KR101657711B1 - 냉장고의 폐열 활용 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 폐열 활용 시스템에 관한 것으로서, 가전 기기에서 버려지는 물을 이용하여 냉장고의 기계실에서 발생하는 폐열을 흡수하고, 폐열 흡수로 가열된 물을 온수를 필요로 하는 가전 기기에 공급함으로써, 소비 전력 감소 및 물 소비량 절감의 효과를 얻을 수 있다.

폐열, 냉장고, 세탁기

Description

냉장고의 폐열 활용 시스템{System for utilizing waste heat from Refrigerator}

본 발명은 냉장고의 폐열 활용 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 냉장고는 음식물을 저온 상태로 저장하기 위한 가전 기기이다.

상세히, 냉장고는 압축기, 응축기, 팽창 장치 및 증발기로 이루어지는 냉동 사이클을 이용하고, 증발기에 의하여 생성되는 냉기가 음식물 저장을 위한 공간으로 공급되도록 한다.

상세히, 냉장고의 바닥부 후방에는 압축기와 응축기가 수용되고, 상기 압축기와 응축기 내부에는 고온 고압의 냉매가 존재한다. 따라서, 압축기와 응축기 외부로 열이 방출되며, 방출되는 열은 응축팬에 의하여 기계실 외부로 배출된다.

그러나, 이와 같은 폐열은 재사용되지 않고 냉장고 외부로 그대로 배출될 뿐 아니라, 냉장고가 설치된 실내 공간의 온도를 높이는 결과를 초래한다.

한편, 가전 제품들 중에는 고온 세탁 기능이 구비된 세탁기, 고온 세척 기능이 구비된 식기 세척기 등과 같이 급수되는 물을 가열하기 위하여 열을 필요로 하는 것들이 있다.

이와 같은 상황에서, 냉장고에서 발생되어 버려지는 폐열을 다른 가전 제품에 활용하여 가정 내 소비 전력 감소를 도모할 수 있는 방안이 검토되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 기반하여 제안된 것으로서, 냉장고에서 발생하는 폐열을 열을 필요로 하는 다른 가전 제품으로 공급함으로써, 가정 내 소비 전력을 절감할 수 있는 냉장고의 폐열 활용 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 폐열 활용 시스템은, 음식물 저장 공간 및 기계실을 구비하는 본체; 상기 본체에 연결되어 상기 음식물 저장 공간을 선택적으로 개폐하는 도어; 상기 도어의 전면에 구비되어 음용수를 취출할 수 있는 물꼭지와, 상기 물꼭지에서 떨어지는 물을 받는 잔수 트레이를 포함하는 디스펜서; 상기 기계실 바닥에 제공되는 응축수 트레이; 상기 기계실 내부에 수용되는 압축기 및 응축기를 포함하는 냉장고; 호스 형태로 이루어지고, 일단이 상기 잔수 트레이 및 상기 응축수 트레이에 연결되며, 상기 압축기 및 응축기와 열교환 가능하게 접촉 및 연장되어, 상기 압축기 및 응추기로부터 열을 흡수하는 흡열 배관; 상기 흡열 배관의 타단에 연결되며, 물을 필요로 하는 가전 기기; 및 상기 흡열 배관의 어느 지점에 개입되어, 상기 잔수 트레이에서 배출되는 물을 상기 물을 필요로 하는 가전 기기로 펌핑하는 펌프를 포함하고, 상기 흡열 배관으로 열이 흡수되는 흡열 영역은, 상기 압축기의 상측부를 형성하는 커버의 외주면에 상기 흡열 배관의 일부가 놓이는 형태의 제 1 흡열 영역과; 상기 압축기와 응축기를 연결하는 응축 배관이 상기 흡열 배관 내부를 통과하는 이중관 형태의 제 2 흡열 영역; 및 상기 흡열 배관의 일부가 상기 응축기의 외부를 나선형으로 감싸는 형태의 제 3 흡열 영역을 포함한다.

상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 폐열 활용 시스템에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 냉장고의 기계실에서 발생하는 폐열을 열을 필요로 하는 가전 기기로 공급함으로써, 상기 열을 필요로 하는 가전 기기의 구동에 필요한 소비 전력이 절감되는 효과가 있다.

둘째, 냉장고의 기계실에서 발생하는 폐열이 실내로 그대로 방출되지 않으므로 실내 온도가 상승하는 문제점이 개선되는 효과가 있다. 특히, 여름철에는 냉장고에서 발생하는 폐열로 인하여 실내 온도가 상승하게 되고, 이로 인하여 냉방 기기를 구동하여야 한다. 그러나, 본 발명에 의하면, 냉장고에서 발생하는 열량이 미미하므로, 냉방 기기 구동에 필요한 소비 전력량이 감소하게 되는 효과가 있다.

