KR20180038431A - 냉각장치와 보조저장실을 구비하는 냉장고 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉장고 내부에서의 특정 보관실의 보관온도를 다른 저장실의 온도에 비하여 현저하게 낮게 유지하면서도, 온도의 하강이 신속하게 이루어질 수 있는 냉장고를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 저장실과, 증발기를 구비한 냉기발생실을 구비하는 본체와; 상기 저장실 내부에 상기 저장실과 구획되며 그 내부 온도가 상기 저장실의 온도보다 낮게 형성될 수 있는 보조저장실과, 상기 보조저장실의 내부 또는 외부에 마련되며, 상기 보조저장실 내부온도가 상기 저장실보다 낮게 형성될 수 있도록 상기 보조저장실로 냉기를 공급하는 냉각장치를 포함하되,
상기 냉각장치는; 상기 냉기발생실과 상기 보조저장실 사이에 마련되고 방열부와 흡열부를 구비하는 열전소자와; 상기 열전소자의 방열부에 마련되어 상기 냉기발생실 방향으로 상기 열전소자의 열을 방열하며, 상기 증발기를 구성하는 냉매관이 관통하여 접촉되도록 배치되는 방열부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다.

Description

냉각장치와 보조저장실을 구비하는 냉장고{ A refrigerator comprising a sub-stroage chamber and a cooling device }
본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 상세하게는 열전소자를 이용하여 보관온도를 현저하게 낮게 유지할 수 있는 냉장고에 관한 것이다.
냉장고는 냉매싸이클을 이용하여 식품 기타 저장물을 냉동보관 또는 냉장보관할 수 있는 제품이다.
통상적인 냉장고의 구성을 보면, 저장실을 구비하는 본체와, 본체에 마련되어 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매를 응축하는 응축기, 팽창밸브, 증발기 등을 구비하고 있다.
증발기에서 발생되는 냉기가 저장실로 유입되어 저장물을 냉장보관 또는 냉동보관할 수 있으며, 본체에는 저장실을 개폐할 수 있는 도어가 마련되고 있다.
통상적인 저장실 내에는 선반 및 서랍과 같은 저장공간이 마련되는데, 최근에 들어서 저장실에 별도의 특선실 또는 급냉실을 마련하여 특정한 저장물의 보관온도를 일반적인 저장실의 보관온도보다 낮게 하는 구조가 도입되고 있다.
이와 같은 특선실 또는 급냉실의 경우에는 증발기의 냉기를 별도의 송풍구조를 이용하여 유입시키는 특징이 있으나, 증발기의 냉기의 온도의 하한선이 시장에서 요구하는 만큼 낮아지지 않아서 본래의 취지를 충족시키지 못한다는 문제점이 있었다.
한편, 대한민국공개특허 10-2010-0121334호 등에서 나타난 바와 같이, 냉장고에 열전소자를 적용하여 냉장고의 소형화를 구현하면서, 저장온도를 낮추는 방법도 제시되었으나, 이러한 경우에도, 저장온도를 낮추는데 한계가 있었고, 그 온도를 충족시키기 위한 시간도 많이 소요된다는 문제점이 있었다.
본 발은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉장고 내부에서의 특정 보관실의 보관온도를 다른 저장실의 온도에 비하여 현저하게 낮게 유지하면서도, 온도의 하강이 신속하게 이루어질 수 있는 냉장고를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 저장실과, 증발기를 구비한 냉기발생실을 구비하는 본체와; 상기 저장실 내부에 상기 저장실과 구획되며 그 내부 온도가 상기 저장실의 온도보다 낮게 형성될 수 있는 보조저장실과, 상기 보조저장실의 내부 또는 외부에 마련되며, 상기 보조저장실 내부온도가 상기 저장실보다 낮게 형성될 수 있도록 상기 보조저장실로 냉기를 공급하는 냉각장치를 포함하되,
상기 냉각장치는;상기 냉기발생실과 상기 보조저장실 사이에 마련되고 방열부와 흡열부를 구비하는 열전소자와; 상기 열전소자의 방열부에 마련되어 상기 냉기발생실 방향으로 상기 열전소자의 열을 방열하며, 상기 증발기를 구성하는 냉매관이 관통하여 접촉되도록 배치되는 방열부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방열부재는 상기 증발기의 냉매관의 지름보다 큰 두께를 갖는 플레이트로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 증발기는 상호 이격되어 있는 복수의 냉매관과; 각각의 냉매관을 연결하는 연결관과; 상기 냉매관에 설치되며 상호 이격되어 배치되는 복수의 냉각핀을 포함하되, 상기 방열부재는 상기 냉매관에 설치되되, 상기 냉각핀에 의하여 둘러싸이도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 방열부재는 상기 열전소자와 접촉가능하게 마련되는 몸체부와;
상기 몸체부의 측면을 관통하도록 마련되고 상기 냉매관이 삽입되어 고정되는 삽입공을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 삽입공을 통과하는 냉매관의 외주면은 상기 삽입공의 내주면과 면접하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 증발기는 상기 방열부재가 설치되는 설치공간을 더 포함하며, 상기 냉매관 중 일부는 상기 설치공간을 가로질러 배치되도록 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각장치는; 상기 열전소자의 흡열부에 마련되어 상기 보조저장실 내부의 공기로부터 열을 흡수하여 공기를 냉각시키는 냉각부재와; 상기 열전소자를 둘러싸며 상기 냉각부재 및 상기 방열부재와 접촉하여 상기 냉각부재와 상기 방열부재 간의 열전달을 방지하는 장착부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방열부재와 상기 장착부재와 상기 냉각부재를 연결하여 체결하는 체결부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방열부재와 상기 장착부재와 상기 냉각부재에 마련되어 상기 체결부재가 관통하여 설치되는 체결공을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구획벽에 마련되어 상기 장착부재가 배치되는 개구부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명의 동작에 의하여, 보조 저장실 내부를 극저온으로 냉각시키고, 또한 그 냉각도 신속하게 이루어지도록 유도할 수 있다.
