KR20180001058A

KR20180001058A - 초저온 냉장고

Info

Publication number: KR20180001058A
Application number: KR1020160079625A
Authority: KR
Inventors: 유정원
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2016-06-24
Filing date: 2016-06-24
Publication date: 2018-01-04
Also published as: KR102588870B1

Abstract

본 발명은 혼합냉매를 포함하는 냉동사이클를 이용하여 초저온으로 냉각되는 저장공간을 포함하는 케이스; 상기 저장공간에 연통하기 위하여 상기 케이스에 구비된 투입구; 상기 투입구를 개폐하기 위하여 상기 케이스에 회동 가능하게 구비는 외부도어; 상기 외부도어와 상기 투입구의 사이를 실링하기 위하여 상기 외부도어에 구비되는 가스켓; 상기 저장공간 내부에 구비되어 상기 저장공간을 구획하는 내부도어를 포함하는 초저온 냉장고를 제공할 수 있다.

Description

초저온 냉장고 {Refrigerator for super-freezing a storing chamber}

본 발명은 초저온 냉장고에 관한 것이다.

냉장고는 외관을 형성하는 케이스와, 케이스의 내부에 구비되어 저장물을 저장하는 저장실과, 저장실을 개폐하는 도어와, 저장실을 냉각하기 위하여 냉동 사이클을 구현하는 냉각부를 포함할 수 있다.

일반적이 가정용 냉장고는 상온보다는 낮거나, O℃ 내외로 내부 환경을 형성하는 냉장실과, 냉장실의 온도보다 낮은 영하의 온도로 내부 환경을 형성하는 냉동실 중 적어도 하나로 저장실을 형성할 수 있다. 이 경우, 일반적으로 냉동실의 온도는 -30℃ 보다 작게 구비된다.

한편, 초저온 냉장고란 가정용 냉장고에 구비된 냉동실의 온도보다 낮은 온도로 내부 환경을 형성하며, 이 경우 저장실을 -60℃에서 -80℃이하의 극저온 환경을 형성할 수 있다.

그러나, 초저온 냉장고는 저장실의 내부온도와 외부온도의 온도차가 크기 때문에 도어의 개폐에 따른 음압이 크게 발생하여, 도어가 소정 시간 동안 개방되지 않는 문제점이 있었다.

다시 말해, 도어를 개방하고 저장실 내부의 저장물을 꺼내는 사이에 외부공기가 저장실 내부로 유입되며, 도어를 닫으면 유입된 외부공기는 초저온의 저장실에 의해 순간 응축되어 저장실 내부에 음압이 발생하게 된다. 따라서, 일반 성인 남성이 열 수 없을 정도의 큰 힘이 필요하며, 저장실 내부의 음압이 해제되는 시간이 수분이 소요되어 사용자에게 불편함을 주는 문제가 되었다.

상술한 문제를 해결하기 위하여 다음과 같은 내용을 해결하고자 과제로 한다.

본 발명은 도어의 개폐 후에 재개방시에 저장실 내부에 음압이 발생하더라도 도어를 개방하기 위하여 많은 힘이 소요되지 않는 냉장고를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은 도어의 개폐 후 재개방시에 도어의 저면에 생기는 음압을 최소화하는 냉장고를 제공하는 것을 과제로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 혼합냉매를 포함하는 냉동사이클를 이용하여 초저온으로 냉각되는 저장공간을 포함하는 케이스; 상기 저장공간에 연통하기 위하여 상기 케이스에 구비된 투입구; 상기 투입구를 개폐하기 위하여 상기 케이스에 회동 가능하게 구비는 외부도어; 상기 외부도어와 상기 투입구의 사이를 실링하기 위하여 상기 외부도어에 구비되는 가스켓; 상기 저장공간 내부에 구비되어 상기 저장공간을 구획하는 내부도어를 포함하는 초저온 냉장고를 제공할 수 있다.

상기 저장공간은 상기 내부도어와 상기 외부도어에 의해 형성되는 제1공간과, 저장물이 저장되고, 상기 제1공간보다 부피가 큰 제2공간을 포함할 수 있다.

상기 제1공간과 상기 제2공간은 공기유동이 가능하게 구비될 수 있다.

초저온으로 냉각되는 저장공간은 일반 가정용 냉장고의 냉동실의 고내 보다 낮은 온도로 냉각되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 케이스는 상기 저장공간의 내주면에서 상기 저장공간의 내측으로 연장된 제1가이더와, 상기 제1가이더 보다 더 연장된 제2가이더를 포함하며, 상기 내부도어는 상기 제1가이더 위에서 슬라이딩하는 제1내부도어와, 상기 제2가이더 위에서 슬라이딩하는 제2내부도어를 포함할 수 있다.

상기 제1내부도어와 상기 제2내부도어의 단면적의 합은 상기 투입구의 단면적보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제2내부도어의 너비의 길이는 상기 제1내부도어 보다 길게 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1내부도어 또는 상기 제2내부도어의 상부면에 오목하게 함몰된 내부도어 손잡이를 포함할 수 있다.

상기 내부도어는 상기 저장공간을 볼 수 있는 투명부재와, 상기 투명부재의 둘레에 구비된 내부도어 프레임을 포함하며, 상기 내부도어 프레임은 장방향으로 구비된 다수개의 제1보강리브를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 내부도어를 회동 가능하게 연결하는 내부도어 힌지; 상기 외부도어가 개방된 후에 소정시간 후에 상기 내부도어를 개방시키도록 상기 외부도어와 상기 내부도어를 연동하는 개방지연부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 케이스는 상기 저장공간의 내주면에서 연장된 제4가이더와, 상기 제4가이더 보다 상측에 상기 케이스의 내부에 연통되는 셔터 삽입홀을 포함하며, 상기 내부도어는 상기 제4가이더 위에서 슬라이딩하며, 상기 셔터 삽입홀로 삽입되는 셔터로 이뤄져, 상기 저장공간을 구획하는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 케이스는 상기 저장공간의 내주면에서 연장된 제5가이더를 포함하며, 상기 내부도어는 상기 제5가이더의 상부면에 지지되며, 상기 저장공간 내부에 회동 가능하게 연결된 제3내부도어와, 상기 제3내부도어(620)에 회동 가능하게 구비되며 끝단은 자유단으로 구비된 제4내부도어를 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고를 제공할 수 있다.

상기 혼합냉매는 제1비등점을 가지는 고온용 냉매와, 상기 제1비등점 보다 낮은 제2비등점을 가지는 저온용 냉매으로 이뤄지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 혼합냉매는 상기 고온용 냉매는 이소펜탄(Isopentane), 1,2-부타디엔(1,2-Butadiene), 부탄(N-Butane), 1-부텐(1-Butene) 및 이소부탄(Isobutane) 중 하나와, 상기 저온용 냉매는 에탄(Ethne) 및 에틸렌(Ethylen) 중 하나의 조합으로 이뤄지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 냉동사이클은 압축기, 응축기, 팽창장치, 증발기 순서로 냉매관에 의해 연결되며, 상기 냉매관은 상기 응축기의 출구로부터 팽창장치로 연장되는 응축배관과, 상기 증발기의 출구로부터 압축기로 연장되는 흡입배관을 포함하며, 상기 응축배관을 유동하는 냉매과 상기 흡입배관을 유동하는 냉매간에 열교환이 이뤄지는 제1열교환기와, 상기 팽창장치를 유동하는 냉매와 흡입배관을 유동하는 냉매간에 열교환이 이뤄지는 제2열교환기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 흡입배관을 유동하는 냉매의 유동방향을 기준으로, 상기 제1열교환기는 상기 제2열교환기의 출구 측에 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 도어의 개폐 후에 재개방시에 저장실 내부에 음압이 발생하더라도 도어를 개방하기 위하여 많은 힘이 소요되지 않는 냉장고를 제공하는 효과가 있다.

