KR100935918B1

KR100935918B1 - 제상용 면상 히터

Info

Publication number: KR100935918B1
Application number: KR1020080039562A
Authority: KR
Inventors: 임현철; 양재석; 장승호; 민중기
Original assignee: 주식회사 에이엠오
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2010-01-07
Also published as: KR20090113698A

Abstract

본 발명은 스트립형 면상 발열체에서 발생된 열이 연장부 및 핀을 통해 증발기에 균일하고 손실되지 않고 전달되므로 제상 효율이 향상되고 소비 전력이 감소제상용 면상 히터에 관한 것이다.

본 발명에 따른 냉동장치의 증발기에 착상(着霜)된 성에를 제거하기 위한 제상 히터는, 금속 박판을 슬리팅 가공하여 얻어진 다수의 스트립으로 이루어지며, 전원이 스트립의 양단부에 인가될 때 발열이 이루어지고 다수의 스트립이 간격을 두고 평행하게 배열되며 인접된 각 스트립의 양측단부는 상호 연결되는 스트립형 면상 발열체와, 상기 스트립형 면상 발열체의 외주에 판형상으로 피복된 절연층과, 상기 절연층의 외주에 판형상으로 형성되는 방열판을 포함하며, 상기 방열판은 그의 일측면이 증발기의 튜브가 통과되도록 형성된 다수의 핀에 상기 증발기와 수평이 되도록 절곡 형성된 연장부에 접합되어 상기 스트립형 면상 발열체에서 발생된 열을 상기 연장부를 통해 상기 증발기로 전달하는 것을 특징으로 한다.

제상, 히터, 스트립, 면상 발열체, 비정질, 리본, 방열판

Description

제상용 면상 히터{Defrost Heater of Surface Type}

본 발명은 제상용 면상 히터에 관한 것으로서, 특히, 냉장고 등의 증발기에 착상(着霜)된 성에를 제거할 수 있는 스트립형 면상 발열체를 이용한 제상용 면상 히터에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 냉동실 및 냉장실로 구획된 본체와, 냉동실 및 냉장실의 전면 개구를 회동 개폐하는 도어와, 냉동실 및 냉장실의 내부를 냉각시키기 위한 냉동장치를 포함한다. 상기에서 냉동장치는 기체상태의 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기와, 압축기로부터 압축된 기체상태의 냉매를 액체상태로 응축하는 응축기와, 액화된 냉매를 저온 저압의 상태로 변환시키는 모세관과, 모세관으로부터 저온 저압으로 액화된 냉매를 기화시키기 위해 증발 잠열을 흡수함으로써 주위의 공기를 냉각시키는 증발기를 포함한다. 이에, 증발기 주위의 냉각된 공기를 냉동실 및 냉장실의 내부에 공급함으로써, 냉동실 및 냉장실의 내부를 냉각시킬 수 있다.

이러한 냉장고의 냉동장치에 마련된 증발기의 표면 온도는 냉장고 내의 온도보다 낮으므로, 냉장고 내의 공기 중에 존재하는 수분이 증발기 표면에 서리 형태 의 성에로 부착되게 된다. 이러한 성에는 증발기의 열교환 능력을 감소시키는 원인이 되므로 증발기에 발생되는 성에를 제거하기 위해 전기히터와 같은 제상 히터가 설치된다.

도 8은 종래 기술에 따른 제상 히터를 갖는 증발기의 정면도이고, 도 9는 도 8의 측면도이다.

냉장고의 증발기(30)는 냉매가 흐르는 지그재그 형상으로 절곡된 튜브(31)와 열 교환이 이루어지도록 튜브(31)를 둘러싸는 다수의 핀(32)으로 이루어지며, 상기 다수의 핀(32)은 튜브(31)의 각 수평 라인별로 다수개씩 형성되거나 또는 도 9와 같이 전체의 수평 라인을 둘러싸도록 수직방향의 다수의 핀이 하나의 핀으로 형성된 구조를 가지고 있다. 상기 다수의 핀(32)은 중앙부에 튜브(31)가 통과되도록 형성되는 것으로 이 증발기(31)의 열 교환 특성을 향상시킨다.

이러한 냉장고의 증발기(30)를 제상하기 위한 종래의 제상 히터는 전면과 후면에 지그재그 형상으로 절곡되어 핀(32)와 선접촉이 이루어지도록 장착된 제1 및 제2 제상 히터(35)(37)와, 상기 증발기(30)의 하측에 장착된 제3 제상 히터(39)로 구성되어 있으며, 상기 제1, 제2 및 제3 제상 히터(35)(37)(39)들을 통해 증발기(30)에 형성된 성에를 제거하는 제상운전이 주기적으로 실시되도록 되어 있다.

