KR101573592B1 - 냉장고용 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

직접 냉각 냉동 시스템은 냉장실(101) 및 내부를 순환하는 냉매를 구비한 다수의 코일들 또는 튜브들(113)과 접촉하는 증발기 플레이트(106)를 포함하는 냉동실(102)을 포함한다. 다수의 냉각 장치들은 상기 냉장고 내측에 제공되고, 상기 냉각 장치들의 적어도 하나는 상기 증발기 플레이트(106)과 접촉한다. 상기 냉각 장치는 0°C보다 낮고 상기 증발기 플레이트이 평균 온도보다 높은 어는 점을 가지며, 신축성 케이스(110)에 둘러 쌓인 상 변환 물질(PCM)을 포함한다.

Description

냉장고용 냉각 장치{COOLING ELEMENT FOR REFRIGERATOR}

본 발명은 냉장고용 냉각 장치에 관한 것으로, 특히, 직접 냉각 냉동 시스템용 상 변환 물질을 함유하는 냉각 장치에 관한 것이다.

AC 전원 냉장고의 기본 원리는 냉장고의 내측이 방의 주변 온도보다 낮은 온도로 냉각되도록 단열실과 냉장고의 내측으로부터 그 외부 환경으로 열을 전달하는 (기계적, 전자적 또는 화학적) 압축기로 구성된다. 냉각은 전 세계적으로 대중적인 음식 저장 기술이며, 박테리아의 재생 속도를 감소시킴으로써 작동한다. 박테리아는 식품 부패의 주된 원인이 되므로, 냉장고는 식품의 부패 속도를 줄이는데 도움을 준다.

정전의 문제는 개발 도상국에서 매우 일반적이며, 불규칙적인 전원 공급은 냉장고의 냉각 효율의 급격한 감소로 이어진다. 이는 저조한 냉각 보존으로 인하여 냉장고 캐비닛에 저장된 부패하기 쉬운 물품의 품질에 부정적인 영향을 미친다. 만일 정전이 몇 시간 동안 지속하면, 냉동 구역에 저장된 음식에 악영향을 끼친다. 가정에서의 높은 전력 소모나 낮은 전압의 경우, 냉장고는 저장된 물품을 위한 충분한 냉각을 제공하지 못한다. 따라서, 높은 전력 소모, 낮은 전압, 정전 등과 같은 상황 동안 냉장고 내부에 냉각을 유지시키는 방법을 찾는 것이 중요하다.

이러한 문제를 극복하기 위한 방법들 중 하나는 냉장고의 냉동실 내에 상 변환 물질(PCM)을 사용하는 것이다. PCM은 고체-고체, 고체-액체, 고체-기체 및 액체-기체 상 변환을 통해 잠열(latent heat)을 저장하기 위해 여러 해 동안 사용되어 왔다. 그러나, PCM을 위해 사용되는 상 변환은 단지 고체-액체 상 변환뿐이다. 액체-기체 상 변환은 고체-액체 상 변환보다 높은 열 변화를 가지지만, 수반된 높은 압력으로 인하여 실제 적용되지는 않는다. 여러 유형의 PCM은 공융 혼합물들(eutectic mixtures), 유기 PCM 들, 무기 PCM 들 등처럼 사용될 수 있다.

PCM 들의 잠열 저장을 채택한 냉장고의 경우, 증발기의 냉각은 전원 공급이 가능할 때 PCM을 동결시킨다. 정전의 경우, 냉동 사이클은 멈추고, 증발기 플레이트는 임의의 냉각원을 가지고 있지 않다. 따라서, 냉장고 내부의 온도는 상승하기 시작한다. 그러나, 동결된/부분적으로 동결된 PCM의 존재로 인하여, 온도 상승률은 크게 감소된다. 따라서, PCM의 냉각 포텐셜은 냉장고 내부의 공기를 냉각시키고, 충분히 낮은 온도로 저장된 물품을 유지시키는데 사용된다. 일반적으로 허용 가능한 온도는 냉동 구역을 위한 0°C, 냉장 구역을 위한 10°C이다. 만일 온도가 오랜 시간 동안 허용 가능 온도 이상으로 상승한다면, 저장된 물품은 못쓰게 될 것이다.

그러나, 기존의 방법들은 적어도 하나 이상의 문제들에 직면한다. 예를 들어, 만일 PCM의 어는 점이 너무 낮다면, 완전히 동결시킬 수 없다. 만일 PCM의 어는 점이 너무 높다면, PCM은 완전히 동결되지만, 잠열의 측면에서 매우 낮은 냉각 포텐셜을 갖는다. 따라서, 증발기의 평균 플레이트 온도에 따라 정확한 온도 범위 내에서 어는 점을 갖는 PCM을 이용하는 것이 중요하다.

기존의 방법들에서 다른 문제점은 PCM이 경질 플라스틱 케이스/하우징에 제공된다는 것이다. 따라서, PCM과 증발기 플레이트 사이의 열 저항은 높다. 또한, PCM과 증발기 플레이트 사이의 접촉 영역은 충분하지 못하여 PCM의 동결을 느리게 하고 및/또는 전원의 가용 동안 높은 에너지 소비를 야기한다. 마찬가지로, 정전의 경우, PCM에 의해 제공된 냉각은 매우 느리다. 따라서, PCM 케이스와 증발기 플레이트 사이에 높은 접촉 영역과 낮은 열 저항을 제공하는 것은 중요하다.

유럽 특허 번호 제152155는 냉동고(chest freezer)용 다수의 냉각 저장 장치를 개시하며, 각 장치는 공융 용액을 함유하는 플라스틱 물질, 예를 들어, 폴리에틸렌으로 이루어진 케이스를 포함한다. 특히, 저장 장치는 공융 용액이 주 전력의 요금이 인하되는 시간(밤) 동안 압축기의 실질적인 연속 동작에 의해 동결되는 방식으로 사용될 수 있다. 이러한 장치에 의해 저장된 열 에너지는 주 전력의 요금이 최대가 되는 시간(낮) 동안 활용되어, 이 시간 동안 냉동기 압축기의 동작을 피한다. 그러나, 부적합한 영역의 접촉으로 인하여, 압축기는 PCM을 동결시키도록 연속적으로 작동되어야만 한다. 더욱이, 냉각 저장 장치들은 접합에 의해 서로 맞춰져야만 하기 때문에, 케이스는 높은 열 저항을 이끌도록 두껍고 단단해야만 한다.

