KR20020073044A - 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 끝단에 응축수 생성을 위한 연장부가 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 : 연장부

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 끝단에 응축수 생성을 위한 연장부가 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 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 끝단에 연장부(12a)가 형성되어 이루어진다. 상기 핀 플레이트는 공기중의 수분을 응축하는데 적당한 길이가 약 5∼15cm가 적당하다.

상기 연장부(12a)는 각 핀 플레이트(12)의 전체 규격과 동일하게 형성되고, 도 6a에 도시된 바와 같이 그 표면에는 응축수가 넓게 퍼지도록 친수처리가 진행되어 친수층(12b)이 형성될 수도 있다.

또한, 도 6b에 도시된 바와 같이 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 갖도록 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 에서와 같이 상기 핀 플레이트(12)의 끝단에 연장부(12a)가 형성되는 경우에는전체적으로 핀의 온도가 상승하게 되어 서리가 천천히 착상되면서 서리 밀도가 높아지게 되고, 특히 상기한 연장부(12a)에서의 온도(T1)는 냉매관(13)과 멀리 떨어져 있어 중간부의 온도(T2) 또는 상단부의 온도(T3) 보다 상대적으로 높은 상태를 유지하게 됨에 따라 아예 착상이 일어나지 않아 응축수로 전환되면서 자연 제거된다.

이를 보다 상세히 살펴보면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 특정 핀 플레이트(12)에서 냉매관(13)의 주변 부위(a∼b)는 그 냉매관(13)과의 열전도가 원활하게 이루어져 낮은 온도(T3)를 유지함에 따라 서리가 빠르게 착상되면서 비교적 밀도가 낮은 서리층을 형성하게 되는 반면 상기 냉매관(13)으로부터 일정거리만큼 멀어진 중간부위(b)는 상기한 핀 플레이트(12)의 단면적이 넓어진 만큼 온도(T2)가 상승하여 서리가 비교적 천천히 착상됨에 따라 밀도가 높은 서리층을 형성하게 된다.

통상 서리층의 밀도가 높은 경우에 열전도도가 오히려 상승하는 점을 감안할 때 본 발명에서와 같이 핀 플레이트(12)의 끝단에 연장부(12a)를 형성하여 전체적으로 또는 중간부위(b)의 서리층 밀도를 높이는 경우에는 핀 플레이트(12)의 열전달이 촉진되면서 전체적인 냉장고 효율이 향상된다.

또한, 상기 핀 플레이트(12)의 연장부위(c)는 냉매관(13)으로부터 상당히 멀리 떨어져 있어 냉매관(13)과 원활한 열전도가 이루어지지 않게 됨에 따라 높은 온도(T1)를 유지하게 되고, 이로 인해 상기한 연장부(12a)의 표면에는 서리가 착상되지 않고 공기중의 수분이 응축수로 쉽게 전환됨과 아울러 그 표면에 친수층(12b)이형성되는 경우에는 응축수가 핀 플레이트(12)의 연장부(12a)에 넓게 퍼지면서 큰 물방울을 형성하게 되어 응축수가 더욱 용이하게 제거될 수 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 끝단에 연장부를 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 (4)

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 끝단에 응축수 생성을 위한 연장부가 형성된 것을 특징으로 하는 냉장고용 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 연장부는 그 표면에 친수층이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 냉장고용 열교환기.
3. 제1항에 있어서, 상기 핀 플레이트의 연장부 표면에 친수처리된 친수층이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열교환기.
4. 제1항에 있어서, 상기 핀 플레이트의 연장부 끝단에 에지점이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열교환기.