주어진 예에서, 네 면에 튜브 네트워크를 갖는다. 냉매는 일단에서 튜브로 유입되고 타단으로부터 유출되어 상기 공정에서 열을 수집한다. 경질 플라스틱 케이스(116)는 증발기 플레이트(106)의 면들 중 하나와 접촉하도록 배치된다.5 (a) is a perspective view of a direct evaporator plate 106 according to one embodiment of the present invention. The cooling plate is essentially a metal sheet bent into a suitable shape with a plurality of tubes or coils 113 attached to its surface. In the given example, we have a tube network on four sides. The refrigerant flows into the tube from one end and flows out from the other end to collect heat in the above process. The hard plastic case 116 is disposed to contact one of the sides of the evaporator plate 106.

도 5(b)는 증발기 플레이트, 경질 플라스틱 케이스, PCM 및 냉동실의 일부를 보여주는 도 5(a)의 A-A’ 라인을 따라 절취한 단면을 보여주는 도면이다. 증발기 플레이트부(115)는 그를 관통하는 몇몇의 튜브들(113)을 갖는다. 냉매는 이러한 튜브들을 관통하고 증발기 플레이트로부터 열을 수집하여 그 온도를 낮춘다. 냉각된 증발기 플레이트는 냉동기 내측의 냉각원으로서 작동한다. 따라서, 냉각기 내측의 공기는 열을 손실하거나 증발기 플레이트에 의해 냉각된다. 증발기 플레이트부(115)에 인접하게 배치된 PCM을 함유하는 경질 플라스틱 케이스(116)는 그 내부에 배치된 PCM(120)을 구비한 한 쌍의 평행한 벽들(104, 114)로서 보여질 수 있다. 벽(104)는 증발기 플레이트부(115)에 인접하고, 신축성을 갖지 않기 때문에 몇 개의 공기 갭들을 가질 수 있다. 제2 벽(114)은 지지부 케이스와 접촉할 수 있거나 또는 냉동기 내측의 공기와 직접 접촉할 수 있다.5 (b) is a view showing a section taken along the line A-A 'of FIG. 5 (a) showing a part of the evaporator plate, the hard plastic case, the PCM and the freezing chamber. The evaporator plate portion 115 has several tubes 113 passing therethrough. The refrigerant passes through these tubes and collects heat from the evaporator plate to lower its temperature. The cooled evaporator plate operates as a cooling source inside the freezer. Thus, the air inside the cooler loses heat or is cooled by the evaporator plate. A hard plastic case 116 containing a PCM disposed adjacent to the evaporator plate portion 115 can be seen as a pair of parallel walls 104 and 114 with a PCM 120 disposed therein . The wall 104 is adjacent to the evaporator plate portion 115 and may have several air gaps because it is not stretchable. The second wall 114 may contact the support case or may be in direct contact with the air inside the refrigerator.

도 5(c)는 도 5(b)의 둘러 쌓인 부분의 확대된 도면이다. 주어진 도면에서 화살표는 열의 유동 방향을 보여준다. Q1은 냉동기의 내부로부터 PCM(120)으로의 열 유동을 나타낸다. Q2는 PCM(120)으로부터 증발기 판부(115)로의 열 유동을 나타낸다. 따라서, 열은 냉동기 내부로부터 증발기 플레이트 쪽으로 유동한다.Fig. 5 (c) is an enlarged view of the enclosed portion of Fig. 5 (b). The arrows in the given figure show the flow direction of the column. Q 1 represents the heat flow from the interior of the refrigerator to the PCM 120. Q 2 represents the heat flow from the PCM 120 to the evaporator plate 115. Thus, heat flows from the interior of the refrigerator to the evaporator plate.

PCM의 적당한 어느 점을 이론적으로 판단하기 위하여, 냉동실에 대한 에너지 평형이 수행될 수 있다. 에너지 평형은 PCM의 상 변환 동작 동안 도 5(a), (b) 및 (c)에 도시된 실시예에 제공된다. 상 변환 동안 소비되고 방출된 잠염의 양이 PCM의 온도가 고체 또는 액체 상태에서 변할 때 소비되고 방출된 현열보다 매우 높다는 것을 가정할 수 있다. 예를 들어, PCM의 동결 동안, 주변 온도에서 액체로부터 그 어는 점에서의 액체까지 PCM을 냉각시키는데 방출된 열은 그 어느 점에서의 액체로부터 그 어는 점에서의 고체까지 상 변환 동안 방출된 열에 비하면 무시해도 될 정도로 미비하다는 것을 가정할 수 있다. 마찬가지로, 그 어는 점보다 더 낮은 고체 PCM을 냉각시키는데 방출된 현열은 또한 상 변환 동안 방출된 열에 비하면 무시해도 될 정도로 미비하다.In order to theoretically determine which of the PCM's is appropriate, energy balancing for the freezer can be performed. Energy balance is provided in the embodiment shown in Figures 5 (a), (b) and (c) during the phase transformation operation of the PCM. It can be assumed that the amount of hypochlorite consumed and released during the phase transformation is consumed when the temperature of the PCM changes in the solid or liquid state and is much higher than the sensible heat released. For example, during freezing of the PCM, the heat released to cool the PCM from the liquid to the liquid at the freezing point at ambient temperature, compared to the heat released during the phase transformation from the liquid at any point to the solid at that freezing point It can be assumed that it is insignificant enough to be neglected. Likewise, the sensible heat emitted to cool the solid PCM lower than its freezing point is also insignificant compared to the heat released during the phase transformation.