본 발명의 목적은 상술한 단점들을 회피하거나 완화하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉장실 및 내부를 순환하는 냉매를 구비한 다수의 코일들 또는 튜브들과 접촉하는 증발기 플레이트를 포함하는 냉동실을 포함하는 직접 냉각 냉동 시스템에 있어서, 다수의 냉각 장치들은 상기 냉장고 내측에 제공되고, 상기 냉각 장치들의 적어도 하나는 상기 증발기 플레이트과 접촉하며, 상기 냉각 장치는 0°C보다 낮고 상기 증발기 플레이트이 평균 온도보다 높은 어는 점을 가지며, 신축성 케이스에 둘러 쌓인 상 변환 물질(PCM)을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 신축성 케이스는 서로 결합된 적어도 한 쌍의 얇고, 유연하며, 서로 이격된 벽들을 포함하여 닫힌 면(closed surface)을 형성하는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 신축성 벽들은 상기 증발기 플레이트의 형상에 부합하여 상기 증발기 케이스와 접촉하는 상기 신축성 케이스의 영역을 증가시키는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 신축성 벽들은 얇은 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 그들 내에 배치된 다른 냉각 장치를 구비한 신선실 또는 TFR을 더 포함하며, 상기 냉각 장치는 상기 TFR 내측의 최소 도달 온도보다 높은 어는 점을 가지며 경질, 반경질 또는 신축성 케이스에 둘러 쌓인 상 변환 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 경질 케이스는 서로 결합된 적어도 한 쌍의 경질의 서로 이격된 벽들을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 증발기 플레이트 내측에 배치되며 상기 신축성 케이스(110)의 적어도 하나의 벽과 접촉하는 지지부 케이스(108)를 더 포함하되, 상기 신축성 케이스(110)과 맞물리는 수단을 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 냉각 장치(들)는 다수의 구역으로 나누어지는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 증발기 플레이트는 상기 증발기 플레이트는 임의의 원하는 형상으로 절곡된 하나 면을 포함하는 금속 시트, L 형상을 가지는 두 개의 면을 포함하는 금속 시트, U-형상을 가지는 세 개의 면을 포함하는 금속 시트, O 형상을 가지는 네 개의 면을 가지는 금속 시트 또느 그 이상의 면을 갖는 금속 시트인 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 지지부 케이스는 상기 지지부 케이스는 상기 증발기 플레이트의 측들/면들과 근접하면서 이격된 하나의 면을 가지거나, L 형상으로 형성되는 두 개의 면을 가지거나, U 형상으로 형성되는 세 개의 면을 가지거나, O 형상으로 형성되는 네 개의 면 또는 그 이상의 면들을 갖는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 지지부 케이스는 세 개의 면(U-형상)을 가지며, 상기 냉각 장치는 상기 지지부 케이스의 하나 또는 그 이상의 면들과 접촉하는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 냉각 장치(들) 내의 상기 상 변환 물질(들)은 상기 냉동 시스템의 정상적인 작동 동안 부분적으로 또는 완전히 동결되며 전원 중단/정전 동안 냉각을 제공하는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 상 변환 물질은 주어진 온도 범위 내에서 어는 점을 갖는 임의의 유기 또는 무기 PCM 또는 공융 용액인 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 신축성 케이스는 폴리 염화 비닐(PVC), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 나일론 등과 같은 플라스틱 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 직접 냉각 냉동 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 표면에 부착된 다수의 튜브 또는 코일을 구비하는 증발기 플레이트; 상기 증발기 플레이트의 내측 공간에 배치되는 지지부 케이스; 및 상기 지지부 케이스에 안착되며, 상기 증발기 플레이트와 상기 지지부 케이스 사이에 공간에 배치되며 상 변환 물질(PCM)를 가지는 신축성 케이스; 및 상기 지지부 케이스에 안착된 상기 신축성 케이스의 위치를 고정하기 위한 부착수단을 포함하는 냉장고를 제안한다.
상기 지지부 케이스에 안착되는 상기 신축성 케이스는 상기 증발기 플레이트에 접촉할 수 있다.
상기 부착 수단은, 상기 지지부 케이스에 형성되는 하나 이상의 돌기와, 상기 신축성 케이스에 형성되며, 상기 하나 이상의 돌기가 수용되는 하나 이상의 수용부를 포함한다.
상기 지지부 케이스는 상측 벽과, 상기 상측 벽의 양측에서 하방으로 연장되는 제1측벽 및 제2측벽을 포함하고, 상기 신축성 케이스는 상기 상측 벽, 제1측벽 및 제2측벽에 접촉된다.
상기 신축성 케이스는 상기 상측 벽에 안착되는 제1케이스와, 상기 제1측벽에 접촉하는 제2케이스와, 상기 제2측벽에 접촉하는 제3케이스를 포함한다.
상기 하나 이상의 돌기는 상기 상측 벽에 형성되고, 상기 하나 이상의 수용부는 상기 제1케이스에 형성된다.
상기 제1케이스 내지 제3케이스 각각에 독립적으로 상 변환 물질이 수용되며, 상기 제1케이스와 제2케이스는 제1연결부에 의해서 연결되고, 상기 제1케이스와 제3케이스는 제2연결부에 의해서 연결된다.
상기 증발기 플레이트는 상기 제1케이스 내지 제3케이스와 마주보는 세 개 이상의 면을 가진다.
상기 증발기 플레이트의 일측에 배치되며, 상 변환 물질을 구비하는 경질, 반경질 또는 신축성 재질의 플라스틱 케이스와, 상기 플라스틱 케이스가 안착되는 트레이 신선실을 더 포함한다.
상기 지지부 케이스에서 상기 플라스틱 케이스와 마주보는 면은 개구부를 포함한다.
상기 상 변환 물질은, 주어진 온도 범위 내에서 어는 점을 갖는 유기 또는 무기 PCM 또는 공융 용액(eutetics)이다.
상기 신축성 케이스는 폴리 염화 비닐(PVC), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 또는 나일론 같은 플라스틱 물질로 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 표면에 부착된 다수의 튜브 또는 코일을 구비하는 증발기 플레이트; 상기 증발기 플레이트의 내측 공간에 배치되며, 상 변환 물질(PCM)를 가지는 신축성 케이스; 상기 증발기 플레이트의 내측 공간에서 상기 신축성 케이스를 지지하는 지지부 케이스를 포함하는 냉장고를 제안한다.
상기 지지부 케이스는, 상측 벽과, 상기 상측 벽의 양측에서 하방으로 연장되는 제1측벽 및 제2측벽을 포함하고, 상기 신축성 케이스는 상기 상측 벽에 안착되는 제1케이스와, 상기 제1측벽에 접촉하는 제2케이스와, 상기 제2측벽에 접촉하는 제3케이스를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 식품이 저장되기 위한 공간을 형성하는 저장실; 상기 저장실 내에 배치되고, 판상의 플레이트를 절곡하여 형성되는 증발기 플레이트; 상기 증발기 플레이트에 의해 형성된 공간에 배치되는 지지부 케이스; 상기 지지부 케이스에 안착되고, 상기 증발기 플레이트와 상기 지지부 케이스 사이에 배치되며 상변화 물질을 내장한 연질 재질의 케이스; 상기 연질 재질의 케이스를 관통하는 관통홀; 및 상기 관통홀에 결합되어 상기 연질 재질의 케이스의 유동을 방지하며, 상기 지지부 케이스에 형성된 돌기를 포함하는 냉장고를 제안한다.

