KR20240056692A - 냉온장고, 및 진공단열체 - Google Patents

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KR20240056692A
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evaporator
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김봉진
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엘지전자 주식회사
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Abstract

제 1 공간을 위한 벽의 적어도 일부를 정의하는 제 1 플레이트 부재; 상기 제 1 공간과 온도가 다른 제 2 공간을 위한 벽의 적어도 일부를 정의하는 제 2 플레이트 부재; 상기 제 1 공간의 온도와 상기 제 2 공간의 온도의 사이 온도이며 진공 상태의 공간인 제 3 공간을 제공할 수 있도록 상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재를 밀봉하는 밀봉부; 상기 제 3 공간을 유지하는 서포팅유닛; 상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재 간의 열전달량을 감소시키는 열저항유닛; 상기 제 3 공간의 공기를 배출하는 포트; 상기 제 1 플레이트 부재 및 상기 제 2 플레이트 부재에 의해서 제공되는 캐비티 내면에 접하는 열교환모듈이 포함되는 진공단열체가 개시된다.

Description

냉온장고, 및 진공단열체{Vacuum adiabatic body, anc refrigerating or warming apparatus}
본 발명은 냉온장고, 및 진공단열체에 대한 것이다.
냉장고는, 내부에 수용되는 음식 등의 물품을, 영하를 포함하는 저온의 온도로 보관하는 장치이다. 이 작용으로서 사용자의 물품에 대한 취감을 증진하거나 물품의 보관기간을 길게 할 수 있는 장점이 있다.
상기 냉장고로는, 상용 전원을 사용하는 건물 내부용 또는 휴대 전원을 사용하는 야외용이 있다. 이와 함께 근래에는 차량에 고정형으로 탑재한 후 사용하는 차량용 냉장고의 보급도 늘고 있다. 상기 차량용 냉장고는 차량의 보급증가 및 프리미엄급 차량의 증가로 인하여 그 수요가 더욱 늘어나고 있다.
상기 차량용 냉장고의 종래 형태를 소개한다.
먼저, 열전소자를 이용하여 고내의 열을 고외의 강제로 배출하는 예가 있다. 그러나, 열전소자의 낮은 열효율로 인하여 냉각속도가 늦어 사용자의 만족감이 떨어지는 문제점이 있다.
다른 예로서 차량 실내 전체를 공조하기 위하여 장착되는 공조시스템로부터 냉매 또는 냉기를 끌어와서 차량용 냉장고의 냉각원으로 사용하는 예가 있다.
본 예에서는 차량의 공조시스템으로부터 공기나 냉매를 끌어오기 위하여 공기나 냉매의 별도 유동경로가 필요한 단점이 있다. 또한 상기 유동경로의 이동 중에 저온 에너지가 손실되는 문제점이 있다. 또한, 이들 문제점으로 인하여 차량용 냉장고를 설치할 수 있는 위치도 차량 공조시스템과 인접하는 위치로 제한되는 문제점이 있었다.
또 다른 예로 냉매를 이용하는 냉동사이클을 적용하는 예가 있다. 그러나, 이 예에서는, 상기 냉동사이클을 구성하는 부품의 부피가 크기 때문에, 트렁크에 대부분의 부품을 탑재하고 냉장고의 도어 만을 차량 내부로 개방하는 구성으로 제공된다. 이 경우에는 차량용 냉장고를 설치할 수 있는 위치가 제한되는 문제점이 있다. 도한, 트렁크의 부피가 현저하게 줄어들어 트렁크의 내부에 적재할 수 있는 화물의 양이 줄어드는 문제점이 있다.
상기 또 다른 예의 대표적인 예로서 미국등록특허 4,545,211호가 있다. 상기 인용문헌의 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.
먼저, 기계실의 큰 용적으로 인하여 차량용 냉장고의 내부 용적이 작아지는 문제점이 있다. 뒷좌석에 설치됨으로 인하여 운전자가 혼자 운전하는 경우에 운전을 정지하지 않고는 사용할 수 없는 문제점이 있고, 뿐만 아니라 도어의 개폐도 전방으로 열리기 때문에 앞쪽에 물건을 두지 못하는 불편함이 있다. 고내의 냉각은 직접냉각방식, 즉 자연대류로 이루어지기 때문에 물품의 냉각에 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 기계실이 외부로 직접 개방되어 있어 내부로 이물질이 혼입되어 고장이 발생할 우려가 높다. 기계실의 배기와 흡기가 구분되지 않아서 흡기된 공기가 재혼입될 우려가 높아서 열효율이 낮은 문제점이 있다. 압축기의 사용에 따른 기계실의 소음으로 인하여 사용자에게 불편함을 야기하는 문제점이 있다.
미국등록특허 4,545,211
본 발명은 고내 용량을 크게 하는 냉온장고, 및 진공단열체를 제안한다.
본 발명은 고내의 수용물품이 늦게 냉각되는 문제점을 개선하는 냉온장고, 및 진공단열체를 제안한다.
본 발명은 에너지 효율을 개선할 수 있는 냉온장고, 및 진공단열체를 제안한다.
본 발명은 소음으로 인한 불편을 억제할 수 있는 냉온장고, 및 진공단열체를 제안한다.
고내 용량을 크게 하기 위하여, 내부가 진공으로 제공되는 제 3 공간을 형성하는 제 1 플레이트 부재 및 제 2 플레이트 부재; 및 상기 제 1 플레이트 부재 및 상기 제 2 플레이트 부재에 의해서 제공되는 캐비티 내면에 접하는 열교환모듈이 포함되는 진공단열체가 개시된다.
고내의 수용물품이 늦게 냉각되는 문제점을 개선하기 위하여, 상기 열교환모듈에는, 냉매가 증발하는 증발기; 및 상기 증발기의 위에 놓여 증발기를 통과하는 공기를 흡입하여 상기 캐비티로 토출하는 증발팬이 포함된다.
상기 캐비티 내부의 온도조건을 정확하게 감지하기 위하여, 상기 증발기; 및 상기 증발팬이 수용되는 제 1 격실과 구획되고 온도센서가 수용되는 제 3 격실이 포함된다.
상기 캐비티 내부의 조명을 위하여, 상기 제 1 격실 및 상기 제 3 격실과 구획되고 램프를 수용하는 제 2 격실이 더 포함된다.
상기 온도센서의 온도 감지의 정확도를 높이기 위하여, 상기 제 2 격실은 상기 제 1 격실과 제 3 격실의 사이에 개입된다. 또한, 상기 제 3 격실은 상기 열교환모듈의 일측 꼭지점에 놓인다.
냉동사이클의 적용 및 사용자의 편리한 접근을 위하여, 상기 제 1 격실을 중심으로 할 때, 일방향에는 상기 제 3 격실이 놓이고, 다른 방향에는 냉매관로가 통과하는 관로통로가 놓인다.
고내 용량을 더욱 높이기 위하여, 상기 증발팬은 원심팬이고, 후방으로부터 흡입하여 하방으로 토출할 수 있다.
에너지 효율을 개선하기 위하여, 캐비티 및 기계실이 나란히 안착되는 냉장고 바닥 프레임; 상기 캐비티에 어느 일면에 대응하여 수용되고 냉매를 열교환하는 제 2 열교환모듈; 및 상기 제 2 열교환모듈에 마련되어 상기 캐비티의 온도를 측정하는 온도센서가 포함되는 냉온장고가 개시된다.
상기 캐비티 내부의 온도감지 정확도를 높이기 위하여 상기 온도센서는 상기 제 2 열교환모듈의 상측 꼭지점에 놓인다. 상기 온도센서는 상기 캐비티의 내부공간과 연통된다.
소음으로 인한 불편을 극복하고 고내 용량을 크게 하기 위하여, 상기 제 2 열교환모듈에는, 하측에 놓이는 증발기와, 상기 증발기의 상측에 놓이는 시로코팬이 놓이는 제 1 격실이 포함된다. 고내용량을 더욱 높이기 위하여, 상기 시로코팬은 후방흡입 하방토출로 제공된다.
상기 온도센서의 온도 감지의 정확도를 향상시키기 위하여, 상기 제 1 격실과 상기 온도센서가 놓이는 제 3 격실과의 사이에는, 다른 격실이 제공된다.
좁은 공간에서 고내 용량을 충분히 확보하기 위하여, 진공단열체로 제공되는 캐비티와 기계실이 안착되는 냉장고 바닥 프레임; 상기 캐비티에 어느 일면에 대응하여 수용되고 냉매를 열교환하는 제 2 열교환모듈; 및 상기 제 2 열교환모듈의 내부공간을 정의하는 커버; 및 상기 제 2 열교환모듈의 내부에 놓여 송풍하는 팬이 포함되는 냉온장고가 개시된다.
고내 물품을 균등하게 냉각하기 위하여, 상기 제 2 열교환기의 커버에는, 후방커버; 및 상기 후방커버와 대응하여 하부에 냉기흡입구를 가지고 대략 중앙높이에 냉기토출구를 가지는 전방커버가 포함된다.
냉기순환의 효율성을 높이기 위하여, 상기 냉기 토출구는 상기 캐비티의 바닥으로부터 이분이 일 높이지점으로부터 삼분이 이 높이지점 사이에 놓인다.
내부에 수용되는 용기의 균등냉각을 위하여, 상기 냉기 토출구는, 캐비티의 좌우방향으로 가운데에 놓이고, 상기 하방으로 유입된 냉기를 전방으로 토출한다.
냉기의 방향을 조절하기 위하여, 상기 커버에 지지되는 루버가 포함된다.
사용자가 편리하게 사용할 수 있도록, 상기 루버는 용기를 지지하는 용기 홀더와 연계하여 움직이거나, 상기 루버에는 수직루버와 경사루버 두 종류가 포함된다.
내부가 진공으로 제공되는 제 3 공간을 형성하는 제 1 플레이트 부재 및 제 2 플레이트 부재; 및 상기 제 1 플레이트 부재 및 상기 제 2 플레이트 부재에 의해서 제공되는 캐비티 내면에 접하는 열교환모듈이 포함되는 진공단열체에 따르면, 차량의 좁은 공간에서도 설치가 가능하고, 물품의 저장공간을 크게 하여 사용자가 편리하다.
상기 열교환모듈에는, 냉매가 증발하는 증발기; 및 상기 증발기의 위에 놓여 증발기를 통과하는 공기를 흡입하여 상기 캐비티로 토출하는 증발팬이 포함됨으로써, 고 내의 좁은 공간을 더욱 효율적으로 사용할 수 있다.
상기 증발기; 및 증발팬이 수용되는 제 1 격실과 구획되고 온도센서가 수용되는 제 3 격실이 포함됨으로써, 온도센서가 더욱 정확하게 캐비티 내부의 온도를 감지할 수 있다.
상기 제 1 격실 및 상기 제 3 격실과 구획되고 램프를 수용하는 제 2 격실이 더 포함됨으로써, 격실 간의 열전달을 방지할 수 있고, 사용자가 고내를 편리하게 볼 수 있다.
상기 제 2 격실은 상기 제 1 격실과 제 3 격실의 사이에 개입되고, 상기 제 3 격실은 상기 열교환모듈의 일측 꼭지점에 놓임으로써, 온도센서는 외부의 다른 부분 및 동작과는 무관하게 캐비티의 내부 환경을 정확하게 감지할 수 있다.