본 발명은 도어의 개폐 후 재개방시에 도어의 저면에 생기는 음압을 최소화하는 냉장고를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명 초저온 냉장고의 사시도를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A`의 단면에서 도어가 닫힌 초저온 냉장고를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 B-B`의 단면에서 도어가 닫힌 초저온 냉장고를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명 초저온 냉장고에 구비된 내부도어의 제1실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명 초저온 냉장고에 구비된 제1내부도어 또는 제2내부도어의 저면도를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명 초저온 냉장고에 구비된 제1내부도어 또는 제2내부도어의 분해사시도를 도시한 도면이다.
도 7a는 도 5의 C-C`의 단면도를 도시한 도면이다.
도 7b는 도 5의 D-D`의 단면도를 도시한 도면이다.
도 8는 본 발명 초저온 냉장고에 구비된 내부도어의 제2실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명 초저온 냉장고에 구비된 내부도어의 제3실시예를 도시한 도면이다.
도 10는 본 발명 초저온 냉장고에 구비된 내부도어의 제4실시예를 도시한 도면이다.
도 11은 도 1에서 E-E`의 단면도를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명 초저온 냉장고에 구비될 수 있는 냉각부의 제1실시예를 도시한 도면이다.
도 13는 본 발명 초저온 냉장고에 구비될 수 있는 냉각부의 제2실시예를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명 초저온 냉장고에 구비될 수 있는 냉각부의 제3실시예를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명 초저온 냉장고에 구비될 수 있는 냉각부의 제4실시예를 도시한 도면이다.
도 16는 본 발명 초저온 냉장고에 구비될 수 있는 냉각부의 제5실시예를 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 이하에 기술될 장치의 구성이나 제어방법은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위함은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 통상의 기술자가 이해하는 해당 용어의 일반적 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에 사용된 용어가 해당 용어의 일반적 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

도 1에 도시된 직교좌표계를 참조하면, X축의 양의 방향을 전방, X축의 음의 방향을 후방, Z축의 양의 방향을 상방, Z축의 음의 방향을 하방, Y축의 양의 방향을 우방, Y축의 음의 방향을 좌방으로 정의한다.

도 1은 본 발명 초저온 냉장고의 사시도를 도시한 도면이다. 이하에서 도 1을 참조하여 본 발명의 초저온 냉장고에 대하여 설명한다.

본 발명의 초저온 냉장고는 초저온으로 냉각되는 저장공간(150)을 포함하는 케이스(100)와, 저장공간(150)에 연통하기 위하여 케이스(100)에 구비된 투입구(122)와, 투입구(122)를 개폐하기 위하여 케이스(100)에 회동 가능하게 구비되는 외부도어(200)를 포함할 수 있다.

케이스(100)는 초저온 냉장고의 외관을 형성하는 외부케이스(110)와, 외부케이스(110)의 내부에 구비되며, 저장공간(150)을 형성하는 내부 케이스(130)와, 외부케이스(110)와 내부 케이스(130)의 사이를 연결하는 커버 케이스(120)를 포함할 수 있다.

다만, 커버 케이스(120)는 외부케이스(110)에서 연장된 하나의 부재로 이뤄질 수도 있다.

도 2는 도 1의 A-A`의 단면에서 도어가 닫힌 초저온 냉장고를 도시한 도면이다. 도 3은 도 1의 B-B`의 단면에서 도어가 닫힌 초저온 냉장고를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명 초저온 냉장고에 구비된 내부도어의 제1실시예를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 외부케이스(110)는 직육면체의 형상으로 구비될 수 있다. 외부케이스(110)는 내부와 연통할 수 있도록 일측이 개구되고, 커버 케이스(120)가 삽입되어 고정되는 외부 개구부(112)를 포함할 수 있다. 외부케이스(110)와 커버 케이스(120)는 플라스틱 재질로 구비될 수 있으며, ABS 재질로 구비됨이 바람직하다.

내부 케이스(130)는 외부케이스(110)의 내부에 구비되며, 내부에 저장공간(150)을 형성한다.

저장공간(150)은 내부에 저장물을 저장할 수 있는 공간이며, 초저온으로 냉각된 환경을 형성할 수 있다. 초저온이란 일반 가정용 냉장고의 냉동실의 고내 온도보다 낮은 온도로 냉각되는 온도이다. 예를 들어, 초저온은 -60℃ 이하의 온도가 될 수 있다.

내부 케이스(130)는 외부 개구부(112)와 연통하여 저장물이 출입할 수 있는 내부 개구부(132)를 포함할 수 있다. 내부 케이스(130)는 열전도성이 좋은 금속재질로 구비될 수 있으며, 본 발명에서는 알류미늄으로 구비됨이 바람직다.

커버 케이스(120)는 외부 개구부(112)와 내부 개구부(132)을 연결하여 외부케이스(110)와 내부 케이스(130)의 사이에 구비된 내부공간(140)을 밀폐할 수 있다. 다시 말해, 내부공간(140)은 외부케이스(110), 내부 케이스(130), 커버 케이스(120)에 의해 형성될 수 있다.

본 발명에서는 외부 개구부(112)는 외부케이스(110)의 상측에 구비되며, 내부 개구부(132)는 내부 케이스(130)의 상측에 구비되며, 커버 케이스(120)는 외부케이스(110)와 내부 케이스(130)의 상측 끝단을 연결할 수 있다.

커버 케이스(120)는 내부 개구부(132)와 저장공간(150)에 연통하는 투입구(122)를 포함한다. 즉, 투입구(122)는 케이스(100)의 내부에 구비된 저장공간(150)에 연통할 수 있도록 케이스(100)의 일측에 구비된다.

본 발명의 초저온 냉장고는 외부케이스(110)와 내부 케이스(130)의 사이에 구비된 내부공간(140)에 단열재(미도시)를 포함할 수 있다. 따라서, 저장공간(150)과 케이스(100)의 외부 사이에 열교환 되는 것을 방지할 수 있다.

외부도어(200)는 저장공간(150)의 내부에서 냉각된 공기가 외부로 누설되는 것을 방지 하기 위하여 투입구(122)를 개폐한다.

외부도어(200)는 케이스(100)에 회동 가능하게 외부도어 힌지(250)에 연결될 수 있다. 외부도어(200)는 외관을 이루는 외부도어 케이스(210)와, 외부도어 케이스(210)의 내부에 구비된 단열재(미도시)를 포함할 수 있다.

외부도어(200)가 닫힌 경우에 투입구(122) 측으로 연장되어 돌출된 외부도어 삽입부(240)를 포함할 수 있다. 외부도어 삽입부(240)는 투입구(122)의 단면적보다 작게 구비될 수 있다. 외부도어(200)가 닫힌 경우에, 외부도어 삽입부(240)가 투입구(122) 내부에 삽입되므로, 외부도어(200)는 케이스(100)의 상측에서 좌우로 흔들리지 않고 고정된다.

외부도어(200)는 전방 끝단에서 돌출된 외부도어 손잡이(220)를 포함할 수 있다.

본 발명 초저온 냉장고는 외부도어(200)와 투입구(122)의 사이를 실링하기 위한 가스켓(230)을 포함할 수 있다.

가스켓(230)은 외부도어(200)에 하부면에 고정될 수 있으며, 외부도어(200)가 닫힌 경우에 외부도어(200)의 하중에 의해 투입구(122)와 외부도어(200) 사이이를 실링하여 저장공간(150) 내부의 냉기가 외부로 누설되는 것을 방지한다.

가스켓(230)은 외부도어 삽입부(240)의 둘레에 구비될 수 있다.

가스켓(230)은 케이스 상부면과 외부도어(200)의 하부면 사이를 실링할 수 있으며, 또는/및 가스켓(230)은 케이스(100)의 내주면과 외부도어 삽입부(240)의 외주면을 실링할 수도 있다.

운행중인 초저온 냉장고에서 저장물을 꺼내기 위하여 외부도어(200)를 개방하고 닫으면, 저장공간(150)으로 유입된 외부공기는 순간적으로 응축하게 되어 저장공간(150)의 내부에 큰 음압을 발생시킨다.

이는 외부도어(200)가 닫힌 경우 가스켓(230)에 의해서 실링된 저장공간(150)의 내부공기가 외부공기와 유동할 수 없기 때문이다.

