KR20170013767A - 냉장고 - Google Patents

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KR20170013767A
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Abstract

본 발명은 냉장고에 관한 것이다.
본 실시예에 따른 냉장고에는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압하는 팽창장치; 냉장실의 일측에 설치되며, 상기 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키는 제 1 증발기; 냉동실의 일측에 설치되며, 상기 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키는 제 2 증발기; 상기 응축기의 출구측 배관에 설치되며, 상기 제 1,2 증발기 중 적어도 하나의 증발기로 냉매를 유입시키기 위하여, 작동 가능한 밸브장치; 및 상기 밸브장치로부터 상기 제 2 증발기로 연장되며, 상기 응축기를 통과한 냉매가 유동하는 핫가스 유로가 포함된다.

Description

냉장고 {Refrigerator}
본 발명은 냉장고에 관한 것이다.
일반적으로, 냉장고는 음식물을 냉동 또는 냉장 보관하도록 저장물이 수용되는 다수의 저장실이 구비되고, 상기 음식물을 수납 및 취출하도록 상기 저장실의 일면이 개방되어 형성된다. 상기 다수의 저장실에는, 음식물의 냉동 저장을 위한 냉동실 및 음식물의 냉장 저장을 위한 냉장실이 포함된다.
냉장고에는, 냉매가 순환하는 냉동시스템이 구동된다. 상기 냉동 시스템을 구성하는 장치에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함된다. 상기 증발기에는, 냉장실의 일측에 구비되는 제 1 증발기 및 냉동실의 일측에 구비되는 제 2 증발기가 포함될 수 있다.
상기 냉장실에 저장된 냉기는 상기 제 1 증발기를 거치면서 냉각되고, 상기 냉각된 냉기는 상기 냉장실로 다시 공급될 수 있다. 그리고, 상기 냉동실에 저장된 냉기는 상기 제 2 증발기를 거치면서 냉각되고, 상기 냉각된 냉기는 상기 냉동실로 다시 공급될 수 있다.
한편, 종래의 냉장고에는 증발기에 착상된 서리를 제거하기 위하여 구비되는 제상히터가 더 포함될 수 있다. 증발기의 착상량이 많아지면, 증발기의 열교환 효율이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다. 따라서, 상기 증발기의 착상량이 많아진 것으로 인식되면, 제상히터가 구동되는 제상운전이 수행될 수 있다. 상기 제상운전이 수행되면, 상기 증발기에 소정의 열량이 제공되어 상기 증발기에 착상된 서리를 제거할 수 있다.
제상운전과 관련된 종래기술에 관한 문헌정보는 아래와 같다.
1. 출원번호(출원일) : 특1997-020609(1997년 5월 26일)
2. 발명의 명칭 : 냉장고의 제상제어장치 및 제어방법
위 종래기술은, 증발기의 표면온도를 검출하여 증발기의 제상시기를 판단하고 제상히터를 작동시키는 것을 특징으로 한다.
그러나, 이러한 종래기술에 의하면, 제상히터를 설치하기 위한 비용이 많이 소요되고, 상기 제상히터를 구동하기 위한 소비전력이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
본 실시예는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 고온의 냉매를 이용하여 증발기의 제상을 수행할 수 있는 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 실시예에 따른 냉장고에는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압하는 팽창장치; 냉장실의 일측에 설치되며, 상기 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키는 제 1 증발기; 냉동실의 일측에 설치되며, 상기 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키는 제 2 증발기; 상기 응축기의 출구측 배관에 설치되며, 상기 제 1,2 증발기 중 적어도 하나의 증발기로 냉매를 유입시키기 위하여, 작동 가능한 밸브장치; 및 상기 밸브장치로부터 상기 제 2 증발기로 연장되며, 상기 응축기를 통과한 냉매가 유동하는 핫가스 유로가 포함된다.
또한, 상기 제 1 증발기가 설치되는 제 1 냉매유로; 및 상기 제 2 증발기가 설치되는 제 2 냉매유로가 더 포함되며, 상기 제 1,2 냉매유로는 상기 밸브장치로부터 분지하여 연장되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밸브장치에는, 4방변이 포함된다.
또한, 상기 밸브장치에는, 상기 응축기를 통과한 냉매가 유입되는 입구부; 상기 제 1 냉매유로에 연결되는 제 1 출구부; 상기 제 2 냉매유로에 연결되는 제 2 출구부; 및 상기 핫가스 유로에 연결되는 제 3 출구부가 포함된다.
또한, 상기 제 1 냉매유로에는, 상기 핫가스유로가 연결되는 합지부가 포함된다.
또한, 상기 팽창장치에는, 상기 제 1 냉매유로에 설치되는 제 1 팽창장치; 및 상기 제 2 냉매유로에 설치되는 제 2 팽창장치가 포함된다.
또한, 제 1 운전모드에서, 상기 밸브장치는, 상기 제 1 출구부 및 제 2 출구부 중 적어도 하나의 출구부를 개방하고, 상기 제 3 출구부를 폐쇄하도록, 작동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 운전모드 중 냉장실 냉각모드에서, 상기 밸브장치는 상기 제 1 출구부를 개방하고, 상기 제 2 출구부를 폐쇄하도록, 작동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 운전모드 중 냉동실 냉각모드에서, 상기 밸브장치는 상기 제 2 출구부를 개방하고, 상기 제 1 출구부를 폐쇄하도록, 작동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 운전모드 중 동시 냉각모드에서, 상기 밸브장치는 상기 제 1 출구부 및 제 2 출구부를 개방하도록, 작동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 2 운전모드에서, 상기 밸브장치는, 상기 제 1 출구부 및 제 2 출구부를 폐쇄하고, 상기 제 3 출구부를 개방하도록, 작동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압축기에는, 저압측에 배치되는 제 1 압축기; 및 상기 제 1 압축기의 출구측에 설치되며, 고압측에 배치되는 제 2 압축기가 포함되며, 상기 제 2 증발기를 통과한 냉매는 상기 제 1 압축기에서 1단 압축되고, 상기 1단 압축된 냉매는 상기 제 1 증발기를 통과한 냉매와 합지되어 상기 제 2 압축기로 흡입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 증발기의 일측에 구비되며, 상기 제 1 증발기의 제상을 위하여, 상기 냉장실에 존재하는 냉기를 상기 제 1 증발기측으로 불어주는 제 1 증발팬이 더 포함된다.
또한, 상기 제 1 증발기의 제상을 수행하는 운전모드에서, 상기 밸브장치는, 냉매가 상기 제 2 증발기측으로 유동하고, 상기 제 1 증발기 및 핫가스유로측으로는 유동 제한하도록, 작동하며, 상기 제 1 증발팬은 구동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 팽창장치 및 제 2 팽창장치 중 적어도 하나에는, 모세관이 포함된다.
또한, 상기 제 2 증발기에는, 상기 팽창장치에서 감압된 냉매가 유동하는 제 1 배관; 및 상기 핫가스유로의 냉매가 유동하는 제 2 배관이 포함된다.
제안되는 실시예에 따르면, 고온 냉매(또는 핫가스)를 이용하여 증발기의 제상을 수행할 수 있으므로, 종래의 제상 히터를 설치할 필요없게 되며 이에 따라 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
특히, 응축기를 통과한 고온의 냉매가 제상하고자 하는 일 증발기로 유동하여 제상을 수행하고, 상기 제상을 수행하는 동안 응축이 이루어진 후 타 증발기에서 증발이 이루어질 수 있으므로, 상기 타 증발기가 설치된 저장실의 냉각이 이루어질 수 있다. 일례로, 냉동실 증발기를 제상할 경우, 상기 냉동실 증발기에서 응축된 냉매가 재팽창 된 이후, 냉장실 증발기로 유동하여 증발될 수 있다.
따라서, 냉매가 냉동실 증발기를 유동하는 과정에서 냉매의 응축온도가 낮아질 수 있고, 응축이후 냉장실 증발기에서 증발이 이루어지면서 상기 냉장실 증발기에서의 냉각효율이 개선될 수 있다.
또한, 증발기에는, 증발될 냉매가 유동하는 제 1 배관과, 고온 냉매가 유동하는 제 2 배관 및 상기 제 1,2 배관이 결합되는 핀이 포함되어, 제상운전시 고온 냉매를 이용하여 증발기에 생성된 얼음을 녹일 수 있으므로, 제상 효율이 개선될 수 있다.
