KR100584269B1 - 냉장고의 냉기 순환구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 더욱 상세히, 냉장고 내의 냉기 유동시 발생되는 유동 손실 및 소음을 저감하는 냉장고의 냉기 순환 구조에 관한 것이다.

본 발명에 따른 냉장고의 냉기 순환 구조는 증발기; 상기 증발기를 통과한 냉기를 흡입하는 송풍팬; 상기 송풍팬에 의하여 흡입되는 냉기의 흐름을 가이드 하도록 소정의 곡률을 가지고 함몰되는 오리피스; 상기 오리피스의 끝단에 소정의 곡률을 가지고 만곡되어 형성되는 만곡부;가 포함된다.

본 발명에 따른 냉장고의 냉기 순환 구조에 의하여, 냉기 순환 과정에서 발생되는 와류 및 역류현상이 저감되는 효과가 있다.

송풍팬, 슈라우드, 오리피스

Description

냉장고의 냉기 순환구조{A cold air circulating structure of a refrigerator}

도 1은 종래의 일반적인 냉장고의 내부를 보여주는 측단면도.

도 2는 원심팬이 장착된 냉기 순환구조에서 일어나는 공기 흐름을 보여주는 단면도.

도 3은 본 발명의 사상에 따른 냉기 순환 구조가 구비된 냉장고의 일부분을 보여주는 단면도.

도 4는 본 발명의 사상에 따른 냉기 순환구조에 장착되는 송풍팬의 사시도.

도 5는 본 발명의 사상에 따른 냉기 순환 구조 내에서의 공기 흐름을 보여주는 단면도.

도 6은 본 발명의 사상에 따른 냉기 순환구조에 있어서, 오리피스 부분의 확대 단면도.

도 7 및 도 8은 기존의 냉기 순환 구조에서 발생되는 소음량과 본 발명에 따른 냉기 순환 구조에서 발생되는 소음량을 비교하여 보여주는 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 냉장고 110 : 케이스 120 : 증발기

130 : 오리피스 140 : 그릴팬 150 : 냉동실

160 : 냉장실 170 : 분리벽 200 : 송풍팬

210 : 주판 220 : 허브 230 : 모터

240 : 모터축 250 : 블레이드 260 : 슈라우드

본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 더욱 상세히, 냉장고 내의 냉기 유동시 발생되는 유동 손실 및 소음을 저감하는 냉장고의 냉기 순환 구조에 관한 것이다.

공기 조화기는 냉매의 압축, 응축, 팽창, 증발과정으로 이루어지는 냉동사이클을 이용하여 실내의 온도, 습도등을 적절한 상태로 유지시켜 주는 장치이다. 냉장고는 상기와 같은 과정을 수행하는 공기 조화기의 일종으로서, 증발과정을 거쳐서 저온 저압상태로 된 냉매가 냉장실 또는 냉동실의 열을 빼앗아 감으로써, 냉장실과 냉동실이 저온상태로 유지되도록 하는 가전제품이다.

도 1은 종래의 일반적인 냉장고의 내부를 보여주는 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 냉장고는 외형을 이루는 캐비닛(10)과, 상기 캐비닛의 내부에 형성되는 냉동실(13) 및 냉장실(15)과, 상기 냉동실(13) 또는 냉장실(15)의 배면에 형성되는 그릴팬(11)이 포함된다.

또한, 상기 캐비닛(10)과 상기 그릴팬(11) 사이의 공간에는 냉매가 저온 저압 상태로 변화되는 증발기(14)와, 상기 증발기를 지나는 공기를 흡입하는 송풍팬(20)과, 상기 송풍팬(20)을 회전시키는 모터(25)가 포함된다.

상세히, 상기 송풍팬(20)은 공기가 축방향으로 흡입되어 반경방향으로 토출되도록 하는 원심팬이 사용되는 것이 바람직하다. 이는 상기 송풍팬(20)에 의하여 흡입된 냉기가 토출되면서 상기 그릴팬(11)과 충돌되는 것을 방지하기 위함이다.

