WO2019050075A1 - 에너지 효율을 개선한 냉장고 - Google Patents

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WO2019050075A1
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refrigerator
cooling pack
freezing chamber
main body
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전건하
유금배
박은주
김재호
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(주)지아이엠텍
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    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the present invention relates to a refrigerator having improved energy efficiency. More particularly, the present invention relates to a refrigerator having a heat insulating layer formed between an inner case and an outer case of a refrigerator, The present invention relates to a refrigerator which can save energy.
  • a refrigerator is a home appliance having a main body, a freezing chamber and a refrigerating chamber formed inside the main body, and a refrigeration cycle for supplying cold air to the freezing chamber and the refrigerating chamber, and storing food freshly.
  • the refrigerator can cool the freezer compartment and the refrigerating compartment by using cool air generated through heat exchange with the refrigerant circulating through the refrigeration cycle, so that the stored food items can be stored in a fresh state.
  • the main body of the refrigerator includes an inner surface (inner case) forming a storage chamber, a trauma (outer case) provided on the outer side of the inner surface to form an outer appearance, and a heat insulating material provided between the inner and outer traces.
  • a urethane foam is used as a heat insulating material.
  • Urethane foam insulation provides sufficient rigidity after foaming and fixes inner and outer surfaces by self-adhesive force, so most of the refrigerators in the market use urethane foam insulation.
  • a vacuum insulation material composed of a sheathing material whose inside is sealed with a vacuum and a core material provided inside the sheathing material is used.
  • the urethane foam insulation and the vacuum insulation material are used together to maintain the rigidity and the assemblability.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a refrigerator which can save electric energy by attaching a shaft cooling pack to an outer surface of an inner case of a refrigerator and storing a part of cool air, The purpose is to do.
  • an improved energy efficiency refrigerator comprising: a main body having a freezing chamber or a refrigerating chamber; A door installed in the main body and opening / closing the freezing chamber or the refrigerating chamber; A refrigeration cycle installed in the main body and supplying cool air to the freezing chamber or the refrigerating chamber; And a shaft cooling pack installed in the main body or the door to store cool air transferred from the freezing chamber or the refrigerating chamber, wherein the main body or the door includes an inner case, an outer case surrounding the inner case, And a heat insulating layer formed between the outer case, wherein the axial cooling pack is attached to an outer surface of the inner case, wherein the axial cooling pack is formed by separating a plurality of storage cells from each other, and one surface contacting with the heat insulating layer is formed to be bent And a phase change material filled in the storage cells to discharge or absorb heat energy by phase change.
  • the housing comprises a cover part formed to protrude in the direction of the outer case so that the storage cells are buried in the heat insulating layer and a sealing part coupled to the cover part to seal the storage cells and to contact the inner case, Be equipped.
  • the sealing sheet is formed to be thinner than the thickness of the cover portion.
  • a heat transfer facilitating means for promoting heat transfer between the axial cooling pack and the freezing chamber or the refrigerating chamber.
  • the heat transfer facilitating means includes a plurality of communication holes formed at predetermined intervals in an attachment region of the inner case to which the shaft cooling pack is attached and communicating the inner and outer sides of the inner case through the inner case.
  • the heat transfer facilitating means comprises a main groove formed at an outer surface of the inner case at a predetermined depth and forming a passage through which the cool air moves by connecting the communication holes, Grooves connecting the main grooves and having a width smaller than the width of the main grooves.
  • the main groove and the sub-groove are provided with a heat conduction member for improving conduction of heat.
  • a shaft cooling pack is attached to the outer surface of an inner case of a refrigerator, and a part of cool air discharged to the heat insulating layer is stored in the shaft cooling pack.
  • the cold air stored in the axial cooling pack is supplied to the freezing chamber or the refrigerating chamber during the power failure of the refrigerator, the temperature rise of the refrigerator can be suppressed and the food can be prevented from being deteriorated.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a refrigerator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of the refrigerator of FIG. 1,
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a shaft cooling pack applied to the refrigerator of FIG. 1,
  • FIGS. 4 to 7 are plan views showing various axial cooling packs
  • FIG. 8 is a partially cutaway perspective view of a refrigerator according to another example of the present invention.
  • FIG. 9 is a side view of a main part applied to a refrigerator according to another example of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a part of FIG. 9,
  • FIG. 11 is a partially cutaway perspective view showing a recess applied to a refrigerator according to another example of the present invention.
  • FIG. 11 is a partially cutaway perspective view showing a recess applied to a refrigerator according to another example of the present invention.
  • the refrigerator having improved energy efficiency of the present invention is intended to store food freshly.
  • the refrigerator may be provided with only a refrigerating chamber for storing food at a temperature of 0 ° C or higher, or a freezing chamber for refrigerating and storing food at a temperature of 0 ° C or lower, And the freezing chamber may be provided.
  • the present invention means that the refrigerator includes various kinds of refrigerators such as a freezer, a kimchi refrigerator, etc., as well as a refrigerator having both a refrigerating chamber and a freezing chamber.
  • a refrigerator having improved energy efficiency includes a main body 10 provided with a freezing chamber 11 or a refrigerating chamber 15, A door 13 or 17 for opening or closing the refrigerating compartment 15 or a refrigeration cycle for supplying cold air to the freezing compartment 11 or the refrigerating compartment 15 provided in the main body 10, 13) 17 for storing cold air transferred from the freezing chamber 11 or the refrigerating chamber 15.
  • the freezing chamber 11 and the refrigerating chamber 15 are partitioned upward or downward by the barrier 12.
  • the freezing chamber 11 and the freezing chamber 15 are both provided in the main body 10, but it is needless to say that the main body 10 may be provided with only the freezing chamber or only the freezing chamber.