상기한 종래의 제상 히터에서 제1 및 제2 제상 히터(35)(37)는 증발기(30)와 선 접촉 상태로 설치되며, 제3 제상 히터(39)는 증발기(30)의 하부에 간격을 두고 설치되어 있다.

이 경우, 상기 제1 내지 제3 제상 히터(35)(37)(39)는 시즈 히터(Sheath heater) 또는 글래스 히터 등으로 형성될 수 있다. 상기에서 시즈 히터 및 글라스 히터에서 발생된 열은 팬(도시되지 않음)에 의해 증발기(30)에 착상된 성에를 녹여 제상한다.

상기와 같은 종래에는 증발기(30)의 전면과 후면에 제1 제상 히터(35)와 제2 제상 히터(37)가 장착되고, 제3 제상 히터(39)가 하측에 장착되므로 위치에 따른 온도 차이로 인하여 각각의 발열 온도를 증가시켜야 한다.

그러나, 상술한 종래 기술에 따른 제1, 제2 및 제3 제상 히터가 증발기와 선접촉 또는 이격되게 형성되므로 제상 효율이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 제상 성능을 향상시키기 위해서는 히터 용량이 큰 제1, 제2 및 제3 제상 히터가 필요하므로 소비 전력이 증가되는 문제점이 있었다.

일반적으로 시즈 히터(Sheath heater)는 파이프 내부에 열선을 코일링하고 절연성과 열전도성이 뛰어난 고순도 산화마그네슘을 고압으로 충진하여 제작한 것으로서, 외부의 기계적인 충격이나 진동에 견고하여 수명이 길며 고온 사용에도 절연 저하가 없어 전기적으로 매우 안전한 것으로 알려져 있다. 그러나, 냉장고 증발기에 적용된 시즈 히터는 공간상의 제약으로 인해 그 발열 부위가 제한되고 히터의 전력 밀도가 높기 때문에 표면 온도가 매우 높은 것이 특징이다.

따라서, 제상 히터로서 시즈 히터를 사용하는 경우, 약 600도까지 발열이 이루어지므로 안전성에 문제가 발생할 수 있고, 설정된 온도까지 온도가 상승되는 시간 및 냉각시간이 길어(즉, 온도 응답성이 느려), 제상 사이클이 길어지게 되는 문제가 있다. 즉, 제상 사이클이 길어지면 제상 종료 후 바로 냉동 사이클로 전환할 수 없기 때문에 효율적인 냉동성능이 발휘되지 못하게 된다.

한편, 한국특허 제584274호에는 이러한 시즈 히터를 사용한 제상 히터의 문제점을 개선하기 위하여, 핀-튜브를 갖는 증발기와; 증발기의 표면 서리층을 제거하기 위해 절연필름 및 절연필름에 피복된 히터 선으로 갖고 표면이 파면으로 이루어져 증발기의 전면 및 배면에 부착되는 제1 및 제2 제상히터를 포함하는 제상히터와; 상기 제상히터가 증발기의 양측면 및 이에 대향하는 냉장실 내측 고정물 사이에 상기 제상히터의 파면에 의해 압착되어 고정되는 것을 특징으로 하는 제상장치를 제안하고 있다.

상기 제상히터는 히터선이 절연필름으로 피복되어 있으며 요철파면을 갖도록 성형된 구조로서 제상히터의 양측에 수직으로 설치된 튜브 브라켓에 접착제 등을 이용하여 장착된 구조를 가지고 있다. 즉, 상기 제상히터는 증발기의 핀 및 튜브와 직접적인 접촉에 의해 히터의 열전달이 이루어지는 것이 아니고 대류방식으로 열전달이 이루어져서 성애의 제거가 이루어지고 있어 열전달 효율의 극대화를 기하기 어려운 구조이다.