본 발명은 원하는 온도 범위 내에서 어는 점을 갖는 PCM을 함유하여 정상 작동 동안 PCM의 완전한 동결을 이루는 냉장고용 냉각 장치를 제공한다. 더욱이, 냉각 장치는 PCM과 증발기 플레이트 사이에 높은 접촉 영역과 낮은 열 저항이 존재하도록 설계된다. 적당한 PCM을 함유하는 이 냉각 장치는 신축성 PCM 케이스의 사용을 통하여 증발기와 냉각 보존 매체 사이에 최대한의 열을 전달할 수 있다. 따라서, 정전이나 높은 소비 전력 또는 낮은 전압의 경우에 충분히 낮은 온도가 고내에 오랜 시간 동안 유지된다. 냉각 장치는 또한 요구된 PCM의 양을 줄일 수 있다. 정상 작동 중에 냉장고로 제공된 냉각의 효율적인 활용으로 인하여 냉장고의 운영 비용도 또한 줄일 수 있다.

도 1(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 냉각 냉동 시스템의 정면도이다.
도 1(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동실 및 트레이 신선실(tray fresh room (TFR))의 사시도이다.
도 1(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동실 및 트레이 신선실의 분해 사시도이다.
도 2(a)는 지지부 케이스 상측에 신축성 플라스틱 케이스의 부착을 보여주는 사시도이다.
도 2(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 플라스틱 케이스의 도면이다.
도 2(C)는 그들 내에 내치된 경질 플라스틱 케이스를 구비한 도 1(b)의 TFR의 확대도이다.
도 3은 -12°C 및 -5°C의 어는 점을 갖는 두 개의 상 변환 물질(PCM)들의 동결을 위한 온도 대 시간 그래프를 보여준다.
도 4는 냉장고의 사이클 동작에 의해 -12°C의 어는 점을 갖는 PCM을 동결시키기 위한 온도 대 시간 그래프이다.
도 5(a)는 냉동실의 증발 플레이트와 접촉하는 PCM을 함유하는 경질 플라스틱 케이스를 보여주는 사시도이다.
도 5(b)는 증발기 플레이트, 경질 플라스틱 케이스, PCM 및 냉동실의 일부를 보여주는 도 5(a)의 A-A’ 라인을 따라 절취한 단면을 보여주는 도면이다.
도 5(c)는 도 5(b)의 둘러 쌓인 부분의 확대된 도면이다.
도 6(a)는 증발기 플레이트, 경질 플라스틱 케이스 및 PCM의 일부를 보여주는 확대 단면도이다.
도 6(b)는 도 6(a)의 구성요소들에 의해 제공된 열 저항을 보여주는 개략적 도면이다.
도 6(c)는 도 6(b)의 열 저항 사이의 관계를 보여주는 개략적 도면이다.
도 7은 도 일부 매개 변수들을 변경하는 (UA)₂의 응답을 보여주는 도면이다.
도 8(a)는 증발기 플레이트와 접촉하는 경질 플라스틱 케이스를 보여주는 개략적 도면이다.
도 8(b)는 증발기 플레이트와 접촉하는 신축성 플라스틱 케이스를 보여주는 개략적 도면이다.
도 9는 신축성 플라스틱 케이스 및 경질 플라스틱 케이스에 동일한 PCM의 동결을 위한 온도 대 시간 그래프이다.
위에서 언급한 도면들은 직접 냉각 냉장고를 참조하고 있다는 것에 주목해야 한다. 그러나, 본 발명의 가르침은 일부의 수정 유무에 관계 없이 다른 타입의 냉장고들에 적용될 수 있다.

본 발명의 일부 대표적인 실시예들이 이하 개시된다. 보다 광범위한 측면에서 본 발명은 실시예들 및 방법들과 관련하여 본 단면에 도시되고 설명된 특정 세부 사항들, 대표 장치들 및 방법들 및 예시적인 실시예들에 제한되지 않는다. 다양한 측면에 따른 본 발명은 본 명세서의 관점에서 개재된 첨부된 특허 청구범위 및 적절한 등가물에 특별히 언급되고 명백히 청구된다.

본 명세서 및 첨부된 특허 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수형은 문구에 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다는 것에 유의한다. 본 명세서를 통틀어, 용어 “x°C 상 변환 물질(PCM)”은 x°C의 어는 점/용융 점을 갖는 상변화 물질(PCM)을 의미하여, 여기서, “x”는 실수(real number)이다.

-5°C 내지 190°C 범위의 온도에서 어느 점 갖는 다수의 PCM들이 이용될 수 있다. 국내 냉장고들을 위하여 유용한 PCM은 일반적으로 0°C 이하의 어는 점을 갖는다. PCM의 효과는 열역학적, 동역학적, 경제적 그리고 화학적 특징들에 근거하여 판단될 수 있다. 중요한 전제 조건은 용융 온도가 냉장고의 작동 범위 내에 있어야 한다는 것이다. 냉장고에서 PCM의 효과를 판단하기 위한 두 가지 중요한 요소는 PCM을 완전히 동결시키는데 걸리는 시간 및 상 변환 동안 저장된 현열 및 잠열의 양이다.