즉, 제상 히터를 이용하여 대류 또는 복사 방식으로 증발기의 제상을 수행하는 종래기술과 비교할 때, 고온의 냉매의 열이 전도 방식으로 증발기에 전달될 수 있으므로, 제상효율이 개선되고 이에 따라 제상시간이 짧아지고 제상운전시 저장실의 과도한 온도상승을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 일부 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.
도 4는 도 3의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 제 1 모드 운전시, 냉매의 유동모습을 보여주는 사이클 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 제 1 모드 운전시, 밸브장치가 작동하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 제 2 모드 운전시, 냉매의 유동모습을 보여주는 사이클 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 제 2 모드 운전시, 밸브장치가 작동하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 2 증발기의 구성을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1,2 배관 및 핀이 결합된 모습을 보여주는 도면이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고에 대하여, 설정된 조건에 따라 수행한 실험결과를 보여주는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.
도 16은 도 15의 B 부분을 확대한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고의 제 1 모드 운전시, 냉매의 유동모습을 보여주는 사이클 도면이다.
도 18은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고의 제 1 모드 운전시, 밸브장치가 작동하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 19는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고의 제 2 모드 운전시, 냉매의 유동모습을 보여주는 사이클 도면이다.
도 20은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 냉장고의 제 2 모드 운전시, 제 2 밸브가 작동하는 모습을 보여주는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 일부 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 사이클 도면이고, 도 4는 도 3의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고(10)에는, 저장실을 형성하는 캐비닛(11)이 포함된다. 상기 저장실에는, 냉장실(20) 및 냉동실(30)이 포함되며, 일례로, 상기 냉장실(20)은 상기 냉동실(30)의 상측에 배치될 수 있다. 다만, 상기 냉장실(20)과 냉동실(30)의 위치에 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 냉장실(20)과 냉동실(30)은 격벽(28)에 의하여 구획될 수 있다.
상기 냉장고(10)에는, 상기 냉장실(20)을 여닫는 냉장실 도어(25) 및 상기 냉동실(30)을 여닫는 냉동실 도어(35)가 포함된다. 상기 냉장실 도어(25)는 상기 캐비닛(10)의 전방에 힌지 결합되어 회전 가능하게 구성되고, 상기 냉동실 도어(35)는 서랍 타입으로 전방으로 인출 가능하게 구성될 수 있다.
방향을 정의한다. 도 1의 캐비닛(10)을 기준으로 냉장실 도어(25)가 위치하는 방향을 "전방", 그 반대방향을 "후방"이라 하고, 상기 캐비닛(10)의 옆면을 향하는 방향을 "측방"이라 규정한다.
그리고, 상기 캐비닛(11)에는, 냉장고(10)의 외관을 형성하는 아우터 케이스(12) 및 상기 아우터 케이스(12)의 내측에 배치되고 냉장실(20) 또는 냉동실(30)의 내면 중 적어도 일부를 형성하는 이너 케이스(13)가 포함된다. 상기 이너 케이스(13)에는, 냉장실의 내면을 형성하는 냉장실측 이너케이스 및 냉동실의 내면을 형성하는 냉동실측 이너케이스가 포함된다.
상기 냉장실(20)의 후면에는, 패널(15)이 구비된다. 상기 패널(15)은 냉장실측 이너 케이스(12)의 후방부로부터 전방으로 이격된 위치에 설치될 수 있다. 상기 패널(15)과 상기 이너 케이스(12)의 후방부 사이 공간에는, 제 1 증발기(110)가 설치되는 설치공간이 형성된다.
상기 패널(15)에는, 상기 냉장실(20)로 냉기를 토출하기 위한 냉장실 냉기토출부(22)가 구비된다. 일례로, 상기 냉장실 냉기토출부(22)는 덕트로 구성되어 상기 패널(15)의 대략 중앙부에 결합되도록 배치될 수 있다.
도면에 도시되지 않으나, 상기 냉동실(30)의 후벽에는, 냉동실측 패널이 설치되며, 상기 패널에는 상기 냉동실(30)로 냉기를 토출하기 위한 냉동실 냉기토출부가 형성될 수 있다. 마찬가지로, 상기 패널과, 냉동실측 이너케이스의 후방부 사이 공간에는, 제 2 증발기(150)가 설치되는 설치공간이 형성될 수 있다.
상기 냉장고(10)에는, 상기 냉장실(20) 및 냉동실(30)을 각각 냉각하기 위한 복수의 증발기(110,150)가 포함된다. 상기 복수의 증발기(110,150)에는, 상기 냉장실(20)을 냉각하는 제 1 증발기(110) 및 상기 냉동실(30)을 냉각하는 제 2 증발기(150)가 포함된다. 상기 제 1 증발기(110)를 "냉장실 증발기", 상기 제 2 증발기(150)를 "냉동실 증발기"라 이름할 수 있다.
상기 냉장실(20)은 상기 냉동실(30)의 상측에 배치되며, 도 2에 도시되는 바와 같이, 상기 제 1 증발기(110)는 상기 제 2 증발기(150)의 상측에 배치될 수 있다.
상기 제 1 증발기(110)는 상기 냉장실(20)의 후벽, 즉 상기 패널(15)의 후측에 배치되며, 상기 제 2 증발기(150)는 상기 냉동실(30)의 후벽, 즉 냉동실측 패널의 후측에 배치될 수 있다. 상기 제 1 증발기(110)에서 생성된 냉기는 상기 냉장실 냉기토출부(22)를 통하여 상기 냉장실(20)로 공급되며, 상기 제 2 증발기(150)에서 생성된 냉기는 상기 냉동실 냉기토출부를 통하여 상기 냉동실(30)로 공급될 수 있다.
상기 제 1 증발기(110) 및 제 2 증발기(150)는 상기 이너케이스(13)에 걸림이 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 제 2 증발기(150)에는, 상기 이너케이스(13)에 걸림이 이루어지는 후크(162,167, 도 9 참조)가 포함된다.
상기 냉장고(10)에는, 냉동 사이클을 구동하기 위한 다수의 장치가 포함된다.
상세히, 상기 냉장고(10)에는, 냉매를 압축하기 위한 압축기(101)와, 상기 압축기(101)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(102)와, 상기 응축기(102)에서 응축된 냉매를 감압하기 위한 다수의 팽창장치(103a,104a) 및 상기 다수의 팽창장치(103a,104a)에서 감압된 냉매를 증발하기 위한 다수의 증발기(110,150)가 포함된다.
그리고, 상기 냉장고(10)에는, 상기 압축기(101), 응축기(102), 팽창장치(103a,104a) 및 증발기(110,150)를 연결하여 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관(100a)이 더 포함된다.
상기 다수의 증발기(110,150)에는, 냉장실(20)에 공급될 냉기를 생성하기 위한 제 1 증발기(110) 및 냉동실(30)에 공급될 냉기를 생성하기 위한 제 2 증발기(150)가 포함된다. 상기 제 1 증발기(110)는 상기 냉장실(20)의 일측에 배치되며, 상기 제 2 증발기(150)는 상기 냉동실(30)의 일측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1,2 증발기(110,150)는 병렬로 연결될 수 있다.
상기 냉동실(30)에 공급되는 냉기의 온도는 상기 냉장실(20)에 공급되는 냉기의 온도보다 낮을 수 있으며, 이에 따라 상기 제 2 증발기(150)의 냉매 증발압력은 상기 제 1 증발기(110)의 냉매 증발압력보다 낮을 수 있다.
상기 제 1 증발기(110) 및 제 2 증발기(150)에서 증발된 냉매는 합지되어, 상기 압축기(101)로 흡입될 수 있다.
상기 다수의 팽창장치(103a,104a)에는, 상기 제 1 증발기(110)로 유입될 냉매를 팽창하기 위한 제 1 팽창장치(103a) 및 상기 제 2 증발기(150)로 유입될 냉매를 팽창하기 위한 제 2 팽창장치(104a)가 포함된다. 상기 제 1,2 팽창장치(103a,104a)에는, 모세관(capillary tube)이 포함될 수 있다.
상기 제 2 증발기(150)의 냉매 증발압력이 상기 제 1 증발기(110)의 냉매 증발압력보다 낮게 형성되도록 하기 위하여, 상기 제 2 팽창장치(104a)의 모세관 관경이 상기 제 1 팽창장치(103a)의 모세관 관경보다 작을 수 있다.
상기 냉장고(10)에는, 상기 냉매배관(100a)에서 분지되는 제 1 냉매유로(103) 및 제 2 냉매유로(104)가 포함된다. 상기 제 1 냉매유로(103)는 상기 제 1 증발기(110)에 연결되며, 상기 제 2 냉매유로(104)는 상기 제 2 증발기(150)에 연결된다.