따라서, 본 발명의 목적은 스트립형 면상 발열체를 증발기의 핀에 직접 접촉시켜 열을 전달하는 것에 의해 제상 효율을 향상시키며 소비 전력을 감소시킬 수 있는 제상 히터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 온도 응답성이 빠른 금속 박막의 스트립형 면상 발열 체를 이용함에 따라 고온 발열이 이루어지는 것을 억제하여 안정성이 우수하고, 제상 사이클의 가동시에 설정된 온도로 승온이 이루어지고 제상완료시에는 빠르게 냉각이 이루어짐에 따라 냉동 사이클이 신속하게 재개될 수 있는 제상 히터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 증발기의 크기 및 형태에 따라 자유롭게 제작이 용이하게 이루어질 수 있으며, 구조가 간단하고 제조가 용이하여 비용절감을 도모할 수 있는 제상 히터를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 제상 히터는 냉동장치의 증발기에 착상(着霜)된 성에를 제거하기 위한 제상 히터에 있어서, 금속 박판을 슬리팅 가공하여 얻어진 다수의 스트립으로 이루어지며, 전원이 스트립의 양단부에 인가될 때 발열이 이루어지고 다수의 스트립이 간격을 두고 평행하게 배열되며 인접된 각 스트립의 양측단부는 상호 연결되는 스트립형 면상 발열체와, 상기 스트립형 면상 발열체의 외주에 판형상으로 피복된 절연층과, 상기 절연층의 외주에 판형상으로 형성되는 방열판을 포함하며, 상기 방열판은 그의 일측면이 증발기의 튜브가 통과되도록 형성된 다수의 핀에 상기 증발기와 수평이 되도록 절곡 형성된 연장부에 접합되어 상기 스트립형 면상 발열체에서 발생된 열을 상기 연장부를 통해 상기 증발기로 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기 면상 히터는 증발기의 튜브 라인에 대응하여 각각 설치되거나, 또는 증발기의 전체 튜브 라인에 대응하여 크기로 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 면상 히터는 증발기의 전면 및 후면에 각각 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스트립형 면상 발열체는 상기 절연층 내부에 간격을 두고 평행하게 배열된 다수의 스트립을 일측단에서 인접하는 스트립을 직렬 접속시키기 위한 직렬접속수단을 더 포함할 수 있다.

상기 절연층은 합성수지 또는 실리콘으로 이루어지고, 상기 방열판은 Cu, Ag, Au 및 Al 중의 적어도 1종으로 형성되며, 상기 스트립형 면상 발열체는 Fe계 비정질 스트립 또는 FeCrAl로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다수의 스트립은 직렬 접속, 병렬 접속 및 직렬과 병렬 접속의 조합 중 어느 하나의 방식으로 접속된다.

더욱이, 상기 인접된 각 스트립의 단부를 직렬 접속할 때 미리 설정된 온도 범위에서 동작이 이루어지는 전류차단수단을 사용하여 연결할 수 있다.

이 경우, 상기 스트립형 면상 발열체는 10~50㎛ 두께로 설정되고, 상기 히터는 0.2~1mm 두께로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 제상용 면상 히터는 스트립형 면상 발열체에서 발생된 열이 연장부 및 핀을 통해 증발기에 손실되지 않고 균일하게 전달되므로 제상 효율이 향상되고 소비 전력이 감소되는 이점이 있다.

본 발명과 본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 스트립형 면상 발열체를 이용한 제상용 히터를 나타낸 평면도 및 도 1a의 A-A'선 단면도, 도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 스트립형 면상 발열체를 이용한 제상용 히터를 나타낸 평면도 및 도 2a의 B-B'선 단면도, 도 3a는 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 스트립형 면상 발열체를 이용한 제상용 히터를 나타낸 평면도, 도 3b 및 도 3c는 각각 도 3a에서 직렬접속장치가 결합된 것을 자세하게 나타낸 것으로 하우징의 상측을 제거한 상태의 평면도 및 도 3b의 C-C'선 단면도이다.

도 1a 내지 도 3c를 참고하면, 본 발명의 스트립형 면상 발열체를 이용한 제상용 히터(10a-10c)는 전원이 스트립의 양단부에 인가될 때 발열이 이루어지고 다수의 스트립(1a-1d)이 간격을 두고 평행하게 배열되며 인접된 각 스트립의 양측단부는 직렬 또는 병렬 접속방식으로 상호 연결되는 스트립형 면상 발열체(1)와, 상기 스트립형 면상 발열체(1)의 외주에 판형상으로 피복된 절연층(3)과, 상기 절연층(3)의 상부 및 하부에 각각 부착되어 스트립형 면상 발열체(1)에서 발생된 열을 외부로 방열하는 제 1 및 제 2 방열판(13a)(13b)을 포함하고 있다.

각 스트립(1a-1d)이 직렬 접속되는 경우 제1 및 제2 실시예와 같이 인접한 각 스트립(1a-1d)의 2 단부는 일체형 연결부(1e-1g)가 연결되어 있거나, 제3 실시예와 같이 직렬접속장치(15)를 이용하여 상호 연결할 수 있다.