따라서, 외부도어(200)를 다시 열려고 해도 외부도어(200)는 열리지 않으며, 열리지 않는 시간구간이 생기는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명 초저온 냉장고는 저장공간(150) 내부에 구비되어 저장공간(150)을 구획하는 내부도어(300)를 포함할 수 있다.

저장공간(150)은 외부도어(200)와 내부도어(300)에 의해 형성되는 제1공간(152)과, 저장물이 저장되는 제2공간(154)을 구획될 수 있다.

내부도어(300)는 저장공간(150) 내부에서 투입구(122)에 수평하게 구비될 수 있다.

제1공간(152)은 내부도어(300)의 상측에 구비되거나, 내부도어(300)에서 투입구(122) 방향에 구비될 수 있다. 제2공간(154)은 내부도어(300)의 하측에 구비되거나, 내부도어(300)에서 투입구(122)의 반대방향에 구비될 수 있다.

제2공간(154)은 실제로 저장물이 저장되는 공간으로, 제1공간(152)보다 큰 부피를 가지도록 구비된다. 제2공간(154)은 내부도어(300)와 내부 케이스(130)에 의해 형성되며, 저장공간(150)의 대부분의 공간 이룬다.

제1공간(152)은 외부도어(200)를 개폐한 후 다시 개방하는 경우에 외부도어(200)의 내측에 큰 음압이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다.

제1공간(152)과 제2공간(154)은 서로 완전히 밀폐되어 공기의 유동이 생기지 않는 것이 아니라, 저장공간(150)을 공간적으로 구획한 것을 의미한다. 즉, 제1공간(152)과 제2공간(154)은 공기유동이 가능하도록 구비되며, 순간적으로 많은 양의 공기유동이 제1공간(152)과 제2공간(154) 사이에 발생하지 않도록 제1공간(152)과 제2공간(154)을 구획한다.

도 3 내지 도 4를 참조하여, 내부도어(300)의 제1실시예에 대하여 설명한다.

내부도어(300)는 저장공간 내부에 슬라이딩 가능하게 구비되어 내부 개구부(132)의 일 부분을 개폐하는 제1내부도어(310)와, 제1내부도어(310)에 의해 개폐되지 않는 내부 개구부(132)의 나머지 부분을 걔폐하는 제2내부도어(330)를 포함할 수 있다.

제1내부도어(310)는 제2내부도어(330)의 상측에 구비되며, 제2내부도어(330)의 상부면에 접촉하며 슬라이딩 가능하게 구비될 수 있다. 따라서, 제1내부도어(310)를 슬라이딩하여 일방향으로 이동시키면 제1내부도어(310)에 의해 폐쇄되던 내부 개구부(132)의 일 부분이 개방되며, 반대방향으로 슬라이딩 이동시키면 내부 개구부(132)의 일 부분을 폐쇄한다. 이는 제2내부도어(330)도 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

제1내부도어(310)와 제2내부도어(330)는 투입구(122)의 장방향으로 슬라이딩 가능하게 구비될 수 있다.

제1내부도어(310)와 제2내부도어(330)의 단면적의 합은 투입구(122)의 단면적의 합보다 크게 구비될 수 있다.

제1내부도어(310)와 제2내부도어(330)의 장방향의 길이는 서로 다르게 구비될 수 있고, 제1내부도어의 장방향의 길이는 제2내부도어의 장방향의 길이보다 길게 구비될 수 있다.

제1내부도어(310)와 제2내부도어(330)의 단방향(너비방향)의 길이는 서로 다르게 구비될 수 있고, 제2내부도어의 너비 길이(W2)는 제1내부도어(310)의 너비길이(W1) 보다 길게 구비될 수 있다.

여기서, 장방향 및 단방향이란 제1내부도어(310) 또는 제2내부도어(330)의 외주면에서 긴 모서리 및 짧은 모서리를 각각 말한다.

한편, 제1내부도어(310)의 상부면에는 오목하게 함몰된 제1내부도어 손잡이(312)를 단방향의 양측에 구비할 수 있다. 2개의 제1내부도어 손잡이(312)는 제1내부도어(310)의 상부면에서 장방향의 중심에 구비될 수 있다. 또한, 제2내부도어(330)의 상부면에는 오목하게 함몰된 제2내부도어 손잡이(332)를 단방향의 양측에 구비할 수 있다. 2개의 제2내부도어 손잡이(332)는 제2내부도어(330)의 상부면에서 장방향의 중심에 구비될 수 있다.

이 경우, 제2내부도어(330)와 제1내부도어(310)의 끝단을 맞춘 경우에, 제2내부도어(330)의 너비길이(W2)와 제1내부도어(310)의 너비길이(W1)의 차이는 제2내부도어(330)의 상부면에서 구비된 2개의 제2내부도어 손잡이 중 하나만 노출되는 길이일 수 있다. 즉, 제1내부도어(310)가 제2내부도어(330)의 상측으로 슬라이딩된 경우에 제2내부도어(330)에 구비된 2개의 제2내부도어 손잡이 중 하나는 언제가 상측으로 노출되어 사용자는 제2내부도어 손잡이(332)를 쥐고, 제2내부도어(330)를 양측으로 이동시킬 수 있다.

한편, 제1내부도어(310)는 투입구(122)에서 제1소정 깊이(H1)의 하단에서 저장공간(150)의 내측으로 연장된 제1가이더(124)의 상면에 의해 가이드 될 수 있으며, 제2내부도어(330)는 제1가이더(124)의 끝단에서 제2소정 깊이(H2)의 하단에서 저장공간(150)의 내측으로 연장된 제2가이더(126)의 상면에 의해서 가이드 될 수 있다.

다시 말해, 제1가이더(124)는 저장공간(150)의 내주면에서 저장공간(150) 내측으로 연장되어 구비된다. 그리고, 제2가이더(126)는 저장공간(150)의 내주면에서 저장공간(150)의 내측으로 연장되어 구비되되, 제1가이더(124) 보다 더 연장되어 구비될 수 있다.

이 경우, 제1내부도어(310)의 두께(D1)는 제1소정 깊이(H1)보다 작게 구비될 수 있다. 다만, 제1내부도어(310)의 두꼐(D1)의 2배의 길이 이내에 제1소정 깊이(H1)의 길이가 구비되도록 함이 바람직하다. 왜냐하면 제1공간(152)의 부피를 최소화 하여야만 제1공간(152)에서 외부공기의 응축으로 인한 음압을 최소화 할 수 있기 때문이다.

또한, 제2내부도어(330)의 두께(D2)는 제2소정 깊이(H2)보다 작거나 같게 구비될 수 있다. 따라서, 제1내부도어(310)와 제2내부도어(330)의 사이에 틈을 최소화하여 제1내부도어(310)와 제2내부도어(330) 사이로 저장공간 내부의 냉기가 누설되는 것을 방지한다.

도 5는 본 발명 초저온 냉장고에 구비된 제1내부도어 또는 제2내부도어의 저면도를 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명 초저온 냉장고에 구비된 제1내부도어 또는 제2내부도어의 분해사시도를 도시한 도면이다. 도 7a는 도 5의 C-C`의 단면도를 도시한 도면이다. 도 7b는 도 5의 D-D`의 단면도를 도시한 도면이다.

도 5내지 도 7을 참조하여, 제1내부도어 또는 제2내부도어에 관하여 설명한다. 제1내부도어 또는 제2내부도어의 장방향 길이 및 단방향 길이를 제외한 다른 구조는 동일하므로, 이하에서는 제1내부도어와 제2내부도어의 용어 대신에 내부도어의 용어를 기준으로 설명하되, 이 설명은 제1내부도어 및 제2내부도어에서도 동일하게 적용될 수 있다.

내부도어(300)는 저장공간을 외부에서 볼 수 있는 투명부재(380)와, 투명부재(380)의 둘레에 구비된 내부도어 프레임(350)을 포함할 수 있다.

투명부재(380)는 초저온 환경인 저장공간(150) 내부에 구비되므로, 초저온 환경을 견딜 수 있는 강화유리로 구비될 수 있다.

내부도어 프레임(350)은 플라스틱 재질로 구비될 수 있으며, 직사각형의 형상으로 구비될 수 있다.