셋째, 정수기와 같은 가전 기기에서 버려지는 물을 세탁기 또는 식기 세척기에서 사용할 수 있으므로, 물 소비량을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 폐열 활용 시스템에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 폐열 활용 시스템을 개략적으로 보여주는 시스템도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 폐열 활용 시스템은, 냉장고(10)와, 상기 냉장고(10)의 일측에 호스(101)에 의하여 연결되는 정수기(20)와, 상기 냉장고(10)의 타측에 호스(101)에 의하여 각각 연결되는 세탁기(30) 및 식기 세척기(4)를 포함한다.

상세히, 상기 냉장고(10)는 내부에 저장실과 기계실을 구비하는 본체(11)와, 상기 저장실을 선택적으로 개폐하는 도어(12,13) 및 상기 도어들 중 어느 하나에 제공되는 디스펜서(14)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 디스펜서(14)에는 물 또는 얼음 취출 과정에서 버려지는 잔수를 받기 위한 잔수 트레이(15)가 제공된다.

또한, 상기 정수기(20)에서 버려지는 잔수는 상기 호스(101)를 따라 상기 냉장고(10)의 기계실로 공급된다. 이 과정에서 상기 잔수 트레이(15)에 모인 잔수도 함께 상기 냉장고(10)의 기계실로 공급된다. 그리고, 상기 정수기(20)에서 공급되는 물은 상기 냉장고(10)의 기계실을 통과하면서 열을 흡수하고, 상기 냉장고(10)의 타측에 연결되는 호스들(101) 중 어느 하나 또는 모두를 통하여 배출된다. 그리고, 상기 냉장고(10)에서 배출되는 물은 상기 세탁기(30) 또는 상기 식기 세척기(40)로 공급된다. 그러면, 고온 세탁 과정을 수행하는 상기 세탁기(30)와 고온 세척 과정을 수행하는 상기 식기 세척기(40)에서 물을 가열하는데 필요한 전력이 감소되는 효과를 가져온다.

여기서, 버려지는 물을 공급하는 수단으로서 정수기(20)와 냉장고 디스펜서의 잔수 트레이(15)를 그 실시예로 제시하였으나 이에 제한되지 않으며, 잔수가 발생하는 모든 가전 기기가 적용 가능함을 밝혀 둔다.

또한, 상기 냉장고(10)의 기계실을 통과하면서 열을 흡수한 물을 공급받는 수단으로서 세탁기(30)와 식기 세척기(40)를 그 실시예로 제시하였으나, 이에 제한되지 않으며, 고온의 물을 필요로 하는 모든 가전 기기가 적용 가능함을 밝혀 둔다.

이하에서는 상기 정수기(20) 및 잔수 트레이(15)로부터 공급되는 물이 상기 냉장고(10)의 기계실에서 발생하는 폐열을 흡수하는 구조에 대하여 도면을 참조하 여 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 폐열 활용 시스템에 있어서, 폐열을 흡수하기 위한 구성을 개략적으로 보여주는 시스템도이다.

도 2를 참조하면, 폐열을 발생하는 압축기(16)와 응축기(17)가 도시되어 있으며, 상기 압축기(16)와 응축기(17)는 냉장고(10)의 기계실 내부에 수용된다.

상세히, 상기 냉장고(10)의 기계실 내부에는 상기 정수기(20) 및/또는 잔수 트레이(15)로부터 공급되는 물을 세탁기(30) 및/또는 식기 세척기(40)로 펌핑하기 위한 펌프(60)가 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 폐열 흡수 시스템은, 열을 발생하는 압축기(16)와, 상기 압축기(16)의 출구측에서 응축 파이프(162)에 의하여 연결되는 응축기(17)와, 상기 압축기(16)와 응축기(17)를 통과하면서 폐열을 흡수하는 흡열 배관(50)과, 상기 흡열 배관(50)의 출구측에 연결되는 펌프(60) 및 상기 펌프(60)의 출구측에 연장되는 호스(101)를 포함한다.

상세히, 상기 흡열 배관(150)의 입구측에는, 상기 정수기(20) 및 잔수 트레이(15)로부터 연장되는 호스(101)가 연결된다. 여기에, 상기 냉장고(10)의 기계실 바닥에 제공되는 응축수 트레이(18)가 더 연결될 수 있다. 그리고, 상기 펌프(60)의 출구측에 연결되는 호스(101)는 상기 냉장고(10)의 타측에 연결되는 가전 기기의 개수에 대응하는 수로 분지된다. 그리고, 분지되는 호스(101)의 단부에는 토출 포트(104)와 밸브(103)가 각각 형성된다.

