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KR102174510B1 - 냉장고의 냉각 사이클 - Google Patents

냉장고의 냉각 사이클 Download PDF

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KR102174510B1
KR102174510B1 KR1020130133375A KR20130133375A KR102174510B1 KR 102174510 B1 KR102174510 B1 KR 102174510B1 KR 1020130133375 A KR1020130133375 A KR 1020130133375A KR 20130133375 A KR20130133375 A KR 20130133375A KR 102174510 B1 KR102174510 B1 KR 102174510B1
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KR
South Korea
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refrigerant
heat exchange
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refrigerant pipe
cooling cycle
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이태희
김동석
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 냉각 사이클은, 제 1 냉매 배관을 따라 제 1 냉매가 흐르는 제 1 냉각 사이클 및 제 2 냉매 배관을 따라 제 2 냉매가 흐르는 제 2 냉각 사이클을 포함하는 냉장고의 냉각 사이클에 있어서, 제 1 냉매와 제 2 냉매를 각각 고온 고압의 기체 냉매로 압축하는 제 1 및 제 2 압축기; 상기 제 1 및 제 2 압축기를 통과한 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매를 고온 고압의 액상 냉매로 응축하는 통합 응축기; 상기 통합 응축기를 통과한 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매를 각각 저온 저압의 2상 냉매로 상변화시키는 제 1 및 제 2 팽창변; 및 상기 제 1 및 제 2 팽창변을 통과한 냉매를 저온 저압의 기상 냉매로 변화시키는 제 1 및 제 2 증발기를 포함하고, 상기 통합 응축기는, 상기 제 1 및 제 2 압축기와 상기 제 1 및 제 2 팽창변을 연결하는 상기 제 1 및 제 2 냉매 배관의 일부분을 이루는 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관과, 상기 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관의 표면에 접촉하는 열교환핀을 포함하고, 상기 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관은 폭 방향으로 교번하여 병렬 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

냉장고의 냉각 사이클{Refrigeration cycle of refrigerator}
본 발명은 냉장고의 냉각 사이클에 관한 것이다.
종래의 냉장고는, 하나의 압축기로 냉장실과 냉동실의 후측에 배치된 증발기로 냉매를 보내고, 각각의 증발기에 배치된 밸브의 개도를 조절하여 냉동실과 냉장실 냉각을 위한 교대 운전을 하거나, 냉동실 측에 구비된 단일 증발기로 냉동실을 냉각하고 댐퍼를 이용하여 냉장실 쪽으로 냉기를 보내는 구조가 대부분이었다.
그러나, 이러한 구조의 경우, 냉장실과 냉동실이 요구하는 온도가 다르고, 하나의 압축기를 가지는 냉각 사이클에서 온도 차가 큰 두 개의 저장실에서 요구하는 온도를 모두 구현하기 위해서는 압축기의 최적 효율 구간을 벗어나서 운전하여야 하는 경우가 발생한다. 이러한 문제점을 개선하기 위해서 냉장실 냉각용 냉각 사이클과 냉동실 냉각용 냉각 사이클이 별도로 구비되는 2 사이클 냉장고가 출시되었다.
그러나, 2사이클 냉장고의 경우도 여전히 아래와 같은 문제점이 발생한다. 즉, 2사이클을 구성함에 있어서 문제들 중 하나는 두 개의 압축기와 응축기가 기계실에 설치되어야 하므로, 기계실 용적이 커질 수 밖에 없고, 그에 따라 저장실 용적이 감소하는 문제점이 발생한다.
또한, 한정된 기계실에 두 개의 압축기와 응축기를 설치할 경우, 응축기의 용량을 증가하는데 한계가 있어 방열을 위한 방열 면적이 한계에 부딪히게 된다. 뿐만 아니라, 2개의 응축기와 2개의 압축기를 배치하면, 응축팬에 의하여 기계실 내부에서 강제 유동하는 실내 공기의 유로 저항이 증가하게 되어, 응축기의 방열 효율이 떨어지는 문제점이 발생한다.