또한, 내부도어 프레임(350)은 내부도어 프레임(350)의 내주면에 의해 형성되는 관통부(360)를 포함할 수 있고, 관통부(360)는 직사각형의 형상으로 구비될 수 있다.

관통부(360)의 장방향 길이(l2)는 투명부재(380)의 장방향 길이(l1)보다 길게 구비될 수 있다. 왜냐하면, 강화유리인 투명부재는 초저온환경에서도 수축이 많이 되지 않지만, 상대적으로 내부도어 프레임(350)은 플라스틱 재질로 이뤄져서 수축이 많이 일어나기 때문이다.

관통부(360)를 이루는 내부도어 프레임(350)의 내주면은 제1모서리(362)와, 제1모서리(362)에 대향하는 제2모서리(364)와, 제1모서리(362)와 제2모서리(364)를 연결하는 양측 모서리(366)로 형성할 수 있다.

내부도어 프레임(350)은 내주면에서 연장되되 투명부재의 전면을 지지하는 전면지지부(372)와, 투명부재의 후면을 지지하는 후면지지부(374)를 포함할 수 있다.

전면지지부(372)는 투명부재(380)의 전면에서 가장자리 둘레를 모두 지지하도록 구비될 수 있다.

후면지지부(374)는 제1모서리(362)에서 연장된 제1후면지지부(374a)와, 제2모서리(364)에서 연장되되, 제1후면지지부(374a)보다 짧게 연장된 제2후면지지부(374b)와, 양측 모서리(366)에서 연장된 제3후면지지부(374c)를 포함할 수 있다. 제3후면지지부(374c)는 제2후면지지부(374b) 측에 소정 길이로 절개된 절개부(368)를 포함하여, 절개부(368)를 통해서 투명부재(380)가 전면지지부(372)와 후면지지부(374) 사이로 삽입되어 고정될 수 있도록 한다.

한편, 내부도어 프레임(350)은 내부도어 프레임(350)의 장방향으로 구비된 다수개의 제1보강리브(392)와, 단방향으로 구비되는 제2보강리브(394) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

제1보강리브(392)와 제2보강리브(394)는 내부도어 프레임(350)의 하부면에 구비될 수 있다.

내부도어 프레임(350)은 단방향을 이루는 제1부재(352) 및 제2부재(354)와, 장방향을 이루며 제1부재(352)와 제2부재(354) 사이를 연결하는 제3부재(356) 및 제4부재(358)를 포함할 수 있다.

제1보강리브(392)는 제3부재(356) 또는/및 제4부재(358)의 길이방향에 나란하게 다수개로 구비되며, 제1부재(352) 또는/및 제2부재(354)의 길이방향에는 수직하게 다수개로 구비될 수 있다.

이 경우, 제3부재 또는/및 제4부재에 구비된 제1보강리브(392)의 간격(S1)은 제1부재 또는/및 제2부재에 구비된 제1보강리브(392)의 간격(S2)보다 좁게 구비될 수 있다. 왜냐하면, 제3부재 및 제4부재는 제1부재 및 제2부재 보다 길게 구비되므로, 초저온 환경에서 제3부재 및 제4부재은 제1부재 및 제2부재 보다 수축되는 길이가 길다. 그러므로 초저온 상태에서 수축을 방지하기 위하여 제1보강리브(392)의 간격을 좁게 구비한다.

한편, 제2보강리브(394)는 제3부재(356) 또는/및 제4부재(358)의 길이방향에 수직하게 다수개로 구비될 수 있다. 따라서, 제3부재(356) 및 제4부재(358)의 수축을 최소화 할 수 있다.

도 8는 본 발명 초저온 냉장고에 구비된 내부도어의 제2실시예를 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명 초저온 냉장고에 구비된 내부도어의 제3실시예를 도시한 도면이다. 도 10는 본 발명 초저온 냉장고에 구비된 내부도어의 제4실시예를 도시한 도면이다.

이하에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여, 내부도어의 다양한 실시예를 설명한다. 내부도어 및 내부도어를 설치하기 위하여 변경되는 구조를 제외한 내부도어의 제1실시예에 대한 설명은 내부도어의 다른 실시예에서도 그대로 적용될 수 있으며, 이하에서는 차이점에 대하여만 기재한다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 구비된 제2실시예의 내부도어(400)는 저장공간(150) 내부에서 회동 가능하게 구비될 수 있다.

제2실시예의 내부도어(400)는 저장공간(150)의 일측에 회전 가능하게 내부도어 힌지(410)에 연결될 수 있다. 내부도어 힌지(410)는 외부도어 힌지(250)가 구비된 케이스(100)의 내주면에 구비될 수 있다.

제2실시예의 내부도어(400)는 저장공간(150)의 내주면으로부터 연장된 제3가이더(430)의 상면에 의해서 지지되며, 제3가이더(430)는 투입구(122)에서 제3소정 깊이(H3)의 하단에 구비될 수 있다.

이 경우, 제3소정 깊이(H3)는 제2실시예의 내부도어(400)의 두께(D3)보다 길게 구비될 수 있다. 다만, 제2실시예의 내부도어(400)의 두께(D3)의 2배의 길이 보다 제3소정 깊이(H3)의 길이는 작게 구비됨이 바람직하다.

제3가이더(430)는 저장공간(150)의 내주면 전체 또는 부분 둘레에 구비될 수 있다.

이 경우에도 저장공간(150)은 제2실시예의 내부도어(400)의 상측인 제1공간(152)과, 하측인 제2공간(154)으로 구획되며, 제1공간(152)에 비하여 제2공간(154)의 부피가 크도록 구비된다.

내부도어 힌지(410)는 제3가이더(430)의 상부면에 위치할 수 있다. 제2실시예의 내부도어(400)가 닫힌 경우에 저장공간(150)의 상측을 폐쇄하여 제2공간(154)을 형성하며, 외부도어(200)를 닫는 경우에 제1공간(152)을 형성한다.

한편, 본 발명 초저온 냉장고는 외부도어(200)가 개방된 후 내부도어가 자동을 개방될 수 있도록, 외부도어(200)와 내부도어를 연동하는 개방지연부(420)를 포함할 수 있다.

제2실시예의 내부도어(400)는 개방지연부(420)에 의하여 외부도어(200)가 개방된 후에 소정시간 후에 자동으로 개폐될 수 있다. 따라서, 외부도어를 개폐후에 재개방하는 경우에 외부도어가 재개방되기 전까지는 내부도어가 닫힌 상태를 유지하고 있으므로, 제2공간(154)에서만 큰 음압이 걸리고, 제1공간(152)에서는 작은 음압이 걸려 외부도어(200)는 작은 힘으로도 개방될 수 있으며, 외부도어가 열린 후에는 내부도어와 저장공간(150) 사이의 틈으로 공기유동이 생겨 제2공간의 큰 음압을 제거할 수 있어 작은 힘으로도 내부도어를 열 수 있다.

개방지연부(420)는 도 8에 도시된 바와 같이, 내부도어와 외부도어(200) 사이를 연결하되, 내부도어와 외부도어(200) 사이의 간격보다 긴 선으로 구비할 수 있다. 따라서 외부도어(200)가 닫힌 경우에는 장력이 발생하지 않되, 외부도어(200)가 개방된 후에는 장력이 발생하여 내부도어를 열 수 있다. 이를 통해서 외부도어(200)와 내부도어의 개폐 사이에 시간 간격을 둘 수 있으며, 외부도어(200)의 개방 후 소정시간 후에 내부도어를 자동을 개폐할 수 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 구비된 제3실시예의 내부도어(500)는 저장공간(150) 내부에서 슬라이딩 가능하게 구비될 수 있다.

제3실시예의 내부도어(500)는 저장공간(150)의 내주면으로부터 저장공간(150) 내측으로 연장된 제4가이더(510)의 상면에 의해서 지지되며, 제4가이더(510)는 투입구(122)에서 제4소정 깊이(H4)의 하단에 구비될 수 있다.