상기 제 1 격실을 중심으로 할 때, 일방향에는 상기 제 3 격실이 놓이고, 다른 방향에는 냉매관로가 통과하는 관로통로가 놓임으로써, 냉매순환에 의해서 동작되는 냉온장고의 고내 용량을 더욱 크게 할 수 있고, 사용자가 편리하게 저장용기를 취출할 수 있다.
상기 증발팬은 원심팬이고, 후방으로부터 흡입하여 하방으로 토출하도록 구성함으로써, 공기유동을 일으키는 메커니즘의 축소 및 소음을 줄일 수 있다.
캐비티 및 기계실이 나란히 안착되는 냉장고 바닥 프레임; 상기 캐비티에 어느 일면에 대응하여 수용되고 냉매를 열교환하는 제 2 열교환모듈; 및 상기 제 2 열교환모듈에 마련되어 상기 캐비티의 온도를 측정하는 온도센서가 포함되는 냉온장고에 따르면, 캐비티의 온도를 정확하게 측정하여 정확하게 제어할 수 있기 때문에 필요없는 에너지의 낭비를 줄일 수 있고, 고내 용량을 크게 할 수 있다.
상기 온도센서는 상기 제 2 열교환모듈의 상측 꼭지점에 놓인다. 상기 온도센서는 상기 캐비티의 내부공간과 연통됨으로써, 캐비티의 내부 온도를 정확하게 측정할 수 있다.
상기 제 2 열교환모듈에는, 하측에 놓이는 증발기와, 상기 증발기의 상측에 놓이는 시로코팬이 놓이는 제 1 격실이 포함됨으로써, 소음저감 및 고내용량증대에 의해서 사용자의 만족을 증진시킬 수 있다.
상기 시로코팬은 후방흡입 하방토출로 제공됨으로써, 고냉 용량은 더욱 크게 제공될 수 있다.
상기 제 1 격실과 상기 온도센서가 놓이는 제 3 격실과의 사이에는, 다른 격실이 제공됨으로써, 캐비티의 감지온도는 더욱 정확하다.
진공단열체로 제공되는 캐비티와 기계실이 안착되는 냉장고 바닥 프레임; 상기 캐비티에 어느 일면에 대응하여 수용되고 냉매를 열교환하는 제 2 열교환모듈; 및 상기 제 2 열교환모듈의 내부공간을 정의하는 커버; 및 상기 제 2 열교환모듈의 내부에 놓여 송풍하는 팬이 포함되는 냉온장고에 따르면, 고내 용량을 확보하면서도 고 내의 저장용기를 균등하게 온도조절할 수 있다.
상기 제 2 열교환기의 커버에는, 후방커버; 및 상기 후방커버와 대응하여 하부에 냉기흡입구를 가지고 대략 중앙높이에 냉기토출구를 가지는 전방커버에 따르면, 고내 물품을 균등하게 온도조절할 수 있다.
상기 냉기 토출구는 상기 캐비티의 바닥으로부터 이분이 일 높이지점으로부터 삼분이 이 높이지점 사이에 놓임으로써, 냉기순환이 캐비티의 내부에서 더욱 균등하게 이루어질 수 있다.
상기 냉기 토출구는, 캐비티의 좌우방향으로 가운데에 놓이고, 상기 하방으로 유입된 냉기를 전방으로 토출함으로써, 캐비티의 균등한 온도조절이 가능한 장점이 있다.
상기 커버에 지지되는 루버가 더 포함되고, 상기 루버가 용기를 지지하는 용기 홀더와 연계하여 움직이거나, 상기 루버에는 수직루버와 경사루버 두 종류가 포함됨으로써, 루버의 동작에 따라서 용기가 균등하게 온도조절되도록 하는 작용과, 사용자가 지정한 용기가 신속하게 온도도절되도록 하는 작용을 함께 수행할 수 있다.
도 1은 실시예가 적용되는 차량의 사시도.
도 2는 차량의 콘솔을 확대하는 사시도.
도 3은 차량용 냉장고의 대략적인 내부를 보이는 사시도.
도 4는 기계실과 캐비티의 연결관계를 보이는 도면.
도 5는 증발모듈의 분해 사시도.
도 6은 차량용 냉장고의 기계실 외부의 공기유동을 설명하는 도면.
도 7은 힌지부 단열재의 사시도.
도 8내지 도 11은 힌지부 단열재의 평면도 정면도 저면도 및 좌측면도.
도 12는 증발모듈과 힌지부 단열재의 관계를 보이는 분해 사시도.
도 13은 증발모듈의 단면도.
도 14는 냉기토출구의 위치를 설명하는 캐비티 내부를 정면에서 본 개략적인 도면.
도 15는 냉기토출구를 통한 냉기의 토출방향을 보이는 도면.
도 16 내지 도 18은 도 15의 실험결과를 설명하는 도면.
도 19는 실시예에 따른 균일냉각 시의 도면.
도 20은 실시예에 따른 급속냉각 시의 도면.
도 21는 냉기토출루버의 예시적인 구성도.
도 22 및 도 23은 다른 예에 따른 냉기토출루버의 구성도.
도 24는 진공단열체의 내부구성에 대한 다양한 실시예를 보이는 도면.
도 25는 전도저항쉬트 및 그 주변부의 실시예를 보이는 도면.
도 26은 서포팅유닛이 사용되는 경우에 진공단열체의 내부를 배기하는 공정을 시간과 압력으로 관찰하는 그래프.
도 27은 진공압과 가스전도도(gas conductivity)를 비교하는 그래프.
이하 도면을 참조하는 실시예의 설명에 있어서, 같은 구성요소의 경우에는 서로 다른 도면에도 같은 도면번호를 부여한다.
또한, 각 도면의 설명에 있어서 특별한 언급이 없는 경우에는, 차량의 진행방향을 기준으로 운전자가 바라보는 정면이 아니라, 차량의 앞쪽에서 차량을 바라보는 방향을 기준으로 설명한다. 예를 들어, 운전자 쪽이 우측이 되고 보조 운전자 쪽이 좌측이 된다.
도 1은 실시예가 적용되는 차량의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 차량(1)에는 사용자가 앉을 수 있는 좌석(2)이 마련된다. 상기 좌석(2)은 좌우측으로 서로 이격되고 적어도 한 쌍이 마련될 수 있다. 상기 좌석(2)의 사이에는 콘솔(console)이 제공되고, 운전자가 운전에 필요한 물품을 두거나 차량의 조작에 필요한 부품이 놓인다. 상기 좌석(2)으로는 운전자 및 보조 운전자가 앉을 수 있는 앞좌석을 바람직하게 예시할 수 있다.
상기 차량에는, 도시되는 바와 같이 바퀴와 같은 이동장치와, 엔진과 같은 구동장치와, 핸들과 같은 조향장치와 같은 차량의 주행에 필요한 다양한 구성요소 들은 포함되어 있는 것으로 이해하여야 한다.
실시예의 차량용 냉장고는 상기 콘솔에 바람직하게 놓일 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 아니하고, 다양한 공간에 설치될 수도 있을 것이다. 예를 들어, 뒷좌석 사이공간, 도어, 글로브박스, 및 센터페시아에 설치될 수도 있다. 이는 실시예의 차량용 냉장고는 전원만이 공급되고, 최소한의 공간이 확보되면 설치될 수 있는 것이 그 일요인이 된다. 그러나, 차량의 설계상 제약으로 인하여 공간이 제한되는 좌석 사이의 콘솔에도 설치될 수 있는 것이 실시예의 큰 장점이라고 할 수 있다.
도 2는 차량의 콘솔을 확대하는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 콘솔(3)은 수지 등을 재질로 하는 별도의 부품으로 제공될 수 있다. 상기 콘솔(3)의 하측에는 철제 프레임(98)이 더 제공되어 차량의 강도를 유지할 수 있도록 하고, 센서 등과 같은 센서 부품(99)이 콘솔(3)과 상기 철제 프레임(98)의 사이 간격부에 놓일 수 있다. 상기 센서 부품(99)은 정확한 외부신호의 센싱 및 운전자의 위치에서의 신호 측정이 필요한 부품이 해당할 수 있다. 예를 들어 운전자의 생명에 직결되는 에어백 센서가 장착될 수 있다.
상기 콘솔(3)은 내부에 콘솔공간(4)을 가지고, 상기 콘솔공간(4)은 콘솔커버(300)에 의해서 덮일 수 있다. 상기 콘솔커버(300)는 콘솔(3)에 고정형으로 설치될 수 있다. 이로써, 외부의 이물질이 콘솔커버(300)를 통하여 콘솔 내부로 들어가기가 어렵다. 상기 콘솔공간(4)의 내부에는 차량용 냉장고(7)가 안착된다.
상기 콘솔(3)의 우측면에는 흡기구(5)가 마련되어 차량내부의 공기가 콘솔공간(4)의 안으로 유입될 수 있다. 상기 흡기구(5)는 운전자 측을 바라볼 수 있다. 상기 콘솔(3)의 좌측면에는 배기구(6)가 마련되어 콘솔공간(4)의 내부에서 차량용 냉장고의 동작 중에 더워진 공기가 배기될 수 있다. 상기 배기구(6)는 보조운전자 측을 바라볼 수 있다. 상기 흡기구(5) 및 상기 배기구(6)에는 그릴이 제공되어 사용자의 손이 들어가기가 어렵게 하여 안전하게 하고, 위로부터 낙하한 물건이 안으로 들어가지 않도록 하고, 배기되는 바람의 방향을 하방으로 하여 사람에게 직접 향하지 않도록 할 수 있다.
도 3은 차량용 냉장고의 대략적인 내부를 보이는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 차량용 냉장고(7)에는, 부품을 지지하는 냉장고 바닥 프레임(8), 상기 냉장고 바닥 프레임(8)의 좌측에 제공되는 기계실(200), 및 상기 냉장고 바닥 프레임(8)의 우측에 제공되는 캐비티(100)가 포함된다. 상기 기계실(200)은 기계실 커버(700)에 의해서 덮일 수 있고, 상기 캐비티(100)의 상측은 콘솔커버(300) 및 도어(800)에 의해서 덮일 수 있다.
상기 기계실 커버(700)는, 냉각공기의 유로를 안내하는 것과 함께 기계실 내부로의 이물질유입을 차단할 수 있다.
상기 기계실 커버(700)의 상측에는 제어기(900)가 놓여, 차량용 냉장고(7)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 상기 제어기(900)가 해당 위치에 설치됨으로써, 차량용 냉장고(7)가 콘솔공간(4) 내부의 좁은 공간에서 적정한 온도범위에서 문제없이 제어동작될 수 있다.
다시 말하면, 상기 제어기(900)는, 상기 기계실 커버(700)와 콘솔커버(300) 사이 간격을 유동하는 공기에 의해서 냉각될 수 있고, 기계실 커버(700)에 의해서 기계실(200)의 내부 공간과는 분리되기 때문에 기계실(200) 내부의 열이 제어기(900)로 영향을 미치지 않을 수 있다.
상기 콘솔커버(300)는 콘솔공간(4) 상부의 개구된 부분을 차폐할 뿐만 아니라, 캐비티(100)의 상측 테두리를 차폐할 수 있다. 상기 캐비티(100)로의 물품 취출을 허용하는 개구를 사용자가 개폐할 수 있도록 하기 위하여, 상기 콘솔커버(300)에는 도어(800)가 더 설치될 수 있다. 상기 도어(800)는 상기 콘솔커버(300) 및 캐비티(100)의 뒷 부분을 힌지점으로 개방할 수 있다.