그리고, 상기 제 1 냉매유로(103)에는 상기 제 1 팽창장치(103a)가 설치되며, 상기 제 2 냉매유로(104)에는 상기 제 2 팽창장치(104a)가 설치된다.
상기 냉장고(10)에는, 상기 응축기(102)의 출구측 배관에 설치되며 냉매를 상기 제 1,2 냉매유로(103,104)로 분지하여 유입시키기 위한 밸브장치(120)가 더 포함된다. 상기 밸브장치(120)는, 냉장고의 제 1 운전모드에서, 제 1,2 증발기(110,150)가 동시에 운전 또는 단독 운전되도록, 즉 냉매가 상기 제 1 증발기(110) 및 제 2 증발기(150) 중 적어도 하나의 증발기에 유입되도록 냉매의 유동을 조절할 수 있다.
상기 냉장고(10)에는, 상기 응축기(102)를 통과한 고온의 냉매를 상기 제 2 증발기(150)로 공급하여 상기 제 2 증발기(150)의 제상이 이루어지도록 가이드 하는 핫가스유로(105)가 더 포함된다.
상기 핫가스유로(105)는 상기 밸브장치(120)로부터 상기 제 2 증발기(150)측으로 연장되며 상기 제 2 증발기(150)에 결합되며, 상기 제 2 증발기(150)를 경유하여 상기 제 1 냉매유로(103)에 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 제 1 냉매유로(103)에는, 상기 핫가스유로(105)가 연결되는 합지부(103b)가 포함된다. 즉, 상기 핫가스유로(105)의 일측단부는 상기 밸브장치(120)의 제 3 출구부(124)에 연결되며, 타측단부는 상기 제 1 냉매유로(103)의 합지부(103b)에 연결될 수 있다.
상기 밸브장치(120)에는, 냉매가 유입되는 입구부(121) 및 냉매가 배출되는 3개의 출구부(122,123,124)를 가지는 4방 밸브(four-way valve)가 포함된다.
상기 입구부(121)는 상기 응축기(102)를 통과한 냉매가 상기 밸브장치(120)로 유입되도록 가이드 한다.
상기 3개의 출구부(122,123,124)에는, 상기 입구부(121)를 통하여 상기 밸브장치(120)로 유입된 냉매를 상기 제 1 냉매유로(103)로 배출되도록 가이드 하는 제 1 출구부(122)가 포함된다. 즉, 상기 제 1 출구부(122)는 상기 제 1 냉매유로(103)에 연결될 수 있다.
상기 3개의 출구부(122,123,124)에는, 상기 밸브장치(120)로 유입된 냉매를 상기 제 2 냉매유로(104)로 배출되도록 가이드 하는 제 2 출구부(123)가 더 포함된다. 즉, 상기 제 2 출구부(123)는 상기 제 2 냉매유로(104)에 연결될 수 있다.
상기 3개의 출구부(122,123,124)에는, 상기 밸브장치(120)로 유입된 냉매를 상기 핫가스유로(105)로 배출되도록 가이드 하는 제 3 출구부(124)가 더 포함된다. 즉, 상기 제 3 출구부(124)는 상기 핫가스유로(105)에 연결될 수 있다.
냉장고의 제 1 운전모드에서, 상기 밸브장치(120)의 입구부(121)로 유입된 냉매는 상기 제 1 출구부(122) 및 제 2 출구부(123) 중 적어도 하나의 출구부로 배출될 수 있다. 상기 냉장고의 제 1 운전모드 수행시, 상기 밸브장치(120)는, 상기 제 3 출구부(124)가 닫혀지도록 제어될 수 있다.
일례로, 상기 냉장고의 제 1 운전모드 중, 동시 냉각모드가 수행되는 경우, 냉매는 상기 제 1 출구부(122) 및 제 2 출구부(123)로 분지되어 배출되며, 각각 상기 제 1 냉매유로(103) 및 제 2 냉매유로(104)를 유동하여 상기 제 1,2 증발기(110,150)로 유입될 수 있다.
다른 예로서, 상기 냉장고의 제 1 운전모드 중, 냉장실 냉각모드가 수행되는 경우, 냉매는 상기 제 1 출구부(122)를 통하여 배출되며, 상기 제 1 냉매유로(103)를 유동하여 상기 제 1 증발기(110)로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 제 2 출구부(123)는 닫혀지며, 상기 제 2 냉매유로(104)를 통한 냉매유동이 제한된다.
또 다른 예로서, 상기 냉장고의 제 1 운전모드 중, 냉동실 냉각모드가 수행되는 경우, 냉매는 상기 제 2 출구부(123)를 통하여 배출되며, 상기 제 2 냉매유로(104)를 유동하여 상기 제 2 증발기(150)로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 출구부(122)는 닫혀지며, 상기 제 1 냉매유로(103)를 통한 냉매유동이 제한된다.
상기 냉장고(10)에는, 상기 응축기(102)의 출구측에 설치되어, 냉매 중 수분 또는 이물을 필터링 할 수 있는 드라이어(125)가 설치될 수 있다. 즉, 상기 드라이어(125)는 상기 응축기(102)와 상기 밸브장치(120)의 사이에 연결되는 배관에 설치될 수 있다.
상기 냉장고(10)에는, 열교환기의 일측에 제공되어 공기를 불어주는 송풍팬(102a,110a,150a)이 더 포함된다. 상기 송풍팬(102a,110a,150a)에는, 상기 응축기(102)의 일측에 제공되는 응축팬(102a), 상기 제 1 증발기(110)의 일측에 제공되는 제 1 증발팬(110a) 및 상기 제 2 증발기(150)의 일측에 제공되는 제 2 증발팬(150a)이 포함된다.
상기 제 1,2 증발팬(110a,150a)의 회전속도에 따라, 상기 제 1,2 증발기(110,150)의 열교환 능력이 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 증발기(110)의 운전에 따른 냉기 발생이 많이 필요할 경우에는 상기 제 1 증발팬(110a)의 회전속도는 증가하며, 냉기가 충분할 경우에는 상기 제 1 증발팬(150a)의 회전속도가 감소될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 제 1 모드 운전시, 냉매의 유동모습을 보여주는 사이클 도면이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 제 1 모드 운전시, 밸브장치가 작동하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 냉장고의 제 1 운전모드로서 일반모드 운전시, 밸브장치(120)는 소정의 작동모드로 제어될 수 있다. 상기 "일반모드"라 함은, 상기한 바와 같이, 제 2 증발기(150)의 제상운전 없이, 냉매가 상기 제 1,2 증발기(110,150) 중 적어도 하나 이상의 증발기로 공급되어, 냉장실(20)의 냉각 또는 냉동실(30)의 냉각이 이루어지는 운전모드인 것으로 이해될 수 있다.
일례로, 도 5에서는, 냉매가 상기 제 1,2 증발기(110,150)로 모두 공급되어 상기 냉장실 및 냉동실의 동시 냉각이 이루어지는 모습이 도시된다. 물론, 냉장실의 냉각만 필요한 경우 냉매는 상기 밸브장치(120)로부터 상기 제 1 증발기(110)로만 유동될 수도 있고, 냉동실의 냉각만 필요한 경우 냉매는 상기 밸브장치(120)로부터 상기 제 2 증발기(150)로만 유동될 수도 있을 것이다. 이하에서는, 상기 냉장실 및 냉동실의 동시 냉각이 이루어지는 경우를 예로 들어 설명한다.
상기 냉장고의 일반모드 운전시, 상기 압축기(101)에서 압축된 냉매는 상기 응축기(102)를 통과하여 상기 밸브장치(120)의 입구부(121)로 유입된다. 상기 밸브장치(120)는 제 1 작동모드로 제어될 수 있다.
상세히, 상기 밸브장치(120)의 제 1 출구부(122) 및 제 2 출구부(123)는 개방되고, 상기 제 3 출구부(124)는 폐쇄된다. 따라서, 상기 입구부(121)를 통하여 상기 밸브장치(120)로 유입된 냉매는 상기 제 1,2 출구부(122,123)로 분지되어 배출될 수 있다. 그리고, 상기 핫가스 유로(105)를 통한 냉매의 유동은 제한된다.
상기 밸브장치(120)에서 배출된 냉매는 상기 제 1 냉매유로(103) 및 제 2 냉매유로(104)로 분지되며, 각각 상기 제 1,2 팽창장치(103a,104a)에서 감압되어 상기 제 1 증발기(110) 및 제 2 증발기(150)로 유입된다.
