KR101788605B1 - 제상 장치 및 이를 구비하는 냉장고 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 내부의 작동액을 가열하도록 구성되는 히팅 유닛; 및 상기 히팅 유닛의 입구와 출구에 각각 연결되어 상기 히팅 유닛과 함께 작동액이 흐르는 폐유로를 형성하고, 상기 히터에 의해 가열되어 이송되는 고온의 작동액에 의해 증발기의 냉각관에 방열하도록 적어도 일부가 상기 냉각관에 인접하게 배치되는 히트 파이프를 포함하며, 상기 히팅 유닛은, 상기 입구와 상기 출구가 길이방향을 따라 상호 이격된 위치에 형성된 히터 케이스; 및 상기 히터 케이스 내에 수용되어 작동액을 가열하도록 능동적으로 열을 발생시키는 능동발열부와, 상기 능동발열부의 일측에서 연장되어 상기 능동발열부보다 낮은 온도로 가열되는 제1수동발열부를 구비하는 히터를 포함하며, 상기 히터의 일부 열이 외부로 방출되도록, 상기 제1수동발열부의 일부는 상기 히터 케이스에서 외부로 노출되도록 구성되는 제상 장치를 개시한다.

Description

제상 장치 및 이를 구비하는 냉장고{DEFROSTING DEVICE AND REFRIGERATOR HAVING THE SAME}

본 발명은 냉동 사이클에 구비되는 증발기에 착상된 성에를 제거하기 위한 제상 장치, 그리고 이를 구비하는 냉장고에 관한 것이다.

냉동 사이클에 구비되는 증발기는 냉각관을 유동하는 냉매의 순환에 의해 생성된 냉기를 이용하여 주변의 온도를 낮추게 된다. 이 과정에서, 주변 공기와의 온도차가 발생할 경우, 공기 중의 수분이 냉각관의 표면에 응축 동결되는 현상이 발생한다.

증발기에 착상된 성에를 제거하기 위한 제상 작업으로, 종래에는 통상 전기히터를 이용한 제상 방법이 이용되었다.

최근에는 발열수단으로서 히트 파이프를 이용한 제상 장치가 개발되어 안출되었는데, 이와 관련한 기술로는 대한민국 등록특허 제10-0469322호 "증발기"가 있다.

상기 "증발기" 특허의 히트 파이프식 제상 장치는 히터가 증발기의 상하방향을 따라 수직으로 배치되고, 작동액이 히터의 저부에만 충진된 구성을 가진다. 상기 구조의 제상 장치는, 신속한 가열에 의해 증발 속도를 높일 수는 있겠지만, 히터가 과열되는 위험을 내포하고 있다.

또한, 히터가 히트 파이프의 내부에 완전히 수용됨에 따라 고온의 열이 히트 파이프 내부에 집중되어 히터의 수명이 단축될 수 있으며, 히터의 하단이 밀봉되는 구조상 상기 하단에서 연장되는 전선의 실링 문제가 생길 수 있다.

아울러, 히터가 일방향으로 연장되는 히트 파이프의 내부에 수용되는 구조를 가짐에 따라, 작동액의 공급이 원활하지 않을 경우 작동액이 한번에 증발하여 히터의 온도가 급격히 상승할 수 있다. 이는 히터가 수평으로 배치되는 경우 막비등에 의해 더욱 심화될 수 있다.

본 발명은 작동액이 원활하게 순환할 수 있도록 하면서도 히터의 과열을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 제상 장치를 제공하는 데에 있다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제상 장치는, 내부의 작동액을 가열하도록 구성되는 히팅 유닛; 및 상기 히팅 유닛의 입구와 출구에 각각 연결되어 상기 히팅 유닛과 함께 작동액이 흐르는 폐유로를 형성하고, 상기 히터에 의해 가열되어 이송되는 고온의 작동액에 의해 증발기의 냉각관에 방열하도록 적어도 일부가 상기 냉각관에 인접하게 배치되는 히트 파이프를 포함하며, 상기 히팅 유닛은, 상기 입구와 상기 출구가 길이방향을 따라 상호 이격된 위치에 형성된 히터 케이스; 및 상기 히터 케이스 내에 수용되어 작동액을 가열하도록 능동적으로 열을 발생시키는 능동발열부와, 상기 능동발열부의 일측에서 연장되어 상기 능동발열부보다 낮은 온도로 가열되는 제1수동발열부를 구비하는 히터를 포함하며, 상기 히터의 일부 열이 외부로 방출되도록, 상기 제1수동발열부의 일부는 상기 히터 케이스에서 외부로 노출되도록 구성된다.

상기 히터는, 내부에 빈공간을 구비하고 상기 히터 케이스의 내부에 길이방향을 따라 배치되되 일부는 상기 히터 케이스의 외부로 노출되는 히터 프레임을 더 구비하며, 상기 능동발열부는, 상기 히터 프레임의 내부에 삽입되는 보빈과 상기 보빈에 감기는 발열코일을 포함하고, 상기 제1수동발열부는, 상기 보빈이 삽입된 상기 히터 프레임의 후방측 내부 빈공간에 충진되는 절연물질을 포함한다.

상기 히팅 유닛은, 상기 히터 케이스의 후단부와 외부로 노출된 상기 히터 프레임을 감싸 밀봉하도록 형성되는 열수축튜브를 더 구비한다.

상기 히트 파이프를 이동한 후 리턴되는 작동액이 상기 능동발열부로 바로 유입되지 않도록, 상기 입구는 상기 능동발열부를 벗어난 위치에 형성된다.

이와 관련된 일 예로, 리턴되는 작동액이 상기 히터 케이스와 상기 제1수동발열부 사이의 공간으로 유입되도록, 상기 입구는 상기 히터 케이스 내부에 위치하는 제1수동발열부의 다른 일부와 마주하는 상기 히터 케이스의 외주에 형성될 수 있다.

이때, 상기 입구는 상기 히터 케이스의 후단으로부터 내측으로 이격된 위치에 형성될 수 있다.

이와 관련된 다른 일 예로, 상기 입구에 대응되는 상기 히터 케이스의 내부는 빈 공간으로 남겨지고, 상기 능동발열부는 상기 히터 케이스의 상기 입구로부터 이격된 위치에서 상기 출구를 향하여 연장되게 배열되며, 상기 제1수동발열부는 상기 능동발열부의 일측에서 연장되고, 일부가 상기 히터 케이스의 전단에서 외부로 노출되도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 능동발열부와 상기 히터 케이스의 내부에 위치하는 상기 제1수동발열부 간의 길이 비율은 5:3이 될 수 있다.

또한, 상기 능동발열부의 길이는 상기 히터 케이스의 길이 대비 1/2이 될 수 있다.

상기 히터는, 상기 능동발열부의 타측에서 연장되어 상기 능동발열부보다 낮은 온도로 가열되는 제2수동발열부를 더 포함할 수 있다. 상기 제2수동발열부는 상기 보빈이 삽입된 상기 히터 프레임의 전방측 내부 빈공간에 충진되는 절연물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 히터는 상기 히터 프레임의 전방측 개구부를 덮도록 결합되는 커버부재를 더 포함할 수 있다.

한편, 작동액의 일부가 상기 히터 케이스의 전단부에 머물러 상기 히터와 접촉되도록, 상기 출구는 상기 히터 케이스의 전단으로부터 후방으로 소정 간격을 두고 이격된 위치에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 출구의 중심이 상기 히터 케이스의 내측 전단으로부터 이격된 길이는 상기 히터 케이스의 전체 길이 대비 1/10 이상 1/5 이하인 것이 바람직하다.

아울러, 상기한 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제상 장치는, 입구와 출구가 길이방향을 따라 상호 이격된 위치에 형성된 히터 케이스와, 적어도 일부가 상기 히터케이스의 내부에 수용되어 상기 히터케이스 내부의 작동액을 가열하도록 구성되는 히터를 구비하는 히팅 유닛; 및 상기 히터 케이스의 입구와 출구에 각각 연결되고, 상기 히터에 의해 가열되어 이송되는 고온의 작동액에 의해 증발기의 냉각관에 방열하도록 적어도 일부가 상기 냉각관에 인접하게 배치되는 히트 파이프를 포함하며, 작동액의 일부가 상기 히터 케이스의 전단부에 머물러 상기 히터와 접촉되도록, 상기 출구는 상기 히터 케이스의 전단으로부터 후방으로 소정 간격을 두고 이격된 위치에 형성된다.

상기 출구는 그 중심이 상기 히터 케이스의 내측 전단으로부터 10mm 이상 20mm 이하로 이격된 위치에 위치하도록 형성된다. 바람직하게는, 상기 출구는 그 중심이 상기 히터 케이스의 내측 전단으로부터 15mm 이격된 위치에 위치하도록 형성된다.

비율적으로, 상기 출구의 중심이 상기 히터 케이스의 내측 전단으로부터 이격된 길이는 상기 히터 케이스의 전체 길이 대비 1/10 이상 1/5 이하인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 히터의 전단은 상기 히터 케이스의 내측 전단으로부터 후방으로 이격되게 위치한다.

여기서, 상기 히터는, 작동액을 가열하도록 능동적으로 열을 발생시키는 능동발열부; 상기 능동발열부의 후단에서 후방으로 연장되어 상기 능동발열부보다 낮은 온도로 가열되는 제1수동발열부; 및 상기 능동발열부의 전단에서 전방으로 연장되어 상기 능동발열부보다 낮은 온도로 가열되는 제2수동발열부를 포함하며, 상기 제2수동발열부의 전단은 상기 히터의 전단을 구성한다.

상기 구조와 관련된 일 예로, 상기 출구는 상기 히터 케이스의 외주 중 상기 능동발열부와 마주하는 위치에 형성될 수 있다.

또는, 상기 구조와 관련된 다른 일 예로, 상기 능동발열부의 전단은 상기 출구와 상기 입구 사이에 위치할 수 있다.

한편, 상기 히트 파이프를 이동한 후 리턴되는 작동액이 상기 능동발열부로 바로 유입되지 않도록, 상기 입구는 상기 능동발열부를 벗어난 위치에 형성될 수 있다.

이와 관련된 일 예로, 리턴되는 작동액이 상기 히터 케이스와 상기 제1수동발열부 사이의 공간으로 유입되도록, 상기 입구는 상기 히터 케이스의 외주 중 상기 제1제동발열부와 마주하는 위치에 형성될 수 있다.

한편, 상기 냉각관은 상기 증발기의 전면부 및 후면부에 2행을 이루도록 각각 배치되는 제1냉각관과 제2냉각관을 포함하고, 상기 히트 파이프는 상기 제1냉각관과 상기 제2냉각관의 외측에 각각 대응되도록 배열되는 제1히트 파이프와 제2히트 파이프를 포함하며, 상기 출구는 상기 히터 케이스의 외주 양측에 각각 형성되는 제1출구와 제2출구를 포함하고, 상기 제1 및 제2히트 파이프는 상기 히터 케이스의 전단을 사이에 두고 상기 제1 및 제2출구로부터 각각 연장되는 제1 및 제2 출구관과 각각 연결된다.