특히, 열전소자의 방열부와 연결된 방열부재가 상기 냉기발생실 및 상기 증발기에 대하여 방열작용을 하기 때문에, 상기 열전소자의 냉각부와 연결되는 상기 냉각부재에서 냉기발생실 및 증발기보다 현저하게 낮은 온도를 구현할 수 있다.
증발기와 별도 마련되는 냉각장치가 상기 보조저장실 내부를 냉각함으로써, 냉각속도가 현저하게 빨라지고, 그 냉각온도도 현저하게 낮아질 수 있다.
따라서, 급냉이 필요하거나 극저온의 보관이 필요한 저장물을 보관할 수 있는 편리함이 있다.
한편, 상기 냉각부재를 구성하는 방열부재를 상기 증발기의 냉매관에 삽입하고, 냉매관을 확관하여 상기 증발기와 냉매관을 결합시키면서, 상기 증발기와 냉매관의 열전달 면적을 극대화 할 수 있고, 이들을 결합하기 위한 별도의 체결부재가 불필요하다는 장점도 있다.
도1은 본 발명에 의한 냉장고의 측단면도이다.
도2는 본 발명의 제1실시예에 의한 보조저장실의 측단면도이다.
도3는 본 발명에 의한 냉각장치의 결합사시도 및 분해사시도이다.
도4는 본 발명의 보조저장실의 분해사시도이다.
도5 내지 도7은 증발기에 방열부재가 장착되는 과정을 도시한 것이다.
도8은 증발기에 장착된 방열부재를 포함하는 냉각장치의 분해사시도이다.
도9는 증발기에 장착된 방열부재를 포함하는 냉각장치의 결합사시도이다.
도10은 본 발명에 의한 보조저장실 내에서의 공기의 흐름을 도시한 측단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 알아보도록 하겠다.
도1에서 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 냉장고는 저장실이 구비되는 본체(1)와, 상기 저장실(2) 후방에 마련되는 냉기발생실(3)을 구비한다.
상기 냉기발생실(3)과 상기 저장실(2)은 구획벽(4)에 의하여 구획된다.
상기 냉기발생실(3)에는 증발기(31)와, 증발기(31)에서 발생하는 냉기를 상기 저장실로 이동시키는 냉기팬(32)이 마련된다.
상기 저장실(2) 내부에는 소정의 저장물을 수납할 수 있는 선반(21)과, 상기 선반 하부에 마련되는 보조저장실(200)이 마련된다.
상기 보조저장실(200)은 상기 저장실(2)과 구획되어 마련되며, 상기 보조저장실(200)의 내부 온도는 상기 저장실보다 현저하게 낮게 유지되는 것이 바람직하다.
즉, 저장실(2)이 냉동실을 구성하고, 그 내부 온도가 -18~-20℃정도 유지되는 경우, 상기 보조저장실(200)의 온도는 -50~-60℃정도를 유지시키는 것이다.
이와 같이 상기 보조저장실(200)의 온도가 극저온이 될 수 있도록 상기 보조저장실(200)에는 상기 냉기발생실(3)에 마련되는 증발기(31)와 별도로 마련되는 냉각장치(300)가 배치된다.
상기 냉각장치(300)는 상기 구획벽(4)을 관통하여 배치되고 일단부는 상기 보조저장실(200) 내부에 배치되고, 타단부는 상기 증발기(31)에 연결되어 배치된다.
후술하겠지만, 상기 냉각장치(300)는 열전소자(310)를 구비함으로써, 상기 보조저장실(200)에 대해서는 흡열작용 또는 냉각작용을 하고, 상기 증발기(3) 및 상기 냉기발생실(3)에 대해서는 방열작용을 한다.
열전소자(310)의 방열부의 온도가 낮아질 수록 흡열부 또는 냉각부의 온도도 낮아지는 특성을 이용하여, 상기 보조저장실(200)의 온도를 극저온 상태로 유지하기 위하여, 방열부 인근의 온도가 대략 -30℃ 내외가 되도록 하고, 흡열부 또는 냉각부 인근의 온도가 -60℃ 내외가 되도록 하는 것이다.
상기 보조저장실(200)은 상기 냉기 발생실(3)이나 상기 저장실(2)과 구획되어 있어서, 상기 냉기 발생실(3)의 냉기 또는 저장실(2)의 냉기에 의한 영향이 제한된다.
상기 보조저장실(200) 내부는 폐쇄된 상태가 되고, 그 내부의 공기는 상기 냉각장치(300)에 의하여 냉각되어, 순환될 수 있다.