도 1(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 국지적인 자연 대류 또는 단일 도어 또는 직접 냉각 냉동 시스템(100)의 정면도이다. 냉동실(102)는 냉장고의 상측에 위치한다. 냉동실 내측의 온도는 물의 어느 점보다 낮은 온도로 유지되어 얼음을 형성하거나 다른 물품의 냉동 저장을 제공한다. 트레이 신선실 또는 TFR(103)은 냉동실 바로 아래에 배치된다. 냉동실 내의 온도는 일반적으로 물의 어느 점에 근접한다. 따라서, 낮은 온도로 냉각되지만, 바람직하게는 얼지 않도록 요구되는 물품들이 이 구역에 저장된다. 주 냉장실(101)은 음식이나 다른 물품들을 놓기 위한 다수의 트레이를 포함한다. 이 구역 내의 온도는 주변 온도보다 약간 낮은 온도로 유지된다. 냉장고의 바닥부는 과일이나 야채 신선도를 유지하면서 저장하기 위한 야채 보관실 트레이(105)를 구비할 수 있다.

도 1(b)는 도 1(a)에 도시된 냉동실(102) 및 TFR(103)의 사시도이고, 도 1(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동실 및 트레이 신선실의 분해 사시도이다. 냉동기는 냉장고 전반에 냉각을 제공하는 증발기 플레이트(106) 및 온도 조절 장치, 전구 및 냉동기 도어를 고정시키는 증발기(107)의 프레임을 포함한다. 신축성 플라스틱 케이스를 고정하기 위한 지지부 케이스(108)는 냉동실(102) 내측에 배치된다. PCM은 증발기 플레이트 및 지지부 케이스 사이의 공간에 배치된 신축성 플라스틱 케이스에 저장된다. 따라서, 지지부 케이스(108)는 PCM을 함유하는 신축성 플라스틱 케이스가 손상되는 것을 방지한다. 또한, 많은 양의 PCM이 그들 내에 저장될 때 발생하는 그 자신의 무게로 신축성 플라스틱 케이스가 늘어나거나 돌출하는 것을 방지한다. 다른 PCM 또는 동일한 PCM이 TFR(103) 내측에 배치된다. TFR 내측에 배치된 PCM은 신축성 플라스틱 케이스 또는 경질 플라스틱 케이스에 저장된다.

도 2(a)는 지지부 케이스(108) 상측에 신축성 플라스틱 케이스(110)의 부착을 보여주는 사시도이다. PCM은 신축성 플라스틱 케이스 내측에 저장된다. 본 실시예에서, 지지부 케이스는 U-형상으로 절곡된 세 면을 갖는다. 따라서, 상기 지지부 케이스의 일면은 개구부에 의해서 개방된다. 이 때, 상기 개구부가 형성되는 면은 후술할 플라스틱 케이스(109)와 마주보는 면이다. 세 면 중 두 면은 서로 평행하고, 제 3면에 수직한다. 지지부 케이스의 휨을 방지하기 위하여, 스트립(117)이 두 평행한 면들 사이에 제공된다. 따라서, 냉동기 내측에 보관될 물품들은 지지부 케이스에 의해 둘러 쌓인다. 지지부 케이스(108)는 신축성 플라스틱 케이스가 그에 압입되거나 부착되도록 지지부 케이스 상에 장착되거나 형성된 다수의 돌기(111) 형상으로 된 부착 수단이다.

도 2(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 PCM을 저장하기 위한 세 개의 구성 구역들을 갖는 신축성 플라스틱 케이스(110)의 도면이다. 구역들은 지지부 케이스(108)가 그 상에 놓여질 때, 지지부 케이스(108)의 모서리들을 수용하도록 그들 사이에 작은 갭을 가진다. 이러한 세 면들은 그들이 놓여지는 지지부 케이스(108)의 해당 면들을 보완한다. 다수의 관통홀들(112)(또는 수용부라고도 할 수 있음)이 또한 제공되어 지지부 케이스의 돌기들(111)이 그들과 긴밀하게 압입 또는 부착되도록 한다. 이 때, 상기 신축성 플라스틱 케이스 중에서 상기 지지부 케이스의 상면에 안착되는 부분을 제1케이스라 하고, 상기 지지부 케이스의 양측에 위치하는 부분을 제2케이스 및 제3케이스라 이름할 수 있다. 또한 상기 제1케이스와 제2케이스를 연결하는 부분을 제1연결부라 이름하고, 상기 제1케이스와 제3케이스를 연결하는 부분을 제2연결부라 이름할 수 있다. 따라서, 상기 제2케이스 및 제3케이스는 상기 각 연결부에 의해서 상기 제1케이스로부터 절곡될 수 있다.

도 2(c)는 도 1(b)의 TFR(103)의 확대도이다. PCM은 TFR 내측의 경질, 반경질 또는 신축성 케이스에 저장될 수 있다. 본 실시예에서는 경질 플라스틱 케이스(109)에 저장된다. 케이스는 다수의 구역으로 나누어져서 PCM의 보다 빠른 동결을 촉진시킨다. 경질 플라스틱 케이스(109)는 TFR(103) 내측에 배치되고, 필요에 따라서, 탈착되거나 제거될 수 있다. 이는 정전 시에 추가적인 냉각원으로서 작용하며, 또한 냉장실(101) 온도의 상승을 막는데 도움을 준다.

도 3은 -12°C 및 -5°C의 어는 점을 갖는 두 개의 PCM들의 동결을 위한 온도 대 시간 그래프를 보여준다. 주변 온도(대략 30°C)에서 액체 PCM은 증발기 플레이트에 부착되며, 압축기는 연속적으로 동작한다. 압축기의 연속적인 동작으로 인하여, 증발기 플레이트의 온도는 -30°C보다 낮아진다. PCM은 다른 시간에 동결되며, 대략 -30°C의 고체 상태로 더 냉각된다. 상기 그래프는 낮은 어는 점을 갖는 PCM이 상 변환을 위하여 더 긴 완료 시간을 보여주는 것을 분명하게 나타낸다. 따라서, -12°C PCM은 -5°C보다 동결되기 전에 더 많은 열을 방출한다. 정전의 경우, -12°C PCM은 -5°C PCM보다 용융 전에 더 많은 열을 흡수할 수 있기 때문에 더 잘 수행될 수 있을 것으로 예상된다. 상 변환을 위한 더 긴 완료 시간을 갖는 PCM이 더 많은 냉각 포텐셜 또는 잠열(현열은 무시)을 저장할 수 있다는 것으로 결론지을 수 있다.