상기 구조와 관련된 일 예로, 상기 히터 케이스는 상기 냉각관의 최저열과 동일한 높이 또는 상기 냉각관의 최저열보다 낮은 위치에 상기 증발기의 좌우방향을 따라 연장된 형태로 배치될 수 있다.

또는, 상기 구조와 관련된 다른 일 예로, 상기 히터 케이스는 전단이 상측을 향하도록 상기 증발기의 외측에 상하방향을 따라 수직으로 배열될 수 있다.

이때, 상기 히터 케이스의 적어도 일부는 상기 제1냉각관과 상기 제2냉각관 사이에 배치될 수 있다.

한편, 상기 제1수동발열부의 후단부는 상기 히터케이스의 외부로 노출되도록 구성될 수 있다.

아울러, 본 발명은 냉장고 본체; 상기 냉장고 본체에 설치되고, 주위의 증발열을 빼앗아 유체를 냉각하도록 형성되는 증발기; 및 상기 증발기에서 발생하는 성에를 제거하도록 이루어지는 상기 제상 장치를 포함하는 냉장고를 개시한다.

상기 증발기는, 지그재그 형태로 반복적으로 벤딩되어 다열(多列)을 이루는 냉각관; 상기 냉각관에 고정되고, 상기 냉각관의 연장방향을 따라 소정 간격을 두고 이격되게 배치되는 복수의 냉각핀; 및 상기 냉각관의 각 열의 양단부를 지지하도록 형성되는 복수의 지지대를 포함한다.

본 발명에 따르면, 히터는 작동액이 모두 액체 상태일 때 작동액의 수면 아래에 잠기도록 구성되므로, 히터가 과열되지 않은 상태로 안전하게 제상 운전이 이루어질 수 있다.

여기서, 히팅 유닛의 출구는 히터 케이스의 전단으로부터 후방으로 소정 간격을 두고 이격된 위치에 형성된다. 이에 따르면, 작동액의 일부가 히터 케이스의 전단부에 머물러 히터와 접촉되므로 히터의 과열이 방지될 수 있다.

또한 상기 구조에서, 히팅 유닛의 입구는 제1수동발열부와 히터 케이스 사이의 공간과 연통되거나, 히팅 유닛 내부의 빈공간과 연통되도록 구성된다. 이 경우, 리턴되는 작동액이 능동발열부로 직접 유입되지 않고 상대적으로 저온의 제1수동발열부 또는 빈공간을 거친 후 능동발열부에 의해 재가열되어 출구로 배출되는 일련의 유동이 만들어지므로, 작동액의 역류가 방지될 수 있다.

히팅 유닛의 입구와 연결되는 회수관으로는, 5mm보다 크고 7mm보다 작은 내경을 가지는 회수관이 이용된다. 이 경우, 리턴되는 작동액이 히터 케이스 내부로 원활히 유입될 수 있으며, 재가열된 작동액의 역류가 방지될 수 있다.

또한, 회수된 후 재가열되었을 때 상승력을 가지게 되는 작동액의 특성에 맞추어, 출구관은 히터 케이스로부터 상측으로 연장 형성되거나 회수관은 히터 케이스로부터 하측으로 연장 형성될 수 있다.

한편, 제1수동발열부의 일부는 히터 케이스의 후단부에서 후방을 향하여 외부로 노출되도록 구성되어, 히터의 열을 외부로 방출하여 히터의 표면부하밀도를 낮추도록 이루어진다. 히터의 표면부하밀도가 낮아지면, 히터의 과열이 방지되어 신뢰성이 확보될 수 있으며, 히터의 수명이 연장될 수 있다.

또한, 상기 구조에서 리드 와이어는 외부로 노출된 히터의 후단에서 연장되며 열수축부재에 의해 실링되므로, 작동액과의 접촉이 방지되어 제상 장치의 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 구성을 개략적으로 나타낸 종단면도.
도 2 및 도 3은 도 1의 냉장고에 적용되는 제상 장치의 제1실시예를 보인 정면도 및 사시도.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 히팅 유닛의 일 예를 보인 횡단면도 및 종단면도.
도 6은 도 4에 도시된 히터의 분해 사시도.
도 7a 내지 도 7c는 냉동 조건에서 도 5에 도시된 회수관의 내경 별 히터의 온도 변화를 보인 그래프.
도 8은 도 7c 조건의 회수관에서의 유체의 흐름을 개념적으로 나타낸 도면.
도 9 내지 도 12는 도 3의 제상 장치에 적용되는 히팅 유닛의 변형예를 보인 종단면도들.
도 13은 도 1의 냉장고에 적용되는 제상 장치의 제2실시예를 보인 사시도.
도 14는 도 13에 도시된 히팅 유닛의 종단면도.
도 15는 도 1의 냉장고에 적용되는 제상 장치의 제3실시예를 보인 개념도.
도 16은 도 15에 도시된 제상 장치의 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일·유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 종단면도이다.

냉장고(100)는 압축-응축-팽창-증발의 과정이 연속적으로 이루어지는 냉동 사이클에 의해 생성된 냉기를 이용하여 내부에 저장된 식품을 저온 보관하는 장치이다.

도시된 바와 같이, 냉장고 본체(110)는 내부에 식품의 저장을 위한 저장공간을 구비한다. 상기 저장공간은 격벽(111)에 의해 분리될 수 있으며, 설정 온도에 따라 냉장실(112)과 냉동실(113)로 구분될 수 있다.

본 실시예에서는, 냉동실(113)이 냉장실(112) 위에 배치되는 탑 마운트 타입(top mount type)의 냉장고를 보이고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명은, 냉장실과 냉동실이 좌우로 배치되는 사이드 바이 사이드 타입(side by side type)의 냉장고, 상부에 냉장실이 마련되고 하부에 냉동실이 마련되는 바텀 프리저 타입(bottom freezer type)의 냉장고 등에도 적용될 수 있다.

냉장고 본체(110)에는 도어가 연결되어, 냉장고 본체(110)의 전면 개구부를 개폐하도록 이루어진다. 본 도면에서는, 냉장실 도어(114)와 냉동실 도어(115)가 각각 냉장실(112)과 냉동실(113)의 전면부를 개폐하도록 구성된 것을 보이고 있다. 도어는 냉장고 본체(110)에 회전 가능하게 연결되는 회전형 도어, 냉장고 본체(110)에 슬라이드 이동 가능하게 연결되는 서랍형 도어 등으로 다양하게 구성될 수 있다.

냉장고 본체(110)에는 내부 저장공간의 효율적인 활용을 위한 수납유닛[180, 예를 들어, 선반(181), 트레이(182), 바스켓(183) 등]이 적어도 하나 이상 구비된다. 예를 들어, 선반(181)과 트레이(182)는 냉장고 본체(110) 내부에 설치될 수 있고, 바스켓(183)은 냉장고 본체(110)에 연결되는 도어(114) 내측에 설치될 수 있다.

한편, 냉동실(113)의 후방측에는 증발기(130) 및 송풍팬(140)이 구비되는 냉각실(116)이 마련된다. 격벽(111)에는 냉장실(112) 및 냉동실(113)의 공기가 냉각실(116) 측으로 흡입 및 복귀될 수 있도록 하는 냉장실 귀환덕트(111a) 및 냉동실 귀환덕트(111b)가 형성된다. 또한, 냉장실(112)의 후방측에는 냉동실(113)과 통하고 전면부에 다수의 냉기토출구(150a)를 갖는 냉기덕트(150)가 설치된다.

냉장고 본체(110)의 배면 하부측에는 기계실(117)이 마련되고, 기계실(117)의 내부에는 압축기(160)와 응축기(미도시) 등이 구비된다.

한편, 냉장실(112) 및 냉동실(113)의 공기는 냉각실(116)의 송풍팬(140)에 의하여 격벽(111)의 냉장실 귀환덕트(111a) 및 냉동실 귀환덕트(111b)를 통해서 냉각실(116)로 흡입되어 증발기(130)와 열교환을 이루게 되고, 다시 냉기덕트(150)의 냉기토출구(150a)를 통하여 냉장실(112) 및 냉동실(113)로 토출되는 과정을 반복적으로 행하게 된다. 이때, 증발기(130)의 표면에는 냉장실 귀환덕트(111a) 및 냉동실 귀환덕트(111b)를 통하여 재유입되는 순환 공기와의 온도차에 의해서 성에가 착상된다.

이러한 성에를 제거하기 위해 증발기(130)에는 제상 장치(170)가 구비되며, 제상 장치(170)에 의해 제거된 물, 즉 제상수는 제상수 배출관(118)을 통하여 냉장고 본체(110)의 하부측 제상수 받이(미도시)에 집수되게 된다.

이하, 제상시의 소비전력이 감소될 수 있고, 열교환 효율이 증대될 수 있는 새로운 형태의 제상 장치(170)에 대하여 설명한다.

도 2 및 도 3은 도 1의 냉장고(100)에 적용되는 제상 장치(170)의 제1실시예를 보인 정면도 및 사시도이고, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 히팅 유닛(171)의 일 예를 보인 횡단면도 및 종단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 증발기(130)는 냉각관(131, 쿨링 파이프), 복수의 냉각핀(132) 및 복수의 지지대(133)를 포함한다.

냉각관(131)은 지그재그 형태로 반복적으로 벤딩되어 다열(多列)을 이루며, 내부에는 냉매가 충진된다. 냉각관(131)은 수평 배관부와 벤딩 배관부의 조합으로 구성될 수 있다. 수평 배관부는 상하로 서로 수평하게 배치되고 냉각핀(132)을 관통하도록 구성되며, 벤딩 배관부는 상측 수평 배관부의 단부와 하측 수평 배관부의 단부를 각각 연결하여 내부를 상호 연통시키도록 구성된다. 냉각관(131)은 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 냉각관(131)이 2행을 이루도록 증발기(130)의 전면부 및 후면부에 각각 형성되는 제1냉각관(131')과 제2냉각관(131")으로 구성된 것을 보이고 있다. 참고로, 도 2에서는 전방의 제1냉각관(131')과 후방의 제2냉각관(131")이 서로 동일한 형태로 형성되어, 제2냉각관(131")이 제1냉각관(131')에 의해 가려져 있다.

그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 전방의 제1냉각관(131')과 후방의 제2냉각관(131")은 서로 다른 형태로 형성될 수 있다. 다른 한편으로는, 냉각관(131)은 단일 행을 이루도록 형성될 수도 있다.