2 사이클 냉장고가 가지는 위의 문제점들을 해소하기 위해서 한정된 크기의 기계실 내부에서 소형화되고 방열 효율이 높은 응축기 개발의 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안되었다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 냉각 사이클은, 제 1 냉매 배관을 따라 제 1 냉매가 흐르는 제 1 냉각 사이클 및 제 2 냉매 배관을 따라 제 2 냉매가 흐르는 제 2 냉각 사이클을 포함하는 냉장고의 냉각 사이클이고, 상기 냉장고의 냉각 사이클은, 제 1 냉매와 제 2 냉매를 각각 고온 고압의 기체 냉매로 압축하는 제 1 및 제 2 압축기; 상기 제 1 및 제 2 압축기를 통과한 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매를 고온 고압의 액상 냉매로 응축하는 통합 응축기; 상기 통합 응축기를 통과한 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매를 각각 저온 저압의 2상 냉매로 상변화시키는 제 1 및 제 2 팽창변; 및 상기 제 1 및 제 2 팽창변을 통과한 냉매를 저온 저압의 기상 냉매로 변화시키는 제 1 및 제 2 증발기를 포함하고, 상기 통합 응축기는, 제 1 방향으로 연장되며, 상기 제 1 냉매가 유입되는 제 1 유입측 헤더; 상기 제 1 방향으로 연장되며, 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 상기 제 1 유입측 헤더와 인접하게 배치되고, 상기 제 2 냉매가 유입되는 제 2 유입측 헤더; 상기 제 1 방향으로 연장되며, 상기 제 1 유입측 헤더 또는 상기 제 2 유입측 헤더로부터 상기 제 2 방향으로 이격되는 지점에 배치되고, 상기 제 1 냉매가 토출되는 제 1 토출측 헤더; 상기 제 1 방향으로 연장되며, 상기 제 2 방향으로 상기 제 1 토출측 헤더와 인접하게 배치되고, 상기 제 2 냉매가 토출되는 제 2 토출측 헤더; 상기 제 1 냉매 배관의 일부분을 형성하고, 상기 제 1 유입측 헤더와 상기 제 1 토출측 헤더를 연결하는 다수의 제 1 응축 배관; 상기 제 2 냉매 배관의 일부분을 형성하고, 상기 제 2 유입측 헤더와 상기 제 2 토출측 헤더를 연결하는 다수의 제 2 응축 배관; 및 상기 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관의 표면에 접촉하는 다수의 열교환 핀을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 응축 배관 각각은, 상기 제 1 방향으로 소정의 폭을 가지는 판 형태로 이루어지고, 내부에 다수의 냉매 유동 채널이 형성되는 멀티 채널 냉매 배관을 포함하며, 상기 다수의 제 1 응축 배관은, 상기 제 1 유입측 헤더와 교차하는 방향으로 연장되고, 상기 제 1 유입측 헤더의 길이 방향으로 이격되어 평행하게 배치되며, 상기 다수의 제 2 응축 배관은, 상기 제 2 유입측 헤더와 교차하는 방향으로 연장되고, 상기 제 2 유입측 헤더의 길이 방향으로 이격되어 평행하게 배치되며, 상기 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관은, 동일 면 상에 평행하게 배치되되, 상기 제 2 방향으로 다수 회 휘어져서 미앤더 라인을 형성하고, 상기 다수의 열교환 핀을 공유하며, 상기 제 1 방향으로 교번하여 배치되고, 상기 통합 응축기의 폭은, 동일 면 상에 놓인 상기 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관 전체의 폭으로 정의되고, 상기 다수의 열교환 핀 각각은, 상기 제 2 방향으로 서로 인접하는 상기 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관의 표면에 의하여 정의되는 내부 공간에 배치되고, 상기 통합 응축기의 폭에 대응하는 폭을 가지며, 상기 제 1 및 제 2 방향과 각각 교차하는 제 3 방향으로 다수 회 휘어져서, 다수의 상부 첨점과 다수의 하부 첨점을 형성하고, 상기 다수의 상부 첨점과 다수의 하부 첨점은 상기 제 3 방향으로 서로 교번하여 형성되고, 상기 다수의 상부 첨점은, 상기 제 2 방향으로 서로 인접하는 상기 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관의 표면들 중 상측에 위치하는 표면에 접촉하고, 상기 다수의 하부 첨점은, 상기 제 2 방향으로 인접하는 상기 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관의 표면들 중 하측에 위치하는 표면에 접촉하며, 상기 다수의 열교환 핀 각각은, 동일 평면에 놓인 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관 전부와 접촉하는 것을 특징으로 한다.