도 4는 직접 냉각 냉장고에서 사이클 동작에 의해 -12°C의 어는 점을 갖는 PCM을 동결시키기 위한 온도 대 시간 그래프이다. 사이클은 직접 냉각 냉장고를 동작시키기 위한 일반적인 모드(mode)이며, 여기서 압축기는 온(ON) 및 오프(OFF) 사이클 동작되어 증발기 플레이트 온도가 임의의 설정 온도 사이에서 증가 및 감소하도록 한다. 증발기 플레이트 온도 그래프에서 노치(notch)들에 의해 동일하게 도시된다. PCM이 직접 냉각 방식 냉장고의 증발기에 부착될 때, PCM은 증발기 플레이트로 열을 고정함으로써 동결된다. 반면에, 증발기 플레이트는 증발기 플레이트에 부착된 다수의 튜브들 또는 코일들을 통하여 유동하는 냉매로 열을 방출함으로써 냉각된다. 냉매는 낮은 온도로 튜브에 유입되지만, 증발기 플레이트로부터 열을 수용하기 때문에 보다 높은 온도로 배출된다. 따라서, 증발기 플레이트의 여러 부분들에서 온도 차이가 다소 발생할 수 있다. 따라서, 증발기 플레이트의 다른 부분들과 접촉하여 배치된 PCM의 온도 프로파일은 변할 수 있다.

노치가 정상 위치에 있을 때, 증발기 플레이트의 평균 온도는 -13°C이다. PCM의 온도를 보여주는 상기 그래프는 온도가 좁은 온도 범위 내에서 변하는 것을 보여준다. -12°C의 어는 점을 갖는 PCM은 증발기 플레이트의 평균 온도가 -13°C일 때 완벽하게 동결될 수 없다는 것을 알 수 있다. 따라서, 증발기에 부착된 PCM의 녹는 점이 -12°C보다 높아야 한다. 직접 냉각 방식 냉장고의 정상적인 노치 사이클의 경우, TFR의 평균 온도는 -1.5°C이다. 따라서, TFR에 배치된 PCM의 녹는 점은 -1°C보다 커야 한다. 따라서, -12°C 내지 0°C 사이에서 녹는 점을 갖는 PCM은 냉동실 내에서 효과적이며, -1°C보다 높은 어는 점을 갖는 PCM은 상기 특정 직접 냉각 냉장고의 TFR에서 특히 효과적이다.

도 5(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 증발기 플레이트(106)의 사시도이다. 냉각 플레이트는 본질적으로 그 표면에 부착된 다수의 튜브들 또는 코일들(113)을 구비하고 적당한 형상으로 굴곡된 금속 시트이다. 주어진 예에서, 네 면에 튜브 네트워크를 갖는다. 냉매는 일단에서 튜브로 유입되고 타단으로부터 유출되어 상기 공정에서 열을 수집한다. 경질 플라스틱 케이스(116)는 증발기 플레이트(106)의 면들 중 하나와 접촉하도록 배치된다.

도 5(b)는 증발기 플레이트, 경질 플라스틱 케이스, PCM 및 냉동실의 일부를 보여주는 도 5(a)의 A-A’ 라인을 따라 절취한 단면을 보여주는 도면이다. 증발기 플레이트부(115)는 그를 관통하는 몇몇의 튜브들(113)을 갖는다. 냉매는 이러한 튜브들을 관통하고 증발기 플레이트로부터 열을 수집하여 그 온도를 낮춘다. 냉각된 증발기 플레이트는 냉동기 내측의 냉각원으로서 작동한다. 따라서, 냉각기 내측의 공기는 열을 손실하거나 증발기 플레이트에 의해 냉각된다. 증발기 플레이트부(115)에 인접하게 배치된 PCM을 함유하는 경질 플라스틱 케이스(116)는 그 내부에 배치된 PCM(120)을 구비한 한 쌍의 평행한 벽들(104, 114)로서 보여질 수 있다. 벽(104)는 증발기 플레이트부(115)에 인접하고, 신축성을 갖지 않기 때문에 몇 개의 공기 갭들을 가질 수 있다. 제2 벽(114)은 지지부 케이스와 접촉할 수 있거나 또는 냉동기 내측의 공기와 직접 접촉할 수 있다.

도 5(c)는 도 5(b)의 둘러 쌓인 부분의 확대된 도면이다. 주어진 도면에서 화살표는 열의 유동 방향을 보여준다. Q₁은 냉동기의 내부로부터 PCM(120)으로의 열 유동을 나타낸다. Q₂는 PCM(120)으로부터 증발기 판부(115)로의 열 유동을 나타낸다. 따라서, 열은 냉동기 내부로부터 증발기 플레이트 쪽으로 유동한다.

PCM의 적당한 어느 점을 이론적으로 판단하기 위하여, 냉동실에 대한 에너지 평형이 수행될 수 있다. 에너지 평형은 PCM의 상 변환 동작 동안 도 5(a), (b) 및 (c)에 도시된 실시예에 제공된다. 상 변환 동안 소비되고 방출된 잠염의 양이 PCM의 온도가 고체 또는 액체 상태에서 변할 때 소비되고 방출된 현열보다 매우 높다는 것을 가정할 수 있다. 예를 들어, PCM의 동결 동안, 주변 온도에서 액체로부터 그 어는 점에서의 액체까지 PCM을 냉각시키는데 방출된 열은 그 어느 점에서의 액체로부터 그 어는 점에서의 고체까지 상 변환 동안 방출된 열에 비하면 무시해도 될 정도로 미비하다는 것을 가정할 수 있다. 마찬가지로, 그 어는 점보다 더 낮은 고체 PCM을 냉각시키는데 방출된 현열은 또한 상 변환 동안 방출된 열에 비하면 무시해도 될 정도로 미비하다.

직접 냉각 냉장고에서 증발기와 접촉하도록 배치된 경질 플라스틱 케이스에 저장된 PCM의 동결 속도는 다음의 에너지 평형 식에 따라 판단된다. 증발기 플레이트의 온도에서 작은 위치 변화는 또한 무시될 수 있다. 여기에서 사용된 용어 “캐비닛” 냉동기의 내부를 말한다. 캐비넷이 비어 있는 것으로, 즉, 캐비넷 내에 음식이나 다른 물품들이 배치되어 있지 않는 것으로 가정할 수 있다.

직접 냉각 냉장고 내의 증발기와 접촉하도록 배치된 경질 플라스틱 케이스에 저장된 PCM의 동결 속도는 에너지 평형 식에 따라 판단된다.