냉각관(131)에는 복수의 냉각핀(132)이 냉각관(131)의 연장방향을 따라 소정 간격을 두고 이격되게 배치된다. 냉각핀(132)은 알루미늄 재질의 평판체로 형성될 수 있으며, 냉각관(131)은 냉각핀(132)의 삽입홀에 삽입된 상태에서 확관되어 상기 삽입홀에 견고하게 끼워질 수 있다.

복수의 지지대(133)는 증발기(130)의 양측에 각각 구비되며, 각각은 상하방향을 따라 수직으로 연장되어 냉각관(131)의 벤딩된 단부를 지지하도록 구성된다. 복수의 지지대(133)에는 후술하는 히트 파이프(172)가 끼워져 고정될 수 있는 삽입홈이 형성된다.

제상 장치(170)는 증발기(130)에서 발생하는 성에를 제거하도록 이루어지며, 도시된 바와 같이 증발기(130)에 설치된다. 제상 장치(170)는 히팅 유닛(171) 및 히트 파이프(172, 전열관)를 포함한다.

히팅 유닛(171)은 증발기(130)의 하부에 구비되며, 제어부(미도시)와 전기적으로 연결되어 상기 제어부로부터 구동 신호를 받으면 열을 발생하도록 형성된다. 예를 들어, 상기 제어부는 기설정된 시간 간격마다 히팅 유닛(171)에 구동 신호를 인가하거나, 감지된 냉각실(116)의 온도가 기설정된 온도 이하로 낮아질 경우 히팅 유닛(171)에 구동 신호를 인가하도록 구성될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하여 히팅 유닛(171)에 대하여 상세하게 살펴보면, 히팅 유닛(171)은 히터 케이스(171a) 및 히터(171b)를 포함한다.

본 실시예에서, 히터 케이스(171a)는 일방향을 따라 연장 형성되어 증발기(130)의 하부에 좌우방향을 따라 길게 배치된다. 히터 케이스(171a)는 원통형 또는 사각기둥 형태로 형성될 수 있으며, 구리 재질 또는 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.

히터 케이스(171a)는 냉각관(131)의 최저열과 인접하게 배치된다. 예를 들어, 히터 케이스(171a)는 냉각관(131)의 최저열과 동일한 높이에 배치되거나, 냉각관(131)의 최저열보다 낮은 위치에 배치될 수 있다.

또한, 히터 케이스(171a)는 어큐뮬레이터(134)가 위치하는 증발기(130)의 일측, 그 맞은편인 타측, 또는 상기 일측과 상기 타측 사이의 임의의 지점에 배치될 수 있다.

본 개념도에서는, 히터 케이스(171a)가 어큐뮬레이터(134)가 위치하는 증발기(130)의 일측에서, 냉각관(131)의 최저열보다 낮은 위치에, 냉각관(131)과 평행하게 증발기(130)의 수평방향으로 배치된 것을 보이고 있다.

히터 케이스(171a)는 내부가 비어있는 형태를 가지며, 히트 파이프(172)의 양단부와 각각 연결되어 히트 파이프(172)와 함께 작동액(F)이 순환할 수 있는 폐루프 형태의 유로를 형성한다. 히터 케이스(171a)의 좌우방향 상의 양측에는 히트 파이프(172)의 양단부와 각각 연결되는 출구(171c', 171c")와 입구(171d', 171d")가 각각 형성된다.

구체적으로, 히터 케이스(171a)의 일측[예를 들어, 히터 케이스(171a)의 전단부에 인접한 외주면]에는 히트 파이프(172)의 일단부와 연통되는 출구(171c', 171c")가 형성된다. 출구(171c', 171c")는 히터(171b)에 의해 가열 작동액(F)이 히트 파이프(172)로 배출되는 개구를 의미한다.

히터 케이스(171a)의 타측[예를 들어, 히터 케이스(171a)의 후단부에 인접한 외주면]에는 히트 파이프(172)의 타단부와 연통되는 입구(171d', 171d")가 형성된다. 입구(171d', 171d")는 히트 파이프(172)를 지나면서 응축된 작동액(F)이 히터 케이스(171a)로 회수되는 개구를 의미한다.

히터(171b)는 적어도 일부가 히터 케이스(171a)의 내부에 수용되어 히터 케이스(171a)의 길이방향을 따라 연장된 형태를 가진다. 본 개념도에서는, 히터(171b)가 증발기(130)의 좌우방향을 따라 평행하게 배열된 것을 보이고 있다.

히터(171b)는 히터 케이스(171a)의 타측을 통해 삽입되어 히터 케이스(171a)에 고정 및 실링될 수 있다. 이때, 히터(171b)의 일부는 히터 케이스(171a) 내부에 수용되며, 히터(171b)의 다른 일부는 히터 케이스(171a) 외부로 노출되도록 구성된다.

히터 케이스(171a)의 내부에 수용된 히터(171b)는 히터 케이스(171a)의 내주면과 기설정된 간격을 두고 이격되게 배치된다. 상기 배치에 따라, 히터 케이스(171a)의 내주면과 히터(171b)의 외주면 사이에는 환형(環形)의 틈새를 가지는 환상공간이 형성된다.

히터 케이스(171a)의 내부에 수용된 히터(171b)의 내부에는 발열코일(171b1b, 도 6 참조)이 일부 형성되어, 전원 공급시 열을 발생하도록 구성된다. 히터(171b)의 내부에 발열코일(171b1b)이 수회 감긴 부분은 고온으로 가열되어 작동액을 증발시키는 능동발열부(171b1)를 구성하게 된다. 상기 능동발열부(171b1)에 대해서는 후술하기로 한다.

히트 파이프(172)는 도면상에서 히터 케이스(171a)의 좌측에 구비되는 출구(171c', 171c")와 우측에 구비되는 입구(171d', 171d")에 각각 연결되며, 내부에는 소정의 작동액(F, working fluid)이 충진된다. 작동액(F)으로 일반적인 냉매(예를 들어, R-134a, R-600a 등)가 이용될 수 있다.

히트 파이프(172)는 히터 케이스(171a)의 출구(171c', 171c") 및 입구(171d', 171d")와 직접 연결될 수 있으나, 이들이 이종 재질로 형성될 경우[예를 들어, 히트 파이프(172)는 알루미늄 재질, 히터 케이스(171a)는 구리 재질인 경우], 연결 작업이 어려울 수 있다.

이 경우, 히터 케이스(171a)와 히트 파이프(172) 간의 연결을 위하여, 출구(171c', 171c")에는 출구관(171g', 171g")이 연장 형성되고, 입구(171d', 171d")에는 회수관(171h', 171h")이 연장 형성될 수 있다. 출구관(171g)과 회수관(171h)은 히터 케이스(171a)와 동일 재질로 형성되어, 일체로 결합될 수 있다. 이처럼, 출구관(171g)과 회수관(171h)은 히트 파이프(172)와의 용이한 연결을 위하여 이들 사이에 부가되는 구성으로 이해될 수 있다.

한편, 다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 히트 파이프(172)의 적어도 일부는 증발기(130)의 냉각관(131)에 인접하게 배치되어, 히팅 유닛(171)에 의해 가열되어 이송되는 고온의 작동액(F)에 의해 증발기(130)의 냉각관(131)에 열을 전달하여 성에를 제거하도록 구성된다.

히팅 유닛(171)에 의해 내부에 충진된 작동액(F)이 고온으로 가열됨에 따라, 작동액(F)은 압력 차이에 의해 유동하여 히트 파이프(172)를 이동하게 된다. 구체적으로, 히터(171b)에 의해 가열되어 출구(171c', 171c")로 배출된 고온의 작동액(F)은 히트 파이프(172)를 이동하면서 증발기(130)의 냉각관(131)에 열을 전달한다. 작동액(F)은 이러한 열교환 과정을 거치면서 점차 냉각되어 입구(171d', 171d")로 유입된다. 냉각된 작동액(F)은 히터(171b)에 의해 재가열된 후 다시 출구(171c', 171c")로 배출되어 위의 과정을 반복 수행한다. 이러한 순환 방식에 의해 냉각관(131)에 대한 제상이 이루어지게 된다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 히트 파이프(172)는 냉각관(131)과 같이 반복적으로 벤딩된 형태(지그재그 형태)를 가질 수 있다. 이를 위하여, 히트 파이프(172)는 수직연장부(172a) 및 방열부(172b)를 포함하며, 필요에 따라 수평연장부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

수직연장부(172a)는 히팅 유닛(171)에 의해 가열된 작동액(F)이 상승하도록 증발기(130)의 상측으로 연장된다. 수직연장부(172a)는 일측 지지대(133)의 외측에 소정 간격을 두고 상기 지지대(133)와 평행하게 배치된 상태로 증발기(130)의 상부까지 연장된다.

방열부(172b)는 수직연장부(172a)와 연결되어, 증발기(130)의 냉각관(131)을 따라 지그재그 형태로 연장된다. 방열부(172b)는 열을 이루는 복수의 수평배관(172b') 및 이들을 지그재그 형태로 연결하도록 벤딩된 U자관 형태로 구성되는 연결배관(172b")의 조합으로 구성된다.

수직연장부(172a) 또는 방열부(172b)는 어큐뮬레이터(134)에 적상된 성에를 제거하기 위하여, 어큐뮬레이터(134)에 인접한 위치까지 연장될 수 있다.

도시된 바와 같이, 수직연장부(172a)가 어큐뮬레이터(134)가 위치하는 증발기의(130) 일측에 배치되는 경우에는, 수직연장부(172a)가 어큐뮬레이터(134)에 인접한 위치까지 상측으로 연장된 후, 냉각관(131)을 향하여 하측으로 벤딩 및 연장되어 방열부(172b)와 연결되도록 구성될 수 있다.

반면에, 수직연장부(172a)가 상기 일측의 반대편인 타측에 배치되는 경우, 방열부(172b)는 수직연장부(172a)와 연결되어 수평으로 연장된 후, 어큐뮬레이터(134)를 향하여 상측으로 연장되었다가 다시 냉각관(131)에 대응되도록 하측으로 벤딩 및 연장될 수 있다.

한편, 히팅 유닛(171)의 설치 위치에 따라 히트 파이프(172)는 수평연장부를 더 구비할 수 있다. 일 예로, 히팅 유닛(171)이 수직연장부(172a)로부터 이격된 위치에 구비될 경우, 히팅 유닛(171)과 수직연장부(172a)를 연결하기 위한 수평연장부가 추가로 구비될 수 있다.

히팅 유닛(171)에 수평연장부가 연결되어 길게 연장 형성되는 경우, 고온의 작동액(F)이 증발기(130)의 하부를 거쳐가게 되므로, 증발기(130) 하측 냉각관(131)에 대한 제상이 원활하게 이루어질 수 있는 이점이 있다.