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상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 냉각 사이클에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 2개의 냉각 사이클을 구성하는 냉장고에서 단일 형태의 응축기 구조를 채용함으로써 기계실의 이용 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
둘째, 2사이클 구조에서 두 개의 응축기가 단일 형상의 응축기로 설계 변경 가능하게 되어, 기계실 내부 공간이 상대적으로 넓어지게 되고, 그에 따라 기계실 내부에서 방열을 위한 공기의 유동 저항이 감소되는 효과가 있다.
셋째, 본 발명의 실시예에 따른 응축기 구조에 의하면, 두 개의 독립된 응축 냉매 배관이 열교환 핀을 공유함으로써, 두 개의 응축기를 나란히 배치한 경우에 비하여 열교환 핀의 이용 효율이 증가하는 효과가 있다.
다시 말하면, 두 개의 독립된 응축기를 나란히 배치한 구조에서, 두 개의 사이클 중 어느 하나의 사이클만이 동작할 경우, 작동하지 않는 냉각 사이클 상의 응축기의 열교환 핀은 방열 작용을 하지 않는다.
그러나, 본 발명의 경우 두 개의 독립된 응축 배관이 열교환 핀의 적어도 일부를 공유하기 때문에, 둘 중 어느 하나의 냉각 사이클만이 동작하는 경우에도 냉매가 흐르는 응축 배관과 접촉하는 열교환 핀은 모두 방열 작용을 하게 된다. 따라서, 응축기의 방열량이 증가하여 방열 효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
넷째, 별개의 냉각 사이클을 구성하는 각각의 냉매 배관이 다수 개로 분할되고, 이들 분할된 냉매 배관들이 동일 평면 상에서 교번하여 배치되는 구조를 이루고, 이들 냉매 배관의 표면에 열교환 핀이 배치된다. 따라서, 운전 중에 있는 냉매 배관의 표면에 접촉하는 열교환핀으로 전달된 열이, 운전 정지 상태에 있는 냉매 배관의 표면에 접촉하는 열교환 핀으로 전도되어, 열교환 작용에 참여하게 되므로, 열교환 효율이 증가하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 냉각 사이클을 보여주는 시스템도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통합 응축기의 외관 사시도.
도 3은 냉매 배관을 수평하게 펼친 상태에서 본 상기 통합 응축기의 평면도.
도 4는 냉매 배관을 수평하게 펼친 상태에서 본 상기 통합 응축기의 측면도.
도 5는 냉매 배관을 수평하게 펼친 상태에서 본 상기 통합 응축기의 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통합 응축기를 구성하는 냉매 배관의 단면도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 통합 응축기의 냉매 배관을 수평하게 펼친 상태에서 본 상기 통합 응축기의 평면도.
도 8은 냉매 배관을 수평하게 펼친 상태에서 본 상기 통합 응축기의 측면도.
도 9는 냉매 배관을 수평하게 펼친 상태에서 본 상기 통합 응축기의 분해 사시도.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합 응축기의 사시도.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 냉각 사이클에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 냉각 사이클을 보여주는 시스템도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 냉각 사이클(10)은, 제 1 냉매 배관(17)을 따라 흐르는 냉매가 냉기 또는 외부 공기와 열교환하는 제 1 냉각 사이클과, 제 2 냉매 배관(18)을 따라 흐르는 냉매가 냉기 또는 외부 공기와 열교환하는 제 2 냉각 사이클을 포함한다. 그리고, 상기 제 1 냉각 사이클의 응축기와 제 2 냉각 사이클의 응축기가 열교환 핀을 공유하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 제 1 냉매 배관(17)을 따라 흐르는 냉매를 제 1 냉매로 정의하고, 제 2 냉매 배관(18)을 따라 흐르는 냉매를 제 2 냉매로 정의할 수 있으며, 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매는 동종 또는 이종 냉매일 수 있다.
상세히, 상기 제 1 냉각 사이클은, 제 1 냉매를 고온 고압의 기체 상태로 압축하는 제 1 압축기(11)와, 상기 제 1 압축기(11)를 통과한 고온 고압의 제 1 냉매를 고온 고압의 액상 냉매로 응축하는 제 2 응축부와, 상기 제 2 응축부를 통과한 고온 고압의 액상 냉매를 저온 저압의 2상 냉매로 상변화시키는 제 1 팽창변(13)과, 상기 제 1 팽창변(13)을 통과한 냉매가 열을 흡수하여 기상 냉매가 되도록 하는 제 1 증발기(12)를 포함한다.
또한, 상기 제 2 냉각 사이클도, 제 2 냉매를 압축하는 제 2 압축기(14)와, 제 2 냉매를 응축하는 제 2 응축부와, 제 2 냉매를 상변화시키는 제 2 팽창변(15) 및 제 2 증발기(16)를 포함한다.
