KR102518478B1

KR102518478B1 - 냉장고

Info

Publication number: KR102518478B1
Application number: KR1020160000950A
Authority: KR
Inventors: 채수남; 김경석; 김소윤
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2016-01-05
Filing date: 2016-01-05
Publication date: 2023-04-06
Also published as: KR20170081919A

Abstract

본 발명의 일 형태에 의한 냉장고는, 냉매를 압축하는 제1압축기, 상기 제1압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 제1응축기, 상기 제1응축기에서 응축된 냉매의 온도와 압력을 낮추는 제1모세관, 상기 제1모세관을 통과한 냉매를 기화시키는 제1증발기, 냉매를 압축하는 제2압축기, 상기 제2압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 제2응축기, 상기 제2응축기에서 응축된 냉매의 온도와 압력을 낮추는 제2모세관, 상기 제2모세관을 통과한 냉매를 기화시키는 제2증발기, 상기 제1모세관 후단에 배치되는 제1열교환기, 및 상기 제2모세관 후단에 배치되는 제2열교환기를 포함하고, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기는 2개의 냉매관이 서로 외주면끼리 용접되어 열교환하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉장고{Refrigerator}

본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 더 상세하게는 운전 효율이 향상된 냉각사이클을 구비하는 냉장고에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 음식물 등을 냉동시키거나 냉장보관하기 위해 사용하는 것으로, 냉장고는 냉동실과 냉장실로 분리된 수납공간을 구성하는 케이스와, 압축기, 응축기, 증발기, 모세관 등과 같이 냉각사이클을 이루어 냉동실과 냉장실의 온도를 낮추기 위한 기기들을 포함하여 구성되어 있다.

상기 케이스의 일측에는 상기 냉동실과 냉장실을 개폐하는 도어가 장착되어 있다.

이와 같은 구성의 냉장고에서는 압축기가 저온 저압의 기체상태 냉매를 고온 고압으로 압축시키고, 압축된 고온고압의 기체상태 냉매가 응축기를 지나면서 냉각 응축되어 고압의 액체상태로 되며, 고압의 액체상태로 된 냉매가 모세관을 통과하면서 그 온도와 압력이 낮아지고 계속해서 증발기에서 저온 저압의 기체상태로 변하면서 주위로부터 열을 빼앗아 그 주위의 공기를 냉각시키게 되는 냉동사이클에 의해 냉각작용이 수행된다.

이러한 냉장고에 사용되는 냉각사이클의 운전 효율을 향상시켜 에너지를 절약하고자 하는 노력이 계속 진행되고 있다.

본 발명은 운전 효율이 향상된 냉각사이클을 가진 냉장고를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에 의한 냉장고는, 냉매를 압축하는 제1압축기, 상기 제1압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 제1응축기, 상기 제1응축기에서 응축된 냉매의 온도와 압력을 낮추는 제1모세관, 상기 제1모세관을 통과한 냉매를 기화시키는 제1증발기, 냉매를 압축하는 제2압축기, 상기 제2압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 제2응축기, 상기 제2응축기에서 응축된 냉매의 온도와 압력을 낮추는 제2모세관, 상기 제2모세관을 통과한 냉매를 기화시키는 제2증발기, 상기 제1모세관 후단에 배치되는 제1열교환기, 및 상기 제2모세관 후단에 배치되는 제2열교환기를 포함하고, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기는 2개의 냉매관이 서로 외주면끼리 용접되어 열교환하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1열교환기는 열을 흡수하고, 상기 제2열교환기는 열을 방출하는 것이 바람직하다.

상기 제1열교환기에서는 냉매가 기화되고, 상기 제2열교환기에서는 냉매의 온도가 하강되는 것이 바람직하다.

상기 제1열교환기를 유동하는 냉매는 상기 제2열교환기를 유동하는 냉매와 반대 방향으로 유동되는 것이 바람직하다.

상기 제1열교환기의 냉매관 직경은 상기 제2열교환기의 냉매관보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제2열교환기의 후단과 상기 제2증발기의 전단 사이에 배치되는 제3모세관을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제1증발기로부터 상기 제1압축기로 연결되는 냉매관은 상기 제1모세관과 서로 외주면끼리 용접되어 열교환되는 것이 바람직하다.

상기 제1압축기, 제1응축기, 제1모세관, 제1열교환기 및 제1증발기를 순환하는 냉매 유로는 상기 제2압축기, 제2응축기, 제2모세관, 제2열교환기, 제3모세관 및 제2증발기를 순환하는 냉매 유로와 독립적인 유로를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 제1압축기는 냉장실에 냉기를 공급하기 위해 냉매를 압축하는 냉장실용 압축기이고, 상기 제2압축기는 냉동실에 냉기를 공급하기 위해 냉매를 압축하는 냉동실용 압축기인 것이 바람직하다.

상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기는 상기 제1증발기의 뒤에 배치되고 캐비닛의 단열재 주입 공간에 매립되도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제1압축기와 상기 제2압축기는 냉매를 동일한 압력으로 압축하는 것이 바람직하다.

상기 제2증발기로부터 상기 제2압축기로 연결되는 냉매관은 상기 제3모세관과 서로 외주면끼리 용접되어 열교환하는 것이 바람직하다.

