KR19990004820A - 냉각 시스템용 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각 시스템용 냉각장치가 개시된다. 냉각장치는 냉기덕트 내의 냉기 순환 방향에 가로 방향으로 배치된 다수의 증발기를 갖는다. 압축기로부터의 냉매는 밸브 장치에 의해 각 증발기에 개별적으로 공급된다. 각 증발기는 나선상으로 권취된 전열관으로 이루어진다.

송풍팬은 각 증발기에 대응하도록 다수 설치된다. 전열관의 권취된 부위의 직경은 상기 냉기덕트 내에서의 냉기 순환 방향을 따라 점진적으로 증가되어, 증발기는 전체적으로 원추형을 이룬다. 증발기는 냉기덕트의 냉기 토출구에 인접한 영역내에 설치된다. 증발기의 외면에는 다수의 열교환 핀이 설치된다. 전열관에 의해 형성된 원추형 공간 내에는 증발기들의 제상 작동을 수행하는 제상 히터가 전열관과 동축적으로 설치된다. 개별적으로 냉각 작동 가능한 증발기들에 의해 한 증발기의 제상 작동 중에도 다른 증발기에 의한 냉각 작동이 가능하게 되어 냉각 효율이 높게 된다. 또한, 원추형을 이루도록 권취된 전열관에 의해 증발기의 전범위에 걸쳐 균일한 열교환이 수행되어 냉각 효율이 높아지고, 성에의 착상이 증발기의 일부위에만 편재되어 발생하지 않게 되므로 제상주기가 길어지게 된다.

Description

냉각 시스템용 냉각장치

본 발명은 냉각 시스템용 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개별적으로 제어 가능한 다수의 증발기를 갖는 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고, 에어컨 등과 같은 냉각 시스템은 냉기를 생성하는 냉각장치를 가지고 있다. 이러한 종래의 냉각 시스템을 도시한 것이 도 1로서, 도 1은 냉각시스템중 냉장고를 도시한 것이다. 냉장고는 격벽(3)에 의해 구획된 냉동실(1)과 냉장실(2)을 가지고 있다. 냉동실(1)의 후벽 내의 냉기덕트(7) 내에는 증발기(4)가 설치되어 있고, 냉장실(2)의 하부의 후면에는 압축기(6)가 설치되어 있으며, 압축기(6)와 증발기(4) 사이에는 응축기(도시 않음)가 설치되어 있다. 압축기(6)는 냉매를 고온 고압의 기체로 압축시키며, 응축기(미도시)는 압축된 기체 상태의 냉매로부터 열을 방출시켜 액체 상태로 만든다. 이 액체 상태의 냉매는 증발기(4)에 공급되고, 증발기(4)는 냉매를 증발시켜 냉기를 생성한다.

증발기(4)의 상부에는 송풍팬(5)이 설치되어 있다. 송풍팬(5)은 증발기(4)에서 생성된 냉기를 냉동실(1) 내로 송풍한다. 이에 따라 냉동실(1) 내에 수용되어 있는 식품이 냉동된다. 증발기(4)에서 생성된 냉기의 일부는 냉기덕트(7)의 후면에 형성된 냉장실 덕트(8)를 통해 냉장실(2)에 공급된다.

증발기(4)의 하부에는 제상 히터(9)가 설치되어 있다. 제상 히터(9)는 증발기(4)에 열을 가함으로써, 증발기(4)의 냉각 작동 수행 중 증발기(4)에 착상되는 성에를 제거하는 역할을 한다. 냉각 작동이 계속되어 증발기에 성에가 소정량 이상 착상되면 압축기(6)는 작동을 멈추어 냉각 작동을 중단하고, 제상 히터(9)가 작동되어 증발기(4)의 제상 작동이 수행된다.

