KR20030027371A - 냉동공조용 열교환기의 부식 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동공조용 열교환기의 부식 방지장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 냉동공조용 열교환기의 부식 방지장치는 냉장고 또는 공기조화기와 같은 냉동공조기기에서 증발기 또는 응축기와 같은 냉동공조용 열교환기에 있어서, 상기 열교환기와 전기적으로 접촉되고 열교환기를 구성하는 금속 재료보다 부식전위가 낮은 금속 재료로 만들어지는 활성 부식수단을 구비하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 상기 열교환기와 활성 부식수단 사이에 작용하는 접촉부식에 의해 열교환기의 부식을 방지할 수 있다.

Description

냉동공조용 열교환기의 부식 방지장치{device for preventing corrosion of heat exchanger in refrigerating and air-conditioning machine}

본 발명은 냉동공조용 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증발기 또는 응축기와 같은 냉동공조용 열교환기의 부식을 이종금속간에 발생하는 접촉부식을 이용하여 방지할 수 있는 냉동공조용 열교환기의 부식 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉동공조기기라 함은 냉동사이클을 순환하는 냉매를 이용하여 실내의 공기 또는 고내의 공기를 열교환하여 실내 또는 고내를 설정온도로 유지하는 기기이다. 이러한 냉동공조기기로는 고내를 저온화시켜 음식물을 일정시간 동안 신선하게 유지하는 냉장고와, 실내의 온도를 저온화시켜 실내 환경을 쾌적하게 유지하는 공기조화기 등이 있다.

이와 같은 냉동공조기기는 저온/저압의 가스 냉매를 고온/고압의 가스 냉매로 승온/승압하는 압축기와, 상기 압축기로부터 유입된 냉매를 외기에 의해 응축시키는 응축기와, 다른 부분의 직경에 비해 협소한 직경으로 이루어져 상기 응축기로부터 유입된 냉매를 감압시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매가 저압상태에서 증발됨에 따라 고내의 열을 흡수하는 증발기를 기본 부품으로 하여 냉동사이클을 구성한다.

이하, 상기 냉동공조기기의 일례로 냉장고의 구조 및 작용을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바에 따르면, 상기 냉장고는 사이드 바이 사이드형 냉장고(side by side type refrigerator)로서, 케이스(1)의 내부에 증발기(4)에 의해 열교환된 냉기가 직접 유입되어 약 -18℃의 고내 온도를 유지하고 있는 냉동실(2)과 상기 냉동실 내의 냉기가 유입되어 약 0~7℃의 고내 온도를 유지하고 있는 냉장실로 크게 구분되며, 상기 냉동실의 후방 아래에 기계실(3)이 구비된다.

그리고 상기 냉동실(2)의 후방에는 냉동실 및 냉장실을 순환하면서 고온화된 냉기가 열교환을 위해 유입되는 냉기덕트(10)가 구비되며, 상기 냉기덕트에 증발기(4)와 함께 상기 증발기를 지나면서 저온화된 냉기를 냉동실(2)로 강제 순환시키는 송풍팬(6)과 상기 송풍팬을 구동하는 모터(5)가 구비된다. 또한, 상기 냉기덕트(10)의 상부와 하부에 각각 냉기 토출구(11) 및 냉기 흡입구(12)가 형성된다.

한편, 도면에 도시되진 않았으나 상기 케이스(1)는 배리어에 의해 냉동실(2)과 냉장실이 좌우로 구획되며, 상기 배리어에는 냉동실과 냉장실의 냉기가 자유롭게 교류될 수 있는 다수의 연통구가 형성되어 냉동실의 냉기가 냉장실로 공급되고 냉장실의 냉기가 냉동실을 통해 냉기덕트(10)로 유입될 수 있다.

상기 기계실(3)에는 증발기와 함께 냉동사이클을 구성하는 다수의 부품, 즉 압축기와 응축기 등이 구비됨과 동시에, 기계실 내부에서 발생하는 열, 특히 상기 응축기에서 발생하는 열을 강제 송풍시켜 냉각시키기 위해 방열팬이 더 구비된다.

