KR20030087152A - 냉장고의 이슬맺힘 방지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉장고 이슬맺힘 방지장치에 관한 것으로서, 냉동 사이클을 이루는 요소들 중 어느 하나의 요소와 연계되어 페루프 형태로 냉장고 전면에 설치된 핫라인을 따라 일정압력 및 일정온도의 냉매를 유동시켜 상기 냉매의 방열에 의해 상기 냉장고 본체와 도어가 접촉되는 부위에 맺힌 이슬을 증발 제거시키는 이슬맺힘 방지장치에 있어서;
상기 냉동 사이클 요소들 중 압축기 자체에서 발생되는 폐열을 함축하는 열교환기를 통해 상기 압축기 폐열과 열교환되어 기상상태로 상변화된 별도의 작동유체를 상기 핫라인을 따라 유동시켜 상기 작동유체의 방열을 통해 상기 냉장고 본체와 도어가 접촉되는 부위에 맺힌 이슬을 증발시키면서 액상상태로 상변화되고, 상기 상변화된 작동유체가 중력에 의해 낙하되어 상기 열교환기로 다시 유입되는 열사이펀(Thermosyphon) 방식을 이용해 상기 냉장고 본체 및 도어가 접촉되는 부위의 이슬맺힘이 방지되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 이슬맺힘 방지장치.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명은 냉매가스를 이용할 필요가 없이 별도의 작동유체를 주입시켜 밀봉한 열싸이펀을 이용하여 핫라인을 구성하게 되어 냉매가스 사용으로 인한 대기오염을 줄일 수 있고, 또한 별도의 순환장치 없이 간단하게 설치할 수 있는 구조로 되어 있어 작업효과가 뛰어난 것이다.

Description

냉장고의 이슬맺힘 방지장치{Device for prevention dewing of refrigerator}
본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축기 내의 고온상태의 냉각오일을 가열원으로 하여 열순환되도록 하는 열싸이펀을 이용한 냉장고의 이슬맺힘 방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 음식물 등을 냉동시키거나, 냉장보관하기 위해 사용되는 것으로서 대략적인 구성은 다음과 같다.
도 1에 나타난 것과 같이 냉장고는 내부에 냉동실(101)과 냉장실(102)로 분리된 수납공간을 형성하는 케이스(10) 및 상기 케이스(10)의 일측에 장착되어 냉동실(101)과 냉장실(102)을 개폐하는 도어(12)와, 압축기(20), 응축기(30) 및 증발기(40) 등과 같이 냉동사이클을 이루어 냉기를 형성하는 기기들을 포함하여 구성되어 있다.
이러한 냉장고에서는 압축기(20)에 의해 저온 저압의 기상 냉매가 고온 고압으로 압축되고, 압축된 고온 고압의 기상 냉매가 응축기(30)를 지나는 과정에서 냉각 응축되어 고압의 액상으로 전환되며, 고압의 액체상태로 된 냉매는 모세관(미도시)을 통과하면서 그 온도와 압력이 낮아진 다음, 계속해서 증발기(40)에서 저온 저압의 기체상태로 변하면서 주위로부터 열을 빼앗아 그 주위의 공기를 냉각시키게 된다. 상기 증발기(40)는 냉동실(101) 후면의 분리된 공간인 증발기(40)실(103)에 설치되며, 증발기(40)에 의해 냉각된 공기는 증발기(40)실(103)에 설치된송풍팬(50)의 작동으로 냉동실(101) 및 냉장실(102)로 유입 순환됨으로써 냉동실(101) 및 냉장실(102)의 온도가 낮아지게 된다.
한편, 외부에 비해 온도가 크게 낮은 냉동실(101)의 특성상 도어(12)의 개방 시에는 외부와의 온도차이로 인해 도어(12)와 접하였던 케이스(10)의 전면선단에 물방울이 맺히는 결로(結露)현상이 발생하게 되므로, 이를 방지하기 위한 이른바 핫라인(70)(hot line)이 구비되어 있다.
도 2에 나타난 것과 같이 상기 핫라인(70)(도면상 점선표시)은 기계실에 설치된 응축기(30)의 흡입측에서 분기되어 응축기(30)의 토출측으로 이어지며, 도어(12)와의 접촉면을 따라 케이스(10) 전면 내측에 설치된 일종의 보조 응축관이라고 할 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같은 종래 기술에 의하면 압축기(20)에서 배출된 고온 고압의 냉매가스의 일부가 핫라인(70)으로 유입되어, 상기 핫라인(70) 주변의 케이스(10) 전면부가 상온 이상으로 가열되기 때문에 도어(12)의 개방 시에도, 케이스(10) 전면부에 물방울이 맺히는 결로 현상이 방지된다.
