KR19990004819A - 냉각시스템용 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

냉각시스템용 냉각장치가 개시된다. 냉각장치는 나선상으로 권취된 전열관으로 이루어진 증발기와, 증발기를 향해 송풍하는 송풍장치를 갖는다. 전열관의 외면에는 다수의 열교환핀이 형성된 다수의 핀부재가 설치되어 있다. 송풍장치는 송풍모터와, 송풍모터에 의해 회전하는 팬과, 팬의 회전시 팬을 송풍방향상으로 왕복이동시키는 팬이동장치를 갖는다. 증발기에서 생성된 냉기는 나선형 전열관에 의해 직진이동 및 회전이동하게 되므로 난류가 형성되어 증발기와 외기와의 열교환 효율이 높아지게 된다. 또한, 팬이 회전이동시 팬이동장치에 의해 송풍방향상으로 왕복 운동을 하므로 송풍력이 변하게 되고, 이에 따라 공기의 흐름이 더욱 복잡해지고 열교환 효율이 더욱 증대된다.

Description

냉각시스템용 냉각장치
본 발명은 냉각시스템용 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나선형 전열관으로 이루어진 증발기를 갖는 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고, 에어컨 등과 같은 냉각시스템은 냉기를 생성하는 냉각장치를 가지고 있다. 이러한 종래의 냉각시스템을 도시한 것이 도 1로서, 도 1은 냉각시스템 중 냉장고를 도시한 것이다. 냉장고는 격벽(3)에 의해 구획된 냉동실(1)과 냉장실(2)을 가지고 있다. 냉동실(1)의 후벽 내의 냉기덕트(7) 내에는 증발기(4)가 설치되어 있고, 냉장실(2)의 하부의 후면에는 압축기(6)가 설치되어 있으며, 압축기(6)와 증발기(4) 사이에는 응축기(도시않음)가 설치되어 있다. 압축기(6)는 냉매를 고온고압의 기체로 압축시키며, 응축기(미도시)는 압축된 기체 상태의 냉매로부터 열을 방출시켜 액체 상태로 만든다. 이 액체 상태의 냉매는 증발기(4)에 공급되고, 증발기(4)는 냉매를 증발시켜 냉기를 생성한다.
증발기(4)의 상부에는 송풍팬(5)이 설치되어 있다. 송풍팬(5)은 증발기(4)에서 생성된 냉기를 냉동실(1) 내로 송풍한다. 이에 따라 냉동실(1) 내에 수용되어 있는 식품이 냉동된다. 증발기(4)에서 생성된 냉기의 일부는 냉기덕트(7)의 후변에 형성된 냉장실덕트(8)를 통해 냉장실(2)에 공급된다.
도 2는 도 1의 냉장고의 증발기의 확대측면도이다. 증발기(4)는 지그재그 형태로 수회 절곡된 전열관(4b)과, 각 전열관(4b)이 관통하도록 상호 평행하게 적층된 다수의 열교환용 플레이트들(4a)로 이루어진다. 전열관(4b)에 공급된 냉매는 전열관(4b) 내에서 기체 상태로 증발하여 주위의 열을 흡수하며, 이에 따라 증발기(4) 주변에는 냉기가 생성되게 된다. 플레이트들(4a)은 이때 생성되는 냉기와 증발기(4) 주변의 공기와의 접촉 면적을 넓혀 열교환 효율을 높이는 역할을 한다. 플레이트들(4a)은 각 플레이트들(4a) 사이의 공간이 이루는 방향이 송풍팬(5)에 의한 냉기의 순환 방향과 일치되도록 적층된다.
그런데, 이러한 종래의 냉각시스템용 냉각장치는, 평행하게 적층된 플레이트들(4a)에 의해 냉기의 흐름 방향이 일정한 방향성을 갖게 되어 증발기(4)와 주변 공기와의 열교환이 특정 부위에서만 국부적으로 발생하는 문제점이 있다. 즉, 송풍팬(5)에 의해 강제 순환되는 공기가 플레이트들(4a)에 의해 냉기덕트(7) 내의 길이방향으로만 흐르게 되므로 냉기의 흐름이 단순하게 되고, 이에 따라 송풍된 공기가 전열관(4b) 및 플레이트들(4a)의 전 범위에 고르게 접하지 못하므로 증발기(4)의 열교환효율이 저하되게 된다.