이와 같이 구성된 냉장고는 냉동실(2) 및 냉장실 내에 음식물을 채운 상태에서 전원을 인가하면 기계실의 압축기가 콘트롤러(도시생략)의 제어 신호를 받아 작동되면서 전술한 바와 같은 냉동사이클에 의해 상기 증발기(4)에 열교환 환경이 조성된다. 따라서, 상기 증발기를 통과하는 냉기는 흡열작용에 의해 저온화되며, 송풍팬(6)의 작동에 의해 냉동실(2)로 토출된다. 계속해서, 상기 냉기 중 일부는 냉기 연통구를 통해 냉장실로 유입된다. 이 후, 상기 냉동실(2) 및 냉장실을 순환하면서 고온화된 냉기는 다시 냉기 흡입구(12)를 통해 냉기덕트(10)로 유입되는 냉기 순환구조를 이루게 된다.

한편, 냉동사이클을 구성하는 증발기(4)는 열전도율이 뛰어난 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)와 같은 금속으로 만들어진다. 그런데, 본래 금속은 공기 중에 노출되면 부식되는 현상이 발생한다. 이러한 부식은 일종의 산화과정으로서, 금속 본래의 구조나 특성을 변질시키는 요소이다.

특히, 냉장고를 순환하는 공기에는 다량의 습기나 염소이온과 같은 음이온 및 각종 산화물이 존재하기 때문에, 증발기(4)를 구성하는 금속의 산화속도가 한층 가속되며, 결국 증발기의 수명을 상당히 단축시키게 되었다. 비단, 이러한 문제는 응축기의 경우도 마찬가지이다.

또한, 공기조화기의 실외기가 해안에 비치된 경우 실외 공기에 포함된 다량의 염분 때문에, 응축기의 부식 문제 또한 상당히 심각하게 대두되었다.

이러한 금속의 부식을 방지하기 위해, 종래에는 열교환기의 금속 표면에 냉장고의 경우 래커 코팅(lacquer coating)을 하거나, 공기조화기의 경우 크롬 코팅(Cr coating)을 하였다.

그러나, 전술한 바와 같이 열교환기의 표면에 코팅막을 형성할 경우, 제조단가의 상승요인이 발생하게 되며, 또한 상기 코팅막은 영구적인 것이 아니기 때문에 시간이 경과함에 따라 본래의 성능을 다 발휘하지 못하여 열교환기를 교체해야 하는 문제가 야기되었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 증발기 또는 응축기와 같은 냉동공조용 열교환기의 부식을 이종금속간에 발생하는접촉부식을 이용하여 방지할 수 있는 냉동공조용 열교환기의 부식 방지장치를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 냉장고의 구조를 개략적으로 도시한 단면도

도 2는 본 발명에 따른 냉장고의 구조를 개략적으로 도시한 단면도

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발기의 부식 방지장치를 도시한 사시도

도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발기의 부식 방지장치를 도시한 사시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 케이스2 : 냉동실

3 : 기계실4 : 증발기

10 : 냉기덕트20 : 활성 부식수단

21 : 도전체

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 냉동공조용 열교환기의 부식 방지장치는 냉장고 또는 공기조화기와 같은 냉동공조기기에서 증발기 또는 응축기와 같은 냉동공조용 열교환기에 있어서, 상기 열교환기와 전기적으로 접촉되고 열교환기를 구성하는 금속 재료보다 부식전위가 낮은 금속 재료로 만들어지는 활성 부식수단을 구비하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 상기 열교환기와 활성 부식수단 사이에 작용하는 접촉부식에 의해 열교환기의 부식을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉동공조용 열교환기의 부식 방지장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

한편, 본 발명에 따른 열교환기의 부식 방지장치는 냉장고와 공기조화기에 모두 적용가능하며 또한 증발기와 응축기에 모두 적용가능하나, 일례로 냉장고의 증발기에 적용된 것을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 냉장고의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2에 도시된 냉장고는 케이스(1)를 좌우로 구획하는 배리어에 의해 냉장실과 냉동실(2)이 케이스의 좌측과 우측에 각각 구비되는 사이드 바이 사이드형 냉장고(side by side type refrigerator)이다.