또한, 상기 송풍팬(20)의 후면에는 냉기의 흐름을 안내하는 오리피스(12)가 장착된다.

이하 상기 냉장고 내부에서 일어나는 냉기 순환에 대하여 간단히 설명한다.

먼저, 상기 증발기(14) 내부에서는 냉매가 저온 저압 상태로 유지되고, 상기 증발기(14)의 표면을 지나는 흡입공기는 상기 냉매에 의하여 열을 빼앗기게 된다. 그리고, 상기 송풍팬(20)이 회전함에 따라 상기 저온 상태로 된 냉기는 상기 그릴팬(11)을 통하여 냉동실(13) 또는 냉장실(15)로 공급된다.

도 2는 원심팬이 장착된 냉기 순환구조에서 일어나는 공기 흐름을 보여주는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 원심팬이 장착된 종래의 냉기 순환 구조는 증발기(14)를 거치면서 저온 상태로 된 냉기가 토출되는 냉기 토출구(13)가 형성되는 오리피스(12)와, 상기 오리피스(12)에 약간의 간격을 두고 안착되는 원심팬(20)이 포함된다.

상세히, 상기 원심팬(20)은 상기 오리피스(12)에 안착되도록 라운드지게 형성되는 슈라우드(23)와, 상기 슈라우드(23)에 일측 끝단이 부착되며 흡입된 공기의 흐름을 반경방향으로 안내하는 블레이드(22)와, 상기 블레이드(22)의 타측 끝단에 부착되는 주판(24)과, 상기 주판(24)의 중앙부에 볼록하게 솟아오른 허브(26)가 포함된다. 그리고, 상기 원심팬(20)을 회전시키는 모터(25)가 부착된다.

상세히, 상기 오리피스(12)는 중심부에 상기 냉기 토출구(13)를 형성하고, 상기 냉기 토출구(13) 외경측에 소정의 깊이로 함몰되어 공기의 흐름을 안내하는 기능을 한다. 그리고, 상기 함몰부에 상기 원심팬(20)의 슈라우드 상측애 안착된다.

상기와 같은 구성에 의한 냉기순환 구조의 경우, 상기 오리피스(12)의 중앙부에 형성된 냉기 토출구(13)를 통하여 흡입된 냉기는 상기 블레이드(22)면을 따라 반경방향으로 냉기가 흐르게 된다.

여기서, 일반적인 원심팬의 경우, 원심팬 구조의 특성상 냉기가 유입되는 입구측 팬 폭(a)보다 출구측 팬 폭(b)이 좁게 형성된다. 이로 인하여 상기 오리피스(12)와 상기 슈라우드(23) 사이에는 유동이 없는 무유동 구간이 발생하게 된다. 따라서, 이 무유동 공간의 정지된 유동과 상기 원심팬(20)으로부터 토출되는 유동과의 점성에 의한 와류가 발생하게 된다.

뿐만 아니라, 상기 오리피스(12)와 상기 슈라우드(23)가 중첩 또는 간섭하는 공간이 적기 때문에 이 틈으로 유동의 역류가 발생하게 된다.

또한, 상기 와류 또는 유동의 역류에 의하여 유동 소음이 크게 발생되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 냉기가 통과하는 오리피스의 구조를 개선함으로써, 냉기 순환 과정에서 발생되는 와류 및 유동의 역류현상을 저감하는 냉장고의 냉기 순환 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 와류 및 역류 현상이 감소되도록 함으로써, 냉기 순환 과정에서 발생되는 소음을 저감하는 냉장고의 냉기 순환 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉장고의 냉기 순환 구조는 증발기; 상기 증발기를 통과한 냉기를 흡입하는 송풍팬; 상기 송풍팬에 의하여 흡입되는 냉기의 흐름을 가이드 하도록 소정의 곡률을 가지고 함몰되는 오리피스; 상기 오리피스의 끝단에 소정의 곡률을 가지고 만곡되어 형성되는 만곡부;가 포함된다.

