KR100596580B1 - 냉동장치의 증발기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동장치용 증발기에 관한 것으로, 냉매관과 상기 냉매관의 길이방향에 가로로 결합되는 다수의 전열핀을 가지고, 상호 평행하게 층상으로 배치되는 다수의 냉매관층을 가지는 냉동장치용 증발기에 있어서, 상기 다수의 냉매관층 중 일부의 냉매관층은 상호 인접하는 냉매관층과의 사이에 소정의 정상이격공간을 가지며, 다른 일부의 냉매관층은 적어도 일부영역에서 상호 인접하는 냉매관층과 상기 정상이격공간보다 큰 착상방지공간을 갖는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 냉동장치에 마련된 증발기의 착상저감으로 인해 냉동장치의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

냉동장치의 증발기{Evaporator of Refrigeration apparatus}

제 1도는 종래 증발기의 부분 정면도,

제 2도와 제 3도는 종래 증발기에서 냉매관과 전열핀에서의 성애생성을 나타낸 도면,

제 4도는 본 발명에 따른 냉동장치용 증발기를 나타낸 개략도,

제 5도는 본 발명에 따른 냉동장치용 증발기를 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 증발기 20 : 냉매관

30 : 전열핀 100 : 증발기

110 : 냉매관 120 : 전열핀

200 : 성애

본 발명은 냉동장치용 증발기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉동장치의 증발기에 마련된 전열핀의 결합구조를 개선한 냉동장치의 증발기에 관한 것이다.

일반적으로 냉동장치는, 기체상태의 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기 와, 압축기로부터 압축된 기체상태의 냉매를 액체상태로 응축하는 응축기와, 액화된 냉매를 저온저압의 상태로 변환시키는 모세관과, 모세관으로부터 저온저압으로 액화된 냉매를 기화시키기 위해 잠열을 흡수함으로써 주위의 공기를 냉각시키는 증발기를 포함한다.

이러한 냉동장치는 냉장고뿐 아니라 공조기기와 같은 다양한 열교환기에 사용될 수 있으며, 이하 본 명세서에서는 냉장고에 마련된 냉동장치를 실시예로 하여 설명한다.

도 1은 종래의 냉동장치에 마련된 증발기의 개략도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 냉동장치의 증발기(100)는 냉매가 순환하도록 마련된 냉매관(110)과 냉매관(110)과 결합하여 열교환 효율을 향상시키는 전열핀(120)이 도 1에도시한 것과 같이 동일간격으로 마련되거나, 도 4에 도시한 것과 같이 아래층에서 위층으로 진행하며 단계적으로 간격이 좁아지게 마련된다. 그런데 도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이, 냉매관(110) 및 전열핀(120)의 표면에는 그 표면온도와 냉장고(미도시)의 고내로부터 순환된 공기온도의 차이에 의해 고내로부터 순환된 공기중에 존재하는 수분이 부착되어 성애(200)가 형성된다. 이러한 성애(200)가 성장 증대하여 이웃하는 전열핀에 형성된 성애와 인접하게 되면, 증발기의 공기 유로가 급격하게 감소되고, 증발기를 지나는 공기의 유랑 감소에 따라 증발기의 열교환 효율을 감소시키는 문제점이 발생한다.

특히 도 3과 같이 이웃하는 냉매관층에 결합된 전열핀의 간격이 서로 다를 경우, 전열핀과 인접하는 전열핀과의 간격(l1)이 동일간격으로 배열된 전열핀과의 간격(l2)보다 적어 성애가 성장하여 궁극적으로 유로 막힘 현상을 초래하여, 공기와 열교환기 사이의 열저항을 증가시켜 증발온도가 감소하고 냉장고의 효율이 저하되는 문제가 발생한다.

따라서 본 발명의 목적은 냉매관과 전열핀에 형성되는 성애의 착상을 감소시켜 냉동장치의 열교환 효율을 증가시킬 수 있는 냉동장치용 증발기를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 냉매관과 상기 냉매관의 길이방향에 가로로 결합되는 다수의 전열핀을 가지고, 상호 평행하게 층상으로 배치되는 다수의 냉매관층을 가지는 냉동장치용 증발기에 있어서, 상기 다수의 냉매관층 중 일부의 냉매관층은 상호 인접하는 냉매관층과의 사이에 소정의 정상이격공간을 가지며, 다른 일부의 냉매관층은 적어도 일부영역에서 상호 인접하는 냉매관층과 상기 정상이격공간보다 큰 착상방지공간을 갖는 것을 특징으로 하는 냉동장치용 증발기를 제공한다.