상기 보조저장실(200)은 상기 저장실(2) 내부에 마련되는 하우징(210)과, 상기 하우징(210)에 슬라이드 이동가능하게 마련되는 서랍(220)으로 구현될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도2에서 도시한 바와 같이, 상기 냉각장치(300)는 상기 서랍(220)과 상기 하우징(210), 그리고 상기 구획벽(4)을 관통하여 상기 열교환기(31)까지 연결된다.
상기 냉각장치(300)는 방열부와 흡열부(냉각부)를 갖는 열전소자(310)와, 상기 열전소자(310)가 장착되어 고정되는 장착부재(320)와, 상기 열전소자의(310) 흡열부(냉각부)에 면접하도록 마련되는 냉각부재(330)와, 상기 열전소자(310)의 방열부와 면접하도록 마련되고, 상기 증발기(31)에 연결되는 방열부재(340)와, 상기 냉각부재(330)의 전방에 마련되고, 공기를 흡입하여 상기 냉각부재(330) 방향으로 공기를 이동시키고, 상기 냉각부재(330)와 열교환된 공기를 다시 송풍시키는 송풍팬 유닛(350)을 구비한다.
본 냉각장치에서, 상기 냉각부재(330)는 상기 서랍 내측으로 돌출되도록 마련되고, 상기 방열부재(340)는 상기 냉기발생실(3)의 증발기(31) 방향으로 돌출되어 상기 증발기(31)와 연결되도록 마련된다.
다만, 상기 방열부재(340)에 상기 증발기(31)와 연결되지 않고, 상기 냉기발생실(3) 방향으로 돌출되어 상기 냉기발생실(3) 내부의 공기와 열교환 될 수 있는 경우도 가능하다.
상기 송풍팬 유닛(350)은 상술한 바와 같이 상기 냉각부재(330)의 전방에 장착되어, 상기 냉각부재(330)와 같이 상기 서랍(220) 내측에 돌출되도록 마련된다.
상기 송풍팬 유닛(350)과 상기 냉각부재(330)가 상기 서랍(220) 내부로 돌출되도록 마련됨으로써, 상기 송풍팬 유닛(350)에 의하여 이동하는 상기 서랍(220) 내부의 공기가 상기 냉각부재(330)로 유동하여, 상기 냉각부재(330)와 열교환작용을 한 뒤에 상기 서랍(220) 내부로 다시 토출될 수 있다.
상기 서랍(220)은 상기 하우징(210)에 의하여 상기 저장실(2)과 구획되기 때문에, 상기 서랍(220) 내부의 공기의 온도는 상기 저장실(2) 내부의 공기의 온도에 의하여 영향받는 것이 제한된다.
한편, 상기 서랍(220)은 상기 구획벽(4)에 의하여 상기 냉기발생실(3)과 구획되기 때문에, 상기 냉기발생실(3)의 냉기가 상기 서랍(220)으로 유입되는 것을 예방할 수 있다.
상기 냉각장치(300)에 의하여 냉각되는 상기 서랍(220) 내부의 공기의 온도는 상기 냉기발생실(3)의 공기의 온도보다 현저하게 낮기 때문에, 상기 냉기발생실(3)의 공기가 유입되면 상기 서랍(220) 내부의 공기 온도가 높아질 수 있다.
그런데, 본 발명과 같이, 상기 서랍(220) 내부와 상기 냉기발생실(3) 내부의 연통이 차단되면, 상기 서랍(220) 내부의 온도가 오로지 상기 냉각장치(300)에 의하여 냉각될 수 있기 때문에 본 발명에 추구하는 극저온 및 급속 냉각을 수행할 수 있다.
이와 같이, 상기 서랍(220) 내부 공간이 상기 저장실(2)과 상기 냉기 발생실(3)과 구획되기 때문에, 상기 열전소자(310)에 의하여 냉각된 상기 냉각부재(330)를 통한 서랍(220) 내부의 공기에 대한 냉각이 보다 효과적으로 이루어지며, 서랍(220) 내부공간이 상기 저장실(2) 또는 상기 냉기 발생실(3)과 연통되는 경우와 비교하여 열손실도 줄일 수 있다.
도3은 본 발명에 의한 냉각장치(300)의 결합사시도와 분해사시도이다.
도3(a)에서 도시한 바와 같이, 상기 냉각장치(300)는 상기 송풍팬 유닛(350)과, 상기 냉각부재(330), 상기 장착부재(320) 및 상기 장착부재(320)에 장착되는 열전소자(310)와, 상기 방열부재(340)를 포함한다.
상기 냉각부재(330)는 상기 장착부재(320) 및 상기 열전소자(310)의 전면 또는 일면에 부착되고, 상기 방열부재(340)는 상기 장착부재(320) 및 상기 열전소자(310)의 후면 또는 타면에 부착된다.
상술한 바와 같이, 상기 냉각부재(330) 및 상기 송풍팬 유닛(350)은 상기 보조 저장실(도2참조, 200) 내측으로 돌출되어 배치되고, 상기 방열부재(340)는 상기 냉기발생실(도2참조, 3) 방향으로 돌출되어 배치된다.
상기 방열부재(340)의 측면에는 상기 증발기(도3참조, 31)의 냉매관이 삽입되어 고정될 수 있는 삽입공(341)이 마련되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 열전소자(310)가 장착되는 장착부재(320)는 상기 구획벽(도2참조, 4)에 설치되어 고정된다.
상기 장착부재(320) 상기 냉각부재 및 상기 방열부재 사이에 배치되어 상기 냉각부재와 상기 방열부재 간의 열전달을 방지한다.