상기 제2증발기로부터 상기 제2압축기로 연결되는 냉매관은 상기 제2모세관과 서로 외주면끼리 용접되어 열교환하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 형태에 의한 냉장고는, 냉매를 압축하는 제1압축기, 상기 제1압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축기로부터 연결된 냉매 유로를 분기시키는 삼방밸브, 상기 삼방밸브에 연결되어 상기 응축기에서 응축된 냉매의 온도와 압력을 낮추는 제1모세관, 상기 제1모세관을 통과한 냉매를 기화시키는 제1증발기, 냉매를 압축하여 상기 제1압축기로 보내는 제2압축기, 상기 삼방밸브에 연결되어 상기 응축기에서 응축된 냉매의 온도와 압력을 낮추는 제2모세관, 상기 제2모세관을 통과한 냉매를 기화시키는 제2증발기, 상기 제1모세관 후단에 배치되는 제1열교환기, 및 상기 제2모세관 후단에 배치되는 제2열교환기를 포함하고, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기는 2개의 냉매관이 서로 외주면끼리 용접되어 열교환하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1증발기를 통과한 냉매는 상기 제1압축기로 안내되고, 상기 제2증발기를 통과한 냉매는 상기 제2압축기로 안내되는 것이 바람직하다.

상기 제1증발기로부터 상기 제1압축기로 연결되는 냉매관은 상기 제1모세관과 서로 외주면끼리 용접되어 열교환하는 것이 바람직하다.

상기 제2증발기로부터 상기 제2압축기로 연결되는 냉매관은 상기 제3모세관 및 상기 제2모세관과 각각 서로 외주면끼리 용접되어 열교환하는 것이 바람직하다.

상기 제1압축기는 냉매를 상기 제2압축기보다 더 높은 압력으로 압축하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 운전 효율이 향상되어서, 냉각사이클을 작동할 때 소모되는 에너지가 줄어들 수 있고 그에 따라 소비전력도 절감할 수 있다.

또한, 중간열교환기를 구성하는 이중관 구조로서 열교환 효율이 높고 제작하기 용이한 이중관을 제공할 수 있다.

그리고, 중간열교환기를 구비하는 냉각사이클을 구성하는 냉매관들의 실제 배치 및 조립 구조를 제공하여 냉장고를 용이하게 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉장고의 도어가 개방된 정면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각사이클을 나타내는 주요 구성도.
도 3은 도 2의 중간 열교환기를 실제로 제작한 예를 나타낸 도면.
도 4는 도 2의 냉각사이클을 구성하는 냉매관들의 배치 형태를 나타내는 전방 사시도(a)와 후방 사시도(b).
도 5는 도 4에서 각 냉매관들의 구체적인 배치와 연결관계를 나타내는 정면도.
도 6은 도 2의 P-h 선도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각사이클을 나타내는 주요 구성도.
도 8은 도 7의 냉각사이클을 구성하는 냉매관들의 구체적인 배치와 연결관계를 나타내는 정면도.
도 9는 도 7의 P-h 선도.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 도어가 개방된 정면도이다.

본 발명에 따른 냉장고는 식품이 저장되는 저장실인 냉동실과 냉장실이 상하로 구획되어 냉동실이 냉장실의 위에 배치되는 탑 마운트 타입(Top Mount Type)과, 냉동실과 냉장실이 좌우측으로 구획된 사이드 바이 사이드 타입(Side By Side Type)의 냉장고에도 동일하게 적용될 수 있다.

다만, 본 실시예에서는 설명의 편의상 냉동실과 냉장실이 상하로 구획되고 냉동실이 냉장실의 하측에 배치되는 바텀 프리져 타입(Bottom Freezer Type)을 중심으로 설명한다.

냉장고의 캐비닛은 사용자가 외부에서 보았을 때 전체적인 외관을 형성하는 아우터 케이스(10)와 내부에 식품이 보관되는 저장실(22)을 형성하는 이너 케이스(12)를 포함한다. 상기 아우터 케이스(10)와 상기 이너 케이스(12)의 사이에는 소정의 공간이 형성되어 냉기가 순환되는 통로 등이 형성될 수 있다. 한편 상기 아우터 케이스(10)와 상기 이너 케이스(12)의 사이에는 단열재가 충진되어서 상기 저장실(22)의 내부가 외부에 비해서 상대적으로 저온을 유지할 수 있다.

또한, 상기 아우터 케이스(10)와 상기 이너 케이스(12) 사이의 공간에 형성된 기계실(미도시)에는 냉매를 순환시켜 냉기를 발생시키는 냉매사이클장치가 설치된다. 냉매사이클장치를 이용해 냉장고 내부 저장공간을 저온으로 유지하여 보관하는 식품류의 신선도를 유지될 수 있다. 냉매사이클장치는 냉매를 압축하는 압축기, 액체상태의 냉매를 기체상태로 상변환시켜 외부와 열교환이 이루어지게 하는 증발기(미도시) 등을 포함한다.