여기서, 상기 제 1 응축부와 제 2 응축부는, 각각의 냉매 배관이 별도로 배치되되 열교환핀을 공유하는 형태로서, 통합 응축기(20)로 정의할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 압축기(11)와 제 2 압축기(14), 그리고 상기 통합 응축기(20)는 냉장고의 기계실에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 통합 응축기(20)로부터 이격된 어느 지점에는 응축팬(201)이 설치될 수 있다. 상기 응축팬(201)의 설치 위치는, 상기 응축팬(201)에 의하여 강제 유동하는 공기가 상기 통합 응축기(20)의 열교환핀들 사이에 형성되는 틈새를 통과하여 기계실 외부로 배출되도록 하는 위치이다.
또한, 상기 제 1 증발기(12)는 냉장고의 냉장실과 냉동실 중 어느 하나를 냉각시키기 위한 증발기로서, 냉장실과 냉동실 중 어느 하나의 후측 벽면에 설치될 수 있고, 상기 제 1 증발기(12)의 상측 또는 하측에 제 1 증발팬(1201)이 설치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 증발기(12)는 상기 냉장실과 냉동실 중 다른 하나는 냉각시키기 위한 증발기로서, 냉장실과 냉동실 중 다른 하나의 후측 벽면에 설치될 수 있고, 상기 제 2 증발기(12)의 상측 또는 하측에 제 2 증발팬(161)이 설치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통합 응축기의 외관 사시도이고, 도 3은 냉매 배관을 수평하게 펼친 상태에서 본 상기 통합 응축기의 평면도이며, 도 4는 냉매 배관을 수평하게 펼친 상태에서 본 상기 통합 응축기의 측면도이고, 도 5는 냉매 배관을 수평하게 펼친 상태에서 본 상기 통합 응축기의 분해 사시도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통합 응축기(20)는, 제 1 냉매가 흐르며 병렬 연결되는 다수의 제 1 냉매 배관(17)과, 제 2 냉매가 흐르며 병렬 연결되는 다수의 제 2 냉매 배관(18) 및 병렬 연결되는 상기 냉매 배관들(17,18)의 표면에 접촉하는 열교환핀(21)을 포함한다. 그리고, 상기 다수의 제 1 냉매 배관(17) 및 제 2 냉매 배관(18)은 폭 방향으로 서로 교번하여 인접하게 병렬 배치되고, 이 상태에서 S자 형태로 다수회 만곡되는 미앤더 라인(meander liner)을 형성한다. 상기 통합 응축기(20)의 높이는, 상기 냉매 배관들의 만곡 회수와, 만곡되는 지점의 곡률에 의하여 결정될 수 있다. 즉, 만곡되는 지점의 곡률이 커질수록, 상하 방향으로 인접하는 냉매 배관의 간격이 커져서 상기 통합 응축기(20)의 높이가 증가하게 될 것이고, 만곡 횟수가 증가할수록 상기 통합 응축기(20)의 높이가 증가하게 될 것이다. 여기서, 상기 열교환핀(21)과 접촉하는 제 1 냉매 배관(17) 및 제 2 냉매 배관(18) 부분, 즉 상기 통합 응축기(20)의 구성 요소에 해당하는 배관 부분에 대해서는 제 1 응축 배관 및 제 2 응축 배관으로 정의할 수 있다.
또한, 상하 방향으로 인접하는 냉매 배관 사이에 형성되는 공간 내부에 상기 열교환핀(21)이 개입된다. 그리고, 상기 열교환핀(21)은 상기 인접하여 배치되는 냉매 배관들(17,18)의 전체 폭에 대응하는 폭을 가지며, 상하 방향으로 다수회 만곡 또는 절곡되어 다수의 상부 첨점과 하부 첨점을 형성한다. 그리고, 상기 다수의 상부 첨점과 하부 첨점들은 상하 방향으로 인접하는 냉매 배관의 표면에 접촉하여, 냉매 배관으로부터 상기 열교환핀으로 열이 전달되도록 한다. 그리고, 설계 조건에 따라서 도시된 바와 같이, 상기 열교환핀은 상기 냉매 배관의 만곡 부위에는 형성되지 않도록 할 수 있다. 그리고, 상기 열교환핀(21)은 열전도성이 높은 박판 시트로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 열교환핀(21)은 상기 냉매 배관들(17,18)의 표면에 접촉하며, 제 1 냉매 배관(17)과 열교환하는 제 1 열교환 영역과, 제 2 냉매 배관(18)과 열교환하는 제 2 열교환 영역으로 나뉘어진다.