본 발명의 제상용 히터는 도 1a 및 도 1b에 도시된 제1실시예에 따른 제상용 히터(10a)와 같이 스트립형 면상 발열체(1)의 제1 및 제2 전극단자(7a,7b)가 각각 일측 및 타측에 배치되는 것도 가능하고, 도 2a 및 도 2b에 도시된 제2실시예에 따른 제상용 히터(10b)와 같이 상기 스트립형 면상 발열체(1)의 제1 및 제2 전극단자(7a,7b)가 모두 일측에 배치되는 것도 가능하다.

이 경우, 전원 케이블(11)에 의해 플러그에 일단이 연결되는 각 전극단자(7)는 도 4와 같이 스트립형 면상 발열체(1)와 스폿 용접된 후, 용접부위를 실링하도록 절연 필름을 사용하여 코팅되거나, 도 1a 내지 도 3과 같이 쇼트가 발생되어 과전류가 흐르는 경우 단선이 이루어지도록 제1 및 제2 전극단자(7a,7b)와 스트립(1a, 1c,1d) 사이의 어느 한 곳에 퓨즈(5a,5b)를 삽입하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명에서는 도 3과 같이 스트립(1a-1d)의 중간에 직렬접속장치(8a) 대신에 직렬로 바이메탈(9)을 연결 설치하여 주변 온도가 설정온도 이상으로 올라간 경우 자동으로 제1 및 제2 전극단자(7a,7b)에 인가되는 전원을 차단하고 설정온도 이하로 내려간 경우 자동으로 전원을 연결시키는 방식으로 제어하는 것도 가능하다.

상기와 같이 제1 및 제2 전극단자(7a,7b) 중 어느 하나와 발열체(1) 사이에 바이메탈(bimetal)(9)이나 퓨즈(fuse) 등으로 이루어지는 전류차단수단을 구비하는 경우 일정한 온도범위 내에서만 발열체(1)에 전원이 공급되도록 하거나 과전류가 흐르는 경우 퓨즈를 용융시켜 전원을 차단함에 의해 화재발생을 예방할 수 있다.

상기 도 1a 및 도 2a에 도시된 제1 및 제2 실시예에 따른 제상용 히터(10a,10b)는 슬리팅 패턴형성방법을 이용하여, 박막의 비정질 리본을 설정된 저항값을 갖도록 0.5~200mm의 폭을 갖는 스트립(1a-1d) 패턴으로 슬리팅하여 폭을 좁게 하고 직렬 접속된 구조로 발열체의 전체 길이를 길게 형성하여, 일측, 또는 일측 및 타측에 2 전극단자가 배치된 패턴으로 성형한 스트립형 면상 발열체(1)를 제작하고, 그 후, 길이방향으로 한쌍의 절연 필름을 사용하여 면상 발열체(1)의 외부를 코팅함에 의해 절연층(3)을 형성하며, 계속해서, 절연층(3)의 상부 및 하부에 각각 제 1 및 제 2 방열판(13a)(13b)을 부착한 것이다.

이에 반해 상기 도 3에 도시된 제3실시예에 따른 제상용 히터(10c)는 다수, 예를 들어 4개의 선형 제1 내지 제4 스트립(1a-1d)을 제작한 후, 일측에는 제2 및 제3 스트립(1b,1c)의 단부는 바이메탈(bimetal)(9)을 사용하여 연결하고 면상 발열체(1)의 외부를 코팅함에 의해 절연층(3)을 형성하며, 타측에는 제1 및 제2 스트립(1a,1b)의 단부와 제3 및 제4 스트립(1c,1d)의 단부를 각각 연결하는 직렬접속장치(15)의 도전성 연결구(15a,15b)를 사용하여 연결함에 의해 제2실시예와 동등한 직렬 접속된 면상 발열체(1) 구조를 형성한 것이다.

상기 직렬접속장치(8a)는 도 3b 및 도 3c에 상세하게 도시된 바와 같이, 면상 발열체(1)의 외측에 절연층(3)이 형성된 상태에서 단순히 그의 외측면에 끼우는 구조로 절연층(3) 내부에 매입되어 있는 제1 및 제2 스트립(1a,1b)의 단부와 제3 및 제4 스트립(1c,1d)의 단부를 각각 연결할 수 있는 구조를 가지고 있다.

즉, 상기 직렬접속장치(15)는 인접한 제1 및 제2 스트립(1a,1b)의 단부와 제3 및 제4 스트립(1c,1d)의 단부를 각각 연결하기 위한 도전성 연결구(15a,15b)가 일측으로 직사각형의 요홈(15d) 구조를 갖는 하우징(15c)의 요홈 상측면에 일체로 형성되어 있고, 각각의 도전성 연결구(15a,15b)는 제1 및 제2 스트립(1a,1b)과, 제3 및 제4 스트립(1c,1d)에 대응하여 입구측으로부터 요홈 방향으로 선단부가 뾰족한 4개의 스토퍼(151-154)가 일체로 돌출 형성되어 있다.