냉장고에는 저장실을 개폐하는 도어(20, 30)가 구비된다. 상기 도어는 각각 냉동실 도어(30) 및 상기 냉장실 도어(20)를 포함할 수 있고, 각각의 도어는 그 일단이 힌지에 의해서 냉장고의 캐비닛에 회동가능하게 설치된다. 상기 냉동실 도어(30) 및 상기 냉장실 도어(20)는 복수 개로 이루어질 수 있다. 즉 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 냉장실 도어(20) 및 상기 냉동실 도어(30)는 전방을 향해서 냉장고의 양 모서리를 중심으로 개방되는 형태로 설치될 수 있다.

상기 아우터 케이스(10)와 상기 이너 케이스(12)의 사이에는 발포재가 충진되어서, 상기 캐비닛의 외부와 상기 저장실(22) 사이는 단열될 수 있다.

상기 저장실(22)은 상기 이너 케이스(12)와 상기 도어(20)에 의해서 외부로부터 단열된 공간을 이룬다. 상기 저장실(22)은 상기 도어(20)가 상기 저장실(22)을 밀폐하게 되면, 외부로부터 격리되어 단열되는 공간을 형성할 수 있다.다시 말하면, 상기 저장실(22)은 도어(20)에 의한 단열벽 그리고 케이스(10, 12)에 의한 단열벽을 통해 외부와 격리되는 공간이라 할 수 있다.

상기 저장실(22) 내에는 기계실에서 공급되는 냉기가 곳곳으로 유동가능해서, 상기 저장실(22) 내에 보관되는 식품이 저온 상태를 유지할 수 있다.

상기 저장실(22)에는 상측에 식품이 거치되는 선반(40)을 포함할 수 있다. 이때 상기 선반(40)은 복수 개가 마련되고, 각각의 선반(40)에는 식품이 거치될 수 있다. 상기 선반(40)은 상기 저장실(22)에 수평하게 설치되어 저장실(22)의 내부를 상하로 구획할 수 있다.

상기 저장실(22)에는 인입 또는 인출이 가능한 드로워(50)가 설치된다. 상기 드로워(50)에는 식품 등이 수용되어 보관된다. 상기 드로워(40)는 상기 저장실(22) 내에 좌우측으로 두 개가 배치될 수 있다. 사용자는 좌측에 배치되는 드로워에 접근하기 위해서 상기 저장실(22)의 좌측 도어를 개방할 수 있다. 반면에, 사용자가 우측에 배치되는 드로워에 접근하기 위해서 상기 저장실(22)의 우측 도어를 개방할 수 있다.

상기 저장실(22) 내에는 상기 선반(40)의 상측에 위치하는 공간, 상기 드로워(50)에 의해서 형성되는 공간 등으로 구분되어서, 식품이 저장되는 공간이 복수 개로 구획될 수 있다.

하나의 저장실에 공급되는 냉기는 다른 저장실로 자유롭게 이동하지는 않지만, 하나의 저장실에 공급되는 냉기는 하나의 저장실 내부에 설치되는 각각의 구획되는 공간으로 자유롭게 이동할 수 있다. 즉 상기 선반(40)의 상측에 공급되는 냉기는 상기 드로워(50)에 의해서 형성되는 공간으로 이동될 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각사이클을 나타내는 주요 구성도이고, 도 3 내지 도 5는 냉각사이클의 냉매관들의 연결 및 배치 구조를 나타내는 도면이며, 도 6은 도 2의 P-h(압력-엔탈피) 선도이다.

도 2를 참조하면, 제1실시예에 따른 냉장고는 냉매를 압축하는 제1압축기(100), 상기 제1압축기(100)에서 압축된 냉매를 응축하는 제1응축기(110), 상기 제1응축기(110)에서 응축된 냉매의 온도와 압력을 낮추는 제1모세관(120), 상기 제1모세관(120)을 통과한 냉매를 기화시키는 제1증발기(140)를 포함한다.

또한, 본 실시예에서는 냉매를 압축하는 제2압축기(200), 상기 제2압축기(200)에서 압축된 냉매를 응축하는 제2응축기(210), 상기 제2응축기(210)에서 응축된 냉매의 온도와 압력을 낮추는 제2모세관(220), 상기 제2모세관(220)을 통과한 냉매를 기화시키는 제2증발기(250)를 포함한다.

본 실시예에서는 전체적으로 두 개의 냉각사이클에서 각 냉매가 서로 섞이거나 분배되지 않고 독립적으로 유동되는 형태이다.

특히, 본 실시예에서는 상기 제1모세관(120) 후단에 배치되는 제1열교환기(130)와, 상기 제2모세관(220) 후단에 배치되는 제2열교환기(230)를 포함한다. 즉, 상기 제1모세관(120)을 통과한 냉매는 상기 제1열교환기(130)로 안내되고, 상기 제2모세관(220)을 통과한 냉매는 상기 제2열교환기(230)로 안내된다.

이때, 상기 제1열교환기(130)와 상기 제2열교환기(230)는 서로 인접하게 배치되어서 서로 열교환될 수 있다. 상기 제1열교환기(130)는 열을 흡수하고, 상기 제2열교환기(230)는 열을 방출할 수 있다.

즉, 상기 제1열교환기(130)에서는 냉매가 기화되고, 상기 제2열교환기(230)에서는 냉매의 온도가 하강될 수 있다. 상기 제1열교환기(130)를 통과한 냉매는 상기 제1증발기(140)로 안내되어서 기화될 수 있다.