냉매는 상기 제 1,2 증발기(110,150)에서 증발되며, 이 과정에서 생성된 냉기는 각각 상기 냉장실(20) 및 냉동실(30)로 공급될 수 있다. 그리고, 상기 제 1,2 증발기(110,150)를 통과한 냉매는 합지되어 상기 압축기(101)로 흡입되며, 상기 압축기(101)에서 압축된 후 상기 응축기(102)를 통과하게 된다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 제 2 모드 운전시, 냉매의 유동모습을 보여주는 사이클 도면이고, 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 제 2 모드 운전시, 밸브장치가 작동하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 냉장고의 제 2 운전모드로서 냉동실 제상모드 운전시, 상기 밸브장치(120)는 제 2 작동모드로 작동될 수 있다.
상기 냉장고의 냉동실 제상모드 운전시, 상기 압축기(101)에서 압축된 냉매는 상기 응축기(102)를 통과하여 상기 밸브장치(120)의 입구부(121)로 유입된다.
상기 밸브장치(120)의 제 1 출구부(122) 및 제 2 출구부(123)는 폐쇄되고, 상기 제 3 출구부(124)는 개방된다. 따라서, 상기 입구부(121)를 통하여 상기 밸브장치(120)로 유입된 냉매는 상기 제 3 출구부(124)를 통하여 배출될 수 있다. 상기 밸브장치(120)에서 배출된 냉매는 상기 핫가스 유로(105)를 유동하며 상기 제 2 증발기(150)를 통과하게 된다.
상기 폐쇄된 제 1,2 출구부(122,123)에 의하여, 상기 밸브장치(120)로 유입된 냉매가 상기 제 1,2 출구부(122,123)를 통하여 배출되는 유동은 제한될 수 있다.
상기 핫가스 유로(105)의 냉매가 상기 제 2 증발기(150)를 통과하는 과정에서, 상기 제 2 증발기(150)에 착상된 얼음은 제거될 수 있다. 상기 제 2 증발기(150)를 통과한 냉매는 상기 합지부(103b)를 통하여 상기 제 1 냉매유로(103)로 유입되며, 상기 제 1 팽창장치(103a)에서 감압되어 상기 제 1 증발기(110)로 유동할 수 있다. 이 때, 상기 폐쇄된 제 1 출구부(122)에 의하여, 냉매가 상기 합지부(103b)로부터 상기 밸브장치(120)로 유동하는 것이 제한될 수 있다.
냉매는 상기 제 1 증발기(110)에서 증발되며, 이 과정에서 생성된 냉기는 상기 냉장실(20)로 공급될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 증발기(110)를 통과한 냉매는 상기 압축기(101)로 흡입되며, 상기 압축기(101)에서 압축된 후 상기 응축기(102)를 통과하게 된다.
이와 같은 작용에 의하면, 상기 제 2 증발기(150)를 제상하는 과정에서 상기 제 1 증발기(110)의 운전을 통한 냉장실(20)의 냉각을 수행할 수 있으므로 냉장고의 냉각성능이 개선될 수 있다.
그리고, 하나의 밸브장치(120)를 제어하여, 냉장실(20) 또는 냉동실(30)을 냉각하는 제 1 운전모드 및 상기 제 2 증발기(150)를 제상하는 제 2 운전모드를 선택적으로 수행할 수 있으므로, 간단한 구성에 의하여 냉장고의 운전을 제어할 수 있다는 효과가 있다.
한편, 본 실시예는 2 증발기(150)의 제상을 중점으로 설명되었다. 그러나, 제 1 증발기(110)에도 착상이 이루어질 수 있으며 상기 제 1 증발기(110)의 제상운전이 요구될 수 있다. 다만, 상대적으로 낮은 온도환경에 노출되어 있는 제 2 증발기(150)의 착상량이 상대적으로 더 높은 온도환경에 노출되어 있는 제 1 증발기(110)의 착상량보다 많을 수 있다.
이 경우, 상기 제 2 증발기(150)를 제상하기 위하여 요구되는 열량이 상기 제 1 증발기(110)를 제상하기 위하여 요구되는 열량보다 많을 수 있으며, 상기 제 2 증발기(150)를 제상하기 위하여 종래기술의 히터를 사용하는 경우 전력소비량이 매우 커질 수 있다.
따라서, 본 실시예는 응축기(102)를 통과한 고온의 냉매를 이용하여 제 2 증발기(150)를 제상하며, 상기 제 1 증발기(110)에 대하여는 종래의 히터를 이용하여 제상할 수 있다. 상기 히터를 사용하여 제 1 증발기(110)를 사용하더라도, 전력 소비량이 상대적으로 크지 않을 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 2 증발기의 구성을 보여주는 도면이고, 도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1,2 배관 및 핀이 결합된 모습을 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 2 증발기(150)에는, 서로 다른 상태를 가지는 냉매가 유동할 수 있는 다수의 냉매 배관(151,170) 및 상기 다수의 냉매 배관(151,170)에 결합되어 냉매와 유체의 열교환 면적을 증대하는 핀(155)이 포함된다.
상세히, 상기 다수의 냉매 배관(151,170)에는, 제 2 팽창장치(104a)에서 감압된 냉매가 유동하는 제 1 배관(151) 및 상기 응축기(102)에서 응축된 냉매가 공급되는 제 2 배관(170)이 포함된다. 즉, 상기 제 2 배관(170)은, 상기 핫가스유로(105)의 적어도 일부분을 구성하며, "핫가스 배관"이라 이름할 수 있다.
상기 제 2 배관(170)의 냉매는, 상기 제 2 팽창장치(104a)에서 감압되지 않은 냉매, 즉 상기 제 2 팽창장치(104a)를 바이패스 한 냉매로서, 상기 제 1 배관(151)을 유동하는 냉매보다 높은 온도를 가질 수 있다.
상기 제 2 증발기(150)에는, 상기 제 1 배관(151) 및 제 2 배관(170)을 고정하는 결합 플레이트(160,165)가 더 포함된다.
상세히, 상기 결합 플레이트(160,165)는 상기 제 2 증발기(150)의 양측에 복수 개로 제공될 수 있다. 상세히, 상기 결합 플레이트(160,165)에는, 상기 제 1 배관(151)과 제 2 배관(170)의 일측을 지지하는 제 1 플레이트(160) 및 상기 제 1 배관(151)과 제 2 배관(170)의 타측을 지지하는 제 2 플레이트(165)가 포함된다. 상기 제 1,2 플레이트(160,165)는 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제 1 배관(151) 및 제 2 배관(170)은, 상기 제 1 플레이트(160)로부터 상기 제 2 플레이트(165)로의 일방향 및 상기 제 2 플레이트(165)로부터 상기 제 1 플레이트(160)로의 타방향으로 절곡되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제 1,2 플레이트(160,165)는 상기 제 1 배관(151) 및 제 2 배관(170)의 양측부를 고정하여 상기 제 1 배관(151) 및 제 2 배관(170)의 흔들림을 방지한다. 일례로, 상기 제 1 배관(151) 및 제 2 배관(170)은 상기 제 1,2 플레이트(160,165)를 관통하도록 배치될 수 있다.
상기 제 1,2 플레이트(160,165)는 세로 방향으로 연장되는 판 형상을 가지며, 상기 제 1 배관(151) 및 제 2 배관(170)의 적어도 일부분이 관통되는 관통공(166a,166b)을 가질 수 있다. 상세히, 상기 관통공(166a,166b)에는, 상기 제 1 배관(151)이 관통되는 제 1 관통공(166a) 및 상기 제 2 배관(170)이 관통되는 제 2 관통공(166b)이 포함된다.
상기 제 1 배관(151)은 상기 제 1 플레이트(160)의 제 1 관통공(166a)을 관통하여 상기 제 2 플레이트(165) 측으로 연장되며, 상기 제 2 플레이트(165)의 제 1 관통공(166a)을 관통한 후 방향 전환되어 다시 상기 제 1 플레이트(160)측으로 연장되도록 배치될 수 있다.
상기 제 2 배관(170)은 상기 제 1 플레이트(160)의 제 2 관통공(166b)을 관통하여 상기 제 2 플레이트(165) 측으로 연장되며, 상기 제 2 플레이트(165)의 제 2 관통공(166b)을 관통한 후 방향 전환되어 다시 상기 제 1 플레이트(160)측으로 연장되도록 배치될 수 있다.
