KR20040086444A - 냉장고용 열 교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단순한 구조와 향상된 성능을 갖는 냉장고용 열 교환기에 관한 것이다. 본 발명은 냉매가 유동하는 냉매관들과; 서로 다른 길이를 가지며, 서로 평행하게 일정간격으로 내부 관통공들을 통해 상기 냉매관들과 각각 결합되는 다수개의 일직선 휜을 포함하여, 상기 휜들간 간격이 서로 다른 구역들이 형성되는 냉장고용 열 교환기에 있어서, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역이 전체 크기의 75% 이하인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기를 제공한다.

Description

냉장고용 열 교환기{HEAT EXCHANGER FOR REFRIGERATOR}

냉장고는 일반적으로 서로 분리되게 형성된 냉장실 및 냉동실이외에도, 냉장고 하부에 형성된 소위 기계실 및 상기 냉장실 및 냉동실 후방에 이들과 연통하도록 형성된 공기유로를 포함한다. 여기서 열 교환기(증발기)는 상기 공기유로내에 송풍기와 더불어 설치되며, 상기 기계실내에 위치되는 압축기 및 응축기등과 연동하여 상기 냉장실 및 냉동실내에 냉기를 공급한다. 즉, 상기 압축기 및 응축기를 거쳐 공급되는 고온고압의 냉매는 상기 열 교환기내에 증발하며, 발생된 증발잠열에 의해 주위공기를 냉각시킨다. 그리고 상기 송풍기는 전체적으로 상기 냉장고 내부의 공기를 순환시켜 상기 열 교환기를 통해 냉각된 공기를 지속적으로 냉장실 및 냉동실에 공급한다.

이러한 일반적인 냉장고용 열 교환기가 도 1 및 도 2에 도시되며 이들을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 상기 열 교환기는 냉매가 유동하는 냉매관(1)과 상기 냉매관(1)을 따라 서로 평행하게 소정간격으로 결합되는 다수개의 휜(1)으로 이루어진다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 냉매관(1)은 열 교환기내에서 하나의 관으로 하나의 열을 형성하면서 상기 휜(2)과 결합되며, 도 2에는 2개의 냉매관(1)이 각각 2개열을 형성하는 것이 도시된다.

상기 휜(2)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 냉매관(1)이 결합되는 관통공(2a)을 포함하며, 실질적으로 작은 판의 형태를 갖는다. 즉, 종래의 열 교환기는 서로 낱장으로 분리된 휜(discrete fin)(2)들을 포함한다. 따라서, 이들 휜들(2)은 상기 냉매관(1)과 결합된 상태에서 열 교환기의 길이 방향을 따라 불연속적인 열 교환면을 형성한다.

또한, 작동도중 영하(零下)인 주변온도로 인해 냉장고내 공기중에 함유된 다량의 수분이 열교환기의 표면에 착상되어 공기의 유동을 방해한다. 따라서 통상적으로 이와 같은 성에를 녹이는 제상기(3)가 상기 열교환기에 제공되며 이를 이용한 제상과정이 작동중 별도로 수행된다.

이러한 열 교환기는 앞서 설명된 공기 유로내에 세워진 상태로 설치되며 이에 따라 냉장고 내부의 공기는 화살표로 도시된 바와 같이 상기 열 교환기 하부로 유입되어 상부로 열 교환되어 유출된다.

그러나 상술된 일반적 열 교환기는 현재 대부분의 냉장고에 적용되고 있음에도 불구하고 실제적으로 다음과 같은 구조적인 문제들을 가지고 있다.

예를 들어, 상기 휜(2)은 불연속적이고 개별적인 형상특성으로 인해 상기 냉매관(1)을 따라 하나씩 결합되어야 한다. 그리고 상기 휜(2)은 상기 열 교환기 하부 및 상부에서 상기 냉매관(1)을 따라 서로 다른 간격으로 배열된다. 즉, 성에의 성장에 의한 유동저항이 열교환기 성능을 저하시키므로, 성에 발생량이 많은 공기 유입측인 하부에서 상기 휜(2)은 상부보다 넓은 간격으로 배열된다.

또한 제상과정에 의해 발생되는 물은 각 휜(2)의 하부 에지(2b)에 표면장력에 의해 비교적 큰 물방울의 형태로 잔류하게 되며, 뒤이은 냉장고 작동(냉각과정)중에 다시 성에 성장의 핵으로 작용한다. 따라서, 성에 성장을 억제하기 위하여 상기 제상기(3)는 도시된 바와 같이 모든 하부에지(2a)와 일일이 접촉하도록 배열되어야 한다.

결과적으로, 이와 같은 분리형 휜의 사용으로 인해 종래 열 교환기의 구조는 실질적으로 복잡하며, 이의 조립과정 또한 용이하지 않다.

또한, 냉장고용 열교환기는 비교적 협소한 상기 공기유로내에 위치되므로 적은 크기에 높은 효율을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 앞서 언급된 구조상의 문제점들로 인해 상기 종래 열교환기는 최적화를 위한 설계변경 또한 어려워진다.

본 발명은 핀 튜브형 열 교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉장고에 적용되어 냉장실 및 냉동실에 공급되는 냉기를 발생시키는 열 교환기에 관한 것이다.

본 발명의 특징 및 장점들은 뒤따르는 본 발명의 실시예의 상세한 설명과 함께 다음의 첨부된 도면들을 참고하여 더 잘 이해될 수 있으며, 상기 도면들중:

도 1은 일반적인 냉장고용 열 교환기를 나타내는 정면도;

도 2는 도 1의 I-I선을 따라 얻어진 측단면도;

도 3a는 본 발명에 따른 냉장고용 열교환기의 정면도;

도 3b는 도 3a의 II-II선을 따라 얻어진 측단면도;

도 4a는 변형된 냉매관 배열을 갖는 본 발명의 열교환기를 나타내는 정면도;

도 4b는 도 4a의 III-III선을 따라 얻어진 측단면도

도 5는 종래 기술 및 본 발명의 휜 단위면적당 잔류 제상수량을 나타내는 그래프;

도 6은 종래 기술 및 본 발명에 대한 작동시간에 따른 압력손실을 나타내는 그래프;

도 7은 서로 다른 길이의 휜들을 갖는 본 발명의 열 교환기를 나타내는 정면도;

도 8은 도 7의 휜 배열 패턴(P)을 나타내는 열 교환기의 부분 사시도;

도 9는 본 발명에 따른 휜 배열 패턴의 실시예 및 이의 변형예를 나타내는 개략도;

도 10은 본 발명에 따른 휜 배열 패턴의 다른 실시예를 나타내는 개략도;

도 11은 본 발명에 따른 휜 배열 패턴의 또 다른 실시예를 나타내는 개략도;

도 12a는 배열패턴이 P1인 경우, 가장 좁은 휜들간 간격 및 휜들간 간격이 가장 좁은 구역의 비율에 대한 성능평가계수의 변화를 나타내는 그래프;

도 12b은 배열 패턴이 P2인 경우 가장 좁은 휜들간 간격 및 휜들간 간격이 가장 좁은 구역의 비율에 대한 성능평가계수의 변화를 나타내는 그래프;

도 12c는 배열 패턴이 P3인 경우 가장 좁은 휜들간 간격 및 휜들간 간격이 가장 좁은 구역의 비율에 대한 성능평가계수의 변화를 나타내는 그래프;

도 13은 냉장고의 작동중 열 교환율과 공기체적유량사이의 상관관계를 나타내는 그래프;

도 14는 냉장고의 작동중 압력 손실과 공기체적유량사이의 상관관계를 나타내는 그래프;

도 15a는 가장 좁은 휜들간 간격 및 휜들간 간격이 가장 넓은 구역의 비율에 대한 열 교환율의 변화를 나타내는 그래프;

도 15b는 가장 좁은 휜들간 간격 및 휜들간 간격이 가장 넓은 구역의 비율에 대한 압력강하가 55Pa에 도달하는 데 걸린 시간의 변화를 나타내는 그래프;

도 15c는 가장 좁은 휜들간 간격 및 휜들간 간격이 가장 넓은 구역의 비율에 대한 작동개시후 8분에서의 성능평가계수의 변화를 나타내는 그래프;

도 16은 가장 좁은 휜들간 간격 및 휜들간 간격이 가장 넓은 구역의 비율에 대한 도 15a-도 15c의 결과들을 함께 나타내는 그래프;

도 17은 경사진 상부 및 하부 에지를 갖는 본 발명에 따른 휜을 나타내는 평면도;

도 18a 및 도 18b는 단일 경사부를 포함하는 휜의 하부 에지를 나타내는 평면도;

도 19a-도 19c는 다중 경사부를 포함하는 휜의 하부에지들을 나타내는 평면도;

도 20a-도 20e는 도 18a-도 19e의 휜 하부에지에 대한 변형예를 나타내는 평면도;

도 21a 및 도 21b는 경사진 하부에지의 배열패턴에 대한 실시예들을 나타내는 평면도;

도 22은 상기 하부에지 경사각도에 따른 잔류 제상수량을 나타내는 그래프;

도 23은 휜 하부에지에 설치되는 경사부재를 나타내는 측면도;

도 24는 슬릿 및 루버를 갖는 본 발명에 따른 휜을 나타내는 사시도;

도 25a 및 도 25b는 슬릿 및 루버의 배열패턴에 대한 실시예를 나타내는 단면도;

도 26은 본 발명에 따른 열 교환기의 보강판을 도시하는 정면도; 그리고

도 27a 및 도 27b는 제상기의 장착형태에 대한 실시예들을 나타내는 사시도이다.