그러나, 이러한 종래 기술에 따르면 핫라인(70)을 가열하기 위해 전술한 바와 같이 압축기(20)에서 배출된 고온 고압의 냉매가스를 이용하기 때문에 케이스(10)의 전면부가 불필요하게 높은 온도로 가열되고, 핫라인(70)에서 발생한 열이 냉동, 냉장실(102)내로 유입되어 냉각부하가 커지게 되는 문제점이 있다.
또한, 냉매의 순환 경로가 압축기(20), 응축기(30), 증발기(40), 팽창밸브만으로 이루어진 기본적인 냉동사이클 라인에 비해 핫라인(70)을 통과하는 양 만큼의냉매가 추가적으로 필요하여 냉장고의 생산비용이 증가하는 등, 냉장고의 상품성 및 생산성이 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 냉장고의 압축기에서 발생되는 고열을 가열원으로 사용하는 열싸이펀을 이용하여 냉장고 도어와 본체가 만나는 부위에 핫라인을 구성하여 이슬 맺힘을 방지하도록 하는데 목적이 있다.
또 다른 목적으로는, 상기 열싸이펀이 별도의 작동유체에 의해 작동되게 하여 냉장고의 냉동싸이클에는 영향을 주지 않으면서, 압축기의 냉각오일과 열교환을 함으로써 압축기의 냉각효율이 향상되도록 하는데 목적이 있다.
도 1은 일반적인 냉장고의 구성을 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 냉장고에 적용된 핫라인을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 냉장고의 이슬맺힘 방지장치를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 열싸이펀이 압축기에 삽입되어진 구조를 보인 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 열싸이펀의 열교환기 구조를 보인 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 냉장고의 이슬맺힘 방지장치의 또 다른 일 실시 예를 보인 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 케이스 12: 도어 20: 압축기 21: 냉각오일
30: 응축기 40: 증발기 50: 송풍팬 70(270): 핫라인
101: 냉동실 102: 냉장실 200 : 열싸이펀 201: 상부라인
202: 하부라인 210: 열교환기 220: 작동유체 230: 윅(Wick)
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉장고의 이슬맺힘 방지장치는, 냉동 사이클을 이루는 요소들 중 어느 하나의 요소와 연계되어 페루프 형태로 냉장고 전면에 설치된 핫라인을 따라 일정압력 및 일정온도의 냉매를 유동시켜 상기 냉매의 방열에 의해 상기 냉장고 본체와 도어가 접촉되는 부위에 맺힌 이슬을 증발 제거시키는 이슬맺힘 방지장치에 있어서;
상기 냉동 사이클 요소들 중 압축기 자체에서 발생되는 폐열을 함축하는 열교환기를 통해 상기 압축기 폐열과 열교환되어 기상상태로 상변화된 별도의 작동유체를 상기 핫라인을 따라 유동시켜 상기 작동유체의 방열을 통해 상기 냉장고 본체와 도어가 접촉되는 부위에 맺힌 이슬을 증발시키면서 액상상태로 상변화되고, 상기 상변화된 작동유체가 중력에 의해 낙하되어 상기 열교환기로 다시 유입되는 열사이펀(Thermosyphon) 방식을 이용해 상기 냉장고 본체 및 도어가 접촉되는 부위의 이슬맺힘이 방지되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 냉장고의 이슬맺힘 방지장치를 나타낸 개략도이다.
상기 도면에서 보여지는 본 발명에 따른 핫라인은(270) 특정 작동유체(220)의 증발과 응축 잠열을 이용하여 작은 온도차로 대량의 열 수송이 가능하도록 한 폐루프의 열 전달 소자인 열싸이펀(200)을 이용한다.
여기서, 열싸이펀(200)에 대해 잠시 언급하면 밀폐된 용기내를 진공 후 작동유체(220)를 주입, 용기의 한쪽 끝을 가열하면 내부 작동유체(220)가 기화되고, 이때 발생하는 압력차이로 작동유체(220)가 다른 쪽으로 이동하며, 이 작동유체(220)는 주위에 열을 방출하고 난 후 응축과정을 거쳐 액체 상태가 되고, 액체상태의 작동유체(220)는 중력에 의해서 열교환기(210)로 귀환되는 구조다.
상기 작동유체(220)로는 물이나 메틸알코올을 사용하고, 이는 진공상태에서 0~70°사이의 저온에서 증발 및 응축이 이루어지게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 열싸이펀(200)이 압축기(20)에 삽입되어진 구조를 보인 단면도로서, 도면에서 보여지는 압축기(20)는 일반적으로 냉장고에서 많이 사용되고 있는 밀폐형 압축기(20)의 구조이다.