  • the main body 10 includes an inner case 21, an outer case 23 surrounding the inner case 21 and a heat insulating layer 25 formed between the inner case 21 and the outer case 23.
  • the freezing chamber (11) and the refrigerating chamber (15) are provided inside the inner case (21).
  • the inner case 21 can be formed in various shapes according to the shape of the freezing chamber 11 and the refrigerating chamber 15. [
  • the outer case 23 is formed to enclose the inner case 21 as an outer appearance of the refrigerator.
  • the heat insulating layer 25 is formed by filling the space between the inner case 21 and the outer case 23 with the heat insulating material.
  • a foamed urethane foam or a vacuum insulation material can be used as a heat insulating material.
  • the doors 13 and 17 are provided in the main body 10 to open and close the freezing chamber 11 and the refrigerating chamber 15, respectively. As shown in the drawing, when both the freezing compartment 11 and the refrigerating compartment 15 are provided, doors 13 and 17 are installed in the freezing compartment and the refrigerating compartment, respectively.
  • the doors 13 and 17 are made up of an inner case, an outer case, and a heat insulating layer formed between the inner case and the outer case.
  • the refrigeration cycle includes a compressor 21 and a condenser (not shown), an expansion valve (not shown) and an evaporator 22 to generate cool air required for cooling the freezing chamber 12 and the refrigerating chamber 13.
  • the cool air supply duct 25 and the cool air discharge ports 26 are formed on the rear surface of the freezer compartment 11 and the refrigerating compartment 15 such that the cool air generated through the evaporator 22 can be discharged to the freezer compartment 11 and the refrigerating compartment 15 .
  • the axial cooling pack 30 is installed in the main body 10 or the doors 13 and 17.
  • the illustrated example shows that the axial cooling pack 30 is installed on both the main body 10 and the doors 13,
  • the axial cooling pack 30 may be installed only on the main body 10, or the axial cooling pack 30 may be installed on only the doors 13 and 17.
  • the axial cooling pack 30 can be installed on the upper, left, right, rear, and bottom surfaces of the main body 10.
  • the axial cooling pack (30) is installed between the inner case (21) and the outer case (23).
  • the axial cooling pack 30 is attached to the outer surface of the inner case 21 so that heat transfer with the freezing chamber or the refrigerating chamber is smooth.
  • One or more of the shaft cooling packs 30 may be attached to the upper surface of the inner case 21 and one or more of them may be attached to the left, right, rear, and bottom surfaces of the inner case 21.
  • a heat insulating layer 25 is formed between the inner case 21 and the outer case 23 so that the remaining portion of the shaft cooling pack 30 except for the contact surface contacting the inner case 21 is in contact with the heat insulating layer 25.
  • the attachment region 5 to which the shaft cooling pack 30 is to be attached is selected in advance on the outer surface of the inner case 21 and then the shaft cooling package 30 is attached to the attachment region
  • the heat insulating layer 25 may be formed by foaming the heat insulating material in the empty space between the inner case 21 and the outer case 23. [ In this process, the axial cooling pack 30 is tightly adhered to the inner case 21 by the expansion force of the heat insulating material.
  • the attachment region 5 is indicated by a dotted line.
  • the shaft cooling pack 30 is attached to the outer surface of the inner case of the door as in the case of the main body 10 when the shaft cooling pack 30 is installed in the doors 13 and 17.
  • the axial cooling pack 30 is cooled by receiving cold air from the freezing chamber 11 or the refrigerating chamber 15 during normal operation of the refrigeration cycle.
  • the conventional heat insulating material blocks the movement of the cold air discharged to the outside of the freezing chamber 11 or the refrigerating chamber 15. [ Therefore, there is a problem that the heat insulating material can not utilize the cold air discharged to the outside.
  • the shaft cooling pack 30 may store cool air discharged to the outside of the freezing chamber 11 or the refrigerating chamber 15, and then transfer the stored cool air to the freezing chamber 11 or the refrigerating chamber 15. Therefore, the present invention can reduce the driving time of the refrigeration cycle by utilizing part of the abandoned cool air for maintaining the temperature of the freezing chamber (11) or the refrigerating chamber (15). Accordingly, the electric energy required to drive the refrigeration cycle can be greatly reduced.
  • the temperature rise of the refrigerator can be suppressed and the food can be prevented from being deteriorated.
  • the axial cooling pack 30 has a housing 31 in which a plurality of storage cells 35 are formed and a phase change material 39 filled in the storage cells 35 to emit or absorb thermal energy by phase change .
  • One side of the housing 31 contacting the heat insulating layer 25 is formed to be bent and the other side of the housing 31 contacting the inner case 21 is formed flat.
  • the bonding force with the heat insulating layer 25 can be increased.
  • the housing 31 includes a cover portion 33 that contacts the heat insulating layer 25 and a sealing sheet 37 that is coupled to the cover portion 33 and contacts the inner case 21.
  • a plurality of storage cells 35 are formed in the cover portion 33. Each of the storage cells 35 is independently formed and separated from each other. The storage cells 35 are formed in the cover portion 33 so as to protrude toward the outer case 23. Therefore, the storage cells 35 are embedded in the insulating layer 25. [ Since the storage cell 35 filled with the phase change material is buried in the insulating layer 25, the cold air discharged from the phase change material can move only in the direction of the inner case 21. [
  • the cover portion 33 can be manufactured by molding a synthetic resin material.
  • ten storage cells 35 are formed in one cover portion 33.
  • the storage cells 35 are all formed in the same shape and size.
  • the storage cells 35 formed in one cover portion 33 may have different shapes and sizes.
  • the storage cells 35 formed in the cover portion 33 are opened in the direction of the inner case 21. [ Thus, the phase change material 39 can be injected into the storage cell 35 in the open direction to charge it.
  • the sealing sheet 37 is coupled to the cover portion 33 to seal the storage cell 35 after filling the phase change material.
