KR100820675B1 - 제빙기의 증발관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제빙기의 증발관을 개시한다.

이 증발관은 증발코일(110)과, 상기 증발코일(110)의 저부에서 아래로 돌출되고, 상기 증발코일(110)과 연통하는 공간(121)을 형성한 제빙돌기(120)와, 상기 증발코일(110)내 공간(111)으로부터 제빙돌기(120)내부까지 연통된 공간(121)을 반분하도록 수직 형성된 가이드부재(130)를 포함하며, 이 가이드부재(130)의 상방에 냉매가 통과하는 상부 통로(112)의 통과면적(A₁)이 제빙돌기(120)내 하부 통로(122)의 통과면적(A₂)에 대하여 A₁ ≥ A₂/2 내지 A₁ = A₂인 특징을 갖는다.

이러한 증발관과 제빙돌기의 내부 냉매순환 통로의 상,하부 통로의 통과면적이 같거나 상부 통로가 더 좁게 되므로 하향순환력을 향상시킴과 동시에 가이드부재를 통한 제빙돌기 순환후의 기화냉매는 다음 제빙돌기에서는 그대로 증발코일을 따라 선형순환이 이루어지도록 하고 제빙돌기로는 기화되지 않은 냉매가 하향 순환되도록 하여 제빙속도가 개선되어 전력소모가 저감됨은 물론 제빙능력(제빙효율,빙질상태,균일한 얼음크기)도 증가되는 제빙기의 증발관을 제공한다.

제빙기,증발관,제빙돌기

Description

제빙기의 증발관{Everporater for icing apparatus}

본 발명은 제빙기의 증발관에 관한 것으로, 특히, 제빙돌기의 내부 냉매순환 통로의 상부 통로와 하부 통로를 이분시켜 초기 제빙돌기의 얼음과 말기 제빙돌기의 얼음의 크기, 결정상태(빙질)등이 일정한 효율적인 제빙돌기를 갖는 제빙기의 증발관에 관한 것이다.

첨부 도면 도 1은 종래 지그재그로 혹은 원형으로 실시된 증발코일과, 이 증발코일의 저부에 여러개의 냉각돌기(이하 제빙돌기라함)를 수직 형성한 증발관의 실시도면이다.

이 도면에서 도시하고 있는 종래 증발관은 수평상태에서 지그재그를 이루는 증발코일을 구성하고 여러개의 제빙돌기를 저부로 돌출시켜 실제 제빙기에 설치시에는 물이 채워진 제빙접시의 위에 제빙돌기가 아래를 향하여 침수 상태로 위치하도록 설치하고 있다.

이 제빙돌기들은 내부 공간을 따라 순환되는 냉매의 증발열이 증발코일의 저부에 금속주물상태로 연결된 제빙돌기에 냉기를 전도시켜 제빙돌기 주위에 얼음을 형성하는 것으로, 목적하는 제빙상태가 되면 냉매의 순환/증발작용을 일시 정지함 과 동시에 순간적으로 고열을 가하여 얼음을 분리시켜 얼음을 얻게 되는 것이다.

이러한 제빙과정에서 제빙돌기에 가해지는 냉기 및 물의 열은 증발코일에 연결되고 공간없이 주물상태의 제빙돌기의 전도성에 의존하고 있으므로 냉매가 제빙돌기 말단까지 냉기의 전도거리가 멀어 냉기의 전달율이 낮으므로 제빙속도가 현저히 늦어질 뿐 아니라 빙질 상태도 불량하였다.

이 증발관 제빙돌기의 문제점을 개선하기 위하여 제빙돌기 내부로도 냉매가 순환하도록 하는 제빙돌기를 갖는 증발관도 제안되었으나, 증발관을 순환하는 냉매가 증발관 내부에서 수평 순환함과 동시에 제빙돌기로의 하방 순환이 원활하지 않아 제빙돌기의 제빙효율은 물론 증발관내의 냉매 순환이 원활하지 않은 문제점이 있었다.

이를 개선하기 위하여 제빙돌기의 하방단부까지 냉매가 순환하도록 하기 위하여 제빙돌기내부 공간을 반분하는 가이드부재를 수직 형성하여 증발관의 상단 내측까지 연결한 구조를 제안하였다.