본 발명은 상술된 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 구조가 단순하며 생산이 용이한 냉장고용 열 교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 열 교환 성능이 향상된 냉장고용 열 교환기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 냉매가 유동하는 냉매관들과; 서로다른 길이를 가지며, 서로 평행하게 일정간격으로 내부 관통공들을 통해 상기 냉매관들과 각각 결합되는 다수개의 일직선 휜을 포함하여, 상기 휜들간 간격이 서로 다른 구역들이 형성되는 냉장고용 열 교환기에 있어서, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역이 전체 크기의 75%이하인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기를 제공한다.

여기서 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역은 전체 크기의 5%이상이 되며 가장 좁은 휜간 간격은 1mm-13mm이 된다.

바람직하게는 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역은 전체 크기의 5%-65%이 되며 가장 좁은 휜간 간격은 2mm-12mm 이다. 또한 상기 휜들간 간격이 15%-55%이이고 가장 좁은 휜간 간격이 4mm-10mm 인 것이 더욱 바람직하다.

설정된 각각의 구역비율에 있어서 n≥1 때, 상기 휜들간 간격은 가장 좁은 휜들간 간격에 대해 2·2^(n-1)배로 증가된다.

이러한 일반화된 휜들간 간격은 한 쌍의 가장 긴 휜, 상기 한 쌍의 가장 긴 휜사이에 배열되는 중간 길이의 휜 그리고 상기 한 쌍의 가장 긴 휜과 중간 길이 휜 사이마다 배열되는 가장 짧은 휜들을 갖는 배열패턴을 포함하며, 상기 배열패턴에서 서로 인접하는 휜들간 간격의 비율은 1:2:4가 된다.

상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역의 휜들간 간격에 대해 3·2^(n-1)(n≥1)배로 증가되는 경우, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역은 전체 크기의 15%-75%가 되며 가장 좁은 휜간 간격은 3mm-13mm이 된다.

바람직하게는, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역은 전체 크기의 25%-65%가 되고 가장 좁은 휜간 간격은 5mm-12mm 가 된다.

여기서 상기 휜들간 간격은 한 쌍의 가장 긴 휜, 상기 한 쌍의 가장 긴 휜사이에 배열되는 중간 길이의 휜 그리고 상기 한 쌍의 가장 긴 휜과 중간 길이 휜 사이마다 배열되는 두개의 가장 짧은 휜을 갖는 배열패턴을 포함하며, 상기 배열패턴에서 서로 인접하는 휜들간 간격의 비율은 1:3:6이다.

상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역의 휜들간 간격에 대해 4·2^(n-1)(n≥1)배로 증가되는 경우, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역은 전체 크기의 25%-75%가 되며, 가장 좁은 휜간 간격은 5mm-15mm 이 된다.

또한 바람직하게는, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역은 전체 크기의 35%-75%이며 가장 좁은 휜간 간격은 6mm-13mm 이다.

여기서 상기 휜들간 간격은 한 쌍의 가장 긴 휜, 상기 한 쌍의 가장 긴 휜사이에 배열되는 중간 길이의 휜 그리고 상기 한 쌍의 가장 긴 휜과 중간 길이 휜 사이마다 배열되는 세 개의 가장 짧은 휜들을 갖는 배열패턴을 포함하며, 상기 배열패턴에서 서로 인접하는 휜들간 간격의 비율은 1:4:8이 된다.

한편, 상기 휜간 간격이 가장 좁은 구역이 5%-75%, 5%-65%, 15%-55%일 때, 휜간 간격이 가장 넓은 구역이 전체 크기의 18%이하가 되며, 가장 좁은 휜간 간격은 5.5mm-10mm, 바람직하게는 6.1mm-9.1mm 이다.

또한, 상기 휜간 간격이 가장 좁은 구역이 5%-75%인 경우, 휜간 간격이 가장넓은 구역은 전체 크기의 18%-25% 가 될 수 있으며 가장 좁은 휜간 간격은 6.0mm-8.5mm, 바람직하게는 6.2mm-8.0mm 이다.

또한, 상기 휜간 간격이 가장 좁은 구역이 5%-65%, 15%-55%인 경우, 휜간 간격이 가장 넓은 구역은 전체 크기의 18%-35%가 될 수 있으며, 가장 좁은 휜간 간격은 6.1mm-8.2mm, 바람직하게는 6.5mm-7.7mm 이다.

다른 한편, 상기 휜들의 상부 및 하부 에지는 일정각도로 경사지게 형성되는 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 상기 상부 및 하부 에지가 동일한 경사방향을 갖는다.

보다 상세하게는, 상기 하부에지는 단일 경사부 또는 다수개의 경사부를 포함할 수 있다. 여기서 상기 경사부들은 하나의 골부 또는 하나의 산부만을 형성할 수 있으며, 다수개의 산부 및 골부를 형성하는 것 또한 가능하다.

더욱 바람직하게는, 상기 각각의 휜은 상기 경사부 또는 경사부들에 의해 형성되는 하부에지의 첨단들이 서로 대향되지 않도록 배열된다. 즉, 단일 경사부의 하부 에지들이 인접한 하부 에지와 서로 교차되도록 반복적으로 배열될 수 있다. 또한 상기 단일 산부의 하부 에지와 단일 골부의 하부 에지가 서로 교대로 배열될 수도 있다.

이와 같은 하부 에지에 있어서 경사각도는 20°-30°범위내에 포함되는 것이 바람직하며 상기 경사각도가 23°인 것이 더욱 바람직하다.

더욱 바람직하게는, 상기 각각의 휜은 길이방향을 따라 형성되는 다수 개의 슬릿 및 루버를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 슬릿 및 루버가 상기 각각의 휜의어느 한쪽 표면에만 형성될 수 있으며, 상기 각각의 휜의 양쪽 표면에 교차 형성될 수도 있다. 이러한 각각의 경우에 있어서, 서로 인접한 휜들의 슬릿 및 루버들이 서로 교차 배열되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 열 교환기는 바람직하게는 상기 냉매관의 직선부들과 결합되며 상기 휜들의 양측에 각각 위치되는 한 쌍의 보강판을 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 보강판은 상기 휜의 슬릿들과 연통하는 적어도 하나이상의 슬릿을 더 포함하며, 이의 하부에지는 소정각도의 경사부를 포함한다.

다른 한편 본 발명에 따른 열 교환기는 상기 냉매관 및 휜들에 부착되는 성에를 제거하는 제상기를 더 포함하여 이루어지며 상기 제상기는 상기 휜의 하부에지에 일정 간격으로 떨어져서 위치되는 것만으로도 충분한 제상기능을 수행한다. 또한 상기 제상기는 상기 휜들 및 보강판의 중간부와 연속적으로 접촉하도록 배열될 수 있으며, 이에 따라 상기 휜 및 보강판은 중간부에 상기 제상기를 위한 수용부를 더 포함한다.

상술된 본 발명에 의해 열교환기의 구조 및 이의 조립과정은 실질적으로 단순화되며, 열교환 성능 또한 향상된다. 따라서 본 발명에 따른 열 교환기는 냉장고에 적합하게 최적화된다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태 또는 발명의 실시를 위한 형태

이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 3a는 본 발명에 따른 열 교환기를 나타내는 정면도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 열 교환기의 측단면도이다. 이들 도면을 참조하여 본 발명의 구조를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 열 교환기는 전체적으로 응축기로부터 공급되는 냉매의 유동 경로를 형성하는 하나이상의 냉매관(10)과 상기 냉매관(10)과 결합되는 다수개의 휜(20)으로 이루어진다. 또한 상기 열 교환기에는 상기 결합된 휜(20)들의 양측에 한 쌍의 보강판(30)이 각각 평행하게 설치된다.

먼저 상기 각각의 냉매관(10)은 서로 일정간격으로 이격되는 다수개의 직선부(11) 및 상기 직선부(11)들 사이를 연결하는 다수개의 곡선부(12)를 포함한다. 상기 냉매관들(10), 보다 상세하게는 직선부들(11)은 대체적으로 공기 유동방향에 수직하게 배열되며, 도 3b에 도시된 바와 같이 하나의 냉매관(10)이 열 교환기 길이방향으로 하나의 열을 형성한다. 여기서 다른 열에 속하는 직선부들(11)은 도 3a 및 도 3b에서와 같이 서로 수평방향으로 나란하게 정렬될 수 있다. 그러나, 열 교환기 성능향상으로 위해 상기 직선부들(11)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 휜의 관통공(21)과 더불어 서로 교차 배열되는 것이 바람직하다. 이러한 교차 배열은 인접한 두 개의 냉매관(10)사이에서 성장된 성에가 서로 연결되는 것을 방지하며, 이에 따라 유동저항이 증가되지 않는다.