  • a thin film formed of a synthetic resin material can be used as the sealing sheet 37.
  • the sealing sheet 37 is formed of a thermally conductive synthetic resin material. This is to increase heat transfer efficiency with phase change material.
  • the sealing sheet 37 can be bonded to the cover portion 33 using an adhesive. Further, the sealing sheet 37 can be joined to the cover portion 33 using a heat fusion bonding method.
  • the sealing sheet 37 may be formed thin and the cover portion 33 may be formed thick. That is, it is preferable that the thickness of the sealing sheet 37 is formed to be thinner than the thickness of the cover portion 33.
  • the heat insulating material is injected between the inner case 21 and the outer case 23 and is foamed, the axial cooling pack 30 attached to the inner case 21 is tightly adhered in the direction of the inner case 21 while the thermal insulating material expands .
  • the thick cover portion 33 has a high strength to prevent deformation of the storage cell 35.
  • the thin sealing sheet 37 is flexible and is advantageous for enhancing the adhesion with the inner case 21.
  • Each storage cell 35 is filled with a phase change material 39.
  • Phase change material refers to a material that absorbs or releases energy without a change in temperature during a phase change to a solid or liquid.
  • the phase change material absorbs or releases latent heat in an isothermal state during a phase change between a solid state and a liquid state.
  • Phase change materials that store heat energy by this phase change absorb or release latent heat, so they can store more heat energy than ordinary heat storage materials.
  • the phase change material absorbs and stores heat when it reaches a phase change temperature, that is, a temperature higher than the melting point, and when the temperature falls below the melting point, the stored heat is released to maintain a constant temperature.
  • the phase change material can be used as a cooling and shrinking material when it has a phase change temperature below room temperature of 20 ° C.
  • a phase change material having a phase change temperature at 4 ⁇ is used, as the ambient temperature rises to 4 ⁇ or more, the phase change material absorbs heat from the surroundings as the phase change progresses from a solid state to a liquid state. That is, it emits cool air to the surroundings. Therefore, the phase change material can inhibit the ambient temperature from rising.
  • phase change material examples include, for example, tetradecane, pentadecane, hexadecane, heptadecane, octadecane, eicosane, fatty acid lauric acid, stearic acid, palmitic acid, myristic acid, capric acid, caprylic acid, Calcium hydrate, sodium phosphate hydrate, and sodium sulfonate hydrate may be used.
  • the axial cooling pack 30 is attached to the outer surface of the inner case 21 of the refrigerator, and a part of the cold air discharged to the heat insulating layer 25 is stored in the shaft cooling pack 30,
  • the electric energy can be greatly reduced in comparison with the conventional refrigerator structure used.
  • FIG. 4-8 illustrate various axial cooling packs.
  • 4 shows a shaft cooling pack 40 in which two storage cells 41 are formed and
  • FIG. 5 shows a shaft cooling pack 42 in which five storage cells 43 are formed.
  • FIG. Fig. 7 shows a shaft cooling pack 46 in which ten storage cells 47 are formed.
  • the axial cooling pack is formed to have a number of storage cells of 2 or more. Also, the sizes of the storage cells may be different from each other. Also, a plurality of storage cells may be arranged in one column or two or more columns.
  • the shape and size of the axial cooling pack can be variously adjusted according to the size, number, and arrangement of the storage cells. Accordingly, the shape and size of the shaft cooling pack can be freely changed according to the shape of the attachment region of the inner case to which the shaft cooling pack is attached, thereby enhancing the convenience of the construction.
  • the axial cooling pack can be attached not only to the flat portion of the outer side surface of the inner case but also to the bent portion, the axial cooling pack can be easily attached even if the shape of the inner case is complicated.
  • the size of the attachment region to which the axial cooling pack is attached it is possible to cut the space between the storage cells to adjust the axial cooling pack to various sizes.
  • the refrigerator improved in energy efficiency according to another embodiment of the present invention further includes a heat transfer facilitating unit.
  • the heat transfer facilitating means promotes the heat transfer between the shaft cooling pack and the freezing chamber or the refrigerating chamber.
  • the inner case is disposed between the axial cooling pack and the freezing chamber or the refrigerating chamber, the cold air is transmitted through the inner casing, which is a synthetic resin. Therefore, it is necessary to provide a heat transfer promoting means in order to increase the heat transfer efficiency.
  • the heat transfer facilitating means includes a plurality of communication holes 50 formed in the attachment region 5 of the inner case 21 to which the shaft cooling pack 30 is attached.
  • the communication hole (50) is formed through the inner case (21). Although the communication hole 50 is formed in a circular shape, the communication hole 50 may be formed in various shapes. The inside and outside of the inner case 21 communicate with each other through the communication hole 50. A number of communication holes 50 are formed for each attachment region 5. The number of communication holes 50 can be appropriately adjusted depending on the position and size of each attachment region 5. [
  • the cool air is moved from the freezing chamber 11 or the freezing chamber 15 to the freezing chamber 11 or the freezing chamber 15 through the communication hole 50 or from the freezing chamber 11 or the freezing chamber 15, .
  • the illustrated heat transfer facilitating means includes a main groove 51 connecting between the communication holes 50 and a sub groove 53 connecting the main grooves 51 Respectively.
  • the main groove 51 is formed by being drawn into the outer surface of the inner case 21 at a predetermined depth.
  • the main groove 51 connects between adjacent communication holes 50 in the transverse direction and connects the adjacent communication holes 50 in the longitudinal direction.
  • the communication holes 50 are all interconnected by the main grooves 51. Therefore, the main groove 51 serves as a heat transfer path between the communication holes 50.
  • the sub-grooves 53 connect the main grooves 51.
  • the main grooves 51 formed in the transverse direction among the main grooves are connected.
