KR20020073042A - 냉장고용 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고용 열교환기에 관한 것으로, 본 발명은 양단에 배치되는 한 쌍의 엔드 플레이트와 상기 엔드 플레이트의 사이에 적층되는 다수 개의 핀 플레이트와 상기 엔드 플레이트와 다수 개의 핀 플레이트를 관통하여 상호 연통되는 냉매관으로 구성되고, 상기 핀 플레이트의 중간에 열전도 방지부가 형성되어 이루어짐으로써, 상기 핀 끝단쪽에서의 표면 온도를 상승시켜 서리 밀도가 증가되도록 하거나 또는 착상되는 것을 방지하여 핀 효율을 향상시킴과 아울러 이를 통해 냉장고의 제상운전 시간을 단축하여 불필요한 전력낭비를 감소시킬 수 있다.

Description

냉장고용 열교환기{HEAT EXCHANGER FOR REFRIGERATOR}

본 발명은 냉장고용 열교환기에 관한 것으로, 특히 핀 플레이트에 열전도 방지부를 형성하여 서리 밀도를 높이거나 착상을 방지하도록 한 냉장고용 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 냉동사이클 장치는 냉매를 압축하는 압축기와, 압축기에서 압축된 기체냉매를 액상으로 응축시키는 응축용 열교환기와, 응축용 열교환기를 거친 액냉매를 저온저압으로 팽창시키는 팽창기구와, 팽창기구를 거친 액냉매를 다시 기체냉매로 증발시키는 증발용 열교환기로 이루어져 있다.

이 중에서 증발용 열교환기는 에어콘의 실내기 또는 냉장고의 냉각실에 장착되어 주위의 더운 공기와 열교환되면서 찬공기를 발생시키게 되는데, 이러한 증발용 열교환기가 특히 영하의 운전조건을 갖는 냉장고에 사용되는 경우 고내를 순환하는 공기중에 함유된 다량의 수분이 증발용 열교환기의 표면에 착상되어 공기의 유통을 방해하게 된다. 이로 인해 통상 냉장고에는 증발용 열교환기에 착상된 서리를 제거하기 위한 제상히터가 별도로 구비되어 있다.

도 1은 종래 증발용 열교환기가 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 증발용 열교환기(1) 및 그 증발용 열교환기(1)로 더운 공기를 유도하여 차가워진 공기를 다시 냉동실(F) 및 냉장실(R)로 토출시키는 송풍팬(2)이 구비되어 있다.

상기 증발용 열교환기는 도 2에 도시된 바와 같이, 양측 끝에 기립 배치된 한 쌍의 엔드 플레이트(end plate)(1a)와, 상기 엔드 플레이트(1a)의 사이에 등간격으로 적층되는 다수 개의 핀 플레이트(fin plate)(1b)와, 상기 엔드 플레이트(1a)와 다수 개의 핀 플레이트(1b)를 관통하여 결합되는 냉매관(1c)으로 이루어져 있다.

상기 엔드 플레이트(1a)는 상하로 긴 직사각형의 사각판상으로 형성되고, 핀 플레이트(1b)의 두께 보다는 두껍게 이루어져 냉매관(1c)이 관통 삽입되도록 수 개의 관통공(미도시)이 형성되어 있다.

상기 핀 플레이트(1b)는 엔드 플레이트(1a)의 폭과 동일한 폭을 갖도록 좌우로 긴 직사각형 모양의 사각판상으로 형성되고, 공기의 유동방향을 기준으로 도입측에서의 배열과 도출측에서의 배열이 서로 다른 피치를 갖도록 냉매관(1c)에 각각 낱장으로 결합되며, 도입측의 피치가 도출측의 피치 보다 넓게 형성되도록 결합되어 있다.

상기 냉매관(1c)은 동일한 직경을 갖도록 형성되어 공기의 도입측에서 도출측까지 동일한 간격을 갖도록 배열되어 있다.

상기와 같은 종래의 증발용 열교환기가 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 증발용 열교환기(1)를 통과하는 중에 다시 차가운 공기로 변화된다.

