KR20040059161A - 냉장고의 제상장치 및 제상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 제상장치 및 제상방법에 관한 것으로, 증발기에 생성되는 착상층의 두께 성장을 둔화시키고 밀도를 증가시킴으로써 제상주기를 연장함과 더불어 제상시간을 단축할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 압축기와, 응축기와, 응축기에 외부 공기를 강제 송풍하는 방열팬과, 냉장고 후방의 냉기덕트에 설치되는 증발기와, 상기 증발기를 통해 고내에 냉각 공기를 송풍시키는 송풍팬과, 상기 증발기에 부착되어 제상을 위한 열을 전달하는 열전소자를 포함하여 구성된 냉장고에서 상기 증발기에 생성되는 서리를 제거하는 방법에 있어서, a) 증발기를 통과하는 공기의 압력손실이 설정치에 이를 때까지 상기 열전소자를 수차례 일정 주기로 가동 및 정지시키는 단계; b) 증발기를 통과하는 공기의 압력손실이 설정치에 도달하면, 압축기 및 송풍팬의 작동을 정지하고 상기 열전소자를 소정 시간 동안 가동시켜 제상을 수행하는 단계; c) 열전소자의 가동을 정지시키고 압축기 및 송풍팬을 가동시키는 단계를 포함하여 구성된 냉장고의 제상방법을 제공한다.

Description

냉장고의 제상장치 및 제상방법{Apparatus for defrosting in refrigerator and method for defrosting using the same}

본 발명은 냉장고의 증발기에 발생하는 서리를 제거하는 제상장치 및 제상방법에 관한 것으로, 특히 냉각과정에서 증발기에 발생하는 착상층의 두께 성장 속도를 저하시킴으로써 제상주기를 늘리고 제상시간을 단축할 수 있도록 한 냉장고의 제상장치 및 제상방법에 관한 것이다.

일반적으로, 냉장고는 냉매가 압축 - 응축 - 팽창 - 증발하는 냉동사이클을 반복함에 따라 고내를 저온화시켜 음식물을 일정기간 동안 신선하게 유지시켜 주는 장치로서 생활에 있어서 필수품중 하나이다.

이와 같은 냉장고는 저온/저압의 가스 냉매를 고온/고압의 가스 냉매로 승온/승압하는 압축기와, 상기 압축기로부터 유입된 냉매를 외기에 의해 응축시키는 응축기와, 다른 부분의 직경에 비해 협소한 직경으로 이루어져 상기 응축기로부터 유입된 냉매를 감압시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매가 저압상태에서 증발됨에 따라 고내의 열을 흡수하는 증발기를 기본 부품으로 하여 냉동사이클을 구성한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 일반적인 냉장고의 구조 및 작용를 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바에 따르면, 냉장고는 단열재가 충전된 케이스(1)의 내부에 증발기(5)에 의해 열교환된 냉기가 직접 유입되어 약 -18℃의 고내 온도를 유지하고 있는 냉동실(2)과 상기 냉동실(2) 내의 냉기가 유입되어 약 0~7℃의 고내 온도를 유지하고 있는 냉장실(3)로 크게 구분되며, 상기 냉장실(3)의 후방 아래에 압축기와 응축기 및 방열팬 등이 설치된 기계실(미도시)이 구비된다.

그리고 상기 냉동실(2)의 후방에는 냉동실 및 냉장실을 순환하면서 고온화된 냉기가 열교환을 위해 유입되는 냉기덕트(10)가 구비되며, 상기 냉기덕트에는 증발기(5)와 함께 상기 증발기를 지나면서 저온화된 냉기를 냉기토출구(11)를 통해 냉동실(2) 내로 강제 순환시키는 송풍팬(9)과 상기 송풍팬을 구동하는 모터(8)가 설치된다.

한편, 상기 냉동실(2)과 냉장실(3) 사이에는 냉동실과 냉장실의 냉기가 자유롭게 교류될 수 있는 다수의 연통구가 형성된 냉기순환덕트(12)가 배치되어, 냉동실의 냉기가 냉장실로 공급되고 냉장실의 냉기가 냉기순환덕트(12)를 통해 냉기덕트(10)로 유입될 수 있도록 되어 있다.