  • the sub-grooves 53 are formed in the longitudinal direction.
  • the sub-groove 53 is formed by being drawn into the outer surface of the inner case 21 at a predetermined depth.
  • the sub groove 53 serves to guide the cool air moving along the main groove 51 downward.
  • the sub grooves 53 are preferably formed to have a width smaller than the width of the main grooves 51. [ This is to induce the diffusion of uniform heat in the attachment region 5 so that the amount of cold air moving in the longitudinal direction is smaller than the amount of cold air moving in the transverse direction.
  • the heat transfer facilitating means may further include heat conductive members 60 and 65 provided in the main grooves 51 and the sub grooves 53.
  • the heat conduction members 60 and 65 are formed in bar shapes corresponding to the shapes of the main grooves 51 and the sub grooves 53.
  • the heat conduction member 60 provided in the main groove 51 and the heat conduction member 65 provided in the sub-groove 53 have different widths.
  • the heat conduction members 60 and 65 improve the moving speed of the heat moving along the main groove 51 and the sub groove 53. [ Therefore, a material having a higher thermal conductivity than air can be used as the material of the heat conduction members 60 and 65. [ Preferably, a square bar of a metal material can be used as the heat conduction member. In particular, metals such as silver, copper, gold, aluminum, and tungsten can be used.

Abstract

본 발명은 에너지 효율을 개선한 냉장고에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단열층이 형성된 냉장고의 내부케이스와 외부케이스 사이에 축냉팩을 설치하여 단열층으로 방출되는 냉기의 일부를 축냉팩에 저장하도록 함으로써 전기 에너지를 절감할 수 있는 냉장고에 관한 것이다. 본 발명은 냉동실 또는 냉장실이 마련된 본체와, 본체에 설치되어 냉동실 또는 냉장실을 개폐하는 도어와, 본체에 설치되어 냉동실 또는 냉장실로 냉기를 공급하는 냉동사이클과, 본체 또는 도어에 설치되어 냉동실 또는 냉장실로부터 전달되는 냉기를 저장하는 축냉팩을 구비한다.

Description

에너지 효율을 개선한 냉장고
본 발명은 에너지 효율을 개선한 냉장고에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단열층이 형성된 냉장고의 내부케이스와 외부케이스 사이에 축냉팩을 설치하여 단열층으로 방출되는 냉기의 일부를 축냉팩에 저장하도록 함으로써 전기 에너지를 절감할 수 있는 냉장고에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 본체와, 본체의 내부에 형성되는 냉동실 및 냉장실과, 냉동실 및 냉장실에 냉기를 공급하는 냉동사이클을 구비하여, 식품을 신선하게 보관하는 가전 기기이다.
냉장고는 냉동사이클을 통하여 순환하는 냉매와의 열교환을 통해 발생되는 냉기를 이용하여 냉동실 및 냉장실을 냉각함으로써 저장된 음식물들을 신선한 상태로 보관할 수 있다.
냉장고의 본체는 저장실을 형성하는 내상(내부케이스)과, 내상의 외측에 마련되어 외관을 형성하는 외상(외부케이스)과, 내상과 외상의 사이에 마련되는 단열재를 포함한다.
일반적으로 단열재로는 우레탄 발포 폼이 사용되고 있다.
우레탄 발포 단열재는 발포 후에 충분한 강성을 제공하고, 자체 접착력에 의해 내상과 외상을 고정하여 주므로 시중의 대다수의 냉장고는 우레탄 발포 단열재를 사용하고 있다.
그러나, 근래에 단열 성능의 향상을 위해 내부가 진공으로 밀봉되는 외피재와, 외피재의 내부에 마련되는 심재로 구성된 진공 단열재를 사용하기도 한다. 다만, 진공 단열재를 사용하는 경우에도 강성 및 조립성 유지를 위해 우레탄 발포 단열재와 진공 단열재를 함께 쓰고 있어서 단열 성능 향상에 한계가 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 냉장고의 내부케이스의 외측면에 축냉팩을 부착하여 단열층으로 방출되는 냉기의 일부를 축냉팩에 저장하도록 함으로써 전기 에너지를 절감할 수 있는 냉장고를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에너지 효율을 개선한 냉장고는 냉동실 또는 냉장실이 마련된 본체와; 상기 본체에 설치되어 상기 냉동실 또는 상기 냉장실을 개폐하는 도어와; 상기 본체에 설치되어 상기 냉동실 또는 상기 냉장실로 냉기를 공급하는 냉동사이클과; 상기 본체 또는 상기 도어에 설치되어 상기 냉동실 또는 상기 냉장실로부터 전달되는 냉기를 저장하는 축냉팩;을 구비하고, 상기 본체 또는 상기 도어는 내부케이스와, 상기 내부케이스를 감싸는 외부케이스와, 상기 내부케이스와 상기 외부케이스 사이에 형성된 단열층을 포함하고, 상기 축냉팩은 상기 내부케이스의 외측면에 부착되며, 상기 축냉팩은 다수의 저장셀들이 서로 분리되어 형성되며 상기 단열층과 접촉하는 일면은 굴곡지게 형성되고 상기 내부케이스와 접촉하는 타면은 평평하게 형성되는 하우징과, 상기 저장셀들에 충전되어 상변화에 의해 열에너지를 방출 또는 흡수하는 상변화물질을 구비한다.
상기 하우징은 상기 저장셀들이 상기 외부케이스 방향으로 돌출되게 형성되어 상기 단열층에 상기 저장셀들이 매립되는 커버부와, 상기 커버부에 결합되어 상기 저장셀들을 밀폐시키고 상기 내부케이스와 접촉하는 밀폐시트를 구비하다.
상기 밀폐시트는 상기 커버부의 두께보다 더 얇게 형성된다.
