KR19990042363A - 냉동사이클의 응축열을 이용한 다용도 냉장고 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다용도 냉장고에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉동사이클에서 발생하는 응축열을 이용하여 건조실을 구비시킨 다용도 냉장고에 관한 것이다.

이 냉장고는, 냉매의 압축에서 기화까지의 과정을 반복하면서 흡열 및 발열부를 구비하는 냉동사이클과; 상기 냉동사이클의 발열부를 포함하고, 상기 발열부에서 발생된 열을 건조열로 이용할 수 있도록 냉장고의 일측에 설치되는 건조실을 포함하여, 냉장고의 일측에다가 냉동사이클의 응축열을 이용할 수 있는 건조실을 일체로 형성하고, 이 건조실의 온도를 조절해서, 식기 건조기 또는 식품 해동실, 그리고 보온장치로서 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

냉동사이클의 응축열을 이용한 다용도 냉장고

본 발명은 다용도 냉장고에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉동사이클에서 발생하는 응축열을 이용하여 건조실을 구비시킨 다용도 냉장고에 관한 것이다.

현재 시판되고 있는 냉장고는, 냉장고 자체에서 의미하는 냉장 기능 및 냉동 기능을 갖고 있다. 이 냉장 및 냉동기능을 수행하기 위하여, 냉장고는 냉동사이클을 순환시켜서 필요한 저온의 냉매를 얻고 있다.

상기 냉동사이클은 냉매의 상태를 변환시키고 순환시키기 위하여 4가지의 과정을 가지고 있다. 그 첫째과정은 기체 냉매의 온도와 압력을 높이는 압축과정이고, 둘째과정은 압축된 기체 냉매를 냉각시켜서 액체로 변환시키는 응축과정이고, 셋째과정은 냉매의 유량을 조정해서 저압의 액체로 변환시키는 감압과정이며, 마지막으로 액화된 액체를 기체로 증발시키는 증발과정이다.

이러한 냉동사이클이 파이프를 통해서 순환될 때, 식품에 포함된 열이 냉매에 빼앗기면서 냉장 및 냉동기능이 수행되는 것이다.

한편, 종래의 냉장고에 있어서는 상기 냉동사이클에 의해 결과적으로 발생된 냉매를 이용하여 냉장 기능 및 냉동기능을 수행하고 있을 뿐, 그 외의 다른 기능을 갖지 않고 있다.

그렇기 때문에, 일반 가정에서는 냉장 및 냉동기능을 위하여 냉장고를 구비하는 한편, 식긱의 건조를 위하여 식기 건조기, 냉동식품의 해동 등에 이용하기 위하여 별도의 가열장치(예를 들어 전자레인지 등), 그리고 보온이 필요한 음식물을 보관하기 위하여 보온장치(예를 들어 전기보온밥통 등)을 각각 별개로 구비해야만 하였다.

이러한 점은 결론적으로 소비자에게 경제적으로 부담을 가져오게 하고, 또한 기기를 사용하는 가정 내에서는 각 기기의 수납공간을 많이 필요로 하는 문제점을 수반하였다.

또한, 별도의 장치를 사용함에 따라서 전기에너지의 소모량도 많은 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 냉동사이클의 응축열을 이용할 수 있는 건조실을 구비하여 다용도의 기능을 수행할 수 있는 다용도 냉장고를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉동사이클의 응축열을 이용한 다용도 냉장고의 시스템 사이클,

도 2는 본 발명에 따른 다용도 냉장고의 제품 구성을 보이는 일 예시도,

도 3은 도 2의 P-P선 단면도,

도 4는 본 발명의 따른 다용도 냉장고의 제품 구성을 보이는 다른 예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 압축기 20, 30, 60: 응축기

40: 감압파이프 50: 증발기

70: 열선 80: 건조실

90: 솔레노이드밸브 100: 흡입파이프

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 냉동사이클의 응축열을 이용한 다용도 냉장고는, 냉매의 압축에서 기화까지의 과정을 반복하면서 흡열 및 발열부를 구비하는 냉동사이클과; 상기 냉동사이클의 발열부를 포함하고, 상기 발열부에서 발생된 열을 건조열로 이용할 수 있도록 냉장고의 일측에 설치되는 건조실을 포함함을 특징으로 한다.