따라서 액체상태의 초기 냉매가 증발관 내부를 가로막은 가이드부재로 인하여 제빙돌기 하방까지 순환 통로가 확보되었으나, 제빙을 하기 위한 냉매는 액체상태로 공급되어 제빙돌기에서 외부 열을 빼앗음과 동시에 기화하면서 기체는 증발관의 상부를 따라 순환되고 액채상태의 냉매는 제빙돌기에서 지속적으로 기화작용(증발)을 통하여 제빙돌기 마다 얼음을 형성하는 냉매의 증발(기화)원리와 다르게 순환 초기의 제빙돌기는 그런대로 기체화하면서 열을 빼앗아 외부 제빙이 이루어지기는 하였지만, 이미 열을 빼앗은 기화냉매가 액체상태의 냉매속에 포함됨에 따라 이 후의 제빙돌기에서의 제빙시 일부 냉매만이 기화하게 되어 제빙효율이 악화되었으며, 이에 더하여 수평방향으로 순환통로를 형성하는 증발코일내의 수평 순환이 불가능하여 냉매의 순환이 원활하지 않아 냉매 순환 말기의 제빙돌기들은 냉매의 순환이 제대로 되지않아 제빙이 안되거나 제빙이 되더라도 제빙돌기의 외주면에 형성되는 얼음의 형성상태가 불완전하며, 빙질상태도 매우 불량하며, 냉매의 수평 순환이 차단됨에 따른 순환불량으로 인하여 냉매 압축이 무리하게 요구되는 등 문제점이 많았다.

본 발명은 증발관을 순환하는 냉매가 제빙돌기 내부로의 강제 순환구조로 인하여 증발코일내 냉매가 원활한 순환이 어렵고, 그로 인하여 제빙력도 떨어지고, 제빙된 얼음상태도 불량하던 점들을 개선하고자 증발코일 내부로의 선형순환이 향상되도록 함과 아울러 선형 순환력에 이끌려 제빙돌기 내부로의 하향순환도 원활해지는 제빙기의 증발관을 제공하는 데에도 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 하향순환력을 향상시킴과 동시에 가이드부재를 통한 제빙돌기 순환후의 기화냉매는 다음 제빙돌기에서는 그대로 증발코일을 따라 선형순환이 이루어지도록 하고 제빙돌기로는 기화되지 않은 냉매가 하향 순환되도록 하여 제빙속도가 개선됨은 물론 제빙능력(제빙효율,빙질상태,균일한 얼음크기)도 증가되는 제빙기의 증발관을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명은 이러한 제빙돌기로의 하향 순환력을 증가시키기 위하여 증발코일과 제빙돌기가 연결되는 가이드부재 상부에서 기화냉매는 선형 순환력으로 통과하고 기화하지 않은 액체냉매는 하향 순환하도록 함에 있어서 선형 순환되는 냉매의 상부 통로의 통과면적이 제빙돌기 하부 통로의 통과면적에 소정의 비율로 비례 순환하도록 한 제빙기의 증발관을 제공하는 데에도 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 제빙기의 증발관은,

증발코일과, 상기 증발코일의 저부에서 하향 돌출되고, 상기 증발코일과 연 통하는 공간을 형성한 제빙돌기와, 상기 증발코일내 공간으로 부터 제빙돌기내 공간으로 수직 설치되는 가이드부재를 포함하여 순환냉매가 가이드부재를 따라 제빙돌기측으로 하향 순환됨으로서 제빙돌기로의 제빙능력이 개선되는 특징을 갖는다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 제빙기의 증발관은 상기 제빙돌기와 연결되는 증발코일부분에서 가이드부재의 상방에 냉매가 통과하는 통로를 형성함이 바람직하다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 제빙기 증발관은 상기 가이드부재의 상단 증발코일내 공간에는 냉매가 통과되는 상부 통로를 형성하고, 가이드부재의 하단에도 하부 통로를 형성함이 바람직하다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 제빙기 증발관의 상기 가이드부재(130)의 상방에 냉매가 통과하는 통로(112)의 통과면적(A1)이 제빙돌기(120)내 하부 통로(122)의 통과면적(A2)에 대하여 A1 ≥ A2/2 내지 A1 = A2인 특징을 갖는다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 제빙기 증발관의 상기 가이드부재의 상기 증발코일의 단면은 하부가 납작하게 수평면을 이루는 반구형관으로 실시함이 바람직하다.

이로써 본 발명 제빙기 증발관은 상기한 냉매의 전체 순환효율을 확실하게 개선하고, 제빙돌기의 제빙상태가 매우 우수하며, 제빙속도가 개선되어 전력효율이 크게 상승된 제빙기의 증발관을 제공하게 되었다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 상기와 같은 종래 증발관의 순환 냉매가 제빙돌기 내부로의 강제 순환구조로 인하여 증발코일내 냉매가 원활한 순환이 어렵고, 그로 인하여 제빙력도 떨어지고, 제빙된 얼음상태도 불량하던 점들을 개선하여 증발코일 내부로의 선형순환이 향상되도록 함과 아울러 선형 순환력에 이끌려 제빙돌기 내부로의 하향순환도 원활해지는 제빙기를 제공하게 된다.