……(1)

여기서,

Q₁: 캐비닛으로부터 PCM에 의한 열의 흡수율

Q₂: PCM으로부터 증발기로의 열 방출율

m: PCM의 질량

h_sf: PCM의 잠열

t: 상 변환 시간

캐비닛으로부터 흡수된 열(Q ₁ ):

……(2)

여기서,

(UA)₁: 전체 열 전달 효율과 캐비닛으로부터 PCM에 의한 열 흡수를 위한 열 전달 면적의 곱

A₀: 냉동기 캐비닛과 접촉하는 경질 플라스틱 케이스의 영역

T_F: 캐비닛의 평균 온도

T_PCM: PCM의 어는 점

h_i: 대류 열 전달 효율

k_rp: 경질 플라스틱 케이스의 열 전도율

t_rp: 경질 플라스틱 케이스의 두께

R_1,th: 캐비닛으로부터의 열 흡수에 대한 등가 열 저항

여기서, 캐비닛 온도가 PCM의 상 변환 동안 전반에 걸쳐 일정하게 유지된다고 가정하였다. PCM의 온도는, 도 3에서 보여지는 바와 같이, 상 변환 동안 온도가 매우 적게 변하기 때문에 그 어는 점으로 간주된다.

또한, PCM의 온도 또는 캐비닛의 온도에서 큰 위치적 변화가 없는 것으로 간주되었다. 따라서, TF 및 TPCM은 냉동기 및 PCM 내측의 평균 온도들을 각각 의미한다.

증발기로 방출된 열(Q ₂ )

도 6(a)는 증발기 플레이트(115), 경질 플라스틱 케이스(116) 및 PCM(120)의 일부를 보여주는 확대 단면도이다. Q₂는 PCM(120)으로부터 증발기 판부(115)로의 열 유동을 나타낸다. 증발기 플레이트, 공기, 경질 플라스틱 케이스 및 PCM의 두께 및 열 전도성이 도면에 분류된다. 일부 열 저항들은 PCM으로부터 증발기 플레이트로의 열 전달 동안 봉착될 수 있다. Q₂의 수식은 다음과 같이 유도될 수 있다:

A_i = A₁ + A₂, r = A₂/A_i (면적 비)

R_c: 열 접촉 저항

여기서,

(UA)₂: 전제 열 전달 효율과 PCM으로부터 증발기로의 열 방출을 위한 열 전달 면적의 곱

A_i: 증발기 플레이트의 총 가용 면적

A1: 경질 플라스틱 케이스와 접촉하지 않는 증발기 플레이트의 영역

A₂: 경질 플라스틱 케이스와 접촉하는 증발기 플레이트의 영역

T_Eva: 증발기 플레이트의 평균 온도

k_rp, k_air, k_Eva, k_PCM: 경질 플라스틱 케이스, 공기, 증발기 플레이트 물질, PCM의 열 전도율

R_2,th: PCM으로부터 증발기로의 열 방출을 위한 등가 열 저항.

도 6(b)는 도 6(a)의 구성요소들에 의해 제공된 열 저항을 보여주는 개략적 도면이다. 저항(R₁)은 경질 플라스틱 케이스와 접촉하지 않는 영역(A₁)을 통한 열 전달에 대한 총 열 저항을 의미한다. 증발기 플레이트 영역(A1)의 열 저항, 증발기 플레이트와 경질 플라스틱 케이스 사이에서 공기의 열 저항, 및 증발기의 영역(A₁)과 접촉하지 않는 경질 플라스틱 케이스의 해당 영역에 의해 제공된 열 저항을 포함한다.

저항(R₂)은 경질 플라스틱 케이스와 접촉하는 영역(A₂)을 통한 열 전달에 대한 총 열 저항을 의미한다. 증발기 플레이트 영역(A₂)의 열 저항, 증발기와 접촉하는 경질 플라스틱 케이스의 영역(A₂)에 의해 제공된 열 저항 및 증발기 플레이트와 경질 플라스틱 케이스 사이의 열 접촉 저항을 포함한다. 열 접촉 저항(R_c)는 계산에 포함된 다른 두 개의 조건들과 비교하여 매우 적다. 따라서, 다른 계산에서는 무시되었다. 저항(R₃)은 경질 플라스틱 내측에 둘러 쌓인 PCM의 폭에 근거하여 PCM을 통한 열 전달에 대한 열 저항을 의미한다.

전체 열 저항(R_2,th)는 도 6(C)에 도시된 저항들의 조합에 근거하여 계산되었다. 도 6(c)는 도 6(b)의 열 저항 사이의 관계를 보여주는 개략적 도면이다. 저항들(R₁, R₂)은 서로 평행하며, 그들의 조합은 저항(R₃)과 직렬이다. 열 저항이 PCM의 증가하는 폭에 따라 증가할 수 있다는 것은 얻어진 수식으로부터 분명하다. 주어진 열 전달 영역을 위하여, PCM 양을 감소시키는 것은 경질 플라스틱의 층들 내에 둘러 쌓인 PCM의 폭을 감소시켜, 열 전달에 대한 열 저항을 감소시킬 수 있다.

예시 1: 실험은 스틸 증발기 플레이트를 갖는 직접 냉각 냉장고를 위해 실행되었다. 0.5 W/mK의 열 전도율을 갖는 PCM이 사용되었다. A₀는 A₁과 동일하다고 간주되었지만, 실제에 있어서는, 약간 높을 수 있다. 도 8(a)는 증발기 플레이트와 접촉하는 경질 플라스틱 케이스(116)를 보여주는 개략적 도면이다. 경질 플라스틱 케이스와 접촉하는 증발기 플레이트의 영역들은 A₂로서 분류된다. 경질 플라스틱 케이스를 위하여, 증발기 플레이트와 직접 물리적으로 접촉할 수 있는 경질 플라스틱 케이스의 면적의 단지 절반을 의미하는 0.5의 면적 비(A₂/A₁)를 가정하는 것이 타당할 것이다. 실제로, 면적 비는 서로 이격된 튜브들 또는 코일들 때문에 경질 플라스틱 케이스를 위하여 0.5 보다 낮다.

(UA)₁ 및 (UA)₂의 계산에 사용되는 다양한 변수들을 위한 값들은 다음과 같이 발견되었다.

h₁ = 8W/m2k k_steel = 70W/mK

t_rp = 2.5mm k_air = 0.26W/mK

k_rp = 0.1W/mK k_rp = 0.1W/mK

A₀ = 0.037m2 k_PCM = 0.5W/mK

t_steel = 0.55mm

t_air = 1.4mm

t_rp = 2.5mm

t_PCM = 17mm

A₁ = 0.0185m2

A₂ = 0.0185m2

A_i = 0.037m2

r = 0.5

이러한 값들을 대입하여, 다음을 얻는다.