따라서, 면상 발열체(1)의 외측에 절연층(3)이 형성된 히터를 직렬접속장치(15)의 요홈(15d)에 삽입한 후 약간의 길이만큼 후퇴시키면 도전성 연결구(15a,15b)의 스토퍼(151,152)는 절연층(3)을 파고들어 제1 및 제2 스트립(1a,1b)에 연결되고, 스토퍼(153,154)는 제3 및 제4 스트립(1c,1d)에 연결되어 직렬접속이 이루어지며, 상기 히터는 스토퍼(151-154)의 저지에 의해 어느 이상의 후퇴는 이루어지지 않게 된다.

그리고, 절연층(3)의 상부 및 하부의 각각에 제 1 및 제 2 방열판(13a)(13b)이 도전성 연결구(15a,15b)와 접촉되지 않도록 부착된다.

상기 스트립형 면상 발열체(1)는 Fe, Al, Cu 등의 단원소 금속 박판, 철계(Fe-X), 철크롬계(Fe-Cr) 금속 박판, Fe-(14~21%)Cr-(2~10%)Al와 같은 FeCrAl 합금 박판, Ni(77%~), Cr(19~21%) 및 Si(0.75~1.5%)로 이루어지거나 Ni(57%~), Cr(15~18%), Si(0.75~1.5%) 및 Fe(잔부)로 이루어진 니크롬 열선 재료, 비정질 박판(리본) 중 어느 하나의 재료로 이루어진다.

상기 FeCrAl 합금 박판의 바람직한 합금 재료는 Fe-15Cr-5Al 비율로 합성된 페칼로이 합금(일명, 칸탈(KANTHAL^TM)선) 또는 Fe-20Cr-5Al-REM(희토류 금속)(여기서, REM(Y, Hf, Zr) 1% 정도 포함)을 사용할 수 있다.

또한, 상기 비정질 박판은 Fe계 또는 Co계 비정질 재료로 이루어지며, Fe계 비정질 재료가 상대적으로 저렴하므로 바람직하다.

상기 Fe계 비정질 재료는 예를 들어, Fe_100-u-y-z-w R_u T_x Q_y B_z Si_w,여기서, R은 Ni 및 Co 중의 적어도 1종이고, T는 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo 및 W 중의 적어도 한 종이며, Q는 Cu, Ag, Au, Pd 및 Pt 중의 적어도 1종이고, u는 0~10, x는 1~5, y는 0~3, z는 5~12, 그리고 w는 8~18이다.

상기 Co계 비정질 재료는 예를 들어, Co_1-x1-x2Fe_x1M_x2)_x3B_x4, 여기서, M은 Cr, Ni, Mo 및 Mn에서 선택된 1종류 이상의 원소이고, x1, x2, x3은 각각 0≤x1≤0.10, 0≤x2≤0.10, 70≤x3≤79로 되는 비정질합금에 있어서, B의조성비 x4는 11.0≤x4≤13.0이다.

상기 스트립형 면상 발열체(1) 재료 중에서 가장 바람직한 재료는 Fe-15Cr-5Al 또는 Fe계 비정질 재료이고, Fe-15Cr-5Al는 열처리가 이루어지는 경우 표면에 Al₂O₃(알루미나) 절연막이 형성되어 고온 내식성을 갖게 되어 철계 재료의 산화 문제를 저렴하게 해결하는 이점이 있게 된다.

또한, 잘 알려진 고온 열선 재료 중 니크롬(NiCr) 열선의 니크로탈(NIKROTHAL^TM(Ni: 80)은 비저항이 1.09Ωmm²/m, KANTHAL^TMD는 비저항이 1.35Ω mm²/m인 것으로 알려져 있다. 그런데, Fe계 비정질 박판(리본)은 상기 KANTHAL^TM선과 유사한 1.3~1.4Ωmm²/m의 비저항을 가지고 있어 열선 재료로서 양호한 특성을 가지고 있는 것을 알 수 있으며, 더욱이 KANTHAL^TM선 보다 상대적으로 저렴하므로 본 발명에서는 이를 스트립형 면상 발열체(1) 재료로 사용한다.

그러나, 상기 스트립형 면상 발열체(1) 재료는 열선 재료의 특성으로 요구되는 비저항값이 크지 않고 저렴하게 입수 가능하다면 어떤 금속재 또는 합금 재료도 사용 가능하다.