이 경우, 제4소정 깊이(H4)는 제3실시예의 내부도어(500)의 두께(D4)보다 길게 구비될 수 있다. 다만, 제3실시예의 내부도어(500)의 두께(D4)의 2배의 길이 보다 제4소정 깊이(H4)의 길이는 작게 구비됨이 바람직하다.

제4가이더(510)는 저장공간(150)의 내주면 전체 또는 부분 둘레에 구비될 수 있다.

제3실시예의 내부도어(500)는 다수개의 부재가 각각 회동 가능하게 구비된 셔터로 이뤄질 수 있으며, 제3실시예의 내부도어(500)는 저장공간(150)의 내주면에 구비된 셔터 삽입홀(520)에 삽입하여 출입할 수 있다. 셔터 삽입홀(520)은 제4가이더(510) 보다 상측에 구비될 수 있다.

따라서, 제3실시예의 내부도어(500)가 셔터 삽입홀(520)로 인입되도록, 제4가이더(510)의 상면을 슬라이딩하여 후방으로 이동하면 저장공간(150)의 상측을 개방하며, 제3실시예의 내부도어(500)가 셔터 삽입홀(520)에서 인출하도록, 제4가이더(510)의 상면을 슬라이딩하여 전방으로 이동하면 저장공간(150)의 상측을 폐쇄할 수 있다.

즉, 셔터로 이뤄진 제3실시예의 내부도어(500)는 제4가이더(510)의 상면을 이동하면서 저장공간(150)을 구획할 수 있다.

이 경우에도 저장공간(150)은 내부도어의 상측인 제1공간(152)과, 하측인 제2공간(154)으로 구획되며, 제1공간(152)에 비하여 제2공간(154)의 부피가 크도록 구비된다.

한편, 제3실시예의 내부도어(500)의 끝단에는 내부도어가 셔터 삽입홀(520)로 인입시에 이동을 제한할 수 있는 셔터 스토퍼(530)가 구비될 수 있다. 따라서, 내부도어가 셔터 삽입홀(520)로 완전히 삽입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 내부도어의 전단 상면에는 사용자의 손을 삽입할 수 있도록 오목하게 함몰된 셔터 손잡이(540)가 구비될 수 있다.

도 10를 참조하면, 본 발명에 구비된 제4실시예의 내부도어(600)는 저장공간(150) 내측에 회동 가능하게 연결되는 제3내부도어(620)와, 제3내부도어(620)에 회동 가능하게 연결되고, 끝단이 자유단으로 구비되는 제4내부도어(630)를 포함할 수 있다.

제3내부도어(620)는 저장공간(150)에 제3힌지(622)에 의해 연결되며, 제4내부도어(630)는 제3내부도어(620)에 제4힌지(632)에 의해 연결된다.

제4실시예의 내부도어(600)는 저장공간(150)의 내주면으로부터 저장공간(150)의 내측으로 연장된 제5가이더(610)의 상면에 의해서 지지되며, 제5가이더(610)는 투입구(122)에서 제5소정 깊이(H5)의 하단에 구비될 수 있다.

이 경우, 제5소정 깊이(H5)는 제4실시예의 내부도어(600)의 두께(D5)보다 길게 구비될 수 있다. 다만, 제4실시예의 내부도어(600)의 두께(D5)의 2배의 길이 보다 제5소정 깊이(H3)의 길이는 작게 구비됨이 바람직하다.

제5가이더(610)는 저장공간(150)의 내주면 전체 또는 부분 둘레에 구비될 수 있다.

제3내부도어의 제3힌지(622)는 제5가이더(610)의 상부면에 위치할 수 있다.

제4실시예의 내부도어(600)가 닫힌 경우에 제3내부도어(620)와 제4내부도어(630)는 모두 제5가이더(610)에 의해 지지되며, 저장공간(150)의 상측을 폐쇄한다.

반대로, 제4실시예의 내부도어(600)가 열린 경우에는 제3내부도어(620)는 상측으로 제4내부도어(630)는 제3내부도어(620)와 반대방향으로 회전하고, 제3내부도어(620)의 자유단이 제5가이더(610)에 지지되며, 저장공간(150)의 상측이 개방된다.

상술한 내부도어의 다양한 실시예에 의하여, 본원발명은 외부도어를 개폐하고 다시 재개방하는 경우에, 외부공기의 응축으로 제2공간(154)에서 발생하는 큰 음압의 대부분은 내부도어에 작용하고, 외부공기의 응축으로 제1공간(152)에서 발생하는 작은 음압이 외부도어에 작용하여, 외부도어는 바로 재개방이 가능한 효과를 얻을 수 있다.

도 11은 도 1에서 E-E`의 단면도를 도시한 도면이다. 도 12는 본 발명 초저온 냉장고에 구비될 수 있는 냉각부(700)의 제1실시예를 도시한 도면이다. 도 11 및 도 12을 참조하여, 본 발명이 초저온 냉장고에 포함된 냉각부의 제1실시예에 대하여 설명한다.

본 발명의 초저온 냉장고는 외부케이스(110)와 내부 케이스(130)의 사이에 저장실을 냉각시킬 수 있는 냉동 사이클을 구현하는 냉각부(700)를 포함할 수 있다.

냉동 사이클은 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발이 반복되도록 운전된다.

도 11 및 12를 참조하면, 냉각부(700)는 냉매를 압축하는 압축기(710), 냉매를 응축시키는 응축기(720), 냉매를 팽창시키는 팽창장치(730), 냉매를 증발시키는 증발기(740)를 포함할 수 있다.

압축기(710), 응축기(720), 팽창장치(730), 증발기(740)는 냉매관(750)에 의하여 연결된다. 응축기(720)는 압축기(710)의 출구 측에 연결되며, 팽창장치(730)는 응축기(720)의 출구 측에 연결되고, 증발기(740)는 팽창장치(730)의 출구 측에 연결되며, 압축기(710)는 증발기(740)의 출구 측에 연결되어 순환구조로 구비된다.

압축기(710)는 냉매를 압축하여 고온, 고압으로 생성한다. 압축기(710)는 내부공간(140)에 구비된 기계실(718)에 구비될 수 있다.

기계실(718)은 내부 케이스(130)와 외부케이스(110) 사이에 구비되며, 초저온 냉장고(1)의 전방에서 보았을 때 우측 및 하측에 구비될 수 있으며, 전후 방향으로 길게 구비될 수 있다. (도 2 및 도 11 참조)

기계실(718)은 압축기(710)를 냉각하기 위한 냉각팬(716)을 포함할 수 있다.

응축기(720)는 압축기(710)에서 토출된 혼합냉매를 응축한다. 응축기(720) 내부에서 응축되는 냉매는 열을 방출하며, 방출된 열은 응축기(720)의 외부로 방출되어 외부 공기와 열교환을 한다. 응축기(720)는 케이스(100)의 외부 후방면에 구비되어, 케이스(100)의 외부 공기와 열교환을 할 수 잇다.

한편, 응축기(720)와 증발기(740) 사이를 연결하는 냉매관(750)에는 드라이어(725)가 더 포함될 수 있다. 드라이어(725)는 응축기(720)에서 응축된 냉매 중 수분이나 이물을 걸러낸다.

팽창장치(730)는 응축기(720)에서 응축된 냉매를 감압한다. 팽창장치(730)는 캐필러리 튜브 또는 팽창밸브를 포함할 수 있다.

증발기(740)는 팽창장치(730)에서 감압된 냉매를 증발시킨다. 증발기(740)는 냉매를 증발시키기 위하여 증발기(740)의 외부로부터 열교환하여 열을 흡수하므로 증발기(740)의 주변은 냉각된다.

증발기(740)는 내부 케이스(130)의 외주면의 둘레에 구비될 수 있다. 이 경우, 증발기(740)는 관형태로 구비되며, 내부 케이스(130)의 외주면과 직접 접촉하여 내부 케이스(130)로부터 열을 흡수하여 내부 케이스(130)의 온도를 낮춘다.