상기 냉장고는 냉동실(2)의 후방에 냉동실 및 냉장실을 순환하면서 고온화된 냉기가 열교환을 위해 유입되는 냉기덕트(10)가 구비되고, 상기 냉동실의 후방 아래에 기계실(3)이 구비된다. 상기 냉기덕트(10)의 상부와 하부에 각각 냉기 토출구(11) 및 냉기 흡입구(12)가 형성되며, 상기 냉기 토출구와 냉기 흡입구 사이의 소정 위치에 냉동사이클을 구성하는 증발기(4)가 구비된다. 또한, 상기 냉기 토출구(11) 측에는 냉기의 강제순환을 위한 송풍팬(6)이 구비된다.

상기 기계실(3)에는 냉동사이클을 구성하는 다수의 부품, 즉 압축기와 응축기 등이 구비되며, 기계실 내부에서 발생하는 열을 냉각시킴과 더불어 응축기의 방열작용을 돕기 위해 방열팬이 구비된다.

한편, 본 발명에 따른 냉장고는 상기 증발기(4)의 측부에 전기적으로 접촉되는 활성 부식수단(20)이 구비된다. 상기 활성 부식수단(20)은 증발기(4)를 구성하는 금속보다 부식전위가 낮은 금속으로 이루어지며, 상기 증발기와의 사이에 작용하는 접촉부식에 의해 증발기의 부식을 방지하는 기능을 갖는다. 이를 이종금속(異種金屬) 간의 접촉부식 또는 갈바닉 부식(galvanic corrosion)이라 부르며, 그 원리를 상술하면 다음과 같다.

임의의 금속이 산화성 분위기와 환원성 분위기에 노출되면, 환원성 분위기에서 부식이 발생된다. 그런데, 이종(異種)의 금속을 서로 접촉시킨 상태에서 부식 환경에 두면, 부식전위가 낮은 쪽의 금속이 애노드(anode)가 되고 부식전위가 높은 쪽의 금속이 캐소드(cathode)가 된다. 이 때, 상기 애노드가 되는 금속은 캐소드가 되는 금속으로부터 전자를 얻는 환원반응을 하게 되며, 따라서 상기 애노드가 되는 금속에서 부식활동이 활발하게 진행된다.

금속의 부식전위를 순서대로 나열한 것을 부식 전위열, 일명 갈바닉시리즈(galvanic series)라 하는데, 이것은 서로 접촉한 이종금속 사이에 어느 금속이 부식 경향이 큰 지를 나타낸 순서이다.

일례로, 대표적인 금속 몇 개를 부식전위별로 나열하면 다음 표와 같다.

번호	금속의 종류	전극 전위(V)
1	금, 금도금, 금-백금, 백금	0.500
2	동소지, 은로디움, 도금	0.050
3	은, 은도금, 은박금	0
4	니켈, 니켈도금, 보네루, 동니켈합금, 티탄합금	-0.150
5	동, 동도금, 원동, 청동, 인청동, 은납, 니크롬, 오스테나이르강	-0.200
6	황동, 청동	-0.250
7	고력황동, 알루니늄청동, 인청동, 주물 네바루황동, 46황동	-0.300
8	16크롬스테인레스강(SUS 27)	-0.350
9	크롬도금, 석도금, 13크롬스테인레스강	-0.450
10	땜납, 주석	-0.500
11	연, 연도금, 연합금	-0.550
12	고력 알루니뮴	-0.600
13	주석, 고철, 가단주철, 탄소강, 저합금강	-0.700
14	알루니늄, 내식알루니뮴합금주물, 케이소계 알루니뮴함금주물	-0.750
15	응용 아연도금, 응용 아연도금강	-1.050
16	아연, 아연도금, 아연합금다이캐스트	-1.100
17	마그네슘, 마그네슘합금	-1.600

상기 표에 나열되어 있는 번호는 부식경향의 순서를 나타낸 것으로, 번호가 큰 금속일수록 그 상위의 금속과 접촉할 경우 애노드가 되어 부식됨을 의미하며, 이종금속 간에 번호차가 클수록 부식의 속도가 빠를 가능성이 크다.