한편, 상기 비정질 박판(리본)은 예를 들어, 액체급냉법에 의해 비정질 합금의 용융합금을 고속 회전되는 냉각롤에 분사하여 10⁶K/sec의 냉각속도로 냉각시켜 박리함에 의해 얻어지는 것으로 10~50㎛의 두께로 이루어지며, 20mm~200mm 폭으로 제조된다. 또한, 비정질 재료는 일반적으로 고강도, 고내식성, 고연자성 등의 우수한 재료 특성을 가지고 있고, Fe계 비정질 리본은 종래의 실리콘 히터와 비교할 때 약 1/2 정도로 저렴하게 구입할 수 있는 이점이 있다.

상기와 같이, 비정질 박판(리본)은 10~50㎛의 박판으로 얻어지므로 동일한 단면적을 갖는 다른 코일형 열선과 비교할 때 10~20배 이상의 표면적을 가지게 되어 동일한 전력을 사용하여 발열이 이루어질 때 넓은 면적에서 저온 발열이 이루어지므로 저온 히팅 재료로 적합하다. 즉, 상기 비정질 리본은 박판으로 이루어져 있기 때문에 1㎠당 발생하는 열밀도가 낮아 열량도 낮게 된다. 따라서, 본 발명에서 박판으로 이루어진 리본을 가공하여 제작되는 스트립형 면상 발열체(1)는 절연층(3)으로서 종래의 코일형 열선과 비교할 때 상대적으로 과다 및/또는 고온 열 발생을 고려하여 발열체 외주에 두꺼운 내열성 피복층을 형성할 필요가 없게 된다. 따라서, 높은 열전달 효율을 도모할 수 있게 된다.

또한, 상기 스트립형 면상 발열체(1)의 외표면에 코팅되어 방습, 내열 및 전기 절연 기능을 하는 절연층(3) 재료로는 내열성과 전기 절연성이 우수한 합성수지를 사용할 수 있으며, 예를 들어, PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), TPA(Terephthalic Acid)와 MEG(Mono-ethylene Glycol)을 중합하여 얻어지는 PET(Polyethylene Terephthalate), 폴리이미드나, 또는 실리콘 등의 각종 전기 절연용 필름 재료를 사용할 수 있다.

상기 절연층(3) 재료로 사용되는 합성수지는 일반적으로 비교적 염가이며 전기절연성, 열안정성, 내수성이 우수한 특성을 가지며, 실리콘 또한 내열성, 인장강도, 신축율 및 내마모성이 우수하다. 따라서, 스트립형 면상 발열체(1)의 외표면에 상기 특성의 절연층(3)이 코팅되어 있으므로 습도가 높은 환경에서도 단락현상이 발생하지 않게 되어 안전성을 도모할 수 있다.

한편, 본 발명에서 채택하고 있는 히터 재료는 금속 박판이므로 예를 들어, 증발기의 크기에 따라 제상히터의 미리 설정된 폭과 길이 및 면적이 결정되고 제상에 필요한 미리 설정된 온도로 발열이 이루어지도록 할 때 이에 적합한 저항값을 갖도록 하기 위해서 도 1a 내지 도 4c와 같이 광폭의 리본을 0.5mm 이상 ~200mm 이하의 폭을 갖는 스트립(1a-1d)으로 슬리팅하여 폭을 좁게 하고 발열체의 전체 길이 를 길게 형성하는 것이 필요하다.

또한, 본 발명의 제상 히터는 증발기의 튜브 라인별로 이에 대응하여 한개씩 다수개로 형성되거나 또는 증발기 전체 면적으로 커버하도록 하나의 판으로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 제상 히터는 증발기를 커버하는 면적에 대응하여 히터의 크기가 결정되고 히터의 크기에 따라 이에 포함되는 스트립(1a-1d)의 개수가 결정된다.

그리고, 제1 및 제2 방열판(13a)(13b)은 열 전달 특성이 우수한 Cu, Ag, Au 및 Al 중의 적어도 1종으로 형성된다. 이 경우 바람직하게는 증발기의 핀이 열전달(즉, 방열특성)이 우수한 Al으로 이루어지므로, 제1 및 제2 방열판(13a)(13b) 또한 Al으로 이루어지고, Al로 이루어진 증발기의 핀에 브레이징 접합이 이루어질 수 있도록 제1 및 제2 방열판(13a)(13b)은 Al 모재에 Al-5%Si으로 이루어진 Al 합금이 핫 롤링(hot rolling) 접합되어 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명에 따른 제상용 면상 히터가 냉장고의 증발기에 적용된 상태를 도시하는 사시도이고, 도 6은 도 5의 부분 단면도이다.