도 2는 도 1의 냉장고의 증발기의 확대 측면도이다. 증발기(4)는 지그재그 형태로 수회 절곡된 전열관(4b)과, 각 전열관(4b)이 관통하도록 상호 평행하게 적층된 다수의 열교환용 플레이트들(4a)로 이루어진다. 전열관(4b)에 공급된 냉매는 전열관(4b) 내에서 기체 상태로 증발하여 주위의 열을 흡수하며, 이에 따라 증발기(4) 주변에는 냉기가 생성되게 된다. 플래이트들(4a)은 이때 생성되는 냉기와 증발기(4) 주변의 공기와의 접촉 면적을 넓혀 열교환 효율을 높이는 역할을 한다. 플레이트들(4a)은 각 플레이트들(4a) 사이의 공간이 이루는 방향이 송풍팬(5)에 의한 냉기의 순환 방향과 일치되도록 적층된다.

그런데, 이러한 종래의 냉각 시스템용 냉각장치는, 냉각 작동 수행중 증발기(4)에 착상된 성에를 제거하기 위한 제상 작동을 수행하는 동안에는 냉각 작동을 중지해야 하므로, 냉각 효율이 떨어진다는 문제점이 있다. 또한, 증발기(4)의 부위에 따라 열교환량이 다르게 되어 열교환 효율이 떨어지게 된다. 즉, 송풍팬(5)에 의해 강제 순환되는 공기가 증발기(4)의 하부에 먼저 접하고 증발기(4)의 상부에는 어느 정도 냉각된 공기가 접하게 되므로, 증발기(4)의 상부에서의 열교환량이 증발기(4)의 하부에서의 열교환량에 비해 적어지게 된다. 또한, 증발기(4)의 냉각 작동에 따라 발생하는 성에가 증발기(4)의 부위에 따라 균일하게 착상되지 않고 열교환량이 많은 증발기(4)의 하부에 집중적으로 착상되게 되므로 제상 작동을 수행해야 하는 주기가 짧아지게 되어 냉각장치의 냉각 효율이 더욱 저하되게 된다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제상 작동이 수행되는 동안에도 냉각 작동을 수행할 수 있도록 하여 냉각 효율이 높은 냉각 시스템용 냉각 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 열교환이 증발기의 거의 전범위에서 고르게 이루어질 수 있는 냉각 시스템용 냉각장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 냉각장치를 갖는 냉장고의 측단면도이고,

도 2는 도 1의 냉장고의 증발기의 확대 측면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 냉각장치를 갖는 냉장고의 측단면도이고,

도 4는 도 3의 부분 확대 단면도이고,

도 5는 도 4의 냉각장치의 사시도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 10:냉동실2, 11:냉장실

4:증발기5:송풍팬

6, 17:압축기7, 14:냉기덕트

8, 15:냉장실 덕트9, 30, 30a:제상 히터

16, 16a:송풍팬18:냉기 토출구

20, 20a:증발기23, 23a:브라켓부재

24:열교환핀25:핀부재

50:밸브장치

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따라 냉각실의 일측벽 내에 설치되며 상기 냉각실과 연통된 냉기덕트를 구비한 냉각 시스템용 냉각장치에 있어서, 상기 냉기덕트 내에서 상기 냉기덕트의 길이 방향에 가로방향상으로 배치된 다수의 증발기; 상기 증발기들로의 냉매의 공급을 개별적으로 제어하는 밸브 장치; 및 상기 증발기들을 향해 각각 송풍하여 상기 증발기들로부터 생성된 냉기를 상기 냉각실내로 공급하는 다수의 송풍 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 증발기들은 상기 냉기덕트의 길이 방향을 따라 나선상으로 권취된 전열관들로 이루어지도록 함으로써 냉각장치의 열교환 효율을 높일 수 있다.

또한, 상기 다른 목적은, 상기 전열관들의 권취된 부위의 직경이 상기 송풍 장치들에 의한 송풍 방향을 따라 점진적으로 증가되도록 형성함으로써 달성된다.