이처럼, 히팅 유닛(171)은 수평연장부 또는 수직연장부(172a)와 연결되어, 가열된 작동액(F)을 히트 파이프(172)로 공급한다. 앞서 설명한 출구관(171g)은 히트 파이프(172)의 수평연장부 또는 수직연장부(172a)와 연결될 수 있다.

또한, 히팅 유닛(171)은 방열부(172b)와 연결되어, 히트 파이프(172)를 이동하면서 냉각관(131)과의 열교환에 의해 냉각된 작동액(F)을 회수하도록 구성된다. 앞서 설명한 회수관(171h)은 히트 파이프(172)의 방열부(172b)와 연결될 수 있다.

한편, 히팅 유닛(171)이 증발기(130)의 타측[어큐뮬레이터(134)가 위치하는 증발기(130) 일측의 반대측]에 배치되고, 수직연장부(172a)와의 연결을 위한 수평연장부가 길게 형성되는 구조에서, 회수관(171h)과 연결되는 방열부(172b)의 단부는 벤딩된 형태로 형성될 수 있다.

상기 구조에 의해, 리턴되는 작동액(F)은 회수관(171h)으로 유입되기 직전에 적어도 한 번 방향이 전환되게 된다. 여기서, 벤딩된 부분에는 유동 저항이 크게 형성되기 때문에, 리턴되는 작동액(F)의 역류가 방지될 수 있다.

본 실시예에서, 히터(171b)에 의해 가열된 작동액(F)은 출구관(171g)으로 배출되어 수직연장부(172a)를 통하여 증발기(130)의 상부로 이송된 후, 방열부(172b)를 따라 흐르면서 냉각관(130)에 열을 전달하여 제상을 수행한 뒤, 회수관(171h)을 통하여 리턴되며, 다시 히터(171b)에 의해 재가열되어 히트 파이프(172)를 유동하는 순환 루프를 형성한다.

상술한 히트 파이프(172)는 증발기(130)의 전면부 및 후면부에 2행을 이루도록 각각 배치되는 제1히트 파이프(172')와 제2히트 파이프(172")로 구성될 수 있다. 본 예에서는, 제1히트 파이프(172')가 제1냉각관(131')의 전방에 배치되고, 제2히트 파이프(172")가 제2냉각관(131")의 후방에 배치되어, 2행을 이루도록 형성된 구조를 보이고 있다.

이처럼 히트 파이프(172)가 2행으로 구성되는 경우, 작동액(F)이 제1 및 제2히트 파이프(172', 172")로 균일하게 유입되지 않아, 제1히트 파이프(172')와 제2히트 파이프(172") 간에 온도차가 발생할 수 있다. 상기 온도차를 최소화하기 위하여, 제1 및 제2히트 파이프(172', 172")는 동일한 길이로 형성되는 것이 바람직하다. 본 도면에서는, 제1 및 제2히트 파이프(172, 172")가 동일한 길이로 형성될 뿐만 아니라, 동일한 형태로 배열된 구조를 예시하고 있다.

한편, 상기 구조에서, 제1 및 제2히트 파이프(172', 172") 모두는 히팅 유닛(171)의 입구 및 출구와 각각 연결된다.

이를 위하여, 히팅 유닛(171)의 출구는 제1출구(171c')와 제2출구(171c")로 구성되고, 제1 및 제2출구관(171g', 171g")은 제1 및 제2출구(171c', 171c")로부터 각각 연장되어 제1 및 제2히트 파이프(172', 172")의 일단부와 각각 연결된다. 히팅 유닛(171)에 의해 가열된 기체 상태의 작동액(F)은 제1 및 제2출구(171c', 171c")를 통하여 제1 및 제2히트 파이프(172', 172")로 각각 방출된다. 제1 및 제2출구(171c', 171c")는 히터 케이스(171a)의 외주 양측에 각각 형성되며, 제1 및 제2출구(171c', 171c") 사이에는 후술하는 능동발열부(171b1)가 위치할 수 있다.

또한, 히팅 유닛(171)의 입구는 제1입구(171d')과 제2입구(171d")로 구성되고, 제1 및 제2회수관(171h', 171h")은 제1 및 제2입구(171d', 171d")로부터 각각 연장되어 제1 및 제2히트 파이프(172', 172")의 타단부와 각각 연결된다. 각각의 히트 파이프(172', 172")를 이동하면서 냉각된 액체 상태의 작동액(F)은 제1 및 제2입구(171d', 171d")를 통하여 히터 케이스(171a)의 내부로 유입된다. 제1 및 제2입구(171d', 171d")는 후술하는 제1수동발열부(171b2)를 사이에 두고 히터 케이스(171a)의 외주 양측에 각각 형성된다.

한편, 히트 파이프(172)는 냉각관(131)의 각 열에 고정되는 복수의 냉각핀(132) 사이에 수용되도록 구성될 수 있다. 상기 구조에 의하면, 히트 파이프(172)는 냉각관(131)의 각 열 사이사이에 배치되게 된다. 이때, 히트 파이프(172)는 냉각핀(132)과 접촉하도록 구성될 수도 있다.

그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 히트 파이프(172)는 복수의 냉각핀(132)을 관통하도록 설치될 수 있다. 즉, 히트 파이프(172)는 냉각핀(132)의 삽입홀에 삽입된 상태에서 확관되어 상기 삽입홀에 견고하게 끼워질 수 있다. 상기 구조에 따르면, 히트 파이프(172)는 냉각관(131)에 대응되게 배치되게 된다.

한편, 제상 장치(170)는 히터(171b)의 과열 방지를 위하여 다음과 같이 구성된다.

먼저, 앞서 살펴본 바와 같이, 히터(171b)는 적어도 일부가 히터 케이스(171a)의 내부에 수용되어 히터 케이스(171a)의 길이방향을 따라 연장된 형태를 가진다. 또한, 히팅 유닛(171) 및 히트 파이프(172)의 내부에는 소정의 작동액(F)이 충진된다.

작동액(F)이 모두 액체 상태에 놓였을 때[히터(171b)의 미작동시], 히터(171b)의 상단부가 작동액(F)의 수면 위로 노출되는 경우, 히터(171b)가 작동하게 되면 상기 히터(171b)의 상단부는 작동액(F)에 잠긴 나머지 부분과는 달리 온도가 급격히 상승하게 된다.

이러한 상태가 지속되면, 히터(171b)의 상단부는 과열되어 제상 장치(170)에 치명적인 손상(예를 들어, 화재)을 가져 올 수 있고, 리턴되는 작동액(F)이 흐르는 히트 파이프(172)의 타단부로 가열된 작동액(F)이 역류되는 현상이 발생할 수도 있다.

이러한 현상을 방지하기 위하여, 히터 케이스(171a)의 내부에 충진된 작동액(F)은 액체 상태에서 히터(171b)의 상단부보다 높은 위치에 수면이 형성되도록 충진된다. 즉, 히터(171b)는 작동액(F)의 수면 아래에 잠기도록 구성된다.

상기 구성에 따르면, 히터(171b)가 액체 상태의 작동액(F)의 수면 아래에 잠겨 있는 상태에서 가열되기 때문에, 가열에 의해 증발된 작동액(F)이 순차적으로 히트 파이프(172)의 일단부로 이송될 수 있어, 원활한 순환 유동이 만들어질 수 있으며, 히팅 유닛(171)의 과열도 방지될 수 있다.

도 2에서는, 작동액(F)이 모두 액체 상태에 놓였을 때, 작동액(F)이 히트 파이프(172)의 최저열 수평배관으로부터 위로 첫 번째 수평배관까지(즉, 아래에서 두 번째 수평배관까지) 충진된 것을 예시하고 있다. 작동액(F)은 히터(171b)가 잠기도록 충진되되, 히트 파이프(172)와 히터 케이스(171a)[내부에 수용된 히터(171b)의 체적 제외]의 총 체적 대비 충진량에 따른 히트 파이프(172) 각 열의 방열 온도를 고려하여, 그 충진량이 적절하게 선택되어야 한다.

한편, 도 4 및 도 5를 참조하면, 히터 케이스(171a)의 출구(171c', 171c")는 히터 케이스(171a)의 전단으로부터 후방으로 소정 간격을 두고 이격된 위치에 형성될 수 있다. 즉, 히터 케이스(171a)의 전단부는 출구(171c', 171c")를 지나서 전방으로 돌출 형성된 것으로 이해될 수 있다.

한편, 히터(171b)는 능동적으로 발열하는지 여부에 따라 능동발열부(171b1)와 수동발열부로 구분되며, 수동발열부는 능동발열부(171b1) 후방의 제1수동발열부(171b2)와 능동발열부(171b1) 전방의 제2수동발열부(171b3)를 포함한다.

구체적으로, 능동발열부(171b1)는 능동적으로 열을 발생시키도록 구성된다. 액체 상태의 작동액(F)은 능동발열부(171b1)에 의해 가열되어 고온의 기체 상태로 상변화될 수 있다.

히터 케이스(171a)의 출구(171c', 171c")는 능동발열부(171b1)에 대응되게 위치하거나, 능동발열부(171b1)보다 전방에 위치한다. 도 4 및 도 5에서는, 능동발열부(171b1)가 히터 케이스(171a)의 외주에 형성된 출구(171c', 171c")를 지나 전방으로 연장 형성된 것을 예시하고 있다. 이때, 히터(171b)의 전단은 히터 케이스(171a)의 내측 전단으로부터 후방으로 이격되게 위치하는 것이 바람직하다.

상기 구조에 의해, 작동액(F)의 일부는 히터 케이스(171a)의 전단부[히터 케이스(171a)의 내측 전단과 출구(171c', 171c") 사이의 공간]에 머물러 히터(171b)의 과열을 방지하게 된다.

구체적으로, 능동발열부(171b1)에 의해 가열된 작동액(F)은 작동액(F)이 순환하는 방향, 즉 히터 케이스(171a)의 전단부를 향하여 이동되는데, 이 과정에서 작동액(F)의 일부는 분지된 출구(171c', 171c")로 배출되지만 나머지는 출구(171c', 171c")를 지나 히터 케이스(171a)의 전단부에 와류를 형성하며 머무르게 된다.

이처럼 가열된 작동액(F)의 전부가 출구(171c', 171c")로 바로 배출되는 것이 아니라, 일부는 출구(171c', 171c")로 바로 배출되지 못하고 히터 케이스(171a) 내에 머물러 능동발열부(171b1)와 접촉되도록 구성되므로, 능동발열부(171b1)의 과열이 방지될 수 있다.

실험 결과, 출구(171c', 171c")가 히터 케이스(171a)의 전단에 형성된 경우[구체적으로, 히터 케이스(171a)의 내측 전단과 출구(171c', 171c")의 중심 간의 거리가 10mm 이하인 경우], 작동액(F)의 대부분이 출구(171c', 171c")를 통해 배출되어 히터(171b)의 과열이 발생하였다. 또한, 출구(171c', 171c")가 그 중심이 히터 케이스(171a)의 전단으로부터 20mm를 지나서 위치하도록 형성된 경우에는 작동액(F)의 상당량이 히터 케이스(171a)의 전단부에 와류를 형성하며 고인 채 출구(171c', 171c")로 원활하게 배출되지 못하는 것이 확인되었다.