초저온 냉장고를 구현하기 위해서는 비등점이 늦은 냉매를 사용할 수 있으나, 비등점이 낮은 냉매를 단독으로 사용하면 압축기의 토출압력이 상승하여 압축기의 신뢰성이 떨어지는 문제가 생길 수 있다. 이를 방지하기 위하여 비등점이 서로 다른 2개 이상의 냉매를 혼합한 혼합냉매를 이용할 수 있다.

혼합냉매는 소정 압력하에서 액상과 기상간에 액화 또는 기화가 일어날 때 준평형 상태에서 온도가 변하지 않는 공비 혼합냉매(azeortropic refrigerant mixture) 및 액화 또는 기화 과정에서 온도가 변화하는 비공비 혼합냉매(non-azeortropic refrigerant mixture)를 포함할 수 있다.

혼합냉매를 이용하여 초저온 냉장고를 구현하는 냉장고에 관하여 선행문헌 US 7,299,653 B2 (2007.11.27. 등록일)에 자세히 기술되어 있으나, 그 혼합비율이 최적화 되어 있지 않아 최적화된 초저온 상태와 압축기의 적정 토출압력을 모두 만족시키기 어려운 문제점이 있었다.

상기 압축기(710)는 일반적인 가정용 냉장고에 구비된 가정용 압축기로 구비될 수 있다. 일반적인 가정용 압축기는 토출 압력이 산업용 압축기에 비하여 낮은 대신에 저소음을 구현할 수 있다.

압축기(710)는 최고 토출압력을 25 바아(bar)이하로, 최고 토출온도를 120 ℃ 이하, 최저 흡입암력을 1 바아(bar)이하로 형성되도록 구비될 수 있으며, 이러한 온도 또는 압력 범위를 가지는 가정용 압축기는 운전시 소음이 작게 발생하는 이점이 있다.

압축기(710)로 흡입되는 냉매는 혼합냉매를 포함할 수 있다. 혼합냉매는 제1비등점을 가지는 고온용 냉매와, 제1비등점 보다 낮은 제2비등점을 가지는 저온용 냉매를 포함할 수 있다.

이 경우, 저온용 냉매에 의해 초저온 냉장고를 구현할 수 있으나, 저온용 냉매는 압축시 상대적으로 높은 토출압력을 가져서 압축기에 과부하를 일으킨다. 이에 반해, 고온용 냉매는 압축시 상대적으로 낮은 토출압력을 가지므로 압축기의 부하를 줄여준다. 그러므로 저온용 냉매와 고온용 냉매의 적정한 비율은 초저온의 구현과 압축기의 과부하를 방지하는데 중요하다. 이하에서 저온용 냉매와 고온용 냉매의 적정한 비율을 살펴본다.

일반적으로 고온용 냉매는 이소펜탄(Isopentane), 1,2-부타디엔(1,2-Butadiene), 부탄(N-Butane), 1-부텐(1-Butene), 또는 이소부탄(Isobutane)을 포함할 수 있다. 그러나, 이소펜탄(Isopentane) 및 1,2-부타디엔(1,2-Butadiene)은 증발온도가 높아 초저온 냉장고를 구현하는데 바람직하지 않으며, 부탄(N-Butane) 및 1-부텐(1-Butene)은 증발온도가 너무 낮아 압축기의 토출압력이 다소 높아지는 문제가 있으므로, 본 발명에서는 1 bar 상태에서 증발온도가 0 ℃에 가까운 부탄(N-Butane)을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 일반적으로 저온용 냉매는 에탄(Ethne)또는 에틸렌(Ethylen)을 포함할 수 있다. 그러나, 에탄(Ethance)은 증발온도가 다소 높아 초저온 냉장고를 구현하는데 문제가 있으므로, 본 발명에서는 1 bar 상태에서 증발온도가 -100 ℃ 이하의 값을 가지 에틸렌(Ethylen)을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 고온용 냉매로 부탄(N-Butane) 및 저온용 냉매로 에틸렌(Ethylene)을 사용하는 경우, 고온용 냉매와 저온용 냉매의 비율은 고온용 냉매를 80-85 중량% 범위 내에서 결정되고, 저온용 냉매는 15-20 중량% 범위 내에서 결정될 수 있다.

이 경우, 고온용 냉매인 부탄(N-Butane)의 중량이 상대적으로 증가하면, 압축기의 최고 토출압력, 최저 흡입압력 및 최고 토출온도는 감소하며, 저장실에서 구현 가능한 최저 온도는 상승하게 된다.

앞서 살펴본 바와 같이, 가정용 압축기(710)의 작동압력 및 온도범위를 충족하기 위해서는 최고 토출압력은 25bar 이하, 최고 토출온도는 120℃ 이하, 최저 흡입압력은 1bar 이상을 만족하여야 한다. 이러한 조건을 만족하는 부탄(N-Butane)과 에틸렌(Ethylene)의 비율은 80 : 20 ~ 85 : 15의 중량% 비율값을 형성한다. 그리고, 이러한 중량%의 범위 내에서, 초저온 냉장고가 요구되는 성능을 발휘할 수 있는 저장실의 온도, 일례로 -60℃ 이하의 값을 형성할 수 있다.

한편, 상기 냉매관(750)은 응축기(720)의 출구로부터 팽창장치(730)로 연장되는 응축배관(752)과, 증발기(740)의 출구로부터 압축기(710)로 연장되는 흡입배관(754)을 포함할 수 있다.

본 발명 초저온 냉장고는 운전효율을 개선하기 위하여, 응축배관(752)을 유동하는 냉매와 흡입배관(754)을 유동하는 냉매간에 열교환이 이뤄지는 제1열교환기(760)를 포함할 수 있다. 일 예로, 응축배관(752)과 흡입배관(754)의 일부분은 서로 직접 접촉하여 열교환하도록 솔더링(sodering)으로 결합할 수 있다.

따라서, 흡입배관(754)을 유동하는 저온의 냉매가 응축배관(752)을 유동하는 고온의 냉매를 냉각할 수 있으며, 이로써 응축압력이 저하되고, 압축기(710)의 토출압력이 저하될 수 있다. 또한, 흡입배관(754)을 유동하는 냉매는 흡열을 통해서 냉매 중 액체 냉매의 비율(비유효 냉력)을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명 초저온 냉장고는 운전효율을 개선하기 위하여, 팽창장치(730)를 유동하는 냉매와 흡입배관(754)을 유동하는 냉매간에 열교환이 이뤄지는 제2열교환기(762)를 포함할 수 있다. 일 예로, 팽창장치(730)와 흡입배관(754)의 일부분은 서로 직접 접촉하여 열교환하도록 솔더링(sodering)으로 결합할 수 있다.

따라서, 흡입배관(754)을 유동하는 저온의 냉매가 팽창장치(730)를 유동하는 고온의 냉매를 냉각할 수 있으며, 이로써 팽창장치(730)에서 감압되는 냉매의 기상냉매의 비율을 낮출 수 있다. 즉 냉매의 건도의 증가를 감소시킬 수 있다. 참고로, 증발기(740)로 유입되는 기상냉매의 비율이 증가하면 할수록 증발기(740)에서 증발할 수 있는 액상 냉매의 비율이 줄어들어, 초저온 냉장고를 구현하기 어려워진다.

흡입배관(754)을 유동하는 냉매의 유동방향을 기준으로, 제1열교환기(760)는 제2열교환기(762)의 출구 측에 설치될 수 있다. 다만, 제1열교환기(760)와 제2열교환기(762)는 서로 이격되어 구비되어 서로간 열교환이 이뤄지지 않도록 구비된다.

도 13는 본 발명 초저온 냉장고에 구비될 수 있는 냉각부(700)의 제2실시예를 도시한 도면이다. 도 14는 본 발명 초저온 냉장고에 구비될 수 있는 냉각부(700)의 제3실시예를 도시한 도면이다. 도 15는 본 발명 초저온 냉장고에 구비될 수 있는 냉각부(700)의 제4실시예를 도시한 도면이다. 도 16는 본 발명 초저온 냉장고에 구비될 수 있는 냉각부(700)의 제5실시예를 도시한 도면이다. 이하에서 도 13 내지 도 16을 참조하여 냉각부(700)의 다양한 실시예를 설명한다. 다만, 이들 실시예는 냉각부(700)의 제1실시예와 비교하여 일부 구성에만 차이가 있으므로, 차이점을 설명하고, 동일한 부분에 대해서는 도면부호를 원용한다.