직접 냉각 냉장고에서 증발기와 접촉하도록 배치된 경질 플라스틱 케이스에 저장된 PCM의 동결 속도는 다음의 에너지 평형 식에 따라 판단된다. 증발기 플레이트의 온도에서 작은 위치 변화는 또한 무시될 수 있다. 여기에서 사용된 용어 “캐비닛” 냉동기의 내부를 말한다. 캐비넷이 비어 있는 것으로, 즉, 캐비넷 내에 음식이나 다른 물품들이 배치되어 있지 않는 것으로 가정할 수 있다.The freezing rate of the PCM stored in a hard plastic case placed in direct contact with the evaporator in the refrigerator is determined according to the following energy balance equation: Small position changes at the temperature of the evaporator plate can also be ignored. As used herein, the term " cabinet " refers to the interior of the refrigerator. It can be assumed that the cabinet is empty, i. E. No food or other items are placed in the cabinet.

직접 냉각 냉장고 내의 증발기와 접촉하도록 배치된 경질 플라스틱 케이스에 저장된 PCM의 동결 속도는 에너지 평형 식에 따라 판단된다. The freezing rate of the PCM stored in the hard plastic case arranged to contact the evaporator in the direct cooling refrigerator is determined according to the energy balance equation.

Figure 112013119052051-pct00001
……(1)
Figure 112013119052051-pct00001
... ... (One)

여기서,here,

Q1: 캐비닛으로부터 PCM에 의한 열의 흡수율Q 1 : Absorption rate of heat by PCM from cabinet

Q2: PCM으로부터 증발기로의 열 방출율Q 2 : Heat release rate from PCM to evaporator

m: PCM의 질량m: mass of PCM

hsf: PCM의 잠열h sf : latent heat of PCM

t: 상 변환 시간t: Phase change time

캐비닛으로부터 흡수된 열(QHeat absorbed from the cabinet (Q 1One ):):

Figure 112013119052051-pct00002
……(2)
Figure 112013119052051-pct00002
... ... (2)

Figure 112013119052051-pct00003
Figure 112013119052051-pct00003

여기서,here,

(UA)1: 전체 열 전달 효율과 캐비닛으로부터 PCM에 의한 열 흡수를 위한 열 전달 면적의 곱(UA) 1 : product of total heat transfer efficiency and heat transfer area for heat absorption by PCM from cabinet

A0: 냉동기 캐비닛과 접촉하는 경질 플라스틱 케이스의 영역A 0 : area of hard plastic case in contact with refrigerator cabinet

TF: 캐비닛의 평균 온도T F : Average temperature of the cabinet

TPCM: PCM의 어는 점T PCM : Freezing point of PCM

hi: 대류 열 전달 효율h i : convection heat transfer efficiency

krp: 경질 플라스틱 케이스의 열 전도율k rp : thermal conductivity of hard plastic case

trp: 경질 플라스틱 케이스의 두께t rp : thickness of hard plastic case

R1,th: 캐비닛으로부터의 열 흡수에 대한 등가 열 저항R 1, th : Equivalent thermal resistance for heat absorption from the cabinet

여기서, 캐비닛 온도가 PCM의 상 변환 동안 전반에 걸쳐 일정하게 유지된다고 가정하였다. PCM의 온도는, 도 3에서 보여지는 바와 같이, 상 변환 동안 온도가 매우 적게 변하기 때문에 그 어는 점으로 간주된다.Here, it is assumed that the cabinet temperature is kept constant throughout the phase transformation of the PCM. The temperature of the PCM is regarded as a freezing point since the temperature changes very little during the phase transformation, as shown in Fig.

또한, PCM의 온도 또는 캐비닛의 온도에서 큰 위치적 변화가 없는 것으로 간주되었다. 따라서, TF 및 TPCM은 냉동기 및 PCM 내측의 평균 온도들을 각각 의미한다.It was also assumed that there was no significant positional change in the temperature of the PCM or the temperature of the cabinet. Thus, TF and TPCM mean the mean temperatures inside the freezer and PCM, respectively.

증발기로 방출된 열(QHeat released to the evaporator (Q 22 ))

도 6(a)는 증발기 플레이트(115), 경질 플라스틱 케이스(116) 및 PCM(120)의 일부를 보여주는 확대 단면도이다. Q2는 PCM(120)으로부터 증발기 판부(115)로의 열 유동을 나타낸다. 증발기 플레이트, 공기, 경질 플라스틱 케이스 및 PCM의 두께 및 열 전도성이 도면에 분류된다. 일부 열 저항들은 PCM으로부터 증발기 플레이트로의 열 전달 동안 봉착될 수 있다. Q2의 수식은 다음과 같이 유도될 수 있다: 6 (a) is an enlarged cross-sectional view showing a portion of the evaporator plate 115, the hard plastic case 116, and the PCM 120. Q 2 represents the heat flow from the PCM 120 to the evaporator plate 115. The thickness and thermal conductivity of the evaporator plate, air, hard plastic case and PCM are categorized in the figure. Some thermal resistances can be sealed during heat transfer from the PCM to the evaporator plate. The formula of Q 2 can be derived as:

Figure 112013119052051-pct00004
Figure 112013119052051-pct00004

Figure 112013119052051-pct00005
Figure 112013119052051-pct00005

Figure 112013119052051-pct00006
Figure 112013119052051-pct00006

Figure 112013119052051-pct00007
Figure 112013119052051-pct00007

Ai = A1 + A2, r = A2/Ai (면적 비)A i = A 1 + A 2 , r = A 2 / A i (area ratio)

Rc: 열 접촉 저항R c : Thermal contact resistance

여기서,here,

(UA)2: 전제 열 전달 효율과 PCM으로부터 증발기로의 열 방출을 위한 열 전달 면적의 곱(UA) 2 : product of total heat transfer efficiency and heat transfer area for heat release from PCM to evaporator