상기와 같은 밀폐형 압축기(20)에 의하면 전원이 인가되어 전기모터가 구동되고, 상기 모터의 회전축(22)에 형성된 편심핀(23)이 원운동을 하게 되며, 상기 편심핀(23)의 타측에 커넥팅로드(24)가 연결되고, 상기 커넥팅로드(24)에 연동되는 피스톤(25)이 왕복운동을 하면서 실린더(26) 내로 흡입되어진 냉매를 압축하여 응축기(30)로 보내게 되는 것이다.
상기와 같은 압축기(20)의 압축 과정에서 실린더(26) 내벽과 피스톤(25)의 마찰 등에 의해 고온의 마찰열이 발생되는데, 이러한 마찰열을 냉각시키고 구동부위를 윤활 시키기 위해 냉각오일(21)이 사용되고 있다.
상기 냉각오일(21)은 통상의 펌핑수단(27)으로 펌핑되어 압축기(20) 내부에 뿌려져 윤활 및 냉각작용을 하고 저장부에 다시 고여지는 순환과정을 반복하게 된다.
상기의 순환과정이 반복되어질수록 냉각오일(21)의 온도가 상승하게 되고 냉각효율이 감소하게될 것은 자명하다.
그러나, 본 발명은 상기와 같이 뜨거워진 냉각오일(21)을 열싸이펀(200)을 가열하는 열교환기(210)으로 사용하여 결과적으로 냉각오일의 온도를 낮추어 압축기(20) 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
여기서, 상기 열싸이펀(200)은 저온의 작동유체(220)가 하부라인(202)으로 유입되어 고온의 냉각오일(21)과 열 교환을 이루고 나서 상부라인(201)으로 이동되는데, 냉각오일(21)은 작동유체(220)에 열을 뺏겨 온도가 내려가게 되는 반면 작동유체(220)는 냉각오일(21)의 열에 의해서 가열되어 기체로 증발하게 된다.
상기 작동유체(220)는 기체상태로 증발되어 냉장고 전면의 핫라인(270)으로 이동되고, 상기 핫라인(270)을 통과하는 과정에서 주변으로 열을 방출하게 되는데, 이때 냉장고의 도어접촉부는 적정온도로 가열되는 반면 열을 빼앗긴 작동유체(220)는 응축되어 중력에 의해 저장부로 복귀하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 열싸이펀의 열교환기 구조를 보인 단면도로서, 상기 도면에서 보여지는 바와 같이 압축기(20) 내부에 삽입되어진 열싸이펀(200)의 열교환기(210) 내부에 모세관 구조물인 윅(Wick)(230)이 형성되어 있다.
상기 도면에서와 같이 냉장고의 도어(12)접촉부에서 열 교환을 이루고난 작동유체(220)는 액체상태로 응축되어 열교환기(210)의 하부라인(202)으로 복귀하게 된다.
상기 열교환기(210)의 하부라인(202)으로 복귀한 작동유체(220)는 열교환기(210)에 형성되어 모세관 작용을 하는 윅(230)에 의해서 상부라인(201)으로 끌어 올려진다.
그리고 상부라인(201)으로 끌어올려진 작동유체(220)는 증발되어 기체상태로 냉장고의 전면에 형성된 핫라인(270)을 순환하게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 냉장고의 이슬맺힘 방지장치의 또 다른 일 실시 예를 나타낸 개략도이다.
동 동면에서는 냉동실(101) 및 냉장실(102)을 병렬로 구성한 냉장고 등에 사용할 수 있도록 핫라인(270)을 구성한 것으로서, 열교환기(210)에서 가열된 작동유체(220)가 기화되어 송출되는 상부라인(201)이 일 지점에서 분기되고, 상기 분기된상부라인(201)이 냉장실(102)과 냉동실(101)의 전면 주위로 순환되는 각각의 핫라인(270)을 형성하며, 상기 각 냉장실(102)과 냉동실(101)을 순환한 각각의 핫라인(70)은 열교환기(210)의 하부라인(202)으로 병합된다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 열싸이펀(200)을 이용한 냉장고의 이슬맺힘 방지장치의 작용효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
우선, 압축기(20) 내부에 저장된 냉각오일(21)은 압축기(20) 내부의 마찰부위를 윤활 및 냉각하는 과정에서 상당히 뜨거워진 상태이다.
그리고 또한, 상기 냉각오일(21)에 일정구간이 잠겨지도록 압축기(20)에 삽입 형성된 폐루프의 열싸이펀(200) 내부에는 물이나 메틴알코올로 이루어진 작동유체(220)가 진공상태로 밀봉되어 진 상태이다.