(UA)₁ = 0.247W/K 및,

(UA)₂ = 0.514W/K

Q₁(캐비닛으로부터 열 흡수)에 관련된 매개 변수들은 잠열 저장(LHS) 및 정전 성능, 즉, 정전 동안의 성능 둘 모두에 영향을 끼친다. 증발기가 정전 동안 임의의 냉각원을 갖지 않기 때문에, 정전 시 단지 적은 양의 열을 주변 환경과 교환한다. 이는 용융되기 전 PCM에 의해 처리된 열과 비교했을 때 매우 적으며, 무시될 수 있다. 따라서, 정전 동안, 냉각기 캐비닛으로부터 PCM으로의 열 전달은 중요한 역할을 하며, 따라서, 냉동기 내측으로부터의 열 흡수율(Q₁)은 냉장고의 정전 성능에 중요한 인자가 된다. Q1에 관련된 매개 변수들은 h₁, t_rp, k_rp 및 A₀다. A₀의 주어진 값을 위하여, 플라스틱 케이스의 두께는 설계자가 제어할 수 있는 매우 중요한 특징이다. 경질 플라스틱의 사용은 케이스의 두께 감소를 제한하다. 그러나, 만일 PVC와 같은 유연한 플라스틱이 사용된다면, 두께는 큰 범위로 감소될 수 있다.

Q₂(증발기로의 열 흡수)과 관련된 매개 변수들은 잠열 저장 동안만, 즉, PCM이 동결될 때만 중요하다. 민감도 분석은 수식(3)에서 얻어진 방정식의 (UA)₂에 영향을 끼치는 다양한 인자들을 위해 수행되었다. 그 결과들은 도 7에 그래프로 표시된다. 예시 1의 경질 플라스틱 케이스는 베이스 케이스로서 간주되며, 여기서(UA)₂는 0.514W/K. 예상대로, 열 전달 영역 또는 증발기 플레의 영역(A_i)과의 직접적인 관계가 관찰된다. 증발기 플레이트에서 10% 증가는 10% 만큼 (UA)₂를 증가시킨다. 주어진 증발기 플레이트 영역을 위하여, PCM 케이스의 접촉 영역 및 PCM의 두께는 민감도 분석에서 중요한 반응 인자들이다.

증발기와 PCM 케이스 사이의 접촉 영역을 확장하고 PCM의 두께를 감소시키기 위하여, 신축성 플라스틱 케이스를 이용함으로써 가능하다. 신축성 플라스틱 케이스의 두께는 경질 플라스틱 케이스보다 거의 90% 미만이며, 그 신축성은 접촉 영역을 증가시킨다.

예시 2: 예시 1에서의 경질 플라스틱 케이스는 신축성 플라스틱 케이스와 대체되었다. 경질 및 신축성 플라스틱의 전도성은 동일한 것으로 간주될 수 있다. 케이스이 두께는 신축성 플라스틱에 의하여 90% 감소된다. 케이스의 감소된 두께 및 증가된 신축성으로 인하여, 증발기 플레이트와 상기 케이스 사이의 접촉 영역은 증가한다. 도 8(b)는 증발기 플레이트와 접촉하는 신축성 플라스틱 케이스(110)를 보여주는 개략적 도면이다. 도면으로부터 보여지는 바와 같이, 신축성 플라스틱은 증발기 플레이트의 형상을 밀접하게 따를 수 있으며, 케이스의 큰 부분은 증발기 플레이트와 직접 접촉한다. A₁으로서 분류된 증발기 플레이트의 단지 작은 부분들만이 경질 플라스틱 케이스와 접촉하지 않는다. 따라서, 면적 비 r = 0.8을 가정하는 것이 타당할 것이다.

수식(3)에 대입하면,

t_fp = 0.25mm

r = 0.8

A₁ = 0.0074m2, A₂ = 0.0296m2, A_i = 0.037m2

여기서,

t_fp : 신축성 플라스틱 케이스의 두께

동일한 에너지 평형을 가정하면(실제로는, 개별 열 저항의 일부에서 약간의 변화가 존재할 것이다), 예시 1에서 얻어진 값 (UA)₂ = 0.514W/K보다 94% 증가한 (UA)_2' = 0.997 W/K을 얻을 수 있다. 따라서, 예시 2의 신축성 플라스틱 케이스를 이용함으로써 PCM으로부터 증발기 플레이트로의 열 방출이 거의 두 배 증가한다.

도 9는 유연한 플라스틱 케이스 및 경질 플라스틱 케이스에 동일한 상 변환 물질의 동결을 위한 온도 대 시간 그래프이다. 신축성 플라스틱 케이스에서 어느 점이 더 빠르게 도달하는 것을 알 수 있다. 신축성 플라스틱 케이스에서 상 변환을 위한 완료 시간이 또한 더 적다. 모든 예시들에서, 신축성 플라스틱 케이스의 온도가 더 나은 열 전달로 인하여 경질 플라스틱 케이스보다 낮다. 따라서, 동일한 양의 PCM에 대하여, 동결 시간은 신축성 플라스틱 케이스를 이용함으로써 거의 3분의 2정도 감소된다.

이는 설계자가 더 나은 정전 성능 및 더 빠른 PCM 동결 사이에서 선택해야만 한다. 만일, PCM이 매우 높은 잠열 저장 특성을 갖는다면, 정전 중 장시간 냉각을 제공할 수 있을 것이며, 정전 성능은 더 좋아질 것이다. 그러나, 잦은 정전의 경우 가능하지 않을 수도 있는 이러한 PCM을 완벽한 동결을 위해서는 많은 시간과 에너지가 소요된다. 반면에, 만일 PCM이 낮은 잠열 저장 특성을 갖는다면, 정전 후 제한된 시간 동안 냉각을 제공할 수 있을 것이며, 정전 성능은 매우 좋지는 않을 것이다. 그러나, 이 PCM은 보다 더 빨리 완전히 동결될 수 있다. 냉장고에 PCM을 이용하는 본 방법에서, 잠열 저장이 적고, 이와 동시에 적은 접촉 면적 및 PCM 케이스의 높은 열 저항 그리고/또는 동결될 PCM의 매우 많은 양 그리고/또는 PCM의 부적절한 어는 점 등으로 인하여 완전한 동결이 가능하지 않는 경우가 종종 발생한다.