또한, 본 발명에 따른 냉장고의 냉기 순환 구조는 냉장고 케이스; 상기 케이스 내부에 장착되어 냉기의 흐름을 안내하는 오리피스; 상기 오리피스에 약간 거리 이격되어 안착되는 슈라우드와, 상기 슈라우드의 전면부에 저면 끝단이 부착되어 유입되는 냉기를 측면으로 안내하는 블레이드와, 상기 블레이드의 전면 일부가 부착되고, 중앙부에 모터축이 장착되는 주판이 포함되는 송풍팬; 및 상기 오리피스의 외경에 형성되며, 소정의 곡률을 가지고 상기 슈라우드 쪽으로 라운드지는 만곡부;가 포함된다.

상기와 같은 구성에 의하여, 냉기 순환시 유동의 와류 또는 역류 현상이 감소되고, 유동에 의한 소음이 현저히 저감되는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있다.

도 3은 본 발명의 사상에 따른 냉기 순환 구조가 구비된 냉장고의 일부분을 보여주는 단면도이다.

도 3을 참조하면 본 발명에 따른 냉기 순환 구조가 구비된 냉장고(100)는 외형을 이루는 케이스(110)와, 상기 케이스(110)의 전면에 부착되어 개폐가능한 냉동실 도어(151) 및 냉장실 도어(161)와, 상기 소정 크기의 공간을 이루고 상기 냉동실 도어(151) 또는 냉장실 도어(161)에 의하여 개폐되는 냉동실(150) 및 냉장실(160)이 포함된다.

또한, 상기 냉동실(150) 및/또는 냉장실(160)의 배면에 형성되고 다수개의 냉기 토출구(141)가 형성되는 그릴팬(140)과, 상기 그릴팬(140)과 상기 케이스(110) 사이에 형성되는 공간을 분리하여 냉기유로를 형성하고, 일측에 냉기 토출구(180)가 구비되는 냉기 유로벽(131)이 포함된다.

상세히, 상기 냉기 유로벽(131)의 끝단에는 상기 냉기 토출구(180)를 통하여 유입되는 냉기의 흐름을 원활하게 안내되도록 하기 위하여, 전면부쪽으로 소정의 곡률로 만곡되는 오리피스(130)가 형성된다.

또한, 상기 냉기 유로벽(131)의 전측 공간에는 냉매를 흡입하기 위한 송풍팬(200)이 장착되고, 상기 냉기 유로벽(131)의 후측 공간에는 저온 저압 상태의 냉매가 흐르는 증발기(120)와, 상기 송풍팬(200)을 회전시키는 모터(230)가 장착된다.

이하에서는 상기와 같은 냉기 순환 구조를 갖는 냉장고의 작동에 대하여 설명한다.

먼저, 상기 증발기(120)를 통과하면서 저온상태로 된 냉기가 상기 모터(230)가 작동됨에 따라, 상기 송풍팬(200)의 회전에 의하여 상승한다. 그리고, 상기 상승한 냉기는 상기 냉기 토출구(180)를 통하여 상기 냉기 유로벽(131) 전측 공간으로 이동된다. 그리고, 상기 송풍팬(200)은 공기를 축방향으로 흡입하여 반경방향으로 토출하는 원심팬이 사용되고, 상기 송풍팬(200)의 회전에 의하여 상기 냉기는 측방향으로 분산되게 된다. 따라서, 상기 송풍팬(200)에 의하여 흡입되는 냉기는 상기 그릴팬(140)과 충돌하지 않으므로, 유동손실이나 소음이 줄어들게 된다.

한편, 상기 송풍팬(200)에 의하여 측방향으로 분산되는 냉기는 상기 그릴팬(140)에 형성된 다수개의 냉기 토출구(141)을 통하여 상기 냉동실(150) 및 상기 냉장실(160)에 골고루 분산된다.

도 4는 본 발명의 사상에 따른 냉기 순환구조에 장착되는 송풍팬의 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 냉기 순환 구조에 장착되는 송풍팬(200)은 원심팬으로써, 축방향 흡입 반경방향 토출방식을 취한다.