한편, 설명하지 않은 부호 13은 냉동실측 도어를 나타낸다.

이와 같이 구성된 냉장고는 다음과 같이 작동한다.

먼저, 냉동실(2) 및 냉장실(3) 내에 음식물을 채운 상태에서 전원을 인가하면 기계실의 압축기가 콘트롤러(도시 생략)의 제어 신호를 받아 작동되면서 전술한 바와 같은 냉동사이클에 의해 상기 증발기(5)에 열교환 환경이 조성된다. 따라서, 상기 증발기를 통과하는 냉기는 흡열작용에 의해 저온화되며, 송풍팬(9)의 작동에 의해 냉동실(2)로 토출된다. 계속해서, 상기 냉기 중 일부는 냉기 연통구를 통해 냉장실로 유입된다. 이 후, 상기 냉동실(2) 및 냉장실(3)을 순환하면서 온도가 상승된 냉기는 다시 냉기순환덕트(12)를 통해 증발기(5)로 유입되는 냉기 순환구조를 이루게 된다.

한편, 냉장고는 운전 중 고내로부터 유입된 습기에 의해 증발기(5)에 서리가 맺히는 착상현상이 일어난다. 이러한 서리는 냉기의 흐름을 저해하는 요소로서 냉각효율을 저하시키기 때문에, 일정 시간마다 서리를 제거하는 제상운전이 필요하다.

이를 위해, 상기 증발기의 주변에 다수의 제상히터(6) 및 보조히터(7)가 구비된다. 상기 제상히터(6)는 증발기(5)와 접촉되어 전도에 의해 증발기의 핀에 열을 전달하는 접촉식 전열히터이며, 보조히터(7)는 증발기로부터 소정 거리를 두고 이격되어 복사에 의해 증발기의 핀에 열을 전달하여 제상하는 비접촉식 전열히터인데, 냉장고의 종류에 따라 어느 하나를 적용하든지 아니면 양자를 모두 적용한다.

따라서, 제상운전시 일정 시간동안 상기 제상히터(6) 및 보조히터(7)에 전원을 인가하여 증발기(5)의 핀에 열을 전달함으로써 증발기에 착상된 서리를 제거할 수 있으며, 이 때 발생하는 물은 별도의 집수통 및 집수관을 통해 냉장고 외부로 배출하거나 아니면 자체적으로 증발시키게 된다.

그런데, 상술한 바와 같이 제상히터 및 보조히터를 가열하여 제상을 수행할 경우 제상하는 동안 냉각사이클을 가동할 수 없고, 제상히터 및 보조히터의 열이 일부 고내로 유입되어 고내의 온도를 높이를 작용을 하게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출된 것으로, 증발기에 생성되는 착상층의 두께 성장을 둔화시키고 밀도를 증가시킴으로써 제상주기를 연장함과 더불어 제상시간을 단축함으로써 제상에 따른 손실을 최소화하고, 증발기를 통과하는 공기 압력 손실을 감소시켜 전체적인 냉각사이클의 효율도 향상시킬 수 있는 냉장고의 제상장치 및 제상방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 배경 기술로서, 일반적인 냉장고의 구성의 일례를 나타낸 요부 단면도

도 2는 본 발명에 따른 냉장고의 제상장치의 일 실시예를 나타낸 냉장고의 요부 단면도

도 3은 본 발명에 따른 냉장고의 제상방법을 설명하는 순서도

도 4는 본 발명에 따른 제상방법과 종래의 제상방법에 의한 압력손실 상승곡선을 비교하여 나타낸 그래프

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

5 : 증발기 6 : 제상히터

7 : 보조히터 16 : 열전소자

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 관점에 따르면, 냉장고의 냉기덕트에 설치된 증발기와, 상기 증발기에 부착되어 일정 주기로 온(on) 및 오프(off) 되면서 증발기에 열을 전달하는 열전소자를 포함하여 구성된 냉장고의 제상장치가 제공된다.