각각의 휜(20)은 일정 길이를 갖는 일직선의 평평한 판이며, 상기 냉매관(10)과 결합되도록 자신의 길이방향을 따라 하나이상의 열을 이루는 다수개의 관통공(21)을 포함한다. 보다 상세하게는, 본 발명의 휜(20)은 상기 냉매관(10)의 직선부(11)의 길이방향을 따라 서로 일정간격으로 평행하게 결합되며, 도 3b 및 도 4b에 도시된 바와 같이 결합된 상태에서 동일 열에 속하는 직선부들(11)사이를연속적으로 연결하도록 연장된다. 따라서, 제상과정중 냉매관(10) 및 휜(20)에 발생되는 물(이하 '제상수')은 휜(10)을 따라 열 교환기 상부에서부터 하부까지 원활하게 배출된다. 또한 본 발명의 일직선 휜(straight fin)(20)이 적용됨으로서 종래의 분리형 핀(discrete fin)에 비해 적은 수의 하부 에지가 열 교환기내에 존재하기 때문에 표면장력에 의해 잔류되는 제상수 량이 줄어든다.

이러한 경향은 실제 실험에 의해서 확인될 수 있으며, 도 5는 종래기술 및 본 발명에 대한 휜의 단위면적당 잔류 제상수를 나타내는 그래프이다. 상기 실험에서 분리형 휜(종래기술) 및 일직선 휜(본 발명)이 비교되었으며, 각각의 잔류 제상수량은 제상과정후 일정시간 경과시 측정되었다. 도 5에 도시된 바와 같이 일직전 휜에서는 128.9 g/㎡ 의 제상수가 잔류한 반면, 분리형 휜에서는 상기 일직선 휜보다 더 많은 량인 183.8 g/㎡의 제상수가 잔류된다. 보다 상세하게는, 일직선 휜의 잔류 제상수량은 분리형 휜에서의 잔류 제상수량의 70% 에 불과하다.

또한, 이와 같은 잔류 제상수의 감소는 열 교환기에서의 압력 손실과 직접적으로 관련되며, 이는 작동시간에 따른 압력손실의 변화를 도시한 도 6에서 보다 명확하게 나타난다. 상기 실험에서 앞서 도 5의 실험과 동일하게 분리형 휜 및 일직선 휜이 적용된 열 교환기가 서로 비교되었으며, 압력손실은 공기 유입부(열 교환기 하부) 및 공기 유출부(열 교환기 상부)사이의 압력차이를 의미한다. 그리고 제 1 단계에서는 건조한 열 교환기가 60분 동안의 냉각과정을 수행시 압력손실의 변화가 측정되었으며, 제 2 단계에서는 상기 제 1 단계에 연속적으로 일정시간의 제상과정이 수행된 후 다시 60 분간의 냉각과정 수행중의 압력변화가 측정되었다. 마지막으로 제 3 단계에서는 상기 제 2 단계에 이은 제상과정후 120분의 냉각 과정중의 압력 변화가 측정되었다. 여기서 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 압력 손실은 전체적으로 상기 종래 기술에 비해 적으며, 그래프의 기울기로 표현되는 압력손실의 증가율 또한 적다. 실제적으로 각 단계들의 종료시 본 발명에서는 종래 기술의 약 42% 정도에 해당하는 압력손실만이 발생한다. 이는 본 발명에 있어서 적은 잔류 제상수량로 인해 성에의 발생량 및 성에 증가율이 감소되며 이에 따라 유동저항이 감소되기 때문이다. 이와 더불어, 적은 성에 발생량으로 인해 전열면적도 또한 작동중에 크게 감소되지 않아 열 교환율의 감소가 발생되지 않는다.

또한, 상기 본 발명의 일직선 휜(20)은 분리형 휜을 연속적으로 배열한 효과를 가지므로 본 발명의 열교환기는 동일한 전열면적을 분리형 휜을 적용한 열 교환기에 비해 적은 크기에서도 형성한다. 그리고, 본 발명의 열교환기는 상기 일직선 휜(20)을 적용함으로서 보다 단순한 구조를 가지며, 상기 일직선 휜(20)이 조립시 동일한 열에 속하는 냉매관의 직선부들과 한번에 용이하게 결합되므로 조립공정이 보다 단순화된다.

결과적으로 일직선 휜(20)을 적용함으로써 본 발명의 열 교환기는 구조 및 성능측면에서 분리형 휜(20)을 갖는 종래 열교환기에 비해 유리하다.

한편, 공기중의 수분은 열 교환기에 유입되는 도중 열 교환기의 하부와 최초로 접촉하게 되며, 이에 따라 대부분이 상기 열 교환기 하부, 즉 휜(20)의 하부에지에 착상된다. 따라서, 열 교환기 하부에서 성에로 인한 휜(20) 사이의 막힘이 발생될 가능성이 증가하므로, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 휜(20)들이 서로 다른길이를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 서로 다른 길이를 가짐으로써 각각의 휜(20)들은 서로 다른 개수의 냉매관 직선부(11)와 결합되며 상기 휜(20)의 하부 에지들은 서로 다른 수평면상에 위치되어 휜(20)의 하부에지들은 서로 마주보지 않게 된다.

이러한 부분적인 형상변화와 더불어, 상기 서로다른 길이의 휜(20)의 적용에 의해, 본 발명의 열 교환기는 전체적으로 휜(20)의 배열 밀도가 다른 부분들로 이루어지게 된다. 보다 상세하게는, 휜(20)이 가장 조밀하게 배열된 구역(구역 A)과 휜(20)이 가장 희박하게 배열된 구역(구역 C)이 열 교환기내에 존재한다. 또한, 휜(20)의 길이 및 배열순서를 조절함으로서 상기 휜 조밀 및 희박 구역(구역 A,B)에 대해 중간정도의 휜 밀도를 갖는 구역(구역 B)이 나타날 수 있으며, 상기 B구역의 개수 또한 조절가능하다.

이와 같은 휜 배열 밀도의 변화는 상기 휜(20)들이 불규칙적으로 배열되기 보다는 도 7에 도시된 바와 같이 반복적으로 나타나는 일정 패턴(P)에 따라 배열될 때 보다 분명하게 나타난다. 또한 휜 배열밀도의 변화는 필연적으로 열 교환기의 성능에 영향을 미치게 되므로, 규칙적 배열 패턴(P)이 휜 성능변화의 정성적 경향을 예측하기에 유리하다. 이러한 전제하에서, 도 8은 도 7에 도시된 소정 휜 배열 패턴(P)을 나타내는 열 교환기의 부분 사시도이며, 특징적인 부분만을 나타내도록 단축된 형태로 도시된다.

도시된 바와 같이, 상기 휜 배치 밀도의 변화는 실제적으로 인접한 휜들 사이에 독립적으로 형성되는 공기유동공간의 변화로서 나타나는 것을 알 수 있다.휜(20)이 가장 희박한 구역(구역 C)에서 인접한 휜(20)들 사이에 가장 큰 유동공간(V' ' )이 형성되며, 휜(20)이 가장 조밀한 구간(구역 A)에서 가장 작은 유동공간(V)이 형성된다. 이에 따라 상기 가장 큰 유동공간(V' ' )에 유입된 공기는 보다 작은 공간들(V' ,V)로 차례로 분리되어 유동한다. 이러한 유동공간들(V,V' ,V" )은 도시된 바와 같이 동일한 두께(T)를 가지므로 폭(a,a' ,a" ) 및 길이(l,l' ,l" )에 의해 정의된다. 따라서, 상기 휜 배치밀도의 변화는 기하학적 관점에서 상기 폭, 즉 인접한 휜(20) 사이의 간격(a,a' ,a" )에 의해 특정될 수 있다. 즉, 휜이 가장 밀집된 구역(구역 A)은 휜간 간격이 가장 좁은 구역이 되며, 휜이 가장 희박한 구역(구역 C)은 휜간 간격이 간장 넓은 구역이 된다. 또한 상기 길이(l,l' ,l" )는 상기 열 교환기의 각 구역(구역 A,B,C)의 크기를 나타내게 된다.

한편, 상기 배열 패턴(P)은 전체적으로 휜(20)의 길이, 휜(20)의 배열 순서 및 휜(20)사이의 간격에 의해 정의될 수 있다. 상기 배열 패턴(P)에 있어서 도 7에 도시된 바와 같이 기본적으로 적어도 3개이상의 길이가 서로 다른 휜들이 인접하게 배열된다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 도 9a에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 가장 긴 휜(20a) 사이에 중간 길이의 휜(20b)이 배열되며, 상기 가장 긴 휜(20a)과 중간 길이의 휜(20b)사이마다 가장 짧은 휜(20c)들이 배열된다. 여기서 각각의 휜(20)들이 등간격으로 배열되면, 독립적인 유동공간을 형성하는 인접한 휜들간의 간격(a,a' ,a" )은 1:2:4의 비율을 갖게 된다. 더 나아가, 도 9a의 기본적인 배열패턴(P1)은 하나의 가장 긴 휜(20a) 및 이에 인접한 가장 짧은 휜(20c)사이에 상기 중간길이 휜(20b)보다 긴 다른 중간길이 휜(20b')를 추가하고, 다른 하나의 가장긴 휜(20b) 및 다른 중간 길이 휜(20b' )사이의 휜들을 상기 다른 중간 길이 휜(20b' ) 및 상기 가장 긴 휜(20a)사이에 추가함으로서, 도 9b의 배열패턴(P1' )으로 확장될 수 있다. 그리고 기본 배열패턴(P1)은 앞서 설명한 것과 동일한 방식에 의해 배열패턴(P1' )으로부터 상기 다른 중간길이 휜(20b' )보다 긴 또 다른 중간길이 휜(20b" )을 더 포함하는 도 9c의 배열패턴(P1" )으로 확장되며, 이와 동일하게 더욱 확장된 배열 패턴도 될 수 있다. 또한 도 9a-도 9c에 나타난 바와 같이, 상기 배열 패턴(P1)이 확장됨에 따라 열 교환기내의 휜들간 거리가 서로 다른 구역의 개수도 증가된다.