Ai: 증발기 플레이트의 총 가용 면적A i : total available area of the evaporator plate

A1: 경질 플라스틱 케이스와 접촉하지 않는 증발기 플레이트의 영역A1: area of the evaporator plate not contacting the hard plastic case

A2: 경질 플라스틱 케이스와 접촉하는 증발기 플레이트의 영역A 2 : area of the evaporator plate in contact with the hard plastic case

TEva: 증발기 플레이트의 평균 온도T Eva : Average temperature of the evaporator plate

krp, kair, kEva, kPCM: 경질 플라스틱 케이스, 공기, 증발기 플레이트 물질, PCM의 열 전도율k rp , k air , k Eva , k PCM : Thermal conductivity of hard plastic case, air, evaporator plate material, PCM

R2,th: PCM으로부터 증발기로의 열 방출을 위한 등가 열 저항.R 2, th : Equivalent thermal resistance for heat release from the PCM to the evaporator.

도 6(b)는 도 6(a)의 구성요소들에 의해 제공된 열 저항을 보여주는 개략적 도면이다. 저항(R1)은 경질 플라스틱 케이스와 접촉하지 않는 영역(A1)을 통한 열 전달에 대한 총 열 저항을 의미한다. 증발기 플레이트 영역(A1)의 열 저항, 증발기 플레이트와 경질 플라스틱 케이스 사이에서 공기의 열 저항, 및 증발기의 영역(A1)과 접촉하지 않는 경질 플라스틱 케이스의 해당 영역에 의해 제공된 열 저항을 포함한다.Figure 6 (b) is a schematic diagram showing the thermal resistance provided by the components of Figure 6 (a). The resistance R 1 means the total heat resistance for heat transfer through the area A 1 not in contact with the hard plastic case. It comprises thermal resistance provided by the corresponding area of the hard plastic case which is not in contact with the thermal resistance of the air, and the area (A 1) of the evaporator between the evaporator plate area (A1) heat resistance, an evaporator plate and a hard plastic case.

저항(R2)은 경질 플라스틱 케이스와 접촉하는 영역(A2)을 통한 열 전달에 대한 총 열 저항을 의미한다. 증발기 플레이트 영역(A2)의 열 저항, 증발기와 접촉하는 경질 플라스틱 케이스의 영역(A2)에 의해 제공된 열 저항 및 증발기 플레이트와 경질 플라스틱 케이스 사이의 열 접촉 저항을 포함한다. 열 접촉 저항(Rc)는 계산에 포함된 다른 두 개의 조건들과 비교하여 매우 적다. 따라서, 다른 계산에서는 무시되었다. 저항(R3)은 경질 플라스틱 내측에 둘러 쌓인 PCM의 폭에 근거하여 PCM을 통한 열 전달에 대한 열 저항을 의미한다.The resistance R 2 means the total heat resistance for heat transfer through the area A 2 in contact with the hard plastic case. The thermal resistance of the evaporator plate area A 2 , the thermal resistance provided by the area A 2 of the hard plastic case in contact with the evaporator, and the thermal contact resistance between the evaporator plate and the hard plastic case. The thermal contact resistance (R c ) is very small compared to the other two conditions included in the calculation. Therefore, it was ignored in other calculations. The resistance (R 3 ) refers to the thermal resistance to heat transfer through the PCM based on the width of the PCM enclosed within the rigid plastic.

전체 열 저항(R2,th)는 도 6(C)에 도시된 저항들의 조합에 근거하여 계산되었다. 도 6(c)는 도 6(b)의 열 저항 사이의 관계를 보여주는 개략적 도면이다. 저항들(R1, R2)은 서로 평행하며, 그들의 조합은 저항(R3)과 직렬이다. 열 저항이 PCM의 증가하는 폭에 따라 증가할 수 있다는 것은 얻어진 수식으로부터 분명하다. 주어진 열 전달 영역을 위하여, PCM 양을 감소시키는 것은 경질 플라스틱의 층들 내에 둘러 쌓인 PCM의 폭을 감소시켜, 열 전달에 대한 열 저항을 감소시킬 수 있다.The total heat resistance (R 2, th ) was calculated based on the combination of the resistances shown in FIG. 6 (C). Fig. 6 (c) is a schematic diagram showing the relationship between the thermal resistances in Fig. 6 (b). The resistors R 1 and R 2 are parallel to each other and their combination is in series with the resistor R 3 . It is clear from the obtained equation that the thermal resistance can increase with increasing width of PCM. For a given heat transfer area, reducing the amount of PCM can reduce the width of the PCM enclosed within the layers of hard plastic, thereby reducing thermal resistance to heat transfer.

예시 1: 실험은 스틸 증발기 플레이트를 갖는 직접 냉각 냉장고를 위해 실행되었다. 0.5 W/mK의 열 전도율을 갖는 PCM이 사용되었다. A0는 A1과 동일하다고 간주되었지만, 실제에 있어서는, 약간 높을 수 있다. 도 8(a)는 증발기 플레이트와 접촉하는 경질 플라스틱 케이스(116)를 보여주는 개략적 도면이다. 경질 플라스틱 케이스와 접촉하는 증발기 플레이트의 영역들은 A2로서 분류된다. 경질 플라스틱 케이스를 위하여, 증발기 플레이트와 직접 물리적으로 접촉할 수 있는 경질 플라스틱 케이스의 면적의 단지 절반을 의미하는 0.5의 면적 비(A2/A1)를 가정하는 것이 타당할 것이다. 실제로, 면적 비는 서로 이격된 튜브들 또는 코일들 때문에 경질 플라스틱 케이스를 위하여 0.5 보다 낮다.Example 1: The experiment was run for a direct cooling refrigerator with a steel evaporator plate. A PCM with a thermal conductivity of 0.5 W / mK was used. A 0 is considered equal to A 1 , but in practice it may be slightly higher. 8 (a) is a schematic view showing a hard plastic case 116 in contact with an evaporator plate. The areas of the evaporator plate contacting the hard plastic case are classified as A 2 . For a rigid plastic case, it would be reasonable to assume an areal ratio (A 2 / A 1 ) of 0.5, which means only half of the area of the hard plastic case that is in direct physical contact with the evaporator plate. In practice, the area ratios are lower than 0.5 for rigid plastic cases because of the spaced tubes or coils.