여기서, 콘솔커버(300)와 도어(800)와 캐비티(100)의 개구는 사용자가 볼 때 수평으로 놓이고 콘솔의 뒷부분에 위치하여 사용자가 편리하게 도어를 조작할 수 있다.
상기 기계실(200)의 내부에는, 냉각공기의 유동방향을 따라서 응축모듈(500)과 드라이어(630)와 압축기(201)가 순차적으로 설치되어 있다.
상기 기계실의 내부에는 냉매의 흐름을 원활히 하기 위하여 냉매관로(600)가 마련된다. 상기 냉매관로(600)의 중의 어느 하나는 상기 캐비티(100)의 안으로 연장되어 냉매를 공급할 수 있다. 상기 냉매관로(600)는 상기 캐비티의 물품 취출을 허용하는 상부 개구를 통하여 상기 캐비티(100)의 안으로 연장될 수 있다.
상기 캐비티(100)는 상면이 개구되고 나머지 다섯면은 진공단열체(101)에 의해서 막혀서 제공될 수 있다.
상기 캐비티(100)는 개별적인 진공단열체 또는 서로 연통되는 적어도 하나의 진공단열체에 의해서 단열될 수 있다. 상기 진공단열체(101)에 의해서 상기 캐비티(100)가 제공될 수 있고, 상기 진공단열체(101)에 의해서 개구되는 어느 일면을 통하여 물품의 취출이 가능한 캐비티(100)를 제공할 수 있다.
상기 진공단열체(101)에는, 저온의 캐비티(100) 내부공간의 경계를 제공하는 제 1 플레이트 부재(10)와, 고온의 외부공간의 경계를 제공하는 제 2 플레이트 부재(20)가 포함되고, 상기 플레이트 부재(10)(20) 간의 열전도를 막는 전도저항쉬트(60)가 포함될 수 있다. 상기 진공단열체(101)는 얇은 단열 두께로 최대의 단열효율을 얻을 수 있기 때문에, 큰 용적의 캐비티(100)를 구현할 수 있다.
상기 진공단열체(101)의 내부 공간에 대한 배기 및 진공상태의 유지를 위한 게터의 설치를 위한 배기 및 게터포크(40)가 일 측면에 제공될 수 있다. 상기 배기 및 게터포트(40)는 배기 및 게터(getter)를 함께 제공하여 차량용 냉장고(7)의 소형화에 더욱 기여할 수 있다.
상기 캐비티(100)의 내부에는 증발모듈(400)이 설치되고, 상기 증발모듈(400)은 상기 냉매관로(600)를 통하여 캐비티(100)의 내부로 유입된 냉매의 증발열을 캐비티(100) 내부로 강제로 송풍할 수 있다.
증발모듈은 상기 캐비티(100)의 내부에서 뒷부분에 놓일 수 있다. 이에 따르면, 전방을 바라보는 사용자가 사용할 수 있는 캐비티 내부의 전방의 공간이 그만큼 더 커질 수 있다.
도 4는 기계실과 캐비티의 연결관계를 보이는 도면이다.
도 4를 참조하면, 캐비티(100)의 내부에는 증발모듈(400)이 수용된다. 다시 말하면, 진공단열체(101)를 외벽으로 가지는 캐비티의 내부 공간에 증발모듈(400)이 놓이는 것이다. 이로써, 기계실의 공간효율을 높이고 캐비티(100)의 내부 공간을 크게 할 수 있다. 진공단열체는 얇은 두께임에도 큰 단열성능을 얻을 수 있기 때문이다.
상기 증발모듈(400)로 냉매를 안내하는 냉매관로(600)는, 상기 캐비티(100)의 상면을 타고 넘어서 증발모듈(400)로 안내된다.
냉매관로(600)가 진공단열체(101)를 관통하는 등의 방법으로 용적을 작게하는 것을 고려할 수도 있다. 그러나, 차량은 진동이 많고, 진공단열체(101)는 내부가 상당히 높은 진공상태를 유지하기 때문에, 냉매관로(600)와 진공단열체(101)의 접촉부위의 기밀이 파손될 수 있다. 따라서, 상기 진공단열체(101)를 상기 냉매관로(600)가 관통하는 것은 바람직하지 않다. 예를 들어, 차량의 진동에 의한 기밀누설 등의 문제가 발생할 수 있는 것이다. 진공단열에서 기밀이 누설되면 단열효과는 급격히 떨어지는 것을 예상할 수 있다.
상기 증발모듈(400)은 상기 캐비티(100)의 내부에서 도어의 힌지점, 즉 캐비티 내부의 뒷면에 접하여 설치되는 바람직하다. 이는 상기 냉매관로(600)가 증발모듈(400)까지 연장되기 위하여 필요한 경로가 최대한 짧은 것이 캐비티 내부용적 확보에 바람직하기 때문이다. 또한 캐비티의 내부 용적을 최대한 크게 할 수 있다.
상기 진공단열체(101)를 타고 넘는 냉매관로(600)는 도어의 힌지점을 통과하는 것이 더욱 바람직하다. 만약 증발모듈이 도어의 힌지점을 벗어나면 냉매관로(600)의 연장 및 관로의 단열로 인하여 캐비티의 용량손실 및 저온에너지 손실이 발생할 수 있다.
상기 응축모듈(500)은 기계실 바닥 프레임(210)의 뒷쪽 체결수단에 의해서 체결될 수 있다. 응축모듈(500)을 통하여 흡입된 공기는 압축기(201)를 냉각시킨 다음에 압축기(201)의 하방으로 유출된다.
상기 기계실 커버(700)는 캐비티의 좌측에 체결되어, 상기 기계실(200)을 커버할 수 있다. 상기 기계실 커버(700)의 상측에는 냉각을 위한 공기유동이 발생하고, 냉각유로 상에는 제어기(900)가 제공되어 충분한 냉각작용이 수행되도록 할 수 있다.
도 5는 증발모듈의 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 증발모듈(400)은 후방에 놓이고 부품이 수용되는 후방커버(430)과, 상기 후방커버(430)의 전방에 놓여 캐비티(100)를 바라보는 전방커버(450)를 포함한다. 상기 전방커버(450) 및 상기 후방커버(430)에 의해서 내부에 공간이 제공되고, 그 공간의 내부에 부품이 수용된다.
상기 전방커버(450)와 상기 후방커버(430)에 의해서 형성되는 공간 내부에서, 하측에는 증발기(410)가 놓이고 상측에는 증발팬(420)이 놓인다. 상기 증발팬(420)은 좁은 공간에 장착될 수 있는 원심팬을 사용할 수 있고, 더 구체적으로는 좁은 설치 공간에서 넓은 면적의 팬 입구(422)로 공기를 흡입하고 고속으로 일정한 토출방향으로 송풍하는 팬출구(421)를 가지는 시로코팬을 사용할 수 있다.
상기 시로코팬은 저소음으로 구동될 수 있기 때문에, 사용자가 낮은 소음의 환경에서 사용할 수 있는 장점도 얻을 수 있다.
상기 팬입구(422)로는 증발기(410)를 거친 공기가 흡입되고, 상기 팬출구(421)로 토출된 공기는 캐비티(100)로 토출된다. 이를 위하여 상기 증발팬(420)과 후방커버(430)의 내벽 사이에는 소정의 공간이 마련될 수 있다.
상기 후방커버(430)에는 복수개의 격실이 제공되어 각 부품이 놓일 수 있다. 구체적으로는, 제 1 격실(431)에는 증발기(410)와 증발팬(420)이 놓여 차가운 공기의 유동을 안내한다. 제 2 격실(432)에는 램프(440)가 놓여서 캐비티(100) 내부를 밝게 하여 사용자가 캐비티(100) 내부를 살필 수 있도록 한다. 제 4 격실(434)은 온도센서(441)가 놓여서 캐비티(100) 내부의 온도를 측정하여 차량용 냉장고의 제어에 참조한다.
상기 제 3 격실(433)은, 상기 제 4 격실(434)의 내부에 놓인 온도센서(441)가 캐비티(100) 내부의 온도를 측정하는데 있어서, 캐비티의 유동이 영향을 미치지 않도록 할 수 있다. 즉, 증발기(410)의 차가운 냉기가 직접 제 3 격실(433)에 직접 영향을 미치지 않도록 할 수 있는 것이다. 제 3 격실(433)은 경우에 따라서는 제거될 수는 있으나 제공되는 것이 전도열에 의한 캐비티 내부 온도의 오차를 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기 제 4 격실(434) 및 상기 온도센서(441)는 증발기(410)에서 가장 먼 증발모듈(400)의 좌측상단, 즉 꼭지점에 놓이는데, 이는 증발기(410)의 영향을 미치지 않도록 하기 위한 것이다. 다시 말하면, 증발기(410)의 냉기가 전도를 통하여 제 4 격실(434)에 직접 영향을 미치지 않도록 하기 위하여, 제 4 격실(434) 및 온도센서(441)는 다른 격실(432)(433)에 의해서 제 1 격실(431)과는 차단된다.
상기 제 1 격실의 (431)의 내부 구조를 상세하게 설명한다.
먼저, 상기 제 1 격실(431)의 상측에는 증발팬(420)이 놓이도록 일부분은 원형으로 제공되는 팬하우징(435)이 마련되고, 그 하측으로는 증발기(410)가 놓이는 증발기 놓임부(437)이 마련된다. 상기 팬하우징(435)의 좌측으로 관로통로(436)가 마련된다.
상기 관로통로(436)는 이미 설명한 바와 같이 진공단열체(101)를 타고 넘은 냉매관로(600)가 증발모듈(400)의 안으로 안내되는 부분으로서, 상기 증발모듈의 좌측 모서리 부분에 마련될 수 있다. 상기 냉매관로(600)는 증발모듈(400)로 들고 나는 두 관로가 서로 열교환을 수행할 수 있도록 두 관로가 단열재로 쌓여져 있을 수 있다. 따라서, 관로통로(436)는 소정의 부피를 차지할 수 있다. 상기 관로통로(436)는 증발모듈(400) 내부의 공간집약성을 높이기 위하여 증발모듈의 좌측에서 상하방향으로 연장될 수 있다.
이미 설명된 바와 같이, 상기 후방커버(430)의 내부에는 증발기(410) 및 증발팬(420)이 마련되어 캐비티 내부의 공기 냉각 및 캐비티 내부의 공기순환을 이끌어 낸다.
상기 전방커버(450)는 상기 후방커버(430)과 마찬가지로 대략 사각형으로 제공된다. 상기 전방커버(450)의 하부에는 증발기(410) 하측으로의 공기유입을 안내하는 냉기유입구(451)와, 상기 팬출구(421)와 정렬되는 냉기 토출구(452)가 마련된다. 상기 냉기 토출구(452)는, 증발팬(420)에서 하방으로 토출되는 공기를 전방으로 토출할 수 있도록 전방을 향하여 부드럽게 내면이 벤딩될 수 있다.
상기 제 2 격실(432)와 정렬되는 전방커버(450)는 개방되거나 윈도우가 마련되어 램브(440)의 광이 캐비티(100)의 내부로 조사되도록 한다.
상기 제 4 격실(434)와 정렬되는 전방커버(450)에는 통기구(454)가 마련된다. 바람직하게, 상기 냉기 토출구(452)에서 토출된 공기가 캐비티(100) 내부를 순환한 다음에 상기 통기구(454)로 유입되도록 한다. 이로써, 캐비티(100) 내부의 온도를 더 정확하게 감지할 수 있다. 예를 들어, 냉기 토출구(452)에서 토출된 많이 차가운 냉기에 의해서 캐비티(100) 내부의 온도가 잘못 측정되지 않도록 할 수 있다. 이때 그 냉기는 증발팬(420)으로부터 송풍되는 냉기가 바로 영향을 미치지 않고, 캐비티 내부의 정체되는 온도가 영향을 미치도록 할 수 있다. 이를 위하여 상기 제 4 격실(434)는 캐비티 후면이 가장 우측상단에 제공될 수 있다.