보다 상세하게는, 인접한 휜들사이의 간격들(a,a' ,a" ,a" ' )은 도 9b의 확장 배열패턴(P1' )에서 1 : 2 : 2*2(4) : 2*4(8)의 비율을 가지며, 도 9c의 확장 배열패턴(P1" )에서 인접한 휜들사이의 간격들(a,a' ,a" ,a" ' ,a" " )은 1 : 2 : 2*2(4) : 2*4(8) : 2*8(16)의 비율을 갖는다. 따라서 이러한 휜들간 간격비율을 일반화하면, 휜들간 간격은 가장 좁은 휜간 간격(a)의 2·2^(n-1)(n≥1)배로 증가된다.

또한, 도 9a에 도시된 기본 패턴(P1)에 상기 중간 휜(20b) 및 가장 긴 휜(20a)사이마다 가장 짧은 휜(20c)를 하나 또는 두개 추가함으로써 도 10 및 도 11에 각각 도시된 다른 배열 패턴들(P2,P3)이 얻어질 수 있다. 각각의 배열 패턴(P2,P3)에서 인접한 휜들간 간격들(a,a' ,a" )은 1: 3: 6 및 1:4:8의 비율을 갖게 되며, 앞서 도 9b 및 9c와 동일한 방식으로 확장될 수 있다. 따라서, 상기 배열 패턴들(P2,P3)의 휜들간 간격은 가장 좁은 휜간 간격의 3·2^(n-1)(n≥1)배 및4·2^(n-1)(n≥1)배로 증가되며, 이러한 휜 배열 패턴의 확장은 마찬가지로 서로 다른 간격을 갖는 구역의 개수 증가를 가져온다.

전체적으로 각각의 배열패턴(P1,P2,P3)은 이들의 확장된 패턴들과 더불어 일반화된 휜들간 간격비 2·2^(n-1), 3·2^(n-1), 4·2^(n-1)(n≥1)에 의해 특정된다. 또한 각각의 배열 패턴(P1,P2,P3)은 예시적인 것으로, 이외에도 다른 배열 패턴(P)의 변형예들이 필요에 따라 적용될 수 있다.

결과적으로, 서로 다른 길이의 적용 및 이에 따른 기하학적 형상 변화로 인해 본 발명의 일직선 휜형 열 교환기에서 성에에 의한 휜(20) 사이의 막힘이 억제되며 이에 따라 유동저항 증가에 의한 압력손실 또한 감소된다. 다른 한편으로, 열 교환기 하부에는 일정한 공간이 형성되며 이에 따라 공기 유입시 최초 유동저항 및 이에 따른 압력손실 또한 감소될 수 있다.

앞서 언급된 바와 같이 본 발명의 열 교환기는 분리형 휜 열 교환기에 비해 대체적으로 작고 단순하며 향상된 성능을 가지나, 설계의 최적화를 통해 더 좋은 성능을 얻을 수 있다. 특히, 서로 다른 길이의 휜의 적용으로부터 예상되는 열 교환기 성능의 변화를 고려할 때 설계의 최적화는 더욱 필요하다. 이를 위해 본 발명에서는 다음과 같은 실험 및 시뮬레이션을 통해 최적의 설계 범위가 결정되었다.

열 교환기 성능에 영향을 미치는 인자들에는 일반적으로 설계, 제작 방법, 재질등이 있다. 특히, 설계 인자들중에서는 예비실험을 통해 가장 좁은 휜간 간격(a), 휜 배열패턴(P), 가장 좁은 휜간 간격을 갖는 구역(구역 A)의 비율이 가장 성능에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다(도 7 및 도 8 참조). 따라서 실험 및 시뮬레이션에서 상기 설계인자들(a,P,구역 A)이 최적화를 위한 측정대상으로서 채택되었으며, 열 교환기 폭(W), 길이(L) 두께(t)와 같은 다른 설계인자, 제작방법/재질인자 및 작동조건들은 일정한 값으로 고정되었다.

또한 열 교환기 성능을 평가하기 위한 기준으로서, 다음과 같은 가장 일반적인 계수가 먼저 고려되었다.

공지된 바와 같이, 열 교환율과 압력강하는 열 교환기 작동상의 가장 중요한 특성이 된다. 열 교환율은 그 자체로 성능변화와 직결되며 압력강하는 증가시 공기 유동량을 감소시키어 성능의 저하를 가져온다. 즉, 작동중 높은 압력강하가 발생되는 경우, 냉장고에 요구되는 최소 냉방능력을 유지하기 위해서는 더 큰 동력의 송풍기가 필요하게 된다.

그러나, 이러한 계수의 사용시 실제 상관계수가 낮게 나타나고 실험조건에 따라 산포가 크게 발생했다. 따라서, 실험조건에 영향받지 않고, 열 교환기의 기하학적 형상(특히 휜)이 변화되는 경우에도 성능수준을 구별할 수 있도록 새로운 성능평가계수(F)가 다음과 같이 제안되었다.

여기서 Q : 열 교환율 (W)

P : 압력강하 (Pa)

T : 공기 및 냉매사이의 로그평균 온도차(℃)

상기 성능평가계수(F)를 구하기 위하여, 여러 인자들에 대해 영향도 분석 및 반복(회귀)분석이 수행되었으며, 그 결과 유입되는 공기온도, 냉매온도 및 공기 질량유량등이 가장 유의한 인자들로 판명되었다. 상기 유의한 인자들중 상기 공기 및 냉매사이의 온도차인 로그 평균 온도차 (LMTD : Log Mean Temperature Difference,T)가 상기 성능평가계수에 삽입되었다 그리고 상기 온도차(T)가 클수록 성능이 저하되고 온도차(T)가 적을수록 성능이 증가되는 것으로 나타났다. 또한 상기 압력강하 및 온도차사이의 상호 영향도를 반영하기 위하여 표면반응검사(responsive surface test)를 통해 각각의 지수를 결정하였다. 따라서, 상기 성능평가계수(F)는 유의한 인자인 공기 및 냉매 온도를 동시에 고려함으로서 보다 정확하고 통계적으로 유의한 성능평가를 가능하게 한다. 또한 상기 식에서 나타나는 바와 같이, 상기 성능평가계수(F)가 클수록 열 교환기의 성능도 높게 나타나며, 계수(F)가 20 ㎥/s·℃ 이상일 때 열 교환기는 일반적으로 수준 이상의 성능을 갖는 것으로 나타났다.

이와 같이 선정된 인자들 및 성능평가기준에 기초한 실험결과가 도 12a 및 도 12c에 나타난다. 즉, 도 12a 및 도 12c에서 가장 좁은 휜간 간격(a)(이하 " 간격 (a)" ) 및 휜간 간격이 가장 좁은 구역(구역 A)(이하 " 구역 (A)" )의 비율에 대한 성능평가계수(F)값의 변화가 도시된다. 그리고 앞서 언급된 각각의 배열 패턴(P1,P2,P3:도 9-11참조)에 대해 별도의 실험이 수행되었으며, 도 12a는 배열패턴(P1), 도 12b는 배열패턴(P2), 도 12c는 배열패턴(P3)에 대한 실험결과이다.

상기 실험에서 구역(A)의 비율은 열 교환기 전체크기에 대한 백분율(%)로 표시되며, 상기 열 교환기 크기는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 실제 열 교환이 수행되는 부분, 길이(L)*폭(W)*두께(T)이 된다. 그리고 나머지 구역들의 비율은 선정된 구역(A)비율에 따라 조절될 수 있다. 상기 간격(a)은 상기 구역(A)에서 인접하는 휜간 간격이다. 또한 상기 성능평가계수(F)의 각 변수들(Q,P,T)은 50분에서 60분동안의 평균값을 사용한다.

도 12a-도 12c의 실행결과에서, 도시된 등고선의 형태에서 나타나는 바와 같이 전체적으로 간격(a)보다는 구역(A)의 비율이 성능평가계수(F)에 민감하다. 즉, 일정 배열패턴(P)하에서는 상기 구역(A) 비율이 상기 간격(a)에 비해 성능평가계수(F)의 변화에 지배적인 설계 인자이다. 그리고 도 12a에서 가장 큰 성능평가계수(F = 40 ㎥/s·℃)를 갖는 영역이 나타나므로 배열패턴(P1)이 성능향상에 가장 유리한 것을 알 수 있다. 따라서, 가장 유효한 설계범위는 도 12a(배열패턴 : P1)에서 구역(A) 비율을 기준으로 얻을 수 있다.

도 12a에서, 성능향상을 위한 설계 범위의 하한은 상기 계수(F)가 20 ㎥/s·℃ 이상인 영역이 되며, 이 영역에서 구역(A)은 전체 열교환기 크기의 75%이하이다. 그리고 F ≥20 ㎥/s·℃ 인 영역에서 도면상으로 구역(A)비율의 최소값은 0에 근접하나, 성능향상을 위해서는 실제적으로 5%이상의 값을 가져야 한다. 한편, 상기 F ≥20 ㎥/s·℃ 영역에서 간격(a)은 대략 1mm-13mm 이다.