따라서, 본 발명은 냉장고 내측의 적어도 하나의 위치에 제공된 신축성 또는 경질 플라스틱 케이스에 둘러 쌓이고, 특히 적당한 어는 점을 갖는 상 변환 물질을 포함하는 적어도 하나의 냉각 장치를 구비한 직접 냉각 냉장고를 제공한다. 냉장고는 우수한 정전 성능을 제공하며, 동시에 그들 내에 보관된 PCM의 빠른 동결을 보장한다.

본 발명의 범위 내에서 몇 가지 변형이 가능하다. 예를 들어, TFR 내의 PCM은 신축성 플라스틱 케이스 내측에 또한 제공될 수 있다. 신축성 및 경질 프라스틱 케이스들은 임의의 적당한 수의 구역을 갖는다. 필요한 경우, PCM은 냉장고 내측의 다른 위치에 추가적으로 제공될 수 있다. 지지부 케이스는 존재할 수도 있고 아닐 수도 있다. 용어들 “신축성 플라스틱” 및 “경질 플라스틱”은 플라스틱에 제한되는 것이 아니라, 신축성 및 경질 플라스틱들과 유사한 특징들을 갖는 임의의 물질일 수 있다는 것에 유의할 수 있다. 일부 적합한 신축성 플라스틱들은 폴리 염화 비닐(PVC), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 나일론 등을 포함한다. 다양한 구성 성분들의 형상들은 또한 필요에 따라 변형될 수 있다. 예를 들어, 만일 증발기 플레이트가 중공 직육면체 대신에 L-형상이라면, PCM 케이스는 또한 증발기 플레이트가 존재하는 하나 또는 그 이상의 면들에 근접하는 유사한 형상으로 제공될 수 있다. 이는 만일 PCM이 증발기 플레이트가 PCM과 직접 접촉하지 않는 냉동기 내측의 다른 면들에 배치되었다면, PCM을 완전하게 동결시키는 것이 어렵기 때문이다. 마찬가지로, 지지부 케이스의 형상 또한 증발기 플레이트 그리고/또는 PCM 케이스의 형상에 근거하여 결정된다. 예를 들어, 만일 증발기 플레이트가 U-자 형상이라면, 즉, 도 5(a)의 증발기 플레이트(106)로부터 상기 면들 중 임의의 하나가 제거된다면, 지지부 케이스는 세 개의 유사한 면들을 또한 가질 수 있고, PCM 케이스는 증발기 플레이트의 적어도 하나의 면과 접촉하여 제공될 수 있다. 임의의 적절한 수단이 이용되어 지지부 케이스에 PCM 케이스를 부착시킬 수 있는 것도 한 방법이다.

본 발명은 예시를 통하여 설명되고 도시된 실시예들에 제한되지 않으며, 다양한 변형들 및 변경들이 첨부된 특허 청구 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제안될 수 있다. 본 발명의 가르침은 약간의 수정 유무에 관계없이 다른 타입의 냉장고들, 냉동기들 및 냉장 선반들 등에 적용될 수 있다.

100. 직접 냉각 냉동 시스템
101. 냉장실
102. 냉동실
103. 트레이 신선실(TFR)
104 및 114. 경질 플라스틱 케이스의 벽들
105. 야채 보관실 트레이
106. 증발기 플레이트
107. 증발기의 프레임
108. 지지부 케이스
109. TFR용 경질 플라스틱 케이스
110. 신축성 플라스틱 케이스
111. 지지부 케이스 상의 돌기들
112. 신축성 플라스틱 케이스 내의 관통홀들
113. 튜브들 또는 코일들
115. 증발기 플레이트 구역
116. 냉동기용 경질 플라스틱 케이스
117. 지지부 케이스 스트립
120. 상 변환 물질(PCM)

Claims (14)

1. 식품이 저장되기 위한 공간을 형성하는 저장실;
   상기 저장실 내에 배치되고, 판상의 플레이트를 절곡하여 형성되는 증발기 플레이트;
   상기 증발기 플레이트에 의해 형성된 공간에 배치되는 지지부 케이스;
   상기 지지부 케이스에 안착되고, 상기 증발기 플레이트와 상기 지지부 케이스 사이에 배치되며 상변화 물질을 내장한 연질 재질의 케이스;
   상기 연질 재질의 케이스를 관통하는 관통홀; 및
   상기 관통홀에 결합되어 상기 연질 재질의 케이스의 유동을 방지하며, 상기 지지부 케이스에 형성된 돌기를 포함하는 냉장고.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지부 케이스에 안착되는 상기 연질 재질의 케이스는 상기 증발기 플레이트에 접촉하는 냉장고.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지부 케이스는 상측 벽과, 상기 상측 벽의 양측에서 하방으로 연장되는 제1측벽 및 제2측벽을 포함하고,
   상기 연질 재질의 케이스는 상기 상측 벽, 제1측벽 및 제2측벽에 접촉되는 냉장고.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 연질 재질의 케이스는 상기 상측 벽에 안착되는 제1케이스와, 상기 제1측벽에 접촉하는 제2케이스와, 상기 제2측벽에 접촉하는 제3케이스를 포함하는 냉장고.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 돌기는 상기 지지부 케이스의 상측 벽에 형성되고,
   상기 관통홀은 상기 제1케이스에 형성되는 냉장고.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1케이스 내지 제3케이스 각각에 독립적으로 상 변환 물질이 수용되며,
   상기 제1케이스와 제2케이스는 제1연결부에 의해서 연결되고,
   상기 제1케이스와 제3케이스는 제2연결부에 의해서 연결되는 냉장고.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 증발기 플레이트는 상기 제1케이스 내지 제3케이스와 마주보는 세 개 이상의 면을 가지는 냉장고.
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 증발기 플레이트의 일측에 배치되며, 상 변환 물질을 구비하는 경질, 반경질 또는 신축성 재질의 플라스틱 케이스와,
   상기 플라스틱 케이스가 안착되는 트레이 신선실을 더 포함하는 냉장고.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 지지부 케이스에서 상기 플라스틱 케이스와 마주보는 면은 개구부를 포함하는 냉장고.
11. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 상 변환 물질은, 주어진 온도 범위 내에서 어는 점을 갖는 유기 또는 무기 PCM 또는 공융 용액(eutetics)인 냉장고.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 연질 재질의 케이스는 폴리 염화 비닐(PVC), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 또는 나일론 같은 플라스틱 물질로 구성되는 냉장고.
13. 삭제
14. 삭제

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