(UA)1 및 (UA)2의 계산에 사용되는 다양한 변수들을 위한 값들은 다음과 같이 발견되었다.The values for the various variables used in the calculation of (UA) 1 and (UA) 2 were found as follows.

h1 = 8W/m2k ksteel = 70W/mKh 1 = 8 W / m 2 k k steel = 70 W / mK

trp = 2.5mm kair = 0.26W/mKt rp = 2.5 mm k air = 0.26 W / mK

krp = 0.1W/mK krp = 0.1W/mKk rp = 0.1 W / mK k rp = 0.1 W / mK

A0 = 0.037m2 kPCM = 0.5W/mKA 0 = 0.037 m 2 k PCM = 0.5 W / mK

tsteel = 0.55mmt steel = 0.55 mm

tair = 1.4mmt air = 1.4 mm

trp = 2.5mmt rp = 2.5 mm

tPCM = 17mmt PCM = 17 mm

A1 = 0.0185m2A 1 = 0.0185 m 2

A2 = 0.0185m2A 2 = 0.0185 m 2

Ai = 0.037m2A i = 0.037 m 2

r = 0.5r = 0.5

이러한 값들을 대입하여, 다음을 얻는다.By substituting these values, we get

(UA)1 = 0.247W/K 및,(UA) 1 = 0.247 W / K,

(UA)2 = 0.514W/K(UA) 2 = 0.514 W / K

Q1(캐비닛으로부터 열 흡수)에 관련된 매개 변수들은 잠열 저장(LHS) 및 정전 성능, 즉, 정전 동안의 성능 둘 모두에 영향을 끼친다. 증발기가 정전 동안 임의의 냉각원을 갖지 않기 때문에, 정전 시 단지 적은 양의 열을 주변 환경과 교환한다. 이는 용융되기 전 PCM에 의해 처리된 열과 비교했을 때 매우 적으며, 무시될 수 있다. 따라서, 정전 동안, 냉각기 캐비닛으로부터 PCM으로의 열 전달은 중요한 역할을 하며, 따라서, 냉동기 내측으로부터의 열 흡수율(Q1)은 냉장고의 정전 성능에 중요한 인자가 된다. Q1에 관련된 매개 변수들은 h1, trp, krp 및 A0다. A0의 주어진 값을 위하여, 플라스틱 케이스의 두께는 설계자가 제어할 수 있는 매우 중요한 특징이다. 경질 플라스틱의 사용은 케이스의 두께 감소를 제한하다. 그러나, 만일 PVC와 같은 유연한 플라스틱이 사용된다면, 두께는 큰 범위로 감소될 수 있다.The parameters associated with Q 1 (heat absorption from the cabinet) affect both latent heat storage (LHS) and electrostatic performance, i. E., Performance during power outage. Because the evaporator does not have any cooling source during power outage, it exchanges only a small amount of heat with the ambient environment during power outage. This is very small compared to the heat treated by PCM before melting and can be ignored. Thus, during power outage, heat transfer from the chiller cabinet to the PCM plays an important role, and thus the rate of heat absorption (Q 1 ) from the inside of the chiller is an important factor in the refrigerator's electrostatic performance. Parameters related to Q1 are h is 1, t rp, k, and rp A 0. For a given value of A 0 , the thickness of the plastic case is a very important feature that can be controlled by the designer. The use of hard plastic limits the thickness reduction of the case. However, if flexible plastics such as PVC are used, the thickness can be reduced to a large extent.

Q2(증발기로의 열 흡수)과 관련된 매개 변수들은 잠열 저장 동안만, 즉, PCM이 동결될 때만 중요하다. 민감도 분석은 수식(3)에서 얻어진 방정식의 (UA)2에 영향을 끼치는 다양한 인자들을 위해 수행되었다. 그 결과들은 도 7에 그래프로 표시된다. 예시 1의 경질 플라스틱 케이스는 베이스 케이스로서 간주되며, 여기서(UA)2는 0.514W/K. 예상대로, 열 전달 영역 또는 증발기 플레의 영역(Ai)과의 직접적인 관계가 관찰된다. 증발기 플레이트에서 10% 증가는 10% 만큼 (UA)2를 증가시킨다. 주어진 증발기 플레이트 영역을 위하여, PCM 케이스의 접촉 영역 및 PCM의 두께는 민감도 분석에서 중요한 반응 인자들이다.The parameters associated with Q 2 (heat uptake to the evaporator) are important only during latent heat storage, that is, only when the PCM is frozen. Sensitivity analysis was performed for various factors affecting (UA) 2 of the equation obtained from equation (3). The results are graphically represented in FIG. The hard plastic case of Example 1 is considered as the base case, where (UA) 2 is 0.514 W / K. As expected, a direct relationship is observed with the heat transfer area or the area (A i ) of the evaporator plate. A 10% increase in evaporator plate increases by 10% (UA) 2 . For a given evaporator plate area, the contact area of the PCM case and the thickness of the PCM are important reaction factors in the sensitivity analysis.