그리고, 보다 바람직한 설계범위는 F ≥30 ㎥/s·℃ 인 영역이며, 대체적으로 구역(A)비율은 5%-65%, 간격(a)는 2mm-12mm에 해당된다. 또한 도면 중앙부에 위치된 F ≥40 ㎥/s·℃ 인 영역이 가장 최적의 설계 범위에 해당하는 것으로 판단될 수 있다. 따라서 본 발명의 최적 설계범위에 있어서 대략 구역(A)비율은 15%-55%, 간격(a)은 4mm-10mm 이다.

한편, 다른 배열패턴(P2,P2)에 대한 도 12b 및 도 12c의 실험결과는 비록 가장 유효한 설계범위를 나타내지는 않으나, 성능평가계수(F)가 20 이상인 영역들은 역시 성능향상에 유효한 설계범위가 된다.

먼저 배열패턴(P2)인 경우, 도 12b에 도시된 바와 같이 F ≥20 ㎥/s·℃ 인 영역에 해당하는 구역(A)비율 및 간격(a)는 대략적으로 각각 15%-75%, 3mm-13mm가 된다. 또한 상기 구역(A)비율 및 간격(a)는 바람직하게는 F ≥30 ㎥/s·℃ 인 영역에서 25%-65%, 5mm-12mm가 된다.

또한 배열패턴(P3)인 경우, 도 12c에 도시된 바와 같이, 성능향상에 유효한 설계범위(F ≥20 ㎥/s·℃)는 구역(A)비율 25%이상, 간격(a) 5mm-15mm에 해당한다. 그리고 바람직한 설계범위(F ≥30 ㎥/s·℃ )는 구역(A)크기 35%이상 간격(a) 6mm-13mm에 해당한다. 여기서 도시된 바와 같이 F ≥20 ㎥/s·℃ 및 F ≥20 ㎥/s·℃인 영역에서 구역(A)비율의 최대값은 80% 또는 그 이상이 되나, 구역(A)비율이 75%를 초과하는 경우, 과도한 구역(A)의 증가로 인해 성에에 의한 휜간 막힘이 조기에 발생될 가능성이 있다. 따라서, 상기 배열패턴(P3)에 대해 구역(A)의 비율은 실제적으로 75%이하의 값을 가져야 한다.

앞선 설정된 설계범위에서 배열패턴(P2,P3)에서의 모든 구역(A)의 비율은 배열패턴(P1)에서의 구역(A)비율의 상한값인 75%이하에 포함된다. 따라서 구역(A) 비율 75%이하는 배열패턴에 상관없이 열 교환기의 설계에 적용될 수 있다.

이외에도 확장된 배열패턴 즉, 휜 간격이 다른 구역들의 개수가 증가된 열 교환기(도 9-도 12 참조)에 대해서도 실험 및 시뮬레이션이 선택적으로 수행되었다. 그 결과 앞서 선정된 모든 설계범위가 동일하게 재확인되었다.

앞서 구해진 최적설계범위를 통해 열 교환기 성능은 극대화되나 실제 사용중에도 이러한 극대화된 성능을 일정하게 유지하는 것 또한 중요하다. 열 교환기에 있어서, 가장 주된 문제점은 아무리 억제시켜도 실제 사용중 지속적으로 성장하는 성에와 이에 따른 성능의 점차적인 열화이다. 따라서, 본 발명에서는 가혹한 사용조건 즉, 많은 착상량하에서도 작동상의 신뢰성을 확보하기 위한 설계 범위가 실험 및 시뮬레이션을 통해 추가적으로 설정되었다.

먼저, 가장 좁은 휜간 간격(a) 및 휜간 간격이 가장 넓은 구역(구역 C)이 신뢰성에 영향을 미치는 설계인자들로 선정되었다. 상기 간격(a)은 앞성 성능향상 실험에서와 마찬가지로 예비실험에서 중요한 인자로 판명되었으며, 구역 C는 실제 성에가 가장 심하게 발생되는 부분이므로 신뢰성상 중요한 인자가 된다.

또한 열 교환기의 신뢰성을 평가하기 위한 기준으로 열 교환율, 압력강하 55Pa까지의 소요시간, 작동시작후 8분에서의 성능평가계수(F' )가 선정되었으며 이들을 설명하면 다음과 같다.

1. 열 교환율

도 13에 도시된 바와 같이, 일반적으로 실제 작동중에 냉장고에 요구되는 최소 냉각용량은 325W이며 이 때의 공기 체적유량은 0.3 ㎥/m가 된다. 그러나 성에적층이 심하게 발생되는 가혹환경하에서 안정적인 작동상태를 확보하기 위해서는 상기 열 교환율은 2배 내지 2.5배의 값을 가져야 한다. 따라서, 열교환기의 신뢰성 확보를 위해 요구되는 열교환율은 800W이상이 된다.

2. 압력강하 55Pa 까지의 소요시간

앞서 도 13에서 나타난 바와 같이, 냉장고의 최소 냉각용량을 확보가 위해서는 공기 체적 유량은 최소한 0.3 ㎥/m 이 요구된다. 정상적인 작동조건에서 공기 체적유량에 대한 압력변화를 나타내는 도 14에서 공기체적유량 0.3 ㎥/m에 해당하는 압력강하는 47 Pa이 된다. 여기서 도 14에 도시된 바와 같이 압력강하는 공기체적유량과 반비례하므로 상기 최소체적유량 이상의 체적유량을 얻기 위해서는 압력강하가 47 Pa 이하로 관리되어야 한다. 그러나 냉장고가 가혹한 사용 조건에서 작동되는 경우 일반적으로 송풍량은 강제적으로 증가되므로 상기 압력강하의 상한값은 55pa까지 증가 가능하다. 한편, 이러한 압력강하의 상한값은 일반적인 냉장고를 가혹조건하의 실험했을 때 45±3.6분내에 도달하는 것으로 나타났으며 가장 낮은 값인 41분이 하한값으로 설정되었다. 따라서, 가혹 조건에서의 원활한 작동을 위해서는 적어도 압력강하 55pa에 도달할 때까지 소요되는 시간이 41분보다 작아서는 안된다.

3. 작동개시후 8분에서의 성능평가계수(F' )

앞서 설명된 바와 같이 성에 적층은 작동 신뢰성에 큰 영향을 미치며 특히, 성능에 유의한 인자들중 열 교환기를 통과하는 공기질량유량과 직접적으로 관련된다. 또한 영향도 및 회귀분석에서도 상기 공기 질량유량이 동일한 성능 유의인자인공기/냉매온도보다도 가혹한(성에적층이 심한) 사용조건에서 성능에 더 유의한 것으로 판명되었다. 따라서, 작동 신뢰성관점에서 성능평가계수를 적용하기 위하여 상기 공기 질량유량을 고려한 새로운 성능평가계수(F' )가 다음과 같이 제안되었다.

여기서, Q : 열 교환율 (W)

P : 압력강하 (Pa)

: 공기질량유량 (g/s)

공기 질량유량이 커지면 열교환기 내부 공기유속이 커지며, 휜과의 열교환시간의 감소로 인해 열교환율이 저하된다. 즉, 공기질량유량이 증가할수록 성능이 감소되며 공기질량유량이 감소할수록 성능이 증가한다. 따라서, 상기 공기질량유량은 상기 성능평가계수(F' )와 반비례하는 관계를 갖도록 고려되었다. 결과적으로 상기 성능평가계수(F' )는 입력 대 출력 에너지의 비로서 나타나며, 이에 따라 무차원값을 갖는다.

한편, 정상적인 작동조건하에서 냉장고내의 열 교환기에서는 실제 압력강하가 11Pa-14Pa를 초과하지 않는다. 한편 가혹조건하의 실험에서 이러한 압력강하값은 작동개시 후 8분내에 도달하며, 이 때의 성능평가계수(F' )는 0.76±0.055이 된다. 여기서 가혹조건하에서도 일반적인(정상적인) 압력강하(11Pa-14Pa)를 유지하는 것이 작동 신뢰성에 있어서 중요하며, 이는 가동개시후 8분에서의 성능평가계수(F')에 의해 정량적으로 평가될 수 있다. 따라서, 작동개시후 8분에서의 성능평가계수(F' )가 가혹조건하에서 하한 값인 0.705이상일 때 (열교환기의)작동이 신뢰성이 있다고 볼 수 있다.

이와 같이 선정된 인자들 및 신뢰성평가기준에 기초한 실험결과가 도 15 내지 도 16에 도시된다.

먼저 도 15a-도 15c는 간격(a) 및 휜간 간격이 가장 넓은 구역(구역 C)(이하 " 구역 (C)" )의 비율에 대한 각각의 신뢰성 평가기준값의 변화를 나타내는 그래프이다. 보다 상세하게는, 상기 열 교환율은 도 15a, 압력강하 55Pa까지의 소요시간은 도 15b, 그리고 작동개시후 8분에서의 성능평가계수(F' )는 도 15c에 각각 도시된다. 또한 모든 실험에서 배열패턴(P)은 성능향상에 가장 유리한 P1으로 고정되었다.

그리고 구역 (C)의 크기는 열 교환기 전체크기에 대한 백분율로 표시되며, 간격(a)은 앞선 성능향상 실행에서와 마찬가지로 구역(A)에서 실제 인저한 휜간 간격이다.