본 발명의 다용도 냉장고는, 냉장고의 일측에다가 냉동사이클의 응축열을 이용할 수 있는 건조실을 일체로 형성한다.

그리고 이 건조실의 온도를 조절해서, 식기 건조기 또는 식품 해동실, 그리고 보온장치로서 사용한다.

상기 건조실 내에는 기체를 냉각 응축시켜 액체로 만드는 응축기가 포함되고, 상기 응축기는 압축기로부터 고압의 기체를 입력하고, 이 기체를 액체로 변환시키며, 상기 기체가 응축하여 액체로 변환될 때 내어 놓는 응축열을 상기 건조실에서는 이용한다. 이때, 상기 응축기에서 변환된 액체는 파이프 등을 통해서 냉동사이클을 합류된다.

이하 첨부한 도면을 참조해서 본 발명에 따른 냉동사이클의 응축열을 이용한 다용도 냉장고에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉동사이클의 응축열을 이용한 다용도 냉장고의 시스템 사이클이다.

이 시스템 사이클의 구성을 살펴보면, 냉매를 저압기체에서 고압기체로 압축시키는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)에서 압축된 고압기체는 파이프를 통해서 솔레노이드 밸브(90)까지 공급된다. 상기 솔레노이드 밸브(90)가 오프 상태에서는 파이프(A)를 통해서 제1응축기(20)로 고압기체로 공급되고, 상기 솔레노이드 밸브(90)가 온 상태에서는 파이프(C)를 통해서 제2응축기(60)로 고압기체로 공급된다.

상기 제1, 2응축기(20, 60)로 입력된 고압기체는 고압의 액체로 변환되어 파이프(B, D)를 통해서 제3응축기(30)로 전달된다. 상기 제3응축기(30)는 감압파이프(40)로 고압 액체를 공급하고, 상기 감압파이프(40)에서 저압의 액체로 변환된다. 상기 감압파이프(40)에서 공급되는 저압의 액체는 증발기(50)에서 저압기체로 증발되고, 이 저압기체가 흡입파이프(100)를 통해 압축기(10)로 순환된다.

그리고 상기 제2응축기(60)는 건조실(80) 내에 포함되도록 구성하고, 상기 건조실(80)에는 열의 발산을 위한 열선(히터 : 70)을 더 포함한다. 그리고 도시하지는 않고 있지만, 상기 건조실(80)은 가능한 최대 2시간 이내에서 자동으로 전원이 차단되도록 타이머를 구성시키며, 상기 건조실(80)의 타이머가 온 동작되었을 때, 상기 솔레노이드 밸브(90)도 연동되어 온 상태로 절환되도록 구성한다.

즉, 본 발명에 따른 냉장고의 시스템 사이클에서는 건조실(80)이 동작할 때와, 건조실(80)이 동작하지 않는 상태에서의 냉동사이클로 구분할 수 있다.

따라서 건조실(80)이 동작할 때는, 압축기(10)→제2응축기(60)→제3응축기(30)→감압파이프(40)→증발기(50)→압축기(10)로 냉동사이클이 구성되고, 건조실(80)이 동작하지 않을 때는 압축기(10)→제1응축기(60)→제3응축기(30)→감압파이프(40)→증발기(50)→압축기(10)로 냉동사이클이 구성된다.