상기 축냉팩과 상기 냉동실 또는 상기 냉장실 간의 열전달을 촉진시키기 위한 열전달촉진수단;을 더 구비한다.
상기 열전달촉진수단은 상기 축냉팩이 부착되는 상기 내부케이스의 부착영역에 일정 간격으로 형성되며 상기 내부케이스를 관통하여 상기 내부케이스의 안과 밖을 연통시키는 다수의 연통홀들을 구비한다.
상기 열전달촉진수단은 상기 내부케이스의 외측면에 일정 깊이로 인입되어 형성되며 상기 연통홀들 간을 연결하여 냉기가 이동하는 통로를 형성하는 메인그루브와, 상기 내부케이스의 외측면에 일정 깊이로 인입되어 형성되며 상기 메인그루브들 간을 연결하고 상기 메인그루브의 폭보다 더 작은 폭을 갖는 서브그루브들을 더 구비한다.
상기 메인그루브와 상기 서브그루브에는 열의 전도를 향상시키기 위한 열전도부재가 설치된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 냉장고의 내부케이스의 외측면에 축냉팩을 부착하여 단열층으로 방출되는 냉기의 일부를 축냉팩에 저장하도록 함으로써 발포단열재나 진공단열재를 이용하는 종래와 비교시 전기 에너지를 크게 절감할 수 있다.
또한, 냉장고의 정전시 축냉팩에 저장된 냉기가 냉동실 또는 냉장실로 공급되므로 냉장고의 온도 상승을 억제시켜 식품이 변질되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 냉장고의 단면도이고,
도 2는 도 1의 냉장고의 일부 절개 사시도이고,
도 3은 도 1의 냉장고에 적용된 축냉팩을 나타낸 분리 사시도이고,
도 4 내지 도 7은 다양한 축냉팩의 모습을 나타낸 평면도이고,
도 8은 본 발명의 다른 예에 따른 냉장고를 나타낸 일부 절개 사시도이고,
도 9는 본 발명의 또 다른 예에 따른 냉장고에 적용된 요부를 발췌한 측면도이고,
도 10은 도 9의 일부를 보여주는 사시도이고,
도 11은 본 발명의 또 다른 예에 따른 냉장고에 적용된 요부를 발췌한 일부 절개 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 효율을 개선한 냉장고에 대해 구체적으로 설명한다.
본 발명의 에너지 효율을 개선한 냉장고는 식품을 신선하기 보관하기 위한 것으로서, 0℃ 이상의 온도에서 식품을 보관하는 냉장실만 구비되거나 0℃ 이하의 온도에서 식품을 냉동하여 보관하는 냉동실만 구비되거나, 냉장실과 냉동실 모두가 구비될 수 있다. 따라서 본 발명에서 냉장고는 냉장실과 냉동실이 모두 구비된 냉장고뿐만 아니라 냉동고, 김치냉장고 등과 같은 다양한 종류의 것들을 포함하는 의미이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 에너지 효율을 개선한 냉장고는 냉동실(11) 또는 냉장실(15)이 마련된 본체(10)와, 본체(10)에 설치되어 냉동실(11) 또는 냉장실(15)을 개폐하는 도어(13)(17)와, 본체(10)에 설치되어 냉동실(11) 또는 냉장실(15)로 냉기를 공급하는 냉동사이클과, 본체(10) 또는 도어(13)(17)에 설치되어 냉동실(11) 또는 냉장실(15)로부터 전달되는 냉기를 저장하는 축냉팩을 구비한다.
본체(10)는 베리어(12)에 의해 냉동실(11)과 냉장실(15)이 상/하로 구획된다. 도시된 예는 본체(10)에 냉동실(11)과 냉장실(15)이 모두 구비된 모습을 나타내고 있으나, 이와 달리 본체(10)에는 냉동실만 구비되거나 냉장실만 구비될 수 있음은 물론이다.
본체(10)는 내부케이스(21)와, 내부케이스(21)를 감싸는 외부케이스(23)와, 내부케이스(21)와 외부케이스(23) 사이에 형성된 단열층(25)을 포함한다.
냉동실(11) 및 냉장실(15)은 내부 케이스(21)의 내측에 마련된다. 내부 케이스(21)는 냉동실(11) 및 냉장실(15)의 모양에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
외부케이스(23)는 냉장고의 외관을 이루는 부분으로서, 내부케이스(21)를 감싸도록 형성된다.
단열층(25)은 단열재를 내부케이스(21)와 외부케이스(23) 사이의 빈 공간을 채워넣어 형성한다. 단열재로 발포 우레탄 폼 또는 진공 단열재를 이용할 수 있다.
도어(13)(17)는 본체(10)에 설치되어 냉동실(11) 및 냉장실(15)을 각각 개폐한다. 도시된 바와 같이 냉동실(11)과 냉장실(15)이 모두 구비된 경우 냉동실과 냉장실 각각에 도어(13)(17)가 설치된다.
도어(13)(17) 역시 본체(10)와 같이 내부케이스와, 외부케이스, 내부케이스와 외부케이스 사이에 형성된 단열층으로 이루어진다.
냉동사이클은 압축기(21) 및 응축기(미도시), 팽창밸브(미도시), 증발기(22)로 이루어져, 냉동실(12)과 냉장실(13)의 냉각에 필요한 냉기를 생성한다. 증발기(22)를 통해 생성된 냉기가 냉동실(11) 및 냉장실(15)로 토출될 수 있도록 냉동실(11) 및 냉장실(15) 후면에 냉기공급덕트(25) 및 냉기 토출구(26)들이 형성된다.
상술한 본체(10) 및 도어(13)(17), 냉동사이클은 통상적인 냉장고에 적용되는 구조와 동일하다.