이러한 본 발명 제빙기는 상기와 같은 하향순환력을 향상시킴과 동시에 가이드부재를 통한 제빙돌기 순환후 기화냉매가 다음 제빙돌기에서는 그대로 증발코일을 따라 선형순환이 이루어지도록 하고 제빙돌기로는 기화되지 않은 냉매가 하향 순환되도록 하여(기화후의 냉매는 제빙돌기로 순환하지 않도록 하여) 제빙속도가 개선됨은 물론 제빙능력(제빙효율,빙질상태,균일한 얼음크기)도 증가되는 효과를 얻는다.

본 발명은 이러한 제빙돌기로의 하향 순환력을 증가시키기 위하여 증발코일과 제빙돌기가 연결되는 가이드부재 상부에서 기화냉매는 선형 순환력으로 통과하고 기화하지 않은 액체냉매는 하향 순환하도록 함에 있어서 선형 순환되는 냉매의 상부 통로의 통과면적이 제빙돌기 하부 통로의 통과면적에 소정의 비율로 비례 순환하도록 한 제빙기의 증발관을 제공하므로서 상기한 냉매의 전체 순환효율을 확실하게 개선하고, 제빙돌기의 제빙상태가 매우 우수하며, 제빙된 얼음의 크기도 균일하다. 또한, 제빙속도가 개선되어 전력효율이 크게 상승되는 우수한 제빙기를 제공하게 된다.

이하에서는 본 발명 제빙기 증발관의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거 구체적으로 설명한다.

첨부 도면 중 도 2a와 도 2b는 본 발명 제빙기의 증발관들의 예를 나타내는 발췌사시도이다.

이 도면에 따르는 본 발명 제빙기 증발관(100)은 상기 도면들에서 도시하는 바와 같이 수평상태에서 지그재그형태를 갖거나 링형을 이루는 증발코일(110)의 저면으로 소정의 간격을 두고 제빙돌기(120)들이 형성되며, 종래 일반적인 증발관(100)의 외적인 형태는 동일하다.

첨부 도면 중 도 3a,3b는 본 발명 제빙기 증발관의 가이드부재 및 제빙돌기의 실시예를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명 제빙기 증발관의 제빙돌기의 단면도이다.

상기 도면들에서 도시하는 본 발명의 제빙기의 증발관(100)에는 수평 형성된 증발코일(110)의 공간(111)에서 하부 제빙돌기(120) 내부로 연통하는 공간(121)을 형성한 상태의 다수 제빙돌기(120)가 연통상태로 형성되며, 서로 연통하는 공간(111)(121)을 통한 냉매의 증발효율(순환효율)을 높이기 위하여 공간(111)(121)을 반분하는 판상의 가이드부재(130)를 상기 증발코일(110)의 내측에서 상기 제빙돌기(120)의 내부공간 소정 위치(L)까지 내면 결합하되 상방에는 일부 냉매의 선형순환이 이루어지는 상부 통로(112)를 형성하고, 동시에 일부 냉매는 가이드부재(130)에 의하여 하향 순환되는 하부 통로(122)를 형성한다.

제빙돌기(120)내 공간(121)의 냉매의 순환능력은 증발코일(110)내 상부 통 로(112)의 단위면적당의 선형통과면적과 하부 통로(122)의 단위면적당 하향통과면적을 베르누이정리에 의하여 계산 가능하며 이를 수치화하여 순환능력을 원활하게 조절할 수 있다.

상기 가이드부재(130)의 상방을 순환하는 냉매가 통과하는 상부 통로(112)의 단윈면적당 통과면적은 적어도 A1 ≥ A2/2 내지 A1 = A2인 것을 만족시키는 것으로, A1은 증발코일(110)의 가이드부재(130) 상단 공간(110)의 냉매 통과면적을 나타내고, A2는 상기 가이드부재(130) 하단의 냉매 통과면적을 나타낸다.

이러한 상기 가이드부재(130)의 상단 증발코일(110)내 상부 통로(112)와, 하부 통로(122)의 고압냉매의 통과면적을 조절하는 것은 압축기의 압력, 증발코일의 전체 길이, 제빙돌기의 공간 면적,갯수, 상,하부 통로의 면적등을 수치화함으로서 설계가 가능하다.

또한, 도 3b에서 도시하는 본 발명 제빙기의 증발관의 제빙돌기(120)는 가이드부재(130)를 증발코일(110)내 공간(111)으로부터 하방 제빙돌기(120)의 공간(121)상에 수직방향으로 설치하되 방향을 비틀어 비스듬하게 형성하여 제빙돌기(130) 상단의 냉매 출입구 면적을 조절가능함을 보여준다.