도4(b)에서 도시한 바와 같이, 상기 송풍팬 유닛(350)은 팬 모터(미도시)를 구비하는 팬 하우징(351)과, 상기 팬 하우징(351)에 회동가능하게 마련되는 송풍팬(352)을 포함하고 있다.
그리고, 상기 팬 하우징(351)에는 체결부재(360)가 삽입되는 체결공(353)이 마련된다.
상가 냉각부재(330)는 플레이트 부(331)와, 상기 플레이트부(331)에 형성되는 복수의 일자형 핀(332)으로 구성된다. 상기 핀(332)과 핀(332) 사이에는 소정의 간격이 형성되어 공기가 유동하고, 유동과정에서 핀(332)과 열교환을 할 수 있다.
다만, 핀(332)의 형상은 이에만 국한되지 않으며 다양한 형상이 가능하다.
상기 냉각부재(330)의 후방에는 상기 장착부재(320)가 설치되고, 상기 장착부재(320)에는 장착공(321)이 형성되는데, 상기 장착공(321)에 상기 열전소자(310)가 배치된다.
다만, 상기 장착부재(320) 없이 상기 열전소자(310)만 상기 냉각부재와 면접할 수 있다.
열전소자(Thermoelectric module)는 N, P 타입 열전쌍(Thermo couple)을 전기적으로는 직렬로 열적으로는 병렬이 되도록 연결한 모듈의 형태로 구성되어 있다.
직류 전류를 흘렸을 때는 열전효과에 의해서 모듈의 양면에 온도차가 발생하게 된다. 이는 일반적으로 Peltier 현상에 의해 나타나는 냉각효과를 이용하는 고체식 힛펌프(solid state heat pump)를 말한다.
냉매를 순환시키기 위해 압축기를 가동시키는 기존의 냉각방식을 탈피한 차세대 환경친화적인 냉각방식으로서 전극전환을 통해 어디든지 간단하게 냉각과 가열이 동시에 가능하여 상온의 대상물을 -30∼+180℃ 까지 냉각과 가열을 통해 일정 온도로 유지되도록 할 수 있다.
방열부의 온도가 낮아질 수록 상기 흡열부(냉각부)의 온도는 더 낮아질 수 있기 때문에, 본 발명과 같이 방열부의 온도가 -30℃ 내외의 분위기에 노출되는 경우, 흡열부의 온도는 -60℃ 내외까지 이를 수 있다.
상기 장착부재(320)를 둔 이유는 상기 열전소자(320)가 상기 냉각부재(330) 또는 방열부재(340)의 크기에 비하여 작게 형성되기 때문에, 상기 냉각부재(330) 또는 상기 방열부재(340)의 크기에 대응되는 장착부재(320)를 두어서 상기 냉각장치(300)의 결합이 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다.
상기 열전소자(310)의 크기보다 상기 방열부재(340) 또는 상기 냉각부재(330)의 크기를 크게 한 이유는, 상기 열전소자(310)로 부터 상기 방열부재(340) 또는 냉각부재(330)로 이동한 열 또는 냉기가 상기 보조 저장실(도2참조, 200) 내부 공간이나 상기 증발기(도2참조, 31)가 설치되는 상기 냉기발생실(도2참조, 3) 방향으로 보다 효과적으로 전달되도록 하기 위함이다.
상기 열전소자(310)의 일측에는 전원이 공급될 수 있도록 전선이 연결되는 커넥터(미도시) 등이 연결될 수 있는데, 상기 커넥터는 상기 열전소자(310)에 직접 연결될 수 도 있고, 상기 장착부재(320)에 매립되는 형태로 배치될 수도 있다.
상기 장착부재(320) 및 상기 열전소자(310)의 후방에는 상기 증발기(도2참조, 31)와 결합되는 상기 방열부재(340)가 마련된다.
상기 방열부재(340)도 플레이트 모양으로 배치되며, 열전달을 위하여 알루미늄이나 구리와 같은 열전도성이 좋은 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 방열부재(340)는 상기 열전소자(310)와 면접하여 상기 열전소자(310)로부터 전달받은 열을 상기 증발기(31) 및 상기 냉기발생실(3)로 전달하는 역할을 한다.
상술한 바와 같이, 상기 방열부재(340)의 측면에는 상기 증발기(3)의 냉매관이 삽입되어 결합될 수 있는 삽입공(341)이 형성된다.
상기 송풍팬 유닛(350)과, 상기 방열부재(340)와, 상기 장착부재(320)와, 상기 냉각부재(330)는 나사와 같은 체결부재(360)가 관통함으로서 결합되고, 이러한 결합에 의하여 상기 냉각장치(300)가 구성된다.
상기 체결부재(360)의 결합을 위하여 상기 송풍팬 유닛(350)과, 상기 방열부재(340)와, 상기 장착부재(320)와, 상기 냉각부재(330)에는 각각 체결공(323,333,343,353)이 형성된다.
한편, 상기 장착부재(320) 없이 상기 열전소자(310)가 상기 방열부재(340) 및 상기 냉각부재(330)와 직접 연결되는 경우에는 상기 열전소자(310)에 상기 체결공이 형성될 수 있다.
도4는 상기 보조저장실(200)의 구성을 도시한 것이다.