상기 제1열교환기(130)와 상기 제2열교환기(230)는 주위를 유동하는 공기와 열교환하는 응축기 또는 증발기와 달리 두 열교환기의 냉매 사이에서 열교환하는 바, 중간열교환부(330)라 할 수 있다.

상기 중간열교환부(330)의 두 냉매관은 냉매관 내부로 유동하는 두 냉매 사이에 열교환이 잘 이루어지도록 서로 접촉되도록 배치되는 것이 좋을 것이다.

그래서, 상기 제1열교환기(130)의 냉매관(135)과 상기 제2열교환기(230)의 냉매관(235)은 서로 외주면끼리 용접(soldering)되어 열교환하는 것이 바람직하다.

도 3에는 이렇게 두 냉매관이 외주면끼리 용접되어 제작된 중간열교환부(330)의 예가 도시되어 있다.

상기 중간열교환부(330)에서 제1열교환기(130)의 냉매관(135) 직경은 상기 제2열교환기(230)의 냉매관(235)보다 크게 형성될 수 있다.

상기 제1열교환기(130)의 냉매관(135) 내부로 유동하는 냉매의 일부는 기화(증발)되고, 상기 제2열교환기(230)의 냉매관(235) 내부로 유동하는 냉매의 일부는 응축되므로, 상기 제1열교환기(130)의 냉매관(135)이 상기 제2열교환기(230)의 냉매관(235)보다 크게 형성되면 상기 중간열교환부(330)의 더 열교환 효율이 좋아질 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1열교환기(130)를 유동하는 냉매는 상기 제2열교환기(230)를 유동하는 냉매와 반대 방향으로 유동되는 것이 바람직하다.

상기 제2열교환기(230)의 냉매관(235) 내부로 유동하는 냉매는 상기 제1열교환기(130)의 냉매관(135) 내부로 유동하는 냉매로 열을 전달하면서 그 일부가 응축되는데, 두 냉매관의 유동 방향이 서로 반대일 때 상기 냉매관(235)의 하류로 갈수록 응축되는 냉매의 양이 점점 증가하여 열교환 효율이 좋아질 수 있다.

한편, 상기 제2열교환기(230)의 후단에 배치되고, 상기 제2증발기(250)의 전단에 배치되는 제3모세관(240)을 더 포함할 수 있다. 상기 제2열교환기(230)를 통과한 냉매는 상기 제3모세관(240)으로 안내되어서, 냉매의 온도와 압력이 하강될 수 있다.

본 실시예에서는 상기 제1압축기(100)에 의해서 압축되는 냉매는 상기 제2압축기(200)에 의해서 압축되는 냉매와 다른 것이다. 즉 상기 제1압축기(100)에 의해서 압축되는 냉매는 상기 제2압축기(200)를 통과하지 않는다. 다시 말해서, 상기 제1압축기(100)에 의해서 구현되는 냉각사이클과 상기 제2압축기(200)에 의해서 구현되는 냉각사이클은 서로 독립적인 유로를 형성할 수 있고, 상기 제1압축기(100)를 통과하는 냉매와 상기 제2압축기(200)를 통과하는 냉매는 서로 섞이지 않는다.

이때, 상기 제1압축기(100)는 냉장실에 냉기를 공급하기 위해 냉매를 압축하는 냉장실용 압축기이고, 상기 제2압축기(200)는 냉동실에 냉기를 공급하기 위해 냉매를 압축하는 냉동실용 압축기일 수 있다.

그리고, 상기 제1압축기(100)와 상기 제2압축기(200)는 냉매가 동일한 압력을 받도록 압축할 수 있다. 물론, 상기 제1응축기(110)와 상기 제2응축기(210)는 냉매가 동일한 압력상에서 응축되도록 할 수 있다.

한편, 상기 제1증발기(140)로부터 상기 제1압축기(100)로 연결되는 냉매관(145)은 상기 제1모세관(120)과 열교환되도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 제1증발기(140)로부터 상기 제1압축기(100)로 연결되는 냉매관(145)은 냉장고의 후측에 전체적으로 "S"자 모양으로 형성되어 장착되므로 "S-파이프"라고 할 수 있으며, 압축기를 기준으로 볼 때 압축기로 흡입되는 라인이므로 "흡입라인"이라고도 할 수 있다.

그래서, 상기 제1모세관(120)과 상기 냉매관(145) 사이의 열교환부를 "제1흡입라인열교환부(160)"라 할 수 있다.

상기 제1흡입라인열교환부(160)에 의하면, 상기 냉매관(145) 내부로 유동하는 냉매에서 과열증기가 더 증가되고 상기 제1모세관(120)에서는 냉매가 과냉되는 비율을 높임으로써 냉각사이클의 효율이 좋아질 수 있다.

상기 냉매관(145)은 상기 제1모세관(120)과 서로 외주면끼리 용접됨으로써 열교환 효율이 더 좋아질 수 있다.