상기 제 2 증발기(150)에는, 상기 제 1 배관(151)으로 냉매의 유입을 가이드 하는 제 1 유입부(151a) 및 상기 제 1 배관(151)을 유동한 냉매의 배출을 가이드 하는 제 1 유출부(151b)가 포함된다. 상기 제 1 유입부(151a) 및 제 1 유출부(151b)는 상기 제 1 배관(151)의 적어도 일부분을 형성한다.
일례로, 상기 제 2 팽창장치(104a)에서 감압된 2상 냉매는 상기 제 1 유입부(151a)를 통하여 상기 제 2 증발기(150)로 유입되며, 열교환 하는 과정에서 증발되고, 상기 제 1 유출부(151b)를 통하여 상기 제 2 증발기(150)로부터 배출된다.
상기 제 2 증발기(150)에는, 상기 제 2 배관(170)으로 냉매의 유입을 가이드 하는 제 2 유입부(171) 및 상기 제 2 배관(170)을 유동한 냉매의 배출을 가이드 하는 제 2 유출부(172)가 포함된다. 상기 제 2 유입부(171) 및 제 2 유출부(172)는 상기 제 2 배관(170)의 적어도 일부분을 형성한다.
일례로, 상기 제 2 증발기(150)의 제상을 수행하는 모드, 즉 상기 제 2 운전모드에서, 상기 응축기(102)에서 응축된 고온의 냉매는 상기 제 2 유입부(171)를 통하여 상기 제 2 증발기(150)로 유입되며, 열교환 하는 과정에서 상기 제 2 증발기(150)에 생성된 얼음을 제거하고, 상기 제 2 유출부(172)를 통하여 상기 제 2 증발기(150)로부터 배출된다.
상기 핀(155)은 다수 개가 서로 이격되도록 구비된다. 그리고, 상기 제 1 배관(151) 및 제 2 배관(170)은 상기 다수 개의 핀(155)을 관통하도록 배치된다. 상세히, 상기 핀(155)은 상하 방향 및 전후 방향으로 각각 다수의 열을 이루도록 배치될 수 있다.
상기 결합 플레이트(160,165)에는, 상기 이너 케이스(13)에 결합되는 후크(162,167)가 포함된다. 상기 후크(162,167)는 상기 결합 플레이트(160,165)의 각 상부에 배치된다. 상세히, 상기 후크(162,167)에는, 상기 제 1 플레이트(160)에 구비되는 제 1 후크(162) 및 상기 제 2 플레이트(165)에 구비되는 제 2 후크(167)가 포함된다.
상기 결합 플레이트(160,165)에는, 상기 제 2 배관(170)이 관통할 수 있는 제 1,2 지지부(163,168)가 각각 형성된다. 상기 제 1,2 지지부(163,168)는 상기 상기 결합 플레이트(160,165)의 각 하부에 배치된다. 상세히, 상기 제 1,2 지지부(163,168)에는, 상기 제 1 플레이트(160)에 구비되는 제 1 지지부(163) 및 상기 제 2 플레이트(165)에 구비되는 제 2 지지부(168)가 포함된다.
상기 제 2 배관(170)에는, 상기 제 2 증발기(150)의 하단부를 형성하는 연장부(175)가 포함된다. 상세히, 상기 연장부(175)는 상기 다수의 핀(155) 중 최하단의 핀보다 더 하측으로 연장되도록 구성된다. 그리고, 상기 연장부(175)는 집수부(미도시)의 내측에 위치하여, 상기 집수부 내에 존재하는 잔빙에 열을 공급할 수 있다. 녹은 제상수는 상기 기계실(50)로 배수될 수 있다.
상기 연장부(175)에 의하여, 상기 제 2 배관(170)은 상기 제 1,2 지지부(163,168)에 삽입되어 상기 제 2 증발기(150)의 중앙부로 연장되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제 2 배관(170)이 상기 제 1,2 지지부(163,168)를 관통하여 연장되는 구성에 의하여, 상기 연장부(175)는 상기 제 2 증발기(150)에 안정적으로 지지될 수 있다.
상기 제 1 배관(151) 및 제 2 배관(170)은 상기 다수의 핀(155)을 관통하도록 설치될 수 있다. 상기 다수의 핀(155)은 설정거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
상세히, 상기 핀(155)에는, 대략 4각 플레이트 형상의 핀 본체(156) 및 상기 핀 본체에 형성되며 상기 제 1 배관(151) 및 제 2 배관(170)이 관통하는 다수의 관통공(157,158)이 포함된다. 상기 다수의 관통공(157,158)에는, 상기 제 1 배관(151)이 관통하는 제 1 관통공(157) 및 상기 제 2 배관(170)이 관통하는 제 2 관통공(158)이 포함된다. 상기 제 1,2 관통공(157,158)은 1열로 배치될 수 있다.
상기 제 1 관통공(157)의 내경과, 상기 제 2 관통공(158)의 내경은 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 일례로, 상기 제 1 관통공(157)의 내경은 상기 제 2 관통공(158)의 내경보다 크게 형성될 수 있다. 달리 말하면, 상기 제 1 배관(151)의 외경은 상기 제 2 배관(170)의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
왜냐하면, 상기 제 1 배관(151)은, 상기 제 2 증발기(150)의 본연의 기능을 수행하는 냉매의 유동을 가이드 하므로 상대적으로 많은 냉매 유동량이 필요하게 된다. 반면에, 상기 제 2 배관(170)은 상기 제 2 증발기(150)의 제상운전이 필요할 때에만 일정시간 동안 고온 냉매의 유동을 가이드 하므로 상대적으로 적은 냉매 유동량이 필요하기 때문이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고에 대하여, 설정된 조건에 따라 수행한 실험결과를 보여주는 그래프이다. 상세히, 도 11 내지 도 14는, 냉장고(10)가 제 2 운전모드를 수행할 때의 실험결과를 보여준다.
먼저, 도 11은, 압축기(101)의 소정의 입력일에 대하여, 압력강하량(bar)의 증가에 따라 냉장고(10)의 냉동 사이클을 순환하는 냉매유량(kg/s)의 변화를 보여주는 실험 그래프이다.
실험은 압축기(101)의 입력일을 달리하여 4회 수행되었다. 상기 압축기(101)의 제 1 입력일로부터 제 4 입력일에 이르기까지, 입력일의 크기는 증가된다. 일례로, 제 2 입력일은 상기 제 1 입력일보다 20%, 제 3 입력일은 제 1 입력일보다 40%, 제 4 입력일은 제 1 입력일보다 60% 큰 값으로 결정될 수 있다. 이러한 정의는, 도 12에도 동일하게 적용될 수 있다.
한편, 가로축의 압력강하량은, 상기 제 2 증발기(150)를 제상한 후 상기 제 1 증발기(110)로 유입되기 이전에 상기 제 1 팽창장치(103a)에서 감소되는 압력의 크기를 나타낸다.
소정의 압력강하량을 기준으로, 상기 압축기(101)의 입력일이 높을수록 냉매유량은 증가함을 알 수 있다.
그리고, 상기 압력강하량이 작을수록 냉매유량은 증가할 수 있다. 즉, 상기 제 1 팽창장치(103a)의 개도량이 클수록 상기 압력강하량은 작아지는 반면, 상기 냉매유량은 증가할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 팽창장치(103a)가 모세관으로 구성되는 경우, 상기 모세관의 내경이 클 경우 상기 압력강하량은 작아지고 냉매유량은 증가할 수 있다.
도 12를 참조하면, 압력강하량이 작을수록 제상시간은 짧아지게 된다. 즉, 상기 압력강하량이 작을수록 상기 핫가스유로(105)를 유동하는 냉매유량은 증가하므로, 제상성능이 개선되고 제상시간은 이에 대응하여 짧아지게 된다.
그리고, 압축기(101)에 입력되는 일의 크기가 커질수록, 시스템을 순환하는 냉매유량은 증가하게 되고, 제상시간은 짧아지게 될 수 있다.
정리하면, 압력강하량이 작을수록 냉매유량이 증가하고 제상시간이 짧아지는 효과가 나타날 수 있다. 다만, 상기 압력강하량이 너무 작을 경우에는, 제상을 수행하지 않는 증발기, 즉 제 1 증발기(110)의 증발온도가 상대적으로 상승하여 효과적인 냉각이 이루어질 수 없다는 단점이 있다.
도 13을 참조하면, 가로축의 압력강하량이 증가할수록 세로축의 제 1 증발기(110)의 증발온도가 감소함을 알 수 있다.