각각의 실험결과를 살펴보면, 도 15a에서 간격(a) 및 구역(C)의 비율 감소가 열 교환율의 증가에 유리한 것으로 나타나며, 도시된 바와 같이 열교환율 800W 이상의 영역이 작동 신뢰성을 갖게 된다. 도 15b에서는 간격(a)이 감소될수록 압력강하 55pa까지 도달하는데 걸린 시간이 짧아지는 것으로 나타난다. 즉, 압력강하 증가율이 크게 된다. 이는 성에 성장에 의해 막힘현상이 보다 빠르게 발생된다는 것을 의미하므로 지나친 간격(a)의 감소는 신뢰성에 직접적으로 악영향을 미친다. 그리고 작동 신뢰성이 있는 영역은 압력강하 55Pa 까지의 소요시간 41분이상에서 존재한다. 도 15c에서 8분에서의 성능평가계수(F' )는 구역(C)비율 및 간격(a)의 감소에 따라 증가된다. 이는 작동초기의 적은 성에 발생량으로 인해 간격(a)의 감소에도 불구하고 압력강하가 적게 발생하기 때문이다. 또한 상기 성능평가계수(F' )가 0.705이상인 영역내에 포함되는 구역(C)의 비율 및 간격(a)이 신뢰성 있는 설계값이 된다.

모든 신뢰성 평가기준들이 고려된 설계범위를 찾기 위하여 도 16에서는 상기 실험결과들이 함께 비교 표시된다.

보다 상세하게는, 도 16에서 간격(a) 및 구역(C) 비율에 대한 도 15a의 열 교환율 변화, 도 15b의 압력강하 55Pa까지의 소요시간 및 도 15c의 8분에서의 성능평가계수(F' )의 신뢰성 영역이 중첩된다. 여기서 전체적으로 구역(C) 비율보다는 간격(a)이 각각의 신뢰성 평가 기준에 대해 민감하다. 그러나 성능향상을 위한 설계범위가 구역(A)비율을 기준으로 설정되어 있으므로, 설계적 관점에서 상기 구역(A) 비율에 상대적인 구역(C)의 비율이 신뢰성 설계범위 판단시 우선적으로 고려된다.

도 16에 도시된 바와 같이, 백색영역이 각 신뢰성 판단기준을 모두 만족시키는 설계범위를 나타낸다. 상기 백색영역에서 구역(C) 비율의 최소 값은 0% 이나 서로 다른 길이를 갖는 휜을 적용시 상기 구역(C)는 필연적으로 일정비율로 존재하게 된다. 그리고 구역(C) 비율의 최대값은 특정되지 않으나 35%를 초과하는 경우, 실제 열 교환면적이 과도하게 감소되어 성능이 감소된다. 한편, 상기 백색영역의 크기는 구역(C)의 비율 18%를 전후(도면상 상하)하여 크게 변화한다. 따라서, 적용 가능한 구역(C)의 비율은 18%를 기준으로 크게 제 1 영역 (1%-18%) 및 제 2 영역 (18%-35%)인 두 개의 영역으로 분할될 수 있으며, 이 두 영역들이 최종 설계범위를 결정하기 위하여 다음 표들에서 기 설정된 구역(A)의 비율과 함께 각각 비교된다. 다음 표들에서 구역(C) 비율의 최대값이 구역(A) 비율의 최대값에 대해 상대적으로 결정되며 이에 따라 결정된 각각의 최대값 이하의 범위에서 상기 구역(A) 및 구역(C) 비율은 각각 임의로 다시 조절 가능하다.

상기 표에서, 적용 가능한 구역(C)비율의 최대값들이 모두 18%이므로 기 설정된 모든 구역(A)비율에 대해 상기 제 1 영역 전체가 사용 가능하다. 즉, 신뢰성 확보를 위한 설계범위에 있어서, 상기 구역(C)은 전체 열교환기 크기의 18%이하이다. 이와 같이 설정된 구역(C)비율에 따라, 간격(a)은 도 16의 하부의 실선 및 점선으로 표시된 영역으로부터 얻을 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 점선 영역은 백색영역보다 크지만 별다른 문제없이 사용가능한 설계범위이며, 이 영역에서 간격(a)은 5.5mm-10mm이다. 그리고 상기 실선영역은 백색영역내에 포함되는 최적설계범위로서, 간격(a)은 6.1mm-9.1mm(7.6±1.5mm)가 된다.

상기 표에서, 구역(A)비율의 최대값이 75%인 경우, 구역(C)비율의 가능한 최대값은 25%이며, 구역(A)비율의 최대값이 65%,55% 인 경우, 구역(C)비율의 최대값은 35%까지 적용 가능하다. 따라서 제 2 영역내에서 구역(C)비율에 대하여 독립적인 두 개의 신뢰성 설계범위가 존재하며, 각각 구역(A) 설계범위가 75%이하인 경우에 18%-25%, 구역(A) 설계범위가 5%-65% 및 15%-55%인 경우에 18%-35%가 된다.

먼저 구역(C)비율 18%-35%에 대하여, 사용가능한 간격(a)은 6mm-8.5mm이며, 앞선 제 1 영역에서와 마찬가지로 점선영역에 해당한다. 그리고 실선영역에서 나타나는 최적의 간격(a)은 6.2mm-8.0mm이다.

또한 구역(C)비율 18%-35%에 대하여, 도시된 바와 같이 사용가능한 간격(a)은 6.1mm-8,2mm(점선영역), 최적 간격(a)은 6.5mm-7.7mm(실선영역)이다.

다른 한편, 상기 각각의 휜(20)은 도 17에 도시된 바와 같이 경사지게 형성된 하부 및 상부 에지(22,23)를 포함할 수 있다. 먼저 경사진 하부에지(22)는 제상수가 원활하게 배출되게 한다. 즉, 제상수는 표면 장력에 의해 하부 에지(22)에 잔류되지 않고 하부 에지(22)를 따라 유동하게 되며, 이후 상기 제상수는 하부에지(22)의 경사가 끝나는 지점에 형성되는 첨단(tip)(22a)에 모여 자신의 자중에 의해 낙하된다. 실제적으로 휜(20) 제작시 절단기는 한 쌍의 블레이드를 사용하여 얇은 판재를 연속적으로 절단한다. 따라서 경사진 하부 에지(22)를 얻기 위해 상기 한 쌍의 블레이드를 경사지게 설정하면, 제작시 상기 하부 에지(22) 뿐만 아니라 상부 에지(23)도 경사지게 형성된다. 이러한 상부 에지(23)를 재 가공하는 경우 추가적인 비용이 발생하므로 본 발명에서 상기 상부 에지(23)는 최초 제작시 그대로 경사지게 유지되는 것이 바람직하다. 이와 더불어, 상기 상부 에지(23)의 경사방향도 상기 하부 에지(22)와 동일하게 된다.

상기 하부 에지(22)를 보다 상세하게 설명하면, 도 18a 및 도 18b에 도시된 바와 같이, 상기 하부 에지(22)는 기본적으로 단일 경사부만으로 이루어질 수 있다. 또한 도 19a-도 19c에 도시된 바와 같이, 다수개의 경사부, 즉 다중 경사부로 이루어질 수 있으며, 이와 같은 다중 경사부에 의해 제상수의 배출이 더욱 촉진될 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 다중 경사부에 있어서 상기 경사부들은 각각 하나의 골부(도 9a), 하나의 산부(도 9b), 또는 다수개의 산부 및 골부(도 9c)를 형성할 수 있다. 이와 더불어, 도 20a-도 20e에 도시된 바와 같이, 앞서 설명된 각각의 경사부는 소정의 곡률을 갖도록 형성될 수 있으며, 이러한 변형예들은 실제적으로 상기 도 18a-도 19c의 경사부와 동일한 기능을 수행한다.

상기 하부 에지(22)가 경사지게 형성되는 경우에도, 완전하게 제상수가 배출되는 것은 어려우며, 하부 에지(22)의 첨단(22a)에는 잔류 제상수가 존재하게 된다. 그리고 냉각 작동중에 상기 첨단(22a)의 잔류 제상수로부터 성에가 집중적으로성장하게 된다. 따라서 인접한 동일 길이의 휜(20) 사이의 막힘을 방지하기 위하여, 상기 하부 에지(22)들은 이의 첨단(22a)이 서로 대향되지(마주보지) 않도록 배열되는 것이 또한 바람직하다. 즉, 단일 경사부의 경우, 도 21a에 도시된 바와 같이 서로 반대의 경사방향을 갖는 하부 에지(22)들이 반복적으로 배열된다. 또한 도 21b에 도시된 바와 같이, 다중 경사부의 경우, 각각의 첨단(22a)이 서로 마주보지 않도록 상기 단일 산부(도 9b)의 하부 에지(22)와 단일 골부(도 9a)의 하부 에지(22)가 서로 교대로 배열될 수 있다.

한편, 상기 하부에지(22)의 경사각에 따라 상기 제상수 배출능력은 변화될 수 있으며, 도 22는 상기 배출능력변화를 잔류 제상수량 변화에 기초하여 실험적으로 보여준다. 도시된 바와 같이, 상기 경사각도()가 20°-30°일 때 잔류 제상수량이 가장 적은 것으로 나타난다. 여기서, 다른 설계 조건들을 고려할 때, 상기 하부 에지 경사각도가 23°일 때 가장 바람직한 것으로 밝혀졌다.