도 13를 참조하면, 냉각부(700)의 제2실시예는 압축기(710), 응축기(720), 드라이어(725), 팽창장치(730), 팽창장치(730)의 출구측에서 연결된 제1증발기(742)와, 제1증발기(742)의 출구측에 연결된 제2증발기(744), 응축기(720)로부터 팽창장치(730)로 연결되는 응축배관(752)과, 제2증발기(744)로부터 압축기(710)로 연결되는 흡입배관(754)을 포함할 수 있다.

응축배관(752)을 유동하는 냉매과 흡입배관(754)을 유동하는 냉매 간에 열교환하는 제1열교환기(760)와, 팽창장치(730)를 유동하는 냉매과 흡입배관(754)을 유동하는 냉매간에 열교환하는 제2열교환기(762)를 포함할 수 있으며, 흡입배관(754)을 유동하는 냉매의 유동방향을 기준으로, 제1열교환기(760)는 제2열교환기(762)의 출구 측에 설치될 수 있다.

한편, 제1증발기(742)와 제2증발기(744)에 대응하여 제1저장실을 형성하는 제1내부 케이스와 제2저장실을 형성하는 제2내부 케이스를 포함할 수 있다. 제1증발기(742)는 제1내부 케이스의 둘레에 구비되어, 제1저장실을 초저온(예를 들어, -60℃ 이하) 상태의 환경을 형성할 수 있다. 또한, 제2증발기(744)는 제2내부 케이스의 둘레에 구비되어, 제2저장실을 저온(예를 들어, -20℃ 내외) 상태의 환경을 형성할 수 있다.

도 14을 참조하면, 냉각부(700)의 제3실시예는 압축기(710), 응축기(720), 드라이어(725), 2개의 팽창장치(730), 팽창장치(730)의 출구측에서 연결된 2개의 증발기(740)와, 응축기(720)로부터 팽창장치(730)로 연결되는 응축배관(752)과, 증발기(740)로부터 압축기(710)로 연결되는 흡입배관(754)을 포함할 수 있다.

2개의 팽창장치(730)는 응축배관(752)을 유동하는 냉매 중 적어도 일부분이 유동할 수 있는 제1팽창장치(732)와, 제1팽창장치(732)와 병렬로 연결되며, 응축배관(752)을 유동하는 냉매 중 다른 일부분이 유동할 수 있는 제2팽창장치(734)를 포함할 수 있다.

응축배관(752)에는 응축배관(752)을 유동하는 냉매를 제1팽창장치(732) 및 제2팽창장치(734) 중 적어도 하나에 유입시킬 수 있도록 냉매량을 조절하는 밸브장치(726)가 설치될 수 있다. 밸브장치(726)는 3방밸브로 이뤄질 수 있으며, 3방밸브의 유입단에는 응축배관(752)이 연결되고, 3방밸브의 2개의 유출단에는 제1팽창장치(732) 및 제2팽창장치(734)가 각각 연결될 수 있다.

한편, 2개의 증발기(740)는 제1팽창장치(732)의 출구측에 연결되는 제1증발기(742)와 제2팽장장치의 출구측에 연결되는 제2증발기(744)를 포함할 수 있다.

그리고, 밸브장치(726)의 제1유출부로부터 제1증발기(742)로 연장되는 제1증발배관(742a) 및 밸브장치(726)의 제2유출부로부터 제2증발기(744)로 연장되는 제2증발배관(744a)이 구비될 수 있다.

제1증발배관(742a)과 제2증발배관(744a)은 합지부(743)에서 합지될 수 있다. 합지부(743)는, 제1증발배관(742a) 또는 제2증발배관(744a)의 일지점일 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 제1증발기(742)와 제2증발기(744)는 병렬로 연결될 수 있다.

제1증발배관(742a)에는, 제1증발배관(742a)에서의 냉매의 일방향 유동을 가이드 하는 체크밸브가 설치될 수 있다. 체크밸브에 의하여, 합지부(743)로부터 상기 제1증발기(742)를 향한 냉매 유동이 제한될 수 있다. 결국, 제2증발기(744)를 통과한 냉매가 합지부(743)를 통하여 제1증발기(742)로의 유입이 방지될 수 있다.

밸브장치(726)의 제어에 의하여, 제 1,2 증발기(740) 중 적어도 하나의 증발기가 운전될 수 있다. 밸브장치(726)의 2개의 유출부 중 제1유출부가 개방되고 제2유출부가 폐쇄되면, 밸브장치(726)로부터 제1증발기(742)로의 냉매 유동만 발생될 수 있다.

반면에, 밸브장치(726)의 2개의 유출부 중 제 2 유출부가 개방되고 제1유출부가 폐쇄되면, 밸브장치(726)로부터 제2증발기(744)로의 냉매 유동만 발생될 수 있다. 밸브장치(726)의 2개의 유출부 모두 개방되면, 밸브장치(726)로 유입된 냉매는 제1,2유출부를 통하여 제1,2증발기로 분지하여 유동될 수 있다.

복수의 증발기(740)에 대응하는 복수의 저장실이 포함될 수 있다. 복수의 저장실에는, -60℃ 이하의 2개의 극저온 저장실이 포함될 수 있다. 다른 예로서, 상기 복수의 저장실에는, -60℃이하의 극저온 저장실 및 약 -20℃의 냉동실이 포함될 수 있다.

제1증발기(742) 또는 제2증발기(744)를 통과한 냉매는 제2열교환기(762)를 통과할 수 있다. 제2열교환기(762)에는, 제1팽창장치(732), 제2팽창장치(734) 및 흡입배관(754)의 적어도 일부분을 포함할 수 있다.

흡입배관(754)의 냉매유동 방향을 기준으로, 제2열교환기(762)의 출구측에는 제1열교환기(760)가 설치될 수 있다. 제1열교환기(760)에는 응축배관(752)의 적어도 일부분 및 흡입배관(754)의 적어도 일부분이 포함될 수 있다.

도 15을 참조하면, 냉각부(700)의 제 4 실시예는 압축기(710), 응축기(720), 드라이어(725), 팽창장치(730) 및 응축기(720)로부터 팽창장치(730)로 연장되는 응축배관(752)이 포함할 수 있다.

응축배관(752)의 일부분과 흡입배관(754)의 일부분 간에 열교환을 수행하는 제1열교환기(760) 및 팽창장치(730)와 흡입배관(754)의 일부분 간에 열교환을 수행하는 제2열교환기(762)가 포함된다. 이상의 구성들에 대한 설명은, 냉각부(700)의 제1실시예의 설명을 원용한다.

팽창장치(730)에서 감압된 냉매를 증발시키기 위한 복수의 증발기(740)가 구비될 수 있으며, 복수의 증발기(742, 744, 746)는, 팽창장치(730)의 출구측에 설치되는 제1증발기(742)와, 제1증발기(742)의 출구측에 설치되는 제2증발기(744) 및 제2증발기(744)의 출구측에 설치되는 제3증발기(746)를 포함할 수 있다. 즉, 제1,2,3증발기는 직렬로 연결될 수 있다.

복수의 증발기(742, 744, 746)에 대응하는 복수의 저장실이 구비될 수 있으며, 복수의 저장실에는, -60 이하의 극저온 저장실과, 약 -20의 냉동실 및 0~5 범위의 냉장실이 포함될 수 있으며, 제1증발기(742)에서 생성된 냉기는 상기 극저온 저장실로 공급되고, 제2증발기(744)에서 생성된 냉기는 냉동실로 공급될 수 있고, 제3증발기(746)에서 생성된 냉기는 냉장실로 공급될 수 있다.

도 16을 참조하면, 냉각부(700)의 제5실시예는 독립된 2개의 냉동 사이클을 포함할 수 있으며, 독립된 2개의 냉동 사이클의 구성은 서로 동일하게 구비될 수 있다. 2개의 냉동사이클은 제1냉동사이클과 제2냉동사이클을 포함할 수 있다.