본 발명의 다른 한 관점에 따르면, 압축기와, 응축기와, 응축기에 외부 공기를 강제 송풍하는 방열팬과, 냉장고 후방의 냉기덕트에 설치되는 증발기와, 상기 증발기를 통해 고내에 냉각 공기를 송풍시키는 송풍팬과, 상기 증발기에 부착되어 제상을 위한 열을 전달하는 발열체를 포함하여 구성된 냉장고에서 상기 증발기에 생성되는 서리를 제거하는 방법에 있어서, a) 증발기를 통과하는 공기의 압력손실이 설정치에 이를 때까지 상기 발열체를 수차례 일정 주기로 가동 및 정지시키는 단계; b) 증발기를 통과하는 공기의 압력손실이 설정치에 도달하면, 압축기 및 송풍팬의 작동을 정지하고 상기 발열체를 소정 시간 동안 가동시켜 제상을 수행하는 단계; c) 발열체의 가동을 정지시키고 압축기 및 송풍팬을 가동시키는 단계를 포함하여 구성된 냉장고의 제상방법이 제공된다.

여기서, 상기 발열체는 열전소자를 이용하여 구성하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 냉장고의 제상장치 및 제상방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 냉장고의 제상장치를 나타내는 냉장고의 일부분의 요부 단면도로, 케이스(1)의 내부 상측에 냉동실(2)이 구획되고, 케이스(1)의 내부하측에는 냉장실(3)이 구획되며, 냉동실(2)과 냉장실(3)의 사이에는 냉동실(2) 및 냉장실(3)의 냉기가 순환되는 냉기순환덕트(12)가 배치된다.

상기 냉동실(2)의 후방에 구획된 냉기덕트(10)에는 증발기(5) 및 증발기(5)를 통해 냉각된 순환공기를 냉동실(2)로 토출시키는 송풍팬(9)이 설치된다.

그리고, 상기 증발기(5)에는 제상을 위하여 복수개의 제상히터(6)가 부착되어 있으며, 증발기(5) 하부에 제상시 복사열을 전달하는 보조히터(7)가 부착되어 있다.

또한, 상기 증발기(5)에는 운전중 일정 주기로 온(on)/오프(off) 되면서 증발기(5)의 표면에 순간적으로 열을 전달하는 복수개의 열전소자(16)들이 부착되어 있다.

상기 열전소자(16)들은 증발기(5)에 순간적으로 고열을 전달함으로써 증발기(5)에 착상되는 서리의 두께 성장을 둔화시키는 역할을 한다.

이를 구체적으로 설명하면, 증발기(5)에 착상되는 서리의 층의 기본 구조는 수상 돌기(dendrite) 형태로서 냉각사이클을 진행하는 동안 완전 파괴와 복구의 과정을 반복하게 되는데, 착상층에 순간적으로 열이 가해지게 되면 착상층의 수상 돌기의 볼록한 상층부가 녹으면서 수상 돌기 사이의 골을 메우게 되고, 이에 따라 착상층의 두께는 줄어들면서 밀도는 높아지게 된다.

이러한 현상이 주기적으로 반복되면 착상층의 두께 성장은 둔화되고 밀도는 점차적으로 높아지게 되며, 밀도의 증가에 따라 열전도계수가 높아져 열전달효과가 상승한다.

따라서, 상기와 같이 일정 주기로 착상층에 열을 전달하여 착상층의 두께 성장을 둔화시키고 밀도를 증가시킬 경우, 도 4의 그래프에 도시된 것과 같이 증발기를 통과하는 공기의 압력 손실 상승이 둔화되어 종래에 비해 제상주기가 길어지고, 제상시간도 종래에 비해 줄어들게 되는 것이다.

물론, 상기와 같이 증발기(5)의 착상층에 주기적으로 열을 전달하는 것은 제상히터(6)로도 가능하다. 그러나, 상기 제상히터(6)는 열을 정밀하게 제어하는 것이 어렵고 순간적으로 고열을 발생시킬 수 없는 단점이 있으므로 열전소자(16)를 사용할 경우에 비하여 효과가 적다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 상기와 같이 구성된 제상장치로 제상하는 방법을 설명한다.