또한, 상기 증발기는 상기 전열관의 외면에 설치되며 다수의 열교환핀이 형성된 다수의 핀부재를 더 포함하도록 하여 열교환량을 더욱 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 각 증발기들의 제상 작동을 각각 수행하는 다수의 제상 히터를 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 증발기들을 상호 구획하는 격벽들을 설치함으로써, 증발기들의 개별적 제어시의 냉각 효율을 더 높일 수 있다.

또한, 상기 밸브 장치는 상기 각 증발기들에 선택적으로 냉매를 공급하도록 제어할 수도 있다.

또한, 상기 증발기들은 상기 냉기덕트의 상기 냉각실로 향해 개구된 냉기 토출구에 인접한 영역에 설치되도록 하여 냉기가 냉각실에 균일하게 공급되도록 할 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 실시예에서는 본 발명에 따른 냉각장치들 도 1에 도시한 바와 같은 냉장고에 적용한 예를 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 냉각장치를 갖는 냉장고의 부분 확대 단면도이고, 도 4는 도 3의 부분 확대 단면도이고, 도 5는 도 4의 냉각장치의 사시도이다. 본 발명에 따른 냉각장치를 갖는 냉장고는 종래의 냉장고와 마찬가지로, 격벽(13)에 의해 구획된 냉동실(1)과 냉장실(11)을 가지고 있다. 냉동실(10)의 후벽 내에는 냉동실(10)과 연통된 냉기덕트(14)가 상하 방향으로 형성되어 있다. 냉기덕트(14) 내에는 한 쌍의 증발기(20, 20a)가 설치되어 있고, 냉장실(11)의 하부의 후면에는 압축기(17)가 설치되어 있다. 압축기(17)는 압축된 냉매를 응축기(미도시)를 거쳐 증발기들(20, 20a)에 공급한다. 응축기(미도시)와 증발기들(20, 20a) 사이에는 밸브 장치(50)가 설치되어 있다. 밸브 장치(50)는 응축기로부터의 냉매의 증발기들(20, 20a)로의 공급을 각 증발기(20, 20a)마다 개별적으로 제어한다.

증발기들(20, 20a)은 냉매를 증발시켜 냉기를 생성한다. 증발기들(20, 20a)은 냉기덕트(14)의 길이 방향에 가로방향상으로 배치된다. 각 증발기들(20, 20a)의 사이에는 격벽(40)이 설치되어 있다. 격벽(40)은 각 증발기들(20, 20a)간을 공간적으로 구획한다. 증발기들(20, 20a)의 후방에는 증발기들(20, 20a)을 향해 송풍하는 한 쌍의 송풍팬(16, 16a)이 설치되어 있다. 송풍팬들(16, 16a)에 의해 송풍된 냉기는 냉기덕트(14)의 단부에 형성된 다수의 냉기 토출구(18)를 통해 냉동실(10)내로 공급된다. 냉기덕트(14)의 후방에는 냉장실(11)과 연통하는 냉장실 덕트(15)가 형성되어 있다. 증발기들(20, 20a)에서 생성된 냉기의 일부는 냉장실 덕트(15)를 통해 냉장실(11)에 공급된다.

증발기들(20, 20a)은 냉기덕트(14) 상단부에 설치되어 냉동실(10)을 향해 개구된 냉기 토출구(18)들에 인접한 영역에 배치된다. 각 증발기(20, 20a)는 나선상으로 권취된 전열관(21, 21a), 전열관들(21, 21a)의 외면에 설치되는 다수의 핀부재(25), 및 전열관들(21, 21a)의 나선 형태를 지지하는 브라켓부재들(23, 23a)로 이루어져 있다.