그런데, 일반적으로 냉동공조용 증발기로 적용되는 금속은 구리나 알루미늄이기 때문에, 상기 증발기(4)의 부식을 방지하기 위한 활성 부식수단(20)은 이들보다 부식전위가 낮은 금속으로 만들어져야 한다. 이를 위해, 본 발명은 활성 부식수단(20)의 재료로 아연을 제시한다.

상기 표에 의하면, 알루니늄과 아연 사이에는 0.35V 정도의 전위차가 발생한다. 이러한 전위차를 이용하여 알루미늄으로 된 증발기(4)와 아연으로 된 활성 부식수단(20)을 전기적으로 접촉시킬 경우, 부식전위가 낮은 활성 부식수단은 애노드가 되어 부식이 활발하게 진행된다. 따라서, 상기 증발기(4)에서 발생하는 부식을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 냉동공조용 열교환기의 부식 방지장치의 구체적인 실시형태를 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발기의 부식 방지장치를 도시한 사시도로서, 상기 증발기(4)는 냉매가 지나는 튜브(4b)와 냉기가 지나면서 상기 냉매와 열교환하는 핀(4c)으로 구성되는 핀-튜브형(fin-tube type) 열교환기이다.

상기 증발기(4)는 양 측부에 구비된 측판(4a) 사이에 다수의 핀(4c)이 상기 측판과 나란한 방향으로 정렬되며, 튜브(4b)가 상기 측판과 핀을 가로지르면서 관통한다. 이 때, 상기 측판(4a) 중 일측을 관통하는 튜브(4c)의 측면에 활성 부식수단(20)이 직접 접촉된다.

상기 활성 부식수단(20)의 크기나 형태는 한정된 사항은 아니며, 일례로 핀(4c) 또는 측판(4a)과 유사한 크기를 갖는 판형인 것을 제시한다. 한편, 상기 활성 부식수단(20)은 튜브(4b)와 접촉되도록 다수번 절곡된 관형으로 이루어져도 무방하다.

상기 활성 부식수단을 튜브(4b)에 접촉시킨 이유는 핀(4c)과 핀 사이를 지나는 냉기가 상기 활성 부식수단(20)에 의해 유동 방해를 받지 않도록 하기 위함이다.

이 때, 상기 증발기를 구성하는 튜브(4b)와 핀(4c)은 구리 또는 알루니늄 금속으로 만들어지며, 상기 활성 부식수단(20)은 아연으로 만들어진다. 다만, 상기 튜브와 핀은 같은 종류의 금속으로 만들어지는 것이 이종금속 간의 접촉부식을 방지하는 측면에서 바람직하다.

따라서, 다량의 습기와 각종 음이온 및 산화물이 포함된 고내의 냉기가 상기 증발기(4)를 지나면서 부식 환경이 조성되더라도, 상기 활성 부식수단(20)의 부식전위가 증발기의 부식전위에 비해 낮기 때문에, 상기 활성 부식수단에서만 부식이 진행된다.

한편, 상기 활성 부식수단(20)에서 부식이 어느정도 진행되어, 더 이상 소정의 기능을 달성할 수 없을 경우, 상기 활성 부식수단만을 교체함으로써 증발기(4)의 부식을 영구적으로 방지할 수 있다.

다음 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발기의 부식 방지장치를 도시한 사시도로서, 상기 증발기 역시 도 3a의 증발기와 같은 형태를 갖는 핀-튜브형 증발기이다.

