KR20020038002A - 증발기의 전열관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증발기의 전열관에 관한 것으로, 본 발명은 다수개의 전열핀이 결합되고 공기가 통과할 수 있도록 수회 절곡되어 냉매의 유로를 형성하는 증발기의 전열관에 있어서, 공기의 유동방향을 따라 그 직경이 서로 다르게 형성되되 공기와의 접촉이 가장 많은 최초 도입측 배열의 직경이 가장 작게 형성되어 이루어짐으로써, 상기 도입측에서의 착상량이 감소되어 공기의 유통이 원활하게 이루어지는 것은 물론 공기유동방향을 기준으로 동일한 전열관의 길이 대비 증발기의 종길이가 줄어들어 냉장고의 가용면적이 그만큼 증가하게 된다.

또한, 상기 증발기를 통과하는 공기의 난류강도가 증가하여 전열관과의 접촉성이 향상됨에 따라 증발기의 열교환 성능이 한층 향상된다.

Description

증발기의 전열관{CONDUCTIBLE TUBE FOR EVAPORATOR}

본 발명은 증발기의 전열관에 관한 것으로, 특히 도입측에서의 착상량은 감소되면서도 도입측 전열관과 도출측 전열관의 배열 간격을 동일하게 하여 전체적인 증발기의 크기를 줄일 수 있는 증발기의 전열관에 관한 것이다.

일반적으로 냉동사이클 장치는 냉매를 압축하는 압축기와, 압축기에서 압축된 기체냉매를 액상으로 응축시키는 응축기와, 응축기를 거친 액냉매를 저온저압으로 팽창시키는 팽창기구와, 팽창기구를 거친 액냉매를 다시 기체냉매로 증발시키는 증발기로 이루어져 있다.

상기 증발기는 에어콘의 실내기 또는 냉장고의 냉각실에 장착되어 주위의 더운 공기와 열교환되면서 찬공기를 발생시키게 되는데, 이러한 증발기가 특히 영하의 운전조건을 갖는 냉장고에 사용되는 경우 고내를 순환하는 공기중에 함유된 다량의 수분이 증발기 표면에 착상되어 공기의 유통을 방해하게 되므로 통상 냉장고용 증발기에는 착상된 서리를 제거하기 위한 제상히터가 별도로 구비되어 있다.

도 1은 종래 증발기가 장착된 냉장고를 보인 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래 냉장고는 그 후벽부에 냉동실(F) 및 냉장실(R)의 냉기귀환유로(미부호)와 연통되는 냉각실(미부호)이 형성되어 있고, 그 냉각실에는 각 실의 냉기귀환유로를 통해 반입되는 더운 공기를 통과시켜 찬 공기로 만드는 증발기(1) 및 그 증발기(1)로 더운 공기를 유도하여 차가워진 공기를 다시 냉동실(F) 및 냉장실(R)로 토출시키는 송풍팬(2)이 구비되어 있다.

상기 증발기는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 양측에 기립 배치된 한 쌍의 홀더부재(1a)에 결합 지지되고 상하 방향을 따라 지그재그 형상으로 형성되어 냉매의 유로를 형성하는 복수개의 전열관(1b)과, 그 전열관(1b)에 소정의 피치를 갖도록 공기의 유동방향에 대해 수평으로 결합되는 다수개의 전열핀(1c)으로 이루어져 있다.

상기 전열관(1b)은 공기의 유동방향을 기준으로 도입측 배열 사이의 간격(C1)이 도출측 배열 사이의 간격(C1')에 비해 넓게 절곡되어 이루어져 있다.

상기 전열핀(1c)은 직사각형 모양의 사각판상 또는 그 이외의 여러 형상으로 형성되고, 그 판면 중앙부에 전열관(1b)이 관통되는 관통공(미부호)이 형성되어 중력방향을 기준으로 그 밑단이 균일한 높이로 배열되어 있다.

상기와 같은 종래의 증발기가 구비된 냉장고에서 냉기가 순환되는 과정은 다음과 같다.