본 발명에 따른 제상용 면상 히터가 적용되는 냉장고의 증발기(20)는 냉매가 흐르는 지그재그 형상으로 절곡된 튜브(21)에 전체의 수평 라인을 둘러싸도록 수직방향으로 길게 형성된 다수의 핀(23)이 형성된 구조를 가지고 있으며, 각각의 핀(23)마다 소정 간격을 두고, 다수의 연장부(25)가 전면 및 배면에 연장 형성된 구조를 가지고 있다.

본 발명에 따른 제상용 면상 히터(10a)는 한쌍으로 이루어지며 증발기(20)의 전면 및 후면에 각각 설치되고, 제1 및 제2 방열판(13a)(13b) 중 어느 하나가 증발기(20)의 튜브(21)가 통과되도록 형성된 다수의 핀(23)의 연장부(25)에 브레이징 접합 또는 접착제를 사용하여 접합된다. 상기에서 연장부(25)는 다수의 핀(23)이 증발기(20)와 수평이 되도록 절곡 형성되어 인접하는 핀(23)에 근접된다. 그러므로, 다수의 연장부(25)는 평탄한 면이 슬릿을 갖는 것과 같은 형상을 이룬다.

이에 본 발명에 따른 제상용 면상 히터는 다수의 연장부(25) 상의 전면에 제1 및 제2 방열판(13a)(13b) 중 어느 하나가 평탄하게 부착된다. 이에, 제상용 면상 히터는 다수의 연장부(25)와 접촉하는 면적이 넓고 면접촉이 이루어지므로 스트립형 면상 발열체(1)에서 발생된 열을 원활하게 전달하며, 다수의 연장부(25)에 전달된 열은 각각의 핀(23)을 통해 증발기(20)의 튜브(21)에 전달된다.

따라서, 제상용 면상 히터는 스트립형 면상 발열체(1)에서 발생된 열은 제1 및 제2 방열판(13a)(13b) 중 어느 하나에서 연장부(25)를 갖는 다수의 핀(23)을 통해 증발기(20)에 손실 없이 균일하게 전달되므로 제상 효율이 향상되고 소비 전력을 감소시킬 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 제상용 면상 히터가 냉장고의 증발기에 적용된 상태를 도시하는 정면도이다.

도 7에 도시된 냉장고의 증발기(20)는 냉매가 흐르는 지그재그 형상으로 절곡된 튜브(21)에 각각의 수평 라인마다 둘러싸도록 다수의 핀(23)이 각 수평 라인마다 결합된 구조를 가지고 있으며, 각각의 핀(23)마다 연장부(25)가 전면 및 배면에 연장 형성된 구조를 가지고 있다.

본 발명에 따른 제상용 면상 히터(100a-100d)는 각각의 수평라인마다 증발기(20)의 전면 및 후면에 각각 대응하여 설치되고, 제1 및 제2 방열판(13a)(13b) 중 어느 하나가 증발기(20)의 튜브(21)가 통과되도록 형성된 다수의 핀(23)의 연장부(25)에 브레이징 접합된다. 상기에서 연장부(25)는 다수의 핀(23)이 증발기(20)와 수평이 되도록 절곡 형성되어 인접하는 핀(23)에 근접된다.

상기한 실시예에 따른 제상용 면상 히터(100a-100d)는 증발기 각각의 수평라인마다 전면 및 후면에 대응하여 설치되는 것이므로 상기한 도 5에 도시된 실시예의 면상 히터(10a)와 비교할 때 면상 발열체(1)에 포함되는 스트립(1a-1d)의 수가 작다고, 따라서 폭이 좁다는 것을 제외하고 도 5의 면상 히터(10a)와 동일하다. 따라서, 그의 단면 구조는 도 6에 도시된 구조를 갖는다.

제상용 면상 히터(100a-100d)는 다수개로 분할되어 있는 점을 제외하고 도 5의 실시예와 동일하므로 제상용 면상 히터는 다수의 연장부(25)와 접촉하는 면적이 넓고 면접촉이 이루어지므로 스트립형 면상 발열체(1)에서 발생된 열을 원활하게 전달하며, 다수의 연장부(25)에 전달된 열은 각각의 핀(23)을 통해 증발기(20)의 튜브(21)에 전달된다.