한편, 상기 제 1 냉매 배관(17)과 제 2 냉매 배관(18)의 입구단에는 유입측 헤더(171,181)가 각각 연결되고, 출구단에는 토출측 헤더(172,182)가 각각 연결된다. 그리고, 상기 유입측 헤더(171,181)의 일측에는 각각 냉매가 유입되는 유입 포트(173,182)가 형성되고, 토출측 헤더(172,182)에는 각각 냉매가 토출되는 토출 포트(174,184)가 형성된다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 냉매 배관(17)의 유입측 헤더(171)와 상기 제 2 냉매 배관(18)의 유입측 헤더(181), 그리고, 상기 제 1 냉매 배관(17)의 토출측 헤더(172)와 상기 제 2 냉매 배관(18)의 토출측 헤더(182)는 상하 방향으로 높이 차를 두고 형성되어, 상호 간섭되는 것을 방지할 수 있다. 이를 위해서, 상기 제 1 냉매 배관(17) 또는 제 2 냉매 배관(18) 중 어느 하나의 양 단부는 상측 또는 하측으로 휘어진다. 그리고, 수평하게 연장되는 냉매 배관 부분은 동일 수평면 상에 놓이도록 하여, 측면에서 보았을 때 최전방의 냉매 배관 측면만이 보이게 된다. 그리고, 동일 수평면을 이루는 냉매 배관 부분이 다수 회 만곡되어 도 2에 도시된 바와 같은 통합 응축기(20) 형태를 갖추게 된다.
한편, 상기 제 1 및 제 2 압축기(11,14)로부터 토출된 제 1 및 제 2 냉매는 각각 상기 유입 포트(173,183)를 통하여 상기 유입측 헤더(171,181)로 유입된다. 그리고, 상기 유입측 헤더(171,181)로 유입된 냉매는 다수의 냉매 배관들(17,18)로 각각 나뉘어 흐른다. 그리고, 상기 토출측 헤더(172,182)에서 제 1 및 제 2 냉매가 각각 모인 뒤 토출 포트(174,184)를 통하여 상기 제 1 및 제 2 팽창변(13,15)으로 흘러간다.
또한, 상기 제 1 냉각 사이클과 제 2 냉각 사이클 중 어느 하나만이 동작할 때에는, 상기 제 1 냉매 배관(17)과 제 2 냉매 배관(18) 중 어느 하나의 배관으로만 고온 고압의 냉매가 흐른다. 그리고, 제 1 열교환 영역과 제 2 열교환 영역 중 어느 하나의 영역에 해당하는 열교환 핀 일부분으로 열이 전달된다. 이때, 상기 제 1 열교환 영역과 제 2 열교환 영역은 상기 열교환 핀(21)의 폭 방향으로 서로 교번하여 형성된다. 그러나, 상기 열교환 핀(21)은 폭 방향으로 하나의 연속된 핀 구조를 이루므로, 제 1 냉매 배관(17)과 제 2 냉매 배관(18) 중 어느 하나의 배관으로만 고온 고압의 냉매가 흐르더라도, 냉매가 흐르지 않는 영역의 열교환 핀 쪽으로도 열이 전달되어 열교환 작용이 일어난다. 뿐만 아니라, 냉배 배관의 전체 폭에 대하여 상대적으로 좁은 폭을 가지는 다수의 제 1 열교환 영역과 제 2 열교환 영역이 교번하여 형성되므로, 냉매가 흐르지 않는 냉매 배관에 접촉하는 열교환핀 부분 중 열교환 작용에 참여하는 부분의 비율이 높아진다. 이는, 열교환 핀을 통한 열교환 효율이 높아진다는 것을 의미한다.