또한, 상기 제1증발기(250)로부터 상기 제2압축기(200)로 연결되는 냉매관(255)은 상기 제3모세관(240)과 열교환되도록 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제1증발기(250)로부터 상기 제2압축기(200)로 연결되는 냉매관(255)은 상기 제2모세관(220)과도 열교환되도록 배치되는 것이 더 바람직하다.

상기 냉매관(255)은 상기 제2압축기(200)의 흡입라인에 해당하므로, 상기 냉매관(255)과 상기 제3모세관(240) 및 제2모세관(220)과의 열교환부는 제2흡입라인열교환부(260)라 할 수 있다.

이 제2흡입라인열교환부(260)도 상기 제2압축기(200)로 유입되는 냉매에서 과열증기를 더 증가시키고 상기 제3모세관(240) 및 제2모세관(220)에서 냉매가 과냉되는 것을 더 증가시켜 사이클의 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 냉매관(255)도 상기 제3모세관(240) 및 제2모세관(220)과 각각 서로 외주면끼리 용접됨으로써 열교환 효율이 더 좋아질 수 있다.

도 4 및 도 5에는 도 3의 중간열교환부를 포함하여 본 발명의 냉각사이클을 구성하는 냉매관들을 연결 및 배치하여 구현한 예가 도시되어 있다.

도 4(a)는 전방 사시도이고 도 4(b)는 후방 사시도인데, 도 5의 정면도에서 각 구성요소의 배치 및 연결 관계를 표시하였으나, 도 4(a)(b)에서는 도면부호를 생략하였다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조해서, 냉매의 흐름을 설명한다.

우선, 상기 제1압축기(100)에 의해서 냉매가 압축된다. 압축된 냉매는 상기 제1응축기(110)를 통과하면서 응축된다.

그리고, 응축된 냉매는 상기 제1모세관(120)을 통과한 후에 상기 제1열교환기(130)로 안내된다. 이때, 상기 제1모세관(120)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1흡입라인열교환부(160)에서 상기 제1증발기(110)로부터 제1압축기(140)로 연결된 냉매관(145)과 용접되어 서로 열교환한다.

상기 제1열교환기(130)는 상기한 중간열교환부(330)에서 상기 제2열교환기와 열교환하면서 증발기와 유사하게, 상기 제1열교환기(130) 내에서 냉매가 기화될 수 있다.

그리고, 냉매는 상기 제1증발기(140)를 통과하면서 주위 공기를 냉각시키고 발생된 냉기는 냉장실에 공급될 수 있다.

상기 제1증발기(140)를 통과한 냉매는 상기 냉매관(145)을 통해 상기 제1압축기(100)로 안내되어서, 상기 제1압축기(100)에 의해서 압축될 수 있다.

반면에, 상기 제2압축기(200)에 의해서 압축된 냉매는 상기 제2응축기(210)로 안내된다. 냉매는 상기 제2응축기(210)를 통과한 후에 상기 제2모세관(220)으로 안내되고, 상기 제2모세관(220)은 상기 제2흡입라인열교환부(260)에서 상기 제1증발기(250)로부터 상기 제2압축기(200)로 연결되는 냉매관(255)과 열교환한다.

상기 제2모세관(220)을 통과한 냉매는 상기 제2열교환기(230)로 유동하고 상기 제1열교환기(130)와 열교환하여, 냉매의 일부가 응축 또는 냉각될 수 있다.

이때, 상기 제2열교환기(230)에서 추가적으로 응축되는 부분은 도 6에서 'A'부분에 해당된다. 'A'부분에 의해서, 상기 제2압축기(200)에 의한 냉각사이클의 부하가 상기 제1압축기(100)에 의한 냉각사이클로 이동되어서, 전체적으로 냉장고의 운전 효율이 향상될 수 있다.

즉, 상기 제2압축기(200)에 의해서 압축되는 냉매는 'A'구간의 추가적인 응축구간을 구비하기 때문에, 최종적으로 상기 제2증발기(250)에서 더 많은 냉기를 발생할 수 있다.

상기 제2열교환기(230)를 통과한 냉매는 상기 제3모세관(240)을 통과한 후에 상기 제2증발기(250)로 안내된다. 이때, 상기 제3모세관(240)은 상기한 제2흡입라인열교환부(260)에서, 상기 제2증발기(250)에서 상기 제2압축기(200)로 연결되는 냉매관(255)과 열교환한다.

상기 제2증발기(250)는 이를 통과하는 주위 공기와 열교환하여 냉기를 발생할 수 있고, 발생된 냉기는 냉동실로 공급될 수 있다.

상기 제2증발기(250)를 통과한 냉매는 상기 냉매관(255)을 통해 상기 제2압축기(200)로 안내되어서 압축될 수 있다.

본 실시예에서 상기 제1열교환기(130)와 상기 제2열교환기(230)를 포함하는 상기 중간열교환부(330)는 상기 제1증발기(140)의 뒤에 배치될 수 있다.

상기 중간열교환부(330)는 도 5에 도시된 바와 같은 냉매관 배치 구조로 제작되어 상기한 아우터 케이스(10)와 이너 케이스(12)의 사이에 배치하고, 각 냉매관들의 단부들을 다른 냉매관들과 연결한 다음, 단열재를 주입하여 냉매관이 매립되도록 설치될 수 있다.