따라서 본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 고려하여, 증발기와 주변 공기와의 열교환이 효과적으로 수행되고 이에 따라 냉각 효율이 높은 냉각시스템용 냉각장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 냉각장치를 갖는 냉장고의 측단면도.
도 2는 도 1의 냉장고의 증발기의 확대측면도.
도 3은 본 발명에 따른 냉각장치를 갖는 냉장고의 부분확대단면도.
도 4는 도 3의 냉각장치의 확대사시도.
도 5는 도 4의 송풍장치의 분해 상태의 부분확대사시도.
도 6은 도 5의 송풍장치의 결합상태의 측단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 냉동실2: 냉장실
3: 격벽4: 증발기
4a: 플레이트들4b: 전열관
5: 송풍팬6: 압축기
7: 냉기덕트8: 냉장실덕트
10: 증발기10a: 냉기통로
11: 전열관12: 핀부재
12a: 열교환핀20: 송풍장치
21: 송풍모터22: 축
23: 송풍날개24: 팬허브
25: 결합공26: 하면
27: 팬30: 팬이동장치
36: 지지부재37: 이동롤러
38: 고정롤러38a: 회전축
39: 스프링부재
상기 목적은, 본 발명에 따라, 냉각실의 일측벽 내에 설치되며 상기 냉각실과 연통된 냉기덕트를 구비한 냉각시스템용 냉각장치에 있어서, 상기 냉기덕트 내에서 상기 냉기덕트의 길이방향을 따라 나선상으로 권취된 전열관으로 구성된 증발기, 및 상기 증발기극 향해 상기 전열관의 축선방향으로 송풍하여 상기 증발기로부터 생성된 냉기를 상기 냉각실 내로 공급하는 송풍수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치에 의해 달성된다.
여기서 상기 증발기는, 상기 전열관의 외면에 설치되며 다수의 열교환핀이 형성된 다수의 핀부재를 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 송풍수단은, 송풍모터, 상기 송풍모터에 의해 회전하는 팬, 및 상기 팬의 회전시 상기 팬을 상기 축방향을 따라 왕복이동시키는 팬이동수단을 포함하도록 함으로써, 더욱 복잡한 난류를 형성시켜 열교환 효율을 높일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 실시예에서는 본 발명에 따른 냉각장치를 도 1에 도시한 바와 같은 냉장고에 적용한 예를 설명하며, 도 1과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 사용한다.
도 3은 본 발명에 따른 냉각장치를 갖는 냉장고의 부분확대단면도이고, 도 4는 도 3의 냉각장치의 확대사시도이다. 본 발명에 따른 냉각장치를 갖는 냉장고는, 종래의 냉장고와 마찬가지로, 격벽(3)에 의해 구획된 냉동실(1)과 냉장실(2)을 가지고 있다. 냉동실(1)의 후벽 내에는 냉동실(1)과 연통된 냉기덕트(7)가 상하방향으로 형성되어 있다. 냉기덕트(7) 내에는 증발기(4)가 설치되어 있고, 냉장실(2)의 하부의 후면에는 압축기(미도시됨)가 설치되어 있다. 압축기는 압축된 냉매를 응축기(미도시)를 거쳐 증발기(4)에 공급한다. 증발기(4)는 냉매를 증발시켜 냉기를 생성한다. 증발기(4)의 하부에는 증발기(4)를 향해 송풍하여 증발기(4)로부터 생성된 냉기를 냉기덕트(7)를 따라 냉동실(1)내로 공급하는 송풍장치(20)가 설치되어 있다. 냉기덕트(7)의 후방에는 냉장실(2)과 연통하는 냉장실덕트(8)가 형성되어 있다. 증발기(4)에서 생성된 냉기의 일부는 냉장실덕트(8)를 통해 냉장실(2)에 공급된다.
증발기(10)는 냉기덕트(7) 내에서 냉기덕트(7)의 길이방향을 따라 나선상으로 권취된 전열관(11)으로 구성되어 있다. 전열관(11)은 냉기덕트(7) 내의 상하방향을 따라 공기가 흐르는 냉기통로(10a)를 형성한다. 전열관(11)의 일측단부는 응축기(미도시)에 연결되어 있고, 타측단부는 압축기(미도시)에 연결되어 있다. 전열관(11)의 외면은 다수의 열교환핀(12a)이 형성된 다수의 핀부재(12)가 설치되어 있다. 핀부재(12)는 전열관(11)의 외면을 둘러싸는 고리상으로 형성되며, 열교환핀(12a)들은 핀부재(11)의 외주면을 따라 방사상으로 배치되어 있다. 핀부재(12)는 전열관(11)이 외기와 접촉하는 면적을 크게 하여 외기와의 열교환량을 증가시키는 역할을 한다.