여기서, 상기 냉매관층은 상호 동등한 거리를 두고 배치되며, 상기 착상방지공간에 대응하는 영역에서 적어도 일부의 냉매관층은 전열핀을 갖지 아니할 수도 있다.

여기서, 상기 냉매관층은 상호 동등한 거리를 두고 배치되면, 상기 착상방지공간에 대응하는 영역에서 적어도 일부의 냉매관층은 다른 냉매관층의 전열핀보다 짧은 길이의 전열핀을 가질 수도 있다.

또한, 상기 냉매관에 결합된 전열핀과 상호 이웃한 전열핀과의 간격이 아래 냉매관층에서 위 냉매관층으로 진행할수록 단계적으로 좁아질 수도 있다.

또한, 상기 냉매관에 결합된 전열핀과 상호 이웃한 전열핀과의 간격이 넓은 단계에서 좁아지는 단계로 바뀌는 냉매관층의 사이에 상기 착상방지공간이 마련될 수도 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세히 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉동장치용 증발기(10)는 냉매가 유동되는 냉매관(20)과, 냉매관의 길이방향의 가로로 결합되어 냉매관(10) 표면과 공기와의 열교환을 촉진시키는 동일한 길이(L1)를 갖는 다수의 전열핀(30)이 결합된 냉매관층(R1~RN)으로 이루어진다.

냉매관층은 도 4에 도시한 바와 같이, 인접한 냉매관층과 상호 동등한 정상이격공간(a)를 두고 배치되며, 냉매관층의 제1열(R1)에서 제N열(RN)으로 열이 진행됨에 따라 냉매관에 결합된 전열핀의 간격(P)을 단계적으로 좁게 형성(P1 > P2 > P3)하여 착상의 원인이 되는 습도차를 줄여 각 냉매관층(R1~RN)에서 형성되는 성애의 밀도를 균일하게 유지하도록 한다.

한편 본 발명의 제1실시예에 따른 냉동장치용 증발기는 전열핀(30)의 간격이 큰 단계(P2)에서 전열핀의 간격이 좁아지는(P1) 단계로 바뀌는 냉매관층(R12)에 전열핀을 마련하지 않아 이웃하는 전열핀과의 공간(b)를 다른 냉매관층과의 정상이격공간(a)보다 크게 형성할 수도 있다. 이 경우 도4의 아래측에 점선으로 나타낸 화살표의 방향으로 이동하는 공기측 유로의 측면에서 볼 때, 냉매관층(R9)을 통해 이 동하던 공기는 전열핀이 마련되지 않은 냉매관층(R10)에서 일시적으로 유로 단면적이 넓어지게 되므로 유속이 감소하고 이로 인해 물질전달계수가 감소하게 되므로 이동방향의 냉매관층(R11)에 마련된 전열핀(30)의 핀단부(도3 참조)에서의 성애의 착상이 감소될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 냉동장치용 증발기의 제2실시예는 전열핀과 이웃하는 전열핀(30)과의 간격이 큰 단계(P1)에서 전열핀(30)의 간격이 좁아지는 단계(P2)로 바뀌는 냉매관층(R3)의 냉매관(20)에 결합된 전열핀(30)의 길이(L2)를 다른 냉매관층에 결합된 전열핀(30)의 길이(L1)보다 짧게 형성하여 냉매관층(R3)과 인접하는 냉매관층(R4)과의 사이에 형성되는 공간을 정상이격공간(a)보다 크게 하여 성애가 성장하여 이웃하는 성애와 접촉하여 유로를 막는 시간을 지연시킬 수 있게 한다.

도 5는 본 발명의 실시에에 따른 증발기의 사시도를 나타내었다. 도 5의 X영역은 본 발명의 제1실시예를 도시한 부분으로 해당 냉매관(20)에 전열핀(30)이 결합되어 있지 않은 부분이고, 도 5의 Y영역은 본 발명의 제2실시예를 도시한 부분으로 다른 냉매관층에 결합된 전열핀(30)의 길이보다 짧은 전열핀(30)이 결합되어 있다.