상기 보조저장실(200)은 상술한 바와 같이 상기 저장실(도2참조, 2) 내에 설치되며, 상기 저장실(2) 내부공간과 구획되는 하우징(210)과, 상기 하우징(210) 내부에 슬라이드 이동가능하게 마련되는 서랍(220)을 포함한다.
상기 하우징(220) 내부에는 롤러(211)가 마련되고, 상기 서랍(210)의 양측에는 상기 롤러(211)와 접촉하여 상기 서랍(220)의 슬라이드 이동을 가이드 하는 가이드 레일(222)이 마련된다.
상기 가이드 레일(222)과 상기 롤러(211)의 위치는 서로 바뀔 수 있으며, 상기 가이드 레일(222)과 상기 롤러(211) 이외에도 슬라이드 이동을 가이드 할 수 있는 부재라면 무엇이든지 본 발명에 적용될 수 있다.
상기 하우징(210)의 전면과 후방은 개방되어 있는 상태로 구성되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 하우징(210)의 후방은 상기 구획벽(4)의 전면에 결합될 수 있고, 상기 하우징(210)의 전방은 상기 서랍(220)의 전방에 의하여 개폐될 수 있다.
따라서, 상기 하우징(210)의 내부 공간은 상기 저장실(도2참조, 2) 및 상기 냉기 발생실(도2참조, 3)과 구획될 수 있는 것이며, 상기 하우징(210) 및 상기 서랍(220) 내부에서의 공기의 폐순환을 유지시킬 수 있다.
상기 서랍(220)의 전면에는 사용자가 파지할 수 있는 손잡이부(221)가 마련되고, 상기 서랍(220)의 후면에는 상기 냉각장치(300)가 관통하여 노출될 수 있는 관통공(223)이 마련된다.
상기 관통공(223)은 상기 냉각장치(300)의 크기에 대응되는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 관통공(223)에 의하여 사용자가 상기 서랍을 잡아당기거나 서랍을 밀어넣는 경우에도 상기 냉각장치(300)가 상기 서랍(220)으로부터 이탈하거나 또는 상기 서랍(220) 내부로 돌출될 수 있다.
상기 냉각장치(300)는 도3에서 설명한 바와 같이, 상기 송풍팬 유닛(350)과, 상기 냉각부재(330), 상기 장착부재(320) 및 상기 장착부재(320)에 장착되는 열전소자(310)와, 상기 방열부재(340)를 포함한다.
상기 냉각부재(330)는 상기 장착부재(320) 및 상기 열전소자(310)의 전면 또는 일면에 부착되고, 상기 방열부재(340)는 상기 장착부재(320) 및 상기 열전소자(310)의 후면 또는 타면에 부착된다.
상술한 바와 같이, 상기 냉각부재(330) 및 상기 송풍팬 유닛(350)은 상기 보조 저장실(200) 내측으로 돌출되어 배치되고, 상기 방열부재(340)는 상기 냉기발생실(3) 측으로 돌출되어 배치된다.
상기 장착부재(320)의 외측 테두리는 상기 구획벽(4)에 마련되는 개구부(41)의 내측테두리에 끼워맞춤되어 상기 냉기발생실(3) 공간과 상기 보조저장실(200) 내부 공간 간의 공기 이동을 방지한다.
여기서, 상기 장착부재(320)는 단열부재로 마련됨으로써, 상기 냉기발생실(3)과 상기 보조저장실(200) 내부 공간 간의 열교환을 방지한다.
그리고, 상기 방열부재(340)는 상기 장착부재(320) 및 상기 열전소자(310) 후방에 마련되고, 상기 냉기발생실(3) 방향으로 돌출되면서, 상기 증발기(31)의 냉매관(31a)에 결합되어 상기 증발기(31) 및 상기 냉기발생실(3)의 공기에 대해서 방열작용을 수행한다.
도5 내지 도7은 상기 방열부재(340)가 상기 증발기(31)에 장착되는 과정을 도시하고 있다.
도5에서 도시한 바와 같이, 상기 증발기는 냉매관(31a)과 상기 냉매관(31b)에 설치되는 냉각핀(31b)를 포함한다.
상기 냉각핀(31b)은 복수개로 마련되어 상기 냉매관(31b)에 상호 이격되도록 배치된다.
상기 냉각핀(31b) 중 일부의 길이는 다른 것에 비하여 길게 배치된다. 즉, 상기 냉각핀(31b) 중 측면 쪽에 배치되는 냉각핀(31b)은 중심쪽에 배치되는 냉각핀에 비하여 길게 배치된다.
상기 증발기(31)의 중심 측에 배치되는 냉각핀(31b)은 상대적으로 짧게 형성되고, 그 냉각핀(31b) 들의 하부에는 상기 냉매관(31a)이 가로질러 배치되며 상기 방열부재(340)가 설치되는 설치공간(31d)이 형성된다.
상기 증발기(31)에 상기 방열부재(340)를 설치하는 경우, 상기 설치공간(31d)을 가로질러 배치되는 냉매관(31a)을 상기 방열부재(340)의 삽입공(341)에 끼운다.
상기 방열부재(340)는 몸체부(342)와, 상기 몸체부(342)의 측면에 형성되며, 양 측면을 관통하는 삽입공(341)을 구비하는데, 상기 삽입공(341)에 상기 설치공간(31d)을 가로질러 배치되는 상기 냉매관(31a)를 삽입함으로써 상기 증발기(31)에 상기 방열부재(340)를 가조립 한다.