도 5는 도 4의 송풍장치의 분해 상태의 부분확대사시도이고, 도 6은 도 5의 송풍장치의 결합상태의 측단면도이다. 송풍장치(20)는 송풍모터(21)와, 송풍모터(21)에 의해 회전구동되어 증발기(10)를 향해 송풍하는 팬(27), 및 팬(27)의 회전시 팬(27)을 송풍방향상으로 왕복이동시키는 팬이동장치(30)로 이루어져 있다.
팬(27)은 팬허브(24)와 세 개의 송풍날개(23)로 이루어져 있다. 팬허브(24)는 송풍모터(21)의 축(22)과 결합되는 결합공(25)이 형성되어 있다. 축(22)의 외주면과 결합공(25)의 내벽면은 상호 형상맞춤하는 스플라인이 형성되어 있다. 이에 따라, 팬(27)은 송풍모터(21)에 회전방향에 대해서는 고정되어 축(22)이 회전함에 따라 팬(27)이 회전하게 되고, 상하방향으로 이동가능하게 한다.
팬이동장치(30)는 팬허브(24)의 하면을 지지하는 고정롤러(38)와, 팬허브(24)의 상면을 지지하는 이동롤러(37), 및 이동롤러(37)에 탄성력을 가하는 스프링부재(39)로 이루어져 있다. 팬허브(24)의 하면(26)은 수평방향에 대해 소정의 각도로 기울어진 경사면으로 구성되어 있다. 이에 따라 팬허브(24)는 캠의 기능을 하게 된다. 고정롤러(38)는 측면이 하면(26)에 접촉하여 팬허브(24)의 회전에 따라 회전하며, 회전축(38a)이 소정위치에 고정되어 있다. 이동롤러(37)는 지지부재(36)에 의해 회전가능하게 지지되며, 팬허브(24)의 상면에 측면이 접촉하여 팬허브(24)의 회전에 따라 회전한다. 지지부재(36)는 상하방향상으로 이동가능하게 설치되며, 스프링부재(39)에 의해 하향가압된다. 이에 따라 이동롤러(37)는 팬허브(24)의 상면에 탄성적으로 접촉하게 된다.
팬(27)이 회전하면, 캠의 기능을 하는 팬허브(24)의 하면(26) 및 하면(26)을 지지하는 고정롤러(38)에 의해 팬(27)이 상향이동하게 된다. 이때 이동롤러(37)는 스프링부재(39)의 탄성력에 의해 팬허브(24)를 하향 가압하므로 팬(27)의 회전이 계속됨에 따라 경사면에 의해 다시 팬(27)은 하향이동하게 된다. 이와 같이 팬(27)이 일회전할 때 마다 팬(27)은 상향 및 하향 이동을 반복하게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 냉장고의 작용 및 효과를 설명한다.
냉장고가 작동하면 압축기(미도시)에 의한 냉매의 압축작용이 시작되고 냉매는 고온고압의 기체로 압축된다. 이 냉매는 응축기(미도시)에서 열이 방출되어 액체 상태로 변하고 액상의 냉매는 증발기(10)에 공급된다. 냉매는 증발기(10)의 전열관(11) 내에서 증발하여 주위로부터 열을 흡수하고 이에 따라 전열관(11) 주위에는 냉기가 생성된다. 송풍장치(20)는 증발기(10)를 향해 송풍하여 냉기를 냉동실(1)로 공급한다. 이때 일부의 냉기는 냉장실덕트(8)를 통해 냉장실(2)로 공급된다.
팬(27)에 의해 송풍된 공기는 증발기(10)와의 열교환에 의해 냉기로 변한다. 이때 일부의 냉기는 냉기통로(10a)를 통해 직접 상향이동하고, 일부의 냉기는 전열관(11)을 따라 이동하여 회전하여 상향이동하여 난류를 형성하게 된다. 따라서 증발기(10)를 통하는 공기가 증발기(10)의 일 부위에 편재됨이 없이 균일하게 접하게 되어 열교환 효과가 증대되게 된다. 또한 전열관(11)의 거의 전 범위에 걸쳐 전열관(11)의 외면에 방사상으로 돌출형성된 열교환핀(12a)들은 외기와의 접촉 면적을 넓힘과 동시에 보다 복잡한 난류를 형성하게 함으로써 열교환 효율을 더욱 증대시키게 된다.