따라서, 제상성능도 설정수준 이상으로 확보하면서, 저장실의 냉각을 수행하는 제 1 증발기(110)의 증발온도를 설정값(To) 이하로 유지하기 위하여, 본 실시예에 따른 냉장고(10)는 상기 압력강하량을 설정값(Po) 이상으로 유지하도록 설계될 수 있다. 즉, 상기 압력강하량이 설정값(Po) 이상으로 유지될 수 있도록, 상기 제 1 팽창장치(103a)의 개도량 또는 내경이 결정될 수 있다.
일례로, 상기 증발온도의 설정값(To)은 약 -5℃, 상기 압력강하량의 설정값(Po)은 약 2.5bar 일 수 있다.
도 14는, 냉동실증발기(150)의 착상량에 따라, 요구되는 제상시간 및 제상종료 후 냉장실 온도의 변화를 보여주는 그래프이다.
상세히, 상기 냉동실증발기(150)의 착상량이 적을수록 제상시간은 빨라지고 제상종료 후 냉장실(20)의 온도는 높아질 수 있다.
일례로, 상기 냉동실증발기(150)에 300g 미만의 얼음이 착상되었을 때(착상량 300g), 제상에 요구되는 시간은 약 10분이며 제상종료 후 냉장실(20)의 온도는 약 4.7℃로 형성된다. 그리고, 착상량이 500g일 때, 제상에 요구되는 시간은 약 16분이며 제상종료 후 냉장실(20)의 온도는 약 3.8℃로 형성된다. 착상량이 900g일 때, 제상에 요구되는 시간은 약 28분이며 제상종료 후 냉장실(20)의 온도는 약 2.1℃로 형성된다.
만약, 냉동실증발기(150)의 착상량이 너무 많은 경우 제상시간이 길어질 수 있다. 그리고, 상기 냉동실증발기(150)를 제상하는 과정에서, 상기 핫가스유로(105)를 유동하는 냉매의 응축온도가 너무 낮아져서 냉장실증발기(110)의 증발온도가 낮아지고 이에 따라 냉장실(20)의 온도가 설정값 이하로 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
그러나, 도 14의 그래프에서 보여지는 바와 같이, 상기 냉동실증발기(150)의 착상량이 약 900g으로 형성되는 경우, 냉장실(20)의 온도은 약 2℃로 형성된다. 일반적으로, 냉장실(20)의 온도가 0~5℃의 범위에서 형성됨을 고려할 때, 상기 2℃의 온도범위는 요구되는 수준에 부합함을 알 수 있다.
정리하면, 상기 냉동실증발기(150)에 다소 많은 착상량(약 900g)이 형성되더라도, 냉장고(10)의 제 2 운전모드가 수행되는 경우 냉각이 이루어지는 냉장실이 과냉되지 않는다는 효과가 나타난다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 사이클 도면이고, 도 16은 도 15의 B 부분을 확대한 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고(10a)에는, 냉매를 압축하는 다수의 압축기(201a,201b)와, 상기 다수의 압축기(201a,201b)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(202)와, 상기 응축기(202)에서 응축된 냉매를 감압하기 위한 다수의 팽창장치(203a,204a) 및 상기 다수의 팽창장치(203a,204a)에서 감압된 냉매를 증발하기 위한 다수의 증발기(210,250)가 포함된다.
그리고, 상기 냉장고(10a)에는, 상기 압축기(201a,201b), 응축기(202), 팽창장치(203a,204a) 및 증발기(210,250)를 연결하여 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관(100b)이 더 포함된다.
상기 다수의 압축기(201a,201b)에는, 저압측에 배치되는 제 1 압축기(201a) 및 고압측에 배치되는 제 2 압축기(201b)가 포함된다. 상기 제 2 압축기(201b)는 상기 제 1 압축기(201a)의 출구측에 설치되어, 상기 제 1 압축기(201a)에서 1단 압축된 냉매를 2단 압축할 수 있도록 구성된다.
상기 다수의 증발기(210,250)에는, 냉장실(20)에 공급될 냉기를 생성하기 위한 "냉장실증발기"로서의 제 1 증발기(210) 및 냉동실(30)에 공급될 냉기를 생성하기 위한 "냉동실증발기"로서의 제 2 증발기(250)가 포함된다. 상기 제 1,2 증발기(210,250)는 병렬로 연결된다. 상기 제 1,2 증발기(210,250)에 대한 설명은, 제 1 실시예의 제 1,2 증발기(110,150)에 대한 설명을 원용한다.
상기 제 1 증발기(210)의 출구측 배관은 상기 제 2 압축기(201b)의 흡입측 에 연결된다. 그리고, 상기 제 2 증발기(250)의 출구측 배관은 상기 제 1 압축기(201a)의 흡입측에 연결된다. 일례로, 상기 제 1 압축기(201a)에서 1단 압축된 냉매는 상기 제 1 증발기(210)를 통과한 냉매와 합지되어 상기 제 2 압축기(201b)로 흡입될 수 있고, 상기 제 2 압축기(201b)에서 2단 압축될 수 있다.
상기 다수의 팽창장치(203a,204a)에는, 상기 제 1 증발기(210)로 유입될 냉매를 팽창하기 위한 제 1 팽창장치(203a) 및 상기 제 2 증발기(250)로 유입될 냉매를 팽창하기 위한 제 2 팽창장치(204a)가 포함된다. 상기 제 1,2 팽창장치(203a,204a)에는, 모세관(capillary tube)이 포함될 수 있다.
상기 제 2 증발기(250)의 냉매 증발압력이 상기 제 1 증발기(210)의 냉매 증발압력보다 낮게 형성되도록 하기 위하여, 상기 제 2 팽창장치(204a)의 모세관 관경이 상기 제 1 팽창장치(203a)의 모세관 관경보다 작을 수 있다.
상기 냉장고(10a)에는, 상기 냉매배관(100b)에서 분지되는 제 1 냉매유로(203) 및 제 2 냉매유로(204)가 포함된다. 상기 제 1 냉매유로(203)는 상기 제 1 증발기(210)에 연결되며, 상기 제 2 냉매유로(204)는 상기 제 2 증발기(250)에 연결된다.
그리고, 상기 제 1 냉매유로(203)에는 상기 제 1 팽창장치(203a)가 설치되며, 상기 제 2 냉매유로(204)에는 상기 제 2 팽창장치(204a)가 설치된다.
상기 냉장고(10a)에는, 냉매를 상기 제 1,2 냉매유로(203,204)로 분지하여 유입시키기 위한 밸브장치(220)가 더 포함된다. 상기 밸브장치(220)는, 냉장고의 제 1 운전모드에서, 제 1,2 증발기(210,250)가 동시에 운전 또는 단독 운전되도록, 즉 냉매가 상기 제 1 증발기(210) 및 제 2 증발기(250) 중 적어도 하나의 증발기에 유입되도록 냉매의 유동을 조절할 수 있다.
상기 냉장고(10a)에는, 상기 응축기(102)를 통과한 고온의 냉매를 상기 제 2 증발기(250)로 공급하여 상기 제 2 증발기(250)의 제상이 이루어지도록 가이드 하는 핫가스유로(205)가 더 포함된다.
상기 핫가스유로(205)는 상기 밸브장치(220)로부터 상기 제 2 증발기(250)로 연장되며, 상기 제 2 증발기(250)를 경유하여 상기 제 1 냉매유로(203)에 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 제 1 냉매유로(203)에는, 상기 핫가스유로(205)가 연결되는 합지부(203b)가 포함된다. 즉, 상기 핫가스유로(205)의 일측단부는 상기 밸브장치(220)의 제 3 출구부(224)에 연결되며, 타측단부는 상기 제 1 냉매유로(203)의 합지부(203b)에 연결될 수 있다.
상기 밸브장치(220)에는, 냉매가 유입되는 입구부(221) 및 냉매가 배출되는 3개의 출구부(222,223,224) 가지는 4방 밸브(three-way valve)가 포함된다.
상기 입구부(221)는 상기 응축기(102)를 통과한 냉매가 상기 밸브장치(220)로 유입되도록 가이드 한다.
상기 3개의 출구부(222,223,224)에는, 상기 입구부(221)를 통하여 상기 밸브장치(220)로 유입된 냉매를 상기 제 1 냉매유로(203)로 배출되도록 가이드 하는 제 1 출구부(222)가 포함된다. 즉, 상기 제 1 출구부(222)는 상기 제 1 냉매유로(203)에 연결될 수 있다.
상기 3개의 출구부(222,223,224)에는, 상기 밸브장치(220)로 유입된 냉매를 상기 제 2 냉매유로(204)로 배출되도록 가이드 하는 제 2 출구부(223)가 더 포함된다. 즉, 상기 제 2 출구부(223)는 상기 제 2 냉매유로(204)에 연결될 수 있다.