먼저, 상기 송풍팬(2)이 작동하여 냉기를 냉동실(F) 및 냉장실(R)로 토출시키게 되면, 이 냉기들은 각 실(F,R)을 순환하면서 그 안에 수납되어 있던 식품들을 적절하게 냉각시키게 되고, 이 과정에서 더워진 공기는 각 실(F,R)에 구비된 냉기귀환유로를 통해 냉각실로 반입되었다가 상기한 송풍팬(2)으로 흡입되면서 그 중간에 마련된 차가운 증발기(1)를 통과하는 중에 다시 차가운 공기로 변화된다.

이때, 상기 냉기귀환유로를 통해 반입되는 더운 공기에는 각 실(F,R)의 식품들과 접촉되면서 흡수한 다량의 수분을 함유되어 있어 이 수분이 차가운 증발기(1)의 전열관(1b) 및 전열핀(1c)에 겹겹이 착상되나, 이후 제상운전시 제상히터(미도시)로부터 가해지는 열에 의해 액상으로 녹은 다음에 전열관(1b) 및 전열핀(1c)을 따라 제상수받이(미도시)로 흘러 내리게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 제상운전을 실시함에도 불구하고 실제로는 일부 얼음알갱이나 작은 물방울들이 전열관(1b) 및 전열핀(1c)을 따라 흘러내리다가 그 전열관(1b) 및 전열핀(1c)의 표면에 그대로 남아 제상운전후 재기동시 각 전열핀(1c)의 밑단부에 다시 엉겨 붙게 되고, 이와 동시에 냉장고의 재기동시 흡입되는 공기중의 수분이 착상되면서 큰 물방울 형태로 얼게 되는데, 특히 상대적으로 절대습도량이 높은 공기와 먼저 접촉되는 도입측 배열에서 집중적으로 착상이 발생되어 공기의 유입 차체를 차단하게 되는 문제점이 있었다.

이를 감안하여 종래에는 전술한 바와 같이 도입측 배열 사이의 간격(C1)을 도출측 배열 사이의 간격(C1')에 비해 넓게 형성함으로써 그 전열관(1b)에 의해 냉각되는 전열핀(1c)의 도입측 단부가 종래의 전열핀(1c)에 비해 상대적으로 덜 냉각되도록 하여 전열핀(1c)의 도입측에서의 착상이 상대적으로 감소되도록 하였으나, 이는 상기 전열관(1b)의 동일 길이 대비 차지하는 증발기의 종길이(L1)가 증가하여 냉장고의 가용면적이 축소되는 단점이 있었다.

또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 전열관(1b)이 전체적으로 동일한 직경으로 이루어져 이 전열관(1b) 사이를 통과하는 공기층이 비교적 층류 성질을 갖게 되므로 열교환 성능이 그만큼 저하되는 단점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 증발기의 전열관이 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 동일 길이 대비 증발기의 전체 크기를 최소화하면서도 공기와의 열교환 성능은 향상될 수 있는 증발기의 전열관을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 냉장고의 일례를 후측에서 개략적으로 보인 사시도.

도 2a는 종래 냉장고의 증발기를 보인 정면도.

도 2b는 도 2a에서 공기 유동 상태를 측면에서 보인 개략도.

도 3은 본 발명 증발기의 일례를 보인 사시도.

도 4a는 본 발명 냉장고의 증발기에 대한 일례를 보인 정면도.

도 4b는 도 4a에서 공기 유동 상태를 측면에서 보인 개략도.

도 5a는 본 발명 냉장고의 증발기에 대한 변형예를 보인 정면도.