상기 삽입공(341)에 끼워진 상기 냉매관(31a)의 지름은 상기 삽입공(341)의 지름보다 작기 때문에, 상기 냉매관(31a)의 삽입과정이 용이하고 신속하게 이루어질 수 있다.
한편, 상기 삽입공(341)은 상기 방열부재(340)의 몸체부(342)의 측면에 복수개로 형성되고, 상호 이격되어 형성되는데, 이는 상기 복수의 냉매관(31a)이 삽입될 수 있도록 하기 위함이다.
각각의 삽입공(341)에 복수의 냉매관(31a)이 각각 삽입되기 때문에, 후술하는 방열부재(340)의 고정과정을 거치면, 상기 증발기(31)에 상기 방열부재(340)의 확실하게 장착될 수 있다.
도6(a)에서 도시한 바와 같이, 상기 설치공간(도5참조, 31d)를 가로지르는 냉매관(31a)을 상기 삽입공(341)에 삽입하여 가조립을 한 상태에서는 상기 냉매관(31a)의 지름이 상기 삽입공(341)에 비하여 작기 때문에 상기 냉매관(31a)의 외주면과 상기 삽입공(341)의 내주면이 상호 이격된다.
이 상태에서는 상기 냉매관(31a)과 상기 방열부재(341)간의 열전도가 어려우므로, 상기 냉매관(31a)과 상기 방열부재(341)를 상호 고정되게 결합하는 과정이 필요하다.
도6(b)에서 도시한 바와 같이, 상기 냉매관(31a) 내부로 고압의 공기를 불어넣으면, 상기 냉매관(31a)이 팽창하고, 이로 인하여, 상기 냉매관(31a)의 지름이 증가한다.
따라서, 상기 냉매관(31a)의 외주면이 상기 삽입공(341)이 내주면과 접촉하여 면접하게 되고, 이를 통해서 상기 냉매관(31a)과 상기 방열부재(340) 간에 열전달이 가능해 진다.
상기 방열부재(340)는 알루미늄과 같이 열전도성이 우수한 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 방열부재(340)의 두께는 상기 냉매관(31a)보다 크게 형성되고, 상기 삽입공(341)에 상기 냉매관(31a)이 삽입하고 상기 냉매관(31a)을 확관하기 때문에, 상기 방열부재(340)를 상기 증발기(31)에 체결하는 경우, 별도의 체결부재를 이용하여 고정할 필요가 없다.
도6(b)에서 나타난 상기 냉매관(31a)의 확관과정을 거치면 도7과 같이, 상기 방열부재(340)가 상기 냉매관(31a)에 고정되어 상기 증발기(31)에 장착된다.
상기 방열부재(340)는 상기 냉각핀(31b)에 둘러싸이는 상태가 된다. 상기 방열부재(340)는 상기 증발기(31)의 하부측에 설치되는 것이 바람직한데, 이는 상기 증발기(31) 및 상기 증발기(31)가 설치되는 냉기발생실(도1참조, 3)를 유동하는 공기의 흐름이 하부에서 상부로 이동하며, 하부에서의 온도가 가장 낮기 때문이다.
즉, 상술한 바와 같이 상기 열전소자(도3참조, 310)의 특성상 방열부의 온도가 낮을수록 냉각부의 온도가 낮아지기 때문에, 본 발명과 같이 상기 보조저장실(도2참조, 200)에 대한 급냉 및 극저온 상태를 얻기 위해서는 상기 방열부재(340)가 상기 냉기발생실(3) 및 상기 증발기(31)의 부분 중 가장 차가운 부분에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 방열부재(340)의 상기 냉매관(31a)에 대한 장착을 완료하면, U자 형의 연결관(31c)를 이용하여 상기 냉매관(31a)의 단부를 연결한다.
그리고 도8과 도9에서 도시한 바와 같이, 상기 방열부재(340)가 상기 증발기(31)에 고정된 상태에서 상기 송풍팬 유닛(350)과, 상기 냉각부재(330), 상기 장착부재(320) 및 상기 장착부재(320)에 장착되는 열전소자(310)를 상기 방열부재(340)와 결합시킨다.
상기 냉각부재(330)는 상기 장착부재(320) 및 상기 열전소자(310)의 전면 또는 일면에 부착되고, 상기 방열부재(340)는 상기 장착부재(320) 및 상기 열전소자(310)의 후면 또는 타면에 부착된다.
상기 송풍팬 유닛(350)과, 상기 방열부재(340)와, 상기 장착부재(320)와, 상기 냉각부재(330)는 나사와 같은 체결부재(360)가 관통함으로서 결합되고, 이러한 결합에 의하여 상기 냉각장치(300)가 구성된다.
상기 체결부재(360)의 결합을 위하여 상기 송풍팬 유닛(350)과, 상기 방열부재(340)와, 상기 장착부재(320)와, 상기 냉각부재(330)에는 각각 체결공(323,333,343,353)이 형성된다.
한편, 상기 장착부재(320) 없이 상기 열전소자(310)가 상기 방열부재(340) 및 상기 냉각부재(330)와 직접 연결되는 경우에는 상기 열전소자(310)에 상기 체결공이 형성될 수 있다.
상기 체결부재(360)는 열전달을 방지하기 위하여 합성수지와 같이 열전달효과가 작은 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작에 대하여 알아보도록 하겠다.