도 6은 차량용 냉장고의 기계실 외부의 공기유동을 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 흡기구(5)로 유입된 공기는 캐비티(100)의 전면벽을 이루는 진공단열체(101)와 콘솔공간(4)의 전면 사이 간격을 통하여 차량용 냉장고의 좌측부로 이동한다. 차량용 냉장고의 우측부는 발열원이 없으므로 흡기된 공기는 원래의 온도를 유지할 수 있다.
차량용 냉장고의 좌측부로 이동한 공기는 후방으로 방향을 틀어서, 기계실(200) 바깥에서 기계실 커버(700)의 상면을 따라서 이동한다.
기계실 커버(700)는, 공기유동을 원활히 안내하기 위하여, 전면부(710)에서 후방으로 갈수록 점진적을 높아지도록 이루어져 있다. 또한, 제어기(900)가 놓이는 영역을 제공하고, 기계실 내부 부품이 자리잡음에 방해가 되지 않도록 하기 위하여, 상기 기계실 커버(700)의 상면은 단차를 이루고 있다.
상세하게는, 전면부에서 후방으로 갈수록 제 1 단차부(732)와 제 2 단차부(733)와 제 3 단차부(735)가 제공된다. 상기 제 2 단차부(733)에는 상기 제 3 단차부(735)와 같은 높이의 제어기 놓임부(734)가 마련된다. 이 구조로 제어기(900)는 제 3 단차부(735)와 제어기 놓임부(734)에 수평상태로 놓일 수 있다.
상기 기계실 커버(700)의 상면부를 따라서 이동하는 공기는 제어기(900)를 냉각시킬 수 있다. 제어기를 냉각하면서 공기는 약간 정도 더워질 수 있다.
상기 기계실 커버(700)의 후방까지 이동한 공기는 하방으로 유동한다. 기계실 커버의 후면에는 개방되어 큰 커버 흡입구가 형성된다. 이를 위하여 기계실 커버(700)의 후면과 콘솔공간(4)의 후면 사이에는 소정의 간격이 제공된다.
이후에 기계실 커버(700)의 내부를 냉각시킨 공기는 기계실의 바닥을 통하여 외부로 배출된다.
한편, 이미 설명한 바와 같이, 상기 증발모듈(400)은 캐비티(100)의 뒷쪽에 놓이고, 상기 증발모듈(400)로 냉매를 공급하는 냉매관로(600)는 캐비티(100)를 타고 넘는다. 뿐만 아니라, 도어(800)의 힌지 및 증발모듈(400)이 캐비티의 뒷쪽에 놓여서 캐비티의 뒤쪽부분은 단열에 취약하다.
이를 개선하는 구성으로서 힌지부 단열재가 제공된다. 상기 힌지부 단열재(470)는, 증발모듈(400)의 상측부분과, 증발모듈(400)과 캐비티(100) 후면벽의 사이, 캐비티의 안으로 도입되는 재생단열재(651)와 캐비티 내부공간의 접촉부에 대한 단열작용을 수행한다.
이미 설명한 바와 같이 상기 힌지부 단열재(470)의 상방에는 콘솔커버(300가 더 마련되어 완벽한 단열을 이끌어 낸다.
도 7은 힌지부 단열재의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 힌지부 단열재(470)에는, 재생단열재(651)을 덮고 안쪽축수부(373)에 삽입되는 안쪽지지대(473)와, 바깥쪽 축수부(372)에 삽입되는 바깥쪽지지대(472)와, 상기 지지대(472)(473)을 연결하고 증발모듈(400)의 상측부를 단열하는 연결대(471)가 포함된다.
상기 지지대(472)(473)가 상기 축수부(372)(373)에 삽입됨으로써, 힌지부 단열재(470)와 콘솔커버(300)는 서로 일체화되고 콘솔커버(300)의 설치와 함께 힌지부 단열재(470)는 캐비티(100)에 대한 위치가 고정된다. 다시 말하면, 증발모듈(400)을 지지하면서 캐비티(100) 내부 뒤쪽 공간의 부품이 밀접하게 서로 접하도록 할 수 있다. 이에 따르면 부품의 간격이 서로 강하게 접촉하여 냉기의 누설을 막을 수 있다. 또한, 도어(800)의 힌지 작용이 더 견고해지는 효과가 있다.
상기 지지대(472)(473)는 축수부(372)(373)의 안으로 삽입될 수 있도록, 끝단부로 갈수록 그 절단단면이 줄어드는 구조로 제공되는 것이 바람직하다.
상기 안쪽지지대(473)는 상기 바깥쪽지지대(472)에 비하여 더 두껍게 제공되는데, 이는 재생단열재(651)에 의한 열손실이 발생할 수 있기 때문이다. 상기 재생단열재(651)가 진공단열체를 타고 넘는 것에 의해서 냉기누설의 우려가 큰 것은 이해할 수 있을 것이다.
상기 안쪽지지대(473)의 내면부는 재생단열재(651)의 외형에 정확하게 맞춤되는 형상의 재생단열재안착부(476)가 마련된다. 따라서 부드러운 원호형상으로 구부러지게 제공될 수 있을 것이다. 재생단열재안착부(476)의 하단면은 진공단열체(101)의 상단에 놓여질 수 있다. 이에 따르면 힌지부 단열재(470)와 캐비티(100)의 상하위치관계가 명확해지는 이점을 얻을 수 있고, 부품 간이 간격이 없어지는 이점을 더 얻을 수 있다.
상기 재생단열재안착부(476)의 뒷 부분에서 하측으로 더 연장되는 안쪽 맞춤부(477)가 더 마련된다. 상기 안쪽 맞춤부(477)는 진공단열체(101)의 내면과 대응할 수 있고, 이로써 힌지부 단열재(470)의 전후위치관계가 명확하게 고정될 수 있다. 상기 안쪽 맞춤부(477)와 대응되는 바깥족 맞춤부(478)은 바깥쪽 지지대(472)에도 제공될 수 있다.
상기 연결대(471)에는, 증발모듈(400)이 맞춰서 안착될 수 있는 부품이 제공된다. 구체적으로 커버안착부(488)와, 팬하우징 안착부(474)와 제 2 격실안착부(475)가 제공된다. 상기 커버안착부(488)에 의해서 힌지부 단열재(470)가 캐비티에 대한 좌우위치관계가 명확해지고, 상기 팬하우징 안착부(474)와 상기 제 2 격실안착부(475)이 상기 증발모듈(400)의 상부형상과 대응되도록 제공되어 증발모듈과 힌지부 단열재의 상호 접촉부의 냉기누설을 막을 수 있다.
상기되는 구성에 따르면 힌지부 단열재는 그에 접하는 다양한 구성의 접촉부와의 경계를 통한 외기의 누설을 차단하여, 열누설에 취약한 부분에 대한 단열을 강화하는 역할을 수행한다.
도 8내지 도 11은 힌지부 단열재의 평면도 정면도 저면도 및 좌측면도이다.
도 8내지 도 11을 참조하면, 힌지부 단열재의 구성 및 각 구성의 작용이 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
상기 지지대(472)(473)의 안쪽부분에는 바깥쪽 맞춤홈(480) 및 안쪽 맞춤홈(479)가 각각 제공되는데, 이는 콘솔커버(300)에 제공되는 축수부(372)(373)에서 도어의 힌지축이 수용되기 위하여 더 두꺼워지는 콘솔커버의 지지부분을 수용하기 위한 것이다.
상기 제 2 격실안착부(475)는 함몰되는 구조로 제공되고 증발모듈(400)에서 외부로 인출되는 전선 등의 구조물이 외부로 통과하는 경로를 제공할 수 있다.
상기 재생단열재안착부(476)의 안쪽부분에는 스커트(478)가 하방으로 더 연장된다. 상기 스커트(478)은 캐비티(100)의 안으로 들어온 재생단열재(651)의 자리잡음을 돕기 위하여 하측으로 더 연장되는 부분이다.
도 12는 증발모듈과 힌지부 단열재의 관계를 보이는 분해 사시도이다.
도 12를 참조하면, 상기 힌지부 단열재(470)에는, 재생단열재(651) 및 관로통로(436)을 덮어서 단열효과를 증진하는 안쪽지지대(473)가 제공된다.
상기 힌지부 단열재(470)에는 격실을 덮고서 바깥쪽을 단열하는 바깥쪽지지대(472)가 제공된다.
상기 지지대(472)(473)을 연결하고 증발모듈(400)의 상측부를 단열하는 연결대(471)가 제공된다.
상기 힌지부 단열재(470)는, 상기 증발모듈(400)을 상단에서 지지하면서 캐비티(100) 내부 뒤쪽 공간의 부품이 밀접하게 서로 접하도록 할 수 있다. 이에 따르면 부품의 간격이 서로 강하게 접촉하여 냉기의 누설을 막을 수 있다. 또한, 축수부(372)(373) 및 지지대(472)(473)의 상호 끼임작용에 의해서 도어(800)의 힌지 작용이 더 견고하게 지지할 수 있는 효과도 있다.
상기 안쪽지지대(473)는 상기 바깥쪽지지대(472)에 비하여 더 두껍게 제공될 수 있다. 이는 재생단열재(651)로 인하여 발생할 수 있는 단열손실을 막기 위한 것임을 이미 설명한 바와 같다.
이를 위하여, 상기 안쪽지지대(473)의 내면부에 제공되는 재생단열재안착부(476)에 의해서, 힌지부 단열재(470)와 캐비티(100)의 상하위치관계가 정확해지고, 부품 간이 간격이 없어져서 단열손실을 더욱 줄일 수 있는 이점을 얻을 수 있다.
상기 안쪽 맞춤부(477) 및 상기 바깥족 맞춤부(478)가 제공됨으로써, 캐비티의 냉기 누설을 더욱 줄일 수 있다.
상기 커버안착부(488), 상기 팬하우징 안착부(474), 및 상기 제 2 격실안착부(475)에 의해서 캐비티(100)를 이루는 진공단열체(101) 및 증발모듈(400)의 상단부의 피팅이 정확하게 제공될 수 있다.
한편, 상기 힌지부 단열재(470)과 증발모듈의 상단의 어느 사이에는 전선이 통과하도록 하여, 증발모듈에 제공되는 센서 및 광원에 전류가 통하도록 할 수 있다. 이에 의해서 증발모듈의 동작을 구현할 수 있다.
도 13은 증발모듈의 단면도로서, 도면에서 좌우는 각각 뒤쪽과 앞쪽이다.
도 13을 참조하면, 증발모듈(400) 내부에서의 공기유동은 화살표로 설명이 될 수 있다.
상세하게 냉기의 유동을 설명한다. 먼저, 전방커버 하측의 냉기 유입구(451)를 통하여 유입된 공기는 증발기(410)를 윗쪽으로 통과하면서 차가워진다. 차가워진 공기는 증발팬(420)의 후방으로 이동하고, 증발팬(420) 후면의 팬입구(422)를 통하여 유입되고, 원심력에 의해서 팬출구(421)로 향하여 하방으로 토출된다. 증발팬은 시로코팬이 바람직하게 예시될 수 있고, 팬하우징의 형상 및 팬의 자리잡음을 조절하여 토출구의 방향을 하방으로 설정할 수 있다.