도 5b는 도 5a에서 공기 유동 상태를 측면에서 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 증발기 11 : 홀더부재

12,22 : 전열관 12a,22a : 최초 도입측 배열,전열

12b,22b : 최종 도출측 배열,후열 13 : 전열핀

C2,C3 : 전열관의 중심선을 잇는 배열간 간격

L2,L3 : 증발기의 종길이

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 다수개의 전열핀이 결합되고 공기가 통과할 수 있도록 수회 절곡되어 냉매의 유로를 형성하는 증발기의 전열관에 있어서,

상기 공기의 유동방향을 따라 그 직경이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기의 전열관이 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 증발기의 전열관을 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 증발기의 일례를 보인 사시도이고, 도 4a는 본 발명 냉장고의 증발기에 대한 일례를 보인 정면도이며, 도 4b는 도 4a에서 공기 유동 상태를 측면에서 보인 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 전열관을 갖는 증발기(10)는, 양측에 기립 배치된 한 쌍의 홀더부재(11)에 결합 지지되고 상하 방향을 따라 지그재그 형상으로 형성되어 냉매의 유로를 형성하는 복수개의 전열관(12)과, 그 전열관(12)에 소정의 피치를 갖도록 공기의 유동방향에 대해 수평으로 나란하게 결합되는 다수개의 전열핀(13)으로 이루어진다.

상기 전열관(12)은 공기의 유동방향을 기준으로 최초 도입열(12a)의 직경이가장 작게 형성되는 반면 최종 도출열(12b)의 직경이 가장 크게 형성되도록 도입열에서 도출열로 갈 수록 전열관(12)의 직경이 점진적으로 증가하도록 이루어진다. 또, 상기 전열관(12)의 중심선을 잇는 각 배열간 간격(C2)은 서로 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 전열핀(13)은 직사각형 모양의 사각판상 또는 그 이외의 여러 형상으로 형성되어 동일한 피치로 전열관(12)에 결합되고, 그 판면 중앙부에 전열관(12)이 관통되는 관통공(미부호)이 형성되어 중력방향을 기준으로 그 밑단이 균일한 높이로 형성된다.

도면중 미설명 부호인 L2는 전열관을 기준으로 한 증발기의 종길이이다.

상기와 같은 본 발명의 전열관을 갖는 증발기를 냉장고에 적용하는 경우 그 작용효과는 다음과 같다.

즉, 상기 냉장고의 냉동실(F)과 냉장실(R)을 순환하면서 일정온도까지 상승한 더운 공기는 각 실(F,R)에 구비된 냉기귀환유로를 통해 증발기(10)가 장착된 냉각실로 반입되고, 이 냉각실로 반입된 더운 공기는 증발기(10)를 통과하면서 차가운 공기로 냉각되는 동시에 그 더운 공기에 함유되어 있던 수분이 상기한 증발기(10)의 전열관(12) 및 전열핀(13)에 착상되나, 이는 전술한 바와 같이 제상히터(미도시)에 의해 가해지는 복사열 또는 전도열에 의해 일부는 액상으로 변화되어 전열핀(13)을 따라 제상수받이(미도시)까지 흘러내리면서 제거되는 반면, 일부는 얼음알갱이나 작은 물방울로 남아 각 전열핀(13)에 잔류하였다가 냉장고의 재기동시 빙핵으로 작용하여 더욱 큰 얼음덩어리를 생성시키게 된다.

이때, 상기 전열관(12)의 직경이 서로 다르게 형성되되 그 중에서도 습한 공기와 최초로 접촉되어 착상이 가장 많이 일어나는 최초 도입열(12a)의 직경이 가장 작게 형성되었다가 최종 도출열(12b)로 갈 수록 점진적으로 커지도록 형성되므로 인해 전술한 바와 같이 최초 도입열(12a)에 많은 착상이 형성되더라도 그 착상두께까지를 포함한 최초 도입열(12a)이 공기유동방향에 대해 엇방향으로 이웃하는 도입열(미부호)과의 사이에 공기가 유통될 수 있을 만큼의 간격을 항상 유지할 수 있게 된다.

또한, 상기 최초 도입열(12a)을 통과하는 공기가 그 이후의 큰 직경을 갖는 배열에 지속적으로 부딪히면서 최종 도출열(12b)까지를 통과하게 되어 공기의 난류강도가 지속적으로 증가하게 되고, 이로 인해 공기와 전열관과의 접촉이 활발하게 진행되면서 증발기의 전체적인 열교환 성능이 향상된다.