첨부 도면중 도 5는 본 발명 제빙기의 증발관에 형성된 제빙돌기의 실시예를 나타내는 분리사시도이고, 도 6a, 도 6b는 도 5에서 실시된 본 발명 제빙기의 증발관을 타측 방향에서 요부를 발췌한 단면도들이다.

상기 도면들에서 도시하는 본 발명 제빙기의 증발관은,

증발코일(110)과, 상기 증발코일(110)의 저부에서 하향 돌출되고, 상기 증발 코일(110)과 연통하는 공간(121)을 형성한 제빙돌기(120)와, 상기 증발코일(110)내 공간(111)으로부터 제빙돌기(120)내 공간(121)으로 수직 설치되는 가이드부재(130)를 포함하며, 상기 증발관의 증발코일(110)내 공간(111)에는 수직 방향으로 가이드부재(130)를 설치하되 상방으로 냉매가 통과하는 상부 통로(112)를 형성하고, 이 상부 통로(112)는 상기와 같이 냉매가 통과되는 단위면적당 냉매 통과면적이 하부 통로(122)의 통과면적에 비례하는 상부 통로(112)를 형성함을 나타낸다.

이때 상부 통로(112)는 그 실시형태에 따라 구멍이 가능하나, 도면에서 도시하는 바와 같은 여러형태의 개구공간형태를 가질 수 있다.

즉, 상기 가이드부재(130)의 상단 증발코일(110)내 상부 통로(112)에 형성되는 공간은 냉매가 통과하는 통로(112)의 통과면적(A1)과 같은 공간면적을 가지며, 제빙돌기(120)내 하부 통과면적(A2)에 대하여 A1 ≥ A2/2 내지 A1 = A2인 통과면적을 가져야 함은 전술한 바와 같다.

전술한 본 발명의 상기 실시예들의 증발코일(110)은 그 단면형태가 하부가 납작해진 타원형으로 실시함으로서 하부가 수평면(114)을 형성하는 반구형관으로 실시함이 바람직하다.

이러한 본 발명 제빙돌기의 내부구조를 개선한 증발관의 제빙기는 냉매 압축수단으로부터 고압의 냉매가 증발코일(110)의 입력단으로 공급되어 순환을 시작하여 출력단에서 회수된 뒤 다시 고압으로 가압하는 작용을 반복하며, 이러한 고압냉매의 순환공급으로 상기 증발코일(110) 내에 냉매가 순환되면서 외부열을 빼앗아 물속에 침수된 제빙돌기(120) 주위의 얼음을 형성하는 것이다.

이러한 제빙돌기의 얼음형성을 위하여 상기 증발코일(110) 내부를 순환하는 냉매는 상부 통로(112)를 통과하면서 가이드부재(130)로 구획된 제빙돌기(120) 내부 공간(121)의 앞부분에서 하방으로 하향 순환하면서 하부 통로(122)를 거쳐 가이드부재(130) 뒷부분을 지나 다시 증발코일(110)을 따라 다음 제빙돌기(120)로 순환되는 작용을 반복한다.

이러한 상부 통로(112)의 냉매 통과량은 상부 통로(112)의 통과면적(A1)이 제빙돌기(120)내 하부 통과면적(A2)에 대하여 최소조건인 A1 ≥ A2/2인 조건에서도 적당하지만, 상부 통로(112)의 통과면적(A1)이 제빙돌기(120)내 하부 통과면적(A2)과 같을 경우도 조건을 만족한다.

첨부 도면중 도 7은 본 발명 제빙기 증발관의 제빙 및 순환원리를 설명하기 위한 작용 설명도이다.

이 도면에 따르면, 본 발명 증발관은 초기 기화하지 않은 냉매는 제빙돌기로 하향순환됨과 동시에 제빙돌기 외측의 물이 갖는 열을 빼앗아 정상 제빙이 이루어진다. 이러한 가이드부재(130)를 통한 제빙돌기 순환후의 기화냉매는 다음 제빙돌기(120)에서는 가이드부재(130)와 증발코일(110)사이의 상부통로(112)를 따라 선형순환이 이루어져 제빙돌기(120)로는 하향 순환이 되지 않는다(선형순환력에 이끌리기도하고, 기체상태임).