축냉팩(30)은 본체(10) 또는 도어(13)(17)에 설치된다. 도시된 예는 본체(10)와 도어(13)(17) 모두에 축냉팩(30)이 설치된 모습을 나타내고 있다. 또한, 도시된 바와 달리 본체(10)에만 축냉팩(30)이 설치되거나 도어(13)(17)에만 축냉팩(30)이 설치될 수 있다.
축냉팩(30)은 본체(10)의 상부와 좌우 측면 및 후면, 저면에 설치될 수 있다. 축냉팩(30)은 내부케이스(21)와 외부케이스(23) 사이에 설치된다. 바람직하게 냉동실 또는 냉장실과 열전달이 원활하도록 축냉팩(30)은 내부케이스(21)의 외측면에 부착된다. 축냉팩(30)은 내부케이스(21)의 상면에 하나 또는 다수가 부착될 수 있고, 내부케이스(21)의 좌우 양측면 및 후면, 저면에 하나 또는 다수가 부착될 수 있다.
내부케이스(21)와 외부케이스(23) 사이에는 단열층(25)이 형성되므로 축냉팩(30)은 내부케이스(21)와 접촉하는 접촉면을 제외한 나머지 부위는 단열층(25)과 접촉된다.
내부케이스(21)의 외측면에 축냉팩(30)을 부착하고자 하는 부착영역(5)을 미리 선정한 다음, 양면테이프나 접착제를 이용하여 축냉팩(30)을 내부케이스(21)의 부착영역(5)에 고정시킨 후 내부케이스(21)와 외부케이스(23)의 빈 공간에 단열물질을 발포시켜 단열층(25)을 형성할 수 있다. 이 과정에서 축냉팩(30)은 단열물질의 팽창력에 의해 내부케이스(21)에 견고하게 밀착된다. 도 2에서 부착영역(5)은 점선으로 나타내고 있다.
그리고 축냉팩(30)은 도어(13)(17)에 설치될 경우 본체(10)와 마찬가지로 도어의 내부케이스의 외측면에 부착된다.
축냉팩(30)은 냉동사이클의 정상구동시 냉동실(11) 또는 냉장실(15)로부터 냉기를 전달받아 냉각된다.
통상적인 단열재는 냉동실(11) 또는 냉장실(15)의 외부로 방출되는 냉기의 이동을 차단하는데 그친다. 따라서 단열재는 외부로 방출되는 냉기를 활용할 수 없는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에 적용된 축냉팩(30)은 냉동실(11) 또는 냉장실(15)의 외부로 방출되는 냉기를 저장한 후 저장된 냉기를 냉동실(11) 또는 냉장실(15)로 다시 전달할 수 있다. 따라서 본 발명은 버려지는 냉기의 일부를 되돌려 냉동실(11) 또는 냉장실(15)의 온도유지에 활용하므로 냉동사이클의 구동시간을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 냉동사이클을 구동하는데 소요되는 전기에너지를 크게 절감할 수 있다.
또한, 냉장고의 정전시 축냉팩(30)에 저장된 냉기가 냉동실(11) 또는 냉장실(15)로 공급되므로 냉장고의 온도 상승을 억제시켜 식품이 변질되는 것을 방지할 수 있다.
축냉팩(30)은 다수의 저장셀들(35)이 형성된 하우징(31)과, 저장셀들(35)에 충전되어 상변화에 의해 열에너지를 방출 또는 흡수하는 상변화물질(39)을 구비한다.
단열층(25)과 접촉하는 하우징(31)의 일측은 굴곡지게 형성되고, 내부케이스(21)와 접촉하는 하우징(31)의 타면은 평평하게 형성된다. 이러한 하우징(31)의 구조에 의해 단열층(25)과의 결합력을 높일 수 있다.
하우징(31)은 단열층(25)과 접촉하는 커버부(33)와, 커버부(33)에 결합되어 내부케이스(21)와 접촉하는 밀폐시트(37)로 이루어진다.
커버부(33)에는 다수의 저장셀들(35)이 형성된다. 각 저장셀들(35)은 독립되게 형성되어 서로 분리되어 있다. 저장셀들(35)은 외부케이스(23) 방향으로 돌출되도록 커버부(33)에 형성된다. 따라서 저장셀들(35)은 단열층(25)에 매립된다. 상변화물질이 충전된 저장셀(35)은 단열층(25)에 매립되어 있으므로 상변화물질로부터 방출되는 냉기는 내측케이스(21) 방향으로만 이동이 가능하다.
커버부(33)는 합성수지 소재를 성형하여 제작할 수 있다.
도시된 예는 하나의 커버부(33)에 10개의 저장셀들(35)이 형성된 모습을 나타내고 있다. 저장셀들(35)은 모두 동일한 모양과 크기로 형성된다. 이와 달리 하나의 커버부(33)에 형성된 저장셀들(35)은 서로 모양과 크기가 다르게 형성될 수 있다.
커버부(33)에 형성된 저장셀들(35)은 내부 케이스(21) 방향으로 개방된 구조를 갖는다. 따라서 개방된 방향에서 상변화물질(39)을 저장셀(35)에 주입하여 충전시킬 수 있다. 상변화물질의 충전 후 저장셀(35)을 밀폐시키기 위해 커버부(33)에 밀폐시트(37)가 결합된다.
합성수지 소재로 형성한 얇은 필름을 밀폐시트(37)로 이용할 수 있다. 바람직하게 밀폐시트(37)는 열전도성 합성수지 소재로 성형된다. 이는 상변화물질로 열전달 효율을 높이기 위함이다.
밀폐시트(37)는 접착제를 이용하여 커버부(33)에 결합시킬수 있다. 또한, 열융착 방식을 이용하여 밀폐시트(37)를 커버부(33)에 결합시킬 수 있다.