따라서, 히터(171b)의 과열 방지와 작동액(F)의 원활한 배출을 모두 고려한다면, 출구(171c', 171c")는 그 중심이 히터 케이스(171a)의 내측 전단으로부터 10mm 이상 20mm 이하로 이격된 위치에 위치하도록 형성되어야 한다. 본 실시예에서, 히터 케이스(171a)의 전체 길이는 100mm이므로, 출구(171c', 171c")의 중심이 히터 케이스(171a)의 내측 전단으로부터 이격된 길이는 히터 케이스(171a)의 전체 길이 대비 1/10 이상 1/5 이하인 것이 바람직하다고 할 수 있다.

나아가, 본 실시예에서는, 출구(171c', 171c")의 중심이 히터 케이스(171a)의 내측 전단으로부터 15mm 이격된 위치에 위치하도록 형성된 경우, 최적의 효과를 얻을 수 있다는 것이 실험 결과 확인되었다. 비율적으로는, 출구(171c', 171c")의 중심이 히터 케이스(171a)의 내측 전단으로부터 이격된 길이가 히터 케이스(171a)의 전체 길이 대비 15/100일 때이다.

한편, 능동발열부(171b1)의 후단에는 제1수동발열부(171b2)가 후방으로 연장 형성된다. 제1수동발열부(171b2)는 능동발열부(171b1)처럼 스스로 열을 발생시키지는 않지만, 능동발열부(171b1)에 의해 열을 전달받아 일정 온도 수준으로 가열된다. 여기서, 제1수동발열부(171b2)는 액체 상태의 작동액(F)에 소정의 온도 상승을 야기할 수 있을 뿐, 작동액(F)을 기체 상태로 상변화시킬 수 있을 만큼 고온을 가지지는 않는다.

히터(171b)를 온도 관점에서 살펴보면, 능동발열부(171b1)는 상대적으로 고온부를 형성하고, 제1수동발열부(171b2)는 상대적으로 저온부를 형성한다.

구조적으로, 히터(171b) 내부의 발열코일(171b1b, 도 6 참조)은 수회 감겨서 전원 공급시 고온의 열을 발생하도록 이루어진다. 이처럼, 발열코일(171b1b)이 수회 권선된 부분은 능동발열부(171b1)를 구성한다. 능동발열부(171b1) 후방의 리드 와이어(171b1c)가 통과하는 부분에는 절연물질(171b2a, 도 6 참조)이 충진되어 제1수동발열부(171b2)를 구성한다. 상기 절연물질(171b2a)로는 산화마그네슘이 이용될 수 있다.

만일, 작동액(F)이 히팅 유닛(171) 내에 설치된 고온의 능동발열부(171b1) 측으로 바로 리턴되는 구조에서는 회수되는 작동액(F)이 다시 가열되어 히팅 유닛(171) 내로 원활하게 귀환되지 못하고 역류하게 되는 경우가 발생할 수 있다. 이는 히트 파이프(172) 내의 작동액(F)의 순환 유동에 방해가 되어 히팅 유닛(171)이 과열되는 문제를 야기할 수 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여, 히팅 유닛(171)의 입구(171d', 171d")는 능동발열부(171b1)를 벗어난 위치에 형성되어, 히트 파이프(172)를 이동한 후 리턴되는 작동액(F)이 능동발열부(171b1)로 바로 유입되지 않도록 구성된다.

이와 관련하여, 본 실시예에서는, 히팅 유닛(171)의 입구(171d', 171d")가 제1수동발열부(171b2)에 대응되게 위치하여, 히트 파이프(172)를 이동한 후 리턴되는 작동액(F)이 히터 케이스(171a)와 제1수동발열부(171b2) 사이의 공간으로 유입되도록 구성된 것을 보이고 있다. 즉, 히팅 유닛(171)의 입구(171d', 171d")는 히터 케이스(171a) 중 제1수동발열부(171b2)를 감싸는 부분의 외주에 형성될 수 있다.

여기서, 제1수동발열부(171b2)의 일부는 히터 케이스(171a)의 후단부에서 후방을 향하여 외부로 노출되도록 구성된다. 히터 케이스(171a)의 외부로 노출된 제1수동발열부(171b2)는 히터(171b)의 열을 외부로 방출하여 히터(171b)의 표면부하밀도(surface load)를 낮추도록 이루어진다. 히터(171b)의 표면부하밀도가 낮아지면, 히터(171b)의 과열이 방지되어 신뢰성이 확보될 수 있으며, 히터(171b)의 수명이 연장될 수 있다.

본 실시예에서, 히터 케이스(171a)의 전체 길이는 100mm이고 능동발열부(171b1)의 길이는 50mm로서, 능동발열부(171b1)의 길이는 히터 케이스(171a)의 전체 길이 대비 1/2로 설정된다. 또한, 이때의 히터 케이스(171a)의 내부에 위치하는 제1수동발열부(171b2)의 길이는 30mm로서, 능동발열부(171b1)와 히터 케이스(171a)의 내부에 위치하는 제1수동발열부(171b2) 간의 길이 비율은 5:3이다.

이하에서는, 히터(171b)의 상세 구성을 바탕으로, 제1수동발열부(171b2)의 외부열 방출 구조 및 외부로 노출된 제1수동발열부(171b2)의 실링 구조에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 6은 도 4에 도시된 히터(171b)의 분해 사시도이다.

도 6을 앞선 도 4 및 도 5와 함께 참조하면, 히터(171b)는 외관을 형성하고 내부에 빈공간이 마련된 히터 프레임(171ba)을 구비한다. 히터 프레임(171ba)은 히터 케이스(171a)의 내부에 길이방향을 따라 배치되되, 일부는 히터 케이스(171a)의 외부로 노출되도록 구성된다. 히터 프레임(171ba)은 스테인리스 스틸 재질로 형성될 수 있다.

히터(171b)는 능동적으로 열을 발생시키는지 여부에 따라 능동발열부(171b1)와 수동발열부로 구분되며, 수동발열부는 능동발열부(171b1) 후방의 제1수동발열부(171b2)와 능동발열부(171b1) 전방의 제2수동발열부(171b3)를 포함한다.

능동발열부(171b1)는 히터 프레임(171ba)의 내부에 길이방향을 따라 삽입되는 기둥 형태의 보빈(171b1a)과, 상기 보빈(171b1a)의 외주에 감겨 보빈(171b1a)의 길이방향을 따라 연장되는 발열코일(171b1b)을 포함한다. 보빈(171b1a)은 절연재질, 예를 들어 산화마그네슘으로 형성될 수 있다. 발열코일(171b1b)은 후술하는 리드와이어(171b1c)를 통하여 전원이 공급되면, 고온으로 가열되도록 구성된다. 발열코일(171b1b)로는 니크롬선이 이용될 수 있다.

제1 및 제2수동발열부(171b2, 171b3)는 보빈(171b1a)이 삽입된 히터 프레임(171ba)의 후방측과 전방측 내부 빈공간에 각각 충진되는 절연물질(171b2a, 172b3a)을 포함한다. 일 예로, 보빈(171b1a)이 삽입된 히터 프레임(171ba)의 후방측 내부 빈공간에 절연물질(171b2a)인 산화마그네슘 분말을 봉입한 후 내부의 공기를 배출시켜 고체화된 제1수동발열부(171b2)를 형성할 수 있다.

절연물질(171b2a, 172b3a)은 보빈(171b1a)의 외주와 히터 프레임(171ba)의 내주 사이의 빈공간에 충진될 수 있다. 즉, 절연물질(171b2a, 172b3a)이 보빈(171b1a)의 전방측과 후방측에 각각 구비되는 것으로 도시된 것은 설명의 편의를 위하여 개념적으로 구분된 것일 뿐, 이들이 완전히 분리된 구성임을 의미하는 것은 아니다.

절연물질(171b2a, 172b3a)은 이 보빈(171b1a)이 삽입된 히터 프레임(171ba)의 후방측과 전방측 내부 빈공간에 각각 충진되는 것으로 도시되어 있으나, 이는

리드 와이어(171b1c)는 제1수동발열부(171b2)를 형성하는 절연물질(171b2a)을 관통하여 전원과 발열코일(171b1b)을 연결하도록 구성된다. 리드 와이어(171b1c)는 보빈(171b1a)을 관통하도록 이루어질 수 있다.

히터 프레임(171ba)의 전방 개구부에는 커버부재(171bb)가 제2수동발열부(171b3)를 형성하는 절연물질(171b3a)을 덮도록 결합될 수 있다. 커버부재(171bb)는 용접에 의해 히터 프레임(171ba)에 결합될 수 있으며, 히터(171b)의 내부에서 발생하는 압력을 견딜 수 있도록 내측으로 움푹 들어간 형태를 가질 수 있다. 상기 구조에 따라, 제2수동발열부(171b3)의 전단은 히터(171b)의 전단을 구성한다.

한편, 히터 프레임(171ba)은 체결부재(171e)를 매개로 하여 히터 케이스(171a)에 고정될 수 있다. 체결부재(171e)는 히터 프레임(171ba)의 외주를 감싸도록 형성되어, 히터 케이스(171a)에 체결된다. 히터 프레임(171ba)과 체결부재(171e), 그리고 체결부재(171e)와 히터 케이스(171a) 사이에는 공기나 수분의 유입이 방지되도록 실링될 수 있다. 이를 위하여, 체결부재(171e)는 탄성재질을 포함도록 구성되어 히터 프레임(171ba) 및 히터 케이스(171a)에 밀착 결합되도록 구성되거나, 내열 실리콘, 용접 등에 의해 실링될 수 있다.

히터 케이스(171a)의 후단부와 외부로 노출된 히터 프레임(171ba)은 열수축튜브(171f)에 의해 감싸져 밀봉될 수 있다. 열수축튜브(171f)는 가열시 수축되어 내부에 수용된 구성들에 밀착됨으로써, 히터 케이스(171a)와 히터 프레임(171ba) 간의 틈을 빈틈없이 실링하도록 이루어진다. 이러한 열수축튜브(171f)는 히터 프레임(171ba)에서 외부로 연장되는 리드 와이어(171b1c)의 일부까지 감싸 밀봉하도록 구성될 수 있다.

히터 케이스(171a)의 후단부에 상술한 히터(171b)의 고정 및 실링 구조가 형성될 수 있도록, 히터 케이스(171a)의 입구(171d', 171d")는 히터 케이스(171a)의 후단으로부터 내측으로 소정 간격을 두고 이격된 위치에 형성될 수 있다.

