KR100342713B1 - 냉장고용 증발기 및 헤더 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고용 증발기의 관과 휜을 일체형 플라스틱으로 사출하여 제공하고, 압출하여 형성된 관과 헤더를 가열 융착 방식으로 형성하는 냉장고용 증발기 및 헤더 제작 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 플라스틱 판을 이용하여 압출관과 휜을 연속 휜-원 형상으로 반복하여 성형한 열 교환기와; 상기 압출관이 벤딩된 제1 벤딩부와 제 2 벤딩부가 있고, 상기 압출관에 연결되는 헤더로 구성되며, 상기 헤더에는 입구관과 출구관이 결합되고, 상기 입구관과 출구관은 상기 헤더 중간에 삽입된다. 따라서, 기존의 핀-관형 증발기가 매우 큰 접촉 열저항으로 냉매와 관사이의 효율이 낮고, 제상관에 의한 효율도 떨어지는 등 많은 문제를 안고 있었으나 본 발명에 따른 냉장고용 증발기는 증발기의 재질이 플라스틱임에도 불구하고, 열전달 효과는 총합 열전달 계수가 30% 향상되었다. 또한, 이에 따른 냉장고용 증발기의 컴팩트(Compact)화가 가능하며, 제조원가를 50%이상 절약할 수 있다.

Description

냉장고용 증발기 및 헤더 제작 방법{Evaporator for Refrigerator And Method for Manufacturing Header of Evaporator}

본 발명은 냉장고용 증발기에 관한 것으로서, 특히 일체형 플라스틱 재질을 이용한 냉장고용 증발기 및 헤더 제작 방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 식품 같은 물건을 낮은 온도에서 저장·보관하는 장치로서, 크게 저장실과 냉각장치로 이루어진다. 이와 같은 냉장고는 냉각방법에 따라 저장실 상부에 얼음덩이를 넣고 내부를 차게 하는 얼음 냉장고와, 프레온이 증발기 속에서 기화(氣化)하여, 저장실 내의 열을 흡수, 냉각하고, 기화한 프레온은 압축되어 응축기(凝縮機)로 보내어져 방열(放熱)·액화(液化)하는 전기 냉장고와, 암모니아 수용액을 냉매로 하는 흡수 냉동기를 사용하는 가스 냉장고와, 펠티에 소자를 이용하여 전류방향에 따라 냉·온용으로 사용할 수 있는 전자식 냉장고 등으로 나눌 수 있다.

이와 모든 냉장고에는 냉매를 어떤 것을 사용하던지 반드시 냉매의 증발을 통하여 잠열과 현열 교환을 실행하는 증발기가 제공되어야한다.

도 1은 일반적인 냉장고용 증발기로 이용되는 핀-관 증발기이다. 도 1을 참조하면, 일반적인 냉장고용 증발기에서는 증발기 좌측단의 냉매 입구관(12)을 통하여 냉매가 유입되며, 유입된 냉매는 수평의 뱀 형상 또는 S자 형상이 반복적으로 이루어진 냉매관을 통하여 증발기의 냉매 출구관(13)으로 토출 된다. 이 과정에서 냉매는 주변의 온도에 따라 증발과정을 거치며 잠열과 현열 교환을 통한 열교환을 실시한다. 이때, 냉매 출구관(13)을 거친 냉매는 냉매 저장 탱크 역할과 수-액 분리 역할을 하는 어큐뮤레이터(Accumulator)(18)를 거친다.

한편, 사용자는 냉장고에 낀 성애를 제거하기 위해서 일종의 가열식 히터의 역할을 하는 제상관(L-cord)(17)을 구동시킴으로써, 증발기 표면에 부착되는 얼음을 주기적으로 제거할 수 있다. 이때, 제상관(17)과 접촉되는 곳은 도 1에 도시된 바와 같이 증발기의 휜의 끝단부로써 대부분 선 접촉을 하고 있다.

그러나, 도 1에 도시된 일반적인 냉장고용 증발기는 다음과 같은 문제점을 지니고 있었다.

먼저, 일반적인 핀-관 증발기는 냉매를 분배하는 다수개의 관이 휜과 결합되어 확관된 구조이기 때문에 관과 휜의 접촉면 사이에 공극이 생기기 쉽다. 따라서, 냉장고의 착/제상시 발생되는 수분이 공극 사이로 침투하기 쉽고, 침투된 수분의 착상으로 생성되는 부피가 팽창된 공극은 휜과 냉매 관의 접촉 열 저항을 점점 더 크게 한다.