즉, 냉매 배관 전체의 폭은 본 실시예와 동일한 조건에서, 제 1 냉매 배관(17)과 제 2 냉매 배관(18)이 각각 단일 배관으로 형성되고, 이들이 동일 평면 상에서 측방향으로 나란하게 배치되는 응축기 구조를 가정하자. 그러면, 제 1 냉각 사이클만 운전되는 경우, 제 1 냉매 배관(17)과 열교환이 일어나는 제 1 열교환 영역으로부터 제 2 냉매 배관(18)과 열교환이 일어나는 제 2 열교환 영역으로 열전달이 일어나기는 하지만, 열이 전달되는 영역이 넓지는 않다. 실험 결과, 제 1 열교환 영역과 제 2 열교환 영역의 경계선으로부터 열이 전달되는 영역이 상기 제 2 열교환 영역 전체의 약 30% 정도에도 미치지 못함을 확인할 수 있었다. 다시 말하면, 제 2 열교환 영역을 형성하는 열교환핀(21)의 폭에 대한 제 1 열교환 영역으로부터 열이 전달되는 열교환핀(21)의 폭의 비율이 30% 미만이라는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예에서 보이는 바와 같이, 제 1 열교환 영역과 제 2 열교환 영역이 다수 개로 분할되면서 그 폭이 좁아질 뿐만 아니라, 제 1 열교환 영역과 제 2 열교환 영역이 교번하여 형성됨으로써, 운전 정지 상태인 냉매 배관과 접촉하는 열교환 핀의 열교환 영역으로의 열전달이 많이 이루어지는 장점이 있다. 실험 결과, 제 1 냉각 사이클만 작동하는 상태에서, 제 1 열교환 영역으로부터 제 2 열교환 영역으로의 열전달 면적이 제 2 열교환 영역 전체 면적의 80%에 달하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 열교환핀(21)의 활용도가 높아짐으로써, 통합 응축기의 응축 능력이 높아진다는 것을 의미한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통합 응축기를 구성하는 냉매 배관의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 통합 응축기(20)를 구성하는 냉매 배관(17,18)은 소정의 폭을 가지는 판 형태로 이루어질 수 있고, 그 내부에는 다수의 냉매 유동 채널(175,185))이 형성되는 멀티 채널(multi channel) 냉매 배관 구조일 수 있다.
상세히, 냉매 배관 내부가 다수의 채널로 구획됨으로써, 냉매와 열교환하는 냉매 배관의 면적이 증가되어, 열교환핀(21)으로의 열전달이 신속하게 이루어질 수 있다. 즉, 인접하는 채널 사이를 구획하는 구획벽을 통하여 열이 냉매 배관의 외부면으로 신속하게 전달될 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 통합 응축기의 냉매 배관 구조를 보여주는 것으로서, 도 7은 냉매 배관을 수평하게 펼친 상태에서 본 상기 통합 응축기의 평면도이고, 도 8은 냉매 배관을 수평하게 펼친 상태에서 본 상기 통합 응축기의 측면도이며, 도 9는 냉매 배관을 수평하게 펼친 상태에서 본 상기 통합 응축기의 분해 사시도이다.
본 실시예에서 제시되는 통합 응축기(20)의 구조는 제 1 실시예에서 제시되는 통합 응축기(20)(도 2 참조)와 동일한 형상을 이루되, 헤더의 구성에 있어서 차이가 있다.
상세히, 본 실시예에 따른 통합 응축기(20)는, 제 1 실시예와 마찬가지로 다수의 제 1 냉매 배관(17)과 제 2 냉매 배관(18)으로 이루어지고, 이들 다수의 제 1 냉매 배관(17)과 제 2 냉매 배관(18)은 각각 서로 교번하여 동일 평면상에서 나란히 배치된다. 그리고, 동일 평면 상에서 나란이 배치되는 부분의 냉매 배관은 다수 회 만곡되어 미앤더 라인을 형성하는 것에 있어서 제 1 실시예와 동일하다.
다만, 본 실시예에서는, 다수 개로 분할된 냉매 배관들의 입구단과 출구단에 헤더들이 각각 연결된다는 것에 있어서 제 1 실시예와 차이가 있다. 즉, 다수 개의 제 1 냉매 배관(17)의 입구단과 출구단에 유입측 헤더(171)와 토출측 헤더(172)가 각각 연결된다. 이는 제 2 냉매 배관(18)의 경우도 마찬가지이다. 그리고, 제 1 냉매 배관(17)의 유입측 헤더들(171)과 제 2 냉매 배관(18)의 유입측 헤더들(181)이 서로 교번하여 배치되고, 일직선 상에 배치된다. 그리고, 유입 포트(176,186)로부터 유입측 헤더의 개수에 대응하는 다수의 분배관들(177,187)이 분지되며, 분배관들(177,187)의 토출단의 각각의 유입측 헤더(171,181)에 연결된다. 이는 토출측 헤더에도 동일하게 적용된다. 즉, 제 1 냉매 배관(17)의 출구단에 연결되는 토출측 헤더(172)와 제 2 냉매 배관(17)의 출구단에 연결되는 토출측 헤더(182)가 일직선 상에 배치되고, 각각의 헤더에는 분배관(179)이 각각 연결되고, 이들 분배관은 각각 하나의 토출 포트(178,188)로 집중하게 된다.