제1냉동사이클은 제1압축기(712), 제1응축기(722), 제1드라이어(725a), 제1팽창장치(732), 제1응축배관(752a), 제1증발기(742), 제1흡입배관(754a), 제2열교환기(762) 및 제1열교환기(760)를 포함할 수 있다.

제2 냉동사이클은 제2압축기(714), 제2응축기(724), 제2드라이어(725b), 제2팽창장치(734), 제2응축배관(752b), 제2증발기(744), 제2흡입배관(754b), 제4열교환기(766) 및 제3열교환기(764)를 포함할 수 있다.

서로 독립된 2개의 냉동 사이클이 운전되어, 초저온 냉장고에 구비되는 복수의 저장실을 냉각할 수 있다. 복수의 저장실은, 제1 및 제2 냉동사이클에 의개 각각 냉각될 수 있으며, -60 이하의 2개의 극저온 저장실을 포함할 수 있다.

본 발명은 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있을 것인바 상술한 실시예에 그 권리범위가 한정되지 않는다. 따라서 변형된 실시예가 본 발명 특허청구범위의 구성요소를 포함하고 있다면 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100: 케이스 110: 외부케이스
112: 외부 개구부 120: 커버 케이스
122: 투입구 124: 제1가이더
126: 제2가이더 130: 내부 케이스
132: 내부 개구부 140: 내부공간
150: 저장공간 152: 제1공간
154: 제2공간 200: 외부도어
220: 외부도어 손잡이 230: 가스켓
240: 외부도어 삽입부 250: 외부도어 힌지
300: 내부도어 310: 제1내부도어
312: 제1내부도어 손잡이 330: 제2내부도어
332: 제2내부도어 손잡이 350: 내부도어 프레임
352: 제1부재 354: 제2부재
356: 제3부재 358: 제4부재
360: 관통부 362: 제1모서리
364: 제2모서리 366: 양측 모서리
368: 절개부 372: 전면지지부
374a: 제1후면지지부 374b: 제2후면지지부
374c: 제3후면지지부 374: 후면지지부
380: 투명부재 392: 제1보강리브
394: 제2보강리브 410: 내부도어 힌지
420: 개방지연부 430: 제3가이더
510: 제4가이더 520: 셔터 삽입홀
530: 셔터 스토퍼 540: 셔터 손잡이
610: 제5가이더 620: 제3내부도어
622: 제3힌지 630: 제4내부도어
632: 제4힌지 700: 냉각부
710: 압축기 712: 제1압축기
714: 제2압축기 716: 냉각팬
718: 기계실 720: 응축기
722: 제1응축기 724: 제2응축기
725: 드라이어 725a: 제1드라이어
725b: 제2드라이어 726: 밸브장치
730: 팽창장치 732: 제1팽창장치
734: 제2팽창장치 740: 증발기
742: 제1증발기 742a: 제1증발배관
743: 합지부 744: 제2증발기
744a: 제2증발배관 746: 제3증발기
750: 냉매관 752: 응축배관
752a: 제1응축배관 752b: 제2응축배관
754a: 제1흡입배관 754b: 제2흡입배관
754: 흡입배관 760: 제1열교환기
762: 제2열교환기 764: 제3열교환기
766: 제4열교환기

Claims

혼합냉매를 포함하는 냉동사이클를 이용하여 초저온으로 냉각되는 저장공간을 포함하는 케이스;
상기 저장공간에 연통하기 위하여 상기 케이스에 구비된 투입구;
상기 투입구를 개폐하기 위하여 상기 케이스에 회동 가능하게 구비는 외부도어;
상기 외부도어와 상기 투입구의 사이를 실링하기 위하여 상기 외부도어에 구비되는 가스켓;
상기 저장공간 내부에 구비되어 상기 저장공간을 구획하는 내부도어를 포함하는 초저온 냉장고.
제1항에 있어서,
상기 저장공간은 상기 내부도어와 상기 외부도어에 의해 형성되는 제1공간과, 저장물이 저장되고, 상기 제1공간보다 부피가 큰 제2공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고.
제2항에 있어서,
상기 제1공간과 상기 제2공간은 공기유동이 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고.
제3항에 있어서,
초저온으로 냉각되는 저장공간은 일반 가정용 냉장고의 냉동실의 고내 보다 낮은 온도로 냉각되는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고.
제3항에 있어서,
상기 케이스는 상기 저장공간의 내주면에서 상기 저장공간의 내측으로 연장된 제1가이더와, 상기 제1가이더 보다 더 연장된 제2가이더를 포함하며,
상기 내부도어는 상기 제1가이더 위에서 슬라이딩하는 제1내부도어와, 상기 제2가이더 위에서 슬라이딩하는 제2내부도어를 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고.
제5항에 있어서,
상기 제1내부도어와 상기 제2내부도어의 단면적의 합은 상기 투입구의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고.
제5항에 있어서,
상기 제2내부도어의 너비의 길이는 상기 제1내부도어 보다 길게 구비되는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고.
제5항에 있어서,
상기 제1내부도어 또는 상기 제2내부도어의 상부면에 오목하게 함몰된 내부도어 손잡이를 포함하는 것을 특징으로 초저온 냉장고.
제3항에 있어서,
상기 내부도어는 상기 저장공간을 볼 수 있는 투명부재와, 상기 투명부재의 둘레에 구비된 내부도어 프레임을 포함하며,
상기 내부도어 프레임은 장방향으로 구비된 다수개의 제1보강리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고.
제3항에 있어서,
상기 내부도어를 회동 가능하게 연결하는 내부도어 힌지;
상기 외부도어가 개방된 후에 소정시간 후에 상기 내부도어를 개방시키도록 상기 외부도어와 상기 내부도어를 연동하는 개방지연부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고.
제3항에 있어서,
상기 케이스는 상기 저장공간의 내주면에서 연장된 제4가이더와, 상기 제4가이더 보다 상측에 상기 케이스의 내부에 연통되는 셔터 삽입홀을 포함하며,
상기 내부도어는 상기 제4가이더 위에서 슬라이딩하며, 상기 셔터 삽입홀로 삽입되는 셔터로 이뤄져, 상기 저장공간을 구획하는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고.
제3항에 있어서,
상기 케이스는 상기 저장공간의 내주면에서 연장된 제5가이더를 포함하며,
상기 내부도어는 상기 제5가이더의 상부면에 지지되며, 상기 저장공간 내부에 회동 가능하게 연결된 제3내부도어와, 상기 제3내부도어(620)에 회동 가능하게 구비되며 끝단은 자유단으로 구비된 제4내부도어를 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고.
제1항에 있어서,
상기 혼합냉매는 제1비등점을 가지는 고온용 냉매와, 상기 제1비등점 보다 낮은 제2비등점을 가지는 저온용 냉매으로 이뤄지는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고.
제14항에 있어서,
상기 혼합냉매는
상기 고온용 냉매는 이소펜탄(Isopentane), 1,2-부타디엔(1,2-Butadiene), 부탄(N-Butane), 1-부텐(1-Butene) 및 이소부탄(Isobutane) 중 하나와,
상기 저온용 냉매는 에탄(Ethne) 및 에틸렌(Ethylen) 중 하나의 조합으로 이뤄지는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고.
제1항에 있어서,
상기 냉동사이클은 압축기, 응축기, 팽창장치, 증발기 순서로 냉매관에 의해 연결되며,
상기 냉매관은 상기 응축기의 출구로부터 팽창장치로 연장되는 응축배관과, 상기 증발기의 출구로부터 압축기로 연장되는 흡입배관을 포함하며,
상기 응축배관을 유동하는 냉매과 상기 흡입배관을 유동하는 냉매간에 열교환이 이뤄지는 제1열교환기와, 상기 팽창장치를 유동하는 냉매와 흡입배관을 유동하는 냉매간에 열교환이 이뤄지는 제2열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고.
제15항에 있어서,
상기 흡입배관을 유동하는 냉매의 유동방향을 기준으로, 상기 제1열교환기는 상기 제2열교환기의 출구 측에 구비되는 것을 특징으로 하는 초저온 냉장고.