이때, 상기 냉기귀환유로를 통해 반입되는 더운 공기에는 각 실(F,R)의 식품들과 접촉되면서 흡수한 다량의 수분이 차가운 증발용 열교환기(1)의 핀 플레이트(1b) 및 냉매관(1c)에 겹겹이 착상되고, 이후 제상운전시 제상히터(미도시)로부터 가해지는 복사열 또는 전도열에 의해 액상으로 녹은 다음에 핀 플레이트(1b) 및 냉매관(1c)을 따라 제상수받이(미도시)로 흘러 내리게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 제상운전을 실시함에도 불구하고 냉장고 도어를 자주 여닫거나 또는 오랜 시간 동안 열어 놓게 되는 이른바 비정상적인 과혹조건에서는 다량의 수분이 냉장고의 내부로 유입되어 증발용 열교환기(1)에 많은 양의 착상이 발생되고, 특히 공기의 도입측 부위에 상당량의 착상이 집중적으로 발생되어 심할 경우 공기의 흐름을 완전히 차단하여 증발용 열교환기(1)의 성능을 현저하게 저하시킴에 따라 여타의 부분은 냉장고 운전에 무리가 없음에도 상기한 제상운전을 자주 실시하게 되어 소비전력이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 증발용 열교환기가 가지는 문제점을 감안하여안출한 것으로, 핀 플레이트에 착상되는 서리의 양을 줄이거나 서리의 밀도를 높일 수 있는 냉장고용 열교환기를 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 냉장고의 냉기흐름을 보인 개략도.

도 2는 종래 냉장고용 열교환기의 일례를 보인 정면도.

도 3은 본 발명 냉장고용 열교환기의 일례를 보인 정면도.

도 4는 본 발명 냉장고용 열교환기에서 핀 플레이트를 보인 정면도.

도 5는 본 발명 냉장고용 열교환기의 핀 플레이트에 대한 온도분포를 보인 그래프.

도 6a 및 도 6b는 본 발명 냉장고용 열교환기에서 핀 플레이트의 변형예를 보인 정면도

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 증발용 열교환기 11 : 엔드 플레이트

12 : 핀 플레이트 12a : 열전도 방지부

12b : 친수층 12c : 에지점

13 : 냉매관

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 양단에 배치되는 한 쌍의 엔드 플레이트와 상기 엔드 플레이트의 사이에 적층되는 다수 개의 핀 플레이트와 상기 엔드 플레이트와 다수 개의 핀 플레이트를 관통하여 상호 연통되는 냉매관으로 구성되고, 상기 핀 플레이트의 중간에 열전도 방지부가 형성된 것을 특징으로 하는 냉장고용 열교환기가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 냉장고용 열교환기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 냉장고용 열교환기의 일례를 보인 정면도이고, 도 4는 본 발명 냉장고용 열교환기에서 핀 플레이트를 보인 정면도이며, 도 5는 본 발명 냉장고용 열교환기의 핀 플레이트에 대한 온도분포를 보인 그래프이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 증발용 열교환기(10)는, 양측 끝에 기립 배치된 한 쌍의 엔드 플레이트(11)와, 상기 엔드 플레이트(11)의 사이에 등간격으로 적층되는 다수 개의 핀 플레이트(12)와, 상기 엔드 플레이트(11)와 다수 개의 핀 플레이트(12)를 관통하여 상호 연통되는 냉매관(13)으로 구성된다.

상기 엔드 플레이트(11)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상하로 긴 직사각형의 사각판상으로 형성되고, 핀 플레이트(12)의 두께 보다는 두껍게 이루어져 냉매관(13)이 관통 삽입되도록 수 개의 관통공(미부호)이 형성된다.

상기 핀 플레이트(12)는 엔드 플레이트(11)와 마찬가지로 상하로 긴 직사각형 모양의 사각판상으로 형성되고, 그 중간에 냉매관(13)으로 열이 전도되는 것을 방지하도록 절개된 슬릿 또는 관통된 구멍으로 이루어진 열전도 방지부(12a)가 형성된다.

상기 열전도 방지부(12a)는 공기의 유동방향에 대하여 직각을 이루도록 한 개 또는 다수 개가 횡방향으로 긴 직사각형으로 형성되거나 또는 진원형이나 유사한 형상으로 다수 개가 넓게 형성될 수도 있다.

또한, 상기 열전도 방지부(12a)는 가능하면 냉매관(13)과 핀 끝단의 중간에서 냉매관(13)쪽으로 인접된 위치에 치우치게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 핀 플레이트는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 그 표면에 친수 처리된 친수층(12b)이 형성되거나 또는 그 끝단에 에지점(edge point)(12c)이 형성될 수도 있다.

상기 냉매관(13)은 각각의 핀 플레이트(12)에 관통되는 관통횟수가 각 핀 플레이트(12)의 길이마다 서로 다르도록 동일한 직경을 갖게 형성되어 공기의 도입측에서 도출측까지 동일한 간격을 갖도록 배열된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 냉장고용 열교환기의 작용효과는 다음과 같다.

즉, 상기 냉장고의 냉동실(도 1에 도시)(F)과 냉장실(도 1에 도시)(R)을 순환한 다음 복귀하는 공기가 냉각실로 유입되어 본 발명의 증발용 열교환기(10)를 지나면서 냉각되고, 이 냉기는 다시 냉동실(F)과 냉장실(R)에 골고루 분배 공급되어 각 실(F)(R)에 수납된 식품을 신선하게 보관할 수 있게 된다.