상세히, 상기 송풍팬(200)는 주판(210)과, 상기 주판(210)의 배면에 수직하게 안착되어 공기의 흐름을 안내하는 블레이드(250)와, 상기 블레이드의 상측면에 장착되어 상기 오리피스(130)에 안착되는 슈라우드(260)가 포함된다. 그리고, 상기 주판(210)의 중심부에는 소정의 높이로 솟아오른 허브(220)가 포함되고, 상기 허브의 중심부에 모터축 삽입홈(221)이 형성된다.

여기서, 상기 오리피스(130)에 의해 안내되는 냉기는 상기 블레이드(250)의 전면부를 타고 반경방향으로 토출된다. 그리고, 상기 주판(210)에 의하여 모터 축방향으로 유입되는 냉기는 전면부로 토출되지 못하고, 상기 블레이드(250)를 따라 반경방향으로 토출되는 것이다.

도 5는 본 발명의 사상에 따른 냉기 순환 구조 내에서의 공기 흐름을 보여주는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 상기 모터(230)의 회전에 의하여 상기 증발기(120)를 거치면서 저온 상태로 된 냉기가 상기 냉기 토출구(180)를 관통한다. 그리고, 상기 냉기 토출구(180)를 통하여 유입된 냉기는 상기 블레이드(250)의 상측면을 타고 반경방향으로 흘러 나가게 된다.

여기서, 상기 오리피스(130)는 소정의 곡률을 가지고 함몰되는 형상을 함으로써, 후측에서 유입되는 냉기가 상기 냉기 토출구(180)로 매끄럽게 유입되도록 하는 공기 안내 가이드 역할을 하게 된다. 그리고, 상기 오리피스(130)의 함몰된 부분에는 상기 송풍팬(200)의 슈라우드(260)가 안착된다. 그리고, 상기 슈라우드(260)는 상기 송풍팬(200)이 회전할 때 상기 오리피스(130)와 마찰을 일으키지 않도록 약간 이격되게 안착된다. 그리고, 상기 오리피스(130)의 외경 부분에 소정의 곡률로 만곡되는 만곡부(132)가 형성된다. 여기서, 상기 만곡부(132)는 상 기 오리피스(130)가 모터(230) 방향으로 함몰되는 것과 달리, 상기 송풍팬(200) 방향으로 볼록하게 돌출되어 형성된다. 따라서, 상기 오리피스(130)의 구간이 더 커지게 된다.

상세히, 상기 만곡부(132)가 형성됨으로써, 상기 슈라우드(260)와 상기 오리피스(130)가 간섭되는 전후방 길이가 길어지게 된다. 다시 말하면, 상기 슈라우드(260)의 후측에 형성되는 무유동 공간이 좁아지게 되어, 유동의 역류나 와류의 발생이 저감된다.

도 6은 본 발명의 사상에 따른 냉기 순환구조에 있어서, 오리피스 부분의 확대 단면도이다.

도 6을 참조하면, 상기 오리피스(130)의 곡률값과 상기 슈라우드의 내경값에 따라 유동의 역류 또는 와류 및 유동 소음이 발생되는 정도에 있어서 현저한 차이가 발생된다.

상세히, 상기 모터축(240)을 원의 중심으로 할 때, 상기 슈라우드(260)의 내경(DS)과, 상기 오리피스(130)의 내경(DO1) 및 외경(DO2)과, 상기 만곡부(132)의 끝단 직경(DR)의 비율을 적절히 조절함으로써, 역류 및 와류를 최소화할 수 있다.

바람직하게는 상기 슈라우드 내경(DS)에 대한 상기 오리피스 내경(DO1)의 비가 88%±0.1이고, 상기 슈라우드 내경(DS)에 대한 상기 오리피스 외경(DO2)의 비가 110.8%±0.1이고, 상기 슈라우드 내경(DS)에 대한 상기 만곡부의 끝단 직경(DR)의 비가 121.6±0.1이 될 수 있다.

상기와 같은 비율로 구성되는 냉기 순환 구조에 의하여, 기존 원심팬 유로와 비교하여 동일 운전조건에서 소비전력이 대략 10%정도 감소되는 효과가 있다.