상기 팬출구(421)로부터 토출된 공기는 냉기 토출구(452)를 통하여 진행방향이 꺾인 다음에 캐비티(100)의 내부로 토출된다. 상기 냉기 토출구(452)의 내부에는 하방으로 토출되는 공기가 전방으로 부드럽게 꺾여서 토출될 수 있도록 부드럽게 벤딩되는 형상의 냉기 토출 가이드(456)가 제공될 수 있다.
상기 캐비티의 내부는 전체가 균일하게 냉각되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 어느 한 쪽과 다른 한 쪽에 놓인 용기가 서로 다른 온도로 냉각되면 다수의 사람이 함께 차가운 음료를 즐길 수 없다. 이 관점에서 냉기 토출구(452)가 전방커버(450)의 어느 위치에 형성되고, 어느 방향으로 냉기를 토출하는 가는 중요한 사항이다.
도 14는 냉기토출구의 위치를 설명하는 캐비티 내부를 정면에서 본 개략적인 모습이다.
도 14를 참조하면, 상기 냉기토출구(452)는 캐비티 내부의 대략 중간 높이에서 좌우방향으로 연장되는 형태로 마련한다.
다시 말하면, 캐비티 내부를 상하로 삼등분할 때 가운데의 삼분의 일 부분에 놓이도록 한다. 이로써 가운데 부분에서 토출되는 공기가 내부의 장애물을 거쳐서 퍼진 다음에 하측으로 모여 증발모듈(400)로 다시 유입된다. 또한, 좌우방향으로 연장되는 형태로 제공되어 좌우로도 넓게 펴져서 냉기가 캐비티(100) 내부로 고르게 퍼지도록 할 수 있다.
더 바람직하게 상기 냉기토출구(452)는 캐비티(100)의 바닥으로부터 이분이 일 지점으로부터 삼분의 이 지점 사이에 제공되는 것이 바람직하다.
이는 상기 냉기토출구(452)에서 토출되는 냉기는 캐비티(100) 내부에 놓이는 저장용기에 충돌하는데, 이때 저장용기(498)의 윗부분은 몸통보다는 목의 공간으로 작게 마련되기 때문에 유동저항이 적어 캐비티(100)의 전방으로 냉기가 유동할 수 있고, 반대로 저장용기(498)의 몸통은 그 간격이 적어 유동저항이 커서 캐비티(100)의 전방으로 냉기가 가 닿기가가 어렵기 때문이다.
다시 말하면, 캐비티(100)의 바닥으로부터 이분이 일 지점으로부터 삼분의 이 지점 사이에 냉기토출구(452)가 제공됨으로써, 저장용기의 목부분을 넘어서 캐비티(100)의 전방으로 유동하는 냉기유동과, 저장용기의 몸통부분에 충돌하여 캐비티(100)의 후방에서 멈추는 냉기유동이 함께 제공된다. 이에 따르면, 캐비티(100) 내부에서 전방과 후방이 함께 냉각되는 효과를 얻을 수 있을 것이고, 따라서, 캐비티(100) 내부에 놓이는 모든 물품이 균일하게 냉각될 수 있다.
상기 냉기토출구(452)는 다른 물품간의 간섭이 없는 한, 좌우방향으로는 대략 이분이 일 지점에 냉기토출구(452)가 놓이도록 한다. 이로써, 저장용기(498)를 타고 넘는 냉기, 즉 저장용기(498)들 사이의 간격부를 타고 넘는 냉기와 타고 넘지 못하는 냉기를 구분할 수 있다. 바람직한 형태로서 상기 캐비티에는 좌우로 2열, 즉 두 개의 음료용기가 수용되는 것을 고려할 수 있다. 이는 음료용기의 크기를 고려하고 좁은 콘솔 공간에 제공될 수 있는 음료용기의 개수를 고려할 때 바람직한 형태라고 할 수 있다.
도 15는 냉기토출구를 통한 냉기의 토출방향을 보이는 도면이고, 도 16 내지 도 18은 그 실험결과를 나타내는 도면으로서, 수평축은 냉각시간이고 수직축은 온도를 나타낸다.
도 15에서 ①은 냉기토출구(452)를 캐비티 후면의 상하좌우에서 볼 때 대략 가운데에 설치하고 도 15를 기준으로 우측으로 냉기를 토출하는 경우이고, ②는 냉기토출구(452)를 캐비티 후면의 상하좌우에서 볼 때 가운데에 설치하고 도 15를 기준으로 바로 윗쪽으로 냉기를 토출하는 경우이고, ③ 냉기토출구(452)를 캐비티 후면의 상하에서 볼 때 상측, 캐비티 후면의 좌우에서 볼 때 우측에 설치하고 도 15을 기준으로 좌측으로 냉기를 토출하는 경우를 보인다.
또한, 캐비티(100) 내부에 놓인 저장용기(498)는 네 개이고 그 위치에 따라서 서로 다른 번호를 부여하였다.
도 16을 참조하면, 앞쪽 우측에 놓이는 ①번 용기가 신속하게 냉각하고 10도씨의 냉각을 위하여 대략 22분이 소요되는 것을 볼 수 있었다. 그 뒤에 순차적으로 ②, ③, 및 ④번의 순서로 냉각이 늦어지는 것을 볼 수 있었다.
이 경우에는 ①, ②, ③, 및 ④번 용기의 냉각속도 편차가 지나치게 큰 것을 확인할 수 있었다.
도 17을 참조하면, 앞쪽 좌측에 놓이는 ③번 용기가 신속하게 냉각하고 10도씨의 냉각을 위하여 대략 24분이 소요되는 것을 볼 수 있었다. 그 뒤에 순차적으로 ④, ①, 및 ②번의 순서로 냉각이 늦어지는 것을 볼 수 있었다. 이는 도 16의 경우에 비하여 가장 급속하게 냉각되는 저장용기의 냉각속도는 늦어졌지만, 저장용기의 냉각속도 편차는 줄어든 것을 확인할 수 있었다.
이 경우에 있어서, ③, 및 ④의 저장용기가 더 신속하게 냉각되는 것은 원심팬으로 제공되는 증발팬(420)의 속성에 기인하는 것으로 사료된다. 한편, 도 17의 경우에 본 위치는 운전자의 위치에 가까운 것으로서 운전자의 편의를 증진하는 효과를 얻을 수 있다.
도 18을 참조하면, 앞쪽 우측에 놓이는 ④번 용기가 신속하게 냉각하고 10도씨의 냉각을 위하여 대략 28분이 소요되는 것을 볼 수 있었다. 그 뒤에 순차적으로 ②, ③, 및 ①번의 순서로 냉각이 늦어지는 것을 볼 수 있었다. 이는 도 17의 경우에 비하여 가장 급속하게 냉각되는 저장용기의 냉각속도는 더 늦어지고, 저장용기의 냉각속도 편차는 더욱 줄어든 것을 확인할 수 있었다.
상기되는 각 실험의 경우를 참조할 때, 캐비티(100) 내부의 균일한 냉각효과를 얻을 수 있게 함과 동시에, 특정위치에 대한 급속한 냉각효과를 함께 달성할 수 있는, 도 14에서 제시한 냉기토출구(452)의 상하 및 좌우위치와 함께 캐비티(100)의 앞쪽으로 바로 토출하는 것이 가장 바람직하다.
상기 캐비티(100) 내부공간 전체가 균일하게 냉각되도록 하는 것과 함께, 특정의 저장용기가 신속하게 냉각되도록 하는 것도 중요하다. 예를 들어, 운전자가 혼자 운전하는 중에는 자신이 취식할 하나의 저장용기가 신속하게 냉각되도록 하는 것이 중요하다.
캐비티 내부의 균일냉각과 특정 저장용기의 급속냉각을 함께 달성하기 위한 실시예를 이하에서 제시한다.
도 19는 어느 한 실시예에 따른 균일냉각 시의 모습이고, 도 20은 급속냉각 시의 모습이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 저장용기를 지지하는 용기 홀더(460)가 냉기토출구(452)의 주변부에서 후방커버(430) 및 전방커버(450) 중의 적어도 어느 하나에 대하여 회전이 가능하게 지지된다.
상기 용기 홀더(460)에는, 커버(430)(450) 측에 지지되며 연장되는 연장대(463)와, 상기 연장대(463)의 단부에서 절곡되고 상기 저장용기(498)을 잡을 수 있는 용기 잡는부(462)와, 사용자가 용기 홀더(460)를 회전 및 취출시킬 수 있도록 손으로 잡는 홀더 핸들(461)이 마련된다.
상기 냉기토출구(452)에는 냉기토출루버(457)가 마련되고, 상기 냉기토출루버(457)는 용기 홀더(460)의 회전동작과 함께 회전이 가능하도록 한다.
예를 들어, 상기 용기 홀더(460)가 증발모듈(400)의 안으로 접힌 상태(도 19참조)는 냉기토출구(452)를 통과하는 냉기가 직진하도록 루버(457)가 위치할 수 있다. 상기 용기 홀더(460)가 증발모듈(400)의 바깥으로 펼쳐진 상태(도 20참조)는 냉기토출구(452)를 통과하는 냉기가 저장용기(498)를 향하도록 루버(457)가 회전할 수 있다.
상기 냉기토출루버(457)은 상기 냉기토출가이드(456)의 내부에 놓일 수 있다.
상기 용기 홀더(460)과 상기 냉기토출루버(457)의 상호 연결구조를 도 21에 제시되는 냉기토출루버의 구성도를 참조하여 설명한다.
도 21을 참조하면, 커버(430)(450)의 어느 지점에 대하여 홀더지지축(466)에 의해서 용기 홀더(460)가 회동할 수 있다.
상기 냉기토출루버(457)도 커버(430)(450)의 다른 어느 지점에 대하여 루버지지축(468)에 의해서 회동할 수 있다. 다수의 상기 냉기토출루버(457)는 상기 루버지지축(468)가 제공되는 다른 쪽에 병렬연결대(465)에 의해서 서로 연계된다. 이로써, 어느 하나의 냉기토출루버(457)가 회전하면 상기 병렬연결대(465)에 의해서 다른 냉기토출루버(457)도 회전할 수 있다.
상기 용기 홀더(460)에는 슬릿(467)이 형성되고, 상기 슬릿(467)에는 상기 루버(457)로부터 연장되는 삽입바(469)가 삽입될 수 있다.
이와 같은 구성에 따라면 다음과 같은 동작이 수행될 수 있다.
먼저, 사용자가 상기 용기 홀더(460)의 홀더 핸들(461)을 잡고서 회전시킨다. 사용자가 빼는 동작을 예상한다. 상기 용기 홀더(460)가 홀더지지축(466)을 중심으로 회전하면, 삽입바(469)가 슬릿(467)을 따라서 이동한다. 삽입바(469)는 상기 루버(457)와 한몸으로 제공되기 때문에 상기 루버(457)는 루버지지축(468)을 중심으로 회전한다. 어느 하나의 루버(457)가 회전하면 벙렬연결대(465)에 연계되어 모든 루버(457)가 함께 회전할 수 있다.
상기 용기 홀더(460)의 회전과 상기 루버(457)의 회전이 서로 연계되는데 있어서, 상기 루버(457)가 경사지게 놓였을 때, 루버(457)의 각도는 용기 홀더(460)가 저장용기(498)을 지지하는 쪽을 향하는 것이 바람직할 것이다. 다시 말하면, 상기 용기 잡는부(462)가 제공되는 쪽을 향할 수 있다.