한편, 입구(171d', 171d")의 내경 및 상기 입구(171d', 171d")로부터 연장되는 회수관(171h)의 내경은 작동액(F)의 회수량, 역류 등과 관련되어 히팅 유닛(171) 및 히트 파이프(172)의 온도에 영향을 미친다. 이하에서는, 제상 장치(170)의 정상 작동을 위한 회수관(171h)의 적정 내경에 대하여 설명한다.

도 7a 내지 도 7c는 냉동 조건에서 도 5에 도시된 회수관(171h)의 내경 별 히터(171b)의 온도 변화를 보인 그래프이고, 도 8은 도 7c 조건의 회수관(171h)에서의 작동액(F1, F2)의 흐름을 개념적으로 나타낸 도면이다.

도 7a는 회수관(171h)의 내경이 4.75mm인 경우이고, 도 7b는 회수관(171h)의 내경이 6.35mm인 경우이며, 도 7c는 회수관(171h)의 내경이 7.92mm인 경우이다. 본 실험에서는 적정 작동액(F)의 양을 55g, 60g, 65g으로 각각 설정하여, 회수관(171h)의 내경 별 히터(171b)의 온도 변화를 측정하였다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 회수관(171h)의 내경이 4.75mm인 경우에는 작동액(F)의 양이 55g일 때 히터(171b)의 과열이 발생했다. 이는 회수관(171h)의 직경이 작음으로 인해 히팅 유닛(171)으로 리턴되는 작동액(F)의 양이 적정량 대비 감소되어, 히터(171b)의 구동시 작동액(F)이 가열되는 히터(171b)를 충분히 접하지 못하게 된 것이 원인이라고 판단된다. 이처럼 회수관(171h)의 직경이 5mm 이하인 경우, 히터(171b)의 표면 온도가 상승하게 되어 일부가 과열(표면온도가 발산되는 현상)되는 문제가 야기될 수 있다.

도 7c에 도시된 바와 같이, 회수관(171h)의 내경이 7.92mm인 경우에는 작동액(F)의 양이 55g, 65g일 때 히터(171b)의 과열이 발생했다. 이처럼, 회수관(171h)의 직경이 7mm 이상인 경우에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 회수되는 작동액(F1)이 회수관(171h)에 모두 충진된 상태로 히터 케이스(171a) 내부로 회수되지 못하고, 회수관(171h) 내의 상부에 공간이 생긴 상태로 흘러 히터 케이스(171a) 내부로 유입되는 현상이 발생하였다. 이때, 히터 케이스(171a) 내부로 유입된 작동액(F2)은 히터(171b)에 의해 재가열되어 히팅 유닛(171) 내부에서 강하게 유동하게 되는데, 가열된 일부 작동액(F2)이 회수관(171h) 내의 상부 공간으로 배출되면서 결과적으로 회수관(171h)으로 일부 작동액(F2)이 역류되는 현상이 일어나게 된다.

이처럼, 회수관(171h)의 내경이 달라짐에 따라 위와 같은 현상이 발생하게 되므로, 히터(171b)의 과열 및 작동액(F)의 역류를 방지하기 위해서는, 입구(171d', 171d")를 능동발열부(171b1)를 벗어난 위치에 형성하는 것과 더불어 적정 내경을 가지는 회수관(171h)을 이용할 필요가 있다.

실험 결과, 도 7b에 도시된 바와 같이, 회수관(171h)이 6.35mm인 경우에는 히팅 유닛(171)의 과열이 발생하지 않음을 확인하였다. 이는 작동액(F)이 원활하게 리턴 및 재가열되어 순환될 수 있음을 의미한다. 참고로, 상기 실험에 이용된 작동액(F)의 양은 55g, 60g이며, 이는 히트 파이프(172)와 히터 케이스(171a)[내부에 수용된 히터(171b)의 체적 제외]의 총 체적의 30-35%에 대응되는 충진량이다.

살펴본 바와 같이, 회수관(171h)의 내경은 5mm보다 크고 7mm보다 작게 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 범위 내의 6.35mm 내경을 가지는 상용관이 회수관(171h)으로 이용될 수 있다.

참고로, 위의 실험에는 내경 11.1mm의 히터 케이스(171a)가 사용되었다. 히터 케이스(171a)의 사양(spec)은 실험에 이용된 사양과 다소 달라질 수 있으나, 회수관(171h)으로는 위의 내경 조건을 가지는 회수관(171h)이 동일하게 사용될 수 있다.

한편, 히터 케이스(171a) 내부에 설치된 히터(171b)가 가열될 때, 내부 작동액(F)의 상태에 따라 히터(171b) 표면에서 기포가 형성되면서 일정한 크기의 공기층으로 발전될 수 있으며, 이를 통상 막비등 현상이라고 일컫는다.

히터 케이스(171a)가 증발기(100)의 하부에 수평으로 배열될 때, 막비등이 형성된 부분의 양측의 압력이 비슷한 경우가 있을 수 있다. 경우에 따라서는, 히터(171b) 표면의 공기층이 더욱 발전하여 히터 케이스(171a) 내부에서 그 양측을 분리하는 것과 같은 정도로 될 수도 있다. 이 경우, 상기 막비등에 의한 공기층은 히터 케이스(171a) 내에서 작동액(F)이 유동하는 데에 장애가 되어, 가열된 작동액(F)이 히트 파이프(172) 내에서 연속적으로 순환 유동하는 것을 저해하게 된다.

이하에서는, 히터 케이스(171a) 내에 막비등이 발생하더라도, 작동액(F)의 원활한 유동이 이루어질 수 있는 다양한 구조에 대하여 설명한다.

도 9 내지 도 12는 도 3의 제상 장치(170)에 적용되는 히팅 유닛의 변형예를 보인 종단면도들이다.

도 9 내지 도 11의 변형예들에서, 히터 케이스(271a, 371a, 471a, 571a)는 증발기(130)의 하부에 평행하게 배치된 것으로 가정하여 설명한다. 즉, 상기 변형예들은 히터 케이스(271a, 371a, 471a, 571a)가 증발기(130)의 하부에 평행하게 배치되더라도 작동액(F)의 원활한 유동을 만들어낼 수 있는 회수관(271h", 371h", 471h", 571h") 및 출구관(271g", 371g", 471g", 571g")의 형태를 설명하기 위한 것이다.

본 변형예는 히터 케이스(271a, 371a, 471a, 571a)가 수평으로 배치되는 것에만 한정되는 것은 아니다. 도 12에 도시된 바와 같이, 히터 케이스(271a, 371a, 471a, 571a)는 출구(271c", 371c", 471c", 571c")가 형성된 일측이 입구(271d", 371d", 471d", 571d")가 형성된 타측보다 높게 위치하도록 상향 경사지게 배치될 수도 있다.

앞선 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 변형예에서, 히터 케이스(271a, 371a, 471a, 571a)의 출구(271c", 371c", 471c", 571c")는 히터 케이스(271a, 371a, 471a, 571a)의 전단으로부터 후방으로 소정 간격을 두고 이격된 위치에 형성된다.

아울러, 본 변형예에서는 능동발열부(271b1, 371b1, 471b1, 571b1)가 출구(271c", 371c", 471c", 571c")를 지나는 위치까지 연장 형성되어, 출구(271c", 371c", 471c", 571c")가 능동발열부(271b1, 371b1, 471b1, 571b1)를 마주하도록 형성된 구조를 예시하고 있다. 즉, 출구(271c", 371c", 471c", 571c")는 히터 케이스(271a, 371a, 471a, 571a) 중 능동발열부(271b1, 371b1, 471b1, 571b1)를 감싸는 부분의 외주에 형성된다.

그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 능동발열부(271b1, 371b1, 471b1, 571b1)는 출구(271c", 371c", 471c", 571c")에 못 미치게 연장 형성되어, 출구(271c", 371c", 471c", 571c")가 능동발열부(271b1, 371b1, 471b1, 571b1) 전방의 빈공간을 마주하도록 형성될 수도 있다. 즉, 능동발열부(271b1, 371b1, 471b1, 571b1)의 전단은 출구(271c", 371c", 471c", 571c")와 입구(271d", 371d", 471d", 571d") 사이에 위치할 수 있다.

또한, 히터 케이스(271a, 371a, 471a, 571a)의 입구(271d", 371d", 471d", 571d")는 능동발열부(271b1, 371b1, 471b1, 571b1)를 벗어난 위치에 형성되어, 히트 파이프(미도시)를 이동한 후 리턴되는 작동액(F)이 능동발열부(271b1, 371b1, 471b1, 571b1)로 바로 유입되지 않도록 구성된다. 도 9 내지 도 12에서는 입구(271d", 371d", 471d", 571d")가 제1수동발열부(271b2, 371b2, 471b2, 571b2)에 대응되게 위치하여, 히트 파이프(미도시)를 이동한 후 리턴되는 작동액(F)이 히터 케이스(271a, 371a, 471a, 571a)와 제1수동발열부(271b2, 371b2, 471b2, 571b2) 사이의 공간으로 유입되도록 구성된 것을 보이고 있다. 즉, 입구(271d", 371d", 471d", 571d")는 히터 케이스(271a, 371a, 471a, 571a) 중 제1수동발열부(271b2, 371b2, 471b2, 571b2)를 감싸는 부분의 외주에 형성된다.

앞서 설명한 바와 같이, 작동액(F)은 입구(271d", 371d", 471d", 571d")를 통하여 회수된 후 히터(271b, 371b, 471b, 571b)에 의해 재가열되어 출구(271c", 371c", 471c", 571c")로 배출된다. 이러한 작동액(F)의 유동 방향 및 가열된 작동액(F)의 상승 특성을 고려하여, 회수관(271h", 371h", 471h", 571h")은 히터 케이스(271a, 371a, 471a, 571a)와 평행하게 배치되거나 히터 케이스(271a, 371a, 471a, 571a)의 하측으로 연장 형성(또는 하측으로 연장되다가 벤딩되어 수평으로 연장 형성)되며, 출구관(271g", 371g", 471g", 571g")은 히터 케이스(271a, 371a, 471a, 571a)와 평행하게 배치되거나 히터 케이스(271a, 371a, 471a, 571a)로부터 상측으로 연장 형성된다. 이때, 회수관(271h", 371h", 471h", 571h") 및 출구관(271g", 371g", 471g", 571g") 중 어느 하나만 수평으로 배치되는 것이 바람직하다.

일 예로, 도 9에서는, 히팅 유닛(271)의 회수관(271h")이 히터 케이스(271a)의 길이방향을 따라 연장 형성되고, 히팅 유닛(271)의 출구관(271g")이 히터 케이스(271a)의 상측으로 연장 형성된 것을 보이고 있다.