그리고 상기 건조실(80) 내에 포함된 제2응축기(60)는 건조실(80)의 온도를 높이는 역할을 한다. 따라서 상기 제1, 2응축기(20, 60)는 길이 및 직경을 조절하여, 냉장고의 성능에 문제가 없도록 결정한다. 그리고 제3응축기(30)는 건조실(80)의 동작시에, 상기 제2응축기(60)의 응축 성능이 떨어지므로, 상기 제3응축기(30)를 이용하여 충분히 강제 냉각되게 한다.

도 2 및 도 4는 본 발명에 따른 다용도 냉장고의 제품 구성을 보이는 일 예시도이고, 그리고 도 3은 도 2의 P-P선 단면도를 나타낸다.

즉, 도면에 도시되고 있는 바와 같이, 건조실(80)은 냉장고의 맨 하단에 위치시키고, 제1, 2응축기(20, 30)는 건조실(80) 외측 후단의 기계실(65)에 위치시키는 것이 바람직하다. 그리고 상기 건조실(80) 내측 후단에 제2응축기(60)를 위치시키는 것이 바람직하며, 상기 건조실(80)의 내측 하단에 열선(70)을 설치하는 것이 좋다.

또한 도 4에 도시되고 있는 바와 같이, 4 블록으로 구분되는 냉장고에서는 상기 건조실(80)을 냉장고의 성능 및 냉동사이클의 배치 그리고 사용의 편리성을 고려하여 위치를 고려하여도 좋다.

이때, 상기 건조실(80) 내에는 상기 도 3에서와 같이 열선(70) 및 제2응축기(60)가 포함되어 구성되고, 압축기(10) 및 제1, 2응축기(20, 30)를 포함한 그 외의 구성은 기계실(65)에 위치시키는 것이 바람직하다.

그리고 도시하지는 않고 있지만, 상기 건조실(80)의 온/오프 동작은 로타리 타이머(Rotary Timer)에 의해 최대 2시간 이내로 하며, 건조실의 온도는 60℃까지 조정 가능하도록 한다.

다음은 상기 구성에 따른 본 발명의 냉동사이클의 응축열을 이용한 다용도 냉장고의 동작과정에 대해서 살펴본다.

우선, 이 시스템을 종래의 냉장고와 같이 냉장고만으로 단독 사용하고자 할 때의 동작과정을 설명한다.

냉장고의 전원코드를 공급전원 플러그에 연결하면, 냉동사이클로 전원이 공급된다. 이때, 솔레노이드 밸브(90)는 오프상태에 있고, 상기 밸브(90)가 오프상태에 있을 때에는 압축기(10)와 제1응축기(20)가 파이프로 연결된다. 이와 같은 상태에서 압축기(10)가 운전을 시작하면, 저온상태(약 30℃)에 있는 저압기체가 고압 (약 80℃~120℃)의 기체로 변화되어서 파이프(A)를 통해 제1응축기(20)로 전달된다.

상기 제1응축기(20)로 전달된 고압 기체는 방열하면서 고압액체(40℃~60℃)냉매로 되고, 상기 제1응축기(20)를 통과한 고압액체 냉매는 제3응축기(30)를 통해서 감압파이프(40)로 전달된다. 이때, 상기 제3응축기(30)에서도 소정의 응축과정이 이루어지며, 이 경우, 상기 제3응축기(30)에서의 응축도는 제1응축기(20)의 응축도에 비해 매우 미비하다.

상기 감압파이프(40)로 전달된 고압액체 냉매는 이 감압파이프(40) 내에서 저압(-27℃)액체 냉매로 바뀐다. 이 감압파이프는 길이가 긴 좁은관으로 고압이 냉매가 지나면서 압력이 급격히 떨어지도록 유도한다. 그리고 저압액체로 된 냉매가 증발기(50)에서 열을 흡수하면서 저압의 기체로 된다. 이때 냉장고의 식품이 열을 뺏겨서 냉동된다.

이렇게 해서 증발기(50)에서 나오는 저압기체는 흡입파이프(100)를 통해서 압축기(10)로 순환되어, 다시 저압 액체로 되기까지의 계속적으로 사이클은 순환되는 것이다.