한편, 상기 압축기(16)는 냉매를 압축하는 케이싱(163)과, 상기 케이싱(163) 의 상부를 덮는 커버(164) 및 상기 케이싱(163)의 일측에 연결되는 석션 파이프(161)를 포함한다. 그리고, 상기 응축 파이프(162)는 상기 커버(164)로부터 연장된다. 그리고, 상기 흡열 배관(50)은 상기 커버(164)의 외주면에 원형으로 다수회 감기는 형상 또는 다수 회 절곡되는 미앤더 라인(meander line) 형태로 배치될 수 있다. 즉, 상기 흡열 배관(50)이 상기 커버(164)에 접촉되도록 하여, 열전도에 의하여 상기 압축기(16)로부터 방출되는 폐열이 상기 흡열 배관(50)으로 전달되도록 할 수 있다.

또한, 상기 흡열 배관(50)이 배열된 상기 압축기(16)의 커버(164)는 열전도성이 높은 금속으로 이루어진 커버 쉬트(미도시)에 의하여 덮이도록 할 수 있다. 상세히, 상기 흡열 배관(50)이 상기 압축기(16)의 커버(164) 상에 배열된 상태에서 상기 커버(164)와 동일 또는 유사한 형태를 이루는 금속 재질의 커버 쉬트로 상기 흡열 배관(50)을 덮는다. 그러면, 상기 흡열 배관(50)과 접촉하지 않는 상기 커버(166) 부분으로부터 방출되는 열은 상기 커버 쉬트로 전달될 것이다. 그리고, 상기 커버 쉬트로 전달되는 열은 열전도에 의하여 상기 흡열 배관(50)으로 전달되어, 열전달 효율이 높아지게 될 것이다.

한편, 상기 응축 파이프(162)의 일부분은 도시된 바와 같이 상기 흡열 배관(50) 내부를 통과하는 이중관 구조를 형성하여, 상기 흡열 배관(50) 내부를 따라 흐르는 물과 상기 냉장고의 냉매가 열교환하도록 할 수 있다.

상세히, 상기 응축 파이프(162) 내부의 냉매는 고온 고압의 기상 액매이기 때문에, 상기 응축 파이프(162)가 상기 흡열 배관(50) 내부를 통과하는 과정에서 열교환이 일어난다.

또한, 상기 흡열 배관(50)은 상기 응축기(17)의 외관을 나선 형상으로 감싸도록 하여, 응축기(17)에서 발생하는 열이 복사에 의하여 상기 흡열 배관(50)으로 전달되도록 할 수 있다. 상세히, 상기 흡열 배관(50)은 상기 응축기(17)의 일단으로부터 타단 쪽으로 나선 형태로 감겨서 터널 형태를 이루도록 한다. 그리고, 인접하는 흡열 배관(50)의 간격을 좁게 하면 흡수 열량이 증가하게 될 것이다. 그리고, 상기 흡열 배관(50)이 감겨서 연장되는 방향은, 상기 응축기(17)를 냉각하는 냉각팬(미도시)에 의하여 유발되는 공기의 흐름과 동일하게 하는 것이 좋다. 즉, 상기 흡열 배관(50)에 의하여 형성되는 터널 내부로, 응축팬에 의하여 유발되는 공기가 흐르도록 함으로써, 응축기(17)와의 열교환을 방해하지 않도록 한다.

정리하면, 상기 잔수 트레이(15), 정수기(20) 및 응축수 트레이(18) 등과 같은 물 공급 수단으로부터 호스(101)를 따라 이동하여 상기 흡열 배관(50)으로 전달되는 물은 상기 압축기(16)와, 상기 응축 파이프(162) 및 상기 응축기(17)를 순차적으로 통과하면서 열을 흡수하여 가열된다. 그 후 상기 가열된 물은 상기 펌프(60)로 이동하고, 상기 밸브들(103) 중 하나 또는 그 이상이 개방되면, 개방된 밸브(103)측 토출 포트(104)에 연결된 가전 기기로 전달된다. 여기서, 상기 3개의 열흡수 구조가 모두 적용될 수 있는 반면, 이들 3가지 구조 중 어느 하나만이 적용될 수 있으며, 이들 중 두 가지 구조가 순차적으로 적용될 수 있음을 밝혀 둔다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 폐열 활용 시스템에서, 냉장고와 폐열을 흡수한 물을 공급받는 가전 기기의 연결 구조를 보여주는 시스템도이다.

도 3을 참조하면, 상기 토출 포트(104)에는 세탁기(30) 또는 식기 세척기(40)와 같이 온수를 이용하여 세탁 또는 세척을 수행하는 가전 기기가 호스(101)에 의하여 연결된다.