증발기와 PCM 케이스 사이의 접촉 영역을 확장하고 PCM의 두께를 감소시키기 위하여, 신축성 플라스틱 케이스를 이용함으로써 가능하다. 신축성 플라스틱 케이스의 두께는 경질 플라스틱 케이스보다 거의 90% 미만이며, 그 신축성은 접촉 영역을 증가시킨다.It is possible to extend the contact area between the evaporator and the PCM case and to reduce the thickness of the PCM by using a flexible plastic case. The thickness of the elastic plastic case is less than 90% less than the hard plastic case, and its elasticity increases the contact area.

예시 2: 예시 1에서의 경질 플라스틱 케이스는 신축성 플라스틱 케이스와 대체되었다. 경질 및 신축성 플라스틱의 전도성은 동일한 것으로 간주될 수 있다. 케이스이 두께는 신축성 플라스틱에 의하여 90% 감소된다. 케이스의 감소된 두께 및 증가된 신축성으로 인하여, 증발기 플레이트와 상기 케이스 사이의 접촉 영역은 증가한다. 도 8(b)는 증발기 플레이트와 접촉하는 신축성 플라스틱 케이스(110)를 보여주는 개략적 도면이다. 도면으로부터 보여지는 바와 같이, 신축성 플라스틱은 증발기 플레이트의 형상을 밀접하게 따를 수 있으며, 케이스의 큰 부분은 증발기 플레이트와 직접 접촉한다. A1으로서 분류된 증발기 플레이트의 단지 작은 부분들만이 경질 플라스틱 케이스와 접촉하지 않는다. 따라서, 면적 비 r = 0.8을 가정하는 것이 타당할 것이다. Example 2: The rigid plastic case in Example 1 was replaced with a flexible plastic case. The conductivity of hard and stretch plastics can be considered the same. Case thickness is reduced by 90% by stretch plastic. Due to the reduced thickness of the case and the increased stretchability, the area of contact between the evaporator plate and the case increases. 8 (b) is a schematic view showing a stretchable plastic case 110 in contact with an evaporator plate. As can be seen from the figure, the stretchable plastic can closely follow the shape of the evaporator plate, and a large portion of the case is in direct contact with the evaporator plate. Only small portions of the evaporator plate classified as A 1 do not contact the hard plastic case. Therefore, it is reasonable to assume that the area ratio r = 0.8.

수식(3)에 대입하면, Substituting in equation (3)

tfp = 0.25mmt fp = 0.25 mm

r = 0.8r = 0.8

A1 = 0.0074m2, A2 = 0.0296m2, Ai = 0.037m2A 1 = 0.0074 m 2 , A 2 = 0.0296 m 2 , A i = 0.037 m 2

여기서,here,

tfp : 신축성 플라스틱 케이스의 두께t fp : thickness of elastic plastic case

동일한 에너지 평형을 가정하면(실제로는, 개별 열 저항의 일부에서 약간의 변화가 존재할 것이다), 예시 1에서 얻어진 값 (UA)2 = 0.514W/K보다 94% 증가한 (UA)2' = 0.997 W/K을 얻을 수 있다. 따라서, 예시 2의 신축성 플라스틱 케이스를 이용함으로써 PCM으로부터 증발기 플레이트로의 열 방출이 거의 두 배 증가한다.(UA) 2 ' = 0.997 W increased by 94% over the value (UA) 2 = 0.514 W / K obtained in Example 1 (assuming that the same energy balance is actually present / K can be obtained. Thus, by using the flexible plastic case of Example 2, the heat release from the PCM to the evaporator plate increases nearly twice.

도 9는 유연한 플라스틱 케이스 및 경질 플라스틱 케이스에 동일한 상 변환 물질의 동결을 위한 온도 대 시간 그래프이다. 신축성 플라스틱 케이스에서 어느 점이 더 빠르게 도달하는 것을 알 수 있다. 신축성 플라스틱 케이스에서 상 변환을 위한 완료 시간이 또한 더 적다. 모든 예시들에서, 신축성 플라스틱 케이스의 온도가 더 나은 열 전달로 인하여 경질 플라스틱 케이스보다 낮다. 따라서, 동일한 양의 PCM에 대하여, 동결 시간은 신축성 플라스틱 케이스를 이용함으로써 거의 3분의 2정도 감소된다.Figure 9 is a temperature vs. time graph for freezing the same phase change material in a flexible plastic case and a hard plastic case. You can see which point is reached faster in the elastic plastic case. The completion time for phase conversion in the elastic plastic case is also less. In all examples, the temperature of the flexible plastic case is lower than the hard plastic case due to better heat transfer. Thus, for the same amount of PCM, the freezing time is reduced by almost two-thirds by using a flexible plastic case.