한편, 본 예에서는 입구(271d")와 출구(271c")가 모두 히터 케이스(271a)의 좌우측 외주면에 형성된 것을 예시하고 있으나, 가열된 작동액(F)의 상승 특성을 고려하여, 입구(271d")는 히터 케이스(271a)의 좌우측 외주면에 형성되고, 출구(271c")는 히터 케이스(271a)의 상측 외주면에 형성될 수도 있다.

아울러, 다른 일 예로, 도 10에서는, 히팅 유닛(371)의 회수관(371h")이 히터 케이스(371a)의 하측으로 연장 형성되고, 히팅 유닛(371)의 출구관(371g")이 히터 케이스(371a)의 상측으로 연장 형성된 것을 보이고 있다.

본 예에서도 입구(371d")와 출구(371c")가 모두 히터 케이스(371a)의 좌우측 외주면에 형성된 것을 예시하고 있으나, 가열된 작동액(F)의 상승 특성을 고려하여, 입구(371d")는 히터 케이스(371a)의 하측 외주면에 형성되고, 출구(371c)는 히터 케이스(371a)의 상측 외주면에 형성될 수도 있다.

위의 두 예는 출구관(271g", 371g")이 히트 파이프(미도시)의 수직연장부와 직접 연결되는 구조에 적용될 수 있다. 즉, 히터(271b, 371b)에 의해 가열된 작동액(F)이 상승하여 상측으로 연장 형성된 출구관(271g", 371g")으로 배출되는 연속적인 흐름이 형성되므로, 히터 케이스(271a, 371a)가 수평으로 배치된 상태에서도 막비등에 의한 공기층이 원활하게 배출될 수 있다.

또 다른 일 예로, 도 11에서는, 히팅 유닛(471)의 회수관(471h")이 히터 케이스(471a)의 하측으로 연장 형성되고, 히팅 유닛(471)의 출구관(471g")이 히터 케이스(471a)의 길이방향을 따라 연장 형성된 것을 보이고 있다.

본 예에서도 입구(471d")와 출구(471c")가 모두 히터 케이스(471a)의 좌우측 외주면에 형성된 것을 예시하고 있으나, 가열된 작동액(F)의 상승 특성을 고려하여, 입구(471d")는 히터 케이스(471a)의 하측 외주면에 형성될 수도 있다.

아울러, 또 다른 일 예로, 도 12를 참조하면, 히터 케이스(571a)는 출구(571c")가 형성된 일측이 입구(571d")가 형성된 타측보다 높게 위치하도록 상향 경사지게 배치될 수도 있다. 상기 구조에 의하면, 출구(571c")가 입구(571d")보다 상측에 형성될 뿐만 아니라, 히터 케이스(571a) 자체가 상향 경사지게 배치된다.

이는 히터(571b)에 의해 가열된 작동액(F)이 상승하는 특성에 적합한 구조로서, 히터(571b)에 의해 가열된 작동액(F)이 상승하여 히터 케이스(571a) 상측의 출구(571c")로 배출되는 연속적인 흐름이 형성되므로, 막비등에 의한 공기층이 원활하게 배출될 수 있다.

도 13은 도 1의 냉장고에 적용되는 제상 장치(170)의 제2실시예를 보인 사시도이고, 도 14는 도 13에 도시된 히팅 유닛(771)의 종단면도이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 냉각관(731)과 히트 파이프(772)는 앞선 실시예에서 설명한 바와 같이, 2행을 이루도록 구성될 수 있다.

히팅 유닛(771)은 증발기(730)의 저부에 구비된다. 본 도면에서는, 히팅 유닛(771)이 어큐뮬레이터(734)가 위치하는 증발기(730)의 일측 저부에 위치한 것을 예시하고 있다. 여기서, 히터 케이스(771a)의 적어도 일부는 일측 지지대(733)의 내측에 배치될 수 있다.

히팅 유닛(771)은 히터 케이스(771a) 및 히터(771b)를 포함한다. 히터(771b)는 능동발열부(771b1) 및 수동발열부를 포함하며, 상기 수동발열부는 능동발열부(771b1)의 양측에서 각각 연장 형성되는 제1 및 제2수동발열부(771b2, 771b3)를 포함한다. 상기 구성들에 대한 설명은 앞선 예들에서의 설명으로 갈음하기로 한다.

다만, 본 실시예는 앞서 설명한 예들과는 상이한 히팅 유닛(771)의 내부 구조 및 히트 파이프(772)와의 연결 구조를 가진다.

구체적으로, 능동발열부(771b1) 및 제1수동발열부(771b2)는 히터(771b)의 길이방향을 따라 연장되게 형성되되, 작동액(F)의 리턴-(재)가열-배출로 이어지는 유동 관점에서, 작동액(F)은 능동발열부(771b1)를 거쳐 제1수동발열부(771b2)를 향하여 유동하도록 구성된다. 구조적으로, 능동발열부(771b1)는 히터 케이스(771a)의 입구(771d")로부터 이격된 위치에서 출구(771c")를 향하여 연장되게 배열되며, 제1수동발열부(771b2)는 능동발열부(771b1)의 일측에서 연장되고 일부가 히터 케이스(771a)의 전단에서 외부로 노출되도록 구성된다.

히터(771b)는 히터 케이스(771a)의 전방측으로 삽입되어 히터 케이스(771a)에 고정될 수 있다. 제1수동발열부(771b2)는 히터 케이스(771a)의 전단부에 실링 및 고정될 수 있으며, 능동발열부(771b1)는 히터 케이스(771a)의 후방을 향하여 연장 형성될 수 있다.

작동액(F)의 유동 관점에서 살펴보면, 입구(771d")에 대응되는 히터 케이스(771a)의 내부는 빈공간으로 남겨져, 리턴되는 작동액(F)이 상기 빈공간으로 유입되도록 구성된다. 빈공간의 전방에는 능동발열부(771b1)가 구비되어, 상기 빈공간으로 유입된 작동액(F)이 재가열되도록 이루어진다.

능동발열부(771b1)에 대응되는 히터 케이스(771a)의 외주에는 출구(771c")가 형성되어, 재가열된 작동액(F)이 배출되도록 형성된다. 출구(771c")의 형성 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 출구(771c")는 능동발열부(771b1)의 전방에 구비되는 제1수동발열부(771b2)를 감싸는 히터 케이스(771a)의 외주에 형성될 수도 있다.

냉각관(731) 및 히트 파이프(772)가 2행을 이루도록 구성되는 경우, 출구는 능동발열부(771b1)를 사이에 두고 히터 케이스(771a)의 외주 양측에 각각 형성되어 제1 및 제2히트 파이프(772', 772")에 각각 연결되는 제1 및 제2출구(미도시, 771c")로 구성된다. 입구는 리턴되는 작동액(F)이 능동발열부(771b1) 후방의 빈공간으로 유입되도록, 상기 빈공간을 형성하는 히터 케이스(771a)의 외주 양측에 각각 형성되는 제1 및 제2입구(미도시, 771d")로 구성된다.

여기서, 제1수동발열부(771b2)는 능동발열부(771b1)의 전방에서 연장 형성되고, 적어도 일부가 히터 케이스(771a)의 전단에서 외부로 노출되도록 구성된다. 히터 케이스(771a)의 외부로 노출된 제1수동발열부(771b2)는 히터(771b)의 열을 외부로 방출하여 히터(771b)의 표면부하밀도(surface load)를 낮추도록 이루어진다. 히터(771b)의 표면부하밀도가 낮아지면, 히터(771b)의 과열이 방지되어 신뢰성이 확보될 수 있으며, 히터(771b)의 수명이 연장될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 히터 케이스(771a)의 적어도 일부는 제1수동발열부(771b2)의 노출을 고려하여 일측 지지대(733)를 기준으로 내측에 배치될 수 있다. 즉, 상기 구조에 의하면, 전방으로 노출되는 제1수동발열부(771b2) 및 이와 연결되는 리드 와이어(771c)가 증발기(730)의 일측으로부터 지나치게 돌출 형성되는 것이 방지될 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 히트 파이프(772)는 수직연장부(772a) 및 방열부(772b)를 포함한다. 수직연장부(772a)는 히팅 유닛(771)에 의해 가열된 작동액(F)이 상승하도록 증발기(730)의 상측으로 연장되며, 방열부(772b)는 수직연장부(772a)에서 증발기(730)의 냉각관(731)을 따라 지그재그 형태로 연장된다.

여기서, 수직연장부(772a)는 일측 지지대(733)의 외측에 배치되고, 히터 케이스(771a)의 적어도 일부는 상기 일측 지지대(733)의 내측에 배치된다.

히터 케이스(771a)의 출구(771c)는 출구관(771g)과 연결되고, 상기 출구관(771g)은 히트 파이프(772)와 연결되어 배출된 고온의 작동액(F)을 히트 파이프(772)로 공급한다.

출구관(771g)은 히팅 유닛(771)의 출구(771c)와 수직연장부(772a)를 연결하도록 구성되며, 서로 이격 배치되는 이들 간의 연결을 위하여 제1연장부(771g"1)와 제2연장부(771g"2)를 구비한다. 제1연장부(771g"1)는 출구(771c)에서 증발기(130)의 외측으로 상향 경사지게 형성되고, 제2연장부(771g"2)는 제1연장부(771g"1)에서 벤딩된 형태로 상측으로 연장되어 수직연장부(772a)와 연결된다.

도 15는 도 1의 냉장고에 적용되는 제상 장치(170)의 제3실시예를 보인 개념도이고, 도 16은 도 15에 도시된 제상 장치(870)의 사시도이다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 증발기(830)는 냉각관(831), 복수의 냉각핀(832) 및 복수의 지지대(833)를 포함한다.

냉각관(831)은 지그재그 형태로 반복적으로 벤딩되어 다열(多列)을 이룬다. 냉각관(831)은 수평 배관부와 벤딩 배관부의 조합으로 구성될 수 있다. 수평 배관부는 상하로 서로 수평하게 배치되고 냉각핀(832)을 관통하도록 구성되며, 벤딩 배관부는 상측 수평 배관부의 단부와 하측 수평 배관부의 단부를 각각 연결하여 내부를 상호 연통시키도록 구성된다.

냉각관(831)은 앞선 예들에서 설명한 바와 같이 2행을 이루도록 구성될 수 있다.

냉각관(831)에는 복수의 냉각핀(832)이 냉각관(831)의 연장방향을 따라 소정 간격을 두고 이격되게 배치된다. 냉각핀(832)은 알루미늄 재질의 평판체로 형성될 수 있으며, 냉각관(831)은 냉각핀(832)의 삽입홀에 삽입된 상태에서 확관되어 상기 삽입홀에 견고하게 끼워질 수 있다.

복수의 지지대(833)는 증발기(830)의 양측에 각각 구비되며, 각각은 상하방향으로 연장되어 냉각관(831)의 벤딩된 단부를 지지하도록 구성된다.