상기 3개의 출구부(222,223,224)에는, 상기 밸브장치(220)로 유입된 냉매를 상기 핫가스유로(205)로 배출되도록 가이드 하는 제 3 출구부(224)가 더 포함된다. 즉, 상기 제 3 출구부(224)는 상기 핫가스유로(205)에 연결될 수 있다.
냉장고의 제 1 운전모드에서, 상기 밸브장치(220)의 입구부(221)로 유입된 냉매는 상기 제 1 출구부(222) 및 제 2 출구부(223) 중 적어도 하나의 출구부로 배출될 수 있다. 그리고, 상기 냉장고의 제 1 운전모드 수행시, 상기 밸브장치(220)는, 상기 제 3 출구부(224)가 닫혀지도록 제어될 수 있다.
일례로, 상기 냉장고의 제 1 운전모드 중, 동시 냉각모드가 수행되는 경우, 냉매는 상기 제 1 출구부(222) 및 제 2 출구부(223)로 분지되어 배출되며, 각각 상기 제 1 냉매유로(203) 및 제 2 냉매유로(204)를 유동하여 상기 제 1,2 증발기(210,250)로 유입될 수 있다.
다른 예로서, 상기 냉장고의 제 1 운전모드 중, 냉장실 냉각모드가 수행되는 경우, 냉매는 상기 제 1 출구부(222)를 통하여 배출되며, 상기 제 1 냉매유로(203)를 유동하여 상기 제 1 증발기(210)로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 제 2 출구부(223)는 닫혀지며, 상기 제 2 냉매유로(204)를 통한 냉매유동이 제한된다.
또 다른 예로서, 상기 냉장고의 제 1 운전모드 중, 냉동실 냉각모드가 수행되는 경우, 냉매는 상기 제 2 출구부(223)를 통하여 배출되며, 상기 제 2 냉매유로(204)를 유동하여 상기 제 2 증발기(250)로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 출구부(222)는 닫혀지며, 상기 제 1 냉매유로(203)를 통한 냉매유동이 제한된다.
상기 냉장고(10a)에는, 열교환기의 일측에 제공되어 공기를 불어주는 송풍팬(202a,210a,250a)이 더 포함된다. 상기 송풍팬(202a,210a,250a)에는, 상기 응축기(202)의 일측에 제공되는 응축팬(202a), 상기 제 1 증발기(210)의 일측에 제공되는 제 1 증발팬(210a) 및 상기 제 2 증발기(250)의 일측에 제공되는 제 2 증발팬(250a)이 포함된다.
상기 제 1,2 증발팬(210a,250a)의 회전속도에 따라, 상기 제 1,2 증발기(210,250)의 열교환 능력이 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 증발기(210)의 운전에 따른 냉기 발생이 많이 필요할 경우에는 상기 제 1 증발팬(210a)의 회전속도는 증가하며, 냉기가 충분할 경우에는 상기 제 1 증발팬(250a)의 회전속도가 감소될 수 있다.
도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고의 제 1 모드 운전시, 냉매의 유동모습을 보여주는 사이클 도면이고, 도 18은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고의 제 1 모드 운전시, 밸브장치가 작동하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 냉장고의 제 1 운전모드로서 일반모드 운전시, 밸브장치(220)는 소정의 작동모드로 제어될 수 있다. 상기 "일반모드"라 함은, 상기한 바와 같이, 제 2 증발기(150)의 제상운전 없이, 냉매가 상기 제 1,2 증발기(210,250) 중 적어도 하나 이상의 증발기로 공급되어, 냉장실(20)의 냉각 또는 냉동실(30)의 냉각이 이루어지는 운전모드인 것으로 이해될 수 있다.
일례로, 도 17에서는, 냉매가 상기 제 1,2 증발기(210,250)로 모두 공급되어 상기 냉장실 및 냉동실의 동시 냉각이 이루어지는 모습이 도시된다. 물론, 냉장실의 냉각만 필요한 경우 냉매는 상기 밸브장치(220)로부터 상기 제 1 증발기(210)로만 유동될 수도 있고, 냉동실의 냉각만 필요한 경우 냉매는 상기 밸브장치(220)로부터 상기 제 2 증발기(250)로만 유동될 수도 있을 것이다. 이하에서는, 상기 냉장실 및 냉동실의 동시 냉각이 이루어지는 경우를 예로 들어 설명한다.
상기 냉장고의 일반모드 운전시, 상기 압축기(201a,201b)에서 압축된 냉매는 상기 응축기(202)를 통과하여 상기 밸브장치(220)의 입구부(221)로 유입된다. 상기 밸브장치(220)는 제 1 작동모드로 제어될 수 있다.
상세히, 상기 밸브장치(220)의 제 1 출구부(222) 및 제 2 출구부(223)는 개방되고, 상기 제 3 출구부(224)는 폐쇄된다. 따라서, 상기 입구부(221)를 통하여 상기 밸브장치(220)로 유입된 냉매는 상기 제 1,2 출구부(222,223)로 분지되어 배출될 수 있다. 그리고, 상기 핫가스 유로(205)를 통한 냉매의 유동은 제한된다.
상기 밸브장치(220)에서 배출된 냉매는 상기 제 1 냉매유로(203) 및 제 2 냉매유로(204)로 분지되며, 각각 상기 제 1,2 팽창장치(203a,204a)에서 감압되어 상기 제 1 증발기(110) 및 제 2 증발기(150)로 유입된다.
냉매는 상기 제 1,2 증발기(210,250)에서 증발되며, 이 과정에서 생성된 냉기는 각각 상기 냉장실(20) 및 냉동실(30)로 공급될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 증발기(250)를 통과한 냉매는 상기 제 1 압축기(201a)로 흡입되어 1단 압축되며, 상기 제 1 증발기(210)를 통과한 냉매와 합지된다. 상기 합지된 냉매는 상기 제 2 압축기(201b)로 흡입되어 2단 압축될 수 있다. 상기 제 2 압축기(201b)에서 압축된 냉매는 상기 응축기(202)로 유동한다.
도 19는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉장고의 제 2 모드 운전시, 냉매의 유동모습을 보여주는 사이클 도면이고, 도 20은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 냉장고의 제 2 모드 운전시, 제 2 밸브가 작동하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 냉장고의 제 2 운전모드로서 냉동실 제상모드 운전시, 상기 밸브장치(220)는 제 2 작동모드로 작동될 수 있다.
상기 냉장고의 냉동실 제상모드 운전시, 상기 제 2 압축기(201b)에서 압축된 냉매는 상기 응축기(202)를 통과하여 상기 밸브장치(220)의 입구부(121)로 유입된다.
상기 밸브장치(220)의 제 1 출구부(222) 및 제 2 출구부(223)는 폐쇄되고, 상기 제 3 출구부(224)는 개방된다. 따라서, 상기 입구부(221)를 통하여 상기 밸브장치(220)로 유입된 냉매는 상기 제 3 출구부(224)를 통하여 배출될 수 있다. 상기 밸브장치(220)에서 배출된 냉매는 상기 핫가스 유로(205)를 유동하며 상기 제 2 증발기(250)를 통과하게 된다.
상기 폐쇄된 제 1,2 출구부(222,223)에 의하여, 상기 밸브장치(220)로 유입된 냉매가 상기 제 1,2 출구부(222,223)를 통하여 배출되는 유동은 제한될 수 있다.
상기 핫가스 유로(205)의 냉매가 상기 제 2 증발기(250)를 통과하는 과정에서, 상기 제 2 증발기(250)에 착상된 얼음은 제거될 수 있다. 상기 제 2 증발기(250)를 통과한 냉매는 상기 합지부(203b)를 통하여 상기 제 1 냉매유로(203)로 유입되며, 상기 제 1 팽창장치(203a)에서 감압되어 상기 제 1 증발기(210)로 유동할 수 있다. 이 때, 상기 폐쇄된 제 1 출구부(222)에 의하여, 냉매가 상기 합지부(203b)로부터 상기 밸브장치(220)로 유동하는 것이 제한될 수 있다.
냉매는 상기 제 1 증발기(210)에서 증발되며, 이 과정에서 생성된 냉기는 상기 냉장실(20)로 공급될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 증발기(210)를 통과한 냉매는 상기 제 2 압축기(201b)로 흡입되며, 상기 제 2 압축기(201b)에서 압축된 후 상기 응축기(102)를 통과하게 된다.