또한, 제상 관 역시 휜과 제상 관의 선 접촉을 하고 있는 상태이므로 냉장고용 증발기의 열 교환 효율은 매우 나쁘다. 따라서, 현재 시중에 판매중인 냉장고의 불량은 제상효율이 저하가 대부분을 차지하고 있는 실정이다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 도 2A 및 2B에 도시된 개선된 종래의 냉장고용 증발기, 즉, 휜-냉매관-제상관 일체형 트라이 튜브 증발기가 제시되었다.

도 2A를 참조하면, 종래의 트라이 튜브 증발기는 증발기 핀(21), 냉매 출구관(23), 트라이 튜브 좌측관(24), 트라이 튜브 우측관(25), 트라이 튜브(27), 어큐물레이터(Accumulator)(28), 제상관(L-cord)(29)으로 구성된다. 도 2A에 도시된종래의 증발기는 냉매가 증발기 좌측 단의 트라이 튜브 좌측관(24)을 통하여 유입되어 뱀 형상 또는 S자 형상으로 이루어진 트라이 튜브(27) 전체를 흐르며 최종적으로 트라이 튜브 우측 냉매관(25)출구에 있는 어큐뮬레이터(28)를 거쳐 토출되는 구조를 제공한다.

그러나, 이상의 트라이 튜브 증발기는 도 2B에 도시된 바와 같이 제상관에 니켈-크롬 저항선을 삽입해야 하는데, 이 공정의 작업성이 매우 어렵다. 또한, 실질적으로 이러한 트라이 튜브 증발기의 신뢰성도 현재 검증이 되어 있지 않은 실정이다.

또한, 냉장고용 증발기로 사용되는 열 교환기는 열전달 효율과 내압성 등의 문제로 인하여 열전도율이 높고 강도가 높은 물질을 금속을 사용하여 제작하는 것이 일반적인데, 금속재질의 열 교환기는 제작이 어려울 뿐 아니라 무겁고, 비용이 많이 요구되며 재활용성이 떨어졌었다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 냉장고용 증발기는 열 전달 효율과 내압성 등의 문제를 해결하기 위하여 대부분 금속을 사용하여 제작하기 때문에 전반적인 제조 비용이 고가였다.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 냉장고용 증발기의 관과 휜을 일체형 플라스틱으로 사출하여 제공하고, 압출하여 형성된 관과 헤더를 가열 융착 방식으로 형성하는 냉장고용 증발기 및 헤더 제작 방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 일반적인 냉장고용 증발기의 구조를 보인 평면도.

도 2A 및 2B는 종래의 냉장고용 트라이 증발기의 구조를 보인 평면도와, 냉매관, 휜 및 제상관의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 냉장고용 증발기의 구조를 보인 평면도.

도 4는 도 3에 보인 헤더의 구조를 보인 사시도.

도 5는 도 3에 보인 헤더의 제작 과정을 설명하기 위한 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

31 ...... 증발기 휜 31a ...... 제1 벤딩부

31b ...... 제2 벤딩부 32 ...... 제2 헤더

33 ...... 입구관 34 ...... 압출관

35 ...... 제1 헤더 35a ...... 헤더 탱크

36a,36b ...... 고정 브라켓 37 ...... 제상관

38 ...... 간막이 39 ...... 출구관

40 ...... 전선 묶음

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 냉장고용 증발기는 플라스틱 판을 이용하여 압출관과 휜을 연속 휜-원 형상으로 반복하여 성형한 열 교환기와; 상기 압출관이 벤딩된 제1 벤딩부와 제 2 벤딩부가 있고, 상기 압출관에 연결되는 헤더로 구성되며, 상기 헤더에는 입구관과 출구관이 결합되고, 상기 입구관과 출구관은 상기 헤더 중간에 삽입된 것을 특징으로 한다. 여기서, 압출관의 두께는 0.3 ~ 0.5 mm를 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉장고용 증발기의 헤더 제조 방법은 플라스틱 판을 이용하여 압출관 및 휜을 성형하는 단계와; 상기 압출관이 벤딩된 임의의 위치에 한 쌍의 가열 융착 가공 금형 및 에어 홀 지그를 이용하여 헤더와 상기 열 교환기의 연속 휜-관부를 융착 및 가공하는 단계와; 상기 헤더에 헤더 탱크를 접합 및 가공하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 따른 냉장고용 증발기는 플라스틱 판을 압출 또는 사출하여 관을 제작하고, 이 관과 플라스틱 재질의 헤더를 삽입 몰딩(injection molding) 등의 방법을 이용하여 결합한다. 따라서, 종래의 냉장고용 증발기보다 낮은 재료비 및 낮은 제작비로 제작할 수 있다. 또한, 종래의 냉장고용 증발기보다 높은 재 활용성과 높은 내구성을 갖는다.