상세히, 상기 하나 또는 그 이상의 토출 포트(104)에는 상기 식기 세척기(40) 및 세탁기(30) 등의 급수부가 각각 연결된다. 그리고, 상기 밸브(103)의 온/오프에 따라 상기 흡열 배관(50) 내부에서 가열된 물이 선택적으로 상기 식기 세척기(40) 및/또는 세탁기(30)로 공급된다. 이하에서는 상기 식기 세척기(40) 또는 세탁기(30)로의 물 공급 제어 방법에 대하여 설명한다.

예를 들어, 상기 식기 세척기(40)의 동작 버튼이 눌러지면 이와 동시에 상기 식기 세척기(40)측 밸브(103)가 온되고, 상기 펌프(60)가 작동하여 상기 흡열 배관(50) 내부의 물이 상기 식기 세척기(40)로 공급되도록 할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 시스템을 총괄하는 제어부(미도시)에서 상기 식기 세척기(40) 및 세탁기(30)의 작동 신호를 수신한다. 여기서, 상기 제어부는 냉장고(20)의 제어부일 수 있다. 그리고, 상기 식기 세척기(40) 및 세탁기(30) 중 어느 하나 또는 모두의 동작을 지시하는 신호가 상기 제어부로 수신되면, 상기 제어부에서는 동작 신호를 송출한 가전 기기에 대응하는 밸브(103)를 온시킨다. 이와 동시에 상기 제어부에서는 상기 펌프(60) 동작 신호를 송출한다.

상기와 같은 냉장고의 폐열 활용 시스템 및 그 제어 방법에 의하여, 가전 기기에서 버려지는 물을 이용하여 냉장고에서 발생하는 폐열을 흡수하고, 폐열을 흡수하여 가열된 물이 온수를 필요로 하는 가전 기기로 공급되도록 할 수 있다. 그 결과, 냉장고의 소비 전력을 저감할 수 있을 뿐 아니라 물 소비량을 절감할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 폐열 활용 시스템을 개략적으로 보여주는 시스템도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 폐열 활용 시스템에 있어서, 폐열을 흡수하기 위한 구성을 개략적으로 보여주는 시스템도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 폐열 활용 시스템에서, 냉장고와 폐열을 흡수한 물을 공급받는 가전 기기의 연결 구조를 보여주는 시스템도.

Claims (10)

1. 음식물 저장 공간 및 기계실을 구비하는 본체; 상기 본체에 연결되어 상기 음식물 저장 공간을 선택적으로 개폐하는 도어; 상기 도어의 전면에 구비되어 음용수를 취출할 수 있는 물꼭지와, 상기 물꼭지에서 떨어지는 물을 받는 잔수 트레이를 포함하는 디스펜서; 상기 기계실 바닥에 제공되는 응축수 트레이; 상기 기계실 내부에 수용되는 압축기 및 응축기를 포함하는 냉장고;

   호스 형태로 이루어지고, 일단이 상기 잔수 트레이 및 상기 응축수 트레이에 연결되며, 상기 압축기 및 응축기와 열교환 가능하게 접촉 및 연장되어, 상기 압축기 및 응축기로부터 열을 흡수하는 흡열 배관;

   상기 흡열 배관의 타단에 연결되며, 물을 필요로 하는 가전 기기; 및

   상기 흡열 배관의 어느 지점에 개입되어, 상기 잔수 트레이에서 배출되는 물을 상기 물을 필요로 하는 가전 기기로 펌핑하는 펌프를 포함하고,

   상기 흡열 배관으로 열이 흡수되는 흡열 영역은,

   상기 압축기의 상측부를 형성하는 커버의 외주면에 상기 흡열 배관의 일부가 놓이는 형태의 제 1 흡열 영역과;

   상기 압축기와 응축기를 연결하는 응축 배관이 상기 흡열 배관 내부를 통과하는 이중관 형태의 제 2 흡열 영역; 및

   상기 흡열 배관의 일부가 상기 응축기의 외부를 나선형으로 감싸는 형태의 제 3 흡열 영역을 포함하는 냉장고의 폐열 활용 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 물을 필요로 하는 가전 기기는,

   온수를 이용한 세탁 기능이 구비되는 세탁기; 및

   온수를 이용한 세척 기능이 구비되는 식기 세척기 중 하나 또는 모두를 포함하는 냉장고의 폐열 활용 시스템.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 펌프의 출구측에 연결되는 호스의 단부에는,

   상기 물을 필요로 하는 가전 기기의 급수부가 착탈 가능하게 연결되는 토출 포트와,

   상기 토출 포트의 개폐를 조절하는 밸브가 장착되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 폐열 활용 시스템.
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 펌프는 상기 기계실 내부 일측에 장착되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 폐열 활용 시스템.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 물을 필요로 하는 가전 기기의 작동 신호 발생에 따라, 상기 밸브가 개방되고, 상기 펌프가 동작하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 폐열 활용 시스템.

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