이와 같은 작용에 의하면, 상기 제 2 증발기(250)를 제상하는 과정에서 상기 제 1 증발기(210)의 운전을 통한 냉장실(20)의 냉각을 수행할 수 있으므로 냉장고의 냉각성능이 개선될 수 있다.
그리고, 하나의 밸브장치(220)를 제어하여, 냉장실(20) 또는 냉동실(30)을 냉각하는 제 1 운전모드 및 상기 제 2 증발기(250)를 제상하는 제 2 운전모드를 선택적으로 수행할 수 있으므로, 간단한 구성에 의하여 냉장고의 운전을 제어할 수 있다는 효과가 있다.
한편, 본 실시예는 2 증발기(150)의 제상을 중점으로 설명되었다. 그러나, 제 1 증발기(110)에도 착상이 이루어질 수 있으며 상기 제 1 증발기(110)의 제상운전이 요구될 수 있다.
상기 냉장고(10a)의 제 3 모드로서 냉장실 제상모드 운전시, 상기 밸브장치(220)는 제 3 작동모드로 작동되며, 제 1 증발기(210)는 자연 제상이 수행될 수 있다. 본 실시예와 같이 2개의 압축기(201a,201b)가 2단 압축을 수행하는 경우, 고압측에 배치된 제 1 증발기(210)의 증발온도는 상대적으로 높게 형성된다. 일례로, 상기 제 1 증발기(210)의 증발온도는 -5℃ ~ 0℃의 범위에서 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 증발기(210)의 착상량은 적고 착상된 정도가 심하지 않을 수 있다.
따라서, 별도의 고온 냉매(핫가스)를 이용하지 않고, 냉장실(20)에 존재하는 냉기를 상기 제 1 증발기(210)측으로 공급하여, 상기 제 1 증발기(210)의 제상을 수행할 수 있다.
상세히, 상기 냉장고의 냉장실 제상모드 운전시, 상기 제 1,2 압축기(201a,201b)에서 압축된 냉매는 상기 응축기(202)를 통과하여 상기 밸브장치(220)로 유입된다.
상기 제 2 밸브(230)가 제 3 작동모드로 제어됨에 따라, 상기 다수의 출구부(222,223,224) 중 제 2 출구부(223)는 개방되고 상기 제 1,3 출구부(222,224)는 폐쇄되도록 제어될 수 있다.
따라서, 상기 밸브장치(220)의 입구부(221)로 유입된 냉매는 상기 제 2 출구부(223)를 통하여 배출되며, 상기 제 2 냉매유로(204)를 유동한다. 그리고, 냉매는 상기 제 2 팽창장치(204a)에서 감압되어 상기 제 2 증발기(250)로 유입된다.
상기 제 2 증발기(250)로 유입된 냉매는 증발되며, 이 과정에서 상기 제 2 증발기(250)에서 생성된 냉기는 상기 냉동실(30)을 냉각할 수 있다.
한편, 상기 제 1 냉매유로(203) 및 상기 핫가스유로(205)를 통한 냉매의 유동은 제한될 수 있다. 다만, 상기 제 1 증발팬(210a)은 구동되며, 이에 따라 상기 냉장실(20)에 존재하는 냉기는 상기 제 1 증발기(210)와 냉장실(20)을 순환하게 된다. 이 과정에서, 상대적으로 높은 온도를 형성하는 냉장실(20)의 냉기를 통하여 상기 제 1 증발기(210)의 제상이 이루어질 수 있다(자연 제상).
이와 같은 작용에 의하면, 제 1 증발기(210)의 제상운전을 수행하는 경우에도, 상기 냉동실(30)의 냉각운전을 수행할 수 있으므로, 냉장고의 냉각성능 저하를 방지할 수 있다. 그리고, 핫가스를 이용한 제상운전과 비교할 때, 자연 제상을 통하여 상기 제 1 증발기(210)의 온도를 상대적으로 낮게 유지시킬 수 있으므로, 제상완료 후 제 1 증발기(210)를 운전할 때 증발성능이 개선될 수 있다.
10 : 냉장고 11 : 캐비닛
12 : 아우터 케이스 13 : 이너케이스
101 : 압축기 102 : 응축기
103b : 합지부 105 : 핫가스유로
110 : 제 1 증발기 120 : 밸브장치
150 : 제 2 증발기 151 : 제 1 배관
155 : 핀 157,158 : 관통공
160,165 : 결합 플레이트 170 : 제 2 배관
201a : 제 1 압축기 201b : 제 2 압축기
205 : 핫가스유로 220 : 밸브장치

Claims (16)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기;
    상기 응축기에서 응축된 냉매를 감압하는 팽창장치;
    냉장실의 일측에 설치되며, 상기 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키는 제 1 증발기;
    냉동실의 일측에 설치되며, 상기 팽창장치에서 감압된 냉매를 증발시키는 제 2 증발기;
    상기 응축기의 출구측 배관에 설치되며, 상기 제 1,2 증발기 중 적어도 하나의 증발기로 냉매를 유입시키기 위하여, 작동 가능한 밸브장치; 및
    상기 밸브장치로부터 상기 제 2 증발기로 연장되며, 상기 응축기를 통과한 냉매가 유동하는 핫가스 유로가 포함되는 냉장고.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 증발기가 설치되는 제 1 냉매유로; 및
    상기 제 2 증발기가 설치되는 제 2 냉매유로가 더 포함되며,
    상기 제 1,2 냉매유로는 상기 밸브장치로부터 분지하여 연장되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브장치에는, 4방변이 포함되는 냉장고.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 밸브장치에는,
    상기 응축기를 통과한 냉매가 유입되는 입구부;
    상기 제 1 냉매유로에 연결되는 제 1 출구부;
    상기 제 2 냉매유로에 연결되는 제 2 출구부; 및
    상기 핫가스 유로에 연결되는 제 3 출구부가 포함되는 냉장고.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 냉매유로에는,
    상기 핫가스유로가 연결되는 합지부가 포함되는 냉장고.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 팽창장치에는,
    상기 제 1 냉매유로에 설치되는 제 1 팽창장치; 및
    상기 제 2 냉매유로에 설치되는 제 2 팽창장치가 포함되는 냉장고.
  7. 제 4 항에 있어서,
    제 1 운전모드에서, 상기 밸브장치는,
    상기 제 1 출구부 및 제 2 출구부 중 적어도 하나의 출구부를 개방하고,
    상기 제 3 출구부를 폐쇄하도록,
    작동하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 운전모드 중 냉장실 냉각모드에서,
    상기 밸브장치는 상기 제 1 출구부를 개방하고, 상기 제 2 출구부를 폐쇄하도록,
    작동하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 운전모드 중 냉동실 냉각모드에서,
    상기 밸브장치는 상기 제 2 출구부를 개방하고, 상기 제 1 출구부를 폐쇄하도록,
    작동하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 운전모드 중 동시 냉각모드에서,
    상기 밸브장치는 상기 제 1 출구부 및 제 2 출구부를 개방하도록,
    작동하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  11. 제 4 항에 있어서,
    제 2 운전모드에서, 상기 밸브장치는,
    상기 제 1 출구부 및 제 2 출구부를 폐쇄하고,
    상기 제 3 출구부를 개방하도록,
    작동하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기에는,
    저압측에 배치되는 제 1 압축기; 및
    상기 제 1 압축기의 출구측에 설치되며, 고압측에 배치되는 제 2 압축기가 포함되며,
    상기 제 2 증발기를 통과한 냉매는 상기 제 1 압축기에서 1단 압축되고, 상기 1단 압축된 냉매는 상기 제 1 증발기를 통과한 냉매와 합지되어 상기 제 2 압축기로 흡입되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 증발기의 일측에 구비되며,
    상기 제 1 증발기의 제상을 위하여, 상기 냉장실에 존재하는 냉기를 상기 제 1 증발기측으로 불어주는 제 1 증발팬이 더 포함되는 냉장고.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 증발기의 제상을 수행하는 운전모드에서,
    상기 밸브장치는,
    냉매가 상기 제 2 증발기측으로 유동하고, 상기 제 1 증발기 및 핫가스유로측으로는 유동 제한하도록, 작동하며,
    상기 제 1 증발팬은 구동하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  15. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 팽창장치 및 제 2 팽창장치 중 적어도 하나에는, 모세관이 포함되는 냉장고.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 증발기에는,
    상기 팽창장치에서 감압된 냉매가 유동하는 제 1 배관; 및
    상기 핫가스유로의 냉매가 유동하는 제 2 배관이 포함되는 냉장고.
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