또한, 도시된 실시예에 따른 제상용 면상 히터는 금속 박막을 슬리팅한 스트 립형 면상 발열체(1)를 열원으로 사용하므로 제상 사이클이 개시되어 전원이 공급되면 온도 응답성이 빠른 금속 박막의 스트립형 면상 발열체(1)는 설정된 온도까지 빠른 온도 상승이 이루어져서 증발기(20) 표면의 성애를 녹여주며, 바이메탈(9) 또는 온도센서를 통하여 설정된 온도 이하로 주변온도가 하강하면 면상 발열체(1)에 대한 전원공급이 차단되어 빠르게 면상 발열체(1)의 온도가 하강하게 된다. 그 결과 냉장고 또는 냉동장치는 냉동 사이클이 신속하게 재개될 수 있게 되어 제상 사이클로 인하여 떨어졌던 냉동 성능을 빠르게 회복하여 냉장고 또는 냉동장치에 보관된 각종 보관물품의 설정된 상태로 보존할 수 있게 된다.

상기한 실시예 설명에서는 냉장고의 증발기를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 제상 사이클이 요구되는 증발기를 사용하는 장치라면 공업용 또는 가정용 냉동장치 또는 설비에도 적용 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 스트립형 면상 발열체를 이용한 제상용 히터를 나타낸 평면도 및 도 1a의 A-A'선 단면도.

도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 스트립형 면상 발열체를 이용한 제상용 히터를 나타낸 평면도 및 도 2a의 B-B'선 단면도.

도 3a는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 스트립형 면상 발열체를 이용한 제상용 히터를 나타낸 평면도.

도 3b 및 도 3c는 각각 도 3a에서 직렬접속장치가 결합된 것을 자세하게 나타낸 것으로 하우징의 상측을 제거한 상태의 평면도 및 도 3b의 C-C'선 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 제상용 히터의 전극단자를 나타낸 평면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제상용 면상 히터가 냉장고의 증발기에 적용된 상태를 도시하는 사시도.

도 6은 도 5의 부분 단면도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제상용 면상 히터가 다른 구조를 갖는 냉장고의 증발기에 적용된 상태를 도시하는 정면도.

도 8은 종래 기술에 따른 제상 히터를 갖는 증발기의 정면도.

도 9는 도 8의 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

1: 면상 발열체 1a-1d: 스트립

1e-1g: 연결부 3: 절연층

5a,5b: 퓨즈 7,7a,7b: 전극단자

9: 바이메탈 13a,13b: 방열판

10a-10c,100a-100d: 제상용 면상 히터

20: 증발기 21: 튜브

23: 핀 25: 연장부

Claims

냉동장치의 증발기에 착상(着霜)된 성에를 제거하기 위한 제상 히터에 있어서,

금속 박판을 슬리팅 가공하여 얻어진 다수의 스트립으로 이루어지며, 전원이 스트립의 양단부에 인가될 때 발열이 이루어지고 다수의 스트립이 간격을 두고 평행하게 배열되며 인접된 각 스트립의 양측단부는 상호 연결되는 스트립형 면상 발열체와,

상기 스트립형 면상 발열체의 외주에 판형상으로 피복된 절연층과,

상기 절연층 내부에 간격을 두고 평행하게 배열된 다수의 스트립을 일측단에서 인접하는 스트립을 직렬 접속시키기 위한 직렬접속수단과,

상기 절연층의 외주에 판형상으로 형성되는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 제상용 면상 히터.
제1항에 있어서, 상기 면상 히터는 증발기의 튜브 라인에 대응하여 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 제상용 면상 히터.
제1항에 있어서, 상기 면상 히터는 증발기의 전체 튜브 라인에 대응하는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 제상용 면상 히터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 면상 히터는 증발기의 전면 및 후면에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 제상용 면상 히터.
삭제
제1항에 있어서, 상기 절연층은 합성수지 또는 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 제상용 면상 히터.
제1항에 있어서, 상기 다수의 스트립은 직렬 접속, 병렬 접속 및 직렬과 병렬 접속의 조합 중 어느 하나의 방식으로 접속되는 것을 특징으로 하는 제상용 면상 히터.
제1항에 있어서, 상기 인접된 각 스트립의 단부를 직렬 접속할 때 미리 설정된 온도 범위에서 동작이 이루어지는 전류차단수단을 사용하여 연결하는 것을 특징으로 하는 제상용 면상 히터.
제1항에 있어서, 상기 스트립형 면상 발열체는 10~50㎛ 두께로 설정되고, 상기 면상 히터 전체는 0.2~1mm 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제상용 면상 히터.
제1항에 있어서, 상기 방열판은 Cu, Ag, Au 및 Al 중의 적어도 1종으로 형성되는 것을 특징으로 하는 제상용 면상 히터.
제1항에 있어서, 상기 스트립형 면상 발열체는 Fe계 비정질 스트립 또는 FeCrAl로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제상용 면상 히터.