상기와 같이 밀봉된 작동유체(220)는 0~70°사이에서 증발 및 응축되는 것으로 작은 온도차로 인해 많은 양의 열을 이동시킬 수 있는 것이다.
상기와 같은 특성을 갖는 작동유체(220)는 상기 적정온도로 뜨거워진 냉각오일(21)에서 열교환을 이루어 가열되고, 상기 가열된 작동유체(220)는 기화되어 냉장고 전면으로 형성된 핫라인(270)을 경유하게 된다.
상기 핫라인(270)을 경유하는 동안 작동유체(220)는 외부로 열을 빼앗기게 되어 응축과정을 거치게 된다.
그리고 상기와 같이 응축된 액체상태의 작동유체(220)는 중력에 의해서 하부로 이동되고, 이러한 작동유체(220)는 결국 열교환기(210)의 하부라인(202)으로 복귀하게 되어 자연적으로 상기의 과정들을 반복하는 열순환이 이루어지게 된다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명은 냉매가스를 이용할 필요가 없이 별도의 작동유체를 주입시켜 밀봉한 열싸이펀을 이용하여 핫라인을 구성하게 되어 냉매가스 사용으로 인한 대기오염을 줄일 수 있고, 또한 별도의 순환장치 없이 간단하게 설치할 수 있는 구조로 되어 있어 작업효과가 뛰어난 것이다.
그리고, 열싸이펀을 작동시키는 가열원으로 압축기를 냉각시키는 냉각오일의 폐열이 이용되므로 적정한 온도로 냉장고 전면을 가열할 수 있게되고, 냉장고 전면에서 열교환을 이룬 작동유체에 의해 압축기의 냉각오일이 냉각되는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 냉동 사이클을 이루는 요소들 중 어느 하나의 요소와 연계되어 페루프 형태로 냉장고 전면에 설치된 핫라인을 따라 일정압력 및 일정온도의 냉매를 유동시켜 상기 냉매의 방열에 의해 상기 냉장고 본체와 도어가 접촉되는 부위에 맺힌 이슬을 증발 제거시키는 이슬맺힘 방지장치에 있어서;
    상기 냉동 사이클 요소들 중 압축기 자체에서 발생되는 폐열을 함축하는 열교환기를 통해 상기 압축기 폐열과 열교환되어 기상상태로 상변화된 별도의 작동유체를 상기 핫라인을 따라 유동시켜 상기 작동유체의 방열을 통해 상기 냉장고 본체와 도어가 접촉되는 부위에 맺힌 이슬을 증발시키면서 액상상태로 상변화되고, 상기 상변화된 작동유체가 중력에 의해 낙하되어 상기 열교환기로 다시 유입되는 열사이펀(Thermosyphon) 방식을 이용해 상기 냉장고 본체 및 도어가 접촉되는 부위의 이슬맺힘이 방지되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 이슬맺힘 방지장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이슬맺힘 방지장치는, 압축기 내부에 삽입되어져서 상기 압축기로부터 전달되는 폐열을 함축 및 상기 압축기 폐열과 열교환된 작동유체가 상기 핫라인 쪽으로 토출되는 것을 촉진시킬 수 있도록 형성된 열교환기와;
    상기 열교환기와 연결됨과 동시에, 상기 냉장고 본체 전면에 페루프 형태로 설치되어 있으며, 상기 열교환기를 통해 상기 압축기 폐열과 열교환된 기상상태의 작동유체가 유동하면서 상기 작동유체의 방열을 통해 상기 냉장고의 내 외부 온도차로 형성된 냉장고 본체 및 도어가 접촉되는 부위의 이슬을 증발 제거시키면서 액상상태로 상변화되는 응축작용이 이루어지는 핫라인과;
    상기 열교환기 내에 함축된 압축기 폐열과의 열교환을 통해 상변화(액상에서 기상)된 상태로 상기 핫라인을 따라 유동하여 상기 냉장고 본체와 도어가 접촉되는 부위에 맺힌 이슬을 증발시키면서 상변화(기상에서 액상)되는 작동유체로 구성된 것을 특징으로 하는 냉장고의 이슬맺힘 방지장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기는 액체상태의 작동유체가 모세관 구조물인 윅을 매개로 상부라인으로 이동되도록 U자형으로 형성된 열싸이펀이 압축기 내부에 삽입되어져서 압축기 냉각오일의 폐열에 의해 가열되도록 한 것을 특징으로 하는 냉장고의 이슬맺힘 방지장치.
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