이는 설계자가 더 나은 정전 성능 및 더 빠른 PCM 동결 사이에서 선택해야만 한다. 만일, PCM이 매우 높은 잠열 저장 특성을 갖는다면, 정전 중 장시간 냉각을 제공할 수 있을 것이며, 정전 성능은 더 좋아질 것이다. 그러나, 잦은 정전의 경우 가능하지 않을 수도 있는 이러한 PCM을 완벽한 동결을 위해서는 많은 시간과 에너지가 소요된다. 반면에, 만일 PCM이 낮은 잠열 저장 특성을 갖는다면, 정전 후 제한된 시간 동안 냉각을 제공할 수 있을 것이며, 정전 성능은 매우 좋지는 않을 것이다. 그러나, 이 PCM은 보다 더 빨리 완전히 동결될 수 있다. 냉장고에 PCM을 이용하는 본 방법에서, 잠열 저장이 적고, 이와 동시에 적은 접촉 면적 및 PCM 케이스의 높은 열 저항 그리고/또는 동결될 PCM의 매우 많은 양 그리고/또는 PCM의 부적절한 어는 점 등으로 인하여 완전한 동결이 가능하지 않는 경우가 종종 발생한다.This should allow the designer to choose between better electrostatic performance and faster PCM freezing. If the PCM has very high latent heat storage characteristics, it will be able to provide long term cooling during power outage, and electrostatic performance will be better. However, it takes a lot of time and energy to completely freeze these PCMs, which may not be possible in the case of frequent outages. On the other hand, if the PCM has low latent heat storage characteristics, it will be able to provide cooling for a limited time after power outage, and electrostatic performance will not be very good. However, this PCM can be completely frozen faster. In this method using PCM in the refrigerator, complete freezing is achieved due to low latent heat storage and at the same time low contact area and high heat resistance of the PCM case and / or very large amounts of PCM to be frozen and / or improper freezing of PCM Sometimes it is not possible.

따라서, 본 발명은 냉장고 내측의 적어도 하나의 위치에 제공된 신축성 또는 경질 플라스틱 케이스에 둘러 쌓이고, 특히 적당한 어는 점을 갖는 상 변환 물질을 포함하는 적어도 하나의 냉각 장치를 구비한 직접 냉각 냉장고를 제공한다. 냉장고는 우수한 정전 성능을 제공하며, 동시에 그들 내에 보관된 PCM의 빠른 동결을 보장한다. Thus, the present invention provides a direct cooling refrigerator with at least one cooling device enclosing a flexible or rigid plastic case provided in at least one location inside the refrigerator, and in particular comprising a phase change material having a suitable freezing point. The refrigerator provides excellent electrostatic performance and at the same time guarantees quick freezing of PCM stored in them.

본 발명의 범위 내에서 몇 가지 변형이 가능하다. 예를 들어, TFR 내의 PCM은 신축성 플라스틱 케이스 내측에 또한 제공될 수 있다. 신축성 및 경질 프라스틱 케이스들은 임의의 적당한 수의 구역을 갖는다. 필요한 경우, PCM은 냉장고 내측의 다른 위치에 추가적으로 제공될 수 있다. 지지부 케이스는 존재할 수도 있고 아닐 수도 있다. 용어들 “신축성 플라스틱” 및 “경질 플라스틱”은 플라스틱에 제한되는 것이 아니라, 신축성 및 경질 플라스틱들과 유사한 특징들을 갖는 임의의 물질일 수 있다는 것에 유의할 수 있다. 일부 적합한 신축성 플라스틱들은 폴리 염화 비닐(PVC), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 나일론 등을 포함한다. 다양한 구성 성분들의 형상들은 또한 필요에 따라 변형될 수 있다. 예를 들어, 만일 증발기 플레이트가 중공 직육면체 대신에 L-형상이라면, PCM 케이스는 또한 증발기 플레이트가 존재하는 하나 또는 그 이상의 면들에 근접하는 유사한 형상으로 제공될 수 있다. 이는 만일 PCM이 증발기 플레이트가 PCM과 직접 접촉하지 않는 냉동기 내측의 다른 면들에 배치되었다면, PCM을 완전하게 동결시키는 것이 어렵기 때문이다. 마찬가지로, 지지부 케이스의 형상 또한 증발기 플레이트 그리고/또는 PCM 케이스의 형상에 근거하여 결정된다. 예를 들어, 만일 증발기 플레이트가 U-자 형상이라면, 즉, 도 5(a)의 증발기 플레이트(106)로부터 상기 면들 중 임의의 하나가 제거된다면, 지지부 케이스는 세 개의 유사한 면들을 또한 가질 수 있고, PCM 케이스는 증발기 플레이트의 적어도 하나의 면과 접촉하여 제공될 수 있다. 임의의 적절한 수단이 이용되어 지지부 케이스에 PCM 케이스를 부착시킬 수 있는 것도 한 방법이다.Several modifications are possible within the scope of the present invention. For example, the PCM in the TFR may also be provided inside the elastic plastic case. Elastic and rigid plastic cases have any suitable number of zones. If desired, the PCM may be additionally provided at other locations inside the refrigerator. The support case may or may not be present. It is noted that the terms " elastic plastic " and " hard plastic " are not limited to plastics, but may be any material having similar characteristics to elastic and hard plastics. Some suitable elastic plastics include polyvinyl chloride (PVC), polypropylene, polyethylene, polystyrene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), nylon and the like. The shapes of the various components can also be modified as needed. For example, if the evaporator plate is L-shaped instead of a hollow rectangular parallelepiped, the PCM case may also be provided in a similar configuration that approximates one or more surfaces on which the evaporator plate is present. This is because it is difficult to completely freeze the PCM if the PCM is placed on the other side of the inside of the refrigerator where the evaporator plate is not in direct contact with the PCM. Likewise, the shape of the support case is also determined based on the shape of the evaporator plate and / or the PCM case. For example, if the evaporator plate is U-shaped, that is, if any one of the surfaces is removed from the evaporator plate 106 of Figure 5 (a), the support case may also have three similar surfaces , The PCM case may be provided in contact with at least one side of the evaporator plate. Any suitable means may be used to attach the PCM case to the support case.