도 3은 본 발명에 따른 냉장고용 증발기의 구조를 보인 평면도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 냉장고용 증발기는 핀-냉매관 일체형 플라스틱 증발기로서, 플라스틱 판을 압축한 압출관(34)과 휜(31)을 연속 휜-원 형상으로 성형한 열교환기와; 열 교환기의 관(34)이 벤딩된 제1 벤딩부(31a)에 압출관(34)의 입구관(33)과 출구관(39)을 제공하며, 출구관(39)에서 제공되는 냉매를 분리하고 주변의 온도에 따라 저장중인 냉매를 입구관(33)에 제공하는 제1 헤더/냉매 저장탱크(35)와; 열 교환기의 관이 벤딩된 제2 벤딩부(31b)를 지지하는 제2 헤더(32)와; 열 교환기 주변의 성애나 얼음을 녹이는 제상관(37)과; 제상관(Seath Heater)(37)을 제1 및 제2 헤더(32, 35)에 각각 연결 및 지지하는 고정 브라켓(36a, 36b)과, 간막이(Separator)(38)로 구성된다. 여기서, 압출관(34)과 휜(31)은 플라스틱 재질로서, 일체형으로 압출 또는 사출 방식으로 성형된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 4는 도 3에 도시된 제1 헤더(35)를 중심으로 한 냉장고용 증발기의 상세 작동을 설명하기 위한 사시도이다. 도 4를 참조하면, 증발기의 유입 냉매는 냉매 입구관(33)으로 들어가서 헤더 탱크(35a)에 유입된다. 이후, 간막이(Separator)(38)에 의해 분할된 만큼 채워지면, 다중 경로(Multi Pass)를 통하여 압출관(Tube bundle)(34)으로 냉매가 흐르게 되며, 이에 따라 증발기를 통해 열전달이 실시된다. 이어, 일정 분량의 냉매가 열 교환 후 다시 헤더 탱크(35a)의 간막이(38) 아래 부분에 유입되고, 새로운 냉매가 간막이(Separator)(38)의 위 부분에 의해 분할된 만큼 채워지면 다시 냉매 출구관(39)으로 토출 된다.

이때, 제1 헤더(35)는 도 5에 도시된 바와 같이 한 쌍의 가열 융착가공 금형(상, 하) 그리고 공기 홀 지그(Air hole zig)에 의해 일체형의 플라스틱 재질의 압출관(34) 및 휜(31)과 가열 융착 가공된다. 이어, 헤더 탱크(35a)와 제1 헤더(35)는 에폭시 몰딩(Epoxy molding) 또는 초음파 몰딩 방법으로 접합 가공한다. 따라서, 본 발명의 냉장고용 증발기는 이상에서 설명한 방식으로 일체형 플라스틱으로 제작이 가능하다.

이상과 같은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 기존의 핀-관형 증발기가 매우 큰 접촉 열저항으로 냉매와 관사이의 효율이 낮고, 제상관에 의한 효율도 떨어지는 등 많은 문제를 안고 있었으나 본 발명에 따른 냉장고용 증발기는 증발기의 재질이 플라스틱임에도 불구하고, 열전달 효과는 총합 열전달 계수가 30% 향상되었다. 또한, 이에 따른 냉장고용 증발기의 컴팩트(Compact)화가 가능하며 특히, 간단한 헤더의 결합 구조를 제공할 수 있기 때문에 제조원가를 50%이상 절약할 수 있다. 또한, 종래의 냉장고용 증발기에 비해 상대적으로 손쉽고 낮은 가격으로 디자인을 변경할 수 있다.

Claims (3)

1. 플라스틱 판을 이용하여 압출관과 휜을 연속 휜-원 형상으로 반복하여 성형한 열 교환기와;

   상기 압출관이 벤딩된 제1 벤딩부와 제 2 벤딩부가 있고, 상기 압출관에 연결되는 헤더로 구성되며,

   상기 헤더에는 입구관과 출구관이 결합되고, 상기 입구관과 출구관은 상기 헤더 중간에 삽입된 간막이로 구분되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 증발기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 압출관의 두께는 0.3 ~ 0.5 mm를 유지하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 증발기.
3. 플라스틱 판을 이용하여 압출관 및 휜을 성형하는 단계와;

   상기 압출관이 벤딩된 임의의 위치에 한 쌍의 가열 융착 가공 금형 및 에어 홀 지그를 이용하여 헤더와 상기 열 교환기의 연속 휜-관부를 융착 및 가공하는 단계와;

   상기 헤더에 헤더 탱크를 접합 및 가공하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉장고용 증발기의 헤더 제조 방법.