상기 중간열교환부(330)는 단열재에 매립되어 두 냉매관 사이에서만 열교환될 수 있고, 주위의 공기와는 열교환되지 않는다.

상기 중간열교환부(330)가 상기 제2증발기(250)의 뒤에 배치되는 경우, 제2증발기(250)가 냉동실에 냉기를 공급하는 것으로 사용되는데, 상기 중간열교환부(330)가 냉동실에 대해 부하로 작용할 수 있기 때문에, 상기 중간열교환부(330)는 상기 제1증발기(140)의 뒤에 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2실시예의 조건에서 수행된 실험에 의하면, 상기 제1열교환기(130)와 상기 제2열교환기(230)를 이용하지 않는 경우와 비교했을 때(다른 조건은 동일하다는 가정 하에), 전체적으로 효율이 3.9% 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

다음으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 냉장고를 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각사이클을 나타내는 주요 구성이고, 도 8은 도 7의 냉각사이클을 구성하는 냉매관들의 구체적인 배치와 연결관계를 나타내는 정면도이며, 도 9는 도 7의 P-h 선도이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 냉장고는 냉매를 압축하는 제1압축기(100), 상기 제1압축기(100)에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기(110), 상기 응축기(110)로부터 연결된 냉매 유로를 분기시키는 삼방밸브(300), 상기 삼방밸브(300)에 연결되어 상기 응축기(110)에서 응축된 냉매의 온도와 압력을 낮추는 제1모세관(120), 상기 제1모세관(120)을 통과한 냉매를 기화시키는 제1증발기(140)를 포함한다.

또한, 본 실시예의 냉장고는 냉매를 압축하여 상기 제1압축기(100)로 보내는 제2압축기(200), 상기 삼방밸브(300)에 연결되어 상기 응축기(110)에서 응축된 냉매의 온도와 압력을 낮추는 제2모세관(220), 상기 제2모세관(220)을 통과한 냉매를 기화시키는 제2증발기(250)를 포함한다. 본 실시예에서는 하나의 응축기(110)가 구비되며, 두 냉각사이클의 냉매 유로가 삼방밸브(300)에 의해 2개의 유로로 분기되었다가 제1압축기(100)에서 다시 만난다.

이때, 상기 제1열교환기(130)와 상기 제2열교환기(230)는 서로 인접하게 배치되어서 서로 열교환할 수 있다. 상기 제1열교환기(130)는 열을 흡수하고, 상기 제2열교환기(230)는 열을 방출할 수 있다.

즉, 상기 제1열교환기(130)에서는 냉매가 기화되고, 상기 제2열교환기(230)에서는 냉매의 온도가 하강될 수 있다. 상기 제1열교환기(130)를 통과한 냉매는 상기 제1증발기(140)로 안내되어서, 기화될 수 있다.

도 8에는 이렇게 두 냉매관이 외주면끼리 용접되어 제작된 중간열교환부(330)의 예가 도시되어 있다.

또한, 상기 제1열교환기(130)를 유동하는 냉매는 상기 제2열교환기(230)를 유동하는 냉매와 반대 방향으로 유동되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제2열교환기(230)의 후단에 배치되고, 상기 제2증발기(250)의 전단에 배치되는 제3모세관(240)을 포함할 수 있다. 상기 제2열교환기(230)를 통과한 냉매는 상기 제3모세관(240)으로 안내되어서, 냉매의 온도와 압력이 하강되는 것이 가능하다.

본 실시예에서는 상기 제2압축기(200)에 의해서 압축되는 냉매가 상기 제1압축기(100)에 의해서 추가로 압축될 수 있다. 즉, 냉매는 상기 제2압축기(200)에서 상대적으로 저압으로 압축된 후에, 상기 제1압축기(100)에서 상대적으로 고압으로 압축되는 다단계 압축 방식이다. 그래서, 상기 제1압축기(100)는 상기 제2압축기(200)보다 냉매를 더 높은 압력으로 압축할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2압축기(200)의 출구는 상기 제1압축기(100)의 입구 쪽으로 연결된 냉매관(270)의 일단부에 연결될 수 있다. 이 냉매관(270)의 타단부는 상기 제1증발기(110)로부터 제1압축기(140)로 연결된 냉매관(145)과 상기 제1압축기(100)의 입구 부근에서 합쳐지도록 연결될 수 있다.

하나의 압축기에는 입구와 출구가 각각 하나씩 구비되기 때문에, 도 7에서는 상기 제1압축기(100)로 유입되는 냉매관이 2개 연결된 것으로 도시되었으나, 실제로는 도 8에서와 같이, 상기 냉매관(270)이 상기 냉매관(145)과 합쳐져서 상기 제1압축기(100)의 입구측에 연결되는 것이다.

상기 응축기(110)의 후단에는 냉매를 상기 제1모세관(120)과 상기 제2모세관(220)으로 분기시키는 삼방밸브(300)가 설치될 수 있다. 즉 상기 응축기(110)를 통과한 냉매는 상기 삼방밸브(300)를 통과하면서 일부는 상기 제1모세관(120)으로 안내되고 일부는 상기 제2모세관(220)으로 안내될 수 있다.