이 경우에서는 압축기(10)→제1응축기(60)→제3응축기(30)→감압파이프(40)→증발기(50)→압축기(10)로 냉동사이클이 구성된다.

다음은 건조실(80)만을 사용할 때를 설명한다.

건조실(80)에 전원을 인가하고 타이머를 작동시키면, 상기 건조실(80)내에 구비된 열선(70)에서 단독으로 발열되어서 상기 건조실(80)의 온도를 상승시킨다.

그리고 최대 2시간이 경과되었을 때, 상기 타이머가 오프되도록 하고, 상기 타이머의 오프동작은 건조실(80)로 공급되는 전원을 차단시키게 된다.

그리고 상기 건조실(80) 내의 온도는 도시하지 않은 감지센서에 의해서 열선의 온/오프를 조절하며, 건조실(80) 내의 온도가 60℃가 되었을 때, 상기 열선은 오프되며, 건조실 내의 온도가 40℃ 이하로 내려가면, 다시 열선을 온시키도록 한다.

다음은 건조실과 냉장고를 동시에 이용하게 되는 경우의 시스템 사이클을 설명한다.

냉장고 및 건조실에 전원을 연결하고, 건조실(80)의 타이머를 작동시키면, 솔레노이드 밸브(90)가 온상태로 절환되면서 압축기(10)와 제2응축기(60)를 파이프(C)를 통해서 연결시킨다. 이와 같은 상태에서, 압축기(10)가 운전할 때 저온상태(약 30℃)에 있는 저압기체가 고압 (약 80℃~120℃)의 기체로 변환되어 파이프(C)를 통해 제2응축기(60)로 전달된다.

상기 제2응축기(60)에서는 고압기체 냉매가 방열하면서 액체냉매로 변환되고, 이때의 발산되는 응축열은 그대로 건조실(80)로 흡수되면서, 건조실의 온도를 높이게 된다. 따라서 상기 건조실(80)이 타이머의 동작에 의해서 열선(70)을 동작시켰을 때, 상기 열선(70)의 동작시간은 상기 응축열의 도움 때문에 매우 짧아지게 된다.

이러한 동작상태로 건조실(80)이 동작을 행하고, 냉장고의 동작은 다음과 같이 이루어진다.

상기 제2응축기(60)에서 응축된 고압액체가 파이프(D)를 통해서 제3응축기(30)로 전달되고, 상기 제3응축기(30)는 상기 건조실(80)의 발열에 의해서 상기 제2응축기(60)의 응축 성능이 떨어지게 되므로, 이를 보완하기 위해서 이용된다. 따라서 건조실(80)을 발열시켰을 때는, 상기 제3응축기(30)에서 충분히 냉각되도록 한다.

여기서, 상기 건조실(80)이 동작할 때와 동작하기 않을 때의 그 응축도를 일정하게 하기 위해서, 건조실이 발열될 때의 제2응축기(60)와 제3응축기(30)의 가산된 응축도는, 건조실이 발열되지 않을 때 제1응축기(20)와 제3응축기(30)의 가산된 응축도와 동일하게 설정한다.

이렇게 해서 상기 제3응축기(30)를 통과한 고압액체 냉매는 감압파이프(80)로 전달된다. 이때, 상기 제3응축기(30)에서의 응축도는 제2응축기(60)의 응축도에 비해 매우 크게 된다.

상기 감압파이프(40)로 전달된 고압액체 냉매는 이 감압파이프(40) 내에서 저압(-27℃)액체 냉매로 바뀐다. 이 감압파이프는 길이가 긴 좁은관으로 고압의 냉매가 지나면서 압력이 급격히 떨어지도록 유도한다. 그리고 저압액체로 된 냉매가 증발기(50)에서 열을 흡수하면서 저압의 기체로 된다. 이때 냉장고의 식품이 열을 뺏겨서 냉동된다.