한편, 밀폐시트(37)는 얇게 형성되고, 커버부(33)는 두껍게 형성될 수 있다. 즉, 밀폐시트(37)의 두께는 커버부(33)의 두께보다 더 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 내부케이스(21)와 외부케이스(23) 사이에 단열물질을 주입하여 발포시킬 경우 단열물질이 팽창하면서 내부케이스(21)에 부착된 축냉팩(30)을 내부케이스(21) 방향으로 강하게 밀착시킨다. 이때 두꺼운 커버부(33)는 강도가 높아 저장셀(35)의 변형을 막는다. 그리고 얇은 밀폐시트(37)는 유연하여 내부케이스(21)와의 밀착력을 높이는데 유리하다.
각 저장셀(35)에 상변화물질(39)이 충전된다.
상변화물질(phase change material:PCM)은 고체 또는 액체로의 상 변화시 온도의 변화없이 에너지를 흡수 또는 방출하는 물질을 의미한다. 상변화물질은 고체상태와 액체상태 사이의 상 변화시 등온상태에서 잠열을 흡수하거나 방출한다. 이러한 상 변화에 의해 열에너지를 저장하는 상변화물질은 잠열을 흡수하거나 방출하기 때문에 일반적인 축열물질보다 더 많은 양의 열에너지를 저장할 수 있다. 상변화물질은 상변화 온도, 즉 용융점 이상으로 상승하면 열을 흡수하여 저장하고, 용융점 이하로 내려가면 저장된 열을 방출하여 일정한 온도를 유지시킨다.
상변화물질은 20℃의 상온 이하에서 상 변화온도를 가지는 경우 축냉용으로 이용할 수 있다. 가령 4℃에서 상 변화 온도를 가지는 상변화물질을 이용하는 경우, 주위의 온도가 4℃ 이상으로 상승됨에 따라 상변화물질은 고체상태에서 액체상태로 상변화가 진행되면서 주위에서 열을 흡수한다. 즉, 주위로 냉기를 방출시킨다. 따라서 상변화물질은 주위의 온도가 상승하는 것을 억제시킬 수 있다.
상변화물질로 공지의 물질들을 이용할 수 있다. 가령, 테트라데칸, 펜타데칸, 헥사데칸, 헵타데칸, 옥타데칸, 에이코산, 지방산류 라우르산, 스테아린산, 팔미트산, 미리스트산, 카프르산, 카프릴산 및 폴리에틸렌글리콜과 망초, 탄산칼슘 수화물, 인산나트륨 수화물, 술폰산나트륨 수화물 중에서 선택되는 어느 하나의 물질이 적용될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 냉장고의 내부케이스(21)의 외측면에 축냉팩(30)을 부착하여 단열층(25)으로 방출되는 냉기의 일부를 축냉팩(30)에 저장하도록 함으로써 발포단열재나 진공단열재를 이용하는 종래와 냉장고 구조와 비교시 전기 에너지를 크게 절감할 수 있다.
도 4 내지 도 8에는 다양한 축냉팩의 모습을 도시하고 있다. 도 4에는 2개의 저장셀(41)이 형성된 축냉팩(40)을 도시하고 있고, 도 5에는 5개의 저장셀(43)이 형성된 축냉팩(42)을 도시하고 있고, 도 6은 8개의 저장셀(45)이 형성된 축냉팩(44)을 도시하고 있고, 도 7은 10개의 저장셀(47)이 형성된 축냉팩(46)을 도시하고 있다.
도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이 축냉팩은 저장셀의 수가 2 이상으로 다양하게 형성된다. 또한, 저장셀의 크기도 서로 다르게 형성할 수 있다. 또한, 다수의 저장셀들은 1열 또는 2열 또는 그 이상의 열로 배치될 수 있다.
이와 같이 저장셀의 크기와 수, 배치 형태에 따라 축냉팩의 모양과 크기를 다양하게 조절할 수 있다. 따라서 축냉팩이 부착되는 내부케이스의 부착영역의 모양에 크기에 따라 축냉팩의 모양과 크기를 자유롭게 변화시킬 수 있어서 시공의 편의성을 증대시킨다.
또한, 하나의 축냉팩에 다수의 저장셀이 서로 분리된 형태로 형성되어 있으므로 굴곡이 용이하다. 따라서 내부케이스의 외측면의 평평한 부위뿐만 아니라 굴곡된 부위에도 축냉팩의 부착이 가능하므로 내부케이스의 형상이 복잡하더라도 축냉팩을 용이하게 부착할 수 있다. 또한, 축냉팩이 부착되는 부착영역의 크기에 따라 저장셀들 사이를 절단하여 축냉팩을 다양한 모양한 크기로 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 효율을 개선한 냉장고는 열전달촉진수단을 더 구비한다.
열전달촉진수단은 축냉팩과 냉동실 또는 냉장실 간의 열전달을 촉진시키는 역할을 한다.
축냉팩과 냉동실 또는 냉장실 사이에는 내부케이스가 배치되어 있으므로 합성수지인 내부케이스를 통해 냉기가 전달된다. 따라서 열전달 효율을 높이기 위해 열전달촉진수단이 구비될 필요가 있다.
도 8을 참조하면, 일 예로 열전달촉진수단은 축냉팩(30)이 부착되는 내부케이스(21)의 부착영역(5)에 형성된 다수의 연통홀들(50)로 이루어진다.
연통홀(50)은 내부케이스(21)를 관통하여 형성한다. 연통홀(50)은 원형으로 형성되어 있으나 이와 달리 다양한 모양으로 형성될 수 있음은 물론이다. 연통홀(50)을 통해 내부케이스(21)의 안과 밖은 연통된다. 각 부착영역(5)마다 다수의 연통홀들(50)이 형성되는데, 각 부착영역(5)의 위치와 크기에 따라 연통홀들(50)의 수는 적절하게 조절될 수 있다.