본 발명은 예시를 통하여 설명되고 도시된 실시예들에 제한되지 않으며, 다양한 변형들 및 변경들이 첨부된 특허 청구 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제안될 수 있다. 본 발명의 가르침은 약간의 수정 유무에 관계없이 다른 타입의 냉장고들, 냉동기들 및 냉장 선반들 등에 적용될 수 있다.The present invention is not limited to the embodiments described and illustrated by way of example, and various changes and modifications may be suggested without departing from the scope of the appended claims. The teachings of the present invention may be applied to other types of refrigerators, refrigerators, and refrigerator shelves, with or without minor modifications.

100. 직접 냉각 냉동 시스템
101. 냉장실
102. 냉동실
103. 트레이 신선실(TFR)
104 및 114. 경질 플라스틱 케이스의 벽들
105. 야채 보관실 트레이
106. 증발기 플레이트
107. 증발기의 프레임
108. 지지부 케이스
109. TFR용 경질 플라스틱 케이스
110. 신축성 플라스틱 케이스
111. 지지부 케이스 상의 돌기들
112. 신축성 플라스틱 케이스 내의 관통홀들
113. 튜브들 또는 코일들
115. 증발기 플레이트 구역
116. 냉동기용 경질 플라스틱 케이스
117. 지지부 케이스 스트립
120. 상 변환 물질(PCM)
100. Direct cooling system
101. Refrigerator
102. Freezer
103. Tray fresh room (TFR)
104 and 114. The walls of the hard plastic case
105. Vegetable storage tray
106. Evaporator plate
107. Evaporator frame
108. Support case
109. Hard Plastic Case for TFR
110. Elastic plastic case
111. Protrusions on the support case
112. Through holes in the elastic plastic case
113. Tubes or coils
115. Evaporator plate section
Hard plastic case for refrigerator
117. Support Case Strip
120. Phase change material (PCM)

Claims (14)

식품이 저장되기 위한 공간을 형성하는 저장실;
상기 저장실 내에 배치되고, 판상의 플레이트를 절곡하여 형성되는 증발기 플레이트;
상기 증발기 플레이트에 의해 형성된 공간에 배치되는 지지부 케이스;
상기 지지부 케이스에 안착되고, 상기 증발기 플레이트와 상기 지지부 케이스 사이에 배치되며 상변화 물질을 내장한 연질 재질의 케이스;
상기 연질 재질의 케이스를 관통하는 관통홀; 및
상기 관통홀에 결합되어 상기 연질 재질의 케이스의 유동을 방지하며, 상기 지지부 케이스에 형성된 돌기를 포함하는 냉장고.
A storage room forming a space for storing food;
An evaporator plate disposed in the storage chamber and formed by bending plate-shaped plates;
A support case disposed in a space defined by the evaporator plate;
A case of a soft material which is seated on the support case and is disposed between the evaporator plate and the support case and incorporates a phase change material therein;
A through hole penetrating the case of the soft material; And
And a protrusion formed on the support case, the protrusion being coupled to the through hole to prevent the flow of the case of the soft material.
제 1 항에 있어서,
상기 지지부 케이스에 안착되는 상기 연질 재질의 케이스는 상기 증발기 플레이트에 접촉하는 냉장고.
The method according to claim 1,
And the case of the soft material seated on the support case contacts the evaporator plate.
제 1 항에 있어서,
상기 지지부 케이스는 상측 벽과, 상기 상측 벽의 양측에서 하방으로 연장되는 제1측벽 및 제2측벽을 포함하고,
상기 연질 재질의 케이스는 상기 상측 벽, 제1측벽 및 제2측벽에 접촉되는 냉장고.
The method according to claim 1,
The support case includes an upper wall and first and second sidewalls extending downward from both sides of the upper wall,
And the case of the soft material is in contact with the upper wall, the first side wall and the second side wall.
제 3 항에 있어서,
상기 연질 재질의 케이스는 상기 상측 벽에 안착되는 제1케이스와, 상기 제1측벽에 접촉하는 제2케이스와, 상기 제2측벽에 접촉하는 제3케이스를 포함하는 냉장고.
The method of claim 3,
The case of soft material includes a first case to be seated on the upper wall, a second case to be in contact with the first side wall, and a third case to be in contact with the second side wall.
제 4 항에 있어서,
상기 돌기는 상기 지지부 케이스의 상측 벽에 형성되고,
상기 관통홀은 상기 제1케이스에 형성되는 냉장고.
5. The method of claim 4,
The protrusion is formed on an upper wall of the support case,
And the through-hole is formed in the first case.
제 4 항에 있어서,
상기 제1케이스 내지 제3케이스 각각에 독립적으로 상 변환 물질이 수용되며,
상기 제1케이스와 제2케이스는 제1연결부에 의해서 연결되고,
상기 제1케이스와 제3케이스는 제2연결부에 의해서 연결되는 냉장고.
5. The method of claim 4,
The phase change material is independently accommodated in each of the first case to the third case,
The first case and the second case are connected by a first connecting portion,
And the first case and the third case are connected by a second connection portion.
제 4 항에 있어서,
상기 증발기 플레이트는 상기 제1케이스 내지 제3케이스와 마주보는 세 개 이상의 면을 가지는 냉장고.
5. The method of claim 4,
Wherein the evaporator plate has three or more surfaces facing the first case to the third case.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 증발기 플레이트의 일측에 배치되며, 상 변환 물질을 구비하는 경질, 반경질 또는 신축성 재질의 플라스틱 케이스와,
상기 플라스틱 케이스가 안착되는 트레이 신선실을 더 포함하는 냉장고.
The method according to claim 1,
A plastic case of a hard, semi-rigid or stretchable material disposed on one side of the evaporator plate and having a phase change material,
And a tray fresh room on which the plastic case is seated.
제 9 항에 있어서,
상기 지지부 케이스에서 상기 플라스틱 케이스와 마주보는 면은 개구부를 포함하는 냉장고.
10. The method of claim 9,
And a surface of the support case facing the plastic case includes an opening.
제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 상 변환 물질은, 주어진 온도 범위 내에서 어는 점을 갖는 유기 또는 무기 PCM 또는 공융 용액(eutetics)인 냉장고.
10. The method of claim 1 or 9,
Wherein the phase change material is organic or inorganic PCM or eutetics having freezing points within a given temperature range.
제 1 항에 있어서,
상기 연질 재질의 케이스는 폴리 염화 비닐(PVC), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 또는 나일론 같은 플라스틱 물질로 구성되는 냉장고.
The method according to claim 1,
The case of the flexible material is made of a plastic material such as polyvinyl chloride (PVC), polypropylene, polyethylene, polystyrene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), or nylon.
삭제delete 삭제delete
KR1020137034567A 2012-04-16 2013-04-15 Cooling element for refrigerator KR101573592B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN1169/DEL/2012 2012-04-16
IN1169DE2012 2012-04-16
PCT/IB2013/000693 WO2013156839A1 (en) 2012-04-16 2013-04-15 Cooling element for refrigerator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140015590A KR20140015590A (en) 2014-02-06
KR101573592B1 true KR101573592B1 (en) 2015-12-11