따라서 이어지는 제빙돌기(120)에도 기화전의 액화냉매만이 제빙돌기(120)로 하향순환되므로 증가된 기화냉매는 제빙돌기로 흐르지 않고 상부통로(112)를 따라 계속 흘러 제빙돌기(120)들은 공히 냉매 순환 초기와 같이 제빙이 이루어지게 되므 로 제빙속도가 개선되어 전력소모를 줄임은 물론 제빙능력(제빙효율,빙질상태,균일한 얼음크기)도 증가되는 것이다.

본 발명은 이러한 제빙돌기(120)로의 하향 순환력을 증가시키기 위하여 증발코일(110)과 제빙돌기(120)가 연결되는 가이드부재(130) 상부에서 기화냉매는 선형 순환력으로 통과하고 기화하지 않은 액체냉매는 하향 순환하도록 함에 있어서 선형 순환되는 냉매의 상부통로(112)의 통과면적(A1)이 제빙돌기 하부통로(122)의 통과면적(A2)에 소정의 비율로 비례 순환하도록 하게 되므로서 우수한 제빙기를 제공하게 되는 것이다.

즉, 상부 통로(112)의 단위면적당 냉매 통과면적(A₁)은 최소한 하부 통로(122)의 단위면적당 냉매 통과면적(A₂)을 반분한 값(A₂/2)과 같거나 그보다 크게 하여 냉매를 순환시켜 그 목적을 달성하며, 최대로는 상부 통로(112)와 하부 통로(122)의 단위면적당 냉매 통과면적이 같은 값을 갖는 통과면적일 경우에도 같은 결과를 얻을 수 있다.

본 발명은 제빙돌기의 내부 냉매순환 통로의 상부 통로와 하부 통로를 이분시켜 초기 제빙돌기의 얼음과 말기 제빙돌기의 얼음의 크기, 결정상태(빙질)등이 일정한 효율적인 제빙기의 증발관을 제공하므로서 소형화한 얼음배출장치에 유용하게 적용할 수 있다.

도 1은 종래 저부 제빙돌기를 형성한 지그재그형 혹은 원형의 증발코일로 이루어진 증발관들의 사시도이다.

도 2a와 도 2b는 본 발명 제빙기의 증발관이 여러형태로 실시된 예를 나타내는 발췌사시도이고,

도 3a,3b는 본 발명 제빙기의 증발관에 실시된 제빙돌기의 가이드부재 발췌도면과 가이드부재의 다른 실시예를 나타내는 단면도이고,

도 4는 본 발명 제빙기의 증발관에 형성된 제빙돌기의 실시예를 나타내는 단면도이고,

도 5는 본 발명 제빙기의 증발관에 형성된 제빙돌기의 실시예를 나타내는 분리사시도이고,

도 6a, 도 6b는 도 5에서 실시된 본 발명 제빙기의 증발관을 타측 방향에서 요부를 발췌한 단면도들이고,

도 7은 본 발명 제빙기의 증발관의 제빙작용을 설명하는 개략단면도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100:증발관, 110:증발코일, 111:공간, 112:상부 통로,114:수평면,

120:제빙돌기, 121:공간, 122:하부 통로, 130:가이드부재.

Claims (4)

1. 제빙기의 증발관에 있어서,

   증발코일(110);

   상기 증발코일(110)의 저부에서 하향 돌출되고, 상기 증발코일(110)과 연통하는 공간(121)을 형성한 제빙돌기(120); 및

   상기 증발코일(110)내 공간(111)으로 부터 제빙돌기(120)내 공간(121)으로 수직 설치되어 공간(121)의 하부에 통로(122)가 형성되는 가이드부재(130)를 포함하여,

   순환냉매가 가이드부재(130)를 따라 제빙돌기(120)측으로 하향 순환되는 것을 특징으로 하는 제빙기의 증발관.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 증발코일(110)의 공간(111)을 가로막는 가이드부재(130)의 상방에 냉매가 통과하는 통로(112)를 형성하는 것을 특징으로 하는 제빙기의 증발관.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 가이드부재(130)의 상방에 냉매가 통과하는 상부 통로(112)의 통과면적(A₁)이 제빙돌기(120)내 하부 통로(122)의 통과면적(A₂)에 대하여 A₁ ≥ A₂/2 내지 A₁ = A₂인 것을 특징으로 하는 제빙기의 증발관.

   (단, A₁은 증발코일(110)의 가이드부재(130) 상단 공간(110)의 냉매가 통과하는 단위면적당 냉매 통과면적을 나타내고, A₂는 상기 가이드부재(130) 하단의 냉매가 통과하는 단위면적당 냉매 통과면적을 나타낸다.)
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 증발코일(110)의 단면은 하부가 납작하게 수평면(114)을 이루는 반구형관인 것을 특징으로 하는 제빙기의 증발관.

Images