이때, 상기 냉각실로 복귀하는 공기에는 다량의 수분이 함유되어 있어 이 수분이 증발용 열교환기(10)의 표면에 착상되면서 공기의 흐름을 방해할 수 있으나, 도 4에서와 같이 상기 핀 플레이트(12)의 중간에 슬릿이나 구멍으로 된 열전도 방지부(12a)가 형성되는 경우에는 핀 끝단에서 냉매관(13)으로의 열전도가 중간에서 일부 제한되면서 특히 열전도 방지부(12a)에서 핀 끝단까지의 온도(T1)가 그 열전도 방지부(12a)에서 핀 상단까지의 온도(T2)보다 상대적으로 높은 상태를 유지하게 되고, 이로 인해 상기 핀 플레이트(12)에 접촉되는 공기의 수분은 상대적으로 높은 온도를 유지하는 열전도 방지부(12a)에서 핀 끝단까지에 천천히 착상되어 서리 밀도가 높아지게 되거나 또는 아예 착상되지 않고 응축수로 전환되어 자연 제거되게 된다.

이를 보다 상세히 살펴보면, 특정 핀 플레이트(12)에서의 온도는 열전도 방지부(12a)를 기준으로 그 양측이 상당한 차이를 보이게 되는데, 즉 도 5에 도시된 바와 같이 냉매관 중심(a)에서 열전도 방지부(b)까지의 온도는 일정한 곡선으로 상승하다가 상기한 열전도 방지부(b)에서 순간적으로 점프한 다음에 핀 끝단(c)까지 다시 일정한 곡선으로 상승하게 된다.

여기서, 통상 서리는 핀 표면의 온도가 높은 경우에 서서히 착상되면서 높은 밀도를 갖게 되어 열전도도가 오히려 높아지는 점을 감안할 때, 본 발명에서와 같이 핀 플레이트(12)의 중간에 슬릿이나 구멍으로 된 열전도 방지부(12a)를 형성하여 열전도를 차단하게 되면 전술한 바와 같이 그 열전도 방지부(12a)에서 핀 끝단까지의 핀 표면 온도가 비정상적으로 상승하여 이 부위에서의 서리 밀도가 증가하면서 오히려 열전도도가 높아지게 되고 이를 통해 공기와 핀 플레이트(12)와의 열전달이 촉진되면서 전체적인 냉장고 효율이 향상된다.

또한, 상기 핀 플레이트(12)에 친수표면처리된 친수층(12b)을 형성하거나 핀 끝단에 에지점(12c)을 형성하는 경우 상기한 핀 플레이트(12)에 착상되는 서리의 양을 줄일 수도 있다.

이렇게 하여, 상기 냉장고의 과혹조건에서도 증발기 막힘을 방지하기 위한 제상운전시간을 줄여 불필요한 전력낭비를 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 냉장고용 열교환기는, 각 핀 플레이트의 중간에 슬릿 또는 구멍으로 된 열전도 방지부를 형성함으로써, 상기 핀 끝단쪽에서의 표면 온도를 상승시켜 서리 밀도가 증가되도록 하거나 또는 착상되는 것을 방지하여 핀 효율을 향상시킴과 아울러 이를 통해 냉장고의 제상운전 시간을 단축하여 불필요한 전력낭비를 감소시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 양단에 배치되는 한 쌍의 엔드 플레이트와 상기 엔드 플레이트의 사이에 적층되는 다수 개의 핀 플레이트와 상기 엔드 플레이트와 다수 개의 핀 플레이트를 관통하여 상호 연통되는 냉매관으로 구성되고,

   상기 핀 플레이트의 중간에 열전도 방지부가 형성된 것을 특징으로 하는 냉장고용 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 열전도 방지부는 핀 플레이트의 중간을 적어도 한 개 이상 절개하여 냉매관으로부터 전달되는 열이 핀 끝단까지 전달되는 것을 차단하도록 한 것을 특징으로 하는 냉장고용 열교환기.
3. 제2항에 있어서, 상기 열전도 방지부는 공기의 유동방향에 대하여 직각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열교환기.
4. 제1항에 있어서, 상기 열전도 방지부는 냉매관과 핀 끝단의 중간에서 냉매관쪽으로 인접된 위치에 치우치게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열교환기.
5. 제1항에 있어서, 상기 핀 플레이트의 표면에 친수처리된 친수층이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열교환기.
6. 제1항에 있어서, 상기 핀 플레이트의 끝단에 에지점이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열교환기.