다른 방법으로서, 단일의 유입측 헤더가 적용되고, 헤터 내부에 다수의 구획벽이 형성되도록 하여, 제 1 냉매 유입측 헤더부와 제 2 냉매 유입측 헤더부가 교번하여 형성되는 것도 가능하며, 이는 토출측 헤더에도 동일하게 적용될 수 있다.
이러한 구조에 의하면, 냉매 배관(17,18)의 입구단과 출구단 부분이 제 1 실시예서 보이는 것처럼 상측 또는 하측으로 휘어지게 형성될 필요가 없다.
그 외, 열교환 작용은 제 1 실시예와 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합 응축기의 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 통합 응축기(20)는 열교환 핀들의 높이가 차이가 나는 것을 특징으로 한다.
상세히, 냉동실을 냉각하기 위한 냉각 사이클과 냉장실을 냉각하기 위한 냉각 사이클은 압축기의 용량과 증발기의 크기가 다르게 설계될 수 있다. 다시 말하면, 냉동실을 냉각하기 위하여 요구되는 냉력이 냉장실을 냉각하기 위하여 요구되는 냉력보다 크기 때문에, 냉동실 증발기가 냉장실 증발기보다 크다.
이러한 측면에서, 냉동실 냉각을 위한 응축기의 열교환 면적이 냉장실 냉각을 위한 응축기의 열교환 면적보다 크게 형성되어야 할 것이다. 즉, 냉동실 냉각을 위한 냉매 배관과 접촉하는 열교환 핀의 열교환 면적이, 냉장실 냉각을 위한 냉매 배관과 접촉하는 열교환 핀의 열교환 면적보다 크게 형성될 필요가 있다.
상세히, 본 발명의 실시예에 따른 통합 응축기(20)의 구조에서는, 제 1 냉매 배관(17)과 제 2 냉매 배관(18)이 동일한 열교환 핀(21)을 공유하기 때문에, 열교환 핀(21)의 형상을 변경하여 열교환 면적을 달리할 수는 없다.
따라서, 상기 제 1 냉매 배관(17)이 냉장실용 냉각 사이클이고, 상기 제 2 냉매 배관(18)이 냉동실용 냉각 사이클이라고 가정하면, 상기 제 2 냉매 배관(18)의 폭을 상기 제 1 냉매 배관(17)의 폭보다 넓게 형성하여 열교환 면적을 달리할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 제 1 냉매 배관을 따라 제 1 냉매가 흐르는 제 1 냉각 사이클 및 제 2 냉매 배관을 따라 제 2 냉매가 흐르는 제 2 냉각 사이클을 포함하는 냉장고의 냉각 사이클에 있어서,
    제 1 냉매와 제 2 냉매를 각각 고온 고압의 기체 냉매로 압축하는 제 1 및 제 2 압축기;
    상기 제 1 및 제 2 압축기를 통과한 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매를 고온 고압의 액상 냉매로 응축하는 통합 응축기;
    상기 통합 응축기를 통과한 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매를 각각 저온 저압의 2상 냉매로 상변화시키는 제 1 및 제 2 팽창변; 및
    상기 제 1 및 제 2 팽창변을 통과한 냉매를 저온 저압의 기상 냉매로 변화시키는 제 1 및 제 2 증발기를 포함하고,
    상기 통합 응축기는,
    제 1 방향으로 연장되며, 상기 제 1 냉매가 유입되는 제 1 유입측 헤더;
    상기 제 1 방향으로 연장되며, 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 상기 제 1 유입측 헤더와 인접하게 배치되고, 상기 제 2 냉매가 유입되는 제 2 유입측 헤더;
    상기 제 1 방향으로 연장되며, 상기 제 1 유입측 헤더 또는 상기 제 2 유입측 헤더로부터 상기 제 2 방향으로 이격되는 지점에 배치되고, 상기 제 1 냉매가 토출되는 제 1 토출측 헤더;
    상기 제 1 방향으로 연장되며, 상기 제 2 방향으로 상기 제 1 토출측 헤더와 인접하게 배치되고, 상기 제 2 냉매가 토출되는 제 2 토출측 헤더;
    상기 제 1 냉매 배관의 일부분을 형성하고, 상기 제 1 유입측 헤더와 상기 제 1 토출측 헤더를 연결하는 다수의 제 1 응축 배관;
    상기 제 2 냉매 배관의 일부분을 형성하고, 상기 제 2 유입측 헤더와 상기 제 2 토출측 헤더를 연결하는 다수의 제 2 응축 배관; 및
    상기 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관의 표면에 접촉하는 다수의 열교환 핀을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 응축 배관 각각은, 상기 제 1 방향으로 소정의 폭을 가지는 판 형태로 이루어지고, 내부에 다수의 냉매 유동 채널이 형성되는 멀티 채널 냉매 배관을 포함하며,
    상기 다수의 제 1 응축 배관은,
    상기 제 1 유입측 헤더와 교차하는 방향으로 연장되고,
    상기 제 1 유입측 헤더의 길이 방향으로 이격되어 평행하게 배치되며,