도10에서 도시한 바와 같이, 냉매의 흐름에 의하여 상기 증발기(31)에 냉매가 유입되면, 상기 냉기발생실(3) 공기는 상기 증발기(31)와 열교환 하여 냉각된다.
상기 증발기(31)와 열교환 된 공기는 상기 냉기 발생실(3)의 송풍팬(도1참조, 32)에 의하여 상기 저장실(2) 방향으로 이동한다.
한편, 상기 냉각장치(300)의 열전소자(310)에 전력이 공급되면, 상기 열전소자(310)의 냉각부에서는 냉각작용이 수행되어 낮은 온도(약 -60 ℃내외)가 유지되고, 상기 열전소자(310)의 방열부에서는 방열작용이 수행되어 상기 냉각부보다는 높은 온도( 약 -30℃)가 유지된다.
상기 냉각부는 상기 냉각부재(330)를 냉각시키는데, 상기 송풍팬 유닛(350)이 동작을 하여 상기 보조저장실(200) 내부의 공기를 상기 냉각 부재(330) 방향으로 유입시킨다.
도10에서의 송풍팬 유닛(350)은 상기 냉각부재(330)로부터 공기를 끌어내는 동작을 수행할 수 있다(실선 화살표 참조).
따라서, 상기 송풍팬 유닛(350)의 동작에 의하여 상기 보조저장실(200)의 공기는 상기 냉각부재(330)의 주변으로 이동하고, 그 이후 상기 냉각부재(330)로 유입된다.
상기 냉각부재(330)로 유입된 공기는 상기 냉각부재(330)와 열교환하여, 그 온도가 냉각부재(330)의 표면온도에 근접하는 온도까지 떨어진다.
그리고, 상기 송풍팬 유닛(350)에 의하여 상기 냉각부재(330)로부터 토출되고, 상기 송풍팬 유닛(350)을 거친 이후에, 상기 보조 저장실(200) 내부로 유입된다.
상기 냉각부재(330)로 유입되는 공기는 상기 냉각부재(330)의 주변으로 이동하여 상기 냉각부재(330)로 유입되고, 냉각부재(330)를 거친 후, 상기 냉각부재(330)의 전방에 마련되는 송풍팬 유닛(350)으로 이동하여, 상기 송풍팬 유닛(350의 전방으로 토출된다.
그리고 토출된 공기는 순환하여, 이동하다가 다시 상기 냉각부재(330)의 주변으로 이동하여 상기 냉각부재(330)로 유입될 수 있다.
이와 같이, 상기 보조저장실(200)의 공기는 상기 보조저장실(200) 내에서 폐순환 하면서, 냉각되고, 상기 보조저장실(200)의 내부 온도를 극저온 상태로 유지하며, 급냉시킬 수 있다.
그리고, 상기 보조저장실(200)이 개방되지 않는다면 상기 보조저장실(200) 외부의 공기 유입이 제한되므로, 좁은 공간 내에서 상기 냉각장치(300)의 급냉작용으로 인하여 신속하게 그 온도가 떨어질 수 있고, 떨어진 온도도 큰 변화 없이 유지될 수 있다.
한편, 송풍팬 유닛(350)은 공기를 흡입하여 상기 냉각부재(330) 방향으로 밀어내는 동작도 수행할 수 있다(점선 화살표 참조).
따라서, 상기 송풍팬 유닛(350)의 동작에 의하여 상기 보조저장실(200)의 공기는 상기 송풍팬 유닛(350)으로 이동하고, 상기 송풍팬 유닛(350)을 거친 후, 상기 냉각부재(330)로 유입된다.
상기 냉각부재(330)로 유입된 공기는 상기 냉각부재(330)와 열교환하여, 그 온도가 냉각부재(330)의 표면온도에 근접하는 온도까지 떨어진다.
그리고, 상기 송풍팬 유닛(350)의 배출압에 의하여 상기 냉각부재(330)로부터 토출되고, 상기 보조 저장실(200) 내부로 유입된다.
상기 냉각부재(330)로부터 토출된 공기는 상기 냉각부재(330) 주변부, 특히 상하방향 또는 좌우방향으로 이동한 이후에 상기 보조저장실 내부의 전방으로 이동한다.
전방으로 이동한 공기는 상기 보조저장실(200) 내부를 냉각시킨 이후 다시 상기 송풍팬 유닛(250)으로 흡입되어 다시 상기 냉각부재(330)를 거쳐 냉각되는 폐순환을 수행한다.
상기 송풍팬 유닛(350)이 공기를 흡입하는 경우와 토출하는 경우의 차이를 보면 다음과 같다.
도10의 실선 방향과 같이, 냉각 전의 공기가 상기 냉각부재(330)의 주변부로 흡입된 후, 상기 냉각부재(330)와 상기 송풍팬 유닛(350)을 거친 후, 상기 보조 저장실(200)의 중앙부로 토출된 후, 다시 상기 냉각부재(330)의 주변부로 이동하는 순환절차를 거친다.
도10의 점선방향과 같이, 냉각 전의 공기가 보조저장실(200)의 후면 중심방향으로 이동하여, 상기 송풍팬 유닛(350)으로 흡입된 후, 상기 송풍팬 유닛(350)과 냉각부재(330)를 순차적으로 거친 후, 상기 냉각부재(330)의 주변부로 토출된다.
그리고 상기 냉각부재(330)의 주변부에서 토출되는 공기는 상기 안내부재(225)를 만나서 그 진행방향이 전환되면서, 상기 보조저장실(200)의 전방으로 이동하는 순환절차를 거친다.