전열관들(21 21a)은 권취된 부위의 직경이 냉기덕트(14) 내에서의 냉기 순환 방향을 따라 점진적으로 증가되도록 형성된다. 즉, 전열관들(21, 21a)은 냉기 토출구(18)에 인접한 전방 부위의 직경이 냉기 토출구(18)로부터 이격된 후방 부위에 비해 큰 직경이 갖도록 권취되며, 이에 따라 전열관들(21, 21a)은 그 내부에 거의 원추형의 공간들을 형성한다. 전열관들(21, 21a)의 일측 단부는 밸브 장치(50)에 연결되어 있고, 타측 단부는 압축기(17)에 연결되어 있다. 핀부재(25)는 전열관들(21, 21a)의 외면을 둘러싸는 고리상으로 형성되며, 열교환핀(24)들은 핀부재(25)의 외주면을 따라 방사상으로 배치되어 있다. 핀부재(25)는 전열관들(21, 21a)의 거의 전 영역에 걸쳐 설치된다. 핀부재(25)는 전열관들(21, 21a)이 외기와 접촉하는 면적을 크게 하여 외기와의 열교환량을 증가시키는 역할을 한다.

브라켓부재들(23, 23a)은 송풍팬(16)에 의한 송풍 방향을 따라 다수 배치되는 막대형상을 갖는다. 전열관들(21, 21a)은 브라켓트부재들(23, 23a)을 관통하며 권취되고, 이 브라켓부재들(23, 23a)에 의해 전열관들(21, 21a)의 나선 형상이 유지된다. 전열관들(21, 21a)에 의해 형성된 원추형 공간 내에는 증발기들(20, 20a)의 제상 작동을 수행하는 제상 히터들(30, 30a)이 전열관(21)과 동축적으로 설치된다.

냉장고가 작동하면 압축기(17)에 의한 냉매의 압축 작동이 시작되고 냉매는 고온 고압의 기체로 압축된다. 이 냉매는 응축기(미도시)에서 열이 방출되어 액체 상태로 변하고 액상의 냉매는 증발기들(20, 20A)에 공급된다. 이때, 증발기들(20, 20a)로의 냉매의 공급은 밸브 장치(50)에 의해 제어된다. 밸브 장치(50)는 각 증발기들(20, 20a)에 냉매를 동시에 공급할 수도 있으며, 각 증발기들(20, 20a)에 선택적으로 공급할 수도 있다. 냉매는 증발기들(20, 20a)의 전열관(21, 21a)내에서 증발하여 주위로부터 열을 흡수하고 이에 따라 전열관들(21, 21a) 주위에는 냉기가 생성된다. 송풍팬들(16, 16a)은 대응하는 증발기들(20, 20a)을 향해 송풍하여 냉기를 냉동실(10)로 공급한다. 이때 일부의 냉기는 냉장실 덕트(15)를 통해 냉장실(11)로 공급된다.

송풍팬들(16, 16a)에 의해 송풍된 공기는 증발기들(20, 20a)과의 열교환에 의해 냉기로 변한다. 송풍된 공기는 전열관들(21, 21a)의 거의 전범위에 걸쳐 동시에 접하게 되며, 일부의 공기는 전열관들(21, 21a)의 권취된 형상에 의해 송풍 방향을 축선으로 하여 회전하게 된다. 따라서 송풍된 공기는 난류를 형성하며 이동하게 되고, 이에 따라 증발기들(20, 20a)을 통하는 공기가 증발기들(20, 20a)의 일 부위에 편재됨이 없이 더욱 균일하게 접하게 되어 열교환 효과가 증대되게 된다. 또한 전열관들(21, 21a)의 거의 전범위에 걸쳐 전열관들(21, 21a)의 외면에 방사상으로 돌출 형성된 열교환핀(24)들은 외기와의 접촉 면적을 넓힘과 동시에 보다 복잡한 난류를 형성하게 함으로써 열교환 효율을 더욱 증대시키게 된다.