이렇게 해서 증발기(50)에서 나오는 저압기체는 흡입파이프(100)를 통해서 압축기(10)로 순환되어, 다시 저압 액체로 되기까지의 계속적으로 사이클은 순환되는 것이다.

따라서 건조실(80)이 동작하는 경우에서는 압축기(10)→제2응축기(60)→제3응축기(30)→감압파이프(40)→증발기(50)→압축기(10)로 냉동사이클이 구성된다.

이렇게 동작이 이루어지는 가운데, 상기 건조실(80)의 설정된 동작시간이 완료되어, 타이머가 오프되면, 상기 건조실(80)로 공급되던 전원이 차단되면서, 상기 타이머에 연동 동작하는 솔레노이드 밸브(90)가 오프된다.

상기 솔레노이드 오프에 의해서 압축기(10)와 제1응축기(20)가 다시 연결되고, 제2응축기(60)와 압축기(10)의 연결은 차단된다. 즉, 냉동사이클이 상기 압축기(10)→제3응축기(30)에서 압축기(10)→제1응축기(20)로 절환되는 것이다. 이때 솔레노이드가 오프되면서 응축열은 제1응축기(20)로 흘러가게 되고, 건조실(80)에는 응축열이 들어오지 않게 하여 냉장고는 종래와 같은 사이클 상태가 되는 것이다.

그리고 다음의 건조실(80)이 동작이 있기 전까지 상기 절환된 냉동사이클이 계속 순환되다가 건조실(80)을 재동작시켰을 때, 솔레노이드 밸브가 절환되면서 건조실의 발열이 이루어진다.

즉, 본 발명은 냉장고 가동시 발생되는 응축열을 이용하여 건조실을 냉장고와 일체형으로 만들어서 이용한다. 그리고 냉장고의 냉동사이클을 솔레노이드 밸브의 작동에 의해 자동 변환되도록 하여 응축열의 흐름을 변환시키고, 이 변환된 흐름으로 건조실을 만들어, 식기건조, 보온밥통, 해동기능 등을 수행할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명에서는 냉동 사이클의 응축, 발열 부분을 모두 이용한 제품을 개발하는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 냉장고의 냉동사이클의 응축열을 이용한 건조실을 냉장고와 일체형으로 형성하고, 이를 이용하여 식기 건조실, 보온 밥통, 냉동식품의 해동 등의 역할이 가능하도록 하여 생활의 편리를 도모함과 동시에 경제적, 공간적으로 소비자들에게 유용함을 제공할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (4)

1. 냉매의 압축에서 기화까지의 과정을 반복하면서 흡열 및 발열부를 구비하는 냉동사이클과;

   상기 냉동사이클의 발열부를 포함하고, 상기 발열부에서 발생된 열을 건조열로 이용할 수 있도록 냉장고의 일측에 설치되는 건조실을 포함함을 특징으로 하는 냉동사이클의 응축열을 이용한 다용도 냉장고.
2. 냉매를 압축하는 압축기와;

   상기 압축기에서 압축된 냉매를 액화시키도록 압축기와 연결되는 제1응축기 및 제2응축기와;

   상기 제1, 2응축기에서의 액상 냉매를 증발시키는 증발기와;

   상기 압축기에서 압축된 냉매를 제1응축기 또는 제2응축기로 선택적으로 전달하는 스위칭수단과;

   상기 제1 또는 제2응축기에서 발열되는 열을 건조열로 이용할 수 있도록 한 건조실을 포함하여 구성되는 냉동사이클의 응축열을 이용한 다용도 냉장고.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1, 2응축기의 후단에 제3응축기를 더 포함하여 앞단의 응축도를 보완하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클의 응축열을 이용한 다용도 냉장고.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 건조실 내 열선을 더 포함하여 구성하고, 상기 열선의 동작에 의해서 스위칭수단의 절환이 제어되는 것을 특징으로 하는 냉동사이클의 응축열을 이용한 다용도 냉장고.