이에 본 발명의 실시예에 따른 냉동장치용 증발기는 냉매관층에 결합된 전열핀과 그 이웃하는 냉매관층에 결합된 전열핀과의 공간을 다른 냉매관층들의 정상이격공간보다 넓혀 성애의 착상을 저감시키고, 또한 성애가 착상되어 성장하여 유로막힘이 생기는 시간을 지연시키므로 증발기의 열교환 효율이 증가하게 된다.

또한 공기가 이동하며 유로 단면적이 넓어짐으로 인해 유로가 막히지 않은 공간을 따라 공기가 유동하게 되어 착상패턴이 자연스럽게 재분배가 일어나는 효과도 나타난다.

다음의 그래프는 본 발명에 따른 냉동장치용 증발기의 착상성능의 시험결과를 나타낸 그래프이다.

다음의 그래프는 증발기의 착상성능을 시험하기 위해서 250mmㅧ 180mmㅧ 50mm 크기의 물통에 물을 2/3정도 채운 후 냉장고(side by side형) 냉장실과 냉동실에 각각 넣고 외기 온도를 35℃, 습도를 85%에 맞춘 상태에서 운전하면서 매 3시간마다 물통을 교체해가며 냉장실과 냉동실의 전체높이의 1/3 되는 지점의 온도를 각각

기록한 데이터이다. A와 B 그래프는 기존 증발기를 탑재한 냉장실과 냉동실의 온도변화 그래프이고, C와 D그래프는 본 발명의 제1실시예에 의한 증발기를 탑재한 냉장고의 냉장실과 냉동실의 온도변화그래프이다. 이 그래프에서 나타나듯이 기존 증발기를 탑재한 냉장고는 운전 후 15시간까지 냉동실 온도 -10℃, 냉장실 온도 5℃ 를 유지하며 정상작동한 후, 그 시간 이후로 유로막힘이 생긴 것으로 보이며, 이 시간 이후부터 온도가 상승하며 냉장고의 성능이 저하되는 것을 확인할 수 있다. 반면, 본 발명을 적용한 증발기를 탑재한 냉장고는 운전 후 27시간까지 냉동실 온도냉동실 온도 -10℃, 냉장실 온도 5℃를 유지하며 정상작동한 후 유로막힘이 생긴 것을 알 수 있다. 이 결과에 의하면 기존의 증발기를 탑재한 냉장고에 비해 본 발명을 적용한 증발기를 탑재한 냉장고의 정상운전시간이 2배가량 증가한 것을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉동장치용 증발기를 사용하면 냉매관층 사이에 마련되는 공간을 정상이격간격보다 크게 마련하여 전열핀과 냉매관에 형성되는 성애의 착상을 저감시키며, 유로막힘시간을 지연시켜 냉동장치의 열교환 효율을 증대시킨다.

Claims (5)

1. 냉매관과 상기 냉매관의 길이방향에 가로로 결합되는 다수의 전열핀을 가지고, 상호 평행하게 층상으로 배치되는 다수의 냉매관층을 가지는 냉동장치용 증발기에 있어서,

   상기 다수의 냉매관층 중 일부의 냉매관층은 상호 인접하는 냉매관층과의 사이에 소정의 정상이격공간을 가지며, 다른 일부의 냉매관층은 적어도 일부영역에서 상호 인접하는 냉매관층과 상기 정상이격공간보다 큰 착상방지공간을 갖는 것을 특징으로 하는 냉동장치용 증발기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 냉매관층은 상호 동등한 거리를 두고 배치되며, 상기 착상방지공간에 대응하는 영역에서 적어도 일부의 냉매관층은 전열핀을 갖지 아니하는 것을 특징으로 하는 냉동장치용 증발기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 냉매관층은 상호 동등한 거리를 두고 배치되며, 상기 착상방지공간에 대응하는 영역에서 적어도 일부의 냉매관층은 다른 냉매관층의 전열핀보다 짧은 길이의 전열핀을 갖는 것을 특징으로 하는 냉동장치용 증발기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 냉매관에 결합된 전열핀과 상호 이웃한 전열핀과의 간격이 아래 냉매관층에서 위 냉매관층으로 진행할수록 단계적으로 좁아지는 것을 특징으로 하는 냉동장치용 증발기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 냉매관에 결합된 전열핀과 상호 이웃한 전열핀과의 간격이 넓은 단계에서 좁아지는 단계로 바뀌는 냉매관층의 사이에 상기 착상방지공간이 마련되는 것을 특징으로 하는 냉동장치용 증발기.

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