이에 따르면, 루버(457)가 저장용기(498)로 향하여 냉기가 저장용기(498)로 향하도록 할 수 있다. 따라서, 상기 용기 홀더(460)에 지지되는 저장용기는 냉기토출구(452)의 냉기를 직접 쏘이기 때문에 신속하게 냉각될 수 있다.
한편, 차량과 같이 관성방향과 진동이 많은 경우에는 상기 용기 홀더(460)에 의한 지지작용에 의해서 저장 용기의 위치가 지지된 상태에서 냉각이 수행되는 것이 바람직한 형태로 제시될 수 있을 것이다.
이와 같은 동작에 의해서 용기 홀더(460)의 회전과 루버(467)의 회전은 서로 연계될 수 있다. 다만, 도 21에서 제시되는 각 부품의 크기 및 각도 등은 용기의 크기 및 회전각도 등에 따라서 구체적으로 달라질 수 있고, 도면은 일 예에 지나지 아니한다.
캐비티 내부의 특정위치에 대한 급속냉각은 위의 제시예로 제한되지 아니한다. 도 22 및 도 23은 다른 예에 따른 냉기토출루버의 구성도를 제시한다.
도 22 및 도 23을 참조하면, 냉기 토출 가이드(456)의 출구단에 소정의 공간을 가지는 가이더(470)를 마련하고, 상기 가이더(470)에 의해서 안내되는 슬라이더(475)를 제공할 수 있다. 또한 상기 슬라이더(475)에는 캐비티의 전방을 향하여 수직루버(470)과 특정한 방향으로 향하도록 경사지는 경사루버(472)가 함께 함께 제공될 수 있다. 상기 경사루버(472)가 향하는 방향은 운전자 측에 가까운 일측부가 될 수 있다. 예를 들어, 캐비티의 후방 오른쪽일 수 있다.
상기 슬라이더(475)가 움직일 때, 캐비티에 대한 균일냉각의 수행은 도 22와 같이 상기 냉기 토출 가이드(465)의 토출단에 수직루버(470)가 정렬되는 것에 의해서 수행될 수 있다. 이 경우에는 수직루버(470)의 안내에 따라서 수직방향, 다시 말하면, 캐비티의 정면으로 냉기가 토출될 수 있다.
이와 달리 캐비티에 대한 급속냉각의 수행은 도 23과 같이 상기 냉기 토출 가이드(465)의 토출단에 경사루버(472)가 정렬되는 것에 의해서 수행될 수 있다. 이 경우에는 상기 경사루버(472)의 안내에 따라서 경사방향, 다시 말하면, 캐비티의 후방 오른쪽 방향으로 냉기가 토출될 수 있다. 이 경우에는 특정의 저장용기가 급속하게 냉각될 수 있다.
상기되는 바와 같은 구성은 다수의 탑승자가 있는 경우와 같이 많은 저장용기의 냉각이 필요한 균일냉각모드와, 운전자만이 탑승한 경우와 같이 소수의 저장용기의 냉각이 필요한 급속냉각모드의 두 가지 모드를 적극적으로 수행할 수 있는 효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 상기 진공단열체(101)의 구성 및 작용에 대하여 더 상세하게 설명한다.
도 24는 진공단열체의 내부구성에 대한 다양한 실시예를 보이는 도면이다.
먼저 도 24a를 참조하면, 진공공간부(50)는 제 1 공간 및 상기 제 2 공간과는 다른 압력, 바람직하게는 진공 상태의 제 3 공간으로 제공되어 단열손실을 줄일 수 있다. 상기 제 3 공간은 상기 제 1 공간의 온도 및 상기 제 2 공간의 온도의 사이에 해당하는 온도로 제공될 수 있다. 제 1 공간과 제 2 공간의 사이에서 열전달에 저항하는 구성을 열저항유닛이라고 할 수 있고, 이하의 다양한 구성이 모두 또는 선택적으로 적용될 수 있다. 좁은 의미에서는 상기 플레이트 부재 간의 열전달에 저항하는 구성을 열저항유닛이라고 할 수도 있다.
상기 제 3 공간은 진공 상태의 공간으로 제공된다. 따라서, 상기 제 1 플레이트 부재(10) 및 상기 제 2 플레이트 부재(20)는 각 공간의 압력차 만큼의 힘에 의해서 서로 접근하는 방향으로 수축하는 힘을 받기 때문에, 상기 진공공간부(50)는 작아지는 방향으로 변형될 수 있다. 이 경우에는 진공공간부의 수축에 따른 복사전달량의 증가, 상기 플레이트 부재(10)(20)의 접촉에 따른 전도전달량의 증가에 따른 단열손실을 야기할 수 있다.
상기 진공공간부(50)의 변형을 줄이기 위하여 서포팅유닛(30)이 제공될 수 있다. 상기 서포팅유닛(30)에는 바(31)가 포함된다. 상기 바(31)는 제 1 플레이트 부재와 제 2 플레이트 부재의 사이 간격을 지지하기 위하여 상기 플레이트 부재에 대하여 실질적으로 수직한 방향으로 연장될 수 있다. 상기 바(31)의 적어도 어느 일단에는 지지 플레이트(35)가 추가로 제공될 수 있다. 상기 지지 플레이트(35)는 적어도 두 개 이상의 바(31)를 연결하고, 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)에 대하여 수평한 방향으로 연장될 수 있다.
상기 지지 플레이트는 판상으로 제공될 수 있고, 격자형태로 제공되어 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)와 접하는 면적이 작아져서 열전달이 줄어들도록 할 수 있다. 상기 바와 상기 지지 플레이트는 적어도 일 부분에서 고정되어, 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)의 사이에 함께 삽입될 수 있다. 상기 지지 플레이트(35)는 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20) 중 적어도 하나에 접촉하여 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)의 변형을 방지할 수 있다. 또한, 상기 바(31)의 연장방향을 기준으로 할 때, 상기 지지플레이트(35)의 총단면적은 상기 바(31)의 총단면적보다 크게 제공하여, 상기 바(31)를 통하여 전달되는 열이 상기 지지 플레이트(35)를 통하여 확산될 수 있다.
상기 서포팅유닛(30)의 재질로는, 높은 압축강도, 낮은 아웃게싱(outgassing) 및 물흡수율, 낮은 열전도율, 고온에서 높은 압축강도, 및 우수한 가공성을 얻기 위하여, PC, glass fiber PC, low outgassing PC, PPS, 및 LCP 중에서 선택되는 수지를 사용할 수 있다.
상기 진공공간부(50)를 통한 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20) 간의 열복사를 줄이는 복사저항쉬트(32)에 대하여 설명한다. 상기 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)는 부식방지과 충분한 강도를 제공할 수 있는 스테인레스 재질로 제공될 수 있다. 상기 스테인레스 재질은 방사율이 0.16으로서 비교적 높기 때문에 많은 복사열 전달이 일어날 수 있다. 또한, 수지를 재질로 하는 상기 서포팅유닛의 방사율은 상기 플레이트 부재에 비하여 낮고 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)의 내면에 전체적으로 마련되지 않기 때문에 복사열에 큰 영향을 미치지 못한다. 따라서 상기 복사저항쉬트는 제 1 플레이트 부재(10)와 제 2 플레이트 부재(20) 간의 복사열 전달의 저감에 중점적으로 작용하기 위하여, 상기 진공공간부(50)의 면적의 대부분을 가로질러서 판상으로 제공될 수 있다.
상기 복사저항쉬트(32)의 재질로는, 방사율(emissivity)이 낮은 물품이 바람직하고, 실시예에서는 방사율 0.02의 알루미늄 박판이 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 적어도 한 장의 복사저항쉬트(32)가 서로 접촉하지 않도록 일정 간격을 두고 제공될 수 있다. 적어도 어느 한 장의 복사저항쉬트는 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)의 내면에 접하는 상태로 제공될 수 있다. 상기 진공공간부(50)의 높이가 낮은 경우에는 한 장의 복사저항쉬트가 삽입될 수도 있다. 차량용 냉장고(7)의 경우에는 진공단열체(101)의 두께를 얇게 하고 캐비티(100)의 내부 용적을 확보하기 위하여 한 장의 복사저항쉬트를 삽입할 수 있다.
도 24b를 참조하면, 서포팅유닛(30)에 의해서 플레이트 부재 간의 간격을 유지하고, 진공공간부(50)의 내부에 다공성물질(33)을 충전할 수 있다. 상기 다공성물질(33)은 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)의 재질인 스테인레스보다는 방사율이 높을 수 있지만, 진공공간부를 충전하고 있으므로 복사열전달의 저항효율이 높다.
본 실시예의 경우에는, 복사저항쉬트(32)가 없이도 진공단열체를 제작할 수 있는 효과가 있다.
도 24c를 참조하면, 진공공간부(50)를 유지하는 서포팅유닛(30)이 제공되지 않는다. 이를 대신하여 다공성물질(33)이 필름(34)에 싸인 상태로 제공되었다. 이때 다공성물질(33)은 진공공간부의 간격을 유지할 수 있도록 압축된 상태로 제공될 수 있다. 상기 필름(34)은 예시적으로 PE재질로서 구멍이 뚫려있는 상태로 제공될 수 있다.
본 실시예의 경우에는, 상기 서포팅유닛(30)이 없이 진공단열체를 제작할 수 있다. 다시 말하면, 상기 다공성물질(33)은 상기 복사저항쉬트(32)의 기능과 상기 서포팅유닛(30)의 기능을 함께 수행할 수 있다.
도 25는 전도저항쉬트 및 그 주변부의 실시예를 보이는 도면이다.
먼저 도 25a를 참조하면, 상기 진공단열체의 내부를 진공으로 유지하기 위하여 상기 제 2 플레이트 부재(20)와 상기 제 1 플레이트 부재(10)는 밀봉되어야 한다. 이때 두 플레이트 부재는 각각이 온도가 서로 다르므로 양자 간에 열전달이 발생할 수 있다. 종류가 다른 두 플레이트 부재 간의 열전도를 방지하기 위하여 전도저항쉬트(60)가 마련된다.
상기 전도저항쉬트(60)는 상기 제 3 공간을 위한 벽의 적어도 일부를 정의하고 진공상태를 유지하도록 그 양단이 밀봉되는 밀봉부(61)로 제공될 수 있다. 상기 전도저항쉬트(60)는 상기 제 3 공간의 벽을 따라서 흐르는 열전도량을 줄이기 위하여 마이크로미터 단위의 얇은 박판으로 제공될 수 있다. 상기 밀봉부(61)는 용접부로 제공될 수 있다. 즉, 전도저항쉬트(60)와 플레이트 부재(10)(20)가 서로 융착되도록 할 수 있다. 서로 간의 융착 작용을 이끌어내기 위하여 상기 전도저항쉬트(60)와 플레이트 부재(10)(20)는 서로 같은 재질을 사용할 수 있고, 스테인레스를 그 재질로 할 수 있다. 상기 밀봉부(61)는 용접부로 제한되지 않고 코킹 등의 방법을 통하여 제공될 수도 있다. 상기 전도저항쉬트(60)는 곡선 형상으로 제공될 수 있다. 따라서, 상기 전도저항쉬트(60)의 열전도의 거리는 각 플레이트 부재의 직선거리보다 길게 제공되어, 열전도량은 더욱 줄어들 수 있다.