한편, 전술한 일례에서는 상기 전열관(12)의 직경을 최초 도입열(12a)에서 최종 도출열(12b)로 갈 수록 점진적으로 커지게 형성하는 것이었으나, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 서로 다른 직경을 갖는 전열(22a)과 후열(22b)의 반복되는 복열 구조로 형성될 수도 있다.

즉, 상기 전열관(22)의 직경을 일정 구간까지는 작게하였다가 다시 일정 구간까지는 크게하여 절곡 형성시키되 공기의 유동방향을 기준으로 전열(22a)에 해당되는 범위에는 작은 직경의 구간이 배치되도록 하는 반면 그 후열(22b)에 해당되는 범위에는 큰 직경의 구간이 배치되도록 하였다가 그 이후의 다시 전열(22a)에 해당되는 범위에는 작은 직경의 구간이 배치되도록 하는 일련의 형상이 반복되도록 함으로써 증발기의 측면투영시 전열관이 공기의 유동방향으로 굴곡지게 형성되도록 배열된다.

이 경우에도 각 배열의 중심선을 잇는 배열간 간격(C3)은 서로 동일하게 형성되고, 증발기의 전체 종길이(L3)도 전술한 일례에서의 전체 종길이(L2)와 동일하게 형성된다.

이는, 전술한 일례에서와 마찬가지로 착상이 가장 많이 일어나는 최초 도입열(22a)의 직경이 후열(22b)에 비해 상대적으로 작게 형성되므로 착상두께를 고려하더라도 이웃하는 배열끼리 일정 간격을 항상 유지할 수 있어 공기의 유통이 원활하게 이루어지는 것은 물론, 공기가 직경이 작은 전열(22a)을 통과하였다가 그 보다 상대적으로 직경이 큰 후열(22b)에 부딪히면서 난류가 형성되고 이러한 난류현상은 굴곡지게 배열된 전열(22a)과 후열(22b)을 반복하여 만나면서 더욱 증가하게 되어 증발기의 열교환 성능이 향상된다.

이로써, 상기 전열관의 도입측에서 도출측까지 그 간격을 일정하게 형성할 수 있게 되어 불필요한 간격 벌림으로 인한 전열관의 동일 길이 대비 증발기의 체적확대를 미연에 방지된다.

또, 각 배열의 직경을 달리하여 이를 통과하는 공기와의 접촉성을 향상시킴으로써 증발기의 열교환 성능이 크게 향상된다.

본 발명에 의한 증발기의 전열관은, 공기의 유동방향을 따라 그 직경이 서로 다르게 형성되되 공기와의 접촉이 가장 많은 최초 도입측 배열의 직경이 가장 작게형성되어 이루어짐으로써, 상기 도입측에서의 착상량이 감소되어 공기의 유통이 원활하게 이루어지는 것은 물론 공기유동방향을 기준으로 동일한 전열관의 길이 대비 증발기의 종길이가 줄어들어 냉장고의 가용면적이 그만큼 증가하게 된다.

또한, 상기 증발기를 통과하는 공기의 난류강도가 증가하여 전열관과의 접촉성이 향상됨에 따라 증발기의 열교환 성능이 한층 향상된다.

Claims (3)

1. 다수개의 전열핀이 결합되고 공기가 통과할 수 있도록 수회 절곡되어 냉매의 유로를 형성하는 증발기의 전열관에 있어서,

   상기 공기의 유동방향을 따라 그 직경이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기의 전열관.
2. 제1항에 있어서, 상기 공기의 유동방향을 기준으로 도입측 배열에서 도출측 배열까지 직경이 점진적으로 증가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기용 전열관.
3. 제1항에 있어서, 상기 공기의 유동방향을 기준으로 전열의 직경이 후열의 직경보다 상대적으로 작게 복열 단위로 반복 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기의 전열관.