상기 삼방밸브(300)는 상기 응축기(110)를 통과한 냉매가 상기 제1모세관(120)과 상기 제2모세관(220)으로 나뉘어서 갈 수 있는 경로를 제공할 수 있다.

그래서, 상기 제1모세관(120)과 상기 냉매관(145) 사이의 열교환부는 "제1흡입라인열교환부(160)"를 구성한다.

도 7 내지 도 9를 참조해서, 본 실시예에서의 냉매의 흐름을 설명한다.

상기 제2압축기(200)에 의해서 압축된 냉매는 상기 제1압축기(100)를 통과하면서 추가로 압축된다. 상기 제2압축기(200)에 의해서 낮은 압력으로 압축된 냉매는 상기 제1압축기(100)에 의해서 높은 압력으로 압축될 수 있다.

상기 제1압축기(100)에 의해서 압축된 냉매는 상기 응축기(110)를 통과하면서 응축될 수 있다.

상기 응축기(110)를 통과한 냉매는 상기 삼방밸브(300)에서 분기되면서, 일부 냉매는 상기 제1모세관(120)을 통과하고, 상기 제1열교환기(130)로 안내된다. 상기 제1열교환기(130)에서 냉매는 일부가 기화되면서 외부의 열을 흡수하고, 상기 제1증발기(140)를 통과한 후에 추가적으로 기화되어서, 냉장실에 냉기를 공급할 수 있다.

이때, 상기 제1모세관(120)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1흡입라인열교환부(160)에서 상기 제1증발기(110)로부터 제1압축기(140)로 연결된 냉매관(145)과 용접되어 서로 열교환한다.

상기 응축기(110)를 통과한 냉매는 상기 삼방밸브(300)에서 분기되면서, 냉매 일부가 상기 제2모세관(220)으로 안내되고, 상기 제2모세관(220)은 상기 제2흡입라인열교환부(260)에서 상기 제1증발기(250)로부터 상기 제2압축기(200)로 연결되는 냉매관(255)과 열교환한다.

상기 제2모세관(220)을 통과한 냉매는 상기 제2열교환기(230)로 유동하고, 상기 제2열교환기(230)는 상기 제1열교환기(130)와 열교환하기 때문에, 상기 제2열교환기(230)에서 냉매는 열을 방출하면서 그 일부가 응축될 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 냉매는 상기 제2열교환기(230)를 통과하면서 'B' 구간과 같이 추가적으로 응축될 수 있다.

그래서, 냉매가 'B'구간을 통과하면서, 냉각을 수행할 때의 부하가 이동될 수 있기 때문에 냉장고의 운전 효율이 향상될 수 있다.

상기 제2열교환기(230)를 통과한 냉매는 제3모세관(240)을 통과한 후에 냉동실에 냉기를 공급하는 상기 제2증발기(250)로 안내된다. 이때, 상기 제3모세관(240)은 상기한 제2흡입라인열교환부(260)에서, 상기 제2증발기(250)에서 상기 제2압축기(200)로 연결되는 냉매관(255)과 열교환한다.

상기 제2증발기(250)를 통과한 냉매는 상기 냉매관(255)을 통해 상기 제2압축기(200)로 안내되어서 다시 압축될 수 있다.

본 실시예에서도 상기 제1열교환기(130)와 상기 제2열교환기(230)를 포함하는 상기 중간열교환부(330)는 상기 제1증발기(140)의 뒤에 배치될 수 있다.

상기 중간열교환부(330)는 도 8에 도시된 바와 같은 냉매관 배치 구조로 제작되어 상기한 아우터 케이스(10)와 이너 케이스(12)의 사이에 배치하고, 각 냉매관들의 단부들을 다른 냉매관들과 연결한 다음, 단열재를 주입하여 냉매관이 매립되도록 설치될 수 있다.

본 발명의 제2실시예의 조건 하에서 수행된 실험에 의하면, 상기 제1열교환기(130)와 상기 제2열교환기(230)를 이용하지 않는 경우와 비교했을 때(다른 조건은 동일하다는 가정 하에), 전체적으로 효율이 3.7% 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

100: 제1압축기 110: 제1응축기
120: 제1모세관 130: 제1열교환기
140: 제1증발기 145: 제1증발기와 제1압축기 사이의 냉매관
160: 제1흡입라인열교환부
200: 제2압축기 210: 제2응축기
220: 제2모세관 230: 제2열교환기
240: 제3모세관 250: 제2증발기
255: 제2증발기와 제2압축기 사이의 냉매관
260: 제2흡입라인열교환부 270: 제2압축기와 제1압축기 연결 냉매관
330: 중간열교환부
300: 삼방밸브