상기 전도저항쉬트(60)를 따라서 온도변화가 일어난다. 따라서, 그 외부와의 열전달을 차단하기 위하여, 상기 전도저항쉬트(60)의 외부에는 차폐부(62)가 제공되어 단열작용이 일어나도록 하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 차량용 냉장고(7)의 경우에, 제 2 플레이트 부재(20)는 고온이고 제 1 플레이트 부재(10)는 저온이다. 그리고, 상기 전도저항쉬트(60)는 고온에서 저온으로 열전도가 일어나고 열흐름을 따라서 쉬트의 온도가 급격하게 변한다. 그러므로, 상기 전도저항쉬트(60)가 외부에 대하여 개방되는 경우에는 개방된 곳을 통한 열전달이 심하게 발생할 수 있다.
이러한 열손실을 줄이기 위하여 상기 전도저항쉬트(60)의 외부에는 차폐부(62)가 제공되도록 한다. 예를 들어, 상기 전도저항쉬트(60)가 저온공간 또는 고온공간의 어느 쪽에 노출되는 경우에도, 상기 전도저항쉬트(60)는 노출되는 양만큼 전도저항의 역할을 수행하지 못하기 때문에 바람직하지 않게 된다.
상기 차폐부(62)는 상기 전도저항쉬트(60)의 외면에 접하는 다공성물질로 제공될 수도 있고, 상기 전도저항쉬트(60)의 외부에 놓이는 별도의 가스켓으로 예시가능한 단열구조물로 제공될 수도 있고, 전도저항쉬트(60)와 마주보는 위치에 제공되는 상기 콘솔커버(300)가 될 수도 있다.
상기 제 1 플레이트 부재(10)와 제 2 플레이트 부재(20) 간의 열전달경로를 설명한다.
진공단열체를 통과하는 열에는, 상기 진공단열체의 표면, 더 상세하게 상기 전도저항쉬트(60)를 따라서 전달되는 표면전도열(①)과, 상기 진공단열체의 내부에 제공되는 서포팅유닛(30)을 따라서 전도되는 서포터전도열(②)과, 진공공간부의 내부 가스를 통한 가스전도열(③)과, 진공공간부를 통하여 전달되는 복사전달열(④)로 구분할 수 있다.
상기 전달열은 다양한 설계 수치에 따라서 변형될 수 있다. 예를 들어 제 1, 2 플레이트 부재(10)(20)가 변형되지 않고 진공압에 견딜 수 있도록 서포팅유닛을 변경할 수도 있고, 진공압을 변경할 수 있고, 플레이트 부재의 간격길이를 달리할 수 있고, 전도저항유닛의 길이를 변경할 수 있고, 플레이트 부재가 제공하는 각 공간(제 1 공간 및 제 2 공간)의 온도차를 어느 정도를 하는지에 따라서 달라질 수 있다. 실시예의 경우에는 총열전달량이 종래 폴리우레탄을 발포하여 제공되는 단열구조물에 비하여 열전달량이 작아지도록 하는 것을 고려할 때 바람직한 구성을 알아내었다. 여기서, 종래 폴리우레탄을 발포하는 냉장고에서의 실질열전달계수는 19.6mW/mK으로 제시될 수 있다.
이에 따른 실시예의 진공단열체의 열전달량을 상대적으로 분석하면, 가스전도열(③)에 의한 열전달이 가장 작아지게 할 수 있다. 예를 들어 전체 열전달의 4%이하로 이를 제어할 수 있다. 상기 표면전도열(①) 및 상기 서포터전도열(②)의 합으로 정의되는 고체전도열에 의한 열전달이 가장 많다. 예를 들어 75%에 달할 수 있다. 상기 복사전달열(③)은 상기 고체전도열에 비해서는 작지만 가스전도열에 의한 열전달보다는 크게 된다. 예를 들어, 상기 복사전달열(③)은 전체 열전달량의 대략 20%를 차지할 수 있다.
이러한 열전달분포에 따르면, 실질열전달계수(eK: effective K)(W/mK)는 상기 전달열(①②③④)을 비교할 때 수학식 1의 순서를 가질 수 있다.
여기서 상기 실질열전달계수(eK)는 대상 물품의 형상과 온도차를 이용하여 측정할 수 있는 값으로서, 전체 열전달량과 열전달되는 적어도 하나의 부분의 온도를 측정하여 얻어낼 수 있는 값이다. 예를 들어 냉장고 내에 정량적으로 측정이 가능한 가열원을 두고서 발열량을 알고(W), 냉장고의 도어 본체와 도어의 테두리를 통하여 각각 전달되는 열을 도어의 온도분포를 측정하고(K), 열이 전달되는 경로를 환산값으로 확인함으로써(m), 실질열전달계수를 구할 수 있는 것이다.
전체 진공단열체의 상기 실질열전달계수(eK)는 k=QL/A△T로 주어지는 값으로서, Q는 열전달량(W)으로서 히터의 발열량을 이용하여 획득할 수 있고, A는 진공단열체의 단면적(m2)이고, L은 진공단열체의 두께(m)이고, △T는 온도차로서 정의할 수 있다.
상기 표면전도열은, 전도저항쉬트(60)(63)의 입출구의 온도차(△T), 전도저항쉬트의 단면적(A), 전도저항쉬트의 길이(L), 전도저항쉬트의 열전도율(k)(전도저항쉬트의 열전도율은 재질의 물성치로서 미리 알아낼 수 있다)를 통하여 전도열량을 알아낼 수 있다. 상기 서포터전도열은, 서포팅유닛(30)의 입출구의 온도차(△T), 서포팅유닛의 단면적(A), 서포팅유닛의 길이(L), 서포팅유닛의 열전도율(k)을 통하여 전도열량을 알아낼 수 있다. 여기서, 상기 서포팅유닛의 열전도율은 재질의 물성치로서 미리 알아낼 수 있다. 상기 가스전도열(③)과 상기 복사전달열(④)의 합은 상기 전체 진공단열체의 열전달량에서 상기 표면전도열과 상기 서포터전도열을 빼는 것에 의해서 알아낼 수 있다. 상기 가스 전도열과 상기 복사전달열의 비율은 진공공간부의 진공도를 현저히 낮추어 가스 전도열이 없도록 하였을 때의 복사전달열을 구하는 것으로서 알아낼 수 있다.
상기 진공공간부(50)의 내부에 다공성물질이 제공되는 경우에, 다공성물질전도열(⑤)은 상기 서포터전도열(②)과 복사열(④)을 합한 양으로 고려할 수 있다. 상기 다공성물질전도열은 다공성물질의 종류와 양 등의 다양한 변수에 의해서 변경될 수 있다.
상기 제 2 플레이트 부재에 있어서, 상기 전도저항쉬트(60)를 통과하는 열전달 경로가 제 2 플레이트 부재와 만나는 지점에서, 제 2 플레이트 부재의 평균온도와의 온도차이가 가장 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 공간이 상기 제 1 공간에 비하여 뜨거운 영역인 경우에는, 상기 전도저항쉬트를 통과하는 열전달 경로가 제 2 플레이트 부재와 만나는 제 2 플레이트 부재의 지점에서 온도가 최저가 된다. 마찬가지로, 상기 제 2 공간이 상기 제 1 공간에 비하여 차가운 영역인 경우에는, 상기 전도저항쉬트를 통과하는 열전달 경로가 제 2 플레이트 부재와 만나는 제 2 플레이트 부재의 지점에서 온도가 최고가 된다.
이는 전도저항쉬트를 통과하는 표면전도열을 제외하는 다른 곳을 통한 열전달량은 충분히 제어되어야 하고, 표면전도열이 가장 큰 열전달량을 차지하는 경우에 비로소 전체적으로 진공단열체가 만족하는 전체 열전달량을 달성할 수 있는 이점을 얻는 것을 의미한다. 이를 위하여 상기 전도저항쉬트의 온도변화량은 상기 플레이트 부재의 온도변화량보다 크게 제어될 수 있다.
상기 진공단열체를 제공하는 각 부품의 물리적 특징에 대하여 설명한다. 상기 진공단열체는 진공압에 의한 힘이 모든 부품에 가하여진다. 따라서, 일정한 수준의 강도(strength)(N/m2)를 가지는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
도 25b를 참조하면, 18a와 동일하고, 제 1 플레이트 부재(10)와 제 2 플레이트 부재(20)와 전도저항쉬트(60)가 체결되는 부분에 있어서만 차이가 있다. 따라서, 동일한 부분은 그 설명을 생략하고 특징적으로 달라지는 부분만을 상세히 설명한다.
상기 플레이트 부재(10)(20)의 끝단부는, 고온의 제 2 공간측으로 벤딩되어 플랜지부(65)를 형성할 수 있다. 상기 플랜지부(65)의 상면에 용접부(61)가 형성되 전도저항쉬트(60)와 플랜지부(65)가 체결되도록 할 수 있다. 본 실시예의 경우에는 작업자가 어느 일면 만을 바라보며 용접을 수행할 수 있다. 따라서, 두 번의 작업이 필요치 않고 작업이 더 편리해 질 수 있다.
차량용 냉장고(7)와 같이 진공공간부(50)의 간격이 좁아서 도 25a와 같은 안쪽과 바깥쪽의 용접이 어려운 경우에는 더욱 바람직하게 적용할 수 있다.
도 26은 서포팅유닛이 사용되는 경우에 진공단열체의 내부를 배기하는 공정을 시간과 압력으로 관찰하는 그래프이다.
도 26을 참조하면, 상기 진공공간부(50)를 진공상태로 조성하기 위하여, 가열하면서 진공공간부의 부품에 남아있는 잠재적인 기체를 기화시키면서 진공펌프로 진공공간부의 기체를 배기한다. 그러나, 일정 수준 이상의 진공압에 이르면 더 이상 진공압의 수준이 높아지지 않는 지점에 이르게 된다(△t1). 이후에는 진공펌프의 진공공간부의 연결을 끊고 열을 가하여 게터를 활성화시킨다(△t2). 게터가 활성화되면 일정 시간 동안은 진공공간부의 압력이 떨어지지만 정상화되어 일정 수준의 진공압을 유지한다. 게터 활성화 이후에 일정수준의 진공압을 유지할 때의 진공압은 대략 1.8×10-6Torr이다.
실시예에서는 진공펌프를 동작시켜 기체를 배기하더라도 더이상 실질적으로 진공압이 낮아지지 않는 지점을 상기 진공단열체에서 사용하는 진공압의 하한으로 설정하여 진공공간부의 최저 내부 압력을 1.8×10-6Torr로 설정한다.
도 27은 진공압과 가스전도도(gas conductivity)를 비교하는 그래프이다.
도 27을 참조하면, 상기 진공공간부(50) 내부의 사이 갭의 크기에 따라서 진공압에 따른 가스전도열(gas conductivity)을 실질열전달계수(eK)의 그래프로 나타내었다. 상기 진공공간부의 갭은 2.76mm, 6.5mm, 및 12.5mm의 세 가지 경우로 측정하였다. 상기 진공공간부의 갭은 다음과 같이 정의된다. 상기 진공공간부의 내부에 상기 복사저항쉬트(32)가 있는 경우는 상기 복사저항쉬트와 인접한 플레이트 사이의 거리이고, 상기 진공공간부의 내부에 복사저항쉬트가 없는 경우는 상기 제 1 플레이트 부재 및 상기 제 2 플레이트 부재 사이의 거리이다.