또한, 송풍팬들(16, 16a)에 의해 송풍된 공기가 증발기들(20, 20a)의 거의 전범위에 걸쳐 균일하게 접하게 되므로 성에의 착상이 증발기들(20, 20a)의 일부위에 편재되어 발생하지 않고 전체적으로 균일하게 발생하게 되므로 제상 작동을 수행하는 주기가 길어지게 된다. 따라서, 잦은 제상 작동의 수행에 의해 발생하는 열에 의한 냉각 작동 효율의 저하가 방지된다. 또한 제상 히터들(30, 30a)이 전열관들(21, 21a)과 동축적으로 설치되어 있으므로 제상작동시 전열관들(21, 21a)의 거의 전범위에 고르게 열이 전달되게 되어 제상 작동의 효율이 높게 된다.

또한, 전열관들(21, 21a)은 전체적으로 원추 형상을 이루므로 송풍된 냉기가 직진하면서 넓게 분산된다. 증발기들(20, 20a)이 냉기 토출구(18)에 인접하여 배치되므로, 토출된 냉기는 냉기 토출구(18)를 통해 배출됨과 동시에 냉동실(10) 내에서 분산되어 냉동실(10)의 거의 전범위에 걸쳐 고르게 공급된다. 따라서 냉동실(10)의 부위에 따른 냉각 정도의 편재가 발생하지 않고 균일한 냉각이 가능하게 된다.

두 증발기들(20, 20a)의 작동 중 한 증발기에 착상된 성에의 양이 소정 이상이 되면 그 증발기의 제상 작동이 시작된다. 먼저 밸브 장치(50)는 제상을 수행할 증발기로의 냉매의 공급을 차단하며, 다음으로는 제상할 증발기에 대응하는 제상 히터가 작동을 개시한다.

이때, 다른 증발기로의 냉매의 공급은 게속되며, 이에 따라 냉동실(10) 및 냉장실(11)로의 냉기의 공급도 계속 이루어지게 된다. 증발기의 제상 작동이 완료되면 밸브 장치(50)는 다시 그 증발기로의 냉매의 공급을 개시하고 두 증발기(20, 20a)에 의한 냉각 작동이 개시된다. 이때, 밸브 장치(50)에 의해 냉매의 공급이 중단된 증발기에 대응하는 송풍팬은 작동을 멈춘다. 두 증발기(20, 20a) 사이에 설치된 격벽(40)은 각 증발기(20, 20a)들을 공간적으로 구획하여 한 증발기의 제상 작동이 수행되는 동안 제상 히터에 의해 발생하는 열에 의한 다른 증발기의 냉각 효율의 저하를 방지하는 역할을 한다. 이와 같이, 제상을 필요로 하는 증발기만의 제상 작동이 가능하고 다른 증발기에 의한 냉각 작동은 계속 수행할 수 있으므로, 전체적으로 냉각 작동이 중단되지 않고 지속적으로 이루어지게 되고 이에 따라 냉각 효율이 증대된다.

또한, 본 실시예에서는 두 증발기(20, 20a) 모두의 작동 중 제상 작동을 필요로 하는 증발기만의 작동을 중단시키도록 하였으나, 각 증발기(20, 20a)가 교대로 작동하도록 할 수도 있다. 즉, 밸브 장치(50)에 의한 각 증발기(20, 20a)로의 냉매의 공급이 선택적으로 이루어지도록 함으로써, 한 증발기가 작동하는 동안 다른 증발기는 작동을 멈춘 상태를 유지하거나 제상 작동을 수행하고, 작동이 계속된 증발기의 제상이 필요하게 되면 다른 증발기를 작동시키도록 하는 것이다. 이에 따라 증발기에 의한 냉각 강도가 균일하고 지속적으로 유지되도록 할 수 있다. 이때, 송풍팬(16, 16a)들은 냉매가 공급되는 증발기에 대응하는 것만이 작동하여 송풍팬(16, 16a)도 교대로 작동하게 된다. 또한, 이 경우, 사용자가 강한 냉각 강도를 원할 경우에는 두개의 증발기(20, 20a)가 모두 작동하도록 함으로써 냉각 강도를 용이하게 상승시킬 수 있다.