이와 같이 경사지게 형성된 하부에지(22)와 더불어, 도 23에 도시된 바와 같이, 본 발명의 열 교환기는 하부 에지(22)의 첨단(22a)과 접촉 또는 인접하는 경사 부재(40)를 더 포함할 수 있다. 상기 경사부재(40)는 냉장고 내의 공기 유동경로 상에 열 교환기와 함께 장착되며, 첨단(22a)에 모이는 제상수들이 더욱 효과적으로 배출될 수 있도록 유도한다.

다른 한편, 도 24에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 휜(20)은 또한 길이방향을 따라 형성되는 다수 개의 루버(24) 및 슬릿(25)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 루버(24)는 일차적으로 열 교환면적을 증가시키며 공기 유동시 상기휜(20)사이에서 난류를 형성하여 열 교환시킨다. 또한 상기 슬릿(25)은 상기 휜들(20)을 가로지는 공기 유동경로를 형성하며 이에 따라 성장된 성에에 의해 인접한 휜(20)사이 공간이 국부적으로 막히더라도 원활한 공기 유동이 이루어질 수 있다. 실제적으로 도 25a에 도시된 바와 같이 상기 루버(24a,24b) 및 슬릿(25a,25b)은 상기 각각의 휜(20)의 어느 한쪽 표면에만 형성될 수 있으며, 도 25b에 도시된 바와 같이, 하나의 휜을 기준으로 양쪽 표면에 번갈아가며 형성될 수도 있다. 도 25b에서, 상기 루버(24a,24b) 및 슬릿(24a,24b)들은 대향되지 않도록 서로 교차 배열되는 것이 또한 바람직하다. 이는 루버(23)들이 서로 대향되는 경우, 성에에 의해 휜(20)사이의 공간이 쉽게 막힐 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 열 교환기에 있어서, 상기 보강판(30)은 상대적으로 두꺼운 두께를 가짐으로서 상기 휜(20)을 보호하며, 또한 상기 휜(20)보다 긴 길이를 가져 열 교환기로 공기 유동을 유도한다. 상세하게 설명하면, 상기 보강판(30)은 도 26에 도시된 바와 같이, 상기 냉매관(10)에 결합되므로 상기 휜(20)과 유사하게 다수개의 관통공(31)을 포함한다. 여기서 상기 보강판(30)은 추가적인 유동경로를 확보하기 위하여 상기 휜(20)의 슬릿(24)들과 연통하는 적어도 하나이상의 슬릿(32)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 보강판(30)도 냉각과정도중 유입되는 공기와 부분적으로 열교환하므로, 이의 표면에 성에 및 제상수가 발생된다. 따라서, 제상수를 용이하게 배출할 수 있도록 상기 보강판(40)의 하부 에지(33)도 앞서 설명된 휜(20)의 하부에지(22)과 유사하게 경사지게 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 열 교환기에도 성에를 제거하기 위하여 저항 열선으로 이루어지는 제상기(50)가 설치된다. 도 27a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 있어서 상기 제상기(50)가 일정 간격으로 이격되게 열 교환기의 하부에만 설치되어도, 열 복사 및 대류만을 이용하여 제상작용이 효과적으로 이루어질 수 있다. 이는 앞서 설명된 여러 구조적 특성으로 인해 성에의 발생량이 본 발명의 열 교환기에서는 현저하게 감소되기 때문이다. 또한 상기 제상기(50)가 도 27b에 도시된 바와 같이 상기 휜들(20) 부근을 한 번만 지나가도록 배열되는 것만으로도 보다 강화된 제상효과를 얻을 수 있다. 여기서 고른 열 복사를 위하여 상기 제상기(50)는 상기 휜(20)의 중간부들 부근에 배열되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 휜(20)은 자신의 중간부에 상기 제상기(50)를 위한 노치 형태의 수용부(26)를 더 포함하며, 상기 보강판(30) 또한 동일한 수용부(34)를 포함한다.

이러한 단순화된 제상기(50)는 앞서 설명된 바와 같이 연속적인 일직선 휜(20) 및 여러 다른 구조 특성이 적용됨으로서 가능한 것이며, 이에 따라 열교환기 전체의 조립 작업 또한 용이해지며 공기 유동저항이 감소된다. 또한, 도 27a 및 도 27b에서 상기 동일한 길이를 갖는 휜을 갖는 열 교환기에 적용된 제상기(50)가 설명되었으나, 상기 제상기(50)는 서로 다른 길이를 갖는 휜들에 대해서도 동일하게 적용되며 동일한 효과를 갖는다.

상기에서 몇몇의 실시예가 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등범위내의모든 실시예는 본 발명의 범주내에 포함된다.

본 발명에 있어서, 기본적으로 연속적인 일직선 휜이 적용됨으로서 제상수 배출능력이 실질적으로 향상되며, 성에 발생을 근본적으로 억제한다. 서로 다르게 설정된 휜의 길이 및 경사진 하부에지는 각각 성에에 의한 공기유로의 막힘을 방지하며 배수성을 향상시킨다. 또한 이러한 휜들에 형성되는 슬릿 및 루버들은 열교환기 작동의 보조적 역할을 수행한다. 따라서, 본 발명에 있어서 유동저항에 의한 압력손실 및 전열면적의 감소가 방지되며, 이에 따라 열 교환성능이 향상된다. 특히 서로 다른 길이의 휜에 의한 큰 형상특성 변화 및 성능변화를 고려하여, 열 교환기의 성능향상 및 신뢰성 확보를 위한 최적 설계범위가 결정됨으로서, 보다 향상된 열 교환성능이 기대될 수 있다.

또한 기존의 불연속적인 분리형 휜과 비교시 본 발명의 휜은 단순한 구조를 가지며, 이로 인해 열교환기 조립 작업이 용이하게 된다. 이와 더불어 상기, 일직선 휜의 적용으로 인해 제상기의 구조 또한 단순화된다. 즉, 본 발명의 열 교환기는 종래 구조에 비하여 부품수를 감소시키며, 상기 별도의 가공공정 및 조립공정을 필요하지 않기 때문에 제작단가가 감소되며 생산성이 증가된다. 한편, 본 발명은 일직선 휜을 적용함으로서 동일 열 교환 성능을 작은 크기에서도 구현할 수 있다.

결과적으로 이와 같은 열 교환 성능 향상 및 단순 구조에 의해 본 발명의 열 교환기는 냉장고에 적합하게 최적화된다.

Claims (77)

1. 냉매가 유동하는 냉매관들과;

   서로 다른 길이를 가지며, 서로 평행하게 일정간격으로 내부 관통공들을 통해 상기 냉매관들과 각각 결합되는 다수개의 일직선 휜을 포함하여, 상기 휜들간 간격이 서로 다른 구역들이 형성되는 냉장고용 열 교환기에 있어서,

   상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역이 전체 크기의 75%이하인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 휜들간 간격이 가장 작은 구역이 전체 크기의 5%이상인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역이 전체 크기의 5%-65%인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역이 전체 크기의 15%-55%인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   n≥1일 때, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 휜들간 간격에 대해 2·2^(n-1)배로 증가되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 휜들간 간격이 한 쌍의 가장 긴 휜, 상기 한 쌍의 가장 긴 휜 사이에 배열되는 중간 길이의 휜 그리고 상기 한 쌍의 가장 긴 휜과 중간길이 휜 사이마다 배열되는 가장 짧은 휜들을 갖는 배열패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
7. 제 6 항에 있어서,

   서로 인접하는 휜들간 간격의 비율이 1:2:4인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   가장 좁은 휜간 간격이 1mm-13mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
9. 제 3 항에 있어서,

   가장 좁은 휜간 간격이 2mm-12mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
10. 제 4 항에 있어서,

    가장 좁은 휜간 간격이 4mm-10mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
11. 제 1 항에 있어서,

    n≥1일 때, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역의 휜들간 간격에 대해 3·2^(n-1)배로 증가되며, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역이 전체 크기의 15%-75%인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
12. 제 11 항에 있어서,

    n≥1일 때, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 휜들간 간격에 대해 3·2^(n-1)배로 증가되며, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역이 전체 크기의 25%-65%인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

    상기 휜들간 간격이 한 쌍의 가장 긴 휜, 상기 한 쌍의 가장 긴 휜 사이에 배열되는 중간 길이의 휜 그리고 상기 한 쌍의 가장 긴 휜과 중간 길이 휜 사이마다 배열되는 두개의 가장 짧은 휜을 갖는 배열패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
14. 제 13 항에 있어서,

    서로 인접하는 휜들간 간격의 비율이 1:3:6인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
15. 제 11 항에 있어서,

    가장 좁은 휜간 간격이 3mm-13mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
16. 제 12 항에 있어서,

    가장 좁은 휜간 간격이 5mm-12mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
17. 제 1 항에 있어서,

    n≥1일 때, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역의 휜들간 간격에 대해4·2^(n-1)배로 증가되며, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역이 전체 크기의 25%-75%인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
18. 제 17 항에 있어서,

    n≥1일 때, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역의 휜들간 간격에 대해 4·2^(n-1)배로 증가되며, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역이 전체 크기의 35%-75%인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

    상기 휜들간 간격이 한 쌍의 가장 긴 휜, 상기 한 쌍의 가장 긴 휜 사이에 배열되는 중간 길이의 휜 그리고 상기 한 쌍의 가장 긴 휜과 중간 길이 휜 사이마다 배열되는 세 개의 가장 짧은 휜들을 갖는 배열패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
20. 제 19 항에 있어서,