또한, 송풍소음에 있어서도 대략 1.5dB정도 저감되는 효과가 있다.

도 7 및 도 8은 기존의 냉기 순환 구조에서 발생되는 소음량과 본 발명에 따른 냉기 순환 구조에서 발생되는 소음량을 비교하여 보여주는 그래프이다.

도 7을 참조하면, 상기 그래프의 X축 방향 값은 분당 유입되는 풍량(CMM;Cubic Meter per Minute)을 나타내고, Y축 방향 값은 음압(SPL;Sound Pressure Level)을 나타낸다.

상기 그래프에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 냉기 순환 구조와 종래의 냉기 순환 구조를 비교하여 볼 때, 동일 풍량에 대하여 음압이 매우 낮게 나타난다. 상세히, 동일 풍량에 대하여 음압이 낮다는 것은 소음이 적게 발생된다는 것을 의미한다.

도 8을 참조하면, 상기 그래프의 X축 방향 값은 상기 송풍팬(200)의 회전 주파수를 나타내고 Y축 방향 값은 음압을 나타낸다.

상기 그래프에서 보여주는 바와 같이, 동일 주파수에 대하여 발생되는 음압이 기존의 냉기 순환 구조에 비해 본 발명의 냉기 순환 구조에서 음압이 낮게 나타나는 것을 실험으로 알 수 있다. 그리고, 주파수가 높아 질 수록 음압의 차이가 큼을 알 수 있다.

상기에서 살펴 본 바와 같이 오리피스의 구조와 형상을 개선함으로써, 오리피스와 슈라우드 사이에서 발생되는 와류 및 역류현상이 저감되고, 소음 또한 감소되는 장점이 있다.

상기와 같은 구성을 이루는 본 발명에 따른 냉장고의 냉기 순환 구조에 의하여, 냉기 순환 과정에서 발생되는 와류 및 역류현상이 저감되는 효과가 있다.

또한, 기존의 원심팬과 비교하여 소비전력이 현저히 감소되는 효과가 있으며, 기존의 원심팬과 비교하여 동일 운전 조건에서 송풍 소음이 현저히 저감되는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 증발기;

   상기 증발기를 통과한 냉기를 흡입하는 송풍팬;

   상기 송풍팬에 의하여 흡입되는 냉기의 흐름을 가이드 하도록 소정의 곡률을 가지고 함몰되는 오리피스;

   상기 오리피스의 끝단에 소정의 곡률을 가지고 만곡되어 형성되는 만곡부;가 포함되는 냉장고의 냉기 순환 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 송풍팬은 냉기가 축방향으로 흡입되어 반경방향으로 토출되는 원심팬인 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉기 순환 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 만곡부는 상기 오리피스의 함몰 방향과 반대 방향으로 만곡되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉기 순환 구조.
4. 냉장고 케이스;

   상기 케이스 내부에 장착되어 냉기의 흐름을 안내하는 오리피스;

   상기 오리피스에 약간 거리 이격되어 안착되는 슈라우드와, 상기 슈라우드의 전면부에 저면 끝단이 부착되어 유입되는 냉기를 측면으로 안내하는 블레이드와, 상기 블레이드의 전면 일부가 부착되고, 중앙부에 모터축이 장착되는 주판이 포함되는 송풍팬; 및

   상기 오리피스의 외경에 형성되며, 소정의 곡률을 가지고 상기 슈라우드 쪽으로 라운드지는 만곡부;가 포함되는 냉장고의 공기 순환 구조.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 슈라우드 내경에 대한 상기 오리피스 내경의 비가 대략 88%±0.1인 것을 특징으로 하는 냉장고의 공기 순환 구조.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 슈라우드 내경에 대한 오리피스 외경의 비가 대략 110.8%±0.1인 것을 특징으로 하는 냉장고의 공기 순환 구조.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 슈라우드 내경에 대한 상기 만곡부 끝단의 직경의 비가 대략 121.6±0.1 인것을 특징으로 하는 냉장고의 냉기 순환 구조.

Images