본 실시예에서는 한 쌍의 증발기(20, 20a)를 냉장고에 적용한 예를 설명하였으나 냉장고뿐만 아니라 에어컨 등의 냉각 시스템에도 적용할 수 있고, 기타 주변 공기와의 열교환을 수행하는 모든 열 교환 장치에의 적용도 가능하다. 또한, 증발기(20, 20a)를 세개 이상 설치하여 각각 개별적 또는 순차적으로 제어하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 개별적으로 냉각 작동의 제어가 가능한 다수의 증발기에 의해 지속적인 냉각 작동이 가능한 냉각장치가 제공된다. 또한, 원추형을 이루도록 권취된 전열관에 의해 증발기와 주변 공기와의 열교환이 효과적으로 수행되어 냉각 효율이 높아지며 균일한 냉각 효과를 얻을 수 있게 된다. 또한, 성에의 착상이 증발기의 일부위에 편재되어 발생되지 않고 전범위에 걸쳐 균일하게 발생하므로 제상 주기가 길어지게 되어 냉각 효율은 더욱 향상되며, 특히 전열관의 거의 전범위에 고르게 열을 가하는 제상 히터에 의해 제상 작동의 효율도 증대된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims (10)

1. 냉각실의 일측벽 내에 설치되며 상기 냉각실과 연통된 냉기덕트를 구비한 냉각 시스템용 냉각장치에 있어서,

   상기 냉기덕트 내에서 상기 냉기덕트의 길이 방향에 가로방향으로 배치된 다수의 증발기;

   상기 증발기들로의 냉매를 공급을 개별적으로 제어하는 밸브 장치; 및

   상기 증발기들을 향해 각각 송풍하여 상기 증발기들로부터 생성된 냉기를 상기 냉각실 내로 공급하는 다수의 송풍 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 증발기들은 상기 냉기덕트의 길이 방향을 따라 나선상으로 권취된 전열관들로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각장치.
3. 제 2항에 있어서,상기 전열관들은 권취된 부위의 직경이 상기 송풍 장치들에 의한 송풍 방향을 따라 점진적으로 증가되도록 형성된 것을 특징으로 하는 냉각장치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 증발기들은 상기 전열관들의 외면에 설치된 다수의 열교환핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치
5. 제 1항에 있어서, 상기 각 증발기들의 제상 작동을 각각 수행하는 다수의 제상 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 증발기들을 상호 구획하는 격벽들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치
7. 제 1항에 있어서, 상기 증발기들은 한 쌍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각장치
8. 제 1항에 있어서, 상기 밸브 장치는 상기 각 증발기들에 선택적으로 냉매를 공급하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
9. 제 3항에 있어서, 상기 증발기들은 상기 냉기덕트의 상기 냉각실로 향해 개구된 냉기 토출구에 인접한 영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치
10. 냉각실의 일측벽 내에 설치되며 상기 냉각실과 연통된 냉기덕트를 구비한 냉각 시스템용 냉각장치에 있어서,

    상기 냉기덕트의 길이 방향을 따라 나선상으로 권취된 전열관들, 및 상기 전열관들의 외면에 설치된 다수의 열교환핀을 포함하며, 상기 냉기덕트 내에서 상기 냉기덕트의 길이 방향에 가로방향상으로 배치된 다수의 증발기;

    상기 증발기들을 상호 구획하는 격벽;

    상기 증발기들로의 냉매의 공급을 개별적으로 제어하는 밸브 장치;

    상기 증발기들을 향해 각각 송풍하여 상기 증발기들로부터 생성된 냉기를 상기 냉각실 내로 공급하는 다수의 송풍 장치; 및

    상기 각 증발기들의 제상 작동을 수행하는 다수의 제상 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.