연통홀(50)을 통해 냉기가 냉동실(11) 또는 냉장실(15)에서 축냉팩(30)으로 이동하거나, 축냉팩(30)에서 냉동실(11) 또는 냉장실(15)로 이동되므로 열전달을 촉진시킬 수 있다.
한편, 열전달촉진수단의 다른 예를 도 9 및 도 10에 도시하고 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 도시된 열전달촉진수단은 연통홀들(50) 간을 연결하는 메인그루브(51)와, 메인그루브들(51) 간을 연결하는 서브그루브들(53)을 더 구비한다.
메인그루브(51)는 내부케이스(21)의 외측면에 일정 깊이로 인입되어 형성된다. 메인그루브(51)는 가로방향으로 인접하는 연통홀들(50) 간을 연결함과 동시에 세로방향으로 인접하는 연통홀들간(50)을 연결한다. 이러한 메인그루브(51)에 의해 연통홀들(50)은 모두 상호 연결된다. 따라서 메인그루브(51)는 연통홀들(50) 사이에서 열의 이동통로 역할을 한다.
서브그루브(53)는 메인그루브들(51) 간을 연결한다. 특히, 메인그루브들 중 가로방향으로 형성된 메인그루브들(51) 간을 연결한다. 따라서 서브그루브(53)는 세로방향으로 형성된다. 서브그루브(53)는 내부케이스(21)의 외측면에 일정 깊이로 인입되어 형성된다.
서브그루브(53)는 메인그루브(51)를 따라 이동하는 냉기를 하방으로 유도하는 역할을 한다. 서브그루브(53)는 메인그루브(51)의 폭보다 더 작은 폭을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 가로 방향으로 이동하는 냉기의 양보다 세로방향으로 이동하는 냉기의 양이 더 적도록 하여 부착영역(5) 내에서 균일한 열의 확산을 유도하기 위함이다.
한편, 도 11에 도시된 바와 같이 열전달촉진수단은 메인그루브(51)와 서브그루브(53)에 설치되는 열전도부재(60)(65)를 더 구비할 수 있다.
열전도부재(60)(65)는 메인그루브(51)와 서브그루브(53)의 형태와 대응되는 바 형태로 이루어진다. 따라서 메인그루브(51)에 설치되는 열전도부재(60)와 서브그루브(53)에 설치되는 열전도부재(65)는 폭이 다르다.
열전도부재(60)(65)는 메인그루브(51)와 서브그루브(53)를 따라 이동하는 열의 이동속도를 향상시킨다. 따라서 공기보다 열전도율이 더 높은 소재는 모두 열전도부재(60)(65)의 소재로 이용될 수 있다. 바람직하게 금속소재의 사각 바를 열전도부재로 이용할 수 있다. 특히, 금속소재로 은, 구리, 금, 알루미늄, 텅스텐 등을 이용할 수 있다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 냉동실 또는 냉장실이 마련된 본체와;
    상기 본체에 설치되어 상기 냉동실 또는 상기 냉장실을 개폐하는 도어와;
    상기 본체에 설치되어 상기 냉동실 또는 상기 냉장실로 냉기를 공급하는 냉동사이클과;
    상기 본체 또는 상기 도어에 설치되어 상기 냉동실 또는 상기 냉장실로부터 전달되는 냉기를 저장하는 축냉팩;을 구비하고,
    상기 본체 또는 상기 도어는 내부케이스와, 상기 내부케이스를 감싸는 외부케이스와, 상기 내부케이스와 상기 외부케이스 사이에 형성된 단열층을 포함하고,
    상기 축냉팩은 상기 내부케이스의 외측면에 부착되며,
    상기 축냉팩은 다수의 저장셀들이 서로 분리되어 형성되며 상기 단열층과 접촉하는 일면은 굴곡지게 형성되고 상기 내부케이스와 접촉하는 타면은 평평하게 형성되는 하우징과, 상기 저장셀들에 충전되어 상변화에 의해 열에너지를 방출 또는 흡수하는 상변화물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 효율을 개선한 냉장고.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 하우징은 상기 저장셀들이 상기 외부케이스 방향으로 돌출되게 형성되어 상기 단열층에 상기 저장셀들이 매립되는 커버부와, 상기 커버부에 결합되어 상기 저장셀들을 밀폐시키고 상기 내부케이스와 접촉하는 밀폐시트를 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 효율을 개선한 냉장고.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 밀폐시트는 상기 커버부의 두께보다 더 얇게 형성된 것을 특징으로 하는 에너지 효율을 개선한 냉장고.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 축냉팩과 상기 냉동실 또는 상기 냉장실 간의 열전달을 촉진시키기 위한 열전달촉진수단;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 효율을 개선한 냉장고.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 열전달촉진수단은 상기 축냉팩이 부착되는 상기 내부케이스의 부착영역에 일정 간격으로 형성되며 상기 내부케이스를 관통하여 상기 내부케이스의 안과 밖을 연통시키는 다수의 연통홀들을 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 효율을 개선한 냉장고.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 열전달촉진수단은 상기 내부케이스의 외측면에 일정 깊이로 인입되어 형성되며 상기 연통홀들 간을 연결하여 냉기가 이동하는 통로를 형성하는 메인그루브와, 상기 내부케이스의 외측면에 일정 깊이로 인입되어 형성되며 상기 메인그루브들 간을 연결하고 상기 메인그루브의 폭보다 더 작은 폭을 갖는 서브그루브들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 효율을 개선한 냉장고.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 메인그루브와 상기 서브그루브에는 열의 전도를 향상시키기 위한 열전도부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 효율을 개선한 냉장고.
PCT/KR2017/010009 2017-09-08 2017-09-12 에너지 효율을 개선한 냉장고 WO2019050075A1 (ko)

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