Family

ID=49383004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137034567A KR101573592B1 (en) 2012-04-16 2013-04-15 Cooling element for refrigerator

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2751504B1 (en)
KR (1) KR101573592B1 (en)
CN (1) CN103890508B (en)
WO (1) WO2013156839A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101668916B1 (en) * 2014-07-11 2016-10-24 엘지전자 주식회사 Refrigerator
DE102017101011A1 (en) 2017-01-19 2018-07-19 Hupfer Metallwerke Gmbh & Co. Kg Food dispenser and method for operating a food dispenser
CN111578593A (en) * 2020-05-20 2020-08-25 长虹美菱股份有限公司 Constant temperature device of refrigerator

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS623659Y2 (en) * 1981-01-19 1987-01-27
US4748823A (en) * 1984-12-07 1988-06-07 Nippondenso Co., Ltd. Automotive refrigerator
ITMI981693A1 (en) * 1998-07-22 2000-01-22 Whirlpool Co REFRIGERATOR WITH EVAPORATOR PLACED IN THE SKY OF THE STORAGE COMPARTMENT
CN1236260C (en) * 2001-07-15 2006-01-11 海尔集团公司 Refrigerator
KR20040081288A (en) * 2003-03-14 2004-09-21 주식회사 유일파워텍 portable refrigerator using phase changing material having low temperature
CN100338167C (en) * 2005-12-09 2007-09-19 刘益才 Combined cold-storage agent for electric refrigerator
EP1939554B1 (en) * 2006-12-28 2009-08-19 CANDY S.p.A. Container with eutectic plates and refrigerator with such a container
ITMI20071259A1 (en) * 2007-06-22 2008-12-23 High Technology Partecipation REFRIGERATOR FOR FRESH PRODUCTS WITH PASSIVE MEANS OF UNIFORMING TEMPERATURE WITHOUT VENTILATION AND MAINTAINING THERMAL PERFORMANCES AND RELATIVE HUMIDITY EVEN IN THE ABSENCE OF ELECTRICITY.
KR101071968B1 (en) * 2009-07-17 2011-10-11 금오공과대학교 산학협력단 Energy saving refrigerator with phase change materil
US20110315783A1 (en) * 2010-06-28 2011-12-29 Caron Products And Services, Inc. Insulated chamber with phase change material
KR101697113B1 (en) * 2010-09-06 2017-01-18 삼성전자주식회사 Refrigerator
KR101923439B1 (en) * 2011-12-21 2018-11-29 엘지전자 주식회사 Refrigerator

Also Published As

Publication number Publication date
EP2751504A1 (en) 2014-07-09
EP2751504A4 (en) 2015-06-03
WO2013156839A1 (en) 2013-10-24
CN103890508A (en) 2014-06-25
CN103890508B (en) 2016-03-16
KR20140015590A (en) 2014-02-06
EP2751504B1 (en) 2018-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3674629A1 (en) Refrigerator having auxiliary cooling device
US7748228B2 (en) Refrigeration system capable of multi-faceted operation
US8359881B2 (en) Refrigerator appliance with freezer compartment position-adjustable partitions
US8056359B2 (en) Fast freeze shelf
KR101586537B1 (en) Shelf including a cold storage material therein, and refrigerator having the same
KR101573592B1 (en) Cooling element for refrigerator
US10634410B2 (en) Applications of liquid tank as fresh food evaporator
JP5230990B2 (en) Storage
EP1124101B1 (en) Refrigerator appliance with refrigeration grid provided with eutectic plates
US20210310726A1 (en) Refrigerator and control method therefor
EP3757484B1 (en) Refrigerator appliance
KR101667660B1 (en) Cool storage apparatus for refrigerators
US11592227B2 (en) Self-sustainable multiple-tank cooler with energy storage and chamber for temperature compensation
KR20090124497A (en) Refrigerator
KR101668916B1 (en) Refrigerator
JP3749087B2 (en) refrigerator
JP2002107055A (en) Refrigerator
MX2008004404A (en) A refrigeration system capable of multi-faceted operation
WO2003029738A1 (en) Constructive arrangement for the freezing compartment of a refrigeration cabinet
JPH01182283A (en) Insulated container

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191014

Year of fee payment: 5