도 3b에 도시된 바에 따르면, 상기 증발기(4)와 활성 부식수단(20)은 직접 접촉되어 있지 않음을 알 수 있다. 이것은 이종금속 간의 접촉부식은 양 금속간의 전자 교환에 의해 어느 일 금속만이 부식되는 관계를 갖는 바, 상기 증발기(4)와 활성 부식수단(20)이 전기적으로 접촉 가능하다면 굳이 직접 접촉될 필요는 없다.

이를 위해, 상기 증발기의 일 측판(4a)을 관통하는 튜브(4b)와 상기 활성 부식수단(20) 사이에 이들을 전기적으로 접촉시키는 도전체(21)가 구비된다. 상기 도전체(21)는 일반적인 전선 등이 될 수 있다.

이 경우, 상기 도전체(21)는 증발기의 핀(4c)과 활성 부식수단(20)을 연결해도 무방하다.

따라서, 상기 활성 부식수단(20)이 굳이 증발기가 구비되는 냉기덕트 상에 구비되지 않아도 된다. 이 경우, 상기 활성 부식수단으로 인한 냉기의 유동 방해를 완전히 배제할 수 있다.

한편, 상기 증발기를 구성하는 튜브(4b)와 핀(4c) 역시 구리 또는 알루니늄 금속으로 만들어지며, 상기 활성 부식수단(20)은 아연으로 만들어진다. 이 경우에도 상기 튜브와 핀은 같은 종류의 금속으로 만들어지는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 증발기의 부식 방지장치 역시 전술한 일 실시예에 따른 작용과 동일하며, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 증발기(4)와 활성 부식수단(20)에 적용된 금속은 전술한 금속에 한정된 것이 아니라 일례를 나타낸 것이며, 따라서 상기 증발기에 어떠한 금속이 적용되느냐에 따라 이보다 부식전위가 낮은 금속을 상기 활성 부식수단에 얼마든지 적용할 수 있다.

그리고 상기 활성 부식수단(20)은 비단 증발기(4) 뿐만 아니라 냉장고의 응축기에도 적용할 수 있음은 물론이거니와, 공기조화기의 증발기와 응축기에도 같은 형태로 적용될 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 변형된 형태의 실시예를 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위에 있는 변형된 형태는 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 냉동공조용 열교환기의 부식 방지장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명에 의하면 구리 또는 알루미늄으로 만들어지는 냉동공조용 증발기에 아연으로 만들어진 활성 부식수단을 전기적으로 접촉시킴으로써, 이종금속 간의 접촉부식에 의해 상기 증발기의 부식을 방지할 수 있다.

둘째, 본 발명에 의하면 상기 활성 부식수단은 어떤 특별한 형태를 갖거나 구조적으로 복잡한 것이 아니라, 단지 증발기보다 부식전위가 낮은 금속으로만 만들어지면 되기 때문에 제조단가를 절감할 수 있으며, 상기 활성 부식수단을 교체만 해주면 증발기의 부식을 영구적으로 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 냉장고 또는 공기조화기와 같은 냉동공조기기에서 증발기 또는 응축기와 같은 냉동공조용 열교환기에 있어서;

   상기 열교환기와 전기적으로 접촉되고 열교환기를 구성하는 금속 재료보다 부식전위가 낮은 금속 재료로 만들어지는 활성 부식수단을 구비하여, 상기 열교환기와 활성 부식수단 사이에 작용하는 이종금속 간의 접촉부식에 의해 열교환기의 부식을 방지하는 것을 특징으로 하는 냉동공조용 열교환기의 부식 방지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 활성 부식수단은 열교환기에 직접 접촉되는 것을 특징으로 하는 냉동공조용 열교환기의 부식 방지장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 활성 부식수단은 별도의 도전체를 통해 열교환기와 전기적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 냉동공조용 열교환기의 부식 방지장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 열교환기는 구리 또는 알루미늄으로 만들어지며, 상기 활성 부식수단은 아연으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 냉동공조용 열교환기의 부식 방지장치.