    서로 인접하는 휜들간 간격의 비율이 1:4:8인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
21. 제 17 항에 있어서,

    가장 좁은 휜간 간격이 5mm-15mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
22. 제 18 항에 있어서,

    가장 좁은 휜간 간격이 6mm-13mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
23. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

    휜간 간격이 가장 넓은 구역이 전체 크기의 18%이하인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
24. 제 23 항에 있어서,

    가장 좁은 휜간 간격이 5.5mm-10mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
25. 제 24 항에 있어서,

    가장 좁은 휜간 간격이 6.1mm-9.1mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
26. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    휜간 간격이 가장 넓은 구역이 전체 크기의 18%-25% 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
27. 제 26 항에 있어서,

    가장 좁은 휜간 간격이 6.0mm-8.5mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
28. 제 27 항에 있어서,

    가장 좁은 휜간 간격이 6.2mm-8.0mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
29. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

    휜간 간격이 가장 넓은 구역이 전체 크기의 18%-35%인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
30. 제 29 항에 있어서,

    가장 좁은 휜간 간격이 6.1mm-8.2mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
31. 제 30 항에 있어서,

    가장 좁은 휜간 간격이 6.5mm-7.7mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
32. 제 1 항에 있어서,

    상기 휜들의 상부 및 하부 에지가 일정각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
33. 제 32 항에 있어서,

    상기 상부 및 하부 에지가 동일한 경사방향을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
34. 제 32 항에 있어서,

    상기 휜의 하부 에지가 단일 경사부만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
35. 제 32 항에 있어서,

    상기 하부 에지가 다수개의 경사부들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
36. 제 35 항에 있어서,

    상기 경사부들이 하나의 골부만을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
37. 제 35 항에 있어서,

    상기 경사부들이 하나의 산부만을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
38. 제 35 항에 있어서,

    상기 경사부들이 하나이상의 산부 및 골부를 형성하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
39. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,

    상기 하부에지들이 이의 첨단들이 서로 대향되지 않도록 배열되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
40. 제 39 항에 있어서,

    서로 반대의 경사방향을 갖는 단일 경사부의 하부 에지들이 반복적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
41. 제 39 항에 있어서,

    상기 단일 산부의 하부 에지와 단일 골부의 하부 에지가 서로 교대로 배열되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
42. 제 32 항에 있어서,

    상기 하부 에지의 경사각도가 20°-30°범위내에 포함되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
43. 제 42 항에 있어서,

    상기 하부 에지의 경사각도가 23°인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
44. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,

    상기 경사부가 소정의 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
45. 제 32 항에 있어서,

    상기 하부 에지들의 첨단과 접촉하거나 인접하는 경사 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
46. 제 1 항에 있어서,

    상기 각각의 휜이 길이방향을 따라 형성되는 다수 개의 슬릿 및 루버를 더포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
47. 제 46 항에 있어서,

    상기 슬릿 및 루버가 상기 각각의 휜의 어느 한쪽 표면에만 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
48. 제 46 항에 있어서,

    상기 슬릿 및 루버가 상기 각각의 휜의 양쪽 표면에 번갈아가며 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
49. 제 47 항 또는 제 48 항에 있어서,

    서로 인접한 휜들의 슬릿 및 루버들이 서로 교차 배열되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
50. 제 1 항에 있어서,

    상기 배열된 휜들에 평행하게 상기 냉매관의 직선부의 양 끝단에 각각 결합되는 한 쌍의 보강판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
51. 제 50 항에 있어서,

    상기 보강판이 상기 휜의 슬릿들과 연통하는 적어도 하나이상의 슬릿을 더포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
52. 제 50 항에 있어서,

    상기 보강판의 하부에지가 소정각도의 경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
53. 제 1 항에 있어서,

    상기 휜의 하부에지에 일정 간격으로 떨어져서 위치되어 상기 냉매관 및 휜들에 부착되는 성에를 제거하는 제상기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
54. 제 53 항에 있어서,

    상기 제상기가 상기 휜들 및 보강판의 중간부의 부근을 지나가도록 배열되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
55. 제 54 항에 있어서,

    상기 휜 및 보강판이 중간부에 상기 제상기를 위한 수용부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
56. 냉매가 유동하는 냉매관들과;

    서로 다른 길이를 가지며, 서로 평행하게 일정간격으로 내부 관통공들을 통해 상기 냉매관들과 각각 결합되는 다수개의 일직선 휜을 포함하여, 상기 휜들간 간격이 서로 다른 구역들이 형성되는 냉장고용 열 교환기에 있어서,

    적어도 3개의 서로 다른 길이의 휜들이 서로 인접하는 배열 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
57. 제 56 항에 있어서,

    상기 배열 패턴이;

    한 쌍의 가장 긴 휜;

    상기 한 쌍의 가장 긴 휜사이에 배열되는 중간 길이의 휜; 그리고 상기 한 쌍의 가장 긴 휜과 중간 길이 휜 사이마다 배열되는 가장 짧은 휜을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
58. 제 57 항에 있어서,

    서로 인접하는 휜들간 간격의 비율이 1:2:4인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
59. 제 57 항에 있어서,

    상기 배열패턴이 상기 한 쌍의 긴 휜중 하나와 이에 인접한 가장 짧은 휜사이에 상기 중간길이 휜보다 긴 다른 중간길이 휜을 추가하고, 다른 하나의 가장 긴휜과 상기 다른 중간 길이 휜사이에 배치된 휜들을 상기 다른 중간 길이 휜과 상기 하나의 가장 긴 휜사이에 추가함으로써 확장되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
60. 제 59 항에 있어서,

    n≥1일 때, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 휜들간 간격에 대해 2·2^(n-1)배로 증가되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
61. 제 57 항에 있어서,

    상기 배열패턴이 상기 중간 휜 및 가장 긴 휜 사이마다 하나의 가장 짧은 휜을 더 포함하는 것을 특징으로 냉장고용 열 교환기.
62. 제 61 항에 있어서,

    서로 인접하는 휜들간 간격의 비율이 1:3:6인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
63. 제 61 항에 있어서,

    상기 배열패턴이 상기 한 쌍의 긴 휜중 하나와 이에 인접한 가장 짧은 휜사이에 상기 중간길이 휜보다 긴 다른 중간길이 휜을 추가하고, 다른 하나의 가장 긴휜과 상기 다른 중간 길이 휜사이에 배치된 휜들을 상기 다른 중간 길이 휜과 상기 하나의 가장 긴 휜사이에 추가함으로써 확장되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
64. 제 63 항에 있어서,

    n≥1일 때, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 휜들간 간격에 대해 3·2^(n-1)배로 증가되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
65. 제 57 항에 있어서,

    상기 배열패턴이 상기 중간 휜 및 가장 긴 휜 사이마다 두개의 가장 짧은 휜을 더 포함하는 것을 특징으로 냉장고용 열 교환기.
66. 제 65 항에 있어서,

    서로 인접하는 휜들간 간격의 비율이 1:4:8인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
67. 제 65 항에 있어서,

    상기 배열패턴이 상기 한 쌍의 긴 휜중 하나와 이에 인접한 가장 짧은 휜사이에 상기 중간길이 휜보다 긴 다른 중간길이 휜을 추가하고, 다른 하나의 가장 긴휜과 상기 다른 중간 길이 휜사이에 배치된 휜들을 상기 다른 중간 길이 휜과 상기 하나의 가장 긴 휜사이에 추가함으로써 확장되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
68. 제 67 항에 있어서,

    n≥1일 때, 상기 휜들간 간격이 가장 좁은 휜들간 간격에 대해 4·2^(n-1)배로 증가되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
69. 냉매가 유동하는 냉매관들과;

    서로 다른 길이를 가지며, 서로 평행하게 일정간격으로 내부 관통공들을 통해 상기 냉매관들과 각각 결합되는 다수개의 일직선 휜을 포함하여, 상기 휜들간 간격이 서로 다른 구역들이 형성되는 냉장고용 열 교환기에 있어서,

    상기 휜들이 상부 및 하부 에지가 일정각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
70. 제 69 항에 있어서,

    상기 상부 및 하부 에지가 동일한 경사방향을 갖는 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
71. 냉매가 유동하는 냉매관들과;

    서로 다른 길이를 가지며, 서로 평행하게 일정간격으로 내부 관통공들을 통해 상기 냉매관들과 각각 결합되는 다수개의 일직선 휜을 포함하여, 상기 휜들간 간격이 서로 다른 구역들이 형성되는 냉장고용 열 교환기에 있어서,

    상기 휜들간 간격이 가장 좁은 구역이 전체 크기의 15%-55%인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
72. 제 71 항에 있어서,

    서로 인접하는 휜들간 간격의 비율이 1:2:4인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
73. 제 71 항에 있어서,

    가장 좁은 휜간 간격이 4mm-10mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
74. 제 71 항에 있어서,

    휜간 간격이 가장 넓은 구역이 전체 크기의 18%이하인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
75. 제 74 항에 있어서,

    가장 좁은 휜간 간격이 6.1mm-9.1mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
76. 제 71 항에 있어서,

    휜간 간격이 가장 넓은 구역이 전체 크기의 18%-35%인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.
77. 제 76 항에 있어서,

    가장 좁은 휜간 간격이 6.5mm-7.7mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 열 교환기.