다만, 상기 방열부재(340)가 상기 증발기(31)에 장착되는 구조는 상기 보조저장실(200)이 상기 냉기발생실(3)과 격리되어 있는 구조 뿐만 아니라, 상기 냉기발생실(3)과 연통되는 구조에서도 사용될 수 있음은 물론이다.
31: 증발기 31a: 냉매관
200: 보조저장실 210: 하우징
220: 서랍 300: 냉각장치
310: 열전소자 320: 장착부재
330: 냉각부재 340: 방열부재
341: 삽입공 350: 송풍팬 유닛

Claims (9)

  1. 음식물이 냉동 상태로 보관되는 공간으로 정의되는 저장실과,
    상기 저장실을 개폐할 수 있는 도어와,
    상기 저장실에 냉기를 공급하는 증발기와, 상기 증발기에서 발생되는 냉기를 상기 저장실로 안내하는 냉기팬을 포함한 냉기발생실을 구비하는 본체와;
    상기 저장실 내에 설치되고, 상기 저장실의 내부공간과 구획하기 위한 하우징과 상기 하우징 내부에 이동가능하게 마련되는 서랍을 포함하고, 그 내부 온도가 상기 저장실의 온도보다 낮은 극저온으로 음식물이 보관되는 공간으로 정의되는 보조저장실과,
    상기 보조저장실의 내부 또는 외부에 마련되며, 상기 보조저장실 내부온도가 상기 저장실보다 낮게 형성될 수 있도록 상기 보조저장실로 냉기를 공급하는 냉각장치를 포함하되,
    상기 냉각장치는;
    상기 냉기발생실과 상기 보조저장실 사이에 마련되고 방열부와 흡열부를 구비하는 열전소자와;
    상기 열전소자의 상기 흡열부에 면접하도록 마련되어 상기 보조저장실 내부의 공기로부터 열을 흡수하여 공기를 냉각시키는 냉각부재와,
    상기 냉각부재의 인근에 마련되고, 공기를 흡입하여 상기 냉각부재 방향으로 공기를 이동시켜 상기 냉각부재와 열교환시키는 송풍팬 유닛과,
    상기 열전소자의 상기 방열부에 면접하도록 마련되어 상기 냉기발생실 방향으로 상기 열전소자의 열을 방열하며, 상기 증발기에 연결되는 냉매관과 결합되는 방열부재와,
    상기 열전소자가 배치되는 장착공을 구비하고, 상기 냉각부재 및 상기 방열부재 사이에 배치되어 상기 냉각부재와 상기 방열부재 간의 열전달을 방지하는 장착부재를 포함하고,
    상기 증발기는 상호 이격되어 있는 복수의 냉매관과;
    각각의 냉매관을 연결하는 연결관과;
    상기 냉매관에 설치되며 상호 이격되어 배치되는 복수의 냉각핀을 포함하되,
    상기 방열부재의 두께는 상기 냉매관보다 크게 형성되고,
    상기 송풍팬 유닛과 상기 냉각부재는 상기 서랍 방향으로 돌출되도록 마련되고, 상기 보조저장실의 공기는 상기 보조저장실 내에서 폐순환하면서 냉각되고,
    상기 열전소자로부터 상기 방열부재 또는 상기 냉각부재로 이동한 열 또는 냉기가 상기 보조 저장실 내부 공간이나 상기 증발기에 연결되어 있는 상기 냉매관의 냉매로 효과적으로 전달될 수 있도록 상기 방열부재 또는 상기 냉각부재의 크기는 상기 열전소자의 크기보다 크며, 상기 열전소자가 배치되는 상기 장착공이 형성된 단열부재인 상기 장착부재를 상기 냉각부재 및 상기 방열부재 사이에 배치함으로써, 상기 냉각부재와 상기 방열부재 간의 열전달을 방지하며,
    상기 방열부의 온도가 낮아질수록 상기 흡열부의 온도는 더 낮아지는 특성을 가지는 상기 열전소자의 상기 방열부의 온도를 내릴 수 있도록 상기 열전소자의 상기 방열부에 상기 방열부재가 결합되어 전도방식으로 열교환하게 하고, 상기 방열부재는 상기 냉매관과 결합되어, 상기 압축기에 의해 압축된 후 상기 응축기에 의해 응축되고, 상기 팽창밸브를 통과하여 순환하는 냉매가 상기 방열부재와 전도방식으로 열교환함으로써, 상기 보조저장실의 온도를 극저온으로 유지하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열부재는 상기 냉매관의 지름보다 큰 두께를 갖는 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열부재는,
    상기 열전소자와 접촉가능하게 마련되는 몸체부와
    상기 몸체부에 마련되고, 상기 냉매관이 결합되는 삽입공을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 삽입공은 복수 개가 구비되고,
    상기 각각의 삽입공에 상기 복수 개의 냉매관이 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 냉매관은 상기 삽입공에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 삽입공을 통과하는 상기 냉매관의 외주면은 상기 삽입공의 내주면과 면접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방열부재는 상기 냉각핀에 의하여 둘러싸이도록 배치되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방열부재와 상기 장착부재와 상기 냉각부재를 연결하여 체결하는 체결부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방열부재와 상기 장착부재와 상기 냉각부재에 마련되어 상기 체결부재가 관통하여 설치되는 체결공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
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