먼저, 냉장고에 전원을 인가하면 압축기(미도시) 및 송풍팬(9; 도 2참조)이 동작하면서 냉각사이클이 진행되고, 외부의 공기가 증발기(5; 도 2참조)를 지나면서 증발기(5)에서 서서히 착상이 진행된다. 이 때, 상기 열전소자(16; 도 2참조)는 오프상태이다.

이어서, 컨트롤러(미도시)는 냉장고에 전원이 인가된 시점부터 소정의 공기 압력손실 설정치(ΔP)에 도달하는 시점까지 일정 시간 주기로 상기 열전소자(16)를 온/오프시키게 된다. 따라서, 전술한 바와 같이 착상층의 두께 성장은 둔화되고 밀도는 증가하게 된다.

상기와 같이 열전소자(16)에 의한 반복적인 제상을 실시하며 냉각사이클을 진행하는 도중, 증발기(5)를 통과하는 공기의 압력손실(ΔP)이 설정치로 되면, 압축기 및 송풍팬(9)의 작동이 정지됨과 동시에 제상히터(6; 도 2참조) 및 보조히터(7; 도 2참조)가 가동되면서 제상을 시작한다.

이 때, 전술한 바와 같이 착상층의 밀도 증가에 의해 열전도계수가 함께 증가하므로 제상시간(Δt2)이 종래의 제상시간(Δt1)에 비하여 감소되는 이점을 얻을 수 있다.

설정된 제상시간(Δt2)이 경과하면, 제상히터(6) 및 보조히터(7)의 작동이 정지되고, 다시 압축기 및 송풍팬(9)이 가동되면서 냉각사이클이 진행되며, 이 시점부터 상기 열전소자(16)는 다시 일정 주기로 온/오프를 반복하게 된다.

한편, 전술한 본 발명의 제상장치 및 제상방법은 도 2에 도시된 것과 같은 형태의 냉장고 뿐만 아니라, 사이드 바이 사이드(Side By Side) 타입의 냉장고 등 어떠한 종류의 냉장고에도 동일하거나 유사하게 적용이 가능할 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 증발기에 생성되는 착상층의 두께 성장이 둔화됨과 더불어 밀도가 증가되어, 공기 압력 손실이 감소되고 열전도율이 향상되어 기존에 비해 제상주기가 길어질 뿐만 아니라 제상시간이 감소하여 제상작용에 따른 제반 손실을 최소화할 수 있게 되고, 결과적으로 냉장고의 제상효율 및 열교환효율을 향상시키고 소비 전력을 감소시키는 효과도 얻을 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 냉장고의 냉기덕트에 설치된 증발기와, 상기 증발기에 부착되어 일정 주기로 온(on) 및 오프(off) 되면서 증발기에 열을 전달하는 열전소자를 포함하여 구성된 냉장고의 제상장치.
2. 압축기와, 응축기와, 응축기에 외부 공기를 강제 송풍하는 방열팬과, 냉장고 후방의 냉기덕트에 설치되는 증발기와, 상기 증발기를 통해 고내에 냉각 공기를 송풍시키는 송풍팬과, 상기 증발기에 부착되어 제상을 위한 열을 전달하는 발열체를 포함하여 구성된 냉장고에서 상기 증발기에 생성되는 서리를 제거하는 방법에 있어서,

   a) 증발기를 통과하는 공기의 압력손실이 설정치에 이를 때까지 상기 발열체를 수차례 일정 주기로 가동 및 정지시키는 단계;

   b) 증발기를 통과하는 공기의 압력손실이 설정치에 도달하면, 압축기 및 송풍팬의 작동을 정지하고 상기 발열체를 소정 시간 동안 가동시켜 제상을 수행하는 단계;

   c) 발열체의 가동을 정지시키고 압축기 및 송풍팬을 가동시키는 단계를 포함하여 구성된 냉장고의 제상방법.