또한, 송풍모터(21)에 의해 팬(27)이 회전할 때 팬(27)은 상향 및 하향이동하게 된다. 팬(27)이 상향이동하며 회전할 경우에는 송풍력은 강해지고 팬(27)이 하향 이동하며 회전할 경우에는 송풍력이 약해진다. 따라서, 송풍장치(20)에 의한 송풍력은 강약을 반복하게 되고, 증발기(10)를 통과하는 공기는 더욱 복잡한 난류를 이루게 되어 열교환 효율은 더욱 증대되게 된다.
본 실시예에서는 나선형 전열관(11)을 증발기(10)에 적용한 것을 설명하였으나, 응축기 등과 같은 일반적인 열교환장치에도 적용할 수 있다. 또한, 냉장고 뿐만 아니라 에어콘 등의 냉각시스템에도 적용할 수 있고, 기타 주변 공기와의 열교환을 수행하는 모든 열교환장치에의 적용도 가능하다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 증발기와 주변 공기와의 열교환이 효과적으로 수행되어 냉각 효율이 높은 냉각장치가 제공된다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한된 것은 아니고 이하의 특허청구범위에 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화 될 수 있다는 것을 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 냉각실의 일측벽 내에 설치되며 상기 냉각실과 연통된 냉기덕트를 구비한 냉각시스템용 냉각장치에 있어서,
    상기 냉기덕트 내에서 상기 냉기덕트의 길이방향을 따라 나선상으로 권취된 전열관으로 구성된 증발기, 및
    상기 증발기를 향해 상기 전열관의 축선방향으로 송풍하여 상기 증발기로부터 생성된 냉기를 상기 냉각실 내로 공급하는 송풍수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 증발기는,
    상기 전열관의 외면에 설치되며 다수의 열교환핀이 형성된 다수의 핀부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 핀부재는 상기 전열관의 외면을 둘러싸는 고리상으로 형성되며,
    상기 열교환핀들은 상기 핀부재의 외주면을 따라 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 송풍수단은,
    송풍모터,
    상기 송풍모터에 의해 회전하는 팬, 및
    상기 팬의 회전시 상기 팬을 상기 축방향을 따라 왕복이동시키는 팬이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 팬이동수단은,
    상기 송풍모터의 축에 결합되며 일면이 상기 송풍방향에 대한 가로방향에 대해 소정각도로 기울어진 경사면을 갖는 팬허브,
    측면이 상기 경사면에 접촉하여 상기 팬허브의 회전에 따라 회전하며 회전축이 위치 고정된 고정롤러, 및
    상기 고정롤러에 의한 상기 팬허브의 이동방향에 저항하여 상기 팬허브를 탄성적으로 가압하는 가압수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가압수단은,
    측면이 상기 경사면의 배면에 접촉하여 상기 팬허브의 회전에 따라 회전하며 회전축이 상기 송풍방향상으로 이동가능하게 설치된 이동롤러, 및
    상기 이동롤러를 상기 배면에 접촉하는 방향으로 탄성가압하는 스프링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  7. 냉각실의 일측벽 내에 설치되며 상기 냉각실과 연통된 냉기덕트를 구비한 냉각시스템용 냉각장치에 있어서,
    상기 냉기덕트 내에서 상기 냉기덕트의 길이방향을 따라 나선상으로 권취된 전열관, 및 상기 전열관의 외면에 설치되며 다수의 열교환핀이 형성된 다수의 핀부재로 구성된 증발기; 및
    송풍모터, 상기 송풍모터에 의해 회전하며 일면이 상기 송풍방향에 대해 소정각도로 기울어진 경사면을 갖는 팬허브를 갖는 팬, 측면이 상기 경사면에 접촉하여 상기 팬허브의 회전에 따라 회전하며 회전축이 위치고정된 고정롤러, 측면이 상기 경사면의 배면에 접촉하여 상기 팬허브의 회전에 따라 회전하며 회전축이 상기 송풍방향상으로 이동가능하게 설치된 이동롤러, 및 상기 이동롤러를 상기 배면에 접촉하는 방향으로 탄성가압하는 스프링부재로 이루어지며, 상기 증발기를 향해 상기 나선의 축선방향으로 송풍하여 상기 증발기로부터 생성된 냉기를 상기 냉각실 내로 공급하는 송풍장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
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