제상 장치(870)는 증발기(830)에서 발생하는 성에를 제거하도록 이루어지며, 도시된 바와 같이 증발기(830)에 설치될 수 있다. 제상 장치(870)는 히팅 유닛(871) 및 히트 파이프(872)를 포함한다.

히팅 유닛(871)은 제어부(미도시)와 전기적으로 연결되고, 상기 제어부로부터 작동 신호를 받으면 열을 발생하도록 형성된다. 예를 들어, 상기 제어부는 기설정된 시간 간격마다 히팅 유닛(871)에 작동 신호를 인가하거나, 감지된 냉각실(116)의 온도가 기설정된 온도 이하로 낮아질 경우 히팅 유닛(871)에 작동 신호를 인가하도록 구성될 수 있다.

히팅 유닛(871)은 제상 장치(870)의 일측 외곽에 배치될 수 있다. 히팅 유닛(871)에 대하여 상세하게 살펴보면, 히팅 유닛(871)은 히터 케이스(871a) 및 히터(871b)를 포함한다.

히터 케이스(871a)는 내부에 히터(871b)를 수용하도록 이루어진다. 히터 케이스(871a)는 원통형 또는 사각기둥 형태로 형성될 수 있다.

히터 케이스(871a)는 증발기(830)의 일측 외곽[지지대(833)의 외측]에 위치할 수 있으며, 증발기(830)의 하측에서 상측을 향하는 수직방향으로 연장 형성될 수 있다. 이때, 히터 케이스(871a)의 적어도 일부는 제1냉각관(831')과 상기 제2냉각관(831") 사이의 빈공간에 배치될 수도 있다.

히터 케이스(871a)는 히트 파이프(872)와 각각 연결되어, 작동액(F)이 순환할 수 있는 유로를 형성한다.

구체적으로, 히터 케이스(871a)의 일측 외주면에는 히트 파이프와 연결되는 출구(871c")가 형성된다. 즉, 출구(871c")는 증발된 작동액(F)이 히트 파이프(872)로 배출되는 개구를 의미한다. 히터 케이스(871a)의 출구(871c")는 히터 케이스(871a)의 상단으로부터 하방을 향하여 소정 간격을 두고 이격된 위치에 형성될 수 있다.

히터 케이스(871a)의 타측 외주면에는 히트 파이프(872)와 연결되는 입구(871d")가 형성된다. 즉, 입구(871d")는 히트 파이프(872)를 지나면서 응축된 작동액(F)이 히팅 유닛(871)으로 회수되는 개구를 의미한다. 히터 케이스(871a)의 입구(871d")는 히터 케이스(871a)의 하단으로부터 상방을 향하여 소정 간격을 두고 이격된 위치에 형성될 수 있다.

본 예에서는, 히터 케이스(871a)가 증발기(830)의 하측에서 상측을 향하는 수직방향으로 배치되고, 히터 케이스(871a)의 상측과 하측에 각각 출구(871c")와 입구(871d")가 형성된 것을 보이고 있다. 출구(871c")는 히트 파이프(872)의 수직연장부(872a)의 일단부와 연결된다. 이때, 입구(871d")는 히트 파이프(872)의 방열부(872b) 최저열과 연결될 수 있다.

히터(871b)는 능동발열부(871b1) 및 수동발열부를 포함하며, 상기 수동발열부는 능동발열부(871b1)의 양측에서 각각 연장 형성되는 제1 및 제2수동발열부(871b2, 871b3)를 포함한다. 상기 구성들에 대한 설명은 앞선 예들에서의 설명으로 갈음하기로 한다.

이러한 히터(871b)는 적어도 일부가 히터 케이스(871a)의 내부에 수용되어 히터 케이스(871a)의 연장방향을 따라 연장 형성된다. 본 실시예에서는, 히터(871b)가 증발기(830)의 상하방향을 따라 수직하게 배열된 것을 보이고 있다.

히터(871b)는 입구(871d")에 인접한 히터 케이스(871a)의 하측을 통해 삽입되어 히터 케이스(871a)에 고정 및 실링될 수 있다. 여기서, 히터(871b)의 일부는 히터 케이스(871a)의 내부로 삽입되어 출구(871c")를 향하여 상측으로 연장된 형태로 배열된다. 구체적으로, 제2수동발열부(871b3), 능동발열부(871b1) 및 제1수동발열부(871b2)의 일부는 히터 케이스(871a) 내부에 수용되어 상하방향으로 순차적으로 배열될 수 있다.

히터(871b)의 다른 일부, 즉 제1수동발열부(871b2)의 다른 일부는 히터 케이스(871a) 외부로 노출되도록 구성된다. 히터 케이스(871a)의 외부로 노출된 제1수동발열부(871b2)의 다른 일부는 히터(871b)의 열을 외부로 방출하여 히터(871b)의 표면부하밀도(surface load)를 낮추도록 이루어진다. 히터(871b)의 표면부하밀도가 낮아지면, 히터(871b)의 과열이 방지되어 신뢰성이 확보될 수 있으며, 히터(871b)의 수명이 연장될 수 있다.

히터 케이스(871a)의 하단부와 외부로 노출된 히터(871b)은 열수축튜브(871f)에 의해 감싸져 밀봉될 수 있다. 열수축튜브(871f)는 가열시 수축되어 내부에 수용된 구성들에 밀착됨으로써, 이들 간의 틈을 빈틈없이 실링하도록 이루어진다. 이러한 열수축튜브(871f)는 히터(871b)에서 외부로 연장되는 리드 와이어(171b1c)의 일부까지 감싸 밀봉하도록 구성될 수 있다.

한편, 작동액(F)은 히터 케이스(871a) 내부에 수직방향으로 연장되는 히터(871b)의 최상단보다 높게 충진될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 히팅 유닛(871)이 과열되지 않은 상태로 안전하게 제상 운전이 이루어질 수 있으며, 히트 파이프(872)에 기체 상태의 작동액(F)의 연속적인 공급이 안정적으로 이루어질 수 있어 히트 파이프(872) 내에서 작동액(F)의 흐름이 단속(맥동)되는 이상 현상이 방지될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (16)

1. 내부의 작동액을 가열하도록 구성되는 히팅 유닛; 및
   상기 히팅 유닛의 입구와 출구에 각각 연결되어 상기 히팅 유닛과 함께 작동액이 흐르는 폐유로를 형성하고, 상기 히팅 유닛에 의해 가열되어 이송되는 고온의 작동액에 의해 증발기의 냉각관에 방열하도록 적어도 일부가 상기 냉각관에 인접하게 배치되는 히트 파이프를 포함하며,
   상기 히팅 유닛은,
   상기 입구와 상기 출구가 길이방향을 따라 상호 이격된 위치에 형성된 히터 케이스; 및
   상기 히터 케이스 내에 수용되고, 작동액을 가열하도록 능동적으로 열을 발생시키는 발열코일을 구비하는 능동발열부 및 상기 능동발열부의 일측에서 연장되되 발열코일이 미배치되어 상기 능동발열부보다 낮은 온도로 발열되는 제1수동발열부를 구비하는 히터를 포함하며,
   상기 히터의 일부 열이 외부로 방출되도록, 상기 제1수동발열부의 일부는 상기 히터 케이스에서 외부로 노출되고,
   상기 출구는 상기 히터 케이스의 전단으로부터 후방으로 소정 간격을 두고 이격된 위치에 형성되며,
   상기 능동발열부의 전단은 상기 출구와 상기 히터 케이스의 전단 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 히터는, 내부에 빈공간을 구비하고 상기 히터 케이스의 내부에 길이방향을 따라 배치되되 일부는 상기 히터 케이스의 외부로 노출되는 히터 프레임을 더 구비하며,
   상기 능동발열부는, 상기 히터 프레임의 내부에 삽입되며, 상기 발열코일이 감기는 보빈을 포함하고,
   상기 제1수동발열부는, 상기 보빈이 삽입된 상기 히터 프레임의 후방측 내부 빈공간에 충진되는 절연물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 히팅 유닛은, 상기 히터 케이스의 후단부와 외부로 노출된 상기 히터 프레임을 감싸 밀봉하도록 형성되는 열수축튜브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 히트 파이프를 이동한 후 리턴되는 작동액이 상기 능동발열부로 바로 유입되지 않도록, 상기 입구는 상기 능동발열부를 벗어난 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
5. 제4항에 있어서,
   리턴되는 작동액이 상기 히터 케이스와 상기 제1수동발열부 사이의 공간으로 유입되도록, 상기 입구는 상기 히터 케이스 내부에 위치하는 제1수동발열부의 다른 일부와 마주하는 상기 히터 케이스의 외주에 형성되는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 입구는 상기 히터 케이스의 후단으로부터 내측으로 이격된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
7. 제4항에 있어서,
   상기 입구에 대응되는 상기 히터 케이스의 내부는 빈 공간으로 남겨지고,
   상기 능동발열부는 상기 히터 케이스의 상기 입구로부터 이격된 위치에서 상기 출구를 향하여 연장되게 배열되며,
   상기 제1수동발열부는 상기 능동발열부의 일측에서 연장되고, 일부가 상기 히터 케이스의 전단에서 외부로 노출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 능동발열부와 상기 히터 케이스의 내부에 위치하는 상기 제1수동발열부 간의 길이 비율은 5:3인 것을 특징으로 하는 제상 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 능동발열부의 길이는 상기 히터 케이스의 길이 대비 1/2인 것을 특징으로 하는 제상 장치.
10. 제2항에 있어서,
    상기 히터는,
    상기 능동발열부의 타측에서 연장되어 상기 능동발열부보다 낮은 온도로 가열되는 제2수동발열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제2수동발열부는 상기 보빈이 삽입된 상기 히터 프레임의 전방측 내부 빈공간에 충진되는 절연물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 히터는 상기 히터 프레임의 전방측 개구부를 덮도록 결합되는 커버부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
13. 삭제
14. 제1항에 있어서,
    상기 출구의 중심이 상기 히터 케이스의 내측 전단으로부터 이격된 길이는 상기 히터 케이스의 전체 길이 대비 1/10 이상 1/5 이하인 것을 특징으로 하는 제상 장치.
15. 냉장고 본체;
    상기 냉장고 본체에 설치되고, 주위의 증발열을 빼앗아 유체를 냉각하도록 형성되는 증발기; 및
    상기 증발기에서 발생하는 성에를 제거하도록 이루어지며, 제1항 내지 제12항, 제14항 중 어느 한 항에 따르는 제상 장치를 포함하는 냉장고.
16. 제15항에 있어서,
    상기 증발기는,
    지그재그 형태로 반복적으로 벤딩되어 다열(多列)을 이루는 냉각관;
    상기 냉각관에 고정되고, 상기 냉각관의 연장방향을 따라 소정 간격을 두고 이격되게 배치되는 복수의 냉각핀; 및
    상기 냉각관의 각 열의 양단부를 지지하도록 형성되는 복수의 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.

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