Claims

냉매를 압축하는 제1압축기;
상기 제1압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 제1응축기;
상기 제1응축기에서 응축된 냉매의 온도와 압력을 낮추는 제1모세관;
상기 제1모세관을 통과한 냉매를 기화시키는 제1증발기;
냉매를 압축하는 제2압축기;
상기 제2압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 제2응축기;
상기 제2응축기에서 응축된 냉매의 온도와 압력을 낮추는 제2모세관;
상기 제2모세관을 통과한 냉매를 기화시키는 제2증발기;
상기 제1모세관 후단에 배치되는 제1열교환기; 및
상기 제2모세관 후단에 배치되는 제2열교환기를 포함하고,
상기 제2응축기에서 응축된 냉매가 상기 제2열교환기에 유입되기 전에 1차 감압되도록 상기 제2모세관은 상기 제2응축기와 상기 제2열교환기의 사이에 배치되고,
상기 제2열교환기에서 열교환 된 냉매가 상기 제2증발기로 유입되기 전에 2차 감압되도록 상기 제2열교환기와 상기 제2증발기의 사이에 배치되는 제3모세관을 더 포함하는 냉장고.
제1항에 있어서,
상기 제1열교환기는 열을 흡수하고, 상기 제2열교환기는 열을 방출하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제1항에 있어서,
상기 제1열교환기에서는 냉매가 기화되고, 상기 제2열교환기에서는 냉매의 온도가 하강되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제1항에 있어서,
상기 제1열교환기를 유동하는 냉매는 상기 제2열교환기를 유동하는 냉매와 반대 방향으로 유동되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제1항에 있어서,
상기 제1열교환기의 냉매관 직경은 상기 제2열교환기의 냉매관보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1증발기로부터 상기 제1압축기로 연결되는 냉매관은 상기 제1모세관과 서로 외주면끼리 용접되어 열교환되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제1항에 있어서,
상기 제1압축기, 제1응축기, 제1모세관, 제1열교환기 및 제1증발기를 순환하는 냉매 유로는 상기 제2압축기, 제2응축기, 제2모세관, 제2열교환기, 제3모세관 및 제2증발기를 순환하는 냉매 유로와 독립적인 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제8항에 있어서,
상기 제1압축기는 냉장실에 냉기를 공급하기 위해 냉매를 압축하는 냉장실용 압축기이고,
상기 제2압축기는 냉동실에 냉기를 공급하기 위해 냉매를 압축하는 냉동실용 압축기인 것을 특징으로 하는 냉장고.
제9항에 있어서,
상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기는 상기 제1증발기의 뒤에 배치되고 캐비닛의 단열재 주입 공간에 매립되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제8항에 있어서,
상기 제1압축기와 상기 제2압축기는 냉매를 동일한 압력으로 압축하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제8항에 있어서,
상기 제2증발기로부터 상기 제2압축기로 연결되는 냉매관은 상기 제3모세관과 서로 외주면끼리 용접되어 열교환하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제12항에 있어서,
상기 제2증발기로부터 상기 제2압축기로 연결되는 냉매관은 상기 제2모세관과 서로 외주면끼리 용접되어 열교환하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
냉매를 압축하는 제1압축기;
상기 제1압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기;
상기 응축기로부터 연결된 냉매 유로를 분기시키는 삼방밸브;
상기 삼방밸브의 제1포트에 연결되어 상기 응축기에서 응축된 냉매의 온도와 압력을 낮추는 제1모세관;
상기 제1모세관을 통과한 냉매를 기화시키는 제1증발기;
냉매를 압축하여 상기 제1압축기로 보내는 제2압축기;
상기 삼방밸브의 제2포트에 연결되어 상기 응축기에서 응축된 냉매의 온도와 압력을 낮추는 제2모세관;
상기 제2모세관을 통과한 냉매를 기화시키는 제2증발기;
상기 제1모세관 후단에 배치되는 제1열교환기; 및
상기 제2모세관 후단에 배치되는 제2열교환기를 포함하고,
상기 응축기에서 응축된 냉매가 상기 제2열교환기에 유입되기 전에 1차 감압되도록 상기 제2모세관은 상기 응축기와 상기 제2열교환기의 사이에 배치되고,
상기 제2열교환기에서 열교환 된 냉매가 상기 제2증발기로 유입되기 전에 2차 감압되도록 상기 제2열교환기와 상기 제2증발기의 사이에 배치되는 제3모세관을 더 포함하는 냉장고.
제14항에 있어서,
상기 제1열교환기의 냉매관 직경은 상기 제2열교환기의 냉매관보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제14항에 있어서,
상기 제1증발기를 통과한 냉매는 상기 제1압축기로 안내되고,
상기 제2증발기를 통과한 냉매는 상기 제2압축기로 안내되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제14항에 있어서,
상기 제1열교환기를 유동하는 냉매는 상기 제2열교환기를 유동하는 냉매와 반대 방향으로 유동되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
삭제
제14항에 있어서,
상기 제1증발기로부터 상기 제1압축기로 연결되는 냉매관은 상기 제1모세관과 서로 외주면끼리 용접되어 열교환하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제14항에 있어서,
상기 제2증발기로부터 상기 제2압축기로 연결되는 냉매관은 상기 제3모세관 및 상기 제2모세관과 각각 서로 외주면끼리 용접되어 열교환하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제14항에 있어서,
상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기는 상기 제1증발기의 뒤에 배치되고 캐비닛의 단열재 주입 공간에 매립되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제14항에 있어서,
상기 제1압축기는 냉매를 상기 제2압축기보다 더 높은 압력으로 압축하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제1항 또는 제14항에 있어서,
상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기는 2개의 냉매관이 서로 외주면끼리 용접되어 열교환하는 것을 특징으로 하는 냉장고.