    상기 다수의 제 2 응축 배관은,
    상기 제 2 유입측 헤더와 교차하는 방향으로 연장되고,
    상기 제 2 유입측 헤더의 길이 방향으로 이격되어 평행하게 배치되며,
    상기 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관은,
    동일 면 상에 평행하게 배치되되, 상기 제 2 방향으로 다수 회 휘어져서 미앤더 라인을 형성하고,
    상기 다수의 열교환 핀을 공유하며,
    상기 제 1 방향으로 교번하여 배치되고,
    상기 통합 응축기의 폭은, 동일 면 상에 놓인 상기 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관 전체의 폭으로 정의되고,
    상기 다수의 열교환 핀 각각은,
    상기 제 2 방향으로 서로 인접하는 상기 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관의 표면에 의하여 정의되는 내부 공간에 배치되고,
    상기 통합 응축기의 폭에 대응하는 폭을 가지며,
    상기 제 1 및 제 2 방향과 각각 교차하는 제 3 방향으로 다수 회 휘어져서, 다수의 상부 첨점과 다수의 하부 첨점을 형성하고,
    상기 다수의 상부 첨점과 다수의 하부 첨점은 상기 제 3 방향으로 서로 교번하여 형성되고,
    상기 다수의 상부 첨점은,
    상기 제 2 방향으로 서로 인접하는 상기 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관의 표면들 중 상측에 위치하는 표면에 접촉하고,
    상기 다수의 하부 첨점은,
    상기 제 2 방향으로 인접하는 상기 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관의 표면들 중 하측에 위치하는 표면에 접촉하며,
    상기 다수의 열교환 핀 각각은, 동일 평면에 놓인 다수의 제 1 및 제 2 응축 배관 전부와 접촉하는 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉각 사이클.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유입측 헤더의 일측에 형성되는 제 1 유입 포트와,
    상기 제 1 토출측 헤더의 일측에 형성되는 제 1 토출 포트를 더 포함하고,
    상기 제 1 유입 포트와 상기 제 1 압축기, 및 상기 제 1 토출 포트와 상기 제 1 팽창변은 상기 제 1 냉매 배관에 의하여 각각 연결되는, 냉장고의 냉각 사이클.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 유입측 헤더의 일측에 형성되는 제 2 유입 포트와,
    상기 제 2 토출측 헤더의 일측에 형성되는 제 2 토출 포트를 더 포함하고,
    상기 제 2 유입 포트와 상기 제 2 압축기, 및 상기 제 2 토출 포트와 상기 제 2 팽창변은 상기 제 2 냉매 배관에 의하여 각각 연결되는, 냉장고의 냉각 사이클.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 증발기 및 제 2 증발기 중 어느 하나는 냉장실 증발기이고, 다른 하나는 냉동실 증발기인 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉각 사이클.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합 응축기와, 상기 제 1 및 제 2 압축기는 냉장고의 기계실에 수용되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉각 사이클.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 냉매와 상기 제 2 냉매는 동종의 냉매인 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉각 사이클.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 냉매와 상기 제 2 냉매는 이종의 냉매인 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉각 사이클.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 냉매 배관의 열교환 면적과 상기 제 2 냉매 배관의 열교환 면적 중 어느 하나는 다른 하나보다 더 크도록, 상기 제 1 냉매 배관의 폭과 상기 제 2 냉매 배관의 폭이 서로 다른 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉각 사이클.
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