폴리우레탄을 발포하여 단열재를 제공하는 종래의 실질열전달계수 0.0196 W/mk과 대응되는 지점은 갭의 크기가 작아서 2.76mm인 경우에도 2.65×10-1Torr인 것을 볼 수 있었다. 한편, 진공압이 낮아지더라도 가스전도열에 의한 단열효과의 저감효과가 포화되는 지점은 대략 4.5×10-3Torr인 지점인 것을 확인할 수 있었다. 상기 4.5×10-3Torr의 압력은 가스전도열의 저감효과가 포화되는 지점으로 확정할 수 있다. 또한, 실질열전달계수가 0.1 W/mk일때에는 1.2×10-2Torr이다.
상기 진공공간부에 상기 서포팅유닛이 제공되지 않고 상기 다공성물질이 제공되는 경우에는, 갭의 크기가 수 마이크로미터에서 수백 마이크로미터이다. 이 경우에는, 다공성물질로 인하여 비교적 진공압이 높은 경우에도, 즉 진공도가 낮은 경우에도 복사열전달은 작다. 따라서 그 진공압에 맞는 적절한 진공펌프를 사용한다. 해당하는 진공펌프에 적정한 진공압은 대략 2.0×10-4Torr이다. 또한, 가스 전도열의 저감효과가 포화되는 지점의 진공압은 대략 4.7×10-2Torr이다. 또한, 가스전도열의 저감효과가 종래의 실질열전달계수 0.0196 W/mk에 이르는 압력은 730Torr이다.
상기 진공공간부에 상기 서포팅유닛과 상기 다공성물질이 함께 제공되는 경우에는 상기 서포팅유닛만을 사용하는 경우와 상기 다공성물질만을 사용하는 경우의 중간 정도의 진공압을 조성하여 사용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 사상에 포함되는 다른 실시예를 제시한다.
상기되는 실시예는 차량에 바람직하게 적용할 수 있는 냉장고를 중심으로 설명을 하였다. 그러나 이에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상은 온장고, 냉온장고에 적용될 수도 있을 것이다. 물론 차량에 제한되지 아니하고, 물품의 온도를 원하는 온도로 조성하는 어떠한 장치에도 적용될 수 있을 것이다. 그러나, 바람직하기로는 차량용 냉장고에 바람직할 것이다.
구체적으로 온장고의 경우에는 냉매의 방향을 냉장고의 역방향으로 구성하면 되고, 냉온장고의 경우에는 냉장고로 동작되는지 온장고로 동작되는지에 따라서 냉매의 방향을 역전시킬 수 있는 사방변을 냉매의 유로상에 설치함으로써 달성할 수 있을 것이다.
냉장고와 온장고의 변화와 무관하게, 지칭할 수 있도록 상기 응축모듈은 제 1 열교환모듈이라고 할 수 있고, 상기 증발모듈은 제 2 열교환모듈이라고 지칭할 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2의 의미는 열교환모듈의 구분을 뜻하는 것으로서 서로 바뀌어서 사용할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 외부로부터 전원만을 공급받고, 독립된 장치로서 차량용 냉장고를 효율적으로 구현할 수 있다.
100: 캐비티
101: 진공단열체
200: 기계실
400: 증발모듈

Claims (21)

  1. 물품을 수용할 수 있고 적어도 일 면은 진공단열체로 제공되는 캐비티;
    상기 캐비티의 내부에 제공되는 열교환모듈;
    상기 캐비티의 내부를 밝게 하는 램프; 및
    상기 캐비티 내부의 온도를 측정하는 온도센서를 포함하고,
    상기 진공단열체는
    제 1 플레이트 부재; 제 2 플레이트 부재; 및 상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재 사이에 제공되는 진공공간부를 포함하고,
    상기 열교환모듈은 상기 진공공간부의 외부에 제공되는 제 1 커버를 포함하고,
    상기 제 1 커버에는 복수의 격실이 제공되고, 상기 복수의 격실은 상기 램프가 놓이는 제 2 격실; 및 상기 제 2 격실과 구획되어 상기 온도센서가 놓이는 제 4 격실을 포함하는 냉장고.
    　
  2. 물품을 수용할 수 있고 적어도 일 면은 진공단열체로 제공되는 캐비티;
    상기 캐비티의 내부에 제공되는 열교환모듈; 및
    상기 캐비티의 내부를 밝게 하는 램프를 포함하고,
    상기 진공단열체는
    제 1 플레이트 부재; 제 2 플레이트 부재; 및 상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재 사이에 제공되는 진공공간부를 포함하고,
    상기 열교환모듈은 상기 진공공간부의 외부에 제공되는 제 1 커버를 포함하고,
    상기 제 1 커버에는 복수의 격실이 제공되고, 상기 복수의 격실은 제 1 격실 및 상기 제 1 격실과 구획되어 상기 램프가 놓이는 제 2 격실을 포함하는 냉장고.
    　
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 열교환모듈은 냉매가 증발하는 증발기; 및 상기 증발기의 일측에 놓여 증발기를 통과하는 공기를 흡입하여 상기 캐비티로 토출하는 증발팬을 포함하고,
    상기 램프는 상기 증발기보다 더 높게 배치되는 부분을 포함하는 냉장고.
    　
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 열교환모듈은 냉매가 증발하는 증발기; 및 상기 증발기의 일측에 놓여 증발기를 통과하는 공기를 흡입하여 상기 캐비티로 토출하는 증발팬을 포함하고,
    상기 제 2 격실은 상기 증발기보다 더 높게 배치되는 부분을 포함하는 냉장고.
    　
  5. 물품을 수용할 수 있고 적어도 일 면은 진공단열체로 제공되는 캐비티;
    상기 캐비티의 내부에 제공되는 열교환모듈; 및
    상기 캐비티 내부의 온도를 측정하는 온도센서를 포함하고,
    상기 진공단열체는
    제 1 플레이트 부재; 제 2 플레이트 부재; 및 상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재 사이에 제공되는 진공공간부를 포함하고,
    상기 열교환모듈은 상기 진공공간부의 외부에 제공되는 제 1 커버를 포함하고,
    상기 제 1 커버에는 복수의 격실이 제공되고, 상기 복수의 격실은 제 1 격실 및 상기 제 1 격실과 구획되어 상기 온도센서가 놓이는 제 4 격실을 포함하는 냉장고.
    　
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 열교환모듈은 냉매가 증발하는 증발기; 및 상기 증발기의 일측에 놓여 증발기를 통과하는 공기를 흡입하여 상기 캐비티로 토출하는 증발팬을 포함하고,
    상기 온도센서는 상기 증발기보다 더 높게 배치되는 부분을 포함하는 냉장고.
    　
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 열교환모듈은 냉매가 증발하는 증발기; 및 상기 증발기의 일측에 놓여 증발기를 통과하는 공기를 흡입하여 상기 캐비티로 토출하는 증발팬을 포함하고,
    상기 제 4 격실은 상기 증발기보다 더 높게 배치되는 부분을 포함하는 냉장고.
    　
  8. 물품을 수용할 수 있고 적어도 일 면은 진공단열체로 제공되는 캐비티; 및
    상기 캐비티의 내부에 제공되는 열교환모듈을 포함하고,
    상기 진공단열체는
    제 1 플레이트 부재; 제 2 플레이트 부재; 및 상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재 사이에 제공되는 진공공간부를 포함하고,
    상기 열교환모듈은 상기 진공공간부의 외부에 제공되는 제 1 커버를 포함하고,
    상기 제 1 커버에는 복수의 격실이 제공되어 부품이 배치되고, 상기 복수의 격실은 증발기와 증발팬이 놓이는 제 1 격실 및 상기 제 1 격실과 구획되어 상기 증발기 및 상기 증발팬과는 다른 부품이 놓이는 격실을 포함하는 냉장고.
    　
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다른 부품은 상기 캐비티 내부를 밝게 하는 램프를 포함하는 냉장고.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 다른 부품은 상기 캐비티 내부의 온도를 측정하는 온도센서를 포함하는 냉장고.
    　
  11. 물품을 수용할 수 있고 적어도 일 면은 진공단열체로 제공되는 캐비티; 및
    상기 캐비티의 내부에 제공되는 열교환모듈을 포함하고,
    상기 진공단열체는
    제 1 플레이트 부재; 제 2 플레이트 부재; 및 상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재 사이에 제공되는 진공공간부를 포함하고,
    상기 열교환모듈은 상기 진공공간부의 외부에 제공되는 제 1 커버를 포함하고, 상기 제 1 커버에는 관로가 통과하는 관로통로가 마련되는 냉장고.
    　
  12. 제 11 항에 있어서
    상기 제 1 커버에는 제 1 격실이 제공되어, 상기 제 1격실은 증발팬이 놓이는 팬하우징; 및 증발기가 놓이는 증발기 놓임부를 포함하고,
    상기 관로통로는 상기 팬하우징의 일측에는 마련되는 냉장고.　
    　
  13. 제 11 항에 있어서
    상기 제 1 커버에는 제 1 격실이 제공되어, 상기 제 1 격실을 중심으로 일방향에는 제 3 격실이 놓이고, 다른 방향에는 상기 관로통로가 놓이는 냉장고.
    　
  14. 물품을 수용할 수 있고 적어도 일 면은 진공단열체로 제공되는 캐비티; 및
    상기 캐비티의 내부에 제공되는 열교환모듈을 포함하고,
    상기 진공단열체는
    제 1 플레이트 부재; 제 2 플레이트 부재; 및 상기 제 1 플레이트 부재와 상기 제 2 플레이트 부재 사이에 제공되는 진공공간부를 포함하고,
    상기 열교환모듈은
    상기 진공공간부의 외부에 제공되는 제 1 커버; 및 상기 진공공간부의 외부에 제공되는 제 2 커버를 포함하고,
    상기 제 1 커버와 상기 제 2 커버에 의해 제공되는 내부 공간에 부품이 수용되는 냉장고.
    　
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 커버는 일측에 형성된 냉기흡입구; 및 타측에 형성된 냉기토출구를 포함하는 냉장고.
    　
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 부품은 상기 캐비티 내부의 온도를 측정하는 온도센서를 포함하고,
    상기 온도센서는 상기 냉기토출구보다 더 높게 배치되는 부분을 포함하는 냉장고.
    　
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 커버와 상기 제 2 커버에 의해 제공되는 내부 공간에는 상기 온도센서가 놓이는 제 4 격실이 제공되고,
    상기 제 4 격실은 상기 냉기토출구보다 더 높게 배치되는 부분을 포함하는 냉장고.
    　
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 부품은 상기 캐비티 내부를 밝게 하는 램프를 포함하고,
    상기 램프는 상기 냉기토출구보다 더 높게 배치되는 부분을 포함하는 냉장고.
    　
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 커버와 상기 제 2 커버에 의해 제공되는 내부 공간에는 상기 램프가 놓이는 제 2 격실이 제공되고,
    상기 제 2 격실은 상기 냉기토출구보다 더 높게 배치되는 부분을 포함하는 냉장고.
    　
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 커버와 상기 제 2 커버에 의해 제공되는 내부 공간에는 상기 부품이 놓이는 격실이 제공되고,
    상기 격실은 상기 냉기토출구보다 더 높게 배치되는 부분을 포함하는 냉장고.
    　
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 열교환모듈은 냉매가 증발하는 증발기; 상기 증발기의 일측에 놓여 증발기를 통과하는 공기를 흡입하여 상기 캐비티로 토출하는 증발팬을 포함하고,
    상기 격실은 상기 증발기 및 상기 증발팬이 놓이는 공간과 구획되어 제공되는 공간인 냉장고.
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